CN1682241B - 一种触屏输入机构和便携电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种触屏(14)的运动输入机构，和包括这种机构的便携电子装置，其中运动输入机构包括固定单元(16)，将运动输入机构固定到便携电子装置上，和通过固定单元延伸的用户输入单元(18)。用户输入单元包括用户促动件(26)，其从固定单元的顶面凸出，可由用户触动围绕轴线(X)作自由的角度运动；和从固定单元的底面突出的触屏接触件(28)，其设置成与触屏接触，接触位置的角度至少对应于用户促动件的角度。因此用户输入单元的运动可在触屏上检测出。

Description

一种触屏输入机构和便携电子装置

技术领域

本发明涉及包括触屏的便携电子装置的领域，其中信息可输入触屏。具体地，本发明涉及运动输入机构，和具有触屏和这种运动输入机构的便携电子装置，其中运动输入可被触屏检测。

背景技术

便携电子装置领域已有一些触屏设置这种机构。例如爱立信(Ericsson)的R380型移动电话，其设有触屏和上盖(flip)，上盖设有键，键穿过上盖接触触屏，以输入数字和选择功能。今天移动电话还在不断进步，通常还设有不同的功能，如游戏。将来还可能下载某功能到手机。当移动电话的使用者玩这些游戏时，就会感到需要用户输入机构，以提供运动信息，例如位置的信息，自由地至少涉及围绕装置轴线的任何角度。

现在已经存在多种这样的机构，例如操纵杆或游戏托垫，以提供运动输入到计算机和游戏机。

今天还没有带触屏的便携电子装置的运动输入机构，这种机构应便宜并容易使用。这样的机构可直接设置到触屏，不过目前只限于箭头按钮。触屏上的箭头按钮不能向使用者提供足够的对所玩游戏的控制。今天，便携电子装置的空间受到进一步的限制，使得其上的附加机构和输入机构不得不在设置到现有电子装置之前仔细设计。

操纵杆可安装到移动电话用于玩游戏。这种机构存在于许多型号的诺基亚(Nokia)移动电话，其使用电话上的按钮，通过4个原有的电话按钮提供四向移动。但是这只是“数字”式移动，未能向使用者提供实现游戏中运动的最好方式。这不是对触屏直接设置箭头按钮的真正改进，而是一种替代。使用者因此限于由下面的键决定的4个方向的移动。

美国专利5,982,355介绍了一种操纵杆，其设置在遥控装置的触屏上。但操纵杆的移动通过不同方式的传感器，如霍耳效应传感器或应变片传感器进行传递。因此，同样提供了单独的用户运动输入机构。

因此仍需要有一种简单和便宜的运动输入机构，其结合到触屏，使触屏可接受使用者的输入，输入至少对应于机构的用户运动，运动具有围绕一般正交于触屏的轴线的角度。

发明内容

因此，本发明涉及通过相对触屏的运动输入机构来检测使用者的运动输入的问题。

本发明涉及的另一问题是完全检测通过触屏的运动输入机构提供的至少是围绕轴线的旋转角度。

本发明的目的是提供一种运动输入机构，可提供对相对触屏的运动输入机构实现的使用者运动的精确检测。

根据本发明的第一方面，该目的的实现和该问题的解决是通过一种便携电子装置的触屏上的运动输入机构，其包括：固定单元，将所述运动输入机构固定到便携电子装置，具有顶面和底面，所述固定单元还设置成可置于至少部分的触屏上，用户输入单元固定到固定单元并延伸穿过所述固定单元。其中，用户输入单元包括：用户促动件，其从固定单元的顶面凸出，可由用户触动作自由的角度运动，具有围绕至少正交于固定单元的顶面和底面的轴线的旋转角度；和触屏接触件，其设置成从固定单元的底面突出，当机构用于触屏和被用户促动件的使用者触动时，可与触屏接触，至少接触位置的角度对应于所述用户促动件的角度；因此用户输入单元的移动在所述触屏上被检测。本发明的第二方面包括第一方面的特征，其中用户促动件和触屏接触件通过固定件互相连接到一起，固定件固定到固定单元，并同时允许固定件围绕所述轴线自由的运动。

本发明要解决的另一问题是“模拟”式检测运动输入机构的径向运动。

本发明的第三方面解决了这个问题。本发明的第三方面包括第一方面的特征，其中触屏接触件还包括销，可直接接触所述屏，使触屏接触件离开轴线的径向运动对应于用户促动件的径向运动。

本发明的第四方面包括本发明的第三方面的特征，其中触屏接触件还包括弹簧，其设置成可压迫所述销，使其接触触屏。

本发明的第五方面包括第一方面的特征，其中触屏接触件包括具有边沿的盘，当被用户促动件触动时，在距所述轴线固定距离处接触屏。

本发明的第六方面包括第五方面的特征，其中所述盘具有抛物线形状。

本发明的另一目的是提供一种便携电子装置，通过设置到触屏的运动输入机构可精确检测使用者的运动。

根据本发明的第七方面，该目的的实现是通过一种便携电子装置，其包括：主体，主体包括触屏，可检测到使用者对触屏的输入；和运动输入机构，可用于所述触屏，其包括：固定单元，可固定运动输入机构到主体，具有顶面和底面，固定单元还设置成可置于至少部分的触屏上，和用户输入单元，固定到所述固定单元并延伸穿过所述固定单元。用户输入单元包括：用户促动件，其从固定单元的顶面凸出，可由用户触动作自由的角度运动，具有围绕至少正交于所述固定单元的顶面和底面的轴线的旋转角度；和触屏接触件，设置成从固定单元的底面突出，当所述运动输入机构用于触屏和被用户促动件的使用者触动时，其与触屏接触，接触位置的角度至少对应于所述用户促动件的角度；用户输入单元的移动因此被所述触屏检测到。

本发明的第八方面包括第七方面的特征，还包括输入探测单元，可确定使用者作用于所述触屏的输入类型。

本发明的第九方面包括第七方面的特征，其中所述固定单元还可转动地连接到主体。

本发明的第十方面包括第九方面的特征，其中所述主体还包括传感器，可检测到固定单元是否处于适当位置，以便所述运动输入机构提供输入到所述触屏。

本发明的第十一方面包括本发明的第七方面的特征，其中，所述装置是移动电话。

本发明具有下列优点。其不占用移动电话的额外空间。还是通过触屏来显示，触屏已经设置在电话上。由于运动输入机构只包括机械构件，价格较低并且容易制造。还可设置良好的定位检测，这在某些应用时具有优点，比如进行游戏时。

根据本发明的优选实施例，运动输入机构的角度和径向运动可通过“模拟”方式进行检测。

根据本发明的第二实施例，运动输入机构的角度运动只通过“模拟”方式进行检测。径向运动通过“数字”方式进行检测。

应当强调，用语“包括”当用于本说明书时，说明存在着特征、组件、步骤或构件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、组件、步骤、构件或其组合。

附图说明

下面参考附图详细介绍本发明，附图中：

图1显示了移动电话形式的具有触屏的便携电子装置；

图2显示了便携电子装置，其上设置了根据本发明的运动输入机构；

图3显示了根据本发明的运动输入机构；

图4显示了根据本发明的第一实施例的运动输入机构以及便携电子装置的相关构件的截面图；

图5显示了根据本发明的第二实施例的运动输入机构以及便携电子装置的相关构件的截面图；

图6显示了使用某功能时电话的内部构件的方块示意图；

图7显示了根据本发明的用户促动件的第一种变化；

图8显示了根据本发明的用户促动件的第二种变化。

具体实施方式

根据本发明的便携电子装置10在图1中显示。在该优选实施例中，装置是移动电话10，其具有天线12和显示屏14。应当认识到，便携电子装置不必是电话，可以是任何类型的便携电子装置，如个人数字助理(PDA)，掌上电脑，膝上电脑或某些类型玩游戏的游戏机。显示屏14是触屏，可直接输入信息到触屏，选择功能或用途，以及控制这些功能和用途。

对于今天的电话，正在出现越来越多的功能，例如好玩的各种游戏形式。游戏可预先设置到电话，可从网络下载到电话，或以其他适合的形式添加到电话。这些功能通常需要操纵杆或某些其他类型的可提供运动输入的输入机构。这样的机构直接设置到屏幕很困难，当玩游戏时，使用者通常宁愿将操纵杆握在手中。为了解决这个问题，图1显示的电话设置了根据本发明的运动输入机构。电话和运动输入机构的组合在图2中显示。运动输入机构包括固定单元，其具有盖16的形式，其上设置了操纵杆18形式的用户输入单元。运动输入机构还可包括游戏按钮19。操纵杆18和按钮与下面电话10的触屏14结合使用。盖覆盖了至少一部分触屏。

固定单元可通过许多方式设置。可以是翻盖，其牢固地固定到电话的主体，可绕电话的底端转动。还可以是滑动体，沿电话的长度上下滑动。还可以是通过嵌入连接的盖，可设置或不设置铰链以围绕主体转动。还可以设置成电话的套件的形式。还可以设置成薄板的形式，与电话的侧面接合以便可停留在触屏上，并只有容纳用户输入单元的足够空间。因此存在着许多将机构固定和与电话接合的方式。为了说明运动输入机构可与电话分离，使其在图3中单独显示。运动输入机构还可包括比所显示的更多或更少的按钮。例如还可包括打电话用的键，和不设置游戏按钮19。在其最简单的形式中，可只设置操纵杆或其他类型的用户输入单元。

运动输入机构还可以是与电话一起销售的部件，或设置成另外的附件，单独销售，例如由游戏提供商提供。

图4显示本发明的运动输入机构的第一优选实施例以及移动电话10的多个部分的截面图，其中截面沿图2的线IV-IV。游戏按钮省略以更好地了解本发明。当运动输入机构被压下时，通过已知的方式与触屏接触。用户输入单元18通过盖16与触屏14恒定接触。触屏14设置到电话的主体24，主体还包括印制电路板(PCB)20，电路板包括多个电路和电池22。用户输入单元18包括用户促动件26，其具有用作操纵杆的杆，通过球形固定件30连接到触屏接触件28。固定件具有顶面和底面，用户促动件26从顶面凸出，触屏接触件28从底面凸出。固定件30设置到盖16内的容腔，容腔具有固定件的形状。应当认识到，这只是将用户输入单元固定到盖中的一种方式。存在着许多固定输入单元的其他方式。重要的一点是用户输入单元牢固地固定到盖，同时当盖置于触屏上时仍允许相对至少正交于盖的轴线和触屏16进行自由移动。轴线用X表示，显示出当使用者未促动此单元时，直线穿过用户输入单元的中心。因此轴线通常正交于盖的顶面和底面。

在靠近机构处是触屏接触件28的放大图。从放大图可以看到触屏接触件28包括销34，其通过弹簧32固定到用户输入单元的其余部分。弹簧的尺寸加工成可提供足够的压力，以接受运动信息，尽管同时还要避免损伤触屏。机构不设置弹簧也能工作，不过会出现不希望的对触屏的损伤。销34设有钝的顶部，以免不必要地划伤触屏14的表面。通过用户输入单元，用户促动件26可围绕轴线X随意自由移动。还可得到不同尺寸的径向运动。因为销34，使用者通过触屏就可以检测围绕轴线X的整个角度运动，和检测使用者进行的整个径向运动。从而通过触屏检测对应的角度和径向运动。促动的和检测的角度之间存在轻微差异，因为检测的角度与使用者移动的角度相反。这很容易被所涉及的功能处理或通过设置在电话的单独的运动转换器处理。所有的角度运动和所有的允许的径向运动得到检测。该机构的性质是“模拟的”。

在上面介绍的实施例的变化中，可设置用户促动件和触屏接触件之间的直接角度对应关系。可通过使用一对设置在用户促动件和触屏接触件之间的啮合齿轮来实现。尽管这是一种不那么高效的和价格高的方法。

图5显示了根据本发明的运动输入机构的第二实施例的截面图。其中的电话部件与图4所示的相同，用户促动件也与前面的相同，这些将不再继续介绍。其差别在于触屏接触件是另外的形状。触屏接触件36设置成抛物线形状的盘，面对触屏。在未使用状态下，盘不与触屏14接触。当用户促动件26移动时，盘边沿的一点将与触屏14接触，检测到的点被某个应用利用。通过触屏接触件36，可显示出围绕轴线的自由运动。从而检测出所有的角度运动。角度运动的性质因此是模拟的。径向运动总是具有相同的幅度。径向运动的性质因此是“数字的”。该机构不必设置弹簧，因此也不必进行角度转换。

可通过许多方式来变化盘。其不必是抛物线状，尽管这是优选的方式。盘还可设置多个侧面，如32或64个侧面，分别是曲面的。其位置不能像抛物线盘那样确切地表示。还可以用平面圆盘来代替。

图6显示了图1电话的一些部件的方块示意图。触屏14连接到输入确定单元40，输入确定单元再连接到功能单元38，该功能单元是运行的，其最好是游戏。输入检测单元40确定输入是运动输入或另一种类型的输入。如果是运动输入，将计算转动的角度，可能的径向运动和可能的角度转换。本申请中，用户输入单元与之接触的触屏区域已经限定为功能用户区。当与功能如游戏一起使用运动输入机构时，显示屏的一部分，通常是未被盖覆盖的部分，用于显示游戏，被盖覆盖的其他部分设置成输入部分。游戏按钮19还可以用于除运动外的其他功能，可通过已知的方式作用于触屏。

图7显示了用户促动件的变化。前面介绍的实施例中促动件是杆。但是也可以是十字形的拇指板42，如图7所示；或是圆形的拇指板44，如图8所示。该板还可以有4个角或8个角。因此可能有多种形状。

当使用根据本发明的运动输入机构时，可在电话上设置其他的变化。使电话能够接受多种不同的盖，一种用于游戏，另一种用于打电话等。在这种情况下，电话还可以在主体设置传感器，以感受到设置了盖，和是否处于盖自动连接到触屏的一部分并用于运动输入的状态。还可以用另外的传感器来补充，感受是那一种盖，并根据该另外的传感器自动改变输入检测类型，即，是否检测到普通按钮或根据本发明的用户输入单元。或者，使用者可设定显示区，用于当进入某功能时，通过菜单选择或通过选择感受输入的运动。

前面介绍的输入检测单元可作为一种选择设置成功能单元的一部分，或是某些其他普通单元的一部分。输入检测单元和功能单元一般还设置成具有一种或多种处理器的形式，带有相关的程序存储器，其储存程序代码，以实施单元的功能。

还可以在运动输入机构设置不止一个用户输入单元，不过使便携电子装置需要多个触屏，每个输入单元有一个。另一变化是使用触屏技术，其可同时检测到多个接触点。

通过本发明，提供了一种运动输入机构，允许以“模拟”方式通过触屏显示来检测所有的围绕一般正交于盖的轴线的运动角度，在优选实施例中，还可显示离开轴线的径向运动的幅度。该机构的特征是制造便宜，不包括任何电气元件或其他类型的高价机构。另外的优点是可利用便携电子装置已有的触屏。

改变电话中设置的检测运动输入的软件也不困难，这使得本发明有更大的吸引力。

Claims (11)

1.一种便携电子装置(10)的触屏(14)的运动输入机构，其包括：

固定单元(16)，将所述运动输入机构固定到便携电子装置，具有顶面和底面，所述固定单元还设置成可置于所述触屏的至少一部分上，用户输入单元(18)固定到所述固定单元并延伸穿过所述固定单元，其中，所述用户输入单元包括：

用户促动件(26)，其从所述固定单元的顶面凸出，可由用户触动作自由的角度运动，具有围绕至少正交于所述固定单元的顶面和底面的轴线(X)的旋转角度；和触屏接触件(28，36)，其从所述固定单元的底面突出，当所述机构用于触屏和被用户促动件的使用者触动时，其设置成与触屏接触，接触位置的角度至少对应于所述用户促动件的角度；因此所述用户输入单元的运动可在所述触屏上检测出。

2.根据权利要求1所述的运动输入机构，其特征在于，所述用户促动件和所述触屏接触件通过固定件(30)连接到一起，所述固定件固定到所述固定单元，同时仍允许所述固定件围绕所述轴线作自由运动。

3.根据权利要求1或2所述的运动输入机构，其特征在于，所述触屏接触件(28)包括销(34)，可直接接触所述屏，所述触屏接触件离开所述轴线(X)的径向运动对应于所述用户促动件的径向运动。

4.根据权利要求3所述的运动输入机构，其特征在于，所述触屏接触件还包括弹簧(32)，设置成可压迫所述销与所述触屏接触。

5.根据权利要求1或2所述的运动输入机构，其特征在于，所述触屏接触件(36)包括具有边沿的盘，当所述用户促动件触动时，在所述轴线的固定距离处接触所述屏。

6.根据权利要求5所述的运动输入机构，其特征在于，所述盘具有抛物线形状。

7.一种便携电子装置(10)，包括：

主体，其包括触屏(14)，可检测到使用者对所述触屏的输入；和

运动输入机构，可用于所述触屏，其包括：

固定单元(16)，可固定所述运动输入机构到所述主体，具有顶面和底面，所述单元还设置成置于至少部分的所述触屏上，和

用户输入单元(18)，固定到所述固定单元并延伸穿过所述固定单元，其中所述用户输入单元包括：

用户促动件(26)，其从所述固定单元的顶面凸出，可由用户触动作自由的角度运动，可具有围绕至少正交于所述固定单元的顶面和底面的轴线(X)的旋转角度；和

触屏接触件(28)，设置成从所述固定单元的底面突出，当所述运动输入机构用于触屏和被用户促动件的使用者触动时，其设置成与触屏接触，接触位置的角度至少对应于所述用户促动件的角度；因此所述用户输入单元的运动被所述触屏检测出。

8.根据权利要求7所述的便携电子装置，其特征在于，所述装置还包括输入探测单元(40)，用于确定使用者作用于所述触屏的输入类型。

9.根据权利要求7或8所述的便携电子装置，其特征在于，所述固定单元可转动地连接到所述主体。

10.根据权利要求9所述的便携电子装置，其特征在于，所述主体还包括传感器，可探测固定单元是否处于适当位置，以便所述运动输入机构提供输入到所述触屏。

11.根据权利要求7或8所述的便携电子装置，其特征在于，所述装置是移动电话。

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