CN107209569A - 用于触觉反馈组件的间隙传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提供计算设备中的触觉反馈的电磁致动器。该电磁致动器包括位于可移动致动器板和致动器之间的致动器间隙。间隙传感器测量力板和致动器之间的致动间隙。该可移动致动器板和致动器之间的间隙距离可由于各种环境因素或用户因素而变化。可通过响应于间隙距离的所测量的变化调整由致动器对致动器板所施加的力来使被提供至用户的触觉反馈的大小一致。

Description

用于触觉反馈组件的间隙传感器

相关专利申请的交叉引用

本专利合作条约专利申请要求于2015年3月8日提交的标题为“Gap Sensor forHaptic Feedback Assembly”的美国临时专利申请62/129,896、以及于2015年9月8日提交的标题为“Gap Sensor for Haptic Feedback Assembly”的美国非临时专利申请14/847,114的优先权，该两个专利申请的内容据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及一种用于在计算设备中提供触觉反馈的电磁致动器。更具体地，本公开涉及补偿可移动触觉输出元件和致动器之间的间隙距离的变化。

背景技术

“触觉学”是一种通过向人输送力、振动或其他运动来模拟触感的触觉反馈技术。由各种形式的运动引起的激励可用于响应于输入命令或系统状态来提供触觉反馈。计算机或其他便携式电子设备可包含触觉致动器，这些触觉致动器生成这些力或运动，以响应于由该用户向便携式电子设备采取的一些动作或由该用户给定的指导来向用户提供感官反馈或确认。例如，由用户所生成的输入命令、响应于在设备上执行的软件的设备操作状态等可由触觉输出来确认。

触觉致动器的一个示例提供了响应于电刺激的机械运动。一些触觉反馈机构使用机电式技术诸如振动电机，在该技术中移动中心质量以在谐振频率下产生振动。其他触觉反馈机构使用附接到触摸板或触摸屏的力生成设备来生成可由用户所感测到的移动。该触觉反馈的质量可取决于触觉反馈机构和触摸屏之间的各种制造公差。

发明内容

可使用连接至便携式电子设备上的触摸板的致动器来提供触觉反馈。该致动器可由致动器驱动信号来控制。在电子设备的用户与触摸板进行交互时，用户可作出手势并执行其他触摸相关的任务。当用户想要选择屏幕上对象或执行通常与按钮或小键盘致动事件相关联的类型的其他任务时，用户可倚靠触控板的表面向下按压。当检测到足够的力时，可采取适当的动作并且可将驱动信号施加到致动器。其他实施方案可使用对用户的手指或用户的身体的其他部位沿触摸板的运动的指导来向便携式电子设备生成信号。

致动器可用于生成触觉反馈，以确认用户的移动并发信号通知用户已接收到其预期指令。触觉技术可施加到各种输入设备，以改善人机交互。例如，通过致动触摸表面预先确定的位移，触控板或触摸显示器可向用户提供触觉反馈诸如点击或振动。由致动器所提供的触觉反馈的质量可受到各种环境因素或用户误用便携式电子设备等不利影响。例如，跌落便携式电子设备可影响某些预先设定的制造公差。

触觉反馈设备通常在可移动板和致动器/外壳之间具有机械间隙。该间隙经精心设计以提供距可移动板足够的行进距离，同时使对便携式电子设备的外表外观的不利影响最小化。由于一些触觉致动器(例如，电阻致动器、静电致动器)的致动力取决于可移动部件和致动器之间的间隙，因此在制造期间针对给定致动间隙来校准致动力。然而，在使用触觉输入设备期间，该致动间隙可变化。例如，该致动间隙可能由于跌落事件中的机械冲击或由于材料的松弛/变形而改变。间隙可能由于用户输入而改变。例如，在触控板中，用户在触控板上施加力时的拖动运动可在操作期间改变间隙。致动间隙的变化可导致针对用户的不一致的触觉反馈。在最坏的情况下，由于较小间隙致使致动力增大过多并且可移动表面碰撞致动器(或壳体)，可能对设备造成损坏或生成不需要的噪声。

一些先前设备通过使用传感器诸如加速度计测量可移动板的运动来控制触觉系统。该方法需要致动可移动板以获得用于下一次致动的反馈信息，并且如果在用户手指的移动期间间隙通过用户施加在触控板上的压力而动态变化，则该方法行不通。

在一个实施方案中，所公开的方法使用集成传感器来测量致动器和致动板(或触控板的壳体)之间的间隙。间隙或间隙变化可由电容式传感器、电感式传感器、光学传感、器或热传感器来测量。触觉系统基于在制造期间的工厂中校准的已知的传递函数和所测量的间隙尺寸来控制致动力，以向用户提供一致的触觉反馈。在另一个实施方案中，公开了一种集成到触觉系统中的间隙传感器的机械设计。在另一个实施方案中，公开了一种用于制造包括间隙传感器的触觉系统的方法。

附图说明

图1为包括触控板的电子设备的透视图；

图2为示出了计算机系统的框图；

图3为示出了包括触敏表面和输入致动器的输入/输出设备的透视图；

图4为图3的输入/输出设备的底部平面视图；

图5为图3和图4所示的输入输出设备的侧视图；

图6示出了致动板和致动器的控制电路的图示；

图7为用于测量输入并且输出针对间隙间距而被控制的触觉效果的样本方法的流程图；

图8为致动器和具有附接到致动板的柔性电路的致动器板的顶视图；

图8A为穿过图8的线8A-8A的剖面图；

图8B为穿过图8的线8B-8B的剖面图；

图9为包括第二致动器和邻近第一致动器定位的第二致动器板的力组件的底视图；

图10为图9中所示的实施方案的侧视图；

图11示出了在一个实施方案中用于检测间隙距离的平行板自电容传感器；

图12示出了在另选的实施方案中用于检测间隙距离的互电容梳齿型传感器；

图13示出了在另一实施方案中用于检测间隙距离的涡流传感器；

图14示出了在另一实施方案中用于检测间隙距离的光学传感器；

图15为示出了用于制造触控板的方法的流程图。

具体实施方式

可参考以下详细描述结合如上简述的附图来理解本公开。需注意，为了清楚地进行例示，附图中的某些元件可不按比例绘制。在每个不同的附图中，类似的附图标号指示类似的结构。

当用户与便携式电子设备进行交互时，其可能被要求向该便携式电子设备提供特定输入，以便该设备确定用户的需求和/或希望。为了向用户提供触觉反馈以确认并证实该用户输入，可使用触觉学。例如，用户可能想要触觉证实来确认用于指示用户希望访问触摸屏上的各种应用程序中的哪个应用程序的其指令。也可能提示用户调节便携式电子设备的某些功能，诸如声音、图片质量等。这可通过触摸被显示在触摸屏上的指示符或使用触控板移动屏幕上的标记来完成。在便携式电子设备上的一些应用程序中，可提示用户选择触摸屏上的数字或字母，以向便携式电子设备提供特定输入。例如，用户可通过在特定位置中输入标记来拼写字词或完成表格。在以上所有情况下，用户想要确保表示其真实意愿的合适的指令已被选择。为了满足对证实的这一需要，用户可要求对该触摸的物理确认。

物理证实可由便携式电子设备在显示器上的视觉确认中进行，该物理证实可证实已接收到该用户指令。然而，在一些实施方案中，用户可能希望以触觉反馈形式从已接收其命令或输入的便携式电子设备接收物理确认。该反馈可通过向在输入操作期间可与设备接触的用户的一个或多个手指施加力、振动或运动而以触觉反馈形式进行。为了提供该触觉反馈，一些便携式电子设备可结合向与该设备相关联的触控板或触摸屏施加力或运动的致动器，该运动被用户感测为设备的输出。

一般来讲，本文所述的实施方案可采取用于向用户提供触觉输出的触觉组件的形式。触觉致动器可响应于输入信号或输出信号或者作为输出信号的一部分来提供触觉输出。致动器可改变其输出，以便形成并控制触觉响应并且因此控制用户所体验的感觉。在一些实施方案中，致动器可为电磁控制的。本文所述的实施方案可结合到各种电子设备或电气设备诸如触控板、鼠标或其他输入(或输出)设备中。该触觉设备可结合到电子设备中，该电子设备诸如膝上型计算机、智能电话、数字音乐播放器、平板计算设备、便携式计算设备、家用电器的反馈端或输出端、汽车、触摸屏等。

便携式电子设备中的触觉反馈可由致动器来提供，该致动器与和致动器分开间隙距离的致动器板进行电磁交互。保持该间隙距离对触觉输入设备的操作很重要，因为触觉反馈的质量依赖于此。在一些情况下，间隙距离的减小可导致致动器接触致动器板和/或接触便携式电子设备本身。在制造便携式电子设备期间间隙可被设定为最佳距离，但其可在使用期间由于多种因素而变化，这些因素诸如由于跌落而对设备造成的机械冲击、环境因素或设备的正常磨损。因此，通过感测实际间隙距离，便携式电子设备可补偿本文相对于各种实施方案所述的任何改变的间隙距离。甚至对于改变的间隙距离，便携式电子设备将接受用户输入。然而，由这些输入导致的触觉反馈可受到改变的间隙距离的不利影响。

参考图1，便携式电子设备11可为通常包括被安装在外壳13上的显示器12的膝上型计算机系统。显示器12可为电子设备11提供图像输出或视频输出。显示器12可为基本上任何尺寸并且可基本上被定位在电子设备11上的任何位置。在一些实施方案中，显示器12可以是液晶显示屏、等离子屏幕、发光二极管屏幕等。显示器12除显示来自电子设备12的输出之外还可充当输入设备。例如，显示器12可包括可捕获至显示器12的用户输入的电容式触摸传感器、红外线触摸传感器等。在这些实施方案中，用户可按压显示器12，以便向电子设备11提供输入。在另选的实施方案中，显示器12可与电子设备11分开或以其他方式位于电子设备11外部，但可与其进行通信以接受用户输入并提供用于电子设备11的视觉输出。

再次参见图1，便携式电子设备11还可包括用户界面诸如键盘14和触控板15，以允许用户向计算机系统11提供输入。在其他实施方案中，一种类型的输入可为来自触摸板15上的用户手指16的输入力。用户可希望从便携式电子设备接收反馈，以证实触摸板上的用户选择。该反馈可采取触觉反馈的形式，该触觉反馈也可与显示器12上的视觉反馈组合。

图2为示出了根据一个实施方案的包括触觉设备的样本电子设备11的图示。该设备11包括处理单元17、控制器18、和触控板15、或其他输入机构。控制器18和/或处理器17可执行指令并进行与如本文所述的便携式电子设备相关联的操作。尽管计算机系统包括处理器17和控制器18，但在一些实施方案中，如本文所述，控制器18的功能可由处理单元17来实现并可省略控制器18。使用来自设备存储器的指令，控制器18可调节对电子设备11的部件之间的输入和输出数据的接收和操控。控制器18可被实现为一个或多个微处理器、专用集成电路(ASIC)等。控制器18连同操作系统可执行计算机代码并操控数据。操作系统可以是熟知的系统，诸如iOS、Windows、Unix、或专用操作系统、或其他系统。控制器18可包括存储操作系统和数据的存储器或其他存储设备。控制器18还可包括用于实现与便携式电子设备11相关联的各种功能的应用软件。

输入机构15可包括触控板或其他输入设备，并且在一些实施方案中，可包括至少一个位置传感器19、和/或至少一个触摸传感器21、和/或至少一个力传感器22、以及一个或多个致动器23、和/或致动器板24。在一些实施方案中，触摸传感器21可为触摸开关。触摸开关可包括电容式传感器、电阻式传感器、或光学传感器、或任何其他合适的传感器。另外，如果触摸传感器为电容式的，则其可包括自电容传感器或互电容传感器。

一个或多个触摸传感器21、一个或多个位置传感器19、一个或多个力传感器22、以及致动器23中的每一者以电的方式和/或以机械方式耦接到触控板15、控制器18、和/或处理单元17。触摸传感器21可确定用户在触觉设备上进行的一个或多个触摸的位置。一个或多个触摸传感器21和一个或多个力传感器22分别检测触控板15上的触摸的位置和力，并将对应信号发送至控制器18。致动器23可与控制器18和/或输入传感器进行通信并且可响应于来自控制器18的信号来向致动器板24生成电磁信号，该致动器板附连到可提供相对于触控板15的全部或一部分表面的移动的触控板15。即，由传感器19,21和/或22中的一个传感器所感测到的输入信号被发送至控制器18，该控制器继而指示致动器23生成电磁信号，该电磁信号将使得致动器板24根据该信号而朝向或远离致动器23移动。由于致动器板24被附连到触控板15，因此致动器板24的移动将导致触控板15的移动。该触觉输出然后基于来自传感器19和/或21和/或22的一个或多个输入信号而被发送至控制器18。

本文所述的一些实施方案可采取用于与相关联的电子设备诸如计算机系统11一起使用的触觉设备的形式。触觉设备可基于至触觉设备的多种不同输入来改变通过触摸板或计算机11上的其他设备而被提供至用户的输出。另外，该触觉设备可基于用户输入来改变被提供至计算机设备11的一个或多个输入。至计算机设备11的输入可包括基于系统状态、应用程序活动、传感器数据等的处理器或设备命令。因此，触觉设备可基于特定应用程序中的一个或多个特征、设置或输入来调整输出以及由触觉设备提供至计算机11的输入的类型。

又如，该触觉设备可根据以下各项来提供变化的反馈：在电子设备上运行的特定应用程序、力输入构件(例如，用于提供输入的用户的食指、拇指或手掌)、输入力的大小、输入力的速度和/或加速度、输入力的时长、电子设备的位置、和/或可被提供至触觉设备、电子设备、或这两者的组合的各种其他类型的数据输入。应当指出的是，用于改变触觉设备的输出的数据输入可由用户、触觉设备和/或电子设备11提供。

当使用触控板15来向计算机系统11提供输入时，用户可在触控板15上将其手指16移动至期望位置。用户还可在期望位置处触摸触控板15以提供输入。一个或多个触摸传感器21和一个或多个力传感器22分别检测在触控板15上进行触摸的位置和力并将对应信号发送至控制器18。控制器18与计算机系统11内部的处理单元17进行通信，并且处理单元17可相对于某些操作大体上指导该控制器18。例如，在一个实施方案中，组合的处理单元17和控制器18使用这些信号来确定触摸的位置是否与特定应用程序或用户界面(UI)元件关联。如果该位置位于针对特定位置或UI元件的范围内，则处理单元17进一步确定力信号是否超过阈值。如果是，则处理器17可验证作为对UI元件的应用程序的选择的力信号。如果力信号不是错误信号，则控制器18激活致动器23，该致动器23与致动器板24组合，以使触控板15的表面在用户手指16下方移动。用户可感测该运动，从而响应于应用程序或UI元件选择来体验触觉反馈。

在另一个实施方案中，触控板15可检测用户输入，诸如用户触摸或用户力。在该实施方案中，所检测到的基本上任何类型的用户输入可用于向用户提供反馈。基于该用户输入，触控板15可由处理器17激活以进行移动或振动，以便向用户提供触觉反馈。在一些情况下，该用户输入可与特定应用程序或UI元件相关，在这种情况下，可对用户输入的位置进行分析以确定至用户的输出是否为期望的。在其他实施方案中，对用户输入的细微检测可足以发起触觉反馈。应当指出的是，该触觉反馈可不仅响应于用户输入(其示例在上文中被提供)来提供，而且响应于系统操作、软件状态、缺少用户输入、一个或多个UI元件上方的用户输入的通道(例如，在窗口、图标等上方拖动光标)、和/或计算机系统11的任何其他操作条件来提供。

参考图3，其示出了触控板15的透视图。如上所述，被提供至用户的触觉反馈的质量可取决于使致动器板24耦接至用户感测表面诸如触控板15的互连件的质量。触控板15的移动通过致动器23发送电磁信号以使连接至触控板15的致动器板24移动从而向触控板15提供振动或其他运动来实现。通过致动器23和致动器板24的组合的电磁操作和机械操作，触控板15可在箭头25的方向上移动。下文将相对于图4–15详细描述触控板15、致动器23和致动器板24的关联和互连。

参考图4，在一个实施方案中，其示出了包括触控板15、致动器23和致动器板24的力组件的底视图。致动器23和致动器板24的交互通过跨致动间隙27的电磁场26被通电，以向触控板15提供力。从致动器23发送至致动器板24的电磁信号26使板24朝向致动器23或远离致动器23移动或两者兼有(振动)。该移动可被用户感知为触摸板15或其他设备上的触觉输出。

参考图5，其示出了图4中所示的实施方案的侧视图。触控板15可包括多个层，诸如：可提供接地功能并且可操作为在产生触觉输出之后使致动器板和/或接触板恢复至某一位置的凝胶板层(或一个或多个凝胶结构)；可感测力和/或接触的传感器板或结构；以及供用户进行接触的接触板。该接触板可由玻璃或任何其他合适的材料制成。通过由用户手指16在方向28上对触控板15所施加的力所导致的使致动板24(和连接的触控板15)朝向致动器23移动，用户手指16在触控板15上的拖动和点击功能中在箭头的方向28上的移动可减小致动间隙27。在一个实施方案中，在制造期间设置的致动间隙可为约300微米(3mm)。该致动间隙27的减小导致由致动器23对致动板24所施加的致动力增大。相反地，由于间隙27加长，用户手指16在与箭头28相反的方向上的移动可导致由致动器23对板24所施加的致动力减小。随时间推移，致动力的这种变化可导致对用户的不一致的触觉反馈，并且甚至可导致致动器板24接触致动器23或设备11的其他部分，这可能对设备造成损坏或生成不期望的噪声。

参考图6，在一个实施方案中，可使用间隙传感器29来测量致动间隙27，以测量致动器板24和致动器23之间的间隙距离27。在一个实施方案中，传感器29可为电容式传感器、电感式传感器、光学接近传感器、和/或下文将论述的其他类型的传感器。致动间隙27的变化可通过包括读出电路31、微控制器单元32和驱动电路33的控制电路而被补偿。通过基于所感测到的致动间隙尺寸27改变至致动器23的输入电流的大小来改变致动力。该间隙传感器实时地监测间隙距离，并且因此可允许设备通过改变输入电流来补偿间隙距离的变化。致动器23和致动器板24之间的所施加的力与致动器间隙尺寸27的平方成反比变化。即，由致动器23所施加的致动力的大小可基于与由用户所施加的力或其他条件诸如可能改变间隙距离27的跌落事件等所导致的间隙27的变化相组合的致动器23的传递函数而变化。

在一个实施方案中，可连续测量间隙27的测量，而在另一个实施方案中，可仅在用户与触控板15接触的情况下测量间隙27。在连续测量间隙27的实施方案中，必须补偿来自致动器装置的电磁干扰。在任一实施方案中，由致动器23对致动器板24所施加力的大小可实时改变以补偿间隙27的变化，使得尽管对触控板15所施加的用户力变化或由于各种环境、用户或误用(例如，跌落)情况所导致的致动间隙尺寸27异常，但触觉输出被用户视为一致的。

参考图7，其公开了一种用于对致动板24施加力的方法的一个实施方案的流程图。在操作34中，触控板触摸传感器21感测触控板15上的用户触摸。在操作35中，由用户16所施加力的大小可由力传感器22来测量。操作34和35为可选的并且可提供附加输入以改变触觉设备的输出。在操作36中，致动间隙传感器29测量致动间隙27。如果触控板15上的所测量的力被确定为用户输入诸如操作37处的“点击”，则在操作38中，可基于所感测到的间隙27来改变致动力形式的触觉反馈。如果操作37中的所测量的力被确定为并非来自用户输入诸如点击或轻击，则系统返回到操作34(或者如果省略可选操作34和35，则返回到操作36)。基于来自操作38的受控的致动力，在操作39中，用户通过移动致动器板24和所附接的触控板或其他表面来体验触觉反馈。因此，即使致动间隙27优于可能改变致动间隙并且因此增大或减小触觉反馈输出的各种环境、用户或误用(例如，跌落)事件而改变，用户所体验的触觉反馈也保持恒定不变。

电容式感测基于将人体电容视为输入的电容耦合(在一些实施方案中)。存在两种类型的电容式感测系统：互电容，其中手指或其他输入机构改变电极之间的互耦；以及自电容，其中手指或其他输入机构中的对象诸如手指或触笔改变电极的到接地部的电容。在各种实施方案中，可使用任一种电容式传感器系统。

参考图8，其示出了使用互电容传感器的实施方案。在图8中，其示出了致动器23和致动器板24的顶视图，其中柔性电路41通过压敏粘合剂或其他部件而被附接至致动板24。在一个实施方案中，致动间隙27可在制造期间被预先设定为.3mm(300微米)，该致动间隙将致动器23与致动板24分开。参考图8A，其示出了柔性电路41的顶视图，其中感测电极42和驱动电极43由接地屏蔽迹线44包围。参考图8B，横截面视图是沿来自图8的线8B-8B截取的。示出了驱动电极43和感测电极42，其中在致动器23以及电极42和43之间生成电磁场46。如上所述，电极42/43和致动器23之间的电容根据间隙27的尺寸而变化。在一个实施方案中，改变至致动器23的输入电流以补偿间隙尺寸的变化，并且因此也改变由致动器23所产生的电磁场46所引起的致动板24的移动，使得尽管间隙27的尺寸变化，但用户所感知到的所生成的移动保持一致。

参考图9，其示出了使用多个致动器和致动器板的另选的实施方案。示出了包括触控板15、致动器23和致动器板24的力组件的底视图，其中第二致动器47和第二致动器板48邻近于致动器23而被定位。在该实施方案中，将致动器48和致动器板47已被添加到图6所示的实施方案中。在通过跨对应致动间隙27和51的电磁场26和49而被通电时，每个致动器23和48与其对应的吸引板24和47的交互提供对触控板15的力。与图6所示的实施方案一样，间隙传感器29用于测量间隙距离27和51，并且电磁力26可根据间隙距离27和51的变化而变化。使用多个致动器和致动器板的该实施方案允许装置区分用户手指16在触控板15上的在向上52或向下53中的任一方向上的移动。

再次参见图9，触控板15可移动地被放置在外壳54内，以允许用户16在外壳54的边界内移动触控板15。标称上相同的下部外观间隙55和上部外观间隙56允许触控板15相对于外壳54移动，同时防止触控板15接触外壳54，这种接触可能损坏部件并在美学上可能无法令用户16满意。通过实时地测量致动器间隙并补偿变化，可更好地控制触控板15在外壳54内从触觉输出端的移动，从而防止触控板15与外壳54接触。触控板15可包括多个层，诸如：可提供接地功能并且可操作为在产生触觉输出之后使致动器板和/或接触板恢复至某一位置的凝胶板层(或一个或多个凝胶结构)；可感测力和/或接触的传感器板或结构；以及供用户进行接触的接触板。该接触板可由玻璃或任何其他合适的材料制成。

参考图10，其示出了图9中所示的实施方案的侧视图。通过由用户手指16对触控板15所施加的力所导致的使致动板24朝向致动器23移动，用户手指16在触控板15上的拖动和点击功能中在向下的箭头方向53上的移动减小了致动间隙27。这种相同的移动和力增大了致动器48和致动板47之间的致动间隙51。在一个实施方案中，在制造期间的致动间隙27和51被设置为约300微米(3mm)。致动间隙27的减小使得由致动器23和致动板24所施加的致动力增大，并且由致动器48和致动板47所施加的致动力减小。类似地，该移动导致外观间隙56增大并且导致外观间隙55减小。用户手指16在相反方向52上的移动可导致由致动器23和致动板24所施加的致动力减小，并且由致动器48和致动板47所施加的致动力增大，并且导致外观间隙56减小且外观间隙55增大。通过实时地测量间隙距离27和51并改变致动力26/49以补偿间隙距离27/51的变化，该实施方案可改变至致动器板的致动器信号，以向用户提供一致的触觉反馈体验，而不论用户在触控板15上在方向52上还是方向53上移动其手指16。

图9和10所示的实施方案可利用与邻近于致动器23定位的附加致动器47和致动器板48相组合的致动器23和致动器板24来向触控板15提供恢复力。在多个设备中，触控板15和外壳54之间的凝胶层(未示出)通常用于提供此类恢复力。例如，在图10所示的实施方案中，除通常由用于在便携式电子设备11上安装触控板15的凝胶层界面所提供的恢复力之外，如果用户手指16在向下方向53上移动触控板15，则致动器23和致动器板24可用于在方向52上移动触控板15，以使间隙27和51与外观间隙55和56基本上相同。

如上所述，传感器29可为例如平行板自电容传感器。参考图11，其示出了使用自电容传感器29的一个实施方案。如上所述，该自电容传感器可使用粘合剂或其他手段而被附接至致动器板24。致动器板(定子)24和致动器(转子)23之间的电压差57根据致动间隙27的变化而变化。即，电容的变化取决于电压的变化，电压的变化继而取决于致动器23和致动器板24之间的间隙距离27的变化。在用户手指16在触控板15上移动时实时地测量间隙距离27，并且使用间隙距离27的变化来改变电压差57，以补偿由改变间隙距离27所导致的原本由触觉输出设备所施加的触觉力的变化。通过根据间隙距离27的变化来改变电压差，尽管间隙27的尺寸变化，由用户所感知到的致动板24的所生成的移动也保持一致。

参考图12，在另一个实施方案中，使用传感器(其可为互电容梳齿型传感器)来感测间隙27。在该实施方案中，致动器23包括端部58。由于致动器板24相对于致动器23移动，致动间隙距离27的所得的变化导致在端部58和致动器板24之间所测量的电容的变化。电容的变化是由于邻近板24的端部58的表面积59的变化所导致的。电容的变化继而分别取决于致动器23和致动器板24之间的距离27的变化。可在用户手指16在触控板15上移动时测量距离27并且使用距离27的变化来修改由触觉反馈设备所施加的触觉力输出。通过根据间隙距离27的变化来改变致动器23和致动器板24之间的电磁力26，尽管间隙27的尺寸改变，由用户所感知到的致动板24的所生成的移动也保持一致。

参考图13，在另一个实施方案中，传感器29可为涡流传感器。涡流为通过改变导体中的磁场由于感应在导体内诱发的电流。线圈61可测量涡流流动的量。线圈回路61中的电流的量值与在致动器23和致动器板24之间所诱发的磁场26的强度成比例，该强度取决于间隙距离27，并且因此图13中所示的涡流传感器可用于测量间隙距离27的变化。在用户手指16在触控板15上移动时测量距离27并且使用距离27的变化来补偿由触觉反馈设备所施加的触觉力的变化。由致动器23所生成的电磁场26还根据变化的间隙距离27而改变，使得尽管间隙27的尺寸变化，由用户所感知到的致动板24的所生成的移动也保持一致。

参考图14，可为光电传感器62的光学传感器可用作传感器29。在该实施方案中，光学传感器62测量致动器23和致动器板24之间的间隙距离27。光束63从传感器62发射到致动器板24并反射回到传感器62，以测量致动器板24和致动器23之间的距离27。在用户手指16在触控板15上移动时测量距离27并且使用距离27的变化来补偿由触觉反馈设备所施加的触觉力的变化。通过根据间隙距离27的变化来改变致动器23和致动器板24之间的电磁力26，尽管间隙27的尺寸变化，由用户所感知到的致动板24的所生成的移动也保持一致。

参考图15，其示出了用于例示用于制造包括触觉反馈设备的触控板的操作的流程图。在操作64处，将间隙传感器29连接至致动器。在操作65处，将致动器板连接至力组件。致动器板和力组件之间的这种固定机械互连导致由致动器所产生的被有效传输至致动器板并且因此被有效传输至力组件的振动移动、侧向移动、或其他移动。在操作66处，将可包括控制器的设备板牢固地连接至致动器，以向致动器供应电力并控制电力。在操作67中，使触摸板与力组件相关联，这可包括使柔性板(可为泡沫板或凝胶板)定位在力组件和触摸板组件之间。该触摸板组件可包括凝胶板层(或一组凝胶结构)、传感器板、或其他传感器装置、以及接触板或供用户身体接触的其他结构。

在上述描述中，为了解释的目的，所使用的特定命名提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，实践所述实施方案不需要这些具体细节。因此，出于说明和描述的目的呈现了对本文所述的具体实施方案的上述描述。它们并非旨在是穷举性的或将实施方案限制为所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。

Claims (20)

1.一种便携式电子设备，包括：

外壳；

与所述外壳相关联的可由所述便携式电子设备的用户接触的触摸组件；

与所述触摸组件相关联的致动器板组件；

通过间隙与所述致动器板组件分开的致动器；

与所述致动器板相关联的用于测量所述间隙的传感器；并且

由此由所述致动器供应给所述致动器板的电磁输入可根据所述间隙测量而变化。

2.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述传感器为电容传感器。

3.根据权利要求2所述的便携式电子设备，其中所述电容传感器为平行板传感器。

4.根据权利要求2所述的便携式电子设备，其中所述电容传感器为梳齿传感器。

5.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述传感器为涡流传感器。

6.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述传感器为光学传感器。

7.根据权利要求1所述的便携式电子设备，其中所述用户接触向所述便携式电子设备提供输入。

8.根据权利要求7所述的便携式电子设备，其中所述致动器板提供所述触摸组件的移动，以确认所述输入。

9.根据权利要求1所述的便携式电子设备，还包括：

与所述触摸组件相关联的第二致动器板组件；

通过第二间隙与所述第二致动器板组件分开的第二致动器；

与所述第二致动器板相关联的用于测量所述第二间隙的第二传感器。

10.一种用于在触控板上生成触觉反馈的方法，包括以下步骤：

感测所述触控板上的用户触摸；

确定所述触控板上的由所感测到的用户触摸所生成的力的大小；

测量致动器和与所述触控板相关联的致动器板之间的致动间隙；

基于所测量的致动间隙来改变由所述致动器施加到所述致动器板的电磁输入。

11.根据权利要求11所述的方法，其中测量的所述步骤包括以电容方式测量所述致动间隙。

12.根据权利要求11所述的方法，其中测量的所述步骤包括光学地测量所述致动间隙。

13.根据权利要求11所述的方法，其中测量的所述步骤包括测量所述致动器板中的涡流。

14.根据权利要求11所述的方法，还包括测量第二致动器和与所述触控板相关联的第二致动器板之间的第二致动间隙的步骤。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括使用所述第二致动器和所述第二致动板来防止所述触控板与便携式电子设备的外壳接触。

16.一种用于制造触控板的方法，包括以下步骤：

将间隙传感器连接至致动器；

将致动器板连接至力组件；

将设备板连接至所述致动器；以及

使触摸板与所述力组件相关联。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述间隙传感器为电容式间隙传感器。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述间隙传感器为光学间隙传感器。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述间隙传感器为涡流传感器。

20.根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤：

将第二间隙传感器连接至第二致动器；

将第二致动器板连接至所述力组件；以及

将所述设备板连接至所述第二致动器。