專利名稱：以手套手指用于虛擬全面打字的多個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)可從美國專利5581484中理解，其內(nèi)容作為參考結(jié)合在本申請中。該公知系統(tǒng)具有一個安裝在手指上的輸入設(shè)備，用于向計算機手動輸入信息。該設(shè)備使用可拆卸地附著到用戶的手指尖的一個壓力傳感器和一對加速度傳感器。在手指按壓一個物體，例如一個桌面時，該壓力傳感器檢測到一個壓力。該加速度傳感器測量該手指的加速度。這些傳感器裝在一個靈活的手套中。這些傳感器的信號被轉(zhuǎn)發(fā)給計算該手指的相對位置的一個計算機。對所測量出的一個加速度信號進行兩次積分給出了手指的當(dāng)前位置相對于一個開始位置的坐標(biāo)。使用壓力傳感器來確認該加速度傳感器的信號。該已知的系統(tǒng)允許用戶將數(shù)據(jù)輸入到該系統(tǒng)中，好象用戶正在一個物理鍵盤上打字，諸如標(biāo)準(zhǔn)的QWERTY鍵盤。
使用加速度來測量一個位置要求積分兩次，并且所測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算的位置。補償方法包括，例如對于由加速度傳感器提供的信號使用閾值，使用一個反饋控制子系統(tǒng)，或者頻繁地將手指復(fù)位到一個參考位置。這些補償方法給用戶，給系統(tǒng)或者對于兩者來說增添了額外的負擔(dān)。
本發(fā)明的目的本發(fā)明的目的是提供一個可代替已知系統(tǒng)的一個更加用戶友好的方案。發(fā)明概述為此，本發(fā)明提供了一個用于處理信息的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個可安裝到用戶的一個手指上的設(shè)備，該設(shè)備具有一個傳感子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)區(qū)分在該設(shè)備上的不同位置檢測到的各種刺激，例如壓力，并且產(chǎn)生對應(yīng)于一個該相應(yīng)位置的一個相應(yīng)的信號。
本發(fā)明基于這樣的認識當(dāng)一個用戶與一個鍵盤(比如一個QWERTY鍵盤，一個樂器的鍵盤，或者控制另一特定裝置的一個特定的鍵盤)交互時，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)別不同行的多個虛擬按鍵。在用戶的手指上安裝一個傳感子系統(tǒng)，用來區(qū)分映射到不同行中的多個按鍵位置的不同的手指方向。例如，本發(fā)明具有一個接觸傳感器的陣列，在手指與一個硬的表面或多或少接觸時，根據(jù)該手指的方向激活這些傳感器。一個接觸傳感器包括比如一個壓力觸發(fā)開關(guān)，或者一個與一個導(dǎo)電層建立一個電氣連接的一個導(dǎo)電區(qū)域，等。
本發(fā)明者已經(jīng)認識到，一個特定的手指可以控制多于一列的按鍵。例如，在與一個QWERTY鍵盤交互作用時，使用十個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，將一個橫向選擇機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。例如將一個磁性薄片開關(guān)安裝在食指上，將一個磁鐵安裝在其旁邊的一個手指上。或者是，將一個應(yīng)變計安裝在食指和中指之間的部分上。這一部分對在這些手指之間的橫向距離增加時的拉伸敏感?；趯σ粋€特定的量的幅度的檢測，或者是對一個物理量(比如距離或接近度，角度，力矩等)的改變的檢測，對于縱向和橫向方向來說，多種檢測機制都是可行的。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，橫向選擇機制包括例如具有不同靈敏度范圍的多個傳感器。
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。一個定時器確定該接觸的時間長度是否大于打字通常需要的時間。然后將產(chǎn)生的信號解釋為在一個方向上操作一個虛擬的鼠標(biāo)或軌跡球。類似地，基于對從內(nèi)收到外展的轉(zhuǎn)變，或者從外展到內(nèi)收的轉(zhuǎn)變，將食指的一個橫向移動的檢測與一個定時器或者與一個在指尖發(fā)生的連續(xù)的刺激相組合，可用于解釋一個斜向的鼠標(biāo)移動或軌跡球移動。
該設(shè)備可安裝在用戶的手指上，其可以包括比如一個指形的工具，或者是一個在每個手指有適當(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)備最好還包括一個該設(shè)備操作的按鍵的一個或多個功能的可視指示。例如，在與一個虛擬QWERTY鍵盤一起使用的本發(fā)明的一個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。
一個典型的PC鍵盤包括的按鍵多于用于一個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在這種裝置上的至少5個不同位置的傳感子系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)能產(chǎn)生對應(yīng)于一個相應(yīng)位置的一個相應(yīng)的信號。另一種方式是將一個傳感器安裝在用戶的手上，當(dāng)該傳感器被激活時，就改變對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，該傳感器就被激活。從而，來自該傳感子系統(tǒng)的信號就被解釋為來自功能鍵或者阿拉伯?dāng)?shù)字鍵。
該發(fā)明最好與一個如在美國專利申請08/887593(PHA23258)公開的虛擬桌面系統(tǒng)一起使用，該美國專利申請作為參考包括在本申請中。
附圖的簡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)明中的一個系統(tǒng)的框圖；圖2-3示出了在擊打不同行中的按鍵時打字者手指的不同方向；圖4-5示出了處理手指移動信號的電路圖。
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包括一個裝置102，這里是一個手套，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，用十個手指進行打字，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的每一個具有一個相應(yīng)的第一傳感子系統(tǒng)(這里未示出)。每一個子系統(tǒng)區(qū)別在一個相應(yīng)的設(shè)備104-112上在不同的位置檢測到的刺激。每一個子系統(tǒng)產(chǎn)生對應(yīng)于在一個特定的位置檢測到的刺激的一個特定的信號。在手套102的一個特定的手指上的一個特定的敏感位置對應(yīng)于一個數(shù)字字母鍵盤的唯一一個按鍵。下面將參考附圖2對此作進一步的解釋。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。
在用十指進行打字時，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包括例如一個安裝在手套102的手指120上的磁性薄片開關(guān)，和一個安裝在鄰近的手指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。可以使用其他類型的傳感器作為替代方案來檢測該內(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，該應(yīng)變計提供區(qū)別相鄰手指之間的角度是大還是小的信號，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。設(shè)備128從手套接收信號，并且輸出驅(qū)動顯示器130的信號以顯示對應(yīng)于所刺激的位置的字母數(shù)字字符。從手套到設(shè)備128的信號傳送可以以多種方式進行，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有一個板上音調(diào)發(fā)生器(未示出)，以產(chǎn)生一個特定的聲音信號，比如一種可聞的蜂鳴聲，或超聲，表示一個特定的虛擬按鍵被激活。設(shè)備128接收該聲音信號，并將它轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)用于進一步的處理。獨立于本實施例，可以使用一種可聞的聲音信號向用戶提供聽覺反饋，以確認一個按鍵的激活，該信號可以由設(shè)備128產(chǎn)生，也可以由手套本身產(chǎn)生。
圖2示出了在一個實際的QWERTY鍵盤上打字時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，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(這里沒有進一步示出)時相對于用戶的左手食指在方向202，204和206(已參照圖2進行了解釋)情況下子系統(tǒng)110的安置。對于每一個方向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的一個陣列。在方向202-206的一個方向上只有傳感器304-308中的一個被激活。每一個傳感器304-308例如包括一個壓力傳感器，該傳感器在檢測到高于某一閾值的一個壓力時就閉合一個電開關(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是一個實施例的電路400和500的圖，在該實施例中子系統(tǒng)104-112包括多個壓力傳感器，子系統(tǒng)124-126包括上面提到的多個磁性薄片開關(guān)和磁鐵。電路400控制通過食指或小指輸入的信息。該電路包括一個對應(yīng)于子系統(tǒng)124或126的開關(guān)402，其用于檢測相關(guān)手指的內(nèi)收或外展，該電路還包括對應(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。所取的開關(guān)402-408的狀態(tài)對于虛擬QWERTY鍵盤上的一個具體的按鍵是唯一的。例如通過設(shè)備128的一個處理單元(未示出)檢測其狀態(tài)，確定所指的按鍵。電路500更加簡單，因為其少了一個外展開關(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)，包括具有至少一個設(shè)備(104-112)的一個裝置(102)，該設(shè)備可安裝在用戶的一個手指上并且具有一個傳感子系統(tǒng)，其中該子系統(tǒng)進行操作以區(qū)別在該設(shè)備上的不同位置所檢測到的刺激；以及該子系統(tǒng)進行操作以產(chǎn)生對應(yīng)于在一個特定的位置所檢測到的一個刺激的一個特定的信號。
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并且用于將該特定的信號映射到一個鍵盤上的多個虛擬按鍵中的一個特定按鍵上的電路(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另一設(shè)備，該設(shè)備可安裝在一個另一手指上，并且具有一個另一傳感子系統(tǒng)；其中該另一子系統(tǒng)進行操作以區(qū)別在該另一設(shè)備上的另外不同位置所檢測到的刺激；以及該另一子系統(tǒng)進行操作以產(chǎn)生對應(yīng)于在該另外位置的一個特定的位置所檢測到的一個刺激的一個另一特定的信號。
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相應(yīng)的手指上的一個相應(yīng)的設(shè)備；每一相應(yīng)的設(shè)備包括一個相應(yīng)的傳感子系統(tǒng)；該相應(yīng)的子系統(tǒng)進行操作以區(qū)別在該相應(yīng)的設(shè)備上的不同位置所檢測到的刺激；以及該相應(yīng)的子系統(tǒng)進行操作以產(chǎn)生對應(yīng)于在該相應(yīng)的設(shè)備的一個特定的位置所檢測到的一個刺激的一個相應(yīng)的特定的信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該裝置包括一個傳感器(124，126)用于檢測該手指的內(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傳感器(124，126)用于檢測該另外的手指的內(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傳感器(124，126)用于檢測至少一個手指的內(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)檢測在該另一設(shè)備的一個位置的刺激。
9.一種用于用戶手動將信息輸入到一個信息處理系統(tǒng)(128)的裝置(102)，其中該裝置具有至少一個設(shè)備(104-110)，該設(shè)備可安裝在用戶的一個手指上；該至少一個設(shè)備具有一個相關(guān)的傳感子系統(tǒng)；該子系統(tǒng)進行操作以區(qū)別在該設(shè)備上的不同位置所檢測到的刺激；以及該子系統(tǒng)進行操作以產(chǎn)生對應(yīng)于在一個特定的位置所檢測到的一個刺激的一個特定的信號。
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，包括一個外展傳感器(124)用于檢測該手指的一個外展或內(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磁性開關(guān)(402)。
13.一種用于與一個虛擬鍵盤進行交互的方法，該方法包括操作具有至少一個設(shè)備(104)的裝置(102)，其中該設(shè)備具有一個相關(guān)的傳感子系統(tǒng)；該子系統(tǒng)進行操作以區(qū)別在該設(shè)備上的不同位置所檢測到的刺激；以及該子系統(tǒng)進行操作以產(chǎn)生對應(yīng)于在一個特定的位置所檢測到的一個刺激的一個特定的信號；該方法還包括觸摸在一個基本上是堅硬的表面上的該不同位置。
全文摘要
一個手套具有縱向安裝在手指尖的一個壓力傳感器陣列。在該手套接觸一個硬的表面時根據(jù)手指尖相對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虛擬鍵盤進行交互。
文檔編號G06F3/01GK1262750SQ99800271
公開日2000年8月9日 申請日期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·費伊 申請人:皇家菲利浦電子有限公司