TWI277021B - Interactive multi-sensory reading system electronic teaching/learning device - Google Patents

Description

1277021 玖、發明說明： t發明戶斤屬之技術領域3 發明領域 概略言之本發明係有關一種互動式多重感測教學/學 5 習系統用之電子教學/學習裝置。特別本發明係有關一種電 子教學/學習裝置其允許兒童或其它學生經由選擇裝置 上、或至少多頁書之各頁上、或其它活動式嵌入該裝置凹 陷區之列印張元件上的字或影像而激勵電子語音或聲音。 t先前技術3 10 發明背景 互動式電子早期學習裝置為眾所周知，多年來已經使 用作為教學輔助工具以及娛樂裝置。多種第一代「閱讀機 」裝置係使用卡片，卡片上有字及/或圖形列印其上。閱讀 機使用有軟體可映射各卡内容之微控制器。印刷於卡片上 15 的字或圖形係關聯儲存於記憶體之聲音或音效。使用者選 擇印刷於卡片上的字或圖形將由閱讀機發出相關音頻聲音 。典型關聯係要讓閱讀機以聽覺方式發出印刷於卡片上且 被選定的字或字母的發音。 大部分第一代早期學習卡閱讀裝置係採用膜片開關面 20 板陣列。此種裝置係由撓性膜片具有印刷之電接點於基材 上，具有分開電接點以及某種類型之細小開放分隔器來維 持基材膜片分開直到膜片上的點被按壓為止。膜片開關係 排列成匹配卡片内容。卡片置於閱讀機上，採用卡片識別 方法，讓閱讀機了解何張卡片被放置於閱讀機上。卡片識 1277021 別方法包括光學卡之透過人為輸出的不同方法。常見卡片 或頁識別方法係藉按壓卡片上一獨特點而選擇置於閱讀機 上之卡或頁。印刷於卡片上之字、字母或圖形的選擇係強 制按壓選定之字、字母或圖形，來閉路位在該卡片下方之 5膜片開關的接點而達成。然後微處理器經由於書籍讀取裝 置之殼體透過音頻輸出裝置(例如揚聲器）而產生音頻。曾經 發展出多種裝置其使用此種印刷字、字母或圖形關聯儲存 之音頻聲音播案之基本技術。 某些情況下，各卡係分開使用或共同接合製作成一本 10小書置於閱讀裝置上。用於膜片開關裝置，經過印刷之卡 片或書頁必須極薄且有撓性來讓按壓卡片或書頁的力傳遞 至位在書下方的膜片開關。 為了克服此項缺點，發展出新穎閱讀裝置，其使用手 持電子光筆指標筆，該筆發射電子信號至位在書下方之接 收感測器陣列。如此允許使用有較厚頁之較厚書。作筆事 置之缺點為使用者通常是年齡極小的幼童，幼童必須接受 訓練來使用筆，但膜片開關設計使用的手指選擇法對目標 群而言較為直覺。 相信使用者友善裝置，設計更容易使用電子閱讀装置 20特別精準之基於手指内容選擇之電子閱讀裝置將顯著提升 習知電子閱讀輔助工具價值，透過有趣且參與性的遊戲， 更能讓兒童或學生快樂地沈浸於開放語言技巧。 【發明内容j 發明概要 1277021 一方面’本發明為—種操作-互動f子教學/學習裝置 之方法，該裝置係組配成可接納具有預定方向性之列印張 產品於裝置上，該產品具有一種可選擇内容，該裝置包含 -设體’其包括-平台，該平台係組配成當列印張產品係 5於預定方向性時可接納該列印張產品；一電子使用者介面 於該殼體，該電子使用者介面包括具有某種激勵範圍之使 用者回應位置感測器於平台上方，包括複數個個別感測器 排列成-陣列於平台；以及控制電子裝置於該殼體，該控 制電子裝置包括一記憶體，其中具有與該列印張產品之可 10選擇内容關聯的指令、以及一控制器，其係與該電子使用 者介面做電性通訊，該控制器係組配成可根據記憶體之指 令至少執行各項操作步驟，決定於位置感測器之激勵範圍 以内之一個選定位置，辨識藉選擇器所做之可選擇内容的 選擇’以及發送一關聯該選擇之信號給電子使用者介面； 15 一種操作該裝置之方法其中該決定步驟包含下列步驟：識 別複數個可能的使用者選定之感測器位置；以及選擇複數 個可能的使用者選定之感測器位置之一作為其選擇。 另一方面’本發明為一種互動式電子教學/學習裝置， 其具有一平台，該平台具有一第一概略平面之使用者接觸 2〇面覆於一第一概略平面感測器上，第一感測器包括複數個 至；觸覺響應交互毗鄰之感測器組織成一種二維陣列，該 陣列係經由個別且分開的第一及第二組概略平行之個別導 線於平台上表面下方彼此橫向交又所形成，其特徵為：一 射頻振盛信號產生器，其循環式耦合至個別第一組導線； 1277021 以及一同步傾測電路，其係以操作式轉合產生器以及耗合 第二組個別導線，來識別經過使用者激勵之該陣列的第: 組及第二組導線之個別交又點。 圖式簡單說明 5 冑文摘要說明以及發明之具體實施例之實施方式备連 同附圖—起研讀時將更為明瞭。供舉例說明本發明之用， 附圖顯示目前較佳具體實施例。但須了解本發明非僅園限 於所顯示之精確配置及手段。 附圖中： 1〇 第1圖為本發明之較佳具體實施例之頂視透視圖，顯示 電子教學/學習裝置於關閉位置； 第2圖為第1圖裝置上方部分附有-書敞開至二頁攤開 之頂視透視圖； 第3圖為第1_2圖裝置於敞開位置但不含書之頂視平面 15 圖； 第4圖為第Μ圖裝置之位置感測器之示意圖； 第5圖為第1_3圖之裝置之電子裝置之示意圖； 第6圖為第1_3圖之角隅部分之分解視圖，顯示交叉點 感測器陣列之一之構造； 20 第7圖為第Μ圖之裝置之位置感測器之交叉點陣列（或 格概）之不思頂視平面圖； 第8圖為覆蓋於第1 _ 3圖裝置之位置感測器部分上方之 書籍部分之示意圖； 第9-11圖為一感測器以及由感測器輸出之並無人類接 1277021 裝置100特別可組配成互動式書閱讀機，其具有一感測 器，感測器可感應手指置於書10上且於裝置1〇〇之手指感測 器之激勵區以内時之手指所在位置。感測器激勵區較佳係 匹配可能置於裝置100上之書或其它列印張元件尺寸。裝置 5 1〇0之較佳感測器可感應距離感測器平面表面至少約1/4吋 距離之手指的存在。此種Z(高度)解析度將允許感測器透過 高達至少約1/4吋厚的書而偵測得手指的存在。感測器較佳 具有於平行於感測器平面之平面的解析度夠精細而可 選擇列印於書10上之每個字或每個圖形印記或小圖幟。解 10析度係基於感測器之交叉點數目，以及基於交叉點如何就 位置上對應於感測器上方表面之字或圖形、或印刷於書或 其它活動式平面元件(例如可用於裝置100之印刷片或標線 片）上之文字或圖形。 匣146或裝置100本身之記憶體。 藉由單純觸摸而選擇任何

器表面上，且將該書之輔助處理卡El46(若有所幻插入裝 輔助處理卡EM6㈣«置⑽本身㈣之軟體含有 15貝5fl可產生與書或其它活動印刷元件内部之圖形及印刷字 相關的、或相對於印刷於感測器上表面之字母、字或其它 圖形之音效（包括音樂和語音）或動作。字或圖形之咖座標 以及字或圖形之對應音效或動作係映射至位在輔助處理卡 色用印刷於袭置表面上之任何圖形而與 或使用者放置#1G或其它科張於感測 1277021 置100之輔助卡槽144内部，透過列印物件10以及感測器而 與裝置互動。然後裝置1 〇〇回應於手指觸摸的任何字或圖形 而產生適當音頻輸出。此種開放架構允許無限種書及軟體 用於裝置100上。 5 參照第1-3圖，裝置100有一殼體總成或簡稱為「殼體 」110，殼體110係組配成當書係於預定方向性時可接納書 10，殼體110有上、下、左、右各邊分別位於裝置1⑼之上 、下、左、右各邊之近處。殼體110包含二概略平面平台， 亦即有一底112以及一蓋114藉鉸鏈180、182接合，以及有 10 一書安裝總成118、閂鎖220及手抓握處148。第一平台亦即 底112具有苐一底凹部128其具有第一平坦之凹陷面13〇。底 凹部128係由凹陷緣132以及第一、第二及第三凹陷邊界側 壁134、136、138所界限。於表面130下方有個使用者回應 位置感測器，該感測器係呈分開但交又之導線矩陣形式， 15組成第一交叉點感測器陣列142(容後詳述）。卡匣卡槽144 可設置於底112頂端供接納活動式ROM卡匣146，該卡匣如 後文討論將用於書1〇或其它用於該裝置之活動式印刷平面 元件(例如紙張或卡片或樣板）。第二平台亦即蓋114具有第 二蓋凹部156,具有第二平面凹陷面158。蓋凹部156係由凹 2〇陷緣160以及第一、第二及第三邊界凹陷側壁162、164、166 所界限。於第二蓋接觸面158下方有個第二感測器呈矩陣形 式，係由分開但交叉之導線組成第二交叉點感測器陣列 170(容後詳述）。揚聲器固定器176支持揚聲器178。鉸鏈18〇 及182為中空且係組配成可提供貫穿各鉸鏈之通道（圖中未 11 1277021 顯示），供連結底112之電子裝置至蓋ii4之電子裝置之電導 體（圖中未顯示）通過。 參照第2圖，較佳書1〇有複數頁16係藉裝訂17所連結。 複數頁中任何毗鄰成對頁，例如第一頁及第二頁16a、16b 5可敞開而形成一種二頁攤開20。二頁攤開20具有相對側緣 24a、24b位在裝訂17遠端。書1〇係設置成可以最小量移動 緊密嵌合於裝置100。特別殼體110有一書孔208，該書孔208 係經由底凹部128與蓋凹部156之組合形成。書孔208係組配 成當書10係位於直立之預定方向性時可緊密接納書10，書 10 1〇則上下左右各邊係位在書孔208之上下左右各邊近端，特 別書孔與書10或二頁攤開20間具有餘隙嵌合。 參照第4圖，以廣義術語說明裝置1〇〇之電子裝置240 之各個組成元件。電子裝置240包括一使用者介面230，使 用者介面230除了位置感測器232及揚聲器178之外，包含一 15視覺信號產生器總成238，其例如可控制LED，s 150。也可 設置其它使用者介面。圖中顯示裝置100之其它電子組成元 件及電路為主控制器或微控制器288耦合介面230之各個組 成元件以及耗合記憶體290及語音合成器292。記憶體290含 有非依電性指令集290a以及非依電性資料集290b例如包括 20書孔208之映射圖來識別設置於覆蓋於感測器元件之凹面 130、158上之各個小圖織(例如字母)274、276之觸摸感興趣 位置。設置外部電性連接器144來與適當組成之卡匣146使 用。此種卡匣含有至少一個可存取記憶體296。較佳用於所 述系統100,所示卡匣146包括其本身之卡匣控制器294，及 12 1277021 卡匣記憶體296包括韌體指令296a及資料296b，指令296a係 用於執行微控制器294以及讓裝置控制器288從屬於卡匣控 制器294 ;資料296b特別係有關用於卡匣146及裝置100之書 或其它列印元件之資料。部分電子裝置（未顯示於第5圖）為 5 電源供應器（電池及/或交流轉換器）、開關234及音量控制開 關 236。 第5圖顯示第4圖之位置感測器電子裝置250之方塊圖 形式。感測器電子裝置250較佳係由專用感測器控制器264 控制，感測器控制器例如為Sunplus SPL 130A微控制器，其 10 連結行驅動器電路254且控制行驅動器電路254透過列選擇 電路258而連結一對感測器電路256a、256b、同步偵測器、 多工器及濾波器電路260，該微處理器處理原始感測器信號 ，以及將處理後之信號送至類比/數位轉換器262供數位化 。另外，感測器微控制器264之功能係由微控制器288裝置 I5進行。裝置之位置感測器232進一步包含交叉點陣列或 感測器陣列142、170、以及信號振盪器252，其供電給陣列 142、170且控制偵測器260。 感測器142、170於各殼體元件112、114之内部組成以 圖解顯示於第6圖，該圖顯示底112之位置感測器組成元件 2〇 。感測器陣列142係位於形成凹面130之塑膠隔件515正下方 。被分隔開之下方感測器陣列或矩陣142為導電金屬板51〇。 參照第7圖，矩陣142、170各自有兩組概略平行之各自 分開且隔開的導線，導線排列成複數彼此隔開之行導線或 垂直導線(也_職直格栅線)、錢複數個彼此隔開 13 1277021 之列導線或水平導線或軌線(也稱作為水平格拇線）施，後 者係橫過且較佳垂直於該複數行導線248。t述及線246、 248集合時為求方便稱作為「列」或「行」。「列」為東西向 ’而打為垂直（或以其它方式橫過）此種列，❿為南北/上下 5走向’但也可顛倒其命名。行導線冰集合及列導線施集 合係由電絕緣隔件如密樂(Mylar)塑膠片隔開。列導線及行 導線246、248建議以導電墨水而印刷於密樂塑膠片之對側 面上來提供二集合間的電隔離’且形成矩陣m。第7圖顯 示根據本發明之-具體實關之轉142。建議為 1〇鏡像，但也可具有不同組態及不同組成。提議各矩陣142、 170包括關246及16行248導線或軌線，但也可使用不同數 目之任-者或二者。-列246與-行248之交又點形成單一 「交叉點」感測器。因此16χ16線陣列共形成256個個別交 叉點感測器排列成矩形陣列於各個殼體半部112、ιΐ4之凹 15 部 128、156。 第8圖示意顯示位於裝置1〇〇之感測器陣列142 —部份 上之書10之部分示意圖，虛線中，使用者的手伸出食指選 擇「球」一字。互動式書閱讀裝置100之操作允許使用者以 手指觸摸或單純為夠近指著該頁的選定區而可選擇書10該 20頁上的任-個激勵區。當選擇此激勵區時，互動式書閱讀 裝置議之揚聲n178輸出回應於此項選擇之聲音訊息。舉 例口之胃手♦曰觸摸到「球」一字時，互動式書閱讀裝置 100將由揚聲器178產生_個語音音頻輸出「球」。聲音訊息 係直接回應於使用者觸摸到球一字而產生。若使用者觸模 1277021 到该頁的其它區域，例如觸摸 颂摸到藍」一字則將產生聲音 訊息「藍」之不同的聲咅 。觸摸該頁之球圖片可產生 拍球聲音。觸摸該書頁 ^ ^ ^ 之任何不具有文字或圖形區域則將 ί早一鈴聲來表示該區並無任何關聯聲音，通常可有語 :輸出例如「賊—:欠」、或單純忽略該稀人祕。互動 式書閱讀裝置100可用來綠查女 貝Θ ’產生與書上的圖形關聯的音 10 效、或任何之經過程式規劃可回應於手指觸摸之其它活動 。由第8圖可知，各個字或影像可映射至陣細、170之-或多個咖座標對。例如「球」—字係位在陣列之R5、C4 此種位置映射圖係連同相關聲音訊息而儲存於 記憶體，當交又點感測錄置被選定時，將播出該聲音訊 息。 第9-n圖顯示無以及有書1G之m⑻之截面圖三範 例。第9-11圖所示之截面圖中顯示裳置1〇〇不含書或活動式 I5印刷兀件，或使用者存在且有一手指5〇5與書叫於各種厚 度)之頁16。第9-11圖進-步顯示塑膠隔件515，複數個彼此 隔開之行(垂直)執線248，非傳導性(例如密樂）薄片S25以及 橫過複數個行軌線248之彼此隔開的列（水平）執線246之一 。非傳導薄片525支承且將行執線248與列執線246分開，成 20形有執線陣列142、u〇。感測器較佳包括呈金屬板形式之 傳導面510連結至系統地電位，且平行於陣列142、17〇且與 陣列142、170隔開。 塑膠隔件515形成凹部128、156之上表面130、158，塑 膠隔件515厚約0.080吋，置於陣列142、170頂上來作為絕 15 1277021 緣體’讓感測n之觸摸面與矩陣142、17G至少分開此種量 隔件515可為苯乙烯或ABS，具有介電常數約2至3，但厚 度及介電常數可經調整來達成期望的敏感度。隔件515之功 能係提供來自矩陣I42、Π〇之穩定反應。去除隔件515將造 5成陣列之父又點感測器遠更敏感，高度敏感造成單頁16可 劇烈改變陣列142、170之輸出。隔件515就位時，增加頁數 的效果相對可忽略(例如15_20毫伏特），但當無隔件時，增 加頁之效果將超過一次冪幅度。經由以塑膠隔件515之厚度 分開書10之頁I6與矩陣M2、no，對矩陣M0、丨62之影響 10大減。如前文說明，行執線248(垂直行)及列軌線246(水平 列）之寬度及厚度於交叉點需維持為最低，俾減少於各個交 又點之電容效應，但較佳環繞交又點位置以及交又點位置 間加寬個別列軌線及行執線成為四尖星形或對角線方形等。 傳導平面510建議於矩陣142、Π0下方間隔約1/4吋(5 15毫米）。傳導平面可提供矩陣142、170之遮蔽，結果影響環 繞矩陣142、170之各交叉點周圍之感測區。平面51〇垂直於 平面陣列142、170之間隔可經調整來調整環繞各交叉點之 敏感區或感測器（換言之，使用者選擇區）大小，讓毗鄰交又 點之感測區不會重疊。 20 參照第7圖，各執線246、248延伸至支承軌線之薄片525 之側緣及底緣。較佳較短軌線530及535分別係由薄片525之 側緣及底緣伸出，較短軌線530及535各自於感測器軌線246 或248之一邊。短軌線530及535皆經由或使用傳導平面51〇 而連結至系統地電位。水平軌線530由垂直緣向内延伸至恰 16 1277021 超過列軌線246之位置，加寬形成終端，以均勻長度來提供 某種阻抗控制。垂直執線535係由底緣向上延伸至一點，於 該點垂直軌線248開始平行，恰在軌線展開位置下方，或於 最低交叉點之約0.5吋（12毫米）以内。軌線535可防止當行間 5 振盪器252驅動時，行執線248間的交叉麵合。 概略言之，矩陣142、170所產生之信號值經讀取及儲 存，無需人類與陣列互動來獲得各個交叉點的參考值。各 交叉點感測器之參考值經個別決定與更新。較佳各自為連 續交叉點掃描值(例如約16)之移動「平均」。連續掃描與參 10考值比對來測定人手指或其它末梢的鄰近程度。根據本發 明之較佳具體實施例，當裝置100被供電時，資料始於零而 開始累進。進行此項處理時，若使用者的手指位於矩陣142 、170上則產生不良影響，接觸點參考值低於未被接觸的參 考值。 15 感測器232之操作如後。雖然並非必要，感測器232較 佳係經由讀取各接觸點感測器而讀取，每次對各列256交替 讀取矩陣142、170。微控制器264關聯之韌體導引行驅動器 電路254通過射頻激勵信號例如250千赫茲，3300毫伏特方 波信號，該信號由振盪器252導引至二陣列142、170之行軌 20 線248，較佳為共同循序驅動於各陣列142、170位在相同位 置之行。當行執線248跨各陣列142、170被循序驅動時，韌 體也導引列選擇電路258，產生適當控制信號發送給(列）感 測器電路256a、256b，來交替連結各陣列142、170位在相 對位置之列軌線246之同步偵測器、多工器及濾波器電路 17 1277021 260。控制器264進一步控制來自電路260之資料傳輸，經由 A/D轉換器262而產生直流位準類比電壓信號。於其次接續 各列被抽樣前，各陣列142、170之對應列246被抽樣，全部 於各陣列皆有相同驅動行。如此韌體循環陣列142、17〇最 5快速，列246為第二快，行248為最慢。較佳但非必要，列 246由底至頂被掃描，行由最内至最外被驅動為右至左 ，142為左至右）。 於得自陣列142、170之初值被儲存後，陣列142、17〇 經循環連續掃描，各個交又點感測器結果係以儲存之參考 10值比對，參考值的本身被循環連續更新。若任何個別交又 點感測器值與參考值有差異，該差異大於預定量或臨限值 量（「臨限值」），則控制器264將標記該點未「被觸摸」或 被選擇」。於製造期間藉決定裝置1〇〇之特徵而對該裝置 100建立臨限值。對此處所述電路、材料及結構而言，發現 15施加33GG毫伏特，25G千赫兹方波信號，未經使用者互動， 陣列142、170之個別交叉點感測器可輸出約22〇〇毫伏特 -400宅伏特。於使用者接觸之各個交叉點感測器位置 之信號偏轉（亦即偵測得之信號強度降低)係於成人直接接 觸盍凹面至幼童接觸於表面頂上關閉書10頂部之範圍，由 20第-種情況毫伏特至第二種情況之約耀-獅毫伏 特之範圍。臨限值須儘可能設定為接近最小預期使用者產 生的偏轉此種所述裝置綱，對各個交叉點感測器提示臨 限值^為低於毫伏特，且較佳約19〇至2〇〇毫伏特。若 感測得父又點之電壓測量值低於記憶體中之參考值之量係 18 1277021 等於或大於臨限值量，則該點視為被接觸，如此由感測器 控制器264做記號。若差值係小於臨限值，則每64亳秒時間 (7°整掃描時間）參考值可更新一次，結果於約1秒後泉考值 固定。掃描矩陣142、170後，對兩次掃描週期交又點被「 5標纪」或經接觸，則該標記視為有效，被選供「最佳候選 」演繹法則進一步處理，容後詳述。 用於所述裝置1〇〇，每250 - •八，一 丨，，罔叉點（ 關聯各陣列14〇、172具有相同位置之交又點），相關資料照 10 15 時間順序輸入感源J器控制器264。對各次感測器掃插而言， 各個交又點資料值較佳最初係與「高限」值比對。若該資 料值超過此高限值，職忽略作為該次掃描的候選者，2 '㈣用於更新該感測器參考值。高限值的目的係防止由異 常高資料值造成交又點感測器持久被按壓狀態。為了了解 其背後的_ ’必須了解後述構想。因此後謂 明高限值功能。 兀 20 别乂吞兄明 珂谷渾列掃描 武、目丨丨时+次止, 节—人躓取關聯一交叉點 感心之㈣值’該資料值與參考值比對，其可被視為且 於此處稱作為關聯交又點$ ^ _ 、。甚杳㈣总k 為之移動平均」（參見後文 )右貝枓值料於移動平均 該次掃描視為「被觸搓。# k又點L於 、」。限值為前述 190至200毫伏特），复矣 疋貝枓值（亦即 測器被視為被觸摸之最小偏轉。肖爲不—父叉點感 若資料值並未指示 ’資料值小於[移動平均 又又點感測器視為被觸摸（換言之 臨限值])’則該資料值用來更新移 19 1277021 動平均。當“被供電時，各點的移動平均設愛。每 次交又點感測器之資料值不大於高限值，而又不夠絲指 不交又點感測器被觸摸，則《料值被用來更新該點的移 動平均。聽運算新移動平狀式子如後： 5 10 20 i新移動平均=移動平均+(資料值_移動平均)/16。如此 較佳「移$平均」並非真正的平均反而是收斂演澤法則。 具有前述資訊，現在可說明高限演繹法則之功能。參 考值/移動平，演繹法則可能受到下述情況愚弄，該種情況 下’存在有冑度干擾讀鶴著爬升。並未 去除阿限值，異常兩資料值(因連續雜訊來源造成的異常高 資料值)最終導致缺交又點mu之移動平均異常高。然 ，當被掃描及資料值返回其名目值範圍時，^被掃描的資 '核夠低，故該資料值係大於異常高移動平均減臨限值， J又又點❹]||視為_摸。結果導致於移動平均計算上 =丽未曾使用過的新的掃描資料值，因而不會讓移動平均 似::正常位置，造成裝置100之使用期間，交又點感測器 、、久被觸摸狀態。結果唯__被仙或儲存該資料之感 盗資料係低於高限值。對前述裝置刚而言，提議採用 3100毫伏特之高限值(比名目電壓高5〇%)。 演澤2具體實施例中，心刚進—步包括「快速回復」 或移動料此㈣航料自交叉狀最末讀數與參考值 失 。料末tw數係較高超過快速回復臨限值，則 ;考，設定為等於最末讀數。此種演釋法則考慮下述情 吏用者的手指「盤旋」在一點上方長時間，結果人為 20 1277021 力乂成參考值的下降。此種情況下，快速放開與接觸同-點也可能造成系统的無回應，原因在於參考值與最末讀數 間之差距不大於觸摸臨限值（臨限值）。 則節詳細敘述512(16 X X 2)交又點感測器陣列I42 170如何測定為是否被激勵（亦即「被觸摸」或「被選擇 」)。供掃描完整交又點陣列，每次約取64毫秒（16X 16X250 ㈣、）。各次掃描期間每個交叉點感測器考慮其是否被激勵 /被觸摸。 經單次掃描後，觸摸點經掃描考慮可能之「最佳候選 1〇點」。概略言之，若於一指定感測器陣列142、170上，有兩 個潛在相等高度候選點被使用者選擇所激勵，則最佳候選 點較佳為最高（最北)被觸摸點接著為最左（最西)(亦即左上） 被觸摸點。此外，對接續兩次64毫秒掃描而言交叉點較佳 必須被「觸摸」才能被視為最佳候選者。 15 較佳於右手陣列丨72被掃描前，左手陣列140被掃描尋 找可旎之最佳候選點。如此對單次掃描而言，左手陣列之 優先順位高於右手陣列。如此表示若對一次掃描而言任何 於左手陣列之交叉點感測器被視為被觸摸，則此點將成為 選用作為可能之最佳候選者之交叉點感測器，即使右手陣 2〇列有個被觸摸點位置更北亦如此。記住，左手陣列該點必 須對兩次掃描(64毫秒X2)皆視為被觸摸，方能被視為最佳 候選者。一旦已經選擇最佳候選者，則此項資訊由感測器 控制器264通訊至基本單元微控制器288。 左手陣列之優先順位優於右手陣列，說明如前，唯有 21 1277021 於各陣列之交叉點感測器係在單一6 4宅秒知描以内被觸振 才生政。岭有所需也可延伸至兩:欠掃描⑽毫秒）「偏好 處理」左手陣列。兩種情況皆說明於下列範例·· 右左手陣列142之實體較低交又點感測器亦即右手陣 列170之相對較高交叉點感測器皆於同—次64毫秒之掃^ =間被觸模，則左手陣列142之交又點感測器被選用作為； 月匕之最佳候選者。若下次掃描時同—個交又點仍然被觸摸 ’則被選用為最佳㈣者，且此項資訊通訊至基本單元控 制器288。 右右感測器陣列170之相對較高交又點感測器於一次 64¾秒掃描週期期間被觸摸且被選為可能之最佳候選者， 若發現左手陣列142之相對較低交又點感測器係於其次64 毫秒掃描週期被觸摸，則左手陣列141之較低交叉點感測器 被選用作為新的可能的最佳候選者。若於次一掃描期間左 15陣列點仍然被觸摸，則該點被選為最佳候選者，且此項資 訊於該次掃描後通訊至基本單元控制器288。 較佳於辨識最西北方之可能最佳候選者後，採用「尖 峰搜尋」演繹法則。最西北方可能候選者緊鄰東(右）、南（ 下）及最南（正下方）之交叉點感測器之偏轉經檢查以了解感 20測器的觸摸以及四個被觸摸的感測器彼此之相對偏轉。至 多四個感測器中有最大偏轉（亦即與參考值/移動平均之變 化值)之該感測器被選用作為r最佳候選者」，且將其身份/ 所在位置/位置送至主（基本單元)微控制器288。 一旦已經選定最佳候選交叉點感測器，較佳「南暫停 22 I277〇2i j演繹法則對該陣列142或170生效。南暫停演繹法則造成 於同一陣列於最佳候選者下方被觸摸的任何點被忽略直到 最佳候選者仍然被按壓逾時1秒為止，或忽略至最佳候選者 被放開為止。於暫停後，全部交叉點皆變成觸摸偵測的候 =者。此種演繹法則涵蓋手指觸摸陣列後使用者將食指根 部靠在該陣列上的情況。 10 15 當使用南方暫停時，較佳只對最佳候選者所駐在的該 〜歹】142、170生效。換言之，可能出現下列情況。對一指 疋陣列選擇最佳候選者。於該特定陣列上位在最佳候選者 南方的所有其它交又點感測器皆被「暫停」—秒或暫停至 最佳候選者被放開為止。於該一秒期間，另一陣列之交又 =感測器，其為於該陣顺觸摸的最西北感測器，但比第 *陣列的最佳候選者更難，該感測器若於兩次掃描皆被觸 模則破選用為新的最佳候選者。如此為於二陣列142、⑺ ]任思拍疋左感測器陣列142之優先順位結果。 20 每-人選疋-個新的最佳候選者，則該最佳候選者之位 置由感測器控制電路傳輸給主(基本單元)控制電路288。由 ^只需要科64毫轉财蚊最佳闕者，且可能於任 車歹】連’找到可能為新的最佳候選者，因此於連續掃描 :可_的最佳候選者賴 88判疋如何來利用此項訊息（是否中斷目前的活動，使 用料交又點感測器來替代最佳候選者感測器等)。 也/主思裝置100，了解暑否栋用 上，結果有多隻手置外放置多隻手於書 又t罝於書10上。萄書閱讀機感測器看到兩 23 1277021 熟諳技藝人士了解可未悖離廣義發明構想對前述具體 實施例做改變。但須了解本發明可直接使用例如無書或卡 片或薄片而使用，經由觸摸或幾乎觸摸表面上的位置，回 應於指示表面之不同位置，使用軟體於電路上方之上表面 5 上形成或列印印記。藉此方式本發明可用於替代其它書籍 閱讀裝置以及其它教育、娛樂裝置之其它習知觸控式螢 幕。須了解本發明非僅囿限於揭示之特定具體實施例，意 圖涵蓋如隨附之申請專利範圍定義之於本發明之精髓及範 圍内之修改。 10 【圈式簡單說明】 第1圖為本發明之較佳具體實施例之頂視透視圖，顯示 電子教學/學習裝置於關閉位置； 第2圖為第1圖裝置上方部分附有一書敞開至二頁攤開 之頂視透視圖； 15 第3圖為第1-2圖裝置於敞開位置但不含書之頂視平面 圖， 第4圖為第1-3圖裝置之位置感測器之示意圖； 第5圖為第1-3圖之裝置之電子裝置之示意圖； 第6圖為第1-3圖之角隅部分之分解視圖，顯示交叉點 20 感測器陣列之一之構造； 第7圖為第1-3圖之裝置之位置感測器之交叉點陣列（或 格桃）之不意頂視平面圖； 第8圖為覆蓋於第1-3圖裝置之位置感測器部分上方之 書籍部分之示意圖； 26 1277021 156.. .蓋凹部 158…平面凹陷面 160.··凹陷緣 162-6...凹部邊界側壁 178.. .揚聲器 180，182...鉸鏈 208.··書孔 220…閃鎖 230.. .使用者介面 232.. .位置感測器 234.. .開關 236.. .音量控制開關 238.. .視覺信號產生器總成 240.. .電子裝置 246.. .列導線 248.. .行導線 250.. .位置感測器電子裝置 252.. .信號振盪器 253…線路 254.. .行驅動器電路 254a-d，258a-d···多工器 256a-b···感測器電路 258.. .列選擇電路 260.. .同步偵測器、多工器、和 濾波器電路 260a...同步偵測器/差異放大器 260b...濾波器 262…類比/數位轉換器 264.. .感測器微控制器 274，276...小圖幟 288.. .微控制器 290.. .記憶體 290a，296a...指令 290b，296b···資料 292…語音合成器 294…卡E控制器 296…卡匣記憶體 505.. .手指 510.. .導電金屬板 515…塑膠隔件 525.. .非傳導片 530，535…較短導線 28

Claims (1)

1277021 拾、申請專利範圍： 1· 一種操作一互動電子教學/學習裝置之方法，該裝置係 組配成可接納具有預定方向性之列印張產品於裝置上 ，該產品具有一種可選擇内容，該裝置包含一殼體， 5 其包括一平台，該平台係組配成當列印張產品係於預 定方向性時可接納該列印張產品；一電子使用者介面 於該殼體，該電子使用者介面包括具有某種激勵範圍 之使用者回應位置感測器於平台上方，包括複數個個 別感測器排列成一陣列於平台；以及控制電子裝置於 10 該殼體，該控制電子裝置包括一記憶體，其中具有與 該列印張產品之可選擇内容關聯的指令、以及一控制 器，其係與忒電子使用者介面做電性通訊，該控制器 係組配成可根據記憶體之指令至少執行各項操作步驟 ，決疋於位置感測器之激勵範圍以内之一個選定位置 15 ，辨識藉選擇器所做之可選擇内容的選擇，以及發送 一關聯该選擇之信號給電子使用者介面；一種操作該 裝置之方法其中該決定步驟包含下列步驟：識別複數 個可能的使用者選定之感測器位置；以及選擇複數個 可能的使用者選定之感測器位置之一作為其選擇。 2〇 2 ·如申睛專利範圍第1項之方法，其中該裝置包括一交叉 點感測器陣列，其係經由第一組及第二組概略平行導 電線路彼此橫向交又於平台上表面下方所形成；以及 其中該識別複數個可能選定位置之步驟包含下列步驟 :施加方波射頻振盪信號至第一組導線以及施加至操 29 1277021 作上耦合第二組導線之一同步偵測電路。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該耦合步驟進一步 包含下述步驟，透過一相當高阻抗放大器而耦合第二 組之各導線至該同步偵測器。 5 4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該預定方向性包括 上、下、左側及右側；以及其中該決定步驟包含選擇 陣列之最高交叉點感測器其已經由使用者激勵作為候 選使用者選定位置之步驟。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該選擇步驟進一步 10 包括識別交叉點陣列之最右交叉點感測器之步驟，此 處該陣列之同等最高感測器已經被使用者激勵。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該選擇步驟進一步 包含下述步驟，識別該陣列之任何其它交叉點感測器 ，其係緊鄰於最右上之經識別的交叉點感測器候選選 15 定位置，且該感測器已經由使用者之選擇所激勵；以 及識別最右上之緊鄰交叉點感測器之一其具有最大輸 出改變作為該向選擇。 7. 如申請專利範圍第6項之方法，進一步包含於識別選擇 步驟之後，忽略於該選擇之交叉點感測器下方之全部 20 陣列之其它交叉點感測器至少經歷一段預定時間。 8. 如申請專利範圍第6項之方法，進一步包含於識別選擇 步驟之後，忽略於該選擇之交叉點感測器下方之全部 陣列之其它交叉點感測器至少直到被選擇之交叉點感 測器由使用者放開為止。 30 1277021 9. 一種互動式電子教學/學習裝置，其具有一平台，該平 台具有一第一概略平面之使用者接觸面覆於一第一概 略平面感測器上，第一感測器包括複數個至少觸覺響 應交互毗鄰之感測器組織成一種二維陣列，該陣列係 5 經由個別且分開的第一及第二組概略平行之個別導線 於平台上表面下方彼此橫向交叉所形成，其特徵為： 一射頻振盪信號產生器，其循環式耦合至個別第 一組導線；以及 一同步偵測電路，其係以操作式耦合產生器以及 10 耦合第二組個別導線，來識別經過使用者激勵之該陣 列的第一組及第二組導線之個別交叉點。 10. 如申請專利範圍第9項之裝置，進一步包含一電晶體耦 合於第二組之各導線與同步偵測電路間，第二組之個 別導線係躺合與該同步偵測電路躺合之該電晶體基極。 15 11.如申請專利範圍第9項之裝置，進一步包括一導電平面 連結至系統地電位，且與於陣列之平台對側上的兩組 導線隔開，其隔開距離可有效縮小環繞陣列之各接觸 點周圍則使用者選擇被同步偵測電路感測之活性使用 者激勵面積，因而防止φ比鄰交叉點之此鄰使用者激勵 20 區重疊。 12. 如申請專利範圍第9項之裝置，進一步包含毗鄰成對第 一組導線間之一接地導線，因此減少毗鄰成對第一組 導線間之交叉耦合。 13. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該產生器為方波產 31 J27702! 生器。 5 10 •如申請專利範圍第9項之裝置，進一步包括一控制電路 係操作式轉合同步偵測電路，且係組配成可識別使用 者可能選擇之陣列之交叉點，以及識別可能被選定之 乂又點之一作為裝置對使用者回應之選擇。 5·如申明專利範圍第9項之裝置，進一步包含印記持久且 可視性地結合於平台上表面於陣列上方對正於陣列之 特定交叉點以供使用者透過陣列辨識選定的印記。 16·如申請專利範圍第9項之裝置，其組合一列印張產品， 該列印張產品係組配用於平台之預定方向性，該列印 張產品包括列印指標位於預定方向性且係對正於陣列 之特定交叉點上方，以供使用者透過陣列識別選定的 指標。 32