触摸板及在其上提供触觉效果和与用户交互的方法

1.一种在触摸板处提供触觉效果的方法，所述触摸板具有可触摸的参照键、可触摸的非参照键以及位于该参照键与非参照键之间的可触摸的非按键部分，该方法包括：
感测物体在所述触摸板上的接触；
确定所述接触的位置；
当所述位置是所述触摸板上的参照键时，产生第一触觉效果；
感测在所述触摸板上从参照键到非按键部分的滑动接触，其中，所述滑动接触包括物体在接触所述触摸板的同时相对于所述触摸板移动；
当所述滑动接触使得物体进入所述非按键部分时，切断任何触觉效果；以及当所述滑动接触使得物体进入所述触摸板上的非参照键时，产生第二触觉效果。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述触摸板包括标准化键盘。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一触觉效果和所述第二触觉效果是振动触觉效果。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述参照键包括边缘，该方法还包括：
当所述滑动接触使得物体接触所述边缘时，产生第三触觉效果。
5.如权利要求1所述的方法，其中确定位置的所述步骤包括确定所述接触的位置的x和y坐标。
6.如权利要求2所述的方法，该方法还包括根据所述第二触觉效果和关于所述标准化键盘的知识来确定对非参照键的识别。
7.一种触摸板，该触摸板包括：
触敏表面，其具有表示键盘的多个图形物体，其中所述键盘包括可触摸的参照键、可触摸的非参照键以及位于该参照键与非参照键之间的可触摸的非按键部分；
致动器，其耦接到所述触敏表面；以及
控制器，其耦接到所述致动器；
其中所述控制器被构造为：
当物体接触所述参照键时产生造成第一触觉效果的第一触觉信号；
当滑动接触从所述参照键过渡到所述非按键部分时，切断所有触觉效果，其中所述滑动接触包括物体在接触所述触摸板的同时相对于所述触摸板移动；以及当所述滑动接触使得物体进入所述非参照键时，产生第二触觉信号。
8.如权利要求7所述的触摸板，该触摸板还包括耦接到所述触敏表面的用于产生所述图形物体的视频屏幕。
9.如权利要求7所述的触摸板，其中所述键盘是标准化的QWERTY键盘。
10.如权利要求7所述的触摸板，其中所述键盘是标准化的数字型键区。
11.如权利要求7所述的触摸板，其中所述致动器包括振动产生设备。
12.一种与触摸板的用户交互的方法，其中所述触摸板包括可触摸的参照键、可触摸的非参照键以及可触摸的非按键部分，该方法包括：
确定用户是否已经通过触摸所述触摸板的所述参照键而选择了所述参照键；以及当已经选择了所述参照键时，在所述触摸板上产生第一触觉效果；
确定用户是否已经启动了在所述触摸板上从所述参照键到所述非按键部分的滑动接触，其中所述滑动接触包括用户在接触所述触摸板的同时相对于所述触摸板移动；
当滑动接触从所述参照键过渡到所述非按键部分时，切断所有触觉效果；以及当所述滑动接触使得物体进入所述触摸板上的所述非参照键时，产生第二触觉效果。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述参照键包括边缘，该方法还包括：
当所述滑动接触使得物体接触所述边缘时，产生第三触觉效果。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述第一触觉效果和所述第二触觉效果是振动触觉效果。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述触摸板包括标准化键盘。
16.如权利要求15所述的方法，该方法还包括根据所述第二触觉效果和关于所述标准化键盘的知识来确定对非参照键的识别。

触摸板及在其上提供触觉效果和与用户交互的方法 \n[0001] 相关申请 \n[0002] 本申请要求享有2006年4月11日提交的美国临时专利申请第60/790,962号的权益。 \n[0003] 技术领域\n[0004] 本发明的一个实施例涉及触摸板。更具体地说，本发明的一个实施例涉及用于触摸板的用户界面。 \n[0005] 背景技术\n[0006] 大多数标准化的键盘，诸如数字型键区或QWERTY(字母数字型)键盘在一个或多个键上提供了凸起区域用作参照。在数字型键盘中，诸如凸块的凸起部分设置在数字“5”键的顶面上，以标示此特定的按键是参照键(reference key)。在QWERTY键盘中，凸起区域设置在“F”和“J”键上，以允许用户易于通过食指定位那些参照键。当手指置于参照键上时，用户能够利用对其余键的位置的先验知识来操作键盘内的键，而无需低头看键盘。 [0007] 统称为触摸板的触摸屏、触摸垫(touch pad)、触敏监视器等作为计算机和其他设备的输入源已经变得越来越受欢迎。触摸板一般包括通常为夹层结构(sandwich structure)的触敏输入板和显示设备。当手指或触笔接触触摸板的最外面的表面时，触摸板感测到触摸。接触被转变为手指或触笔在板上位置的x和y坐标。一些触摸板是置于显示器上的透明覆盖物(transparent overlay)，而诸如触摸垫的其他触摸板是非透明的设备，它们通常用于控制例如便携式计算机上的光标移动，或者用作包括手写输入或信号输入到计算机的应用中的笔输入设备。触摸板可以安装在计算机、汽车、ATM机等内或其附近。 然而，触摸板通常并不具有如上述用于键盘的凸起区域。因此，触摸板通常不具有物理凸起特征来为用户提供参照键信息。 \n[0008] 根据前述内容，需要一种为触摸板的用户提供参照键的系统和方法。 发明内容\n[0009] 本发明的一个实施例是一种触摸板，该触摸板向用户提供一个或多个参照键和非参照键的指示。触摸板感测触摸，并确定触摸的位置。如果此位置是参照键，则触摸板产生一种触觉效果，而如果此位置是非参照键，则触摸板产生不同的触觉效果。 附图说明\n[0010] 图1是根据本发明一个实施例的触摸板的框图。 \n[0011] 图2例示了根据本发明一个实施例的触摸板的具有参照键“F”和“J”的QWERTY键盘。 \n[0012] 图3例示了根据本发明一个实施例的触摸板的非标准键盘部分。 [0013] 图4是根据本发明一个实施例的由触摸板所执行的用以触觉地产生参照键的功能的流程图。 \n具体实施方式\n[0014] 本发明的一个实施例是一种触摸板，该触摸板响应于用户接触(例如，通过手的手指或通过触笔形成的接触)而产生至少两种不同的力反馈或振动触觉反馈效果(此处统称为“触觉效果”)。第一种触觉效果(如，振动)被提供来允许用户定位一个或多个参照键，而第二种触觉效果被提供来允许用户定位除了参照键之外的键的表面区域。在已经为用户确定了一个或多个参照键的位置的情况下，其余的键可以由第二种触觉效果来确定以定位周围键表面。这至少部分地利用用户对其余键的位置的先验知识来实现。用户的知识可以基于周围键的标准布局，例如就普通的数字型键区或QWERTY键盘而言。可 替代地，用户的知识可以基于用户已经了解特定设备的周围键的位置。因此，键盘/键区/或其他能够从触觉上感知的触摸板可以被使用而并不要求用户连续不断地看着表面。 [0015] 图1是根据本发明一个实施例的触摸板10的框图。触摸板系统10包括置于视频屏幕18上的透明的触敏表面15。触敏表面15被设计和构造为感测用户手指、触笔或其他物体的触摸，并向触觉控制器20提供触摸位置信号，如x和y坐标。触敏表面15例如可通过电容感测、压力感测或其他方法而对压力和/或热是敏感的。视频屏幕18产生可以被用户通过触敏表面15观看到的键以及其他特征和图形物体。 \n[0016] 控制器20包括处理器和用于存储由处理器执行的指令的存储器。控制器20响应于接收到触摸位置而产生两个或更多个触觉效果，且可以是还执行其他功能的通用控制器/计算机。控制器20可以处于与触敏表面15和视频屏幕18分开的位置，或者控制器20可以集成在这些部件内。 \n[0017] 触摸板10还包括位于触敏表面15的每一个角处的致动器25-28。致动器25-28响应于从触觉控制器20接收到的信号而产生触觉效果。在一个实施例中，触觉效果是振动的形式，并且可通过改变振动幅度、频率和时长而产生不同的振动效果。致动器25-28可以包括一个或多个施力机构，这些机构能够(如，经由触敏表面15)向触摸板10的用户施加振动触觉力。此力可以被传递，如以由旋转质量块(rotating mass)、压电设备或其他类型的振动致动器引起的振动运动的形式传递。虽然在图1中，致动器25-28位于触敏表面15的角处，但是在其他实施例中，一个或多个致动器可以用于产生触觉效果，且一个或多个致动器可以位于触摸板10的其他区域中。 \n[0018] 在图1所示的实施例中，触摸板10是数字型键区，且键#5(32)是参照键。然而，在其他实施例中，触摸板10可以是字母数字型的QWERTY键盘，或可以具有非常规的键布局。在其他实施例中，除了字母数字键之外，可以使用其他任何图形物体，只要至少一个图形 物体能起到与触摸板10的屏幕上显示的其他图形物体有关的参照物或键的作用即可。\n通过编程，图1的视频屏幕18允许显示键或图形物体的振动。然而，在其他实施例中，诸如键区，系统10不包括视频屏幕18，而且可以使用其他的在触敏板15上显示键的方法，如通过丝网法(silk screening)或其他永久性的图形显示方法在触敏板15上显示键。 [0019] 图1的触摸板10的键的布局具有数字0-9，其他键“*”和“#”被构造为在如电话和计算机键区之类的大多数数字型键区中所存在的标准布局。控制器20被构造成将第一触觉信号指配给一个或多个参照键，且当触敏表面15感测用户的手指触摸参照键(32)(即，图1的实施例中的“5”键)时，使致动器25-28产生与第一触觉信号相关的触觉效果。 [0020] 一旦借助于第一触觉效果定位了“5”键位置，用户就可以移动到“2”键位置，这被称为向上移动，或者移动到“8”键位置，这被称为向下移动，或者移动到其他键。这是通过组合有关标准化键盘布局的先验知识(如，依靠记忆)，以及通过使用第二触觉效果以向用户指示触摸到了诸如“2”或“8”键的非参照键而得以实现。 \n[0021] 在具有数字型键区的图1的实施例中，指定为参照数字32的接触区域能够从触觉上被感知，以使触摸键32就会对用户产生独特的触觉响应。此独特的触觉响应提醒用户已经触摸到了参照键。在一个实施例中，除了独特的触感外，或可替代地，还可以提供音频声音。 \n[0022] 此外，当用户在触摸屏10上的不同的键之间行进时，控制器20将向致动器25-28提供不同的触觉信号，当用户触摸到非参照键(键0-4、6-9、“*”和“#”)时，这将向用户输出不同的触感。因此，每次用户接触一个或多个非参照键(即1-4、6-0以及*/#)时，将会感受到第二触觉效果。在一个实施例中，在滑动接触屏幕的过程中，在非数字区域部分的区域内，将不会产生触觉效果。 \n[0023] 第二触觉效果的产生允许用户定位参照键32以及确定用户何时定位在除了参照键之外的任何其他键上。因此，一旦用户定位参照键 32，用户可以向上滑动他/她的手指并滑出边界，而一旦手指离开参照键32的边界，用户将不会再感受到任何触觉效果。一旦用户的手指进入诸如“2”键的非参照键的边界，用户将随即感受到第二触觉效果。这样，只需两种不同的触觉效果，用户就可以行进并选择任何期望的键，而无需视觉引导。 [0024] 在其他实施例中，通过控制器20和致动器25-28可以产生第三触觉效果、第四触觉效果等等，以给用户提供更多的信息。例如，如果按下键，那么可以产生第三触觉效果。如果接触压力维持在该键上，那么就可以产生第四触觉效果。第三触觉可以确认此选择，而第四触觉可以多次将同样的值添加到输入设备或者执行一些其他功能。可替代地，去除和重新接触相同的数字键可以允许向输入设备多次输入相同的值。而且，在其他实施例中，手指在触摸屏幕15上的滑动可以产生第五触觉效果，且当手指碰到其中一个键的边缘时，可以产生第六触觉效果。 \n[0025] 如所公开的，本发明的一个实施例可以致力于触摸屏幕上显示的字母数字型键盘上的多个参照键。在一个实施例中，产生了两种触觉效果(即，带给用户的两种不同的感受)用于标准QWERTY键盘。图2例示了根据本发明一个实施例的触摸板的具有参照键“F”和“J”的QWERTY键盘40。“F”和“J”键(即，界定每一个键的表面区域)向用户提供有第一触觉效果，且与其余的字母数字键以及其他键的接触将产生第二触觉效果。这样，用户可以定位中心键(neutral key)(F&J)，其他所有键可以由该中心键确定。字母键、数字键、功能键(F1-F12)、移位键、控制键、删除键、插入键、tab键、caps lock键、esc键等等的位置可以全都用这两种触觉效果和用户关于键盘布局的先验知识来定位。 \n[0026] 图3例示了根据本发明一个实施例的触摸板的非标准键盘部分50。非“标准”的键盘，此处指控制复印机的触摸板，可以变得“标准化”，这是因为通过应用而获得了键位置的记忆，且一个或多个键可以被指定为参照键。\n[0027] 图4是根据本发明一个实施例的由触摸板10执行的用以触觉地产生参照键的功能的流程图。在一个实施例中，图4的功能由存储在存储器中的软件来实施且由处理器来执行。在其他实施例中，此功能可以唯一由硬件执行，或者通过硬件和软件的任意组合来执行。而且，在其他实施例中，触摸板可以不是平的，而是弯曲的，或具有其他形状，且触摸可以通过除了诸如薄膜按键开关(dome switch)、膜片之类的触敏表面之外的方法来感测。 [0028] 感测用户的手指触摸或接触到触敏表面15上的键或其他物体(102)。对非触敏表面来说，可以按压键。 \n[0029] 确定感测到的触摸的位置(如，x和y坐标，或确定用于非触敏实施例的键按压)(104)。 \n[0030] 确定来自步骤104的感测到的触摸的位置是否在与参照键相关的指定区域内(106)。例如，在图1的实施例中，此位置与参照键32重合吗？ \n[0031] 如果感测到的位置在指定的参照键区域内，那么将第一触觉效果信号输出到一个或多个致动器(112)。 \n[0032] 如果感测到的位置不在指定的参照键区域内，那么确定所感测到的位置是否在除了参照键之外的其他触觉键区域内(108)。如果在的话，将第二触觉效果信号输出到一个或多个致动器(110)。如果不在的话，触摸系统10不输出触觉效果。 \n[0033] 如所公开的，本发明的实施例能从触觉上感知触摸板上的一个或多个参照键和非参照键。这允许用户定位参照键以及随后定位非参照键，而不要求与触摸板视觉接触。因此，视觉受损的用户将更容易利用触摸板，以及不能够方便观看触摸板的用户，如触摸板实施在车辆中且期望用户保持观看道路而不是观看接触板的情况。 \n[0034] 在此具体地例示和/或描述了本发明的若干实施例。然而，应该理解，本发明的各种修改和变化由上述教导所覆盖，且落入所附权利要求的范围内，而并不会偏离本发明的主旨和预期范围。 \n[0035] 例如，虽然在上述实施例中公开了振动的触觉效果，但是可以使用涉及力、振动和/或运动(如，可变形表面)的任意类型的触觉效果。