FI116326B - Kompakti matalaprofiilinen magneettinen syöttölaite - Google Patents

Description

1 1 6326

Kompakti ja matalaprofiilinen magneettinen syöttölaite

Keksinnön alue 5 Esillä oleva keksintö koskee yleensä syöttöosoittimia ja erityisesti kompakteja matalaprofiilisia syöttölaitteita, joita voidaan käyttää kämmenlaitteissa kohdistimen liikuttamiseen, vierittämiseen, navigoimiseen ja objektien valitsemiseen näytöstä.

Keksinnön tausta

Osoittimia on käytetty tietokoneissa jo kauan. Ne mahdollistavat tietokoneiden 10 käyttöjärjestelmiin liittyvien graafisten käyttöliittymien käytön. Esimerkiksi yleinen navigointi ja objektien valinta on tapahtunut osoittimien avulla. Osoittimet ovat yleisesti ottaen syöttölaitteita, joilla liikutetaan kohdistinta nopeasti ja tarkasti haluttuun kohtaan näytössä. Erillisillä osoittimilla kohdistinta voi liikuttaa paljon tehokkaammin kuin esimerkiksi näppäimistön nuolinäppäimillä. Yleisimpiä osoittimia ovat muun muassa 15 hiiret, ohjauspallot, -laatat, -sauvat ja valokynät. Hiiri on ylivoimaisesti yleisin tietokoneissa käytetty syöttölaite. Hiiri on tyypillisesti tietokoneeseen kytketty ulkoinen laite, joka kääntää käyttäjän kädenliikkeet signaaleiksi. Nämä signaalit tietokone sitten •: ·: kääntää kohdistimen liikkeeksi haluttuun suuntaan näytössä. Ohjauspallo on samalla : periaatteella toimiva syöttölaite. Se on suhteellisen suuri pallo, jota käyttäjä pyörittää . '}2φ sormillaan kohdistimen liikuttamiseksi. Ohjauspallot ovat olleet erityisen suosittuja : * *.: CAD (Computer Aided Design) -käyttäjien parissa tarkkuutta vaativissa töissä, mutta : ” [: niiden käytön oppiminen on usein verrattain työlästä satunnaiselle käyttäjälle.

> i Myös ohjauslevyt ovat tietokoneissa laajalti käytetty osoitin. Aiemmin ohjauslevyjä on käytetty ennen kaikkea sylimikroissa, koska ne on helppo integroida laitteeseen. Nyt :. 3$ niiden suosio on kuitenkin kasvanut myös pöytätietokoneissa. Kohdistinta liikutetaan .,. ’ vetämällä sormenpäätä ohjauslevyn pinnalla, ja objektia napsautetaan näpäyttämällä : : ’: levyn pintaa. Ohjauslevyn käyttö on myös hieman työläs opetella, koska siitä puuttuu : : tuntovaste. Toisin sanoen levy ei tuota analogista voimavastetta käyttäjän avuksi ; ,'. etenkään lähellä ohjauslevyn reunoja. Tuntovaste auttaa usein käyttäjää ohjaamaan : '30 kohdistimen liikettä: käyttäjä voi esimerkiksi nopeuttaa tai hidastaa kohdistimen liikettä .2. 1 1 6326 painamalla osoitinta tai vaihtelemalla sen liikeradan pituutta. Lisäksi ohjauslevyissä on oltava jonkin verran pinta-alaa, jotta niillä mahtuu liikuttamaan sormea. Siksi ne eivät sovi pieniin kämmenlaitteisiin. Kosketusnäytöissä käyttäjä osoittaa näytön kohtaa, joka reagoi osoittimeen, esimerkiksi kynään tai piirtimeen. Myös tästä syöttötekniikasta 5 puuttuu tuntovaste, ja siinä vaaditaan ulkoinen piirrin, jota käyttäjä joutuu kantamaan mukanaan.

Ohjaussauvoja käytetään laajalti pelisovelluksissa, joissa kohdistinta liikutetaan liikuttamalla ohjaussauvan vapaata päätä kiertyvän pään varassa. Vaikka ohjaussauvat ovat intuitiivinen tapa liikkua näytössä, niissä on se huono puoli, että ne ovat verrattain 10 suuria (eli niissä on sauva ja nuppi). Kokonsa takia ohjaussauvat eivät sovi kompakteihin ympäristöihin, esimerkiksi sylimikroihin, puhumattakaan pienemmistä laitteista kuten PDA (Personal Digital Assistant) -laitteista yms. Lisäksi ohjaussauvan normaali käyttö rasittaa mekaanisesti juotoslevyjä ja teloja, mikä vähentää laitteen luotettavuutta ajan mittaan. Valokynät ovat erittäin intuitiivisia ja helppokäyttöisiä, 15 koska niillä vain osoitetaan haluttua näytön kohtaa navigoitaessa tai valittaessa objekteja. Valokynien teho riippuu kuitenkin paljolti näytön koosta, ja niitä on hankala käyttää esimerkiksi kämmenlaitteissa, joissa on pieni näyttö.

Vaikka kaikilla kuvatuista aiempien toteutusten mukaisista osoittimista on omat tietyt « · / 20 hyvät puolensa, ne eivät sovi käytettäviksi uuden sukupolven kompakteissa • · · '; *. * kämmenlaitteissa. Näissä pienissä laitteissa on onnistuneesti käytetty kosketusnäyttöjä, ! '. mutta tekniikan huono puoli on tuntovasteen puuttuminen. Myös erillisen piirtimen .. * käyttö on hankalaa, sillä piirrintä on säilytettävä laitteen kuoressa, mikä taas lisää ! ” _ laitteen massaa. On syytä huomata, että termiä kämmenlaitteet käytetään tässä 25 viittaamaan kannettaviin laitteisiin (esimerkiksi PDA-laitteisiin) ja langattomiin . ·. : monipalvelumatkaviestimiin, esimerkiksi Nokia 9110 Communicatoriin ja sen • * · . * * ·. seuraajiin. Monet näistä laitteista ovat tyypillisesti tunnettuja siitä, että näyttö, näppäimistö (tyypillisesti QWERTY-muotoinen näppäimistö, jonka ansiosta merkkien ! ‘ syöttö on käyttäjälle miellyttävämpää) ja osoitin on integroitu pääyksikköön eivätkä ne •30 siis ole erillisiä kytkettäviä laitteita. Kämmenlaitteiden merkittävä ominaisuus on se, * * * * että ne ovat pienen kokonsa ja muotonsa ansiosta miellyttäviä käyttää sekä kevyitä ja -3 - 116326 helppoja kantaa. Tämä puolestaan asettaa tiukat rajat sille, miten paljon tilaa osoitin saa viedä.

Yhteinen piirre nykyisille matkapuhelimille on lyhytsanomien (SMS) 5 lähetysmahdollisuus, jossa käyttäjä kirjoittaa lyhyen tekstiviestin puhelimen normaalilla näppäimistöllä ja lähettää sen toiseen matkapuhelimeen. Sitä mukaa kun lyhytsanomapalvelua ja muita käyttäjien väliseen vuorovaikutukseen tyypillisesti liittyviä sovelluksia (esimerkiksi sähköpostia) kehitetään ja ne leviävät yleiseen käyttöön, matkapuhelimen normaali näppäimistö ei enää välttämättä täytä käyttäjän 10 vaatimuksia. Yksi avaintekijä on viestin kirjoittamisen helppous ja nopeus. Jotkin valmistajat ovat ennakoineet tämän ja tuoneet markkinoille erillisen lisänäppäimistön, joka voidaan kiinnittää matkapuhelimeen (esimerkiksi Ericsson Chatboard). Nämä laitteet ovat edullisesti pieniä ja kevyitä, mutta niissä on silti aakkosellinen näppäimistö, jossa on lisänäppäimet tavallisille toiminnoille, esimerkiksi aiemmin mainituille posti-15 ja SMS-toiminnoille, sekä edullisesti näppäimet kohdistimen liikuttamista varten. Kun matkapuhelinten toimintoja kehitetään edelleen, kohdistimen liikuttamiseen tarkoitettujen matalaprofiilisten laitteiden odotetaan tulevan käyttöön myös tällaisissa lisäyksiköissä.

,‘2JJ Matkapuhelimia, joissa on normaali näppäin- tai näppäimistöjärjestelyt (kuten on esitetty USD423,515:ssa) tai muuntyyppiset järjestelyt (kuten on esitetty ‘. USD415,770:ssa), käytetään yleisesti. Matkapuhelimen lisätoimintojen ja - , · · ·, ominaisuuksien (esimerkiksi pelit, Internet, kalenteritoiminnot jne.) lisääntyvä käyttö , · *, saattaa vaatia matkapuhelimen valmistajalta jonkinlaisen vierityslaitteen yhdistämistä 25 laitteeseen. Yksi esimerkki tällaisesta laitteesta on esitetty EP 901 262:ssa. Tämä . *. : navigointinäppäin tarjoaa sangen kompaktin rakenteen suhteellisen pieneen laitteeseen, . ’"; ja sillä käyttäjä voi esimerkiksi vierittää valikoita, valita toimintoja jne. Kuten . rullanäppäimen muodosta kuitenkin selviää, se vaatii jonkin verran tilaa laitteen sisällä, , · · , ja siksi sitä ei suosita erittäin pienissä matalaprofiilisissa kämmenlaitteissa, varsinkaan , 3p simpukankuorityyppisissä laitteissa. Lisäksi näillä navigointinäppäimillä kohdistinta tai 1! ‘ ; valintaa voidaan tyypillisesti liikuttaa vain kahteen suuntaan (ylös-alas tai oikealle- -4- 1 1 6326 vasemmalle), ja siksi niitä ei voida tehokkaasti käyttää toiminnoissa, jotka vaativat kohdistimen vapaata liikkumista.

U.S. 5,504,502:ssa on kuvattu osoittimenhallintalaite, joka sopii sylimikroihin. Laitteen 5 rakenteessa on liikutettava, käynnistävä magneetin sisältävä osa, jonka magneettiset vastusilmaisimet havaitsevat, jolloin jousi palauttaa osan keskiasentoon. Rakenteessa on kuitenkin se haittapuoli, että se on suhteellisen monimutkainen, sillä tukirakenne ja jousi on rakennettava laitteen kuoreen. Tämä tekee laitteesta korkeudeltaan vähemmän kompaktin, ja vaikka rakennetta onkin miellyttävä käyttää suhteellisen suurissa 10 sylimikroissa, se on epäkäytännöllisempi verrattain pienissä kämmenlaitteissa, erityisesti niissä, jotka ovat muodoltaan kuin taittuva simpukankuori. Lisäksi kuvatussa laitteessa käytetty yksittäinen magneetti tuottaa verrattain heikon magneettikentän. Vastushavaitsinten on siis oltava erittäin herkät, mikä lisää rakenteen kokonaismassaa. Jousivoiman takia laitetta on myös varsin työläs käyttää sormella tai peukalolla, joten 15 käyttäjä saattaa helposti pitää laitetta sopimattomana pitempiaikaiseen käyttöön.

Kuviossa 1 on esitetty monipalvelumatkaviestintyyppinen kämmenlaite esimerkkinä niistä tilajärjestelyn asettamista rajoituksista, jotka ovat tyypillisiä monille pienille « « * : laitteille. Laite koostuu pääyksiköstä 100, jonka pääyksikön pinnalle 108 on yhdistetty * · • · · : useita näppäimistön muodostamia näppäimiä 104. Kompaktiuden parantamiseksi laite • · t · *•20 on rakennettu muodoltaan kaksiosaiseksi, taittuvaksi simpukankuoreksi, joka kiertyy > · '; *· saranan 116 ympäri. Laite koostuu pääyksiköstä 100 ja yläosasta 118, joka sisältää näytön 120. Laitteen pienen koon takia pinnalla 108 on hyvin vähän tilaa aiemmin mainitun kaltaiselle osoittimelle. Kohdistimen liikettä kontrolloimaan on asennettu . , neljän nuolinäppäimen 112 ryhmä, jolla kohdistinta voidaan liikuttaa nuolen * i · *25* suuntaisesti. Nuolinäppäimet toimivat samalla tavoin kuin tietokoneen näppäimistön ’·’ nuolinäppäimet, ja ne ovat tilaa säästävä ratkaisu kohdistimen alkeelliseen • * » ';;; * liikuttamiseen. Nuolinäppäinten painaminen liikuttaa kuitenkin tyypillisesti kohdistinta ‘’ tai vierittää näyttöä asteittain, jolloin kohdistin ei liiku yhtä sulavasti ja tehokkaasti kuin ; muita osoittimia käytettäessä. Lisäksi nuolinäppäimet eivät tuota tuntovastetta, jota > i » ’ 30t käyttäjä tarvitsee navigoidessaan tai vierittäessään.

-5- 116326

Edellä mainittujen haittojen valossa esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tarjota syöttölaite ja vieritysmekanismi, joka on kompakti sekä tehokas ja tuottaa tarvittavan tuntovasteen, jota tarvitaan tehokkaaseen käyttöön pienissä kämmenlaitteissa.

Yhteenveto keksinnöstä 5 Lyhyesti kuvattu ja keksinnön suoritusmuodon sekä siihen liittyvien ominaisuuksien mukainen kohdistinta näyttöruudulla liikuttava syöttölaite käsittää: laitteen kuoren; liikutettavan liukuvan osan, johon on kiinnitetty ensimmäinen magneetti; toisen magneetin, joka sijaitsee kiinteässä paikassa suhteessa ensimmäiseen 10 magneettiin; ja vähintään kaksi anturia, jotka mittaavat liukuvan osan suhteellista liikettä.

Laitteen erään aspektin mukainen elektroninen laite käsittää näyttöruudun, jossa kohdistin näkyy laitteen käytön aikana; elektroninen laite on tunnettu siitä, että laite sisältää kohdistimen liikuttamiseen näytössä tarkoitetun syöttölaitteen, joka käsittää: : 15. liikutettavan liukuvan osan, johon on kiinnitetty ensimmäinen magneetti; toisen magneetin, joka sijaitsee kiinteässä paikassa suhteessa ensimmäiseen ; t # · magneettiin; ja : 11, ·’ vähintään kaksi anturia, jotka mittaavat liukuvan osan suhteellista liikettä.

: Syöttölaitteen erään toisen aspektin mukainen liukuva syöttölaite liikkuu asteittain .*2ft ensimmäisen kiinteän asennon ja toisen kiinteän asennon välillä ja valitsee elektronisen laitteen toiminnon, syöttölaite käsittää: I » * ’...' liikutettavan liukuvan osan, johon on kiinnitetty ensimmäinen magneetti; : toisen magneetin, joka on kiinnitetty paikoilleen ensimmäiseen kiinteään paikkaan; -6- 116326 kolmannen magneetin, joka on kiinnitetty paikoilleen toiseen kiinteään paikkaan lähelle ensimmäistä paikkaa; tukikerroksen, joka tukee toista ja kolmatta magneettia kummankin omassa kiinteässä paikassa; ja 5 vähintään kaksi anturia, jotka havaitsevat liukuvan osan paikan.

Menetelmäaspektin mukaisella menetelmällä kohdistinta liikutetaan näyttöruudussa syöttölaitteella liputtamalla ensimmäiseen magneettiin kiinnitettyä liukuosaa kiinteässä paikassa sijaitsevan toisen magneetin yli, jolloin liukuosan suhteellista liikettä mittaa vähintään kaksi anturia ja se käännetään kohdistimen liikkeeksi.

10 Kuvien lyhyt esittely

Keksintö sekä siihen liittyvät muut tavoitteet ja edut on ehkä helpointa ymmärtää viittaamalla seuraavaan kuvaukseen, johon liittyvissä kuvissa:

Kuviossa 1 on esitetty kämmenlaite esimerkkinä pienille laitteille tyypillisistä tilan asettamista rajoituksista.

15 Kuviossa 2a on esitetty magneettisen vetovoiman periaate kahden pinotun .,. lieriömäisen magneetin keskittämiseksi.

. Kuviossa 2b on esitetty lopputuloksena oleva liike, kun sivusuuntainen voima * 1 *, * kohdistetaan ylämagneettiin.

! Kuviossa 3a on esitetty ylänäkymä kuvion 2a pinotuista lieriömäisistä • * · ,<20 magneeteista.

,···. Kuviossa 3b on esitetty ylänäkymä ylämagneetin siirtymisestä paikoiltaan, kun sivusuuntainen voima kohdistuu siihen.

: Kuviossa 4a on esitetty poikkileikkaussivukuva keksinnön ensimmäisen .' “. suoritusmuodon mukaisesta magneettisesta tasomaisesta ohjaussauvasta.

2,5 Kuviossa 4b on esitetty ylänäkymä ensimmäisen suoritusmuodon mukaisesta , ’ ’, magneettisesta tasomaisesta ohjaussauvasta.

Kuviossa 5 a on esitetty poikkileikkaussivukuva keksinnön toisen suoritusmuodon ’! ’ mukaisesta magneettisesta tasomaisesta ohjaussauvasta.

-7- 116326

Kuviossa 5b on esitetty ylänäkymä toisen suoritusmuodon mukaisesta magneettisesta tasomaisesta ohjaussauvasta.

Kuviossa 6 on esitetty poikkileikkaussivukuva keksinnön kolmannen suoritusmuodon mukaisesta kaksiulotteisesta tasomaisesta ohjaussauvasta, jossa on 5 käytetty kahta rengasmagneettia.

Kuviossa 7 on esitetty poikkileikkaussivukuva keksinnön neljännen suoritusmuodon mukaisesta kaksiulotteisesta tasomaisesta ohjaussauvasta, jossa on käytetty kahta rengasmagneettia.

Kuviossa 8 on esitetty ylänäkymä keksinnön viidennen suoritusmuodon 10 mukaisesta yksiulotteisesta vierityslaitteesta.

Kuviossa 9a on esitetty digitaalisen voimavasteen periaate asteittain liikuttamisessa.

Kuviossa 9b on esitetty magneetin vuo kahden magneetin puolivälissä.

Kuviossa 9c on esitetty yksittäisen liikkumisvaiheen loppuunvienti, kun toinen 15 magneetti vetää toista puoleensa.

Kuviossa 10 on esitetty keksinnön kuudennen suoritusmuodon mukainen yksiulotteinen liuotettava laite, joka liikkuu asteittain.

Kuviossa 11 on esitetty esimerkki kämmenlaitteesta, jossa esillä olevan keksinnön t! : mukainen syöttölaite on toteutettu.

t » * ♦ • · * « · · •?0, Yksityiskohtainen kuvaus keksinnöstä i · » * » i > t * · '; Kuten edellä olevissa kappaleissa on kerrottu, tavanomaisten osoittimien käyttö vaatii *; ·’ usein huomattavasti tilaa tai ne sisältävät komponentteja, jotka ovat liian isoja * » "·’ käytettäväksi miellyttävästi kämmenlaitteissa. Ensisijainen syy suureen kokoon ovat , , esimerkiksi mekaaniset liikkuvat osat, kuten ohjaussauvojen ja -pallojen i * *

* I I

25' rullakomponentit, jotka on integroitava laitteen kuoreen. Kosketusnäytöt lisäävät tyypillisesti laitteen kokoa, koska laitteen kuori on yleensä muotoiltu niin, että ulkoista » » f osoitinta (piirrintä) voidaan säilyttää siinä silloin, kun se ei ole käytössä. Ongelmaa ·;’ kasvattavat lisäksi suhteellisen suuret mekaaniset anturit, jotka on yhdistettävä i.; i pääyksikköön, koska ne havaitsevat ja kääntävät laitteen fyysisen liikkeen kohdistimen » » »Il ‘ 30: liikkeeksi. Kämmenlaitteiden pienentyessä entisestään tavanomaiset mekaaniset 116326 - o - ratkaisut käyvät yhä sopimattomammiksi. Keksinnössä esitetyn kaltaista matalaprofiilista magneettista syöttölaitetta, joka sopii erityisen hyvin kämmenlaitteissa käytettäväksi, on kuvattu seuraavissa suoritusmuodoissa.

Kuviossa 2a on esitetty keksinnön mukainen periaate, jolla syöttölaite voidaan palauttaa 5 balansoituun keskiasentoonsa magneettien avulla. Kuviossa on esitetty sivukuva kahdesta lieriömäisestä (tai rengasmaisesta) kestomagneetista ja niiden synnyttämistä magneettivuon tiheyksistä. Pysyvät magneetit koostuvat polarisoiduista latautuneista partikkeleista, jotka säteilevät magneettivuota, kuten kuvion osassa 210 on esitetty. Vuolinjat säteilevät ellipsimäisesti ja ne alkavat aina pohjoisesta navasta ja hakeutuvat 10 eteläiseen napaan, joka on normaalisti magneetin toisessa päässä. Kuten kuviossa on esitetty, jos kestomagneetit pinotaan niin, että magneetin 1 (Ml) pohjoinen napa on aina vastakkain viereisen magneetin 2 (M2) eteläisen navan kanssa, magneetit vetävät toisiaan puoleensa ja maksimoivat vuotiheyden. Kahdella toisiaan vetävällä magneetilla on taipumus palata maksimaalisesti yhdistetyn vuon tilaan, joten magneetit pyrkivät 15 palaamaan tuohon keskiasentoon niihin kohdistuneista ulkoisista voimista huolimatta.

Kuviossa 2b on esitetty tilanne, jossa ulkoinen sivusuuntainen voima F1 kohdistuu Ml:een ja M2 on kiinteä. Ml pystyy liukumaan sivusuunnassa, kun voima F1 muuttuu suuremmaksi kuin magneettinen vetovoima tai palautusvoima F2 eli magneettien • · ; ,>t taipumus pysyä keskiasennossa. Kun Ml työntyy pois tasapainosta, vuotiheys 210 ja » * ♦ lii · •2Q 212 vääristyvät samalla kun Ml siirtyy kauemmas keskiasennosta. Tällöin Ml:n i · » .·. : liikuttamiseen tarvittava voima F1 kasvaa Ml:n siirtyessä kauemmas keskiasennosta.

.'". Jossakin pisteessä magneettien välinen vetovoima F2 kuitenkin katoaa, kun Ml siirtyy .' ‘. liian kauas. Kun voima F1 vapautuu ja ennen kuin vetovoima katoaa, Ml napsahtaa I ’ f takaisin alkuperäiseen keskiasentoonsa, joka on kuvattu kuviossa 2a.

» i » * I

I f I

!25 Kun magneetit siirtyvät pois balansoidusta keskiasennostaan, vuokenttä vääristyy edellä kuvatulla tavalla. Magneettikentän vääristyminen voidaan havaita i * » magneettikenttäantureilla, esimerkiksi Hall-anturilla. Hall-anturit ovat ';' sähkömagneettisia muuttimia, jotka tuottavat jännitettä suhteessa niiden läpi kulkevan : magneettikentän (tai vuotiheyden) voimaan. Magneettivuon tiheys voi olla peräisin joko •3C< pysyvästä magneetista tai sähkövirrasta, eli ne sopivat myös virran mittaukseen. Hall- -9- 116326 anturit muuntavat magneettikentän jännitteeksi, jota voidaan käyttää magneettien suhteellisen sijainnin tarkkaan määrittämiseen.

Kuviossa 3a on esitetty ylänäkymä kuvion 2a mukaisista pinotuista rengasmaisista magneeteista magneettikenttäantureiden kanssa. Keskiasennossa ollessaan magneetit 5 300 lähettävät magneettivuon 310 pohjoisista eteläisiin napoihin. Magneettivuon 310 havaitsevat tasaisin välimatkoin sijoitetut neljä Hall-anturia 320-323, jotka mittaavat magneettivuon muutoksia magneetin liikkuessa x-y-tasolla. Keskiasennossa vuo synnyttää samansuuruiset virrat kaikkiin neljään Hall-anturiin osoittaen tasapainotilan, joka käännetään esim. kohdistimen liikkumattomuudeksi. Kuviossa 3b on esitetty 10 tilanne, jossa ylämagneetti liikkuu, kun siihen kohdistuu voima Fl. Asennon muutos x:n suuntaan vääristää vuon kohti Hall-anturia 320, joka on lähimpänä. Tämä luo anturiin suuremman virran, joka voidaan kääntää sähköisiksi liikettä ilmaiseviksi signaaleiksi tietokonelaitteeseen. Edellä kuvatut periaatteet muodostavat perustan esillä olevan keksinnön mukaisesti toimivalle magneettiselle syöttölaitteelle.

15 Kuviossa 4a on esitetty keksinnön mukaisen magneettisen syöttölaitteen ensimmäinen suoritusmuoto. Sivukuva kaksiulotteisesta magneettisesta tasomaisesta ohjaussauvasta on esitetty integroituna kämmenlaitteen kuoreen. Magneettipari Ml ja M2 on pinottu tasapainoiseen keskiasentoon. Tasomainen ohjaussauva on muovinäppäin, jota voidaan .’ ’ liikuttaa sormella mihin suuntaan tahansa x-y-tasolla. Näppäin on muotoiltu niin, että -20 sen pinnalla 402 oleva sormi liu'uttaa Ml:tä toivottuun suuntaan. Näppäin ulottuu alas

Ml:n yli ja muodostaa reunan 404, joka liukuu laitteen kuoren 400 alle, kun näppäintä *· *· liikutetaan. Reuna estää myös näppäintä nousemasta vahingossa kuoresta pois.

;;; Keskiasennossa Ml on pinottu M2:n päälle, ja niitä erottaa liukuosa 410, joka mahdollistaa liukumisen vähentämällä kitkaa. Liukuosa 410 voidaan tehdä mistä .25 tahansa kestävästä vähäkitkaisesta komponentista, joka ei tuki magneettikenttiä, • * · esimerkiksi polytetrafluoroetyleeni (PTFE) -polymeeristä. Liukuosa 410 kiinnitetään M2:een esimerkiksi liimalla. M2 on kiinteä, ja se on kiinnitetty piirilevyyn 416.

• · ·

Piirilevyyn 416 on kiinnitetty myös Hall-anturit 420, jotka mittaavat magneettivuon 418 * t ’; ’ muutoksia, jotka aiheutuvat Ml:n liikkeestä.

I I

« * · iti · 116326 -ίο-

Kuviossa 4b on esitetty ylänäkymä ensimmäisen suoritusmuodon mukaisesta magneettisesta tasomaisesta ohjaussauvasta. Näppäimen yläpintaa 402 liuotetaan sormella suuntaan, johon käyttäjä haluaa liikuttaa kohdistinta. Näppäimen liikettä rajoittaa kuoren seinämä 401 joka suunnassa. Kun Ml:tä liikutetaan, sisäänasennetut 5 Hall-anturit 420 havaitsevat vuon muutoksen. Lisäksi kun näppäintä liuotetaan kauemmas keskiasennosta, sitä enemmän voimaa käytetään sen palauttamiseen takaisin keskelle. Tällainen analoginen vaste osoittaa käyttäjälle, että kohdistin liikkuu nopeammin, kun näppäintä liuotetaan kauemmas.

Kuviossa 5a on esitetty sivukuva keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisesta 10 tasomaisesta ohjaussauvasta. Suoritusmuodossa on käytetty kahta lieriömäistä magneettia, ja muovinen näppäimen yläpinta 502 on kapseloitu Ml:n päälle. Liukuosa 510 on kiinnitetty Ml:n pohjaan ja näppäimeen 502 niin, että koko yksikkö liukuu laitteen kuoressa 500 olevassa syvennyksessä 501. Näppäimen liikettä syvennyksessä rajoittavat syvennyksen seinämät 504. Piirilevyyn 516 on kiinnitetty toinen lieriömäinen 15 magneetti M2 ja Hall-anturit 520. Täytekerros 514 voi olla pelkkää ilmaa tai materiaalia, joka tukee laitteen kuoren 500 kiinnitystä. Kun Ml:n sisältävää painiketta liu'utetaan, magneettinen vuokenttä 518 vääristyy samalla, ja Hall-anturit 520 havaitsevat vääristymisen. Magneettien Ml ja M2 välinen voima on edullisesti niin ·;·. suuri, että se estää magneettia Ml nousemasta syvennyksestä 501 (ja auttaa täten : 20 välttämään magneetin Ml katoamisen). Esimerkiksi rengasmagneeteissa on erittäin I I · · •. ·. suuri magneettinen voima.

« · * · ·

Kuviossa 5b on esitetty ylänäkymä toisen suoritusmuodon mukaisesta magneettisesta ;;; tasomaisesta ohjaussauvasta. Näppäin 502 liukuu syvennyksen pinnalla 501 vääristäen * *

Ml:n ja M2:n magneettivuon. Syvennyksen ympärille asetellut Hall-anturit 520 .25 havaitsevat vääristymän. Kohdistimen liike käännetään Ml:n liikkeestä ja näytetään kämmenlaitteen näytössä. Suoritusmuoto tarjoaa myös käyttäjälle riittävästi • käytönaikaista analogista vastetta.

• » i

Kuviossa 6 on esitetty poikkileikkaussivukuva keksinnön kolmannen suoritusmuodon : mukaisesta kaksiulotteisesta tasomaisesta ohjaussauvasta, jossa on käytetty kahta :' B.(| rengasmagneettia. Näppäimen rakenne koostuu näppäimen yläpinnasta 602, joka on 1 1 6326 -11- kiinnitetty akseliin 604, joka on puolestaan kiinnitetty pohjaan 606. Pohja estää näppäintä nousemasta ulos kuoresta ja tarjoaa varman liukumispinnan ohjaussauvalle. Pohja 606 sopii rengasmagneetti Ml:n sisään, joka liikkuu sivusuunnassa liukuosan 610 päällä, kun painikkeen yläpintaa 602 liu'utetaan. Rengasmagneetti M2 on kiinnitetty 5 piirilevyyn 616 yhdessä Hall-antureiden 620 kanssa, jotka sijaitsevat renkaan M2 sisäpuolella. Hall-anturit 620 on sijoitettu havaitsemaan muutoksen vuossa 618 ja 619, kun näppäintä liu'utetaan. Näppäimen liikettä rajoittaa akseli, joka törmää laitteen kuoren seinämää 608 vasten. Tällöin jos näppäintä liu'utetaan johonkin suuntaan, liike vääristää magneettista vuotiheyttä 618. Ml:n ja M2:n välinen magneettinen vetovoima 10 saa näppäimen pyrkimään luonnostaan keskiasentoon.

Kuviossa 7 on esitetty poikkileikkaussivukuva keksinnön kolmannen suoritusmuodon mukaisesta kaksiulotteisesta tasomaisesta ohjaussauvasta, jossa on käytetty kahta rengasmagneettia, vaihtoehtoisessa rakenteessa. Suoritusmuoto käsittää näppäimen yläpinnan 702, joka peittää kokonaan rengasmagneetin Ml. Rengasmagneetin Ml 15 pohjaan on kiinnitetty liukuva osa 710 niin, että koko yksikkö liukuu laitteen kuoressa 700 olevassa syvennyksessä. Näppäinkokoonpanon liikettä rajoittavat laitteen kuoren seinämät 704. Rengasmagneetti M2 on kiinnitetty piirilevyyn 716 M2:n sisälle sijoitettujen Hall-antureiden 720 kanssa. Magneettivuon tiheydet 718 ja 719 ·;·. magneeteista vääristyvät, kun näppäintä liu'utetaan johonkin suuntaan. Suoritusmuoto : 2Q on yksinkertaisempi rakenne siinä mielessä, että siinä näppäimen nousemista ·.·. syvennyksestä ei ole estetty millään tavalla. Kun näppäintä liu'utetaan johonkin : suuntaan, näppäimen 702 liike vääristää magneettivuon tiheyden 718, jolloin Ml:n ja M2:n välinen magneettinen vetovoima saa näppäimen pyrkimään luonnostaan : ‘ ’ *: keskiasentoon.

.25 Eräässä variantissa kaksiulotteinen tasomainen ohjaussauva, viides suoritusmuoto käsitti • · · ’ yksiulotteisen vierityslaitteen, jossa on käytetty samanlaista rakennetta kuin • kaksiulotteisessa tasomaisessa ohjaussauvassa. Rakenne voi perustua kuvioon 4a, jossa

• · I

;;; näppäimen liukuva liike urassa tai raiteessa aiheuttaa vuon vääristymisen, jonka kaksi « *!* Hall-anturia havaitsevat. Esimerkkisovellus järjestelystä on kaksisuuntainen : .10 vierityslaite, jolla vieritetään kämmenlaitteen sivuja.

» * » • · -12- 116326

Kuviossa 8 on esitetty ylänäkymä keksinnön viidennen suoritusmuodon mukaisesta yksiulotteisesta vierityslaitteesta. Vieritysnäppäin 802 on kiinnitetty magneettiin Ml, joka liukuu laitteen kuoreen 800 muodostuvassa urassa 804. Ml liukuu magneetin M2 yli, joka on urassa keskiasennossa ja saa magneettivuon vääristymään, kun näppäintä 5 liputetaan. Vuon vääristymisen havaitsee kaksi sisäänasennettua Hall-anturia 820, jotka on sijoitettu liukumisradan päiden lähelle.

Jatkuvaa analogista vastetta tuottavien syöttölaitteiden lisäksi on myös olemassa sovelluksia, joissa digitaalisesta vasteesta voi olla hyötyä. Laitteessa voidaan käyttää esimerkiksi hands free -vieritysvipua, jolla tekstiä voidaan automaattisesti vierittää ylös 10 tai alas. Vivussa saattaa olla vähintään kolme asentoa, jolloin keskiasennossa vieritystä ei tapahdu, yläasennossa tekstiä vieritetään ylöspäin ja ala-asennossa alaspäin. Useat lisäasennot kumpaankin suuntaan voisivat nopeuttaa vierittämistä. Digitaalinen voimavaste voidaan saavuttaa "hyppäyttämällä" liukuvaa magneettia yhden kiinteän magneetin luota toiselle.

15 Kuviossa 9a on esitetty digitaalisen voimavasteen toteuttamisperiaate. Mlrstä ja M2:sta syntyvä magneettivuo yhdistyy ja pitää magneetit tasapainossa esitetyssä pinotussa asennossa. Kun ulkoinen sivusuuntainen voima F1 kohdistuu Ml:een, vuo alkaa vääristyä, jolloin palauttava voima F2 pyrkii vetämään Ml:tä takaisin kohti M2:ta. Kun * Ml saavuttaa M2:n ja M3:n välisen keskiasennon kuviossa 9b esitetyllä tavalla, • « '••20 vuotiheys jakautuu M2:n ja M3:n välillä ja aiheuttaa sen, että M3:sta lähtöisin oleva • · '·*·* vetovoima tasapainottaa täydellisesti M2:n vetovoiman. Kun Ml siirtyy lähemmäs • » · * M3:a, M3:sta säteilevä vetovoima päihittää vähitellen M2:sta säteilevän vetovoiman, • · * * · · ___ ;;; jolloin Ml napsahtaa keskiasentoon M3:n päälle kuviossa 9c osoitetulla tavalla. Tämä digitaalinen liike voidaan yksinkertaisimmassa muodossaan toteuttaa silloin, kun .25 näppäin on rakenteeltaan sellainen, että se kulkee urassa tai raiteella ja tuottaa _!.. ’ asteittaisen liikkeen.

: Kuviossa 10 on esitetty asteittainen yksiulotteinen vierityssyöttölaite, joka toimii '. '· keksinnön mukaisesti. Näppäintä 902 voidaan liputtaa ylöspäin uraa 900 pitkin : asentoon A tai alaspäin asentoon B. Asennoissa A ja B alapuolelle on kiinnitetty ; '30 pysyvät magneetit, jotka määrittävät näppäimen valinta-asennot. Syöttölaitteen • * 116326 - 13- asteittaisuus tuottaa positiivisen voimavasteen, sillä käyttäjä voi olla varma siitä, että ominaisuus on valittu, kun näppäin napsahtaa täydellisesti haluttuun asentoon. On syytä huomata, että suoritusmuoto ei rajoitu yksiulotteiseen liikkeeseen. Keksinnöllä voidaan toteuttaa myös asteittainen kaksiulotteinen liike, jolla voidaan korvata tavanomainen 5 neljällä nuolinäppäimellä tapahtuva navigointi.

Kuviossa 11 on esimerkki kämmenlaitteesta, jossa esillä olevassa keksinnössä kuvatut syöttölaitteet on toteutettu. Kaksiulotteinen tasomainen ohjaussauva 940 korvaa aiemmissa toteutuksissa käytetyt neljä nuolinäppäintä. Tasomainen ohjaussauva pystyy liikkumaan vapaasti mihin suuntaan tahansa x-y-tasolla (kuten nuolet osoittavat), jolloin 10 tasomaisen ohjaussauvan liike liikuttaa kohdistinta vastaavasti laitteen näytössä. Keksintö tarjoaa nopean, helpon ja intuitiivisen tavan liikuttaa kohdistinta pienikokoisissa laitteissa. Lisäksi tasomainen ohjaussauva sopii erityisen hyvin käytettäväksi kompakteissa kämmenlaitteissa matalaprofiilisen näppäimistökokoonpanonsa ansiosta.

15 Keksinnön toinen esimerkkitoteutus kämmenlaitteessa on liukuva näppäin 952 urassa 950. Näppäimen avulla voidaan vierittää sivuja, jotka ovat liian suuria näytettäväksi kerralla. Vierityslaite voi olla viidennessä suoritusmuodossa kuvatun kaltainen analoginen liukukosketin, joka on tasapainossa keskiasennossa. Kun näppäintä • · ♦ .* * liu'utetaan ylös tai alas, näytettävä sivu liikkuu samalla ylös tai alas. Asteittaisten : .20 liukunäppäinten käyttö voidaan toteuttaa myös kämmenlaitteessa aiemmin selostetun ‘ ·' · * vieritystoiminnon lisäksi useita muita toimintoja varten, esimerkiksi näytön kontrastin • · · '· ”· säätämiseen tai valikkotoimintojen valitsemiseen. Tässä sovelluksessa näppäimen eri asennot vastaavat eri kontrastitasoa tai ne voivat aktivoida jonkin valikkotoiminnon, • · '' * esimerkiksi puhelinluettelon, sähköpostin tai Internet-yhteyden.

' ,25, Vaikka esillä olevaa keksintöä on kuvattu joiltakin osin viitaten sen tiettyihin suoritusmuotoihin, alan asiantuntijat ymmärtävät siihen liittyvät variaatiot ja : ; : muunnelmat. On esimerkiksi selvää, että esillä oleva keksintö on tarkoitettu : 2 käytettäväksi näytön kanssa, joten keksinnön mukaista laitetta ei tarvitse integroida : . ·. samaan laitteeseen näytön kanssa, vaan se voidaan kytkeä näyttöön tai laitteeseen, jossa ;’3Ö on näyttö. Toisin sanoen keksintö voi olla kytkettävissä kuten hiiri tai integroitu » » - 14- 1 1 6326 kytkettävään näppäimistöön. Siksi seuraavien patenttivaatimuksien tulkintaa ei tule rajoittaa, vaan niihin tulee lukea mukaan variaatiot ja muunnelmat, jotka on johdettu esillä olevasta keksinnön aiheesta.

» * I