TWI544371B - 電容式搖桿裝置 - Google Patents

Description

電容式搖桿裝置

本發明係有關一種搖桿裝置，更特別有關一種電容式搖桿裝置。

傳統搖桿裝置採可變電阻式設計，其缺點為可變電阻特性會隨使用時間而變化，因而需要被重新校正。此外，傳統機械式搖桿裝置之桿體具有相當的高度(significant height)，因此並不適用於可攜式裝置或穿戴式裝置(wearable device)。

有鑑於此，本發明另提出一種電容式搖桿裝置，其具有小體積、免校正之特性以適用於各式可攜式裝置或穿戴式裝置。

本發明提供一種電容式搖桿裝置，包含一基板、一固定板、一可動件、複數彈性元件、一圓錐體以及一操作桿。該基板包含一接地區及一電容感測區。該固定板包含一第一透孔。該可動件包含一第二透孔。該等彈性元件對稱地抵接於該固定板與該可動件間。該圓錐體設置於該可動件與該基板間，並包含一底面、一頂點及一外側面。該底面抵接於該可動件。該頂點設置於該基板之該接地區。該外側面對位於該基板之該電容感測區。該操作桿從該圓錐體之該底面延伸而出並穿設於該第一透孔及該第二透孔內。

本發明另提供一種電容式搖桿裝置，包含一基板、一固定板、一圓錐體、一彈性元件以及一操作桿。該基板包含一接地區及一電容感測區。該固定板包含一第一透孔並距離該基板一相對距離。該圓錐體包含一底面、一頂點及一外側面。該頂點設置於該基板之該接地區。該外側面對位於該基板之該電容感測區。該彈性元件設置於該固定板與該圓錐體 之該底面間。該操作桿從該圓錐體之該底面延伸而出並可活動地穿過該彈性元件及該固定板之該第一透孔。

本發明另提供一種電容式搖桿裝置，包含一基板、一固定板、一圓錐體、至少一彈性元件以及一操作桿。該基板包含一接地區及一電容感測區。該固定板包含一第一透孔及一側牆，其中該側牆朝向該基板延伸並結合於該基板，用以維持該基板與該固定板之一相對距離。該圓錐體包含一底面、一頂點及一外側面。該頂點設置於該基板之該接地區。該外側面對位於該基板之該電容感測區。該至少一彈性元件設置於該固定板與該圓錐體之該底面間。該操作桿從該圓錐體之該底面延伸而出並穿過該固定板之該第一透孔，其中，該至少一彈性元件用以當該操作桿受一外力時，施予該圓錐體之該底面一回復力。

一實施例中，該至少一彈性元件可直接地抵接於該圓錐體之該底面，或透過一可動件間接地抵接於該圓錐體之該底面。

本案所提出之搖桿裝置除可避免重新校正之問題外，亦具有可於同一方向輸出不同強度值的優點，同時由於具有力回饋(force feedback)單元，其桿體在外力消除時會自動回復至一原始位置，因此裝置本體不需佔用大操作面積。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，詳細說明如下。此外，於本發明之說明中，相同之構件係以相同之符號表示，於此先述明。

1、2、3、4‧‧‧電容式搖桿裝置

11、21、31、41‧‧‧基板

111、211、311、411‧‧‧接地區

113、213、313、413‧‧‧電容感測區

13、23、33、43‧‧‧固定板

131、231、331、431‧‧‧第一透孔

15、25、45‧‧‧可動件

151、251、451‧‧‧第二透孔

17‧‧‧彈性材料

171、172、27、37、47‧‧‧彈性元件

18、48‧‧‧固定桿

191、291、391、491‧‧‧圓錐體

1911、2911、3911、4911‧‧‧圓錐體之底面

1913、2913、3913、4913‧‧‧圓錐體之頂點

1915、2915、3915、4915‧‧‧圓錐體之外側面

192、292、392、492‧‧‧操作桿

22、32‧‧‧支撐件

232、332‧‧‧側牆

233‧‧‧卡榫

24、34‧‧‧手柄蓋

26‧‧‧緊扣件

333‧‧‧插腳

3917、457‧‧‧定位突起

9‧‧‧手指

Ed‧‧‧驅動電極

Es‧‧‧感測電極

第1圖為本發明一實施例之電容式搖桿裝置之剖視圖。

第2圖為本發明一實施例之電容式搖桿裝置之操作示意圖。

第3圖為本發明一實施例之電容式搖桿裝置之另一操作示意圖。

第4圖為本發明一實施例之基板之接地區及電容感測區 之配置示意圖。

第5圖為本發明另一實施例之電容式搖桿裝置之剖視圖。

第6A圖為本發明另一實施例之電容式搖桿裝置之剖視圖。

第6B圖為第6A圖之電容式搖桿裝置之操作示意圖。

第7圖為第6A圖之電容式搖桿裝置之分解圖。

第8A圖為本發明另一實施例之電容式搖桿裝置之剖視圖。

第8B圖為第8A圖之電容式搖桿裝置之操作示意圖。

第9圖為第8A圖之電容式搖桿裝置之分解圖。

第10圖為本發明另一實施例之電容式搖桿裝置之剖視圖。

請參照第1圖所示，其為本發明一實施例之電容式搖桿裝置1之剖視圖。該電容式搖桿裝置1利用互感電容(mutual capacitance)感測原理或自感電容(self capacitance)感測原理，並搭配彈性元件作為力回饋(force feedback)單元，以實現具有力回饋的電容式搖桿裝置。

該電容式搖桿裝置1包含一基板11、一固定板13、一可動件15、複數彈性元件(例如第1圖之剖視圖僅顯示兩彈性元件171、172，實際數目並不以此為限)、一圓錐體191及一操作桿192；其中，所述固定板13係指相對該基板11為不可動(non-movable)而所述可動件15係指相對該基板11為可動(movable)。

該基板11例如可為一印刷電路板(PCB)或一印刷電路板裝配(PCBA)，其具有一上表面用以設置元件。該基板11之上表面形成有一接地區111及一電容感測區113，例如第4圖顯示一種基板11之接地區111及電容感測區113配置的實施方式。必須說明的是，第4圖中該接地區111 及該電容感測區113之範圍及比例僅用以說明，並非用以限定本發明。該接地區111連接至系統地電壓(system ground)。

一實施例中，該電容感測區113內具有至少一驅動電極(例如第4圖繪示之Ed)以及至少一感測電極(例如第4圖繪示之Es)，以於其間形成互感電容。因此，當一導體(本說明中係指該圓錐體191或該圓錐體之外側面1915)接近該電容感測區113時，則會影響互感電容，既而產生感測信號，例如電壓變化信號或電流變化信號。一互感式電容感測裝置感測一接近導體的原理已為習知，故於此不再贅述。

另一實施例中，該電容感測區113內具有至少一感測電極，用以與系統接地形成自感電容。因此，當該圓錐體191(本實施例中為一導體或至少靠近該圓錐體之外側面1915為導體)接近該電容感測區113時，則會影響自感電容，既而產生感測信號，例如電壓變化信號或電流變化信號。一自感式電容感測裝置感測一接近導體的原理已為習知，故於此不再贅述。

再一實施例中，該電容感測區113內具有至少一感測電極，且該圓錐體191內具有至少一驅動電極相對該至少一感測電極；其中，該至少一感測電極及該至少一驅動電極亦可相反配置。因此，當該圓錐體191接近該電容感測區113時，則會影響電極間距而改變其間的電容值，既而產生感測信號，例如電壓變化信號或電流變化信號。本實施例中，該圓錐體191並非導體，而於其內設置該至少一感測電極或該至少一驅動電極。

該固定板13可為導電或不導電的適當材質，並無特定限制，例如塑膠材質、玻璃材質或金屬材質，其距離該基板11一固定距離。一實施例中，該固定板13可透過複數固定桿(fixed lever)18維持與該基板11間之該固定距離；其中，該等固定桿18可利用適當方式固定於該基板11及該固定板13，例如利用螺栓及螺帽進行固定，但並不以此為限。其他實施例中，該等固定桿18亦可利用黏膠接合(adhesive)、卡接(plug-in)、焊接(soldering)或嵌入(inserting)等方式，並無特定限制。該等固定桿18較佳對稱地設置並距離該固定板13中央一預設距離，較佳地可對稱地設置於該固定板13之邊緣附近，以維持平衡。一實施例中，若該固定板13呈一矩形，該等固定桿18可設置於4個角落，但並不以此為限，只要能穩定地維持該基板11與該固定板13間之一相對距離即可，並無特定限制。此外，該固定板 13具有一第一透孔131，以供該操作桿192穿設於其間。一實施例中，該第一透孔131位於該固定板13之中央，但並不以此為限。某些實施例中，根據該等固定桿18與該固定板13之結合方式，該固定板13可另包含複數定位孔以供該等固定桿18穿設而過。

該可動件15可為不導電或導電的適當材質，例如塑膠材質、玻璃材質或金屬材質，並無特定限制，其設置於該固定板13及該基板11間，用以供該等彈性元件及該圓錐體191分別抵接(press against)於其相對的兩個表面，藉以形成力回饋的媒介(舉例詳述於後)。一實施例中，該可動件15之形狀大致對應於該固定板13，但並不以此為限。其他實施例中，該可動件15可為適當形狀，只要其一部分能夠供該等彈性元件171、172抵接且另一部分可供該圓錐體191抵接即可。一實施例中，該可動件15可具有複數定位孔，供用以固定該基板11及該固定板13相對距離之複數固定桿18活動地穿過；其中，該等固定桿18用以在該操作桿192被施予外力時維持該可動件15與該固定板13之相對位置。此外，該可動件15具有一第二透孔151，以供該操作桿192穿設於其間。一實施例中，該第二透孔151位於該可動件15之中央，但並不以此為限，只要該可動件15之第二透孔151係對位於該固定板13之第一透孔131即可。

該等彈性元件171、172對稱地設置於該固定板13與該可動件15間。一實施例中，該等彈性元件171、172例如為彈簧，其抵接(press against)於該固定板13與該可動件15間，但並不以此為限。該等彈性元件171、172亦可為其他彈性體，例如橡膠。一種實施例中，為了固定該等彈性元件171、172的位置，用以固定該基板11及該固定板13之相對距離的複數固定桿18可活動地穿過該等彈性元件171、172(例如設置於其中)，以致於當該等彈性元件171、172受到擠壓時不致於產生橫向位移。其他實施例中，該等彈性元件171、172的兩端可分別固定於該固定板13與該可動件15上，只要在操作時不致發生橫向位移即可。此外，該等彈性元件171、172的數目及設置位置可根據該固定板13及該可動件15的形狀決定，例如當該固定板13及該可動件15均呈一矩形時，複數彈性元件可設置於該矩形的四個角落，但並不以此為限。本發明中，由於彈性元件係用以提供力回饋，因此該彈性元件亦可為一整個彈性材料設置於該固定板13與該可動件15 間(如第5圖之彈性材料17)，並不一定要同時設置複數個彈性元件；其中，該彈性材料同樣具有一透孔以供該操作桿192穿過。其他實施例中，該等彈性元件亦可設置於該固定板13上面對該操作桿192的一側或形成於該操作桿192上面對該固定板13的一側(即位於該第一透孔131內以橫向設置)，只要於該操作桿192受到推動時能提供力回饋即可，並無特定限制。

該圓錐體(cone)191設置於該可動件15與該基板11間，作為產生電容感應機制以及支撐操作桿192的元件。該圓錐體191包含一底面(base)1911、一頂點(vertex)1913及一外側面(lateral surface)1915。該底面1911的至少一部分抵接於該可動件15之一表面。該頂點1913設置於該基板11之該接地區111上，以作為一支撐支點。由於該圓錐體191係為導電材質，該圓錐體191亦透過該頂點1913電性連接至系統接地。該外側面1915的至少一部分則對位於該基板11之該電容感測區113，並與該電容感測區113間具有一夾角。當該操作桿192未被施予外力時，該夾角各處大致相等。因此，根據該圓錐體191的形狀，該外側面1915的中央部分較靠近該電容感測區113而該外側面1915的邊緣部分較遠離該電容感測區113。必須說明的是，雖然第1圖中顯示該底面1911係呈一平面以於原始狀態時均勻地抵接於該可動件15之一表面，但本發明並不以此為限。其他實施例中，該底面1911可為曲面或設置有突起，只要能於該操作桿192受到外力時推動(push against)該可動件15則可。

其他實施例中，該圓錐體191之底面1911及外側面1915可為不連續的面，例如從該圓錐體191中央向外延伸出複數延伸結構，且該等延伸結構對應於該電容感測區113之電極而設置。

該操作桿192從該圓錐體191之該底面1911延伸而出，例如垂直地延伸而出，並依序穿過該第二透孔151及該第一透孔131，其突出於該固定板13的部分係用以供使用者推動以作為一操作端。一實施例中，該操作桿192與該圓錐體191係一體成型，因此該操作桿192亦可為導電材質。另一實施例中，該操作桿192與該圓錐體191係分別製作並相互結合，例如利用鎖固(securing)或嵌入的方式，並無特定限制，只要該操作桿192能夠固定於該圓錐體191即可。換句話說，本實施例中，該操作桿192可為導體或非導體，並無特定限制。可以了解的是，該第一透孔131及該第二透 孔151的直徑較佳大於該操作桿192之橫截面直徑，以使該操作桿192能夠被橫向推動；其中，可根據該基板10與該圓錐體191之外側面1915間之夾角(或該外側面1915之傾斜角)決定該第一透孔131及該第二透孔151的尺寸。一實施例中，該操作桿192可設置成靠近該圓錐體191的一端較粗而遠離該圓錐體191之一操作端較細，且該第一透孔131與該第二透孔151可具有不同的直徑。

請參照第2及3圖所示，其為該電容式搖桿裝置1之操作示意圖。當一手指9施予該操作桿192之操作端一外力時，例如第2圖顯示一手指9朝向圖式右側推動該操作桿192之操作端，以該圓錐體191之該頂點1913為支點，該操作桿192及該圓錐體191向右產生傾斜。此時，該圓錐體191之該底面1911(例如圖式中左側)則向上推動該可動件15而同時擠壓該彈性元件171並拉伸該彈性元件172(此時該等彈性元件的兩端分別固定於該固定板13及該可動件15)，因此該等彈性元件171、172則同時施予該圓錐體191之該底面1911一回復力。同時，該圓錐體191之該外側面1915(例如圖式中右側)則開始接近該電容感測區113而開始產生電容變化信號，其被傳送至與該基板11所耦接之一處理單元(未繪示)。

當該電容變化信號大於一預設門檻值時，該處理單元則開始發出控制信號，例如游標位移信號以相對控制一游標動作；其中，該控制信號亦可用以作為其他控制參數，並不限定為游標位移量。該預設門檻值的數值可決定該電容式搖桿裝置1的靈敏度。當該預設門檻值較低時，使用者僅須推動該操作桿192一較小角度即可產生控制信號；反之，當該預設門檻值較高時，該操作桿192則須被推動較大角度。

當該手指9進而推動該操作桿192之操作端至該外側面1915大致接觸該電容感測區113(例如接觸該電容感測區113上方之一介電層或一保護層)時，如第3圖所示，則產生最大電容值變化。當該手指9的外力移除時，該等彈性元件171、172給予該可動件15的回復力將使該圓錐體191及該操作桿192回復至平衡位置。藉此，在不同外力下可產生不同電容值變化，因此可相對產生不同輸出量。此外，不同推動方向會導致不同位置的感測電極(例如第4圖之Es)輸出電容變化信號，以決定輸出量之方向。

必須說明的是，如上所述該彈性元件171被擠壓而同時該 彈性元件172被拉伸(stretch)，但本發明並不以此為限。當該等彈性元件171及172的一端並未固定於該可動件15時，推動該操作桿192可僅壓縮部分彈性元件而不會拉伸其他彈性元件，端視該等彈性元件的設置方式而定。

請參照第6A~6B及7圖所示，第6A圖為本發明另一實施例之電容式搖桿裝置2之剖視圖；第6B圖為第6A圖之操作示意圖；第7圖為第6A圖之分解圖。該電容式搖桿裝置2包含一基板21、一固定板23、一可動件25、複數彈性元件(例如第7圖顯示四個彈性元件27，實際數目並不以此為限)、一圓錐體291以及一操作桿292；其中，所述固定板23係指相對該基板21為不可動而所述可動件25係指相對該基板21為可動。

本實施例中，該基板21同樣包含一接地區211及一電容感測區213，例如第4圖所示；其中，該接地區211連接至系統地電壓。該基板11同樣可為一印刷電路板或一印刷電路板裝配。另一實施例中，該電容式搖桿裝置2可另包含一支撐件22設置於該接地區211或直接作為該接地區211，用以支撐該圓錐體291之一支點。該支撐件22可利用適當方式結合於該基板21，例如黏膠接合、卡接、焊接或嵌入等方式，並無特定限制，只要能穩固地結合於該基板21即可。

該固定板23可為導電或不導電的適當材質，並無特定限制，例如塑膠材質、玻璃材質或金屬材質，其包含一側牆232朝向該基板21延伸以形成一內部空間，且該內部空間容納該可動件25、該等彈性元件27及該圓錐體291。本實施例中，該固定板23之該側牆232結合於該基板21，用以維持該基板21與該固定板23之一相對距離；其中，該側牆232可利用適當方式結合於該基板21，例如透過黏膠接合、卡接、焊接或嵌入等方式，並無特定限制，例如第7圖顯示該側牆232包含複數卡榫(latch)233，以插入該基板21上的複數插孔以進行固定。該固定板23同樣包含一第一透孔231供該操作桿292穿過。

該可動件25可為不導電或導電的適當材質，例如塑膠材質、玻璃材質或金屬材質，並無特定限制，其設置於該固定板23與該基板21間，用以供該等彈性元件27及該圓錐體291分別抵接於其相對的兩個表面，藉以形成力回饋的媒介。一實施例中，該可動件25可具有複數定位孔，供複數緊扣件(fastening member)26將該可動件25鎖附於該固定板23。該可 動件25距離該固定板23一預設距離，以於該預設距離間設置該等彈性元件27。本實施例中，該等緊扣件26例如可為螺栓，用以活動地穿過該等彈性元件27，以將該等彈性元件27鎖附於該固定板23與該可動件25間，但並不以此為限，該等緊扣件26亦可如第1圖所示為複數固定桿，其一端固定於該固定板23，而另一端用以維持該可動件25與該固定板23間之一預設距離。該可動件25同樣包含一第二透孔251供該操作桿292穿過。

同理，本實施例中該等彈性元件27對稱地設置於該固定板23與該可動件25間，用以於該操作桿292受外力時，提供一回復力。必須說明的是，第7圖中雖顯示該等彈性元件27為彈簧，但其並非用以限定本發明，其他實施例中，該等彈性元件27可為其他彈性體所形成，例如橡膠。

此外，為增加使用者經驗，該電容式搖桿裝置2可另包含一手柄蓋(handle cap)24結合於該操作桿292之一操作端，例如該手柄蓋24可具有一圓頂結構(dome structure)；其中，該手柄蓋24可與該操作桿292一體成型，或透過黏膠接合、卡接、焊接或嵌入等方式結合於該操作桿292，並無特定限制。必須說明的是，根據不同實施例，該手柄蓋24可不予實施。

該圓錐體291設置於該可動件25與該基板21間，作為產生電容感應機制以及支撐操作桿292的元件。該圓錐體291包含一底面2911、一頂點2913及一外側面2915。該底面2911的至少一部分抵接於該可動件25之一表面。該頂點2913可直接設置於該基板21之接地區211上，以作為一支撐支點，如第1~3圖所示。一實施例中，該圓錐體291之頂點2913包含一球狀突起以作為一支點，該支撐件22包含一圓槽用以容納該圓錐體291之該頂點2319之球狀突起，以利於該圓錐體291相對該基板21進行搖擺。

該操作桿292從該圓錐體291之該底面2911延伸而出，例如垂直地延伸而出，並依序穿過該第二透孔251及該第一透孔231，其突出於該固定板23的部分係用以供使用者推動，以作為一操作端或與該手柄蓋24結合。如前所述，該操作桿292可以適當方式結合於該圓錐體291之底面2911。該操作桿292的設置方式類似於第1~3圖，故於此不再贅述。

如第6B圖所示，同樣地，當一手指9提供一外力推動該操作桿292之操作端時，該可動件25則受到該圓錐體291之該底面2911之推 力而擠壓該等彈性元件27。當該外力移除時，該等彈性元件27透過該可動件25給予該圓錐體291之該底面2911一回復力而使得該圓錐體291回復至一平衡狀態。本實施例與第1~3圖實施例的差異在於，本實施例中該固定板23係為一罩體(cover body)的一頂面，並透過側牆232維持與該基板21之一相對距離，且該罩體之內部空間用以容納該可動件25、該等彈性元件27及該圓錐體291；而第1~3圖之實施例中，該固定板13係透過複數固定桿18維持與該基板11之一相對距離。

請參照第8A~8B及9圖所示，第8A圖為本發明另一實施例之電容式搖桿裝置3之剖視圖；第8B圖為第8A圖之操作示意圖；第9圖為第8A圖之分解圖。該電容式搖桿裝置3包含一基板31、一固定板33、一彈性元件37、一圓錐體391以及一操作桿392；其中，所述固定板33係指相對該基板31具有一固定的相對距離。

本實施例中，該基板31同樣包含一接地區311及一電容感測區313，如第4圖所示；其中，該接地區311連接至系統地電壓。另一實施例中，該電容式搖桿裝置3可另包含一支撐件32設置於該接地區311或直接作為該接地區311，用以支撐該圓錐體391之一支點。該支撐件32可利用適當方式結合於該基板31，例如黏膠接合、卡接、焊接或嵌入等方式，並無特定限制。

該固定板33可為導電或不導電的適當材質，並無特定限制，例如塑膠材質、玻璃材質或金屬材質，其包含一側牆332朝向該基板31延伸以形成一內部空間，且該內部空間容納該彈性元件37及該圓錐體391。本實施例中，該固定板33之側牆332結合於該基板31，用以維持該基板31與該固定板33之一相對距離；其中，該側牆332可利用適當方式結合於該基板31，例如透過黏膠接合、卡接、焊接或嵌入等方式，並無特定限制，例如第9圖顯示該側牆332包含複數插腳333，以插入該基板31上的複數插孔並利用焊接固定。該固定板33同樣包含一第一透孔331供該操作桿392穿過。

同理，為增加使用者經驗，該電容式搖桿裝置3可另包含一手柄蓋34結合於該操作桿392之一操作端，例如該手柄蓋34可具有一圓頂結構；其中，該手柄蓋34可與該操作桿392一體成型，或透過黏膠接合、 卡接、焊接或嵌入等方式結合於該操作桿392，並無特定限制。必須說明的是，根據不同實施例，該手柄蓋34可不予實施。

該圓錐體391用作為產生電容感應機制以及支撐操作桿392的元件。該圓錐體391包含一底面3911、一頂點3913及一外側面3915。該頂點3913可直接設置於該基板31之接地區311上，以作為一支撐支點，如第1~3圖所示。一實施例中，該圓錐體391之頂點3913包含一球狀突起以作為一支點，該支撐件32包含一圓槽用以容納該圓錐體331之該頂點3319之球狀突起，以利於該圓錐體331相對該基板31進行搖擺。

該操作桿392從該圓錐體391之該底面3911延伸而出，例如垂直地延伸而出，並可活動地穿過該彈性元件37及該固定板33之該第一透孔331，其突出於該固定板33的部分係用以供使用者推動，以作為一操作端或與該手柄蓋34結合。如前所述，該操作桿392可以適當方式結合於該圓錐體391之該底面3911。該操作桿392的設置方式類似於第1~3圖，故於此不再贅述。

本實施例中，該彈性元件37設置於該固定板33與該圓錐體391之該底面3911間，用以於該操作桿392受外力時，提供一回復力。必須說明的是，第9圖中雖顯示該彈性元件37為彈簧，但其並非用以限定本發明，其他實施例中，該彈性元件37可為其他彈性體所形成，例如橡膠。

此外，為了限定該彈性元件37的橫向位置，該圓錐體391之該底面3911上可另形成有至少一定位突起3917，且該彈性元件37設置於該定位突起3917內部。例如一實施例中，該定位突起3917環狀地形成於圓錐體391之該底面3911之周緣，以形成一環牆(ring wall)。其他實施例中，可對稱地形成複數個定位突起3917於該底面3911之周緣附近，同樣可達成限定該彈性元件37的橫向位置的目的。

如第8B圖所示，同樣地，當一手指9提供一外力推動該操作桿392時，該圓錐體391之底面3911直接擠壓該彈性元件37。當該外力移除時，該彈性元件37直接給予該圓錐體391之該底面3911一回復力而使得該圓錐體391回復至一平衡狀態。本實施例與第6A~6B圖實施例的差異在於，本實施例中僅包含一彈性元件37直接設置於該固定板33與該圓錐體391之該底面3911間；而第6A~6B圖之實施例中，複數彈性元件27係透過 一可動件25間接地對該圓錐體291之該底面2911施予回復力。

請參照第10圖所示，其為本發明另一實施例之電容式搖桿裝置4之剖視圖。本實施例與第1~3圖不同之處在於，本實施例中僅包含一彈性元件47抵接於該固定板43與該可動件45間且該操作桿492可活動地穿過該彈性元件47而第1~3圖係利用複數彈性元件抵接於該固定板43與該可動件45間。此外，為了固定該彈性元件47之橫向位置，該可動件45上可另設置至少一定位突起457，且該彈性元件47設置於該定位突起457內。該定位突起457同樣可形成一環牆或複數個位於對稱位置的突起，並無特定限制。本實施例之其他部分則如同第1~3圖，故於此不再贅述。

必須說明的是，雖然第10圖中顯示複數固定桿48用以維持該基板41與該固定板43之該相對距離，且該可動件45包含複數定位孔供該等固定桿48可活動地穿過並設置於該彈性元件47與該圓錐體491之該底面4911間，然其並非用以限制定本發明。其他實施例中，第10圖中的該可動件45可不予實施，該彈性元件47可直接抵接於該固定板43與該圓錐體491之該底面4911間(如第8A~8B圖所示)，此時，該圓錐體491之該底面4911可設置至少一定位突起以限定該彈性元件47的橫向位置。

必須說明的是，雖然第2~3圖中顯示一手指9直接給予該操作桿192一外力，其並非用以限定本發明，第1~3及10圖中，操作桿亦可另設置圓頂狀手柄蓋(如第6A~6B及8A~8B圖所示)，以增加使用者經驗。

必須說明的是，上述各實施例中所示的至少一彈性元件的設置方式並非用以限定本發明，只要該至少一彈性元件抵接於固定板與圓錐體之底面間，以能夠當操作桿受一外力時，該至少一彈性元件施予圓錐體之底面一回復力即可。例如，該至少一彈性元件直接地抵接於圓錐體之底面(如第8A~8B圖所示)，或透過一可動件間接地抵接於圓錐體之底面(如第1~3、5、6A~6B及10圖所示)。

必須說明的是，上述各實施例中，圓錐體均以單純的圓錐體為例行說明，然本發明並不以此為限。例如，第8A及8B圖的實施例中，該圓錐體391之中央部分可配置有突起部以使該彈性元件37的一端可容納於該突起部與該定位突起3917間，以利限制該彈性元件37的橫向位置。換句話說，本發明中圓錐體的細微結構可根據所需應用而定，只要至少包含 一頂點作為支點、一傾斜面用以當圓錐體傾斜時改變電容感測區之感應電容以及一底面具有至少一部分用以抵接於一可動件或直接抵接於一彈性元件即可，並無特定限制。

此外，該等電容感測區213、313、413及該等圓錐體291、391、491中的電極配置類似於第一實施例之電容感測區113及圓錐體191，故於此不再贅述。相對於該等圓錐體291、391的材質，該等支撐件22、32可為導體或非導體。

必須說明的是，上述各實施例中，操作桿係以一單純的桿體為例進行說明，然本發明並不以此為限。為了增加結構強度，操作桿可配置成靠近圓錐體的一端具有較大的半徑；或者為了套設該手柄蓋，操作桿可配置成靠近操作端的一端具有較小的半徑，並不限定於上述各實施例中所揭露者。

綜上所述，由於習知機械式搖桿具有相當的高度，故不適用於可攜式裝置或穿戴式裝置。因此，本發明另提供一種電容式搖桿裝置(第1~3、5、6A~6B、8A~8B及10圖)，其透過電容感應機制產生控制信號並搭配彈性元件提供力回饋，具有小體積而可適用於可攜式裝置或穿戴式裝置。

雖然本發明已以前述實例揭示，然其並非用以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧電容式搖桿裝置

11‧‧‧基板

111‧‧‧接地區

113‧‧‧電容感測區

13‧‧‧固定板

131‧‧‧第一透孔

15‧‧‧可動件

151‧‧‧第二透孔

171、172‧‧‧彈性元件

18‧‧‧固定桿

191‧‧‧圓錐體

1911‧‧‧圓錐體之底面

1913‧‧‧圓錐體之頂點

1915‧‧‧圓錐體之外側面

192‧‧‧操作桿

9‧‧‧手指

Claims (20)

1. 一種電容式搖桿裝置，包含：一基板，包含一接地區及一電容感測區；一固定板，包含一第一透孔；一可動件，包含一第二透孔；複數彈性元件，對稱抵接於該固定板與該可動件間；一圓錐體，係為導電材質，設置於該可動件與該基板間，並包含：一底面，抵接於該可動件；一頂點，設置於該基板之該接地區；及一外側面，對位於該基板之該電容感測區；以及一操作桿，從該圓錐體之該底面延伸而出並穿設於該第一透孔及該第二透孔內，其中，當該操作桿接受一外力時，該外側面與該電容感測區間之距離縮短以產生一電容變化信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電容式搖桿裝置，另包含複數固定桿可活動地穿過該等彈性元件及該可動件。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電容式搖桿裝置，其中該等固定桿用以維持該基板與該固定板之一相對距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電容式搖桿裝置，其中該固定板及該可動件呈矩形，該等彈性元件分別位於該矩形的四個角落。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電容式搖桿裝置，另包含一手柄蓋結合於該操作桿之一操作端。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電容式搖桿裝置，其中該固定板包含一側牆朝向該基板延伸以形成一內部空間，且該內部空間容納該可動件、該等彈性元件及該圓錐體。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電容式搖桿裝置，其中該固定板之該側牆結合於該基板，用以維持該基板與該固定板之一相對距離。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電容式搖桿裝置，另包含一支撐件設置於該基板之該接地區，其中該圓錐體之該頂點具有一球狀突起以作為一支點，該支撐件包含一圓槽用以容納該圓錐體之該頂點之該球狀突起。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電容式搖桿裝置，另包含複數緊扣件，用以活動地穿過該等彈性元件，以將該等彈性元件鎖附於該固定板與該可動件間。
10. 一種電容式搖桿裝置，包含：一基板，包含一接地區及一電容感測區；一固定板，包含一第一透孔，該固定板距離該基板一相對距離；一圓錐體，係為導電材質，包含：一底面；一頂點，設置於該基板之該接地區；及一外側面，對位於該基板之該電容感測區；一彈性元件，設置於該固定板與該圓錐體之該底面間；以及 一操作桿，從該圓錐體之該底面延伸而出並可活動地穿過該彈性元件及該固定板之該第一透孔，其中，當該操作桿接受一外力時，該外側面與該電容感測區間之距離縮短以產生一電容變化信號。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電容式搖桿裝置，另包含一手柄蓋結合於該操作桿之一操作端。
12. 如申請專利範圍第10項所述之電容式搖桿裝置，另包含一支撐件設置於該基板之該接地區，其中該圓錐體之該頂點具有一球狀突起以作為一支點，該支撐件包含一圓槽用以容納該圓錐體之該頂點之該球狀突起。
13. 如申請專利範圍第10項所述之電容式搖桿裝置，其中該圓錐體之該底面上形成有至少一定位突起，且該彈性元件設置於該定位突起內。
14. 如申請專利範圍第13項所述之電容式搖桿裝置，其中該定位突起環狀地形成於該圓錐體之該底面之周緣。
15. 如申請專利範圍第10項所述之電容式搖桿裝置，其中該固定板另包含一側牆朝向該基板延伸並結合於該基板，用以維持該基板與該固定板之該相對距離。
16. 如申請專利範圍第10項所述之電容式搖桿裝置，另包含複數固定桿用以維持該基板與該固定板之該相對距離。
17. 如申請專利範圍第16項所述之電容式搖桿裝置，另包含一可動件設置於該彈性元件與該圓錐體之該底面間，且該可動件包含複數定位孔供該等固定桿可活動地穿過。
18. 如申請專利範圍第17項所述之電容式搖桿裝置，其中該可動件上形成有至少一定位突起，且該彈性元件設置於該定位突起內。
19. 一種電容式搖桿裝置，包含：一基板，包含一接地區及一電容感測區；一固定板，包含一第一透孔及一側牆，該側牆朝向該基板延伸並結合於該基板，用以維持該基板與該固定板之一相對距離；一圓錐體，係為導電材質，包含：一底面；一頂點，設置於該基板之該接地區；及一外側面，對位於該基板之該電容感測區；至少一彈性元件，設置於該固定板與該圓錐體之該底面間；以及一操作桿，從該圓錐體之該底面延伸而出並穿過該固定板之該第一透孔，其中，當該操作桿接受一外力時，該外側面與該電容感測區間之距離縮短以產生一電容變化信號，該至少一彈性元件用以當該操作桿受該外力時，施予該圓錐體之該底面一回復力。
20. 如申請專利範圍第19項所述之電容式搖桿裝置，其中該至少一彈性元件直接地抵接於該圓錐體之該底面，或透過一可動件間接地抵接於該圓錐體之該底面。