CN101075505B - 输入装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种例如用于电子装置的输入装置。根据本发明实施例的输入装置包括：壳体，其具有通孔；中心按键，其通过通孔露出到外部并可在平面上移动到任何方向；第一磁体，其连接至中心按键并与中心按键一起移动，并且该磁体被磁化以N-极和S-极中的任一极朝向外部；第二磁体，其固定于壳体，并且该磁体被磁化以与第一磁体相同的极性朝向内部；以及传感元件，其感测磁体的移动。通过本发明的输入方法，不仅输入更容易，而且由于更简单的结构而可以减小装置的整个厚度。

Description

输入装置

技术领域

本发明涉及一种输入装置。

背景技术

许多电子装置，例如PDA(个人数字助理)，采用称为指向装置的输入装置。使用者可以使用输入装置，以通过移动显示器上的光标或指针而输入所需的信息。

便携式终端广泛使用可以沿纵向和横向移动所需控制的目标(诸如光标或指针)的输入装置。这种输入装置辨认使用者的操作并将这种操作转换成命令，以沿纵向和横向移动光标或指针。

现今的移动通信终端配备有各种各样的功能，为此，输入装置不断需要沿对角方向以及纵向和横向移动光标或指针。但是，传统的输入装置不能对角地移动指针，阻碍了信息的有效输入。

尽管已经研发出了8方位输入装置来将指针或光标移动到45度的角度以及移动到纵向和横向，但在信息的自由输入方面仍然存在限制。尽管还已经存在通过使用鼠标或跟踪球来移动光标或指针的装置，但是，其不仅操作不便，而且结构复杂，使得该装置不适合于不断变得小巧的便携式终端。

操纵杆(joystick)由于其操作杆(lever)的操作更简单而可以比鼠标或跟踪球更便利，但也难以将操纵杆应用到小巧的电子设备(诸如移动电话)上。

发明内容

本发明提供了一种输入装置，该输入装置易于输入信息，并且由于其更简单的结构而更薄。

本发明的一方面的特征在于一种输入装置。该输入装置包括：壳体，其具有通孔；中心按键，其通过通孔露出到外部并可在平面上移动到任何方向；第一磁体，其连接至中心按键并与中心按键一起移动，并且该磁体被磁化以N-极和S-极中的任一极性朝向外部；第二磁体，其固定于壳体，并且该磁体被磁化以与第一磁体相同的极性朝向内部；以及传感元件，其感测磁体的移动。

根据本发明实施例的输入装置可以具有一个或多个以下的特征。例如，第一磁体和第二磁体中的每个均可被定位在支撑件的一侧上。此外，第一磁体可具有环状并可被磁化以具有N-极和S-极中的任一极性，而第二磁体可具有大于第一磁体外圆周直径的内圆周直径，并且第二磁体的内圆周可被磁化以具有与第一磁体相同的极性。

该输入装置还可以包括印刷电路板，其固定于底座并且具有位于一侧上的至少一个圆顶(dome)按钮，该圆顶按钮被盖按压。壳体可包括通孔形成于其中的盖以及盖与之连接的底座，且盖与底座之间可具有竖直间隙。

中心按键可包括：头部单元，其通过通孔露出到外部；本体单元，其形成为与头部单元连接并具有比通孔大的直径；以及磁体接合单元，其突出于本体单元的下侧上并连接至第一磁体。第二磁体可以固定在盖的内圆周中，并且第二磁体的一侧可以与支撑件相接触。与圆顶按钮相接触的按压突起可向下突出于支撑件的下侧上，并且与该按压突起的位置相对应的侧部按键可形成在盖的上侧上。

中心圆顶按钮可以设置在印刷电路板的中心，并且该中心圆顶按钮可以由形成在支撑件下侧上的按压突起操作。传感元件可以粘附于印刷电路板的下侧。底座可以具有传感元件插入于其中的元件插入凹槽。底座中可以具有多个固定突起，且所述固定突起插入于其中的固定孔形成在支撑件上。底座中可以具有多个固定突起，且固定突起插入于其中的固定孔可形成在印刷电路板上。

该输入装置还可以具有印刷电路板，该印刷电路板固定于底座，并且具有位于一侧上的中心圆顶按钮和侧部圆顶按钮。该中心圆顶按钮和侧部圆顶按钮通过盖的间隙(gap)按压。该壳体可包括通孔形成于其中的盖以及盖与之连接的底座，且盖与底座之间沿竖直方向可具有间隙。按压中心圆顶按钮的按压突起可形成在中心按键的另一侧上，而按压侧部圆顶按钮的按压突起可与侧部圆顶按钮相对形成在盖的另一侧上。

附图说明

参照下面的描述、所附权利要求以及附图，本发明的这些以及其它的特征、方面和优点将更容易理解，附图中：

图1示出了根据本发明实施例的组装后的输入装置的透视图；

图2示出了根据本发明实施例的拆卸后的输入装置的透视图；

图3是沿图1的线I-I′截取的输入装置的横截面图；

图4a是示出了位于根据本发明实施例的输入装置中的通孔中心处的中心按键的概略图；

图4b是示出了偏离根据本发明实施例的输入装置中的通孔中心的中心按键的概略图；以及

图5是根据本发明另一实施例的输入装置的横截面图。

具体实施方式

下面，将参照附图描述本发明的某些实施例。在参照附图的描述中，任何相同或相应的部件都被赋予相同的参考标号，并且将不再重复其相关描述。

参照图1，根据本发明实施例的输入装置10具有由盖19和底座47构成的圆柱形壳体。中心按键11位于圆柱形壳体的中心，该中心按键由使用者沿水平方向移动。这里，水平方向是指与盖19的上表面基本上平行的表面。侧部按键21形成在盖的周边上。当使用者按压侧部按键21时，位于盖19另一侧上的圆顶按钮(指图2中的45)被按压，以执行预定的功能。按压中心按键11也可以按压圆顶按钮(指图2中的43)。

根据本实施例的输入装置10可以装设在移动电话(未示出)上，并且移动电话的LCD(未示出)上的指针或光标可以根据中心按键11的移动方向而移动到任何方向。而且，由于可以通过按压中心按键11或侧部按键21来操作输入装置，因此可以以各种方式输入信息。

印刷电路板(指图2中的39)装设在输入装置10的内部，该印刷电路板上安装有例如圆顶按钮。连接至外部控制装置(未示出)以发送和接收信号的引线(lead line)42从印刷电路板突出到输入装置10的外部。

参照图2，根据本发明实施例的输入装置10具有位于构成壳体的盖19和底座47内部的传感元件57、印刷电路板39、支撑件27、第一磁体17、第二磁体18、以及中心按键11。在根据本实施例的输入装置10中，中心按键11可沿任何水平方向移动，并且第一磁体17的移动与中心按键11相关联。第一磁体17的移动由传感元件57感测，然后该传感元件产生移动光标或指针的信号。在中心按键11从初始位置移开之后，支撑件27的弹性力使中心按键11返回至初始位置。

中心按键11插入于第一磁体17(其形状为环形)中，并且形状也为环形的第二磁体18固定在盖19上。如图3所示，第一磁体17的外圆周与第二磁体18的内圆周彼此面对且具有相同极性。因此，尽管中心按键11远离通孔23的中心移动，但是第一磁体17与第二磁体之间产生的排斥力使得第一磁体17和中心按键11移回到通孔23的中心。通过第一磁体17与第二磁体18之间的排斥力将中心按键11返回到初始位置使得根据本发明的输入装置10的操作容易。而且，由于可将第一磁体17和第二磁体18制成得较薄，因此不仅易于制造输入装置而且还可减小输入装置的厚度。

盖19结合于底座47以形成输入装置10的壳体。盖19在中间具有通孔23，并且侧部按键21沿通孔23的圆周以规则间隔设置。多个锁紧突起25在盖19周边向下突出，这些锁紧突起插入到底座47的盖锁紧凹槽55中。第二磁体18固定在盖19的内圆周上。由于可以使盖19远离底座47保持一定距离，所以不仅盖19保护了内部部件，而且使用者可以通过按压侧部按键21而按压侧部圆顶按钮45。

通过形成于盖19中心的通孔23，中心按键11的头部单元13露出到外部。由于通孔23的直径大于头部单元13的直径，所以头部单元13可以在通孔23内部移动到任何水平方向。当没有外力施加于中心按键11时，中心按键11位于通孔23的中心中(参照图4a)，而如果施加外力并然后将之撤去，则通过第一磁体17与第二磁体18之间产生的排斥力将中心按键返回至通孔23的中心。如图1所示，中心按键11的本体单元15通过通孔23露出到外部，该通孔总是被中心按键11的头部单元13和本体单元15封闭。诸如硅的减震材料(未示出)可以插入在通孔23与中心按键11之间。

四个侧部按键21以90度的角度间隔设置在通孔23周围。由于侧部按键21对应于支撑件27的按压突起(指图3的36)的位置，所以按压突起36得以通过侧部按键21的压力按压侧部圆顶按钮45。

沿盖19的周边以规则间隔向下突出的锁紧突起25锁定在底座47的盖锁紧凹槽55中(参照图3)。如图3所示，锁紧突起25的一端形成为类似钩的形状，以锁定在盖锁紧凹槽55中，使得盖19可以保持一定的竖直距离。

中心按键11包括：头部单元13，位于盖19的通孔23中；本体单元15，形成在头部单元13的下表面上；以及磁体接合单元14，突出在本体单元15下方。中心按键11通过使用者的操作而沿水平方向移动，并且第一磁体17的移动和中心按键11相关联，使得能够根据中心按键11的移动而进行输入。此外，中心按键11被使用者竖直地按压并向下移动，以使得形成在支撑件27下方的按压突起36按压中心圆顶按钮43。

头部单元13形成为类似圆柱形的形状，其直径小于通孔23的直径。头部单元13的顶部由使用者按压，并且移动距离对应于通孔23与头部单元13之间的直径差。如果没有外力施加，则头部单元13位于通孔23的中心中(参照图4a)。

本体单元15连接于头部单元的下侧，并且形成为类似圆盘的形状。如图3所示，本体单元15的下侧与支撑件27的上侧相接触。

磁体接合单元14向下突出到本体单元15的下侧并具有圆柱形形状，该圆柱形形状具有固定直径。如图3所示，磁体接合单元14的下表面与支撑件27的上表面相接触，使得中心按键11保持一定高度。第一磁体17插入并固定在磁体接合单元14中。因此，第一磁体17可沿与中心按键11相同的方向进行平行移动。

第一磁体17形成为类似环的形状，其外圆周和内圆周分别具有N-极和S-极。磁体17所产生的磁力线由传感元件57感测，并产生相应的信号。如果中心按键11位于通孔23的中心中，如图4a所示，则在根据本实施例的输入装置10中，第一磁体17的中心与头部单元13和通孔23的中心重合。

第一磁体17的内圆周和第二磁体18的外圆周被磁化成具有相同的极性(在图3的情况中，为N-极)，在第一磁体17与第二磁体18之间产生排斥力。由于第一磁体17和第二磁体18两者均具有环形形状，因此排斥力均匀地产生在第一磁体17的外圆周上。这使得只要没有施加外力，第一磁体17就可定位于第二磁体18的正中(dead center)(参照图4a)。

第二磁体18插入并固定在盖19的内圆周中，并且第二磁体18的外圆周和内圆周分别被磁化成N-极和S-极。如上所述的，第二磁体18的内圆周被磁化成具有与第一磁体17的外圆周相同的极性。由于第二磁体18的下表面与支撑件相接触，因此第一磁体17和第二磁体18基本被布置在相同的平面上(参照图3)。

支撑件27被固定在底座47中并支撑中心按键11、第一磁体17、以及第二磁体18，以具有固定高度。孔32形成在支撑件27中，第一磁体17和第二磁体18产生的磁力线通过该孔可容易地进入到传感元件57中。

在支撑件27的下侧上，按压突起36对着中心圆顶按钮43和侧部圆顶按钮45向下突出。如图3所示，每个按压突起36的一端都分别与中心圆顶按钮43以及其中一个侧部圆顶按钮45相接触。由于支撑件27固定在底座47中，因此只要没有施加外力，支撑件27就可保持恒定高度，从而使第一磁体17和中心按键11也保持固定高度。

中心圆顶按钮43和侧部圆顶按钮45安装在印刷电路板39上。中心圆顶按钮43被中心按键11按压，并且侧部圆顶按钮45被侧部按键21按压。印刷电路板39连接至外部控制装置，使得可以利用传感元件57所产生的输入信号以及圆顶按钮43和45而输入信息。传感元件57附于印刷电路板39的下侧上，如图3所示。

固定孔41形成在印刷电路板39上，板固定突起48插入到该固定孔中，用于将印刷电路板39固定于底座47。

传感元件57附着并固定于印刷电路板39的下侧，并感测磁体17的与中心按键11一起的移动。用作传感元件的例如是霍耳IC或MR(GMR)传感器。

霍耳IC产生与磁体17所产生的磁力线相对应的电动势，并且通过印刷电路板39将电动势传送至外部控制装置(未示出)。MR传感器或GMR传感器根据磁场的变化而改变其电阻，并且利用了当实体(solid)内部的载波路径(carrier path)由于电磁力而弯曲和变长时电阻改变的特性。MR传感器或GMR传感器很小，具有较高的信号能级，敏感度较高，且在弱磁场中可操作，具有极好的温度稳定性。

底座47结合于盖19以形成壳体。元件插入孔49形成在底座47的中心。传感元件57插入并固定于元件插入孔49中。固定突起51和固定突起48形成于底座47内部，固定突起51插入到支撑件27的固定孔37中以固定支撑件27，而固定突起48插入到印刷电路板39的固定孔41中以固定印刷电路板39。在底座47的一侧上形成有凸耳(ledge)53，印刷电路板39的引线42穿过该凸耳而延伸。此外，盖锁紧凹槽55形成在底座47的周边上，盖19的锁紧突起25锁定到所述盖锁紧凹槽中。

以下，将参照图3、图4a和图4b描述根据本发明实施例的输入装置10的操作。

参照图3，在盖19的通孔23的内圆周与中心按键11的头部单元13的外圆周之间存在固定间隙，使得中心按键11能够围绕通孔23而移动。由于中心按键11的本体单元15总是与盖19的下侧相接触，所以中心按键11在移动时不会脱离。中心按键11还由圆顶按钮43和45以及形成于支撑件27下侧上的按压突起36支撑。

将第一磁体17插入到中心按键11的磁体接合单元14中。因此，中心按键11和第一磁体17通过使用者的操作而一起移动。如图4b所示，如果使用者将中心按键11移动到任何方向(在图4b的情况下移动到左侧)，则破坏了第一磁体17与第二磁体18之间的力平衡，产生与中心按键11的移动方向相反方向的力。由于第一磁体17与第二磁体18之间产生的排斥力，因此只要没有外力，中心按键11的中心与通孔23的中心通常就重合。

当传感元件57识别出由于第一磁体17的移动而输入到传感元件57的磁场方面的改变时，产生与中心按键11的移动方向相对应的输入信号。当使用者按压中心按键11时，支撑件27另一侧上的按压突起36按压中心圆顶按钮43，并且中心按键11得以通过圆顶按钮43的弹性力而返回到其初始位置。而且，如果使用者按压其中一个侧部按键21，则盖19发生倾斜，并且按压突起36按压侧部圆顶按钮45，以执行相应的功能。然后，圆顶按钮45的弹性力使得侧部按键21返回到初始位置。

对于上述的根据本实施例的输入装置10，中心按键11可以移动到任何方向，并且中心按键11和侧部按键21执行独立的功能，使得输入更加便利。而且，由于使用第一磁体17和第二磁体18向中心按键11提供恢复力，所以输入装置10可以做得更薄。

图5是根据本发明另一实施例的输入装置的横截面图。

除支撑件和按压突起36与中心按键11和盖19相组合以外，图5中所示的输入装置60几乎与图1至图4中所示的装置相同。因此，下面的描述将仅集中在根据本实施例的输入装置60的差异上。

与中心圆顶按钮43相接触的按压突起36形成在中心按键11的下侧上，该中心圆顶按钮处于印刷电路板39的中心中。因此，按压中心按键11可使形成在另一侧上的按压突起36直接按压中心圆顶按钮43。另外，侧部圆顶按钮45与形成在盖19上的按压突起36的端部相接触。按压盖19可使按压突起36直接按压侧部圆顶按钮45以执行其相应的功能。

比侧部圆顶按钮45高出固定高度的平坦表面44，形成在中心圆顶按钮43上。这是为了在中心按键11移动时通过使得按压突起36与中心圆顶按钮43相接触而保持中心按键11的高度。当将外力从中心按键11上去除时，施加在第一磁体17与第二磁体18之间的排斥力沿中心圆顶按钮43的中心定位于形成在中心按键11另一侧上的按压突起36上。形成在盖19另一侧上的按压突起36可与盖19组合。存在与侧部圆顶按钮45相对的具有90度角度间隔的4个按压突起36。

尽管已经描述了本发明的某些实施例，但是，本发明所属领域的任何技术人员应该能够理解，在不背离仅由所附权利要求所限定的本发明精神和范围的前提下，可以进行大量的改变。

Claims (13)

1.一种输入装置，包括：

壳体，其具有通孔；

中心按键，其通过所述通孔露出到外部并可在平面上移动到任何方向；

第一磁体，其连接至所述中心按键并与所述中心按键一起移动，并且所述第一磁体具有环状形状且外圆周被磁化以具有N-极和S-极中的任一极性；

第二磁体，其固定于所述壳体，且具有环状形状，所述第二磁体具有大于所述第一磁体外圆周直径的内圆周直径，所述第二磁体的内圆周被磁化以具有与所述第一磁体的外圆周相同的极性，从而使得在所述第一磁体与所述第二磁体之间产生排斥力；以及

传感元件，其感测所述第一磁体的移动。

2.根据权利要求1所述的输入装置，包括固定于所述壳体且支撑所述中心按键的支撑件，

其中，所述第一磁体和所述第二磁体均定位在所述支撑件的同一侧上。

3.根据权利要求2所述的输入装置，进一步包括印刷电路板，所述壳体包括形成有通孔的盖以及与所述盖连接的底座，且所述盖与所述底座之间具有竖直间隙，所述印刷电路板固定于所述底座并且具有位于一侧上的至少一个圆顶按钮，所述圆顶按钮被所述盖按压。

4.根据权利要求3所述的输入装置，其中，所述中心按键包括：

头部单元，其通过所述通孔露出到外部；

本体单元，其形成为与所述头部单元连接并具有比所述通孔大的直径；以及

磁体接合单元，其突出于所述本体单元的下侧上并连接至所述第一磁体。

5.根据权利要求4所述的输入装置，其中，所述第二磁体固定在所述盖的内圆周中，并且所述第二磁体的一侧与所述支撑件相接触。

6.根据权利要求3所述的输入装置，其中，与所述圆顶按钮相接触的按压突起向下突出于所述支撑件的下侧上，并且与所述按压突起的位置相对应的侧部按键形成在所述盖的上侧上。

7.根据权利要求3所述的输入装置，其中，中心圆顶按钮设置在所述印刷电路板的中心中，并且所述中心圆顶按钮由形成在所述支撑件下侧上的按压突起操作。

8.根据权利要求3所述的输入装置，其中，所述传感元件粘附于所述印刷电路板的下侧。

9.根据权利要求8所述的输入装置，其中，所述底座具有所述传感元件插入于其中的元件插入凹槽。

10.根据权利要求3所述的输入装置，其中，所述底座中具有多个固定突起，且所述固定突起插入于其中的固定孔形成在所述支撑件上。

11.根据权利要求3所述的输入装置，其中，所述底座中具有多个固定突起，且所述固定突起插入于其中的固定孔形成在所述印刷电路板上。

12.根据权利要求1所述的输入装置，进一步包括印刷电路板，所述壳体包括所述形成有通孔的盖以及与所述盖连接的底座，且所述盖与所述底座之间沿竖直方向具有间隙，所述印刷电路板固定于所述底座，并且具有位于一侧上的中心圆顶按钮和侧部圆顶按钮，所述中心圆顶按钮和所述侧部圆顶按钮通过所述盖与所述底座之间的沿竖直方向的间隙按压，

其中，

按压所述中心圆顶按钮的按压突起形成在所述中心按键的下侧上，并且

按压所述侧部圆顶按钮的按压突起与所述侧部圆顶按钮相对形成在所述盖的下侧上。

13.根据权利要求12所述的输入装置，其中，所述中心圆顶按钮具有平坦表面，所述平坦表面具有固定高度。

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