专利名称：一种具有字符输入功能的装置和方法
技术领域：
本发明属于用于微型计算机、手持电话机、键盘等设备的具有字符等信息输入功能的技术。
背景技术：
现有技术的信息输入装置主要是键盘、触摸屏等，对于便携式或手持式或袖珍式设备来说，这些装置体积太大，为避免误操作(输入触压时误将邻近其他按键或触摸位同时按压)和降低对手指击键精度的要求，其每个按键或触摸位(键位)中心与两侧按键或触摸位边缘的距离之和必须大于甚至明显大于手指端部的宽度，因此，具有较多按键或触摸位的输入装置(如现在流行的笔记本电脑和标准键盘)的宽度难于缩小，若明显减少按键或触摸位(键位)的数目，一键多用，又会增加操作的复杂性并降低输入速度(如现有的小型笔记本电脑、手机和PAD等)；也有利用输入笔的袖珍输入装置，但输入较慢，还增加了携带笔和握笔的麻烦。
为了解决输入速度与便携的矛盾，出现了一些新方案。如摩托罗拉公司的袖珍键盘结构(中国公开号1182907)用大大增加按钮间距与按钮半径的比例(缩小按钮)的方法来减小键盘，但效果有限。又如，以色列VKB公司试图用微型激光设备在桌面上放映出标准键盘影像，并测量手指位置来确定输入信息，但不便外出时使用。又如U.S.Pat.5581484描述了在指尖安置加速度传感器并进行积分计算的方法来判断手指下按位置的方法，十分麻烦。
其他一些人试图利用触摸屏或书写板技术来解决这个问题，但手指与触摸屏或书写板的接触面同普通按键差不多大，键位难于缩小。在U.S.Pat.5459463中Gruaz等人利用对手指接触面下侧触发的众多敏感点的分析来确定按压中心；在U.S.Pat.5053585中Yaniger利用覆盖层受到触压时向下的凸起使压敏层受压面积缩小；U.S.Pat.5463388中Bole等人利用对覆盖层下成行列分布的电容敏感元件所获探测信号的计算来判断手指位置；这些技术都过于复杂，效果不大，触摸时手指无法直接感知位置是否准确，严重影响输入速度，不能令人满意。
发明内容
本发明的目的在于提出一种全新方案，使得原有键盘按键或触摸位(键位)间距受到手指宽度制约而不能明显缩小的问题得以避免，从而实现多按键或多触摸位输入装置或带这种装置的电子装置的袖珍化。下面进行具体说明。
本发明包括一种具有字符等信息输入功能的装置，由壳体(1)、供输入时接受触摸物触摸的触摸板(2)以及相应的信号测量部分等组成；本发明的特征在于所述装置在该触摸板内侧或边缘附近若干(2个以上)不同位置具有几个可以平衡该触摸板所受触摸力的直接或间接支撑部位(4)，全部或部分所述支撑部位或其所在支撑部件(5)带有(或本身就是)应力(应变)传感元件(6)或敏感元件；该传感元件或敏感元件为能够在所述触摸板受到触摸时提供反映所在支撑部位所受应力连续数量变化信号的传感元件或敏感元件，并作为所述信号测量部分的组成部分；所述信号测量部分可以与所述装置内部的信号处理部分或外接的其他装置的信号处理部分相连接，该信号处理部分可以通过对所测的所述支撑部位所受应力信号数量或比例等进行的对比分析或计算处理，判断所述触摸板所受触摸力作用点位置或其所代表字符等信息；所述触摸板在其不同位置带有所需输入的不同字符的相应图形(3)，这些不同字符的相应图形所标示的不同区域构成代表不同字符的键位，所述触摸板表面可以带有与一些字符图形所在键位相对应的凸起(16)，所述的凸起是指其最高处高于某些相邻的键位之间的分界线或分界邻接部分。
可以看出，当触摸板受到触摸力时，决定各支撑部位或支撑部件所受应力比例的是触摸合力点的位置，而与接触面大小无关，因而如果对信号进行处理，其判断结果只能是触摸合力作用点位置，因而即使相邻的触摸位(键位)很小很近，密集分布，本装置也可以分辨，不容易误判，但是，键位越小越近，就越容易误按，本装置的键位不仅带有字符图形，特别重要的是，其分界线或分界邻接部分表面高度相对低陷，手指不容易触摸到这些部分，更容易触摸到键位靠近中间相对较高部分，避免误操作或误判，也可以明显改善手感，大大提高操作的准确性和速度。
所述装置的所述的应力(应变)传感元件或敏感元件可以是电阻式或电容式或电感式或电动势式或光电式传感元件或敏感元件。相关的应力测量、器件、处理、传输、模数转化、编码、接口、联机等均为现有技术(可参见有关应力或非电量电测技术的各种著作)，可在本装置中直接运用。
可以运用触摸板所受力和力矩平衡的力学原理来确定触摸点的位置，根据触摸板各支撑部位的分布位置或坐标以及各传感元件测量的应力值(即支撑力值)计算出各支撑部位支撑力(也可包括触摸板自身重力)合成的合力的作用线穿过触摸板表面的位置，此位置即与支撑力(可包括重力)合力相平衡的触摸力的作用点位置。此计算方法可以由所述信号处理部分或处理器按适当程序实现。
建议所述装置的触摸板可以为轻质刚性矩形板或带刚性底板的矩形板，其4个角附近可以各有1个带有应力(应变)传感元件或敏感元件的支撑部件，或各有一个具有支撑作用的应力(应变)传感器或敏感元件。
所述装置的触摸板的键位的主体部分可以是凸起的，凸起部分的中部也可以是平的或带凹陷的，凸起部分也可以是字符状或带纹状或点状粗糙表面的，不同键位凸起的形状或方式可以是不同的。这可以进一步改善手感，提高触觉分辨效果。
所述的触摸板或键位的某些部分可以带有弹性材料或弹性元件。这样，可以使手指击键时感到适度的下沉，便于控制力度，并提高动作舒适度，大大改善打字或输入的工作条件和效率。
所述装置的所述的触摸板可以具有适于触摸物滑动触摸的平滑表面(7)。当触摸物在触摸板表面滑动时，可以控制光标或进行书写手绘输入。可以适当安排程序，当触摸压力较小时，仅在显示屏上显示光标或笔划，当触摸压力大到一定数值时，意味着点击光标或该字符或词手写完毕，可以识别输入字符或词。
由于所述应力传感器的输出特性、触摸板、支撑部位或部件的形状或机械特性在生产或使用过程中有可能出现变化，影响键位输入的准确性，可能需要校正或调整。
为此，所述装置壳体上可以带可以进行校正或调整功能操作的按键(9)或旋钮或键位，该装置内部或外接装置可以带有信号处理部分，用以对所述信号测量部分提供的信号进行计算处理，判断触摸力作用点位置或所在键位，该信号处理部分可以具有校正或调整程序，适当操作上述按键(9)或键位令该装置或该部分处于校正或调整工作状态，而且触摸物的触摸力作用点位于某字符图形中心点或其他参考点时，该程序将自动把该处理部分此时判断的触摸力作用点位置或计算坐标与该字符图形(或键位)中心点或其他参考点原有或应有位置或原有计算坐标进行比较或校正或调整；所述按键或旋钮或键位也可以用来调整应力传感器或信号测量部分的信号。
所述装置的所述壳体还可以带有其他按键或键盘或触摸板，例如使用频率很高的部分字符输入或功能利用传统按键，其余字符利用较小的触摸板键盘。
所述装置可以具有音响信号或光学信号发生器，以提示所述触摸板所受触摸力的大小或受到触摸的键位或输入信息的不同，所述触摸板所受触摸力大小不同时，可输入不同的信息或指令或字符。
所述装置可以利用内部的或外接的信号处理部分对所述各支撑部位所受应力之和(即触摸力)或各传感元件或敏感元件测量值之和随时进行计算，当其等于或大于某些预定值时，上述信号发生器可以发出音响或光学信号，也可以此时的各应力值或各测量值及其比例作为判断触摸位置或相应字符的依据。当触摸力很小时，也可仅显示字符，稍大时，可输入字符，触摸力更大时，可输入大写字符或共用同一键位的另一种字符或指令或信息。
所述装置可以具有与所述的信号测量部分相连接的信号处理部分以及用于向外接的计算机或其他设备输送字符等信息的接口线路。
所述装置可以带有液晶或其他类型显示器(13)以及微处理器、存储器、接口等微型或便携式或手持式计算机或数据处理装置所需线路和元件。
所述装置也可以具有微型显示器以及无线电收发天线(14)、接收发射元件和线路、微处理器、存储器、拾音器、扬声器、电池等手持电话机或便携通讯设备所需元件和线路。
如上所述，由于应力传感器或传感元件的输出特性不是严格线性的而且可能发生漂移，因此对触摸点位置的计算常常要包括十分复杂的修正，如果这种漂移发生在使用期间，就会带来更多的麻烦，如输入错误，甚至相关技术无法以合理的方式解决。
为了解决这个问题，本发明提出了一种用于带多个键位的触摸板受到触摸时确定该触摸对应的输入字符或信息或指令的方法(简称方法I)，包括(i)令触摸板在其内侧或边缘附近若干(2个以上)不同位置具有几个可以平衡该触摸板所受触摸力的直接或间接支撑部位，全部或部分所述支撑部位或其所在支撑部件带有(或本身就是)应力传感元件，在触摸板受到触摸时，这些传感元件(或其所属信号测量部分)可以提供反映所在支撑部位所受应力(支撑力)连续数量变化的测量信号或数据；(ii)当触摸板受到触摸压力时，由触摸板所在系统的处理器或信号处理部分根据触摸板各支撑部位分布的几何位置或对应的坐标数据以及各支撑部位或部件的应力传感元件(或其所属信号测量部分)测出的支撑力(或其测量信号)的数值或比例，计算出各支撑力的合力(可考虑触摸板重力)作用点位置对应的计算坐标，该计算坐标就是与之平衡的触摸力作用点位置对应的计算坐标；所述计算坐标可以是但不要求一定是真实的几何坐标，但应该按一定规则与后者相对应或成比例，可以是数字或代码；(iii)预先选定触摸板各个键位某种或某些具有明显特征或分辨意义的点(包括位于或靠近键位中心的点，或者键位边界或分界线段的中点或端点或拐点或其接近点等)作为键位参考点；(iv)根据设计或制造参数计算出各键位参考点的计算坐标(即设计计算坐标)，或者按照(ii)根据各参考点受到实际触摸压力时各应力传感元件(或其所属信号测量部分)的测量信号分别计算得出各键位参考点实测的计算坐标，并将其在处理器或存储器等处列表存储，如果同一参考点实测的计算坐标与设计计算坐标有差异，可以用实测的计算坐标代替设计计算坐标存储，也可以用后来实测的计算坐标代替原来实测的计算坐标存储，也可以用某键位参考点附近参考点实测的计算坐标来推算该键位参考点的计算坐标并存储；如果各键位参考点的设计计算坐标或实测的计算坐标依该参考点所受触摸压力不同而有所不同，需要时可以将各键位参考点在各种触摸压力下的各计算坐标列表存储；(v)在触摸板受到触摸时，按照(ii)得到该触摸点相应的计算坐标，将其与存储的各键位参考点的计算坐标进行比较判断或简单比较判断，找到相应情况下(需要时可以是相应触摸压力下)最接近的一个或几个参考点，并根据其在所属或所邻键位的应有方位，确定该触摸点所在键位及对应的输入字符或信息或指令；其中所述简单比较判断是指当所选键位参考点为键位中心点时，从存储中该种参考点计算坐标里找到与该触摸点计算坐标距离最近的，该参考点所在键位即该触摸点所在键位，当所选键位参考点为键位边界或分界线段左上(或左下或右上或右下)角拐点时，从存储中该种参考点计算坐标里找到位于该触摸点计算坐标左上(或左下或右上或右下)方并且距离该触摸点计算坐标最近的，该参考点所在键位或该参考点右下(或右上或左下或左上)侧紧邻键位即该触摸点所在键位，当所选键位参考点为键位左(或右或上或下)侧边界或分界线段中点时，从存储中该种参考点计算坐标里找到位于该触摸点计算坐标左(或右或上或下)方并且距离该触摸点计算坐标最近的，该参考点所在键位或该参考点右(或左或下或上)侧紧邻键位即该触摸点所在键位；在通常情况下，尤其是键位不是特别多或传感器输出漂移不特别严重时，简单比较判断就可以令人满意。在需要时，也可以根据距离该触摸点计算坐标最近或较近的几个不同参考点的位置(计算坐标)或该触摸点与后者的相对位置，来计算或确定其所在键位以及所代表的字符或信息或指令。
上述的左或右是指其计算坐标的横坐标代数值较小或较大，上述的上或下是指其计算坐标的纵坐标代数值较大或较小。
上述方法I既适用于表面带有与键位相对应的凸起的触摸板，也适用于表面键位没有凸起的触摸板。
本发明还包括另外一种用于触摸板受到触摸时确定该触摸对应的输入信息或指令或字符的方法(简称方法II)，包括(i)令触摸板在其内侧或边缘附近若干(2个以上)不同位置具有几个可以平衡该触摸板所受触摸力的直接或间接支撑部位，全部或部分所述支撑部位或其所在支撑部件带有(或本身就是)应力传感元件，在触摸板受到触摸时，这些传感元件(或其所属信号测量部分)可以提供反映所在支撑部位所受应力(支撑力)连续数量变化的测量信号或数据；(ii)在触摸板所在系统中规定在触摸板受到有效触摸的触摸力值或单次触摸最大触摸力值处于各种不同范围时以及有效触摸的触摸力作用点位置不同时(或触摸力作用点的计算坐标不同时)所对应的特定信息或指令或字符；(iii)当触摸板受到触摸压力时，由触摸板所在系统的处理器或信号处理部分根据触摸板各支撑部位或部件的应力传感元件(或其所属信号测量部分)测出的各支撑力(或其测量信号)的数值计算出它们之和(可考虑触摸板重力)即与之平衡的触摸力值，当触摸力值或单次触摸最大触摸力值大于预定的最低限度值(该触摸为有效触摸)并处于上述各规定范围之一时，由处理器或信号处理部分根据触摸板各支撑部位分布的几何位置或对应的坐标数据以及当时各支撑部位或部件的应力传感元件(或其所属信号测量部分)测出的各支撑力(或其测量信号)的数值或比例，计算出各支撑力合力(可考虑触摸板重力)作用点位置或对应的计算坐标，该位置或该计算坐标即当时触摸力作用点位置或对应的计算坐标；(iv)根据有效触摸时的触摸力值或单次最大触摸力值所处范围以及当时触摸力作用点位置或对应的计算坐标，按照(ii)的规定确定该触摸对应的输入信息或指令或字符。
方法H是本发明的又一个重大进步，利用它可以在触摸板上同一位置输入两种以上不同信息或指令或字符，如触摸力过小时不显示，触摸力较小时字符或笔划仅仅在显示器上显示，力量较大时该字符才真正输入；又例如在所述的触摸板所述平滑表面手写输入时，触摸物的力量大到一定程度将指示处理器该字符已写完，识别程序可以开始；该方法利用力量的差别，也可以区别同一字母的大写或小写，也可以区别触摸是令光标显示移动还是点击光标，也可以用规定的力量指示相关装置或系统进入校正或调整工作状态。
本发明还在方法I的基础上提出了进一步的方法(简称方法III)，它还包括(i)规定触摸板每个键位受到每次有效触摸(触摸力值大于预定最低限度值)时其触摸力值或单次最大触摸力值处于不同范围时所对应的不同特定信息或指令或字符；(ii)当触摸板受到有效触摸时，处理器或信号处理部分不仅确定触摸力作用点位置对应的计算坐标所属键位，还确定或首先确定该次触摸的触摸力值(即触摸板各支撑部位支撑力之和)或单次最大触摸力值所处范围，并按照(i)确定该触摸对应的输入信息或指令或字符。
方法III是对方法I的进一步发展，利用它可以靠击键的力度在同一键位中输入不同的字符(如手机的号码还是文字，大写字母还是小写字母等等)，或区别是否工作、显示、输入或是否处于校正或调整状态。
本发明还提出了基于方法I或III的又一种方法，其特征在于还包括校正或调整所述键位参考点计算坐标的方法(简称方法IV)为触摸板所在系统安排程序，以协助实现以下调整操作，(i)可以操作功能按键或以其他方式使触摸板所在系统处于调整工作状态，用所要求的触摸力触压有关欲调整键位参考点或其附近处，如果该系统显示器显示字符或标示与该键位或其参考点相符，相关程序可以将此时实测的键位参考点计算坐标代替原来的计算坐标存储，(ii)也可以先操作触摸板或按键，使该系统显示器显示与欲调整键位参考点相符的字符或标示，再用所要求的触摸力触压该键位参考点或其附近处，并且提前或同时或随后操作功能按键或以其他方式使该系统处于调整工作状态，相关程序可以将此时实测的计算坐标作为显示器显示的字符或标示相应的键位参考点的计算坐标存储。
在实际使用中，某一个参考点的计算坐标调整准确后，可能会发现其键位的部分边界仍然有些偏差，如果调整时按压该参考点的位置稍微向反方向偏移一点，效果可能会更好。
从以上说明可以看出，本发明利用了根据几个支撑部位或元件所受应力的比例来判断触摸接触面合力点的位置的原理，因而无论接触面大小及形状如何，合力点的位置决定着输入信息，输入分辨率极高，允许触摸板上字符密集分布，而不受手指宽度的制约，本发明的标示字符的键位主体部分相对键位分界线或邻接部分是凸起的，甚至可以带弹性，大大改善了手指触感，便于盲打并提高输入速度；本发明还提出了方便有效可靠的触摸点位置的确定方法和相关校正调整方法，避免了应力传感器输出漂移的可能不利影响；本发明根据触摸力的不同来区分同一位置触摸所对应的不同输入信息的方法，十分有利于简化键盘及操作方法。相比之下，原有输入技术的触摸输入分辨率取决于手指或触摸物端部接触面的宽度或形状，限制了输入装置的小型化或微型化或输入速度。本发明技术比现有技术构造更简单，仅使用几个传感器，更适于微型化和降低成本，具有十分突出的效果。
图1为本装置的实施例1的放大的局部剖视示意图。
图2为本装置的实施例2的外观示意图。
图3为本装置的实施例3的外观示意图。
图4为本装置的实施例4的外观示意图。
其中，(1)为壳体，(2)为触摸板，(3)为字符的相应图形，(4)为支撑部位，(5)为支撑部件，(6)为应力(应变)传感元件，(7)为平滑表面，(8)为按钮，(9)为校正按钮，(10)为显示灯，(11)为音响口，(12)为外接电缆，(13)为显示器，(14)为天线，(15)为听筒孔，(16)为与键位相对应的凸起。
图5为关于各支撑力与合力分布的例子的示意图。
其中，F1、F2、F3、F4，x1、y1，x2、y2，x3、y3，x4、y4分别为各个支撑力及其作用点坐标，Fs，xs、ys为合力及其作用点坐标。
图6为实施例1、2的装置的电路原理框图。
其中，(21)为应力传感器，(22)为多路传输转换，(23)为A/D转换，(24)为接口，(28)为开关，(25)为微处理器和存储器，(26)为显示器，(27)为其他装置，其中虚线左边为所述信号测量部分，虚线右边为所述信号处理部分。
图7为基于所述方法I方法II方法III方法IV的一种工作流程图。
其中(31)为进入调整状态，(32)为显示相应参考点符号打开存储，(33)为按压参考点，(34)为测量计算触摸力值与坐标，(35)为给出设计计算坐标，(36)列表存储参考点计算坐标；(41)为开机，(42)为触摸，(43)为输入探测信号并寄存，(44)为计算触摸力与坐标，(45)为是否要确定键位，(46)为否，(47)为与存储坐标比较确定键位，(48)为确定字符或指令或点位。
具体实施例方式实施例1为本实用新型的一种用于微电脑等设备的微型外接输入键盘(见图1)，其大小与普通扑克牌相近。位于薄形壳体(1)上表面的触摸板(2)表面标示着各种需要输入的字符的图形(3)和相应键位(在图1中未全部标出)。其中多数键位中央主体部分是凸起的，并含有弹性材料。触摸板为矩形，由各个角下面的4个带有电容式应力传感元件(6)的支撑部件(5)通过支撑部位(4)支撑。当触摸板受到手指或笔尖的触摸时，四个应力传感器(属于信号测量部分)产生的应力信号由壳体内的信号处理部分处理，该处理部分可以根据左上、左下两个角所受应力之和与右上、右下两个角所受应力之和的比值确定触摸力作用点的横向位置，并根据左上、右上两个角所受应力之和与左下、右下两个角所受应力之和的比值确定触摸力作用点的纵向位置，并确定需要输入的字符或信息，该字符或信息信号将通过接口电路和外接电缆(12)传送到外接主机。当触摸力(4个角应力之和)达到或超过有效值或输入值时，显示灯(10)会发光，音响信号发生器通过音响口(11)发出声响，本装置可以对此时判断的字符进行显示或输入。本输入键盘带有开关等按钮(8)以及校正按钮(9)，并带有校正程序，当准确按压某键位中心参考点并同时按下校正按钮时，信号处理部分将按照程序存储该键位中心参考点此时实测的位置或计算坐标，并以此对以前存储的位置或计算坐标进行比较、修正或替换。这样，即使相关传感器的测量信号有少量偏差，也可以保证本装置正常工作。该输入键盘触摸板的左下位置有平滑表面(7)，可以在上面滑动指尖来移动光标或进行书写输入，按照所述方法II，可规定当指尖压力增大到一定程度时，意味着点击光标或该字符(字或词)书写完毕可由软件识别显示。
实施例2为本实用新型装置的一种袖珍电脑(参见图2)，它带有所述的触摸板(2)为微型，上面标示有各种字符键位(3)(图2仅绘出其中少部分)，还带有与实施例1相近的信号测量部分和信号处理部分，以及液晶显示器(13)、微处理器、存储器、接口等器件和线路，以及若干功能按钮(8)、校正按钮(9)和显示灯(10)及音响口。该电脑小于普通书本，输入触摸板上的键位数目达60个，但按照所述方法III，可利用手指压力的区别，在同一键位上触压来显示或输入某大写或小写字母，或其他两三种不同字符或指令，适于单手操作，携带方便。
本发明装置的实施例3为另一种袖珍电脑(参见图3)，其结构和功能与实施例2相近，但其用于输入的触摸板(2)接近直角三角形(斜边有缺口)，3个带传感器的支撑部件分别位于3个角端部附近。其触摸板上有80个字符图形和平滑表面(图3上未绘出)。
本发明装置的实施例4为一种袖珍手持电话机(参见图4)，带有微型触摸板(2)、液晶显示器(13)、按钮、天线(14)、听筒、话筒以及所需的接收发射元件或线路、微处理器、存储器、电池等，其触摸板表面的键位除了标示有阿拉伯数字较大较显著图形外，还标示有字母等文字输入用符号和操作符号，不需要多个字符共用一个触摸位置，因而用该电话机传送短信息或上互联网十分方便。
上述装置和方法都需要根据各应力传感器的信号来确定触摸点的位置，下面说明一种可能的具体方式在触摸板所在几何平面内设置X轴Y轴，根据各支撑部位的位置确定各支撑力F1、F2、F3、F4作用点的坐标x1、y1，x2、y2，x3、y3，x4、y4，再根据各支撑力相对于Y轴的力矩之和(F1x1+F2x2+F3x3+F4x4)以及相对于X轴的力矩之和(F1y1+F2y2+F3y3+F4y4)分别等于合力的力矩(F5x5)以及(F5y5)，按下面公式可以计算出合力作用点的坐标x5、y5F5＝F1+F2+F3+F4；F5x5＝F1x1+F2x2+F3x3+F4x4；F5y5＝F1y1+F2y2+F3y3+F4y4。
在本例中触摸板为微型轻质，不考虑其重量，以上合力作用点坐标即为触摸点坐标。当支撑部位少于或多于4个时，仍可以用类似方法计算。
其中的力或坐标不一定是力学值或几何值，可以是对应的信号或数据。
图6的电路原理框图中虚线左边部分适于实施例1的电路，图6框图整体适于实施例2的电路。有关电路细节如上文所述，均为已有公知技术。
图7的工作流程也适合于上述的几种实施例的装置。
其中右侧代表出厂前或使用期间对上述装置的调整或校对工作流程(方法II可不包括这部分流程)在出厂前可以根据设计参数计算出相关各参考点的计算坐标(35)存储；一般来说，先通过调整按钮使装置或系统进入调整状态，令显示器显示出需要调整的符号，相关存储地址打开，再按压触摸板上需要调整的键位参考点，此时处理器将利用应力传感器信号测量计算出该触摸力值所在范围与该参考点计算坐标，并列入参考点计算坐标存储表备用。图7的左侧为信息输入工作流程开机后点击触摸板，将传感器测量信号(或最大值)输入并寄存，再由此计算出该触摸力值(或最大值)和作用点计算坐标，如果该触摸不是为了确定键位(而是为了输入图形或移动光标)，则由(46)直接进入(48)确定输入信息，否则进入(47)，与(36)列表存储的参考点计算坐标进行比较判断，确定该触摸所在键位，进一步确定所输入字符或信息或指令。
本发明装置的实施例5为一种可以戴在手腕上的微型电话机，与实施例4相近，但体积小得多，其壳体上带有腕带或连接腕带的架或杆或其他结构或元件。
本发明装置的实施例6为一种可以戴在脖子上的微型电话机，其壳体上带有项链或项带，或带有环或孔或其他连接结构或元件。
权利要求
1.一种具有字符等信息输入功能的装置，由壳体、供输入时接受触摸物触摸的触摸板以及相应的信号测量部分等组成；本发明的特征在于所述装置在该触摸板内侧或边缘附近若干(2个以上)不同位置具有几个可以平衡该触摸板所受触摸力的直接或间接支撑部位，全部或部分所述支撑部位或其所在支撑部件带有(或本身就是)应力(应变)传感元件或敏感元件；该传感元件或敏感元件为能够在所述触摸板受到触摸时提供反映所在支撑部位所受应力连续数量变化信号的传感元件或敏感元件，并作为所述信号测量部分的组成部分；所述信号测量部分可以与所述装置内部的信号处理部分或外接的其他装置的信号处理部分相连接，该信号处理部分可以通过对所测的所述支撑部位所受应力信号数量或比例等进行的对比分析或计算处理，判断所述触摸板所受触摸力作用点位置或其所代表字符等信息；所述触摸板在其不同位置带有所需输入的不同字符的相应图形，这些不同字符的相应图形所标示的不同区域构成代表不同字符的键位，所述触摸板表面带有与一些字符图形所在键位相对应的凸起，所述的凸起是指其最高处高于某些相邻的键位之间的分界线或分界邻接部分。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于所述的触摸板的键位的主体部分可以是凸起的，凸起部分的中部也可以是平的或带凹陷的，凸起部分也可以是字符状或带纹状或点状粗糙表面的，不同键位的凸起的形状或方式可以是不同的。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述的触摸板或键位的某些部分带有弹性材料或弹性元件。
4.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述的触摸板具有适于触摸物滑动触摸的平滑表面。
5.按照权利要求1所述的装置，其特征在于该装置壳体上带可以进行校正或调整功能操作的按键或旋钮或键位，该装置内部或外接装置带有信号处理部分，用以对所述信号测量部分提供的信号进行计算处理，判断触摸力作用点位置或所在键位，该信号处理部分可以具有校正或调整程序，适当操作上述按键或键位，令该装置或该部分处于校正或调整工作状态，而且触摸物的触摸力作用点位于某键位中心点或其他参考点时，该程序将自动把该处理部分此时判断的触摸力作用点位置或计算坐标与该字符图形(或键位)中心点或其他参考点原有或应有位置或原有计算坐标进行比较或校正或调整；所述按键或旋钮或键位也可以用来调整应力传感器或信号测量部分的信号。
6.按照权利要求1所述的装置，其特征在于其壳体还带有其他按键或键盘或触摸板。
7.按照权利要求1所述的装置，其特征在于该装置具有音响信号或光学信号发生器，以提示所述触摸板所受触摸力的大小或受到触摸的键位或输入信息的不同，所述触摸板所受触摸力大小不同时，可输入不同的信息或指令或字符。
8.按照权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的装置，其特征在于该装置具有与所述的信号测量部分相连接的信号处理部分以及用于向外接的计算机或其他设备输送字符等信息的接口线路。
9.按照权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的装置，其特征在于该装置带有液晶或其他显示器以及微处理器、存储器、接口等微型或便携式或手持式计算机或数据处理装置所需线路和元件。
10.按照权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的装置，其特征在于该装置具有微型显示器以及无线电收发天线、接收发射元件和线路、微处理器、存储器、拾音器、扬声器、电池等手持电话机或便携通讯设备所需元件和线路。
11.一种用于带多个键位的触摸板受到触摸时确定该触摸对应的输入字符或信息或指令的方法，包括(i)令触摸板在其内侧或边缘附近若干(2个以上)不同位置具有几个可以平衡该触摸板所受触摸力的直接或间接支撑部位，全部或部分所述支撑部位或其所在支撑部件带有(或本身就是)应力传感元件，在触摸板受到触摸时，这些传感元件(或其所属信号测量部分)可以提供反映所在支撑部位所受应力(支撑力)连续数量变化的测量信号或数据；(ii)当触摸板受到触摸压力时，由触摸板所在系统的处理器或信号处理部分根据触摸板各支撑部位分布的几何位置或对应的坐标数据以及各支撑部位或部件的应力传感元件(或其所属信号测量部分)测出的支撑力(或其测量信号)的数值或比例，计算出各支撑力的合力(可考虑触摸板重力)作用点位置对应的计算坐标，该计算坐标就是与之平衡的触摸力作用点位置对应的计算坐标；(iii)预先选定触摸板各个键位某种或某些具有明显特征或分辨意义的点(包括位于或靠近键位中心的点，或者键位边界或分界线段的中点或端点或拐点或其接近点等)作为键位参考点；(iv)根据设计或制造参数计算出各键位参考点的计算坐标(即设计计算坐标)，或者按照(ii)根据各参考点受到实际触摸压力时各应力传感元件(或其所属信号测量部分)的测量信号分别计算得出各键位参考点实测的计算坐标，并将其在处理器或存储器等处列表存储，如果同一参考点实测的计算坐标与设计计算坐标有差异，可以用实测的计算坐标代替设计计算坐标存储，也可以用后来实测的计算坐标代替原来实测的计算坐标存储，也可以用某键位参考点附近其他参考点实测的计算坐标来推算该键位参考点的计算坐标并存储；如果各键位参考点的设计计算坐标或实测的计算坐标依该参考点所受触摸压力不同而有所不同，需要时可以将各键位参考点在各种触摸压力下的各计算坐标列表存储；(v)在触摸板受到触摸时，按照(ii)得到该触摸点相应的计算坐标，将其与存储的各键位参考点的计算坐标进行比较判断或简单比较判断，找到相应情况下(需要时可以是相应触摸压力下)最接近的一个或几个参考点，并根据其在所属或所邻键位的应有方位，确定该触摸点所在键位及对应的输入字符或信息或指令；其中所述简单比较判断是指当所选键位参考点为键位中心点时，从存储中该种参考点计算坐标里找到与该触摸点计算坐标距离最近的，该参考点所在键位即该触摸点所在键位，当所选键位参考点为键位边界或分界线段左上(或左下或右上或右下)角拐点时，从存储中该种参考点计算坐标里找到位于该触摸点计算坐标左上(或左下或右上或右下)方并且距离该触摸点计算坐标最近的，该参考点所在键位或该参考点右下(或右上或左下或左上)侧紧邻键位即该触摸点所在键位，当所选键位参考点为键位左(或右或上或下)侧边界或分界线段中点时，从存储中该种参考点计算坐标里找到位于该触摸点计算坐标左(或右或上或下)方并且距离该触摸点计算坐标最近的，该参考点所在键位或该参考点右(或左或下或上)侧紧邻键位即该触摸点所在键位；在需要时，也可以根据距离该触摸点计算坐标最近或较近的几个不同参考点的位置(计算坐标)或该触摸点与后者的相对位置，来计算或确定其所在键位及所代表字符或信息或指令。
12.一种用于触摸板受到触摸时确定该触摸对应的输入信息或指令或字符的方法，包括(i)令触摸板在其内侧或边缘附近若干(2个以上)不同位置具有几个可以平衡该触摸板所受触摸力的直接或间接支撑部位，全部或部分所述支撑部位或其所在支撑部件带有(或本身就是)应力传感元件，在触摸板受到触摸时，这些传感元件(或其所属信号测量部分)可以提供反映所在支撑部位所受应力(支撑力)连续数量变化的测量信号或数据；(ii)在触摸板所在系统中规定在触摸板受到有效触摸的触摸力值或单次触摸最大触摸力值处于各种不同范围时以及有效触摸的触摸力作用点位置不同时(或触摸力作用点的计算坐标不同时)所对应的特定信息或指令或字符；(iii)当触摸板受到触摸压力时，由触摸板所在系统的处理器或信号处理部分根据触摸板各支撑部位或部件的应力传感元件(或其所属信号测量部分)测出的各支撑力(或其测量信号)的数值计算出它们之和(可考虑触摸板重力)即与之平衡的触摸力值，当触摸力值或单次触摸最大触摸力值大于预定的最低限度值(该触摸为有效触摸)并处于上述各规定范围之一时，由处理器或信号处理部分根据触摸板各支撑部位分布的几何位置或对应的坐标数据以及当时各支撑部位或部件的应力传感元件(或其所属信号测量部分)测出的各支撑力(或其测量信号)的数值或比例，计算出各支撑力合力(可考虑触摸板重力)作用点位置或对应的计算坐标，该位置或该计算坐标即当时触摸力作用点位置或对应的计算坐标；(iv)根据有效触摸时的触摸力值或单次最大触摸力值所处范围以及当时触摸力作用点位置或对应的计算坐标，按照(ii)的规定确定该触摸对应的输入信息或指令或字符。
13.按照权利要求11所述的方法，其特征在于还包括(i)规定触摸板每个键位受到每次有效触摸(触摸力值大于预定的最低限度值)时其触摸力值或单次最大触摸力值处于不同范围时所对应的不同特定信息或指令或字符；(ii)当触摸板受到有效触摸时，处理器或信号处理部分不仅确定触摸力作用点位置对应的计算坐标所属键位，还确定或首先确定该次触摸的触摸力值(即触摸板各支撑部位支撑力之和)或单次最大触摸力值所处范围，并按照(i)确定该触摸对应的输入信息或指令或字符。
14.按照权利要求11或13所述的方法，其特征在于还包括校正或调整所述键位参考点计算坐标的方法为触摸板所在系统安排程序，以协助实现以下调整操作，(i)可以操作功能按键或以其他方式使触摸板所在系统处于调整工作状态，用所要求的触摸力触压有关欲调整键位参考点或其附近处，如果该系统显示器显示字符或标示与该键位或其参考点相符，相关程序可以将此时实测的键位参考点计算坐标代替原来的计算坐标存储，(ii)也可以先操作触摸板或按键，使该系统显示器显示与欲调整键位参考点相符的字符或标示，再用所要求的触摸力触压该键位参考点或其附近处，并且提前或同时或随后操作功能按键或以其他方式使该系统处于调整工作状态，相关程序可以将此时实测的计算坐标作为显示器显示的字符或标示相应的键位参考点的计算坐标存储。
全文摘要
一种具有字符信息输入功能的装置和方法，为用于微型计算机、手机、键盘等设备的技术，可以避免现有输入装置体积过大或按键数目过少使用不便的缺点。本发明由壳体、供输入时接受触摸的带有各种字符图形凸起键位的触摸板以及相应的信号测量部分等组成，在触摸板内侧或边缘附近若干不同位置具有几个可以平衡触摸力的支撑部位，该部位或其所在支撑部件带有(或本身就是)应力(应变)传感元件或敏感元件，根据这些元件的测量信号的变化，内部或外接的信号处理部分经过对比分析或计算处理可判断触摸力作用点的位置及所代表字符或信息。本发明的装置和方法允许触摸板上大量字符图形或键位密集分布，有利于相关装置的袖珍化，提高输入效率并降低成本。
文档编号G06F3/02GK1514341SQ0315379
公开日2004年7月21日 申请日期2003年8月21日 优先权日2003年3月27日
发明者刘二中 申请人:刘二中