专利名称：多功能便携式数据处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一便携式数据处理装置，更具体地说，是涉及一允许改进的键入操作的多功能便携式数据处理装置。
背景技术：
人们都希望，便携式数据处理装置，如蜂窝电话或个人数字助理，具有较轻的重量和诸多的功能。例如，该蜂窝电话除了通常的电话功能外一般还具有电话簿，接收/发送电子邮件以及访问因特网的功能。为了实现通常的电话功能，一般来说该蜂窝电话具有一数字键盘就足够了。另一方面，为了实现该电话簿的功能或电子邮件的接收/发送功能就应提供文字键盘来输入文字，如字母符号或其它的符号。但是，对于实用的观点，对于具有有限尺寸的蜂窝电话来说，其上除了数字键盘外还要安装这样的文字键盘，一般来说，是不可能的。这样，该蜂窝电话在该操作面板上最多包括一数字键盘，该数字键盘包括用来输入包括0-9数字字符的数字键区(keypad)，#键区，*键区，和一些有限的功能键区，该操作面板是与液晶显示(LCD)单元分开设置的。每个文字或符号都安排于这些键区之一上，反复地按压之后就可输入不同的字符或符号，因而减少了该蜂窝电话上键区的数目。
在市场上的一些便携式数据处理装置在该LCD单元上提供有一触摸敏感面板，一般在其上都显示有键入的文字，电话号码或电子邮件的内容。该触摸敏感面板具有一特别的透明膜，该透明膜是一导电膜或电阻膜，其上具有多个供按压或触摸的标记部分，以便使安排于每个标记部分上的特定功能的执行成为可能。
但是应该指出，如果在该蜂窝电话上以单一显示单元提供的LCD单元在其上具有一触摸敏感面板的功能，则就会引起不便，它使得在该LCD屏上的通常显示难于观看。此外，当该触摸敏感面板打算用作该LCD单元的屏上的一输入装置时，该LCD单元屏上的所有或一些部分就显示出该触摸敏感面板的图像，使在该屏上的通常显示面积废弃或受限。可以考虑，除了主LCD单元外，还在该蜂窝电话上提供一用于触摸敏感面板功能的专用LCD单元。在这种情形，该主LCD单元就可在其屏上显示通常的图像，甚至在单一键区上安排有多个功能的情形中或在整个键盘都提供在该触摸敏感面板上的情形中都是如此。但这就增加了该蜂窝电话的尺寸，因而难于使用。
发明概述因此，本发明的目的在于提供一具有诸多功能的便携式数据处理装置，而不需在LCD单元上提供触摸敏感面板功能或利用专用的LCD单元用作触摸敏感面板。
本发明提供一便携式数据处理装置，该便携式数据处理装置包括一面板体具有一前表面用来进行输入操作；图像投影器，用来将键盘图像，包括键盘信息，投影在该前表面上；控制单元，用来检测由在该前表面上的输入操作根据该输入操作的位置所规定的功能。
按照本发明的便携式数据处理装置，投影该键盘信息图像的投影器使用户能用触摸该键盘的投影图像中所希望的键区来输入数据，因此该便携式数据处理装置就不需在LCD单元上具有一用作触摸敏感面板的专用LCD单元或触摸敏感面板功能。
参考附图，从下面的说明中本发明的上述的和其它的目的，特点及优点将变得更加显而易见。
附图简介
图1是按照本发明的第一实施例并被用作蜂窝电话的便携式数据处理装置的透视图。
图2是一说明性的透视图，它表示在图1的蜂窝电话中的图像投影功能。
图3是在图1的蜂窝电话中用作DMD的图像投影器中的反射器的典型结构。
图4是图1的蜂窝电话的控制系统的方框图。
图5是按照本发明的第二实施例的便携式数据处理装置的透视图。
图6是按照本发明的第三实施例的便携式数据处理装置的透视图。
图7是图6的便携式数据处理装置的控制系统的方框图。
图8是按照本发明的第四实施例的便携式数据处理装置的透视图。
本发明的优选实施例现在，借助附图对本发明进行更为具体的描述，在附图中，相同的组成元件用相同的参考数字标示。
参考图1，按照本发明的第一实施例的便携式数据处理装置被用作一折叠式的蜂窝电话。
该蜂窝电话，一般用数字10标示，包括一盖面板10a，和一底面板10b，在两面板10a和10b的边缘处用铰链11相连。该铰链11使得该盖面板10a能绕铰链11相对于底面板10b在该蜂窝电话10的折叠状态和其展开状态之间转动。两面板10a和10b之间的角度可以用手设定在折叠状态的基本上为0度和展开状态的基本为180度之间的任意角度上。该盖面板10a将单色的或彩色的LCD单元13安装在该盖面板10a的前表面12，即在折叠状态时与底面板10b正对的内表面上。该盖面板10a还在其上安装有一图像投影器14，一天线15，及一扬声器或耳机16。
该底面板10b在其前表面17，即在折叠状态时与底面板10b正对的内表面上具有一触摸敏感面板18和一麦克风19。该触摸敏感面板18是平而且是纯色的，在键入位置上没有数字或符号打印。换句话说，该触摸敏感面板具有多个未说明的键入位置。这样，在该图像投影器14处于关闭状态时，用户不可能知道哪个位置与触摸敏感面板上的一特定的输入功能相对应。
当用户希望在该触摸敏感面板18上输入一些数据时，该用户就决定该盖面板10a和底面板10b之间一特定的角度，以便使该图像投影器14能利用激光束等将一键盘图像20投影在该触摸敏感面板18上。该投影在触摸敏感面板18上的键盘图像20包括一些用来输入数字和符号的键区排列图像，与键区相关的画面，文字及简单的句子的图像，包括该键区的标记和/或特定功能。该投影的键盘图像根据输入操作的模式，如数字，符号或文字输入模式，进行切换。该用户根据与所需功能相应的标记在该键盘的投影图像中触摸键区的位置。用作投影图像屏的触摸敏感面板18的表面应具有色彩或经表面处理，这可使用户清楚地观看投影的图像。在这方面，黑的，或红的或有光泽的表面都是不可取的。最好触摸敏感面板18的前表面具有白色而且经过抗反射处理。
在另一方案中，该触摸敏感面板18具有多个规定的键入位置，如通过将键区的形状印在前表面上所获得的。在这种情形，该键盘图像只包括一投影在每个规定位置上的标记，用来表示每个规定位置的功能。
参考图2，这里表示出用图像投影器14的图像投影情形。该图像投影器14包括一光源21，它是提供在该盖面板10a里面的；和一反射器23，用来反射由光源21发射的光，以便对该触摸敏感面板18进行扫描。该光源21可以是一半导体激光装置，一发光二极管或一小尺寸和低功耗的白炽灯。该反射器23可以是一数字微镜装置(DMD)IC，此前已被用在大屏图像投影器中。该DMD IC，如这里所用的那样，包括一大量的在硅基片上按矩阵排列的微镜，例如，每个微镜基本上是每边小到大约16微米的正方形。
参考图3，在本发明的实施例中，用作反射器23的DMD IC中的一个微镜30包括一对支柱34a和34b，形成在硅基片31上并在其顶部分别具有铰链35a和35b。而且为了转动，微镜体36通过铰链35a和35b由支柱34a和34b所支撑。该微镜体36是一由铝制的薄膜。每个微镜30还包括一着地垫(landing pad)32，和形成在该硅基片31上并位于两支柱34a和34b之间的一对地址电极33a和33b。该DMD IC包括大量的上述微镜30，它们都处于该硅基片31上的一阵列中。
根据在着地垫32和地址电极33a和33b之间施加的电压存在与否，微镜体36绕该铰链35a和35b转动大约±10°。例如，当该微镜体36驻留在+10°的转动角度时，它将光源21来的光反射到该触摸敏感面板18，当该微镜体36驻留在-10°的转动角度时，它反射该光远离该触摸敏感面板18。简而言之，该图像投影器14是否将图像投影在该触摸敏感面板18上取决于该微镜体36的转动角度。
该DMD IC反射来自光源21的光，并将具有所需键盘信息的图像投影在该触摸敏感面板18上，该所需的键盘信息是由施加在该地址电极33a与33b和该微镜30的着地垫32之间的电压控制的。该图像投影器14扫描具有该键盘图像的触摸敏感面板18，与投影式电视类似。
在图1中，当该蜂窝电话10从折叠状态展开时安装在该铰链11上的一角度传感器(未画出)可检测该展开状态，并能使图像投影器14将键盘信息的图像投影在该触摸敏感面板18上。该角度传感器检测盖面板10a和底面板10b之间的角度，并根据检测的角度在图像投影器14中控制投影角度，从而，对于任何形成在盖面板10a和底面板10b之间的角度来说，该键盘信息的图像都是恒定的。当用户触摸投影键盘图像中的特定键区位置时，该触摸敏感面板18就送出一与该触摸位置相应的特定信号，由此，该蜂窝电话10就执行与该特定键区相应的功能。
如果一半导体激光装置被用作光源21，则该反射的激光就可能长时间投射在用户的眼睛上，这是不希望的。这可以通过将该盖面板10a和底面板10b之间的角度设定在一特定的角度的方法来避免。该特定的角度是在将该蜂窝电话10展开以便使该图像投影器14能投影该键盘图像20时，由该铰链11上的角度传感器来测定的，而且这角度是由该铰链11的弹性功能保持的。这样，由该图像投影器14的投影在任何时候都是指向触摸敏感面板18的，而不指向用户的眼睛。
参考图4，本实施例的蜂窝电话10的控制系统包括一主控单元40，其中它包括CPU，ROM，RAM，以及一些接口，这些都不作特别的描绘。该控制系统还包括一用来驱动该LCD单元13的LCD的驱动器44，触摸敏感面板18，用来检测形成于盖面板10a和底面板10b之间的特定角度的角度传感器41，一光源驱动器42，以及一图像发生器43，它们都与主控单元40相连，因而受其控制。该图像发生器43发送包括键盘信息的图像数据给控制反射器23的微镜控制器45。
该角度传感器41被提供在该铰链11上，而且如前所述，在展开该蜂窝电话10时，检测形成于盖面板10a和底面板10b之间的特定角度，以便产生一角度信号46，它表示一便于该图像投影器14投影该键盘图象20的适当角度的形成。在此所用的角度传感器41的例子包括光学装置，该光学装置具有光的发射元件和光的接收元件，并具有ON/OFF功能或编码功能；机械传感器，如具有ON/OFF功能的机械开关；检测机械摩擦或电阻的机械或电学阻力的传感器，以及检测特定的角度以便运作于ON/OFF功能上的水银开关。
在该蜂窝电话10的控制系统运作过程中，当用户从折叠状态展开该蜂窝电话10时，该角度传感器41在检测该特定角度后就产生一角度信号46，并将该角度信号46传送到该主控单元40。该主控单元40使得该光源驱动器42打开该光源21，该光源就连续地发射光22。该主控单元40还使得该图像数据发生器43产生图像数据47，该图像数据包括该键盘的初始排列信息，在该蜂窝电话10展开后一般就直接用到该信息。该微镜控制器45就根据由该图像发生器43产生的图像数据47来驱动在该反射器的DMD IC中的每个微镜36，以便使得该反射器23形成该初始的键盘信息图像20。该键盘信息图像20包括在每步键操作需要的有限信息，由此简化该投影的图像。该输入模式可以被反复触摸特定的键区，如*键区，进行反复切换。
该键盘信息的图像20被投影在该触摸敏感面板18上以呈现一如图1中所示的键盘图像。在按压或触摸该投影的键盘图像中所需的键区时，与这样触摸的位置相应的键区信息48就被从该触摸敏感面板18传送到该主控单元40。该主控单元40就产生一与该键区信息相应的输出信号，并通过该LCD驱动器44将该输出信号传送到LCD单元13。这样，该LCD单元13就呈现出一与触摸敏感面板18上的键区信息相应的数字(或文字)图像。
为了节省蜂窝电话10中电池的功率，在过了一规定时间长度之后，该图像投影器14的图像投影20就被停止，这个规定的时间长度比用户普通的键入操作所需的平均时间长度稍长。此外，假设该用户结束了对该蜂窝电话10的输入操作，则当该蜂窝电话10在展开状态之后被折叠时，该投影器14的图像投影20就被停止。
在本实施例中，在该蜂窝电话10中并不需要一专用的LCD单元用于触摸敏感面板18，因此抑制了蜂窝电话10的尺寸的增加。此外，各种不同的键盘信息图像或模式都可由改变键盘排列来提供，其中每个图像都与该键盘的单一排列相应。
例如，在传统键盘中，数字键区“2”对应于各种键功能，包括键入数字“2”，字符“A”，“B”，或“C”以及其它文字，而在本实施例中，在输入操作时，键盘信息的投影图像中的每个键区都与单一的键功能相应。此外，该触摸敏感面板18还具有一与通常的键盘不同的用于触摸的平的前表面，因而，对于该投影图像20的任何模式来说，该投影的图像都可被观察到，而且除了由用户的手所引起的阴影外并没有如通常键区所引起的阴影。
参看图5，按照本发明的第二实施例，表示成一便携式数据处理装置的蜂窝电话，除了在本实施例中提供有包括多个键区的通常键盘50而不是第一实施例中的触摸敏感面板18外，都与该第一实施例相同。该键盘50与键区信息的投影图像相关，该投影图像包括每个键区的标记信息，而且该投影图像是从各种键盘信息模式中选出的。这种配置使得习惯于通常键盘的用户能按压每个键区，而不会感觉不相容。
参看图6，按照本发明的第三实施例，表示成一便携式数据处理装置的蜂窝电话，除了提供有CCD(或CMOS摄像机)而不是通常的键盘外，都与图5所示的蜂窝电话相同。该CCD摄像机60在焦距，景深，视角上都是可调的，因而使得该CCD摄像机60具有与图像投影器14投影的键盘图像的面积65重叠的视场64。对于输入键操作来说，该CCD摄像机60接收用户所触摸的位置的图像。由该CCD摄像机60获得的图像产生该触摸位置的信息，该位置是由该投影器14投影的键盘图像所标记的。
参看图7，除了在本实施例中提供有CCD摄像机60，图像处理部分61及一半导体存储器62，而不是图4所示的触摸敏感面板18外，本实施例的控制系统都与该第一实施例相同。该图像处理部分61运作是为了对由CCD摄像机60提供的图像信号进行数字处理并将所得的数据存入该半导体存储器62中一段时间。当该主控单元40需要数据时，该主控单元40就从该半导体存储器62读出数据。
在图6和图7所示的第三实施例中，在盖面板10a相对于底面板10b从折叠状态展开直到该特定角度后，该角度传感器41就产生一角度信号46并将其传送到该主控单元40。该主控单元40控制该光源驱动器42以便打开该光源21。该主控单元40还控制该图像数据发生器43以便将说明该键盘初始排列的图像数据47传送到该微镜控制器45。该微镜控制器45根据图像数据47来控制该反射器23的DMD IC中的微镜，以便投影包括该键盘的初始排列信息的键盘图像20。
该初始键盘排列规定了如图6所示的一通常的数字键盘，包括#和*键区。当用户将它的手指放在该投影图像中所需的键区位置上时，该图像就被该CCD摄像机60所接收，而所产生的图像信号就被该图像处理部分61所处理，然后存储在该半导体存储器62中。该主控单元40将用户安放他手指前后的图像数据进行比较，以便由此提取该手指的图像并测定该手指指的是哪个键区。根据从安装在该主控单元40中的ROM读出的数据，该主控单元40测定出该键盘规定的文字，然后通过该LCD控制器44将键入的信息传送到LCD单元13，以便显示该文字。
按照第三实施例的配置，该底面板10b并不将触摸敏感面板或键盘安装在其前面板17上，该底面板10b可被用来安放其它的电部件，由此，该蜂窝电话10的尺寸就可被减小，特别是在该底面板10b的厚度方面更是如此。
在上述的实施例中，所描绘的蜂窝电话都是折叠型的；但是，按照本发明，该蜂窝电话却可以是单板型的(平板型)。例如，在第一和第二实施例中的该蜂窝电话可以是这样的，为了转动可将该投影器14安装在一与单一面板体相连的杆上，而且该投影器还可在用户进行输入操作时通过该杆在该触摸敏感面板18或键盘50之上移动。
参看图8，按照本发明的第四实施例，表示成一便携式数据处理装置的蜂窝电话具有一单一的面板体10c。该蜂窝电话将扬声器16，LCD单元13，键盘50，以及麦克风19安装在该面板体10c的前表面上，而且在其上表面上靠近该面板体10c的拐角处安装有天线15。该蜂窝电话还具有L-形臂10d与该面板体10c的左侧相连，以便L-形臂可在该L-形臂10d的较长棒的端部处转动。该L-形臂10d在第一位置和第二位置之间转动，在第一位置上，其上安装有图像投影器14的L-形臂10d的较短棒与该面板体10c的上表面相对，而在第二位置上，安装在该较短棒上的图像投影器14则将键盘图像投影在该面板体10c的前表面上。
在所述的例子中，该键盘图像20只包括键区的标记，其中键盘50被提供在该面板体10c上。该键盘50可以用图1所示那样触摸敏感面板18代替。另外，在该L-形臂10d上装有CCD摄像机的情形中，该键盘图像20可以包括该键盘的键区图像和该键区的标记图像。用来连接该图像投影器14和该面板体内的电子部件的软导线被容纳在该L-形臂10d内。本实施例的控制系统可以如图4所示。该L-形臂10d相对于该面板体10c的转动角度可用图4所示那样的角度传感器41检测。
在图8所示的蜂窝电话中，当该蜂窝电话被用户携带或当不需要进行输入操作时，该L-形臂10d就被安放在该第一位置上。为了执行键入操作时，可将该L-形臂10d转动到第二位置，在这第二位置上，其上安装有图像投影器14的L-形臂10d的短棒就悬于该面板体10c之上。该角度传感器检测该L-形臂10d相对于该面板体10c的特定角度，以传送一角度信号46。该主控单元40对该图像投影器14进行控制，以便将包括标记信息的键盘图像20投影在该键盘50上。
在所描绘的第四实施例的例子中，该L-形臂10d与该面板体10c的侧表面相连；但是，该L-形臂10d也可以安装在该面板体10c的其它表面上，例如安装在其顶部表面上。在这种情形，该L-形臂10d向另一方向，如与所描绘的例子正交的方向转动。该L-形臂10d可以用一具有与天线类似结构的伸缩杆代替。该触摸敏感面板，实际键盘或上述那样的图像键盘都可用一具有一尖端的笔来代替手指进行操作。只要该便携式数据处理装置从该键盘功能接收输入信息，本发明的便携式数据处理装置就可以成为个人手持电话机(personal handyphone)、个人数字助理等。
因为上述的实施例仅只是对一些例子进行描述的，因而本发明并不限于上述实施例，熟悉本技术的业内人士都可容易地对其进行各种变化或改进而并不背离本发明的范围。
权利要求
1.一种包括面板体的便携式数据处理装置，具有前表面，用于输入操作；图像投影器，用于将包括键盘信息的键盘图像投影到所述的前表面上；控制单元，用于根据所述输入操作的位置来检测由在所述前表面上的输入操作所规定的功能。
2.按照权利要求1的便携式数据处理装置，其中所述的前表面包括具有多个特定键入位置的触摸敏感面板，而所述的键盘图像包括每个所述的特定键入位置的标记的图像。
3.按照权利要求1的便携式数据处理装置，其中所述的前表面包括具有多个未特别规定的键入位置，而所述的键盘图像包括规定所述未特别规定的键入位置的键盘图像和每个所述的未特别规定的键入位置的标记。
4.按照权利要求1的便携式数据处理装置，其中所述前表面在其上安装有包括多个键区的键盘，而所述键盘图像包括每个所述键区的标记图像。
5.按照权利要求1的便携式数据处理装置，还包括一视野与所述键盘图像面积重叠的摄像机，其中所述控制单元根据由所述摄像机获得的图像信号来检测输入操作。
6.按照权利要求5的便携式数据处理装置，其中所述面板体包括用铰链连接的盖面板和底面板，所述盖面板安装有所述的图像投影器和所述的摄像机，而所述的底面板安装有所述的前表面。
7.按照权利要求1的便携式数据处理装置，还包括一用来安装所述图像投影器的臂，其中所述的臂是与所述的面板体相连的以便转动。
8.按照权利要求1的便携式数据处理装置，其中所述面板体包括用铰链连接的盖面板和底面板，所述的盖面板安装有所述的图像投影器，而底面板安装有所述的前表面。
9.按照权利要求8的便携式数据处理装置，其中所述图像投影器在所述的盖面板相对于所述的底面板的角度成为一特定角度时，就投影所述的键盘图像。
10.按照权利要求1的便携式数据处理装置，其中所述图像投影器包括一光源和一具有多个微镜的反射器，每个微镜都受所述的键盘信息控制。
11.按照权利要求1的便携式数据处理装置，其中所述便携式数据处理装置是蜂窝电话，个人数字助理或个人手持电话。
12.按照权利要求1的便携式数据处理装置，其中所述键盘图像包括键区的图像，所述键区的画面、句子和/或标记。
13.按照权利要求1的便携式数据处理装置，其中所述图像投影器对所选择的多个键盘图像中的一个进行投影。
全文摘要
一种折叠式蜂窝电话具有用铰链连接的盖面板和底面板，这是为了使盖面板能在折叠状态和展开状态之间转动。该底面板之上安装有一触摸敏感面板，而该盖面板安装有一图像投影器，用来将键盘的信息图像投影到该触摸敏感面板上。该键盘信息包括每个键区的标记，用来标明该键区的功能，并根据该蜂窝电话的输入模式进行切换。
文档编号H04M1/02GK1419391SQ02150468
公开日2003年5月21日 申请日期2002年11月14日 优先权日2001年11月14日
发明者仓金博 申请人:日本电气株式会社