專利名稱：以手套手指用于虛擬全面打字的多個(gè)壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于處理信息的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于手動(dòng)控制信息輸入的裝置。
背景技術(shù)：
這樣一種系統(tǒng)可從美國(guó)專利5581484中理解，其內(nèi)容作為參考結(jié)合在本申請(qǐng)中。該公知系統(tǒng)具有一個(gè)安裝在手指上的輸入設(shè)備，用于向計(jì)算機(jī)手動(dòng)輸入信息。該設(shè)備使用可拆卸地附著到用戶的手指尖的一個(gè)壓力傳感器和一對(duì)加速度傳感器。在手指按壓一個(gè)物體，例如一個(gè)桌面時(shí)，該壓力傳感器檢測(cè)到一個(gè)壓力。該加速度傳感器測(cè)量該手指的加速度。這些傳感器裝在一個(gè)靈活的手套中。這些傳感器的信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)給計(jì)算該手指的相對(duì)位置的一個(gè)計(jì)算機(jī)。對(duì)所測(cè)量出的一個(gè)加速度信號(hào)進(jìn)行兩次積分給出了手指的當(dāng)前位置相對(duì)于一個(gè)開始位置的坐標(biāo)。使用壓力傳感器來確認(rèn)該加速度傳感器的信號(hào)。該已知的系統(tǒng)允許用戶將數(shù)據(jù)輸入到該系統(tǒng)中，好象用戶正在一個(gè)物理鍵盤上打字，諸如標(biāo)準(zhǔn)的QWERTY鍵盤。
使用加速度來測(cè)量一個(gè)位置要求積分兩次，并且所測(cè)量出的加速度的偏差或不準(zhǔn)確的積累可能極大地影響所計(jì)算的位置。補(bǔ)償方法包括，例如對(duì)于由加速度傳感器提供的信號(hào)使用閾值，使用一個(gè)反饋控制子系統(tǒng)，或者頻繁地將手指復(fù)位到一個(gè)參考位置。這些補(bǔ)償方法給用戶，給系統(tǒng)或者對(duì)于兩者來說增添了額外的負(fù)擔(dān)。
本發(fā)明的目的本發(fā)明的目的是提供一個(gè)可代替已知系統(tǒng)的一個(gè)更加用戶友好的方案。發(fā)明概述為此，本發(fā)明提供了一個(gè)用于處理信息的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個(gè)可安裝到用戶的一個(gè)手指上的設(shè)備，該設(shè)備具有一個(gè)傳感子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)區(qū)分在該設(shè)備上的不同位置檢測(cè)到的各種刺激，例如壓力，并且產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于一個(gè)該相應(yīng)位置的一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)。
本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)當(dāng)一個(gè)用戶與一個(gè)鍵盤(比如一個(gè)QWERTY鍵盤，一個(gè)樂器的鍵盤，或者控制另一特定裝置的一個(gè)特定的鍵盤)交互時(shí)，該手指接觸按鍵的角度取決于該按鍵所在的行。在本發(fā)明中使用手指的不同方向來區(qū)別不同行的多個(gè)虛擬按鍵。在用戶的手指上安裝一個(gè)傳感子系統(tǒng)，用來區(qū)分映射到不同行中的多個(gè)按鍵位置的不同的手指方向。例如，本發(fā)明具有一個(gè)接觸傳感器的陣列，在手指與一個(gè)硬的表面或多或少接觸時(shí)，根據(jù)該手指的方向激活這些傳感器。一個(gè)接觸傳感器包括比如一個(gè)壓力觸發(fā)開關(guān)，或者一個(gè)與一個(gè)導(dǎo)電層建立一個(gè)電氣連接的一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域，等。
本發(fā)明者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，一個(gè)特定的手指可以控制多于一列的按鍵。例如，在與一個(gè)QWERTY鍵盤交互作用時(shí)，使用十個(gè)手指打字通常讓食指和小指分別控制兩列或更多列。較佳的是，將一個(gè)橫向選擇機(jī)制加入到上述的該縱向選擇上，以區(qū)別手指的外展和內(nèi)收。例如將一個(gè)磁性薄片開關(guān)安裝在食指上，將一個(gè)磁鐵安裝在其旁邊的一個(gè)手指上。或者是，將一個(gè)應(yīng)變計(jì)安裝在食指和中指之間的部分上。這一部分對(duì)在這些手指之間的橫向距離增加時(shí)的拉伸敏感?；趯?duì)一個(gè)特定的量的幅度的檢測(cè)，或者是對(duì)一個(gè)物理量(比如距離或接近度，角度，力矩等)的改變的檢測(cè)，對(duì)于縱向和橫向方向來說，多種檢測(cè)機(jī)制都是可行的。由于右手的靈活，通常用它來控制三列或更多列。為了區(qū)分多于兩列，橫向選擇機(jī)制包括例如具有不同靈敏度范圍的多個(gè)傳感器。
也可以使用基于刺激位置的區(qū)分來模擬與軌跡球或鼠標(biāo)的交互。例如，該傳感子系統(tǒng)在縱向方向上滑過一個(gè)固體的下表面，使得該子系統(tǒng)的不同位置接觸該下表面。一個(gè)定時(shí)器確定該接觸的時(shí)間長(zhǎng)度是否大于打字通常需要的時(shí)間。然后將產(chǎn)生的信號(hào)解釋為在一個(gè)方向上操作一個(gè)虛擬的鼠標(biāo)或軌跡球。類似地，基于對(duì)從內(nèi)收到外展的轉(zhuǎn)變，或者從外展到內(nèi)收的轉(zhuǎn)變，將食指的一個(gè)橫向移動(dòng)的檢測(cè)與一個(gè)定時(shí)器或者與一個(gè)在指尖發(fā)生的連續(xù)的刺激相組合，可用于解釋一個(gè)斜向的鼠標(biāo)移動(dòng)或軌跡球移動(dòng)。
該設(shè)備可安裝在用戶的手指上，其可以包括比如一個(gè)指形的工具，或者是一個(gè)在每個(gè)手指有適當(dāng)安裝的傳感器的手套，或者任何其他適于在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用的配置。該設(shè)備最好還包括一個(gè)該設(shè)備操作的按鍵的一個(gè)或多個(gè)功能的可視指示。例如，在與一個(gè)虛擬QWERTY鍵盤一起使用的本發(fā)明的一個(gè)手套工具的某一部分(比如在手套的手指上，或者在手的背部靠近每個(gè)手指的跟部的地方)打印上用戶可以看見的字母，以便于正確地使用該設(shè)備。
一個(gè)典型的PC鍵盤包括的按鍵多于用于一個(gè)QWERTY功能的按鍵。例如，PC鍵盤具有一行用于阿拉伯?dāng)?shù)字的按鍵1，2，...9和0，和一行功能鍵。相應(yīng)地，這樣一個(gè)鍵盤具有5行3行用于QWERTY，一行用于阿拉伯?dāng)?shù)字，一行用于功能鍵。區(qū)分這些行的一種方式是上述所引入的能夠檢測(cè)在這種裝置上的至少5個(gè)不同位置的傳感子系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)能產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于一個(gè)相應(yīng)位置的一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)。另一種方式是將一個(gè)傳感器安裝在用戶的手上，當(dāng)該傳感器被激活時(shí)，就改變對(duì)正在控制的行的解釋。例如，將該傳感器安裝在手掌上，在用戶按壓其手掌時(shí)，該傳感器就被激活。從而，來自該傳感子系統(tǒng)的信號(hào)就被解釋為來自功能鍵或者阿拉伯?dāng)?shù)字鍵。
該發(fā)明最好與一個(gè)如在美國(guó)專利申請(qǐng)08/887593(PHA23258)公開的虛擬桌面系統(tǒng)一起使用，該美國(guó)專利申請(qǐng)作為參考包括在本申請(qǐng)中。
附圖的簡(jiǎn)要描述將通過舉例以及參考附圖解釋本發(fā)明。其中

圖1是本發(fā)明中的一個(gè)系統(tǒng)的框圖；圖2-3示出了在擊打不同行中的按鍵時(shí)打字者手指的不同方向；圖4-5示出了處理手指移動(dòng)信號(hào)的電路圖。
在附圖中，相同的參考數(shù)字指示類似的或相應(yīng)的功能部件。
較佳實(shí)施例圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有系統(tǒng)100的主要部件的框圖。系統(tǒng)100包括一個(gè)裝置102，這里是一個(gè)手套，該裝置102具有設(shè)備104，106，108，110和112，這些設(shè)備分別安裝在手指114，116，118，120和大拇指122上。該用戶帶了一副手套，用十個(gè)手指進(jìn)行打字，但是為了清晰起見，圖1只示出了左手手套102。其右手手套(未示出)功能上類似于手套102。設(shè)備104-110的每一個(gè)具有一個(gè)相應(yīng)的第一傳感子系統(tǒng)(這里未示出)。每一個(gè)子系統(tǒng)區(qū)別在一個(gè)相應(yīng)的設(shè)備104-112上在不同的位置檢測(cè)到的刺激。每一個(gè)子系統(tǒng)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于在一個(gè)特定的位置檢測(cè)到的刺激的一個(gè)特定的信號(hào)。在手套102的一個(gè)特定的手指上的一個(gè)特定的敏感位置對(duì)應(yīng)于一個(gè)數(shù)字字母鍵盤的唯一一個(gè)按鍵。下面將參考附圖2對(duì)此作進(jìn)一步的解釋。在這一例子中，在大拇指122的設(shè)備112具有一個(gè)傳感子系統(tǒng)，該系統(tǒng)不區(qū)別所受到的刺激的位置。在標(biāo)準(zhǔn)QWERTY鍵盤上進(jìn)行十指打字的情況下，左手和右手的大拇指都用于空格鍵，因此區(qū)別位置沒有必要。
在用十指進(jìn)行打字時(shí)，食指和小指通?？刂芉WERTY鍵盤的兩列按鍵，而其他手指只控制一列按鍵，大拇指控制空格鍵。相應(yīng)地，在手套102上安裝第二傳感子系統(tǒng)124，用于檢測(cè)兩列中的哪一列由相應(yīng)的手指控制。子系統(tǒng)124和126檢測(cè)相應(yīng)的手指是內(nèi)收還是外展。這是確定用戶正在與哪一相關(guān)的列交互。子系統(tǒng)124包括例如一個(gè)安裝在手套102的手指120上的磁性薄片開關(guān)，和一個(gè)安裝在鄰近的手指118上的磁鐵，根據(jù)手指120是內(nèi)收還是外展，使該開關(guān)閉合或打開。子系統(tǒng)126在功能上與這一例子類似?？梢允褂闷渌愋偷膫鞲衅髯鳛樘娲桨竵頇z測(cè)該內(nèi)收或外展。例如，替代方案包括具有LED的光學(xué)鄰近傳感器和在鄰近手指上的光敏感材料，或者在手指的跟部采用應(yīng)變計(jì)，該應(yīng)變計(jì)提供區(qū)別相鄰手指之間的角度是大還是小的信號(hào)，等等。
連接到顯示器130的處理設(shè)備128處理由該副手套產(chǎn)生的信號(hào)。設(shè)備128從手套接收信號(hào)，并且輸出驅(qū)動(dòng)顯示器130的信號(hào)以顯示對(duì)應(yīng)于所刺激的位置的字母數(shù)字字符。從手套到設(shè)備128的信號(hào)傳送可以以多種方式進(jìn)行，例如有線的(例如電氣方式的，光學(xué)的)或者無線的(例如通過RF或IR)，或者聲學(xué)的。在后一種情況下，手套102有一個(gè)板上音調(diào)發(fā)生器(未示出)，以產(chǎn)生一個(gè)特定的聲音信號(hào)，比如一種可聞的蜂鳴聲，或超聲，表示一個(gè)特定的虛擬按鍵被激活。設(shè)備128接收該聲音信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)用于進(jìn)一步的處理。獨(dú)立于本實(shí)施例，可以使用一種可聞的聲音信號(hào)向用戶提供聽覺反饋，以確認(rèn)一個(gè)按鍵的激活，該信號(hào)可以由設(shè)備128產(chǎn)生，也可以由手套本身產(chǎn)生。
圖2示出了在一個(gè)實(shí)際的QWERTY鍵盤上打字時(shí)左手食指的不同方向202，204和206。例如，打字者的左手食指控制字母“R”“F”“V”的按鍵208，210和212，這些按鍵分別位于鍵盤的上面一行，中間一行和下面一行。在用戶輸入鍵盤上不同行的字母時(shí)，手指以不同的角度擊打按鍵208-212。
圖3示出了在戴上手套102(這里沒有進(jìn)一步示出)時(shí)相對(duì)于用戶的左手食指在方向202，204和206(已參照?qǐng)D2進(jìn)行了解釋)情況下子系統(tǒng)110的安置。對(duì)于每一個(gè)方向202-206，子系統(tǒng)110和平面302之間接觸的位置不同。在這一例子中，子系統(tǒng)110包括分離的傳感器304，306和308的一個(gè)陣列。在方向202-206的一個(gè)方向上只有傳感器304-308中的一個(gè)被激活。每一個(gè)傳感器304-308例如包括一個(gè)壓力傳感器，該傳感器在檢測(cè)到高于某一閾值的一個(gè)壓力時(shí)就閉合一個(gè)電開關(guān)。傳感器304-308最好提供觸覺和聽覺反饋，諸如由Digi-Key公司銷售的部件號(hào)為P8006S-ND的傳感器，或者是由Panasonic公司制造的部件EVQ-PAC04M。
圖4和5是一個(gè)實(shí)施例的電路400和500的圖，在該實(shí)施例中子系統(tǒng)104-112包括多個(gè)壓力傳感器，子系統(tǒng)124-126包括上面提到的多個(gè)磁性薄片開關(guān)和磁鐵。電路400控制通過食指或小指輸入的信息。該電路包括一個(gè)對(duì)應(yīng)于子系統(tǒng)124或126的開關(guān)402，其用于檢測(cè)相關(guān)手指的內(nèi)收或外展，該電路還包括對(duì)應(yīng)于傳感器304，306和308的開關(guān)404，406和408。根據(jù)該相關(guān)手指接觸表面302的方向，閉合開關(guān)404-408中相應(yīng)的一個(gè)。所取的開關(guān)402-408的狀態(tài)對(duì)于虛擬QWERTY鍵盤上的一個(gè)具體的按鍵是唯一的。例如通過設(shè)備128的一個(gè)處理單元(未示出)檢測(cè)其狀態(tài)，確定所指的按鍵。電路500更加簡(jiǎn)單，因?yàn)槠渖倭艘粋€(gè)外展開關(guān)402，該電路用于通過中指和無名指輸入。
權(quán)利要求
1.一種用于處理信息的系統(tǒng)，包括具有至少一個(gè)設(shè)備(104-112)的一個(gè)裝置(102)，該設(shè)備可安裝在用戶的一個(gè)手指上并且具有一個(gè)傳感子系統(tǒng)，其中該子系統(tǒng)進(jìn)行操作以區(qū)別在該設(shè)備上的不同位置所檢測(cè)到的刺激；以及該子系統(tǒng)進(jìn)行操作以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于在一個(gè)特定的位置所檢測(cè)到的一個(gè)刺激的一個(gè)特定的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該信息處理系統(tǒng)包括連接到該子系統(tǒng)用于接收該特定的信號(hào)并且用于將該特定的信號(hào)映射到一個(gè)鍵盤上的多個(gè)虛擬按鍵中的一個(gè)特定按鍵上的電路(400，500)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該裝置包括至少一個(gè)另一設(shè)備，該設(shè)備可安裝在一個(gè)另一手指上，并且具有一個(gè)另一傳感子系統(tǒng)；其中該另一子系統(tǒng)進(jìn)行操作以區(qū)別在該另一設(shè)備上的另外不同位置所檢測(cè)到的刺激；以及該另一子系統(tǒng)進(jìn)行操作以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于在該另外位置的一個(gè)特定的位置所檢測(cè)到的一個(gè)刺激的一個(gè)另一特定的信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該裝置包括用于安裝到用戶的一個(gè)相應(yīng)的手指上的一個(gè)相應(yīng)的設(shè)備；每一相應(yīng)的設(shè)備包括一個(gè)相應(yīng)的傳感子系統(tǒng)；該相應(yīng)的子系統(tǒng)進(jìn)行操作以區(qū)別在該相應(yīng)的設(shè)備上的不同位置所檢測(cè)到的刺激；以及該相應(yīng)的子系統(tǒng)進(jìn)行操作以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于在該相應(yīng)的設(shè)備的一個(gè)特定的位置所檢測(cè)到的一個(gè)刺激的一個(gè)相應(yīng)的特定的信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該裝置包括一個(gè)傳感器(124，126)用于檢測(cè)該手指的內(nèi)收或者外展的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中該裝置包括一個(gè)傳感器(124，126)用于檢測(cè)該另外的手指的內(nèi)收或者外展的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中該裝置包括至少一個(gè)傳感器(124，126)用于檢測(cè)至少一個(gè)手指的內(nèi)收或者外展的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中該裝置包括用于安裝到該用戶的一個(gè)大拇指的另一設(shè)備(112)；該另一設(shè)備包括另一刺激傳感子系統(tǒng)；以及該另一傳感子系統(tǒng)檢測(cè)在該另一設(shè)備的一個(gè)位置的刺激。
9.一種用于用戶手動(dòng)將信息輸入到一個(gè)信息處理系統(tǒng)(128)的裝置(102)，其中該裝置具有至少一個(gè)設(shè)備(104-110)，該設(shè)備可安裝在用戶的一個(gè)手指上；該至少一個(gè)設(shè)備具有一個(gè)相關(guān)的傳感子系統(tǒng)；該子系統(tǒng)進(jìn)行操作以區(qū)別在該設(shè)備上的不同位置所檢測(cè)到的刺激；以及該子系統(tǒng)進(jìn)行操作以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于在一個(gè)特定的位置所檢測(cè)到的一個(gè)刺激的一個(gè)特定的信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中該相關(guān)的傳感子系統(tǒng)包括一個(gè)壓力傳感器陣列(304-308)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，包括一個(gè)外展傳感器(124)用于檢測(cè)該手指的一個(gè)外展或內(nèi)收的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中該外展傳感器包括一個(gè)磁性開關(guān)(402)。
13.一種用于與一個(gè)虛擬鍵盤進(jìn)行交互的方法，該方法包括操作具有至少一個(gè)設(shè)備(104)的裝置(102)，其中該設(shè)備具有一個(gè)相關(guān)的傳感子系統(tǒng)；該子系統(tǒng)進(jìn)行操作以區(qū)別在該設(shè)備上的不同位置所檢測(cè)到的刺激；以及該子系統(tǒng)進(jìn)行操作以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于在一個(gè)特定的位置所檢測(cè)到的一個(gè)刺激的一個(gè)特定的信號(hào)；該方法還包括觸摸在一個(gè)基本上是堅(jiān)硬的表面上的該不同位置。
全文摘要
一個(gè)手套具有縱向安裝在手指尖的一個(gè)壓力傳感器陣列。在該手套接觸一個(gè)硬的表面時(shí)根據(jù)手指尖相對(duì)于該表面的方向激活不同的傳感器。這一配置使得能夠與具有多行按鍵的一個(gè)虛擬鍵盤進(jìn)行交互。
文檔編號(hào)G06F3/01GK1262750SQ99800271
公開日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1999年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月12日
發(fā)明者S·范斯, L·米加克約夫, W·H·富, I·哈亞, J·格蘭特, J·費(fèi)伊 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司