基于计算机的系统的输入装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种用于基于计算机的系统的输入装置，所述输入装置包括:触摸屏，所述触摸屏包括用于显示上下文相关用户输入的动态输入部分;光标控件，所述光标控件包括掌托和跟踪球;所述掌托可相对于所述跟踪球和所述触摸屏的所述动态输入部分定位，以便于用户使用。
【专利说明】基于计算机的系统的输入装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于计算机的系统的输入装置。
【背景技术】
[0002]当代的飞机座舱使用一组光标控制装置，其中包括跟踪球或触摸板、旋转编码器、选择按钮和键盘，以允许机组人员与飞机中各种基于计算机的系统交互。
[0003]触摸屏控件更常被使用，并且新型驾驶舱应用程序要求与屏幕上的信息进行更高级别的交互。原因一部分在于系统的复杂程度更高，一部分在于对现代基于计算机的人机界面(HMI)的期望。如果不以优化形式实施此类触摸屏和各种交互装置，则可能加重机组人员的工作负担，同时提高使用的繁琐性。
【发明内容】
[0004]在一个实施例中，本发明涉及一种用于基于计算机的系统的输入装置，所述输入装置包括:触摸屏，所述触摸屏包括用于显示上下文相关的用户输入的动态输入部分；以及光标控件，所述光标控件包括掌托(palm rest)和跟踪球。所述掌托位于相对于跟踪球和动态输入部分的适当位置，以便用户将手掌放置于所述掌托上，同时所放置手掌中的手指能够接触所述跟踪球和所述动态输入部分。
[0005]作为优选，至少所述掌托的第一部分与所述动态输入部分的第一部分相距21.1毫米以内。
[0006]作为优选，至少所述掌托的第二部分与所述动态输入部分的第二部分相距16.5毫米以内。
[0007]作为优选，所述掌托的所述第一部分和所述第二部分是所述掌托的中心点。
[0008]作为优选，至少满足以下其中至少一项:所述动态输入部分的所述第一部分是所述动态输入部分中距离所述中心点的远端最远点，以及所述第二部分是所述动态输入部分中距离所述中心点的远端最近点。
[0009]作为优选，所述动态输入部分的所述第一部分是所述动态输入部分中距离所述中心点的远端最远点，并且所述第二部分是所述动态输入部分中距离所述中心点的远端最近点。
[0010]作为优选，所述触摸屏具有第一主体轴，并且所述掌托具有第二主体轴，所述第二主体轴相对于所述第一主体轴成角度。
[0011]作为优选，所述角度为15度。
[0012]作为优选，进一步包括固定输入部分，所述固定输入部分具有预定的用户输入。
[0013]作为优选，所述固定输入部分位于所述动态输入部分与所述跟踪球之间。
[0014]作为优选，所述固定输入部分包括以下键中的至少一个:拒绝键、撤消键、本位键、返回键和接受键。
[0015]作为优选，所述固定输入部分包括所述触摸屏的一部分。[0016]作为优选，进一步包括位于所述跟踪球的拇指侧上的选择滚轮。
[0017]作为优选，所述选择滚轮包括旋转编码器。
[0018]作为优选，进一步包括至少一个选择键。
[0019]作为优选，所述触摸屏进一步包括消息部分。
[0020]作为优选，所述消息部分相对于所述掌托在远端超出所述动态输入部分。
[0021]在另一个实施例中，本发明涉及一种用于基于计算机的系统的输入装置，所述输入装置包括:触摸屏，所述触摸屏包括动态输入部分，用于显示上下文相关的用户输入；光标控件，所述光标控件包括掌托和跟踪球；固定输入部分，所述固定输入部分具有位于所述跟踪球远端的预定用户输入；以及在所述跟踪球的拇指侧的选择滚轮；所述掌托相对于所述跟踪球和所述动态输入部分定位，以便用户将手掌放置于所述掌托上，而放于撑托上的手掌所对应的至少一个手指能够接触所述跟踪球、所述动态输入部分和所述选择滚轮。
[0022]作为优选，进一步包括选择键，所述选择键位于以下至少一个位置上:所述掌托上以及所述跟踪球的拇指侧上。
[0023]作为优选，所述触摸屏具有第一主体轴，并且所述掌托具有第二主体轴，所述第二主体轴相对于所述第一主体轴成角度。
[0024]作为优选，所述角度为15度。
[0025]作为优选，所述掌托的中心点与所述动态输入部分的远端最远点相距21.1毫米以内，并且与所述动态输入部分的远端最近点相距16.5毫米以上。
[0026]作为优选，进一步包括位于所述动态输入部分远端的消息部分。
[0027]作为优选，所述固定输入部分和所述消息部分包括所述触摸屏的一部分。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]在附图中:
[0029]图1是根据本发明实施例的飞机座舱的一部分的透视图，所述飞机座舱具有多个输入装置。
[0030]图2是图1中的一个输入装置的放大图。
[0031]图3是使用图2所示输入装置的用户的示意图。
[0032]图4是使用图2所示输入装置的用户的第二示意图。
【具体实施方式】
[0033]图1所示为根据本发明一个实施例的飞机10的一部分，其中包括座舱12。尽管图示的为商用飞机，但是预期本发明的实施例可以用于任何类型的飞机中，例如，但不限于，固定翼飞机、旋转翼飞机、火箭、私人飞机和军用飞机。第一用户(例如，驾驶员)可以位于座舱12左侧的座椅14中，另一用户(例如，副驾驶员)可以位于座舱12右侧的座椅16中。具有各种仪器20的驾驶舱18以及多个多功能飞行显示器22可以位于驾驶员和副驾驶员前方，并且可以向机组人员提供协助驾驶飞机10的信息。飞行显示器22可以包括主飞行显示器或多功能显示器，并且可以显示飞机操作和控制中所用的各种飞机信息、飞行信息、导航信息和其他信息。
[0034]飞行显示器22已图示为彼此间隔且并排的布置。飞行显示器22可以采用任何方式布局，包括具有较少或较多个显示器。此外，飞行显示器22无需共面，并且无需大小相同。触摸屏显示器或者触摸屏表面24可以设置在飞行显示器22中，并且可以由一个或多个机组成员使用，包括驾驶员和副驾驶员，以便与飞机10的系统交互。此类触摸屏表面24可以采用任何合适的形式，包括液晶显示器(LCD)，并且可以使用各种物理或电气属性来感测机组人员的输入。尽管所有飞行显示器22均已图示为包括触摸屏表面24，但是可预期只有一些飞行显示器22可以包括此类触摸屏表面24。
[0035]输入装置30设置在每个座椅14和16附近,分别供座椅14和16中的用户使用。输入装置可以与飞机中基于计算机的系统结合使用，以便机组人员与飞机10的系统交互。每个输入装置30中可以包括触摸屏32和光标控件34，所述光标控件包括腕托(wrist rest)或掌托36和跟踪球38。掌托36可以在机组成员操作输入装置30时协助摆正机组人员的手。如图所示，并且仅用于示例，座椅14附近的输入装置30是右手式输入装置，而座椅16附近的输入装置是左手式输入装置。应了解，如果座椅16中的用户是右手用户，则可以将输入装置30移动到座椅16的另一侧。光标控件34包括跟踪球38，所述跟踪球可以从用户接受输入，并且在多个飞行显示器22中的任何飞行显示器或触摸屏32上将该输入转换为图形位置。
[0036]控制器40可以可操作地连接到飞机10的部件，包括飞行显示器22、触摸屏表面24和输入装置30。控制器40可以包括存储器42，所述存储器可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存，或者一个或多个不同类型的便携式电子存储器，例如磁盘、DVDXD-R0M等，或者这些类型存储器的任何适当组合。控制器40可以包括处理器44，所述处理器44可以运行任何合适的程序，以实施图形用户界面(⑶I)和操作系统。这些程序通常包括装置驱动程序，以允许用户在触摸屏表面24和触摸屏32上执行各种功能，例如选择选项、输入命令和其他数据、选择并打开文件，以及通过触摸屏表面24和触摸屏32移动图标。控制器40可以是飞行管理系统(FMS)的一部分，或者可以可操作地连接到FMS。控制器40还可以与飞机10的其他控制器连接。
[0037]图2是根据本发明一个实施例的输入装置30的放大图。图示的输入装置30是右手式输入装置30，并且将以此进行描述。可以从图中更清晰地看出，触摸屏32包括动态输入部分50，用于显示上下文相关的用户输入。动态输入部分50可以包括触摸屏32后面的显示板，用于基于操作上下文而显示不同的信息。
[0038]触摸屏32还可以包括消息部分52。消息部分52可以相对于掌托36在远端超出动态输入部分50，并且此额外的消息部分52的大小可以具有很大差异。输入装置30的消息部分52可以具有触摸功能，但是可预期此区域中没有触摸交互，因为当用户的手掌置于掌托36上时，可能无法舒适地延伸到此区域并在其中操作。相反，消息部分52可以用于飞行机组成员的额外信息显示器。在一些实施例中，消息部分52可以并非是必要的，以及/或者可以移动到不同位置，例如动态输入部分50旁边，或者甚至在掌托36下方。
[0039]输入装置30可以包括任何数量的适当的额外输入部件。例如，固定输入部分54可以设置在输入装置30内，并且可以具有预定的用户输入。在图示的实例中，固定输入部分54位于动态输入部分50与跟踪球38之间。通过此方式，固定输入部分54可以视作位于跟踪球38的远端。可以预期，该动态输入部分50、消息部分52和固定输入部分54可以全部是触摸屏32的一部分。或者，各部分可以不是触摸屏32的一部分，包括消息部分52可以不是触摸屏32的一部分，并且固定输入部分54可以包括单独的机械输入，例如按钮或“硬”键。
[0040]固定输入部分54可以具有任何合适数量和类型的预定用户输入，并且已图示为包括拒绝键(decline key)60、撤消键(undo key)62、本位键(home key)64、返回键(backkey)66和接受键(accept key)68。当输入装置30通电时，固定输入部分54可以永久可见，并且将始终具有相应图标所标示的功能。键60-68可以具有足够的大小，以便在振动的飞机环境中可靠地操作；例如，键60-68可以是十六平方毫米的正方形。拥有诸如凹糟、凹口、突起、隆起等物理轮廓的特征可以协助用户相对于键进行触觉定位。例如，突起的特征70可以设置在输入装置30上，位于固定输入部分54的正下方，以及与键60-68中的每个键对齐。此类突起的特征可以允许用户在没有视觉焦点的情况下将自己的手保持与固定输入部分54对齐，因为如果键60-68设置在触摸屏32内，这些键本身可以不具有任何物理轮廓。此类突起的特征70可以改进由机组成员执行的“瞪大双眼(eyes-out)”或“抬头(head-up) ”操作，从而提升机组成员的位置感知能力。
[0041]再例如，选择滚轮80也可以设置在输入装置30内。在图示的右手式输入装置30中，选择滚轮80已图示为位于跟踪球38的拇指侧上。选择滚轮80可以包括任何合适的选择滚轮机构，包括旋转编码器(rotary encoder)。进一步地,一个或多个选择键可以设置在输入装置30内。具体来说，选择键82已图示为位于光标控件34的拇指侧上。此外，选择键84已图示为在跟踪球38的拇指侧上的掌托36上。
[0042]触摸屏32可以具有第一主体轴94，掌托36可以具有第二主体轴96，第二主体轴96与第一主体轴94之间所成角度标记为98。在图示的实施例中，并且仅作为非限定性实例，角度98已图示为约15度。实验表明，光标34的旋转式偏移以及因此第二主体轴96致使用于用户获得舒适感以及人类工程学方面的满意感。预期在一个替代实施例中，用户能够将光标控件34配置为优选的角度，尽管这可能增加输入装置30的磨损，并且缩短其寿命O
[0043]无论角度如何，掌托36可以位于相对于跟踪球38和动态输入部分50的适当位置，以便用户将手掌置于掌托36上，而该手的手指能够接触跟踪球38和动态输入部分50，如图3所示。另外可预期，掌托36可以位于相对于跟踪器38和动态输入部分50的适当位置，以便用户将手腕置于掌托36上，而该手的手指能够接触动态输入部分50，如图4所示。例如，至少掌托36的第一部分与动态输入部分50的第一部分相距21.1毫米内。再例如，至少掌托36的第二部分与动态输入部分50的第二部分相距16.5毫米内。在图示的实施例中，掌托36的第一部分和第二部分是掌托36的中心点。此外，必须满足以下两项中的至少一项:动态输入部分50的第一部分是动态输入部分50中相距掌托36中心点的远端最远点，以及第二部分是动态输入部分50中相距掌托36中心点的远端最近点。或者，掌托36的中心点与动态输入部分50的远端最远点可以相距21.1毫米以内，并且可以与动态输入部分50的远端最近点相距16.5毫米以上。
[0044]此外，当输入装置30中包括额外的输入时，例如固定输入部分54、选择滚轮80和/或选择键和/或84，则掌托36可以位于相对于跟踪球38和动态输入部分50的适当位置，以便用于将手掌置于掌托36上，而该手中至少有一个手指可以接触跟踪球38、动态输入部分50、固定输入部分54、选择滚轮80、选择键82和选择键84。在所述的实施例中，应认识至|J，本说明中所用的拇指也视作手指，并且一些输入可以在用户手掌置于掌托36上时，由用户的拇指操作。因此，所用的术语“手指”包括拇指，除非另作明确指定。
[0045]输入装置30的尺寸可以通过任何方式预定，但是可预期可以基于人手大小的子集来选择相应尺寸。此类子集可以基于与之对应的地理起源和平均手掌大小，例如，请参见《一般物理测量手册》中的公开内容。(Hall, JudithG., UrsulaG.Froster-1skenius,JudithE.Allanson, 一般物理测量手册，第177卷，牛津大学出版社，1989年。)或者，输入装置30的尺寸可以基于驾驶员档案，其中可以包括特定用户的标准手测量值。此外，掌托36可以被设计成向与机组人员的人体测量手大小相对应的一系列手大小提供舒适操作。
[0046]在操作期间，用户可以使用若干交互方式中的任何方式，包括跟踪球38、动态输入部分50、固定输入部分54、选择滚轮80、选择键82和选择键84。用户可以主要通过将手置于掌托36上来进行工作，并且用户可以从此基准手位置，在将拇指置于一侧时通过四个手指的任何组合来操作跟踪球38。可以在手掌受掌托36支撑的同时与固定输入部分54接触，同时不干扰跟踪球38。通过伸展手指，并且在一些情况下通过将手从掌托36上提起，可以与动态输入部分50接触并对其进行操作。对于中等的手大小，可以在掌托36仍然提供部分支撑的同时接触到触摸屏32上的大多数功能。选择滚轮80可以用拇指和食指操作，其中涉及手的轻微旋转。在实现此操作的同时，手掌还可以置于掌托36上，并且不干扰选择键82或84。选择键82所处位置可以由用户的拇指或食指操作，具体取决于用户的偏好。选择键84可以在用户手掌仍然受掌托36支撑的同时由用户的拇指操作。
[0047]当用户触摸输入装置30时，控制器40可以识别各种输入触摸，并且由此对飞机的各部分进行操作。输入装置30允许机组成员与显示在飞行显示器22上的信息交互，并且通过驾驶舱音频系统进行收听。输入装置还允许机组成员配置驾驶舱环境，例如，显示器亮度或者驾驶舱音频的音量。
[0048]上述环境提供了各种优点，包括提供能够减轻工作负担的单点交互。此外，上述的实施例已提高了机组人员的人体工程学舒适度，以便机组人员在不达到驾驶舱附近的情况下与多个系统交互。此外，上述实施例有助于总体上提高机组人员的态势感知(situational awareness)能力。此外,不同于目前机组人员对每个应用程序或子系统使用一组不同控件，上述实施例提供了紧凑的解决方案，一经学会，即可快速直观操作，出错概率最小。触摸屏的控件和动态输入部分十分接近，意味着可以在单手覆盖范围内提供所有交互模式。此外，上述实施例提高了用户在延长时间内使用该装置时的舒适度。此外，上述实施例具有紧凑设计，这点极具优势，因为驾驶舱内极其注重空间。此外，包括固定输入部分在内的触摸屏的各部分提供相对于传统按钮的技术优势，因为没有移动零件，因此不易磨损或粘附。
[0049]本说明书使用各个实例来揭示本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造并使用任何器件或系统，以及实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书界定，并可包括所属领域的一般技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也在权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种用于基于计算机的系统的输入装置，所述输入装置包括: 触摸屏，所述触摸屏包括动态输入部分，用于显示上下文相关的用户输入；以及 光标控件，所述光标控件包括掌托和跟踪球； 其中所述掌托相对于所述跟踪球和所述动态输入部分定位，并且用户的至少一个手掌可置于所述掌托上，而放于掌托上的手掌所对应的手指能够接触所述跟踪球和所述动态输入部分，以及用户的手腕可置于所述掌托上，而放于掌托上的手腕所对应的手指能够接触所述动态输入部分。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其中至少所述掌托的第一部分与所述动态输入部分的第一部分相距21.1毫米以内。
3.根据权利要求2所述的输入装置，其中至少所述掌托的第二部分与所述动态输入部分的第二部分相距16.5毫米以内。
4.根据权利要求3所述的输入装置，其中所述掌托的所述第一部分和所述第二部分是所述掌托的中心点。
5.根据权利要求4所述的输入装置，其中至少满足以下其中至少一项:所述动态输入部分的所述第一部分是所述动态输入部分中距离所述中心点的远端最远点，以及所述第二部分是所述动态输入部分中距离所述中心点的远端最近点。
6.根据权利要求4所述的输入装置，其中所述动态输入部分的所述第一部分是所述动态输入部分中距离所述中心点的远端最远点，并且所述第二部分是所述动态输入部分中距离所述中心点的远端最近点。
7.根据前述权利要求中任一所述的输入装置，其中所述触摸屏具有第一主体轴，并且所述掌托具有第二主体轴，所述第二主体轴相对于所述第一主体轴成角度。
8.根据权利要求7所述的输入装置，其中所述角度为15度。
9.根据前述权利要求中任一所述的输入装置，进一步包括固定输入部分，所述固定输入部分具有预定的用户输入。
10.根据权利要求9所述的输入装置，其中所述固定输入部分位于所述动态输入部分与所述跟踪球之间。
11.根据权利要求9或10中任一所述的输入装置，其中所述固定输入部分包括以下键中的至少一个:拒绝键、撤消键、本位键、返回键和接受键。
12.根据权利要求9至11中任一所述的输入装置，其中所述固定输入部分包括所述触摸屏的一部分。
13.根据前述权利要求中的任一所述的输入装置，进一步包括位于所述跟踪球的拇指侧上的选择滚轮。
14.根据权利要求13所述的输入装置，其中所述选择滚轮包括旋转编码器。
15.根据权利要求1所述的输入装置，进一步包括至少一个选择键。
16.根据前述权利要求中任一所述的输入装置，其中所述触摸屏进一步包括消息部分。
17.根据权利要求16所述的输入装置，其中所述消息部分相对于所述掌托在远端超出所述动态输入部分。
18.一种用于基于计算机的系统的输入装置，所述输入装置包括: 触摸屏，所述触摸屏包括动态输入部分，用于显示上下文相关的用户输入；光标控件，所述光标控件包括掌托和跟踪球； 固定输入部分，所述固定输入部分具有位于所述跟踪球远端的预定用户输入；以及 在所述跟踪球的拇指侧的选择滚轮； 其中所述掌托相对于所述跟踪球和所述动态输入部分定位，以便用户将手掌放置于所述掌托上，而放于撑托上的手掌所对应的至少一个手指能够接触所述跟踪球、所述动态输入部分和所述选择滚轮。
19.根据权利要求18所述的输入装置，进一步包括选择键，所述选择键位于以下至少一个位置上:所述掌托上以及所述跟踪球的拇指侧上。
20.根据权利要求18或19所述的输入装置，其中所述触摸屏具有第一主体轴，并且所述掌托具有第二主体轴，所述第二主体轴相对于所述第一主体轴成角度。
21.根据权利要求20所述的输入装置，其中所述角度为15度。
22.根据权利要求20或21所述的输入装置，其中所述掌托的中心点与所述动态输入部分的远端最远点相距21.1毫米以内，并且与所述动态输入部分的远端最近点相距16.5毫米以上。
23.根据权利要求22所述的输入装置，进一步包括位于所述动态输入部分远端的消息部分。
24.根据权利要求23所述的输入装置，其中所述固定输入部分和所述消息部分包括所述触摸屏的 一部分。
【文档编号】G06F3/0354GK103677391SQ201310381660
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2012年8月28日
【发明者】J.A.戴维斯, P.L.博尔顿, S.C-V.埃肯 申请人:通用电气航空系统有限公司