CN110134268A - 具有触碰感测功能及页码检测功能的电子书 - Google Patents

Abstract

一种具有触碰感测功能及页码检测功能的电子书，在触碰感测技术上是利用电容感应原理，包含板体、片体、导电体及处理单元等元件，板体与片体类似介电层，且导电体带电，因此当手指等外部带电体隔着板体与片体而能使带导电体的电位改变时，处理单元则进行适当处理，当片体上有图案或文字等，更能透过喇叭发出声音，本发明的电子书也具有页码检测功能，主要透过片体的侧缘形状使多个开关切换成不同组合，当结合触碰感测功能及页码检测功能时，更能根据不同页面而发出页面所载各内容的语音讯息。

Description

具有触碰感测功能及页码检测功能的电子书

技术领域

一种电子书，尤其是一种具有触碰感测功能及页码检测功能的电子书。

背景技术

对于幼童和视障者而言，有声书的开发提供幼童和视障者阅读书籍上极大的乐趣性与便利性。

参阅中国台湾省新型专利公告号M491889“智慧型电子语音书”及台湾发明专利公告号I550501“可有效侦测页码之智慧型电子语音书”，这两篇专利是由本案的创作人所创作，以上两件皆揭露页码感测与感测书页上的内容的技术手段。

首先，在页码感测的部分，M491889案的表现还不算非常理想，因页码感应片的带电量接近于环境空间中的杂讯，造成电容式感应器无法有效感测其为杂讯或页码感应片，因此为了改善此缺失，在I550501中揭露了一种提高页码感应片带电量的方式，此外也提出在将磁铁埋入于书页之内，并透过霍尔IC感测的方式，而达成每次都能确实检测的页码功能，然而霍尔IC的成本高，因此书页的数量越多，霍尔IC的数量就必须越高，造成制作成本增加。

而且，将磁铁埋入于书页之内，就必须在两纸张之间设置磁铁，这样加工方式只能透过人工的方式来将磁铁的定位在适当位置后，再纸张粘合，加工上非常耗时耗力，因此为上述电子语音书的实体书必须另外加以制作，而无法给一般书本所用。

而在书页内容的感测部分，主要感测元件是电容式感应器，比如导电薄膜感应器(ITO Sensor)、投射电容式触控感应器、可挠式导电薄膜感应器或、可挠式投射电容式触控感应器，上述的电容式感应器都能确实感测感测电容变化，不过电容式感应器的成本较高，因此通常使用在感测灵敏度需求高的电子产品上，而使用在电子书上，却使得制作成本无法控制合理范围中，因此必须提供一种专门供电子书用的触碰感测技术手段，让制作成本合理，同时使感测能力同样有效。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具触碰感测功能的电子书，其中除了微处理器、电位感知晶片及/或快闪记忆体之外，并未使用高单价的电容式感应器，其中在感测书页内容的部分，虽然也是利用电容感应原理，但不同的地方在于，一般的高感应灵敏度的电容式感应器是以玻璃基板作为介电质，然后透过半导体制程制作出电容式感应器，但在本发明中完全不需要透过半导体制程，而是将多个导电体直接设置于绝缘性的板体，片体则设置于板体上也具绝缘性，多个导电体并接上电源，因此当手指移动到任一导电体上的上方，且隔着板体与片体相对于该任一导电体时，该任一导电体的电位因电容充放电效应而改变，电位感知晶片透过持续扫描侦测，而将检测讯号传给微处理器处理。

本发明的另一目的在于提供一种具有页码检测功能的电子书，在页码检测功能则是透过数个开关及片体的特定结构互相配合而成，也就是让每一片体的侧边的形状皆不相同，而且片体原则上是以可拆卸式的安装固定于板体上，其中如果开关数量为两个，则有4种不同的开关组合，如果开关数量为4个，则有16种不同的开关组合，因此当不同片体的被安装至板体上时，能分别使所述开关形成不同的组合，微处理器根据不同的开关组合而判别出其所代表的页码。

本发明的另一目的在于提供一种具有页码检测功能的电子书，其中片体可以是空白页面，使用者自行在空白页面上画上图案或贴上贴纸标示触碰位置，并自行录制对应图案的声音或音效，当设定完成后，并触碰图案或贴纸时，处理单元根据先前设定而播放对应图案的声音或音效。

本发明的另一目的在于提供本发明的页码检知功能更能与图1～图4的感测片体上技术手段能相互结合使用，实际应用情形为，使用者先安装一片体于板体上，该片体安装完成时，透过前述的页码检测手段去判别出该片体的页码，微处理器则产生与页码相对应的设定，因此当外部带电体接触到片体的图像时，依前文所提到的资讯内容感测手段，则使喇叭产生对应的声音；如果换另一片体安装于板体上，微处理器则产生与另一片体的页码相对应的设定，当外部带电体接触到另一片体的任一资讯内容，微处理器则控制喇叭产生对应的声音。

本发明除了微处理器、电位感知晶片及/或快闪记忆体之外，其他构件成本低廉，其中，板体可以是塑胶板，导电体可以使用铜箔片，导电体与外部带电体之间的绝缘层就是板体及书页，而不需要另外设置绝缘层，再以导线电连接铜箔片与电位感知晶片；上述的构件的成本非常低而且也容易被加工制造，因此达成整体制造成本得以下降且具良好触控感测功能的电子书；在页码感测方式，只需要对片体或现有书本的书页做简单加工使其侧缘形状不同即可，在开关选择上，更是选择单价极低的指拨开关、按钮开关或机构开关即可，并透过适当运算处理如二进制运算，而能有效侦测页码，藉以达成使整体制造成本得以下降且具良好页码感测功能的电子书。

附图说明

图1为本发明具有触碰感测功能的电子书的第一实施例示意图。

图2为本发明第一较佳实施例的电路功能方块示意图。

图3为本发明片体的图像与导电体之间的第一种配置关系示意图。

图4为本发明片体的图像与导电体之间的第二种配置关系示意图。

图5为本发明手指作为外部带电体时，手指接触处与手指接触的周围区域所引起的电容感应范围的示意图。

图6为本发明外部带电体同时对应于两导电体的示意图。

图7为本发明具有页码检测功能的电子书的片体的侧边结构与开关的配置示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 板体

20 片体

20a、20b 图像

30 导电体

30a、30b 铜箔片

40 处理单元

41 电位感知晶片

43 微处理器

45 快闪记忆体

47 导线

50 喇叭

60a～60d 开关

100 外部带电体

110 隔空感应区

120 手指

10a 凸部

P1 第一页

P2 第二面

具体实施方式

以下配合图示及附图标记对本发明的实施方式做更详细的说明，使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。

参阅图1，图1为本发明具有触碰感测功能的电子书的第一实施例示意图。如图1所示，在第一实施例中，板体10是使用塑胶板或其他具绝缘性的板体，片体20则是卡片或书页形式，其中片体20上已具有图像，如苹果20a及葡萄20b的图像，其中在板体10的底面上布设一个或多个导电体30(导电体30设置于板体的底面，因此以虚线示意)，较佳的，导电体30为薄片状的导电体，比如金属片、导电碳膜或其他具导电性的材质，金属片的材质是铜、金、银、铝或其他适合金属材质；在本实施例中，导电体30是使用9个的铜箔片并且与电源(图面未显示)的正极或负极构成电性连接，藉此，使正电荷或负电荷传到导电体30。

多个铜箔片30透过电性连接而与处理单元40连接；其中苹果20a及葡萄20b的图像系大致对应于铜箔片30a与铜箔片30b，原则上铜箔片30a与苹果图20a要相互对应，对应程度不需要完全重迭，只要大致上能彼此对应即可。

而在本实施例中，导电体30不限于图中的圆形，因此四边形、多边形或不规则图形等各种几何图形都适用，虽然图1的导电体30是矩阵排列分布，但只是用以方便说明的较佳实施例而已，并不是用以限定本发明的范围，因此并不限制于是规则状或不规则状的排列，其中只要多个导电体30彼此之间相距一适当间隔，且图像(或其他各种讯息态样)大致对应到导电体即可，重要的是当外部带电体靠近与图像对应的铜箔片时，能造成与图像对应的导电体的电位发生变化(详细内容请见后文所述)。

片体20也具有绝缘性，当片体20被置放于板体10的顶面上，片体20与板体10能作为介电层，因此当外部的带电体如手指或笔尖带电的笔靠近或接触到片体20时，则形成类似电容器结构，因手指与铜箔片形成两电极的作用，两电极之间并具有绝缘层(即片体20与板体10)。

因此当手指靠近或接触片体20上的苹果20a的图像时，对应苹果20a的铜箔片30a则因产生电容充放电效应而使铜箔片30a的电位改变，处理单元40透过侦测到铜箔片30a的电位变化，比如电位上升或下降到一预定电压，处理单元40则产生相对应的控制讯号或声音讯号。

综上所述，只要接触到片体20的图像等讯息内容，就能使处理单元40侦测到与图像相对应的导电体的电位改变，进而使处理单元40产生控制讯号或控制命令，但要注意的是，本发明的触碰感测方式的实施并不是透过具有透明感应电极的电容式感应器，也不是直接接触于感应电极，而是透过带电的铜箔片与外部带电体，以及设置于带电的铜箔片与外部带电体之间片体与板体而达成触控感测的目的。

板体10为塑胶材质或任何其他具有绝缘特性的材质，片体20为卡片、书页、画板及其他各种形式的片状体；而为了使外部带电体100能有效使其所对应的导电体30的电位有效改变，比如能使电位更快速升降至预定电压，因此板体10与片体20的总厚度范围可介于1～15mm之间；较佳的总厚度范围在1.2～8mm之间；最佳的厚度范围在1.6～2mm之间；该外部带电体100为人体如手指或笔尖带电的笔，比如手指或触控笔等。

参阅图2，图2为本发明第一较佳实施例的电路功能方块示意图，其中，该处理单元40更包含一电位感知晶片41，甚至更进一步包含快闪记忆体45；多个导电体30是与电位感知晶片41构成电性连接，比如透过导线47连接上述两者；电位感知晶片41感测导电体30的电位是否发生变化，当导电体30的电位有变化时，电位感知晶片41则产生感测讯号给微处理器43处理，经微处理器43处理后，微处理器43则产生对应该感测讯号的控制讯号并传送给快闪记忆体45。

快闪记忆体45接收该控制讯号后则产生对应该控制讯号的声音讯息并经由喇叭50播放，其中快闪记忆体45内已预先储存多种声音讯息，且已预先对微处理器43与快闪记忆体45作相关设定处理，因此微处理器43能根据不同的感测讯号而产生相对应的控制讯号，快闪记忆体45也能根据不同控制讯号而产生相对应；以本实施例而言，快闪记忆体45是存放的声音讯息至少有两笔，两笔分别是对应苹果图像20a与葡萄图像20b的声音讯息，比如“apple”及“grape”的声音讯号；上述的电位感知晶片41可以是触控晶片。

参阅图3，图3为本发明片体的图像与导电体之间的第一种配置关系示意图，图3中的小圆圈是外部带电体100接触片体20的面积，大圆圈则是片体上所载图像(资讯内容)的轮廓20c，外部带电体100接触于图像20c时，外部带电体100所指的位置也对应于图像下方的导电体30，其中外部带电体100是在能使导电体发生电位改变的范围中；藉此，使导电体30的电位发生变化，电位感知晶片41则传送代表导电体的感测讯号给微处理器，微处理器经判别后则产生对应控制讯号，而控制喇叭产生声音；因此当有多个导电体对应于多个资讯内容时，微处理器能依不同导电体传来的感测讯号而产生的不同控制讯号，进而控制喇叭播放不同的语音及音乐讯息，如此，本发明的电子书得以提供语音播放功能，能作为电子语音书使用。

参阅图4，图4为本发明片体的图像与导电体之间的第二种配置关系示意图，如果图像20c的面积较大，就会对应到多个导电体30，比如在图4中，4个导电体30同时对应到图像20c，虽然外部带电体100指到4个导电体30时，电位感知晶片41是感测不同导电体30的电位发生变化，但是只要经事先对微处理器做设定，微处理器只会产生同样的控制讯号，而控制喇叭播放同样的声音，也就是当外部导电体100指在右上角的导电体或左下角的导电体，微处理器只会产生同样的控制讯号，而控制喇叭播放同样的声音。

参阅图5，本发明手指作为外部带电体时，手指接触处与手指接触的周围区域所引起的电容感应范围的示意图，在本发明中，若以手指作为外部带电体，导电体发生电容感应的区域会略大于被手指接触的部分，因为手指的皮肤上带有静电，因此手指虽然未实质接触图像但刚好在能使导电体发生电位变化的距离时，也会引发电容感应，也就图5中以虚线的圆圈是表示隔空感应区110，也就是手指非接触于片体但所引起的电容感应区块；因此，当手指接触于片体时，手指不仅在接触片体的位置能引起电容感应，也能在接触片体的周围区域引起隔空感应，基于此特性，因此当手指不是指在图像20c，但非常靠近于图像20c的边缘或者指在图像20c的边缘处时，也能使对应图像的导电体的电位发生变化，而使微处理器介入处理；然而现有技术则必须透过对准接触图像才能引发特定效果，因此相比于现有技术，本发明只要手指指在图像的边缘或非常靠近图像的边缘，都能有效感测处理并控制喇叭播放对应的声音。

参阅图6，图6为本发明外部带电体同时对应于两导电体的示意图前述的相邻的导电体间的间隔是属于等同于或略大于手指宽度的情形，因此在上述的示例中，不会发生手指会同时引起两导电体的电位改变，而图6则是当两导电体之间的距离小于手指宽度小的情形，比如当以手指120(圆圈是示意手指接触到片体的面积)触碰葡萄的图像20b时，手指120会对应到铜箔片30b及对应苹果图像20a下方的铜箔片30a，从图6能明显看出，苹果图20a被手指120对应到面积明显少于葡萄图20b被手指对应到的面积，基于电容量和电极的面积成正比的关系，因此与苹果图20a对应的铜箔片30a的电位变化程度必定明显较小，但是对应葡萄图20b的金属片的电容量变化快或电位变化量比较多，因此微处理器43会先感测到铜箔片30b的电位变化，而不处理后续收到的感测讯号，而控制喇叭50发出葡萄的语音；如果手指120刚好同时对应到两金铜箔片，且触碰面积差不多，造成电位变化量非常接近，而使微处理器几乎同时感测到电位变化或两者电位变化几乎一致，则微处理器也能被预设成不产生控制讯号，或者也能产生出预设控制讯号，藉该预设控制讯号而使喇叭发出适当的语音讯息，比如播放出“请重新触碰”或“请触碰正确位置”声音，也可播放出适当音效。

因此根据上述，当两个或两个以上的导电体都产生电位的改变，只要其中一导电体的电位改变量明显较高或电位变化速度明显较快，则能被电位检知晶片有效感测，而被微处理器加以处理，而播放出对应导电体的声音，反之相邻导电体的电位改变量或改变速度是几乎相同或电位升降不明显，则微处理器则不处理或根据预设方式另做处理，比如播放出“重新触碰”的声音。

以上所述的是，微处理器能够根据导电体的间隔不同，而做相对应的设定，以上举例的微处理器多种设定方式及播放出的语音讯息，只是方便说明用的实施例而已，并非用以限定本发明的范围，因此只要使用上述结构及电子元件而检测导电体的电位变化并使微处理器做出对应处理的手段，皆落在本发明的所欲保护范围内。

以上所述的实施例为该片体上已具有一或多个的资讯内容，虽然上述的苹果图与葡萄图是属于图像内容，但不限于此，也能显示出文字或其他类型等讯息内容；或者，也能提供空白的卡片供使用者自行定义出文字类及/或图像类等多个讯息内容，比如在空白的卡片或书页上写上文字、画上图案或贴上贴纸，然后透过按下录音键，自行录制要播放的声音、音乐或音效，同时使用者透过接触或其他方式使对应自行定义的内容的导电体发生电容感应，以使微处理器能记忆导电体与录制讯息之间的对应关系，因此当使用者完成相关设定后，使用者一去接触手绘或贴纸的讯息内容时而能随即播放出自行定义的声音、音乐或音效。

为了达成上述功能，本发明提供一种方式是，透过录音键(图未示)的使用并配合处理单元40的快闪记忆体45，当按下该录音键且当一个以上导电体的电位改变时，该快闪记忆体45则开始执行录音功能以记录使用者说出的一声音讯息，同时该电位感知晶片41会产生一电位检测讯号，同时该微处理器43并自行定义该电位检测讯号对应产生的一控制讯号，该快闪记忆体亦自行定义该控制讯号与该声音讯息为对应产生的关系；其中，快闪记忆体45可以是可插拔的记忆卡的形式。

另一种方式是该处理单元不使用快闪记忆体，而是使用具有录放功能的微处理器并配合录音键，也就是当按下该录音键且当一个以上导电体的电位改变时，是由该微处理器去执行录音功能以记录一声音讯息，同时该电位感知晶片会产生一电位检测讯号，同时该微处理器并自行定义该电位检测讯号对应产生的一控制讯号，且自行定义该控制讯号与该声音讯息为对应产生的关系。上述的快闪记忆体或具有录放功能的微处理器，当在执行录音程序前，可以被初始化，而清空原本已储存于内部的资料，或者原本已储存于内部的资料被最新设定的资料直接覆写。

参阅图7，图7为本发明具有页码检测功能的电子书之片体的侧边结构与开关的配置示意图。如图7所示，使用四个开关60a～60d，由于一片体具有正反面，因此如果使用6片的片体，比如书页，总共能被辨识的页面为12页；较佳的四个开关60a～60d设置于该板体10的同一侧且彼此相距一间隔，当然也可将该开关设置于不同侧，视实际需求而定；开关的形式不限，只要是具开关功能的电子零件或机构开关都可以被使用，在此实施例中，则以拨动开关为例；而片体10的侧边结构主要在片体靠近四个开关的一侧设置出数量不同的凸部，且凸部的设置位置原则上对应于开关的位置。

因此，4个开关可以被视为4个位元，当开关被触动时则被微处理器视为高电位，未被触动的开关则被微处理器视为低电位，透过微处理器的运算处理即能判别目前被安装于绝缘体的片体的页码，也就是能判别目前被安装的片体是在正面或背面；比如将片体10的一侧设置出一个凸部10a并使凸部10a对应于最上侧的开关，当片体10以正面朝上方式设置于板体上时凸部10a仅会触动最上侧的开关，而当同样的书卡以反面朝上方式设置于板体上时凸部会仅触动最下侧的开关，因此分别产生“1000”与“0001”两组对称页码，其中「1”表高电位，“0”表示低电位，因此经由事先对微处理器作设定处理，微处理器就能依据“1000”与“0001”而判断出当前的页码，比如第一页P1及第二面P2。

因此，不同书卡可设置出不同数量的凸部或凹部，当片体被安装于板体时，所述开关会根据实际被触动情形而产生4位元的数位讯号，然而必须要注意的是，开关的数量与书卡页码视实际需要而定，以上所述仅是说明用的实例而已，并非用以限制本发明的范围，因此如果书卡的实际设置数量远超过本实施例，则可增加开关数量与凸部或凹部的设置数目，一样透过对微处理器作适当设定处理后，微处理器就能产生判别当前的页码，而输出与该页码有关的控制讯号。

承上，本发明的页码检知功能更能与图1～图6的感测片体上内容的技术手段能相互结合使用，实际应用情形为，使用者先安装一片体于板体上，该片体安装完成时，透过前述的页码检测手段去判别出该片体的页码，微处理器则产生与页码相对应的设定，因此当外部带电体接触到片体的图像时，依前文所提到的资讯内容感测手段，则使喇叭产生对应的声音；如果换另一片体安装于板体上，微处理器则产生与另一片体的页码相对应的设定，而使喇叭产生对应的声音。

以上所述仅为用以解释本发明之较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上之限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (10)

1.一种具有触碰感测功能的电子书，其特征在于，包含：

一板体，具绝缘性；

一片体，具绝缘性，位于该板体之上；

多个导电体，固定于该板体并与该片体相隔一适当间距；以及

一处理单元，位于该板体上并与所述导电体构成电性连接；

其中，当一外部带电体隔着该板体与该片体而对应于任一导电体，且该外部带电体处于一适当距离下而使与该外部带电体对应的导电体的电位因电容感应而发生电位变化时，该处理单元侦测所述导电体的电位变化，并依所述导电体的电位变化做适当处理。

2.根据权利要求1所述的一种具有触碰感测功能的电子书，其特征在于，该片体为卡片、书页或画板。

3.根据权利要求1或2所述的具有触碰感测功能的电子书，其特征在于，该片体的表面上显示出一资讯内容或多个资讯内容，该资讯内容大致对应于任一导电体。

4.根据权利要求1所述的具有触碰感测功能的电子书，其特征在于，该导电体的材质为金属片或导电碳膜，该外部带电体为人体或笔尖带电的笔，该金属片的材质是铜、金、银或铝的至少其中之一。

5.根据权利要求1所述的具有触碰感测功能的电子书，其特征在于，该处理单元包含一微处理器与一电位感知晶片，该电位感知晶片电性连接于所述导电体与该微处理器之间，该电位感知晶片检测所述导电体的电位是否发生改变，该微处理器则根据该电位感知晶片传出的讯号而做适当处理。

6.根据权利要求5所述的具有触碰感测功能的电子书，其特征在于，该处理单元更包含一快闪记忆体，电连接该微处理器，根据该微处理器传来的讯号而对应产生一声音讯号，该声音讯号并经由一喇叭播放出去。

7.根据权利要求5所述的具有触碰感测功能的电子书，其特征在于，该处理单元更包含一快闪记忆体与一录音键，当按下该录音键且当一个以上导电体的电位改变时，该快闪记忆体则开始执行录音功能以记录一声音讯息，同时该电位感知晶片会产生一电位检测讯号，同时该微处理器并自行定义与该电位检测讯号对应产生的控制讯号，及自行定义与上述控制讯号对应产生的该声音讯息。

8.一种具有页码检测功能的电子书，其特征在于，包含：

一板体，具绝缘性；

多个片体，皆以可拆卸方式而安装于该板体之上；

一页码侦测单元，包含多个开关及一微处理器，所述开关电性连接于该微处理器；

其中，所述片体分别具有不同的侧边结构，因此当所述片体被安装于该板体上时，不同的侧边结构会使所述开关产生出不同的开关组合，该微处理器则依据不同的开关组合而判别目前被插入片体的页码。

9.根据权利要求8所述的具有页码检测功能的电子书，其特征在于，该侧边结构包含一或多个凸部及/或多个凹部结构。

10.根据权利要求8所述的具有页码检测功能的电子书，其特征在于，该开关是电子开关或机构开关。