CN1282978C - 输入装置、利用其的电子设备以及携带电话机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不需要高的元件精度和安装精度，并且制造、安装容易的小型输入装置。其中，控制电路基于两个霍尔元件(34、35)检测的信号来检测操作盘(52)的旋转方向，同时基于所述霍尔元件(34、35)的任何一个检测的信号来检测所述操作盘(52)的旋转量。

Description

输入装置、利用其的电子设备以及携带电话机

技术领域

本发明涉及配置在例如个人计算机等的电子设备以及携带电话机的输入操作面上的输入装置，特别涉及检测输入操作面上的旋转操作的输入装置。

背景技术

以往，作为设在携带电话机等上的输入装置具备以下功能：通过旋转操作盘，滚动(scroll)选择决定显示器(监视器)上映出的多种多样的信息。

例如，仅滚动一行用一次点击感在显示器的画面上映出文字显示的情况下，如果要滚动十行，则需要旋转所述操作盘直至获得10次的点击感。

专利文献1：(日本)特开2002-150895号公报。

但是，希望携带电话更小型化，同时推进高性能化。因此，所述输入装置需要能更迅速地滚动显示器上映出的多种多样的信息。即，相比一次限定的旋转操作(例如旋转操作角度60度)获得5次的点击感而滚动5行，希望一次限定的旋转操作可获得10次的点击感而滚动10行。通常，如果装置不大型化而要如上述那样实现高分解性能，则例如需要使产生点击感的闩槽(latch slot)的间距小。特别是，如果要基于一个操作盘的旋转操作获得的两个输出信号，检测出旋转方向和旋转量，则所述闩槽非常小(参照本申请的图11)。其结果，在内部结构部件上，需要有高的元件精度和安装精度，有不容易制造、安装的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明目的在于提供一种不需要高的元件精度和安装精度、制造安装容易的小型输入装置。

本发明的输入装置如下构成：

断面圆形的永久磁铁，其N极和S极交替配置并一体化，而且以轴心为中心可转动支承；

操作盘，与所述永久磁铁配置在同一轴心上并一体转动；

点击感产生部件，对应于所述永久磁铁的N极和S极的变化而使所述操作盘产生点击感；

两个磁检测部件，检测伴随所述永久磁铁转动的磁场的变化，配置成使检测结果产生相位差；以及

控制电路，基于两个所述磁检测部件检测的信号来检测所述操作盘的旋转方向，同时基于所述磁检测部件的任何一个检测的信号来检测所述操作盘的旋转量。

依据本发明，旋转方向是基于用两个磁检测部件检测的信号来检测，而旋转量是用任何一个磁检测部件来检测。因此，例如，即使为了与点击感连动而在所述操作盘上形成闩槽的情况下，形成对应于一个磁检测部件输出的信号的闩槽就可以。其结果，在形成闩槽上不需要元件精度高，点击感产生部件不需要高的安装精度。

本发明的实施方式中，在两个磁检测部件之中的一个磁检测部件检测到磁场的变化时，控制电路进行控制，以使驱动另一磁检测部件的电源电路导通。

依据本实施方式，在一个磁检测部件检测到磁场的变化时，即操作了操作盘时，可以使驱动另一磁检测部件的电源电路导通。

作为本发明的其他实施方式，可以是一种电子设备，具有控制部和显示部，其特征在于，其设有可从外部操作的如方案1或方案2所述的输入装置，所述控制部基于操作盘的旋转量进行所述显示部的显示控制。另外，作为本发明的其他实施方式，还可以是一种携带电话机，具有控制部和显示部，其特征在于，其设有可从外部操作的如方案1或方案2所述的输入装置，所述控制部基于操作盘的旋转量进行所述显示部的显示控制。

依据上述的实施方式，具有获得在闩槽形成上不需要高的元件精度、点击感产生部件不需要高的安装精度的电子设备和耗能少的电子设备的效果。

此外，具有获得在闩槽形成上不需要高的元件精度、点击感产生部件不需要高的安装精度的携带电话机和耗能少的携带电话机的效果。

附图说明

图1是组装了本发明的输入装置的携带电话机的正面图。

图2是图1示出的携带电话机的方框图。

图3是图1示出的输入装置单体的立体图。

图4是表示从图3示出的输入装置取下一体型操作按钮的状态的立体图。

图5是图3示出的输入装置的分解立体图。

图6A是图5示出的永久磁铁的立体图，图6B表示其他变形例的永久磁铁的立体图。

图7是图3示出的输入装置的放大分解立体图。

图8是从不同角度观看图3示出的输入装置时的分解立体图。

图9是本发明的输入装置的布线图。

图10是用于说明本发明的动作的流程图。

图11是用于说明本发明及现有例的动作的时序图。

图12是用于说明本发明的动作的时序图。

具体实施方式

下面按照图1至图12的附图说明本发明的输入装置的实施方式。如图1和图2所示，本实施方式的输入装置应用于携带电话机11的输入装置14的情况。

即，内置控制部10的所述携带电话机11在机壳本体12的表面上配置有显示器(监视器)13、输入装置14以及按键15。此外，在所述机壳本体12的上端和下端分别设置扬声器16以及话筒17。而且，经由通信部18连接到所述控制部10的天线19安装成可从所述机壳本体12的背面抽出。所述输入装置14可经由后述的操作盘52、一体型操作按钮60的操作部61、62而从外部操作，安装在机壳本体12上。用户在用一只手保持携带电话机11的状态下，可用拇指操作按键15以及输入装置14的操作盘52和一体型操作按钮60。

所述控制部10是控制整个携带电话机11的控制部，基于与从所述输入装置14的后述的操作盘52输入的有关旋转方向、旋转量的信号，控制显示器13的画面显示。例如，所述控制部10控制邮件文章等的画面显示的滚动方向、滚动量，或者控制菜单选择显示的加亮显示等的移动。再有，也可以在控制部10和显示器13之间设置显示控制专用的显示控制用IC，用所述显示控制用IC控制所述显示器13。

所述显示器13由液晶显示器等构成，根据所述控制部10的指示来显示操作菜单、发送接收邮件、各种数据内容等。

所述输入装置14具有检测从机壳本体12的上面输入的旋转操作的开关功能、检测在该旋转位置按下操作的开关功能、以及分别检测左右位置的各自的按下操作的开关功能的合计4种类的复合输入功能。因此，所述输入装置14，通过用户的输入操作，检测后述的操作盘52的旋转方向、旋转量以及按下操作，或者，检测后述的一体型操作按钮60的操作部61、62的输入操作，同时向所述控制部10传送该检测结果。

此外，用户经由所述按键15将电话号码、其他的字符数据的输入信息输入到所述控制部10。而且，从所述扬声器16输出呼叫音或声音，另一方面，从话筒向控制部10输入用户的声音。接着，进行电波的发送接收的天线19经由通信部18，与所述控制部10进行通信数据的发送接收。

特别地，如图3至图8所示，所述输入装置14是将基板20、挠性基板30、操作盘单元40以及一体型操作按钮60按顺序叠层一体化。

所述基板20是近似方形板状体，如图5所示，在相对的两边的中央分别近似直角地竖起第一竖立片21、22，另一方面，在剩余的相对的两边的中央分别近似直角地竖起第二竖立片23、24。在所述第一竖立片21、22中分别设有用于支持后述的操作盘单元40的第一轴承孔21a、22a，。另一方面，在所述第二竖立片23、24中分别设有用于支撑后述的一体型操作按钮60的第二轴承孔23a、24a。

挠性基板30在对应所述基板20的第二竖立片23的位置设置固定孔30a，同时在短边侧缘部的中央设置嵌合到所述第二起立片24的切口部30b。此外，在所述固定孔30a的近旁配置第一按下检测开关31，同时在所述短边侧缘部分别配置第二、第三按下检测开关32、33。而且，在第一、第二按下开关31、32之间装载检测后述的永久磁铁51的磁束的旋转信息用第一、第二霍尔元件34、35。另一方面，在第一、第三按下检测开关31、33之间装载控制用IC36。再有，为了在检测后述的操作盘52的旋转方向的同时确保高分解性能，第一、第二霍尔元件34、35相互偏离规定量来定位。

因此，通过将所述基板20一侧的第二竖立片23***到挠性基板30的固定孔30a，同时将另一侧的第二竖立片24配合到所述挠性基板30的切口部30b，将所述挠性基板30定位在基板20的规定位置。

操作盘单元40是在平面近似コ字形状的机架41的轴孔41a、安装在所述机架41上的机架固定板47的轴孔47a中分别***转轴50的两端并可转动地架设。在所述转轴50中插过圆筒形的永久磁铁51以及拨号盘装的操作盘52。而且，在所述操作盘52和所述机架固定板47之间配置用于获得操作感触的感触弹片54。

即，如图5及图8所示，所述机架41从其两侧腕部42、43的前端面在同一轴心上分别突出配合轴42a、43a。特别地，一侧的配合轴43a(图8)比另一侧的配合轴42a长，穿过所述机架固定板47，而且，可插通设置在所述基板20的第一竖立片22的第一轴承孔22a。此外，所述机架41，在与所述机架固定板47相对的外侧面上，将可插通设置在第一竖立片21的第一轴承孔21a的配合轴43b(图8)与所述配合轴43a设置在同一轴心上。而且，所述机架41，在其一侧腕部42的下面中央设置操作用突出部42b。

所述永久磁铁51是容易形成适于安装的形状的磁铁，例如，可举出磁性粉末与树脂混合而可形成任意形状的键合(ボンド)磁铁。然后，如图6A所示，所述永久磁铁51，沿其外周面交替配置N极和S极，使其12等分(或6等分)。因此，沿永久磁铁51的外周面在不同极性间产生磁场μ，装载在挠性基板30上的第一、第二霍尔元件34、35非接触地检测该磁场μ的强弱变化以及产生数。

再有，所述永久磁铁51，也可以是例如如图6所示，沿其环状端面的环状方向12等分(或6等分)地交替配置N极和S极的圆板状的磁铁。通过这样配置，在环状端面上产生不同极性问的磁场μ的强弱变化和产生数，具有可节约所述永久磁铁51的轴长和可小型化的优点。

所述操作盘52，如图7所示，在其外周面上以规定间距交替形成防滑用凹凸面，在其一侧面将用于获得操作感触(点击感)的小径轴部53在同一轴心上一体成型。在所述小径轴部53的先端面上以规定的角度设置与所述感触弹片54弹性配合的放射状闩槽53a。

如图8所示，所述感触弹片54是以倒V字形状弯折的近似矩形框状的板弹片，在其一侧缘部的中央用突出加工设置突出部54a。所述突出部4a，通过与所述操作盘52的放射状闩槽53a间歇弹性配合，使用户获得操作感触(点击感)。

接着，所述操作盘单元40如图8所示将机架41的一对配合轴43b、43a分别***设置在基板20的第一竖立片21、21的第一轴承孔21a、22a，并支持可转动。通过这样支持，在所述机架41的一侧腕部42的下面中央形成的操作用突出部42b位于第一按下检测开关31的正上方。

一体型操作按钮60，如图5和图8所示，将一对弯曲的操作部61、62的两侧缘部用连结部63、64连结一体化，具有可与所述操作盘单元49嵌合的平面形状。在所述操作部61、62的同一方向侧的下端面上分别设置操作用突出部61a、62a。此外，在与所述连结部63、64相对的外侧面上将与设置在所述基板20的第二竖立片23、24上的第二轴承孔23a、24a配合的配合轴63a、64a分别设置在同一轴心上。

因此，所述一体型操作按钮60的配合轴63a、64a分别***到设置在所述基板20的第二竖立片23、24的第二轴承孔23a、24a中。由此，所述操作按钮60被可转动支承，同时其操作用突出部61a、62a分别定位在第二、第三按下检测开关32、33的正上方。

下面说明所述第一、第二霍尔元件34、35与控制用IC36的连接。

如图9所示，所述第一、第二霍尔元件34、35都连接在控制用IC36上。特别地，连接所述第一霍尔元件34，以使经由控制用IC36的第一通道(channel)70从第一输出电路71输出。另一方面，连接所述第二霍尔元件35以使经由控制用IC36的第二通道72从第一输出电路73输出。而且，定时电路74分别连接到所述第一通道70和第一输出电路71，同时定时电路74也分别连接到所述第二通道72和第二输出电路73。所述定时电路74还连接到控制***电路(OSC)75。

所述定时电路74控制第一通道70、第一输出电路71、第二通道72、第二输出电路73的动作定时。

即，第一通道70按对永久磁铁51的磁场取样的定时向第一霍尔元件34的第一-INP和第一-INN之间提供驱动电压。被提供了驱动电压的第一霍尔元件34，输出对应于第一-OUTP和第一-OUTN之间的霍尔电压。同样地，第二通道72按磁场取样的定时向第二霍尔元件35的第二-INP和第二-INN之间提供驱动电压。被提供了驱动电压的第一霍尔元件35，输出对应于第二-OUTP和第二-OUTN之间的霍尔电压。在未提供驱动电压的情况下，第一霍尔元件34和第二霍尔元件35不输出霍尔电压。所述定时电路74只有在从第一霍尔元件34取样时，驱动第一通道70和第一输出电路71，除此之外不驱动。另外，所述定时电路74只有在从第二霍尔元件35取样时，驱动第二通道72和第二输出电路73，该情况以外不驱动。

下面基于图10的流程图，说明控制方法。

首先，开始在步骤S1中取样第一通道70的输出信号，接着，在步骤S2中判断是否有变化，如果无变化，则返回步骤S1。通过以αmsec间隔重复进行步骤S1～S2～S3，以αmsec为周期进行第一通道70的输出信号的取样。如果在步骤S2有变化，则进至步骤S3。在步骤S3中，启动未图示的定时器，进至步骤S4。在步骤S4中取样第二通道72的输出信号，在步骤S5中输出从第一、第二通道70、72取样的输出信号，进至步骤S6。在步骤S6中，在βmsec后，取样第一通道70的输出信号，在步骤S7中判断是否有变化，在有变化时，在步骤S8中将定时器复位，并再次启动定时器，无变化时，按原样进至步骤S9。在步骤S9判断定时器的累积计数时间是否经过了γmsec，如果未经过，则返回步骤S4。通过以βmsec间隔重复进行步骤S4～S5～S6～S7(～S8)～S9～S4，以βmsec为周期进行第一通道70、第二通道72的输出信号的取样。如果在步骤S9中定时器的累积计数时间经过了γmsec，则返回步骤S1，以后进行同样的处理。

下面说明由所述结构组成的输入装置的操作方法。

用户在操作盘52的上面用轻轻接触的状态旋转它时，与所述操作盘52一体的永久磁铁51也按同一方向旋转。因此，第一、第二霍尔元件34、35检测永久磁铁51的N极和S极交替表示的磁场μ的强弱变化和产生数，控制IC36将其变换成矩形波的电信号(图11)，进行以下的处理检测出操作盘52的旋转方向以及旋转量。

例如，以从N极变化到S极之间的时间为一周期，即，以从落入闩槽53a的弹片54的突出部54a再次落入闩槽53a的时间为一周期。另一方面，配置挠性基板30使第一霍尔元件34和第二霍尔元件35的检测只相差1/4周期。接着，在旋转操作盘52时，如图11所示的时序，首先输出对应于第一霍尔元件34的输出的矩形波后，错开1/4周期输出对应于第二霍尔元件35的输出的矩形波，基于所述流程图进行控制。

即，在步骤S1中，取样第一通道70的输出信号，在步骤S2判断输出是否有变化。在步骤S1和步骤S2时，只有第一通道70动作，第二通道72和未图示的定时器不动作。如果在步骤S2判断为无变化，则返回步骤S1，直至有变化以αmsec周期反复取样。如果在步骤S2有变化，则进至步骤S3。在步骤S3，启动未图示的定时器，进至步骤S4。在步骤S4中，对使第二霍尔元件35动作而获得的输出信号，第二通道72进行取样，在步骤S5第一、第二通道70、72取样的结果输出，通过分析第一、第二霍尔元件34、35的输出顺序，判别操作盘52的旋转方向是正反的哪个旋转方向。

接着，在步骤S6中，在β(＜α)msec后，取样第一霍尔元件34的输出信号，在步骤S7中判断第一通道70的取样结果是否变化。在有变化时，进至步骤S8中，将未图示的定时器复位，再次启动定时器并进至步骤S9。在步骤S7判断为无变化时，则不复位定时器而进至步骤S9。在步骤S9判断定时器的累积计数时间是否超过了γmsec，如果未超过，则返回步骤S4。通过以βmsec为间隔重复进行步骤S4～S5～S6～S7(～S8)～S9～S4，以βmsec为周期进行第一通道70、第二通道72的输出信号的取样，输出取样的结果。基于第一通道70的输出信号，检测操作盘52的旋转量。取样周期β(＜α)msec是以用户最快旋转操作盘52时的最大速度为基准，最长不超过1/4周期的短时间。

如果在步骤S9中定时器的累积计数时间超过了γmsec，则返回步骤S1。如果是第一霍尔元件34的输出信号在累积计数时间γmsec期间不变化的情况，则意味着操作盘52没有***作。因此，此时返回步骤S1，再度开始αmsec周期的仅第一通道的取样处理。

以后，通过进行同样的处理，检测操作盘52的旋转方向以及旋转量，将检测结果输出到携带电话的显示器13，作为高亮度显示的滚动而被反映。因此，根据显示器13的显示操作输入装置14，可以适时导通第一、第二、第三按压检测开关31、32、33。

再有，所述旋转方向的判别和旋转量的检测，可以在控制用IC36中进行，也可以基于控制用IC36的输出信号，在控制用IC36的外部进行。例如，可以在携带电话机11的控制部11中进行。即，旋转方向和旋转量(或旋转速度)的计算是在输入装置14的单元内进行还是在输入装置14的单元外进行不限定本发明的权利要求。

依据本实施方式，在检测操作盘52的旋转量时，不是以第一霍尔元件34和第二霍尔元件35双方的输出为基准检测旋转量，而是只以第一霍尔元件34的输出为基准。因此，例如如果想每个周期获得一次点击，则如图11所示，闩槽的宽度尺寸，可以在基于第一霍尔元件34的输出信号的矩形波中仅对应于低电平的部分来形成间距。其结果，依据本实施方式，由于不需要尺寸精度高的闩槽，内部构成元件的制造简单，所以具有可获得生产率高、便宜且小型的输入装置的优点。

本实施方式中，由于间歇驱动第一霍尔元件34和第二霍尔元件35，所以可节约耗能。

此外，如果仅在第一霍尔元件34的输出变化时驱动第二霍尔元件35并进行取样动作，则具有进一步节约耗能的优点。例如，如果基于图10所示的流程图进行说明，在步骤S1中从第一通道70取样时，定时电路74驱动第一通道70、第一输出电路71，驱动第一霍尔元件34并获得输出。接着，如果在步骤S2第一霍尔元件34的输出没有变化，则返回步骤S1，以αmsec为周期从第一通道70取样。接着，在第一霍尔元件34的输出有变化时，在步骤S3启动未图示的定时器，在步骤S4中，定时电路74驱动第二通道72和第二输出电路73，驱动第二霍尔元件35并获得第二通道72的输出(参照图12)。此后，以βmsec为周期进行第一通道70和第二通道72的取样，如果第一霍尔元件34在γmsec期间无变化，则看作操作盘52的旋转操作停止，通过返回以αmsec为周期的仅进行第一通道70的取样处理，可进一步节省能耗(再有，图12中为了简略说明而进行图示，但实际上γmsec＞＞βmsec)。

再有，在图11中，为了说明方便，图示成第一霍尔元件34和第二霍尔元件35始终输出高电平和低电平。但是，如果是本发明的方案2所述的电路，则仅在取样周期输出信号。因此，如果严格图示以与方案2的发明一致，则‘第一霍尔元件的输出’和‘第二霍尔元件的输出’分别以虚线图示，仅在取样周期时用黑点表示。

所述磁检测部件可以是上述的霍尔元件34、35，但也可以是组装了输出控制电路的霍尔IC。此外，两个霍尔元件(IC)可以封装在一起，或者，也可以将两个霍尔元件(IC)和控制用IC封装在一起。

另外，在上述实施方式中，不仅每个周期获得一次点击，也可以半个周期获得一次的点击。如果这样构成，则具有永久磁铁51的制造容易的优点。

而且，也可以闩槽的槽数原封不动，而例如N极/S极的密度为2倍，即在圆柱磁铁一周(360度)中使N极/S极的组数为2倍。由此，两个周期(N极/S极的两组)与上述实施方式为相同的旋转量，获得一个点击感。此时，在检测后以控制方式抽取磁场变化的次数，如果显示器上的滚动量每两个周期为上述的一个点击的滚动量，则与一个周期获得一个点击感的情况为同样的滚动量，所以操作者感觉不到不同。

本发明的输入装置不仅适用于携带电话机，也适用于个人计算机等的电子设备。

Claims (4)

1.一种输入装置，其特征在于它如下构成：

断面圆形的永久磁铁，其N极和S极交替配置并一体化，而且以轴心为中心可支承转动；

操作盘，与所述永久磁铁配置在同一轴心上并一体转动；

点击感产生部件，对应于所述永久磁铁的N极和S极的变化而使所述操作盘产生点击感；

两个磁检测部件，检测伴随所述永久磁铁转动的磁场的变化，配置成使检测结果产生相位差；以及

控制电路，基于两个所述磁检测部件检测的信号来检测所述操作盘的旋转方向，同时基于所述磁检测部件的任何一个检测的信号来检测所述操作盘的旋转量。

2.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，在两个磁检测部件之中的一个磁检测部件检测到磁场变化时，控制电路进行控制，以使驱动另一磁检测部件的电源电路导通。

3.一种电子设备，具有控制部和显示部，其特征在于，

其可从外部操作如权利要求1或权利要求2所述的输入装置，所述控制部基于操作盘的旋转量进行所述显示部的显示控制。

4.一种携带电话机，具有控制部和显示部，其特征在于，

其可从外部操作如权利要求1或权利要求2所述的输入装置，所述控制部基于操作盘的旋转量进行所述显示部的显示控制。

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