CN102144202B - 带旋转轮的输入装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电子设备，特别地用于遥控器的输入装置(1)。该输入装置(1)包括印刷电路板(200)，印刷电路板(200)具有开口(201)，在开口(201)中安装旋转轮模块(100)。这种设计允许实现具有小厚度的输入装置(1)。

Description

带旋转轮的输入装置

技术领域

本发明涉及带旋转轮的输入装置，其用于电子设备，特别地用于遥控器。此外，本发明涉及带有这种输入装置的电子设备。

背景技术

带有用于(例如)滚动操作的旋转轮的输入装置描述于US 2007 0247421 A1中。此装置的轮安装于印刷电路板(PCB)上且延伸穿过电子装置壳体中的孔。轮的旋转由电容传感器转换成电信号。

EP 1 840 710 A2公开了一种旋转输入设备，其包括：轮，在其中心形成***孔且沿着其边缘形成轮光传输部分；中心键，其***于该***孔内，沿着其边缘形成中央光传输部分；磁体，其接合到轮的表面以与轮协作，其被磁化成具有交替的N极和S极；检测元件，其朝向磁体而定位，其检测磁体的旋转；发光部件，其通过轮和中心键将光扩散到外部；印刷电路板，其上安装检测元件和发光部件；基部，其具有固定到其表面的印刷电路板；以及，支架，其接合到基部且插置于轮与基部之间以旋转地支承该轮。此外，此装置的轮安装于印刷电路板上。

发明内容

基于此情形，本发明的目的是提供用于电子设备的输入装置，其可以以优选地小于10 mm，最优选地小于5 mm的小厚度实现。

这个目的由根据权利要求1的输入装置和根据权利要求15的电子设备实现。优选实施例在从属权利要求中公开。

本发明的输入装置旨在应用于电子设备中，例如应用于可附接到便携式计算机的卡槽的遥控器中。输入装置包括以下构件：

-印刷电路板，其具有两个相反侧(出于参考目的，它们将在下文中被称作“顶侧”和“底侧”)和开口。开口可为完全由印刷电路板材料包围的内部开口或者其可为连接到外部的湾形（bay-shaped）开口。

-“旋转轮模块”，其安装于印刷电路板的前述开口中且具有在印刷电路板的顶侧上方延伸的旋转轮。旋转轮构成可由使用者触摸和操作的构件，其中操作通常包括旋转轮绕中心轴的旋转。

-信号发生器，其生成对应于旋转轮的操作的电信号，其中所述信号发生器(电和/或机械地)连接到印刷电路板。信号发生器可(例如)包括开关，该开关闭合或断开电路，且其优选地连接到印刷电路板的底侧。

所描述的输入装置具有以下优点：其可被制得极其薄，因为旋转轮模块整合到印刷电路板的开口内。因此印刷电路板可包括用于处理(放大、转变、评估等)由信号发生器生成的信号的常用电子构件，且旋转轮模块可放置于相同层中。与其中这些构件堆叠于彼此上的常用设计相比，需要大约一半高度。实际上，可以此方式实现厚度小于5mm的输入装置。

旋转轮模块可优选地包括底架，旋转轮可旋转地安装于底架上。此可(例如)通过将旋转轮安装到底架轴上而实现，优选地利用某种扣合机构来防止旋转轮与底架的不想要的分离。

前述底架可优选地包括适于放置于印刷电路板相对应孔中的至少一个调整销。以此方式，底架可易于安装于相对于印刷电路板的明确位置，从而保证旋转轮模块将具有充分空隙且不会卡在开口中。

优选地，上述底架机械地附接到印刷电路板，最优选地附接到此板的底侧。因此，可形成印刷电路板与旋转轮模块之间的刚性连接。

一般而言，信号发生器可采用合适方法或原理将在旋转轮模块处的输入操作转变成电信号。此可(例如)包括对旋转轮运动的光学、磁性、电容性、传导性或电感性感测。在优选实施例中，信号发生器包括杠杆开关，杠杆开关有可由旋转轮的齿致动的杠杆。使用机械杠杆开关具有以下优点：无需持续地向信号发生器提供功率来使之能够生成信号。这允许最小化输入装置的功率消耗。

前述杠杆开关优选地附接到印刷电路板的底侧，从而将输入装置的构件最佳地分配于可用小空间中。此外，在旋转轮的摇摆运动期间不存在致动杠杆开关的旋转轮的齿可触碰到印刷电路板的危险。

除了旋转轮之外，输入装置可包括另一输入元件，特别是安装于底架上的按钮。最优选地，所述按钮安装在与上述设计中的旋转轮相同的底架上。按钮可(例如)用于通过按压它来确认使用者在列表中做出的选择。

在上述实施例的进一步发展中，按钮不可旋转地安装于旋转轮的中央开口中。因此，其可容易地由操作旋转轮的同一手指够着。此外，按钮将不参与旋转轮的旋转，这防止了印刷到按钮上的符号将改变其相对于输入装置的方位。

根据本发明的另一发展，旋转轮模块包括具有至少一个电开关的电路层，电开关可由旋转轮和/或按钮而操作。操作此开关的旋转轮的移动优选地不同于旋转且可(例如)包括整个轮或其边缘(当在***位置按压轮时)的向下移动。

前述电路层可选地包括至少一个金属穹顶，用于实现设计具有很紧凑设计的电开关。金属穹顶(或“金属按扣穹顶”、“触觉金属穹顶”)是瞬时开关触点，当其结合印刷电路板、柔性电路或膜使用时，变成常开触觉开关。金属穹顶通常由不锈钢制成。

电路层优选地由柔性电路板实现，例如，由表面上带有导电轨道的柔性基板实现。因此，可最小化电路层的厚度。

根据优选实施例，电路层连接到连接器，连接器附接到印刷电路板的底侧上。因此可以实现电路层与印刷电路板之间的可逆插塞连接。此外，电连接允许使用印刷电路板上的读出、信号处理和数据输出构件。

输入装置还可包括外壳元件，其中旋转轮模块夹于印刷电路板与所述外壳元件之间。因此可实现稳定的布置，而无需将旋转轮模块持久附接到印刷电路板上。

已提到印刷电路板通常包括用于处理由信号发生器生成的信号的某种电路。优选地，此电路可采取具有减小(或断开)的功率消耗的睡眠模式，其中通过操作旋转轮模块而离开此睡眠模式。如果旋转轮模块具有常开且仅在旋转轮模块操作期间闭合的开关，则功率消耗可甚至减小到零或接近零。

本发明还涉及包括上文所述类型的输入装置的电子设备。该电子设备可特别地为遥控器、便携式计算机、移动电话、音乐播放器、游戏装置、数码相机或用于卡槽的卡。

附图说明

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将会清楚明白并得以阐明。这些实施例将借助于附图以举例说明的方式描述，在附图中：

图1示出根据本发明的处于其完全组装状态的输入装置。

图2示出输入装置的分解图。

图3示出处于其组装状态的输入装置的旋转轮模块。

图4示出旋转轮模块的分解图。

图5示出处于部分组装状态的旋转轮模块的分解图。

图6示出输入装置的杠杆开关的顶视图。

图7示出安装到印刷电路板上的旋转轮模块。

在附图中同样的附图标记指代相同或相似的构件。此外，除了图6之外的所有附图示出透视图。

具体实施方式

在附图中示出的输入装置1的实施例可用作可附接到便携式计算机(未示出)的槽的遥控器。图1示出处于其完全组装状态的输入装置1。由于此特定设计，输入装置具有仅约4.9mm的厚度。输入装置1的主要设计特点将在下文中更详细地解释说明，这些设计特点包括：

-旋转轮模块，其位于印刷电路板(PCB)的槽或开口内。

-旋转轮模块的底架胶合到较小电路层或“子PCB”上。

-金属穹顶安装于较小子PCB上。

-子PCB经由连接器连接到PCB。

-旋转轮模块整个地作为底部塑料部件与PCB之间的夹层而被锁定就位。

-杠杆开关安置于PCB的底侧上且由旋转轮的齿致动。

-旋转轮模块具有附加的“OK”按钮。

图2以分解图示出输入装置1。可认出以下构件(从底部到顶部)：

-底部300，其具有外壳元件302(例如，注射模制部件)，透明红外窗口301和电池盖304，电池盖304用于保持纽扣电池303在外壳元件302中。

-旋转轮模块100，其将在下文中更详细地描述。

-印刷电路板200(PCB)，其具有信号处理电路和用于无线通信的IR LED。此外，PCB 200具有圆形开口201，圆形开口201中安装旋转轮模块100。其由螺钉202固定到外壳302上。在图中可见的PCB 200的表面将在下文中称作“顶侧”，而相反表面是“底侧”B。

-覆盖元件400，其具有用于旋转轮模块100的圆形开口401并具有用作输入键的穹顶402。覆盖元件400可特别地为塑料部件，在其上印刷有符号和/或文本。

图3单独地以其组装状态示出所提到的旋转轮模块100以及杠杆开关210和柔性连接器220。

图4以分解图示出上述构件。可认出旋转轮模块100的以下构件：

-按压按钮10，其位于旋转轮20的中央开口中。

-底架30，旋转轮20和按钮10安装于其上。

-金属穹顶组件40，其具有五个金属穹顶41。

-由柔性电路50(“子PCB”)实现的电路层，其具有可插塞到连接器220内的导电轨道的条带51。柔性电路50包括用于金属穹顶致动的电路底部占据区。在组装状态，其粘附到金属穹顶组件40上，而金属穹顶组件40又粘附到底架30。使用柔性电路具有这些构件通常很薄的优点。

图5示出旋转轮模块100的另一视图，其中柔性电路50、金属穹顶组件40和底架30已被胶合在一起。可看出底架30包括十字形布置的四个臂31，在臂31的顶部具有调整销32。调整销32可放置到PCB 200的相对应的孔洞或孔内以提供旋转轮模块100相对于所述板的明确定位。

图5还示出在底架30的环形主体上均等分布的四个舌状物或柱塞33。柱塞33的末端从环形主体材料切开且位于金属穹顶组件40的四个外部金属穹顶41上方(图4)。因此压下柱塞33将致动相关联的金属穹顶和柔性电路50，从而生成相对应的电信号。

旋转轮20绕其中心以任一方向自由旋转。如果使用者在***位置按压旋转轮20，则所造成的倾斜或摇摆运动导致在所述位置下方的柱塞33压下，这导致所述金属穹顶致动。金属穹顶41与柱塞33之间以及柱塞与旋转轮20之间的接触在旋转轮20固定和在其旋转期间使旋转轮20稳定。

底架30的中心包括内部扣件34，内部扣件34与按钮10的凹口11接合，从而将其耦接到底架。由于按钮10的肋条结构，防止按钮旋转。印刷到其上的任何文本将因此保持其方位且不参与旋转轮20的旋转。按压按钮10搁置于金属穹顶组件40的中央金属穹顶上且向下自由行进少许距离，此距离足以致动所述金属穹顶。

底架30的中心还包括外部扣件35，外部扣件35与旋转轮20的相对应凹槽接合，从而由扣合机构将其耦接到底架30使得其绕其中心以任一方向自由旋转。

当旋转轮20由使用者旋转时，其多个齿21使杠杆开关210的杠杆211或向“左”或向“右”偏转，这生成相对应的电信号。在图6的顶视图中更详细地示出旋转轮20与杠杆211之间的相互作用。

图7示出旋转轮模块100附接到印刷电路板200上，其中印刷电路板200被部分地剖开以更好地观察轮模块。可看出底架30的臂31上的调整销32与PCB 200的底侧上的孔接合。杠杆开关210焊接到PCB的底侧，从而电连接它并机械地固定它。相似地，连接器220焊接到PCB的底侧以用于机械和电连接。

旋转轮模块100放置于PCB 200的开口201中具有允许极其薄设计的优点。此外，其提供可靠的***作，因为可使旋转轮20的齿21足够长以牢靠地接合杠杆开关210的杠杆211，即使是在旋转轮由于使用者按压致动而倾斜的情况下也是如此。在后者的情况下，并不存在(长)齿21可能会干扰电子构件的危险，但如果旋转轮模块安装于印刷电路板上将会有此危险。

使用机械杠杆开关210具有关于电池寿命的优点。由于其机械设计，开关210的杠杆211总是准备***作且接通相对应的读出电路。这允许电路采取睡眠模式，以避免电池不必要的消耗。与此相反，基于光学、磁性、电容性或其它电子传感机构的输入装置将需要持续的电源。

输入装置的另一优点在于其可以以非常节省成本的方式生产，因为其部件薄且可由普通塑料制成。此外，标准的现货供应产品可用于如杠杆开关和柔性连接器这样的构件。

总之，本发明提出用于具有用于滚动控制和导航光标控制的旋转轮***的薄产品的滚轮设计，导航光标控制(例如)由上、下、左、右和中心致动构成。在所描述的特定实施例中，轮安装于底架支承件上且绕底架支承件旋转。轮具有多个齿，在旋转期间，齿擦拭过开关杠杆且使开关杠杆偏转，从而激活用于滚动的信号。此外，底架具有柱塞，柱塞使轮稳定。当在向上、向下、向左或向右方向中按压轮时，柱塞依次使下方的金属穹顶偏转并致动金属穹顶。这激活了用于光标控制的信号。底架也可具有中部以安装中心键，其可行进充分的竖直距离以致动下方的第五金属穹顶，而第五金属穹顶作为确认或所谓“ok”键来激活信号。

开关杠杆和金属穹顶这两者安装到PCB上且提供将使用者手指/拇指移动转变成电信号的工具。输入装置可特别地用于PCMCIA或特殊卡(express card)遥控产品。

最后，应当指出的是在本申请中，术语“包括”并不排除其它元件或步骤，“一”并不排除多个，且单个处理器或其它单元可实现若干装置的功能。本发明在于每一个新颖的特征性特点和这些特征性特点的每一个组合。此外，在权利要求书中的附图标记不应被理解为限制其范围。

Claims (13)

1.一种用于电子设备的输入装置(1)，其包括：

-印刷电路板(200)，其具有顶侧(T)、底侧(B)和开口(201)；

-旋转轮模块(100)，其具有旋转轮(20)；

-信号发生器(40, 50, 210)，其生成对应于旋转***作的电信号，所述信号发生器连接到所述印刷电路板 (200)的底侧，其特征在于，所述旋转轮模块(100)安装于所述开口(201)中且所述旋转轮(20)位于所述印刷电路板(200)的顶侧上方，所述信号发生器包括附接到所述印刷电路板的底侧且具有杠杆的杠杆开关，所述旋转轮模块包括从所述旋转轮向所述印刷电路板的底侧延伸的齿以将旋转轮的操作机械地耦合到所述印刷电路板的底侧，从而在所述印刷电路板的底侧上产生耦合的机械操作，所述杠杆可由所述齿致动以生成对应于所述耦合的机械操作的电信号。

2.根据权利要求1所述的输入装置(1)，

其特征在于，所述旋转轮模块(100)包括底架(30)，所述旋转轮(20)可旋转地安装到所述底架(30)，所述底架(30)包括至少一个放置于所述印刷电路板(200)的相对应孔中的调整销(32)。

3.根据权利要求2所述的输入装置(1)，

其特征在于，所述底架(30)附接到所述印刷电路板(200)的底侧(B)。

4.根据权利要求2所述的输入装置(1)，

其特征在于，其包括安装于底架(30)上的按钮(10)。

5.根据权利要求4所述的输入装置(1)，

其特征在于，所述按钮(10)不可旋转地安装于所述旋转轮(20)的中央开口中。

6.根据权利要求1所述的输入装置(1)，

其特征在于，所述旋转轮模块(100)包括电路层(40, 50)，电路层(40, 50)具有至少一个开关(41)，该至少一个开关(41)可由旋转轮(20)和/或按钮(10)操作。

7.根据权利要求6所述的输入装置(1)，

其特征在于，所述电路层包括至少一个金属穹顶(41)。

8.根据权利要求6所述的输入装置(1)，

其特征在于，所述电路层包括柔性电路板(50)。

9.根据权利要求6所述的输入装置(1)，

其特征在于，所述电路层(40, 50)连接到连接器(220)，连接器(220)附接到所述印刷电路板(200)的底侧(B)。

10.根据权利要求1所述的输入装置(1)，

其特征在于，其包括外壳元件(302)且所述旋转轮模块(100)夹于所述印刷电路板(200)与所述外壳元件之间。

11.根据权利要求1所述的输入装置(1)，

其特征在于，所述印刷电路板(200)上的电路可采取睡眠模式，通过操作所述旋转轮模块(100)而离开所述睡眠模式。

12.一种包括根据权利要求1所述的输入装置(1)的电子设备。

13.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述电子设备为遥控器、便携式计算机、移动电话、音乐播放器、游戏装置、数码相机或用于卡槽的卡。