專利名稱：鼠標的感測機構(gòu)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關電腦鼠標(亦稱滑鼠)，尤指一種應用磁感應原理，而能有效提高讀取時的解析度與靈敏度，并能縮小體積及采用真絕對座標方式來操控游標的新式鼠標感測機構(gòu)。
鼠標的使用確為電腦輸入帶來便利，唯常見的鼠標不只體積大且多為相對座標方式，其輸入時無法明確有效掌控真實移動距離，故常須頻頻移動對位來設法控制顯示幕上漂移的游標，而其結(jié)構(gòu)在面對現(xiàn)有虛擬顯示幕環(huán)境沖擊下更是不符合使用需求，因為現(xiàn)在虛擬顯示幕常態(tài)操作下往往要比實際顯示幕大的許多高達9倍-12倍，以已知鼠標移動緩慢且漂浮根本無法取得良好的匹配，因而乃有高解析度的鼠標出現(xiàn)，但這類鼠標在結(jié)構(gòu)操控上仍維持原有相對座標方式，故其對位效果不彰的問題依然存在，再者，于先前技藝中雖揭露了一種可以絕對座標方式控制顯示幕游標的結(jié)構(gòu)及方法，以取得較好的對位效果，但當面對高解析度的應用則亦呈現(xiàn)無法取得良好對位或產(chǎn)生間隔式跳位的問題。究其原因，全是感測機構(gòu)所采用的光柵片技術本身可設的明暗格實在有限故而限制了可用解析度的范圍，當然如果加大其光柵片可相對提高解析度，不過不可忽略的其整個鼠標體積亦會相對變大而不符實用。
有鑒于此，本發(fā)明者乃積極研發(fā)一種更先進好用無邊界問題的鼠標感測機構(gòu)，使可通用于各式不同解析度的要求，經(jīng)多方研究改良后終有本發(fā)明的產(chǎn)生。
本發(fā)明的主要目的，在提供一種以磁感應原理而能將讀取解析度及靈敏度提高，并能有效縮小體積的新式鼠標感測機構(gòu)。
本發(fā)明的次要目的，在賦以這種磁感應鼠標感測機構(gòu)以真絕對座標對應位移的能力，令鼠標所在任何位置都可直接對應出一座標值，而完全根絕上述已知美國前案以遞增或遞減計數(shù)值轉(zhuǎn)換無法完全對位所產(chǎn)生跳位的問題。
為達上述的發(fā)明目的，本發(fā)明的鼠標感測機構(gòu)，其主要是將鼠標的移動量轉(zhuǎn)換為電腦可讀取的訊號，其至少包含二組感測組件群，該感測組件群是由一讀取元件與一在該鼠標移動時得以與該讀取元件產(chǎn)生一等量相對運動的資料載體所構(gòu)成，其中資料載體可為圓片或非圓片甚至圓柱或圓球任何一種，在資料載體可為圓片或非圓片甚至圓柱或圓球任何一種，在資料載體上具有交錯配置的S與N磁場，而該讀取讀取元件則為霍爾元件(HallElement)或磁阻感應器(MR senor,Magneto-resistance sansor)任何一種，藉此，可利用磁感應經(jīng)轉(zhuǎn)換及分割技術使鼠標移動時獲得相當精細位移的0與1信號，以達到提高解析度、靈敏度及縮小體積，并能以真絕對座標方式來控制游標的實用目的。
以下僅列舉具體實施例配合附圖，對本發(fā)明作感測機構(gòu)的組成及作動詳加說明附圖簡單說明

圖1是本發(fā)明應用的立體外觀圖；圖2是本發(fā)明殼體及感測機構(gòu)的分解示圖；圖3是本發(fā)明軸桿表面設有磁記號的放大示意圖；圖4是本發(fā)明讀取元件讀取磁記號的示意圖；圖5是本發(fā)明的電路方塊圖；圖6是本發(fā)明設有緩沖元件的平面示圖；圖7是本發(fā)明于軸桿面設多磁軌提高解析度的示意圖；圖8是本發(fā)明設成三軸可偵測立體移動量的示意圖。
附圖標號暨構(gòu)件名稱索引1……底板 2……殼體 3……感測機構(gòu)31……讀取元件32……資料載體321……軸桿322……軸桿 33……上片34……下片4……磁場 5……緩沖元件如圖1、2所示，本發(fā)明鼠標的整體設計同于目前絕對式鼠標，其主要具有一底板1、一殼體2及一介于該底板1與殼體2間的感測機構(gòu)3，該感測機構(gòu)3至少包含二組感測組件群，該感測組件群是由一讀取元件31與一在該鼠標移動時得以與該讀取元件31產(chǎn)生一等量相對運動的資料載體32所構(gòu)成，其中資料載體32可為圓片或非圓片甚至圓柱或圓球任何一種，圖示中為非圓片是垂直正交的ㄇ形橫軸桿321與縱軸桿322、在其適當位配置設有讀取元件31，該感測機構(gòu)3具有一容室由上、下片33、34組成，其上至少設有兩個貫穿孔，供兩ㄇ形軸桿321、322中間部位于孔內(nèi)穿梭行走，而在該橫軸桿321及縱軸桿322表面是形成有多數(shù)只磁場4，其磁場4的N極與S極是相互交錯形成類似刻度或光柵的效果，而上述對應的讀取元件31為一種在感測到磁通量變化時得以產(chǎn)生一變化的訊號以茲利用，如常見的霍爾元件或磁阻感測器以產(chǎn)生電流量變化或電阻值變化的訊號等等，因此，將此類元件配置于恰可讀取到磁場4之處，當橫軸桿321或縱軸桿322與該讀取元件31做相對運動時，此訊號經(jīng)過適當?shù)恼渭斑\用，即可做為一電腦的輸入裝置。
如圖3、4所示其讀取元件31的間距是為一個單位磁極的一半，故當橫軸桿321或縱軸桿322移動時讀取元件31即可感測到如正弦般的磁場訊號，而此磁場訊號由霍爾元件讀取后，再經(jīng)適當?shù)恼坞娐芳纯沙蔀橐环讲ㄓ嵦柣蛎}沖訊號，此等訊號的取得端視整形電路的設計而定，例如，若直接將之截波，則可得一正負交錯的方波，而若加以微分電路則可得到一脈沖訊號，除此之外，亦可將之分割成二或四等分，如此一來其所得到單位訊號的長度將更為減小，進而與磁記號的解析度做適當搭配，甚至提高其解析度，例如若磁記號在適當成本下只能于單位長度形成200個N、S即400個刻度，而若以此分割技術為之則可以形成800或1600個刻度，使得產(chǎn)品的解析度與靈敏度提升，并且可藉此放大process Window及降低成本與提高良率，這點是常見鼠標感測機構(gòu)絕對無法達到的，而對于此感測機構(gòu)與電腦間訊號的傳遞目前的應用技術已相當成熟故可輕易達成，如圖5即為一簡單的電路方塊圖，其主要是將該讀取元件所產(chǎn)生的訊號經(jīng)由圖5一整形電路的整形后，再經(jīng)一介面電腦做適當?shù)奶幚砑芭袛嘁援a(chǎn)生一+X/-X/+Y/-Y訊號，達到輸入訊號的動作。
另外，就該橫軸桿321及縱軸桿322上磁場4密度來看，與本發(fā)明鼠標的解析度有著相當大的關系，并左右其成本因素，以目前已達量產(chǎn)階段的磁記錄密度技術來看(排除實驗室的技術)，密度最高的是硬碟片的技術，其磁記號相當高已達每平方英寸數(shù)GB至幾十GB，而就最常見的5.25″及3.25″的軟碟而言，亦已到達MB階段，故其制造成本及單價甚低足供本發(fā)明的使用，在競爭力上占極大的優(yōu)勢。由此可知，就絕對座標鼠標解析度的要求而言，應用本發(fā)明的技術可輕易達成，并取得相當良好的操控性而具有高解析度及高靈敏度的優(yōu)點。
再者如圖6所示，因本發(fā)明是采用磁技術原理，故在讀取元件31與磁場4的間距可設一適當控制，使其間距的誤差值小于某一特定值，以使所得到的類比訊號轉(zhuǎn)換為數(shù)位訊號(分割)不致錯誤，針對此點，其感測機構(gòu)設計時可在鼠標殼體2與感測機構(gòu)3之間加設一緩沖元件5，此緩沖元件5為一具彈性的膠殼可直接連動鼠標本體在平面上移動，并對于垂直軸向的壓力(手部所施予的力量)可進行抵消的元件，如此即不致將感測機構(gòu)下壓而改變原有讀取元件31與磁場4間的距離；除此之外，此緩沖元件5更可做為防止感測機構(gòu)內(nèi)部受灰塵污染的屏障，而提升其使用壽命。
請參閱圖7所示，為本發(fā)明資料載體32上的N、S磁場4可以逐一倍增方式配置應用于真絕對式座標的最佳實施例，其主要是在該橫軸桿321及縱軸桿322上復制有多條具有不同磁極數(shù)的磁軌A-G，且每一磁軌具有磁極數(shù)是以2對數(shù)倍增的方式設置，而對應此橫軸桿321及縱軸桿322的讀取元件31亦必須具有與各磁軌等量匹配用以分別感測其上的磁力線，其中G軌上設最少極數(shù)其僅在磁軌上各具有一個N極及S極，而A軌上設最多磁極數(shù)共有128個等分(含S及N)，今若假設此磁軌數(shù)量最多者A為基數(shù)20，而其次者B為21，以下依此類推CDEFG為22,23,24,25,26，同時讀取元件31讀取到N極訊號時將之預設為零，故當感測元件位于全部是N極的位置，其所獲得的訊號將全部是零，反之，若其位于全是S極處，此則所得數(shù)值為A20+B21+C22+D23+E24+F25+G26=127，因此其解析度即到達128格，如此一來，讀取元件31所在位置即反應出一個絕對的座標值，而非相對座標值所轉(zhuǎn)換而來的，同時加上兩軸桿321、322交互作動的輔助，即可得到一整體平面的座標即所謂真絕對座標的效果；另外，有關該真絕對座標的解析度除可直接將該磁軌數(shù)增加外，另有一個方法，即將前述讀取元件31所得類比訊號有效的分割，使得每一個N極及S極均具有2個、4個或8個訊號而得到倍增的解析度，若以8倍而言，即具有1024個點，此對于電腦螢幕的需求而言應堪足已；當然若是將該讀取元件31所得訊號作分割，此分割動作有可能會影響到鼠標整體動作反應的速度不容忽視，不過以目前磁記錄技術的概況而言，該單位磁場4很小縱使將之以十幾條磁軌并排，亦不致有體積太大的問題，其實施技術上已達成熟的階段，最終需將之分割為幾等分或以幾條并排，端視其成本及鼠標反應速度及其尺寸精度要求而定，但體積仍可控制的很小無足掛慮。
上述說明是將資料載體32以非圓片式實施，故感測機構(gòu)3中的每一感測組件群用以分別代表垂直座標的水平軸X及垂直軸Y，除此，如圖8所示亦可將資料載體32改設成三個感應不同軸向變化量的第一感測組件群、第二感測組件群及第三感測組件群，表示立體座標的X、Y、Z軸，以偵測一立體(三軸向)的移動量。
或?qū)①Y料載體32設成圓片，而使讀取元件31在其片上移動，令感測組件群呈極座分布以分別代表軸的半徑軸Υ及角度θ，則可用以偵知一平面的移動量。
相同的，若令感測機構(gòu)3設有三個感測組件，以第一感測組件群、第二感測組件群、第三感測組件群是分別為圓柱座標的Υ、θ、z軸，則可用以偵測一立體移動量。或以感測機構(gòu)3的第一感測組件群、第二感測組件群、第三感測組件群分別為圓球座標的Υ、θ、α軸，則能偵測一立體圓球的移動量。
針對本發(fā)明整體的技術來看，其所使用的技術主要為磁技術原理，相關的讀取元件31在業(yè)界已發(fā)展成熟，無論霍爾元件或磁阻感測器，均已有成品可使用，再加上本發(fā)明的真絕對座標設計，可使得其刻度直接匹配于電腦螢幕，無需考慮邊界問題，(只要在安裝時直接取得原點后，即可正常操作)，由于本發(fā)明的刻度直接匹配電腦螢幕，故無需增設太多的刻度，可縮小目前市場上可見的絕對座標式鼠標的體積，具有體積小(可縮小至手掌恰可握持的尺寸)、解析度高的優(yōu)點，另外對于目前各種高解析度的螢幕設定而言，其所針對的乃是螢幕所顯示的效果，并非對于鼠標的移動，故鼠標移動方面應無問題，若此解析度有不足的現(xiàn)象，仍可以增加每一磁極分割數(shù)或磁軌數(shù)來解決，顯見此技術確實比常見鼠標感測機構(gòu)超前許多而可供產(chǎn)業(yè)上的利用。
綜上所述，本發(fā)明的感測機構(gòu)真絕對座標設計除了可具有良好操控性外更可縮小其體積，故若將之直接置于鍵盤上，即可成為結(jié)合鍵盤與鼠標功能的電腦零組件，進而取代目前兩者分家的情形，同時若將之置于筆記本型電腦，則亦可達不錯的使用效果更顯見本發(fā)明的優(yōu)點，所提供的機構(gòu)誠屬前所未有。
權利要求
1.一種鼠標感測機構(gòu)，其特征在于是將鼠標的移動量轉(zhuǎn)換為電腦可讀取的訊號，其至少包含二組感測組件群，該感測組件群是由一讀取元件與一在該鼠標移動時得以與該讀取元件產(chǎn)生一等量相對運動的資料載體所構(gòu)成，該資料載體上是具有交錯配置的N、S磁場，而該讀取元件則為一磁感應感測器，以在與資料載體產(chǎn)生相對運動時，將該磁場訊號轉(zhuǎn)換為上述電腦可讀取的訊號。
2.如權利要求1所述的鼠標感測機構(gòu)，其特征在于讀取組為霍爾元件或磁阻感應器。
3.如權利要求2所述的鼠標感測機構(gòu)，其特征在于該等感測組件是為二個用以感應不同軸向變化量的第一感測組件群及第二感測組件群，以表示一平面的移動量。
4.如權利要求3所述的鼠標感測機構(gòu)，其特征在于該第一感測組件群與第二感測組件群是分別為垂直座標的水平軸x及垂直軸y。
5.如權利要求3所述的鼠標感測機構(gòu)，其特征在于該第一感測組件群與第二感測組件群是分別為極座標軸的半徑軸Υ及角度θ。
6.如權利要求4或5所述的鼠標感測機構(gòu)，其特征在于在同一軸向的感測組件群中的資料載體上的N、S磁場數(shù)是逐一倍增的方式配置。
7.如權利要求3所述的鼠標感測機構(gòu)，其特征在于在同一軸向的感測組件群中的資料載體上的N、S磁場數(shù)是逐一倍增的方式配置。
8.如權利要求1所述的鼠標感測機構(gòu)，其特征在于在該讀取元件與電腦間更加設了整形電路及介面電路。
9.如權利要求1所述的鼠標感測機構(gòu)，其特征在于該等感測組件是為三個用以感應不同軸向變化量的第一感測組件群、第二感測組件群及第三感測組件群，以表示一立體三軸向的移動量。
10.如權利要求9所述的鼠標感測機構(gòu)，其特征在于該第一感測組件群、第二感測組件群、第三感測組件群是分別為立體座標的x、y、z軸。
11.如權利要求9所述的鼠標感測機構(gòu)，其特征在于該第一感測組件群、第二感測組件群、第三感測組件群是分別為圓柱座標的Υ、θ、z軸。
12.如權利要求9所述的鼠標感測機構(gòu)，其特征在于該第一感測組件群、第二感測組件群、第三感測組件群是分別為圓球座標的Υ、θ、α軸。
13.如權利要求10所述的鼠標感測機構(gòu)，其特征在于在同一感測組件群中的資料載體上的N、S磁場數(shù)是為逐一倍增的方式配置。
14.如權利要求11所述的鼠標感測機構(gòu)，其特征在于在同一感測組件群中的資料載體上的N、S磁場數(shù)是為逐一倍增的方式配置。
15.如權利要求12所述的鼠標感測機構(gòu)，其特征在于在同一感測組件群中的資料載體上的N、2磁場數(shù)是為逐一倍增的方式配置。
全文摘要
一種鼠標感測機構(gòu),其主要是將鼠標的移動量轉(zhuǎn)換為電腦可讀取的訊號,其至少包含二組感測組件群,該感測組件群是由一讀取元件與一資料載體所構(gòu)成,其中資料載體可為圓片或非圓片甚至圓柱或圓球任何一種,在資料載體上具有交錯配置的S與N磁場,而該讀取讀取元件則為霍爾元件及磁阻感應器…等任何一種,藉此,可利用磁感應經(jīng)轉(zhuǎn)換及分割技術使鼠標移動時獲得相當精細位移的O與1信號,以達到提高解析度、靈敏度及縮小體積,并能以真絕對坐標方式來控制游標的實用目的。
文檔編號G06F3/033GK1213798SQ9711896
公開日1999年4月14日 申請日期1997年10月6日 優(yōu)先權日1997年10月6日
發(fā)明者盧建川, 石魯臣, 莊溎芬, 倪瑞英 申請人:葉富國, 盧建川, 石魯臣, 莊溎芬, 倪瑞英