CN101025668B - 用于控制设备的可调按键 - Google Patents

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CN101025668B CN2007100059857A CN200710005985A CN101025668B CN 101025668 B CN101025668 B CN 101025668B CN 2007100059857 A CN2007100059857 A CN 2007100059857A CN 200710005985 A CN200710005985 A CN 200710005985A CN 101025668 B CN101025668 B CN 101025668B
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Abstract

一种用于在工作面上使用的控制设备，该控制设备包括构造成放置在工作面上的下壳体；与下壳体耦合的上壳体，该上壳体包括至少一个按键；设置在上壳体和下壳体之间并与按键耦合的致动器；设置在上壳体和下壳体之间的开关，其中该开关经由施加于按键的致动力致动；和构造成使使用者能够调节致动按键所需的致动力的调节装置。

Description

用于控制设备的可调按键
相关申请的交叉引用
本申请要求拥有2006年2月15日提出的，名称为“用于控制设备的可调按键”的美国临时专利申请No.60/773,985的优先权，并且在此其整体作为参考被完全的引用。
技术领域
本发明整体涉及控制设备，例如鼠标、轨迹球和键盘。控制设备典型地具有一个或多个按键，从而使用者可手动地按压以致动计算机程序的指定功能。
背景技术
使用者的手指将向下的致动力施加于控制设备的按键以致动该按键。但是，使用者对按键可要求不同的致动力以增强控制设备的它的舒适使用。也就是说，有些使用者可受益于具有较低致动力(或较低刚度)的按键，而其它的使用者可更喜欢具有较大致动力(或较高刚度)的按键。此外，在同一控制设备上，使用者可更喜欢将一个按键的致动力调节成与另一按键的致动力不同。
使用者对控制设备的按键的致动可具有其它的个人喜好。例如，使用者可对按键要求不同的按键行程或时间来致动。有些使用者对控制设备的相对较快速的反应可更喜欢较短的按键行程和快速的致动，然而其它的使用者可更喜欢控制设备的较长的按键行程和较慢的致动。具有相对长的键击行程的按键的控制设备可防止当漫不经心地轻拍或撞击时按键的无意识的致动。
在美国专利No.5,879,088和美国专利No.5,220,318中描述了允许使用者调节键盘按键的致动力的机构。美国专利No.6,952,528描述了允许使用者调节致动照相机的快门释放按钮的力的机构。美国专利No.4,899,631描述了允许使用者调节致动电子乐器的按键，例如电子钢琴的按键的机构。
有些具有滚动元件的控制设备具有内藏的由力决定的输入。例如，美国专利No.6,198,473和美国专利No.6,879,316描述了具有由力决定的按键的输入设备，它们允许取决于施加于按键的力来控制滚动的速度。但是，在控制设备的操作期间以上控制设备注重通过调节在按键上的压力实现的功能的变化。
因此，需要新的设备以允许使用者调节按键的预置、初始刚度或致动该按键所需的致动力。
发明内容
本发明整体上提供一种控制设备，例如鼠标，更具体提供一种具有可调按键的控制设备。
根据本发明的一个实施例，控制设备包括构造成放置在工作面上的下壳体；与下壳体耦合的上壳体，该上壳体包括至少一个按键；设置在上壳体和下壳体之间并与按键耦合的致动器；设置在上壳体和下壳体之间的开关，其中该开关经由施加于按键的致动力致动；和构造成使使用者能够调节致动按键所需的致动力的调节装置。
根据特定实施例，控制设备上的调节装置包括构造成将增加或减少按键的致动力的调节力施加于按键的弹簧。根据另一特定实施例，调节装置包括耦合到弹簧上并构造成将该弹簧偏压以改变致动力的滑块。根据另一特定实施例，控制设备上的调节装置包括可滑动地耦合到按键上的活动砝码。根据另一特定实施例，控制设备上的调节装置包括制动设备。
根据本发明的一个实施例，控制设备包括构造成放置在工作面上的下壳体；与下壳体耦合的上壳体，该上壳体包括至少一个按键；靠近致动器的第一磁体，该第一磁体具有带有第一极的磁场；靠近开关的第二磁体，该第二磁体具有带有与第一极相对的第二极的磁场；其中开关经由施加于按键的致动力致动，并且致动力随着第一和第二磁场的不同而改变。
根据本发明的一个实施例，控制设备包括构造成放置在工作面上的下壳体；与下壳体耦合的上壳体，该上壳体包括至少一个按键；设置在上壳体和下壳体之间并与按键耦合的致动器；设置在下壳体和上壳体之间的开关，其中该开关经由致动器行进一距离以与该开关接合来致动；和构造成使使用者能够调节致动器和开关之间的距离的调节装置。在特定实施例中，调节装置包括螺旋型设备。在另一特定实施例中，调节装置包括凸轮。
根据本发明的一个实施例，控制设备包括构造成放置在工作面上的下壳体；与下壳体耦合的上壳体，其中该上壳体的一部分与至少一个致动器耦合，该致动器具有第一可调节高度；和设置在下壳体和上壳体之间的开关，其中开关经由致动器行进一距离以与开关接合来致动；其中上壳体与致动器耦合的一部分是可拆装的以使使用者能够改变致动器的高度。在特定实施例中，第一致动器由具有与第一高度不同的第二高度的第二致动器替换。
通过参考一下详细说明与附图，可获得对本发明的更好的理解。
附图说明
图1A和1B是根据本发明一个实施例的鼠标的顶视图和剖视图；
图2是根据本发明另一实施例的具有可调按键的鼠标的简化剖视图；
图3是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图；
图4是包括可滑动地耦合到按键上的砝码的鼠标的简化剖视图；
图5是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图；
图6是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图；
图7是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图；
图8A是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图；
图8B是根据本发明另一实施例的鼠标的简化截面图；
图9是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图；
图10是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图；
图11是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图；
图12是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图；
图13是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图；和
图14A至14C是可用于对按键的致动调节按键的致动力和/或行程长度的可调节弹簧机构的简化视图。
具体实施方式
本发明通常提供一种具有可调按键的控制设备，例如鼠标或轨迹球，使用者可调节以改变这些按键的致动力或行程。
图1A和1B是根据本发明一个实施例的鼠标100的顶视图和剖视图。鼠标100包括上壳体102和下壳体106。上壳体包括按键112和114，以及滚轮116。鼠标100还可包括跟踪设备108，其构造成跟踪和编码鼠标相对于工作面的运动。该跟踪设备可包括光学设备等，例如LED或激光和构造成检测来自于这些源的发射的检测器。跟踪设备可选择性地包括滚动球或其它当时在使用中的跟踪设备。如那些说明的跟踪设备在本领域是众所周知的并且不会在此作进一步说明。
按键可从后至前向下弯曲以顺着上壳体的形状，每个按键构造成向下按压，并且围绕铰链140旋转。尽管铰链示出设置在按键的底部，但铰链可以在按键的上部，例如以提供上壳体的相对无缝的上外形。每个按键包括制动器120，其构造成当其相关的按键被按压以启动相关的开关130时往下移。开关130可以是机电开关、半导体开关等。开关可耦合到可由电源(未示出)提供能量的印刷电路板134上。印刷电路板还可包括处理器、存储器等(未示出)。开关130的致动使鼠标构造成向计算机发送控制指令并执行在计算机上运行的程序的各种控制功能。这种控制功能可包括选择和/或操纵可显示在计算机显示设备上的图形对象等。在此提到的图形对象可包括文本、图像、数据等。
在此描述的若干实施例用于根据使用者的个体需要和舒适调节控制设备的按键。当使用者手动地压下按键时，力FA向下作用在按键上。当力FA足够时，致动器120启动开关130。致动器120致动开关130所需的力称作按键的“致动力”。影响按键致动力的因素包括来自于按键的阻力和来自于开关的阻力，在此其有时指的是“卡搭”力并且向使用者提供有感觉的和可能听得见的反馈以指示开关已被致动。
根据本发明的一个实施例，每个按键的致动力都可调节。这些可调致动力使使用者能够因与手指力量、疲劳、舒适等相关的原因调节按键的刚度。例如，图1B实施例中的可调节设备是耦合到按键上的可调节弹簧150，并构造成提供与使用者施加的向下力FA相反的可调节向上力FB。
根据本发明的另一实施例，按键的致动可改而通过改变按键对于致动器以致动它们相关的开关的距离来调节。这些实施例包括可调节设备，它们构造成调节(或调节)按键的行程距离，并且更具体地说调节致动器与它们相关的开关之间的距离。可调节的迁移机构不但可服务于那些通过轻轻地轻拍控制设备的按键，更喜欢快速的控制运动的用于，而且还服务于那些在任何功能执行以前，更喜欢长致动深度的保证的使用者。当前将进一步详细描述可调节力的按键和可调节行程的按键的实施例。
I.可调节力
对于传统控制设备的按键，致动力的典型值是大约60克(gf)的力，在+/-15gf的范围内。本发明的实施例提供给使用者可选择的致动力的范围从大约30gf至大约200gf。各种鼠标实施例中的各种可调节设备构造成提供可调按键，并通过鼠标外表面上的各种控制对使用者是典型地可达到的。
包括具有可调致动力的按键的本发明的实施例允许使用者减少或增加致动力。根据本发明特定的实施例，不管致动力是由使用者向上还是向下调节，都没有残余应力施加于按键。如果没有残余应力置于按键上，则限制了来自于的制作该按键的材料(例如塑料、金属等)的蠕变。
根据图1B的实施例，弹簧150可经由螺旋设备152被压缩或拉长，该螺旋设备对于使用者从鼠标的下壳体是可达到的。该螺旋例如可通过旋转压缩弹簧以增加由螺旋施加在弹簧上的向上的力“上升”，其对于致动器增加使用者必须施加于按键以致动开关的向下的力。该螺旋可“下降”以允许弹簧伸长，其对于致动器减小使用者必须施加于按键以致动开关的向下的力。
图2是根据本发明另一实施例的具有可调按键的鼠标的简化剖视图。鼠标包括安装在壳体内侧并耦合到按键114上的弹簧152。簧片耦合到枢轴153和螺旋设备154上。螺旋构造成转动使弹簧的基部上下移动以增加弹簧的张力或从弹簧去掉张力。拧紧螺旋降低使用者必须施加于按键以致动开关130的力。尽管设备154被描述为螺旋型设备，但设备154可几乎为用于增加弹簧的张力或从弹簧去掉张力的任何类型的设备。
图3是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图。鼠标包括磁体200和210，它们构造成改变按压按键以致动开关130所需的致动力。具体地，磁体200耦合到致动器120上，而磁体210耦合到开关130上，例如经由PC板。磁体210构造成由旋转设备215旋转以对齐或不对齐该磁体的极以改变磁体之间的磁引力或排斥。将磁体同名极基本对齐增加磁体之间的排斥力，并增加按压按键114以致动开关130所需的致动力。同名极的不对齐和/或异名极的基本对齐增加磁体之间的引力，并减少按压按键114以致动开关130所需的致动力。尽管磁体220和210描述为固定磁体，这些磁体的一个和多个可以是电磁体。
在本发明的另一实施例中，砝码可用作构造成调节按压按键114以致动开关130所需的致动力的可调节装置。图4是包括可滑动地耦合到按键上的砝码的鼠标的简化剖视图。砝码160沿着由使用者施加于按键114的力FA的方向提供向下的力FD。砝码160可运动到按键114上不同的位置以调节按键的致动力。通过将砝码向按键的后部(例如向位置162)滑动可增加致动力，而通过将砝码向按键的前部(例如向位置166)滑动可减少致动力。根据有些实施例，砝码160也可左右移动(进入或从纸张平面出来)以改变鼠标的重心。
图5是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图。鼠标包括构造成将可调力施加于弹簧173的滑块170。滑块170可向后安装175(例如向位置176)运动从而弹簧173将相对大的向上的力施加于按键114，并且可远离后安装(例如向位置172)运动从而弹簧173将相对低的向上的施加于按键。由弹簧施加的相对大的向上的力增加使用者必须施加于按键以致动开关130的致动力，而由弹簧施加的相对小的向上的力减小使用者必须施加于按键以致动开关130的致动力。通过鼠标的下壳体使用者可达到所示的滑块，但是，各种转盘、凸轮机构等可耦合到滑块上以使该滑块前后滑动。选择性地，滑块170可耦合到使用者可达到的、电力地耦合到开关130上的自动控制机构上，例如马达或电磁线圈。
图6是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图。鼠标包括致动力调节系统182，其包括一对设置在致动器120下的弹簧183。这些弹簧构造成接触致动器的侧面以当按键被使用者按压时提供致动力。当弹簧经由使用者向下按压按键而被向下按压时，开关130构造成待致动。根据一个实施例，弹簧可由凸轮184等向上挤压以改变弹簧顶部的高度，顺次改变弹簧和致动器之间的距离。如果弹簧上升，致动开关所需的致动力相对的高，而如果弹簧下降，致动开关所需的致动力相对的低。弹簧的底部可耦合到保持弹簧的安装185上。通过鼠标的下壳体可达到凸轮184从而使用者可转动凸轮以调节弹簧和按键的致动力。
图7是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图。鼠标包括阻尼制动186。销构造成当压下按键时接触阻尼制动，而阻尼制动构造成当销压入该阻尼制动时施加阻尼力。阻尼制动可包括橡胶类型盘186a等，其构造成滑靠在阻尼制动的壁上以提供阻尼力。阻尼制动可包括螺旋设备187耦合盘以调节由阻尼制动施加于销188的阻尼力。螺旋设备可构造成将盘向外挤压以增加由该盘施加于壁的力。
图8A是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图。鼠标包括耦合到弹簧192上的按键114，该弹簧可由耦合到弹簧上的使用者可旋转盘190压缩或延伸。通过行程在鼠标的下壳体中的孔使用者可达到该盘，并且该盘可构造成由使用者旋转以压缩或延伸弹簧以改变按键的致动力。
图8B是根据本发明另一实施例的鼠标的简化截面图。鼠标上壳体102在按键112下延伸并包括弹簧150，例如板簧，该弹簧连接上壳体和按键。弹簧张紧以拉下按键。鼠标可包括耦合到弹簧上的螺旋设备152以改变弹簧施加在按键上的力以增加或减小致动力。如所示从上壳体的下侧可达到螺旋设备，并且可通过各种装置达到，例如从下壳体分离上壳体、去掉电池门等。根据选择性的实施例，螺旋设备可通过上壳体达到。
II.可调节行程
图9是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图。鼠标包括可从上壳体拆装的按键114。按键可包括可拆卸的致动器120。该致动器可用不同长度的致动器替换以改变按键必须压下以致动开关130的高度。选择性地，具有不同长度致动器的另一按键可替换按键114以改变其它按键必须压下以致动开关130的高度。
根据图10所示本发明的另一鼠标实施例，致动器120的高度可例如通过螺旋设备300上下调节。可使该螺旋经由形成于鼠标主体中的孔可达到，或者上和下壳体可拆卸的，从而致动调节可达到该螺旋设备。尽管描述的致动器耦合到螺旋设备上以调节致动器的高度，但用于调节致动器高度的调节设备可包括齿条和小齿轮、凸轮、电磁线圈、DC马达等。
图11是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图。鼠标包括构造成升高和降低开关130的梁192和/或开关连接于其上的PC板。梁192可耦合到轮设备194上，该轮设备可以是凸轮并且构造成升高和降低该梁，顺次升高和降低开关130。升高和降低开关130提供按键需要被压下的距离可设定成使用者方便的高度。通过鼠标的下壳体使用者可达到该轮设备。
图12是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图。鼠标包括螺旋型设备215，该螺旋型设备构造成将按键114向上或向下偏压以改变按键需要被压下以致动开关130的距离。
图13是根据本发明另一实施例的鼠标的简化剖视图。鼠标包括耦合到PC板上的螺旋设备215，并构造成升高或降低PC板和连接到其上的开关130以改变按键必须行进以致动开关的距离。
上述布置仅仅是本发明原理的例证性应用，而在不偏离本发明如权利要求所限定的主旨和范围的情况下可作出许多其它实施例和改动。例如以上描述的用于调节按压和/或致动按钮所需的行程和/或力的弹簧机构可以是由日本欧姆龙公司研发和制造的，并在图14A至14C中示出的弹簧机构中的一个。该弹簧机构包括壳体1400，该壳体包括设置在其中的弹簧1410并包括旋转转盘1420，该旋转转盘具有基于其旋转位置用于在弹簧上设置或大或小的力的分级的形状。弹簧1410耦合到杆1430上，该杆可耦合到鼠标的按键等之上以改变用于按键致动的按键致动力和/行程。弹簧机构可包括多个指示杆已经被按键压下的电气片1440。因此本发明的范围不是参考以上的描述来确定，而应该参考权利要求连同与它们等同的整个范围来确定。

Claims (20)

1.一种用于在工作面上使用的控制设备，包括：
构造成放置在所述工作面上的下壳体；
与所述下壳体耦合的上壳体，所述上壳体包括至少一个按键；
设置在所述下壳体和上壳体之间并与所述按键耦合的致动器；
设置在所述下壳体和所述上壳体之间的开关，其中所述开关通过向所述按键施加致动力而致动；和
构造成使使用者能够调节启动开关所需致动力的调节装置。
2.如权利要求1所述的控制设备，其中所述调节装置包括至少一个弹簧，该弹簧构造成将增加或减少所述致动力的调节力施加于所述按键。
3.如权利要求1所述的控制设备，其中所述调节装置包括砝码，该砝码构造成将减少所述致动力的调节力施加于所述按键。
4.如权利要求3所述的控制设备，其中所述砝码还构造成移动到多个位置，并且其中通过所述砝码的各个位置来改变所述致动力。
5.如权利要求1所述的控制设备，其中所述调节装置包括制动设备，该制动设备构造成将增加所述致动力的调节力施加于所述按键。
6.如权利要求1所述的控制设备，其中所述调节装置包括滑块，该滑块构造成将增加所述致动力的调节力施加于所述按键。
7.如权利要求6所述的控制设备，其中所述滑块进一步构造成移动到多个位置，并且通过所述滑块的各个位置来改变所述致动力。
8.一种用于在工作面上使用的控制设备，包括：
构造成放置在所述工作面上的下壳体；
与所述下壳体耦合的上壳体，所述上壳体包括至少一个按键；和
开关组件，该开关组件包括设置在所述下壳体和所述上壳体之间的开关，其中所述开关通过施加于所述按键的致动力来致动；
其中所述开关与构造成改变所述致动力的力调节系统耦合。
9.如权利要求8所述的控制设备，其中所述力调节系统包括内置于所述开关组件的电子设备。
10.如权利要求8所述的控制设备，其中所述力调节系统包括连接到所述开关组件的螺旋型设备。
11.一种用于在工作面上使用的控制设备，包括：
构造成放置在所述工作面上的下壳体；
与所述下壳体耦合的上壳体，所述上壳体包括至少一个按键，其中所述按键围绕铰链旋转；
设置在所述下壳体和所述上壳体之间的开关，其中所述开关通过施加于所述按键的致动力来致动；和
其中所述铰链可调节地构造成使使用者能够改变所述致动力。
12.一种用于在工作面上使用的控制设备，包括：
构造成放置在所述工作面上的下壳体；
与所述下壳体耦合的上壳体，所述上壳体包括至少一个按键；
设置在所述下壳体和上壳体之间并与所述按键耦合的致动器；
靠近所述致动器的第一磁体，所述第一磁体具有带有第一极的磁场；
设置在所述下壳体和所述上壳体之间的开关，所述开关经由施加于所述按键的压力致动；以及，
靠近开关的第二磁体，所述第二磁体具有带有与所述第一极相反的第二极的磁场；
其中所述开关通过施加于所述按键的致动力来致动，并且所述致动力随着所述第一和第二磁场之间的不同而改变。
13.一种用于在工作面上使用的控制设备，包括：
构造成放置在所述工作面上的下壳体；
与所述下壳体耦合的上壳体，所述上壳体包括至少一个按键；
设置在所述下壳体和所述上壳体之间并与所述按键耦合的致动器；
设置在所述下壳体和所述上壳体之间的开关，其中所述开关通过致动器行进一段距离而与所述开关接合来致动；和
调节装置，所述调节装置构造成使使用者能够调节所述致动器和所述开关之间的距离。
14.如权利要求13所述的控制设备，其中所述调节装置包括与所述开关耦合以升高或降低所述开关的螺旋型设备。
15.如权利要求13所述的控制设备，其中所述调节装置包括与所述致动器耦合以升高或降低所述致动器的螺旋型设备。
16.如权利要求13所述的控制设备，其中所述调节装置包括构造成升高或降低所述致动器的凸轮。
17.如权利要求13所述的控制设备，其中所述调节装置包括构造成升高或降低所述开关的凸轮。
18.如权利要求13所述的控制设备，其中所述调节装置是与具有多个设定的设备耦合的凸轮，该多个设定与所述致动器和所述开关之间的多个距离相关，其中所述设备可由使用者转动。
19.一种用于在工作面上使用的控制设备，包括：
构造成放置在所述工作面上的下壳体；
与所述下壳体耦合的上壳体，其中所述上壳体的一部分与至少一个致动器耦合，所述致动器具有第一可调节高度；和
设置在所述下壳体和所述上壳体之间的开关，其中所述开关通过所述致动器行进一段距离而与所述开关接合来致动；
其中所述上壳体与所述致动器耦合的这部分是可拆装的，以使使用者能够改变所述致动器的所述高度。
20.如权利要求19所述的控制设备，其中所述致动器由具有不同于所述第一可调节高度的第二高度的第二致动器替换。
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