EP1493073A2 - EINRICHTUNG ZUR TEXTEINGABE DURCH EINE BETÄTIGUNG VON TASTEN EINES NUMMERISCHEN TASTENBLOCKS FüR ELEKTRONISCHE GERÄTE UND VERFAHREN ZUR VERARBEITUNG VON EINGABEIMPULSEN BEI EINER TEXTEINGABE - Google Patents

EINRICHTUNG ZUR TEXTEINGABE DURCH EINE BETÄTIGUNG VON TASTEN EINES NUMMERISCHEN TASTENBLOCKS FüR ELEKTRONISCHE GERÄTE UND VERFAHREN ZUR VERARBEITUNG VON EINGABEIMPULSEN BEI EINER TEXTEINGABE

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Publication number
EP1493073A2
EP1493073A2 EP03704414A EP03704414A EP1493073A2 EP 1493073 A2 EP1493073 A2 EP 1493073A2 EP 03704414 A EP03704414 A EP 03704414A EP 03704414 A EP03704414 A EP 03704414A EP 1493073 A2 EP1493073 A2 EP 1493073A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
key
keys
actuation
input
sensors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03704414A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Völckers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VOELCKERS, OLIVIER
Original Assignee
Volckers Oliver
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volckers Oliver filed Critical Volckers Oliver
Publication of EP1493073A2 publication Critical patent/EP1493073A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/02—Input arrangements using manually operated switches, e.g. using keyboards or dials
    • G06F3/023—Arrangements for converting discrete items of information into a coded form, e.g. arrangements for interpreting keyboard generated codes as alphanumeric codes, operand codes or instruction codes
    • G06F3/0233—Character input methods
    • G06F3/0236—Character input methods using selection techniques to select from displayed items
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/023—Arrangements for converting discrete items of information into a coded form, e.g. arrangements for interpreting keyboard generated codes as alphanumeric codes, operand codes or instruction codes
    • G06F3/0233—Character input methods
    • G06F3/0234—Character input methods using switches operable in different directions
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits

Definitions

  • the present invention relates to a device for text input by actuating the keys of a numeric keypad with the lettering of several letters per key, which keys are common in mobile telephones, the keys of which determine the finger position on an actuated key via special sensors, and a method for this a specific character assigns the possible input alternatives.
  • Numeric keypads are used in numerous electronic devices such as cell phones, photocopiers, ATMs, VCR remote controls, audio players, and many more. As the range of functions increases, functions' for entering text using this numeric keypad are increasingly required, for which there are several solutions:
  • the "multi-tap" function is generally used on telephones with a text display. Keys 2 to 9 are marked with the letters AZ, that 3 or 4 letters are assigned to each key. If a text entry is requested, the letters can be entered by repeatedly pressing the corresponding key. For example, key 6 is labeled with the letters MNO. A single short key press on the key 6 results in an M, a double key press on the key 6 results in an N, a triple key press results in the letter 0.
  • the multi-tap process is cumbersome, but does not require any special hardware effort and is therefore standard for mobile phones.
  • Predictive text input methods supplement the ordinary keyboard with software control with a dictionary in numerous languages.
  • the system presumes from the dictionary that the word” Bad "could be meant and offers it for selection ,
  • the multi-tap process has so far been the standard equipment for mobile and cordless telephones because the technical effort involved is low.
  • the same key arrangement can be used internationally, while typewriter and PC keyboards have to be adapted country-specifically.
  • the multi-tap method is widespread, but due to the large number of keys to be pressed with special operating requirements, it is hardly suitable for fluid text input. It is just a workaround for entering short strings.
  • Each of the number keys 2 to 9 is labeled with three to four letters of the alphabet. To enter a specific letter, the corresponding number key must be pressed several times within a short period of time. Since each key is assigned not only the letters, but also special characters, umlauts, etc., between three and around fifteen key presses are required to enter characters.
  • Word recognition methods are suitable for short text messages (Short Message Service, SMS) from mobile phones. However, they are only useful if the text to be entered is also covered by the software dictionary. This makes word recognition methods suitable for entering natural language sentences, but not for entering names, addresses and abbreviations. The word recognition process can only reliably guess the intended words after several characters and not at the beginning of the word. Therefore, confusing and incorrect word suggestions appear regularly, which distract the operator. If the method cannot assign an unusual or new word to a dictionary entry despite complete entry, the word must be entered again manually, the original entry sequence was then in vain.
  • a procedure for entering text using a numeric keypad must meet a large number of requirements: First, it must be easy to learn to use and the entry must be smooth. The design must be inexpensive to manufacture and very robust because portable electronic devices are subject to strong shaking and bumping as well as extreme temperature fluctuations (about 0-60 degrees Celsius).
  • the aim of the invention is for portable electronic devices with an internal and / or external display and a numeric keypad to enter any sequence of letters, to display the characters when entering text directly on the display, to reduce the number of necessary steps for entering text, and to do so Reduce the risk of incorrect entries and keep manufacturing costs as low as possible.
  • the invention has for its object a device for text input by a single operation of keys of a numeric keypad and a method for processing input pulses by means of control electronics when entering text with a numeric keypad for portable electronic devices with an internal and / or external display develop.
  • Fig. 2 shows an example of the operation of a button of the
  • FIG 3 shows a sectional illustration of a button actuated with a finger on the left side (3a), in the middle (3b) and on the right side (3c),
  • Fig. 8 is a flow chart of the keyboard query control.
  • the keyboard designed according to the invention consists of four components (FIG. 1), a key block 11, a sensor matrix 12 located behind the keyboard, which registers the position of the key actuation, a microprocessor 13 and a display 14 on which the writing position is marked with a cursor 15 during text input.
  • the keypad 11 has twelve keys, of which 10 keys are labeled with the numbers 0 to 9 and of these eight keys are additionally identified with the letters A-Z and from two further keys which are provided for the input of special characters.
  • Conventional keys respond to mechanical pressure anywhere by closing an electrical contact.
  • the keys of the keypad designed according to the invention can be used as well as conventional ones. In addition, however, they differ from the conventional keys in that the control electronics 13 can differentiate at which point the keys have to be actuated. Depending on whether the left or right side or the middle of the keys is touched, the left, right or middle character of the key label can be entered (Fig. 2).
  • a candidate list 41 appears (FIG. 4a), which lists the possible entries at this point and highlights the selected character (FIG. 4b, c).
  • the pressure position can be changed while a key is being held, after which the display is updated. Entries only take effect when a key is released.
  • the letters of the alphabet are distributed over the numeric keys in such a way that the keys with the numbers 2 to 9 are each assigned three letters; only the letters "q" and "y” must also be placed on the keys with the numbers 7 and 9 (Fig. 5).
  • Special characters and international characters, such as umlauts and letters with accents, can be selected using a shift key 46.
  • a switchover to uppercase letters via a switchover key 45 and a switchover to enter a number include a switchover key 44 in the proposed implementation.
  • the invention offers a considerably faster text input.
  • the device for text input designed according to the invention is easier to operate by actuating keys of a keypad: the operator only needs to tap the desired letter directly instead of repeatedly pressing a numeric key.
  • the invention can use a property of electronic keyboards that was previously only an unintended side effect of the key mechanism. When pressed, keys have some mobility and can usually be tilted slightly to the side. Multiple key assignments can be selected using the pressure angle measured with sensors, in this case the letter assignment on a numeric keypad.
  • the shape and design of the key tops can vary without affecting their function.
  • a button is pressed in the middle, accordingly the middle of the three options "ABC", ie "B", is highlighted as a candidate in the display. If, on the other hand, the key is pressed on the left edge (FIG. 2a), an "A” appears. An actuation pressure on the right edge of the key results in a “C” (Fig. 2c).
  • buttons in particular, it can be useful to have the button surface in the form of a small recess from the left to be concave to the right, ie with a small border on the left and on the right side of the keys. This means that both the middle of the key and the edges of the keys can be reliably felt and operated on their left or right side.
  • the device designed according to the invention behaves exactly like a conventional numeric keyboard. Each key press triggers the entry of the corresponding digit. The difference only becomes apparent when entering text (Fig. 4).
  • the display 14 awaits the entry of letters at the cursor position 15. As long as no key is pressed, the candidate list 41 with the highlighted candidate 42 remains invisible.
  • candidate list 41 Only when a key such as 43 is held down at a certain position with the finger does the candidate list 41 appear on the display in accordance with the letters depicted on the key. If button 43 is pressed on the left edge, candidate 42 appears as the input option on the left edge of the list, highlighted in color or by inversion. If, on the other hand, the button 43 is pressed in the middle, the middle candidate appears (FIG. 4b), this correspondingly applies to an operation on the right edge of the button (FIG. 4c). When the finger is lifted from the key, the candidate list 41 disappears again and the last selected character 42 appears at the cursor position 15. In the standardized assignment of letters to number keys, most number keys are assigned three letters, but the keys with "1" and "9" are assigned four letters.
  • the invention is based on this established arrangement in order to facilitate a changeover.
  • three positions can be activated particularly quickly with buttons, namely the two edges of the button and the center. Therefore, the letter "q" via the number key 7 and the letter “y” via the number key 9 are somewhat more difficult to reach (FIG. 5). Since these two letters are rather rare, this assignment is still cheaper than choosing an arrangement that deviates from the standard.
  • Two force-dependent resistors 72 (Force Sensing Resistors, FSRs), which are attached below the two sides of each button, offer a considerably more precise evaluation.
  • FSR Force Sensing Resistors
  • the FSR does not measure the angle, but the force exerted.
  • the angle must be calculated by software from the determined force, which is cumbersome and prone to errors.
  • a strip-shaped FSR (linear potentiometer) 73 can directly determine the contact position of a button. As well As with strain gauges 74, the sensor provides analog values that need to be digitized and converted into angles. Hall sensors 75 measure precisely the distance between the key sides and the circuit board 25, but they can only be integrated into a keyboard with great production expenditure.
  • a new type of digital angle sensor 76 whose digital measured values correspond directly to the key angle, is optimal for this application.
  • the accuracy is scalable depending on the requirement.
  • two switches of the angle sensor can deliver a 2-bit resolution, i.e. distinguish four cases.
  • the idle state of the key then corresponds to the state zero, the actuation of the left or right edge of the key sets the left or right bit and an actuation in the middle closes both switches and thus sets both bits of the result value.
  • step 8 shows an algorithm for interactive input of characters according to the invention.
  • the keyboard is scanned several times per second in step 81. If a key actuation is detected in step 82, the corresponding input candidates 41 appear in step 83. Now the actuation position of the key is measured 84 from the sensor measured values.
  • the method designed according to the invention determines the assigned candidate from the position and lifts this in step 86. Steps 84-86 are repeated as long as the key remains pressed, the representation of the current candidate is updated if necessary. Only when the button is released after step 87 does the button disappear Candidate display 88 and the input is accepted in step 89. This is repeated as long as text can be entered.
  • the solution has the decisive advantage that it does not rely on any electronic dictionaries and is therefore suitable for any input sequence.
  • Names, e-mail addresses, foreign words, etc., on which word recognition methods regularly fail, can also be entered smoothly with the invention.
  • the new process does not require any additional equipment, but can be easily integrated into existing designs.
  • the familiar letter arrangement makes the changeover easier for device manufacturers and users.
  • the text input according to the invention is considerably faster and safer than the generally used method of repeatedly pressing the number keys. Operation is also much easier to understand. The operator only needs to point the finger at the desired letter and press the respective key at this position.

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Abstract

Die Erfindungsaufgabe, eine Einrichtung zur Texteingabe durch eine einmalige Tastenbetätigung von eines nummerischen Tastenblocks und ein Verfahren zur Verarbeitung von Eingabe­impulsen für tragbare elektronische Geräte mit einem Display zu entwickeln, wurde dadurch gelöst, dass hinter jeder Taste die Fingerposition der Bedienperson auf dieser messende Sensoren angeordnet sind und eine diese Position auswertende und diese einer der möglichen Eingabealternativen zuordnende Steuerelektronik vorgesehen ist, wobei während der Betäti­gung einer Taste des Tastenblockes eine Liste mit den mög­lichen Eingabealternativen auf dem Display erscheint, und jeweils genau eine der Betätigungsposition entsprechende Eingabealternative durch eine Markierung hervorgehoben wird und während der Betätigung die Betätigungsposition verändert und damit die Markierung beliebig auf den angezeigten Eingabealternativen bewegbar ist und nach dem Loslassen der jeweiligen Taste diese zuvor hervorgehobene Eingabealter­native als Tasteneingabe registriert wird.

Description

Einrichtung zur Texteingabe durch eine Betätigung von Tasten eines nummerischen Tastenblocks für elektronische Geräte und Verfahren zur Verarbeitung von Eingabeimpulsen bei einer Texteingabe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Texteingabe durch eine Betätigung von Tasten eines nummerischen Tastenblocks mit der bei Mobiltelefonen üblichen Beschriftung von mehreren Buchstaben pro Taste, dessen Tasten über spezielle Sensoren die Fingerposition auf einer betätigten Taste ermitteln und ein Verfahren, das dieser ein bestimmtes Zeichen von den möglichen Eingabe- Alternativen zuordnet.
Nummerische Tastenblöcke werden bei zahlreichen elektronischen Geräten eingesetzt, etwa Mobiltelefonen, Fotokopierern, Geldautomaten, Videorekorder-Fernbedienungen, Audio-Abspielgeräten und vielen mehr. Mit steigendem Funktionsumfang werden zunehmend Funktionen 'zur Text-Eingabe über diesen numerischen Tastenblock verlangt, für die es einige Lösungen gibt:
• Bei Telefonen mit Textdisplay ist die "Multi-Tap"- Funktion allgemein verbreitet. Die Tasten 2 bis 9 sind derart mit den Buchstaben A-Z gekennzeichnet, daß auf jede Taste 3 oder 4 Buchstaben entfallen. Wird eine Texteingabe verlangt, lassen sich die Buchstaben durch wiederholte Auslösung der entsprechenden Taste eingeben. So ist z.B. die Taste 6 mit den Buchstaben MNO beschriftet. Ein einzelner kurzer Tastendruck auf die Taste 6 ergibt ein M, ein doppelter Tastendruck auf die Taste 6 ergibt ein N, ein dreifacher ergibt den Buchstaben 0. Das Multi-Tap-Verfahren ist zwar umständlich, erfordert aber keinen besonderen Hardware-Aufwand und ist deshalb bei Mobiltelefonen Standard.
Verfahren zur Worterkennung (engl. Predictive Text Input) ergänzen die gewöhnliche Tastatur um eine Software-Steuerung mit Wörterbuch in zahlreichen Sprachen. Die Redundanz der geschriebenen Sprache wird dann ausgenutzt, um aus einfach betätigten Tasten das gewünschte Wort zu erraten. Wird etwa die Taste 1 zweimal und danach die Taste 3 einmal betätigt, könnten 3*3*3 = 27 verschiedene Eingaben beabsichtigt sein, nämlich alle Kombinationen von jeweils einem Buchstaben aus "ABC", "ABC" und "DEF". Von diesen zahlreichen Möglichkeiten ergeben jedoch die meisten keine sinnvollen Wörter, etwa "BBFλ, "CBD", "AAE". Das System vermutet in diesem Fall anhand des Wörterbuchs, daß das Wort "Bad" gemeint sein könnte und bietet es zur Auswahl an.
Einige Hersteller von Mobiltelefonen und Organizern versuchen das Problem zu umgehen, indem sie zusätzliche, externe Tastaturen in der üblichen Schreibmaschinen-Anordnung als Zubehör anbieten. Das Multi-Tap-Verfahren ist bisher die Standardausrüstung bei mobilen und schnurlosen Telefonen, weil der technische Aufwand dafür gering ist. Außerdem kann dieselbe Tastenanordnung international verwendet werden, während Schreibmaschinen- und PC-Tastaturen landesspezifisch angepaßt werden müssen. Das Multi-Tap-Verfahren ist zwar weit verbreitet, aber wegen der Vielzahl von zu betätigten Tasten mit speziellen Bedienanforderungen zur flüssigen Texteingabe kaum geeignet. Es ist nur eine Notlösung zur Eingabe kurzer Zeichenfolgen.
Jede der Zifferntasten 2 bis 9 ist mit drei bis vier Buchstaben des Alphabets beschriftet. Um einen bestimmten Buchstaben einzugeben, muß die entsprechende Zifferntaste innerhalb einer kurzen Zeitspanne mehrfach betätigt werden. Da jeder Taste nicht nur die Buchstaben, sondern auch Sonderzeichen, Umlaute usw. zugeordnet sind, sind für eine Zeicheneingabe zwischen drei und rund fünfzehn Tastenbetätigungen notwendig.
Um z.B. den Buchstaben "S" einzugeben, muß die Taste "7" viermal in kurzer Folge betätigt werden. Erfolgt diese Eingabe ein wenig zu langsam oder wird die Taste nur dreimal gedrückt, erscheint statt dessen der Buchstabe "R". Die Korrektur einer solchen Fehleingabe ist mühsam; das falsche Zeichen muß mit einer Löschtaste entfernt und mit der Zifferntaste erneut eingegeben werden.
Die gleiche Taste "7" dient u.a. auch für die Eingabe des Buchstabens "P". Die zweimalige langsame Betätigung ergibt "PP", eine etwas schnellere Eingabe derselben Folge ergibt ein "Q" . Diese Mehrfachbelegungen in Zusammenhang mit un- sichtbaren Zusatzzeichen (Umlauten usw.) sowie die Zeitabhängigkeit erschweren und verlangsamen die Bedienung erheblich und führen zu zahlreichen Tippfehlern.
Bei einer Abwandlung des Multi-Tap-Verfahrens ist am linken seitlichen Rand eines Mobiltelefons ein Schiebetaster vorhanden, der sich nach oben und unten betätigen läßt. Alternativ zu der üblichen Mehrfachbetätigung werden der zweite bzw. dritte Buchstabe einer Zifferntaste direkt ausgewählt, wenn der Schiebetaster während der Betätigung der Zifferntaste nach oben oder unten gedrückt gehalten wird. Mit etwas Übung beschleunigt das zwar die Texteingabe, allerdings erfordert diese Methode eine besondere Konzentration und beide Hände. Deshalb hat sich diese Variante nicht allgemein durchgesetzt.
Worterkennungs-Verfahren sind für kurze Textnachrichten (Short Message Service, SMS) von Mobiltelefonen geeignet. Sie sind aber nur nützlich, wenn der einzugebende Text auch vom Wörterbuch der Software abgedeckt ist. Dadurch sind Worterkennungs-Verfahren geeignet für die Eingabe natürlichsprachlicher Sätze, nicht aber für die Eingabe von Namen, Adressen und Abkürzungen. Die Worterkennungs-Verfahren können die beabsichtigten Wörter erst nach mehreren Zeichen zuverlässig erraten und nicht schon bei Wortanfang. Daher erscheinen regelmäßig verwirrende und falsche Wortvorschläge, die die Bedienperson ablenken. Kann das Verfahren ein unübliches oder neues Wort trotz vollständiger Eingabe nicht einem Wörterbucheintrag zuordnen, muß das Wort erneut manuell eingegeben werden, die ursprüngliche Eingabefolge war dann umsonst. Ein Verfahren zur Texteingabe über einen numerischen Tastenblock muß eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen: Zunächst muß die Bedienung einfach zu lernen sein und die Eingabe muß flüssig erfolgen können. Die Konstruktion muß kostengünstig hergestellt werden können und sehr robust sein, weil tragbare elektronische Geräte starkem Rütteln und Stößen sowie extremen Temperaturschwankungen (etwa 0-60 Grad Celsius) ausgesetzt werden.
Das Ziel der Erfindung ist, bei tragbaren elektronischen Geräten mit internen oder/und externen Display und einem nummerischen Tastenblock die Eingabe von beliebigen Buchstabenabfolgen, die Zeichen bei der Texteingabe unmittelbar auf dem Display anzuzeigen, die Anzahl notwendiger Bedienungsschritte für die Texteingabe zu verringern und dabei das Risiko von Fehleingaben zu senken, sowie die Herstellungskosten möglichst niedrig zu halten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Texteingabe durch eine einmalige Betätigung von Tasten eines nummerischen Tastenblocks und ein Verfahren zur Verarbeitung von Eingabeimpulsen mittels einer Steuerelektronik bei einer Texteingabe mit einem nummerischen Tastenblock für tragbare elektronische Geräte mit einem internen oder/und externen Display zu entwickeln.
Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil genannten Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die in den abhängigen Ansprüchen genannten Mittel dienen der Ausgestaltung der Erfindung. Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Aufbau der erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung zur Texteingabe,
Fig. 2 ein Beispiel der Bedienung einer Taste des
Tastenblockes zur Eingabe der Buchstaben "a", " " und "c",
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer mit einem Finger auf der linken Seite (3a) , in der Mitte (3b) und auf der rechten .Seite (3c) betätigten Taste,
Fig. 4 Beispiele für eine Benutzeroberfläche eines elektronischen Geräts während der Texteingabe,
Fig. 5 eine Tabelle über die Zuordnung der Buchstaben zu den Zifferntasten mit Bezug auf die Positionen der Tastenbetätigung,
Fig. 6 Beispiele für die Bildschirmdarstellung während der Eingabe von Sonderzeichen,
Fig. 7 eine Übersicht von einsetzbaren Sensortypen,
Fig. 8 ein Flußdiagramm der Steuerung zur Tastatur- Abfrage.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Tastatur besteht aus vier Komponenten (Fig. 1), einem Tastenblock 11, einer hinter der Tastatur befindlichen Sensormatrix 12, die die Position der Tastenbetätigung registriert, einem Mikroprozessor 13 sowie einem Display 14, auf dem während einer Texteingabe die Schreibposition mit einem Cursor 15 markiert wird.
Der Tastenblock 11 besitzt zwölf Tasten, von denen 10 Tasten mit den Ziffern 0 bis 9 und von diesen wiederum acht Tasten zusätzlich mit den Buchstaben A-Z gekennzeichnet sind und aus zwei weiteren Tasten, die für die Eingabe von Sonderzeichen vorgesehen sind.
Herkömmliche Tasten reagieren auf mechanischen Druck an einer beliebigen Stelle damit, daß sie einen elektrischen Kontakt schließen. Die Tasten des erfindungsgemäß ausgebildeten Tastenblocks lassen sich ebenso benutzen wie herkömmliche. Zusätzlich unterscheiden sie sich jedoch von den herkömmlichen Tasten dadurch, daß die Steuerelektronik 13 unterscheiden kann, an welcher Stelle der Tasten diese betätigt werden müssen. Je nachdem, ob die linke oder rechte Seite oder die Mitte der Tasten berührt wird, kann so das linke, rechte oder mittlere Zeichen der Tastenbeschriftung eingegeben werden (Fig. 2) .
Solange eine Taste gedrückt gehalten wird, erscheint eine Kandidatenliste 41 (Fig. 4a), die die an dieser Stelle möglichen Eingaben aufführt und das gewählte Zeichen hervorhebt (Fig. 4b, c) . Während eine Taste gehalten wird, läßt sich die Andruckposition verändern, worauf die Anzeige jeweils aktualisiert wird. Eingaben werden erst wirksam, wenn eine Taste losgelassen wird. Entsprechend der üblichen Telefon-Tastaturen sind die Buchstaben des Alphabets so auf die nummerischen Tasten verteilt, daß die Tasten mit den Ziffern 2 bis 9 jeweils mit drei Buchstaben belegt sind; nur die Buchstaben "q" und "y" müssen zusätzlich auf den Tasten mit den Ziffern 7 und 9 untergebracht werden (Fig. 5) . Sonderzeichen und internationale Zeichen, wie Umlaute und Buchstaben mit Akzenten, lassen sich über eine Umschalt-Taste 46 auswählen. Die dadurch veränderte Tastenbelegung wird mit einem Einblendfenster (Popup-Window) auf dem Display 14 angezeigt (Fig. 6a, b) . Ähnlich wie bei herkömmlichen Telefontasturen sind in der vorgeschlagenen Realisierung auch eine Umschaltung zu Großbuchstaben über eine Umschalttaste 45 und eine Umschaltung zur Zifferneingabe eine Umschalttaste 44 vorhanden.
Eine Vielzahl von Sensor-Technologien kann für diese Anwendung genutzt werden, die in einer Tabelle in Fig. 7 aufgeführt sind. Zur Verfügung stehen sowohl analoge als auch digitale Sensoren.
Im Vergleich zu der etablierten Mehrfachtipp-Belegung der Zifferntasten eines Tastenblockes bietet die Erfindung eine erheblich schnellere Texteingabe. Außerdem ist die erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung zur Texteingabe durch Betätigung von Tasten eines Tastenblockes leichter zu bedienen: Die Bedienperson braucht nur direkt auf den gewünschten Buchstaben zu tippen, anstatt eine Zifferntaste wiederholt zu betätigen. Die Erfindung kann eine Eigenschaft von elektronischen Tastaturen nutzen, die bislang nur eine unbeabsichtigte Nebenerscheinung der Tastenmechanik war. Tasten verfügen im gedrückten Zustand über etwas Beweglichkeit und lassen sich in der Regel geringfügig zu den Seiten kippen. Über den mit Sensoren gemessenen Andruckwinkel lassen sich Mehrfachbelegungen von Tasten auswählen, in diesem Fall die Buchstaben-Belegung einer Zifferntastatur.
In Fig. 1 ist der Tastenblock 11 zu sehen. Im normalen Betrieb werden solche Tasten genutzt, um die Ziffern "0" bis "9" einzugeben. Während einer Text-Eingabe dient die gleiche Tastatur dazu, Buchstaben einzugeben. Diese Zuordnung ist standardisiert, äußerlich sieht der erfindungsgemäß ausgebildete Tastenblock genau so aus wie der einer gewöhnlichen Telefon-Tastatur.
Die Form und die Gestaltung der Tasten-Oberseiten kann variieren, ohne ihre Funktion zu beeinflussen.
In Fig. 2b wird eine Taste in der Mitte betätigt, entsprechend wird die mittlere der drei Möglichkeiten "ABC", also "B", als Kandidat im Display hervorgehoben. Wird die Taste dagegen am linken Rand betätigt (Fig. 2a) , erscheint ein "A". Ein Betätigungsdruck am rechten Rand der Taste ergibt ein "C" (Fig. 2c) .
Insbesondere bei kleinen Tasten kann es sinnvoll sein, die Tastenoberfläche in der Form einer kleinen Mulde von links nach rechts verlaufend konkav auszubilden, d.h. mit einem kleinen Rand an der linken und an der rechten Seite der Tasten. Damit lassen sich zuverlässig sowohl die Tastenmitte als auch die Kanten der Tasten ertasten und diese an ihrer linken oder rechten Seite betätigen.
Bei der Eingabe von Ziffern verhält sich die erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung exakt so wie eine übliche Zifferntastatur. Jeder Tastendruck löst die Eingabe der entsprechenden Ziffer aus. Der Unterschied zeigt sich erst bei der Texteingabe (Fig. 4) . Das Display 14 erwartet die Eingabe von Buchstaben an der Cursorposition 15. Solange keine Taste gedrückt ist, bleibt die Kandidatenliste 41 mit dem hervorgehobenen Kandidaten 42 unsichtbar.
Erst wenn eine Taste wie z.B. 43 mit dem Finger an einer bestimmten Position niedergehalten wird, erscheint entsprechend den auf der Taste abgebildeten Buchstaben die Kandidatenliste 41 auf dem Display. Wird die Taste 43 am linken Rand gedrückt, erscheint der Kandidat 42 als die Eingabemöglichkeit am linken Rand der Liste farblich oder durch Invertierung hervorgehoben. Wird die Taste 43 dagegen in der Mitte betätigt, erscheint der mittlere Kandidat (Fig. 4b) , entsprechend gilt dies für eine Betätigung am rechten Rand der Taste (Fig. 4c) . Wenn der Finger von der Taste abgehoben wird, verschwindet die Kandidatenliste 41 wieder und das zuletzt ausgewählte Zeichen 42 erscheint an der Cursorposition 15. In der standardisierten Zuordnung von Buchstaben zu Zifferntasten sind den meisten Zifferntasten drei Buchstaben, den Tasten mit "1" und mit "9" jedoch vier Buchstaben zugeordnet. Die Erfindung orientiert sich an dieser etablierten Anordnung, um eine Umstellung zu erleichtern. Allerdings sind bei Tasten drei Positionen besonders schnell aktivierbar, nämlich die beiden Ränder der Taste und die Mitte. Deshalb sind der Buchstabe "q" über die Zifferntaste 7 und der Buchstabe "y" über die Zifferntaste 9 etwas schwieriger erreichbar (Fig. 5) . Da diese beiden Buchstaben eher selten vorkommen, ist diese Belegung dennoch günstiger als eine vom Standard abweichende Anordnung zu wählen.
Die Zuordnung von Sonderzeichen zu den Zifferntasten entsprechend Fig. 6a und 6b ist nur ein mögliches Beispiel. Bei vorhandenen Telefontasten sind unterschiedliche Anordnungen verbreitet, entsprechend kann auch die Zuordnung bei der erfindungsgemäßen Lösung variieren. Die Zuordnung sollte leicht zu merken sein und häufiger benutzte Zeichen sollten möglichst erreichbar sein. In Fig. 6b sind deshalb die Zeichen "ß" und "$" auf die gleiche Zifferntaste gelegt wie das "s" bei der normalen Texteingabe. Zeichen mit Akzent, Klammern usw. sind in 6a und 6b bewußt dem linken und rechten Rand bestimmter Tasten zugeordnet.
Um die Sonderzeichen-Eingabe entsprechend. Fig. 6a und 6b zu aktivieren, genügt ein Druck auf die Alt-Taste 46, wobei Alt für Alternativ-Belegung steht. Eine Betätigung der linken Seite der Taste 46 führt zur Eingabe von Satzzeichen entsprechend. Fig. 6a, die rechte Seite führt zu Fig. 6b. Der gewählte Eingabemodus wird durch eine Merkhilfe (Cheat Sheet) 61 bzw. 62 auf dem Display 14 angezeigt. Eine erneute Betätigung der Alt-Taste 46 schaltet zur normalen Buchstabeneingabe zurück und die Merkhilfe 61 bzw. 62 verschwindet .
Es gibt eine Vielzahl verschiedener Sensor- und Schalter- Typen, mit denen diese Erfindung realisiert werden kann (Fig. 7) . Als einfachste Variante ist es möglich, bekannte Wipptasten 71 entsprechend der Tabelle nach Fig. 7. mit drei Stellungen für die beschriebenen Funktionen zu nutzen. Da die Auflösung nur drei Stufen beträgt, ist das Risiko von Fehleingaben und zweideutigen Auslösungen hoch und es gibt Schwierigkeiten bei der Eingabe der Buchstaben "q" und "y". Außerdem kann es mit dieser Einfachvariante passieren, daß bei Betätigung gar keiner oder zwei Kontakte den Stromkreis schleißen, in diesem Fall ist keine Zuordnung möglich. Herkömmliche Wipptasten mit mehreren Druckpunkten stellen also für diese Anwendung nur eine Notlösung dar.
Zwei kraftabhängige Widerstände 72 (Force Sensing Resistors, FSRs) , die unterhalb der beiden Seiten jeder Taste angebracht sind, bieten eine erheblich präzisere Auswertung. Allerdings mißt der FSR nicht den Winkel, sondern die ausgeübte Kraft. Der Winkel muß per Software aus der ermittelten Kraft berechnet werden, das ist umständlich und fehleranfällig.
Ein streifenförmiger FSR (Linearpotentiometer) 73 kann direkt die Kontakt-Position einer Taste ermitteln. Ebenso wie bei Dehnungsmessstreifen (Strain Gauges) 74 liefert der Sensor Analogwerte, die digitalisiert und extra zu Winkeln umgerechnet werden müssen. Hall-Sensoren 75 messen zwar präzise den Abstand der Tastenseiten zur Platine 25, sind jedoch nur mit großem produktionstechnischen Aufwand in eine Tastatur zu integrieren.
Optimal für diesen Anwendungszweck ist ein neuartiger, digitaler Winkelsensor 76, dessen digitale Messwerte direkt mit dem Tastenwinkel korrespondieren. Die Genauigkeit ist je nach Anforderung skalierbar. Im einfachsten Fall können zwei Schalter des Winkelsensors eine 2-Bit-Auflösung liefern, d.h. vier Fälle unterscheiden. Der Ruhezustand der Taste entspricht dann dem Zustand null, die Betätigung des linken bzw. rechten Randes der Taste setzt das linke bzw. rechte Bit und eine Betätigung in der Mitte schließt beide Schalter und setzt damit beide Bits des Ergebniswerts.
Fig. 8 zeigt einen Algorithmus zur interaktiven Eingabe von Zeichen gemäß der Erfindung. Nach dem Start 80 wird die Tastatur im Schritt 81 mehrmals pro Sekunde abgetastet. Falls im Schritt 82 eine Tastenbetätigung detektiert wird, erscheinen in Schritt 83 die entsprechenden Eingabe- Kandidaten 41. Jetzt wird aus den Sensor-Messwerten die Betätigungsposition der Taste gemessen 84. Aus der Position bestimmt das erfindungsgemäß gestaltete Verfahren im Schritt 85 den zugeordneten Kandidaten und hebt diesen im Schritt 86 hervor. Die Schritte 84-86 werden wiederholt, solange die Taste betätigt bleibt, die Darstellung des aktuellen Kandidaten wird dabei ggf. aktualisiert. Erst wenn die Taste nach Schritt 87 losgelassen wird, verschwindet die Kandidatenanzeige 88 und die Eingabe wird im Schritt 89 akzeptiert. Dies wird wiederholt, solange die Eingabe von Text möglieh ist.
Im Vergleich zu Eingabehilfen mit Worterkennung (Predictive Text Input) hat die Lösung den entscheidenden Vorteil, daß sie auf keinerlei elektronische Wörterbücher angewiesen und somit für jegliche Eingabesequenzen geeignet ist. Auch Namen, E-Mail-Adressen, Fremdwörter usw., an denen Worterkennungsverfahren regelmäßig scheitern, lassen sich mit der Erfindung flüssig eingeben.
Das neue Verfahren erfordert keinerlei Zusatzgeräte, sondern läßt sich einfach in bestehende Konstruktionen integrieren. Die gewohnte Buchstaben-Anordnung erleichtert die Umstellung für Gerätehersteller und Benutzer.
Die erfindungsgemäße Texteingabe ist erheblich schneller und sicherer als die allgemein verbreitete Methode, die Zifferntasten wiederholt zu betätigen. Außerdem ist die Bedienung erheblich einfacher zu verstehen. Die Bedienperson braucht nur mit dem Finger auf den gewünschten Buchstaben zu zeigen und die jeweilige Taste an dieser Position zu betätigen.

Claims

Patentansprüche
Einrichtung zur Texteingabe durch Betätigung von Tasten eines numerischen Tastenblocks für elektronische Geräte, dadurch gekennzeichnet, daß hinter jeder Taste des Tastenblockes (11) die Fingerposition der Bedienperson auf dieser Taste des Tastenblockes (11) messende Sensoren angeordnet sind und eine diese Position auswertende und diese eine der möglichen Eingabealternativen zuordnende Steuerelektronik (13) vorgesehen ist.
Einrichtung zur Texteingabe durch Betätigung von Tasten eines numerischen Tastenblocks für elektronische Geräte, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Tastenblock (11) Tasten mit integrierten, die Fingerposition der Bedienperson auf der jeweils betätigten Taste des Tastenblockes (11) messende Sensoren (76) oder Schalter vorgesehen sind, wobei die Tasten aus einem weichen, verformbaren Material bestehen und entweder aus einem elektrisch leitfähigen, den elektrischen Widerstand bei einer Druckbelastung verändernde Material mit einem hohen Widerstand für angelegte elektrische Spannungen oder mehrschichtig aufgebaut sind und eine Schicht enthalten, die aus einem elektrisch leitfähigen, den elektrischen Widerstand bei einer Druckbelastung verändernden Material mit einem hohen Widerstand für angelegte elektrische Spannungen besteht, wobei die eine Betätigung der Taste des Tastenblockes (11) messenden, in den Tasten integrierten Sensoren (76) oder Schalter einer diese Position auswertende und diese eine der möglichen Eingabealternativen zuordnende Steuerelektronik (13) und ein die momentane Eingabe anzeigendes Display (14) vorgesehen sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in der jeweiligen Taste des Tastenblockes (11) integrierte Sensor aus mehreren Folienschaltern, deren Anzahl der Anzahl der Tastenbelegung entspricht, besteht.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastenblock (11) aus zehn Tasten besteht, die mit den Ziffern 0 bis 9, und acht von diesen zusätzlich mit den Buchstaben A bis Z beschriftet sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ziffern und Buchstaben versehene Tasten aufweisende Tastatur für mobile elektronische Geräte vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (13) eine Schnittstelle für ein Display (14) aufweist und der Tastenblock (11) mit der Steuerelektronik (14) und dem Display (14) eine Funktionseinheit bildet.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasten des Tastenblockes (11) von links nach rechts verlaufend eine konkav ausgebildete Tastenoberfläche aufweisen.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastenblock (11) aus zwölf Tasten besteht, von denen zwei Tasten für eine Umschaltung auf Sonderzeichen vorgesehen sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren als Wippschalter (71) ausgebildet sind, die pro Taste drei Betätigungsstellungen aufweisen, die einem Tastendruck am linken Rand jeder Taste, in der Mitte jeder Taste und am rechten Rand jeder Taste entsprechen.
10. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren als Drucksensoren (72) in Form zweier kraftabhängiger, die aufgewendete Kraft am linken und am rechten Rand einer geringfügig seitlich beweglichen Taste messenden und aus dem Verhältnis dieser Meßwerte die Position der Bewegung mit dem Finger ermittelnden Widerstände (FSR, Force Sensing Resistor) pro Taste ausgebildet sind.
11. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren als Drucksensoren (73) in Form eines streifenförmigen kraftabhängigen, die Position der aufgewendeten Kraft einer konvexen Tastenunterseite einer geringfügig seitlich beweglichen Taste auf einer Basisplatte messenden und daraus die Position der Betätigung mit dem Finger ermittelnden Widerstandes (FSR, Force Sensing Resistor) pro Taste ausgebildet sind.
12. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren als zwei die aufgewendete Kraft am linken und am rechten Rand einer geringfügig seitlich beweglichen Taste messenden und daraus die Position der Betätigung mit dem Finger ermittelnden Dehnungsmeßstreifen (74) pro Taste (Strain Gauge) ausgebildet sind.
13. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren als zwei, die am linken und am rechten Rand einer geringfügig seitlich beweglichen Taste den Abstand zu einer Basisplatte messenden und aus dem Verhältnis der Messwerte die Position der Betätigung mit dem Finger ermittelnden Hall-Sensoren (75) ausgebildet sind.
14. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren als Winkelsensoren (76) in Form mehrerer, mindestens zwei, bei einer geringfügig seitlich beweglichen Taste aus der Position der Kontaktschließung eines oder mehrerer, aus einer elektrisch leitenden konvexen Tastenunterseite und aus einer aus mehrerer Leiterbahnen auf einer Basisplatte gebildeten, den Winkel der Betätigung und daraus die Position der Betätigung mit dem Finger ermittelnden Schaltern pro Taste ausgebildet sind.
15. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren als eine Folientastatur (76) ausgebildet sind, die für jeden Buchstaben einen Schalter an der Position der entsprechenden Beschriftung enthält, wobei die Schalter bei einer Verwendung zur Zifferneingabe jeweils in Gruppen zusammengefaßt sind, wobei mehrere den Buchstaben zugeordnete Schalter eine Taste zur Zifferneingabe bilden, während bei einer Buchstabeneingabe jeder Schalter getrennt auszuwerten ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Eingabe von diakritischen Zeichen, d.h. von Umlauten und Buchstaben mit Akzent, eine zuerst zu betätigende Aktivierungs-Taste (46) und eine anschließend zu betätigende weitere Taste, von denen, die mit einer, den diakritischen Zeichen ähnliche Buchstaben tragenden Beschriftung versehen sind, aufweist, worauf ein bestimmtes diakritisches Zeichen als Tasteneingabe registriert wird.
17. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die die Meßwerte der Tastenbetätigung erfassenden Sensoren jeweils unterhalb der Tasten bei einer externen Sensoranordnung oder innerhalb der Tasten bei einer Sensorintegration innerhalb der Tasten an der linken und an der rechten Seite der Tasten angeordnet sind.
18. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasten im Tastenblock (11) schwenkbar in einer parallel zur Tastenoberfläche liegenden Achse gelagert sind.
19. Verfahren zur Eingabe von Sonderzeichen mittels einer Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Sonderzeichen eingegeben werden können, indem zuerst eine Aktivierungs-Taste (46) betätigt wird, wonach auf dem Display eine Übersicht aller Tasten (61; 62) mit den ihnen zugeordneten Eingabemöglichkeiten erscheint, und anschließend eine weitere Taste, wonach die Übersicht verschwindet und das entsprechende Zeichen aus der Übersicht als Tasteneingabe registriert wird.
20. Verfahren zur Eingabeverarbeitung mit einer Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Betätigung einer Taste des Tastenblockes (11) eine Liste mit den möglichen Eingabealternativen auf dem zum Gerät gehörenden Display (14) erscheint, wobei jeweils genau eine der Betätigungsposition entsprechende Eingabealternative durch eine Markierung hervorgehoben wird und während der Betätigung die Betätigungsposition verändert und damit die Markierung beliebig auf den angezeigten Eingabealternativen bewegbar ist und nach dem Loslassen der jeweiligen Taste diese zuvor hervorgehobene Eingabealternative als Tasteneingabe registriert wird.
21. Verfahren zur Eingabeverarbeitung mit einer Einrichtung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuerelektronik (13) während der Betätigung der Tasten regelmäßig in kurzen Abständen von ca. 10 bis 50 Hz aus dem Verhältnis der Meßwerte von zwei jeweils linksseitig und rechtsseitig vorgesehenen Sensoren, die in Bezug zu dem Andruckwinkel der betätigten Tasten stehen, die Schräglage der Tasten und damit die Aktivierungs-Position des Fingers auf der jeweils betätigten Taste berechnet wird.
22. Verfahren zur Eingabeverarbeitung mit einer Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand des verformbaren Materials der Tasten oder des verformbaren leitenden Materials der in den Tasten integrierten Zwischenschicht des Tastenblockes (11) durch die Steuerelektronik (13) reihenweise und zeilenweise abgetastet wird und die Betätigungsposition innerhalb der Tasten oder der leitfähigen Zwischenschicht und die Position des ausgeübten Druckes auf die Tasten oder der leitfähigen Zwischenschicht und damit der eingegeben Buchstabe ermittelt wird.
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