CN1879074A - 用于数据处理装置的输入设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在数据处理装置、尤其是移动电话(MT)中输入控制指令的输入设备。该输入设备包括用于采集该输入设备参照点(PF，ZM)的平移运动并输出相应的运动数据的运动采集装置(SEN)。还包括显示装置(DSP)，其具有用于显示至少与一个特定的控制指令相对应的控制元素的区域的显示区。该输入设备还包括控制装置(ST)，用于控制显示装置，使得控制元素区域响应于由运动采集装置给出的运动数据在显示区上移动。还包括选择装置(SK1，SK2)，用于选择控制元素区域中的一个位于该第一显示区中预先确定的选择段中的控制元 素。

Description

用于数据处理装置的输入设备
技术领域
本发明涉及一种用于数据处理装置的输入设备，用于舒适地输入文本或一般的控制指令。
背景技术
在操作数据处理设备、如移动设备或移动电话时输入文本或一般的控制移动电话的控制命令占据了相当大的部分。目前移动电话中的文本输入主要用于编写短消息并利用短消息服务(SMS)来发送。除了刚提到的短消息服务外还有其它服务也需要文本输入。其中例如包括发送多媒体消息的服务(多媒体消息服务，MMS)、电子邮件服务、浏览(无线)因特网服务，在此常常需要输入引用名(统一资源地址URL)或用户名以及口令。此外还需输入符号或字母以管理移动电话簿，尤其是需要将电话簿项的名称和电话号码输入移动电话中。
除了输入文本或数字和符号外还需输入控制指令，尤其是在移动电话上玩游戏时这已经越来越成为对移动电话操作的组成部分。对此在很多游戏中需要对水平和垂直运动的两维控制，它们大多是用两路摆动、移动电话的键盘或微型操纵杆实现的。
在诸如移动电话的现代移动终端设备的构造和设计中存在这样的问题，一方面要使移动终端设备越来越小，而另一方面还要设置适当的输入装置，如键盘、操纵杆等，以能够使用上述服务或游戏。
在此用于输入控制指令、尤其是数字和符号的用户界面通常包括一个键盘，该键盘由一个3×4个键的块构成。在此键是多重设置的，即一方面表示数字“0”到“9”和两个特殊符号“*”和“#”，另一方面表示字母，其中，12个键中的8个分别对应3或4个字母。各个字母或符号可以通过多次按压一个键来选择，或者还可以采用其它方法，如所谓的“T9”输入方法，其借助词典仅显示对于按键序列有意义的可能的词。尽管所提及的可能性对于熟练的使用者来说是很好使用的，并且在一定熟练程度下也可以快速输入文本，但它们都不是特别可直观操作的。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种直观而舒适的可能性，以在最小的装置开销下实现在数据处理装置中控制指令的输入。
本发明的技术问题通过独立权利要求的内容实现，优选实施方式在从属权利要求中描述。
在此，用于在数据处理装置中输入控制指令的输入装置或输入设备首先具有运动采集装置，用于采集该输入设备的参照点的当前运动(例如在以下还将描述的在衬垫上的运动)并输出相应的运动数据。运动采集装置尤其是用于采集参照点的平移运动。此外该输入设备还包括显示装置或显示器，其具有用于显示控制元素区域的第一显示区，这些控制元素分别至少与一个特定的控制指令相对应。显示装置例如可以构成为液晶显示器(LCD)或电发光显示器(在采用有机或无机半导体或电发光颜料的情况下)。在此第一显示区可以包含显示装置的一部分。此外输入装置具有一控制装置，用于控制显示装置，使得控制元素区域响应于或相应于由运动采集装置给出的运动数据在该第一显示区上移动。最后，选择装置选择该控制元素区域中的一个位于该第一显示区中预先确定的选择段中的控制元素。该预先确定的选择段例如可以是第一显示区中间的一个显示段，但也可以是用例如箭头等符号标记的任意的段。为使用户能够识别哪个控制元素刚好位于该预先确定的选择段中，可将该控制元素可视地突出，如通过醒目的围框、改变该控制元素的颜色、使该控制元素闪烁，等等。用户借助选择装置、在最简单情况下例如包括作为选择部件的键，可以选择位于选择段中的控制元素，由此执行与该控制元素对应的控制命令，并向数据处理设备给出一个相应的信号。对于控制元素可以根据输入装置在该第一显示区域上的运动而在显示装置或第一显示区上移动的输入装置来说，其优点是一方面不需要附加的选择部件，如笔；另一方面也不必采用具有复杂键配置的占位多的大键盘。更确切地说，输入装置通过简单而直观的方式，特别是滑动的方式，例如平行于桌面滑动，直至将所期望的控制元素在第一显示区上移入预先确定的选择段，以最终选择该控制元素。
根据一种优选实施方式，将在第一显示区上显示的控制元素区域实施为虚拟键盘，其中作为控制元素的各个键与一个或多个符号相对应。例如该控制元素区域可将控制元素表示为QWERTY键盘的键。由于QWERTY键盘的键数相对较大并且不可能为了概貌显示而在第一显示区中显示所有的键，因此优选在第一显示区中仅显示该键盘的一部分。由此用户在第一显示区上像通过窗口那样看到该键盘。为了加强用户通过窗口看到的印象，可以考虑使控制装置这样控制在第一显示区上的显示，使得控制元素区与输入装置采集的运动互补地运动。这意味着例如在输入装置向左运动时控制元素区的控制元素向右移动。由此使用户获得这样的印象，其通过第一显示区上的窗口看到如上所述地表示键盘的控制元素区的位置固定的显示。
但还可以使控制元素区表示任意具有特定的、其后蕴涵着或配属有控制指令的元素或片段的用户界面。由此控制元素区除了键盘外还可表示菜单结构，其中，在自然背景上设置不同的符号或图标，通过选择这些符号或图标例如可以启动相应的软件应用程序。但还可以使控制元素区显示计算机游戏的界面，其中各个元素是须由用户通过使输入装置运动而置入目标、即预定选择段的区域，以便在游戏中对控制元素进行特殊的处理。例如可使一个控制元素表示一个物体、如一个在游戏的范围内应获得特定着色的球，由此用户可通过将该球移入预定的选择段并选出该球来用正确的颜色“喷涂”该球。在此尤其是在游戏范围内表示控制元素区时可使控制元素自动并独立地在用户界面上运动，从而例如可以使用户在游戏中的任务为通过输入装置的运动来“捕捉”该控制元素。
运动采集装置可以尤其是为了采集平移运动但也可以为了采集旋转运动而包括光学或机械传感器，但还可以包括加速传感器。在此机械传感器可以被实施为用于采集球体在表面上的滚动运动的滚动传感器。在此加速传感器尤其可以实施为用于采集输入设备的参照点的加速的纵向加速传感器，其中，通过时间积分可以最后计算出输入装置或参照点的运动，确切地说是速度和位置。光学传感器尤其可以用于采集特定的环境模式，以及根据所采集的模式的改变来确定输入装置的运动。当优选用于控制在第一显示区上的显示的输入装置的运动沿着一个平行于展开物体、如桌子的平面进行时，尤其在采用加速传感器的情况下还可以考虑，可以采集输入装置在“自由空间”中的运动，以控制显示装置或将控制元素移动到第一显示元素上。
根据另一优选实施方式，还可以使输入装置包括第二运动采集装置，尤其是用于采集围绕通过参照点延伸的轴的旋转运动，并向控制装置输出相应的(第二)运动数据。这意味着可以根据所采集的旋转在第一显示区上移动控制元素区的控制元素。在此控制装置仍然可以这样控制在第一显示区上的显示，使得控制元素区近似地被显示为位置固定的，在此用户通过第一显示区看去如同通过窗口看到控制元素区那样。由此在此能够在输入装置围绕参照点向右旋转时在第一显示区上的控制元素区的显示围绕参照点向左旋转，以保持控制元素区位置固定的印象。
根据另一优选实施方式，还可以考虑使控制元素区中的一个控制元素不是对应于一个控制命令，而是对应于多个控制命令。由此可使显示装置具有第二显示区，用于显示控制元素的那些恰好位于第一显示区中的选择段中的其它或全部控制指令。仍以通过控制元素区表示虚拟键盘为例，其中可使键盘的一个特定键对应于多个数字或符号。例如，一个虚拟键对应于数字“6”以及“&”。现在，可以在第二显示区显示这些控制命令(在此为输入数字或符号)的显示或代表符号。
如果现在存在用于显示分配给一个控制元素的特定的或全部控制命令的第二显示区，则选择装置具有用于选择相应控制命令的部件当然是具有优点的。在最简单的情况下选择装置也可以具有一个键，在此例如通过短暂按压该键执行第一控制命令，而通过长时按压该键执行第二控制命令。在此还可以考虑，通过一次按压执行第一控制命令，而通过短的重复按压执行第二控制命令。但根据一优选实施方式选择装置具有多个选择部件，在这些选择部件中一个选择部件可分别配置与一个控制元素对应的控制指令中的一个特定控制指令。在此尤其优选将各选择部件这样设置在第二显示区旁边，使得每个选择部件分别相邻于一个分配的控制指令的显示(例如一个符号)。由此可使输入装置的用户快速而直观地输入符号或文本，因为其一方面由于键的双重或多重设置不须长时间地寻找相应的期望的键，另一方面通过将相应的选择部件(所谓的软键)设置在可能的控制命令的显示旁边而可以直观地选择正确的控制命令。
特别是为了输入文本，显示装置具有第三显示区，用于显示最后选出的控制指令。这意味着在文本输入时，在第三显示区显示最后选出的数字或符号，使得用户可以跟踪文本的出现并相应地快速进行校正。
根据本发明的另一方面，提供了一种数据处理装置，其具有如上所述的输入设备。该数据处理装置尤其可以实施为便携式数据处理装置，如移动设备、移动电话，还可以实施为便携式计算机、如PDA(个人数字助理)或管理器(Organizer)。但还可以将输入装置实施为单独的模块，通过例如无线数据连接(如无线电连接或红外线连接)，但也可以通过有线连接与数据处理装置连接。
尤其是在将输入装置实施为单独的模块化组件的实施方式中，可将输入装置用于控制任何电子设备，由此使得输入装置具有广泛的应用领域。
附图说明
以下借助附图对本发明的优选实施方式进行详细描述，图中示出：
图1示出根据本发明优选实施方式的移动电话形式的数据处理装置的侧视图；
图2示出图1所示移动电话的正视图，用于说明通过虚拟键盘的文本输入；
图3示出根据另一优选实施方式的图1所示移动电话的显示装置的显示；
图4示出图1所示移动电话的正视图，用于展示在游戏时对本发明方法的应用。
具体实施方式
图1示出根据本发明优选实施方式的数据处理装置。在此该数据处理装置构成为移动电话MT的形式，其中集成了按照本发明实施方式的输入装置。该移动电话首先具有例如构成为液晶显示器的显示装置DSP。此外该移动电话还具有两个功能键SK1、SK2，它们在图2中更易识别。在下部或在图1中在功能键SK1、SK2旁边有由四行三列键构成的键盘TAS。在移动电话MT的下侧有光学传感器形式的运动采集装置，用于采集移动电话MT的平移运动，确切地说是采集其参照点(如图2中箭头的箭头尖PF或图4中的目标十字)例如在平面、如桌子上的平移运动。在此光学传感器SEN将桌子的纹理作为模式采集并相应地由模式的运动或变化导出移动电话MT的运动，并将相应的运动数据传输给控制装置ST，该控制装置ST最后对显示装置DSP进行控制。
图2示出刚才所述移动电话MT的正视图。如现在从该图中可更清楚地看出的，移动电话MT从上至下具有显示装置DSP、两个功能键或软键SK1、SK2以及键盘TAS。
本发明的一种主要的应用可能性在于文本输入，文本例如可通过SMS服务或MMS服务发送给其它移动电话。按照常规的方式通过键盘TAS的键输入文本，在此各个键都配备了复杂的多重设置模式，这尤其对于不熟练的用户来说不易理解并且不可能直观地输入文本。而根据本发明文本的输入则更加容易而直观。为此在显示装置DSP上设置了显示区(或第一显示区)，在该显示区上设置了虚拟键盘VT形式的控制元素区。该虚拟键盘例如可以是常规的QWERTY键盘。在此该键盘由在图1中提到的控制装置ST产生并在显示装置DSP上显示。如在移动电话MT的背景上可见，虚拟键盘VT应具有四行键，但在移动电话MT的更小的显示区上对于概览的和好的可读性的显示来说没有足够的位置。为了同样达到这样的概览显示，现在在显示装置DSP的显示区上仅显示虚拟键盘的一段，其中各个键作为控制元素。由此显示区表现为一种窗口，通过该窗口可见虚拟键盘VT。如果现在用户想要借助该虚拟键盘VT输入例如用于短消息的文本，则其尝试将所期望的键置入显示装置DSP的显示区，即置入预定的选择段，这样就可在其中选择键并输入与其对应的符号。如图2所示，箭头PF标示该预定的选择段，箭头的尖标记出预定的选择区域。箭头PF例如可以设置在透明的显示层上，但其还可以软件地集成在显示区的显示中。如果需放弃箭头PF，则还可以将该预定的选择段例如简单地固定在显示区的中间。当然显示区的其它明显的段也适用于设置在该预定的选择段中，如设置在显示区的角上或通过其它标记设置。如由图可见，字母“G”恰好位于选择段中并因此而表示突显的元素或控制元素HE。该突显的元素HE或处于焦点的元素HE可以为了更好地区别于未突显的元素而光学地突出，其中例如将其加粗显示(参见图2)、放大显示、用颜色标记或相反显示、加边框、以特定的间隔闪烁，等等。如果用户现在想选择该突显的元素HE并输入用于文本的、与该元素对应的符号，其必须选择该元素或确认对该元素的选择。为此移动电话具有可以作为选择部件的键SK1或SK2。对于本例，假定键SK1用于选择或确认突显元素。现在用户在图2显示的状态下按压键SK1，则输入符号G。
如果用户想要输入另一符号，则其必须将由显示区表示的窗口相对于虚拟键盘VT运动或移动。假设用户想选择未突出显示的元素NE，如表示字母“A”的元素，以在其文本中输入字母“A”，为此他将他的移动电话MT在图中向左移动。光学传感器SEN采集该运动并将相应的运动数据传送给控制装置ST。控制装置ST用于控制显示装置DSP，使得显示区的内容与所采集的运动方向互补地移动。这意味着在刚才所述的情况下在采集到移动电话MT向左的运动时显示区上的显示向右移动。这意味着虚拟键盘VT的相应键从左向右移动，从而使用户产生这样的印象：在通过移动电话的运动总是仅有虚拟键盘VT的一个小“窗口”段可被观察时，虚拟键盘VT是位置固定的或固定的。
如果用户想输入其它符号，则其仅需仍然这样移动他的移动电话MT，使所期望的控制元素或具有期望字母的键出现在显示装置DSP的显示区上，确切地说是出现在预定的选择段上，从而使该键成为突显元素HE，在此用户仅需用SK1键来确认该选择以输入相应的字母。
由图3可见，根据另一实施方式显示装置DSP具有多个用于舒适地输入文本的显示区。例如可以代替显示装置DSP而设置在图2的移动电话中的显示装置DSP1在此可以具有第一显示区AZ1，其中对应于图2的显示装置DSP的显示区显示虚拟键盘VT。但在该例中由于较小的可显示性仅能显示虚拟键盘的两行，以便能够概貌地显示和易于选择键。与图2中显示装置DSP不同的是，在显示装置DSP1或第一显示区AZ1中不用箭头PF来标记预定的选择段。更确切地说在此将预定的选择段设置在第一显示区AZ1的中间。此外在此第一显示区AZ1的中心还作为移动电话MT的参照点。如由图3可见，现在在预定的选择段中有一与(可见的)数字“6”对应的虚拟键。因此该虚拟键表示突显元素HE，可选择其控制命令以执行。与图2所描述的其中为一个虚拟键确切地赋予一个控制命令的用于输入文本的实施例不同，在按照图3的实施例中对虚拟键盘VT的一个虚拟键赋予多个控制命令。由此应使用户可以象使用普通打字机键盘或计算机键盘那样来使用虚拟键盘。在这样的键盘中一个键同样被赋予多个控制命令或符号，在此通过按压特定的控制键(如“Shift”键)和实际的键而输入另一个控制命令，就好像未按压相应的控制键。在图3所示的例子中数字键“6”应被赋予两个控制命令或符号，即符号“6”和符号“&”。这种对突显元素HE的可能的赋值显示在第二显示区AZ2中，其中第一控制命令SA1(或表示该控制命令的符号)、在此为数字“6”，以及第二控制命令SA2(或表示该控制命令的符号)、在此为符号“&”，相邻地显示在第三显示区的下边缘。如果用户现在想选择其中一个符号并作为文本输入，则其仅需按压相邻于相应的控制命令SA1、SA2的功能键或软键SK1或SK2。通过这种在可能的控制命令或符号SA1、SA2下直接相邻地设置功能键SK1、SK2，使得用户可以直观地操纵移动电话，尤其是在输入符号以建立文本时。
在此要补充的是，尤其在输入有大小写变换的字母时，在选择这样的字母时(在将字母置入预定的选择段时)，例如将大写变形显示为控制命令SA1，而将小写变形显示为控制命令SA2。以这种方式可以实现简单而直观地操作，其中用户可以利用其在普通打字机键盘或计算机键盘上获得的知识。尤其是在采用两个功能键或软键SK1和SK2时，可以实现计算机键盘中熟知的“Shift”功能(通过按压“Shift”键而改变输入)。
为了进一步改进输入文本时的舒适性，显示装置DSP1还具有第三显示区AZ3，其中将最后输入的控制命令或符号显示为已建立的文本ET。由此用户可以获得其所输入的符号或单词的概况，还可以在必要时进行修正。
将控制元素或虚拟键置入预定的选择段中仍通过输入装置的运动实现，如在对图2的详细描述中提到的。
图4也示出一部移动电话MT，其基本上与图2所示的移动电话MT相同，只是在此在显示装置DSP2上代替用于输入文本的虚拟键盘而显示了计算机游戏VS界面的一段。相应于根据图2描述的虚拟键盘VT的显示，通过显示装置DSP2的显示区也表示了一种在游戏界面上的窗口。在此显示装置DSP2这样由(未示出的)控制装置控制，使得游戏界面或图形近乎位置固定地显示，这通过使游戏界面在显示装置DSP2上的段相对于移动电话的运动互补地移动来实现。这意味着如果移动电话向左移动则显示装置DSP2中的显示或游戏界面的段向右移动。由此用户可以通过在平面内移动移动电话MT将在此作为控制元素(以及如上所述的为输入控制命令而选择)的特定的设置在游戏界面上的对象带入预定的选择段，该预定的选择段在显示装置DSP2中通过目标十字来标记。例如可以通过移动电话MT向上和向右运动而将对象OB带入目标十字ZM，其中在当前游戏的范围内可以通过按压功能键SK1来向该对象射击。还可以考虑，将作为控制元素的对象不是位置固定地设置在游戏界面VS上，而是运动地设置。由此在游戏中还要求灵活性和快速反应，以使用户能够通过移动电话MT的运动来将运动的对象带入目标十字ZM。
本发明的优点还在于，在其应用中可为了任何输入目的而完全放弃使用常规键盘，因此可以有不带键盘的移动电话，其可以节省制造成本并且比带有键盘而不具有相应输入能力的设备更具有设计实施的自由空间。
综上所述，将运动传感器集成到输入设备或完整的数据处理装置中，以采集输入设备和数据处理装置的运动，并根据所采集的运动来控制显示为用户带来简单而直观操作的可能性，在此在实现输入设备和数据处理装置时还使得装置技术的开销最小，因为不需要如“导航键(Navi Key)”或“操纵杆”这样的额外的输入部件。

Claims (13)

1.一种用于在数据处理装置(MT)中输入控制指令的输入设备，其特征在于，具有
-运动采集装置(SEN)，用于采集该输入设备参照点(PF，ZM)的平移运动并输出相应的运动数据；
-显示装置(DSP，DSP1，DSP2)，其具有用于显示控制元素区域(VT，VS)的第一显示区(AZ1)，这些控制元素分别至少与一个特定的控制指令相对应；
-控制装置(ST)，用于控制显示装置(DSP，DSP1，DSP2)，使得控制元素区域(VT，VS)响应于由运动采集装置(SEN)给出的运动数据在该第一显示区(AZ1)上移动；
-选择装置(SK1，SK2)，用于选择控制元素区域中的一个位于该第一显示区中预先确定的选择段(PF，ZM)中的控制元素(HE)。
2.根据权利要求1所述的输入设备，其中，所述控制元素区域(VT，VS)实施为虚拟键盘，其中各个键作为控制元素与一个或多个符号相对应。
3.根据权利要求1或2所述的输入设备，其中，所述运动采集装置(SEN)包括光学或机械传感器，或加速传感器。
4.根据权利要求3所述的输入设备，其中，所述机械传感器实施为滚动传感器，用于采集球体在表面上的滚动运动。
5.根据权利要求3所述的输入设备，其中，所述加速传感器实施为纵向加速传感器，用于采集该输入设备参照点(PF，ZM)的加速。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的输入设备，其中，还包括第二运动采集装置，用于采集围绕通过所述参照点(PF，ZM)延伸的轴的旋转运动，并向所述控制装置(ST)输出相应的运动数据。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的输入设备，其中，所述显示装置(DSP1)还具有第二显示区(AZ2)，用于显示多个与一个位于第一显示区(AZ1)中的预定选择段中的控制元素相对应的控制指令。
8.根据权利要求7所述的输入设备，其中，所述选择装置(SK1，SK2)具有多个选择部件，在这些选择部件中一个选择部件(SK1，SK2)分别与控制元素(HE)的控制指令中的一个特定控制指令(SA1，SA2)相对应。
9.根据权利要求8所述的输入设备，其中，所述选择部件(SK1，SK2)这样设置在所述第二显示区(AZ2)旁边，使得每个选择部件分别相邻于相应控制指令的显示。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的输入设备，其中，所述显示装置(DSP1)具有第三显示区(AZ3)，用于显示最后选出的控制指令。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的输入设备，其中，所述控制装置这样控制所述显示装置，使得所述控制元素区域的至少一个控制元素自动在第一显示区上运动。
12.一种数据处理装置，具有根据权利要求1至11中任一项所述的输入设备。
13.根据权利要求12所述的数据处理装置，其实施为移动设备、移动电话(MT)、便携式计算机或手表。
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