CN105637446B - 用于在基于力的触摸屏中锁定与所检测触摸位置相关联的输入区域的系统和方法 - Google Patents

用于在基于力的触摸屏中锁定与所检测触摸位置相关联的输入区域的系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于锁定与基于力的触摸界面相关联的输入区域的方法，其包括检测关联于与触摸界面的第一区域的第一用户交互的第一触摸值。第一触摸值包括指示触摸界面的第一区域的位置的信息。方法还包括基于位置建立第一虚拟输入区域，其中与第一虚拟输入区域相关联的边界包含在由触摸界面限定的边界内。方法还包括检测关联于与触摸表面的第二用户交互的第二触摸值，且确定与第二触摸值相关联的位置是在第一虚拟输入区域内。方法还涉及基于确定第二触摸值在第一虚拟输入区域内，产生用于致使执行第一功能的控制信号。

Description

用于在基于力的触摸屏中锁定与所检测触摸位置相关联的输 入区域的系统和方法
相关申请案的交叉参考
本申请要求提交于2013年10月8日的美国临时申请第61/888,322号和提交于2013年10月15日的美国临时申请第61/891，231号的权益，上述申请中的每个全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及一种触知触觉开关面板，并且更具体地涉及用于在基于力的触知触觉开关面板中锁定所检测触摸位置的相对位置的系统和方法。
背景技术
特征丰富、相对轻便且用户友好的消费电子设备的最近广泛发展引发了对于在常用电器和实用装置中实现类似功能的对应消费者需求。例如，越来越多的消费者要求在电视、冰箱、洗碗机和洗衣机之类的实用电器中有现代触摸屏界面。即使是现代的温控器亦是集成手势可控的、完全联网的且可远程访问的用户界面(UI)。甚至汽车(其常被认为是典型的实用机器)亦未免受最新趋势影响而尽可能多地并入驾驶员可访问的许多选项和特征-从用于集成到转向盘中的气候、导航和无线电系统的机械开关控制，至集成到仪表板中的触摸屏界面和相机显示器。
虽然对于将更多功能并入到汽车驾驶体验中的消费者需求正在迅速增长，但满足这样的需求存在一些问题。首先，传统的电容式感触触摸屏技术(诸如在智能手机和平板设备中使用的那些)虽然理想上在相对有限的空间中并入大量功能，但需要驾驶员有许多视觉参与，且因此需要太长的分心时间而无法安全实施。其次，虽然目前使用的传统机械开关和旋钮由于不需要驾驶员眼睛离开道路而需要较少的分心时间，但它们往往具有有限的灵活性，并且每个开关控制单一的功能或特征。
用于组合触摸屏技术的灵活性和通用性同时仍允许驾驶员保持细心以安全地操作车辆的一种解决方案涉及使用基于力的触觉人机界面(HMI)。基于力的触觉HMI通常包括响应于触摸的传感器表面和用于产生响应振动(通常模拟由机械开关所提供的响应)的致动器，所述响应振动为驾驶员提供触摸屏上一个输入的触知确认。这些系统将驾驶员最终对其回应的机械开关的触觉反馈与触摸屏控制的多触摸、多功能灵活性合并在一起。
基于力的触觉HMI，尤其是汽车和其它机械系统中的那些的一个问题是，由于驾驶员不能在驾驶时连续查看触摸界面，导致意外或无意触摸比在传统机械开关中更为常见。事实上，在许多情况下，驾驶员为了视觉参与交互式触摸屏显示几秒钟以上而眼睛离开道路可能很危险，这样可能不够久以定位并选择与期望开关功能相关联的用户界面元素。
另外，即使期望的用户界面元素被视觉地定位，但意外或无意触摸事件仍然可能存在问题，尤其当驾驶员在驾驶移动的车辆时试图激活开关事件时。例如，用户的手指可能原先触摸屏幕以控制与转向盘上定位的开关相关联的功能。随着用户打断与屏幕的视觉接触，用户可能无意地开始拖拽他/她的手指滑过屏幕，从而潜在地导致单独“触摸”或“释放”事件的错误检测。此类错误检测可导致操作者更加分心和沮丧，可能抵消了多功能触觉触摸屏的许多益处。
本文公开的用于在基于力的触摸屏中锁定与所检测触摸位置相关联的输入区域的系统和方法旨在解决上述问题和/或本领域其它问题中的一个或多个。
发明内容
根据一个方面，本公开涉及一种用于锁定与基于力的触摸界面相关联的输入区域的方法。所述方法可包括检测关联于与触摸界面的第一区域的第一用户交互的第一触摸值，所述第一触摸值包括指示所述触摸界面的第一区域的位置的信息。所述方法还可包括基于所述位置建立第一虚拟输入区域，其中与所述第一虚拟输入区域相关联的边界包含在由所述触摸界面限定的边界内。所述方法还可包括检测关联于与所述触摸界面的第二用户交互的第二触摸值。所述方法还可包括确定与所述第二触摸值相关联的位置是在所述第一虚拟输入区域内。所述方法还可包括基于确定所述第二触摸值在所述第一虚拟输入区域内，产生用于致使执行第一功能的控制信号。
根据另一个方面，本公开涉及一种用于基于所检测触摸位置来限制与基于力的触觉触摸屏相关联的输入区域的方法。所述方法可包括建立对应于触觉触摸屏的物理区域的第一虚拟输入区域，以及检测与所述第一虚拟输入相关联的第一触摸事件，所述触摸事件指示与所述触觉触摸屏的物理区域的第一部分的用户交互。所述方法还可包括响应于所述检测的触摸事件而建立第二虚拟输入区域，所述第二虚拟输入区域对应于所述物理区域的所述第一部分。所述方法还可包括基于与所述触觉触摸屏的物理区域的第二用户交互，检测与所述第二虚拟输入区域相关联的第二触摸事件。
根据另一个方面，本公开涉及一种基于力的触觉人机界面。所述界面可包括具有触摸表面的触摸板和至少一个力传感器，所述力传感器耦合到所述触摸板并且被配置成检测施加到所述触摸表面的力。所述基于力的触觉人机界面还可包括致动器和处理器，其中，所述致动器耦合到所述触摸板并且被配置成向所述触摸板传送机械输出，所述处理器耦合到所述至少一个力传感器和所述致动器。所述处理器可以被配置成确定关联于与所述触摸表面的第一区域的第一用户交互的第一触摸值，所述第一触摸值包括指示所述触摸表面的所述第一区域的位置的信息。所述处理器还可被配置成基于所述位置建立第一虚拟输入区域，其中与所述第一虚拟输入区域相关联的边界包含在由所述触摸表面限定的边界内。所述处理器还可被配置成检测关联于与所述触摸表面的第二用户交互的第二触摸值，以及确定与所述第二触摸值相关联的位置是在所述第一虚拟输入区域内。所述处理器还可被配置成基于确定所述第二触摸值在所述第一虚拟输入区域内，产生用于致使执行第一功能的控制信号。
附图说明
图1示出可实施与某些公开的实施方案一致的触知触觉开关面板的示例性环境；
图2示出根据某些公开的实施方案的与触知触觉开关面板相关联的示例性触摸表面，所述触知触觉开关面板安装在用于车辆的转向界面之内或之上；
图3A和图3B示出与某些公开的实施方案一致的用于触知触觉开关面板的一个或多个触摸表面的示例性图形布局；
图4提供根据某些公开的实施方案的触知触觉开关面板的某些结构和功能层的透视分解图；
图5提供根据某些公开的实施方案的触知触觉开关面板的某些结构和功能层的另选透视分解图；
图6提供与某些公开的实施方案一致的与触知触觉开关面板相关联的某些示例性组件的横截面框图；
图7提供描绘根据某些公开的实施方案的与用于多功能触知触觉开关面板的用户界面布局相关联的示例性力和位置值配置值的曲线图；
图8A、图8B、图8C和图8D提供示出与某些公开的实施方案一致的用于与示例性多功能触知触觉开关面板相关联的不同触摸事件(例如，分别为向下触摸(例如，接合)、抬离(例如，释放)、列表结尾、和按住)的示例性触知响应的曲线图；
图9示出针对在某些公开的实施方案中提供的示例性用户界面布局和对应的虚拟输入区域；以及
图10提供示出与公开的实施方案一致的用于锁定与基于力的触摸界面相关联的输入区域的示例性过程的流程图。
具体实施方式
根据一个方面，本公开涉及一种基于力的触觉开关面板，其被配置成在与表面处检测到的初始触摸相关联的区域周围限制或锁定触摸面板表面的输入区域。因此，与所公开的实施方案一致的系统和方法被配置成通过在初始触摸区域周围局部化输入区域，来限制无意或意外触摸。在某些示例性实施方案中，与初始触摸区域无关联的区域或区可被禁用，以确保杂散或意外触摸输入不记录为对触摸面板的输入。
与所公开的实施方案一致的方法和系统可以尤其适用于这样的情况，所述情况为用户视觉注意力转移到触摸界面而分心。事实上，在某些公开的实施方案中，本公开涉及为用户与开关面板的交互提供多感觉确认的开关面板用户界面。在某些其他实施方案中，与本公开一致的特征提供了用于将功能检测区域限制于围绕初始触摸事件的较小、较局部的区域的解决方案。
图1示出可实施与所公开的自校准触知触觉多触摸多功能开关面板相关联的特征和方法的示例性操作环境100。根据一个实施方案并且如图1所示，操作环境100可包括或体现为与车辆(诸如基于地面的机动车辆)相关联的驾驶员座椅或驾驶舱。另选地或者另外，操作环境100可包括或体现为与任何基于地、空或海的运输交通工具相关联的驾驶员控制台，其中，诸如船只、航空器、传统机动车辆、越野车辆、重型工程机器或任何其他类型的交通工具。还预期本公开的实施方案可以在具有用户控制台或界面的任何固定式机器中用作传统机械开关或按钮的替代，诸如例如，在车辆训练模拟器、视频游戏机或需要人机界面的任何其他类型的系统中。
图1示出根据本公开的实施用于车辆控制面板的基于力的开关面板(本文中也称为轨迹板界面)的示例性转向界面的平面图。示例转向界面110可具有转向把手。转向把手可以这样的方式成形，所述方式为促进驾驶员在手持转向把手时控制车辆。例如，转向把手可包括环形形状，该环形形状具有形状基本上为圆形的外部轮廓。在替代实施方式中，转向把手可限定任何合适的形状，包括例如圆形、椭圆形、正方形、矩形或任何其他规则或不规则形状。在示例性实施方式中，转向把手可包括单个连续的把手部分或任何数量的唯一把手节段。另外，转向把手可以被安装在固定组件上，使得其可围绕转向轴线旋转地运动。示例性的固定组件可包括例如转向柱，其接纳沿转向柱延伸的转向轴并且用于将转向把手的旋转运动传递到机动车辆的车轮。转向把手的旋转运动可由机械和/或电气装置传递到车轮。在示例性的实施方式中，转向界面110还可包括一个或多个基于力的触知触觉开关面板120，其中基于力的开关面板120中的每个可操作地耦合到转向界面110。
将基于力的开关面板120耦合到转向界面110为驾驶员提供了人机界面，该人机界面可被配置成检测由用户提供的触摸或力，和确定例如是否应该激活开关功能。在一个实施方案中，响应于检测到的输入，可为用户提供触知或听觉反馈。
图2示出与某些公开的实施方案一致的具有基于力的开关面板120嵌入于其中的示例性转向界面110的缩放视图。如图2所示，基于力的开关面板120可以嵌入在轮辐内，该轮辐将转向界面100的轮缘耦合到转向界面的中心柱(未示出)。基于力的开关面板120可以被配置成提供用于与车辆相关联的一个或多个功能或系统的用户控制的界面，而无需用户从转向界面110移开他/她的手。如图2中的示例性实施方案所示，基于力的开关面板120可以被配置成控制音频系统，其可包括收音机、媒体播放器、免提语音控制系统等等。与传统的机械开关不同，基于力的开关面板120被配置成检测由用户在开关面板上各种位置处施加的力值，并且将这些力值转换成用于控制车辆功能的电气命令。
例如，如图2所示，基于力的开关面板120的第一区域可以被配置成控制与车辆中运行的活动媒体播放器相关联的“曲目选择”操作(例如，“快退”或“曲目倒退”120a操作或者“快进”或“曲目向前”操作120b)。另选地或另外，基于力的开关面板120的第二区域可以被配置成激活与车辆媒体系统(或者可连接到车辆媒体系统的蓝牙语音激活设备)相关联的语音控制操作120c。基于力的开关面板120的第三区域可以被配置成提供“模式选择”操作，从而车辆操作可以(例如)从可以在车辆上配备或激活的多个不同媒体播放器(例如，地面无线电、卫星收音机、CD播放器、DVD播放器、数字媒体播放器(例如，MP3等))中选择“活动的”媒体播放器。最后，基于力的开关面板的第四区域可以被配置成为用户提供界面选项，以增大120e或减小120f与活动媒体播放器相关联的音量。
本领域技术人员将认识到，与所公开实施方式一致的基于力的开关面板的优势之一是它们所提供的功能灵活性。具体地，通过提供相对大的触敏区域，尤其当相比于具有较小功能占用面积的传统机械开关时，所述系统可以被定制以在转向界面上提供大量功能。另外，通过响应于触摸事件的检测/识别而为用户提供触觉和听觉反馈，最大程度地减少了操作者注意力分散。图3A和图3B示出用于转向界面110的基于力的触摸面板控制系统的示例性布局，所述控制系统可控制与车辆相关联的多个不同系统。
虽然未在图3A或图3B中示出，但预期基于力的触摸面板120可以嵌入在车辆的转向界面中(图1中示出)，其中图3A为设置在转向界面110的第一部分上(诸如在转向界面110的左轮辐上)并且图3B为设置在转向界面110的第二部分上(诸如在转向界面110的右轮辐上)。如上文相对于图2所说明，图3B可体现为用于控制音频系统的基于力的开关面板120。如此，图3B将不在这里进一步详细说明。
图3A可包括或体现为基于力的开关面板120，其被配置成为用户提供用于控制与车辆相关联的某些自动驾驶特征(例如，巡航控制、自动车道检测/报警系统等)的选项。例如，如图3A所示，基于力的开关面板120的第一区域可以被配置成激活车辆的巡航控制功能120g。基于力的开关面板120的第二区域可以被配置成设置巡航控制速度(以及随后增大120k或减小120l速度)。基于力的传感器120的第三区域和第四区域可以被配置成恢复120i和取消120j巡航控制功能。最后，基于力的开关面板120的第五区域可以被配置成控制/启用/禁用车辆的自动车道检测和/或报警系统。
应注意，虽然图3A和图3B示出基于力的开关面板120的某些示例性配置，但这些实施方案不应被解释为限制性的。事实上，在不脱离本公开范围的情况下，可以实施可用于控制与车辆相关联的各种其他系统的基于力的开关面板120的其他配置。实际上，结合本公开基于力的触觉开关面板120所描述的过程、方法和系统可经编程以控制大多数的任何功能，其中可以实施基于力的检测型用户界面。基于力的开关面板120的配置将在下文进一步详述。
基于力的开关面板120可为包括传感器的任何用户界面设备，其中所述传感器被配置成响应于施加到开关面板120的触摸表面上的触摸或力而改变至少一个电气属性。触摸(也称为触摸事件)可为例如当车辆中的驾驶员用他们的手(戴手套或不戴手套)对基于力的开关面板120施力时发生的物理接触。基于力的开关面板120可为任何合适的触知传感器，包括机械传感器、电阻式传感器、电容式传感器、磁传感器、光纤传感器、压电传感器、硅传感器和/或温度传感器。
如将在下文进一步详细说明，基于力的开关面板120可包括二维力传感器阵列，其中每个力传感器包括导体和电极，并且与定位在阵列上方的触摸表面至少部分接触。在一个实施方案中，基于力的开关面板120还可包括与力传感器中的每个至少部分接触的基底。在一个方面，基底可包括印刷电路板。触摸界面将触摸力传递到力传感器阵列的一个或多个力传感器。触摸界面可以体现为可通过触摸界面将至少一部分力从用户传递到力传感器阵列的一个或多个力传感器的任何触敏可变形构件。在一个实施方案中，触摸界面可用于为用户提供触觉反馈。
例如，图4提供透视分解图，其示出与所公开的实施方案一致配置的基础基于力的开关面板120的某些组件。如图4所示，基于力的开关面板120可包括：具有触摸表面的触摸板410；至少一个力传感器420a、420b、420c，它们可操作地耦合到触摸板并且被配置成检测施加到触摸表面上的力；以及电路板430，其设置在力传感器下方，并且被配置成为基于力的开关面板120提供结构支撑并在力传感器420a、420b、420c和与基于力的开关面板120相关联的对应处理设备(例如，控制器)之间传送电信号。基于力的开关面板120可以被配置成用于设置在壳体440内，所述壳体可定位在转向界面110内的对应空隙内。与所公开实施方案一致的基于力的开关面板的更多详细配置在图5中示出。
图5示出基于力的开关面板120的替代形状和封装方法实施方案的横截面分解视图。在左边，示例性的基于力的开关面板510被示出为具有用于在车辆的三角形转向界面110中实施的封装。在右边，示例性的基于力的开关面板520被示出为具有用于在车辆的矩形转向界面110中实施的封装。
这两个实施方案均提供包括二维力传感器阵列516a-516d(或523a-523d)的基于力的开关面板510(或520)，所述二维阵列被布置成具有包括宽度和长度的几何形状。例如，力传感器阵列516a-516d(或523a-523d)可具有8mm或更大的宽度或长度。在另一个示例中，力传感器阵列516a-516d(或523a-523d)可具有小于8mm的宽度或长度。在一个实施方案中，基于力的开关面板510(或520)可具有0.5mm或更小的深度。在另一个示例中，基于力的开关面板510(或520)可具有大于0.5mm的深度。虽然在图5的基于力的开关面板520中所示的力传感器阵列523a-523d具有矩形形状，但应当理解这仅仅用于说明的目的，并且二维力传感器阵列可具有诸如圆形、椭圆形、方形、矩形、三角形和不规则形状的形状(诸如图5基于力的开关面板510的力传感器阵列516a-516d)。
图5中所示基于力的开关面板510、520均包括定位在力传感器阵列516a-516d(或523a-523d)上方的触摸界面板512(或524)。触摸界面板512(或524)包括上表面和与上表面相对的下表面。触摸界面板512(或524)将作用在上表面上的触摸力传递到相邻于下表面设置的力传感器阵列的一个或多个力传感器516a-516d(或523a-523d)。根据一些实施方案，诸如结合基于力的开关面板510所示，具有多个可背光图标的“皮肤”513可覆盖在触摸界面板512上。在此类实施方案中，触摸界面板可包括用于发自LED(未示出)的光通过的多个透明或半透明通道512a-512f，从而照亮皮肤512的可背光图标。
根据各种实施方式，触摸界面板512(或524)可体现为任何触敏可变形构件，其可将来自用户的力的至少一部分通过触摸界面板512(或524)传递到力传感器阵列的一个或多个力传感器516a-516d(或523a-523d)，并且允许光通过界面板512(或524)的至少一部分。例如，触摸界面板512(或524)可由聚碳酸酯(PC)、丙烯酸、PC-丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)或其他塑料材料、玻璃、橡胶、其他合适的材料或它们的组合组成。根据某些实施方式，材料的厚度被选择成提供低质量但提供足够的厚度以允许光有效地通过并且提供到光源的充分耦合。材料还应该足够刚性，以承受施加到上表面的力而不过多地变形。例如，用于触摸界面板的材料的厚度可为至少约0.2mm。在一些实施方案中，当光变化膜被设置在触摸界面板的表面上以辅助引导光通过材料并提供一些结构刚度时，触摸界面板的厚度可减小(例如，至少约0.1mm)。
一般而言，力传感器516a-516d(或523a-523d)连接到下壳体511(或基底表面523)或与下壳体511(或基底表面523)集成在一起。例如，下壳体511(或基底表面523)可包括印刷电路板(PCB)，该印刷电路板用于通过电子方式以电信号形式向和从力传感器516a-516d(或523a-523d)传输信息或功率。在各种实施方案中，下壳体511(或基底表面或523)还可包括电子电路组件，诸如电阻器、电容器、二极管、LED、发射器、接收器等，单独具有用于将各种组件连接在一起的电互连器。并且，在一个实施方案中，下壳体511(或基底表面或523)包括上面设置有处理器(图5中未示出)的印刷电路板，从而通过下壳体511(或基底表面523)将力传感器516a-516d(或523a-523d)与处理器电连接。
预期可包括另外的和/或不同的组件作为基于力的开关面板510(或520)的一部分。例如，基于力的开关面板510(或520)可包括用于将触摸界面板512(或524)、一个或多个力传感器516a-516d(或523a-523d)、下壳体511(或基底表面523)和反馈致动器516(或522)封装在一起以作为单个用户界面组件的部分的一个或多个组件。在一个实施方案中，基于力的开关面板510可分别包括上壳体组件515和下壳体组件511，这两个壳体组件用于将基于力的开关面板510固定在转向界面110的轮毂内。另选地，基于力的开关面板520可分别包括上壳体组件525和下壳体组件521，这两个壳体组件用于封装基于力的开关面板520以作为单个用户界面输入设备的一部分。
在与本公开一致的某些实施方案中，基于力的开关面板可被构造成响应于检测到的输入信号而提供触觉和/或听觉反馈。图6提供与某些公开的实施方案一致的与基于力的开关面板相关联的某些组件的横截面视图。如图6所示，基于力的开关面板可包括具有第一表面(触摸板524的上面)和第二表面(触摸板524的下面)的触摸板524。在这种配置中，第一表面可体现为用于接收来自用户的触摸输入的触摸表面。
基于力的触觉开关面板还可包括多个力传感器523a、523b与之电耦合的电路板523。如图6所示，力传感器523a、523b可设置在电路板523与触摸板524的第二表面(例如，下面)之间，使得每个力传感器被配置成测量施加到触摸板的触摸表面上的力的对应部分。
基于力的触觉开关面板可包括固定到触摸板524的第二表面(下面)的致动器522。致动器522可以被配置成向触摸板传送机械输出。机械输出的非限制性示例可包括可以被传送到触摸板524的表面并且由用户感知的任何机械输出，诸如振动。
致动器522可包括或体现为用于将电能转换成机械输出的任何合适设备，所述机械输出包括可由基于力的开关面板的用户感知到的那些。此类致动器的非限制性示例包括声致动器、旋转电机、振动致动器、压电谐振器、线性谐振致动器或偏心旋转质块电机。在某些实施方案中，声致动器可用于同时提供机械振动和听觉输出两者。
根据图6所示的实施方案，电路板523可包括用于允许致动器522的一部分通过其中的通道。该通道减小基于力的开关面板的总体深度或厚度，同时允许致动器被直接安装到触摸板524的下面，从而增加传送至触摸板的能量。致动器可以被配置成基于由与基于力的开关面板相关联的处理器或控制器所提供的输入，来传送不同水平的触觉反馈。
基于力的开关面板120还可包括基于控制器或处理器的计算系统，该计算系统被配置成接收指示来自力传感器的所施力的值，并且基于所施力的幅值和位置(相对于触摸表面)确定用户试图控制的是哪种车辆功能。事实上，基于力的开关面板可包括被配置成执行软件程序的一个或多个硬件和/或软件组件。
该控制器设备可包括一个或多个硬件组件，诸如例如中央处理单元(CPU)或微处理器、随机存取存储器(RAM)模块、只读存储器(ROM)模块、存储器或数据存储模块、数据库、一个或多个输入/输出(I/O)设备和界面。另选地和/或另外，控制器可包括一个或多个软件介质组件，诸如例如计算机可读介质，包括用于执行与某些公开的实施方案一致的方法的计算机可执行指令。预期上面列出的硬件组件中的一个或多个可使用软件实施。例如，存储装置可包括与控制器的一个或多个其他硬件组件相关联的软件分区。控制器可包括另外的、较少的组件和/或不同于上面所列那些组件的组件。应当理解，上面所列的组件仅仅是示例性的并且并非旨在限制。
CPU可包括一个或多个处理器，每个处理器被配置成执行指令和处理数据以执行与控制器相关联的一个或多个功能。CPU可以通信地耦合到RAM、ROM、存储装置、数据库、I/O设备和界面。CPU可以被配置成执行计算机程序指令的序列以执行各种过程，这将在下文详述。计算机程序指令可以被加载到RAM中以便由CPU执行。
RAM和ROM可各自包括用于存储与联网设备和/或CPU的操作相关联的信息的一个或多个设备。例如，ROM可包括存储器设备，该存储器设备被配置成访问并存储与控制器相关联的信息，诸如与基于力的开关面板相关联的力阈值水平。RAM可包括用于存储与CPU的一个或多个操作相关联的数据的存储器设备。例如，ROM可将指令加载到RAM中以便由CPU执行。
存储装置可包括任何类型的大容量存储设备，其被配置成存储CPU在执行与所公开的实施方案一致的过程时可能需要的信息。例如，存储装置可包括一个或多个磁和/或光盘设备，诸如硬盘驱动器、CD-ROM、DVD-ROM或任何其他类型的大容量介质设备。另选地或另外，存储装置可包括闪存大容量介质存储装置或其他基于半导体的存储介质。
数据库可包括协作以存储、组织、归类、过滤和/或布置由控制器和/或CPU使用的数据的一个或多个软件和/或硬件组件。CPU可访问存储在数据库中的信息，以便识别(例如)与力输入值相关联的特定功能。预期数据库可存储另外的信息和/或不同于上面所列信息的信息。
I/O设备可包括被配置成与和控制器关联的组件或用户传递信息的一个或多个组件。例如，I/O设备可包括带有集成的键盘和鼠标的控制台，以允许用户输入与控制器相关联的参数。I/O设备还可包括显示器，该显示器包括用于为网络管理员提供网络管理控制台以配置联网设备的图形用户界面(GUI)。I/O设备还可包括外围设备，诸如例如用于打印与联网设备相关联的信息的打印机、用户可访问的磁盘驱动器(例如，USB端口、软盘、CD-ROM或DVD-ROM驱动器等)以允许用户输入在便携式媒体设备上存储的数据、麦克风、扬声器系统或其他合适类型的界面设备。I/O设备可以被配置成输出网络性能结果。
界面可包括被配置成经由通信网络传送和接收数据的一个或多个组件，所述通信网络为诸如因特网、局域网、工作站对等网络、直接链接网络、无线网络或任何其他合适的通信平台。例如，界面可包括一个或多个调制器、解调器、复用器、解复用器、网络通信设备、无线设备、天线、调制解调器或被配置成经由通信网络启用数据通信的任何其他类型的设备。根据一个实施方案，界面可耦合到或包括无线通信设备，诸如被配置成使用Wi-Fi或蓝牙无线协议以无线方式传送信息的一个或多个模块。
如图7、图8A、图8B和图8C所示，基于力的开关面板可用于感测施加到基于力的传感器系统的力的位置和幅值。换言之，基于力的传感器系统可以被配置成感测在一维(例如，X方向或Y方向)或二维(例如，X方向和Y方向)的所施力的位置，以及所施力的幅值(例如，在Z方向的力)。基于力的传感器系统还可被配置成感测在特定位置施力的时间。响应于所施力的幅值、位置和/或持续时间，基于力的开关面板可以被配置成响应于所检测的力而产生触觉和/或听觉反馈信号。如图8A、图8B和图8C所示，每个触摸事件(例如，向下触摸、抬起和按住)可由不同的用户交互(例如，触摸的不同的力值和/或持续时间)引起，并且因此可触发不同的触觉和/或听觉输出反馈提供给用户。
与公开的实施方案一致的系统和方法提供用于检测在基于力的开关面板120的触摸表面上的触摸的位置，以及将与触摸表面相关联的有效用户输入区域限制于在所检测触摸的位置周围的虚拟区域的解决方案。如此，本公开的实施方案被配置成将可由(例如)车辆驾驶员的注意力离开基于力的开关面板120的触摸表面的情况(诸如当驾驶员正确地使他/她的目光在道路上)所导致的意外触摸减到最少。图9和图10提供了示出可与基于力的开关面板120相关联的虚拟输入区域的建立的图解，以及示出用于锁定与基于力的开关面板120相关联的输入区域的示例性过程的流程图。
如图9所示，基于力的开关面板可包括多个虚拟输入区域710、720、730、740、750。虚拟输入区域被指定为“虚拟”是因为这些区域的边界不必是物理上的，而是在计算机生成的坐标空间中指定。根据一个实施方案，虚拟输入区域可作为在与基于力的开关面板120相关联的力敏图标中一个或多个的周围的指定、预定区域而建立。例如，一个输入区域710可对应于与基于力的开关面板120相关联的触摸表面上的“音量控制”图标周围的区域。可以在与基于力的开关面板相关联的其他单独输入或图标组周围指定其他输入区域，诸如例如在“快进”或“曲目前进”图标周围的输入区域720、在模式选择图标周围的输入区域730、在语音激活图标周围的输入区域740和/或在“快退”或“曲目后退”图标周围的输入区域。上述输入区域虽然对应于在基于力的传感器的触摸表面上的图标周围的物理位置，但是仅仅存在于虚拟(即，计算机生成的)坐标空间中，并且被设计成提供横向边界，藉此横向边界，在触摸表面下面的传感器阵列的力传感器可以被选择性地激活和/或停用。
如所解释的那样，虚拟区域是与基于力的开关面板120的触摸面板表面上的某些图标和/或位置相关联的由计算机生成的坐标位置。在一些实施方案中，虚拟区域的边界与触摸表面上的图标/位置之间的关联可以是预定的(即，它们可以在由用户使用之前被电子地编程为控制器软件)。在其他实施方案中，虚拟区域的边界与触摸表面上的图标/位置之间的关联可以使用可在软件中编程的边界和/或距离信息基于点对点(ad-hoc)(即，在用户初始接触触摸板之后)而建立。在某些实施方案中，虚拟输入区域被配置成在用户与触摸界面初始接触时保持“激活”，直到与触摸表面的接触中断为止(即，直到“抬起”或“释放”为止)。
与本公开一致的实施方案提供了用于在满足和保持(或超过)“接通”力阈值时，允许与基于力的开关面板相关联的处理器锁定位置数据的解决方案。一旦满足阈值，位置数据被忽略或锁定，直到满足切断阈值为止。这允许用户的手指由于车辆振动或其他因素而在周围移动，而不意外地激活系统。通过使开关系统具有区别有意激活和无意激活之间的差异的能力，显著地减少了驾驶员分心。在其他实施方案中，忽略位置数据，直到满足接通阈值为止。一旦满足阈值便读取位置，然后位置更新被忽略，直到满足切断阈值并且发生新的接通阈值激活为止。
图10提供示出与公开的实施方案一致的用于锁定与基于力的触摸界面相关联的输入区域的示例性过程的流程图。本公开的过程可通过与基于力的开关面板120相关联的处理器实施。
上述过程可开始于检测在基于力的开关面板120的触摸表面处的触摸(方框1010)。例如，与基于力的开关面板120相关联的驾驶员或用户可识别设置在基于力的开关面板120的触摸面板上的图标或其他用户界面元素(诸如图9中所示)。用户可以用他/她的手指按下触摸面板的触摸表面，此时在触摸板下面的力传感器可检测触摸并且记录与所检测触摸相关联的力值。
一旦检测到触摸，可以确定与所检测触摸相关联的触摸值(方框1020)。根据一个实施方案，触摸值可由耦合到在触摸板下面的力传感器阵列的处理器确定。例如，力传感器阵列可各自产生指示由力传感器检测的力的输出信号。耦合到力传感器的控制器或处理器可以基于从力传感器中的每个接收的多个力值来计算力值。所确定的力值可以用牛顿、磅、PSI或指示所施力的任何其他合适单位来计算。
除了力值之外，处理器可以被配置成确定在触摸表面上的触摸的相对位置(方框1030)。例如，基于从力传感器中的每个接收的触摸值，控制器或处理器可计算并估算所检测触摸的力的几何“中心”。根据一个实施方案，力中心的估算可通过基于所检测力值执行一系列三角测量型计算来确定。例如，可基于力传感器阵列中检测到最大力值的力传感器的已知位置，将所述位置作为相对距离确定。另选地或另外，所估算的力中心可以被较不准确地估算成与记录了最大触摸值的力传感器的位置相对应。
一旦已经确定力值和力中心的位置，可在所确定位置的周围建立第一虚拟输入区域(方框1040)。如上文相对于图9说明的，虚拟输入区域可为与被施力的最近图标相关联的预定区域。在一个实施方案中，处理器可通过使用力中心的位置来选择虚拟输入区域，以便激活(或停用)在与虚拟输入区域相关联的位置的中心周围的力传感器。例如，处理器可确定力位置中心与位于音量控制虚拟输入区域(图9的区域170)下方的力传感器相关联。处理器可使用存储在数据库中的信息确定(例如)传感器阵列中的哪些其他传感器位于与音量控制输入区域170相关联的区域中。处理器可通过有效地停用未被指定为与音量控制虚拟输入区域170相关联的传感器，来建立输入区域，使得在音量输入区域170之外的输入值有效地被处理器忽略。
一旦建立虚拟输入区域，可由基于力的开关面板120检测第二触摸值(方框1050)。一旦检测到，处理器可确定在触摸表面上的第二触摸的相对位置(方框1060)，并且确定第二触摸的位置是否在所建立的虚拟输入区域内(方框1070)。处理器可通过比较第二触摸的力的中心位置进行确定，并且确定是否关联于与“已激活的”传感器之一相关的传感器之一，其中所述“已激活的”传感器关联于虚拟输入区域。如果确定第二触摸值在虚拟输入区域的边界内(方框1070：是)，那么处理器可产生用于致使执行第一功能的控制信号(方框1080)。
在另一个方面，如果处理器确定第二触摸的位置超出所建立虚拟输入区域的边界(方框1070：否)，那么处理器可忽略该触摸值并且确定触摸是否已中断(方框1090)。如果触摸已经中断(例如，由于用户从初始触摸中抬起他的手指，方框1090：是)，那么处理器可以回到步骤1010处重新开始，其中第二触摸被确定为新的触摸。然而，如果处理器确定第一触摸值并未由于(例如)用户从触摸面板上抬起他/她的手指而中断，那么处理器可确定第二触摸是无意的并且有效地忽略，并且进行到方框1050以等待新的触摸值。
在以下权利要求中的所有手段或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作以及等价物旨在包括用于结合具体规定的其他请求保护的元件执行功能的任何结构、材料或动作。本发明的描述已经出于说明和描述的目的呈现，但其并非旨在是详尽性的或将本发明限制于所公开的形式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变更对于本领域技术人员将是明显的。选择并描述实施方式是为了最好地解释本发明的原理和实际应用，并且使得本领域技术人员针对具有适合于预期的具体使用的各种修改的各种实施方案能理解本发明。
本领域技术人员应当理解，对于用于在基于力的触觉多功能开关面板中锁定所检测的触摸位置的所公开系统和方法，可以做出各种修改和变更。根据对本说明书的考虑和对本公开的实践，本公开的其他实施方案对于本领域技术人员将是明显的。本说明书和示例旨在被认为是仅仅是示例性的，其中本公开的真实范围由所附权利要求以及它们的等价物指示。

Claims (19)

1.一种用于锁定与基于力的触摸界面相关联的输入区域的方法，其包括：
检测与用户与触摸界面的第一区域的交互相关联的第一触摸值，所述第一触摸值包括指示所述触摸界面的所述第一区域的位置的信息；
基于所述位置建立第一虚拟输入区域，其中与所述第一虚拟输入区域相关联的边界包含在由所述触摸界面限定的边界内；
检测与用户与所述触摸界面的第二交互相关联的第二触摸值；
响应于确定与所述第二触摸值相关联的位置在所述第一虚拟输入区域内，基于确定所述第二触摸值在所述第一虚拟输入区域内，产生用于致使执行第一功能的控制信号；
响应于确定与第二触摸值相关联的位置在第一虚拟输入区域之外以及所述第一触摸值尚未被中断，忽略第二触摸值；以及
响应于确定与第二触摸值相关联的位置在第一虚拟输入区域之外以及所述第一触摸值已被中断，基于所述第二触摸值的位置建立第二虚拟输入区域，其中与第二虚拟输入区域相关联的边界包含在由触摸界面限定的边界内并与第一虚拟输入区域分离和隔开。
2.根据权利要求1所述方法，其还包括：
检测与用户与所述触摸界面的第三交互相关联的第三触摸值；
确定与第三触摸值相关联的位置不在所述第一虚拟输入区域内；以及
忽略所述第三触摸值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中中断包括释放与所述触摸界面的第一交互。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一虚拟输入区域在尺寸和形状上与所述触摸界面的所述第一区域相同。
5.根据权利要求1所述的方法，其还包括响应于所述第一触摸值的所述检测而传输第一反馈信号，所述第一反馈信号被配置成致使产生第一触觉反馈和第一音频反馈。
6.根据权利要求5所述的方法，其还包括响应于所述第二触摸值的所述检测而传输第二反馈信号，所述第二反馈信号被配置成致使产生第二触觉反馈和第二音频反馈。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二触觉反馈和所述第二音频反馈分别与所述第一触觉反馈和所述第一音频反馈相同。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一反馈信号被传输至声致动器，所述声致动器被配置成产生所述第一触觉反馈和所述第一音频反馈两者。
9.一种用于基于所检测的触摸位置来限制与基于力的触觉触摸屏相关联的输入区域的方法，所述方法包括：
建立对应于触觉触摸屏的物理区域的第一虚拟输入区域；
检测与所述第一虚拟输入区域相关联的第一触摸事件，所述触摸事件指示用户与所述触觉触摸屏的所述物理区域的第一部分的交互；
响应于所检测的第一触摸事件而建立第二虚拟输入区域，所述第二虚拟输入区域对应于所述物理区域的所述第一部分；以及
基于用户与所述触觉触摸屏的所述物理区域的第二交互，检测与所述第二虚拟输入区域相关联的第二触摸事件；
响应于所述第二触摸事件在所述第二虚拟输入区域内，产生用于控制与第二虚拟输入区域相关联的功能的信号；
响应于所述第二触摸事件在第二虚拟输入区域之外以及所述第一触摸事件未被中断，忽略第二触摸事件；以及
响应于所述第二触摸事件在第二虚拟输入区域之外以及所述第一触摸事件被中断，建立第三虚拟输入区域，所述第三虚拟输入区域对应于与第二触摸事件的位置相关联的物理区域的第二部分。
10.根据权利要求9所述的方法，其中与所述物理区域的第一部分相关联的所述第一触摸事件与第一功能集相关联，并且其中第一功能集包括与所述第二虚拟输入区域相关联的功能。
11.根据权利要求9所述的方法，其中中断包括释放与触觉触摸屏的物理区域的第一用户交互。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二虚拟区域是包含在与所述第一虚拟输入区域相关联的边界内的子区域。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述功能是第一功能，并且物理区域的第二部分与第二功能集相关联，所述方法还包括：
检测包括用户在所述触觉触摸屏的第三虚拟输入区域内进行的第三交互的第三触摸事件；以及
响应于在第三虚拟输入区域内检测到第三触摸事件，生成用于控制与第三虚拟输入区域相关联的第二功能的信号，所述第二功能在第二功能集内。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二虚拟输入区域在尺寸和形状上与所述触觉触摸屏的所述物理区域的所述第一部分相同。
15.一种基于力的触觉人机界面，其包括：
触摸板，其具有触摸表面；
至少一个力传感器，其耦合到所述触摸板并且被配置成检测施加到所述触摸表面的力；
致动器，其耦合到所述触摸板并且被配置成向所述触摸板传送机械输出；
处理器，其耦合到所述至少一个力传感器和所述致动器，所述处理被配置成：
确定与用户与所述触摸表面的第一区域的第一交互相关联的第一触摸值，所述第一触摸值包括指示所述触摸表面的所述第一区域的位置的信息；
基于所述位置建立第一虚拟输入区域，其中与所述第一虚拟输入区域相关联的边界包含在由所述触摸表面限定的边界内；
检测与用户与所述触摸表面的第二交互相关联的第二触摸值；
响应于确定与第二触摸值相关联的位置在所述第一虚拟输入区域内，基于第二触摸值在第一虚拟输入区域内的确定，产生用于使得第一功能得以执行的控制信号；
响应于确定与第二触摸值相关联的位置在所述第一虚拟输入区域之外以及所述第一触摸值尚未被中断，忽略第二触摸值；以及
响应于确定与第二触摸值相关联的位置在第一虚拟输入区域之外以及所述第一触摸值已被中断，基于所述第二触摸值的位置建立第二虚拟输入区域，
其中与第二虚拟输入区域相关联的边界包含在由触摸表面限定的边界内，并且所述第二虚拟输入区域与第一虚拟输入区域分离并隔开。
16.根据权利要求15所述的基于力的触觉人机界面，其中所述至少一个力传感器包括多个力传感器，所述多个力传感器中的每个耦合到所述触摸板，并且被配置成基于所述传感器的位置来检测施加到所述触摸表面的对应区域的所述力的各自部分。
17.根据权利要求15所述的基于力的触觉人机界面，其中所述致动器是声致动器，并且所述处理器还被配置成响应于所述第一触摸值的所述检测而向所述致动器传输第一反馈信号，所述第一反馈信号被配置成致使所述致动器产生第一触觉反馈和第一音频反馈。
18.根据权利要求17所述的基于力的触觉人机界面，其中所述处理器还被配置成响应于所述第二触摸值的所述检测而向所述致动器传输第二反馈信号，所述第二反馈信号被配置成致使所述致动器产生第二触觉反馈和第二音频反馈。
19.根据权利要求18所述的基于力的触觉人机界面，其中所述第二触觉反馈和所述第二音频反馈分别与所述第一触觉反馈和所述第一音频反馈相同。
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