DE112006003531T5

DE112006003531T5 - Beleuchtetes Berührungsfeld

Info

Publication number: DE112006003531T5
Application number: DE112006003531T
Authority: DE
Inventors: Stanley C. Los Altos Ng; Duncan Robert San Francisco Kerr
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-10-09
Also published as: KR20080089615A; HK1124142A1; CN102981647B; EP1966676B1; GB2446996A; KR100984619B1; DE212006000077U1; US20080018617A1; GB2446996B; US20120206392A1; CA2635517A1; CN102981647A; ATE524774T1; AU2006333374B2; AU2006333374A1; EP1966676A1; US8537132B2; WO2007078478A1; US20070152977A1; CA2635517C

Abstract

Eine beleuchtete Eingabevorrichtung, wobei die beleuchtete Eingabevorrichtung umfasst:
einen Objektabtastmechanismus, der in der Lage ist, eine Benutzereingabe über einer Eingabeoberfläche zu erkennen; und
ein visuelles Rückmeldungssystem, das so konfiguriert ist, dass es die Eingabeoberfläche in Verbindung mit einer Benutzereingabe beleuchtet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Berührungsfelder, die visuelle Rückmeldung zur Verfügung stellen. Genauer bezieht sich die Erfindung auf beleuchtete Berührungsfelder, die Licht verwenden, um Rückmeldung zur Verfügung zu stellen.
Beschreibung der verwandten Technik
Es existieren heute viele Arten von Eingabevorrichtungen zum Durchführen von Operationen in einem Computersystem. Die Operationen entsprechen im Allgemeinen dem Bewegen eines Cursors und/oder dem Treffen von Auswahlen auf einem Anzeigebildschirm. Zum Beispiel können Eingabevorrichtungen Schalter oder Tasten, Mäuse, Rollkugeln, Berührungsfelder, Joysticks, Berührungsbildschirme und ähnliches umfassen.
Insbesondere Berührungsfelder werden zunehmend beliebter wegen ihrer Bequemlichkeit und Vielfältigkeit in der Bedienung sowie wegen ihres sinkenden Preises. Berührungsfelder ermöglichen es einem Benutzer, Auswahlen zu machen und einen Cursor zu bewegen, durch einfaches Berühren einer Eingabeoberfläche über einen Finger oder Stift. Im Allgemeinen erkennt das Berührungsfeld die Be rührung und Position der Berührung auf der Eingabeoberfläche, und das Computersystem interpretiert die Berührung und führt danach eine Aktion auf der Grundlage des Berührungsereignisses durch.
Berührungsfelder umfassen typischerweise eine undurchsichtige Berührungsplatte, eine Steuerung und einen Softwaretreiber. Die Berührungsplatte registriert Berührungsereignisse und sendet diese Signale an die Steuerung. Die Steuerung verarbeitet diese Signale und sendet die Daten an das Computersystem. Der Softwaretreiber übersetzt die Berührungsereignisse in Computerereignisse.
Obwohl Berührungsfelder gut funktionieren, werden Verbesserungen ihrer Formhaptik und Funktionalität gewünscht. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, visuelle Reize auf dem Berührungsfeld so zur Verfügung zu stellen, dass ein Benutzer das Berührungsfeld besser bedienen kann. Zum Beispiel können visuelle Reize (u. a.) dazu verwendet werden, einen Benutzer darauf aufmerksam zu machen, wenn das Berührungsfeld eine Berührung registriert, einen Benutzer darauf aufmerksam zu machen, wo die Berührung auf dem Berührungsfeld auftritt, eine Rückmeldung bezogen auf das Berührungsereignis zur Verfügung zu stellen, den Zustand des Berührungsfelds anzuzeigen und/oder ähnlichem.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich in einer Ausführungsform auf eine beleuchtete Eingabevorrichtung. Die beleuchtete Eingabevorrichtung umfasst einen Objektabtastmechanismus, der dazu in der Lage ist, eine Benutzereingabe über einer Eingabeoberfläche abzutasten. Die beleuchtete Eingabevorrichtung umfasst auch ein visuelles Rückmeldesystem, das so konfiguriert ist, dass es die Eingabeoberfläche in Verbindung mit einer Benutzereingabe beleuchtet.
Die Erfindung bezieht sich in einer anderen Ausführungsform auf ein Verfahren des Betriebs einer Eingabevorrichtung. Das Verfahren umfasst Abtasten eines Objekts über einer Eingabeoberfläche. Das Verfahren umfasst auch Beleuchten mindestens eines Teils der Eingabeoberfläche, wenn ein Objekt wahrgenommen wird.
Die Erfindung bezieht sich in einer anderen Ausführungsform auf ein Verfahren des Betriebs einer Eingabevorrichtung. Das Verfahren umfasst Beleuchten mindestens eines Teils einer Eingabeoberfläche, wenn ein Objekt über der Eingabeoberfläche detektiert wird. Das Verfahren umfasst auch Anpassen der Beleuchtung, wenn das Objekt über der Eingabeoberfläche bewegt wird.
Die Erfindung bezieht sich in einer anderen Ausführungsform auf ein Verfahren des Betriebs einer Eingabevorrichtung. Das Verfahren umfasst Detektieren einer Benutzereingabe über der Eingabeoberfläche. Das Verfahren umfasst auch Bestimmen eines Eingabezustands der Eingabevorrichtung auf der Grundlage der Benutzereingabe. Das Verfahren umfasst zusätzlich Beleuchten der Eingabeoberfläche auf der Grundlage des Eingabezustands der Eingabevorrichtung. Jeder Eingabezustand hat dabei ein unterschiedliches Beleuchtungsprofil.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann am Besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen genommen verstanden werden, in denen:
1 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Eingabevorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
2 ein Verfahren des Betriebs einer Eingabevorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
3 ein Verfahren des Betriebs einer Eingabevorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
4 ein vereinfachtes Diagramm eines beleuchteten Berührungsfeldes in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
5 ein vereinfachtes Diagramm eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
6A eine Seitenansicht eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
6B eine auseinandergezogene Perspektivansicht des beleuchteten Berührungsfelds von 6A in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
7A eine Seitenansicht eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
7B eine teilweise Draufsicht des Berührungsfelds von 7A in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
8A eine Seitenansicht eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
8B eine teilweise Draufsicht des Berührungsfelds von 8A in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
9A eine Seitenansicht eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
9B eine teilweise Draufsicht des Berührungsfelds von 7A in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
10 ein Diagramm eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
11 ein Diagramm einer Lichtplatte ist, die in einem beleuchteten Berührungsfeld verwendet werden kann, in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ein Verfahren des Betriebs eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
13A eine Implementierung illustriert, bei der ein winkelförmiges Segment beleuchtet wird, wenn der Benutzer seine Finger über dem winkelförmigen Segment platziert, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13B eine Implementierung illustriert, bei der zwei winkelförmige Elemente gleichzeitig beleuchtet werden, wenn zwei Finger unterscheidbar über den zwei winkelförmigen Segmenten platziert werden, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14A eine Implementierung illustriert, bei der an die Position der Finger angrenzende und diese umgebende Beleuchtungspunkte beleuchtet werden, wenn der Benutzer seine Finger über der Eingabeoberfläche platziert, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14B eine Implementierung illustriert, bei der das Gebiet um zwei Finger herum gleichzeitig beleuchtet wird, wenn die zwei Finger über der Eingabeoberfläche gleichzeitig platziert werden, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ein Verfahren des Betriebs eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
16A bis 16D eine Implementierung illustrieren, bei der der beleuchtete Teil der Bewegung des Fingers folgt, wenn dieser über die Oberfläche des Berührungsfelds bewegt wird, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17A bis 17D eine Implementierung illustrieren, bei der der beleuchtete Teil der Bewegung des Fingers folgt, wenn dieser über die Oberfläche des Berührungsfelds bewegt wird, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 ein Verfahren des Betriebs eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
19A ein Verfahren des Bestimmens des Zustands des Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
19B ein Verfahren des Beleuchtens eines Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
20A und 20B Beleuchten des Berührungsfelds mit einer ersten Farbe oder Helligkeit illustrieren, wenn das Berührungsfeld in einem ersten Zustand ist, und Beleuchten des Berührungsfelds mit einer zweiten Farbe oder Helligkeit, wenn das Berührungsfeld in einem zweiten Zustand ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
21 ein Verfahren des Betriebs eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
22A und 22B Zunehmen der Helligkeit der Beleuchtung illustrieren, wenn ein Objekt näher ist oder zunehmenden Druck relativ zur Berührungsoberfläche ausübt, und Abnehmen der Helligkeit der Beleuchtung, wenn ein Objekt weiter weg ist, oder abnehmenden Druck relativ zur Berührungsfläche ausübt, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
23 ein Verfahren des Betriebs eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
24 ein Verfahren des Betriebs eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
25A bis 25B zur Verfügung stellen geringer Beleuchtungshelligkeit illustrieren, wenn eine Berührung zum ersten Mal detektiert wird, zur Verfü gung stellen mittlerer Beleuchtungshelligkeit, wenn das Objekt langsam über die Eingabeoberfläche bewegt wird (z. B. langsame Beschleunigung) und zur Verfügung stellen großer Beleuchtungshelligkeit, wenn das Objekt schnell über die Eingabeoberfläche bewegt wird (z. B. große Beschleunigung), in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft verbesserte Rückmeldungsmechanismen für Berührungsfelder. Ein Aspekt bezieht sich auf Vorrichtungen, die in der Lage sind, die berührungsempfindliche Oberfläche eines Berührungsfelds zu beleuchten. Nicht nur mit Hinterleuchtung, so dass der Benutzer weiß, wo sich das Berührungsfeld unter Bedingungen mit geringem Licht befindet, sondern auch um andere Rückmeldungen zu geben, die sich darauf beziehen, wie das Berührungsfeld verwendet wird. Andere Aspekte beziehen sich auf Verfahren zum zur Verfügung stellen von Rückmeldungen auf dem Berührungsfeld. Zum Beispiel Ändern der Helligkeit oder Farbe auf der Grundlage von Bewegungscharakteristika und/oder -druck, zur Verfügung stellen eines Beleuchtungspunkt, der einem Finger folgt, wenn er über die berührungsempfindliche Oberfläche bewegt wird, Zeigen verschiedener Zustände mit variierenden Helligkeits- oder Farbstufen, usw.
Ausführungsformen der Erfindung werden unten mit Bezugnahme auf die 1 bis 25 diskutiert. Die Fachleute werden jedoch sofort erkennen, dass die hier mit Bezug auf diese Figuren gegebene detaillierte Beschreibung nur beispielhaften Zwecken dient, da sich die Erfindung über diese begrenzten Ausführungsformen hinaus erstreckt.
1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Eingabevorrichtung 10 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Eingabevorrichtung 10 kann eine selbständige Peripherievorrichtung sein, die sich mit einer Hostvorrichtung durch drahtgebundene oder drahtlose Verbindungen verbindet, oder sie kann in eine Hostvorrichtung integriert sein (z. B. verdrahtet). In beiden Fällen ist die Eingabevorrichtung 10 so konfiguriert, dass sie an die Hostvorrichtung Eingaben liefert. Beispiele für Hostvorrichtungen umfassen jegliche verbraucherbezogene elektronische Vorrichtung, wie etwa Computer, PDAs, Medienspieler, Telefone, usw.
Um Eingaben zu erzeugen, wie z. B. Einleiten von Befehlen, Treffen von Auswahlen oder Nachverfolgen, umfasst die Eingabevorrichtung 10 einen Objektabtastmechanismus 12, der so konfiguriert ist, dass er ein oder mehrere Objekte in großer Nähe zu und/oder in Kontakt mit einer Eingabeoberfläche 13 detektiert. Der Objektabtastmechanismus 12 kann auf Näheabtastung und/oder Berührungsabtastung basieren.
Im Fall der Näheabtastung kann die Eingabeoberfläche 13 die Oberfläche direkt unterhalb eines Näheabtastungsfelds sein. Der Objektabtastmechanismus 12 erzeugt Eingabesignale, wenn ein Objekt, wie etwa ein Finger (oder Stift) über der Eingabeoberfläche und innerhalb des Abtastfelds (z. B. x und y Ebene) bewegt wird, von einem Objekt, das eine bestimmte Position über der Oberfläche hält und innerhalb des Abtastfelds und/oder durch ein Objekt, das sich durch das Abtastfeld oder in das Abtastfeld hinein und aus diesem heraus bewegt (z. B. z Richtung). Nähedetektion kann auf Technologien basieren, die kapazitiv, elektrisches Feld, induktiv, Hall-Effekt, Reed, Wirbelstrom, magnetwiderstandsbeständig, optischer Schatten, optisch-visuelles Licht, optisches IR, optische Farberkennung, Ultraschall, akustische Emission, Radar, Hitze, Sonar, gleitend oder mit Widerstand und ähnliches umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind.
Im Fall der Berührungsabtastung kann die Eingabeoberfläche 13 eine Berührungsoberfläche sein, die für direkte physische Berührung empfindlich ist. Der Objektabtastmechanismus 12 erzeugt Eingabesignale, wenn ein Objekt, das in Kontakt mit der Eingabeoberfläche 13 ist, über die Eingabeoberfläche bewegt wird (z. B. x und y Ebene) von einem Objekt, das eine bestimmte Position auf der Eingabeoberfläche hält und/oder durch ein Objekt, das auf die Eingabeoberfläche tippt. Berührungsabtastung kann auf Technologien basieren, die Widerstands-, kapazitive, Infrarot- und Oberflächenschallwellentechnologien umfassen, aber nicht auf diese beschränkt sind. Beispiele für Berührungsabtastungsvorrichtungen, die diese Technologien verwenden, umfassen Berührungsfelder, Berührungsbildschirme und ähnliches.
Um es näher auszuführen ist das Abtastgebiet, d. h. die Eingabeoberfläche oder das Abtastfeld oberhalb der Eingabeoberfläche typischerweise in mehrere unabhängige und räumlich unterschiedliche Abtastpunkte, Knoten oder Gegenden aufgeteilt. Die Abtastpunkte, die typischerweise vor der Sicht verborgen sind, sind über das Abtastgebiet verstreut, wobei jeder Abtastpunkt eine unterschiedliche Position im Abtastgebiet repräsentiert. Die Abtastpunkte können in einem Gitter oder Pixelfeld positioniert sein, wo jeder pixelartige Abtastpunkt in der Lage ist, ein Signal zu erzeugen. Im einfachsten Fall wird ein Signal jedes Mal erzeugt, wenn ein Objekt über einem Abtastpunkt positioniert wird. Wenn ein Objekt über mehreren Abtastpunkten positioniert wird, oder wenn das Objekt zwischen oder über mehreren Abtastpunkten bewegt wird, können mehrere Signale erzeugt werden. Die Abtastpunkte bilden das Abtastgebiet in der Regel in ein Koordinatensystem wie etwa ein kartesisches Koordinatensystem ab, ein Polarkoordinatensystem oder irgendein anderes Koordinatensystem. Weiterhin können die Berührungswahrnehmungsmittel auf Einzelpunktabtastung oder Mehrpunktabtastung basieren. Einzelpunktabtastung ist nur in der Lage, ein einzelnes Objekt zu einem bestimmten Zeitpunkt zu unterscheiden, während Mehrpunktabtastung in der Lage ist, mehrere Objekte gleichzeitig zu unterscheiden.
Die Eingabevorrichtung 10 umfasst auch ein visuelles Rückmeldungssystem 14, das so konfiguriert ist, dass es visuelle Effekte auf der Eingabeoberfläche 13 in Verbindung mit dem Objektabtastsystem 12 ausgibt. Das visuelle Rückmeldungssystem 14 ist dazu da, die Operation der Eingabevorrichtung 10 durch Liefern visueller Rückmeldungen an den Benutzer zu verbessern, wenn er Berührungs- oder Näheeingaben über das Objektabtastsystem 12 macht. Zum Beispiel können die visuellen Effekte verwendet werden, um die Position der Eingabeoberfläche 13 anzuzeigen, wodurch das Eingeben für den Benutzer einfacher gemacht wird (z. B. Hinterleuchtung).
Alternativ oder zusätzlich können die visuellen Effekte während oder nach dem Eingabeereignis verwendet werden, um dynamisch Charakteristiken anzuzeigen, die mit dem Eingabeereignis verbunden sind. Die Charakteristiken können z. B. umfassen, wann und wo und wie viele Eingaben relativ zur Eingabeoberfläche 13 gemacht werden. Diese Art von Rückmeldung verbessert auch das Eingeben durch Liefern visueller Hinweise an den Benutzer, über die Eingabevorrichtung 10, wenn die Eingabevorrichtung 10 verwendet wird.
Alternativ oder zusätzlich können die visuellen Effekte vor einem Eingabeereignis verwendet werden, um den Benutzer dazu aufzurufen, ein bestimmtes Eingabeereignis auf der Eingabeoberfläche 13 durchzuführen. Diese Art von Rückmeldung verbessert auch das Eingeben dadurch, dass dem Benutzer geholfen wird, geeignete Eingabe zu machen, oder dadurch, das ihm geholfen wird, Eingabegesten zu erlernen (z. B. zeitliche Abfolge, Position und Bewegungen).
In den meisten Fällen sind die visuellen Effekte (Ausgaben) mit den durchgeführten Eingabeereignissen verbunden oder an sie gebunden, und mit ihnen assoziiert. Obwohl sie dazu in der Lage sind, liefern sie typischerweise keine externen Ausgaben, die mit Ereignissen assoziiert sind, die außerhalb der Eingabevorrichtung 10 auftreten. Das heißt, dass die visuellen Effekte typischerweise nicht separat als eine Ausgabe für irgendeine andere Vorrichtung als die Eingabevorrichtung 10 funktionieren (z. B. sollte das visuelle Rückmeldungssystem nicht als eine separate Anzeige betrachtet werden).
Das visuelle Rückmeldungssystem 14 umfasst ein oder mehrere visuelle Veränderungselemente 15. Die visuellen Veränderungselemente 15 können getrennt von den Abtastelementen des Objektabtastsystems 12 sein, oder in diese integriert. In manchen Fällen können das eine oder die mehreren visuellen Veränderungselemente 15 auf einen oder mehrere der Abtastknoten des Objektabtastsystems abgebildet werden, mit ihnen assoziiert werden, oder an sie gebunden werden. Die Anzahl an visuellen Veränderungselementen, die an einen bestimmten Abtastknoten gebunden sind, kann kleiner als die, gleich der oder größer als die Anzahl an Abtastknoten sein.
Die Auflösung der visuellen Veränderungselemente 15 kann stark variiert werden. In einer Ausführungsform ist die Auflösung der visuellen Veränderungselemente 15 größer als die Abtastknoten (z. B. ist die Anzahl an visuellen Veränderungselementen größer als die Anzahl an Abtastknoten). In einer anderen Ausführungsform ist die Auflösung der visuellen Veränderungselemente 15 im Wesentlichen gleich der Auflösung der Abtastknoten (z. B. ist die Anzahl an visuellen Veränderungselementen im Wesentlichen gleich der Anzahl an Abtastknoten). In noch einer anderen Ausführungsform ist die Auflösung der visuellen Veränderungselemente 15 kleiner als die Auflösung der Abtastknoten (z. B. ist die Anzahl an visuellen Veränderungselementen kleiner als die Anzahl an Abtastknoten). Die Auflösung hängt im Allgemeinen von den Bedürfnissen der betreffenden Eingabevorrichtung ab. In manchen Fällen wird eine hohe Auflösung benötigt, um dynamische visuelle Effekte, wie etwa graphische Effekte zu erzeugen. In anderen Fällen wird lediglich eine geringe Auflösung benötigt, wie z. B. um visuell ein Gebiet so groß wie ein Finger zu ändern.
Das visuelle Rückmeldungssystem 14 kann stark variiert werden. In einer Ausführungsform ist das visuelle Rückmeldungssystem 14 ein lichtbasiertes System, das die Eingabeoberfläche 13 beleuchtet. In dieser Ausführungsform sind die visuellen Veränderungselemente 15 als lichtemittierende Vorrichtungen ausgeführt. Die lichtemittierenden Vorrichtungen können eine oder mehrere Lichtquellen umfas sen, und ein Lichtverteilungssystem zum Verteilen des Lichts auf der Eingabeoberfläche 13. In manchen Fällen kann das Licht von den Lichtquellen ausgestreut werden, so dass die Eingabeoberfläche 13 ein charakteristisches Glimmen ausstrahlt (kein präziser Lichtpunkt, sondern eher ein unscharfer Leuchteffekt oder ein Phosphorglühen). Das heißt, dass die Eingabeoberfläche glimmenden Spezialeffekte erzeugen kann, die z. B. Hinterleuchten der Eingabeoberfläche 13 zur Verfügung stellen können und/oder einen Umriss, eine Spur oder einen Schatten des wahrgenommenen Objekts auf der Eingabeoberfläche 13 zur Verfügung stellen können. Die glimmenden Spezialeffekte können sogar einen Zustand der Eingabevorrichtung anzeigen, wie z. B. wann die Eingabevorrichtung in einem Nachverfolgungszustand oder einem Gestenzustand ist.
Alternativ kann das visuelle Rückmeldungssystem ein graphisch basiertes System sein, das Graphiken auf der Eingabeoberfläche erzeugt. LCDs, OLEDs und elektronische Tinten sind Beispiele graphisch basierter Systeme. Diese Vorrichtungen können jedoch unerschwinglich teuer und komplexer zu implementieren sein, wenn sie mit lichtbasierten Systemen verglichen werden.
Die Eingabevorrichtung 10 umfasst auch eine Steuerung 16, die operativ mit der Objektabtastungsvorrichtung 12 und dem visuellen Rückmeldungssystem 14 verbunden ist. Die Steuerung 16 überwacht Signale, die auf der Eingabeoberfläche 13 erzeugt werden, und sendet entsprechende Steuersignale, die damit verbunden sind, an die Hostvorrichtung, die die Signale in Übereinstimmung mit ihrer Programmierung interpretiert (z. B. Eingabeereignisse). Die Steuerung 16 erzeugt auch Befehle visueller Effekte zur Steuerung der visuellen Effekte, die durch das visuelle Rückmeldungssystem 14 ausgegeben werden. Einzel- oder Mehrfachbefehle können erzeugt werden, um eines, manche oder jedes der visuellen Veränderungselemente gleichzeitig zu verändern. Weiterhin können die Befehle auf Signalen basieren, die über die Objektabtastungsvorrichtung 12 generiert werden.
In einer Ausführungsform kann die Steuerung 16 die visuellen Veränderungselemente anweisen, sich auf nicht triviale Weise in dem Gebiet des detektierten Objekts zu verändern, um eine Position des Objekts relativ zur Eingabeoberfläche 13 anzuzeigen. In einer anderen Ausführungsform können Befehle auf Anweisungen von der Hostvorrichtung basieren. Zum Beispiel kann die Hostvorrichtung die Eingabevorrichtung 10 anweisen, die Eingabeoberfläche 13 zu hinterleuchten oder alternativ die Eingabeoberfläche so zu verändern, dass sie den Benutzer auffordert, ein bestimmtes Ereignis relativ zur Eingabeoberfläche durchzuführen (z. B. kann die Hostvorrichtung die Eingabeoberfläche dazu verwenden, den Benutzer zu unterrichten, wie er eine bestimmte Geste durchführt).
2 ist ein Verfahren 50 des Betreibens einer Eingabevorrichtung in Übereinstimung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Eingabevorrichtung kann z. B. die in 1 gezeigte und beschriebene Eingabevorrichtung sein. Das Verfahren beginnt bei Block 52, wo eines oder mehrere Objekte auf einem Abtastgebiet detektiert werden. Dies kann z. B. mit der oben beschriebenen Objektabtastvorrichtung erreicht werden. Nach Block 52 geht das Verfahren zu den Blöcken 54 und 56 weiter. In Block 54 werden visuelle Effekte auf dem Abtastgebiet basierend auf den detektierten Objekten angezeigt werden. Dies kann z. B. mit dem oben beschriebenen visuellen Rückmeldungssystem erreicht werden.
In einer Ausführungsform werden die visuellen Effekte im Bereich des detektierten Objekts durchgeführt. Zum Beispiel kann im Fall eines lichtbasierten Systems das Gebiet unterhalb des und/oder um das detektierte Objekt herum beleuchtet werden. Es sollte erkannt werden, dass visuelle Effekte gemacht werden können, um dem Objekt zu folgen, wenn es über den Abtastbereich bewegt wird. Tatsächlich können in manchen Fällen die visuellen Effekte eine führende Kante, einen Rumpf und/oder eine hinterher gezogene Kante umfassen. Die führende Kante zeigt an, wohin das Objekt ausgerichtet ist, der Rumpf zeigt die aktuelle Position des Objekts an, und die hinterher gezogene Kante zeigt an, wo das Objekt gewesen ist. In einer anderen Ausführungsform werden visuelle Effekte durchgeführt, um den Zustand des Objektabtastungsereignisses anzuzeigen. Wenn z. B. ein Objekt detektiert wird, kann ein erster visueller Effekt durchgeführt werden, und wenn mehrere Objekte detektiert werden kann ein zweiter visueller Effekt durchgeführt werden. Dies kann in Fällen, in denen einzelne Objekte zum Nachverfolgen verwendet werden, und mehrere Objekte zum Gestikulieren verwendet werden, vorteilhaft sein.
In Block 56 werden Steuersignale basierend auf den detektierten Objekten erzeugt. Dies kann z. B. mit der oben beschriebenen Steuerung erreicht werden. Die Signale werden an eine Hostvorrichtung als ein Eingabeereignis berichtet, und die Hostvorrichtung interpretiert die Signale in Übereinstimmung mit ihrer Programmierung.
3 ist ein Verfahren 70 des Betreibens einer Eingabevorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Eingabevorrichtung kann z. B. die in 1 gezeigte und beschriebene Eingabevorrichtung sein. Das Verfahren beginnt bei Block 72, wo visuelle Effekte auf dem Abtastgebiet angezeigt werden. Dies kann z. B. mit dem oben beschriebenen visuellen Rückmeldungssystem erreicht werden.
In einer Ausführungsform basieren die visuellen Effekte auf einem Steuersignal von der Hostvorrichtung. Zum Beispiel kann die Hostvorrichtung das visuelle Rückmeldungssystem anweisen, visuelle Effekte auszugeben, um einen Benutzer dazu zu ermutigen, ein Objekt auf einer bestimmten Stelle auf der Eingabeoberfläche zu platzieren, oder eine Geste während einer bestimmten Operation in der Hostvorrichtung durchzuführen (z. B. Trainingssequenz).
Nach Block 72 geht das Verfahren zu den Blöcken 74 und 76 weiter. In Block 74 wird das Abtastgebiet überwacht. Dies kann z. B. mit der oben beschriebenen Objektabtastvorrichtung erreicht werden. In Block 76 werden Steuersignale erzeugt, wenn Objekte im Abtastbereich detektiert werden. Dies kann z. B. mit der oben beschriebenen Steuerung erreicht werden. Die Signale können durch die Hostvorrichtung als ein Eingabeereignis verwendet werden.
4 ist ein vereinfachtes Diagramm eines Berührungsfelds 100 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform umfasst das Eingabefeld 100 eine optisch übertragende Berührungsabtastvorrichtung 102, die über einer Lichtplatte 104 angeordnet ist. Sowohl die Berührungsabtastvorrichtung 102 als auch die Lichtplatte 104 kommunizieren mit einer Steuerung Untersystem 106, die Berührungseingaben auf der berührungsempfindlichen Oberfläche 108 der Berührungsabtastvorrichtung 102 überwacht und dann die Lichtplatte 104 anweist, Licht in die Richtung der Berührungsabtastvorrichtung auf kontrollierte Weise abzustrahlen.
Die Berührungsabtastvorrichtung kann stark variiert sein. Die Berührungsabtastvorrichtung kann z. B. aus denen ausgewählt werden, die für Berührungsbildschirme verwendet werden.
Die Lichtplatte kann auch stark variiert sein. In einer Ausführungsform ist die Lichtplatte eine gepixelte Lichtvorrichtung, die eine Mehrzahl von Lichtquellen umfasst, die über ein ausgedehntes Gebiet verteilt sind, wie etwa die berührungsempfindliche Oberfläche der Berührungsabtastvorrichtung. Die Lichtplatte kann eine Mehrzahl von lichtemittierenden Dioden (LEDs) umfassen, die in einer Matrix wie etwa Zeilen und Spalten angelegt sind. Jede Anzahl von LEDs kann verwendet werden. Die Anzahl hängt im Allgemeinen von der gewünschten Auflösung der Lichtplatte ab. Im einfachsten Fall sind LEDs nahe oder angrenzend aneinander in Zeilen und Spalten auf einer Leiterplatte platziert, die eine ähnliche Größe wie die Berührungsabtastvorrichtung hat (z. B. das gleiche Gebiet abdeckt).
5 ist ein vereinfachtes Diagramm eines Berührungsfelds 120 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform umfasst das Berührungsfeld 120 eine undurchsichtige oder alternativ eine optisch durchlässige Berührungsabtastvorrichtung 122, die unterhalb einer Lichtplatte 124 angeordnet ist. Sowohl die Berührungsabtastvorrichtung 122 als auch die Lichtplatte 124 kommunizieren mit einer Steuerung 126, die Berührungseingaben auf der berührungsempfindlichen Oberfläche 128 der Berührungsabtastvorrichtung 122 überwacht, und die die Lichtplatte 124 anweist, Licht auf kontrollierte Weise auszustrahlen.
Die berührungsempfindliche Vorrichtung kann stark variiert sein. Die berührungsempfindliche Vorrichtung kann z. B. aus jeglichen derer ausgewählt werden, die für Berührungsfelder oder Berührungsbildschirme verwendet werden.
Die Lichtplatte kann auch stark variiert sein. Anders als die in 4 diskutierte Lichtplatte muss diese Lichtplatte erlauben, dass Berührungsabtastung durch sie hindurch geschieht. Die Lichtplatte kann weiterhin ein wenig unscharf sein müssen, um die Elektronik zu verbergen, die unterhalb der Lichtplatte zur Schau gestellt wird. In einer Ausführungsform umfasst die Lichtplatte eine oder mehrere Lichtquellen und einen Lichtverteilungsmechanismus zum Verteilen des Lichts von der Lichtquelle über ein ausgedehntes Gebiet, wie etwa die berührungsempfindliche Oberfläche der berührungsempfindlichen Vorrichtung. Der Lichtverteilungsmechanismus kann z. B. Lichtröhren oder Lichtleiter umfassen, die es ermöglichen, dass die Lichtquellen vom Abtastfeld entfernt platziert werden. In einer Ausführungsform wird der Lichtverteilungsmechanismus von einem dielektrischen Material gebildet, so dass Berührungsabtastung dadurch mit Hindernissen (z. B. Kapazität) geschehen kann. Zum Beispiel können transparente oder halbtransparente Plastikmaterialien verwendet werden.
6A und 6B sind Diagramme eines beleuchtbaren Berührungsfelds 150 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Berührungsfeld 150 umfasst einen lichtdurchlässigen oder semi-lichtdurchlässigen Berührungsbildschirm 152 und eine gepixelte Lichtplatte 154, die unterhalb des Berührungsbildschirms 152 angeordnet ist. Der Berührungsbildschirm 152 ist in mehrere unabhängige und räumlich verschiedene Abtastpunkte, Knoten oder Gebiete aufgeteilt. Die Abtastpunkte, die von der Sicht verborgen sind (durchsichtig), sind über den Berührungsbildschirm 152 verstreut, wobei jeder Abtastpunkt eine unterschiedliche Position auf der Oberfläche des Berührungsbildschirms (oder der Berührungsbildschirmsebene) darstellt. Die Abtastpunkte können in einem Gitter oder einem Pixelfeld angeordnet sein, wo jeder pixelartige Abtastpunkt in der Lage ist, ein Signal zu erzeugen. Im einfachsten Fall wird ein Signal jedes Mal erzeugt, wenn ein Objekt über einem Abtastpunkt positioniert wird. Wenn ein Objekt über mehreren Abtastpunkten positioniert wird, oder wenn das Objekt zwischen mehreren Abtastpunkten oder über mehrere Abtastpunkte bewegt wird, können mehrfache Signale erzeugt werden.
In einer Ausführungsform umfasst der Berührungsbildschirm 152 eine Mehrzahl von Kapazitätsabtastknoten. Die kapazitiven Abtastknoten können stark variiert sein. Zum Beispiel können die kapazitiven Abtastknoten auf Eigenkapazität oder gegenseitiger Kapazität basieren. Bei Eigen-Kapazität wird die "Eigen"-Kapazität einer einzelnen Elektrode z. B. relativ zur Masse gemessen. Bei gegenseitiger Kapazität wird die gegenseitige Kapazität zwischen mindestens einer ersten und einer zweiten Elektrode gemessen. In beiden Fällen arbeitet jeder Knoten unabhängig von den anderen Knoten, so dass sie simultan auftretende Signale erzeugen, die für verschiedene Punkte auf dem Berührungsbildschirm 152 repräsentativ sind.
Um einen durchsichtigen Berührungsbildschirm 152 herzustellen, können die Kapazitätsabtastknoten mit einem transparenten leitenden Medium gebildet werden, wie etwa Indiumzinnoxid (ITO).
In Selbst-Kapazitäts-Abtastanordnungen ist das durchlässige leitende Medium ein Muster mit räumlich getrennten Elektroden und Spuren angeordnet. Jede der Elektroden stellt eine unterschiedliche Koordinate dar, und die Spuren verbinden die Elektroden mit einer kapazitiven Abtastschaltung. Die Koordinaten können mit einem kartesischen Koordinatensystem (x und y) assoziiert sein, einem Polarkoordinatensystem (r, θ) oder irgendeinem anderen Koordinatensystem. Während des Betriebs überwacht die kapazitive Abtastschaltung Veränderungen in der Kapazität, die bei jeder der Elektroden auftreten. Die Positionen, an denen Änderungen auftreten, und die Größenordnung dieser Änderungen werden verwendet, um die Berührungsereignisse zu erkennen zu helfen. Eine Veränderung in der Kapazität tritt typischerweise bei einer Elektrode auf, wenn der Benutzer ein Objekt wie etwa einen Finger in großer Nähe zur Elektrode platziert, d. h. das Objekt stiehlt Ladung und wirkt dadurch auf die Kapazität ein.
Bei gegenseitiger Kapazität ist das durchsichtige leitende Medium in einem Muster in einer Gruppe von räumlich getrennten Leitungen (Linien) angeordnet, die in zwei unterschiedlichen Schichten gebildet werden. Steuerleitungen werden in einer ersten Schicht gebildet und Abtastleitungen werden in einer zweiten Schicht gebildet. Obwohl sie getrennt sind, dadurch dass sie in verschiedenen Schichten sind, durchschreiten, kreuzen oder schneiden die Abtastlinien durch die Steuerleitungen, wodurch sie einen kapazitiven Koppelknoten bilden. Die Art, auf die die Abtastlinien durch die Steuerleitungen schneiden, hängt im Allgemeinen vom verwendeten Koordinatensystem ab. Zum Beispiel sind in einem kartesischen Koordinatensystem die Abtastleitungen rechtwinklig zu den Steuerleitungen, wodurch Knoten mit unterschiedlichen x und y Koordinaten gebildet werden. Alternativ können in einem Polarkoordinatensystem die Abtastleitungen konzentrische Kreise sein, und die Steuerleitungen können sich radial erstreckende Linien sein (oder umgekehrt). Die Steuerleitungen sind mit einer Spannungsquelle verbunden und die Abtastleitungen sind mit einer Kapazitätsabtastschaltung verbunden. Während des Betriebs wird ein Strom durch eine Treiberleitung zu jedem Zeitpunkt getrieben, und wegen der kapazitiven Kopplung wird der Strom zu den Abtastleitungen an jedem der Knoten (z. B. Kreuzungspunkten) durchgetragen. Weiterhin überwacht die Abtastschaltung Veränderungen in der Kapazität, die bei jedem der Knoten auftreten. Die Positionen, an denen Änderungen auftreten, und die Größe dieser Änderungen werden verwendet, um die mehrfachen Berührungs ereignisse zu erkennen zu helfen. Eine Veränderung in der Kapazität tritt typischerweise bei einem kapazitiven Kopplungsknoten auf, wenn ein Benutzer ein Objekt wie etwa einen Finger in großer Nähe zum kapazitiven Kopplungsknoten platziert, d. h. das Objekt stiehlt Ladung und wirkt daher auf die Kapazität ein.
Es wird jetzt auf die Lichtplatte 154 Bezug genommen, wo die Lichtplatte 154 eine lichtausstrahlende Oberfläche umfasst, die typischerweise in mehrere unabhängige und räumlich getrennte Beleuchtungspunkte, -knoten oder -bereiche 156 unterteilt ist. Die Beleuchtungspunkte 156 sind über die lichtausstrahlende Oberfläche verteilt, wobei jeder Beleuchtungspunkt 156 eine unterschiedliche Position auf der lichtausstrahlenden Oberfläche darstellt. Die Beleuchtungspunkte 156 können in einem Gitter oder einem Pixelfeld positioniert sein, wobei jeder pixelartige Beleuchtungspunkt in der Lage ist, Licht auszustrahlen. Die Beleuchtungspunkte 156 bilden im Allgemeinen den Beleuchtungsbereich auf ein Koordinatensystem wie etwa ein kartesisches Koordinatensystem, ein Polarkoordinatensystem oder irgendein anderes Koordinatensystem ab. In manchen Fällen können die Beleuchtungspunkte in einem Muster ausgelegt sein, das ähnlich den Abtastpunkten der Berührungsplatte 152 ist (z. B. gleiches Koordinatensystem, gleiche Anzahl an Punkten). In anderen Fällen können die Beleuchtungspunkte in einem Muster ausgelegt sein, das von den Abtastpunkten der Berührungsplatte 152 verschieden ist (z. B. unterschiedliches Koordinatensystem, unterschiedliche Anzahl an Punkten).
Die Lichtplatte 154 kann stark variiert sein. In der illustrierten Ausführungsform sind die Beleuchtungspunkte 156 als individuelle lichtausstrahlende Dioden ausgebildet, die auf eine gitterartige Weise platziert sind und dadurch einen gepixelten Beleuchtungsbereich bilden, d. h. jede der lichtausstrahlenden Dioden bildet einen Beleuchtungsknoten. Das Gitter kann ausgerichtete Zeilen und Spalten (x und y) sein, oder Winkel-/Radialsegmente (wie dargestellt). Weiterhin sind die LEDs mit der Leiterplatte 160 verbunden und operativ mit der Steuerung 158 verbunden, die sich auf der Rückseite der Leiterplatte 160 befindet.
Der Berührungsbildschirm 152 ist auch operativ mit der Steuerung 158 verbunden, wie z. B. unter Verwendung einer flexiblen Schaltung, die mit der Leiterplattte 160 verbunden ist. Während des Betriebs überwacht die Schaltung 158 die Veränderungen in der Kapazität und erzeugt Steuersignale auf der Grundlage dieser Veränderungen. Die Steuerung 158 passt auch separat die Helligkeit jeder LED an, um Teile oder den ganzen Berührungsbildschirm 152 auf gesteuerte Art und Weise zu beleuchten. Das bedeutet, dass das Lichtfeld 154 jegliche Anzahl von verschiedenen Lichteffekten erzeugen kann, indem es selektiv die Helligkeiten der LEDs über die Steuerung 158 steuert. Weil der Berührungsbildschirm 154 durchsichtig ist, kann das Licht durch den Berührungsbildschirm 154 hindurch gesehen werden.
In manchen Fällen kann das Berührungsfeld 150 weiterhin einen Lichtzerstreuer 162 umfassen. Der Lichtzerstreuer 162 ist so konfiguriert, dass er das Licht zerstreut, das durch die Lichtplatte 154 ausgestrahlt wird. Dies kann getan werden, um die Lichtstärke der LEDs zu normalisieren, um ein charakteristisches Glühen auf der Eingabeoberfläche zu erzeugen und/oder die physischen Teile des Berührungsfelds zu verbergen, die sich unterhalb des Lichtzerstreuers befinden.
Obwohl der Lichtzerstreuer 162 Farbkomponenten umfassen kann, tritt der Lichtzerstreuer in den meisten Fällen als ein weißes oder halbdurchsichtiges weißes Material auf. Wenn er mit weißen Elementen ausgeführt ist, nimmt der Lichtzerstreuer 162 die Farbe des Lichts auf, das durch die LEDs abgestrahlt wird. Allgemein gesprochen ist der Lichtzerstreuer 162 irgendwo zwischen den LEDs und der Eingabeoberfläche positioniert. Genauer kann der Lichtzerstreuer 162 oberhalb, innerhalb oder unterhalb des Berührungsbildschirms platziert werden. Zum Beispiel kann ein Lichtzerstreuer 162 auf der oberen Oberfläche, unteren Oberfläche oder in den Schichten des Berührungsbildschirms platziert sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Lichtzerstreuer 162 in die Lichtplatte integriert sein, oder mit diesem verbunden sein oder sogar eine separate Komponente sein, die zwi schen der Lichtplatte 154 und dem Berührungsbildschirm 152 angeordnet ist (wie dargestellt).
Der Lichtzerstreuer 162 kann in vielen verschiedenen Formen ausgebildet sein, einschließlich z. B. Oberflächenbehandlungen einer oder mehrerer Schichten des Berührungsbildschirms, Zusätzen in einer oder mehreren Schichten des Berührungsbildschirms, einer zusätzlichen Schicht im Berührungsbildschirm, steifen Plastikeinlagen, die oberhalb oder unterhalb des Berührungsbildschirms angeordnet sind, flexible Etiketten, die oberhalb oder unterhalb des Berührungsbildschirms angeordnet sind, oder ähnliches. Der Lichtzerstreuer 162 kann sogar die ITO Beschichtung sein, die verwendet wird, um die Abtastkomponenten des Berührungsbildschirms zu bilden (z. B. je größer die Dichte der ITO Beschichtung, desto größer die Lichtmenge, die zerstreut wird).
In der illustrierten Ausführungsform ist der Lichtzerstreuer 162 eine Plastikeinfügung, die lichtzerstreuende Zusätze umfasst. Weiterhin ist der Lichtzerstreuer 162 zwischen der Lichtplatte 154 und dem Berührungsbildschirm 152 angeordnet.
Es sollte hervorgehoben werden, dass LEDs viele Vorteile gegenüber anderen Lichtquellen bieten. Zum Beispiel sind LEDs relativ kleine Vorrichtungen, die energieeffizient und lange haltend sind. LEDs werden auch relativ kühl betrieben und sind niedrig in ihren Kosten. Weiterhin gibt es LEDs mit verschiedenen Farben, wie etwa weiß, blau, grün, rot und ähnliches. Die pixelartigen LEDs können so konfiguriert sein, dass sie dieselbe Lichtfarbe oder unterschiedliche Lichtfarben ausstrahlen.
Weiterhin sollte bemerkt werden, dass die LEDs, obwohl sie als einzelne LEDs dargestellt sind, als ein integriertes Feld von LEDs ausgeführt sein können, die zusammen gruppiert sind, wie z. B. in einem Feld von roten, blauen, grünen und/oder weißen LEDs, die zusammenarbeiten, um eine resultierende Farbe (durch Farbmischung) zu erzeugen. Die resultierende Farbe kann eine große Bandbreite von Farben sein, wie z. B. eine Mehrzahl der Farben aus dem Farbspektrum. Während des Betriebs kann die Steuerung fast jede Farbe erzeugen, durch Anpassen der Helligkeit einer jeden der farbigen LEDs. Um z. B. den höchsten Rotton zu erzeugen, werden die Helligkeiten der grünen und blauen auf Null-Helligkeit verringert, und die Helligkeit der roten wird auf ihre Spitzenhelligkeit erhöht. Die höchsten Farbtöne von grün und blau können auf ähnliche Weise implementiert werden. Dazu werden, um einen Farbton von rot oder grün zu erzeugen, die Helligkeiten der grünen und roten auf Niveaus oberhalb der Null-Helligkeit erhöht, während die Helligkeit von blau auf Null-Helligkeit reduziert wird. Farbtöne von grün und blau und blau und rot können auf ähnliche Weise implementiert werden. Weiterhin werden, um Farbtöne von weiß zu erzeugen, die Helligkeiten der roten, grünen und blauen auf dieselben Niveaus oberhalb der Null-Helligkeit erhöht, oder alternativ werden die roten, grünen und blauen LEDs ausgeschaltet und eine weiße LED wird angeschaltet.
Obwohl das integrierte LED Feld als die drei Primärfarben verwendend beschrieben wurde, sollte bemerkt werden, dass dies keine Beschränkung ist, und dass andere Kombinationen verwendet werden können. Zum Beispiel kann das integrierte LED Feld so konfiguriert sein, dass es nur zwei der Primärfarben umfasst, oder es kann nur LEDs mit einer einzigen Farbe umfassen.
Wenn die LEDs in der Lage sind, jede Farbe zu erzeugen, können einzigartige Eingabeoberflächen erzeugt werden. Zum Beispiel kann das Berührungsfeld eine Eingabeoberfläche mit Regenbogenstreifen, verschiedenfarbigen Punkten, verschiedenfarbigen Quadranten oder Abschnitten und ähnlichem Erzeugen. Das Berührungsfeld kann auch eine Eingabeoberfläche erzeugen, die ein sich dynamisch veränderndes Muster hat. Dies wird typischerweise dadurch erreicht, dass unterschiedliche LEDs zu unterschiedlichen Zeiten aktiviert werden, oder dass die Helligkeiten unterschiedlicher LEDs zu unterschiedlichen Zeiten angepasst werden.
Die 7A und 7B sind Diagramme eines Berührungsfelds 200 in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Berührungsfeld 200 umfasst verschiedene Schichten, einschließlich eines Lichtfelds 202, einer Elektrodenschicht 204 und einer Leiterplatte 206 (PCB). Die Elektrodenschicht 204 ist auf der PCB 206 positioniert, und das Lichtfeld 202 ist oberhalb der Elektrodenschicht 204 platziert.
Die Elektrodenschicht 204 umfasst eine Mehrzahl von räumlich getrennten Elektroden 205, die so konfiguriert sind, dass sie Änderungen in der Kapazität auf einer oberen Oberfläche 208 des Lichtfelds 202 detektieren. Jede der Elektroden 205 ist operativ mit einer Steuerung 210 verbunden, die sich auf der Rückseite der Leiterplatte 206 befindet. Während des Betriebs überwacht die Steuerung 210 die Veränderungen in der Kapazität und erzeugt Steuersignale auf der Grundlage dieser Veränderungen.
Das Lichtfeld 202 umfasst ein Lichtverteilungsfeld 212, das oberhalb der Elektrodenschicht 204 angeordnet ist, und eine oder mehrere seitlich montierte lichtausstrahlende Dioden 214, die um die Peripherie des Lichtverteilungsfelds 212 herum angeordnet sind. Die seitlich montierten lichtausstrahlenden Dioden 214 sind so konfiguriert, dass sie Licht in einen unterschiedlichen Abschnitt des Lichtverteilungsfelds 212 richten. Alternativ kann eine Lichtröhre verwendet werden, um Licht von einer LED, die sich vom Lichtverteilungsfeld 212 entfernt befindet, zu richten. Das Lichtverteilungsfeld 212 ist so konfiguriert, dass es das Licht, das inzident darauf durch die lichtemittierenden Dioden 214 gemacht wird, auf eine obere Oberfläche des Lichtverteilungsfelds 212 umleitet, wodurch es die Berührungsfeldoberfläche 201 beleuchtet. Das Lichtverteilungsfeld 212 ist auch so konfiguriert, dass es als eine dielektrische Schicht dient, die die Elektrodenschicht 204 abdeckt, um die Kapazitätsabtastungsschaltung des Berührungsfelds 200 zu bilden zu helfen.
Wie dargestellt, sind die LEDs 214 mit der Leiterplatte 206 verbunden und operativ mit der Steuerung 210 verbunden, die sich auf der Rückseite der Leiterplatte 206 befindet. Während des Betriebs passt die Steuerung 210 selektiv die Helligkeit einer jeden LED 214 an, um Teile oder die ganze Lichtverteilungsplatte 212 auf kontrollierte Weise zu beleuchten.
Obwohl sie als einzelne LEDs dargestellt sind, können die LEDs als ein Feld von LEDs ausgebildet sein, wie z. B. als ein Feld aus roten, blauen und grünen LEDs. Feld LEDs wie diese können in der Lage sein, die meisten Farben im Farbspektrum zu erzeugen. Die Lichtverteilungsplatte 212 kann stark variieren. In einer Ausführungsform ist die Lichtverteilungsplatte 212 eine separate Komponente, die innerhalb des Gehäuses 211 des Berührungsfelds 200 angeordnet ist. Zum Beispiel wird die Lichtverteilungsplatte 212 in eine Öffnung im Gehäuse 211 eingeführt (wie dargestellt). In dieser Anordnung kann es zu bevorzugen sein, die obere Oberfläche der Lichtverteilungsplatte 212 bündig mit der oder vertieft unter die äußere Oberfläche des Gehäuses 211 zu platzieren. Um eine enge Einfassung zur Verfügung zu stellen, die Staub und Partikel vom Eintreten in das Berührungsfeld 200 begrenzt, kann die Lichtverteilungsplatte 212 weiterhin Kanten umfassen, die sich über die äußere Oberfläche des Gehäuses 211 erstrecken.
In einer anderen Ausführungsform ist die Lichtverteilungsplatte 212 ein integraler Teil des Gehäuses 211. Zum Beispiel ist das Gehäuse 211 aus einem durchsichtigen oder halbdurchsichtigen Material gebildet. Diese besondere Ausführungsform liefert eine durchgängige Oberfläche ohne Lücken oder Unterbrechungen, die für den Benutzer ästhetisch angenehm sein kann.
In beiden Ausführungsformen umfasst die Lichtverteilungsplatte 212 typischerweise einen Abschnitt 213, der sich unterhalb der inneren Oberfläche des Gehäuses 211 erstreckt. Dieser Abschnitt 213 stellt ein lichtempfangendes Gebiet auf den Seiten der Lichtverteilungsplatte 212 zur Verfügung, zum Empfangen von Licht, das durch die seitlich montierten LEDs 214 ausgestrahlt wird.
Die Lichtverteilungsplatte 212, die aus einer einzelnen oder mehreren Schichten gebildet werden kann, wird typischerweise aus durchsichtigen oder halbsichtigen dielektrischen Materialen geformt, einschließlich z. B. Plastikmaterialien, wie etwa Polycarbonat, Acryl oder ABS Plastik. Es sollte jedoch erkannt werden, dass diese Materialien keine Beschränkung sind, und dass jedes optisch übertragbare dielektrische Material verwendet werden kann.
In den meisten Fällen umfasst die Lichtverteilungsplatte 212 oder irgendeine andere Komponente des Berührungsfelds 200 lichtzerstreuende Elemente, die das Licht zerstreuen, das inzident darauf gemacht wird, um die Lichtstärke der LEDs zu normalisieren, um ein charakteristisches Glimmen der Eingabeoberfläche zu erzeugen und/oder die physischen Teile des Berührungsfeldes zu verbergen, die sich unterhalb der Eingabeoberfläche befinden. Die lichtzerstreuenden Elemente können auf einer inneren Oberfläche zur Verfügung gestellt werden, äußeren Oberfläche, oder sie können innerhalb der Lichtverteilungsplatte 212 eingebettet sein. Zusätzlich oder alternativ können die lichtzerstreuenden Elemente auch auf separate optische Komponenten angewendet werden, die oberhalb der Lichtverteilungsplatte 212 angeordnet ist.
In einer Ausführungsform ist das lichtzerstreuende Element ein Zusatz, der innerhalb der Lichtverteilungsplatte 212 angeordnet ist. Zum Beispiel kann die Lichtverteilungsplatte 212 eine Mehrzahl von lichtzerstreuenden Partikeln umfassen, die zwischen der oberen und der unteren Oberfläche der lichtverteilenden Platte verstreut sind. Wenn das Licht auf der inneren Oberfläche einfallen gelassen wird, wird es durch die Lichtverteilungsplatte 212 übertragen, bis es einen lichtzerstreuenden Partikel kreuzt, der innerhalb der Platte angeordnet ist. Nachdem es den lichtzerstreuenden Partikel kreuzt, wird das Licht nach außen in eine Mehrzahl von Richtungen zerstreut, d. h. das Licht wird von der Oberfläche reflektiert und/oder durch den lichtzerstreuende Partikel gebrochen, wodurch das charakteristische Glimmen erzeugt wird. Zum Beispiel können die lichtzerstreuenden Par tikel aus kleinen Glaspartikeln oder weißen Pigmenten gebildet werden. Durch Ändern der Menge an lichtzerstreuenden Partikeln, die in der Platte angeordnet sind, kann weiterhin die Charakteristik des Glimmens verändert werden, d. h. je größer die Partikel, desto größer das Licht-Zerstreuen.
In einer anderen Ausführungsform ist das lichtzerstreuende Element eine Schicht, Beschichtung und/oder Textur, die auf die inneren, seitlichen oder äußeren Oberflächen der Platte 212 angewendet wird. Zum Beispiel kann die Platte 212 eine lichtzerstreuende Beschichtung oder eine lichtzerstreuende Textur umfassen, die auf der Seite oder äußeren Oberfläche der Platte angeordnet ist. Zum Beispiel kann die lichtzerstreuende Beschichtung eine Farb-, Film- oder Sprühbeschichtung sein. Zusätzlich kann die lichtzerstreuende Textur eine gegossene Oberfläche der Wand oder eine sandgestrahlte Oberfläche der Platte sein. Wenn Licht auf die innere oder äußere Oberfläche einfallen gelassen wird, kreuzt es die lichtzerstreuende Beschichtung oder Textur, die auf die Oberfläche angewendet wurde. Nach dem Kreuzen der lichtzerstreuenden Beschichtung oder lichtzerstreuenden Textur wird das Licht nach außen in eine Mehrzahl von Richtungen zerstreut, d. h. das Licht wird von der Oberfläche reflektiert und/oder durch den lichtzerstreuenden Partikel gebrochen, wodurch ein charakteristisches Glimmen erzeugt wird.
In der illustrierten Ausführungsform ist das lichtzerstreuende Element als ein lichtzerstreuendes Etikett 216 ausgeführt. Das lichtzerstreuende Etikett 216 ist mindestens an die obere Oberfläche der lichtverteilenden Platte 212 befestigt. In manchen Fällen kann das Etikett 216 sich sogar über die obere Kante der Gehäusewand 211 erstrecken und an sie befestigt sein. In Fällen wie diesem kann das lichtzerstreuende Etikett 216 sogar in einer Tasche platziert sein, die durch Aussparungen 217 an der oberen Kante der Gehäusewand 211 gebildet werden, um die obere Oberfläche des lichtzerstreuenden Etiketts 216 mit der externen Oberfläche der Gehäusewand 211 bündig zu machen. Das Etikett 216 kann eine Graphik darauf gedruckt haben, kann mehrere Farben haben und kann eine variierende Dicke haben, um beim Steuern der Helligkeit und Farbe der Beleuchtung zu assistieren. Das Etikett 216 kann aus durchsichtigen oder halb-durchsichtigen dielektrischen Materialien gebildet werden, wie etwa Mylar oder Polycarbonat oder irgenein anderes dielektrisches Material, das dünn, optisch durchlässig ist und irgendeine Art von lichtzerstreuenden Mitteln umfasst.
Weiterhin kann die lichtverteilende Platte 212 als ein einzelner Knoten konfiguriert sein, oder sie kann in eine Vielzahl von unterschiedlichen Knoten 218 aufgespalten sein, von denen jeder seine eigene dedizierte lichtaussendende Diode enthält, zur individuellen Beleuchtung davon. Während des Betriebs wird, wenn Licht durch eine lichtaussendende Diode 214 abgegeben wird, das Licht auf die Seite der lichtverteilenden Platte 212 beim Knoten 218 einfallen gelassen. Der Knoten 218 lenkt das Licht ab und überträgt es von seiner Seite auf eine obere Oberfläche des Knotens 218. Um Lichtausbluten zwischen benachbarten Knoten 218 zu verhindern, kann jeder Knoten 218 optisch durch einen reflektierenden oder maskierenden Bereich getrennt sein, der dazwischen angeordnet ist.
Jeder der Knoten 218 kann aus einem ganzen Materialstück gebildet sein, oder er kann aus einer Kombination von Elementen gebildet sein. In einer Ausführungsform ist jeder der Knoten 218 aus einer lichtdurchlässigen oder semilichtdurchlässigen Plastikeinlage gebildet, die, wenn sie mit anderen Einlagen kombiniert wird, die Lichtverteilungsplatte 212 bildet. In einer anderen Ausführungsform ist jeder der Knoten 218 aus einem Bündel von Glasfasersträngen gebildet.
Die Konfiguration der Knoten 218, einschließlich Layout, Form und Größe kann stark variieren. Was das Layout betrifft, können die Knoten 218 auf einem Polar- oder kartesischen Koordinatensystem (oder irgendeinem anderen Koordinatensystem) basieren. Was die Form betrifft, kann irgendeine Form verwendet werden, einschließlich z. B. Standardformen, wie etwa Kreise, Quadrate, Rechtecke, Dreiecke. Was die Größe betrifft, können die Knoten 218 größer als ein Finger oder Stift sein, etwa die gleiche Größe wie ein Finger oder Stift haben, oder kleiner als ein Finger oder Stift sein. In einer Ausführungsform sind die Knoten 218 ähnlich den Elektroden 205 der Elektrodenschicht 204 ausgelegt, d. h. die Knoten 208 haben im Allgemeinen das gleiche Layout, die gleiche Anzahl, Größe und Form wie die Elektroden 205. In einer anderen Ausführungsform sind die Knoten unterschiedlich ausgelegt. Zum Beispiel können die Knoten 208 ein unterschiedliches Layout, eine unterschiedliche Anzahl, eine unterschiedliche Form und/oder unterschiedliche Größe haben, wenn sie mit den Elektroden 205 verglichen werden.
In der illustrierten Ausführungsform ist das Berührungsfeld 200 kreisförmig und die Knoten 218 sind als unterschiedliche Winkelsegmente (z. B. kuchenförmig) ausgebildet. Jede Anzahl von Winkelsegmenten kann verwendet werden. Die Anzahl hängt im Allgemeinen von der gewünschten Auflösung der Beleuchtungsoberfläche ab. In dieser bestimmten Ausführungsform ist die Auflösung der Lichtplatte 202 gering und daher deckt jedes der Winkelelemente eine Mehrzahl von Abtastelektroden 205 ab.
In einer Ausführungsform werden alle LEDs 214 zur gleichen Zeit betrieben, um ein voll beleuchtetes Berührungsfeld 200 hervorzubringen. Dies kann analog zu Hinterleuchtung sein. In einer anderen Ausführungsform werden die LEDs 214 in Übereinstimmung mit den Kapazitätsveränderungen betrieben, die durch jede der Elektroden 205 gemessen wird. Zum Beispiel können die Segmente oberhalb des detektierten Gebiets beleuchtet werden, während die Segmente oberhalb der nicht-detektierten Gebiete ausgeschaltet werden können. Dies liefert dem Benutzer eine Anzeige im Bezug auf ihre exakte Position der Berührungsoberfläche. In wiederum einer anderen Ausführungsform können die gewählten Segmente beleuchtet werden, um einen Benutzer dazu zu ermuntern, seinen Finger auf ein bestimmtes Gebiet des Berührungsfeldes zu platzieren.
Obwohl nur eine einzelne Lichtplatte 202 gezeigt ist, sollte erkannt werden, dass dies keine Beschränkung ist, und dass zusätzliche Lichtplatten verwendet werden können. Zum Beispiel können eine oder mehrere Lichtplatten weiterhin unterhalb der oben beschriebenen Lichtplatte positioniert werden. In einer Ausführungsform ist jede Lichtplatte in einer Gruppe von Lichtplatten so konfiguriert, dass sie eine unterschiedliche Farbe verteilt. Zum Beispiel können drei Lichtplatten einschließlich einer roten, grünen und blauen Lichtplatte verwendet werden. Wenn diese Anordnung verwendet wird, können verschiedenfarbige Segmente erzeugt werden. Durch Steuern deren Helligkeit kann fast jede Farbe auf der Berührungsoberfläche produziert (gemischt) werden. In einer anderen Ausführungsform kann jede Lichtplatte in der Gruppe von Lichtplatten eine unterschiedliche Ausrichtung haben. Zum Beispiel können die winkelförmig segmentierten Knoten der Lichtverteilungsplatte relativ zu den anderen Lichtplatten rotiert werden, so dass sie an unterschiedlichen Positionen um eine Achse platziert werden (z. B. teilweise überlappend und winkelförmig versetzt). Wenn diese Anordnung verwendet wird, kann führende und hinterher gezogene Beleuchtung erzeugt werden.
Die 8A und 8B sind Diagramme eines beleuchteten Berührungsfelds 250 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Berührungsfeld 250 ist ähnlich dem in den 7A und 7B gezeigten Berührungsfeld 200 in der Hinsicht, dass es eine Lichtplatte 252, eine Elektrodenschicht 254 und eine PCB 256 umfasst. Es unterscheidet sich vom Berührungsfeld der 7A und 7B darin, dass die Lichtplatte 252 zusätzlich auf der inneren Seite montierte LEDs 258 umfasst, die die an der äußeren Seite montierten LEDs 260 ergänzen. Sie unterscheidet sich vom Berührungsfeld 7A und 7B auch dadurch, dass die Lichtverteilungsplatte 262 der Lichtplatte 252 jeden der winkelförmig segmentierten Knoten der 7 in ein Paar aus radial positionierten Knoten aufspaltet, umfassend innere Knoten 264 und äußere Knoten 266, die mit den jeweiligen LEDs 258 und 260 zusammen arbeiten. Als ein Ergebnis stellt jeder der Knoten 264 und 266 sowohl eine Winkel- als auch eine Radialposition auf der Ebene des Berührungsfelds 250 dar. Dies funktioniert besonders gut in Berührungsfeldern mit einer kreisförmigen Form. Darüber hinaus umfasst das Berührungsfeld 250, anders als das Berührungsfeld der 7A und 7B, auch einen mechanischen Knopf 268 im Mittelpunkt des Berührungsfelds 250. Der mechanische Knopf 268 kann mit einer oder mehreren Mittelpunkts-LEDs 270 beleuchtet werden.
In dieser Ausführungsform haben sowohl die Lichtverteilungsplatte 262 als auch die Elektrodenschicht 254 eine ringförmige Form, die eine Aussparung beim Mittelpunkt des Berührungsfelds 250 erzeugt. Die Aussparung stellt einen Platz zur Platzierung der zusätzlichen lichtaussendenden Dioden 258 und 270 sowie des mechanischen Knopfs 268 zur Verfügung. Wie gezeigt sind die inneren LEDs 258 entlang der inneren Peripherie der Lichtverteilungsplatte 262 neben den unterschiedlichen inneren Knoten 264 der Lichtverteilungsplatte 262 angeordnet. Weiterhin sind die äußeren LEDs 260 entlang der äußeren Peripherie der Lichtverteilungsplatte 262 neben den unterschiedlichen äußeren Knoten 266 der Lichtverteilungsplatte 262 angeordnet.
Weiterhin ist die Mittelpunkts-LED 270 in der Nähe des Mittelpunkts des Berührungsfelds 250 unterhalb einer durchsichtigen Knopfabdeckung 272 des mechanischen Knopfs 270 angeordnet. Die Knopfabdeckung 272 ist beweglich zwischen einer zerstreuenden Etikettschicht 274 und einem federbeschlagenen Schalter 276 eingeschlossen, der sich ebenfalls nahe dem Mittelpunkt des Berührungsfelds 250 befindet.
Wenn die Knopfabdeckung gedrückt wird, bewegt sie sich gegen den Betätiger des federbeschlagenen Schalters, wodurch ein Knopfereignis erzeugt wird.
In der illustrierten Ausführungsform sind die Elektrodenschicht 254, LEDs 258, 260 und 270 und der mechanische Schalter 276 alle mit der Leiterplatte 256 verbunden und operativ mit einer Steuerung 280 verbunden, die sich auf der Rückseite der PCB 256 befindet. Während der Operation überwacht die Steuerung 280 die Signale, die an der Elektrodenschicht 254 und dem Schalter 276 erzeugt werden und liefert Befehle zum Steuern der LEDs 258, 260 und 270.
9A und 9B sind Diagramme eines beleuchteten Berührungsfelds 300 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Berührungsfeld 300 ist ähnlich dem in den 8A und 8B gezeigten Berührungsfeld in der Hinsicht, dass es eine Lichtplatte 302, Elektrodenschicht 304 und PCB 306 umfasst. Es unterscheidet sich vom Berührungsfeld der 8A und 8B darin, dass die Lichtplatte 302 einen zweiten Satz an inneren LEDs 310 umfasst, die einen ersten Satz an inneren LEDs 308 ergänzen, und einen zweiten Satz an äußeren LEDs 314, die einen ersten Satz an äußeren LEDs 312 ergänzen. Die ersten Sätze befinden sich über den zweiten Sätzen und können voneinander maskiert sein, um ein Durchbluten zu verhindern.
Es unterscheidet sich vom Berührungsfeld der 8A und 8B auch darin, dass die Lichtverteilungsplatte 316 der Lichtplatte 302 weiterhin jeden der winkelförmig segmentierten Knoten in vier radial positionierte Knoten aufspaltet, die innere Knoten 318, innere/mittlere Knoten 320, äußere/mittlere Knoten 322 und äußere Knoten 324 umfassen, die optisch mit ihren jeweiligen LEDs zusammen arbeiten. Insbesondere ist der erste Satz an inneren LEDs 308 so positioniert, dass sie die inneren Knoten 318 beleuchten, der zweite Satz an inneren LEDs 310 ist so positioniert, dass sie die inneren/mittleren Knoten 320 beleuchten, der erste Satz an äußeren LEDs 312 ist so positioniert, dass sie die äußeren Knoten 324 beleuchten und der zweite Satz an äußeren LEDs 314 ist so positioniert, dass sie die äußeren/mittleren Knoten 322 beleuchten.
Um Licht vorn zweiten Satz der inneren LEDs 310 an die inneren/mittleren Knoten 320 zu übertragen, können die inneren/mittleren Knoten 320 einen lichtübertragenden Abschitt 326 umfassen, der sich unterhalb der inneren Knoten 318 erstreckt. In den meisten Fällen sind die lichtübertragenden Abschnitte 326 optisch von den inneren Knoten 318 getrennt, so dass das Licht nicht in die inneren Knoten 318 einblutet, wenn das Licht durch die lichtübertragenden Abschnitte 326 hindurch geht.
Um Licht vom zweiten Satz an äußeren LEDs 314 an die äußeren/mittleren Koten 322 zu übertragen, können die äußeren/mittleren Knoten 322 einen lichtübertragenden Abschnitt 328 umfassen, der sich unterhalb der äußeren Knoten 324 erstreckt. In den meisten Fällen sind die lichtübertragenden Abschnitte 328 optisch von den äußeren Knoten 324 getrennt, so dass das Licht nicht in die äußeren Knoten 324 einblutet, wenn das Licht durch die lichtübertragenden Abschnitte 328 läuft. Alternativ kann eine Lichtröhre verwendet werden.
Die Lichtverteilungsplatte 316 kann auf unterschiedliche Arten ausgeführt werden. In einer Ausführungsform umfasst die Lichtverteilungsplatte 316 einen äußeren lichtdurchlässigen Ring, der über und um einen abgesetzten äußeren/mittleren lichtdurchlässigen Ring herum angeordnet ist, und einen inneren lichtdurchlässigen Ring, der über und um einen abgesetzten inneren/mittleren lichtdurchlässigen Ring angeordnet ist, der an den äußeren/mittleren Ring angrenzt. Eine Maskierungsschicht kann zwischen die verschiedenen Ringe gesetzt werden, um ein Durchbluten zu verhindern.
Obwohl das Berührungsfeld nur mit vier radialen Segmenten beschrieben wurde, sollte bemerkt werden, dass jede Anzahl von radialen Segmenten verwendet werden kann sowie jede Anzahl an winkelförmigen Segmenten, um die gewünschte Auflösung zu erhalten.
10 ist ein Diagramm eines beleuchteten Berührungsfelds 350 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Berührungsfeld 350 umfasst verschiedene Schichten einschließlich einer Zerstreuungsschicht 352, einer undurchsichtigen Elektrodenschicht 354, einer PCB 356 und einer Lichtplatte 358. Die Lichtplatte 358 kann als eine Lichtplatte ausgeführt sein, die pixelartige Lichtquellen umfasst, wie etwa die in 6 beschriebene oder eine Lichtplatte, die eine Lichtverteilungsplatte und seitlich montierte Lichtquellen umfasst, wie etwa die in 7 beschriebene.
Um es weiter auszuführen, ist die Lichtzerstreuungsschicht 352 über der Elektrodenschicht 354 angeordnet, die undurchsichtige Elektrodenschicht 354 ist auf der PCB 356 angeordnet und die PCB 356 ist über der Lichtplatte 358 angeordnet. Um die Lichtzerstreuungsschicht 352 zu beleuchten, umfasst die Elektrodenschicht 354 eine oder mehrere Öffnungen 360, durch die Licht hindurch gehen kann, wenn es von der Lichtplatte 358 ausgesendet wird. Die Öffnungen 360 können die Lücken sein, die normalerweise zwischen den räumlich getrennten Elektroden gebildet würden, oder sie können vordefinierte Lücken sein, um die die räumlich getrennten Elektroden positioniert werden, wenn sie auf die PCB 356 gedruckt werden. Um weiterhin zu ermöglichen, dass Licht durch die PCB 356 hindurch geht, ist die PCB 356 entweder aus lichtdurchlässigem Material gebildet, oder sie umfasst auch eine oder mehrere Öffnungen 362, die den Öffnungen 360 der Elektrodenschicht 354 entsprechen. Darüber hinaus ist die Lichtplatte 358 typischerweise ähnlich den Öffnungen 360/362 ausgelegt, so dass jede der Öffnungen 360/362 eine individuelle Lichtquelle 364 der Lichtplatte 358 umfasst. Während des Betriebs geht das Licht, das von jeder der Lichtquellen 364 abgegeben wird, durch die PCB 356 und durch die Elektrodenschicht 354, wo es entweder die Zerstreuungsschicht 352 oder eine Knopfabdeckung 366 beleuchtet.
11 ist ein Diagramm einer Lichtplatte 400, die in einem beleuchteten Berührungsfeld verwendet werden kann, in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Lichtplatte kann z. B. jeder derer entsprechen, die oben beschrieben wurden. Die Lichtplatte 400 umfasst eine Zerstreuerplatte 402, einen oder mehrere Lichtmultiplexer 404 und eine Steuerung. Die Zerstreuerplatte 402 ist so konfiguriert, dass sie das Licht wie oben beschrieben zerstreut. Der Lichtmultiplexer 404, der operativ mit der Steuerung 406 verbunden ist und in optischer Kommunikation mit der Zerstreuerplatte 402 ist, ist so konfiguriert, dass er die Zerstreuerplatte 402 auf gesteuerte und gepixelte Weise über Befehle von der Steuerung 406 beleuchtet.
Der Lichtmultiplexer 404 umfasst eine einzelne lichtaussendende Vorrichtung 408 und eine Mehrzahl von Lichtröhren 410 mit entsprechenden Lichtschaltern 412. Die Lichtröhre 410 kann z. B. eine oder mehrere optische Fasern umfassen, und die lichtaussendende Vorrichtung 408 kann in vielen unterschiedlichen Formen ausgebildet sein, einschließlich z. B. einer oder mehrerer individueller LEDs oder eines oder mehrerer LED Felder.
Das erste Ende von jeder Lichtröhre 410 ist optisch mit einem unterschiedlichen Punkt, Knoten oder Bereich der Zerstreuerplatte 402 verbunden. Die Lichtröhren 410 können daher ein gepixeltes Muster von Beleuchtungspunkten, Knoten oder Bereichen über die Lichtzerstreuerplatte 402 hinweg bilden. Zum Beispiel können die Positionen der Lichtröhren 410 auf kartesischen Koordinaten, Polarkoordinaten oder irgendeinem anderen Koordinatensystem basieren. Das zweite und gegenüberliegende Ende von jeder der Lichtröhren 410 ist optisch mit einem unterschiedlichen Lichtschalter 412 verbunden. Die Lichtschalter 412 sind daher einem bestimmten Beleuchtungspunkt, -knoten oder -bereich der Zerstreuerplatte 402 zugeordnet. Weiterhin sind die Lichtschalter 412 alle in optischer Kommunikation mit der lichtaussendenden Vorrichtung 408. In manchen Fällen erstreckt sich die lichtaussendende Vorrichtung 408 über die Lichtschalter 412. In anderen Fällen wird das durch die lichtaussendende Vorrichtung 408 ausgesendete Licht auf die verschiedenen Lichtschalter 412 über eine Linse oder einen Lichtleiter 414 fokussiert.
Weiterhin sind die Lichtschalter 412 und die lichtaussendende Vorrichtung 408 operativ mit der Steuerung 406 verbunden. Während des Betriebs steuert die Steuerung 406 selektiv das Licht, das durch die lichtaussendende Vorrichtung 408 ausgesendet wird (z. B. Farbe und Helligkeit), und sie steuert gleichzeitig das Öffnen und Schließen der Lichtschalter 412. So kann die Beleuchtung, die an der Zerstreuerplatte 402 zur Verfügung gestellt wird, auf eine gepixelte Weise gesteuert werden, unter Verwendung einer einzelnen lichtaussendenden Vorrichtung 408. Jede Anzahl von Schaltern kann zu jedem bestimmten Zeitpunkt geöffnet oder geschlossen werden, um das gewünschte Beleuchtungsmuster zur Verfügung zu stellen (durch Öffnen und Schließen verschiedener Lichtschalter können verschiedene Muster geschaffen werden). Wenn das Licht angeschaltet wird und ein Lichtschalter geöffnet wird, wird es Licht erlaubt, durch den Lichtschalter in die zugeordnete Lichtröhre hindurchzugehen, die das Licht vom Lichtschalter zu einem unterschiedlichen Beleuchtungspunkt oder -knoten oder -bereich der Zerstreuerplatte trägt. Wenn das Licht angeschaltet ist und ein Lichtschalter geschlossen ist, wird Licht am Eintreten in die Lichtröhre gehindert und somit wird keine Beleuchtung am entsprechenden Punkt, Knoten oder Bereich der Zerstreuerplatte zur Verfügung gestellt.
Es sollte bemerkt werden, dass der Multiplexer jede Anzahl von Schaltern umfassen kann, und dass die Lichtplatte jede Anzahl von Multiplexer umfassen kann, um zur gewünschten Auflösung der Lichtplatte zu gelangen.
12 ist ein Verfahren 450 des Betreibens eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren umfasst mindestens die Blöcke 452 und 454. In Block 452 wird ein Objekt über einer Eingabeoberfläche des Berührungsfelds detektiert. Dies kann z. B. mit einer Kapazitätsabtastungsvorrichtung bewerkstelligt werden. In 454 wird mindestens ein Teil der Eingabeoberfläche in der Nähe der Position des detektierten Objekts beleuchtet. Dies kann mit einer Lichtplatte bewerkstelligt werden, die über oder unter dem Berührungsfeld angeordnet ist. Als ein Ergebnis wird der Benutzer zu jedem Zeitpunkt darüber informiert werden, wo sich das Objekt innerhalb der Abtastebene befindet.
In einer Ausführungsform wird die Eingabeoberfläche in Beleuchtungsgebiete aufgespalten, und dasjenige Gebiet, das dem detektierten Objekt am nächsten ist, wird beleuchtet. Zum Beispiel und Bezug nehmend auf die 13A, wird, wenn der Benutzer seinen Finger über einem einzelnen winkelförmigen Segment der Verteilungsplatte platziert, dieses bestimmte winkelförmige Segment beleuchtet.
Wenn der Benutzer simultan seine Finger über mehrere Segmente platziert, kann eines von zwei Dingen passieren. In einer Implementierung werden beide Segmente beleuchtet. In einer anderen Implementierung wird nur eines der Segmente beleuchtet. Im letzteren Fall kann eine Entscheidung getroffen werden, welches der Segmente das beabsichtigte Segment ist.
In einer anderen Ausführungsform wird die Eingabeoberfläche in Beleuchtungsknoten oder -punkte (gepixelt) aufgespalten, und diejenigen Punkte, die im Gebiet des detektierten Objekts enthalten sind und/oder das erfasste Gebiet umgeben, werden beleuchtet. In einer Implementierung wird mindestens das Gebiet, das an das Objekt angrenzt, beleuchtet. Zum Beispiel und Bezug nehmend auf die 14A, werden, wenn der Benutzer seinen Finger über der Eingabeoberfläche platziert, Beleuchtungspunkte beleuchtet, die an die Position des Fingers angrenzen und diese umgeben. In manchen Fällen sind die Beleuchtungspunkte nur diejenigen Punkte, die neben dem Finger sind (z. B. Lichthof). In anderen Fällen erstrecken sich die beleuchteten Punkte vom Finger weg, wie z. B. in einer sternartigen Konfiguration.
Das Verfahren kann zusätzlich die Blöcke 456 und 458 enthalten. In Block 456 wird ein zweites Objekt über der Eingabeoberfläche zur selben Zeit wie das erste Objekt detektiert. Dies kann z. B. mit einer Mehrpunkt-Kapazitätsabtastvorrichtung bewerkstelligt werden. In Block 458 wird mindestens ein Teil der Eingabeoberfläche in der Nähe der Position des zweiten detektierten Objekts beleuchtet. Als ein Ergebnis wird der Benutzer zu jedem Zeitpunkt darüber informiert werden, wo sich mehrere unterschiedliche Objekte innerhalb der Abtastebene befinden.
In einer Ausführungsform wird die Eingabeoberfläche in Beleuchtungsbereiche aufgespalten, und die Bereiche, die dem detektierten Objekt am nächsten sind, werden beleuchtet. Zum Beispiel und Bezug nehmend auf 13B werden, wenn zwei Finger über der Eingabeoberfläche platziert werden, zwei Beleuchtungssegmente in der Position der Finger gleichzeitig beleuchtet.
In einer anderen Ausführungsform wird die Eingabeoberfläche in Beleuchtungsknoten oder -punkte (gepixelt) aufgespalten, und diejenigen Punkte, die im detektierten Objekt enthalten sind und/oder das Objekt umgeben, werden beleuchtet. Zum Beispiel und Bezug nehmend auf die 14B wird, wenn zwei Finger über der Eingabeoberfläche platziert werden, das Gebiet um beide Finger herum gleichzeitig beleuchtet.
15 ist ein Verfahren 500 des Betreibens eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 500 beginnt im Allgemeinen bei Block 502, wo Objektabtastung durchgeführt wird. Dies kann z. B. mit einer kapazitiven Berührungsabtastvorrichtung bewerkstelligt werden. In Block 504 wird mindestens ein Teil der Eingabeoberfläche beleuchtet, wenn ein Objekt detektiert wird. In den meisten Fällen befindet sich der Abschnitt der beleuchteten Oberfläche, der beleuchtet wird, in einem Gebiet, das in der Nähe der Position des detektierten Objekts angeordnet ist, um sie herum und/oder unterhalb der Position. Der beleuchtete Abschnitt kann z. B. ein oder mehrere Beleuchtungspunkte, -knoten oder -bereiche sein. In den meisten Fällen ist die Größe des Abschnitts ähnlich der Größe des Objekts. Im Fall eines Fingers etwa kann der Beleuchtungsabschnitt ein Gebiet abdecken, das ähnlich dem detektierten Gebiet des Fingers ist.
In Block 506 wird eine Bestimmung gemacht, ob sich das Objekt bewegt oder nicht. Wenn sich das Objekt nicht bewegt, geht das Verfahren nach Block 508 weiter, wo eine Bestimmung gemacht wird, ob das Objekt immer noch detektiert wird oder nicht. Wenn das Objekt immer noch detektiert wird, geht das Verfahren zurück nach Block 504, wo der gleiche Abschnitt der Eingabeoberfläche beleuchtet wird. Wenn das Objekt nicht mehr detektiert wird, geht das Verfahren nach Block 510 weiter, wo die Beleuchtung gestoppt wird. Dies kann unmittelbar nach dem Bestimmen, dass ein Objekt nicht mehr detektiert wird, geschehen, oder es kann nach einer Zeitspanne (z. B. time out) eintreten. Weiterhin kann die Beleuchtung unter Verwendung eines Beleuchtungseffekts wie etwa Ausblenden gestoppt werden. Danach geht das Verfahren zurück nach Block 502.
Bezug nehmend wieder auf Block 506, wenn sich das Objekt über die Eingabeoberfläche bewegt, geht das Verfahren nach Block 512 weiter, wo Bewegungscharakteristiken des Objekts bestimmt werden. Die Bewegungscharakteristiken können z. B. Beschleunigung, Richtung und ähnliches umfassen. Danach werden in Block 514 die Charakteristiken der Beleuchtung angepasst, basierend auf einer oder mehrerer Bewegungscharakteristiken. Nach Block 514 kehrt das Verfahren zurück nach Block 506.
In einer Ausführungsform umfasst Block 514 Bewegen des Beleuchtungsfelds in Übereinstimmung mit der Position des sich bewegenden Objekts. Das bedeutet, dass der beleuchtete Teil dem Finger folgt, wenn der Finger über die Eingabeoberfläche bewegt wird (d. h. die Beleuchtung verfolgt die Objektbewegung). Als ein Ergebnis weiß der Benutzer immer, wo sich das Objekt relativ zur Eingabeoberfläche befindet. In manchen Fällen kann der Block 514 weiterhin zur Verfügung stellen von Richtungsanzeigern um den beleuchteten Abschnitt umfassen, um vorhergehende und/oder zukünftige Positionen des Objekts auf der Grundlage der Bewegungscharakteristiken des sich bewegenden Objekts anzuzeigen (z. B. Beschleunigung, Richtung usw.).
Die 16A bis 16B illustrieren eine Implementierung, in der der beleuchtete Abschnitt der Bewegung des Fingers folgt, wenn er über die Oberfläche bewegt wird. In dieser Illustration sind beleuchtete Segmente so konfiguriert, dass sie der Bewegung des Fingers folgen, wenn er über die Oberfläche bewegt wird. 16A illustriert den Zustand, wenn keine Objekte detektiert werden. 16B illustriert den Zustand, wenn ein Objekt detektiert wird und das Segment unterhalb des Objekts beleuchtet wird. 16C illustriert den Zustand, in dem das beleuch tete Segment dem sich bewegenden Finger folgt. 16D illustriert eine Implementierung, in der das beleuchtete Segment weiterhin eine führende Kante, einen Rumpf und eine nachgezogene Kante umfasst. Die führende Kante zeigt die Richtung der Bewegung an, der Rumpf zeigt die aktuelle Position des Fingers an und die nachgezogene Kante zeigt an, wo der Finger gewesen ist.
Die führende Kante, der Rumpf und die nachgezogene Kante können verschiedene Beleuchtungsprofile haben. Zum Beispiel kann die führende Kante einen hohen Helligkeitsgrad haben, der Rumpf kann einen mittleren Helligkeitsgrad haben, und die nachgezogene Kante kann einen niedrigen Helligkeitsgrad haben. Alternativ kann die führende Kante einen geringen Helligkeitsgrad haben, der Rumpf kann einen hohen Helligkeitsgrad haben und die nachgezogene Kante kann einen geringen Helligkeitsgrad haben. Alternativ oder zusätzlich können die Farben dieser Komponenten unterschiedlich sein. Zum Beispiel kann die führende Kante rot sein, der Rumpf kann orange sein und die nachgezogene Kante kann gelb sein. Weiterhin kann die nachgezogene Kante einen Beleuchtungsschweif umfassen. Zum Beispiel kann die nachgezogene Kante in Gebiete segmentiert sein, die von hohen Helligkeits- zu niedrigeren Helligkeitsgraden geht (z. B. blendet vom Rumpf nach außen aus).
Die 17A bis 17B illustrieren eine andere Implementierung, in der der beleuchtete Abschnitt der Bewegung des Fingers folgt, wenn er über die Oberfläche bewegt wird. In dieser Illustration ist das Gebiet um den Finger beleuchtet und so konfiguriert, dass es der Bewegung des Fingers folgt, wenn er über die Oberfläche bewegt wird. 17A illustriert den Zustand, wenn keine Objekte detektiert werden. 17B illustriert den Zustand, wenn ein Objekt detektiert wird und das Gebiet um das Objekt beleuchtet ist (z. B. Lichthof). 17C illustriert den Zustand, in dem das beleuchtete Gebiet dem sich bewegenden Finger folgt. 17B illustriert eine Implementierung, in der das beleuchtete Gebiet einen Rumpf und einen Schweif umfasst (z. B. Komet). Der Rumpf umgibt den Finger mit Beleuchtung und der Schweif verjüngt sich vom Rumpf weg zu einem Punkt. Der Schweif folgt dem Rumpf nach, wenn sich der Rumpf über die Eingabeoberfläche bewegt. Der Schweif zeigt daher die vorhergehende Position des Objekts an. Der Schweif hat typischerweise einen niedrigeren Helligkeitsgrad als der Rumpf. Die Helligkeit des Schweifs kann sogar von höheren zu geringeren Helligkeitsgraden variieren, wie z. B. über seine Länge oder von seinem Mittelstück zu seinen Ende.
18 ist ein Verfahren 550 des Betreibens eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 500 beginnt im Allgemeinen bei Block 552, wo Objektabtastung durchgeführt wird. In Block 554 wird der Zustand des Berührungsfelds bestimmt. Die Zustände können z. B. aus einem Auswahlzustand, Nachverfolgungszustand oder Gestenzustand ausgewählt werden. In einem Auswahlzustand ist das Berührungsfeld zum Empfangen von Auswahleingaben vom Benutzer eingestellt (z. B. verhält es sich wie ein Knopf). In einem Nachverfolgungszustand ist das Berührungsfeld so eingestellt, dass es einen Finger nachverfolgt, wenn er über die Eingabeoberfläche bewegt wird. In einem Gestenzustand ist das Eingabefeld so eingestellt, dass es verschiedene Gesteneingaben vom Benutzer empfängt.
In Block 556 ist die Eingabeoberfläche auf der Grundlage des Zustands des Berührungsfelds beleuchtet. Als ein Ergebnis wird der Benutzer über den aktuellen Zustand des Berührungsfelds aufmerksam gemacht und somit über die Art von Eingaben, die gemacht werden können. Zum Beispiel kann jeder Zustand ein unterschiedliches Beleuchtungsprofil umfassen. Ein Beleuchtungsprofil definiert die Beleuchtungscharakteristiken der Beleuchtung, die zur Verfügung zu stellen ist. Die Beleuchtungscharakteristiken umfassen z. B. Helligkeit und/oder Farbe und/oder Beleuchtungseffekte (z. B. Ausblenden, Blinken, Raster, usw.). In einem Beispiel umfasst ein erster Zustand ein erstes Beleuchtungsprofil (z. B. erste Farbe), ein zweiter Zustand umfasst ein zweites Beleuchtungsprofil (z. B. zweite Farbe) und der dritte Zustand umfasst ein drittes Beleuchtungsprofil (z. B. dritte Farbe).
Unter Bezugnahme auf 19A wird ein Beispiel des Bestimmens des Zustands beschrieben werden. In den Blöcken 570 und 574 werden ein oder mehrere Objekte detektiert. Wenn in Block 572 ein einzelnes Objekt detektiert wird, wird das Berührungsfeld in einen Nachverfolgungszustand versetzt, so dass die Objektbewegung verwendet wird, um Nachverfolgungsoperationen durchzuführen. In Block 576 wird das Berührungsfeld in einen Gestenzustand versetzt, wenn mehrere Objekte detektiert werden, so dass Objektbewegung verwendet wird, um Gestenoperationen durchzuführen. Zum Beispiel und Bezug nehmend auf die 20A und 20B wird das Berührungsfeld, wenn ein einzelner Finger detektiert wird, in einen ersten Zustand versetzt, und wenn mehrere Finger detektiert werden, wird das Berührungsfeld in einen zweiten Zustand versetzt.
Unter Bezugnahme auf 19B wird ein Beispiel des Beleuchtens auf der Grundlage von Zuständen beschrieben werden. In den Blöcken 580 und 582 wird eine Bestimmung gemacht, ob das Berührungsfeld in einem Nachverfolgungszustand oder einem Gestenzustand ist. In Block 584 wird das Berührungsfeld mit einem ersten Beleuchtungsprofil beleuchtet, wenn das Berührungsfeld in einem Nachverfolgungszustand ist. In Block 586 wird, wenn sich das Berührungsfeld in einem Gestenzustand befindet, das Berührungsfeld mit einem zweiten Beleuchtungsprofil beleuchtet, das sich vom ersten Beleuchtungsprofil unterscheidet. Die Beleuchtungsprofile enthalten Beleuchtungsinformationen wie etwa Farbe, Helligkeit und Effekte (z. B. Blinken, Ausblenden, usw.). Zum Beispiel und Bezug nehmend auf die 20A und 20B wird das Berührungsfeld, wenn das Berührungsfeld in einem ersten Zustand ist, mit einer ersten Farbe oder Helligkeit beleuchtet, und wenn das Berührungsfeld in einem zweiten Zustand ist, wird das Berührungsfeld mit einer zweiten Farbe oder Helligkeit beleuchtet.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren des Wechselns von Beleuchtung auf der Grundlage von Zuständen des Berührungsfelds weiter entwickelt werden. Zum Beispiel kann das Verfahren Erfassen eines ersten Berührungsbildes umfassen; Bestimmen des Berührungsmodus auf der Grundlage des ersten Berührungs bildes und Beleuchten der Berührungsoberfläche auf der Grundlage des ersten Berührungsmodus. Das Verfahren kann auch Erfassen eines zweiten Berührungsbildes umfassen; Bestimmen des Berührungsmodus auf der Grundlage des zweiten Berührungsbildes; Bestimmen, ob sich der Berührungsmodus zwischen dem ersten und dem zweiten Berührungsbild verändert hat; wenn der Berührungsmodus gleich geblieben ist, Vergleichen des ersten und zweiten Berührungsbildes und Durchführen einer Steuerfunktion auf der Grundlage des Vergleichs; und wenn sich der Berührungsmodus verändert hat, Beleuchten der Berührungsoberfläche auf der Grundlage des zweiten Berührungsmodus. Das Verfahren umfasst zusätzlich Erfassen eines dritten Berührungsbildes; Bestimmen des Berührungsmodus auf der Grundlage des dritten Berührungsbildes; Bestimmen, ob sich der Berührungsmodus zwischen dem zweiten und dritten Berührungsbild verändert hat; wenn der Berührungsmodus der gleiche geblieben ist, Vergleichen des zweiten und dritten Berührungsbilds und Durchführen einer Steuerfunktion auf der Grundlage des Vergleichs; und wenn sich der Berührungsmodus verändert hat, Beleuchten der Berührungsoberfläche auf der Grundlage des dritten Berührungsmodus.
21 ist ein Verfahren 600 des Betreibens eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren beginnt im Allgemeinen bei Block 602, wo ein Objekt detektiert wird. In Block 604 wird mindestens ein Abschnitt der Eingabeoberfläche beleuchtet, wenn das Objekt detektiert wird. In Block 606 werden z Charakteristiken des Objekts bestimmt. Die z Charakteristiken können den Druck umfassen, der auf die Eingabeoberfläche durch das Objekt ausgeübt wird und/oder die Position des Objekts in der z Richtung relativ zur x-y Eingabeoberfläche (z. B. wie nahe das Objekt an der x-y Ebene ist). In Block 608 werden die Beleuchtungscharakteristiken auf der Grundlage der z Charakteristik angepasst. Zum Beispiel können die Farbe und/oder Helligkeit der Beleuchtung auf der Grundlage der z Höhe oder des Drucks angepasst werden.
Zum Beispiel und Bezug nehmend auf die 22A und 22B kann das gesamte Berührungsfeld beleuchtet werden, wenn das Objekt detektiert wird, und die Helligkeit der Beleuchtung kann verstärkt werden, wenn ein Objekt näher ist, oder ein erhöhter Druck relativ zur Berührungsoberfläche ausgeübt wird, und die Helligkeit kann verringert werden, wenn ein Objekt weiter weg ist oder verringerter Druck relativ zur Berührungsoberfläche ausgeübt wird. Alternativ kann nur ein Teil des Berührungsfelds beleuchtet werden (wie z. B. ein Segment oder ein Gebiet, das direkt an den Finger angrenzt) und die Helligkeit der Beleuchtung kann verstärkt werden, wenn ein Objekt näher ist oder erhöhten Druck relativ zur Berührungsoberfläche ausübt, und die Helligkeit kann verringert werden, wenn ein Objekt weiter weg ist oder verringerten Druck relativ zur Berührungsoberfläche ausübt.
23 ist ein Verfahren 700 des Betreibens eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren beginnt im Allgemeinen bei Block 702, wo eine Objektabtastung durchgeführt wird. In Block 704 wird mindestens ein Abschnitt der Eingabeoberfläche in Antwort auf das ertastete Objekt beleuchtet. Zum Beispiel kann ein Segment oder das Gebiet um einen Finger herum beleuchtet werden. Danach wird in Block 706 eine Rotationsbenutzereingabe über der Eingabeoberfläche detektiert. Zum Beispiel kann im Fall eines kreisförmigen Berührungsfelds die Rotationsbenutzereingabe sein, dass der Benutzer seinen Finger um das kreisförmige Berührungsfeld herum wirbelt. In manchen Fällen kann dies Bestimmen eines Beschleunigungswerts umfassen, der zur Rotationsbenutzereingabe gehört. In Block 708 wird die Eingabeoberfläche in Übereinstimmung mit der Rotationsbenutzereingabe beleuchtet. Zum Beispiel wird das Gebiet des Berührungsfelds unterhalb des Fingers beleuchtet, wenn der Benutzer seinen Finger um das kreisförmige Berührungsfeld rotiert. In manchen Fällen kann dies Bewegen durch Beleuchtungssegmente, -knoten oder -punkte auf der Grundlage mindestens des Beschleunigungswerts umfassen, wodurch der Beschleunigungswert einen Be schleunigungsgrad spezifiziert, der mit der Rate assoziiert ist, zu der das Bewegen durch die Beleuchtungssegmente, -knoten oder -punkte erreicht wird.
24 ist ein Verfahren 800 des Betreibens eines beleuchteten Berührungsfelds in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren beginnt im Allgemeinen bei Block 802, wo mindestens ein Abschnitt der Eingabeoberfläche mit einem ersten Beleuchtungsprofil beleuchtet wird, wenn ein Objekt nahe der Eingabeoberfläche detektiert wird. Nach Block 802 geht das Verfahren nach Block 804 weiter, wo sich die Beleuchtung des beleuchteten Abschnitts der Eingabeoberfläche verändert, wenn das Objekt bewegt wird. Zum Beispiel kann die Helligkeit der Beleuchtung auf der Grundlage der Beschleunigung des sich bewegenden Objekts variieren. Zum Beispiel kann die Helligkeit mit erhöhter Beschleunigung erhöht werden und die Helligkeit kann mit verringerter Beschleunigung verringert werden. In einer anderen Ausführungsform werden Schwellenwerte verwendet. Zum Beispiel kann ein erster Helligkeitsgrad für hohe Beschleunigung verwendet werden, ein zweiter Helligkeitsgrad kann für niedrige Beschleunigung verwendet werden und ein dritter Helligkeitsgrad kann für keine Beschleunigung verwendet werden (stationär).
Zum Beispiel und unter Bezugnahme auf 25 wird Beleuchtung mit geringer Helligkeit zur Verfügung gestellt, wenn eine Berührung zum ersten Mal detektiert wird, Beleuchtung mit mittlerer Helligkeit wird zur Verfügung gestellt, wenn das Objekt langsam über die Eingabeoberfläche bewegt wird (z. B. geringe Beschleunigung) und Beleuchtung mit starker Helligkeit wird zur Verfügung gestellt, wenn das Objekt schnell über die Eingabeoberfläche bewegt wird (z. B. große Beschleunigung). Alternativ kann die Helligkeit kontinuierlich in Übereinstimmung mit der Beschleunigung des Objekts variieren.
Während diese Erfindung mit Bezug auf mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, gibt es Abänderungen, Permutationen und Äquivalente, die in den Bereich dieser Erfindung fallen.
Zum Beispiel sollte darauf hingewiesen werden, dass, obwohl die Erfindung primär auf Berührungsfelder gerichtet war, dies keine Beschränkung ist, und dass die Erfindung auf andere Berührungsabtastvorrichtungen angewendet werden kann, wie z. B. berührungsempfindliche Gehäuse und berührungsempfindliche Handablagen.
Es sollte bemerkt werden, dass es viele alternative Arten des Implementierens der Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung gibt.
Zum Beispiel können unterschiedliche Gebiete des Berührungsfelds mit unterschiedlichen Beleuchtungsprofilen zur gleichen Zeit beleuchtet werden. Zum Beispiel kann das Berührungsfeld in beleuchtete Quadranten segmentiert werden, die einer Knopffunktionalität des Berührungsfelds entsprechen, wie etwa Menü, Abspielen/Pause, vorwärts und zurück.
Weiterhin kann das Berührungsfeld als ein Anzeiger für eine handgehaltene Computervorrichtung wie etwa einen Medienspieler verwendet werden. Zum Beispiel kann das Berührungsfeld so konfiguriert sein, dass es herein und heraus ebbt, wenn die Vorrichtung in einem Schlafmodus ist, oder von hoher zu geringer Helligkeit variieren, auf der Grundlage eines Batterieniveaus. Weiterhin kann das Berührungsfeld als ein Zeitgeber oder eine Uhr verwendet werden. Im Fall einer Uhr kann das Berührungsfeld Segmente umfassen, die der Position einer Uhr entsprechen, und die Segmente können auf gesteuerte Weise beleuchtet werden, um die aktuelle Zeit anzuzeigen. Um zum Beispiel 12:30 anzuzeigen, kann ein 12 Uhr Segment mit einem ersten Beleuchtungsprofil beleuchtet werden, und ein 6 Uhr Segment kann mit einem zweiten Beleuchtungsprofil beleuchtet werden. Im Fall eines Zeitgebers kann das Berührungsfeld verwendet werden, um anzuzeigen, wie viel Zeit beim Abspielen eines Mediengegenstands wie etwa eines Lieds übrig bleibt. Zum Beispiel kann das gesamte Berührungsfeld beleuchtet sein, wenn das Lied startet, und aufeinanderfolgende Segmente können ausgeschaltet werden, wenn das Lied abgespielt wird. Wenn das Lied vorbei ist, wird das Berührungsfeld nicht mehr beleuchtet. Alternativ können aufeinanderfolgende Segmente angeschaltet werden, wenn das Lied abgespielt wird, bis das Lied vorüber ist, und das Berührungsfeld vollständig beleuchtet ist. Dies kann in einem Medienspieler, wie etwa einem Musikspieler, nützlich sein.
Darüber hinaus kann die Beleuchtung des Berührungsfelds weiterhin durch einen Sensor wie etwa einen Lichtsensor gesteuert werden. Der Lichtsensor misst das Umgebungslichtniveau, und die Helligkeit der Beleuchtung wird auf der Grundlage des Umgebungslichtniveaus angepasst.
Die folgenden angehängten Ansprüche sollen daher so ausgelegt werden, dass sie alle solche Abänderungen, Permutationen und Äquivalente umfassen, wie sie in den wahren Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
ZUSAMMENFASSUNG
Verbesserte Rückmeldungsmechanismen für Berührungsfelder werden offenbart. Ein Aspekt bezieht sich auf Vorrichtungen, die in der Lage sind, die berührungsempfindliche Oberfläche des Berührungsfeldes zu beleuchten. Ein weiterer Aspekt bezieht sich auf Verfahren zum Liefern visueller Rückmeldung am Berührungsfeld.

Claims

Eine beleuchtete Eingabevorrichtung, wobei die beleuchtete Eingabevorrichtung umfasst: einen Objektabtastmechanismus, der in der Lage ist, eine Benutzereingabe über einer Eingabeoberfläche zu erkennen; und ein visuelles Rückmeldungssystem, das so konfiguriert ist, dass es die Eingabeoberfläche in Verbindung mit einer Benutzereingabe beleuchtet.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Steuerung, die operativ mit dem Objektabtastmechanismus und dem visuellen Rückmeldungssystem verbunden ist, wobei die Steuerung Signale überwacht, die beim Objektabtastmechanismus erzeugt werden, wobei die Steuerung selektiv die Beleuchtung steuert, die durch das visuelle Rückmeldungssystem zur Verfügung gestellt wird.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 1, wobei der Objektabtastmechanismus eine Berührungsplatte umfasst, die in der Lage ist, Berührungen in lokalisierten Gebieten der Eingabeoberfläche zu erkennen, und worin das visuelle Rückmeldungssystem eine Lichtplatte umfasst, die in der Lage ist, Licht in lokalisierten Gebieten der Eingabeoberfläche abzustrahlen.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 3, wobei die Berührungsplatte optisch übertragend ist, und wobei die optisch übertragende Berührungsplatte über der Lichtplatte angeordnet ist.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 4, wobei die optisch übertragende Berührungsplatte ein Berührungsbildschirm ist.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 5, wobei die Lichtplatte eine Mehrzahl an Lichtquellen umfasst und eine Lichtverteilungsplatte zum Verteilen des Lichts von den Lichtquellen an lokalisierte Gebiete der Eingabeoberfläche.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 5, wobei die Lichtplatte pixelartige Lichtabstrahlungspunkte umfasst, die über die Eingabeoberfläche verstreut sind.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 3, wobei die Berührungsplatte unterhalb der Lichtplatte angeordnet ist, wobei es die Lichtplatte zulässt, dass Berührungsabtastung durch sie hindurch geschieht.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 8, wobei die Berührungsplatte eine Mehrzahl an räumlich getrennten Elektroden umfasst, die auf einer Leiterplatte positioniert sind.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 9, wobei die Lichtplatte pixelartige lichtabstrahlende Punkte umfasst, die über die Eingabeoberfläche verstreut sind.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 9, wobei die Lichtplatte eine Mehrzahl von Lichtquellen umfasst, und eine Lichtverteilungsplatte zum Verteilen des Lichts von den Lichtquellen an lokalisierte Gebiete der Eingabeoberfläche.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 11, wobei die Lichtplatte eine Mehrzahl von seitlich montierten Lichtquellen umfasst, und eine Lichtvertei lungsplatte zum Verteilen des Lichts von den seitlich montierten Lichtquellen an lokalisierte Gebiete der Eingabeoberfläche, wobei die seitlich montierten Lichtquellen um die Seite der Lichtverteilungsplatte herum angeordnet sind und so konfiguriert sind, dass sie Licht in verschiedene Abschnitte der Lichtverteilungsplatte lenken, wobei die Lichtverteilungsplatte so konfiguriert ist, dass sie das Licht, das auf sie einfallen gelassen wird, auf die Eingabeoberfläche ablenkt.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 12, wobei die Lichtverteilungsplatte in eine Mehrzahl von Knoten aufgespalten wird, wobei jeder Knoten seine eigene seitlich montierte Lichtquelle umfasst.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 13, wobei die Lichtverteilungsplatte kreisförmig ist, und wobei die Knoten als unterschiedliche winkelförmige und radiale Segmente ausgeführt sind.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 3, wobei die Lichtplatte umfasst: eine Zerstreuungsplatte, die so konfiguriert ist, dass sie Licht zerstreut; einen oder mehrere Lichtmultiplexer, die so konfiguriert sind, dass sie die Zerstreuungsplatte auf gesteuerte Weise beleuchten; eine Steuerung, die operativ mit dem einen oder den mehreren Lichtmultiplexern verbunden ist.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 3, wobei die Berührungsplatte auf Kapazität beruht.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 3, weiterhin umfassend einen Lichtzerstreuer, der so konfiguriert ist, dass er das Licht zerstreut, das durch die Lichtplatte abgestrahlt wird.
Eingabevorrichtung wie in Anspruch 1, weiterhin umfassend einen beleuchteten Knopf, der sich am Mittelpunkt der Eingabeoberfläche befindet.
Verfahren des Betreibens einer Eingabevorrichtung, umfassend: Abtasten eines Objekts über einer Eingabeoberfläche; und Beleuchten mindestens eines Teils der Eingabeoberfläche, wenn ein Objekt erkannt wird.
Verfahren wie in Anspruch 19, wobei ein lokalisiertes Gebiet der Eingabeoberfläche in der Nähe der Position des Objekts beleuchtet wird.
Verfahren wie in Anspruch 20, wobei das lokalisierte Gebiet ein segmentierter Bereich der Eingabeoberfläche ist, wobei der beleuchtete segmentierte Bereich der segmentierte Bereich ist, der dem Objekt am nächsten ist.
Verfahren wie in Anspruch 20, wobei das lokalisierte Gebiet eine Ansammlung von Beleuchtungspunkten ist, die mindestens das Objekt umgeben.
Verfahren wie in Anspruch 20, weiterhin umfassend: Abtasten eines zweiten Objekts über der Eingabeoberfläche an derselben wie das erste Objekt; Beleuchten eines zweiten lokalisierten Gebiets der Eingabeoberfläche in der Nähe der Position des zweiten Objekts, wobei das erste und das zweite lokalisierte Gebiet gleichzeitig beleuchtet werden.
Verfahren wie in Anspruch 20, weiterhin umfassend: Bestimmen, ob sich das Objekt über die Eingabeoberfläche bewegt oder nicht; Bestimmen von Bewegungscharakteristiken des sich bewegenden Objekts; und Anpassen der Beleuchtung auf der Grundlage einer oder mehrerer Bewegungscharakteristiken.
Verfahren wie in Anspruch 24, wobei sich das lokalisierte Gebiet in Übereinstimmung mit dem sich bewegenden Objekt bewegt.
Verfahren wie in Anspruch 25, weiterhin umfassend zur Verfügung stellen von Anzeigern, die mit den Bewegungscharakteristiken assoziiert sind.
Verfahren wie in Anspruch 25, wobei die Anzeiger Richtungsanzeiger umfassen.
Verfahren wie in Anspruch 25, wobei das lokalisierte Gebiet eine führende Kante, einen Rumpf und eine nachgezogene Kante umfasst.
Verfahren wie in Anspruch 25, wobei das lokalisierte Gebiet einen Rumpf und einen Schweif umfasst.
Verfahren wie in Anspruch 20, weiterhin umfassend: Detektieren einer Rotationsbenutzereingabe über der Eingabeoberfläche; und Rotieren des lokalisierten Gebiets in Übereinstimmung mit der Rotationsbenutzereingabe.
Verfahren wie in Anspruch 19, weiterhin umfassend: Beenden der Beleuchtung, wenn ein Objekt nicht mehr erkannt wird.
Verfahren wie in Anspruch 19, weiterhin umfassend: wenn das erkannte Objekt stationär ist, zur Verfügung stellen einer ersten Beleuchtung; wenn das erkannte Objekt sich bewegt, zur Verfügung stellen einer zweiten Beleuchtung; und wenn das Objekt nicht mehr erkannt wird, Beibehalten der Beleuchtung in der zuletzt erkannten Position während einer vorbestimmten Zeitspanne.
Verfahren wie in Anspruch 19, weiterhin umfassend: Bestimmen von z Charakteristiken des Objekts; und Anpassen der Beleuchtung auf der Grundlage der z Charakteristiken.
Verfahren wie in Anspruch 33, wobei die Helligkeit der Beleuchtung erhöht wird, wenn sich das Objekt in die Richtung der Eingabeoberfläche bewegt, und wobei die Helligkeit der Beleuchtung verringert wird, wenn sich das Objekt von der Eingabeoberfläche wegbewegt.
Verfahren wie in Anspruch 19, wobei die gesamte Eingabeoberfläche beleuchtet wird.
Verfahren des Betriebs einer Eingabevorrichtung, umfassend: Detektieren einer Benutzereingabe über der Eingabeoberfläche; Bestimmen eines Eingabezustands der Eingabevorrichtung auf der Grundlage der Benutzereingabe; Beleuchten der Eingabeoberfläche auf der Grundlage des Eingabezustands der Eingabevorrichtung, wobei jeder Eingabezustand ein unterschiedliches Beleuchtungsprofil hat.
Verfahren wie in Anspruch 36, wobei das Bestimmen Analysieren der Benutzereingabe für Charakteristiken umfasst, die Nachverfolgen oder Gestikulieren anzeigen, und Einordnen der Benutzereingabe als Nachverfolgungs- oder Gesteneingabe.
Verfahren wie in Anspruch 36, wobei die Eingabevorrichtung in einen Nachverfolgungszustand versetzt wird, wenn ein einzelnes Objekt detektiert wird, und wobei die Eingabevorrichtung in einen Gestenzustand versetzt wird, wenn mehrere Objekte detektiert werden.
Verfahren wie in Anspruch 38, wobei die Eingabevorrichtung mit einem ersten Beleuchtungsprofil beleuchtet wird, wenn die Eingabevorrichtung in den Nachverfolgungszustand versetzt wird, und wobei die Eingabevorrichtung mit einem zweiten Beleuchtungsprofil beleuchtet wird, wenn die Eingabevorrichtung in den Gestenzustand versetzt wird.
Verfahren wie in Anspruch 36, wobei die gesamte Eingabeoberfläche beleuchtet wird.
Verfahren wie in Anspruch 36, wobei nur ein lokalisiertes Gebiet der Eingabeoberfläche beleuchtet wird.
Verfahren des Betreibens einer Eingabevorrichtung, umfassend: Beleuchten mindestens eines Abschnitts einer Eingabeoberfläche, wenn ein Objekt über der Eingabeoberfläche detektiert wird; und Anpassen der Beleuchtung, wenn das Objekt über die Eingabeoberfläche bewegt wird.
Verfahren wie in Anspruch 42, wobei die Beleuchtung auf der Grundlage einer Beschleunigung des Objekts variiert.
Verfahren wie in Anspruch 43, wobei die Beleuchtungshelligkeit mit erhöhter Beschleunigung erhöht wird, und wobei Beleuchtungshelligkeit mit verringerter Beschleunigung verringert wird.
Verfahren wie in Anspruch 43, wobei ein erster Helligkeitsgrad für hohe Beschleunigung verwendet wird, ein zweiter Helligkeitsgrad für geringe Beschleunigung verwendet wird, und ein dritter Helligkeitsgrad für keine Beschleunigung verwendet wird.
Verfahren wie in Anspruch 42, wobei die gesamte Eingabeoberfläche beleuchtet wird.
Verfahren wie in Anspruch 42, wobei nur ein lokalisiertes Gebiet der Eingabeoberfläche beleuchtet wird.