CN101061455A - 用于接收来自用户的输入的装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于接收来自用户(102)的输入的装置(300)和方法(500)。来自用户的输入可以是用户的头部动作和/或讲话。头部动作指用户头部的移动。该装置包括加速度计(303)，用于接收来自用户的输入。该输入具有用户的鼻骨振动的形式，其由用户的头部动作和/或讲话引起。该加速度计进一步生成对应于接收自用户的输入的信号。

Description

用于接收来自用户的输入的装置和方法

发明领域

本发明通常涉及电子设备，更具体地，涉及一种用于接收来自用户的输入的装置和方法。

背景技术

在本领域中已知多种装置和方法，其在用户从事其他活动时，诸如驾驶、骑自行车和摩托车时，将来自用户的输入传递到电子设备。这些装置通常被称为免提耳机、其可以安装在用户的耳朵上，使用户能够在与电子设备通信的同时执行其他的活动。这些耳机可以有线连接到电子设备，或者使用诸如蓝牙的链路无线通信。

附图简述

附图连同下文的详细描述一起，并入本说明书并且形成本说明书的一部分，用于进一步说明根据本发明的多种实施例，并且解释根据本发明的多种原理和优点，其中相似的参考数字表示相同或功能相似的元件。

图1说明了根据本发明的多种实施例的操作环境。

图2示出了根据本发明的实施例的用于接收来自用户的输入的装置。

图3示出了根据本发明的实施例的用于将来自用户的输入传递到电子设备的装置。

图4示出了根据本发明的实施例的安装在鼻架式输入设备上的如图3所示的装置的输入设备侧。

图5是说明了根据本发明的实施例用于接收来自用户的输入的方法的流程图。

具体实施方式

本发明的多种实施例提供了一种用于接收来自用户的输入的装置和方法。该装置包括加速度计，其接收来自用户的具有用户鼻骨振动形式的输入。用户的鼻骨振动可能由用户的头部动作和/或讲话引起。头部动作通常指用户头部移动。加速度计进一步生成对应于接收自用户的输入的信号。

本公开内容被提供用于，以能够实现的方式，进一步解释实施和使用根据本发明的多种实施例的最佳模式。而且，本公开内容被提供用于增强对本发明的原理及其优点的理解和认识，而非以任何方式限制本发明。本发明唯一地由所附权利要求限定，其包括在本申请的未决期间进行的任何修改以及这些权利要求的所有等效物。

而且，应当理解，关系性术语的使用，如果有的话，诸如第一和第二、顶部和底部等，唯一地用于使一个实体或动作区分于另一实体和动作，没有必要需要或意指该实体或动作之间的任何实际的该关系或顺序。本发明的大部分功能以及许多本发明的原理最佳地通过软件程序或指令以及集成电路(IC)(诸如专用IC)实现或者在其之中实现。可以预见到，本领域的普通技术人员，尽管可能付出很大的努力，并且可能根据例如，时间规划、当前技术和经济考虑进行许多设计选择，但是在此处公开的概念和原理的引导下，将能够容易地通过最少的实验生成该软件指令和程序以及IC。因此，为了简化的目的，并且为了使混淆根据本发明的原理和概念的任何风险最小，该软件和IC的进一步的讨论将限于有关优选实施例中的原理和概念的必需内容。

图1说明了根据本发明的多种实施例的操作环境100。操作环境100包括：用户102、电子设备104和鼻架式输入设备(nose-mounted-input-device)106。用户102同电子设备104通信，以控制电子设备104。而且，用户102可以借助于安装在由用户102佩戴的鼻架式输入设备106上的装置，在与电子设备104通信的同时执行其他的活动，诸如驾驶、骑自行车和摩托车。在本发明的实施例中，鼻架式输入设备106可以是如图1所示的眼镜。在本发明的另一实施例中，鼻架式输入设备106可以是，例如，夹鼻眼镜、粘合胶带、鼻夹、鼻塞、潜水面罩、或者飞行员氧气面罩。

在本发明的多种实施例中，电子设备104可以是通信设备等。而且，通信设备可以是具有图形用户接口的移动设备或电话设备。

图2示出了根据本发明的实施例的用于接收来自用户102的输入的装置200。装置200包括加速度计202。加速度计202接收来自用户102的输入，并且生成对应于接收自用户102的输入的信号。来自用户102的输入具有用户102的鼻骨振动的形式。鼻骨是伸长的矩形的骨头，其形成了鼻梁。当用户102讲话或者移动其头部时，鼻骨振动。而且，鼻梁上的薄的皮层有助于传输振动能量。鼻骨振动是由用户102的讲话或头部动作引起的。由头部动作引起的振动不同于由用户102讲话引起的振动。在头部动作的情况中，加速度计202获取用户102的头部和鼻架式输入设备106的加速度，而在讲话的情况中，加速度计202获取鼻骨的振动。

示例性头部动作可以是用户102点头以向电子设备104给出输入，扭头以向电子设备104提供另一输入，或者摇头以向电子设备104提供另一输入。头部动作可以进一步用于控制电子设备104的功能，诸如导航电子设备104上的用户接口、滚动菜单、应答呼叫(如果电子设备104是无线电话)、开启和关闭电子设备104的功能部件等等。

在本发明的实施例中，加速度计202安装在鼻架式输入设备106上。加速度计通常指测量物理设备振动的加速度的设备。加速度计包括安装在壳体内部的震动质量块(seismic mass)。壳体内部的震动质量块的移动与物理设备上的加速度的力成比例。在本发明的多种实施例中，加速度计202可以是压电加速度计、电容加速度计、基于激光加的速度计、基于应变的加速度计、或者可以以电子方式获取头部和鼻骨加速度的任何其他类型的加速度计。在压电加速度计的情况中，作用在震动质量块上的加速度产生了压电石英或陶瓷晶体上的力。该力引起了晶体上的应变，其与加速度成比例，并且压电加速度计生成了对应于该加速度的信号。在本发明的该实施例中，加速度计202测量鼻架式输入设备106的振动的加速度。鼻架式输入设备106的振动可由如下事件引起：用户102的鼻骨振动、由于用户102的头部移动而发生的振动、由推撞头部上的鼻架式输入设备106引起的振动、由于物体撞击鼻架式输入设备106而发生的振动、和/或其他的外部扰动。

在本发明的实施例中，加速度计202可以是微机电系统(MEMS)加速度计。MEMS加速度计包括第一轴和第二轴。MEMS系统的第一轴和第二轴相互正交安置，由此第一轴可以感测由用户102的讲话和/或水平头部移动引起的鼻骨振动。而且，第二轴可以感测由用户102的讲话和/或垂直头部移动引起的鼻骨振动。结果，装置200可以接收由用户102的水平和垂直头部移动引起的鼻骨振动，以及由讲话引起的鼻骨振动。在本发明的示例性实施例中，加速度计202可以是AnalogDevices Inc.制造的ADXL202E双轴加速度计。

图3示出了根据本发明的实施例的用于将来自用户102的输入传递到电子设备104的装置300。装置300进一步包括弹性悬挂件302、发射机304、信号接收机306和处理模块308。

弹性悬挂件302阻尼由鼻架式输入设备106相对于用户头部的移动导致的振动，其由例如，在用户慢跑时推撞头部上的鼻架式输入设备106引起，或者由撞击鼻架式输入设备106的物体引起。弹性悬挂件302安装在鼻架式输入设备106的至少一个鼻垫上。图4中进一步示出了该安装。

适用于弹性悬挂件302的示例性材料可以是热塑性材料、成型材料、或者其他的阻尼材料。在本发明的实施例中，适用于弹性悬挂件302的材料是SantopreneB100可粘结TPV。Santoprene是AdvancedElastomer Systems的注册商标。在本发明的另一实施例中，适用于弹性悬挂件302的材料是泡沫材料，诸如CONFOR泡沫材料。在本发明的第三实施例中，适用于弹性悬挂件302的材料是如下材料中的一个，ISODAMPC-1000系列高阻尼热塑性乙烯基材料、ISOLOSSHD聚氨酯弹性体、ISOLOSSVL粘弹性化合物、或者VersaDampV-2000热塑性橡胶材料。CONFOR、ISODAMP、ISOLOSS和VersaDamp是Aearo Company的特许商标。

在本发明的多种实施例中，加速度计303安装在弹性悬挂件302上。由于鼻垫与鼻梁紧密接触，因此加速度计202接收在音质上最接近于讲话的鼻骨振动。

下面提供发射机304的细节。发射机304向电子设备104发射信号(即，由加速度计303生成的信号)。发射机304安装在鼻架式输入设备106上，并且通过有线或无线连接而连接到电子设备104。在本发明的实施例中，电子设备104和发射机304是启用了Bluetooth的，并且发射机304通过Bluetooth向电子设备104发射信号。Bluetooth是Bluetooth Special Interest Group(蓝牙技术联盟，SIG)的注册商标。在另一实施例中，发射机304可以通过非保密形式的射频(RF)传输向电子设备104发射信号，该射频传输诸如幅度调制(AM)或频率调制(FM)。在另一实施例中，发射机304可以通过红外或超声传输向电子设备104发射信号。

而且，加速度计303、弹性悬挂件302和发射机304可以一起被称为装置300的输入设备侧310，这是因为它们安装在鼻架式输入设备106上。相似地、信号接收机306和处理模块308可以一起被称为装置300的电子设备侧312，这是因为它们在该实施例中驻留在电子设备104上。在可替换的实施例中，处理模块308可以安装在鼻架式输入设备106上。

下面提供信号接收机306的细节。信号接收机306接收发射机304发射的信号。在实施例中，信号接收机306驻留在电子设备104上。在实施例中，信号接收机306可以启用了Bluetooth的。在本发明的另一实施例中，信号接收机306可以具有同发射机304的有线连接。

下面提供处理模块308的细节。处理模块308处理信号接收机306接收的信号，以向电子设备104提供输入。

在本发明的多种实施例中，处理模块308可以是电子设备104的滤波器、专用集成电路(ASIC)或者微处理器。处理模块308驻留在电子设备104上。如前文所述，在另一实施例中，处理模块308可以安装在鼻架式输入设备106上。

在所示出的实施例中，处理模块308包括外部扰动滤波器314和信号分离器316。

下面提供外部扰动滤波器314的细节。外部扰动滤波器314对信号接收机306接收的信号滤波，以滤除外部扰动。外部扰动是由于鼻架式输入设备106相对于用户头部的移动引起的。外部扰动可由用户102的移动引起，例如，当用户102执行其他的活动时。例如，当用户102正在骑摩托车时，移动中的摩托车的振动可能引起鼻架式输入设备106在用户头部上的“弹跳”，并且产生了外部扰动。作为另一示例，当用户102骑摩托车时，撞击鼻架式输入设备106的碎石可能产生外部扰动。在多种实施例中，外部扰动滤波器314可以利用大于预先定义频率的频率对信号滤波。外部扰动滤波器314可以用作频率滤波器或者与预先规定的攻击和释放时间相关联的时间过程。

在另一实施例中，外部扰动滤波器314对信号接收机306接收的信号滤波，以识别和移除由于鼻架式输入设备106相对用户头部的移动以及撞击鼻架式输入设备106的物体而发生的振动引起的信号。例如，将鼻架式输入设备106安置在桌面或地面上引起的信号，应由外部扰动滤波器314滤除，而不应被解释为对电子设备104的输入信号。

在下文中，由于鼻架式输入设备106相对用户头部的移动以及撞击鼻架式输入设备106的物体而发生的振动引起的信号，被称为冲击信号。如果外部扰动滤波器314在滤波信号中识别了大于预定梯度的梯度，则其假设该梯度由冲击信号引起，并且随后由外部扰动滤波器314移除。

在该实施例中，外部扰动滤波器314驻留在处理模块208中。在另一实施例中，外部扰动滤波器314可以是嵌入在电子设备104的处理器上的ASIC。在另一实施例中，外部扰动滤波器314可以安装在鼻架式输入设备106上。

下面提供信号分离器316的细节。信号分离器316将信号接收机306接收的信号分离为高频带和低频带信号。在该实施例中，信号分离器316将外部扰动滤波器314滤波的信号分离为高频带和低频带信号。

在该实施例中，高频带信号是用户102的讲话引起的鼻骨振动的特性。低频带信号是用户102的头部动作引起的加速度的特性。在该实施例中，高频带信号的频率范围是300Hz至4000Hz，而低频带信号的频率范围是0.1Hz至200Hz。

在多种实施例中，可以对高频带信号执行某种频率响应均衡，以校正通过用户102的鼻骨拾取的信号的频率响应函数，以使其更类似于如用户口中讲述的讲话的频率响应。

在该实施例中，信号分离器316驻留在处理模块308中。在另一实施例中，信号分离器316可以是ASIC、电子设备104的微处理器或者专用数字信号处理器中的信号处理功能。在另一实施例中，信号分离器316可以是电子设备104上的离散分量滤波器网络。在另一实施例中，信号分离器316可以安装在鼻架式输入设备106上。

在多种实施例中，处理模块308进一步包括全球定位系统(GPS)模块318和紧急服务发射机320。GPS模块318感测用户102的地理移动的停止。紧急服务发射机320用于基于具有大于预定电平的幅度的冲击信号(由外部扰动滤波器314识别)，结合用户102的地理移动的停止(由GPS模块318感测)，来通知紧急服务。例如，如果用户102下坠/下坠，如果在一段时间中识别了冲击信号并且在随后的时间段中GPS模块318确定用户102的坐标无变化，则紧急服务发射机320可以通知紧急服务。紧急服务发射机320可以是唯一用于该目的的发射机，或者可以是电子设备104中的无线发射机，其用于将电子设备104连接到通信网络，诸如无线电话中的那样。

图4示出根据本发明的实施例的安装在眼镜406上的输入设备侧装置410。输入设备侧装置410与图3中示出的输入设备侧310相似。眼镜406是图1中示出的鼻架式输入设备106的具体实现方案。眼镜406包括第一鼻垫402和第二鼻垫404。当用户102佩戴眼镜406时，第一鼻垫402和第二鼻垫404与用户102的鼻梁紧密接触。输入设备侧装置410可以安装在第一鼻垫402、第二鼻垫404或此两者上。在另一实施例中，输入设备侧装置410可以安装在接触用户102的鼻梁的相似的区域上。在该实施例中，输入设备侧装置410安装在第一鼻垫402上，如图4所示。

图5示出了根据本发明的实施例的用于接收来自用户的输入的方法500的流程图。

在步骤502中，接收具有用户102鼻骨振动的形式的输入。步骤502由加速度计执行，诸如图2中的加速度计202或者图3中的加速度计303。在步骤504中，生成对应于接收自用户102的输入的信号。步骤504由加速度计202、303执行。

在多种实施例中，在步骤506中，将信号发射到电子设备104。步骤506由发射机304执行。在步骤508中，发射机304发射的信号由信号接收机306接收。

在步骤510中，对信号接收机306接收的信号滤波，用于识别和移除由于鼻架式输入设备106相对用户头部移动而发生的振动引起的信号。步骤510由外部扰动滤波器314执行。然后，在步骤512中，对已滤波的信号进一步滤波，以滤除外部扰动。步骤512也由外部扰动滤波器314执行。

在步骤514中，将由外部扰动滤波器314滤波的信号分离为高频带和低频带信号。该分离步骤由信号分离器316执行。在该实施例中，高频带信号是用户102的讲话引起的鼻骨振动的特性。低频带信号是由用户102的头部动作引起的加速度的特性。在多种实施例中，可以对高频带信号执行某种频率响应均衡，以校正通过鼻骨拾取的信号的频率响应函数，以使其更类似于如用户102的口中讲述的讲话的频率响应。

在一个实施例中，外部扰动滤波器314可以使用紧急服务发射机320，其基于所识别的具有大于预定电平的幅度的冲击信号以及用户102的地理移动的停止，来通知紧急服务。

因此，通过前面的公开内容，应当认识到，本发明提供了一种装置和方法，其在用户从事其他活动的同时，诸如骑自行车和摩托车，将来自用户的输入以用户友好的方式传递到电子设备。该装置和方法有利地接收具有鼻骨振动形式的输入，该鼻骨振动是由用户的讲话和头部动作引起的。拾取鼻骨振动减少了由风引起的音频噪声，由于显著减少了风噪，因此进一步改善了该装置拾取语音的智能能力。如果电子设备启用了GPS，则该装置和方法可以进一步有利地用于通知紧急服务。

该装置进一步有利地包括MEMS加速度计。这显著地减少了该装置的必需的处理能力。而且，MEMS加速度计具有两个轴，该两个轴接收由用户头部的水平和垂直移动引起的鼻骨振动。

该装置可以有利地用作蜂窝附件设备或者用于实现语音/动作控制的秒表/行程计算机。语音/动作控制的秒表/行程计算机可以安装在移动设备上以利用其定时和位置，并且执行秒表/行程计算机功能。该装置可以进一步有利地用于将来自用户的控制和其他输入提供给视频游戏。

本公开内容用于解释如何实现和使用根据本发明的多种实施例，而非限制本发明的真实、预期和公平的范围和精神。前面的描述并非是排他性的，或者并非将本发明限于所公开的精确形式。考虑到上文的教导内容，修改方案或变化方案是可行的。选择和描述实施例的目的在于，提供关于本发明的原理及其实际应用的最佳说明，并且使本领域的普通技术人员能够通过多种实施例利用本发明，并且通过适用于预期的特定用途的多种变化方案利用本发明。所有该修改方案和变化方案在根据公平、合法和公正的精神进行解释时，处于由所附权利要求确定的本发明的范围内，该所附权利要求包括在专利申请的未决期间进行的修改以及所附权利要求的所有等效物。

Claims (14)

1.一种用于接收来自用户的输入的装置，所述装置包括：

加速度计，所述加速度计适于接收具有所述用户鼻骨振动形式的输入，所述鼻骨振动由所述用户的头部动作和讲话中的至少一个引起，所述加速度计适于生成对应于所述头部动作和讲话的信号。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述加速度计安装在所述用户佩戴的鼻架式输入设备上。

3.如权利要求2所述的装置，进一步包括：

安装在所述鼻架式输入设备上的发射机，用于将所述加速度计生成的所述信号发射到电子设备；和

驻留在所述电子设备上的信号接收机，用于接收所述发射机发射的所述信号。

4.如权利要求3所述的装置，进一步包括：

驻留在所述电子设备上的处理模块，用于处理由向所述电子设备提供输入的信号接收机所接收的信号。

5.如权利要求4所述的装置，其中所述处理模块进一步包括：

全球定位系统(GPS)模块，用于感测地理移动的停止；和

紧急服务发射机，用于通知由所述处理模块识别的紧急服务。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述头部动作用于通过所述电子设备上的用户接口进行导航。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述加速度计是微机电系统(MEMS)加速度计。

8.如权利要求7所述的装置，其中所述MEMS加速度计包括第一轴和第二轴，所述第一轴和所述第二轴相互正交安置，所述第一轴感测由所述用户的讲话和水平头部移动中的至少一个引起的鼻骨振动，所述第二轴感测由所述用户的讲话和垂直头部移动中的至少一个引起的鼻骨振动。

9.如权利要求1所述的装置，进一步包括：

安装所述加速度计的弹性悬挂件。

10.如权利要求9所述的装置，其中所述弹性悬挂件安装在鼻架式输入设备的至少一个鼻垫上。

11.一种用于接收来自用户的输入的方法，所述方法包括：

接收所述用户的鼻骨振动，所述鼻骨振动由所述用户的头部动作和讲话中的至少一个引起；

生成对应于接收自所述用户的所述输入的信号；

对所生成的信号滤波，用于识别和移除由于鼻架式输入设备相对所述用户的移动而发生的振动引起的信号；并且

将所述经滤波的信号分离为高频带信号和低频带信号，所述高频带信号是由所述用户讲话引起的所述鼻骨振动的特性，所述低频带信号是由所述用户的头部动作引起的加速度的特性。

12.如权利要求20所述的方法，进一步包括：

将所生成的信号发射到电子设备；并且

在所述电子设备处接收所发射的信号。

13.如权利要求20所述的方法，进一步包括：对所述高频带信号执行频率响应均衡，以校正所生成的信号的频率响应函数。

14.如权利要求20所述的方法，进一步包括：基于所生成的信号通知紧急服务。

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