專利名稱：輔助閱讀裝置、數(shù)據(jù)輸出裝置和用于設(shè)置數(shù)據(jù)格式的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于碎見(jiàn)障用戶的輔助設(shè)備，具體地說(shuō)，涉及使得視障用戶 能夠使用諸如計(jì)算機(jī)之類的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)備的輔助設(shè)備。
背景技術(shù)：
在二十世紀(jì)下半葉，出現(xiàn)了一種稱為信息革命的現(xiàn)象。雖然此信息革 命與其他任何事件或機(jī)器相比是一種范圍更廣的歷^J艮，但是沒(méi)有任何 一種設(shè)備能夠比數(shù)字電子計(jì)算機(jī)更能代表信息革命。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展絕 對(duì)是一場(chǎng)革命。每年，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都更快地發(fā)展，能夠存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)， 并且為用戶提供更多的應(yīng)用。
計(jì)算成本的降低以及數(shù)字計(jì)算設(shè)備的普及使有關(guān)此類設(shè)備及此類設(shè)備
的各種應(yīng)用的信息量激增。近幾年來(lái)，便宜的"個(gè)人計(jì)算機(jī)"已經(jīng)開(kāi)始作 為個(gè)人家用計(jì)算機(jī)以及商務(wù)場(chǎng)所的個(gè)人使用計(jì)算機(jī)普及。小型化的發(fā)展也
使得能夠設(shè)計(jì)出便攜式"膝上型"計(jì)算機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)。這些 設(shè)備與因特網(wǎng)的普及一起將數(shù)字信息和計(jì)算能力大,地帶給了公眾。
這些t艮的一個(gè)結(jié)果是那些因任何原因無(wú)法享用計(jì)算機(jī)技術(shù)的個(gè)人會(huì) 處于劣勢(shì)，并且這種劣勢(shì)每一年都會(huì)顯著擴(kuò)大。例如，現(xiàn)在的大學(xué)和學(xué)院 普遍通過(guò)因特網(wǎng)來(lái)向?qū)W生公布課程安排、任務(wù)安排以及成績(jī)等。在某些學(xué) 院，這種對(duì)因特網(wǎng)的依賴^A到了不使用因特網(wǎng)就^^或不可能完成必修 i^^呈的程度，并且此趨勢(shì)還將繼續(xù)。這種對(duì)數(shù)字技術(shù)和因特網(wǎng)的使用顯示 出了今后向中學(xué)和更低級(jí)別教學(xué)擴(kuò)展的跡象。
雖然存在這些iU艮，但是許多人仍無(wú)法執(zhí)行涉及使用計(jì)算機(jī)的基本任 務(wù)，或者無(wú)法熟練執(zhí)^f亍此類任務(wù)。出現(xiàn)這種情況的原因多種多樣，這里不 能解決上述所有問(wèn)題。對(duì)于某些人而言，缺乏計(jì)算機(jī)能力主要或部分地是
因?yàn)榫哂猩砣毕?，此缺陷使他?艮難或不可能使用傳統(tǒng)的數(shù)字輸入和輸 出設(shè)備。
視障人員便是一個(gè)很難使用多數(shù)普通數(shù)字設(shè)備的特歹4#體。多數(shù)數(shù)字 設(shè)備以可視顯示的形式呈現(xiàn)輸出，視障用戶^J^或不可能閱讀此輸出。此 外，數(shù)字輸入設(shè)備雖然嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不是可視的，但是通常依賴于可視輸出與 鼠標(biāo)之類的選擇機(jī)制的交互。
本領(lǐng)域中存在各種機(jī)制來(lái)彌補(bǔ)可視障礙以便為至少某些視障用戶提供
至少某種程度的功能。例如，對(duì)于一些具有輕度視障的人，可以將數(shù)字"i殳 備的輸出顯示編程為以放大的形式顯示信息，或使用特殊字體、顏色或其 他特征使視障用戶更容易觀看。對(duì)于更嚴(yán)重的視障用戶，有時(shí)使用文本-語(yǔ)音合成器以聲音的形式來(lái)呈現(xiàn)文本信息。還存在其他各種向視障用戶提 供某種程度的使用能力的技術(shù)。
雖然存在這些有用的傳統(tǒng)機(jī)制，但是在使用數(shù)字設(shè)備技術(shù)時(shí)，視障用 戶與視力正常的A^目比一般仍處于劣勢(shì)。某些形式的信息，特別是圖形信 息，；f艮難或不可能以聲音的形式呈現(xiàn)。盡管存在其他信息可以通過(guò)聲音或 其他某種適合形式呈現(xiàn)，但是這樣做又會(huì)導(dǎo)致另外一些問(wèn)題，例如隱私權(quán)、 安全性、干擾或類似的問(wèn)題。在某些情況下，修改接口是如此基本以致無(wú) 法采取此操作。最后，即使可以通過(guò)聲音形式呈現(xiàn)可視信息，但這也僅是 一種非常變隄和低效的向用戶傳達(dá)信息的方式，視障用戶仍然會(huì)有諸多不 便。
因此，需要繼續(xù)改進(jìn)視障用戶與數(shù)字設(shè)備接口的方式，特別需要改進(jìn) 將來(lái)自數(shù)字設(shè)備的信息傳達(dá)給視障用戶的方式。
發(fā)明內(nèi)容
一種用于視障用戶的輔助閱讀裝置，所述裝置包括包舍清如光敏聚合 物之類的光敏材料的層狀部件，所述光敏材料布置在組成圖案的光源之上。 所述組成圖案的光源生成表示信息的圖案，例如盲文圖案或表示圖形信息 的圖案。所述光敏材料響應(yīng)所述光源發(fā)射的光線以在所述層狀部件的表面
上形成觸覺(jué)形狀。視障用戶通過(guò)觸々莫所述觸覺(jué)形狀來(lái)獲取信息。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所述光敏材料包括偶氮苯或偶氮吡啶聚合物，更具 體地說(shuō)，它是一層交聯(lián)的偶氮苯液晶聚合物。在面向所述光源的一側(cè)，所 述光敏層優(yōu)選地覆蓋有薄的不透明涂層，以便阻擋光源并防止周圍光線的 干擾。所述光源在選定位置發(fā)出特定波長(zhǎng)(例如，在紫外線范圍內(nèi))的光 線以使所述光敏層在所述選定位置局部膨脹。所述光源可以是與相應(yīng)選定 位置對(duì)應(yīng)的多個(gè)激光器的矩陣，也可以是通過(guò)掃描和有選擇地開(kāi)關(guān)來(lái)瞄準(zhǔn) 選定位置的單個(gè)激光器。優(yōu)選地，所述光源還包括用于生成第二特定波長(zhǎng) 的光線的激光源，以將所述光敏層的局部區(qū)域恢復(fù)到原始(未膨脹)狀態(tài)， 從而"擦除，，其上表示的數(shù)據(jù)。
在示例性實(shí)施例中，將所述組成圖案的光源連接到交互式數(shù)字設(shè)備(例 如，計(jì)算機(jī)工作站)，以形成用于向用戶呈現(xiàn)輸出的輸出設(shè)備，這與傳統(tǒng)
顯示器的輸出類似。所述工作站將為傳統(tǒng)顯示器設(shè)計(jì)的顯示輸出轉(zhuǎn)換為適 于輸出到所述輔助閱讀設(shè)備的格式，例如將文本轉(zhuǎn)換為盲文。視障用戶通 過(guò)觸摸在所述層狀部件上生成的觸覺(jué)圖案來(lái)閱讀交互式數(shù)字設(shè)備的輸出數(shù) 據(jù)。
希望隨著光敏材料特性的改善，尤其是其響應(yīng)時(shí)間和光敏感性的改善， 進(jìn)一步的應(yīng)用將變得切實(shí)可行。具體地說(shuō)，在預(yù)言性實(shí)施例中，具有光敏 材料的層狀部件足夠敏感，以便對(duì)計(jì)算機(jī)工作站的傳統(tǒng)顯示設(shè)備(如陰極 射線管或發(fā)光二極管顯示器)所發(fā)射的光線做出響應(yīng)，并且安裝在傳統(tǒng)顯 示設(shè)備上以提供傳統(tǒng)顯示器上所顯示數(shù)據(jù)的觸覺(jué)表示。
因此，此處所述的輔助設(shè)備在改進(jìn)的程度上為視障用戶提供了與傳統(tǒng) 數(shù)字設(shè)備交互以及從該設(shè)備接收信息的能力，這通過(guò)使用純##統(tǒng)的方式 是無(wú)法輕易或?qū)嶋H實(shí)現(xiàn)的。
參考附圖可以最佳地理解關(guān)于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作的詳細(xì)信息，其中
相同的標(biāo)號(hào)指相同的部件，這些附圖是
設(shè)備的數(shù)字設(shè)備-具體地說(shuō)單用戶計(jì)算機(jī)系統(tǒng)-的主要組件的方塊圖2是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的用于將數(shù)據(jù)輸出到輔助閱讀設(shè)備的計(jì)算機(jī)系
統(tǒng)的各種軟件組件的概念表示；
圖3是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的輔助閱讀設(shè)備的簡(jiǎn)化正面透視圖4是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的示出特定結(jié)構(gòu)特征的輔助閱讀設(shè)備的簡(jiǎn)化截
面圖；以及
圖5是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的將應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)顯示圖像轉(zhuǎn)換為觸覺(jué)輔助 閱讀設(shè)備的輸出的過(guò)程的高級(jí)示意圖。
具體實(shí)施方式
概述
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，用于視障用戶的輔助設(shè)備適于諸如計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)之類的數(shù)字設(shè)備的輸出組成圖案的光源，并對(duì)所述光源發(fā)射的光線做 出響應(yīng)以更改閱讀表面的形狀，以便提供光源所輸出的特定信息的觸覺(jué)表 示。
理想地，此類輔助設(shè)備的光敏感性將足以對(duì)諸如陰極射線管顯示器之 類的傳統(tǒng)數(shù)字顯示輸出設(shè)備的光線做出響應(yīng)，并且響應(yīng)的迅速程度應(yīng)足以 在幾分之一秒內(nèi)更改其形狀，從而使用戶無(wú)法察覺(jué)延遲。此類設(shè)備可以實(shí) 時(shí)地將傳統(tǒng)顯示器上顯示的所有信息轉(zhuǎn)換為觸覺(jué)形式。它可用于向用戶呈 現(xiàn)圖形和/或文本(以盲文或其他編碼的形式)。它甚至可以是與顯示器本 身分離的便攜式設(shè)備，可以由用戶根據(jù)需要連接到不同的顯示器上。
已知有多種材料展示了光敏特性，所述材料籍此通過(guò)改變其形狀來(lái)對(duì) 入射光線做出響應(yīng)。但是在目前，可用材料的光敏特性限制了此類材料的 實(shí)際應(yīng)用。具體地說(shuō)，傳統(tǒng)光敏材料或者響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較慢，或者對(duì)入射 光線具有特殊要求(波長(zhǎng)、照度)，這使得它很難或不可能實(shí)現(xiàn)上述的理 想目標(biāo)。但是即使使用當(dāng)前可用的光敏材料，仍可以構(gòu)建具有在此進(jìn)一步 描述的類型的本發(fā)明的特定簡(jiǎn)化實(shí)施例。
希望隨著對(duì)光敏材料做出進(jìn)一步改進(jìn)以提高光敏感性，縮短響應(yīng)時(shí)間，
以l或者改進(jìn)其他特性，本發(fā)明的其他和改進(jìn)的實(shí)施例將變得切實(shí)可行。 詳細(xì)i兌明
參考附圖，其中相同的數(shù)字在附圖中表示相同的部件，圖i是示出了 單用戶計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，也稱為桌面計(jì)算機(jī)或工作站)的主要組件的方塊圖。
系統(tǒng)IOO包括CPU101、主存儲(chǔ)器102、各種設(shè)備適配器和接口 111-116, 以及通信總線105。 CPU IOI是通用可編程處理器，執(zhí)行存儲(chǔ)器102中存 儲(chǔ)的指令；雖然圖1中示出了單個(gè)CPU,但是應(yīng)該理解，可以使用具有多 個(gè)CPU的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其他數(shù)字設(shè)備。存儲(chǔ)器是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的隨 機(jī)存取半導(dǎo)體存儲(chǔ)器；存儲(chǔ)器在概念上示為單片電路實(shí)體，但是可以理解， 存儲(chǔ)器通常排列為高速緩存和其他存儲(chǔ)設(shè)備的層次結(jié)構(gòu)。通信總線105支 持在不同設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)、命令和其他信息；雖然以簡(jiǎn)化的形式示為單個(gè) 總線，但是所述總線可以被構(gòu)造為多個(gè)總線，并且可以按照層次結(jié)構(gòu)的形 式排列。
閱讀器適配器111支持輸出到輔助閱讀設(shè)備120，后者將在此更全面 的描述。在示例性實(shí)施例中，輔助閱讀設(shè)備120旨在提供與可視顯示單元 等效的功能，從而為視障用戶提^H更利。閱讀器適配器111是在總線105 與輔助閱讀設(shè)備120之間形成接口的適配器/驅(qū)動(dòng)器，并由此包含所需的接 口硬件、緩沖器等，以便接收、緩沖輸出并將輸出驅(qū)動(dòng)到輔助閱讀設(shè)備。 優(yōu)選地，輔助閱讀設(shè)備120使用與諸如陰極射線管顯示器之類的可視顯示 單元的硬件接口等效的硬件接口。在此情況下，閱讀器適配器lll可以是 通常用于驅(qū)動(dòng)各種可視顯示單元中的任意單元的傳統(tǒng)顯示適配器。閱讀器 適配器111可以備選地是專門設(shè)計(jì)為與輔助閱讀設(shè)備120進(jìn)行接口的適配 器/驅(qū)動(dòng)器。
觸摸屏適配器112支持觸:^輸入設(shè)備121。觸摸屏輸入設(shè)備121優(yōu) 選地是感知用戶手指的接觸(形式為在輔助閱讀設(shè)備120的表面上的壓力)
并確定在閱讀表面平面上的觸摸位置的輸入設(shè)備。各種此類觸摸屏技術(shù)已 知可與計(jì)算機(jī)的傳統(tǒng)可視顯示器和類似設(shè)備一起使用，并且其中某些技術(shù)
適于與閱讀器120—起使用。例如，在優(yōu)選實(shí)施例中，觸摸屏輸入設(shè)備包 括一組位于閱讀器120的各角的壓力傳感器，將比較各壓力傳感器的輸出 以計(jì)算所施加的壓力(觸摸)的X和Y坐標(biāo)位置。但是，可以備選地使用 其他形式的觸摸屏技術(shù)。此外，雖然觸摸屏由于其能夠自然地與視障用戶 對(duì)閱讀表面的感知進(jìn)行交互而成為優(yōu)選的指點(diǎn)輸入設(shè)備，但是可以備選地 使用其他形式的指點(diǎn)設(shè)備，或根本不使用任何指點(diǎn)設(shè)備。
鍵盤適配器113支持鍵盤122以接收來(lái)自用戶的文本輸入和其他輸入。 揚(yáng)聲器適配器114支持音頻揚(yáng)聲器123以便以聲音形式為用戶提供選擇性 的輸出。存儲(chǔ)器適配器115支持一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)存^i殳備124，后者通常 為旋轉(zhuǎn)磁盤驅(qū)動(dòng)器，盡管可以使用其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。打印機(jī)適配器116 支持打印機(jī)125，打印機(jī)125可以包括盲文打印設(shè)備。網(wǎng)皿口 117提供 與諸如局域網(wǎng)或因特網(wǎng)之類的外部網(wǎng)絡(luò)的物理接口。網(wǎng)皿口還可以或備 選地提供與更大的"主機(jī)"計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連接，針對(duì)所述"主機(jī)"計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)，系統(tǒng)100用作終端以存取其上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和應(yīng)用。
圖1中將系統(tǒng)100示為屬于"個(gè)人計(jì)算機(jī)，，或"工作站"類型的單用 戶桌面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。圖1中的表示旨在作為簡(jiǎn)化的示例性表示，可以理解 除了上面提及的內(nèi)容之外，可以對(duì)系統(tǒng)配置做出許多改變。此外，根據(jù)本 發(fā)明向輔助閱讀設(shè)備產(chǎn)生輸出的數(shù)字設(shè)備無(wú)需是單用戶個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 并且可以是更大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、筆記本或膝上型計(jì)算機(jī)，或各種專用數(shù)字 設(shè)備中的任意一種，例如便攜式數(shù)字助理(PDA)、蜂窩電話、游戲站、 多媒體呈現(xiàn)提供、便攜式無(wú)線Web訪問(wèn)設(shè)備等。
圖2是駐留在存儲(chǔ)器102內(nèi)的系統(tǒng)100的各種軟件組件的概念表示。 操作系統(tǒng)內(nèi)核201是可執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序，它提供各種低級(jí)軟件功能，如本 領(lǐng)域中公知的主存儲(chǔ)器分配，存儲(chǔ)器頁(yè)管理，任務(wù)分配，多任務(wù)狀態(tài)數(shù)據(jù) 管理等。具體地說(shuō)，OS內(nèi)核201包括用于各種I/O設(shè)備適配器111-117的 驅(qū)動(dòng)器，其中包括與閱讀器適配器111通信以支持閱讀器120的閱讀器驅(qū)
動(dòng)器202。
系統(tǒng)100可以包括一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序，所述應(yīng)用程序以專門朝Li殳置 為適合輸出到閱讀器120的格式生成輸出，以供視障用戶使用。圖2示出 了兩個(gè)此類用于視障用戶的應(yīng)用203、 204。此類應(yīng)用可以是大量傳統(tǒng)計(jì)算 機(jī)應(yīng)用中的任何一種應(yīng)用，例如公知的字處理、財(cái)務(wù)管理、日歷計(jì)算、數(shù) 據(jù)庫(kù)管理、軟件開(kāi)發(fā)以及數(shù)千種其他應(yīng)用中的任意一種應(yīng)用。通常，用于 視障用戶的應(yīng)用與用于無(wú)視障用戶的傳統(tǒng)應(yīng)用的工作方式相同，除了可視 顯示屏上正常顯示的輸出的格式專門設(shè)計(jì)為由視障用戶使用以外。具體地 說(shuō)，針對(duì)閱讀器120設(shè)置輸出格式。
在示例性實(shí)施例中， 一種此類用于視障用戶的特殊應(yīng)用程序是;f見(jiàn)障 Web瀏覽器204。如/>知的，傳統(tǒng)的Web瀏覽器應(yīng)用充當(dāng)訪問(wèn)遠(yuǎn)程位置的 各種服務(wù)器應(yīng)用(Web服務(wù)器)以及通過(guò)因特網(wǎng)與其他客戶端通信的客戶 端。Web瀏覽器客戶端訪問(wèn)Web服務(wù)器以請(qǐng)求網(wǎng)頁(yè)，以可顯示的格式將 網(wǎng)頁(yè)(例如HTML格式的頁(yè)面)呈現(xiàn)給用戶，根據(jù)需要向服務(wù)器提供用戶 輸入，維護(hù)"收藏，，URL列表，以及執(zhí)行各種其他輔助功能以方便地瀏覽 Web。以可顯示的形式向用戶呈現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)是傳統(tǒng)Web瀏覽器的重要組成部 分。
示例性實(shí)施例的V-I瀏覽器204是傳統(tǒng)的瀏覽器，其中顯示屏輸出(具 體地說(shuō)，通過(guò)因特網(wǎng)接收的HTML或其他格式的網(wǎng)頁(yè)的呈現(xiàn)和格式設(shè)置) 被適當(dāng)?shù)匦薷囊员爿敵龅介喿x器120。具體地說(shuō)，諸如HTML文本或類似 文本之類的文本在可能的情況下被轉(zhuǎn)換為盲文表示，即一系列圓點(diǎn)。圖形、 照片等或者以簡(jiǎn)化的形式呈現(xiàn)，或者全部刪除。將在此才艮據(jù)圖5更詳細(xì)地 說(shuō)明用于轉(zhuǎn)換網(wǎng)頁(yè)以Y更輸出到閱讀器120的V-I瀏覽器過(guò)程。
系統(tǒng)100還可以包括各種傳統(tǒng)應(yīng)用程序205-206(圖2中示出了兩種應(yīng) 用)中的任意一種。傳統(tǒng)應(yīng)用205、 206是未經(jīng)修改的應(yīng)用，它們生成格式 適合傳統(tǒng)可視顯示屏的輸出。系統(tǒng)包括閱讀器格式設(shè)置器207,用于將傳 統(tǒng)應(yīng)用所生成的屏幕輸出的格式設(shè)置為適合閱讀器20的格式。閱讀器格式 設(shè)置器207是一種程序或功能，它針對(duì)閱讀器設(shè)置屏幕輸出格式的方式與 V-I瀏覽器204設(shè)置輸出格式的方式基;^目同。即，縮小屏幕大小H象素 數(shù))以與閱讀器120的分辨率一致，在可能的情況下將文本轉(zhuǎn)換為盲文表 示，以及刪除或簡(jiǎn)化圖形。雖然閱讀器格式設(shè)置器207在圖2中示為單獨(dú) 的實(shí)體，但是它可以作為操作系統(tǒng)的一部分。
通常可以理解，如果專門修改應(yīng)用以便輸出到閱讀器120,則可以獲 得更佳的輸出格式。例如在某些情況下可以改變文本以適合適當(dāng)?shù)目臻g； 如果已知在閱讀器120上很難理解特定的圖像，則可以省略所述圖像或由 其他元素來(lái)替代等。但是還必須認(rèn)識(shí)到，由于轉(zhuǎn)換應(yīng)用的成本，許多傳統(tǒng) 應(yīng)用可能無(wú)法以專門針對(duì)閱讀器120設(shè)計(jì)的形式提供，并且對(duì)于此類應(yīng)用， 需要由閱讀器格式設(shè)置器207自動(dòng)執(zhí)行某些形式的格式設(shè)置。在優(yōu)選實(shí)施 例中，用戶將選定應(yīng)用的顯示屏輸出配置為由閱讀器格式設(shè)置器207進(jìn)行 過(guò)濾。當(dāng)OS內(nèi)核201接收到來(lái)自此類應(yīng)用的顯示輸出時(shí)，它將調(diào)用閱讀 器格式設(shè)置器207以代替操作系統(tǒng)的某些傳統(tǒng)顯示輸出功能來(lái)設(shè)置顯示輸 出的格式。
雖然在圖2中示出了特定數(shù)量的應(yīng)用和其他軟件實(shí)體來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，但 是應(yīng)理解，此類實(shí)體的數(shù)量可以改變并且通常將更多，并且其他和額外的 未表示的實(shí)體通常將存在于完整功能的系統(tǒng)中。雖然圖2中的軟件組件在 概念上示為駐留在存儲(chǔ)器12內(nèi)，但是將理解，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器的大小 通常不足以同時(shí)包含所有程序和數(shù)據(jù)，并且信息通常存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存^^殳備 124中，后者包括一個(gè)或多個(gè)諸如旋轉(zhuǎn)磁盤驅(qū)動(dòng)器之類的海量存儲(chǔ)設(shè)備， 并且操作系統(tǒng)根據(jù)需要將所述信息分頁(yè)到存儲(chǔ)器中。
圖3和圖4是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的輔助閱讀設(shè)備120的簡(jiǎn)化表示。圖3 是設(shè)備的正面透視圖，示出了設(shè)備的閱讀表面上的光敏位置的矩陣。閨4 是設(shè)備的截面圖，示出了閱讀表面的結(jié)構(gòu)和激勵(lì)位于閱讀表面背后的各組 件的激光器。
輔助閱讀設(shè)備包括機(jī)殼301,機(jī)殼301具有基本平坦的矩形閱讀表面 302，閱讀表面302優(yōu)選地與垂線形成傾斜角度以便易于使用。在閱讀表面 上定義了光敏位置303的矩陣(在圖3的插圖中示出)。所述矩陣在圖3
中示為十字線標(biāo)記的陣列；但是應(yīng)理解，所述矩陣僅是激光可以在該處激 勵(lì)光敏材料的位置的定義，不必一定包括閱讀表面或分離結(jié)構(gòu)組件上的可 視標(biāo)記。所述矩陣可以是圖3中示出的矩形，也可以是錯(cuò)列的或三角形(即， 相鄰位置定義了等邊三角形的頂點(diǎn))，或某種其他配置。光敏位置303與 傳統(tǒng)可視顯示器的像素類似，盡管希望優(yōu)選實(shí)施例的閱讀表面的分辨率低 于傳統(tǒng)可視顯示器(即，光敏位置的數(shù)目小于傳統(tǒng)顯示器中的像素?cái)?shù))。
閱讀表面優(yōu)選地構(gòu)建為具有多個(gè)層的夾層結(jié)構(gòu)，每個(gè)層都具有一致的 組成。優(yōu)選為玻璃的透明底層401為閱讀表面提供結(jié)構(gòu)支撐。光敏層402 布置在玻璃之上。由于光敏材料通常是透明的，因此為了安全和其他原因， 使用不透明涂層403覆蓋光敏層并防止在用戶環(huán)境中看到激光器的光線輸 出。不透明層還減少了來(lái)自周圍光線的任何潛在干擾。底層401安裝在壓 力傳感器404處，后者形成觸摸屏輸入裝置121的一部分。
光敏層402可以是任何現(xiàn)在已知或以后開(kāi)發(fā)的材料，所述材料在受到 光線照射時(shí)會(huì)展示適當(dāng)?shù)臋C(jī)械變形，所述光線可以是廣譜光線，也可以是 特定波長(zhǎng)的光線。多數(shù)目前的光敏材料都能對(duì)特定波長(zhǎng)的光線做出響應(yīng)， 因此在優(yōu)選實(shí)施例中使用一個(gè)或多個(gè)激光器進(jìn)行激勵(lì)。但是，將來(lái)開(kāi)發(fā)的 光敏材料可能展示廣譜響應(yīng)。具體地說(shuō)，光敏層402優(yōu)選地為偶氮苯或偶 氮吡咬聚合物，如交聯(lián)偶氮苯液晶聚合物薄膜。
閱讀設(shè)備120包括用于驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)激光器以激勵(lì)光敏層402中選定 位置的激光驅(qū)動(dòng)器單元405。閱讀設(shè)備還包括緩沖器、接口和控制電子設(shè) 備406，用于通過(guò)數(shù)據(jù)電纜407與閱讀器適配器111通信，緩沖表示閱讀 器輸出狀態(tài)的數(shù)據(jù)，以及將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為用于控制激光驅(qū)動(dòng)器單元405的適 當(dāng)信號(hào)。
激光驅(qū)動(dòng)器單元405包括至少一個(gè)所發(fā)射光線(可以是紫外線或紅外 線)的波長(zhǎng)適合激勵(lì)光敏層402的激光器。此光源可以根據(jù)光敏材料的需 要而極化或不極化。激光驅(qū)動(dòng)器單元可以包含單個(gè)驅(qū)動(dòng)激光器，所述激光 器通過(guò)任何適當(dāng)?shù)姆绞矫闇?zhǔn)以掃描閱讀表面302的矩陣位置303，與電子 束掃描傳統(tǒng)陰極射線管表面的方式4M目似。激光驅(qū)動(dòng)器單元可以備選地包
含多個(gè)激光器，例如對(duì)于矩陣位置303的每行都存在一個(gè)激光器(以l更僅 在一個(gè)維度內(nèi)掃描)，甚至可以包含單獨(dú)的激光器來(lái)掃描矩陣位置303的 每個(gè)單獨(dú)位置。
當(dāng)使用一個(gè)激光器通過(guò)掃描激勵(lì)矩陣303的多個(gè)位置時(shí)，掃描速率無(wú) 需與傳統(tǒng)陰極射線管的掃描速率一樣高，但是將與光敏材料的響應(yīng)時(shí)間以 及用戶對(duì)激勵(lì)的感知能力相關(guān)。在此情況下，在激光器激勵(lì)特定位置的掃 描期間，激光器的功率必須大到足以在相對(duì)較短的間隔內(nèi)導(dǎo)致可以被用戶 感知的表面機(jī)械變形。
許多光敏材料將在移除激勵(lì)(光線)之后返回其原始狀態(tài)，但是如果 由不同波長(zhǎng)和/或極化的光線進(jìn)行逆激勵(lì)，將更快地返回原始狀態(tài)。在優(yōu)選 實(shí)施例中，激光驅(qū)動(dòng)器單元405還包含至少一個(gè)激光光源以釋^L由原始激 勵(lì)光源造成的變形，這有效地刪除屏幕上的數(shù)據(jù)，以便能夠?qū)懭胄聰?shù)據(jù)。 在具有激勵(lì)源的情況下，逆激勵(lì)光源可以是單個(gè)源或多個(gè)源。
在運(yùn)行中，接口和緩沖電子設(shè)備406對(duì)從閱讀器適配器lll接收的數(shù) 據(jù)進(jìn)行解碼，以使激光驅(qū)動(dòng)器405通過(guò)在掃描期間有選擇地打開(kāi)和關(guān)閉激 光器(多個(gè))來(lái)激勵(lì)閱讀器表面302的選定位置，或者如果針對(duì)每個(gè)位置 使用單獨(dú)的激光器，則有選擇地打開(kāi)適合的激光器。如果將矩陣303的位 置暴露于激光，則光敏材料會(huì)改變形狀來(lái)做出響應(yīng)，從而導(dǎo)致閱讀表面上 的局部膨脹或變形，這以特征304表示。此變形可以顯示為表面上的突起， 盡管變形的確切形狀將取決于所用的材料和各種構(gòu)造細(xì)節(jié)。所述變形可以 是任何可以通過(guò)觸摸被用戶感知的形狀。用戶觸摸變形并因此能夠從閱讀 器讀取信息。例如，變形可以表示盲文中常見(jiàn)的盲點(diǎn)。變形也可表示各種 類型的圖像。
通常，希望閱讀器120的分辨率低于傳統(tǒng)桌面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)可視 顯示器的分辨率，雖然所述分辨率可以與更小的功能有限的i殳備(如個(gè)人 數(shù)字助理、蜂窩電話或便攜式Web訪問(wèn)設(shè)備)的可視顯示器的分辨率相當(dāng)。 通過(guò)將文本轉(zhuǎn)換為諸如盲文之類的適當(dāng)符號(hào)表示，減少輸出的特征和降低 分辨率，可以轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)輸出顯示圖像以便輸出到閱讀器120，以便其被閱
讀器120的用戶方便地感知。
圖5是將應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)顯示圖像轉(zhuǎn)換為適合于閱讀器120的輸出的 過(guò)程的高級(jí)示意圖，所述輸出將采取閱讀器表面上的可觸摸變形的形式。 也就是說(shuō)，傳統(tǒng)顯示屏的可視光線輸出由圖案的可觸摸變形替代，所述圖 案根據(jù)下面參考圖5的描述進(jìn)行了修改。此類轉(zhuǎn)換過(guò)程可以由閱讀器格式 設(shè)置器207執(zhí)行，或者應(yīng)用可以被^奮改為生成與所述轉(zhuǎn)換過(guò)程生成的輸出 對(duì)應(yīng)的輸出。在后一種情況中，應(yīng)用不一定必須執(zhí)行轉(zhuǎn)換過(guò)程，也就是說(shuō)， 它不必一定生成一種特征，然后將此特征轉(zhuǎn)換為另一種特征。它可以只是 生成第一種情況中的輸出特征。
現(xiàn)在參考圖5，其中定義了簡(jiǎn)化的應(yīng)用窗口的某些特征(步驟501)。 優(yōu)選地，盡可能簡(jiǎn)化應(yīng)用窗口以適應(yīng)閱讀器的較低分辨率。例如，如果可 能，工具欄和類似的特征將被筒化為單個(gè)圖標(biāo)或字母組合，通過(guò)選擇所述 圖標(biāo)或字母組合，可以在彈出窗口或類似組件中將其展開(kāi)。這種簡(jiǎn)化窗口
的屏幕寬度窄于可以滾動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)窗口的寬度。
將窗口中所顯示內(nèi)容的正文轉(zhuǎn)換為適合于閱讀器120,這通過(guò)將其中 的所有文本轉(zhuǎn)換為諸如盲文之類的適當(dāng)符號(hào)表示來(lái)完成(步驟502)。例 如，將每個(gè)文本字符轉(zhuǎn)換為一系列相應(yīng)的以盲文字母表示的圓點(diǎn)。當(dāng)輸出 到閱讀器120時(shí)，激光器(多個(gè))將激勵(lì)閱讀表面上的相應(yīng)位置以導(dǎo)致盲 文圓點(diǎn)圖案中的局部變形(突起)。
如果必須轉(zhuǎn)換窗口的正文中的圖像(步驟503的"是"分支)，則選 擇要轉(zhuǎn)換的圖形(步驟504)。然后判定選定的圖像是否具有適合轉(zhuǎn)換的 分辨率(步驟505)。具體地說(shuō)，如果所述圖形是諸如照片之類的分辨率 相對(duì)較高的圖像，則m^生成有用的圖像，這時(shí)執(zhí)行步驟505中的"否" 分支。在此情況下，所述圖形由諸如圖標(biāo)或非常簡(jiǎn)短的文本之類的一個(gè)或 多個(gè)符號(hào)代替，以指示所述圖形已被刪除(步驟506)。如果所述圖形的 分辨率足夠低(例如，條形圖)，則可以通過(guò)將所述圖形的分辨率調(diào)整為 適合輸出到閱讀器120來(lái)將其轉(zhuǎn)換為適合輸出到閱讀器(步驟507)。當(dāng) 轉(zhuǎn)換了所有圖形之后，將執(zhí)行步驟503的"否"分支，并且過(guò)程結(jié)束。
其他變型和實(shí)施例
通常，被執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的例程，無(wú)論作為操作系 統(tǒng)的一部分還是作為特定應(yīng)用、程序、對(duì)象、模塊、或指令序列實(shí)現(xiàn)，在 此都稱為"計(jì)算機(jī)程序，，。所述計(jì)算機(jī)程序通常包括指令，當(dāng)與本發(fā)明一 致的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)的 一個(gè)或多個(gè)處理器讀取和執(zhí)行所述指 令時(shí)，將導(dǎo)致這些設(shè)備或系統(tǒng)執(zhí)行在執(zhí)行步驟或生成體現(xiàn)本發(fā)明各方面的 元素時(shí)必須執(zhí)行的步驟。此外，雖然已經(jīng)并在此后將在完整功能計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)的上下文中說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明的各種實(shí)施例能夠作為程序產(chǎn)品被 以各種形式來(lái)發(fā)布，并且本發(fā)明均可等同地適用而與實(shí)際用于執(zhí)行所^ 布的信號(hào)承載介質(zhì)的特定類型無(wú)關(guān)。信號(hào)承載介質(zhì)的實(shí)例包括但不限于易
失性和非易失性存儲(chǔ)設(shè)備、軟盤、硬盤驅(qū)動(dòng)器、CD-ROM、 DVD、磁帶等。 此外，本發(fā)明適用于任何形式的信號(hào)承載介質(zhì)，與是否通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)(包 括無(wú)線網(wǎng)絡(luò))在各種形式的信號(hào)承栽介質(zhì)之間交換數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)。圖1中將信 號(hào)承載介質(zhì)的實(shí)例示為存儲(chǔ)器102和存儲(chǔ)設(shè)備124。
在優(yōu)選實(shí)施例中，輔助閱讀設(shè)備是具有其自己的光源(多個(gè))和控制 電子設(shè)備的自包含設(shè)備，其按照與傳統(tǒng)可視顯示屏的數(shù)據(jù)接收方式類似的 方式通過(guò)接口接收數(shù)據(jù)，然后在相對(duì)平坦的閱讀表面上以觸覺(jué)表示的形式 向用戶呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。但是可以理解，在各種實(shí)施例中，閱讀設(shè)備可以作為單 獨(dú)的組件部分銷售，具體地說(shuō)，對(duì)入射光線做出響應(yīng)以形成觸覺(jué)形狀的閱 讀表面可以與光源分離。作為進(jìn)一步的說(shuō)明，對(duì)光敏材料的未來(lái)改進(jìn)和/ 或?qū)︼@示屏技術(shù)的更改將使得設(shè)計(jì)獨(dú)立的閱讀表面成為可能，所述閱讀表 面旨在附加到諸如陰極射線管之類的顯示屏的正面，并由陰極射線管的光 源來(lái)激勵(lì)。此類應(yīng)用將使得使用諸如顯示屏和顯示屏驅(qū)動(dòng)器之類的多種傳 統(tǒng)組件成為可能，以代替用于激勵(lì)光敏表面的特殊激光器，這可以降低采 用輔助閱讀設(shè)備的系統(tǒng)的成本。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所述輔助閱讀設(shè)備是用于通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)輸 出設(shè)備。將認(rèn)識(shí)到的是，所述輔助閱讀設(shè)備可以備選地用作多種其他類型 數(shù)字設(shè)備的輸出設(shè)備。此外，對(duì)光敏材料的未來(lái)改進(jìn)可能支持更廣泛的應(yīng)
用而無(wú)需使用特殊的光源。例如，視障用戶可以使用便攜式輔助閱讀設(shè)備 來(lái)讀取光信號(hào)以及類似的信號(hào)。
盡管連同特定備選實(shí)施例 一起披露了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是本領(lǐng) 域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出形式和細(xì)節(jié)上 的其他改變。
權(quán)利要求
1.一種用于視障用戶的輔助閱讀裝置，所述裝置包括基本平坦的薄部件，所述薄部件包含光敏材料且具有閱讀表面，響應(yīng)于來(lái)自組成圖案的光源的光線，所述光敏材料在所述閱讀表面上的選定位置處形成能夠被用戶感知的觸覺(jué)形狀，所述觸覺(jué)形狀代表數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù)輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的輔助閱讀裝置，其中所述基本平坦的薄部件包括 提供結(jié)構(gòu)支撐的剛性透明底層，以及布置在所述剛性透明底層上的光敏聚 合材料層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的輔助閱讀裝置，其中所述基本平坦的薄部件還包 括在所述光敏聚合材料層之上的不透明層，所述不透明層阻擋來(lái)自所述組 成圖案的光源的光線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的輔助閱讀裝置，還包括 支撐所述基本平坦的薄部件并包含所述組成圖案的光源的機(jī)殼。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的輔助閱讀裝置，其中所述組成圖案的光源包括 第一光源，所述第一光源發(fā)射第一波長(zhǎng)的光線以激勵(lì)所述光敏材料的選定位置以便在該處生成觸覺(jué)形狀；以及第二光源，所述第二光源發(fā)射與所述第一波長(zhǎng)不同的第二波長(zhǎng)的光線， 以便使所述光敏材料的所述選定位置恢復(fù)基本平坦的形狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的輔助閱讀裝置，還包括安裝到所述機(jī)殼的觸摸屏數(shù)據(jù)輸入裝置，所述觸摸屏感知施加到所述 閱讀表面的特定位置的壓力。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的輔助閱讀裝置，其中所述輔助閱讀裝置是用于輸 出來(lái)自通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)輸出裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的輔助閱讀裝置，其中所述光敏材料是包含偶氮苯 或偶氮吡咬中的至少一個(gè)的光敏聚合物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的輔助閱讀裝置，其中所述光敏聚合物包括交聯(lián)的 偶氮苯液晶聚合物。
10. —種數(shù)據(jù)輸出裝置，所述裝置包括光源，所述光源用于選擇性地照射在閱讀表面后的位置矩陣中的位置 以表示輸出數(shù)據(jù)；以及被所述光源照射的光敏材料，響應(yīng)于所述光源照射每個(gè)相應(yīng)的選定位 置，所述光敏材料在所述閱讀表面的選定位置處形成變形，所述變形可由 用戶通過(guò)觸覺(jué)感知。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的數(shù)據(jù)輸出裝置，其中所述光敏材料是包含偶 氮苯或偶氮吡啶中的至少一個(gè)的光敏聚合物。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的數(shù)據(jù)輸出裝置，其中所述光敏聚合物包括交 聯(lián)的偶氮苯液晶聚合物。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10的數(shù)據(jù)輸出裝置，其中所述光源包括至少一個(gè) 激光器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的數(shù)據(jù)輸出裝置，其中所述光源包括至少一個(gè) 選擇性地瞄準(zhǔn)以照射所述位置矩陣中的選定位置的激光器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的數(shù)據(jù)輸出裝置，其中所述光源包括多個(gè)激光 器，每個(gè)激光器用于照射所述位置矩陣中的所述位置的相應(yīng)分離子集。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10的數(shù)據(jù)輸出裝置，還包括在所述光敏聚合材料 之上的不透明層，所述不透明層阻擋來(lái)自所述光源的光線。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10的數(shù)據(jù)輸出裝置，其中所述數(shù)據(jù)輸出裝置呈現(xiàn) 來(lái)自通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的輸出數(shù)據(jù)，并且還包括用于感知施加到所述閱讀表 面的選定位置的壓力的觸^^輸入設(shè)備。
18. —種用于設(shè)置數(shù)據(jù)格式的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于接收顯示輸出數(shù)據(jù)以便輸出到可視顯示設(shè)備的裝置，所述顯示輸 出數(shù)據(jù)具有多個(gè)文本字符；用于將所述顯示輸出數(shù)據(jù)內(nèi)的多個(gè)文本字符中 的每個(gè)文本字符轉(zhuǎn)換為相應(yīng)圖案以供用戶進(jìn)行觸覺(jué)識(shí)別的裝置；以及用于設(shè)置結(jié)果數(shù)據(jù)的格式以便輸出到觸覺(jué)閱讀裝置的裝置，所述觸覺(jué)閱讀裝置 具有在基本平坦的閱讀表面上的選擇性變形位置的矩陣，每個(gè)所述選擇性 變形位置可在變形時(shí)由用戶通過(guò)觸覺(jué)感知。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的設(shè)備，其中每個(gè)所W目應(yīng)的用于觸覺(jué)識(shí)別的 圖案是以盲文編碼的圓點(diǎn)的排列。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18的設(shè)備，其中所述顯示輸出數(shù)據(jù)還包括至少一 個(gè)圖像，所述設(shè)備還包括用于將所述至少一個(gè)圖像轉(zhuǎn)換為適合輸出到所述 觸覺(jué)閱讀裝置的格式的裝置。
全文摘要
一種用于視障用戶的輔助閱讀裝置，所述裝置包括包含光敏材料的層狀部件。所述層狀部件響應(yīng)來(lái)自組成圖案的光源的代表數(shù)據(jù)的光線圖案以在其表面形成觸覺(jué)形狀。視障用戶通過(guò)觸摸所述觸覺(jué)形狀來(lái)獲取信息。優(yōu)選地，所述光敏材料是一層交聯(lián)的偶氮苯液晶聚合物。所述輔助閱讀裝置優(yōu)選地是計(jì)算機(jī)的輸出設(shè)備。
文檔編號(hào)G09B21/00GK101183498SQ200710185199
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月15日
發(fā)明者C·A·彼得森 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司