输入设备和使用输入设备的输入处理方法 技术领域 本发明涉及输入设备和使用该输入设备的输入处理方法， 尤其涉及可以进行键输 入和指点操作的输入设备， 和使用该输入设备的输入处理方法。
背景技术 迄今为止， 在使用鼠标设备作为指点设备的计算机中， 通过移动鼠标设备自身来 进行指点操作。因此， 需要确保鼠标设备的移动空间。另外， 在以笔记本大小的个人计算机 (PC) 为代表的紧凑计算机中， 在计算机的一部分中提供鼠标垫， 并且因而可以通过在鼠标 垫上移动用户的手指来进行指点操作。 然而， 近年来设备被进一步小型化， 例如就像移动 PC 那样。结果， 确保鼠标垫的空间在物理上有所不同。
例如， 为了处理这样的问题， 日本专利公开 2007-18421( 此后被称作专利文献 1) 公开了具有指点设备功能的键盘， 其中在布置于键盘中的键的键帽上提供平面触摸垫。通 过使用这种键盘， 可以通过用户的手的手指或手掌和所期望的触摸垫之间的接触进行鼠标
操作， 并且因而可以提高键输入的可操纵性。然而， 对于专利文献 1 中公开的技术， 由于键 帽上分别提供了触摸传感器的元件， 所以触摸传感器的元件数和其布置位置取决于键的数 量和键的位置。因此， 导致对触摸传感器的元件数量和其布置位置的限制的问题。
另一方面， 例如， 期望把在日本专利公开 2008-117371( 此后被称作专利文献 2) 中 公开的、 在键帽和键盘之间提供键片的技术作为无需在键帽侧布置触摸传感器的元件、 根 据键盘上手的运动来进行指点操作的技术。例如， 如图 16 所示， 专利文献 2 中公开的键片 被用作接近检测型信息显示设备的显示器面板 10 的传感器部分 20。
如图 16 所示， 通过将保护板 14 粘到例如由液晶显示元件或有机 EL 元件组成的二 维显示部分 12 的后表面， 并且通过在二维显示部分 12 的表面上提供作为键片的传感器部 分 20 来构造显示器面板 10。在传感器部分 20 中， 分别在由布置成矩阵的多个线电极组成 的电极 22 的两个表面上提供玻璃板 24 和 26。在组成电极 22 的线电极中， 通过从玻璃板 26 导出的端子， 将高频信号交替地施加于沿相同方向布置的每个线电极。 结果， 传感器部分 20 充当静电电容型触摸传感器。这种传感器部分 20 可以通过检测静电电容的变化来检测 例如作为操作主体的手 H 和显示器面板 10 的表面 10a 之间的距离 L。 发明内容 然而， 例如在专利文献 2 公开的在键帽和键盘之间提供键片的技术的情况下， 尽 管可以检测键盘上手的运动， 但不能区别用户是否有意地进行用于指点操作的运动。 因此， 遇到这种问题 ： 即使在用户按下所期望的键时， 指点光标响应按下操作， 其导致键输入的可 操纵性降低。因此， 这种技术本身不能被用作将键盘上手的运动粗略地检测以识别成手势 的使用应用。
为解决上述问题而提出本发明， 并且因此期望提供一种新型的改进的输入设备， 该输入设备能够包含指点设备功能而无需降低键盘输入的可操纵性， 和使用该输入设备的
输入处理方法。
为了实现上述期望， 根据本发明的实施例， 提供一种输入设备， 包含 ： 操作模块， 包 含被配置成根据静电电容的变化检测到操作主体的接近距离的静电电容检测部分， 所述静 电电容检测部分被设置在基座和布置在所述基座上、 由导电构件组成的多个键之间， 并且 电连接到所述多个键的每个 ； 形状检测部分， 被配置成根据所述静电电容检测部分检测的 静电电容值， 检测具有值等于或大于预定值的静电电容的有效区域， 并且从所述有效区域 中检测具有事先存储的数据的所述键的形状 ； 确定部分， 被配置成当所述形状检测部分从 所述有效区域中检测出所述键的形状时， 确定所述操作主体接触的所述键是否被按下等于 或长于预定时间段的时间段 ； 和显示处理部分， 被配置成在所述键未被按下等于或长于所 述预定时间段的时间段时根据所述操作主体的运动移动显示部分上显示的对象， 所述操作 主体接触所述操作模块的表面而移动。
根据本发明的实施例， 当操作主体接触操作模块的表面， 并且该键未被按下等于 或长于预定时间段的时间段时， 可以使输入设备充当用于移动显示部分上显示的对象的操 作部分， 其中使用该输入设备能够通过使用基座上布置的多个键进行键输入。 结果， 可以促 进输入设备的空间节省， 而无需降低键输入的可操纵性。
在这里， 根据本发明的实施例的输入设备也可以包含重心位置计算部分， 被配置 成计算所述有效区域的重心的位置 ； 和移动量计算部分， 被配置成计算所述重心的位置的 移动量。这时， 显示处理部分根据如此计算的移动量， 移动在所述显示部分上显示的对象。
另外， 形状检测部分也可以进一步从有效区域中检测操作主体的形状。 此时， 重心 位置计算部分可以计算有效区域中所述操作主体的形状部分中的重心位置。
此外， 根据本发明的实施例的输入设备也可以包含倾斜度确定部分， 被配置成根 据所述形状检测部分检测的所述操作主体的形状， 确定所述操作主体相对于所述操作模块 的表面的倾斜度。此时， 显示处理部分在所述倾斜度确定部分确定所述操作主体相对于所 述操作模块的表面的倾斜度具有等于或小于预定值的值时， 根据所述操作主体的运动移动 所述显示部分上显示的对象， 所述操作主体接触所述操作模块的表面而移动。
另外， 根据本发明的实施例的输入设备也可以包含手势识别部分， 被配置成根据 所述操作主体的状态的变化识别手势， 其中所述操作主体的状态获得自分别在所述静电电 容检测部分和所述形状检测部分中得到的检测结果 ； 和手势存储部分， 被配置成在其中存 储关于手势的数据和关于操作内容的数据， 其中根据所述数据彼此相关地操作所述显示部 分上显示的内容。此时， 其中当所述手势识别部分根据所述操作主体的状态的变化识别出 所述手势时， 所述手势识别部分从所述手势存储部分获得对应于如此识别的手势的关于操 作内容的数据， 并且将如此获得的关于操作内容的数据输出到所述显示处理部分。 并且， 所 述显示处理部分根据从所述手势识别部分对其输入的关于操作内容的数据， 处理所述显示 部分上显示的所述内容。
此外， 形状检测部分可以检测均接触所述操作模块的表面的操作主体的数量。此 时， 所述显示处理部分根据所述形状检测部分检测的操作主体的数量改变在所述显示部分 上显示的所述对象被移动时的处理模式。
根据本发明的另一个实施例， 提供一种输入处理方法， 包含步骤 ： 由静电电容检测 部分检测静电电容， 所述静电电容检测部分被配置成根据静电电容的变化检测到操作主体的接近距离， 所述操作主体接近或接触操作模块的表面从而改变所述静电电容， 所述操作 模块包含所述静电电容检测部分， 所述静电电容检测部分被设置在基座和由布置在所述基 座上的导电构件组成的多个键之间， 并且电连接到所述多个键的每个 ； 根据所述静电电容 检测部分检测的静电电容值， 检测具有值等于或大于预定值的静电电容的有效区域 ； 从所 述有效区域中检测具有事先存储的数据的所述键的形状 ； 当从所述有效区域中检测出所 述键的形状时， 确定所述操作主体接触的所述键是否被按下等于或长于预定时间段的时间 段； 和在所述键未被按下等于或长于所述预定时间段的时间段时， 根据所述操作主体的运 动移动显示部分上显示的对象， 所述操作主体接触所述操作模块的表面而移动。
如上所述， 根据本发明， 可以提供输入设备， 该输入设备能够包含指点设备功能而 无需降低键输入的可操纵性， 和使用该输入设备的输入处理方法。 附图说明 图 1 是示出根据本发明实施例的输入设备的一部分的示意结构的说明性视图 ；
图 2 是示出根据本发明实施例的输入设备的静电传感器所检测的电子电容的说 明性视图 ；
图 3 是示出根据实施例的信息处理器的硬件结构的模块图 ；
图 4 是示出根据本发明实施例的输入设备的硬件结构的模块图 ；
图 5 是示出根据本发明实施例的输入设备所连接到的信息处理器的功能结构的 功能模块图 ；
图 6 是示出使用根据本发明实施例的输入设备的光标操作方法的流程图 ；
图 7 是示出操作主体的运动和根据操作主体的运动的光标移动的说明性视图 ；
图 8 是示出对应于本发明实施例中的操作主体状态的操作方法的流程图 ；
图 9 是示出在手指放置在操作模块表面上的状态下静电电容的状态的说明性视 图；
图 10 是示出在手指举起的状态下静电电容的状态的说明性视图 ；
图 11 是示出在手指旋转的状态下静电电容的状态的说明性视图 ；
图 12A 到 12G 分别是示出某个手势的各个例子的说明性图例 ；
图 13 是示出在一个手势模式的阶段中光标的显示例子的说明性图例 ；
图 14A 到 14D 分别是示出在光标模式的阶段中光标的显示的说明性图例 ；
图 15 是示出在光标模式的阶段中光标的显示例子的说明性图例 ； 和
图 16 是示出作为现有接近检测型信息显示设备的主体部分的显示器面板的构造 的示意横截面视图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本发明的优选实施例。 应当注意， 在说明书和附图中， 具有 基本相同的功能构成的组成元件分别用相同附图标记指定， 并且这里为了简单省略了其重 复说明。
应当注意， 现在根据以下顺序提供说明。
1. 输入设备的结构 ( 输入设备的示意性构造， 硬件结构， 功能结构 )2. 使用输入设备的输入处理方法 ( 光标操作方法， 对应于操作主体的状态的操作方法 ) 1. 输入设备的结构
输入设备的示意性构造
首先， 参考图 1 和 2 描述根据本发明实施例的输入设备 100 的示意性构造。注意， 图 1 是示出根据本发明实施例的输入设备 100 的一部分的示意性构造的说明性视图。 此外， 图 2 是示出根据本发明实施例的输入设备 100 的静电传感器所检测的静电电容的说明性视 图。
实施例的输入设备 100 是在其中布置了多个键 110 的键盘。输入设备 100 不仅被 用作输入部分， 该输入部分被配置成通过按下期望键 110 来输入信息， 而且被用作操作部 分， 该操作部分被配置成例如操作作为显示部分上显示的对象的光标。
如图 1 所示， 输入设备 100 包含静电电容型触摸传感器 120， 其布置在多个键 110 和键盘 130 之间， 并且能够检测到操作主体的接近距离。静电电容型触摸传感器 120 被布 置在键盘 130 上布置的多个键 110 和键盘 130 之间， 并且电连接到每个键 110。例如， 可以 在触摸传感器 120 中使用专利文献 2 中描述的传感器部分。触摸传感器 120 包含布置成矩 阵 ( 例如， 10×7 矩阵 ) 的静电传感器， 并且以稳定方式根据静电电容的变化检测静电电容 值。当作为操作主体的手指接近或触摸静电传感器中的对应静电传感器时， 由静电传感器 中的对应静电传感器检测的静电电容增加。 可以根据静电电容的增加量的变化进行例如轻 敲操作的交互。
另外， 可以同时获得静电传感器的静电电容。所有静电传感器的静电电容的变化 被同时检测和插值， 从而可以检测接近或接触静电传感器中的对应静电传感器的手指的形 状。另外， 实施例的输入设备 100 的每个键 110 由例如铝或 ITO( 氧化铟锡 ) 薄膜的导电材 料制成。因此， 当例如手指的操作主体接触键 110 中的期望键 110 时， 由于键 110 中的期望 键 110 被电连接到触摸传感器 120， 所以键部分的静电电容增加以近似得到统一值。结果， 操作主体接触的键 110 中的期望键 110 的形状也可以被静电传感器检测出。
例如， 当如图 2 所示手指 F1 接触″ F″键 110 时， 如图 2 的下部所示， 以具有高静 电电容的有效区域的形式检测到接近触摸传感器 120 的手指 F1 的形状 122a 和手指 F1 所 接触的键 110 的形状 122b。另外， 在手指 F2 接近另一个键 110 的状态下， 如图 2 的下部所 示， 以具有高静电电容的有效区域的形式检测到手指 F2 的形状 122c。以这种方式， 能够根 据键 110 的形状是否存在于具有高静电电容的有效区域中来确定操作主体是否接触期望 的键 110。
在实施例中， 这种输入设备 100 通常被用作用于键输入的输入部分， 同时在操作 主体接触键 110 并且未按下键 110 的状态下， 这种输入设备 100 被用作操作部分， 例如显示 部分上显示的光标。 结果， 不需要为指点操作提供特殊输入部分， 因而可以进行指点操作而 无需降低键输入的可操纵性。下面详细描述实施例的输入设备 100 的结构和其功能。
硬件结构
首先， 参考图 3 和 4 描述包含根据本发明实施例的输入设备 100 的信息处理器 200 的硬件结构。注意， 图 3 是示出实施例的信息处理器 200 的硬件结构的模块图。图 4 是示 出实施例的输入设备 100 的硬件结构的模块图。例如， 信息处理器 200 是笔记本大小的个
人计算机、 移动终端 PC 等等。
实施例的信息处理器 200 包含中央处理单元 (CPU)201、 只读存储器 (ROM)202、 随 机访问存储器 (RAM)203 和主机总线 204a。另外， 信息处理器 200 包含桥 204、 外部总线 204b、 接口 205、 输入设备 206、 输出设备 207、 存储设备 (HDD ： 硬盘驱动器 )208、 驱动器 209、 连接端口 211 和通信设备 213。
CPU 201 充当每个运算处理单元和控制单元， 并且根据各种程序控制信息处理器 200 的整个操作。另外， CPU 201 也可以被构造成微处理器。ROM 202 在其中存储 CPU 201 使用的程序， 运算参数等等。RAM 203 在其中临时存储 CPU 201 执行中使用的程序， 执行程 序时适当变化的参数等等。CPU 201、 ROM 202 和 RAM 203 通过由 CPU 总线等等组成的主机 总线 204a 彼此连接。
主机总线 204a 通过桥 204 被连接到例如外设部件互连 / 接口 (PCI) 的外部总线 204b。 应当注意， 主机总线 204a、 桥 204 和外部总线 204b 不必彼此分别地配置， 并且主机总 线 204a、 桥 204 和外部总线 204b 的功能也可以安装在一个总线中。
输入设备 206 由例如鼠标、 键盘、 触摸板、 按钮、 话筒、 开关和控制杆的输入部分和 输入控制电路等等组成， 其中用户通过输入部分输入信息， 输入控制电路被配置成根据用 户进行的输入产生输入信号并且向 CPU 201 输出如此产生的输入信号。例如， 拥有信息处 理器 200 的用户可以向信息处理器 200 输入各种数据， 并且通过操作输入设备 206 来指示 信息处理器 200 执行所期望的处理操作。在信息处理器 200 中， 提供图 1 中示出的输入设 备 100 作为输入设备 206。 如图 4 所示的实施例的输入设备 100 由 CPU 101、 RAM 102、 输出接口 ( 输出 I/ F)103、 触摸传感器 104 和键 105 组成。 CPU 101 充当运算处理单元和控制单元， 并且根据各 种程序控制输入设备 100 的整个操作。RAM 102 在其中临时存储 CPU 101 执行中使用的程 序， 执行程序时适当变化的参数等等。输出 I/F 103 是被配置成将输入设备 100 连接到主 机侧的连接部分， 并且例如是通用串行总线 (USB)。 触摸传感器 104 是用于检测操作主体接 近或接触所期望的键 105 的传感器， 并且对应于图 1 中示出的触摸传感器 120。如上所述， 在实施例中， 静电传感器被用作触摸传感器 104。键 105 是输入信息的输入部分， 并且对应 于图 1 中示出的键 110。通过按下那些键 105 中所期望的键 105， 与所期望的键 105 相关的 信息通过输出 I/F 103 被输出到主机侧。
再次回来参照图 3， 例如， 输出设备 207 包含例如阴极射线管 (CRT)、 液晶显示 (LCD) 设备、 有机发光二极管 (OLED) 设备或灯的显示设备。 另外， 输出设备 207 包含例如扬 声器或耳机的声音输出设备。
存储设备 208 是用于数据存储的设备， 例如信息处理器 200 的存储部分。 存储设备 208 可以包含存储介质、 用于记录存储介质中的数据的记录设备、 用于从存储介质中读取数 据的读设备、 用于删除记录介质中记录的数据的删除设备等等。例如， 存储设备 208 由硬盘 驱动器 (HDD) 组成。存储设备 208 驱动硬盘， 从而在其中存储由 CPU 101 执行的程序和各 种数据。
驱动器 209 是存储介质的读 / 写器， 并且布置在所提供的信息处理器 200 中或者 外部。驱动器 209 读取为驱动器 209 配备的例如磁盘、 光盘、 磁光盘或半导体存储器的可拆 卸记录介质中记录的信息， 并且驱动器 209 向 RAM 203 输出如此读取的信息。
连接端口 211 是连接到外部装置的接口， 并且例如是到外部设备的连接端口， 通 过该连接端口可以通过 USB 传送数据。另外， 例如， 通信设备 213 是通信接口， 其由通信设 备等等组成， 并且提供到通信网络 20 的连接。另外， 通信设备 213 可以是任何无线局域网 (LAN) 响应通信设备、 无线 USB 响应通信设备或进行有线通信的有线通信设备。
功能结构
迄今为止描述了信息处理器 200 的硬件结构和要使用的连接到信息处理器 200 的 实施例的输入设备 100。 接着， 现在参考图 5 说明实施例的输入设备 100 所连接到的信息处 理器 200 的功能结构。应当注意， 图 5 是示出实施例的输入设备 100 所连接到的信息处理 器 200 的功能结构的功能模块图。并且， 图 5 仅示出了用来充当使用输入设备 100 执行指 点操作的部分的功能部分， 和与那些功能部分相关的功能部分。
如图 5 所示， 信息处理器 200 包含操作模块 210、 形状检测部分 220、 键按下确定部 分 230、 重心位置计算部分 240 和重心位置存储部分 245。此外， 信息处理器 200 包含移动 量计算部分 250、 显示处理部分 260、 显示部分 265、 倾斜度确定部分 270、 手势识别部分 280 和手势存储部分 285。
操作模块 210 是被配置成通过按下所期望的键来输入信息， 并且执行用于移动显 示部分 265 上显示的光标的指点操作的功能部分。操作模块 210 由输入部分 212 和检测部 分 214 组成。输入部分 212 是被配置成输入信息的功能部分， 并且对应于图 1 所示的输入 设备 100 的键 110。检测部分 214 是被配置成确定操作主体是接近还是接触输入部分 212 的输入表面的功能部分。 检测部分 214 对应于图 1 所示的触摸传感器 120， 并且根据静电电 容的值检测操作主体和输入部分 212 之间的距离。检测部分 214 将有关操作主体和输入部 分 212 之间的距离的数据作为在其中获得的检测结果输出到形状检测部分 220 和倾斜度确 定部分 270 中的每个。
形状检测部分 220 根据从检测部分 214 对其输入的检测结果， 检测具有值等于或 大于预定值的静电电容的有效区域的形状。由检测部分 214 检测的静电电容的值随着操作 主体接近输入部分 212 而变大。利用这个特性， 形状检测部分 220 能够指定具有值等于或 大于预定值的静电电容的有效区域。形状检测部分 220 从如此指定的有效区域中检测操作 主体的形状、 所涉及的键的形状等等， 并且输出关于那些形状的检测结果数据到键按下确 定部分 230 和倾斜度确定部分 270 中的每个。
键按下确定部分 230 确定作为输入部分 212 的一部分的所期望的键是否被操作主 体按下。键按下确定部分 230 确定所期望的键是否被按下， 以便确定输入部分 212 是被用 作用于通过按下所期望的键而进行的信息输入的部分， 还是被用作用于执行指点操作的部 分。键按下确定部分 230 输出关于所期望的键是否被按下的确定结果到重心位置计算部分 240。
重心位置计算部分 240 计算操作主体的重心位置， 其中操作主体接近或逼近输入 部分 212 的输入表面。当输入部分 212 被用作执行指点操作的部分时， 重心位置计算部分 240 工作， 并且因而例如根据由形状检测部分 220 检测的操作主体的形状， 计算操作主体的 重心位置。重心位置计算部分 240 将如此计算的重心位置数据记录在重心位置存储部分 245 中， 并且输出如此计算的重心位置数据到移动量计算部分 250。
重心位置存储部分 245 在其中存储由重心位置计算部分 240 计算的重心位置数据和时间。有关重心位置存储要部分 245 存储的相应时间的重心位置的数据被移动量计算部 分 250 引用， 并且被用于计算通过执行用于移动光标等等的指点操作而操作的光标等等的 移动量。
移动量计算部分 250 计算通过执行指点操作而操作的光标等等的移动量。移动量 计算部分 250 根据操作主体的重心的当前位置和最近时间操作主体的重心的位置， 计算显 示部分 265 上显示的光标的移动方向和移动量， 并且将有关移动方向的数据和有关移动量 的数据都输出到显示处理部分 260。
显示处理部分 260 根据由移动量计算部分 250 计算的有关移动方向的数据和有关 移动量的数据， 针对显示部分 265 上显示的光标执行显示处理。显示处理部分 260 将关于 针对光标执行的显示处理的结果以显示信息的形式输出到显示部分 265。显示部分 265 根 据从显示处理部分 260 对其输入的显示信息在其上显示光标。另外， 显示处理部分 260 根 据从手势识别部分 280 对其输入的操作内容数据， 执行对显示部分 265 的显示处理。应当 注意， 显示部分 265 对应于图 3 所示的输出设备 207， 并且因而例如， 诸如 CRT 显示器设备、 液晶显示设备或 OLED 设备的显示设备可以被用作显示部分 265。
倾斜度确定部分 270 确定操作主体相对于输入部分 212 的输入表面的倾斜度。由 检测部分 214 检测的操作主体的形状根据操作主体相对于输入部分 212 的输入表面的倾斜 度而变化。通过利用这样的特性， 倾斜度确定部分 270 根据在检测部分 214 中获得的检测 结果和在形状检测部分 220 中获得的检测结果指定操作主体的形状， 从而使得能够确定操 作主体相对于输入部分 212 的输入表面的倾斜度。倾斜度确定部分 270 把有关在其中获得 的检测结果的数据输出到手势识别部分 280。 手势识别部分 280 根据操作主体的运动， 识别由用户做出的手势。当手势识别部 分 280 识别出手势时， 手势识别部分 280 获得有关对应于如此从手势存储部分 285 识别的 手势的操作的数据， 并且将有关对应于所识别的手势的操作的数据输出到移动量计算部分 250 和显示处理部分 260 中的每个。手势存储部分 285 是被配置成在其中彼此相关地存储 有关手势的数据和有关操作内容的数据的存储部分。手势存储部分 285 中存储的信息可以 被事先设置， 或者在主机侧有关手势的数据和有关操作内容的数据可以彼此相关地存储在 手势存储部分 285 中。
在实施例中， 那些功能部分中除显示处理部分 260 和显示部分 265 之外的功能部 分被包含在输入设备 100 中。应当注意， 本发明不限于这种情况， 并且， 例如， 可以在主机侧 提供移动量计算部分 250、 手势识别部分 280 和手势存储部分 285。
迄今为止描述了信息处理器 200 的功能结构。在所述实施例的输入设备 100 中， 操作模块 210 不仅可以被用作用于按下所期望的键来输入信息的输入部分， 而且被用作用 于执行指点操作以移动显示部分 265 上显示的光标的操作部分。此时， 由于通过使用操作 模块 210 来执行指点操作而无需降低键输入的可操纵性， 所以可以仅在操作主体接触作为 输入部分 212 的所期望的键并且不按下所期望的键时执行指点操作。也就是说， 使操作主 体接触在其上布置多个键的操作模块的表面， 并且在使操作主体接触操作模块的表面的状 态下移动操作主体， 从而可以移动显示部分 265 上显示的光标。
2. 输入设备和输入处理方法
下面参考图 6 和 7 详细描述使用根据本发明实施例的输入设备 100 的光标操作方
法。这里， 使用根据本发明实施例的输入设备 100 的光标操作方法是本发明的另一个实施 例。注意， 图 6 是示出使用实施例的输入设备 100 的光标操作方法的流程图。图 7 是示出 操作主体的操作， 和通过操作主体的操作得到的光标移动的说明性视图。
光标操作方法
使用实施例的输入设备 100 的光标操作可以通过激活应用程序来执行， 该应用程 序用于通过使用信息处理器 200 的主机侧的输入设备 100 来执行指点操作。当激活应用程 序时， 创建持续监视触摸传感器 120 的静电电容变化的线程。在这个操作期间， 形状检测部 分 220 从触摸传感器 120 获得信息， 并且对所获得的信息插值 ( 步骤 S100)。触摸传感器 120 配有多个静电传感器。在步骤 S100 中， 形状检测部分 220 分别获得由静电传感器检测 的静电电容， 并且将所检测的静电电容与应用程序的激活阶段中的静电电容相比较， 以计 算所检测的静电电容和应用程序的激活阶段中的静电电容之间的差值， 从而对所计算的差 值进行插值以获得任意分辨能力。例如， 分辨能力被确定为对应于显示部分 265 的分辨率。 结果， 产生表示如图 2 下部所示的静电电容值的分布的二维信息。
接着， 形状检测部分 220 根据在步骤 S100 中产生的二维信息， 检测所期望的键的 形状 (S102)。事先在输入设备 100 中设置有关键的形状的数据， 和有关输入设备 100 中的 键的尺寸的数据。例如， 在存储部分 ( 未示出 ) 中将有关矩形的数据和有关大约 12 毫米的 一个边的长度的数据存储为键的形状和键的尺寸。形状检测部分 220 检测二维信息中是否 存在事先设置的有关所期望的键的形状的数据和有关所期望的键的尺寸的数据。 当形状检 测部分 220 检测到二维信息中存在与所期望键的形状和其尺寸 ( 二者的数据已事先设置 ) 相符的形状时， 形状检测部分 220 确定操作主体接触所期望的键 ( 在步骤 S104 为是 )， 并且 指示键按下确定部分 230 确定所期望的键是否被按下 ( 步骤 S106)。 另一方面， 当形状检测部分 220 未检测到二维信息中存在与所期望键的形状和其 尺寸 ( 二者的数据已事先设置 ) 相符的形状时， 形状检测部分 220 确定操作主体未接触所 期望的键 ( 在步骤 S104 为否 )， 并且确定当前状态不是应执行指点操作的状态。 因此， 当存 在重心位置 ( 其数据被预先存储 ) 时， 操作主体的重心位置数据被复位 ( 步骤 S108) 以完 成所涉及的处理， 并且再次从步骤 S100 开始执行处理。
返回到步骤 S106， 键按下确定部分 230 确定从在步骤 S104 检测到二维信息中存在 与所期望键的形状和其尺寸 ( 二者的数据已事先设置 ) 相符的形状的时间点开始是否已经 将所期望键持续按下一个预定时间段。当未检测出将所期望的键按下预定时间段时， 确定 用户试图通过输入设备 100 执行指点操作， 并且开始执行用于计算在步骤 S110 的处理中和 之后的光标的移动量的处理。 另一方面， 当检测到所期望的键被按下预定时间段时， 确定用 户不想执行指点操作， 而是执行键输入。因此， 当存在重心位置 ( 其数据被预先存储 ) 时， 有关操作主体的重心位置的数据被复位 ( 步骤 S108) 以完成所涉及的处理， 并且再次从步 骤 S100 开始执行处理。
当在步骤 S106 未检测出所期望的键被按下预定时间段时 ( 在步骤 S106 为否 )， 重 心位置计算部分 240 根据基于在检测部分 214 获得的检测结果产生的二维信息， 计算有效 区域中操作主体重心的位置， 并且将有关所计算的操作主体的重心位置的数据记录在重心 位置存储部分 245 中 ( 步骤 S110)。重心位置计算部分 240 根据有效区域中具有值等于或 大于预定值的值、 由检测部分 214 检测的静电电容来计算操作主体的重心位置。
此时， 例如， 如图 2 所示， 重心位置计算部分 240 可以计算整个有效区域中的重 心位置， 整个有效区域包含对应于操作主体的形状的部分 122a， 和对应于键的形状的部分 122b。 或者， 当均匀分配在键上的静电电容值被用于计算实际重心位置时， 存在为检测相同 键上操作主体的移动而特别降低灵敏度的可能性。为了处理这种情况， 对应于键的形状的 部分 122b 的静电电容值被任意加权以降低对重心位置的计算的影响， 从而使得能够避免 为检测操作主体的移动而降低灵敏度。重心位置计算部分 240 将有关所计算的重心位置的 数据记录在重心位置存储部分 245 中， 并且将该数据输出到移动量计算部分 250。
之后， 移动量计算部分 250 计算从操作主体的重心的最后位置到重心的当前位置 的移动量 ( 步骤 S112)。移动量计算部分 250 通过参考重心位置存储部分 245， 搜索有关操 作主体的重心的最后位置的数据是否被记录在重心位置存储部分 245 中。当有关操作主体 的重心的最后位置的数据被记录在重心位置存储部分 245 中时， 移动量计算部分 250 计算 该操作主体的移动方向和移动量。另一方面， 当有关操作主体的重心的最后位置的数据未 被记录在重心位置存储部分 245 中时， 例如， 移动量计算部分 250 设置移动量为零。此外， 显示处理部分 260 根据移动量计算部分 250 计算的移动量移动显示部分 265 上显示的光标 ( 步骤 S114)。可以根据用于以上述方式在操作模块的表面上移动操作主体的操作来移动 显示部分 265 上显示的光标。 首先， 在图 7 中示出具体情况， 假定用户使他 / 她的手指 F 作为操作主体来接 触″ F″键 110f 的前侧 ( 用户侧 )。此时， 显示部分 265 上显示的光标位于光标位置 262a。 之后， 用户用他 / 她的手指 F 在操作主体表面上形成轨迹以绘出曲线， 从而将手指 F 移动到 位于″ F″键 110f 右边的″ J″键 110j 的后侧 ( 远离用户侧 )。对于这个时间段， 重复执 行图 6 的从步骤 S100 到步骤 S114 的处理。因而， 显示部分 265 上显示的光标的移动量被 以预定间隔计算， 并且显示部分 265 上显示的光标被移动。结果， 显示部分 265 上显示的光 标从光标位置 262a 移动到光标位置 262b 以便根据使用手指 F 绘出曲线的这种操作来绘出 曲线。
通过以这种方式使用实施例的输入设备 100， 可以利用操作模块的表面执行移动 光标的指点操作。另外， 仅在操作主体接触所期望的键并且未将所期望的键按下等于或长 于预定时间段的时间段时， 可以使用输入设备 100 执行指点操作。结果， 当在用户期望执行 键操作的情况下使手接近或接触所期望的键时， 简化为根据这种操作移动光标。 结果， 可以 防止键输入的可操纵性的降低。应当注意， 即使在输入设备 100 充当执行指点操作的部分 的状态下， 例如通过按下任何键 110， 输入设备 100 不充当执行指点操作的部分， 并且因而 可以被用作执行正常键输入的输入部分。
对应于操作主体状态的操作方法
在实施例的输入设备 100 中， 作为操作主体的手指和键 110 之间的距离由触摸传 感器 120 检测， 从而使得能够捕捉手指与键 110 的接触部分和非接触部分的状态。因此， 通过使用实施例的输入设备 100 的上述另一个实施例的光标操作方法， 通过检测作为操作 主体的手指的状态， 输入操作也可以通过手势来执行。 例如， 通过在手指的一部分接触所期 望键 110 的状态下执行手势以移动手指的非接触部分， 执行与所涉及的手势相关的操作内 容。结果， 可以进一步通过输入设备 100 提高可操纵性。
另外， 通过实施例的输入设备 100， 触摸传感器 120 也可以检测出均接触操作模块
表面的操作主体的数量。结果， 就像根据均接触操作模块表面的操作主体的数量等等将处 理模式转换到另一种处理模式的情况那样， 可以使通过执行指点操作能够输入的处理或通 过手势进行的输入操作多样化。
(1) 手势操作
参考图 8 到 13， 首先描述作为对应于操作主体的状态的操作方法的手势操作。注 意， 图 8 是示出在实施例中对应于操作主体的状态的操作方法的流程图。图 9 是示出在手 指水平接触所期望的键的状态下静电电容的状态的说明性视图。图 10 是示出在手指垂直 接触所期望的键的状态下静电电容的状态的说明性视图。图 11 是示出在转动手指的状态 下静电电容的状态的说明性视图。图 12A 到 12G 是分别示出手势的例子的说明性图例。图 13 是示出在手势模式阶段中光标的显示例子的说明性图例。
图 8 所示流程图的处理被作为图 6 所示流程图中步骤 S112 的处理之后的处理来 执行。也就是说， 在这种情况下， 图 8 的流程图示出输入设备 100 不仅被用作用于执行键输 入的输入部分和用于执行指点操作的输入部分， 而且被用作用于通过手势执行操作的输入 部分的操作方法。
首先， 当在图 6 的步骤 S112 中移动量计算部分 250 计算从操作主体的重心的最后 位置到重心的当前位置的移动量之后， 倾斜度确定部分 270 确定手指是否水平地接触所期 望的键 ( 即， 手指放在所期望键 110 的表面上 )( 步骤 S210)。通常， 当某人对键盘的所期望 的键 110 执行触击时， 他 / 她有必要抬起他 / 她的手指到达期望的键 110 的表面。其原因 是由于担心当此人水平地触摸所期望主的键 110 的表面时， 他 / 她不能对所期望的键 110 施加压力， 并且因而错误按下与期望按下的键 110 相邻的键 110。在另一个实施例中， 通过 使用这个特性， 确定用户是否不期望通过按下所期望的键来执行输入操作， 而是期望使用 输入设备 100 通过手势执行输入操作。
倾斜度确定部分 270 根据基于在检测部分 214 中获得的检测结果产生的关于静电 电容的二维信息， 确定作为操作主体的手指的状态， 例如， 如图 9 所示， 对于关于在手指放 置在操作模块的表面的状态下的静电电容的二维信息， 示出手指 F 形状的部分 122a 和示出 手指 F 接触的″ F″键形状的部分 122b 都被示出为有效区域。此时， 由于手指 F 接近所期 望的键 110 的部分如图 9 所示具有较大区域， 所以示出手指 F 的形状的部分 122a 以长的形 状的形式出现。另一方面， 例如， 如图 10 所示， 对于关于在举起手指状态下的静电电容的二 维信息， 示出手指 F 的形状的部分 122a， 和示出手指 F 接触的″ F″键的形状的部分 122b 都被示出为有效区域。此时， 由于手指 F 接近所期望的键 110 的部分具有如图 10 所示的较 小区域， 所以示出手指 F 形状的部分 122a 以短的形状的形式出现。
手指 F 是否放在操作模块的表面可以根据从二维信息获取的有效区域中手指 F 的 形状来确定。例如， 当有效区域中的手指 F 形状的纵向长度等于或大于预定长度时， 可以确 定手指 F 放在操作模块的表面。当在步骤 S210 确定手指 F 放在操作模块表面时 ( 在步骤 S210 为是 )， 确定是否根据用户手指 F 的运动识别出手势 ( 步骤 S220)。
根据二维信息中具有手指 F 形状的部分 122a 的变化， 由手势识别部分 280 识别出 是否执行手势。例如， 当从如图 9 所示使手指 F 放的状态顺时针转动手指 F 的指尖， 同时手 指 F 的指尖接触所期望的键 110 时， 尽管如图 11 所示从二维信息中获得的所期望的键 110 的形状的部分 122b 在有效区域上的位置不变， 但手指 F 形状的部分 122a 的形状和位置变化。结果， 可以识别出已经执行转动手指 F 的手势。
当手势识别部分 280 在步骤 S220 识别出已经执行手势时 ( 在步骤 S220 为是 )， 接 着执行与手势相关的处理 ( 步骤 S230)。首先， 手势识别部分 280 从手势存储部分 285 获得 对应于所识别的手势的操作内容数据。有关如图 12A 到 12G 所示的多个手势的数据和有关 操作内容的数据被彼此相关地存储在手势存储部分 285 中。
例如， 当如图 12A 所示用户以曲折方式移动他 / 她的手指 F 并且同时手指 F 接触 所期望的键 110 的表面时， 可以执行取消正好在这个手势之前执行的处理的处理。另外， 当 如图 12B 所示用户重复地将他 / 她的手指 F 从后侧移动到前侧时， 可以执行鼠标轮下滚处 理。另一方面， 当如图 12C 所示用户重复地将他 / 她的手指 F 从前侧移动到后侧时， 可以执 行鼠标轮上滚处理。 此外， 当如图 12D 所示用户重复地将他 / 她的手指 F 从右侧移动到左侧 时， 可以执行移动到前一页的处理。另一方面， 当如图 12E 所示用户重复地将他 / 她的手指 F 从左侧移动到右侧时， 可以执行移动到下一页的处理。另外， 当如图 12F 所示用户在将他 / 她的两个手指 F 接触所期望的键 110 的同时将他 / 她的左侧手指 F 轻敲所期望的键 110 时， 可以执行按下鼠标左边按钮的处理。另一方面， 当如图 12G 所示用户在将他 / 她的两个 手指 F 接触所期望的键 110 的同时将他 / 她的右侧手指 F 轻敲所期望的键 110 时， 可以执 行按下鼠标右边按钮的处理。
当手势识别部分 280 获得对应于所识别的手势的操作内容数据时， 手势识别部分 280 将操作内容数据输出到移动量计算部分 250 和显示处理部分 260 中的每个。当执行操 作内容需要操作主体的重心位置的移动量时， 在移动量计算部分 250 计算该移动量之后， 显示处理部分 260 执行对应于该操作内容的显示处理。另一方面， 当执行操作内容不需要 操作主体的重心位置的移动量时， 显示处理部分 260 直接执行对应于该操作内容的显示处 理。此时， 为了通知用户当前操作模式是例如图 13 所示的手势模式， 可以在光标 262 附近 显示手势图标 264。
应当注意， 当在步骤 S210 确定手指 F 未放在操作模块表面时 ( 在步骤 S210 为否 )， 或当手势识别部分 280 在步骤 S220 未识别出手势时 ( 在步骤 S220 为否 )， 执行正常指点操 作 ( 步骤 S240)。
迄今为止描述了操作方法， 通过该方法可以通过手势执行输入操作， 并且该方法 对应于操作主体的状态。结果， 通过使用输入设备 100 可以输入各种信息。
(2) 指点操作中处理模式的变化
如图 12F 和 12G 所示， 通过实施例的输入设备 100， 可以检测多个手指。因而， 显 示处理部分 260 也可以根据均接触操作模块表面的手指的数量， 改变指点操作中的处理模 式。下面参考图 14A 到 14D 和图 15， 针对指点操作中处理模式的变化提供说明。应当注意， 图 14A 到 14D 是分别示出光标模式的操作例子的说明性图例， 并且图 15 是示出在光标模式 阶段中显示光标的例子的说明性图例。
如上所述， 当操作主体接触所期望的键 110， 并且未将所期望的键 110 按下等于或 长于预定时间段的时间段时， 可以执行使用该实施例的输入设备 100 的指点操作。此时， 显 示处理部分 260 根据均接触所期望的键 110 的操作主体的数量， 将该处理模式转变成另一 种处理模式。
例如， 当如图 14A 所示均接触所期望的键 110 的手指操作主体的数量为一时， 执行移动鼠标的正常处理， 并且因而仅执行显示部分 265 上显示的光标的移动。接着， 当如 图 14B 所示作为均接触所期望的键 110 的操作主体的手指的数量为二时， 执行处理以便获 得在按下 Ctrl 键的同时移动鼠标的状态。另外， 当如图 14C 所示作为均接触所期望的键 110 的操作主体的手指的数量为三时， 执行处理以便获得在按下 Alt 键的同时移动鼠标的 状态。此外， 当如图 14D 所示作为均接触所期望的键 110 的操作主体的手指的数量为四时， 执行处理以便获得在按下 Shift 键的同时移动鼠标的状态。
如上所述， 根据均接触操作模块的表面的操作主体的数量， 将指点操作中的处理 模式转换到另一种处理模式。结果， 迄今为止通过例如图 14B 到 14D 所示的操作， 需要彼此 并行执行的按下所期望的键 110 和鼠标的移动的两个操作可以被简化。此时， 在显示部分 265 上显示指点操作的处理模式， 从而可以将操作状态通知用户。例如， 如图 15 所示， 在光 标 262 附近显示处理模式图标 266， 从而可以将操作状态通知用户。图 15 中示出的处理模 式图标 266 表示执行处理以便获得在按下图 14B 所示的 Ctrl 键的同时移动鼠标的状态。
迄今为止描述了根据本发明的实施例的输入设备 100， 和根据本发明的另一个实 施例的、 使用输入设备 100 的输入操作方法。 根据本发明的实施例， 提供触摸传感器 120， 其 可以检测操作主体接近或接触操作模块的表面， 从而不仅可以将输入设备 100 用作用于通 过键输入的输入部分， 而且用作用于执行指点操作的部分。 因而， 由于两个操作部分可以被 物理地布置在相同空间中， 所以可以实现输入设备 100 的面积节省和小型化。另外， 因为可 以通过仅仅与所期望的键 110 接触来操作光标， 所以可以使用户的可操纵性变容易。另外， 仅在操作主体接触所期望的键 110 并且未将所期望的键 110 按下等于或长于预定时间段的 时间段时， 使输入设备 100 充当执行指点操作的部分。在如上所述的方式中， 区别用户是否 试图执行键输入， 或试图执行指点操作， 从而可以执行指点操作而无需降低正常键输入的 可操纵性。
另外， 提供触摸传感器， 其可以检测操作主体接近或接触操作模块的表面， 从而可 以检测操作主体的运动 ( 手势 )， 和均接触操作模块的表面的操作主体的数量。结果， 除了 简单光标移动操作之外， 可以执行各种处理。
尽管迄今为止参考附图详细描述了本发明的优选实施例， 但本发明不限于此。显 然， 具有本发明所属的技术领域的普通知识的人员可以想出在所附权利要求书中描述的技 术思路的范围内的各种变化和修改， 并且应当理解各种变化和修改属于本发明的技术范 围。
例如， 尽管在上述实施例中根据关于作为操作主体的手指是否放在操作模块的表 面上来确定进入手势模式， 但本发明不限于此。 例如， 可以根据作为操作主体的手指的状态 来确定是否执行指点操作。在使用上述实施例的输入设备 100 的光标操作方法中， 用户以 接触状态将他 / 她的手指放在所期望的键上以便在某些情况下执行键盘输入。此时， 除非 用户用他 / 她的手指将所期望键按下预定时间段， 否则输入部分 212 充当执行该指点操作 的部分， 并且因而根据手指的运动移动光标。这种状态可导致光标的错误操作。例如， 为了 处理这种情况， 形状检测部分 220 根据作为操作主体的手指的状态确定是否可以执行指点 操作， 从而可以防止导致光标的错误操作。
本申请包含涉及 2009 年 4 月 6 日向日本专利局提交的日本在先专利申请 JP 2009-092403 中公开的主题， 这里参考引用了所述专利申请的全部内容。