专利名称：照明触摸板的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及提供可视反馈的触摸板。具体而言，本发明涉及使 用光来提供反馈的照明触摸板。
背景技术：
目前有多种输入装置用于在计算机系统中执行操作。这些操作大体上 对应于在显示屏幕上移动光标和/或作出选择。例如，这些输入装置可以包 括按钮或按键、鼠标器、轨迹球、触摸板、游戏杆、触摸屏等。
特别地，触摸板由于其操作的容易性和多用途、以及越来越低的价格
而正在变得越来越流行。触摸板使用户能够通过用手指或触笔(stylus)简
单地触摸输入表面来作出选择和移动光标。通常，触摸板对输入表面上的 触摸以及触摸位置进行识别，计算机系统对这种触摸进行解释并随后根据 触摸事件而执行动作。
触摸板通常包括不透明的触摸面板、控制器、以及软件驱动器。触摸
面板对触摸事件进行登记(register)并向控制器发送这些信号。控制器对 这些信号进行处理并向计算机系统发送数据。软件驱动器将触摸事件翻译 成计算机事件。
尽管触摸板工作得不错，但仍然希望改善其形状感以及功能。例如， 可能希望在触摸板处提供可视的刺激(stimuli)以使用户能够更好地操作 触摸板。例如，可视刺激(等)可以用来在触摸板登记了触摸时警告用 户、警告用户在触摸板上何处发生了触摸、提供与触摸事件有关的反馈、 表示触摸板的状态等。
发明内容
本发明在一种实施例中涉及一种照明输入装置。所述照明输入装置包
括对象感知机构，该机构能够感知输入表面上的用户输入。所述照明输入 装置还包括可视反馈系统，该系统被构造成与用户输入相关联地照明所述 输入表面。
本发明在另一种实施例中涉及一种对输入装置进行操作的方法。该方 法包括感知输入表面上的对象。该方法还包括在感知到对象时对输入表面 的至少一部分进行照明。
本发明在另一种实施例中涉及一种对输入装置进行操作的方法。该方 法包括在输入表面上检测到对象时对输入表面的至少一部分进行照明。该 方法还包括当对象在输入表面上移动时调节所述照明。
本发明在另一种实施例中涉及一种对输入装置进行操作的方法。该方 法包括检测输入表面上的用户输入。该方法还包括基于用户输入来判定输 入装置的输入状态。该方法还包括基于输入装置的输入状态来照明输入表 面。每个输入状态具有不同的照明分布。
参照下文结合附图进行的说明，可以最佳地理解本发明，在附图中 图1是根据本发明一种实施例的输入装置的简化框图。 图2是根据本发明一种实施例操作输入装置的方法。 图3是根据本发明一种实施例操作输入装置的方法。
图4是根据本发明一种实施例的照明触摸板的简化示意图。
图5是根据本发明一种实施例的照明触摸板的简化示意图。
图6A是根据本发明一种实施例的照明触摸板的侧视图。
图6B是根据本发明一种实施例，图6A的照明触摸板的分解立体图。
图7A是根据本发明 一种实施例的照明触摸板的侧视图。
图7B是根据本发明另一种实施例，图7A的触摸板的局部俯视图。
图8A是根据本发明 一种实施例的照明触摸板的侧视图。
图8B是根据本发明另一种实施例，图8A的触摸板的局部俯视图。
图9A是根据本发明一种实施例的照明触摸板的侧视图。
图9B是根据本发明另一种实施例，图9A的触摸板的局部俯视图。
图IO是根据本发明一种实施例的照明触摸板的示意图。 图11是根据本发明另一种实施例，可用在照明触摸板中的光板的示 意图。
图12是根据本发明一种实施例对照明触摸板进行操作的方法。
图13A图示了根据本发明一种实施例，在用户将其手指放在角度方向
片段上时被照明的角度方向片段的一种实施方式。
图13B图示了根据本发明一种实施例，在两个手指被分别放在两个角
度方向片段上时，同时对两个角度方向片段进行照明的一种实施方式。
图14A图示了根据本发明一种实施例，在用户将其手指放在输入表面
上时，手指位置附近和周围的照明点被照明的一种实施方式。
图14B图示了根据本发明一种实施例，在两个手指被同时放在输入表
面上时，两个手指周围的区域被照明的一种实施方式。
图15是根据本发明一种实施例，对照明触摸板进行操作的方法。
图16A—16D图示了根据本发明一种实施例，随着手指在触摸板的表
面上移动，被照明的部分跟随手指运动的一种实施方式。
图17A—17D图示了根据本发明一种实施例，随着手指在触摸板的表
面上移动，被照明的部分跟随手指运动的一种实施方式。
图18是根据本发明一种实施例，对照明触摸板进行操作的方法。 图19A是根据本发明一种实施例，对触摸板的状态进行判定的方法。 图19B是根据本发明一种实施例，对触摸板进行照明的方法。 图20A和图20B图示了根据本发明一种实施例，当触摸板处于第一状
态时以第一色彩或强度照明触摸板，并在触摸板处于第二状态时以第二色
彩或强度照明触摸板。
图21是根据本发明一种实施例，对照明触摸板进行操作的方法。
图22A和图22B图示了根据本发明一种实施例，在对象更接近触摸表
面或相对于触摸表面施加了更大压力时增大照明强度，并在对象更远离触
摸表面或相对于触摸表面施加了更小的压力时减小照明强度。
图23是根据本发明一种实施例，对照明触摸板进行操作的方法。 图24是根据本发明一种实施例，对照明触摸板进行操作的方法。
图25A—25D图示了根据本发明一种实施例，当首次检测到触摸时提 供低强度照明，当对象围绕输入表面缓慢移动(例如低加速度)时提供中 等强度照明，并当对象围绕输入表面快速移动(例如高加速度)时提供高 强度照明。
具体实施例方式
本发明涉及改善的用于触摸板的反馈机构。 一个方面涉及能够对触摸 板的触摸敏感表面进行照明的装置。不是仅仅进行背光照明以使用户在低 光亮条件下知道触摸板位于何处，而且提供与正在如何使用触摸板有关的 其他反馈。另一个方面涉及用于在触摸板处提供反馈的方法。例如，基于 运动特性和/或压力的改变强度或颜色，在手指在触摸敏感表面附近运动时 随之提供照明点，用不同亮度水平或颜色示出不同状态，等等。
下面将参照图1_25讨论本发明的实施例。但是，本领域技术人员容 易理解，这里结合附图给出的详细说明是为了说明目的，因为本发明延伸 到这些有限的实施例之外。
图1是根据本发明的一种实施例，输入装置10的简化框图。输入装 置10可以是通过有线连接或无线连接而连接到主机的独立周边装置，或 者也可以被集成到主机装置中(例如进行硬连线)。在任一种情况下，输 入装置10都被配置成为主机装置提供输入。主机装置的示例包括任何涉 及消费者的电子装置，例如计算机、PDA、媒体播放器、电话等。
为了产生输入以便例如发起命令、作出选择或进行跟踪(tracking)， 输入装置10包括对象感知机构12，该机构被配置为检测处于输入表面13 附近和/或与输入表面13接触的一个或多个对象。对象感知机构12可以基 于接近度感知(proximity sensing)和/或触摸感知。
在接近度感知的情况下，输入表面13可以是接近度感知场正下方的 表面。当诸如手指(或触笔)之类的对象在输入表面上方并在感知场(例 如x和y平面)内移动时，由在表面上方并在感知场内保持特定位置的对 象和/或由穿过感知场或移动进出感知场(例如z方向)的对象使对象感知 机构12产生输入信号。接近度检测可以基于下述技术这些技术包括但
不限于电容、电场、电感、霍尔效应、簧片(reed)、涡流、磁阻、光学 阴影、光学可见光、光学IR、光学色彩识别、超声、声发射、雷达、热 量、声纳、电导或电阻等。
在触摸感知的情况下，输入表面13可以是对直接实体接触敏感的触 摸表面。当与输入表面13接触的对象在输入表面(例如x和y平面)上移 动时，由在输入表面上保持特定位置的对象和/或由在输入表面上敲击的对 象使对象感知机构12产生输入信号。触摸感知可以基于下述技术这些 技术包括但不限于电阻、电容、红外和表面声波。利用这些技术的触摸感 知装置的示例包括触摸板、触摸屏等。
具体而言，感知区域(即输入表面或输入表面上方的感知场)通常被 划分为若干个独立且空间上区分开的感知点、感知节点或感知区域。感知 点通常隐藏而不可见，并围绕感知区域而散布，每个感知点代表感知区域 中的不同位置。感知点可以以网格或像素阵列的方式定位，其中，每个像 素化的感知点能够产生信号。在最简单的情况下，对象每次位于感知点上 方时，信号被产生。当对象位于多个感知点上方，或者当对象在多个感知 点之间或多个感知点上方移动时，可以产生多个信号。感知点通常将感知 区域映射到坐标系中，例如直角坐标系、极坐标系或其他坐标系。此外， 触摸感知装置还可以基于单点感知或多点感知。单点感知能够在任何时间 仅区分出单一的对象，而多点感知能够同时区分出多个对象。
输入装置IO还包括可视反馈系统14，可视反馈系统14被配置为在输 入表面13处与对象感知系统12相关联地输出可视效果。在通过对象感知 系统12进行触摸或接近度输入时，通过给用户提供可视反馈，可视反馈 系统14专用于增强输入装置IO的工作。例如，可视效果可以用于表明输 入表面13的位置，从而使用户更容易输入(例如背光照明)。
可替换地或者另外地，可视效果还可以用在输入事件的过程中或输入 事件之后，以动态地表明与输入事件相关联的特性。所述特性例如可以包 括正在相对于输入表面13进行的输入的事件、地点和数目。这类反馈还 通过在使用输入装置10时向用户提供与输入装置10有关的可视提示而改 善了输入。
可替换地或者另外地，可视效果还可以用在输入事件之前，以要求用 户在输入表面13处执行特定的输入事件。这类反馈还通过帮助用户进行
适当的输入或帮助其学习输入手势(gesture)(例如时机、位置和运动) 而改善了输入。
在多数情况下，可视效果(输出)是与正在执行的输入事件相联系、 绑定(tie)和关联的。这些效果通常不提供与输入装置外部发生的事件相 关联的外部输出，尽管它们也能够提供这样的输出。就是说，可视效果通 常不单独工作而给除了输入装置10之外的任何装置作为输出(例如，可 视反馈系统不应看作是单独的显示器)。
可视反馈系统14包括一个或多个可视改变元素15。可视改变元素15 可以是与对象感知系统12的感知元件分开，也可以与之集成为一体。在 某些情况下，这一个或多个可视改变元素15可以被映射到、关联到或绑 定到对象感知系统的一个或多个感知节点。绑定到特定感知节点的可视改 变元素的数目可以少于、等于或多于感知节点的数目。
可视改变机构15的分辨率可以是各式各样的。在一种实施例中，可 视改变机构15的分辨率大于感知节点(例如，可视改变元素的数目多于 感知节点的数目)。在另一种实施例中，可视改变元素15的分辨率大体 上等于感知节点的分辨率(例如，可视改变元素15的数目大体上等于改 制节点的数目)。在再一种实施例中，可视改变元素15的分辨率小于感 知节点的分辨率(例如，可视改变元素的数目少于感知节点的数目)。分 辨率一般取决于具体输入装置的需要。在某些情况下，需要高分辨率来产 生动态可视效果(例如图形效果)。在其他情况下，只需要低分辨率，例 如在对与手指一样大的区域进行可视改变的情况。
可视反馈系统14可以是各式各样的。在一种实施例中，可视反馈系 统14是基于光的系统，该系统对输入表面13进行照明。在该实施例中， 可视改变元素15以光发射装置的形式实施。光发射装置可以包括一个或 多个光源，以及用于将光在输入表面13处进行分配的光分配系统。在某 些情况下，来自光源的光可以被漫射，使输入表面13发射特别的光彩 (不是精确的光点，而是模糊的光彩效果或荧光光彩)。就是说，输入表
面可以产生光彩(glowing)特殊效果，这些效果例如可以给输入表面13 提供背光和/或给输入表面13上被感知的对象提供轮廓、轨迹或阴影。光 彩特殊效果甚至可以标识输入装置的状态，例如当输入装置处于跟踪状态 或手势状态时。
或者，可视反馈系统可以是基于图形的系统，该系统在输入表面处产 生图形。LCD、 OLDE和电子墨水是基于图形的系统的示例。但是，与基 于光的系统相比，这些装置可能因成本而被排除，并且实施可能更为复 杂。
输入装置IO还包括控制器16，控制器16以可操作方式耦合到对象感 知装置12和可视反馈系统14。控制器16对输入表面13处产生的信号进 行监视并将与之相关联的相应控制信号向主机装置发送，主机装置根据其 编程来解释这些信号。(例如输入事件)。控制器16还产生可视效果命 令，以控制由可视反馈系统14所输出的可视效果。可以产生单一命令或 多个命令来同时改变一个、 一些或全部的可视改变元素。此外，这些命令 可以基于通过对象感知装置12所产生的信号。
在一种实施例中，控制器16可以指令可视改变元素在被检测对象的 区域中以显著方式改变，以表明该对象相对于输入表面13的位置。在另 一种实施例中，这些命令可以基于来自主机的指令。例如，主机装置可以 指令输入装置IO对输入表面13进行背光照明，或者以提醒用户相对于输 入表面执行特定操作的方式使输入表面产生变化(例如，主机装置可以用 输入表面来教导用户如何执行特定的手势)。
图2是根据本发明的一种实施例对输入装置进行操作的方法50。输入 装置例如可以是图l所示和所述的输入装置。该方法始于方框52，其中， 在感知区域检测一个或多个对象。这例如可以通过上述对象感知装置来实 现。在方框52之后，该方法前进到方框54和56。在方框54，基于被检 测的对象在感知区域显示可视效果。这例如可以通过上述可视反馈系统来 实现。
在一种实施例中，在被检测对象的区域中执行可视效果。例如，在基 于光的系统的情况下，被检测的对象下方和/或周围的区域可以被照明。如
所知的，可以在对象在感知区域周围运动时使可视效果追随该对象。事实 上，在某些情况下，可视效果可以包括前边缘、主体和/或后缘。前边缘表 明对象所指向的地方，主体表明对象的当前位置，而后缘表明对象曾经所 在的地方。
在另一种实施例中，执行可视效果以表明对象感知事件的状态。例 如，如果一个对象被检测，则可以执行第一可视效果；而如果多个对象被 检测，则可以执行第二可视效果。这可以有利于用单一的对象来进行跟踪 的情况以及用多个对象来进行手势的情况。
在方框56，基于所检测的对象而产生控制信号。这例如可以由上述控
制器来实现。这些信号被报告给主机装置作为输入事件，主机装置根据其 编程来解释这些信号。
图3是根据本发明的一种实施例对输入装置进行操作的方法70。该输 入装置例如可以是图l所示和所述的输入装置。该方法始于方框72，其中 在感知区域处显示可视效果。这例如可以由上述可视反馈系统来实现。
在一种实施例中，可视效果基于来自主机装置的控制信号。例如，主 机装置可以指令可视反馈系统输出可视效果，以促进用户将对象置于输入 表面处的特定位置或者在主机装置的特定操作过程中执行手势(例如训练 序列)。
在方框72之后，该方法前进到方框74和76。在方框74，对感知区 域进行监视。这例如可以由上述对象感知装置来实现。在方框76处，在 感知区域中检测到对象时产生控制信号。这例如可以由上述控制器来实 现。这些信号可以由主机装置用作输入事件。
图4是根据本发明的一种实施例，触摸板100的简化示意图。在本实 施例中，触摸板IOO包括布置在光板104上方的光学透射式触摸感知装置 102。触摸感知装置102和光板104都与控制器106通信，所述控制器106 对触摸感知装置102的触摸敏感表面108上的触摸输入进行监视，并指示 光板104以可控方式将光发射到触摸感知装置的方向。
触摸感知装置可以是各式各样的。触摸感知装置例如可以选自用于触 摸屏的触摸感知装置中的任一种。
光板可以是各式各样的。在一种实施例中，光板是像素化的灯光装 置，该装置包括分布在延伸表面上的多个光源，所述表面例如触摸感知装
置的触摸敏感表面。光板可以包括多个发光二极管(LED)，所述发光二 极管以例如行列的矩阵方式布局。可以使用任何数目的LED。该数目通常 取决于光板所需的分辨率。在最简单的情况下，LED在PCB上成行成列 地一个接一个或一个靠近一个地布置，所述PCB的尺寸与触摸感知装置类 似(例如覆盖相同的面积)。
图5是根据本发明的一种实施例，触摸板120的简化示意图。在本实 施例中，触摸板120包括布置在光板124下方的不透明或光学透射式触摸 感知装置122。触摸感知装置122和光板124都与控制器126通信，所述 控制器对触摸感知装置122的触摸敏感表面128上的触摸输入进行监视并 指示光板124以可控方式发射光。
触摸感知装置可以是各式各样的。例如，触摸感知装置可以选自用于 触摸屏的触摸感知装置中的任一种。
光板也可以是各式各样的。与图4所讨论的光板不同，这种光板需要 使触摸感知能够穿过其而发生。光板还需要在一定程度上是漫射的，以使 所显示在光板下方的电子装置得到隐蔽。在一种实施例中，光板包括一个 或多个光源，以及用于将来自光源的光分配在延伸表面上的光分配机构， 所述延伸表面例如触摸感知装置的触摸敏感表面。光分配机构可以包括例 如光管或光导，它们使光源能够布置得远离感知场。在一种实施例中，光 分配机构由介质材料形成，从而使触摸感知可以通过阻碍(例如电容)而 穿过其发生。例如，可以使用透明或半透明的塑料材料。
图6A和图6B是根据本发明的一种实施例，照明触摸板150的示意 图。触摸板150包括透光的或半透光的触摸屏152，以及布置在触摸屏 152下方的像素化光板154。触摸屏152被划分为若干个独立并且在空间 上区分开的感知点、感知节点或感知区域。感知点被隐藏而不可见(透明 的)，并布置在触摸屏152附近，每个感知点代表触摸屏表面(或触摸屏 平面)上的不同位置。感知点可以以网格或像素阵列的形式定位，其中每 个像素化的感知点能够产生信号。在最简单的情况下，每次当对象位于感
知点上方时，信号被产生。当对象位于多个感知点上方时，或对象在多个 感知点之间或多个感知点上方移动时，可以产生多个信号。
在一种实施例中，触摸屏152包括多个电容感知节点。电容感知节点 可以是各式各样的。例如，电容感知节点可以基于自身电容或互电容
(mutual capacitance)。在自身电容的情况下，单一电极"自身"相对于 接地的电容被测量。在互电容的情况下，至少第一电极与第二电极之间的 互电容被测量。在任一情况下，每个节点都独立于其他节点而工作，从而 产生代表触摸屏152上不同点的同时发生的信号。
为了产生透明的触摸屏152，可以用透明导体介质(例如氧化铟锡
(ITO))来形成电容感知电极。
在自身电容感知结构的情况下，透明导体介质被图案化，成为空间上 分离的电极和迹线。每个电极代表不同的坐标，迹线将电极连接到电容感 知电路。坐标可以与直角坐标系(x和y)、极坐标系(r、 0)或其他坐标 系相关联。在工作过程中，电容感知电路对各个电极处发生的电容改变进 行监视。发生改变的位置以及这些改变的大小被用来识别触摸事件。当用 户将对象(例如手指)放在与电极接近处时，通常在电极处发生电容改 变，即，对象取走了电荷，从而影响了电容。
在互电容的情况下，透明导体介质被图案化，成为一组形成于两个不 同层上的、空间分离的线。驱动线形成于第一层上，而感知线形成于第二 层上。尽管通过处于不同层上而分开，但是感知线横贯、交叉或穿过(cut across)驱动线，从而形成电容耦合电极。感知线穿过驱动线的方式通常 取决于所用的坐标系。例如，在直角坐标系的情况下，感知线垂直于驱动 线，从而形成具有不同x和y坐标的节点。或者，在直角坐标系的情况 下，感知线可以是同心圆，而驱动线可以是径向延伸的线(反之亦可)。 驱动线连接到电压源而感知线连接到电容感知电路。在工作过程中， 一次 经过一条驱动线来驱动电流，由于电容耦合，电流在每个节点处行进到感 知线(例如交叉点)。此外，感知电路对各个节点处发生的电容改变进行 监视。发生改变的位置以及这些改变的大小被用来帮助识别多个触摸事 件。当用户将对象(例如手指)放在与电容感知电极接近处时，通常在电 容耦合节点处发生电容改变，S卩，对象取走了电荷，从而影响了电容。
现在参照光板154，光板154包括光发射表面，所述光发射表面通常 被划分为若干个独立的、空间上区分开的感知点、感知节点或感知区域 156。被照明的点156布置在光发射表面附近，每个感知点156代表光发 射表面中的不同位置。被照明的点156可以以网格或像素阵列的形式定 位，其中每个像素化的被照明点能够发射光。被照明的点156通常将被照 明的区域映射到坐标系，例如直角坐标系、极坐标系或某种其他坐标系。 在一些情况下，被照明的点可以以与触摸板152的感知点类似的模式来布 局(例如，相同的坐标系、相同的点数目)。在其他情况下，被照明的点 156可以以与触摸板152的感知点不同的模式来布局(例如不同的坐标 系、不同的点数目)。
光板154可以是各式各样的。在所示的实施例中，被照明点156以各 个发光二极管的方式来实施，这些发光二极管以类似于网格的模式来布 置，从而形成像素化的照明区域，S卩，各个发光二极管形成照明节点。网 格的方向可以是行和列(x和y)的方式，也可以以角度/径向片段
(segment)(如图所示)的方式。此外，LED被附装到印刷电路板160， 并以可操作方式耦合到位于印刷电路板160背面的控制器158。
触摸屏152也以可操作方式耦合到控制器158，例如用附装到印刷电 路板160的柔性电路来附装。在工作过程中，控制器158对电容改变进行 监视，并基于这些改变来产生控制信号。控制器158还分别调节各个LED 的强度来以可控方式对触摸屏152的部分或全部进行照明。即，通过经控 制器158来控制LED的强度，光板154可以产生任何数目的各种光效果。 由于触摸屏154是透光的，所以可以经过触摸屏154看到光。
在某些情况下，触摸板150还可以包括光漫射体162。光漫射体162 被配置为对由光板154发射的光进行漫射。这可以通过下述方式来实现 对LED的光强度进行规则化(normalize)，以在输入表面处产生特别的光 彩，和/或使位于光漫射体下方的触摸板实体部件得到隐蔽。
尽管光漫射体162可以包括彩色组成部分，但是在多数情况下，光漫 射体表现为白色或半透明白色材料。在用白色元素实施时，光漫射体162
显现由LED发射的光的色彩。 一般而言，光漫射体162位于LED与输入 表面之间的某处。更具体地，光漫射体162可以位于触摸屏的上方、内部 或下方。例如，光漫射体162可以被置于触摸屏的上表面、下表面或各层 中。可替换地或者另外地，光漫射体162可以与光板集成为一体或附装到 光板，甚至可以是布置在光板154与触摸屏152之间的单独组成部分(如 图所示)。
光漫射体162可以以许多不同形式实施，例如包括触摸屏的一个或多 个层上的表面处理、触摸屏的一个或多个层中的添加剂、布置在触摸屏上 方或下方的刚性塑料插入物、布置在触摸屏上方或下方的柔性标签等。光 漫射体162甚至可以是形成触摸屏的感知部件所用的ITO涂层(例如， ITO涂层的密度越大，光被漫射的量就越大)。
在所示的实施例中，光漫射体162是包括光散射添加剂的塑料插入 物。此外，光漫射体162布置在光板154与触摸屏152之间。
应当指出，LED提供了优于其他光源的许多优点。例如，LED是较小 的器件，它们在能量方面更为有效并且长寿。LED还以较低温工作并且价 钱便宜。此外，LED以各种色彩出现，例如白色、蓝色、绿色、红色等。 像素化的LED可以被配置为发射相同的光色彩或不同的光色彩。
此外，尽管以多个单独LED的形式示出，但是应当注意，LED也可 以以LED的集成阵列的形式来实施，所述阵列例如被一起分组为协作产生 所得色彩(例如通过色彩混合)的红色、蓝色、绿色和/或白色LED的阵 列。所得色彩可以是广阔的色彩范围，例如来自彩色光谱的大部分色彩。 在工作过程中，控制器可以通过调节各个彩色LED的强度来产生几乎任何 色彩。例如，为了产生最高的红色度(shade)，绿色和蓝色的强度被降低 到零强度，而红色的强度被增大到其峰值强度。绿色和蓝色的最高色度可 以以类似方式来实现。另外，为了产生红色和绿色的色度，绿色和红色的 色度被增大到高于零强度的水平，而蓝色的强度被降低到零强度。绿色和 蓝色的色度以及蓝色和红色的色度也可以以类似的方式来实现。此外，为 了产生白色色度，红色、绿色和蓝色的强度被增大到高于零强度的相同水 平，或者使红色、绿色和蓝色LED关断而使白色LED打开。
尽管用三原色方式说明了集成LED阵列，但是应当注意，这不是一种
限制，也可以使用其他组合方式。例如，集成LED阵列可以被配置为只包 括原色中的两种，或者可以只包括带有单一色彩的LED。
在LED能够产生任何色彩时，可以产生独特的输入表面。例如，触摸 板可以产生带有彩虹条纹、不同色彩的斑点、不同色彩的象限或区域等的 输入表面。触摸板还可以产生具有动态改变的图案的输入表面。这通常是 通过在不同时候激活不同的LED或者在不同时候调节不同LED的强度来 实现的。
图7A和图7B是根据本发明的另一种实施例的触摸板200的示意图。 触摸板200包括各个层，这些层包括光板202、电极层204和印刷电路板 206 (PCB)。电极层204位于PCB 206上，光板202位于电极层204上 方。
电极层204包括多个空间上分离的电极204，这些电极205被配置为 对光板202的上表面208处的电容改变进行检测。每个电极205以可操作 方式耦合到控制器210，控制器210位于印刷电路板206的背面。在工作 过程中，控制器210监视电容改变并基于这些改变而产生控制信号。
光板202包括布置在电极层204上的光分配面板212以及围绕光分配 面板212的周边布置的一个或多个侧装式(side mounted)发光二极管 214。侧装式发光二极管214被配置为将光导入光分配面板212的不同部 分中。或者，可以用光管对来自位置远离光分配面板212的LED的光进行 导向。光分配面板212被配置为将由发光二极管214入射于其上的光重定 向到光分配面板212的上表面，从而照明触摸板表面201。光分配面板 212还被配置为用作覆盖电极层204的介质层，以帮助形成触摸板200的 电容感知电路。
如图所示，LED 214被附装到印刷电路板206，并以可操作方式耦合 到位于印刷电路板206背面的控制器210。在工作过程中，控制器210选 择性地调节各个LED 214的强度，从而以可控方式对光分配面板212的部 分或全部进行照明。
尽管以多个单独LED的形式示出，但是LED也可以以例如红色、蓝
色和绿色LED的阵列的形式来实现。例如这样的阵列式LED能够产生彩 色光谱中的大部分色彩。
光分配面板212可以是各式各样的。在一种实施例中，光分配面板 212是布置在触摸板200的壳体211内的单独元件。例如，光分配面板212 被插入壳体211的开口内(如图所示)。在这种构造中，可以优选地使光 分配面板212的上表面布置成与壳体211的外表面平齐，或者凹陷到其下 方。此外，为了提供紧密配合以限制尘埃和颗粒进入触摸板200，光分配 面板200可以包括延伸到壳体212的外表面上方的边缘。
在另一种实施例中，光分配面板212是壳体122的一体集成部分。例 如，壳体122由透明或半透明材料形成。这种具体实施例提供了不带间隙 或缺口的连续表面，这在美学上可以使用户愉悦。
在这二者中的任一种实施例中，光分配面板212通常包括在壳体211 的内表面下方延伸的部分213。该部分213在光分配面板212的侧面提供 了光接收区域，以接收由侧装式LED214发射的光。
光分配面板212可以由单一的层或多个层形成，并通常由透光的或半 透光的介质材料形成，所述介质材料例如包括塑料材料(如聚碳酸酯、丙 烯酸树脂或ABS塑料)。但是应当明白，这些材料不是限制，也可以使用 任何光学上可透射的介质材料。
在多数情况下，触摸板200的光分配面板212或某个其他元件包括光 漫射元件，以使入射到其上的光漫射，从而使LED的光强度规则化，由此 在输入表面处产生特别的光彩和/或对位于输入表面下方的触摸板实体部件 进行隐藏。光漫射元件可以设置在内表面上、外表面上，或者也可以嵌入 光分配面板212内侧。另外地或者可替换地，光漫射元件还可以被应用到 光分配面板212上方布置的单独光学元件。
在一种实施例中，光漫射元件是布置在光分配面板212内的添加剂。 例如，光漫射面板212可以包括多个光散射颗粒，这些颗粒散布在光漫射 面板的顶表面与底表面之间。在使光入射到内表面上时，它可以穿过光漫 射面板212透射，直到与布置在面板内的光散射颗粒相遇。在与光散射颗 粒相遇之后，光沿多个方向向外散射，即光被反射离开表面和/或经过光散
射颗粒折射，从而产生特别的光彩。例如，光散射颗粒可以由小的玻璃颗 粒或白色颜料形成。此外，通过改变布置在面板中的光散射颗粒的量，光 彩的特性可以变化，即，颗粒越大，光散射就越大。
在另一种实施例中，光漫射元件是应用到面板212的内表面、侧表面 或外表面的层、涂层和/或纹理。例如，光散射涂层可以是油漆、薄膜或喷 雾涂层。另外，光散射纹理可以是壁的模制表面或面板的喷沙处理表面。 在使光入射到内表面或外表面上时，光与应用到该表面上的光散射涂层或 纹理相遇。在与光散射涂层或光散射纹理相遇之后，光沿多个方向向外散 射，即，光被反射离开该表面和/或经过光散射颗粒折射，从而产生特别的 光彩。
在所示的实施例中，光漫射元件以光漫射标签216的方式实现。光漫 射标签216至少被粘附到光分配面板212的顶表面。在某些情况下，标签 216甚至可以延伸到壳体壁211的边缘上方并粘附到那里。在例如这样的 情况下，光漫射标签216甚至可以被置于由壳体壁211的顶部边缘处的凹 部形成的袋子中，从而使光漫射标签216的顶表面与壳体壁211的外表面 平齐。标签216可以带有印刷于其上的图形，可以具有多种色彩，并可以 具有变化的厚度，以帮助控制照明的强度和色彩。标签216可以由透明或 半透明的介质材料(例如聚脂薄膜(Mylar)或聚碳酸酯)或者任何其他 介质材料形成，所述其他介质材料是薄的、光学上可透射的、并且包括某 种光漫射装置。
此外，光分配面板212可以被配置为单一节点，也可以被分成多个不 同节点218，每个节点218包括其自身专用的发光二极管用于其单独照 明。在工作过程中，在由发光二极管214释放出光时，光在节点218处入 射在光分配面板212的侧面上。节点218将光从其侧面重定向并传播到节 点218的上表面。为了防止光在相邻节点218之间渗出，各个节点218可 以由布置于其间的反射区域或遮蔽区域在光学上分离开。
每个节点218可以由材料的实心块形成，或者也可以由元件组合来形 成。在一种实施例中，每个节点218由透光或半透光的塑料插入物形成， 所述插入物在与其他插入物组合时形成光分配面板212。在另一种实施例
中，每个节点218由光纤束形成。
节点218的配置可以基于极坐标系或直角坐标系(或某种其他坐标 系)。对于形状，可以使用例如包括标准形状在内的任何形状，如圆形、 正方形、矩形、三角形。对于尺寸，节点218可以大于手指或触笔、与手 指或触笔大体上有相同尺寸，或者小于手指或触笔。在一种实施例中，节 点218被设置成与电极层204的电极205相似，即，节点218具有与电极 205大体上相同的布局、数目、尺寸和形状。在另一种实施例中，节点被 设置得不同。例如，节点218可以具有与电极205相比不同的布局、不同 的数目、不同的形状和/或不同的尺寸。
在所示的实施例中，触摸板200为圆形，节点218以不同的角度方向 片段(例如饼状)形式实施。可以使用任何数目的角度方向片段。数目一 般取决于照明表面的所需分辨率。在这种具体实施例中，光板202的分辨 率较低，因此每个角度方向片段覆盖了多个感知电极205。
在一种实施例中，所有的LED 214被同时通电以产生完全照明的触摸 板200。这可以类似于背光照明。在另一种实施例中，根据由各个电极 205测量的电容改变来对LED 214通电。例如，被检测区域上方的片段可 以被照明，而未被检测的区域上方的片段可以被关断。这给用户提供了关 于其在触摸表面上的实际位置的提示。在再一种实施例中，可以对所选的 片段进行照明以促进用户将其手指放在触摸板的特定区域中。
尽管只示出了单一的光板202，但是应当明白，这不是限制性的，也
可以使用附加的光板。例如，还可以在上述第一光板的下方再布置一个或 多个光板。在一种实施例中，光板组中的每个光板被配置为分布一种不同 的颜色。例如，可以使用包括红色、绿色和蓝色的三个光板。在这种配置 下，可以产生不同色彩的片段。通过控制其强度，可以在触摸表面处产生 (混合出)几乎任何色彩。在另一种实施例中，光板组中的每个光板可以 具有不同的方向。例如，光分配面板的角度方向片段的节点可以相对于另 一光板发生旋转，使得它们围绕轴线处于不同位置处(例如部分地重叠并 在角度方向错开)。利用这种构造，可以产生前边缘和后边缘(leading and trailing)照明。
图8A和图8B是根据本发明的一种实施例，照明触摸板250的示意 图。触摸板250与图7A和图7B所示的触摸板200类似之处在于包括光板 252、电极254和PCB 256。它与图7A和图7B所示触摸板不同之处在 于，除了外部的侧装式LED 260之外，光板252还包括内部的侧装式LED 258。它与图7A和图7B所示触摸板不同之处还在于光板252的光分配面 板262将图7中沿角度方向分片段的各个节点分成径向定位的节点对，所 述节点对包括分别与LED 258和260协作的内侧节点264和外侧节点 266。由此，每个节点264和266既代表了触摸板250的平面中的角度方向 位置，又代表了其中的径向位置。这在具有圆形形状的触摸板中特别适 用。另外，与图7A和图7B所示的触摸板不同，触摸板250还在触摸板 250的中心包括机械按钮268。机械按钮268可以由一个或多个中心LED 270照明。
在这种实施例中，光分配面板262和电极层254都可以具有环形形 状，在触摸板250的中心处产生空洞。该空洞提供了设置额外的发光二极 管258和270以及机械按钮268的空间。如图所示，内部LED 258沿着光 分配面板262的内周边，与光分配面板262的不同内侧节点264相邻地布 置。此外，外部LED 260沿着光分配面板262的外周边，与光分配面板 262的不同外侧节点266相邻的布置。
此外，中心LED 270布置在触摸板250的中心附近，机械按钮270的 透光按钮帽272下方。按钮帽272以可动方式卡在漫射标签层274与受到 弹簧载荷的开关276之间，所述开关276也位于触摸板250的中心附近。 在按钮帽受到按压时，它克服受到弹簧载荷的开关276的致动器运动，从 而产生按钮事件。
在所示的实施例中，电极层254、 LED 258、 260、 270以及机械开关 276都附装到印刷电路板256，并以可操作方式耦合到位于PCB 256背面 的控制器280。在工作过程中，控制器280对电极层254和开关276处产 生的信号进行监视，并提供用于控制LED258、 260和270的命令。
图9A和图9B是根据本发明的一种实施例，照明触摸板300的示意 图。触摸板300与图8A和图8B所示触摸板类似之处在于包括光板302、
电极层304和PCB 306。它与图8A和图8B所示触摸板不同之处在于光板 302除了内部LED 308的第一组之外，还包括内部LED 310的第二组；并 且除了外部LED 312的第一组之外，还包括外部LED 314的第二组。第一 组位于第二组上方，并可以彼此遮蔽开以防止其间的泄漏。
它与图8A和图8B的触摸板不同之处还在于光板302的光分配面板 316还将沿角度方向分片段的每个节点分成四个位于径向的节点，包括内 侧节点318、内侦U/中间节点320、外侧/中间节点322和外侧节点324，这 些节点与它们相应的LED以光学方式协作。尤其是，内侧LED 308的第 一组被定位成照明内侧节点318，内侧LED 310的第二组被定位成照明内 侧/中间节点320，外侧LED 312的第一组被定位成照明外侧节点324，而 外侧LED 314的第二组被定位成照明外侧/中间节点322。
为了使光从LED 310的第二组向内侧/中间节点320传播，内侧/中间 节点320可以包括在内侧节点318下方延伸的光传播部分326。在多数情 况下，光传播部分326在光学上与内侧节点318分隔开，使光在经过光传 播部分326时不会泄漏到内侧节点318中。
为了使光从LED 314的第二组向外侧冲间节点322传播，外侧冲间 节点322可以包括在外侧节点324下方延伸的光传播部分328。在多数情 况下，光传播部分328在光学上与外侧节点324分隔开，使光在经过光传 播部分328时不会泄漏到外侧节点324中。或者也可以使用光管。
光分配面板316可以以各种方式实施。在一种实施例中，光分配面板 316包括围绕台阶状外侧/中间透光环并布置于其上方的外侧透光环以及围 绕台阶状内侧/中间透光环并布置于其上方的内侧透光环。遮蔽层可以被布 置在各个环之间以防止泄漏。
尽管触摸板被描述为只有四个径向片段，但是应当注意，可以使用任 何数目的径向片段以及任何数目的角度方向片段来获得所需的分辨率。
图10是根据本发明的一种实施例，照明触摸板350的示意图。触摸 板350包括各个层，这些层包括漫射体层352、不透明的电极层354、 PCB 356以及光板358。光板358可以以包括像素化光源的光板(例如图6所述 那种)的形式来实施，也可以以包括光分配面板和侧装式光源的光板(例
如图7所述那种)的形式来实施。
具体而言，光漫射体层352布置在电极层354上方，不透明的电极层 354布置在PCB 356上方，PCB 356布置在光板358上方。为了对光漫射 体层352进行照明，电极层354包括一个或多个开口 360，光在从光板 358发射时可以经过所述开口。开口 360可以是空间上分开的电极之间通 常可能形成的间隙，也可以是预定间隙，空间上分开的电极被印刷到PCB 356上时围绕所述预定间隙定位。此外，为了使光能够穿过PCB 356， PCB 356或者由透光材料形成，或者还包括与电极层354的开口 360对应 的一个或多个开口 362。此外，光板358通常与开口 360/362类似地布 局，使得每个开口 360/362包括光板358的单独光源364。在工作过程 中，从各个光源364发射的光穿过PCB 356并穿过电极层354行进，对漫 射体层352或按钮帽366进行照明。
图11是根据本发明的另一种实施例，照明触摸板中可以使用的光板 400的示意图。该光板例如可以对应于上述任何光板。光板400包括漫射 体面板402、 一个或多个光复合器(multiplexer) 404、以及控制器。漫射 体面板402被配置为使光如上所述发生漫射。光复合器404以可操作方式 耦合到控制器406并与漫射体面板402在光学上连通，被配置为通过来自 控制器406的命令而以可控和像素化的方式对漫射体面板402进行照明。
光复合器404包括单一的光发射装置408和带有相应的光开关412的 多个光管410。光管410例如可以包括一个或多个光纤，光发射装置408 可以以许多不同形式实施，这些形式例如包括一个或多个单独的LED，或 者一个或多个LED阵列。
每个光管410的第一端在光学上连接到漫射体面板402的不同点、节 点或区域。光管410因此可以在光漫射体面板402上形成被照明点、节点 或区域的像素化图案。例如，光管410的位置可以基于直角坐标系、极坐 标系或某种其他坐标系。每个光管410相反的第二端在光学上连接到不同 的光开关412。因此，光开关412专用于漫射体面板402的具体的照明 点、节点或区域。此外，光开关412都与光发射装置408在光学上连通。 在某些情况下，光发射装置408越过光开关412延伸。在其他情况下，由
光发射装置408发射的光通过透镜或光导414聚焦到各个光开关412上。
此外，光开关412和光发射装置408还可操作地耦合到控制器406。 在工作过程中，控制器406选择性地控制由光发射装置408发射的光(例 如色彩和强度)，同时选择性地控制光开关412的打开和关闭。这样，可 以用单一的光发射器件408以像素化的方式对漫射体面板420处提供的照 明进行控制。可以在任何特定时间点使任何数目的开关打开或关闭，以提 供所需的照明图案(通过使不同的光开关打开和关闭，可以产生各种图 案)。在光被点亮并且光开关打开的时候，光能够经过光开关进入相关联 的光管中，所述光管将来自光开关的光送到漫射体面板的不同照明点、节 点或区域。在光被点亮并且光开关被关闭的时候，光被阻挡而不能进入光 管，因此在漫射体面板的相应点、节点或区域处不提供照明。
应当注意，复合器可以包括任何数目的开关，光板可以包括任何数目 的复合器，以获得光板的所需分辨率。
图12是根据本发明的一种实施例，对照明触摸板进行操作的方法 450。该方法至少包括方框452和454。在方框452，在触摸板的输入表面 上检测对象。这例如可以通过电容感知装置来实现。在方框454，对与所 检测到的对象的位置附近的输入表面的至少一部分进行照明。这可以由布 置在触摸板上方或下方的光板来实现。结果，在任何时候对象位于感知平 面内的情况下可以告知用户。
在一种实施例中，输入表面被划分成照明区域，与所检测到的对象最 接近的那个区域被照明。例如，参照图13A，如果用户将其手指放在分配 面板的一个角度方向片段上，则这个特定的角度方向片段被照明。如果用 户同时将其手指放在多个片段上，则可能发生两种情况中的一种。在一种 实施方式中，两个片段都被照明。在另一种实施方式中，这些片段中只有 一个被照明。在后者的情况下，可以对哪个片段是有意的片段进行判定。
在另一种实施例中，输入表面被分成照明节点或点(像素化)，被包 含在所检测到的对象内部的或者围绕所检测到的对象的那些点被照明。例 如参照图14A，如果用户将其手指放在输入表面上，则与手指位置相邻并 围绕手指位置的照明点被照明。在某些情况下，照明点只是与手指相邻的
那些点(例如光环(halo))。在其他情况下，照明点以例如星星状的方 式从手指延伸开。
这种方法还可以包括方框456和458。在方框456，在与第一对象相 同的时候在输入表面上检测第二对象。这例如可以通过多点电容感知装置 来实现。在方框458，对与检测到的第二对象的位置附近的输入表面的至 少一部分进行照明。结果，可以在任何时候不同的多个对象位于感知平面 内的情况下通知用户。
在一种实施例中，输入表面被分成照明区域，与被检测到的对象最接 近的那些区域被照明。例如参照图13B，在将两个手指放在输入表面上 时，对这些手指位置中的两个照明片段进行同时照明。
在另一种实施例中，输入表面被分成照明节点或点(像素化)，包含 在所检测到的对象之内、或者围绕所检测到的对象的那些点被照明。例如 参照图14B，在将两个手指放在输入表面上时，同时对围绕这两个手指的 区域进行照明。
图15是根据本发明的一种实施例，对照明触摸板进行操作的方法 500。方法500大体上开始于方框502，在此执行对象感知。这例如可以通 过电容触摸感知装置来实现。在方框504，在检测到对象时，输入表面的 至少一部分被照明。在多数情况下，被照明表面的被照明的部分是布置在 被检测到的对象的位置附近、周围和/或下方的局部区域。被照明的部分例 如可以是一个或多个照明点、节点或区域。在多数情况下，该部分在尺寸 上类似于对象的尺寸。在例如手指的情况下，照明部分可以覆盖与检测到 的手指面积相似的面积。
在方框506，对对象是否在移动进行判定。如果对象并非正在移动， 则该方法前进到方框508，在此对对象是否仍在被检测进行判定。如果仍 然检测到该对象，则该方法回到方框504，在此对输入表面的相同部分进 行照明。如果对象不再被检测到，则该方法前进到方框510，在此停止照 明。这可以在判定为对象不再被检测到之后立刻发生，也可以在一段事件 之后发生(例如暂停(timeout))。此外，还可以使用诸如淡出(fading out)的照明效果来停止照明。随后，该方法返回方框502。
接着参照方框506，如果对象正在输入表面上移动，则该方法前进到 方框512，在此确定对象的运动特性。运动特性例如可以包括加速度、方 向等。随后，在方框514，根据一个或多个运动特性来调节照明特性。在 方框514之后，该方法返回方框506。
在一种实施例中，方框514包括根据移动对象的位置来移动照明区 域。即，当手指在输入表面附近移动时，被照明部分跟随手指(即照明追 随着对象运动)。结果，用户总是直到对象相对于输入表面位于何处。在 某些情况下，方框514还可以包括根据移动对象的运动特性(例如加速 度、方向等)，在被照明部分附近提供方向标识符，以表明对象此前和/或 将来的位置。
图16A—16D图示了一种实施方式，其中，随着手指在表面上移动， 被照明部分跟随手指运动。在这种示例中，被照明的片段被配置为随着手 指在表面上移动而跟随手指运动。图16A图示了当没有检测到对象时的状 态。图16B图示了当检测到对象时的状态，该对象下方的片段被照明。图 16C图示了被照明的片段跟随着运动的手指的状态。图16D图示了一种实 施方式，其中，被照明的片段还包括表明运动方向的前边缘、表明手指当 前位置的主体、以及表明手指曾经所在之处的后边缘。
前边缘、主体和后边缘可以具有不同的照明分布。例如，前边缘可以 具有高强度水平，主体可以具有中等强度水平，而后边缘可以具有低强度 水平。或者，前边缘可以具有低强度水平，主体可以具有高强度水平，而 后边缘可以具有低强度水平。可选地或者另外地，这些组成部分的色彩也 可以不同。例如，前边缘可以是红色，主体可以是橙色而后边缘可以是黄 色。此外，后边缘还可以包括照明尾部。例如，后边缘可以被分片段成从 较高强度水平向较低强度水平变化的区域(例如从主体逐渐淡出)。
图17A—17D图示了另一种实施方式，其中，随着手指在表面上移 动，被照明部分跟随手指运动。在这种示例中，手指周围的区域被照明， 并被配置为随着手指在表面上移动而跟随手指运动。图17A图示了未检测 到对象时的状态。图17B图示了当检测到对象时的状态，对象周围的区域 被照明(例如光环)。图17C图示了被照明的区域跟随移动的手指的状
态。图17D图示了一种实施方式，其中，被照明的区域包括主体和尾部 (例如彗星状)。主体用照明来围绕手指，而尾部从主体逐渐变细成点 状。因此，尾部表明了对象此前的位置。尾部通常具有比主体低的强度水 平。尾部的强度甚至可以从较高强度水平向较低强度水平变化，例如在其 长度方向上或者从其核心向边缘变化。
图18是根据本发明的一种实施例，对照明触摸板进行操作的方法
550。方法550通常开始于方框552，在此执行对象感知。在方框554，确 定触摸板的状态。所述状态例如可以选自选择状态、跟踪状态或手势状 态。在选择状态中，触摸板被设置为接收来自用户的选择输入(例如像按 钮一样动作)。在跟踪状态中，触摸板被设置为随着手指在输入表面附近 移动而跟踪手指。在手势状态中，触摸板被设置为接收来自用户的各种手 势输入。
在方框556，输入表面基于触摸板的状态而受到照明。结果，用户被 告知触摸板的当前状态，并因此得知可以进行的输入类型。例如，每个状 态可以包括不同的照明分布。照明分布限定了所要提供的照明的照明特 性。照明特性例如包括强度和/或色彩和/或照明效果(例如变淡、闪烁、 扫描(rastering)等)。在一种示例中，第一状态包括第一照明分布(例 如第一色彩)，第二状态包括第二照明分布(例如第二色彩)，而第三状 态包括第三照明分布(例如第三色彩)。
参照图19A，下面将说明判定状态的一种示例。在方框570和574， 一个或多个对象被检测。在方框572，如果检测到单一对象，在触摸板被 置于跟踪状态，使得对象运动被用来执行跟踪操作。在方框576，如果检 测到多个对象，则触摸板被置于手势状态，使得对象运动被用来执行手势 操作。例如参照图20A和图20B，在检测到一个手指时，触摸板被置于第 一状态，而在检测到多个手指时，触摸板被置于第二状态。
参照图19B，下面将说明基于状态进行照明的一种示例。在方框580 和582，对触摸板处于跟踪状态还是手势状态进行判定。在方框584，如 果触摸板处于跟踪状态，则以第一照明分布对触摸板进行照明。在方框 586，如果触摸板处于手势状态，则以不同于第一照明分布的第二照明分
布对触摸板进行照明。照明分布包含照明信息，例如色彩、强度和效果
(例如闪烁、变淡等)。例如参照图20A和图20B，在触摸板处于第一状 态时，以第一色彩或强度对触摸板进行照明；而在触摸板处于第二状态 时，以第二色彩或强度对触摸板进行照明。
在一种实施例中，基于触摸板的状态来改变照明的方法还可以进一步 发展。例如，该方法可以包括捕获第一触摸图像；基于第一触摸图像来 确定触摸模式；以及基于第一触摸模式来照明触摸表面。该方法还可以包 括捕获第二触摸图像；基于第二触摸图像来确定触摸模式；判定触摸模 式是否在单一触摸图像与第二触摸图像之间发生了改变；如果触摸模式保 持未变，则将第一触摸图像与第二触摸图像进行比较并基于这种比较来执 行控制功能；以及，如果触摸模式发生了改变，则基于第二触摸模式来照 明触摸表面。该方法还可以额外地包括捕获第三触摸图像；基于第三触 摸图像来确定触摸模式；判定触摸模式是否在第二触摸图像与第三触摸图 像之间发生了改变；如果触摸模式保持未变，则将第二触摸图像与第三触 摸图像进行比较并基于这种比较来执行控制功能；以及，如果触摸模式发 生了改变，则基于第三触摸模式来照明触摸表面。
图21是根据本发明的一种实施例，对照明触摸板进行操作的方法 600。该方法一般开始于方框602，在此检测对象。在方框604，在检测到 对象时对输入表面的至少一部分进行照明。在方框606，确定对象的z特 性。z特性可以包括正由对象施加在输入表面上的压力、和/或对象沿z方 向相对于x-y输入表面的位置(例如对象接近x-y平面的程度)。在方框 608，可以基于z高度或压力来调节照明的色彩和/或强度。
例如参照图22A和图22B，在检测到对象时可以对整个触摸板进行照 明，可以在对象更接近触摸表面时或者对相对于触摸表面施加了更大的压 力时使照明的强度增大，并在对象更远离触摸表面时或相对于触摸表面施 加了更小的压力时使照明的强度减小。或者，可以只照明触摸板的一部分 (例如与手指直接相邻的片段或区域)，并可以在对象更接近触摸表面时 或者对相对于触摸表面施加了更大的压力时使照明的强度增大，并在对象 更远离触摸表面时或相对于触摸表面施加了更小的压力时使照明的强度减 小。
图23是根据本发明的一种实施例，对照明触摸板进行操作的方法 700。该方法一般开始于方框702，在此执行对象感知。在方框704，响应 于被感知的对象，输入表面的至少一部分受到照明。例如，手指附近的片 段或区域可以被照明。随后在方框706，在输入表面上检测旋转用户输 入。例如，在圆形触摸板的情况下，旋转用户输入可以是用户将其手指围 绕圆形触摸板进行盘旋。在某些情况下，这可以包括确定与旋转用户输入 相关的加速度值。在方框708，根据旋转用户输入来对输入表面进行照 明。例如，随着用户将其手指围绕圆形触摸板进行旋转，手指下方的触摸 板区域被照明。在某些情况下，这可以包括至少基于加速度值来在照明片 段、节点或点之间移动，从而由加速度值指明加速程度，所述加速程度与 在这些照明片段、节点或点之间实现移动所用的速率相关联。
图24是根据本发明的一种实施例，对照明触摸板进行操作的方法 800。该方法一般开始于方框802，在此，当在输入表面附近检测到对象时 以第一照明分布对输入表面的至少一部分进行照明。在方框802之后，该 方法前进到方框804，在此，当对象移动时，输入表面的照明部分的照明 发生改变。例如，可以基于移动对象的加速度来使照明的强度变化。例 如，强度可以随着加速度增大而增大，强度也可以随着加速度减小而减 小。在另一种实施例中使用阈值。例如，可以给较高加速度使用第一强度 水平，给较低加速度使用第二强度水平，并给没有加速度(静止)的情况 使用第三强度水平。
例如参照图25，在第一次检测到对象时提供较低强度的照明，在对象 围绕输入表面缓慢移动(例如低加速度)时提供中等强度的照明，并在对 象围绕输入表面快速移动(例如高加速度)时提供高强度的照明。或者， 也可以根据对象的加速度来使强度连续地变化。
尽管己经以一些优选实施例的方式描述了本发明，但是还存在落在本 发明范围内的替代、重排和等效形式。
例如，尽管本发明主要针对触摸板，但是应当指出，这不是限制性 的，本发明也可以应用到其他触摸感知装置，例如触摸敏感的壳体以及触
摸敏感的托腕(palm rest)。
还应当注意，有多种替代方式来实施本发明的方法和设备。
例如，可以同时用不同的照明分布来对触摸板的不同区域进行照明。 例如，触摸板可以被分片段成受到照明的象限，这些象限对应于触摸板的 按钮功能(例如菜单、播放/暂停、前进和后退)。
此外，触摸板可以用作手持计算装置(例如媒体播放器)的指示器。 例如，触摸板可以被配置为在该装置处于休眠模式时黯淡(ebb in and out)，或者基于电池水平而从高强度到低强度变化。
此外，触摸板还可以用作定时器或时钟。在定时器的情况下，触摸板 可以包括与时钟位置对应的片段，这些片段可以以可控方式受到照明以表 明当前事件。例如，为了表示12:30，可以用第一照明分布照明12点的片 段，并用第二照明分布照明6点的片段。在定时器的情况下，触摸板可以 用来显示媒体播放器条目(例如歌曲)还剩多少事件。例如，在歌曲开始 时可以对整个触摸板进行照明，并可以随着歌曲的播放而将连续的片段关 断。在歌曲结束时，触摸板不再受到照明。或者，可以随着歌曲的播放而 打开连续的片段，直到歌曲结束并且触摸板被完全照明为止。这可以有利 于媒体播放器(例如音乐播放器)。
另外，触摸板的照明可以由传感器(例如光传感器)来进一步控制。 光传感器测量环境光的水平，并基于环境光的水平来使照明强度得到调 节。
因此应当认为，所附权利要求应当解释为包括了落在本发明真正的精 神和范围内所有这样的替代、重排和等效形式。
权利要求
1. 一种照明输入装置，所述照明输入装置包括对象感知机构，其能够感知输入表面上的用户输入；和可视反馈系统，其被构造成与用户输入相关地照明所述输入表面。
2. 根据权利要求1所述的输入装置，还包括控制器，所述控制器可操作地耦合到所述对象感知机构和所述可视反馈系统，所述控制器对所述对 象感知机构处产生的信号进行监视，所述控制器选择性地控制由所述可视 反馈系统提供的照明。
3. 根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述对象感知机构包括触 摸面板，所述触摸面板能够感知所述输入表面的局部区域中的触摸，其 中，所述可视反馈系统包括光板，所述光板能够在所述输入表面的局部区 域中发射光。
4. 根据权利要求3所述的输入装置，其中，所述触摸面板是光学透射 性的，其中，光学透射性的所述触摸面板布置在所述光板上方。
5. 根据权利要求4所述的输入装置，其中，光学透射性的所述触摸面 板是触摸屏。
6. 根据权利要求5所述的输入装置，其中，所述光板包括多个光源、 以及光分配面板，所述光分配面板用于将来自所述光源的光分配到所述输 入表面的局部区域。
7. 根据权利要求5所述的输入装置，其中，所述光板包括沿在所述输 入表面散布的像素化发光点。
8. 根据权利要求3所述的输入装置，其中，所述触摸面板布置在所述 光板的下方，所述光板使对触摸的感知能够经过所述光板而发生。
9. 根据权利要求8所述的输入装置，其中，所述触摸面板包括位于印 刷电路板上的多个空间分离的电极。
10. 根据权利要求9所述的输入装置，其中，所述光板包括沿所述输 入表面散布的像素化发光点。
11. 根据权利要求9所述的输入装置，其中，所述光板包括多个光 源、以及光分配面板，所述光分配面板用于将来自所述光源的光分配到所 述输入表面的局部区域。
12. 根据权利要求11所述的输入装置，其中，所述光板包括多个侧装 式光源、以及光分配面板，所述光分配面板用于将来自所述侧装式光源的 光分配到所述输入表面的局部区域，所述侧装式光源被围绕所述光分配面 板的侧面布置并设置成将光导向所述光分配面板的不同部分中，所述光分 配面板被设置成将入射于其上的光重定向到所述输入表面。
13. 根据权利要求12所述的输入装置，其中，所述光分配面板被分割 成多个节点，每个节点包括其自身侧装式光源。
14. 根据权利要求13所述的输入装置，其中，所述光分配面板是圆形 的，其中，所述节点以角度方向和径向的独立片段形式实现。
15. 根据权利要求3所述的输入装置，其中，所述光板包括 漫射体面板，其设置成使光漫射；一个或多个光复合器，其设置成以可控方式照明所述漫射体面板；和 控制器，其可操作地耦合到所述一个或多个光复合器。
16. 根据权利要求3所述的输入装置，其中，所述触摸面板是基于电 容的。
17. 根据权利要求3所述的输入装置，还包括光漫射体，所述光漫射 体设置成使由所述光板发射的光漫射。
18. 根据权利要求1所述的输入装置，还包括照明按钮，所述照明按 钮位于所述输入表面的中心处。
19. 一种对输入装置进行操作的方法，包括 感知输入表面上的对象；以及在感知到对象时对所述输入表面的至少一部分进行照明。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中，使所述对象的位置附近的所 述输入表面的局部区域受到照明。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述局部区域是所述输入表 面的分片段区域，受到照明的所述分片段区域是最接近所述对象的分片段 区域。
22. 根据权利要求20所述的方法，其中，所述局部区域是至少包围了 所述对象的照明点的集合。
23. 根据权利要求20所述的方法，还包括 在与第一对象相同的所述输入表面上感知第二对象；使所述第二对象的位置附近的所述输入表面的第二局部区域受到照 明，所述第一局部区域和所述第二局部区域同时受到照明。
24. 根据权利要求20所述的方法，还包括 判定所述对象是否正沿所述输入表面移动； 判定移动对象的运动特性；以及 基于一个或多个运动特性来调节所述照明。
25. 根据权利要求25所述的方法，其中，所述局部区域根据所述移动 对象而移动。
26. 根据权利要求25所述的方法，还包括提供与所述运动特性相关的 指示器。
27. 根据权利要求25所述的方法，其中，所述指示器包括方向指示器。
28. 根据权利要求25所述的方法，其中，所述局部区域包括前边缘、 主体和后边缘。
29. 根据权利要求25所述的方法，其中，所述局部区域包括主体和尾部。
30. 根据权利要求20所述的方法，还包括 检测所述输入表面上的旋转用户输入；和 根据所述旋转用户输入来旋转所述局部区域。
31. 根据权利要求19所述的方法，还包括 在对象不再被感知的时候终止所述照明。
32. 根据权利要求19所述的方法，还包括 如果被感知的所述对象静止，则提供第一照明； 如果被感知的所述对象在运动，则提供第二照明；和 如果所述对象不再被感知，则在最后被感知的位置处将所述照明维持 预定的时间量。
33. 根据权利要求19所述的方法，还包括 判定所述对象的z特性；和基于所述z特性来调节所述照明。
34. 根据权利要求33所述的方法，其中，在所述对象朝向所述输入表 面移动时使所述照明的强度增大，并且其中，在所述对象远离所述输入表 面移动时使所述照明的强度减小。
35. 根据权利要求19所述的方法，其中，整个所述输入表面受到照明。
36. —种对输入装置进行操作的方法，包括 检测输入表面上的用户输入；基于所述用户输入来判定所述输入装置的输入状态； 基于所述输入装置的输入状态来照明所述输入表面，每个输入状态具 有不同的照明分布。
37. 根据权利要求36所述的方法，其中，所述判定包括针对表示跟 踪或手势的特性来对所述用户输入进行分析，以及将所述用户输入分类为 跟踪输入或手势输入。
38. 根据权利要求36所述的方法，其中，在检测到单一对象时使所述 输入装置被置于跟踪状态，并且其中，在检测到多个对象时使所述输入装 置被置于手势状态。
39. 根据权利要求38所述的方法，其中，在所述输入装置被置于所述 跟踪状态时以第一照明分布对所述输入装置进行照明，并且其中，在所述 输入装置被置于所述手势状态时以第二照明分布对所述输入装置进行照 明。
40. 根据权利要求36所述的方法，其中，整个所述输入表面受到照明。
41. 根据权利要求36所述的方法，其中，所述输入表面仅在局部区域 受到照明。
42. —种对输入装置进行操作的方法，包括 在输入表面上检测到对象时对所述输入表面的至少一部分进行照明；禾口当所述对象在所述输入表面上移动时调节所述照明。
43. 根据权利要求42所述的方法，其中，所述照明根据所述对象的加 速度而改变。
44. 根据权利要求43所述的方法，其中，照明强度在加速度增大的情 况下增大，并且其中，照明强度在加速度减小的情况下减小。
45. 根据权利要求43所述的方法，其中，对于高加速度使用第一强度 水平，对于低加速度使用第二强度水平，对于无加速度使用第三强度水 平。
46. 根据权利要求42所述的方法，其中，整个所述输入表面受到照明。
47. 根据权利要求42所述的方法，其中，所述输入表面仅在局部区域 受到照明。
全文摘要
本发明涉及照明触摸板。本发明公开了用于触摸板的改善的反馈机制。一个方面涉及能够对触摸板的触摸敏感表面进行照明的装置。另一个方面涉及用于在触摸板处提供可视反馈的方法。
文档编号G06F3/041GK101395562SQ200680053630
公开日2009年3月25日 申请日期2006年11月28日 优先权日2005年12月30日
发明者斯坦利·C·恩, 邓肯·罗伯特·克尔 申请人:苹果公司