輸入設備的制造方法
【專利說明】輸入設備 相關申請 本申請要求2012年10月15日提交的美國臨時申請號61/713, 728在35U.S.C. 119下 的優先權。 發明領域
[0001] 本發明涉及數據輸入設備，并且更具體而言涉及手持式物體上的鍵盤設備。 發明背景
[0002] 電子設備的小型化已經使其越來越輕便并且便于攜帶。現在，無線設備（如手機） 作為跟錢包和鑰匙一樣不可或缺的輔助物品被人們攜帶在口袋和錢包中。由便攜式操作系 統和軟件"App"服務的智能手機已經從膝上型計算機接管了大量功能，膝上型計算機已經 調動了上一代技術中的桌上計算機。小型化過程的最終目標是生產一種能夠進行語音和數 據通信二者的多功能設備，該設備像手表一樣可穿戴以及像被稱為鼠標的輸入設備一樣對 使用者友好。
[0003] 雖然技術進步已經極大地減小了電子顯示器的尺寸，但是人工數據輸入對于手指 尺寸布局仍然有需求。相比標準QWERTY鍵盤，電話小鍵盤減少了按鍵的數量，但是其要求 多次鍵擊來輸入文本，給使用者來帶來了不便。觸摸屏技術已經將鍵盤移動到顯示器本身 上，但是用手指控制的準確度仍然需要一定量的區域間隔。可以消除機械按鍵，但是位移空 間的受益者是顯示區域，而非尺寸。在顯示器上減小輸入區域的一種方法是使用觸控筆來 精確地定位觸摸區。不幸的是，小工具易于丟失并且當需要的時候幾乎從來不在手邊。將 鍵盤減小到腕表或小至手的其他設備的尺寸而使使用者無需受到鍵擊重復或者輔助設備 的負擔需要一種創新方法。
[0004] 授予奧爾遜（Olsen)的美國專利4, 847, 818教授了將機械按鍵放置在手表的 面上。然而，這種定位為顯示信息留下了非常小的空間。陳（Chen)在美國專利申請 2006/0077073中將機械按鍵放置在手表外殼的外圍周圍以及鄰近手表面的肩上。這種安 排移除了對顯示空間的競爭。然而，在這兩個實例中，精確的手指放置所要求的最小間隔距 離在本質上限制了電話小鍵盤的功能。此外，用一只手指按按鈕是一種緩慢的數據輸入模 式，并且隨著將設備綁定到一只手腕上，在手的定位中可能會有某種笨拙，更不用說在擴展 會話期間的疲勞。
[0005] 在小規模上操作QWERTY鍵盤或其他數據輸入方法需要具有選擇能力的多功能按 鍵。這種多功能按鍵將消除按鍵和功能的一一對應并且產生減小的鍵盤布局。赫施博格 (Hirshberg)在美國專利6, 597, 345中披露了一種通過在二維表面上在若干可檢測方向之 一上形成滑動手指接觸的方案。然而，二維表面的問題在于用足夠的邊界空間容納手指大 小的觸摸區來支持事件的辨別。此空間要求使得不可能將布局縮小至可與手表面尺寸相仿 的尺寸。
[0006] 在腕表的規模上對QWERTY鍵盤和其他輸入功能有一種空缺需求。這種設備會是 下一代多功能、互聯網鏈接、支持App的智能手機。例如，這種功能可能需要來自圍繞手表 面外圍的相對少的、窄圍的觸摸區的大量選擇選項。為了匹配傳統鍵盤的便利和速度，其還 可能需要從為了長期任務而舒適地安排的手的位置鍵擊輸入的流暢性。本發明在裝置和方 法兩方面都提供了新穎方案以滿足這一需求。 發明概述
[0007] 因此，本發明的一個目的是提供適合手腕部署或者可穿戴或攜帶或手持的便攜式 設備的數據輸入設備，例如，諸如內置到皮帶扣、懷表、頭發貝雷帽、運動鞋、電視遙控器、手 持式游戲控制器、水瓶蓋、桌子杯墊等等的智能設備的設備。一個進一步的目的是借助于 和一只或多只手指的觸摸交互在所述設備上輸入數據。一個進一步的目的是在設備的側表 面上對控件進行定位以便優化信息在設備的向面表面上的顯示。一個進一步的目的是提供 一種用于足夠精確地對用于在設備的表面（如觸摸區）檢測輸入的焦點或敏感區域進行定 位的裝置。一個進一步的目的是在每個觸摸控件處提供針對功能的多項選擇。一個進一步 的目的是通過在該區內的一個優選方向上感測壓力點的移動或手指的移動來提供所述多 項選擇。一個進一步的目的是方便（必要時）界定壓力點或手指在觸摸區上或穿過觸摸區 的移動。一個進一步的目的是在多個三維取向上的物體外殼上提供多個觸摸表面來方便相 對手指和拇指的操縱。一個進一步的目的是方便單手或雙手操作兩者。一個進一步的目的 是提供用于舒適地固定和操縱該設備的裝置和方法。一個進一步的目的是在同時或順序觸 摸模式下利用多個手指使得數據輸入成為一個更加流暢的過程。一個進一步的目的是通過 對觸摸進行排序來擴展功能庫。
[0008] 將這些目的以及在下文中變得明顯的其他目的體現在先前描述的一種用于手腕 部署或多次部署的數據輸入設備中，該設備包括：在第一部分中，一個外殼，該外殼具有一 個上表面和在該上表面周圍形成一個外圍的四個側表面；在第二部分中，在該上表面上的 一個數字顯示器；在第三部分中，一個連接到兩個相對側表面上的手腕帶、固定帶或把手， 該手腕帶、固定帶或把手起到可移除地將該外殼附接到一個人的手腕上的作用；在第四部 分中，在剩余的兩個無帶側表面中的每一個表面上的至少一個面板；在第五部分中，在每一 側的至少一個面板中的每個面板上的至少兩個凸塊、或一個或多個脊、凹陷、或相對于觸摸 表面的角、或可感知的距離間隔或其他分隔（以下稱為凸塊），每個凸塊被配置成用于接收 一個指尖的觸摸或提供一個將指尖指引到一個傳感器的觸覺提示，啟用每個凸塊或用傳感 器技術至少在所述凸塊周圍或鄰近的區中啟用每個凸塊和周圍面板或每個小面板以便對 在該面板的平面中朝向至少兩個優選方向之一的指尖壓力做出響應；以及在第六部分中， 一個與駐留在該外殼內的存儲器耦合的可編程處理器，該處理器與該傳感器技術和該數字 顯示器進行信號通信并且被編程成用于將每個凸塊與一個所存儲的菜單相關聯以及將每 個優選方向與一項功能相關聯。用配置有這些部分的數據輸入設備，并且用懸停在無帶側 表面上方的每只手的拇指和食指，可以通過用這些懸停手指之一或者用（在替代方案中） 依照上述方法（例如，以上所列的脊等）被引導至觸摸表面的精確的或近似的合適區域的 手指來觸摸這些凸塊中的至少一個凸塊以使一個菜單通過集成處理器顯示在該數字顯示 器上并且其后使該觸摸手指朝著由該菜單所指示的優選方向之一推進從而選擇一種功能。
[0009] 在一個優選實施例中，該數據輸入設備包括在這兩個無帶側表面中的每一個表面 上的兩個上下堆疊的面板，這些上下面板朝著彼此并且朝著該顯示器傾斜，每個上面板及 這些下面板之一具有由用傳感器技術啟用的其上的凸塊所限定的三個區。這九個凸塊位置 將在數字顯示器的網格區域中被模仿，其中，該網格中的每個單元格將顯示與來自相應凸 塊的可供使用的選擇相對應的字母字符。將在這些粗略地對應于QWERTY鍵盤布局的單元 格中分布這些字母字符。該顯示器的另一個區域示出在觸摸從其釋放之前由活躍凸塊處的 定向壓力操縱產生的單獨字符的選擇所形成的輸入。
[0010] 在一個替代實施例中，一種用于輸入數據的方法包括：在第一步驟，將上文所描述 的數據輸入設備提供給人的手腕以便無處不在；在第二步驟，將該數據輸入設備從該手腕 上移除；在第三步驟，用從兩側握持該手腕帶的每只手的中指、無名指或小指中的至少一只 手指將該數據輸入設備固定在一個讀取位置上，從而將食指和拇指部署成懸停在該至少一 個面板上方；在第四步驟，用拇指或食指來觸摸至少一個凸塊，以使一個功能選項菜單出現 在該顯示器上；在第五步驟，通過在由菜單指示的這些優選方向之一上推進觸摸手指或拇 指來選擇這些選項中的一個選項；以及在最后一步驟，通過釋放該觸摸輸入該選擇。
[0011] 在一個具體的替代實施例中，用一個定時器加強了該提供步驟從而辨別關于兩手 指觸摸的同時性。用以夾子狀方式部署的用于根據在該設備的相對側面上的兩個凸塊進行 閉合的食指和拇指，可以通過同時或順序雙觸摸大大地擴展按鍵啟用功能的范圍。該擴展 將能夠使用用于復雜應用（例如App、添加發短信符號和功能、互聯網瀏覽、或照片拍攝）的 設備。
[0012] 可以嵌套屏幕，這樣使得使用兩手指輸入或任何其他輸入所示的順序屏幕能夠提 供具有不能在一個屏幕上的可用有限表面發現的相關選擇的進一步屏幕：例如，從鍵入鍵 盤屏幕可訪問的具有所有數字的第二屏幕，接著是從該第二屏幕可訪問的具有常見數學符 號的第三屏幕，接著是從該第三屏幕可訪問的具有不常見數學符號的第四屏幕等等。
[0013] 可使用涉及使用在沒有觸摸的情況下可模擬手指存在和運動方向的任何其他傳 感器系統（例如激光、雷達、光或其他近距離傳感器）的其他示例性方案。這適用于單手指 和兩手指觸摸輸入運動兩者。
[0014] 根據本發明的一個進一步實施例，提供了一種由小至手的、可穿戴在身體上的、可 手持的、可攜帶的、或必定很小的任何智能設備組成的數據輸入設備，如內置到皮帶扣、懷 表、頭發貝雷帽、運動鞋、電視遙控器、手持式游戲控制器、水瓶蓋、桌子杯墊等等的智能設