专利名称：具有轻触检索-按压确认功能的信息输入装置及方法
具有轻触检索-按压确认功能的信息输入装置及方法本发明涉及包括移动通讯用户终端设备(手机)、电子书籍等在内的手持信息设 备的信息输入与控制装置与方法。随着以电脑为代表的电子信息处理设备与以手机为代表的现代个人通讯设备的 兴起，尤其是第三代(3G)移动通讯的逐步推广，个人手持信息设备以功能强大的现代电子 技术为基础，正在普及并向复杂使用要求方向发展。提升手机等手持信息设备的数据包括 输入、编辑与存储在内的处理能力具有明显的市场需求。如何使得包括手机在内的手持信息设备具有，或者接近电脑(手提电脑或者台式 电脑)综合数据服务能力，瓶颈不在手机或者其他手持信息设备的内部存储与处理能力方 面，而是在人机界面方面。即使手持设备的存储与处理能力目前还存在不足，然而，根据摩 尔定律，预计不久就会得到改进。然而，手持设备在人机界面方面，则存在明显的弱点与限 制。显而易见，电脑有大而灵活的键盘，独立而清晰的显示器。而手持设备(如手机)由于 其的便携性要求限制了手机的尺寸，从而使手机不可能设置与电脑相似的功能齐全而相对 独立键盘、鼠标与屏幕。目前，人们为改进手机输入与控制性能进行多种尝试。为了改进手持信息设 备的输入功能，人们已经进行了广泛而深入的的尝试。01142379. X( —种手机键盘的 改进方法)，03103200. 19(移动手机的旋转键盘)，99106421. 6 (可外接键盘的手机)， 200710176643. 1 ( 一种带有自定义键盘的手机)，200710188580. 1 (通过手机触摸屏上显示 的虚拟双拼键盘输入汉字)，200810054699. 4 ( 一种高效率手机键盘)，200720119055. X ( 一 种手机键盘)，03149575. 3 ( 一种微型电脑和手机显示和键盘方案)等许多专利申请提出了 手机信息输入的改进方案。经过人们长期努力，人们已经开发了多种输入方式的手持信息设备。在一些手机 中，类似于电脑，人们通过翻盖或者滑盖方式，为手持设备在显示屏下方配备了包括26字 母与10个数字在内的微型键盘，以使手机具有比较全面的数据输入能力。然而，由于便携 性带来的空间限制，该键盘比较小，难以如同电脑的标准键盘那样使用方便。而且，手持设 备通常需要在无须台子(桌子)手持状态下使用，包括小键盘的手持设备往往需要两只手 才能完成信息输入操作，一只手手持设备，另一只手操作键盘，不但不够方便，而效率也不高。目前手持设备信息输入另一个方向是键盘与屏幕显示综合。在屏幕显示的键盘上 完成信息输入工作。然而这种输入方法影响显示。如果手机正在在先(在线)播放视频信 号(新闻或者故事片)，即使可以跌价(重叠加载)上键盘显示(这本身就影响影视图像效 果)，手动操作肯定掩盖屏幕显示，因而进行字母或者数字输入必将影响影视图像(视频) 的观看。本发明的目标是，在不影响或较少影响手持信息设备显示与输出功能前提下根据 人手的手指分布与动作特点，主要利用手持设备侧面与后面的空间，开发手持信息设备信 息输入与控制功能。与本发明相关的基本物理结构是，对于右手型手持设备而言，在其左侧上端设置一个与食指对应的握持-轻触(或感应)按钮2，在握持按钮2的下方，设置有三组共6只 复合键，顺序为中指键组3、无名指键组4与小指键组5，共6个信息输入键，分别是中指上 键31，中指下键32，无名指上键41，无名指下键42，小指上键51，小指下键52。上述复合键具有外小下大台体的形状。复合键均应当包含适当的轻触-响应(或 感应)检测电路，当手指接触到这些键时，与之相连的检测电路即可检测到，并将该键的状 态定位于“ 1，，状态；如果手指不接触键，则设备可将该键定位于“0”状态。在这些键在应当具有轻触-响应(或感应)检测电路以根据手指是否接触键确定 键的不同状态(0或1)的同时，在键的适当部位应当设置另外一路与普通键盘中的键相同 的按压-导通的按键电路。在小指键组5的下方设置小指辅助按钮53。在设备的顶端左侧设置食指握持按钮22，在设备的右侧上部设置拇指按钮1，在 拇指按钮的下方设置一组导航键12。在手持设备的后面左上方设置一个触摸板21。设备正面设置显示屏幕6。与目前流行的手机相比，在设备的取消了与屏幕争空间 的数码键与控制(导航)键。在显示屏幕6中，设置有三个可屏蔽(即可关闭)显示小区， 与中指键组对应设置可屏蔽的显示小区为63，与无名指与小指键组对应的可屏蔽显示小区 分别为64与65。为了合理利用显示屏幕6，可以将三个显示小区设置在屏幕的下方，分别 为 63a，64a，65a0通过上述键与触摸板以及可屏蔽的显示小区，可以对手持设备进行信息输入与控 制操作。使用该右手型设备进行字符(或者数码)信息输入时，首先用右手的食指与拇指 分别接触按钮2与按钮1，握持设备，按钮2被按下后，设备即被默认为字符信息输入状态。一次信息输入(输入一个字符)操作通过中指对键组3、无名指对键组4与小指对 键组5的同时操作，经过字符检索(包括可选择显示)与确认两个阶段完成。在字符信息输入的第一阶段，即字符检索阶段，通过中指、无名指与小指与对应的 3键组，4键组与5键组电(磁)学轻触(或感应)的不同组合实现。对于中指而言，与上键31，下键32的接触状态总计有四种中指与键31、32均不接触；中指接触键31;中指同时接触键31与键32 ；中指接触键32。由此可以看出，键组3根据与中指轻触状态可以分别处于00，10，11,01四种不同 状态。无名指与键组4，小指与键组5的情形与中指与键组3的组合关系相同，也各有四 种状态。这样，三个手指与对应的键组接触状态的组合总计有4的3次方、即64种不同的 组合状态。对于每一种具体的组合状态，在三个与中指、无名指与小指对应的显示小区63、 64与65中可以分别显示一种字符(或字符组合)。这样，上述三个手指、六个键与三个显 示小区总计可以显示3*64 = 192种字符(字符组合)。由手指与不同键接触的组合对应的字符可以分别显示在对应的显示小区上。这些显示小区应当是可屏蔽的，当用户熟练轻触检索-按压确认键操作以后，即可关闭这些显 示小区。如果显示小区上的字符符合字符输入要求，则进行字符输入的第二步，对应的手 指按动并接通键的的按压-导通电路，确定一个字符的输入。值得说明的是，在上述00，10，11，01四种状态中，手指与两个键均不接触的00状 态是不能完成按压-导通电路的接通操作，因为一旦按压，手指与键接触，键即退出00状 态。对中指而言，可以完成按压-导通操作的是三种手指与键接触(轻触)状态，与31 接触(10)，与32接触(01)以及同时与31、32接触(11)的状态，而无名指与41，42是否接 触的所有四种状态(00，10，11，01)均可以与中指的三种有效状态(10，11，01)形成有效的 组合。类似地，小指的与51、52键所构成的四种不同状态(00，10，11，01)也可以与中指的 三种有效状态构成不同状态的有效组合。这样，联合无名指与小指与相应键不同接触状态 的组合，中指可以完成键的按压-导通操作的个状态总计为3*4*4 = 48个，另外16个中指 与键31、32均不接触的组合状态则无法完成按压-导通操作。运用上述对中指分析相类似的分析，可以得到，无名指与小指也可以完成键的按 压-导通操作的状态也各为3*4*4 = 48个。这样，三个手指最多可以实现144个字符的检索与确认。中指，无名指与小指与相应的键组轻触状态组合按顺序可以用(A1A2，B1B2，C1C2)形 式表示。按动确认动作可以用在相应的单元下加下划线方式表示。例如中指接触上键(10)， 无名指接触上下两个键(11)，小指接触下键，则其组合状态为(10，11，01)，在上述组合状 态下，有三种可操作的确认的选择分别是(10,11,01), (10,11,01), (10，11，肚)，分别对应 于中指按动键，无名指按动键与小指按动键的过程。两个手指同时按动键可以用于表示一些复杂的输入状态，在本发明申请不做深入 研究。为了适合处于自然握持状态的手指的上下移动，中指的键组中32键的位置应当 高于31，无名指键组中42键的位置应当高于键41的位置，而小指键组中51键的位置与52 基本持平。同时，为了避免中指轻触31时误触32，从而使输入的10状态误操作成11状态，应 当使键组312与322，412与422，512与522所在侧面与中指的手指尖基本保持垂直。这要 求安装上述键的设备左侧面与设备的正面偏离垂直而选择适当夹角(如与正面形成70度 夹角)。食指离开按钮2，31-52六个键即退出字符检索与输入状态。这时，如果食指不接 触键22，使22处于悬空状态，则手持设备应处于信息处理与控制状态，此时键31与32可以 转变为设备的握持键，与拇指以及拇指掌骨握持设备。键组4与键组5则可转变为(鼠标 的)左击与右击键，移动与触摸板接触的食指，既可以移动光标。通过食指、无名指与小指 组合使用触摸板与键组4与键组5，即可以实现鼠标在手持设备上的各种操作功能。如果食指与顶部的按钮22接触，则使输入界面进入拇指控制的导航状态。这时， 拇指需要离开设备，在导航键12上进行导航操作。这时，设备的握持状态通过食指、小指与 拇指的掌骨实现。
上述是右手型手持设备，类似地可以设计出左手型设备。由于上述结构基于单手操作设计的，而且每个手指具有比较复杂而频繁的操作任 务，容易发生脱手的误操作。为了避免脱手的误操作导致手持设备坠地引起的损坏，应当为 手持设备安排保护绳与指环或者腕环(戴在手腕上的环)。当手持设备脱落，保护绳将手持 设备吊挂在指环上，避免设备坠落地面而损坏。保护指环不宜戴在在食指上，因为食指在进 行控制的时候需要进行比较复杂的运动。如果设置指环，应当套在中指或无名指、小指上，因为中指无论在输入还是在控制 操作中的位置比较比较固定。可以预期，中指、无名指与小指所对应的6个键具有比较大的操作量，所以应当按 照易损件设计，应当做成适当形式的接插件，以便于进行更换。由于本发明根据手持设备的手持特点，高效率地组合了设备手持与信息输入及控 制的各种操作，提高了操作效率。尽管食指有握持、确认输入状态，移动光标等不同盲操作， 但是这些操作在三个不同位置上，所以可以避免误操作。中指，无名指与小指的操作也在盲区，但是每个手指只控制两个键，并适当选择位 置，也容易确认位置以避免出错。三个手指与对应的三组计6个键(以及三个显示小区) 最多可以完成144种字符选择与确认，应当认为，在适当熟练的情况下，本发明已经可以满 足基本字符高速准确输入的需求。—般说来，为中指与无名指每组设置三个键，可以实现6种输入状态检索，小指按 钮组仍维持两个按钮，应当是可行的，这时，三个手指可以实现3*144 = 432种字符(状态) 的检索。应当在一些特殊场合中有应用，本说明书不做深入探讨。由于上述输入操作可以盲操作，而其键以及触摸板与手持设备的正面不直接相 关，所以位于正面的手持设备的屏幕面积并不受手持位置与输入键位置与尺寸的直接限 制。所以不必要求输入侧面(手持位置)与显示屏幕一致性，即可以根据显示与输入不同 要求分别设计屏幕与输入结构的尺寸。屏幕6a比手持与输入的侧面位置所限定的位置更大一些。在屏幕比输入侧面更大情况下，输入侧面已经不影响设备的外形，所以可以突破 输入侧面为一个平面的前提，并根据手指的长度等特点设计输入侧面的形状。例如，由于中 指更长一些，所以，与中指对应的输入键比其他键的位置更突出一些。本发明将输入与控制从手持设备的正面转移到了侧面或者后面，不但可以使手持 设备的显示更加宽大清晰，而且可以使输入与控制更为方便与高效，从而使手持设备更方 便实用。
图1具有复合信息键的信息设备在在手持状态下工作的示意图；图2为食指与拇指握持信息设备的示意图；图3为在侧面设置复合键手持信息设备示意图；图4为显示小区在在显示屏上不同位置的示意图；图5为具有侧后面输入结构的宽屏手持设备使用示意图；图6为食指操作触摸板以移动光标的示意图；图7为位置与倾角做出调整的键侧面示意图；图8为电阻型轻触键检索采样电路示意图。
如图8所示，复合键如果采用电阻型轻触检索采样电路，则可以主要包括导电的 键体31g，弹性绝缘体31a，按压确认电键31b，按压确认电极31c、31d，引线31e与轻触检索 输出31f，电源为Ec。手持设备的外壳接地。当键体31g悬空，31e将高电平送如检测电路， 经过电路(非门)倒相，检索输出电路31f输出低电平。如果手指接触键体31g，则手指将 外壳的地电平传导至31e，则31f输出高电平。按压键体，使31b连接31c与31d，可输出确认信号。31与32 (示意图中未画出) 的按压确认电键电路应当处于或门状态。上述发明可以用于3G手机设计。如图6所示，由于无须在表面设置键盘，则可在 手机的前面设置一个比较大且接近正方形的(彩色液晶)显示屏。在该显示屏的上方可以 (通过软件系统)开设一个图象(影视)窗口，而在下方可以另外开设2到3个小窗口，分 别处理文字聊天，文档输入等操作。对于3G手机而言，单手指轻触键有(边，00,00)，(Π, 00,00)，(01,00,00)与(00， 10,00)等9种状态，可用于输入1-9阿拉伯数字的检索与输入。三手指全接触按钮，即(A1A2，B1B2，C1C2)状态序列中无“00”状态计33，即27种状 态，每个状态在确认时有三种选择，则三个手指在全不悬空的状态下，可以检索81个字符 或者指令。在安排沈英文字母、30种主要常用标点符号的检索以外，还可以安排一些指令 的检索。例如，三个手指与六个相应按钮都接触的状态(11，11，11)可以定义为设备的握持 状态，，(11,11,11) (11,11,11)与(11，11，11)均不对应有效的字符的输入。此外还可以定义几个导航键，(旦，11，00)可定义为光标上移操作，而(00，11，11) 可定义为光标下移操作，(11，丛，11)可定义为光标右移操作，(11，近，11)可定义为光标左 移操作。如果采用双拼音输入法输入汉字，输入声母以后，以按动的键为中心进行韵母的 检索，可检索最多达48个韵母，该数量应当符合应用要求。
权利要求
1.一种手持信息设备的信息输入与控制装置，其特征在于在设备侧面设置有分别与中 指、无名指与小指分别对应设置三组同时具有轻触-检索与按动-接通的复合功能键，每组 复合键在显示屏上对应一处可选择开启的显示小区，在设备的显示屏上对在设备侧面设置 有与食指对应的食指按钮与在设备反面设置的触摸板。
2.根据权利要求1，信息输入分为检索显示与确认两个阶段。
3.根据权利要求1，与中指、无名指与小指对应的每组复合功能键为上下两只，三组共 计六只。
4.根据权利要求1，当食指通过食指按钮与拇指握持信息输入设备时，设备处于与中 指、无名指与小指相对应的各组合键信息输入状态。
5.根据权利要求4，在信息输入的检索阶段，根据中指、无名指与小指与对应键组中各 键不同接触状态选择三个不同的字符或指令，并可在三个对应的显示小区中显示。
6.根据权利要求4，当三个显示小区中的一个显示了符合要求的字符或指令后，中指、 无名指与小指中与符合要求的显示小区相对应的一个手指则按动键，确认一个字符或指令 的输入。
7.根据权利要求1，当食指离开食指键后，手持信息设备退出字符或指令输入状态，中 指键组即成为握持按钮，食指在触摸板上移动即可移动显示屏上的光标，无名指键组与小 指键组则完成鼠标的左击键与右击键盘功能。
8.根据权利要求1，手持信息设备设有防止脱落坠地的保护绳与指环或腕环。
全文摘要
根据手持设备的握持特点，在收集或者其他手持信息设备的侧面安装三组由比较少、可盲操作、具有轻触与按动功能的复合按钮，并且辅助以食指按钮，通过轻触字符检索，按动确认的方式实现与标准键盘相近的字符输入功能。在手持设备的反面安装触摸板，辅助以对复合按钮的适当操作，可以在手持设备的实现与鼠标功能的相接近的信息处理与控制操作。
文档编号G06F3/023GK102053716SQ20091022118
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月31日 优先权日2009年10月31日
发明者刘本林, 刘步山, 刘溪清, 王恕, 王正, 王琼, 赵立明 申请人:刘本林