CN108205383A - 利用两传感器分别判断滚轮转幅与转向的滚轮译码器 - Google Patents

Abstract

本发明为一种利用两传感器分别判断滚轮转幅及转向的滚轮译码器，包括两固定座、一滚轮、一转盘、一转速传感器及一转向传感器，该些固定座设于一鼠标内部的电路板上，以支撑住该滚轮的转动轴两端，使滚轮能活动旋转，该转盘则能随着滚轮同步转动，且其周缘设有多个齿部；该转速传感器包括一发射单元及一接收单元，发射单元投射出的第一侦测信号会被该些齿部逐一遮蔽，使电路板上的控制模块能计算出滚轮转速，并判断出转幅；该转向传感器则能朝滚轮投射一第二侦测信号，使控制模块能根据滚轮反射回的转向判断信号，确认出滚轮转向。

Description

利用两传感器分别判断滚轮转幅与转向的滚轮译码器

技术领域

本发明为一种利用两传感器分别判断滚轮转幅及转向的滚轮译码器，尤指在鼠标内部，对应于滚轮的位置设置一转向传感器、对应于滚轮上的一转盘的位置设置一转速传感器，以通过该些传感器检测到的信号，分别判断滚轮转向及转盘转速，进而计算出滚轮的转向与转幅大小的滚轮译码器。

背景技术

鼠标是人们在操作计算机时，必不可少的重要配件。鼠标的基本构造，除了在底部设有一传感器(如：传统以滚球、转轴构成的感测机构、或近年来普及的光学辨识机构…等)外，其顶部尚有两个按键，以分别供用户改变计算机屏幕上的光标位置，并输入对应的指令。此外，鼠标上通常还设置有一滚轮，令使用者能通过拨动滚轮，直觉且便利地对计算机进行较细微的控制(如：卷动画面)。鼠标的滚轮结构看似单纯，但其实各家厂商的设计方式并不完全相同，而滚轮的结构差异，将会明显地反应在鼠标的性能上。

一般言，鼠标内部设有一组滚轮译码器，能辨识滚轮的转动的方向及幅度，并产生对应的指令，请参阅图1所示，为一种现有的滚轮译码器示意图，该滚轮译码器1包括两固定座11、一滚轮12、一转盘13及一组传感器14，该些固定座11设于鼠标内部的一电路板10上，该滚轮12的转动轴120则设于该些固定座11上；该转盘13设于该转动轴120上，以能随该转动轴120同步转动，且该转盘13的周缘凸设有多个齿部131。

该传感器14包括二发射单元141及二接收单元142，各该发射单元141及接收单元142两两成对，且设于该转盘13的两相对侧面，在该转盘13转动时，该转盘13上的齿部131能先阻挡住同一组发射单元141、接收单元142间的侦测信号，再位移至两组发射单元141、接收单元142之间(即，未遮蔽住任何侦测信号)，最后再位移至另一组发射单元141、接收单元142之间，如此，该电路板10的控制模块101即能根据不同组的发射单元141、接收单元142被遮蔽的顺序，判断出该滚轮12的「转动方向」，同时，根据该侦测信号的间隔，先计算出该转盘13的转动速度，再推算出该滚轮12的「转动幅度」，进而控制计算机卷动一定段落的屏幕画面。

然而，前述设计并不完善，因为如今的市场潮流，要求计算机产品与配件朝「轻薄短巧」方向发展，鼠标的体积需更为精简，连带地，该滚轮12及转盘13的尺寸也需尽可能地缩减；惟，由于该滚轮译码器1的辨识原理，通过齿部131通过两组发射单元141、接收单元142之间的顺序与频率，辨识出转向与转幅，因此，在转盘13的体积缩减的情况下，该齿部131即很容易因为生产上的误差，导致其宽度过大，无法定位于不同组发射单元141、接收单元142之间，而会同时遮蔽住两组发射单元141与接收单元142(即，齿部131的宽度大于该发射单元141、接收单元142间的间距)，则该控制模块101将无法准确地辨识出该转盘13的转向。

由于，前述问题仅能通过提升转盘13的精度要求来解决，因此，为了避免转盘13上的齿部131因生产误差而影响鼠标性能，业者必须在鼠标「体积轻巧」与「滚轮灵敏性」上做出取舍，否则，即必须花费更多成本，确保该转盘13的尺寸能精准地与发射单元141与接收单元142的间距相符。对此，发明人考虑是否能对滚轮译码器的结构原理进行改良，以解决前述设计上的两难问题？因此，如何设计出一种崭新的滚轮译码器，以避免各零组件因生产误差影响判断性能，即成为本发明在此亟欲解决的重要课题。

发明内容

有鉴于现有鼠标的滚轮译码器，容易因为生产上的误差，导致影响判断精确性的问题，发明人凭借多年来的实务经验，经过多次的研究、改良与测试实做后，终于设计出本发明的一种利用两传感器分别判断滚轮转幅与转向的滚轮译码器，期能通过一种崭新的滚轮辨识方式，有效兼顾鼠标的「体积轻巧」与「滚轮灵敏性」。

本发明的一目的，提供一种利用两传感器分别判断滚轮转幅与转向的滚轮译码器，其应用于一鼠标上，该鼠标内设有一电路板，该电路板上至少设有一控制模块，该滚轮译码器包括两固定座、一滚轮、一转盘、一转速传感器及一转向传感器，各该两固定座设于该电路板上，且彼此间具有一预定间距，以形成一转动空间；该滚轮的轴心设有一转动轴，该转动轴的两端能分别定位于各该固定座的顶部，使该滚轮能于该转动空间内自由旋转；该转盘设于该转动轴上，以能随着该转动轴一并旋转，该转盘的周缘凸设有多个齿部，且各该齿部之间分别形成有一缺槽；该转速传感器与该控制模块相电气连接，包括一发射单元及一接收单元，该发射单元及接收单元分别设于该转盘的相对两侧，以在该转盘转动时，各该齿部能依序通过该发射单元及该接收单元之间，使该发射单元投射出的第一侦测信号仅能通过该缺槽，被该接收单元接收，且该控制模块能根据该接收单元接收到第一侦测信号的间隔，判断出该滚轮的转动速度，进而计算出该滚轮实际被转动的幅度；该转向传感器与该控制模块相电气连接，且设于邻近该滚轮的位置，以能朝该滚轮投射出一第二侦测信号，该第二侦测信号能被该滚轮表面反射，以形成一转向判断信号，该控制模块能根据该转向传感器接收到的该转向判断信号，确认出该滚轮的转动方向，根据判断出的转动方向及转动幅度，产生一滚轮操作信号。如此，由于该转向传感器并非根据「转盘的齿部遮蔽信号与否」来判断转向，故能有效解决现有技术的设计缺憾。

为方便贵审查委员能对本发明的结构特征、判断机制与目的有更进一步的认识与理解，特举实施例配合图式，详细说明如下：

附图说明

图1为现有的滚轮译码器示意图；

图2为本发明的滚轮译码器示意图；及

图3为本发明的滚轮结构示意图。

附图标记说明：

〔现有技术〕

滚轮译码器 ......... 1

电路板 ......... 10

控制模块 ......... 101

固定座 ......... 11

滚轮 ......... 12

转动轴 ......... 120

转盘 ......... 13

齿部 ......... 131

传感器 ......... 14

发射单元 ......... 141

接收单元 ......... 142

〔本发明〕

滚轮译码器 ......... 2

电路板 ......... 20

控制模块 ......... 201

组装孔 ......... 202

固定座 ......... 21

枢接孔 ......... 210

滚轮 ......... 22

转动轴 ......... 220

外轮圈 ......... 221

内轮圈 ......... 222

转盘 ......... 23

齿部 ......... 231

缺槽 ......... 232

转速传感器 ......... 24

发射单元 ......... 241

接收单元 ......... 242

转向传感器 ......... 25

轮圈 ......... 260

枢接槽 ......... 260a

弧形部 ......... 260b

脚架 ......... 261

枢接盘 ......... 262

弹臂 ......... 262a

贯穿孔 ......... 263

具体实施方式

本发明为一种利用两传感器分别判断滚轮转幅与转向的滚轮译码器，请参阅图2所示，为本发明的第一优选实施例，该滚轮译码器2应用于一鼠标上，该鼠标内部设有一电路板20，该电路板20上至少设有一控制模块201，该鼠标可为机械式鼠标或光学鼠标，且配置的按键数量不限，由于本发明的技术重点针对滚轮译码器2进行改良，故即不再复述鼠标的其他现有配件，事先声明。

该滚轮译码器2包括两固定座21、一滚轮22、一转盘23、一转速传感器24及一转向传感器25，各该固定座21的底部固设于该电路板20上，且彼此间具有一预定间距，以形成一转动空间；该滚轮22的轴心设有一转动轴220，该转动轴220的两端能分别定位于各该固定座21的顶部(如：枢设至各该固定座21上的一枢接孔210中)，使该滚轮22能于该转动空间内自由旋转。

该转盘23设于该转动轴220上，以能随着该转动轴220一并旋转，该转盘23的周缘凸设有多个齿部231，且各该齿部231之间分别形成有一缺槽232，使该转盘23的构形能形成齿轮状，且该转盘23与该滚轮22及该固定座21之间皆保持有一间隔。

本发明分别通过该转速传感器24及该转向传感器25，供该控制模块201能计算出该滚轮22的转幅(由转盘23转速可推知该滚轮22转幅)及转向，分别说明其结构及运作方式如后：该转速传感器24设于该电路板20上，以与该控制模块201相电气连接，其感测原理与现有技术相同，但只需具备一组发射单元241及一接收单元242，该发射单元241及接收单元242分别设于该转盘23的相对两侧，以在该转盘23转动时，各该齿部231能依序通过该发射单元241及该接收单元242之间，使该发射单元241投射出的第一侦测信号仅能通过该缺槽232，被该接收单元242接收。

该转向传感器25亦设于该电路板20上，以与该控制模块201相电气连接，但其感测目标并非「转盘23」，而是「滚轮22」，该转向传感器25设于邻近该滚轮22的位置(如：底侧)，以能朝该滚轮22投射出一第二侦测信号(如：一光学侦测信号)，该第二侦测信号能被该滚轮22表面反射，以形成一转向判断信号。

该控制模块201可由该转速传感器24及转向传感器25处，分别接收到该第一侦测信号及转向判断信号，且该控制模块201能根据该接收单元242接收到第一侦测信号的「间隔」，判断出该转盘23的转动速度，进而计算出该滚轮22实际被转动的「幅度」；此外，该控制模块201能根据该转向传感器25接收到的该转向判断信号，确认出该滚轮22的转动方向。该控制模块201在判断出转动方向与转动幅度后，即可借此产生一滚轮操作信号，并传送给对应的电子设备(如：个人计算机)，使该电子设备能执行对应的动作，例如：卷动计算机上一定段落的屏幕画面。

如此，由于该滚轮译码器2并非利用转盘23上的齿部231，根据其穿过该发射单元241及该接收单元242的先后顺序来判断转向，而是利用转向传感器25，直接辨识该滚轮22的转向，故，即能有效解决现有技术中，转盘的生产尺寸误差会影响鼠标灵敏度的问题。此外，由于该些固定座21之间，原本就存在许多间隙，供该滚轮22能自由转动，故，该转向传感器25的配置并不会大幅影响到鼠标整体的体积，据此，将能让业者同时兼顾鼠标的「体积轻巧」及「滚轮灵敏度」。

在本实施例中，该转向传感器25一光学传感器(如：光学鼠标使用的传感器，但不以此为限)，其为一种微小的摄影机及发光元件的组合，能撷取该滚轮22的表面影像，并根据其影像变化，供该控制模块201判断转向。一般言，光学传感器能撷取出水平、垂直两个方向的位移变化(即，一个平面的X、Y轴方向)，但在本发明中，该控制模块201仅需针对待单一方向的变化做判断即可(因为滚轮22只可能朝前方或后方转动)。

另，请参阅图2～3所示，在本实施例中，该滚轮22尚包括一轮圈260、至少一脚架261及一枢接盘262，该轮圈260由一不同材质的外轮圈221及内轮圈222套接而成，该内轮圈222的一侧凹设有一枢接槽260a，且该枢接槽260a的内壁沿圆周向环设有多个弧形部260b；各该脚架261的底部固设于该电路板20上(如：嵌卡至电路板20上的一组装孔202中)。该枢接盘262设于该脚架261的顶部，且其顶部设有一弹臂262a，该弹臂262a能活动地嵌卡至该枢接槽260a的内壁，并定位于相邻的二弧形部260b之间，使该轮圈260能相对该枢接盘262转动。

承上，该枢接盘262上设有贯穿孔263，该贯穿孔263的口径大于该转动轴220中段部的外径，使该转动轴220的中段部能穿过该贯穿孔263，连接至该轮圈260的另一侧相连接，故，在该轮圈260被使用者拨动时，该转动轴220能同步旋转，但该脚架261及枢接盘262保持固定不动。

如前所述，本发明能利用该转向传感器25，直接侦测该滚轮22的转向，故，该转向传感器25的位置可面对该滚轮22的任一部位，例如：该转向传感器25能定位于该电路板20上对应于该滚轮22底部的位置，以能朝该轮圈260的圆周向外壁投射该第二侦测信号。

而在本发明的其他实施例中，该转向传感器25亦能被固设于各该固定座21上面对该滚轮22的位置，以朝该轮圈260的另一侧面投射该第二侦测信号。同理，该转向传感器亦能朝该转动轴220的方向投射该第二侦测信号，以判断该滚轮22的转向。

以上所述，仅为本发明的若干优选实施例，但，本发明的技术特征并不局限于此，凡是本领域技术人员，在参酌本发明的技术特征后，所能容易想到的等效变化，均应不脱离本发明的保护范畴。

Claims (7)

1.一种利用两传感器分别判断滚轮转幅与转向的滚轮译码器，其特征在于，应用于一鼠标上，该鼠标内设有一电路板，该电路板上至少设有一控制模块，该滚轮译码器包括：

两固定座，设于该电路板上，且彼此间具有一预定间距，以形成一转动空间；

一滚轮，其轴心设有一转动轴，该转动轴的两端能分别定位于各该固定座的顶部，使该滚轮能于该转动空间内自由旋转；

一转盘，设于该转动轴上，以能随着该转动轴一并旋转，该转盘的周缘凸设有多个齿部，且各该齿部之间分别形成有一缺槽；

一转速传感器，与该控制模块相电气连接，包括一发射单元及一接收单元，该发射单元及接收单元分别设于该转盘的相对两侧，以在该转盘转动时，各该齿部能依序通过该发射单元及该接收单元之间，使该发射单元投射出的第一侦测信号仅能通过该缺槽，被该接收单元接收，且该控制模块能根据该接收单元接收到第一侦测信号的间隔，判断出该滚轮的转动速度，进而计算出该滚轮实际被转动的幅度；及

一转向传感器，与该控制模块相电气连接，且设于邻近该滚轮的位置，以能朝该滚轮投射出一第二侦测信号，该第二侦测信号能被该滚轮表面反射，以形成一转向判断信号，该控制模块能根据该转向传感器接收到的该转向判断信号，确认出该滚轮的转动方向，根据判断出的转动方向及转动幅度，产生一滚轮操作信号。

2.根据权利要求1所述的滚轮译码器，其中，该转向传感器为一光学传感器。

3.根据权利要求2所述的滚轮译码器，其中，该滚轮包括：

一轮圈，其一侧凹设有一枢接槽；

至少一脚架，其底部固设于该电路板上；及

一枢接盘，设于该脚架的顶部，且活动地嵌卡至该枢接槽的内壁，使该轮圈能相对该枢接盘转动，该枢接盘上设有贯穿孔，该转动轴的中段部穿过该贯穿孔，以与该轮圈的另一侧相连接。

4.根据权利要求3所述的滚轮译码器，其中，该转向传感器朝该轮圈的圆周向外壁投射该第二侦测信号。

5.根据权利要求3所述的滚轮译码器，其中，该转向传感器朝该轮圈的另一侧面投射该第二侦测信号。

6.根据权利要求3所述的滚轮译码器，其中，该转向传感器朝该转动轴的表面投射该第二侦测信号。

7.根据权利要求3、4、5或6所述的滚轮译码器，其中，该枢接槽的内壁上沿圆周向设有多个弧形部，该枢接盘上则凸设有一弹臂，该弹臂能嵌卡至相邻的二弧形部之间。