专利名称：具有轮缘选择功能的旋转器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将角运动转化成输出显示的旋转器。具体地说，本发明涉及一种用于移动通讯装置的旋转器，通过旋转该旋转器，移动通讯装置的使用者可浏览用户界面。
背景技术：
移动通讯装置，如移动通讯装置、卫星电话、手机或移动电话，一般包含显示屏和键盘作为连接移动通讯装置与用户的界面。
移动通讯装置的大小主要受限于显示屏和键盘的大小。所希望的是，移动通讯装置较小巧这样用户可将移动通讯装置放在口袋里。虽然显示屏和键盘在尺寸上都有所缩小，但显示屏必须足够大这样其所显示的文字大到足够读者可以阅读。键盘必须足够大因此用户可以输入数据而不会不经意地同时按到两个键。
移动通讯装置的期望特性是，显示屏足够大可以识别用户用键盘输入的数据，并允许用户使用移动通讯装置其它的功能，如玩游戏的功能。因此，不希望减小显示屏的大小。移动通讯装置的尺寸受到显示屏和键盘的限制，除非有其它用户输入的形式以替代键盘。
移动电话，如EP0901262所描述的Nokia7110，包括用来浏览显示屏上的光标的滚动键。使用机械传导的开关来探测滚动键的旋转动作，该开关会增加了装置的尺寸要求。因此滚动键提供了一种实用和便利的方式连接用户和移动电话的界面，然而，滚动键绕与按压方向垂直的旋转轴转动。
此外，US6192258描述了一种带有旋转按压开关的移动通讯装置，其使用户能够在定位点(个人资料)上滚动、聚焦在定位点上以及通过按压旋转按压开关启动自动拨动到聚焦的定位点。旋转按压开关的按压动作是在垂直于旋转按压开关轴线的方向上完成的，因而在设计时需要复杂的机械考量。
此外，US6396006描述了一种带有圆盘状操作按钮的按压和旋转工作方式的电子装置，其可在轴向上移动因此容许装置的旋转操作和按压操作。这种结构可使操作按钮轻易地向上倾斜某个角度因此可取得流畅的旋转操作。然而，这要求用户执行操作按钮的轴向运动以达到开关动作。
另外，国际专利申请WO03/005336描述了一种具有键区的移动电话，该键区可顺着多个方向按压并可在第一种模式和第二种模式之间切换，其中，各按压方向和模式的组合代表了一组唯一的字母数字。可将字母键安排在上，该环带可以旋转并用键区输入。
欧洲专利申请号EP0901262，美国专利号US6192258和US6396006，及国际专利申请号WO03/005336，以上所述通过引用结合入本说明书。
现有技术的一个问题是对移动电话技术小型化的持续需求。也就是说，如何制造和操作移动电话，其具有方便携带的尺寸而同时仍提供便于使用的移动电话和用户间的界面。
发明内容
因此，本发明的目的是通过展示一种带有多功能旋转器输入装置的移动通讯装置进而来解决上述问题。
本发明的独特优点是界面的构造，其首先是紧凑小型，其次是易于操作，第三是其用更少的单个开关建立了界面。
本发明的独特性能是旋转器的可按压轮缘部分的构造，其使用户能做多样的选择。
根据本发明的第一方面可实现以上的目的、优点和特性以及许多其它的目的、优点和特性，这些目的、优点和特性可通过以下的详细说明变得明显易懂，本发明的第一方面提供了一种用于探测用户互动的旋转器输入装置，其包括支承件；设于该支承件上的旋转器元件，其使得该旋转器元件能够相对于该旋转器元件的旋转轴线做角运动和倾斜运动，该旋转器元件具有垂直于该轴线的操作表面；用于探测该旋转器元件的角运动的运动探测器；用于在按压该操作表面期间探测该旋转器元件的倾斜运动的开关组件，其包括第一组的多个开关件，该多个开关件设于该操作表面之下并大致沿该旋转器元件的外围设置。
根据本发明的第一个方面的旋转器输入装置的独特优点是这样的事实，即旋转器使用户能够沿旋转器元件的外围按压操作表面因此可完成多个动作，例如，在旋转器元件的一侧上按压操作表面可被解释成左操纵动作，在旋转器元件的相对侧上按压操作表面可被解释成右操纵动作。因此，根据本发明的第一个方面的转器输入装置可在电器设备、尤其是在用户界面大小特别重要的场合中广泛使用。
根据本发明的第一个方面的旋转器元件可包括绕该旋转轴线的轴向开口部分和从该旋转器元件的外围延伸至该开口部分的轮缘部分，其中，该操作表面大致覆盖该轮缘部分。旋转器元件可以形成为任意的形状，如具有圆形、椭圆形、三角形、方形或其任意组合的圆周的盘状或轮状。
根据本发明的第一个方面的旋转器输入装置可以进一步包括具有按压表面的浏览键。此外，浏览键被安装在支承件上，这样可通过旋转器元件的开口部分接触到按压表面。按压表面可形成与旋转器元件的操作表面平行的平面。
因浏览键极大地改进了用户界面的适用性，其提供了本发明更进一步的优点。浏览键可与旋转器元件结合使用以提供旋转输入装置的推压动作的应用。
该开关组件可包括设于该按压表面之下用于探测该按压表面的按压的第二开关件件。第二开关件可包括多个单独的开关件，它们连接起来，以便甚至在浏览键的按压相对于旋转器元件的旋转轴线稍微倾斜的情况下，还可探测按压表面的按压情况。
根据本发明的第一个方面的各开关件均包括由圆丘状间隙间隔开的第一和第二接触表面，当按压期间该间隙变化时会产生第一电接触信号。或者，开关件可包括表面安装装置(SMD)式开关。开关件可根据电阻、电容、电感或它们的组合的变化而启动。开关件可应用于圆丘状弹片或印刷电路板(PCB)上。
根据本发明的第一个方面的第一组的多个开关件绕该旋转器元件的圆周在它们之间以均匀的角间隙间隔开。该角间隙例如可以是90°，但实际上也可以通过任何整数来分割360°，而采用例如11.25°，22.5°或45°的角间隙。当角间隙是90°时，则可需要4个开关件来均匀地覆盖旋转器元件的轮缘部分。因此，第一组的多个开关件可包括从2到1024范围内的任何数量的元件，例如2，4，8，16，32，64，128或256个开关件。
根据本发明的第二方面可实现以上的目的、优点和特性以及许多其它的目的、优点和特性，这些目的、优点和特性可通过以下的详细说明变得明显易懂，本发明的第二方面提供了一种移动通讯装置，其包括处理器、用于为用户呈现数据的显示屏，以及用于探测用户互动的旋转器输入装置，其中，所述旋转器输入装置包括支承件；设于该支承件上的旋转器元件，其使得该旋转器元件能够相对于该旋转器元件的旋转轴线做角运动和倾斜运动，该旋转器元件具有垂直于该轴线的操作表面；用于探测该旋转器元件的角运动的运动探测器；用于在按压该操作表面期间探测该旋转器元件的倾斜运动的开关组件，其包括第一组的多个开关件，该多个开关件设于该操作表面之下并大致沿该旋转器元件的外围设置。
根据本发明第二方面的移动通讯装置的特别的优点在于提供了旋转器输入装置，由于旋转器输入装置实现了本发明的目的，所以可以解决小型化的问题，同时保持了用户界面的可读及可工作性。可由另一键区来支承旋转器元件，以便允许在不必切换通过显示屏上的任何菜单显示的情况下，来进行多个快捷动作。
根据本发明第二方面的移动通讯装置可构造成为手机或移动电话、无线或卫星电话、电脑、个人数字助理、照相机或它们的任何组合。实际上，通讯装置可以为数字或模拟式电视机或视频监视器、置顶盒、遥控装置或它们的任何组合。
根据本发明第二方面的处理器可操作以在所述显示屏上呈现数据、从所述运动探测器和开关组件接收用户互动数据，并将所述用户互动数据与所述显示屏上呈现的数据相关联，进而使用户能够与所述显示屏上呈现的数据相交流。处理器可处理数据关联，以便确保移动通讯装置和用户之间的界面可以有效率且有效的方式进行界面操作。呈现于显示屏上的数据可以是用于供用户选择的菜单选项，或者可以是使用户能够通过采用旋转器输入装置来操纵一系列画面的游戏。
根据本发明第二方面的处理器可将来自所述运动探测器的用户互动数据转换成数据切换动作，而将来自所述开关组件的用户互动数据转换成数据选定动作。然而，如上所述，处理器可以利用用户互动数据将游戏的操纵性能呈现给用户。
在移动通讯装置中使用旋转器输入装置可允许用户选定显示于显示屏上的菜单选项，以及通过滚动字母数字列表来输入数据。例如采用成重复序列的三个或更多反射面还可以确定旋转定位，以允许用户通过向上或向下滚动菜单列表来选定菜单选项。采用三个或更多反射面可允许采用用于确定旋转方向的单个发送器和接收器模块。采用带有电磁发送器/接收器配置的旋转器输入装置还可允许用户输入装置显得较不显眼，且非常适合用于移动通讯装置中。
根据本发明的第三方面可实现以上的目的、优点和特性以及许多其它的目的、优点和特性，这些目的、优点和特性可通过以下的详细说明变得明显易懂，本发明的第二方面提供了一种用于将用户互动登记到移动通讯装置上的方法，其包括(a)将视频数据呈现到显示屏上，(b)使旋转器元件能够相对于所述旋转器元件的旋转轴线做角运动和倾斜运动，所述旋转器元件具有垂直于所述轴线的操作表面，(c)探测所述旋转器元件的角运动并产生角运动数据，以及(d)在按压所述操作表面的期间，探测所述旋转器元件的倾斜运动，并产生倾斜运动数据。
根据本发明的第三方面的方法还包括(e)将所述可视数据、所述角运动数据和所述倾斜运动数据相关联，并产生处理动作。
根据本发明的第三方面的独特优点是提供了快且简单的用户界面，其如同如上针对本发明的第一和第二方面所述的，可以完成两个重要的目的，即小型化和好的界面。通过在移动通讯装置中结合入倾斜探测功能，可实现显著改善的界面，这是由于显示屏可决定视频数据的可视性，而不能决定处于任何特定键区上的操作按钮的大小。
根据本发明的第三方面的方法还包括在显示屏上呈现选定提示。另外，产生处理动作可包括根据角运动和倾斜运动数据来移动呈现于显示屏上的选定提示，使得选定提示可向移动通讯装置的用户呈现进一步的处理动作。也就是说，提示使得用户能够即刻地看到旋转器元件会怎样改变将采用动作的可能性。
通过以下对本发明优选实施例的示例性和非限制性的详细描述并参考附图，本发明以上及其它的目的、特性和优点将得到更好的理解，其中图1显示了根据本发明第一个实施例的移动通讯装置的透视图；图2显示了根据本发明第二个实施例的移动通讯装置的透视图；
图3显示了根据本发明第二个实施例的旋转器输入装置的透视图；图4显示了根据本发明第二个实施例的旋转器输入装置的的分解图；及图5显示了根据本发明第三个实施例的旋转器输入装置的剖面图。
具体实施例方式
在以下对多个实施例的描述中，所参考的附图包括若干个形成其部件的数字，并且附图通过图解的形式显示了本发明可应用到的各种实施例。要理解的是，本发明可应用于其它的实施例，并作结构和功能的变更，只要不偏离本发明的范围。
图1显示了根据本发明第一个实施例的移动通讯装置，其以参考标号10整体标识。移动通讯装置10包含用于容纳处理、存储和连通元件的外壳12，该元件未示出。外壳12的前侧14包含用户界面16，其能够使用户与移动通讯装置10的处理、存储和连通元件互动。
用户界面16包括用于向移动通讯装置10的用户传递音频数据的扬声器18、用于向用户传递视频数据的显示屏20，以及用于使用户能够向移动通讯装置10的处理元件输入数据的旋转器输入装置22。用户可采用旋转器输入装置的盘状操作表面24来旋转支承操作表面24的旋转器元件，以用于通过显示屏20上所显示的视频数据进行操纵，用户还可以采用操作表面24通过对其进行按压来选定显示屏20上所显示的视频数据。可对操作表面的中间部分26或轮缘部分28进行按压。按压中间部分26可提供第一组处理动作，而按压轮缘部分28可提供第二组处理动作。另外，可绕操作表面22的圆周在任何点处按压轮缘部分28，这样可根据圆周按压位置提供多组处理动作。
这种功能可显著地改善用户界面，由于字母数字的键区变得多余了，移动通讯装置10的尺寸也就降低了。然而，移动通讯装置可包括其它的选择键区30a，b，c和d，以用于使用户能够快捷地直接进行移动通讯装置10的特定处理动作。
图2显示了根据本发明的第二以及优选实施例的移动通讯装置，其通过参考标号40进行整体标识。移动通讯装置40包括针对图1所介绍的所有元件，在图2中将这些元件标以同样的标号。
移动通讯装置40的用户界面16包括扬声器18、显示屏20，以及具有环状操作表面42的旋转器输入装置22。此外，用户界面16包括设于环状操作表面42中间的浏览键44，其能够使移动通讯装置40的用户通过压下设于浏览键44上的按压表面46来选定第一组处理动作。
在本发明优选实施例中的浏览键44使用户能够通过沿轮缘48按压而选定一系列的处理动作的组合。例如，按压轮缘部分50a可提供第一处理动作，而按压轮缘部分50b可提供第二处理动作。
环状操作表面42使用户能够通过旋转支承环状操作表面42的旋转器元件，且借助呈现于显示屏20上的视频数据进行操纵。此外，如上针对图2所述，环状操作表面42使用户能够通过按压环状操作表面42来选定呈现于显示屏20上的视频数据。沿圆周的环状操作表面42因此可根据圆周上的按压位置来提供多组处理动作。
如上针对图1所述，根据第二实施例的移动通讯装置40还可包括多个选择键区30a，b，c和d，例如可使用户能够快捷地进行特定处理动作。
图3显示了根据本发明的第二以及优选实施例的旋转器输入装置，其通过参考标号60进行整体标识。旋转器输入装置60包括用于支承可旋转以及可按压的旋转器元件64的支承件62。另外，旋转器输入装置60包括由支承件62支承的浏览键66。此外，旋转器输入装置60可包括多个键区68a，b，c，和d。
图4显示了旋转器输入装置60的分解图，其包括具有中间开口70的旋转器元件64，可允许通过所述开口70接触到浏览键66的按压表面72。旋转器元件64设于运动探测件74之上，该运动探测件74通过连通装置78与转换器76相连。运动探测件74可构造成采用电磁、声学、机械的或光学匹配器以确定旋转器元件64的角运动。
当运动探测件74采用电磁、声学或光学匹配器时，可将用于发射传入信号到运动探测件74上的发送器和用于从运动探测件74接收反射的传入信号的接收器结合入转换器76中。
当运动探测件74采用机械匹配器时，可通过将机械杠杆连接到角运动探测器的凹进区域来构造连通装置78，使得旋转器元件的角运动可导致杠杆的振动。
运动探测件74由承载件80所支承，使得互锁的环状旋转器元件64和运动探测件74能够转动。承载件80包括用于容纳浏览键66的孔82。要注意浏览键66不被承载件80所支承，因此其不转动。
旋转器输入装置60还包括由参考标号84整体标识的开关组件。开关组件84包括第一薄片，其结合有用于与旋转器元件连通的第一组圆丘或开关件86以及用于与浏览键66连通的第二组圆丘或开关件88。圆丘86和88包括由一定间隙间隔开的上表面层和下表面层，它们在交替期间进行可以探测到的电特性的变化。可由支承件62上的相应探测器90来识别电特性的变化。探测器90所探测到的变化可通过连通装置94传递到转换器92上。可设置连通装置94和转换器92并将其直接整合到支承件62上。支承件62可为印刷电路板(PCB)。
参考图4，根据本发明第一实施例的旋转器元件可沿纵向方向例如按压移动，以便一旦通过使旋转拨动盘旋转来突显菜单选项时，可以启动菜单功能。用户向旋转拨动盘施加作用力会使拨动盘按下130而启动合适的传感器131，其会对应于所启动或选定的显示屏20上的菜单选项。
图5显示了根据本发明的第三实施例的旋转器输入装置的剖面图，其由参考标号200整体标识。旋转器输入装置200包括具有操作表面204和按压表面206的旋转器元件202。承载件208处于旋转器元件202的与操作表面204和按压表面206相反的位置处，使得旋转器元件202可绕轴线210进行角运动。
将运动探测件212插入旋转器元件202的滚槽(milled out)部分214中，即旋转器元件202的下表面216和承载件208之间的部分中。可通过整合到硅片218上并可与运动探测件212协同操作的运动探测器来探测旋转器元件202的角运动。
旋转器输入装置200还包括多个圆丘式开关件，在图5中部分地显示为圆丘220和222。可通过从下表面216沿旋转器元件202的外围延伸的往复式型件(profile)224来启动圆丘220和222。当型件224变化圆丘之一的形状时，可产生电信号，并对接触进行登记。
旋转器输入装置200的元件由支承件226、例如基板或印刷电路板所支承。
除了在按压操作表面时型件224会产生信号之外，按压表面206会与压制件(stamp)228连通，该压制件228由于轴向运动会产生另一电信号，使得旋转器输入装置200在完成按压表面和操作表面的按压登记的同时，还可探测到旋转器元件202的角运动。
权利要求
1.一种用于探测用户互动的旋转器输入装置，其包括支承件；设于所述支承件上的旋转器元件，其使得所述旋转器元件能够相对于所述旋转器元件的旋转轴线做角运动和倾斜运动，所述旋转器元件具有垂直于所述轴线的操作表面；用于探测所述旋转器元件的角运动的运动探测器；用于在按压所述操作表面期间探测所述旋转器元件的倾斜运动的开关组件，其包括第一组的多个开关件，所述多个开关件设于所述操作表面之下并大致沿所述旋转器元件的外围设置。
2.根据权利要求1所述的旋转器输入装置，其特征在于，所述旋转器元件包括绕所述旋转轴线的轴向开口部分和从所述旋转器元件的外围延伸至所述开口部分的轮缘部分。
3.根据权利要求2所述的旋转器输入装置，其特征在于，所述操作表面大致覆盖所述轮缘部分。
4.根据权利要求1所述的旋转器输入装置，其特征在于，各所述开关件均包括由圆丘状间隙间隔开的第一和第二接触表面，当按压期间所述间隙变化时会产生第一电接触信号。
5.根据权利要求1所述的旋转器输入装置，其特征在于，所述第一组的多个开关件绕所述旋转器元件的圆周在它们之间以均匀的角间隙间隔开。
6.根据权利要求5所述的旋转器输入装置，其特征在于，所述角间隙是90°。
7.一种用于探测用户互动的旋转器输入装置，其包括支承件；设于所述支承件上的旋转器元件，其使得所述旋转器元件能够相对于所述旋转器元件的旋转轴线做角运动和倾斜运动，所述旋转器元件具有垂直于所述轴线的操作表面；用于探测所述旋转器元件的角运动的运动探测器；用于在按压所述操作表面期间探测所述旋转器元件的倾斜运动的开关组件，其包括第一组的多个开关件，所述多个开关件设于所述操作表面之下并大致沿所述旋转器元件的外围设置，其中，所述旋转器元件包括绕所述旋转轴线的轴向开口部分和从所述旋转器元件的外围延伸至所述开口部分的轮缘部分。
8.根据权利要求7所述的旋转器输入装置，其特征在于，所述旋转器输入装置还包括具有第二按压表面的浏览键，所述开关组件包括设于所述按压表面之下用于探测所述按压表面的按压的第二开关件。
9.根据权利要求8所述的旋转器输入装置，其特征在于，所述浏览键设于所述支承件之上，使得可经过所述旋转器元件的开口部分接触到所述按压表面。
10.一种移动通讯装置，其包括处理器、用于为用户呈现数据的显示屏，以及用于探测用户互动的旋转器输入装置，其中，所述旋转器输入装置包括支承件；设于所述支承件上的旋转器元件，其使得所述旋转器元件能够相对于所述旋转器元件的旋转轴线做角运动和倾斜运动，所述旋转器元件具有垂直于所述轴线的操作表面；用于探测所述旋转器元件的角运动的运动探测器；用于在按压所述操作表面期间探测所述旋转器元件的倾斜运动的开关组件，其包括第一组的多个开关件，所述多个开关件设于所述操作表面之下并大致沿所述旋转器元件的外围设置。
11.根据权利要求10所述的移动通讯装置，其特征在于，所述处理器可操作以在所述显示屏上呈现数据、从所述运动探测器和开关组件接收用户互动数据，并将所述用户互动数据与所述显示屏上呈现的数据相关联，进而使用户能够与所述显示屏上呈现的所述数据相交流。
12.根据权利要求11所述的移动通讯装置，其特征在于，所述处理器可将来自所述运动探测器的用户互动数据转换成数据切换动作，而将来自所述开关组件的互动数据转换成数据选定动作。
13.一种用于将用户互动登记到移动通讯装置上的方法，其包括(a)将视频数据呈现到显示屏上，(b)使旋转器元件能够相对于所述旋转器元件的旋转轴线做角运动和倾斜运动，所述旋转器元件具有垂直于所述轴线的操作表面，(c)探测所述旋转器元件的角运动并产生角运动数据，以及(d)在按压所述操作表面的期间，探测所述旋转器元件的倾斜运动，并产生倾斜运动数据。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括(e)将所述可视数据、所述角运动数据和所述倾斜运动数据相关联，并产生处理动作。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述显示屏上呈现选定提示。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述产生处理动作包括根据角运动和倾斜运动数据来移动呈现于所述显示屏上的选定提示，使得所述选定提示可向所述移动通讯装置的用户呈现进一步的处理动作。
全文摘要
本发明涉及一种将角运动转换成输出显示的旋转器。具体地说，本发明涉及一种用于探测用户互动的旋转器输入装置。该旋转器输入装置包括设于支承件上的旋转器元件，该旋转器元件能够相对于该旋转器元件的旋转轴线做角运动和倾斜运动，该旋转器元件具有垂直于该轴线的操作表面。该旋转器输入装置还包括用于探测该旋转器元件的角运动的运动探测器、用于在按压该操作表面期间探测该旋转器元件的倾斜运动的开关组件，其包括第一组的多个开关件，该多个开关件设于该操作表面之下并大致沿该旋转器元件的外围设置。
文档编号H04M1/725GK1802625SQ200480015890
公开日2006年7月12日 申请日期2004年4月14日 优先权日2003年6月10日
发明者R·克里斯特詹森, J·B·克里斯坦森 申请人:诺基亚有限公司