数字式多方向控制开关

本发明涉及一种多方向控制开关，其至少包括设置成可活动的控 制装置、基座、和连接到该控制装置和/或基座的第一和第二接触装 置，所述接触装置中的一个是耦合装置。本发明还涉及一种移动电 台，其至少包括多方向控制开关，该多方向控制开关至少包括设置 成可活动的控制装置、基座和连接到该控制装置和/或该基座的第一 和第二接触装置，所述接触装置中的一个是耦合装置。此外，本发 明涉及一种方法，其用于借助于多方向控制开关产生控制信号，该 多方向控制开关至少包括设置成可活动的控制装置、基座、和连接 到该控制装置和/或该基座的第一和第二接触装置，所述接触装置中 的一个是耦合装置。此外，本发明涉及一种程序和一种对应的软件 产品，该程序包括借助于多方向控制开关产生处理控制信号的一组 程序指令，该多方向控制开关至少包括设置成可活动的控制装置、 基座和连接到该控制装置和/或基座的第一和第二接触装置，所述接 触装置中的一个是耦合装置。

在便携式设备，尤其是在移动电话中，在该设备的制造中空间利 用是重要的因素。然而，不管空间的节约，该设备的用户应该配备 有尽可能起作用的以及可靠的设备。当移动电话的用户接口变得更 通用时，例如，以多方向控制开关为例，在改善使用的便利中，操 纵杆或定位键变得越来越重要。因此，除了可靠性之外，根据需要， 便利的功能以及通用的选择是控制开关所需的。

传统的多方向控制开关通常包含可以以不同的方向倾斜的控制 装置。因此，沿着它的边缘，倾斜的控制装置触发位于各自方向的 耦合，由此产生关于已经控制开关的方向的信息。另外，一些多方 向控制开关具有直接向基座按压该开关的便利，由此，有可能产生 辅助的控制数据。通常，打算用于小型电子设备的多向控制开关是 2/3、4/5和8/9方向的，并且从它们获得的信息通常仅仅包含控制 方向。然而，对于用户，如果还根据按压力操作设备则是便利的； 例如，如果用户更使劲地按压控制开关，则光标将在显示屏上更快 地移动。

欧洲专利申请EP 1280173 A2公开了一种数字控制开关结构，当 按压控制开关时，除方向之外，其产生有关按压的持续时间的信息。 在所述控制开关结构中，以两个或者更多个同心圆的阵列设置连接 到电路板结构的耦合，用这样的方法，以指示在每个方向上径向对 准的不同圆周上的耦合。当以一个方向轻轻地按压控制开关时，触 发第一个圆周的耦合。当更用力地按压控制开关时，除第一个圆周 的耦合之外，耦合第二圆周的耦合，显示有关长时间或有力的按压 的信息。在所述的控制开关结构中，使用几个独立的耦合，另外， 它必须包含两个或更多同心的耦合区，鉴于此，控制开关的设计受 到开关结构和耦合的限制。因此，所述的结构主要适合于具有最大 4/5运动方向的控制开关。

本发明的主要目的是公开一种用于电子设备的多方向控制开 关，不移动耦合件就能产生数字控制数据。

为了获得这个目的，根据本发明的多方向控制开关的主要特征在 于，其中所述接触装置中的一个是包括几个触点区的接触面，并且 设置第一接触装置和控制装置相连，以及设置第二接触装置和基座 相连，而且所述接触装置中的至少一个是弹性的，并设置耦合装置 以接触在一个或多个触点区中的接触面来产生控制信号，其中一触 点区设置成形成在基座和耦合装置之间的接触点处。

根据发明的移动电台装置，主要特征在于其中所述接触装置中的 一个是包括几个触点区的接触面，并且设置第一接触装置和控制装 置相连，和设置第二接触装置和基座相连，而且所述接触装置中的 至少一个是弹性的，设置耦合装置以接触一个或者多个触点区中的 接触面来产生控制信号，其中一触点区设置成形成在基座和耦合装 置之间的接触点处。

依次地，根据本发明的方法的主要特征在于，此外，控制开关的 其中一个接触装置是包括几个触点区的接触面，设置第一接触装置 和控制装置相连和设置第二接触装置和基座相连，而且至少一个接 触装置是弹性的，而且通过第二接触装置和第一接触装置接触形成 控制信号，其中耦合装置接触一个或多个触点区中的接触面来产生 控制信号，其中一触点区设置成形成在基座和耦合装置之间的接触 点处。

依次地，根据发明的程序和相应的软件产品主要特征在于，此 外，控制开关的其中一个接触装置是包括几个触点区的接触面，并 且设置第一接触装置和控制装置相连，而且设置第二接触装置和基 座相连，而且所述接触装置中的至少一个是弹性的，并且，通过第 二接触装置和第一接触装置接触形成控制信号，其中耦合装置接触 一个或多个触点区中的接触面来产生控制信号，其中一触点区设置 成形成在基座和耦合装置之间的接触点处，其中程序包括程序指 令，来检测已经通过耦合装置(4)接触的耦合装置接触的触点区， 并根据检测的触点区确定方向数据。

其它的从属权利要求将给出本发明的一些优选实施例。

本发明的基本思想是通过控制开关的弹性接触结构同时触发至 少一个和优选至少两个相邻的控制点，并使用通过触发获得的数据 产生有关通过控制开关控制的方向和力的数据。在优选实施例中， 使用获得的关于控制点触发的数据产生控制指令以用于根据本申请 的设备中。

根据本发明的多方向控制开关至少包括控制装置、基座和耦 合装置。控制装置是可被用户移动的结构，例如以控制板或操纵 杆为例。优选借助于弹性的电力传输装置将控制装置的位置数据 传送给弹性耦合装置。在控制情形中，使用耦合装置触发至少一 个触点，并且在优选实施例中，在基座中的至少两个相邻的触点 或控制点之间建立连接。在优选实施例中，基座装备有围绕基座 上的控制装置的中心放置的几个触点。因此，根据本发明，弹性 耦合装置将触发基座的更多触点，则更用力地按压控制装置。触 点区优选是导电性的或电容性的。

根据优选实施例，在基座上的控制装置的中心，控制开关结构不 需要触点；所以可以将控制开关设计成多种形状。在本发明的优选 实施例中，将控制装置设计成具有球形的轨道，因此用户感觉移动 是舒适的。

根据本发明，和产生多方向控制开关的控制信号有关，至少检测 到触发的触点，其后根据触发的触点确定方向，和根据触发的触点 的数目确定对控制开关的力。触点的数目将影响由控制开关显示的 方向的数目。在优选实施例中，以环形阵列设置16到32个触点。

在优选实施例中，控制信号的方向数据转换成控制数据的方向指 令，在本申请中考虑运动的允许方向，并将控制信号的力的数据以 本申请限定的方式变为控制数据。因此，可以用根据本申请的多种 设置方式使用该控制开关，其中可以完成控制开关的运动以最好地 符合本申请的性能和需求。通过改变设置，有可能影响被说明的运 动方向的数目，例如从2/3到32/33方向，以及影响用于应用中控 制的按压力的效果。

下文中，将参考原理附图更详细地描述本发明，其中：

图1表示根据本发明的控制开关的结构，

图2表示在控制状态的图1的控制开关，

图3表示在图2的状态的耦合，

图4a和4b表示控制开关的一些耦合状态，

图5表示说明控制数据的实施例，

图6a表示说明菜单应用中控制数据的实施例，

图6b表示图6a的菜单图，

图7a表示说明菜单应用中控制数据的另一实施例，

图7b表示图7a的菜单图，

图8和9表示放置触点的一些实施例，以及

图10表示控制开关的实施例的侧视图，以及

图11表示图10的控制开关的横截面图。

为了清楚起见，附图仅仅表示需要理解本发明的细节。为了强调 本发明的特征，不是理解本发明所必需的，但是对于本领域任何一 个技术人员显而易见的结构和细节已经从图中省略掉了。

图1表示根据本发明的控制开关的实施例。所述的控制开关至少 包括控制按钮1和具有触点3的基座2，以及弹性耦合装置4和环5， 环5也优选是弹性的，放置在控制按钮和基座之间。在实例中，各 个部件是分离的，但是通过将几个上述部件集成一个部件可以制造 出本发明的各种的实施例，例如通过将弹性耦合装置4和环5集成 为一个部件，或通过将这些部件或者弹性结构集成在控制按钮1中。

控制按钮1的功能是将由用户输入的控制指令传送到其余的控 制开关。为此，将控制按钮1设置为可移动的并优选相对于控制按 钮的中心可以摇动。图2表示由控制开关在一个方向的控制。因此 控制按钮1在朝着基座2的一个边缘倾斜。同时，控制按钮1和基 座2之间的环5对着处于按压区中的基座的触点3按压弹性控制装 置。

在本发明的优选实施例中，耦合装置4是一种短路环，其通过按 压的作用和基座2的至少两个触点3耦合。通过耦合装置4和环5 的适当结构，有可能影响在各种按压强度时耦合装置连接到其上的 触点3的数目。

在以前的例子中，控制开关的耦合装置4是弹性的并且基座2 是较硬的。还可以通过这样的方式设计本发明的控制装置，基座2 是弹性的以及连接到控制按钮1的耦合装置4是较硬的。在这种情 况下，通过用控制按钮输入的控制运动的作用，耦合装置4按压屈 从于所述控制运动的基座2。还可以在基座2上或者和控制装置1相 连地设置控制开关的触点3(其中上述例子的耦合装置4配备有几个 触点)。然而，通常有利的是，在基座2上设置触点3，而不管基座 是弹性的还是坚硬的，因为由此将触点放入基本上固定的结构中， 其中更容易设置从触点到装置的其余部分的数据传输。下文中，将 和控制开关的优选实施例一起说明控制开关的运行，其中触点3设 置在基座2上，并且耦合装置4是弹性的。原则上，所述实施例的 下述例子将还说明本发明的其它实施例的运行，尽管不同的实施例 的操作也许稍微不同，然而，这种不同对于本领域技术人员是显而 易见的。

图3表示原理图中，通过用户按压的控制按钮1产生的，并如图 3中的虚线区所示，耦合装置4和基座2的触点3之间的触发区6。 从结构5向其传输按压的弹性耦合装置4的区域范围依赖用户按压 的强度。按压越用力，弹性结构5弯曲的越厉害，以及受到按压的 耦合装置4的区域越大。因此，由耦合装置4触发的基座2的触点3 的数目依赖于用户的按压强度。按压的越用力，被触发的触点3的 数目越多。在本发明的一个实施例中，其中以环形阵列放置触点3， 轻轻的按压两个相邻的触点，耦合装置4触发，被显示的运动方向 的数目不超过圆周上触点的数目；换句话说，例如具有16个触点， 可以使用控制开关显示16个不同的方向。

通过软件，基座2的触发触点3的数目可用于产生数字控制信 号。在优选实施例中，方向数据由触发触点3的方向值的平均值形 成。触发的触点的触点3的数目反过来用于确定按压的强度；也就 是，触发的触点的数目越多，按压的越厉害。相反，可以以多种方 式使用和处理数字控制信号，例如，通过软件从多方向控制开关的 控制信号产生仅仅某些方向的控制数据或者假模拟型的控制信号。 将借助于下述的实例给出这种类型的一些实施例。

在本发明的优选实施例中，在某种程度上，依赖于用控制开关控 制的应用来说明由控制开关产生的控制信号。例如，多种应用软件 可以包含不同的允许功能和运动方向，或者光标等的不同运动速 度。

系列图4a到4d表示将控制开关的控制信号说明为应用的控制指 令。所述的应用可以是，例如，在显示器上移动本光标，或在显示 器上播放的游戏。在图4a中，触发区6在触发两个触点3的基座2 的上部，其中产生应用的向上慢慢移动目标的指令。在图4b中，依 次地，包括两个触发的触点3的触发区6稍微向上倾斜(在所谓的 一点钟位置)，其中产生慢慢向上和向右移动目标(即到一点钟位 置)的指令。在图4c中，触发区6包括四个触发触点3，并且它们 的平均方向在一点钟。因此，产生快速移动目标到一点钟的指令。 在图4d中，触发所有的触点3(或在实际应用中至少几乎所有的)， 其中产生拾取目标的指令。当然，在上面仅仅描述了控制应用的一 个实例，并且根据应用从控制信号可以产生各种控制指令。例如， 在一些情形中，拾取指令可以是“选择”或“删除”。

图5依次展示了说明从控制开关的控制信号的方向数据，使得用 户可以容易地控制应用。在该例子中，假定该应用包括四个允许方 向的运动，也就是上、下、右和左。在这种情况下，对图中所示的 任何部分的有效按压(上、下、左、右)在各个部分的指定方向产 生控制指令。因此，当在传统的4/5方向的控制开关中，用户不需 要给出通过控制按钮1的准确的和精确的控制运动，但是对该部分 的所有有效的控制运动是允许的并被说明是指各个部分的标称控制 方向。

以根据本发明的特殊状态的方法，通过软件说明的控制指令可以 使用单个控制开关，用于以有效的方法利用多种不同应用。因此， 例如，一些应用可以只具有两个允许的运动方向，以及一些例如16 方向的运动。通过控制开关中触点3的数目只能限制运动方向的数 目，其中，例如，在200个触点的情况下，优选地，还可以有200 个不同的运动方向。并且，在不同的应用中可以不同地说明按压的 强度；例如可以使用有力的按压控制按钮1产生快速地行进或者跳 跃到另一个位置。

在相同的应用中，在应用的不同部分中还可以不同地说明控制开 关的指令。例如，图6a，6b，7a以及7b表示移动电台的菜单应用 的实例。在图6b中，在菜单中光标具有两个允许的运动方向(上和 下)，其中控制开关的控制信号说明为如图6a所示的控制指令。为 了改善使用的便利，在例子中，在允许的运动方向(向右和向左的 控制运动)之间形成空档区，其中控制运动不起任何作用。图7b表 示其中光标已经移动到菜单中的菜单项(Item)3的点上，在那里 存在移动到子菜单Sub 1的可能性。因此，在控制指令的说明中， 应用图7a的逻辑，其中向右的控制运动说明为移动到子菜单上。

在对本发明的优选实施例的作用的上述描述中，已经使用图1 的控制开关的结构作为实例。然而，可以以多种方法形成根据本发 明的控制开关。例如可以以多种方法设置控制开关的基座2的触点 3，例如，以图8所示的方法。在一些应用中，以这种方式设置的触 点弯曲的更灵敏和模糊。主要是，通过使用基座2的触点圆周中更 多的触点3，有可能增加控制开关的灵敏性和分辨度。在图8中和前 面的实例中，已经在狭窄的区中以环形的阵列放置控制开关的基座2 上的触点3。这种配置是很优选的，使得可以以多种方式机械地实现 控制开关。然而，根据本发明通过使用基座2可以形成控制数据， 其中除了上面给出的狭窄区之外，触点3还放置在该基座2上。例 如触点区可以是如图9所示的像素型区。除了导电接触结构之外， 通过其它类型的结构，例如电容性接触盘可以产生控制数据。然而， 在不同结构的情形中，由各种结构，例如反馈线路确定的特殊特征 必须考虑在该装置的结构中。

图1表示其中控制按钮1可以在几个方向摇动的控制开关。这种 结构优选在小的便携式电子器件中，例如移动电台，因为它需要很 小的空间。在一些应用中，对于用户方便的是，执行控制按钮1以 便它的轨迹遵循传统的操纵杆的轨迹。在图10和11中示出一个优 选实施例。在这个实施例中，设置控制按钮1以相对于球形表面7 移动。选择球形表面7的曲率半径r，使得它给用户提供控制的舒适 感觉。通常，曲率半径r必须相对大，因为这样的原因，基于球形 连接的传统操纵杆很难放置在小的设备中。依次地，可以将图11的 结构实现为平坦的形式，由此它可以放置在比与控制按钮1相符的 球形表面7的半径r薄的基座9或装置上面。而且，可以容易地使 它的控制开关结构尽可能紧密，例如通过被用作密封和作为用于集 中控制按钮的装置的弹性卡箍结构8，其中控制开关的可靠性比“断 开的”设备更好，特别是在便携式设备中。

如上所示的，可以以多种方式实现控制按钮1。除了上述的平板 状和挡块状之外，可以将控制按钮1制成杆状。而且，控制按钮1 可以装备有其它按钮，以实现不同于上述的各种控制功能或者替代 上述的一些功能。例如，用于控制按钮1的辅助按钮可以用于实现 上述描述的“拾取”指令，其中控制开关的结构不必允许同时触发 所有的触点3。

通过以多种方式组合关于上面给出的本发明的不同实施例给出 的方式和结构，有可能产生根据本发明的精神的各种实施例。因此， 上述给出的实例不必作为本发明的限制进行说明，而是可以在所附 权利要求书给出的本发明的特征的范围内自由地改变本发明的实施 例。