專利名稱：移動通信設(shè)備及其輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動通信設(shè)備以及一種為操作該通信設(shè)備而提供的輸入裝置，通
過該輸入裝置可以進行在通信設(shè)備的使用范圍內(nèi)所要求的輸入操作。 此外，本發(fā)明還涉及一種用于在諸如提到的移動電話和數(shù)碼相機的移動小電子設(shè) 備上進行輸入操作的方法。
背景技術(shù)：
移動電話和數(shù)碼相機典型地被配備有按鍵區(qū)和/或輸入按鈕以及必要時還配備 的觸摸屏輸入裝置，通過這些輸入裝置能夠進行用于操作這些設(shè)備所需的輸入操作。
特別是在這些設(shè)備的極小構(gòu)建的實施方式中，存在的問題是，輸入過程的進行對 細微運動的(feinmotorisch)協(xié)調(diào)部分地提出了很高的要求，該要求在特定的使用者或在 許多情況下只能有條件地被提供，或者在特定的應(yīng)用情況中導(dǎo)致對于其它過程的注意力負 擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到該問題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，實現(xiàn)一種解決方案，通過該解決方案 特別是可以在相對緊湊的移動電子設(shè)備、特別是通信設(shè)備和數(shù)碼相機中，以對于應(yīng)用者來 說是可以特別好地協(xié)調(diào)的方式進行這些輸入操作。 按照本發(fā)明的第一方面，上述技術(shù)問題按照本發(fā)明是通過具有權(quán)利要求1給出的 特征的移動通信設(shè)備解決的。 由此，按照優(yōu)選的方式，用于進行輸入操作的操作手甚至可以通過相對粗運動學(xué) 的運動，具有優(yōu)勢地進行所要求的精細的輸入過程。 按照本發(fā)明的一個特別方面，如下配置控制裝置，使得通過應(yīng)用者一側(cè)進行的控 制運動產(chǎn)生的輸入事件在顯示屏上呈現(xiàn)的用戶界面中找到其映射。例如特別可以在用戶界 面上顯示光標結(jié)構(gòu)或者其它符號，或者產(chǎn)生圖像效果，其出現(xiàn)或者移動與使用者的輸入運
動一致。 在此，特別地如下構(gòu)成用戶界面，使得通過輸入手的橫向運動可以選擇不同的、在 用戶界面中可見的按鍵或者字段。還可以如下構(gòu)成用戶界面，使得除了對橫向運動的解析 之外還可以采集縱向運動以及優(yōu)選地還有深度運動。通過采集橫向運動和縱向運動，可以 在特定的菜單窗口中二維地移動。通過探測深度運動，可獲得對不同菜單窗口的特別訪問。 還可以如下構(gòu)成用戶界面通過手的顯著運動、特別是通過Z軸信息的顯著改變來產(chǎn)生選 擇過程。此外，還可以探測特定的姿勢，并且從這些姿勢中推導(dǎo)出對用戶界面的選擇或者特 定的其它命令。 按照本發(fā)明的一個特別方面，優(yōu)選地如下配置系統(tǒng)，使得操作區(qū)域至少就其寬度 和/或高度來說大于在顯示器上呈現(xiàn)的圖形面積的寬度和/或高度，以及優(yōu)選也大于通信 設(shè)備本身。
通過縱向運動和橫向運動，優(yōu)選地可以在窗口內(nèi)部或者框內(nèi)部導(dǎo)航。還可以如下 構(gòu)造系統(tǒng)，使得借助探測事件導(dǎo)出選擇命令。 該選擇命令特別可以通過手指姿勢、特別是食指或者多個手指在朝著顯示器的方 向上傾斜而產(chǎn)生?？梢愿鶕?jù)對該過程是典型的、在探測區(qū)域中的電場變化產(chǎn)生該相應(yīng)的選 擇命令。在設(shè)備上優(yōu)選地提供輸入結(jié)構(gòu)，借助于該輸入結(jié)構(gòu)除了基于無接觸的手運動姿勢 的輸入操作之外，還可以通過相應(yīng)操縱該輸入結(jié)構(gòu)、特別是輸入按鈕來進行菜單項選擇。
可以將該輸入結(jié)構(gòu)實施為按鍵結(jié)構(gòu)，在以特定方式抓握移動通信設(shè)備時，特別地 可以通過使用者的左手的大拇指和手指(右手型)，或者通過右手的相應(yīng)的大拇指和手指 (左手型)，操縱該按鍵結(jié)構(gòu)。 特別是可以如下布置該選擇按鈕，使得可以以人類工程學(xué)上具有優(yōu)勢的方式通過 大拇指或者食指來操縱該選擇按鈕。 可以如下構(gòu)造按照本發(fā)明的通信設(shè)備，使得在電場路徑上進行輸入操作的探測。 在此，特別可以將使用者的身體本身并入到信號傳輸系統(tǒng)，方法是例如通過通信設(shè)備的背 面將移動電流事件(Verschiebestromereignis)耦合到應(yīng)用者，該移動電流事件是通過對 在設(shè)備的后部區(qū)域中設(shè)置的電極上的電壓的相應(yīng)調(diào)制而感應(yīng)的。然后，可以通過集成到移 動通信設(shè)備中的探測電極，再次采集該移動電流事件到位于通信設(shè)備的顯示裝置之前的區(qū) 域中的反流(Riickf他rung)。 按照本發(fā)明的一個特殊方面，還可以如下構(gòu)造移動通信設(shè)備以及照相機，使得在 進行輸入操作的范圍內(nèi)例如通過產(chǎn)生對于切換是典型的噪聲(schalttypischer)(鍵盤噪 聲)來產(chǎn)生聲學(xué)的反饋，或者必要時通過具有加速質(zhì)量系統(tǒng)的相應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生觸覺的反 饋。通過顯示裝置或者其它光學(xué)裝置、特別是發(fā)光二極管，可以產(chǎn)生關(guān)于所進行的輸入過程 的附加光學(xué)信息、例如反饋信息。 可以如下配置整個信號技術(shù)上的結(jié)構(gòu)，使得輸入操作的運動或者反應(yīng)也考慮所謂 的彈道學(xué)效應(yīng)，從而通過快速改變操作手的位置，光標在相應(yīng)的窗口中走過較大的路段，并 且相應(yīng)地按照彈道學(xué)函數(shù)(即按照負的加速系數(shù)a延遲地)結(jié)束(auslaufen)。優(yōu)選地，如 下確定探測區(qū)域的尺寸，使得該探測區(qū)域覆蓋大約23X23cm的區(qū)域，因為在該區(qū)域中通過 在手關(guān)節(jié)區(qū)域中的傾斜并且圍繞肘關(guān)節(jié)稍微轉(zhuǎn)動就可以實現(xiàn)操作手的特別快速的運動。
按照優(yōu)選方式可以將語音識別系統(tǒng)集成到移動通信設(shè)備中，通過該語音識別系統(tǒng) 可以進行語音信號的識別以及到文本的轉(zhuǎn)換。然后例如可以作為e-mail的內(nèi)容或者SMS 成本低地傳輸該文本。 按照本發(fā)明的一個特別方面，將該語音識別系統(tǒng)用于轉(zhuǎn)換和識別姿勢。本發(fā)明就 此而言還涉及一種用于進行輸入信號的信號處理的方法，輸入信號本身按照手姿勢產(chǎn)生， 而手姿勢由使用者相對于在移動通信設(shè)備中包含的探測系統(tǒng)做出，并且與手或者其手指的 空間運動相關(guān)，其中，如下產(chǎn)生或者轉(zhuǎn)換輸入信號使得其表示這樣的傳輸信號，即，其頻帶 包括(erfasst)能夠進入語音識別系統(tǒng)的聲音信號的頻帶，其中通過語音識別系統(tǒng)根據(jù)這 些傳輸信號進行對手姿勢的解釋。 由此，使用對于語音識別領(lǐng)域開發(fā)的、被證明的電路和分析系統(tǒng)，也可以按照優(yōu)選 方式進行姿勢識別和分析。在此，如下應(yīng)用是可能的，在這些應(yīng)用中為語音識別而形成的概 念和芯片組僅用于姿勢解釋。此外，語音識別系統(tǒng)還可以附加地具有姿勢識別的功能，其中，麥克風(fēng)輸入端也可以直接地作為用于姿勢信號的輸入端?？梢砸韵鄬π〉母郊佑布_ 銷在分布的計算機系統(tǒng)以及其它的在其中執(zhí)行語音識別的系統(tǒng)(特別是微控制器)中，實 現(xiàn)將姿勢軌跡變化到聲音序列的轉(zhuǎn)換的按照本發(fā)明的概念?？梢匀缦碌禺a(chǎn)生按照本發(fā)明所 產(chǎn)生的聲音序列，使得該聲音序列必要時與麥克風(fēng)信號重疊地饋入到系統(tǒng)的聲音輸入端。 通過該概念可以以特別具有優(yōu)勢的方式將語音識別程序擴展姿勢解釋功能。特別地，可以 將用于姿勢記錄或者說用于采集姿勢手(或者必要時也僅手指)的空間運動而設(shè)置的采集 電極，集成到移動通信設(shè)備的外殼中，或者頭戴式耳機或免提設(shè)備(Freisprechenanlage) 中，或者外圍電話系統(tǒng)中，從而形成用于姿勢采集的典型的參考點。在此，在車輛免提裝置 中，特別的結(jié)構(gòu)適合于在儀表盤、方向盤、中央控制面板和門板(Tuerverkleid皿gen)的區(qū) 域中。 還可以如下構(gòu)造按照本發(fā)明的傳感器裝置，通過該傳感器裝置可以采集主要的靜
態(tài)姿勢，例如靜態(tài)手形，并且可以轉(zhuǎn)換成對此充分清楚的聲音序列。這樣的靜態(tài)姿勢例如可
以實施為"平的手"、"拇指深出的握拳"、"勝利的手勢"。在這些靜態(tài)姿勢的情況下，可以借
助在靜態(tài)階段期間產(chǎn)生的傳感器信號產(chǎn)生特定的聲音序列。還可以通過聲音表示對于靜態(tài)
姿勢的建立和取消來說是典型的運動過程，并且在識別這些姿勢時考慮。 通過將與姿勢相關(guān)的軌跡變化信號轉(zhuǎn)換成聲音的信號序列，還可以將姿勢信息通
過電信系統(tǒng)和VOIP系統(tǒng)在聲音數(shù)據(jù)頻率范圍內(nèi)部進行傳輸。由此，在使用語音傳輸系統(tǒng)的
條件下也可以將姿勢信息提供到遠離操作者、即做出手姿勢的使用者的位置。通過按照本
發(fā)明的概念還可以進行手勢語言到聲音語言的轉(zhuǎn)換或者傳輸。 可以通過訓(xùn)練方法或者對于特定的軌跡變化，計算并且為了分析而存儲對于各個 姿勢的識別模式。 按照本發(fā)明，借助探測器采集來源于生物(優(yōu)選人)的姿勢并且轉(zhuǎn)換到聲音序列。 然后可以用語音或者聲音序列處理的當(dāng)前方法來分析該聲音序列。為此，口頭命令必要時 可以通過相同的通道到達同一個處理并且與姿勢一起、單個地或者相繼地被分析。
優(yōu)選地，按照與語音輸入相同的頻帶來產(chǎn)生由姿勢識別電路所產(chǎn)生的聲音序列， 從而也可以使用在語音處理中現(xiàn)存的濾波方法。然而，也可以選擇另一個、例如移動到所 處理的頻率范圍的邊沿范圍的頻率范圍。與語音命令類似或者完全相同，可以將姿勢訓(xùn)練 (eintrainieren)到系統(tǒng)中，并且在其重現(xiàn)時按照例如存儲在表中的函數(shù)來實施。因此，除 了姿勢-聲音序列轉(zhuǎn)換器之外，可以使用與在語音處理中相同的硬件和軟件，相較于分離 工作的系統(tǒng)這意味著經(jīng)濟上的和電路技術(shù)上的優(yōu)點。在此，可以在采集裝置之前以特定的 時間間隔三維地實現(xiàn)所涉及的姿勢，并且最大程度地不依賴于操作者。 原則上按照本發(fā)明的概念適合于姿勢采集的不同技術(shù)，例如光學(xué)的、電容的或者 圖像處理的技術(shù)。具有優(yōu)勢的是，按照序列進行姿勢的確定，并且對于每個序列可以產(chǎn)生特 定的聲音。由此，簡單的或者復(fù)雜的姿勢產(chǎn)生或長或短地持續(xù)的不同聲音序列。因為不會 有人兩次輸入完全相同的姿勢，所以系統(tǒng)優(yōu)選具有容錯的識別。這點優(yōu)選基于程序地進行。 按照本發(fā)明在使用在語音處理系統(tǒng)中所提供的識別和解釋過程的條件下，可以提供為此合 適的軟件，特別是當(dāng)按照本發(fā)明與姿勢、特別是姿勢軌跡相關(guān)的聲音序列具有如說出的詞 或者句子類似的效果時。
接收姿勢信號
優(yōu)選借助一個或多個電容(E場)傳感器進行姿勢信號的接收。優(yōu)選地如下構(gòu)造 這些傳感器，使得探測在人工產(chǎn)生的電場中的這些變化，并且據(jù)此提供伴隨的信號，這些信 號與手或手指的位置或運動足夠緊密地相關(guān)。 優(yōu)選地進行姿勢信號的預(yù)處理。該預(yù)處理可以按照優(yōu)選方式與已經(jīng)識別的姿勢協(xié) 調(diào)一致。可以在分裂(Aufsplitten)/解復(fù)用由相關(guān)的傳感器所提供的信號或者在優(yōu)選使 用多個傳感器、多個信號的條件下進行姿勢采集。 優(yōu)選地通過產(chǎn)生對于至少兩個、優(yōu)選三個空間坐標的傳感器信號進行姿勢的解 釋。優(yōu)選地在多通道測量系統(tǒng)中獲得這些傳感器信號，其中多通道地并行采集或者以時分 多路傳輸采集傳感器信號。同樣可以以時分多路傳輸或者頻分多路傳輸來激勵系統(tǒng)。
特別地，可以通過包絡(luò)線探測以及整流和低通濾波(運動頻率<低通濾波頻率 <載波頻率)成其振幅與靠近/遠離接收傳感器成比例的低頻接收信號，來進行不同傳感 器通道的載波調(diào)制(電極接收)的信號的轉(zhuǎn)換。 可以借助以下方法中的一種或者組合來識別姿勢開始和姿勢結(jié)束 a.)靠近探測作為姿勢識別E場傳感器的信號，其中至少一個傳感器信號超過或
者低于特定的或自適應(yīng)調(diào)節(jié)的電平。 b.)運動探測作為姿勢識別具有最小改變速度的E場傳感器的信號。為此具有 優(yōu)勢的是，形成這些信號的數(shù)學(xué)導(dǎo)數(shù)。作為替換，相應(yīng)地進行求導(dǎo)的高通濾波也是可以的。
c.)也可以組合地實施前面所提到的根據(jù)a.)和b.)的措施。 按照本發(fā)明的一種特別具有優(yōu)勢的實施方式，進行姿勢信號的標準化。例如通過 從相關(guān)的各個傳感器信號中減去所有傳感器信號的時間上的平均值或者說直流信號分量。
此外，還可以進行對所探測的傳感器信號的坐標變換，從而在空間參考平面上反 映出對應(yīng)的姿勢。 該參考姿勢平面優(yōu)選地基本上平行于電極面并且垂直于傳感器軸，使得總是按照 與傳感器原點具有特定的間隔反映對應(yīng)的姿勢。通過姿勢張開的面積的重心優(yōu)選地位于傳 感器軸上。 優(yōu)選地，通過電壓_頻率轉(zhuǎn)換(例如VCO)到典型地位于50Hz-8000Hz以及 300-3400Hz(電話帶寬)的語音頻率范圍中的、合適的聲音序列，進行這樣所轉(zhuǎn)換的多維傳 感器信號的變換(Umsetz皿g)，使得不同的(典型地為3個)傳感器信號被變化成唯一地待 分析的姿勢信號(l通道)。該姿勢信號在下一步驟中被提供給姿勢識別器用于分析。
傳感器信號可以作為時分多路傳輸信號產(chǎn)生。借助VCO轉(zhuǎn)換的傳感器信號的轉(zhuǎn)換 優(yōu)選地導(dǎo)致在語音頻率范圍中的各個不同的頻帶中的信號。
姿勢識別 優(yōu)選地，在使用用于識別整個姿勢的、類似于在語音識別器中的詞匯識別的 DTW(Dynamic Time Warping，動態(tài)時間伸縮)模式識別的條件下，進行姿勢的識別。該識別 類型的特征在于，相對于類似做出的姿勢對于大量應(yīng)用情況具有足夠的分離精度并且由此 在具有相對顯著的姿勢的較小姿勢圖譜(Gestenspektrum)的情況下具有足夠的識別率。
作為對前面提到的DTW模式識別的替換，還可以使用同樣作為語音識別概念公知 的、隱馬爾可夫模型(Hidden Markov Modell，HMM)識別器的方法。在這種語音識別中，將詞 匯分解為音素，即語言的基本的似穩(wěn)定的(quasistation-are)發(fā)音。類似地，將姿勢分解
8為在HMM中通過狀態(tài)代表的姿勢片段。作為姿勢片段可以使用姿勢的任意部分，即任意的
姿勢優(yōu)選是手指/手/手臂。特別是直線或者彎曲的運動、方向的改變(例如手的轉(zhuǎn)動)、
形狀的改變(如手的打開)，以及這些改變的各個任意程度的推導(dǎo)和集成的形狀(運動長
度、運動速度等等)。單個地相繼識別這些姿勢片段并且又由HMM識別器將定義的(在訓(xùn)練
或者描述過程中)整個姿勢與這些姿勢片段對應(yīng)(對于本例L姿勢)。 還可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別器和姿勢片段分類器、類似于語音識別(音素分類器)
來分析按照本發(fā)明作為聲音信號序列產(chǎn)生并且與手姿勢相關(guān)的信號。 還可以組合地實施前面提到的措施以及其它分散的語音識別方法，以便分析按照
本發(fā)明作為聲音的信號序列所產(chǎn)生的姿勢信號并且從而解釋它們。 3訓(xùn)練階段和識別階段的區(qū)別 優(yōu)選地，至少一次、必要時多次訓(xùn)練待識別的姿勢，并且作為參考模式存儲在姿勢
識別器中。具有相同含義、但是在訓(xùn)練中被不同識別的姿勢優(yōu)選被丟棄。可以通過對相應(yīng)
的參考信號形成平均值來綜合沒有被丟棄的、足夠類似的和由此明確的姿勢。 作為訓(xùn)練過程的替換，還可以進行參考姿勢的圖形的、例如基于鼠標/菜單的輸
入(箭頭從右向左，從上向下，圓形，等等)。對于這些輸入的姿勢可以確定相應(yīng)期望的傳感
器信號并且作為參考模式存儲在姿勢識別器中。 識別階段 優(yōu)選地，在識別階段將姿勢信號與在訓(xùn)練/描述過程中存儲的參考信號模式進行 比較并且輸出最可能的姿勢。如果姿勢信號與所有的參考信號偏差太大，則輸出"不可識 別"。在此，可以根據(jù)偏差定義一個閾值，利用該閾值可以根據(jù)不同的應(yīng)用來調(diào)整對于錯誤 識別的概率(識別的姿勢被錯誤地對應(yīng))以及錯誤的丟棄(英語Miss，遺漏)(姿勢沒有被 識別并且被丟棄)。 在HMM識別器中優(yōu)選地通過Viterbi算法進行對最佳姿勢的搜索。
通過按照本發(fā)明的概念，可以將姿勢信號引導(dǎo)到語音識別系統(tǒng)并且以極其有效的 方式通過已經(jīng)為語音識別而開發(fā)的識別方法來進行分析。在使用在直到大約100kHz范圍 中的低頻電場的條件下的傳感技術(shù)(E場傳感技術(shù))，使得可以可靠識別在與相應(yīng)的探測電 極距離為典型地直到50cm的運動。 對于姿勢的空間映射，優(yōu)選地使用至少三個電極，其例如提供三個分別與距離變 化的動力學(xué)相關(guān)的聲音信號。為了特別也能夠識別手的形狀，以及提高整體分辨率和必 要時實現(xiàn)一定的冗余，優(yōu)選地使用多于三個電極，并且由此實現(xiàn)關(guān)于坐標必要時超定的 (iiberbestimmtes)系統(tǒng)。


本發(fā)明的其它細節(jié)和特征在以下結(jié)合附圖的描述中給出。其中 圖1示出了按照本發(fā)明的、移動通信設(shè)備的透視圖，包括為了進行輸入操作通過
該通信設(shè)備提供的虛擬輸入面， 圖2示出了用于解釋為了探測操作手相對于通信設(shè)備的運動而設(shè)置的電極裝置 的結(jié)構(gòu)的原理性概圖， 圖3示出了用于解釋按照本發(fā)明的、移動通信設(shè)備的電路技術(shù)的結(jié)構(gòu)的示意圖，
圖4示出了作為預(yù)制組件實施的、按照本發(fā)明的用于通信設(shè)備的輸入裝置，其本 身包括薄的印刷電路板結(jié)構(gòu)和在其上形成的電極面，其中在該印刷電路板結(jié)構(gòu)上設(shè)置ASIC 電路，用于根據(jù)通過電極面探測的靠近效應(yīng)產(chǎn)生控制信號， 圖5示出了用于解釋按照本發(fā)明的姿勢識別概念的示意圖，在該姿勢識別概念中 通過三個發(fā)送電極和一個接收電極來采集手的空間運動，并且如下產(chǎn)生或者修改通過接收 電極采集的信號，使得能夠通過語音識別系統(tǒng)足夠清楚地識別它。
具體實施例方式
在圖1示出的移動通信設(shè)備1包括顯示裝置2，該顯示裝置在該實施例中被實施為 純平顯示器。在該實施例中移動通信設(shè)備1的外部構(gòu)造類似于高質(zhì)量的移動通信設(shè)備、特 別是I-Phone電話。通過顯示器2形成圖形用戶界面，該圖形用戶界面本身提供多個操作 窗口 ，其中在各個操作窗口內(nèi)部可以進行光標3的二維導(dǎo)航或者其它顯著突出的顏色結(jié)構(gòu) (Farbstruktur)。 如下構(gòu)造此處示出的移動通信設(shè)備，使得通過利用剩下的空閑的手R(此處僅舉 例是右手)通過手或者說伸出的食指F在此處示出的虛擬的輸入平面E上的無接觸的運 動，在通過顯示器2提供的用戶界面內(nèi)部進行光標移動或者選擇過程，可以在使用典型的 (gebrauchstypischem)抓握情況下操作該移動通信設(shè)備。在此處示出的實施例中，如下確 定系統(tǒng)調(diào)諧，使得虛擬輸入平面E的寬度B以及長度L大于顯示裝置2的寬度b和長度1。 由此，明顯大于顯示器的尺寸的輸入運動是可能的。此外，如下構(gòu)造移動通信設(shè)備1的輸入 裝置，使得特別是通過操作手R或者手指F的顯著的運動，可以進行在輸入平面E法向方向 (Z分向)上的選擇操作。 此外，移動通信設(shè)備1還配備有以按鈕4、5形式的輸入裝置，通過它們可以進行其
它輸入操作。如下構(gòu)造移動通信設(shè)備1，使得通過顯示裝置2可以直接顯示出通過輸入手
R的當(dāng)前位置推導(dǎo)出光標3在顯示裝置2內(nèi)部的哪個定位?？梢酝ㄟ^設(shè)備側(cè)的按鈕4、5進
行復(fù)位過程，這些復(fù)位過程導(dǎo)致例如作為零位置來解釋操作手R相對于移動通信設(shè)備1的
當(dāng)前位置，該零位置例如導(dǎo)致光標3基本上位于顯示裝置2的中央。還可以如下構(gòu)造通信
設(shè)備1，使得通過訓(xùn)練模式可以讀入為產(chǎn)生輸入命令而考慮的虛擬輸入?yún)^(qū)域E的寬度B和必
要時的長度L，方法是例如在特定的按鍵組合的情況下(例如同時按壓按鈕4和5)，首先
完全向左，然后完全向右，隨后完全向上以及最后完全向下地移動操作手R。 通過此處示出的移動通信設(shè)備l，可以無接觸地并且通過操作手R在虛擬輸入?yún)^(qū)
域E的相對粗運動學(xué)的運動可靠并可快速協(xié)調(diào)地進行直接在小結(jié)構(gòu)實施的緊湊的顯示裝
置2中呈現(xiàn)的輸入操作。 優(yōu)選地，將為探測操作手R的運動而設(shè)置的探測裝置直接集成到通信裝置1中。特
別可以如下構(gòu)造該探測裝置，使得借助電場相互作用探測操作手R的運動和位置。 可以根據(jù)手和手指運動實現(xiàn)在顯示裝置的顯示區(qū)域內(nèi)部的光標結(jié)構(gòu)。還可以根據(jù)
手和手指的運動分別在顯示裝置的中央?yún)^(qū)域中移動特定的菜單項并且然后在其進入到中
央窗口中時選擇這些特定的菜單項。還可以組合這兩種方案，使得例如在達到特定的邊界
區(qū)域、例如到顯示器邊沿延伸的邊界線的距離為圖像區(qū)對角線的大約20%時進行圖像區(qū)跟
蹤(Bildflachennachlauf )，并且然后在所跟蹤的窗口中又可以進行X-Y導(dǎo)航和必要時的Z
10縮放。 可以如下構(gòu)造輸入裝置，使得其也就像特定的手指姿勢在虛擬鍵盤上書寫時產(chǎn)生 的那樣來解釋這些手指姿勢。顯示裝置2還被可以實施為觸摸屏。 在圖2中示出了電極結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地直接在通信設(shè)備1的不導(dǎo)電的外殼面下面與顯 示裝置相鄰地安裝該電極結(jié)構(gòu)。通過該電極結(jié)構(gòu)7可以探測操作手R(圖1)相對于移動通 信設(shè)備1的X和Y運動以及Z運動，并且產(chǎn)生在用戶界面內(nèi)部導(dǎo)航所必需的X/Y信號和必 要時的Z信號。 電極結(jié)構(gòu)7包括饋電電極裝置8、屏蔽電極裝置9和多個探測電極11、 12、 13、 14。 通過饋電電極裝置8產(chǎn)生調(diào)制的E場，該E場擴散進入位于通信設(shè)備1之前的、操作手R可 到達的空間區(qū)域。通過屏蔽電極裝置9阻止了由饋電電極8產(chǎn)生的場與探測電極11、12、 13、14的直接電場耦合。通過場電極11、12、13、14可以探測操作手R的位置以及操作手R 相對于饋電電極8的相對運動。探測電極11、12、13、14為此被連接到分析電路，該分析電 路優(yōu)選地根據(jù)多個不同的分析概念對探測事件、特別是在各個探測電極11、12、13、14上施 加的電場強度進行分析。探測電極11、12、13、14優(yōu)選地形成LC網(wǎng)絡(luò)的組成部分。分析概 念特別可以包含對在LC網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)片段中的電流、電壓、電流和電壓相互的相位、以及相 對激勵系統(tǒng)的相位、和電容的測量。 在圖3中高度簡化地示出了為進行輸入過程而設(shè)置的、通信設(shè)備1的電路結(jié)構(gòu)的 基本構(gòu)造。 通過編程的電子控制裝置20控制顯示裝置2。在這里示出的實施例中，如下進行 顯示裝置2的該控制在用戶界面2上形成對于輸入過程的進行來說是具有優(yōu)勢的、優(yōu)選可 直觀理解的用戶界面。特別可以如下構(gòu)造該用戶界面，使得其形成多個窗口，其中，這樣構(gòu) 成這些窗口的至少一部分，使得在這些窗口中光標結(jié)構(gòu)的二維移動或者相應(yīng)的二維的其它 導(dǎo)航是可能的。按照本發(fā)明通過直接在移動通信設(shè)備1中包括的探測裝置21產(chǎn)生用于在圖 像區(qū)內(nèi)部移動光標結(jié)構(gòu)3的X/Y信息。如下構(gòu)造該探測裝置21，使得其允許操作手在位于 移動通信設(shè)備1的顯示裝置之前的操作空間中(參見圖1)的運動。在這里示出的實施例 中，如下構(gòu)造輸入裝置21，使得通過該輸入裝置探測使用者的操作手R相對于輸入裝置21 的X/Y運動。該運動優(yōu)選地直接通過光標結(jié)構(gòu)3在移動通信設(shè)備1的顯示器中的相應(yīng)的運 動來表示。在該實施例中移動通信設(shè)備l還包括輸出結(jié)構(gòu)，其中，該輸出結(jié)構(gòu)為此包括用于 產(chǎn)生聲學(xué)信號的揚聲器裝置22，還有用于產(chǎn)生附加的光學(xué)信號的附加的LED裝置23，以及 優(yōu)選地還有用于產(chǎn)生觸覺信號的脈沖執(zhí)行機構(gòu)24。在這里示出的實施例中，操作手R相對 于輸入裝置21的運動例如導(dǎo)致在通過顯示裝置2提供的用戶界面中的光標結(jié)構(gòu)3的移動。 在選擇相應(yīng)的菜單項時通過揚聲器裝置2產(chǎn)生與此相關(guān)的聲學(xué)信號、特別是按鍵聲音或者 通過聲音設(shè)計定義的蜂鳴信號。通過發(fā)光二極管裝置23同樣可以說明特定的設(shè)備狀態(tài)、例 如設(shè)備準備好進行輸入過程，以及特別是特定的菜單平面。因此可以對應(yīng)在通信設(shè)備1上 通過LED鏈產(chǎn)生的光學(xué)滾動條(Lauf leiste)，使得根據(jù)該光學(xué)滾動條可以直接表示，使用 者剛好位于哪個用戶窗口平面中。該用戶平面例如可以通過改變操作手R在Z方向上(基 本上垂直于設(shè)備表面或者垂直于操作平面E)的距離來處理(abgewickelt)。
在圖形用戶窗口內(nèi)部選擇特定按鍵時可以通過執(zhí)行機構(gòu)裝置24產(chǎn)生小的脈沖事 件，該脈沖事件附加地通知使用者現(xiàn)在起選擇了一個菜單項。
11
根據(jù)按照本發(fā)明的概念得出如下可能性，無接觸地通過使用者的另一空閑的手的一旁運動(Vorbeibewegen)來操作僅單手抓握的移動電話，其中，通過使用者的空閑的手相對于移動通信設(shè)備的可相對良好協(xié)調(diào)的運動并且特別是在此無需輸入手與通信設(shè)備接觸，就可以處理具有數(shù)字和字母命令字段的相對精細的菜單窗口。 按照本發(fā)明的概念并不限于在移動電話中的應(yīng)用。其特別地還適用于操作數(shù)碼相機、Gameboys和游戲站(playstations)和其它功能強的電子小設(shè)備，其本身可以被單手抓握并且典型地通過使用者的另一只手來操作。 圖4示出了作為預(yù)制的組件構(gòu)成的、用于通信設(shè)備的按照本發(fā)明的輸入裝置，其本身包括具有在其上面構(gòu)造的電極結(jié)構(gòu)8、9、11、12、13的薄的印刷電路板20，其中在該印刷電路板上設(shè)置ASIC電路AC，用于根據(jù)通過電極裝置探測的靠近效果產(chǎn)生控制信號。通過連接結(jié)構(gòu)AS可以按照標準化的信號標準、特別是USB標準提供該控制信號。
還可以將用于無接觸地采集姿勢和手運動的按照本發(fā)明的系統(tǒng)與接觸采集系統(tǒng)、特別是觸摸屏系統(tǒng)組合。還可以通過慣性傳感器(Tragheitssensoren)、特別是陀螺探測儀與在手持式設(shè)備的范圍中的、按照本發(fā)明的探測概念組合，為了進行輸入操作而處理附加的輸入信息。 圖5示出了按照本發(fā)明的姿勢轉(zhuǎn)換電路的第一變形。主要適合于并且被構(gòu)造用于語音處理的電子組件(例如模塊RSC4128)包含可編程的控制器。通過固件指示該控制器，以便在至少一個10端口上產(chǎn)生交變信號(1-0序列)。該信號可以要么光學(xué)地(例如通過發(fā)光二極管)要么電容地被輸出到例如耦合面。在后者情況中產(chǎn)生交變電場。優(yōu)選地，具有互阻抗放大器的探測器可以接收該場或者來自于發(fā)光二極管的光量。其被轉(zhuǎn)換為直流電壓，該直流電壓驅(qū)動電壓控制的振蕩器VCO。例如由于人的肢體進入采集區(qū)域產(chǎn)生的光強度或者電場的變化，改變音高。其可以降低或升高。如果僅短時激活(例如40毫秒)相應(yīng)的控制引腳，則聲音改變也僅在該時間中進行。最后可以通過另一個io引腳接通或者斷開所涉及的VCO，從而在空閑狀態(tài)中不能聽到聲音。通過靠近產(chǎn)生的聲音序列被傳輸?shù)接糜谡Z音處理的、典型地由硬件和軟件的組合而組成的分析電路，其具體來說優(yōu)選地在也產(chǎn)生場信號或者光信號的相同的芯片中。如果要采集多維，則如果需要的話設(shè)置多個形成場的電極或者發(fā)光二極管。這可以借助同一個控制器的可以相繼(=序列)激活的其它10引腳進行。作為前面提到的采集概念的替換，還可以通過光學(xué)鼠標系統(tǒng)或者其它照相機裝置(特別是必要時的在移動電話中設(shè)置的照相機)來采集姿勢。 按照本發(fā)明，通過用于語音處理的廣泛使用的分析技術(shù)來進行信號處理和分析。該語音識別技術(shù)按照本發(fā)明用于姿勢識別，方法是首先與姿勢、特別是姿勢對象(手和/或手指)的形狀軌跡變化和動力學(xué)(力度)相關(guān)，形成聲音的、類似語音的信號序列。對該聲音的信號序列的分析是相對可靠的，因為可以如下產(chǎn)生聲音，使得其例如以元音的序列出現(xiàn)并且可以缺少輔音和齒擦音(但不一定)。由此，還可以將語音命令和姿勢命令互相混合并且同時或者先后執(zhí)行。借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或者其它學(xué)習(xí)算法可以訓(xùn)練這樣的系統(tǒng)并且設(shè)置容差閾值。 在圖5中示出的電子組件中在其IO端口上例如耦合三個形成場的電極(例如銅面)。用于接收場的電極E-in位于其附近。該電極在緩沖器(例如互阻抗放大器)、由二極管和電容組成的隨后的整流電路，和電壓控制的振蕩器(vco，此處是針式脈沖產(chǎn)生器)
12上示出。借助該電路可以產(chǎn)生聲音序列，該聲音序列通過優(yōu)選是人的肢體的靠近來改變其高度。借助序列發(fā)生器電路(軟件或硬件)此時相繼激活各個電極面El至E3，并且具體來說是利用由具有例如對于每20毫秒100kHz的時間長度的1-0序列組成的交變場進行激活。產(chǎn)生交變電場。肢體的引入可以衰減到輸入電極面Ke的場或者作為跨接起作用。兩種效果都改變連接的VCO的音高。其輸出端反向傳輸?shù)叫酒?，語音處理被集成到該芯片。由此可以簡單地訓(xùn)練并且分析運動序列。在同一個(或者其它)輸入端上還可以連接麥克風(fēng)，其以相同的方式處理語音命令。 本發(fā)明可以成本極低地實現(xiàn)并且使得在移動通信設(shè)備中可以按照綜合的方式實現(xiàn)語音和姿勢識別。
1權(quán)利要求
一種移動通信設(shè)備，包括-外殼裝置，其被如下構(gòu)造，使得其是可單手抓握的，-顯示裝置，其被包含在所述外殼裝置中用于提供圖像顯示面，-控制裝置，用于如下控制所述顯示裝置，使得該顯示裝置在輸入模式中提供其本身支持輸入過程的進行的輸入圖形，以及-輸入裝置，用于根據(jù)手動類型的輸入操作進行輸入過程，其特征在于，如下構(gòu)造所述輸入裝置，使得在以特定方式操作所述設(shè)備時在位于顯示裝置之前的區(qū)域中提供輸入?yún)^(qū)域，在該輸入?yún)^(qū)域內(nèi)部能夠通過使用者進行輸入操作，方法是使用者利用其空閑的手進行相對于所述外殼裝置的控制運動而無需所述顯示裝置或者所述通信設(shè)備與該手接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其特征在于，如下配置所述控制裝置，使得在使用 者一側(cè)進行的控制運動映射到在顯示器上形成的用戶界面中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的移動通信裝置，其特征在于，如下構(gòu)造所述用戶界面，使 得通過操作手相對于所述通信設(shè)備的橫向運動能夠選擇不同的按鍵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的移動通信設(shè)備，其特征在于，如下配置所述用戶 界面，使得通過操作手的縱向運動能夠選擇不同的按鍵。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，通過深度運動能夠選擇 所述用戶界面的不同菜單窗口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，通過深度運動能夠選擇 不同的菜單窗口或者框。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，通過Z信息調(diào)諧通過所 述顯示裝置顯示的用戶界面的縮放系數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的移動通信設(shè)備，其特征在于，通過所述縱向運動 和橫向運動在窗口或框內(nèi)部由使用者的操作手導(dǎo)航。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的移動通信設(shè)備，其特征在于，如下配置所述系 統(tǒng)，使得借助探測事件推導(dǎo)出選擇命令。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，通過手指運動、特別是 操作手的一個或多個手指在朝著顯示器的方向上傾斜，產(chǎn)生所述選擇命令。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，在所述設(shè)備上提供輸 入結(jié)構(gòu)，用于通過相應(yīng)操縱該輸入結(jié)構(gòu)實現(xiàn)手動選擇。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l至ll中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述輸入結(jié)構(gòu)被實施 為按鍵結(jié)構(gòu)，其在所述通信設(shè)備被以一定方式抓握時能夠通過抓握手的手指、特別是大拇 指或者食指被操縱。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述輸入裝置包括電 極結(jié)構(gòu)，用于根據(jù)電場相互作用探測輸入操作。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述輸入裝置包括第 一、第二和第三電極裝置，并且根據(jù)在這些電極上施加的電場事件的區(qū)別來探測操作手的 位置和/或操作手相對于所述通信設(shè)備的橫向運動、縱向運動和/或深度運動。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述輸入裝置包括激 勵電極，其作為發(fā)送電極工作并且在位于所述通信設(shè)備之前的區(qū)域中產(chǎn)生電場。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，如下設(shè)置所述激勵電 極，使得其正面地向前發(fā)射激勵場。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，該通信設(shè)備在后部區(qū) 域中包括耦合電極，用于將移動電流事件耦合到使用者的抓握手。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備具有揚聲器 裝置、特別是壓電揚聲器，用于在進行輸入操作期間產(chǎn)生聲學(xué)反饋。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述通信設(shè)備配備有 用于產(chǎn)生觸覺反饋的裝置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，所述通信設(shè)備配備有 用于產(chǎn)生光學(xué)反饋的裝置。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，如下構(gòu)造所述通信設(shè) 備，使得用于進行輸入操作的、通過操作手R設(shè)置的、虛擬輸入面E的尺寸的長度和寬度大 于所述顯示裝置的長度和寬度。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1至21中任一項所述的通信設(shè)備，其特征在于，如下配置所述系統(tǒng)， 使得所述操作區(qū)域至少關(guān)于其寬度和/或高度大于通過顯示器呈現(xiàn)的圖形界面的寬度B和 /或高度H。
23. —種用于根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的通信設(shè)備的輸入裝置，其特征在于，該 輸入裝置包括在其上具有形成的電極結(jié)構(gòu)的薄的印刷電路板結(jié)構(gòu)，并且在該印刷電路板結(jié) 構(gòu)上設(shè)置了 ASIC電路，用于根據(jù)通過所述電極裝置探測的靠近效應(yīng)產(chǎn)生控制信號。
24. —種用于在使用移動通信設(shè)備時實現(xiàn)輸入過程的方法，該移動通信設(shè)備本身包括_外殼裝置，其如下構(gòu)造，使得其是能夠單手抓握的， -顯示裝置，其被包含在所述外殼裝置中用于提供圖像顯示面，-控制裝置，用于如下控制所述顯示裝置，使得該顯示裝置在輸入模式中提供其本身支 持輸入過程的進行的輸入圖形，以及_輸入裝置，用于根據(jù)手動類型的輸入操作進行輸入過程，_其中，如下地進行所述輸入過程在以特定方式操作所述設(shè)備時在位于顯示裝置之 前的區(qū)域中在電場路徑上提供輸入?yún)^(qū)域，在該輸入?yún)^(qū)域內(nèi)部能夠通過使用者進行輸入操 作，方法是使用者用其空閑的手進行相對于所述外殼裝置的控制運動而無需所述顯示裝置 或者所述通信設(shè)備與該手接觸。
25. —種移動通信設(shè)備，其本身具有語音識別系統(tǒng)和用于采集使用者一側(cè)做出的手姿 勢的裝置，其中對所述手姿勢的識別通過所述語音識別系統(tǒng)來完成。
26. —種借助對本身根據(jù)手姿勢產(chǎn)生的輸入信號的電子信號處理、用于在移動通信設(shè) 備中實現(xiàn)輸入手姿勢命令的方法，其中-a.)相對于探測系統(tǒng)做出在使用者方面的那些手姿勢，-b.)如下產(chǎn)生或者轉(zhuǎn)換所述輸入信號，使得它們表示與手或手指的空間運動相關(guān)的轉(zhuǎn) 換信號，-c.)在此，如下產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)換信號，使得所述轉(zhuǎn)換信號的頻帶包括能夠進入語音識別 系統(tǒng)的聲音信號的頻帶，并且-d.)通過在所述移動通信設(shè)備中包含的或者該移動通信設(shè)備能夠訪問的語音識別系 統(tǒng)、在使用語音分析過程的條件下根據(jù)各個轉(zhuǎn)換信號，進行對所述手姿勢的解釋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種移動通信設(shè)備以及一種為操作該通信設(shè)備而設(shè)置的輸入裝置，通過該輸入裝置可以進行在通信設(shè)備的使用范圍內(nèi)所要求的輸入操作。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，實現(xiàn)一種解決方案，通過該解決方案特別是可以在相對緊湊的移動電子設(shè)備、特別是通信設(shè)備和數(shù)碼相機中，以對于應(yīng)用者來說是可以特別好地協(xié)調(diào)的方式進行這些輸入操作。按照本發(fā)明的第一方面，上述技術(shù)問題按照本發(fā)明通過具有如下的移動通信設(shè)備解決外殼裝置，其如下構(gòu)造，使得其是可單手抓握的；顯示裝置，其被包含在該外殼裝置中用于提供圖像顯示面；控制裝置，用于如下控制該顯示裝置，使得該顯示裝置在輸入模式中提供其本身支持輸入過程的進行的輸入圖形；以及輸入裝置，用于根據(jù)手動類型的輸入操作進行輸入過程，其中所述設(shè)備的特征是，如下構(gòu)造所述輸入裝置，使得在以特定方式操作所述設(shè)備時在位于顯示裝置之前的區(qū)域中提供輸入?yún)^(qū)域，在該輸入?yún)^(qū)域內(nèi)部可以通過使用者進行輸入操作，方法是使用者用其空閑的手進行相對于外殼裝置的控制運動而無需顯示裝置或者所述通信設(shè)備與該手接觸。
文檔編號G06F3/0346GK101772750SQ200880015897
公開日2010年7月7日 申請日期2008年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月26日
發(fā)明者沃爾夫?qū)だ锟颂? 羅蘭·奧鮑爾 申請人:艾登特技術(shù)股份公司