CN101802756A - 可编程触敏控制器 - Google Patents
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Abstract
公开了一种具有触敏区的改进的用户输入设备。该触敏设备可以在标准的计算机鼠标中实现，将传统的按钮替换为触敏区域，该触敏区域可以为用户或者所需应用被特别配置。可替选地，该触敏区域可被并入另外的传统的QWERTY键盘中。该触敏区可以被编程或者通过触敏膜被以机械方式致动。
Description
技术领域
本发明总体上涉及计算机外围设备的领域，并且更具体地，涉及诸如触敏控制器的用户输入设备。
背景技术
用户输入设备或控制器是一种向CPU发送信息用于处理的硬件设备。如果没有任何形式的用户输入，则计算机将缺乏交互性，并且简单地用作更像是电视机的显示设备。当前的输入设备具有许多配置，包括操纵杆、键盘、鼠标、游戏小键盘、触摸板和麦克风。
大部分计算机程序需要通过鼠标和/或键盘输入的大量的和频繁的多种人类输入。在没有鼠标或键盘的情况下，用户常常不能最全面地(如果不是根本不能的话)使用某些计算机程序。这些计算机程序包括从文字处理程序到大型多玩家在线角色扮演游戏(通常被称为“MMORPG”)和高度专业化的图形设计软件的任何程序。
对于用户输入，计算机鼠标典型地具有三个按钮(两个主鼠标按钮和一个滑动滚轮)。在标准的QWERTY键盘上，传统上存在多达104/105个键。现代的键盘可以提供更多的键，包括用于启动特定应用的热键。
当前，特定的应用允许将鼠标的每个按钮和键盘上的特定按钮分配给不同的命令、宏或者键盘敲击的组合。许多计算机程序具有可用于给定任务的众多的命令。例如，在典型的MMORPG中，用户可以控制字符以执行70至80个或更多的动作。当然，所有这些动作对于用户而言并非具有相同的重要性或者在相同的频率下使用。
在诸如鼠标和/或键盘的当前的人类接口设备中存在固有的设计限制。对于鼠标，每个鼠标的按钮和滚轮的安置通常在相同的地方(仅有微小的变化)。相似地，对于键盘，QWERTY键盘按钮和数字小键盘按钮的标准布局通常在相同的固定位置(仅有微小的变化)。此外，由于按钮的安置是固定的，因此按钮的安置可能不具有关于所有用户的相同的人体工程学因素并且可能不适合于每个计算机鼠标用户的解剖特征，例如小的手或者稍长的手指。
由于命令众多，因此这些命令或命令的组合通常必须用于使计算机程序的性能、效用和/或乐趣最大。
当前的人类接口设备受限于按钮的安置、按钮的数目以及缺乏针对不同的软件中的多个命令的专用按钮/键(尽管通过对鼠标或键盘上的特定键编程并且将其映射到不同的功能的能力，在一定程度上缓解了该最后的问题)。如果程序的用户具有对该命令的更容易的、更快速的或者更便利的访问，则将提高使用所述计算机程序的生产率、效率、甚至还有乐趣。
膝上型计算机上的触摸板提供了一种可替选的用户输入格式。触摸板通过感测手指的电容或者传感器之间的电容而操作。电容传感器通常沿着触摸板的水平和垂直轴布置。根据来自这些传感器的电容的模式确定手指的位置。通过在触摸板的特殊角落中轻叩或者通过借助于两个或更多手指轻叩，一些触摸板可以模拟多个鼠标按钮。然而，这种触摸板典型地位于膝上型计算机自身上，并且对于特定的用户或应用可能未位于理想的位置。
因此，本发明的目的在于提供一种诸如计算机鼠标、键盘或者其他设备的用户输入设备，该用户输入设备有利地并入触摸板的方面并且可以对于特定应用并且针对特定用户的偏好被最优化。
发明内容
公开了一种改进的用户输入没备，该用户输入设备具有触敏区域并且具有定制适合的个别用户的人体工程学可配置特征。
根据本发明，人类接口设备可被配置为通过在鼠标、键盘或者其他人类接口设备的任何部分上的触敏表面的安置(但是不必然限于电容、电阻或红外技术)来改变鼠标或键盘上的按钮的数目、安置和功能。
该触敏表面可由用户编程或定制，从而使用户可以指明触敏表面的哪个区在被激活时将启动命令、命令序列、宏或者键敲击的组合。通过这样做，可以存在数目和组合众多的触敏表面的分区，其在被激活时将启动不同的命令。
这种编程或定制可以由用户通过图形用户接口(GUI)实现，从而使用户可以分配触敏表面的预定分区以在被激活时启动特定命令。用户还可以按照其意愿以自由形式的方式决定选择触敏表面的各部分。GUI可以包含按照用户意愿映射的触敏表面的视觉表达。
在优选实施例中，用户还可以映射触敏表面的特定部分，从而使其在被激活时不激活命令。通过该方式，用户可以决定仅映射在用户手指易于到达(按照用户意愿)的范围内的触敏表面的分区或者在人体工程学上可以更舒适地激活的触敏表面的分区。
附图说明
在阅读下面的详细描述并且参照附图之后，本发明的前述和其他优点将变得明显，在附图中：
图1是根据本发明的置于计算机鼠标的顶表面上的触敏区域的简化俯视示意图。
图2说明了根据本发明的具有四个独立区域的置于计算机鼠标的顶表面上的触敏区域的简化俯视示意图。
图3说明了根据本发明的另一方面的置于计算机鼠标的顶表面上的可替选的触敏区域的简化俯视示意图。
图4说明了根据本发明的具有四个独立的颜色编码区域的置于计算机鼠标的顶表面上的触敏区域的简化俯视示意图。
图5说明了进一步包括视觉和/或触觉划分边界的如图2中的鼠标上的触敏区域的简化俯视示意图。
图6说明了进一步包括用于识别独立区域的纹理的如图2中的鼠标上的触敏区域的简化俯视示意图。
图7说明了进一步包括与特定动作关联的视觉标志的如图2中的鼠标上的触敏区域的简化俯视示意图。
图8说明了进一步包括关于功能键的视觉标志的如图2中的鼠标上的触敏区域的简化俯视示意图。
图9说明了根据本发明的一个方面修改的QWERTY键盘的简化俯视示意图。
图10说明了根据本发明的另一方面修改的QWERTY键盘的简化俯视示意图。
图11说明了根据本发明的又一方面修改的QWERTY键盘的简化俯视示意图。
图12说明了根据本发明的触摸板设备的简化俯视示意图。
图13说明了根据本发明的实施例的触敏表面的简化剖面图。
图14说明了根据本发明的另一实施例的触敏表面的简化剖面图。
尽管本发明允许各种修改和可替选形式，但是在附图中借助于示例已示出了具体的实施例并且此处将详细描述这些实施例。然而，应当理解，本发明不应限于所公开的具体形式。相反地，本发明应涵盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替选方案。
具体实施方式
如上文概述的，本发明的实施例提供了一种用户输入设备上的可编程触敏区域，具有可选地以机械方式进行的致动。
根据本发明的一个方面，编程或定制可以由用户通过图形用户接口(GUI)实现，从而使用户可以分配触敏表面的预定分区以在被激活时启动特定命令。用户还可以按照其意愿以自由形式的方式决定选择触敏表面的各部分。GUI可以包含按照用户意愿映射的触敏表面的视觉表达。
用户还可以将触敏表面的特定部分映射为使得其在被激活时不激活命令。通过该方式，用户可以决定仅映射在用户手指易于到达(按照用户的意愿)的范围内的触敏表面的分区或者在人体工程学上可以更舒适地激活的触敏表面的分区。
区的激活可以通过对触敏表面的特定区的触摸、对触敏表面的特定区的触摸的组合、对触敏表面的部分的以机械方式进行的致动、对触敏表面的部分的以机械方式进行的致动的组合或者在触敏表面上的触摸和以机械方式进行的致动的各种组合来进行。
触敏表面还能够检测同时的多个触摸、触摸的强度(所使用的力度)和触摸的速度(在触敏表面的擦触事件中)，在此之后可以启动不同的命令序列。
为了使用户划分和识别由用户定制的触敏表面的不同的可映射分区，可以使用如下一个或多个方式划分区：
a)光；
b)颜色；
c)视觉线和字符；
d)表面上的纹理或者物理隆起
e)在该区域下方的示出不同的图标或影像的小屏幕；
f)分区自身上的影像；
g)用于使映射标准化的覆层；
h)产生文本、影像或颜色的、不需要电力来供能的带电层；
i)借助于添加允许用户将手指放置在表面上而不会引起致动的、可替换且透明的覆层，生成可定制的触觉表面；或者
j)通过使用将允许产生与下方显示一致的任何形状的、以电方式激励的可编程表面，生成可定制的触觉表面。
前述各方式可以单独地或者相互组合地使用。
任何光、颜色或视觉线能够被编程为以特定的方式闪烁或抖动以获得装饰性效果，与其是否被编程为执行特定功能无关。
现在转到附图，传统上，鼠标具有两个按钮A和B(未示出)。如图1中所示，根据本发明，这些按钮通常所位于的区域(1和2)可被替换为触敏表面，取代必须被以机械方式致动的传统按钮。
如果按钮A和B的表面被替换为触敏表面，则其可以根据本发明的方面被映射为提供如图2中通常示出的四个或更多的按钮。在图2中，按钮A已被替换为两个分离的触敏表面(3、5)，而按钮B已被替换为两个额外的触敏表面(4、6)。
可替选地，如图3中所示，触敏表面可以通过自由形式的方式被分区以适合用户的人体工程学特征。在该示例中，示出了五个触敏分区(7至11)。由于触敏表面还能够检测多个触摸、触摸力度和擦触速度，因此在一个实施例中，区8被映射为具有类似向前向后并且向斜侧的滚轮的功能。
在对触敏区分区时，划分独立区从而向用户给出关于什么输入将被提供给中央处理单元的清楚指示常常是有用的。这可以通过数种方法实现。例如，如图4中所示，为了划分不同的区，一些区可被配置为发射不同颜色的光。在所示出的示例中，区12发射红色光或者红色辉光，并且区15发出蓝色光或者蓝色辉光，因此用户可以容易地划分和识别这些区域。
在可替选的实施例中，通过预定栅格布局对触敏表面分区，该布局还可以包含隔离触敏区16至19的、在触敏表面上的预先压印的线20。图5中示出了该实施例。线20可以是视觉的(例如，形成栅格)或者可以利用升高的背脊或者凹进的沟道在物理上划分区域。
在又一可替选的实施例中，通过纹理划分触敏表面的各分区。如图6中所示，不同的纹理可以应用到一些(例如，21)或所有(21至24)分区。
在图7中示出的另一实施例中，触敏表面的各分区(25至28)通过靠近分区的小屏幕标示。
如图8中所示，触敏表面的各分区(29至32)可被转换为屏幕并且在该屏幕上显示影像、文本或图标以示出映射到该屏幕的功能。触敏表面可替选地可以被安置在鼠标的左侧和右侧或者鼠标上的任何位置以提供无限多种的按钮和按钮布局。
不同于如触摸板的手持设备，键盘可以适于具有在键盘上的、在通常的“QWERTY”键上方、侧方或下方的触敏表面，并且该表面也可被映射。在图9中示出的示例中，触敏表面在键盘的靠上部分上并且已被映射到六个分区40至45，每个分区的激活启动不同的功能。该不同的功能可以是可编程的或者预先建立的。如果是可编程的，则键盘可以额外地配备有非易失存储器(未示出)，或者应用可以通过软件执行映射。图10示出了置于“QWERTY”键侧方并且已被映射到六个分区50至55的触敏表面，每个分区的激活将启动不同的功能。
在图11中，整个键盘是触敏表面。借助于将每个分区映射到常规键盘中的键将出现的位置，用户可以决定将键盘编程为用作常规键盘。可选地，不同于数字小键盘，该触敏部分被定制为适合用户的需要。在该示例中，传统的数字小键盘区域已被替换为十二个区域60至71。“QWERTY”键部分也可以包含覆层以示出如标准布局中的那样键被映射的位置。
在优选实施例中，区域自身是可编程的。应用因此可以建立关于设备的特定区域，这些区域是针对该应用被特别裁制的并且由此控制所需的输入。可替选地，使用图形用户接口，用户可以“设计”指向特定应用、用户偏好或者此两者的特定布局，并且该设计可以被存储以备以后使用。多个这种资料可以被存储以备以后调用。
如图12中所示，不同于整个键盘，游戏小键盘可以实现此处描述的触摸解决方案。触摸板74包括触敏表面并且用户可以选择不同的分区75至88以启动不同的命令。
在可替选的实施例中，在图13中，整个人类接口设备包括触敏表面并且通过使用以电子方式激励的膜90进行划分。该膜产生表面93上的隆起(91、92)或者纹理。可替选地，该膜产生适合用户的手的人体工程学形状。可以使用以电方式激励的可编程表面以允许产生与下方的显示一致的任何形状。
在一个实施例中，以电方式激励的可编程表面使用诸如电流变流体的材料。电流变流体(ER流体)是非导电流体中的特别细微的电活跃颗粒(直径通常达50微米)的悬浮液。这些流体的表观粘度响应电场可逆地改变105数量级。例如，典型的ER流体可以在响应时间为毫秒数量级的情况下从液体的稠度变为凝胶的稠度并且变回来。在美国专利公开第2006/0099808号中一般地描述了该类型的ER流体，该申请的全部内容通过引用合并于此，相当于在此处充分进行了阐述。
图14示出了可以通过将可替换的透明覆层95添加到触敏表面上来定制的触觉表面。该实施例的添加的优点在于，用户可以在不致动键的情况下，将他们的手指放置在覆层95上，如同通常放置在键盘上的键上那样。
尽管通过参照一个或多个特定实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将认识到在不偏离本发明的精神和范围的前提下可以对这些实施例进行许多修改。每个这些实施例及其明显的变化方案被视为处于所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围内。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种触敏计算机输入设备，包括：
壳体，其适于握持在用户手中，所述壳体具有内部区域以及顶表面和底表面，所述顶表面具有正面区和背面区；
所述壳体中的鼠标子系统，其中所述鼠标子系统适于测量输入设备沿着x轴和y轴的移动；
所述正面区上的触敏表面，其中所述触敏表面包括对应于多个输入信号的多个划分区域，所述划分区域在所述壳体被握持在所述用户的手中时适于由所述用户控制。
2.如权利要求1所述的输入设备，其中所述划分区域是颜色编码的。
3.如权利要求1所述的输入设备，其中所述划分区域可以通过纹理识别。
4.如权利要求1所述的输入设备，其中所述划分区域可以通过发光识别。
5.如权利要求1所述的输入设备，其中所述划分区域可以通过产生视觉显示的带电层识别，并且其中所述带电层不需要电力来供能。
6.如权利要求1所述的输入设备，其中所述触敏表面包括以电子方式激励的膜。
7.如权利要求6所述的输入设备，其中所述以电子方式激励的膜包括电流变流体。
8.如权利要求6所述的输入设备，其中所述以电子方式激励的膜是可编程的。
9.如权利要求1所述的输入设备，进一步包括存储器。
10.如权利要求9所述的输入设备，其中所述存储器借助于与用于所述划分区域的一个或多个所需布局关联的一个或多个资料被编程。
11.如权利要求1所述的输入设备，其中所述设备的形状总体上类似传统的计算机鼠标。
12.如权利要求11所述的输入设备，包括四个划分区域。
13.如权利要求11所述的输入设备，包括六个划分区域。
Claims (53)
1.一种触敏计算机输入设备，包括：
壳体，其适于握持在用户手中，所述壳体具有内部区域以及顶表面和底表面，所述顶表面具有正面区和背面区；
所述壳体中的鼠标子系统，其适于测量输入设备沿着x轴和y轴的移动；
所述正面区上的触敏表面，其中所述触敏表面包括对应于多个输入信号的多个划分区域，所述划分区域在所述壳体被握持在所述用户的手中时适于通过所述用户的所述手的至少食指和中指控制。
2.如权利要求1所述的输入设备，其中所述划分区域是颜色编码的。
3.如权利要求1所述的输入设备，其中所述划分区域可以通过纹理识别。
4.如权利要求1所述的输入设备，其中所述划分区域可以通过发光识别。
5.如权利要求1所述的输入设备，其中所述划分区域可以通过产生视觉显示的带电层识别，并且其中所述带电层不需要电力来供能。
6.如权利要求1所述的输入设备，其中所述触敏表面包括以电子方式激励的膜。
7.如权利要求6所述的输入设备，其中所述以电子方式激励的膜包括电流变流体。
8.如权利要求6所述的输入设备，其中所述以电子方式激励的膜是可编程的。
9.如权利要求1所述的输入设备，进一步包括存储器。
10.如权利要求9所述的输入设备，其中所述存储器借助于与用于所述划分区域的一个或多个所需布局关联的一个或多个资料被编程。
11.如权利要求1所述的输入设备，其中所述设备的形状总体上类似传统的计算机鼠标。
12.如权利要求11所述的输入设备，包括四个划分区域。
13.如权利要求11所述的输入设备，包括六个划分区域。
14.如权利要求1所述的输入设备，其中所述划分区域可被编程为闪烁或抖动以获得视觉效果，与所述划分区域是否被编程为执行一个或多个功能无关。
15.如权利要求1所述的输入设备，其中至少一个所述划分区域适于具有类似滚轮的功能。
16.如权利要求15所述的输入设备，其中所述至少一个所述划分区域适于检测触摸力度。
17.如权利要求15所述的输入设备，其中所述至少一个所述划分区域适于检测擦触速度。
18.如权利要求1所述的输入设备，进一步包括第二触敏表面，所述第二触敏表面未被置于所述正面区上而是被置于所述壳体上的其他位置。
19.如权利要求1所述的输入设备，进一步包括响应于图形用户接口、用于产生所述划分区域和多个控制输入之间的多个关联的软件。
20.如权利要求1所述的输入设备，进一步包括可替换的、透明的覆层，其适于被放置在所述划分区域上方。
21.一种触敏计算机输入设备，包括：
包括多个键的键盘；
邻接所述键盘的多个划分触敏区域。
22.如权利要求21所述的输入设备，进一步包括用于存储所述划分区域和多个控制输入之间的多个关联的非易失存储器。
23.如权利要求21所述的输入设备，进一步包括用于产生所述关联的、响应图形用户接口的软件。
24.如权利要求21所述的输入设备，其中所述划分区域是颜色编码的。
25.如权利要求21所述的输入设备，其中所述划分区域可以通过纹理识别。
26.如权利要求21所述的输入设备，其中所述划分区域可以通过发光识别。
27.如权利要求21所述的输入设备，其中所述触敏区域包括以电子方式激励的膜。
28.如权利要求27所述的输入设备，其中所述以电子方式激励的膜是可编程的。
29.如权利要求27所述的输入设备，其中所述以电子方式激励的膜包括电流变流体。
30.如权利要求21所述的输入设备，其中所述键盘包括全QWERTY键盘。
31如权利要求21所述的输入设备，其中所述划分区域可被编程为闪烁或抖动以获得视觉效果，与所述划分区域是否被编程为执行一个或多个功能无关。
32.如权利要求21所述的输入设备，其中至少一个所述划分区域适于具有类似滚轮的功能。
33.如权利要求32所述的输入设备，其中所述至少一个所述划分区域适于检测触摸力度。
34.如权利要求32所述的输入设备，其中所述至少一个所述划分区域适于检测擦触速度。
35.如权利要求21所述的输入设备，进一步包括可替换的、透明的覆层，其适于被放置在所述划分区域上方。
36.一种触敏计算机输入设备，包括：
外部壳体；
置于所述外部壳体上的多个划分触敏区域，所述触敏区域具有与多个控制输入之间的多个关联；
其中使用图形用户接口可以对所述多个关联编程。
37.如权利要求36所述的输入设备，进一步包括适于产生多个资料的软件，每个所述资料具有不同的多个关联。
38.如权利要求37所述的输入设备，进一步包括用于存储所述多个资料的非易失存储器。
39.如权利要求38所述的输入设备，其中所述非易失存储器位于所述输入设备中。
40.如权利要求38所述的输入设备，进一步包括用于存储选自所述多个资料的活跃资料的第二存储器。
41.如权利要求36所述的输入设备，其中所述划分区域是颜色编码的。
42.如权利要求36所述的输入设备，其中所述划分区域可以通过纹理识别。
43.如权利要求36所述的输入设备，其中所述划分区域可以通过发光识别。
44.如权利要求36所述的输入设备，其中所述触敏区域包括以电子方式激励的膜。
45.如权利要求44所述的输入设备，其中所述以电子方式激励的膜是可编程的。
46.如权利要求44所述的输入设备，其中所述以电子方式激励的膜包括电流变流体。
47.如权利要求36所述的输入设备，其中所述划分区域可被编程为闪烁或抖动以获得视觉效果，与所述划分区域是否被编程为执行一个或多个功能无关。
48.如权利要求36所述的输入设备，其中至少一个所述划分区域适于具有类似滚轮的功能。
49.如权利要求48所述的输入设备，其中所述至少一个所述划分区域适于检测触摸力度。
50.如权利要求48所述的输入设备，其中所述至少一个所述划分区域适于检测擦触速度。
51.如权利要求36所述的输入设备，进一步包括可替换的、透明的覆层，其适于被放置在所述划分区域上方。
52.如权利要求36所述的输入设备，其中所述设备是游戏小键盘。
53.如权利要求36所述的输入设备，其中所述设备是计算机鼠标。
54.如权利要求36所述的输入设备，其中所述设备是计算机键盘。
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