CN101346684B - 手持电子设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种适于接收数据输入的手持电子设备，其中包括：椭圆形主体，安排在所述主体上的显示器，所述显示器适于显示具有多个符号的键盘，以及安排在所述主体上的选择设备，所述选择设备使用户能够从所述键盘选择和输入符号。

Description

手持电子设备

发明技术领域

本发明涉及一种适合接收数据输入的手持电子设备。

相关技术描述

现今，PDA、移动电话、智能电话、平板PC和GPS导航器之类的移动手持设备正在日益普及，其技术也在不断进步。例如，我们可以在电视机上实现网上冲浪，或者可以将菜单下载到冰箱。因此，人们需要强大和超便携的设备作为其数字生活设备的用户接口。

从EP1531388 A2中可以了解到现有技术中的一种用于数据输入的手持设备，该设备包括一个适于让用户持有的主体和一个附着于该主体并且可以相对该主体移动的手柄，以便供用户选择符号。该手柄可以沿着手持设备的纵轴移动，并且可以围绕纵轴旋转，以便滚动可选符号以及选择符号。此外，该设备的主体还可以固定于某个电子设备，例如立体声系统、计算机、PDA等等，从而充当电子设备的输入装置。用户则通过移动手柄以及滚动可选符号来滚动设备显示器上显示的菜单、姓名、电话号码等等，从而输入或是选择数据、信息或文本。

从GB 2321694A中可以了解一种移动电话，该移动电话包括一个凸起部分，该凸起部分可以在铅笔型外壳的内部旋转以及在纵向进行移动。这个凸起部分的旋转度可以由可变电阻器检测，并且该旋转度将会确定诸如数字之类的输入数据。通过旋转该凸起部分，可以重复执行用以选择不同数字的处理，由此移动电话可以输入和拨打某个电话号码。

此外，从WO 93/14589中可以了解一种与在蜂窝无线电电话系统中使用的无线电电话相类似的便携电子设备。该无线电电话具有笔的形状，并且包括显示器、耳机、麦克风和可移动部件。这个可移动部件可以围绕贯穿该设备的纵轴旋转，并且可以沿着纵轴而在第一和第二方向滑动。该可移动部件的移动被用于输入无线电电话所要使用的数据。此外，通过旋转这个可移动部件，还可以促使菜单滚动，从而在显示部分显示菜单项。

使用这些设备来输入数据是非常耗时和复杂的，此外，它还被局限于某些项目，例如在菜单上显示的项目。

由于现有技术中已知的移动手持设备不具有“QWERTY”或通用键盘，因此其功能将会受到限制。举个例子，诸如口袋PC、Palm或智能电话之类的大多数PDA使用了触摸屏键盘或软键盘，但是这类键盘很不方便，并且使用了大量屏幕空间。此外，诸如电视遥控器之类的家庭媒体控制器也无法直接移动光标或输入字符。另一方面，举例来说，对与上述设备结合使用的迷你或折叠键盘、便携鼠标以及指示笔等等而言，它们的体积要么太大，要么太小以至于无法舒适使用，此外，它们只具有用于每一个设备的唯一功能，由此，平板/口袋PC需要键盘、鼠标或指示笔之类的设备，但这将会降低便携性所带来的便利。

有鉴于与常规手持电子设备相关联的上述缺陷，在本领域中迫切需要一种用于输入数据的手持电子设备，其中该电子设备应该具有各种功能，同时还具有最紧凑和最小可能的大小尺寸，以便提供最优的便携性。

发明概述

本发明的手持电子设备包括一个椭圆形(oblong)的主体以及安排在所述主体上的键盘，该键盘包括多个具有符号的键，这些键使用户能够通过选择多个键之一而将符号输入设备。通过根据本发明在电子设备的主体上提供键盘，使得可以采用一种很有利的方式来简单有效地输入数据，同时该设备可以具有小型、便携和可以手持的大小。与现有技术中只在表面的小型显示区域中显示一或两行或者只具有少量选定输入键的设备相比，通过提供完整键盘，本发明的手持设备能够使得能够快速和通用的数据输入。通过使用设备主体外表面的主要部分来提供键盘，可以将手持设备的整体大小选择为很小并且是超便携的。

应该指出的是，在本申请的上下文中，术语“数据”不但包含了各种类型的数据和信息，例如字母、字符、数字、符号等等，而且它还包含了各种类型的指令、控制操作等等，这些指令可以由用户借助与选择设备协作的键盘和/或其他任何附加输入设备来输入。本申请上下文中的术语“符号”被用于表征信息或数据的各种可视表示，其中该信息或数据包括字符、字母、数字、指令、功能等等。

非常有利的是，该键盘是一个具有键的机械键盘，其中该键适于由用户按压，以便输入选定的符号。可替换地，该键盘是在安排在所述主体的显示器上显示的。由此，该显示器可以是触摸屏，并且键是作为软键实现的。在上述范例中，其中将键盘显示在了安排在所述主体的显示器上，非常有利的是，该手持电子设备还可以包括一个输入设备，该输入设备使用户能够滚动所述键盘的所述键，并且通过选择某个键来输入符号。由此，非常有利的是，在所述键盘上可以高亮显示那些可分别选择的符号，这样一来，用户将会知道实际可选的是哪些符号。这种高亮显示可以采用不同方式实现，例如增大相应符号相对于其他符号的大小，照亮相应的符号，或者通过其他任何一种向用户指示可分别选择的符号的方式。

更有利的是，本发明的手持电子设备还包括一个滚动设备，该设备可以围绕该手持电子设备的纵轴旋转，并且可以沿着该纵轴来回移动，以使用户能够滚动数据。由此，如果在显示器上显示键盘，那么滚动设备可以是如上所述的输入设备，该输入设备可被用户使用，以便滚动键盘符号以及选择相应符号。这样一来，通过在围绕电子设备主体的圆周方向上旋转滚动设备，可以选择键盘某一列中的一个接一个符号，此外，通过沿着纵轴来回移动滚动设备，可以选择键盘相应行中的一个接一个符号。然后，当达到各个想要的符号时，用户可以通过激活相应的选择设备来输入想要的符号。该选择设备可以是安排在电子设备上的任何类型的转换器(switch)、按钮等等。

更有利的是，该手持电子设备可以包括用于在设备的若干个功能之间切换的转换器，例如在键盘被显示在显示器上的情况下，该转换器可以用来在不同种类的键盘之间切换。而且，像操纵杆功能、鼠标功能等等之类的附加功能可以被打开或者关闭，或者可以通过使用所述转换器来改变。

有利地，本发明的手持电子设备是一个数据输入设备，该设备包括一个适于与主机进行无线和/或有线连接，以便借助键盘来向该主机传送数据的接口。例如，本发明的电子设备可以借助电缆与主机相连，以便将数据输入主机，其中举例来说，该电缆可以是USB或是其他任何适当的有线连接。可替换地或补充，本发明的电子设备可以与主机建立短程或中程无线连接，其中举例来说，该连接可以借助红外、蓝牙或是其他任何适当的无线链路来建立，由此可以采用无线方式将数据输入主机。这样一来，由于本发明的电子设备提供了超便携、轻便和简单但仍然高效的方式来将数据输入主机，因此，主机上的空间可以节约，该主机将不需要键盘或其他类型的输入设备。应该指出的是，在有线连接的情况下，电子设备可以由主机借助有线链路来进行充电，反之亦然。

必须指出的是，本申请中使用的术语“主机”包含了各类电子设备，这些电子设备可以例如从根据本发明的手持电子设备接收数据、指令、功能、控制操作等等，其中该电子设备包括但不局限于移动电话、寻呼机、通信器、PDA、电子组织器、膝上型计算机、PC、服务器、电视机、无线电设备、便携或非便携多媒体记录器和/或播放器、口袋PC、智能电话、游戏设备、掌上计算机等等。

非常有利的是，作为上述特征和功能的补充或替换，本发明的手持电子设备还可以是一个包含了适于在无线通信系统中进行无线通信的接口的无线电通信设备。由此，除了上述输入可能性之外，该电子设备还可以充当移动电话或类似设备，以便在无线蜂窝电信系统之类的无线通信系统中进行通信。

非常有利的是，该电子设备具有多种功能，并且包含了如下的一种或多种功能：诸如圆珠笔功能之类的笔的功能，指示笔功能，键盘输入功能，鼠标功能，诸如多方向操纵杆(joystick)功能之类的操纵杆功能，LCD屏幕(使设备能够独立使用)，数字音频播放器，耳机插口(socket)，免提功能(扬声器和麦克风)，相机功能，文本扫描仪功能，语音记录功能，迷你轨迹球功能，用于数字音频、图像和/或视频的多媒体记录器和/或播放器功能，GPS功能(该设备可以集成GPS天线和接收机)等等，由此将会使该电子设备更加有用、通用和实用。此外，举例来说，在该电子设备中还可以集成激光波束指示器。

此外，优选的是，手持电子设备的功能可以通过手持电子设备的位置来选择和定义，其中该位置是由集成的方位传感器来检测的。非常有利的是，与相应功能相对应有四个定义的位置，由此这些位置对应于大小为90度、180度、270度和0度的手持电子设备旋转。因此，该手持电子设备的功能或用途分别由其位置定义，并且这些位置由集成的方位传感器检测。例如，当水平使用设备、也就是以大约0度的角度使用设备时，该设备将会处于键盘模式。当垂直使用该设备、也就是以大约90度的角度使用该设备，并且笔的尖端或第一尖端分别朝下以及操纵杆尖端或第二尖端分别朝上时，该设备处于鼠标/滚轮(jog dial)模式。当再次水平使用该设备，但是将其转向180度时，该设备处于媒体控制模式，最后，当再次垂直使用该设备，但将其转向大约270°，并且将操纵杆尖端或第二尖端朝下以及将笔的尖端或第一尖端朝上时，该设备处于应用/内容转换开关(switcher)模式。为使手持电子设备能够通过辨别笔位置变化来切换到另一种模式，或者如果运动的目的是将手持电子设备转向背面(也就是说，当希望使用背面的用户回转手持电子设备时，这时还是可以到达180°的位置的)，那么手持电子设备的运动将被追踪，并且该位置将被用于向所述笔提供命令，或者定义其功能或用途。例如，当从0°位置移动到90°位置并且再移动到180°位置时，手持电子设备将会知道用户希望将其用作媒体播放器。否则，如果该位置是直接切换到180°的(也就是纵向旋转)，那么该手持电子设备将会知道用户希望使用在手持电子设备背面提供的键。

此外，由于集成芯片(IC)可以借助方位传感器或方向/测斜器来追踪和记录手持电子设备的运动，因此，该手持电子设备可以被用作手写/绘图数字化器(digitalizer)。

优选地，该手持电子设备具有鼠标模式，由此可以通过“相机鼠标(camera mouse)”(由集成的数字相机实现的光学鼠标技术)来增强鼠标功能。此外，手持电子设备具有键盘模式，由此，不频繁使用的键或控制键将被提供到手持电子设备的背面，这样一来，用户可以避免执行多次回转该设备。这些控制键足够大，并且是以符合逻辑的方式定位的，由此用户很容易记住其位置。此外，在中间部分还提供了箭头键。

另外，根据优选实施例，手持电子设备具有应用/内容转换开关模式。在该模式中，用户可以使用操纵杆或滚动而在应用和内容之间进行切换，例如对Windows XP来说，用户可以在Word、Excel、Internet Explorer等等之间切换。此外，用户还可以切换页面中的内容，例如Excel或Word的页面中的内容。一种典型的用法可以是用户通过顺时针或逆时针旋转滚动环/条来切换应用，通过推拉滚动环/条来切换内容，通过点击第二尖端(操纵杆)来切换最小化或恢复任何应用窗口。

优选地，该手持电子设备适于由用户进行配置，其中该配置是为了左手或右手使用、键定义、双击速度调整以及强度敏感的光标移动速度而进行的。用户可以在终端侧的驱动器/软件中配置手持电子设备。此外，用户还可以重新定义功能或用途，或者分别将其重新关联于0、90、180和270度的手持电子设备位置。此外，用户还可以配置手持电子设备，以便提供用于切换功能的时间延迟，而用户则不必担心笔的反应过于灵敏。例如，可以配置手持电子设备，使得在其于700ms中旋转了270°之后将其切换到另一种模式，但在经过该时间之前则不会切换。此外，其他预定时段也是可以使用的。

根据另一个优选实施例，该手持电子设备还包括文本扫描仪功能，尤其是C-pen功能。借助仿效的图形(patterned graph)，文本扫描仪可以用作与C-mouse相类似的光学鼠标，手持电子设备的其他有用集成功能是数码相机和语音记录器。当电子设备与被托管(hosted)的终端机器相连时，可以将媒体文件发送到被托管的终端机器，以便执行进一步处理。如果数码相机与手持电子设备整合，那么可以将类似于“相机鼠标”和“场景文本捕获”的技术应用于该设备，以便实施光标控制以及生活中/书面的文本扫描/获取。操纵杆功能可以由强度敏感的多方向操纵杆来增强，其中光标移动速度可以通过在操纵杆上施加不同的压强来调整。

非常有利的是，手持电子设备包括迷你轨迹球，该轨迹球是为喜欢轨迹球而不是操纵杆的人实施的设计变体。

优选地，该手持电子设备包括精确方位传感器，借助该传感器，传感器将被改进成方向测斜器，由此它不但检测处于水平和垂直的笔状态，而且还会检测设备的角度或梯度。目前至少有两种可以借助方向测斜器来控制光标的可行方法：即用户通将设备指向某个方向以及将其倾斜到某个角度来控制光标的速度、方向或加速度。举个例子，如果需要光标前往屏幕左上角，那么必须将手持电子设备置于与时钟位置10:30相对应的位置。光标的移动速度和加速度是由用户倾斜手持电子设备的程度和速度确定的。在使用上述方法的情况下，如果用户将手持电子设备垂直保持在大约90度，则认为光标应停止。其他的可用方法是直接位置关联处理，在该方法中，手持电子设备的位置将会直接确定光标位置(对分辨率为1280×1024的屏幕而言，总共有1310720个位置)。这种模式能够实现快速精确的光标定位，由此用户可以将电子设备直接指向屏幕，从而以一种直观的方式来控制光标。此外，诸如“拖选”和“拖放”之类的高级光标操作也很容易通过这种模式来实现。在这里，当用户在大约90°的角度上垂直持有该设备时，则认为光标应立即返回屏幕中心(对1280×1024的屏幕而言，该坐标是640，512)。

最后，在另一个优选实施例中，手持电子设备包括红外或LED收发信机，由此可以在没有仿效图形(patterned graph)的情况下将其用作正常光学鼠标。

尽管如此，该手持电子设备还可以具有多种其他功能，例如，提供LED指示器以便向用户指示该设备工作在哪种模式，此外还可以提供一种蜂鸣音功能，以便向用户指示模式改变。然后，用于在主机上表示设备的图标同样应该依照不同的状态、模式、功能等等而改变。

非常有利的是，该设备适于与无线或有线遥控器相连，在该遥控器中可以集成一个用于显示数据的屏幕，以及一个适于插入免提设备的插口。

应该强调的是，说明书中使用的术语“包括/包含”旨在规定所论述的特征、整体、步骤或组件的存在，但是并未排除还可以存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、组件或是其组合。

为了实现上述目的以及相关目的，本发明包含了在下文中全面描述以及在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本发明的某些说明性实施例。但是，这些实施例仅仅指示的是可以实施本发明的原理的仅仅一些不同方式。通过结合附图来参考下文中关于本发明的详细描述，可以清楚了解本发明的其他目标、优点以及新颖特征。

附图简述

在下文中将会参考附图来详细描述本发明，其中：

图1显示的是根据本发明的手持电子设备的前视图；

图2显示的是根据本发明的手持电子设备的后视图；

图3显示的是根据本发明的手持电子设备的圆柱形主体的前视图；

图4显示的是根据本发明的手持电子设备的圆柱形主体的后视图；

图5显示的是与根据本发明的手持电子设备的不同功能相对应的四个位置；

图6显示的是描述电子设备功能的框图；以及

图7显示的是该电子设备的示意性框图。

实施例详述

图1显示了根据本发明的手持电子设备1的一个实施例。手持电子设备1具有类似圆珠笔的设计。该手持电子设备1具有一个圆柱形主体2，在该主体上提供了一个全键盘3，例如全布局QWERTY、QWERTZ通用键盘或类似键盘。键盘3包括多个键，这些键的符号使得用户能够通过选择多个键之一而将符号输入设备。由此，键盘3可以是一个具有键的机械键盘，其中该键可以由用户按压，以便输入想要的符号。可替换地，这些键也可以作为触摸板或是其他适于检测用户指头施加的力和/或用户指尖触碰的传感装置来实现。可替换地，该键盘可以显示在安排在所述主体的显示器上。由此，该显示器可以是一个触摸屏，并且这些键可以作为软键来实现。在主体2的一端提供了第一尖端4，而在另一端则提供了第二尖端5。第一尖端4可以充当用于书写的笔或是指示笔。在主体2与第一尖端4之间还提供了一个滚动环6。该滚动环6可以依照本发明的手持电子设备1的实施例而具有不同的功能。通常，滚动环6可以围绕主体2旋转，也就是说，它可以围绕电子设备1的纵轴A旋转，此外，它还可以沿着纵轴A来回移动，使得用户能够滚动数据。由此，如果在主体的显示器上显示键盘，那么滚动环6可以例如供用户使用来如所论述的那样在圆周方向和纵向上滚动键盘符号。然后，可以分别选择的符号将被高亮显示，由此用户可以了解键盘上的哪一个符号可被选择。然后，通过按下相应的选择转换器，可以选择分别想要的符号。举个例子，第二尖端5可以被配置成这种选择转换器或按钮，以使用户能够选择从键盘输入分别选定的符号。该选择转换器19还可以充当“ALT”等等，当其被按下时，该转换器会将键或滚动环6切换到用户定义或预先定义的备选或定制功能。应该指出的是，在图1和2中显示的是将滚动环6安排在第一尖端4与键盘3之间，但是该滚动环6也可以改为安排在键盘3与第二尖端5之间。然而，在这两个位置，滚动环6都是可以旋转和推拉的，以便可以输入数据、功能、指令等等。如果该键盘是机械键盘，那么可以将滚动环6用于其他功能。举例来说，如果该手持电子设备是用户通过它可以将数据、功能、指令等等经由有线或无线连接输入主机的输入设备，那么滚动环6可以用于滚动主机显示器上显示的信息，例如滚动页面等等。

如果长时间按下第二尖端5，那么可以接通或切断该手持电子设备的电源。此外，该设备1还可以包括用于键盘、滚动环以及第二尖端的背光功能。

当切断手持电子设备1的电源时，用户只需旋转滚动环6从而驱动引入到设备1中的迷你发电机，从而为该手持电子设备1进行充电，这个功能在应急电池没电时是非常有用的。用户还可以为滚动环6增加一个把手(handle)(未显示)，以便为电池充电提供便利。此外，第二尖端5可以充当多方向操纵杆7。在主体2上与第二尖端5相邻的位置还提供了一个与在常规圆珠笔上提供的夹具相同的夹具8，以便固定手持电子设备1，例如将其固定在夹克前部口袋或类似的物品上。此外，在笔夹8的顶部还可以提供一个鼠标右键按钮21。从图1中可以看出，在手持电子设备1所具有的圆柱形主体2的前部上的字母是以典型的QWERTY布局来提供的。但是，其他的布局同样是可以想到的，例如，在将该产品投放德国市场时，该布局可以是用于德语的QWERTZ布局，当预定在法国销售该手持电子设备1时，该布局可以是用于法语的AZERTY布局。此外，举例来说，键盘3还可以适应于美国国际键盘配置，由此，标准美国布局、美国国际布局以及其他可能布局之间的操作可以使用某个为此目的提供的特定的键来转换，例如右ALT键。美国国际布局允许用户键入西欧语言中使用的几乎所有字符。在图2中显示了手持电子设备1的后视图，由此，在这些键上提供的符号是不频繁使用的符号。这样一来，用户不必经常回转该手持电子设备1。在该手持电子设备1中还提供了无线接口23(图6)，以便将其连接到诸如移动电话、PDA之类的主机。借助接口23，用户输入键盘3的任何数据或其他输入元素将被转发到相应的主机。此外，在手持电子设备1的主体2的内部还提供了一个集成的方位传感器(未显示)，从而该手持电子设备1能够感测出用户是在水平还是垂直使用该设备。

图3显示了本发明的电子设备1’的一个不同实施例，在该实施例中，该设备具有加亮标记笔的扁平矩形形状。图3仅仅显示了通用键盘3的前部，其中作为例示，字母同样是以QWERTY的顺序排列的。该键盘3是在具有加亮标记形状设计的几乎整个外表面上提供的。从图3中可以看出，与图1、2所示的实施例相比，该主体2具有不同的形状，其不同之处在于它具有比圆柱形还要扁长的形状。此外，图3实施例与图1、2所示实施例的不同之处还在于其使用了滚动条20而不是滚动环6，并且对该滚动条20来说，其在别的方面与滚动环6具有相同的功能。在键盘3的右侧提供了鼠标12的右键11以及鼠标12的左键9，由此在其间具有另一个键11，并且该键可以充当强度敏感的多方向操纵杆11。然而可以想到的是，在这里也可以改为只提供一个鼠标键，而不是右键11和左键9，由此将会简化键盘11的设计，并且可以实现一种简单可靠的机械结构。键9、10、11还可以作为箭头键使用，而不是对光标进行控制。此外，在将其用作常规键盘箭头时，如果长时间将其按下，那么这分别意味着“始位(home)”或“末位(end)”。代替提供键9、10、11，在这里还可以改为提供一个迷你跟踪球(未显示)。图4显示了键盘3的后部，在本实施例中，在键盘3的后部提供的是不常用的控制键13。这些控制键13是按照逻辑顺序提供的，从而用户很容易就可以记住其在手持电子设备1’的圆柱形主体2上的位置。在中间提供的是箭头键14。此外，在键盘3的后部还提供了用于“始位(home)”的键15以及用于“末位(end)”的键16。在这里，可以看出的是，夹具8配备了两个转换器，其中一个转换器具有“hold(保持)”功能，而另一个切换器则是“on/off(开/关)”转换器。键“Shift、Control、Caps Lock、Windows、Alt”以及其他控制键同样可以位于键盘3的后部。举例来说，用于从键盘3中选择和输入符号的选择转换器19可以集成在夹具8的尖端，从而用户可以通过按下该尖端来输入当前高亮显示的符号。

图5显示的是手持电子设备1的四个位置，并且该手持电子设备1的功能或不同用途可以依照这些位置来分别设置。如上所述，手持电子设备1的功能是由其位置定义的，它的位置是由集成的方位传感器检测的。在与0度相对应的第一位置，该手持电子设备处于键盘模式：操纵杆11将会充当箭头键，并且当推动操纵杆11时，该操纵杆将会充当回车。能够旋转滚动环6以便向上或向下移动页面，而在分别拖曳或推动滚动环6时，该页面将会前进或后退。在90度的第二位置，当垂直使用手持电子设备1时，也就是说，当第一尖端4朝下并且第二端口5朝上时，这时将会激活鼠标/滚轮(jogdial)模式，在该模式中，多方向操纵杆11将被用于控制屏幕光标；并且在推动该操纵杆时，这时将会做出与点击鼠标左键相类似的选择。另外，在手持电子设备1的夹具8上还可以提供一个鼠标右键(未显示)。此外，在该模式中可以旋转滚动环6，以使页面前进或后退，而在分别拖曳或推动滚动环6时，该页面将会向上或向下移动。在180度的第三位置，手持电子设备1再次处于水平位置，但对第一尖端4和第二尖端5来说，其所在位置与第一水平位置镜像颠倒，在这时则会激活一种媒体控制模式，依照该模式，操纵杆11将被用于控制播放、暂停、向后、向前之类的功能。可以旋转滚动环6以便控制音量和切换频道。这同样意味着当手持电子设备1处于该位置时，这时应该自动发动或聚焦于媒体播放器。最后，在图5中显示了与270度相对应的第四位置，该位置同样是一个垂直位置，但对第一尖端4和第二尖端5来说，其所在位置与第二垂直位置镜像颠倒。在这个第四位置，手持电子设备1处于应用/内容转换开关模式。在该模式中，用户可以使用操纵杆11和滚动环6而在应用与内容之间进行切换。举个例子，对Windows XP来说，用户可以在Word、Excel、Internet Explorer等等之间进行切换。但是用户也可以在内容之间进行切换，例如在Excel或Word内部的内容之间进行切换。如上所述，用户可以在终端侧驱动器中配置手持电子设备1的用途。可能的可配置功能包括：左手或右手使用、键定义、双击速度调整、强度敏感的光标移动速度等等。用户还可以重新定义或者改变与上述四个不同位置相关的功能。例如，用户可以定义一个用以发起特定功能(例如发动Microsoft Word)的特定角度(例如225°)。另一个实例是在媒体控制模式中，用户可以将拖曳滚动环6定义为向后跳过，将拖曳和滚动环6定义为快速倒带，同时将推动滚动环6定义为向前跳过，并且将推动并保持滚动环6定义为快速向前。如上所述，在这里还可以使用精密方位传感器来取代常规的方位传感器。由此该手持电子设备不但会对水平和垂直加以区分，而且还会通过测量手持电子设备1的倾斜角来区分所有位置。应该指出的是，上述角度是由设备1在某个可调容差范围以内检测的，其中举例来说，该范围可以是±10°或±15°。根据本发明的另一个方面，除了滚动环6提供的功能或是取代它们的功能之外，手持电子设备1还允许用户通过自由移动手持电子设备1而在主机的显示器上选择个别想要的字符、数字、符号、功能等等。由此举例来说，如果用户将手持电子设备1保持在90°，也就是将其保持在设备1垂直朝下的位置，那么光标或高亮显示的字符、符号等等有可能返回到主机显示器中部。由此举例来说，设备1可以适合Airfighter之类的游戏，在此类游戏中，滚动环6可以用作武器转换开关，并且操纵杆11可以用作开火。此外，举例来说，拖曳或推动滚动环6(或滚动条20)可以允许或禁用超级助爆(turbo boost)。可替换地，如果将设备1保持在180°或0°角，也就是保持在水平位置，那么键盘3上的光标或高亮显示的符号、字符、功能等等可以返回到主机显示的中部。这种应用可以适合Doom和Gunfighter之类的游戏，在这类游戏中，滚动环6或滚动条20的旋转可以用作武器转换开关，并且推动操纵杆11可以用作开火。推动或拖曳滚动环6或滚动条20的处理可以用于前进和后退。在另一个替换方案中，设备1还可以用于在赛车游戏中驾驶汽车或交通工具的方向盘，也就是说，将设备1保持在水平位置并且围绕其中心来旋转该设备，可以导致产生与驾驶汽车方向盘相类似的输入控制操作。由此，旋转、推动或拖曳滚动环6或滚动条20的处理可以用于换挡以及刹车或加速。

虽然在上文中描述了提供设备1上的操纵杆11来输入游戏操作，但是整个设备1也可以当作一个大型的操纵杆来使用，由此，输入指令是通过以三维方式自由移动设备1来产生的。由此，滚动环6或滚动条20以及第二尖端5可以用于控制附加游戏功能。

一般来说，本发明的手持电子设备包含了三个用以简化输入操作以及以最小的大小尺寸来实现最大使用舒适度的全新功能，即：在设备表面的主要部位提供键盘，以便达到最小限度的可能大小尺寸，借助集成的方位传感器来检测设备位置，以便修改、重新定义和/或关联设备的键、转换器、按钮、功能等等，以及借助集成的方向传感器或测斜器来检测设备移动，以便能够使用设备的移动来将数据、命令、功能等等输入给主机显示器上运行和/或显示的光标或游戏，以及在使用手持设备作为笔类设备时将用户的手写体或绘图数字化。

图6显示的是手持电子设备1的框图，以便对其主要功能进行描述。该手持电子设备1借助USB并且通过线路与数字主机22相连。但是如上所述，它也可以借助无线连接与数字主机22相连，其中举例来说，该无线连接使用红外或蓝牙技术或是其他任何适当的无线系统。该手持电子设备1经由接口23而与数字主机22相连。在这里指示了可以通过转换器19来进行控制的手持电子设备1的内部功能，它们是：鼠标功能、键盘功能、滚动功能、操纵杆功能、追踪球功能、指示笔功能、圆珠笔功能、手写数字化功能、发电器/充电器功能、多媒体记录器/播放器功能、滚动功能、免提功能和/或扫描仪功能。上述功能还可以组合使用。举个例子，对滚动环或滚动条来说，其组合使用的实例是向右推动并保持滚动环，同时将其旋转，或者向左拖曳和保持滚动环，同时将其旋转。采用这种方式的组合操作在没有添加额外键、按钮、转换开关或类似设备的情况下极大扩展了数据输入的可能性。通过组合不同的输入部件，例如键、转换开关、按钮、滚动环、滚动条以及设备的位置检测，可以自由地定义或选择功能组合。例如，用户可以定义关于特定功能的个人组合，例如“在右边的某个位置旋转滚动环，同时保持操纵杆并且设备处于225°角”。

图7显示的是本发明的手持电子设备1、1’的示意性框图。电子设备1、1’的功能和部件由中央处理或控制单元24控制。该电子设备1、1’包括上述滚动设备，这些滚动设备采用滚动环6或滚动条20的形式，使得用户能够从键盘3上选择想要的符号。然后，键盘3上的这个想要和可选的符号将被实际选择，并且经由选择转换器19而被输入到电子设备1、1’，其中该选择转换器既可以是图1、2的类似于笔的实施例中的第二尖端5的一部分，也可以是图3、4所示实施例中的夹具8的一部分。该电子设备1、1’还包括一个能够扫描文本和/或符号的扫描设备25。举例来说，如图3、4所示，该扫描设备25可以集成在电子设备1、1’的侧面，其中该侧面与夹具8所在的侧面相对。此外，电子设备1、1’还可以包括用于获取静止或运动图像的相机设备27。作为补充，电子设备1、1’可以包括用于存储节目或内容数据的存储器26。举例来说，任何类型的多媒体数据都可以保存在存储器26中。该电子设备1、1’还包括电池28，并且该电池可以借助接口29而被再次充电。此外，接口29还可以用于从电池28为主机充电。作为补充并且如上所述，该电子设备可以包括一个倾斜和方向检测器30，如图5可视化显示的那样，该检测器适于通过检测电子设备1、1’的纵轴与水平方向之间的角度以及电子设备1、1’指向的方向来检测设备1、1’的移动，以便如结合图5所描述的那样控制功能。该倾斜和方向检测器30适于测量设备1、1’在360°的球体中的运动，而不会有任何死角。这里的基本实施要素是使用两个二维测斜器来构造没有死角的3D角度传感器，也就是说，没有因为机械结构限制而无法测量的角度。此外，在球体空间中，假设三个空间维度是X、Y和Z，其中第一测斜器被用于检测平面Y-Z中的角度，而第二测斜器则被用于检测平面Y-X中的角度，并且由此可以检测到三维信息(方向和梯度)。这样一来，电子设备1、1’的测斜器或主体2的腔室可以作为电磁阻尼室来实现，由此传感器不会像钟摆那样过度摇摆。必须指出的是，重力会始终向下拖曳传感器，由此传感器的触点应该在拨号盘或可变电阻器上滑动，以便读取应该使用的角度。在电子设备1、1’中，其他类型/格式/结构的测斜器同样是可以使用的。必须指出的是，位置检测既可以是倾斜和方向检测器30的一部分，也可以内置在一个独立部件中。此外，在图7所示的实例中，电子设备1、1’还可以包括一个与天线32相连的发射/接收单元31，并且电子设备1、1’适于借助该单元而在无线蜂窝电信系统之类的无线通信系统中进行通信。

该手持电子设备1还可以包括一个笔帽，以便覆盖和保护第一尖端4。当使用第一尖端4并借助指示笔来写入或输入信息时，这个笔帽还可以适于适合并且放置在第二尖端5之上。此外，该笔帽还可以适于作为适配器来使用，以便将设备1与诸如汽车香烟点火器插口之类的12V插口相连，从而为设备1的内部电池充电。此外，在这里还可以提供一个迷你风车，该风车可以装配齿轮，并且可以与设备1的滚动环6或滚动条20相连，以便为设备1充电，或者在主机通过有线连接与设备1相连时借助设备1来为主机充电。当在户外使用设备1时，该风车可以收集空气运动，并且可以将风车运动所产生的机械能转换成电能，然后，所述电能则可以用于为设备1的内部电池充电。由此，该迷你风扇还可以向外部GPS接收机或是集成在设备1中的内部GPS接收机提供电源。此外，设备1也可以采用不受气候影响的方式来构造，由此大风和/或湿度不会损害设备1的内部功能。另外，该设备1也可以采用能够抵挡暴雨或大雪的防水方式制造。

与使用如上所述的预设功能和定义不同，该手持电子设备1、1’还可以适于由用户来进行训练，也就是说，某些或所有功能可以根据用户的爱好和希望而以可变方式设置。例如，电子设备1、1’可以采用如下方式设置：当用户将所述笔旋转到225°角，并且点击了鼠标右键的时候，这时可以发动诸如个人计算机之类的主机上的Microsoft Word程序。在每一次将电子设备旋转到预设角度以及同时点击了鼠标右键的时候，个人计算机上的Microsoft Word都会被发动。另一个实例是在将电子设备1、1’以类似于笔的方式使用时，它可以记忆用户的实际签名，例如在首次使用时，电子设备1、1’可以提示用户签署两次其姓名，如果匹配，则将该签名图案记忆并保存在电子设备中。在以后的应用中，只有用户正确地重复了该签名，该电子设备才会启动或执行特定功能。由此，电子设备1、1’可以存储若干个签名，以使其可以被若干用户使用。另一个实例则是将有效签名用于网络，举例来说，如果在安全链接中创建了新帐户，那么用户将会使用该签名签署两次。如果它们匹配，则将该签名图案上传并存储在服务器中。有效签名只有在图案非常接近的情况下才会产生。由此举例来说，100％的匹配应该被认为是错误或故障。此外，如果用户创建签名，那么可以在手写路径上标记若干个时间戳，由此可以使用这些时间戳来表征签名，以使其无法被破译。

综上所述，根据本发明的手持设备1以超便携的大小尺寸为其自身和/或数字移动设备之类的主机提供了合而为一(all in one)的用户接口和输入解决方案。该设备具有超小的尺寸，但是其功能并未打折扣：全布局键盘，可切换的指示笔和笔，用于游戏的全操纵杆功能。它是一个具有右/左键、滚动功能以及向前/向后键的鼠标，并且类似于“拖选”和“拖放”之类的复杂光标操作很容易就可以通过具有完整功能的鼠标功能来实现。

以上公开的发明显示的是笔形多功能数字附件的原理及其应用。该教导仅仅举例论证了这个思想；在实践中，该设备有可能遭遇到众多的变更和修改。在各种不同的数字设备或移动设备中，该手持电子设备的机械设计和应用都是适用的。

虽然在这里参考某些优选实施例而显示和描述了本发明，但在阅读和理解了本说明书的情况下，本领域技术人员显然是可以想到各种等价物以及修改形式的。本发明包含了这类等价物和修改，并且只受后续权利要求的范围的限制。

Claims (19)

1.一种适于接收数据输入的手持电子设备，包括：

椭圆形的主体，

在安排于所述主体的显示器上显示的键盘，所述键盘包括多个具有符号的键，这些键使用户能够通过选择多个键中的一个而将符号输入设备；以及

滚动设备，该滚动设备可以围绕该手持电子设备的纵轴旋转，并且可以沿着该纵轴来回移动，使用户能够滚动所述键盘的所述键并且通过选择键来输入符号，其中可分别选择的符号被高亮显示在所述键盘上，

其中所述主体的一个尖端被配置作为输入设备，可以操作该尖端以便输入与选定键相对应的符号，

其中该手持电子设备是数据输入设备，它包含适于无线或有线连接到主机以便经由键盘来向主机传送数据输入的接口。

2.根据权利要求1的手持电子设备，包括：用于在手持电子设备的若干个功能之间进行切换的转换器。

3.根据权利要求1的手持电子设备，包括：适于充当操纵杆的尖端。

4.根据权利要求3的手持电子设备，其中，该操纵杆是多方向操纵杆。

5.根据权利要求1的手持电子设备，其中，该手持电子设备是无线电通信设备，它包含适于在无线电通信系统中进行无线通信的接口。

6.根据权利要求1的手持电子设备，其中，该设备是多功能的，包含如下功能中的一种或多种：

笔的功能、指示笔功能、键盘输入功能、鼠标功能、操纵杆功能、LCD屏幕、数字音频播放器、耳机插口、免提功能、相机功能、文本扫描仪功能、语音记录功能、迷你轨迹球功能、用于数字音频、图像和/或视频的多媒体记录器和/或播放器功能、GPS功能。

7.根据权利要求1的手持电子设备，包括：适于检测设备的角度位置的集成方位传感器。

8.根据权利要求7的手持电子设备，其中，具有与相应的功能相对应的四个已定义的位置，其中这些位置分别对应于手持电子设备纵轴与水平方向之间的90度、180度、270度以及0度角。

9.根据权利要求8的手持电子设备，其中，该手持电子设备适于由用户针对与相应的四个已定义的位置相对应的功能来进行配置。

10.根据权利要求7的手持电子设备，其中，所述方位传感器还适于检测该设备的方向。

11.根据权利要求1的手持电子设备，包括鼠标模式。

12.根据权利要求1的手持电子设备，包括应用/内容转换开关模式。

13.根据权利要求1的手持电子设备，其中，它适于由用户进行配置，其中所述配置是为了左手或右手使用、键定义、双击速度调整和/或强度敏感的光标移动速度而进行的。

14.根据权利要求1的手持电子设备，包括文本扫描仪、数码相机和/或语音记录器功能。

15.根据权利要求1的手持电子设备，包括迷你跟踪球。

16.根据权利要求1的手持电子设备，包括红外或LED收发信机。

17.根据权利要求1的手持电子设备，其中，该主体具有圆柱形形状。

18.根据权利要求1的手持电子设备，其中，该主体具有笔的形状。

19.根据权利要求1的手持电子设备，其中，该设备适于被连接到无线或有线遥控器和适于插入免提设备的插口，其中，在该遥控器中可以集成屏幕来显示数据和信息。

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