專利名稱：用于生成到電子設(shè)備的命令信號(hào)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于輸入字符的設(shè)備和方法，以及涉及向電子設(shè)備，諸如例如計(jì)算機(jī)和移動(dòng)電話提供命令信號(hào)。
背景技術(shù)：
移動(dòng)電子裝置，特別是手持設(shè)備，諸如例如移動(dòng)電話和PDAs(個(gè)人數(shù)字助理)已經(jīng)開(kāi)發(fā)成日益漸小的單元。同時(shí)，這些設(shè)備的功能變得更復(fù)雜并且要求更大輸入信息，以致對(duì)功能鍵盤的需要現(xiàn)在是限制尺寸的因素。
為改進(jìn)信息輸入，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了鍵盤的多個(gè)替代品。例子包括記錄手指運(yùn)動(dòng)以及使用光學(xué)傳感器、壓力傳感器或手腕中的腱的超聲波成像的設(shè)備和方法。其他方法通過(guò)測(cè)量相對(duì)于在平面上凸出的鍵盤平面的手指的角度和距離，記錄手指的運(yùn)動(dòng)。還已經(jīng)開(kāi)發(fā)了語(yǔ)音分析、在壓敏表面上書(shū)寫(xiě)或使用特殊筆來(lái)數(shù)字化筆跡作為傳統(tǒng)鍵盤的替代品。所有這些各個(gè)方法均有缺點(diǎn)以及所使用的裝置要么昂貴，要么對(duì)用戶不太友好。
因此，存在用于輸入字符以及向上述示例的設(shè)備類型發(fā)出命令信號(hào)的改進(jìn)的設(shè)備和方法的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)用于輸入字符的改進(jìn)和用戶更友好的技術(shù)，以及涉及向電子設(shè)備，諸如桌上型計(jì)算機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、手持計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話和其他家用電器發(fā)出命令信號(hào)。
該目的通過(guò)提供用于命令電子設(shè)備在運(yùn)動(dòng)期間檢測(cè)在組織(tissue)中生成的信號(hào)的工具來(lái)實(shí)現(xiàn)。該工具包括至少一個(gè)傳感器，用來(lái)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)配件，靠近用戶的至少一個(gè)手足。用與至少一個(gè)信號(hào)濾波設(shè)備通信的方式來(lái)安置傳感器，反過(guò)來(lái)，安置信號(hào)濾波設(shè)備用于與電子設(shè)備通信。
通過(guò)使用本發(fā)明，輸入字符以及將其它類型的命令信號(hào)提供到電子設(shè)備與用戶的平常姿勢(shì)以及手的姿勢(shì)無(wú)關(guān)，這導(dǎo)致人機(jī)工程學(xué)的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明不需要在電子設(shè)備前面來(lái)打字的平面，但當(dāng)將該設(shè)備應(yīng)用于手腕和/或前臂或兩者上時(shí)，給用戶提供來(lái)回移動(dòng)的自由。此外，設(shè)備的不喧賓壓主允許用戶將手用于其他任務(wù)，即使當(dāng)打字或提供其他命令信號(hào)時(shí)。
用于其用途的設(shè)備和方法能構(gòu)造成適合于單個(gè)用戶需要，特別地，為具有整形外科損傷或其他類型殘疾的人提供解決方案。
短語(yǔ)“電子設(shè)備”，如在本文獻(xiàn)中所使用的，具有上述例示的各種可能類型的電子設(shè)備的特征，其中要求用戶輸入字符和其他命令信號(hào)。字符和其他命令信號(hào)是指表示單個(gè)或組合手指運(yùn)動(dòng)的所有可能信號(hào)以及表示字母、其他字符、它們的組合的所有其他信號(hào)，或其他類型的命令信號(hào)。字符和命令信號(hào)的例子是從連接到電子設(shè)備上或集成在電子設(shè)備中的鍵盤或小鍵盤發(fā)送的字符和命令信號(hào)。這些命令信號(hào)能是例如“a”、“2”和“返回”，而且能是表示其他類型的輸入設(shè)備，諸如鼠標(biāo)指針、用于電視機(jī)的遙控器的信號(hào)，或用于便攜式音樂(lè)播放器的命令，諸如“播放”、“快進(jìn)”，或用于由移動(dòng)電話進(jìn)行呼叫的命令。
基于當(dāng)移動(dòng)手指時(shí)產(chǎn)生的聲信號(hào)和先前記錄的振幅和/或頻率圖形(下面稱為信號(hào)特征)的相關(guān)性，檢測(cè)和識(shí)別用手指運(yùn)動(dòng)表示的字符或命令信號(hào)的輸入。檢測(cè)聲信號(hào)，通過(guò)傳感器變換和傳送到配置成與進(jìn)行相關(guān)分析的處理器通信的存儲(chǔ)單元中。為輸入信號(hào)特征并保存到存儲(chǔ)器中，用戶在配置過(guò)程期間，用他的手指產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)。


下面將參考圖1和2，更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的示意圖，其中將該設(shè)備應(yīng)用于前臂/手腕。
圖2表示本發(fā)明的另一實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
該設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，配置成當(dāng)移動(dòng)他的手和手指時(shí)，檢測(cè)從用戶的手或前臂發(fā)出的聲信號(hào)。這些運(yùn)動(dòng)指定將輸入到電子設(shè)備的字符或命令信號(hào)。
手的每個(gè)手指具有貫穿手腕并連接到前臂的肌肉的腱。當(dāng)移動(dòng)手指時(shí)，它們的關(guān)節(jié)處，特別是手的腱發(fā)出聲波。摩擦或輕拍手指還產(chǎn)生從皮膚的觸點(diǎn)發(fā)出的聲音。當(dāng)它們穿過(guò)組織時(shí)，改變和衰減聲波，以及通過(guò)適當(dāng)?shù)胤胖靡粋€(gè)或多個(gè)傳感器，相對(duì)于移動(dòng)哪些手指，以及如何移動(dòng)它們，就能分析這些聲音。最終使用這一信息來(lái)確定將哪些字符或命令信號(hào)輸入到電子設(shè)備中。
為可靠地檢測(cè)來(lái)自例如手指腱的聲音，使用至少一個(gè)傳感器，但為便于分析，最好能使用五個(gè)或更多的傳感器來(lái)明確地確定多于一個(gè)手指的同時(shí)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)使用少于五個(gè)傳感器(一個(gè)手指用一個(gè))時(shí)，更難區(qū)分同時(shí)使用的手指的運(yùn)動(dòng)，但原則上，可以使用從各個(gè)手指運(yùn)動(dòng)到達(dá)傳感器的信號(hào)圖的差異。當(dāng)分析頻率和/或振幅方面的時(shí)間相關(guān)變化時(shí)，基于腱的解剖位置和傳感器的知識(shí)，可以確定正移動(dòng)哪個(gè)具體的手指。通過(guò)使用根據(jù)腱的解剖位置放置的多個(gè)傳感器，還能利用不同傳感器之間的圖形來(lái)便于分析。使用多于五個(gè)傳感器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于不必將具有相同精確度的用于傳感器的配件元件應(yīng)用于前臂/手腕或手背(手的背面部分)。通過(guò)足夠數(shù)量的傳感器，一些傳感器總是處于充分的腱范圍內(nèi)以便提供適當(dāng)?shù)男盘?hào)來(lái)確定手指的運(yùn)動(dòng)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，將聲傳感器連接到或集成在戴在前臂或手腕上的手鐲中。傳感器放置在通過(guò)手腕從它們各個(gè)手指延伸到前臂中的肌肉的腱上的皮膚上。當(dāng)然，代替手鐲，用于傳感器的另外的配件也是可能的。
檢測(cè)聲信號(hào)不必將傳感器必須與皮膚直接接觸，只要將它們安置成從手指的運(yùn)動(dòng)拾取聲音即可。因此，本發(fā)明包括傳感器通過(guò)空氣或其他媒介按距離拾取聲音，或傳感器光學(xué)地記錄離皮膚表面的聲信號(hào)的技術(shù)方案。
通過(guò)繞例如用戶的前臂/手腕放置適當(dāng)多個(gè)聲傳感器中的至少一個(gè)，可以基于來(lái)自他的手指腱的聲信號(hào)，檢測(cè)單個(gè)或組合手指運(yùn)動(dòng)。使用多于五個(gè)傳感器將提供傳感器之間的更寬頻譜的可區(qū)分信號(hào)圖，以及將使手鐲對(duì)精確位置以及不同用戶之間的解剖差異不太靈敏。
能在一個(gè)或多個(gè)手足上使用一個(gè)或多個(gè)手鐲(最好是兩個(gè))，每個(gè)具有設(shè)計(jì)成從手腕/前臂或腿的踝/下面部分拾取聲音的聲傳感器。
聲傳感器能使用壓電材料，但根據(jù)本發(fā)明，能使用寬頻譜的不同聲傳感器技術(shù)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，將聲傳感器放在手的背面部分以便根據(jù)如上所述拾取信號(hào)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，將聲傳感器放在手的關(guān)節(jié)上或以當(dāng)手指移動(dòng)時(shí)，從手指的其他關(guān)節(jié)拾取聲音的方式安置。
圖1示例說(shuō)明包括將放在用戶手腕/前臂上的配件1a和1b的本發(fā)明的實(shí)施例。在這種情況下，將由分段壓電薄膜制成的聲傳感器2a和2b集成在手鐲中并且與皮膚接觸。移動(dòng)手指時(shí)，由傳感器2a和2b將主要來(lái)自手指腱和周圍組織的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。在將它們通過(guò)有線或無(wú)線傳送到包括處理器的信號(hào)處理單元(4)之前，在傳感器單元(3a和3b)中修改和整形這些信號(hào)，這里包括由A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字化，在信號(hào)處理單元中分析它們。處理器單元可以是向其輸入信號(hào)的電子設(shè)備的集成部分，或具有用于通信的裝置的分離單元。通過(guò)例如用于遵守使用約2.4GHz的自由1SM頻率的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線電頻率的小接收機(jī)和發(fā)射機(jī)組件，能實(shí)現(xiàn)通信。同時(shí)對(duì)手鐲，最好應(yīng)當(dāng)使用藍(lán)牙組件來(lái)與處理器單元通信。然后，處理器單元將用于不同字符的分析信號(hào)傳或其他命令信號(hào)送到電子設(shè)備。當(dāng)然，所有或部分通信能使用其他技術(shù)，諸如例如電纜或紅外線路。
由于聲信號(hào)在穿過(guò)手和/或手臂的組織時(shí)被衰減，最接近聲源的傳感器將拾取最強(qiáng)的信號(hào)。在處理器單元4中，相對(duì)于振幅和/或頻率圖，分析來(lái)自傳感器2a和2b的信號(hào)以確定正移動(dòng)哪個(gè)具體的手指，最后確定用戶想產(chǎn)生哪個(gè)字符或命令信號(hào)?；趤?lái)自傳感器的信號(hào)和保存在存儲(chǔ)器單元5中的參考圖上的的信號(hào)的比較進(jìn)行分析，存儲(chǔ)器單元5被設(shè)置成與處理器單元4通信。在配置過(guò)程期間，參考圖最初保存到存儲(chǔ)器單元中，在此期間，將手指的運(yùn)動(dòng)鏈接到各個(gè)信號(hào)特征上。
能由標(biāo)準(zhǔn)鍵盤圖，例如QWERTY(在前六個(gè)腱后命名的)，或由每個(gè)表示字符或其他命令信號(hào)的單個(gè)或組合手指運(yùn)動(dòng)，確定用不同的手指運(yùn)動(dòng)表示的字母和字符。
在電子設(shè)備中或處理器4中，完成單個(gè)或組合手指運(yùn)動(dòng)的含義分析，在任何一種情況下，僅將正移動(dòng)的那個(gè)手指的信息發(fā)送給它?；阪I盤圖(QWERTY或其他)的分析擊鍵使用每個(gè)手指僅按壓有限多個(gè)腱的事實(shí)。只要一系列手指運(yùn)動(dòng)后跟空格腱(拇指運(yùn)動(dòng))，書(shū)寫(xiě)單詞，以及通過(guò)將相對(duì)于字母和字符的可能組合的信號(hào)與先前保存的語(yǔ)法規(guī)則進(jìn)行匹配(圖形匹配)，就能確定其正確含義。
使用手指運(yùn)動(dòng)的組合，輸入字符的弦打字(chord typing)是另一備選方案或互補(bǔ)輸入技術(shù)。將每個(gè)字符或命令信號(hào)指定為由一個(gè)或多個(gè)手指的運(yùn)動(dòng)的唯一組合。由于字母表是順序的，對(duì)易于記住的弦打字來(lái)說(shuō)，存在多種可能的備選方案。還能想到將某些手指運(yùn)動(dòng)指定為少量象征符號(hào)，它們能被結(jié)合來(lái)形成西方字母表的字母或符號(hào)，或例如中文或日文，或任何其他字母表，例如Cyrillic字母表。
能由一個(gè)或多個(gè)手指的運(yùn)動(dòng)的第一部分來(lái)斷定開(kāi)始輸入字符或命令信號(hào)，以及通過(guò)其返回到初始位置來(lái)標(biāo)記輸入序列的結(jié)束。
本發(fā)明不限于代替擊鍵，也能模擬例如鼠標(biāo)輸入信號(hào)。能使用來(lái)自例如相對(duì)于一只手上的拇指摩擦食指或中指的聲音，以便在例如水平方向中移動(dòng)鼠標(biāo)指針。為在垂直方向移動(dòng)，能摩擦另一只手的相應(yīng)手指。當(dāng)然，也能將該方法概括到更多維數(shù)。模擬鼠標(biāo)運(yùn)動(dòng)能實(shí)現(xiàn)為來(lái)自手指腱的聲音和來(lái)自拇指和其他手指之間的滑動(dòng)接觸點(diǎn)的摩擦的組合，其聲音主要通過(guò)手的骨頭傳到傳感器。用類似的方式，能將左和右鼠標(biāo)單擊定義為例如來(lái)自相對(duì)于拇指，輕拍食指或中指的聲音。
在備選方案或互補(bǔ)實(shí)施例中(未示出)，能設(shè)置最好集成在用于傳感器的配件的其中一個(gè)中的觸摸板或觸摸屏來(lái)與處理器通信。
在備選方案或互補(bǔ)實(shí)施例中，本發(fā)明具有顯示裝置(未示出)。安置這些來(lái)對(duì)輸入字符或其他命令信號(hào)提供反饋，以及作為用于處理器或所連接的電子設(shè)備的輸出單元。顯示設(shè)備能集成在用于傳感器的配件的至少一個(gè)中，或它能是單獨(dú)的單元或能以各種其他適當(dāng)?shù)姆绞桨仓?。特別地，當(dāng)顯示裝置是顯示器或一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)器，以及配件是手鐲時(shí)，將其集成在配件中是最適合的。使用顯示的聲裝置，例如耳機(jī)(最好具有無(wú)線通信裝置)能是最適合的。對(duì)用戶的反饋能是表示不同類型的輸入的簡(jiǎn)單的聲音信號(hào)，或反映字符輸入的合成語(yǔ)音、進(jìn)入電子設(shè)備的這些或其他命令信號(hào)的組合。
在圖2中，描述了本發(fā)明的另一實(shí)施例，包括用于應(yīng)用在用戶前臂/手腕上的配件1a和1b。調(diào)整聲傳感器2a和2b來(lái)基本上接觸皮膚，在這種情況下，壓電傳感器嵌入手鐲中。移動(dòng)手指，主要從相對(duì)于周圍組織移動(dòng)的手指鍵產(chǎn)生聲信號(hào)。聲傳感器，在本實(shí)施例中為5個(gè)，直接放在手腕/前臂的下面(手掌)側(cè)的各個(gè)手指腱上。通過(guò)傳感器2a和2b，將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以及由濾波器單元13a和13b處理，其按預(yù)定的振幅間隔區(qū)分和數(shù)字化信號(hào)。使用例如集成在手鐲中的藍(lán)牙組件，使信號(hào)傳送到電子設(shè)備。在該實(shí)施例中，僅振幅就足以表示正在移動(dòng)哪個(gè)(些)具體手指。在來(lái)自不同傳感器的響應(yīng)之間，或以特殊頻率內(nèi)容的方式，不需要相對(duì)于保存的圖來(lái)匹配信號(hào)。在電子設(shè)備中執(zhí)行手指運(yùn)動(dòng)的含義分析。濾波器設(shè)備13a和13b能集成在電子設(shè)備中，在任何情況下，它從傳感器2a和2b接收未處理的信號(hào)。
本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例，而是根據(jù)本發(fā)明的附屬權(quán)利要求書(shū)可以修改。
權(quán)利要求
1.一種向電子設(shè)備提供命令信號(hào)的設(shè)備，其特征在于，包括至少一個(gè)聲傳感器(2a)，以便通過(guò)一個(gè)或多個(gè)配件(1a)與一個(gè)或多個(gè)手足接觸，用于檢測(cè)當(dāng)用戶手足移動(dòng)時(shí)在用戶手足的組織中生成的信號(hào)，傳感器(2a)配置成與處理器單元(4)通信，以及處理器單元(4)配置成與保存包括頻率和/或振幅的至少一個(gè)信號(hào)特征的存儲(chǔ)器(5)通信，處理器單元(4)配置成根據(jù)與信號(hào)特征的關(guān)聯(lián)，分析由傳感器(2a)檢測(cè)的信號(hào)，在任何一種情況下，實(shí)質(zhì)上正關(guān)聯(lián)導(dǎo)致產(chǎn)生上述命令信號(hào)。
2.一種向電子設(shè)備提供命令信號(hào)的設(shè)備，其特征在于，包括至少一個(gè)聲傳感器(2a)，以便通過(guò)一個(gè)或多個(gè)配件(1a)與一個(gè)或多個(gè)手足接觸，用于檢測(cè)當(dāng)用戶手足移動(dòng)時(shí)在用戶手足的組織中生成的信號(hào)，傳感器(2a)配置成與設(shè)置成與電子設(shè)備通信的至少一個(gè)信號(hào)濾波設(shè)備(13a)通信。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述命令信號(hào)表示單個(gè)或組合的手指運(yùn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述命令信號(hào)表示與通過(guò)電子設(shè)備一起使用的其他類型的輸入設(shè)備發(fā)送的信號(hào)是相同類型的信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器(2a)由壓電材料制成。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器由分段的壓電薄膜制成。
7.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述配件(1a)是手鐲，其配置成能通過(guò)傳感器(2a)檢測(cè)在用戶的手足中產(chǎn)生的聲信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，將檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)是手、手指或腳趾運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器被配置成檢測(cè)從嵌入手足的組織中的腱的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的聲信號(hào)。
10.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器(2a)配置成檢測(cè)由嵌入手足中的肌肉運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的聲信號(hào)。
11.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器(2a)被配置成檢測(cè)在用戶的手的關(guān)節(jié)中產(chǎn)生的聲信號(hào)。
12.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，配置顯示裝置，用于向用戶提供反饋以及作為用于處理器單元(4)或所連接的電子設(shè)備的輸出界面。
全文摘要
本發(fā)明由向電子設(shè)備提供命令信號(hào)的設(shè)備組成，特征在于，包括至少一個(gè)聲傳感器(2a和2b)，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)配件(1a和1b)與用戶的一個(gè)或多個(gè)手足接觸，用于檢測(cè)當(dāng)用戶的手足移動(dòng)時(shí)在用戶的手足的組織中產(chǎn)生的信號(hào)。傳感器(2a和2b)被配置成與設(shè)置成與電子設(shè)備通信的至少一個(gè)信號(hào)濾波設(shè)備(13a和13b)通信。
文檔編號(hào)G06F3/041GK1653409SQ03810474
公開(kāi)日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2003年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月10日
發(fā)明者亨里克·德賴舍留斯, 斯塔芬·德賴舍留斯, 托布喬恩·尼爾森 申請(qǐng)人:亨里克·德賴舍留斯, 斯塔芬·德賴舍留斯, 托布喬恩·尼爾森