CN1519685A - 一种字符输入装置 - Google Patents

Abstract

一种字符输入装置：只有一个按钮，只需要一次按键操作，就能输入1－9，A－Z中的一个字符等。它是由一个机械活动装置和一个电信号转化装置组成。机械活动装置的按钮可以在水平方向向上、下、左、右四方向活动，并可以控制附加开关，在一次按键操作能多个开关的电信号的序列，电信号转化装置把开关序列转化代表字符的电信号；适用于做手机，PDA等手持设备上的输入装置。

Description

一种字符输入装置

所属技术领域

本发明涉及一种字符输入装置，尤其是用于手机，PDA等手持设备使用的字符输入装置。

背景技术

目前，一般的手机使用数字键盘作为字符的输入，存在三个问题：一、数据键盘面积较大。数据键盘一般有0-9，*，#十二个键，如果面积小于2×2CM，就会因为键之间间距太小，手指无法精确定位，会出现按键不正确情况。如果键盘面积大，手机的体积就必须较大，而且屏幕较小。二、一般技能的人需要用眼睛看着手指和键盘的位置，才能正确输入字符。如果不用眼睛看着，很容易出现输入错误的字符。只有经过一段时间的练习才能实现盲打，所以一般技能的人操作不方便。三、在输入A-Z字母时，需要反复按键。

目前，一些手机提供了一个圆柱形的多功能键，该键能向上、右、下、左、“垂直”方向五个方向运动。用于在功能列表中选择功能，在电话号码簿中选择号码等。此多功能键一次操作，只能输入上、右、下、左、“垂直”等五种不同的信息。在一次操作中，水平方向的运动和“垂直”方向的运动不能组合。如不能实现以下功能：在水平向上运动后，不松开，再“垂直”方向上运动，以实现不同的输入。所以，输入较少，不能用于0-9，*，#十二个字符的输入。如：诺基亚的7650手机。

目前，一般的电视游戏机操作按钮中，有一个“十字形”的按钮。该按钮可以用于输入数字。但需要多次重复按同一个按钮，才能输入1，2，3，4，5，6，7，8，9，0。每按一次“十字形”的“向上”方向的按钮，数字增加1。如：输入4，需要按4次“向上”方向的键。中国专利公开日：1996.06.19，公开号：1124849，名称：“控制键设备”，描述这种按钮。这种输入装置，输入麻烦，只能用于输入少量数据。如果用于大量的字符输入，如：11位长的电话号码的输入，需要按钮几十下，输入效率非常低。

固定电话在1990年普遍采用转盘拨号方式输出脉冲，用于电话号码的输入，转盘内部驱动电开关，但这种电话转盘拨号只能向一个方向转动，因为数字有10个，转盘在一个方向上要有十个位置和10个数值对应使拨号，使拨号速度较慢。如输入“9”，需要转动9格，恢复的时间也较长，现在基本上被按键电话代替。

发明内容

该发明为了提供面积小，操作方便的字符输入装置。

为了使字符输入装置的面积减少，本发明只使用一个按钮代替原来由许多按钮组成的键盘，如：一个按钮代替了手机上0-9，*，#十二个组成的数字键盘，大大减少了按钮的数量，从而大大缩小了字符输入装置的面积。

为了操作方便，本发明需要实现在一个按钮上一次按键操作就能输入一个字符。不需要重复按键。由于一个字符集有许多字符，字符的数量大于一个按钮一次操作能表述的操作的数量。如：要输入数字字符，在数字字符集，一共有0-9十个字符，这需要一次按键操作就需要能实现十选一的功能。而目前一般按钮一次操作只有五个方向的操作，一次操作只能在五个操作中选一个，所以不能在一个按钮上一次操作实现一个字符的输入。而且字符输入装置一般还要输入字母字符及其他特殊字符，字母集有A-Z等26个字符，还有许多其他特殊字符，如“空格”，“删除”，“，”等。所以本发明需要增加按键功能，使一次按键操作可以完成更多的选择，以实现在一个按钮上一次按键操作就输入一个字符。

由于在一个按键操作中，有了更多的选择，很容易造成选择错误，所以需要改进按键的可操作性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种字符输入装置，由一个机械活动装置和一个电信号转化装置组成。该机械活动装置有一个外壳，外壳中有一个孔，孔中有一个可以活动的按钮，孔的大小可以使在按钮上、右、下、左活动，按钮通过弹性装置固定在外壳上，一个按钮能接受手指的作用力，该按钮在手指作用力下可以在水平方向向上、右、下、左四方向活动，机械活动装置上有四个开关，按钮水平活动位置正好和开关的闭合和打开的位置对应，即：按钮四个方向的运动分别控制上、右、下、左四个水平开关的关闭和打开，开关的关闭和打开输出开关电信号，电信号转化装置能接受这些开关的输出的开关电信号，并根据开关电信号转化为输出电信号。该按钮在一次操作中不但控制上述四个水平开关之一的闭合和打开，还可以控制附加开关闭合和打开，电信号转化装置根据这一次按键操作中过程中的所有的开关的关闭和打开产生的电信号的序列，转化为相应的代表字符的电信号。一次操作是指：手指对按钮的操作，开关从始终状态开始最后又回到初始状态的一个过程；该操作是一个或一个以上的方向和位移的组合运动，但不出现在同一个方向和同一个位移上重复运动；虽然在内部打开和关闭了一个或一个以上的开关，但对用户来看是一次连贯的操作，不出现同样位置，同样方向的反复来回运动；本发明利用了人手指的灵活性，按键操作的按下和恢复的运动轨迹分布在同一个矩形的边线上，并只有一次按下和恢复运动，即：从初始点开始，绕矩形的边线一周，回到起始点，或在矩形的每个点上按原来的边线返回；人的感觉到的是一次按键，而且较容易操作；本发明利用了人手指的灵敏性，在按钮中，使用不同大小的力量和位移距离，虽然在一个方向上要控制多级的力量和位移不同的多个开关，但人的感觉到的是一次按键，而且较容易操作。电信号的序列是指：一个开关在打开或关闭时产生一个电信号，不同开关产品不同的电信号，在一次操作过程中，有一个或一个以上的开关打开和关闭，所以会产生多个电信号，这些电信号在时间上的队列就是电信号的序列。目前一般的字符输入装置只在一次操作过程中，只产生一个开关的一个打开和关闭电序列，电信号的序列是本发明的技术关键，特别是多个开关的多个多个电信号，序列只有多个，才能产生多个选择，符合字符集数量的要求。开关一般是机械的电接触开关，有两个接触点，机械活动装置的按钮的运动可以带动一个电接触点，使之和另外一个点接触点。开关也可以是电容感应开关，按钮的运动改变电容，引起开关的打开和关闭。按钮可以控制附加开关是指：按钮在保持这四个水平开关状态不变的情况下，按钮运动同时还可以改变控制附加开关的状态。在机械的电接触开关中，水平开关接触点可以保持接触，但按钮可以在水平开关触点滑动、转动；或两个触点都有弹性，能更按钮一起运动；或接触点不动，按钮本身会弹性变型；从而按钮还能影响附加开关的状态。按钮有一个复位装置，手指松开时能使活动体恢复到初始位置。一个电信号转化装置由逻辑电路实现，包含一个状态记忆装置和一个逻辑比较运算装置，根据当前状态记忆装置的内容和当前开关信号，及逻辑比较运算，决定要输出的字符和当前状态记忆装置的改变。在一次操作未完成前，转化装置收到每个电信号，做计算后，改变状态记忆装置记录的内容，即在状态记忆装置记录；在接受完一次操作产生的电信号序列后，输出一个代表字符的电信号。如用ASC码代表字符，就输出ASC对应的8bit位的电信号。如果代表字符的电信号和开关输出的电信号之间对应关系非常简单，如转盘拨号电话机，各个开关输出的电信号直接对应代表字符的电信号，电信号转化装置不需要复杂的转化，只要把各开关的电信号直接输出。本发明相当于在转盘拨号器的基础上，修改机械装置，是手的操作部件为可以向上、右、下、左四个方向拨动，控制不同的开关，产生不同的脉冲序列。

附加开关为一个垂直开关，即按钮垂直向里运动控制该开关，按钮的垂直运动的位置和垂直开关的关闭和打开的位置相对应。按钮可以水平和垂直组合运动，即：按钮水平方向离开初始位置的情况下，按钮还能在垂直方向也能运动，按钮在垂直方向位移的情况下，按钮还能水平方向运动，按钮运动控制垂直开关和四个水平开关的互相独立，一次不同的操作可产生垂直和水平开关打开和关闭的不同序列。机械活动装置是有一个外壳，外壳中有一个孔，孔中有一个可以活动的按钮，孔的大小可以使在按钮上、右、下、左活动。水平和垂直开关的一个电极能和按钮一起运动，另外一个电极固定在外壳上。这样按钮运动开关的两个电极能打开和闭合。水平开关和垂直开关的一个电极较长，这样水平开关闭合时，按钮垂直运动，水平开关电极接触点滑动，水平开关保持闭合，而又可以控制垂直开关的打开和闭合。这样垂直开关闭合时，按钮水平运动，垂直开关电极接触点滑动，垂直开关保持闭合，而又可以控制水平开关的打开和闭合。一次按键运动如下：水平向上，垂直向下，水平恢复，垂直恢复；产生的序列如下：水平向上开关闭合，垂直开关闭合，水平向上开关打开，垂直开关打开。

按键一次操作可以在一次操作下做如下21种运动：

1.(水平向上，垂直向下，水平恢复，垂直恢复)

2.(水平向上，垂直向下，垂直恢复，水平恢复)

3.(垂直向下，水平向上，水平恢复，垂直恢复)

4.(垂直向下，水平向上，垂直恢复，水平恢复)

5.(水平向下，垂直向下，水平恢复，垂直恢复)

6.(水平向下，垂直向下，垂直恢复，水平恢复)

7.(垂直向下，水平向下，水平恢复，垂直恢复)

8.(垂直向下，水平向下，垂直恢复，水平恢复)

9.(水平向左，垂直向下，水平恢复，垂直恢复)

10.(水平向左，垂直向下，垂直恢复，水平恢复)

11.(垂直向下，水平向左，水平恢复，垂直恢复)

12.(垂直向下，水平向左，垂直恢复，水平恢复)

13.(水平向右，垂直向下，水平恢复，垂直恢复)

14.(水平向右，垂直向下，垂直恢复，水平恢复)

15.(垂直向下，水平向右，水平恢复，垂直恢复)

16.(垂直向下，水平向右，垂直恢复，水平恢复)

17.(水平向上，水平恢复)

18.(水平向下，水平恢复)

19.(水平向左，水平恢复)

20.(水平向右，水平恢复)

21.(垂直向下，垂直恢复)

以上21种运动产生对应的21种开关闭合和打开的序列。0-9等10个字符和这些21个序列中的10个序列对应。这个输入装置可以实现在一次按键操作实现了数字字符的输入。电信号转化装置根据开关闭合和打开的产生的电信号序列转化为相应的字符。电信号转化装置如下：有四个状态记忆装置和一个逻辑比较运算装置。逻辑比较运算装置根据开关闭合和打开的序列中的四个开关信号，把开关信号分别记录在四个状态记忆装置中，逻辑比较运算装置根据四个状态记忆装置的内容，输出对应的字符的电信号。

采用的另外一个技术方案是：附加开关为一个8个水平开关，一个按钮控制12个水平开关，按钮四个水平方向的运动各有三个位置，正好和这12个开关的关闭和打开相对应，这样在每个水平方向上，按钮在每个水平方向上有3级运动位置，分别对应于三个同方向的水平开关的关闭和打开，在四个方向上都形成了一个三级开关。机械活动装置是有一个外壳，外壳中有一个孔，孔中有一个可以活动的按钮，孔的大小可以使在按钮上、右、下、左活动，水平开关的一个电极安装固定在外壳上，成为固定电极。另外一个电极能和按钮一起运动，称为活动电极，其中第一级别的活动电极直接安装在按钮上；第二级别的活动电极安装在一个弹性体上，按钮水平运动能推动该弹性体，带动第二级别开关的活动按钮，使活动按钮和固定电极闭合。同样，按钮使第三级别的开关闭合。三级别的按钮位置是依次排列的，在按钮水平移动时三个按钮依次闭合，在按钮恢复时三个按钮反向依次打开。在一次按键中，按钮能在手指不同的水平位移的情况下，产生不同级别的位移，按钮在不同级别的位移对应水平开关的不同的打开和关闭，如：水平向左按钮到第三级别，再恢复到初始状态，产生的开关序列是，先水平向左一级别开关闭合，再水平向左二级别开关闭合，再水平向左三级别开关闭合，水平向左三级别开关打开，再水平向左二级别开关打开，再水平向左一级别开关打开。这样一次不同的按键对应于不同的开关打开和关闭的序列。按钮的运动为以下12中情况：

1.(水平向左一级别，恢复左一级别)

2.(水平向左一级别，水平向左二级别，恢复左二级别，恢复恢复左一级别)

3.(水平向左一级别，水平向左二级别，水平向左三级别，恢复左三级别，恢复左二级别，恢复恢复左一级别)

4.(水平向上一级别，恢复向上一级别)

5.(水平向上一级别，水平向上二级别，恢复向上二级别，恢复向上一级别)

6.(水平向上一级别，水平向上二级别，水平向上三级别，恢复向上三级别，恢复向上二级别，恢复向上一级别)

7.(水平向右一级别，恢复向右一级别)

8.(水平向右一级别，水平向右二级别，恢复右二级别，恢复向右一级别)

9.(水平向右一级别，水平向右二级别，水平向右三级别，恢复右三级别，恢复右二级别，恢复向右一级别)

10.(水平向下一级别，恢复向下一级别)

11.(水平向下一级别，水平向下二级别，恢复向下二级别，恢复向下一级别)

12.(水平向下一级别，水平向下二级别，水平向下三级别，恢复向下三级别，恢复向下二级别，恢复向下一级别)

12种运动转化为对应的12个电信号序列，0-9等10个数对应其中10个电信号序列。电信号转化装置根据这些水平开关的打开和关闭的序列转化为0-9等10个数字字符。电信号转化装置以下转化。

一个按钮控制12个水平开关和1个垂直开关。即按钮垂直向里运动控制该开关，按钮的垂直运动的位置和垂直开关的关闭和打开相对应。按钮可以水平和垂直组合运动，即：按钮水平方向离开初始位置的情况下，按钮还能在垂直方向也能运动，按钮在垂直方向位移的情况下，按钮还能水平方向运动，按钮运动控制垂直开关和四个水平开关的互相独立，一次不同的操作可产生垂直和水平开关打开和关闭的不同序列，电信号转化装置根据这些序列转化为0-9等10个数字字符和A-Z等26个数字字符。向左方向有12种组合，其他向右，向上，向下的情况和向左向同，所以四个方向一共36种，对应用于10个数字字符和26个数字字符，共36种字符。向左方向有12种组合的情况如下：

1.(水平向左一级别，恢复左一级别)

2.(水平向左一级别，水平向左二级别，恢复左二级别，恢复恢复左一级别)

3.(水平向左一级别，水平向左二级别，水平向左三级别，恢复左三级别，恢复左二级别，恢复左一级别)

4.(水平向左一级别，垂直向下，恢复左一级别，垂直恢复)

5.(水平向左一级别，水平向左二级别，垂直向下，恢复左二级别，恢复恢复左一级别，垂直恢复)

6.(水平向左一级别，水平向左二级别，水平向左三级别，垂直向下，恢复左三级别，恢复左二级别，恢复恢复左一级别，垂直恢复)

7.(垂直向下，水平向左一级别，恢复左一级别，垂直恢复)

8.(垂直向下，水平向左一级别，水平向左二级别，恢复左二级别，恢复恢复左一级别，垂直恢复)

9.(垂直向下，水平向左一级别，水平向左二级别，水平向左三级别，恢复左三级别，恢复左二级别，恢复左一级别，垂直恢复)

10.(垂直向下，水平向左一级别，垂直恢复，恢复左一级别)

11.(垂直向下，水平向左一级别，水平向左二级别，垂直恢复，恢复左二级别，恢复恢复左一级别)

12.(垂直向下，水平向左一级别，水平向左二级别，水平向左三级别，垂直恢复，恢复左三级别，恢复左二级别，恢复左一级别)

采用的另外一个技术方案是：按钮在四个水平方向的每个方向有三个位置，分别对应三个开关，垂直方向有二个位置，分别对应二个开关。运动组合、序列、字符的组合和对应关系如下表：

	垂直为空	垂直第一级别	垂直第二级别
				水平为空	不输出	OK	CANCEL
水平向左一级别	输入法切换信号	空格	.
				水平向左二级别	A	B	C
水平向左三级别	D	E	F
				水平向上一级别	G	H	I
水平向上二级别	J	K	L
				水平向上三级别	M	N	O
水平向右一级别	P	Q	R
				水平向右二级别	S	T	U
水平向右三级别	V	W	X
				水平向下一级别	Y	Z	@
水平向下二级别	，	！	$
				水平向下三级别	？	ESC	Enter

采用的另外一个技术方案是：按钮在四个水平方向的每个方向有三个位置，分别对应三个开关，垂直方向有三个位置，分别对应三个开关。运动组合、序列、字符的组合和对应关系如下表：

	垂直为空	垂直第一级别	垂直第二级别	垂直第三级别
					水平为空	不输出	OK	CANCEL	MENU
水平向左一级别	1	输入法切换信号	空格	.
					水平向左二级别	2	A	B	C
水平向左三级别	3	D	E	F

水平向上一级别	4	G	H	I
					水平向上二级别	5	J	K	L
水平向上三级别	6	M	N	O
					水平向右一级别	7	P	Q	R
水平向右二级别	8	S	T	U
					水平向右三级别	9	V	W	X
水平向下一级别	0	Y	Z	@
					水平向下二级别	*	，	！	$
水平向下三级别	#	？	ESC	Enter

总之：按钮水平和垂直位移经过的不同位置，引起不同的开关序列，不同开关序列，转化为不同的字母。

按钮运动路由、开关序列和字符的对应关系还可以采用其他对应方式，不一定要按此文档公布的对应方式。但一个要运动路径要唯一确定一个字符，一个字符可以对应多个运动路径。

本发明的有益效果是，减少了输入字符装置的面积，使移动设备的体积可以做得更小。也可以留出更多的面积给显示设备等其他功能使用。

在输入过程中，手指不用离开按钮，就能输入不同的数字，普通人可以实现盲打。

一次按键就能输入一个字符，输入效率较高。重复利用了人手指的灵活性和敏感性，根据对按键操作的不同的力度、位移、和方向等。例如：在输入字母时，一次按键就能输入A-Z字符，输入效率比一般的数字键盘高。不用重复象数字键一样重复按键。

改进了按钮的功能，在不同位置提供了不同的反作用力，使用起来有很好的手感，提高输入速度，较少输入错误。

在手机等移动设备上，解决输入问题是人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题。大量的研究集中在键盘的折叠、键盘上按钮的布局上。P31输入方法的研究主要集中在手写识别做输入上。本发明在一个键上，通过不同方向，不同位移的组合实现字符输入。本发明是一个字符输入设备研究上的完全不同的方向。

该发明在原先只能输入少量控制信息的一个按钮上，实现了字符的输入。类似于中文输入方法的发明：“在原先只能输入西文的计算机中，现在可以输入中文，计算机功能得到了增加”。该发明虽然简单，但该发明需要突破人的习惯思维，一般认为键的功能越简单，操作起来越容易。但事实上，人的手指是非常灵活性和敏感性，人的手指能渐渐适应这样的多功能键。如：随着发短消息的流行，许多年轻人的母指变得非常灵活。随时间的推移，人们会渐渐接受这种只通过一个按钮上输入字符的装置。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是第一个实施例的正面视图。

图2是第二个实施例的正面视图。

图3是第一个实施例电路原理图

图4第一个实施例开关部分的电路图。

图5第一个实施例的纵剖面构造图。

图6是第一个实施例在水平开关电极处的平剖面构造图。

图7是手感装置的反作用力示意图。

图8是第三个实施例的纵剖面构造图。

图9是第三个实施例的手感装置平剖面构造图。

图10是第三个实施例的手感装置的凹凸表面的构件的俯视图。

图11是第四个实施例纵剖面构造图。(垂直手感装置)

图12是第四个实施例的垂直手感装置的活动销的纵剖面构造图。

图13是第四个实施例在水平开关电极处的平剖面构造图。

图14是第五个实施例纵剖面构造图。

图15是第五个实施例在水平开关电极处的平剖面构造图。

图16是第六个实施例手指操作按钮时手指和按钮的剖面图。

图17是第六个实施例按钮的俯视图。

具体实施方式

在图1中，外壳(1)中有一个孔(2)，孔(2)中有一个可以活动的按钮(3)。孔(2)的大小可以使在按钮(3)上、右、下、左活动。在外壳上标有1，2，3，4，5，6，7，8，9，0，#，*，a-z等标志。在按钮上标有OK，CANCEL，MENU等标志。

在图2中，外壳(1)中有一个孔(2)，的形状是“+字”形，“+字”形的孔可以定位按钮(3)的移动方向。避免按钮(3)出现向“左上”，“右下”等倾斜方向运动，出现同时启动两个开关，出现输入错误。

在图3中，(3411)和(3412)是第一级别的向上开关(9997)的两端，即两个电极。3411为该开关的活动端，3412为该开关的固定端。接地电阻(9995)和电源(9994)串连，再和第一级别的向上开关(9997)的输出电阻(9993)串联后作为第一级别的向上开关的输出(43411)。第一级别的向上开关(9997)并联在接地点和输出点之间。第一级别的向上开关(9997)打开，输出电源(9994)的电压。开关闭合，输出接地的电压。输入的机械装置包含所有的开关(3000)：包括水平方向的开关和垂直方向的开关。其他开关的连接方式同第一级别的向上开关(9997)。水平方向的开关有12个，垂直方向有的开关有3个。下表用开关两个两个端点的编号表示这个开关，如(3411，3412)表示第一级别的向上开关。

	第一级别	第二级别	第三级别
				水平向上Up	(3411，3412)	(3421，3422)	(3431，3432)
水平向下down	(3311，3312)	(3321，3322)	(3331，3332)
				水平向左left	(3411，3412)	(3421，3422)	(3431，3432)
水平向右light	(3211，3212)	(3221，3222)	(3231，3232)
				垂直方向Verticul	(3511，3v12)	(3521，3522)	(3531，3532)

图5，图6描述了这些开关及开关两个两个端点的分布，所有安装在活动体上的开关电极通过有弹簧导线(9951)接出，接到电信号转化装置(992)，是电极可以自由活动。

在图5中，按钮(3)的杆部(510)通过第一弹簧(514)嵌入到第一按钮套(511)上，按钮套的内孔大于按钮，使按钮可以在第一按钮套上水平运动，按钮也可以垂直运动。在按钮(3)没有手指作用力的情况下，弹簧能使按钮恢复到中间位置。按同样的方式，第一按钮套(511)通过第二弹簧(515)和第二按钮套(512)连接，第二按钮套(512)通过第三弹簧(516)和第三按钮套(513)连接。第三按钮套固定在外壳(1)上。外壳上有一个孔，孔的大小比按钮大，按钮可以在这个孔中水平和垂直运动。

第一弹簧(514)弹性小于第二弹簧(515)，第二弹簧(515)的弹性小于第三弹簧(516)。在按钮运动时，第一级别的开关闭合比第二级别的开关闭合早，第二级别的开关闭合比第三级别的开关闭合早，第一级别的开关打开比第二级别晚，第二级别的开关打开比第三级别晚。

在图6中，按钮(3)的头部(9981)下面有电极，作为垂直级别的三个开关的活动部分(3511)(3521)(3531)。在第一按钮套(511)、第二按钮套(512)和第三按钮套(513)上有垂直级别的三个开关的固定部分(3512)(3522)(3532)。开关的活动部分(3511)(3521)(3531)和开关的固定部分(3512)(3522)(3532)构成开关。按钮没有按下，在初始状态时，三个开关是打开的。按钮按下时，第一个垂直开关(3511，3512)先闭合。随按钮继续按下时，第二个垂直开关(3521，3522)闭合。最后是第二个垂直开关(3531，3532)闭合。

在图6和图7中，在按钮的杆(510)外壁有四电极，分别是第一级别的水平开关的活动电极(3111)，(3211)，(3311)，(3411)。第一按钮套(511)内壁四电极，分别是第一级别的水平开关的固定电极：(3112)，(3212)，(3312)，(3412)。四个活动电极和固定电极位置正好构成第一级别的上、右、下、左四个水平开关，按钮的活动能打开和关闭这些开关。

以同样的方式，在第一按钮套(511)外壁有四电极，分别是第二级别的水平开关的活动电极(3121)，(3221)，(3321)，(3421)。第二按钮套(512)内壁四电极，分别是第二级别的水平开关的固定电极：(3122)，(3222)，(3322)，(3422)。四个活动电极和固定电极位置正好构成第二级别的上、右、下、左四个水平开关，按钮的活动能打开和关闭这些开关。

以同样的方式，在第二按钮套(512)外壁有四电极，分别是第三级别的水平开关的活动电极(3131)，(3231)，(3331)，(3431)。第三按钮套(513)内壁四电极，分别是第三级别的水平开关的固定电极：(3132)，(3232)，(3332)，(3432)。四个活动电极和固定电极位置正好构成第二级别的上、右、下、左四个水平开关，按钮的活动能打开和关闭这些开关。

在按钮套(511，512，513)的内部有突起(9961)。该突起能阻止按钮向斜线方向运动，同时使两个水平开关闭合或引起输入错误。

电信号转化装置(992)根据输出输入机械装置电路的输出信息，转化为输入数字和字母等信息作为输出(999)。转化装置是一个有限状态自动机，一般由芯片和程序实现。逻辑上认为包含一个状态记忆装置和一个逻辑比较运算装置，根据当前状态记忆装置的内容和当前开关信号，及逻辑比较运算，决定要输出的字符和当前状态记忆装置的改变。在本实施例中，状态记忆装置有二个存储装置：水平存储装置记录水平移动状态信息，垂直存储装置记录垂直移动状态信息。

在初始状态下，按钮在中间位置，各开关都打开，按状态信息为空。

如果某个方向第一级别开关闭合，如果是水平方向的开关，逻辑比较运算装置把水平存储装置的信息由空改为该第一级的开关的编号；如果是垂直方向的开关，逻辑比较运算装置把垂直存储装置的信息由空改为该第一级的开关的编号。

如果第二级别的某个开关闭合，如果是水平方向的开关，逻辑比较运算装置把水平存储装置的信息由第一级的开关的编号改为该第二级的开关的编号；如果是垂直方向的开关，逻辑比较运算装置把垂直存储装置的信息由第一级的开关的编号改为该第二级的开关的编号。

如果第三级别的某个开关闭合，如果是水平方向的开关，逻辑比较运算装置把水平存储装置的信息由第二级的开关的编号改为该第三级的开关的编号；如果是垂直方向的开关，逻辑比较运算装置把垂直存储装置的信息由第二的开关的编号改为该第三的开关的编号。

如果所有的开关都打开，并且水平存储装置或垂直存储装置的信息不是空，就根据水平存储装置或垂直存储装置记录的信息为依据，产生输出信号。并把水平存储装置或垂直存储装置的信息改为空。

其他情况下水平存储装置和垂直存储装置的信息不变，也不输出信号。

电信号转化装置使实现了开关输出转化为数值和字母的转化。解决了在在第二级别开关闭合前，第一级别的开关先闭合。而不会输出第一级别开关对应的信号，只输出第二级开关对应的信号。

逻辑比较运算装置根据水平存储装置或垂直存储装置记录的信息为依据，产生输出信号的情况。在本实施例子中，逻辑比较运算的完成如下表的运算：

第一列为水平存储装置的信息，第一行为垂直存储装置的信息，其他行列为输出的字符。

	垂直为空	垂直第一级别	垂直第二级别	垂直第三级别
					水平为空	不输出	OK	CANCEL	MENU
水平向左一级别	1	输入法切换信号	空格	.
					水平向左二级别	2	A	B	C
水平向左三级别	3	D	E	F
					水平向上一级别	4	G	H	I
水平向上二级别	5	J	K	L
					水平向上三级别	6	M	N	O
水平向右一级别	7	P	Q	R
					水平向右二级别	8	S	T	U
水平向右三级别	9	V	W	X
					水平向下一级别	0	Y	Z	@
水平向下二级别	*	，	！	$
					水平向下三级别	#	？	ESC	Enter

输入法切换信号用于控制电信号转化装置。使键盘可以用于数值输入，大写英文输入，小写英文输入，特殊符号输入等。特殊符号输入用于在键盘中没有的特殊符号的输入：如：(、)、％等。输入法切换还可以使键盘用于中文输入，可以根据本实施例中的字母输入，结合现有的拼音，五笔输入法，也可以根据本键盘的特点，结合汉字的特点，指定新输入法。

另外一个实施例是：在实施例一中，如果只输入数值，就不需要在垂直方向提供开关。指使用水平开关即可。

另外一个实施例是：在实施例一中，把水平方向和垂直方向都改为一级开关。但可以根据按钮经过的位置确定不同输出。在输入状态信息记录了。例如：下面四种情况输出不同内容：

先按垂直第一级别，然后水平向左一级别，再水平恢复为初始状态，最后垂直恢复为初始状态。

先按水平向左一级别，然后垂直第一级别，再水平恢复为初始状态，最后垂直恢复为初始状态来。

先按垂直第一级别，然后水平向左一级别，再垂直恢复为初始状态，最后水平恢复为初始状态。

先按水平向左一级别，然后垂直第一级别，再垂直恢复为初始状态，最后水平恢复为初始状态。

序号

第一运动

第二运动

第三运动

第四运动

输出

1	水平向上	垂直向下	水平恢复	垂直恢复	1
						2	水平向上	垂直向下	垂直恢复	水平恢复	2
3	垂直向下	水平向上	水平恢复	垂直恢复	3
						4	垂直向下	水平向上	垂直恢复	水平恢复	4
5	水平向下	垂直向下	水平恢复	垂直恢复	5
						6	水平向下	垂直向下	垂直恢复	水平恢复	6
7	垂直向下	水平向下	水平恢复	垂直恢复	7
						8	垂直向下	水平向下	垂直恢复	水平恢复	8
9	水平向左	垂直向下	水平恢复	垂直恢复	9
						10	水平向左	垂直向下	垂直恢复	水平恢复	0
11	垂直向下	水平向左	水平恢复	垂直恢复	*
						12	垂直向下	水平向左	垂直恢复	水平恢复	#
13	水平向右	垂直向下	水平恢复	垂直恢复	插入
						14	水平向右	垂直向下	垂直恢复	水平恢复	向后删除
15	垂直向下	水平向右	水平恢复	垂直恢复	向前删除
						16	垂直向下	水平向右	垂直恢复	水平恢复	功能菜单
20	水平向上	水平恢复			向上
						21	水平向下	水平恢复			向下
22	水平向左	水平恢复			向左
						23	水平向右	水平恢复			向右
24	垂直向下	垂直恢复			发送

在图5中的实施例中，没有手感装置。用户只能通过当前弹力的大小和位置移动的多少确定开关的位置。

图7描述了有手感装置和无手感装置，反作用力和位置的关系。

在图8，图9中，图10中，描述了第三个实施例，带有一种水平手感装置，能使按钮产生达到某个级别的开关前产生较大的反作用了，使操作者感到开关的位置，克服此反作用后，开关闭合。之后反作用力大大减少。使操作者感到开关已经闭合。该手感装置提供了多级手感。

在图8中，水平手感装置安装外壳(1)的内表面，通过按钮的头部(9981)的作用于按钮(3)。

在图9中，描述水平手感装置的结构。在按钮头部(9981)上固定一个十字形构件(809)，十字形构件在可弹动的凹凸表面上滑动。不同的反作用力是通过可弹动的凹凸表面的体现的。一个凹凸表面的构件(801)通过两个弹簧(802，803)固定在支架(804)上，支架(804)固定在外壳(1)上。凹凸表面有四个凹凸点(805，806，807，808)。

图10是手感装置的凹凸表面的构件的俯视图。在每个凹凸点，有一个凹点和一个凸点。到凹点(8082)前，凹凸表面的构件(801)和十字形构件(809)接触表面较倾斜，即内角度较小，阻力较小，达到凹点(8082)后，向凸点(8081)移动时，接触表面较垂直，即内角度较大，遇到的阻力较大，通过凸点(8081)后阻力又较小。

在图10中，其中的第一个凹凸点(805)的位置和图7中的第一级别的水平按钮开关(3411，3412)的位置相对应。使正好在通过凸点后，开关闭合。第二个凹凸点(808)和第二级别的水平按钮开关(3421，3422)对应。第三个凹凸点(806)和第三级别的水平按钮开关对应。要说明的是，在第一个凹凸点(805)只有凸点。第四个凹凸点(807)用于阻止十字形构件(9981)继续向前。

上面描述了水平左方向的手感装置，上、下和右变的情况和此完全相同。

在图8中，有一个垂直手感装置，垂直手感装置由安装在三个按钮套(511，512，513)内侧的三对弹片组成。以第三按钮套(513)内侧的右侧弹片(9984)为例子说明。第二级按钮套(512)按下时，因为固定在第三按钮套(513)的弹片(9984)的下端阻止第二按钮套(512)向下，有较大的弹力。弹片(9984)的下端完全被积压到第二按钮套(512)和第三按钮套(513)之间时，弹力消失，只有弹片(9984)和第二按钮套(512)的少量摩擦力，由于钮套(512)和弹片(9984)都光滑，摩擦力远远小于弹力。弹片(9984)的位置和垂直第三级开关相对应，使弹片刚刚被积压到第二按钮套(512)和第三按钮套(513)之间，开关闭合。为防止相一边滑动，弹片在左右对称分布。

图11，图12，图13是第四个实施例。和第一个实施例不同的是，第一按钮套(1105)由四个固定在外壳(1)低部的四个弹性片(9912)围成，第二按钮套(1106)也由四个固定在外壳1低部的弹性片围成。四个弹性片(9912)是有弹性的。按钮杆(510)向水平方向运动时，先接触到第一按钮套的弹性片(9912)，第一级别的水平开关闭合。如果按钮进一步移动，第一按钮套(1105)上的弹性片(9912)向外歪曲，接触到第二按钮套(1106)，第二级别的水平开关闭合。如果进一步移动，第二按钮套(1106)上的弹性片也向外歪曲，接触到第三按钮套(1107)，第三级别的水平开关闭合。

该实施例没有水平手感装置。但由一个垂直手感装置，垂直手感装置由固定在的第一个按钮套(1105)的三对活动销(1108)组成。活动销(1108)由头部是三角形的活动体(1101)、弹簧(1103)、活动销外壳(1102)组成。活动销外壳固定在第一个按钮套(1105)上。不固定在第二个按钮套(1106)上。当按钮杆(510)向下接触到三角形的活动体(1101)，三角形的活动体压缩弹簧(1103)。弹簧的弹力阻止按钮按下，当三角形完全被按在按钮杆的旁边时，阻力明显减少。三个活动销的位置和按钮垂直开关的位置相对应。使三角形完全刚被按在按钮杆的旁边时，对应级别的垂直开关闭合。

图14，图15是第五个实施例，和第一个实施例不同的是用圆拱性弹性物(1401)代替了弹簧。并在侧面也增加了圆拱性弹性物。圆拱性弹性物由于是圆拱性的，刚按下时有很大的阻力，当克服此阻力后，阻力变等很小。具有很好的手感。三级的圆拱性弹性物弹力不同，确保开关一次闭合。为了便于固定圆拱性弹性物，按钮套时方形的。

在第五个实施例中，每个水平开关的两个电极位置(3411，3412)，(3421，3422)，(3431，3432)分别置于圆拱性弹性物内表面和按钮套内表面上。当圆拱性弹性物被压扁时，两个电极闭合。按钮杆及，圆拱性弹性物(1401)的外表面是光滑的，可以和按钮杆(510)以及第一按钮套(511)、第而按钮套(512)滑动，可以使按钮同时能控制水平和垂直的开关。

图16，图17是按钮(3)的按钮头(1601)的结构，操作员很灵活的控制按钮，需要水平，垂直操作，还要控制力度，需要为增大手指(11)和按钮头(1602)的摩擦力，按钮头由一个圆形突起(1602)，并且有圆形螺纹(1603)。并且有突起的方位指示点(1604)。圆形突起，使手指用力更加方面，圆形螺纹能增加摩擦力，突起的方位指示点能使手指触摸到，保证操作方向的精确。

Claims (10)

1.一种字符输入装置，由一个机械活动装置(991)和一个电信号转化装置(992)组成，该机械活动装置有一个外壳(1)外壳中有一个孔(2)，孔中有一个可以活动的按钮(3)，孔的大小可以使在按钮上、右、下、左活动，一个按钮(3)能接受手指的作用力，该按钮(3)在手指作用力下可以在水平方向向上、右、下、左四方向活动；机械活动装置(991)上有四个开关(3111，3112)(3211，3212)(3311，3312)(3411，3412)，按钮(3)水平活动位置和开关的位置对应，即：按钮四个方向的运动分别控制四个水平开关的关闭和打开，开关的关闭和打开输出开关电信号(43111，43211，43311，43411)等；电信号转化装置(992)能接受这些开关的输出的开关电信号(43111，43211，43311，43411)，并根据开关电信号转化为输出电信号(999)，其特征在于该按钮(3)在一次操作中不但控制上述四个水平开关之一的闭合和打开，还可以控制附加开关(3511，3512)闭合和打开，一次操作能驱动多个开关的关闭和打开，产生多个开关多个电信号(43111，43211，43311，43411)组成的序列；电信号转化装置根据这一次按键操作中过程中的这四个开关和附件开关(3111，3112)(3211，3212)(3311，3312)(3411，3412)(3511，3512)的关闭和打开产生的多个电信号(43111，43211，43311，43411，43511)的序列，转化为相应的代表一个字符的电信号(999)。

2.根据权利要求1所述字符输入装置，其特征是：附加开关为一个垂直开关(3511，3512)，即按钮(1)垂直向里运动控制该开关，按钮(3)的垂直运动的位置和垂直开关(3511，3512)的关闭和打开相对应；按钮(3)可以水平和垂直组合运动，即：按钮(3)水平方向离开初始位置的情况下，按钮(3)还能在垂直方向也能运动，按钮(3)在垂直方向位移的情况下，按钮(3)还能水平方向运动，按钮(3)运动控制垂直开关(3511，3512)和四个水平开关(3111，3112)(3211，3212)(3311，3312)(3411，3412)的互相独立，一次不同的操作可产生垂直和水平开关打开和关闭的不同序列；电信号转化装置根据这些序列转化为0-9等10个数字字符。

3.根据权利要求1所述字符输入装置，其特征是：附加开关为8个水平开关(3121，3122)(3221，3222)(3321，3322)(3421，3422)(3131，3132)(3231，3232)(3331，3332)(3431，3432)，即按钮水平运动控制该8个开关；按钮(3)水平运动位置和这8个开关的关闭和打开相对应，对8个开关按钮水平运动位置正好分布在按钮对应原有四个开关(3111，3112)(3211，3212)(3311，3312)(3411，3412)的外侧，这样在每个水平方向上，按钮在每个水平方向上有3级运动位置，分别对应于三个同方向的水平开关的关闭和打开，在四个方向上都形成了一个三级开关；在一次按键操作中，按钮能在手指不同的水平位移的情况下，产生不同级别的位移，按钮在不同级别的位移对应水平开关的不同的打开和关闭，即：一次按键操作对应于不同的开关打开和关闭的序列；电信号转化装置(992)根据这些水平开关的打开和关闭的序列转化为0-9等10个数字字符。

4.根据权利要求3所述字符输入装置，其特征是：附加开关还包括1个垂直开关(3511，3512)；即按钮垂直向里运动控制该开关，按钮的垂直运动的位置和垂直开关的关闭和打开相对应；按钮可以水平和垂直组合运动，即：按钮水平方向离开初始位置的情况下，按钮还能在垂直方向也能运动，按钮在垂直方向位移的情况下，按钮还能水平方向运动，按钮运动控制垂直开关和四个水平开关的互相独立，一次不同的操作可产生垂直和水平开关打开和关闭的不同序列，电信号转化装置根据这些序列转化为0-9等10个数字字符和A-Z等26个数字字符。

5.根据权利要求3所述字符输入装置，其特征是：附加开关还2个垂直开关(3511，3512)(3521，3522)；一次不同的操作可产生垂直和水平开关打开和关闭的不同序列，电信号转化装置根据这些序列转化为0-9等10个数字字符和A-Z等10个数字字符及其他字符。

6.根据权利要求3所述字符输入装置，其特征是：附加开关还3个垂直开关(3511，3512)(3521，3522)，(3531，3532)；一次不同的操作可产生垂直和水平开关打开和关闭的不同序列，电信号转化装置根据这些序列转化为0-9等10个数字字符和A-Z等10个数字字符及其他字符。

7.根据权利要求2，4，5，6所述字符输入装置，其特征是：开关为电接触开关(3411，3412)，按钮运动推动电接触开关的一个电极(3411)，使这个电极和另外一个电极(3412)闭合或断开，电极(3411)和电极(3412)之间能滑动，或者按钮(1)和电极(3411)之间能滑动，按钮使开关(3411，3412)保持滑动接触，这样的滑动使同一个按钮(3)还能去控制附加开关(3511，3512)的关闭和打开。

8.根据权利要求3，4，5，6所述字符输入装置，其特征是：开关为电接触开关(3411，3412)，按钮运动推动电接触开关的一个电极(3411)，使这个电极和另外一个电极(3412)闭合或断开，电极(3411)和电极(3412)固定在弹性物体上，对按钮不形成阻挡，使按钮可以继续运动，控制附加开关(3421，3422)的打开和关闭。

9.根据权利要求3，4，5，6所述字符输入装置，其特征是：机械活动装置中有一个水平手感装置，水平手感装置的结构如下，在按钮头部(9981)上固定一个构件(809)，该构件(809)可在四个可弹动的凹凸表面的构件(801)上滑动，弹动表面使构件(809)和构件(809)在不同位置接触的角度不一样，产生不同的弹力和阻力。

10.根据权利要求2，3，4，5，6所述字符输入装置，其特征是：机械活动按钮的头部是突起的，并且有螺纹，增加了手指和按钮的摩擦力。

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