专利名称：用户界面控制方法和使用该方法的电子装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电子装置用户界面，尤其涉及带有无源红外传感器的用户界面。
背景技术：
用户界面是笔记本电脑、手机、数码相机、个人数字助理、数码音视频播放器、电子 书籍等电子装置中最重要的功能部件之一。大多数市售的用户界面都属于两类键盘用户 界面和触摸板用户界面。电子装置上的键盘用户界面一般包括多个键。用户按下一个或多个键与电子装置 进行交互作用。举例来说，电子装置用户界面可包括向上翻页键、向下翻页键、上移一行键 和下移一行键。用户可以按下向上翻页键或向下翻页键向后或向前翻转页面显示。同样， 用户可以按下上移一行键或下移一行键移动屏幕上的光标或按照所需的方向滚动显示屏。 键盘通常又重又大。重复按压之后，键盘中的机械元件可能发生故障。小物件或液体可能 会落入键盘中，且湿气可能会渗入键盘，降低键盘的性能，甚至使其无法使用。另外，键盘需 要背光灯，以便在黑暗中使用，这将增加电子装置的功率消耗。触摸板用户界面一般包括一个或多个感应板。用户触摸特定的感应板或感应板上 的特定区域而与电子装置进行交互作用。位于感应板下面的传感器，例如压力传感器或电 容传感器，探测到用户的触摸并产生与用户触摸对应的控制信号，以启用用户界面。与键盘 相比，触摸板通常更轻、更小。可以将触摸板中的传感器密封，以防止灰尘、液体或湿气影响 其性能。另外，触摸板可以位于与显示屏相同的区域，从而进一步缩小电子装置的尺寸，且 不需要在黑暗中使用的背光灯。但是，触摸板在重复使用后容易刮伤或发生其他损坏。因 此，耐用性是带有触摸板的用户界面的主要问题。有鉴于此，需要提供一种体积小、重量又轻的用户界面。理想的用户界面应该具有 节能的作用。而且，理想的用户界面要易于使用且经久耐用。如果用户界面既简单又经济 则更好。
发明内容
本发明的目的是解决现有的用户界面的操作不便、耐用性较差的缺点。为解决上述技术问题，本发明提供一种电子装置，包括无源红外传感器(20)，其包 括无源红外传感器，该无源红外传感器的探测距离介于0. 5毫米与5毫米之间的范围内，且 用于响应在该探测距离内探测到人体一部分的红外辐射的情况而产生数字信号；数字信号 处理单元(12)，其与该无源红外传感器耦合，并用于响应该无源红外传感器(20)所产生的 数字信号而产生命令；以及执行单元，其与该数字信号处理单元(12)耦合并用于执行该数 字信号处理单元(12)所产生的命令。本发明还提供一种电子装置的方法，该方法包括在无源红外传感器附近探测到红 外辐射源；响应在该无源红外传感器附近探测到该红外辐射源的情况而产生一数字信号； 通过处理该数字信号而产生一命令；及执行该命令。
本发明借助传感器大大延长了电子装置的使用寿命，缩小了用户界面的尺寸，用 户使用方便。
图1是根据本发明的一个实施例的一个具有用户界面的电子装置的结构图。图2是根据本发明的一个实施例的一个无源红外感应板的示意图。图3是根据本发明的另一个实施例的一个无源红外探测用户界面控制方法的流 程图。
具体实施例方式本发明的各种实施例将参照附图进行说明。在说明书附图中，具有类似结构或功 能的元件将用相同的元件符号表示。可以理解地，附图只是为了便于说明本发明的各个实 施例，并不是要对本发明进行穷尽性的说明，也不是对本发明的范围进行限制。而且，附图 不一定按实际比例绘制。图1是根据本发明的一个实施例的一个具有用户界面的电子装置10的结构图。可 以理解地，图1仅显示了电子装置10中的部分元件，以便于描述根据本发明的一个优选实 施例的电子装置10的结构和操作。举例来说，电子装置10可以是通常称为电子书籍或电 子书(eBook)的数字媒体装置。装置10包括数字信号处理单元12 (Digital Signal Processor, DSP 12)、数据存 储单元14、内存单元16和显示单元18。数据存储单元14、内存单元16和显示单元18通过 信号传输总线与数字信号单元12耦合。根据本发明，DSP 12可以包括微处理器(μ P)、微 控制器(PC)或中央处理器(CPU)。数据存储单元14可以包括非易失性内存单元，例如磁 性硬盘、光学存储盘、只读存储器(ROM)、闪存、铁电随机存取存储器(FeRAM)、磁阻随机存 取存储器(MRAM)等。内存单元16可以包括高速缓冲存储单元或易失性存储单元，例如动 态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、零电容随机存取存储器(Z-RAM)、 双晶体管随机存取存储器(TTRAM)等。显示单元18可以包括各种视频显示器、例如液晶显 示器(LCD)、阴极射线管显示器(CRT)、场致发光显示器(ELD)、发光二极管显示器(LED)等。 根据本发明，电子装置10可以包括图1未示出的其它元件。例如，装置10也可以包括音频 系统、无线电、全球定位系统(GPS)、数据输入系统等。电子装置10还包括红外探测装置20。根据一个优选实施例，红外探测装置20包 括无源红外感应板22和信号编码器24。红外感应板22包括一个或多个无源红外传感器。 感应板22中的红外传感器与信号解码器24相连，而信号解码器24又与DSP 12耦合。根据一个优选实施例，对感应板22中的传感器的灵敏度进行调整，使其可以探测 到直接位于其上方且距离其很近(例如0. 5毫米至5毫米或1毫米至3毫米)的热辐射源 (例如用户的指尖)的存在。优选地，探测距离应该足够大，使用户不会养成按压或触摸红 外感应板22以与电子装置10交互作用(例如，在显示单元18上进行显示导航)的习惯。 另一方面，优选地，探测距离也应该足够小，使传感器不会探测到放在红外感应板22中的 相邻传感器上的手指。另外，优选地，传感器只对波长在约1微米(Pm)与ΙΟμπι之间的红 外辐射敏感，该波长范围对应于体温在36摄氏度CC )到38°C之间时人体的最大辐射的波长。在一个具体实施例中，红外感应板22中的传感器在波长为约6μπι时具有最大的灵敏度。根据本发明的一个实施例，无源红外传感器包括一个聚焦透镜或镜面以及两个并 联或串联耦合在一起且极性相反的传感元件。当实质上均勻地散布于一个大空间上的背景 红外辐射照射传感器时，这两个传感元件所产生的电信号实质上相互抵消，红外传感器的 净电信号输出实质上保持为零。当用户将其身体的一部分(例如指尖)放在传感器上时， 指尖(其为集中或局部的有限红外辐射源)的热辐射穿过聚焦透镜或被聚焦镜面反射，其 中聚焦透镜或聚焦镜面将用户指尖的红外辐射聚焦。聚焦后的红外辐射不均勻地照射两个 传感元件，从而产生非零差动电信号。聚焦透镜或镜面的焦距将决定红外感应板22中的传 感器的探测距离。根据本发明的一个具体实施例，红外感应板22中的红外传感器包括用于 将红外辐射聚焦于传感元件上的菲涅耳透镜。在操作中，DSP 12处理用户命令和数据输入，并产生数据存储单元14、内存单元 16和显示单元18的操作码。例如，当用户希望阅读存储在电子书10中的某一书籍的某一 章节时，用户可以使用键盘(图1中未示出)将书籍的名称和章节编号输入到电子书10中。 响应用户输入，DSP 12在数据存储单元14中搜索对应的书籍和章节。在找到与用户输入匹 配的书籍和章节之后，DSP 12最后将该章节的一部分存储于内存单元16中。响应用户的 指令，数字处理单元12在内存单元16中选择数据片断并在显示单元18上显示数据片断。书籍的章节可以在显示单元18上逐页显示。根据本发明的一个优选实施例，用户 可以使用红外感应板22向前或向后翻页。根据本发明的另一个优选实施例，用户可以使用 红外感应板22向下或向上滚动页面。根据本发明的又一个优选实施例，用户可以使用红外 感应板22向右或向左滚动页面。根据本发明，用户将其身体的一部分(例如手指)或红外 辐射源(例如处于红外波段的小型发光二极管(LED))放在红外感应板22上，感应板22中 的红外传感器探测手指的热辐射并产生指示手指位置的信号。信号编码器24将指示用户 手指位置的信号转换成数字信号，例如数字数据包，并将数字信号传输到DSP 12。DSP 12从红外探测装置20中的数据编码器24接收并处理数字信号，并根据来自 数据编码器24的数字数据包产生翻页或滚动显示的命令，以翻转或滚动显示单元18上所 显示的页面。根据本发明的一个实施例，DSP 12可以产生向前或向后翻页的命令。根据另 一个实施例，DSP 12可以产生向下或向上逐行滚动页面的命令。根据又一个实施例，DSP 12 可以产生向右或向左移动页面显示的命令。在本发明的其他实施例中，DSP 12可以产生向 上、向下、向左或向右移动显示单元18上的光标或者将光标移到显示器上的文件的开头或 结尾的命令。举例来说，红外感应板22包括根据本发明的一个实施例的单一无源红外传感器 (图1未示出)。在该实施例中，DSP 12包括一种算法，这种算法使用户可以通过将其身体 的一部分(例如指尖)放在红外感应板22上而与装置10交互作用。根据本发明，这种算 法可以在DSP 12中通过软件、固件或硬件实施。例如，响应用户将其指尖短暂地放在红外 感应板22上的动作，例如0. 5秒或更短的时间间隔，DSP 12产生在显示单元18上向前翻一 页或显示下一张图片的命令。如果电子装置10正在播放音频或视频节目，例如歌曲专辑， 响应用户将手指短暂地放在红外感应板22上的动作，DSP 12可以产生暂停或中止播放或 跳转到下一个曲目的命令。而且，举例来说，响应用户将指尖放在红外感应板22上持续一
6个延长的时间间隔(例如长于0. 5秒)的动作，DSP 12可以产生在显示单元18上持续向 前翻页或快进播放音频或视频节目的命令。根据一个优选实施例，DSP 12包括一种循环算 法，根据该算法，当显示单元18显示最后一页时，响应用户将指尖放在红外感应板22上的 动作，显示文件的第一页。同样，当装置10正在播放音频或视频节目的最后一个曲目时，响 应用户将指尖放在红外感应板22上的动作，这种循环算法会跳转到音频或视频节目的第 一个曲目。可以理解地，DSP 12不限于产生上述命令。通过实施不同的算法，DSP 12能够产 生用于不同操作的命令。同样可以理解地，红外感应板22不限于具有上述单一无源红外传 感器。根据本发明，红外感应板12可以包括以各种形态排列的多个无源红外传感器，以便 于操作电子装置10。一般来说，红外感应板22包括的红外传感器越多，在电子装置10中可 以实施的用户界面操作种类就越多。为了提高操作效率，红外感应板22中的传感器上面的 区域可以用文字、字母、符号或图形进行标记，使用户可以轻松理解与其有关的功能。根据本发明的另一个实施例，红外感应板22包括两个无源红外传感器(图1未示 出)，为了方便说明，这两个传感器分别称为传感器A和传感器B。在该实施例中，DSP 12包 括一种算法，使用户可以通过将其身体的一部分(例如指尖)放在红外感应板22中的一个 或两个传感器上而与装置10交互作用。根据本发明，这种算法可以在DSP 12中通过软件、 固件或硬件实施。例如，响应用户将其指尖短暂地(例如，0.5秒或更短的时间间隔)放在 传感器A上的动作，DSP 12产生在显示单元18上向前翻一页或显示下一张图片的命令。如 果电子装置10正在播放音频或视频节目，DSP 12可以响应用户短暂地将指尖放在传感器A 上的动作，产生跳转到下一个曲目的命令。响应用户将其指尖短暂地(例如0.5秒或更短 的时间间隔)放在传感器B上的动作，DSP 12产生在显示单元18上向后翻一页或显示上 一张图片的命令。如果电子装置10正在播放音频或视频节目，DSP 12可以响应用户将指 尖短暂地放在红外传感器B的动作而产生跳转到上一个曲目的命令。举例来说，响应用户 将指尖放在传感器A上持续一个延长的时间间隔(例如长于0.5秒)的动作，DSP 12可以 产生在显示单元18上持续向前翻页或快进播放音频或视频节目的命令。同样，响应用户将 指尖放在传感器B上持续一个延长的时间间隔(例如长于0.5秒)的动作，DSP 12可以产 生在显示单元18上持续向后翻页或快退播放音频或视频节目的命令。在一个优选实施例 中，DSP 12中实施的算法能够按照与上述方式类似的方式循环进行页面显示或者音频或视 频播放。根据一个优选实施例，DSP 12还包括响应用户手指在红外感应板22中的传感器 A和B之间的移动而执行操作的算法。例如，DSP 12可以响应用户手指在预定或指定的时 间间隔(例如一秒)内从传感器A移动到传感器B或从传感器B移动到传感器A而产生向 前或向后滚动显示的命令。DSP 12可以进一步包括这样的算法，即响应用户手指同时放在 红外感应板22中的多个传感器上的动作而执行操作。例如，DSP 12可以响应一个或多个 用户手指同时短暂地(例如，不长于0.5秒的时间间隔)放在红外感应板22中的两个传感 器A和B上的动作而产生放大显示单元18上的显示的命令。响应用户手指同时放在红外 感应板22中的两个传感器A和B上持续一个延长的时间间隔(例如长于0.5秒)的动作， DSP 12可以产生在显示单元18上执行缩小操作的命令。根据一个优选实施例，电子装置10还包括一个执行单元(图未示)。该执行单元与该数字信号处理单元12耦合并用于执行该数字信号处理单元12所产生的命令。该执行 单元可以由软件、固件或硬件构成。该执行单元也可以是一个额外的独立音频、视频、机械、 磁性、光学等类型的元件。图2是根据本发明的一个实施例阐述的的红外感应板40的示意平面图。举例来 说，红外感应板40执行图1所示的装置10中的红外感应板22的功能，并包括位于一个方形 的四个角落并与数字信号编码器24耦合的无源红外传感器42、44、46和48。举例来说，传 感器42和44之间的距离大约介于10毫米与20毫米之间，以便于用户与电子装置10进行 交互作用。根据本发明的一个优选实施例，红外感应板40包括一层薄膜(图2中未示出)。 薄膜覆盖红外传感器42、44、46和48以保护其免受灰尘、湿气等有害因素的影响。根据一 个优选实施例，传感器42、44、46和48具有与以上参照图1所述的红外感应板22中的无源 红外传感器类似的性能特征及性质。红外感应板40中的传感器42、44、46和48可以用文 字、字母、符号或图形标记，使用户可以轻松理解与其有关的功能。举例来说，图2所示的传 感器 42、44、46 和 48 分别标有 “U”、“D ”、“ +，，和“-，，。在操作中，当用户将其身体的一部分(例如指尖)或红外辐射源(例如发光二极 管)靠近红外传感器(例如标有“U”的传感器42)，传感器探测到手指的存在并产生电脉 冲。数字信号编码器24(如图1所示)将来自传感器42的信号脉冲转换成数字信号，以指 示用户手指存在于传感器42上。DSP 12 (如图1所示)响应用户手指放在红外感应板40 的红外传感器42上的动作而处理来自数字信号编码器24的数字信号并产生一个命令，例 如在显示单元18向后翻一页。根据本发明的一个优选实施例，用户可以通过将手指放在红外感应板40中的不 同传感器上，指示装置10执行其它的工作，例如向后或向前翻页、按照所需的方向在显示 屏上移动光标、向上、向下、向左或向右滚动显示、移到显示屏上的文件的开头或结尾、放大 或缩小等。根据本发明，用户还可以通过将指尖从红外感应板40的一个传感器上移动到 另一个传感器上或者将指尖持续放在一个或多个红外传感器上而指示装置10执行某些工 作。DSP 12中实施的算法规定了响应用户指尖在红外感应板40上的位置及移动的各种形 态从而执行相应的操作。
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权利要求
1.一种电子装置(10)，其特征在于，该装置包括无源红外探测装置(20)，该探测装置(20)包括第一无源红外传感器，该第一无源红外 传感器用于在一个预定的探测距离内探测到人体一部分的红外辐射时产生数字信号；数字信号处理单元(12)，该处理单元(12)与该无源探测装置(20)耦合，并用于响应该 无源红外探测装置(20)所产生的数字信号而产生命令；及执行单元，该执行单元与该数字信号处理单元(12)耦合并用于执行该数字信号处理 单元(12)所产生的命令。
2.如权利要求1所述的电子装置(10)，其特征在于，该无源红外探测装置(20)的探测 距离介于一毫米至三毫米的范围内。
3.如权利要求1所述的电子装置(10)，其特征在于，该无源红外探测装置(20)对波长 介于一微米与十微米范围内的红外辐射敏感。
4.如权利要求1所述的电子装置(10)，其特征在于，该无源红外探测装置(20)包括 红外感应板(22)，其用于在探测距离内探测到人体的一部分的红外辐射时产生电信号脉冲；及信号编码器(24)，其与该无源红外感应板(22)耦合并用于将该电信号脉冲编码成数字信号。
5.如权利要求4所述的电子装置(10)，其特征在于，该第一无源红外传感器位于红外 感应板(22)上，该第一无源红外传感器具有耦合在一起的、极性相反的第一传感元件与第 二传感元件。
6.如权利要求5所述的电子装置(10)，其特征在于，该数字信号处理单元(12)用于在 该第一无源红外传感器于探测距离内短暂地探测到人体的一部分时产生第一命令，并用于 在该第一无源红外传感器于探测距离内持续地探测到人体的一部分时而产生第二命令。
7.如权利要求4所述的电子装置(10)，其特征在于，该红外感应板(22)包括与该无源 红外传感器相距一定距离的第二无源红外传感器，其中该数字信号处理单元(12)用于当该第一无源红外传感器在探测距离内短暂地探测到人体的一部分时，产生第一命令；当该第一无源红外传感器在探测距离内持续地探测到人体的一部分时，产生第二命令；当该第二无源红外传感器在探测距离内短暂地探测到人体的一部分时，产生第三命令；当该第二无源红外传感器在探测距离内持续地探测到人体的一部分时，产生第四命令；当该无源红外传感器及该第二无源红外传感器探测到人体的一部分从该无源红外传 感器上方移动到该第二无源红外传感器上方时，产生第五命令；及当该无源红外传感器及该第二无源红外传感器探测到人体的一部分从该第二无源红 外传感器上方移动到该无源红外传感器上方时，产生第六命令。
8.如权利要求1所述的电子装置(10)，其特征在于，该无源红外探测装置(20)包括 红外感应板(22)，该红外感应板(22)包括与该信号编码器(24)耦合的多个无源红外传感 器，所述多个无源红外传感器均用于当在探测距离内探测到人体的一部分的红外辐射时产生电信号脉冲，其中，该数字信号处理单元(12)用于当所述多个无源红外传感器探测到所 述多个无源红外传感器上方的特定形态的用户手指位置及移动时，产生用户界面命令。
9.如权利要求8所述的电子装置(10)，其特征在于，所述多个无源红外传感器包括四 个红外传感器(42，44，46，48)。
10.如权利要求9所述的电子装置(10)，其特征在于，所述四个红外传感器(42，44，46， 48)排列成矩形。
11.一种用于用户界面的方法，其特征在于，该方法包括 在无源红外传感器附近探测到红外辐射源；响应在该无源红外传感器附近探测到该红外辐射源的情况而产生数字信号； 通过处理该数字信号而产生一个命令；以及 执行该命令。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该产生数字信号步骤包括响应在该无源红外传感器附近探测到红外辐射源的情况而产生电信号脉冲；及 将该电信号脉冲编码成数字信号。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在无源红外传感器附近探测到红外辐射 源包括探测到该红外辐射源相对于多个无源红外传感器的位置。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在无源红外传感器附近探测到红外辐射 源包括探测到该红外辐射源相对于所述多个无源红外传感器的移动。
全文摘要
本发明公开了一种装置(10)，其包括用于用户界面的无源红外传感器(20)。当用户将其手指放在该红外传感器(20)上时，该传感器(20)产生数字信号以指示用户手指在该传感器(20)上方的时间、位置或移动。数字信号处理单元(12)通过预先安装的算法处理该数字信号，并产生命令以执行用户通过红外界面发出的指示。在操作中，该用户手指不需要触摸或按压该红外传感器(20)。另外，可以将该无源红外传感器(20)放在一个盖子下面封装起来，以保护该传感器(20)免受环境中的有害因素的影响。
文档编号G06F3/01GK102004544SQ20091019477
公开日2011年4月6日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者蔡世光, 赵蕊, 陈旭东 申请人:英华达(上海)电子有限公司