输入设备的制造方法
【专利说明】输入设备 相关申请 本申请要求2012年10月15日提交的美国临时申请号61/713, 728在35U.S.C. 119下 的优先权。 发明领域
[0001] 本发明涉及数据输入设备，并且更具体而言涉及手持式物体上的键盘设备。 发明背景
[0002] 电子设备的小型化已经使其越来越轻便并且便于携带。现在，无线设备（如手机） 作为跟钱包和钥匙一样不可或缺的辅助物品被人们携带在口袋和钱包中。由便携式操作系 统和软件"App"服务的智能手机已经从膝上型计算机接管了大量功能，膝上型计算机已经 调动了上一代技术中的桌上计算机。小型化过程的最终目标是生产一种能够进行语音和数 据通信二者的多功能设备，该设备像手表一样可穿戴以及像被称为鼠标的输入设备一样对 使用者友好。
[0003] 虽然技术进步已经极大地减小了电子显示器的尺寸，但是人工数据输入对于手指 尺寸布局仍然有需求。相比标准QWERTY键盘，电话小键盘减少了按键的数量，但是其要求 多次键击来输入文本，给使用者来带来了不便。触摸屏技术已经将键盘移动到显示器本身 上，但是用手指控制的准确度仍然需要一定量的区域间隔。可以消除机械按键，但是位移空 间的受益者是显示区域，而非尺寸。在显示器上减小输入区域的一种方法是使用触控笔来 精确地定位触摸区。不幸的是，小工具易于丢失并且当需要的时候几乎从来不在手边。将 键盘减小到腕表或小至手的其他设备的尺寸而使使用者无需受到键击重复或者辅助设备 的负担需要一种创新方法。
[0004] 授予奥尔逊（Olsen)的美国专利4, 847, 818教授了将机械按键放置在手表的 面上。然而，这种定位为显示信息留下了非常小的空间。陈（Chen)在美国专利申请 2006/0077073中将机械按键放置在手表外壳的外围周围以及邻近手表面的肩上。这种安 排移除了对显示空间的竞争。然而，在这两个实例中，精确的手指放置所要求的最小间隔距 离在本质上限制了电话小键盘的功能。此外，用一只手指按按钮是一种缓慢的数据输入模 式，并且随着将设备绑定到一只手腕上，在手的定位中可能会有某种笨拙，更不用说在扩展 会话期间的疲劳。
[0005] 在小规模上操作QWERTY键盘或其他数据输入方法需要具有选择能力的多功能按 键。这种多功能按键将消除按键和功能的一一对应并且产生减小的键盘布局。赫施博格 (Hirshberg)在美国专利6, 597, 345中披露了一种通过在二维表面上在若干可检测方向之 一上形成滑动手指接触的方案。然而，二维表面的问题在于用足够的边界空间容纳手指大 小的触摸区来支持事件的辨别。此空间要求使得不可能将布局缩小至可与手表面尺寸相仿 的尺寸。
[0006] 在腕表的规模上对QWERTY键盘和其他输入功能有一种空缺需求。这种设备会是 下一代多功能、互联网链接、支持App的智能手机。例如，这种功能可能需要来自围绕手表 面外围的相对少的、窄围的触摸区的大量选择选项。为了匹配传统键盘的便利和速度，其还 可能需要从为了长期任务而舒适地安排的手的位置键击输入的流畅性。本发明在装置和方 法两方面都提供了新颖方案以满足这一需求。 发明概述
[0007] 因此，本发明的一个目的是提供适合手腕部署或者可穿戴或携带或手持的便携式 设备的数据输入设备，例如，诸如内置到皮带扣、怀表、头发贝雷帽、运动鞋、电视遥控器、手 持式游戏控制器、水瓶盖、桌子杯垫等等的智能设备的设备。一个进一步的目的是借助于 和一只或多只手指的触摸交互在所述设备上输入数据。一个进一步的目的是在设备的侧表 面上对控件进行定位以便优化信息在设备的向面表面上的显示。一个进一步的目的是提供 一种用于足够精确地对用于在设备的表面（如触摸区）检测输入的焦点或敏感区域进行定 位的装置。一个进一步的目的是在每个触摸控件处提供针对功能的多项选择。一个进一步 的目的是通过在该区内的一个优选方向上感测压力点的移动或手指的移动来提供所述多 项选择。一个进一步的目的是方便（必要时）界定压力点或手指在触摸区上或穿过触摸区 的移动。一个进一步的目的是在多个三维取向上的物体外壳上提供多个触摸表面来方便相 对手指和拇指的操纵。一个进一步的目的是方便单手或双手操作两者。一个进一步的目的 是提供用于舒适地固定和操纵该设备的装置和方法。一个进一步的目的是在同时或顺序触 摸模式下利用多个手指使得数据输入成为一个更加流畅的过程。一个进一步的目的是通过 对触摸进行排序来扩展功能库。
[0008] 将这些目的以及在下文中变得明显的其他目的体现在先前描述的一种用于手腕 部署或多次部署的数据输入设备中，该设备包括：在第一部分中，一个外壳，该外壳具有一 个上表面和在该上表面周围形成一个外围的四个侧表面；在第二部分中，在该上表面上的 一个数字显示器；在第三部分中，一个连接到两个相对侧表面上的手腕带、固定带或把手， 该手腕带、固定带或把手起到可移除地将该外壳附接到一个人的手腕上的作用；在第四部 分中，在剩余的两个无带侧表面中的每一个表面上的至少一个面板；在第五部分中，在每一 侧的至少一个面板中的每个面板上的至少两个凸块、或一个或多个脊、凹陷、或相对于触摸 表面的角、或可感知的距离间隔或其他分隔（以下称为凸块），每个凸块被配置成用于接收 一个指尖的触摸或提供一个将指尖指引到一个传感器的触觉提示，启用每个凸块或用传感 器技术至少在所述凸块周围或邻近的区中启用每个凸块和周围面板或每个小面板以便对 在该面板的平面中朝向至少两个优选方向之一的指尖压力做出响应；以及在第六部分中， 一个与驻留在该外壳内的存储器耦合的可编程处理器，该处理器与该传感器技术和该数字 显示器进行信号通信并且被编程成用于将每个凸块与一个所存储的菜单相关联以及将每 个优选方向与一项功能相关联。用配置有这些部分的数据输入设备，并且用悬停在无带侧 表面上方的每只手的拇指和食指，可以通过用这些悬停手指之一或者用（在替代方案中） 依照上述方法（例如，以上所列的脊等）被引导至触摸表面的精确的或近似的合适区域的 手指来触摸这些凸块中的至少一个凸块以使一个菜单通过集成处理器显示在该数字显示 器上并且其后使该触摸手指朝着由该菜单所指示的优选方向之一推进从而选择一种功能。
[0009] 在一个优选实施例中，该数据输入设备包括在这两个无带侧表面中的每一个表面 上的两个上下堆叠的面板，这些上下面板朝着彼此并且朝着该显示器倾斜，每个上面板及 这些下面板之一具有由用传感器技术启用的其上的凸块所限定的三个区。这九个凸块位置 将在数字显示器的网格区域中被模仿，其中，该网格中的每个单元格将显示与来自相应凸 块的可供使用的选择相对应的字母字符。将在这些粗略地对应于QWERTY键盘布局的单元 格中分布这些字母字符。该显示器的另一个区域示出在触摸从其释放之前由活跃凸块处的 定向压力操纵产生的单独字符的选择所形成的输入。
[0010] 在一个替代实施例中，一种用于输入数据的方法包括：在第一步骤，将上文所描述 的数据输入设备提供给人的手腕以便无处不在；在第二步骤，将该数据输入设备从该手腕 上移除；在第三步骤，用从两侧握持该手腕带的每只手的中指、无名指或小指中的至少一只 手指将该数据输入设备固定在一个读取位置上，从而将食指和拇指部署成悬停在该至少一 个面板上方；在第四步骤，用拇指或食指来触摸至少一个凸块，以使一个功能选项菜单出现 在该显示器上；在第五步骤，通过在由菜单指示的这些优选方向之一上推进触摸手指或拇 指来选择这些选项中的一个选项；以及在最后一步骤，通过释放该触摸输入该选择。
[0011] 在一个具体的替代实施例中，用一个定时器加强了该提供步骤从而辨别关于两手 指触摸的同时性。用以夹子状方式部署的用于根据在该设备的相对侧面上的两个凸块进行 闭合的食指和拇指，可以通过同时或顺序双触摸大大地扩展按键启用功能的范围。该扩展 将能够使用用于复杂应用（例如App、添加发短信符号和功能、互联网浏览、或照片拍摄）的 设备。
[0012] 可以嵌套屏幕，这样使得使用两手指输入或任何其他输入所示的顺序屏幕能够提 供具有不能在一个屏幕上的可用有限表面发现的相关选择的进一步屏幕：例如，从键入键 盘屏幕可访问的具有所有数字的第二屏幕，接着是从该第二屏幕可访问的具有常见数学符 号的第三屏幕，接着是从该第三屏幕可访问的具有不常见数学符号的第四屏幕等等。
[0013] 可使用涉及使用在没有触摸的情况下可模拟手指存在和运动方向的任何其他传 感器系统（例如激光、雷达、光或其他近距离传感器）的其他示例性方案。这适用于单手指 和两手指触摸输入运动两者。
[0014] 根据本发明的一个进一步实施例，提供了一种由小至手的、可穿戴在身体上的、可 手持的、可携带的、或必定很小的任何智能设备组成的数据输入设备，如内置到皮带扣、怀 表、头发贝雷帽、运动鞋、电视遥控器、手持式游戏控制器、水瓶盖、桌子杯垫等等的智能设