CN101324818A - 一种方向控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种方向控制装置，其包括一输入单元以及一磁力感测单元。该输入单元包括一操作部、一磁性部、一弹性装置以及一基座，该磁性部设置于该操作部的磁性组件，该弹性装置是一弹性结构并限制该操作部的位移处于一第一状态位置与一第二状态位置之间；以及该磁力感测单元包括一磁力传感器以及一磁力信号处理装置，该磁力传感器是一磁力场分布感测装置，且该磁力信号处理装置是一电子运算装置。其中该磁力信号处理装置可转换该磁力传感器所感测的磁力场分布数据并输出一对应该操作部位移的电气数据。应用本发明技术，可降低该方向控制装置整体构件的体积；并可以使得方向输入的信息更稳定。

Description

一种方向控制装置

技术领域

本发明涉及一种方向控制装置，特别是提供一种具有磁力场的操作机构以及感测该磁力场分布的装置。

背景技术

现有方向控制装置使用于计算机、手机、PDA等电子装置中，用以作为光标控制的输入器或是作为选项式操作接口控制的输入器。通常这类方向控制装置一般的产品型态是鼠标、轨迹球或是电子装置上的方向键，且其通过许多机械构造达到方向的选择与控制，以至于这样的方向控制装置体积较大，不利于目前电子产品的可移植性以及小型化的需求。

另外，也有使用力回馈的方向控制装置，这类技术是以使用者施加压力的方向，作为辨别输入方向的判断依据，然而，由于使用者必须非常灵敏地施加压力，才能灵活地操作方向控制，导致一般使用者不一定能适应这样的操作方式。

故本发明的发明人有鉴于现有方向控制装置的缺陷，发明了一种新的方向控制装置。

发明内容

本发明的目的是提供一方向控制装置，其利用磁力感测原理感测方向输入机构的位移方向以及位移量，使得可降低整体构件的体积。

本发明的另一目的，是提供一具有开关装置的方向控制装置，该方向输入机构可选择该开关装置的触发与否，使得该开关装置的触发信息可藉以作为确认输入的控制信息。

本发明的再一目的，是提供一具有校正初始值的方向控制装置，通过该方向控制装置中的磁力信号处理装置，修正因为该方向控制装置中的方向输入机构所造成的初始误差，使得方向输入的信息可以更稳定。

为达到上述目的，本发明主要提供一种方向控制装置，其包括：一输入单元，包括一操作部、一磁性部、一弹性装置以及一基座，该操作部上表面具有一接触区，该磁性部是设置于该操作部的磁性组件，该弹性装置是一弹性结构；以及

一磁力感测单元，包括一磁力传感器以及一磁力信号处理装置，该磁力传感器是一磁力场分布感测装置，且该磁力信号处理装置是一电子运算装置；

其中通过推移该接触区选择该操作部的移动方向以及移动量；该弹性装置周围固设于该基座且该弹性装置的内部固接该操作部，且该弹性装置限制该操作部处于一第一状态位置或一第二状态位置，该第一状态位置是该操作部处于该弹性装置的弹性结构平衡位置的状态，该第二状态位置是该操作部被移动后的状态；以及该磁力传感器是电气连接该磁力信号处理装置，且该磁力传感器所感测的磁力场分布数据传输至该磁力信号处理装置，该磁力信号处理装置转换该磁力传感器所感测的磁力场分布数据并输出一对应于该操作部位移的电气数据。

该磁力传感器进一步包括多个霍尔组件，该些霍尔组件以特定的布置方式设置于一电气基板中。

该磁力信号处理装置设置于该电气基板中。

该方向控制装置进一步包括一接口单元，该接口单元是电气连接该磁力信号处理装置的一数据传输接口，并依据一数据传输协议转换该磁力信号处理装置所输出的电气数据，且输出以该数据传输协议定义的电气数据。

该方向控制装置进一步包括一开关装置，该开关装置是一按压式的触发信号产生装置，且该开关装置可设置于对应该操作部的位移路径处，并由该操作部选择该开关装置为触发状态或非触发状态。

该磁力传感器进一步包括多个霍尔组件以及一电气基板，该些霍尔组件以特定的布置方式设置于该电气基板中，且该开关装置设置于该电气基板并对应该操作部的位移路径。

该输入单元中的弹性装置的弹性变形方向包括垂直方向，且该弹性装置垂直方向的容许弹性变形量足以让该输入单元的操作部的位移路径接触并触发该开关装置。

该方向控制装置的弹性装置是一橡胶材质所构成的弹性结构。

该磁力信号处理装置所输出的该操作部位移的电气数据包括该操作部的位移方向以及位移量。

该磁力信号处理装置是比较第二状态的操作部位移的位置数据与该第一状态的操作部位移的位置数据，并输出一对应于该第二状态的操作部位移的电气数据。

因此，本发明的有益效果在于：可降低该方向控制装置整体构件的体积；该方向控制装置提供该开关装置的触发信息作为确认输入的控制信息；以及该方向控制装置可修正方向输入机构所造成的初始误差，使得方向输入的信息可以更稳定。

为使熟悉该项技术的人员了解本发明的目的、特征及功效，现在通过下述具体实施例，并配合所附的附图详加说明。

附图说明

图1为显示本发明的方向控制装置的组件关联图；

图2为显示本发明的方向控制装置一具体实施例的立体视图；

图3为显示第二图的I-I断面的剖面图；

图4为显示本发明的方向控制装置一具体实施例的平面俯视透视图。图中：

1    输入单元

11   操作部

11a  接触区

11’ 操作部

12   磁性部

13   弹性装置

14   基座

2    磁力感测单元

21   磁力传感器

21a  霍尔组件

21b  电气基板

22   磁力信号处理装置

3  接口单元

4  作业单元

5  开关装置

具体实施方式

请参考图1所显示，该图是本发明的方向控制装置的组件关联图。本发明主要是一输入单元1配合一磁力感测单元2，由该输入单元1产生一磁力场，并由该磁力感测单元2感测该磁力场而输出对应的一位置控制信息，该位置控制信息可再由该磁力感测单元2经由一接口单元3传输至一作业单元4，使得该位置控制信息可提供该作业单元4进行相对应的演算程序。

进一步参考图2以及图3所显示，图2是本发明的方向控制装置一具体实施例的立体视图，且图3是本发明图2的I-I断面的剖面图。前述本发明的方向控制装置中，该输入单元1包括一操作部11、一磁性部12、一弹性装置13以及一基座14。其中该操作部11上表面具有一接触区11a，用以提供使用者接触并推移该操作部11，使得该操作部11产生位移；该磁性部12是具有磁力场的组件，且该磁性部12设置于该操作部11底部；以及该弹性装置13是一具有弹性力的组件，该弹性装置13周围固设于该基座14且该弹性装置13的内部固接该操作部11，使得使用者未推移该操作部11时，该操作部11处于一平衡位置。

前述的弹性装置13可以是一橡胶或具有适当弹性力的材质所构成，且该操作部11可设置于该弹性装置13的中央处，使得该操作部11通常处于该弹性装置13的中央平衡位置处。若使用者通过推移该操作部11的接触区11a而导致该操作部11移动时，该弹性装置13会发生弹性变形，且当使用者释放该操作部11后，该弹性装置13会回复至起始的平衡状态，而带动该操作部11回到该弹性装置13的中央平衡位置处。

再者，前述该磁力感测单元2包括一磁力传感器21以及一磁力信号处理装置22。其中该磁力传感器21是一感测磁力场分布的装置，使得该操作部11被推移时，该磁力传感器21可感测该操作部11的磁性部12所产生的磁力场分布；以及该磁力信号处理装置22是一电子运算装置，并用以将该磁力传感器21所感测的磁力场分布数据转换为一对应于该操作部11的位移的向量数据输出。

具体来说，该磁力传感器21可以包括多个霍尔组件21a，该些霍尔组件21a以特定的布置方式设置于一电气基板21b中，且前述的磁力信号处理装置22也设置于该电气基板21b中。其中，该些霍尔组件21a分别是一具有霍尔效应的半导体组件，该电气基板21b电气连接该些霍尔组件21a与该磁力信号处理装置22并固定设置住以上器件，使得该些霍尔组件21a分别对应所感测的磁力场输出电气信息并可传输至该磁力信号处理装置22，各个霍尔组件21a所输出的电气信息的整合可对应该磁力场的分布数据。

请进一步参考图4所显示，是本发明的方向控制装置一具体实施例的平面俯视透视图。基于前述本发明方向控制装置的实施例，当处于起始平衡位置而定义为第一状态的该操作部11被推移，直到停止位置且定义为第二状态的该操作部11’时，该些霍尔组件21a会分别感测该操作部11’底部的磁性部12所产生的磁力场，该磁性部12所产生的磁力场分布会使得各个霍尔组件21a感测到不同强度的磁力作用，且使得各个霍尔组件21a分别对应所感测的磁力场强度而输出一对应的电气信息。接着，该磁力信号处理装置22则可将该些霍尔组件21a所输出的电气信息转换为对应该操作部11’的位移的数据信息输出。

前述的磁力信号处理装置22可以为一芯片的电路型态，且该磁力信号处理装置22所输出的该操作部11位移数据信息可以包括该操作部11的位移方向。该磁力信号处理装置22所输出的该操作部11位移数据信息也可以是一位移向量数据，并包括该操作部11的位移方向以及位移量。

另外，该接口单元3是一数据传输接口，用以将该磁力感测单元2的磁力信号处理装置22所输出的向量数据转换为特定的数据传输协议，并输出至该作业单元4；以及该作业单元4是一电子系统，且该接口单元3将该磁力感测单元2所输出的向量数据传输至该作业单元4时，该作业单元4会执行一对应的数据运算，并产生一输出信息。

具体来说，该作业单元4是一个人计算机，且前述的磁力信号处理装置22所输出的向量数据所包含的该操作部11位移方向，可提供该作业单元4控制窗口化操作系统中的光标依据此位移方向移动。另外，前述的磁力信号处理装置22所输出的向量数据所包含的该操作部11位移量，可提供该作业单元4控制窗口化操作系统依据此位移量而决定该光标的移动速率。

前述的作业单元4可以是各种电子装置，且该磁力感测单元2所提供的向量数据提供该作业单元4进行对应的演算程序，使得该输入单元1的操作，配合该磁力感测单元2的数据回馈，而可取代一般电子装置所使用的鼠标、方向键或任何提供方向选择的装置。

请再次参考图3所显示，本发明的方向控制装置进一步包括一开关装置5，该开关装置5是一按压式的触发信号产生装置，且该开关装置5可设置于前述磁力感测单元2中的电气基板21b并对应该操作部11。其中该输入单元1中的弹性装置13的容许弹性变形方向包括垂直方向，且该弹性装置13垂直方向的容许弹性变形量足以使得该输入单元1的操作部11底部接触并触发该开关装置5。具体来说，前述实施例实际上可按压该操作部11使得该操作部11触发该开关装置5，且一般可将这样的机制作为该作业单元4中确认信息(enter)的触发信号。

请再次参考图4所显示，前述本发明方向控制装置的实施例中，当处于起始平衡位置而定义为第一状态的该操作部11时，该些霍尔组件21a会分别感测该操作部11底部的磁性部12所产生的磁力场，该磁性部12所产生的磁力场分布会使得各个霍尔组件21a感测到不同强度的磁力作用，且使得各个霍尔组件21a分别对应所感测的磁力场强度而输出一对应的电气信息。该磁力信号处理装置22可在该操作部11处于第一状态时，将该些霍尔组件21a所输出的电气信息转换为对应该操作部11的位移的数据信息输出，并定义为起始位置。具体来说，该磁力信号处理装置22可将第二状态的操作部11’的坐标位置减去第一状态的操作部11的坐标位置，而获得一向量数据，且此向量数据的方向是该操作部11的平移方向，此向量数据的长度是该操作部11的平移距离。在实际的应用中，该作业单元4可对应此向量数据的方向而决定该作业单元4的操作系统中的光标移动方向，且该作业单元4可对应此向量数据的长度而决定该作业单元4的操作系统中的光标移动速率。另外，通过撷取该操作部11的平移向量数据，可以去除该输入单元1中因为机构变形造成信号误差所导致的信号漂移。尤其是该弹性装置13发生局部永久变形时，通过撷取该操作部11的平移向量数据，使得在使用者未推移该操作部11的状况下，该操作部11的平移向量数据的方向与长度皆为零，本发明的方向控制装置不会产生错误的方向输入信息。

以上已将本发明作一详细说明，但是以上所述者，仅为本发明的一较佳实施例而已，当不能限定本发明实施的范围。即凡是依本发明申请范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种方向控制装置，其特征在于，包括：

一输入单元，包括一操作部、一磁性部、一弹性装置以及一基座，该操作部上表面具有一接触区，该磁性部是设置于该操作部的磁性组件，该弹性装置是一弹性结构；以及

一磁力感测单元，包括一磁力传感器以及一磁力信号处理装置，该磁力传感器是一磁力场分布感测装置，且该磁力信号处理装置是一电子运算装置；

其中通过推移该接触区选择该操作部的移动方向以及移动量；该弹性装置周围固设于该基座且该弹性装置的内部固接该操作部，且该弹性装置限制该操作部处于一第一状态位置或一第二状态位置，该第一状态位置是该操作部处于该弹性装置的弹性结构平衡位置的状态，该第二状态位置是该操作部被移动后的状态；以及该磁力传感器是电气连接该磁力信号处理装置，且该磁力传感器所感测的磁力场分布数据传输至该磁力信号处理装置，该磁力信号处理装置转换该磁力传感器所感测的磁力场分布数据并输出一对应于该操作部位移的电气数据。

2.如权利要求1所述的方向控制装置，其特征在于，其中该磁力传感器进一步包括多个霍尔组件，该些霍尔组件以特定的布置方式设置于一电气基板中。

3.如权利要求2所述的方向控制装置，其特征在于，该磁力信号处理装置设置于该电气基板中。

4.如权利要求1所述的方向控制装置，其特征在于，进一步包括一接口单元，该接口单元是电气连接该磁力信号处理装置的一数据传输接口，并依据一数据传输协议转换该磁力信号处理装置所输出的电气数据，且输出以该数据传输协议定义的电气数据。

5.如权利要求1所述的方向控制装置，其特征在于，其中进一步包括一开关装置，该开关装置是一按压式的触发信号产生装置，且该开关装置可设置于对应该操作部的位移路径处，并由该操作部选择该开关装置为触发状态或非触发状态。

6.如权利要求5所述的方向控制装置，其特征在于，其中该磁力传感器进一步包括多个霍尔组件以及一电气基板，该些霍尔组件以特定的布置方式设置于该电气基板中，且该开关装置设置于该电气基板并对应该操作部的位移路径。

7.如权利要求6所述的方向控制装置，其特征在于，其中该输入单元中的弹性装置的弹性变形方向包括垂直方向，且该弹性装置垂直方向的容许弹性变形量足以让该输入单元的操作部的位移路径接触并触发该开关装置。

8.如权利要求1所述的方向控制装置，其特征在于，其中弹性装置是一橡胶材质所构成的弹性结构。

9.如权利要求1所述的方向控制装置，其特征在于，其中该磁力信号处理装置所输出的该操作部位移的电气数据包括该操作部的位移方向以及位移量。

10.如权利要求1所述的方向控制装置，其特征在于，其中该磁力信号处理装置是比较第二状态的操作部位移的位置数据与该第一状态的操作部位移的位置数据，并输出一对应于该第二状态的操作部位移的电气数据。

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