CN1457456A - 信息输入装置 - Google Patents

Abstract

一种信息输入装置，利用电磁近场为用户携带的信息设备输入信息。在键盘(12)中，键控代码(处理器(2)的输出)是被调制器(5)进行频率调制(FSK)的，只有必要的载波分量通过滤波器(6)，然后通过缓冲放大器(7)提供给导电的键面(4)。在用户可穿戴设备(9)上安装的前置放大器(10)，利用人体表面和电磁近场接收所提供的信号，然后在解调之后提供给可穿戴设备(9)的可穿戴计算机(11)。

Description

信息输入装置

                            技术领域

本发明涉及一种用于向诸如计算机、游戏机等等之类的信息设备输入信息的技术。

                            背景技术

目前使用的信息输入装置(下面也称为输入装置)，诸如键盘、鼠标、输入笔等都是连接到一个规定的计算机上，无论采用有线还是无线的方式。信息从这些输入装置仅仅可以输入到规定的计算机上。例如，图1表示一个目前广泛使用的键盘，该键盘由包含键矩阵电路1、处理器2等等而组成。键矩阵电路1提供了多个矩阵连接的键开关，并且这些键开关是由选通脉冲驱动的。由处理器2执行键扫描，根据键扫描的结果执行键开关的按下检测，然后相应的键控代码从PS2终端3中输出。PS2终端3的输出被提供给诸如个人计算机等等之类的相应信息设备，换句话说是通过有线或无线连接到键盘的信息设备。

另一方面，如果用户从任何输入装置可以很容易地向预定信息设备例如用户携带的信息设备中输入信息，那将是非常方便的。这里“容易”的意思是不用连接到特定的有线信道上或特定的无线信道上。例如，假定键盘位于用户要去的地方。如果用户操作这个键盘，信息将直接输入到用户携带的信息设备，也就是不用将键盘连接到用户的设备上，那将是非常方便的。因此，用户可以共享键盘而无需随身携带键盘。

                            发明内容

发明本发明是考虑上述的使用环境，本发明的一个目的是要从任何信息输入装置向希望的信息设备很容易地输入信息。

依据本发明，为了实现上述目的，采用了如权利要求书所说明的结构。这里，在详细说明本发明之前，给出权利要求书的补充说明。

本发明的基本概念是当用户通过触摸来操作一个输入装置时，正在触摸的用户的信息设备自动地连接到所提到的输入装置上。依据本发明，信息输入装置和信息设备通过“触摸该信息设备的操作”的行为“连接”起来。

也就是，依据本发明，为了实现上述的目的，信息输入装置提供了一个输入操作部分、一个依据输入操作部分的操作产生输入信号的装置，一个从该输入信号产生调制信号的调制装置，以及利用人体接收和发送调制信号的导电材料。

在本发明的结构中，输入到信息输入装置的信号可以经过导电材料和人体进入信息设备中。也就是，信息可以输入到和人体有关的信息设备中，而且可以避免连接输入装置和信息设备的麻烦。

信息输入装置可以是键盘、鼠标、输入笔等，并且可能应用到各种其它的信息设备。

可以使用各种调制，如频率调制(频移键控调制)、幅度调制(幅移键控调制)，相移键控调制、幅度相移键控调制等等。

通过准备多个信道，可以执行从多个信息输入装置向信息设备的输入，可以实现半双工或全双工的两路传输。

作为一种信息设备，可穿戴(wearable)设备是优选的，但是，如果一个设备利用人体进行传输，在它离开人体被安装时也可能没有问题。

通过这种方式，本发明不仅能够实现为一个装置或系统，而且能够实现为一种方法。而且，本发明的一部分当然可以设计为软件。很自然地，由计算机执行该软件的软件产品(记录介质)也包含在本发明的技术范围内。

                                附图说明

图1是解释传统键盘结构的方框图；

图2是解释本发明第一个实施例的方框图；

图3是解释本发明第一个实施例操作的时序图；

图4是解释本发明第一个实施例数字数据格式的示意图；

图5是本发明第二个实施例结构的方框图；

图6是解释本发明第三个实施例结构的方框图。

                              具体实施方式

下面将说明本发明的实施例。

[第一个实施例]

本发明的第一个实施例是本发明应用到一个键盘上。在这个实施例中，如下面详细说明的那样，通过操作键盘12输入的输入信号被提供到用户携带的可穿戴设备9中。

图2整体地表示了本发明的第一个实施例。在这个方框图中，相应的数字被放到图1中相应部分。在图2中，本实施例的键盘12象图1中的键盘那样，包括键矩阵电路1和处理从键矩阵电路1来的信号的处理器2，而且还配备了由导电材料制成的键面4；调制器5，对从处理器2来的键控代码使用FSK调制(频移键控调制)进行调制；带通滤波器(BPF)6和输出缓冲放大器7。从输出缓冲放大器7来的信号被提供给导电键面4。电池8用作电源。

可穿戴设备9由前置放大器10、可穿戴计算机11、带通滤波器13、FSK解调器14以及载波检测器16等等组成，并通过电极15直接接到人体或通过电容耦合连接到人体。

当人体触摸键盘12的键面4时，键盘12和可穿戴设备9利用如虚线所示的电磁近场连接。利用电磁近场的电信号的传输与公开号为H7-170215的日本专利申请中说明的技术是相似的。

在本实施例的键盘12中，由键输入产生的键控代码(处理器2的一个输出)是由调制器5调制的(FSK)频率，只有需要的载波分量通过滤波器6，然后通过缓冲放大器7提供给导电的键面4。在安装在用户可穿戴设备9的前置放大器10中，利用人体的表面和电磁近场接收所提供的信号，然后在解调之后，提供给可穿戴设备9的可穿戴计算机11。

图3中表示了实际要传输的信号。在图3中，信号3A是载波，可穿戴设备9接收该载波，并且是根据对键盘12的触摸时间的长度而间歇地产生的。信号3B是载波检测信号，载波检测信号是通过平滑信号3A获得的，因此消除了在尖峰(不能存在键盘数据或噪声载波的时间部分)中产生的载波21。信号3C是包括键控代码、引导头和结束符的解调数字数据。

图4表示了数字数据内容。数字数据包括将是具体代码的引导头、指示键控代码和键盘ID的n字节数据部分，以及结束符(校验和)部分。虽然键控代码是数据部分的必要信息，但是可能包括其它键盘的ID。例如，如果引导头部分是1个字节，数据部分是8个字节，结束符部分是1个字节，那么一个数据块变成了10个字节。同时，作为在图2中的传输系统的位速率，当具有100kps的速率时，使位速率变为10×8(bit)/100＝0.8秒是相对容易的，在这种情况下，人感觉触摸键盘的时间不是问题。为了提高可靠性，如果发送多个相同的数据，在时间方面不成问题。依据本发明，键盘可以是无线的，因而可以消除键盘是专用于规定计算机这种限制，并且这就会在键盘使用类型上带来明显的变化。不必说，本发明不仅可以应用于键盘，而且可以以完全相同的方式应用于其它输入装置，如鼠标、输入笔等等。

除此之外，本发明的键盘原则上不需要PS2终端，并且由于包括了电源，所以成了无线的。当然，在键盘上可以准备PS2终端，以便使用平常的计算机输入装置。还可能并行地向平常的计算机和可穿戴设备9中输入数据。目前，在市场上已经有了使用红外LED的无线键盘和无线鼠标，但是，同本发明实施例的关键区别在于“信息是传送到触摸设备的人的设备中”。

可以将信号电极做成键盘12的外壳，而不是键面4。给放置手掌中的输入部件以导电性是可以接受的。进一步，由于电极和人体(手和手指)可以利用电容耦合操作，就可能将电极埋在键盘或外壳下。[第二个实施例]

本实施例是本发明应用于内置陀螺仪的输入笔。

图5整体地表示本实施例的结构。在这个方框图中，相应的数字被放到图1和图2中相应的部件中。在图5中，本实施例的输入笔由偏航方向陀螺仪31，滚动方向陀螺仪32，倾斜方向陀螺仪33，处理器2，FSK调制器5，带通滤波器6和缓冲放大器7组成。处理器2，FSK调制器5，带通滤波器6和缓冲放大器7是与图2相同的元件。陀螺仪30～32用于检测旋转的总量，并且能使用应用陶瓷的振荡器。为了提高准确性和稳定性，另外可以使用加速度传感器。加速度传感器可以采用半导体。通过两次积分陀螺仪的输出(角加速度)而获得的角度被输入给处理器，并且在象第一个实施例的FM(FSK)调制之后输出到电极37中。数据格式与图4所示的相同。为了选择输入装置如键盘，陀螺仪输入笔等等，给这些输入装置定义一个ID或分类码是很方便的。

如相关技术那样，英国电信公司的称为智能Quil(商标)的笔形计算机是所熟知的。这种计算机在笔的内置存储器中记录轨迹，并且当压下底座时，信息被吸收到一台个人计算机中。这种技术的缺点是：①因为安装了笔的所有功能，所以想做得最小是很困难的，②如果把笔丢失，那么所有的信息就全丢失了，③笔的轨迹不能用于操作其它装置(来代替鼠标)。相反，本实施例却具有广泛的应用，其中，可能创造性地使用多支笔，并且指明使用的那支笔的信息变成了附加信息(例如，带有家中笔的备忘录/使用会议室的笔)。

[第三个实施例]

通过应用多种载波频率，可以同时操作多个信息输入装置。本发明的第三个实施例是要准备上述多种载波频率。

图6整体地表示本实施例。但是，只表示了第n个信息输入装置。按相似的方法可以包括其它信息输入装置。而且在图6中，相应的数字被放在图1和图2相应的部件中。

在图6中，第n个信息输入装置40由包含输入信息产生单元41、FM调制器42、带通滤波器43和缓冲放大器44组成。FM调制器42的调制载波频率是fn1和fn2。其它的装置除了具有其它的载波频率外，具有公共的结构。输入信息产生单元41是用于产生与每个装置固有的功能相应的输入信息(对计算机)的单元，如果它是一个键盘，则它是一个键控代码产生部件。缓冲放大器44的输出被提供给电极(导电材料)45。电极45形成在操作部件或外壳表面或信息输入装置40内部。

相反，在接收端的可穿戴设备60包括电极46、前置放大器47、每个信息输入装置40的带通滤波器48、每个同样的信息输入装置40的FM解调器49以及可穿戴PC 50。在前置放大器47放大相应频带之后，由带通滤波器48确定信息输入装置通过的每个规定频率，然后，分别由FM解调器49解调。被解调的信号输入到PC 50中，然后由相应的端口确定一种类型的设备。或者，通过向每个装置分配ID，利用ID来确定该装置。

从本实施例的特征很明显地看出，在这种方法中，可能同时使多个无线的信息输入装置，例如，便携式装置，象一对沙球(maracas)或一对鼓锤，作为输入装置使用。如果它们是有线的，使用起来就非常困难，所以这个应用是本发明的有用的应用之一。而且，作为一个输入装置，可能应用于代替PC的游戏机或玩具。

同时，本发明不仅仅局限于上述的实施例，而且，可能应用于属于这种效果范围内的各种装置。

例如，可以采用一种可穿戴的显示装置(监视器)作为信息设备的显示装置来接收从本发明的信息输入装置输入的信息。例如，头带式显示装置可以连接到可穿戴PC上。利用触摸来传输信号这个事实，作为本发明的一个特征，彻底改变了在其中键盘、鼠标或输入笔连接到规定计算机上的信息输入装置的范例。按照相同的方法，如果采用一个便携式输出监视器(头带式)作为不同于传统类型的输出监视器，那将是非常方便的。在这种情况下，头带式显示装置的SVGA可以连接到可穿戴PC的监视器输出终端上(例如，传统类型的VGA连接器)。

更进一步，非可穿戴设备，如桌面类型或笔记本类型的信息设备，可以连接到在电磁近场中的人体等上，并且利用本发明的信息输入装置可以将信息输入到代替可穿戴设备的非可穿戴设备中，或并行输入到两者中。

在这种情况下，可以有效地使用具有各种ID的信息输入装置。这是一个对目前桌面类型个人计算机的应用，并且接替现有使用条件。键盘、鼠标、输入笔等等，具有依据本发明的信号调制装置(当然，还具有产生信息输入装置中固有数据的产生装置)，并且通过例如手腕上的腕带将该信号传输到个人计算机的主体。本发明接收端的设备(前置放大器等等)和解码器(调制器等等)由PCI(外围设备元件内部互联)卡等等来产生，并且FSK调制的信号被顺序地传输到信息输入装置、用户(人体)以及个人计算机上。此时，双工通信是当然可能的，并且如半工或全工的双工通信也是可能的。在所提到的装备中，当在使用键盘或鼠标的同时，使用多种输入笔，这就与真实世界中的使用方法非常接近。例如，象画画时创造性地使用多个画笔那样。

在该系统中，可能尝试多样化的信息输入装置。

而且，可能结合使用输入笔产生笔画信息。例如，通过设置加速度传感器来检测X轴和Y轴，并检测输入笔的相对笔画，通过人体来传输该数据。在此情况下，使原珠笔的填充物或铅笔的铅芯放进笔中。将被书写的物质可以是纸(使用过纸的空白面或一小片纸都是可以接受的)。在该技术中，向个人计算机的输入就变成了一种用具有数千年历史的铅笔在纸上写字。

或者，利用人体来传输最近市场上出售的光学鼠标的信息(鼠标在纸上、桌上或类似的物体上的移动方式被转换成X和Y的变化。因此，不必提及鼠标在哪里作基本的移动。)，可以检测和记录鼠标在纸上的实际移动轨迹。当然，由于这是个鼠标，可以简单地将信号理解为文本或图片的笔画输入。也是因为此，可以结合利用真实的笔，并且最好总是写在纸的新的一面上。(当纸变得很黑时，鼠标就很难阅读，并难于跟踪书写的内容。)

如同孩子的玩具，有一种包含塑料胶片和一层粘性材料的笔记本。使用上述光学触摸板笔的输入装置可以通过制作通常半透明纸的塑料胶片部分而制造。

工业应用性

如上所述，依据本发明，通过触摸信息输入装置可以很方便地将信息输入到信息设备中，该信息设备与操作者身体相关。该信息输入装置可以向相应于操作者的信息输入装置中输入信息，并且不必成为规定信息设备的特有设备。因此，信息输入装置能被有效地和方便地使用。

Claims (7)

1.一种信息输入装置，特征在于包括：

一个输入操作部分；

一个产生装置，产生与所述输入操作部分的操作相对应的输入信号；

一个调制装置，用于根据输入信号产生调制信号；以及

一个导电材料，通过人体来接收所述调制信号和发送所述调制信号。

2.依据权利要求1的信息输入装置，其中所述的输入操作部分包括键面，并且所述导电材料被提供在所述键面上或所述信息输入装置主体外壳表面上。

3.依据权利要求1的信息输入装置，其中所述的输入操作部分包括键面，以及

所述导电材料作为电极被提供在所述键面上或所述信息输入装置主体外壳内部。

4.依据权利要求1的信息输入装置，其中所述输入操作部分包括鼠标装置的主体，以及

所述导电材料至少被提供在鼠标装置所述主体的部分表面上。

5.依据权利要求1的信息输入装置，其中所述的输入操作部分包括鼠标装置的主体，以及

所述导电材料作为一个电极被提供在鼠标装置的所述主体内部。

6.一种计算机系统，特征在于包括：

一个信息输入装置和一个将电极直接连接到人体或通过电容耦合连接到人体的可穿戴计算机；

其中，所述信息输入装置包括：

一个输入操作部分；

一个产生装置，产生与所述输入操作部分的操作相对应的输入信号；

一个调制装置，用于根据输入信号产生调制信号；以及

一个导电材料，通过人体来接收所述调制信号和发送所述调制信号，

其中，输入到所述电极的调制信号通过解调被设置成所述可穿戴计算机的处理对象数据。

7.依据权利要求6的计算机系统，其中不同的调制载波被分配给多个所述的信息输入装置，并且，对所述不同调制载波进行调制所获得的所述不同调制信号，被提供给所述可穿戴计算机。

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