CN1262750A - 以手套手指用于虚拟全面打字的多个压力传感器 - Google Patents

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L·米加克约夫
W·H·富
I·哈亚
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Abstract

一个手套具有纵向安装在手指尖的一个压力传感器阵列。在该手套接触一个硬的表面时根据手指尖相对于该表面的方向激活不同的传感器。这一配置使得能够与具有多行按键的一个虚拟键盘进行交互。

Description

以手套手指用于虚拟全面打字的多个压力传感器
本发明的领域
本发明涉及一种用于处理信息的系统，该系统包括用于手动控制信息输入的装置。
背景技术
这样一种系统可从美国专利5581484中理解，其内容作为参考结合在本申请中。该公知系统具有一个安装在手指上的输入设备，用于向计算机手动输入信息。该设备使用可拆卸地附着到用户的手指尖的一个压力传感器和一对加速度传感器。在手指按压一个物体，例如一个桌面时，该压力传感器检测到一个压力。该加速度传感器测量该手指的加速度。这些传感器装在一个灵活的手套中。这些传感器的信号被转发给计算该手指的相对位置的一个计算机。对所测量出的一个加速度信号进行两次积分给出了手指的当前位置相对于一个开始位置的坐标。使用压力传感器来确认该加速度传感器的信号。该已知的系统允许用户将数据输入到该系统中，好象用户正在一个物理键盘上打字，诸如标准的QWERTY键盘。
使用加速度来测量一个位置要求积分两次，并且所测量出的加速度的偏差或不准确的积累可能极大地影响所计算的位置。补偿方法包括，例如对于由加速度传感器提供的信号使用阈值，使用一个反馈控制子系统，或者频繁地将手指复位到一个参考位置。这些补偿方法给用户，给系统或者对于两者来说增添了额外的负担。
本发明的目的
本发明的目的是提供一个可代替已知系统的一个更加用户友好的方案。发明概述
为此，本发明提供了一个用于处理信息的系统。该系统包括一个可安装到用户的一个手指上的设备，该设备具有一个传感子系统。该子系统区分在该设备上的不同位置检测到的各种刺激，例如压力，并且产生对应于一个该相应位置的一个相应的信号。
本发明基于这样的认识：当一个用户与一个键盘(比如一个QWERTY键盘，一个乐器的键盘，或者控制另一特定装置的一个特定的键盘)交互时，该手指接触按键的角度取决于该按键所在的行。在本发明中使用手指的不同方向来区别不同行的多个虚拟按键。在用户的手指上安装一个传感子系统，用来区分映射到不同行中的多个按键位置的不同的手指方向。例如，本发明具有一个接触传感器的阵列，在手指与一个硬的表面或多或少接触时，根据该手指的方向激活这些传感器。一个接触传感器包括：比如一个压力触发开关，或者一个与一个导电层建立一个电气连接的一个导电区域，等。
本发明者已经认识到，一个特定的手指可以控制多于一列的按键。例如，在与一个QWERTY键盘交互作用时，使用十个手指打字通常让食指和小指分别控制两列或更多列。较佳的是，将一个横向选择机制加入到上述的该纵向选择上，以区别手指的外展和内收。例如将一个磁性薄片开关安装在食指上，将一个磁铁安装在其旁边的一个手指上。或者是，将一个应变计安装在食指和中指之间的部分上。这一部分对在这些手指之间的横向距离增加时的拉伸敏感。基于对一个特定的量的幅度的检测，或者是对一个物理量(比如距离或接近度，角度，力矩等)的改变的检测，对于纵向和横向方向来说，多种检测机制都是可行的。由于右手的灵活，通常用它来控制三列或更多列。为了区分多于两列，横向选择机制包括例如具有不同灵敏度范围的多个传感器。
也可以使用基于刺激位置的区分来模拟与轨迹球或鼠标的交互。例如，该传感子系统在纵向方向上滑过一个固体的下表面，使得该子系统的不同位置接触该下表面。一个定时器确定该接触的时间长度是否大于打字通常需要的时间。然后将产生的信号解释为在一个方向上操作一个虚拟的鼠标或轨迹球。类似地，基于对从内收到外展的转变，或者从外展到内收的转变，将食指的一个横向移动的检测与一个定时器或者与一个在指尖发生的连续的刺激相组合，可用于解释一个斜向的鼠标移动或轨迹球移动。
该设备可安装在用户的手指上，其可以包括比如一个指形的工具，或者是一个在每个手指有适当安装的传感器的手套，或者任何其他适于在本发明的范围内使用的配置。该设备最好还包括一个该设备操作的按键的一个或多个功能的可视指示。例如，在与一个虚拟QWERTY键盘一起使用的本发明的一个手套工具的某一部分(比如在手套的手指上，或者在手的背部靠近每个手指的跟部的地方)打印上用户可以看见的字母，以便于正确地使用该设备。
一个典型的PC键盘包括的按键多于用于一个QWERTY功能的按键。例如，PC键盘具有一行用于阿拉伯数字的按键1，2，...9和0，和一行功能键。相应地，这样一个键盘具有5行：3行用于QWERTY，一行用于阿拉伯数字，一行用于功能键。区分这些行的一种方式是上述所引入的能够检测在这种装置上的至少5个不同位置的传感子系统，并且该系统能产生对应于一个相应位置的一个相应的信号。另一种方式是将一个传感器安装在用户的手上，当该传感器被激活时，就改变对正在控制的行的解释。例如，将该传感器安装在手掌上，在用户按压其手掌时，该传感器就被激活。从而，来自该传感子系统的信号就被解释为来自功能键或者阿拉伯数字键。
该发明最好与一个如在美国专利申请08/887593(PHA23258)公开的虚拟桌面系统一起使用，该美国专利申请作为参考包括在本申请中。
附图的简要描述
将通过举例以及参考附图解释本发明。其中：
图1是本发明中的一个系统的框图；
图2-3示出了在击打不同行中的按键时打字者手指的不同方向；
图4-5示出了处理手指移动信号的电路图。
在附图中，相同的参考数字指示类似的或相应的功能部件。
较佳实施例
图1是根据本发明的具有系统100的主要部件的框图。系统100包括一个装置102，这里是一个手套，该装置102具有设备104，106，108，110和112，这些设备分别安装在手指114，116，118，120和大拇指122上。该用户带了一副手套，用十个手指进行打字，但是为了清晰起见，图1只示出了左手手套102。其右手手套(未示出)功能上类似于手套102。设备104-110的每一个具有一个相应的第一传感子系统(这里未示出)。每一个子系统区别在一个相应的设备104-112上在不同的位置检测到的刺激。每一个子系统产生对应于在一个特定的位置检测到的刺激的一个特定的信号。在手套102的一个特定的手指上的一个特定的敏感位置对应于一个数字字母键盘的唯一一个按键。下面将参考附图2对此作进一步的解释。在这一例子中，在大拇指122的设备112具有一个传感子系统，该系统不区别所受到的刺激的位置。在标准QWERTY键盘上进行十指打字的情况下，左手和右手的大拇指都用于空格键，因此区别位置没有必要。
在用十指进行打字时，食指和小指通常控制QWERTY键盘的两列按键，而其他手指只控制一列按键，大拇指控制空格键。相应地，在手套102上安装第二传感子系统124，用于检测两列中的哪一列由相应的手指控制。子系统124和126检测相应的手指是内收还是外展。这是确定用户正在与哪一相关的列交互。子系统124包括例如一个安装在手套102的手指120上的磁性薄片开关，和一个安装在邻近的手指118上的磁铁，根据手指120是内收还是外展，使该开关闭合或打开。子系统126在功能上与这一例子类似。可以使用其他类型的传感器作为替代方案来检测该内收或外展。例如，替代方案包括具有LED的光学邻近传感器和在邻近手指上的光敏感材料，或者在手指的跟部采用应变计，该应变计提供区别相邻手指之间的角度是大还是小的信号，等等。
连接到显示器130的处理设备128处理由该副手套产生的信号。设备128从手套接收信号，并且输出驱动显示器130的信号以显示对应于所刺激的位置的字母数字字符。从手套到设备128的信号传送可以以多种方式进行，例如有线的(例如电气方式的，光学的)或者无线的(例如通过RF或IR)，或者声学的。在后一种情况下，手套102有一个板上音调发生器(未示出)，以产生一个特定的声音信号，比如一种可闻的蜂鸣声，或超声，表示一个特定的虚拟按键被激活。设备128接收该声音信号，并将它转换成数据用于进一步的处理。独立于本实施例，可以使用一种可闻的声音信号向用户提供听觉反馈，以确认一个按键的激活，该信号可以由设备128产生，也可以由手套本身产生。
图2示出了在一个实际的QWERTY键盘上打字时左手食指的不同方向202，204和206。例如，打字者的左手食指控制字母“R”“F”“V”的按键208，210和212，这些按键分别位于键盘的上面一行，中间一行和下面一行。在用户输入键盘上不同行的字母时，手指以不同的角度击打按键208-212。
图3示出了在戴上手套102(这里没有进一步示出)时相对于用户的左手食指在方向202，204和206(已参照图2进行了解释)情况下子系统110的安置。对于每一个方向202-206，子系统110和平面302之间接触的位置不同。在这一例子中，子系统110包括分离的传感器304，306和308的一个阵列。在方向202-206的一个方向上只有传感器304-308中的一个被激活。每一个传感器304-308例如包括一个压力传感器，该传感器在检测到高于某一阈值的一个压力时就闭合一个电开关。传感器304-308最好提供触觉和听觉反馈，诸如由Digi-Key公司销售的部件号为P8006S-ND的传感器，或者是由Panasonic公司制造的部件EVQ-PAC04M。
图4和5是一个实施例的电路400和500的图，在该实施例中子系统104-112包括多个压力传感器，子系统124-126包括上面提到的多个磁性薄片开关和磁铁。电路400控制通过食指或小指输入的信息。该电路包括一个对应于子系统124或126的开关402，其用于检测相关手指的内收或外展，该电路还包括对应于传感器304，306和308的开关404，406和408。根据该相关手指接触表面302的方向，闭合开关404-408中相应的一个。所取的开关402-408的状态对于虚拟QWERTY键盘上的一个具体的按键是唯一的。例如通过设备128的一个处理单元(未示出)检测其状态，确定所指的按键。电路500更加简单，因为其少了一个外展开关402，该电路用于通过中指和无名指输入。

Claims (13)

1.一种用于处理信息的系统，包括具有至少一个设备(104-112)的一个装置(102)，该设备可安装在用户的一个手指上并且具有一个传感子系统，其中：
该子系统进行操作以区别在该设备上的不同位置所检测到的刺激；以及
该子系统进行操作以产生对应于在一个特定的位置所检测到的一个刺激的一个特定的信号。
2.根据权利要求1的系统，其中该信息处理系统包括连接到该子系统用于接收该特定的信号并且用于将该特定的信号映射到一个键盘上的多个虚拟按键中的一个特定按键上的电路(400，500)。
3.根据权利要求1的系统，其中该装置包括至少一个另一设备，该设备可安装在一个另一手指上，并且具有一个另一传感子系统；其中：
该另一子系统进行操作以区别在该另一设备上的另外不同位置所检测到的刺激；以及
该另一子系统进行操作以产生对应于在该另外位置的一个特定的位置所检测到的一个刺激的一个另一特定的信号。
4.根据权利要求1的系统，其中：
该装置包括用于安装到用户的一个相应的手指上的一个相应的设备；
每一相应的设备包括一个相应的传感子系统；
该相应的子系统进行操作以区别在该相应的设备上的不同位置所检测到的刺激；以及
该相应的子系统进行操作以产生对应于在该相应的设备的一个特定的位置所检测到的一个刺激的一个相应的特定的信号。
5.根据权利要求1的系统，其中：
该装置包括一个传感器(124，126)用于检测该手指的内收或者外展的位置。
6.根据权利要求3的系统，其中：
该装置包括一个传感器(124，126)用于检测该另外的手指的内收或者外展的位置。
7.根据权利要求4的系统，其中：
该装置包括至少一个传感器(124，126)用于检测至少一个手指的内收或者外展的位置。
8.根据权利要求4的系统，其中：
该装置包括用于安装到该用户的一个大拇指的另一设备(112)；
该另一设备包括另一刺激传感子系统；以及
该另一传感子系统检测在该另一设备的一个位置的刺激。
9.一种用于用户手动将信息输入到一个信息处理系统(128)的装置(102)，其中：
该装置具有至少一个设备(104-110)，该设备可安装在用户的一个手指上；
该至少一个设备具有一个相关的传感子系统；
该子系统进行操作以区别在该设备上的不同位置所检测到的刺激；以及
该子系统进行操作以产生对应于在一个特定的位置所检测到的一个刺激的一个特定的信号。
10.根据权利要求9的装置，其中该相关的传感子系统包括一个压力传感器阵列(304-308)。
11.根据权利要求9的装置，包括一个外展传感器(124)用于检测该手指的一个外展或内收的位置。
12.根据权利要求11的装置，其中该外展传感器包括一个磁性开关(402)。
13.一种用于与一个虚拟键盘进行交互的方法，该方法包括：
操作具有至少一个设备(104)的装置(102)，其中：
该设备具有一个相关的传感子系统；
该子系统进行操作以区别在该设备上的不同位置所检测到的刺激；以及
该子系统进行操作以产生对应于在一个特定的位置所检测到的一个刺激的一个特定的信号；
该方法还包括：
触摸在一个基本上是坚硬的表面上的该不同位置。
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