专利名称：输入设备、信息处理方法以及微型计算机的制作方法
技术领域：
本发明涉及馈送信息到计算机等中的输入设备、具有该输入设备的计算机、以及信息处理方法。
相关技术描述通常，用于计算机终端的接口包括键盘和鼠标作为输入设备，以及阴极射线管(CRT)或者液晶显示器(LCD)作为显示单元。
此外，其中显示单元和输入设备一个在另一个上层叠的所谓触控板广泛地用作用于计算机终端、小的便携式写字板类型计算器等的接口。
日本专利公开申请2003-196，007(称为“参考文件”)公开了一种用于向具有小的前表面的移动式电话或者个人数字助理(PDA)中输入字符的触控板。(参见该参考文件的0037列和图2)到目前为止，然而，很难知道诸如用户手指或者输入笔之类的对象是否只不过是放置在触控板上或者是否由这样一个对象按下该触控板。这易于导致输入错误。
本发明的目的在于克服相关技术中的上述问题，并且提供一种能够恰当地检测输入设备的接触状态的输入设备，包括这样的输入设备的计算机，以及信息处理方法和程序。
发明内容
依据本发明实施例的第一方面，提供了一种输入设备，其包括指示输入单元的图像的显示单元；接触位置检测单元，检测与在显示单元的显示层上提供的接触检测层接触的对象的位置；接触强度检测单元，检测与接触检测层接触的对象的接触强度；以及接触状态确定单元，其提取所检测的接触强度的特征量，将该提取的特征量与预定阈值进行比较，并且确定对象的接触状态。
依据第二方面，提供了一种输入设备，包括指示输入单元的图像的显示单元；接触位置检测单元，检测穿越在显示单元的显示层上提供的接触位置检测层的对象的位置；接触强度检测单元，检测与接触检测层接触的对象的接触强度；以及接触状态确定单元，其提取所检测的接触强度的特征量，将该提取的特征量与预定阈值进行比较，并且确定对象的接触状态。
依据第三方面，提供了一种微型计算机，包括指示输入单元的图像的显示单元；接触位置检测单元，检测和在显示单元的显示层上提供的接触检测层接触的对象的位置；接触强度检测单元，检测和接触检测层接触的对象的接触强度；接触状态确定单元，其提取所检测的接触强度的特征量，将该提取的特征量与预定阈值进行比较，并且确定对象的接触状态；以及依据检测到的对象接触状态和通过接触检测层输入的信息执行处理的处理单元。
利用第四方面，提供了一种信息处理方法，包括在显示单元上指示输入设备的图像；检测和显示单元的接触检测层接触的对象的接触位置；检测对象的接触强度；提取与检测的接触强度相关的特征量；以及将提取的特征量与预定阈值进行比较，并且确定对象在接触检测层上的接触状态。
依据最后方面，提供了一种信息处理程序，其允许输入设备执行以下操作在显示单元上指示输入设备的图像；检测与显示单元的接触检测层接触的对象的接触位置；检测和接触检测层接触的对象的接触强度；提取与检测的接触强度相关的特征量；以及将提取的特征量与预定阈值进行比较，并且确定对象在接触检测层上的接触状态。
图1是依据本发明第一实施例的便携式微型计算机的透视图；图2为该便携式微型计算机的输入部分的透视图；图3A为该便携式微型计算机的触控板的透视图；图3B为图3A中的触控板的俯视图；图3C为图3A中的触控板的剖面图；图4为示出便携式微型计算机的输入设备的配置的框图；图5为便携式微型计算机的框图；图6为示出与触控板接触的对象的接触区域的尺寸变化的图形；图7为示出为了输入信息而与触控板接触的对象的接触区域尺寸的变化的图形；图8A为把压力转换为电信号的触控板的透视图；图8B为图8A所示触控板的俯视图；图8C为该触控板的剖面图；图9为示出该触控板的接触检测器的布置的示意图；图10为示出当由适度压力按压接触检测器时接触检测器所检测到的示意图；图11为示出当由中等压力按压接触检测器时接触检测器所检测到的示意图；图12为示出当由中等压力按压接触检测器时它们所检测到的示意图；图13为示出当由大压力按压接触检测器时接触检测器所检测到的示意图；图14为示出当由最大的压力按压接触检测器时接触检测器所检测到的示意图；图15为该便携式微型计算机的下部外壳的透视图；图16为便携式微型计算机的输入设备的一个示例的俯视图；
图17为输入设备的另一个示例的俯视图；图18为由输入设备实施的信息处理步骤的流程图；图19为示出图18所示的步骤S106的细节的流程图；图20为由输入设备实施的进一步信息处理步骤的流程图；图21为示出图20所示的步骤S210的细节的流程图；图22示出输入设备的键顶的敲击(hit)部分；图23示出输入设备的键顶的敲击部分的另一个示例；图24为第二实施例的输入设备的显示层的分解透视图；图25为示出第二实施例的输入设备的阻抗检测层的细节的俯视图；图26为阻抗检测层的阻抗检测元件的细节的俯视图；图27为阻抗检测层的示意图；图28为输入设备的框图；图29为由输入设备实施的信息处理步骤的流程图；图30为进一步实施例的输入设备的透视图；图31为更进一步实施例中的输入设备的框图；图32为更进一步实施例中的输入设备的框图；图33为更进一步实施例的框图；以及图34为进一步实施例的触控板的透视图。
具体实施例方式
将参考附图对本发明的各种实施例进行描述。应当注意到，自始至终在附图中，相同或者类似的参考数字应用于相同或者类似的部分和元件，而且将省略或者简化相同或者类似的部分和元件的描述。
第一实施例在这个实施例中，本发明涉及输入设备，其是一种用于计算机的终端单元的输入输出设备。
参见图1，便携式微型计算机1(称作“微型计算机1”)包括计算机主单元30、下部外壳2A和上部外壳2B。计算机主单元30包括诸如中央处理单元之类的运算逻辑单元。下部外壳2A包含输入单元3，作为用于计算机主单元30的用户接口。上部外壳2B包含具有液晶显示器面板29(称作“显示面板29”)的显示单元4。
计算机主单元30使用中央处理单元以便处理经由输入单元3接收的信息。在上部外壳2B中的显示单元4上指示处理过的信息。
下部外壳2A中的输入单元3包括显示单元5，和检测单元，其检测在显示单元5的显示面板上的对象(诸如用户的手指或者输入笔)的接触状态。显示单元5指示向用户通知输入位置的图像，例如用于让用户输入信息的虚拟键盘5a上的健、虚拟鼠标5b、各种输入键、左右按钮、滚动轮等。
如图2所示，输入单元3进一步包括具有光发射区的背光6、以及层叠在显示单元5上的触控板10。具体地说，显示单元5层叠在背光6的光发射区上。
背光6可以由荧光灯管和广泛用于微型计算机的显示的光波导管的组合构成，或者可以由多个排列在平面上的白光发射二极管(LED)实现。这样的LED近来已经投入实际使用。
背光6和显示单元5都可以类似于用于传统微型计算机的显示单元的那些部分或者用于台式计算机的外部LCD显示器的那些部分进行构造。如果显示单元5具有非常受欢迎的光发射类型，则可以省略背光6。
显示单元5包括多个排列在x和y方向并且以矩阵形状排列的多个像素5c，由显示驱动器22(如图4所示)驱动，并且指示诸如键盘等之类的输入位置的图像。
触控板10处于输入单元3的顶层，暴露在下部外壳2A上，并且被启动以便接收信息。触控板10检测和检测层10a接触的对象(用户的手指或者输入笔)。
在第一实施例中，触控板10为阻抗薄膜类型。目前可得到模拟和数字阻抗薄膜类型触控板。使用四到八线类型的模拟触控板。基本上，使用了并联电极，检测对象和电极接触的点的电势，并且基于该检测的电势导出接触点的坐标。并联电极独立地在X和Y方向堆叠，以允许检测接触点的X和Y坐标。然而，利用模拟类型，很难同时检测多个接触点。此外，模拟触控板不适合用于检测接触区域的尺寸。因此，在第一实施例中使用了数字触控板以便检测接触点和接触区域的尺寸。在任何情况下，接触检测层10a是能透过的，以便可从正面看见显示单元5。
参见图3A和3B，触控板10包括基座11和基座13。基座11包括多个(n)带状X电极12，其在X方向每隔一定间隔排列。另一方面，基座13包括多个(m)带状Y电极14，其在Y方向每隔一定间隔排列。使基座12和13的电极彼此面对地对它们进行堆叠。简而言之，X电极12和Y电极14彼此正交。因此，在X电极12和Y电极14的交叉点处，以矩阵的形状排列了(n×m)个接触检测器10b。
在基座11上的X电极之间提供多个凸起弧形的点衬垫(dotspacer)15。点衬垫15由绝缘材料制成，并且每隔一定间隔排列。点衬垫15具有大于X和Y电极12和14的总厚度的高度。点衬垫15的顶端与在Y电极14之间的基座13的裸露区域13a接触。如图3C所示，点衬垫15夹在基座11和13中间，并且不与X和Y电极12和14接触。简而言之，X和Y电极12和14通过点衬垫15而彼此没有接触。当在上述状态下压下基座13时，X和Y电极12和14彼此接触。
与安装Y电极的表面相对的、基座13的表面13A，暴露在下部外壳2A上，并且用于输入信息。换句话说，当由用户的手指或者输入笔按压表面13A时，Y电极14与X电极12接触。
如果由用户的手指或者输入笔施加的压力等于或者小于预定压力，则没有充分地弯曲基座13，这阻止Y电极14和X电极12彼此接触。只有当施加的压力大于预定值时，基座13才完全弯曲，以便Y电极14和X电极12彼此接触，并且变得可导电。
由输入单元3的接触检测单元21检测Y和X电极14和12的接触点。
利用微型计算机1，下部外壳2A不仅容纳输入单元3，还容纳输入设备20，其包括接触检测单元21，用于检测触控板10的X和Y电极12和14的接触点。
参见图2和图4，输入设备20包括输入单元3、接触检测单元21、设备控制IC 23、存储器24、扬声器驱动器25、和扬声器26。设备控制IC 23把所检测的接触位置数据转换为数字信号，并且执行与各种类型处理(要在稍后进行描述)相关的I/O控制，并且往返于计算机主单元30进行通信。扬声器驱动器25和扬声器26用于发出各种用于通知的嘟嘟声。
接触检测单元21挨次向X电极12施加电压，测量在Y电极14处的电压，并且检测产生与施加到X电极的电压相等的电压的特定Y电极14。
触控板10包括电压施加单元11a，其由电源和开关部分构成。响应于来自接触检测单元21的电极选择信号，开关部分顺序地选择X电极12，而且电压施加单元11a从电源施加参考电压到选定的X电极12。
此外，触控板10包括电压计11b，其有选择地测量由来自接触检测单元21的电极选择信号指定的Y电极14的电压，并且向接触检测单元21返回测量的结果。
当用户手指或者输入笔按压触控板10时，在按压位置处的X和Y电极12和14彼此接触，并且变得可导电。在按压触控板10的地方，经由Y电极14测量施加到X电极12的参考电压。因此，当作为Y电极14的输出电压检测到参考电压时，接触检测单元21能够标识Y电极14，以及被施加了参考电压的X电极12。此外，基于X电极12和Y电极14的组合，接触检测单元21能够标识已经由用户的手指或者输入笔按压的接触检测器10b。
接触检测单元21重复地和快速地检测X和Y电极12和14的接触状态，并且取决于X和Y电极12和14的排列间隔准确地检测多个被同时按压的X和Y电极12和14。
例如，如果触控板20被用户的手指强有力地按压，则接触区域扩大了。扩大的接触区域意味着有多个接触检测器10b被按压了。在这种情况下，接触检测单元21重复地和快速地向X电极12施加参考电压，并且重复地和快速地测量在Y电极14处的电压。因此，有可能检测同时被按压的接触检测器10b。接触检测单元21能够基于检测的接触检测器10b检测接触区域的尺寸。
响应于来自设备控制IC 23的命令，显示驱动器22指示用作输入设备、即用户接口的按钮、图标、键盘、十位小键盘、鼠标等的一个或多个图像。由背光6发射的光从LCD的背面穿过LCD，以便能够从正面观察到显示单元5上的图像。
设备控制IC 23基于虚拟键盘上的键位置(在显示单元5上指示)以及由接触检测单元21检测的接触位置和接触区域，标识在接触点处的键的图像。向计算机主单元30通知有关所标识的键的信息。
计算机主单元30控制用于从设备控制IC 23接收的信息的操作。
参见图5，在母板30a(起计算机主单元30的作用)中，使用专用高速总线B1连接北桥31和南桥32。北桥31经由系统总线B2连接到中央处理单元33(称作“CPU 33”)，并且经由存储器总线B3连接到主存储器34，并且经由加速图形端口总线B4(称作“AGP总线B4”)连接到图形电路35。
图形电路35向在上部外壳2B中的显示面板4的显示驱动器28输出数字图像信号。响应于接收的信号，显示驱动器28启动显示面板29。显示面板29在它的显示面板(LCD)上显示图像。
此外，南桥32经由PCI总线B5连接到外设部件互连设备37(称作“PCI设备37”)，并且经由USB总线B6连接到通用串行总线设备38(称作“USB设备38”)。南桥32能够经由PCI设备37连接各种单元到PCI总线35，而且经由USB总线B6连接各种单元到USB设备38。
更进一步，南桥32经由集成驱动电子电路接口39(称作“IDE接口39”)以及经由AT附属总线B7(称作“ATA总线37”)连接到硬盘设备41(称作“HDD 41”)。此外，南桥32经由少管脚数总线B8(称作“LCP总线B8”)连接到可移动介质设备(磁盘设备)44、串行/并行端口45和键盘/鼠标端口46。键盘/鼠标端口46向南桥提供了从输入设备20接收的并且表示键盘或者鼠标的操作的信号。因此，信号经由北桥31传输到CPU 33。CPU 33响应于接收的信号执行处理。
南桥32还经由专用总线连接到音频信号输出电路47。音频信号输出电路47向容纳在计算机主单元30中的扬声器48提供音频信号。因此，扬声器48输出各种声音。
CPU 33执行存储在HDD 41的硬盘和主存储器34中的各种程序，以便在显示单元4(在上部外壳2B中)的显示面板29上显示图像，并且经由扬声器48(在下部外壳2A中)输出声音。此后，CPU 33依据来自输入设备20的表示键盘或者鼠标的操作的信号，执行操作。具体地说，CPU 33响应于有关键盘或者鼠标的操作的信号，控制图形电路35。因此，图形电路35向显示单元5输出数字图像信号，其表示对应于键盘或者鼠标的操作的图像。此外，CPU 33控制音频信号输出电路47，其向扬声器48提供音频信号。扬声器48输出表示键盘或者鼠标的操作的声音。
以下将描述输入设备20如何进行操作，以便检测手指或者输入笔在接触检测层10a上的接触状态。
接触检测单元21(作为接触位置检测器)定期检测对象和触控板10的接触检测层10a接触的位置，并且向设备控制IC 23提供所检测的结果。
接触检测单元21(作为接触强度检测器)检测对象在接触检测层10a上的接触强度。接触强度可以由两个、三个或更多间断值或者连续值表示。接触检测单元21定期向设备控制IC 23提供所检测的强度。
基于在接触检测层10a上的对象的接触区域的尺寸，或者该接触区域随时间的变化，能够检测接触强度。图6和图7示出了所检测的接触区域的尺寸的变化。在这些图中，纵坐标和横坐标是无量纲的，而且即没有显示单位也没有显示缩放比例。在安装部件的时候可以使用实际值。
通过使用预定扫描频率定期检测有关在对象和接触检测器10b之间的接触尺寸的数据，将导出接触区域的变化。扫描频率越高，将在预定时间段中检测到越多的信号。能够随着时间更准确地提高分辨率。为了这个目的，不得不提高设备和处理电路的反应速度和性能。因此，将采用适当的扫描频率。
具体地说，图6示出了这样的示例，其中对象只不过是和接触检测层10a接触，即用户仅仅放置他或者她的手指而没有以键入为目的。接触区域A的尺寸没有显著地改变。
相反，图7示出了另一个示例，其中当在触控板10上的键盘上敲击键时接触区域A的尺寸发生改变。在这种情况下，接触区域A的尺寸从0或者基本上为0快速地增加到最大值，然后快速地减少。
可以基于对象在接触检测层10a上的接触压力，或者接触压力随时间的变化，检测接触强度。在这种情况下，把压力转换为电信号的传感器可以用作接触检测层10a。
图8A和图8B示出了作为把压力转换为电信号的传感器的触控板210。
参见这些图，触控板210包括基座211和基座213。基座211具有多个(即n个)透明的电极带212，其用作X电极(称作“X电极212”)并且在X方向等间隔排列。基座213具有多个(即m个)透明的电极带214，其用作Y电极(称作“Y电极214”)并且在Y方向等间隔排列。堆叠基座211和213并使X和Y电极212和214彼此面对。因此，在X和Y电极212和214的交叉点处以矩阵形状给出(n×m)个接触检测器210b到210d。
此外，在基座211上的X电极212之间提供多个凸起衬垫215，而且这些衬垫具有比X和Y电极212和214的总厚度大的高度。凸起衬垫215的顶端和在Y电极214之间暴露的基座213接触。
参见图8A，在点衬垫215中，四个高的点衬垫215a构成一个组，而且四个矮的点衬垫215b构成一个组。如图8B所示，四个高的点衬垫215a的组和四个矮的点衬垫215b的组以网状模式排列。能够随意地确定每个组的高点衬垫215a的数目和每个组的矮点衬垫215b的数目。
参见图8C，凸起衬垫215夹在基座211和213之间。因此，X和Y电极212和214没有彼此接触。因此，接触检测器210b到210e处于断电状态。
当基座213弯曲同时上述电极没有彼此接触时，X和Y电极212和214处于接通状态。
利用触控板210，和Y电极所位于的与基座213的表面相对的表面213A暴露为输入表面。当由用户的手指按压表面213A时，弯曲基座213，由此使Y电极214与X电极212接触。
如果由用户的手指施加的压力等于或者小于第一预定压力，则没有充分地弯曲基座213，这阻止X和Y电极214和212彼此接触。
相反，当施加的压力高于第一预定压力时，基座213充分弯曲，以便由四个低凸起衬垫衬垫215b(其没有经由Y和X电极214和212而彼此接近)围绕的接触检测器210b保持在接通状态中。由两个或更多高凸起衬垫215a围绕的接触检测器210c和210d保持断开状态。
如果施加的压力大于第二预定压力，则基座213进一步弯曲，由两个低凸起衬垫215b围绕的接触检测器210c处于接通状态。然而，由四个高凸起衬垫215a围绕的接触检测器210d保持断开状态。
更进一步，如果施加的压力大于比第二压力大的第三预定压力，则基座213更大量地弯曲，以便由四个高凸起衬垫215a围绕的接触检测器210d处于接通状态。
在由用户的手指按压的区域中存在三种接触检测器210b到210d，而且它们起到把检测的压力转换为三种类型电信号的传感器的作用。
利用包括触控板210的便携式微型计算机，接触检测单元21检测哪个接触检测器处于接通状态。
例如，接触检测单元21把在一组处于接通状态的相邻接触检测器的中心处的接触检测器，检测为接触检测表面10a被按压的位置。
此外，接触检测单元21把接触检测器210b到210d排列为三个等级，并且在一组处于接通状态的相邻接触检测器当中，把最高等级输出为压力。
接触检测单元21如下所述检测接触区域和压力分布。
当图8B所示的低和高凸起衬垫215b和215a如图9所示排列时，每个接触检测器210由四个凸起衬垫围绕。在图9中，数字表示在对应于接触检测器210a到210d的位置处的高凸起衬垫215a的数目。
在图10中，椭圆示出由用户手指接触的区域，而且其被称作“外部椭圆”。
当接触区域的表面压力(即，单位面积的压力)仅仅足够按压由“0”所示的接触检测器时，接触检测单元21检测到仅仅接触检测器“0”(即，图8B所示的接触检测器210b)被按压了。
如果和图9所示的压力相比较强很多的压力施加到其尺寸和外部椭圆尺寸相同的区域，则接触检测单元21检测出在该外部椭圆内部的椭圆(称作“内部椭圆”)中存在的接触检测器“2”、即图8B所示的接触检测器210c被按压了。
压力越大，如参考本实施例的操作原理所述的外部椭圆越大。然而，假定外部椭圆具有不变的尺寸以便更容易进行说明。
然而，表面压力并不总是实际上以图11所示的椭圆的形状分布。在图12中，某些在外部椭圆外面的接触检测器可以检测到被按压了，而且某些在内部椭圆内部的接触检测器“0”或者“2”可能没有检测到被按压了。简而言之，在外部和内部椭圆的边界处附近，接触检测器“0”和“2”出现混杂。确定外部和内部椭圆的边界、尺寸、形状或者位置以便减少由这些因素引起的错误。在这样的情况下，可以使外部和内部椭圆的边界复杂化以便确保灵活性。然而，边界实际上具有适当曲度的形状。这允许边界具有平滑的变化轮廓并且相对没有错误。通过实验、机器学习算法等确定曲率半径。目标函数是在按键的时候由外部椭圆和内部椭圆围绕的区域的尺寸，由内部椭圆和最内部椭圆围绕的区域的尺寸，以及时间相关的按键标识出错率。确定曲率半径的最小值以便最小化上述参数。
如上所述的边界确定方法可应用于图10、图11、图13和图14所示的情况。在图13和图11中，没有示出穿越接触检测器的边界或者存在跨越边界的接触检测器。
图13示出施加比图11所示更强的压力。在这种情况下，在内部椭圆的内部出现最内部的椭圆。在该第二内部椭圆中，检测到由“0”、“2”、和“4”所示的接触检测器被按压了，即图8B所示的接触检测器210b、210c和210d被按压了。
参见图14，内部椭圆和最内部椭圆的尺寸被扩大了。这意味着施加了比图13的压力更大的压力。
如图10、图11、图13和图14所示，有可能通过检测椭圆尺寸随时间的变化以及椭圆的尺寸比率随时间的变化，检测用户是有意还是无意地按下一个或者多个键。
例如，把压力转换为电信号的传感器用于检测对象在接触检测表面10a上的接触压力，或者基于该接触压力随时间的变化检测接触强度。如果图6和图7中的纵坐标改变为“接触压力”，则将相对于“仅仅放置对象”和“键敲击”获得相同的结果。
设备控制IC 23(作为确定部分)接收由接触检测单元21检测的接触强度，提取与该接触强度相关的特征量，将提取的特征量或者基于该提取的特征量计算的值与预定阈值进行比较，并且确定对象的接触状态。接触状态可以分类为“无接触”、“接触”或者“键敲击”。“无接触”表示没有东西和显示单元5上的图像接触；“接触”表示对象与显示单元5上的图像接触；而且“键敲击”表示由对象敲击显示单元5上的图像。稍后将参考图18和图19详细地描述接触状态的确定。
用于确定接触状态的阈值是可调整的。例如，设备控制IC23指示键20b(弱)、键20c(强)、以及等级计(level meter)20a，其示出阈值等级。参见图15。这里假定等级计20a事先已经为状态“接触”和“键敲击”设置了某一阈值。如果用户轻轻地敲击图像，通常不能识别出这样的键敲击。在这种情况下，按压“弱”按钮20b。设备控制IC 23基于显示面板5上按钮20b的位置，以及由接触检测单元21检测的接触位置，确定是否按压了“弱”按钮20b。当识别出按压了按钮20b时，启动显示驱动器22以便把在等级计20a上指示的值向左移动，由此降低该阈值。在这种状态下，实际上没有按下该图像，而是仅仅在图像上施加了压力。为了简化起见，术语“键敲击”表示用户有意地按下图像。做为选择，可以通过拖动靠近等级计20a的游标20d改变在等级计20a上的指示。
设备控制IC 23(作为通知部分)向母板30a(如图5所示)通知作为输入设备操作的键盘或者鼠标以及从接触检测单元21接收的接触状态。简而言之，向母板30a通知被按压以便输入信息的键的位置，或者对象仅仅放置在其上面的键的位置。
图4所示的设备控制IC 23(作为显示控制器)依据对象在接触检测层10a上的接触状态(“无接触”、“接触”或者“键敲击”)，改变图像在显示单元5上的指示模式。具体地说，设备控制IC 23依据接触状态改变图像的亮度、颜色轮廓、轮廓线的模式和厚度、闪烁/稳定发光、图像的闪烁间隔。
这里假定显示单元5指示虚拟键盘，而且用户将要输入信息。参见图16。用户把他或者她的手指放置在初始位置(home position)上以便开始键敲击。在这个状态下，用户的手指在键“S”、“D”、“F”、“J”、“K”和“L”上。例如，设备控制IC 23以黄色照亮上述键。例如，设备控制IC以蓝色照亮其余未接触的键。在图17中，例如，当用户敲击键“O”时，设备控制IC 23以红色照亮键“O”。键“S”、“D”、“F”和“J”保持黄色，这意味着用户的手指在这些键的上面。
如果不总是需要标识“无接触”、“接触”和“键敲击”，则用户可以选择接触状态以便改变指示模式。
此外，设备控制IC 23起声音产生部分的作用，其基于在由接触检测部分21检测的位置和虚拟键盘或者鼠标的图像的位置之间的关系、依据接触状态确定预定识别声音，控制扬声器驱动器25，并且经由扬声器26发出该识别声音。例如，假定在显示单元5上指示了虚拟键盘，而且用户可以敲击键。在这个状态下，设备控制IC 23计算由接触检测单元21检测的键和在显示单元5上指示的键的中心的相对位置。稍后将参考图21到图23详细描述这个计算。
当进行了键敲击而且发现在敲击键的指示位置和它的中心之间的相对距离大于预定值时，设备控制IC 23启动扬声器驱动器25，由此产生通知声音。通知声音可以具有与为普通的“键敲击”所发出的识别声音不同的音调、时间间隔、模式等。
这里假定用户使用显示单元5上的虚拟键盘输入信息。用户事先记录初始位置。如果用户把他或者她的手指放置在除了初始位置键之外的键上，则设备控制IC 23识别出除了初始位置键之外的键和用户的手指接触，并且可以发出不同于当用户接触初始位置键时所发出的声音的另一个通知声音(例如，音调、时间间隔或者模式)。
在输入设备上放置灯发射单元27，并且其依据由设备控制IC 23确定的接触状态发光。例如，当识别出用户把他或者她的手指放置在初始位置键上时，设备控制IC 23使光发射单元27发光。
存储器24存储对象在预定时间段内的接触位置和接触强度的历史记录。存储器24可以是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、诸如闪速存储器之类的非易失存储器、诸如硬盘或者软磁盘之类的磁盘、诸如紧致盘之类的光盘、IC芯片、盒式磁带等。
以下描述如何存储各种信息处理程序。输入设备20在存储器24中存储信息处理程序，其允许接触位置检测单元21和设备控制IC 23检测接触位置和接触强度，并且确定接触状态。输入设备20包括信息读取器(未显示)以便在存储器24中存储上述程序。信息读取器从诸如软盘之类的磁盘、光盘、IC芯片、或者诸如盒式磁带之类的记录介质中获得信息，或者从网络下载程序。当使用记录介质时，可以容易地存储、携带或者销售程序。
由执行存储在存储器24中的程序的设备控制IC 23等处理输入信息。参见图18到图23。依据信息处理程序执行信息处理步骤。
假定用户使用显示在输入单元3的显示单元5上的虚拟键盘输入信息。
在图18所示的步骤中处理信息。在步骤S101，输入设备20在显示单元5上显示输入设备的图像(即，虚拟键盘)。在步骤S102，输入设备20接收在触控板10的接触检测层10a上的检测区域的数据，并且确定是否有与诸如用户的手指之类的对象接触的检测区域。当没有与对象接触的区域时，输入设备20返回到步骤S102。否则，输入设备20前进到步骤S104。
输入设备20在步骤S104中检测对象与接触检测层10a接触的位置，并且在步骤S105中检测接触强度。
在步骤S106，输入设备20提取对应于检测的接触强度的特征量，将提取的特征量或者使用该特征量计算的值与预定阈值进行比较，并且标识对象在虚拟键盘上的接触状态。如上所述，接触状态分类为“无接触”、“接触”或者“键敲击”。图7示出了“键敲击”，即接触区域A最初基本上为零，但是突然地增加。这个状态被识别为“键敲击”。具体地说，如图6和图7所示，提取接触区域的尺寸作为特征量。使用接触区域的尺寸导出区域速度或者区域加速度，即计算特征量ΔA/Δt或者Δ2A/Δt2。当这个特征量高于阈值时，将接触状态确定为“键敲击”。
用于特征量ΔA/Δt或者Δ2A/Δt2的阈值取决于用户或者使用中的应用程序，或者即使相同的用户重复地操作输入单元也可以逐渐地随时间改变该阈值。并不是使用预定的并且固定的阈值，将在恰当的时间学习和重新校准阈值以便提高接触状态的准确识别。
在步骤S107，输入设备20确定是否进行了键敲击。如果不是，则输入设备20返回到步骤S102，并且获得检测区域的数据。在“键敲击”的情况下，输入设备20前进到步骤S108，并且向计算机主单元30通知“键敲击”。在这个状态下，输入设备20也返回到步骤S102并且获得检测区域的数据用于后继的接触状态检测。并行执行上述处理。
在步骤S109，输入设备20改变虚拟键盘上的指示模式以便指示“键敲击”，例如改变敲击键的亮度、颜色、形状、轮廓线的模式或者厚度，或者键的闪烁/稳定发光，或者闪烁/稳定发光的间隔。此外，输入设备20检查预定时间段的过去。如果没有过去，则输入设备20保持当前指示模式。否则，输入设备20将虚拟键盘的指示模式返回到标准状态。做为选择，输入设备20可以判断敲击键是否闪烁了预定次数。
在步骤S110，输入设备20发出识别声音(即，警报)。稍后将参考图21对其进行详细描述。
图19示出了在步骤S106中“键敲击”的处理。
首先，在步骤S1061，输入设备20提取多元数据(特征量)。例如，基于图7所示的图形提取下列数据接触区域的最大尺寸Amax，通过积分接触区域A导出的接触区域A的瞬时尺寸Sa，实现接触区域的最大尺寸Amax的最大时间TP，以及从头到尾的键敲击的总时间段Te。基于上述特征量计算上升斜率k＝Amax/TP等。
上述特征量的定性和物理特性示出以下趋势。用户的手指越粗而且键敲击越强，则接触区域的最大尺寸Amax越大。键敲击越强，接触区域A的瞬时尺寸Sa越大。用户的手指越柔而且键敲击越强并且越缓慢，到接触区域的最大尺寸为止的时间TP越长。键敲击越缓慢而且用户的手指越柔软，总时间段Te越长。此外，键敲击越快速而且越强，而且用户的手指越硬，则上升斜率k＝Amax/TP越大。
通过平均相应用户的多个键敲击时间的值导出特征量，并且将其用于识别键敲击。仅仅积累和分析有关标识的键敲击的数据。此后，设置阈值以便标识键敲击。在这种情况下，不把由用户取消的键敲击统计在内。
可以为全部键测量特征量。有时，可以通过为每个手指头、每个键、或者每个键组测量特征量来提高识别键敲击的准确度。
可以为上述变量确定单独的阈值。可以基于条件分支，例如当一个或多个变量超过预定阈值时，标识键敲击。做为选择，可以使用诸如多元分析技术之类的更复杂技术识别键敲击。
例如，记录多个键敲击时间。基于多元数据的指定集学习马哈拉诺比斯(Mahalanobis)空间。使用马哈拉诺比斯(Mahalanobis)空间计算键敲击的马哈拉诺比斯(Mahalanobis)距离。马哈拉诺比斯(Mahalanobis)距离越短，就越准确地标识键敲击。参见McGraw-Hill出版、ISBN号为0-07-136263-0的著作“The Mahalanobis-Taguchi System”等。
具体地说，在图19所示的步骤S102中，为多元数据中的每个变量计算平均值和标准偏差。使用平均值和标准偏差对原始数据进行Z变换(这个处理称作“标准化”)。然后，计算变量之间的相关系数以导出相关矩阵。有时，这个学习处理仅仅在收集初始的键敲击数据时执行一次，并且不进行更新。然而，如果用户的键敲击习惯改变了，如果输入设备机械或者电学上老化了，或者由于某种原因键敲击的识别准确度降低了，将要执行重新学习以便提高识别准确度。
在步骤S1063，使用平均值、标准偏差和一组相关矩阵计算要被识别的键敲击数据的马哈拉诺比斯(Mahalanobis)距离。
在步骤S1064中识别多元数据(特征量)。例如，当马哈拉诺比斯(Mahalanobis)距离小于预定阈值时，识别出对象处于“键敲击”状态。
当使用其中马哈拉诺比斯(Mahalanobis)距离越短就可以越可靠地识别键敲击的算法时，和其中按照原样使用特征量用于用户标识的情况相比，能够进一步改善用户标识。
这是因为，当使用马哈拉诺比斯(Mahalanobis)距离时，考虑在已学习的变量之间的相关性进行识别，即模式识别。即使峰值Amax基本上接近键敲击数据的平均值但是最大时间TP长，也将准确地识别出除了键敲击之外的接触状态。
在这个实施例中，基于其中使用了马哈拉诺比斯(Mahalanobis)空间的算法识别键敲击。不用说可以使用其它多元分析算法识别多个变量。
以下参考图20描述改变用于指示“无接触”和“接触”状态的指示模式的处理。
步骤S201和S202与图18所示的步骤S101和S102相同，而且将不会涉及它们。
在步骤203，输入设备20确定是否由对象接触了接触检测层10a。如果没有，输入设备20前进到步骤S212。否则，输入设备20进入步骤S204。在步骤S212，输入设备20识别在虚拟键盘上处于“无接触”状态的键，并且改变键指示模式(以指示“备用状态”)。具体地说，通过改变不同于“接触”或者“键敲击”状态中的那些的亮度、颜色、形状、轮廓线的模式或者厚度，来指示无接触的状态。输入设备20返回到步骤S202，并且获得有关检测区域的数据。
步骤S204到S206与步骤S104到S106相同，并且将不会在这里进行描述。
当在步骤S207中没有识别出键敲击时，输入设备20前进到步骤S213。在步骤S213，输入设备20识别出对象与在虚拟键盘上的键接触，并且把指示模式改变为用于“接触”状态的指示模式。输入设备20返回到步骤S202，并且获得有关所检测区域的数据。当识别出了键敲击时，输入设备20前进到步骤S208，然后返回到步骤S202以便识别后继的状态，并且接收有关检测区域的数据。
步骤S208到S211与步骤S108到S111相同，并且将不会在这里进行描述。
在步骤S110(图18所示)，如果实际敲击键的位置不同于在输入设备上指示的图像(即，虚拟键盘)，则产生警报。参见图21。
在步骤S301，输入设备20获取键敲击标准坐标(例如，基于敲击键的接触检测器10b的坐标组而被近似的重心坐标)。
接下来，在步骤S302，输入设备20将键敲击标准坐标和在虚拟键盘上敲击的键的标准坐标(例如，中心坐标)进行比较。计算下列值；在键敲击标准坐标和标准坐标之间的偏差(称作“键敲击偏差矢量”)，即在键敲击标准坐标和所敲击键的标准坐标之间延伸的x和y平面上的方向和长度。
在步骤S303，输入设备20标识敲击键的坐标出现在虚拟键盘上的每个键顶上的哪个部分。如图22和图23所示，键顶可以分为两个、或者五个部分。用户可以确定键顶上的部分。图22和图23所示的部分55是准确地敲击键的位置。
输入设备20基于识别的部分确定识别声音。具有不同音调、时间间隔或者模式的识别声音用于图22和图23所示的部分51到55。
做为选择，输入设备20可以基于键敲击偏差矢量的长度改变识别声音。例如，键敲击偏差矢量越长，识别声音具有的音高越高。可以依据键敲击偏差矢量的方向改变间隔或者音调。
如果用户接触跨越一个键顶的两个部分，则可以产生中间声音以便表示这两个部分。做为选择，可以取决于接触部分的相应尺寸产生内部声音。可以为一个较大的部分产生声音。
在步骤S305，输入设备20以预定音量产生选定的识别声音。输入设备20检查预定时间段的过去。如果没有过去，则将连续不断地产生识别声音。否则，输入设备20停止该识别声音。
相对于步骤S304，为部分51到55提供了不同的识别声音。做为选择，用于部分55的识别声音可以不同于用于部分51到54的识别声音。例如，当敲击部分55时，输入设备20识别该适当的键敲击，并且产生和用于其他部分的识别声音不同的识别声音。做为选择，在这种情况下将不会产生声音。
用户可以取决于部分55在键顶上的百分比或者比率依照要求确定它的尺寸或者形状。此外，可以基于敲击比，或者键敲击偏差矢量的x和y分量的分布，自动地确定部分55。
做为选择，取决于敲击部分处于部分55之中还是在部分55外面，为部分51到54产生不同的识别声音。
可以单独或者同时调整所有键的部分55，或者可以把键分成多个组，将分别地调整每个组中的键。例如，可以一次全部地积累主要键的键敲击偏差矢量。可以同时改变这样的键的形状和尺寸。
在第一实施例中，输入设备20使用信息处理方法和程序、接触检测单元21(作为接触位置和强度检测部分)和设备控制IC 23(起确定部分的作用)，并且检测用户的手指是仅仅放置在触控板的接触检测层10a上，还是有意地将用户手指放置在接触检测层10a上以便输入信息。与接触强度相关的特征量用于这个目的。
此外，和其中当使用传统的压力传感器类型触控板时基于键敲击的压力和强度检测接触状态的情况相比，有可能基于接触区域的尺寸准确地检测接触强度。
当使用相关技术中的红外线类型或者图像传感器类型触控板时，仅仅检测接触区域的尺寸或者形状，以致难以区分“键敲击”和“接触”。第一实施例的输入设备20能够非常容易和准确地检测对象的接触状态。
这里假定和手指相比相对较硬和较小的输入笔与接触检测层接触。在这种情况下，接触区域的尺寸非常小，而且与接触压力无关基本上保持不变。然而，通过估计接触区域尺寸的随时间的改变，能够可靠地检测输入笔的接触强度。
到目前为止，很难快速地识别多个敲击键。第一实施例的输入设备20能够准确地识别敲击键和用户的手指仅仅放置在其之上的键。因此，即使当熟练的用户非常快速地敲击键时，即以微小时间间隔以重叠的方式敲击多个键时，也能够准确地识别敲击键的接触状态。
设备控制IC 23(作为确定部分)将与接触强度相关的特征量或者值(基于特征量计算得到的)与预定阈值进行比较，这允许识别接触状态。用户可以依据他或者她的键敲击习惯调整阈值。如果多个用户操作同一机器，则考虑到用户的键敲击习惯，设备控制IC 23能够准确地识别接触状态。此外，如果用户暂时继续操作键，则将改变键敲击强度。在这种情况下，用户能够依照要求调整阈值以便保持舒适的使用环境。更进一步，当退出系统时为各个登录用户存储阈值，将为相应的用户使用适当的阈值。
设备控制IC 23(作为显示控制器)和显示单元5能够依据接触状态改变输入设备的图像的指示模式。例如，当指示虚拟键盘时，能够容易地识别用户手指的“无接触”、“接触”或者“键敲击”状态。这在帮助用户习惯于输入设备20方面是有效的。以一种不同于“无接触”和“键敲击”状态的方式示出“接触”状态，其允许用户知道用户的手指是否在初始位置键之上，并且总是将手指放置在初始位置之上。
键的亮度随着接触状态而改变，这允许在昏暗的地方使用该输入设备20。此外，在输入设备的图像上的彩色和动态指示将向用户提供附带的好处，例如，使用输入设备20的快乐、娱乐感、对持有的喜爱、满足感等。
输入设备20、设备控制IC 23(作为通知部分)和扬声器26的组合，能够基于对象的接触位置和在输入设备20上的图像位置之间的关系发出识别声音。这允许用户知道重复的打字错误或者离每个键中心的偏差量。用户能够进行练习以便减少打字错误，并且变得熟练。
输入设备20和设备控制IC 23(作为通信部分)向响应于来自输入设备的信号实际处理信息的设备通知接触状态。例如，当用户的手指位于初始位置时，将向终端设备通知这个状态。
输入设备20的光发射单元27依据对象在接触检测层10a上的接触状态发光。例如，用户能够看见和识别他或者她的手指在键发光的初始位置上。
第二实施例在这个实施例中，显示单元5将虚拟键盘显示为输入设备。输入设备60检测是由用户的右手还是左手敲击了键。
参见图24，输入设备60包括触控板10、显示单元5、和背光6。触控板10包括检测层10a和在检测层10a上的阻抗检测层65。触控板10、显示单元5和背光6与第一实施例中的那些相同，而且将不会在这里进行描述。
参见图25，阻抗检测层65包括对应于在虚拟键盘上的键的位置的键检测元件66；左手掌检测电极68a；右手掌检测电极68b，所有这些排列在由透明导电薄膜制成的印刷布线光栅上(printed wiringpattern)。透明导电薄膜类似于通常用于诸如LCD的各种显示器的那些薄膜进行构造。阻抗检测层65具有到阻抗检测单元71的互连，并且输出检测信号。每个键检测元件66连接到阻抗检测单元71。图26以放大的比例示出了透明导电薄膜。当对象与一个键检测元件66接触时，细微的电流流到布线X1到Xn、以及Y1到Ym。因此，阻抗检测单元71检测到对象相接触。
如果触控板10为电阻类型，则接触/键敲击状态检测元件包括外部的布线(X1到Xn，以及Y1到Ym)。这些布线可以用于“接触”或者“键敲击”状态检测。此外，如果触控板10光学地识别“键敲击”，则阻抗检测层65可以层叠在接触检测层上。
参见图27，当对象和左手掌检测电极68a接触时，细微的电流从左手掌检测电极68a流到左触点PL。相反，当对象与右手掌检测电极68b接触时，细微的电流从右手掌检测电极68b流到右触点PR。
在图28中，输入设备60包括阻抗检测层65、阻抗检测单元71、触控板10、接触检测单元21、设备控制IC 23、存储器24、显示驱动器22、以及显示单元5。接触检测单元21与用于第一实施例的那个相同，而且没有在这里进行描述。
阻抗检测单元71(作为左/右手掌检测部分)检测是左手还是右手用于敲击在虚拟键盘上的键。阻抗检测层65经由它的一端连接到从键检测元件66延伸出来的布线(X1到Xn，以及Y1到Ym)，以及连接到分别从左手掌检测电极68a和右手掌检测电极68b延伸出来的触点PL和PR。如果识别出某一键检测元件66处于接触状态，则阻抗检测单元71确定该键是经由左手掌触点PL还是右手掌触点PR接触，该触点的电阻小于另一个触点的电阻。
设备控制IC 23(作为确定部分)从接触检测单元21接收接触强度，将所接收的接触强度与预定阈值进行比较，并且识别对象的接触状态。
设备控制IC 23(作为通信部分)向母板30a(如图5所示)通知确定的接触状态以及由左手或者右手进行的键敲击。
显示驱动器22(作为显示控制器)依据接触状态和左或者右手的使用，改变输入设备的图像的指示模式。例如，为由左手按压的键“S”、“D”和“F”以及由右手按压的键“J”、“K”和“L”给出不同的指示。参见图16。
输入设备60可以包括类似于第一实施例的输入设备20的扬声器驱动器25和扬声器26。设备控制IC 23控制扬声器驱动器25，其依据对象的位置和在虚拟键盘上的敲击键的位置之间的关系、以及接触状态，产生预定的识别声音。此外，将为左右手的使用产生不同的声音。
光发射单元27依据接触状态发光，并且为左右手的使用发射不同的光或者以不同间隔闪烁光。做为选择，输入设备60可以包括在它的相对侧上的两个光发射单元，而且可以依据对象接触的位置在左或者右侧发光。
存储器24存储对象在给定的时间长度内的接触位置、接触强度、左或者右手的使用的历史记录。
信息处理程序及其他程序与第一实施例中的那些相同，并且将不会在此进行描述。
将参考图29描述信息处理方法。由执行存储在存储器24中的程序的设备控制IC 23等执行该方法。
假定用户敲击在虚拟键盘上的键。
步骤401到403与图18中的步骤S101到S103相同，并且将不会在这里进行描述。
在步骤S404，输入设备60检测已经由用户的左手还是右手敲击了键。例如，输入设备60基于来自阻抗检测层65的信号，检测被敲击的键是处于左手掌检测区域还是右手掌检测区域。具体地说，当某一键检测元件66处于“接触”状态时，阻抗检测单元71确定键检测元件66经由左手掌触点PL或者右手掌触点PR与敲击键接触，该触点的电阻小于另一个触点的电阻。
输入设备60在步骤S405检测与触控板10的接触检测层10a接触的用户手指的位置。在步骤S406，输入设备60检测用户手指与键接触的强度。
步骤S407到S408与步骤S106到S107相同，并且将不会在这里进行描述。
在步骤S409，输入设备60向母板30通知已经由左或者右手敲击了该键。
在步骤S410，输入设备60改变在虚拟键盘上的指示模式。具体地说，相对于敲击键的亮度、颜色、形状、轮廓线的厚度、闪烁/稳定的发光、以及闪烁间隔等改变指示模式。在这种情况下，指示模式取决于已经由左手还是右手敲击了键。
步骤S411和S412与步骤S110和S111相同，并且将不会在这里进行描述。
在第二实施例中，输入设备60、信息处理方法和程序、以及阻抗检测单元71的组合使得能够确定已经由用户的左手还是右手敲击了键。在流行的QWERTY类型键盘的情况下，用户的左手手指在“A”、“S”、“D”和“F”键的初始位置上，而用户的右手手指在“J”、“K”、“L”和“；”的初始位置上。如果用户碰巧用右(或者左)手指接触了左(或者右)初始位置键，则将不会把该敲击键识别为处于初始位置。这在减少输入错误方面是有效的。做为选择，可以由用户自由地选择用于上述确定的键。
此外，某些键位于键盘中心附近，而且可以由左或者右手敲击。有可能识别是否有这样的键由适当的手指敲击。存储并且积累这样的键的敲击历史记录，其在让用户学习用适当的手指敲击键方面是有效的。
其它实施例虽然上面已经参考某些实施例描述了本发明，但是本发明不局限于如上所述的实施例。鉴于上述示教，本领域的技术人员将会想到对上述实施例的修改和改变。
例如，在第一和第二实施例中，输入单元3与计算机主单元30进行集成。做为选择，外部输入设备可以利用具有现有连接规范的通用串行总线(USB)等连接到计算机主单元30。
图30示出了其中外部输入设备20连接到微型计算机主单元、而且在显示单元(LCD)5上显示输入设备的图像(例如，虚拟键盘25和虚拟鼠标23)的示例。USB电缆7用于连接输入设备20到微型计算机主单元。从输入设备20向微型计算机主单元传输有关在键盘上敲击的键的信息。在连接到计算机主单元的显示单元上显示处理的数据。
类似于图1中的输入设备20，图30中的输入设备20处理信息，并且在显示单元5上显示作为输入单元3的虚拟键盘5a(如图18到图21所示)、虚拟鼠标5b等。可以在微型计算机主单元的控制下执行这些操作。
参见图31，微型计算机主单元130连接到具有输入设备141的外部输入单元140。输入设备141经由显示驱动器22从(微型计算机主单元130的)图形电路35接收用于虚拟键盘等的数字图像信号。显示驱动器22让显示单元5显示虚拟键盘5a等的图像。
在这种情况下，微型计算机主单元130作为显示控制器、接触强度检测单元、以及接触状态确定单元进行操作。如参考图18到图21所述，键敲击/接触位置检测单元142检测对象在触控板10的接触检测层10a上的接触位置和接触状态。检测的虚拟键盘或者鼠标的操作结果经由键盘连接电缆(PS/2电缆)或者鼠标连接电缆(PS/2电缆)传输到计算机主单元130的键盘/鼠标端口46。
微型计算机主单元130处理接收的虚拟键盘或者鼠标的操作结果，让图形电路35向显示单元150的显示驱动器28发送表示操作结果的数字图像信号。显示单元29响应于该数字图像信号指示图像。此外，微型计算机主单元130将数字图像信号从图形电路35发送到显示驱动器22。因此，将改变在显示单元5上的指示的颜色等(如图16和图17所示)。
做为选择，如图31中的虚线所示，虚拟键盘和鼠标的操作结果可以经由USB电缆7a和7b而不是键盘连接电缆和鼠标连接电缆发送到微型计算机主单元130的USB设备38。
图32示出了用于微型计算机主单元130的外部输入单元140的另一个示例。在外部输入单元140中，触控板控制/处理单元143检测在触控板10上敲击的键，并且经由串行连接电缆9向微型计算机主单元130的串行/并行端口45发送检测的结果。
微型计算机主单元130使用触控板驱动器识别作为输入单元140触控板，并且执行需要的处理。
在图32所示的示例中，可以经由USB连接电缆7而不是串行连接电缆9，将触控板的操作状态发送给USB设备38。
在这种情况下，微型计算机主单元130作为显示控制器、接触强度检测单元、以及接触状态确定单元进行操作。
在第一和第二实施例中，仅仅在输入单元3中提供触控板10。做为选择，可以在显示单元中提供附加的触控板10。
参见图33，可以在上部外壳2B中安装附加的触控板10。上部外壳2B的触控板10的检测结果传输到触控板控制/处理单元143，其经由串行连接电缆9把检测的结果传输到串行/并行端口45。
微型计算机主单元130使用触控板驱动器识别上部外壳2B的触控板，并且执行必需的处理。
此外，微型计算机主单元130经由图形电路35向上部外壳2B的显示驱动器28发送数字图像信号。然后，上部外壳2B的显示单元29指示各种图像。上部外壳2B经由图1所示的铰链19，使用信号线路连接到微型计算机主单元130。
下部外壳2A包括键敲击/接触位置检测单元142，其如图18到图21所示检测对象在触控板10的检测层10b上的接触位置和状态，并且经由键盘连接电缆或者鼠标连接电缆(PS/2电缆)向键盘/鼠标端口46提供键盘或者鼠标的检测状态。
微型计算机主单元130基于键盘或者鼠标的操作状态，经由图形电路35向(输入单元140的)显示驱动器22提供数字图像信号。图16和图17所示的显示单元5的指示模式将相对于颜色等等进行改变。
在这种情况下，微型计算机主单元130作为显示控制器、接触强度检测单元、以及接触状态确定单元进行操作。
如图33中的虚线所示，键盘或者鼠标的操作结果可以经由串行连接电缆9a而不是键盘或者鼠标连接电缆传输到串行/并行端口45。
在下部外壳2A中，键敲击/接触位置检测单元142可以被替换为如图26所示的触控板控制/处理单元143。微型计算机主单元130可以使用触控板驱动器识别键盘或者鼠标的操作结果，并且执行必需的处理。
在第一和第二实施例中使用了阻抗薄膜类型触控板10。做为选择，可使用如图34所示的光学触控板。例如，可用红外线扫描仪类型传感器阵列。在红外线扫描仪类型传感器阵列中，从光发射X轴阵列151e到光接收X轴阵列151c扫描光，并且光从光发射Y轴阵列151d到光接收Y轴阵列151b进行扫描。光路以矩阵的形状进行交叉的空间为接触检测区域而不是触控板10。当用户试图按压显示单元5的显示层时，用户的手指首先穿过接触检测区域，并且打断光路1f。光接收X轴传感器阵列151c和光接收Y轴传感器阵列151都不接收任何光。因此，接触检测单元21(如图4所示)能够基于X和Y坐标检测对象的位置。接触检测单元21检测穿过接触检测区域的对象的强度(即，对象与显示单元5接触的强度)以及取决于该强度的特征量。因此，将识别出接触状态。例如，当具有某一截面积的指尖穿过该接触检测层时，中断多条红外线。每单位时间的中断的红外线的增加比率取决于指尖穿过接触检测层的速度。换句话说，如果强有力地在显示面板上按压，则手指快速地在接触检测层上通过。因此，有可能依据被中断的红外线的数目检查是否强有力地敲击了键。
在第一和第二实施例中将便携式微型计算机作为终端设备的示例。做为选择，终端设备可以是电子数据书、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话等。
在图18的流程图中，首先检测接触位置(步骤S104)，然后检测接触强度(步骤S105)。步骤S104和S105可以以相反的次序执行。步骤S108(通知键敲击)、步骤S109(指示键敲击)以及步骤S110(产生识别声音)可以以相反的次序执行。上述对于图20和图29所示的处理同样适用。
最后，步骤S404(左或者右手掌的识别)和步骤S405可以以相反的次序执行。
权利要求
1.一种输入设备，包含指示输入位置的图像的显示单元；接触位置检测单元，检测和在显示单元的显示层上提供的接触检测层接触的对象的位置；接触强度检测单元，检测和接触检测层接触的对象的接触强度；以及接触状态确定单元，提取所检测的接触强度的特征量，将该提取的特征量与预定阈值进行比较，并且确定对象的接触状态。
2.如权利要求1所述的输入设备，其特征在于提取接触区域的尺寸改变作为特征量。
3.如权利要求1所述的输入设备，其特征在于提取接触压力的改变作为特征量。
4.如权利要求1所述的输入设备，还包含显示控制器，其依据由接触状态确定单元确定的接触状态，改变输入设备的图像的指示模式。
5.如权利要求1所述的输入设备，还包含声音产生单元，其依据在由接触位置检测单元检测的对象的位置和所述输入位置的图像在显示单元上的位置之间的关系，产生预定的识别声音。
6.如权利要求1所述的输入设备，还包含接触状态通知单元，其向响应于由输入设备发出的信号进行操作的单元通知接触状态。
7.如权利要求1所述的输入设备，还包含光发射单元，其依据检测的接触状态发光。
8.如权利要求1所述的输入设备，其特征在于输入位置的图像是键盘的图像，而且输入设备还包含左/右手检测单元，其检测由左手还是右手敲击了键。
9.如权利要求1所述的输入设备，其特征在于接触强度检测单元具有堆叠的第一基座和第二基座，且它们的电极彼此面对；以及夹在第一和第二基座中间的不同高度的点衬垫。
10.一种输入设备，包含指示输入位置的图像的显示单元；接触位置检测单元，检测对象穿过在显示单元的显示层上提供的接触位置检测层的位置；接触强度检测单元，检测和接触检测层接触的对象的接触强度；以及接触状态确定单元，提取所检测的接触强度的特征量，将该提取的特征量与预定阈值进行比较，并且确定对象的接触状态。
11.一种微型计算机，包含指示输入位置的图像的显示单元；接触位置检测单元，检测和在显示单元的显示层上提供的接触检测层接触的对象的位置；接触强度检测单元，检测和接触检测层接触的对象的接触强度；接触状态确定单元，提取所检测的接触强度的特征量，将该提取的特征量与预定阈值进行比较，并且确定对象的接触状态；以及处理单元，依据对象的检测到的接触状态和通过接触检测层输入的信息执行处理。
12.如权利要求11所述的微型计算机，还包含显示控制器，其依据检测的接触状态改变输入位置的图像的指示模式。
13.一种信息处理方法，包含在显示单元上指示输入位置的图像；检测对象和显示单元的接触检测层接触的接触位置；检测对象的接触强度；提取与检测的接触强度相关的特征量；以及将提取的特征量与预定阈值进行比较，并且确定对象在接触检测层上的接触状态。
14.如权利要求13所述的信息处理方法，其特征在于提取接触区域的尺寸的改变作为特征量。
15.如权利要求13所述的信息处理方法，其特征在于提取接触压力的改变作为特征量。
16.如权利要求13所述的信息处理方法，还包含响应于确定的接触状态改变输入位置的图像的指示模式。
全文摘要
一种输入设备，包括指示输入位置的图像的显示单元；接触位置检测单元，检测和在显示单元的显示层上提供的接触检测层接触的对象的位置；接触强度检测单元，检测和接触检测层接触的对象的接触强度；以及接触状态确定单元，提取所检测的接触强度的特征量，将该提取的特征量与预定阈值进行比较，并且确定对象的接触状态。
文档编号G06F3/041GK1737744SQ200510092660
公开日2006年2月22日 申请日期2005年8月19日 优先权日2004年8月19日
发明者小泽正则, 久野胜美, 古川亮, 向井稔 申请人:株式会社东芝