CN101546220B - 滚珠输入装置和方法以及便携式设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种滚珠输入装置和方法，所述滚珠输入装置包括：滚珠输入部，包括：具有由至少一个滚珠构成的滚珠串及滚珠柱，每个所述至少一个滚珠均能单独绕所述滚珠柱转动；转动识别部，用于识别所述至少一个滚珠的转动角度信号；以及代码产生部，用于根据所述至少一个滚珠的转动角度信号的组合，生成并输出与所述转动角度信号的组合相对应的代码。通过使用根据本发明的滚珠输入装置和方法，可以用较少的滚珠的组合表示更多的符号或者信号。

Description

滚珠输入装置和方法以及便携式设备

技术领域

本发明涉及符号输入领域，具体地涉及一种按照转动(转动)方式输入符号的滚珠输入装置和方法，涉及一种按照转动(转动)方式和拨动方式相结合输入符号的滚珠输入装置和方法，以及采用该输入装置的便携式设备。

背景技术

键盘输入是现在的主要输入方式之一。但是，按键方式只是人们进行人机交互的一种方式，还可以有许多其他方式。例如，可以采用拨珠的方式进行输入。我们只要看一下许多财会人员或一些小孩利用算盘进行运算时的快速计算，就可以体会到此种方式是可以用于快速输入的。

以往也有一些专利涉及拨珠输入，但是其目的都是用电子的方式来实现算盘的输入。例如，一种拨珠式输入装置，就是利用拨珠来模拟计算器输入已达到快速输入数字的目的。它包括拨珠式信号输入机构，寄存器、译码器，控制器和输出开关，数字信号由拨珠输入，运算功能由按键输入。拨珠装在上下轴上，中间有横梁面板将上下轴隔开，功能键装在横梁面板上。把计算机(器)与算盘有机地结合在一起。

又如，一种电子算盘计算器，兼有算盘和计算器综合功能。它是在算盘的空腔档杆中内置传感器，并用导线经过算盘上的空腔梁与安装在算盘上的电子计算器电连接，算珠用电感材料制造，作为信号源。当人手拨动算盘时，算珠的增减变化而引起档杆内置传感器电感量的同步变化，以十进制信号输入电子计算器，经运算后将计算结果直观地显示于计算器的显示屏上，从而综合了算盘与电子计算器的功能，实现一次计算即有数与字的、两个相同的计算结果。

但上述现有技术均类似于电子算盘，只能用于输入数字，不适合实现数字、字母、符号等的输入。

以上技术实现相关细节，可参考公开号为：CN1032405A及CN2600847Y的专利文件。

发明内容

本发明提供了一种滚珠输入装置和方法，所述滚珠输入装置和方法使用一串可以转动的滚珠来实现信号输入功能；另外所述滚珠输入装置还可以结合拨动方式使用，与拨珠输入装置相比，可以在占用较小空间的情况下，只使用一串拨珠就可以输入更多的符号或者信号，即可以通过包括转动方式的滚珠输入装置和方法实现多个滚珠输入装置的功能。

根据本发明的一个方面，提出了一种滚珠输入装置，包括：滚珠输入部，包括：具有由至少一个滚珠构成的滚珠串及滚珠柱，每个所述至少一个滚珠均能单独绕所述滚珠柱转动；转动识别部，用于识别所述至少一个滚珠的转动角度信号；以及代码产生部，用于根据所述至少一个滚珠的转动角度信号的组合，生成并输出与所述转动角度信号的组合相对应的代码。

优选地，所述滚珠输入部还包括同步转动装置，当所述滚珠串包括多个滚珠时，所述同步转动装置使所述多个滚珠一起转动来产生触发信号。

优选地，所述同步转动装置是在所述至少一个滚珠与所述滚珠柱之间设置的一个套轴，所述滚珠串通过所述套轴带动一起转动。

优选地，所述套轴与所述滚珠串之间通过齿轮方式连接。

优选地，所述多个滚珠的内径等于所述滚珠柱的外径，通过所述滚珠内壁与所述滚珠柱外壁之间的摩擦力使得所述滚珠相对于所述滚珠柱静止。

优选地，所述滚珠柱是非圆柱形滚珠柱。

优选地，所述转动识别部通过识别所述至少一个滚珠外侧的标记，来确定所述至少一个滚珠的角向位置变化以识别所述滚珠串的转动角度。

优选地，所述滚珠输入装置还包括电气参数检测部，用于检测所述转动识别部通过识别所述滚珠输入部的内部阻抗变化产生的所述滚珠串的转动角度信号。

优选地，所述滚珠内含有内部电路，在所述至少一个滚珠的侧面形成有至少一个与所述内部电路连接的滚珠触发点，当一个或多个滚珠构成的滚珠子串被转动到所述触发点的位置时，形成电路连接；所述电气参数检测部检测所述电路连接，形成触发信号。

优选地，所述触发点具体是触发开关，所述触发信号通过所述转动识别部识别所述至少一个滚珠的转动角度信号而产生。

优选地，所述滚珠包括滚珠壳体和所述滚珠壳体内的无源阻抗电路单元，在滚珠子串内部，所述无源阻抗电路单元级联以形成无源阻抗网络；所述转动角度信号是所述无源阻抗网络的阻抗特性。

优选地，所述无源阻抗电路单元是由电阻、电感、电容或它们的组合的串联和/或并联构成的内部无源网络，所述内部无源网络在所述滚珠处于不同的转动角度时表现出不同的阻抗值。

优选地，所述滚珠串的每一个滚珠或滚珠子串绕所述滚珠柱的转动方向是同方向的。

优选地，所述滚珠串的至少两个滚珠或滚珠子串绕滚珠柱的转动方向是相反。

优选地，在所述滚珠串两端的至少一端上与所述滚珠串相隔一定距离设置有触发点，并且在所述滚珠柱两端设置有触发点，当所述至少一个滚珠能在所述滚珠柱上拨动时，所述滚珠内部形成级联的内部电路，产生与拨动相对应的触发信号；所述滚珠输入装置，还包括拨动识别部，用于识别所述至少一个滚珠的拨动位置信号；所述代码产生部，还用于根据所述至少一个滚珠的转动角度信号和拨动信号的组合，生成并输出与所述滚珠的转动角度信号和拨动位置信号相对应的代码。

优选地，所述滚珠输入装置包括多个所述滚珠输入部，所述多个所述滚珠输入部并排设置。

优选地，在所述滚珠上标记有符号或者短语。

根据本发明的另一个方面，还提出了一种便携式设备，包括上述滚珠输入装置和显示屏；所述滚珠输入部与所述显示屏设置在同一面上。

根据本发明的另一个方面，还提出了一种便携式设备，包括上述滚珠输入装置和显示屏；所述滚珠输入部设置与所述显示屏的设置在不同的侧面上。

根据本发明的另一个方面，还提出了一种便携式设备，包括上述滚珠输入装置和显示屏；所述滚珠输入装置与所述显示屏设置在同一面上，并且在所述显示屏的两侧均设置有所述滚珠输入部。

优选地，在所述显示屏一侧的滚珠输入部用于输入汉语拼音的声母，在所述显示屏另一侧的滚珠输入部用于输入汉语拼音的韵母。

优选地，所述便携式设备还包括其他按键。

根据本发明的另一个方面，还提出了一种滚珠输入方法，包括：滚珠输入步骤，转动至少一个滚珠；转动识别步骤，识别所述至少一个滚珠的转动角度信号；以及代码产生步骤，根据所述至少一个滚珠的转动角度信号的组合，生成并输出与所述转动角度信号的组合相对应的代码。

优选地，所述滚珠输入步骤还包括：在所述滚珠串两端的至少一端上与所述滚珠串相隔一定距离设置有触发点，并且在所述滚珠柱两端设置有触发点，当所述至少一个滚珠能在所述滚珠柱上拨动时，所述滚珠内部形成级联的内部电路，产生与拨动相对应的触发信号；所述转动识别步骤，用于识别所述至少一个滚珠的转动角度信号及其拨动信号；以及所述代码产生步骤，用于根据所述至少一个滚珠的转动角度信号和拨动信号的组合，生成并输出与所述滚珠的转动角度信号和拨动位置信号相对应的代码。

根据本发明实施例的滚珠输入方法，可以用一个滚珠串的转动状态组合来表示符号或信号，另外结合拨动输入方式，单个滚珠串的转动和拨动状态的组合可以表示多个滚珠串表示的符号或者信号，例如可以用多个滚珠实现数字、字母、符号等的输入，节省了设备的空间。

上述滚珠输入装置和方法，既可以用于台式设备，也可以用于手持设备的便携式设备上。当用于手持设备时，由滚珠输入装置代替原来的键盘，可以有效减少占有空间，从而在手持设备的面积相同的情况下可以增大显示屏幕。此外，还可以设置多个滚珠输入部，可以用双手进行操作，操作时可以用单指或者多指进行转动滚珠和拨动滚珠。

附图说明

根据结合附图的以下描述，本发明的优点将变得易于理解，其中：

图1表示本发明实施例的滚珠输入装置的方框图。

图2表示本发明实施例的另一种滚珠输入装置的结构的示意图。

图3表示本发明实施例的滚珠输入装置的内部阻抗电路示意图。

图4表示本发明实施例的滚珠输入装置的另一种内部阻抗电路示意图。

图5表示本发明实施例的拨珠的内部结构以及电路示意图。

图6表示本发明实施例的拨珠输入部的结构示意图。

图7表示垂直单拨珠串单触发点的拨珠移动示意图。

图8表示水平单拨珠串单触发点的拨珠移动示意图。

图9表示垂直多拨珠串多触发点的拨珠移动示意图。

图10表示转动垂直单拨珠串单触发点的拨珠移动示意图。

图11表示转动水平单拨珠串单触发点的拨珠移动示意图。

图12表示转动垂直多拨珠串多触发点的拨珠移动示意图。

图13表示将本发明实施例的滚珠输入装置用于手持设备时的第一应用例示意图。

图14表示将本发明实施例的滚珠输入装置用于手持设备时的第二应用例示意图。

图15表示将本发明实施例的滚珠输入装置用于手持设备时的第三应用例示意图。

图16表示将本发明实施例的滚珠输入装置用于手持设备时的第四应用例示意图。

图17表示采用两个本发明实施例的滚珠输入装置双手操作时的第五应用例示意图。

具体实施方式

现在对本发明的实施例提供详细参考。为解释本发明将参考附图描述下述实施例。

图1表示本发明实施例的滚珠输入装置100的结构的示意图。所述滚珠输入装置包括：滚珠输入部1，所述滚珠输入部1包括具有由至少一个滚珠构成的滚珠串及滚珠柱，每个所述至少一个滚珠均能单独绕所述滚珠柱转动；转动识别部5，用于识别所述至少一个滚珠的转动角度信号；以及代码产生部4，用于根据所述至少一个滚珠的转动角度信号的组合，生成并输出与所述转动角度信号的组合相对应的代码。

其中所述滚珠输入部1还可以包括同步转动装置1a，当所述滚珠串包括多个滚珠时，所述同步转动装置1a使所述多个滚珠一起转动来产生触发信号。所述同步转动装置1a可以是在所述至少一个滚珠与所述滚珠柱之间设置的一个套轴，所述滚珠串通过所述套轴带动一起转动。所述套轴与所述滚珠串之间可以通过齿轮方式连接。例如，所述多个滚珠的内径可以等于所述滚珠柱的外径，通过所述滚珠内壁与所述滚珠柱外壁之间的摩擦力使得所述滚珠相对于所述滚珠柱静止，从而所述滚珠可以在所述滚珠柱的带动下一起运动。所述滚珠柱可以是非圆柱形滚珠柱。应该理解的是，所述滚珠柱不限于这里所描述的形状和尺寸，只要所述滚珠柱可以使得所述滚珠同步滚动即可。

图2表示本发明的滚珠输入装置的详细构成的示意图。如图1所示，本发明的滚珠输入装置包括滚珠输入部1、电气参数检测部2、信号产生部3、代码产生部4、以及转动识别部5。滚珠输入部1是将若干拨珠置于一个滚珠柱上，使其能够沿滚珠柱移动并且还可以在滚珠柱上转动，形成一个滚珠串。滚珠的形状如通常的算盘珠子。在滚珠内部可以形成有电路，通过将一个或多个滚珠转动的方式来产生触发信号。另外，可以在转动滚珠的同时结合拨动方式，即通过将一个滚珠或相邻的多个拨珠被移动到拨珠串的一端的同时转动所述滚珠来给出触发信号。滚珠串按一定方式组合放置，有一个滚珠串的转动角度组合、有一个滚珠串的拨动位置组合、或者由滚珠的转动角度与拨动位置的组合来表示一种符号或者信号。电气参数检测部2检测通过滚珠的拨动和转动引起的滚珠串的电气参数，该电气参数的不同代表滚珠串的不同位置和转动角度。并将检测结果传给信号产生部3。信号产生部3将相应的输入转化为易于识别的信号。例如转化为数字信号，并将该数字信号提供给代码产生部4。代码产生部4根据信号产生部3传来的数字信号生成计算设备易于识别的代码，并将相应代码传送给计算设备。也可以将信号产生部3合并到代码产生部4中一体形成，根据电气参数检测部2的检测结果，生成与所检测的电气参数对应的代码。另外，通过转动识别部5来识别出每一个滚珠的转动角度。其中，所述滚珠串的每一个滚珠可以同时绕滚珠柱一起同方向转动，可以减少转动识别部5的工作量，同时也可以简化用户使用时的操作。

另外，所述滚珠输入装置的所述转动识别部可以通过识别所述至少一个滚珠外侧的标记，来确定所述至少一个滚珠的角向位置变化以识别所述滚珠串的转动角度。例如，可以在所述滚珠的外侧设置光学可识别的标记，不同的可识别标记可以表示滚珠转动的不同位置。也就是说，通过光学识别设置在滚珠侧面的标记，来判断所述滚珠的转动角度，产生与所述转动角度相对应的信号。

另外，所述滚珠输入装置还可以包括电气参数检测部，用于检测所述转动识别部通过识别所述滚珠输入部的内部阻抗变化产生的所述滚珠串的转动角度信号。例如，所述滚珠内含有内部电路，在所述至少一个滚珠的侧面形成有至少一个与所述内部电路连接的滚珠触发点，当一个或多个滚珠构成的滚珠子串被转动到所述触发点的位置时，形成电路连接；所述电气参数检测部检测所述电路连接，形成触发信号。所述触发点具体是触发开关，所述触发信号通过所述转动识别部识别所述至少一个滚珠的转动角度信号而产生。例如，所述滚珠包括滚珠壳体和所述滚珠壳体内的无源阻抗电路单元，在滚珠子串内部，所述无源阻抗电路单元级联以形成无源阻抗网络；所述转动角度信号是所述无源阻抗网络的阻抗特性。所述无源阻抗电路单元可以是由电阻、电感、电容或它们的组合的串联和/或并联构成的内部无源网络，所述内部无源网络在所述滚珠处于不同的转动角度时表现出不同的阻抗值。

在上述实施例中，所述滚珠串的每一个滚珠或滚珠子串绕所述滚珠柱的转动方向是同方向的，即所述滚珠的转动方向相同，这样虽然减少了可以使用的转动角度以及相应地能够表示的信号，但是在操作中可以减小判别滚珠转动方向的工作量。应该理解的是，所述滚珠串的至少两个滚珠或滚珠子串绕滚珠柱的转动方向是相反，也就说所述每一个滚珠均可以顺时针转动或逆时针转动，这样在相同转动角度的情况下，由于顺时针转动和逆时针转动的方向性，可以增加所述滚珠输入装置可以表示的信息量。

另外，所述转动识别部可以通过阻抗电路来识别所述滚珠串的转动角度。下面参考图3描述一个单独滚珠的转动实现方式，多个滚珠的转动实现方式与此类似，只是单珠转动方式的叠加。如图3所示，内部阻抗的连接方式如图3的左图。如果是可以转动k个角度，在滚珠侧面的每个角度上设置滚珠触点。这里以可以转动8个方向为例。从图3右侧的顶视图看，在虚线圆周上1-5、2-6、3-7、4-8在转动到相应位置时，可以分别对应图3左侧的A-B。另外，5-1、6-2、7-3、8-4也可以对应图3左侧的A-B。但是，由于内部阻抗的对称性，其实与前四个角度重复了。因此，实际上可分辨的角度只有4个。只要这4个方向的阻抗适当作不同的设置，就可以分辨出来，从而可以进一步的识别出转动角度，从而可以给出结合了转动方式的滚珠输入信号。另外，图3所示的内部阻抗也可以用图4所示的内部阻抗来代替。

图5表示本发明的滚珠的内部结构以及电路示意图，用于实现滚珠的拨动方式输入。如图5(a)所示，每个滚珠的内部可以设置一种无源阻抗电路，如图5(b)所示，构成一个可以级联的无源阻抗网络单元。在滚珠的沿滚珠柱方向的两个侧面上分别形成用于级联的滚珠拨动触点，阻抗电路的两端分别引到所示滚珠拨动触点上。当多个滚珠接触在一起组成一个子串时，各个滚珠的滚珠拨动触点之间相互连接，如图5(c)所示，形成无源阻抗网络。通过适当设置每一个滚珠内的阻抗大小，可以形成更易于分辨的电路参数。滚珠内部的阻抗例如可以采用电阻、电容、电感或者它们之间的组合形成。

可以将根据本发明以上实施例的滚珠输入装置结合滚珠准动输入方式和滚珠拨动输入方式来使用。这样使用的滚珠输入装置包括：在所述滚珠串两端的至少一端上与所述滚珠串相隔一定距离设置有触发点，并且在所述滚珠柱两端设置有触发点，当所述至少一个滚珠能在所述滚珠柱上拨动时，所述滚珠内部形成级联的内部电路，产生与拨动相对应的触发信号；所述滚珠输入装置还包括拨动识别部，用于识别所述至少一个滚珠的拨动位置信号；所述代码产生部，还用于根据所述至少一个滚珠的转动角度信号和拨动信号的组合，生成并输出与所述滚珠的转动角度信号和拨动位置信号相对应的代码。

应该理解的是在以上实施例中，所述滚珠输入装置包括多个所述滚珠输入部，所述多个所述滚珠输入部并排设置。

另外，在所述滚珠上可以标记有符号或者短语。通过这些符号或短语，使得所述滚珠能表示一定的信息。

图6表示本发明的滚珠输入部的结构示意图。如图6所示，包括滚珠柱10、滚珠11、触压开关13、弹簧14、支架15以及转动识别部16。

滚珠柱10安装在支架15上。滚珠11，其外部形状如算盘珠子，中心部有一圆孔，在沿滚珠柱10的方向的两侧面上形成有滚珠拨动触点12。多个滚珠11被穿在一个滚珠柱10上，形成滚珠串，各个滚珠11可以向滚珠柱10的两端部拨动，还可以绕着滚珠柱10转动。在滚珠串的两端分别设置有弹簧14，弹簧14的一端固定在支架15上，另一端弹性支撑滚珠串，在没有拨动滚珠11时，使得滚珠串位于滚珠柱的中部。滚珠的形状、大小和材质并不需要特别限定，只要是便于人手操作并且可以在内部形成无源阻抗网络电路，可以根据设置位置、空间大小以及美观需要而适当选用。

在滚珠柱10的两端部分别设置有触压开关13，当拨动滚珠11到达滚珠柱10的两端时，滚珠11按压接触触压开关13，滚珠触点12与触压开关的端子接触，并且触压开关13接通，使得被拨动到滚珠柱10的端部的滚珠子串所构成的无源阻抗网络通过触压开关13与电气参数检测部2连接(参见图1)，电气参数检测部2可以检测出被拨动到端部的滚珠子串的阻抗特性。

可以将一个或者相邻的多个滚珠11拨动到滚珠柱10的左边或者右边，也可以同时向两边拨动，拨动到滚珠柱10端部的一个或者多个滚珠11构成一个滚珠子串，由于滚珠内有相应的阻抗电路，不同个数的滚珠11所形成的滚珠子串将给出不同的阻抗特性，通过由电气参数检测部2检测出滚珠子串的阻抗特性，就可以知道有几个滚珠11被拨动到左边或者右边。

任何一个滚珠子串拨向左边或者右边都产生一个符号，当两个独立滚珠子串同时(或者几乎同时)分别拨向滚珠柱10的两端时，也可以产生一个符号。这样，N个滚珠将可以产生N+(N+1)N/2种不同符号。以8个滚珠的情况为例，可以产生8+8+7+6+5+4+3+2+1＝44种不同符号，这样至少可以实现字母(26个)和数字(10个)以及其他符号的输入。在实际应用时，可选用其中比较方便的输入方式。

在一个转动角度下，任何一个滚珠拨向左边或者右边都可以产生一个特殊符号。当两个独立子串同时(或者几乎同时)分别拨向两边时，也可以产生一个特殊符号。N个滚珠可以产生N+(N+1)N/2种不同符号。以8个滚珠的情况为例，可以产生8+8+7+6+5+4+3+2+1＝44种不同符号。实际应用时，可选用其中比较方便的输入方式。如果每个珠子可以单独转动K个角度，N个珠子K的N次方种位置，因此，产生的符号集合有：(K的N次方)*(N+(N+1)*N/2)个符号。为了简化，可以采用所有珠子同时转动，这样也有：K*(N+(N+1)*N/2)个符号。这也成倍增加了符号的数量。

弹簧14在手松开拨动的滚珠11后，利用弹力将滚珠11自动弹回到原始位置。但也可以不设置弹簧10，让拨动后的滚珠11停留在移动的位置上，用手让其返回到原始位置。

此外，在滚珠11上还可以标记一些符号或者短语，使使用者可以直接知道如何操作。

在图6所示的实施例中，滚珠输入部1虽然采用水平多滚珠串双触发点的结构，但是根据所输入的符号种类的需要，以及配置位置的要求，也可以采用图7、图8、图9所示的结构以及滚珠拨动移动方式。

图7表示垂直单滚珠串单触发点的滚珠拨动移动示意图。该图7表示有4个滚珠，垂直向上拨动的情况，在上部设置触压开关，检测拨向上部的滚珠的个数。图7(a)表示没有拨动滚珠的情况，图7(b)表示向上拨动了1个滚珠的情况，图7(c)表示向上拨动了2个滚珠的情况，图7(d)表示向上拨动了3个滚珠的情况，图7(e)表示全部4个滚珠都拨动到上部的情况。

图8表示水平单滚珠串单触发点的滚珠拨动移动示意图。该图8表示有4个滚珠，水平向右拨动的情况，在右端部设置触压开关，检测拨向右部的滚珠的个数。图8(a)表示没有拨动滚珠的情况，图8(b)表示向右拨动了1个滚珠的情况，图8(c)表示向右拨动了2个滚珠的情况，图8(d)表示向右拨动了3个滚珠的情况，图8(e)表示全部4个滚珠都拨动到右部的情况。

图9表示垂直多滚珠串多触发点的滚珠拨动移动示意图。该图9表示两个图7所示的滚珠输入部上下叠加，在上下两端部以及中间部都设置有触压开关，分别检测拨向上部、下部以及中间部的滚珠的个数。图9(a)表示在上部有2个滚珠、下部有1个滚珠，中间没有滚珠的情况，图9(b)表示在上部有2个滚珠、下部没有滚珠，中间有2个滚珠的情况，图9(c)表示在上部没有滚珠、下部有3个滚珠，中间有1个滚珠的情况，图9(d)表示在上、下部都没有滚珠、中间有3个滚珠的情况。

此外，还可以将多个图6～图9所示的单排滚珠并联设置，形成多排滚珠的N×M的矩阵结构。

图7、图8和图9中的滚珠串中的每一个滚珠均可以转动，每一个滚珠的转动角度与滚珠的拨动个数和方向结合，就可以产生上述的信号集。与本发明人在专利文件3中的发明相比，只需要一个具有可以转动的滚珠的滚珠串，实现了专利文献中的多个滚珠装置的功能。下面参考图10、图11和图12进行详细说明。

图10表示转动的垂直单滚珠串单触发点的滚珠的转动和拨动移动示意图。应该理解的是，滚珠的转动方向可以是任意的，并且每一个滚珠均可以单独转动。图10中的本发明实施例采取最简单的方式：滚珠只具有两个转动角度，分别用空白滚珠和有阴影滚珠表示；并且所述滚珠串一起同方向转动而不是每一个滚珠各自转动，本发明实施例只是用最简单的转动角度组合进行说明而并非限制本发明的范围。该图10表示有4个滚珠，垂直向上拨动的情况，在上部设置触压开关，检测拨向上部的滚珠的个数。图10(a)表示没有拨动滚珠的情况，图10(b)表示向上拨动了1个滚珠的情况，图10(c)表示向上拨动了2个滚珠的情况，图10(d)表示向上拨动了3个滚珠的情况，图10(e)表示全部4个滚珠都拨动到上部的情况。图10(a1)、图10(b1)、图10(c1)、图10(d1)和图10(e1)与图10(a)、图(10b)、图10(c)、图10(d)和图10(e)的滚珠拨动情况相同，但是滚珠的转动方向不同，因此他们可以表示不同的符号。通过增加两个转动角度组合，图10所示的滚珠装置实现了专利文件3中两个滚珠装置的功能。在图10所示的滚珠的拨动和转动移动示意图中，只示出了4个滚珠一起同方向转动时的情况。为了进一步简化，滚珠串的转动方向可以只具有两个方向或四个方向。当然，更多的转动方向也适用于本发明。

图11表示转动的水平单滚珠串单触发点的滚珠的拨动和转动移动示意图。应该理解的是，滚珠的转动方向可以是任意的，并且每一个滚珠均可以单独转动。图11中的本发明实施例采取最简单的方式：滚珠只具有两个转动角度，分别用空白滚珠和有阴影滚珠表示；并且所述滚珠串一起同方向转动而不是每一个滚珠各自转动，本发明实施例只是用最简单的转动角度组合进行说明而并非限制本发明的范围。该图11表示有4个滚珠，水平向右拨动的情况，在右端部设置触压开关，检测拨向右部的滚珠的个数。图11(a)表示没有拨动滚珠的情况，图11(b)表示向右拨动了1个滚珠的情况，图11(c)表示向右拨动了2个滚珠的情况，图11(d)表示向右拨动了3个滚珠的情况，图11(e)表示全部4个滚珠都拨动到右部的情况。图11(a1)、图11(b1)、图11(c1)、图11(d1)和图11(e1)与图11(a)、图(11b)、图11(c)、图11(d)和图11(e)的滚珠拨动情况相同，但是滚珠的转动方向不同，因此他们可以表示不同的符号。在图11所示的滚珠移动示意图中，只示出了4个滚珠一起同方向转动时的情况。为了进一步简化，滚珠串的转动方向可以只具有两个方向或四个方向。当然，更多的转动方向也适用于本发明。

图12表示转动的垂直多滚珠串多触发点的滚珠的拨动和转动移动示意图。应该理解的是，滚珠的转动方向可以是任意的，并且每一个滚珠均可以单独转动。图12中的本发明实施例采取最简单的方式：滚珠只具有两个转动角度，分别用空白滚珠和有阴影滚珠表示；并且所述滚珠串一起同方向转动而不是每一个滚珠各自转动，本发明实施例只是用最简单的转动角度组合进行说明而并非限制本发明的范围。该图12表示两个图4所示的滚珠输入部上下叠加，在上下两端部以及中间部都设置有触压开关，分别检测拨向上部、下部以及中间部的滚珠的个数。图12(a)表示在上部有2个滚珠、下部有1个滚珠，中间没有滚珠的情况，图12(b)表示在上部有2个滚珠、下部没有滚珠，中间有2个滚珠的情况，图12(c)表示在上部没有滚珠、下部有3个滚珠，中间有1个滚珠的情况，图12(d)表示在上、下部都没有滚珠、中间有3个滚珠的情况。图12(a1)、图12(b1)、图12(c1)和图12(d1)与图12(a)、图(12b)、图12(c)和图12(d)的滚珠拨动情况相同，但是滚珠的转动方向不同，因此他们可以表示不同的符号。在图12所示的滚珠移动示意图中，只示出了4个滚珠一起同方向转动时的情况。为了进一步简化，滚珠串的转动方向可以只具有两个方向或四个方向。当然，更多的转动方向也适用于本发明。

本发明的滚珠输入装置以及滚珠方法既可以用于台式设备，也可以用于移动设备上。例如，所述设备如上所述的滚珠输入装置和显示屏；其中所述滚珠输入部设置与所述显示屏的设置在不同的侧面上；当然，所述滚珠输入装置也可以与所述显示屏设置在同一面上，并且在所述显示屏的两侧均设置有所述滚珠输入部。还可以在所述显示屏一侧的滚珠输入部用于输入汉语拼音的声母，在所述显示屏另一侧的滚珠输入部用于输入汉语拼音的韵母。所述设备还可以包括其他按键。

图13表示将本发明的滚珠输入装置用于手持设备时的第一应用例示意图。在图13中，21表示本发明的滚珠输入装置，22表示显示屏。由于仅在手持设备的下部安装一排滚珠输入装置，由滚珠输入装置代替原来的十二键键盘，可以有效减少占有空间。因此，在同样面积下显示屏幕22可以变得更大。

如果需要，可以在上述第一应用例的基础上增加少量的其他按键23，形成图14所示的将本发明的滚珠输入装置用于手持设备时的第二应用例，以方便一部分用户的需求。

图15表示将本发明的滚珠输入装置用于手持设备时的第三应用例示意图。在图15中，31表示本发明的滚珠输入装置，32表示显示屏。由于将滚珠输入部装置安放在手持设备的侧面，这样可以进一步减少输入键占用的空间，增大显示屏幕32的面积。而且用手指拨动滚珠时可以更方便。

如果需要，可以在上述第三应用例的基础上增加少量的其他按键33，形成图16所示的将本发明的滚珠输入装置用于手持设备时的第四应用例，以方便一部分用户的需求。

图17表示采用两个本发明的滚珠输入装置双手操作时的第五应用例示意图。在图17中，41表示本发明的滚珠输入装置，42表示显示屏，43表示其他按键。由于可以放置两个滚珠输入装置。这样可以通过最简单的方式进行字母，数字，字符的输入。另外，对于拼音输入，也可以分别设置辅音和元音的输入方式，使汉字输入更便捷。适用于需要更多键的手持设备，例如：掌上电脑等上。

根据本发明的实施例，还提出了一种滚珠输入方法，所述滚珠输入方法包括：滚珠输入步骤，转动至少一个滚珠；转动识别步骤，识别所述至少一个滚珠的转动角度信号；以及代码产生步骤，根据所述至少一个滚珠的转动角度信号的组合，生成并输出与所述转动角度信号的组合相对应的代码。

根据本发明的实施例，还提出了一种滚珠输入方法，所述方法包括：滚珠输入步骤，在所述滚珠串两端的至少一端上与所述滚珠串相隔一定距离设置有触发点，并且在所述滚珠柱两端设置有触发点，当所述至少一个滚珠能在所述滚珠柱上拨动时，所述滚珠内部形成级联的内部电路，产生与拨动相对应的触发信号；转动识别步骤，用于识别所述至少一个滚珠的转动角度信号及其拨动信号；以及代码产生步骤，用于根据所述至少一个滚珠的转动角度信号和拨动信号的组合，生成并输出与所述滚珠的转动角度信号和拨动位置信号相对应的代码。

根据本发明的滚珠输入装置和滚珠输入方法，可以用较少的滚珠的组合表示更多的符号或者信号。例如在手机上，可以用较少的滚珠实现数字、字母、符号等的输入。因为滚珠输入可以用单手或者双手进行操作，操作时可以用单指或者多指进行滚珠。

尽管已经示出和描述了本发明的一些实施例，但本领域普通技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求及其等价物所限定的本发明的原理和范围的情况下，可以在对以上实施例中做出变化。

Claims (22)

1.一种滚珠输入装置，其特征在于，包括：

滚珠输入部，包括：具有由至少一个滚珠构成的滚珠串及滚珠柱，每个所述至少一个滚珠均能单独绕所述滚珠柱转动，在滚珠的沿滚珠柱方向的两个侧面上分别形成用于级联的滚珠拨动触发点，并且所述滚珠串串在滚珠柱上，在所述滚珠柱两端设置有滚珠柱触发点，当所述至少一个滚珠在所述滚珠柱上拨动时，所述滚珠内部形成级联的内部电路，产生与拨动相对应的触发信号；

转动识别部，用于识别所述至少一个滚珠的转动角度信号；

拨动识别部，用于识别所述至少一个滚珠的拨动位置信号；以及

代码产生部，用于根据所述至少一个滚珠的转动角度信号和拨动位置信号的组合，生成并输出与所述滚珠的转动角度信号和拨动位置信号相对应的代码。

2.根据权利要求1所述的滚珠输入装置，其特征在于，所述滚珠输入部还包括同步转动装置，当所述滚珠串包括多个滚珠时，所述同步转动装置使所述多个滚珠一起转动来产生触发信号。

3.根据权利要求2所述的滚珠输入装置，其特征在于，所述同步转动装置是在所述至少一个滚珠与所述滚珠柱之间设置的一个套轴，所述滚珠串通过所述套轴带动一起转动。

4.根据权利要求3所述的滚珠输入装置，其特征在于，所述套轴与所述滚珠串之间通过齿轮方式连接。

5.根据权利要求2所述的滚珠输入装置，其特征在于，所述多个滚珠的内径等于所述滚珠柱的外径，通过所述滚珠内壁与所述滚珠柱外壁之间的摩擦力使得所述滚珠相对于所述滚珠柱无转动。

6.根据权利要求5所述的滚珠输入装置，其特征在于，所述滚珠柱是非圆柱形滚珠柱。

7.根据权利要求1所述的滚珠输入装置，其特征在于，所述转动识别部通过识别所述至少一个滚珠外侧的标记，来确定所述至少一个滚珠的角向位置变化以识别所述滚珠串的转动角度。

8.根据权利要求1所述的滚珠输入装置，其特征在于，所述滚珠输入装置还包括电气参数检测部，用于检测所述转动识别部通过识别所述滚珠输入部的内部阻抗变化产生的所述滚珠串的转动角度信号。

9.根据权利要求8所述的滚珠输入装置，其特征在于，所述滚珠内含有内部电路，在所述至少一个滚珠的侧面形成有至少一个与所述内部电路连接的滚珠转动触发点，当一个或多个滚珠构成的滚珠子串被转动到滚珠柱转动触发点的位置时，形成电路连接；所述电气参数检测部检测所述电路连接，形成所述滚珠柱转动触发点和所述滚珠拨动触发点的触发信号。

10.根据权利要求9所述的滚珠输入装置，其特征在于，

所述滚珠转动触发点具体是触发开关，所述滚珠转动触发点的触发信号通过所述转动识别部识别所述至少一个滚珠的转动角度信号而产生。

11.根据权利要求8所述的滚珠输入装置，其特征在于，

所述滚珠包括滚珠壳体和所述滚珠壳体内的无源阻抗电路单元，在由一个或多个滚珠构成的滚珠子串内部，所述无源阻抗电路单元级联以形成无源阻抗网络；

所述转动角度信号是所述无源阻抗网络的阻抗特性。

12.根据权利要求11所述的滚珠输入装置，其特征在于，

所述无源阻抗电路单元是由电阻、电感、电容或它们的组合的串联和/或并联构成的内部无源网络，所述内部无源网络在所述滚珠处于不同的转动角度时表现出不同的阻抗值。

13.根据权利要求1所述的滚珠输入装置，其特征在于，所述滚珠串的每一个滚珠或由一个或多个滚珠构成的每一个滚珠子串绕所述滚珠柱的转动方向是同方向的。

14.根据权利要求1所述的滚珠输入装置，其特征在于，所述滚珠串的至少两个滚珠或由一个或多个滚珠构成的至少两个滚珠子串绕滚珠柱的转动方向是相反。

15.根据权利要求1中所述的滚珠输入装置，其特征在于，所述滚珠输入装置包括多个所述滚珠输入部，所述多个所述滚珠输入部并排设置。

16.根据权利要求1中所述的滚珠输入装置，其特征在于，在所述滚珠上标记有符号或者短语。

17.一种便携式设备，包括权利要求1～16中任一项所述的滚珠输入装置和显示屏；

所述滚珠输入部与所述显示屏设置在同一面上。

18.一种便携式设备，包括权利要求1～16中任一项所述的滚珠输入装置和显示屏；

所述滚珠输入部设置与所述显示屏的设置在不同的侧面上。

19.一种便携式设备，包括权利要求1～16中任一项所述的滚珠输入装置和显示屏；

所述滚珠输入装置与所述显示屏设置在同一面上，并且在所述显示屏的两侧均设置有所述滚珠输入部。

20.根据权利要求19中所述的便携式设备，其特征在于，

在所述显示屏一侧的滚珠输入部用于输入汉语拼音的声母，在所述显示屏另一侧的滚珠输入部用于输入汉语拼音的韵母。

21.根据权利要求17～20中任一项所述的便携式设备，其特征在于，还包括其他按键。

22.一种滚珠输入方法，包括：

滚珠输入步骤，至少一个滚珠构成滚珠串，转动至少一个滚珠，在滚珠的沿滚珠柱方向的两个侧面上分别形成用于级联的滚珠拨动触点，并且所述滚珠串串在滚珠柱上，在所述滚珠柱两端设置有滚珠柱触发点，当所述至少一个滚珠在所述滚珠柱上拨动时，所述滚珠内部形成级联的内部电路，产生与拨动相对应的触发信号；

转动识别步骤，用于识别所述至少一个滚珠的转动角度信号及其拨动位置信号；以及

代码产生步骤，用于根据所述至少一个滚珠的转动角度信号和拨动位置信号的组合，生成并输出与所述滚珠的转动角度信号和拨动位置信号相对应的代码。

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