CN103765358A - 用于辅助键盘上的活动按钮的光致动器 - Google Patents

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卡尔·里卡德·亨里克松
迈克尔·劳伦斯·叶良
托马斯·埃里克松
约瑟夫·沙因
安德斯·杨松
尼克拉斯·奎斯特
罗伯特·彼得松
拉尔斯·斯帕尔夫
约翰·卡尔松
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Abstract

一种用于与触敏面板一起使用的辅助键盘，该辅助键盘包括：围绕触敏面板的框架，该框架包括通过所述框架而悬置在所述触敏面板上方的多个按钮，所述按钮中的每个按钮都包括：刚性构件，在从上方施加压力时该刚性构件穿过所述框架下降；以及回弹体，该回弹体附接至所述刚性构件并附接至所述框架，用于在来自上方的所述压力被释放时将所述刚性构件抬起，其中所述刚性构件暴露于所述框架下方。

Description

用于辅助键盘上的活动按钮的光致动器
相关申请的交叉参考
本申请要求2011年9月4日提交的、发明人为Gunnar 
Figure BDA0000468783250000011
、RichardHenriksson、Michael Elyan、Magnus Goertz、Thomas Eriksson、Joseph Shain、Anders Jansson、Niklas Kvist、Robert Pettersson、Lars Sparf和John Karlsson、名称为“LIGHT ACTUATOR FOR MOVABLE BUTTONS ON A KEYPAD（用于辅助键盘上的活动按钮的光致动器）”的美国临时申请No.61/530,988的优先权权益，这里通过参考将其结合在本文中。
发明内容
本发明的领域为用户输入设备。
背景技术
许多消费电子设备现在都构建有触敏屏，以供手指或触笔触摸用户输入使用。然而，对于许多用户来说，希望有物理按钮。许多人都欣赏按压物理按钮而不是敲击屏幕上的虚拟按钮的用户体验。尽管触觉触摸响应提供了触摸屏输入的一种反馈形式，但是它们与按压按钮并不一样。
盲人能够感觉到物理按钮上的隆起布莱叶标记，但是无法容易地区分触摸屏上显示的不同虚拟按钮。
在一些情况下，需要保护输入设备受到环境影响。例如，在险恶天气下在大海或室外使用的用户输入设备可能变得潮湿。倾泻到输入设备上的液体会干涉输入机构。
发明内容
本发明通过使用触敏表面进行按钮辅助键盘输入而解决了物理输入辅助键盘和触摸屏的许多已知缺点。诸如成本降低和有效重复使用单个输入设备之类的其他优点随着本发明的描述将变得明显。
本发明的各个方面提供了一种可移除辅助键盘支架，该可移除辅助键盘支架被放置在基于光的触敏表面上面。用户通过按压所述辅助键盘的按键而输入数据。被按压的按键通过所述支架下面的触敏表面来检测。计算单元确定被按压的按键在所述触摸表面上的位置并映射对应的辅助键盘按键。所述计算单元将与该被按压下的按键对应的输入发送到主系统。
所述辅助键盘支架被放置在其上的基于光的触敏表面显示按键图标。用户可以触摸所述图标来进行输入或将所述支架放置在所述图标区域上并通过按压对应的辅助键盘按键而输入相同的输入。优选地，所述触敏表面是包括触敏显示器的面板的一部分。光学元件、发射器和接收器围绕所述面板布置以检测触摸并确定所述面板上的触摸位置。优选通过将从所述支架延伸出的四个支腿插入到所述面板壳体中的相应空腔内将所述辅助键盘支架固定至所述面板上的优选位置。这确保辅助键盘按钮正确地与所述触摸表面上的它们的对应虚拟按钮对准。
因而，根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于与触敏面板一起使用的辅助键盘，该辅助键盘包括：围绕触敏面板的框架，该框架包括通过所述框架而悬置在所述触敏面板上方的多个按钮，所述按钮中的每个按钮都包括：刚性构件，在从上方施加压力时该刚性构件穿过所述框架下降；以及回弹体，该回弹体附接至所述刚性构件并附接至所述框架，用于在来自上方的所述压力被释放时将所述刚性构件抬起，其中所述刚性构件被暴露于所述框架下方。
另外，根据本发明的一个实施方式，提供了一种辅助键盘输入系统，该辅助键盘输入系统包括：壳体；沿着所述壳体的外表面暴露出的触敏面板；用于围绕所述触敏面板暂时放置在所述壳体的外表面上的框架，所述框架包括通过所述框架而悬置在所述触敏面板上方的多个按钮，所述按钮中的每个按钮都包括：刚性构件，在从上方向所述按钮施加压力时该刚性构件穿过所述框架下降到所述触敏面板上；和回弹体，该回弹体附接至所述刚性构件并附接至所述框架，用于在从上方向所述按钮施加的所述压力被释放时将所述刚性构件抬起；以及处理器，该处理器位于所述壳体中并连接至所述触敏面板，用于根据所述按钮对所述面板的触摸输入进行处理以产生辅助键盘输入。
附图说明
从如下结合附图给出的详细描述将更充分地理解和认识本发明，在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方式的用于结合到诸如多功能外设（MFP）壳体之类的壳体内的触摸面板的简化图示，该触摸面板以显示器部、虚拟辅助键盘部和可移除辅助键盘为特色；
图2是根据本发明的一个实施方式的位于触摸面板的虚拟辅助键盘部上的示例性四按钮辅助键盘支架的三向视图的简化图示；
图3是根据本发明的一个实施方式的位于触摸面板的虚拟辅助键盘部上的示例性四按钮辅助键盘支架的剖面图的简化图示；
图4是根据本发明的一个实施方式的被释放和按压的弹簧回弹按键的简化图示；
图5是根据本发明的一个实施方式的由诸如橡胶之类的弹性回弹材料构成的按键的剖面图的简化图示；
图6是根据本发明的一个实施方式的另选按钮构造的简化图示；
图7是根据本发明的一个实施方式的用于构造触摸板以匹配所插入的辅助键盘的构造的方法的简化流程图；
图8是根据本发明的一个实施方式的具有嵌入的RFID芯片的辅助键盘支架的下侧的简化图示；
图9是根据本发明的一个实施方式的具有用于在辅助键盘之间进行区分的延伸部的三个辅助键盘支架的下侧的简化图示；
图10是根据本发明的一个实施方式的具有用于将支架固定在触摸面板上的适当位置的磁性球形紧固件的辅助键盘支架的简化图示；以及
图11是根据本发明的一个实施方式的具有用于将支架卡合在触摸面板上的适当位置的柔性钩子紧固件的辅助键盘支架的简化图示。
具体实施方式
本发明的各个方面涉及供基于光的触摸面板使用的可移除辅助键盘。本发明的各个实施方式提供了由用户容易地插入基于光的触摸面板上和移除的辅助键盘支架。
参照图1，图1是根据本发明的一个实施方式的用于结合到诸如多功能外设（MFP）壳体之类的壳体内的触摸面板的简化图示，该触摸面板以显示器部、虚拟辅助键盘部和可移除辅助键盘为特色。MFP一般在单个设备中提供打印、复印和扫描。如图1中所示，触摸面板1包括显示器部2和触摸板部3。MFP的工作是通过面板的触摸板部上的用户输入来配置的。面板的显示器部呈现工作状态信息和各种选项，诸如复印数量、纸张源和单面或双面打印。一些功能通过与面板的显示器部上的图形元素的用户触摸交互来配置。这些元件被动态地生成并提供用于不同工作内容的不同组选项。例如，初始屏幕提供用于选择是否复印、扫描或传真的三个按钮。当用户选择一个选项时，呈现用于所选工作的各种选项，诸如选择复印工作中的复印数量、用于传真工作的传真号或用于存储扫描文档的文件名称和文件夹位置。然而，一些固定功能由触摸板提供，以允许盲人通过利用布莱叶按键按压按钮来使用MFP。本发明教导了一种可移除辅助键盘，该可移除辅助键盘能够由盲人用户插入、使用和移除。
图1示出了可移除辅助键盘12和位于壳体7中的触摸面板1。在图的上部中，可移除辅助键盘12位于面板1的上方，而在图的下部中，通过将辅助键盘紧固件栓钉4插入面板壳体空腔5内而在触摸板部3上将可移除辅助键盘12固定至面板1。
参照图2，图2是根据本发明的一个实施方式的位于触摸面板的虚拟辅助键盘部上的示例性四按钮辅助键盘支架的三向视图的简化图示。图2示出了位于可移除支架12中的按键10。触摸面板14位于支架12下面。发射器和接收器16被示出为触摸面板14的一部分。发射器和接收器16被放置在表面14下面，但是在图2中被示出为位于屏幕上方，以便清楚地表示出触摸检测光束20。
现在参照图3，图3是根据本发明的一个实施方式的位于触摸面板的虚拟辅助键盘部上的示例性四按钮辅助键盘支架的剖面图A－A的简化图示。图3示出了可移除支架12中的按键10。触摸面板14位于支架12下面。示出了发射器和接收器透镜22，其中触摸检测光束20位于触摸面板14的表面上方。
参照图4，图4是根据本发明的一个实施方式的被释放和按压的弹簧回复按键的简化图示。图4（a）示出了可移除支架12的一部分中的按键10。触摸面板14位于支架12下面。示出了发射器和接收器透镜22，其中触摸检测光束20位于触摸面板14的表面上方。
图4（b）是按钮10的剖面图，示出了用于在支架12中维持按钮10向上并位于光束20上方的弹簧机构24。图4（c）是按钮10的剖面图，示出了被按压按钮10的用户施加的向下压力压缩的弹簧机构24。在这种情况下，按钮10的底部降低而阻挡光束20。当用户释放该向下压力时，弹簧24使按钮10返回到其图4（b）中所示的位置。
参照图5，图5是根据本发明的一个实施方式的由诸如橡胶之类的弹性回弹材料构成的按键的剖面图的简化图示。图5（a）是在支架12中向上的弹性按钮10的剖面图，该弹性按钮10位于横跨触摸面板14在触摸面板14上通过发射器和接收器透镜22投射的光束20上方。
图5（b）是示出了按钮10的剖面图，该按钮10被按压按钮10的用户施加的向下压力按压。在这种情况下，按钮10的底部降低而阻挡光束20。当用户将其向下压力释放时，按钮10由于其回弹弹性特性而返回到其图5（a）中的位置。
参照图6，图6是根据本发明的一个实施方式的另选按钮构造的简化图示。图6的按钮10具有贯穿其主干的两个相交空腔30，所述主干允许光束20经过。当按钮10被按压时，空腔被降低，该主干的实体部分阻挡光束。
图6（a）是所述按钮的3D视图。图6（b）是该按钮的俯视图，而图6（c）是该按钮的侧视图。图6（d）是该按钮的沿着线M-M的剖视图。图6的按钮10或者利用图4的弹簧加载的实施方式或利用图5的回弹材料实施方式而被维持在其向上位置。
以上将可移除辅助键盘支架描述为具有与放置该可移除辅助键盘支架的触摸板相同的辅助键盘布局。根据其他实施方式，该支架具有与下面的触摸板不同的按键和/或不同的布局。例如，设置了三个专门辅助键盘：一个用于复印、一个用于传真，而一个用于扫描。每个专用辅助键盘都具有与它们的相应任务相关的按键，并且一些辅助键盘具有比其他辅助键盘多的按键。例如，传真辅助键盘仅具有用于输入电话号码的数字辅助键盘，而扫描辅助键盘具有用于输入文件名称的全QWERTY辅助键盘。另外，为每个专用辅助键盘设置专用按键，例如用于传真的“发送(send)”或者用于复印机的“复印数量（no.of copies）”。
根据本发明的一个实施方式，使用RFID技术识别辅助键盘。每个专用辅助键盘具有RFID或类似的数字代码，当辅助键盘被插入MFP面板中时，所述RFID或类似的数字代码由MFP读取。MFP对其自身进行配置以根据辅助键盘布局来解释由该辅助键盘生成的触摸输入。MFP还根据在辅助键盘被插入MFP面板中时由该MFP读取的RFID或类似的数字代码而输入适当模式：复印、传真或扫描。每个专用键盘具有便于盲人用户选择期望辅助键盘的布莱叶标签。
参照图7，图7是根据本发明的一个实施方式的用于配置触摸板以与插入的辅助键盘配置匹配的方法的简化流程图。当辅助键盘被插入在MFP触摸板上方时，由于传感器位于MFP壳体内的RFID接近触摸面板，辅助键盘上的RFID标签被MFP检测到。结果，MFP进入适当模式（打印、传真、扫描）并且根据所检测到的辅助键盘的布局和功能性来映射触摸面板表面。
参照图8，图8是根据本发明的一个实施方式的具有嵌入的RFID芯片32的辅助键盘支架12的下侧的简化图示。
支架12被示出为具有支腿4，所述支腿4延伸到打印机面板壳体中的固定空腔内。根据其他实施方式，该支架具有2到4个位于支架下侧的浅磁性穹顶部，该浅磁性穹顶部用来被磁性地紧固至围绕面板壳体的相应的浅磁性井部。这使得能够进行容易可靠的紧固，而不会在面板壳体中形成显著的孔，并且使支架具有纤细轮廓。
根据本发明的其他实施方式，每个辅助键盘都通过与触摸面板的唯一接触模式来识别。参照图9，图9是根据本发明的一个实施方式的具有用于在辅助键盘之间进行区分的延伸部的三个辅助键盘支架12的下侧的简化图示。每个支架12除了具有以上描述的四个支腿4之外，还具有位于面板的一个角部中的唯一延伸部。图9示出了（a）宽圆柱形延伸部21；（b）窄圆柱形延伸部22；以及（c）由插脚构成的一对窄圆柱形延伸部23。触敏表面是可操作的，以检测触摸的接触区域，并由此根据由触摸物体产生的被阻挡光束的图案而在如（a）中的大接触区域与如在（b）中的小接触区域之间进行区别；并检测如在（c）中的由空间分开的两个触摸。延伸部21、22和23优选放置在支架12上不会阻挡用来检测被按压的辅助键盘按钮的光束的位置。这样，这些延伸部在图9中被示出为位于支架12的较远角部处。
参照图10，图10是根据本发明的一个实施方式的具有用于将支架固定在触摸面板上的适当位置的磁性球形紧固件的辅助键盘支架的简化图示。如图10所示，位于辅助键盘支架12的下侧上的磁性穹顶部35装配在面板壳体7中的磁性井部34内。
由本发明教导的可移除辅助键盘还可以供诸如
Figure BDA0000468783250000071
之类的平板计算机和触摸屏电话使用。在这种情况下，在计算机或电话上运行的应用在该设备的触摸屏的底部中呈现一辅助键盘，并在屏幕的上部显示所输入的文本。辅助键盘支架按照目标设备尺寸来构造。在一个实施方式中，所述支架利用位于该支架的与设备边缘相一致的两个或三个边缘上的半刚性钩子固定至该设备。钩子牢固地装配在这些边缘周围，从而所述支架能够滑动到所述设备上。另选地，钩子的半刚性材料允许用户在将支架挤压到设备的前部时在钩子围绕设备回弹地弯曲时将支架卡合到设备上。
参照图11，图11是根据本发明的一个实施方式的具有用于将支架卡合在触摸面板上的适当位置的柔性钩子紧固件的辅助键盘支架的简化图示。如图11所示，柔性半刚性钩子38从辅助键盘支架12的两侧延伸出以抓在平板或其他设备壳体上。
在以上说明书中，已经参照本发明的具体示例性实施方式描述了本发明。然而，明显的是，在不脱离在所附权利要求中阐述的本发明的更宽广的精神和范围的情况下，可以对所述具体示例性实施方式进行各种修改和改变。因而，所述说明书和附图应该被认为是示例性的而不是具有限制含义。

Claims (22)

1.一种用于与触敏面板一起使用的辅助键盘，该辅助键盘包括：
围绕触敏面板的框架，该框架包括通过所述框架而悬置在所述触敏面板上方的多个按钮，所述按钮中的每个按钮都包括：
刚性构件，在从上方施加压力时该刚性构件穿过所述框架下降；以及
回弹体，该回弹体附接至所述刚性构件并附接至所述框架，用于在来自上方的所述压力被释放时将所述刚性构件抬起，
其中所述刚性构件被暴露于所述框架下方。
2.根据权利要求1所述的辅助键盘，其中所述框架的下侧包括至少一个磁性球形紧固件，所述至少一个磁性球形紧固件用于插入用于所述触敏面板的壳体中的对应的磁性凹窝内，以在所述面板上方将所述框架对齐。
3.根据权利要求1所述的辅助键盘，其中所述框架的下侧包括多个支腿，所述多个支腿用于插入用于所述触敏面板的壳体中的对应的多个凹腔内，用于在所述面板上方将所述框架对齐。
4.根据权利要求1所述的辅助键盘，其中所述框架的下侧包括多个夹子紧固件，所述多个夹子紧固件用于可释放地夹持用于所述触敏面板的壳体，以便将所述框架固定在所述面板上方。
5.根据权利要求1所述的辅助键盘，其中每个按钮的所述刚性构件都穿设有一孔，横跨所述触敏面板投射在所述触敏面板上方的光束通过所述孔传输。
6.根据权利要求1所述的辅助键盘，该辅助键盘进一步包括RFID芯片，所述RFID芯片用于将所述框架的特征传送至与所述面板相连的处理器，以便根据所述按钮对所述触敏面板的触摸输入进行处理。
7.根据权利要求1所述的辅助键盘，其中所述框架是硅框架。
8.根据权利要求1所述的辅助键盘，其中所述按钮中的每个按钮都包括布莱叶标记。
9.根据权利要求1所述的辅助键盘，该辅助键盘进一步包括位于所述框架下面的固定延伸部，所述固定延伸部用来在被所述触敏面板检测到时基于所述延伸部的特征来识别所述框架。
10.根据权利要求9所述的辅助键盘，其中所述延伸部的特征包括该延伸部的大小。
11.根据权利要求9所述的辅助键盘，其中所述延伸部包括多个插脚，并且其中该延伸部的特征包括所述插脚的数量。
12.一种辅助键盘输入系统，该辅助键盘输入系统包括：
壳体；
沿着所述壳体的外表面暴露出的触敏面板；
用于围绕所述触敏面板暂时放置在所述壳体的外表面上的框架，所述框架包括通过所述框架而悬置在所述触敏面板上方的多个按钮，所述按钮中的每个按钮都包括：
刚性构件，在从上方向所述按钮施加压力时该刚性构件穿过所述框架下降到所述触敏面板上；和
回弹体，该回弹体附接至所述刚性构件并附接至所述框架，用于在从上方向所述按钮施加的所述压力被释放时将所述刚性构件抬起；以及
处理器，该处理器位于所述壳体中并连接至所述触敏面板，用于根据所述按钮对所述面板的触摸输入进行处理以产生辅助键盘输入。
13.根据权利要求12所述的辅助键盘输入系统，其中所述触敏面板响应手指触摸，并且在未被覆盖时显示在外观上与所述框架中的所述多个按钮类似的辅助键盘图像，并且其中所述处理器对所述触敏面板上的手指触摸进行处理以产生辅助键盘输入。
14.根据权利要求12所述的辅助键盘输入系统，其中所述壳体的外表面包括位于所述面板附近的至少一个磁性井部，并且其中所述框架包括至少一个磁性球形紧固件，所述至少一个磁性球形紧固件用于插入在所述至少一个磁性井部内，以便在所述触敏面板上方将所述框架对齐。
15.根据权利要求12所述的辅助键盘输入系统，其中所述触敏面板包括：
多个光发射器，所述多个光发射器投射在所述触敏面板上横跨所述触敏面板的光束；
多个光接收器，所述多个光接收器检测所投射的光束；以及
处理器，所述处理器连接至所述光接收器，用于根据所投射的光束中的期望的一个或多个光束的缺少来确定所述按钮中的哪个按钮被按压，所述一个或多个光束的缺少是由于被所述按钮中的那个被按压的按钮的降低的刚性构件阻挡而产生的。
16.根据权利要求12所述的辅助键盘输入系统，该辅助键盘输入系统进一步包括位于所述壳体中的触摸屏电子显示器。
17.根据权利要求12所述的辅助键盘输入系统，其中所述触摸屏面板是电子显示器。
18.根据权利要求12所述的辅助键盘输入系统，其中所述框架是硅框架。
19.根据权利要求12所述的辅助键盘输入系统，该辅助键盘输入系统进一步包括：
附接至所述框架的RFID标签，该RFID标签含有辅助键盘信息；
RFID读取器，该RFID读取器位于所述壳体中并连接至所述处理器，用于在所述框架围绕所述触敏面板放置在所述壳体的外表面上时读取所述辅助键盘信息，并且用于将所述辅助键盘信息传输到所述处理器。
20.根据权利要求19所述的辅助键盘输入系统，该辅助键盘输入系统包括交替地暂时放置在所述触敏面板上的多个不同框架，每个框架具有附接的RFID标签，所述RFID标签用来识别所述每个框架是所述多个框架中的哪个框架。
21.根据权利要求20所述的辅助键盘输入系统，其中所述多个不同框架包括用于复印机的框架、用于扫描机的框架和用于传真机的框架。
22.根据权利要求20所述的辅助键盘输入系统，其中所述多个不同框架中的每个框架包括布莱叶标签，所述布莱叶标签用来识别所述每个框架是所述多个框架中的哪个框架。
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