CN101063913A - 旋转型输入装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转型输入装置。该旋转型输入装置包括：环形托板，其可旋转且在周缘上具有以一定节距向外突出的多个突起；磁体，设置在托板的内侧和外侧之一上，用于产生磁力线；以及检测元件，在托板的内侧和外侧中的另一侧上设置成面对磁体，其中，当突起穿过磁体与检测元件之间时，检测元件检测磁力线强度的变化，该旋转型输入装置由于不需要具有多个磁极的磁体，所以易于制造且不影响其它电子器件。

Description

旋转型输入装置

相关申请交叉参考

本申请要求2006年4月27日向韩国知识产权局提交的第10-2006-0038103号韩国专利申请的优先权，其公开内容整体结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种旋转型输入装置。

背景技术

通常，移动终端在12个键的键盘上具有数字0-9以及符号*和#。除了这些数字，在这种键盘上还标记有字母以及韩国字母的辅音和元音，使得能够进行包含数字和字母的信息输入。近来，还使用形成在键盘上方的导航键，配备有各种功能，诸如电话号码搜索、书写和管理文字信息、以及连接于互联网等。有各种形式的导航键，诸如按钮型和旋转型等，但由于旋转型输入装置能够实现各种功能(诸如菜单浏览等)，所以其使用近来在增多。

旋转型输入装置用在电视机、便携摄像机、以及PDA(个人数字助理)等中，作为旋转开关、旋转编码器、以及旋转体积刻度盘等形式的输入装置。

参照图1，传统的旋转型输入装置包括：磁体1，其附着于由使用者转动的轮(未示出)并与之协作；以及霍耳(Hall)IC 3，用于检测由于磁体1的旋转而导致的磁力线的变化。即，被磁化成具有多个交替N极和S极的环形磁体1附着于轮的反面，并且霍耳IC 3感测磁体1的旋转，从而在霍耳IC 3感测轮的旋转角度和旋转方向时输入信息。

但是，用于传统旋转型输入装置中的环形磁体1需要有多个N极和S极，不仅使得磁体1昂贵，而且难以制造。此外，磁体1在其附近形成磁场，这可能影响其它电子器件导致损坏和故障。

发明内容

本发明的一方面在于提供一种旋转型输入装置，由于该旋转型输入装置不需要具有多个磁极的磁体，所以其易于制造且不影响其它电子器件。

本发明的一个方面提供了一种旋转型输入装置，该旋转型输入装置包括：环形托板，其可旋转且在周缘上具有以一定节距向外突出的多个突起；磁体，设置在托板的内侧和外侧之一上，用于产生磁力线；以及检测元件，在托板的内侧和外侧中的另一侧上设置成面对磁体，其中，当突起穿过磁体与检测元件之间时，检测元件检测磁力线强度的变化。

该旋转型输入装置的实施例可以包括一个或多个以下的特征。例如，托板可以含有铁或镍，并且检测元件可以形成为多个，而检测元件的间隔与整数个节距的位置偏离一定角度。该旋转型输入装置可以包括：轮，该轮可正向和反向旋转，且托板附着于该轮；底座，其可转动地支撑轮；以及印刷电路板，固定于底座的一侧，检测元件和磁体附着于该印刷电路板。

该旋转型输入装置可以包括：轮，该轮可正向和反向旋转，且检测元件和磁体附着于该轮；底座，其可转动地支撑轮；以及印刷电路板，固定于底座的一侧，托板附着于该印刷电路板。在印刷电路板上可以具有多个侧部圆顶形按钮，这些侧部圆顶形按钮可以被托板挤压。该旋转型输入装置可以包括插入到形成于轮中心的通孔中的中心键，并且印刷电路板可以具有位于中心的被中心键挤压的中心圆顶形按钮。

本发明的其它方面和优点将部分地在随后的描述中阐述，并且部分将从描述中显而易见，或者可以从本发明的实施中获知。

附图说明

图1是示出了传统的旋转型输入装置中的被磁化成具有多个磁极的磁体以及用于检测该磁体的旋转的检测元件的透视图；

图2是根据本发明实施例的旋转型输入装置的透视图；

图3是沿图2的线I-I′截取的旋转型输入装置的横截面图；

图4是沿图2的线II-II′截取的旋转型输入装置的横截面图；

图5是根据本发明实施例的旋转型输入装置中的托板(carrier)的平面图；

图6A和图6B是示出了托板和检测元件的相对位置变化的透视图；

图7是示出了由于托板的旋转而由检测元件所产生的输出波形的曲线图。

具体实施方式

下面将参照附图，更详细地描述根据本发明某些方面的旋转型输入装置的实施例，附图中，与图号无关，相同或相应的那些部件以相同的参考标号表示，并省略多余的说明。

参照图2，根据本发明实施例的旋转型输入装置10可以包括：可转动轮19；托板27，其附着于轮19的反面，以与轮19一起旋转；底座11，其可转动地支撑轮19；以及印刷电路板33，其固定于底座11内侧，并且其一侧定位有多个圆顶形按钮35、检测元件31、和磁体29。中心键25可以插入到形成于轮19中心的通孔21中。

托板27可以由铁磁性材料(诸如铁或镍等)制成，并且可以附着于轮19的下表面，以与轮19一起旋转，这可以使磁体29所产生的输入到检测元件31的磁力线产生变化。即，当托板27的突起28位于磁体29与检测元件31之间时(见图6A)，输入到检测元件31的磁力线的强度可以增加，而当突起28不如此定位时(见图6B)，由检测元件31检测到的磁力线的强度可以相对降低。这样，根据本实施例的旋转型输入装置10使得可以借助于改变输入到检测元件31的磁力线强度的托板27来检测轮19的旋转角度和旋转方向，因此不需要具有多个磁极的磁体。

如图2所示，轮19可以具有中心形成有通孔21的环形形式，并且可以结合于底座11，从而可以沿顺时针方向或逆时针方向转动。参照图3和图4，中心键25可以插入到形成于轮19中心的通孔21中并固定于其中，并且托板27可以附着到反面上。因此，转动轮19可以使得托板27和中心键25共同转动。

参照图3和图4，轮19在其内侧可以具有啮合(catching)槽23，底座11的啮合突起17可以插入到该啮合槽中。啮合槽23是沿轮19的边缘对应于啮合突起17而形成为圆形的凹槽，啮合突起具有形成为如“7”形状的横截面。因此，轮19可以插入到底座11的啮合突起17上，使得可以旋转360度。

中心键25可以插入并固定在形成于轮19中心的通孔21中。如图3和图4所示，中心键25的下表面可以与位于印刷电路板33中心的圆顶形按钮35相接触。因此，当使用者按压和释放中心键25时，中心键25可以压按圆顶形按钮35，以激活圆顶形按钮35的功能，之后，中心键25可以通过圆顶形按钮35的弹性力而返回到其初始位置。

底座11可转动地支撑轮19，并在形成于其中心的空间中容纳印刷电路板33等。底座11可以具有：倾斜部15，其以一定角度向内倾斜；以及啮合突起17，其从倾斜部15的端部竖直地延伸并且具有形成为“7”形状的横截面。

如图3所示，倾斜部15可以以一定倾斜角度向内倾斜，并且可以具有一定程度的弹性，从而当按压中心键25或轮19时，其可以变形，以允许托板27和中心键25挤压圆顶形按钮35。此外，当去除外力时，倾斜部15可以借助于其弹力使轮19或中心键25返回到初始位置。

啮合突起17可以从倾斜部15的端部向上突出，并且可以具有形成为“7”形状的横截面。如图3和图4所示，啮合突起17可以插入到轮19的啮合槽23中，从而轮19可以在固定于底座11的同时沿顺时针方向或逆时针方向旋转。而且，由于啮合突起17的内周缘可以与轮19的内表面相接触，所以轮19可以在相对于底座11不水平分离的情况下结合。

印刷电路板33可以固定于底座11的内侧。在印刷电路板33上可以设置有多个圆顶形按钮35、磁体29、和检测元件31，如图2所示。尽管未示出，但印刷电路板33可以连接于外部控制单元等，圆顶形按钮35和检测元件31所产生的信号可以传输到该外部控制单元。

圆顶形按钮35可以设置在中心并以四边形结构设置在印刷电路板33上。中心内的圆顶形按钮35可以与中心键25的下表面相接触，并且当使用者按压中心键25时，圆顶形按钮35被挤压，以激活功能，之后，中心键25通过圆顶形按钮35的弹性而返回到其初始位置。而且，如图4所示，设置在外部位置的四个圆顶形按钮35可以与附着于轮19下表面的托板27的下表面相接触，并且可以被托板27挤压，以激活某些功能。

磁体29可以设置在印刷电路板33的一侧上，面对检测元件31，并且可以具有一个N极和S极，以产生磁力线。磁体29产生的磁力线集中在托板27上，之后，由检测元件31来检测强度。由于根据本实施例的磁体29具有一个N极和S极，所以易于制造且制作成本低，并且尺寸较小，从而防止对周围电子设备的不期望的影响。

检测元件31可以是霍耳传感器，其为使用电动势效应的硅半导体，当电子在磁场中经受洛伦兹力且其方向弯曲时产生该电动势。霍耳传感器可以产生正比于磁体29所产生的磁力线的电动势，该电动势可以经由印刷电路板33传输至外部控制单元(未示出)。

当然，检测元件31不限于霍耳传感器，而是可以使用能够检测由于托板27的旋转而输入到检测元件31的磁力线变化的任何元件。例如，MR(磁阻)传感器或GMR(巨磁阻)传感器也可以用作检测元件。MR传感器或GMR传感器是阻值根据磁场的变化而改变的元件，并且利用了电磁力使固体中的载波(carrier)路径弯曲和变长以改变阻值的特性。MR传感器或GMR传感器不仅在高信号电平(signal level)下尺寸小，而且它们具有极好的灵敏性，允许在低能级磁场中操作，并且它们在温度稳定性方面质量极好。

为了确定轮19是沿顺时针方向旋转还是沿逆时针方向旋转，可以设置两个检测元件31。在这种情况下，如图6A和图6B所示，可以将检测元件31定位成与整数倍托板27节距(P)的位置分开一定间隔(小于P的角度)。因此，由检测元件31检测到的对应信号形成时间差，如图7的实线和虚线所示，可以分析该时间差来确定轮19的旋转方向。

此外，单个检测元件31也可以用来检测轮19的旋转方向。这里，由检测元件31检测到的输出波形对于上升部分和下降部分可以具有不同的斜度。然后，可以通过对霍耳IC的输出从参考电压到最大值或最小值经历的时间与霍耳IC的输出从最大值或最小值到参考电压点经历的时间进行比较，来检测轮19的旋转方向。

托板27可以由铁磁性材料(诸如钨、镍、或铁等)制成，并且磁体29所产生的磁力线可以集中在该托板周围。托板27可以具有环形形状，多个突起28沿托板周缘以一定节距设置。从托板27的透视图可见，磁体29可以位于内侧，并且检测元件31可以位于外侧，面对磁体29。因此，磁体29所产生的磁力线可以集中在托板27上并由检测元件31检测。

托板27可以由导磁系数较高的铁磁性材料(诸如钨和镍等)制成。导磁系数表示通过磁力线的效应磁化时产生的磁通密度与真空中的磁场线的强度之比。用于标准大气压或用于标准材料(顺磁性材料)的导磁系数接近于1。但是，坡莫合金(Permalloy)，其为镍和铁的合金，具有最大为105,000(B/H)的导磁系数，而超透磁合金(Supermalloy)(79wt％Ni、1.5wt％Cr、5wt％Cu)具有120,000(B/H)的初始导磁系数和最大为900,000(B/H)的导磁系数，这比真空或大气情况下的导磁系数大得多。因此，由磁体29产生的磁力线集中在托板27上，而不是分散在大气中，并且当托板27的朝向检测元件31突出的突起28尤其穿过(pass)检测元件31时，检测到高强度的磁力线。

参照图5，可以在形成于托板27周缘上的多个突起28之间形成一定节距(P)。如上所述，当设置两个检测元件31时，检测元件31之间的间隔可以是与整数个节距的位置分开一定间隔的一角度(小于P的角度)。因此，如图5所示，一个检测元件31可以定位在突起28附近，而另一个检测元件31′可以定位在突起28之间。突起28用来将磁体29产生的磁力线进一步集中在检测元件31上。因此，当突起28位于检测元件31附近时(见图6A)，由检测元件31检测到的磁力线的强度可以较大。

参照图6A和图7，磁体29、托板27、突起28、以及检测元件31设置在一条直线上。在这种情况下，磁体29产生的磁力线由检测元件31来检测，同时集中在托板27的本体和突起28上，其中此时的磁力线对应于图7所示的点A。然后，参照图6B，由于托板27的旋转，磁体29和检测元件31每一个均位于突起28之间。在这种情况下，磁体29产生的磁力线由检测元件31来检测，同时仅集中在托板27的本体上，对应于图7的点B。

当由于托板27的旋转，使得由检测元件31检测到的磁力线的强度大于参考值V_ref时，外部控制单元(未示出)可以确定轮19正在旋转。此外，如图7所示，通过由每个检测元件31、31′形成的波形的时间差，可以确定轮19是沿顺时针方向旋转还是沿逆时针方向旋转。

虽然在本实施例中，托板27附着于轮19的下表面，以与轮19一起旋转，并且磁体29和检测元件31固定于印刷电路板33，但是在磁体29和检测元件31附着于轮19的下表面的情况下，也可以将托板27固定于印刷电路板33。在这种情况下，轮19能够旋转的角度可能是有限的，以便可以保持检测元件31与印刷电路板33之间的电连接。

此外，虽然在根据本实施例的旋转型输入装置10中，磁体29位于托板27的内侧上，并且检测元件31位于托板外侧，但是，检测元件31位于托板27的内侧上，而磁体29位于外侧也是可以的。这里，检测元件31的设置间隔可以与整数倍节距的位置处分开一定间隔(小于P的角度)。

根据如上所述的本发明的某些方面，提供了一种旋转型输入装置，由于该旋转型输入装置不需要具有多个磁极的磁体，所以易于制造且不影响其它电子器件。

尽管已经参照特定实施例详细描述了本发明的精神，但是，这些实施例仅是示意性的目的，并不用于限制本发明。可以认识到，在不背离本发明范围和精神的前提下，本领域技术人员可以更改或修正这些实施例。

Claims (8)

1.一种旋转型输入装置，包括：

环形托板，其被构造成可旋转且在其周缘上具有以一定节距向外突出的多个突起；

磁体，设置在所述托板的内侧和外侧之一上，并被构造成产生磁力线；以及

检测元件，在所述托板的内侧和外侧中的另一侧上设置成面对所述磁体，

其中，所述检测元件被构造成当所述突起穿过所述磁体与所述检测元件之间时，检测磁力线强度的变化。

2.根据权利要求1所述的旋转型输入装置，其中，所述托板含有铁或镍。

3.根据权利要求1所述的旋转型输入装置，具有多个所述检测元件，

其中，所述检测元件的间隔与整数个节距的位置偏离一定角度。

4.根据权利要求1所述的旋转型输入装置，进一步包括：

轮，被构造成可正向和反向旋转，且所述托板附着于所述轮；

底座，被构造成可转动地支撑所述轮；以及

印刷电路板，所述检测元件和所述磁体附着于所述印刷电路板，并且所述印刷电路板固定于所述底座的一侧。

5.根据权利要求4所述的旋转型输入装置，在所述印刷电路板上具有多个侧部圆顶形按钮，

其中，所述侧部圆顶形按钮被所述托板挤压。

6.根据权利要求4所述的旋转型输入装置，具有插入到形成于所述轮中心的通孔中的中心键，

其中，所述印刷电路板在其中心具有被所述中心键挤压的中心圆顶形按钮。

7.根据权利要求1所述的旋转型输入装置，进一步包括：

轮，被构造成可正向和反向旋转，且所述检测元件和所述磁体附着于所述轮；

底座，被构造成可转动地支撑所述轮；以及

印刷电路板，所述托板附着于所述印刷电路板，并且所述印刷电路板固定于所述底座的一侧。

8.根据权利要求7所述的旋转型输入装置，具有插入到形成于所述轮中心的通孔中的中心键，

其中，所述印刷电路板在其中心具有被所述中心键挤压的中心圆顶形按钮。

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