CN101063914B

CN101063914B - 基于电容的旋转定位式输入装置

Info

Publication number: CN101063914B
Application number: CN2007100979835A
Authority: CN
Inventors: 蒂莫西·詹姆斯·奥斯利; 乔纳·哈利; 托马斯·帕提克·墨菲; 艾拉·沙皮奥
Original assignee: Avago Technologies Fiber IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2027-04-25
Also published as: US20070247421A1; TWI371708B; CN101063914A; TW200825872A

Abstract

本发明公开了一种输入装置。所述输入装置包括电极基座和相对于所述电极基座被可旋转地安装并垂直间隔开的码盘。所述电极基座包括沿圆周方向隔开的传感电极的第一阵列、被插入各相邻传感电极之间的非导电部分的阵列，以及至少一个驱动电极。所述码盘包括沿圆周方向分隔开的导电部分的阵列和被插入在所述码盘的各相邻导电部分之间的非导电部分的阵列。所述控制器被配置为基于经由下述电容耦合产生的输出信号来捕捉用户输入，所述电容耦合是从所述电极基座中的所述至少一个驱动电极经由所述码盘到所述电极基座中的相应传感电极的电容耦合。

Description

基于电容的旋转定位式输入装置

技术领域

本发明涉及一种电子装置的输入装置。

背景技术

光学鼠标已经非常流行用于控制计算机和其他电子装置的功能。然而，传统的光学鼠标过大并且不适合用于诸如个人数字助理、电话等这样的许多便携式电子装置。因此，诸如TouchPad^TM装置、滚轮键(jogdial)、滚动式转盘(scroll wheel)和基于手持光标器(puck)的输入装置这样的其它类型的传统输入装置已经被开发并被嵌入到诸如膝上型计算机、电话等这样的便携式电子装置中。随着便携式电子装置中持续结合诸如电子邮件、无线计算、摄影、音乐等这样的更多功能，这些输入装置已经变得愈发重要。

在一些情况下，便携式电子装置包括传统的滚动式转盘来使得能够卷动一长列的歌曲或其他项目，以使得能够查看列表和从该列表中选择项目。一种传统的输入装置包括用于对列表上的项目进行卷动的可旋转轮和至少一个开关，所述开关用于激活经由所述轮的旋转位置被突出显示的选择。

用户不断地要求便携式电子装置的用户输入装置更加精确和准确，而设计者面临减小大小和增加功能的持续压力。在这些挑战下，传统的输入装置仍然达不到市场的期望。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的包括输入装置的电子装置的俯视图。

图2是根据本发明的一个实施例的沿图1的线2-2获得的输入装置的截面图。

图3A是根据本发明的一个实施例的输入装置的电极基座的俯视图。

图3B是根据本发明的一个实施例的输入装置的码盘的俯视图。

图4A是根据本发明的一个实施例的包括电极基座和码盘的输入装置中定位器的俯视图。

图4B是根据本发明的一个实施例的沿线4B-4B获得的图4A的定位器的截面图。

图4C是根据本发明的一个实施例的与输入装置的定位器相对应的电路的示图。

图5是图示了根据本发明的一个实施例的与使用输入装置的旋转定位相对应的输出信号的示图。

图6是根据本发明的一个实施例的输入装置的码盘的俯视图。

图7A是根据本发明的一个实施例的输入装置的电极基座的俯视图。

图7B是根据本发明的一个实施例的输入装置的电极基座的俯视图。

图7C是根据本发明的一个实施例的与使用输入装置的旋转定位相对应的输出信号的示图。

图8A是根据本发明的一个实施例的输入装置的码盘的俯视图。

图8B是根据本发明的一个实施例的输入装置的电极基座的俯视图。

图9A是根据本发明的一个实施例的输入装置的码盘的俯视图。

图9B是根据本发明的一个实施例的输入装置的电极基座的俯视图。

图10是根据本发明的一个实施例的包括电极基座和码盘的输入装置中定位器的俯视图。

图11是根据本发明的一个实施例的与使用输入装置的旋转定位相对应的输出信号的示图。

图12A是根据本发明的一个实施例的输入装置的电极基座的俯视图。

图12B是根据本发明的一个实施例的包括电极基座和码盘的输入装置中定位器的俯视图。

图13A是根据本发明的一个实施例的输入装置的电极基座的俯视图。

图13B是根据本发明的一个实施例的输入装置的码盘的俯视图。

图13C是根据本发明的一个实施例的包括电极基座和码盘的输入装置中定位器的俯视图，其中码盘处于一种旋转位置。

图13D是根据本发明的一个实施例，处于第二位置时图13C的定位器的俯视图，此时码盘处于另一旋转位置。

图13E是根据本发明的一个实施例的包括电极基座和码盘的输入装置中另一种形式定位器的俯视图，其中码盘处于一种旋转位置。

图14A是根据本发明的一个实施例的输入装置的滚动式转盘的侧视图。

图14B是根据本发明的一个实施例的输入装置的滚动式转盘的正视图。

图15是根据本发明的一个实施例的输入装置的旋转定位器的截面图。

具体实施方式

在下列详细描述中参照了附图，其中附图形成了本申请的一部分，并且在所述附图中通过举例方式示出了实施本发明可用的特定实施例。在这点上，所用的诸如“顶部”、“底部”、“前”、“后”等方向术语是参照正在说明的一幅或多幅附图方向情况而使用的。因为本发明实施例的组件可以按照许多不同方向安置，所以方向术语被用于说明目的并且绝非是限制性的。应当明白，也可使用其他实施例并且可进行结构上或逻辑上的改变，而不脱离本发明的范围。因此下列详细描述不应以限制意义理解，并且本发明的范围是由所附的权利要求书限定的。

本发明的实施例针对输入装置。在一个实施例中，输入装置被结合到便携式电子装置中并且被配置为捕捉与电子装置的功能相关的用户输入。在一个实施例中，输入装置包括用于将码盘相对于电极基座进行旋转定位的机构。基于码盘与电极基座间的电容耦合的信号基于码盘的一个或多个导电部分相对于电极基座的一个或多个电极部分的具体旋转位置而在振幅上发生变化。布置了码盘上导电部分和非导电部分的一个或多个选定配置以及电极传感部分和电极驱动部分的互补配置，以实现基于电容耦合信号对旋转用户输入进行可靠的识别，所述电容耦合信号是通过码盘相对于电极基座的相互作用产生的。

在一个实施例中，输入装置具有超薄外形(low profile)(例如较小的Z向高度)和/或较小的占地面积，以使包含有输入装置的便携式电子装置进一步小型化。在一个方面，通过下述方式实现较小的占地面积：把一个或多个圆顶开关(dome switch)结合在可旋转码盘之下的位置，而不是象在一些传统输入装置中出现的那样布置在滚轮键外部侧面。

在另一个方面，根据本发明的实施例，输入装置的超薄外形是通过用薄的盘形码盘与圆顶开关结合来实现的，所述圆顶开关可以在没有通常提供用来致动所述圆顶开关的传统的垂直方向的杆(stem)的情况下被致动。

在一个实施例中，输入装置包括了电极基座上的电极传感部分和电极驱动部分的两重布置，以及码盘上的导电部分和非导电部分的互补两重布置。这种布置使例如当用户使码盘向下倾斜以激活位于码盘之下的圆顶开关时，由使码盘相对于电极基座倾斜引起的输出信号的相对幅度的显著波动最小化。

因此，本发明的实施例的各种方面能够实现超薄外形的输入装置，该装置具有可靠的机构用于捕捉与码盘相对于电极基座的旋转位置相关的用户输入。

下面结合图1-14来描述和说明本发明的这些实施例和其他实施例。

本发明的实施例还特别适于在诸如输入装置只有有限空间的便携式电子装置(例如移动电话、个人数字助理、便携式音频播放器等)这样的膝上型计算机或其他主机设备上实施。图1的视图图示了根据本发明一个实施例的、包括输入装置20的便携式电子装置10的俯视图。在一个实施例中，便携式电子装置10是无线移动电话。在其他的实施例中，装置10是包括用于捕捉用户控制输入的输入装置20的任何类型的便携式电子装置，包括但不限于个人数字助理(PDA)、数码相机、便携式游戏装置、寻呼机、便携式音乐播放器和手持计算机。在其他实施例中，装置10是便携式计算机，例如笔记本计算机。

如图1所示，装置10包括带有显示器14和输入装置20的外壳12。在一个实施例中，装置10另外包括键盘16。显示器14包括屏幕，屏幕能够显示光标、位置标识符、导航元素和/或其他可导航功能等。在一个方面，显示器14包括图形用户界面(GUI)的一个或多个元素，包括但不限于项目27的菜单26(或列表)。在另一个方面，显示器14的位置标识符包括将菜单26或列表26上的一个或多个项目27标识出来的突出显示部分。在一个方面，键盘16包括一个或多个表示数字、字母或其他符号的可激活的键。

在一个实施例中，如图1所示，输入装置20包括滚动式转盘22和中心按钮24。在一个方面，输入装置20被安装在电子装置10的外壳12的表面15上。滚动式转盘22的旋转运动捕捉与电子装置10相关的用户控制输入，例如与显示器14相关的导航和选择功能。在一个方面，滚动式转盘22的旋转使显示器14上显示的项目27的菜单26向上或向下卷动。在一个方面，中心按钮24包括开关以使得能够经由滚动式转盘22的旋转位置来激活至少一个被选择或突出显示的功能。在一个方面，输入装置20包括被结合在输入装置20中的位于滚动式转盘22之下的附加输入开关，以实现通常与电子装置10相关和/或与显示器14相关的进一步的导航和/或激活功能。

下面结合图2-16更详细地描述和说明根据本发明的实施例的输入装置20的这些方面和附加方面。

图2是根据本发明一个实施例的输入装置20的截面图。如图2所示，输入装置20包括被支撑在外壳12中的滚动式转盘22和中心按钮24。在一个实施例中，输入装置20的滚动式转盘22包含包括导线图形(conductor pattern)32的大体上环形的非导电圆盘30。虽然在图2中为了图示清楚而放大了圆盘30，但是应当明白非导电圆盘30通常是薄构件并且导线图形32在非导电圆盘30上被形成为导电迹线的图形。

在一个方面，如本申请下文中所作更详细的说明，图3B、6、8A、9A、10、12B和13B中图示了另外的实施例，这些实施例图示的具有导线图形的圆盘与具有导线图形32的圆盘30具有基本上相同的属性和特征。因此，在这些实施例中，圆盘包括导线图形，导线图形包含以多种配置来布置的导电部分阵列，所述多种配置中非导电部分插入在邻近的导电部分之间。

在另一个实施例中，如图2所示，输入装置20还包括包含印刷电路板或柔性印刷电路44的电极基座44，所述印刷电路板或柔性印刷电路44包括用于与滚动式转盘22的导线图形32进行电容性相互作用的传感电极阵列并且包括圆顶开关40A-40E阵列，这些圆顶开关包括图示的圆顶开关40A、40C和40E，而圆顶开关40B和40D为了图示清楚在图2中未被示出。在一个方面，每个相应的圆顶开关40A-40E包括大体上圆顶形的本体43。在一个方面，中央按钮24对准为可以激活中央圆顶开关40E，并且可独立于滚动式转盘22而垂直移动。

在一个实施例中，薄片41被插入在相应的圆顶开关40A-40E与滚动式转盘22(和按钮24)之间。在一个方面，杆42的阵列被布置在薄片41上，在薄片41与滚动式转盘22之间大体垂直向上延伸。杆42布置成与圆顶开关40A-40E的图案大体上对应的图案，并且每个杆42大体上布置在相应的圆顶开关40A-40E之上。每个相应的杆42充分地占据了相应的圆顶开关40A-40E与滚动式转盘22之间的空间41。每个杆42的大小和形状调整为便于相应的圆顶开关40A-40E之一与导线图形32的底面34之间的接触，使得滚动式转盘22上的向下的手指压力激活相应的圆顶开关40A-40E。在一个方面，滚动式转盘22的圆盘30(包括导线图形32)的表面34基本上是平的并且表面34上没有任何突出。这种布置实现了超薄外形的输入装置20。

因此，滚动式转盘22独立于圆顶开关40A-40E而旋转，使得滚动式转盘22的导线图形32能够相对于圆顶开关40A-40D机械地浮动。这种布置便利了导线图形32相对于印刷电路板44的电极基座自由转动，从而增强了滚动式转盘22的卷动功能。

另外，在另一方面，如图3A和4A中所进一步图示的，圆顶开关40A-40D被安置在滚动式转盘22之下，而不是象在许多传统输入装置中通常出现的那样被安置在滚轮(例如滚轮键)的外部侧面。该方面使得能够减少输入装置相对于便携式电子装置10(图1)的外壳12的占地面积，从而便利了电子装置和其输入装置的进一步小型化。

在另一个实施例中，如联系图14所述，每个相应的圆顶开关40A-40E省略了突出42并且经由圆顶致动器框架而被激活，其中圆顶致动器框架垂直插入在圆盘30与相应的圆顶开关40A-40E之间。

图3A是根据本发明的一个实施例的输入装置的电极基座51的俯视图。在一个实施例中，电极基座51包括与图2中的电极基座44基本上相同的特征和属性。因此，电极基座51限定了大体上分两部分的输入装置中一般静止的底部，转盘70(图3B)包括该输入装置的上部，尽管该输入装置不是严格地限于两部分。在一个实施例中，电极基座51是通过将导电迹线或焊盘布置在印刷电路板上来形成的，所述印刷电路板包括集成电路，集成电路被配置为通过电极基座51的导电轮辐50A-50D对信号进行驱动和控制。

在一个实施例中，如图3A中图示，电极基座51包含大体上圆盘形的构件，该构件包括多个导电轮辐50A-50D和多个非导电轮辐60A-60D，其中所述多个导电轮辐在电极基座51附近被沿着圆周分隔开，并且所述多个非导电轮辐插入相邻的导电轮辐50A-50D之间。这种布置实现了各个导电轮辐50A-50D与各个非导电轮辐60A-60D之间的交替图案。在一个方面，各个圆顶开关40A-40D沿着圆周分隔开大约90度，各个导电轮辐50A-50D沿着圆周分隔开大约90度。

在一个实施例中，电极基座51的每个非导电轮辐60A-60D支撑各个圆顶开关40A-40D之一，并且中央圆顶开关40E被布置在邻近于电极基座51中央部分的位置。因此，各个圆顶开关40A-40D沿圆周方向介于电极基座51的相邻导电轮辐50A-50D之间。

在一个方面，圆顶开关40A-40D直接与导电轮辐50A-50D形成于同一印刷电路板上，以使输入装置20的外形(即垂直尺寸)最小化。这种布置与某些基于触摸的传统输入装置大不相同，这些传统输入装置将圆顶开关安装在电容传感电路板的背面，造成外形较厚。另外，如先前所述，将圆顶开关40A-40E插入在邻近导电轮辐50A-50D之间减少了输入装置的占地面积。

在一个实施例中，如图3A中图示，电极基座51的每个相应的导电轮辐50A-50D包括第一传感电极52A、第二传感电极52B和驱动电极52C，在形成于限定了电极基座51的印刷电路板上时，所有这些电极彼此电绝缘。轮辐50A-50D的各个第一传感电极52A彼此电连接限定了公共第一传感电极，而轮辐50A-50D的各个第二传感电极52B彼此电连接限定了公共第二传感电极。在一个方面，轮辐50A-50D的各个驱动电极52C彼此电连接限定了公共驱动电极。

图3B是根据本发明的一个实施例，输入装置的码盘70的俯视图。在一个实施例中，码盘70包括与图2的滚动式转盘22基本上相同的特征和属性，以及至少结合图3B来描述的附加特征。因此，码盘限定了可相对于一般静止的电极基座51旋转的输入装置上部。

在一个实施例中，如图3B中图示，码盘70包含大体上环形的圆盘，该圆盘包括多个导电轮辐72A-72D和多个非导电轮辐74A-74D，其中所述多个导电轮辐在码盘70附近被沿着圆周分隔开，所述多个非导电轮辐插入相邻导电轮辐72A-72D之间。这种布置实现了各个导电轮辐72A-72D与各个非导电轮辐74A-74D之间交替的图案。在一个方面，码盘70包括中心部分73，其限定了导电轮辐72A-72D和非导电轮辐74A-74D的轮毂。在一个方面，中心部分73限定了孔，而在另一个方面，中心部分73限定了实心构件。

在另一个方面，码盘70的每个导电轮辐72A-72D限定了大体上饼形的部分，该部分从码盘70的中心孔73开始向外径向延伸。在一个方面，码盘70所具有的大小(例如直径)和形状通常对应于图3A中图示的圆盘形电极基座51的大小和形状。在一个方面，码盘70的导电轮辐72A-72D被沿着圆周彼此分隔开大约90度并且码盘70的非导电轮辐74A-74D被沿着圆周彼此分隔开大约90度。

在一个实施例中，码盘70的各个导电轮辐72A-72D被互相连接以定义公共导电元件。在另一个实施例中，码盘70的各个导电轮辐72A-72D不被互相电连接。

图4A是根据本发明的一个实施例，输入装置的定位器75的俯视图。在一个实施例中，定位器75包括电极基座51和码盘70，它们各自包括与图3A-3B中的电极基座51和码盘70基本上相同的特征和属性。在一个方面，如图4B图示，码盘70以垂直分隔开的关系(由间隙G表示)被布置在电极基座51之上。在一个方面，图4A在对码盘70相对于电极基座51的重叠和旋转定位进行图示时为了清楚而将非导电轮辐74A-74D图示为透明构件。该约定在贯穿本申请的其他类似附图中被遵循。

如图4A图示，定位器75的码盘70可相对于电极基座51以顺时针方向(如方向箭头A所指出)或逆时针方向(如方向箭头B所指出)旋转运动，以使码盘70的导电轮辐72A-72D相对于电极基座51的导电轮辐50A-50D和非导电轮辐60A-60D来旋转定位。在一个方面，码盘70可在360度的圆周移动范围之内旋转到任何位置。在一个方面，码盘70的顺时针旋转被用来捕捉与图1所示电子装置10的显示屏14的菜单26沿一个方向的卷动相关的用户输入，而码盘70的逆时针旋转被用来捕捉与菜单26沿另一方向的卷动相关的用户输入。在另一个方面，卷动的一个方向包括向上卷动页面或屏幕并且另一方向包括向下卷动页面或屏幕。在另一个方面，卷动的一个方向包括从左向右进行卷动，而卷动的另一个方向包括从右向左进行卷动。

在一个方面，码盘70包括不与地或信号源相连的无源导电元件，从而相对于电极基座51而电浮动。因此，码盘70在机械和电的方面都独立于电极基座51。当经由电极基座51的各个导电轮辐50A-50D的驱动电极52C施加输入信号时，码盘70的各个导电轮辐72A-72D起将驱动电极52C电容耦合到相应的第一和/或第二传感电极52A、52B的作用。电容耦合的程度大体上对应于码盘70的各个导电轮辐72A-72D与电极基座51的相应导电轮辐50A-50D的传感电极部分52A、52B发生重叠的程度。

在一个方面，当经由驱动电极52C施加输入信号时，导电轮辐72A-72D相对于(导电轮辐50A-50D的)第一传感电极52A的电容耦合产生输出信号A，并且码盘70的导电轮辐72A-72D相对于(导电轮辐50A-50D的)第二传感电极52B的电容耦合产生输出信号B。相应的输出信号A和B的幅度对应于码盘70的导电轮辐72A-72D与相应的第一和/或第二传感电极52A、52B发生重叠的程度。因此，码盘70的旋转位置实际上决定了输出信号A和B的值。如联系图5所进一步描述的，一组用户输入与输出信号A和B的一个或多个参数(例如幅度、斜率等)相关联，对于码盘70的每个完整的360度旋转产生数目已知且可选择性改变(例如12、16、20个)的用户输入。

另外，基于一定的旋转定位范围中信号A和B的比较以及哪个信号领先来确定码盘70的顺时针或逆时针的旋转方向。

图4A中图示了码盘70的一种旋转位置，其中码盘70的每个相应的导电轮辐72A-72D被垂直定位在每个相应的导电轮辐50A-50D的第一电极52A的正上方，但不在每个相应的电极轮辐50A-50D的第二电极52B之上。以这种位置，码盘70的每个导电部分72A将驱动电极52C电容耦合到第一传感电极52A。

如图4C中图示，图4C是图示了根据本发明的一个实施例的等效电路80的示图，其中等效电路80对应于图4A中示出的码盘70的导电轮辐72A与电极基座51的导电轮辐50A的相应电极52A-52C之间的相互作用。在一个方面，在图4C中分别通过电极“72A-A”、“72A-B”和“72A-驱动”来表示导电轮辐72A中与电极52A-52C发生重叠的部分。码盘70的导电轮辐72A中与第一传感电极52A发生重叠的部分形成了平行板电容器，其电容C1与该重叠成比例。类似地，码盘70的导电轮辐72A中与第二传感电极52B发生重叠的部分形成了平行板电容器，其电容C2与该重叠B成比例，等等。因为所有这些电容器共享码盘70的导电轮辐72A的各部分，所以等效电路80包括与标号84所示公共导体相连的三个电容器，这些电容器大体上对应于图4A中的码盘70的导电轮辐72A。通过测量码盘70的导电轮辐72A与每个相应的传感电极52A、52B之间的重叠电容(在被驱动到某个电压电位时)，可以确定导电轮辐72A相对于传感电极52A、52B的旋转位置(并相应地确定码盘70的旋转位置)。

在一个实施例中，这种位置确定是通过控制器82进行的，其中控制器82可以是电容性输入装置20(图1)的一部分，或者是电子装置10的一部分，其中电容性输入装置20形成该电子装置10的一部分。在一个实施例中，控制器82输出标识码盘70当前位置的信号86。

本领域技术人员可以明白，控制器82所执行的功能可以硬件、软件、固件或其任意组合来实现。该实现方式可借助于微处理器、可编程逻辑器件或状态机。本发明的组件可存在于一个或多个计算机可读介质上的软件中。这里所使用的术语“计算机可读介质”定义为包括易失性的或非易失性的任何类型的存储器，例如软盘、硬盘、CD-ROM、闪存、只读存储器(ROM)和随机访问存储器。

图5的视图图示了与码盘70相对于各个导电轮辐50A-50D的传感电极52A和52B的旋转位置相关的信号。如图5中图示，码盘70的旋转位置由x轴96(标记为“旋转”)指示，并且与电极部分52A和52B相关的输出信号A和B的幅度由y轴94(标记为“信号”)指示。如图5中图示，随着码盘70的每个相应的导电轮辐72A-72D在相应的第一传感电极52A上移动，信道A增加，直到其在所述第一传感电极52A被码盘70的相应导电轮辐72A-72D完全重叠时达到最大为止。随着码盘70被进一步旋转，第一传感电极52A的信号A维持满幅度，而与第二传感电极52B相关的信号B上升，直到在导电轮辐72A-72D与第二传感电极52B完全重叠时达到信号B的满幅度为止。在这种位置下，第一传感电极52A和第二传感电极52B都被完全重叠。随着码盘70被进一步旋转，第一传感电极52A的信号A与导电轮辐72A-72D相对于第一传感电极52A的重叠的减少成比例地减少。这种减少持续到导电轮辐72A-72D不再与第一传感电极52A重叠为止，减少停止时第一传感电极52A的信号A变为零。然而，只要第二传感电极52B仍然被导电轮辐72A-72D完全覆盖，第二传感电极52B的信号B就被维持在满幅度。随着码盘70被进一步旋转，第二传感电极52B的信号B随着导电轮辐72A-72D相对于第二传感电极52B的重叠减少而减少。这种减少持续到导电轮辐72A-72D不再与第二传感电极52B重叠为止，减少停止时第二传感电极52B的信号B变为零。另外，此时信号A仍为零值，因为码盘70的导电轮辐72A-72D也不与第一传感电极52A重叠。

在一个实施例中，对于码盘70旋转90度，有至少四种唯一的用户输入与输出信号A和B的不同状态相关联。如果针对高信号和低信号定义了数字阈值，并且通常用高阈值与低阈值之间的差距来提供滞后，则可以确定下列输入状态。在一个方面，第一用户输入基于码盘70的第一旋转位置，其中信号A高于高阈值并且信号B低于低阈值，例如当导电轮辐72A-72D重叠了第一传感电极52A但是未重叠第二传感电极52B时(如图4A中所示)。第二用户输入基于码盘70的第二旋转位置，其中信号A和信号B都高于高阈值，例如当导电轮辐72A-72D完全重叠了第一传感电极52A和第二传感电极52B时(如图4A中所示)。第三用户输入基于码盘70的第三旋转位置，其中信号A低于低阈值并且信号B高于高阈值，例如当导电轮辐72A-72D重叠了第二传感电极52B但是未重叠第一传感电极52A时(如图4A中所示)。第四用户输入基于码盘70的第四旋转位置，其中信号A和信号B都低于低阈值，例如当导电轮辐72A-72D仅重叠了电极基座51的非导电部分60A-60D时。因此，对于码盘70的大约90度的旋转，四次用户输入被计数。依据这种方案，码盘70在完整的360度范围内一次旋转将为码盘70的每次旋转产生总共16种有区别的用户输入(或计数)。

在另一个实施例中，基于信号A和B的中间幅度(例如满幅度的25％、满幅度的50％，等等)和/或基于输出信号A和B的斜率来识别基于码盘70不同旋转位置的用户输入。

因此，对于码盘每360度旋转的计数，可基于操作者的偏好来选择更高或更低的分辨率，并且不一定被各个导电轮辐50A-50D的重复序列的大小(例如弧度)或数目限制。

如图4B中图示，在一个实施例中，码盘70可从大体上水平的面向电极基座51倾斜，如图4B中的方向箭头T所示。使用倾斜来移动码盘70使之与圆顶开关之一发生接触，以激活与码盘70相对于电极基座51的旋转位置相关或者由该旋转位置突出显示的功能。然而，在一个方面，码盘70相对于电极基座51倾斜会改变间隙G，并因此改变码盘70的导电轮辐72A-72D与电极基座51的相应导电轮辐50A-50D的第一传感电极52A(或第二传感电极52B)和驱动电极52C之间的电容。这又将改变与码盘70相对于电极基座51的旋转位置相关的输出信号(例如输出信号A和B)的幅度，从而可能使基于码盘的旋转位置的输入的准确性失真。

然而，在本发明的一个实施例中，每个传感电极被限定为四个部分(即电极基座51的被分隔开的导电轮辐50A-50D的第一传感电极52A)，这四个部分相对于360度旋转被平均地彼此分隔开大约90度。在一个方面，通过这种布置，由码盘70向电极基座51的一侧的倾斜引起的任何信号改变会大体上被电极基座51的相反侧的相应但是相反的信号改变所抵消。在另一个方面，通过这种配置，即使码盘70倾斜，对应于旋转位置输入的相关信号幅度也将保持基本上恒定。因此，将电极基座51的导电轮辐50A-50D平均分隔开的配置使得定位器75能够对倾斜较不敏感。

在一个实施例中，结合了图4A的定位器75的输入装置提供粗定位输入和精定位输入。在一个实施例中，粗定位输入包括针对每个连续的用户输入而每次使列表向上或向下移动(例如定位)几个部分、几个组或者多个项目。在一个方面，对各个圆顶开关(例如圆顶开关40B和40D)之一的每次连续激活实现各种粗定位输入。例如，圆顶开关40B的每次激活使列表上的项目每次向上移动10项(或者其他数目，例如5或15)，而圆顶开关40D的每次激活使列表上的项目每次向下移动菜单上的10项。在一个实施例中，指针是光标，而在其他实施例中，指针包括突出显示功能以标识所选择的项目。

在一个实施例中，精定位输入包括在定位器75的旋转定位的控制下一次使列表向上或向下移动一个项目，其中定位器75包括可相对于电极基座51移动的码盘71。定位器75的每次输入使指针在列表上向上移动一项或者向下移动一项，移动方向由定位器是顺时针旋转还是逆时针旋转来确定。

在另一个实施例中，经由圆顶开关40A-40D中的一个或多个的激活来捕捉精定位输入并且经由码盘相对于电极基座的旋转定位来捕捉粗定位输入。

在另一个方面，精定位输入和粗定位输入的这些称呼可应用于贯穿本申请的其他实施例。

图6是根据本发明的一个实施例的码盘110的俯视图。如图6中图示，码盘110包括与图3A-4C的码盘70基本上相同的特征和属性，除此以外还包括导体环112，导体环112在整个码盘110附近延伸，其位置先后与电极基座51各导电轮辐50A-50D的第一传感电极52A、第二传感电极52B和驱动电极52C中每一个的至少一部分重叠。在一个方面，码盘110的导体环112在各个导电轮辐50A-50B的各个第一传感电极52A、第二传感电极52B和驱动电极52C之间维持基本上连续的电容耦合，因此无论码盘110相对于电极基座51的旋转位置如何都维持最小的非零输出信号。

在一个方面，经由码盘110的导体环112产生的这种非零输出信号被用来降低码盘的倾斜敏感性。特别地，当使码盘110倾斜以激活圆顶开关(电极基座51的圆顶开关40A-40D之一)时，电容耦合的量经由导体环112而增加，从而使输出信号的幅度相对于码盘110的非倾斜位置的输出信号的幅度增加。当检测到输出信号的这种改变并且没有发生码盘110的旋转位置的相应改变时，控制器判定输出信号的改变与圆顶开关(40A-40D)的激活相关，然后在圆顶开关接合时禁用基于旋转定位的输出信号。这种布置防止在圆顶开关的激活期间捕捉(由码盘110的倾斜引起的)假的旋转定位输入。

图7A是根据本发明的一个实施例的电极基座140的俯视图。在一个实施例中，电极基座140包括与先前联系图3A-5描述和示出的电极基座51基本上相同的特征和属性，除此之外还包括第三通道电极(channelelectrode)环142。如图7A中图示，第三通道电极环142围绕圆盘形电极基座140的圆周延伸，限定了电极基座140的外边缘。如图7C的示图160中图示，第三通道电极环142使得可以有与码盘(例如码盘70)相对于电极基座140的旋转位置无关的最小非零输出信号166。

在一个实施例中，电极基座140可操作地耦合到下述码盘，该码盘与码盘110相似，除此之外还使码盘110的导体环112被沿着圆周布置在码盘110的外边缘附近，大体上对应于图7A中图示的电极基座140的第三通道电极环142的大小和形状。

在一个方面，除了经由码盘110的导电环112实现的非零输出信号之外，还用经由电极基座140的第三通道电极环142实现的非零输出信号来进一步减少码盘的倾斜敏感性。在另一方面，经由电极环142实现的该非零输出信号允许对码盘110的导电部分相对于电极基座(例如电极基座51)的电极(例如传感电极52A、52B)的中间旋转重叠位置进行更加准确地估计。特别地，当使码盘110(图6)倾斜以激活圆顶开关(圆顶开关40A-40D之一)时，电容耦合的量经由导电环112和第三通道电极环142而增加，从而使输出信号的幅度相对于码盘110的非倾斜位置的输出信号的幅度而增加。同样，当在圆顶开关的激活期间检测到输出改变并且旋转位置没有发生相应改变时，控制器判定输出改变与圆顶开关(40A-40D)的激活相关，然后在圆顶开关接合时禁止捕捉旋转定位输入。这种布置使圆顶开关的激活期间捕捉到的假旋转定位输入尽可能少。因此，本实施例可以更好地抑制对码盘(例如码盘110)相对于电极基座(例如电极基座140)倾斜的敏感性。

图7B是根据本发明的一个实施例的电极基座150的俯视图。在一个实施例中，电极基座150包括与先前联系图7A描述和示出的电极基座140基本上相同的特征和属性，除此之外还包括第三通道电极环152(代替第三通道电极环142)，其中第三通道电极环152以大体上圆形的图形在圆盘形电极基座150附近延伸。在一个方面，第三通道电极环152被布置在各个相应的导电轮辐50A-50D的传感电极52A、52B和驱动电极52C之间。如图7C中图示，第三通道电极环152使得可以有与码盘(例如码盘70)相对于电极基座150的旋转位置无关的最小非零输出信号。因此，以与图7A的电极基座140的第三通道电极环142基本上相同的方式，第三通道电极环152进一步抑制了码盘相对于电极基座的倾斜敏感性，以确保圆顶开关的激活期间的准确旋转定位。

图8A是根据本发明的一个实施例的码盘200的俯视图。在一个实施例中，码盘200包括与先前联系图3A-5描述和图示的码盘70基本上相同的特征和属性，只是具有不同数目(和不同大小)的导电轮辐204A-204C并包括中央导体部分204D。在一个实施例中，码盘200包括一组导电轮辐204A-204C，其中导电轮辐204A-204C被以轮毂一轮辐模式布置并且每个导电轮辐从导电中央环部分204D开始沿径向向外延伸。在一个方面，中央环部分204D是限定了中央孔208的大体为环形的构件。在一个方面，导电轮辐204A-204C围绕码盘200沿圆周方向平均地分隔开并且多个非导电部分206A-206C被插入在邻近的导电轮辐204A-204C之间。

在一个方面，码盘200包括被分隔开大约120度的三个导电轮辐204A-204C。在另一个方面，如在本申请中稍后进一步描述的，码盘200包括不同数目、大小和/或位置的导电轮辐，这些导电轮辐被彼此分隔开一均匀量以实现360度的导电轮辐图形。

图8B是根据本发明的一个实施例的电极基座240的俯视图。在一个实施例中，电极基座240包括与先前联系图3A-5描述和图示的电极基座51基本上相同的特征和属性，只是具有不同数目、大小和位置的传感电极轮辐243A-243D和由驱动电极247A-247D组成的阵列244。在一个实施例中，电极基座240包括多个以轮毂-轮辐模式布置的传感电极轮辐243A-243D，并且每个传感电极轮辐243A-243D从电极基座240的中央部分开始沿径向向外延伸。在一个方面，中央部分245限定了用于安装圆顶开关40E的孔。在一个方面，传感电极轮辐243A-243D围绕电极基座240沿圆周方向平均地分隔开并且多个非导电部分60A-60D被插入在邻近的传感电极轮辐243A-243D之间。在一个实施例中，电极基座240的每个非导电部分60A-60D支撑相应圆顶开关40A-40D的安装件。另外，多个驱动电极247A-247D被沿径向向内布置，并且相对于每个相应的传感电极轮辐243A-243D沿着相同径向被对准。

在一个方面，如图8B图示，电极基座240包括一组四个电极轮辐243A-243D，其中电极轮辐243A-243D被彼此分隔开大约90度。在一个方面，使码盘200的导电轮辐204A-204C的大小和外形大体上对应于相应电极基座240的传感电极轮辐243A-243D和驱动电极247A-247D的大小、形状和位置。

在一个方面，使码盘200的中央环部分204D的大小和形状大体上对应于由相应电极基座240的驱动电极247A-247D形成的环形图形的大小、形状和位置。在这个方面，当码盘200被相对于电极基座240可旋转地安装时，驱动电极247A-247D经由码盘200的中央环部分204D被连续地互相耦合，从而使驱动电极247A-247D能够在无需在电极基座240上形成连续环的情况下起到单个公共驱动电极的作用。这种布置又使得电极基座240上有更多空间可以用于在非导电部分60A-60D中安装圆顶开关40A-40D，因为驱动电极247A-247D不和电极基座240中安装圆顶开关40A-40D的非导电部分60A-60D相交。

稍后联系图10来更加详细地描述共同用于基于旋转定位来捕捉用户输入的码盘200和电极基座240的应用。

图9A是根据本发明的一个实施例的码盘220的俯视图。在一个实施例中，码盘220包括与先前联系图3A-5描述和图示的码盘70基本上相同的特征和属性，只是具有不同数目、大小和位置的导电轮辐224A-224C并且包括外环导电部分227。在一个实施例中，码盘220包括多个以轮毂一轮辐模式布置的导电轮辐224A-224C，并且每个导电轮辐224A-224C从中央孔部分228开始沿径向向外延伸。在一个方面，导电轮辐224A-224C在码盘220附近沿圆周方向被平均地分隔开并且多个非导电部分226A-226C被插入在邻近的导电轮辐224A-224C之间。外环部分227围绕码盘220的圆周延伸，从而限定了码盘220的外边缘。在一个方面，码盘220包括三个被分隔开大约120度的导电轮辐224A-224C。

图9B是根据本发明的一个实施例的电极基座270的俯视图。在一个实施例中，电极基座270包括与先前联系图3A-5描述和图示的电极基座51基本上相同的特征和属性，只是具有不同数目、大小和位置的传感电极部分和驱动电极部分。

在一个实施例中，如图9B中图示，电极基座270包括多个以轮毂一轮辐模式布置的传感电极轮辐273A-273D，并且每个电极轮辐从电极基座270的中央部分276开始沿径向向外延伸。在一个方面，中央部分276限定了用于安装圆顶开关40E(未示出)的孔。在一个方面，传感电极轮辐273A-273D围绕电极基座270沿圆周方向被平均地分隔开并且多个非导电部分60A-60D被插入在邻近的传感电极轮辐273A-273D之间。另外，多个驱动电极环部分275A-275D被沿径向向外布置，并且相对于每个相应的传感电极轮辐273A-273D沿着相同径向被对准。

在一个方面，使码盘220的外导体图形227的大小和形状大体上对应于相应电极基座270的驱动电极轮辐275A-275D的环形图形的大小、形状和位置。在这个方面，当码盘220被相对于电极基座270可旋转地安装时，驱动电极275A-275D经由码盘220的外导体图形227被连续地互相耦合，从而使驱动电极275A-275D能够在无需在电极基座270上形成连续环的情况下起到单个公共驱动电极的作用。这种布置又使得电极基座270上有更多空间可以用于在电极基座270的非导电部分60A-60D中安装圆顶开关40A-40D，因为驱动电极275A-275D不和安装圆顶开关40A-40D的非导电部分60A-60D相交。

图10是根据本发明的一个实施例的输入装置的定位器300的俯视图。在一个实施例中，定位器300包括如先前联系8A-8B描述的码盘200和电极基座240，只是码盘200和电极基座240被操作地耦合在一起，以用于使码盘200相对于电极基座240可旋转定位。如图10中图示，码盘200可按照顺时针方向(由箭头A指出)或逆时针方向(由箭头B指出)旋转。与在其他实施例中一样，信号是经由驱动电极247A-247D(由于码盘200的导体图形204D遮蔽而看不见)施加的，其中驱动电极247A-247D基于码盘200的相应导电轮辐204A-204C与电极基座240的相应传感电极轮辐243A-243D发生重叠的程度而变得电容耦合到相应传感电极243A-243D。对每个相应的传感电极轮辐243A-243D的输出信号的幅度进行监视，以捕捉或登记用户输入，如下面所进一步描述。

当码盘200发生旋转时，码盘200在邻近的传感电极轮辐243A-243D上连续地移动，使得每当码盘200的导电轮辐204A-204C基本上完全重叠相应的电极轮辐243A-243D之一时，可以登记到有区别的用户输入。同时，其他相应导电轮辐204A-204C之一可能部分地重叠电极基座240的其他相应传感电极轮辐243A-243D之一。对每个相应的传感电极轮辐243A-243D的输出信号幅度进行比较并且一次只为一个传感电极轮辐登记单个用户输入，其中所述单个用户输入对应的传感电极轮辐所具有的输出信号在幅度上显著高于其他传感电极轮辐的输出信号。换言之，不是象图3A-4B的输入装置中发生的那样基于重叠的相对程度或输出信号的绝对幅度来登记用户输入。

在另一个方面，登记了显著更高幅度信号的传感电极轮辐243A-243D的数目是可选择的并且是通过修改相应传感电极轮辐243A-243D的宽度(例如弧长)来确定的。在一种组合中，四个传感电极轮辐243A-243D中的两个登记“高”幅度信号，而四个传感电极轮辐243A-243D中的剩余两个登记“低”幅度信号。在另一种组合中，四个传感电极轮辐243A-243D中的三个登记“高”幅度信号，而四个传感电极轮辐243A-243D中剩余的唯一传感电极登记“低”幅度信号。

在一个方面，图10图示了码盘200的(360度旋转运动范围中的)一个旋转位置，该旋转位置对应于登记用户输入。在该旋转位置下，码盘200的导电轮辐204A与电极基座240的传感电极轮辐243B几乎完全重叠，同时码盘200的导电轮辐204B仅部分地重叠了(例如50％或更少的重叠)电极基座240的传感电极轮辐243C并且码盘200的导电轮辐204C仅部分地重叠了(例如50％或更少的重叠)电极基座240的传感电极轮辐243A。基于检测到的传感电极轮辐243B的输出信号明显幅度较大、相比之下传感电极轮辐243A和243C的输出信号明显幅度较小这样的情况，来为该旋转位置登记一次用户输入。

图11是图示了输出信号的幅度(被示出在标记为“信号”的y轴上)如何根据码盘200相对于电极基座240的旋转位置(被示出在标记为“旋转”的x轴上)而变化的示图330。如图11中图示，对于每30度的旋转，码盘200的一个导电轮辐重叠电极基座240的传感电极轮辐，所以对于完整的360度旋转(x轴的全长)，存在12个显著的最大信号点。在一个方面，在精定位输入模式下，在码盘200的全程360度旋转中，定位器300的每个最大信号点对应于(图1中装置10的显示屏14上的)列表26上的不同项目27。

在一个方面，对于码盘的每次全程旋转，定位器300的用户输入的数目(例如8、12、15等)是可选择的并且是由码盘的导电轮辐的数目、大小和位置相对于电极基座的传感电极轮辐的数目、大小和位置来确定的。因此，一旦针对具体的定位器选择了这些元件的数目、大小和位置，则该定位器的用户输入的数目就固定了。这种布置与图3A-4C的实施例形成对比，在图3A-4C的实施例中用户输入的数目主要是如下确定的：对每个传感电极(例如传感电极52A、52B)的输出信号的绝对幅度进行检测，然后对码盘的导电部分相对于电极基座的传感电极的重叠程度进行内插(interpolate)来确定哪个用户输入将被登记。

在一个实施例中，图10中图示的布置产生了基本上为数字式的信号模式，仅当一个电极被完全重叠时才识别出输入，而不是测量电极的重叠程度和测量与部分重叠的传感电极的输出信号对应的斜率。在一个方面，因为在一个传感电极被基本重叠或完全重叠(具有最大信号)时没有其他电极被显著地重叠，所以实现了基本上为数字式的信号模式。

另外，在另一个方面，通过对四个电极处的输出信号进行比较以确定哪个电极轮辐被重叠并且相对于其他电极轮辐处的较小输出信号具有显著较大的输出信号，来识别旋转位置输入。该方法与基于信号的幅度是否超过预定输出阈值来识别肯定输入的一种传统测量方法形成了对比。

在另一个方面，定位器300使得能够捕捉下述基于旋转的用户输入，这种基于旋转的用户输入对把手指置于码盘200上而带来的电容影响较不敏感，因为对于给定旋转位置，输出信号幅度的(由手指施加的电容改变造成的)改变不会显著地改变输出信号的比较结果，所述比较是为了确定哪个传感电极轮辐对应于期望的用户输入而在不同传感电极轮辐之间进行的。这种布置与其他实施例(例如图3A-4A)形成对比，在那些实施例中对应于识别用户输入的输出信号的绝对测量的精度受到手指施加于码盘的电容性影响。

图12A是根据本发明的一个实施例的电极基座350的俯视图。在一个实施例中，电极基座350包括与先前联系图8B和10描述和图示的电极基座240基本上相同的特征和属性，只是电极基座350的传感电极部分370A、371A、37B、373B、376C、377C、380D和381D的布置与图8B、10的电极基座240的传感电极部分243A-243D不同。在一个实施例中，电极基座350包括轮辐360、362、364和366并且每个轮辐360-366包括相应的驱动电极部分247A-247D。在一个方面，按照相对于电极轮辐360-366的插入(interposed)、交替的模式将圆顶开关40A-40E安装在电极基座350的非导电轮辐60A-60D上。

在一个方面，电极基座350包括四个轮辐360-366，并且每个轮辐包括一对传感电极部分，但是同时该对中的每个成员分属于另一传感电极。因此，如图12A中图示，第一传感电极A包括第一部分370A和第二部分371A，第二传感电极B包括第一部分372B和第二部分373B，第三传感部分C包括第一部分376C和第二部分377C，并且第四传感电极D包括第一部分380D和第二部分381D。在一个方面，第一传感电极A的第一部分370A和第二部分371A沿着圆周彼此分隔开，第二传感电极B的第一部分372B和第四传感电极D的第二部分381D插入第一传感电极A的第一部分370A和第二部分371A之间。同样地，第二、第三和第四传感电极的第一部分和第二部分以基本上相同的方式被沿着圆周布置在电极基座350周围。

图12B是根据本发明一个实施例的定位器400的俯视图。在一个实施例中，定位器400包括码盘402和电极基座350(图12A)，码盘402安装成可以相对于电极基座350旋转。在一个实施例中，码盘402包括与图8A和图10的码盘200基本上相同的特征和属性，只是具有尺寸不同的导电轮辐404A-404C以及与导体图形206类似的导体图形406。

如图12B中图示，码盘200可按照顺时针方向或逆时针方向旋转。与在其他实施例中一样，信号是经由驱动电极247A-247D(被码盘402的导体图形406遮蔽)施加的，其中驱动电极247A-247D基于码盘402的各个导电轮辐404A-404C与相应传感电极部分370A、371A、372B、373B、376C、377C、380D和381D发生重叠的程度而电容耦合到相应传感电极370A、371A、372B、373B、376C、377C、380D和381D。对每个相应的第一传感电极A(部分370A、371A)、第二传感电极B(部分372B、373B)、第三传感电极C(部分376C、377C)和第四传感电极D(部分380D、381D)的输出信号的幅度进行监视，以按照与先前联系图8A-8B和10-11描述的基本上相同的方式来捕捉或登记用户输入。

在一个方面，图12B图示了码盘402相对于电极基座350的(360度旋转运动范围中的)一个旋转位置，其对应于登记用户输入。在该旋转位置下，码盘402的导电轮辐404A与电极基座350的第一传感电极部分372B几乎完全重叠，并且码盘402的导电轮辐404B与电极基座350的(与第一传感电极部分372B分隔开的)第二传感电极部分373B几乎完全重叠。在基本上同时，码盘402的导电轮辐404C不与电极基座350的任何其他传感电极部分重叠。基于同一传感电极的部分372B和373B的输出信号幅度明显较大，相比之下其他传感电极的部分370A、371A、376C、377C、380D和381D的输出信号幅度较小这样的情况，为该旋转位置登记的一次用户输入。

在一个方面，按照与图10的定位器300基本相同的方式，对于码盘的每次全程旋转，定位器400的用户输入的数目(例如8、12、15等)是可选择的并且是由码盘402的导电轮辐(例如404A-404C)的数目、大小、间隔和位置与电极基座350的传感电极部分(例如部分370A、371A、372B、373B、376C、377C、380D和381D)的数目、大小、间隔和位置的相对关系来确定的。

然而，在一个方面，图12B中图示的定位器400提供了更加可靠的配置，其中各个传感电极的输出信号对于(通过向圆顶开关40A-40D之一按下码盘402来激活圆顶开关期间发生的)码盘402的倾斜更加不敏感。具体地说，通过将单个传感电极分为两个部分(例如第一部分370A和第二部分371A)并使它们围绕电极基座的圆周分隔开，使得存在独立识别用户输入的(属于同一传感电极的)两个电极部分，上述识别是基于同一传感电极的两个不同电极部分中的每一个所具有的输出信号显著大于电极基座350的另一个传感电极。同时在另一个方面，被电连接的导电轮辐仅被布置在单个传感电极对上方(例如重叠)，例如导电轮辐404A、404B与第二传感电极对372A、372B重叠但是不与第一传感电极对370A、371A、第三传感电极对376C、377C和第四传感电极对380D、381D重叠。

图13A是根据本发明的一个实施例的电极基座420的俯视图。在一个实施例中，电极基座420包括与先前联系图12A描述和图示的电极基座350基本上相同的特征和属性，只是电极基座420的传感电极部分422A、423A、424A、425A、426B、427B、428B、429B、430C、431C、432C和433C的布置与图12A的电极基座350的传感电极部分370A-380D不同。在一个实施例中，电极基座420包括被沿圆周方向分隔开的轮辐440、442、444和446。在一个方面，每个轮辐440-446包括相应驱动电极部分450A-450D之一和一个或多个传感电极部分422A-433C。例如，电极基座420的轮辐440包括驱动电极部分450A和传感电极部分422A、426B和430C。

在一个方面，按照相对于轮辐440-446的插入、交替的模式将圆顶开关40A-40E安装在电极基座420的非导电部分(例如轮辐)60A-60D上。

在一个方面，电极基座420包括四个轮辐440-446，并且每个轮辐包括三个一组的传感电极。如图13A中图示，第一传感电极A包括第一部分422A、第二部分423A、第三部分424A和第四部分425A。在一个方面，第二传感电极B包括第一部分426B、第二部分427B、第三部分428B和第四部分429B。在一个方面，第三传感部分C包括第一部分430C、第二部分431C、第三部分432C和第四部分433C。在一个方面，第一传感电极的各个传感电极部分422A-425A被沿着圆周彼此分隔开大约90度。在另一个方面，第二传感电极的各个传感电极部分426B-429B被沿着圆周彼此分隔开大约90度。在另一个方面，第三传感电极的各个传感电极部分430C-433C被沿着圆周彼此分隔开大约90度。

另外，在每个电极轮辐440-446上，每个相应传感电极的第一部分被并排串联布置。例如，对于轮辐440，第一传感电极A的第一部分422A、第二传感电极B的第一部分426B和第三传感电极C的第一部分430C被沿圆周方向串联布置。在另一个示例中，对于轮辐442，第一传感电极A的第二部分423A、第二传感电极B的第二部分427B和第三传感电极C的第二部分431C被沿圆周方向串联布置。最后，对于轮辐444和446，相应传感电极(A、B、C)的第一部分、第二部分和第三部分以基本相似的方式围绕电极基座420沿圆周方向布置在轮辐444、446上。

在一个方面，按照与电极基座420的各个轮辐的传感电极部分基本相同的径向来在电极基座420上对准相应轮辐(440、442、444、446)的各个驱动电极部分450A-450D。

图13B是根据本发明的一个实施例的输出装置的码盘460的俯视图。在一个实施例中，码盘460包括与图3B的码盘70基本相同的特征和属性，并且还包括联系至少图6、8A和10描述的附加特征。因此，码盘460限定了输出装置的上部，该部分可相对于一般静止的电极基座420旋转。

在一个实施例中，如图13B中图示，码盘460包含大体上环形的圆盘，该圆盘包括轮毂465、多个导电部分(例如轮辐)462A-462H(其围绕码盘460沿圆周方向被分隔开)，以及多个非导电部分464A-464H(其被插入相邻导电轮辐462A-462H之间)。每个导电部分462A-462H从轮毂465开始沿径向延伸。这种布置实现了各个导电部分462A-462H与相应的非导电部分464A-464H之间的交替图形。在一个方面，每个相应的导电部分462A-462H具有大约15度的宽度(例如弧度)，导电部分462A-462H沿着圆周方向被彼此分隔开大约30度，非导电部分464A-464H被插入在邻近的导电部分462A-462H之间。

在一个实施例中，轮毂465包括中央孔，而在其他实施例中，轮毂465包括中央实心构件。

图13C是根据本发明的一个实施例的定位器475的俯视图。在一个实施例中，定位器475包括码盘460(图13B)和电极基座420(图13A)，码盘460被垂直地与电极基座420隔开并且被安装为可相对于电极基座420旋转。

如图13C中图示，码盘460可按照顺时针方向或逆时针方向旋转。与在其他实施例中一样，信号是经由驱动电极450A-450D施加的，其中驱动电极450A-450D基于码盘460的各个导电部分462A-462H与相应传感电极部分422A-425A、426B-429B、430C-433C发生重叠的程度而电容耦合到相应传感电极部分422A-425A、426B-429B和430C-433C。对每个相应的第一传感电极(部分422A-425A)、第二传感电极(部分426B-429B)和第三传感电极(部分430C-433C)的输出信号的幅度进行监视，以按照与先前联系图10-11描述的基本相同方式来捕捉或登记用户输入。换言之，定位器475使得能够基于码盘460的导电部分相对于电极基座420的传感电极的位置来以基本上为数字式的方式捕捉用户输入。

在一个方面，图13C仅图示了码盘460相对于电极基座420的(360度旋转运动范围中的)一个旋转位置，其对应于登记用户输入。在该旋转位置下，码盘460的导电轮辐462A与电极基座420的第一传感电极部分422A几乎完全重叠，并且码盘460的导电部分462C与电极基座420的(与第一传感电极部分422A分隔开的)第二传感电极部分423A几乎完全重叠。另外，在同一旋转位置下，码盘460的导电部分462E与电极基座420的第三传感电极部分424A几乎完全重叠，并且码盘460的导电部分462G与电极基座420的第四传感电极部分425A几乎完全重叠。在基本同时，码盘460的剩余导电部分与电极基座420的任何剩余传感电极部分不重叠或基本不重叠。因此，在如图13C图示的该示例中，基于传感电极A的传感电极部分422A、423A、424A、425A的输出信号幅度明显较大，相对而言其他传感电极的传感电极部分426B-433C的输出信号幅度较小这种情况，来为该旋转位置登记一次用户输入。结果，定位器475基本与先前联系图10-11描述一样象数字输入机构一样工作。

在一个方面，按照与图10的定位器300基本相同的方式，对于码盘的每次全程旋转，定位器475的用户输入的数目(例如8、12、15等)是可选择的并且是由码盘460的导电轮辐(例如462A-462H)的数目、大小、间隔和位置与电极基座420的传感电极轮辐(例如部分422A-425A、426B-429B、430C-433C)的数目、大小、间隔和位置的相对关系来确定的。在一个方面，如图13C中图示，对于码盘460相对于电极基座420的完整360度旋转，码盘460的八个导电部分462A-462H和三个传感电极A、B、C在其先前所述的间隔和大小的情况下产生多至24个用户输入。

然而，在一个方面，图13C中图示的定位器475提供了更加可靠的配置，其中各个传感电极的输出信号对于(通过向圆顶开关40A-40D之一按下码盘460来激活圆顶开关期间发生的)码盘460的倾斜更加不敏感。具体地说，通过将单个传感电极分为四个部分(例如第一部分422A、第二部分423A、第三部分424A和第四部分425A)并围绕电极基座420的圆周将它们分隔开，使得存在独立识别用户输入的(属于同一传感电极的)四个电极部分，上述识别是基于同一传感电极的这四个不同电极部分中的每一个所具有的输出信号显著大于电极基座420的另一个传感电极。

图13D是当码盘460处于另一个旋转位置时的定位器475的俯视图，其对应于登记用户输入。图13D图示了当码盘460旋转到相对于电极基座420的不同旋转位置时，传感电极部分(例如包括部分426B、427B、428B和429B的传感电极部分B)的不同组合被码盘360的导电部分462A-462H的一半重叠。例如，在该旋转位置下，码盘460的导电轮辐462H与电极基座420的第一传感电极部分426B几乎完全重叠，并且码盘460的导电部分462B与电极基座420的(与第一传感电极部分426B分隔开的)第二传感电极部分427B几乎完全重叠，等等。在基本同时，码盘460的剩余导电部分462A、462C、462E、462G与电极基座420的任何传感电极部分不重叠(或者仅稍微重叠)。

因此，在本实施例中，在给定时间，码盘460的被分隔开90度的四个导电部分与单个传感电极(B)的每个传感电极部分(例如426B、427B、428B、429B)重叠，以肯定地捕捉与码盘460的该旋转位置相关的用户输入。

图13E是根据本发明的一个实施例的输入装置的定位器485的俯视图。在一个实施例中，定位器485包括与(如联系13A-13D所述的)定位器475基本相同的特征和属性，只是电极基座420的各个圆顶开关40A-40E相对于驱动电极450A-450D和码盘460的一对邻近导电部分有不同布置。在一个方面，如图13E中图示，每个相应的驱动电极450A-450D位于对应的各个圆顶开关40A-40D之下或者被结合在对应的各个圆顶开关40A-40D之中(例如驱动电极450D和圆顶开关40A、驱动电极450A和圆顶开关40B、驱动电极450B和圆顶开关40C，以及驱动电极450C和圆顶开关40D对应)。在另一个方面，每个相应的传感电极部分(422A-425A、426B-429B、430C-433C)从轮毂465基本完整地延伸出来到码盘460的周边，并且没有与传感电极部分一同占用径向的驱动电极部分(像图1-12B的实施例中发生的那样)。而是将各驱动电极450A-450D沿着圆周方向布置在相应传感电极部分的轮辐附近并且插入在相应传感电极部分的轮辐之间，其中所述相应传感电极部分将与相应圆顶开关40A-40D共处。

另外，码盘420包括这样一种改进，其中邻近的导电轮辐部分被互相电连接。在一个示例中，导电部分462A经由导电连接件474被连接到导电部分462B，导电部分462C经由导电连接件471被连接到导电部分462D，导电部分462E经由导电连接件472被连接到导电部分462F，并且导电部分462G经由导电连接件473被连接到导电部分462H。

因此，如图13E中示出，当电极基座420的特定传感电极部分(例如部分423A)被码盘460的导电部分462C重叠以标识旋转位置输入时，通过从传感电极部分423A经由码盘460中被连接的导电部分462D到驱动电极部分450B的电容耦合来捕捉该输入，其中导电部分462D与驱动电极部分450B重叠。

本实施例使得可以简化传感电极部分的结构并且可以增大各个传感电极部分的表面积。

另外，在驱动电极部分被结合到相应圆顶开关中的另一个实施例中，控制器(例如图4中的控制器82)被配置为生成波形，该波形适合把圆顶开关40A-40E作为驱动电极并且亦适合把圆顶开关40A-40E作为用于激活电子装置功能的开关。

图14A是根据本发明的一个实施例的输入装置500的侧视图。图14B是根据本发明的一个实施例的图14A的输入装置的正视图。图14A图示了包括滚动式转盘501和电极基座520的输入装置500，其中滚动式转盘501包括码盘70。码盘70包括与如先前联系图3A-5所述的码盘70基本相同的特征和属性。电极基座520以与图3A-5中的电极基座51的传感电极52A、52B和驱动电极52C基本相同的方式包括了相邻的传感电极522A、522B和驱动电极522C。如先前联系图3A-5所述，滚动式转盘501的(由指示方向的卷动箭头A和B表示的)旋转移动使得可以基于码盘70的旋转位置来捕捉用户输入，其中码盘70相对于电极基座520电容耦合。在一个实施例中，电极基座520被安装在垂直支撑530和基座540上。

在本实施例中，如图14A和14B所示，除了测量旋转输入之外，输入装置500还被配置为基于旋转式转盘501的(由图14A中指示方向的倾斜箭头L和R表示的)倾斜来捕捉用户输入，其中所述倾斜的方向在(由图14B中的方向箭头A和B表示的)卷动方向的横向。在一个方面，倾斜的程度引起了码盘70与电极基座520之间的耦合电容的幅度的相应改变，这种幅度改变与电极基座520跟滚动式转盘501上的码盘70之间的间隙525的距离(G)的改变成比例。因此，向左的倾斜对应于与电极基座520相关的输出信号的增加，而向右的倾斜对应于与电极基座520相关的输出信号的减少。

以这种方式，输入装置500使得可以进行四向(four way)卷动，其中第一对方向(例如A和B)的卷动是经由测量滚动式转盘501的旋转位置来实现的，并且另外的第二对方向(例如左和右)的卷动是经由测量滚动式转盘501的倾斜位置来实现的。

图15是根据本发明的一个实施例的输入装置700的截面图。如图15中图示，输入装置700包括可相对于电极基座44(例如电极基座51)旋转移动并且与电极基座44操作地相互作用的码盘70，其中电极基座41具有圆顶开关40A-40E。在一个实施例中，输出装置700包括用于以相对于电极基座44垂直隔开的关系可旋转地支撑码盘70的托盘702。因此，托盘702以相对于电极基座44的大体上机械浮动的位置来隔离码盘70，使得码盘70可以相对于圆顶开关40A-40E自由地旋转。

在一个方面，托盘702是包括内边框710和外边框712的大体上环形的构件，其中外边缘限定了外边缘713。托盘702中的开口720被布置在每个圆顶开关(例如图15中的圆顶开关40A和40C)之上。托盘702的臂730相对于开口720大体上向内延伸，臂730布置在各个圆顶开关40A-40D的中央部分45之上并且被定向为顶着相应圆顶开关40A-40D的中央部分45发生接触。因此，当所施加的手指压力引起码盘70和托盘702发生倾斜运动时，臂730充当用于激活各个圆顶开关40A-40D之一的圆顶致动器。

这种布置使得码盘70可以在机械上独立于电极基座44和其圆顶开关40A-40D，以允许码盘70自由旋转，同时允许使用传统的圆顶开关(即那些没有与图2中一样的突出42的圆顶开关)。

本发明的实施例提供了一种超薄外形输入装置，该输出装置以对码盘倾斜大体上不敏感的方式基于码盘的旋转定位来准确地捕捉用户输入以进行卷动，并且在电子装置上占用面积较小。

虽然已经在此描述和图示了具体实施例，但是本领域的技术人员将意识到各种替换和/或等价实现方式可被用来代替所描述和示出的具体实施例，而不脱离本发明的范围。本申请应覆盖这里所讨论的具体实施例的各种修改或变化。因此，本发明应仅受权利要求和其等同物限制。

Claims

1.一种电子装置的输入装置，包括：

电极基座，其包括被沿圆周方向间隔开的传感电极的第一阵列、被插入各相邻传感电极之间的非导电部分的阵列、以及与所述传感电极相应的驱动电极；

码盘，其相对于所述电极基座被可旋转地安装并且相对于所述电极基座垂直间隔开，所述码盘包括被沿圆周方向分隔开的导电部分的阵列和被插入在所述码盘的各相邻导电部分之间的非导电部分的阵列；以及

控制器，其被配置为基于经由下述电容耦合产生的输出信号来捕捉用户输入，所述电容耦合使所述电极基座中的驱动电极经由所述码盘耦合到所述电极基座中相应的传感电极。

2.如权利要求1所述的输入装置，其中，所述电极基座的各个传感电极被互相电隔离并且每个单独的传感电极对应于不同的输出信号，每个传感电极与相应的所述驱动电极沿着所述电极基座的一个径向而布置。

3.如权利要求2所述的输入装置，其中，所述码盘的导电部分的圆周间隔相对于所述电极基座的各个传感电极的圆周间隔满足下述关系：在所述码盘的对应于旋转用户输入的每个旋转位置，所述传感电极阵列中只有一个传感电极被所述码盘的各个导电部分之一完全重叠。

4.如权利要求3所述的输入装置，其中，通过对所述电极基座的各个传感电极的输出信号幅度进行互相比较来确定每个旋转用户输入，其中所述一个被完全重叠的传感电极的输出信号的幅度显著大于其余各个传感电极的输出信号幅度。

5.如权利要求1所述的输入装置，其中，所述码盘包括被沿圆周方向分隔开的轮辐的阵列，并且每个轮辐至少各包括第一传感电极部分和第二传感电极部分，所述第一传感电极部分与所述第二传感电极部分电隔离并且与所述第二传感电极部分并排布置，其中所述各个轮辐的所有第一传感电极部分被互相电耦合，并且所述各个轮辐的所有第二传感电极部分被互相电耦合。

6.如权利要求4所述的输入装置，其中，所述码盘包括被沿圆周方向分隔开的轮辐的阵列，每个所述轮辐各自包括第一传感电极部分和第二传感电极部分，所述第一传感电极部分被与所述第二传感电极部分并排布置，其中第一相应轮辐的第一传感电极部分被电耦合到第二相应轮辐的第二传感电极部分，并且其中所述第一相应轮辐的第二传感电极部分和所述第二相应轮辐的第一传感电极部分都被插入在所述第一相应轮辐的第一传感电极部分与所述第二相应轮辐的第二传感电极部分之间。

7.如权利要求6所述的输入装置，其中，所述第一相应轮辐的第二传感电极部分被电耦合到第三相应轮辐的第二传感电极部分，所述第一相应轮辐沿圆周方向被插入在所述第三相应轮辐与所述第二相应轮辐之间。

8.如权利要求1所述的输入装置，其中，可基于所述电极基座的传感电极阵列中的传感电极的数目和所述码盘的导电部分阵列中的导电部分的数目的乘积来选择所述码盘相对于所述电极基座的每个完整的360度旋转对应的旋转用户输入的数目，所述各个传感电极彼此大体上等距分隔开并且所述各个导电部分彼此大体上等距分隔开。

9.如权利要求1所述的输入装置，其中，所述码盘包括围绕所述码盘沿圆周方向延伸并且将所述各个导电部分电连接在一起的导线图形，并且所述导线图形与参考接地面电隔离。

10.如权利要求9所述的输入装置，其中，将所述码盘的导线图形的大小和形状调整为使所述码盘可以与所述电极基座的所述至少一个驱动电极连续地重叠，并且其中所述码盘的导线图形被布置为连续地与所述电极基座的所述至少一个驱动电极和相应传感电极两者都重叠，以使得所述输出信号基本连续地具有非零幅度。

11.如权利要求1所述的输入装置，还包括围绕所述电极基座的圆周以大体上圆形图案分隔开的多个圆顶开关，并且所述各个圆顶开关中的每一个被安装在所述电极基座的各个非导电部分中的每一个上以将所述各个圆顶开关插入在所述电极基座的相邻传感电极之间，所述各个圆顶开关与用于激活电子装置的至少一个功能的控制器进行通信。

12.如权利要求11所述的输入装置，其中，所述输入装置还包括被插入在所述码盘与所述电极基座之间的托盘，所述托盘被配置为对所述码盘相对于所述电极基座的旋转运动进行导向，所述托盘包括至少一个臂构件，所述臂构件被配置为在所述托盘和所述码盘中的至少一个发生倾斜运动时向所述各个圆顶开关进行按压接触，以激活所述各个圆顶开关之一。

13.如权利要求11所述的输入装置，其中，所述至少一个驱动电极与所述各个圆顶开关位置相同，并且被插入在所述电极基座中的在圆周方向上相邻的传感电极之间。

14.一种为电子装置捕捉用户输入的方法，所述方法包括：

以相对于静止基座可旋转且与之垂直间隔开的关系来安装电学上无源的圆盘，所述圆盘包括多个分隔开的沿径向的导电部分并且所述基座包括沿着彼此的公共径向来布置的第一传感电极和第一驱动电极；

对所述圆盘相对于所述静止基座的旋转位置进行检测，以基于所述圆盘中的导电部分中的至少一个与所述基座中的第一传感电极和第一驱动电极两者之间发生电容耦合的重叠来捕捉对应于位置信号的旋转用户输入信号；以及

经由所述圆盘的倾斜运动，对安装在所述第一圆盘上的多个圆顶开关中的一个圆顶开关施加可释放的力，来激活所述电子装置的功能，所述各个圆顶开关被安装在所述基座上的圆盘之下并且与所述第一传感电极和所述第一驱动电极邻近。

15.如权利要求14所述的方法，其中，无源圆盘的安装包括：

把所述静止基座布置为大体上圆盘形的构件，该构件包含包括所述第一传感电极的多个传感电极和包括所述第一驱动电极的多个驱动电极；以及

把所述各个传感电极布置为沿径向向外延伸并大体上彼此分隔开，并且把各个驱动电极布置为沿径向向外延伸并大体上彼此分隔开，同时保持每个相应的传感电极与每个相应的驱动电极沿公共径向对准。

16.如权利要求15所述的方法，还包括：

基于以下条件来确定所述圆盘相对于所述静止基座的全程旋转对应的旋转用户输入的数目：(1)所述圆盘的相应导电部分的数量；(2)所述基座的相应传感电极的数量；(3)所述圆盘的相邻导电部分间的相对间隔和所述基座的相邻传感电极间的相对间隔，其中各个传感电极被彼此电隔离并且对应于所述位置信号的不同信号成分。

17.如权利要求15所述的方法，还包括：

基于识别所述位置信号的不同幅度来确定所述圆盘相对于所述基座的全程旋转对应的旋转用户输入的数目，其中每个不同的幅度对应于所述圆盘的相应导电部分相对于所述静止基座的相应传感电极的相对重叠程度。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述电子装置的功能的激活包括把所述基座中的非导电部分上的相应圆顶开关插入分隔开的相邻传感电极之间。

19.一种电子装置，包括：

显示屏，其包括在该显示屏上可见的位置标识符；

输入装置，其包括：

电极基座，其包括沿圆周方向分隔开的轮辐的阵列、被插入各相邻轮辐之间的非导电部分的阵列，其中每个轮辐各包括至少一个传感电极并包括与所述传感电极相应的驱动电极；

码盘，其相对于所述电极基座被可旋转地安装并且相对于所述电极基座被垂直地间隔开，所述码盘包括沿圆周方向分隔开的导电轮辐的阵列和被插入在所述码盘的各相邻导电轮辐之间的非导电部分的阵列；以及

控制器，其被配置为将所述位置标识符的移动定向到第一方向和与所述第一方向相反的第二方向中的至少一个，所述移动基于所述码盘相对于所述电极基座的旋转位置，基于经由下述电容耦合产生的输出信号来确定旋转用户输入，所述电容耦合使所述电极基座中的驱动电极经由所述码盘耦合到所述电极基座中相应的传感电极，其中根据所述码盘中的相应导电轮辐相对于所述电极基座中的相应轮辐中对应的至少一个传感电极的重叠程度来确定所述输出信号的幅度。

20.如权利要求19所述的电子装置，其中，所述电极基座中的每个轮辐中的所述至少一个传感电极包括第一部分和第二部分，所述第二部分与所述第一部分电隔离，并且其中所述第一部分对应于第一传感电极，所述第二部分对应于第二传感电极。