УСТРОЙСТВО ВВОДА
INPUT DEVICE

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству ввода, в частности, к устройству ввода, воспринимающему изменение интенсивности света.
Предшествующий уровень техники
С распространением изделий электронной техники широкое применение в качестве периферийных устройств нашли устройства ввода. В настоящее время основным способом ввода до сих пор является ввод вручную.
В распространенных устройствах ввода, таких как клавиатуры, сенсорные экраны, кнопки и т.п. информация может вводиться, в основном, на основе индуцированных нажатием изменений состояния. Даже в оптических мышах в качестве левой и правой кнопок обычно используются нажимные кнопки.
Однако у этих основанных на нажатии способов ввода вручную имеются некоторые недостатки, такие как невосприимчивость и усталость пальцев.
Сущность изобретения
Устройство ввода в соответствии с настоящим изобретением может содержать, по меньшей мере, одно положение клавиши и схему управления и считывания. Каждое положение клавиши снабжено светопропускающим окном и фоточувствительным устройством на нем. Светопропускающее окно может использоваться для падения внешнего света. Фоточувствительное устройство может размещаться на пути света позади светопропускающего окна, и его состояние может соответствовать интенсивности падающего внешнего света. Схема управления и считывания может быть выполнена с возможностью сброса и сканирования, а также выдачи - в соответствии со сканированным состоянием каждого фоточувствительного устройства - сигнала клавиши, указывающего, закрыто ли соответствующее светопропускающее окно.
В соответствии с устройством ввода настоящего изобретения, вводимая информация может быть получена - вместо способа ввода нажатием - с помощью восприятия изменения интенсивности света, обеспечивая возможность быстрого реагирования с одной стороны и не требуя нажатия пальцами с другой стороны; тем самым не только снижая нагрузку на пальцы, но и уменьшая точные координированные движения пальцев, поскольку палец лишь необходимо перемещать в положение, в котором светопропускающее окно закрыто.
Конкретные примеры в соответствии с настоящим изобретением подробно описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой схематическую структурную диаграмму устройства ввода в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 2 представляет собой схематическую диаграмму конфигурации положения клавиши устройства ввода в соответствии с первым вариантом осуществления;
Фиг. 3 представляет собой схематическую структурную диаграмму устройства ввода в соответствии со вторым вариантом осуществления;
Фиг. 4 представляет собой схематическую диаграмму общей формы устройства ввода в соответствии с третьим вариантом осуществления;
Фиг. 5 представляет собой схематическую диаграмму еще одной общей формы устройства ввода в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 6 представляет собой схематическую диаграмму конфигурации положения клавиши устройства ввода в соответствии с четвертым вариантом осуществления;
Фиг. 7 представляет собой схематическую диаграмму конфигурации положения клавиши устройства ввода в соответствии с пятым вариантом осуществления.
Подробное описание
Как показано на фиг. 1, конструкция устройства ввода в соответствии с настоящим изобретением может содержать несколько положений 110 клавиш и схему 120 управления и считывания.
Каждое положение 110 клавиши снабжено светопропускающим окном 111 и фоточувствительным устройством 112.
Светопропускающее окно 111 может использоваться для падения внешнего света (изображенного на чертеже пунктирными стрелками) и может иметь любую форму и расположение. Светопропускающие окна в различных положениях клавиш могут быть отделены друг от друга или могут быть объединены в единое целое. Например, верхняя часть всего устройства ввода может быть полностью прозрачной, при этом светопропускающая область, соответствующая каждому положению клавиши, может рассматриваться как светопропускающее окно положения клавиши. В некоторых вариантах осуществления светопропускающее окно может представлять собой прорезь или сквозное отверстие в маске 131 устройства ввода. В других вариантах осуществления светопропускающее окно может также представлять собой окно, выполненное из прозрачного материала и встроенное в маску. В качестве предпочтительного варианта осуществления светопропускающее окно может содержать конденсорную линзу, чтобы падающий внешний свет мог лучше концентрироваться на фоточувствительном устройстве.
Фоточувствительное устройство 112 может размещаться на пути света позади светопропускающего окна, при этом состояние фоточувствительного устройства может соответствовать интенсивности падающего внешнего света. Различные типы фоточувствительных устройств могут подходить для использования в настоящем изобретении при условии, что их обнаружимое состояние может - в соответствии с различной интенсивностью падающего света - генерировать соответствующие изменения. Например, могут выбираться фоточувствительные диоды, фоточувствительные резисторы и т.п. В зависимости от характеристик различных фоточувствительных устройств изменение их состояния может быть различным, например, изменение величины сопротивления или изменение величины напряжения. В качестве предпочтительного варианта осуществления фотоэлектрический прибор, такой как кремниевая панель солнечной батареи или тонкопленочный элемент солнечной батареи, может служить в качестве фоточувствительного устройства, обеспечивающего не только функцию ввода, но и преобразование и использование энергии.
Схема 120 управления и считывания может использоваться для сброса и сканирования каждого фоточувствительного устройства, а также выдачи - в соответствии со сканированным состоянием каждого фоточувствительного устройства - сигнала клавиши, указывающего, закрыто ли соответствующее светопропускающее окно. Крышкой 132 может являться, например, палец, стилус и т.п.
Поскольку интенсивность света, освещающего фоточувствительное устройство, изменяется ввиду блокирования внешнего света, не обязательно размещать источник света на устройстве. С целью точной идентификации состояния фоточувствительного устройства схеме управления и считывания может потребоваться сброс фоточувствительного устройства перед сканированием положения клавиши, чтобы исключить эффект накопленного света. Так называемый сброс означает восстановление фоточувствительного устройства в необлученное светом состояние. Например, оно может быть установлено в исходное состояние или сброшено. Конкретные способы установки в исходное состояние или сброса могут варьироваться для различных фоточувствительных устройств; например, как правило, это может быть реализовано путем подачи нулевого напряжения или обратного напряжения на вывод считывания для сигнала. Конкретный режим установки в исходное состояние или сброса может определяться в соответствии с характеристиками используемого фоточувствительного устройства.
Режим сканирования схемы управления и считывания не ограничен в настоящем изобретении и может быть понят, если упомянуть режимы сканирования, используемые в существующих клавиатурах, сенсорных экранах и т.п. Например, может применяться периодический режим сканирования или управляемый режим сканирования; при этом, например, каждое положение клавиши может поочередно сканироваться с заданным временным интервалом, либо все положения клавиш могут сканироваться в одно и то же время во время каждого скана.
Логика определения состояния положения клавиши, используемая в схеме управления и считывания, может быть построена на основе действительного использования. Например, может быть предустановлен порог, и когда параметр фоточувствительного устройства, который может изменяться с интенсивностью света (например, значение сопротивления фоточувствительного сопротивления, значение напряжения фоточувствительного диода и т.д.), меньше (или больше) предустановленного порога, положение клавиши считается закрытым, в результате чего генерируется одна вводимая информация. Например, может быть установлен порог, имеющий переменный диапазон, и когда измеренный параметр фоточувствительного устройства больше установленного порога, положение клавиши считается закрытым, в результате чего генерируется одна вводимая информация. Переменный диапазон, служащий в качестве критерия, может представлять собой абсолютное значение изменения (например, значение расхождения по сравнению со значением параметра, полученным по результатам предыдущего скана) или относительное значение изменения (например, относительное значение по сравнению с измеренным в незакрытом состоянии, причем, значение параметра, измеренное в незакрытом состоянии, может постоянно обновляться). В некоторых сферах применения последнее предпочтительно, чтобы иметь возможность точно определить, является ли состояние положения клавиши закрытым, при изменении интенсивности окружающего освещения. Кроме того, можно использовать логику определения, в соответствии с которой только состояние положения клавиши, изменяющееся от незакрытого к закрытому, считается одной вводимой информацией, а остающееся незакрытым или изменяющееся от закрытого к незакрытому не считается одной вводимой информацией. В этом случае закрытие положения клавиши на длительное время может генерировать только одну вводимую информацию, а вторая вводимая информация может создаваться устранением закрытия и повторным закрытием.
Способ выдачи сигналов клавиш, используемый в схеме управления и считывания, может быть построен на основе действительного использования. Например, можно выводить только значение клавиши положения клавиши, в котором соответствующее светопропускающее окно определено как закрытое или незакрытое; при этом можно также выдавать сигнал, указывающий на состояние всех положений клавиш в форме побитового отображения. Необходимо отметить, что каждое положение клавиши представляет физическую клавишу; при этом аналогично традиционной клавиатуре физическая клавиша может также являться комбинированной клавишей множества виртуальных клавиш и может отличаться предустановленным правилом ввода (например, комбинацией множества клавиш), которое не будет повторяться в настоящем документе.
Благодаря созданию размера и размещения положений клавиш и общей конструкции устройства ввода в соответствии с настоящим изобретением могут быть реализованы различные функции ввода. В одном варианте осуществления путем создания положений клавиш, имеющих размер клавиши традиционной клавиатуры, и размещения положений клавиш с предустановленным правилом устройство ввода настоящего изобретения может быть выполнено в виде клавиатуры. Для упрощения идентификации буквы или символы, соответствующие положениям клавиш, могут быть напечатаны или наклеены в положениях, не мешая беспрепятственному использованию светопропускающих окон. Еще в одном варианте осуществления может быть создано положение клавиши, имеющее размер на уровне миллиметра или меньше, при этом множество положений клавиш может размещаться в плотной двумерной матрице, а их верхняя часть выполняется в виде плоского тела, приводя к формированию устройства ввода в соответствии с настоящим изобретением в виде планшета со скользящим вводом. Разумеется, различные размещения положений клавиш могут также быть объединены в одно устройство ввода, например, для формирования клавиатуры с планшетом со скользящим вводом.
Поскольку отсутствует необходимость в нажатии, все положения клавиш устройства ввода в соответствии с настоящим изобретением могут быть выполнены как единое целое. Как показано на фиг. 1, например, в верхней части может использоваться встроенная перфорированная пластина, местоположения светопропускающих окон углубляются или заполняются прозрачными элементами, а в нижней части может использоваться интегральная печатная плата (PCB) или гибкая плата (FPC) и т.д., тем самым объединяя фоточувствительные устройства со схемой управления и считывания. Такая структура вполне может иметь лучшие характеристики, являясь ультратонкой, водонепроницаемой и пыленепроницаемой. В других вариантах осуществления положения клавиш могут также быть отделены друг от друга, чтобы иметь внешний вид, сходный с внешним видом существующей клавиатуры, и в связи с этим плата, содержащая фоточувствительные устройства, также может быть разделена на множество элементов.
В предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение может также быть объединено с существующими устройствами ввода нажатием; то есть, с обеспечением чувствительного к нажатию устройства, по меньшей мере, в одном положении клавиши. В таком случае схема управления и считывания дополнительно выполнена с возможностью выдачи сигнала клавиши, указывающего, что приведено в действие соответствующее чувствительное к нажатию устройство. Используемое чувствительное к нажатию устройство может представлять собой упругое переключающее устройство, сенсорный экран и т.п. Например, на клавишном колпачке традиционной клавиатуры может предусматриваться прозрачное окно, и в клавишном колпачке может размещаться фоточувствительное устройство, при этом одно положение клавиши может предусматривать два состояния ввода - «закрытое» и «закрытое и нажатое», удваивая выразительные возможности положения клавиши. Кроме того, например, устройство ввода в соответствии с настоящим изобретением, такое как вышеупомянутый планшет со скользящим вводом, может предусматриваться под традиционным сенсорным экраном (способным пропускать свет). В этом случае фоточувствительное устройство может реагировать, когда палец лишь блокирует свет, а сенсорный экран может реагировать, когда палец касается экрана, тем самым обеспечивая две различные вводимые информации в одном положении клавиши. Поскольку такая комбинированная конструкция ввода имеет более богатые выразительные возможности ввода, клавиша имеет двойное назначение. Следовательно, в ограниченном пространстве благодаря повторному использованию положений клавиш и увеличению размера положения одной физической клавиши можно применять устройство ввода удобнее и с улучшенной эффективностью ввода.
Устройство ввода в соответствии с настоящим изобретением может быть объединено с изделием электронной техники или иными внешними блоками изделия электронной техники (например, громкоговорителем или микрофоном) или отделено от них. Следовательно, в соответствии с действительным использованием, устройство ввода может предусматривать различные дополнительные функциональные модули, которые могут, например, выбираться из одного или более из следующих модулей:
модуль питания: он используется для питания других потребляющих электроэнергию модулей; и он может являться модулем питания аккумулирующего энергию типа, таким как перезаряжаемая или неперезаряжаемая батарея, суперконденсатор и т.д.; либо он может являться преобразователем питания для внешней цепи подачи питания; либо он может являться фотоэлектрической панелью (которая может либо служить в качестве фотоэлектрической панели фоточувствительного устройства, либо являться дополнительной фотоэлектрической панелью);
модуль связи: он используется для связи с изделиями электронной техники, передачи сигналов клавиш и т.д.; при этом он может являться модулем проводной или беспроводной связи, таким как модуль инфракрасной связи, модуль связи в диапазоне частот общественного радио, модуль Bluetooth, модуль WiFi, модуль WiMax, модуль связи 2G/3G/4G/5G, и т.д.; при этом следует отметить, что модуль связи для дальней беспроводной связи, такой как 3G/4G, не обязательно может присутствовать в таких сферах применения, как компьютерные клавиатуры, но они предпочтительно используются в переносных кассовых терминалах, терминалах мобильной платформы обслуживания заказчиков и прочих удаленных распределенных устройствах;
дополнительный модуль ввода: он может являться модулем, который использует другие средства получения вводимой информации; например, модулем получения изображений для ввода отпечатка пальца или отпечатка ладони, модулем распознавания речи для ввода звукового сигнала, и т.д.; вводимая информация этих модулей может использоваться поочередно или согласованно с вводимой информацией фоточувствительного устройства;
модуль хранения: он используется для регистрации вводимых хронологических данных и генерирования приглашений к вводу для последующего ввода в соответствии с хронологическими данными, причем, такие приглашения могут отображаться посредством других подключенных внешних устройств, таких как экран; и
интерфейсный модуль: он используется для подключения различных внешних устройств, и он может включать в себя последовательный интерфейс, параллельный интерфейс, USB-интерфейс, интерфейс карты памяти (такой как SD-карта, TFT-карта), интерфейс внешнего громкоговорителя или микрофона, интерфейс сетевого кабеля и т.д.
Конкретные формы устройства ввода в соответствии с настоящим изобретением описываются ниже на примерах.
Первый вариант осуществления
Как показано на фиг. 2, вариант осуществления устройства ввода в соответствии с настоящим изобретением представляет собой многофункциональную компьютерную клавиатуру. Устройство ввода может представлять собой несколько положений клавиш и схему управления и считывания (не показана). Среди них положения клавиш, использующие световой ввод, делятся на три группы: первую группу, состоящую из нескольких положений 210' клавиш, вторую группу, состоящую из нескольких положений 210'' клавиш, и третью группу, состоящую из двух положений 210''' клавиш. Каждое положение 210' клавиши имеет размер, аналогичный размеру клавиши в традиционной клавиатуре, при этом размещение положений 210' клавиш эквивалентно размещению в традиционной клавиатуре. Размер каждого положения 210'' клавиши находится на уровне миллиметра или меньше, при этом положения 210'' клавиш размещаются в плотной двумерной матрице, образующей планшет со скользящим вводом, реализуя функцию скользящей мыши. Положения 210'' клавиш, каждое из которых имеет размер, эквивалентный размеру традиционной клавиши, расположены вблизи планшета со скользящим вводом, действуя в качестве левой и правой кнопок мыши.
Настоящее изобретение может также быть снабжено следующими дополнительными модулями: модулем 241 получения изображений (таким как фоточувствительное устройство в виде поверхностной решетки) для ввода отпечатка пальца; и микрофоном 243 для ввода речи вместе с модулем распознавания речи (не показан); причем, модуль получения изображений может использовать встроенный светодиодный источник 242 света (расположенный под фоточувствительным устройством) в качестве источника света для сбора отпечатков пальцев.
С помощью использования речевого ввода и ручного ввода и выбора одного из множества значений клавиш, соответствующих одному сигналу клавиши в соответствии с вводимым речевым сигналом, или выбора одного из множества возможных в данный момент результатов ввода клавиатура данного варианта осуществления может значительно повысить удобство ввода. Например, верхний регистр и нижний регистр буквы могут выбираться путем использования речевого ввода (например, речью, представляющей ориентацию, такой как: вверх, вниз, влево, вправо и т.д.), либо может выбираться одна из множества виртуальных клавиш, представляющих физическую клавишу, либо может выбираться одно из множества имеющих одинаковое звучание слов, и т.д. Исходя из этого, с одной стороны, используются преимущества удобства речевого ввода, а, с другой стороны, исключается также отсутствие конфиденциальности существующего в настоящее время речевого ввода, поскольку сама речь не является контентом ввода.
Клавиатура данного варианта осуществления может использоваться для замены традиционной клавиатуры и мыши и может использоваться вместе с различными компьютерами посредством линии 244 подключения (например, кабеля USB-подключения), такими как настольный компьютер, ноутбук, планшет и т.п. Поскольку клавиатура данного варианта осуществления вполне может быть выполнена ультратонкой и герметичной, она может быть отделена от компьютера и использоваться с различными компьютерами, что не только удобно, но и снижает расходы.
Поскольку клавиатура обычно имеет большую площадь поверхности, в качестве предпочтительного варианта осуществления фоточувствительное устройство, предусмотренное в положении клавиши оптического ввода, может использовать фотоэлектрическое устройство, такое как фотоэлектрическая панель, для выполнения функции преобразователя световой энергии, когда клавиатура бездействует. Преобразованная электрическая энергия может сохраняться в батарее внутри устройства или может использоваться другими внешними устройствами, например, для зарядки мобильного телефона. В связи с этим, схема управления и считывания может также использоваться для переключения клавиатуры между рабочим состоянием и состоянием бездействия; сброс и сканирование для фотоэлектрического устройства выполняется в рабочем состоянии для получения вводимой информации от пользователя; при этом фотоэлектрическое устройство приводится в действие в режиме мощности в состоянии бездействия. Переключение между рабочим состоянием и состоянием бездействия может выполняться автоматически схемой управления и считывания. Например, когда после заданного периода времени состояние всех фоточувствительных устройств остается неизменным, состояние переключается на состояние бездействия, а когда состояние любого фоточувствительного устройства изменяется, состояние переключается на рабочее состояние; либо переключение между рабочим состоянием и состоянием бездействия может выполняться в соответствии с сигналом переключения, генерируемым заданным переключателем, когда пользователь приводит в действие заданный переключатель. Такие два режима переключения могут использоваться совместно. Разумеется, если фотоэлектрическое устройство не используется фоточувствительным устройством, устройство ввода может также переключаться между рабочим состоянием и состоянием бездействия, и при этом оно переключается для работы в режиме энергосбережения, а не в режиме мощности в состоянии бездействия.
Устройство ввода данного варианта осуществления и следующих вариантов осуществления может быть снабжено несколькими дополнительными функциональными модулями, как описано выше, в соответствии с реальными требованиями, которые не описываются в данном документе.
Второй вариант осуществления
Как показано на фиг. 3, еще один вариант осуществления устройства ввода в соответствии с настоящим изобретением представляет собой многофункциональный защитный чехол мобильного телефона. В данном варианте осуществления устройство ввода соединено с мобильным телефоном 345 посредством соединительного порта 344. Положение клавиши является комбинированной конструкцией, его нижняя часть представляет собой положения 310a клавиш светового ввода, а его верхняя часть представляет собой сенсорный экран 310b. Фоточувствительные устройства всех положений 310a клавиш светового ввода получаются делением фотоэлектрической панели и расположены в виде клавиатуры. Фотоэлектрическая панель объединена со схемой управления и считывания (не показана) на плате.
Аналогично первому варианту осуществления, фотоэлектрическая панель на положениях клавиш светового ввода может использоваться и для ввода, и для питания. Предпочтительно задняя сторона устройства ввода (защитный чехол) может также предусматриваться в виде фотоэлектрической панели (не показана) таким образом, что, когда защитный чехол закрывается на мобильном телефоне, он, тем не менее, заряжается световой энергией.
Третий вариант осуществления
Как показано на фиг. 4, еще один вариант осуществления устройства ввода в соответствии с настоящим изобретением представляет собой выдвижную клавиатуру.
В данном варианте осуществления клавиатура выполнена как единое целое с двумя взаимно скользящими частями 400a и 400b таким образом, что общий размер клавиатуры может быть значительно уменьшен во время хранения, при этом клавиатура является более портативной. Поскольку положения клавиш светового ввода, используемые в устройстве ввода в соответствии с настоящим изобретением, вполне могут формироваться в цельную конструкцию, очень легко разделить всю клавиатуру на две или более частей, при этом разделенные части могут связываться друг с другом проводным или беспроводным (например, инфракрасным) способом.
В других вариантах осуществления разделенные части могут также быть шарнирно соединены, например, как показано на фиг. 5, две части 500a и 500b, которые составляют клавиатуру, могут складываться друг с другом путем поворота.
Четвертый вариант осуществления
Как показано на фиг. 6, еще один вариант осуществления устройства ввода в соответствии с настоящим изобретением должен применительно к мобильному телефону служить в качестве различных клавиш ввода на мобильном телефоне.
В данном варианте осуществления клавиши ввода на мобильном телефоне 645 могут включать в себя: клавишу 651 включения-выключения, клавишу 652 регулировки громкости, клавишу 653 главного меню, клавишу 654 перемещения вперед, клавишу 655 перемещения назад и клавишу 656 подменю. Каждая клавиша может быть изготовлена путем использования конструкции положения клавиши светового ввода в соответствии с настоящим изобретением. В качестве альтернативы, некоторые из клавиш, такие как 653/654/655/656, могут быть встроены в сенсорный экран мобильного телефона.
Благодаря использованию положения клавиши светового ввода в соответствии с настоящим изобретением, чтобы выполнить клавиши ввода на поверхности мобильного телефона, мобильный телефон может быть выполнен в виде полностью закрытой конструкции (светопропускающее окно положения клавиши светового ввода может быть закрыто прозрачным материалом, например, прозрачным пластиком, а зарядные устройства и внешние компьютеры и т.д. могут использоваться беспроводным способом); тем самым обеспечиваются прекрасные характеристики водонепроницаемости.
В других вариантах осуществления число клавиш ввода на поверхности мобильного телефона может также быть увеличено или уменьшено в соответствии с реальными требованиями. Конструкция положения клавиши светового ввода в соответствии с настоящим изобретением особенно предпочтительна для клавиши включения-выключения и клавиши регулировки громкости, которые обычно расположены на боковой стороне мобильного телефона.
Пятый вариант осуществления
Как показано на фиг. 7, еще один вариант осуществления устройства ввода в соответствии с настоящим изобретением представляет собой клавиатуру с использованием комбинированного положения клавиши.
В данном варианте осуществления положение 710a клавиши светового ввода объединено с положением 710b традиционной клавиатуры с нажимными кнопками для формирования комбинированного положения клавиши, имеющего двойственное состояние ввода. Как показано на фиг. 7, светопропускающее окно 711 положения 710a клавиши светового ввода расположено на клавишном колпачке 713 упругого клавишного механизма 713, а соответствующее фоточувствительное устройство (не показано) расположено на клавишном колпачке. В тех случаях, когда светопропускающее окно 711 лишь закрыто, но не нажато пальцем пользователя, будет реагировать только фоточувствительное устройство, а когда клавишный колпачок 713 нажат, упругий клавишный механизм также будет реагировать, приводя к тому, что положение клавиши имеет двойственные состояния ввода.
Клавиатура в данном варианте осуществления пригодна для пользователей, которые привыкли к использованию традиционных клавиатур. Кроме того, поскольку могут обеспечиваться двойственные состояния ввода, число положений клавиш может быть сокращено вдвое, и это также подходит для сценариев применения в ограниченном пространстве.
Принцип и способы реализации настоящего изобретения описаны выше применительно к конкретным вариантам осуществления, которые представлены с целью понимания настоящего изобретения и не предназначены для ограничения настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники смогут внести изменения на основе принципа настоящего изобретения.