输入装置的制作方法

专利名称：输入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种信息输入装置，更具体地说，涉及一种可以大大减少按键数目和键盘尺寸的小型键盘。
背景技术：
数据输入是各种电子设备的必备功能，在目前大部分的输入方法中，键盘输入在速度和准确度方面仍然处于领先地位。随着电子设备不断小型化，输入设备也在不断缩小尺寸。
现有技术中，键盘的小型化存在着一定的限制。首先，为了使用户可以方便地用手指进行输入，按键的尺寸不能太小，按键太小则不是无法用手指操作，就是容易产生误操作。其次，为了能够输入足够数字以及字符，就要保证键具有足够多的数量的按键。为二方面制约着键盘的小型化进程。
标准键盘一次只能击打一个键，假如一个音节用两个键即可完成录入，要以120字/分的速度录入汉语的音节，每分钟需要击键240次，每秒钟需要击键4次，这已经不是普通人所容易达到的了；而且手指极易疲劳，不能长时间工作。
目前市场上存在一种速录机，可以实现小型化的键盘尺寸和快速记录相结合。如图9所示，示出了速录机专用键盘的设计。
速录机的专用键盘，如图所示，分左、右两部分，各12个键位，其键位码的安排，两边一样，均采用大写的拉丁字母印刷体。左边的键位码供左手用，右边的供右手用，左、右两手控制的键位码，各包括4个声码(B、D、Z、G)，6个韵码(I、U、N、E、A、O)和两个功能码(X、W)。“X”也兼作声码的组合码。
键位码的读音如下

键位码是按照一定的顺序排列的，将“X”、“B”排列在最前面，并按照“从上到下，从中间到两边”的原则进行排列。其顺序依次为X B D Z G W I U N E A O键位码的排列顺序是固定不变的，总是按顺序自左至右书写。但是，为了照顾认读习惯，凡是“N”、“A”同时出现的，还是写作“AN”。左、右两手控制的键位码，各包括声母编码(声码)、韵母编码(韵码)和功能码(X、W)。
下面描述速录机编码的设计原则。以其声码的设计原则为例。
1.编码方案编制声码所用的键位码本身就是声码的只有4个，即“B(bu)”、“D(de)”、“Z(zhi)”、“G(ge)”，其余的都要靠这些键位码相互组合来构成。
全部21个声码的编码如下

码共有21个声码，所有声码都有固定的读音，与一个固定的音节码相对应，这便是声码所代表的音节码，可以通过单独击打声码来输入。这一点与汉语拼音有所不同，汉语拼音的声母，虽然也都有固定的读音，但那是为了交流的方便，使不发音或发音很微弱的声母能够读出声来，不能单独为汉字注音。
2.键位码和指法声码使用的键位码主要是“X”、“B”、“D”、“Z”、“G”，个别的声码用到了“I”和“U”，这些都是排列在前面的键位码。构成声码的键位码主要靠拇指和食指进行击打，有个别声码用到了中指。
对于其韵码来说，用到的键位码是“I”、“U”、“N”、“E”、“A”、“O”，相对于声码来说，这些键位码的序列是靠后的，符合汉语拼音声母在前、韵母在后的拼缀规范。构成韵码的键位码靠中指、无名指、小指来击打，以较灵活的中指使用频率最高。
速录机的多键并击原则构成每个码的所有键位码都要求并能够用单手的一次击键动作全部并击按出，而不是像标准键盘那样是依次击打每一个键，这就是速录机的“多键并击”原则，也是其指法与众不同的特点和高速击打的基础。
但可以看到，为快速地录入，该速录机键盘需要调动全部手指在降低操作的灵活性的同时，也限制了键盘尺寸的进一步小型化。而且，通过分析上述速录机键盘可知，尽管其可以比传统键盘高效快速地输入字符，采用多键并击的击键方式，双手并击一次可以完成两个音节码的录入，但由于其按键排列较单调，存在着误操作和操作不简便以及快速输入需要长时间训练的缺陷。

发明内容
为此，本发明提出一种新型信息输入装置，与现有技术的键盘相比，具有更小的按键数和尺寸以及具有更大的灵活性，同时可以输入更多的信息。
根据本发明实现的键盘，在多键并击的基础上，可以用一根手指同时操作至多5-7个按键的所有组合，而且指头的移动范围极小，同时极大降低误码。
而且，与本发明的键盘相适应，本发明采用一种新颖的汉语拼音声母、韵母编排方式，即码位映射，从而更便于记忆键位码，以进一步提高输入速度。
根据本发明的一个方面，提供一种信息输入装置，包括电子线路和至少一组输入单元，每一组输入单元包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中电子线路用于检测开关状态，其特征在于，所述四个开关排列成可由单个手指同时触发其中的任意组合开关。
优选地，其中所述第二与第四输入开关并排排列在输入装置的基座上，而所述第一开关与第三开关彼此相对地分别设置在所述第二开关与第四开关两侧且均部分地环绕所述第二开关与第四开关。
优选地，其中所述第一开关和第三开关为“凹”形或弧形。
优选地，其中第一、第二及第三开关按照圆周方向或呈三角形排列，第四开关环绕所述第一、第二及第三开关。
优选地，其中所述第四开关为整段圆弧或分段圆弧形状。
优选地，其中第一、第二及第三开关为三个扇形开关。
优选地，其中所述开关选自下列部件构成的组机械式开关、触摸开关或触摸屏。
优选地，其中所述开关中的任意二或三个开关设置在基座上，而另外二个或一个开关物理分离地设置在一个输入载体上，且通过有线或无线方式与所述电子线路通信。
优选地，其中所述输入载体是上述单个手指或一只笔，且所述另外二个开关或另外一个关开为倾角传感器，而其余开关选自下列部件构成的组机械式开关、触摸开关或触摸屏。
优选地，其中各开关及其组合被编码为输出数字0-9及预定符号。
优选地，其中各开关码位与输出数字符号的对应关系为

其中在码位一栏中的“1”、“2”、“3”、“4”分别代表第一、第二、第三及第四开关，并且其相应组合代表同时按下相应各开关。
根据本发明的另一方面，本发明的输入装置还包括一个位于基座上任一位置处的第五开关。
优选地，其中所述第五开关位于所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的下方，当按压第一、第二、第三及第四开关中的任一个或任意组合开关的压力大于一预定压力时，可同时触发所述第五开关。
优选地，其中第五开关由四个物理独立但具有同一输出端的四个独立开关构成，分别设置在所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的下方。
优选地，其中第五开关由五个物理独立但具有同一输出端的独立开关构成，其中四个独立开关分别设置在所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的下方，而第五独立开关设置于基座上与第一—第四开关不相干的位置处、且位于基座表面下方并可通过按压该处表面而单独触发。
优选地，其中所述第一、二、三、四开关是由触摸开关或触摸屏材料构成。
优选地，其中所述压力检测装置选自机械开关、压力传感器、近感探测器、触点传感器或磁性传感器。
优选地，还包括一个与所述基座物理分离地设置在一个输入载体上的第五开关，且通过有线或无线方式与所述电子线路通信。
优选地，其中输入载体是所述单个手指或笔，所述第五开关为一个倾角传感器。
优选地，其中第一开关(1)、第二开关(2)、第三开关(3)和第四开关(4)呈矩阵形式按顺时针或逆时针顺序排列在所述基座表面上，所述输入装置还包括另外一个第一开关，其触发信号输出端与第一开关输出端相连，设置在所述第二、三开关的外侧且间隔一预定距离以便于单根手指同时触发第一、三组合开关或第一、二、三组合开关；另外一个第二开关，其触发信号输出端与第二开关输出端相连，设置在所述第三、四开关的外侧且间隔一定距离以便于单根手指同时触发第二、四组合开关或第二、三、四组合开关；另外一个第三开关，其触发信号输出端与第三开关输出端相连，设置在所述第一、四开关的外侧且间隔一定距离以便于单根手指同时触发第一、三开关或第一、三、四组合开关；另外一个第四开关，其触发信号输出端与第四开关输出端相连，与第四开关产生相同电气信号的另外一个第四开关，设置在所述第一、二开关的外侧且间隔一定距离以便于单根手指同时触发第二、四组合开关或第一、二、四组合开关。
优选地，其中所述开关是由触摸开关或触摸屏材料或机械式开关构成。
优选地，其特征在于所述五个开关是由四块具有多级力度感应输出的触摸开关或触摸屏构成，其中当施加于触摸开关或触摸屏上的力度小于一预定力度时，所述信息输入装置输出对应于第一、二、三或第四开关或对应其组合的信号；而当施加于触摸开关或触摸屏上的力度大于该预定力度时，则所述信息输入装置输出对应于第五开关与所述第一、二、三或第四开关或其组合的组合信号；优选地，其特征在于所述五个开关是由四块具有多级力度感应输出的触摸开关或触摸屏构成，其中第一开关、第二开关、第三开关和第四开关分别对应于所施加的第一力度，而第五开关对应于所施加的第二力度，其中第二力度大于第一力度。
优选地，其中各开关及其组合被编码为输出预定的31个字符。
优选地，其中所述预定字符包括26个小写或大写的英文字母、法文字母。
优选地，其中各开关码位与输出英文字母的对应关系为


其中“1”、“2”、“3”、“4”、“5”分别代表第一、第二、第三、第四及第五开关，并且其相应组合代表同时按下相应各开关。
优选地，还包括一个第六开关，该开关位于除上述各开关位置之外的任意位置，用于与其它各开关组合被编码为输出预定的63个字符。
优选地，其中所述第六开关位于与所述表面垂直的表面上，以便于其它手指操作。
优选地，其中所述第六输入单元位于所述载体上，且通过有线或无线方式与所述电子线路通信。
优选地，其中预定的字符为英文或法文大写与小写字母以及数字。
优选地，其中各开关码位与输出英文字母的对应关系为


其中“5”表示第五开关，“6”表示第六开关。
根据本发明的另一方面，还包括一个第七开关，该开关位于除上述各开关位置之外的任意位置，用于与其它各开关组合被编码为输出预定的127种字符。
优选地，其中所述第七输入单元位于所述同一垂直表面上，以便于其它手指操作。
优选地，其中所述第七输入单元为一位于所述载体上的倾角传感器，且通过有线或无线方式与所述电子线路通信。
优选地，所述七个开关可被编码为输入汉字、英文字母、数字及其它预定的功能符。
按照本发明的另一方面，所述输入装置由二组上述输入单元构成，可按汉语拼音形式输入汉字。
优选地，其中第一组的输入单元中的五个开关用于输入汉语拼音的声母，而第二输入单元的五个开关用于输入汉语拼音的韵母。
优选地，其中各开关码位与拼音的对应关系为
对于第一组输入单元

其中“L”表示左手侧该组输入单元的第五开关；对于第二组输入单元，


其中“R”表示右手侧该组输入单元的第五开关；优选地，所述电子线路包括一个译码器，用于识别各开关的状态并进行编码合成，生成最终的输入编码信号作为所述输入装置的输出。
根据本发明的另一方面，提供一种信息输入系统，包括如前面所述的输入装置；显示器；控制器，用于识别所述输入装置中各开关的状态并进行编码合成以在显示器上显示信息。
优选地，还包括一个字符库，所述控制器根据该编码信号查询一字符库以显示对应字符。
根据本发明的另一方面，提供一种采用本发明的输入装置的手机。
根据本发明的另一方面，提供一种播放器，包括如前面所述的输入装置；处理器，用于识别各开关的状态并进行编码合成，生成最终的输入编码信号；语音合成器，用于根据所述输入编码信号而输出相应的声音。
由此可以看到，在现有的键盘当中，基本上是一个指头操作一个键，最多也是一个指头同时操作两个键，输出一个字符或最多4个字符，因此一个指头操作输出的字符比较少，记忆量也就不多，所以各个按键的组合以及它们的顺序不是很重要。但是本发明的键盘一个指头它可以同时操作5个按键，输出的字符有25＝32个之多，按键的组合以及它们的顺序就显得非常重要了，否则记忆起来将非常困难，这也是跟现有键盘的最大区别，现有的键盘它无需考虑这个问题。虽然说我们可以随意定义一个按键组合对应一个字符或编码，但记忆量非常小或无需记忆的方案无疑是最受用户欢迎的。
根据本发明的实现键盘具有如下特点1、采用多键并击。
2、一个指头可轻松操作至多5-7个键的所有组合。
3、指头的移动范围极小。
4、所有的字符输入(含中文)、功能键、组合按键都是击键一次输入。
5、按键组合与字符的对应关系非常有规律，无需专门记忆。
6、体积非常小，可做到2cm×2cm见方而不影响输入速度。
7、按键极少，中文全拼带调输入只需12个按键，可压缩到11个，不带调输入只需10个按键，可压缩到9个按键。英文大小写、10个阿拉伯数字和小数点的输入只需6个键。
8、操作容易，无需专门训练。
9、所需参与的指头数量极少，中文全拼带调输入只需3个指头，如用传感器输入声调，则只需2个指头，输入英文(大小写)等常用符号只需一个指头。
10、传统键盘都是用指头才好操作，新键盘除指头外，掌、拳、脚一样可以方便的操作，与指头的输入速度只有一点点的差距，大大方便了残疾人。
11、一个输入单元可以设计成6个键，盲文基本单元是6个黑色小圆点，数量上吻合再加上编码的科学，使盲人很容易就能使用新键盘。


图1是按照本发明一个实施例的键盘结构图；图2是用于检测按照本发明的开关状态的一个示例性电路图；
图3是按照本发明另一个实施例的键盘结构图；图4是按照本发明另一个实施例的键盘结构图；图5是按照本发明另一个实施例的键盘结构图；图6是实施图5所示键盘的内部等效结构图；图7表示根据本发明的另一实施例的、在图1的按键下方设置第五键时沿A-A’方向的一个剖面示意图；图8是按照本发明另一个实施例的输入装置结构图；图9是现有技术中一种键盘的结构图具体实施例在描述本发明之前，需要特别指明的是，本发明中的术语“按键”或“键”实际上表示一种具有二种状态即触发与未触发的开关。而本发明中用到的“同时”概念，既可以理解为绝对的同时(即没有时间差，在同一时刻完成)，但也可以根据需要自行设定在预定时间范围内发生的二个动作也看作是“同时”，如可假定在100ms内完成的二个动作也是“同时”发生的。另外，尽管本申请文件中采用术语“键盘”，但应当理解为其意指所有可用于输入信息的装置。
如图1所示，示出根据本发明第一个实施例的键盘100顶视图。
键盘100由基座10以及位于基座的同一表面上的形状为凹形的第一键1、矩形的第二键2、凹形的第三键3、矩形的第四键4构成。其中第一键的二个臂1a与1b与第三键的二个臂2a与2b相对且间隔一定的距离，其中该距离可以尽量小，只要不相互干涉即可，第二与第四键处于第一与第三键的环绕之中，且分别与第1、3键的三个内侧面的距离可以尽量小，只要不相互干涉即可。
如此设置的键盘结构的好处在于，其体积可以非常小，例如可以做到2cm×2cm。当握在手中，例如仅用大拇指就可以极其方便地操作这四个键，且可降低误概率的发生。
我们知道，按照排列组合规律，四个键共有24个排列组合方式，即1、2、3、4、12、13、14、23、24、34、123、124、134、234、1234、0(空，即不按键，不产生任何输出)。其中1表示单独第一输入键1，以此类推；12表示第一与第二输入键组合、以此类推；123表示第一、二、三键组合，以此类推以及1234表示第一、二、三、四键组合以及0表示无健操作。
本发明正是采用这些排列组合的几何级倍数增长规律，提出这种新颖的键盘结构，即，采用同时按下组合键的方式，来输入信息。
下面以数字0-9为例来予以说明，请见表1。
在表1中，待输入的数字0-9以阴影示出，而对应的键位码示于紧邻的下一行中。从表中可以看到，分别按下第一、二、三、四键可分别输出数字1、2、3、4；同时按下第一、二组合键可输入数字5、同时按下第二、三组合键可输入数字6、同时按下第三、四组合键可输入数字7、同时按下第四、一组合键可输入数字8；同时按下第一、二、三组合键可输入数字9、同时按下第三、四、一组合键可输入数字0。因此，本发明仅仅通过四个按键就可以输入至少10个字符。与现有技术键盘相比，可至少节省10个按键的空间。
本发明的特别键盘特别适用于以输入数字为主的场合，如手机、收银机等。
以手机为例。从表中可以看到，由上述四个键盘构成的码位尚有五个未用，因此，在上述其它码位用于输入相应数字的情形下，可以用码位234和124表示开/关机键和接通/拨出键、用13码位表示“*”、24表示“#”，还尚有码位“1234”备用。
由此可见，根据本发明提出的键盘及其操作方式可充分地应用于手机、收银机等。
本发明的各按键的机械、电气或软件实现对于本领域人员则是显而易见的。如可采用现有常用键盘的按键、或如手机的按键以及其它如触摸开关或触摸屏等任意形式及相关电路并结合相应输入法软件来实现。
下面以4-16译码器来描述可用于本发明的一个电路示例，如图2所示。对应所述四个按键的四个输出状态线分别连接到一个常用的译码器20，用于识别所述键按下状态。例如当同时按下第二、三键时，译码器20选通第6号线(即第6号线输出高电平)。当手机中的控制器检测到第6号线为高电平时，则在显示器上显示数字“6”。同样道理，当同时按下例如第二、三、四键时，则第14号线选通。当控制器检测到14号线输出高电平时将用户输入的电话号码发送出去。
可选择地，也可以通过软件编程或现有技术键盘常用的扫描电路来检测所述对应四个键的信号输出状态，其原理与上述译码器类似。例如，当检测到对应第二、三键的信号输出变为高电平时，则认为第二、三键被同时按下，因此，输出数字“6”。
另外，申请人需要指出的是，本发明对应四个键的码位编排可以是任意的，上述表1中的编排方式只是便于记忆，非限定性和必须的。显而易见，例如可以将第二行的码位与第四行的码位互换，从而分别按下第一、二、三、四键可分别输出数字5、6、7、8；同时按下第一、二组合键可输出数字1、时按下第二、三组合键可输出数字2、同时按下第三、四组合键可输出数字3、同时按下第四、一组合键可输出数字4。
另外，本发明提到的如译码器等相关电路既可以与所述键盘制作在一起，即封装在基座内，但很明显，也可以将译码器等与所述键盘分开设置，如放置在与键盘相连的上位机如计算机或其它任意处理设备内，而键盘仅需提供对应按键状态的信号线。由此得到的键盘体积将更会小巧、轻薄。
可选地，如图3所示，所述第二、第四键的形状可以是圆形或其它形状，而第一、第三键为部分圆弧状，其中圆弧键1与圆弧键3的二个端部分保持一定的间距，以便彼此动作不会干涉。
同理，也可以在图4所示的圆弧键1、3下分别设置多个电路触点，以增加按键灵敏度。
另外，尽管在图1、3示出了本发明的优选的键盘布局。但对于本领域人员显而易见的是，还可以在本发明采用任意排列的键盘，只要同时监测对应于这些按键的输出状态即可。
在本实施例中，所述第一、二、三、四键的工作过程与实施例1相同，不同之处在于前述按键形状位置关系。如图4所示，其中第一、二、三键是沿圆周方向排列的扇形键(当然并不限于扇形键)，而第四个键是一个环绕所述一、二、三键的圆环键，这些键之间彼此间隔一定的距离，以便彼此动作不干涉。该键盘的优点是非常便于单手指操作，且发生误按概率更低。
在图5中示出了根据本发明的第3实施例的键盘结构。
其中，第一、二、三、四键1、2、3、4按照逆时针方向以矩阵形式排列，且彼此间隔一定距离。在所述第二、三键的外侧且间隔一预定距离设置另外一个第一输入键1’，以便于单根手指同时触发第一、三组合键或第一、二、三组合键；类似地，在所述第三、四键的外侧且间隔一定距离设置另外一个第二输入键2’以便于单根手指同时触发第二、四组合键或第二、三、四组合键；在所述第一、四键的外侧且间隔一定距离设置另外一个第三键3’以便于单根手指同时触发第一、三键或第一、三、四组合键；以及在所述第一、二键的外侧且间隔一定距离设置另外一个第四键，以便于单根手指同时触发第二、四组合键或第一、二、四组合键。
其中在图6中示出了所述键1’与1的关系，由图可以看出，当1’按下时，等同于键1被按下，因此同样从输出线OUT1输出一个相同的健位信号。类似地，当2’按下时，等同于键2被按下，因此同样从输出线OUT2输出一个相同的码位信号；当3’按下时，等同于键3被按下，因此同样从输出线OUT3输出一个相同的健位信号；当4’按下时，等同于键4被按下，因此同样从输出线OUT4输出一个相同的健位信号。
同样，上述键布置的优点在于可以有效地减少误按率，否则，如果不设置键1’、2’、3’、4’，当用户需要同时按下键2、4时，由于它们于处于对角状态，当采用单手指操作时，会容易触发键1或3，必要时需要动用另外手指；而当设置键1’、2’、3’、4’时，由于按键的等效性，可以仅用一个手指准确输入。
另外，以键1、1’为例，由上述键1、1’的等效性可知，也可以将键1、1’作为一个整体集成制作在一起，使键1、1’联动，此时当按下键1’时，也触发按键1下的开关。
与前述实施例1-3中的键盘相比，本发明实施例中的键盘是在前述键盘布局的基础再进一步增加一个第五键，并且将第五键设置在所述第一、二、三、四键的下方，即隐藏于这些键之下，而不是与这些键位于同一表面或其它侧表面。这样做所带来的好处是，当“用力”按下第一-第四键中的任一个键时，可同时触发位于其下的第五键，从而达到一击双中的目的。在这里，1、2、3、4四个按键组成一个基本按键单元，第五键是力度感开关。由此可以看到，利用本发明的键盘，一根手指如拇指最多可以操纵五个按键，因此大大简化键盘使用，同时保持高效性。
根据该实施例的五个键可以如下方式实现。如图7所示，该图表示在实施例1的按键下方设置第五键时沿图1的A-A’方向的一个剖面示意图，所述第一-第四开关设置在基座的表面板O-O’上，而第五开关设置在该表面板下方，当用力按第一-第四开关或该表面板时，均导致表面板向下偏移而触发第五开关。
另外，可选地，所述第一、二、三、四键1、2、3、4可以是由触摸开关或触摸屏材料构成，而第五单元则是由位于触摸开关或触摸屏下面的至少一个压力检测装置构成，分布在所述第一-第四键区下方及与第一-第四键区无关的触摸开关或触摸屏下方(以便用于单独地触发第五键)。采用该技术方案的优点在于，操作更便利。用户无需“用力”按第一-第四单元即可触发相应的各键或其组合键；而当稍“用力”按时，则又可同时触发第五键与上述各键及其组合键的组合键。
这样的压力检测装置可以是一个机械开关、压力传感器、近感探测器、触点传感器或磁性传感器等。
由前述可知，根据本发明实施例得到的五键输入装置最多可以输入25-1＝31个信息符号。作为一种应用，例如我们知道英文或法文共有26字母，因此根据本实施例的键盘足以输入26个英文或法文的大写或小写字母以及相关符号，如逗号、句号、问号等。
下表2示出了本发明给出了利用该键盘输入英文小写字母的示例表2

根据本发明的键盘特别适用于不需要关注大小写的英文或法文输入场合，如速记等。如前面所述，当不单独设置第五键时，如果希望输入“？”，则可以例如通过程序设置同时触发第一、三、五键来实现。
在本实施例中，尽管第五键是放置在第一-第四键下方，但本领域人员可以想到，也可以采用一个置于所述四个上方的光电(或超声波、电容)检测装置来实现，当需要触发第五键即光电检测装置时，在一预定时间内，同时触发光电检测装置以及第一-第四键即可。
本发明的实施例5则是在实施例4的基础上，增加一个第六键6。其中第六键可设置在基座的与设置第一-第四键表面相垂直的一个侧面上，以便于在单手操作时所述第一-第四键不相互干扰，并利于除如拇指外的其它手指操纵，此时，第六键可以采用普通按键。
显而易见的是，当然也可以将第六键置于其它任何位置，只要不干涉第一-第五键的操作即可。
根据本发明的键盘就可以完整地输入包含大小写的英文或法文字母及其它字符了，下表3列出键盘的按键组合与英文大小写字母及数字的对应关系对于英文大小写字母、阿拉伯数字的输入，由于输入单元有6个键，它的组合有26＝64种，减去空按(不能输入任何字符)一个64-1＝63个码位，而26(小写)+26(大写)+10(数字)+1(小数点)＝63个数量上刚好合适。4个按键的组合也是分作4组，第一组至第三组全部用来输入英文字母，第四组的4个键的组合也用来输入英文字母，剩下的用来输入阿拉伯数字和小数点。具体的对应关系请看表。
表3英文大小写字母及数字表

其中偶数行代表码位，当有多个码位时，如最后一行第一列“561”，则表示同时按下第一、五与第六键。
由此可见，仅用一个含有六个键的键盘，就可以完全表达出全部的英文字母和数字且输入效率高、操作简便，而且可以做到仅用一只手的二个手指如拇指与食指就可完整地输入英文。而对于传统101键盘，则至少需要10+26+1＝37个键才能完成，且需要几乎十个手指才能做到快速输入。
可选地，本实施例中的第六键6可不以按键形式出现，而是一个例如安装在基座内或戴上手指上的倾角传感器，当需要输入大写字母或部分数字时，可将基座或手指转动一个预定角度，来实现对相当于第六键6的触发。
在本实施例中，本发明提出一种可按照拼音输入汉字的输入键盘，该输入键盘是由二组输入单元构成，其中每一组输入单元包括按前述实施例构建的五个键。其中第一组输入单元用于输入声母，而第二输入单元用于输入韵母。为便于说明，将第一组输入单元中的第五键也称为“L”键，将第二组输入单元中的第五键也称为“R”键。
鉴于汉语拼音的量大且难记的特点，在本发明中，申请人结合本发明键盘的独特特点，对现有供学习用的声母表与韵母表进行重新排列，从而使得结合本发明的键盘来记忆声母和韵母变得相对简单，并进而提高了汉字输入的效率，下面予以具体说明。
对《新华字典》里的声母、韵母表重新排列我们先来看《新华字典》里的汉语拼音方案中的声母表

它有三行八列，第一行8个声母，第二行6个声母，第三行7个声母共21个声母。如果我们把声母r从第三行中取出来，三行的声母表就有了一个左右对称的关系。由于韵母可以单独构成一个音节，在韵母单独构成音节时，我们把首字母也做为声母看待，a、o、e的音节共用声母a，在《新华字典》里的声母表基础上增加一行(第四行)，把a、r、w、y放到这一行来，构成一个四行八列的新声母表。这个声母表有一个主要特征第一至第三行的声母以第五条列线为中心左右声母的数量是对称的。这样做的主要目的是让声母与新键盘形成一个非常有规律的、无需记忆的映射关系。
键盘的按键组合与声母的对应关系新声母表的前三行左右对称，在数量上有433对称关系。我们看键盘的1个键组合4个，2个键组合6个，在数量上可分配为433，对应新声母表左边的声母，加上一个易触发的第五开关“L”，就可对应新声母表右边的声母，剩下的4个声母由3个按键的组合来对应。如此键盘的按键组合、排列与声母表上的声母排列顺序形成了一个非常有规则的、一一对应的映射关系。
表四新声母表与第一输入单元中各键的码位映射关系
我们再来看《新华字典》里的韵母表

它显得比较凌乱，记忆也比较难。第一列的韵母共有12个，以a开头的5个，o开头的3个，e开头的4个。先来看它的字母组成1个字母组成的有3个(a、o、e各一个)，2个字母组成的有6个(a开头的3个，o开头的1个，e开头2个)，3个字母组成的有3个(a、o、e开头的各1个)。就是说以(a、o、e)开头的韵母在数量分配上是不均匀的。但是通过仔细观察，一个字母的与三个字母的就非常有规律(a，o，e)，(ang，ong，eng)，再来看看两个字母组成韵母，以a开头的与以e开头的也有一个规律(ai，an)，(ei，en)但以a开头的多了一个ao。ao里头有一个字母o，而以o开头的两个字母的韵母只有一个ou，如果我们把韵母ao归类到以o开头韵母里面，也看做是以o开头的韵母，则a、o、e开头的韵母在数量上就相等了，a开头4个，o开头4个，e开头4个，其中a与e韵母字母组成非常有规律，都是a、e与(i，n，ng)的组合形成，只有o开头韵母的2个字母组成的不符合这条规律。按a、o、e的顺序和一个字母、两个字母、三个字母的顺序重新整理排列一下，整个韵母表就有规律多了，韵母字母组合和排列的顺都非常有规律，记忆也容易多了。
键盘的按键组合与韵母的对应关系新韵母表的两行在数量上是16与16的对称关系，共32个。键盘的4个按键有16种组合方式加上1个易触发的第五开关“R”则有32种组合方式，在数量上刚好满足要求。我们先将4个按键的组合分成4组，1个按键的组合为第一组，2个按键序号相邻的组合(41，12，23，34注41在序号循环链中是首尾相接，看作序号相邻)为第二组，3个按键的组合为第三组，空按(4个按键都不按)1个、2个按键序号相隔的组合(13，24)2个，4个按键的组合1个为第四组。按分组的先后顺序与新韵母表第一行的韵母形成一一对应的映射关系。上述按键组合加上第五开关与新韵母表第二行的韵母形成一一对应的映射关系，请见下面表五。
表五新韵母表与第二输入单元中各键的码位映射关系
经过上述的处理之后，不止声母、韵母表在排列上有规律，而且按键组合的数量、顺序与声母、韵母的字母数量、顺序的关系也是有规律的。比如声母部分1个键的组合对应声母(b、p、m、f，d、t、n、l)，2个键的组合对应(g、k、h，j、q、x，zh、ch、sh，z、c、s)，3个键的组合对应(aoe、r、w、y)。韵母部分1个键组合(第一组)对应a开头的韵母(a、ai、an、ang，ia、iai(i)、ian、iang)，2个键组合(第二组)对应o开头的韵母(o、ou、ao、ong，io(u)、iou、iao、iong)，3个键组合(第三组)对应e开头的韵母(e、ei、en、eng，ie、iei、in、ing)，第四组对应u开头的韵母(ua、uai、uan、uang，ue、ui、un、uo)。
注特殊韵母的处理在《新华字典》里韵母不止32个。由于26个英文字母没有ǚ，我们用v代替ǚ，绝大部分拼音输入法也是这样处理。ǚ行的韵母，前面没有韵母的时候，写成yu(迂)，yue(约)，yuan(冤)，yun(晕)，ǚ上的两点省略，变成字母u。跟声母j，q，x拼的时候ǚ上的两点也省略，也变成字母u。但跟n，l拼的时候不能省略，这时用字母v去代替它。所以碰到声母n，l的时候，作为特殊情况特殊处理，nv，lv由于声母n、l都没有nui、lui，所以韵母v放在ui的位置，nve，lve也由于声母n、l没有nue、lue，所以韵母ve放在ue的位置。由于ve与ue读音比较接近外观也比较像，所以无需特别去记忆，只需记住nv、lv这两个音节即可。韵母er也不在32个韵母里面，但韵母ong不能单独形成音节，所以在零声母(a o e)行韵母ong变为韵母er，韵母ueng与声母(b p mf d t n l g k h j q x zh ch sh z c s r)在《新华字典》里没构成任何音节，单独形成音节时，u写成w变成weng，可以这么看，在常用的音节中没有ueng这个韵母，在新韵母表里把uo放到这个位置来，两行韵母对称就会非常工整，由此可见，<新华字典>里所有的音节在键盘里都有了唯一的对应关系。420多个拼音音节只有nv，lv，er这三个音节需记忆，记忆量与原来相比大大减少，甚至可以这么说，在世界各国众多语言中，只有汉语拼音的音节才这么有规律，学习汉语拼音的难度大大降低。
由此，利用上述码位构成的键盘，可以很容易地通过拼音输入汉字，不需要现有技术那样需要切换到拼音汉字输入法才能实现汉字输入。
另外，这里希望指出的是，尽管在本实施例中提出采用二组输入单元分别用于汉语拼音中的声母与韵母的输入，但是考虑到目前的例如双拼输入法即各个韵母是由各个声母来代替的特点，本发明当然也就可以仅采用一个输入单元且该输入单元包含至少五个键开关来执行汉语输入法，且与普通的汉语双拼输入法输入方式几乎一样。例如，参照表四，键位码‘13’表示声母‘h’，但是同样可以设置键位码‘13’同时表示韵母‘ang’。因此，当用户希望输入汉字‘航’时，他就可以先同时按第一、三键以输入声母“h”，然后再次按第一、三键以输入韵母“ang”，由此就可以输入以‘hang’发音的汉字。
事实上，现有技术中的任何输入法均可以与本发明的键盘相结合以达到在超小型化的键盘上高速地输入汉字的目的。
本实施例与实施例六类似之处在处，采用相同的新声母表与第一输入单元中各键的码位映射关系以及新韵母表与第二输入单元中各键的码位映射关系，不同之处在处每个输入单元还包括一个第六键，即每个输入单元包含实施例5所公开的按键结构。为便于与下文将要描述的其功能结合说明，现将第一输入单元中的第六键记为“ld”，将第二输入单元中的第六键记为“rd”。由于汉语拼音共有四个声调，因此本发明通过提供二个声调开关ld，rd来减少拼音的重码；而且在带有语音合成的场合，设置这二个声调开关有利于正确的语音输出。可以看到，12个键有码位212＝4096个，而中文拼音带调占用24×32×4＝3072个码位，因此，本发明利用12个键的键盘而实现了更准确的拼音输入方式。
另外在，本实施例中的第六健还可以用倾角传感器来代替，从而根据握持键盘的手的转动来选择输出期望的汉语拼音的音调。如此可以在不增加手指负担的情况下，加快汉字输入速度。
另外，作为本实施例的一个变例，本发明的键盘还可以设置成三个输入单元A，B，C，其中按照按键数量(或等效按键的数量)中英文输入首选5键/每输入单元，拼音输入需两个输入单元A，B，而C单元由2个按键“ld”、“rd”构成，用来输入声调。如此把这样键盘组合分成三部份A单元(声母)、B单元(韵母)、C单元(声调)，其中A单元有25＝32个码位，B单元有25＝32个码位，C单元有22＝4个码位，三个单元组合总共有32×32×4＝4096个码位。而拼音带调需24×32×4＝3072个码位。而对于传统101键盘所需码位英文大小写需2×26＝52个码位阿拉伯数字需1×10＝10个码位常用功能键需1×15＝15个码位中文标点符号需1×32＝32个码位英文标点符号需1×32＝32个码位F1~F12需1×12＝12个码位Shift Ctrl Alt需1×3＝3个码位Shift Ctrl Alt组合需8个码位再与26个字母组合需8×26＝208个码位因此，为完成上述信息输入总共需3072+52+10+15+32+32+12+3+208＝3436个码位。
剩余4096-3436＝660个码位
(注由于新键盘在大小写混合输入时无需按什么上档转换键或大写锁定键，所以Caps Lock这个键就可以不要了。)由此可知，用这样的键盘组合输入中英文、阿拉伯数字、中英文标点、常用功能键、常用按键组合都是一次击键输入，无需切换，因此可完全取代传统的PC键盘，大大方便了用户。
用这样的键盘组合进行中英文输入时可用一个指头控制A单元，一个指头控制B单元，一个指头控制C单元。
输入拼音跟中文标点符号时的特点是A、B、C三个单元都用到，只有韵母为ua时是特例，B单元没有用到(空按)。
输入英文大小写以及数字加一小数点时的特点是B单元加C单元的第一键，A单元空按。
输入功能键的特点是B单元加C单元的第二键，A单元空按。
输入英文标点符号的特点是B单元加C单元的第一、第二键同按，A单元空按。
输入英文大小写以及数字加一小数点、功能键、英文标点符号的一大特征就是B单元加C单元即可，A单元不用动，跟中文的界线非常分明。
组合键的输入的特点是A、B、C三个单元都用到，由于A单元的24个码位拼音声母已占用，可由A单元剩下的码位加B单元、C单元解决。
另外，需要特别指出的是，上面所述的是在一般场合用一个手的三个指头来输入，在某些需要高速输入的场合，可增加3个同样的输入单元让另一只手来操作，两手一齐输入，一次就可输入两个音节，速度增加一倍。
拼音重码的选字问题鉴于汉语拼音的特点，即在同一拼音下可能有多个汉字，传统键盘只能用阿拉伯数字键或几个标点符号键来选字，有26个字母的键不能用来选字，否则会出现逻辑混乱。但新键盘可用来选字的字符很多，由于新键盘在输入中英文时不用切换，当输入法软件的候选窗中有汉字时，可输入英文的大小写字母或阿拉伯数字来选字。举例来说，假设输入的汉字拼音是“tian”，则屏幕上出现的相应汉字为“1天2添3田4甜”，则可以利用预定的如第二输入单元中的数字码位来选择期望的汉字，如当希望选“田”时，则可再直接按下第二输入单元的“513”码位(即第一、二、五键)来直接选择。
另外，需要特别指出的是，本发明的键盘在输入中文时的拼音及英文字母和数字时的键位安排并不限于本发明的上述各优选实施例，可以在具体应用中自由地限定各键位与等输入信息的对应关系。
根据上述实施例可知，按照本发明的构思可以根据不同应用需要而设计出不同类型包括不同输入单元数、每个输入单元包括不同输入键的输入装置。例如，本实施例提出的新型键盘由7个键构成，其中第一-第五键可以按照前述任一种方式排列，而将第六、第七键设置成与键基座分离，如可戴在操作前述第一-第五键的同一手指或输入笔上，这二个输入键可以是如倾角传感器，当手指如拇指在水平、左倾、右倾、前倾或后倾就能给出两个按键的所有的4种组合状态，再以拇指的4种状态中的一种去操作5个按键的键盘就实现了一个指头操作7个按键的所有组合，然而通过有线或无线方式与所述输入装置中的电子线路通信，这种无线方式可以是红外、射频、蓝牙等。由于七个按键可以产生27-1＝127键位码，而汉字拼音输入需要24(声母)+32(韵母)＝56个码位，再加上英文大小写以及数字输入所需要的62个码位，因此，根据本实施例实现的7键键盘可以在单指操作(即对应第六、七键的触发开关戴在操作第一-第五键开关的同一手指上)或至多二指操作(即对应第六、七键的触发开关戴在与操作第一-第五键开关的不同的手指上)的情况下输入文字信息，由此大大提高了输入速度。
根据本实施例的新型键盘包括四对光发射-接收器，如图8所示，该图8是一个放大的示意图，其中由第一光发射器1a发出并被第一光接收器1b接收的光线1作为第一输入开关，由第二光发射器2a发出并被第二光接收器2b接收的光线2作为第二输入开关，由第三光发射器3a发出并被第三光接收器3b接收的光线3作为第三输入开关，由第四光发射器4a发出并被第四光接收器4b接收的光线4作为第四输入开关。如图8所示，图中A23表示光线2、3交叉区域，A24表示光线2、4交叉区域。以第2条光线为例。当手指置于区域A1或A2时，则由第二接收器2b接收的光外线被阻断，由此可通过判断接收器2b的输出状态而识别出第2开关被触发；而当将手指置于A23附近时，则可同时阻断由接收器2b和3b接收的光线2、3，由此判断第二、三开关被同时触发。类似地，当希望同时触发第2、3、4开关时，可用单个手指同时覆盖A23、A24区域，由此可同时阻断接收器2b、3b、4b接收的光线，并因此触发开关2、3、4。
根据该实施例实现的输入装置其结构更简单，更灵敏。并且例如可以在平行于由所述四条光光线构成的平面且在该平面下方设置第五键来增加键盘数量。第五键可以是例如一块触摸开关或触摸屏。
在本实施例中提出一种计算机系统，采用前述如第六、七实施例的键盘来输入英文或汉字与英文。该计算机系统包括本发明提出的键盘，显示器；字符库，用于存储各种字符如汉字；以及一个编码控制器，该编码控制器检测来自键盘的各键状态，生成最终的输入编码信号，并通过检索如字符库而显示期望的字符。
除上述计算机系统之外，本发明的键盘还特别适用于所有需要输入信息的应用，如收银机、速录机、打字机等等需要录入信息的设备。
所述计算机系统还可以包括一个语音合成器，由于根据本发明的键盘可以在带调输入拼音，因此通过该语音合成器可以准确地播放用户输入的文字。
另外，还可以在本发明的键盘中集成处理器、语音合成器，从而构成一个独立的播放器，特别适用于聋、哑、盲人使用。所述播放器将其输入的文字变成声音提供给正常者。
尽管本发明公开了上述七个实施例，但对于本领域人员显而易见的是，本发明并不限于上述实施例，而是可以相互组合不同的实施例并且在本发明的精神范围内得到其它的变例。例如，实施例1的按键是机械式的，但毫无疑问，也可以采用触摸开关或触摸屏材料来实现各键。又例如，图3所公开的圆环状的第四键也可以隐藏在第一、二、三键下方，即在键盘基座表面仅设置三个扇形键，并采用实施例4所示的触摸开关或触摸屏材料加上触点开关形式来实现第一-第四键。再例如，本发明的拼音键盘中，第一输入单元可以只设五个键，而第二输入单元设置六个键，在不带声调输入的情况下，同样可以完成上述功能。而且，根据本发明的设计构思，可以根据实际输入信息量的需要，而设置任意数量的输入单元及其输入键。一般而言，手机需要一个输入单元，中英文输入需要二个输入单元，而电子琴等则需要更多如20个输入单元。为便于单个手指操作，以四个键或五个键作为一个输入单元，当然也可以是更多键。而且，尽管本发明的上述实施例是以信息输入装置形式来具体实现本发明的构思的，但显而易见，本申请所公开的装置同样还可以用作输出控制信息的控制设备。因此本发明的保护范围以所附的权利要求书为准。
权利要求
1.一种信息输入装置，包括电子线路和至少一组输入单元，每一组输入单元包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中电子线路用于检测所述开关状态，其特征在于，所述四个开关排列成可由单个手指同时触发其中的任意组合开关。
2.如权利要求1所述的输入装置，其中所述第二与第四输入键并排排列在输入装置的基座表面上，而所述第一开关与第三开关彼此相对地分别设置在所述第二开关与第四键两侧且均部分地环绕所述第二开关与第四键。
3.如权利要求2所述的输入装置，其中所述第一开关和第三开关为“凹”形或弧形。
4.如权利要求1的信息输入装置，其中第一、第二及第三开关按照圆周方向或呈三角形排列在基座表面上，第四开关环绕所述第一、第二及第三开关。
5.如权利要求1所述的输入装置，其中第一开关、第二开关、第三开关和第四开关呈矩阵形式按顺时针或逆时针顺序排列在所述基座表面上，并且所述输入装置还包括另外一个第一开关，其触发信号输出端与所述第一开关触发信号输出端相连，设置在所述第二、三开关的外侧且间隔一预定距离以便于单根手指同时触发第一、三组合键或第一、二、三组合键；另外一个第二开关，其触发信号输出端与第二开关触发信号输出端相连，设置在所述第三、四键的外侧且间隔一定距离以便于单根手指同时触发第二、四组合键或第二、三、四组合键；另外一个第三开关，其触发信号输出端与第三开关触发信号输出端相连，设置在所述第一、四键的外侧且间隔一定距离以便于单根手指同时触发第一、三键或第一、三、四组合键；另外一个第四开关，其触发信号输出端与第四开关触发信号输出端相连，设置在所述第一、二键的外侧且间隔一定距离以便于单根手指同时触发第二、四组合键或第一、二、四组合键。
6.如权利要求1-5中任一个所述的输入装置，其中各开关及其组合被编码为输出数字0-9，且各开关码位与输出数字符号的对应关系为码位数字1 12 23 34 412 523 634 741 8123 9431 0其中在码位一栏中的“1”、“2”、“3”、“4”分别代表第一、第二、第三及第四开关，并且其相应组合代表同时按下相应各键。
7.如权利要求2-5所述的输入装置，所述输入单元还包括一个位于所述基座表面板下方的第五开关，当按压第一、第二、第三及第四开关中的任一个或任意组合的压力大于一预定压力时，可同时触发所述第五开关与上述任一个或任意组合开关。
8.如权利要求7的输入装置，其中各开关码位与输出英文字母的对应关系为字符码位字符码位a 1 n 51b 2 o 52c 3 p 53d 4 q 54e 14 r 514f 12 s 512g 23 t 523h 34 u 534i 124 v 5124j 123 w 5123k 234 x 5234l 134 y 5134m 1234z 51234其中“1”、“2”、“3”、“4”、“5”分别代表第一、第二、第三、第四及第五开关，并且其相应组合代表同时按下相应各键。
9.如权利要求7所述的输入装置，其中各开关及其组合被编码为通过二次按击来输入汉字信息。
10.如权利要求7所述的输入装置，其中所述输入单元为二组，其中第一组输入单元中的五个开关用于输入汉语拼音的声母，而第二组输入单元的五个开关用于输入汉语拼音的韵母。
11.如权利要求10所述的输入装置，其中各开关码位与拼音的对应关系为对于第一组输入单元字符码位字符码位字符码位字符码位b 1 g 12 zh 23 aoe 124p 2 k 14 ch 34 r 123m 3 h 13 sh 24 w 234f 4 y 134d L1 j L12 z L23t L2 q L14 c L34n L3 x L13 s L24l L4其中“1”、“2”、“3”、“4”、分别代表第一、第二、第三、第四，“L”表示左手侧该组输入单元的第五键，并且其相应组合代表同时按下相应各开关。对于第二组输入单元，字符码位字符码位a 1 ia R1ai 2 i R2an 3 ian R3ang 4 iangR4o 14 u R14ou 12 iu R12ao 23 iao R23ong 34 iongR34e 124 ie R124ei 123 R123en 234 in R234eng 134 ing R134ua 空按ue Ruai 13 ui R13uan 24 un R24uang1234uo R1234其中“1”、“2”、“3”、“4”、分别代表第一、第二、第三、第四，“R”表示左手侧该组输入单元的第五键，并且其相应组合代表同时按下相应各开关。；
12.如权利要求8或11的输入装置，进一步包括一个语音合成器，用于根据所述输入的文字信息而输出相应的声音。
全文摘要
本发明提供一种信息输入装置，包括电子线路和至少一组输入单元，每一组输入单元包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，其中电子线路用于检测所述开关状态，其中所述四个开关排列成可由单个手指同时触发其中的任意组合开关。根据本发明的输入装置可以实现仅用一个手指或二个手指进行快速、高效文字信息输入。
文档编号G06F3/02GK1912805SQ20051009007
公开日2007年2月14日 申请日期2005年8月11日 优先权日2005年8月11日
发明者吴远才 申请人:吴远才