CN103576978B - 输入设备控制装置及输入设备控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种输入设备控制装置和输入设备控制方法。变换部基于多种变换表中的任意一种变换表来变换由输入设备检测到的输出数据。输出部介由接口将被变换后的输出数据发送给主处理器。切换部介由接口从主处理器接收用于切换检测灵敏度的模式切换信号。变换部根据模式切换信号切换要参照的变换表。变换表是使输出数据的比特数减少的比特变换表。

Description

输入设备控制装置及输入设备控制方法

技术领域

本发明涉及变换由输入设备检测到的输出数据的输入设备控制装置和输入设备控制方法。

背景技术

通过人用手指直接触摸显示画面而能够进行输入的触摸屏和触摸板（touchpad）等接口设备已被广泛利用在个人计算机、各种便携设备和移动电话等中。最近，还出现了除触摸点的坐标外，还能够取得触摸的强度（压力）、手指的朝向等与触摸点相关的属性信息的设备。

专利文献1公开了一种在正反两面都具备显示画面的便携式图像显示装置。

〔在先技术文献〕

〔专利文献〕

〔专利文献1〕日本特开2010－26064号公报

在触摸屏、触摸板、握把力传感器（grip sensor）等用户用手等来接触的触摸输入设备的情况下，需要将所接触的面整体的感测数据从触摸输入设备发送给主处理器。为此，产生了数据传送量变大、需要较宽的传输频带宽度、所消耗的电力也变大这样的问题。此外，有时触摸输入设备的检测灵敏度的要求因应用程序而不同，需要根据应用程序的需求来切换压力灵敏度。

发明内容

本发明是鉴于这样的课题而研发的，其目的在于提供一种能够变换传感器的输出数据来减小数据传送量的技术。此外，其另一目的在于提供一种能够调整传感器的检测灵敏度的技术。

为解决前述课题，本发明的一个方案的输入设备控制装置包括：变换部，基于多种变换表中的任意一种变换表来变换由输入设备检测到的输出数据；输出部，介由接口将变换后的输出数据发送给主处理器；以及切换部，介由接口从上述主处理器接收用于切换检测灵敏度的模式切换信号。上述变换部根据上述模式切换信号切换要参照的上述变换表。

本发明的另一个方案是输入设备控制方法。该方法包括：基于多种变换表中的任意一种变换表来变换由输入设备检测到的输出数据的变换步骤；介由接口将变换后的输出数据发送给主处理器的输出步骤；以及介由接口从上述主处理器接收用于切换检测灵敏度的模式切换信号的切换步骤。上述变换步骤根据上述模式切换信号切换要参照的上述变换表。

此外，将以上构成要素的任意组合、本发明的表现形式在方法、装置、系统、计算机程序、数据结构、记录介质等间变换后的实施方式，作为本发明的方案也是有效的。

附图说明

图1是实施方式的触摸输入处理装置的结构图。

图2是图1的触摸输入设备控制器的功能结构图。

图3是说明图1的触摸输入设备的内部结构的图。

图4是表示被施加于压敏电阻的压力与压敏电阻的电阻值的关系的图表。

图5是说明压敏多点触摸屏的感测（sensing）步骤的流程图。

图6是说明用于修正所检测到的压力的数据的多种变换表的图。

图7是表示本实施方式的传感器输出数据的变换步骤的流程图。

具体实施方式

本发明将叙述用于参考的优选实施例。实施例并非限制本发明的范围，而是本发明的例示。

图1是实施方式的触摸输入处理装置100的结构图。作为一个例子，图1所示的触摸输入处理装置100的功能结构的一部分或整体能够以硬件、软件或它们的组合的方式组装于个人计算机、游戏机、便携设备、便携式终端等。

触摸输入处理装置100包括触摸输入设备单元140、主处理器150、以及存储器160。触摸输入设备单元140包括触摸输入设备110、以及通过挠性基板120连接于触摸输入设备110的触摸输入设备控制器130。

触摸输入设备110是以各种方式检测手指等的接触点（位置）（以下称作“触摸点（位置）”）和表示触摸点（位置）的接触状态的静电电容、电阻量等检测量（以下称作“触摸状态量”）的输入装置。

触摸输入设备110的一个例子是触摸屏。触摸屏是透明面板设备，被重叠地设置于液晶显示器、有机EL（electroluminescence；电致发光）显示器等显示装置上。由此，用户能够观看显示器的画面，同时用手指直接触摸触摸屏来输入对画面的操作。触摸输入设备110的另一例子是触摸板。触摸板是不透明的触摸输入设备，不附属有显示器。

触摸输入设备110的触摸点和触摸状态量的检测方式有静电电容方式和压敏方式。在静电电容方式的情况下，触摸输入设备控制器130测定触摸输入设备110的各点的静电电容的变化量来检测触摸点的位置和触摸点的静电电容值。在压敏方式的情况下，触摸输入设备控制器130测定触摸输入设备110的各点的压力的变化量来检测触摸点的位置和触摸点的压力值。

作为压敏型触摸板的一个例子，有将特殊的压敏材料印刷于PET膜的压敏型触摸板，能够进行从如“轻触式（feather touch）”那样仿佛羽毛触摸那样的仅轻微触摸的微压触摸、到用指尖用力触摸的高触压触摸的较广动态范围内的压力计测。

在本实施方式中，说明以压敏方式的触摸输入设备110为前提的实施例，但本实施方式的传感器的输出数据的变换方法不受静电电容方式、压敏方式的限定，能够适用于任意方式的触摸输入设备110。此外，本实施方式的传感器的输出数据的变换方法不仅适用于触摸屏或触摸板，只要是如握把力传感器那样通过用户用手等接触来给与某种输入的触摸输入设备，就能够适用于任意的感测设备。

主处理器150取得触摸输入设备控制器130所检测到的触摸点的位置及状态量的时间序列数据，并针对存储器160读写数据。

图2是触摸输入设备控制器130的功能结构图。触摸输入设备控制器130包括驱动部10、电压检测部20、A/D变换部30、运算·控制部40、第1数据缓存器50、变换部60、变换表62、切换部70、第2数据缓存器80、以及输出部90。

驱动部10向触摸输入设备110的驱动线提供驱动电压，电压检测部20从触摸输入设备110的感测线检测输出电压。A/D变换部30对所检测到的输出电压进行A/D变换。

运算·控制部40基于驱动电压和输出电压求出被设于驱动线与感测线相交的位置的压敏电阻的电阻值，基于压敏电阻的特性求出被施加于压敏电阻的压力并保持于第1数据缓存器50。此外，运算·控制部40控制驱动部10驱动驱动线的时刻（timing）及电压检测部20扫描感测线的时刻（timing）。

切换部70从主处理器150接收模式切换信号，将模式切换信号提供给变换部60。触摸输入设备控制器130内的存储器中保持有表示压力灵敏度不同的修正曲线的多种变换表62，变换部60根据模式切换信号切换应选择的变换表62。切换部70可以从主处理器150直接接收新的变换表62的数据，改写已有的旧的变换表62。

变换部60从第1数据缓存器50读出压力f的数据，按照切换部70所指定的变换表62变换压力f的数据，将变换后的压力f的数据存储于第2数据缓存器80。输出部90从第2数据缓存器80读出驱动线与感测线的各交点的变换后的压力f的数据，并发送给主处理器150。

图3是说明触摸输入设备110的内部结构的图。如该图所示那样，在投影（projection）型的压敏多点触摸屏中，在水平方向和垂直方向上分别配置有便签条状的电介体线，在电介体线的交点涂抹有压敏电阻。电介体线以银、铜、碳等材料形成。压敏电阻是电阻值随被施加的压力而较大程度地变化的材料。

在触摸输入设备110的水平方向上配置的m条电介体线（横线）是施加电压的驱动线，在垂直方向上所配置的n条电介体线（纵线）是读取电压值的感测线。

驱动部10向m条驱动线中的第i条驱动线施加驱动电压Vcc，电压检测部20从n条感测线中的第j条感测线检测输出电压Vout。A/D变换部30对所检测到的输出电压Vout进行A/D变换。运算·控制部40基于驱动电压Vcc和输出电压Vout求出第i条驱动线与第j条感测线的交点（i，j）的压敏电阻的电阻值R。

想要感测的交点（i，j）的压敏电阻的电阻值R是被施加的压力f的函数，故若将其写成R（f），则使用与驱动电压Vcc和交点的压敏电阻的电阻值R（f），以下式来表示输出电压Vout。

Vout＝Vcc×Rp/（R（f）＋Rp） （1）

在此，Rp是各感测线所连接的下拉电阻Rp。它起到使未触摸交点时的感测线的电压值稳定在0伏特的作用。配合压敏电阻的电阻值的变化范围地设定下拉电阻Rp的值。将下拉电阻Rp设为比想要检测的R（f）的最大值大。例如一般设为1kΩ到100kΩ。

在未触摸交点时，由于R（f）→∞，故Vout→0。若使劲触摸交点，则R（f）→0，Vout→Vcc。

若以前述式（1）来求出R（f），则得到下式（2）。

R（f）＝Rp×（Vcc－Vout）/Vout （2）

由此，若基于驱动电压Vcc检测到输出电压Vout，则能够求出交点的压敏电阻的电阻值R（f）。

若依次切换驱动线、感测线地进行输出电压Vout的测定，则能够得出所有交点的压敏电阻的电阻值R（f）。在驱动线是m条、感测线是n条的情况下，进行m×n次输出电压的检测和A/D变换。

图4是表示被施加于压敏电阻的压力f与压敏电阻的电阻值R的关系的图表。压力f的单位是N/m²，电阻值R的单位是Ω。可以取代压力（pressure），而是使用单位是N的力（force）。f－R曲线一般是如该图那样的单调递减曲线，压力越大电阻值越小。曲线的阶数、形状因压敏电阻的材料而不同。将表示压敏电阻的f－R特性的图表作成表，保持于第1数据缓存器50。

运算·控制部40基于表示压敏电阻的f－R特性的图表或表求出与压敏电阻的电阻值R对应的压力f，将被感测到的交点的压力f存储于第1数据缓存器50。若压力f是0或在预定阈值以上，则能够视为该交点正被触摸。

图5是说明压敏多点触摸屏的感测步骤的流程图。

将用于指定驱动线的变量i初始化为1（S10）。将用于指定感测线的变量j初始化为1（S12）。

驱动部10向触摸输入设备110的驱动线i提供驱动电压Vcc（S14）。电压检测部20检测触摸输入设备110的感测线j的输出电压Vout，A/D变换部30对所检测到的输出电压Vout进行A/D变换（S16）。运算·控制部40基于前述式（2）、基于驱动电压Vcc和输出电压Vout计算出交点（i，j）的压敏电阻的电阻值R（S18）。运算·控制部40基于f－R曲线、基于压敏电阻的电阻值R求出被施加于交点（i，j）的压力f（S20）。

使用于指定感测线的变量j增1（S22），若变量j在n以下（S24的“否”），则返回步骤S14，重复进行步骤S14至步骤S22的步骤。若变量j超过n（S24的“是”），则使用于指定驱动线的变量i增1（S26），若变量i在m以下（S28的“否”），则返回步骤S12，重复进行步骤S12至步骤S26的步骤。若变量i超过m（S28的“是”），则结束处理。

通过这样的感测步骤，能够检测多点触摸输入。若将触摸输入设备110的纵元件数m、横元件数n、A/D变换部30的比特分辨能力记为P比特，则被感测到的各交点的压力数据的总量在被变换部60变换之前是平均每1样本m×n×P比特。

若通过变换部60而被变换成比A/D变换部30的分辨能力小的动态范围、例如Q比特（Q＜P），则能够将输出部90向主处理器150发送的数据量减小到m×n×Q比特。例如，若针对输入比特数P＝12比特，采用变换为输出比特数Q＝8比特的变换表62来变换压力数据f，则数据量变成2/3倍。

触摸输入设备控制器130与主处理器150之间的传送接口是USB（UniversalSerial Bus：通用串行总线）、SPI（System Packet Interface：系统包接口）、I2O（Intelligent Input/Output：智能输入输出）等。特别地，当安装触摸输入处理装置100的设备是便携设备时，通过减小数据传送量而能够抑制所消耗的电力的效果较大。

此外，通过不仅是简单地将输入比特变换成减少了比特数的输出比特，还在变换时进行修正，而能够调整对压力的灵敏度。对压力的灵敏度的要求根据应用程序而不同。因此，预先准备表示对压力的灵敏度的多种修正曲线，将以表的方式来表现多种修正曲线的多种变换表62保持于存储器，从而通过根据应用程序的要求而适当地切换多种变换表62，来实现更细致的感测。此外，通过根据应用程序切换变换表62，即使减少传送数据的比特数、也能够传送与应用程序相应的高精度的压力数据。

图6的（a）～（d）是说明用于修正所检测到的压力f的数据的多种变换表62的图。根据对压力的灵敏度而设有多种变换表62，被切换部70切换。

图6的（a）表示低压高灵敏度型的压力修正曲线。针对输入数据的输出数据提升较快，故即使输入数据是在预定阈值以下的值，所变换出的输出数据的值也会较大。当通过基于该修正曲线的变换表62变换压力数据时，即使对如轻触式（feather touch）那样似触到似未触到这种程度的微压力，数据也被高灵敏度地输出。例如，当选择各种设定等的系统菜单或游戏起动后的菜单画面中的按钮等时，只要切换成基于图6的（a）的低压高灵敏度型的压力修正曲线的变换表62即可。

图6的（b）表示高压高灵敏度型的压力修正曲线。针对输入数据的输出数据提升较慢，故在输入数据变为预定阈值以上的值后，变换后的输出数据的值才较大。例如，在用户用力操作的搏斗系的游戏等情况下，优选在高压地触摸后才产生输出。在这样的情况下，只要切换成基于图6的（b）的高压高灵敏度型的压力修正曲线的变换表62即可。

图6的（c）表示特定压力范围高灵敏度型的压力修正曲线。在该例子中，在输入值超过阈值Ta之前，输出值是趋近于零的值，在超过阈值Ta之后，输出值急速上升，在输入值变为阈值Tb（Tb＞Ta）之前的期间内，输出值趋近于最大值。例如，当在赛车等游戏中踩汽车的油门时，需要在压力超过阈值Ta之前不会做出反应的“游戏特性”。在这样的情况下，只要切换成基于图6的（c）的特定压力范围高灵敏度型的压力修正曲线的变换表62即可。

在一个实施例中，在一个应用程序内区别使用类型不同的基于压力修正曲线的多个变换表62。例如，在游戏起动后的菜单画面中使用基于图6的（a）的低压高灵敏度型的压力修正曲线的变换表62，在游戏开始后，根据游戏的场景（scene）而切换成基于图6的（b）的高压高灵敏度型的压力修正曲线的变换表62或基于图6的（c）的特定压力范围高灵敏度型的压力修正曲线的变换表62来使用。通过在特定的应用程序内区别使用适合场景（scene）的压力修正曲线，用户能够得到投入感、临场感更加强烈的游戏体验。

图6的（d）表示有两个以上针对输入值的变化具备灵敏度的特定压力范围的、多级特定压力范围高灵敏度型的压力修正曲线。在该例子中，在输入值从0到达第1阈值Ta的第1区间和输入值从第2阈值Tb（Tb＞Ta）到达第3阈值Tc（Tc＞Tb）的第2区间中，输出值相对于输入值的增大而有较大的变化。在输入值处于从第1阈值Ta至第2阈值Tb的区间内的期间，输出值相对于输入值的增加几乎不发生变化。

通过使用基于图6的（d）的多级特定压力范围高灵敏度型的压力修正曲线的变换表62，能够进行多级输入。例如，考虑选择菜单等中所显示的按钮的动作（“选择”）、还考虑执行被与所选择的按钮建立了关联的指令的动作（“决定”）。若在触摸屏的被显示按钮的位置检测到达到第1阈值Ta的压力，则判断为按钮被触摸并对准，执行按钮的“选择”。此时，按钮被强调显示，使得用户明白该按钮已被选择。此后，若在同一触摸位置还检测到超过了第2阈值Tb的压力，则判断为是对所选择的按钮的“决定”，执行与该按钮建立了关联的指令。

图7是表示本实施方式的传感器输出数据的变换步骤的流程图。

切换部70从主处理器150执行的应用程序接收模式切换信号（S30）。变换部60根据模式切换信号切换应选择的变换表62（S32）。变换部60基于模式切换信号所指定的变换表62而修正压力数据（S34）。输出部90将变换后的压力数据发送给主处理器150，交给主处理器150执行的应用程序（S36）。

以上基于实施方式对本发明进行了说明。本领域技术人员当理解实施方式为例示，其各构成要素和各处理过程的组合可以有各种变形例，且该变形例同样包含在本发明的范围内。

在前述说明中，是变换了压力数据f的比特数，但也可以变换输出电压Vout的比特数，基于变换后的输出电压Vout求出交点的压敏电阻的电阻值R，并基于f－R曲线和压敏电阻的电阻值R来求出被施加于交点的压力f。例如，若预先将输出电压Vout的比特数从12比特减到8比特、以8比特进行此后的运算，则能够输出8比特的压力数据f。

在前述说明中，以如触摸屏或触摸板那样需要确定触摸点的输入设备为例叙述了实施方式，但在如握把力传感器等那样用手等触摸表面来进行某种输入的设备中、变换在输入设备的表面所感测到的输出数据的情况下，也能够适用本实施方式的数据变换技术。此外，在前述说明中，以压敏输入设备为例说明了变换所检测到的压力数据的例子，但不限于压敏型的输入设备，在变换任何感测设备的检测数据的情况下，都能够适用本实施方式的数据变换技术。

Claims (6)

1.一种输入设备控制装置，其特征在于，包括：

变换部，基于多种变换表中的任意一种变换表来变换由输入设备检测到的压力数据，以调整对压力的灵敏度，

输出部，介由接口将变换后的压力数据发送给主处理器，以及

切换部，介由接口从上述主处理器接收用于切换检测灵敏度的模式切换信号；

其中，上述变换部根据上述模式切换信号切换要参照的上述变换表，

上述变换表是使上述压力数据的比特数减少的比特变换表。

2.如权利要求1所述的输入设备控制装置，其特征在于，

上述多种变换表是与检测灵敏度不同的多种修正曲线对应的变换表。

3.如权利要求1所述的输入设备控制装置，其特征在于，

上述输入设备是压敏输入设备；

上述多种变换表是与压力灵敏度不同的多种修正曲线对应的变换表。

4.如权利要求3所述的输入设备控制装置，其特征在于，

上述多种变换表是与低压高灵敏度型的压力修正曲线、高压高灵敏度型的压力修正曲线、及特定压力范围高灵敏度型的压力修正曲线中的至少两者对应的变换表。

5.如权利要求4所述的输入设备控制装置，其特征在于，

上述切换部根据应用程序的种类或一个应用程序内的使用场合来切换与低压高灵敏度型的压力修正曲线、高压高灵敏度型的压力修正曲线、及特定压力范围高灵敏度型的压力修正曲线中的至少两者对应的变换表。

6.一种输入设备控制方法，其特征在于，包括：

基于多种变换表中的任意一种变换表来变换由输入设备检测到的压力数据，以调整对压力的灵敏度的变换步骤，

介由接口将变换后的压力数据发送给主处理器的输出步骤，以及

介由接口从上述主处理器接收用于切换检测灵敏度的模式切换信号的切换步骤；

其中，上述变换步骤根据上述模式切换信号切换要参照的上述变换表，

上述变换表是使上述压力数据的比特数减少的比特变换表。