CN103562828A - 与触敏显示屏幕结合使用压力差 - Google Patents

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Abstract

公开了一种对由触敏屏幕(102)检测到的压力差作出响应的用户界面。用户通过“轻”触摸(310)屏幕(102)来选择一种类型的用户界面动作，并且通过施加更多的压力来选择(312)另一类型的动作。实施例可以对单触摸、对与跨过触敏屏幕表面延伸手势触摸、以及对在触摸过程中用户施加的压力变化(504)的触摸作出响应。一些实施例对用户多快地更改(506)所应用的压力量作出响应。在一些实施例中，将用户输入的位置和压力与存储的手势简档相比较(604)。只有输入与存储的手势简档“足够接近”匹配(606)时，才采取动作。在一些实施例中，当该压力超过轻压和重压之间的阈值时(312c)，将通知发送给用户。

Description

与触敏显示屏幕结合使用压力差
技术领域
本发明通常涉及个人电子设备，更具体而言，涉及用于触敏显示屏幕的用户界面。
背景技术
触敏显示屏幕是许多个人电子设备的已知组件。通过记录和响应用户的触摸(通常利用手指或触笔)，这些屏幕以对许多应用有吸引力的统一方式来聚集用户输入和呈现设备的输出。
最先普及的触敏显示屏幕每次仅可靠地记录一个触摸位置。在存在多个同步触摸时，这些显示屏幕可能变得混乱和不可预测。然而，如今，许多设备将可靠地追踪多个同步触摸并且可以测量由用户施加的总压力的屏幕合并。
触敏显示屏幕有吸引的方面之一，是在一些实例中它们至少可以取代更加传统的个人计算机上所发现的键盘和定位设备(例如：鼠标或追踪球)。这使得这些屏幕对诸如智能电话的非常小的设备尤其有用，在这些非常小的设置中，如果存在键盘，则该键盘太小而对十指键入不是最为理想。
自然地，用于触敏屏幕的用户界面形式的开发遵循固定键盘和鼠标所开创的用途。人们很容易地从使用鼠标控制显示屏幕上的光标到简单地触摸屏幕并且将光标拖动到它所需要的地方的变换。
发明内容
本发明提出了通过参考说明书、附图和权利要求所能理解的上文注意事项和其他。根据本发明的方面，一些现代触敏屏幕对压力不同作出响应的能力被用于增强设备的用户界面。用户通过“轻”触摸屏幕来选择一种类型的用户界面动作，并且通过施加更大压力来选择另一类型的动作。例如，可将轻触解释为对鼠标按钮的传统“单击”，而更稳固的触摸可以用作“双击”。在另一示例中，在绘图应用内，用户利用轻触来绘图并且利用更重的触摸来擦除。
一些触摸屏幕可靠地报告用户压力的范围。本发明的实施例通过根据用户压屏幕的确切稳固程度来允许他选择三个或更多的明显动作，可以利用该范围。例如，如果用户快进浏览媒体呈现，则快进的速度直接随着施加的压力量而变化。
本发明的这些方面不限于单触摸形式。相反，这些实施例可以对单触摸、延伸跨过触敏屏幕表面的手势触摸、以及其中用户施加的压力在触摸期间变化的触摸作出响应。一些实施例对用户有多迅速地更改所应用的压力量作出响应。
在一些实施例中，用户输入的位置和压力与被存储的手势简档相比较。只有该输入与被存储的手势简档“足够紧密地”匹配时，才采用动作。例如，用户签下他的名字，并且然后将该署名与被存储的署名简档相比较。如果署名匹配，则允许用户访问被控制的信息。
在一些实施例中，当压力超过轻压和重压之间的阈值时，将通知发送到用户。例如，当压力重时，在屏幕上可以示出图标。(这与有时连同传统键盘示出的“CAPS LOCK”图标相似。)也可以播放声音，或者给予触觉反馈(用户感觉的“嗡嗡声”)。
各种触敏屏幕体现各种技术，并且因此它们的不同之处在于它们怎样测量和报告不同压力。本发明的方面对任何压力感测屏幕有效。
附图说明
虽然随附的权利要求特别地阐述了本发明的特征，但从下文结合附图的具体描述中，可以最佳地理解本发明及其目的和优势，在附图中：
图1是可与本发明一起使用的示例性个人电子设备的示意图；
图2a和2b是对不同压力作出响应的触敏屏幕的程式化表示；
图3a和3b利用通过触敏屏幕报告的压力一起形成第一示例性用户界面的流程图；
图4a和4b一起形成图3a和3b的用户界面方法的特定实施例的流程图；
图5是对触摸压力的变化率作出响应的示例性用户界面的流程图；以及
图6是使用本发明的教导以将用户的触摸输入与存储的手势简档相比较的示例性用户界面的流程图。
具体实施方式
转到附图，其中相同参考符号表示相同元件，将本发明图示为在适合的环境中实施。下文描述基于本发明的实施例，但是不应该被认为关于未明确地在此描述的替代实施例而限制本发明。
图1示出了合并本发明的实施例的代表性个人电子设备100(例如，蜂窝电话、个人数字助理、或个人计算机)。图1示出了作为将它的主屏幕102呈现给它的用户的蜂窝电话的设备100。典型地，将主屏幕102用于与用户的绝大多数高保真互动。例如，主屏幕102用于示出视频或静态图像，是用于更改配置设置的用户界面的部件，并且用于查看通话日志和联系人列表。为了支持这些交互，主屏幕102具有高分辨率并且大小与可被舒服地容纳在设备100中一样。在一些情形下，有利于用户访问即使大于主屏幕102的屏幕。针对这些情形，更大的外部显示器可以连接到电子设备100(例如通过对接站)并且由电子设备100控制。设备100可以具有用于呈现状态消息的第二或可能第三屏幕。这些屏幕通常小于主屏幕102。它们能够安全地忽视本公开的剩余部分。
屏幕102是触敏屏幕。当设备的用户在一点或多点将压力应用到屏幕102时，屏幕102报告这些触摸的位置。与触摸相关联的压力也被报告。在一些设备中，屏幕102本身包括压力传感器，并且可以测量在每个点上应用的压力。在其他设备中，分离的压力传感器(未示出)报告局部压力测量或者作为整体报告应用到屏幕102的压力的总量。为了在未使用过多语言的情形下覆盖所有这些情形，不管设备100上的哪些组件实际上测量和报告压力，本公开使用简写短语“屏幕102报告压力”。
注意到，本发明也应用于不是触敏显示屏幕的触敏屏幕，诸如不具有显示功能的触摸板。如今这些变得不太常见，并且本公开重点是作为触敏显示屏幕的示例。
如今，各种技术用于实施触敏屏幕102。本发明旨在利用所有现有的和任何未来开发的触敏技术工作。
个人电子设备100的典型用户界面除了触敏屏幕102之外，还包括键盘和其他用户输入设备。该键盘可以是物理的或虚拟的，涉及显示在触敏屏幕102上的虚拟键。一些设备100包括音频输出和用于通知设备的用户的触觉设备。
图1图示了个人电子设备100的一些更重要的内部组件。网络接口104发送和接收媒体呈现、相关信息和下载请求。处理器106控制设备100的操作，更具体而言，支持在下文中讨论的如图3至图6中图示的本发明的方面。处理器106使用处于其操作中的存储器108。在下文视情况来讨论通过特定设备的这些组件的特定使用。
图2a示出了触敏屏幕102怎样对适度压力触摸的次数作出响应。黑区200a、202a和204a表示用户已经用力压下以足以在屏幕102上登记的地方。(对以任何方式向屏幕102的用户显示这些区域200a、202a和204a没有要求)。圆形区域200a可以是触笔尖或用户的指尖的结果。区域202a是更加细长的，可能是触笔或者手指以一个角度下推的结果。204a是随着时间延伸的迹线。取决于对屏幕102的输出作出响应的软件，可以将这解释为“拖”动作或手势。
在一些实施例中，屏幕102报告触摸200a、202a和204a的每个的实际空间延伸。在这些实施例中，图2a是由屏幕102所报告的文字显示。在其他实施例中，屏幕102报告施加的压力，但是不报告触摸的实际区域。例如，触摸200a可以被报告为与压力的特定量相关联的屏幕102上的单点。在这些实施例中，图2a应被视为屏幕102所报告的提示性表示，而非字面表示。
在图2b中，图2a的触摸被重复，但以更高的压力被重复。圆形触摸200a利用更大的压力扩展到圆形区域200b。利用更大压力，细长触摸202不仅在面积上更大，而且已经改变了它的形状，利用更大压力变得没有那么细长。迹线204b具有与迹线204a相同的开始和结束点，但是因为更大的压力，迹线204b的宽度也大得多。在实际上未报告触摸面积的屏幕实施例中，迹线204b被报告具有与迹线204a相同的位置(随着时间)，但是具有更大相关联压力值。
图3a和3b呈现了用于在用户界面上使用由触敏屏幕102提供的压力信息的第一示例性方法。在图3a的步骤300中，个人电子设备100的处理器106接收关于屏幕102上的触摸的信息。本讨论自然关注与触摸相关联的压力信息，但是传统上，关于触摸的信息通常包括至少一个触摸位置(步骤302)。对于图2a中的诸如迹线204a的手势触摸，触摸信息包括跨该屏幕的空间路径(步骤304)。(空间路径通常被报告为一连串的触摸位置)。
图2a提及迹线204使之成为一个讨论“触摸”意味着什么的较好点。迹线204a可以被认为是通过空间和时间延伸的一个触摸。替代地，可以将迹线204a看作一长串的触摸，一个刚好在另一个之后，每个触摸与触敏屏幕102上的特定点相关联并且在时间上与一个特定时刻相关联。当用户通过以一个压力值压下而开始并且然后在没有完全释放该压力的情形下更改成不同压力值时，在本讨论中，该区别可能是重要的。一些用户界面认为这是其压力随时间而变的单触摸，而其他用户界面认为这是时间上相邻的两个触摸，每个具有恒定压力值。将用户的手势划分成一个或多个“触摸”的不同定义在用户发送什么信号的意义上可能是重大的，但是本发明对任何这样的定义都有效。
在步骤306中，压力值与接收到的触摸信息相关联。存在可以实现此的许多方式，并且它们之间的差异通常基于体现触敏屏幕102中可以使用的不同技术。
步骤306a覆盖屏幕102本身报告压力值的那些情形。当触摸在屏幕102上覆盖不止单点时，则一些屏幕102报告触摸中的每个点的压力值。其他屏幕102可以简单地给出该触摸的总压力值、或者平均压力值。图2a中如迹线204a可以包括一长串分离的的压力值，沿着该迹线的每个点一个。
步骤306a也覆盖与触敏屏幕102相关联的组件(例如，压力传感器)报告压力值的情形。在非常简单的情形下，整个屏幕102可以停留在压电式压力传感器上。当屏幕102被触摸时，压力传感器报告施加的压力总量。当然，这个非常简单的系统不能报告在空间上延伸的触摸的每个点处施加的压力。在另一示例中，“智能”触笔测量用户正施加的压力，并且将信息报告给个人电子设备100。通常，该触笔仅报告总压力。
步骤306b覆盖未直接报告与该触摸相关联的压力但是给出了计算压力的足够信息的那些情形。一些触敏屏幕102报告包括在该触摸中的“点”的数目。这是已经接收足够的压力以登记触摸的屏幕102的面积。对于这些屏幕102，通过受到重触摸200b影响的面积更大的事实，来区分图2a的轻触摸200a和图2b的重触摸200b。在一些屏幕102中，将该面积被报告为受到触摸影响的通道(或点)的数目。一些屏幕102报告以某种方式与触摸压力成比例的更强信号。如果屏幕102报告触摸的面积(或者受影响的通道的数目)和与总共压力成比例的信号，则通过比较这两个值可以计算平均值。因此，屏幕102的大区域上的非常轻的触摸与小区域中所集中的重触摸相区分，虽然由整个屏幕102接收到的总压力在两种情形下是相同的。
应该注意的是，对于许多技术，报告的压力是相对值而非每平方米的牛顿实际值。本发明对实际或相对压力测量都完全有效。确实，与步骤306中的触摸相关联的压力值可以选自以下的组：“高于阈值”和“低于阈值”。当然，如果有疑问，则触敏屏幕102也可以报告零压力值(即，“此时未检测到触摸”)，但是在那样的情形下，将不调用图3a和3b的方法。
在步骤308中，与该触摸相关联的压力与非零阈值相比较。(该阈值是非零的，因为本发明区分轻触摸和重触摸，并且在触摸和非触摸之间可以简单地区分零阈值。)注意到，实际阈值可以随着将处理该触摸的应用而变化(在图3b的步骤310和312中)。然而，推荐一致阈值的使用，使得针对实施多大压力以越过阈值，用户可以获得“感觉”。
用户界面的最简单实施例仅包括图3b的步骤310和312。简言之，如果压力低于该阈值，则执行一个动作(步骤310)，否则执行不同的动作(步骤312)。例如，用户界面动作可以包括：选择在触敏屏幕102上显示的图标、打开与显示在屏幕102上的图标相关联的文件、执行与显示在屏幕102上的图像相关联的程序、以及修正控制参数的值。如特定示例，如果绘图应用当前对该触摸作出响应，则该绘图应用可以通过在屏幕102上绘图来对低于阈值的触摸作出响应，同时更重的触摸可以擦除所已经绘图的。
如另一示例，可将该触摸发送到媒体回放应用。对快进图标的轻触摸通过以第一速度的媒体呈现快进，而重触摸通过以更快速度的呈现可以快进。如果与图3a的步骤306中的触摸相关联的压力相比简单的“高于阈值”或“低于阈值”而信息量更丰富，则在通过使得它的响应与被关联的压力和阈值之间的差成比例可以在步骤312a中细调该双速快进控制。也就是说，不是两种速度之间的简单切换，该速度可以随着用户越压越用力而保持增加。当然，该类型的压敏控制可以轻易地与已知技术相组合以用于使该速度随着用户保持控制下推而增加。该示例开始示出本发明的实际优势，因为用户界面设计者被给予传统上与触敏屏幕相关联的那些之外的可能性。
不是随着增加的压力而线性地增加该响应，而是一些实施例可以简单地包括至少多于一个非零阈值(步骤312b)。这可以将以上该示例中的双速快进控制转成三速控制等。
在任何实施例中，用户界面设计者可以选择实施步骤312c，在该步骤中，将用户的压力已经越过阈值的通知给予该用户。例如，在触敏屏幕上可以示出压力大于阈值的图标，可以播放声音、或者可能最有用的是，可以给出模仿当物理按钮对它的弹簧按得越来越用力时遇到的反馈的触觉响应。不同用户界面将可能实现不同通知。
注意到，在上文给出的示例中，在施加的压力和选择的用户界面动作之间不存在先验逻辑连接。为了通过反例说明这一点，在绘图应用中，在触敏屏幕102上用图形表现用户的触摸：当用户创建迹线时，诸如图2a的迹线204a，在屏幕102上显示线条。因为当更用力压下时物理画刷绘更粗的线条，所以绘图应用当压力重时显示更宽线条是符合逻辑的，如图2b的迹线204b中。因此，在该示例中，在用户心中存有施加的压力和屏幕102上示出的迹线的宽度之间的先验逻辑连接。然而，如先前示例示出，本发明决不限于这些先验优先逻辑实现。
上述讨论意在是非常通用的并且覆盖许多可能实施例。对于具体示例，考虑图4a和4b中示出的方法。该方法以图4a的步骤400开始。该步骤400强调贯穿时间和空间的真实触摸(在触敏显示屏幕102上)。在该情形下，屏幕102发送定期消息(或者由处理器106定期地查询)，并且该结果是一串位置值和关联压力。即，步骤400介绍处理环(通过步骤408)，只要触摸持续该处理环便持续。通常，当从屏幕102报告的压力值下降到零时，认为该触摸完成，并且该环退回到步骤410。
当接收到关于触摸的信息时，处理器106估计在步骤402中开始的信息。此时，压力值与当前时刻的触摸相关联。图3a的步骤306的上述讨论也应用到此。当前压力值与步骤404中的压力阈值相比较。
处理器106保持由该触摸覆盖的距离的轨迹。通常，处理器106根据定期触摸位置报告来计算该距离。在步骤406中，将与该触摸当前相关联的总距离与距离阈值相比较。如果超过距离阈值，并且如果该触摸还没有被分类为“用力压”(参见步骤408)，则将该触摸被分类为“猛击”。
相似地，在步骤408中，当前压力与压力阈值相比较(如上文讨论的图3a的步骤308中)。如果超过压力阈值，并且如果还没有将该触摸分类成“猛击”(参见步骤406)，则将该触摸分类成“用力压”。
处理环(步骤400至408)持续整个触摸时期。当该触摸完成时，如果还没有以其他方式将该触摸分类，则在步骤410中将该触摸分类成“轻击”。
步骤406至410的结果是，将每一个触摸精确地分类成“用力压”“猛击”和“轻击”中的一个。关于“用力压”和“猛击”，(通过超过适当阈值)被触发的第一个胜过另一个。例如，一旦触摸被分类为“用力压”，则不能变成“猛击”。如果都没有超过阈值，则默认分类为“轻击”。明显地，使用这三种分类的其他实现选择是可能的。
最后，在图4b的步骤412中，通过触摸来触发用户界面动作，并且特定动作基于该触摸的分类。注意到，在许多情形下，步骤412的动作不必等待直至该触摸完成。例如，一旦触摸被分类为“用力压”，则不能将其重新分类为“猛击”或“轻击”，所以即使在触摸完成之前，用户界面也可以采用适当的动作。
作为这一点的示例，考虑图2b的迹线204b。假定用户通过足够用力地压下以超过压力阈值来开始迹线204b。然后，该迹线204b被分类为“用力压下”(图4a的步骤408)。在一个实施例中，触发的用户动作(图4b的步骤412)是“拖放”。只要该迹线被分类，就将位于迹线204b开始的屏幕图标“夺取”(步骤408)，沿着迹线204b的路径移动，并且然后当迹线204b结束时将其放下。
图5呈现了可以连同先前示例使用的细调。那些先前示例全部监视触摸压力；图5的方法也监视压力值的时间变化率。该方法在步骤500中开始，在步骤500中，接收来自触敏屏幕102的“数据点”。(数据点不违背先前的方法：它们仅是解释屏幕102和用户界面之间的关系的另一方式。)正如利用图4a和4b的延伸触摸，图5的方法开始于在整个触摸期间持续的环。在步骤500中，屏幕102定期地报告触摸位置。
在步骤502中，压力值与这些数据点中的至少一些相关联。该步骤与图3a的步骤306和图4a的步骤402相似。
在当前方法中，步骤504是新的。压力的变化率与接收到的数据点的集合相关联。通常，处理器102通过将步骤502的相关联的压力与数据点的时间戳映射，来计算变化率(从步骤500)。然后，在步骤506中将该变化率作为用户界面的输入使用。仅如一个示例，只要用户非常快速地增加触摸的压力，则可以触发特定用户界面动作。
可选步骤508向用户通知压力的变化率。这类似于向用户通知该压力已经超过阈值(图3b的步骤312c)，但说实话，一般认为，通知对于指示变化率的价值，小于其对于指示轻压力和重压力之间的切换的价值。
最终具体示例足以完成本发明。图6呈现了以上文讨论的性能为基础的用户界面方法。该方法分析延伸触摸，如先前讨论的方法中的一些一样。该处理环开始于步骤600，在步骤600中接收来自触敏屏幕102的数据点。压力值与步骤602中的数据点相关联。这两个步骤反映图3a的步骤300和306、图4a的400和402、以及图5的步骤500和502。
然后在步骤604中，数据点信息与存储的手势简档相比较。例如，每个数据点(或者更有可能地，代表性的数据点)的压力和位置与存储的手势简档的模拟数据点相比较。
例如，根据用户多次在触敏屏幕102上的署名可以创建存储的手势简档。使用位置和压力信息两者来生成表征他的署名的简档。在一个实施例中，这些署名被比较，并且在简档中仅表现最稳定的部分。该简档可以包括非常特定的阈值信息，该阈值信息精确示出当署名时用户改变定位和压力信息的程度。通过存储压力的变化率和位置及压力值信息，也可以将图5的技术应用到所存储的手势简档。
在步骤606中，如果每个比较都处于阈值内(或如果预定义百分比的比较处于阈值内)，则可以将接收到的数据点集合视为所存储的手势简档的匹配。继续利用署名的示例，可以提示用户署名。他的署名是在步骤600至606中接收和分析的触摸。如果其当前署名和存储的手势简档匹配，则他被认证并且可以允许访问被控制的信息。因此，图6的方法提供了密码安全的级别，该密码安全的级别比标准文本进入机制更加难以破解，并且该密码安全的级别比标准基于署名(即，仅基于位置)安全机制更好。
图6的方法可以用于识别和验证用户进行的任何手势。例如，该方法可以提高手写识别程序的可靠性。
上文给出的示例说明了通过用户界面的设计者选择所执行的实际动作，并且该压力值是由个人电子设备100的用户简单地发送至用户界面的信号。
鉴于可以应用本发明原理的许多可能实施例，应该意识到，关于附图在此描述的实施例旨在仅示出，而不应该看成限制本发明的范围。例如，本发明广泛的不同使用预期用于不同用户界面和不同环境。因此，如在此描述的本发明预期所有这样的实施例都可以落入在随附权利要求及其等同的范围内。

Claims (9)

1.在具有触敏屏幕(102)的个人电子设备(100)上，一种对用户输入作出响应的方法，所述方法包括：
接收(500)来自所述触敏屏幕(102)的多个数据点，每个数据点包括位置信息；
对于多个接收到的数据点中的每个，将压力和所述数据点相关联(502)；
将压力的至少一个变化率与所述数据点的至少一个子集相关联(504)；以及
至少部分基于相关联的压力变化率信息，执行(506)用户界面动作。
2.根据权利要求1所述的方法：
进一步包括：对于多个数据点中的每个，将时间与所述数据点相关联；
其中，将压力的至少一个变化率相关联的步骤包括：将压力和与多个数据点相关联的时间进行比较。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将压力的至少一个变化率相关联的步骤包括：接收来自所述触敏屏幕的变化率值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，从由以下所组成的组中选择所述用户界面动作：选择在所述屏幕上显示的图标；打开与显示在所述屏幕上的图标相关联的文件；执行与显示在所述屏幕上的图标相关联的程序；修正控制参数的值；打开上下文菜单；以及，挑选显示在所述屏幕上的图标。
5.一种个人电子设备(100)，包括：
触敏屏幕(102)；以及
处理器(106)，所述处理器操作地连接至所述触敏屏幕(102)，并且被配置用于：
接收(500)来自所述触敏屏幕(102)的多个数据点，每个数据点包括位置信息；
对于多个接收到的数据点中的每个，将压力与所述数据点相关联(502)；
将压力的至少一个变化率和所述数据点的至少一个子集相关联(504)；以及
至少部分基于相关联的压力变化率信息，执行(506)用户界面动作。
6.在具有触敏屏幕(102)的个人电子设备(100)上，一种对用户输入作出响应的方法，所述方法包括：
接收(600)来自所述触敏屏幕(102)的多个数据点，每个数据点包括位置信息；
对于多个接收到的数据点中的每个，将压力和所述数据点相关联(602)；
对于与压力相关联的多个数据点，将所述位置信息和相关联的压力与存储的手势简档相比较；以及
如果所比较的数据点在所述存储的手势简档的阈值之内，则至少部分基于所比较的数据点来执行(606)用户界面动作。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述阈值包括位置阈值和压力阈值。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，从由以下所组成的组中选择所述用户界面动作：选择在所述屏幕上显示的图标；打开与显示在所述屏幕上的图标相关联的文件；执行与显示在所述屏幕上的图标相关联的程序；修正控制参数的值；打开上下文菜单；以及，挑选显示在所述屏幕上的图标。
9.一种个人电子设备(100)，包括：
触敏屏幕(102)；以及
处理器(106)，所述处理器操作地连接至所述触敏屏幕(102)，并且被配置用于：
接收(600)来自所述触敏屏幕(102)的多个数据点，每个数据点包括位置信息；
对于多个接收到的数据点中的每个，将压力与所述数据点相关联(602)；
对于与压力相关联的多个数据点，将所述位置信息和相关联的压力与存储的手势简档进行比较；以及
如果所比较的数据点在所述存储的手势简档的阈值内，则至少基于所比较的数据点来执行(606)用户界面动作。
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