便携式通信设备和方法

专利名称：便携式通信设备和方法
技术领域：
本发明涉及带有话筒的便携式通信设备，该设备还包括作为控制器工作的处理装置，用于接收来自用户的手写的消息和把该消息变换成数字数据。此外，本发明还涉及检测由话筒接收声音，和把该声音变换成数字数据的方法。
现有技术描述在如上所述的诸如移动电话或个人数据组织器的通信设备中，输入信息的常用方式是通过使用键盘。键盘上的同一个键常被用来输入几个字母，而且通过组合不同的键和序列，可以输入不同种类的消息。
另一种解决方案是使用触摸屏作为输入装置。可以用手把文本写在触摸屏上，并通过软件识别字母，或者触摸屏被用来输入命令。
通过微显示器可以在小设备中观看大屏幕。
在由Ken Perlin开发，发表在11th annual ACM symposium，UIST98 conference in California，p.215-216的在线快速书写程序(On-Line Quikwriting Applet)(http//www.mrl.nyu.edu./perlin/demos/quikwriting.html)中，揭示了把文本输入到基于记录针的计算机的另一种方法。该方法使用触摸屏，且显示器是专门设计的，对不同的字符定义不同的区域。字符是通过在显示器上以不同的运动序列移动目标物的顶尖而被输入的，其中每个序列定义一个相应的字符。
在US-A-3909785中揭示了把消息输入到设备的另一种解决方案，其中一块衬垫或数据表面有几个规定的字符区域，每个区域有几个相应于数字坐标的规定扇区，它们定义要待输入的不同字符。这些字符是通过针或笔发送声音能量脉冲而被输入的。声音能量脉冲被连续地检测，从而识别笔所经过的扇区并产生相应的字符。
以上提到的第一种解决方案的主要问题是键盘和显示器常常很小。通常没有足够的键对应整个字母表，因此为了输入单个字母必须按几个键。第二种解决方案在显示器上方有一个触摸屏，造成显示器的对比度较低，并使得显示器更厚更昂贵。当触摸屏用于便携式设备时，由于显示器小，使得很难得到高分辨率，而且当使用微显示器时，触摸屏不能用作为输入。第三种解决方案使用扩展显示器，这样会增加设备的体积和成本。第四种解决方案涉及到不实用的大显示器，只能使用特定的笔或针来输入字符，从而限制了没有这种特定的笔的另一个用户访问该设备，且如果忘记带这种笔，该衬垫或数据表面就是无用的。
发明概述本发明的目的是提供具有更容易和更快速输入手写消息的可能性的通信设备。
该目的是通过包括话筒和处理装置的便携式通信设备而达到的，该处理装置用于接收在设备的一个表面上由用户手写的消息并把该消息变换成数字数据。处理装置运行时连接到话筒，这样，当用户在所述表面上手写时，经过通信设备的表面上不同的帧面的运动和/或纹理移动时产生的不同的声音可由话筒进行声音检测到，并以电信号的形式被转发到处理装置。
由例如笔或记录针经过表面上所述帧面和/或纹理的不同的组合的运动对应于不同的文本输入或命令。
优选地，通信设备的表面具有特定的设计，其中表面被划分成几个区域，它们具有子帧面，用于例如当与表面接触的笔或记录针按这些子帧面移动时产生特定的声音。
通过提供具有特殊表面的盖子的通信设备和按照本发明的处理装置，可以得到以下的优点。由于不必使用小而不实用的按键，信息的输入被简化，从而避免费时地按键。由此可以把记录和消息更容易更快速地输入到设备。用于不同功能的命令也可以通过声音识别而被输入和执行。此外，在已经包括话筒的通信设备中加一个处理装置，不会增加很大的额外开销，因为所有的硬件已经安装。任何比较尖锐的物体都可被使用来输入消息。
本发明的目的还通过借助于话筒连同处理装置一起检测和识别声音并把声音变换成数字信号的方法而达到。数字数据可被转发到通信设备的显示器或被用来执行控制通信设备的命令。
在随后的详细说明、在附图上以及在附加的权利要求中，描述了本发明的其它目的、特性和优点。
附图简述现在参考附图更详细地描述本发明，附图中

图1是表示通信设备的透视图；图2是表示在某种状态时的通信设备的透视图，在这种状态下，信息可以在按照本发明的盖子上被输入；图3是表示在按照本发明的盖子上的表面的优选实施例的正视图；图4是表示在按照本发明的盖子上的表面的优选实施例的正视图；图5是表示按照本发明的表面上的帧面的优选实施例的截面图；图6是表示按照本发明的表面上的帧面的另一种优选实施例的截面图；图7是表示按照本发明的表面上的帧面的另一个优选实施例的截面图；图8是表示按照本发明的表面上的帧面的另一个优选实施例的截面图；以及图9是表示按照本发明检测、识别、转换和输入数据到通信设备的流程图。
发明详述图1-2说明带有盖子3的通信设备1。图3-4表示盖子3上的表面3′的两种不同的实施例。优选地，通信设备是用于输入消息到其中或输入用于控制它的命令的手持式设备，如移动或蜂窝电话。该设备包括机壳2，盖子3，显示器4，至少一个话筒5，键盘6，天线8，扬声器开孔9，和处理装置，该处理装置运行时连接到显示器4、话筒5和键盘6。可以使用一个以上的话筒5以便在手写时更精确地检测笔尖7、记录针、或手指甲发出的声音和位置。
处理装置包括控制器(如中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)或可编程逻辑阵列(PLA))、存储器(如电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、或类似的装置)以及一组存储在存储器中并可由控制器执行的程序指令。可选地，处理装置可以只在硬件中实现，例如作为专用集成电路(ASIC)、分立组件或满足要求的其它组件。
在图1和2种，通信设备具有可移动的翻板或盖子3，用于保护键盘6免受损害和无意的输入。盖子3可被打开，以便当笔7或带有比较尖锐的尖的另一个物体如手指甲被用来在通信设备1上进行手写时支持它。话筒5优选地放置在盖子3上靠近作为电话模式使用时用户嘴的位置的位置，但话筒也可以单独地或与任意数目的话筒一起放置在盖子3上靠近通信设备1的点5′处，或甚至在设备1的机壳2中靠近点5″处，或在设备1中的任何其它位置。由于在几个合作的话筒之间的三角形效应，这样做可以比只用一个话筒时更精确地检测声音。
用户在用手书写时可以使用笔7或另一个带尖的物体。当用户拿笔7在盖子上划动时产生的声音由话筒5记录并以电的形式转发到处理装置。电形式的声音借助于处理装置和适当的软件被识别。声音被转换成代表例如光标移动或输入的文本的数字数据，并借助于处理装置被转发到通信设备1的显示器4。数字数据形式的声音也可作为执行期望的功能和控制通信设备1的命令。为了实现记录声音的精度，在盖子3的特定区域可做得略微粗糙和/或凸出，以使得不同的帧面产生不同的和清晰的声音，从而使得声音可被容易地识别。
在图3中，示出了盖子3上的表面3′的优选实施例。表面3′被划分成几个区域3a，3b，如图3和4所示。表面3′包含至少一个在中心的区域3a和至少一个围绕中心区域3a的外围子区域3b。子区域3a和3b的意图是在用手书写消息时定义哪些字符要输入。这是通过为在中心区域3a与它的附着的子区域3b之间的每个子区域3b安排特定的子帧面3″而实现的。这意味着，对应于每个子区域3b和它的子帧面3″的相应的字符是通过带尖的物体的尖端7以不同的方向两次移过于帧面3″而被输入的。表面3′也可以被安排在运行时连接到通信设备1的处理装置的其它任何独立的基本上平的表面上，如独立的例如衬垫、桌子、或任何其它用于输入文本或命令的手持设备。
输入手写的消息到设备1时最重要的是尖端7的移动必须在中心区域3a中开始和结束。由于当尖端7与表面3′接触经过相应的的子帧面时引起特定的声音，所以从不同的子帧面3″经过就可以定义期望输入到通信设备1的字符。从中心区域3a开始的移动经过特定的子帧面3″，进到第一外部子区域3b，定义从哪组字符中选择要期望输入的字符。从第一子区域3b到另一个子区域和经过它的子帧面3″回到中心区域3a的第二运动，规定期望从选择的字符组中输入的字符的位置。这意味着字符可以在一次连续的不提起尖端7的运动中被输入。
尖端7可以由不同的用户以不同的速度移动，和以不同的力按在表面3′上。尖端7也可以用不同的材料制成，即，较硬的或较软的。处理装置有一项可选的功能该功能可识别声音，并转发正确的信息，而与使用哪种尖端7或用户将尖端7按在表面3′上的压力无关。该功能是教导模式，它是通过按压按键6被输入的。处理装置的教导是在启动该模式后通过把尖端7在表面3′上按特定的子帧面3″运动而实现的。由经过特定的子帧面3″的该运动产生的声音被检测、记录、和被存储，供以后作为参考声音使用。
如果期望输入的字符在任何子区域3b都找不到，则可以通过把尖端7从中心区域3a移进移出，即在一个或两个特定的子帧面3″上来回移动动，或通过在盖子3上敲击一次或多次，或可选地通过按键盘6上的按键来选择其它字符组。字符组的这种变换可以通过使用处理装置识别由在表面上的移动或敲击造成的声音，或识别按键来完成。该变换可以由设备1的显示器4上的一个或多个符号来指示，也可以表示哪个字符组将被用来输入期望的信息。借助于盖子3的表面上的符号，可以规定任何子帧面来控制不同的字符组之间的变换，并且这些符号可以同时呈现在通信设备1的显示器4上。
这些符号可以许多方式设计，例如圆形、方形、三角形、星形、标点符号、或任何其它形式，也可被规定为具有不同的功能，例如把可选择的字符组从大写字母变换为小写字母或数字，或可选地，变换为括号，或用于执行不同的命令。优选的符号组是方形表示停止，圆形、指向上方的三角形表示激活大写输入模式或小写输入模式，指向右面的三角形用于输入空格，指向左面的三角形用于删除最后一次写入的字符。
优选地，如图3和4所示，表面3′具有八个外部子区域3b。每个子区域3b具有子帧面3″，它包含至少一个沟槽或凸脊，用于当尖端经过它时产生特定的声音。这个声音对于每个子区域3b必须是独特的，由此，每个子帧面3″具有包含不同数目的沟槽或凸脊的不同的帧面，这些沟槽或凸脊被安排成具有不同的相互距离的不同的组合，优选地，八种不同凸脊的帧面A，B，C，D，E，F，G，和H被更详细地表示于图5，6，7，和8上。每个子区域3b也可以具有粗糙的表面，即具有许多非常小的沟槽或类似于图7所示作为帧面C和E的帧面C′和E′的小凸脊且小于所述子帧面3″的表面，用于当与子区域3b接触的尖端7移动通过它们时产生基本声音。该基本声音使得易于通过尖端7位置的更精确的检测来进行声音识别。基于同样的理由，中心区域3a应当相对于子区域3b尽可能地光滑。
为了简明起见，用于输入字符的一系列移动以粗黑线的形式显示在表面3′上。移动从中心区域3a中的点s开始，子帧面A被尖端7划过且规定期望的字符例如小写字母f将从哪个组选择。然后，尖端7从第一子区域经过子帧面A移到第二子区域，再经过第二子帧面H回到中心区域3a中的点e。第二子帧面H规定在选择的组中的小写字母f的位置，即，在第一子区域3b的上面一行的第二位置。另一个字符是通过以不同的顺序移动尖端7而被输入的，例如最小写的字符x是通过以下运动被输入的尖端7从中心区域3a中的点s′开始移动，经过子帧面A到表面3′的右上角的子区域并进入第二子区域，然后经过位于表面3′的右下角的第三子区域3b，并经过子帧面C回到中心区域3a的点e′。
图4上以粗黑线的形式表示在表面3′上的另一个字符的另一移动系列。第一移动从中心区域3a中的点s″开始，经过子帧面H到第一子区域，定义字符组的变换。从该第一子区域出发，再次经过子帧面H，回到中心区域3a的点e″的移动定义从小写字母变换为到大写字母，且其中在子帧面H上面的三个符号的中间的符号被激活。随后的从子区域3a的位置s^处出发，经过子帧面G进到子区域3b的移动规定该字符将从哪个字符组中选择。从该子区域出发，回到中心区域3a的位置e^，再次经过子帧面G的移动为字母A定义下面一行的中间位置。如果在以上的大写字母A之后要输入字符数字4，尖端7从中心区域3a在点s*开始移动，经过子帧面D，到下面的中间子区域，这样移动定义字符组的变换。从该第一子区域出发，经过在右下角处下一个相邻的子区域，进到右面中间的子区域，再经过子帧面C，回到中心区域3a的点e*的移动规定数字4的位置，即，从下面的子区域中第一选择的字符组中的中间方形符号移两格。
图5显示帧面3″的优选实施例，包括具有不同的凸脊组合的八种子帧面A，B，C，D，E，F，G，H，其中每种子帧面可与任何子区域3b组合。对截面图的说明只参照沿图3和4上的线x-x上的一个子帧面F。也可以使用凸脊之外的其它帧面形式，如沟槽或任何其它形式，如图6所示。凸脊也可以是如图8上以放大的尺度显示的圆的、平的、或任何其它形式。凸脊也可以具有不同的尺寸，造成更高频率的声音，如图7的子帧面C′和E′所示。图5中的不同子帧面将用向上的直线箭头(↑)组合的形式来说明。子帧面A包含一个凸脊(↑)，而子帧面B包含相互距离为d的两个凸脊(↑↑)。子帧面C具有三个凸脊，其中一对凸脊相互距离为d，而第三凸脊被安排成距离第一对大于2d(↑↑↑)。子帧面D也包括三个凸脊，其中一个凸脊靠近中心区域3a，而另两个凸脊离第一凸脊的距离大于2d(↑↑↑)。子帧面E也包括四个凸脊，其中距离为d的两对凸脊对于对之间的距离大于2d(↑↑↑↑)。子帧面F包括互相距离为d的三个凸脊(↑↑↑)。子帧面G包括互相距离为d的四个凸脊(↑↑↑↑)，子帧面H包括互相距离大于d的两个凸脊(↑↑)。
图6表示帧面3″的优选实施例，包括具有不同于图5所示的凸脊的沟槽组合的八种子帧面A，B，C，D，E，F，G，H。对截面图的说明只参照沿图3和4上的线x-x上的一个子帧面F。沟槽之间的相互距离与图5相同。沟槽可以具有任何其它形式和尺寸，如更浅的和/或更宽的形式，或具有更圆的底部。
图7表示帧面3″的另一优选实施例，包括具有如图5所示凸脊的不同组合的八种子帧面A，B，C，D，E，F，G，H。对截面图的说明只参照沿图3和4上的线x-x上的一个子帧面F。凸脊的距离和尺寸除了子帧面E和C以外与图5的所有帧面3″相同。子帧面C具有三个凸脊，其中一对凸脊相互距离为d，而第三凸脊离第一对的距离大于2d。在单个凸脊与一对凸脊之间的区域配备有几个类似于在子区域3b中用于产生一种基本声音的基本帧面的小凸脊(↑↑↑)。子帧面E包含互相距离为d的两个较大的凸脊，互相之间的距离大于2d。在这对凸脊之间的区域具有几个小的凸脊，产生类似于在子区域3b中的基本帧面(↑↑↑↑)。
图8表示子帧面3″的另一优选实施例，具有如图5，6，7所示的八种子帧面A，B，C，D，E，F，G，H。下面将借助于如上述对图5的说明中一样的箭头来解释子帧面。为简明起见，图8上用箭头(↑)表示子帧面。对截面图的说明只参照沿图3和4上的线x-x上的一个子帧面F。子帧面A具有三个凸脊，相互之间的距离大于2d(↑↑↑)。子帧面B具有四个凸脊，包含相互距离为d的一对凸脊和互相之间以及到第一对的距离大于2d的另两个凸脊(↑↑↑↑)。子帧面C包括三对凸脊，即，总共六个凸脊，每对之间的距离大于2d，其中每对箭头的相互距离为d(↑↑↑↑↑↑)。子帧面D具有五个凸脊(↑↑↑↑↑)。子帧面E包括四个凸脊，相互距离大于2d(↑↑↑↑)。子帧面F具有另一种组合的五个凸脊，一个凸脊与另四个相互距离为d的凸脊之间的距离大于2d(↑↑↑↑↑)。子帧面G包含五个凸脊，其组合类似于F(↑↑↑↑↑)。子帧面H具有六个凸脊，相互距离d的第一对凸脊与另四个相互距离为d的凸脊之间的距离大于2d(↑↑↑↑↑↑)。图8还示出六种放大图，揭示可使用的不同凸脊或沟槽的形式及其组合。
在如图2所示的盖子3的优选实施例中，盖子3用来输入手写的消息、移动显示器4上的光标或执行用于控制设备1的命令。这可以通过图9所示的以下步骤来完成。
第一步骤910涉及打开盖子3，接着在步骤920注册，在步骤925判断是否要单独使用电话模式，步骤930判断是否与声音识别一起使用。如果将要使用在盖子3上手写的声音识别，则必须用笔7在盖子3中间敲打一下，或按键盘6上的一个键，以启动声音识别功能。下一步，尖端7在盖子3的表面3′上移动，由此产生一个声音，在步骤930借助于话筒被检测，在步骤940被变换成电的形式，在步骤950被转发到处理装置，以及在步骤960用适当的软件进行识别。然后，在步骤970，识别的信息借助于处理装置被变换成数字数据，并在步骤980，被识别为文本或命令。如果数字数据是要移动光标或输入文本，则在步骤985，把它转发到显示器4，或替换地，如果数字数据是命令，则在最后的步骤990，执行用于控制通信设备1中特定的功能的命令。通过把声音与键盘6上一个或多个按键相组合，可以获得类似于鼠标的功能。
上面参照几个实施例描述了本发明，但该说明不是要限制本发明。除明显揭示的实施例以外的其它实施例同样可能落在由附加的权利要求规定的本发明的范围内。
权利要求
1.便携式通信设备(1)，具有话筒(5)和处理装置，用于接收来自用户的手写的消息和把该消息变换成数字数据，其特征在于，处理装置运行时连接到话筒(5)，这样，当用户在所述表面上手写时，由经过通信设备(1)的表面上的不同帧面和/或纹理的移动所产生的不同的声音可由话筒(5)进行声音检测，并以电的形式转发到处理装置。
2.按照权利要求1的设备，其中例如笔(7)或记录针经过表面(3′)上的所述帧面和/或纹理的不同组合移动动对应于不同的文本输入或命令。
3.按照权利要求2的设备，其中表面(3′)被划分成几个子区域和特定的子帧面(3″)，以便当与表面(3′)接触的例如笔(7)或记录针经过这些子帧面移动时产生特定的声音。
4.按照权利要求3的设备，其中表面(3′)包含至少一个中心区域(3a)，由具有附着的子帧面(3″)的至少一个外围子区域(3b)包围。
5.按照权利要求4的设备，其中表面(3′)包含一个中心区域(3a)，被至少两个，优选地八个，子区域(3b)包围，由此每个子区域(3b)具有位于中心区域(3a)与各个子区域(3b)之间的附着的子帧面(3″)。
6.按照权利要求5的设备，其中表面(3′)具有针对每个子区域(3b)的多组，优选地两组以上，字符组，包括小写和大写字母、数字、标点符号、或书写消息所需要的任何其它字符。
7.按照权利要求6的设备，其中表面(3′)包括对于每个子区域(3b)的一个以上，优选地一个，子帧面组合，每个子帧面包含不同的尺寸的凸脊或沟槽，优选地是凸脊，它们被安排成具有不同的数目和不同的互相距离，以产生特定的帧面，当例如笔尖(7)或任何其它记录针经过时，产生相对于每个子帧面的特定声音。
8.按照权利要求7的设备，其中表面(3′)被放置在通信设备(1)的盖子(3)上，或在外部附件的任何其它分离的基本上平的表面上，如分离的衬垫、桌面、或用于输入文本或命令的便携式设备，该附件运行时连接到通信设备(1)的处理装置。
9.按照任何前述的权利要求的设备，其中处理装置包括中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)或可编程逻辑阵列(PLA)中的至少一个；连同存储器，如电可擦可编程只读存储器(EEPROM)，闪存或类似的装置；以及存储在存储器和可由控制器执行的一组程序指令。
10.按照任何前述的权利要求的设备，其中通信设备(1)是用于输入文本或命令到其中的便携式设备，优选地是移动或蜂窝电话。
11.检测、识别、变换和输入数据到例如移动电话的通信设备(1)的方法，其特征在于以下步骤用话筒(5)检测当用户在所述表面(3′)上手写时，由经过通信设备(1)的表面上的不同帧面和/或纹理的运动产生的不同的声音(930)，借助于话筒(5)把声音变换成电信号的形式(940)，以电信号的形式把声音转发到通信设备(1)的处理装置(950)，在处理装置中执行软件程序以识别声音(960)，在处理装置中把识别的声音变换成数字数据(970)，以及把数字数据转发到通信设备(1)的显示器(4)(985)，或使用数字数据形式的声音执行用于控制通信设备(1)中期望功能命令(990)。
全文摘要
便携式通信设备(1)具有话筒(5)和处理装置，用于接收来自用户的手写的消息和把该消息变换成数字数据。处理装置运行时连接到话筒(5)、键盘(6)、和通信设备(1)正常运行所必须的装置，使得由用户引起的声音可被话筒(5)检测，并以电信号的形式转发到处理装置。声音被识别，然后或者被变换成在显示器(4)上的文本，用于移动在显示器(4)上的光标，或者被使用来执行控制通信设备(1)中期望功能的命令。
文档编号G06F3/0488GK1409839SQ0081691
公开日2003年4月9日 申请日期2000年12月1日 优先权日1999年12月8日
发明者A·林格 申请人:艾利森电话股份有限公司