使用触摸板的输入装置不仅允许根据屏幕上的触摸位置来进行 直观的操作，并且还允许不使用点击设备(例如，鼠标)就能输入坐 标或位置。于是，它们被用于便携式终端，例如PDA(个人数字助理)、 自动柜员机、车站的售票机以及各种将输入和显示装置结合在一起的 信息处理器。此外，因为它们允许自由输入曲线的点的位置，所以它 们用作图形软件或CAD(计算机辅助设计)软件的书写板。
一般地，触摸板由以如下方式排列的压力传感器组成：这些传感 器覆盖显示装置的显示表面。近来，出现了这样的触摸板，其通过向 位于显示屏幕前方的空间区域发出超声波、通过输出矩阵形式的光束、 或者通过捕获显示屏幕前方的图像来识别屏幕上触摸位置的坐标。
恰好，使用触摸板的输入装置不可分离地与进行输入的位置或者 用来与之相对地定义坐标的位置相关。因此，连接到需要视觉确认的 显示装置的触摸板难以用于视力残疾的人(后文称作视力受损的人)。 为了解决这一问题，例如，日本专利早期公开No.2002-49461(段落 0019、段落0020以及图1)(后文称作专利文献1)公开了这样一种布 置，其中在与显示装置无关的键盘板上放置了盲文薄片，其包含凸印 的半球形的点的组合，充当触摸读取的盲文字符。
专利文献1建议在键盘板(这是专用输入装置)表面上放置包含 凸印盲文图案的盲文薄片。也就是说，这种输入装置在专用键盘板上 提供盲文凸纹，而不是在显示各种信息的显示屏幕本身上显示键盘， 这允许使用触摸板来选择键。于是，诸如CRT(阴极射线管)之类的 显示屏幕必须与键盘板分离安装。这使得PDA以及空间有限的类似信 息处理器难以采取专利文献1中所公开的建议以及在显示屏幕上执行 直观操作。
为了解决这一问题，例如，日本专利早期公开No.7-319623(段 落0018以及图2)(后文称作专利文献2)公开了这样一种布置，其中 凸印的薄片粘附在直接放置在显示屏幕上的触摸板上。专利文献2建 议在充当专用控制板(用来调整屏幕密度)的液晶面板上放置触摸板。 在触摸板表面上要触摸的那些位置上粘附透明薄片，其中在透明薄片 上凸印上适当的触摸读取字符/符号，例如标记或盲文字符。这允许视 力受损的人通过摸索触摸板上适当的触摸读取字符/符号，来找到想要 的键位置，并且通过在该键位置处在触摸板上按下手指来键入想要的 输入。
如前所述，不仅仅存在按动类型的触摸板，还存在被设计为通过 感应显示屏幕前存在的物体(例如，手指)来输入坐标的触摸板。即 使用户在搜寻想要的键时只是轻轻地意外触摸到无关的键，这种光学 或超声波触摸板也能检测到所触摸的键。
另一方面，按动类型触摸板不会检测到只是轻轻触摸的键。然而， 当视力受损的人摸索凸纹以搜寻触摸读取字符/符号时所施加的压力 水平能够导致键的错误检测。
在根据第二种建议的输入装置的情形中，如果弱视的人将他/她 的面部非常贴近触摸板以辨认所显示的字符，他/她的鼻子或眼镜的一 部分可能进入光学或超声波感应范围，或者可能被捕捉为光学图像的 一部分。于是，可能检测到键按动，并且由于疏忽而接受无意的键输 入的风险很高。
与专利文献2(根据该文献，薄片粘附在显示屏幕上提供的触摸 板上)的建议不同，例如，日本专利早期公开No.1-13868(段落0027 以及图1)(后文称作专利文献3)建议在触摸板本身的表面上提供凸 纹。专利文献3的建议存在的问题与专利文献2类型。为了解决这些 问题，日本专利早期公开No.2004-265035(段落0018以及图2)(后 文称作专利文献4)公开了一种如此设计的输入装置，其中当用手读 取凸纹(例如，盲文字符)时触摸板不会引起错误检测。
图7是示出了专利文献4所公开的输入装置的实质的图。外部框 架101所包围的显示屏幕102配备有输入部分103a。其与输入部分 103a结合在一起构成触摸板103。作为示例，在显示屏幕102上示出 了用于确认过程的确认按钮104。当用户用手指等按动确认按钮104 时，输入部分103a检测到按动，并且输入确认。上述过程是供视力没 有受损的人使用的。
根据专利文献4的建议，对于视力受损的人，按压构件105在确 认按钮104附近附着到外部框架101，并且稍稍高出显示屏幕102的 表面。在按压构件105上提供凸印的盲文字符106，以标识确认按钮。 在表面上可以凸印要通过触摸来识别的代表字符、符号或图形的触摸 读取字符/符号，而不是凸印盲文字符106。然而，为了易于解释，本 说明书将集中于盲文字符作为触摸读取字符/符号的示例。
图8是按压构件及其周围沿着图7中A-A线的截面图。按压构件 105包括从外部框架101的上端水平延伸出来的按片(push pad)105a 以及从按片105a顶端向显示屏幕102突出的突出部分105b。按压构 件105由不透明的弹性树脂制成。在按片105a上形成代表盲文字符的 半圆凸纹106。
对于根据专利文献4的建议的输入装置，当不按动按片105a时， 输入部分103a与凸出部分105b不接触。当用户按动按片105a以输入 确认时，按片105a由于其弹性而向下弯曲。因此，突出部分105b降 低，变为与输入部分103a直接接触，这又使触摸板103检测到按片 105a被按动。这允许视力受损的人按需操作确认以及其他按钮。甚至 对于老年人(常常觉得难以操作输入装置)而言，无需直接接触触摸 板103就能操作的输入装置可能更易于操作。
根据专利文献4所公开的技术，因为凸印有标记(例如，盲文字 符)的按压构件105与触摸板分开放置，所以在手指触摸凸印标记时 触摸板尚且不会检测到位置。然而，对于根据专利文献的输入装置， 按压构件105突出到显示屏幕的显示区域上。于是，在突出的构件正 下方的显示区域部分被挡住，并且不用于显示。

本发明的示例性特征是要提供一种输入装置以及触摸读取字符/ 符号输入方法，其允许有效使用显示区域中被悬挂在显示区域之上使 坐标位置检测设备(例如，触摸板)进行操作的构件覆盖的那一部分。
为了解决上述示例性以及其他问题，根据本发明的一种输入装置 包括：显示屏幕，其可视地显示信息；输入构件，其由透明构件制成 以允许至少部分光束穿过，并放置在显示屏幕之前的空间区域中，并 且响应于外部的作用力，将输入构件的特定区域向着显示屏幕弹性地 位移，其中在输入构件的表面上形成凸纹以代表字符或符号；以及坐 标位置检测设备，放置在显示屏幕与输入构件的特定区域之间，检测 特定区域的位移在显示屏幕上的坐标位置。
本发明的示例性优点是提供一种输入装置以及触摸读取字符/符 号输入方法，其允许有效使用显示区域中被悬挂在显示区域之上使坐 标位置检测设备(例如，触摸板)进行操作的构件覆盖的那一部分。 这是可能的，因为放置在显示屏幕之前用来输入字符、符号等的输入 构件是允许至少部分光束穿过的透明构件。
附图说明
在所附权利要求中阐述了新颖性特征，这些特征被确信是本发明 的特性。然而，结合附图参考下面的详细描述，将最好地理解本发明 本身以及其他特征和优点，其中：
图1是示出了根据本发明实施例的输入装置的实质的平面图；
图2是推动按钮及其周围沿着图1中B-B线的截面图；
图3是图示了根据该实施例检测沿着X轴放置的两个推动按钮的 按动的原理的解释图；
图4是示出了根据该实施例的执行显示模式改变控制的电路的实 质的方框图；
图5是示出了根据该实施例在光接收器感应到光束不存在时输入 装置如何执行控制的流程图；
图6是根据本发明第一变例的推动按钮及其周围的实质的截面 图；
图7是示出了根据专利文献4中所公开的技术的输入装置的实质 的平面图；
图8是按压构件及其附近沿着图7中A-A线的截面图；以及
图9是根据本发明第二变例的推动按钮及其周围的实质的截面 图。

下面将参考示例性实施例详细描述本发明。
(示例性实施例)
图1是示出了根据本发明实施例的输入装置的实质的图。根据该 实施例的输入装置201用于自动柜员机。附图示出了安装在这种设备 顶部的显示屏幕202的一部分。例如，显示屏幕202是面向上放置的 CRT的显示表面。由透明树脂制成的支撑构件205放置在显示屏幕202 之上，并且包围框架204，框架204又包围中央的矩形开口203。
显示屏幕202暴露在框架204内。在暴露的显示屏幕202的左半 部分的显示区域中提供存款按钮211、取款按钮212、余额查询按钮 213、存折更新按钮214、以及延期按钮215，以实现根据该实施例的 自动柜员机的功能。
此外，在右半部分的显示区域中提供了取消按钮216、修改按钮 217、确认按钮218、以及无障碍按钮219。无障碍按钮219用于视力 受损的人。选择该按钮将增加显示屏幕202上所显示的字符的大小或 重量。当用于触摸按钮211至219中任何一个时，已知的触摸板机制 将实现该按钮所代表的功能。
在支撑构件205上，在与纸面垂直的方向可移动的推动按钮221 至229安装在显示屏幕202上所显示的各个按钮211至219附近。除 了代表按钮功能的凸印标记之外，在推动按钮221至229表面上还将 盲文字符凸印为半圆标记(未示出)。
按钮211至219与相应的推动按钮221至229具有相同的逻辑功 能，并且每一对中任一个被按动时都产生相同的效果。
在显示无障碍按钮219的显示屏幕部分前面的支撑构件205上， 由数字“1”至“0”以及代表“10,000日元”和“1,000日元”的符 号(图1中“○○”和“○”)的数字推动按钮组231排列成沿着框架 204的直线。在支撑构件205上与数字推动按钮组231相邻安装用于 数字输入的凸印盲文的键232和233。
根据该实施例，支撑构件205由透明树脂制成，并且推动按钮221 至229以及数字推动按钮组231也是如此。或者，它们可以由透明玻 璃制成。然而，它们不需要透明到能够在光学上毫无失真地看到它们 之下的显示屏幕202。例如，除了支撑构件205上推动按钮221至229 及数字推动按钮组231的位置以及凸印盲文的键232和233的位置之 外，树脂表面可以具有细微的纹理，从而显示屏幕202上只有适当位 置的亮度和色彩可见。此外，支撑构件205可以半透明的或彩色的， 只要其能透过至少一部分可见光。
图2示出了推动按钮及其周围沿着图1的B-B线的截面结构。虽 然这里仅仅示出了推动按钮228，但是基本上这也适用于其他推动按 钮221至227和229以及数字推动按钮组231中的各个推动按钮。于 是，将只描述推动按钮228，并且省略对推动按钮221至227和229 以及数字推动按钮组231中的各个推动按钮的截面图示和描述。
参考图2，显示屏幕202的表面覆盖了透明保护薄片241，其边 缘升高，以构成检测机构241A。支撑构件205具有按钮支架205B，其 从几乎垂直安装的侧壁205A几乎水平弯曲过来。
按钮支架205B在其顶端附近具有碟形凹陷，以构成按钮外壳 205C。按钮支架205B在底部具有圆形开口242。按钮228的杆的下部 以垂直可动的方式松散地安装在开口242中，其中杆的截面是T形的， 并且在顶部附着有平板。在推动按钮228的顶面上形成半圆形凸纹510 作为盲文字符。
杆的下部具有圆柱形外表面，其覆盖了薄的金属涂层。或者，在 外表面上形成细微的纹理或网格，以散射光。在推动按钮208的平板 与按钮外壳205C的底部之间，在杆周围放置弹簧243，其中弹簧243 是通过螺旋缠绕透明树脂形成的。
当用户没有按动推动按钮228时，推动按钮228的杆的下部由于 弹簧243的作用力而保持在开口242内或者仅仅从开口242稍稍突出。 当按动推动按钮228时，弹簧243在垂直方向被压缩，这使推动按钮 228的杆从开口242向下突出很多，并且与保护薄片241的表面靠近。
在保护薄片的检测机构241A上安装了光接收器244。光接收器 244接收沿着保护薄片241表面并稍稍高出传播的光束245。于是，在 没有按动推动按钮228的正常状态中，光接收器244检测到光束245。 当按动推动按钮228时，光接收器244停止检测。
实际上，除了图2所示的光束245之外，沿着X轴方向(沿着这 一方向排列了图1所示的数字推动按钮组231)以Y轴方向(与X轴 正交)上的间隔输出多个光束。此外，沿着Y轴方向X轴方向上的间 隔输出多个光束。通过用各个光接收器检测以矩阵形式输出的多个光 束的存在与否，可以检测按动了哪个推动按钮。顺便地，X轴和Y轴 彼此正交不是严格必要的，并且它们可以以预定角度彼此相交。
图3图示了检测沿着X轴放置的两个推动按钮的按动的原理(作 为示例)。与存折更新按钮214相对应的推动按钮224以及与确认按钮 218相对应的推动按钮228放置在相同的Y坐标上。于是，当推动按 钮224和228中任一个被按动时，光束245被阻挡，并且图2所示的 光接收器244检测到按钮的按动。
考虑沿着Y轴分别与两个推动按钮228和224对应的两个光束251 和252，当按动推动按钮228时，光束251被阻挡。因此，相应的光 接收器253不能检测到光束251。此时，与光束252相对应的光接收 器254仍然检测到光束252。
也就是说，当考虑特定的推动按钮时，如果如下光接收器中至少 一个被激活则可以确定该推动按钮没有被按动：检测沿着X轴方向穿 过该推动按钮的光束的光接收器，以及检测沿着Y轴方向穿过该推动 按钮的光束的光接收器。另一方面，如果如下光接收器中没有一个被 激活则可以确定该推动按钮被按动：检测沿着X轴方向穿过该推动按 钮的光束的光接收器，以及检测沿着Y轴方向穿过该推动按钮的光束 的光接收器。
以这种方式，通过汇总来自检测沿着X轴的光束的光接收器244 的检测/未检测信息以及来自检测沿着Y轴的光束的光接收器253和 254的检测/未检测信息，可以检测两个推动按钮224和228是否被按 动。对于图1所示的其他推动按钮221至223、225、226、227和229 以及数字推动按钮组231来说也是如此。顺便地，图3所示与光接收 器244相对放置作为光源的光发射器253a、254a和244a可以使用实 际的发光源(例如，发光二极管)或者使用从显示屏幕202发出并由 光学系统(例如，镜子)向光接收器发射的光来提供。
为了允许用户验证推动按钮221至229以及数字推动按钮组231 中哪一个被按动，根据该实施例的输入装置210执行显示模式改变控 制，这一控制包括反转显示屏幕202上被按动的区域的色彩。下面将 对此进行描述。
图4示出了根据该实施例执行显示模式改变控制的电路的实质。 输入装置201配备有CPU 261，其通过总线262(例如，数据总线)与 输入装置201的各个部分连接。这当中，ROM(只读存储器)263是存 储控制程序的存储介质。RAM(随机访问存储器)264临时存储CPU 261 在实行控制程序时所需的各种数据。
传感器输入电路265接收关于图2所示的用于推动按钮228的光 接收器244或者用于推动按钮221至229以及数字推动按钮组231的 其他光接收器是否检测到光束的信息。显示控制电路266控制配备有 图1所示的显示屏幕202的显示器267。
图5示出了输入装置在光接收器感应到光束不存在时如何执行控 制。当CPU 261执行ROM 263中存储的控制程序时执行控制。也就是 说，通过传感器输入电路265，CPU 261见识光接收器244和其他光接 收器是否检测到光束的阻挡(不存在)(步骤S301)。如果任何光接收 器检测到光束的不存在(步骤S301：是)，则CPU 261确定由检测到 光束不存在的光接收器的组合所定义的坐标位置处的推动按钮(如参 考图3所述)，并且根据所按动的推动按钮执行控制(步骤S302)。然 后，通过控制显示控制电路266，CPU 261反转显示屏幕202上与所按 动的推动按钮相对应的部分的显示色彩(步骤S303)。此时，如果在 白色背景上显示黑色字符，则可以将显示反转为在黑色背景上显示白 色。或者，红色背景可以反转为绿色背景。
如果将与推动按钮221至229以及数字推动按钮组231相对应的 区域预先寄存在ROM 263中，则可以仅仅反转与所按动的推动按钮相 对应的区域。当然，可以通过简单的亮度改变或闪烁来以常规方式来 加亮该区域。
显示屏幕202上与所按动的推动按钮相对应的区域的加亮一直持 续，直至相应的光接收器由于再次检测到光束而激活(步骤S304和 S303)。与推动按钮228相对应的确认按钮218也可以加亮。即使在仅 仅短时间按动推动按钮时，加亮过程也可以持续一定的时间段。
当光接收器由于再次检测到光束而激活时(步骤S304：是)，CPU 261停止加亮，返回正常显示(步骤S305)，并且结束该过程。
如上所述，根据本发明，放置在显示屏幕之前用来输入字符、符 号等的输入构件是允许至少部分光束穿过的透明构件。
通常，与显示屏幕的相关区域相对应的部分是不透明的，因此不 能使用来自该部分的视觉信息。然而，本发明(根据本发明，相应部 分是透明或半透明的)可以有效地使用显示区域。
因此，例如，本发明使得可以在显示屏幕的相应区域中反转图像 或改变色彩，这允许直观操作。也就是说，在输入构件弹性变形时， 本发明不仅可以检测显示屏幕上适当的坐标位置，并且还可以相应地 改变显示屏幕的相应部分的显示模式，由此加亮与用户操作的推动按 钮相对应的区域。
这允许视力受损的人-例如，弱视的人，他们不能辨认各个字符 和符号-验证他们按动的推动按钮，只要他们能够辨认光或色彩的改 变。这还允许视力没有受损的人更容易地验证他们按动的推动按钮。 因此，即使像老年人这样不熟悉装置操作的人也能够更可靠地执行输 入操作。此外，显示屏幕202上通常不用于显示的那些区域也可以有 效使用。
(本发明的第一变例)
图6示出了根据本发明第一变例的推动按钮及其周围的截面结 构。在图6中，与图2相同的部件由相同的标号表示为相应的部件， 并且在适当的地方省略对它们的描述。在根据第一变例的输入装置中， 按压构件405包括与显示屏幕202垂直的支架405A、从支架405A上 端水平延伸出来的平坦按片405B、以及从按片405B顶端向显示屏幕 202弯曲的舌片405C。按压构件405由透明弹性树脂制成。
在按片405B的顶面上形成凸印的盲文字符406。显示屏幕202的 表面覆盖了透明的保护薄片407，其边缘升高，以构成检测机构407A。 在检测机构407A中安装光接收器244。光接收器244接收沿着保护薄 片407表面并稍稍高出传播的光束245。
按压构件405的舌片405C由透明材料制成，并且如果不进行任 何动作的话则透过光束。因此，在舌片405C的内表面上粘接了不透明 的遮蔽带411，以切断光束245。可以在舌片405C上涂敷将光切断或 反射的物质，而不是使用遮蔽带411。或者，舌片405C本身可以由遮 蔽材料制成。
因为按压构件405如上配置，所以当视力受损的人或其他用户按 动按片405B时，舌片405C上的遮蔽带411阻挡光束245。因此，光 接收器244从“开”(检测)切换为“关”(未检测)。
因为除了舌片405C之外按压构件405是透明的，所以通过根据 光接收器244的检测或未检测来改变显示屏幕202的相应区域的色彩 或亮度，可以让用户知道按动了相应的按钮。当然，在该变例中，如 果用户触摸位于与显示屏幕202上的给定推动按钮邻近区域中的确认 按钮等，所触摸的按钮附近的屏幕区域中的显示与前述实施例中一样 改变。于是，本发明通过有效地使用显示屏幕202，使得可以实现用 户友好的输入装置。
第一变例提供了与前述实施例相同的优点。另外，其具有如下优 点。
具体地说，根据第一变例，按压构件405没有如实施例中一样结 合推动按钮。这不仅可以减小整个输入装置的成本，并且还可以将按 片405B除了其上凸印的盲文字符406之外的部分配置成透明平板。于 是，显示屏幕202上位于按压构件405正下方的区域可以用来显示字 符和图像，作为提供给用户的信息。也就是说，可以有效使用显示屏 幕202上位于图1所示的框架204外部的部分。
(本发明的第二变例)
图9示出了根据本发明第二变例的推动按钮及其周围的截面结 构。在图9中，与图2相同的部件由相同的标号表示为相应的部件， 并且在适当的地方省略对它们的描述。图1所示的配置也可以应用于 该变例，并且将省略对此的描述。
虽然这里仅仅示出了推动按钮228，但是基本上这也适用于其他 推动按钮221至227和229以及数字推动按钮组231中的各个推动按 钮。于是，将只描述推动按钮228，并且省略推动按钮221至227和 229以及数字推动按钮组231中各个推动按钮的截面图示和描述。
图9所示的显示屏幕502配备有输入部分503a。其与输入部分 503a结合在一起构成触摸板503。触摸板503将显示屏幕502所实现 的显示功能与触摸输入功能(当用手触摸输入部分503a时执行输入过 程)结合在一起。
作为示例，在显示屏幕502上示出了用于确认过程的确认按钮 218。当用户用手指等按动确认按钮218时，输入部分503a检测到按 动了输入部分的位置，并且输入确认。上述过程是供视力没有受损的 人使用的。
支撑构件205具有按钮支架205B，其从几乎垂直安装的侧壁205A 几乎水平弯曲过来。按钮支架205B在其顶端附近具有碟形凹陷，以构 成按钮外壳205C。按钮支架205B在底部具有圆形开口242。推动按钮 228的杆的下部以垂直可动的方式松散地安装在开口242中，其中杆 的截面是T形的，并且在顶部附着有平板。在推动按钮228的顶面上 形成半圆形凸纹510作为盲文字符。
杆的下部具有圆柱形外表面，其覆盖了薄的金属涂层。或者，在 外表面上形成细微的纹理或网格，以散射光。在推动按钮208的平板 与按钮外壳205C的底部之间，在杆周围放置弹簧243，其中弹簧243 是通过螺旋缠绕透明树脂形成的。
当用户没有按动推动按钮228时，推动按钮228的杆的下部由于 弹簧243的作用力而保持在开口242内或者仅仅从开口242稍稍突出。 输入部分503a与推动按钮228的杆不接触。当按动推动按钮228时， 弹簧243在垂直方向被压缩，这使推动按钮228的杆从开口242向下 突出很多，并且变为与触摸板503的输入部分503a直接接触。
当推动按钮228的杆的顶端与输入部分503a直接接触时，触摸 板503检测到推动按钮228被按动。这甚至允许视力受损的人来按需 操作确认按钮以及其他按钮。
第二变例可以提供与实施例相同的优点。
(本发明的其他变例)
根据上述第一变例，按片405B是平坦的透明构件，但是这不是 限制性的。例如，当用户从相反方向观看按片405B或显示屏幕202 时，按片405B的适当部分以及透过光的其他区域可以被配置为形成凸 透镜，以便放大显示屏幕202的相应区域中所显示的字符和其他信息， 从而即使是弱视的人也能辨认出它们。或者，可以在支撑构件205的 全部区域或特定区域的正面或反面提供细微的狭缝、网格图案、或釉 面，以扩散屏幕色彩，由此提供清楚的显示，其中各个区域的色彩平 稳。
虽然在上述实施例、第一变例和第二变例中，本发明应用于自动 柜员机，但是实际上本发明还适用于使用触摸板的各种输入装置。触 摸板不限于如实施例中所述的在X和Y方向间隔发射光束并由此检测 物体(例如，在特定区域表面上方几个毫米处的手指)的类型。例如， 触摸显示屏幕的物体(例如，手指)的图像由TV摄像机拾取，并且通 过分析图像可以检测到所触摸的位置。还可以采用一种将超声波用于 类似的位置检测的已知技术。当然，可以检测到物体(例如，手指) 的按动位置，这是通常的情形。
可以组合使用上述配置，而不脱离本发明的精神和范围。
虽然已经参考说明性的示例实施例描述了本发明，但是不应将这 种描述理解为限制的意义。本领域的技术人员在参考这种描述之后将 清楚本发明的说明性实施例以及其他实施例的各种修改。因此，希望 所附权利要求覆盖落在本发明的真正范围之内的任何这种修改或实施 例。
另外，即使在申请过程中修改了权利要求，发明人仍然希望保留 所要求保护的发明的所有等同物。