УСТРОЙСТВА ВВОДА И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ Российский патент 2005 года по МПК H01H13/70 G06F3/23 

Область техники

Настоящее изобретение относится в целом к устройствам, таким как сенсорные панели, малые клавиатуры и системы распознавания голоса, для ввода данных в электронные устройства и, более конкретно, к малым клавиатурам, в которых выходные нажатия клавиш определяются как на основании активизации отдельного переключателя, так и на основании объединенной активизации соседних переключателей.

Предшествующий уровень техники

Миниатюризация электронных изделий является одним из основных принципов технологического прогресса. Преимущество конкуренции и успех линии изделия в значительной степени зависит от способности компании успешно предоставлять изделия, которые становятся как все более функциональными, так и все более портативными. Так как технология развивается, становится все более возможным миниатюризировать электронные схемы, при этом результатом является то, что интерфейс (например, экраны, малые клавиатуры, устройства управления курсором) может достичь предела размера портативных изделий. Следовательно, по мере того как портативные изделия входят в эту сферу, эргономическое качество и размер их устройств ввода (таких как малые клавиатуры) будет иметь возрастающее значение для признания и успеха изделия. Особое значение имеет телефонная малая клавиатура, так как она имеет такую важность во всем мире, как основной коммуникационный и экономический инструмент. Международные стандарты установлены, например, для минимального размера между соседними переключателями (местами коммутации) клавиш для того, чтобы разместить кончики пальцев обычного человека. Под "клавишей" заявитель подразумевает элемент из массива элементов над поверхностью, который при нажатии формирует идентифицирующий выходной сигнал, соответствующий местоположению элемента. Понятие "область клавиши" включает в себя, например, локализованную область, имеющую режим работы, подобный клавишам на сенсорном экране, и локализованную область малой клавиатуры, образованную с помощью размещения мембраны над массивом контактных переключателей. "Малая клавиатура" является массивом клавиш или областей клавиш и включает в себя, помимо прочего, традиционную малую клавиатуру (которая имеется в большинстве телефонов, калькуляторов и тому подобных), клавиатуру и подобные чувствительные к касанию устройства, реализованные с помощью сенсорного экрана или с помощью разделенных зон на поверхности мембраны. Несмотря на то, что такая поверхность обычно является плоской, она может также быть искривленной.

Одна из ранних работ заявителя была направлена на уменьшение размера малых клавиатур посредством разработки малых клавиатур, в которых выходные сигналы от нажатия клавиш определяются как вследствие активизации отдельного переключателя, так и вследствие объединенной активизации соседних переключателей. Одна из ранних работ заявителя раскрыта в патентах США № 5612690 и № 5973621, полное содержание которых включено в настоящее описание в качестве ссылки. Заявитель упоминает такие малые клавиатуры в настоящем описании как малые клавиатуры "НИКК" или малые клавиатуры с независимыми и комбинированными клавишами.

В этом контексте "независимые клавиши" или "области независимых клавиш" являются приподнятыми областями поверхности малой клавиатуры с отдельными графическими элементами, которые обеспечивают соответствующий выходной сигнал при индивидуальном нажатии. "Комбинированная клавиша" или "область комбинированной клавиши", с другой стороны, является локально пониженной областью поверхности малой клавиатуры НИКК, которая обеспечивает уникальный выходной сигнал как следствие одновременной или почти одновременной манипуляции множеством из двух или более соседних (например, диагонально соседних или "угол котенка" (kitty-corner)) областей независимых клавиш, обычно соответствующих центральному графическому элементу. Заявитель использует понятие "определенная комбинация" для того, чтобы обозначить любую комбинацию независимых клавиш, которая соответствует комбинированной клавише, как интерпретируемую соответствующим устройством. Наоборот, "неопределенная комбинация" является множеством независимых клавиш, которые при одновременном нажатии не соответствуют определенной комбинированной клавише.

Таким образом, малая клавиатура НИКК является малой клавиатурой, которая включает в себя как независимые, так и комбинированные клавиши или области клавиш. Такие малые клавиатуры обычно имеют области независимых клавиш, идентифицируемые графическими элементами на поверхностях, немного приподнятых над соседними поверхностями, несущими другие графические элементы, которые, например, идентифицируют области комбинационных (комбинированных) клавиш. Возможно сконструировать такие малые клавиатуры с выгодно очень малым зазором между соседними областями независимых клавиш.

Желательно увеличить точность малых клавиатур НИКК и других устройств ввода, принимая во внимание интерпретацию намерения пользователя, независимо от используемой технологии переключения. Имеется особая потребность в том, чтобы лучше определять, подразумевает ли пользователь нажатие отдельной или комбинированной клавиши в малой клавиатуре НИКК, в тех реализациях, когда требуется сильная тактильная обратная связь, например такая, которая обеспечивается с помощью металлических щелкающих (фиксирующих) колпачков. Усовершенствования в эргономике таких малых клавиатур также требуются, а также улучшенные алгоритмы для того, чтобы упростить интерпретацию ввода, например, для использования в телефонах и подобных устройствах.

Требуются дополнительные усовершенствования в конструкции и реализации малых клавиатур и других устройств ввода.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение раскрывает усовершенствования в конструкции малых клавиатур НИКК и других средств ввода данных и их интеграцию в электронные устройства.

В соответствии с одним аспектом изобретения телефон с малой клавиатурой НИКК, определяющей как области комбинационных (комбинированных) клавиш, так и области независимых клавиш, расположенные чередующимися столбцами, имеет столбцы областей комбинированных клавиш, которые включают в себя множественные цифровые столбцы, вместе включающие в себя цифровые области, соответствующие цифрам с 0 до 9, причем каждый цифровой столбец содержит множество цифровых областей и, по меньшей мере, один другой столбец содержит области клавиш, соответствующие символам пунктуации.

Предпочтительно телефон имеет три цифровых столбца, таких, что цифровые столбцы вместе образуют стандартное расположение телефонных клавиш, причем левый цифровой столбец содержит 1,4,7, средний цифровой столбец содержит 2,5,8,0, а правый цифровой столбец содержит 3,6,9.

В некоторых вариантах осуществления области клавиш определяются соответствующими воспринимаемыми особенностями на открытой поверхности гибкой мембраны. Под "воспринимаемыми" заявитель подразумевает способность быть воспринятыми с помощью человеческих органов чувств. Например, воспринимаемые особенности могут включать в себя изменения подъема при движении поперек поверхности мембраны (например, воспринимаемые с помощью прикосновения). В других случаях воспринимаемые особенности могут быть просто визуальными отличиями. Предпочтительно области цифровых клавиш заметно больше, чем области клавиш, соответствующие символам пунктуации.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления области независимых клавиш и области комбинированных клавиш имеют различный размер.

Области независимых клавиш вместе включают в себя для некоторых приложений области, соответствующие буквам алфавита (таким как, например, буквы от А до Z английского алфавита).

Области независимых клавиш предпочтительно разделены промежутком, не более чем приблизительно половина ширины кончика пальца человека, для особенно компактных расположений клавиш, и каждая область клавиш имеет в некоторых случаях связанную видимую надпись. Области комбинированных клавиш могут быть также расположены столбцами переменной ширины.

В некоторых конфигурациях цифровые столбцы имеют видимую другую окраску, чем один или более столбцов, содержащих преобладающе символы пунктуации, и столбцы могут чередоваться по такой окраске, например, как темная-светлая-темная.

В предпочтительном варианте осуществления области независимых клавиш расположены в шести вертикальных столбцах, как определено ориентацией подписей клавиши, с областями независимых клавиш, расположенных в первом, третьем, пятом, седьмом, девятом и одиннадцатом вертикальных столбцах, и содержащих области, соответствующие буквам, причем цифровые столбцы области комбинированных клавиш образуют второй, шестой и десятый вертикальные столбцы, а четвертый и восьмой вертикальные столбцы включают в себя области клавиш, соответствующие символам пунктуации. Нумерация столбцов ведется с любой горизонтальной стороны малой клавиатуры.

Телефон может быть сконфигурирован так, чтобы регистрировать различные символы пунктуации, предпочтительно два или более, связанных символов, когда одна из областей клавиш, соответствующая символам пунктуации, активизируется дважды последовательно. Например, нажатие клавиши двоеточия дважды регистрирует точку с запятой; нажатие клавиши точки дважды регистрирует запятую и так далее.

В соответствии с другим аспектом изобретения малая клавиатура НИКК имеет покрытие с открытой поверхностью, определяющей как области комбинированных клавиш, так и области независимых клавиш, расположенные чередующимися столбцами, причем области независимых клавиш содержат утолщения, приподнятые над областями комбинированных клавиш. Открытая поверхность образует сплошной плавный контур между соседними областями независимых клавиш, причем отсутствие очертания обозначает границы между соседними интервалами в сетке для независимых клавиш нижележащей сетки с интервалами для клавиш. Под "сплошным плавным контуром" заявитель подразумевает то, что поверхность между утолщениями не имеет тактильных очертаний, обозначающих совместные границы независимых клавиш, такие как края независимо перемещаемых клавиш. Такой сплошной плавный контур может иметь (и в некоторых случаях предпочтительно имеет) видимые надписи, соответствующие областям комбинированных клавиш, связанным с такими плавными поверхностями.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления утолщения имеют форму ромба с концами или вершинами, направленными между соседними областями комбинированных клавиш.

В соответствии с другим аспектом изобретения малая клавиатура НИКК определяет как области комбинированных клавиш, так и области независимых клавиш, расположенные чередующимися столбцами, и имеющие стандартную ориентацию, определенную надписями, связанными с областями независимых и комбинированных клавиш, с чередующимися столбцами, расположенными вдоль линий, наклоненных под углом (например, углом 45 градусов) по отношению к стандартной ориентации малой клавиатуры.

В соответствии с другим аспектом изобретения телефон имеет малую клавиатуру, включающую в себя области клавиш, расположенные столбцами, включающими в себя два цифровых столбца, причем большинство областей клавиш в цифровых столбцах соответствует выбранным цифрам из списка, состоящего из 0 до 9, и, по меньшей мере, один столбец пунктуации, причем большинство областей клавиш в столбце пунктуации соответствует символам пунктуации.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения малая клавиатура НИКК имеет покрытие с открытой поверхностью, определяющей как области комбинированных клавиш, так и области независимых клавиш, расположенные чередующимися расположенными в шахматном порядке столбцами и чередующимися расположенными в шахматном порядке рядами. Открытые поверхности образуют сплошной плавный контур между соседними областями независимых клавиш, причем отсутствие видимых особенностей обозначает границу, параллельную столбцу или ряду, между соседними областями клавиш.

В соответствии с другим аспектом изобретения малая клавиатура имеет массив из первого и второго множеств клавиш. Первое множество клавиш расположено в первом множестве рядов, причем каждый ряд имеет второе множество элементов, где каждый элемент является клавишей, имеющей контактную область первой формы и первой площади, причем первая форма и первая площадь соответствуют, по меньшей мере, грубо размерам кончика пальца человека. Первое множество клавиш также определяет множество промежуточных областей, которые не заняты элементами первого множества, в то же время элементы второго множества клавиш расположены в промежуточных областях и имеют вторую форму и вторую площадь (например, форму ромба), причем вторая площадь является значительно меньшей, чем первая площадь.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления контактная область каждой клавиши в первом множестве расположена в первой горизонтальной плоскости, а контактная область каждой клавиши во втором множестве расположена во второй горизонтальной плоскости, которая расположена выше первой горизонтальной плоскости.

В некоторых применениях малая клавиатура является малой клавиатурой НИКК, в которой каждый элемент в первом множестве клавиш является комбинированной клавишей, а каждый элемент второго множества клавиш является независимой клавишей.

В некоторых вариантах осуществления малая клавиатура также включает в себя систему нелинейной тактильной обратной связи, соединенную с множеством клавиш для того, чтобы обеспечить тактильную обратную связь для каждой клавиши, приблизительно пропорциональную площади области контакта такой клавиши.

В соответствии с другим аспектом изобретения малая клавиатура НИКК имеет покрытие с открытой поверхностью, определяющей как области комбинированных клавиш, так и области независимых клавиш, расположенные чередующимися расположенными в шахматном порядке столбцами и чередующимися расположенными в шахматном порядке рядами матрицы клавиш, и тактильные утолщения, расположенные точно с наружной стороны матрицы клавиш, между четвертым и пятым рядами областей комбинированных клавиш, для того чтобы разделять границу телефонной малой клавиатуры, состоящей из областей комбинированных клавиш из первого по четвертый ряды матрицы.

В соответствии с одним аспектом изобретения "промежуточный" характер комбинированных клавиш утаивается от пользователя с помощью исключения видимой сетки, соединяющей независимые клавиши, которая изображена в малых клавиатурах НИКК предшествующего уровня техники. В отличие от малых клавиатур НИКК предшествующего уровня техники, в которых комбинированные клавиши реализованы как элементы, расположенные на пересечении сторон независимых клавиш, это изобретение реализует независимые клавиши как промежуточные области (значительно большие) комбинированных клавиш. В соответствии с другим аспектом изобретения высокая степень третичных функциональных возможностей (таких как пунктуация) обеспечивается в расположении малой клавиатуры НИКК для телефона с помощью чередования клавиш с классами символов, таких как цифры, пунктуация, цифры, пунктуация, цифры. Этот аспект может быть дополнительно улучшен с помощью изменения ширины и/или окраски соседних рядов. В соответствии с одним аспектом изобретения структура малой клавиатуры НИКК повернута на 45 градусов, таким образом создавая малую клавиатуру НИКК с уменьшенной шириной. Эта структура дает возможность расположения с американским стандартом расположения клавиш ("QWERTY") обеспечивать высокий стандарт эргономического комфорта при узкой ширине (например, уменьшенной до 58 миллиметров).

В соответствии с другим аспектом изобретения сенсорное устройство ввода (такое как, например, малая клавиатура или сенсорная панель) имеет открытую сплошную поверхность, определяющую плоскую область и сетку сенсорных элементов, простирающуюся совместно с областью открытой поверхности и реагирующую на контактирование с открытой поверхностью оператором для того, чтобы установить позицию упомянутого контактирования на открытой поверхности. Открытая поверхность изменяется по высоте по ее плоской области так, чтобы образовывать ряд тактильных особенностей.

В некоторых вариантах осуществления тактильные особенности содержат приподнятые утолщения. Предпочтительно приподнятые утолщения простираются, по меньшей мере, приблизительно на 0,75 миллиметров от соседних областей открытой поверхности. В некоторых случаях открытая поверхность устройства имеет надписи, связанные с упомянутыми тактильными особенностями. Тактильные особенности могут определять различные области поверхности, соответствующие связанным алфавитно-цифровым символам, для некоторых приложений.

В некоторых случаях устройство ввода выполнено так, чтобы выдавать последовательность алфавитно-цифровых символов, когда с соответствующими тактильными особенностями поверхности контактируют последовательно, например, с помощью малой клавиатуры. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления устройство является малой клавиатурой НИКК с тактильными особенностями, содержащими утолщения, определяющие области независимых клавиш малой клавиатуры НИКК. Предпочтительные варианты осуществления также включают в себя электронную схему, приспособленную для того, чтобы временно отображать алфавитно-цифровые символы на экране, когда оператор перемещает (палец) по открытой поверхности, причем отображенные алфавитно-цифровые символы выбираются так, чтобы соответствовать позиции контактирования оператором с открытой поверхностью.

В соответствии с другим аспектом изобретения электронное устройство содержит малую клавиатуру НИКК, имеющую открытую сплошную поверхность, определяющую как области независимых клавиш, так и области комбинированных клавиш, причем сетка чувствительных элементов находится под поверхностью малой клавиатуры и реагирует на позицию пальца человека на поверхности малой клавиатуры, и электронную схему, приспособленную для того, чтобы принимать сигналы от малой клавиатуры НИКК, указывающие статус малой клавиатуры, и для того, чтобы формировать выходной сигнал в ответ на активизацию клавиатуры оператором. Электронная схема выполнена так, чтобы определять входной сигнал предназначенной комбинированной клавиши на основании, по меньшей мере, частично, воспринятой позиции пальца между центрами соседних областей независимых клавиш.

В некоторых вариантах осуществления устройство также имеет матрицу коммутации клавиш, реагирующую на контактирование областей независимых клавиш, причем электронная схема выполнена так, чтобы определять входной сигнал предназначенной комбинированной клавиши как на основании воспринятой позиции пальца, так и состоянии матрицы коммутации клавиш. В некоторых случаях сетка чувствительных элементов и матрица коммутации клавиш совместно используют некоторые проводящие дорожки печатной платы.

Сетка чувствительных элементов может иметь шаг сетки более широкий, чем промежуток между центрами соседних областей независимых клавиш, и по-прежнему обеспечивать приемлемое разрешение.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения электронное устройство имеет подложку с нанесенным первым массивом разделенных друг от друга промежутками элементов проводящих дорожек и гибкое покрытие, расположенное над подложкой с нанесенным вторым массивом разделенных друг от друга промежутками элементов проводящих дорожек. Первый и второй массивы вместе образуют систему координат с покрытием, отделенным от подложки массивом упругих, сжимающихся элементов, и имеющим открытую сплошную поверхность. Первый и второй массивы проводящих элементов (дорожек) также образуют емкостную сетку, реагирующую на наличие пальца оператора на поверхности покрытия. Электронная схема приспособлена для того, чтобы распознавать емкостное состояние сетки и определять позицию упомянутого пальца после распознанного емкостного состояния.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления сплошная поверхность определяет области клавиш малой клавиатуры, и электронная схема интерпретирует заданный входной сигнал малой клавиатуры на основании, по меньшей мере, частично, распознанного емкостного состояния сетки.

В некоторых случаях емкостная сетка реагирует на позицию локального прогиба покрытия по направлению к подложке, и сжимающиеся элементы содержат образования, интегрально сформованные так, что выступают из поверхности покрытия, обращенной к подложке.

В иллюстрируемом варианте осуществления устройство представляется в виде малой клавиатуры НИКК с открытой поверхностью покрытия, определяющей как области независимых клавиш, так и области комбинированных клавиш.

В соответствии с другим аспектом изобретения малая клавиатура включает в себя внешнее покрытие с открытой сплошной поверхностью, определяющей области клавиш, причем сетка чувствительных элементов находится под поверхностью покрытия и реагирует на позицию пальца человека на поверхности малой клавиатуры, и одно место коммутации (переключатель), приспособленное для того, чтобы изменять состояние, когда любая из множества областей клавиш нажата (предпочтительно, когда любая область клавиши малой клавиатуры вдавлена).

В некоторых вариантах осуществления малая клавиатура представляет собой малую клавиатуру НИКК с открытой поверхностью покрытия, определяющей как области независимых клавиш, так и области комбинированных клавиш, и одним местом коммутации (переключателем), приспособленным изменять состояние, когда область независимой клавиши вдавлена. Области независимых клавиш могут быть приподняты над областями комбинированных клавиш.

В соответствии с одним аспектом изобретения устройство ввода имеет покрытие с открытой поверхностью, определяющей области, связанные с соответствующими дискретными входными сигналами, и подложку снизу поверхности. Покрытие имеет один массив сетки с переменной емкостью, а подложка несет другой, предпочтительно перпендикулярно расположенный массив сетки. Устройство также имеет электронную схему, приспособленную для того, чтобы интерпретировать большие изменения емкости в сетке как локализованный прогиб покрытия к подложке в области, идентифицируемой посредством изменения емкости, и для того, чтобы интерпретировать небольшие изменения емкости сетки как ориентацию и протяженность движения пальца вдоль поверхности.

В соответствии с одним аспектом изобретения дистанционное измерительное устройство встроено в малую клавиатуру НИКК. В одном из ее вариантов осуществления это измерительное устройство используется для того, чтобы увеличить надежность и точность малой клавиатуры НИКК. При распознавании местоположения пальца дополнительно или независимо от связанной матрицы переключателей (мест коммутации) те ошибки, которые могут возникнуть из-за наличия неоднозначного подмножества мест коммутации в комбинированной клавише могут быть исключены. В другом варианте осуществления измерительное устройство расположено снизу малой клавиатуры НИКК для того, чтобы обеспечить функциональные возможности "мыши". В некоторых предпочтительных вариантах осуществления интегрированная система имеет то же самое число электрических линий, как одно устройство НИКК. В одном варианте осуществления два перпендикулярно ориентированных массива расположены на различных элементах: один на печатной плате (ПП), а другой на обратной стороне элемента НИКК. В этом варианте осуществления изменения паразитного сопротивления (между пересечениями массивов) используются для определения местоположения пальца, как для реализации функции мыши, так и функции клавиатуры, в то же время физическое смещение элемента НИКК создает изменение емкости, которое является относительно громадным по сравнению с изменением паразитной емкости. Следовательно, движение пальца может быть легко различимо вследствие активизации клавиши, независимо от суперпозиции сигналов. В другом варианте осуществления дистанционное измерительное устройство и матрица малой клавиатуры объединены в одно целое. В другом варианте осуществления пьезокерамические элементы (расположенные в листе на поверхности или дискретно) используются для того, чтобы генерировать тактильный выходной сигнал. Тактильный выходной сигнал может быть также обеспечен с помощью того же самого элемента, используемого для того, чтобы вызывать вибрации устройства, так как частоты в этом диапазоне являются трудными для того, чтобы определить местоположение пальца человека.

Объединение системы измерения местоположения и малой клавиатуры НИКК может обеспечить несколько преимуществ. Например, находясь в режиме мыши, поверхность малой клавиатуры НИКК может обеспечить устойчивость пальца в ситуациях, связанных с движением. Это является серьезным вопросом из-за постоянных неуверенных движений, присущих перемещению. Для пользователя точно управлять курсором небольшого ручного прибора (такого как телефон), во время передвижения на автобусе, поезде, автомобиле или пешком, является тщетной задачей. Выступающие опорные возвышения, размещенные вдоль поверхности малой клавиатуры, или другая система измерения местоположения управления курсором могут решить эту проблему с помощью обеспечения опорных точек для определения местоположения пальца. Выступающие опорные возвышения некоторых вариантов осуществления могут дать пользователю тактильный репер, давая возможность пользователю лучше поддерживать положение руки с помощью обеспечения небольшого выступа, который механически стабилизирует палец. Когда палец находится между возвышениями, опора обеспечивается с помощью возвышений, которые его окружают, а когда палец находится в промежуточном местоположении над возвышением, податливость пальца служит для того, чтобы захватить возвышение в мякоти пальца. С помощью стабилизации пальца таким образом может быть обеспечена высокая степень точности в ситуациях перемещения, которые иначе были бы тщетными. Устройство может быть выполнено так, чтобы выводить звуковые сигналы (такие как оцифрованный голос, говорящий буквы и цифры) или визуальные сигналы (такие как изменение отображенного символа, специально шрифтом увеличенного размера, возможно заполняющим большую часть экрана), когда пользователь перемещает свой палец по плоской поверхности устройства. Звуковая реализация особенно полезна для слепых пользователей, а визуальный вариант особенно полезен для людей с испорченным зрением. Изобретение может обеспечить большую необходимую совместимость и эффективность для пользователя, в то же время давая возможность доступа как к функции мыши, так и к функции малой клавиатуры НИКК без перемещения руки.

В соответствии с другим аспектом изобретения малая клавиатура НИКК, имеющая подложку с массивом чувствительных элементов, расположенных так, чтобы изменять состояние в ответ на срабатывание клавиатуры, и гибкое (например, эластомерное) покрытие, расположенное над подложкой и имеющее открытую поверхность, определяющую массив областей независимых клавиш, с областями комбинированных клавиш, определенных в промежутках между соседними областями независимых клавиш, также имеет массив дискретных фиксирующих элементов, располагающийся между покрытием и подложкой и отделяющий покрытие от подложки. Каждый из фиксирующих (нажатие) элементов расположен между двумя соседними областями независимых клавиш и приспособлен для того чтобы упруго сжиматься в качестве нелинейной реакции на локальное нажатие на открытую поверхность покрытия, для того чтобы обеспечить тактильную обратную связь срабатывания клавиатуры.

В некоторых случаях фиксирующие элементы расположены под областями комбинированных клавиш. В некоторых случаях фиксирующие элементы расположены между непосредственно соседними областями независимых клавиш. Под "непосредственно соседними" заявитель подразумевает области независимых клавиш, не определяющие область комбинированных клавиш непосредственно между ними, такие как соседние независимые клавиши соседних столбцов в расположенной в шахматном порядке матрице. В некоторых случаях фиксирующие элементы включают в себя фиксирующие элементы, расположенные под областями комбинированных клавиш, и фиксирующие элементы, расположенные между непосредственно соседними областями независимых клавиш.

В некоторых вариантах осуществления каждая область независимых клавиш и каждая область комбинированных клавиш имеет четыре соответствующих разделенных промежутком фиксирующих элемента, расположенных по ее периферии, причем промежуток между четырьмя соседними фиксирующими элементами соответствует области клавиш. Каждый из фиксирующих элементов предпочтительно расположен эквидистантно между центрами соседних областей независимых клавиш и эквидистантно между центрами соседних областей комбинированных клавиш.

В некоторых случаях каждая область независимых клавиш определяет открытую контактную площадь давления, причем малая клавиатура дополнительно содержит массив проводящих "таблеток" между подложкой и покрытием. Каждая проводящая "таблетка" расположена в центре внизу соответствующей области независимой клавиши и выступает в горизонтальном направлении дальше (например, к соседней области комбинированной клавиши), чем контактная площадь давления связанной с ней области независимой клавиши. Под "контактной площадью" заявитель подразумевает площадь области независимой клавиши, которая действует как кнопка во время работы, в смысле передачи усилия от пальца оператора для того, чтобы изгибать покрытие малой клавиатуры. Такая площадь не включает в себя площадь, которая только входит в случайный, не вводимый контакт с кончиком пальца оператора. Таким образом, по существу, вся (например, 90 процентов) нагрузка, приложенная оператором во время срабатывания области одной независимой клавиши, прикладывается в контактной площади давления.

Некоторые варианты осуществления включают в себя массив дискретных фиксирующих элементов, располагающихся между покрытием и подложкой, и отделяющих покрытие от подложки. Каждый из фиксирующих элементов расположен между двумя соседними областями независимых клавиш и приспособлен для того чтобы упруго сжиматься в качестве нелинейной реакции на локальное нажатие на открытую поверхность покрытия, для того чтобы обеспечить тактильную обратную связь работы клавиатуры.

В некоторых случаях области независимых клавиш содержат приподнятые утолщения с верхними поверхностями, имеющими наружные края, которые ограничивают их контактные площади нажатия, или имеют форму ромба с вершинами, направленными между соседними комбинированными клавишами.

В некоторых конфигурациях каждая пара соседних областей независимых клавиш имеет три фиксирующих элемента, расположенных вдоль линейного сегмента, расположенного на половине расстояния между парой областей независимых клавиш (например, вдоль границы, разделяющей две области независимых клавиш). Предпочтительно три фиксирующих элемента разделены одинаковыми промежутками вдоль линейного сегмента, с одним непосредственно между центрами областей независимых клавиш из пары, а другим на любом конце линейного сегмента в промежутке между четырьмя соседними областями независимых клавиш.

В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления фиксирующие элементы изготовлены из эластомера (например, силикона), являются интегрально сформованными с покрытием и выступают из обратной поверхности покрытия.

В некоторых проиллюстрированных случаях фиксирующие элементы имеют форму усеченного конуса.

Предпочтительно фиксирующие элементы преимущественно расположены так, чтобы обеспечить, по существу, одинаковую тактильную обратную связь в ответ на нажатие, как на области независимых клавиш, так и на области комбинированных клавиш. Также предпочтительно, чтобы фиксирующие элементы были сконструированы и расположены так, чтобы требовать, по существу, равной перпендикулярной силы активизации, как для областей независимых клавиш, так и для областей комбинированных клавиш.

В соответствии с другим аспектом изобретения малая клавиатура НИКК имеет подложку, несущую массив чувствительных элементов, расположенных так, чтобы изменять состояние в ответ на срабатывание клавиатуры; гибкое (например, эластомерное) покрытие, расположенное над подложкой и имеющее открытую поверхность, определяющую массив областей независимых клавиш, с областями комбинированных клавиш, определенными в промежутках между соседними областями независимых клавиш; и массив фиксирующих элементов, располагающихся между покрытием и подложкой и отделяющих покрытие от подложки. Каждый фиксирующий элемент расположен между двумя соседними областями независимых клавиш и приспособлен для того, чтобы упруго сжиматься по направлению к подложке, в качестве нелинейной реакции на локальное нажатие на открытую поверхность покрытия, для того чтобы обеспечить тактильную обратную связь работы клавиатуры. Каждый фиксирующий элемент имеет симметричную форму относительно соответствующей оси, перпендикулярной к подложке, и пересекающей покрытие между соседними областями независимых клавиш.

Предпочтительно фиксирующие элементы имеют форму усеченного конуса или форму, приспособленную для того, чтобы обеспечить одну и ту же функцию одним и тем же способом, например, такую как полые усеченные конусы в форме вулкана, и создавать, по существу, одну и ту же реакцию на нелинейный изгиб.

В некоторых случаях фиксирующие элементы изготовлены из эластомера, интегрально сформованными как единое целое с покрытием и выступающими из обратной поверхности покрытия.

В некоторых вариантах осуществления шаг сетки каждой независимой клавиши имеет, по меньшей мере, четыре соответствующих разделенных промежутками фиксирующих элемента, расположенных по ее периферии, с каждым промежутком между четырьмя соседними фиксирующими элементами, соответствующим области клавиш. Предпочтительно фиксирующие элементы расположены так, чтобы обеспечить, по существу, одинаковую тактильную обратную связь в ответ на нажатие, как на области независимых клавиш, так и на области комбинированных клавиш.

В соответствии с другим аспектом изобретения малая клавиатура НИКК имеет, по существу, плоскую подложку с массивом чувствительных элементов, расположенных так, чтобы изменять состояние в ответ на срабатывание клавиатуры, гибкое покрытие, расположенное над подложкой и имеющее открытую поверхность, определяющую массив областей клавиш, расположенных рядами, и, по меньшей мере, один сплошной удлиненный фиксирующий элемент, располагающийся смежно, по меньшей мере, трем областям клавиш одного ряда областей клавиш между покрытием и подложкой и отделяющий покрытие от подложки. Фиксирующие элементы приспособлены для того, чтобы упруго сжиматься в качестве нелинейной реакции на локальное нажатие на открытую поверхность покрытия так, чтобы обеспечить тактильную обратную связь срабатывания клавиатуры.

В некоторых конструкциях малая клавиатура имеет множество таких фиксирующих элементов в виде удлиненных направляющих, простирающихся между соседними рядами областей клавиш.

Фиксирующий элемент может содержать ребро, например, расположенное под углом (например, 60 градусов) по отношению к плоскости подложки, и сконфигурированное так, чтобы изгибаться в ответ на локальное нажатие на открытую поверхность покрытия.

В соответствии с другим аспектом изобретения малая клавиатура НИКК имеет, по существу, плоскую подложку с массивом чувствительных элементов, расположенных так, чтобы изменять состояние в ответ на срабатывание клавиатуры, гибкое покрытие, расположенное над подложкой и имеющее открытую поверхность, имеющую массив областей клавиш, расположенных рядами и столбцами, с областями комбинированных клавиш между соседними областями независимых клавиш. Покрытие также имеет обратную поверхность, обращенную к подложке, и удерживается на расстоянии от подложки с помощью сжимаемых фиксирующих элементов между покрытием и подложкой с обратной поверхностью, несущей массив проводящих "таблеток", расположенных внизу соответствующих областей независимых клавиш. Каждая проводящая "таблетка" выступает вдоль обратной поверхности подложки к центру соседней области комбинированной клавиши, горизонтальное расстояние равно приблизительно от 50 процентов до 70 процентов (предпочтительно около 50 процентов) от расстояния между центром области комбинированной клавиши и центром области независимой клавиши, соответствующих "таблетке".

В некоторых конфигурациях проводящие "таблетки" являются крестообразными ответвлениями, выступающими по направлению к множеству соседних областей комбинированных клавиш.

Предпочтительно каждая проводящая таблетка имеет наружный край, ближайший к соседней области комбинированной клавиши, по существу, перпендикулярный линии, соединяющей центр соседней области комбинированной клавиши и центр области независимой клавиши, соответствующие таблетке.

В некоторых случаях таблетки имеют контактные поверхности, обращенные к подложке, которые имеют внешние области, которые отклоняются от подложки.

В соответствии с другим аспектом изобретения малая клавиатура НИКК имеет, по существу, плоскую подложку с массивом чувствительных элементов, расположенных так, чтобы изменять состояние в ответ на срабатывание клавиатуры, и гибкое покрытие, расположенное над подложкой. Покрытие имеет открытую поверхность, определяющую массив областей независимых клавиш, расположенных рядами и столбцами, с областями комбинированных клавиш между соседними областями независимых клавиш, и обратную поверхность, обращенную к подложке и удерживаемую на расстоянии от подложки с помощью сжимаемых фиксирующих элементов между покрытием и подложкой. Обратная поверхность имеет массив проводящих таблеток, расположенных внизу соответствующих областей независимых клавиш, причем каждая проводящая таблетка имеет контактную поверхность, обращенную к подложке, которая имеет внешние области, которые отклоняются от подложки.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления проводящие таблетки являются крестообразными ответвлениями, выступающими по направлению множеству соседних областей комбинированных клавиш, и ребра проводящих таблеток содержат наклонные внешние области.

Предпочтительно каждая проводящая таблетка выступает вдоль обратной поверхности подложки к центру соседней области комбинированной клавиши, причем горизонтальное расстояние равно приблизительно от 40 процентов до 99 процентов (более предпочтительно приблизительно от 50 процентов до 90 процентов, и наиболее предпочтительно приблизительно от 70 процентов до 80 процентов) от расстояния между центром соседней области комбинированной клавиши и центром области независимой клавиши, соответствующих таблетке.

В соответствии с другим аспектом изобретения малая клавиатура НИКК, имеющая подложку с массивом чувствительных элементов, расположенных так, чтобы изменять состояние в ответ на срабатывание клавиатуры, и гибкое (например, эластомерное) покрытие, расположенное над подложкой и имеющее открытую поверхность, определяющую массив областей независимых клавиш, с областями комбинированных клавиш, определенными в промежутках между соседними областями независимых клавиш, также имеет массив дискретных фиксирующих элементов, располагающихся между покрытием и подложкой, и отделяющий покрытие от подложки. Каждый фиксирующий элемент расположен между двумя соседними областями независимых клавиш и приспособлен для того, чтобы упруго сжиматься, обеспечивая нелинейную реакцию на локальное нажатие на открытую поверхность покрытия, для того чтобы обеспечить тактильную обратную связь срабатывания клавиатуры, и расположен так, чтобы обеспечить, по существу, одинаковую тактильную обратную связь в ответ на нажатие, как на области независимых клавиш, так и на области комбинированных клавиш.

В соответствии с другим аспектом изобретения эластомерные конусы формуются на обратной стороне элемента НИКК с использованием нового способа изготовления, включающего матрицу сквозных отверстий конической формы. В соответствии с другим аспектом изобретения элементы тактильной обратной связи расположены в промежуточных точках между соседними независимыми клавишами и могут состоять из эластомерных конусов, сформованных на обратной стороне элемента НИКК. В соответствии с другим аспектом изобретения элементы тактильной обратной связи малой клавиатуры НИКК состоят из металлических штампованных элементов так, чтобы включать в себя аркообразные элементы, расположенные в промежуточных точках между соседними независимыми клавишами.

В соответствии с другим аспектом изобретения раскрывается способ интерпретации входного сигнала малой клавиатуры НИКК. Способ включает в себя считывание входного сигнала клавиатуры, соответствующего объединенному срабатыванию множества областей независимых клавиш малой клавиатуры, и сравнение считанного входного сигнала с определенными множествами входных сигналов независимых клавиш, соответствующих комбинированным клавишам. Для считанных входных сигналов, которые оказались соответствующими множеству областей независимых клавиш, связанных с комбинированной клавишей, входной сигнал комбинированной клавиши регистрируется. Для считанных входных сигналов, которые оказались не соответствующими ни одной комбинированной клавише, считанный входной сигнал сравнивается с записанными специальными ассоциациями совместно нажатых клавиш. Для считанных входных сигналов, которые оказались соответствующими записанной специальной ассоциации совместно нажатых клавиш, регистрируется последовательность символов в соответствии с соответствующей ассоциацией совместно нажатых клавиш.

В некоторых реализациях последовательность символов воспринятого ввода, определенная только с помощью множества областей независимых клавиш, генерируется для воспринятых вводов, которые оказались не соответствующими какой-либо комбинированной клавише или любой записанной специальной ассоциации совместно нажатых клавиш. В некоторых случаях последовательность символов генерируется с помощью расположения областей независимых клавиш ввода в соответствии с заранее определенным порядком.

В некоторых приложениях ассоциация между воспринятым вводом и выбранной строкой символов запоминается в считываемой памяти для воспринятых вводов, которые оказались не соответствующими какой-либо комбинированной клавише или любой записанной специальной ассоциации совместно нажатых клавиш. Символы, одновременно отображаемые на экране, когда считывается ввод, например, могут определять выбранную строку символов.

В некоторых вариантах осуществления для воспринятых вводов, которые оказались не соответствующими какой-либо комбинированной клавише, способ включает в себя сравнение воспринятого входного сигнала с входным символом, зарегистрированным последним перед воспринятым сигналом, для того чтобы определить, находится ли последний зарегистрированный символ среди множества областей независимых клавиш воспринятого входного сигнала, и для последнего зарегистрированного символа, который оказался среди множества областей независимых клавиш воспринятого входного сигнала, удаление этого последнего зарегистрированного символа.

В соответствии с другим аспектом изобретения электронные схемы и соответствующие алгоритмы малой клавиатуры НИКК реализованы так, чтобы одновременно регистрировать входной сигнал из множества клавиш как средство для пользователя для того, чтобы моментально вводить специфические последовательности цифр, такие как персональный идентификационный номер (ПИН) или коды доступа (такие как номер телефона, следуемый за номером ПИН). В соответствии с другим аспектом изобретения алгоритм обеспечивает отображение из входных сигналов алфавитных клавиш в выходные сигналы цифровых клавиш, как предписывается соотношениями стандартной 12-клавишной телефонной клавиатуры.

Изобретение может, в некоторых аспектах, пользоваться способностью малых клавиатур НИКК, раскрытых выше, обнаруживать одновременный входной сигнал из любой комбинации областей независимых клавиш, даже не соседних областей. Этот способ является выгодным для обеспечения безопасного, быстрого средства для ввода цифровых кодов для приложений, таких как обеспечение доступа к Web-сайтам и других, основанных на использовании телефона, службы информации; ввод собственного номера телефона после ПИН, как средство для доступа в голосовую почту; и тому подобные.

В соответствии с другим аспектом изобретения телефон имеет малую клавиатуру, определяющую области алфавитных клавиш, соответствующие отдельным буквам, области цифровых клавиш, соответствующие отдельным цифрам, и электронную схему, соединенную с малой клавиатурой, для того чтобы принимать входной сигнал из малой клавиатуры, когда с различными областями клавиш контактирует оператор. Электронная схема сконфигурирована так, чтобы преобразовывать входной сигнал алфавитной клавиши в цифровой сигнал в виде комбинации цифр от 2 до 9, на основании буквенно-цифрового соответствия стандартной телефонной клавиатуры. Под "телефоном" заявитель подразумевает в одном смысле устройство, способное принимать входной сигнал от оператора и генерировать соответствующий код, распознаваемый как номер телефона, связанный с вводом. Это устройство может включать в себя, например, автономные устройства, которые генерируют номер телефона (например, с помощью перечисляемой транспозиции), но не соединены с сетью. В более узком смысле заявитель подразумевает устройство, соединенное с телефонной сетью (либо проводами, либо посредством связи) для связи через сеть.

В некоторых вариантах осуществления электронная схема выполнена так, чтобы в первом режиме отображать отдельную букву в ответ на контактирование выбранной области алфавитной клавиши, а во втором режиме отображать одну из цифр от 2 до 9 в ответ на контактирование выбранной области алфавитной клавиши, причем отображаемая цифра выбирается в соответствии с буквенно-цифровым соответствием стандартной телефонной клавиатуры.

Электронная схема выполнена в некоторых приложениях так, чтобы регистрировать последовательность букв, когда осуществляют контакт со связанными с ними областями алфавитных клавиш, и в ответ на дополнительный входной сигнал от оператора преобразовать зарегистрированную последовательность букв в номер телефона в соответствии с буквенно-цифровым соответствием стандартной телефонной клавиатуры. В некоторых случаях электронная схема дополнительно приспособлена для того, чтобы в ответ на упомянутый дополнительный входной сигнал инициировать телефонный вызов с использованием номера телефона.

Предпочтительно электронная схема приспособлена для того, чтобы регистрировать цифровой выходной сигнал в соответствии с цифрами, связанными с областями цифровых клавиш, так что цифровой сигнал не подвергается преобразованию.

В соответствии с другим аспектом изобретения предлагается способ набора номера телефона. Этот способ включает в себя ввод требуемой последовательности алфавитно-цифровых символов, включающих, по меньшей мере, один алфавитный символ. Телефон генерирует соответствующую последовательность цифр с помощью преобразования алфавитного символа в одну из цифр от 2 до 9 в соответствии с буквенно-цифровым соответствием стандартной телефонной клавиатуры.

В некоторых случаях способ также включает в себя подачу команды телефону генерировать соответствующую последовательность цифр после того, как введена алфавитно-цифровая последовательность.

Во многих вариантах осуществления, полезных в англоговорящих странах, например, требуемая последовательность алфавитно-цифровых символов вводится на малой клавиатуре, включающей в себя, по меньшей мере, 24 отдельные области клавиш, причем каждая область клавиш соответствует различной букве алфавита.

В некоторых вариантах осуществления желаемая последовательность алфавитно-цифровых символов представляется в виде произносимых высказываний и вводится с помощью произнесения высказывания. Например, последовательность алфавитно-цифровых символов может содержать последовательность алфавитных символов, которая передает по буквам произносимый текст, такой как "1-800-цветы". Эти варианты осуществления предпочтительно реализуются с помощью алгоритмов распознавания голоса, которые различают произносимый текст, который идентифицирует номер (такой как, "один, восемьсот") от номера, который не идентифицирует номер (такой как "цветы"), и преобразует только нецифровой текст, в частности, когда интерпретация текста, идентифицирующего номер как номер генерирует номер телефона разумной длины и формата.

Подробности одного или более вариантов осуществления изобретения представлены на сопровождающих чертежах и в описании ниже. Другие признаки, задачи и преимущества изобретения будут понятны из описания и чертежей и из формулы изобретения.

Описание чертежей

Фиг.1 и фиг.2 - виды в разрезе двух вариантов осуществления малой клавиатуры с встроенными системами измерения местоположения.

Фиг.3 - вид в горизонтальной проекции встроенной сетки измерения местоположения и матрицы коммутации клавиш, изображающий четыре различных типа сеток переключателей клавиш.

Фиг.4 изображает малую клавиатуру с легированным покрытием, а не открытыми таблетками.

Фиг.5 изображает малую клавиатуру без традиционной матрицы коммутации клавиш, но с сеткой измерения местоположения.

Фиг.6 изображает малую клавиатуру с сеткой измерения местоположения, имеющей множество проводящих элементов на обратной стороне гибкого покрытия, и множество перпендикулярных проводящих элементов на подложке.

Фиг.7А изображает малую клавиатуру с фиксирующими элементами, сформированными с помощью массива пьезоэлектрических устройств с высокой степенью деформации, в то время как фиг.7В изображает малую клавиатуру с одним пьезоэлектрическим элементом между покрытием и подложкой.

Фиг.8 изображает малую клавиатуру с резистором, реагирующим на силу, между покрытием и подложкой.

Фиг.9 изображает подложку малой клавиатуры с одной парой электропроводящих дорожек, обеспечивающих контакт для всех мест коммутации в матрице.

Фиг.10 изображает обратную сторону покрытия малой клавиатуры НИКК с первым расположением проводящих таблеток.

Фиг.11 - вид в разрезе по линии 11-11 на фиг.10.

Фиг.12 изображает обратную сторону покрытия малой клавиатуры НИКК со вторым расположением проводящих таблеток.

Фиг.13 - вид в разрезе, взятый вдоль линии 13-13 на фиг.12.

Фиг.14 - вид твердого листа материала с торца, из которого могут быть штампованы проводящие таблетки.

Фиг.15 иллюстрирует контактные площадки коммутационной сетки, сконфигурированные для использования с покрытием фиг.12.

Фиг.16 изображает обратную сторону покрытия малой клавиатуры НИКК с третьим расположением проводящих таблеток.

Фиг.17 - вид в разрезе по линии 17-17 на фиг.16.

Фиг.18 изображает обратную сторону покрытия малой клавиатуры НИКК с четвертым расположением проводящих таблеток.

Фиг.19 - вид в разрезе по линии 19-19 на фиг.18.

Фиг.20А и фиг.20В иллюстрируют прогиб покрытий малой клавиатуры фиг.17 и фиг.19, соответственно.

Фиг.21 - частичный перспективный вид обратной стороны покрытия малой клавиатуры НИКК.

Фиг.22 изображает малую клавиатуру с таблетками, расположенными непосредственно снизу областей независимых клавиш.

Фиг.23 - схематическое представление телефонной электронной схемы.

Фиг.24 - вид в разрезе формы из двух частей для формовки обратной поверхности покрытия малой клавиатуры 21.

Фиг.25 - вид в перспективе первого листа тактильной обратной связи для использования под покрытием малой клавиатуры.

Фиг.26 изображает малую клавиатуру со вторым листом тактильной обратной связи.

Фиг.27 - вид спереди листа обратной связи фиг.26.

Фиг.28 - вид в перспективе плавно очерченной поверхности малой клавиатуры НИКК.

Фиг.29 и фиг.30 - вид в перспективе и вид спереди, соответственно, другой поверхности малой клавиатуры НИКК.

Фиг.31 изображает предпочтительное расположение для алфавитно-цифровой малой клавиатуры НИКК для телефона.

Фиг.32 и фиг.33 - виды в разрезе по линиям 32-32 и 33-33, соответственно, фиг.31.

Фиг.34 - расположение малой клавиатуры с американским стандартом расположения клавиш (QWERTY) со столбцами независимых клавиш, расположенными по диагонали.

Фиг.35 иллюстрирует алгоритм для сохранения и распознавания комбинированных входных сигналов.

Фиг.36 иллюстрирует алгоритм для обратного отображения алфавитно-цифровых данных для того, чтобы генерировать цифровые выходные сигналы.

Фиг.37 изображает буквенно-цифровое соответствие стандартной телефонной клавиатуры.

Фиг.38 - вид в перспективе третьего листа тактильной обратной связи для использования под покрытием малой клавиатуры.

Фиг.39 изображает малую клавиатуру с формованным листом тактильной обратной связи, имеющим массив конических фиксирующих элементов.

Фиг.40 изображает алгоритм сканирования для использования с малой клавиатурой НИКК.

Фиг.41 изображает печатную плату с дорожками, расположенными под углом 45 градусов по отношению к матрице коммутации клавиш.

Фиг.42 изображает аркообразное расположение центров областей независимых клавиш, наложенных на прямоугольную матрицу сетки переключателей.

Фиг.43 и фиг.44 - вид спереди и вид в перспективе, соответственно, мобильного телефона с малой клавиатурой НИКК.

Одинаковые ссылочные символы на различных чертежах указывают одинаковые элементы.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Сначала, со ссылкой на фиг.1, элемент 10 гибкой мембраны малой клавиатуры располагается над печатной платой (ПП) 12, имеющей как обычную матрицу 5 коммутации клавиш коммутиции (переключателей), так и систему 20 измерения местоположения на расстоянии. Матрица 5 коммутации клавиш расположена на верхней поверхности ПП 12 и имеет перпендикулярно ориентированные проводящие дорожки, пересечения которых образуют контактные площадки 18 коммутационной сетки, которые на мгновение соединяются с помощью контакта с проводящими таблетками 16, нанесенными на нижнюю поверхность мембраны 10, непосредственно над соответствующими контактными площадками 18. Мембрана 10 имеет волнистую верхнюю поверхность, которая образует приподнятые области 2 независимых клавиш, разделенные впадинами, которые соответствуют комбинированным клавишам. Проводящие таблетки могут быть из твердого материала, пропитанного проводящим материалом, таким как углерод, или из непроводящего материала (такого как материал мембраны 10) с проводящей пастой или покрытием. В этом варианте осуществления измерительная система 20 включает в себя два перекрывающихся массива линейных элементов (изображенные на чертеже как взаимно ортогональные планарные массивы 22 и 24, каждый отпечатанный в виде слоя печатной платы 12). Такие измерительные устройства используются, например, в сенсорных панелях и других компьютерных устройствах ввода, реагирующих на ввод двумерных данных позиции. С таким шагом сетки, который изображен, измерительная система 20 используется для того, чтобы увеличить точность малой клавиатуры НИКК, помогая интерпретировать неопределенную манипуляцию малой клавиатуры для того, чтобы определить заданный отдельный или комбинированный входной сигнал малой клавиатуры. Например, в малых клавиатурах с комбинированными клавишами, реагирующих на одновременную активизацию четырех независимых клавиш, обычное неточное размещение пальца для активизации только двух соседних клавиш (особенно в вариантах осуществления, использующих технологии дискретных переключателей клавиш), приводит к неопределенности. В малых клавиатурах с комбинированными клавишами, реагирующих на одновременную активизацию двух независимых клавиш, обычное неточное размещение пальца для активизации только одной из двух независимых клавиш приводит к ошибочному выходному сигналу отдельной клавиши. Например, возможно иметь комбинированные клавиши, расположенные на краях или за краями малой клавиатуры НИКК и генерировать входные сигналы, соответствующие таким клавишам, когда две соседние независимые клавиши в столбце вдоль края активизируются вместе, хотя это может в некоторых случаях привести к увеличению частоты ошибок. Однако с помощью независимого определения позиции пальца с помощью системы 20 определения позиции становится возможным точно разрешать такие неточности и правильно интерпретировать заданный входной сигнал. Например, когда требуется выходной сигнал на основании нажатия 4-х клавиш, палец будет преимущественно расположен над связанным промежуточным графическим символом, соответствующим комбинированной клавише, однако из-за наклона пальца или физических аномалий пальца пользователя точки нажатия могут включать в себя только более нижние две контактные площадки 18 коммутационной сетки. В этом случае неоднозначность может быть разрешена с помощью системы 20 определения позиции даже с относительно меньшим разрешением. Относительно недорогие аналого-цифровые преобразователи могут быть использованы для того, чтобы обеспечить разрешение порядка 1/4 ширины пальца, что приблизительно в 10-20 раз ниже разрешения типичных имеющихся в продаже системах определения позиции. Также, используя этот способ, активизация одной клавиши может быть использована для того, чтобы точно интерпретировать намерение пользователя в малой клавиатуре НИКК с помощью системы 20 определения позиции, обеспечивающей информацию местоположения, и активизации на любой из контактных площадок 18 коммутационной сетки, обеспечивающей информацию "продолжать/не продолжать". Это включает в себя нетрадиционную матрицу 9 коммутации клавиш, в которой один контакт может быть сделан в любом местоположении малой клавиатуры, как изображено на фиг.9.

Система 20 определения также обеспечивает встроенную функциональную возможность "мыши" (управление курсором) с помощью сканирования малой клавиатуры НИКК в одной ПП 12. В этом варианте осуществления система 20 определения позиции работает в двух режимах. В первом режиме она обеспечивает информацию определения позиции пальца относительно поверхности малой клавиатуры НИКК для того, чтобы повысить точность интерпретации манипуляции комбинированной клавиши НИКК, как обсуждалось выше. Во втором режиме она используется для того, чтобы ориентировать курсор на дисплее изделия, подключенного к малой клавиатуре. Пользователь может эффективно переходить между "режимом мыши" и "режимом клавиатуры", например, с помощью касания кнопки (не изображена). Способность пользователя выборочно выключать либо функциональную возможность комбинированных клавиш либо функциональную возможность независимых клавиш малой клавиатуры НИКК может иметь другие преимущества: в игровых приложениях, например, комбинированные клавиши могут подразумевать функцию направленности; для людей с параличом или другим таким мускульным расстройством это упрощает доступность к функции выбора и т.д.

В некоторых конфигурациях входные и выходные линии системы 20 определения позиции и традиционной матрицы 5 коммутации клавиш преимущественно связаны вместе с тем, чтобы минимизировать число контактов или хотя бы не увеличивать общее число контактов сверх того, что, например, требуется одной традиционной малой клавиатурой.

На фиг.2 и 3 пунктирные линии изображают дорожки внутри ПП, дорожки на поверхности ПП изображены как сплошные линии, а переходные отверстия или отверстия, соединяющие два слоя, изображены как точки. Объединенные вертикальные линии сетки 23 расположены на поверхности ПП 12 (для того, чтобы уменьшить число переходных отверстий) и образуют как одну половину матрицы 5 коммутации клавиш, так и вертикальные линии системы определения позиции. Также объединенные горизонтальные линии сетки 25 образуют другую половину матрицы 5 коммутации клавиш и горизонтальные линии сетки системы определения позиции. В этом случае линии 25 расположены внутри ПП 12. Контактные площадки 18 коммутационной сетки расположены на каждом пересечении линии 23 и 25 и каждая состоит из "встречноштыревого" расположения открытых элементов на поверхности ПП, таким образом образуя емкостной элемент сетки для системы 20 определения позиции с множеством из половинок контактных площадок 18 коммутационной сетки, встроенных в ней. Каждый столбец фиг.3 изображает различную конструкцию для контактных площадок 18. Самый левый столбец изображает контактную площадку 18 коммутационной сетки с контактными элементами, предназначенными для использования с технологией фиксирующих колпачковых мест коммутации (переключателей). Столбец второй слева изображает "встречноштыревую" контактную площадку с одним переходным отверстием. Столбец второй справа изображает спиральный рисунок и одно переходное отверстие. Самый правый столбец изображает первые элементы 19 (изображенные в количестве трех для каждой контактной площадки сетки), соединенные коротким вертикальным элементом, расположенным на поверхности ПП на самом левом элементе линии 23, и коротким вертикальным элементом, расположенным внутри ПП на других двух элементах линии 23. Вторые элементы 21 "переплетаются" с первыми элементами 19 и соединены друг с другом с помощью объединенной горизонтальной линии сетки 25 через соответствующие отверстия или переходные отверстия 27. В каждом случае элементы контактных площадок 18 коммутационной сетки симметрично расположены относительно элементов системы 20 определения позиции, таким образом обеспечивая самопрерывающийся сигнал и бескомпромиссную точность системы 20 определения позиции, несмотря на объединение матрицы коммутации клавиш, так что постоянный выходной сигнал измеряется независимо от направления, из которого палец приближается к месту коммутации.

Входной сигнал 31 состоит из сигналов, подаваемых в объединенные горизонтальные линии сетки 25, а выходной сигнал 33 состоит из сигналов, принимаемых объединенными вертикальными линиями сетки 23. Следовательно, общее число контактов, требуемых микропроцессором или аналого-цифровым преобразователем, который обрабатывает сигнал для ввода в микропроцессор, является тем же самым, как требуется для одной традиционной матрицы 5 коммутации клавиш.

Изменения паразитного сопротивления в контактных площадках 18 коммутационной сетки могут также быть использованы для того, чтобы обнаруживать приближение или близость пальца или проводящих "таблеток" 16. Это может обеспечить дополнительную информацию, необходимую, например, для разрешения неоднозначности.

В малой клавиатуре, изображенной на фиг.4, элемент 10 НИКК не имеет проводящих таблеток, как в варианте осуществления на фиг.1, но вместо этого в него примешано чувствительное к силе вещество 13, такое как проводящие неконтактирующие макрочастицы. Например, вещество 13 может быть таким, как вещество, которое обеспечивает квантовый туннельный эффект, которое разработано компанией Peratech Limited, Дарлингтон, Кантри Дурхам, Англия.

В варианте осуществления на фиг.5 малая клавиатура НИКК реализована без традиционной матрицы коммутации клавиш. Система 20 определения позиции обеспечивает функции как управления курсором, так и ввода с клавиатуры. Высокая степень нелинейности измерения емкости и способность устройства определять как максимальный порог для любого данного пользователя, так и определять расположение пальца посредством измерений вблизи пересечений, позволяет этому варианту осуществления работать без какой-либо явной матрицы коммутации клавиатуры. Когда палец приближается и таким образом увеличивается величина измеряемой емкости, система определяет приблизительный размер пальца с помощью сравнения соседних пересечений, по относительной шкале. Можно сказать, что, когда палец перемещается по малой клавиатуре от одного местоположения до другого через несколько узлов, устанавливается диапазон высоких и низких значений емкости, в случаях, когда высота пальца над клавиатурой, по существу, не изменяется. Этот диапазон затем сравнивается с эталоном, таким как просмотровая таблица, в абсолютном масштабе, устанавливая размер пальца человека и таким образом определяя соответствующий уровень измерения емкости, который должен быть измерен для того, чтобы распознать предполагаемый входной сигнал (например, нажатие области клавиши в основании расположения пальца в момент, когда достигается соответствующий порог предполагаемого входного сигнала, и размера пальца).

В варианте осуществления на фиг.6 объединенные горизонтальные линии 25 сетки расположены внутри ПП 12, а вертикальные линии 23 сетки расположены преимущественно отпечатанными проводящими чернилами, на нижней поверхности элемента 10 НИКК. Горизонтальные линии 25 сетки могут также быть расположены на поверхности ПП 12 и покрыты тонким непроводящим листом материала, такого как KAPTON 0,01 дюйма (0,0254 см) (обычно, полиимид), поставляемым компанией DUPON. Вариант осуществления согласно этой фигуре выгодно увеличивает изменение емкости, измеряемой после активизации клавиши, относительно варианта осуществления по фиг.5. Когда палец движется по поверхности элемента 10 НИКК (без нажатия клавиши), устройство измеряет изменения паразитной емкости для того, чтобы обеспечить информацию о координатах местоположения. Нажатие желаемого символа в режиме клавиатуры вызывает значительно большее изменение емкости, так как дорожки массива емкостей смещены относительно друг друга. Эта высокая степень изменения емкости имеет другой порядок, чем изменение, измеренное при изменении паразитной емкости, и, таким образом, явно указывает на активизацию клавиши. Система затем регистрирует символ, идентифицированный изменениями паразитной емкости, измеренных точно перед большим изменением, указывающим на активизацию. Две системы измерения, следовательно, используются совместно для того, чтобы обеспечить особо надежное управление курсором и систему клавиатуры. Одним из дополнительных преимуществ этой конструкции является то, что она может быть выполнена так, чтобы требовать меньшее количество контактов микропроцессора, чем традиционная матрица малой клавиатуры, несмотря на обеспечение дополнительной функциональной возможности. Например, не требуется, чтобы число, расположение и шаг дорожек массива соответствовал областям клавиш малой клавиатуры в некоторых вариантах осуществления, как проиллюстрировано расположением самого правого элемента массива 23 на фигуре. Шаг емкостной сетки может быть больше, например, чем шаг соседних областей независимых клавиш.

Фиг.7А изображает малую клавиатуру с фиксирующими элементами, образованными с помощью массива пьезоэлектрических устройств 30 с высокой степенью деформации, как раскрыто в патентах США № 5781646, 5849123 и 5831371, содержание которых включено в настоящее описание в качестве ссылки. Этот вариант осуществления может добавить энергии к устройству, как следствие его использования, и высокую степень тактильной обратной связи. Однако этот вариант осуществления может проявлять множество тактильных "щелчков", связанных с выходным сигналом одной комбинированной клавиши. Фиг.7В изображает массив устройств 30, сформированный как единый пъезоэлектрический элемент 32, расположенный внизу всего элемента 10 НИКК и выше системы 20 определения позиции. Этот вариант осуществления может обеспечить несколько преимуществ, таких как способность обеспечить один "щелчок" для входного сигнала комбинированной клавиши, а также способность обеспечить вибрационные звуковые сигналы "вызов принят" с помощью соответствующей активизации элемента 32 преобразователя деформации/напряжения, как подробно описано в предшествующем уровне техники.

Фиг.8 изображает малую клавиатуру с резистором 32а, чувствительным к силе, таким, как поставляемым компанией Interlink, Камарило, Калифорния, расположенным между элементом 10 НИКК и механической основой 33. Фиксирующие (нажатые) элементы могут быть сконструированы так, чтобы быть очень легко сжимаемыми, замененными гофрированной мембраной с возвратным клапаном с заранее определенным давлением, или исключены полностью, как изображено, так как тактильная обратная связь обеспечивается с помощью вибрационного элемента 40, который активизируется на короткое время контроллером 42 для того, чтобы указать, что выходной сигнал получен от малой клавиатуры. Изображенный вибрационный элемент 40 является вибромотором, таким как обычно используются в телефонах, пейджерах и тому подобных, для того чтобы указывать входящий звонок или пейджинговое сообщение.

Фиг.9 изображает ПП 12 малой клавиатуры НИКК с одной парой электрических дорожек 69а и 69b, обеспечивающих контакт для всех мест коммутации в матрице.

Теперь, ссылаясь на фиг.10 и фиг.11, элемент НИКК снабжен проводящими таблетками 16 с плоскими поверхностями 16а внешних контактов в форме крестов с отдаленными от центра концами 52 ответвлений 17 крестов, выступающими к связанным областям 3 комбинированных клавиш. Каждая таблетка 16 расположена, например, непосредственно внизу области 2 отдельной клавиши малой клавиатуры и выступает приблизительно на расстояние d₁, приблизительно равное 40 процентам от расстояния d₂ от центра проводящей таблетки 16 до центра области 3 комбинированной клавиши, по направлению к которой она выступает. В этом варианте осуществления каждый отдаленный от центра край 52 расположен приблизительно вдоль сегментов, соединяющих центры самых близких фиксирующих элементов 14. Остальные края проводящих таблеток 16 предпочтительно смещены, по меньшей мере, на одну половину длины 's' хода фиксирующего элемента от каждого соседнего фиксирующего элемента 14, где 's' определяется как расстояние по вертикали, на которое фиксирующие элементы 14 выступают выше проводящих таблеток 16. Контактные зоны 67 являются площадями областей независимых клавиш, которые действуют как кнопки во время работы, в том смысле, что они передают силу от пальца оператора для того, чтобы прогибать покрытие клавиатуры, и не включают площадь, с которой происходит случайный, не нагруженный контакт кончика пальца оператора. Следовательно, контактные зоны 67 передают, по существу, всю (например, 90 процентов нагрузки) нагрузку, приложенную оператором во время срабатывания области одной независимой клавиши. Соотношение между контактными зонами 67 и предпочтительной формой таблетки объясняется со ссылками на фиг.20А и 20В. Открытая верхняя поверхность малой клавиатуры, изображенная на фиг.11, соответствует очертанию области клавиши, изображенному на фиг.28.

Фиг.12 и 13 иллюстрируют другую конфигурацию проводящих таблеток 16. В этом варианте осуществления каждая таблетка 16 образует растянутый крест с ответвлениями 17 креста, вытянутыми к областям 3 комбинированных клавиш дальше, чем изображено в варианте осуществления фиг.10 и 11. В этом случае ответвления 17 креста вытянуты в сторону соседних областей 3 комбинированных клавиш приблизительно на 75 процентов от расстояния от центра проводящих таблеток 16 до центра областей 3 комбинированных клавиш, с удаленными от центра краями 52 ответвлений, расположенными далее соседних фиксирующих элементов 14. Это может быть использовано для получения значительного преимущества, как объяснено со ссылками на фиг.20. Центральная область 54 каждой таблетки является преимущественно плоской и параллельна плоскости малой клавиатуры, с ребрами 17, утончающимися на конус приблизительно под углом от 10 до 20 градусов относительно этой плоскости. Остальные края проводящих таблеток 16 смещены, по меньшей мере, на одну половину длины перемещения от фиксирующих элементов 14, где длина перемещения определяется, как описано выше для фиг.11.

Фиг.14 изображает вид с торца листа 58 твердого проводящего материала, из которого могут быть штампованы проводящие таблетки 16 фиг.12 и фиг.18 как альтернатива печати поверхности формованного элемента 10 НИКК посредством проводящих чернил. Листы 58 с примесью углерода из пенистого или эластомерного материала или материала, иначе превращаемого в проводящий, формуются выдавливанием или формуются иным способом так, что одно или более поперечных сечений имеет волнистую поверхность, как изображено. Отдельные таблетки 16 затем штампуются или вырубаются из такого листа. Симметрия штампованных таблеток позволяет ориентировать таблетки либо вверх, либо вниз во время изготовления, причем эластомерный материал формуют необходимым образом, облегчая процесс изготовления.

Фиг.15 иллюстрирует контактные площадки 18 коммутационной сетки, сконфигурированные для использования с проводящими таблетками 16 из варианта осуществления по фиг.12, со светодиодами 56, размещенными в областях 3 комбинированных клавиш между контактными площадками сетки.

Теперь (фиг.16 и 17) элемент 10 НИКК имеет фиксирующий элемент 14, расположенный под областями 3 комбинированных клавиш. Проводящие таблетки 16 изображены ниже независимых областей 2. В этом примере верхняя поверхность малой клавиатуры представляется, как изображено на фиг.29. Предпочтительно, удаленные от центра углы 52 должны иметь плоские края для области 3 комбинированной клавиши. В этом варианте осуществления выбрана прямоугольная форма со скошенными углами. Каждая таблетка 16 расположена, например, непосредственно под областью 2 отдельной клавиши малой клавиатуры и выступает приблизительно на расстояние d₁, составляющее приблизительно 40 процентов от расстояния d₂, от центра проводящей таблетки 16 до центра области 3 комбинированной клавиши, в направлении, в котором она выступает, по линии, соединяющей центры соседних областей клавиш. Открытая верхняя поверхность малой клавиатуры, изображенная на фиг.17, соответствует очертанию области клавиши, изображенному на фиг.29.

Аналоги фиг.12 и 13, 18 и 19 изображают таблетки 16, выступающие дальше к центру комбинированной области 3, но с периферийными областями таблетки, отклоненными от ПП 12. В этом случае таблетки 16 изображены с плоской горизонтальной центральной областью, но вся контактная поверхность таблетки 16 в других вариантах осуществления (не изображены) является наклонной или искривленной так, чтобы получить требуемый результат. Фиксирующие элементы 14 являются такими, как описано выше.

Фиг.20А и 20В иллюстрируют прогиб покрытия малой клавиатуры для того, чтобы заставить таблетку 16а, связанную с областью 2а вдавленной клавиши, создавать контакт с ПП 12, в то же время соседняя таблетка 16b, связанная с областью 2b другой клавиши, наклоняется слегка относительно ПП, но не создает контакта. Как на предыдущих чертежах, поперечные сечения взяты вдоль главной оси таблеток. Таблетки фиг.20А являются такими, как в вариантах осуществления на фиг.10 и 16, в то время как таблетки фиг.20В являются наклонными, как в варианте осуществления фиг.12 и 18. Если пользователь желает ввести символ, напечатанный на области 2а клавиши, ему необходимо заставить таблетку 16а прикоснуться к ПП 12; если он желает ввести символ, напечатанный на области 2b клавиши, ему необходима таблетка 16b для касания; а если он желает ввести символ, напечатанный на области 3 комбинированной клавиши между ними, ему необходимы обе таблетки 16а и 16b для того, чтобы создать значимое вхождение в контакт с ПП. В обоих примерах область 2b независимой клавиши слегка наклонена, частично из-за необходимого захвата из-за изгиба общей мембраны, образующей их, и частично из-за неточностей, присущих при обычном использовании. Следовательно, если лицевые края таблеток, перекрывающих область комбинированной клавиши, находятся слишком далеко друг от друга, существует возможность для очень маленького кончика пальца прогибать поверхность малой клавиатуры, соответствующую области комбинированной клавиши без вхождения в контакт с обеими таблетками и, следовательно, не регистрируя входной сигнал заданной комбинированной клавиши. Наоборот, если лицевые края таблеток между двумя непосредственно соседними областями независимых клавиш находятся слишком близко друг к другу, тогда пользователь может случайно нажать соседние области независимых клавиш при вдавливании только области одной независимой клавиши, регистрируя ошибочный входной сигнал комбинированной клавиши. Проиллюстрированные варианты осуществления решают эту дилемму с помощью изготовления таблеток фактически, как большими, так и малыми. С помощью наклона удаленных от центра областей контактных поверхностей таблеток, как на фиг.20В, они могут быть сделаны больше и, следовательно, должны обеспечить надежную работу с помощью маленького и большого пальцев. Это усовершенствование также помогает сделать области 2 независимых клавиш относительно малыми, в то же время позволяя таблеткам оставаться относительно большими.

Фиг.21 иллюстрирует двумерный массив расположенных с равными промежутками фиксирующих элементов 14, причем каждый расположен приблизительно посередине расстояния между проводящими таблетками 16, связанными с двумя соседними областями 2 отдельных клавиш. В этом варианте осуществления фиксирующие элементы 14 являются усеченными конусами, но следует понимать, что изменения для этой специфичной формы обеспечат приблизительно тот же самый эффект изгибания. Фиксирующие элементы 14 образуют расположенный в шахматном порядке массив с каждым промежутком между фиксирующими элементами, содержащим либо таблетку 16, связанную с областью 2 отдельной клавиши, либо пустое место, связанное с областью комбинированной клавиши. Каждая область отдельной и комбинированной клавиши (т.е. каждый промежуток для фиксирующего элемента) одинаково сконфигурирован относительно ряда соседних фиксирующих элементов и их близости так, что пользователь испытывает одинаковую тактильную реакцию как от активизации отдельной клавиши, так и от активизации комбинированной клавиши, когда одинаковое число фиксирующих элементов 14 сжимается во время срабатывания любой клавиши. Таблетки 16 изображены как круглые шайбы в этой иллюстрации, но могут быть других форм, описанных выше.

В варианте осуществления на фиг.22, наоборот, тактильная обратная связь для каждой области 3 комбинированной клавиши обеспечивается с помощью четырех расположенных с одинаковыми промежутками соседних фиксирующих элементов, в то же время тактильная обратная связь для каждой отдельной клавиши обеспечивается, по существу, с помощью одного связанного фиксирующего элемента 14, расположенного непосредственно под областью 2 отдельной клавиши. Каждый фиксирующий элемент окружает связанную проводящую таблетку 16. Устройство может быть выполнено так, чтобы обеспечить силу активизации комбинированной клавиши в четыре раза больше, чем сила активизации отдельной клавиши, если такое требуется для конкретного приложения. Однако для многих приложений будет желательно обеспечить все области клавиш одинаковой реакцией тактильной обратной связи, как обеспечивается, например, с помощью вариантов осуществления на фиг.2 и фиг.21, в котором каждый фиксирующий элемент расположен приблизительно эквидистантно между двумя соседними местами коммутации отдельных клавиш. В этом случае фиксирующие элементы 14 могут иметь форму креста.

Фиг.23 изображает схематическое представление схемы управления мобильным телефоном для выполнения функций мобильного телефона, включая те алгоритмы управления малой клавиатурой, которые раскрыты в настоящем описании. В ее ядре находится процессор 89 телефона, такой как микросхема ML20хх, поставляемая компанией Mobile Link, Санта Клара, Калифорния. Флэш-память 90, постоянная память 91 с произвольным доступом и дисплей 92 на жидких кристаллах соединены посредством шины с процессором 95 КСНК (компьютера с сокращенным набором команд) компании ARM, который обеспечивает обработку пользовательского интерфейса и протокола. Прямые линии соединяют системный разъем 93, МИА 94 (модуль идентификации абонента) и малую клавиатуру 100. Процессор 99 цифрового сигнала (ПЦС), фирменное название Oak, также расположенный в микросхеме 89, обеспечивает физический уровень для обработки речи через микрофон 97 и громкоговоритель 98, где она передается и принимается с помощью двухдиапазонного РЧ (радиочастотного) устройства 96.

На фиг.24 изображена половина 44 формы для формирования обратной стороны элемента НИКК с интегрально сформованными фиксирующими элементами, такими как элементы, изображенные на фиг.14, которая состоит из неподвижной пластины 45, которая определяет полости 46 для формовки внешних поверхностей фиксирующих элементов, и подвижной пластины 47 с приблизительно коническими выступами 48, которые формируют внутренние поверхности фиксирующих элементов. Две пластины формы скрепляются, когда полимер вводится и охлаждается, а затем разделяются для того, чтобы обеспечить возможность удаления сформованных фиксирующих элементов из полостей 46. Полости 48 также обеспечены в пластине 45 для удержания проводящих таблеток, когда вставляется во время формовки. Подвижная пластина 47 и неподвижная пластина 45 могут быть постоянно соединены, если площадь поперечного сечения через полости 46, перпендикулярные к потоку полимера, уменьшаются к концам полостей, давая возможность выдавливания формованных фиксирующих элементов из своих полостей без разделения половин формы.

Фиг.25 изображает структуру тактильной обратной связи для малой клавиатуры НИКК, имеющей массив линейных направляющих 62, сформованных с общим листом 63 основы, и выступающих под углом приблизительно 60 градусов относительно листа основы. Альтернативно направляющие 62 могут быть скручены в спираль или изогнуты так, чтобы извиваться поперек поверхности листа 63, как змея. Этот вариант осуществления обеспечивает нелинейную тактильную обратную связь малой клавиатуры по всей поверхности малой клавиатуры НИКК. Клей может использоваться для того, чтобы прикрепить лист к печатной плате, причем отверстия 65 обеспечивают просвет для таблеток малой клавиатуры для того, чтобы контактировать с ПП. Или направляющие 62 могут быть сформованы объединенными полностью или по секциям с обратной стороной эластомерного покрытия малой клавиатуры. Склеивание отдаленных от центра концов направляющих с противоположной поверхностью (покрытия малой клавиатуры или ПП) предотвращает деформацию центра малой клавиатуры НИКК при изменениях температуры и влажности, а также обеспечивает устойчивую опору для отдаленных от центра концов элементов обратной связи.

Фиг.26 изображает вид сбоку малой клавиатуры с элементом 210 тактильной обратной связи в виде штампованного металлического листа, помещенного между покрытием 10 и ПП 12. Лист 210 штампован так, чтобы образовать дуговые сегменты 212, выступающие из его плоскости так, чтобы образовать фиксирующие элементы. В этом варианте осуществления обратная сторона листа находится в непосредственном контакте с обратной стороной элемента НИКК с отдаленными от центра частями дуговых сегментов, примыкающими к ПП 12. Как изображено на фиг.27, дуговые сегменты 212 расположены рядами и столбцами между штампованными отверстиями 214, которые обеспечивают доступ проводящих таблеток 16 к ПП 12.

На фиг.28 изображена эргономически дружественная малая клавиатура 80, которая имеет непрерывно волнистую поверхность и явно не представляет области 3 комбинированных клавиш, как находящиеся в видимых промежутках областей 2 независимых клавиш. Вместо этого области 3 комбинированных клавиш представляются как совершенно независимые элементы (хотя они остаются промежуточными по функции). Не имеется никаких видимых особенностей, имеющихся в видимых областях 3 комбинированных клавиш для того, чтобы указывать какую-либо зависимость с расположением областей независимых клавиш. В этом примере областям 3 комбинированных клавиш приданы плавные очертания, явно ограниченные овальные области, причем каждая имеет расположенную в центре надпись. Области 2 независимых клавиш не очерчены, таким образом, обеспечивая визуально ясный и упрощенный контекст для большей четкости, и традиционное расположение клавиш телефона создано посредством использования преимущественно графических элементов. Графические элементы могут быть слегка вдавлены и/или созданы с помощью процесса формовки "двойного удара", при котором элементы, которые определяют области 3 комбинированных клавиш (или только традиционное расположение клавиш телефона) формуются сначала в одном цвете с гармоническим сочетанием малой клавиатуры, сформованной во втором цвете.

Фиг.29 изображает малую клавиатуру 82 НИКК, в которой области 3 комбинированных клавиш максимизированы как круглые или овальные области, а области 2 независимых клавиш состоят из ромбовидных форм 64, расположенных между ними. Вариант осуществления по фиг.28 не представляет области комбинированных клавиш как пересечения независимых клавиш. Вместо этого, области 3 комбинированных клавиш представляются как независимые элементы. Расширенные круглые или овальные области, связанные с областями комбинированных клавиш, вогнуты в виде шарообразной формы на 0,1 - 0,5 миллиметров в своих центрах, измеренных от нейтральной плоскости, определенной относительно резкими переходами на их краях. Также, ссылаясь на фиг.19, приподнятые части являются утолщениями 64 в форме ромба, выступают над нейтральной плоскостью приблизительно на 0,3 - 1,0 миллиметра. Таким образом, общее расстояние d от вершины утолщений 64 в форме ромба до основания круглых или овальных областей, представляющих области 3 комбинированных клавиш, составляет приблизительно от 0,7 до 1,5 миллиметров. Вершины утолщений 64 являются преимущественно плоскими с легкими изгибами. Область 218 комбинированной клавиши 218 снабжена парой тактильных выступов 101 определения местоположения, таких, как используются для того, чтобы указать цифру "5" на многих стандартных малых клавиатурах. Кроме того, два дополнительных 103 утолщения (выступа) для определения местоположения расположены точно снаружи сетки малой клавиатуры между четвертым и пятым рядами областей комбинированных клавиш (т.е. расположены на одной линии с пятым рядом области независимых клавиш), считая от дальнего конца малой клавиатуры. Эти утолщения для обнаружения могут быть обнаружены с помощью касания для облегчения использования клавиатуры в темноте или при испорченном зрении.

Фиг.30 также изображает пунктирным контуром базовую сетку, связанную независимыми клавишами, как определено коммутационной матрицей под покрытием малой клавиатуры, для того чтобы показать, что открытая поверхность лишена очертаний этой функциональной сетки, что видится оператором. Вместо этого поверхность покрытия представлена как матрица областей независимых и комбинированных клавиш, как определено очертаниями или воспринимаемыми особенностями, не совпадающими с базовой сеткой. Каждый пунктирный прямоугольник определяет место сетки связанной независимой клавиши. Наоборот, промежутки комбинированных клавиш определяются между линиями сетки, соединяющими области независимых клавиш.

Фиг.31 - 33 изображают элемент 10 НИКК с расположением традиционного телефона, образованного цифровыми столбцами областей 3 комбинированных клавиш. Первый цифровой столбец 70 (с 1,4,7,*) отделен от второго цифрового столбца 72 (с 2,5,8,0) столбцом несвязанных символов 74 (на чертеже, изображенном с символами пунктуации '?', '@', '-' и '/'). Этот шаблон повторяется во втором столбце символов пунктуации ')', ':', ''' и '.' между вторым и третьим цифровыми столбцами. Ширина областей надписей соседних столбцов комбинированных клавиш (например, 70 и 74) отличается по размеру, изменяясь от широкой (столбец 70), к узкой (столбец 74). Поперечное сечение через непосредственно соседние области 2 независимых клавиш (фиг.32) изображает постоянный интервал областей клавиш, в то время как поперечное сечение через непосредственно соседние области 3 комбинированных клавиш (фиг.33) изображает изменяющуюся ширину областей клавиш. Предпочтительно ширина 'X' пространства между непосредственно соседними независимыми клавишами 2 равна приблизительно половине ширины пальца человека или меньше, а окраска областей надписей, используемых для идентификации символов столбцов, изменяется, например, по оттенку от темной к светлой.

Фиг.34 изображает малую клавиатуру НИКК со столбцами областей 2 независимых клавиш и областей 3 комбинированных клавиш, расположенных вдоль 45-градусного смещения по отношению к пользователю (т.е. по отношению к нормальной ориентации малой клавиатуры, как определено ориентацией надписи). В этом варианте осуществления увеличено количество независимо активизируемых клавиш, которые могут быть расположены на горизонтальной линии (как определено нормальной ориентацией малой клавиатуры), приблизительно на 40 процентов выше некоторых предыдущих реализаций малой клавиатуры НИКК, особенно изображенного традиционного расположения клавиш американского стандарта (QWERTY).

Фиг.35 изображает усовершенствованный способ интерпретации входного сигнала в виде длинной строки символов (ДСС), такой как персональный идентификационный номер (ПИН; код доступа, используемый для того, чтобы идентифицировать личность перед тем, как система предоставит доступ или обслуживание), или тому подобной, пользуясь возможностью, обеспечиваемой малыми клавиатурами НИКК, раскрытыми выше, обнаруживать одновременный выходной сигнал из любых областей комбинированных и независимых клавиш, даже не соседних областей. Этот способ может быть выгоден для обеспечения защищенного и к тому же быстрого средства для ввода цифровых кодов для приложений, таких как предоставление доступа в Web-сайты и к другим основанным на использовании телефона службам и информации; вводя некий собственный телефонный номер после ПИН в качестве средства для доступа в голосовую почту; и тому подобное. Эти алгоритмы, называемые как функция ДСС, могут быть приспособлены для того, чтобы одновременно удовлетворять следующим потребностям: 1) создавать достаточно сложный входной сигнал для того, чтобы обеспечить приемлемый уровень секретности; 2) удовлетворять минимальным требованиям кодов доступа ПИН в широком множестве приложений; 3) позволять почти мгновенный ввод ДСС, либо определенных пользователем, либо определенных системой.

На этапе 100 система сканирует электронные схемы малой клавиатуры для указания, что две или более независимых клавиш замкнуты в любой конкретный момент времени. На этапе 102 система отображает символ как следствие того, что система определила определенную комбинированную клавишу, соответствующую считанной комбинации, например, на локальном дисплее. Предпочтительно пользователю не нужно выполнять никакого отдельного задания для того, чтобы осуществить доступ к функциональной возможности ДСС; просто контактирование неопределенной комбинации, по меньшей мере, двух не связанных независимых клавиш в течение заранее определенного периода времени подсказывает системе осуществить доступ к функциональной возможности ДСС. Если система обнаруживает неопределенную комбинацию, система переходит к этапу 104. В случае когда система только что ранее зарегистрировала отдельную или комбинированную клавишу перед идентификацией неопределенной комбинации, а "отпускание клавиши" не зарегистрировано (т.е. оператор не перестал нажимать на клавиатуру), система удаляет ранее введенный символ.

На этапе 106 система определяет, соответствует ли неопределенная ситуация сохраненной ДСС. Если имеется ранее сохраненная, система отправляет связанную ДСС на дисплей на этапе 108. Если неопределенная комбинация не была ранее сохранена как соответствующая ДСС, система определяет на этапе 110, сколько символов было зарегистрировано на дисплее, когда была считана неопределенная комбинация. Если символы зарегистрированы, но слишком мало, чтобы являться допустимым номером ПИН (например, от одного до трех), тогда система сообщает пользователю, что ПИН должны быть, по меньшей мере, длиной четыре символа и продолжает сканировать малую клавиатуру на этапе 100.

Если на дисплее нет символов, тогда система продолжает генерировать псевдослучайную ДСС на основании поданных входных сигналов. На этапе 111 система упорядочивает входные сигналы независимых клавиш (в этом варианте осуществления комбинированные клавиши не считываются как таковые при установлении определенных комбинаций) в заранее определенную последовательность, которая не зависит от последовательности, в которой были считаны входные сигналы отдельных клавиш). Одной такой последовательностью может быть алфавитная последовательность. Другой (которая касается символов пунктуации) является сортировка по значению кода ASCII (американский стандартный код для обмена информацией). Это упорядочивание, вероятно, должно изменить последовательность, в которой клавиши были получены системой. На этапе 112 система генерирует строку ДСС, предпочтительно полностью цифровую и, по меньшей мере, длиной 8 символов. Если простая конкатенация значений ASCII приводит к слишком короткой ДСС, значения могут быть сложены вместе и присоединены к результату. Имеется множество способов для того, чтобы генерировать подходящую псевдослучайную цифровую последовательность из множества входных сигналов. Если результат является слишком длинным, он может быть округлен.

На необязательном этапе 114 (полезен, например, когда происходит телефонный звонок) система определяет идентичность другой стороны с помощью проверки ИД (идентификатора) звонящего или просто просмотра идентичности другой стороны в хранимой адресной книге. Если на этапе 110 определено, что пользователь уже ввел значительную ДСС в дисплей (в этом примере четыре или более), тогда система запоминает эту неопределенную комбинацию в памяти, с тем, чтобы связанная ДСС могла быть обеспечена на этапе 108 в будущем. На этапе 118 ДСС, определенная либо пользователем, либо системой, посылается на дисплей 92. В случае ДСС, определенной системой, она может посылать эталонный идентификатор, такой как "ПИН#3", или (если реализован этап 114) частично заданный идентификатор, такой как "Bank Х ПИН".

Фиг.36 изображает алгоритм, встроенный в телефон, который обеспечивает обратное отображение из входных сигналов клавиш алфавита в выходные сигналы цифровых клавиш, как указано соответствием стандартной 12-клавишной телефонной клавиатуры (т. е. буквенно-цифровым соответствием стандартной телефонной малой клавиатуры, как изображено на фиг.37), что упрощает задачу набора телефонных номеров, представленных в буквенно-цифровом формате, таком как "1-800-PATENTS". Такие номера долго были разочаровывающими, так как, хотя они являются легкими для запоминания, их трудно набирать. Однако обратное отображение имеет специальную применимость в малых клавиатурах НИКК, так как, несмотря на то, что они обеспечивают телефонную малую клавиатуру, во многих случаях они не обеспечивают соответствие между буквенными и цифровыми символами.

На этапе 120 пользователь вводит алфавитно-цифровые данные в телефон. Это может быть сделано с помощью традиционной малой клавиатуры, малой клавиатуры НИКК или устно. На этапе 122 пользователь сигнализирует желание "набрать" телефонный номер с помощью нажатия клавиши или с помощью произнесения заранее определенного слова. Этапы 120 и 122 могут быть совмещены, особенно в случае устного набора. На этапах 124 и 126 в другой последовательности телефон передает номера без изменения, в то же время повторно преобразуя буквенные символы с помощью стандартного алфавитно-цифрового телефонного соответствия, изображенного на фиг.37. Например, когда нажимается любая из клавиш "А", "В" или "С", выходной сигнал представляет номер "2". На этапе 128 выходной сигнал из алгоритма является чисто цифровым, состоящим полностью из комбинаций цифр 0-9.

Фиг.38 изображает эластомерный лист 220, который обеспечивает тактильную обратную связь по всей поверхности малой клавиатуры НИКК, с дискретными элементами 222, которые располагаются, при собранной малой клавиатуре, между покрытием и подложкой. Эти элементы 222 располагаются перпендикулярно основанию листа 220 (не изображено) для того, чтобы работать в чисто изгибающемся режиме, когда покрытие прижимается к подложке, или может отклоняться. Элементы 222 могут быть твердыми цилиндрами или вертикальными трубками.

Фиг.39 изображает фиксирующие элементы 14, сформованные с общим листом 61, который отделен от элемента 10 НИКК. Фиксирующие элементы 14 являются коническими, причем их узкие концы 230 направлены вниз, в сторону от покрытия 10. Дополнительная толщина обеспечивается с помощью узких концов 230, образующих блок материала для того, чтобы увеличить "щелканье" или хрустящее ощущение тактильной обратной связи, обеспеченной с помощью колпачков.

Фиг.40 изображает алгоритм сканирования, который обеспечивает особенно медленную частоту сканирования тактовых импульсов, таким образом сохраняя энергию. Как только один переключатель (место коммутации) малой клавиатуры активизируется, сканирование ограничивается соседними клавишами. Если другой переключатель (место коммутации) клавиши активизируется в пределах времени ожидания, система ищет только ряды (или столбцы) выше и ниже (соседние к) активизированной паре. Это продолжается до тех пор, пока отдельная клавиша не активизируется в течение длительности времени ожидания или до тех пор пока не обнаружатся противоположные диагонали.

Фиг.41 изображает печатную плату 12 с дорожками 226 под углом 45 градусов относительно контура платы в области сетки малой клавиатуры. Пунктирные линии представляют дорожки, соединенные с центральными кольцами мест коммутации 228 с колпачковыми защелками. Непрерывные линии представляют дорожки, соединенные с периферийными кольцами этих мест коммутации. Поскольку отдельные клавиши, расположенные на соседних противоположных диагоналях, определяют комбинированные клавиши, такое расположение обеспечивает упрощенный алгоритм распознавания. Это изменение аппаратного обеспечения переопределяет программное обеспечение так, что одновременный выходной сигнал от соседних дорожек указывает выходной сигнал комбинированной клавиши.

На фиг.42 ряды областей 2 независимых клавиш искривлены в виде дуг, с определенным радиусом "R" так, чтобы помогать идентифицировать местоположение посредством клавиатуры с помощью касания, в то же время соответствующие им контактные площадки 18 коммутации клавиш остаются расположенными вдоль ортогональных рядов и столбцов, приводя к вертикальному смещению "L" между центрами областей 2 независимых клавиш и их контактными площадками 18 коммутации в центральных столбцах. В дальнем левом и правом столбцах области независимых клавиш расположены немного выше центров своих контактных площадок коммутации, на виде спереди, в то же время в центральном столбце получается противоположное смещение. Это сохраняет шаг коммутационной матрицы постоянным, даже если шаг между диагональными соседними областями независимых клавиш изменяется.

На фиг.43 и 44 изображено, что мобильный телефон 250 содержит покрытие малой клавиатуры 82 фиг.29 и 30 и дисплей 92 для отображения алфавитно-цифрового текста.

Описан ряд вариантов осуществления изобретения. Тем не менее, будет понятно, что различные модификации могут быть сделаны, не выходя за рамки сущности и объема изобретения. Таким образом, другие варианты осуществления находятся в объеме нижеследующей формулы изобретения.

Изобретение относится к устройствам для ввода данных в электронные устройства и, более конкретно, к малым клавиатурам, в которых выходные нажатия клавиш определяются как на основании активизации отдельного переключателя, так и на основании объединенной активизации соседних переключателей. Техническим результатом является уменьшение размера клавиатуры, повышение точности ввода данных. Указанный результат достигается за счет того, что в клавиатуре области независимых и комбинированных клавиш расположены в чередующихся столбцах, при этом столбцы областей комбинированных клавиш включают в себя множественные цифровые столбцы, и, по меньшей мере, один столбец, содержащий области клавиш, соответствующие символам пунктуации. 14 з.п. ф-лы, 46 ил.

1. Телефон с малой клавиатурой, в которой выходные сигналы от нажатия клавиш определяются как вследствие активизации отдельного переключателя, так и вследствие объединенной активизации соседних переключателей, в которой как области комбинированных клавиш, так и области независимых клавиш расположены в чередующихся столбцах, при этом столбцы областей комбинированных клавиш включают в себя множественные цифровые столбцы, вместе включающие в себя цифровые области, соответствующие цифрам 0-9, причем каждый цифровой столбец содержит множество упомянутых цифровых областей и, по меньшей мере, один другой столбец содержит области клавиш, соответствующие символам пунктуации.2. Телефон по п.1 с тремя цифровыми столбцами.3. Телефон по п.2, в котором цифровые столбцы вместе образуют стандартное расположение телефонных клавиш, причем левый цифровой столбец содержит 1,4,7, средний цифровой столбец содержит 2,5,8,0, а правый цифровой столбец содержит 3,6,9.4. Телефон по любому из предыдущих пунктов, в котором области клавиш определяются соответствующими воспринимаемыми особенностями на открытой поверхности гибкой мембраны.5. Телефон по п.4, в котором воспринимаемые особенности содержат изменения подъема поверхности мембраны.6. Телефон по п.5, в котором области независимых клавиш разделены промежутком не большим, чем приблизительно половина ширины кончика пальца человека.7. Телефон по п.1, в котором области цифровых клавиш заметно больше, чем области клавиш, соответствующие символам пунктуации.8. Телефон по п.1, в котором области независимых клавиш и области комбинированных клавиш имеют различный размер.9. Телефон по п.1, в котором области независимых клавиш вместе включают в себя области, соответствующие буквам алфавита.10. Телефон по п.1, в котором на каждую область нанесена соответствующая видимая надпись.11. Телефон по п.1, в котором цифровые столбцы имеют видимую раскраску, отличную от раскраски другого столбца.12. Телефон п.1, в котором области комбинированных клавиш расположены в столбцах переменной ширины.13. Телефон по п.1, в котором области независимых клавиш расположены в шести вертикальных столбцах, как определено ориентацией надписи клавиши.14. Телефон по п.13, в котором области независимых клавиш расположены в первом, третьем, пятом, седьмом, девятом и одиннадцатом вертикальных столбцах и содержат области, соответствующие буквам, а цифровые столбцы области комбинированных клавиш образуют второй, шестой и десятый вертикальные столбцы, а четвертый и восьмой вертикальные столбцы включают в себя области клавиш, соответствующие символам пунктуации, причем нумерация столбцов ведется с любой боковой стороны малой клавиатуры.15. Телефон п.1, выполненный с возможностью регистрировать различные символы пунктуации, когда одна из областей клавиш, соответствующая символам пунктуации, активизируется дважды последовательно.