專利名稱：公用亭觸摸板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種諸如當前采用觸摸屏這種圖形用戶界面系統(tǒng)的改進界面控制。具體來說，本發(fā)明涉及一種具有規(guī)定的可編程輸入?yún)^(qū)的觸摸板，響應的是任何“觸摸”或“擠壓”，而不需要“叩擊”來輸入“輸入/選擇”命令。
背景現(xiàn)在的計算機系統(tǒng)追求“用戶友好”。設計人員試圖通過更簡單、更明確說明的顯示器以及更易使用的界面，使系統(tǒng)對不論是專家還是初次用戶來說都可理解。設計人員從這種用戶友好系統(tǒng)的需要出發(fā)開發(fā)了觸摸屏顯示器。操作者可在觸摸屏顯示器所包括的顯示表面上有選擇地顯示信息或通過觸摸該屏幕上按交互方式顯示的圖標來執(zhí)行一功能。該觸摸屏與一存儲、計算并提供所需信息或所要執(zhí)行功能的微處理器可操作地連接。若干觸摸屏顯示器及其應用在下列專利中有所說明(于1998年4月7日)授予Denman的美國專利U.S.Pat.No.5,737,729；(于1998年2月10日)授予Doba的美國專利U.S.Pat.No.5,717,433；(于1996年11月5日)授予Sylvan的美國專利U.S.Pat.No.5,572,573；(于1996年1月2日)授予Hano的美國專利U.S.Pat.No.5,481,250；以及(于1995年10月10日)授予Sansone的美國專利U.S.Pat.No.5,457,636。
公用亭或小直立臺用于推廣或銷售服務或商品，或者用于公眾獲取信息。如下面專利所給出的那樣，公用亭在本技術領域內(nèi)是眾所周知的(于1979年12月18日)授予Spencer的美國專利U.S.Pat.No.4,179,723；(于1981年5月5日)授予Johnson的美國專利U.S.Pat.No.4,265,059；(于1989年3月28日)授予Brown的美國專利U.S.Pat.No.4,817,043；以及(于1993年12月21日)授予Pearlson的美國專利U.S.Pat.No.5,271,669。公用亭其優(yōu)點在于，可設置在公共場所，由于結合該公用亭提供了簡單安全的系統(tǒng)，因而可為許多操作人員所使用。公用亭通常包括微處理器和用于與操作人員交互作用的可視顯示器或監(jiān)視器。這種交互作用通常是簡單的，而且允許操作人員通過在鍵盤上敲擊基本命令或在觸摸屏界面上選擇選項，按步驟經(jīng)過若干個預置選項，來執(zhí)行內(nèi)部功能，諸如運算或顯示信息，分發(fā)貨品或錢幣，或與一打印設備和紙張源相連的話，便打印輸出。
觸摸屏當前用于許多商業(yè)領域和非商業(yè)領域，包括例如工廠及流程控制這種工業(yè)控制系統(tǒng)，例如與郵政、照相、復印中心、可視電話、醫(yī)院以及ATM系統(tǒng)商業(yè)控制系統(tǒng)一起使用的常規(guī)公用亭，例如在許多旅游區(qū)、圖書館和飯店中使用的那些信息公告亭，以及需要簡單的與操作人員交互作用的裝置的許多其他系統(tǒng)。許多系統(tǒng)還將觸摸屏與例如數(shù)字鍵鍵盤或數(shù)字字母鍵盤(例如ATM)以及其他更為簡化的功能鍵結合在一起。觸摸屏系統(tǒng)如其所現(xiàn)有的那樣，功能很多，但仍有若干不足。首先，觸摸屏顯示器相對昂貴。通常的觸摸屏花費大于非觸摸屏顯示器。
第二，由于觸摸屏的屏幕需要觸摸來啟動，而且觸摸屏釋放熱量，因而觸摸屏不容易與環(huán)境保持絕對的密封。該缺點在顯示器需要用于會經(jīng)受灰塵、化學或細菌污染的地方，或帶濕接觸危險較高的地方尤為明顯。因為，該系統(tǒng)并未全部密封和與其周圍相隔離，因而采用仔細、徹底的清潔方法，存在污染會損壞該設備內(nèi)部部件或與下一用戶接觸的危險。
第三，一旦觸及該屏幕，操作人員必須等待計算機，對觸摸屏按得力量足夠大和時間足夠長以登錄該選定的用戶進行表示。該時間經(jīng)過取決于該系統(tǒng)的處理忙到何種程度，可能是幾乎一瞬間，或可能費些時間。通常這種延遲造成那些作出的選擇是處理器不登錄或未足夠快地顯示的用戶感到落空，而無意中再按一次，進行第二次不需要的選擇。
所擁有的設備與觸摸屏同樣對用戶友好，但花費較低，對污染密封且便于清潔的，并且在操作人員作選擇時得到即時反饋，是較為有利的。
本領域眾所周知對用戶友好的計算機輸入設備。若干種輸入設備其中之一是熟悉的“鼠標器”。與圖形用戶界面結合時，鼠標器與敲擊鍵盤命令相比，其使用可方便得多。通過在一表面內(nèi)移動，操作人員使得光標在顯示屏上相應移動。對于有經(jīng)驗的還是初學的計算機用戶來說，都將鼠標器作為“對用戶友好”的輸入設備，提供一簡單的與計算機交流的裝置。但由于通常需要一在其上面操作的自由滾動的表面(例如桌面)，鼠標器在許多應用中有許多不足。這樣，鼠標器不適合在有限空間中使用，或與公用亭等觸摸屏應用一起使用時所存在的表面空間幾乎沒有的場合。而且，鼠標器所包括的機械部分可能會堵塞，變臟變舊，通常無法對外面的污染保持密封。
為了回應對各種空間要求(不論是否有限)均適合的更為方便的輸入設備的長期存在的需求，提出了各種替代的輸入設備。這些替代輸入設備包括常稱為跟隨球、跟隨筆和跟隨指點器的設備，以及檢測指點物體在位置傳感面上位置的種種設備。檢測指點物體在傳感面上位置的設備，通常具有使用簡單、可靠、簡易、小型，而且容易與當前的計算機和其他計算設備結合這些優(yōu)點。
多種輸入設備采用位置傳感面。不同專利參考文獻中提出了種種例子。例如，(于1975年5月27日)授予Rodgers等人的美國專利U.S.Pat.No.3,886,311揭示了一種用于檢測書寫板所產(chǎn)生的時間變化的靜電場的書寫筆。(于1987年6月9日)也授予Rodgers等人的美國專利U.S.Pat.No.4,672,154則揭示了一種無繩鐵筆，從導電性筆筒末端發(fā)出的定向性電場由具有X-Y座標系的數(shù)字化板檢測。(于1987年7月14日)授予Yoshikawa等人的美國專利U.S.Pat.No.4,680,430揭示了一種包括電阻膜在內(nèi)用于確定指端或其他負載的觸及所指示的平面上點的座標位置數(shù)據(jù)的板狀座標檢測裝置。(于1978年7月25日)授予Bobick的美國專利U.S.Pat.No.4,103,252揭示了一種在其檢測區(qū)域邊界上定位有電極、通過作為一振蕩器其中一部分的RC網(wǎng)絡因改變時間常數(shù)的觸摸所造成的電容充電變化來檢測人體觸摸的位置傳感板。(于1988年4月5日)授予Matzke的美國專利U.S.Pat.No.4,736,191揭示了一種包括分立導電板的觸摸啟動控制設備，其中用戶在覆蓋該板的電介質(zhì)層上的觸摸，是通過按順序使板中各個扇區(qū)分別充電和放電以確定該扇區(qū)所增大的電容進行檢測的。(于1985年10月29日)授予Mabusth的美國專利U.S.Pat.No.4,550,221揭示了一種觸覺敏感設備，將觸摸位置變換為輸出信號，所包括的基板支持第一和第二交織的、緊密間隔的、非重疊導電板。(于1987年1月27日)授予Rympalski等人的美國專利U.S.Pat.No.4,639,720揭示了一種電子素描板，包含一具有透明電容像素陣列的圖形輸入盤，其電容特性響應導電性末端筆在板表面上通過而發(fā)生變化。(于1993年7月6日)授予Miller的歐洲專利公報EP.Pat.No.574,213揭示了一種貼近傳感器，其包括的傳感器矩陣陣列對與位置傳感板連接的水平和垂直導體間的電容變化進行檢測，以確定xyz位置信息。
近來對位置傳感板領域的附加技術當中，有(于1994年4月19日)授予Gerpheide的美國專利U.S.Pat.No.5,305,017。6erpheide專利的設備和方法包括一觸覺輸入板，用戶方便地用手指將其上面的位置信息輸入。操作過程中，用戶的指端處于與觸覺板的位置傳感面的頂面接近。Gerpheide專利的設備檢測出指端在觸摸板水平(“x”)和垂直(“y”)方向上的位置以及手指相對于傳感面在z方向上的接近程度。具有相對位置傳感面、主要是靠操作人員手指的觸摸進行操作的設備，通常稱為觸摸板。除了手指以外，Gerpheide和許多其他觸摸板也可由其他導電性物體操作。
觸摸板對置于或接近傳感面的手指進行檢測，并將手指的運動變換為顯示屏上光標相應的運動。采用觸摸板作為輸入設備，其中一個優(yōu)點在于節(jié)省空間。具體來說，觸摸板可固定在某個地方，操作人員仍可操控顯示屏上的光標。此特性在空間限制受重視時是很重要的。
具體來說，就觸摸板技術來說，觸摸板已經(jīng)就用戶友好性方面至反饋系統(tǒng)方面的增加進行了修改。開發(fā)了具有觸覺反饋控制系統(tǒng)的觸摸板，來輔助操作人員通過觸摸相對于不同的觸摸板區(qū)域讓操作人員手指休息的地方進行確定。(于1996年11月12日申請的)Gerpheide所共有的、共同待審的國際公開號WO97/18546揭示了一例觸覺反饋，在此通過引用歸并在一起。Gerpheide所揭示的觸覺反饋包括板面上的紋理和隆起的脊棱相組合，表示可編程“按鈕”部分，當叩擊時執(zhí)行可編程分配給該按鈕的功能。
開發(fā)了具有聽覺反饋控制系統(tǒng)的觸摸板，來輔助操作人員當選定了觸摸板其中一部分時進行確定。一例聽覺反饋包括一微處理器，采用PC揚聲器發(fā)出一音調(diào)來表示進行過選定。但如觸摸屏顯示系統(tǒng)所示，這種聽覺反饋取決于處理器的響應時間，可能較慢。
觸摸板而且適合通過規(guī)定觸摸板其中一部分板面上的數(shù)字鍵盤或數(shù)字字母鍵盤來執(zhí)行附加功能。最近，觸摸板的適應性修改也通過增加筆和例如加州Chattsworth的高級識別技術有限公司(Advanced Recognition Technologies,Inc.)和加州Santa Clara的CyberSIGN有限公司(CyberSIGN,Inc.)商業(yè)銷售的用于識別簽名和手寫體的圖案識別軟件。
除了本領域現(xiàn)有的觸摸板所給出的許多優(yōu)點以外，還存在不足，既有一般如前面所提到的，也有現(xiàn)有的觸摸板用于特定應用時出現(xiàn)的。首先，現(xiàn)有的觸摸板，即便觸摸板面上具有輸入?yún)^(qū)，仍需要用戶對該板面的叩擊加以組合，將“鼠標按鈕點擊”或“輸入/選擇”命令發(fā)送給主計算機。例如，某些觸摸板需要一較慢、較實、時上時下的手指叩擊動作來產(chǎn)生“鼠標按鈕點擊”命令。雖然對專家用戶來說較方便有效，但給定觸摸板的叩擊其較合適的時間和力度，學習起來較費時，并且可能讓人困惑，甚至對初學用戶帶來煩惱，甚至專家用戶面對一新系統(tǒng)也會如此。此外，有些人由于身體限制，無法執(zhí)行現(xiàn)有的觸摸板上所需的叩擊組合，或現(xiàn)有鼠標設備所需的雙擊組合。第二，現(xiàn)有的觸摸板包括許多在很多簡單應用(例如信息公告亭或其他圖形界面)中不需要的功能。這些附加功能會使觸摸板的操作變得復雜，并讓操作人員產(chǎn)生疑惑。第三，現(xiàn)有的觸摸板對許多應用不夠耐用。由于通常采用薄塑料層來保護傳感面，觸摸板在持續(xù)、頻繁的使用后會變舊或變差。此外，在發(fā)現(xiàn)公用亭系統(tǒng)是在諸如工廠、餐館、復印中心、醫(yī)院、ATM這種場合，以及在例如圖書館或其他信啟、中心會被某人或多人頻繁使用觸摸板的其他環(huán)境下，通常在觸摸板傳感面上用的薄塑料層可能不足以使傳感面承受磨損環(huán)境。第四，對外部污染未做到完全密封的觸摸板，不足以應付塵埃、化學物品、濕度或其他污染較普遍或暴露于液體的危險較高的場合。
擁有這樣一種觸摸板，它易學易用，僅包括簡單應用(例如圖形用戶界面)所需功能，比現(xiàn)有觸摸板更為耐久，可對外部污染完全密封，通知操作人員作出過選擇所提供的聽覺反饋不取決于處理器速度，是較為有利的。
發(fā)明概述本發(fā)明包括一用于公用亭或諸如桌面計算機這種其他圖形用戶界面系統(tǒng)的觸摸板。為了易于使用，觸摸板可以具有一相對光標定位觸覺區(qū)，一絕對定位觸覺區(qū)以及一聽覺反饋設備。觸覺板還可以具有編程為根據(jù)操作人員的手指在該區(qū)域內(nèi)的移動方向而向上滾屏或向下滾屏的第二絕對定位觸覺區(qū)。另外，觸摸板還可以由一殼體封閉該觸摸板來相對于外部污染做到完全密封。一實施例中，有一剛性、耐久的保護板置于觸摸板傳感面上，來增加觸摸板壽命。另一實施例中，還采用觸覺反饋來輔助操作人員靠觸摸區(qū)分觸摸板各區(qū)。
在其便于使用、對用戶友好、耐久性和實用性方面，可了解本發(fā)明的某些優(yōu)點。通過建立“觸”覺絕對定位區(qū)，不需要操作人員了解或使用“叩擊”來操作系統(tǒng)，而可代之以象操作機械按鈕但沒有與機械按鈕有關缺點那種方式對觸摸板面上的區(qū)域進行操作。通過簡化觸摸板，使之僅包括圖形用戶界面應用所需的基本功能(例如指點和點擊，向上和向下滾屏)，觸摸板易于為初學者和專家使用。通過將觸摸板相對于外部污染全部密封，觸摸板變得防水、防塵，使得觸摸板更易于清潔，在污染環(huán)境中更為可靠。通過用保護板覆蓋觸覺面，觸摸板將更為耐久，這樣在存在使用繁忙因素或需要額外保護的場合會更為長久地用于各種環(huán)境。最后，通過附加靈敏的反饋表示各個區(qū)域的差異，當選定了某一區(qū)域時，觸摸板對用戶更為友好，對操作人員很有用。
在考慮附圖和相關說明后，本發(fā)明其他特征和優(yōu)點將會更清楚。
附圖簡要說明附圖中圖示的是本發(fā)明當前較佳的實施例，其中相同標號表示不同視圖中同樣的部分。


圖1是采用圖形監(jiān)視器和觸摸板的公用亭的主視圖。
圖2是觸摸板觸覺面和分解開以突出單個部件的保護性封閉體其較佳實施例的截面透視圖。
圖3是示出“輸入?yún)^(qū)”、“滾屏區(qū)”以及“相對光標定位區(qū)”的簡化觸覺面較佳圖4是示出保護蓋、觸覺面、揚聲器以及電子部件的觸摸板較佳實施例的側(cè)視圖。
圖5是采用監(jiān)視器和適用于數(shù)字字母或符號輸入以及相對光標定位的交互作用面板的主視圖。
圖6是數(shù)字字母觸摸板實施例的主視圖。
圖7是采用圖形界面監(jiān)視器和具有滾屏區(qū)、輸入?yún)^(qū)以及相對光標定位區(qū)的觸摸板的交互信息面板的主視圖。
圖8是諸如ATM那種公用亭的主視圖，示出監(jiān)視器和具有相對光標定位區(qū)、輸入?yún)^(qū)、數(shù)字輸入?yún)^(qū)以及供筆簽名輸入的簽名驗證區(qū)的觸摸板。
實施發(fā)明的最佳方式圖1示出除了觸摸屏監(jiān)視器25通常用于公用亭23中的較佳觸摸板21，或以常規(guī)監(jiān)視器25替代通常靠觸摸進行的觸摸功能。觸摸板21包括一可編程觸覺面26，至少具有2個鄰接區(qū)相對光標定位區(qū)27以及“輸入”或“選擇”區(qū)29?！拜斎搿被颉斑x擇”區(qū)29是一絕對定位的可編程區(qū)域29，最好編程為當該區(qū)域的觸覺面檢測出操作人員手指觸及時，便將“輸入”、“選擇”或“鼠標按鈕點擊”命令登錄到主計算機(未圖示)?！坝|摸”包括在可編程區(qū)域29內(nèi)完成的任何形式的觸及動作，例如按壓、叩擊，甚至只是使手指處于基本上接近可編程區(qū)29。導電體例如手指離開觸覺面越遠，可表面檢測其存在的可能性越小。距給定觸覺面設置導電體、并被檢測出的距離，隨各個表面而變化，從而可由本領域中普通技術人員方便地確定。
現(xiàn)有的觸摸板所需的“叩擊”，輸入“輸入”或“選擇”命令，或在觸摸板表面上選擇一可編程區(qū)域，需要一特定持續(xù)時間以及有效的表面區(qū)域(或z值)來正確登錄該接觸至功能。與現(xiàn)有觸摸板選擇可編程區(qū)域所需的“叩擊”不同，本發(fā)明允許的“觸摸”不論該接觸持續(xù)時間如何，都登錄該可編程區(qū)域29內(nèi)的接觸，并輸入該命令。換言之，一旦接觸，或基本上一旦接觸，本發(fā)明便登錄“觸摸”接觸并輸入該命令，由此模擬機械按鈕，而相反，現(xiàn)有的觸摸板不是一旦接觸，而是一旦釋放，只有在該系統(tǒng)所建立的時間窗內(nèi)一直保持“觸摸”時間要求的持續(xù)時間(不太長也不太短)，才輸入命令。這樣，本發(fā)明的可編程區(qū)29利用編程中所規(guī)定的有效z值來響應任何“觸摸”，沒有時間要求。較好是還對相對定位區(qū)27進行編程，使之無法延遲“輸入/選擇”命令。這意味著，利用許多觸摸板面來啟動“輸入/選擇”命令的“叩擊”，最好起不到利用“輸入/選擇”區(qū)域29在一觸摸板上啟動“輸入/選擇”命令的作用。通過創(chuàng)建僅當“輸入/選擇”區(qū)29被觸摸時才延遲一“輸入/選擇”命令的觸摸板21，操作人員不太可能錯誤地作出選擇。
“觸摸”能力對于觸摸板特別有用，因為初學者和專家級觸摸板用戶可以迅速和容易地學習和執(zhí)行采用簡化設備的操作，不需要首先掌握給定觸摸板的“叩擊”時間。還可預期，可編程區(qū)29的“觸摸”能力還可替代地編程為僅對足夠長持續(xù)時間(例如比現(xiàn)有觸摸板所需“叩擊”持續(xù)時間長的持續(xù)時間)的“觸摸”進行響應。通過需要一延續(xù)的“觸摸”，可更加方便地避免無意的“觸摸”。
雖然本領域技術人員可將該觸覺面編程為以另外的方式響應，但最好當用戶手指實際觸摸觸覺面26或與觸覺面26靠得足夠近表示這種意圖時，便由觸覺面26檢測出“觸摸”。本實施例的輸入/選擇區(qū)29最好與鄰接的相對定位區(qū)27基本一致，并編程使得手指從相對定位區(qū)27“滑動”通過一絕對定位可編程區(qū)29不會登錄為該區(qū)域內(nèi)的“觸摸”，而會被視為仿佛只是滑動通過相對定位區(qū)27中的另一部分。但如果手指當前未與觸摸板面接觸，便在該觸覺面26中觸摸到或靠得足夠近以便觸覺面檢測出“觸摸”、“輸入/選擇”命令會與主計算機(未圖示)通信?？深A期，可以對輸入/選擇區(qū)29編程來延遲其他命令，編程為具有其他功能的多個輸入/選擇區(qū)還可以置于觸覺面上來模擬機械按鈕。雖然由于許多應用中存在機械按鈕固有的問題而最好避免機械按鈕，但可預期，除了模擬的機械按鈕以外，該設備還可以實施機械按鈕。
除了本發(fā)明的“觸摸”特性而非“叩擊”特性對機械按鈕進行模擬以外，對于耐久性和實用性來說，觸摸板21最好用一透明蓋板31覆蓋加以保護，并最好延伸到觸摸板21的邊界33，這樣蓋板31的寬度和長度應與觸覺面26的相對應或超出。雖然為了耐久和美觀，蓋板31最好用玻璃形成，但也可以在不需要很高耐久性的場合較理想地用諸如聚碳酸酯或聚酯這種聚合體形成，與觸覺面26粘結或粘貼。蓋板31的厚度會隨所用的觸摸板21的種類而變化，因為不同的觸摸板采用不同技術，每一種具有不同的容許值。但本領域技術人員可對與一給定觸摸板21一起使用的蓋板31運算允許的最大尺寸。但對于Gerpheide在美國專利U.S.Pat.No.5,305,017中揭示的觸摸板技術來說，作為一耐久可靠的系統(tǒng)，蓋板31最好在0.0254至0.1016厘米(0.01至0.07英寸)。但該蓋板31的厚度，可根據(jù)給定應用所需的保護水平與響應可靠性之比來增加或減少。雖然該蓋板最好通過粘接劑固定到公用亭面板上，但可以替代地用螺絲或等效裝置來固定。因為，現(xiàn)有的許多觸摸板需要手指與操作用觸摸板面實際接觸，這樣蓋板便會造成觸摸板無法操作，可預想蓋板最好只用于某些實施例的保護，但本發(fā)明則不需要這樣。
操作人員通過使手指或其他導電體靠近觸摸板21的表面，并在觸摸板邊界33以內(nèi)移動，可對監(jiān)視器25(也稱為“顯示器”)上表示的光標37進行導航。要選定監(jiān)視器25上表示的一個功能，操作人員采用相對光標定位區(qū)27對光標37進行導航，并置于監(jiān)視器25上與所需功能(通常用一圖形符號39，或為“圖標”來表示)相對應的地方。操作人員接下來通過使手指或其他導電體靠近或接觸觸摸板處于輸入/選擇區(qū)29以內(nèi)的觸覺面26。利用這樣一種系統(tǒng)采用觸摸板選擇對象而非采用觸摸屏的一個特定優(yōu)點在于，與觸摸屏相比，它能夠使更小的圖標39得到選定。因為光標37可編程為如所需的那樣小顯現(xiàn)并選擇對象，所以采用觸摸板，甚至很大的手指都能選擇很小或很密分布的圖標39。
圖2示出將觸摸板21相對于外部污染完全密封的較佳觸摸板封閉體41。封閉體41包括一大小和形狀足以容納觸摸板21的基座43以及任何相關部件45(見圖4)。觸摸板21設置在基座43內(nèi)，該基座最好還包括一插入邊緣47，用于密封觸摸板21，并包括一邊框49，其上設置蓋51和蓋墊53來密封該封閉體41?？蛇x的蓋板31最好設置在蓋墊53和觸摸板觸覺面26之間用作附加的防護。盡管這樣會增大蓋51和觸摸板觸覺面26之間距離，進而降低可靠性，但對于某些應用，蓋板31還可以置于蓋51上，或者可以將蓋51形成為蓋板31。蓋板31最好是透明的，以允許觸摸板21表面上觸覺區(qū)的可見表示(例如由墨制成)透過該蓋板31可見。但作為蓋板31來說，可進行標記來表示這種區(qū)域，故不需要透明度，可以采用先前說明的觸覺反饋裝置，或在某些應用當中也可以最好沒有觸覺區(qū)的表示。在需要完全防水和防塵的封閉體的場合，最好使觸摸板電纜(未圖示)密封，提供沒有機械按鈕的系統(tǒng)。
圖2實施例中，基座43進一步包括足以容納觸摸板電纜57的觸摸板電纜通孔55(見圖4)。該觸摸板電纜通孔55用置于觸摸板電纜通孔55內(nèi)環(huán)繞觸摸板電纜57的電纜墊59密封(例如做到防水和防塵)(圖4)。該觸摸板封閉體41這種防水和防塵特性可通過相對于觸摸板電纜通孔55、觸摸板電纜57(未圖示)以及電纜墊59使用粘接劑或其他密封劑來進一步加強。雖然，本發(fā)明不需要，但蓋51和蓋墊53最好用粘接劑與基座和觸摸板固定以得到更好的密封?？梢粤硗饪蛇x地使觸摸板電纜57與保護層密封在一起，以進一步防止污染。
可將蓋51制成與基座43嚙合，使得蓋51與基座43緊固，并通過蓋墊53形成密封(例如咬合、粘合或螺合)?；?3和蓋51可以由聚合體形成，或由例如鋁這種金屬形成。若采用金屬，最好應放置另一層絕緣材料來使觸摸板觸覺面26與金屬絕緣。同樣，墊圈53和59及其制造方法均是本領域公知的。
對于密封系統(tǒng)來說，蓋51或蓋墊53最好足夠多地覆蓋觸摸板邊界33，以便密封實現(xiàn)水密和塵密，并與基座43相關聯(lián)，除了這里說明的其他密封以外，還起到使觸摸板電路相對于外部污染完全密封的作用。若該觸摸板所用的區(qū)域細菌或化學污染受到關注，并且縫隙由于潛在的污染特性而不理想的場合，蓋板31可包括無縫或無孔的整體面板作為替代。在這種情況下，觸摸板21最好用粘接劑與面板的背面粘貼或利用一結構支持，監(jiān)視器也置于該面板之后，用一結構來支持。
圖3示出觸摸板21的俯視圖，其中示出觸摸板邊界33、相對光標定位區(qū)27以及輸入/選擇區(qū)29。而且包括一可選的滾屏區(qū)61。該輸入/選擇區(qū)邊界67最好隆起用于觸覺反饋，或者使輸入/選擇區(qū)29形成紋理。除了輸入/選擇區(qū)67上設有觸覺反饋以外，或并非輸入/選擇區(qū)67上設有觸覺反饋，而是滾屏區(qū)61和相對光標定位區(qū)27也可以具有帶紋理或隆起的部分用于提供觸覺反饋。
作為替代，該觸覺反饋69可設置在蓋板31(見圖4)表面上。如圖4實施例所示，蓋板31直接擱置在觸摸板21上面，觸覺反饋69最好與觸摸板觸覺面26上的有關區(qū)域相對應。該輸入/選擇區(qū)29還可以在蓋板31的反面用印刷的圖案向用戶表示，與操作人員的觸摸隔開，最好用紅墨標注詞語“輸入”和表示輸入/選擇區(qū)邊界的圓圈(見圖3)。同樣，滾屏區(qū)61也可滾屏區(qū)61位置的墨圖來表示。蓋板31上的墨還可以用于提供裝飾性設計或標志。
較佳實施例中，蓋板31是薄層玻璃，其正面通過氣噴、酸腐蝕或其他公知工藝來霧化處理。經(jīng)霧化處理的紋理通過減少手指和玻璃表面間摩擦力來適宜觸摸。在此情況下，腐蝕的圖案可以用于表示輸入/選擇區(qū)29或滾屏區(qū)61。該腐蝕圖案可以與玻璃背面墨圖的利用相結合。該玻璃背面最好經(jīng)霧化處理來提高墨圖的附著力，若用粘接劑將蓋板31與觸摸板21固定，還提高粘接劑效果。
薄塑料蓋，例如通常用在觸摸板上的，可作為替代用作蓋板31來取代玻璃。在這種情況下，輸入/選擇區(qū)29和滾屏區(qū)61可以如(于1996年11月12日申請的)Gerpheide的國際公開號WO97/18546公報中所說明的那樣用表面紋理變化表示，或通過浮雕或鏤刻工藝用于在塑料中產(chǎn)生脊棱。這些方法中任一方法具有較為方便地被操作人員的觸摸所檢測的優(yōu)點。作為替代，可通過油墨印刷(最好在透明的塑料蓋的背面)表示各區(qū)域。
圖4示出觸摸板21一實施例，在觸摸板21背面上安裝有觸摸板的電子部件45。該實施例還包括一可選的揚聲器71用于聽覺反饋。該揚聲器71最好是壓電體聲音提示或本領域公知的其他器件，可直接與觸摸板21相連，以便選定觸摸板觸覺面26預先指定區(qū)域時便立即響應。通過將揚聲器與觸摸板21直接相連，聽覺反饋并非取決于主微處理器的處理速度，用戶可真正得到立即的反饋。但可預期，主處理器也可以用于產(chǎn)生聽覺反饋的聲音。另外，對于另外的有用反饋，實施例中還可加入編程為當選定過某一區(qū)域時便發(fā)出閃光或光照作為視覺反饋進行表示的設備。(于1997年9月4日申請的)Glad所共有的、共同待審的美國專利申請Ser.No.08/923,677中給出一例這種視覺反饋。圖4也示出用于與主微處理器通信的觸摸板電纜57。還可預期，給定系統(tǒng)可同時采用多種形式的感覺反饋，即聽覺、觸覺以及視覺的反饋。
圖5示出本發(fā)明一較佳實施例，與需要圖形用戶界面和數(shù)字字母界面兩者的系統(tǒng)一起使用，但缺乏鍵盤所需空間。所示的實施例而且會如同圖2所示實施例所說明的那樣工作在需要完全密封系統(tǒng)的應用中。這樣一種系統(tǒng)在工廠、科學實驗室、醫(yī)院、廚房、甚至暴露在天氣中公用亭中，處于空間受到重視而且與流體接觸的污染幾率高這樣一種環(huán)境特性中，是很有用的。
圖5所示的是包括監(jiān)視器25、觸摸板21和蓋板31的面板73。觸摸板的可編程觸覺面26與先前說明的實施例一樣，不僅包括相對光標定位區(qū)27和輸入/選擇區(qū)29，還包括其他的絕對定位區(qū)75。這些絕對定位區(qū)75，與輸入/選擇區(qū)29同樣，每一個都直接與給定功能相對應，當選定相應區(qū)域75時便通知微處理器。(于1997年9月4日申請的)Glad所共有的、共同待審的美國專利申請Ser.No.08/923,677中給出一例絕對定位區(qū)。這些區(qū)域可與所熟悉的一些功能相對應，例如數(shù)字字母或數(shù)字輸入功能、或?qū)δ骋唤o定系統(tǒng)特定的其他功能。如本領域技術人員將會清楚的那樣，觸覺反饋對于本實施例區(qū)分上述區(qū)域中每一個也是有益的。絕對定位區(qū)還可以編程為與交替切換觸摸板工作方式的功能相對應，以便觸摸板其中一部分要么作為相對定位區(qū)，要么作為絕對定位區(qū)工作，來增加觸摸板的功能和實用性。還可預期，本發(fā)明的實施例可以包括編程為觸摸時通知“保持”、“拖曳鎖定”、“釋放”或多種其他命令的多項絕對定位區(qū)。
圖6示出觸摸板21較佳實施例的主視圖，其具有的蓋板31標記為與響應作為數(shù)字字母鍵盤的觸摸板一同使用。對于與所示蓋一起使用的觸摸板21來說，觸摸板觸覺面26包括多個絕對定位區(qū)29，每一個編程為通過將區(qū)域29內(nèi)所示的功能發(fā)至與觸摸板相關的微處理器(未圖示)來獨立響應區(qū)域29內(nèi)的觸摸。本實施例所示的定向區(qū)域81最好作為相對定位區(qū)運作，但可作為替代地編程為按例如標準鍵盤所見到的那種具有4個獨立光標定位區(qū)這樣進行響應。作為替代或另外的方式，可以提供一功能鍵(未圖示)以便觸覺面或其中一部分可在多個絕對定位區(qū)和單個相對定位區(qū)之間就功能進行交替切換。最好，各區(qū)的邊界隆起用于區(qū)分各區(qū)的觸覺反饋。如同結合本揭示所說明的其他實施例，也可采用其他形式的感覺反饋，來利用本觸摸板實施例輔助觸摸板操作人員。
圖7示出本發(fā)明用作一信息公告亭的實施例。圖7示出的公告亭面板73容納一具有圖形符號39與所分配功能相對應的監(jiān)視器25、觸摸板21以及蓋板31。用于信息公告亭的本實施例，其優(yōu)點在于其簡單和低成本。采用圖形用戶界面的信息公告亭需要操作人員選擇屏幕上的對象來獲取特定信息。操作人員選擇特定信息后，通常需要向上或向下滾屏來查看整個內(nèi)容。本實施例特別有用的典型應用例是操作人員查看web網(wǎng)頁。在有操作人員要瀏覽的web鏈接的場合下，操作人員可簡單地通過采用觸摸板對屏幕光標進行導航，直到該光標指向所需的鏈接。操作人員接著只需要觸摸輸入/選擇區(qū)，該公告亭將給出下一鏈接全都是信息的屏幕。這樣一種簡單的觸摸板21，僅僅具有相對光標定位區(qū)27、觸覺輸入/選擇區(qū)29以及滾屏區(qū)61，對于初學者和專家兩方面來說都容易使用，而且與觸摸屏相比花費相當?shù)汀？深A期本發(fā)明不僅是用于公用或頻繁使用的系統(tǒng)。需要簡化用戶界面的桌面或便攜式計算機會同樣從這樣一種設備當中受益。
如本領域技術人員將會清楚的那樣，觸摸板可編程為與標準、熟悉的圖形用戶界面(例如微軟視窗Microsoft WINDOWS或互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器)一起運作，不需要專門的驅(qū)動軟件。同樣，觸摸板可在沒有觸摸屏界面所需的專用軟件的情況下，包含任意給定系統(tǒng)中需要起作用的所有功能。
圖8示出本發(fā)明與諸如ATM這種公用亭一起使用的另一實施例。圖8示出監(jiān)視器25、觸摸板21、蓋板31以及筆77。本實施例的觸摸板21包括一相對光標定位區(qū)27、一輸入/選擇區(qū)29、部分用作數(shù)字鍵盤而設置的若干絕對定位區(qū)75、以及簽名識別區(qū)79。
圖9是示出與一微處理器相關的觸覺絕對定位區(qū)操作方法的框圖。首先，監(jiān)測該區(qū)域(觸摸該區(qū)域)的z值。其次，當該區(qū)域z值超出規(guī)定水平時，與該區(qū)域相關的功能命令便接力傳遞至微處理機。該功能命令繼續(xù)接力傳遞，直到仍處于被監(jiān)測狀態(tài)的z值低于規(guī)定水平。這樣，絕對定位區(qū)響應時很像機械按鈕。例如，采用圖7所示的觸摸板實施例，若絕對定位區(qū)29編程為象“選擇”功能按鈕一樣操作，當按足夠的z值觸摸了該區(qū)域29時，該選擇功能便會繼續(xù)，或進行選擇或保持選擇，直到觸摸釋放到低于規(guī)定z值的某一點為止。這樣，為了操作該觸摸板21，用戶移動或“滑動”手指通過相對定位區(qū)27來控制監(jiān)視器25上示出的光標其相應的移動。當光標接近所要選擇的圖標39時，用戶再從觸摸板相對定位區(qū)表面27移開手指，點光標的移動便在此停止，接著觸摸絕對定位區(qū)29來作出選擇。對于在觸摸該絕對定位區(qū)29之后手指繼續(xù)觸摸該觸摸板面的持續(xù)時間來說，光標最好是不移動，選擇功能會接力傳遞至微處理器。當手指再一次置于相對定位區(qū)27，光標便再一次響應相對的手指移動。
如本領域技術人員將會清楚的那樣，所說明的本發(fā)明不限于某一具體的觸摸板類型或?qū)嵤├??？蛇m宜與本發(fā)明一起發(fā)揮很好作用的標準觸摸板例子有猶他州鹽湖城的CIRQUE制造的TSM920觸摸板，以及加州San Jose的ALPS、加州San Jose的SYNAPTICS、加州Freemont的LOGITECH制造的、或其他諸如在此說明的觸摸板。為了簡化操作，可由本領域技術人員通過修改觸摸板微處理器程序或編寫主處理器的軟件，使標準的觸摸板適宜于提供觸覺輸入/選擇區(qū)功能。本領域技術人員可編寫軟件或配置硬件來檢測手指對輸入/選擇區(qū)域內(nèi)表示手指觸及的絕對座標位置的觸摸。該軟件另外可選地包括或最好是包括例行程序來確認，手指不象標準觸摸板所需的那樣僅“叩擊”輸入/選擇區(qū)，以保證只是有意識的觸摸才被執(zhí)行。該軟件另外可選地包括或最好是包括例行程序來確認，觸摸后沒有明顯的手指動作，以保證只是有意識的觸摸才被執(zhí)行。此外，在此區(qū)域內(nèi)檢測出觸摸后，最好禁止光標動作來輔助用戶作出正確的選擇。
由于許多用戶難以在標準的觸摸板上形成叩擊動作的合適“上下”時間，因而輸入/選擇區(qū)便特別有利。由于這種困難和再保證隨機械按鈕而來的機械“咔嗒”聲，觸摸板通常與機械按鈕相伴，可由操作人員按下產(chǎn)生“鼠標按鈕點擊”命令。本發(fā)明的輸入/選擇區(qū)較簡單，而且易于使用，這樣便不需要機械按鈕。這種配置的極大好處在于可靠、節(jié)省成本、以及該公用亭制造商更容易設計。
可預期，本發(fā)明的觸摸板可以與監(jiān)視器(不論是否具有觸摸屏能力)一起使用。但最好與上述附圖相關說明的觸摸板其不同實施例，用作圖形界面系統(tǒng)中觸摸屏監(jiān)視器的低花費替代品。還預期，由于將上述系統(tǒng)相對于污染和流體做到完全密封的能力，本發(fā)明結合未在這里專門說明的許多應用將很有用。
權利要求
1．一種觸摸板，其特征在于，包括一具有多個可編程輸入?yún)^(qū)的觸覺面，每一可編程輸入?yún)^(qū)編程為獨立將輸入傳送給一與所述觸摸板可工作地關聯(lián)的微處理器，所述多個可編程輸入?yún)^(qū)其中至少一個編程為，當導電體接近所述多個可編程輸入?yún)^(qū)其中所述至少一個時，便模擬機械按鈕。
2．如權利要求1所述的觸摸板，其特征在于，所述多個可編程輸入?yún)^(qū)是多個可編程觸摸響應區(qū)。
3．如權利要求1所述的觸摸板，其特征在于，所述多個可編程輸入?yún)^(qū)包括相對光標定位區(qū)和輸入/選擇區(qū)。
4．如權利要求3所述的觸摸板，其特征在于，所述多個輸入?yún)^(qū)還包括滾屏區(qū)。
5．如權利要求3所述的觸摸板，其特征在于，當所述導電體接近所述多個可編程輸入?yún)^(qū)其中所述至少一個時，便禁止光標移動。
6．如權利要求1所述的觸摸板，其特征在于，所述觸覺面還包括與所述多個可編程輸入?yún)^(qū)其中至少一個相對應的感覺反饋。
7．如權利要求6所述的觸摸板，其特征在于，所述感覺反饋，包括包含紋理在內(nèi)的觸覺反饋。
8．如權利要求6所述的觸摸板，其特征在于，所述感覺反饋所包括的觸覺反饋，包含與所述多個可編程輸入?yún)^(qū)其中所述至少一個的邊界相對應的隆起脊棱。
9．如權利要求6所述的觸摸板，其特征在于，所述感覺反饋包括一揚聲器設備，其編程為當所述導電體接近所述多個可編程輸入?yún)^(qū)其中所述至少一個時，便發(fā)出聲音。
10．如權利要求9所述的觸摸板，其特征在于，所述揚聲器設備與所述觸摸板結合在一起。
11．如權利要求9所述的觸摸板，其特征在于，所述揚聲器設備與所述微處理器結合在一起。
12．如權利要求6所述的觸摸板，其特征在于，所述感覺反饋所包括的視覺反饋，包含一發(fā)光體，其編程為當所述導電體接近所述多個可編程輸入?yún)^(qū)其中所述至少一個時，便發(fā)亮。
13．如權利要求1所述的觸摸板，其特征在于，還包括與所述觸覺面鄰近設置的玻璃蓋板。
14．如權利要求1所述的觸摸板，其特征在于，所述觸摸板進一步包括一封閉體，其中包括一基座，具有足以收容所述觸摸板的井部，所述觸摸板設置于該井部以內(nèi)；一蓋子，設置于所述觸摸板上面，并與所述基座固定；以及至少一個墊，與所述蓋子、觸摸板以及基座密封地關聯(lián)。
15．如權利要求14所述的觸摸板，其特征在于，所述封閉體將所述觸摸板相對于外部環(huán)境完全密封。
16．如權利要求1所述的觸摸板，其特征在于，所述多個可編程輸入?yún)^(qū)包括至少一個區(qū)域，其編程為按數(shù)字鍵盤響應。
17．如權利要求1所述的觸摸板，其特征在于，所述多個可編程輸入?yún)^(qū)包括至少一個區(qū)域，其編程為按數(shù)字字母鍵盤響應。
18．如權利要求1所述的觸摸板，其特征在于，所述多個可編程輸入?yún)^(qū)包括至少一個區(qū)域，其編程為按識別區(qū)響應。
19．如權利要求1所述的觸摸板，其特征在于，所述多個可編程輸入?yún)^(qū)包括至少一個區(qū)域，其編程為按狀態(tài)選擇區(qū)響應，在絕對位置識別和相對位置識別功能間交替切換多個可編程輸入?yún)^(qū)其中一部分。
20．如權利要求1所述的觸摸板，其特征在于，所述導電體是手指。
21．一種觸摸板交互控制系統(tǒng)，其特征在于，包括一觸摸板，包括一非機械觸覺面，所具有的多個可編程輸入?yún)^(qū)編程為將輸入傳送給一與所述觸摸板可工作地關聯(lián)的微處理器，所述多個可編程輸入?yún)^(qū)其中至少一個編程為響應觸摸；以及一與所述微處理器關聯(lián)的顯示設備。
22．如權利要求21所述的觸摸板交互控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多個可編程輸入?yún)^(qū)其中所述至少一個是輸入/選擇區(qū)。
23．如權利要求21所述的觸摸板交互控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括一封閉體，所述封閉體收容所述觸摸板和所述顯示設備。
24．如權利要求23所述的觸摸板交互控制系統(tǒng)，其特征在于，所述封閉體將所述觸摸板和顯示設備相對于外部環(huán)境完全封閉。
25．如權利要求21所述的觸摸板交互控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括一與所述觸覺面鄰近設置的玻璃蓋板。
26．如權利要求21所述的觸摸板交互控制系統(tǒng)，其特征在于，所述觸摸屏運作一圖形用戶界面。
27．一種改進的公用亭，具有一殼體，其中包含與監(jiān)視器關聯(lián)的微處理器和用戶輸入設備，以便用戶可與微處理器交互作用，在監(jiān)視器上訪問并顯示信息，其特征在于，改進包括；作為用于與微處理器交互作用的用戶輸入設備具有一觸摸板，其包括一觸覺面，具有多個可編程輸入?yún)^(qū)，所述多個輸入?yún)^(qū)其中至少一個編程為當檢測到觸摸時，便傳遞一功能至所述微處理器。
28．如權利要求27所述的改進的公用亭，其特征在于，所述功能是輸入/選擇命令。
29．一種觸摸板操作方法，其特征在于，包括提供一具有多個可編程輸入?yún)^(qū)的觸摸板，多個可編程輸入?yún)^(qū)其中至少一個是相對定位區(qū)，多個可編程輸入?yún)^(qū)其中至少一個是絕對定位區(qū)；使手指與所述相對定位區(qū)接觸；通過在整個相對定位區(qū)內(nèi)移動手指，控制光標移動至所需位置；使手指與所述絕對定位區(qū)接觸，所述絕對定位區(qū)通過傳遞一功能命令至關聯(lián)的微處理器來響應。
全文摘要
一種簡化的觸摸板(21),在特定絕對定位可編程區(qū)或“輸入/選擇”區(qū)(29)中檢測“觸摸”,而非“叩擊”。該觸摸板(21)還具有內(nèi)置在觸摸板(21)中的聽覺反饋器件用于立即的反饋,以及包括相對光標定位區(qū)(27)的觸覺面(26)。通過使觸摸板(21)簡化為只包括基本功能,觸摸板(21)操作更容易,制造更簡單,更適合與通常采用觸摸屏的圖形界面顯示系統(tǒng)一起使用。本發(fā)明最好結合到公用亭(23)中,經(jīng)過簡化的用法具有很多好處。本發(fā)明一實施例包括一封閉體,將觸摸板(21)相對于外部污染完全密封,使得觸摸板(21)防水防塵。蓋板(51)還對觸摸板(21)的觸覺面(26)提供耐久和額外的保護。
文檔編號G06F3/033GK1322341SQ99808153
公開日2001年11月14日 申請日期1999年7月2日 優(yōu)先權日1998年7月2日
發(fā)明者T·E·多諾霍, P·H·格拉, J·L·奧卡拉漢 申請人:塞爾科股份有限公司