CN104820572A - 辅助实现多状态触摸屏检测的多模式义肢设备 - Google Patents

辅助实现多状态触摸屏检测的多模式义肢设备 Download PDF

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大卫·斯科特·莫赫尔
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Abstract

本发明公开了辅助实现多状态触摸屏检测的多模式义肢设备。多个方面涉及活动义肢，活动义肢包括例如允许改变义肢特性的LED、RF应答器、或者相当的电、光、和/或电磁组件。在与相应输入设备一起使用时，可将这些特性与不同操作模式相关。其他方面涉及利用具有不同形状的义肢来影响诸如触摸屏或触摸板之类的输入设备的行为和输入的不同模式。其他方面涉及通过提供在与关联的输入设备一起使用时允许不同行为模式的义肢来向残疾人提供增加的灵活性。

Description

辅助实现多状态触摸屏检测的多模式义肢设备
本申请是2011年4月8日递交的申请号为201110090135.8、题为“辅助实现多状态触摸屏检测的多模式义肢设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
一个示例方面涉及输入设备。更具体而言，一个示例方面涉及具有多种模式的义肢用户界面。
背景技术
触摸板也称作轨迹板，是一种包括特殊表面的输入设备，该特殊表面能将用户手指的运动和位置翻译成例如屏幕上的相对位置。触摸板在膝上型计算机上越来越多，在例如空间有限时也可以用作计算机鼠标的替代。触摸板大小多变，但是很少被制作得大于40平方厘米，因为它们的大小一般与它们被关联到的设备成正比。在个人数字助理(PDA)、便携式媒体播放器、膝上型计算机、上网本等上也可能有触摸板。
一般而言，触摸板基于电容感测和/或电导感测来工作。所使用的最常见技术实现手指的电容或者传感器之间的电容的感测。由于所感测到的属性，基于电容的触摸板不感测笔或其它类似工具的尖端。带手套的手指一般是有问题的，并且在用户试图操作该设备时可能导致问题。
与触摸屏类似，触摸板由于它们的设计也能够感测绝对位置，精度受限于它们的大小。对于作为点选设备的通常使用，手指的拖动运动被翻译成屏幕上光标的精细相对运动，并且类似于抬起鼠标然后再放回到表面上的处理。与鼠标上的按钮相当的按钮一般在触摸板的下方、上方或者旁边，所述按钮与鼠标上的按钮类似地工作。取决于触摸板的型号和其后的驱动器，也可以通过将手指敲击在触摸板上来进行点击，并且通过在敲击之后跟随连续点选运动(点击和半点击)来进行拖动。触摸板驱动器也可以允许使用多个手指来辅助实现与其他鼠标按钮相对应的功能，通常双手指敲击可与鼠标的中间按钮相关。
一些触摸板还具有“热点”，热点是触摸板上的指示除点选之外的用户意图的位置。例如，在某些触摸板上，沿触摸板的边沿移动手指将充当滚动轮，控制滚动条，从而根据被抚摸的边沿垂直或者水平地滚动具有焦点的窗口。一些公司使用双手指拖动姿式用于在他们的轨迹板上的滚动，这些一般是依赖于驱动器的功能，用户可以使能或者禁用这些功能。一些触摸板也包括敲击区，敲击区是使得敲击执行预定功能的区域。例如，该功能可以是暂停媒体播放器或者启动一个应用程序。
有两种主要技术用在触摸板中。在矩阵方法中，一系列的导体以平行线阵列的方式被布置成多层，被绝缘体隔开并且彼此直角交叉从而形成网格。在该二维网格阵列的对之间顺序施加高频信号。节点之间通过的电流与电容成比例。当诸如手指之类的虚拟地被放置到导电层之间的交叉点之一上方时，一些电场被分流到该虚拟接地点，从而导致该位置处表观电容的改变。
在电容分流方法中，触摸板感测在传感器两侧上的发送器和接收器之间的变化的电容。发送器创建一个一般在200到300khz之间振荡的电场。如果诸如手指之类的接地点被放置到发送器和接收器之间，则一些场线被分流，从而降低了表观电容。电容的这种改变然后被用作来自该器件的输入。
也有触摸板有高级功能，例如通过用两个手指而不是一个手指触摸该触摸板，然后沿希望滚动的方向在触摸板上移动手指，来允许用户在任意方向上滚动。其他增强功能包括允许用户执行各种姿式组合的能力，例如向上或者向下刷动四个手指来激活特定应用。
触摸屏是一种电子可视显示器，可检测显示区域中触摸的存在和位置。该术语一般指用一个手指、多个手指或者手来触摸或者接触设备的显示器。触摸屏也可以感测其他无源对象，例如笔。一般而言，允许用户经由直接操纵来与显示屏上显示的内容物理地交互的任何屏幕一般都被归类为触摸屏。
触摸屏一般具有两个主要属性。第一个是触摸板使得用户在屏幕上显示了内容时能与该屏幕上直接显示的内容交互，而不是间接地利用鼠标或触摸板。第二个是触摸屏允许用户在不需要通常被手持的任何中间设备的情况下与显示交互，中间设备例如是触笔、鼠标等。这些设备在平板电脑中很常见，并且在许多数字设备中也占主导地位，这些数字设备例如为PDA、卫星导航设备、移动电话、移动娱乐设备、视频游戏机等。
有许多技术支持各种触摸屏，例如电阻技术、表面声波技术、电容技术、表面电容技术、投射电容技术、张力测量技术、光学成像技术、分散信号技术、声脉冲识别技术和编码LCD(双向屏)技术。
发明内容
因此一个示例方面涉及用户接口。
更具体而言，一个示例方面涉及与输入设备一起使用的义肢(或者一组义肢)。
实施例的其他方面涉及与诸如触摸板、触摸屏或者相当的输入设备一起使用的一个义肢或者一组义肢。
实施例的其他方面涉及将输入设备的不同功能映射到不同的义肢。
其他方面涉及利用具有不同形状的义肢来影响利用诸如触摸屏或触摸板之类的输入设备的行为和输入的不同模式。
其他方面涉及通过提供在与关联的输入设备一起使用时允许不同行为模式的义肢来向残疾人提供增加的灵活性。
其他方面涉及活动义肢，活动义肢包括例如允许改变义肢特性的LED、RF应答器、或者相当的电、光、和或电磁组件。在与相应输入设备一起使用时，可将这些特性与不同操作模式相关。
实施例的其他方面涉及包括遵循规则508(Section 508 of theWorkforce Rehabilitation Act Amendments of 1998-US Code of FederalRegulations，36CFR Part 1194)的义肢，例如弹簧支撑触点、对用户的触觉反馈、对用户的听觉反馈等。
实施例的其他方面涉及涉及与一种或多种乐器、游戏、车辆、赌博、医疗应用、修复操作等一起使用义肢。
其他方面涉及3-D输入设备，该3-D输入设备将一个或多个静态或动态义肢用于在关联电子设备上输入信息或者操作内容中的一种或多种。
实施例的其他方面涉及检测义肢与诸如触摸屏或触摸板之类的输入设备之间的距离。
其他方面涉及能够在3-D触摸屏或触摸板环境中使用的具有声音和/或振动反馈的多模式活动动态义肢。
如这里所使用的，“至少一个”、“一个或多个”、“和/或”是开放式表述，在操作上既是连接性的也是转折性的。例如，表述“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”以及“A、B和/或C”中的每一个表示A单独、B单独、C单独、A和B一起、A和C一起、B和C一起或A、B和C一起。
注意，术语“一”实体指的是一个或多个该实体。这样，术语“一”、“一个或多个”和“至少一个”在这里可以被互换使用。还要注意，术语“包括”、“包含”和“具有”可被互换使用。
这里使用的术语“自动”及其变体指的是在其被执行时无需实质性人类输入即可完成的任何过程和操作。然而，即使过程或操作的执行使用了实质性或非实质性的人类输入，但如果输入是在该过程或操作的执行之前接收的，则该过程或操作也可以是自动的。如果人类输入影响了过程或操作将如何被执行，则这种输入被认为是实质性的。同意过程或操作的执行的人类输入不被认为是“实质性”的。
这里使用的术语“计算机可读介质”指的是参与提供指令给处理器以便执行的任何非暂时的有形存储和/或传输介质。这种介质可采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质例如包括NVRAM或者磁盘或光盘。易失性介质包括动态存储器，例如主存储器。计算机可读介质的常见形式例如包括软盘、柔性盘、硬盘、磁带或任何其他磁介质、磁光介质、CD-ROM、任何其他光介质、穿孔卡、纸带、任何其他具有孔图案的物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM、诸如存储卡之类的固态介质、任何其他存储芯片或卡盘、如下所述的载波、或计算机能够读的任何其他介质。电子邮件的数字文件附件或其他独立的信息档案或档案集合被认为是等同于有形存储介质的分发介质。当计算机可读介质被配置为数据库时，要理解该数据库可以是任何类型的数据库，例如关系型、层次型、面向对象型等等。因此，实施例被认为包括存储了实施例的软件实现的有形存储介质或分发介质以及现有技术认识到的等同物和后继的介质。
这里使用的术语“确定”和“计算”及其变体可被互换使用并且包括任何类型的方法、过程、数学运算或技术。
这里使用的术语“模块”指的是任何已知的或以后开发的能够执行与元件相关联的功能的硬件、软件、固件、人工智能、模糊逻辑或者硬件和软件的组合。另外，虽然是按示例性实施例来描述实施例的，但是应当明白，可以单独要求保护实施例的各个方面。
以上是实施例的简化概要，以提供对实施例的一些方面的理解。此概要既不是实施例的广泛性概述也不是其穷尽性概述。它既不意欲标识实施例的关键或重要元素，也不意欲限定实施例的范围，而是以简化形式给出实施例的所选概念，作为对以下给出的更详细描述的介绍。将会明白，单独或组合地利用以上记载或以下详细描述的特征中的一个或多个的其他实施例是可能的。
附图说明
将结合附图讨论这里公开的示例性实施例，其中：
图1示出了示例性义肢输入设备；
图2示出了第二示例性义肢输入设备；以及
图3是概括了用于操作输入设备的示例性方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合示例性输入设备***来说明这些技术。虽然很适合于与例如诸如计算机/电子设备、(一个或多个)服务器、通信设备和/或(一个或多个)数据库之类的***一起使用，但是实施例并不限于与任何特定类型的(一个或多个)电子设备或***或***元件的配置一起使用。本领域的技术人员将会认识到，所公开的技术可用于希望提供增强的输入能力的任何应用中。
还将结合软件(例如驱动器)、模块和关联硬件描述示例性***和方法。然而，为了避免不必要地混淆了本发明，下面的描述省略了可能以框图形式示出、公知或者以其他方式概括的公知的结构、组件和设备。
为了说明目的，给出了许多细节以便提供对实施例的充分理解。然而，应当理解，这里所公开的技术可以以这里给出的具体细节之外的多种方式实施。
图1示出了义肢20的示例性配置。更具体而言，义肢20结合诸如触摸板、触摸屏或者轨迹板100之类的输入接收设备操作。设备100经由链接5被连接到控制器210、存储器220、触摸板/触摸屏控制器230、光学3-D检测模块235、模式检测模块240、义肢检测模块250和转变激励模块260，这些模块一般与电子设备300相关联，电子设备300例如是个人计算机、膝上型计算机、上网本、个人数字助理、GPS设备、媒体播放器、或者通常能经由一个或多个触摸屏、轨迹板、触摸板等接收输入的任意电子设备。
尽管根据该示例性实施例以传统的触笔方式示出了输入设备/义肢20，但是应当理解，可以基于用户的具体义肢需求来操纵该输入设备，并且可以使其变形成任意适当的形状。例如，该输入设备可以类似于一个手指、手臂的延长、可以夹持在用户口中的设备、或者通常适当满足用户的个人需求的任意配置的符号形状。
在操作中，根据第一示例实施例，输入设备20配备有多个按钮，在这里是影响输入设备的不同操作模式的按钮1、2和3。例如，按钮1-3控制与输入设备相关联的一个或多个LED 22的颜色。LED 22的输出可由设备100检测，LCD颜色的改变对应于输入模式的改变。更具体而言，假设按钮1被按下，这对应于从LED 22发射红光。与检测模块240(和未示出的相应光学传感器)协作，设备100检测出正发射红光，这与用户的将红光对应于小写字母的请求(在设备驱动文件中设定的)相关。接下来，当按下按钮2时，LED 22改变成蓝色，与模式检测模块240和触摸板/触摸屏控制器230协作，这被映射到希望具有大写字母。然后，当按下按钮3时，LED 22改变成绿色，再次与模式检测模块240和触摸板/触摸屏控制器230协作，这等同于请求激活特定字符输入模式。
尽管结合LED和从LED发射的光的颜色改变讨论了该示例实施例，但是应当完全理解，与这里公开的实施例一起也可以使用不同的电、磁、电感、电容、超声、以及通常的任意电/磁/光技术。例如，LED 22可以被RF模块、超声模块、电阻模块、电感或磁模块、或者通常的任意电/磁/电感/光学技术替换。此外，尽管上面的讨论涉及红、绿和蓝色LED，但是其他颜色的LED、以及基于两个(或更多个)LED同时照明的其他颜色也是可以的。例如，红色和绿色LED同时照明产生了黄色。
除了能够确定输入设备20所处的模式之外，与转变激励模块260、模式检测模块240和触摸板/触摸屏控制器230协作，还可以检测样式(pattern)。例如，如果在预定时间段内按下按钮1再按下按钮3再按下按钮2，则这可与特定操作模式相关。一般而言，转变激励模块260可以利用与选择特定按钮类似地来改变操作模式的任意样式。
根据另一个示例实施例并且与义肢检测模块250协作，应当理解可以基于义肢的类型选择各种模式。例如，替换图1中示出的具有三个按钮的义肢，可以有三个独立的义肢，一个具有红色LED、一个具有蓝色LED、一个具有绿色LED。这三个独立的义肢与义肢检测模块250和模式检测模块240协作可以与上述技术类似的方式被使用。例如，对于不能选择图1所示的模式按钮、但是可以基于希望的不同操作模式来选择不同义肢的人这可能是有利的。
图2示出了另一个示例性实施例，该实施例可以包括上面结合图1描述的一个或多个特征，并且可选地被与距离检测模块相关联，该距离检测模块能确定输入设备30与触摸屏、触摸板或轨迹板102之间的距离。这例如允许对于某些应用非常有用的3-D型输入设备。
更具体而言，与可与义肢30或设备102相关联的一个或多个的距离检测模块协作，可以确定例如义肢30的尖端和设备103之间的距离(D)。例如，这可以是基于以下技术中的一种或多种的：RF(与RF发射器40协作)、光学技术(例如激光、激光LED、绝对位置检测装置等)、磁和/或电感技术、或者通常允许确定义肢30和设备102之间的距离的任意技术。另外，如图2所示，距离检测模块可被与设备102和/或义肢30相关联。例如，义肢30可被配备为确定到例如允许与现有触摸板、触摸屏和轨迹板设备较大程度向后兼容的设备102的距离。将理解，也可以将图2的实施例与例如结合图1讨论的不同操作模式相结合，并且此外也可以与结合图1所述的不同义肢一起使用。
图3概括了输入设备的示例性操作模式。具体而言，控制开始于步骤S300，继续到步骤S310。在步骤S310中，检测到存在义肢。接下来，在步骤S320中，判断是否应当进入3-D模式。如果应当进入3-D模式，控制继续到步骤S322，否则控制跳转到步骤S330。
在步骤S322中，激活距离探测器，从义肢到触摸板、触摸屏或者轨迹板的相应输入被用作下面讨论的输入。
在步骤S330中，根据可选实施例，可以识别出义肢。例如，作为结合图1和图2讨论的各种操作模式的替代或者另外地，可以有对应于每种模式的独立义肢。与如上讨论的使用不同颜色的LED的方式类似地，这些义肢的每个可以具有相关联的ID。
根据又一个实施例，可以以类似地方式使用具有不同的可检测形状的不同义肢。例如，第一形状可以具有可以与上述红色LED实施例类似的方式操作的第一电/电阻/电容特征。第二形状可以具有可以与上述蓝色LED实施例类似的方式操作的第一电/电阻/电容特征，等等。如上所述，(一个或多个)示例性功能可被与义肢和/或义肢所处的操作模式相关联，并且可选地与义肢相对于触摸板、触摸屏或者相当的输入设备的放置协作。
如果使用了不同的义肢，则在步骤S340中，基于义肢ID进入操作模式。例如，用户可以具有第一、第二和第三手指，每个手指具有不同的义肢。与这些义肢中的每个相关联的可以是特定操作模式，使得例如对于第一手指输入小写字母、对于第二手指输入大写字母、而对于第三手指输入特定字符。接下来在步骤S350中，接收到来自义肢的输入。如上所述，这可以是例如当义肢接触到触摸屏、触摸板或轨迹板时的传统输入，并且如果该设备工作在3-D模式中时其还可以包括距离输入。该3-D模式可以用来例如操纵电子设备上的3-D对象，并且/或者可以用来基于例如该义肢到诸如触摸板、触摸屏或轨迹板之类的感测区域的距离触发不同操作模式。控制然后继续到步骤S360。
在步骤S360中，将从义肢接收到的输入的(一个或多个)类型与电子设备上的相应功能相关联。接下来，在步骤S370中，执行该功能，然后控制继续到步骤S380。
在步骤S380中，判断是否已有对模式改变的请求。例如，如前所述，用户可能已选择了红色LED替换蓝色LED。类似地，如果已检测到样式，例如红-蓝-绿，则在步骤S382识别出该改变请求，并且输入设备的模式帮助反映出所请求的改变。控制然后跳转到步骤S350。
如果未检测到对模式改变的请求，则控制继续到步骤S390，在该步骤中控制序列结束。
本领域技术人员可以理解，尽管已描述了用于利用检测出的手指/义肢在触摸屏、触摸板等上的接触部分的输入的具体方法和技术，但是也可以采用其他已知的模式识别方法来确定输入。
尽管已结合具体事件序列描述了上述流程图，但是应当理解，在不实质影响实施例的操作的情况下可以改变该序列。另外，并不需要完全按照示例性实施例中给出的来执行事件序列。这里所说明的示例性技术不限于具体示出的实施例，而是也可以与其他示例实施例一起使用，并且每个描述的特征可以独立地要求保护。
这些***、方法和协议可以在除了这里所述的通信设备之外或者替换这里所述的通信设备的如下设备上实现：专用计算机、编程的微处理器或微控制器以及(一个或多个)***集成电路元件、ASIC或其他集成电路、数字信号处理器、硬连线的电子或逻辑电路(例如分立元件电路)、可编程逻辑器件或门阵列(例如PLD、PLA、FPGA、PAL)、通信设备(例如电话)、任何相当的装置，等等。一般地，能够实现状态机(状态机又能够实现这里说明的方法)的任何设备可用于实现这里的通信方法、协议和技术。
此外，所公开的方法可被容易地实现在利用提供可用在多种计算机或工作站平台上的可移植源代码的对象或面向对象软件开发环境的软件中。或者，所公开的***可以部分或全部地利用标准逻辑电路或VLSI设计来在硬件中实现。是用软件还是硬件实现根据本发明的***取决于***的速度和/或效率要求、特定功能以及所利用的特定软件或硬件***或微处理器或微计算机***。本领域技术人员根据这里提供的功能描述并且利用计算机和安全领域中的一般基本知识，可以在利用任何已知或者将来开发的***或结构、设备和/或软件的硬件和/或软件中实现这里所说明的安全***、方法和协议。
此外，所公开的方法可以容易地在软件中实现，该软件可被存储在存储介质上，在被编程的通用计算机(在控制器和存储器的合作下)、专用计算机、微处理器等等上执行。在这些情况下，本发明的***和方法可实现为嵌入在个人计算机上的程序，例如小应用程序、或CGI脚本，实现为驻留在服务器或计算机工作站上的资源、实现为嵌入在专用通信***或***组件等等中的例程，等等。也可通过将***和/或方法物理地结合到软件和/或硬件***(例如通信设备或***的硬件和软件***)中来实现该***。
因此，将明白已提供了用于检测到电子设备的(一个或多个)输入的***、装置和方法。尽管已结合多个实施例描述了这些实施例，但是应当明白对于本领域技术人员来说许多改变、修改和变动是显然的。因此，希望包括落在本发明的精神和范围内的所有这些改变、修改、等同和变动。
相关申请数据
美国申请No.：12/689,493，2010年1月19日提交，题为“Detectoin ofa Rolling Motion or Sliding Motion of a Body Part on a Surface”；
美国申请No.：12/689,567，2010年1月19日提交，题为“EventGeneration Based on Print Portion Identification”；
美国申请No.：_________，(律师案卷号No.：4366YDT-60)，与本申请一起提交，题为“Multi-Mode Touchscreen User Interface For A Multi-StateTouchscreen Device”，所有这些申请的整体通过引用结合于此。

Claims (8)

1.一种用于电子设备的输入方法，包括：
确定是否应进入三维3-D操作模式；
检测义肢设备与输入接收设备之间的距离；
检测与所述义肢设备相关联的被选操作模式，其中所述被选操作模式是基于所述义肢设备与所述输入接收设备之间的距离的；
检测来自所述义肢设备的输入；以及
将基于所述被选操作模式的所述输入与所述电子设备的一个或多个功能相关，其中所述一个或多个功能用作到所述电子设备的输入。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述义肢设备包括一个或多个可选择按钮并且所述被选操作模式是基于对所述一个或多个可选择按钮的选择的，并且其中所述义肢设备是包括能提供到3-D触摸屏或触摸板的输入的反馈的多模式活动动态义肢。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述输入接收设备是触摸板、触摸屏或轨迹板。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述被选操作模式是所述输入接收设备能检测的，所述输入接收设备检测以下一个或多个：从所述义肢设备发射的光的颜色和所述义肢设备的电、磁、电感、电容或超声特性的改变，另外其中所述义肢设备包括以下模块中的一个或多个：RF模块、超声模块、电阻模块、电感或磁模块和LED模块。
5.一个或多个用于执行权利要求1的步骤的装置。
6.一种用于电子设备的输入设备，包括：
三维3-D检测模块，所述3-D检测模块确定义肢设备与输入接收设备之间的距离；
模式检测模块，所述模式检测模块基于所述义肢设备与所述输入接收设备之间的距离检测所述义肢设备的被选操作模式；以及
控制器，所述控制器检测来自所述义肢设备的输入，并将基于所述被选操作模式的所述输入与所述电子设备的一个或多个功能相关，其中所述一个或多个功能用作到所述电子设备的输入。
7.如权利要求6所述的设备，其中以下之一或者多个为真：
(a)所述义肢设备包括一个或多个可选择按钮并且所述被选操作模式是基于所述一个或多个可选择按钮的；
(b)所述义肢设备是包括语音反馈和振动反馈中的至少一个的多模式活动动态义肢，并且所述多模式活动动态义肢提供到3-D触摸屏或触摸板的输入；
(c)各自具有相关联的义肢标ID和相应功能的多个义肢被与所述电子设备一起使用。
8.如权利要求6所述的设备，其中所述被选模式是所述输入接收设备能检测的，并且其中以下(a)-(b)中的一个或多个为真：
(a)所述输入接收设备检测以下的一个或多个：从所述义肢设备发射的光的颜色和所述义肢设备的电、磁、电感、电容或超声特性的改变，另外其中所述义肢设备包括以下模块中的一个或多个：RF模块、超声模块、电阻模块、电感或磁模块和LED模块；以及
(b)所述输入接收设备是触摸板、触摸屏、轨迹板或者检测一区域内的触摸的存在和位置的设备。
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