信息处理装置,输入装置,信息处理方法和程序的制作方法
【专利说明】信息处理装置，输入装置，信息处理方法和程序
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年3月14日提出申请的日本专利申请JP2014-052615的优先权，在此引用其全部内容作为参考。
技术领域
[0003]本发明涉及一种信息处理装置，输入装置，信息处理方法和程序。
【背景技术】
[0004]键盘通常被用作诸如个人电脑(PC)这样的信息处理装置的输入装置。现在，被用作薄型键盘的触摸面板被广泛普及。在采用触摸面板的键盘中，与布置在键盘上的每个按键对应的GUI组件被显示在触摸面板的显示表面上，用户可以在显示表面上选择一个或多个显示的按键，由此将与所选按键相关的信息输入到信息处理装置中。
[0005]在使用触摸面板的键盘中，通过用诸如用户手指这样的操作物触摸触摸面板来输入按键，因而将检测到操作物与操作面板的非期望接触，会产生错误的按键输入。为了防止对触摸面板的这种错误输入(错误检测)，在无按键输入时用户通常需要保持手指离开触摸面板，这会导致较低程度的可用性。已研发大量技术用于防止对触摸面板的错误输入(错误检测)。
[0006]例如，JP2009-141819A公开了一种在设置于车载设备中的静电电容式触摸传感器装置中，当电压值在预定阈值以上且在预定时间周期上微分值限于预定范围内时检测操作输入的技术。所述电压值代表触摸传感器上是否存在操作(接触)。所述微分值表示所述电压值的时间变化。JP2011-154645A和JP2011-154564A公开了一种使用静电电容式触摸面板的键盘的技术，所述静电电容式触摸面板设置有负载传感器(load sensor)，负载传感器用于检测施加在静电电容式触摸面板上的负载，以判定是否存在操作输入。根据负载传感器所检测到的负载的大小、检测到负载的位置以及其中检测到在预定阈值以上的负载的时间来执行上述判定。根据JP2009-141819A、JP2011-154645A和JP2011-154564A中所公开的技术，仅当代表操作物在触摸面板(触摸传感器)上的接触强度的物理量满足预定条件时，才会检测到操作输入，因而可防止错误地检测到非期望的操作输入。
【发明内容】
[0007]JP2009-141819A中公开的技术提供了一种安装在车载设备中的触摸传感器装置，因而其未考虑像键盘一样需要连续和快速地选择多个按键的用途。如果将JP2009-141819A中公开的技术未经任何修改而应用于键盘，则无法防止错误地检测按键输入。JP2011-154645A和JP2011-154564A中公开的技术需要提供负载传感器，这会增加结构尺寸，因而难以将键盘做得更薄。
[0008]基于上述情况，需要提供一种使用更简单的结构获得较高程度可用性的键盘。因此，根据本发明的一个实施方式，提供了一种新的改进的能够获得较高程度可用性的信息处理装置、输入装置、信息处理方法和程序。
[0009]根据本发明的一个实施方式，提供一种信息处理装置，包括:电容变化检测单元，所述电容变化检测单元配置为将针对多个按键区域中的每个按键区域的操作输入检测为电容元件的电容变化量，所述多个按键区域设置于片状操作部件上，所述电容元件与每个按键区域对应设置，所述电容变化量依赖于所述按键区域与所述电容元件之间的距离变化；以及输入状态判定单元，所述输入状态判定单元配置为基于检测到的所述电容变化量来判定所述按键区域的输入状态是否为ON状态，所述ON状态是其中针对所述按键区域的操作输入被判断为有效的状态。所述输入状态判定单元基于所述电容变化量的微分值来判定所述ON状态的结束。
[0010]根据本发明的另一个实施方式，提供一种信息处理装置，包括:电容变化检测单元，所述电容变化检测单元配置为将针对多个按键区域中的每个按键区域的操作输入检测为电容元件的电容变化量，所述多个按键区域设置于片状操作部件上，所述电容元件与每个按键区域对应设置，所述电容变化量依赖于所述按键区域与所述电容元件之间的距离变化；以及输入状态判定单元，所述输入状态判定单元配置为基于检测到的所述电容变化量来判定所述按键区域的输入状态是否为ON状态，所述ON状态是其中针对所述按键区域的操作输入被判断为有效的状态。无论所述电容变化量的大小如何，当所述电容变化量的微分值在第一阈值以上时或当所述微分值大于所述第一阈值时，所述输入状态判定单元判定所述按键区域的输入状态为所述ON状态。
[0011]根据本发明的另一个实施方式，提供一种信息处理装置，包括:电容变化检测单元，所述电容变化检测单元配置为将针对多个按键区域中的每个按键区域的操作输入检测为电容元件的电容变化量，所述多个按键区域设置于片状操作部件上，所述电容元件与每个按键区域对应设置，所述电容变化量依赖于所述按键区域与所述电容元件之间的距离变化；以及输入状态判定单元，所述输入状态判定单元配置为基于检测到的所述电容变化量来判定所述按键区域的输入状态是否为ON状态，所述ON状态是其中针对所述按键区域的操作输入被判断为有效的状态。所述输入状态判定单元通过将归一化的电容变化量与第一阈值进行比较来判定设置有多个所述电容元件的所述按键区域的输入状态，所述归一化的电容变化量是通过将设置于所述按键区域中的所述多个电容元件的每个电容元件的电容变化量归一化而获得的。
[0012]根据本发明的另一个实施方式，提供一种信息处理装置，包括:电容变化检测单元，所述电容变化检测单元配置为将针对多个按键区域中的每个按键区域的操作输入检测为电容元件的电容变化量，所述多个按键区域设置于片状操作部件上，所述电容元件与每个按键区域对应设置，所述电容变化量依赖于所述按键区域与所述电容元件之间的距离变化；以及输入状态判定单元，所述输入状态判定单元配置为基于检测到的所述电容变化量来判定所述按键区域的输入状态是否为ON状态，所述ON状态是其中针对所述按键区域的操作输入被判断为有效的状态。所述输入状态判定单元根据针对所述按键区域的操作输入来改变用于判定所述输入状态的条件。
[0013]根据本发明的另一个实施方式，提供一种输入装置，包括:片状操作部件，所述片状操作部件包括多个按键区域并能够根据针对所述按键区域的操作输入而变形；电极板，所述电极板在与所述多个按键区域中的每个按键区域对应的位置处包括至少一个电容元件，并能够将依赖于所述操作输入的所述按键区域与所述电容元件之间的距离变化量检测为所述电容元件的电容变化量；以及控制器，所述控制器配置为基于检测到的所述电容变化量来判定所述按键区域的输入状态是否为ON状态，所述ON状态是其中所述按键区域的操作输入被判断为有效的状态。所述控制器基于所述电容变化量的微分值来判定所述ON状态的结束。
[0014]根据本发明的另一个实施方式，提供一种信息处理方法，包括:通过一处理器将针对多个按键区域中的每个按键区域的操作输入检测为电容元件的电容变化量，所述多个按键区域设置于片状操作部件上，所述电容元件与每个按键区域对应设置，所述电容变化量依赖于所述按键区域与所述电容元件之间的距离变化；以及基于检测到的所述电容变化量，通过一处理器判定所述按键区域的输入状态是否为ON状态，所述ON状态是其中针对所述按键区域的操作输入被判断为有效的状态。基于所述电容变化量的微分值来判定所述ON状态的结束。
[0015]根据本发明的另一个实施方式，提供一种程序，该程序使计算机的处理器实现以下功能:将针对多个按键区域中的每个按键区域的操作输入检测为电容元件的电容变化量，所述多个按键区域设置于片状操作部件上，所述电容元件与每个按键区域对应设置，所述电容变化量依赖于所述按键区域与所述电容元件之间的距离变化；以及基于检测到的所述电容变化量，判定所述按键区域的输入状态是否为ON状态，所述ON状态是其中针对所述按键区域的操作输入被判断为有效的状态。基于所述电容变化量的微分值来判定所述ON状态的结束。
[0016]根据本发明的一个或多个实施方式，基于电容变化量的微分值来判定ON状态的结束，因此可根据用户的实际操作判定按键的输入状态，从而提高可用性。
[0017]如上所述，根据本发明的一个或多个实施方式，可实现较高程度的可用性。要注意的是，上述优点必然不是限制性的，除了上述优点之外或作为上述优点的可替换优点，本文中所述的任何其他优点以及从本发明中理解出的其他优点也是可以实现的。
【附图说明】
[0018]图1是显示按照本发明一个实施方式的输入装置的示意性构造的顶视图；
[0019]图2是图1中所示的输入装置的示意性剖面图；
[0020]图3是用于描述当对按照本发明一个实施方式的输入装置输入按键时的操作的说明图；
[0021]图4是用于描述按照本发明一个实施方式的输入装置中的电容元件的说明图；
[0022]图5是显示输入装置中的按键布置和电容元件之间的位置关系的示意图；
[0023]图6是显示按照本发明一个实施方式的输入检测系统的功能性构造的一个示例的框图；
[0024]图7是显示按照本发明一个实施方式的输入检测系统的功能性构造的一个示例的功能性框图；
[0025]图8是显示按照本发明一个实施方式的输入检测方法的处理步骤的一个示例的流程图；
[0026]图9是显示在输入装置的节点处检测到的δ (delta)值的一个示例的图表；
[0027]图10是显示在δ值判定处理中的处理步骤的流程图；
[0028]图11是显示在输入装置的节点处检测到的微分δ值的一个示例的图表；
[0029]图12是显示在微分δ值判定处理中的处理步骤的流程图；
[0030]图13是显示在从其中输入装置中的按键区域被按压的状态释放的情况下，δ值的时间变化的图表；
[0031]图14是显示在输入装置的节点处检测到的δ值和微分δ值的一个示例的图表；
[0032]图15是显示按照第一实施方式的KEY OFF检测处理中的处理步骤的流程图；
[0033]图16是用于描述通过在输入状态判定处理中设置双重阈值来减少抖动(chattering)这一优点的说明图；
[0034]图17是用于描述通过在输入状态判定处理中设置双重阈值来减少抖动这一优点的说明图；
[0035]图18是显示施加给输入装置中的按键的按压力与按键中所包括的节点处的δ值之间的关系的图表；
[0036]图19是显示在指尖键击操作期间在输入装置的一个节点处检测到的δ值和微分δ值的一个不例的图表；
[0037]图20是显示在搜索操作期间在输入装置的一个节点处检测到的δ值和微分δ值的一个不例的图表；
[0038]图21是显示按照第二实施方式的KEY ON检测处理中的处理步骤的流程图；
[0039]图22是显示在输入状态判定处理中的处理步骤的一个示例的流程图，所述输入状态判定处理是按照第一实施方式的KEY OFF检测处理和按照第二实施方式的KEY ON检测处理的组合；
[0040]图23是显示在归一化的δ值判定处理(N0M-0R判定处理)中的处理步骤的一个示例的流程图；
[0041]图24是显示在其中给输入状态判定处理应用NOM-OR判定处理的情形中，输入装置的按键中的灵敏度分布特性的图表；
[0042]图25是显示按照第三实施方式的归一化的δ值判定处理(N0M-SUM判定处理)中的处理步骤的一个示例的流程图；
[0043]图26是显示在其中给输入状态判定处理应用NOM-SUM判定处理的情形中，输入装置的按键中的灵敏度分布特性的图表；
[0044]图27是显示其中用户将手完全离开输入装置且然后将手放在输入装置上的情形的不意图；
[0045]图28是显示第四实施方式中的对应于“具有相对较大按压力的搜索操作”的防止错误检测处理中的处理步骤的一个示例的流程图；
[0046]图29是显示其中用户的手放在起始位置(home posit1n)然后滑向另一按键的情形的不意图；
[0047]图30是显示第四实施方式中的对应于“具有更高速度的搜索操作”的防止错误检测处理中的处理步骤的一个示例的流程图。
【具体实施方式】
[0048]下文将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。要注意的是，在说明书和附图中，使用相同的参考标记表示具有基本相同的功能和结构的结构元件，且这些结构元件的重复解释被省略。
[0049]将按照以下项目的顺序进行描述。
[0050]1.输入装置的构造
[0051]2.输入检测系统的构造
[0052]2-1.硬件构造
[0053]2-2.功能性构造
[0054]3.信息处理方法(输入检测方法)
[0055]4.第一实施方式(KET OFF检测处理)
[0056]4-1.导致第一实施方式的背景
[0057]4-2.KET OFF检测处理的详细描述
[0058]4-3.减少抖动
[0059]5.第二实施方式(KEY ON检测处理)
[0060]5-1.导致第二实施方式的背景
[0061]5-2.KET ON检测处理的详细描述
[0062]5-3.KET OFF检测处理与KET ON检测处理的组合
[0063]6.第三实施方式(归一化的δ值判定处理)
[0064]6-1.导致第三实施方式的背景
[0065]6-2.归一化的δ值判定处理(N0M-SUM判定处理)的详细描述
[0066]7.第四实施方式(防止错误检测处理)
[0067]7-1.首推保护(first push protect)
[0068]7-2.预感应保护(pre sense protect)
[0069]8.补充
[0070]在本发明的一个优选实施方式中，静电电容式键盘用作输入装置。静电电容式键盘通过与各个按键区域对应布置的电容元件的电容变化量来检测针对设置于片状操作部件上的多个按键区域中的每个按键区域的操作输入(即，像手指这样的操作物的按压力的量)。在项目I “输入装置的构造”中，将描述按照本发明一个优选实施方式的输入装置的构造。然后，在项目2“输入检测系统的构造”中，将描述根据本发明一个实施方式的用于检测输入装置中的按键输入的输入检测系统的构造。接着，在项目3 “信息处理方法”(输入检测方法)中，将描述通过输入检测系统检测输入按键的信息处理方法。在输入检测系统中，通过判定每个按键的输入状态(两种状态，一种状态是操作输入被判断为有效的状态[KEY ON状态]，另一种状态是操作输入被判断为无效的状态[KEY OFF状态])来判定是否输入按键。与被判定为处于KEY ON状态的按键对应的信息被传送给与输入装置相连的信息处理装置(下文中，该信息处理装置也被称为“主机设备”)，且该信息被输入主机设备。
[0071]本发明的一个实施方式的特征在于检测输入状态的处理(输入状态判定处理)，优选为在检测按键输入的处理中执行上述处理。在项目4 “第一实施方式”(KEY OFF检测处理)和项目7 “第四实施方式”(防止错误检测处理)中，将描述与按照本发明一个实施方式的输入检测系统中的输入状态判定处理相关的若干个实施方式。在本发明的一个实施方式中，彼此独立或组合地执行按照这些实施方式的输入状态判定处理，因而提高了按键输入检测的准确度，从而实现较高程度的可用性。
[0072]更具体而言，在项目4 “第一实施方式”(KEY OFF检测处理)中，将描述检测上述KEY OFF状态的处理(下文中也称为“KEY OFF检测处理”)。在项目5“第二实施方式”(KEYON检测处理)中，将描述检测上述KEY ON状态的处理(下文中也称为“KEY ON检测处理”)。在项目6“第三实施方式”(归一化的δ值判定处理)中，将描述在其中单个按键区域中设置多个电容元件的情形中提高按键输入检测的准确度的处理的示例。在项目7 “第四实施方式”(防止错误检测处理)中，将描述防止与当使用输入装置时设想的特定情形对应的按键输入的错误检测的处理(下文中也称为“防止错误检测处理”)。可独立地执行或在可允许范围内以任意组合的方式执行第一、第二、第三和第四实施方式中所描述的处理。
[0073]1.输入装置的构造
[0074]下面将参照图1至3描述按照本发明一个优选实施方式的输入装置的构造。图1是显示按照本发明一个实施方式的输入装置的示意性构造的顶视图。图2是图1中所示的输入装置的示意性剖面图。图3是用于描述当对按照本发明一个实施方式的输入装置输入按键时的操作的说明图。
[0075]参照图1和2，按照本发明一个实施方式的输入装置I配置为包括按下述顺序彼此层叠的屏蔽层40、电极板20、支撑部30和操作部件10。输入装置I例如用作诸如PC这样的主机设备的键盘。在下面的内容中，将描述使用手指作为操作物的例子来选择按键的情形，这是最常见用作针对键盘的操作输入。然而，也可利用用户身体的其他部位或诸如触控笔这样的工具来执行按键的选择。
[0076]在下面的描述中，输入装置I的平面中彼此正交的两个方向被定义为X轴方向和Y轴方向。其中输入装置I中组件层叠的方向(深度方向)被定义为Z轴方向。Z轴的正向(其中设置操作部件10的方向)也称为向上方向或表面方向，Z轴的负向也称为向下方向或背面方向。图2和3对应于输入装置I中沿X-Z平面的剖面图。
[0077]操作部件
[0078]操作部件10是设置在输入装置I的前表面(上表面)上的片状部件。操作部件10包括其上所形成的多个按键区域10a。按键区域对应于键盘中的各个按键。操作部件10由诸如铜(Cu)和铝(Al)这样的导电金属材料制成并连接至地电位。操作部件10的材料不限于上述示例，任何其他导电材料也可用作操作部件10的材料。
[0079]操作部件10例如具有几十至几百微米的厚度。如图3中所示，操作部件10配置为由于针对按键区域1a的操作输入(即，用户的手指对按键区域1a的按压)而向电极板20变形。操作部件10的厚度不限于上述示例，可考虑到在按压按键区域1a时用户的感觉(键击的感觉)、按键输入检测的准确度或其他考虑因素来适当设置所述厚度。
[0080]按键区域1a对应于用户按压(敲击)的按键，且按键区域1a具有取决于按键类型的形状和尺寸。按键区域1a以适当的方式具有单独的按键标记。按键标记可表示按键类型、每个按键的位置(轮廓)或两者的组合。可使用诸如网版印刷，柔版印刷和凹版印刷这样的适当印刷方法来标记按键。在下面的描述中，当想要表示其中在按键区域1a上执行操作输入的情形时，按键区域1a通常被简称为“按键”。例如，在本文中使用的短语在输入装置I中“按压按键”可表示“按压按键区域10a”。
[0081]操作部件10可配置为进一步包括层叠在由上述导电材料制成的导电层上的柔性绝缘塑料片。柔性绝缘塑料片的示例包括PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)、和PI (聚酰亚胺)。在该情形中，对应于每个按键的按键标记被印刷在塑料片的表面上。当在导电层上层叠塑料片时，导电层和塑料片可构成通过预先给树脂片的表面贴附导电层的膜而获得的复合片。可通过气相沉积或溅射在塑料片的表面上形成导电层来构成操作部件10，或者通过在塑料片的表面上印刷诸如导电膏这样的涂层薄膜来构成操作部件10。
[0082]屏蔽层
[0083]屏蔽层40是设置在输入装置I的背面上的片状部件。在输入装置I中，电极板20和支撑部30夹持在屏蔽层40和操作部件10之间。屏蔽层40由诸如铜和铝这样的导电金属材料制成并连接至地电位，这与操作部件10类似。屏蔽层40的材料不限于上述示例，任何其他导电材料可用作屏蔽层40的材料。屏蔽层40用于屏蔽来自输入装置I外部的电磁噪声。屏蔽层40具有几十至几百微米的厚度，但这并非特别限制。屏蔽层40可配置为进一步包括层叠在其上的绝缘塑料片。
[0084]支撑部
[0085]支撑部30设置在操作部件10和电极板20之间。支撑部30配置为包括多个结构31和基板32，从而多个结构31形成在基板32上。
[0086]基板32是由PET、PEN、PC和其他聚合物薄膜制成的绝缘塑料片形成的。基板32层叠在电极板20上。基板32具有几微米到几百微米的厚度，但这并非特别限制。
[0087]多个结构31具有相同的高度(例如几微米到几百微米)。在基板32上形成结构31，以将操作部件10的按键区域1a划分为其各自的特定部分。结构31使基板32连接至操作部件10。其中未形成结构31的区域(也就是与按键区域1a对应的区域)限定出了空隙空间33。利用这种布置结构，在至少与正被按压的按键区域1a对应的部分中(参见图3)，对按键区域1a的操作输入改变了操作部件10和电极板20之间的距离。
[0088]考虑到获得较高程度的可用性(点击感觉或敲击感觉)并提高按键区域1a中的检测准确度，结构31由具有较高刚性的材料制成，但结构31可由弹性材料制成。结构31由诸如紫外线固化树脂这样的电绝缘树脂材料制成，并利用包括转印处理(transferprocess)在内的适当技术形成在基板32的表面上。
[0089]电极板
[0090]电极板20具有层状结构，其中第一配线板21层叠在第二配线板22上。第一配线板21具有在其表面上在Y轴方向延伸的电极线210 (脉冲电极)。第二配线板22具有在其表面上在X轴方向延伸的电极线220 (感测电极)。
[0091]第一和第二配线板21和22是由绝缘材料制成的塑料片形成的。例如，第一和第二配线板21和22是由PET、PEN、PC、PMMA等材料制成的塑料片、玻璃基板或环氧玻璃基板形成的。第一和第二配线板21和22具有几十至几百微米的厚度，但这并非特别限制。
[0092]通