DE202004021505U1

DE202004021505U1 - Bewegliches Berührungsfeld mit hinzugefügter Funktionalität

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Publication number: DE202004021505U1
Application number: DE202004021505U
Authority: DE
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2014-08-07
Also published as: JP2010244585A; WO2005019987A3; EP1909161A1; JP2012123849A; JP2007503052A; EP1656599A2; US20170010748A1; JP2009277248A; KR20100024498A; CN102200859B; HK1117929A1; CA2535427A1; EP2090965A1; KR20070119094A; AU2004267727C1; AU2008212040A1; DE202004021453U1; US8749493B2; KR100932037B1; JP2015028821A

Abstract

Tragbare Medienvorrichtung, die aufweist:
ein Gehäuse, und
eine Eingabevorrichtung, die ein Berührungsfeld in dem Gehäuse aufweist, wobei die Eingabevorrichtung konfiguriert ist, sich kardanisch aufgehängt zu bewegen, um dadurch der Eingabevorrichtung zu ermöglichen, sich in mehreren Freiheitsgraden relativ zum Gehäuse zu bewegen und eine Dreheingabe von einem Benutzer zu empfangen, wobei das Gehäuse einen Raum definiert und wobei das Berührungsfeld und das Gehäuse konfiguriert sind, um dem Berührungsfeld zu ermöglichen, in dem Raum des Gehäuses zu schweben, wobei es dadurch beschränkt ist,
wobei das Berührungsfeld mindestens eine Mehrzahl an räumlich getrennten Eingabezonen aufweist, wobei jede der Eingabezonen einen entsprechenden Anzeiger zum Erzeugen eines unterschiedlichen Benutzereingabesignals aufweist, wenn das Berührungsfeld gedrückt wird, wobei das Benutzereingabesignal einer Auswahl des Benutzers zugeordnet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Berührungsfelder. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Berührungsfelder, die beweglich sind, um die Funktionalität des Berührungsfelds zu erhöhen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es gibt heutzutage zahlreiche Arten von Eingabevorrichtungen, um in Bezug auf ein Elektronikgerät für Verbraucher Vorgänge durchzuführen. Die Vorgänge entsprechen im Allgemeinen dem Bewegen eines Zeigers (cursor) und dem Auswählen auf einem Anzeigebildschirm. Beispielsweise können die Eingabevorrichtungen Knöpfe, Schalter, Tastaturen, Mäuse, Rollkugeln (track balls), Berührungsfelder (touch pads), Steuerknüppel (joy sticks), Berührungsbildschirme (touch screens) und Ähnliches umfassen. Jedes dieser Geräte hat Vorteile und Nachteile, die beim Entwerfen des Elektronikgeräts für Verbraucher berücksichtigt werden. Bei tragbaren (handheld) Rechengeräten sind die Eingabevorrichtungen typischerweise unter Knöpfen und Schaltern ausgewählt. Knöpfe und Schalter sind im Allgemeinen von mechanischer Art und bieten eine beschränkte Kontrolle bezüglich der Bewegung eines Zeigers (oder eines anderen Auswahlelementes) und dem Auswählen. Zum Beispiel sind sie im Allgemeinen dafür vorgesehen, den Zeiger in eine bestimmte Richtung zu bewegen (z. B. Pfeiltasten) oder um bestimmte Auswahlen zu treffen (z. B. Eingabe, Löschen, Nummer, usw.). Im Falle von trag baren persönlichen digitalen Assistenten (PDAs) neigt man dazu, Eingabevorrichtungen mit berührungsempfindlichen Anzeigebildschirmen zu verwenden. Wenn ein berührungsempfindlicher Bildschirm verwendet wird, führt der Benutzer eine Auswahl auf dem Anzeigebildschirm durch, indem er mittels eines Stiftes oder Fingers direkt auf Objekte auf dem Bildschirm zeigt.
Bei tragbaren Rechengeräten, wie beispielsweise Laptop-Computern, sind die Eingabevorrichtungen üblicherweise Berührungsfelder. Bei einem Berührungsfeld entspricht die Bewegung eines Eingabezeigers (d. h. eines Cursors) den relativen Bewegungen des Fingers (oder Stiftes) des Nutzers, während der Finger entlang einer Fläche des Berührungsfeldes bewegt wird. Bei Berührungsfeldern kann ebenso eine Auswahl auf dem Anzeigebildschirm durchgeführt werden, wenn ein einfaches oder mehrfaches Antippen auf der Fläche des Berührungsfeldes erfasst wird. In manchen Fällen kann jeglicher Bereich des Berührungsfeldes angetippt werden, und in anderen Fällen kann ein vorgesehener Bereich des Berührungsfeldes angetippt werden. Bei stationären Geräten, wie beispielsweise Tischrechnern (Desktop Computer) werden die Eingabevorrichtungen im Allgemeinen unter Mäusen und Rollkugeln ausgewählt. Bei einer Maus entspricht die Bewegung des Eingabezeigers den relativen Bewegungen der Maus, während der Nutzer die Maus entlang einer Fläche bewegt. Bei einer Rollkugel entspricht die Bewegung des Eingabezeigers den relativen Bewegungen einer Kugel, während der Nutzer die Kugel innerhalb eines Gehäuses verdreht. Sowohl Mäuse als auch Rollkugeln umfassen im Allgemeinen einen oder mehrere Knöpfe, um auf dem Anzeigebildschirm Auswahlen vorzunehmen.
Zusätzlich zur Ermöglichung von Bewegungen von Eingabezeigern und dem Auswählen in Bezug auf eine grafische Benutzeroberfläche (Graphical User Interface, GUI), die auf einem Anzeigebildschirm präsentiert wird, können die Eingabevorrichtungen es dem Nutzer ebenso erlauben, den Anzeigebildschirm in horizontalen oder vertikalen Richtungen zu durchlaufen (scrollen). Zum Beispiel kann eine Maus ein Bildlaufrad (Scrollrad) umfassen, welches es dem Nutzer erlaubt, einfach nur das Bildlaufrad vorwärts oder rückwärts zu rollen, um einen Bildlauf durchzuführen. Zusätzlich können Berührungsfelder besonders vorgesehene aktive Flächen zur Verfügung stellen, die einen Bildlauf umsetzen, wenn der Nutzer oder die Nutzerin seinen oder ihren Finger linear über die aktive Fläche in den x- und y-Richtungen führt. Beide Geräte können den Bildlauf ebenso durch horizontale und vertikale Bildlaufleisten umsetzen, als Teil der grafischen Benutzeroberfläche. Bei Verwendung dieser Technik wird der Bildlauf dadurch umgesetzt, dass man den Eingabezeiger über die gewünschte Bildlaufleiste positioniert, die gewünschte Bildlaufleiste auswählt und die Bildlaufleiste durch Bewegung der Maus oder des Fingers in die y-Richtung (vorwärts und rückwärts) für den vertikalen Bildlauf oder in die x-Richtung (links und rechts) für den horizontalen Bildlauf bewegt.
Bezüglich Berührungsfelder, Mäuse und Rollkugeln wird ein kartesisches Koordinatensystem verwendet, um jeweils die Position des Fingers, der Maus und der Kugel zu überwachen, während sie bewegt werden. Das kartesische Koordinatensystem ist allgemein als ein zweidimensionales Koordinatensystem (x, y) definiert, in welchem die Koordinaten eines Punktes (beispielsweise die Position des Fingers, der Maus oder der Kugel) dessen Abstände von zwei sich überschneidenden, oft rechtwinkligen Geraden sind, wobei der Abstand von jeder von diesen entlang einer geraden Linie gemessen wird, die zueinander parallel sind. Zum Beispiel können die x und y Positionen der Maus, der Kugel und des Fingers überwacht werden. Die x und y Positionen werden dann benutzt, um den Eingabezeiger auf dem Anzeigebildschirm entsprechend zu lokalisieren und zu bewegen.
Weiterhin umfassen Berührungsfelder im Allgemeinen einen oder mehrere Sensoren, um die Nähe des Fingers hierzu zu erfassen. Beispielsweise können die Sensoren auf Widerstandssensorik, Oberflächenschallwellensensorik, Drucksensorik, optischer Sensorik, kapazitiver Sensorik und Ähnlichem basieren. Die Sensoren sind allgemein über das Berührungsfeld verteilt, wobei jeder Sensor eine x, y Position repräsentiert. In den meisten Fällen sind die Sensoren in einem Gitter mit Spalten und Zeilen angeordnet. Dementsprechend werden unterschiedliche x und y Positionssignale, die die x, y Bewegung einer Zeigeeinrichtung auf dem Anzeigebildschirm steuern, erzeugt, wenn ein Finger über das Sensorengitter innerhalb des Berührungsfeldes bewegt wird. Zu Zwecken einer knappen Darstellung wird sich die restliche Beschreibung mit der Beschreibung von kapazitiven Sensortechnologien befassen. Es ist jedoch hervorzuheben, dass andere Technologien ähnliche Merkmale aufweisen.
Berührungsfelder mit kapazitiven Sensoren umfassen im Allgemeinen mehrere Materialschichten. Zum Beispiel kann das Berührungsfeld eine Schutzschicht, eine oder mehrere Elektrodenschichten und eine Schaltplatte umfassen. Typischerweise bedeckt die Schutzschicht die Elektrodenschicht(en), und im Allgemeinen ist die Elektrodenschicht(en) auf einer Frontseite der Schaltplatte angeordnet. Wie es allgemein bekannt ist, ist die Schutzschicht Teil des Berührungsfeldes, das durch den Nutzer berührt wird, um Bewegungen eines Zeigers (Cursors) auf einem Anzeigebildschirm umzusetzen. Die Elektrodenschicht(en) wird andererseits verwendet, um die x, y Position des Fingers des Nutzers zu interpretieren, wenn der Finger des Nutzers auf der Schutzschicht aufliegt oder sich auf dieser bewegt. Die Elektrodenschicht(en) besteht typischerweise aus einer Mehrzahl von Elektroden, die in Spalten und Zeilen positioniert sind, um ein Gitternetz zu bilden. Die Spalten und Zeilen basieren im Allgemeinen auf dem kartesischen Koordinatensystem, und dementsprechend entsprechen die Zeilen und Spalten den x und y Richtungen.
Das Berührungsfeld kann ebenfalls eine Sensorelektronik umfassen, um den Elektroden zugeordnete Signale zu erfassen. Zum Beispiel kann die Sensorelektronik dafür ausgelegt sein, bei jeder der Elektroden die Veränderung in der Kapazität zu erfassen, während der Finger über das Netz fährt. Die Sensorelektronik befindet sich im Allgemeinen auf der Rückseite der Schaltplatte. Zum Beispiel kann die Sensorelektronik eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application specific integrated circuit (ASIC)) umfassen, die dafür konfiguriert ist, die Hö he der Kapazität in jeder der Elektroden zu messen, und die Position der Fingerbewegung auf der Grundlage der Kapazität in jeder der Elektroden zu berechnen. Die ASIC kann auch so konfiguriert sein, dass sie diese Information an ein Rechengerät berichtet.
Mit Bezug auf 1 wird nun ein Berührungsfeld 10 detaillierter beschrieben werden. Das Berührungsfeld ist im Allgemeinen eine kleine rechteckige Fläche, die eine Schutzschicht 12 und eine Mehrzahl von Elektroden 14 umfasst, die sich unterhalb der Schutzschicht 12 befinden. Um die Beschreibung zu erleichtern, wurde ein Abschnitt der Schutzschicht 12 entfernt, um die Elektroden 14 zu zeigen. Jede der Elektroden 14 repräsentiert eine andere x, y Position. Bei einer Konfiguration bildet sich eine winzige Kapazität zwischen einem Finger 16 und den Elektroden 14 in der Nähe des Fingers 16, wenn der Finger 16 sich dem Elektrodennetz 14 annähert. Die Schaltplatte/Sensorelektronik misst die Kapazität und erzeugt ein x, y Eingabesignal 18, das den aktiven Elektroden 14 entspricht, welches an ein Stammgerät (host device) 20 mit einem Anzeigebildschirm 22 gesandt wird. Das x, y Eingabesignal 18 wird verwendet, um die Bewegung eines Zeigers 24 auf einem Anzeigebildschirm 22 zu steuern. Wie es gezeigt ist, bewegt sich der Eingabezeiger in einer ähnlichen x, y Richtung wie die erfasste x, y Fingerbewegung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Berührungsfelder, die in der Lage sind, ein sich hierzu in unmittelbarer Nähe befindliches Objekt zu erfassen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Berührungsfelder, die beweglich sind, um die Funktionalität des Berührungsfelds zu erhöhen. Zum Beispiel kann das Berührungsfeld versenkbar sein, um eine zusätzliche Knopffunktionalität bereitzustellen.
Die Erfindung bezieht sich bei einer Ausführungsform auf eine Eingabevorrichtung. Die Eingabevorrichtung umfasst ein bewegliches Berührungsfeld, das derart konfiguriert ist, dass es ein erstes Steuersignal erzeugt, wenn das bewegliche Berührungsfeld bewegt wird, und ein zweites Steuersignal, wenn ein Objekt über dem beweglichen Berührungsfeld positioniert wird.
Die Erfindung bezieht sich bei einer anderen Ausführungsform auf eine Eingabevorrichtung. Die Eingabevorrichtung umfasst einen Rahmen. Die Eingabevorrichtung umfasst ebenso ein steifes Berührungsfeld, das in seiner Bewegung auf den Rahmen beschränkt ist. Das steife Berührungsfeld ist derart konfiguriert, dass es Verfolgungssignale erzeugt, wenn ein Objekt über dem steifen Berührungsfeld positioniert wird. Die Eingabevorrichtung umfasst weiterhin ein oder mehrere Bewegungsanzeiger, die im Rahmen enthalten sind. Die Bewegungsanzeiger sind derart konfiguriert, dass sie eines oder mehrere Knopf- bzw. Tastensignale erzeugen, wenn das steife Berührungsfeld in Bezug zum Rahmen bewegt wird.
Die Erfindung bezieht sich bei einer anderen Ausführungsform auf eine Eingabevorrichtung. Die Eingabevorrichtung umfasst eine Berührungsfeldgesamtheit und eine Gehäusegesamtheit. Die Berührungsfeldgesamtheit umfasst eine Schaltplatte mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, eine Elektrodenschicht, die auf der ersten Seite der Schaltplatte positioniert ist, eine über der Elektrodenschicht positionierte kosmetische Platte, einen oder mehrere Schalter, die auf der zweiten Seite der Schaltplatte positioniert sind, und eine Versteifungsplatte, die auf der zweiten Seite der Schaltplatte positioniert ist. Die Gehäusegesamtheit umfasst eine Grundplatte, einen Rahmen und eine oder mehrere Rückhalteplatten, die zusammenwirken, um wenigstens einen Abschnitt der Berührungsgesamtheit innerhalb eines durch die Grundplatte, den Rahmen und die eine oder mehrere Rückhalteplatten definierten Raumes beweglich zu beschränken.
Die Erfindung bezieht sich bei einer anderen Ausführungsform auf ein Rechensystem. Das Rechensystem umfasst ein Rechengerät, das Daten empfangen, ver arbeiten und ausgeben kann. Das Rechensystem umfasst ebenso eine Eingabevorrichtung, das derart konfiguriert ist, dass es Daten an das Rechengerät senden kann, um im Rechengerät einen Vorgang durchzuführen. Die Eingabevorrichtung umfasst ein versenkbares Berührungsfeld, das für die Erzeugung von Verfolgungssignalen konfiguriert ist, und einen oder mehrere Bewegungsanzeiger, die zur Erzeugung einer oder mehrerer Knopfsignale bei Versenkung des Berührungsfelds konfiguriert sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung ist beispielhaft und nicht beschränkend in den Figuren der angefügten Zeichnungen veranschaulicht, in welchen ähnliche Bezugszeichen sich auf ähnliche Elemente beziehen, und in welchen:
1 ein vereinfachtes Diagramm eines Berührungsfelds und einer Anzeige ist.
2 eine perspektivische Ansicht einer Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
3A und 3B vereinfachte Seitenansichten einer Eingabevorrichtung mit einem Berührungsfeldknopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind.
4 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer mit einem Rechengerät verbundenen Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
5 ein vereinfachtes perspektivisches Diagramm einer Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
6 eine Seitenansicht eines Berührungsfeldes mit Multiknopfzonen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
7A bis 7D das Berührungsfeld der 6 in Verwendung befindlich zeigen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ein perspektivisches Diagramm einer Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
9 ein perspektivisches Explosionsdiagramm einer Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
10 eine Seitenansicht, im Querschnitt, einer Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
11 eine Seitenansicht, im Querschnitt, einer Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
12 ein perspektivisches Diagramm eines Berührungsfeldes mit Schaltern auf dessen Rückseite gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
13 ein perspektivisches Diagramm eines Medienabspielgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
14 ein perspektivisches Diagramm eines Laptoprechners gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
15 ein perspektivisches Diagramm eines Tischrechners mit einer daran angeschlossenen peripheren Eingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
16 ein perspektivisches Diagramm einer Fernbedienung ist, die eine Eingabevorrichtung verwendet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17 ein perspektivisches Explosionsdiagramm eines Medienabspielgeräts und einer Eingabevorrichtungsgesamtheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
18 eine Seitenansicht der Unterseite eines Medienabspielgeräts ist, das eine Eingabevorrichtung enthält, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
19 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Fernsteuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
20A und 20B Seitenansichten, im Querschnitt, einer Eingabevorrichtungs gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail mit Bezug auf einige der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben werden, wie sie in den angefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details angeführt, um ein volles Verständnis der vorliegenden Erfindung zu gewährleisten. Es wird dem Fachmann jedoch offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung ohne einige oder alle dieser besonderen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen wurden allgemein bekannte Teile und Verfahren nicht im Detail beschrieben, um die vorliegende Erfindung nicht unnötig zu verklären.
2 ist eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer Eingabevorrichtung 30 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Eingabevorrichtung 30 ist allgemein für das Senden von Informationen oder Daten an ein elektronisches Gerät konfiguriert, um einen Vorgang auf einem Anzeigebildschirm (beispielsweise über eine graphische Nutzeroberfläche) durchzuführen. Zum Beispiel kann dies die Bewegung eines Eingabezeigers, das Durchführen einer Auswahl, das Bereitstellen von Instruktionen, usw. sein. Die Eingabevorrichtung kann mit dem Elektronikgerät durch eine Kabel- (beispielsweise Kabel/Verbinder) oder kabellose Verbindung (beispielsweise Infrarot, Bluetooth, usw.) interagieren. Die Eingabevorrichtung 30 kann eine eigenständige Einheit sein, oder es kann in das Elektronikgerät integriert sein. Wenn es sich um eine eigenständige Einheit handelt, besitzt die Eingabevorrichtung typischerweise ihre eigene Umfassung. Wenn sie in ein Elektronikgerät integriert ist, nutzt die Eingabevorrichtung typischerweise die Umfassung des Elektronikgeräts. In beiden Fällen kann die Eingabevorrichtung an die Umfassung strukturell gekoppelt sein, wie beispielsweise durch Schrauben, Schnappelemente, Rückhalteelemente, Klebemittel und Ähnlichem. In manchen Fällen kann die Eingabevorrichtung entfernbar mit dem Elektronikgerät gekoppelt sein, wie beispielsweise durch eine Andockstation. Das Elektronikgerät, mit welchem die Eingabevorrichtung gekoppelt ist, kann jeglichem Elektronikprodukt entsprechen, das einen Verbraucherbezug hat. Beispielsweise kann das Elektronikgerät einem Rechner, wie beispielsweise einem Tischrechner, einem Laptoprechner oder einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einem Medienabspielgerät wie beispielsweise einem Musikabspielgerät, einem Kommunikationsgerät wie beispielsweise ein Mobiltelefon, einem anderen Eingabevorrichtung wie beispielsweise einer Tastatur und Ähnlichem entsprechen.
Wie es in 2 gezeigt ist, umfasst die Eingabevorrichtung 30 einen Rahmen 32 (oder eine Stützstruktur) und ein Berührungsfeld 34. Der Rahmen 32 bietet eine Struktur zum Stützen der Komponenten der Eingabevorrichtung. Der Rahmen 32 in der Form eines Gehäuses kann ebenso die Komponenten der Eingabevorrichtung umfassen oder enthalten. Die Komponenten, umfassend das Berührungsfeld 34, können elektrischen, optischen und/oder mechanischen Komponenten zur Bedienung der Eingabevorrichtung 30 entsprechen.
Das Berührungsfeld 34 stellt eine intuitive Schnittstelle bereit, die zur Bereitstellung einer oder mehrerer Steuerfunktionen konfiguriert ist, zur Steuerung verschiedener Anwendungen, die dem Elektronikgerät zugeordnet sind, mit welchem es verbunden ist. Beispielsweise kann die durch Berührung ausgelöste Steuerfunktion verwendet werden, um auf dem Anzeigebildschirm ein Objekt zu bewegen oder eine Handlung durchzuführen, oder um Auswahlen vorzunehmen oder Befehle abzugeben, die mit der Bedienung des Elektronikgeräts zusammenhängen. Um die durch Berührung ausgelöste Steuerfunktion umzusetzen, kann das Berührungsfeld 34 so angeordnet sein, um Eingaben von einem Finger (oder einem Objekt) zu empfangen, der sich über die Oberfläche des Berührungsfeldes 34 bewegt (beispielsweise linear, radial, rotationsartig, usw.), durch einen Finger, der eine bestimmte Position auf dem Berührungsfeld 34 einnimmt und/oder durch einen Finger, der an einer bestimmten Position des Berührungsfelds 34 auftippt. Es ist anzumerken, dass das Berührungsfeld 34 eine einfache einhändige Bedienung bereitstellt, d. h., das es dem Nutzer erlaubt, mit dem Elektronikgerät mittels eines oder mehrerer Finger zu interagieren.
Das Berührungsfeld 34 kann stark variieren. Zum Beispiel kann das Berührungsfeld 34 ein herkömmliches auf dem kartesischen Koordinatensystem basierendes Berührungsfeld sein, oder das Berührungsfeld 34 kann ein auf einem Polarkoordinatensystem basierendes Berührungsfeld sein. Ein Beispiel eines auf Polarkoordinaten basierenden Berührungsfeldes kann in der Patentanmeldung Nr. 10/188,182, mit Titel "TOUCH PAD FOR HANDHELD DEVICE", eingereicht am 1. Juli 2002, gefunden werden, die hiermit in die vorliegende Offenbarung mit aufgenommen wird. Weiterhin kann das Berührungsfeld 34 in einem relativen und/oder absoluten Modus eingesetzt werden. Im absoluten Modus meldet das Berührungsfeld 34 die absoluten Koordinaten von dort, wo es berührt wird. Zum Beispiel x, y im Falle eines kartesischen Koordinatensystems oder (r, θ) im Fall eines Polarkoordinatensystems. Im relativen Modus meldet das Berührungsfeld 34 die Richtung und/oder den Abstand der Veränderung. Zum Beispiel links/rechts, hoch/runter und Ähnliches. In den meisten Fällen führen die durch das Berührungsfeld 34 erzeugten Signale eine Bewegung auf dem Anzeigebildschirm in einer zur Richtung des Fingers ähnliche Richtung, während dieser über die Oberfläche des Berührungsfelds 34 bewegt wird.
Die Form des Berührungsfeldes 34 kann stark variieren. Zum Beispiel kann das Berührungsfeld 34 kreisförmig, oval, quadratisch, rechteckig, dreieckig und Ähnliches sein. Im Allgemeinen definiert der äußere Umfang des Berührungsfeldes 34 die Bediengrenze des Berührungsfelds 34. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist das Berührungsfeld kreisförmig. Kreisförmige Berührungsfelder ermöglichen es einem Nutzer, einen Finger fortlaufend frei wirbelförmig zu bewegen, d. h., dass der Finger um 360 Grad ohne Unterbrechung gedreht werden kann. Weiterhin kann der Nutzer seinen Finger tangential von allen Seiten rotieren, wodurch sich eine größere Auswahl an Fingerpositionen ergibt. Beide dieser Merkmale können bei Durchführung einer Bildlauffunktion hilfreich sein. Weiterhin entspricht die Größe des Berührungsfelds 34 im Allgemeinen einer Größe, die eine leichte Bedienung durch einen Nutzer erlaubt (beispielsweise die Größe einer Fingerspitze oder größer).
Das Berührungsfeld 34, welches allgemein die Form einer steifen ebenen Plattform hat, umfasst eine berührbare äußere Oberfläche 36 zur Aufnahme eines Fingers (oder Objektes) zur Bedienung des Berührungsfeldes. Obwohl es in der 2 nicht gezeigt ist, befindet sich unterhalb der berührbaren äußeren Oberfläche 36 eine Sensoranordnung, die auf solche Dinge wie den Druck und die Berührung durch einen Finger darauf reagiert. Die Sensoranordnung umfasst typischerweise eine Mehrzahl von Sensor, die konfiguriert sind, aktiv zu werden, wenn der Finger auf ihnen sitzt, sie antippt oder über sie hinweg fährt. Im einfachsten Fall wird jedes Mal ein elektrisches Signal erzeugt, wenn der Finger über einem Sensor positioniert wird. Die Anzahl von Signalen innerhalb eines gegebenen Zeitrahmens kann die Position, die Richtung, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Fingers auf dem Berührungsfeld 34 angegeben, d. h., je mehr Signale vorliegen, um so mehr hat der Nutzer seinen Finger bewegt. In den meisten Fällen werden die Signale durch eine elektronische Schnittstelle überwacht, welche die Anzahl, Kombination und Frequenz der Signale in Position, Richtung, Geschwindigkeit und Beschleunigungsinformation umwandelt. Diese Information kann dann durch das Elektronikgerät verwendet werden, um die erwünschte Steuerfunktion auf dem Anzeigebildschirm durchzuführen. Die Sensoranordnung kann stark variieren. Zum Beispiel können die Sensoren auf Widerstandssensorik, Oberflächenschallwellensensorik, Drucksensorik (beispielsweise Dehnungsmessvorrichtung), optischer Sensorik, kapazitiver Sensorik, und Ähnlichem basieren.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform basiert das Berührungsfeld 34 auf kapazitiver Sensorik. Wie es allgemein bekannt ist, ist ein kapazitiv basiertes Berührungsfeld dafür angeordnet, Veränderungen in der Kapazität zu erfassen, während der Nutzer ein Objekt, wie beispielsweise einen Finger, über das Berüh rungsfeld bewegt. In den meisten Fällen umfasst das kapazitive Berührungsfeld eine Schutzschicht, eine oder mehrere Elektrodenschichten, eine Schaltplatte und zugeordnete Elektronik mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (application specific integrated circuit (ASIC)). Die Schutzschicht befindet sich über den Elektroden; die Elektroden sind auf der oberen Fläche der Schaltplatte montiert; und die ASIC ist auf der Rückfläche der Schaltplatte montiert. Der Schutzschild (die Schutzschicht) dient dazu, die darunter liegenden Schichten zu schützen, und dazu, eine Oberfläche bereitzustellen, damit ein Finger darauf gleiten kann. Die Oberfläche ist im Allgemeinen glatt, so dass der Finger daran nicht hängen bleibt, wenn er bewegt wird. Die Schutzschicht bietet auch eine Isolationsschicht zwischen dem Finger und den Elektrodenschichten. Die Elektrodenschicht umfasst eine Mehrzahl von räumlich getrennten Elektroden. Es kann jegliche geeignete Anzahl von Elektroden verwendet werden. In den meisten Fällen wäre es wünschenswert, die Anzahl der Elektroden zu erhöhen, um eine höhere Auflösung bereitzustellen, d. h., dass mehr Informationen für solche Sachen wie die Beschleunigung verwendet werden können.
Die kapazitive Sensorik arbeitet gemäß den Grundsätzen der Kapazität. Es ist anzumerken, dass, immer wenn zwei elektrisch leitende Elemente sich einander annähern ohne sich zu berühren, deren elektrische Felder interagieren, um eine Kapazität zu bilden. In der oben beschriebenen Konfiguration ist das erste elektrisch leitende Element eine oder mehrere Elektroden, und das zweite elektrisch leitende Element ist der Finger des Nutzers. Dementsprechend bildet sich zwischen dem Finger und den Elektroden in unmittelbarer Nähe zum Finger eine winzige Kapazität, während sich der Finger dem Berührungsfeld nähert. Die Kapazität in jeder der Elektroden wird durch die ASIC gemessen, die sich auf der Rückseite der Schaltplatte befindet. Durch Erfassung von Veränderungen in der Kapazität an jeder der Elektroden kann die ASIC die Position, Richtung, Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fingers bestimmen, während dieser über das Berührungsfeld bewegt wird. Die ASIC kann diese Information auch in einer Form melden, die durch das Elektronikgerät genutzt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Berührungsfeld 34 im Verhältnis zum Rahmen 32 beweglich, um einen anderen Satz an Signalen (andere als nur Verfolgungssignale) auszulösen. Beispielhaft kann das Berührungsfeld 34 in der Form einer steifen ebenen Plattform sich im Verhältnis zum Rahmen 32 drehen, verschwenken, gleiten, versetzen, krümmen und/oder Ähnliches. Das Berührungsfeld 34 kann an den Rahmen 32 gekoppelt sein und/oder kann durch den Rahmen 32 beweglich beschränkt sein. Beispielsweise kann das Berührungsfeld 34 an den Rahmen 32 durch Achsen, Stiftgelenke, Gleitgelenke, Kugel- und Pfannengelenke, Krummgelenke, Magneten, Kissen und/oder Ähnliches gekoppelt sein. Das Berührungsfeld 34 kann auch innerhalb eines Raumes des Rahmens schweben (beispielsweise kardanische Aufhängung). Es ist anzumerken, dass das Eingabevorrichtung 30 zusätzlich eine Kombination von Gelenken wie beispielsweise Schwenk/Schiebegelenke, Schwenk/Krümmgelenke, Schwenk/Kugel- und Pfannengelenke, Verschiebe/Krümmgelenke, und Ähnliches umfassen kann, um den Bewegungsbereich zu erhöhen (beispielsweise Erhöhen des Freiheitsgrads). Wenn es bewegt wird, ist das Berührungsfeld 34 derart konfiguriert, dass es eine Schaltung betätigt, das eines oder mehrere Signale erzeugt. Die Schaltung umfasst im Allgemeinen ein oder mehrere Bewegungsanzeiger wie beispielsweise Schalter, Sensoren, Encoder und Ähnliches.
Ein Beispiel einer Drehplattform, die modifiziert werden kann, um ein Berührungsfeld zu umfassen, kann in der Patentanmeldung Nr. 10/072,765, mit dem Titel "MOUSE HAVING A ROTARM DIAL", eingereicht am 7. Februar 2002, gefunden werden, die hiermit in die vorliegende Offenbarung integriert wird.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform hat das Berührungsfeld 34 die Form eines versenkbaren Knopfes bzw. einer Taste, der/die eine oder mehrere mechanisches Klickhandlungen durchführt. Das heißt, dass ein Abschnitt oder das gesamte Berührungsfeld 34 wie ein Einfach- oder Mehrfachknopf wirkt, so dass eine oder mehrere zusätzliche Knopffunktionen durch Drücken des Berührungsfelds 34 um gesetzt werden können, anstatt das Berührungsfeld anzutippen oder einen getrennten Knopf zu verwenden. Wie es in den 3A und 3B gezeigt ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, ist das Berührungsfeld 34 in der Lage, sich zwischen einer aufrechten Stellung (3A) und einer versenkten Stellung (3B) zu bewegen, wenn auf das Berührungsfeld 34 durch einen Finger 38, eine Handfläche, eine Hand oder ein anderes Objekt eine beträchtliche Kraft ausgeübt wird. Das Berührungsfeld 34 ist typischerweise durch eine Feder in die aufrechte Stellung vorgestellt, wie beispielsweise durch ein Federelement. Das Berührungsfeld 34 bewegt sich in die versenkte Stellung, wenn die Vorstellung durch die Feder durch ein Objekt überwunden wird, das auf das Berührungsfeld 34 drückt.
Wie es in der 3A gezeigt ist, erzeugt das Berührungsfeld 34 in der aufrechten Stellung Verfolgungssignale, wenn ein Objekt wie beispielsweise der Finger eines Nutzers über die obere Oberfläche des Berührungsfeldes in der X, Y Ebene bewegt wird. Wie es in der 3B gezeigt ist, erzeugt das Berührungsfeld 34 in der versenkten Stellung (Z Richtung) ein oder mehrere Knopfsignale. Die Knopfsignale können für diverse Funktionalitäten eingesetzt werden, umfassend aber nicht beschränkt auf die Durchführung von Auswahlen oder das Erteilen von Befehlen, die mit der Bedienung eines Elektronikgeräts zusammenhängen. Beispielhaft können im Falle eines Musikabspielgeräts die Knopffunktionen dem Öffnen eines Menüs, dem Abspielen eines Songs, dem schnellen Vorlauf eines Songs, dem Durchsuchen eines Menüs und Ähnlichem zugeordnet sein. In manchen Fällen kann die Eingabevorrichtung 30 angeordnet sein, um gleichzeitig die Verfolgungssignale und das Knopfsignal bereitzustellen, d. h., gleichzeitiges Niederdrücken des Berührungsfeldes 34 in die z Richtung bei Bewegung in einer Ebene in die x, y Richtungen. In anderen Fällen kann die Eingabevorrichtung 30 angeordnet sein, lediglich ein Knopfsignal bereitzustellen, wenn das Berührungsfeld 34 niedergedrückt ist, und ein Verfolgungssignal, wenn das Berührungsfeld 34 aufrecht ist. Der letztere Fall entspricht allgemein der in den 3A und 3B gezeigten Ausführungsform.
Weiterhin ist das Berührungsfeld 34 zur Betätigung eines oder mehrerer Bewegungsanzeiger konfiguriert, die in der Lage sind, das Knopfsignal zu erzeugen, wenn das Berührungsfeld 34 in die versenkte Stellung bewegt wird. Die Berührungsanzeiger sind typischerweise innerhalb des Rahmens 32 angeordnet und können mit dem Berührungsfeld 34 und/oder dem Rahmen 32 gekoppelt sein. Die Bewegungsanzeiger können jegliche Kombination von Schaltern und Sensoren sein. Schalter sind im Allgemeinen derart konfiguriert, dass sie pulsartige oder binäre Daten bereitstellen, wie beispielsweise aktiviert (on) oder deaktiviert (off). Zum Beispiel kann ein unterseitiger Abschnitt des Berührungsfeldes 34 zur Berührung oder zum Eingriff (und folglich zur Aktivierung) eines Schalters konfiguriert sein, wenn der Nutzer auf das Berührungsfeld 34 drückt. Andererseits sind die Sensoren im Allgemeinen zur Bereitstellung durchgehender oder analoger Daten konfiguriert. Zum Beispiel können die Sensoren zur Messung der Position oder der Kippgröße des Berührungsfeldes 34 im Verhältnis zum Rahmen konfiguriert sein, wenn der Nutzer auf das Berührungsfeld 34 drückt. Jeglicher geeigneter mechanischer, elektrischer und/oder optischer Schalter oder Sensor kann verwendet werden. Zum Beispiel könnten Taster (tact switches), kraftempfindliche Widerstände, Drucksensoren, Proximitätssensoren und Ähnliches verwendet werden. In manchen Fällen wird die Vorstellung durch Feder zur Positionierung des Berührungsfeldes 34 in die aufrechte Stellung durch einen Bewegungsanzeiger bereitgestellt, der eine Federwirkung umfasst.
4 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Rechensystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Rechensystem umfasst allgemein eine Eingabevorrichtung 40, die operativ mit einem Rechengerät 42 verbunden ist. Beispielsweise kann die Eingabevorrichtung 40 allgemein der Eingabevorrichtung 30 entsprechen, die in den 2, 3A und 3B gezeigt ist, und das Rechengerät 42 kann einem Computer, persönlichen digitalen Assistenten (PDA), Medienabspielgerät oder Ähnlichem entsprechen. Wie es gezeigt ist, umfasst die Eingabevorrichtung 40 ein versenkbares Berührungsfeld 44 und einen oder mehrere Bewegungsanzeiger 46. Das Berührungsfeld 44 ist derart konfiguriert, dass es Verfolgungssignale erzeugt, und der Bewegungsanzeiger 46 ist derart konfiguriert, dass er ein Knopfsignal erzeugt, wenn das Berührungsfeld versenkt wird. Obwohl das Berührungsfeld 44 stark variieren kann, umfasst das Berührungsfeld 44 bei dieser Ausführungsform Kapazitivsensoren 48 und ein Steuersystem 50, um die Positionssignale von den Sensoren 48 zu erhalten und die Signale dem Rechengerät 42 bereitzustellen. Das Steuersystem 50 kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application specific integrated circuit (ASIC)) umfassen, die derart konfiguriert ist, dass sie die Signale von den Sensoren 48 überwacht, die Winkelposition, Richtung, Geschwindigkeit und Beschleunigung der überwachten Signale berechnet und diese Information an einen Prozessor des Rechengeräts 42 berichtet. Der Bewegungsanzeiger 46 kann ebenso stark variieren. Bei dieser Ausführungsform hat jedoch der Bewegungsanzeiger 46 die Form eines Schalters, der ein Knopfsignal erzeugt, wenn das Berührungsfeld 44 versenkt wird. Der Schalter 46 kann einem mechanischen, elektrischen oder optischen Schalter entsprechen. Bei einer besonderen Ausführungsform ist der Schalter 46 ein mechanischer Schalter, der ein hervorstehendes Betätigungsglied 52 umfasst, das durch das Berührungsfeld 44 niedergedrückt werden kann, um ein Knopfsignal zu erzeugen. Zum Beispiel kann der Schalter ein Taster sein.
Sowohl das Berührungsfeld 44 als auch der Schalter 46 sind operativ mit dem Rechengerät 42 über eine Kommunikationsschnittstelle 54 verbunden. Die Kommunikationsschnittstelle stellt einen Verbindungspunkt für direkte oder indirekte Verbindung zwischen der Eingabevorrichtung und dem Elektronikgerät bereit. Die Kommunikationsschnittstelle 54 kann von der Art eines Kabels sein (Kabel, Drähte, Verbinder) oder kabellos sein (beispielsweise Sender/Empfänger).
Mit Bezug auf das Rechengerät 42 umfasst das Rechengerät 42 im Allgemeinen einen Prozessor 54 (beispielsweise CPU oder Mikroprozessor), der zur Durchführung von Befehlen und zum Ausführen von Vorgängen konfiguriert ist, die mit dem Rechengerät 42 zusammenhängen. Zum Beispiel kann der Prozessor unter Verwendung von Instruktionen, die z. B. aus einem Speicher geholt werden, den Empfang und die Verarbeitung von Eingabe- und Ausgabedaten zwischen Komponenten des Rechengeräts 42 steuern. In den meisten Fällen führt der Prozessor 54 Befehle unter der Steuerung eines Betriebssystems oder anderer Software aus. Der Prozessor 54 kann ein Einzelchipprozessor sein oder kann mit mehreren Komponenten implementiert sein.
Das Rechengerät 42 umfasst ebenso eine Eingabe/Ausgabe (input/output, I/O) Steuerung 56, die operativ mit dem Prozessor 54 gekoppelt ist. Die (I/O) Steuerung 56 kann in den Prozessor 54 integriert sein oder, wie gezeigt, eine getrennte Komponente sein. die I/O Steuerung 56 ist zur Steuerung von Interaktionen mit einem oder mehreren I/O Geräten konfiguriert, die mit dem Rechengerät 42 gekoppelt werden können, wie beispielsweise die Eingabevorrichtung 40. Die I/O Steuerung 56 arbeitet allgemein durch Austausch von Daten zwischen dem Rechengerät 42 und den I/O Geräten, die mit dem Rechengerät 42 zu kommunizieren wünschen.
Das Rechengerät 42 umfasst ebenso einen Anzeigesteuerung 58, die mit dem Prozessor 54 operativ gekoppelt ist. Die Anzeigesteuerung 58 kann in dem Prozessor 54 integriert sein, oder, wie gezeigt, kann es sich um eine getrennte Komponente handeln. Die Anzeigesteuerung 58 ist zur Verarbeitung von Anzeigebefehlen konfiguriert, um Texte und Grafiken auf einem Anzeigebildschirm 60 zu erzeugen. Beispielhaft kann der Anzeigebildschirm 60 eine monochrome Anzeige, eine color graphics adapter (CGA) Anzeige, eine enhanced graphics adapter (EGA) Anzeige, eine variable graphics array (VGA) Anzeige, eine Super VGA Anzeige, eine Flüssigkristallanzeige (beispielsweise aktive Matrix, passive Matrix und Ähnliches), eine Kathodenstrahlröhre (cathode ray tube, CRT), eine Plasmaanzeige und Ähnliches sein. Bei der veranschaulichten Ausführungsform entspricht das Anzeigegerät einer Flüssigkristallanzeige (liquid crystal display, LCD).
In den meisten Fällen arbeitet der Prozessor 54 zusammen mit einem Betriebssystem, um Computercode auszuführen und Daten zu erzeugen und zu verwenden. Der Computercode und die Daten können sich innerhalb eines Programmspeicherbereichs 62 befinden, der operativ mit dem Prozessor 54 gekoppelt ist. Der Programmspeicherbereich 62 bietet allgemein einen Platz, um Daten vorzuhalten, die durch das Rechengerät 42 verwendet werden. Beispielsweise kann der Programmspeicherbereich Festwertspeicher (Read-Only Memory, ROM), Speicher mit wahlfreiem Zugriff (Random-Access Memory, RAM), ein Festplattenlaufwerk und/oder Ähnliches umfassen. Der Computercode und die Daten könnten sich ebenso auf einem entfernbaren Programmmedium befinden, und bei Bedarf in das Rechengerät geladen oder auf diesem installiert werden. Bei einer Ausführungsform ist der Programmspeicherbereich 62 dafür konfiguriert, Information zur Steuerung der Art und Weise, in welcher die durch die Eingabevorrichtung erzeugten Verfolgungs- und Knopfsignale durch das Rechengerät 42 verwendet werden, zu speichern.
5 ist ein vereinfachtes perspektivisches Diagramm einer Eingabevorrichtung 70, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie die gemäß der Ausführungsform der 3 gezeigte Eingabevorrichtung schließt die Eingabevorrichtung 70 direkt die Funktionalität eines Knopfes (oder Knöpfe) in ein Berührungsfeld 72 mit ein, d. h., das Berührungsfeld wirkt wie ein Knopf. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch das Berührungsfeld 72 in eine Mehrzahl von unabhängigen und räumlich getrennten Knopfzonen 74 unterteilt. Die Knopfzonen 74 stellen Bereiche des Berührungsfeldes 72 dar, die durch einen Nutzer bewegt werden können, um getrennte Knopffunktionen umzusetzen. Die gestrichelten Linien stellen Flächen des Berührungsfelds 72 dar, die eine einzelne Knopfzone bilden. Es kann jegliche Anzahl von Knopfzonen verwendet werden. Zum Beispiel zwei oder mehr, vier, acht usw. Bei der veranschaulichten Ausführungsform umfasst das Berührungsfeld 74 vier Knopfzonen 74A–74D.
Es ist hervorzuheben, dass die durch das Drücken einer jeden Knopfzone erzeugten Knopffunktionen das Auswählen eines Objekts auf dem Bildschirm, das Öffnen einer Datei oder eines Dokuments, das Ausführen von Befehlen, das Starten eines Programms, das Anschauen eines Menüs, und/oder Ähnliches umfassen können. Die Knopffunktionen können ebenso Funktionen umfassen, die es einfacher machen, durch das Elektroniksystem zu navigieren, wie beispielsweise Zoom, Bildlauf, (scroll), das Öffnen unterschiedlicher Menüs, das Zurücksetzen des Eingabezeigers, das Durchführen von Tastatur bezogenen Handlungen wie Eingabe, Löschen, Einfüngen, Seite hoch/runter, und Ähnliches. Im Falle eines Musikabspielgeräts kann eine der Knopfzonen verwendet werden, um ein Menü auf dem Anzeigebildschirm einzusehen, eine zweite Knopfzone kann verwendet werden, um Vorwärts eine Songliste zu durchsuchen oder einen derzeit gespielten Song schnell nach vorne zu spulen, eine dritte Knopfzone kann verwendet werden, um eine Songliste rückwärts zu durchsuchen oder einen derzeit gespielten Song schnell zurückzuspulen, und eine vierte Knopfzone kann verwendet werden, um einen derzeit gespielten Song in eine Pause zu versetzen oder anzuhalten.
Genauer gesagt ist das Berührungsfeld 72 in der Lage, sich im Verhältnis zum Rahmen 76 zu bewegen, um so für jede der Knopfzonen 74A–D einen Klickvorgang zu erzeugen. Der Rahmen 76 kann aus einer einzigen Komponente bestehen, oder es kann sich um eine Kombination von zusammengesetzten Komponenten handeln. Die Klickvorgänge sind allgemein so ausgelegt, um einen oder mehrere Bewegungsanzeiger zu betätigen, die sich innerhalb des Rahmens 76 befinden. Das heißt, dass eine bestimmte Knopfzone, die sich von einer ersten Position (beispielsweise aufrecht) in eine zweite Position (beispielsweise versenkt) bewegt, die Betätigung eines Bewegungsanzeigers verursacht. Die Bewegungsanzeiger sind derart konfiguriert, dass sie Bewegungen der Knopfzonen während des Klickvorgangs erfassen und den Bewegungen entsprechende Signale an das Elektronikgerät aussenden. Beispielsweise können die Bewegungsanzeiger Schalter, Sensoren und/oder Ähnliches sein.
Die Anordnung der Bewegungsanzeiger kann stark variieren. Bei einer Ausführungsform kann die Eingabevorrichtung für jede Knopfzone 74 einen Bewegungsanzeiger umfassen. Das heißt, dass es einen Bewegungsanzeiger geben kann, der jeder Knopfzone 74 entspricht. Zum Beispiel, wenn zwei Knopfzonen vorliegen, wird es zwei Bewegungsanzeiger geben. Bei einer anderen Ausführungsform können die Bewegungsanzeiger in einer Art angeordnet sein, welche das Vorhandensein eines Bewegungsanzeigers für jede Knopfzone 74 simuliert. Zum Beispiel können zwei Bewegungsanzeiger verwendet werden, um drei Knopfzonen zu bilden. Bei einer anderen Ausführungsform können die Bewegungsanzeiger zur Bildung größerer oder kleinerer Knopfzonen konfiguriert sein. Beispielhaft kann dies durch umsichtige Positionierung der Bewegungsanzeiger erzielt werden, oder durch Verwendung mehr als eines Bewegungsanzeigers für jede Knopfzone. Es ist darauf hinzuweisen, dass die obigen Ausführungsformen nicht beschränkend sind, und dass die Anordnungen der Bewegungsanzeiger gemäß den besonderen Anforderungen eines jeden Geräts variieren können.
Die Bewegungen einer jeden der Knopfzonen 74 können durch diverse Drehungen, Schwenkungen, Translationen, Biegungen und Ähnlichem bereitgestellt sein. Bei einer Ausführungsform ist das Berührungsfeld 72 im Verhältnis zum Rahmen 76 in Form einer kardanischen Aufhängung konfiguriert, um so Klickvorgänge für jede der Knopfzonen zu erzeugen. Unter einer kardanischen Aufhängung ist allgemein zu verstehen, dass das Berührungsfeld 72 in der Lage ist, im Verhältnis zum Rahmen 76 im Raum zu schweben, während es weiterhin durch diesen beschränkt wird. Die kardanische Aufhängung kann es erlauben, das Berührungsfeld 72 gemäß einem oder mehreren Freiheitsgraden (degrees of freedom (DOF)) in Bezug zum Gehäuse zu bewegen. Zum Beispiel Bewegungen in den x, y und/oder z Richtungen und/oder Drehungen um die x, y und/oder z Achsen (θ_x, θ_y, θ_z).
Mit Bezug auf die 6 wird nun eine besondere Umsetzung des Berührungsfeldes 72 mit Mehrfachknopfzone der 5 beschrieben. Bei dieser Ausführungs form umfasst die Eingabevorrichtung 70 einen Bewegungsanzeiger 78 für jede der in der 5 gezeigten Knopfzonen 74A–D. Das heißt, dass unter jeder der Knopfzonen 74A–D ein Bewegungsanzeiger 78 angeordnet ist. Weiterhin ist das Berührungsfeld 72 im Verhältnis zum Rahmen 76 kardanisch aufgehängt, um Klickvorgänge für jede der Knopfzonen 74A–D bereitzustellen. Die Aufhängung wird allgemein dadurch erreicht, dass das Berührungsfeld 72 innerhalb des Rahmens 76 in seiner Bewegung eingeschränkt wird.
Wie es in 6 gezeigt ist, umfasst das Berührungsfeld 72 diverse Schichten, umfassend eine steife Plattform 80 und eine berührungsempfindliche Fläche 82 zur Verfolgung von Fingerbewegungen. Bei einer Ausführungsform basiert das Berührungsfeld 72 auf kapazitiver Sensorik und folglich umfasst die steife Plattform 80 eine Schaltplatte 84, und die berührungsempfindliche Fläche 82 umfasst eine Elektrodenschicht 86 und eine Schutzschicht 88. Die Elektrodenschicht 86 ist auf der oberen Oberfläche der Schaltplatte 84 angeordnet, und die Schutzschicht 88 ist über der Elektrodenschicht 86 angeordnet. Auch wenn dies in der 6 nicht gezeigt ist, kann die steife Plattform 80 ebenso eine Versteifungsplatte umfassen, um die Schaltplatte 84 zu versteifen.
Die Bewegungsanzeigen 78 können stark variieren, jedoch haben sie bei dieser Ausführungsform die Form von mechanischen Schaltern. Die mechanischen Schalter 78 sind typischerweise zwischen der Plattform 80 und dem Rahmen 76 angeordnet. Die mechanischen Schalter 78 können an dem Rahmen 76 oder der Plattform 80 befestigt sein. Bei der veranschaulichten Ausführungsform sind die mechanischen Schalter 78 an der Rückseite der Schaltplatte 84 der Plattform 80 befestigt, wodurch eine integrierte Einheit gebildet wird. Sie sind allgemein an Orten befestigt, an welchen sie sich unterhalb der passenden Knopfzone 74A–D befinden. Wie es gezeigt ist, umfassen die mechanischen Schalter 78 Betätigungsglieder 90, die durch Federn vorgestellt sind, so dass sie sich von der Schaltplatte 84 weg erstrecken. Auf diese Weise wirken die mechanischen Schalter 78 als Füße zur Stützung des Berührungsfeldes 72 in seiner aufrechten Position inner halb des Rahmens 76 (d. h., dass die Betätigungsglieder 90 auf dem Rahmen 76 aufliegen). Beispielhaft können die mechanischen Schalter Tasten entsprechen, und insbesondere gekapselten Haubenschaltern der Oberflächenmontagetechnik (enclosed SMT dome switches) (Haubenschalter, die für die Oberflächenmontagetechnik abgepackt sind).
Weiterhin ist die integrierte Einheit, gebildet aus dem Berührungsfeld 72 und den Schaltern 78, auf einen Raum 92 beschränkt, der im Rahmen 76 ausgebildet ist. Die integrierte Einheit 72/78 ist in der Lage, sich innerhalb des Rahmens 92 zu bewegen, wobei sie dennoch durch die Wände des Rahmens 76 daran gehindert ist, sich völlig aus dem Raum 92 hinauszubewegen. Die Form des Raumes 92 stimmt allgemein mit der Form der integrierten Einheit 72/78 überein. Auf diese Weise ist die Einheit entlang den X und Y Achsen über eine Seitenwand 94 des Rahmens 76 im Wesentlichen eingeschränkt, ebenso entlang der Z Achse, und in Drehung um die X und Y Achse über eine obere Wand 96 und eine untere Wand 100 des Rahmens 76. Es kann ein kleiner Spalt zwischen den Seitenwänden und der Plattform vorgesehen sein, um es dem Berührungsfeld zu erlauben, sich ohne Behinderung in seine vier Positionen zu bewegen (beispielsweise ein klein wenig Spiel). In manchen Fällen kann die Plattform 80 Kragen umfassen, die sich entlang der X und Y Achse erstrecken, um eine Drehung um die Z Achse zu verhindern. Weiterhin umfasst die obere Wand 96 eine Öffnung 102 zur Bereitstellung des Zugangs zur berührungsempfindlichen Fläche 82 des Berührungsfelds 72. Die durch die mechanischen Schalter 78 bereitgestellte Federkraft versetzt das Berührungsfeld 72 in schlüssigen Eingriff mit der oberen Wand 96 des Rahmens 76 (beispielsweise die aufrechte Position), und die Aufhängung eliminiert im Wesentlichen dazwischen befindliche Lücken und Brüche.
Mit Bezug auf die 7A–7D, gemäß einer Ausführungsform, drückt ein Nutzer einfach auf die obere Fläche des Berührungsfeldes 72 am Ort der gewünschten Knopfzone 74A–D, um den Schalter 78 zu aktivieren, der unterhalb der gewünschten Knopfzone 74A–D angeordnet ist. Wenn sie aktiviert sind, erzeugen die Schalter 78 Knopfsignale, die durch ein Elektronikgerät verwendet werden können. Bei all diesen Figuren arbeitet die durch den Finger bereitgestellte Kraft gegen die Federkraft des Schalters 78, bis der Schalter 78 aktiviert ist. Obwohl die Plattform 80 im Wesentlichen innerhalb des Raumes des Rahmens 76 schwebt, wenn der Nutzer auf eine Seite des Berührungsfeldes 72 drückt, tritt die entgegen gesetzte Seite mit der oberen Wand 96 in Berührung, was eine Verschwenkung des Berührungsfeldes 72 um den Berührungspunkt verursacht, ohne Betätigung des entgegen gesetzten Schalters 78. Im Wesentlichen schwenkt das Berührungsfeld 72 um vier verschiedene Achsen, obwohl zwei dieser Achsen im Wesentlichen parallel zueinander sind. Wie es in der 7A gezeigt ist, schwenkt das Berührungsfeld 72 um den Kontaktpunkt 104A, wenn ein Nutzer die Knopfzone 74A auswählt, was eine Aktivierung des mechanischen Schalters 78A verursacht. Wie es in 7B gezeigt ist, schwenkt das Berührungsfeld 72 um den Kontaktpunkt 104D, wenn ein Nutzer die Knopfzone 74D auswählt, wodurch eine Aktivierung des mechanischen Schalters 78D verursacht wird. Wie es in 7C gezeigt ist, schwenkt das Berührungsfeld 72 um den Kontaktpunkt 104C, wenn ein Nutzer die Knopfzone 74C auswählt, wodurch eine Aktivierung des mechanischen Schalters 78C verursacht wird. Wie es in 7D gezeigt ist, schwenkt das Berührungsfeld 72 um den Kontaktpunkt 104B, wenn ein Nutzer die Knopfzone 74B auswählt, wodurch eine Aktivierung des mechanischen Schalters 78B verursacht wird.
Die 8–11 sind Diagramme einer Eingabevorrichtung 120 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer zusammengesetzten Eingabevorrichtung 120 und 9 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer auseinander genommenen Eingabevorrichtung 120. Die 10 und 11 sind Seitenansichten, im Querschnitt, der Eingabevorrichtung 120 im zusammengesetzten Zustand (jeweils entlang der Linien 10-10' und 11-11'). Beispielhaft kann die Eingabevorrichtung 120 allgemein dem Eingabevorrichtung entsprechen, das in den 5–7 beschrieben ist. Im Unterschied zum Eingabevorrichtung der 5 bis 7 umfasst jedoch die in diesen Figuren gezeig te Eingabevorrichtung 120 einen getrennten mechanischen Knopf 122, der im Zentrum des Berührungsfeldes 124 angeordnet ist, das vier Knopfzonen 126A–D ausweist. Der getrennte mechanische Knopf 122 erhöht weiterhin die Knopffunktionalität der Eingabevorrichtung 120 (beispielsweise von vier auf fünf).
Mit Bezug auf die 9 bis 11 umfasst das Eingabevorrichtung 120 eine kreisförmige Berührungsfeldgesamtheit 130 und ein Gehäuse 132. Die kreisförmige Berührungsfeldgesamtheit 130 wird durch eine kosmetische Scheibe 134, eine Schaltplatte 136, eine Versteifungsplatte 138 und eine Knopfkappe 140 gebildet. Die Schaltplatte 136 umfasst eine Elektrodenschicht 148 an der Oberseite und vier mechanische Schalter 150 an der Unterseite (siehe 12). Die Schalter 150 können stark variieren. Im Allgemeinen können sie Tasten entsprechen. Insbesondere entsprechen sie gepackten oder gekapselten Haubenschaltern die nach der Oberflächenmontagetechnik montiert sind. Beispielsweise können Haubenschalter eingesetzt werden, die von APLS aus Japan hergestellt werden. Auch wenn dies nicht gezeigt ist, umfasst die Rückseite der Schaltplatte 136 ebenso Unterstützungsschaltungen für das Berührungsfeld (beispielsweise ASIC, Verbinder, usw.). Die kosmetische Scheibe 134, die an der Oberseite der Schaltplatte 136 befestigt ist, ist zum Schützen der darauf befindlichen Elektrodenschicht 148 konfiguriert. Die kosmetische Scheibe 134 kann aus jeglichem geeigneten Material gebildet sein, obwohl sie typischerweise aus einem nicht leitenden Material gebildet ist, wenn Kapazitivsensorik verwendet wird. Beispielhaft kann die kosmetische Scheibe aus Plastik, Glas, Holz und Ähnlichem bestehen. Weiterhin kann die kosmetische Scheibe 134 unter Verwendung jeglicher geeigneter Befestigungsmittel an der Schaltplatte 136 befestigt sein, umfassend aber nicht beschränkt auf Haftmittel, Kleber, Schnapper, Schrauben und Ähnlichem. Bei einer Ausführungsform befindet sich doppelseitiges Klebeband zwischen der Schaltplatte 136 und der kosmetischen Scheibe 134, um die kosmetische Scheibe 134 an der Schaltplatte 136 zu befestigen.
Die Versteifungsplatte 138, die an der Rückseite der Schaltplatte 136 befestigt ist, ist zur Stärkung der Steifigkeit der Schaltplatte 136 konfiguriert. Es ist anzumerken, dass Schaltplatten üblicherweise eine gewisse Biegsamkeit aufweisen. Die Versteifungsplatte 138 verringert die Biegsamkeit um eine rigide Struktur zu bilden. Die Versteifungsplatte 138 umfasst eine Mehrzahl von Löchern. Einige der Löcher 152 sind für die Aufnahme der vier mechanischen Schalter 150 durch diese konfiguriert, während andere Löcher, wie die Löcher 154 und 156 als Aussparungen für Komponenten (oder andere Schalter) verwendet werden können. Die Versteifungsplatte 138 umfasst ebenso eine Mehrzahl Vorsprünge 158, die sich von dem äußeren peripheren Rand der Versteifungsplatte 138 erstrecken. Die Vorsprünge 158 sind zum Festlegen der Achsen konfiguriert, um welche die Berührungsfeldgesamtheit 130 schwenkt, um einen Klickvorgang für jede der Knopfzonen 126A–D zu bilden, und ebenso um die Berührungsfeldgesamtheit 130 innerhalb des Gehäuses 132 zu halten. Die Versteifungsplatte kann aus jeglichem starren Material bestehen. Zum Beispiel kann die Versteifungsplatte aus Stahl, Plastik und Ähnlichem bestehen. In manchen Fällen kann der Stahl beschichtet sein. Weiterhin kann die Versteifungsplatte 138 an der Schaltplatte 136 befestigt sein, unter Verwendung jeglichen geeigneten Befestigungsmittels, umfassend aber nicht beschränkt auf Haftmittel, Kleber, Schnapper, Schrauben und Ähnlichem. Bei einer Ausführungsform befindet sich doppelseitiges Klebeband zwischen der Schaltplatte 136 und der Versteifungsplatte 138, um die Versteifungsplatte 138 an der Schaltplatte 136 zu befestigen.
Weiterhin ist die Knopfkappe 140 zwischen der kosmetischen Scheibe 134 und der Oberseite der Schaltplatte 136 angeordnet. Ein Abschnitt der Knopfkappe 140 ist derart konfiguriert, dass er durch eine Öffnung 160 in der kosmetischen Scheibe 134 hervorsteht, während ein anderer Abschnitt in einem Raum zurückgehalten wird, der zwischen der kosmetischen Scheibe 134 und der oberen Fläche der Schaltplatte 134 gebildet ist (siehe 10 und 11). Der hervorstehende Abschnitt der Knopfkappe 140 kann gedrückt werden, um einen Schalter 150E zu aktivieren, der sich unterhalb der Knopfkappe 140 befindet. Der Schalter 150E ist an dem Gehäuse 132 befestigt und durchdringt Öffnungen in der Versteifungsplatte 138, der Schaltplatte 136 und der kosmetischen Scheibe 134. Im zusammengesetzten Zustand zwingt das Betätigungsglied des Schalters 150E die Knopfkappe 140 über ein Federelement in eine aufrechte Stellung, wie es in den 10 und 11 gezeigt ist.
Andererseits ist das Gehäuse 132 aus einer Grundplatte 142, einem Rahmen 144 und einem Paar von Rückhalteplatten 146 gebildet. Im zusammengesetzten Zustand definieren die Rückhalteplatten 146, die Grundplatte 142 und der Rahmen 144 einen Raum 166 zur beweglichen Beschränkung der Versteifungsplatte 138 auf das Gehäuse 132. Der Rahmen 144 umfasst eine Öffnung 168 zum Empfang der Versteifungsplatte 138. Wie es gezeigt ist, stimmt die Form der Öffnung 168 mit der Form der Versteifungsplatte 138 überein. In der Tat umfasst die Öffnung 168 Ausrichtungskerben 170 zur Aufnahme der Vorsprünge 158 der Versteifungsplatte 138. Die Ausrichtungskerben 170 wirken mit den Vorsprüngen 158 zusammen, um die Berührungsfeldgesamtheit 130 in der X und Y Ebene zu positionieren, eine Drehung um die Z Achse zu verhindern, und um Schwenkbereiche zur Bildung der Klickvorgänge festzulegen, die jeder Knopfzonen 124A–D zugeordnet sind. Die Grundplatte 142 verschließt die Unterseite der Öffnung 168, und die Ecken der Rückhalteplatten 146 sind über den Vorsprüngen 158 und den Ausrichtungskerben 170 positioniert, wodurch die Versteifungsplatte 138 innerhalb des Raumes 166 des Gehäuses 132 gehalten wird.
Wie es in den 10 und 11 gezeigt ist, ist der Rahmen 144 an der Grundplatte 142 befestigt, und die Rückhalteplatten 146 sind an dem Rahmen 144 befestigt. Jegliches geeignetes Befestigungsmittel kann verwendet werden, umfassend aber nicht beschränkt auf Kleber, Haftmittel, Schnapper, Schrauben und Ähnliches. Bei einer Ausführungsform sind die Rückhalteplatten 146 an dem Rahmen 144 über doppelseitiges Klebeband befestigt, und der Rahmen 144 ist an der Grundplatte 142 über Schrauben befestigt, die sich an den Ecken des Rahmens/der Grundplatte befinden. Die Teile des Gehäuses 132 können aus diversen strukturel len Materialien wie beispielsweise Metalle, Kunststoffe und Ähnlichem gebildet sein.
Bei dieser Konfiguration, wenn ein Nutzer eine Knopfzone 126 niederdrückt, werden die Vorsprünge 158 auf der anderen Seite der Knopfzone 126, die sich innerhalb der Ausrichtkerben 170 befinden, gegen die Rückhalteplatten 146 festgelegt. Wenn sie festgelegt sind, definiert der Kontaktpunkt zwischen den Vorsprüngen 158 und den Rückhalteplatten 146 die Achse, um welche die Berührungsfeldgesamtheit 130 im Verhältnis zum Gehäuse 132 schwenkt. Beispielhaft legen die Vorsprünge 158A und 158B die Achse für die Knopfzone 126A fest, legen die Vorsprünge 158C und 158D die Achse für die Knopfzone 126D fest, legen die Vorsprünge 158A und 158C die Achse für die Knopfzone 126C fest, und legen die Vorsprünge 158B und 158D die Achse für die Knopfzone 126D fest. Zur weiteren Veranschaulichung, wenn ein Nutzer auf die Knopfzone 126A drückt, bewegt sich die Berührungsfeldgesamtheit 130 im Bereich der Knopfzone 126A nach unten. Wenn sich die Knopfzone 126A entgegen der Federkraft des Schalters 150A nach unten bewegt, werden die gegenüberliegenden Vorsprünge 158A und 158B gegen die Ecken der Rückhalteplatten 146 festgelegt.
Obwohl es nicht gezeigt ist, kann die Berührungsfeldgesamtheit 130 in manchen Fällen über eine Hintergrundbeleuchtung verfügen. Zum Beispiel kann die Schaltplatte auf jeder Seite mit Licht aussendenden Dioden (LEDs) bestückt sein, um Knopfzonen anzuzeigen, zusätzliche Rückmeldung bereitzustellen, und Ähnlichem.
Wie vorher erwähnt, können die hier beschriebenen Eingabevorrichtungen in ein Elektronikgerät integriert sein, oder es kann sich um getrennte eigenständige Geräte handeln. Die 13 und 14 zeigen einige Umsetzungen einer Eingabevorrichtung 200, das in ein Elektronikgerät integriert ist. In der 13 ist das Eingabevorrichtung 200 in ein Medienabspielgerät 202 eingebaut. In 14 ist das Eingabevorrichtung 200 in einen Laptopcomputer 204 eingebaut. Andererseits zeigen die 15 und 16 einige Umsetzungen der Eingabevorrichtung 200 als eigenständige Einheit. In 15 ist die Eingabevorrichtung 200 ein Peripheriegerät, das mit einem Tischrechner 206 verbunden ist. In 16 ist die Eingabevorrichtung 200 eine Fernsteuerung, die drahtlos mit einer Andockstation 208 mit einem darin angedockten Medienabspielgerät 210 in Verbindung steht. Es ist jedoch anzumerken, dass die Fernsteuerung ebenso derart konfiguriert sein kann, dass sie direkt mit dem Medienabspielgerät (oder einem anderen Elektronikgerät) interagiert, wodurch das Bedürfnis für eine Andockstation wegfällt. Ein Beispiel einer Andockstation für ein Medienabspielgerät kann in der Patentanmeldung Nr. 10/423,490, "MEDIA PLAYER SYSTEM", eingereicht am 25. April 2003 gefunden werden, die hiermit in die vorliegende Offenbarung mit aufgenommen wird. Es ist hervorzuheben, dass diese besonderen Ausführungsformen nicht beschränkend sind, und dass zahlreiche andere Geräte und Konfigurationen verwendet werden können.
Mit Rückbezug auf 13 wird nun das Medienabspielgerät 202 detaillierter beschrieben. Der Begriff "Medienabspielgerät" bezieht sich allgemein auf Rechengeräte, die dafür ausgelegt sind, Medien wie Audio, Video oder andere Bilder zu verarbeiten, wie beispielsweise Musikabspielgeräte, Videospielgeräte, Videoabspielgeräte, Videorecorder, Kameras und Ähnliches. In manchen Fällen umfassen die Medienabspielgeräte eine einzige Funktionalität (beispielsweise ein Medienabspielgerät, das zum Abspielen von Musik ausgelegt ist), und in anderen Fällen umfassen die Medienabspielgeräte mehrere Funktionalitäten (beispielsweise ein Medienabspielgerät, das Musik abspielt, Videos anzeigt, Bilder speichert und Ähnliches). In jeglichem Fall sind diese Geräte im Allgemeinen tragbar, um es einem Nutzer zu erlauben, sich Musik anzuhören, Spiele zu spielen oder Videos abzuspielen, Videos aufzunehmen oder Bilder aufzunehmen, egal wohin der Nutzer sich auch begibt.
Bei einer Ausführungsform ist das Medienabspielgerät ein Handgerät (handheld device), das derartige Ausmaße hat, dass es in einer Tasche des Nutzers unterge bracht werden kann. Durch die Taschengröße muss der Nutzer das Gerät nicht direkt tragen, und folglich kann das Gerät fast überall dorthin mitgenommen werden, wohin der Nutzer sich begibt (beispielsweise ist der Nutzer nicht dadurch beschränkt, dass er ein großes, sperriges und oft schweres Gerät, wie beispielsweise einen Laptop- oder Notebookrechner tragen muss). Zum Beispiel kann ein Nutzer im Falle eines Musikabspielgeräts das Gerät nutzen, während er im Fitness Studio trainiert. Im Falle einer Kamera kann der Nutzer das Gerät beim Bergsteigen verwenden. Im Falle eines Videospielgeräts kann der Nutzer das Gerät verwenden, während er in einem Auto reist. Weiterhin kann das Gerät durch die Hände des Nutzers bedient werden, es wird keine Bezugsfläche wie beispielsweise eine Tischfläche benötigt. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist das Medienabspielgerät 202 ein tragbares MP3 Musikabspielgerät in Taschengröße, das es einem Nutzer erlaubt, eine große Musiksammlung zu speichern (beispielsweise in manchen Fällen bis zu 4000 Songs mit CD-Qualität). Beispielhaft kann das MP3 Musikabspielgerät dem iPod MP3 Abspielgerät entsprechen, das durch Apple Computer in Cupertino, Kalifornien hergestellt wird.
Obwohl es hauptsächlich zum Speichern und Abspielen von Musik verwendet wird, kann das hier gezeigte MP3 Musikabspielgerät ebenso zusätzliche Funktionalitäten wie das Speichern eines Kalenders und Telefonlisten, das Speichern und Abspielen von Spielen, Speichern von Photos und Ähnlichem umfassen. In der Tat kann es in manchen Fällen als ein höchst tragbares Speichergerät eingesetzt werden.
Wie es in 13 gezeigt ist, umfasst das Medienabspielgerät 202 ein Gehäuse 222, das im Innern diverse elektrische Komponenten (umfassend integrierte Schaltungschips und andere Schaltungen) umfasst, um für das Medienabspielgerät 202 Rechenoperationen bereitzustellen. Zusätzlich kann das Gehäuse 222 auch die Gestalt oder die Form des Medienabspielgeräts 202 definieren. Das heißt, dass die Kontur des Gehäuses 222 das äußere physische Aussehen des Medienabspielgeräts 202 verkörpern kann. Die integrierten Schaltungschips und die anderen Schaltungen, die im Gehäuse 222 enthalten sind, können ein Mikroprozessor (beispielsweise CPU), Speicher (beispielsweise ROM, RAM), eine Stromquelle (beispielsweise eine Batterie), eine Schaltplatte, ein Festplattenlaufwerk, andere Speichermittel (beispielsweise Flash) und/oder diverse Eingabe/Ausgabe (I/O) Unterstützungsschaltungen umfassen. Die elektrischen Komponenten können ebenso Komponenten zur Eingabe oder Ausgabe von Musik oder Schall wie beispielsweise ein Mikrophon, einen Verstärker und einen Digitalsignalprozessor (digital signal processor (DSP)) umfassen. Die elektrischen Komponenten können ebenso Komponenten zum Aufnehmen von Bildern wie beispielsweise Bildsensoren (beispielsweise ein ladungsgekoppeltes Bauelement (charge coupled device (CCD)) oder einen komplementären Oxidhalbleiter (complimentary Oxide semiconductor (CMOS))) oder Optiken (beispielsweise Linsen, Teiler, Filter) umfassen.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform umfasst das Medienabspielgerät 202 ein Festplattenlaufwerk, was dem Medienabspielgerät massive Speicherkapazität verleiht. Zum Beispiel kann ein 20 GB Festplattenlaufwerk bis zu 4000 Songs oder ungefähr 266 Stunden an Musik speichern. Im Unterschied dazu speichern Flash basierte Medienabspielgeräte im Schnitt bis zu 128 MB oder ungefähr zwei Stunden an Musik. Die Kapazität des Festplattenlaufwerks kann stark variieren (beispielsweise 5, 10, 20 MB usw.). Zusätzlich zum Festplattenlaufwerk umfasst das hier gezeigte Medienabspielgerät 202 eine Batterie, wie beispielsweise eine wieder aufladbare Lithiumpolymerbatterie. Diese Batterietypen sind in der Lage, dem Medienabspielgerät ungefähr 10 Stunden fortwährende Abspielzeit zu bieten.
Das Medienabspielgerät 202 umfasst ebenso einen Anzeigebildschirm 224 und zugehörige Schaltungen. Der Anzeigebildschirm 224 wird verwendet, um dem Nutzer eine graphische Nutzeroberfläche sowie andere Informationen anzuzeigen (beispielsweise Text, Objekte, Graphiken). Zum Beispiel kann der Anzeigebildschirm 224 eine Flüssigkristallanzeige (liquid crystal display (LCD)) sein. Bei einer besonderen Ausführungsform entspricht der Anzeigebildschirm einem 160 mal 128 Pixel hochauflösenden Display mit einer weißen LED Hintergrundbe leuchtung, um sowohl bei Tageslicht als auch bei Bedingungen mit geringem Licht eine klare Sichtbarkeit zu bieten. Wie es gezeigt ist, ist der Anzeigebildschirm 224 für einen Nutzer des Medienabspielgeräts 202 über eine Öffnung 225 im Gehäuse 222 sichtbar, und durch eine durchsichtige Wand 226, die vor der Öffnung 225 angeordnet ist. Obwohl sie durchsichtig ist, kann die durchsichtige Wand 226 als Teil des Gehäuses 222 angesehen werden, da sie dazu beiträgt, die Gestalt oder die Form des Medienabspielgeräts 202 zu definieren.
Das Medienabspielgerät 202 umfasst ebenso ein Berührungsfeld 200, wie beispielsweise irgendeines der vorher beschriebenen. Das Berührungsfeld 200 besteht allgemein aus einer berührbaren äußeren Oberfläche 231 zum Empfangen eines Fingers, zur Bedienung auf dem Berührungsfeld 230. Obwohl es in der 13 nicht gezeigt ist, befindet sich unterhalb der berührbaren äußeren Oberfläche 231 eine Sensoranordnung. Die Sensoranordnung umfasst eine Mehrzahl von Sensoren, die derart konfiguriert sind, dass sie aktiviert werden, wenn der Finger auf ihnen aufsitzt, sie antippt oder über sie hinweg fährt. Im einfachsten Fall wird jedes Mal, wenn der Finger über einem Sensor positioniert wird, ein elektrisches Signal erzeugt. Die Anzahl von Signalen innerhalb eines gegebenen Zeitrahmens kann die Position, Richtung, Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fingers auf dem Berührungsfeld angegeben, d. h., je mehr Signale um so mehr hat der Nutzer seinen Finger bewegt. In den meisten Fällen, werden die Signale durch eine elektronische Schnittstelle überwacht, welche die Anzahl, Kombination und Frequenz der Signale in Positions-, Richtungs-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsinformationen umwandelt. Diese Informationen können dann durch das Medienabspielgerät 202 verwendet werden, um die erwünschte Steuerfunktion auf dem Anzeigebildschirm 224 durchzuführen. Zum Beispiel kann ein Nutzer auf einfache Weise eine Songliste durchlaufen, indem er den Finger auf dem Berührungsfeld 200 umherwirbelt.
Zusätzlich zum dem oben Gesagten, kann das Berührungsfeld ebenso eine oder mehrere bewegliche Knopfzonen A-D sowie einen zentralen Knopf E aufweisen.
Die Knopfzonen sind derart konfiguriert, dass sie eine oder mehrere dezidierte Steuerfunktion zur Durchführung von Auswahlen oder zum Abgeben von Befehlen bereitstellen, die mit der Bedienung des Medienabspielgeräts 202 zusammenhängen. Beispielsweise können im Falle eines MP3 Musikabspielgeräts, die Knopffunktionen dem Öffnen eines Menüs, dem Abspielen eines Songs, dem schnellen Vorspulen eines Songs, dem Durchsuchen eines Menüs, dem Durchführen von Auswahlen und Ähnlichem zugeordnet sein. In den meisten Fällen sind die Knopffunktionen über mechanische Klickhandlungen umgesetzt.
Die Position des Berührungsfelds 200 im Verhältnis zum Gehäuse 222 kann stark variieren. Zum Beispiel kann das Berührungsfeld 200 an jeglicher äußeren Oberfläche (beispielsweise oben, Seite, Front oder Rücken) des Gehäuses 222 platziert sein, die einem Nutzer während der Bedienung des Medienabspielgeräts 202 zugänglich ist. In den meisten Fällen liegt die berührungsempfindliche Oberfläche 231 des Berührungsfeldes 200 für den Nutzer vollständig. frei. Bei der veranschaulichten Ausführungsform befindet sich das Berührungsfeld 200 in einem unteren Frontbereich des Gehäuses 222. Weiterhin kann das Berührungsfeld 230 unter die Oberfläche des Gehäuses 222 zurückgesetzt sein, mit dieser bündig sein, oder über diese hervorstehen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist die berührungsempfindliche Oberfläche 231 des Berührungsfeldes 200 im Wesentlichen bündig mit der äußeren Oberfläche des Gehäuses 222.
Die Form des Berührungsfeldes 200 kann auch stark variieren. Obwohl es als kreisförmig gezeigt ist, kann das Berührungsfeld auch quadratisch, rechteckig, dreieckig und Ähnliches sein. Insbesondere ist das Berührungsfeld ringförmig, d. h., es ist als Ring ausgebildet oder hat dessen Form. Auf diese Weise definiert der innere und äußere Umfang des Berührungsfeldes die Arbeitsgrenze des Berührungsfeldes.
Das Medienabspielgerät 202 kann auch einen Stillstandsschalter (Hold-Schalter) 234 umfassen. Der Stillstandsschalter 234 ist für die Aktivierung oder Deaktivie rung des Berührungsfeldes und/oder dazu zugeordneten Knöpfe konfiguriert. Die ist im Allgemeinen vorgesehen, um unerwünschte Steuerbefehle durch das Berührungsfeld und/oder die Knöpfe zu verhindern, wie beispielsweise, wenn das Medienabspielgerät in der Tasche eines Nutzers untergebracht ist. Bei Deaktivierung werden von den Knöpfen und/oder dem Berührungsfeld ausgehende Signale nicht ausgesandt, oder vom Medienabspielgerät verworfen. Bei Aktivierung werden von den Knöpfen und/oder dem Berührungsfeld ausgehende Signale ausgesandt und folglich durch das Medienabspielgerät empfangen und verarbeitet.
Zusätzlich kann das Medienabspielgerät 202 auch einen oder mehrere Kopfhöreranschlüsse 236 und einen oder mehrere Datenanschlüsse 238 umfassen. Der Kopfhöreranschluss 236 ist für die Aufnahme eines Kopfhörerverbinders geeignet, der Kopfhörern zugeordnet ist, die zum Hören von Klängen konfiguriert sind, die durch das Medienabspielgerät 202 ausgegeben werden. Der Datenanschluss 238 ist andererseits in der Lage, eine Datenverbinder/Kabelgesamtheit aufzunehmen, die zur Übertragung und zum Empfang von Daten an und von einem Stammgerät wie beispielsweise einen Generalrechner (beispielsweise Tischrechner, tragbarer Rechner) konfiguriert ist. Beispielsweise kann der Datenanschluss 238 verwendet werden, um Audio, Video und andere Bilder an und von dem Mediengerät 202 hochzuladen oder runterzuladen. Zum Beispiel kann der Datenanschluss verwendet werden, um Songs und Abspiellisten, Audiobücher, elektronische Bücher, Photos und Ähnliches in den Speichermechanismus des Medienabspielgeräts herunterzuladen.
Der Datenanschluss 238 kann stark variieren. Zum Beispiel kann der Datenanschluss ein PS/2 Anschluss, ein serieller Anschluss, ein paralleler Anschluss, ein USB Anschluss, ein FireWire-Anschluss und/oder Ähnliches sein. In manchen Fällen kann der Datenanschluss 238 eine Funkfrequenz (radio frequency (RF)) Verbindung oder eine optische Infrarot (IR) Verbindung sein, damit das Bedürfnis für ein Kabel wegfällt. Obwohl dies in der 12 nicht gezeigt ist, kann das Medienabspielgerät 202 auch einen Stromanschluss umfassen, der eine Stromver binder/Kabelgesamtheit aufnimmt, die zur Stromabgabe an das Medienabspielgerät 202 konfiguriert ist. In manchen Fällen kann der Datenanschluss 238 sowohl als Daten- als auch als Stromanschluss dienen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist der Datenanschluss 238 ein FireWire-Anschluss mit sowohl Datenals auch Stromversorgungsfähigkeiten.
Obwohl nur ein Datenanschluss gezeigt ist, ist darauf hinzuweisen, dass dies nicht beschränkend ist, und dass in das Medienabspielgerät mehrere Datenanschlüsse eingebaut sein können. In ähnlicher Weise kann der Datenanschluss mehrere Datenfunktionalitäten aufweisen, d. h., dass er die Funktionalität mehrerer Datenanschlüsse in einem einzigen Datenanschluss integriert. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass die Position des Stillstandschalters, des Kopfhöreranschlusses und des Datenanschlusses auf dem Gehäuse stark variiert werden können. Das heißt, dass sie nicht auf die in der 13 gezeigten Positionen begrenzt sind. Sie können fast überall auf dem Gehäuse positioniert sein (beispielsweise Front, Rücken, Seiten, oben, unten). Zum Beispiel kann der Datenanschluss auf der Bodenfläche des Gehäuses anstelle wie gezeigt der oberen Fläche positioniert sein.
Die 17 und 18 sind Diagramme, welche die Installation einer Eingabevorrichtung 250 in ein Medienabspielgerät 252 zeigen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Beispielhaft kann die Eingabevorrichtung 250 irgendeinem der vorher beschriebenen entsprechen, und das Medienabspielgerät 252 kann demjenigen entsprechen, das in der 13 gezeigt ist. Wie es gezeigt ist, umfasst die Eingabevorrichtung 250 ein Gehäuse 254 und eine Berührungsfeldgesamtheit 256. Das Medienabspielgerät 252 umfasst eine Schale oder Umfassung 258. Die Frontwand 260 der Schale 258 umfasst eine Öffnung 262, um Zugang zur Berührungsfeldgesamtheit 256 zu erlauben, wenn das Eingabevorrichtung 250 in das Medienabspielgerät 252 eingeführt ist. Die Innenseite 264 der Frontwand 260 umfasst einen Kanal oder Schiene 264 zur Aufnahme der Eingabevorrichtung 250 innerhalb der Schale 258 und des Medienabspielgeräts 252. Der Kanal 264 ist derart konfiguriert, dass er die Ränder des Gehäuses 254 der Eingabevorrichtung 250 aufnimmt, so dass die Eingabevorrichtung 250 an den gewünschten Ort innerhalb der Schale 258 geschoben werden kann. Die Form des Kanals hat eine Form, die allgemein mit der Form des Gehäuses 254 übereinstimmt. Beim Zusammenbau wird die Schaltplatte 266 der Berührungsfeldgesamtheit 256 mit der Öffnung 262 ausgerichtet, und eine kosmetische Scheibe 268 und eine Knopfkappe 270 werden auf die Oberseite der Schaltplatte 266 montiert. Wie es gezeigt ist, hat die kosmetische Scheibe 268 eine Form, die allgemein mit der Öffnung 262 übereinstimmt. Die Eingabevorrichtung kann innerhalb des Kanals über einen Zurückhaltemechanismus wie beispielsweise Schrauben, Schnapper, Klebemittel, Druckeinpassmechanismen, Quetschrippen und Ähnlichem gehalten werden.
19 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Fernsteuerung 280, in welche eine Eingabevorrichtung 282 eingebaut ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel kann die Eingabevorrichtung 282 irgendeinem der vorher beschriebenen Eingabevorrichtung entsprechen. Bei dieser besonderen Ausführungsform entspricht die Eingabevorrichtung 282 dem in den 7–11 gezeigten Eingabevorrichtung, so dass die Eingabevorrichtung ein Berührungsfeld 284 und eine Mehrzahl Schalter 286 umfasst. Das Berührungsfeld 284 und die Schalter 286 sind operativ mit einem kabellosen Sender 288 gekoppelt. Der kabellose Sender 288 ist derart konfiguriert, dass er Informationen über eine kabellose Kommunikationsverbindung überträgt, so dass ein Elektronikgerät mit Empfangsfähigkeiten die Information über die kabellose Kommunikationsverbindung empfangen kann. Der kabellose Sender 288 kann stark variieren. Zum Beispiel kann er auf kabellosen Technologien wie beispielsweise FM, RF, Bluetooth, 802.11 UWB (ultra wide band), IR, Magnetverbindung (Induktion) und/oder Ähnlichem basieren. Bei der veranschaulichten Ausführungsform basiert der kabellose Sender 288 auf Infrarot (IR). IR bezieht sich allgemein auf kabellose Technologien, die Daten über Infrarotstrahlung übermitteln. In dieser Form umfasst der kabellose Sender 288 allgemein eine IR-Steuerung 290. Die IR-Steuerung 290 empfängt die vom Berührungsfeld 284 und den Schaltern 286 be richtete Information und wandelt diese Information in Infrarotstrahlung um, wie beispielsweise unter Verwendung einer Licht aussendenden Diode 292.
Die 20A und 20B sind Diagramme einer Eingabevorrichtung 300, gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ist ähnlich zu denjenigen, die in den 5–12 gezeigt sind, jedoch, anstatt auf eine Federkomponente eines Schalters zurückzugreifen, verwendet das Eingabevorrichtung 300 eine getrennte Federkomponente 306. Wie es gezeigt ist, umfasst das Eingabevorrichtung 300 ein Berührungsfeld 302, das alle seiner diversen Schichten umfasst. Das Berührungsfeld 302 ist über die Federkomponente 306 mit einem Rahmen 304 oder Gehäuse der Eingabevorrichtung 300 gekoppelt. Die Federkomponente 306 (oder Biegekomponente) erlaubt es dem Berührungsfeld 302 in mehrere Richtungen zu schwenken, wenn auf das Berührungsfeld 302 eine Kraft angewandt wird, wodurch es ermöglicht wird, eine Mehrzahl von Knopfzonen zu bilden. Außerdem drückt die Federkomponente 306 das Berührungsfeld 302 in eine aufrechte Stellung, ähnlich zu den vorhergehenden Ausführungsformen. Wenn das Berührungsfeld 302 in einer bestimmten Knopfzone niedergedrückt wird (wodurch die Federkraft überwunden wird), kommt das Berührungsfeld 302 mit einem Schalter 308 in Berührung, der unterhalb der Knopfzone des Berührungsfelds 302 positioniert ist. Bei Berührung erzeugt der Schalter 308 ein Knopfsignal. Der Schalter 308 kann an dem Berührungsfeld 302 oder dem Gehäuse 304 befestigt sein. Bei dieser Ausführungsform ist der Schalter 308 an dem Gehäuse 302 befestigt. In manchen Fällen kann eine Dichtung 310 vorgesehen sein, um Brüche und Spalten, die sich zwischen dem Berührungsfeld 302 und dem Gehäuse 304 befinden, zu beseitigen. Die Federkomponente 306 kann stark variieren. Zum Beispiel kann sie aus einer oder mehreren herkömmlichen Federn, Kolben, Magneten oder nachgiebigen Elementen gebildet sein. Bei der veranschaulichten Ausführungsform hat die Federkomponente 306 die Form eines nachgiebigen Puffers, der aus Gummi oder Schaum gebildet ist.
Obwohl diese Erfindung im Bezug auf mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, gibt es Veränderungen, Permutationen und Äquivalente, die innerhalb des Umfangs dieser Erfindung fallen. Es ist auch hervorzuheben, dass es sehr viele alternative Arten der Umsetzung der Verfahren und der Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung gibt. Es ist dementsprechend beabsichtigt, dass die folgenden angefügten Ansprüche derart interpretiert werden, dass sie alle solche Veränderungen, Permutationen und Äquivalente umfassen, wie sie innerhalb des wahren Geistes und Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.

Claims

Tragbare Medienvorrichtung, die aufweist: ein Gehäuse, und eine Eingabevorrichtung, die ein Berührungsfeld in dem Gehäuse aufweist, wobei die Eingabevorrichtung konfiguriert ist, sich kardanisch aufgehängt zu bewegen, um dadurch der Eingabevorrichtung zu ermöglichen, sich in mehreren Freiheitsgraden relativ zum Gehäuse zu bewegen und eine Dreheingabe von einem Benutzer zu empfangen, wobei das Gehäuse einen Raum definiert und wobei das Berührungsfeld und das Gehäuse konfiguriert sind, um dem Berührungsfeld zu ermöglichen, in dem Raum des Gehäuses zu schweben, wobei es dadurch beschränkt ist, wobei das Berührungsfeld mindestens eine Mehrzahl an räumlich getrennten Eingabezonen aufweist, wobei jede der Eingabezonen einen entsprechenden Anzeiger zum Erzeugen eines unterschiedlichen Benutzereingabesignals aufweist, wenn das Berührungsfeld gedrückt wird, wobei das Benutzereingabesignal einer Auswahl des Benutzers zugeordnet ist.
Tragbare Medienvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Berührungsfeld auf einem Polarkoordinatensystem basiert.
Tragbare Medienvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Berührungsfeld kreisförmig ist.
Tragbare Medienvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Eingabeoberfläche des Berührungsfeldes im Wesentlichen koplanar mit einer äußeren Oberfläche des Gehäuses ist.
Tragbare Medienvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Berührungsfeld konfiguriert ist, um eine oder mehrere Klickaktionen zu ermöglichen.
Tragbare Medienvorrichtung, die aufweist: ein Gehäuse, eine Eingabevorrichtung, die ein Berührungsfeld aufweist, das konfiguriert ist, sich kardanisch relativ zum Gehäuse zu bewegen, wodurch es der Eingabevorrichtung ermöglicht wird, sich in mehreren Freiheitsgraden relativ zum Gehäuse zu bewegen, und wobei das Berührungsfeld relativ zum Gehäuse schwebt, während es dadurch beschränkt ist, wobei das Berührungsfeld Benutzerdreheingaben ermöglicht, die eine kontinuierliche Betätigung durch die kreisförmige Bewegung eines Fingers, der über 360 Grad der Drehung gedreht wird, umfassen, wobei das Berührungsfeld mehrere unabhängige, räumlich getrennte Zonen aufweist, wobei jede Zone durch die kardanische Lagerung relativ zum Gehäuse beweglich ist, um eine der Zone zugeordnete Funktion zu implementieren.
Tragbare Medienvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse einen Rahmen aufweist, wobei der Rahmen einen Raum definiert und wobei das Berührungsfeld und der Rahmen konfiguriert sind, um es dem Berührungsfeld zu ermöglichen im Raum des Rahmens zu schweben.
Tragbare Medienvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Berührungsfeld konfiguriert ist, um eine oder mehrere Klickaktionen zu ermöglichen.
Eingabevorrichtung, die eine Berührungsfläche aufweist, die eine Mehrzahl von unabhängigen, räumlich getrennten Knopfzonen aufweist, wobei das Berührungsfeld so konfiguriert ist, um sich kardanisch relativ zu einen Rahmen zu bewegen, wodurch es dem Berührungsfeld ermöglicht wird, sich in mehreren Freiheitsgraden relativ zu einem Gehäuse zu bewegen und dadurch eine Klickaktion zu erzeugen, die zumindest einer der Knopfzonen zugeordnet ist.
Eingabevorrichtung gemäß Anspruch 9, die einen Bewegungsanzeiger aufweist, der in Antwort auf die Klickaktion betätigbar ist, wobei der Bewegungsanzeiger eine Bewegung zumindest einer der Knopfzonen erfasst, die der Klickaktion zugeordnet sind, und zumindest ein Signal erzeugt, das der Bewegung zumindest einer der Knopfzonen zugeordnet ist.