[发明专利]旋转式指令输入装置及其使用方法

摘要

本发明是适合手持电子设备使用的旋转式手操作输入装置，其特点是：对常用的简单操作实现一触即发；对菜单项较多的菜单进行快选择；可以完成鼠标的某些功能；能够像仿真控制器一样同时对多个控制对象进行实时控制；能够完全替代键盘，完成各种类型指令的输入，而无需其它输入装置如按键、旋钮作为补充；操作方便，在进行字符串输入等需要连续操作的指令输入时操作手指不改变操作位置，不像使用键盘一样经常改变操作手指与输入装置的接触点。即可以单手指操作，也可以双手指操作，便于手持式电子装置采用；具有较小的体积和占用较小的有效表面积，便于手持式电子设备采用；便于上肢体部分残疾特别是手或手指部分缺损的人士使用；结构简单制造容易，成本低，寿命长，所用元器件均为成熟的产品；能够以较大的字符在可视界面上显示或语音界面提示视力障碍人士操作；能够用振动提示操作者操作，具有良好的操作手感；能够用声音提示操作者操作；无需训练即可由使用者熟练掌握；可以与其它指令输入装置如键盘、鼠标等集成在同一个设备上，指令输入的操作过程更加简单快捷。

主权项

1.一种旋转式指令输入装置，简称输入装置；该装置单独或该装置与其他类型的输入装置一同与控制单元、人机对话界面组成设备控制和数据输入系统；其特征是：输入装置由壳体部件、被触发部件、触发部件、操作部件、旋转部件和旋转监测器部件组成；壳体部件至少由一壳体本体元件(0611)和轴座元件(0612)组成；旋转部件至少由一旋转轴元件(0151)组成；旋转部件的旋转轴元件(0151)通过一轴——轴承结构安装在壳体部件的轴座元件(0112)上，旋转轴元件可在轴座元件上旋转；旋转轴元件的旋转角度是以下两种情况之一：a、旋转轴元件(0151)不受限制的自由旋转；b、旋转轴元件(0251)只能在一定角度范围内旋转；旋转轴元件旋转角度受限的输入装置有一旋转限位装置(0221、0241)；旋转部件内或可设置提示操作者操作的旋转操作提示装置，该装置在旋转部件每旋转一单位角度时发出声音或振动，以提高操作者的操作手感或用声音提示操作者的操作；旋转轴元件在操作结束后可以停留在任意位置(0651、0652)或特定位置(0151、0251)，停留在特定位置的旋转部件内设有一旋转停留定位装置；旋转停留定位装置是以下装置之一：a、即时旋转定位装置：该装置(0552)随时对旋转轴元件(0551)施加一定位力，使旋转轴元件停留在几个特定的位置上；b、延时——即时旋转定位装置：该装置(0153、0154和0155)即可随时对旋转轴元件(0151)施加一定位力，也可在操作结束或操作停止一定时间后启动，使旋转轴元件停留在几个特定的位置上；c、即时复位装置；该装置(0952)随时对旋转轴元件(0951)施加一复位力，使旋转轴元件停留在起始位置上；d、延时——即时复位装置；该装置(0352)即可随时对旋转轴元件(0351)施加一复位力，也可在操作结束或操作停止一定时间后启动，使旋转轴元件停留在起始位置上；旋转监测器部件用于监测旋转轴元件的旋转；旋转监测器部件是角位移传感器(0161、0162)或角位置传感器(1361、0362)；旋转检测器部件采用以下方式之一安装在输入装置或使用输入装置的设备上：a、旋转检测器的旋转组件(0161)安装在旋转轴元件(0151)或跟随旋转轴元件旋转的零件上，固定组件安装在轴座元件或与轴座元件位置固定的零件(0123)上；b、旋转监测器部件的两个组件同时安装在壳体部件的壳体本体元件或使用输入装置的设备上，旋转轴元件(0651、0652)的旋转由一传动装置(0653)传递至跟随旋转轴元件旋转的旋转监测器部件的旋转组件(0161)操作部件至少由操作元件(2441)和操作本体元件(2443)组成；操作元件带动触发元件(2432、2431)触发被触发元件(2422、2421)发出触发信号；操作部件由至少一个操作组件组成，操作组件由一个操作本体元件(0141)和安装在这个操作本体元件上的至少一个操作元件(0142、0143)组成；由弹性元件保持操作本体元件或操作元件位置的弹性元件(0144)也是操作组件的组成部分；操作本体元件安装在旋转部件的旋转轴元件(0151)上；操作元件(0441)分布在以旋转轴元件(0451)旋转中心为中心圆形区域上，旋转轴圆形区域的中心或可安装一个操作元件(0642)；除安装在圆形区域中心的操作元件之外，其余的操作元件分布在以旋转轴元件旋转中心为中心的至少一个环形区域上；操作本体元件与旋转轴元件的在旋转轴元件的旋转方向的位置是固定的，操作元件带动旋转轴元件旋转；同一环形区域上的操作元件(0142、0143)可以带动不同环形区域上的触发元件(0132、0131)触发被触发元件(0121、0122、0123)发出触发信号；操作本体元件和操作元件所组成的操作端面或由操作本体元件和操作元件所组成的操作端面绕旋转轴元件旋转一周所形成的面是以下两种形状之一：a、封闭的圆形平面或曲面或组合面(0441)b、环形平面或曲面或组合面(0241、0243、0242)操作元件上或可安装有限位装置(1351)，该装置限制操作元件的最大位移或最大变形量；被触发部件是发出触发信号的部件；被触发部件由至少一个被触发元件组成，每一个被触发元件都能够发出触发信号；被触发元件是非自锁式的；被触发部件在被触发时发出触发信号，触发信号经由信号线路传递至控制单元；被触发元件(0121、0122)分布在以旋转轴元件(0151)旋转轴心为中心的圆形区域上，圆形区域的中心或可安装一个被触发元件(0642)；除安装在圆形区域的中心的被触发元件之外，其余的被触发元件安装在以旋转轴元件旋转中心为中心的至少一个环形区域上；这些环形区域可以是一个完整的环形区域即一个360度完整的环形(0121、0122)或小于360度的不完整的部分环形(1621)在同一环形区域上的被触发元件相同；一个环形区域上至少有一个被触发元件；同一环形区域的被触发元件被组合成至少一个被触发组件；每一被触发组件内至少有一个被触发元件；同一被触发组件中的被触发元件等间隔连续分布；一个被触发组件构成一个触发信号单元；由多个被触发元件组成的被触发组件的信号输出方式是以下两种之一：a、每个被触发元件独立使用各自的信号线路将信号传递至控制单元，该被触发组件有一个被触发元件被触发就等于这一被触发组件被触发(1021)；b、所有被触发元件的信号线路被整合为一体，只要有一个被触发元件被触发这个被触发组件就发出触发信号(0121、0122)；触发部件是触发被触发部件的部件；触发部件由至少一个触发元件组成；每一个触发元件都可以触发与之相对应的被触发元件使之发出触发信号；触发元件分布在以旋转轴元件旋转中心为中心的圆形区域上，圆形区域的中心或可安装一个触发元件；除安装在圆形区域中心的触发元件之外，其余的触发元件分布在与其所触发的被触发元件相对应的环形区域上；与由多个被触发元件组成的被触发组件相对应的触发元件，其触发被触发元件的触发面作占据的弧长是以下情形之一：a、弧长大于两被触发元件被触发面的间隔(0131)；b、弧长小于两触发元件被触发面的间隔，但旋转轴元件的操作提示装置的单位角度或拨动弹性拨片的凸起的间隔角度与被触触发元件的间隔相同(0531)；触发元件以以下四种方式之一触发被触发元件：a、被触发元件在处于触发状态时，触发元件(0131)与被触发元件(0123)接触且两者的接触面具有较大的摩擦力，两者之间在旋转轴元件的旋转方向上不能有相对位移；b、被触发元件触发触发状态时，触发元件(2035)与被触发元件(2021)接触，两者在接触面上的摩擦力较小，两者之间在旋转轴元件的旋转方向上可以有相对位移；c、被触发元件处于触发状态时，触发元件(2031)与被触发元件(2021)相接触且两者通过滚轮接触，且触发状态时该滚轮可以滚动，两者之间在旋转轴元件的旋转方向上可以有相对位移；d、被触发元件处于触发状态时，触发元件(0132)与被触发元件(0121、0122)不发生接触；两者之间在旋转轴元件的旋转方向上可以有相对位移；在一个环形区域上的被触发元件和触发元件是以下分布之一：a、一个环形区域上只有一个被触发组件(1631)，该被触发组件占据了整个环形区域，该环形区域只有一个与之对应的触发元件(1621)；b、一个环形区域上只有一个被触发组件(0821)，该被触发组件占据了整个环形区域；该环形区域上有一个以上与之对应的触发元件(0821、0822、0823)，这些触发元件各自设置有改变触发信号参数的装置(0833)，在触发被触发组件时，发出不同参数的触发信号，控制单元根据触发信号的参数区分不同触发信号；c、一个环形区域上等间隔连续分布有多个被触发组件(0123)，这些被触发组件占据了整个环形区域；该环形区域上至少有一个触发元件(0131)，这些触发元件在其能够到达的该环形区域上任意一点均可以触发至少一个被触发元件；d、一个环形区域上至少有一个被触发元件，这些被触发元件各自占据较小的环形区域，以较大间隔分散分布；该环形区域上至少有一个或与被触发元件数目相等的触发元件，这些触发元件各自占据与被触发元件相同大小的环形区域，各触发元件的间隔与被触发元件的间隔一致；g、一个环形区域上只有一个被触发元件(0121、0122)，这个被触发元件占据较小的环形区域；该环形区域上有一个触发元件(0231)，这个触发元件占据整个环形区域，该触发元件在其所能到达的任意一点均可以触发被触发元件；h、无论环形区域上的被触发组件如何分布，只有一个触发元件(1041)与这个环形区域上的被触发元件相对应，这个触发元件占据了整个环形区域，可以触发任何一个被触发元件或组件；触发元件和与之对应的被触发元件所组成的触发组合是以下类型之一：a、被触发元件(0123)和触发元件(0131)构成一位移传感器，该位移传感器检测操作元件有无位移，有位移时发出触发信号，没有位移时或操作元件复位时结束触发信号；b、被触发元件(0121、0122)和触发元件(0133)构成一位移传感器，该位移传感器检测操作元件有无位移和位移的大小，没有位移时或操作元件复位时结束触发信号，操作元件的位移量不同时，发出不同的触发信号；触发元件上或可设置一发出声音或振动的装置，在触发状态改变时发出声音或振动，以提高操作者的操作感觉；被触发组件是发出触发信号的基本单位，每一个被触发组件单独发出触发信号；信号区是被赋予操作指令的被触发组件、操作元件、触发元件的组合，触发这些被触发组件的触发元件由一个操作元件带动发出触发信号，信号区是以下情形之一：(1)一个操作元件(0243)带动一个触发元件(0241)发出触发信号，这个触发元件只能触发一个被触发组件，对应该被触发组件的触发元件只有一个，该被触发组件独自构成一个信号区；(2)一个操作元件(0841)带动一个触发元件(0831、0832、0833)发出触发信号，这个触发元件只能触发一个被触发组件，对应该被触发组件的触发元件有一个以上，每个触发元件中含有改变触发信号的参数的装置(0833)，不同的触发元件在触发被触发元件时发出不同参数的触发信号；该被触发组件与不同的触发元件构成多个信号区，每个信号区发出的信号以参数区分；(3)一个操作元件(0142)带动一个触发元件(0131)发出触发信号，这个触发元件能触发一个环形区域上的多个触发组件(0123)，且这些触发组件是连续分布的，在任何位置触发元件都可以触发至少一个触发组件，一个操作元件构成一个信号区，通过跟踪操作元件的角位移判断来自不同触发组件的信号所属的信号区，这种信号区的信号有两种构成，来自一个被触发组件的触发信号和来自两个相邻的被触触发组件的两个触发信号；(4)一个操作元件(1441)带动一个触发元件(1441)发出触发信号，这个触发元件对应的同一个环形区域上的被触发元件(1441、1442、1443)是分散分布的，只有在特定的位置上触发元件才能发出触发信号，每个触发元件构成一个信号区；(5)一个操作元件(0343)带动一个以上的触发元件(0331)发出触发信号，与之对应的被触发组件(0321)分布在不同的环形区域，这些被触发组件同时被触发发出触发信号，这种信号区的触发信号是来自一个以上环形区域上触发组件所发出的触发信号，构成这种信号区的环形区域包含有由多个被触发组件组成的环形区域时，需要对信号区进行跟踪；(6)一个操作元件(2141)带动一个以上的触发元件(2139)发出触发信号，与之对应的被触发元件分布在不同的环形区域，操作元件位移量不同时，触发不同环形区域的触发组件发出触发信号，构成这种信号区的环形区域包含有多个被触发组件组成的环形区域时，需要对信号区进行跟踪；(7)一个操作元件(1731)带动一个触发元件(1731)出触发信号，与之对应的被触发元件(1721)只有一个，这个被触发元件所发出的触发信号按操作元件所处角位置的不同属于不同的信号区，有这样的信号区的输入装置的旋转监测器部件是角位置传感器或虽使用角位移传感器但控制单元通过对角位移的运算能够获得实施角位置的；只有一种触发状态的信号区是双工作状态信号区，其工作状态包括触发状态和非触发状态，具有多种工作状态的触发区时多工作状态信号区，其工作状态包括其所有的触发状态和非触发状态；信号区被赋予不同的触发指令。