專利名稱：三維輸入設備和方法、相應的軟鍵映射方法和虛擬鍵盤的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種三維(3D)輸入設備和方法、相應的軟鍵映射方法、和使用所述映射方法構(gòu)造的虛擬鍵盤，而且更具體地說，涉及一種3D輸入設備和方法、相應的軟鍵映射方法、和一種用于更有效地將數(shù)據(jù)輸入到可佩帶的或可移動的計算環(huán)境中的設備中的虛擬鍵盤。
背景技術(shù)：
近來，戴在手上的用于在可佩帶或可移動的計算環(huán)境中輸入三維信息的信息輸入設備正在被開發(fā)。這種信息輸入設備的例子包括點擊傳感器手套、使用光纖感測手指的運動的手指環(huán)、和充氣手套。這些數(shù)據(jù)輸入設備是基于像圖1中所示的QUERTY(標準的傳統(tǒng)鍵盤)鍵盤的。在QUERTY鍵盤中，該鍵盤是當前標準鍵盤，一位對應于一個按鈕，并且一個字符對應于所述一位。
在所述QUERTY鍵盤中，輸入信息是通過從手指的運動中辨別手的運動來確定的，但這樣存在下述問題。首先，要求手和手指的精確運動。也就是說，需要用戶來學習在鍵盤上的精確的手指位置。這是困難的，因為所述QUERTY鍵盤有許多要顯示的鍵，并且這種采用慣性(inertial)傳感器的輸入設備是對手和手指的運動敏感的。這樣，在使用所述虛擬QUERTY鍵盤中，點擊動作的錯誤率是低的，但是通過手和手指的運動來選擇信息的錯誤率是高的。
第二，一個鍵可能多重(duplicably)映射到每個不同的手指，如圖2A到2C中所示。例如，根據(jù)手位置(hand position)，當鍵是通過3個手指輸入的時，在圖2A的例子中，可能使用右邊手指輸入“h”，在圖2B的例子中，可能使用中間手指輸入“h”，在圖2C的例子中，可能使用左邊手指輸入“h”。這里，由于存在3種用于輸入一個鍵的可能性，因此輸入信息的速度被降低，并且學習鍵盤的難度被增加。同樣，由于可以通過使用不同的手指輸入鍵，而不是使用單一固定的手指，這樣存在問題，即由于功能和鍵組合不是必需的，所以無效率地使用了手指。因此，改進傳統(tǒng)的信息輸入方案是必須的，該方案將單一字符映射到單一鍵，并且具有將要被點擊來輸入信息的相應鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種三維(3D)輸入設備和方法、相應的軟鍵映射方法、和使用所述映射方法構(gòu)造的虛擬鍵盤，通過所述映射方法多個字符被映射到每一個鍵上，并且輸入信息是通過辨別點擊鍵的手指順序來確定的。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于使用虛擬鍵盤來輸入信息的3D輸入設備，該設備包括傳感裝置，包括多個與手指相對應的傳感器，該傳感裝置用于感測點擊所述虛擬鍵盤的按鈕的手指的運動；信號處理單元，用于處理從所述傳感裝置輸出的信號，以便檢測每個傳感器的位置并提取關(guān)于手指運動的信息；手位置和手指次序確定單元，用于從由所述信號處理單元所提取的信息中，來確定被點擊的按鈕和哪個手指被用來點擊該按鈕；鍵信息存儲單元，用于存儲關(guān)于多條映射到各個按鈕的鍵信息和由點擊所述點擊按鈕的手指次序所映射的鍵值的信息；以及鍵確定單元，用于找到與在所述鍵信息存儲單元中的手位置和手指次序確定單元處所確定的信息相對應的鍵值并輸出該鍵值。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于使用虛擬鍵盤來輸入信息的3D輸入方法，該方法包括(a)在手指上安裝多個傳感器，并點擊所述虛擬鍵盤中的一個虛擬按鈕；(b)使用傳感器感測手指點擊的位置和哪個手指被用來點擊；以及(c)從鍵信息存儲單元中讀取與所述感測到的手指位置和哪個手指被用來點擊相對應的鍵值，并輸出所述鍵值。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種軟鍵映射方法，用于將鍵映射到虛擬按鈕上，其中所述虛擬按鈕被包括在虛擬鍵盤內(nèi)和由手指來點擊所述虛擬按鈕，并且手指被安裝了多個傳感器，所述方法包括(a)確定傳感器的數(shù)目；(b)將鍵值分配到預定的情況中，該預定的情況是從根據(jù)傳感器的數(shù)目和是否由所述對應于傳感器的手指執(zhí)行點擊而會發(fā)生的全部情況之中選擇出來的；(c)將所述被分配的鍵值映射到虛擬按鈕上；和(d)執(zhí)行步驟(b)和(c)以便使所有的鍵都被選擇。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種包括多個虛擬按鈕的虛擬鍵盤，其中由手指點擊所述虛擬按鈕，并且手指被安裝了多個傳感器，所述虛擬鍵盤是通過使用一個方法將鍵值映射到所述虛擬按鈕上和根據(jù)預定的狀況來排列所述虛擬按鈕來構(gòu)造的，所述方法包括(a)確定傳感器的數(shù)目；(b)將鍵值分配到預定的情況中，該預定的情況是從根據(jù)傳感器的數(shù)目和是否由所述對應于傳感器的手指執(zhí)行點擊而會發(fā)生的全部情況之中選擇出來的；(c)將所述被分配的鍵值映射到虛擬按鈕上；和(d)執(zhí)行步驟(b)和(c)以便使所有的鍵都被選擇。


本發(fā)明的上述和其它的特征和優(yōu)點將通過參照附圖詳細地描述它的示范性實施例變得更加明顯，其中圖1是傳統(tǒng)QUERTY鍵盤的視圖；圖2A到圖2C顯示了在傳統(tǒng)的虛擬鍵盤中不同手指來選擇同一個鍵的情況；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種3D輸入設備的方框圖；圖4顯示了根據(jù)在使用3個手指時，由每個手指執(zhí)行的點擊和由此分配到單一按鈕的鍵值的情況的例子；圖5顯示了根據(jù)在使用2個手指時，由每個手指執(zhí)行的點擊和由此分配到單一按鈕的鍵值的例子；以及圖6A到6D顯示了當使用多個手指時可以映射的按鈕的各種鍵值的例子。
具體實施例方式
圖3是一種根據(jù)本發(fā)明的三維(3D)輸入設備的方框圖。圖3中的所述3D輸入設備包括傳感裝置30、信號處理單元32、手位置和手指次序確定單元34、鍵信息存儲單元36、和鍵確定單元38。所述3D輸入設備是基于虛擬鍵盤的，并且，在這里，一個按鈕意味著一個軟鍵按鈕。
所述傳感裝置30包括多個傳感器30-1、30-2、和30-3，它們可以被安裝或戴在各個手指上?；蛘撸鰝鞲醒b置30可以以手套的形式構(gòu)成，在其上面?zhèn)鞲衅鞅话才旁谑种傅倪m當?shù)牟糠稚?。所述傳感?0-1、30-2和30-3感測它們各自手指的運動來輸出用于輸入或選擇信息的信號。任何種類的傳感器，例如，輸出數(shù)字信號的傳感器，諸如慣性傳感器，和輸出模擬信號的傳感器，諸如電位器、巨大磁阻(GMR)傳感器、光學傳感器、開/關(guān)轉(zhuǎn)換器、和點擊傳感器，都可以被用作傳感器30-1、30-2、和30-3。
所述信號處理單元32接收并處理以有線或無線的方式從所述傳感器30-1、30-2和30-3中輸出的信號，來識別各個傳感器30-1、30-2和30-3的位置，并提取關(guān)于手指運動的信息。
所述手位置和手指次序確定單元34基于傳感器位置和由信號處理單元32提取的手指運動的信息，來確定手位置和在安裝了傳感器的手指中的哪個手指被用來點擊按鈕。
鍵信息存儲單元36存儲根據(jù)哪個手指被用來點擊所述按鈕所確定的鍵值。
鍵確定單元38通過參考存儲在鍵信息存儲單元36中的鍵值，確定與當前被點擊的按鈕相對應的鍵值，并將所述鍵值輸入到目標設備(未示出)?，F(xiàn)在對存儲在鍵信息存儲單元36中的鍵值進行描述。根據(jù)點擊按鈕的手指的次序，即，按照次序哪一個手指被用來點擊按鈕，來確定鍵值。在使用n個手指的情況中，根據(jù)所述n個手指的次序，存在有(2n-1)種情況，所述手指可以被用來點擊鍵，并且鍵可以被分配到每一種由用戶指定的情況中。
圖4顯示了根據(jù)在使用3個手指時，由每個手指執(zhí)行的點擊和由此分配到單一按鈕的鍵值的情況的的例子。特定地，圖4(a)顯示了在由3個手指中的每一個手指執(zhí)行點擊時的情況，圖4(b)顯示了將3個字符映射到按鈕40的情況，圖4(c)顯示了將5個字符映射到按鈕41的情況，以及圖4(d)顯示了將6個字符映射到鍵42的情況。在圖4(b)中示出的情況中，當按鈕40被僅僅使用第三個手指點擊時，所述鍵值可以被映射為C，當按鈕40被僅僅使用第二個手指點擊時，所述鍵值被映射為B，和當按鈕40被僅僅使用第一個手指點擊時，所述鍵值被映射為D。隨后，所述3個字符可以被映射到所述單一按鈕40上。在圖4(c)中示出的例子中，除了在圖4(b)中示出的情況中的被映射的鍵值之外，兩個或更多的字符可以被通過使用兩個手指基本上同時(substantially simultaneously)點擊按鈕41來進行映射。例如，當通過使用第二和第三個手指基本上同時(substantiallysimultaneously)點擊按鈕41時，被映射為D，和當通過使用第一和第二個手指基本上同時(substantially simultaneously)點擊按鈕41時，被映射為E。在圖4(d)中示出的情況與圖4(c)的情況相同，除了鍵值F進一步被映射到按鈕42上，與在通過使用第一和第三個手指基本上同時(substantially simultaneously)點擊按鈕42時相對應。盡管在圖4中沒有示出，第七字符，G，可以被映射到按鈕42上，與通過使用全部三個手指基本上同時(substantially simultaneously)點擊按鈕42相對應。隨后，所有的7個字符可以被映射到單一按鈕42上。
圖5顯示了根據(jù)在使用2個手指時，由每個手指執(zhí)行的點擊和由此分配到單一按鈕的鍵值的情況的例子。特定地，圖5(a)示出了當由2個手指中的每一個執(zhí)行點擊時的情況，圖5(b)示出了將兩個字符映射到按鈕50的情況，以及圖5(c)示出了將3個字符映射到按鈕51上的情況。在圖5(b)中示出的情況中，當僅僅使用第二個手指來點擊按鈕50時，鍵值是B，而當僅僅使用第一手指來點擊按鈕50時，鍵值是A。隨后，該2個字符可以被映射到單一按鈕50上。在圖5(c)中示出的情況中，除了在圖5(b)示出的情況中映射的鍵值之外，可以通過使用第一和第二手指基本上同時(substantially simultaneously)點擊按鈕51來將C附加地映射到按鈕51上。
圖6A到6D示出了按鈕的各種鍵值的例子，該鍵值當使用多個手指時可以被映射到。圖6A示出了一種情況，其中每三個字符以和所述QWERTY鍵盤上的每三個字符相同的次序被映射到每個按鈕上。圖6B示出了一種情況，其中每三個英文字符以字母表的順序被映射到每個按鈕上。圖6C示出了一種情況，其中韓國元音和輔音，以及其它符號，被映射到九個按鈕上。這里，所述韓國元音和輔音僅僅需要6個按鈕。剩余的3個按鈕可以向如由用戶定義的一樣被映射。圖6D示出了一種情況，其中可以被實現(xiàn)為使用兩手的情況。像在圖6D中示出的一樣，為了便利的緣故，特定字符或頻繁使用的字符可以被雙重映射到多于一個按鈕上。這些鍵映射可以根據(jù)字符、數(shù)字或特定字符的使用的頻率被執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明，多個字符可以通過辨別點擊按鈕的手指的次序被映射到一個按鈕上。這樣，被要求來表示給定數(shù)目的字符的按鈕的數(shù)目可以被減少，使空間的使用更有效，打字速度可以通過增強組合鍵而被增加，并且最小化依賴于傳感器的運動。
在所述按鈕被使用2或3個手指點擊時，作為本發(fā)明的一個實施例，描述了一種用于根據(jù)點擊按鈕的手指的次序來辨別鍵值的方法。根據(jù)被用來點擊按鈕的手指的數(shù)目或按鈕的點擊頻率，映射到每個按鈕上的字符的數(shù)目或字符排列的次序可以被改變。
盡管參照其示范性的實施例已經(jīng)詳細地示出和描述了本發(fā)明，但那些本領域的普通技術(shù)人員應當理解，各種在形式上和細節(jié)上的改變可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)作出，如同所附權(quán)利要求中定義的一樣。
權(quán)利要求
1.一種用于使用虛擬鍵盤來輸入信息的3D輸入設備，包括傳感裝置，包括多個與手指相對應的傳感器，該傳感裝置用于感測點擊所述虛擬鍵盤的按鈕的手指的運動；信號處理單元，用于處理從所述傳感裝置輸出的信號，以便檢測每個傳感器的位置并提取關(guān)于手指運動的信息；手位置和手指次序確定單元，用于從由所述信號處理單元所提取的信息中，來確定被點擊的按鈕和哪個手指被用來點擊該按鈕；鍵信息存儲單元，用于存儲關(guān)于多條映射到各個按鈕的鍵信息和由點擊所述點擊按鈕的手指次序所映射的鍵值的信息；以及鍵確定單元，用于找到與在所述鍵信息存儲單元中的手位置和手指次序確定單元處所確定的信息相對應的鍵值并輸出該鍵值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其中所述鍵信息存儲單元，當鍵值被分配到每一個預定的情況以及將所述被分配的鍵值映射到虛擬的按鈕上時，存儲將要選擇的每一個鍵映射到所述虛擬鍵盤的虛擬按鈕上的結(jié)果，其中所述預定的情況是從根據(jù)傳感器的數(shù)目和是否由與所述傳感器相對應的手指執(zhí)行點擊而會發(fā)生的所有情況中選擇出來的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設備，其中所述虛擬鍵盤包括所述虛擬按鈕，并且考慮了包括使用頻率的可能狀況來排列所述虛擬按鈕。
4.一種用于使用虛擬鍵盤輸入信息的3D輸入方法，包括(a)在手指上安裝多個傳感器，并點擊所述虛擬鍵盤中的一個虛擬按鈕；(b)使用傳感器感測手指點擊的位置和哪個手指被用來點擊；以及(c)從鍵信息存儲單元中讀取與所述感測到的手指位置和哪個手指被用來點擊相對應的鍵值，并輸出所述鍵值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中在步驟(c)中存儲在所述鍵信息存儲單元中的鍵值通過以下步驟被存儲(c1)將鍵值分配到預定的情況中，該預定的情況是從根據(jù)傳感器的數(shù)目和是否由所述與傳感器相對應的手指執(zhí)行點擊而會發(fā)生的全部情況中選擇出來的；(c2)將所述被分配的鍵值映射到虛擬按鈕上；和(c3)重復步驟(c1)和(c2)使所有的鍵都被選擇。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中考慮了包括使用頻率的可能的情況而排列所述虛擬鍵盤的配置，其中所述虛擬鍵盤包括多個由步驟(c3)所映射的虛擬按鈕。
7.一種軟鍵映射方法，用于將鍵映射到虛擬按鈕上，其中所述虛擬按鈕被包括在虛擬鍵盤內(nèi)和由手指來點擊所述虛擬按鈕，并且手指被安裝了多個傳感器，所述方法包括(a)確定傳感器的數(shù)目；(b)將鍵值分配到預定的情況中，該預定的情況是從根據(jù)傳感器的數(shù)目和是否由所述對應于傳感器的手指執(zhí)行點擊而會發(fā)生的全部情況之中選擇出來的；(c)將所述被分配的鍵值映射到虛擬按鈕上；和(d)執(zhí)行步驟(b)和(c)以便使所有的鍵都被選擇。
8.一種包括多個虛擬按鈕的虛擬鍵盤，其中由手指點擊所述虛擬按鈕，并且手指被安裝了多個傳感器，以及所述虛擬鍵盤是通過使用一個方法將鍵值映射到所述虛擬按鈕上和根據(jù)預定的狀況來排列所述虛擬按鈕來構(gòu)造的，所述方法包括(a)確定傳感器的數(shù)目；(b)將鍵值分配到預定的情況中，該預定的情況是從根據(jù)傳感器的數(shù)目和是否由所述對應于傳感器的手指執(zhí)行點擊而會發(fā)生的全部情況之中選擇出來的；(c)將所述被分配的鍵值映射到虛擬按鈕上；和(d)執(zhí)行步驟(b)和(c)以便使所有的鍵都被選擇。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種三維輸入設備和方法、軟鍵映射方法和使用軟鍵映射方法構(gòu)造的虛擬鍵盤。使用虛擬鍵盤輸入信息的三維輸入設備包括傳感裝置，包括多個與手指相對應的傳感器，該傳感裝置感測點擊虛擬鍵盤的按鈕的手指的運動；信號處理單元，用于處理從傳感裝置輸出的信號以檢測每個傳感器的位置并提取關(guān)于手指運動的信息；手位置和手指次序確定單元，用于從由信號處理單元提取的信息中，確定點擊按鈕和哪個手指被用來點擊按鈕；鍵信息存儲單元，用于存儲關(guān)于多條映射到各自按鈕的鍵信息和由點擊所述點擊按鈕的手指次序映射的鍵值的信息；和鍵確定單元，用于找到對應于鍵信息存儲單元中的手位置和手指次序確定單元處確定的信息的鍵值并輸出該鍵值。
文檔編號G06K11/06GK1570841SQ20041005524
公開日2005年1月26日 申請日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月23日
發(fā)明者丘智勛, 李相國 申請人:三星電子株式會社