專利名稱：一種方向控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種方向控制裝置，特別是提供一種具有》茲力場的操作機構以 及感測該^茲力場分布的裝置。
技術背景現有方向控制裝置使用于計算機、手機、PDA等電子裝置中，用以作為 光標控制的輸入器或是作為選項式4喿作接口控制的輸入器。通常這類方向控制 裝置一般的產品型態是鼠標、軌跡球或是電子裝置上的方向鍵，且其通過許多 機械構造達到方向的選擇與控制，以至于這樣的方向控制裝置體積較大，不利 于目前電子產品的可移植性以及小型化的需求。另外，也有使用力回饋的方向控制裝置，這類技術是以使用者施加壓力的 方向，作為辨別輸入方向的判斷依據，然而，由于使用者必須非常靈敏地施加壓力，才能靈活地操作方向控制，導致一般使用者不一定能適應這樣的操作方 式。故本發明的發明人有鑒于現有方向控制裝置的缺陷，發明了一種新的方向 控制裝置。 發明內容本發明的目的是提供一方向控制裝置，其利用磁力感測原理感測方向輸入 機構的位移方向以及位移量，使得可降低整體構件的體積。本發明的另一目的，是提供一具有開關裝置的方向控制裝置，該方向輸入 機構可選擇該開關裝置的觸發與否，使得該開關裝置的觸發信息可藉以作為確 認輸入的控制信息。本發明的再一目的，是提供一具有校正初始值的方向控制裝置，通過該方 向控制裝置中的磁力信號處理裝置，修正因為該方向控制裝置中的方向輸入機 構所造成的初始誤差，Y吏得方向輸入的信息可以更穩定。為達到上述目的，本發明主要提供一種方向控制裝置，其包括 一輸入單元，包括一操作部、 一磁性部、 一彈性裝置以及一基座，該操作部上表面具有 一接觸區，該磁性部是設置于該操作部的磁性組件，該彈性裝置是一彈性結構； 以及一磁力感測單元，包括一磁力傳感器以及一磁力信號處理裝置，該磁力傳 感器是一磁力場分布感測裝置，且該磁力信號處理裝置是一 電子運算裝置；其中通過推移該接觸區選擇該操作部的移動方向以及移動量；該彈性裝置 周圍固設于該基座且該彈性裝置的內部固接該操作部，且該彈性裝置限制該操 作部處于一第一狀態位置或一第二狀態位置，該第一狀態位置是該操作部處于 該彈性裝置的彈性結構平衡位置的狀態，該第二狀態位置是該操作部被移動后 的狀態；以及該磁力傳感器是電氣連接該磁力信號處理裝置，且該磁力傳感器 所感測的磁力場分布數據傳輸至該磁力信號處理裝置，該磁力信號處理裝置轉 換該磁力傳感器所感測的磁力場分布數據并輸出 一對應于該操作部位移的電 氣數據。該磁力傳感器進一步包括多個霍爾組件，該些霍爾組件以特定的布置方式 設置于一電氣J^反中。該磁力信號處理裝置設置于該電氣基板中。該方向控制裝置進一步包括一接口單元，該接口單元是電氣連接該磁力信 號處理裝置的一數據傳輸接口 ，并依據一數據傳輸協議轉換該磁力信號處理裝 置所輸出的電氣數據，且輸出以該數據傳輸協議定義的電氣數據。該方向控制裝置進一步包括一開關裝置，該開關裝置是一按壓式的觸發信 號產生裝置，且該開關裝置可設置于對應該操作部的位移路徑處，并由該操作 部選擇該開關裝置為觸發狀態或非觸發狀態。該磁力傳感器進一步包括多個霍爾組件以及一電氣基板，該些霍爾組件以 特定的布置方式設置于該電氣基板中，且該開關裝置設置于該電氣基板并對應 該操作部的位移路徑。該輸入單元中的彈性裝置的彈性變形方向包括垂直方向，且該彈性裝置垂 直方向的容許彈性變形量足以讓該輸入單元的操作部的位移路徑接觸并觸發 該開關裝置。該方向控制裝置的彈性裝置是一橡膠材質所構成的彈性結構。該磁力信號處理裝置所輸出的該操作部位移的電氣數據包括該操作部的 位移方向以及位移量。該磁力信號處理裝置是比較第二狀態的操作部位移的位置數據與該第一 狀態的操作部位移的位置數據，并輸出 一對應于該第二狀態的操作部位移的電 氣數據。因此，本發明的有益效果在于可降低該方向控制裝置整體構件的體積； 該方向控制裝置提供該開關裝置的觸發信息作為確認輸入的控制信息；以及該 方向控制裝置可修正方向輸入機構所造成的初始誤差，使得方向輸入的信息可 以更穩定。為使熟悉該項技術的人員了解本發明的目的、特征及功效，現在通過下述 具體實施例，并配合所附的附圖詳加說明。
圖1為顯示本發明的方向控制裝置的組件關聯圖；圖2為顯示本發明的方向控制裝置一具體實施例的立體視圖；圖3為顯示第二圖的I-I斷面的剖面圖；圖4為顯示本發明的方向控制裝置一具體實施例的平面俯視透^L圖。圖中1輸入單元11操作部lla接觸區11，操作部12磁性部13彈性裝置14基座2磁力感測單元21磁力傳感器21a霍爾組件21b電氣基板22》茲力信號處理裝置3 接口單元4 作業單元5 開關裝置具體實施方式
請參考圖1所顯示，該圖是本發明的方向控制裝置的組件關聯圖。本發明 主要是一輸入單元1配合一磁力感測單元2,由該輸入單元1產生一》茲力場， 并由該磁力感測單元2感測該磁力場而輸出對應的一位置控制信息，該位置控 制信息可再由該^茲力感測單元2經由一接口單元3傳輸至一作業單元4，使得 該位置控制信息可提供該作業單元4進行相對應的演算程序。進一步參考圖2以及圖3所顯示，圖2是本發明的方向控制裝置一具體實 施例的立體視圖，且圖3是本發明圖2的I-I斷面的剖面圖。前述本發明的方 向控制裝置中，該輸入單元1包括一操作部11、 一磁性部12、 一彈性裝置13 以及一基座14。其中該操作部11上表面具有一接觸區lla,用以提供使用者 接觸并推移該操作部11,使得該操作部11產生位移；該磁性部12是具有磁 力場的組件，且該磁性部i2設置于該操作部11底部；以及該彈性裝置13是 一具有彈性力的組件，該彈性裝置13周圍固設于該基座14且該彈性裝置13 的內部固接該操作部11,使得使用者未推移該操作部11時，該操作部11處 于一平衡位置。前述的彈性裝置13可以是一橡膠或具有適當彈性力的材質所構成，且該 操作部11可設置于該彈性裝置13的中央處，使得該操作部11通常處于該彈 性裝置13的中央平衡位置處。若使用者通過推移該操作部11的接觸區lla而 導致該操作部11移動時，該彈性裝置13會發生彈性變形，且當使用者釋放該 操作部11后，該彈性裝置13會回復至起始的平衡狀態，而帶動該操作部11 回到該彈性裝置13的中央平衡位置處。再者，前述該,茲力感測單元2包括一磁力傳感器21以及一》茲力信號處理 裝置22。其中該磁力傳感器21是一感測磁力場分布的裝置，使得該操作部11 被推移時，該^茲力傳感器21可感測該操作部11的》茲性部12所產生的;茲力場 分布；以及該磁力信號處理裝置22是一電子運算裝置，并用以將該磁力傳感 器21所感測的磁力場分布數據轉換為一對應于該操作部11的位移的向量數據輸出。具體來說，該磁力傳感器21可以包括多個霍爾組件21a,該些霍爾組件 21a以特定的布置方式設置于一電氣基板21b中，且前述的》茲力信號處理裝置 22也設置于該電氣基板21b中。其中，該些霍爾組件21a分別是一具有霍爾 效應的半導體組件，該電氣基板21b電氣連接該些霍爾組件21a與該磁力信號 處理裝置22并固定設置住以上器件，使得該些霍爾組件21a分別對應所感測 的磁力場輸出電氣信息并可傳輸至該磁力信號處理裝置22,各個霍爾組件21a 所輸出的電氣信息的整合可對應該磁力場的分布數據。請進一步參考圖4所顯示，是本發明的方向控制裝置一具體實施例的平面 俯視透視圖。基于前述本發明方向控制裝置的實施例，當處于起始平衡位置而 定義為第一狀態的該操作部11被推移，直到停止位置且定義為第二狀態的該 操作部ll，時，該些霍爾組件21a會分別感測該操作部11，底部的磁性部12 所產生的磁力場，該磁性部12所產生的磁力場分布會使得各個霍爾組件21a 感測到不同強度的磁力作用，且使得各個霍爾組件2la分別對應所感測的磁力 場強度而輸出一對應的電氣信息。接著，該磁力信號處理裝置22則可將該些 霍爾組件21a所輸出的電氣信息轉換為對應該操作部11，的位移的數據信息 輸出。前述的磁力信號處理裝置22可以為一芯片的電路型態，且該磁力信號處 理裝置22所輸出的該操作部11位移數據信息可以包括該操作部11的位移方 向。該磁力信號處理裝置22所輸出的該操作部11位移數據信息也可以是一位 移向量凄t據，并包括該才喿作部11的位移方向以及位移量。另夕卜，該接口單元3是一數據傳輸接口，用以將該磁力感測單元2的磁力 信號處理裝置22所輸出的向量數據轉換為特定的數據傳輸協議，并輸出至該 作業單元4;以及該作業單元4是一電子系統，且該接口單元3將該磁力感測 單元2所輸出的向量數據傳輸至該作業單元4時，該作業單元4會執行一對應 的數據運算，并產生一輸出信息。具體來說，該作業單元4是一個人計算機，且前述的磁力信號處理裝置 22所輸出的向量凄t據所包含的該操作部ll位移方向，可纟是供該作業單元4控 制窗口化操作系統中的光標依據此位移方向移動。另夕卜，前述的磁力信號處理裝置22所輸出的向量數據所包含的該操作部11位移量，可提供該作業單元4 控制窗口化操作系統依據此位移量而決定該光標的移動速率。前述的作業單元4可以是各種電子裝置，且該磁力感測單元2所提供的向 量數據提供該作業單元4進行對應的演算程序，使得該輸入單元1的操作，配 合該磁力感測單元2的數據回饋，而可取代一般電子裝置所使用的鼠標、方向 鍵或任何提供方向選擇的裝置。請再次參考圖3所顯示，本發明的方向控制裝置進一步包括一開關裝置5, 該開關裝置5是一按壓式的觸發信號產生裝置，且該開關裝置5可設置于前述 磁力感測單元2中的電氣基板21b并對應該操作部11。其中該輸入單元1中 的彈性裝置13的容許彈性變形方向包括垂直方向，且該彈性裝置13垂直方向 的容許彈性變形量足以使得該輸入單元1的操作部11底部接觸并觸發該開關 裝置5。具體來說，前述實施例實際上可按壓該操作部11使得該操作部11觸 發該開關裝置5，且一般可將這樣的機制作為該作業單元4中確認信息(enter) 的觸發信號。請再次參考圖4所顯示，前述本發明方向控制裝置的實施例中，當處于起 始平衡位置而定義為第一狀態的該操作部11時，該些霍爾組件21a會分別感 測該操作部11底部的石茲性部12所產生的磁力場，該石茲性部12所產生的磁力 場分布會使得各個霍爾組件21a感測到不同強度的磁力作用，且使得各個霍爾 組件21a分別對應所感測的磁力場強度而輸出一對應的電氣信息。該磁力信號 處理裝置22可在該操作部11處于第一狀態時，將該些霍爾組件21a所輸出的 電氣信息轉換為對應該操作部11的位移的數據信息輸出，并定義為起始位置。 具體來說，該磁力信號處理裝置22可將第二狀態的操作部11，的坐標位置減 去第一狀態的操作部11的坐標位置，而獲得一向量數據，且此向量數據的方 向是該操作部11的平移方向，此向量數據的長度是該操作部11的平移距離。 在實際的應用中，該作業單元4可對應此向量數據的方向而決定該作業單元4 的操作系統中的光標移動方向，且該作業單元4可對應此向量數據的長度而決 定該作業單元4的操作系統中的光標移動速率。另外，通過擷取該操作部11 的平移向量數據，可以去除該輸入單元1中因為機構變形造成信號誤差所導致 的信號漂移。尤其是該彈性裝置13發生局部永久變形時，通過擷取該操作部11的平移向量數據，使得在使用者未推移該操作部11的狀況下，該操作部11 的平移向量數據的方向與長度皆為零，本發明的方向控制裝置不會產生錯誤的 方向輸入信息。以上已將本發明作一詳細說明，但是以上所述者，僅為本發明的一較佳實 施例而已，當不能限定本發明實施的范圍。即凡是依本發明申請范圍所作的均 等變化
權利要求
1.一種方向控制裝置，其特征在于，包括一輸入單元，包括一操作部、一磁性部、一彈性裝置以及一基座，該操作部上表面具有一接觸區，該磁性部是設置于該操作部的磁性組件，該彈性裝置是一彈性結構；以及一磁力感測單元，包括一磁力傳感器以及一磁力信號處理裝置，該磁力傳感器是一磁力場分布感測裝置，且該磁力信號處理裝置是一電子運算裝置；其中通過推移該接觸區選擇該操作部的移動方向以及移動量；該彈性裝置周圍固設于該基座且該彈性裝置的內部固接該操作部，且該彈性裝置限制該操作部處于一第一狀態位置或一第二狀態位置，該第一狀態位置是該操作部處于該彈性裝置的彈性結構平衡位置的狀態，該第二狀態位置是該操作部被移動后的狀態；以及該磁力傳感器是電氣連接該磁力信號處理裝置，且該磁力傳感器所感測的磁力場分布數據傳輸至該磁力信號處理裝置，該磁力信號處理裝置轉換該磁力傳感器所感測的磁力場分布數據并輸出一對應于該操作部位移的電氣數據。
2. 如權利要求1所述的方向控制裝置，其特征在于，其中該磁力傳感器 進一步包括多個霍爾組件，該些霍爾組件以特定的布置方式設置于一電氣基板 中。
3. 如權利要求2所述的方向控制裝置，其特征在于，該》茲力信號處理裝 置設置于該電氣差4反中。
4. 如權利要求1所述的方向控制裝置，其特征在于，進一步包括一接口 單元，該接口單元是電氣連接該磁力信號處理裝置的一數據傳輸接口，并依據 一數據傳輸協議轉換該磁力信號處理裝置所輸出的電氣數據，且輸出以該數據 傳輸協議定義的電氣數據。
5. 如權利要求1所述的方向控制裝置，其特征在于，其中進一步包括一 開關裝置，該開關裝置是一按壓式的觸發信號產生裝置，且該開關裝置可設置 于對應該操作部的位移路徑處，并由該操作部選擇該開關裝置為觸發狀態或非 觸發狀態。
6. 如權利要求5所述的方向控制裝置，其特征在于，其中該磁力傳感器 進一步包括多個霍爾組件以及一電氣基板，該些霍爾組件以特定的布置方式設 置于該電氣基板中，且該開關裝置設置于該電氣基板并對應該操作部的位移路 徑。
7. 如權利要求6所述的方向控制裝置，其特征在于，其中該輸入單元中 的彈性裝置的彈性變形方向包括垂直方向，且該彈性裝置垂直方向的容許彈性 變形量足以讓該輸入單元的操作部的位移路徑接觸并觸發該開關裝置。
8. 如權利要求1所述的方向控制裝置，其特征在于，其中彈性裝置是一 橡膠材質所構成的彈性結構。
9. 如權利要求1所述的方向控制裝置，其特征在于，其中該磁力信號處 理裝置所輸出的該操作部位移的電氣數據包括該操作部的位移方向以及位移 量。
10. 如權利要求l所述的方向控制裝置，其特征在于，其中該磁力信號處 理裝置是比較第二狀態的操作部位移的位置數據與該第一狀態的操作部位移 的位置數據，并輸出 一對應于該第二狀態的操作部位移的電氣數據。
全文摘要
本發明提供一種方向控制裝置，其包括一輸入單元以及一磁力感測單元。該輸入單元包括一操作部、一磁性部、一彈性裝置以及一基座，該磁性部設置于該操作部的磁性組件，該彈性裝置是一彈性結構并限制該操作部的位移處于一第一狀態位置與一第二狀態位置之間；以及該磁力感測單元包括一磁力傳感器以及一磁力信號處理裝置，該磁力傳感器是一磁力場分布感測裝置，且該磁力信號處理裝置是一電子運算裝置。其中該磁力信號處理裝置可轉換該磁力傳感器所感測的磁力場分布數據并輸出一對應該操作部位移的電氣數據。應用本發明技術，可降低該方向控制裝置整體構件的體積；并可以使得方向輸入的信息更穩定。
文檔編號G06F3/038GK101324818SQ20071010911
公開日2008年12月17日 申請日期2007年6月12日 優先權日2007年6月12日
發明者張永欣, 林錫增 申請人:正欣科技有限公司