CN1241103C - 地磁传感式鼠标 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使用于一计算机的指针装置，其包含有：一壳体；设于该壳体上按键装置；以及一传感组件。传感组件包含有：两磁性检测器，各具有一对应的感测轴，各磁性检测器用来根据其感测轴相对于地球磁场的变化产生一对应的感测信号；一放大器，用来放大感测信号；以及一解码电路，电连接到放大器，用来依据两磁性检测器放大后的感测信号的变化以产生一对应的二维位移信号。其中各磁性检测器的检测轴相互间不平行而有一预设夹角；当使用者移动该指针装置时，该指针装置中的两磁性检测器会传感对应感测轴相对于地球磁场的变化，使该解码电路得以依据感测信号的变化产生对应该指针装置移动的二维位移信号。
Description
技术领域
本发明提供一种用于计算机的指针装置，尤指一种利用地球磁场检测指针装置移动而产生位移信号的指针装置。
背景技术
在现代的计算机系统中，图形用户介面(Graphic User Interface)以其友善而多采多姿的介面、简易直觉的操作模式，已成为计算机系统介面模式的主流。为了要配合图形用户介面，指针装置已成为现代计算机系统的必备外围设备，让使用者能以指针装置来操纵计算机屏幕上的光标移动，并以指针装置上的按键执行点选等动作，而更方便好用、符合使用者需要的指针装置，也一直是信息业研发的重点。
最典型的指针装置，就是大众所熟知的鼠标。常规的鼠标在其底部设有滚球机构；当使用者在一平面上移动鼠标时，会带动滚球滚动；检测滚球滚动的动作，就能了解鼠标移动的位移，并将此位移转换为计算机屏幕上光标的移动。这样一来，当使用者移动鼠标时，计算机屏幕上的光标也会做出对应的移动，让使用者得以用鼠标操纵计算机系统的图形用户介面。
上述常规鼠标的缺点，就是滚球的机械结构容易为异物(如沙尘)干扰，也会有机械部分磨损的情形，需要定时维护清洗。另外，使用者必须将常规鼠标紧贴于平面移动，才能带动常规鼠标的滚球滚动。这也使得使用者的动作必须被强迫局限于一平面，不仅占用空间，也容易让使用者因反覆局限于平面的动作而感到疲劳，甚至带来实际的身体伤害。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种检测相对于地球磁场移动的鼠标，以解决常规鼠标的缺点。
本发明提供一种使用于一计算机的指针装置，其包含有：一壳体；至少一按键装置，设于该壳体上，用来依据使用者的控制动作产生对应的控制信号；以及一传感组件，设于该壳体内；该传感组件包含有：一第一磁性检测器，其具有一对应的第一感测轴，该第一磁性检测器用来根据该第一感测轴相对于地球磁场的变化产生一对应的第一感测信号；一第二磁性检测器，其具有一对应的第二感测轴，该第二磁性检测器用来根据该第二感测轴相对于地球磁场的变化产生一对应的第二感测信号；一放大器；电连接到该第一磁性检测器与该第二磁性检测器，用来放大该第一感测信号与该第二感测信号；以及一解码电路，电连接到该放大器，用来依据该放大后的第一感测信号与该第二感测信号的变化以产生一对应的二维位移信号，其中该第一感测轴与该第二感测轴相互间不平行而有一预设夹角；当使用者移动该指针装置时，该指针装置中的第一磁性检测器与该第二磁性检测器会传感该第一感测轴与该第二感测轴相对于地球磁场的变化，使该解码电路得以依据该第一感测信号与该第二感测信号的变化产生对应该指针装置移动的二维位移信号。
附图说明
图1为本发明一实施例的外视图。
图2为图1实施例的结构示意图。
图3为图1实施例的功能方块图。
图4A、4B为磁致电阻检测器工作原理的示意图。
图5为电磁传感检测器工作原理的示意图。
附图符号说明
10本发明的鼠标 12壳体
14按键装置 16A第一磁性检测器
16B第二磁性检测器 17A第一感测信号
17B第二感测信号 18放大器
19A、19B箭头 22解码电路
23A二维位移信号 23B控制信号
24A第一无线组件 24B第二无线组件
26A、26B放大电路 30计算机系统
32阻值量测电路 34磁致电阻
36磁致电阻检测器 40电磁传感检测器
42电压量测电路 46导体环
47方向
48A、48B节点
A0、A1夹角 I电流
M0、M1、M2M磁场
V速度
具体实施方式
请参考图1。图1为本发明做为一指针装置的鼠标10的外视图。鼠标10由一壳体12包覆于外，壳体12上设有按键装置14；使用者按动按键装置14后，按键装置14会发出对应的控制信号。
请继续参考图2及图3。图2为鼠标10内部结构的示意图；图3为鼠标10的功能方块图。在鼠标10的壳体12内部，设有第一磁性检测器16A、第二磁性检测器16B、放大器18、解码电路22及第一无线组件24A。箭头19A分别代表第一磁性检测器16A的第一感测轴的方向；箭头19B代表第二磁性检测器16B的第二感测轴的方向。如图2、图3中所示，箭头19A、19B的方向是互相垂直的。第一、第二磁性检测器16A、16B的工作原理相同；以第一磁性检测器16A为例来说明，第一磁性检测器16A能感测第一感测轴相对于地球磁场方向的改变，并产生对应的第一感测信号17A。同理，第二磁性检测器16B能感测第二感测轴相对于地球磁场方向的改变来产生对应的第二感测信号17B。第一感测信号17A及第二感测信号17B分别由放大器18中的放大电路26A、26B(示于图3)加以放大后，再输入至解码电路22。既然第一磁性感测器16A的感测轴与第二磁性感测器16B的感测轴互相垂直，就可将鼠标10移动后相对于地球磁场方向位置变化分解成两个互为垂直的分量；这两个分量会分别反应于第一感测信号17A与第二感测信号17B中。而解码电路22就能由放大后的第一感测信号17A及第二感测信号17B中分析出代表鼠标10移动后于两垂直方向的位移分量，并产生对应的二维位移信号23A。在本发明的较佳实施例中，鼠标10中还设有第一无线组件24A，能将二维位移信号23A以无线电的方式发射出去。当然，使用者控制按键装置14产生的控制信号23B也同样能由第一无线组件24A以无线电发射出去。做为计算机系统30的指针装置，鼠标10由第一无线组件24A发出的无线电控制信号及二维位移信号会由计算机系统30中的第二无线组件24B接收。
本发明的鼠标10的工作过程可描述如下。当使用者移动鼠标10，固定于鼠标10中的第一、第二磁性感测器16A、16B及对应的第一、第二感测轴也会跟着移动。相对于方向恒定的地球磁场，第一、第二感测轴的方向在鼠标10移动时会分别与地球磁场呈现不同的夹角；第一、第二磁性检测器16A、16B能传感如此的变化并分别产生对应的第一、第二感测信号17A、17B。因为第一、第二感测轴互相垂直，对应的第一、第二感测信号17A、17B相当于将鼠标10的移动分解为两垂直分量；经过放大器18及解码电路22的处理，就能产生二维位移信号23A，反应鼠标10的二维位移。此外，使用者按动按键装置14会产生对应的控制信号23B。经由鼠标10中的第一无线组件24A，二维位移信号23A及控制信号23B能以无线电的方式传输至计算机系统30的第二无线组件24B；计算机系统30接收到二维位移信号及控制信号后，就能对应地移动光标或是执行功能，让使用者能以鼠标10操纵计算机系统30。
本发明中的第一、第二磁性检测器16A、16B能以磁致电阻(magnetoresistor)检测器来实现。磁致电阻检测器的工作原理，请参考图4A、4B的说明。图4A、4B为磁致电阻检测器36在不同磁场下的工作情形。磁致电阻检测器36可由磁致电阻34及一阻值量测电路32实现。磁致电阻34本身的电器特性为一电阻，而其电阻的阻值会随着外加磁场的变化而改变；阻值量测电路则用来量测磁致电阻34的阻值。更进一步的说明，当磁致电阻34上的有电流I流过时，磁致电阻34本身的阻值会与磁场及电流方向的夹角有关。如图4A所示，磁致电阻34本身有一磁化的磁场M0；在没有外加磁场时，电流I及磁场M0的夹角为A0。当磁致电阻检测器36受一外加磁场M1时，此外加磁场M1与磁致电阻34本身的磁场M0会合成磁场M2；而磁场M2与电流I的夹角变成A1，如图4B中所示。而磁致电阻34的阻值就会随夹角的变化而改变；夹角A0会对应于一阻值，外加磁场M1后，夹角A1就会对应于另一相异的阻值。而阻值量测电路32量测磁致电阻34的阻值变化，就能产生对应的感测信号来反应外加磁场的改变。就如本领域技术人员可由图4B中所知，当外加磁场M1的方向改变时，磁场M0及M1合成的磁场M2也会随之改变方向，并使电流I及磁场M2的夹角A1改变，进一步改变磁致电阻34的阻值；量测阻值的变化，就能反应磁场M1方向的改变。在实际实现时，电流I的方向或是磁致电阻34本身磁化磁场M0的方向都能当作磁致电阻检测器的感测轴。
另外，本发明中的磁性检测器也可利用电磁传感的原理。请参考图5。图5为电磁传感检测器40作为磁性检测器的原理示意图。电磁传感检测器40由一导体环46及一电压量测电路42形成。由法拉弟定律(faraday′s Law)可知，当导体环46以速度V的方向切过静磁场M(譬如说地球磁场时)，导体环46会因电磁传感而于节点48A、48B间产生电压差(即所谓的磁通切割电动势，flux-cutting electric motive force)；此电压差会与移动速率成正比。而电压量测电路42就能量测此电压差。在实际运用时，电磁传感检测器40固定于鼠标内；随着鼠标移动，导体环46也会切割地球磁场而产生电压差。而电压量测电路42可配合一固定高频时钟脉冲的触发定时量测此电压差；因为时钟脉冲周期固定，比较各时间点量测到的电压差，就能代表鼠标的位移。而导体环46的方向47可作为电磁传感检测器40的感测轴。
总而言之，本发明的指针装置(鼠标)以方向恒定的地球磁场为基准，量测鼠标移动时相对于地球磁场的变化，进一步得到鼠标位移的信息，用来控制计算机系统的光标。相较于常规机械滚球式的鼠标，本发明的鼠标能以电子方式实现，没有常规鼠标易受微尘干扰或机械损耗的缺点。而且，使用者在使用本发明的鼠标时，也不必将鼠标紧贴于平面。这是因为本发明的鼠标以分布于空间中的地球磁场为基准，无需如常规鼠标般以平面为动作的基准；所以使用本发明的使用者就不必将动作局限于一平面，即使长时间使用本发明也不至疲累。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种使用于一计算机的指针装置，其包含有：
一壳体；
至少一按键装置，设于该壳体上，用来依据使用者的控制动作产生对应的控制信号；以及
一传感组件，设于该壳体内；该传感组件包含有：
一第一磁性检测器，其具有一对应的第一感测轴，该第一磁性检测器用来根据该第一感测轴相对于地球磁场的变化产生一对应的第一感测信号；
一第二磁性检测器，其具有一对应的第二感测轴，该第二磁性检测器用来根据该第二感测轴相对于地球磁场的变化产生一对应的第二感测信号；
一放大器；电连接到该第一磁性检测器与该第二磁性检测器，用来放大该第一感测信号与该第二感测信号；以及
一解码电路，电连接到该放大器，用来依据该放大后的第一感测信号与该第二感测信号的变化以产生一对应的二维位移信号，其中该第一感测轴与该第二感测轴相互间不平行而有一预设夹角；当使用者移动该指针装置时，该指针装置中的第一磁性检测器与该第二磁性检测器会传感该第一感测轴与该第二感测轴相对于地球磁场的变化，使该解码电路得以依据该第一感测信号与该第二感测信号的变化产生对应该指针装置移动的二维位移信号。
2.如权利要求1所述的指针装置另包含有一第一无线组件，用来将该控制信号与该二维位移信号以无线电发送出去。
3.如权利要求2所述的指针装置，其中该计算机另包含有一第二无线组件，用来接收无线电的控制信号与二维位移信号。
4.如权利要求1所述的指针装置，其中该第一磁性检测器与该第二磁性检测器是磁致电阻检测器。
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