多触点开关和使用此开关的便携式数据终端

本发明涉及一种可被分配多个操作指令的多触点开关，以及使用 此开关的便携式数据终端。

传统上，具有一个开关触点的键开关被用在便携式数据终端上。 指令的执行是通过操作键开关而控制的。所以，必须增加开关的数目 来执行许多指令。其结果是，操作变得很麻烦，以及为了增加键开关 必须有额外的安装空间。

另外，对于通过使用这种单个键开关执行多个操作，典型地有两 种方法。一种方法是按下该键开关一段短的时间或一段长的时间，以 使得根据按下的时间来执行操作。另一种方法是根据键开关在预定的 时间内被按下一次还是两次来执行操作。通过使用这些方法，可以减 少安装键开关的空间。

在上述的传统方法中，指令的选择取决于单个键开关的按压时间 或键开关的按压操作次数。所以，肯定不可能瞬时地检测操作指令。 这样，直到执行下一个指令时，才会有操作时间。

关于以上说明，在日本公开的专利申请(JP-A-Heisei 10-41871) 中揭示了便携式通信终端中的电源控制系统。在这个参考文献中，便 携式通信终端包括键输入部分和键按压检测部分，后者用于检测键输 入部分的键操作。键按压时间计算部分计算出键连续被按压的时间。 键输入确定部分根据键按压检测部分的检测结果、键按压时间计算部 分的计算结果、终端状态数据和关于键操作判断的设置条件，来确定 操作数据。这样，在电源开关放置在靠近另一个被切换键的情况下， 可以防止电源被关断的风险。

所以，本发明的一个目的是提供一种可被分配多个操作指令的多 触点键开关。

本发明的另一个目的是提供一种在键切换时没有任何延时的多触 点键开关，以及一种使用多触点键开关的便携式数据终端。

为了达到本发明的一个方面，多触点键开关包括一个薄片、支柱 部分、导体、和底板。支柱部分由弹性元件构成，并被耦合到支柱部 分上部的薄片上。导体被耦合到支柱部分的下表面。底板包括第一触 点、第二触点和至少一个第三触点。

这里，支柱部分可有一个下部，它带有一个被形成为突起的弯曲 表面。在此，导体被附着在弯曲的表面上。对此，希望提供第一触点， 以使得当键开关被操作时，第一触点首先接触到键开关的导体。在此， 第二和第三触点可被提供在同心圆上，以使得第二触点位于第一触点 的外面，以及第三触点位于第二触点的外面。此外，希望当导体接触 到第一和第二触点时定义为第一开关状态，以及当导体接触到第一和 第三触点时定义为第二开关状态。

为了达到本发明的另一个方面，便携式数据终端包括显示单元， 键输入部分，键分析部分和控制单元。键输入部分包括多个多触点键 开关。多个多触点键开关的每个开关具有被分配有多个开关状态的多 个触点。键分析部分检测多个多触点键开关中的一个操作键开关，以 及检测操作键开关的多个开关状态。多个开关状态包括第一开关状态 和至少一个第二开关状态。控制单元根据键分析部分的检测结果来控 制显示单元上的显示。

对此，多个开关状态可以包括第一开关状态和多个所述的第二开 关状态。给多个键开关的每个开关分配一个调用表，调用表包括分别 用于多个第二开关状态的指令。对此，用于第一开关状态的指令与用 于多个第二开关状态的指令相关联。

此外，在多个键开关的任一开关的第一开关状态建立时，键分析 部分把扫描信号输出到键输入部分，以及从键输入部分接收一个扫描 信号的响应，并且根据扫描信号与响应来对操作键开关进行确定。然 后，键分析部分检测操作键开关的第一开关状态和第二开关状态。在 此，键分析部分把操作键开关的第一开关状态和第二开关状态输出给 控制单元。控制单元根据来自键分析部分的操作键开关的第一开关状 态和第二开关状态而变更在显示单元上的显示。

此外，光标移动指令可被分配给操作键开关的第一开关状态，表 示光标移动内容的指令可被分配给至少一个第二开关状态。

代替地，可将用于一组字符的显示指令分配给第一开关状态，以 及将表示显示字符的显示属性的指令分配给至少一个第二开关状态。 对此，希望每次在操作键开关被操作时，该组字符能被顺序地显示为 显示字符。此外，该显示字符希望根据至少一个第二开关状态以不同 的字形被显示。

此外，多个多触点键开关的每个开关可以包括一个薄片、支柱部 分(由弹性元件构成，并被耦合到在支柱部分上部的薄片上)、一个 被耦合到支柱部分下表面的导体、和底板，该底板包括第一触点、第 二触点和至少一个第三触点。在此，支柱部分可以有一个下部，它带 有一个被形成为突起的弯曲表面，其中导体被附着在弯曲表面上。此 外，还提供了第一触点，以使得当键开关被操作时，第一触点首先接 触到键开关的导体。对此，第二触点和第三触点希望被提供在同心圆 上，以使得第二触点位于第一触点的外面，以及第三触点位于第二触 点的外面。此外，希望当导体接触到第一和第二触点时定义为第一开 关状态，以及当导体接触到第一和至少一个第三触点时定义为至少一 个第二开关状态。

为了达到本发明的再一个方面，提供了一种方法，以在使用多个 多触点键开关的便携式数据终端中变更显示，其中，多个多触点键开 关的每个开关具有被相应分配有多个开关状态的多个触点，而且，多 个开关状态包括第一开关状态和至少一个第二开关状态。该方法是通 过以下的步骤而达到的：以具体键开关的形式操作多个多触点键开关 中的一个；响应多个多触点键开关中任一个的操作，确定该具体键开 关；检测该具体键开关的第二开关状态的建立，以产生显示变更指令； 以及响应显示变更指令，变更显示单元上的显示。

在此，用于一组字符的字符显示指令可分配给第一开关状态，而 用于指示显示字符的显示属性的属性规定指令可分配给至少一个第二 开关状态。显示变更指令包括字符显示指令和属性规定指令。在此， 每次在具体键开关被操作时，该组字符可被顺序地显示为显示字符。 显示字符响应于属性规定指令而以不同的字形被显示。

此外，光标移动指令可分配给操作键开关的第一开关状态，且表 示光标移动内容的指令可分配给至少一个第二开关状态。显示变更指 令包括光标移动指令和指令。

                    附图简述

图1示出了本发明第一实施例的使用多触点键开关的便携式数据 终端的结构方框图；

图2A和2B示例地示出了在本发明第一实施例的便携式数据终端 中，光标移动操作的流程图；

图3A示出了本发明多触点键开关的横截面结构图，图3B是开关 支柱的下部平面视图，图3C是底板上的开关触点部分的平面视图。

图4A和4B为使用本发明多触点键开关的键开关矩阵电路；

图5A至5D是本发明用于键扫描操作时所使用的波形图；

图6A和6B示出了本发明中使用的代码变换表；

图7示出了本发明中使用的可执行的指令变更表；

图8A和8B示例地示出了在本发明第二实施例中用于字符输入的 操作流程图；以及

图9示出了采用本发明第三实施例多触点键开关的便携式数据终 端的方框图。

                   优选实施例描述

此后，将在下面参照附图详细地描述按照本发明的多触点键开关 和使用多触点键开关的便携式数据终端。

图1是按照本发明第一实施例的使用多触点键开关的便携式数据 终端的结构方框图。参照图1，第一实施例中的便携式数据终端由键 输入部分1、键分析部分2、控制单元3、存储器部分4和显示部分5 组成。

键输入部分1具有键开关组SW01到SW20，以用于通过使用键 开关输入图形或字符，以及移动光标。当键开关被按压时，键分析部 分2分析键输入部分1中键开关的按压状态。存储器部分4存储用来 描述键输入部分1中每个键开关的操作的调用表数据。控制单元3执 行处理和控制便携式数据终端中的各种操作。此外，控制单元3把由 键分析部分2分析的键数据与被存储在存储器部分4中的键调用表数 据进行比较，以便发出执行指令。显示部分5接收来自控制单元3的 指令，以实现图形和/或字符的显示，以及光标的移动。

键输入部分1具有一组多触点键开关SW01到SW20，每个开关 具有图3A到3C所示的结构。每个键开关是按压型键开关。当键开关 被按压时，键开关支柱下表面所配备的导体板便接触到键开关的触点 部分，使得键开关接通。

如图3A所示，在本发明的多触点键开关中，在键开关支柱上提 供有一个薄片。键开关支柱由可弯曲和均匀的弹性材料构成。键开关 支柱的下部突出，并被弯曲成相对于键开关支柱中心有一个弧形部 分。该弯曲表面被覆盖以传导材料，如图3B所示。

在键开关支柱下面的底板上提供有开关触点部分，如图3C所示。 键开关触点P被安排在底板上，并直接位于键开关支柱中心的下面。 键开关触点N以同心圆的方式被安排在作为中心的键开关触点P的周 围。这样，当键开关被按压时，键开关支柱的导体板首先接触到开关 触点P，然后再接触到开关触点N，以使得键开关被接通。

键开关触点N以同心圆的方式给出，以便为单个键开关提供多个 功能。键开关触点N被分组为A组开关触点N(在本例中是一个)和B 组开关触点N。A组开关触点N是恰好位于开关触点P之外的触点。 B组开关触点N是在A组开关触点N之外的触点B1到B3。

此外，信号线与各个开关触点相连接，如图3C所示。信号“输 入1”到“输入4”的任一个信号被分配给开关触点P。信号“输出1” 到“输出5”的任一个信号被分配用于A组的开关触点N。信号B1、 B2、和B3以从同心圆里向外的次序被分配给B组开关触点N。

图4A和4B示出了整个键开关的矩阵结构的例子。在本例中，键 开关SW01到SW20的总数是20。对于本发明的多触点键开关，矩阵 结构由第一键开关矩阵和第二键开关矩阵组成。第一键开关矩阵是用 于开关触点P和A组开关触点N的，而第二键开关矩阵是用于B组开 关触点N的。

图5A到5D所示的信号“输入1”到“输入4”被提供给键输入 部分1的多触点键开关SW01到SW20，如图4A和4B所示。低电平 的定时信号在信号“输入1”到“输入4”之间移动或扫描。如果键开 关SW01到SW20的任何开关没有被按压，则输出高电平的信号“输 出1”到“输出5”。此外，还输出高电平信号B1到B3。当键开关 SW01到SW20的任何开关被按压时，信号“输出1”到“输出5”中 的一个信号变成为低电平。当该键进一步被按压时，信号B1到B3中 的至少一个信号变成为低电平。

图2A和2B示出了当本发明的多触点键开关被应用到光标在向上 和下的方向以及向左和右的方向上移动时，光标移动操作的流程图。 例如“↑(向上方向)”移动指令被分配给键开关SW01，“↓(向下方向)” 移动指令被分配给键开关SW02，“(←左方向)”移动指令被分配给键 开关SW03，以及“→(右方向)”移动指令被分配给键开关SW04。

现在参照图2A和2B，描述在便携式数据终端中光标向下方向移 动时的操作。

首先，为了使光标向下方向移动，键输入部分1的键开关SW02 被按压或被操作。当键开关被按压时，键开关SW02的支柱导体首先 接触到开关触点P。而且，当键开关被进一步按压时，键开关SW02 的支柱导体接触到A组开关触点N(S1：是)。

键分析部分2检测A组键开关的接通状态。如果没有键中断(S2： 否)，则键分析部分2输出如图5A到5D所示的信号“输入1”～“输 入4”至键输入部分1。这样，键扫描操作开始(S19)。因为用于键 开关SW02的A组开关触点接触到键开关SW02的支柱导体，所以“输 出(5-1)”=(1，1，1，1，0)作为来自键输入部分1的信号“输出”被输出到用 于键扫描操作的键分析部分2。应当指出，“输出(5-1)”是指信号“输 出5”到信号“输出1”，在以下的说明中，同样如此。

键分析部分2根据从键分析部分2输出的信号“输入1”到“输入 4”以及从键输入部分1输出的信号“输出1”到“输出5”，分析键 开关SW01到SW20中的哪个键开关已被按压(S3)。因为当“输入 (4-1)”=(1，1，0，1)被输出时，给出的是“输出(5-1)”=(1，1，1，1，0)，所以键 分析部分2检测键开关SW02为被按压的键。

在这时，B组开关触点的状态作为信号B1到B3也被加到键分析 部分2上。例如，当B组开关触点的任一触点都没有接触到键开关的 支柱导体时，得到B(3-1)=(1，1，1)。键分析部分2根据输入的信号“输 出”和信号B(S4)把信号D(6-0)输出到控制单元3作为键开关数据。信 号D(6-0)、信号“输出”与信号B之间的相应关系被设置，如图6A 和6B所示。

当键输入部分1中多个键开关SW01到SW20的一些键开关被同 时按压，以使得按压的键开关不能唯一地被确定时，键分析部分2使 分析为不正确的键输入，并输出D(4-0)=(0，0，0，0，0)。在本例中，因为 从输入到键分析部分2的信号“输出”中检测出被按压的键开关为 SW02，所以D(4-0)=(0，0，0，1，0)被输出到控制单元3。假定B组开关触 点一个都没有接触到键开关SW02的支柱导体，那么，D(6-5)=(0，0)被 输出到控制单元3，因为B(3-1)=(1，1，1)。

在步骤S5，控制单元3首先根据输入的键开关数据D(6-0)来判断 D(4-0)是否为(0，0，0，0，0)。换句话说，控制单元3判断在键输入部分2 中是否出现不正确的键输入(S5)。如果已出现不正确的键输入，使 得(0，0，0，0，0)被提供给控制单元3以作为D(4-0)(S5：是)，那么便用 (0，0，0，0，0，0，0)代替X(7-1)(S17)。然后，键扫描操作停止(S18)。在键扫 描操作停止后，控制重新返回到键输入等待状态。X(7-1)是控制单元 的内部数据，具有(0，0，0，0，0，0，0)的初始值。

在该操作的例子中，因为(0，0，0，1，0)被提供给控制单元3作为 D(4-0)(S5：否)，所以控制单元3接着比较D(4-0)与X(5-1)(S6)。因为现在 (0，0，0，0，0)被提供给X(5-1)作为初始值，所以数据相互不一致(S6：否)。 当数据相互不一致时，用D(6-0)代替X(7-1)，并把D(6-0)存储在存储 器部分4中(S7及S8)。此后，数据X(7-1)询问存储在存储器部分 4内的键调用表数据(S9)。按照数据X(7-6)输出操作指令(S10)，以 及执行该操作指令(S11到S14)。

键调用表数据是描述每个键作用的数据，或为一个可执行的指 令，或为根据开关触点P与A组开关触点N之间的接触而定义的指令 的属性或内容。多个键调用表数据按照可执行指令的种类而被提供给 调用表。图7显示了键调用表数据的一个例子。在本例中，三种键调 用表数据被提供用于光标移动、字符输入、和字母数字字符输入。例 如，按照状态键开关的操作，所使用的调用表可以从用于字符输入的 调用表切换到用于字母数字字符输入的调用表。这样，键设置可以自 由地切换。

在该操作例子中，因为用于光标移动的调用表被分配给SW01到 SW04，所以，当检测到键开关SW01到SW04的任何键开关被按压时， 就执行光标移动指令。此外，“级”的概念可以提供给键调用表，以 使得有可能把多个可执行指令设置给一个键。级的选择是根据相应于 D(6-5)的数据X(7-6)而实行的。第一级指令在X(7-6)=(0，0)的情况下执 行，第二级指令在X(7-6)=(0，1)的情况下执行。此外，第三级指令在 X(7-6)=(1，0)的情况下执行，第四级别的指令在X(7-6)=(1，1)的情况下执 行。

因为此时X(7-1)=(0，0，0，0，0，1，0)，所以控制单元3执行第一级指令： 把光标向下方向移动一步。其结果是，在显示部分5上显示的光标向 下方向移动了一步(S11)。

在处理结束后，立即执行下一个数据处理(S1到S4)。如果已被 输入到控制单元3的下一个数据D(6-0)没有从先前的数据变更过来 (S5，S6：是，和S15：是)，则不执行操作(S16)，并开始进行下一个处理 D(6-0)(S1到S5)。

如果被按压的键开关是同一个且只是B组开关触点被变更，也就 是说，当键开关的按压操作继续进行且按压压力进一步加到键开关 SW02时，那么，根据取决于键开关压力的B组开关触点N的数 目，(1，1，0)，(1，0，0)，或(0，0，0)被提供给键分析部分2作为B(3-1)。所以， X(7-6)的数值被替代和存储(S8)，因为只有D(6-5)变更而D(4-0)没有变 更(S5，S6：是，和S15：否)。第二级(光标低速连续移动)(S12)、第三级(光 标高速连续移动)(S13)、第四级(光标移动到最后)(S14)中的任何一个级 的操作按照数据D(6-5)而执行。

此后，上述操作按照键开关SW02的按压压力重复进行。

这样，只要变更键开关的按压压力，光标向下方向的移动速度便 可通过只使用一个键开关SW02而控制。当A组开关触点的键开关按 压状态被取消时(S1：否)，X(7-1)的数值被初始化(S17)，且扫描操作停 止(S18)。然后，控制返回到键开关输入等待状态。

图8A和8B示出了本发明第二实施例的便携式数据终端的输入字 符操作流程图。图9示出了本发明第二实施例的便携式数据终端的结 构方框图。

参照图9，第二实施例的便携式数据终端其基本操作是与上述光 标移动操作相同的。然而，图8A和8B中新增加的步骤S21到S28是 必需的。当指示开始键扫描操作时，信号SWDET从键分析部分2输 出到控制单元3，如图9所示。

图7所示的字符输入调用表被加到键开关SW05到SW15。在这 个调用表中，字符以组为单位被分配给键开关。例如，“ア”、“イ”、 “ウ”、“エ”、和“オ”(日语片假名字符的“a”、“i”、“u”、 “e”、和“o”)被分配给键开关SW05作为字符组，这些字符通过键 开关SW05的按压操作而按次序地被显示。此外，“カ”、“キ”、 “ク”、“ヶ”、和“コ”(日语片假名字符的“ka”、“ki”、“ku”、 “ke”、和“ko”)被分配给键开关SW06作为字符组，这些字符通过 键开关SW06的按压操作而按次序地被显示。此外，“サ”、“シ”、 “ス”、“セ”、和“ソ”(日语片假名字符的“sa”、“si”、“su”、 “se”、和“so”)被分配给键开关SW07作为字符组，这些字符通过 键开关SW07的按压操作而按次序地被显示。此后，对于每个字符组， 字符都以同样的方式被分配给键开关。

假定一个字符现在被输入到这样的位置，在该位置上没有字符被 显示在显示部分5。对此，如果键开关SW05被按压，使得A组键开 关被接通(S1：是，和S2：否)，则键分析部分2将信号SWDET输出到 控制单元3(S21)。控制单元3接收信号SWDET，以把控制单元中 的标志S设置为“1”。标志S的初始值是“0”。此外，开始键扫描 操作(S19)。

该键扫描操作与第一实施例中的操作是相同的。因为键开关SW05 的A组开关触点N在这时接触到了键开关SW05的支柱导体，所以信 号“输出”为“输出(5-1)”=(1，1，1，0，1)从键输入部分1输出到用于键扫 描操作的键分析部分2。

键分析部分2根据键分析部分2输出的信号“输入”和键输入部 分1输入的信号“输出”，分析哪个键开关被按压(S3)。在这时，因 为“输出(5-1)”=(1，1，1，0，1)被输入，和“输入(4-1)”=(1，1，1，0)被输入， 所以键分析部分2检测键开关SW05为被按压的键开关。

在键开关数据D(6-0)输出到控制单元3之后(S3-S4，及S5：否)，控 制单元3确认是否有字符已被显示在应当显示字符的地方(S23)。如果 没有被显示，在用D的数据替代X以后(S6，和S7)，标志被复位 为“0”(S28)。然后，执行字符显示指令(S9到S14)。

更具体地，当A组开关触点N接触到键开关SW05的支柱导体， 使得D(6-0)=(0，0，0，0，1，0，1)被输入到控制单元3时，控制单元3根据键 开关数据控制显示部分5，使其按照第一级指令(大写片假名字符表 示)显示字符“ァ”，以作为键开关SW5的字符组的第一字符。换句 话说，“ア”被显示。

如果该状态被保持(S1～S5和S23：是)，键开关数据将不会变更。 此外，标志S被设置为“0”。所以，下一个显示过程不再执行(S24， S25：是，S26：否，S15：是，和S16)。显示部分5被保持在显示字 符“ア”的状态。

接着，假定在这种条件下键开关SW05的按压压力更强，且键分 析部分2把D(6-0)=(1，1，0，0，1，0，1)输出到控制单元3(S1到S4，S5：否)。 在此，字符被保持为显示状态。此外，只有键开关数据的D(6-5)不同 于最后一次(S23，S24，和S25：否)。因此，控制单元3发出指令， 把显示字符变成第四级字符(S7到S10)。这样，小写的平假名字母 “あ”被显示在显示部分5(S14)。

当键开关的按压操作结束时(S1：否)，键扫描操作停止，且X 值和S值复位。然后，控制进入键输入等待状态(S17，S18和S22)。 在这种显示小写平假名字符“あ”的状态下，假定键开关SW05再次 被按压(D(6-0)=(0，0，0，0，1，0，1)被输入到控制单元3)(S1：是，S2： 否，S21，S19，S3到S4及S5：否)。

先前输入的字符“あ”位于该位置(S23：是)。同时，该显示字 符所属的字符组的键开关SW05被按压(S24和S25：是)。此外，标 志S被设置为“1”(S26：是)。所以，控制单元3在同一个字符组 中选择字符的下一个字符“イ”(S27)，以使得大写片假名字符“イ” 被显示在显示部分5，而不是小写平假名字符“あ”(S7等)。

当新提供给键开关SW16的状态键被操作时，键开关的分配调用 表便变成字母数字字符输入调用表。这样，可以利用与上文相同的方 式在大写字母数字字符、小写字母数字字符、和斜体字符之间进行切 换。

此外，当底板上同心圆开关触点之间的间隔被做得更宽时，也即， 当A组开关触点N与B组开关接触点N之间的间隔做得比B组开关 接触点的间隔更宽时，那么，可执行第一级指令的区域(键开关按压 区域)被做得宽于其它级指令的区域，由此可鉴别级别的不同。

在本发明中，就开关触点来说，除了传统例子中的A组开关触点 N以外，还增加了开关触点以作为B组开关触点N。相应地，提供一 种装置，以根据B组开关触点的数目来增加可执行的指令。所以，能 够做到用一个键开关来执行多个操作指令，且键开关的数目可大大减 少。

此外，采用弹性材料元件，使得位于键开关支柱下部中央的键开 关支柱突起物部分能够接触开关触点P和N。此外，开关触点N被安 排在围绕开关触点P的同心圆上。此外，提供一种装置，以在底板接 触点与键开关支柱的接触发生变更时，用来检测键开关按压压力的变 化。所以，可以按照键开关的按压压力来变更可执行指令，而没有延 时。