包括滚轮组件的输入设备的制作方法

专利名称：包括滚轮组件的输入设备的制作方法
包括滚轮组件的输入设备
背景技术：
在计算机鼠标上已经设置滚轮，并被计算机操作员用来相对于主计算机的显 示设备屏幕移动图像。滚轮组件包括可旋转的滚轮和传感器，其中传感器通常被包 括在诸如鼠标的外围计算机设备的外壳里。通常，滚轮的一部分从其外壳的开口向 上凸出并可以旋转，以便沿着屏幕垂直地巻动图像。
此处所用的巻动描述相对于显示设备屏幕的、向特定方向的图像移动，正如 在本领域中所普遍使用该术语一样。例如，此处所用的术语"下巻"涉及相对于显 示设备屏幕移动文件(如文本文档或图像)的可查看内容一定量，以在该文档或图 像中产生向下移动的效果。同样地，术语上巻、左巻和右巻涉及相对于显示设备屏 幕移动文件的可查看内容一定量，以在该文档或图像中分别产生向上、向左和向右 移动的效果。此处所用的术语巻动也包括扫视，其中扫视是指图像的自动巻动。
在操作中，传统的滚轮通常绕被固定在外壳中的第一横向延伸轴线旋转，以 相对于显示设备屏幕上下(垂直地)巻动图像。如本领域中众所周知，在滚轮旋转 时，编码器感知编码器轮的旋转并将相应的信号发送给主计算机，该主计算机又被 用来移动图像。这不需要用户移动鼠标和/或光标的位置就可以进行。然而，诸如 电子表格的许多类型的文档通常比显示设备屏幕的宽度更宽，用户可能希望水平地 巻动跨越屏幕以査看整个文件。当用户需要水平地巻动跨越显示设备屏幕时，用户 通常必须停止他或她正在做的事情并执行若干沉闷且可能令人沮丧的步骤。这些 (步骤)包括以通常位于显示设备底部附近的水平巻动条的形式定位图形用户界 面，将光标定位在巻动条上，然后旋转滚轮。对那些视力不好的、使用小显示设备 屏幕和/或手眼协调性不好的人来说，定位巻动条是很困难的。结果，在摸索寻找 底部水平巻动条时，用户将会浪费时间并且延迟其方案的实现。当用户在最终期限 下工作时，这些延迟会使他或她产生被放大的强烈挫折感和不必要的压力。
如果用户没有准确地将光标定位在水平巻动条上，当他或她旋转滚轮时，图 像将不会相对于显示设备屏幕水平地巻动。相反，图像将会相对于显示设备屏幕垂 直地移动并且错误地改变所显示的图像。这一错误将会迫使用户采取附加步骤来在
显示设备屏幕上重新定位所需要的图像。这些步骤包括用户确定光标没有定位在水 平巻动条上并以反方向旋转滚轮以便让图像返回它之前的位置。不幸的是，如果图 像正在被修改，重新定位图像会导致错误。例如，用户不能让图像返回到它之前的 位置。结果，他可能修改了图像的错误部分。即使正确的图像或图像的部分被返回 到显示设备屏幕，用户仍然必须第二次尝试定位底部水平巻动条，以便最终将图像 向水平方向移动。
现有的鼠标设计包括用于上下巻动图像的第一可旋转滚轮和用于左右巻动图 像的第二单独可旋转滚轮。这些可旋转滚轮定向为在彼此垂直的平面中延伸和旋 转。这两个滚轮可独立工作。然而，这一配置的缺点是这两个滚轮占用了鼠标上的 有用上表面区域，这一区域可以用于支撑用户的手或用于附加的输入键。进一步， 这两个滚轮已经被做成小尺寸以在鼠标上表面容纳上两个滚轮。较小尺寸的滚轮使 得巻动变得更难以控制。此外，水平滚轮的位置不便于有效控制。

发明内容
以下给出本发明的简要概述，以提供对本发明的一些方面的基本理解。这一 概述不是本发明的广泛纵览。该概述并不是要鉴别本发明的关键或重要的元素或描 绘本发明的范围。下列概述只是以简化的形式给出本发明的一些概念，作为后面提 供的更加详细的描述的前奏。
第一示例性方面包括用于在显示设备上向多个方向巻动图像的输入设备。该
输入设备具有外壳和滚轮组件。该滚轮组件包括手指可配合的(finger-engagable) 可旋转元件，该可旋转元件可以绕旋转轴线不断旋转，并且可以绕垂直倾斜轴线枢 转。滚轮组件还可以包括确定手指可配合的可旋转元件何时枢转的倾斜感应系统。
在另一方面中，倾斜感应系统包括在该手指可配合的可旋转元件的中线处并 沿大致垂直的方向延伸的倾斜感应元件或倾斜接触元件。当手指可配合的可旋转元 件沿一个方向枢转时，倾斜感应元件沿反方向侧向移动。倾斜感应元件可以接触侧 向设置的接触开关。基于该倾斜感应元件与侧向设置的接触开关的接触，检测到手 指可配合的可旋转元件的枢转。
在另一方面中，设置用作倾斜偏置元件的弹性叶片。该弹性叶片可以从手指 可配合的元件底面的平面延伸，其中该平面在手指可配合的元件侧面的中线中，且 与该手指可配合的元件诸侧面距离相等。该弹性叶片可以在近端附连到手指可配合 的元件的底面，并且可以在远端延伸到用于限制该弹性叶片的侧向移动的支撑结构
中。支撑结构的例子包括但不限于电路板中的槽或具有用于容纳该弹性叶片的槽的
导向结构。因此，叶片充当"回中(return-to-center)"偏置元件，在手指可配合 的元件(例如，滚轮)被倾斜时该偏置元件弯曲，以便在倾斜力量释放时，叶片弯 曲所存储的力量将滚轮返回到直立位查。
在另一方面中，手指可配合的元件可以与沿着倾斜轴线从手指可配合的元件 延伸的轴关联。该轴可以接触或被包含在诸如塔式支架(tower)或Z形托架 (Z-carrier)的支架里。该支架可以配合该轴，以使得用于支撑该轴的支架中开口 的相应形状和该轴的横截面形状防止手指可配合的元件的过度枢转。


图1是例示本发明的计算机输入设备的一个实例的立体图。
图2例示用于图1的计算机输入设备的滚轮组件。
图3是图2的倾斜传感器的分解立体图。
图4是图2的滚轮组件的倾斜传感器的后视图。
图5A是例示弹性叶片的一个实例的滚轮组件的侧视图。
图5B是图5A的滚轮组件和弹性叶片的后视图。
图6A是例示弹性叶片的另一实例的滚轮组件的侧视图。
图6B是图5B的滚轮组件和弹性叶片的后视图。
图7是例示倾斜轴线和用于旋转检测的光路的诸方面的滚轮组件的正视图。
图8是图7的滚轮组件的侧视图。
图9是图2的滚轮组件的垂直前支柱和前轴的正视图。
具体实施例方式
在下面的各种实施例的描述中，引用构成该描述的一部分的附图，附图中以 例示的方式示出本发明可在其中实践的各种实施例。应该理解，可以在不偏离本发 明范围的前提下利用其他实施例和进行结构和功能修改。
图1例示包括滚轮组件100的计算机输入设备的一个实例，其中滚轮组件100 具有可以与不同类型的计算机输入设备一起使用的手指可配合的控制元件101 (例 如，滚轮)，该计算机输入设备用来相对于显示设备屏幕2向多个方向并沿着多个 轴线(X， Y)巻动图像，显示设备屏幕2和主计算机8、另一类型的计算设备或 因特网装置一起使用。如图1所示，根据本发明的滚轮组件100的一个实施例可以被置于鼠标60内。或者，滚轮组件100可以被置于键盘或诸如跟踪球设备或类似 输入设备(未示出)的其他外围计算机输入设备内。例如，滚轮组件也可以位于手 持式计算机、更大的移动计算设备、联网板(webpad)或因特网装置的前盖中， 或者可以位于膝上型计算机的机箱上。正如本领域中所熟知的那样，这些其他外围 设备可以具有到主计算机8的有线或无线连接。滚轮组件100可以替换地位于计算 机监视器中或膝上型计算机的基座部分中。正如以下更详细地描述的那样，除了其 垂直巻动的正常旋转运动之外，手指可配合的控制元件101可以枢转以便在显示设 备屏幕2上水平地巻动图像。
如图1所示，滚轮组件100具有可以与不同类型的计算机输入设备一起使用 的手指可配合的控制元件IOI，该计算机输入设备被用来相对于显示设备屏幕(4， 5)向多个方向并沿着多个轴线(X， Y)巻动图像，显示设备屏幕(4， 5)和图1 中所述的计算机或另一类型的计算设备或因特网装置一起使用。
如图1所示，根据本发明的滚轮组件100的一个实施例可以被置于鼠标60内。 正如所熟知的那样，鼠标包括用于确定鼠标相对于跟踪表面平移运动的系统，以使 得可以通过相应的鼠标运动来控制光标在显示设备上的运动。在传统方式中，鼠标 60也包括外壳55和可按压的致动件，如主键45和/或辅键50。外壳55在其中有 一开口 40。滚轮组件30被安装在外壳55中。手指可配合的控制元件101的一部 分可以通过延伸穿过输入设备的开口 40来暴露，以使得可以由用户容易地接触和 操纵。正如以下更详细地描述的那样，除了滚轮组件100的至少一部分可以由前到 后或由后到前地旋转以垂直地巻动之外，手指可配合的控制元件101可以侧向枢转 (也就是说，倾斜)以在显示设备屏幕2上水平地巻动图像1或引起计算机的另一 动作。
尽管滚轮被描述为鼠标101的一部分，但本发明也包括其他实施例，这些其 他实施例包括诸如键盘、跟踪球设备等等的其他设备中的滚轮组件。滚轮组件IOO 的替代实施例可以位于键盘或诸如跟踪球设备或类似输入设备的其他计算机输入 设备内。例如，它也可以位于手持式计算机、更大的移动计算设备、联网板或因特 网装置的前盖中，或者可以位于膝上型计算机的机箱上。正如本领域中所熟知的那 样，这些计算机输入设备中的任何一个可以具有到主计算机的有线或无线连接。滚 轮组件100可以替换地位于计算机监视器或膝上型计算机的基座部分。
如图2所例示，滚轮组件的可旋转元件的一个实例是手指可配合的控制元件 (例如，滚轮)101。手指可配合的控制元件101可以进一步在托架106中被可旋转地支撑，其中托架106准许手指可配合的控制元件101相对于托架106绕侧向定 向轴线不断旋转。托架106包围手指可配合的控制元件101的下半部的至少一部分， 留出控制元件101的上半部不受阻挡以便于用户操作。
滚轮组件IOO可以包含旋转感应系统，它用于检测手指可配合的控制元件101 的旋转。这一实施例中的旋转感应系统是光学旋转传感器，具有旋转传感器编码器 120、光源102和光检测器110。如图2所例示，光源102和光检测器IIO位于手 指可配合的控制元件101的相反的侧面。托架106包含托架开口 119，来自光源102 的光可以通过这一开口。
在图2所例示的实例中，旋转传感器编码器120放置在手指可配合的控制元 件101里，以使得旋转传感器编码器120和手指可配合的控制元件101 —起旋转以 断续地将来自光源102的光与光检测器110阻隔开来。因此，手指可配合的控制元 件101的旋转可以通过检测从光源102穿过手指可配合的控制元件101中的旋转传 感器编码器120的隔开的开口和托架开口 119到达光检测器110的光来检测。或者， 代替穿过的配置，可旋转元件可以包括在编码器轮上交替的光吸收面和光反射面。 例如，手指可配合的控制元件101的旋转利用反射编码器方法，以使得编码器传输 光并感应从手指可配合的控制元件101上的编码器轮反射的光。编码器和编码器轮 定向为使得光以平行于手指可配合的控制元件101和编码器轮的旋转轴线的方向 被传输。编码器轮包括角度上隔开的交替的反射和非反射部分，这些反射和非反射 部分可以由编码器区分，以使得可以确定编码器轮和编码器之间的角度位移。在编 码器轮面向编码器的一侧，通过蚀刻和不蚀刻角度上隔开的区域，可以引起光反射 能力的对比。当手指可配合的控制元件101被旋转时，编码器轮上非反射部分吸收 入射光，编码器轮上反射部分将入射光反射回到其光接收检测器。检测器感应到这 些中断并被耦合到控制器，该控制器基于旋转量和旋转方向产生并延迟到主计算机 的信号以在Y方向上下巻动图像。在这样的实施例中，光学对的两个元件在编码 器的同一侧上。
或者，旋转传感器编码器可以与手指可配合的控制元件101在侧面隔开。在 这样的配置中，光学对的光源和光检测器可以位于手指可配合的控制元件101的一 侧上。编码器可以通过在手指可配合的控制元件的旋转轴线处的轴被附连到手指可 配合的控制元件。手指可配合的控制元件的旋转引起旋转传感器编码器的旋转，而 旋转传感器编码器的旋转断续地阻断从光源到光检测器的光通路。如上所述，基于 在光检测器被接收到的断续光传输模式，手指可配合的控制元件的移动或旋转被检
测到并被分析。
图2例示滚轮组件。图3是图2的倾斜传感器的分解剖开立体图。图4是图2 的滚轮组件的倾斜传感器的后视图。如图2-4所例示，手指可配合的控制元件101 可以进一步相对于旋转轴线枢转。在这一实例中，手指可配合的控制元件101具有 从手指可配合的控制元件101的前端延伸到后端且平行于旋转轴线的倾斜轴线。在 一个实例中，倾斜轴线与旋转轴线共面，或者可以在旋转轴线上方的平面中。在该 实例中，倾斜轴线位于在旋转轴线下方的平面中。而且，托架106可以包含手指可 配合的控制元件IOl的至少一部分。托架106可以包括前轴122、后轴12K从后 轴121延伸的倾斜接触元件118，它们可以是根据需要用任何合适的材料(如塑料) 制成的整体模制结构。前轴122可以沿着手指可配合的控制元件101的倾斜轴线从 该托架的前端方面延伸通过垂直前端支柱104的开口 130。例如，前轴122配装入 垂直前端支柱104的开口 130，其中垂直前端支柱104支撑前轴106以避免托架的 前端部分的向下位移而仍然允许手指可配合的控制元件101的旋转和枢转。而且， 垂直前端支柱104的开口 130设置充足的游隙以使得托架的后端部分能够响应于被 按压而向下移动。
而且，托架106可以包括后轴121，其中后轴121沿着手指可配合的控制元件 101的倾斜轴线从托架的后面方面延伸通过塔式支架124的槽131，以使得槽131 的相反(两)侧防止后轴121相对于塔式支架124的侧向位移。这使得后轴121 能够在槽131里枢转而仍然避免后轴121的侧向位移。因此，后轴121可以从托架 106延伸，其中托架106和手指可配合的控制元件101 —致地枢转。
滚轮组件100包含倾斜传感器114，在倾斜传感器114中可以检测手指可配合 的控制元件101的枢转。在这一配置中，倾斜传感器114包含倾斜接触元件118， 该倾斜接触元件U8是从后轴121与手指可配合的控制元件101共面定向延伸的细 长结构。在这一实例中，后轴121沿着手指可配合的控制元件101的倾斜轴线延伸 通过塔式支架124。如图3所示，倾斜接触元件118从后轴121的底面在中线处向 下延伸，以使得倾斜接触元件118向下延伸并基本上垂直于倾斜轴线。
电路板112的开口包含在倾斜接触元件118的每一侧上的倾斜接触开关116。 当被旋转时，倾斜接触元件118定位在两个接触开关116之间。在一种配置中，在 电路板中设置一个孔，可以通过该孔定位倾斜接触元件118。手指可配合的控制元 件的枢转引起托架106绕倾斜轴线的相应旋转运动，这一旋转运动又引起后轴旋转 相应的量，这也引起邻接其末端和邻接后轴的倾斜接触元件118枢转。在这发生时，
倾斜接触元件118的较低一部分将会侧向移动并接触在与倾斜相反方向的一侧的 接触开关116。基于倾斜元件118和与倾斜相反方向的一侧的相应接触开关116的 接触，因此检测手指可配合的控制元件101的枢转。具体地说，滚轮组件100向右 倾斜引起旋转接触元件118和左侧的接触开关接触，而滚轮组件100向左倾斜引起 旋转接触元件118和右侧的接触开关接触。
图4进一步例示倾斜接触开关116可以位于电路板112的开口处，其中倾斜 接触元件118穿过该开口。在这一实例中的电路板112在基座123上面。倾斜接触 开关116的定向节省了电路板112上的空间。在这一实例中的倾斜接触开关116 被分开，接近电路板112中的倾斜接触元件118。通过这样做，电路板112上的诸 接触开关占用较少的空间，这为其他组件提供了额外的空间，并且对电路板112 上的电子组件的定位和配置具有较少的限制。
应该注意，图3和4只例示本发明一个实例，并不旨在限制本发明。例如， 在一个替代实例中，倾斜接触开关116可以与电路板112分离。在这一实例中，电 路板112可以位于比倾斜接触元件118低的位置(例如，接近基座I23)，并且可 以在其上包含一个结构，该结构用于包含在倾斜接触元件118的每一侧的倾斜接触 开关116。这样，电路板112的定位独立于倾斜接触开关116的定位。在另一替代 实例中，基座123可以在其上包含一个结构，该结构用于包含在倾斜接触元件118 的每一侧的倾斜接触开关116，在倾斜接触元件118中用于包含倾斜接触开关116 的结构可以穿过电路板112的开口。
可以限制手指可配合的控制元件101的枢转以避免过度枢转。这可以用于避 免倾斜接触元件118对接触开关施加过大的力量。例如，延伸通过垂直前端支柱 104中的开口的前轴122的横截面可以是相对于垂直前端支柱104的开口 130的预 先确定的形状，以避免过度枢转。图9示出前轴122的一个实例，它具有在垂直前 端支柱104的三角形的开口 130中的三角形的横截面。当手指可配合的控制元件 IOO被倾斜时，力量被施加到前轴122，并通过垂直前端支柱104的开口 130传输。 由于前轴122的横截面和开口 130的相关形状，前轴122和开口 130避免手指可配 合的控制元件100的过度倾斜。然而，前轴122的横截面和垂直前端支柱104的开 口的相关形状不被限制于此，可以是限制手指可配合的控制元件101的过度枢转的 任何组合。例如，前轴122的横截面和Z形托架的开口可以是防止过度枢转的椭 圆形或矩形。同样地，后轴121的横截面和用于容纳后轴121的塔式支架124中的 槽131也可以是避免手指可配合的控制元件101的过度枢转的任何组合。
在使用中，当用户想要在显示设备屏幕2上(见图1)沿着多个轴线4、 5 (见 图l)向多个方向的巻动图像1时，他或她将会相对于外壳55旋转和/或侧向枢转 滚轮组件30，以分别产生被计算机解释为引起垂直和/或侧向巻动的信号。当滚轮 组件100被用户旋转时，旋转运动被旋转运动感应系统感应到(也就是说，基于来 自光源102的光在光检测器110处被检测到)，而且图像l向平行Y轴线4(见图 1)延伸的正或负的垂直方向巻动，也就是说，上或下巻动。当滚轮组件100被用 户侧向倾斜或者枢转时，枢转运动被倾斜传感器U4感应到，而且图像1 (见图1) 向平行X轴线4 (见图1)延伸的正或负水平方向巻动，也也就是说，左或右巻动。
根据以上所述，滚轮组件100可以至少具有两个位置，也就是说，第一位置 和第二位置。用于容纳后轴121的塔式支架124的槽131可以包含允许手指可配合 的控制元件101向下运动的空间。例如，当在中间位置时滚轮组件100是在第一位 置中。然而，如果手指可配合的控制元件101和托架106可以定位到第二位置中， 滚轮组件100和托架106可以接触位于滚轮组件100之下的开关(也就是说，Z形 开关108)。通过用Z形开关108接触滚轮组件100，对应于Z形开关的致动，滚 轮组件IOO可以在显示设备屏幕上引起附加功能的性能。在这一实例中，滚轮组件 101可以绕第二枢转轴线向前枢转，该第二枢转轴线平行于滚轮101的旋转轴线并 和垂直前端支柱104的开口 130相交。
手指可配合的控制元件101和/或托架106被偏置到相对于其潜在枢转的中间 位置(也就是说，被偏置到相对于外壳中的开口的直立位置)。当用户枢转手指可 配合的控制元件101时，手指可配合的控制元件101和托架106被改变为离开它们 的中间位置。例如，手指可配合的控制元件101和托架106的枢转使得手指可配合 的控制元件101和托架106绕倾斜轴线倾斜，其中该倾斜轴线由轴线121、 122限 定且基本上垂直于手指可配合的控制元件101的旋转轴线。在倾斜或枢转力量被解 除后，托架106和手指可配合的控制元件101的偏置将托架106和手指可配合的控 制元件101返回到中间位置。
在一个实例中，偏置用于托架106和手指可配合的控制元件101的倾斜偏置 设备包括弹性叶片401。图5A和6A是例示使用倾斜偏置设备的两个例子的滚轮 组件100的侧视图，该倾斜偏置设备包括影响托架106和/或手指可配合的控制元 件101的侧向偏置的弹性叶片401。图5B和6B分别是图5A和6A中带有弹性叶 片401的滚轮组件100的后视图。
如图5A和5B例示，滚轮组件100可以包含弹性叶片401。在这一实例中，弹性叶片401位于手指可配合的控制元件101或托架106的底面。然而，弹性叶片 401的位置不受到这样的限制，弹性叶片401也可以位于相对于滚轮组件100的许 多其他位置。例如，弹性叶片401也可以位于或手指可配合的控制元件101的前面 或背面。
弹性叶片401可以被构造成托架的一部分。例如，弹性叶片401可以和托架 106 —起构成整体结构，可以和前轴122、后轴121和倾斜接触元件118 —起被模 制。弹性叶片401也可以通过作为悬臂梁结构的悬臂座和托架或手指可配合的控制 元件101形成一体。弹性叶片401可以是用任何固体或半刚性的材料制成。在这一 实例中，弹性叶片401是任何半刚性或刚性材料的压平细长的元件，具有近端402a 和远端402b。近端402a定位在手指可配合的控制元件101的中线处，并定向在平 行于手指可配合的元件101或托架106的纵向轴线的平面中。弹性叶片401向下延 伸指向远端402b。在这一实例中，弹性叶片401的近端402a从托架106的底面延 伸，在远端穿过电路板112的槽。弹性叶片401的近端402a可以被整体地模制到 托架。电路板112中的槽宽度可以等于弹性叶片401的宽度，以使得在手指可配合 的元件101枢转时弹性叶片401的远端402b具有极少甚至没有侧向位移。或者， 电路板112的槽可以比弹性叶片401的宽度略宽，以在手指可配合的控制元件101 枢转时考虑到弹性叶片401的最小侧向移动。
在使用中，当手指可配合的控制元件101向任一方向枢转时，托架和滚轮将 会枢转，但是弹性叶片401的远端402b仍然在电路板112的槽里面。当在手指可 配合的控制元件101上的枢转力被释放时，弯曲的弹性叶片401中所存储的力量强 迫手指可配合的控制元件101和托架106返回中间位置。
图6A和6B例示滚轮组件100中的弹性叶片的替代实例。图6A是滚轮组件 100的侧视图，而图6B例示滚轮组件100的后视图。为清晰起见，电路板112被 例示为虚线结构。为清晰起见，在图6B中没有例示特定的元件。除了弹性叶片401 的远端延伸到导向器403中的导向槽而不是电路板的槽之内以外，这一实例与在图 5A和5B中所例示的实例类似。导向器403设置在基座123上，并且优选地位于 手指可配合的控制元件101和托架106的中线和下面，而且包含配合弹性叶片401 的槽。导向器403的槽的宽度可以等同于弹性叶片401的宽度，或者可以比弹性叶 片401的宽度略宽以允许弹性叶片的最小侧向移动。
在另一实例中，手指可配合的元件101的旋转的检测和表征基本上并不影响 手指可配合的元件101的枢转的检测和表征。图7和8例示滚轮组件100的一个实例，在这一实例中，可以完成手指可配合的元件101的旋转和枢转的检测和表征而 不会干扰另一运动。例如，如在以上诸例子中所描述，如果手指可配合的控制元件 101被旋转，那么例如通过光学旋转传感器，通过在光检测器110处检测到从光源 102发出且穿过旋转传感器编码器120的光，准确地检测到旋转。同样如以上诸例 子中所描述，如果手指可配合的控制元件101被枢转，枢转可以例如)被倾斜传感 器114检测到，在倾斜传感器114中，中心定位的倾斜接触元件118被侧向移位到 接触倾斜接触开关116。
图7和8例示手指可配合的控制元件101同时被枢转和旋转的细节。在这一 实例中，手指可配合的元件101和托架106的倾斜轴线601从手指可配合的元件 101的前面延伸到后面。如之前所描述，包括光源102和光检测器110的光学对被 用来检测手指可配合的元件101的旋转。光源102和光检测器110位于手指可配合 的元件101的编码器的相反的(两)侧，以使得来自光源102的光穿过手指可配合 的控制元件101 (和托架106中的开口)沿着光轴702 (也就是说，光迹线路径) 到达光检测器110。在这一实例中，光轴702与倾斜轴线601成直线。光轴702可 以接近倾斜轴线601。例如，光轴可以距离倾斜轴线大约3毫米或者距离倾斜轴线 少于3毫米。或者，光轴可以距离倾斜轴线l毫米。在另一实例中，光轴702可以 距离倾斜轴线少于1毫米。而且，光轴702可以与倾斜轴线601相交。如图7所例 示的，倾斜轴线601 (被描述为"X")与光轴702 (在图7中被描述带框箭头而 在图8中被描述为"+")相交。这一配置最小化或消除基于绕着倾斜轴线601的 手指可配合的控制元件101的旋转检测功能的干扰。
应该理解，本发明的诸方面可以采取许多种形式和实施例。在此被示出的诸 实施例旨在例示而非限制本发明，应该理解，可以在不偏离本发明的精神范围的前 提下进行各种更改。尽管本发明的示例性实施例已经被示出和描述，但是在前述公 开中预期广泛的修改、改变和替换，且在一些实例中不需要使用其他相应特征就够 使用本发明的一些特征。因此，应该明白，所附权利要求书应被广泛地按与本发明 的范围一致的方式来解释。
权利要求
1.一种用来相对于图像显示设备屏幕沿着正交轴线卷动图像的输入设备，所述设备包括外壳，所述外壳包括具有至少一个开口的上表面和适用于沿着跟踪表面运动的下表面；以及设置在所述外壳中的滚轮组件，所述滚轮组件包括定位在所述开口里的手指可配合的可旋转元件，所述手指可配合的可旋转元件可以绕在所述外壳中延伸的第一轴线不断旋转，所述手指可配合的可旋转元件可以绕第二轴线枢转运动，所述第一轴线基本上垂直于所述第二轴线；以及倾斜感应系统，所述倾斜感应系统确定何时所述手指可配合的可旋转元件绕所述第二轴线相对于外壳枢转，所述倾斜感应系统包括在所述第二轴线和所述下表面之间延伸的倾斜接触元件；以及位于所述垂直定向元件相反侧上的两个接触开关。
2. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，还包括沿着所述第二轴线延伸的 轴，其中，所述倾斜接触元件包括第一端和第二端，所述第一端附连至所述轴。
3. 如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述两个接触开关位于电路板中 的开口的边缘处。
4. 如权利要求3所述的设备，其特征在于，当所述手指可配合的可旋转元件 绕所述第二轴线沿第二方向枢转时，所述倾斜接触元件沿第一方向侧向移位，所述 第一方向与所述第二方向相反。
5. 如权利要求5所述的设备，其特征在于，当所述手指可配合的可旋转元件 绕所述第二轴线枢转时，所述基本上垂直定向的元件接触至少一个接触开关，基于 所述基本上垂直定向的元件与所述接触开关的接触，检测到所述手指可配合的可旋 转元件的枢转。
6. —种用来相对于图像显示设备屏幕沿着正交轴线巻动图像的输入设备，所 述设备包括具有至少一个开口的外壳；以及设置在所述外壳中的滚轮组件，所述滚轮组件包括定位在所述开口里的手指 可配合的可旋转元件，所述手指可配合的可旋转元件可以绕在所述外壳中延伸的第一轴线不断旋转，所述手指可配合的可旋转元件可以绕第二轴线枢转运动，所述第 一轴线基本上垂直于所述第二轴线； 用于检测所述手指可配合的可旋转元件的旋转的旋转传感器，所述旋转传感 器包括光源和光检测器，其中，所述光源在第三轴线上的光路上向所述光检测器发出光，所述第三轴线距离所述第二轴线少于3毫米，且垂直于所述第二轴线而平行于所述第一轴线。
7. 如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述手指可配合的可旋转元件包 括外部的外围径向表面和内部径向表面，所述内部径向表面限定所述手指可配合的 可旋转元件的中空内部区域的径向边缘，所述手指可配合的可旋转元件还包括定位 在其所述中空内部区域里的、用于感应所述手指可配合的控制元件的旋转的旋转传 感器编码器。
8. 如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述光源处于所述手指可配合的可旋转元件第一侧向方面，所述光检测器处于所述手指可配合的可旋转元件的第二 侧向方面，其中所述第一侧向方面和所述第二侧向方面在所述手指可配合的可旋转元件的相反侧上。
9. 如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述光路横穿所述手指可配合的 可旋转元件的所述中空内部区域中的所述旋转传感器编码器。
10. 如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第三轴线与所述第二轴线 相交。
11. 一种用来相对于图像显示设备屏幕沿着正交轴线巻动图像的输入设备， 所述设备包括外壳，所述外壳包括具有至少一个开口的上表面和适用于沿着跟踪表面运动 的下表面；以及设置在所述外壳中的滚轮组件，所述滚轮组件包括定位在所述幵口里的手指 可配合的可旋转元件，所述手指可配合的可旋转元件可以绕在所述外壳中延伸的第 一轴线不断旋转，所述手指可配合的可旋转元件可以绕第二轴线枢转运动，所述第一轴线基本上垂直于所述第二轴线；以及回中设备，所述回中设备构造成将所述手指可配合的可旋转元件返回到中间 位置，所述回中设备包括具有近端和远端的弹性叶片，所述近端可操作地连接到所 述手指可配合的可旋转元件。
12. 如权利要求ll所述的设备，其特征在于，还包括托架，所述手指可配合的可旋转元件设置于所述托架中，其中，所述弹性叶片被整体模制到所述托架，其 中，所述弹性叶片的所述近端被整体模制到所述托架。
13. 如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述弹性叶片的所述远端低于 所述弹性叶片的所述近端，并在至少两个侧向支撑结构之间延伸。
14. 如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述输入设备包括具有孔的电 路板，所述至少两个侧向支撑结构是所述电路板的所述孔的边缘。
15. 如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述弹性叶片与所述手指可配 合的元件共面，并且从所述手指可配合的元件的侧向方面之间的中点沿垂直方向延 伸。
16. 如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述弹性叶片通过悬臂座附连 至所述手指可配合的可旋转元件。
17. 如权利要求15所述的设备，其特征在于，所述弹性叶片的所述远端延伸 到所述手指可配合的元件下面的结构中，所述结构位于所述外壳的下表面上，且用 于限制所述弹性叶片的侧向移动。
18. 如权利要求17所述的设备，其特征在于，当所述手指可配合的元件枢转 时，所述弹性叶片的所述远端保持在所述结构中。
19. 如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括构造成将所述手指可配 合的可旋转元件返回到中间位置的回中设备，所述回中设备包括具有近端和远端的 弹性叶片，所述近端可操作地连接到所述手指可配合的可旋转元件。
20. 如权利要求19所述的设备，其特征在于，还包括用于检测所述手指可配 合的可旋转元件的旋转的旋转传感器，所述旋转传感器包括光源和光检测器，其中， 所述光源在第三轴线上的光路上向所述光检测器发出光，所述第三轴线距离所述第 二轴线少于3毫米，且垂直于所述第二轴线而平行于所述第一轴线。
全文摘要
一种输入设备，包括用于在显示设备屏幕上向多个方向移动图像的滚轮组件。该滚轮组件可以包括手指可配合的控制元件以及倾斜传感器，其中该手指可配合的控制元件可以绕旋转轴线不断旋转，该倾斜传感器包含倾斜接触元件，该倾斜接触元件与手指可配合的控制元件共面并基本上被垂直向下定向，以使得手指可配合的控制元件的枢转可以侧向移动该倾斜接触元件以侧向接触所设置的接触开关。在另一实例中，手指可配合的控制元件在底面包含弹性叶片，该弹性叶片用于将该滚轮组件偏置到直立位置。
文档编号G09G5/08GK101203903SQ200680022166
公开日2008年6月18日 申请日期2006年5月12日 优先权日2005年6月28日
发明者D·D·博恩, E·沃尔, J·Y-C·科欧, M·佩德森 申请人:微软公司