CN112166400A - 人机接口系统 - Google Patents

Abstract

用于检测触摸输入并利用触觉反馈响应触摸输入的系统的一种变形包括：磁性元件，其刚性耦合到底盘；基板；触摸传感器，其置于基板和触摸传感器表面之间；电感器，其在触摸传感器表面下方耦合到基板，并被配置为磁性耦合到磁性元件；耦合器，其将基板耦合到底盘，在大致平行于触摸传感器表面的振动平面内顺从，并将电感器大致定位在磁性元件上方；以及控制器，其被配置为响应于检测到触摸传感器表面上的触摸输入而间歇地极化电感器，以相对于底盘在振动平面中振荡基板。

Description

人机接口系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月8日提交的美国临时申请号62/640,138的利益，该临时申请通过这个引用以其整体并入。

技术领域

本发明大体上涉及触摸传感器的领域，并且更具体地涉及一种在触摸传感器的领域中的新的且有用的人机接口系统。

附图简述

图1是系统的示意性表示；

图2是系统的一个变形的示意性表示；

图3是方法的流程图表示；

图4是该方法的一种变型的流程图表示；

图5A和5B是系统的一个变形的示意性表示；

图6是系统的一个变形的示意性表示；

图7是系统的一个变形的示意性表示；

图8A和8B是方法的变形的流程图表示；

图9A和9B是系统的变形的示意性表示；

图10A和10B是方法的变形的示意性表示；

图11是系统的一个变形的示意性表示；

图12是系统的一个变形的示意性表示；

图13A-13H是系统的变形的示意性表示；

图14是方法的一种变型的示意图表示；

图15A-15F是系统的变形的示意性表示；

图16是系统的一个变形的示意性表示；以及

图17A和17B是系统的变形的示意性表示；

图18A和18B是系统的一个变形的示意性表示；

图19是系统的一个变形的示意性表示；

图20A-20B是系统的一个变形的示意性表示；

图21是系统的一个变形的示意性表示；

图22A和图22B是系统的一个变形的示意性表示；

图23是系统的一个变形的示意性表示；

图24是系统的一个变形的示意性表示；

图25是系统的一个变形的示意性表示；以及

图26是系统的一个变型的示意性表示。

实施例的描述

本发明的实施例的以下描述不意图将本发明限制于这些实施例，而是旨在使本领域技术人员能够制造并且使用本发明。本文所描述的变型、配置、实施方式、示例实施方式和示例是可选的，并且不限于它们描述的变型、配置、实施方式、示例实施方式和示例。本文所描述的发明可以包括这些变型、配置、实施方式、示例实施方式和示例的任何和所有的排列。

1.系统和方法

如图1和图2所示，人机接口系统(在下文中的“系统”)包括触摸传感器110、壳体160、音频驱动器140(在下文中的“扬声器”)、振动器120和控制器150。触摸传感器110包括：横跨基板图案化的感测电极和驱动电极对116的阵列；和电阻层，其布置在基板上方与感测电极和驱动电极对接触，限定与基板相对的触摸传感器表面112，并且限定响应于施加到触摸传感器表面112上的力的大小的变化而展示局部体电阻的变化的材料。壳体160耦合到触摸传感器110，并且包含扬声器和振动器120。控制器150：被配置为响应于在触摸传感器表面112上施加超过阈值力大小的力而触发扬声器以重放点击声音并触发振动器120以在点击周期期间振动壳体160；并且被配置为响应于在触摸传感器表面112上施加超过阈值力大小的力而输出命令。

该系统的一个变形包括：触摸传感器110，其包括触摸传感器表面114，包括布置在触摸传感器表面114上方的感测电极和驱动电极对116的阵列，并且限定在感测电极和驱动电极对116的阵列上方延伸的触摸传感器表面112；振动器120，其耦合到触摸传感器110并被配置为使团块在平行于触摸传感器表面112的平面内振荡；耦合到底盘130的音频驱动器140；和控制器150。在该变形中，控制器150被配置为：基于在触摸传感器110中的第一感测电极和驱动电极对之间的电阻的第一变化在第一时间检测第一输入到触摸传感器表面112上的施加以及第一输入的第一力大小；响应于第一力大小超过第一阈值大小，通过致动振动器120并触发音频驱动器140以输出点击声音来执行第一点击周期；基于在第一感测电极和驱动电极对之间的电阻的第二变化在继第一时间之后的第二时间检测第一输入从触摸传感器表面112的撤回和第一输入的第二力大小；并且响应于第二力大小下降到低于小于第一阈值大小的第二阈值大小，通过致动振动器120并触发音频驱动器140以输出点击声音来执行第二点击周期。

如图8A所示，在一个变形中，系统执行用于对在触摸传感器表面112上的输入做出响应的方法S100，该方法包括：在块S110中，在第一时间检测第一输入到触摸传感器表面112上的施加和第一输入的第一力大小；在块S120中，响应于第一力大小超过第一阈值大小，在第一点击周期期间致动耦合到触摸传感器表面112的振动器120并且在第一点击周期期间触发接近触摸传感器表面112的音频驱动器140以输出点击声音；在块S112中，在继第一时间之后的第二时间，检测第一输入从触摸传感器表面112的撤回和第一输入的第二力大小；以及在块S122中，响应于第二力大小下降到低于小于第一阈值大小的第二阈值大小，在不同于第一点击周期的第二点击周期期间致动振动器120，并且在第二点击周期期间触发音频驱动器140以输出点击声音。

1.1应用

通常，该系统用作人机接口设备，其检测(人类)用户的输入，将这些输入转换成机器可读命令，将这些命令传递到计算设备，并向用户提供指示输入被检测到的反馈。特别是，该系统包括：触摸传感器110，输入通过该触摸传感器110被检测到；触觉反馈模块(例如扬声器和振动器120)，反馈通过该触觉反馈模块被提供给用户；以及控制器150，其基于在触摸传感器110处检测到的输入来向计算设备输出命令，并且通过触觉反馈模块触发触觉反馈；并且系统可以执行该方法的块以检测和响应于在触摸传感器表面112上的输入。

在一个示例中，系统可以限定手持式计算机指向设备(或“鼠标”)，其当连接到计算设备时响应于在触摸传感器表面112上的超过阈值力(或压力)大小的触摸输入而将点击事件传递到计算设备。在该示例中，系统可以响应于这种触摸输入而向用户发出可听和振动(在下文中的“触觉”)反馈，以便模仿机械按钮(snap button)在被按下和释放时的可听和触感响应。特别是，该系统可以：当施加到触摸传感器表面112的输入超过第一阈值力(或压力)大小时，激活振动器120并触发音频驱动器140以输出点击声音，以便复制机械按钮(button)被按下的触感和可听声音；以及然后当在触摸传感器表面112上的同一输入被提起到小于第二阈值大小——小于第一阈值大小——时激活振动器120并触发音频驱动器140以输出(低频)点击声音，以便复制被按下的机械按钮正被释放的触感和可听声音。因此，该系统可以向用户提供按钮被按下和释放的触感印象，尽管该系统本身限定实质上刚性的没有外部运动部件或表面(例如按钮)的外部结构。此外，在该示例中，系统可以包括运动传感器170(例如光学或机械运动传感器170)，并且控制器150可以基于系统相对于由运动传感器170检测到的相邻表面的运动来输出光标运动向量或其他命令。

在前述示例中，系统也可以是可重新配置的，例如以基于系统被放置在表面上或被握在用户的手中的定向来起遥控器150或游戏手柄的作用。特别是，系统可以限定跨越其长度和宽度的全部或一部分的触摸传感器表面112，并且控制器150可以基于系统的当前功能来将不同的命令、手势和其他输出类型映射到触摸传感器表面112的离散子区域。此外，在各种配置中，系统可以响应于触摸传感器表面112的各个子区域上的输入而选择性地输出触觉(例如，可听和触感)反馈，从而在对单个设备没有机械修改的情况下实现在该设备中对机械按钮的多种组合和布置的模拟。

系统在本文被描述为独立的人机接口部件，其检测用户输入，响应于用户输入而向用户提供触觉反馈，并基于这些用户输入来向所连接的计算设备输出命令。然而，该系统可以可选地被集成到计算设备中，如下所述，或者以任何其他方式与一个或更多个计算设备通过接口连接。

1.2触摸传感器

如图1和图2所示，触摸传感器110包括：横跨基板(例如玻璃纤维PCB)图案化的感测电极和驱动电极对116的阵列；以及力感测层，其布置在基板上方与驱动和感测电极对(或“传感元件(sensels)”)接触，限定响应于施加到上面的覆盖层上的力的变化而展示局部体电阻和/或局部接触电阻的变化的力敏材料。如在美国专利申请第14/499,001号中所述的，电阻式触摸传感器110可以包括横跨基板图案化的指叉状栅格的驱动电极和感测电极的栅格。力感测层可跨越在横跨基板的每个驱动和感测电极对之间的间隙，使得当局部化力被施加到覆盖层时，横跨相邻驱动和感测电极对的电阻与所施加的力的大小成比例地(例如线性地、反比地、二次地或以其他方式)变化。如下所述，控制器150可以读取在触摸传感器110内的横跨每个驱动和感测电极对的电阻值，并且可以将这些电阻值转换为施加到覆盖层的一个或更多个离散力输入的位置和大小。

在一个实现中，系统包括例如以刚性PCB(例如玻璃纤维PCB)或在触摸传感器表面114上的PCB(例如铝背板)的形式的刚性基板；并且驱动电极和感测电极的行和列横跨基板的顶部被图案化，以形成传感元件的阵列。力感测层安装在传感元件的阵列上方，并围绕其周边连接到基板。

1.3控制器

通常，在块S110和S112中，控制器150起作用来驱动触摸传感器110，以在扫描周期期间读取在驱动电极与感测电极之间的电阻值，并将来自触摸传感器110的电阻数据转换为在触摸传感器110上方的力输入的位置和大小。控制器150还可起作用来将在两个或更多个扫描周期期间记录的力的位置和/或大小转换成手势(如图10B所示)、光标运动向量(如图10A所示)或其他命令，并且例如通过有线或无线连接将这样的命令输出到所连接的计算设备。例如，控制器150可以访问存储在系统中的存储器中的预编程命令函数，例如包括由所连接的计算设备可读取的鼠标和键盘值的组合的命令函数，以移动虚拟光标、在整个文本文档中滚动、展开窗口、或者平移和旋转窗口内的2D或3D虚拟图形资源等，如下所述。

在一个实现中，控制器150包括：阵列列驱动器(ACD)；列切换寄存器(CSR)；列驱动源(CDS)；阵列行传感器(ARS)；行切换寄存器(RSR)；和模数转换器(ADC)；如在美国专利申请号14/499,001中所描述的。在该实现中，触摸传感器110可以包括可变阻抗阵列(VIA)，其限定：耦合到ACD的互连阻抗列(IIC)和耦合到ARS的互连阻抗行(IIR)。在电阻扫描周期期间：ACD可以通过CSR选择IIC，并用CDS电气地驱动IIC；VIA可以将电流从被驱动的IIC传送到由ARS感测到的IIC；ARS可以选择触摸传感器110内的IIR，并通过RSR来电气地感测IIR状态；并且控制器150可以对来自ARS的所感测的电流/电压信号插值，以在单个采样周期内的电阻扫描周期期间实现对在触摸传感器110上的离散力输入的接近、接触、压力和/或空间位置的实质上准确的检测。

例如，在触摸传感器110中的一行驱动电极可以串联连接，以及在电阻式触摸传感器110中的一列感测电极可以类似地串联连接。在采样周期期间，控制器150可以在块S110中：将第一行驱动电极驱动到参考电压，同时使所有其他行驱动电极浮动；记录第一列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；记录第二列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；...记录最后一列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；将第二行驱动电极驱动到参考电压，同时使所有其他行驱动电极浮动；记录第一列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；记录第二列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；...记录最后一列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；...以及最后将最后一行驱动电极驱动到参考电压，同时使所有其他行驱动电极浮动；记录第一列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；记录第二列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；...记录最后一列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动。因此，控制器150可以在块S110中顺序地驱动在电阻式触摸传感器110中的各行驱动电极；并且从电阻式触摸传感器110中的各列感测电极顺序地读取电阻值(例如电压)。

控制器150因此可以在块S110中在采样周期期间扫描驱动和感测电极对(或“传感元件”)。然后，在块S130中，控制器150可以将在一个采样周期期间从触摸传感器110读取的电阻值合并成表示施加在触摸传感器表面112上的力(或压力)的位置和大小的单个触摸图像。在块S130中，控制器150还可以：(例如通过实现斑点检测以处理触摸图像)识别在触摸传感器表面112上的离散输入区域；基于施加在整个输入区域上的总力来计算在输入区域上的压力大小；识别对应于离散输入区域的输入类型(例如手指、指示笔、手掌等)；使离散输入区域与各种公共区域(commons)相关联；和/或用压力大小、输入类型、命令等标记触摸图像中的离散输入区域。控制器150可以重复该过程以在系统的操作期间的每个采样周期期间生成(所标记的)触摸图像。

1.4触觉反馈模块

该系统包括触觉反馈模块，包括布置在壳体160内的振动器120和扬声器，如图1和图3所示。通常，响应于在触摸传感器表面112上的超过阈值力(或阈值压力)的触摸输入，控制器150可以在块S120中同时触发振动器120以输出振动信号并触发扬声器以输出可听信号，分别模仿机械按钮的致动(在下文中的“点击周期”)的感觉和声音。

振动器120可以包括在振荡线性致动器上的团块、在旋转致动器上的偏心团块、在振荡隔膜上的团块或任何其他合适类型的振动致动器。振动器120可以展示共振(例如自然)频率，并且控制器150可以触发致动器以在点击周期期间以该共振频率振荡。例如，当系统第一次被通电时，控制器150可以执行测试例程，包括使振动器120从低频率斜升到高频率，检测在低频率和高频率之间的共振频率，并将该共振频率存储为在当前使用会话期间的振动器120的操作频率。振动器120可以在壳体160内布置在壳体160的底部和触摸传感器110之间。例如，触摸传感器110可以包括横跨PCB的第一侧图案化的感测电极和驱动电极对116的阵列，而振动器120可以安装在PCB的相对侧的中心附近。

触觉反馈模块还可以包括多个振动器，例如在触摸传感器表面112的每半部分下方或每象限下方布置一个振动器。在该实现中，控制器150可以在点击周期期间致动在该组中的所有振动器。可选地，控制器150可以在点击周期期间选择性地致动一个或致动振动器的子集，例如最接近在当前扫描周期和最后扫描周期之间在触摸表面上检测到的最新触摸输入的质心的单个振动器120。然而，触觉反馈模块可以包括在任何其他配置中的任何其他数量的振动器，并且可以在点击周期期间致动任何其他一个或更多个振动器。

触觉反馈模块还包括被配置为在点击周期期间更换“点击”声音的扬声器(或蜂鸣器或其他音频驱动器)。在一个实现中，壳体160还包括：例如以横跨与触摸传感器表面112相对的壳体160的底部的区域的开口区域或穿孔的形式的扬声器格栅，由扬声器输出的声音被传递到壳体160外部；以及横跨壳体160的底面的一组垫162(或“脚”)，其起作用来保持在扬声器格栅和系统被放置于的平坦表面之间的偏移(例如，0.085”)间隙，以便限制该相邻表面对从扬声器输出的声音的消声，如图5A和5B所示。特别是，该系统可以包括：壳体160，其包含触摸传感器110、振动器120、音频驱动器140和控制器150，并且限定相邻于音频驱动器140并且与触摸传感器表面112相对地面向的扬声器格栅；以及一个或更多个垫，每个垫与触摸传感器表面112相对地从壳体160延伸，限定被配置为横跨工作台表面滑动的轴承表面，并且被配置为将扬声器格栅在工作台表面上偏移一段目标间隙距离。因此，在系统放置在实质上平坦的表面上的情况下，扬声器和扬声器格栅可以协作以输出在壳体160的底面和相邻表面之间反射的声音；并且该声音可以从壳体160横向和纵向地向外散布，使得用户可以实质上可听地感知该声音，而不考虑他相对于系统的定向。可选地，壳体160可以限定在它的侧面上、横跨它的相邻于触摸传感器表面112的顶部或者在任何其他位置或定向上的一个或更多个扬声器格栅。仍然可选地，触觉反馈模块可以包括扬声器腔，当扬声器被驱动时，该扬声器腔随着扬声器一起振动，以便从系统输出“点击”声音。

1.5触觉

响应于在触摸传感器表面112上的超过阈值力(或压力)大小的触摸输入，控制器150在“点击周期”中基本上同时驱动振动器120和音频驱动器140，以便触觉地和可听地模仿机械按钮的致动，如图3所示。例如，响应于这种触摸输入，控制器150可以触发电机驱动器以在目标点击持续时间(例如250毫秒)期间根据方波来驱动振动器120，而通过扬声器同时重放“点击”声音字节。在点击周期期间，控制器150还可以使点击声音字节的重放相对于振动例程滞后或领先例如+/-50毫秒，以在点击周期期间实现特定的触觉响应。

此外，在点击周期期间，在块S112中，控制器150可以将由扬声器输出的音频延迟一“起始时间”，该“起始时间”与振动器120达到峰值输出功率或峰值振荡振幅的时间对应并且在人类将点击周期的音频和振动分量感知为对应于同一事件的最大时间(例如几毫秒)内“起始时间”。例如，对于以10毫秒的起始时间为特征的振动器120，在振动器120在点击周期期间被触发之后，控制器150可以将由扬声器输出的音频延迟5-10毫秒。因此，当控制器150在块S110中在第一时间检测到在触摸传感器表面112上的超过第一阈值力(或压力)大小的力的施加时，控制器150可以在块S120中：在继第一时间之后紧接着的第二时间(例如在第一时间的50毫秒内以及在触摸传感器表面112上的第一输入的施加期间)发起振动器120的激活；并且在继第二时间之后延迟对应于振动器120的起始时间(例如10毫秒)的持续时间的第三时间发起音频驱动器140的激活，在该起始时间中振动器120达到最小振荡振幅。

如上所述，在块S120中，控制器150可以响应于在触摸传感器表面112上的满足或超过一个或更多个预设参数的触摸输入来执行点击周期。例如，控制器150可以响应于检测到在触摸传感器表面112上的超过阈值力或压力的触摸输入而发起点击周期，该阈值力或压力对应于按下机械鼠标按钮(或机械触控板按钮或锅仔片(snapdome)，如下所述)所需的共同力或压力。因此，控制器150可以将触摸传感器表面112上的检测到的触摸输入的压力与预设静态力或压力阈值进行比较，以识别或表征输入。

可选地，控制器150可以例如通过在连接到系统的计算设备上执行的图形用户界面设置的基于对更大输入灵敏度(对应于更低压力阈值)的用户偏好或者基于对更低输入灵敏度(对应于更大压力阈值)的用户偏好来实现用户定制的压力阈值。在另一个示例中，控制器150可以例如基于系统的当前模式或定向来将触摸传感器表面112分割成两个或更多个活动和/或非活动区域，如下所述，并且控制器150可以丢弃在触摸传感器表面112的非活动区域上的输入，但是当足够大小的触摸输入在触摸传感器表面112的活动区域内被检测到时发起点击周期。

在该实现中，控制器150可以另外地或可选地将唯一阈值力(或压力)大小分配给触摸传感器表面112的离散区域，并且响应于在触摸传感器表面112的各个区域上的超过所分配的阈值大小的力(或压力)的施加而通过公共触觉反馈模块选择性地执行点击周期。例如，控制器150可以：将第一阈值大小分配给触摸传感器表面112的左点击区域；并且将大于第一阈值大小的第二阈值大小分配给触摸传感器表面112的右点击区域，以便拒绝在触摸传感器表面112上的异常右点击。在该示例中，控制器150还可以：将第三阈值大小分配给触摸传感器表面112的中心滚动区域，其中第三阈值大小大于第一阈值大小，以便拒绝在触摸传感器表面112上的异常滚动输入；而且将中心滚动区域链接到第四阈值大小，用于使滚动事件持续，其中第四阈值大小小于第一阈值大小。

1.6标准点击和深点击

在一个变形中，控制器150：在块S110和S120中，响应于超过第一力大小并且保持小于第二力阈值的力(在下文中的“标准点击输入”)的施加而执行“标准点击周期”；并且在块S114和S124中，响应于超过第二力阈值的力(在下文中的“深点击输入”)的施加而执行“深点击周期”，如图8B和10C所示。在该变形中，在深点击周期期间，控制器150可以在延长的持续时间(例如750毫秒)期间驱动振动器120，以便向用户触觉地指示深点击输入被检测到并被处理。控制器150还可以在深点击周期期间在延长的持续时间内去激活扬声器或者驱动扬声器。在一个示例中，控制器150可以响应于标准点击输入而输出左点击鼠标控制功能(或如下所述的左点击触控板控制功能)，并且可以响应于深点击输入而输出右点击鼠标控制功能。因此，系统可以检测在触摸传感器表面112上的不同力大小的输入，基于它的大小来向输入分配输入类型，基于输入的所分配的类型通过振动器120和扬声器来提供不同的触觉反馈，并基于输入的所分配的类型来输出不同的控制功能。

在一个示例中，控制器150：在块S110中，基于在触摸传感器表面112下方的第一感测电极和驱动电极对之间的电阻的第一变化来在第一时间检测在触摸传感器表面112上的第一输入的施加和第一输入的第一力大小；在块S120中，响应于第一力大小落在第一阈值大小和第二阈值大小之间，在第一持续时间期间执行第一点击周期(例如标准点击周期)，并且将第一输入标记为具有第一输入类型。在该示例中，控制器150还可以：在块S114中，基于在触摸传感器表面112下方的第二感测电极和驱动电极对之间的电阻的第二变化来在第二时间检测在触摸传感器表面112上的第二输入的施加和第二输入的第二力大小；以及在块124中，响应于第二力大小超过第二阈值大小，在超过第一持续时间的第二持续时间期间执行第二点击周期(例如深点击周期)，并且将第二输入标记为具有不同于第一输入类型的第二输入类型。

在另一示例中，控制器150可以响应于在触摸传感器表面112上的深点击输入而在输入模式之间例如在第一模式和第二模式之间转换或切换，在第一模式中，控制器150输出相对位置改变命令以移动光标，在第二模式中，控制器150输出限定在观察窗内(例如在桌面上)的光标的位置的绝对位置命令。

控制器150可以类似地实现多级点击周期，例如以在触摸传感器表面112上的输入的检测到的力大小增加时执行三次、四次或更多次点击周期。响应于在触摸传感器表面112上施加的力落在多个预设力大小范围之一内，控制器150还可以输出各种命令。例如，对于在触摸传感器表面112的对应于删除键的区域上的输入，如在下面描述的系统集成到移动计算设备中的变形中，控制器150可以在触摸传感器表面112上的所施加的力的大小进入更高的离散力范围时输出删除单个符号、删除整个单词、删除整个句子以及删除整个段落的命令。

控制器150可以响应于同时或以快速顺序施加到触摸传感器表面112的多个离散输入来实现这些触觉效果。例如，当用户将多个手指放置成与触摸传感器表面112接触时，控制器150可以例如在基于由这些手指中的每一个施加的力的大小超过公共阈值大小(或超过分配给触摸传感器表面112的相应区域的阈值大小)的次数而重叠的多个点击周期内响应于在触摸传感器表面112上的每个手指的检测而触发点击周期。控制器150可以响应于由用户的每个手指的各种力(或压力)大小转变来实现前述方法和技术，例如包括对于与触摸传感器表面112接触的每个手指的“向下”点击周期、“向上”点击周期、“深”点击周期、多级点击周期等。

1.7滞后

在图8A所示的一个变形中，在块S110、S120、S112和S122中，控制器150实现滞后以触发在触摸传感器表面112上的单个力输入的施加和撤回期间的多个点击周期。特别是，在该变形中，控制器150在力被施加到触摸传感器表面112和力从触摸传感器表面112释放时选择性地激活振动器120和扬声器，以便触觉地和可听地复制被按下并且随后被释放的机械按钮的感觉和声音。为了防止当在触摸传感器表面112上的力的施加达到第一阈值大小时的“反弹”，控制器150可以针对该输入执行暗示机械按钮的按下的单个“向下”点击周期，直到输入从触摸传感器表面112释放为止。然而，控制器150也可以当由相同输入施加的力减小到第二较低的阈值大小时执行暗示被按下的机械按钮的释放的“向上”点击周期。因此，控制器150可以实现滞后技术，以防止对触摸传感器表面112上的输入的触觉响应中的“反弹”，通过触觉反馈向用户指示施加到触摸传感器表面112的力已经被登记(即，已经达到第一阈值大小)，并且通过附加的触觉反馈向用户指示用户的选择已经被清除并且施加到触摸传感器表面112的力已经被登记(即，所施加的力已经下降到小于第二阈值大小)。

例如，控制器150可以：在块S110和S120中，响应于检测到在触摸传感器表面112上的超过克(grams)的力大小的输入的施加而触发“向下”点击周期；并且在块S112和S122中当输入从触摸传感器表面112释放并且在触摸传感器表面112上的所施加的力从该输入下降到低于60克时，可以触发“向上”点击周期(例如，向下点击周期的更短和更高频率的变形)。在该示例中，控制器150可以执行“向下”点击周期，其中振动器120以更大振幅和/或更大频率被驱动，并且其中扬声器输出比“向上”点击周期更低频率的声音。因此，控制器150可以执行触觉地和可听地复制机械按钮的按下的“向下”点击周期，这可能需要超过转变力的力的施加；并且控制器150可以执行触觉地并且可听地复制机械按钮的释放的“向上”点击周期，该机械按钮仅在机械按钮上所施加的力显著下降到小于转变力时才可以返回到它的原始位置。此外，在机械按钮和按下机械按钮的手指之间的接触可以抑制按下的机械按钮的返回的声音和速度，从而产生比当物理按钮被释放时更快和更低音高的“卡搭”感觉和声音。控制器150因此可以通过执行“向下”点击周期来模仿机械按钮被按下时的感觉和声音；控制器150可以响应于由与触摸传感器表面112接触的对象在一段时间内施加的力的变化通过执行“向上”点击周期来模仿被按下的机械按钮被释放时的感觉和声音。

1.8壳体

壳体160起作用来容纳和支撑系统的元件，例如控制器150、振动器120、扬声器以及触摸传感器110的感测和驱动电极，如图1和图2所示。如上所述，壳体160还可以限定一组脚160(或“垫”)，该脚160起作用来将壳体160的底部支撑在平面(系统竖直地设置在该平面上)上。在该实现中，每只脚可以包括起作用来将系统与相邻表面机械地隔离的可压缩的或其他的减振材料，从而减少脆响并实质上保持系统在点击周期期间的振动。

此外，对于限定外围人机接口设备(或“鼠标”)的系统，每只脚可以用光滑、刚性和/或相对低摩擦的材料(例如特氟隆膜、尼龙衬套)覆盖尖端，以使系统在竖直地放置在平坦表面上时能够以相对最小的阻力在表面上滑动。例如，在前述实现中，壳体160可以限定直线的注射成型的不透明聚合物结构，并且可以包括在该结构的矩形底部的每个角处的一个闭孔泡沫插入物。然而，壳体160可以限定任何其他形式，并且可以由任何其他材料制成。

对于限定外围人机接口设备的系统，壳体160还可以在其与触摸传感器表面112相对的底面上支撑一个或更多个运动传感器，例如基于LED或激光的光学运动传感器170或机械运动传感器170。控制器150可以在整个操作中(或者当在“鼠标模式”时，如下所述)对运动传感器170采样，以跟踪系统在相邻表面上的相对运动。该系统还可以实质上实时地转换在光标向量或其他命令中的这种相对运动，并将该光标向量或其他命令传输到所连接的计算设备。

1.9鼠标手势

系统可以在块S130中例如基于在触摸表面上的输入的初始位置、最终位置、速度、力(或压力)大小等来将在触摸表面上检测到的输入转换成各种命令之一。例如，控制器150可以将触摸表面上的输入解释为各种鼠标命令中的一个，例如右点击、左点击、中心点击、滚动和缩放。

在系统在鼠标模式中操作的一个实现中，控制器150选择性地将触摸表面的区域与右点击、左点击和中心点击命令相关联。例如，当用户将她的手掌放置在系统上方并将一个手指(例如食指)搁置成在接近系统的前端与触摸传感器表面112接触时，如图3所示，控制器150可以与触摸传感器110通过接口连接以检测在触摸传感器表面112的前半部分上的这个单个触摸输入，可以为该输入分配左点击命令，并且可以响应于该输入的力大小超过分配给触摸传感器表面112的该区域的阈值力大小而发起点击周期并输出左点击命令。然而，当用户将两个手指(例如食指和中指)搁置在触摸传感器表面112的前半部分上时，控制器150可以与触摸传感器110通过接口连接以检测两个触摸输入，将在触摸传感器表面112的前半部分上的最左边的触摸输入与左点击命令相关联，将在触摸传感器表面112的前半部分上的最右边的触摸输入与右点击命令相关联，并且响应于这些触摸输入的力大小超过公共力大小阈值或被分配到触摸传感器表面112的这些区域的唯一力大小阈值而选择性地输出左点击和右点击命令。此外，当用户将三个手指(例如食指、中指和无名指)搁置在触摸传感器表面112上时，控制器150可以与触摸传感器110通过接口连接以检测所有三个触摸输入，将在触摸传感器表面112的前半部分上的最左边的触摸输入与左点击命令相关联，将在触摸传感器表面112的前半部分上的横向地在最左边和最右边的触摸输入之间的触摸输入与中心点击或滚动命令相关联，将在触摸传感器表面112的前半部分上的最右边的触摸输入与右点击命令相关联，并响应于这些触摸输入的力大小超过被分配到触摸传感器表面112的这些区域的力大小阈值而选择性地输出左点击、中心点击或滚动和右点击命令。因此，控制器150可以例如基于在触摸传感器表面112上的其他触摸输入的数量和位置来动态地将在触摸传感器表面112上的触摸输入与不同的命令类型相关联。可选地，控制器150可以例如通过将左点击命令分配给触摸传感器表面112的第二(II)象限以及通过将右点击命令分配给触摸传感器表面112的第一(I)象限来将静态命令分配给触摸传感器表面112的子区域。

在另一实现中，控制器150用滚动命令解释在触摸传感器表面112上检测到的触摸输入，如图4和9A所示。在该实现中，控制器150：与触摸传感器110通过接口连接，以在第一时间检测在触摸传感器表面112上的第一位置处的触摸输入，例如来自用户的手指或来自指示笔尖端的触摸输入；与触摸传感器110通过接口连接以在第二时间检测触摸输入到在触摸传感器表面112上的第二位置的转变；基于在第一位置和第二位置之间的距离超过阈值距离来将触摸输入识别为滚动输入；基于从第一位置到第二位置的向量的方向来确定滚动输入的方向(例如，左、右、向上、向下)；并相应地发起滚动命令。(在该实现中，控制器150还可以响应于触摸输入超过在触摸传感器表面112上的第一位置处的阈值力或压力大小而将在第一位置处的触摸输入确认为有意输入。)随后，当用户在触摸传感器表面112上移动她的手指或指示笔而不中断与触摸传感器表面112的接触时，控制器150可以输出包括与从第一(或第二)位置经过的距离相对应的滚动距离或滚动速度的滚动命令。然而，一旦滚动命令因此被发起，控制器150就可以另外地或可选地输出包括对应于触摸输入的力大小的滚动距离或滚动速度的滚动命令。例如，一旦包括滚动方向的滚动命令被发起，控制器150就可以输出与触摸输入的力大小成比例的滚动速度命令(一直到最大滚动速度)。因此，控制器150可以基于触摸输入在触摸传感器表面112的区域上的来回移动(traversal)来发起滚动命令，并且然后可以基于用户按下触摸传感器表面112所使用的力的大小来修改滚动命令，从而使用户能够在操作在所连接的计算设备上观看的文档或其他资源时通过修改在滚动命令被发起时她多么稳固地按下触摸传感器表面112来调节滚动速度，如图4所示。控制器150可以继续对触摸传感器110采样，并且一旦触摸输入从触摸传感器表面112移除(例如，一旦触摸输入的力或压力大小下降到小于低阈值)就可以终止滚动命令。

在另一实现中，当用户在触摸传感器表面112上方按下和摇动(例如，晃动)食指时，控制器150可以：与触摸传感器110通过接口连接以在第一时间检测由大致卵形的触摸区域表征的相应的触摸输入；识别在第一时间在卵形触摸区域内的最大力；并且跟踪从第一时间到第二时间卵形触摸区域的位置和在卵形触摸区域内的最大力的位置。在该实现中，如果从第一时间到第二时间卵形触摸区域的质心位置、定向或周边几何形状等变化小于阈值且在卵形触摸区域内的最大力的位置变化大于阈值距离，则控制器150可以将该触摸输入解释为滚动命令，并且可以发起包括与从在第一时间的最大力的位置到在第二时间的最大力的位置的向量的方向相对应的方向的滚动命令。利用这样发起的滚动命令，控制器150可以基于在整个卵形触摸区域上的总力的大小或者基于在卵形触摸区域内的最大力的大小来调节滚动命令的滚动速度或滚动距离。

在另一实现中，控制器150利用缩放命令来解释在触摸传感器表面112上检测到的触摸输入。在该实现中，控制器150：与触摸传感器110通过接口连接以在第一时间在触摸传感器表面112上的第一位置和第二位置处分别检测例如来自用户的拇指和食指的第一触摸输入和第二触摸输入；与触摸传感器110通过接口连接以在第二时间在触摸传感器表面112上检测第一触摸输入到第三位置的转变以及第二触摸输入到第四位置的转变；基于在第一位置和第二位置之间的第一长度与在第三位置和第四位置之间的第二长度之间的差异超过阈值距离或比例来将触摸输入识别为缩放输入；基于第一距离是否超过第二距离来确定缩放输入的方向(例如放大、缩小)(例如，如果第一距离超过第二距离则放大，以及如果第二距离超过第一距离则缩小)；并相应地发起缩放命令。(在该实现中，控制器150还可以响应于在第一和第二位置处的触摸输入中的一个或两个超过在触摸传感器表面112上的阈值力或压力大小而将在第一和第二位置处的触摸输入确认为有意输入。)随后，当用户继续将她的手指拉在一起或张开手指而不中断与触摸传感器表面112的接触时，控制器150可以输出包括对应于在用户手指之间的距离从第一(或第二)长度的变化的缩放方向、缩放距离和/或缩放速度的缩放命令。然而，一旦缩放命令被这样发起，控制器150就可以另外地或可选地输出包括与触摸输入的力大小相对应的缩放距离或缩放速度的缩放命令。例如，一旦缩放命令(包括缩放方向)被发起，控制器150就可以输出与在触摸传感器表面112上的一个或两个触摸输入的力大小成比例的缩放速度命令(一直到最大缩放速度)。因此，控制器150可以基于两个触摸输入在触摸传感器表面112的区域上的来回移动来发起缩放命令，并且然后可以基于用户按下触摸传感器表面112所使用的力的大小来修改该缩放命令，从而使用户能够在操作在所连接的计算设备上查看的文档或其他资源时通过修改在缩放命令被发起时她多么稳固地按下触摸传感器表面112来调节缩放速度，如图8B所示。控制器150可以继续对触摸传感器110采样，并且一旦触摸输入从触摸传感器表面112移除就可以终止缩放命令。

控制器150还可以基于在触摸传感器表面112上的输入来限定光标向量并将这些光标向量输出到所连接的计算设备。例如，响应于沿着触摸传感器表面112的前边缘按下触摸传感器表面112，控制器150可以将输出光标向量锁定到垂直轴。类似地，响应于沿着触摸传感器表面112的左边缘或右边缘按下触摸传感器表面112，控制器150可以将输出光标向量锁定到水平轴。控制器150还可以分别响应于触摸传感器表面112在右前角和左前角处的按下而沿45°向量和135°向量锁定输出光标向量。

此外，控制器150可以选择性地激活和去激活在触摸传感器表面112的选定区域中的光标控制。例如，控制器150可以将在触摸传感器表面112的前半部分上的触摸输入解释为选择(例如，“点击”)、滚动和缩放命令，但是可以去激活在该区域中的光标向量控制，从而使用户能够通过触摸触摸传感器表面112的前半部分来选择虚拟对象、访问虚拟菜单、滚动虚拟资源或者放大和缩小在所连接的计算设备上的虚拟资源。然而，在该示例中，控制器150可以激活在触摸传感器表面112的后半部分中的光标向量控制，从而使用户能够通过相对于相邻表面移动系统以及通过在触摸传感器表面112的整个后半部分上拖动手指、指示笔或其他工具来控制在所连接的计算设备上的图形用户界面内的光标的位置。在该示例中，控制器150可以对系统相对于相邻表面的移动应用第一标度(例如，1:1或相对高的位置灵敏度)，并且可以对在触摸传感器表面112的后半部分上的触摸输入位置的变化应用第二标度(例如，1:5或相对低的位置灵敏度)，以便生成复合光标向量。因此，控制器150可以通过相对于相邻表面移动系统来使用户能够在图形用户界面内的相对大的虚拟距离上快速移动光标，并且控制器150还可以通过在触摸传感器表面112的后端上拖动手指、指示笔或其他工具来使用户能够实现相对高程度的光标位置控制。

然而，在块S130中，控制器150可以根据任何其他静态或动态调度来分割触摸传感器表面112的区域，并且可以将这些区域与任何其他命令或功能相关联。

1.10情境感知手势

在一种变形中，如图9A和9B所示，系统选择性地操作两种或更多种模式，例如鼠标模式、遥控器150模式和游戏手柄模式。在一个实现中，当运动传感器170检测到相邻表面(例如从壳体160的底部起在深度上变化不大于每单位时间的阈值距离的表面)时，系统在鼠标模式中操作并实现如上所述的方法和技术。在该实现中，当运动传感器170检测到相邻表面不存在或者检测到相邻表面附近的变化大于每单位时间的阈值距离时，系统还可以退出鼠标模式，并且系统可以准备进入遥控器150模式或游戏控制器150模式。

该系统还可以包括加速度计、陀螺仪、磁力计或其他运动传感器，并且可以基于运动传感器的输出来进入选择模式。例如，如果运动传感器的输出指示系统在直立定向上(或在直立定向范围内，例如在从(0°,0°)俯仰和滚动定向起的+/-10°俯仰和滚动)，则系统可以进入鼠标模式并保持在鼠标模式中。然而，如果系统保持在纵向定向上(并且如果运动传感器170没有检测到相邻或可靠的表面)，则系统可以进入遥控器150模式。类似地，如果系统保持在横向定向上(并且如果运动传感器170没有检测到相邻或可靠的表面)，则系统可以进入游戏手柄模式。

此外，如果运动传感器170检测到相邻或可靠的表面，则系统可以基于在触摸传感器表面112上的触摸输入的位置来选择性地进入遥控器150模式和游戏手柄模式。例如，一旦系统从鼠标模式转变出，那么如果单个触摸输入(例如拇指)在触摸传感器表面112上被检测到，则系统可以进入遥控器150模式，并且如果两个触摸输入(例如两个拇指)在触摸传感器表面112上被检测到，则系统可以进入游戏手柄模式。然而，系统可以基于系统内的任何其他机械、光学、声学或其他传感器的输出来选择性地进入和退出两种或多种模式。控制器150然后可以实现如上所述的方法和技术，以基于系统的当前操作模式来将触摸传感器表面112上的输入转换成命令或其他功能(例如，预定义并预加载到系统上的命令)。

可选地，系统可以基于在触摸传感器表面112上检测到的一个或更多个触摸输入来在模式之间转变。例如，系统：可以响应于检测到在触摸传感器表面112的前部区域上的两个深点击输入(如上所述)而进入鼠标模式；可以响应于检测到接近触摸传感器表面112的横向和纵向中心的一个深点击输入而进入遥控器150模式；并且可以响应于实质上同时检测到在触摸传感器表面112的前部区域上的一个深点击输入和触摸传感器表面112的后部区域上的一个深点击输入而进入游戏手柄模式。

在游戏控制器150模式的一个实现中，控制器150可以将在触摸传感器表面112上的输入的位置和力大小融合成操纵杆向量。例如，在游戏手柄模式中，控制器150可以将触摸传感器表面112的子区域(例如圆形子区域)指定为操纵杆区域。响应于检测到在该操纵杆区域内的输入，控制器150可以：计算触摸输入区域的质心(或者识别在触摸输入区域内的最大力输入的点)；计算在以操纵杆区域的中心为中心的坐标系内的触摸输入区域质心(或最大力输入的点)的角偏移；并且生成包括由该角偏移限定的方向和对应于触摸输入的最大、平均或合计力大小的大小的操纵杆向量。在该示例中，控制器150还可以基于从操纵杆区域的中心(例如坐标系的原点)到触摸输入的质心(或最大力的点)的距离来按比例缩放操纵杆向量的大小。因此，控制器可以在游戏手柄模式中将触摸输入的位置和触摸输入的力(或压力)大小合并成操纵杆向量，且然后将该操纵杆向量输出到所连接的计算设备，例如以控制在窗口内的光标位置或者控制在计算设备上的游戏界面内的第一人观看位置。

1.11可移动指示笔表面

在一种变形中，系统基于系统相对于相邻表面的位置的变化和在触摸传感器表面112上的触摸输入的位置的变化来输出光标向量(或光标位置命令等)。在该变形中，系统可以包括在壳体160的整个底面上横向和/或纵向地偏移的两个(或更多个)运动传感器；并且控制器150可以在整个操作期间对每个运动传感器170采样，并基于这些运动传感器的输出来跟踪在操作期间系统的横向(例如X轴)位置、纵向(例如Y轴)位置和偏航(例如围绕Z轴的弓形位置)的变化。此外，在整个操作中，控制器150可以对触摸传感器110采样，并跟踪跨触摸传感器表面112的例如通过手指或指示笔的连续触摸输入。控制器150然后可以：将在两个连续采样周期之间的触摸输入的位置的变化投影到在该相同采样周期之间如通过比较运动传感器的输出而确定的壳体160的位置的变化上，以便确定在两个采样周期之间触摸输入相对于相邻表面的位置的全局变化；并将该全局位置变化作为光标向量(或光标位置命令等)输出到所连接的计算设备。

在该变形的一个例子中，在系统面朝上放置在平坦表面例如桌子上的情况下，在右手中握着指示笔的用户可以将她的右手掌放置在触摸传感器表面112的后半部分上，且然后可以在触摸传感器表面112的前半部分上方拖动指示笔的尖端。控制器150可以例如以Hz的速率系统地对触摸传感器110采样，并且可以实现模式匹配、边缘检测、对象识别或其他技术，以在从触摸传感器110读取的每个“帧”中识别用户的手掌和指示笔尖端。控制器150然后可以拒绝用户的手掌作为输入，并且可选地基于指示笔在触摸传感器表面112的前半部分上的位置的变化来输出光标向量。然而，当用户继续跨触摸传感器表面112拖动指示笔时，用户也可以相对于下面的桌子移动系统。因此，控制器150可以：基于运动传感器的输出来跟踪系统相对于桌子的这种运动；将系统的这种检测到的位置变化与在实质上相同的时间段(例如在采样时间段之间的8毫秒持续时间)内出现的在触摸传感器表面112上的指示笔尖端的位置的变化合并，以便计算指示笔尖端相对于桌子的全局位置变化；并相应地输出光标向量(或其他光标运动命令)。因此，该系统可以使用户能够在相对小(例如1.8英寸宽×3.6英寸长)的触摸传感器表面112上拖动，同时也用单手在较大(例如24平方英寸的桌子)区域上移动触摸传感器110。特别是，系统可以合并指示笔尖端相对于系统的微小位置变化和系统相对于桌子的大位置变化，以便计算指示笔的全局位置变化，从而使用户能够通过相对小的触摸传感器表面112在所连接的计算设备上执行的应用内的相对大的虚拟区域内拖动。例如，该系统可以使用户能够将在1.8英寸宽的触摸传感器表面112上的8英寸宽的手写文本行输入到所连接的计算设备中，或者经由1.8英寸宽×3.6英寸长的触摸传感器表面112在虚拟草图窗口中输入12平方英寸的草图。

1.12覆盖层

在一个变形中，系统包括布置在触摸传感器表面112上方的覆盖层。在该变形中，覆盖层可以在(平面)触摸传感器110上限定曲线和/或可变形(“例如，“软”低硬度)控制表面，并且可以将在控制表面上的输入机械地传递到触摸传感器表面112上。

在一个实现中，覆盖层包括具有均匀厚度(例如0.025英寸)和均匀硬度(例如肖氏25)的泡沫垫，该泡沫垫在第一侧上用织物(例如织品、皮革)覆盖并在相对侧上安装在触摸传感器110上方。在该实现中，触摸传感器110可以限定相对刚性的结构(例如肖氏80或更大)，并且覆盖层可以在触摸传感器110上方限定相对柔软(例如，可变形、柔性、弹性、可压缩)的层。因此，织物可以通过泡沫垫限定在触摸传感器表面112上方的控制表面偏移，并且当用户用她的手指按下控制表面时，泡沫垫(和织物)可以在手指和触摸传感器表面112之间压缩。因为触摸传感器110被配置为检测施加到触摸传感器表面112的力的大小的范围，所以触摸传感器110可以检测这种输入。此外，尽管泡沫垫可以在更大接触区域上将用户手指的所施加的力从控制表面分散到触摸传感器表面112，但是控制器150可以计算在横跨触摸传感器110的离散传感器像素处计算的输入力的总和，以计算施加到控制表面的总力。控制器150还可以计算登记所施加的力的变化的离散传感器像素的连续集群的质心，以确定输入的力中心。

在前述实现中，覆盖层的控制层还可以包括浮凸区域、凹陷区域、贴花等，其限定触摸传感器110的活动区域、触摸传感器110的非活动区域、由系统响应于在控制表面的这样的区域上的输入而输出的功能等的触觉指示器。

在另一个实现中，覆盖层包括在第一侧上以织物覆盖并且在相对侧上安装在触摸传感器110上方的变化的厚度的垫。在一个示例中，垫包括具有均匀硬度并限定楔形轮廓的泡沫结构，该楔形轮廓从接近触摸传感器110的后端的厚部分逐渐变薄到接近触摸传感器110的前端的薄部分。在该示例中，由于垫的变化的厚度，与在控制表面的前端附近施加的力相比，垫可以将在控制表面的后端附近施加的力传递到触摸传感器110内到更宽的区域上；因此，与控制表面的后端相比，该系统可以对施加到更靠近前端的控制表面的触摸输入展示更大的灵敏度。在另一个示例中，垫类似地包括限定楔形轮廓的泡沫结构或其他可压缩结构，该楔形轮廓从接近触摸传感器110的后端的厚部分逐渐变薄到接近触摸传感器110的前端的薄部分(例如，如图5B所示)。然而，在这个例子中，泡沫结构可以展示从其后端到其前端增加的硬度，以补偿垫的变化的厚度，使得系统对横跨控制表面的触摸输入展示实质上均匀的灵敏度。

然而，覆盖层可以在触摸传感器表面112上方限定任何其他均匀厚度或变化的厚度。例如，覆盖层可以在(平面)触摸传感器表面112上方限定圆顶或半球形轮廓。覆盖层也可以覆盖有任何其他织物或其他材料。然后，系统可以实现上述方法和技术以检测通过覆盖层转换到触摸传感器表面112上的在控制表面上的输入，并根据这些输入来输出控制功能。

1.13鼠标覆盖层

在一个变形中，如图5A、5B、6和7所示，该系统限定独立的触摸传感器110，并且与对应于该系统的不同操作模式的两个或多个不同的覆盖层物理地通过接口连接。在这个变形中，系统和覆盖层可以限定人机接口“套件”。

在一个实现中，套件包括被配置为暂时接收系统并在触摸传感器表面112上限定控制表面例如平面、圆顶、半球形或波形轮廓控制表面的鼠标覆盖层164，如上所述。例如，如图5A和5B所示，鼠标覆盖层164可以限定从接近它的后端的第一厚度逐渐变薄并朝着它的前端逐渐变薄到第二较小厚度并依尺寸形成为在用户手掌内部成杯状的曲线轮廓，用户的食指和中指朝着鼠标覆盖层164的前端延伸。在该示例中，鼠标覆盖层164可以限定被浮凸、凹陷或者具有变化的纹理或表面轮廓(例如，围绕左点击区域、右点击区域和滚轮区域的凹陷周边)的控制表面，以便触觉地指示对应于与鼠标覆盖层164相关联的不同命令的各种输入区域。

如图5B所示，鼠标覆盖层164可以进一步限定被配置为暂时(即，可移除地)接合系统的空腔。例如，鼠标覆盖层164可以限定：与控制表面相对的空腔；以及围绕空腔的周边的保持环或底切部，该保持环或底切部配置成当系统“卡扣”到空腔中时将系统保持在空腔中。可选地，鼠标覆盖层164可以包括一个或更多个磁体，其相邻于空腔并被配置成磁性地耦合到布置在壳体160内的铁元件(反之亦然)，以将系统保持在空腔内。然而，鼠标覆盖层164可以包括被配置为暂时将系统保持在鼠标覆盖层164上或内的任何机构或特征。

此外，鼠标覆盖层164可以包括在空腔下方垂直偏移的集成滑脚。在鼠标覆盖层164和系统被组装的情况下，集成滑脚可以设置和保持在系统的底部上的运动传感器170和组件被放置和操作于的表面之间的间隙。如上所述，每个集成滑脚可以用光滑、刚性和/或相对低摩擦的材料覆盖尖端，以使组件能够以相对最小的阻力跨相邻的平面滑动。如上所述，每个集成滑脚还可以包括被配置成使组件与相邻的平面机械地隔离的可压缩(例如泡沫)结构。

因此，在该实现中，覆盖层164可以限定三维人体工程学鼠标形式；可以被配置成暂时安装在触摸传感器表面112上；并且可以包括被配置成将施加到覆盖层164的表面的力向下传递到触摸传感器表面112上的弹性材料。

在另一实现中，套件包括遥控器150的覆盖层164，如图7所示。遥控器覆盖层可以限定依尺寸形成为在用户的手掌中在纵向定向上抓住的直线或曲线轮廓，用户的拇指在控制表面上朝着遥控器覆盖层的前端延伸。遥控器覆盖层还可以限定控制表面，该控制表面被浮凸、凹陷或以其他方式用对应于不同输入类型的区域例如下列区域的指示器触觉地或视觉地被标记：音量增大和音量减小区域；左、右、向上、向下滚动区域；暂停/播放区域；和/或选择区域。像鼠标覆盖层164一样，遥控器覆盖层可以进一步限定被配置为暂时接收系统的空腔。可选地，遥控器覆盖层可以包括被配置为贴在触摸传感器表面112上的膜。例如，遥控器覆盖层可以包括：具有描绘相应命令类型的浮凸、凹陷和/或油墨标记区域的硅树脂膜；和被配置为将硅树脂膜暂时粘附到系统的触摸传感器表面112的粘合剂背衬。

该套件还可以包括类似地限定依尺寸形成为在用户的两只手之间在横向定向上抓住的平面或曲线轮廓的游戏手柄覆盖层，用户的拇指在控制表面上朝着游戏手柄覆盖层的左侧或右侧延伸，如图6所示。游戏手柄覆盖层可以限定被浮凸、凹陷或以其他方式包括对应于不同命令的区域例如下列项的触觉或视觉指示器的控制表面：左模拟操纵杆和右模拟操纵杆；十字键型垫；一组面部按钮；一组左肩和右肩按钮；选择/后退按钮；选择/前进按钮；菜单按钮和/或主页按钮。像鼠标覆盖层和遥控器覆盖层一样，游戏手柄覆盖层可以限定被配置为暂时接收和保持系统的空腔。可选地，游戏手柄覆盖层可以限定被配置为暂时贴在触摸传感器表面112上的膜，如上所述。

控制器150还可以识别它暂时被安装于的覆盖层，并且响应于从控制表面传递到触摸传感器表面112上的输入基于所识别的覆盖层的类型来重新配置它的输出。例如：该系统可以包括一组磁场(例如霍尔效应)传感器；当系统安装在覆盖层中时，该组中的每个覆盖层可以包括面向磁场传感器的磁体的独特布置；并且该系统可以基于磁场传感器的输出来识别它被安装于的覆盖层，取回存储在系统中的本地存储器中的相应输出配置，且然后响应于在控制表面上的输入根据该输出配置来输出信号。在其他示例中，每个覆盖层可以包括用覆盖层类型编码的集成电路；并且系统可以通过有线连接或通过无线通信协议从所连接的覆盖层下载覆盖类型，选择对应于覆盖类型的输出配置，并相应地输出信号，直到系统从覆盖层移除为止。类似地，每个覆盖层可以包括用完整的触摸传感器输出配置编码的集成电路；并且系统可以通过有线或无线通信协议从所连接的覆盖层下载该完整的输出配置，并且可以相应地实现该输出配置，直到系统从覆盖层移除为止。

该系统和套件中的覆盖层还可以限定允许系统和覆盖层在单一定向上组装的方向特征。例如，系统可以限定挤出式矩形几何形状，在其后端的左角中有凹口；并且覆盖层可以限定挤出式矩形空腔，在其后端的左角中有允许系统仅以一种方式安装在空腔中的相应的凹口。因此，控制器可以基于覆盖层相对于系统的这种已知定向来解释在该覆盖层的控制表面上的输入。可选地，系统可以包括检测系统相对于覆盖层的定向(例如，基于对来自集成到覆盖层中的磁体的磁场的检测)的一个或更多个传感器(例如霍尔效应传感器)；控制器然后可以基于覆盖层相对于系统的这个检测到的定向来填充触摸传感器表面112的命令区域布局。

2.集成触控板

如图11所示，用于人机通过接口连接的系统的一个变形包括：触摸传感器110；耦合器132；振动器120；扬声器(即，音频驱动器140)；和控制器150。触摸传感器110包括：基板；横跨基板图案化的感测电极和驱动电极对116的阵列；以及电阻层，其布置在基板上，限定与基板相对的触摸传感器表面112，并且包括响应于施加到触摸传感器表面112上的力的大小的变化而展示局部体电阻变化的材料。耦合器132被配置成将基板安装到计算设备的底盘130上，并允许基板在平行于基板的宽平面的振动平面内移动。振动器120被配置成在点击周期期间在振动平面内使基板振动。扬声器被配置为在点击周期期间重放点击声音。控制器150被配置为：响应于在触摸表面上施加超过阈值力大小的力而在点击周期期间触发扬声器以重放点击并触发振动器120以振动壳体160；并且响应于在触摸表面上施加超过阈值力大小的力而输出命令。

用于通过接口连接计算机系统和用户的系统的类似变形包括：触摸传感器110，其包括触摸传感器表面114，包括布置在触摸传感器表面114上方的感测电极和驱动电极对116的阵列，并限定在感测电极和驱动电极对116的阵列上方延伸的触摸传感器表面112；振动器120，其耦合到触摸传感器110并被配置为使团块在平行于触摸传感器表面112的平面内振荡；底盘130；耦合器132，其置于触摸传感器110和底盘130之间，并且被配置为在振动器120的激活期间吸收触摸传感器110相对于底盘130的平行于触摸传感器表面112的位移；耦合到底盘130的音频驱动器140；和控制器150。在该变形中，控制器150被配置为：基于在触摸传感器110中的第一感测电极和驱动电极对之间的电阻的第一变化来在第一时间检测第一输入到在触摸传感器表面112上的施加以及第一输入的第一力大小；响应于第一力大小超过第一阈值大小，通过驱动振动器120、底盘130内的触摸传感器110并触发音频驱动器140以输出点击声音来执行第一点击周期；并且大约在第一时间输出表示在触摸传感器表面112上的第一输入的第一位置和第一力大小的第一触摸图像。

2.1应用

通常，在该变形中，系统包括上述元件并实现上述方法和技术，以限定人机接口设备，该设备检测(人类)用户的输入，将这些输入转换成机器可读命令，将这些命令传递给计算设备，并向用户提供指示输入被检测到的反馈。特别是，该系统包括：触摸传感器110，输入通过该触摸传感器110被检测；触觉反馈模块(例如扬声器和振动器120)，反馈通过该触觉反馈模块被提供给用户；以及控制器150，其基于在触摸传感器110处检测到的输入来向所连接的计算设备输出命令，并且通过触觉反馈模块来触发触觉反馈。

如图12、15A、15B、15C、15D和15F所示，该系统可以集成到计算设备中以限定触摸传感器表面112，例如跨越集成触控板和/或集成键盘。该系统检测在触摸传感器表面112上的输入，例如超过阈值最小所施加的力或压力的手指或指示笔的施加，并响应于这种输入而向用户发出可听和振动(在下文中的“触觉”)反馈，以便模仿被按下和释放的机械按钮的可听和触觉响应。因此，该系统可以向用户提供机械按钮被按下和释放的印象，尽管该系统限定垂直地被限制的触摸传感器表面112。当集成到诸如膝上型计算机的计算设备中时，系统可以基于在触摸传感器表面112上检测到的输入来输出键击、光标向量和/或滚动命令等，并且计算设备可以基于从系统接收的这样的命令来执行过程或更新在集成显示器上再现的图形用户界面。可选地，该系统可以集成到外围设备例如外围键盘或带有集成触控板的外围键盘中。

该系统在本文被描述为集成人机接口部件，其检测用户输入，响应于用户输入而向用户提供触觉反馈，并且基于这些用户输入来向在集成计算设备内的另一个处理单元或控制器150输出命令。然而，系统可以可选地限定可连接到计算设备并且可从计算设备断开的独立或外围设备，并且当被连接时，可基于在触摸传感器表面112上检测到的输入来向计算设备输出命令。例如，系统可以限定遥控器150、游戏控制器150、陆线电话、智能手机或可穿戴设备等。

2.2集成

在该变形中，系统被集成到计算设备中(例如，而不是限定被配置为暂时连接到计算设备的外围接口设备)。在一个实现中，该系统可以起相邻于膝上型电脑中的键盘的集成触控板的作用。在该实现中，触摸传感器表面112和振动器120可以与计算设备的结构机械地隔离，以便在点击周期期间实质上保持通过触摸传感器表面112的振动的传递。例如，包括振动器120和感测和驱动电极并支撑触摸传感器110的壳体160可以通过可压缩泡沫垫在它的顶部、底部和/或侧面上隔离，该可压缩泡沫垫从计算设备的外壳悬挂壳体160。在另一个示例中，壳体160可以通过流体填充阻尼器耦合到计算设备的外壳。因此，在该实现中，底盘130可以包括移动计算设备的壳体160，并限定插座134；并且耦合器132可以将触摸传感器110定位在插座134内。在该实现中，系统可以包括如上所述的音频驱动器140，音频驱动器140布置在壳体160中，且因此与计算设备的结构机械地隔离；因此，计算设备可以包括主扬声器(或一组主扬声器)，并且可以包括包含辅助扬声器的系统，该辅助扬声器独立于主扬声器在点击周期期间重放点击声音以模仿被致动的机械按钮的声音。可选地，在该实现中，系统可以排除扬声器，并且控制器150可以通过集成到计算设备中的一个或更多个主扬声器来重放点击声音。

2.3触摸传感器+控制器

在该变形中，触摸传感器110和控制器150可以包括与上述元件类似的元件并执行与上述功能类似的功能，以例如基于在触摸传感器110中的感测电极和驱动电极对之间的电阻的变化来检测在触摸传感器表面112上的输入和输入大小。

此外，控制器150可以布置在触摸传感器110的基板上以形成完全包含的触摸传感器110，该触摸传感器110：从所连接的计算设备接收功率；检测在触摸传感器表面112上的输入；响应于检测到的输入而输出例如以机械振动的形式的触觉反馈和声音；并且输出与在触摸传感器表面112上的检测到的输入相对应的命令。可选地，控制器150的全部或部分可以远离基板，例如布置在所连接的计算设备内和/或与一个或更多个处理器、与计算设备内的其他控制器物理地同延。

2.4触觉反馈模块

在该变形中，系统包括振动器120和扬声器，如上所述。例如，振动器120可以包括耦合到振荡线性致动器的团块，振荡线性致动器当被激活时使团块沿着单个致动轴振荡。在该示例中，振动器120可以耦合到基板，振动器120的致动轴平行于系统的振动平面，并且除了在实质上平行于振动器120的致动轴的一个平移度，耦合器132可以限制基板全部的平移度。在另一个例子中，振动器120包括耦合到旋转致动器的偏心团块，旋转致动器当被致动时围绕旋转轴旋转偏心团块。在该示例中，振动器120可以耦合到基板，振动器120的旋转轴垂直于系统的振动平面，并且除了垂直于振动器120的旋转轴的两个平移度，耦合器132可以限制基板全部的平移度。可选地，振动器120可以包括在振荡隔膜或任何其他合适类型的振动致动器上的团块。振动器120还可以包括压电致动器、螺线管、静电电机、音圈或被配置为使团块振荡的任何其他形式或类型的致动器。

如上所述，系统还包括扬声器(或蜂鸣器或其他音频驱动器140)，其被配置为在点击周期期间输出“点击”声音。在该变形中，扬声器可以被布置在基板上，并且在点击周期期间随基板一起移动。在该实现中，电阻层可以包括限定在扬声器上方的扬声器格栅的一个或更多个穿孔，并且扬声器可以通过穿孔向用户输出声音。可选地，电阻层的周边可以在计算设备中的容纳有基板和电阻层的插座134内偏移，以便在计算设备和电阻层之间形成间隙，并且扬声器可以输出通过该间隙传递给用户的声音。例如，扬声器可以与触摸传感器表面112相对地布置在基板上；并且触摸传感器表面112可以限定从插座134的一个或更多个边缘插入的触控板表面，以形成被配置为传递由扬声器输出的声音的间隙。

可选地，扬声器可以远离基板布置。例如，扬声器可以限定布置在计算设备的底盘130内的分立(例如，主)扬声器。在这些示例中，计算设备因此可以包括主扬声器(或一组主扬声器)，并且集成到计算设备中的系统可以包括辅助扬声器，该辅助扬声器独立于主扬声器在点击周期期间重放点击声音，以模仿被致动的机械按钮的声音。可选地，扬声器可以在物理上与计算设备的主扬声器同延，并且主扬声器可以实质上同时输出“点击”声以及所录制的和直播音频(例如，音乐、在计算设备上重放的视频的音轨、在视频或语音呼叫期间的直播音频)。

此外，当在计算设备内的音频系统被用户静音时，计算设备可以响应于在触摸传感器表面112上的输入而使除了“点击”声音以外的来自计算设备的所有音频输出静音。类似地，计算设备可以触发扬声器以在恒定分贝水平(或“响度”)下输出“点击”声音，而不管在计算设备处设置的音频水平如何，以便保持在触摸传感器表面112上的输入的实质上均匀的“感觉”，而不管由计算设备执行的各种其他功能和在计算设备上的设置如何。因此，在扬声器集成到计算设备中(例如，远离触摸传感器110安装到底盘130)并且限定在移动计算设备中的主扬声器的这个实现中，控制器150被配置成触发音频驱动器140以在独立于移动计算设备的全局音量设置的静态预设音量下输出点击声音。

2.5耦合器

耦合器132被配置成将基板安装到计算设备的底盘130上，并允许基板在平行于基板的宽平面的振动平面内移动。通常，耦合器132约束基板靠着计算设备(例如膝上型计算机)的底盘130，但是允许基板、振动器120和电阻层在点击周期期间在实质上平行于触摸传感器表面112的平面内振荡。

在振动器120使团块沿着垂直于Z轴并平行于振动平面的系统的X轴线性地振荡的一个例子中，耦合器132可以(大致地)将在五个自由度上约束基板，包括围绕任何轴的旋转和沿着系统的Y轴和Z轴的平移，并且当振动器120在点击周期期间被致动时，耦合器132可以允许基板(实质上)仅沿着系统的X轴平移。在振动器120包括耦合到旋转致动器的输出轴的偏心团块并且旋转致动器的输出轴垂直于触摸传感器表面112(即，平行于系统的Z轴)的另一个示例中，耦合器132可以(大致地)在四个自由度上约束基板，包括围绕任何轴的旋转和沿Z轴的平移，并且当振动器120在点击周期期间被致动时，耦合器132可以允许基板沿系统的X轴和Y轴平移(即，在平行于触摸传感器表面112的平面中平移)。

在一个实现中，计算设备的底盘130限定被配置为接收系统的插座134(例如空腔)，并且耦合器132起作用来将基板和电阻层定位在插座134内。计算设备的底盘130还可以限定在插座134上延伸并进入插座134中的悬垂部，以在空腔周围形成底切部，并且耦合器132可以例如通过一个或更多个机械紧固件、索环或粘合剂将基板安装到悬垂部的下侧。

在一种变形中，触摸传感器110包括触摸传感器表面114，该触摸传感器表面114跨基板的背面延伸，并且起作用来支撑基板以防止例如由于施加到触摸传感器表面112上的向下力而从振动平面偏转。在该变形中，触摸传感器表面114可以包括玻璃纤维板、金属(例如铝)板、纤维填充的聚合物板或任何其他材料的板，并且可以例如用机械紧固件或索环结合到基板或紧固到基板，并且触摸传感器表面114可以耦合或紧固到计算设备底盘130以将基板和电阻层安装在插座134内。

可选地，基板可以由刚性材料制成和/或具有厚度，使得当典型负载施加到触摸传感器表面112时，基板足够坚硬以抵抗在振动平面中的显著变形。例如，基板可以包括3毫米厚的玻璃纤维或碳纤维PCB。基板可另外或可选地包括焊接或铆接到基板的背面并横跨基板的长度和/或宽度的一个或更多个钢、铜或铝肋，以提高基板的刚性。因此，基板可以有材料并具有几何形状，和/或可以包括额外的加强元件，以增加基板在振动平面中的刚度，但没有给基板和电阻层组件增加相当大的质量：以便由于刚性基板对振动的减少的吸收而提高系统的响应性；并且以便在点击周期期间增加振动器120的每冲程的基板和电阻层组件的位移。

2.5.1索环

在一个实现中，耦合器132通过弹性索环(例如，“减振咬接无螺纹间隔器”)将基板(或触摸传感器表面114)安装到计算设备插座134。在图13D、13E、17A和17B所示的一个示例中，耦合器132包括一个圆柱形索环，其包括两个颈部，该索环插入到在基板的每个角处的孔中，索环的上颈部接合它们在基板中的相应孔。在该示例中，对于每个索环，耦合器132还包括刚性突片，例如金属或玻璃纤维突片，其包括接合索环的下颈部的第一孔和从第一孔横向偏移的第二孔，并且被配置为经由紧固件例如螺钉、螺母或铆钉安装到计算设备底盘130。在该示例中，刚性突片也可以被连接，例如以形成围绕基板的周边的刚性框架或者刚性突片也可以以跨越基板的背面的刚性板的形式连接。在该示例中，每个索环包括在上颈部和下颈部之间的放大部分，该放大部分使基板在突片上方(或刚性框架上方、刚性板上方)垂直地偏移，并且允许基板相对于突片(或相对于刚性框架、相对于刚性板)横向移动，同时垂直地支撑基板。在该示例中，每个索环可以由硅树脂、橡胶或任何其他柔性或弹性材料制成，并且可由足以允许索环在点击周期期间由于振动器120的振荡而横向偏转但是限制索环在典型负载下的压缩的硬度表征，在典型负载下例如当一只或两只人手搁在触摸传感器表面112上和/或当两只手在触摸传感器表面112上输入键击(例如，“打字”)时。

在图13F所示的另一个例子中，耦合器132包括一个圆柱形索环，其包括单个颈部，该索环被插入到在基板的每个角处的孔中。在该示例中，耦合器132还包括每个索环的一个刚性突片或跨越基板的刚性框架或刚性板。突片、框架或板安装在基板后面，以垂直地约束索环靠着计算设备底盘130。在点击周期期间，索环因此可以弯曲或折曲，以当振动器120被致动时使基板能够在振动平面内移动。计算设备底盘130和/或突片、框架或板还可以包括索环凹部，该索环凹部被配置成接收索环的端部并且将索环横向和纵向地定位在计算设备插座134内。每个索环凹部可以限定对圆柱形索环尺寸过大的圆柱形凹部，以使得索环能够横向和纵向移动，从而使基板能够在点击周期期间在振动平面内横向和纵向移动。类似地，每个索环凹部可限定细长(或“菱形”)凹部，该凹部使索环能够在索环凹部内仅横向(或仅纵向)移动，从而使基板能够在点击周期期间在振动平面内横向(或纵向)移动。

在该实现中，索环因此可以限定实心柔性主体。可选地，索环可以包括刚性或弹性主体和布置在主体的内部(或外部)的挠曲件。在该实现中，索环可以将基板(或触摸传感器表面114)耦合到计算设备底盘130，并且挠曲件可以被配置为相对于主体移动，以使基板能够相对于底盘130横向和/或纵向移动。可选地，该系统可以包括一个或更多个流体填充的和/或肋形索环，其允许更大的压缩和柔顺性。例如，索环可以包括允许在振动平面中比在振动平面外更大的偏转的一组内部径向肋。

因此，在该实现中：振动器120可以耦合到触摸传感器110的触摸传感器表面114(例如，接近触摸传感器110的中心)，并且可以包括线性致动器，该线性致动器被配置为使团块沿着平行于触摸传感器表面112并且平行于触摸传感器110的边缘的向量振荡；并且耦合器132可以包括索环，其从移动计算设备的底盘130延伸并穿过触摸传感器表面114中的安装孔，被配置为相对于底盘130垂直地约束触摸传感器表面114，并且在平行于触摸传感器表面112的方向上展示弹性。然而，在该实现中，耦合器132可以包括在任何其他配置中的任何其他数量的索环。例如，耦合器132可以包括：在三角形配置中的三个索环；在方形配置中的四个索环，在基板或触摸传感器表面114的每个角中都有一个索环；或者六个索环，在基板(或者在触摸传感器表面114中)的每个角中一个索环，以及沿基板的每个长边(或者沿着触摸传感器表面114的每个长边)居中设置一个索环。因此，该系统可以限定可以用有限数量的紧固件或用粘合剂安装在计算设备插座134中的完整的人机接口子系统。

2.5.2隔离件

在图13A所示的另一实现中，耦合器132包括粘合到基板的背面(或粘合到触摸传感器表面114的背面)和在计算设备插座134内的表面的弹性隔离件。在一个示例中，耦合器132包括在一侧上粘合到触摸传感器表面114的背面并且粘合到计算设备插座134的底部的一组(例如，四个)硅树脂按钮。在该示例中，当力施加到触摸传感器表面112时，硅树脂按钮可以在压缩中；因此，硅树脂按钮可以限定当力施加到触摸传感器表面112上时足以实质上抵抗压缩但也使基板能够在点击周期期间在振动平面中平移的几何形状和弹性模量。可选地，在该实现中，耦合器132可以包括粘合到基板的顶部(或者粘合到触摸传感器表面114的顶部)并且粘合到延伸到计算设备插座134中的计算设备的C面的顶部的下侧的弹性隔离件，并且弹性隔离件可以在插座134内悬挂基板。

2.5.3弹簧夹

在图13C所示的另一实现中，耦合器132包括将基板(或触摸传感器表面114)耦合到计算设备底盘130的一组弹簧夹。在一个示例中，耦合器132包括用弹簧钢形成的一组(例如，四个)弹簧夹，并且每个弹簧夹限定置于两个实质上水平的突片之间的实质上垂直的部分，以形成Z形部分或C形部分。在该示例中，每个弹簧突片的上突片被固定(例如铆接)到计算设备的底盘130，并且每个弹簧突片的下突片类似地被固定到基板的一个角，弹簧夹组中的所有中心部分的宽面平行。在该示例中，弹簧夹可以在拉紧中，并且可以从底盘130悬挂基板，但是可以呈菱形以允许基板沿着单个轴在振动平面中移动。

2.5.4泡沫包裹

在图13G所示的另一个实现中，耦合器132包括：沿着基板的一个边缘从基板的顶部包裹到基板的底部的第一泡沫部分；沿着基板的相对边缘从基板的顶部包裹到基板的底部的第二泡沫部分；以及紧固到计算设备底盘130上并约束泡沫部分靠着底盘130的一组夹具。例如，每个泡沫部分可以包括闭孔硅树脂泡沫，并且可以在基板的顶侧和底侧上都粘附到基板(或硅树脂背衬)。可选地，基板可以从泡沫部分分离(例如，不粘附到泡沫部分)，并且因此可以在点击周期期间相对于泡沫部分平移。每个夹具可以包括被配置成例如用铆钉、螺钉或其他机械紧固件紧固到计算设备底盘130并且将围绕基板边缘包裹的相邻泡沫部分压靠在计算设备底盘130上的夹具。此外，在该实现中，计算设备插座134可能在长度和/或宽度上过大，使得基板不被插座134过度约束，并且使得基板可以在点击周期期间在振动平面内移动。

2.5.5轴承

在图13B所示的又一实现中，耦合器132经由一组轴承将基板(或触摸传感器表面114)安装到计算设备底盘130。在一个示例中，计算设备插座134可以包括多个轴承接收器，基板可以包括与每个轴承接收器垂直对齐并且横跨基板的背面布置成与触摸传感器表面112相对的一个轴承表面，并且耦合器132可以包括布置在每个轴承接收器中并且被配置成在基板的背面上的相应轴承表面处垂直地支撑基板的一个滚珠轴承。

在另一个示例中，计算设备插座134限定布置在沿着基板的背面间隔开的3×8栅格阵列中的24个轴承接收器，并且耦合器132包括布置在每个轴承接收器中的一个滚珠轴承。在该示例中，轴承可以在有在相邻轴承之间的有限的最大跨度的情况下支撑基板(或触摸传感器表面114)，以便当负载(具有典型大小)施加到触摸传感器表面112时限制基板的局部偏转。耦合器132因此可以包括起推力轴承的作用的多个轴承以垂直地支撑基板。然而，在该实现中，计算设备可以包括以任何其他方式布置的任何其他数量的轴承。

在该实现中，每个轴承接收器可以限定在平移中约束滚珠轴承的半球形杯，并且基板可以包括焊接、粘附或以其他方式安装到基板的背面(或触摸传感器表面114的背面)并且被配置成在接触点处与相邻滚珠轴承配合的钢或聚合物平面轴承表面，如图13H所示。可选地，安装到基板(或触摸传感器表面114上)的每个轴承表面可以限定线性轨道(例如V形槽)，其中在轴承表面组中的所有线性轨道是平行的，使得基板可以在点击周期期间在平行于线性轨道的单个方向上和在振动平面中平移(反之亦然)，如图13B所示。轴承接收器和轴承表面还可以限定将基板约束为沿单个轴平移的类似且平行的线性轨道，或者轴承接收器和轴承表面可以限定使基板能够沿两个轴在振动板中平移的类似但垂直的线性轨道。此外，每个轴承接收器可被装填有湿润滑剂或干润滑剂(例如石墨)。

在该实现中，耦合器132可以可选地包括类似地将基板约束为沿仅仅一个或两个轴线性平移的一个或更多个线性轴承或线性滑块。

此外，耦合器132可以将一个或更多个轴承与前述实现中的任何一个合并，以向基板(或触摸传感器表面114)提供额外的支撑。例如，如果基板被布置在相对于基板(或触摸传感器表面114)的厚度和刚度(例如弹性模量)跨越大宽度和/或大长度的插座134中：计算设备插座134可以包括一个或更多个轴承接收器；基板可以包括与在基板的与电阻层相对的背面上的计算设备插座134中的每个轴承接收器对齐的一个轴承表面；以及耦合器132可以包括从底盘130在基板的四个角中的每一个悬挂的四个弹簧夹，以及布置在每个轴承接收器中并被配置成在基板的背面上的相应轴承表面处垂直地支撑基板的一个滚珠轴承。

2.5.6挠曲件

在图13H所示的另一实现中，耦合器132限定耦合到基板(或触摸传感器表面114)或集成到基板(或触摸传感器表面114)中的挠曲件。例如，沿着基板的周边的部分可以例如通过布线被移除，以形成从基板的中心部分延伸的一组蛇形或交错梁。在该示例中，每个梁的远端可以例如用铆钉或螺纹紧固件紧固到计算设备底盘130，以将基板耦合到底盘130，但是使基板能够在振动平面中相对于计算设备横向和/或纵向平移。在该示例中，耦合器132还可以包括一个或更多个轴承，如上所述，以在向触摸传感器表面112施加力时垂直地支撑基板的中心部分以防止向内偏转。

2.6振动器变形

在图16所示的一个变形中，振动器120包括安装到基板(或触摸传感器表面114)的磁性线圈和耦合到计算设备的底盘130的磁性(或否则含铁)元件(反之亦然)。例如，可以将磁性元件放到计算设备底盘130中的凹部中，以便降低系统和计算机系统的总高度。可选地，振动器120可以包括：布置在计算设备底盘130中的凹部内的磁性线圈；以及紧固(例如铆接、粘合、焊接)到基板上的磁性元件。在点击周期期间，控制器150用交流电驱动磁性线圈，这使磁性线圈输出与磁性元件磁性地耦合的振荡磁场，例如类似于音圈，从而在块S120中在振动平面中且相对于底盘130使基板振荡。在该变形中，如上所述，基板(或触摸传感器表面114)从底盘130悬挂，如上所述。

可选地，该系统可以包括压电致动器、螺线管、静电电机、音圈、扬声器或布置在基板(或触摸传感器表面114)和计算设备底盘130之间并且被配置为使基板在振动平面中横向(或纵向)振荡的任何其他类型的致动器，如图17A所示。

2.7触摸传感器表面接合部

在一个实现中，电阻层经过基板的周边延伸以与计算设备底盘130的外表面接触(meet)。例如，电阻层可以从基板的周边、经过基板和计算设备插座134之间的接合部延伸到计算设备底盘130的顶表面的周边，以便形成跨越计算设备的C面的连续表面。在该实现中，电阻层还可以限定薄区域或“颈部”，其中电阻层跨越在基板和计算设备插座134之间的接合部，以便在点击周期期间抑制基板的振荡和/或限制对在点击周期期间在振动平面内的基板的平移的机械阻力。

在另一实现中，电阻层延伸而达到但不(实质上)超出基板的周边。在该实现中，系统可以进一步包括布置在基板的外边缘和计算设备插座134的内壁之间的软密封件(例如模制硅树脂环)，以防止污物、湿气和/或其他碎片进入系统和计算设备插座134之间。可选地，密封件可以例如以模制到电阻层的周边中的脊或波纹管段的形式集成到电阻层中；因此，电阻层可以延伸出基板的周边之外，但是距离足够短以桥接和密封在基板和计算设备插座134之间的接合部。

然而，该系统可以包括任何其他元件或特征以封闭或密封在基板和计算设备插座134之间的接合部。

2.8触控板+键盘

在计算设备限定膝上型计算机的一个变形中，计算设备包括实质上跨越它的C面的整个宽度和长度的插座134，系统可以限定触控板区域和键盘区域，如图12、15A、15B、15C、15D和15F所示。在该变形中，控制器150可以实现前述方法和技术，以通过触发点击周期并输出点击命令、光标向量或滚动命令等来对在触控板区域上的输入做出响应。在该变形中，控制器150还可以指定键盘的离散键区(例如，26个字母键区、10个数字键区以及各种标点和控制键)，并且可以响应于在键盘的相应离散键区上的检测到的输入而触发点击周期并输出键击命令。

在一个实现中，触摸传感器表面112限定横跨键盘和触控板区域的连续表面，并且该系统包括键指示符(例如字母数字字符、标点符号)，其被印刷到或以其他方式施加到横跨触摸传感器表面112的键盘区域例如横跨触摸传感器表面112被丝网印刷的白色油墨的键盘区域的离散键区。在该实现中，系统还可以包括离散键区和/或用这种油墨指定的触控板区域的边界。该系统可以另外或可选地包括横跨触摸传感器表面112被浮凸或凹陷的键指示符和/或区域指示符，以使用户能够触觉地区分开横跨触摸传感器表面112的不同区域。可选地，系统可以包括安装在触摸传感器表面112的键盘区域上的包括视觉地或机械可区分的离散键区的键盘覆盖层164，以限定链接到在键盘区域内的各种离散输入区域的命令或输入。在该实现中，键盘覆盖层164可以暂时安装在触摸传感器表面112的键盘区域上(即，从该键盘区域可移除)，例如以使用户能够将限定QWERTY键盘布局的第一键盘覆盖层164与限定AZERTY键盘布局的第二键盘覆盖层164交换。在该实现中，放置在触摸传感器表面112的键盘区域上的覆盖层164的离散键区的按下可以局部地压缩电阻层，这可以修改在驱动电极和感测电极上的电阻层的体电阻和/或接触电阻；并且控制器150可以将电阻层的体电阻和/或接触电阻的这种变化登记为输入，基于输入的位置来将特定键击与该输入相关联，将该键击输出到计算设备内的处理单元，并且触发点击周期。

在该变形中，触控板区域可以置于计算设备的C面的键盘区域和近边缘之间，并且可以沿着键盘区域的宽度的相当大的部分延伸，使得用户在键盘上打字时可以将她的手掌放在触控板上。在操作期间，控制器150可以将触控板上的输入表征为手掌，并且拒绝这种输入以有利于在键盘区域上的输入，以便当用户在键盘区域上打字时记录键击而不是光标移动。例如，控制器150可以实现模式匹配或模板匹配技术，以将在触摸传感器表面112的触控板区域上检测到的一个或更多个输入区域与一个或两个手掌匹配，并且控制器150可以拒绝这些输入。在该示例中，控制器150可以响应于检测到在触摸传感器表面112的键盘区域上的一个或一系列输入(例如，“键击”)来确认输入区域被识别为对应于静止手掌(例如，确认在输入区域和所标记的手掌模板之间的匹配)；反之亦然。该系统还可以捕获在触控板区域上的输入区域，将这些输入区域存储为新模板图像，在阈值时间(例如三秒)内检测到在触控板区域上的输入区域之后基于在触控板区域上的键击的检测来将这些新模板图像标记为指示静止手掌或不指示静止手掌。然而，控制器150可以实现任何其他手掌拒绝方法或技术，并且可以实现任何其他方法或技术以自动训练手掌拒绝模型。

此外，系统可以例如基于在触摸表面上的输入的初始位置、最终位置、速度、力(或压力)大小等来将在触摸表面的触控板区域内检测到的输入转换为各种命令之一。例如，控制器150可以基于上述方法和技术来将在触摸表面上的输入解释为点击、深点击滚动、缩放和光标移动命令之一。在该示例中，控制器150可以将施加到触控板区域的第一力解释为选择(或“左点击”)输入，该第一力达到限定在触控板区域内的点击输入的第一按下阈值大小——后面是从触控板区域释放第一力(即，释放至小于第一释放阈值大小，其小于第一按下阈值大小)。控制器150然后可以输出选择(或“左点击”)命令，并相应地例如通过在触摸传感器表面112的触控板区域下方的第一振动器120执行“向下”点击周期且然后执行“向上”点击周期。

类似地，控制器150可以将施加到触控板区域的第二力解释为“深点击”输入，该第二力达到限定在触控板区域内的“深点击”(或“右点击”)输入的第二按下阈值大小——后面是从触控板区域释放第二力(即，释放至小于第一释放阈值大小)。控制器150然后可以输出“深点击”(或“右点击”)命令，并相应地通过第一振动器120执行“深向下”点击周期且然后执行“向上”点击周期。

此外，控制器150可以将施加到键盘区域的第三力解释为分配给触摸传感器表面112上的第三力的位置的字符的键击，该第三力达到限定在键盘区域内的点击输入的第三按下阈值大小(例如，小于第一按下阈值大小)；控制器150然后可以输出该键击，并通过在触摸传感器表面112的键盘区域下的第二振动器122执行单次“向下”点击周期。控制器150可以重复地输出键击，直到第三力从键盘区域的释放(即，释放至小于第二释放阈值大小，其小于第二按下阈值大小)被检测到为止，且然后相应地执行“向上”点击周期。

控制器150还可以将在触摸传感器表面112上朝着彼此移动或远离彼此移动的两个不同的触摸输入分别解释为缩小输入或放大输入。此外，控制器150可以基于横跨触摸传感器表面112移动的输入的速度和方向来生成光标向量，并且实质上实时地将这些光标向量输出到计算设备内的处理单元或其他控制器150。

然而，控制器150可以检测在触摸传感器表面112上的任何其他形式或类型的任何其他输入，并以任何其他方式对这些输入做出响应。

2.9多个振动器

在前述实现中，系统可以包括多个扬声器和多个振动器，并且可以响应于在触控板区域和键盘区域上的输入而选择性地触发在扬声器和振动器处的点击周期。在控制器150触发电机驱动器以在点击周期期间驱动振动器120达250毫秒的目标点击持续时间的一个示例中，系统可以包括耦合到与触摸传感器表面112相对的基板的三个振动器，以便支持高达每分钟480次键击的人类键击速度(即8Hz键击输入速率)。在该示例中，振动器120可以被布置在基板的背面上例如接近基板的中心的紧密簇中，并且控制器150可以默认触发主振动器120，以响应于在键盘区域上的下一个输入来执行点击周期。然而，如果当在触摸传感器表面112上的下一个输入被检测到时主控制器150仍在完成点击周期，或者如果主振动器120在接收到下一个输入时已经在小于阈值暂停时间(例如毫秒)内完成点击周期，则控制器150可以触发辅助振动器120，以响应于该下一个输入而执行点击周期。在该示例中，如果主振动器和辅助振动器在接收到下一个输入时仍在完成点击周期，则控制器150可以实现类似的方法以触发第三振动器120，以响应于下一个输入而执行点击周期。可选地，当输入在触摸传感器表面112上被检测到时，控制器150可以顺序地致动第一振动器120、第二振动器122和第三振动器120。可选地，在该实现中，振动器可以分布在基板的整个背面上，例如基板的背面上的三个等宽列区域中的每一个中的一个振动器120，并且控制器150可以响应于输入的检测而选择性地触发最接近触摸传感器表面112上的检测到的输入的并且当前是静态的并且在暂停时间之外的振动器120，以执行点击周期。

控制器150可以实现类似的方法和技术以触发在系统内或在计算设备内的一个或更多个扬声器，以响应于在触摸传感器表面112上检测到的输入来执行点击周期。例如，该系统可以包括耦合到(例如，安装在)基板上的一个或更多个分立扬声器。可选地，控制器150可以触发集成到计算设备中的一个或更多个扬声器(例如一个或更多个音频监控器)或者远离基板的另一个扬声器或音频驱动器，以响应于在触摸传感器表面112上的检测到的输入来执行点击周期。

在另一实现中，该系统包括：布置在触摸传感器表面112的第一区域下方的第一振动器120；以及布置在触摸传感器表面112的第二区域下方的第二振动器122，第二区域与触摸传感器表面112的第一区域相邻且不同。在该实现中，控制器150可以：响应于检测到在触摸传感器表面112上的第一力超过分配给第一区域的第一阈值大小而选择性地致动第一振动器120；并且响应于检测到在触摸传感器表面112上的第二力超过分配给第二区域的第二阈值大小而选择性地致动第二振动器122；其中第一和第二阈值是相同的或唯一的，例如由用户手动地或由控制器150基于分配给第一和第二区域的唯一命令自动地设置。在该实现中，控制器150还可以触发单个扬声器以输出对在第一和第二区域上的这种输入的点击声音响应。可选地，系统可以包括相邻于触摸传感器表面112的第一区域的第一扬声器和相邻于触摸传感器表面112的第二区域的第二扬声器；并且当这种输入分别在触摸传感器表面112的左区域和右区域上被检测到时，控制器150可以选择性地触发第一和第二扬声器以重放点击声音。在该实现中，控制器150还可以实现上述滞后方法，以当施加到触摸传感器表面112的左区域和右区域的检测到的力下降到低于分配给这些区域的共同或唯一撤回阈值时在“向上”点击周期期间选择性地致动左和右振动器。

然而，控制器150可以实现任何其他方法或技术以检测和响应于在触控板和键盘区域上的输入。此外，该系统可以实现上述方法和技术以在实质上垂直于触摸传感器表面112的方向上(即，在上述振动平面之外)振动基板。

2.10额外的感测

在一个变形中，该系统包括电容传感器、光学传感器、磁性位移传感器、应变仪、FSR或耦合到底盘130和/或基板并被配置为响应于施加到触摸传感器表面112的力而检测基板在振动(例如，X-Y)平面中的位移的任何其他传感器。控制器150然后可以基于这种平面内位移或施加到触摸传感器表面112的力来输出命令。

类似地，如图13B所示，该系统可以包括电容传感器、光学传感器、磁性位移传感器、应变仪、FSR或耦合到底盘130和/或基板并被配置成检测基板在振动平面(即，沿着Z轴)外的绝对位移的任何其他传感器。在该变形中，控制器150可以基于耦合器132的已知弹簧常数来将基板的所确定的绝对位移转换成施加到触摸传感器表面112的力的绝对大小。控制器150然后可以将该绝对力大小与和触摸传感器表面112接触的对象的相对力大小进行比较，以便计算在任一时间与触摸传感器表面112接触的每个对象的绝对力大小。控制器150然后可以相应地输出对在触摸传感器表面112上的一个或更多个触摸输入的命令。

然而，该系统可以以任何其他方式合并到任何其他类型的计算设备中。

3.直接振动

如图18A和图18B所示，系统100的一个变形包括：底盘130、触摸传感器110、振动器、耦合器132和控制器150。触摸传感器110包括刚性背衬和布置在刚性背衬上的感测电极和驱动电极对116的阵列。此外，触摸传感器110限定在感测电极和驱动电极对116的阵列上方延伸的触摸传感器表面112。振动器包括：第一磁体，其安装在底盘130上并限定第一极性；第二磁体，其安装在底盘130上，邻近第一磁体并从第一磁体横向偏移，并限定不同于第一极性的第二极性；线圈，其耦合到触摸传感器110，与触摸传感器表面112相对，面向第一磁体和第二磁体，并且被配置为输出振荡磁场，该振荡磁场选择性地磁性耦合到第一磁体和第二磁体，以便使触摸传感器110在平行于触摸传感器表面112的平面内振荡。如上所述，系统100还可以包括控制器150，该控制器被配置成：基于在触摸传感器110中的第一感测电极和驱动电极对116之间的电阻的第一变化来在第一时间处检测第一输入在触摸传感器表面112上的施加以及第一输入的第一力大小；响应于第一力大小超过第一阈值大小，通过驱动交流电通过线圈以感应出间歇地吸引和排斥第一磁体并且排斥和吸引第二磁体的振荡磁场来执行第一点击周期；并且大约在第一时间处输出表示在触摸传感器表面112上的第一输入的第一位置和第一力大小的第一触摸图像。

在该变形中，系统100可以类似地包括：磁性元件126，其刚性耦合到底盘130；基板114；触摸传感器110，其置于基板114和触摸传感器表面112之间；电感器124，其耦合到触摸传感器表面112下方的基板114，并被配置为磁性耦合到磁性元件126；耦合器132，其将基板114耦合到底盘130，在大致平行于触摸传感器表面112的振动平面内顺从(例如，柔性、弹性、可变形)，并将电感器124大致定位在磁性元件126上；以及控制器150，其被配置为响应于检测到触摸传感器表面112上的触摸输入而间歇地极化电感器124，以使基板114相对于底盘130在振动平面中振荡。

类似地且如图26所示，系统100可以包括：磁性元件126，其刚性耦合到底盘130；基板114；触摸传感器110，其置于基板114和触摸传感器表面112之间；电感器124，其耦合到触摸传感器表面112下方的基板114，并被配置为磁性耦合到磁性元件126；耦合器132，其将基板114耦合到底盘130，在大致平行于触摸传感器表面112的振动平面内顺从，并将电感器124大致定位在磁性元件126上方；驱动器152，其耦合到电感器124；以及控制程序154，其被配置为触发驱动器152，以响应于检测到触摸传感器表面112上的触摸输入而间歇地极化电感器124，以使基板114相对于底盘130在振动平面中振荡。

可选地，在该变形中，系统100可以包括：电感器124，其刚性耦合到底盘130；基板114；触摸传感器110，其置于基板114和触摸传感器表面112之间；磁性元件126，其耦合到触摸传感器表面112下方的基板114，并被配置为磁性耦合到电感器124；耦合器132，其将基板114耦合到底盘130，在大致平行于触摸传感器表面112的振动平面内顺从，并将电感器124大致定位在磁性元件126上方；以及控制器150，其被配置为响应于检测到触摸传感器表面112上的触摸输入而间歇地极化电感器124，以使基板114相对于底盘130在振动平面中振荡。

3.1应用

在该变形中，系统100：包括布置在底盘130中的磁性元件126和耦合到邻近磁性元件126的触摸传感器110的电感器124(例如，形成空气电感器124的多回路铜线线圈)；并且例如响应于触摸传感器表面112上的输入，在平行于触摸传感器表面112的振动平面中，通过驱动电流通过电感来直接振动底盘130内的触摸传感器110，这感应出穿过电感器124的磁场，在磁性元件126和电感器124之间产生平行于振动平面的力的变化，并且在底盘130内移动触摸传感器110。具体而言，(布置在底盘130中的)磁性元件126和(耦合到触摸传感器110的)电感器124可以协作来定义(或充当)“振动器”，当电流被提供给电感器124时，例如响应于手指、指示笔或触摸传感器表面112上的其他触摸输入，该“振动器”相对于底盘130移动触摸传感器110，以便向用户提供实时触觉反馈。

因为电感器124直接耦合到触摸传感器110(例如，经由支撑触摸传感器110和触摸传感器表面112的基板114)，并且因为磁性元件126在电感器124附近直接耦合到底盘130，所以电感器124和磁性元件126可以协作以在底盘130内直接移动触摸传感器110，而不是振荡单独的团块，该团块然后由于动量守恒而振荡触摸传感器110。因此，电感器124和磁性元件126可以协作来减少系统100的团块，通过降低复杂性和旋转团块的附加封装来实现系统100的更矮的总高度，更直接地振荡触摸传感器110，在更短的时间内实现触摸传感器110的峰值位移和/或速度运动，并因此为用户实现更真实的“点击”感觉。

例如，在块S120中，控制器150可以触发振动器120输出振动信号，该振动信号模拟机械按钮的致动感觉。如图24所示，系统100可以通过驱动交流电流通过电感器124来振荡底盘130内的触摸传感器110，然后电感器124磁性耦合到磁性元件126以在振动平面内移动触摸传感器110。更具体地，当被控制器150(或驱动器152)极化时，电感器124可以输出磁场，该磁场间歇地改变方向(或极性)，并因此间歇地吸引和排斥在平行于触摸传感器表面112的振动平面中并且沿着平行于触摸传感器表面112的振动轴耦合到底盘130的磁性元件126的磁极，如图19所示。

磁性元件126可以刚性地位于底盘130内。例如，磁性元件126可以包括磁体阵列，每个磁体被布置为其极性不同于相邻磁体。在该示例中，磁性元件126可以包括：第一磁体，其在第一方向上输出第一磁场，并且当电感器124在第一方向上被极化时吸引电感器124，反之亦然；以及第二磁体，其在第二方向上输出第二磁场，并且当电感器124在第二方向上被极化时排斥电感器124，反之亦然。因此，当控制器150响应于触摸传感器110检测到的输入在点击周期开始时在第一方向上极化电感器124时，电感器124生成的磁场可以吸引第一磁体并排斥第二磁体，从而将触摸传感器110移向第一磁体。当控制器150随后在该相同的点击周期期间在第二相反方向上极化电感器124时，电感器124生成的相反磁场可以吸引第二磁体并排斥第一磁体，从而将触摸传感器110移回第二磁体，并因此使触摸传感器110在底盘130内振荡。

控制器150(或驱动器152和控制程序154)还可以在点击周期期间使电感器124的极性振荡目标振动频率(例如，在Hz和200Hz之间)，其被调谐成使得人类手指将触摸传感器110的振荡感知为机械“点击”。此外，电感器124、触摸传感器110、基板114和触摸传感器表面112等(以下称为“触摸传感器组件”)可以展示出共振频率；因此，为了产生触摸传感器组件的运动的快速起始，然后从触摸传感器组件快速耗散能量，这可以为触摸触摸传感器表面112的用户产生明显的“点击”感觉，控制器150可以以不同于触摸传感器组件的共振频率的频率极化电感器124。

3.2底盘

如上所述，系统100可以被安装在或集成到诸如膝上型计算机的计算设备的底盘130中，以形成触控板或组合的触控板-键盘表面。类似地，系统100可以安装在或集成到外围设备(例如外围触控板)的底盘130中。此外，系统100可以安装在或集成到移动计算设备的底盘130中。例如：显示器可以布置在触摸传感器组件上方；电感器124可以与显示器相对的耦合到触摸传感器组件；触摸传感器组件和显示器可以布置在智能手机的后壳体(“底盘130”)上方并经由耦合器132耦合到后壳体；磁性元件126可以刚性耦合到后壳体上；并且电感器124和磁性元件126可以协作以相对于后壳体振荡显示器和触摸传感器110，以便为与智能手机接口连接的用户提供触觉反馈。

因此，底盘130可以限定基本刚性的质量(mass)，并且触摸传感器组件可以布置在底盘130上方，布置在由底盘130限定的空腔134(例如，触控板空腔134)中，或者以任何其他方式耦合到底盘130。

3.3触摸传感器

如上所述，触摸传感器110可以包括：布置在基板114上方的感测电极和驱动电极对116的阵列；以及布置在感测电极和驱动电极对116的阵列上方并限定触摸传感器表面112的压敏层。在该实现中，控制器150因此可以：基于触摸传感器表面112上的第一位置下方的在感测电极和驱动电极对116阵列中的第一感测电极和驱动电极对116之间的电阻变化，检测触摸传感器表面112上的第一位置处的输入的施加；并且基于第一感测电极和驱动电极对116之间的电阻的第一变化的大小来解释第一输入的力的大小。

可选地，触摸传感器110可以包括布置在基板114上方的感测电极和驱动电极对116的阵列，以及布置在感测电极和驱动电极对116的阵列上的并限定触摸传感器表面112的触感层；并且控制器150可以实现互电容技术来读取这些感测电极和驱动电极对116之间的电容值，并且基于这些电容值来解释触摸传感器表面112上的输入。

然而，触摸传感器110可以包括电阻式、电容式、光学式或其他类型的触摸传感器110，其在触摸传感器表面112下限定二维可感知区域。

3.4基板

触摸传感器110被布置在基板114上方(或与其物理上同延)。基板114因此可用于支撑触摸传感器110和/或形成触摸传感器110和底盘130之间的接口。

在下面描述的触摸传感器组件悬挂在底盘130上的一个实现中，基板114包括刚性背衬，例如铝、钢或纤维复合板。在该实现中，触摸传感器110被结合在基板114的外面上方，并且电感器124被结合或以其他方式组装在基板114的内面上，使得电感器124位于布置在底盘130中的磁性元件126的正上方。

在类似的实现中，基板114包括刚性(例如，玻璃纤维)电路板，并且触摸传感器110的感测电极和驱动电极对116直接制造在基板114的最外层(或更多个最外层)上。在该实现中，电感器124可以包含在表面安装封装中，并且可以直接焊接到基板114的内(即，底盘130侧)面上的表面安装焊盘。可选地，电感器124可以包括：直接制造在基板114的最内层上的单层平面螺旋线圈；或者直接制造在基板114的一组最内层上的多层平面螺旋线圈。

在前述实现中，基板114还可以包括一组肋或凸缘，其被配置为当触摸传感器表面112例如被手指或指示笔按向基板114时，抵抗基板114的偏转(例如，弯曲)。例如，包括铝板或钢板的基板114可以形成为包括沿着触摸传感器110的一个或多个边缘的凸缘，并且形成为包括从触摸传感器110的周边插入的珠。在基板114包括刚性电路板的另一实现中，基板114还可以包括直接焊接到基板114的内表面上限定的表面安装焊盘上的金属(例如，钢)肋。

可选地，基板114可以包括柔性电路板，并且触摸传感器110的感测电极和驱动电极对116可以制造在柔性电路板的一层或更多层上。在该实现中且如下所述，底盘130可以限定平坦支撑表面(例如包括低摩擦涂层)；因此，基板114可以搁置在平坦支撑表面上并在其上滑动，并且当力(例如通过手指或指示笔)施加到触摸传感器表面112时，平坦支撑表面可以竖直地支撑基板114和触摸传感器110抵抗向内变形。

然而，基板114可以限定任何其他形式，并且包括任何其他材料或特征来支撑触摸传感器110和电感器124。

3.5电感器

因此，电感器124在触摸传感器表面112下方耦合到基板114，例如与触摸传感器110相对。在图19所示的一个实现中，电感器124的中心也可以偏离触摸传感器110的质心，使得当电感器124被极化时，触摸传感器组件形成围绕下面的磁性元件126振动的偏心质量。

在一个实现中，电感器124包括多回路导电(例如，铜)线圈，其限定了空气电感器124并限定了垂直于触摸传感器表面112的对称轴。例如，线圈可以形成圆形环面，并且可以(例如，用粘合剂、用灌封材料)结合到与触摸传感器110相对的基板114的内面，其中当线圈未被驱动时，线圈的对称轴在下面的磁性元件126上方大致居中。在另一示例中，磁性元件126包括长形永磁体阵列，例如布置成长形线性Halbach阵列的形式。在该示例中，电感器124可以包括圆环形式的线圈，该线圈沿着磁性元件126的长轴并且在平行于振动平面的平面中伸长；并且电感器124可以结合、焊接或以其他方式耦合到磁性元件126上方的基板114，其中当电感器124未被驱动时，电感器124的长轴和短轴与磁性元件126的长轴和短轴大致对齐。

在另一示例中，基板114包括电路板，并在其内面上限定了一组表面安装焊盘。在该示例中，电感器124被包含在焊接到基板114上的这些表面安装焊盘的表面安装封装中。可选地，形成电感器124的线圈末端可以焊接到基板114上的这些表面安装焊盘。线圈也可以嵌入或封装在环氧树脂或灌封材料中。

在另一实现中，电感器124包括音圈，音圈包括线圈架(former)、套环(collar)和导线绕组(例如，盘绕的铝或铜线)。在该实现中，电感器124可以焊接到基板114，并且可以在基板114的内面之下延伸(例如，一毫米)。

可选地，电感器124可以(例如，根据PCB加工技术)被直接焊接到与触摸传感器表面112相对的基板114上。例如，如图22A和图22B所示，电感器124的第一段(例如，第一螺旋线圈)被制造在基板114的第一层(例如，薄玻璃纤维)上或者以其他方式耦合到基板114的第一层(例如，薄玻璃纤维)；电感器124的第二段被制造在布置在基板114的第一层上方的第二层上或以其他方式耦合到第二层；电感器124的第三段被制造在布置在基板114的第二层上的第三层上或以其他方式耦合到第三层；等等，并且电感器124的这些段利用穿过基板114的这些层的过孔(via)进行耦合，如图22B所示。

然而，电感器124可以是任何其他形式，并且可以以任何其他方式耦合到或制造在基板114上。

3.6磁性元件

通常，磁性元件126刚性地耦合到底盘130，并且当控制器150(例如，经由驱动器152)响应于触摸传感器表面112上的输入来极化电感器124时，磁性元件126起到磁性耦合(吸引和/或排斥)电感器124的作用。

在图21所示的一个实现中，磁性元件126包括：第一磁体(例如，磁偶极子永磁体)，其安装在底盘130上，并被布置成第一极性(例如，北极)面向电感器124；第二磁体，其安装在底盘130上，邻近第一磁体并从第一磁体横向偏移，并且布置成第二极性(例如，南极)面向电感器124。在该实现中，第一磁体和第二磁体可以被结合、紧固、粘附或以其他方式彼此相邻地刚性地耦合到底盘130，使得当电感器124在沿第一方向流动的电流内被极化时，电感器124吸引这些磁体中的一个磁体并排斥另一个磁体，从而在振动平面中移动触摸传感器组件；反之亦然。在该实现中，第一磁体和第二磁体可以沿着与触摸传感器110的质心相交的主轴布置在底盘130中；电感器124可以类似地平行于主轴布置在基板114上，并且电感器124的长轴布置在第一和第二磁体上。

在图23所示的另一实现中，磁性元件126包括Halbach阵列：其耦合到底盘130，邻近电感器124(例如沿着电感器124延伸)；并且在布置中包含一组磁体，该布置被配置为增大由这些磁体输出的磁场，从而当电感器124被极化时，增加磁性元件126和电感器124之间的磁性耦合。

在该实现中，磁性元件126可以包括布置成在平行于振动平面延伸的一行五个磁体。这组磁体中的每个磁体都可以展示出与其相邻磁体不同的极性。例如：磁性元件126中的第一磁体可以布置成其北极面向底盘130的左侧；磁性元件126中的第二磁体可以布置成其北极面向底盘130的顶部边缘；磁性元件126中的第三磁体可以布置成其北极面向底盘130的右侧；磁性元件126中的第四磁体可以布置成其北极面向底盘130的底部边缘；并且磁性元件126中的第五磁体可以被布置成其北极再次面向底盘130的左侧。在该示例中，由第二磁体和第四磁体输出的磁场聚焦由第一、第三和第五磁性元件126输出的磁场，因此当电感器124被极化时，改善了磁性元件126和电感器124之间的磁性耦合。

然而，磁性元件126可以包括以任何其他方式布置的任何其他类型的磁体。

3.6.1磁屏蔽

在图24所示的一个变形中，系统100还包括置于磁性元件126和底盘130之间并被配置为抑制由磁性元件126和电感器124输出的磁场的磁屏蔽138。例如，系统100可以包括薄导电板(例如，不锈钢垫片)，该薄导电板直接布置在磁性元件126下方或者布置在容纳磁性元件126和触摸传感器组件的由底盘130限定的空腔134的底板下方。因此，磁屏蔽138可以起作用来抑制磁场延伸到底盘130中，并且因此屏蔽布置在下方的底盘130中的电子器件，使其免受触摸传感器110周围的磁场变化的影响，该磁场由电感器124的极化产生。

3.7驱动器

在图26所示的一个变形中，系统100还包括驱动器152，该驱动器152被配置为响应于来自控制器150的触发而间歇地向电感器124提供电流。在一个实现中，驱动器152包括电耦合到电感器124的每一端并被配置为将电感器124选择性地耦合到电源的双H桥：以在电感器124两端施加正电压电势，以使电流在第一方向上流过电感器124，从而基于来自控制器150的控制信号或命令，使电感器124在第一取向上极化；并且在电感器124两端施加负电压电势，以使电流在第二方向上流过电感器124，从而基于来自控制器150的控制信号或命令，使电感器124在第二取向上极化。因此，在该实现中，控制器150可以响应于检测到触摸传感器表面112上的触摸输入，触发驱动器152在第一持续时间内在第一方向上极化电感器124，并且在第二持续时间内在与第一方向相反的第二方向上极化电感器124，以便在点击周期期间在振动平面内振荡触摸传感器组件。

在另一实现中，驱动器152被配置为选择性地将电感器124在单个方向上耦合到电源，以仅在单个方向上极化电感器124。例如，驱动器152可以包括功率晶体管，并且控制器150可以选择性地激活和去激活驱动器152，以间歇地极化电感器124，从而间歇地使电感器124磁性耦合到磁性元件126，并且因此相对于底盘130振荡触摸传感器组件。

然而，系统100可以包括驱动器152或任何其他类型的其他部件，以选择性地向电感器124提供电流。

3.8控制器

如上所述，控制器150可以扫描触摸传感器110，将从触摸传感器110读取的电数值(的变化)解释为触摸传感器表面112上的输入位置，然后响应于检测到触摸传感器表面112上的触摸输入，在点击周期期间选择性地极化电感器124，如上所述。

3.8.1触摸检测和点击周期触发

在上述实现中，其中触摸传感器110包括压敏触摸传感器110，其输出表示触摸传感器表面112上的触摸输入的位置和力(或压力)的值，控制器150可以：读取触摸传感器110中的感测电极和驱动电极对116之间的电数值(例如，电阻)；基于触摸传感器表面112上的第一位置下方的、感测电极和驱动电极对116的阵列中的第一感测电极和驱动电极对116之间的电阻的第一变化，检测在触摸传感器表面112上的第一位置处的第一输入的施加；并且基于电阻的第一变化的大小来解释第一输入的第一力大小。响应于第一输入的第一力大小超过最小力阈值，控制器150可以：立即触发驱动器152在(例如，大约第一时间的第一时间)瞬时(即，暂时)极化电感器124；并且在大约第一时间(例如，在检测到触摸传感器表面112上的第一触摸的50毫秒内)，输出表示触摸传感器表面112上的第一输入的第一位置和第一力大小的第一触摸图像。

在该实现中，控制器150还可以对触摸传感器表面112上不同大小的输入做出不同的响应。例如，响应于触摸传感器表面112上的触摸输入的力大小超过最小力阈值和深力阈值大小(大于最小力阈值)，控制器150可以触发驱动器152在第一持续时间(例如，150毫秒)内并且以第一频率(例如，20Hz)瞬时极化电感器124。然而，响应于触摸传感器表面112上的触摸输入的力大小超过最小力阈值但不超过深力阈值大小，控制器150可以触发驱动器152在小于第一持续时间的第二持续时间(例如，50毫秒)内和/或以大于第一频率的第二频率(例如，50Hz)瞬时极化电感器124。

系统100可以实现类似的方法和技术，以基于定义电容式触摸传感器110的触摸传感器110中的感测和驱动电极对之间的电容变化，或者基于任何其他类型的触摸传感器110的输出，检测和响应于触摸传感器表面112上的触摸输入。

3.8.2点击周期特征

如图24所示，在点击周期期间，控制器150可以触发驱动器152在单个方向上极化电感器124。例如，控制器150可以触发驱动器152以方波或正弦波形的形式的单个脉冲向电感器124输出电力(例如，对于10Hz驱动信号，在50毫秒的持续时间内在第一峰值上)，从而在电感器124中感应出磁场，该磁场将电感器124磁性耦合到磁性元件126，并导致触摸传感器组件抵靠着耦合器132在平行于振动平面的单个方向上移动。在该脉冲结束时，电感器124中的磁场会衰减，从而将电感器124与磁性元件126去耦；耦合器132然后可以将触摸传感器组件返回到其标称位置，以完成点击周期。

在图18A和图21所示的另一个实现中，控制器150触发驱动器152在两个相反的方向上极化电感器124。例如，在点击周期期间，控制器150可以触发驱动器152(例如，双H桥)以方波或正弦波形的形式的两个脉冲向电感器124输出电力(例如，对于50Hz驱动信号，在50毫秒的持续时间内在第一峰值和第二峰值上)，由此：在电感器124中在第一方向上感应第一磁场，其将电感器124磁性耦合到磁性元件126，并使得触摸传感器组件在大约该点击周期的前半部分内在平行于振动平面的第一方向上抵靠着耦合器132移动；然后在电感器124中在相反方向上感应出第二磁场，这将电感器124磁性耦合到磁性元件126，并使得触摸传感器组件在大约该点击周期的后半部分内在相反方向上抵靠着耦合器132移动。在该第二脉冲结束时，电感器124中的磁场会衰减，从而将电感器124与磁性元件126去耦；耦合器132然后可以将触摸传感器组件返回到其标称位置，以完成点击周期。

3.8.3驱动频率

如下所述，触摸传感器组件可以展示共振(例如，自然)频率。控制器150可以触发驱动器152在点击周期期间以该共振频率向电感器124输出交流信号。例如，当系统第一次被通电时，控制器150可以执行测试例程，包括使施加到电感器124的电压从低频交流电压振荡到高频交流电压，检测在低频率和高频率之间的共振频率，并将该共振频率存储为系统100在该设备处随后会话期间的操作频率。

在一个实现中，触摸传感器组件的质量和耦合器132的弹性被调谐为展示接近机械“点击”或键盘击键的频率的特定共振频率。在该实现中，控制器150可以触发驱动器152在点击周期期间以该特定共振频率的交流信号驱动电感器124。

可选地，如上所述，控制器150可以触发驱动器152在点击周期期间以目标频率的交流信号驱动电感器124，该目标频率不同于共振频率。在该实现中，驱动器152可以输出以目标频率振荡的交流电；当如此极化时，电感器124可以输出以目标频率振荡的磁场。如上所述，电感器124可以磁性耦合到磁性元件126，包括选择性地吸引和排斥磁性元件126，以使触摸传感器110在振动平面中并且相对于底盘130振荡。控制器150和驱动器152可以继续交替电感器124的极性，以便在点击周期期间内振动触摸传感器组件。在点击周期结束时，控制器150可以触发驱动器152将电感器124从电源去耦，从而停止触摸传感器组件的振动。

然而，控制器150和驱动器152可以协作以在一个、两个或任何其他数量的实例中“脉冲”电感器124的极性，以在点击周期期间使触摸传感器组件相对于底盘130移动或振荡。

3.8.4暂停的触摸传感器扫描

此外，当在点击周期期间被控制器150或驱动器152极化时，由电感器124生成的磁场可能在触摸传感器110中产生噪声。因此，控制器150可以系统地丢弃在点击周期期间(以及在点击周期之后的某个时间期间，例如点击周期之后的10毫秒，此时电感器124中的磁场可能已经衰减到足以在触摸传感器110中产生小于最大噪声的程度)从触摸传感器110读取的数据。

可选地，控制器150可以在点击周期期间(以及稍晚)禁止触摸传感器110的扫描。例如，控制器150可以：在扫描周期序列期间读取触摸传感器110中的感测电极和驱动电极对116之间的电数值；基于触摸传感器110中的感测电极和驱动电极对116之间的电数值，生成用于扫描周期序列的触摸图像序列；并且基于存储在扫描周期序列中的最后一个触摸图像中的值来检测触摸传感器表面112上的触摸输入。然后，响应于检测到触摸传感器表面112上的触摸输入，控制器150可以：触发驱动器152在最后扫描周期之后的点击周期期间瞬时极化电感器124；在点击周期期间延迟下一个扫描周期；然后响应于点击周期的结束启动下一个扫描周期。

此外，在该实现中，响应于在触摸传感器表面112上检测到新的触摸输入，并且在相应地执行点击周期之前，控制器150可以：生成描绘该触摸输入的触摸图像；存储该触摸图像；如上所述启动点击周期；将该触摸图像输出到处理器或其他连接的设备；并且继续以一致的、指定的采样率(例如，30Hz、50Hz)输出该相同的存储的触摸图像，直到点击周期完成并且电感器124中的磁场充分衰减。该过程然后可以恢复对触摸传感器110的采样，基于从触摸传感器110读取的数据生成新的触摸图像，并且以指定的采样率将这些触摸图像输出到处理器或其他设备。

3.8.5用于力大小的电感器

在一种变形中，控制器150在点击周期之外监控电感器124两端的电压变化和/或流经电感器124的电流，并基于该电压变化或电流和耦合器132的已知的弹性(或刚度等)来估计施加到触摸传感器表面112的力。如上所述，如果该力超过最小力阈值，则控制器150可以选择性地执行点击周期。另外地或可选地，控制器150可以将该力估计标记或集成到并发触摸图像中，并将该力增强的触摸图像提供给处理器或其他连接的设备。

在一个示例中，控制器150：在扫描周期期间读取触摸传感器110中的感测电极和驱动电极对116之间的电数值；在扫描周期期间采样电感器124两端的电压；并且以规律间隔(例如，在30Hz、50Hz的范围内)重复这些过程。在该示例中，控制器150然后可以基于在当前扫描周期期间在触摸传感器110中并且布置在触摸传感器表面112上的第一位置下方的第一感测电极和驱动电极对116之间的电数值的变化来检测触摸传感器表面112上的第一位置处的触摸输入；然后将在该扫描周期期间电感器124两端的电压变化转换成施加到触摸传感器表面112的触摸输入的力大小。具体而言，控制器150可以将电感器124两端的电压变化转换成触摸传感器组件的垂直位移，然后基于耦合器132的存储的弹簧模型---连接力和位移---将该垂直位移转换成在该扫描周期期间施加到触摸传感器表面112的力。控制器150然后可以：针对该扫描周期生成表示触摸输入的第一位置和力大小的触摸图像；并且触发驱动器152极化电感器124，以响应于(从电感器124两端的电压变化导出的)触摸输入的力大小超过阈值大小，使基板114在振动平面中相对于底盘130振荡。

在这个示例中，控制器150还可以：在点击周期之外，对电感器124两端的电压进行随时间积分；如果电感器124两端的电压的积分超过阈值电压-时间值，则检测在触摸传感器表面112上施加的足够的力的输入以触发点击周期；并且当电感器124两端的电压积分下降到低于该阈值电压-时间值(或者低于较低的阈值输入-撤回电压-时间值以便实现滞后技术)时，检测输入从触摸传感器表面112的撤回。此外，系统100可以：实现与上述类似的方法和技术，以在当前扫描周期期间将电感器124的当前电压-时间值转换成触摸传感器表面112上的输入的力大小；用该力大小标记该扫描周期的触摸图像；并且对于随后的每个扫描周期(在系统100执行的点击周期之外)重复该过程。

此外，在下面描述的实现中，其中系统100包括多个电感器124-磁性元件126对，控制器150可以：实现类似的方法和技术来估计触摸传感器组件在每个电感器124-磁性元件126对之间的垂直位移；将这些垂直位移转换成施加在每个电感器124-磁性元件126对上的力；并且基于电感器124-磁性元件126对上的这些导出力来插值施加在触摸传感器表面112上的力。控制器150然后可以例如通过用触摸传感器表面112上的估计力标记触摸图像中表示的各个输入，将这些插值力与基于从触摸传感器110读取的数据生成的并发触摸图像合并。

3.9配置

通常，触摸传感器110、基板114、磁性元件126、控制器150、驱动器152、耦合器等可以以各种配置布置。

3.9.1触控板空腔中的悬挂基板

在图17A、图17B、图18A、图18B和图20A所示的一种配置中，系统100被集成到底盘130中，该底盘130限定了移动计算机的部件(例如，膝上型计算机的“B面”)并且包括触控板空腔134，诸如邻近包括机械键的键盘。在这种配置中：磁性元件126布置在触控板空腔134的底部；并且耦合器132将基板114与触控板空腔134一起定位，使得电感器124大致位于磁性元件126的中心上方。触摸传感器表面112因此可以跨越触控板空腔134。

在这种配置中，基板114可以形成与触摸传感器表面112相对地横跨触摸传感器110布置的刚性背衬，并且可以响应于触摸传感器表面112上的对象(例如，手指、指示笔)的按压来支撑触摸传感器110抵抗偏转。在一个示例中，耦合器132包括一组弹性索环，该弹性索环被配置成将基板114悬挂在由底盘130如此限定的触控板空腔134上。因此，每个索环可以在振动平面中是顺从的，并且可以响应于电感器124的去极化，将基板114返回到触控板空腔134内的中心位置。例如，耦合器132可以包括一组四个弹性(例如，橡胶、泡沫)索环，其布置在基板114的四个角附近，并且协作以将基板114和触摸传感器110悬挂在触控板空腔134上。因此，在这种配置中，耦合器132可以：置于底盘130和基板114之间；结合或紧固到底盘130和基板114；被配置为响应于电感器124的极化而在振动平面中变形，该极化在电感器124处产生瞬态磁场，该瞬态磁场与磁性元件126的磁场相互作用以在振动平面中在电感器124和磁性元件126之间产生力；被配置为响应于电感器124的去极化，将基板114返回到相对于底盘130的中心位置；并且被配置成将施加到触摸传感器表面112的垂直力传递到底盘130中。

因此，在该配置中，耦合器132可以用于设置和(大致地)保持电感器124和磁性元件126之间的间隙。

3.9.2滑动表面

在图20B所示的另一种配置中，基板114搁置在触控板空腔134底部的轴承表面上并在其上滑动，例如：连续的平坦轴承表面；不连续的平坦轴承表面(例如，具有减压通道以减少基板114和轴承表面之间的静摩擦的平坦表面)；或者一组套管(例如，聚合物垫)或轴承(例如，钢球轴承)在触控板空腔134的底部上方偏移并分布在触控板空腔134的底部上。

在一个示例中：触控板空腔134限定了平行于振动平面的平坦基底表面；磁性元件126被保持在平坦基底表面下方的触控板空腔134的底部；并且基板114包括柔性电路板，该柔性电路板布置在平坦基底表面上方并且与平坦基底表面接触，被配置为在平行于振动平面的平坦基底表面上滑动，并且被配置为将施加到触摸传感器表面112的垂直力传递到底盘130中。在本示例中，底盘130因此可以通过基板114刚性支撑触摸传感器110。

在这种配置中：磁性元件126可以嵌入触控板空腔134的底部；系统100还可以包括低摩擦层136，该低摩擦层136布置在空腔134的底部上，并因此置于磁性元件和电感器124之间；并且电感器124可以凹入基板114的内面(或者基板114的内面可以另外限定平坦表面)，使得内面可以平滑地在低摩擦层136上延伸，如图20A和图20B所示。特别地，低摩擦层136可以被配置为：防止磁性元件和电感器124之间的直接接触；并且有助于基板114以及更一般地触摸传感器组件在空腔134的底部上方且平行于振动平面的平滑运动。例如，低摩擦层136可以包括布置在磁性元件126和电感器124之间的聚四氟乙烯(或“PTFE”)膜。可选地，如图20B所示，低摩擦层136可以跨越基板114的内面且在电感器124上方布置。

此外，在该配置中，耦合器132可以包括弹簧元件，该弹簧元件被配置为响应于在点击周期期间电感器124的去极化而使柔性电路板在空腔134内居中。在另一个示例中，耦合器132可以包括形成在基板114的柔性电路板上或与其物理上同延的挠曲件，该挠曲件延伸到底盘130上并保持在底盘130处，从而在点击周期结束时，用于使触摸传感器组件相对于磁性元件126重新居中。在又一示例中，在该配置中(以及在前述配置中)，耦合器132可以包括围绕触摸传感器表面112的周边布置的柔性薄膜(例如，密封件)，该柔性薄膜置于触摸传感器110和触控板空腔134的内壁之间，并且被配置为密封触摸传感器110和触控板空腔134之间的空隙，例如防止湿气和/或灰尘进入。

3.9.3安装在基板上的控制器

在前述配置中：控制器150和驱动器152安装到基板114，例如(在基板114的内面上)与触摸传感器110相对；并且系统100还包括在基板114和底盘130之间延伸的柔性电路，该柔性电路电耦合到布置在底盘130中的电源。因此，在该配置中，控制器150可以：读取触摸传感器110中的感测电极和驱动电极对116之间的电数值，或者以其他方式直接对相邻的触摸传感器110进行采样；基于触摸传感器110中的感测电极和驱动电极对116之间的这些电数值生成触摸图像序列；然后经由柔性电路将该触摸图像序列输出到布置在底盘130中的处理器。此外，驱动器152可以响应于来自相邻控制器150的触发，经由柔性电路间歇地从电源向电感器124提供电流。因此，在该配置中，触摸传感器组件可以在独立单元中包括基板114、触摸传感器110、(触摸传感器表面112、)控制器150、驱动器152、电感器124和柔性电路。该独立单元然后可以安装在底盘130中的空腔134上，并且柔性电路可以连接到空腔134中的电源和数据端口，以完成系统100到该设备中的组装。

在该实现中，柔性电路还可以用作耦合器132，以在点击周期结束时，向空腔134内的振动平面中的触摸传感器组件的运动施加相反力，以使触摸传感器组件在空腔134内重新居中。

3.9.4安装在底盘上的控制器

可选地，在前述配置中：控制器150和驱动器152可以布置在底盘130中；并且系统100还可以包括在基板114和底盘130之间延伸的柔性电路，该柔性电路电耦合到控制器150、驱动器152和/或布置在底盘130中的电源。在该配置中，控制器150可以：经由柔性电路读取触摸传感器110中的感测电极和驱动电极对116之间的电数值；基于触摸传感器110中的感测电极和驱动电极对116之间的电数值生成触摸图像序列；然后将该触摸图像序列输出到布置在底盘130中的处理器，诸如直接输出到安装在底盘130中的主板上的与控制器150相邻布置的处理器。在该配置中，驱动器152可以响应于来自控制器150的触发，经由柔性电路间歇地从电源向电感器124提供电流。

3.9.5反向的电感器和磁性元件

在又一配置中，电感器124刚性耦合到空腔134，并且磁性元件126耦合到(例如，结合到、嵌入、紧固到)基板114。例如，在这种配置中，电感器124可以被焊接到主板或布置在底盘130中的其他电路板，并且触摸传感器组件(包括磁性元件126)可以被布置在主板或其他电路板上，其中磁性元件126大致位于电感器124的中心上方。

3.10多个振动器

在该变形中，系统100还可以包括多个电感器和磁性元件对。在图25所示的一个示例中，系统100包括：第一电感器124，其布置在基板114的第一边缘附近；以及第一磁性元件126，其在第一电感器124下方布置在底盘130中，且因此靠近基板114的第一边缘。在该示例中，系统100还可以包括：第二磁性元件127，其刚性地耦合到底盘130并且偏离第一磁性元件126；以及第二电感器125，其耦合到触摸传感器表面112下方的基板114，布置在基板114的与第一边缘相对的第二边缘附近，并且被配置为磁性耦合到第二磁性元件127。此外，在该示例中，控制器150可以：响应于接近基板114的第一边缘的触摸传感器表面112上检测到触摸输入，选择性地极化第一电感器124，以使基板114相对于底座130在振动平面中振荡，其中在基板114的该第一边缘附近感知到峰值能量；并且响应于在接近基板114的第二边缘的触摸传感器表面112上检测到第二触摸输入，选择性地极化第二电感器125，以使基板114相对于底座130在振动平面中振荡，其中在接近基板114的该第二边缘处感知到峰值能量。

在类似的实现中，系统100可以包括如上所述的第一振动器和第二电感器-第二磁性元件对，第二电感器-第二磁性元件对与第一电感器-磁性元件对协作以振荡触摸传感器110。在该变形中，第一电感器-磁性元件对可以包括安装到基板114的线圈，该线圈偏离到触摸传感器110的质心右侧，距质心第一距离，如图25所示。第一电感器-磁性元件对还可以包括在电感器124下方排成一行的磁体阵列。磁体阵列可以与第一电感器-磁性元件对的电感器124协作，以限定第一电感器-磁性元件对的振动轴。如图25所示，第二电感器-第二磁性元件对可以包括安装到基板114的线圈，该线圈偏离到触摸传感器110的质心左侧，距质心第二距离。第二电感器-第二磁性元件对还可以包括排成一行的磁体阵列。磁体阵列可以与第二电感器-第二磁性元件对的电感器124协作，以限定第二电感器-第二磁性元件对的振动轴。

在一个实现中，第一电感器-磁性元件对的磁体阵列可以平行于第二电感器-第二磁性元件对的磁体阵列排列成一行，使得第一电感器-磁性元件对的振动轴平行于第二电感器-第二磁性元件对的振动轴。在该实现中，第一电感器-磁性元件对的电感器124可以安装到基板114，从触摸传感器110的质心偏移第一距离，该第一距离等于第二电感器-第二磁性元件对的电感器124和质心之间的第二距离。因此，第一电感器-磁性元件对的电感器124和第二电感器-第二磁性元件对的电感器124之间的中点可以与质心同轴。因此，第一电感器-磁性元件对和第二电感器-第二磁性元件对可以协作以使触摸传感器110沿着平行于第一磁体的振动轴和第二磁体的振动轴延伸并穿过触摸传感器110的质心的整体振动轴振动。

控制器150可以驱动第一电感器-磁性元件对(下文称“第一振动器”)以第一频率振荡触摸传感器110，并且驱动第二电感器-第二磁性元件对(下文称“第二振动器”)以与第一振动器的振动同相的类似频率振荡。因此，第一和第二振动器可以协作以沿着总振动轴线性地振动触摸传感器110。然而，控制器150可以另外地或可选地驱动第一振动器以第一频率振荡触摸传感器110，并且驱动第二振动器以不同于第一频率的第二频率振荡和/或与第一振动器的振动异相。因此，第一和第二振动器可以协作以围绕质心在平行于触摸传感器表面112的平面内旋转触摸传感器110。

另外地或可选地，控制器150可以选择性地驱动第一振动器或第二振动器在特定时间处振荡。控制器150可以选择性地(并且排他地)驱动第一振动器，以模拟触摸传感器110在邻近第一振动器的一部分上的点击感觉。控制器150可以可选地驱动第二振动器，以模拟触摸传感器110在邻近第二振动器的一部分上的点击感觉，同时最小化触摸传感器110的邻近第一振动器的部分上的振动。例如，控制器150可以选择性地驱动第一振动器来执行点击周期，以模拟触摸传感器110的右侧的点击(或“右”点击)的感觉，同时第二振动器保持不活动。

然而，控制器150也可以驱动第一振动器以根据特定振动波形振荡。同时，控制器150可以驱动第二振动器以根据与第一振动器的特定振动波形异相(例如，180度异相)的振动波形来振荡。例如，第二振动器可以输出振幅小于该特定振动波形的振幅的振动波形。在该示例中，第二振动器的振动波形也可以与第一振动器的特定振动波形异相180度。因此，第二振动器可以被配置成抵消由第一振动器输出的特定振动波形(或减小由第一振动器输出的特定振动波形的振幅)。

本文描述的系统和方法可以至少部分地被体现为和/或实现为被配置成接收存储计算机可读指令的计算机可读介质的机器。指令可以通过与应用、小应用程序、主机、服务器、网络、网站、通信服务、通信接口、用户计算机或移动设备的硬件/固件/软件元件、腕表、智能电话或其任何适当的组合集成的计算机可执行部件来执行。实施例的其它系统和方法可以至少部分地被体现和/或被实现为被配置成接收存储计算机可读指令的计算机可读介质的机器。指令可以由通过与上述类型的装置和网络集成的计算机可执行部件所集成的计算机可执行部件来执行。计算机可读介质可以存储在任何适当的计算机可读媒体上，诸如RAM、ROM、闪速存储器、EEPROM、光学设备(CD或DVD)、硬盘驱动器、软盘驱动器或任何适当的设备。计算机可执行部件可以是处理器，但任何适当的专用硬件设备可以(可选地或另外地)执行指令。

如本领域的技术人员将从先前的详细描述中以及从附图和权利要求中认识到的，在不脱离如在下面的权利要求中所限定的本发明的范围的情况下，可以对本发明做出修改和变化。

Claims (20)

1.一种用于检测触摸输入并利用触觉反馈响应所述触摸输入的系统，包括：

磁性元件，其刚性耦合到底盘；

基板；

触摸传感器，其置于所述基板和触摸传感器表面之间；

电感器，其在所述触摸传感器表面下方耦合到所述基板，并被配置为磁性耦合到所述磁性元件；

耦合器，其将所述基板耦合到所述底盘，在大致平行于所述触摸传感器表面的振动平面内顺从，并将所述电感器大致定位在所述磁性元件上方；和

控制器，其被配置为响应于检测到所述触摸传感器表面上的触摸输入而间歇地极化所述电感器，以相对于所述底盘在所述振动平面中振荡所述基板。

2.根据权利要求1所述的系统：

其中，所述触摸传感器包括：

感测电极和驱动电极对的阵列，其布置在所述基板上方；和

压敏层，其布置在所述感测电极和驱动电极对的阵列上方并限定所述触摸传感器表面；

所述系统还包括驱动器，其被配置为响应于来自所述控制器的触发而间歇地向所述电感器提供电流；和

其中，所述控制器被配置为：

基于所述触摸传感器表面上的第一位置下方的在所述感测电极和驱动电极对的阵列中的第一感测电极和驱动电极对之间的电阻的第一变化，检测在所述触摸传感器表面上的所述第一位置处的第一输入的施加；

基于所述电阻的第一变化的大小来解释所述第一输入的第一力大小；

响应于所述第一输入的第一力大小超过最小力阈值，触发所述驱动器在大约第一时间处瞬时极化所述电感器；和

输出表示大约在所述第一时间处在所述触摸传感器表面上的所述第一输入的所述第一位置和所述第一力大小的第一触摸图像。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器：

响应于所述第一输入的第一力大小超过所述最小力阈值和深输入阈值大小，触发所述驱动器在大约所述第一时间处以第一持续时间和第一频率瞬时极化所述电感器；和

响应于所述第一输入的第一力大小超过所述最小力阈值并下降到小于所述深输入阈值，触发所述驱动器在大约所述第一时间处以小于第一方向的第二持续时间和大于所述第一频率的第二频率瞬时极化所述电感器。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括磁屏蔽，所述磁屏蔽置于所述磁性元件和所述底盘之间并被配置为抑制由所述磁性元件和所述电感器输出的磁场。

5.根据权利要求1所述的系统：

还包括所述底盘，所述底盘包括移动计算机的部件并限定触控板空腔；

其中，所述磁性元件布置在所述触控板空腔的底部中；和

其中，所述耦合器将所述基板定位在所述触控板空腔内，其中所述电感器大致位于所述磁性元件的中心，并且所述触摸传感器表面横跨所述触控板空腔。

6.根据权利要求5所述的系统：

其中，所述触控板空腔限定了平行于所述振动平面的平坦基底表面；

其中，所述磁性元件被保持在所述平坦基底表面下方的所述触控板空腔的底部中；

其中，所述基板包括柔性电路板:

所述柔性电路板被布置在所述平坦基底表面上并与之接触；

所述柔性电路板被配置为在平行于所述振动平面的所述平坦基底表面上方滑动；和

所述柔性电路板将施加到所述触摸传感器表面的垂直力传递到所述底盘中；和

其中，所述耦合器包括弹簧元件，所述弹簧元件被配置为响应于所述电感器的去极化而使所述柔性电路板处于所述空腔内的中心。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述耦合器包括围绕所述触摸传感器表面的周边布置的柔性薄膜，所述柔性薄膜置于所述触摸传感器和所述触控板空腔的内壁之间，并且被配置为密封所述触摸传感器和所述触控板空腔之间的空隙以防止灰尘进入。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述耦合器包括弹性索环，所述弹性索环被配置为将所述基板悬挂在由所述底盘限定的空腔上，在所述振动平面中是顺从的，并且被配置为响应于所述电感器的去极化而将所述基板返回到所述空腔内的中心位置；并且其中，所述基板包括刚性背衬，所述刚性背衬与所述触摸传感器表面相对地横跨所述触摸传感器布置，并且被配置为响应于对象在所述触摸传感器表面上的按压而支撑所述触摸传感器抵抗偏转。

9.根据权利要求1所述的系统：

其中，所述触摸传感器包括布置在所述基板上方的感测电极和驱动电极对的阵列；

其中，所述控制器安装到所述基板上，与所述触摸传感器相对；

所述系统还包括在所述基板和所述底盘之间延伸的柔性电路，所述柔性电路电耦合到布置在所述底盘中的电源；

其中，所述控制器：

读取所述触摸传感器中感测电极和驱动电极对之间的电数值；

基于所述触摸传感器中感测电极和驱动电极对之间的电数值生成触摸图像序列；和

经由所述柔性电路将所述触摸图像序列输出到布置在所述底盘中的处理器；和

所述系统还包括驱动器，所述驱动器安装在所述基板上，与所述触摸传感器相对，并且被配置为响应于来自所述控制器的触发，经由所述柔性电路间歇地从所述电源向所述电感器提供电流。

10.根据权利要求1所述的系统：

其中，所述触摸传感器包括布置在所述基板上方的感测电极和驱动电极对的阵列；

其中，所述控制器布置在所述底盘内；

所述系统还包括在所述基板和所述底盘之间延伸的柔性电路，所述柔性电路电耦合到所述控制器并耦合到布置在所述底盘中的电源；

其中，所述控制器被配置为：

经由所述柔性电路读取所述触摸传感器中的感测电极和驱动电极对之间的电数值；

基于所述触摸传感器中感测电极和驱动电极对之间的电数值生成触摸图像序列；和

将所述触摸图像序列输出到布置在所述底盘中的处理器；和

所述系统还包括驱动器，所述驱动器被布置在所述底盘中，与所述控制器邻近，并且被配置为响应于来自所述控制器的触发，经由所述柔性电路间歇地从所述电源向所述电感器提供电流。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述耦合器包括一组弹性元件：

所述一组弹性元件置于所述底盘和所述基板之间；

所述一组弹性元件结合到所述底盘和所述基板；

所述一组弹性元件被配置为响应于所述电感器的极化而在所述振动平面中变形，所述极化在所述电感器处产生瞬态磁场，所述瞬态磁场与所述磁性元件的磁场相互作用以在所述振动平面中在所述电感器和所述磁性元件之间产生力；

所述一组弹性元件被配置为响应于所述电感器的去极化，将所述基板返回到相对于所述底盘的中心位置；和

所述一组弹性元件被配置成将施加到所述触摸传感器表面的垂直力传递到所述底盘中。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电感器包括多回路线圈，所述多回路线圈限定空气电感器，限定垂直于所述触摸传感器表面的对称轴，并且与所述触摸传感器相对的结合到所述基板。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述基板包括刚性电路板；并且其中，所述电感器包括横跨所述基板的与所述触摸传感器相对的背面制造的平坦螺旋线圈。

14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述磁性元件包括长形Halbach阵列；并且其中，所述电感器包括环形形式的线圈，所述环形形式的线圈平行于所述磁性元件的长轴并且在平行于所述振动平面的平面内伸长。

15.根据权利要求1所述的系统，还包括驱动器，所述驱动器被配置为响应于来自所述控制器的触发而间歇地向所述电感器提供电流；并且其中，所述控制器被配置为响应于检测到在所述触摸传感器表面上的所述触摸输入，触发所述驱动器在第一持续时间内在第一方向上极化所述电感器，并且在第二持续时间内在与所述第一方向相反的第二方向上极化所述电感器。

16.根据权利要求1所述的系统：

其中，所述触摸传感器包括布置在所述基板上方的感测电极和驱动电极对的阵列；

所述系统还包括驱动器，其被配置为响应于来自所述控制器的触发而间歇地向所述电感器提供电流；和

其中，所述控制器被配置为：

在扫描周期序列期间读取所述触摸传感器中的感测电极和驱动电极对之间的电数值；

基于所述触摸传感器中感测电极和驱动电极对之间的电数值针对所述扫描周期序列生成触摸图像序列；

基于存储在所述扫描周期序列中的最后一个触摸图像中的值，检测所述触摸传感器表面上的所述触摸输入；

响应于检测到所述触摸传感器表面上的所述触摸输入：

触发所述驱动器，以在上一个扫描周期之后的点击周期期间瞬时极化所述电感器；和

在所述点击周期期间延迟下一个扫描周期；和

响应于所述点击周期的结束，启动所述下一个扫描周期。

17.根据权利要求1所述的系统：

其中，所述触摸传感器包括布置在所述基板上方的感测电极和驱动电极对的阵列；

其中，所述控制器被配置为：

在扫描周期期间读取所述触摸传感器中的感测电极和驱动电极对之间的电数值；

在所述扫描周期期间检测所述电感器两端的电压变化；

基于布置在所述触摸传感器表面上的第一位置下方的在所述触摸传感器中的第一感测电极和驱动电极对之间的电数值的变化，检测所述触摸传感器表面上的所述第一位置处的触摸输入；

将所述扫描周期期间所述电感器两端的电压变化转换成施加到所述触摸传感器表面的所述触摸输入的力大小；

针对所述扫描周期生成表示所述触摸输入的第一位置和力大小的第一触摸图像；和

响应于所述触摸输入的力大小超过阈值大小，使所述电感器极化，以使所述基板在所述振动平面中相对于所述底盘振动。

18.根据权利要求1所述的系统：

其中，所述电感器布置在所述基板的第一边缘附近；

所述系统还包括：

第二磁性元件，其刚性地耦合到所述底盘并且偏离所述磁性元件；和

第二电感器，其耦合到所述触摸传感器表面下方的所述基板，布置在所述基板的与所述第一边缘相对的第二边缘附近，并且被配置为磁性耦合到所述第二磁性元件；和

其中，所述控制器被配置为：

响应于在接近所述基板的第一边缘的所述触摸传感器表面上检测到所述触摸输入，选择性地极化所述电感器，以相对于所述底盘在所述振动平面中振荡所述基板；和

响应于在接近所述基板的第二边缘的所述触摸传感器表面上检测到第二触摸输入，选择性地极化所述第二电感器，以相对于所述底盘在所述振动平面中振荡所述基板。

19.一种用于检测触摸输入并利用触觉反馈响应所述触摸输入的系统，包括：

电感器，其刚性耦合到底盘；

基板；

触摸传感器，其置于所述基板和触摸传感器表面之间；

磁性元件，其耦合到所述触摸传感器表面下方的所述基板，并被配置为磁性耦合到所述电感器；

耦合器，其将所述基板耦合到所述底盘，在大致平行于所述触摸传感器表面的振动平面内顺从，并将所述电感器大致定位在所述磁性元件上方；和

控制器，其被配置为响应于检测到所述触摸传感器表面上的触摸输入而间歇地极化所述电感器，以相对于所述底盘在所述振动平面中振荡所述基板。

20.一种用于检测触摸输入并利用触觉反馈响应所述触摸输入的系统，包括：

磁性元件，其刚性耦合到底盘；

基板；

触摸传感器，其置于所述基板和触摸传感器表面之间；

电感器，其耦合到所述触摸传感器表面下方的所述基板，并被配置为磁性耦合到所述磁性元件；

耦合器，其将所述基板耦合到所述底盘，在大致平行于所述触摸传感器表面的振动平面内顺从，并将所述电感器大致定位在所述磁性元件上方；

驱动器，其耦合到所述电感器；和

控制程序，其被配置为响应于检测到所述触摸传感器表面上的触摸输入而触发所述驱动器以间歇地极化所述电感器，以相对于所述底盘在所述振动平面中振荡所述基板。

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