CN107592923A - 电子形式数据的输入方法和数据输入设备 - Google Patents

Abstract

用于通过使用手持式智能电子设备将用户的基本手指移动动作和/或动作组合转换成呈现为电信号的各个字符和/或功能的方法，其包含下列步骤：开始所述转换步骤之前，将一组移动动作和动作组合与字符和/功能中的各个进行关联，以便移动动作出现在闭合边界线限定的区域中；在关联步骤中，沿运动许可区域的边界线限定预定数量的特殊位置；按连续顺序输入所需字符和/或功能，其进一步包含下列步骤：手持设备以便手指可自由触碰其上表面；根据与待输入的字符或功能相关联的移动动作或动作组合来移动手指；在已触及边界线和任何特殊位置时向用户提供触觉反馈；确定输入字符或功能后稍稍抬起手指，检测手指抬起步骤，并执行将之前输入的移动动作组合向相关联的字符或功能的转换操作，重复所述输入步骤直到所有所需的字符或功能都已输入并经转换。

Description

电子形式数据的输入方法和数据输入设备

本发明涉及一种用于通过使用手持式智能电子设备将用户的基本手指动作和/或动作组合转换成呈现为电信号形式的各个字符和/或功能的方法。

本发明还涉及一种用于执行所述方法的数据输入设备。

已知大量不同数据输入方法和设备都可根据基本操作远离分成几个群组。第一类，也可能是最通常使用的类型使用直接的字符输入，且其包含具有与不同字符相关联的预定数量键位的键盘，且按压键位产生与该键位相关联的字符或功能对应的数据。键位的数量一般小于应定义的字符/信号/命令的数量，因此键盘包含功能键或某些功能可使用特点键位组合来激活。键盘的大小与人手和手指的大小匹配，因此从人体工程学角度来优选其使用操作。然而，其存在无法顺应电子设备微型化的趋势的缺陷，且随着其大小降低，其用途受到限制或其让人感到不舒服。

在最近几个电子设备中，主要在移动电话和平板电脑中，尤其是配备触屏时，当需要数据输入时，则显示虚拟键盘，且实际的数据的出现类似于传统的键盘操作，即通过在由各个分区表示的显示的键位之间进行选择，其中，所选键位应由手指或触笔来触碰。这些电子键盘的一个缺陷在于一部分有价值的显示屏表面被虚拟键盘所占据。另一个缺陷在于：如果键盘可用的区域很小，则寻找与各个键位相关联的分区将变得更加困难，也就增加了输入错误的可能性，且也增加选择键位所需的时间，同时也使人感到不舒服的，特别是在任务是编写较长的文本的时候。由于特殊触笔的尖端占用的区域要比手指占用的区域小得多，所以使用起来仅可部分地减少这些问题出现。如果需要查看较小区域并需要在显示的微型字符之间进行选择，则人眼很快就会感到疲劳。

另一组数据输入设备使用选择远离并使用鼠标的功能，即字符不是像第一组设备那样进行直接输入，而是用户查看其中显示有多个字符的屏幕并通过指向相关联的分区，再随后使用鼠标点击来选定所需的字符。该方法的缺陷在于：屏幕上需显示多个可能的选择，且必须在这些选择中完成选定。显示器占用了有价值的显示区的一部分，且几个分区之间的选择更耗费时间，并且显示的分区数量增加时使人感到疲劳。使用鼠标和这些选择来进行字符输入只优选在进行较短消息编辑时进行。另一个问题在于：鼠标只有在其大小匹配人手大小时才能以方便和舒服的方式来使用，且需要有一个可用的平面可移动鼠标。已知微型设备可在沿两个坐标的平面中移动，且该移动动作在屏幕上跟随有光标或标记，通过推动设备垂直于动作平面来进行选择。该类设备在EP0422361B1有所说明。

通过选择进行的数据输入类似于鼠标的功能，这在电子娱乐设备的大多数远程控制器中可找到该操作，其中四个箭头放置在设备上，每个都与各个方向相关联，通过这些方向可逐步地达到所需的一个显示的分区，而且选定需要按下OK键来完成。尽管其商业用途广泛，但这类输入设备缓慢且不舒服，此外，需要使用的数据输入也缓慢、令人不舒服并感到疲劳。只有其不需要频繁使用并在少量字符/功能之间选择时，其应用才具备合理性。

所述第一和第二组的组合可从US 2009/00094中学习得知，其中，移动构件(板)放置在设有投影的屏幕下方并可通过两个拇指来移动用于避免使用有价值的屏幕，并且通过以四个可能方向中的一个方向倾斜动移动件来完成各个字符或功能的选定，随后通过按压该构件来完成验证。通过使用来自触感的反馈，板在几个离散位置中移动，并移至与独立字符表相关联的位置。这种输入操作通过将对应的表显示在屏幕上来加强。该设备需要使用双手来进行操作，且两个板移动进所需的离散位置需要增加注意力，而且该使用方法很难学会。

第三组数据输入设备还使用直接的数据输入，其中，用户通过在触屏上以用笔正常书写的方式写下文本，且还已知在某些简化版本中，可通过简单的手势来选定最频繁使用的字符或命令。在这类设备中，屏幕行使“空白纸”的功能，且其缺点在于：其需要占据所有可用显示区域或主要部分，而小区域内字符的书写确实不够有效，最终对书写的识别无法达到完美并经常出现错误。

本发明的目的在于提供一种直接数据输入型方法和设备，及通过所述方法和设备可在手持式设备中以直接的方式(即不使用任何选定)输入所需字符或功能，这仅需要即使在最小的智能设备上也可用的小型移动动作区域，并不需要占用屏幕显著的部分或其也可不需要屏幕来进行运作。

为了解决该目的，本人已了解到人们可轻易地将放置在拇指和食指之间或拇指与其他手指之间的平坦物体保持住，此外如果拇指或食指根据先前学习和锻炼的编码系统基本移动动作和移动动作组合在小区域内动作，那么随后通过使用传统的将手指移动动作转换为电信号的传感器可提供直接的数据输入。为了简洁目的，本说明书中使用的术语“手指”包含手指和拇指。如果触觉反馈与手指移动动作相关联，尤其是在手指触及各个特殊位置时，则便于学习移动动作组合和实际使用该组合并最小化输入错误。按此方式，获得一种十分敏感且易于处理数据输入的方法，由于其仅需要小规模的移动动作，所以不会使用户感到疲劳。手指对感觉非常敏感，甚至是轻微的感觉，因此如果以适当的方式选择触觉反馈的特殊位置，则将易于学习和实践使用字符和数据输入。

如果所需字符/功能的数量增加超过可易于学习的移动动作或手势组合的数量，则随后特殊手势或设备表面上单独设计区域可分配来完成一个或多个功能的角色，通过这样可将不同的编码系统分配至之前学习的移动动作组合。这类似于我们按压传统键盘中的功能键时的情况，且字符由数字或命令取代

以上述方式设计的数据输入设备利用了触觉或触感的精细本质以及手指的精细运动并从而产生具有尚未预见的数据输入和利用前景的新范式系统。

该解决方案的缺陷在于：在所有新范式系统中，人们必须偏离常规方式并须学习新的东西，在本例中是手势组合。如果各个字符以逻辑方式与这样的组合相关联，即字符与类似于写入相同字符的移动动作组合但以极简化的方式相关联，则这是容易的。此外，当出现新任务的新范例时，必须权衡与学习新系统相关联的优势/缺陷之间的比例，如果优势胜于困难，则其值得学习。

作为一个类比，我们来参考速记。在广泛使用智能移动设备之前，及在打字是主要写作方式的时期，速记方式发明用以取代也需要艰苦的体力的缓慢打字方式并受到学习和广泛使用。速记还利用了字符和常用表达的简易和巧妙缩写的版本，即用现代术语表达时的速写不仅仅是手势的智能代码系统。学习速记要学习速记写作是一项需要比建议的系统更高的人力和学习程度的任务，而尽管存在这样的困难，但几十年来，数以百万计的人学习和使用它，并且一些简写的应用程序仍在使用中。

对于学习和使用一种非常规组合，可以提及另一个例子，即从电报开始以来已使用并已经广泛学习和使用的莫尔斯电码，尽管这项工作要比使用建议的手势组合困难。

作为另一个例子，可以参考盲文书写，这也是比建议的手势组合更难学习的系统，并且尽管它具有难度但还是受到广泛使用。

建议的手势组合的学习与另一个优势相关联，即盲目和部分受到锁定的对象可快速且容易地学习，因此这样的数据输入设备也将适合于他们使用。

根据通过手势组合对各个字符的“书写”进行进一步识别之后，在下一个字符输入之前，只需稍稍抬起拇指或手指或降低压力即可，随后可开始下一个字符的输入。与先前引用的复制鼠标功能的常规方式相比，通过抬起手指对输入的字符的验证是前进的一大步，因为与点击或推压设备相比，降低压力要容易得多，而且不太累。另一个优点在于，作为可能的功能，点击或按压将可用于独立于字符输入的其他用途，通过这样，例如可验证命令或可接收屏幕上显示的信息。

通过使用基本移动动作组合而产生的直接数据输入可以一种或两种不同方式来完成。

在第一种方式中，放置在手持式数据输入设备外侧的输入构件通过手指相对于设备的主体移动，且所需的移动路线和触觉反馈位置通过输入构件相对于设备主体的特殊引导来解析。

在第二种方式中，根本不存在移动构件，但是特殊的表面区域将分配进行数据输入，且在该区域中，在预定的特殊位置处形成特殊的凸起和/或凹处，这些位置在触摸时为手指提供触觉反馈，并以与触摸屏的情况相同的方式，通过触摸传感器感测手指的动作并将其转换为电信号。

本发明总结在所附权利要求中。

现在将结合示例来说明根据本发明所述的数据输入设备，其中将参照随附附图。在附图中：

图1示出了数据输入设备的优选实施例的透视图；

图2是另一个实施例的透视图；

图3至图6示出了引导路线的不同实现方式；

图7示出了移动动作组合与字符、数字和命令相关联的示例；

图8是自带数据输入设备的透视图；

图9是图8所示设备的内部设计的分解示意图；

图10是其上具有弹簧29的基板14的透视图；

图11是示出引导路线27的图10的细节放大透视图；

图12示出了其上放置有中间板15的基板14；

图13示出了基板14，同时上板相对于其以两个方向引导；

图14是图13指定部分的放大细节图；

图15示出了基板14；

图16示出了引导销23，同时其由引导路线27围绕；

图17示出了输入设备的截面图；

图18示出了位移传感器38的一个实施例的细节示意图；

图19示出了与移动电话一起构建的数据输入设备的实施例的分解图；

图19A至图19D示出了各个放大细节；

图20示出了图19所示实施例的输入设备3的底视图；

图20A是示出图20指定细节的放大视图。

图21示出了另一个实施例的透视图；

图22示出了图21的放大细节，以及

图23示出了图21所示实施例的俯视图。

图1至图20详细示出了根据本发明所述数据输入的第一种提及的方式，即在相对于设备移动数据输入构件时。

图1和图2示意性示出了根据本发明所述的数据输入设备1，其体积小、重量轻并具有可手持的平坦主体2以及具有位于主体上部并可相对于其移动的输入构件3或4。主体2的形状类似于移动电话或电子娱乐设备的远程控制器的形状，但其可甚至小于这些物件。在优选实施例中，数据输入设备1可与移动电话一起或与其组合来构建。输入构件3或4的本质在于，其可相对于主体2沿预定表面在给定范围内自由移动。这样的位移至少具有两种自由度，即其实现沿两个互相垂直轴(方向)的移动动作，但不可能旋转或翻转该构件。在图1所示的实施例中，输入构件3由触屏构成，该触屏覆盖数据输入设备1的整个上表面(或覆盖触屏的玻璃板)，且输入构件3可沿双箭头5自由移动。这样的移动动作可优选通过保持设备的手的拇指来控制。图2所示实施例与此不同之处仅在于，输入构件4仅覆盖一部分主体2的表面，但其可以相同方式相对于主体2位移。在这样位移的任何位置中，输入设备3或4都不可翻转，即双箭头5的方向保持不变。

除了上述以两种自由度的位移，输入设备3或4还可优选以垂直于移动动作的表面的方向来动作以克服偏移压力。有了该特征，除了后面说明的数据输入特征，还可实现像使用鼠标点击或“换行”或“输入”的其他功能。

输入构件3或4的位移沿作为引导路线的近似曲线产生，且图3至图6示出了该类移动动作的示例。在图3和图4中，所示圆形引导路线7已从板6上切除，且各个凹处8设在路线闭合度为90°的位置处，且在图3所示实施例中，凹处8与主位移方向闭合的各个角度为45°。在图4中，凹处8位移这些主方向上。在引导路线7的中心区设有引导针9，其以虚线所示，安装在限定引导路线7的板6的切口中。输入构件3或4如图1或图2所示在固定了引导针9的位置情况下作为可与板6连接的移动部件，或在替代实施例中，可移动引导针9，且沿板6的切口引导其。该本质在于，板6和位于板6的切口中的引导针9之间的相对位置可随上述具有两种自由度的移动动作而改变。可选择两个替代方案中任一个，但须确保在无压力施加在输入构件3或4上时的基本位置中，引导针9由偏移组件(未示出)使用轻微的力带至引导路线7的中心部分，即图中所示的位置。

当移动输入构件3或4时，手指应克服偏移组件的轻微阻力，且可以任何方向移动构件3或4直到触及引导路线7的边缘。在触及引导路线7之后，其边缘将进一步避免引导针9向外移动，现在该移动动作只沿引导路线7进行。在引导针9触及一个凹处8时的这类滑动过程中，其略微渗透进去，且移动中的手指将感受到些许的阻力。在手指移动动作过程中，引导路线7的触及还产生触感，且在已触及一个凹处8时也可感受到该触感，这种感受提供足够关于手指沿引导路线7的实际位置的反馈信号。作为反馈的这种感受符合本发明的基本思想，由于中心位置已离开的方向、沿路线7滑动引导的移动动作和凹处8中接合的些许阻力产生明确的触觉信息(感觉)，该信息不需要对数据输入设备1的屏幕进行额外的查看。在图3中，所示引导针9与西南处凹处8a接合，且在图4中，其与西处凹处8b接合。触摸感觉很好，甚至可感知到几毫米的位移，因此，引导路线7的大小可选择较小，优选小于10mm，且更有效4到6mm，且在该类小范围内的移动动作不会感到疲劳但可提供关于暂时位置的足够感觉。

图5和图6示出了椭圆形引导路线7a和7b，且在图5中，凹处在两条与主轴以45°闭合的垂直轴的末端处，且在图6中，凹处落在两条主轴的端点中。

凹处8的形状、方向和位置应根据数据输入设备1的主体2的形式来选择，以便控制移动的手指或拇指可以人体工程学上更舒服的方式来移动。在示例性案例中，凹处8的数量为四个，然而，也可沿引导路线7创建更多的凹处，而应注意操作者能够很好地通过其触感将各个凹处位置彼此区分开来。

对应通过触感沿引导路线7将离散位置区分开来，凹处的使用不仅是唯一的方式，但也可使用任何其他架构，其在输入构件引导动作触及一个预定特殊位置的过程中可提供作为触觉反馈的所需触感。如果引导针9由可磁化材料制成，则这可通过缩小靠近这些预定位置放置的磁铁来解决，或如果通过使各个突起或凹在这些预定位置中垂直于引导路线平面的方式来将导针9的底部支撑在板6下方，则也可解决。从本发明的角度来看，重要的是，输入构件应从引导路线的中心区以很好辨别的方向移动以触及路线，且在沿路线完成移动动作时，构件应以易于辨别的方式移至一个或多个预定特殊位置。

这些基本移动动作可易于学习，且通过充分的训练，可变得自动化，从而这些移动动作组合中的每个都可与任意给定语言的各个字符相关联。图7示出了拉丁字母、数字和命令以及最重要的标点符号通过相应的运动组合进行相关联的示例。由于可能将任何移动动作组合与不同的字符相关联，即除了字母、数字或标点符号，所以在数据输入设备1上，应提供适当的输入可能方式(图中未示出)用于布置这些转换操作(以旋钮或虚拟感应区或其他的方式)。图7所示关联系统是优选的，因为其中移动动作组合已与各个表示或类似于书写这类字符的手写移动动作的字符相关联。

在数据输入设备1用于输入字符且各个关联尚未变为自动化的情况下，如果显示屏设在可在其上显示输入字符的设备上(例如，图1中整个输入设备3可为该类显示器)，则其可为优选的。这为输入和矫正任何可能性错误提供了控制可能性。

对应该类字符输入方式，假设每次输入(移动动作组合)之后控制手指可稍微抬起，且其使得引导针9或输入构件3或4可在路线中心区内的其基本位置中再次移动。

基于作为直接数据输入的触感的反馈比任何前述数据输入使用的方式更为优选，因为不需要通过使用手指在虚拟键盘上的移动动作或使用鼠标及查看显示器带来的选定操作来限定字符或数据的输入。通过基于触感的移动动作组合进行输入的另一个优势在于，其也为盲人或具有部分视力的人员提供了解决方案。

在图8至图17中，根据本发明所述数据输入设备1的可携式及手持式实施例已示出具有其内部结构设计，该设计可用于输入任务。在图8的透视图中，可以看出，该数据输入设备10具有完美的设计主体或壳体11，其可由一只手保持住，且其上表面的主要部分由平坦、弧形输入构件12覆盖，该构件比如玻璃板，可相对于壳体11沿其自己的平面移动。在输入构件12上，设有窗口13，且显示器(未示出)设置在窗口13背面，其能够显示输入的数据或字符。在壳体11上，可设有多个控制旋钮14a或触感区，其可用来选定不同的数据输入功能。当然，也可使用其他方式来选定所需功能。数据输入设备10优选与联系其控制的电子设备或装载的无线连接(某些情况下使用有线)进行连接。

图9示意性示出移除了分解视图中壳体后的数据输入设备10的主要部分。从上向下行进，可看到相对于壳体11处于静态的基板14、中间板15和上板16，所述上板可与图8所示的输入构件12等同，但其优选由独立构件构成并与输入构件12稳固连接。所示各个构件旁边的单向或双向箭头表示相关联构件移动动作的可能方向。基板14上两侧处设有各个导轨17，其平行于壳体11的纵轴延伸，且其任务是引导中间板15。中间板15具有矩形设计，且各对引导构件18从其四侧延伸出，所述各对引导构件与相关联侧边平行并包含也与相关联侧边平行的引导槽。两对引导构件18的狭槽平行于导轨17延伸并将这些导轨引导用于沿纵轴移动。所示中间板15旁边的双向箭头19表示该中间板15只可在相对于静态基板14的该纵向方向上以一种自由度移动。

在上板16的底部设有横向导轨20，其在图9中不可见，且设置横向引导槽21安装在中间板15的横向引导构件中，以便导轨20可在其中受到引导。按此方式，上板16可相对于中间板15只以横向方向移动，但相对于静态近半14的话，其可既在纵向方向移动，也可在横向方向移动。这种两种自由度的移动动作通过上板16旁边的四向箭头22表示。

该组件进一步包含从上板16下侧以向下方向朝向基板14延伸的引导针23，且中间板15中设有开口24用于该引导针23在完整的区域内移动。引导针23的长度足以触及基板中凹处25的底部，且该针23行使图3和图4所示引导针9的任务，将详细说明。由操作者手上保持住数据输入设备10的拇指移动的是输入构件12，且构件12稳固地连接至上板16。

根据目前所述的设计，包含输入构件12、上板16、中间板15和基板的结构以垂直于所述移动动作的方向安装。基板14按此方式设置在壳体11中，该方式(图9中未示出)中其可沿较短路线相对于弹簧偏移以其厚度的方向动作，即垂直于移动动作平面的方向。如果通过操作一个或多个微型开关移动动作或以任何其他方式感知到深度方向上的位移，则通过按压输入构件12可实现新的输入功能的该类方式。该类额外的自由度时可选的，即其在根据本发明用于所需数据输入上不是不可避免的，而其提供多种优势。显示六个方向并在输入构件12旁边指示的箭头26表示三种自由度下移动动作的可能性。

现在参考图10至图12，其进一步详细示出了数据输入设备10的结构。图10示出了基板14的放大视图，其上设有两个导轨17和凹处25。在凹处25的底壁，联系图3至图6所述的引导路线7设置来基板14的材料，该材料确定并限制输入构件12的移动动作。图11示出了凹处25的底部的放大视图，其中，可更好地看到引导路线27的形状，且其示出了与前述引导路线7的相同性。设在路线特定部分处的凹处28a所提供的触感提供前述凹处8的功能。在组装后的状态下，引导针23的圆柱面抵靠引导路线27，且这种接触确定了输入构件12相对于壳体11的位移。在图10中，凹处25a上方示出了扁平弹簧28，其以组装后状态如嵌套其中似的位于凹处25中，且其具有匹配引导针23直径的中心开口29，从而其倾向于保持引导针23与其附接的组件位于引导路线27的中心区中或将其返回。

图12放大示出了中间板15以纵向方向沿设在基板14上的导轨17的引导。在附图中，可观察到，导轨17具有内导向楔形引导轮廓30，且设在中间板15的引导构件18中的狭槽31轮廓是与其符合的负面。这样稳定的引导确保中间板15可易于以纵向方向移动而不出现沿箭头32a的游隙。这种引导避免了中间板15的任何旋转现象。图12还示出了中间板15的横向引导槽21，其具有类似于狭槽31轮廓的轮廓。引导槽21具有以横向方向引导放置其上的上板16的任务。

图13示出了上板16和其能以箭头22所示四个方向移动的能力。在该附图中，中间板15受到覆盖，但在图14的放大细节视图中示出了如何沿楔形轮廓导轨和配合槽来设置引导操作。

图15再次示出了基板14，且在该实施例中，单独的插入件32覆盖凹处25，并在插入件32内部中存储足够的空间用以定位弹簧28，而且可确定支撑插入其中的引导针23。图16示出了放大细节，其中，引导针23位于引导路线27的闭合曲线的中心部分中，且引导针23通过确定的轴承支撑在其外表面处。

图17示出了数据输入设备10的截面图，其中，可看出之前所述构件的空间布置。在图17所示实施例中，最上板构成输入构件12，且在该最上板和上板16之间设置垂直于引动动作平面的引导件，设置在输入构件12移动靠近上板16时受到激活的微型开关33用于上述深度方向上的控制(通过推压输入构件12来操作)。附图还示出了显示器34，其用于显示由固定框35环绕的输入的字符。

所述数据输入设备10使用简单，且其性质可设计成符合预期用途的要求，设计者有极大的自由度来限定位移和位移路线的范围。应了解，输入构件12的表面不需为平面但可匹配控制移动动作的拇指或手指形状，且各个设备可制作用于左撇子和右撇子对象。

已知沿限制路线将位移动作转换为电子信号的几种方式。可以像在通常触摸屏中的移动动作感测或通过电容感测或任何其他方式来感测位移动作。图18示出了位移传感器38优选实施例的示意性布局，该位移传感器设置在设备内部并以控制的移动动作来感测静态板面和上板16之间的位移。在静态板上，已设有两对细长和圆形感知表面，即传感器36，且在相对位置上制成以虚线所示的移动板区37。传感器36是感测其上方位置相关图案的反射的光电换能器。按此方式，移动板的位移动作可转换为一系列电信号。

在图19和图20中，已提供实现如图1所述数据输入设备1的示例，其中，数据输入设备1已与移动电话一起构建。在图1中，可观察到，输入构件13几乎覆盖数据输入设备1的矩形主体2的整个上表面，该上表面包含移动电话应用所需的触屏。图19示出了该实施例的机械和支撑部分的简化分解图，其中，所示安装进彼此之中的部分在彼此上方一定距离处。最上部分是覆盖设备上表面的输入构件3且其主要部分由触屏构成，该触屏用于移动电话应用并未单独在图19中示出。输入构件3下方设有中心构件40，其承担引导输入构件3以横向方向线性移动的任务，该方向平行于矩形的较短一侧。同时，中心构件40还可平行于矩形的较长一侧移动，且该纵向引导动作通过位于其下方的静态扁平引导构件41来提供。引导构件41设在数据输入设备的主体2的矩形内部凹处中。

数据输入设备1和图19-20所示的其上输入构件3相比位移的大小具有较大大小，且其应能够通过触碰任何较大表面区域来移动，而如果移动动作通过上述实施例所示的单个引导路线限定，则所需精确的限制位移无法轻易以确定方式来控制。为此，在主体2内部的四个拐角区域除设有各个小型矩形引导板42，并每个的中心区域都设有四个完全相同的引导路线43。引导板42和引导路线43的设计可很好地在图19A的放大视图上看到。关于引导路线43的设计，结合图3至6所述的相同的考虑是适用的。区别只在于，所有四个引导板42上制成的引导路线都完全相同并同等地定位。在图19A中，可沿引导路线43可看到承担与凹处8承担任务相同的任务的两个凹处44。

引导构件41在引导板42和引导路线43上方具有各个突出区域，其中设有各个圆形嵌套46以接纳相关联的螺旋弹簧47，该螺旋弹簧在图19C放大视图中示出并具有安装如相关联嵌套46中的弹簧主体。所有螺旋弹簧47的内部都围绕各个基本承担与上述实施例所述的导针9承担任务相同的任务的导针48，即其引动动作通过其所附接的输入构件3来控制，且四个螺旋弹簧47承担将引导路线43限定的开口的中心区域内的构件返回的任务。

在两个相互垂直线性引导件中，纵向的一个(平行于矩形的较长一侧延伸)通过在引导构件41的两侧形成的导轨49来确保，且在导轨49内部设有各个朝内面向的线性引导槽50，该引导槽以纵向方向延伸并在图19D的放大视图中可见。中心构件40的平行纵向侧的边缘安装进这些引导槽50中，从而中心构件40可以纵向方向放置并放置在相对于引导构件41的限制范围内。

输入构件3可相对于中心构件40以横向方向移动。图20示出了输入构件3，从下方到其下表面的两侧处固定由一对横向导轨51，其具有向内(即朝向彼此)面向的横向槽52，且中心构件40的两个较短侧安装在这些横向槽52中。

垂直面板平面来位移如此设计的数据输入设备的可能性未在图19和图20中示出，但可轻易了解的是，在安装于其平面中的引导构件41和主体2之间可提供以垂直于面板方向进行弹簧偏移的位移动作，该面板通过微型开关或位移传感器对输入构件3的该类正常移动动作产生响应。

图21至图23，其中示出了说明第二中数据输入方式的实施例，其中没有可移动的单独数据输入构件，但可在数据输入设备表面上的指定触摸感知区域感测到手指的移动。图21中，示出了特别指定的数据输入设备60，其具有的形状很好地匹配了使用中将其保持住的人手掌的曲线形状。设备60具有曲线主体，其具有通过弧形端部63互连的上部和下部61,62。上部和下部61,62的外部之间形成间隙64。主体具有约最大宽度处，即上部61的顶部，设有特殊数据输入区域65。图22示出了上部61的放大透视图，其上具有数据输入区域65。数据输入区域65具有由闭合、优选曲线边界67围绕的中心下沉区域66，该边界的作用基本相当于上述实施例中引导路线7。下沉区域66的深度较小，但足以使放置在区域66上的手指感觉到边界67。多个常规设置的岛区68安置在凹区66的预定不同位置中，该位置从下沉区域66的屏幕凸起，且其高度稍稍低于上部61的外表面的高度，但其突起足以使用户在通过控制数据输入的手指触摸区域66时可感觉到其存在和方向。在所示实施例中，使用四个该类岛区68，且每个都具有径向延伸中心对称轴。相对的一对岛区的中心轴位于基本圆形边界67的相同彼此互相垂直的对角线上，且其相对于凹区66的两个主对角线69,70倾斜45°。对角线69延伸在设备66的纵向方向上，而对角线70延伸在横向方向上。岛区68位于相关联半径的中间或靠近其，并具有弧形内外轮廓和直边，如图21所示。下沉区域边界67的曲线在对角线69,70的末端处稍稍虚化，形成四个弧形凹处71,72,73和74，其具有类似于上述凹处8的功能。

图23示出了设备60的上部61的俯视图，同时具有下沉数据输入区域65。在设备主体内部中该区域65下方设置触摸传感器75，其在图23中以虚线所示，且具有类似于触屏的任务，即感测用户手指所触摸的位置。触摸传感器75的区域优选大于其上方的区域65，以便在上部61表面上存在足够的表明区域在触碰这些区域时可分配执行不同的功能。

该实施例的操作类似于前一个实施例的操作，但不同之处在于数据输入区域65时静态的。当用户将其手指之一(食指或拇指)放置在区域65上时，他将感觉到四个岛区68的位置和方位，且他可在之后根据前述学习的相关联原则在各个基本移动动作组合和待输入数据之间移动其手指。用户可以四个方向中的任一个来沿对角线69,70在岛区68之间形成的通道中移动其手指，且通过感测到四个凹区71到74中相关联一个的存在来将触及对角线末端的反馈回至该用户。随后，其可选择希望以何种方向继续移动并感觉不只边界67作为引导路线，但手指感测到岛区68的外边缘和边界67之间形成的通道。这种感觉更加明确，如同只将感觉到边界线67的边缘，且引导通道的存在有助于用户更明确地感测到其手指移动位置。该移动动作继续沿通道部分直到其到达下一个凹处。触觉反馈在实际位置上提供了完美的方向。对于进一步支持触觉反馈，在其他优选实施例中，可在设备内部设置小型震动器76，其在手指导到凹处71到74中的一个时受到激活。从而产生的震动应该微弱，但其足以只提供进一步的触觉信号给用户以表示手指处在特殊位置处。

在该实施例中，如前述实施例，可在基本移动动作组合和待输入字符/功能支架分配基本相同的关联性。基本的不同之处在于，当手指抬起时，无任何东西返回至中心位置，因此岛区68之间的中心通道可用来触发不同的功能。在图23中，所示各个箭头77,78沿下沉区域66的对角线，且可沿二者以该两个方向来移动手指。当触摸传感器对方向敏感时，通过以任何方向沿箭头77,78中任一个移动手指，可将四个不同功能分配给这些简单的线性移动动作。这可以是大小写或任何其他通常使用的功能之间的字符与数字或字母之间的变化。

在图21到图23，已示出数据输入设备60不具有屏幕或触屏。这并不是不可缺少的要求，且设备可配备屏幕或与移动电话一起构建。所示实施例主要旨在用作远程控制器或发挥通过无线通讯与其连接的掌上电脑智能娱乐设备的远程钥匙扣的功能。如果输入的文本或数据显示在远程设备的屏幕闪个，则其是优选的。在不具有屏幕的情况下，设备可实现为手持式鼠标，其体积小于移动电话且可更好地匹配保持其的人手。

在优选实施例中，设备60可具有其他有用功能，即鼠标的功能。当用户试图通过一起按压上部和下部61,62来压下设备时，随后间隙64使得这两个部分61,62可稍稍靠近彼此移动，这是由于设备的柔性和些许弹性的设计。这样轻微的移动动作可通过构建在设备内部中的单独的移动传感器79(参见图21)感测，其出发等效于鼠标点击的信号。这种点击还可控制震动器76产生表示已出现点击现象的触觉反馈。该类设计具有极大优势，即设备上不存在特殊位置来在其中使用鼠标功能，由于两个部分61,62可在任何位置受到按压。

根据本发明所述的数据输入设备可以多种形式、大小而非以示例性实施例所述那样来实现，且可配备不同的电子电路。

在移动电话应用中，可以直接方式实现朝向作为智能设备的电话的数据输入。设备还可直接用于电脑、笔记本电脑、平板电脑和类似设备的远程数据输入或在给定情况下作为键盘的替代。根据本发明所述数据输入设备的应用领域不限于移动电话和可用于智能电子娱乐设备(如电视机、DVD播放器、电子娱乐中心、数码接收器、机顶盒等)的远程控制以及用于执行其操作所需数据输入任务的设备。这样的功能越来越重要，因为这样的设备在大多数情况下允许互联网接入，并且互联网的使用强加了现有遥控设备只可能以相当困难和不舒服的方式满足的高数据录入要求。在需要的情况下，可与这些设备的遥控单元一起构建本数据输入设备。受控设备和数据录入设备之间的通信可通过任何常规的无线连接实现，但有线连接也是可能的。现代电子设备的处理器性能可能在大多数情况下通过下载和适当的应用软件来实现，该设备理解该数据输入设备的“语言”，或者在该数据输入设备中，智能电子系统可经安排来“转换”由数据输入到标准字符组合所需的移动动作组合产生的电子信号。所述应用领域远非穷尽，因为几乎每个智能设备、装置或机器都需要数据输入任务。

Claims (15)

1.用于通过使用手持式智能电子设备将用户的基本手指移动动作和/或动作组合转换成呈现为电信号的各个字符和/或功能的方法，其特征在于包含下列步骤：

-开始所述转换步骤之前，将一组所述移动动作和动作组合与所述字符和/功能中的各个进行关联，以便所述移动动作出现在闭合边界线限定的区域中；

-在所述关联步骤中，沿移动动作许可区域的所述边界线限定预定数量的特殊位置；

-以连续的顺序输入所需字符和/或功能，其进一步包含下列步骤：

-手持所述设备以便手指自由触碰其上表面；

-根据与待输入的字符或功能相关联的移动动作或动作组合来移动手指；

-在已触及所述边界线和任何所述特殊位置时向用户提供触觉反馈；

-在输入完字符或功能后从所述区域稍稍抬起所述手指，

-检测所述手指抬起步骤，并执行先前输入的移动动作组合向相关联的字符或功能转换的操作；

-重复输入步骤直到所有所需的字符或功能都已输入并经转换。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述边界线为曲线并优选具有圆形或椭圆形形状，且所述特殊位置落在路线上一对相互垂直对角线的端点处。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在已输入与一个或多个其他组不同字符/功能相关联的特殊切换功能后，所述移动动作和动作组合群组与所述一个或多个其他组不同字符/功能相关联，其中，在所述群组中的不同群组中，相同系列的移动动作与不同数据的输入相关联。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述特殊位置中，所述边界线(7、67)中设有产生所述触觉反馈的各个凹处(8、71-74)。

5.根据权利要求1到4所述的方法，其特征在于，在所述字符/功能输入步骤中，输入构件(3、4)由所述手指移动，所述输入构件(3、4)位于所述设备(1)主体(2)上并与之分离，且所述输入构件经引导用于相对于主体(2)在所述区域内沿两个相互垂直线性路线进行限制性移动而不经翻转；在所述手指抬起步骤之后，且在下一次数据输入步骤之前，通过偏移装置将所述输入构件(3、4)移进位于所述区域中心部分中的基本位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，可垂直于移动动作平面来相对轻微的弹簧偏压推压所述输入构件(3、4)，且可通过感测所述推压动作来输入新的输入功能。

7.根据权利要求1到6所述的方法，其特征在于，将输入的数据转换为标准字符并将这些字符扩展至位于相对于数据输入设备的远程位置处的智能电子设备。

8.执行根据权利要求5或6所述方法的数据输入设备，其包含主体(2)、输入构件(3)和位移传感器(38)，所述输入构件(3)位于所述主体外部并可通过手指或拇指的方式相对于所述主体移动，所述输入构件(3)联接至所述主体(2)并经引导用于沿两个相互垂直轴进行移动而不经翻转，所述位移传感器感测所述输入构件的位移并将所述位移转换为电信号，其特征在于，所述输入构件(3)的位移受到围绕内部区域的引导路线(7、43)和偏移构件(28、47)限制，所述偏移构件将所述输入构件(3)保持在所述区域的中心部但不实现其进行弹性位移，且在沿所述引导路线(7、43)上隔开位置处设置特殊位置作为障碍，其以轻微但敏感的方式制动所述输入构件(3)沿所述引导路线的位移。

9.根据权利要求8所述的数据输入设备，其特征在于，所述输入构件(3)还可以垂直于所述位移的所述轴线的方向移动，且在主体(2)和输入构件(3)之间设有偏移构件，所述偏移构件提供所述垂直方向上相对于移动动作的弹簧偏移并包含位移传感器(38)，所述位移传感器感测垂直方向上的所述位移并将其转换为电信号。

10.根据权利要求9所述的数据输入设备，其特征在于，所述主体(2)联接至基板(14)，且基板(14)连接至可沿所述轴线中的第一条移动的中间板(15)以及连接至中间板(15)中与面向基板(14)的一侧相反的一侧，并连接上板(16)，所述上板经引导用于沿所述轴线中的第二条移动，且所述输入构件(3)与所述上板(16)一起构建。

11.根据权利要求10所述的数据输入设备，其特征在于，所述输入构件(3)连接至导针(9、48)，所述导针朝向所述主体内部延伸并至少触及由所述引导路线(7、43)限定的内部区域，且所述中间板(15)限定开口，所述开口使得所述导针(9、48)可从中穿过，且所述偏移构件由弹簧(28、47)形成，所述弹簧相对于所述主体(2)处于静态并联接至所述导针(9、48)。

12.根据权利要求8到11所述的数据输入设备，其特征在于，具有基本为矩形的形状并与移动电话一起构建，且所述输入构件(3)为所述移动电话的面板，所述主体具有中空内部，其中从下方朝向所述面板设置有：连接至所述主体(2)的引导构件(41)、扁平中间构件(40)，所述引导构件在上侧包含提供矩形的纵向方向上引导动作的导轨(49)，所述导轨限定引导槽(50)，所述扁平中间构件在所述引导槽中引导用于以纵向方向位移，且形成所述面板的输入构件(3)连接至所述中间构件(40)并由其引导用于以横向方向位移，此外，主体(2)具有四个拐角区域，每个都限定四个相同引导路线(43)中的一个，且在所述路线上方各个螺旋弹簧(47)设置在所述引导构件(41)的各个开口中，所述螺旋弹簧(47)的内部连接至各个导针(48)并将这些导针偏移值相关联的内部区域的中心区域，且导针(48)在所述引导路线(43)中相关联的一条上颜色。

13.执行根据权利要求1到4所述方法的数据输入设备，其特征在于，所述数据输入区域(65)位于所述设备(60)的上表面上并通过相对于表面下沉区域(66)来设置，且所述边界(67)是所述下沉区域(66)的边缘，所述特殊位置为设在所述边缘中的凹处(71到74)，且在所述下沉区域中设有与所述边界隔开并相互隔开的预定数量的岛区(68)，所述岛区从所述下沉区域(66)稍稍凸出以便手指在触摸其时能感觉到其存在，且触摸传感器(75)位于所述区域(65)下方以感测所述手指移动动作。

14.根据权利要求13所述的数据输入设备，其特征在于，所述区域(65)具有一对相互垂直的对角线(69、70)，且所述特殊位置位于所述对角线(69、70)的端点处，并设置、定位四个所述岛区(68)以便形成沿所述对角线(69、70)的通道，在所述设备中设置震动器(76)，所述震动器在手指触及所述特殊位置处的所述凹处(71到74)中的一个时提供轻微的震动。

15.根据权利要求14所述的数据输入设备，其特征在于，所述设备(60)包含通过弯曲端部(63)连接的上部(61)和下部(62)，且所述上部和下部(61、62)之间形成间隙(64)，所述间隙使得两个部分(61、62)在压至一起时可进行轻微位移，且设置感测所述轻微位移的移动传感器(79)。