CN104737090A - 用于失明或低视力的用户的移动计算装置 - Google Patents

Abstract

移动计算装置，其包括限定穿过装置的短和/或长轴的装置的中心线的物理特征。

Description

用于失明或低视力的用户的移动计算装置

背景技术

1.技术领域

本发明涉及一种移动计算装置，例如，智能手机或平板电脑，其具有辅助失明或低视力的用户的特定功能。该计算装置也可对具有良好视力的一般用户具有吸引力。

2.现有技术说明

智能手机被广泛使用，但是占主导地位的、典型的外形因素，薄的外壳中的一片触摸屏玻璃，对于失明或低视力的用户自信而又确信地操作是具有挑战性的。然而，智能手机——例如来自于苹果(Apple)的iPhone——因为导致引人入胜的触觉体验的制造和材料的高品质，以及尤其针对失明和低视力的用户的大量的第三方应用程序(app)，使其深受失明和低视力的用户的欢迎。

然而，针对失明和低视力的用户还有很大的扩展空间用于改进智能手机和平板电脑的用户体验。该说明书描述了本领域中的技术创新。

发明内容

本发明是一种包括物理特征的移动计算装置，该物理特征限定穿过装置的短和/或长轴的装置的中心线。

附加的概念或功能包括如下：

·装置具有左右非对称的形状。

·装置包括前置扬声器栅格，其具有靠近物理键盘的按键的多个前置音频输出端口。

·装置包括触觉反馈触摸屏显示器外加触觉反馈物理按键，所有这些都安装在相同的基部上，并且通过柔性安装件与手机的其余部分振动地隔离。

·装置包括键盘，在其中，所有物理按键从相邻按键提供不同的触摸反馈感觉，例如，通过由不同材料制成或具有不同形状。

·装置，其中，当用户触摸物理按键时，那么既有显示器上的视觉确认反馈也有音频确认反馈。按键的实际选择在之后通过触觉反馈确认。

·装置具有独立的照相机，其不集成于照相机主体而是通过柔性带连接。

·装置包括掉落感测应用程序，其自动地触发可听见的警报，以辅助用户定位手机。

·装置具有多个传声器以准确地检测在手机外壳上的敲击来源的位置。

·装置包括颜色感测软件——颜色名称通过编码颜色变化——例如，亮度——的声调变化被播报出来。

附图说明

本发明通过参照附图进行描述，附图中：

图1和2是根据本发明的智能手机的透视图。

图3是智能手机的正视图。

图4、5和6是表示中心线脊的近视图。

图7是表示前置声学端口的近视图。

图8表示物理键盘。

图9是表示当用户敲击数字键“3”时的听觉、视觉和触觉反馈的顺序。

图10是表示当用户找到并键入数字键“1”并在之后搜索和找到数字键“0”时的听觉、视觉和触觉反馈的顺序。

图11描述了当用户将其手指移动到数字上面时智能手机读出显示在屏幕上的数字。

图12表示智能手机如何通过十字线被分为四个象限。

图13-17是另一种智能手机设计的图像。

图18示意性地描述了利用多个智能手机找到在智能手机的主体上的敲击位置。

图19和20表示安装在柔性带上的照相机和/或镜头。

图21描述了不同的颜色和色调如何被可听见地表示出来。

具体实施方式

根据本发明的移动计算装置可实现针对移动电话手机设计的多个高水平的设计原则，例如：

·基于可用性和长效的设计质量的有形用户益处的设计。

·视力、声音和触摸被增强

·容易凭感觉导航——手的位置和重要的部分的位置可通过触摸感测

·独特的表面形态使其容易识别你正在触摸和握住该装置的位置

·将物理特征与触觉相结合以创建最佳的可行的交互式用户体验，无论针对有视力的人还是盲人。

一个实施方式的特定构思和特征包括下面很好的核心构思，其每个可以在移动计算装置中被独立地实现，并且还可与所列出的构思和特征的任何一个或多个结合。术语“手机”将用于指代该装置并覆盖任何形式的移动计算装置，例如，智能手机、平板电脑或平板手机。

1.手机具有左右非对称形状

手机包括触摸屏显示器5和物理键盘6并且该装置的主体具有左右非对称形状(例如，其不是传统的左/右对称的形状，如传统的直板手机或iPhone)。其被设计成使失明或视力部分残疾的用户可立即、正确地定位该手机。图1-12描述了具有左右不对称的实际的主体的装置的智能手机的一种设计；图13-17描述了具有更小的触摸屏以及具有更大按键的更大的键盘的另一种设计。

参照图1，装置的主体的右手侧的形状可与左手侧具有细微的差别，并因此不是左手侧的镜像。注意，这与对称的但具有非对称布置的按钮或控制的主体不同。当用户拿起手机，仅由装置是否定向正确就能通过感觉显而易见——并且如果没有定向正确，如何如正确地重新定向手机将是显而易见的。有多个不同的方式实施该构思：

·缓冲器，如图1中的8所示，在手机1的底部，其沿着右手侧继续向上比沿着左手侧7继续向上稍远。

·该缓冲器还可包括针对有用功能的物理按钮(例如，开-关、具有集成式数码相机的拍照按钮、紧急求助按钮和任何其它一个或多个有用的按钮——参见图2中的21、22和23)。针对视力部分残疾或失明的人，在缓冲器中设置这些重要的按钮尤其有用，因为缓冲器是用户当他或她拿起装置时有意识地去感觉的第一件事。

·缓冲器的端部还可在手机的侧面限定针对电源插座(或其它端口/插口)的区域9。通常，端口(例如小型或微型USB)和其它种类的插口难以使失明或视力部分残疾的人可靠地定位(因为它们是小凹陷的特征)和难以可靠地将插座插入。缓冲器既定位了端口位置又提供了装置的可靠的部分，以当插入插座或插头时握住或握紧。

·硬塑料结构4使上表面和下表面隔开。

2.手机包括限定手机的中心线的物理特征

该专用的特征帮助失明或视力部分残疾的用户，相对于他们的手指和手，正确地定向手机并使他们能够快速地构建和确认他们的手机的“意境地图”以及手机的按钮和屏幕的位置。应该认知到具有专用特征好于多用途特征，因为其对于用户来说更容易和更快速——例如，虽然键盘上的特定按键可具有小凸起的特征，其一经找到，就使用户能够正确地定向装置，但是对用户而言具有唯一地限定装置的一个或多个中心线的专用特征是更快和更简单的。例如，该装置包括中心线3，其沿着手机的长轴从手机的中间部分向下；和/或沿着手机的短轴从手机的中间向下的中心线2；两个中心线可沿着装置的侧面的部分或全部以及背面延延。

中心线特征可以是沿着中心线的部分延伸的薄的、凸起的脊(参见图3：31)；正交的薄的、凸起的脊32可沿着手机的另一中心线的部分延伸，形成“十字线”布置的一部分。可按照与手机的主体的其余部分上所使用的颜色形成强烈对比的颜色来将该脊挑选出来。图4示出了中心线31如何纵贯物理键盘，当用户的手指在键盘上移动时如何为用户的手指提供环境和重新确认，搜索正确的按键或触摸屏显示器的中心。图5示出了中心线32如何沿着装置的侧边延伸。

中心线脊可形成在装置的侧面，提供触觉的环境和在用户的手中的装置的位置的重新确认。沿着长轴的脊(图6——61)也可通向照相机镜头(前和/或后镜头)；因此，如果用户正在触摸脊61，他们可以确信他们没有挡住镜头。脊的下部62也辅助用户正确的手定位。

3.前置扬声器栅格包括靠近物理键盘的按键的多个前置音频输出端口

通过提供靠近物理键盘的按键的多个音频输出端口(图7——71)，可行的是使大的扬声器系统具有大的声共振腔——该声共振腔可定位在集成有键盘的电路板的下面。

音频输出端口可沿着键盘的侧边定位，因此在那里有四排按键，那么将有沿着按键的每一侧的四个音频输出端口。音频输出端口也可在形成在键盘中的通道中形成为孔；单通道可呈现出延伸键盘的宽度，终止于音频输出端口中的每一端。该端口可被声学调谐。

4.手机包括触觉反馈触摸屏显示器外加触觉反馈物理按键，所有这些都安装在相同的基部上，并且通过柔性安装件与手机的其余部分振动地隔离

手机包括触觉触摸屏5以及触觉物理键盘6(参见图8的针对具有按键81的键盘的近视图)。典型地，按键是具有某种触觉驱动或模块的形式的电容式按键，以便每个按键可提供触觉反馈；该反馈可以比来自于传统的物理键盘的反馈更微妙和更复杂。例如，该按键可提供不同的表面纹理，或逐渐地改变用户触摸按键等的困难的反馈。

该触觉键盘可以以几种不同的方式实施，例如，针对显示区域和键盘的专用的触觉系统，或提供穿过触摸屏和物理按键的触觉反馈的单一的触觉系统。典型的触觉技术是来自于活跃的肌肉公司(Active Muscle，Inc.)的ViviTouch^TM，在其中，电活性聚合物模块正好位于显示屏和按键的下部，使用户能够感觉触觉的触摸感觉，其模仿按键的按压或移动控制滑块等。

键盘区域和触摸屏都安装在相同的基部上，其通过柔性安装件与手机的其余部分振动地隔离，例如，通过橡胶隔离物或封条。这保证了触觉振动不会传播到手机的会使用户困惑的部分——例如，如果用户正握着手机，并且通过他的手指触摸触摸屏正被给予触觉反馈，但是有一些剩余振动到达手机的背面，那么这会混淆物理反馈；对于失明和视力部分残疾的用户，清晰且清楚的物理反馈尤其重要。

键盘通常具有小的凸起按钮或在特定按钮上的凹痕(通常为数字键“5”)以允许用户仅通过触摸可将他们的手指定向在按键上。我们通过提供(参见图8)键盘的相同的行(和/或列)上的相邻的按键于具有不同的感觉——例如，它们的形状和/或材料可以不同，按键的触觉品质可因此交替穿过行和/或列——例如，按键可以是交替地硬的(金属)并且之后是软的(橡胶)，以此延伸该原则。在键盘中的按键具有5.0mm中心至中心的间距并位于通道内部以仅通过触摸而辅助它们的快速定位。在该实施方式中，在给定的行中的按键不仅具有交替的软的顶部(例如，用橡胶处理的)而且成脊状的顶部。这给出了提供给用户的更好的反馈和被触摸的按键的确认。

5.当用户触摸物理按键时，那么既有在显示器上的视觉确认反馈也有音频确认反馈。按键的实际选择之后通过触觉反馈确认。

在键盘中的电容式按键可激活示出在显示器上的大的字母或数字图形，并且之后音频声音大声说出该字母或数字。该字母或数字的选择的确认之后通过在物理按键上的触觉反馈确认。

这可以以双态按键和相关的控制软件实施，该控制软件允许(i)初始选择和(ii)实际确认。例如，如图9所示，由智能手机显示欢迎主页屏幕开始，如果用户针对数字“3”触摸数字键盘，那么手机扬声器播报91数字“3”并且数字“3”被显示在显示器上。如果用户希望确认数字“3”的选择(即，实际键入或使用其)，那么他利用正常的按键交互方式(例如，针对机械的按键，确认可发生在“按键弹起”的运动上。针对电容式按键，按键的确认也可被设计成当用户抬起他的手指离开按键时或者如果手指保持在按键上持续超过预定的时间——例如，0.5秒——时发生)这样做。确认与合适的触觉的反馈92关联，例如，在数字键3上的振动或短脉冲，或该键的模拟的上/下运动。也可添加可听见的单击声。

有的位置不使用双态按键，以便以单一动作完成选择/确认，之后可发生提供视觉和音频确认的相同的方式；然而，如果用户错误地选择了那个键，则用户必须在之后利用传统的删除或退格操作将其删除(当用户选择删除/退格时，装置显示大的“删除/退格”图标或图形并且扬声器播报“删除”或“退格”)。

视觉和音频确认不限于确认数字，而且可允许用户发现任何物理按键的功能——触摸它们将导致它们的功能的音频和视觉的解释(当利用传统的手机UI时，物理按键的功能也可改变成——即，环境特性)。图10在101描述了用户已经找到了端部输入的数字“1”键。他之后通过从数字“5”移动直至数字“8”进行搜索数字“0”，102所示，通过装置大声播报那些数字的每个，并在之后沿着该列向下至数字“0”键，103所示，通过装置再次大声播报“0”。104所示，用户通过数字“0”按键脉冲持续片刻以保持(或者以其它方式选择)数字“0”按键并接收选择的触觉确认。

如果触摸屏显示器正在显示数字或词语，那么用户可慢慢用他的手指描出该数字或词语，并且各个数字或字母在之后由手机复述。对于词语，装置可利用装置上的语音合成软件复述整个单词。

6.手机具有没有集成到照相机主体中的独立的照相机

照相机对于失明或视力部分残疾的人来说是装置的非常重要的特征。现在的照相手机的一个缺点是照相机被永久地集成于手机的主体中。在该实施方式中，手机可包括不集成在手机主体中的照相机，而是物理地拴住的、可分离的或独立的(传统的后置和/或前置照相机也可提供在主体中)。对于失明或视力部分残疾的人，使照相机是被拴住的、可分离的或独立的，允许他们在将照相机准确地定位在他们需要其的位置时更多的灵活，同时也将他们的手机保持在他们也需要其的位置。

图19示出了照相机或其镜头和传感器单元191如何放置在物理地拴至手机193的棒或皮带192或其它形状的单元上；该连接可以是永久的或者棒/单元可从手机上断开，仅无线地连接(例如，蓝牙)。照相机或镜头传感器可有磁力地锁回至手机主体，以便皮带形成承载环。

被拴住的照相机可提供文本的放大的图像以辅助阅读或对象识别。照相机可被放置在靠近将要阅读的文本和显示在手机上的放大的图像的位置——之后用户可将手机放置在靠近他的/她的眼睛的位置，用于容易和更舒适地查看——当将照相机集成于手机时这些是不可能的。缩放功能可通过手机上的控制而提供，以允许快速并容易地缩放图像。

通过复杂的、(或许)基于云的对象识别(这可纯粹基于机械或人机辅助混合)，其可使用户能够将照相机简单地指向街景并用于将被识别的街道，或至少(尤其与GPS结合)将被建立的街道上的用户的定向。手机可在之后描述位置并提供街道定向的清晰的、简单的图形和到达目的地的可能的方向。相同的方式可用于识别和可听见地描述对象和建筑物。

光学字符识别(Optical character recognition，OCR)也可被提供——用户可以例如将照相机指向报纸或票等，并且OCR(本地的手机或基于云的、或其组合)可在之后解释该场景。手机可在之后显示被极大地放大在手机显示器上的文本和/或读出该文本。面部识别也可被提供；用户可将照相机指向人，并且如果他们的面部已被识别，则手机可播报这个人的名字。

遥控棒(图20——201)可形成在附接至手机的主体203的承载环或带204中。这将能够附接至用户的外套翻领并使红色的闪烁信号闪光指示照相机已经启动，以便如果用户正走在黑暗的道路上并感到害怕时，潜在的攻击者将获知手机正在记录和每五秒钟潜在地发送在用户的附近的图像给可以报警的信任的朋友。用户可决定何时启动该功能；攻击者知道他/她并不是一个人。

7.具有掉落感测应用程序的手机

手机掉落对于失明或视力部分残疾的人来说是非常苦恼的。手机通常包括固态的加速计，并且与手机掉下并在之后撞击硬面关联的特定类型的加速度给出手机何时已经不经意地掉落的好的指示。应用程序(可以从例如iPhone应用程序商店或安卓市场这样的应用商店下载)可使用加速度数据并且之后，以帮助用户找到手机，该应用程序可引起手机发出声音或制造一些其它的声音；显示器也可闪烁。

8.多个传声器可准确地检测敲击来源

虽然触摸屏提供好的基于触摸的控制，但可以将触摸控制的概念扩展至手机的其它表面。例如，手机的整个背面区域可用于多个敲击和“刷过”(可能通过触觉传感反馈)。因此通过敲击所选择的表面，在手机表面上的任何位置变成了用于UI事件的激活的电位源。该表面可以是在各种表面处理和材料中的平的、波状外形的和抛光的。用户可以例如在手机的背面敲击两次(背面的任何位置，或在特定的区域中，其可以是用户设置的)以启动它，或打开基于密码的解锁特征。用户可编程敲击的特定的顺序、节奏或模式以充当密码(该特征甚至对于有视力的用户也具有吸引力)。

图18示意性地描述了多个传声器181，其连接至DSP 182。手机的机械结构被设计用于优化声学路径183，以允许多个传声器准确地确定“敲击”的位置和由此的触发功能。

9.颜色感测软件——通过声调变化播报颜色名称

手机播报通过其照相机成像的对象/场景的颜色(该照相机可以是集成的、拴住的、可分离的或单独的)。

·通过用于指出和选择的简单的区而易于开始

·颜色将以各种反馈模式表示出来

·播报词语、特殊的音调、改变音高和独特的脉冲/其它的节奏

-浅色 高音

-鲜艳的颜色

-纯色

-深色

-暗色 低音

·通过音高和音调调整声音

·所播报的词语需要通过音高和或独特的音调调整

·触觉可用于添加细节的附加层以与每个所感测到的观察连通。

·颜色名称需要被明确说明。过多的颜色参考将不起作用。针对自然的仔细的参考可以起作用，例如与海绿色相对于蓝绿色。

图21示出了以下流程：照相机传感器检测颜色211并且生色基通过语音合成软件被简单地唤出212。感测216是在规定分辨率之间或不同的颜色(白、黑、灰、蓝、绿、黄、橙、红)的区别之间。在更大程度的复杂性中，感测到的颜色的音频反馈可被给予不同的音调特性，基于声调(例如，鲜艳的颜色通过比该颜色较深的版本更高的音高描述出来——因此鲜红色将通过高音调的“橙色”可听见地描述出来，反之，更深的橙色将通过低音调的“橙色”描述出来)。因此针对特定的颜色的色彩强度被感测217并且该颜色通过适当的音高被可听见地输出213。

音量反馈也是可行的：通过感测特定颜色及它们的亮度之间的动态/滑动转换218，该转换可通过改变音量和/或音高被可听见地编码。在更普遍的术语中，色度、饱和度、纯度和强度的任何传统的参数可以以适合的形式被可听见地编码(例如，音调，无论音量，无论上升还是下降)。触觉反馈219可被提供用于编码特定的颜色之间的转换，例如，颜色区域的边缘215。

附录1-其它的概念

1.UI

针对用户的配置文件，尺寸、对比度、色系的任何方面可被人工或自动地个性化。而且，由于用户的能力可能会改变，存在“连续”调整机制使所有这些UI方面能够易于更新。所有UX的校准的定制化服务是可行的；例如，色盲矫正。

GUI可始终如一地简化为只显示6行，每行只有单一的功能(由大的图标和文本表示)。

2.将触摸和物理按钮结合在混合的UI中

这会是物理区分的关键。使敲击的组合在手机的背面上以指示你将要外出，其之后重新配置UI，例如，改变联系人列表的优先级，使铃声更大。

3.音频调谐至用户音频配置文件

能够在光学仪器商处下载视力检查和听取测试结果到手机上，并且重新调整屏幕阅读器的显示颜色、字体、声音以及铃声。还可行的是包括在光学仪器商的约定之后内置在文本提示器。

4.结合了物理特征的触觉

物理按钮由于每个按键上的电容式开关而无需移动——这将使较低成本的产品能够更耐用。

红外(IR)温度传感器可用于控制和增强显示的颜色——例如，使通讯录图片增强，以帮助识别。这可与距离传感器结合。手机中的运动检测器可以是非常有用的——例如，当用户通过他的或她的手正在寻找手机而在手机周围徘徊时——波动可被检测到。如果手机在用户的房屋的另一部分中，蓝牙同步将是可行的。当钥匙坠大小的存储器(key fob)靠近手机时其会振动或发出声音。

5.目标识别(增强的真实性)

特别能够感测相对于标准质量的尺寸(大到小)，可利用已知的事物校准(狗、人、小型汽车、卡车、公交车、飞机、小房子、公寓大楼、高层建筑、山)。

6.目标识别

通过再次使用振动来指示尺寸/质量。这在很大程度上将依赖于基于位置的服务(如果手机知道你在哪儿以及你所指的地方)。文本增强——利用照相机作为放大器。这将对于需要眼睛的老人是真正有用的工具。

7.颜色演绎为音乐(即主要的艺术家)

也认为是代表颜色特性等的单音。

8.触摸的单手操作

9.屏幕放大器/简单的UI/创建真正的易于观察/使屏幕放大器非常简单

识别目标/事物的区块——当你从目标至目标移动时的触觉反馈。

10.色调视图——可用于允许盲人确保他们选择匹配的衣服

Claims (30)

1.移动计算装置，其包括限定穿过装置的短和/或长轴的装置的中心线的物理特征。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，物理特征是脊。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，脊被明显地着色。

4.根据上述权利要求任意一项所述的装置，其中，特征定位或通向照相机镜头的位置。

5.根据上述权利要求任意一项所述的装置，其中，装置的主体具有左右非对称的形状。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，包括非对称地设置在装置周围的缓冲器。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，一个或多个插口被定位在缓冲器的端部。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其中，控制装置功能的一个或多个物理按钮被定位在缓冲器中。

9.根据上述权利要求任意一项所述的装置，其中，装置包括前置扬声器栅格，其具有靠近物理键盘的按键的多个前置音频输出端口。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，装置包括具有多行按键的键盘，并且在每行按键的端部具有音频端口。

11.根据上述权利要求任意一项所述的装置，其中，装置包括具有触觉反馈的物理按键。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，装置包括具有触觉反馈的触摸屏显示器。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，显示器和键盘通过例如柔性安装件与装置的其余部分振动隔离。

14.根据上述权利要求任意一项所述的装置，其中，当用户触摸物理按键时，那么既有显示器上的视觉确认反馈也有音频确认反馈。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，按键的实际选择在之后通过触觉反馈确认。

16.根据上述权利要求任意一项所述的装置，其中，装置具有独立的照相机，其通过柔性带连接至装置。

17.根据上述权利要求任意一项所述的装置，其中，装置包括掉落感测应用程序，其自动地触发可听见的警报，以在装置已经掉落后辅助用户定位该装置。

18.根据上述权利要求任意一项所述的装置，其中，装置具有多个传声器以准确地检测在手机外壳上的敲击来源的位置。

19.根据上述权利要求任意一项所述的装置，其中，装置包括颜色感测软件，并且通过装置成像的物体的颜色名称通过声调变化被播报出来，不同的音调对应于颜色的不同方面，例如，亮度。

20.根据上述权利要求任意一项所述的装置，其中，装置包括键盘，在其中，相同行上的物理按键从该行上的相邻按键提供不同的触摸反馈感觉，例如，通过由不同材料制造或具有不同形状。

21.移动计算装置，其包括限定穿过装置的短和/或长轴的装置的中心线的物理特征。

22.移动计算装置，其中，装置的主体具有左右非对称的形状。

23.移动计算装置，其中，装置包括前置扬声器栅格，其具有靠近物理键盘的按键的多个前置音频输出端口。

24.移动计算装置，其中，装置包括具有触觉反馈的物理按键。

25.移动计算装置，其中，当用户触摸物理按键时，那么既有显示器上的视觉确认反馈也有音频确认反馈。

26.移动计算装置，其中，装置具有独立的照相机，其通过柔性带连接至装置。

27.移动计算装置，其中，装置包括掉落感测应用程序，其自动地触发可听见的警报，以在装置已经掉落后辅助用户定位该装置。

28.移动计算装置，其中，装置具有多个传声器以准确地检测在手机外壳上的敲击来源的位置。

29.移动计算装置，其中，装置包括颜色感测软件，并且通过装置成像的物体的颜色名称通过声调变化被播报出来，不同的音调对应于颜色的不同方面，例如，亮度。

30.移动计算装置，其中，装置包括键盘，在其中，相同行上的所有物理按键从该行上的相邻按键提供不同的触摸反馈感觉，例如，通过由不同材料制造或具有不同形状。