專利名稱：使用rf掃描電路的交互式讀書系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
電子的早期學(xué)習(xí)閱讀器是非常公知的，并且作為教育輔助和娛樂設(shè)備已經(jīng)使用許多年了。許多最初開發(fā)的閱讀器使用在每個卡片上印刷有單詞和/或圖形的各個卡。這些閱讀器使用具有分別映射每個卡片的內(nèi)容的軟件的微控制器。印刷在卡片上的單詞或圖形與在存儲器中存儲的聲音和音響效果有關(guān)。用戶對印刷在卡片上的單詞或圖形的選擇將從交互式的讀書系統(tǒng)中生成相關(guān)的音頻聲音。典型的相關(guān)聯(lián)將會是使閱讀器可聽見地發(fā)出印刷在卡片上的所選單詞或字母的聲音。
背景技術(shù)：
大部分最初的早期學(xué)習(xí)閱讀設(shè)備使用膜片開關(guān)的一個面板陣列。膜片開關(guān)被布置為匹配在卡片上的內(nèi)容?？ㄆ环胖迷谧x取設(shè)備上，并且使用了一種卡片標(biāo)識的方法，所以閱讀器知道哪一個卡片在該設(shè)備上。卡片標(biāo)識方法不同于通過人工輸入讀出的光卡。人工輸入方法諸如按鈕開關(guān)是最常用的，是因為它們對于生成和減少設(shè)備的復(fù)雜性來說較便宜?？ㄆ蝽撁鏄?biāo)識的一種常用方法是通過按下位于卡片上的、對那個卡片來說唯一的一個點(spot)來選擇放置在閱讀器上的卡片或頁面。選擇印刷在卡片上的單詞、字母或圖形伴隨有用力地按下所選擇的單詞、字母或圖形以關(guān)閉位于卡片下面的膜片開關(guān)。微處理器然后將通過在讀取設(shè)備的外殼中的一個聲頻輸出設(shè)備(例如揚聲器)產(chǎn)生相關(guān)的音頻。
已經(jīng)發(fā)展了許多與存儲的音頻聲音文件相關(guān)聯(lián)地使用這種印刷的單詞、字母或圖形的基本技術(shù)的系統(tǒng)。Texas Instruments(得克薩斯儀器公司)在80年代初生產(chǎn)了許多這種薄膜面板開關(guān)接觸的早期學(xué)習(xí)閱讀器。Worlds of Wonder在80年代中期生產(chǎn)了這樣一種也使用膜片開關(guān)系統(tǒng)的讀書系統(tǒng)。有時各個卡片被裝訂在一起以形成小的被放置在交互式讀書系統(tǒng)上的書。膜片開關(guān)系統(tǒng)的主要缺點是印刷的卡片或書頁面需要是非常薄和柔韌的，以便允許在卡或書頁面上按壓的力被傳送到位于書下面的膜片開關(guān)。這些系統(tǒng)的目標(biāo)對象通常是初學(xué)走路的孩子和學(xué)前兒童，其在卡片被裝訂在一起以形成書時不能很容易地產(chǎn)生為激活膜片開關(guān)所需要的力。
為了克服這個缺點，開發(fā)了使用手持電子筆指示筆的新的讀書系統(tǒng)，其中該手持電子筆指示筆把一個電子信號引入到一個位于書下面的接收面板中。Sega在90年代初提出了這樣的一個系統(tǒng)；其它公司諸如Leap Frog也已經(jīng)生產(chǎn)了這樣的手持筆閱讀器。這些筆系統(tǒng)有許多主要缺點。特別地，為了各種原因、包含向筆中的電子設(shè)備提供電源等，這些筆必須被系到系統(tǒng)上，所以筆不會被丟失。筆系統(tǒng)有其它的缺點，諸如由于僅僅有一個指示設(shè)備所以用戶不能進行同時輸入。筆系統(tǒng)的另一個缺點是通常非常年輕的用戶必須被訓(xùn)練以使用該筆，而由膜片開關(guān)設(shè)計使用的手指選擇方法對目標(biāo)對象來說更直觀。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面中，本發(fā)明是一種對人類手指存在做出響應(yīng)的交互式讀書系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含一個射頻(RF)掃描電路、一個控制電路、一個存儲器和一個聲頻輸出設(shè)備。RF掃描電路被配置為在人類手指進入由RF掃描電路生成的RF區(qū)時檢測手指的存在?？刂齐娐泛痛鎯ζ髋cRF掃描電路通信。存儲器存儲多條聲頻訊息。此外，聲頻輸出設(shè)備也與控制電路通信。當(dāng)手指進入RF區(qū)時，聲頻設(shè)備基于由控制電路執(zhí)行的RF區(qū)的分析輸出至少一條聲頻訊息。
RF掃描電路可以包含一個導(dǎo)電線路矩陣，其被布置為以定距離間隔的多列導(dǎo)電線路和與多列導(dǎo)電線路橫向的以定距離間隔的多行導(dǎo)電線路。就特定的每一列導(dǎo)電線路來說，依據(jù)由控制電路輸出的第一坐標(biāo)控制信號指示的預(yù)定輸入序列，把一個RF信號輸入到該特定列導(dǎo)電線路中。依據(jù)由控制電路輸出的第二坐標(biāo)控制信號指示的預(yù)定輸出序列，輸出由多行導(dǎo)電線路從特定列導(dǎo)電線路接收的耦合的RF信號。
交互式的讀書系統(tǒng)可以進一步包含一個RF振蕩器，其生成被輸入到特定列導(dǎo)電線路中的RF信號。
交互式的讀書系統(tǒng)可以進一步包含一個與控制電路、RF振蕩器和矩陣的列導(dǎo)電線路通信的輸入切換電路。輸入切換電路接收來自控制電路的第一坐標(biāo)控制信號和由RF振蕩器生成的RF信號。輸入切換電路依據(jù)預(yù)定輸入序列連續(xù)地把由RF振蕩器生成的RF信號路由選擇到每一個列導(dǎo)電線路。
交互式的讀書系統(tǒng)可以進一步包含一個與控制電路、和矩陣的行導(dǎo)電線路通信的輸出切換電路。輸出切換電路接收來自控制電路的第二控制信號和耦合的RF信號。輸出切換電路依據(jù)預(yù)定輸出序列連續(xù)地輸出RF耦合信號。
交互式的讀書系統(tǒng)可以進一步包含一個與控制電路和矩陣通信的帶通處理電路。帶通處理電路放大和濾波耦合的RF信號，并且路由選擇放大和濾波了的耦合的RF信號到控制電路用于分析。帶通處理電路可以包含一個帶通濾波器和一個帶通放大器。
交互式的讀書系統(tǒng)可以進一步包含一個與控制電路和帶通處理電路通信的AC到DC轉(zhuǎn)換器。AC到DC轉(zhuǎn)換器把放大和濾波了的耦合的RF信號的波峰轉(zhuǎn)換為DC電平信號。
RF信號可以具有大約100kHz的頻率。RF信號的振幅可以大約為18VAC。列導(dǎo)電線路和行導(dǎo)電線路可以由一個電學(xué)上絕緣的薄板(sheet)隔開?？刂齐娐房梢园粋€微控制器。
在另一個方面中，本發(fā)明是一種使用對人類手指的存在做出響應(yīng)的交互式讀書系統(tǒng)的方法。當(dāng)手指進入由閱讀系統(tǒng)生成的RF區(qū)時檢測人類手指。存儲多條聲頻訊息。當(dāng)手指進入RF區(qū)時基于RF區(qū)的分析輸出至少一條聲頻訊息。
交互式的讀書系統(tǒng)可以包含一個導(dǎo)電線路矩陣，其被布置為以定距離間隔的多列導(dǎo)電線路和與多列導(dǎo)電線路橫向的以定距離間隔的多行導(dǎo)電線路。依據(jù)預(yù)定輸入序列把RF信號輸入到多列導(dǎo)電線路中特定的一個中。依據(jù)預(yù)定輸出序列輸出由多行導(dǎo)電線路從特定列導(dǎo)電線路接收的耦合的RF信號。為每一列導(dǎo)電線路重復(fù)輸入RF信號和輸出耦合的RF信號。


本發(fā)明的上述概述、以及最佳實施例的下列詳細(xì)說明在連同附圖一起閱讀時將會被更好地理解。為了說明本發(fā)明，在附圖中顯示了目前最佳的實施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不局限于顯示的確切方案和手段。在附圖中圖1是依據(jù)本發(fā)明的一個交互式讀書系統(tǒng)的立體圖；圖2是圖1中的交互式讀書系統(tǒng)的矩陣示意圖的立體圖；圖3是在讀書系統(tǒng)的書槽(book well)中有一本書的圖1中的交互式讀書系統(tǒng)的立體圖；圖4是放置在圖3的矩陣上的書的一部分的平面圖；圖5是在其上放置了頁數(shù)改變的書的圖3中的一部分矩陣的幾個剖面視圖；圖6是依據(jù)本發(fā)明、包含了一個RF掃描電路的交互式讀書系統(tǒng)中的電子設(shè)備的示意方框圖；圖7是由圖6中的交互式讀書系統(tǒng)中的電子設(shè)備執(zhí)行的操作的流程圖；圖8是在圖6中所示的控制電路和存儲器的電路圖；圖9是圖6中的輸入切換電路和RF掃描電路的矩陣的電路圖；圖10是圖6中的輸出切換電路和RF掃描電路的矩陣的電路圖；圖11是圖6中的RF掃描電路中的電路的帶通處理電路的電路圖；圖12是圖6中的電路的RF振蕩器和電源的電路圖；圖13是圖6中的電路的On/Off和I/O支路的電路圖；以及圖14A和14B合起來顯示了一個包含由圖6中的電路實現(xiàn)的步驟的高級功能流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種對人類手指存在做出響應(yīng)的交互式讀書系統(tǒng)。交互式讀書系統(tǒng)包含一個電磁的、尤其是射頻(RF)掃描電路，其被配置為在人類手指進入由RF掃描電路生成的RF區(qū)時檢測手指的存在。交互式讀書系統(tǒng)響應(yīng)于在RF區(qū)內(nèi)部在放置在交互式讀書系統(tǒng)上的一本書的一頁上的手指接觸，產(chǎn)生一個聲頻聲音。這個早期的學(xué)習(xí)設(shè)備可以是作為一個閱讀輔助和娛樂系統(tǒng)面向不會閱讀的孩子。特別地，在交互式讀書系統(tǒng)中同時使用書和與每一本書有關(guān)的軟件。用戶在交互式讀書系統(tǒng)上放置一本書，然后把一個ROM盒插入到交互式讀書系統(tǒng)中。交互式讀書系統(tǒng)具有一個非接觸的手指傳感器，其能夠在手指被放置在RF掃描電路的有效手指傳感器區(qū)域內(nèi)時感知手指的位置。
手指傳感器區(qū)域與放置在交互式讀書系統(tǒng)上的書的大小相匹配。例如，如果書在打開和平放時是12″×8″，則有效的手指傳感器是大約為12″×8″的平板。交互式讀書系統(tǒng)中的非接觸的手指傳感器能夠在距傳感器的二維表面1/4″以上的距離感知手指的存在。這個z分辨率允許傳感器通過高達至少1/4″厚的一本書檢測手指的存在。手指傳感器具有一個足以選擇在書上印刷的每個單詞或者圖形的優(yōu)良的x和y分辯率。
在ROM盒內(nèi)用于任一特定書的軟件包含用以產(chǎn)生與在書內(nèi)的圖形和印刷單詞有關(guān)的聲音和音響效果的信息。在該書的所有頁上的任何單詞或者圖形的x和y坐標(biāo)被映射到ROM盒中。因此，僅僅通過觸摸任何文字或者圖形來選擇它，會產(chǎn)生與特別選擇的文字或者圖形有關(guān)的音頻輸出。這個信息被組織在一頁接一頁的(page-by-page)體系結(jié)構(gòu)中。系統(tǒng)的用戶把書放置在交互式讀書系統(tǒng)上，把用于那本書的ROM盒插入到交互式讀書系統(tǒng)的盒插槽中，并且通過觸摸印刷在書的每一頁上的頁碼來選擇書的那一頁，其中頁碼被印刷在頁的不同位置上。交互式讀書系統(tǒng)然后能響應(yīng)于在書的那一頁上的任何單詞或者圖形上的手指接觸而產(chǎn)生一個適當(dāng)?shù)囊纛l輸出。這個開放式體系結(jié)構(gòu)考慮了將被用在交互式讀書系統(tǒng)中的無限的書和軟件。
交互式讀書系統(tǒng)讀取放置在傳感器內(nèi)的每個手指放置。用戶因此能夠在該頁上選擇多個點。這在使在給定一頁上的兩個點、諸如印刷的單詞“蘋果”和“蘋果”的圖形相關(guān)聯(lián)時是尤其有用的。同時觸摸能夠從交互式讀書系統(tǒng)中產(chǎn)生一個正確的音頻輸出。這個性能對教學(xué)相關(guān)的學(xué)習(xí)是非常有幫助的。
感知多個輸入的性能還能夠誤導(dǎo)讀書系統(tǒng)，是由于一個用戶可能頻繁地把整個手放置在書上用一個伸出的手指選擇在該頁上的一個單詞或者圖標(biāo)。交互式讀書系統(tǒng)在傳感器區(qū)域內(nèi)看到整個手或者身體的任何一部分。為了彌補它，系統(tǒng)必須在產(chǎn)生一個相關(guān)的音頻輸出之前選擇可能的輸入。本發(fā)明檢查全部的陣列輸入，并且能夠通過在輸入信號上應(yīng)用許多算法中的任何一種以確定適當(dāng)?shù)妮斎?，來確定所選擇的輸入。當(dāng)感知到一個以上的輸入時應(yīng)用的第一種算法被稱作最北點(most northern point)算法。這種最北點算法尋找最靠近書的頂端的輸入，其中書的頂端與北(在圖1中的“N”)有關(guān)，左、右和底端分別與西、東和南有關(guān)。假定用戶坐在單元的前面并且使用了一只手來選擇單詞或者圖形，則能夠假定最北的點與手的指示手指有關(guān)。如果讀書傳感器不能選擇一個獨立的最北點，則應(yīng)用的下一種算法在通過把整個手放在交互式讀書系統(tǒng)上而生成的一串輸入內(nèi)尋找一個指示手指。伸出一個手指的手創(chuàng)建了一串輸入，其具有在3個側(cè)面上由從該串中突出的未被選擇的點環(huán)繞的單個選擇的點。這種算法在沿除指向北的指示手指以外的方向區(qū)別把手放置在交互式讀書系統(tǒng)上的用戶時是有用的。上述的算法假定用戶放置一只手在書上，并且伸出了指示手指，而其它手指處于相對于手掌來說閉合的位置。
由于用戶有可能無意地在書上放置了一只以上的手，所以交互式讀書系統(tǒng)還查看是否有多只手放置在書上。如果交互式讀書系統(tǒng)中的傳感器看到在傳感器上放置了兩只手，則它能夠查看輸入是一個獨立的輸入還是被清楚定義了的最北指向，并且如果是這樣的話則它選擇這個輸入。如果讀書系統(tǒng)不能用合理的準(zhǔn)確度確定可能的輸入，則它生成一個音頻輸出以指示用戶“每次使用一個手指”或者其它任何適當(dāng)?shù)恼Z句。
詳細(xì)地參見附圖，其中相似的數(shù)字表示相似的元件，并且依據(jù)本發(fā)明描述了交互式讀書系統(tǒng)的第一個最佳實施例，其通常被表示為100。更特別地參見圖1，顯示了一個其中沒有插入書的交互式讀書系統(tǒng)100。交互式讀書系統(tǒng)100包含一個支撐結(jié)構(gòu)或者外殼105、一個on/off控制115和音量控制120、一個揚聲器125、和一個用于插入和移去ROM盒135的ROM插槽130，其中支撐結(jié)構(gòu)或者外殼105具有至少一個在其中插入一本印刷書的凹進的區(qū)域110(例如一個書槽)。
圖2顯示了剛好位于交互式讀書系統(tǒng)100的凹進區(qū)域110下面的一個矩陣205(也被稱為交叉點傳感器陣列或者近程式傳感器陣列)。矩陣205被用來感知進入由本發(fā)明生成的RF區(qū)的手指或者其它人類手指或足趾(digit)的位置。顯示的矩陣205具有16個縱向線路和24個橫向線路的分辯率。矩陣包含被布置為以定距離間隔的多列導(dǎo)電線路(也被稱為縱向網(wǎng)格線路)和與多列導(dǎo)電線路橫向的以定距離間隔的多行導(dǎo)電線路(也被稱為橫向網(wǎng)格線路)的導(dǎo)電線路。把線路組稱為“行”或者“列”是方便的?！靶小笨梢允潜?南方向的，而“列”可以是與“行”垂直(或者橫向)的。列導(dǎo)電線路和行導(dǎo)電線路可以由印刷有形成陣列的導(dǎo)電線路的、一個電學(xué)上絕緣的塑料薄板、諸如Mylar薄板隔開。列導(dǎo)電線路可以被印刷在Mylar薄板的頂面上，而行導(dǎo)電線路可以被印刷在薄板的底面上，以提供電絕緣。在列和行導(dǎo)電線路平面之間的間距是相對無關(guān)緊要的，并且因此導(dǎo)電線路可以被蝕刻在標(biāo)準(zhǔn)印刷電路板的頂面和底面上。矩陣設(shè)計中最重要的要素是使列和行導(dǎo)電線路盡可能的窄以減少軌跡的電容耦合效應(yīng)。較低的電容耦合允許矩陣205看到在離開4英寸的RF區(qū)中的輻射模式中的變化。設(shè)計的一個示范實施例把設(shè)備的列或者z分辯率限制為大約.200″。行和列導(dǎo)電線路的陣列分辨率或者數(shù)目能夠改變，而不影響矩陣205的操作。示范實施例使用了行和列導(dǎo)電線路在.375″中心上的6″乘9″的矩陣205。這個配置提供了16×24條線路的一個均勻的矩陣。
矩陣205通過用一個大約在18vac的100 kHz的無線電信號激勵一組線路、諸如連續(xù)地從1到16的縱向列線路，然后讀取在矩陣205的橫向行線路上的耦合的無線電信號，來進行工作。在一個縱向列線路的每次激勵期間連續(xù)地掃描從1到24的剩余組的線路、橫向行線路。這樣，矩陣的每個交叉點被各個地測量了。每個交叉點的測量值被保存在控制電路的RAM存儲器中。當(dāng)一個手指或者手出現(xiàn)在矩陣205上時，在各個交叉點上該手指或者手的位置處耦合的RF信號的值被減小了。通過由矩陣205執(zhí)行的用于手指存在的連續(xù)全掃描的比較，能夠確定手指的確切位置。
圖3顯示了在系統(tǒng)的矩陣上放置了一本書的交互式讀書系統(tǒng)100和用戶用伸出的一個指示手指選擇了單詞“Ball”。交互式讀書系統(tǒng)100的操作允許用戶僅僅通過用手指指向該頁中的所選擇區(qū)域來在書的這頁上選擇任何有效區(qū)域。在選擇這個有效區(qū)域時，交互式讀書系統(tǒng)100中的揚聲器125響應(yīng)于這個選擇輸出一條聲頻訊息。例如，當(dāng)手指觸摸了單詞“ball”時，交互式讀書系統(tǒng)100從揚聲器125中產(chǎn)生一個出聲的音頻輸出“ball”。直接響應(yīng)于用戶觸摸了單詞“ball”，而生成聲頻訊息。如果用戶觸摸了這頁中的其它區(qū)域，則將生成不同的聲頻訊息，例如如果觸摸了單詞“blue”，則將生成聲頻訊息“blue”。觸摸在這頁上的ball圖形，能夠發(fā)出反彈球的聲音。觸摸沒有文字或者圖形的書頁中的任何區(qū)域，能夠生成單個鈴響一類的聲音以表示沒有與這個區(qū)域有關(guān)的音頻，或者是能夠生成諸如“再試一次”一類的講話音頻輸出，或者是輸入的選擇能夠簡單地被忽視。交互式讀書系統(tǒng)100因此能夠被用來讀取書，創(chuàng)建與在該書上的圖形有關(guān)的音響效果、或者是被編程為對手指觸摸做出響應(yīng)的其它任何動作。
圖4顯示了在疊加在一個8行乘9列的矩陣上的一頁上印刷的單詞和圖形的圖像。能夠很容易地看到每個單詞能夠被映射為矩陣中的一個x和y坐標(biāo)。例如，單詞“ball”位于矩陣中的R5、C4和R5、C5。這個位置映射連同當(dāng)選擇了每個交叉點時被播放的相關(guān)的聲頻訊息一起被保存在ROM中。
圖5顯示了矩陣205中的3個剖面5A、5B和5C。剖面圖從上到下顯示了手指505、一本書305(以各種厚度)的頁510、塑料隔板515、多個以定距離間隔的列(縱向)軌跡520、不導(dǎo)電的(例如Mylar)薄板525、和多個與多個列軌跡520橫向的以定距離間隔的行(橫向)軌跡530。不導(dǎo)電的薄板525把列軌跡520與行軌跡530分開。
塑料隔板515大約為0.060″到0.100″，并且位于矩陣205的頂面上，以起到絕緣體的作用，所以書305中的頁510與矩陣205分開至少這個數(shù)量。隔板515的功能是減小在書305的頁510中的影響矩陣205的靈敏度的濕度的影響。矩陣205在由矩陣205生成的RF區(qū)中受到濕度的高度影響。通過把書305中的頁510與矩陣205分開塑料隔板515的厚度，濕度在矩陣205上的影響被極大地減小了。如先前所述，列軌跡520(縱向列)和行軌跡530(橫向行)的寬度和厚度應(yīng)當(dāng)被保持在最小值以減少每一個交叉點的電容效應(yīng)。不導(dǎo)電的薄板525的厚度和成分在矩陣205的操作上具有最小的影響。
每個剖面圖顯示了在其上放置了各種厚度的紙張的矩陣205。在每個剖面圖的下面是當(dāng)手指505放置在在矩陣205上的頁上時由每個交叉點生成的差分信號的直方圖。能夠看出手指505越接近矩陣205，由每一個交叉點生成的差分信號越高。直方表顯示了每個交叉點的參考電平、波峰噪聲電平、和有效信號閾值電平。參考電平是由每一個交叉點生成的平均信號電平。波峰噪聲電平是在每個交叉點處生成的最大的不規(guī)則噪聲信號。有效信號閾值電平是一個交叉點必須生成的以指示手指觸摸的信號電平。在5A中尤其能夠看出當(dāng)手指505的任何部分接近矩陣205時，交叉點生成一個有效信號。還能夠看到最接近手指505的那個交叉點生成最高的信號電平。
圖6顯示了依據(jù)本發(fā)明的示范實施例的交互式讀書系統(tǒng)600的方框圖。交互式讀書系統(tǒng)600包含一個電源605，其把+3.5VDC到+6.5VDC的電池電源轉(zhuǎn)換成為+5VDC和模擬+5VDC的規(guī)定的電源電平。交互式讀書系統(tǒng)600還包含一個控制電路610，其可以包含一個通用的微控制器、諸如SunplusTMpart# SPCE-500A等等。交互式讀書系統(tǒng)600還包含一個存儲器615，其與控制電路610通信，并且可以包含一個通用的掩模ROM。存儲器615還包含程序和一個把控制電路610連接到一個外部ROM的總線擴展器(例如，參見圖1中的ROM盒(存儲器)135)。應(yīng)當(dāng)注意到，SunplusTM控制器part# SPCE-500A包含512K字節(jié)的程序ROM。該示范性實施例使用內(nèi)部和/或外部ROM。當(dāng)沒有外部ROM時，內(nèi)部ROM是有效的。當(dāng)存在外部ROM時，控制電路610能夠使用內(nèi)部和/或外部ROM。存儲器615存儲多條聲頻訊息。交互式讀書系統(tǒng)600還包含一個與控制電路610通信的聲頻輸出設(shè)備650。
交互式讀書系統(tǒng)600進一步包含一個與控制電路610通信的RF掃描電路675。RF掃描電路675包含一個輸入切換電路625、一個RF振蕩器620、一個矩陣630、一個AC到DC轉(zhuǎn)換器645、一個帶通處理電路640、和一個輸出切換電路635。輸入切換電路625與控制電路610、RF振蕩器620和矩陣630中的列導(dǎo)電線路通信。RF振蕩器620與輸入切換電路625通信。輸出切換電路635與控制電路610和矩陣630中的行導(dǎo)電線路通信。帶通處理電路640經(jīng)由AC/DC轉(zhuǎn)換器645與控制電路610通信，并且經(jīng)由輸出切換電路635與矩陣630通信。
RF振蕩器620生成一個穩(wěn)定的AC電壓100kHz的正弦波。RF振蕩器620是一個電流模式的功率信號發(fā)生器，其生成大約18VAC的正弦波。這個高壓正弦波通過輸入切換電路625提供給矩陣630。RF振蕩器620還生成穩(wěn)定的+18VDC和+9VDC的電壓供應(yīng)。本發(fā)明不局限于這些值。
如圖9所示，由輸入切換電路625執(zhí)行輸入切換操作，其中輸入切換電路625包含2個CD4051、8個信道的模擬多路復(fù)用器905、910。輸入切換電路625接收由RF振蕩器620生成的RF信號，并且依據(jù)由由控制電路610輸出和由輸入切換電路625接收的第一控制信號655指示的一個預(yù)定輸入序列，連續(xù)地把由RF振蕩器620生成的RF信號路由選擇到矩陣630中的每一個列導(dǎo)電線路?？刂菩盘?55連續(xù)地通過4條選擇線路指示輸入切換電路625選擇16個列導(dǎo)電線路中的一個。
矩陣630被組織為16列乘24行的配置。陣列大小是在中心上的線路間隔.375″的6″×9″。陣列結(jié)構(gòu)使用印刷有導(dǎo)電的橫向(行)和縱向(列)線路的Mylar薄板襯底。依據(jù)由由控制電路610輸出的和由輸出切換電路635接收的第二控制信號指示的預(yù)定輸出序列，輸出由行導(dǎo)電線路從特定的一列導(dǎo)電線路接收的耦合的RF信號。輸出切換電路635選擇24行的一個，并且把這個輸出提供給帶通處理電路640?？刂齐娐?10輸出一個控制信號660以連續(xù)地通過6條選擇線路選擇24行中的一個。
如圖10所示，由輸出切換電路635執(zhí)行輸出切換操作，其中輸出切換電路635包含3個74HC4051、8個信道的模擬多路分解器1005、1010、1015。輸出切換電路635以比輸入切換電路625快24倍的同步速率進行操作。因此，當(dāng)由輸入切換電路625選擇每個列導(dǎo)電線路時，輸出切換電路635逐一地和連續(xù)地選擇24行中的一個直到整個陣列已經(jīng)被選擇了為止。
帶通處理電路640包含一個100kHz的帶通放大器和帶通濾波器。帶通處理電路640在大約100kHz時具有一個非常選擇性低的500的噪聲增益。因為由帶通處理電路640從輸出切換電路635接收的耦合的RF信號的振幅是非常小的，通常小于5毫伏(MV)，所以這是必要的。帶通處理電路640放大和濾波耦合的RF信號，并且路由選擇放大和濾波了的耦合的RF信號到控制電路610用于分析。
RF掃描電路675還包含一個AC到DC轉(zhuǎn)換器645。AC到DC轉(zhuǎn)換器645與控制電路610和帶通處理電路640通信。AC到DC轉(zhuǎn)換器645把從帶通處理電路640接收的放大和濾波了的耦合的RF信號的波峰轉(zhuǎn)換為DC電平信號，并且路由選擇到控制電路610。每個交叉點的典型的DC電平被保存在控制電路610的一個隨機存取存儲器(RAM)中，以確定在每個交叉點上存在或者沒有手指。
圖7是一個流程圖，表示了由控制電路610執(zhí)行的、當(dāng)人類手指進入由交互式讀書系統(tǒng)600中的RF掃描電路675生成的RF區(qū)時感知手指的鄰近的操作。最初，控制電路610讀取和存儲在在RF區(qū)中沒有人類存在時矩陣630的所有值，以獲得用于每個交叉點的一個參考值(步驟705)。把矩陣630的逐行掃描與參考值進行比較，以確定人類手指或者其它手指或足趾(digit)的鄰近。
一種被實現(xiàn)用以保證在沒有人類手指或足趾穿過RF區(qū)時完成初始參考掃描操作的方法是當(dāng)體現(xiàn)了本發(fā)明的交互式讀書系統(tǒng)處于“關(guān)閉”位置時控制電路610獲得初始讀數(shù)。圖1顯示了具有一個中心鉸鏈的交互式讀書系統(tǒng)的一個典型實施例。當(dāng)鉸鏈被閉合時啟動切換，因此允許控制電路610知道交互式讀書系統(tǒng)何時處于允許無誤差初始化的關(guān)閉位置?？梢允褂闷渌夹g(shù)來確保無誤差的參考掃描，諸如在生產(chǎn)交互式讀書系統(tǒng)期間讀取初始的交叉點值并且把它們存儲在閃速ROM中。
在存儲了初始值之后，連續(xù)地掃描矩陣630，并且把結(jié)果與參考值進行比較(步驟710)。如果任何單個交叉點值具有與參考值的、大于一預(yù)定數(shù)量的差值，則控制電路610確定這個差值是否足以指示一個有效的人類手指或足趾輸入的存在。為了做出這個確定，控制電路610基于掃描的每行導(dǎo)電線路的最高差值計算一個閾值(步驟715)。每行導(dǎo)電線路的最高值被一起求和，并且除以行導(dǎo)電線路的數(shù)目，以獲得這個動態(tài)閾值。由于人類手指或足趾能夠遠(yuǎn)離4英寸，其能夠影響由矩陣630輸出的讀數(shù)，所以閾值對于每次掃描來說是動態(tài)的。這個動態(tài)閾值電平確保算法沒有看到來自懸停在矩陣630以上的手或者身體部分的無意輸入。一旦計算了該值，控制電路610就查看任一交叉點值是否超過了閾值(步驟720)。如果是這樣的話，則算法檢查輸入的信號以確定哪個交叉點已經(jīng)被激活了。
矩陣630能夠清楚地看到使用一個伸出的指示手指(即，人類手指或足趾)在.375″中心上的交叉點的單個指示激活。一個手指使一個交叉點差值實質(zhì)上比所有其它的差值高，因此消除了查找輸入中心的需要，如果陣列分辯率實質(zhì)上小于典型的指墊(finger pad)，則這將是要求的。如果看到了單個點(步驟725)，則控制電路610分析輸入的坐標(biāo)，并且播放一個相應(yīng)的從存儲器615中檢索的與這個輸入有關(guān)的音頻文件。另一方面，如果輸入信號不是被清楚定義了的單個輸入，則控制電路610根據(jù)任何一種算法檢查輸入信號以確定正確的坐標(biāo)。
一種算法查看是否有一個被定義了的最北的點(步驟730)。北(“N”)被定義為如圖1所示的交互式讀書系統(tǒng)的頂端。從測試中注意到，在很多情況下用戶將把整個手放置在矩陣630上，并且伸出指示手指到正被選擇的單詞，字母或者圖形。由于交互式讀書系統(tǒng)被設(shè)計為使用戶坐在系統(tǒng)的前面，所以指向北的手指的情況是常見的。當(dāng)看到了一個被清楚定義了的北方點時，用于這個點的坐標(biāo)由控制電路610進行處理。
如果最北的點不能被分辨，則算法查看是否有一個從一串輸入中突出的被清楚定義了的單個點(步驟735)。這種情況表示用戶可能正從相對于書來說的一個斜角進行指示，或者是斜坐在交互式讀書系統(tǒng)前的側(cè)面的第二個用戶諸如父母正在進行選擇。在這種情況下，控制電路610處理從輸入串中單獨突出的點(步驟750、755)。
如果上述的情況都不適用，則控制電路610分析從一個未被定義的輸入中導(dǎo)出的未被定義的輸入數(shù)據(jù)(步驟740、745)，并且提示用戶使用一個手指做出選擇。這種算法被設(shè)計為接受使用手指在很敏感的手指讀取設(shè)備上選擇一個輸入的目標(biāo)對象的現(xiàn)實世界選擇參數(shù)。
圖8顯示了在控制電路610和存儲器615(其可能包含被插入到ROM插槽130中并且從其中移走的ROM盒135)之間的互連的示意圖?？刂齐娐?10經(jīng)由連接器JP11發(fā)送控制信號655到輸入切換電路625?？刂齐娐?10還經(jīng)由連接器JP12發(fā)送控制信號660到輸出切換電路635。
圖11顯示了依據(jù)本發(fā)明的帶通處理電路640的示意圖。帶通處理電路包含一個濾波器部分和一個放大器部分。在矩陣630的行導(dǎo)電線路上的耦合的RF信號具有一個非常小的振幅，(例如5mv或者更少)，并且矩陣630是一個高阻抗源。希望放大器部分具有在大約100kHz時的500的總增益、和大約500K歐姆的輸入阻抗。這是具有低噪聲要求的50MHz的增益帶寬積。非常少的op-amps能夠?qū)崿F(xiàn)它，并且那些op-amps能夠是非常昂貴的。為了這些原因，必須使用分立式晶體管設(shè)計。晶體管的數(shù)目必須被保持在最小值以保持噪聲系數(shù)低。
包含Q4的輸入阻抗緩沖器具有500K歐姆的輸入阻抗，并且被設(shè)計為用來自矩陣630的2.5V的偏壓進行工作。電阻RP1設(shè)置DC偏壓，而RP2設(shè)置AC增益大約為3。R38和C8組合防止任何電源軌跡噪聲(powerrail noise)到達Q4和Q5。
第一增益級包含提供大約6.5的第一增益級的晶體管Q5。調(diào)整電位器VR1為放大器部分設(shè)置整體的AC增益。電容器CP1和CP2允許在100kHz頻率的增益被放大，并且使較低的頻率在大約70kHz開始下降，以使不需要的頻率在放大器以外。60Hz的蜂鳴聲和它的諧波是要避免的最大的信號，并且能夠比期望的信號大1000倍。在Q5的集電極處的DC電平隨成分值和溫度而變化。R38的使用把這些變化限制為+/-0.5V，并且C2被用來防止這些變化到下一級。
濾波器部分使用L-C帶通濾波器以獲得高增益、緩和的Q、和非常低的噪聲。這個濾波器還必須可由一個在電位器核心L1中的鐵氧體鐵芯進行調(diào)整。電容器C4和C3分別給出了一個粗略的和精細(xì)的共振頻率的調(diào)整。電阻R42破壞了電路中的Q，使得它對在100kHz的源頻率中的變化更不敏感。它還把AC增益限制為大約4。
阻抗緩沖器Q10是一個晶體管，其在TP1提供了一個高的驅(qū)動性能，并且還防止加載L-C振蕩回路(tank circuit)LI、C3、和C4。Q6和Q10的DC偏壓由R39和R40設(shè)置，并且不受其它部分的影響。在Q10的發(fā)射極處的信號由VR1設(shè)置為100kHz正弦波的2.4V峰間值(peak-to-peak，P-P)的平均值。
AC到DC轉(zhuǎn)換器645以100kHz的頻率進行操作，并且包含晶體管Q7、Q8、Q9、和Q11。一旦耦合的RF信號已經(jīng)被放大和濾波了，就必須把放大和濾波了的RF信號轉(zhuǎn)換為DC電平信號。在掃描矩陣630的交叉點時，DC電平信號的振幅發(fā)生改變。因此，AC到DC轉(zhuǎn)換器645必須具有一個快速的響應(yīng)。AC到DC轉(zhuǎn)換器的DC輸出跟蹤在幾個周期內(nèi)的正的振幅變化，并且跟蹤在100kHz的大約10個周期中的負(fù)的振幅變化。
TempCo偏壓電路包含晶體管Q7，其是一個獲得Q7的基極到發(fā)射極電壓并且在它的集電極處使其雙倍的電壓(Vbe)倍增器。這個1.2V的參考電壓隨溫度而變化。在電路中的其它晶體管將會受到環(huán)境溫度的影響，所以當(dāng)溫度增加時，在TP2處的DC電平將會增加。Q7參考電壓下降了為使在TP2處的DC電平與溫度保持恒定所需要的數(shù)量。
峰值整流器部分包含晶體管Q8和Q9。在TP1處的信號是由C11隔離的DC。由TempCo偏壓電路在1.2V提供一個新的DC電平，所以AC信號的下波峰為0，而正峰值為2.4伏。晶體管Q8使用正峰值來通過R48對C6充電。電阻R48設(shè)置AC到DC轉(zhuǎn)換器的“上升時間(attack time)”。由R49設(shè)置用于C6的放電時間或者“保持時間(hold time)”。就在陣列中可能存在的所有情況來說，在Q9的發(fā)射極處的信號從零伏到大約0.6伏。
由于控制電路610要求一個較大的電壓擺動，所以使用了一個DC增益部分。晶體管Q11采用這個0.6伏的擺動，并且把它增加到4伏的擺動。晶體管Q11被稱作電流反射鏡，并且ANALOG VCC的實際電壓沒有影響輸出的DC電平。設(shè)置調(diào)整電位器VR2以便使在TP1處的2.4V的峰間值(P-P)信號在TP2處導(dǎo)致3.0V的DC電平。
RF振蕩器620向陣列提供一個100kHz的正弦波。來自矩陣630的信號是非常小的。為了使這些信號不會在噪聲中丟失，重要的是盡可能大地向矩陣630提供100kHz。電源605包含一個3.5V到6.5V的輸入電池電源電壓范圍。在輸入切換電路625中使用的CD4051多路復(fù)用器IC具有最大20V的限制。為了實現(xiàn)系統(tǒng)的最佳性能，由RF振蕩器620輸出的100kHz、18VAC的正弦波信號必須被調(diào)整。
圖12顯示了RF振蕩器620，其包含一個比較器、U1A、一個初級振蕩器LM393。當(dāng)管腳1切換到BAT+6V和地面時，到管腳3的參考電壓改變了。通過R9、R10、和C9把這個參考電壓的相位延遲型式提供給管腳2。如果L1被短路了而且C7被移去了，則這將產(chǎn)生100kHz的方波振蕩。L1和C7的增加使這是一個諧振振蕩器。由L1和C7的實際值設(shè)置峰值振幅的頻率。這能夠是從95kHz到105kHz中的任何一個。R10電位器調(diào)整初級振蕩器到這個固有諧振頻率，以便使在C7處的電壓為最大的峰間電壓。注意到，到R5和R9的反饋來自于C7，所以在初級振蕩器的函數(shù)中使用了振蕩的正弦波的相位。這甚至在電感、電容、和溫度發(fā)生變化時也有助于在最大振幅處保持頻率。為了溫度穩(wěn)定性和為了低阻抗以及由此的高Q，使C7為Mylar電容器是重要的。
電壓倍增器包含二極管D1、D3、D4、D5和電容器C1、C3、C4、C8。甚至在3.5V的電池電壓時，在Q1發(fā)射極處的方波僅僅為3V，但是在C7處的正弦波由于Q乘法而是10V的峰間值。倍增器的第一級執(zhí)行峰間值整流以在D4的陰極處得到+9V DC。下一級使其加倍到在VDD+18V處的+18V。
一個調(diào)整回路被用來通過確保正弦波和+18V被很好地調(diào)整而優(yōu)化系統(tǒng)性能。這通過齊納D2、電阻分壓器R7和R11和Q3來實現(xiàn)。由于+18V增加，所以齊納D2導(dǎo)通。由于在Q3的基極上的電壓增加到.65V的閾值，所以集電極電壓降下拉驅(qū)動Q1發(fā)射極的方波的上電壓極限。這個方波的峰值電平確定在C7處的正弦波的峰間電平，其接著設(shè)置+18V的電平。所以D2和Q3的動作同時調(diào)整+18V和100kHz正弦波的峰間值。
就100kHz的正弦波功率驅(qū)動器來說，最高電壓正弦波為10V的峰間值。Q2和Q4的動作把這放大到18V的峰間值，但是這是一個電流放大器，所以實際的電平完全依賴于它正驅(qū)動的阻抗。由于它使我們逐個地設(shè)置放置在每一列上的振幅，所以這是非常重要的。矩陣630決不是完全均勻的，但是從矩陣630接收的電平應(yīng)當(dāng)盡可能的一致?？梢栽诰嗝恳涣序?qū)動器Mux的+9V節(jié)點處位置一個偏壓電阻。這些值然后被調(diào)整以使陣列均衡，所以即使它們的實際幾何結(jié)構(gòu)稍有不同，也在同一電平上接收所有列。
電容器C2和C5是在100kHz的低阻抗，并且耦合和DC隔離來自C7的正弦波。電阻R12到R2和R13向上設(shè)置分壓器，所以1.65V AC在Q2和Q4的基極處。R2、R6、和R13的偏壓串(bias string)提供了.65V的偏壓到這兩個晶體管。所以甚至在施加AC信號之前，有一個小的偏置電流從Q2的集電極流向Q4的集電極。100kHz的正半周期顯示了在R14上的作為1伏峰值的半周期。這使1.5ma的峰值電流通過Q4集電極流到地面。類似地，負(fù)半周期顯示了來自VDD+18V的在R3和Q2源上的1.5ma。因此，取決于在Mux切換到+9V節(jié)點之后選擇的阻抗，在JP1管腳2向陣列提供與C7電壓異相、并且能夠從18V到14V或者更少變化的電流方式的正弦波。
可以為控制電路610和帶通處理電路640使用穩(wěn)定電壓(+5V)。為了隔離這兩個電路，可以使用100歐姆和1Ouf的一個R-C網(wǎng)絡(luò)。要求的穩(wěn)定電壓正好在3.5V到6.5V的電池電源電壓范圍的中間。對于這種情況沒有簡單的轉(zhuǎn)換器技術(shù)?；貟呋蛘摺吧龎骸鳖愋偷那袚Q轉(zhuǎn)換器被用來調(diào)整電壓。首先，+6V電池被衰減到一個接近3V的電壓，然后它被升壓到+5V，而且通過控制3V電平而被調(diào)整到那個值。所以它是線性的，調(diào)節(jié)器后面有一個切換轉(zhuǎn)換器。比較器部分U1B使用來自U1A的斜坡波形，以產(chǎn)生一個大約50％占空度的100kHz的方波。這總是被直接施加到Q8。由于Q8導(dǎo)通并且保存在L2中的能量回掃，所以電流通過L2，并且由于Q8斷開，所以電流被切斷到C11上。存儲和傳送到C11的能量數(shù)量、以及由此在C10上的電壓決定了輸出電壓。R15和Q6、和通過Q7達到地面的電流決定了在C10上的電壓。齊納D8檢查在C1上的電壓，并且導(dǎo)通到電阻分壓器R19和R21。當(dāng)C11接近+5V時，Q7開始導(dǎo)通。由于它導(dǎo)通了，所以它下拉在R15上的電壓，并且在C10上的電壓減小了。這接著減小在C11上的電壓，并且實現(xiàn)了一個完整的調(diào)整回路。電感LP2和CP1減小了在輸出上的擺動波。
圖13顯示了與圖12中的電路的連接器'4連接的On/Off和I/O支路的示意圖。當(dāng)通過在開關(guān)S1上切換來施加電源時，LED D11被照亮了，并且允許來自電池BT1的電源流經(jīng)連接器JP4。
圖14A和14B概括了依據(jù)本發(fā)明的示范實施例如何實踐本發(fā)明的一個例子。參見圖14A，在步驟1405，在交互式讀書系統(tǒng)100(參見圖3)上放置一本書305(參見圖3)。在步驟1410，通過輸出第一坐標(biāo)控制信號655到輸入切換電路625，依據(jù)一個預(yù)定的輸入序列，控制電路610指示把由RF振蕩器620生成的一個RF信號輸入到矩陣630的一個特定列導(dǎo)電線路中。在步驟1415，通過輸出第二坐標(biāo)控制信號660到輸出切換電路635，依據(jù)一個預(yù)定的輸出序列，控制電路610指示由多行導(dǎo)電線路輸出從特定列導(dǎo)電線路接收的耦合的RF信號。耦合的RF信號提供了有關(guān)人類手指的鄰近的位置信息。在步驟1420，控制電路610監(jiān)控和存儲產(chǎn)生的耦合的RF信號的一個或多個電特性。然后為矩陣630中的每一列導(dǎo)電線路重復(fù)步驟1410、1415和1420。一旦確定執(zhí)行了一個完整的掃描序列，借此RF信號被輸入到矩陣630的每一個導(dǎo)電線路中(步驟1425)，則控制電路610執(zhí)行在耦合的RF信號的電特性上的分析(步驟1430)，并且基于該分析從存儲器615中檢索一個或多個聲頻訊息(步驟1435)。在步驟1440，聲頻輸出設(shè)備650輸出由控制電路610從存儲器615中檢索的聲頻訊息。
參見圖6和14B，在步驟1455，RF振蕩器620輸出一個RF信號到輸入切換電路625。在步驟1460，輸入切換電路625依據(jù)預(yù)定的輸入序列指示RF信號到矩陣630中的列導(dǎo)電線路。在步驟1465，輸出切換電路依據(jù)預(yù)定的輸出序列指示耦合的RF信號到帶通處理電路640。在步驟1470，帶通處理電路640濾波和放大耦合的RF信號，并且指示濾波和放大了的耦合的RF信號到AC到DC轉(zhuǎn)換器645。在步驟1475，AC到DC轉(zhuǎn)換器645把放大和濾波了的耦合的RF信號轉(zhuǎn)換為DC電平信號，并且指示DC電平信號到控制電路610。在步驟1480，控制電路監(jiān)控DC電平信號的電平并且把它存儲在控制電路610內(nèi)的一個存儲器中。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，能夠?qū)σ陨纤龅膶嵤├M行改變，而沒有背離它的寬廣的發(fā)明構(gòu)思。例如，本發(fā)明能夠和書一起使用以在不接觸在書之下的矩陣630的表面的情況下感知人類手指或者其它手指或足趾的位置。應(yīng)當(dāng)理解，RF掃描電路675能夠被直接使用，例如沒有書或者卡片或者薄板的情況下，但是也能夠和在電路上的一個上表面上形成或者印刷的標(biāo)記一起使用，其中該電路具有通過接觸或是將近接觸在表面上的位置來對不同位置的指示做出響應(yīng)的軟件。這樣，本發(fā)明中的RF掃描電路675能夠被用來代替在其它讀書系統(tǒng)以及在其它教育和娛樂系統(tǒng)中的其它傳統(tǒng)的觸摸屏。因此，應(yīng)當(dāng)明白，這個發(fā)明不局限于公開的特定實施例，但是它意圖涵蓋在如附加權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的修改。
權(quán)利要求
1.一種對人類手指存在做出響應(yīng)的交互式讀書系統(tǒng)(600)，該系統(tǒng)包含(a)一個射頻(RF)掃描電路(675)，被配置為在人類手指進入由RF掃描電路(675)生成的RF區(qū)時檢測手指的存在；(b)一個與RF掃描電路(675)通信的控制電路(610)；(c)一個與控制電路(610)通信的存儲器(615)，該存儲器(615)存儲多條聲頻訊息；以及(d)一個與控制電路(610)通信的聲頻輸出設(shè)備(650)，其中，當(dāng)手指進入RF區(qū)時，聲頻輸出設(shè)備(650)基于由控制電路(610)執(zhí)行的RF區(qū)的分析輸出至少一條聲頻訊息。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于RF掃描電路(675)包含一個導(dǎo)電線路矩陣(630)，其被布置為多個以定距離間隔的列導(dǎo)電線路、和多個與多個列導(dǎo)電線路橫向的以定距離間隔的行導(dǎo)電線路，其中就每一個特定列導(dǎo)電線路來說(i)依據(jù)由控制電路(610)輸出的第一坐標(biāo)控制信號(655)指示的一個預(yù)定輸入序列，把一個RF信號輸入到該特定列導(dǎo)電線路中，和(ii)依據(jù)由控制電路(610)輸出的第二坐標(biāo)控制信號(660)指示的一個預(yù)定輸出序列，輸出由多行導(dǎo)電線路從特定列導(dǎo)電線路接收的耦合的RF信號。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于RF掃描電路(675)進一步包含一個RF振蕩器(620)，其生成被輸入到特定列導(dǎo)電線路中的RF信號。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于RF掃描電路(675)進一步包含一個與控制電路(610)、RF振蕩器(620)和矩陣(630)中的列導(dǎo)電線路通信的輸入切換電路(625)，該輸入切換電路(625)接收來自控制電路(610)的第一坐標(biāo)控制信號(655)和由RF振蕩器(620)生成的RF信號，輸入切換電路(625)依據(jù)預(yù)定的輸入序列連續(xù)地路由選擇由RF振蕩器(620)生成的RF信號到每一個列導(dǎo)電線路。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于RF掃描電路(675)進一步包含一個與控制電路(610)、和矩陣(630)中的行導(dǎo)電線路通信的輸出切換電路(635)，該輸出切換電路(635)接收來自控制電路(610)的第二控制信號(660)和耦合的RF信號，該輸出切換電路(635)依據(jù)預(yù)定的輸出序列連續(xù)地輸出耦合的RF信號。
6.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于RF掃描電路(675)進一步包含一個與控制電路(610)和矩陣(630)通信的帶通處理電路(640)，該帶通處理電路(640)放大和濾波耦合的RF信號，并且路由選擇放大和濾波了的耦合的RF信號到控制電路(610)用于分析。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于放大和濾波了的耦合的RF信號是AC電壓正弦波信號。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，進一步包含一個與控制電路(610)和帶通處理電路(640)通信的AC到DC轉(zhuǎn)換器(645)，其中AC到DC轉(zhuǎn)換器(645)把放大和濾波了的耦合的RF信號的峰值轉(zhuǎn)換為DC電平信號。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于帶通處理電路(640)包含一個帶通濾波器和一個帶通放大器。
10.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于RF信號具有大約100kHz的頻率。
11.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于RF信號的振幅大約為18VAC。
12.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于列導(dǎo)電線路和行導(dǎo)電線路由一個電學(xué)上絕緣的薄板隔開。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于控制電路(610)包含一個微控制器。
14.一種使用對人類手指的存在做出響應(yīng)的交互式讀書系統(tǒng)(600)的方法，該方法包含以下步驟(a)當(dāng)手指進入由閱讀系統(tǒng)(600)生成的RF區(qū)時檢測人類手指；(b)存儲多條聲頻訊息；以及(c)當(dāng)手指進入RF區(qū)時，基于RF區(qū)的分析輸出至少一條聲頻訊息。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于閱讀系統(tǒng)(600)包含一個導(dǎo)電線路矩陣(630)，其被布置為多個以定距離間隔的列導(dǎo)電線路、和多個與多個列導(dǎo)電線路橫向的以定距離間隔的行導(dǎo)電線路，并且步驟(a)進一步包含(a)(i)依據(jù)預(yù)定輸入序列把一個RF信號輸入到多列導(dǎo)電線路中特定的一個中；(a)(ii)依據(jù)一個預(yù)定輸出序列，輸出由多行導(dǎo)電線路從特定列導(dǎo)電線路接收的耦合的RF信號；以及(a)(iii)為每一個列導(dǎo)電線路重復(fù)步驟(a)(i)和(a)(ii)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，進一步包含在把RF信號輸入到所有列導(dǎo)電線路中之后，分析耦合的RF信號的一個或多個電特性。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，進一步包含(d)放大和濾波耦合的RF信號；以及(e)把放大和濾波了的耦合的RF信號的波峰轉(zhuǎn)換為DC電平信號。
全文摘要
一種對人類手指存在做出響應(yīng)的交互式讀書系統(tǒng)(600)。系統(tǒng)(600)包含一個射頻(RF)掃描電路(675)、一個控制電路(610)、一個存儲器(615)和一個聲頻輸出設(shè)備(650)。RF掃描電路(675)被配置為在人類手指進入由RF掃描電路(675)生成的RF區(qū)時檢測手指的存在?？刂齐娐?610)和存儲器(615)與RF掃描電路(675)通信。存儲器(615)存儲多條聲頻訊息。聲頻輸出設(shè)備(650)也與控制電路(610)通信。當(dāng)手指進入RF區(qū)時，聲頻輸出設(shè)備(650)基于由控制電路(610)執(zhí)行的RF區(qū)的分析輸出至少一條聲頻訊息。
文檔編號G09B5/06GK1524255SQ02809725
公開日2004年8月25日 申請日期2002年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月11日
發(fā)明者戴維·B·斯莫爾, 保羅·S·拉戈, 詹姆士三世·M·海爾, S 拉戈, 三世 M 海爾, 戴維 B 斯莫爾 申請人:第二射月產(chǎn)品有限公司