用于输入装置的磁性旋转系统制造方法及图纸

本文中揭示用于输入装置的磁性旋转系统。本发明专利技术的实施例包含用于输入装置的滚轮，其中通过磁性编码器测量所述滚轮的绝对角位置。将磁体附接到所述滚轮，可能附接于所述滚轮的内部以使所述实施例更紧凑。在一个实施例中，磁化是简单且低成本的。此外，不需要严格的公差，且此系统易于制造。在一个实施例中，传感器由任何非铁磁性材料覆盖以保护其免受杂质粒子影响且减少ＥＳＤ。在一个实施例中，滑轮比输入装置中的常规滑轮消耗少得多的电力。在一个实施例中，使用用于测量所述滑轮的旋转的相同传感器测量所述滑轮的倾斜。在一个实施例中，当旋转所述滑轮时提供给用户的齿合感觉与旋转信号同步。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及使用磁性编码器的经改良滚轮，且更特定来说，涉及输入装置 (例如鼠标)中使用磁性编码器的滚轮。
技术介绍
输入装置(例如，鼠标或轨迹球)是众所周知的用于个人计算机及工作站的外围 装置。此类输入装置(或指向装置)允许在显示器屏幕上快速地重定位光标，且用于众多 文本、数据库及图形程序中。或许最常见形式的指向装置是电子鼠标。大多数鼠标包含数个按钮(例如，左点击按钮、右点击按钮等等)以及滑轮/滚 轮。此滑轮通过用户的手指来转动，且此滑轮的旋转被测量并转换成各种输入，例如滚动与 所述鼠标耦合到的主机相关联的显示器上的文档、放大/缩小主机上应用程序、增加/减小立县绝绝 曰里寺寺°可以数种方法测量滑轮的旋转。一些基于差动感测的此类方法描述于名称为“具 有差动光-机械感测的指向装置”的第5，680，157号美国专利中，所述专利由本专利技术的受让 人所拥有且其全文以引用的方式并入本文中。描述于‘157专利中的指向装置包含一个或 一个以上轴编码器，所述轴编码器经定位以借助旋转部件的移动而旋转。常规的旋转编码器是透射的，且当今最常见实施方案通过光学编码器来测量滑轮 的移动，其中所述滑轮具有轮辐及/或与不透明区域交替的透明区域。图IA中显示此滑轮。 光源通常位于此滑轮的一侧上且传感器位于所述滑轮的另一侧上。图IB提供此配置的横 截面视图。图IA至IB中所描述的布置类型存在数个问题。首先，由于光源在滑轮的一侧上 且传感器在另一侧上，因此这些元件(光源及传感器)中的每一者需要其自身的独立封装。 此导致在滑轮的两侧上均需要特定的体积/空间，从而使整个布置相对较大。第二，由于光必须穿过滑轮到达传感器，因此当光撞击到滑轮的不透明部分(例 如，滑轮的轮辐)时损失部分光。可在图IC中清晰地看到此现象。此类光可被滑轮的不透 明部分吸收、可被所述部分反射或折射、可发生上述现象的组合等等。由于由光源发射的光 的一部分不被传感器所接收，因此浪费电力。此外，滑轮相对宽且此在一定程度上增加了光 源与传感器之间的距离。当光源为LED时，LED光束为发散的且此导致距离增加时光强度 减小。所有此类光强度损失及其它电力消耗问题均是极具重大意义的，尤其对于依靠电池 提供电力且电池寿命又是一个重要的考虑因素的无线装置来说。在输入装置中的常规滑轮中存在其它问题。众多此类装置允许倾斜滑轮以用于获 得额外的功能(例如，水平滚动等等)。在常规的系统中，光源及传感器均附接到装置中的 印刷电路板(PCB)上。当滑轮倾斜时，滑轮相对于光束的相对位置发生改变，且因此滑轮在 倾斜位置中的运动的编码可能不准确。经常产生滑轮的虚假计数，且极令用户厌烦。另外， 需要单独的传感器及/或开关来测量滑轮的倾斜。这些额外组件使成本增加，同时需要较 大的形式因数。输入装置中的常规滑轮还存在其它问题。对于此类实施方案需要准确的机械对 准，因为需要光源所发射的光到达光学传感器。此类严格的公差要求使指向装置的制造更 加困难且昂贵。还有一些其它问题涉及使旋转滑轮时用户所接收到的齿合感觉与由滑轮发送到 主机装置的信号同步。如果没有准确地使此齿合感觉同步，则用户会对与动作(例如，滚动 到下一行)发生脱离地接收齿合感觉感到困惑。在这些现有技术实施方案中遇到的又另一问题是仅可测量滑轮旋转的相对位置 (增量型旋转改变)。不提供滑轮的绝对角位置的指示。对于此类增量型/相对测量存在 数个问题。此类问题包含所述计数丢失，从而导致数据丢失，计数与滑轮位置之间的相关性 的丢失及棘齿同步的丢失。一些解决方案部分地解决上述问题中的一些问题，但并不解决全部问题。例如，反 射式编码器(例如图2A及2B中所显示的那些编码器)具有位于滑轮同侧上的光源及传感 器两者。然而，上述其它问题中的一些问题仍存在且引入一些新的问题。例如，如可从图2A 至2B看到，反射式编码器还使用白色(或高反射性)及黑色(或高吸收性)表面的交替。 因此对于此类常规反射式编码器，仍然损失一半光能量，因此导致与以上所论述的常规透 射编码器一样的电力消耗问题。此外，并没有解决以上所概述的数个其它问题。在其它工业中已实施了磁性测量旋转的数种方法。举例来说，已在汽车工业实施 了一些此类解决方案。然而，出于各种原因，这些方法尚未在指向装置中实施。下文对这些 原因中的一些原因进行了论述。图3A至3D显示结合增量型磁性编码器使用的多极磁体。已在一些领域中使用了 此类型的角位置测量，例如在汽车工业中。然而，出于数个原因，此类型的设置还没有用在 指向装置中。一个原因是此类组合件昂贵-磁化多极磁体是昂贵的。另一原因是非常难于 使这么多的磁极容纳于小的磁体中，因此导致形式因数太大而不期望实施于具有小的形式 因数的装置中。图4A至4B及5A至5B显示具有单个北极及单个南极的径向磁体，所述径向磁体 结合提供关于磁体的绝对位置的信息的编码器一起使用。此已用于一些汽车应用中以及需 要关于绝对位置的信息的其它应用中(例如，指南针中)。图4A及4B显示基于双轴霍尔 (Hall)传感器的实施方案，而图5A及5B显示基于垂直场测量的实施方案。然而，出于数个 原因，此类实施方案也不适合用于指向装置的滚轮中。一个原因是此类实施方案需要大的 电力消耗，此在指向装置中是不可接受的，尤其在变得越来越普遍的无线指向装置中。另一 原因是此类配置不能以如指向装置实施方案中所需一样大的分辨率来测量绝对位置。在此 类系统中，通常不能实现比一度较好的分辨率。而在指向装置实施方案中需要更精细的分 辨率。图6A至6D显示具有利用磁阻变化的磁阻式编码器的实施方案。此处旋转滑轮具 有由铁磁性材料制成的齿。在一些实施方案中，使用例如图6C中所显示的圆盘。在其它实 施方案中，使用例如图6D中所显示的杯罩。然而，出于数个原因，这些实施方案又不适合用 于指向装置的滚轮中。一个原因是对于此类实施方案需要极其准确的机械对准，且在指向 装置的制造期间这样严格的公差很难实现。此外，从此类系统获得的信息是相对/增量型 信息而非绝对定位信息。因此，需要其中测量滑轮的绝对角位置的用于输入装置的滑轮组合件。此外，需要 组合件具有较小且较紧凑的形式因数的供用于指向装置中的滑轮配置。而且，需要可易于 且可以低成本制造的供用于指向装置中的滑轮配置。另外，需要具有较低电力消耗的滑轮。 更进一步，需要一种滑轮组合件，其中可将传感器包封在保护罩中以最小化暴露于外物以 及最小化ESD问题。而且，需要其中可使用用于测量滑轮的旋转的相同传感器来测量滑轮 的倾斜的滑轮组合件。此外，需要具有用户体验的齿合动作与滑轮的旋转的效果很好地同 步的滑轮的指向装置。
技术实现思路
本专利技术实施例包含用于指向装置的滚轮系统，其中通过磁性编码器测量所述滚轮 的绝对角位置且其克服了以上所论述的数个问题。在一个实施例中，将磁体附接到滚轮上。在一个实施例中，所述磁体包含在滚轮内 部。磁性编码器提供关于所述滚轮的绝对角位置的信息。应注意，此与在现有技术指向装 置的滚轮中所获得的相对位置信息不同。此外，在一个实施例中，所需磁化相当简单且低成 本。而且，不要求严格的公差，且因此易于制造根据本专利技术实施例的系统。如上文所提及，在一个实施例中，磁体包含在滑轮内部。在此情况下，传感器位于 滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供在输入装置中使用的滑轮组合件，所述滑轮组合件包括：滑轮；磁体，其耦合到所述滑轮，其中所述耦合使得所述磁体与所述滑轮一起旋转；及磁性传感器，其用于测量所述磁体的绝对位置，其中所述传感器提供由所述滑轮的旋转触发的信号。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯肖万，奥利维尔泰塔泽，
申请(专利权)人：罗技欧洲公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]