JP7210603B2 - 触覚フィードバックを使用してタッチ入力を検出し当該タッチ入力に応答するためのシステム及び方法 - Google Patents

触覚フィードバックを使用してタッチ入力を検出し当該タッチ入力に応答するためのシステム及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、概してタッチセンサの分野に関し、より詳細には、タッチセンサの分野における新規かつ有用な人間コンピュータインタフェースシステムに関する。
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１８年３月８日出願の米国仮出願第６２／６４０，１３８号の利益を主張するものであり、この出願は全体が引用により援用されるものとする。
図１は、システムの概略図である。 図２は、システムの一変形例の概略図である。 図３は、方法のフローチャートである。 図４は、方法の一変形例のフローチャートである。 図５Ａおよび図５Ｂは、システムの一変形例の概略図である。 図６は、システムの一変形例の概略図である。 図７は、システムの一変形例の概略図である。 図８Ａおよび図８Ｂは、方法の変形例のフローチャートである。 図９Ａおよび図９Ｂは、システムの変形例の概略図である。 図１０Ａおよび図１０Ｂは、方法の変形例の概略図である。 図１１は、システムの一変形例の概略図である。 図１２は、システムの一変形例の概略図である。 図１３Ａ－図１３Ｈは、システムの変形例の概略図である。 図１４は、方法の一変形例の概略図である。 図１５Ａ－図１５Ｆは、システムの変形例の概略図である。 図１６は、システムの一変形例の概略図である。 図１７Ａおよび図１７Ｂは、システムの変形例の概略図である。 図１８Ａおよび図１８Ｂは、システムの一変形例の概略図である。 図１９は、システムの一変形例の概略図である。 図２０Ａおよび図２０Ｂは、システムの一変形例の概略図である。 図２１は、システムの一変形例の概略図である。 図２２Ａおよび図２２Ｂは、システムの一変形例の概略図である。 図２３は、システムの一変形例の概略図である。 図２４は、システムの一変形例の概略図である。 図２５は、システムの一変形例の概略図である。 図２６は、システムの一変形例の概略図である。
以下の本発明の実施形態の説明は、本発明をそれらの実施形態に限定することを意図したものではなく、当業者が本発明を実施および使用できるようにすることを意図したものである。本明細書に記載の変形例、構成、実施例、例示的実施形態および例は任意選択的であり、それらが説明する変形例、構成、実施例、例示的実施形態および例のみに限定されるものではない。本明細書に記載の発明は、それらの変形例、構成、実施例、例示的実施形態および例のうちの何れかおよびすべての入れ替えを含むことができる。
１．システムと方法
図１および図２に示すように、人間コンピュータインターフェースシステム（以下、「システム」と称する）は、タッチセンサ１１０、ハウジング１６０、オーディオドライバ１４０（以下、「スピーカ」と称する）、振動子１２０およびコントローラ１５０を含む。タッチセンサ１１０は、基板上にわたってパターン化された検知電極（sense electrode）および駆動電極（drive electrode）のペア１１６のアレイと、検知電極および駆動電極のペアと接触する状態で基板上に配置された抵抗層とを含み、この抵抗層が、基板と反対側のタッチセンサ面１１２を規定するとともに、タッチセンサ面１１２に加えられる力の大きさの変化に応じて局所的バルク抵抗の変化を示す材料を規定する。ハウジング１６０は、タッチセンサ１１０に結合され、スピーカおよび振動子１２０を収容する。コントローラ１５０は、閾値の力の大きさを超える力がタッチセンサ面１１２上に加えられることに応答して、クリックサイクル中に、スピーカを起動してクリック音を再生させるとともに、振動子１２０を起動してハウジング１６０を振動させるように構成され、かつ、閾値の力の大きさを超える力がタッチセンサ面１１２上に加えられることに応答して、コマンドを出力するように構成されている。
システムの一変形例は、タッチセンサ面１１４を含むタッチセンサ１１０であって、タッチセンサ面１１４上にわたって配置された検知電極および駆動電極のペア１１６のアレイを有し、検知電極および駆動電極のペア１１６のアレイ上に延びるタッチセンサ面１１２を規定するタッチセンサと、タッチセンサ１１０に結合された振動子１２０であって、タッチセンサ面１１２と平行な面内で質量体を振動させるように構成された振動子と、シャーシ１３０に結合されたオーディオドライバ１４０と、コントローラ１５０とを含む。この変形例において、コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０の第１の検知電極および駆動電極のペア間の第１の抵抗の変化に基づき、第１の時間において、タッチセンサ面１１２への第１の入力の印加（application）および第１の入力の第１の力の大きさを検出し；第１の力の大きさが第１の閾値の大きさを超えることに応答して、振動子１２０を駆動するとともに、オーディオドライバ１４０を起動してクリック音を出力することによって、第１のクリックサイクルを実行し；第１の検知電極と駆動電極のペア間の第２の抵抗の変化に基づき、前記第１の時間に続く第２の時間において、タッチセンサ１１２面からの第１の入力の後退（retraction）および第１の入力の第２の力の大きさを検出し；第２の力の大きさが、第１の閾値の大きさより小さい第２の閾値の大きさを下回ることに応答して、振動子１２０を駆動するとともに、オーディオドライバ１４０を起動してクリック音を出力することによって、第２のクリックサイクルを実行するように構成されている。
図８Ａに示すように、一変形例では、システムが、タッチセンサ面１１２上の入力に応答する方法Ｓ１００を実行し、この方法が、ブロックＳ１１０において、第１の時間に、タッチセンサ面１１２上への第１の入力の印加および第１の入力の第１の力の大きさを検出するステップと、ブロックＳ１２０において、第１の力の大きさが第１の閾値の大きさを超えることに応答して、第１のクリックサイクル中にタッチセンサ面１１２に連結された振動子１２０を作動させるとともに、第１のクリックサイクル中にタッチセンサ面１１２近傍のオーディオドライバ１４０を起動してクリック音を出力するステップと、ブロックＳ１１２において、第１の時間に続く第２の時間に、タッチセンサ面１１２からの第１の入力の後退および第１の入力の第２の力の大きさを検出するステップと、ブロックＳ１２２において、第２の力の大きさが、第１の閾値の大きさよりも小さい第２の閾値の大きさを下回ることに応答して、第１のクリックサイクルとは異なる第２のクリックサイクル中に振動子１２０を作動させるとともに、第２のクリックサイクル中にオーディオドライバ１４０を起動してクリック音を出力するステップとを含む。
１．１ アプリケーション
概して、システムは、（人間の）ユーザによる入力を検出し、それら入力を機械可読コマンドに変換し、それらコマンドをコンピューティングデバイスに伝達し、入力が検出されたことを示すフィードバックをユーザに与える人間コンピュータインタフェースデバイスとして機能する。具体的には、システムは、入力を検出するタッチセンサ１１０と、フィードバックをユーザに与えるハプティックフィードバックモジュール（例えば、スピーカおよび振動子１２０）と、タッチセンサ１１０で検出された入力に基づいて、コンピューティングデバイスにコマンドを出力するコントローラ１５０であって、ハプティックフィードバックモジュールを介してハプティックフィードバックをトリガするコントローラとを含み、システムは、タッチセンサ面１１２上の入力を検出して応答するための方法のブロックを実行することができる。
一実施例において、システムは、コンピューティングデバイスに接続されたときに、閾値力（または圧力）の大きさを超えるタッチセンサ面１１２上のタッチ入力に応答して、クリックイベントをコンピューティングデバイスに伝達するハンドヘルドコンピュータポインティングデバイス（または「マウス」）を規定することができる。この実施例では、システムは、そのようなタッチ入力に応答して、聴覚的および振動的（以下「ハプティック」と称する）フィードバックをユーザに発して、押下または解放されるときの機械的スナップボタンの聴覚および触覚応答を模倣することができる。具体的には、システムは、タッチセンサ面１１２に印加された入力が第１の閾値力（または圧力）の大きさを超えたときに、振動子１２０を作動させるとともに、オーディオドライバ１４０を起動してクリック音を出力し、それにより機械的ボタンが押下されるときの触覚感覚および可聴音を再現することができ、その後、タッチセンサ面１１２上の同入力が持ち上げられて第１の閾値の大きさより小さい第２の閾値未満となったときに、振動子１２０を作動させるとともに、オーディオドライバ１４０を起動して（より低い周波数の）クリック音を出力し、それにより、押下された機械的ボタンが解放されるときの触覚感覚および可聴音を再現することができる。このため、システム自体は、外部の動く部品または表面（例えば、ボタン）を有していない実質的に固定されたエキソ構造を規定するにもかかわらず、当該システムは、ボタンが押下および解放された触感をユーザに提供することができる。さらに、この実施例では、システムは、動きセンサ１７０（例えば、光学的または機械的動きセンサ１７０）を含むことができ、コントローラ１５０は、動きセンサ１７０により検出された隣接面に対するシステムの動きに基づいて、カーソルの移動ベクトルまたは他のコマンドを出力することができる。
上記実施例において、システムは、システムが面上に置かれる向きまたはユーザの手に保持される向きに基づいて、リモートコントローラ１５０またはゲームパッドとして機能するように、再構成可能であってもよい。特に、システムは、その長さおよび幅の全部または一部にわたるタッチセンサ面１１２を規定することができ、コントローラ１５０は、システムの現在の機能に基づいて、異なるコマンド、ジェスチャおよび他の出力タイプをタッチセンサ面１１２の別個のサブ領域にマッピングすることができる。さらに、システムは、様々な構成におけるタッチセンサ面１１２の様々なサブ領域上の入力に応じて、ハプティック（例えば、可聴および触覚）フィードバックを選択的に出力することができ、それにより、機械的変更をデバイスに加えることなく、単一デバイスで機械的スナップボタンの複数の組合せおよび配置構成を模倣することができる。
本明細書では、システムは、ユーザ入力を検出し、ユーザ入力に応答してユーザにハプティックフィードバックを提供し、それらユーザ入力に基づいて、接続されたコンピューティングデバイスにコマンドを出力するスタンドアロンの人間コンピュータインタフェースコンポーネントとして説明されている。しかしながら、システムは、以下に説明するようにコンピューティングデバイスに統合されるものであってもよく、あるいは他の方法で１または複数のコンピューティングデバイスと連動するものであってもよい。
１．２ タッチセンサ
図１および図２に示すように、タッチセンサ１１０は、基板（例えば、ガラス繊維ＰＣＢ）にわたってパターン化された検知電極および駆動電極のペア１１６のアレイと、検知電極および駆動電極のペア（または「センサ素子」）と接触するように基板上に配置され、上のカバー層に加えられる力の変化に応じて局所的なバルク抵抗および／または局所的な接触抵抗の変化を示す力感知材料を規定する力感知層とを含む。米国特許出願第１４／４９９，００１号に記載されているように、抵抗性タッチセンサ１１０は、基板にわたってパターン化された、互いに組み合わされた駆動電極と検知電極のグリッドを含むことができる。力感知層は、基板にわたって、各検知電極および駆動電極のペア間のギャップに跨り、それにより、局所的な力がカバー層に加えられたときに、その加えられた力の大きさに、隣接する駆動電極および検知電極のペア間の抵抗が比例（例えば、直線的に比例、反比例、二次的に比例など）して変化するようになっている。以下に述べるように、コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０内の各駆動電極および検知電極のペア間の抵抗値を読み取ることができ、それらの抵抗値を、カバー層に印加される１または複数の別個の力入力の位置および大きさに変換することができる。
一実施例では、システムは、硬質ＰＣＢ（例えば、ガラス繊維ＰＣＢ）の形態のような硬質基板またはタッチセンサ面１１４上のＰＣＢ（例えば、アルミニウムバッキングプレート）を含み、駆動電極および検知電極の横列および縦列が、基板の上面にわたってパターン化されて、センサ素子のアレイを形成する。力感知層は、センサ素子のアレイの上に取り付けられ、その外周の周りに基板が接続されている。
１．３ コントローラ
概して、コントローラ１５０は、ブロックＳ１１０、Ｓ１１２において、タッチセンサ１１０を駆動し、スキャンサイクル中に駆動電極と検知電極との間の抵抗値を読み取り、タッチセンサ１１０からの抵抗データをタッチセンサ１１０上の力入力の位置および大きさに変換するように機能する。また、コントローラ１５０は、２以上のスキャンサイクルにわたって検知された力の位置および／または大きさをジェスチャ（図１０Ｂに示す）、カーソルの移動ベクトル（図１０Ａに示す）または他のコマンドに変換して、そのようなコマンドを、有線接続または無線接続などを介して接続されたコンピューティングデバイスに出力するように機能することもできる。例えば、コントローラ１５０は、システム内のメモリに記憶された予めプログラムされたコマンド機能にアクセスすることができ、そのようなコマンド機能には、接続されたコンピューティングデバイスにより読み取り可能なマウスおよびキーボードの値の組合せが含まれ、それにより、後述するように、例えば、仮想カーソルを移動させ、テキスト文書をスクロールし、ウィンドウを拡大し、あるいはウィンドウ内で２Ｄまたは３Ｄの仮想グラフィックリソースを平行移動および回転させることができる。
一実施例では、コントローラ１５０は、米国特許出願第１４／４９９，００１号に記載されているように、アレイカラムドライバ（ＡＣＤ）、カラムスイッチングレジスタ（ＣＳＲ）、カラム駆動源（ＣＤＳ）、アレイローセンサ（ＡＲＳ）、ロースイッチングレジスタ（ＲＳＲ）およびアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む。この実施例では、タッチセンサ１１０は、可変インピーダンスアレイ（ＶＩＡ）を含むことができ、この可変インピーダンスアレイが、ＡＣＤに結合された相互接続されたインピーダンスカラム（ＩＩＣ）と、ＡＲＳに結合された相互接続されたインピーダンスロー（ＩＩＲ）とを規定する。抵抗スキャン期間中、ＡＣＤはＣＳＲを介してＩＩＣを選択して、ＩＩＣをＣＤＳで電気的に駆動することができ、ＶＩＡは、駆動されるＩＩＣから、ＡＲＳにより検知されたＩＩＣに電流を伝達することができ、ＡＲＳは、タッチセンサ１１０内のＩＩＲを選択して、ＲＳＲを介してＩＩＲの状態を電気的に検知することができ、コントローラ１５０は、ＡＲＳからの検知した電流／電圧信号を付け加えて、単一のサンプリング期間中の抵抗スキャン期間において、タッチセンサ１１０上の個別の力入力の近接、接触、圧力および／または空間位置の実質的に正確な検出を達成することができる。
例えば、タッチセンサ１１０の駆動電極の横列を直列に接続することができ、同様に、抵抗性タッチセンサ１１０の検知電極の縦列を直列に接続することができる。サンプリング期間中、コントローラ１５０は、ブロックＳ１１０において、他のすべての横列の駆動電極をフローティングさせる間に、第１の横列の駆動電極を基準電圧に駆動し、他のすべての縦列の検知電極をフローティングさせる間に、第１の縦列の検知電極の電圧を検知し、他のすべての縦列の検知電極をフローティングさせる間に、第２の縦列の検知電極の電圧を検知し、・・・他のすべての縦列の検知電極をフローティングさせる間に、最後の縦列の検知電極の電圧を検知し、他のすべての横列の駆動電極をフローティングさせる間に、第２の横列の駆動電極を基準電圧に駆動し、他のすべての縦列の検知電極をフローティングさせる間に、第１の縦列の検知電極の電圧を検知し、他のすべての縦列の検知電極をフローティングさせる間に、第２の縦列の検知電極の電圧を検知し、・・・他のすべての縦列の検知電極をフローティングさせる間に、最後の縦列の検知電極の電圧を検知し、・・・最後に、他のすべての横列の駆動電極をフローティングさせる間に、最後の横列の駆動電極を基準電圧に駆動し、他のすべての縦列の検知電極をフローティングさせる間に、第１の縦列の検知電極の電圧を検知し、他のすべての縦列の検知電極をフローティングさせる間に、第２の縦列の検知電極の電圧を検知し、・・・他のすべての縦列の検知電極をフローティングさせる間に、最後の縦列の検知電極の電圧を検知することができる。このため、コントローラ１５０は、ブロックＳ１１０において、抵抗性タッチセンサ１１０の横列の駆動電極を順次駆動することができ、抵抗性タッチセンサ１１０の縦列の検知電極から抵抗値（例えば、電圧）を順次読み取ることができる。
このため、コントローラ１５０は、ブロックＳ１１０において、サンプリング期間中に駆動電極および検知電極のペア（または「センサ素子」）をスキャンすることができる。その後、コントローラ１５０は、ブロックＳ１３０において、１つのサンプリング期間中にタッチセンサ１１０から読み取った抵抗値を、タッチセンサ面１１２に加えられる力（または圧力）の位置および大きさを示す単一のタッチ画像にマージすることができる。コントローラ１５０は、ブロックＳ１３０において、（例えば、ブロブ検出を実行してタッチ画像を処理することにより）タッチセンサ面１１２上の個別の入力領域を特定し、入力領域にわたって加えられる全体の力に基づいて、入力領域上の圧力の大きさを計算し、個別の入力領域に対応する入力タイプ（例えば、指、スタイラス、手のひらなど）を特定し、個別の入力領域を様々なコモンに関連付け、かつ／または、圧力の大きさ、入力タイプ、コマンドなどを用いて、タッチ画像の個別の入力領域を分類することもできる。コントローラ１５０は、このプロセスを繰り返して、システムの動作中の各サンプリング期間中に（分類された）タッチ画像を生成することができる。
１．４ ハプティックフィードバックモジュール
システムは、ハプティックフィードバックモジュールを含み、それには、図１および図３に示すように、ハウジング１６０内に配置された振動子１２０およびスピーカが含まれる。通常は、閾値力（または閾値圧力）を超えるタッチセンサ面１１２上のタッチ入力に応答して、コントローラ１５０は、ブロックＳ１２０において、振動子１２０を起動して振動信号を出力すると同時に、スピーカを起動して可聴信号を出力し、機械的なスナップボタンの操作の感触および音をそれぞれ模擬することができる（以下「クリックサイクル」と称する）。
振動子１２０は、振動線形アクチュエータ上の質量体、回転アクチュエータ上の偏心質量体、振動ダイアフラムまたは他の任意の適切なタイプの振動アクチュエータ上の質量体を含むことができる。振動子１２０は、共振周波数（例えば、自然周波数）を呈することができ、コントローラ１５０は、クリックサイクル中にアクチュエータがこの共振周波数で振動するように起動することができる。例えば、システムに最初に電源が投入されると、コントローラ１５０は、テストルーチンを実行することができ、それには、振動子１２０を低周波数から高周波数にランピングすること、低周波数と高周波数との間の共振周波数を検出すること、並びに、この共振周波数を現在の使用セッション中の振動子１２０の動作周波数として記憶することが含まれる。振動子１２０は、ハウジング１６０の底面とタッチセンサ１１０との間のハウジング１６０内に配置することができる。例えば、タッチセンサ１１０は、ＰＣＢの第１の面にわたってパターン化された検知電極および駆動電極のペア１１６のアレイを含むことができ、振動子１２０は、ＰＣＢの反対側の面の中心近傍に配設することができる。
ハプティックフィードバックモジュールは、複数の振動子を含むこともでき、例えば、タッチセンサ面１１２の各半分または各象限の下にそれぞれ１つずつ振動子を配置することができる。この実施例では、コントローラ１５０が、クリックサイクル中にセット内のすべての振動子を作動させることができる。代替的には、コントローラ１５０は、現在のスキャンサイクルと最後のスキャンサイクルとの間でタッチ面で検出された最新のタッチ入力の重心に最も近い単一の振動子１２０など、クリックサイクル中に振動子の１つまたはサブセットを選択的に作動させることができる。しかしながら、ハプティックフィードバックモジュールは、他の任意の構成の他の任意の数の振動子を含むことができ、クリックサイクル中に他の１または複数の振動子を作動させることができる。
ハプティックフィードバックモジュールは、クリックサイクル中に「クリック」音を置き換えるように構成されたスピーカ（またはブザーまたは他のオーディオドライバ）も含む。また、一実施例では、ハウジング１６０は、スピーカグリル、例えば、タッチセンサ面１１２とは反対側のハウジング１６０の底面の領域にわたる開口領域または穿孔の形態であるスピーカグリルであって、スピーカにより出力される音をハウジング１６０の外部に伝達するためのスピーカグリルと、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、隣接面によりスピーカから出力される音の減衰を制限するために、スピーカグリルとシステムを配置する平坦面との間のオフセット（例えば、０．０８５インチの）ギャップを維持するように機能する底面上のパッド１６２（または「脚部」）のセットとを含む。特に、このシステムは、タッチセンサ１１０、振動子１２０、オーディオドライバ１４０およびコントローラ１５０を含むハウジング１６０であって、オーディオドライバ１４０に隣接しかつタッチセンサ面１１２とは反対側を向くスピーカグリルを規定するハウジングと、１または複数のパッドとを含むことができ、各パッドが、タッチセンサ面１１２とは反対側にハウジング１６０から延び、テーブル面に沿ってスライドするように構成されたベアリング面を規定し、かつ目標ギャップ距離だけテーブル面の上方にスピーカグリルをオフセットするように構成されている。このため、システムを実質的に平坦な面に置くと、スピーカとスピーカグリルが協働して、ハウジング１６０の底面と隣接する面との間で反射される音を出力することができ、この音は、ハウジング１６０から横方向および縦方向に外側に分散することができ、その結果、ユーザは、システムに対する自身の向きに実質的に関係なく、この音を聴覚的に知覚することができる。代替的には、ハウジング１６０は、その側部にある、タッチセンサ面１１２に隣接する上面を横断する、あるいはその他の位置または向きで横断する、１または複数のスピーカグリルを規定することができる。さらに代替的には、ハプティックフィードバックモジュールはスピーカキャビティを含むことができ、このスピーカキャビティは、スピーカが駆動されてシステムから「クリック」音を出力するときに、スピーカとともに振動する。
１．５ ハプティクス
閾値力（または圧力）の大きさを超えるタッチセンサ面１１２上のタッチ入力に応答して、コントローラ１５０は、図３に示すように、「クリックサイクル」において振動子１２０およびオーディオドライバ１４０の両方を実質的に同時に駆動して、機械的なスナップボタンの操作を触覚的かつ聴覚的に模倣する。例えば、そのようなタッチ入力に応答して、コントローラ１５０は、スピーカにより「クリック」音バイトを同時に再生しながら、モータドライバを起動して、目標クリック持続時間（例えば、２５０ミリ秒）振動子１２０を方形波で駆動することができる。クリックサイクルの間、コントローラ１５０は、クリックサイクル中に特定のハプティック応答を達成するために、例えば、＋／－５０ミリ秒、振動ルーチンに対するクリック音バイトの再生を遅延させるか、またはリードすることもできる。
さらに、クリックサイクルの間、コントローラ１５０は、ブロックＳ１１２において、振動子１２０がピーク出力パワーまたはピーク振動振幅に到達する時間に対応する「オンセット時間」だけ、クリックサイクルの音および振動成分を同じイベントに対応するものとして人間が知覚することができる最大時間（例えば、数ミリ秒）の範囲内において、スピーカにより出力される音を遅らせることができる。例えば、１０ミリ秒のオンセット時間によって特徴付けられる振動子１２０の場合、コントローラ１５０は、クリックサイクル中に振動子１２０を起動した後、５－１０ミリ秒だけ、スピーカによる音の出力を遅延させることができる。このため、ブロックＳ１１０において、コントローラ１５０が第１の時間にタッチセンサ面１１２上の第１の閾値力（または圧力）の大きさを超える力の印加を検出したときに、コントローラ１５０は、ブロックＳ１２０において、第１の時間の直後の第２の時間（例えば、第１の時間の５０ミリ秒以内、かつタッチセンサ面１１２への第１の入力の印加中）に、振動子１２０の作動を開始し、振動子１２０が最小振動振幅に達する振動子１２０のオンセット時間に相当する遅延時間（例えば、１０ミリ秒）だけ第２時間よりも後の第３時間に、オーディオドライバ１４０の作動を開始することができる。
上述したように、コントローラ１５０は、ブロックＳ１２０において、１または複数のプリセットパラメータを満たすか又は超えるタッチセンサ面１１２上のタッチ入力に応答してクリックサイクルを実行することができる。例えば、コントローラ１５０は、機械的マウスボタン（または後述する機械的トラックパッドボタンまたはスナップドーム）を押すのに必要な共通の力または圧力に対応する閾値力または圧力を超えるタッチセンサ面１１２上のタッチ入力の検出に応答して、クリックサイクルを開始することができる。このため、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２上の検出されたタッチ入力の圧力を、予め設定された固定の力または圧力閾値と比較して、入力を識別し、または明らかにすることができる。
代替的には、コントローラ１５０は、システムに接続されたコンピューティングデバイス上で実行されるグラフィカルユーザインターフェースを介して設定される、例えば、（より低い圧力閾値に対応する）より高い入力感度に対するユーザの好みまたは（より高い圧力閾値に対応する）より低い入力感度に対するユーザの好みに基づいて、ユーザがカスタマイズした圧力閾値を実施することができる。別の実施例では、コントローラ１５０は、後述するように、例えばシステムの現在のモードまたは向きに基づいて、タッチセンサ面１１２を２以上のアクティブ領域および／または非アクティブ領域に分割することができ、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２の非アクティブ領域上の入力を捨てることができ、タッチセンサ面１１２のアクティブ領域内に十分な大きさのタッチ入力が検出されたときにクリックサイクルを開始することができる。
この実施例では、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２の個別の領域に固有の閾値力（または圧力）の大きさを付加的または代替的に割り当てて、その割り当てた閾値の大きさを超えるタッチセンサ面１１２の様々な領域上の力（または圧力）の印加に応答して、共通のハプティックフィードバックモジュールによるクリックサイクルを選択的に実行することができる。例えば、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２の左クリック領域に第１の閾値の大きさを割り当てるとともに、タッチセンサ面１１２上の異常な右クリックを拒絶するために、タッチセンサ面１１２の右クリック領域に、第１の閾値の大きさよりも大きい第２の閾値の大きさを割り当てることができる。また、この実施例では、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２上の異常なスクロール入力を拒絶するために、第１の閾値の大きさよりも大きい第３の閾値の大きさをタッチセンサ面１１２の中央スクロール領域に割り当てるが、スクロールイベントを持続させるために、第１の閾値の大きさよりも小さい第４の閾値の大きさに中央スクロール領域をリンクすることができる。
１．６ 標準クリックおよびディープクリック
一変形例では、コントローラ１５０は、図８Ｂおよび図１０Ｃに示すように、第１の力の大きさを超えるが第２の力閾値未満のままである力の印加（以下「標準クリック入力」と称する）に応答して、ブロックＳ１１０およびＳ１２０において「標準的なクリックサイクル」を実行し、第２の力閾値を超える力の印加（以下「ディープクリック入力」と称する）に応答して、ブロックＳ１１４およびＳ１２４において「ディープクリックサイクル」を実行する。この変形例では、ディープクリックサイクル中、コントローラ１５０は、ディープクリック入力が検出および処理されたことを触覚的にユーザに示すために、振動子１２０を長時間（例えば、７５０ミリ秒）にわたって駆動することができる。また、コントローラ１５０は、ディープクリックサイクル中に、スピーカを非アクティブにしたり、あるいはスピーカを長時間にわたって駆動することもできる。一実施例では、コントローラ１５０は、標準クリック入力に応答して、左クリックマウス制御機能（または後述するように、左クリックトラックパッド制御機能）を出力することができ、ディープクリック入力に応答して、右クリックマウス制御機能を出力することができる。このため、システムは、タッチセンサ面１１２上の異なる力の大きさの入力を検出し、入力のタイプをその大きさに基づいて入力に割り当て、入力の割り当てたタイプに基づいて振動子１２０およびスピーカにより異なるハプティックフィードバックを提供し、入力の割り当てたタイプに基づいて異なる制御機能を出力することができる。
一実施例では、コントローラ１５０は、ブロックＳ１１０において、タッチセンサ面１１２下方の第１の検知電極および駆動電極のペア間の第１の抵抗の変化に基づき、第１の時間において、タッチセンサ面１１２への第１の入力の印加および第１の入力の第１の力の大きさを検出し、ブロックＳ１２０において、第１の力の大きさが第１の閾値の大きさと第２の閾値の大きさとの間であることに応答して、第１の持続時間（例えば、標準クリックサイクル）にわたって第１のクリックサイクルを実行し、第１の入力を第１の入力タイプとして分類する。また、この実施例では、コントローラ１５０は、ブロックＳ１１４において、タッチセンサ面１１２下方の第２の検知電極および駆動電極のペア間の第２の抵抗の変化に基づき、第２の時間において、タッチセンサ面１１２への第２の入力の印加および第２の入力の第２の力の大きさを検出し、ブロックＳ１２４において、第２の力の大きさが第２の閾値の大きさを上回ることに応答して、第１の持続時間を超える第２の持続時間（例えば、ディープクリックサイクル）にわたって第２のクリックサイクルを実行し、第２の入力を第１の入力タイプとは異なる第２の入力タイプとして分類する。
別の実施例では、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２上のディープクリック入力に応答して、入力モード間の遷移または切り替えを行うことができ、例えば、コントローラ１５０が相対位置変更コマンドを出力してカーソルを移動させる第１のモードと、コントローラ１５０が（例えば、デスクトップ上の）ビューウィンドウ内のカーソルの位置を規定する絶対位置コマンドを出力する第２のモードとの間で遷移または切り替えを行うことができる。
コントローラ１５０は、同様に、タッチセンサ面１１２上で検出される入力の力の大きさが増加するに連れて、３回、４回またはそれ以上のクリックサイクルを実行するなど、複数レベルのクリックサイクルを実施することができる。また、コントローラ１５０は、複数の予め設定された力の大きさの範囲のうちの１つに含まれる力のタッチセンサ面１１２上への印加に応じて、様々なコマンドを出力することもできる。例えば、システムがモバイルコンピューティングデバイスに組み込まれている後述する変形例におけるように、タッチセンサ面１１２の領域上の入力が削除キーに対応する場合に、タッチセンサ面１１２上に加えられる力の大きさがより高い別の力の範囲に入るのに応じて、コントローラ１５０は、コマンドを出力して、一つの記号を削除し、一つの単語を削除し、一つの文章を削除し、あるいは段落全体を削除することができる。
コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２に同時にまたは間断なく印加される複数の個別の入力に応じて、それらのハプティック効果を実現することができる。例えば、ユーザが複数の指をタッチセンサ面１１２に接触させると、コントローラ１５０は、重複する複数のクリックサイクル内で、タッチセンサ面１１２上の各指の検出に応答して、それら指の各々により加えられる力の大きさが共通の閾値の大きさを超える（またはタッチセンサ面１１２の対応する領域に割り当てられた閾値の大きさを超える）時間に基づいて、クリックサイクルを起動することができる。コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２と接触している各指について、ユーザの各指による様々な力（または圧力）の大きさの遷移に応じて、「ダウン」クリックサイクル、「アップ」クリックサイクル、「ディープ」クリックサイクル、複数レベルのクリックサイクルなどを含む、前述した方法および技術を実施することができる。
１．７ ヒステリシス
図８Ａに示す一変形例では、コントローラ１５０は、ブロックＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１１２およびＳ１２２において、タッチセンサ面１１２上の単一の力入力の印加および後退中に複数のクリックサイクルを起動するヒステリシスを実行する。特に、この変形例では、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２に力が加えられたとき、並びに、タッチセンサ面１１２から力が解放されたときに、振動子１２０およびスピーカを選択的に作動させることにより、機械的なボタンが押下されるときと、その後解放されるときの感触と音を触覚的および聴覚的に再現する。コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２への力の印加が第１の閾値の大きさに達したときに「バウンシング」を防ぐために、入力がタッチセンサ面１１２から解放されるまで、この入力に対して、機械式ボタンの押下を示唆する単一の「ダウン」クリックサイクルを実行することができる。しかしながら、コントローラ１５０は、同じ入力によって加えられる力が第２のより低い閾値の大きさまで減少する際に、押下された機械的ボタンの解放を示唆する「アップ」クリックサイクルを実行することもできる。このため、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２上の入力に対するハプティック応答における「バウンシング」を防止して、タッチセンサ面１１２に加えられた力が検知されている（すなわち、第１の閾値の大きさに達している）ことをハプティック応答を介してユーザに示すとともに、ユーザの選択がクリアされてタッチセンサ面１１２に加えられた力が検知されている（すなわち、加えられた力が低下して第２の閾値の大きさを下回る）ことを追加的ハプティック応答を介してユーザに示すために、ヒステリシス技術を実行することができる。
例えば、コントローラ１５０は、ブロックＳ１１０およびＳ１２０において、数グラムを超える力の大きさのタッチセンサ面１１２上の入力の印加を検出することに応答して、「ダウン」クリックサイクルを起動することができ、ブロックＳ１１２およびＳ１２２において、入力がタッチセンサ面１１２から解放されて、この入力からのタッチセンサ面１１２に加えられる力が６０グラム未満に低下したときに、「アップ」クリックサイクル（例えば、ダウンクリックサイクルより短く、高い周波数の変形例）を起動することができる。この実施例では、コントローラ１５０は、「アップ」クリックサイクルの場合よりも振動子１２０が大きな振幅および／または周波数で駆動されて、スピーカが低い周波数の音を出力する「ダウン」クリックサイクルを実行することができる。このため、コントローラ１５０は、移行力を超える力の印加を必要とする機械的ボタンの押下を触覚的および聴覚的に再現する「ダウン」クリックサイクルを実行することができ、また、コントローラ１５０は、機械的ボタンに加えられた力が低下して移行力を大幅に下回るときにのみ元の位置に戻る機械的ボタンの解放を触覚的かつ聴覚的に再現する「アップ」クリックサイクルを実行することができる。さらに、機械的ボタンと機械的ボタンを押す指との間の接触は、押下された機械的ボタンの戻る音と速度の両方を抑えることから、物理的ボタンが解放されるときよりも速くて低ピッチの「スナップダウン」感触および音を与えることができる。このため、コントローラ１５０は、「ダウン」クリックサイクルを実行することにより、押下されたときの機械的ボタンの感触および音を模倣することができ、コントローラ１５０は、一定期間にわたってタッチセンサ面１１２と接触する物体によって加えられる力の変化に応じて、「アップ」クリックサイクルを実行することにより、押下された機械的ボタンが解放されるときの感触および音を模倣することができる。
１．８ ハウジング
ハウジング１６０は、図１および図２に示すように、コントローラ１５０、振動子１２０、スピーカおよびタッチセンサ１１０の検知電極および駆動電極などのシステムの構成要素を収容および支持するように機能する。前述したように、ハウジング１６０は、システムが起立して置かれる平面上でハウジング１６０の底面を支持するように機能する脚部１６０のセット（または「パッド」）を規定することができる。この実施例では、各脚部は、システムを隣接面から機械的に分離するように機能する圧縮性材料または他の振動減衰材料を含むことができ、それによりクリックサイクル中にガタガタ鳴るのを低減し、システムの振動を実質的に抑制する。
さらに、周辺ヒューマンインターフェースデバイス（または「マウス」）を規定するシステムの場合、各脚部は、先端が滑らかで、剛性でかつ／または比較的低摩擦の材料（例えば、テフロンフィルム、ナイロンブッシュ）であり、その結果、平坦面上に起立状態で置かれたときに、システムが相対的に最小限の抵抗で平坦面上を滑らかに動くことが可能となっている。例えば、前述した実施例では、ハウジング１６０は、直線で特徴付けられる射出成形された不透明ポリマー構造体を規定することができ、構造体の矩形底面の各角部に１つずつの独立気泡発泡体のインサートを含むことができる。しかしながら、ハウジング１６０は、他の任意の形態を規定することができ、他の任意の材料から形成することができる。
周辺ヒューマンインターフェースデバイスを規定するシステムの場合、ハウジング１６０は、タッチセンサ面１１２と反対側のその底面に、ＬＥＤまたはレーザベースの光学的動きセンサ１７０または機械的動きセンサ１７０などの１または複数の動きセンサを支持することもできる。コントローラ１５０は、動作全体にわたって（または、後述するように「マウスモード」にあるとき）、動きセンサ１７０をサンプリングして、隣接面上のシステムの相対移動を追跡することができる。また、システムは、カーソルベクトルにおけるそのような相対的な動きまたは他のコマンドをほぼリアルタイムで変換し、このカーソルベクトルまたは他のコマンドを、接続されたコンピューティングデバイスに送信することもできる。
ｌ．９ マウスジェスチャ
システムは、ブロックＳ１３０において、タッチ面で検出された入力を、タッチ面上の入力の初期位置、最終位置、速度、力（または圧力）の大きさなどに基づいて、様々なコマンドのうちの１つに変換することができる。例えば、コントローラ１５０は、タッチ面上の入力を、右クリック、左クリック、中央クリック、スクロールおよびズームなどの様々なマウスコマンドの１つとして解釈することができる。
システムがマウスモードで動作する一実施例では、コントローラ１５０は、タッチ面の領域を右クリック、左クリックおよび中央クリックのコマンドと選択的に関連付ける。例えば、図３に示すように、ユーザがシステムの上に手のひらを置き、システム前端の近傍のタッチセンサ面１１２に接触する状態で１本の指（例えば人差し指）を置くと、コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０と連動して、タッチセンサ面１１２の前半部上のこの単一のタッチ入力を検出することができ、この入力を左クリックコマンドに割り当てることができ、かつ、この入力の大きさがタッチセンサ面１１２のこの領域に割り当てられた閾値力の大きさを超えることに応答して、クリックサイクルを開始し、左クリックコマンドを出力することができる。しかしながら、ユーザがタッチセンサ面１１２の前半部に２本の指（例えば、人差し指と中指）を置くと、コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０と連動して両方のタッチ入力を検出し、タッチセンサ面１１２の前半部の最も左のタッチ入力を左クリックコマンドに関連づけ、タッチセンサ面１１２の前半部の最も右のタッチ入力を右クリックコマンドに関連づけ、それらタッチ入力の力の大きさが共通の力の大きさの閾値またはタッチセンサ面１１２のそれらの領域に割り当てられた固有の力の大きさの閾値を超えることに応答して、左クリックコマンドおよび右クリックコマンドを選択的に出力することができる。さらに、ユーザがタッチセンサ面１１２上に３本の指（例えば、人差し指、中指および薬指）を載せた場合、コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０と連動して３つのタッチ入力をすべて検出し、タッチセンサ面１１２の前半部の最も左のタッチ入力を左クリックコマンドに関連づけ、横方向において最も左のタッチ入力と最も右のタッチ入力との間のタッチセンサ面１１２の前半部のタッチ入力を中央クリックまたはスクロールコマンドと関連付け、タッチセンサ面１１２の前半部の最も右のタッチ入力を右クリックコマンドに関連づけ、それらタッチ入力の力の大きさがタッチセンサ面１１２のそれらの領域に割り当てられた力の大きさの閾値を超えることに応答して、左クリックコマンド、中央クリックまたはスクロールコマンドおよび右クリックコマンドを選択的に出力することができる。このため、コントローラ１５０は、例えばタッチセンサ面１１２上の他のタッチ入力の数および位置に基づいて、タッチセンサ面１１２上のタッチ入力を様々なコマンドタイプに動的に関連付けることができる。代替的には、コントローラ１５０は、例えば、タッチセンサ面１１２の第１（Ｉ）象限に右クリックコマンドを割り当て、タッチセンサ面１１２の第２（ＩＩ）象限に左クリックコマンドを割り当てることにより、固定コマンドをタッチセンサ面１１２のサブ領域に割り当てることができる。
別の実施例では、コントローラ１５０は、図４および図９Ａに示すように、スクロールコマンドで、タッチセンサ面１１２上で検出されたタッチ入力を解釈する。この実施例では、コントローラ１５０は、第１の時間に、タッチセンサ１１０と連動して、タッチセンサ面１１２の第１の位置で、ユーザの指またはスタイラス先端などからのタッチ入力を検出し；第２の時間に、タッチセンサ１１０と連動して、タッチセンサ面１１２上の第２の位置へのタッチ入力の移行を検出し；閾値距離を超える第１の位置と第２の位置との間の距離に基づいて、タッチ入力をスクロール入力として識別し；第１の位置から第２の位置へのベクトルの方向に基づいてスクロール入力の方向（例えば、左、右、上、下）を判定し；それに応じてスクロールコマンドを開始する。（この実施例では、コントローラ１５０は、タッチ入力が第１の位置でタッチセンサ面１１２上の閾値力または圧力の大きさを超えることに応答して、第１の位置のタッチ入力を意図的な入力として確認することもできる。）その後、ユーザが、指またはスタイラスを、タッチセンサ面１１２との接触を維持したまま、タッチセンサ面１１２に沿って移動させると、コントローラ１５０は、第１（または第２）の位置から横断する距離に対応するスクロール距離またはスクロール速度を含むスクロールコマンドを出力することができる。しかしながら、スクロールコマンドがこうして開始されると、コントローラ１５０は、タッチ入力の力の大きさに対応するスクロール距離またはスクロール速度を含むスクロールコマンドを追加的または代替的に出力することができる。例えば、スクロールの方向を含むスクロールコマンドが開始されると、コントローラ１５０は、タッチ入力の力の大きさに比例するスクロール速度コマンド（最大スクロール速度まで）を出力することができる。このため、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２の領域にわたるタッチ入力のトラバースに基づいてスクロールコマンドを開始することができ、その後、ユーザがタッチセンサ面１１２を押下する力の大きさに基づいて、スクロールコマンドを修正することができ、それにより、図４に示すように、スクロールコマンドが開始されると、接続されたコンピューティングデバイス上で見られる文書または他のリソースを操作するときに、ユーザがタッチセンサ面１１２を押下する強さを変更することにより、ユーザがスクロール速度を調整することが可能になる。コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０をサンプリングし続けることができ、タッチセンサ面１１２からタッチ入力が除かれると（例えば、タッチ入力の力または圧力の大きさが低い閾値を下回ると）、スクロールコマンドを終了することができる。
別の実施例では、ユーザがタッチセンサ面１１２上で人差し指を押し下げて揺する（例えば、縦に揺らす）と、コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０と連動して、第１の時間に、ほぼ卵形のタッチ領域によって特徴付けられる対応するタッチ入力を検出し；第１の時間において卵形のタッチ領域内の最大の力を識別し；卵形のタッチ領域の位置および卵形のタッチ領域内の最大の力の位置を第１の時間から第２の時間まで追跡することができる。この実施例では、第１の時間から第２の時間まで、卵形のタッチ領域の重心位置、向きまたは周囲の幾何学形状などが閾値未満で変化し、かつ、卵形のタッチ領域内の最大の力の位置が閾値距離より大きく変化する場合に、コントローラ１５０は、このタッチ入力をスクロールコマンドと解釈することができ、第１の時間における最大の力の位置から第２の時間における最大の力の位置までのベクトルの方向に対応する方向を含むスクロールコマンドを開始することができる。こうしてスクロールコマンドが開始されると、コントローラ１５０は、卵形タッチ領域における力の大きさの合計に基づいて、または卵形タッチ領域内の最大の力の大きさに基づいて、スクロールコマンドのスクロール速度またはスクロール距離を調整することができる。
別の実施例では、コントローラ１５０は、ズームコマンドを用いてタッチセンサ面１１２上で検出されたタッチ入力を解釈する。この実施例では、コントローラ１５０は、第１の時間に、タッチセンサ１１０と連動して、タッチセンサ面１１２上の第１の位置および第２の位置におけるユーザの親指および人差し指などからの第１のタッチ入力および第２のタッチ入力をそれぞれ検出し；第２の時間に、タッチセンサ１１０と連動して、タッチセンサ面１１２上における第１のタッチ入力の第３の位置への移行および第２のタッチ入力の第４の位置への移行を検出し；第１の位置と第２の位置間の第１の長さと、第３の位置と第４の位置間の第２の長さとの差が閾値距離または比率よりも大きく異なることに基づいて、タッチ入力をズーム入力と識別し；第１の距離が第２の距離を超えるか否かに基づいて、ズーム入力の方向（例えば、ズームイン、ズームアウト）を判定し（例えば、第１の距離が第２の距離を超える場合にはズームイン、第２の距離が第１の距離を超える場合にはズームアウト）；それに応じてズームコマンドを開始する。（この実施例では、コントローラ１５０は、第１および第２の位置におけるタッチ入力の一方または両方がタッチセンサ面１１２上の閾値力または圧力の大きさを超えることに応答して、第１および第２の位置におけるタッチ入力を意図的な入力として確認することもできる。）その後、ユーザが、タッチセンサ面１１２と接触を断つことなく、指を互いに引き寄せるか、または指を引き離すと、コントローラ１５０は、第１（または第２）の長さからのユーザの指間の距離の変化に対応する、ズーム方向、ズーム距離および／またはズーム速度を含むズームコマンドを出力することができる。しかしながら、こうしてズームコマンドが開始されると、コントローラ１５０は、タッチ入力の力の大きさに対応するズーム距離またはズーム速度を含むズームコマンドを追加的または代替的に出力することができる。例えば、ズーム方向を含むズームコマンドが開始されると、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２上のタッチ入力の一方または両方の力の大きさに比例するズーム速度コマンド（最大ズーム速度まで）を出力することができる。このため、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２の領域にわたる２つのタッチ入力のトラバースに基づいてズームコマンドを開始することができ、その後、ユーザがタッチセンサ面１１２を押下する力の大きさに基づいて、ズームコマンドを修正することができ、それにより、図８Ｂに示すように、ズームコマンドが開始されると、接続されたコンピューティングデバイス上で見られる文書または他のリソースを操作するときに、ユーザがタッチセンサ面１１２を押下する強さを変更することにより、ユーザがズーム速度を調整することが可能になる。コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０をサンプリングし続けることができ、タッチセンサ面１１２からタッチ入力が除かれると、ズームコマンドを終了することができる。
また、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２上の入力に基づいて、カーソルベクトルを規定し、それらのカーソルベクトルを、接続されたコンピューティングデバイスに出力することができる。例えば、タッチセンサ面１１２の前縁に沿ったタッチセンサ面１１２の押下に応答して、コントローラ１５０は、出力カーソルベクトルを垂直軸にロックすることができる。同様に、タッチセンサ面１１２の左縁または右縁に沿ったタッチセンサ面１１２の押下に応答して、コントローラ１５０は、出力カーソルベクトルを水平軸にロックすることができる。また、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２の右前コーナおよび左前コーナにおける押下に応答して、４５°ベクトルおよび１３５°ベクトルに沿って出力カーソルベクトルをそれぞれロックすることもできる。
さらに、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２の選択領域におけるカーソル制御を選択的にアクティブ化および非アクティブ化することができる。例えば、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２の前半部上のタッチ入力を選択（例えば、「クリック」）、スクロールおよびズームコマンドとして解釈することができるが、この領域内のカーソルベクトル制御を非アクティブ化して、タッチセンサ面１１２の前半部をタッチすることにより、ユーザが仮想オブジェクトを選択し、仮想メニューにアクセスし、仮想リソースをスクロールし、あるいは接続されたコンピューティングデバイス上の仮想リソースにズームインまたはズームアウトすることを可能にする。しかしながら、この実施例では、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２の後半部におけるカーソルベクトル制御をアクティブ化することができ、その結果、隣接する面に対してシステムを動かし、かつ、タッチセンサ面１１２の後半部を横切るように指、スタイラスまたは他の器具を引くことによって、ユーザが、接続されたコンピューティングデバイス上のグラフィカルユーザインターフェース内のカーソルの位置を制御することが可能になる。この実施例では、コントローラ１５０は、複合カーソルベクトルを生成するために、隣接面に対するシステムの動きに第１のスケール（例えば、１：１、または相対的に高い位置感度）を適用することができ、タッチセンサ面１１２の後半部のタッチ入力位置の変化に第２のスケール（例えば、１：５、または相対的に低い位置感度）を適用することができる。このため、コントローラ１５０は、システムを隣接面に対して相対的に移動させることによって、ユーザがグラフィカルユーザインターフェース内の相対的に大きな仮想距離にわたってカーソルを迅速に移動させることが可能となり、また、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２の後端にわたって指、スタイラスまたは他の器具を引くことによって、ユーザが相対的に高度なカーソル位置制御を行うことも可能になる。
しかしながら、コントローラ１５０は、ブロックＳ１３０において、他の任意の静的または動的スケジュールに従ってタッチセンサ面１１２の領域を分割することができ、それらの領域を他の任意のコマンドまたは機能と関連付けることができる。
１．１０ コンテキストを意識したジェスチャ
一変形例では、システムは、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、マウスモード、リモートコントローラ１５０モードおよびゲームパッドモードなど、２以上のモードで選択的に動作する。一実施例では、動きセンサ１７０が、隣接面、例えばハウジング１６０の底面から単位時間当たりの閾値距離以上に深度が変化しない表面を検出した場合に、システムは、マウスモードで動作し、上述した方法および技術を実行する。この実施例では、隣接面が存在しないこと、または単位時間当たりの閾値距離以上に隣接面の近接性の変化を動きセンサ１７０が検出した場合に、システムは、マウスモードを終了して、リモートコントローラ１５０モードまたはゲームコントローラ１５０モードの何れかに入る準備を行うこともできる。
また、システムは、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計または他の運動センサを含むこともでき、動きセンサの出力に基づいて選択モードに入ることができる。例えば、システムが直立姿勢にあること（または、（０°，０°）のピッチおよびロールの向きから＋／－１０°ピッチおよびロールなど、直立姿勢の範囲にあること）を動きセンサの出力が示す場合に、システムは、マウスモードに入って留まることができる。しかしながら、システムが縦向きに保持されている場合（かつ動きセンサ１７０が隣接面または信頼できる面を検出しない場合）、システムはリモートコントローラ１５０モードに入ることができる。同様に、システムが横向きに保持されている場合（かつ動きセンサ１７０が隣接面または信頼できる面を検出しない場合）、システムはゲームパッドモードに入ることができる。
さらに、動きセンサ１７０が隣接面または信頼できる表面を検出した場合、システムは、タッチセンサ面１１２上のタッチ入力の位置に基づいて、リモートコントローラ１５０モードおよびゲームパッドモードに選択的に入ることができる。例えば、システムがマウスモードから移行したら、システムは、タッチセンサ面１１２上で単一のタッチ入力（例えば、親指）が検出された場合に、リモートコントローラ１５０モードに入ることができ、タッチセンサ面１１２上で２つのタッチ入力（例えば、２本の親指）が検出された場合に、ゲームパッドモードに入ることができる。しかしながら、システムは、システム内の他の任意の機械的、光学的、音響的または他のセンサの出力に基づいて、２以上のモードに選択的に入り、かつそれらモードから出ることができる。その後、コントローラ１５０は、上述した方法および技術を実行して、システムの現在の動作モードに基づいて、タッチセンサ面１１２上の入力をコマンドまたは他の機能（例えば、システム上に予め規定およびロードされたコマンド）に変換することができる。
代替的には、システムは、タッチセンサ面１１２上で検出された１または複数のタッチ入力に基づいてモード間で遷移することができる。例えば、システムは、タッチセンサ面１１２の前部領域上で２つの（上述した）ディープクリック入力を検出することに応答して、マウスモードに入ることができ；タッチセンサ面１１２の横方向および縦方向の中心近傍で１つのディープクリック入力を検出することに応答して、リモートコントローラ１５０モードに入ることができ；タッチセンサ面１１２の前部領域の１つのディープクリック入力と、タッチセンサ面１１２の後部領域の１つのディープクリック入力とを実質的に同時に検出することに応答して、ゲームパッドモードに入ることができる。
ゲームコントローラ１５０モードの一実施例では、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２上の入力の位置および力の大きさを結合して、ジョイスティックベクトルにすることができる。例えば、ゲームパッドモードでは、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２のサブ領域（例えば、円形のサブ領域）をジョイスティック領域として指定することができる。このジョイスティック領域内の入力の検出に応答して、コントローラ１５０は、タッチ入力領域の重心を計算し（またはタッチ入力領域内に入力された最大力点を特定し）；ジョイスティック領域の中心を中心とする座標系内のタッチ入力領域重心（または入力された最大力点）の角度オフセットを計算し；この角度オフセットによって規定される方向と、タッチ入力の最大力、平均力または合計力の大きさに対応する大きさとを含むジョイスティックベクトルを生成することができる。この実施例では、コントローラ１５０は、ジョイスティック領域の中心（例えば、座標系の原点）からタッチ入力の重心（または最大力点）までの距離に基づいて、ジョイスティックベクトルの大きさを拡大縮小することもできる。このため、コントローラは、ゲームパッドモードにおいて、タッチ入力の位置とタッチ入力の力（または圧力）の大きさの両方をジョイスティックベクトルにマージし、その後、例えば、ウィンドウ内のカーソル位置や、コンピューティングデバイス上のゲームインターフェース内の第１の人の観察位置を制御するために、このジョイスティックベクトルを、接続されたコンピューティングデバイスに出力することができる。
１．１１ 可動スタイラス面
一変形例では、システムは、隣接面に対するシステムの位置の変化と、タッチセンサ面１１２上のタッチ入力の位置の変化の両方に基づいてカーソルベクトル（またはカーソル位置コマンドなど）を出力する。この変形例では、システムは、ハウジング１６０の底面において横方向および／または縦方向にオフセットする２（またはそれより多く）の動きセンサを含むことができ、コントローラ１５０は、動作全体にわたって各動きセンサ１７０をサンプリングし、それら動きセンサの出力に基づいて動作中のシステムの横方向（例えば、Ｘ軸）位置、縦方向（例えば、Ｙ軸）位置およびヨー（例えば、Ｚ軸を中心とする円弧位置）の変化を追跡することができる。さらに、動作全体にわたって、コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０をサンプリングし、例えば指またはスタイラスなどによる、タッチセンサ面１１２を横切る連続的なタッチ入力を追跡することができる。その後、コントローラ１５０は、連続する２つのサンプリング期間の間のタッチ入力の位置の変化を、動きセンサの出力を比較することによって決定される、同じサンプリング期間の間のハウジング１６０の位置の変化に射影して、２つのサンプリング期間の間の隣接面に対するタッチ入力の位置のグローバル変化を判定し、このグローバル位置変化をカーソルベクトル（またはカーソル位置コマンドなど）として、接続されたコンピューティングデバイスに出力することができる。
この一変形例では、システムが表面を上にして机のような平坦面上に置かれた状態において、右手にスタイラスを保持するユーザは、右の手のひらをタッチセンサ面１１２の後半部に置くことができ、その後、タッチセンサ面１１２の前半分の上にスタイラスの先端を引き出すことができる。コントローラ１５０は、例えばＨｚの速度でタッチセンサ１１０を系統的にサンプリングすることができ、パターンマッチング、エッジ検出、物体認識またはその他の技術を使用して、タッチセンサ１１０で読み取られた各「フレーム」において、ユーザの手のひらおよびスタイラスの先端を識別することができる。その後、コントローラ１５０は、入力としてユーザの手のひらを拒絶し、その代わりに、タッチセンサ面１１２の前半分上のスタイラスの位置の変化に基づいてカーソルベクトルを出力することができる。しかながら、ユーザがタッチセンサ面１１２を横切ってスタイラスを引き続けると、ユーザは、下の机に対してシステムを動かす可能性もある。このため、コントローラ１５０は、動きセンサの出力に基づいて、机に対するシステムのそのような動きを追跡し；机に対するスタイラス先端のグローバル位置変化を計算するために、実質的に同一の期間（例えば、サンプリング期間の間に８ミリ秒の継続時間）にわたって生じるタッチセンサ面１１２上のスタイラス先端の位置の変化と、上記のようにして検出したシステムの位置の変化とをマージし；それに応じてカーソルベクトル（または他のカーソル移動コマンド）を出力することができる。このため、システムは、片手でより大きな（例えば、約２４平方インチの机の）領域上でタッチセンサを移動させながらも、相対的に小さい（例えば、幅１．８インチ、長さ３．６インチの）タッチセンサ面１１２上でユーザが描くことを可能にする。特に、システムは、スタイラスのグローバル位置変化を計算するために、システムに対するスタイラス先端のミクロの位置変化と、机に対するシステムのマクロ位置変化とをマージすることができ、それにより、ユーザは、相対的に小さなタッチセンサ面１１２を介して、接続されたコンピューティングデバイス上で実行されるアプリケーション内の相対的に大きな仮想領域内でユーザが描くことを可能にする。例えば、システムは、幅約１．８インチのタッチセンサ面１１２上の８インチ幅の文字列の手書き線を、接続されたコンピューティングデバイスにユーザが入力すること、または幅１．８インチ、長さ３．６インチのタッチセンサ面１１２を介して仮想スケッチウィンドウ内に約１２平方インチのスケッチのラインをユーザが入力することを可能にすることができる。
１．１２ カバー層
一変形例では、システムは、タッチセンサ面１１２上に配置されたカバー層を含む。この変形例では、カバー層は、（平面）タッチセンサ１１０上に曲線状および／または変形可能な（例えば、「柔らかい」低デュロメータ）制御面を規定することができ、制御面上の入力をタッチセンサ面１１２に機械的に伝達することができる。
一実施例では、カバー層は、テキスタイル（例えば、織物、皮革）の第１の面を向き、かつ反対側がタッチセンサ１１０上に取り付けられた、均一な厚さ（例えば、０．０２５インチ）および均一なデュロメータ（例えば、ショア２５）の発泡体パッドを含む。この実施例では、タッチセンサ１１０が、相対的に硬い構造体（例えば、ショア８０以上）を規定することができ、カバー層は、タッチセンサ１１０上に相対的に柔軟な（例えば、変形可能な、柔軟な、弾力性のある、圧縮性の）層を規定することができる。テキスタイルは、発泡体パッドによってタッチセンサ面１１２上にオフセットされた制御面を規定することができ、発泡体パッド（およびテキスタイル）は、ユーザが指で制御面を押下したときに指とタッチセンサ面１１２との間で圧縮することができる。タッチセンサ１１０は、タッチセンサ面１１２に加えられる力の大きさの範囲を検出するように構成されているため、タッチセンサ１１０は、そのような入力を検出することができる。また、発泡体パッドは、制御面からタッチセンサ面１１２へと、より大きな接触領域にわたってユーザの指の印加力を分散させることができるが、コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０上の個別のセンサピクセルで計算された入力された力を合計して、制御面に加えられる合力を計算することができる。コントローラ１５０は、加えられた力の変化を検知した、個別のセンサピクセルの隣接クラスタの重心を計算して、入力の力中心を判定することもできる。
前述した実施例では、カバー層の制御層は、エンボス領域、デボス領域、デカールなどを含むこともでき、それによりタッチセンサ１１０のアクティブ領域、タッチセンサ１１０の非アクティブ領域、制御面のそのような領域上の入力に応答してシステムにより出力される機能の触覚インジケータを規定することができる。
別の実施例では、カバー層は厚さの変化するパッドを含み、このパッドは、テキスタイルの第１の面を向き、反対側がタッチセンサ１１０上に取り付けられている。一実施例では、パッドは、均一デュロメータの発泡体構造を含み、タッチセンサ１１０の後端に近い厚い部分からタッチセンサ１１０の前端に近い薄い部分に向かってテーパが付けられたくさび形の輪郭を規定する。この実施例では、パッドの厚さが変化するため、パッドは、制御面の後端付近に加えられた力を、制御面の前端付近に加えられる力より広い領域で、タッチセンサ１１０へと伝達することができ、よって、システムは、制御面の後端よりも前端に近い制御面に加えられるタッチ入力に対してより大きな感度を呈することができる。別の実施例では、パッドは、同様に、（例えば、図５Ｂに示すように）タッチセンサ１１０の後端に近い厚い部分からタッチセンサ１１０の前端に近い薄い部分に向かってテーパが付けられたくさび形の輪郭を規定する発泡体構造または他の圧縮可能な構造を含む。しかしながら、この実施例では、発泡体構造は、その後端から前端まで増加するデュロメータを示すことができ、それにより、システムが制御面の各位置のタッチ入力に対して実質的に均一な感度を示すように、パッドの厚さの変化を相殺することができる。
しかしながら、カバー層は、タッチセンサ面１１２上に他の任意の均一な厚さまたは可変厚さを規定することができる。例えば、カバー層は、（平面）タッチセンサ面１１２上にドーム状または半球状の輪郭を規定することができる。また、カバー層は、他の任意のテキスタイルまたは他の材料に向けることもできる。その後、システムは、上述した方法および技術を実行して、カバー層によってタッチセンサ面１１２上に変換された制御面上の入力を検出し、それらの入力に従って制御機能を出力することができる。
１．１３ マウスオーバーレイ
一変形例では、システムは、図５Ａ、図５Ｂ、図６および図７に示すように、スタンドアロンのタッチセンサ１１０を規定し、システムの異なる動作モードに対応する２以上の異なるオーバレイと物理的にインタフェースをとる。この変形例では、システムおよびオーバーレイが、人間コンピュータインタフェース「キット」を規定することができる。
一実施例では、キットがマウスオーバーレイ１６４を含み、このマウスオーバーレイが、システムを一時的に受け入れるように構成されるとともに、上述したように、平面状、ドーム状、半球状または波形輪郭の制御面などの制御面をタッチセンサ面１１２上に規定する。例えば、マウスオーバーレイ１６４は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、その後端に近い第１の厚さから、その前端に向かって第２のより薄い厚さに先細になり、ユーザの人差し指および中指がマウスオーバーレイ１６４の前端に延びる状態でユーザの手のひらの内部で受けるようにサイズ設定された曲線状輪郭を規定することができる。この実施例では、マウスオーバーレイ１６４は、エンボス加工、デボス加工、または様々なテクスチャまたは表面プロファイル（例えば、左クリック領域、右クリック領域およびスクロールホイール領域の周りのデボス加工された外周部）の制御面を規定することができ、それにより、マウスオーバーレイ１６４に関連する様々なコマンドに対応する様々な入力領域を触覚的に示すことができる。
マウスオーバーレイ１６４は、図５Ｂに示すように、システムと一時的に（すなわち、取り外し可能に）係合するように構成されたキャビティをさらに規定することができる。例えば、マウスオーバーレイ１６４は、制御面と反対側のキャビティと、システムがキャビティ内に「スナップ留め」されたときにシステムをキャビティ内に保持するように構成されたキャビティ外周の周りの保持リングまたはアンダーカットとを規定することができる。代替的には、マウスオーバーレイ１６４は、キャビティに隣接する１または複数の磁石（または鉄要素）を含むことができ、それら磁石（または鉄要素）が、ハウジング１６０内に配置された鉄要素（または磁石）に磁気的に結合して、キャビティ内にシステムを保持するように構成されている。しかしながら、マウスオーバーレイ１６４は、マウスオーバーレイ１６４の上または中にシステムを一時的に保持するように構成された任意の機構または特徴を含むことができる。
さらに、マウスオーバーレイ１６４は、キャビティの下方に垂直方向にオフセットされた一体的滑り脚部を含むことができる。マウスオーバレイ１６４およびシステムが組み立てられた状態で、一体的滑り脚部は、システム底部の動きセンサ１７０と、アセンブリが配置および操作される面との間のギャップを設定および維持することができる。上述したように、各一体的滑り脚部は、先端が滑らかで剛性かつ／または相対的に低摩擦の材料とされて、アセンブリが比較的小さな抵抗で隣接する平坦面を滑らかに動くことを可能にする。また、各一体的滑り脚部は、上述したように、アセンブリを隣接する平坦面から機械的に分離するように構成された圧縮可能な（例えば、発泡体）構造も含むことができる。
このため、この実施例では、オーバーレイ１６４は、三次元の人工工学的マウス形態を規定することができ；タッチセンサ面１１２上に一時的に取り付けるように構成することができ；オーバーレイ１６４の表面に加えられた力をタッチセンサ面１１２へと下方に伝達するように構成された弾性材料を含むことができる。
別の実施例では、キットは、図７に示すように、リモートコントローラ１５０オーバーレイ１６４を含む。このリモートコントローラオーバーレイは、ユーザの親指がリモートコントローラオーバーレイの前端に向かって制御面上に延びる状態において、縦方向の向きでユーザの手のひらの中で握るようにサイズ設定された直線的または曲線的なプロファイルを規定することができる。また、リモートコントローラオーバーレイは、例えば音量アップおよび音量ダウン領域、左、右、上、下のスクロール領域、一時停止／再生領域および／または選択領域などの様々な入力タイプに対応する領域のためのインジケータで、エンボス加工、デボス加工または他の触覚的または視覚的に標識される制御面を規定することもできる。マウスオーバーレイ１６４と同様に、リモートコントローラオーバレイは、システムを一時的に受け入れるように構成されたキャビティをさらに規定することができる。代替的には、リモートコントローラオーバーレイは、タッチセンサ面１１２上に貼付するように構成されたフィルムを含むことができる。例えば、リモートコントローラオーバーレイは、対応するコマンドタイプを示す、エンボス加工、デボス加工および／またはインクラベル付けされた領域を有するシリコーンフィルムと、シリコーンフィルムをシステムのタッチセンサ面１１２に一時的に接着するように構成された接着性バッキングとを含むことができる。
キットは、ゲームパッドオーバーレイをさらに含むことができ、このゲームパッドオーバーレイは、同様に、図６に示すように、ユーザの親指がゲームパッドオーバーレイの左側または右側に向かって制御面上に延びた状態において、横向きでユーザの両手の間で把持するようにサイズ設定された平面または曲線的なプロファイルを規定する。ゲームパッドオーバレイは、左右のアナログジョイスティック、Ｄパッド、フェイスボタンのセット、左右の肩ボタンのセット、選択／戻るボタン、選択／進むボタン、メニューボタンおよび／またはホームボタンなど、様々なコマンドに対応する領域のための触覚または視覚インジケータを含む、エンボス加工、デボス加工等された制御面を規定することができる。マウスオーバーレイおよびリモートコントローラオーバーレイと同様に、ゲームパッドオーバレイは、システムを一時的に受け入れて保持するように構成されたキャビティを規定することができる。代替的には、ゲームパッドオーバーレイは、上述したように、タッチセンサ面１１２上に一時的に貼付されるように構成されたフィルムを規定することができる。
また、コントローラ１５０は、一時的に取り付けられたオーバーレイを識別し、識別したオーバーレイのタイプに基づいて、制御面からタッチセンサ面１１２に伝達される入力に応答して、その出力を再構成することもできる。例えば、システムは、磁場（例えば、ホール効果）センサのセットを含むことができ、そのセットの各オーバーレイは、システムがオーバーレイ内に取り付けられたときに磁場センサを向く磁石の固有の配置を含むことができ、システムは、磁場センサの出力に基づいて、システムが取り付けられたオーバーレイを識別し、システム内のローカルメモリに記憶された対応する出力構成を読み出し、その後、制御面上の入力に応答して、その出力構成に従い信号を出力することができる。他の実施例では、各オーバーレイは、オーバーレイタイプで符号化された集積回路を含むことができ、システムは、有線接続または無線通信プロトコルを介して、接続されたオーバーレイからオーバーレイタイプをダウンロードし、オーバーレイタイプに対応する出力構成を選択し、それに応じて、システムがオーバーレイから取り外されるまで信号を出力することができる。同様に、各オーバーレイは、完全なタッチセンサ出力構成で符号化された集積回路を含むことができ、システムは、有線または無線通信プロトコルを介して、接続されたオーバーレイからその完全な出力構成をダウンロードし、それに応じて、システムがオーバーレイから取り外されるまで、その出力構成を実行することができる。
キット内のシステムおよびオーバーレイは、システムおよびオーバレイを単一の向きで組み立てることを許容する方向的特徴を規定することもできる。例えば、システムは、その後端の左コーナにノッチを有する押出矩形形状を規定することができ、オーバーレイは、後端の左コーナに対応するノッチを有する押出矩形キャビティを規定することができ、それにより、システムを一方向のみからキャビティ内に取り付けること可能となっている。このため、コントローラは、システムに対するオーバレイのこの既知の向きに基づいて、オーバレイの制御面上の入力を解釈することができる。代替的には、システムは、（例えば、オーバーレイに一体化された磁石からの磁場の検出に基づいて）オーバーレイに対するシステムの向きを検出する１または複数のセンサ（例えば、ホール効果センサ）を含むことができ、コントローラは、システムに対するオーバーレイのこの検出した向きに基づいて、タッチセンサ面１１２のコマンド領域レイアウトを設定することができる。
２．一体化されたトラックパッド
図１１に示すように、人間コンピュータインターフェースのためのシステムの一変形例は、タッチセンサ１１０、カプラ１３２、振動子１２０、スピーカ（すなわち、オーディオドライバ１４０）およびコントローラ１５０を含む。タッチセンサ１１０は、基板と、基板上にパターン化された検知電極および駆動電極のペア１１６のアレイと、基板の上方に配置されて、基板の反対側にタッチセンサ面１１２を規定する抵抗層であって、タッチセンサ面１１２に加えられる力の大きさの変化に応じて局所的バルク抵抗の変化を示す材料を含む抵抗層とを含む。カプラ１３２は、基板をコンピューティングデバイスのシャーシ１３０に取り付けるとともに、基板の広い平面に平行な振動面内での基板の動きを許容するように構成されている。振動子１２０は、クリックサイクル中に振動面内で基板を振動させるように構成されている。スピーカは、クリックサイクル中にクリック音を再生するように構成されている。コントローラ１５０は、タッチ面上に閾値力の大きさを超える力が加えられたことに応答して、クリックサイクル中にスピーカを起動してクリックを再生するとともに、振動子１２０を起動してハウジング１６０を振動させ、さらに、タッチ面上に閾値力の大きさを超える力が加えられたことに応答して、コマンドを出力する。
コンピュータシステムとユーザをインタフェースするシステムの同様の変形例は、タッチセンサ面１１４を含むタッチセンサ１１０であって、タッチセンサ面１１４上に配置された検知電極および駆動電極のペア１１６のアレイを含み、検知電極および駆動電極のペア１１６上に延在するタッチセンサ面１１２を規定するタッチセンサと、タッチセンサ１１０に結合され、タッチセンサ面１１２に平行な面内で質量体を振動させるように構成された振動子１２０と、シャーシ１３０と、タッチセンサ１１０とシャーシ１３０との間に設けられ、振動子１２０の作動時にタッチセンサ面１１２と平行なシャーシ１３０に対するタッチセンサ１１０の変位を吸収するように構成されたカプラ１３２と、シャーシ１３０に結合されたオーディオドライバ１４０と、コントローラ１５０とを含む。この変形例では、コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０の第１の検知電極および駆動電極のペア間の第１の抵抗の変化に基づき、第１の時間において、タッチセンサ面１１２への第１の入力の印加および第１の入力の第１の力の大きさを検出し；第１の力の大きさが第１の閾値の大きさを超えることに応答して、振動子１２０、シャーシ１３０内のタッチセンサ１１０を駆動し、オーディオドライバ１４０を起動してクリック音を出力することによって、第１のクリックサイクルを実行し；ほぼ第１の時間に、タッチセンサ面１１２上の第１の入力の第１の位置および第１の力の大きさを示す第１のタッチ画像を出力する。
２．１ アプリケーション
この変形例では、通常、システムは、（人間の）ユーザによる入力を検出し、それら入力を機械可読コマンドに変換し、それらコマンドをコンピューティングデバイスに伝達し、入力が検出されたことを示すフィードバックをユーザに与える人間コンピュータインタフェースデバイスを規定するための要素を含み、上述した方法および技術を実行する。具体的には、システムは、入力を検出するタッチセンサ１１０と、フィードバックをユーザに与えるハプティックフィードバックモジュール（例えば、スピーカおよび振動子１２０）と、タッチセンサ１１０で検出された入力に基づいて、接続されたコンピューティングデバイスにコマンドを出力するコントローラ１５０であって、ハプティックフィードバックモジュールを介してハプティックフィードバックをトリガするコントローラとを含む。
システムは、図１２、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃ、図１５Ｄおよび図１５Ｆに示すように、コンピューティングデバイスに統合されて、一体化されたトラックパッドおよび／または一体化されたキーボードにまたがるような、タッチセンサ面１１２を規定することができる。システムは、閾値最小印加力または圧力を超える指またはスタイラスによる印加など、タッチセンサ面１１２上の入力を検出し、そのような入力に応答して、聴覚的および振動的（以下「ハプティック」と称する）フィードバックをユーザに発して、押下および解放されるときの機械的スナップボタンの聴覚的および触覚的な応答を模倣することができる。このため、システムは、垂直方向に拘束されたタッチセンサ面１１２を規定するが、機械的ボタンが押下および解放されたという印象をユーザに提供することができる。システムは、ラップトップコンピュータなどのコンピューティングデバイスに組み込まれた場合、タッチセンサ面１１２で検出された入力に基づいて、キーストローク、カーソルベクトルおよび／またはスクロールコマンドなどを出力することができ、コンピューティングデバイスは、システムから受信したそのようなコマンドに基づいて、処理を実行すること、あるいは一体化されたディスプレイ上に与えられるグラフィックユーザインターフェースをアップデートすることができる。代替的には、システムは、周辺機器キーボードまたは一体化されたトラックパッドを有する周辺機器キーボードなどの周辺装置に統合することができる。
本明細書では、システムは、ユーザ入力を検出し、ユーザ入力に応答してユーザにハプティックフィードバックを提供し、それらユーザ入力に基づいて、統合されたコンピューティングデバイス内の別の処理ユニットまたはコントローラ１５０にコマンドを出力する統合された人間コンピュータインタフェースコンポーネントとして説明されている。しかしながら、システムは、コンピューティングデバイスに対して接続および切断されるスタンドアロンデバイスまたは周辺装置を代わりに規定することができ、接続されたときに、タッチセンサ面１１２上で検出された入力に基づいてコンピューティングデバイスにコマンドを出力することができる。例えば、システムは、リモートコントローラ１５０、ゲームコントローラ１５０、固定電話、スマートフォンまたはウェアラブル装置などを規定することができる。
２．２ 統合
この変形例では、システムは（例えば、コンピューティングデバイスに一時的に接続するように構成された周辺インターフェースデバイスを規定するのではなく）コンピューティングデバイスに統合される。一実施例では、システムは、ラップトップコンピュータのキーボードに隣接する一体化されたトラックパッドとして機能することができる。この実施例では、タッチセンサ面１１２および振動子１２０は、クリックサイクル中にタッチセンサ面１１２を通る振動の伝達を実質的に維持するために、コンピューティングデバイスの構造から機械的に分離されている。例えば、振動子１２０、検知電極および駆動電極を含み、タッチセンサ１１０を支持するハウジング１６０は、ハウジング１６０を吊り下げる圧縮可能な発泡体パッドによって、その頂面、底面および／または側面をコンピューティングデバイスの筐体から分離することができる。別の実施例では、ハウジング１６０は、流体で満たされたダンパによってコンピューティングデバイスの筐体に結合することができる。したがって、この実施例では、シャーシ１３０は、モバイルコンピューティングデバイスのハウジング１６０を含み、レセプタクル１３４を規定することができ、カプラ１３２は、レセプタクル１３４内でタッチセンサ１１０を位置決めすることができる。この実施例では、システムは、ハウジング１６０内に配置され、よってコンピューティングデバイスの構造から機械的に分離された、上述のオーディオドライバ１４０を含むことができる。コンピューティングデバイスは、主スピーカ（または主スピーカのセット）を含むことができるとともに、副スピーカを含むシステムを含むことができ、副スピーカは、主スピーカとは独立に、クリックサイクル中にクリック音を再生して、作動された機械的スナップボタンの音を模倣する。代替的には、この実施例では、システムは、スピーカを除くことができ、コントローラ１５０は、コンピューティングデバイスに組み込まれた１または複数の主スピーカを介してクリック音を再生することができる。
２．３ タッチセンサ＋コントローラ
この変形例では、タッチセンサ１１０およびコントローラ１５０は、タッチセンサ１１０の検知電極と駆動電極のペア間の抵抗の変化などに基づいて、タッチセンサ面１１２上の入力および入力の大きさを検出するための要素を含み、上述したものと同様の機能を実行することができる。
さらに、コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０の基板上に配置されて、完全に収容されたタッチセンサ１１０を形成することができ、このタッチセンサは、接続されたコンピューティングデバイスから電力を受け取り、タッチセンサ面１１２上の入力を検出し、検出した入力に応答して機械的な振動および音などの形態のハプティックフィードバックを出力し、タッチセンサ面１１２上で検出した入力に対応するコマンドを出力する。代替的には、コントローラ１５０のすべてまたは一部が基板から離れていてもよく、例えば、接続されたコンピューティングデバイス内に配置され、かつ／またはコンピューティングデバイス内の他のコントローラとともに１または複数のプロセッサと物理的に同一の広がりを有するようにしていもよい。
２．４ ハプティックフィードバックモジュール
この変形例では、システムは、上述したように、振動子１２０およびスピーカを含む。例えば、振動子１２０は、振動線形アクチュエータに接続された質量体を含むことができ、このアクチュエータは、作動時に質量体を単一の作動軸に沿って振動させる。この実施例では、振動子１２０の作動軸をシステムの振動面と平行にして、振動子１２０を基板に結合させることができ、カプラ１３２は、振動子１２０の作動軸と実質的に平行な移動の１角度（one degree）を除いて基板を拘束することができる。別の実施例では、振動子１２０は、回転アクチュエータに結合された偏心質量を含み、このアクチュエータが、作動時に回転軸を中心に偏心質量を回転させる。この実施例では、振動子１２０の回転軸をシステムの振動面に対して垂直にして、振動子１２０を基板に結合させることができ、カプラ１３２は、振動子１２０の回転軸に対して垂直な移動の２角度を除いて、基板を拘束することができる。代替的には、振動子１２０は、振動ダイヤフラムまたは他の任意の適切なタイプの振動アクチュエータ上の質量体を含むことができる。また、振動子１２０は、圧電アクチュエータ、ソレノイド、静電モータ、ボイスコイル、または質量体を振動させるように構成された他の任意の形態またはタイプのアクチュエータを含むことができる。
上述したように、システムは、クリックサイクル中に「クリック」音を出力するように構成されたスピーカ（またはブザーまたは他のオーディオドライバ１４０）も含む。この変形例では、スピーカを基板上に配置して、クリックサイクル中に基板とともに移動させることができる。この実施例では、抵抗層は、スピーカ上のスピーカグリルを規定する１または複数の穿孔を含むことができ、スピーカは、穿孔を介してユーザに音を出力することができる。代替的には、抵抗層の外周が、コンピューティングデバイスと抵抗層との間にギャップを形成するために、基板と抵抗層を収容するコンピューティングデバイスのレセプタクル１３４内でオフセットされるようにしてもよく、スピーカは、このギャップを介してユーザに伝達される音を出力することができる。例えば、スピーカは、タッチセンサ面１１２の反対側の基板上に配置することができ、タッチセンサ面１１２は、スピーカにより出力される音を通過させるように構成されたギャップを形成するために、レセプタクル１３４の１または複数の縁部からインセットされるトラックパッド面を規定することができる。
代替的には、スピーカを基板から離して配置することができる。例えば、スピーカは、コンピューティングデバイスのシャーシ１３０内に配置された別個のスピーカ（例えば、主スピーカ）を規定することができる。それらの実施例において、コンピューティングデバイスは、主スピーカ（または主スピーカのセット）を含むことができ、コンピューティングデバイスに統合されたシステムは、副スピーカを含むことができ、副スピーカは、主スピーカとは独立に、クリックサイクル中にクリック音を再生して、作動された機械的スナップボタンの音を模倣する。代替的には、スピーカは、コンピューティングデバイスの主スピーカと物理的に同一の広がりを持つことができ、主スピーカは、「クリック」音と、録音されたライブオーディオ（例えば、音楽、コンピューティングデバイスで再生されるビデオのオーディオトラック、ビデオまたはボイスコール中の生の音声）を実質的に同時に出力することができる。
さらに、コンピューティングデバイス内のオーディオシステムがユーザによってミュートされると、コンピューティングデバイスは、タッチセンサ面１１２上の入力に応答して、「クリック」音を除き、コンピューティングデバイスからのすべてのオーディオ出力をミュートすることができる。同様に、コンピューティングデバイスは、コンピューティングデバイスによって実行され、コンピューティングデバイス上で設定される様々な他の機能にもかかわらず、タッチセンサ面１１２上の入力の実質的に均一な「感触」を維持するために、コンピューティングデバイスで設定されたオーディオレベルに関係無く、スピーカを起動して一定のデシベルレベル（または「音の大きさ」）で「クリック」音を出力することができる。このため、スピーカがコンピューティングデバイスに組み込まれて（例えば、タッチセンサ１１０から離れてシャーシ１３０に取り付けられて）モバイルコンピューティングデバイスにおいて主スピーカを規定するこの実施例では、コントローラ１５０は、モバイルコンピューティングデバイスのグローバル音量設定とは無関係に、オーディオドライバ１４０を起動して固定の予め設定された音量でクリック音を出力するように構成されている。
２．５ カプラ
カプラ１３２は、基板をコンピューティングデバイスのシャーシ１３０に取り付けるとともに、基板の広い平面に平行な振動面内での基板の動きを許容するように構成されている。一般に、カプラ１３２は、コンピューティングデバイス（例えば、ラップトップコンピュータ）のシャーシ１３０に対して基板を拘束するが、基板、振動子１２０および抵抗層がクリックサイクル中に、タッチセンサ面１１２に対して実質的に平行な平面内で振動することを許容する。
Ｚ軸に対して垂直で振動面に対して平行なシステムのＸ軸に沿って振動子１２０が直線的に質量体を振動させる一実施例では、カプラ１３２は、何れかの軸周りの回転およびシステムのＹ軸およびＺ軸の両方に沿った移動を含む５自由度で、基板を（ほぼ）拘束することができ、カプラ１３２は、クリックサイクル中に振動子１２０が作動されるときに、基板が（実質的に）システムのＸ軸に沿ってのみ移動することを許容することができる。振動子１２０が回転アクチュエータの出力軸に結合された偏心質量体を含み、回転アクチュエータの出力軸がタッチセンサ面１１２に対して垂直である（すなわち、システムのＺ軸に平行である）別の実施例においては、カプラ１３２は、何れかの軸周りの回転およびシステムのＺ軸に沿った移動を含む４自由度で、基板を（ほぼ）拘束することができ、カプラ１３２は、クリックサイクル中に振動子１２０が作動されるときに、基板がシステムのＸ軸およびＹ軸に沿って（すなわち、タッチセンサ面１１２に平行な面において）移動することを許容することができる。
一実施例では、コンピューティングデバイスのシャーシ１３０は、システムを受け入れるように構成されたレセプタクル１３４（例えば、キャビティ）を規定し、カプラ１３２は、レセプタクル１３４内の基板および抵抗層を位置決めするように機能する。また、コンピューティングデバイスのシャーシ１３０は、レセプタクル１３４の上および中に延在してキャビティの周りにアンダーカットを形成するオーバーハングも規定することができ、カプラ１３２は、例えば、１または複数の機械的ファスナー、グロメットまたは接着剤などを介して、オーバーハングの下側に基板を取り付けることができる。
一変形例では、タッチセンサ１１０がタッチセンサ面１１４を含み、このタッチセンサ面が、基板の裏面にわたって延在し、タッチセンサ面１１２に加えられる下向きの力などによる振動面からの偏向に対して、基板を支持するように機能する。この変形例では、タッチセンサ面１１４は、ガラス繊維プレート、金属（例えば、アルミニウム）プレート、繊維充填ポリマープレートまたは他の任意の材料からなるプレートを含むことができ、機械的ファスナまたはグロメットなどにより基板に結合すること又は取り付けることができ、タッチセンサ面１１４は、コンピューティングデバイスのシャーシ１３０に結合または固定して、レセプタクル１３４内に基板および抵抗層を取り付けることができる。
代替的には、典型的な荷重がタッチセンサ面１１２に加えられたときに、振動面からの実質的な変形に抵抗するのに十分な剛性を基板が有するように、基板を剛性材料から形成し、かつ／または厚さとすることができる。例えば、基板は、厚さ３ｍｍのガラス繊維または炭素繊維のＰＣＢを含むことができる。追加的または代替的には、基板は、基板の剛性を改善するために、１または複数の鋼、銅またはアルミニウムのリブを含むことができ、それらが、基板の裏面にはんだ付けまたはリベット止めされて、基板の長さおよび／または幅にわたっている。このため、基板は、ある材料および形状からなるものであってもよく、かつ／または、基板および抵抗層アセンブリに実質的な質量を追加することなく振動面における基板の剛性を増加させる追加的な補強要素を含むことができ、それにより、剛性基板による振動の吸収の減少によるシステムの応答性を改善することができるとともに、クリックサイクル中の振動子１２０の１ストローク当たりの基板および抵抗層アセンブリの変位を増加させることができる。
２．５．１ グロメット
一実施例では、カプラ１３２は、弾性グロメット（例えば、「振動減衰スナップイン非ネジ式スペーサ」）を介して、コンピューティングデバイスのレセプタクル１３４に基板（またはタッチセンサ面１１４）を取り付ける。図１３Ｄ、図１３Ｅ、図１７Ａおよび図１７Ｂに示す一実施例では、カプラ１３２は、２つのネック部を含む１つの円筒形グロメットを含み、グロメットの上側ネック部が基板の対応するボアと係合した状態で、グロメットが基板の各コーナでボアに挿入されている。この実施例では、各グロメットについて、カプラ１３２は、金属またはガラス繊維のタブなどの剛性タブも含み、この剛性タグが、グロメットの下側ネック部と係合する第１のボアと、第１のボアから横方向にオフセットした第２のボアであって、ネジ、ナットまたはリベットなどのファスナを介してコンピューティングデバイスのシャーシ１３０に取り付けられるように構成された第２のボアとを含む。この実施例では、剛性タブが、例えば基板の周囲を取り囲む剛性フレームを形成するように、あるいは基板の裏面にまたがる剛性プレートの形態に連結されるものであってもよい。この実施例では、各グロメットは、上側ネック部と下側ネック部との間の拡大部分を含み、その拡大部分が、タブの上方（または剛性フレームの上方、剛性プレートの上方）で基板を垂直方向にオフセットさせるとともに、基板を垂直方向に支持しながら基板がタブ（または剛性フレーム、剛性プレート）に対して横方向に移動することを許容する。この実施例では、各グロメットは、シリコーン、ゴムまたは他の任意の可撓性または弾性材料から形成することができ、さらに、クリックサイクル中の振動子１２０の振動に起因するグロメットの横方向の撓みを許容するが、タッチセンサ面１１２上に人間の片手または両手が置かれているとき、および／またはタッチセンサ面１１２にわたって両手がキーストローク（例えば、「タイプ」）を入力しているときなど、典型的な荷重におけるグロメットの圧縮を制限するのに十分なデュロメータによって特徴付けることができる。
図１３Ｆに示す別の実施例では、カプラ１３２は、単一のネック部を含む円筒形グロメットを含み、このグロメットが基板の各コーナのボアに一つずつ挿入されている。この実施例では、カプラ１３２は、グロメットごとに１つの剛性タブまたは基板にまたがる剛性フレームまたは剛性プレートも含む。タブ、フレームまたはプレートは、コンピューティングデバイスのシャーシ１３０に対して垂直方向にグロメットを拘束するために、基板の背部に取り付けられている。クリックサイクル中、グロメットは、振動子１２０が作動されるときに、曲がりまたは屈曲して、基板が振動面内を移動することを可能にする。コンピューティングデバイスのシャーシ１３０および／またはタブ、フレームまたはプレートは、グロメット凹部も含むことができ、このグロメット凹部は、グロメットの端部を受け入れて、グロメットをコンピューティングデバイスのレセプタクル１３４内で横方向および縦方向に位置決めするように構成されている。各グロメット凹部は、円筒状グロメットには大き過ぎる円筒状凹部を規定することができ、それによりグロメットが横方向および縦方向の両方に移動することを可能にして、クリックサイクル中に基板が振動面内で横方向および縦方向の両方に移動することを可能にする。同様に、各グロメット凹部は、グロメットがグロメット凹部内で横方向にのみ（または縦方向にのみ）移動することを可能にする細長い（または「菱形」）凹部を規定することができ、それにより、クリックサイクル中に基板が振動面内で横方向（または縦方向）に移動するのを可能にすることができる。
この実施例では、グロメットは中実の可撓性本体を規定することができる。代替的には、グロメットは、剛性または弾性本体と、本体の内側（または外側）に配置された屈曲部とを含むことができる。この実施例では、グロメットは、基板（またはタッチセンサ面１１４）をコンピューティングデバイスのシャーシ１３０に結合させることができ、屈曲部は、本体に対して相対的に移動して、それによりシャーシ１３０に対して基板が横方向および／または縦方向にシフトすることを可能にするように構成されている。代替的には、システムは、より大きな圧縮およびコンプライアンスを許容する１または複数の流体で満たされかつ／またはリブ付きのグロメットを含むことができる。例えば、グロメットは、振動面からの撓みよりも振動面内におけるより大きな撓みを許容する内部半径方向リブのセットを含むことができる。
このため、この実施例では、振動子１２０は、タッチセンサ１１０のタッチセンサ面１１４（例えば、タッチセンサ１１０の中心付近）に結合させることができるとともに、タッチセンサ面１１２に平行でかつタッチセンサ１１０の縁部に平行なベクトルに沿って質量体を振動させるように構成された線形アクチュエータを含むことができ、カプラ１３２は、モバイルコンピューティングデバイスのシャーシ１３０から延びてタッチセンサ面１１４内の取付ボアを通り抜けるグロメットであって、シャーシ１３０に対してタッチセンサ面１１４を垂直方向に拘束するように構成されるとともに、タッチセンサ面１１２と平行な方向に弾性を示すグロメットを含むことができる。しかしながら、この実施例では、カプラ１３２は、他の任意の構成の他の任意の数のグロメットを含むことができる。例えば、カプラ１３２は、三角形構成の３つのグロメットと；基板またはタッチセンサ面１１４の各コーナに１個ずつ設けられた四角形構成の４つのグロメットと；基板（またはタッチセンサ面１１４）の各コーナに１個ずつ設けられたグロメットおよび基板の各長辺（またはタッチセンサ面１１４の各長辺）の中心に１個ずつ設けられたグロメットを含む６つのグロメットとを含むことができる。このため、システムは、限定された数のファスナまたは接着剤でコンピューティングデバイスのレセプタクル１３４に取り付けることができる完全な人間コンピュータインタフェースサブシステムを規定することができる。
２．５．２ アイソレータ
図１３Ａに示す別の実施例では、カプラ１３２は、基板の裏面側（またはタッチセンサ面１１４の裏面側）およびコンピューティングデバイスのレセプタクル１３４内の表面に接合された弾性アイソレータを含む。一実施例では、カプラ１３２は、一方の側でタッチセンサ面１１４の裏面に結合され、かつコンピューティングデバイスのレセプタクル１３４の底部に結合された（例えば４つの）シリコーンボタンのセットを含む。この実施例では、タッチセンサ面１１２に力が加えられたときにシリコーンボタンを圧縮状態とすることができ、このため、シリコーンボタンは、タッチセンサ面１１２に力が加えられるときに圧縮に実質的に抵抗するのに十分な弾性率および幾何学的形状を規定することができるが、クリックサイクル中に振動面において基板が平行移動することを可能にする。代替的には、この実施例では、カプラ１３２は弾性アイソレータを含むことができ、この弾性アイソレータが、基板の上面（またはタッチセンサ面１１４の上面）に接合されるとともに、コンピューティングデバイスのレセプタクル１３４内に延びるコンピューティングデバイスのＣサイド（C-side）の上面の下側に接合され、弾性アイソレータは、レセプタクル１３４内で基板を吊り下げることができる。
２．５．３ バネクリップ
図１３Ｃに示す別の実施例では、カプラ１３２は、基板（またはタッチセンサ面１１４）をコンピューティングデバイスのシャーシ１３０に結合するバネクリップのセットを含む。一実施例では、カプラ１３２は（例えば、４つ）のバネ鋼のバネクリップのセットを含み、それぞれが実質的に水平な２つのタブの間に介装された実質的に垂直なセクションを規定して、ＺセクションまたはＣセクションを形成する。この実施例では、各バネタブの上側タブがコンピューティングデバイスのシャーシ１３０に固定され（例えば、リベット留めされ）、各バネタブの下側タブが同様に、基板の１つのコーナに固定され、バネクリップのセットのすべての中央セクションの広い面が平行に配置される。この実施例では、バネクリップに張力をかけることができ、バネクリップがシャーシ１３０から基板を吊り下げることができるが、基板を振動面内の単一軸に沿って動くのを許容することができる。
２．５．４ 発泡体ラップ
図１３Ｇに示す別の実施例では、カプラ１３２は、基板の一縁部に沿って基板の上面から基板の底面に巻き付けられた第１の発泡体部分と、基板の反対側の縁部に沿って基板の上面から基板の底面に巻き付けられた第２の発泡体部分と、コンピューティングデバイスのシャーシ１３０に対して固定され、発泡体部分をシャーシ１３０に対して拘束するクランプのセットとを含む。例えば、各発泡体部分は、独立気泡シリコーン発泡体を含むことができ、基板の上面および底面の両方で基板（またはシリコーンバッキング）に接着することができる。代替的には、基板は、発泡体部分から引き離すことができ（例えば、接着されておらず）、クリックサイクル中に発泡体部分に対して平行移動することができる。各クランプはクリップを含むことができ、このクリップが、リベット、ネジまたは他の機械的ファスナを用いて、コンピューティングデバイスのシャーシ１３０に固定して、基板の縁部の周りに巻き付けられた隣接する発泡体部分を、コンピューティングデバイスのシャーシ１３０に対して圧縮するように構成されている。さらに、この実施例では、レセプタクル１３４によって基板が過度に拘束されずに、クリックサイクル中に基板が振動面内を移動することができるように、コンピューティングデバイスのレセプタクル１３４の長さおよび／または幅を大きくすることができる。
２．５．５ ベアリング
図１３Ｂに示すさらに別の実施例では、カプラ１３２は、ベアリングのセットを介して基板（またはタッチセンサ面１１４）をコンピューティングデバイスのシャーシ１３０に取り付ける。一実施例では、コンピューティングデバイスのレセプタクル１３４は、複数のベアリング受けを含むことができ、基板は、各ベアリング受けと垂直方向に整列され、かつタッチセンサ面１１２とは反対側の基板の裏面側に配置される１つのベアリング面を含むことができ、カプラ１３２はボールベアリングを含むことができ、ボールベアリングは各ベアリング受けに１個ずつ配置され、基板の裏面側の対応するベアリング面で基板を垂直方向に支持するように構成されている。
別の実施例では、コンピューティングデバイスのレセプタクル１３４は、基板の裏面に沿って間隔を置いて配置された３×８グリッドアレイに配置された２４個のベアリング受けを規定し、カプラ１３２は各ベアリング受けに１個ずつ配置されたボールベアリングを含む。この実施例では、ベアリングは、（典型的な大きさの）荷重がタッチセンサ面１１２に加えられたときに基板の局所的な撓みを制限するために、隣接するベアリング間の限られた最大スパンで基板（またはタッチセンサ面１１４）を支持することができる。このため、カプラ１３２は、基板を垂直方向に支持するスラストベアリングとして機能する複数のベアリングを含むことができる。しかしながら、この実施例では、コンピューティングデバイスは、他の任意の方法で配置された他の任意の数のベアリングを含むことができる。
この実施例では、各ベアリング受けは、平行移動においてボールベアリングを拘束する半球形のカップを規定することができ、基板は、鋼またはポリマーの平坦なベアリング面を含むことができ、このベアリング面は、基板の裏面（またはタッチセンサ面１１４の裏面）にはんだ付けされ、接着され、または取り付けられ、図１３Ｈに示すように、接触点で隣接するボールベアリングと係合するように構成されている。代替的には、基板（またはタッチセンサ面１１４）に取り付けられた各ベアリング面は、線形トラック（例えば、Ｖ溝）を規定することができ、ベアリング面のセットのすべての線形トラックは、図１３Ｂに示すように、平行となっていて、クリックサイクル中に線形トラックに平行な単一方向に振動平面内で基板が平行移動することができる（またはその逆となっている）。また、ベアリング受けおよびベアリング面は、単一の軸に沿って平行移動するように基板を拘束する同様の平行な線形トラックを規定することもでき、あるいはベアリング受けおよびベアリング面は、振動プレート内の２つの軸に沿って基板が平行移動することを可能にする、同様であるが、垂直方向の線形トラックを規定することができる。さらに、各ベアリング受けには、湿潤または乾式潤滑剤（例えば、グラファイト）を充填することができる。
この実施例では、カプラ１３２は、代替的に、１つまたは２つの軸のみに沿って平行移動するように基板を同様に拘束する１または複数の線形ベアリングまたは線形スライドを含むことができる。
さらに、カプラ１３２は、基板（またはタッチセンサ面１１４）に追加の支持を提供するために、上述した実施例の何れかを備えた１または複数のベアリングを組み込むことができる。例えば、基板がレセプタクル１３４内に配置されて、基板（またはタッチセンサ面１１４）の厚さおよび剛性（例えば、弾性率）に対して大きな幅および／または大きな長さにわたる場合、コンピューティングデバイスのレセプタクル１３４は、１または複数のベアリング受けを含むことができ、基板は、抵抗層とは反対側の基板の裏側にあるコンピューティングデバイスのレセプタクル１３４内の各ベアリング受けと整列されたベアリング面をそれぞれ含むことができ、カプラ１３２は、シャーシ１３０からの基板の四隅の各々を吊り下げる４つのバネクリップと、各ベアリング受けに１個ずつ配置されて、基板の裏面の対応するベアリング面で基板を垂直方向に支えるように構成されたボールベアリングとを含むことができる。
２．５．６ 屈曲部
図１３Ｈに示す別の実施例では、カプラ１３２は屈曲部を規定し、この屈曲部が、基板（またはタッチセンサ面１１４）に結合されるか、または組み込まれている。例えば、基板の外周に沿った部分を、例えばルータ加工により取り除いて、基板の中心部分から延びる蛇行したビームまたはブストロフェディック（boustrophedic）なビームのセットを形成することができる。この実施例では、基板をシャーシ１３０に結合するが、コンピューティングデバイスに対して振動面内で基板を横方向および／または横方向に平行移動させるために、各ビームの遠位端をコンピューティングデバイスのシャーシ１３０にリベットまたはネジ付きファスナなどで固定することができる。この実施例では、カプラ１３２は、上述したように、タッチセンサ面１１２に力が加えられたときに、内向きの撓みに対して基板の中心部分を垂直方向に支持するための１または複数のベアリングも含むことができる。
２．６ 振動子の変形例
図１６に示す一変形例では、振動子１２０は、基板（またはタッチセンサ面１１４）に取り付けられた磁気コイルと、コンピューティングデバイスのシャーシ１３０に結合された磁気（または鉄）要素とを含むか、またはその反対に取り付けられた磁気コイルおよび磁気要素を含む。例えば、磁気要素は、システムおよびコンピュータシステムの合計高さを低減するために、コンピューティングデバイスのシャーシ１３０の凹部内に埋め込むことができる。代替的には、振動子１２０は、ブロックＳ１２０において、コンピューティングデバイスのシャーシ１３０の凹部内に配置された磁気コイルと、基板に固定（例えば、リベット留め、接着、はんだ付け）された磁気要素とを含むことができる。クリックサイクル中、コントローラ１５０は、磁気コイルを交流で駆動して、ボイスコイルと同様に磁気要素に磁気的に結合する振動磁界を磁気コイルに出力させ、それにより振動面において基板をシャーシ１３０に対して相対的に振動させる。この変形例では、基板（またはタッチセンサ面１１４）は、上述したようにシャーシ１３０から吊り下げられている。
代替的には、システムは、図１７Ａに示すように、基板（またはタッチセンサ面１１４）とコンピューティングデバイスのシャーシ１３０との間に配置され、かつ振動面内で横方向（または縦方向）に基板を振動させるように構成された、圧電アクチュエータ、ソレノイド、静電モータ、ボイスコイル、スピーカまたは他の任意のタイプのアクチュエータを含むことができる。
２．７ タッチセンサ面の接合部
一実施例では、抵抗層は、基板の外周を越えて延び、コンピュータデバイスのシャーシ１３０の外面と接触する。例えば、コンピューティングデバイスのＣサイドにわたって連続的な表面を形成するために、抵抗層は、基板の外周から、基板とコンピューティングデバイスのレセプタクル１３４との間の接合部を越えて、コンピューティングデバイスのシャーシ１３０の上面の外周まで延びるようにしてもよい。この実施例では、抵抗層が基板とコンピューティングデバイスのレセプタクル１３４との間の接合部に及ぶ場合に、クリックサイクル中に基板の振動を減衰させ、かつ／またはクリックサイクル中の振動面内での基板の平行移動に対する機械的抵抗を制限するために、抵抗層は、薄い領域または「ネック」を規定することもできる。
別の実施例では、抵抗層は基板の外周まで延びるが、基板の外周を（実質的に）越えることはない。この実施例では、システムは、基板の外縁部とコンピューティングデバイスのレセプタクル１３４の内壁との間に配置された軟質シール（例えば、成形シリコーンリング）をさらに含むことができ、それによりシステムとコンピューティングデバイスのレセプタクル１３４との間に埃、湿気および／または他のゴミが侵入するのを防止することができる。代替的には、抵抗層の外周に成形された隆起部または蛇腹部などのような形態のシールを抵抗層と一体化することができ、基板とコンピューティングデバイスのレセプタクル１３４との間の接合部を橋渡ししてシールするのに十分な短い距離だけ、基板の外周を越えて抵抗層を延ばすことができる。
しかしながら、システムは、基板とコンピューティングデバイスのレセプタクル１３４との間の接合部を閉鎖またはシールするための他の任意の要素または特徴を含むことができる。
２．８ トラックパッド＋キーボード
コンピューティングデバイスがラップトップコンピュータを規定する一変形例では、図１２、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃ、図１５Ｄおよび図１５Ｆに示すように、コンピューティングデバイスは、そのＣサイドの実質的に全幅および全長にわたるレセプタクル１３４を含み、システムが、トラックパッド領域およびキーボード領域の両方を規定することができる。この変形例では、コントローラ１５０は、クリックサイクルを起動し、クリックコマンド、カーソルベクトルまたはスクロールコマンドなどを出力することによって、トラックパッド領域上の入力に応答する前述した方法および技術を実行することができる。この変形例では、コントローラ１５０は、キーボードの個別のキー領域（例えば、２６個のアルファベットキー領域、１０個の数字キー領域および様々な句読点および制御キー）を指定することもでき、キーボードの対応する個別のキー領域上で検出された入力に応答して、クリックサイクルを起動してキーストロークコマンドを出力することができる。
一実施例では、タッチセンサ面１１２は、キーボード領域およびトラックパッド領域にわたって連続面を規定し、システムは、タッチセンサ面１１２にわたってスクリーン印刷された白インクのような、タッチセンサ面１１２のキーボード領域における個別のキー領域に印刷または貼付されるキー指定子（例えば、英数字キャラクタ、句読点キャラクタ）を含む。この実施例では、システムは、そのようなインクで指定された個別のキー領域および／またはトラックパッド領域のための境界も含むことができる。システムは、追加的または代替的に、タッチセンサ面１１２にわたってエンボス加工またはデボス加工されたキー指定子および／または領域指定子を含み、それによりユーザが、タッチセンサ面１１２の様々な領域を触覚的に区別することを可能にする。さらに代替的には、システムは、タッチセンサ面１１２のキーボード領域上に取り付けられ、かつ視覚的にまたは機械的に区別された個別のキー領域を含むキーボードオーバーレイ１６４を含むことができ、それにより、キーボード領域内の様々な個別の入力領域にリンクされたコマンドまたは入力を規定することができる。この実施例では、キーボードオーバーレイ１６４は、タッチセンサ面１１２のキーボード領域に一時的に（すなわち取り外し可能に）取り付けることができ、それにより例えば、ユーザがＱＷＥＲＴＹキーボードレイアウトを規定する第１のキーボードオーバーレイ１６４を、ＡＺＥＲＴＹキーボードレイアウトを規定する第２のキーボードオーバーレイ１６４と交換することを可能にすることができる。この実施例では、タッチセンサ面１１２のキーボード領域上に配置されたオーバーレイ１６４の個別のキー領域を押し下げることにより、抵抗層を局所的に圧縮することができ、それにより駆動電極および検出電極上の抵抗層のバルク抵抗および／または接触抵抗を変更することができ、また、コントローラ１５０は、そのような抵抗層のバルク抵抗および／または接触抵抗の変化を入力として検知し、入力の位置に基づいて特定のキーストロークをその入力に関連付け、コンピューティングデバイス内の処理ユニットにそのキーストロークを出力し、クリックサイクルを起動することができる。
この変形例では、コンピューティングデバイスのＣサイドの近端部とキーボード領域との間にトラックパッド領域を介在させることができ、ユーザがキーボードをタイプするときにトラックパッド上に手のひらを置くことができるように、トラックパッド領域がキーボード領域の幅のかなりの部分に沿って広がるものであってもよい。動作中、コントローラ１５０は、ユーザがキーボード領域上でタイプしているときに、カーソル移動ではなく、キーストロークを検知するために、トラックパッド上の入力を手のひらと特徴付けて、そのような入力を拒絶し、キーボード領域上の入力を選択することができる。例えば、コントローラ１５０は、パターンマッチングまたはテンプレートマッチング技術を実行して、タッチセンサ面１１２のトラックパッド領域上で検出された１または複数の入力領域を、１または２の手のひらと一致させることができ、コントローラ１５０はそれらの入力を拒絶することができる。この実施例では、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２のキーボード領域上の１入力または一連の入力（例えば、「キーストローク」）の検出に応答して、置いている手のひらに対応するものとして入力領域の特定を確認することができ（例えば、入力領域と分類された手のひらテンプレートとの間のマッチングを確認することができ）、その反対を行うこともできる。また、システムは、トラックパッド領域上の入力領域をキャプチャし、それらの入力領域を新しいテンプレート画像として記憶し、トラックパッド領域上の入力領域の検出の閾値時間（例えば、３秒）以内に続くキーボード領域上のキーストロークの検出に基づいて、それらの新しいテンプレート画像を、置いている手のひらを示すものとして、または置いている手のひらを示すものではないとして、分類することもできる。しかしながら、コントローラ１５０は、手のひらを排除する他の任意の方法または技術を実行することができ、手のひらの排除モデルを自動的に教育するための他の任意の方法または技術を実行することができる。
さらに、システムは、タッチ面のトラックパッド領域内で検出された入力を、タッチ面上の入力の初期位置、最終位置、速度、力（または圧力）の大きさなどに基づいて、様々なコマンドの１つとして変換することができる。例えば、コントローラ１５０は、上述した方法および技術に基づいて、クリック、ディープクリックスクロール、ズームおよびカーソル移動のコマンドのうちの１つとしてタッチ面上の入力を解釈することができる。この実施例では、コントローラ１５０は、トラックパッド領域内のクリック入力を規定する第１の押下閾値の大きさまでの第１の力がトラックパッド領域に加えられ、その後にトラックパッド領域から第１の力が解放された（すなわち、第１の押下閾値の大きさより小さい第１の解放閾値の大きさ未満となった）場合に、選択（または「左クリック」）入力として解釈することができる。その後、コントローラ１５０は、選択（または「左クリック」）コマンドを出力し、それに応じて、タッチセンサ面１１２のトラックパッド領域の下にある第１の振動子１２０などを介して、「ダウン」クリックサイクルを実行し、次に「アップ」クリックサイクルを実行することができる。
同様に、コントローラ１５０は、トラックパッド領域内の「ディープ」（または「右クリック」）クリック入力を規定する第２の押下閾値の大きさまでの第２の力がトラックパッド領域に加えられ、その後にトラックパッド領域から第２の力が解放された（すなわち、第１の解放閾値の大きさ未満となった）場合に、「ディープクリック」入力として解釈することができる。その後、コントローラ１５０は、ディープクリック（または「右クリック」）コマンドを出力し、それに応じて、第１の振動子１２０を介して「ディープダウン」クリックサイクルを実行し、次に「アップ」クリックサイクルを実行することができる。
さらに、コントローラ１５０は、キーボード領域内のクリック入力を規定する（例えば、第１の押下閾値の大きさよりも小さい）第３の押下閾値の大きさまでのキーボード領域に加えられる第３の力を、タッチセンサ面１１２上の第３の力の位置に割り当てられたキャラクタのキーストロークとして解釈することができ、その後、コントローラ１５０は、このキーストロークを出力し、タッチセンサ面１１２のキーボード領域の下にある第２の振動子１２２を介して、単一の「ダウン」クリックサイクルを実行することができる。コントローラ１５０は、キーボード領域からの第３の力の解放が検出されるまで（すなわち、第２の押下閾値の大きさより小さい第２の解放閾値の大きさ未満となるまで）、キーストロークを繰り返し出力し、その後、それに応じて「アップ」クリックサイクルを実行することができる。
また、コントローラ１５０は、２つの異なるタッチ入力、すなわち、タッチセンサ面１１２上で互いに向かって移動するタッチ入力または互いに離れるように移動するタッチ入力を、ズームアウト入力またはズームイン入力としてそれぞれ解釈することもできる。さらに、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２に沿って移動する入力の速度および方向に基づいて、カーソルベクトルを生成し、それらのカーソルベクトルをコンピューティングデバイス内の処理ユニットまたは他のコントローラ１５０にほぼリアルタイムで出力することができる。
しかしながら、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２上の他の任意の形態またはタイプの他の任意の入力を検出し、それら入力に他の任意の方法で応答することができる。
２．９ マルチ振動子
前述した実施例では、システムは、複数のスピーカおよび複数の振動子を含むことができ、トラックパッド領域およびキーボード領域の両方の入力に応答してスピーカおよび振動子でクリックサイクルを選択的に起動することができる。クリックサイクル中にコントローラ１５０がモータドライバを起動して、２５０ミリ秒の目標クリック持続時間だけ振動子１２０を駆動する一実施例では、システムは、１分間に４８０キーストローク（すなわち、８Ｈｚのキーストローク入力速度）までの人間のキーストローク速度をサポートするために、タッチセンサ面１１２の反対側で基板に接続された３つの振動子を含むことができる。この実施例では、振動子１２０は、基板の中心付近のような基板の裏側の狭いクラスタ内に配置することができ、コントローラ１５０は、キーボード領域の次の入力に応答して、一次振動子１２０を起動してクリックサイクルを実行することを行わないようにすることができる。しかしながら、タッチセンサ面１１２上の次の入力が検出されたときに一次コントローラ１５０がクリックサイクルを完了している場合、または次の入力を受け取って閾値休止時間（例えば、数ミリ秒）未満で一次振動子１２０がクリックサイクルを完了した場合には、コントローラ１５０は、この次の入力に応答して、二次振動子１２０を起動してクリックサイクルを実行することができる。この実施例では、コントローラ１５０は、次の入力を受けたときに一次および二次振動子がクリックサイクルを完了している場合、次の入力に応答して、同様の方法を実行し、三次振動子１２０を起動してクリックサイクルを実行する。代替的には、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２上で入力が検出されると、第１の振動子１２０、第２の振動子１２２および第３の振動子１２０を順次作動させることができる。さらに代替的には、この実施例では、振動子を基板の裏面全体にわたって分散配置させることができ、例えば、基板の裏面の３つの等幅の縦列領域の各々に１つずつの振動子１２０を配置させることができ、コントローラ１５０は、入力の検出に応答して、タッチセンサ面１１２上で検出された入力に最も近く現在静止中で休止時間外にある振動子１２０を選択的に起動して、クリックサイクルを実行することができる。
コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２上で検出された入力に応答して、同様の方法および技術を実行して、システム内またはコンピューティングデバイス内の１または複数のスピーカを起動してクリックサイクルを実行することができる。例えば、システムは、基板に結合された（例えば、取り付けられた）１または複数の別個のスピーカを含むことができる。代替的には、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２上で検出された入力に応答して、コンピューティングデバイスに組み込まれた１または複数のスピーカ（例えば、１または複数のオーディオモニタ）または基板から離れた別のスピーカまたはオーディオドライブを起動してクリックサイクルを実行することができる。
別の実施例では、システムは、タッチセンサ面１１２の第１の領域の下に配置された第１の振動子１２０と、タッチセンサ面１１２の第２の領域の下に配置された第２の振動子１２２とを含み、第２の領域が、タッチセンサ面１１２の第１の領域に隣接し、第１の領域とは異なる。この実施例では、コントローラ１５０は、第１の領域に割り当てられた第１の閾値の大きさを超えるタッチセンサ面１１２上の第１の力の検出に応答して第１の振動子１２０を選択的に作動させ、第２の領域に割り当てられた第２の閾値の大きさを超えるタッチセンサ面１１２上の第２の力の検出に応答して第２の振動子１２２を選択的に作動させ、第１および第２の閾値は同一であるか、または固有であり、例えば、ユーザによって手動で設定されるか、または第１および第２の領域に割り当てられた固有のコマンドに基づいてコントローラ１５０によって自動的に設定される。この実施例では、コントローラ１５０は、第１および第２の領域の両方のそのような入力に応答して、単一のスピーカを起動してクリック音を出力することもできる。代替的には、システムは、タッチセンサ面１１２の第１の領域に隣接する第１のスピーカと、タッチセンサ面１１２の第２の領域に隣接する第２のスピーカとを含むことができ、コントローラ１５０は、そのような入力がタッチセンサ面１１２の左右の領域でそれぞれ検出されたときに、第１および第２のスピーカを選択的に起動してクリック音を再生することができる。この実施例では、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２の左右の領域に加えられた検出された力が、それら領域に割り当てられた共通または固有の後退閾値よりも低くなったときに、「アップ」クリックサイクル中に前述したヒステリシス法を実行して左右の振動子を選択的に作動させることもできる。
しかしながら、コントローラ１５０は、他の任意の方法または技術を実行して、トラックパッドおよびキーボード領域上の入力を検出し、それに応答することができる。さらに、システムは、前述した方法または技術を実行して、タッチセンサ面１１２に対して実質的に垂直な方向（すなわち、上述した振動面から外れる方向）に基板を振動させることができる。
２．１０ 追加検知
一変形例では、システムは、シャーシ１３０および／または基板に結合された、容量性センサ、光学センサ、磁気変位センサ、歪みゲージ、ＦＳＲまたは他の任意のセンサを含み、タッチセンサ面１１２に加えられる力に応じた振動（例えば、Ｘ－Ｙ）面における基板の変位を検出するように構成されている。その後、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２に加えられる力またはそのような面内変位に基づいてコマンドを出力することができる。
同様に、システムは、図１３Ｂに示すように、シャーシ１３０および／または基板に結合されるとともに振動面からの（すなわち、Ｚ軸に沿った）基板の絶対変位を検出するように構成された、容量性センサ、光学センサ、磁気変位センサ、歪みゲージ、ＦＳＲまたは他の任意のセンサを含むことができる。この変形例では、コントローラ１５０は、カプラ１３２の既知のばね定数に基づいて、求めた基板の絶対変位を、タッチセンサ面１１２に加えられる絶対的な力の大きさに変換することができる。その後、コントローラ１５０は、この絶対的な力の大きさと、タッチセンサ面１１２と接触している物体の相対的な力の大きさとを比較して、タッチセンサ面１１２と接触している各物体の絶対的な力の大きさをいつでも計算することができる。その後、コントローラ１５０は、それに応じて、タッチセンサ面１１２上の１または複数のタッチ入力に対するコマンドを出力することができる。
しかしながら、このシステムは、他の任意のタイプのコンピューティングデバイスに他の任意の方法で組み込むことができる。
３．直接振動
図１８Ａおよび図１８Ｂに示すように、システム１００の一変形例は、シャーシ１３０、タッチセンサ１１０、振動子、カプラ１３２およびコントローラ１５０を含む。タッチセンサ１１０は、剛性バッキングと、剛性バッキング上に配置された検知電極および駆動電極のペア１１６のアレイとを含む。さらに、タッチセンサ１１０は、検知電極および駆動電極のペア１１６のアレイ上に延びるタッチセンサ面１１２を規定する。振動子は、シャーシ１３０に取り付けられ、第１の極性を規定する第１の磁石と、第１の磁石に隣接しかつ第１の磁石から横方向にオフセットしてシャーシ１３０に取り付けられ、第１の極性とは異なる第２の極性を規定する第２の磁石と、タッチセンサ面１１２の反対側でタッチセンサ１１０に結合されたコイルであって、第１の磁石および第２の磁石に対向し、タッチセンサ面１１２に平行な平面内でタッチセンサ１１０を振動させるために、第１の磁石および第２の磁石に磁気的に選択的に結合する振動磁場を出力するように構成されたコイルとを含む。上述したように、システム１００はコントローラ１５０も含むことができ、このコントローラが、タッチセンサ１１０の第１の検知電極と駆動電極のペア１１６間の第１の抵抗の変化に基づいて、第１の時間に、タッチセンサ面１１２への第１の入力の印加および第１の入力の第１の力の大きさを検出し；第１の力の大きさが第１の閾値の大きさを超えることに応答して、コイルを流れる交流電流を駆動して、第１の磁石を間欠的に引き付けて反発させる一方で、第２の磁石を反発させて引き付ける振動磁場を誘導することによって、第１のクリックサイクルを実行し；ほぼ第１の時間に、タッチセンサ面１１２上の第１の位置および第１の入力の第１の力の大きさを示す第１のタッチ画像を出力するように構成されている。
この変形例では、システム１００が、同様に、シャーシ１３０に堅固に結合された磁気要素１２６と、基板１１４と、基板１１４とタッチセンサ面１１２との間に介装されたタッチセンサ１１０と、タッチセンサ面１１２の下方で基板１１４に結合され、磁気要素１２６に磁気的に結合するように構成されたインダクタ１２４と、基板１１４をシャーシ１３０に結合するカプラ１３２であって、タッチセンサ面１１２とほぼ平行な振動面内で柔軟性を有し（例えば、可撓性を有し、弾性を有し、変形可能であり）、インダクタ１２４を磁気要素１２６のほぼ上方に配置するように構成されたカプラと、タッチセンサ面１１２上のタッチ入力の検出に応答してインダクタ１２４を間欠的に分極し、シャーシ１３０に対して基板１１４を振動面内で振動させるように構成されたコントローラ１５０とを備える。
同様に、図２６に示すように、システム１００は、シャーシ１３０に堅固に結合された磁気要素１２６と、基板１１４と、基板１１４とタッチセンサ面１１２との間に介装されたタッチセンサ１１０と、タッチセンサ面１１２の下方で基板１１４に結合され、磁気要素１２６に磁気的に結合するように構成されたインダクタ１２４と、基板１１４をシャーシ１３０に結合するカプラ１３２であって、タッチセンサ面１１２とほぼ平行な振動面内で柔軟性を有し、インダクタ１２４を磁気要素１２６のほぼ上方に配置するように構成されたカプラと、インダクタ１２４に結合されたドライバ１５２と、タッチセンサ面１１２上のタッチ入力の検出に応答して、ドライバ１５２をトリガしてインダクタ１２４を間欠的に分極させ、シャーシ１３０に対して基板１１４を振動面内で振動させるように構成された制御プログラム１５４とを備える。
代替的に、この変形例では、システム１００は、シャーシ１３０に堅固に結合されたインダクタ１２４と、基板１１４と、基板１１４とタッチセンサ面１１２との間に介在するタッチセンサ１１０と、タッチセンサ面１１２の下方で基板１１４に結合され、インダクタ１２４に磁気的に結合するように構成された磁気要素１２６と、基板１１４をシャーシ１３０に結合するカプラ１３２であって、タッチセンサ面１１２とほぼ平行な振動面内で柔軟性を有し、インダクタ１２４を磁気要素１２６のほぼ上方に配置するように構成されたカプラと、タッチセンサ面１１２上のタッチ入力の検出に応答してインダクタ１２４を間欠的に分極し、シャーシ１３０に対して基板１１４を振動面内で振動させるように構成されたコントローラ１５０とを備える。
３．１ アプリケーション
この変形例では、システム１００は、シャーシ１３０内に配置された磁気要素１２６と、磁気要素１２６に隣接してタッチセンサ１１０に結合されたインダクタ１２４（例えば、エアインダクタ１２４を形成する銅線のマルチループコイル）とを含み；（例えば、タッチセンサ面１１２上の入力に応答して）インダクタを流れる電流を駆動して、インダクタ１２４を介して磁場を誘導し、振動面に平行な磁気要素１２６とインダクタ１２４との間の力の変化を生じさせ、シャーシ１３０内でタッチセンサ１１０を動かすことにより、タッチセンサ面１１２に平行な振動面において、シャーシ１３０内でタッチセンサ１１０を直接振動させる。特に、（シャーシ１３０内に配置された）磁気要素１２６および（タッチセンサ１１０に結合された）インダクタ１２４は、ユーザにリアルタイムの触覚フィードバックを提供するために、例えばタッチセンサ面１１２上の指、スタイラスまたは他のタッチ入力に応答して、インダクタ１２４に電流が供給されたときに、協働して、シャーシ１３０に対して相対的にタッチセンサ１１０を移動させる「振動子」を規定する（または「振動子」として機能する）ことができる。
インダクタ１２４は、タッチセンサ１１０に直接結合されるとともに（例えば、タッチセンサ１１０およびタッチセンサ面１１２を支持する基板１１４を介して）、磁気要素１２６がインダクタ１２４の近傍でシャーシ１３０に直接結合されているため、インダクタ１２４および磁気要素１２６は、別個の質量体を振動させた後に運動量の保存によりタッチセンサ１１０を振動させるのではなく、直接タッチセンサ１１０をシャーシ１３０内で動かすように協働することが可能である。このため、インダクタ１２４および磁気要素１２６は、協働して、システム１００の質量を低減し、回転質量体のための複雑さおよび追加のパッケージングを減らすことによってシステム１００の全体の高さを低くすることができ、タッチセンサ１１０をより直接的に振動させ、より短い時間でタッチセンサ１１０のピーク変位および／または速度運動を達成することができ、よって、ユーザにとってより本物の「クリック」感を実現することができる。
例えば、コントローラ１５０は、ブロックＳ１２０において、機械式ナップボタンの作動感触を模倣する振動信号を出力するように振動子１２０をトリガすることができる。図２４に示すように、システム１００は、インダクタ１２４を流れる交流電流を駆動して、インダクタを磁気要素１２６に磁気的に結合し、それによりタッチセンサ１１０を振動面内で動かすことで、シャーシ１３０内でタッチセンサ１１０を振動させることができる。より具体的には、コントローラ１５０（またはドライバ１５２）によって分極されると、インダクタ１２４は、方向（または極性）が間欠的に変化する磁場を出力することができ、それにより、図１９に示すように、タッチセンサ面１１２に平行な振動面内で、かつタッチセンサ面１１２に平行な振動軸に沿って、シャーシ１３０に結合された磁気要素１２６の極を間欠的に引き付け、かつ反発することができる。
磁気要素１２６は、シャーシ１３０内に堅固に配置することができる。例えば、磁気要素１２６は、隣接する磁石とは異なる極性でそれぞれ配置された磁石の配列を含むことができる。この例では、磁気要素１２６が、第１の方向の第１の磁場を出力し、インダクタ１２４が第１の方向に分極されたときにインダクタ１２４を引き付け、逆もまた同様である第１の磁石と、第２の方向の第２の磁場を出力し、インダクタ１２４が第２の方向に分極されたときにインダクタ１２４を反発し、逆もまた同様である第２の磁石とを含むことができる。このため、コントローラ１５０が、タッチセンサ１１０によって検出された入力に応答してクリックサイクルの開始時にインダクタ１２４を第１の方向に分極すると、インダクタ１２４によって生成された磁場は、第１の磁石を引き付け、第２の磁石を反発することができ、それによりタッチセンサ１１０を第１の磁石に向かってシフトさせることができる。その後、コントローラ１５０が、この同じクリックサイクル中にインダクタ１２４を反対の第２の方向に分極すると、インダクタ１２４によって生成された反対の磁場は、第２の磁石を引き付け、第１の磁石を反発することができ、それによりタッチセンサ１１０を第２の磁石の方に戻すようにシフトさせて、タッチセンサ１１０をシャーシ１３０内で振動させることができる。
また、コントローラ１５０（またはドライバ１５２および制御プログラム１５４）は、人間の指がタッチセンサ１１０の振動を機械的な「クリック」として知覚するように調整された目標振動周波数（例えば、Ｈｚ～２００Ｈｚ）で、クリックサイクル中に、インダクタ１２４の極性を振動させることもできる。さらに、インダクタ１２４、タッチセンサ１１０、基板１１４、タッチセンサ面１１２等（以下、「タッチセンサアセンブリと称する」は、共振周波数を示すことができ、よってタッチセンサアセンブリの運動の急速な開始と、その後のタッチセンサアセンブリからのエネルギーの急速な消散とをもたらし（これは、タッチセンサ面１１２に触れるユーザに明確な「クリック」感覚を与えることができ）、コントローラ１５０は、タッチセンサアセンブリの共振周波数とは異なる周波数でインダクタ１２４を分極させることができる。
３．２ シャーシ
上述したように、システム１００は、トラックパッドまたはトラックパッドとキーボードの組合せ面を形成するために、ラップトップコンピュータなどのコンピューティングデバイスのシャーシ１３０に取り付けるか、または統合することができる。同様に、システム１００は、周辺機器のトラックパッドのような周辺機器のシャーシ１３０に取り付けるか、または統合することができる。さらに、システム１００は、モバイルコンピューティングデバイスのシャーシ１３０に取り付けるか、または統合することができる。例えば、ディスプレイは、タッチセンサアセンブリの上方に配置することができ；インダクタ１２４は、ディスプレイの反対側でタッチセンサアセンブリに結合することができ；タッチセンサアセンブリおよびディスプレイは、カプラ１３２を介してスマートフォンの後部ハウジング（「シャーシ１３０」）の上に配置および結合することができ；磁気要素１２６は、後部ハウジングに堅固に結合することができ；インダクタ１２４および磁気要素１２６は、スマートフォンとインターフェイスするユーザに触覚フィードバックを提供するために、協働して、ディスプレイおよびタッチセンサ１１０を後部ハウジングに対して相対的に振動させることができる。
このため、シャーシ１３０は、実質的に剛性の質量体を規定することができ、タッチセンサアセンブリは、シャーシ１３０の上方に配置するか、シャーシ１３０によって規定されるキャビティ１３４（例えば、トラックパッドのキャビティ１３４）内に配置するか、または他の任意の方法でシャーシ１３０に結合することができる。
３．３ タッチセンサ
上述したように、タッチセンサ１１０は、基板１１４上に配置された検知電極および駆動電極のペア１１６のアレイと、検知電極および駆動電極のペア１１６のアレイ上に配置され、タッチセンサ面１１２を規定する感圧層とを含むことができる。この実施形態では、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２の第１の位置の下方にある（検知電極および駆動電極のペア１１６のアレイのうちの）第１の検知電極と駆動電極のペア１１６間の抵抗の変化に基づいて、タッチセンサ面１１２上の第１の位置での入力の印加を検出し、第１の検知電極および駆動電極のペア１１６間の第１の抵抗の変化の大きさに基づいて、第１の入力の力の大きさを解釈することができる。
代替的には、タッチセンサ１１０は、基板１１４上に配置された検知電極および駆動電極のペア１１６のアレイと、検知電極および駆動電極のペア１１６のアレイ上に配置され、タッチセンサ面１１２を規定する触覚層とを含むことができ、コントローラ１５０は、相互静電容量手法を実行して、それら検知電極および駆動電極のペア１１６間の静電容量値を読み取り、それら静電容量値に基づいてタッチセンサ面１１２上の入力を解釈することができる。
しかしながら、タッチセンサ１１０は、タッチセンサ面１１２の下方に２次元の検知領域を規定する抵抗性、容量性、光学的または他のタイプのタッチセンサ１１０を含むことができる。
３．４ 基板
タッチセンサ１１０は、基板１１４の上に配置されている（または、基板と物理的に隣接している）。このため、基板１１４は、タッチセンサ１１０を支持するように、かつ／またはタッチセンサ１１０とシャーシ１３０との間の境界面を形成するように機能することができる。
タッチセンサアセンブリがシャーシ１３０に吊り下げられている後述する一実施形態では、基板１１４は、アルミニウム、鋼または繊維複合板などの剛性バッキングを含む。この実施形態では、タッチセンサ１１０が、基板１１４の外面上に結合され、インダクタ１２４は、インダクタ１２４がシャーシ１３０に配置された磁気要素１２６のすぐ上に位置するように、基板１１４の内面上に結合されるか、または他の方法で組み立てられている。
同様の実施形態では、基板１１４が、剛性（例えば、ガラス繊維）回路基板を含み、タッチセンサ１１０の検知電極および駆動電極のペア１１６が、基板１１４の最外層（または複数の最外層）上に直接作製される。この実施形態では、インダクタ１２４が、表面実装パッケージ内に収容され、基板１１４の内側（すなわち、シャーシ１３０側）の面の表面実装パッドに直接はんだ付けすることができる。代替的には、インダクタ１２４は、基板１１４の最内層に直接作製された単層平面スパイラルコイル、または基板１１４の最内層のセットに直接作製された多層平面スパイラルコイルを含むことができる。
前述した実施形態では、基板１１４が、指またはスタイラスなどによってタッチセンサ面１１２が基板１１４に向かって押し下げられたときに、基板１１４の撓み（例えば、曲げ）に抵抗するように構成されたリブまたはフランジのセットをさらに含むことができる。例えば、アルミニウムまたは鋼板を含む基板１１４は、タッチセンサ１１０の１または複数のエッジに沿ったフランジを含むように形成され、かつタッチセンサ１１０の外周から挿入されたビードを含むように形成されるものであってもよい。基板１１４がリジッド回路基板を含む別の実施形態では、基板１１４は、基板１１４の内面上に規定された表面実装パッドに直接はんだ付けされた金属（例えば、鋼）リブをさらに含むことができる。
代替的には、基板１１４は、フレキシブル回路基板を含むことができ、タッチセンサ１１０の検知電極および駆動電極のペア１１６は、フレキシブル回路基板の１または複数の層上に作製することができる。この実施形態では、後述するように、シャーシ１３０が、（低摩擦コーティングを含むような）平坦支持面を規定することができ、それにより基板１１４は、平坦支持面上に載ってスライドすることができ、平坦支持面は、（例えば、指またはスタイラスによって）タッチセンサ面１１２に力が加えられたときに、内側への変形に対して基板１１４およびタッチセンサ１１０を垂直に支持することができる。
しかしながら、基板１１４は、他の任意の形態を規定することができ、タッチセンサ１１０およびインダクタ１２４を支持するための他の任意の材料または特徴を含むことができる。
３．５ インダクタ
このため、インダクタ１２４は、タッチセンサ１１０の反対側など、タッチセンサ面１１２の下方で基板１１４に結合される。図１９に示す一実施形態では、インダクタ１２４が分極されたときに、タッチセンサアセンブリが下方の磁気要素１２６の周りで振動する偏心質量体を形成するように、インダクタ１２４の中心をタッチセンサ１１０の質量の中心からオフセットすることもできる。
一実施形態では、インダクタ１２４がマルチループ導電性（例えば、銅）ワイヤコイルを含み、エアインダクタ１２４を規定するとともに、タッチセンサ面１１２に垂直な対称軸を規定する。例えば、コイルは、円形トーラスを形成することができ、コイルが駆動されていないときに、コイルの対称軸が下方の磁気要素１２６のほぼ中心に置かれるように、タッチセンサ１１０の反対側で基板１１４の内面に（例えば、接着剤を用いて、ポッティング材料を用いて）結合することができる。別の例では、磁気要素１２６が、細長い線形のハルバッハ配列の形態等で配置された永久磁石の細長い配列を含む。この例では、インダクタ１２４が、振動面と平行な平面内に、磁気要素１２６の長軸に沿って細長いトーラスの形態のコイルを含むことができ、インダクタ１２４が駆動されていないときに、インダクタ１２４の長軸および短軸が磁気要素１２６の長軸および短軸とほぼ一致するように、インダクタ１２４を磁気要素１２６の上方で基板１１４に接着、はんだ付け、または他の方法で結合することができる。
別の例では、基板１１４が回路基板を含み、その内面にわたって表面実装パッドのセットを規定する。この例では、インダクタ１２４が、基板１１４上のそれら表面実装パッドにはんだ付けされた表面実装パッケージ内に含まれる。代替的には、（インダクタ１２４を形成する）コイルの端部を、基板１１４上のそれら表面実装パッドにはんだ付けすることができる。また、コイルは、エポキシまたはポッティング材料に埋め込むか、またはカプセル化することができる。
別の実施形態では、インダクタ１２４が、巻型、カラーおよび導電性ワイヤの巻線（例えば、コイル状のアルミニウムワイヤまたは銅ワイヤ）を含むボイスコイルを含む。この実施形態では、インダクタ１２４が、基板１１４にはんだ付けされ、基板１１４の内面よりも下方に（例えば、１ミリメートルだけ）延在することができる。
代替的には、インダクタ１２４は、タッチセンサ面１１２の反対側の基板１１４上に直接（例えば、ＰＣＢ加工技術に従って）作製することができる。例えば、図２２Ａおよび図２２Ｂに示すように、インダクタ１２４の第１のセグメント（例えば、第１のスパイラルコイル）は、基板１１４の第１の層（例えば、薄いガラス繊維）上に作製されるか、他の方法で結合され；インダクタ１２４の第２のセグメントは、第１の層上に配置された基板１１４の第２の層上に作製されるか、他の方法で結合され；インダクタ１２４の第３のセグメントは、第２の層上に配置された基板１１４の第３の層上に作製されるか、他の方法で結合され；インダクタ１２４のそれらのセグメントは、図２２Ｂに示すように、基板１１４のそれらの層を通過するビアで結合される。
しかしながら、インダクタ１２４は、他の任意の形態であってもよく、他の任意の方法で基板１１４に結合または作製することができる。
３．６ 磁気要素
通常、磁気要素１２６は、シャーシ１３０に堅固に結合され、タッチセンサ面１１２上の入力に応答してコントローラ１５０により（例えば、ドライバ１５２を介して）インダクタ１２４が分極されたときに、インダクタ１２４に磁気的に結合（インダクタを引き付け、かつ／または反発）するように機能する。
図２１に示す一実施形態では、磁気要素１２６が、シャーシ１３０に取り付けられ、第１の極性（例えば、Ｎ極）がインダクタ１２４を向くように配置された第１の磁石（例えば、磁気双極子永久磁石）と、第１の磁石に隣接してかつ第１の磁石から横方向にオフセットしてシャーシ１３０に取り付けられ、第２の極性（例えば、Ｓ極）がインダクタ１２４を向くように配置された第２の磁石とを含む。この実施形態において、第１の磁石および第２の磁石は、インダクタ１２４が第１の方向に流れる電流で分極されているときに、インダクタ１２４がそれら磁石の一方を引き付け、他方の磁石を反発するように（その逆もまた同様である）（それにより、タッチセンサアセンブリを振動面内で動かすように）、互いに隣接してシャーシ１３０に結合、固定、接着または他の方法で堅固に結合することができる。この実施形態では、第１の磁石および第２の磁石は、タッチセンサ１１０の質量中心と交差する主軸に沿ってシャーシ１３０内に配置することができ、インダクタ１２４は、同様に、主軸と平行に、かつインダクタ１２４の長軸が第１の磁石および第２の磁石の上に配置されるように、基板１１４上に配置することができる。
図２３に示す別の実施形態では、磁気要素１２６が、ハルバッハ配列を含み；インダクタ１２４に隣接して（例えば、インダクタに沿って延びて）シャーシ１３０に結合され；それら磁石によって出力される磁場を増大させて、それにより、インダクタ１２４が分極されたときに磁気要素１２６とインダクタ１２４との間の磁気結合を増大させるように構成された配列の磁石のセットを含む。
この実施形態では、磁気要素１２６が、振動面に平行に延びる列に配置された５つの磁石を含むことができる。このセットの各磁石は、隣接する磁石とは異なる極性を示すことができる。例えば、磁気要素１２６の第１の磁石は、そのＮ極をシャーシ１３０の左側に向けて配置することができ、磁気要素１２６の第２の磁石は、そのＮ極をシャーシ１３０の上側エッジに向けて配置することができ、磁気要素１２６の第３の磁石は、そのＮ極をシャーシ１３０の右側に向けて配置することができ、磁気要素１２６の第４の磁石は、そのＮ極をシャーシ１３０の下側エッジに向けて配置することができ、磁気要素１２６の第５の磁石は、そのＮ極を再びシャーシ１３０の左側に向けて配置することができる。この例では、第２および第４の磁石によって出力される磁場が、第１、第３および第５の磁気要素１２６によって出力される磁場を集束させ、それにより、インダクタ１２４が分極されたときの、磁気要素１２６とインダクタ１２４との間の磁気結合を改善することができる。
しかしながら、磁気要素１２６は、他の任意の方法で配置された他のタイプの磁石を含むことができる。
３．６．１ 磁気シールド
図２４に示す一変形例では、システム１００が、磁気要素１２６とシャーシ１３０との間に挿入され、磁気要素１２６およびインダクタ１２４によって出力される磁場を減衰させるように構成された磁気シールド１３８をさらに含む。例えば、システム１００は、磁気要素１２６の直下に配置されるか、または磁気要素１２６およびタッチセンサアセンブリを収容する（シャーシ１３０によって規定される）キャビティ１３４のフロアの下に配置された薄い導電性プレート（例えば、ステンレス鋼シム）を含むことができる。このため、磁気シールド１３８は、シャーシ１３０内に延在する磁場を減衰させるように機能することができ、それにより、インダクタ１２４の分極に起因するタッチセンサ１１０の周囲の磁場の変化から下方のシャーシ１３０に配置された電子機器を保護することができる。
３．７ ドライバ
図２６に示す一変形例では、システム１００が、コントローラ１５０からのトリガに応答してインダクタ１２４に電流を間欠的に供給するように構成されたドライバ１５２をさらに含む。一実施形態では、ドライバ１５２は、インダクタ１２４の各端部に電気的に結合されたデュアルＨブリッジを含み、このデュアルＨブリッジは、コントローラ１５０からの制御信号または指令に基づいて、インダクタ１２４を電源に選択的に結合し、インダクタ１２４に正の電位を印加することで、電流がインダクタ１２４を通って第１の方向に流れるようにし、それによりインダクタ１２４を第１の方向に分極する一方で、インダクタ１２４に負の電位を印加することで、電流がインダクタ１２４を通って第２の方向に流れるようにし、それによりインダクタ１２４を第２の方向に分極するように構成されている。このため、この実施形態では、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２上のタッチ入力の検出に応答して、ドライバ１５２をトリガして、（クリックサイクル中に、振動面内でタッチセンサアセンブリを振動させるべく）第１の持続時間にわたりインダクタ１２４を第１の方向に分極するとともに、第２の持続時間にわたりインダクタ１２４を第１の方向とは反対の第２の方向に分極することができる。
別の実施形態では、ドライバ１５２は、インダクタ１２４を単一方向に選択的に電源に結合して、インダクタ１２４を単一方向にのみ分極するように構成されている。例えば、ドライバ１５２は、パワートランジスタを含むことができ、コントローラ１５０は、ドライバ１５２を選択的に作動および作動停止して、インダクタ１２４を間欠的に分極させ、それにより、インダクタ１２４を間欠的に磁気要素１２６に磁気的に結合させて、シャーシ１３０に対してタッチセンサアセンブリを相対的に振動させることができる。
しかしながら、システム１００は、インダクタ１２４に選択的に電流を供給するために、ドライバ１５２または他の任意のタイプのコンポーネントを含むことができる。
３．８ コントローラ
上述したように、コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０をスキャンし、タッチセンサ１１０から読み取った電気的値（その変化）をタッチセンサ面１１２上の入力の位置として解釈し、その後、上述したように、タッチセンサ面１１２上のタッチ入力を検出することに応答して、クリックサイクル中にインダクタ１２４を選択的に分極することができる。
３．８．１ タッチ検出とクリックサイクルの起動
タッチセンサ１１０が、タッチセンサ面１１２にわたるタッチ入力の位置および力（または圧力）を示す値を出力する感圧タッチセンサ１１０を含む上述した実施形態では、コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０の検知電極および駆動電極のペア１１６間の電気的値（例えば、電気抵抗）を読み取り、検知電極および駆動電極のペア１１６のアレイのうち、タッチセンサ面１１２上の第１の位置の下方における第１の検知電極および駆動電極のペア１１６間の第１の抵抗の変化に基づいて、タッチセンサ面１１２上の第１の位置における第１の入力の印加を検出し、第１の抵抗の変化の大きさに基づいて、第１の入力の第１の力の大きさを解釈することができる。コントローラ１５０は、第１の入力の第１の力の大きさが最小力の閾値を超えることに応答して、直ちにドライバ１５２をトリガして、（例えば、ほぼ第１の時間に）インダクタ１２４を過渡的に（すなわち、一時的に）分極させ、ほぼ第１の時間（例えば、タッチセンサ面１１２上の第１のタッチを検出してから５０ミリ秒以内）に、タッチセンサ面１１２上の第１の位置および第１の入力の第１の力の大きさを示す第１のタッチ画像を出力することができる。
この実施形態では、コントローラ１５０が、タッチセンサ面１１２上の異なる大きさの入力に対して異なる応答をすることもできる。例えば、タッチセンサ面１１２上のタッチ入力の力の大きさが最小力の閾値と（最小力の閾値よりも大きい）ディープ力の閾値の大きさの両方を超えることに応答して、コントローラ１５０は、ドライバ１５２をトリガして、第１の持続時間（例えば、１５０ミリ秒）にわたり第１の周波数（例えば、２０Ｈｚ）でインダクタ１２４を一時的に分極させることができる。しかしながら、タッチセンサ面１１２上のタッチ入力の力の大きさが最小力の閾値を超えるが、ディープ力の閾値の大きさを超えないことに応答して、コントローラ１５０は、ドライバ１５２をトリガして、第１の持続時間よりも短い第２の持続時間（例えば、５０ミリ秒）にわたり、かつ／または第１の周波数よりも大きい第２の周波数（例えば、５０Ｈｚ）で、インダクタ１２４を一時的に分極させることができる。
システム１００は、静電容量式タッチセンサ１１０を規定するタッチセンサ１１０の検知電極および駆動電極のペア間の静電容量の変化に基づいて、または他の任意のタイプのタッチセンサ１１０の出力に基づいて、タッチセンサ面１１２上のタッチ入力を検出して応答するための同様の方法および手法を実行することができる。
３．８．２ クリックサイクル特性
クリックサイクル中、コントローラ１５０は、図２４に示すように、ドライバ１５２をトリガして、インダクタ１２４を単一方向に分極させることができる。例えば、コントローラ１５０は、ドライバ１５２をトリガして、（例えば、１０Ｈｚの駆動信号で５０ミリ秒の持続時間の第１のピークにわたって）方形または正弦波の形の単一パルスでインダクタ１２４に電力を出力することができ、それによりインダクタ１２４内に磁場を誘発して、インダクタ１２４を磁気要素１２６に磁気的に結合し、タッチセンサアセンブリが、（カプラ１３２に対して）タッチセンサアセンブリを振動面に平行な単一の方向にシフトさせることができる。このパルスの終了時に、インダクタ１２４の磁場は減衰することができ、それによりインダクタ１２４を磁気要素１２６から分離し、その後、カプラ１３２は、タッチセンサアセンブリをその公称位置に戻して、クリックサイクルを完了することができる。
図１８Ａおよび図２１に示す別の実施形態では、コントローラ１５０は、ドライバ１５２をトリガして、インダクタ１２４を互いに反対の２方向に分極させる。例えば、クリックサイクル中、コントローラ１５０は、ドライバ１５２（例えば、デュアルＨブリッジ）をトリガして、２パルスの方形または正弦波の形で（例えば、５０Ｈｚの駆動信号で５０ミリ秒の持続時間の第１のピークと第２のピークにわたって）インダクタ１２４に電力を出力することができ、それにより、インダクタ１２４に第１の方向の第１の磁場を誘導して、インダクタ１２４を磁気要素１２６に磁気的に結合し、このクリックサイクルのほぼ前半にわたって、タッチセンサアセンブリを（カプラ１３２に対して）振動面に平行な第１の方向にシフトさせ、その後、インダクタ１２４に反対の方向の第２の磁場を誘導して、インダクタ１２４を磁気要素１２６に磁気的に結合し、このクリックサイクルのほぼ後半にわたって、タッチセンサアセンブリを（カプラ１３２に対して）反対の方向にシフトさせる。この第２のパルスが終了すると、インダクタ１２４の磁場は減衰することができ、それによりインダクタ１２４を磁気要素１２６から分離し、その後、カプラ１３２は、タッチセンサアセンブリをその公称位置に戻して、クリックサイクルを完了することができる。
３．８．３ 駆動周波数
以下に説明するように、タッチセンサアセンブリは、共振（例えば、自然）周波数を示し得る。コントローラ１５０は、ドライバ１５２をトリガして、クリックサイクル中に、この共振周波数でインダクタ１２４に交流信号を出力することができる。例えば、システム１００に最初に電源投入されと、コントローラ１５０は、テストルーチンを実行することができ、それには、インダクタ１２４に印加される電圧を低周波交流電圧から高周波交流電圧に発振させること、低周波と高周波との間の共振周波数を検出すること、並びに、この共振周波数をデバイスの後続のセッション中のシステム１００の動作周波数として記憶することが含まれる。
一実施形態では、タッチセンサアセンブリの質量およびカプラ１３２の弾性は、機械的な「クリック」またはキーボードのキーストロークの周波数に近い特定の共振周波数を示すように調整される。この実施形態では、コントローラ１５０は、ドライバ１５２をトリガして、クリックサイクル中に、この特定の共振周波数の交流信号でインダクタ１２４を駆動することができる。
代替的には、上述したように、コントローラ１５０は、クリックサイクル中に、共振周波数とは異なる目標周波数の交流信号でインダクタ１２４を駆動するようにドライバ１５２をトリガすることができる。この実施形態では、ドライバ１５２は、目標周波数で発振する交流電流を出力することができ、このように分極されると、インダクタ１２４は、目標周波数で発振する磁場を出力することができる。上述したように、インダクタ１２４は、磁気要素１２６と磁気的に結合することができ、磁気要素１２６を選択的に引き付けおよび反発し、それにより振動面内において、シャーシ１３０に対して相対的にタッチセンサ１１０を振動させることができる。コントローラ１５０およびドライバ１５２は、クリックサイクルの持続時間にわたってタッチセンサアセンブリを振動させるために、インダクタ１２４の極性を交互に変え続けることができる。クリックサイクルが終了すると、コントローラ１５０は、ドライバ１５２をトリガして、インダクタ１２４を電源から切り離し、それによりタッチセンサアセンブリの振動を停止させることができる。
しかしながら、コントローラ１５０およびドライバ１５２は、協働して、クリックサイクル中に、シャーシ１３０に対して相対的にタッチセンサアセンブリをシフトまたは振動させるために、インダクタ１２４の極性を１回、２回、または他の任意の数のインスタンスにわたって「律動」させることができる。
３．８．４ タッチセンサスキャンの一時停止
さらに、クリックサイクル中にコントローラ１５０またはドライバ１５２によって分極されたときにインダクタ１２４によって発生する磁場は、タッチセンサ１１０にノイズをもたらす可能性がある。このため、コントローラ１５０は、クリックサイクル中（および例えばクリックサイクル後の１０ミリ秒など、クリックサイクル後のある時間であって、その時点では、インダクタ１２４内の磁場が、タッチセンサ１１０に最大ノイズよりも小さいノイズを生成するのに十分に減衰しているであろう時間）に、タッチセンサ１１０から読み取ったデータを体系的に破棄することができる。
代替的には、コントローラ１５０は、クリックサイクル中（およびその少し後）にタッチセンサ１１０のスキャンを無効にすることができる。例えば、コントローラ１５０は、一連のスキャンサイクル中にタッチセンサ１１０の検知電極と駆動電極のペア１１６間の電気的値を読み取り、タッチセンサ１１０の検知電極と駆動電極のペア１１６間の電気的値に基づいて一連のスキャンサイクルの一連のタッチ画像を生成し、一連のスキャンサイクルのうちの最後のタッチ画像に格納された値に基づいてタッチセンサ面１１２上のタッチ入力を検出することができる。その後、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２上のタッチ入力の検出に応答して、ドライバ１５２をトリガして、最後のスキャンサイクルに続くクリックサイクル中にインダクタ１２４を一時的に分極させ、クリックサイクル中に次のスキャンサイクルを遅延させ、その後、クリックサイクルの終了に応答して次のスキャンサイクルを開始することができる。
さらに、この実施形態では、タッチセンサ面１１２上の新しいタッチ入力を検出し、それに応じてクリックサイクルを実行する前に、コントローラ１５０は、このタッチ入力を示すタッチ画像を生成し、このタッチ画像を保存し、上述したようにクリックサイクルを開始し、このタッチ画像をプロセッサまたは他の接続されたデバイスに出力し、その後、クリックサイクルが完了してインダクタ１２４内の磁場が十分に減衰するまで、この同じ保存したタッチ画像を一貫した指定のサンプリングレート（例えば、３０Ｈｚ、５０Ｈｚ）で出力することを継続することができる。その後、プロセスは、タッチセンサ１１０のサンプリングを再開し、タッチセンサ１１０から読み取ったデータに基づいて新たなタッチ画像を生成し、それらのタッチ画像を指定のサンプリングレートでプロセッサまたは他のデバイスに出力することができる。
３．８．５ 力の大きさのためのインダクタ
一変形例では、コントローラ１５０は、（クリックサイクル外に）インダクタ１２４を流れる電流および／またはインダクタ１２４の電圧変化を監視し、この電流または電圧変化と、カプラ１３２の既知の弾性（または剛性など）とに基づいて、タッチセンサ面１１２に印加された力を推定する。その後、コントローラ１５０は、上述したように、この力が最小力の閾値を超えた場合に、クリックサイクルを選択的に実行することができる。追加的または代替的には、コントローラ１５０は、この力の推定値を同時のタッチ画像にラベル付けまたは統合して、この力を強調したタッチ画像をプロセッサまたは他の接続されたデバイスに提供することができる。
一例では、コントローラ１５０は、スキャンサイクル中にタッチセンサ１１０の検知電極と駆動電極のペア１１６間の電気的値を読み取り、スキャンサイクル中にインダクタ１２４の電圧をサンプリングし、定期的な間隔（例えば、３０Ｈｚ、５０Ｈｚの範囲）で、これらの処理を繰り返す。この例では、コントローラ１５０は、その後、現在のスキャンサイクル中に（タッチセンサ１１０において、タッチセンサ面１１２上の第１の位置の下方に配置された）第１の検知電極と駆動電極のペア１１６間の電気的値の変化に基づいて、タッチセンサ面１１２上の第１の位置でのタッチ入力を検出することができ、次いで、このスキャンサイクル中のインダクタ１２４の電圧の変化を、タッチセンサ面１１２に印加されたタッチ入力の力の大きさに変換することができる。特に、コントローラ１５０は、インダクタ１２４の電圧の変化をタッチセンサアセンブリの垂直方向の変位に変換し、その後、この垂直方向の変位を、カプラ１３２の保存された（力と変位をリンクする）バネモデルに基づいて、このスキャンサイクル中にタッチセンサ面１１２に加えられた力に変換することができる。その後、コントローラ１５０は、スキャンサイクルの（第１の位置およびタッチ入力の力の大きさを示す）タッチ画像を生成し、（インダクタ１２４の電圧の変化に起因する）タッチ入力の力の大きさが閾値の大きさを超えることに応答して、ドライバ１５２をトリガして、インダクタ１２４を分極させ、それによりシャーシ１３０に対して基板１１４を振動面内で振動させることができる。
この例では、コントローラ１５０は、（クリックサイクル外に）インダクタ１２４の電圧を時間で積分して、インダクタ１２４の電圧の積分が閾値電圧時間値を超えた場合に、クリックサイクルをトリガするのに十分な力の入力のタッチセンサ面１１２への印加を検出し、インダクタ１２４の電圧の積分が閾値電圧時間値未満（または、ヒステリシス手法を実行するために、より低い閾値入力・後退電圧時間値未満）に低下した場合に、タッチセンサ面１１２からの入力の後退を検出することができる。さらに、システム１００は、上述したものと同様の方法および手法を実行して、インダクタ１２４の現在の電圧時間値を、現在のスキャンサイクル中のタッチセンサ面１１２上の入力の力の大きさに変換し、このスキャンサイクルのタッチ画像にこの力の大きさでラベル付けし、（システム１００によって実行されるクリックサイクル外に）後続の各スキャンサイクルのために、このプロセスを繰り返すことができる。
さらに、システム１００が複数のインダクタ１２４と磁気要素１２６のペアを含む以下に説明する実施形態では、コントローラ１５０は、同様の方法および手法を実行して、各インダクタ１２４と磁気要素１２６のペア間のタッチセンサアセンブリの垂直変位を推定し、これらの垂直変位を各インダクタ１２４と磁気要素１２６のペア上に加えられる力に変換し、インダクタ１２４と磁気要素１２６のペア上に加えられるそれらの導出された力に基づいて、タッチセンサ面１１２上に加えられる力を補間することができる。その後、コントローラ１５０は、タッチセンサ面１１２上の推定力でタッチ画像内で示される個々の入力にラベル付けすることによって、それらの補間された力を、タッチセンサ１１０から読み取られたデータに基づいて生成された同時のタッチ画像とマージすることができる。
３．９ 構成
概して、タッチセンサ１１０、基板１１４、磁気要素１２６、コントローラ１５０、ドライバ１５２、カプラ等は、様々な形態で配置することができる。
３．９．１ トラックパッドキャビティ内の吊り下げ基板
図１７Ａ、図１７Ｂ、図１８Ａ、図１８Ｂおよび図２０Ａに示す一形態では、システム１００が、シャーシ１３０に統合され、このシャーシが、モバイルコンピュータ（例えば、ラップトップコンピュータの「Ｂサイド」）のコンポーネントを規定し、機械式キーを含むキーボードに隣接するようなトラックパッドキャビティ１３４を含む。この構成において、磁気要素１２６は、トラックパッドキャビティ１３４の底部に配置され、カプラ１３２は、インダクタ１２４が磁気要素１２６上のほぼ中央に位置するように、基板１１４をトラックパッドキャビティ１３４に対して位置決めする。よって、タッチセンサ面１１２は、トラックパッドキャビティ１３４に架けることができる。
この構成では、基板１１４が、タッチセンサ面１１２の反対側でタッチセンサ１１０にわたって配置された剛性バッキングを形成することができ、タッチセンサ面１１２上の物体（例えば、指、スタイラス）の押し下げによる撓みに対してタッチセンサ１１０を支持することができる。一例では、カプラ１３２が、シャーシ１３０によってこのように規定されたトラックパッドキャビティ１３４にわたって基板１１４を吊り下げるように構成されたエラストマーグロメットのセットを含む。各グロメットは、このようにして、振動面内で柔軟性を有することができ、インダクタ１２４の分極解消に応答して、基板１１４をトラックパッドキャビティ１３４内の中心位置に戻すことができる。例えば、カプラ１３２は、基板１１４の四隅の近傍に配置された４つのエラストマー（例えば、ゴム、発泡体）グロメットのセットを含むことができ、それらは協働して、トラックパッドキャビティ１３４にわたって基板１１４およびタッチセンサ１１０を吊り下げる。このため、この構成では、カプラ１３２は シャーシ１３０と基板１１４との間に介装され；シャーシ１３０および基板１１４に結合または固定され；インダクタ１２４の分極に応答して振動面内で変形し、それにより磁気要素１２６の磁場と相互作用する過渡磁場をインダクタ１２４で生成して振動面内でインダクタ１２４と磁気要素１２６との間の力を生み出すように構成され；インダクタ１２４の分極解消に応答して、シャーシ１３０に対して基板１１４を中心位置に戻すように構成され；タッチセンサ面１１２に印加された垂直方向の力をシャーシ１３０に伝達するように構成されている。
このため、この構成では、カプラ１３２は、インダクタ１２４と磁気要素１２６との間のギャップを設定し、それを（ほぼ）維持するように機能することができる。
３．９．２ スライド面
図２０Ｂに示す別の構成では、基板１１４は、トラックパッドキャビティ１３４の底部の支持面上に載って、その上をスライドする。そのような支持面には、例えば、連続的な平坦な支持面；不連続な平坦な支持面（例えば、基板１１４と支持面との間のスティクションを低減するための逃げ溝を有する平坦面）；またはトラックパッドキャビティ１３４の底部の上方にオフセットされ、底部全体に分散配置されたブッシュ（例えば、ポリマーパッド）またはベアリング（例えば、鋼のボールベアリング）のセットが含まれる。
一例では、トラックパッドキャビティ１３４が、振動面と平行な平坦ベース面を規定し、磁気要素１２６が、平坦ベース面の下方でトラックパッドキャビティ１３４の底部に保持され、基板１１４がフレキシブル回路基板を含み、このフレキシブル回路基板が、平坦ベース面の上方に接触して配置されるとともに、振動面と平行な平坦ベース面の上をスライドするように構成され、かつタッチセンサ面１１２に加えられた垂直方向の力をシャーシ１３０に伝達するように構成されている。この例では、シャーシ１３０が、このように基板１１４を介してタッチセンサ１１０を堅固に支持することができる。
この構成では、磁気要素１２６は、トラックパッドキャビティ１３４の底部に埋め込むことができ、システム１００は、キャビティ１３４の底部上に配置されて、磁気要素とインダクタ１２４との間に介装された低摩擦層１３６をさらに含むことができ、インダクタ１２４は、図２０Ａおよび図２０Ｂに示すように、内面が低摩擦層１３６の上を滑らかに動くことができるように、基板１１４の内面に埋め込むことができる（または、基板１１４の内面が、他の方法で平面を規定することができる）。特に、低摩擦層１３６は、磁石要素とインダクタ１２４との間の直接的な接触を防止するとともに、キャビティ１３４の底部上を振動面と平行に基板１１４（より全体的にはタッチセンサアセンブリ）が滑らかに動くのを容易にするように構成されている。例えば、低摩擦層１３６は、磁気要素１２６とインダクタ１２４との間に配置されたポリテトラフルオロエチレン（または「ＰＴＦＥ」）フィルムを含むことができる。代替的には、低摩擦層１３６は、図２０Ｂに示すように、基板１１４の内面にわたって、インダクタ１２４の上に配置することができる。
さらに、この構成では、カプラ１３２は、クリックサイクル中のインダクタ１２４の分極解消に応答してキャビティ１３４内でフレキシブル回路基板を中心に置くように構成されたバネ要素を含むことができる。別の例では、カプラ１３２は、基板１１４のフレキシブル回路基板上に形成されるか、または物理的に同一の広がりを有するフレクシャ（flexure）を含むことができ、このフレクシャが、シャーシ１３０上に延在して保持されるとともに、クリックサイクルの終了時に磁気要素１２６に対してタッチセンサアセンブリを再び中央に置くように機能する。さらに別の例では、この構成（および前述した構成）において、カプラ１３２が、タッチセンサ面１１２の外周の周りに配置された可撓性膜（例えば、シール）を含むことができ、この可撓性膜が、タッチセンサ１１０とトラックパッドキャビティ１３４の内壁との間に介在し、湿気および／またはダストの進入などからタッチセンサ１１０とトラックパッドキャビティ１３４との間の間隙をシールするように構成されている。
３．９．３ 基板に取り付けられたコントローラ
前述した構成では、コントローラ１５０およびドライバ１５２が、（基板１１４の内面上で）タッチセンサ１１０の反対側などで基板１１４に取り付けられ、システム１００がフレキシブル回路をさらに含み、このフレキシブル回路が、基板１１４とシャーシ１３０との間に延在し、シャーシ１３０内に配置された電源に電気的に結合される。このため、この構成では、コントローラ１５０は、タッチセンサ１１０内の検知電極と駆動電極のペア１１６間の電気的値を読み取るか、隣接するタッチセンサ１１０を直接サンプリングし、タッチセンサ１１０の検知電極と駆動電極のペア１１６間のそれらの電気的値に基づいて一連のタッチ画像を生成し、その後、この一連のタッチ画像を、フレキシブル回路を介してシャーシ１３０内に配置されたプロセッサに出力することができる。さらに、ドライバ１５２は、隣接するコントローラ１５０からのトリガに応答して、電源からフレキシブル回路を介してインダクタ１２４に間欠的に電流を供給することができる。このため、この構成では、タッチセンサアセンブリが、基板１１４、タッチセンサ１１０（タッチセンサ面１１２）、コントローラ１５０、ドライバ１５２、インダクタ１２４およびフレキシブル回路を内蔵型ユニットに含むことができる。その後、この内蔵型ユニットは、シャーシ１３０内のキャビティ１３４の上に設置することができ、フレキシブル回路は、キャビティ１３４内の電源ポートおよびデータポートに接続することができ、それにより、このデバイスへのシステム１００の組立を完了することができる。
この実施形態では、フレキシブル回路は、カプラ１３２としても機能して、キャビティ１３４内の振動面におけるタッチセンサアセンブリの動きに反対の力を加えて、クリックサイクルの終了時にキャビティ１３４内でタッチセンサアセンブリを再び中央に置くことができる。
３．９．４ シャーシに取り付けられたコントローラ
代替的には、上述した構成において、コントローラ１５０およびドライバ１５２は、シャーシ１３０内に配置することができ、システム１００はフレキシブル回路をさらに含むことができ、このフレキシブル回路が、基板１１４とシャーシ１３０との間に延在し、シャーシ１３０内に配置されたコントローラ１５０、ドライバ１５２および／または電源に電気的に結合される。この構成では、コントローラ１５０は、フレキシブル回路を介してタッチセンサ１１０内の検知電極と駆動電極のペア１１６間の電気的値を読み取り、タッチセンサ１１０の検知電極と駆動電極のペア１１６間の電気的値に基づいて一連のタッチ画像を生成し、その後、この一連のタッチ画像を、シャーシ１３０内に配置されたプロセッサ、例えばシャーシ１３０に取り付けられたマザーボード上でコントローラ１５０に隣接して配置されたプロセッサに直接出力することができる。この構成において、ドライバ１５２は、コントローラ１５０からのトリガに応答して、フレキシブル回路を介して、電源からインダクタ１２４に電流を間欠的に供給することができる。
３．９．５ 反転インダクタと磁気要素
さらなる別の構成では、インダクタ１２４がキャビティ１３４に堅固に結合され、磁気要素１２６が基板１１４に結合される（例えば、接着される、埋め込まれる、固定される）。例えば、この構成では、インダクタ１２４が、シャーシ１３０内に配置されたマザーボードまたは他の回路基板にはんだ付けされ、タッチセンサアセンブリ（磁気要素１２６を含む）は、磁気要素１２６がインダクタ１２４上のほぼ中央に置かれた状態で、マザーボードまたは他の回路基板の上に配置することができる。
３．１０ 複数の振動子
この変形例では、システム１００は、複数のインダクタと磁気要素のペアを含むことができる。図２５に示す一実施例では、システム１００が、基板１１４の第１のエッジの近傍に配置された第１のインダクタ１２４と、第１のインダクタ１２４の下方でシャーシ１３０内に配置され、よって基板１１４の第１のエッジの近傍に配置された第１の磁気要素１２６とを含む。この例では、システム１００がさらに、シャーシ１３０に堅固に結合され、第１の磁気要素１２６からオフセットされた第２の磁気要素１２７と、タッチセンサ面１１２の下方で基板１１４に結合された第２のインダクタであって、基板１１４の第１のエッジの反対の第２のエッジの近傍に配置され、第２の磁気要素１２７に磁気的に結合するように構成された第２のインダクタ１２５とを含むことができる。さらに、この例では、コントローラ１５０は、基板１１４の第１のエッジの近傍におけるタッチセンサ面１１２上のタッチ入力の検出に応答して、第１のインダクタ１２４を選択的に分極して、基板１１４の第１のエッジの近傍で知覚されるピークエネルギーで、シャーシ１３０に対して基板１１４を振動面内で振動させることができるとともに、基板１１４の第２のエッジの近傍におけるタッチセンサ面１１２上の第２のタッチ入力の検出に応答して、第２のインダクタ１２５を選択的に分極して、基板１１４の第２のエッジの近傍で知覚されるピークエネルギーで、シャーシ１３０に対して基板１１４を振動面内で振動させることができる。
同様の実施形態では、システム１００は、（上述した）第１の振動子と、第１のインダクタ－磁気要素のペアと協働してタッチセンサ１１０を振動させる第２のインダクタ－第２の磁気要素のペアとを含むことができる。この変形例では、第１のインダクタ－磁気要素のペアが、図２５に示すように、タッチセンサ１１０の質量中心の右側に第１の距離だけオフセットされて基板１１４に取り付けられたコイルを含むことができる。第１のインダクタ－磁気要素のペアは、インダクタ１２４の下方に一列に整列した磁石のアレイも含むことができる。磁石のアレイは、第１のインダクタ－磁気要素のペアのインダクタ１２４と協働して、第１のインダクタ－磁気要素のペアの振動軸を規定することができる。第２のインダクタ－第２の磁気要素のペアは、図２５に示すように、タッチセンサ１１０の質量中心の左側に第２の距離だけオフセットされて基板１１４に取り付けられたコイルを含むことができる。第２のインダクタ－第２の磁気要素のペアは、一列に整列した磁石のアレイも含むことができる。磁石のアレイは、第２のインダクタ－第２の磁気要素のペアのインダクタ１２４と協働して、第２のインダクタ－第２の磁気要素のペアの振動軸を規定することができる。
一実施形態では、第１のインダクタ－磁気要素のペアの磁石のアレイは、第１のインダクタ－磁気要素のペアの振動軸が第２のインダクタ－第２の磁気要素のペアの振動軸と平行になるように、第２のインダクタ－第２の磁気要素のペアの磁石のアレイと平行な列に配置することができる。この実施形態では、第１のインダクタ－磁気要素のペアのインダクタ１２４は、第２のインダクタ－第２の磁気要素のペアのインダクタ１２４と質量中心との間の第２の距離に等しい第１の距離だけ、タッチセンサ１１０の質量中心からオフセットして基板１１４に取り付けることができる。このため、第１のインダクタ－磁気要素のペアのインダクタ１２４と第２のインダクタ－第２の磁気要素のペアのインダクタ１２４との間の中間点を質量中心と同軸にすることができる。したがって、第１のインダクタ－磁気要素のペアおよび第２のインダクタ－第２の磁気要素のペアは、協働して、第１の磁石の振動軸と第２の磁石の振動軸とに平行に延び、かつタッチセンサ１１０の質量中心を通る全体的な振動軸に沿ってタッチセンサ１１０を振動させることができる。
コントローラ１５０は、第１のインダクタ－磁気要素のペア（以下、「第１の振動子」と称する）を駆動してタッチセンサ１１０を第１の周波数で振動させ、第２のインダクタ－第２の磁気要素のペア（以下、「第２の振動子」と称する）を駆動して、第１の振動子の振動と同位相で同様の周波数で振動させることができる。このため、第１および第２の振動子は、協働して、タッチセンサ１１０を全体の振動軸に沿って直線的に振動させることができる。しかしながら、コントローラ１５０は、追加的または代替的には、第１の振動子を駆動してタッチセンサ１１０を第１の周波数で振動させ、第２の振動子を駆動して、第１の周波数とは異なる第２の周波数で、かつ／または第１の振動子の振動とは位相をずらして振動させることができる。このため、第１および第２の振動子は、協働して（タッチセンサ面１１２と平行な平面内で）質量中心の周りでタッチセンサ１１０を回転させることができる。
追加的または代替的には、コントローラ１５０は、第１の振動子または第２の振動子の何れかを選択的に駆動して、特定の時間に振動させることができる。コントローラ１５０は、第１の振動子を選択的に（かつ排他的に）駆動して、第１の振動子に隣接するタッチセンサ１１０のセクション上のクリックの感覚を模倣することができる。コントローラ１５０は、代替的には、第２の振動子を駆動して、第１の振動子に隣接するタッチセンサ１１０のセクション上の振動を最小限に抑えながら、第２の振動子に隣接するタッチセンサ１１０のセクション上のクリックの感覚を模倣することができる。例えば、コントローラ１５０は、第２の振動子が非アクティブのままである間に、第１の振動子を選択的に駆動して、タッチセンサ１１０の右側のクリック（または「右」クリック）の感覚を模倣するように、クリックサイクルを実行することができる。
しかしながら、コントローラ１５０は、特定の振動波形に従って振動するように第１の振動子を駆動することもできる。同時に、コントローラ１５０は、第１の振動子の特定の振動波形と位相がずれた（例えば、１８０度位相がずれた）振動波形に従って振動するように第２の振動子を駆動することができる。例えば、第２の振動子は、特定の振動波形の振幅よりも小さい振幅の振動波形を出力することができる。また、この例では、第２の振動子の振動波形は、第１の振動子の特定の振動波形と１８０度位相がずれていてもよい。このため、第２の振動子は、第１の振動子によって出力される特定の振動波形を打ち消す（または振幅を小さくする）ように構成することができる。
本明細書に記載のシステムおよび方法は、コンピュータ可読命令を格納するコンピュータ可読媒体を受け入れるように構成されたマシンとして少なくとも部分的に具現化および／または実行することができる。命令は、アプリケーション、アプレット、ホスト、サーバ、ネットワーク、ウェブサイト、通信サービス、通信インタフェース、ユーザコンピュータまたはモバイルデバイス、リストバンド、スマートフォンのハードウェア／ファームウェア／ソフトウェア要素またはそれらの任意の適切な組合せと統合されたコンピュータ実行可能コンポーネントにより実行することができる。実施形態の他のシステムおよび方法は、コンピュータ可読命令を格納するコンピュータ可読媒体を受け入れるように構成されたマシンとして少なくとも部分的に具現化および／または実行することができる。命令は、上述したタイプの装置およびネットワークと統合されたコンピュータ実行可能コンポーネントにより統合されたコンピュータ実行可能コンポーネントによって実行することができる。コンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、光学デバイス（ＣＤまたはＤＶＤ）、ハードドライブ、フロッピードライブまたは任意の適切なデバイスなど、任意の適切なコンピュータ可読媒体に格納することができる。コンピュータ実行可能コンポーネントはプロセッサであってもよいが、任意の適切な専用ハードウェアデバイスが（代替的にまたは追加的に）命令を実行することができる。
当業者であれば、上述した詳細な説明および図面および特許請求の範囲から認識するように、添付の特許請求の範囲で規定される本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の実施形態に修正および変更を加えることができる。

Claims (17)

  1. タッチ入力を検出して触覚フィードバックで応答するシステムであって、
    ・シャーシに配置され、第１の極性方向に配置された第１の磁石と、前記第１の磁石に隣接してかつ前記第１の磁石から横方向にオフセットして前記シャーシに配置され、第２の極性方向に配置された第２の磁石とを備える磁気要素と、
    ・基板と、
    ・前記基板とタッチセンサ面との間に配置され、前記タッチセンサ面上にわたって検知電極および駆動電極のペアのアレイが配置されたタッチセンサと、
    ・前記タッチセンサ面の下方で前記基板に結合されたインダクタであって、前記磁気要素に磁気的に結合するように構成されたインダクタと、
    ・前記基板を前記シャーシに結合するカプラであって、前記タッチセンサ面にほぼ平行な振動面内で柔軟性を有し、かつ前記インダクタを前記第１の極性方向に配置された前記第１の磁石及び前記第２の極性方向に配置された前記第２の磁石の上方に配置するカプラと、
    ・前記磁気要素と前記インダクタとの間に介装され、前記磁気要素と前記インダクタとの間の直接的な接触を防止するよう構成された低摩擦層と、
    ・前記インダクタに結合されたドライバと、
    ・コントローラとを備え、前記コントローラは、
    前記検知電極および駆動電極のペアのアレイうち、前記タッチセンサ面上の第１の位置の下方にある、前記検知電極および駆動電極の第１のペア間の第１の抵抗の変化に基づいて、第１の時間に前記タッチセンサ面上の第１の位置における第１の入力の印加を検出し、
    前記第１の抵抗の変化の大きさに基づいて、前記第１の入力の第１の力の大きさを解釈し、
    前記第１の時間に、前記タッチセンサ面上の第１の位置および前記第１の入力の第１の力の大きさを示す第１のタッチ画像を出力し、
    前記第１の入力の第１の力の大きさが最小力の閾値を超えることに応答して、第１の時間に、前記インダクタを分極するように前記ドライバをトリガして、前記第１の極性方向に配置された前記第１の磁石を引き付け、前記第２の極性で配置された前記第２の磁石を反発することにより、前記シャーシに対して前記基板を前記振動面内で振動させる、
    ように構成されていることを特徴とするシステム。
  2. 請求項１に記載のシステムにおいて、
    前記コントローラが、
    ・前記第１の入力の第１の力の大きさが前記最小力の閾値およびディープ入力の閾値の大きさを超えることに応答して、第１の時間に、第１の周波数で、第１の持続時間にわたり、前記インダクタを一時的に分極するように前記ドライバをトリガし、
    ・前記第１の入力の第１の力の大きさが前記最小力の閾値を超え、かつ前記ディープ入力の閾値の大きさ未満に低下することに応答して、第１の時間に、前記第１の周波数よりも大きい第２の周波数で、前記第１の持続時間よりも短い第２の持続時間にわたり、前記インダクタを一時的に分極するように前記ドライバをトリガすることを特徴とするシステム。
  3. 請求項１に記載のシステムにおいて、
    前記磁気要素と前記シャーシとの間に配置された磁気シールドであって、前記磁気要素および前記インダクタによって出力される磁場を減衰させるように構成された磁気シールドをさらに含むことを特徴とするシステム。
  4. 請求項１に記載のシステムにおいて、
    ・シャーシをさらに含み、前記シャーシが、モバイルコンピュータのコンポーネントを含み、かつトラックパッドのキャビティを規定し、
    ・前記磁気要素が、前記トラックパッドのキャビティの底部に配置され、
    ・前記インダクタが前記磁気要素上のほぼ中央に配置され、かつ前記タッチセンサ面が前記トラックパッドのキャビティに架かるように、前記カプラが、前記トラックパッドのキャビティ内に前記基板を配置することを特徴とするシステム。
  5. 請求項４に記載のシステムにおいて、
    前記カプラが、可撓性膜を含み、この可撓性膜が、前記タッチセンサ面の外周の周囲に配置され、前記タッチセンサと前記トラックパッドのキャビティの内壁との間に介在し、前記タッチセンサと前記トラックパッドのキャビティとの間の間隙をダストの進入からシールするように構成されていることを特徴とするシステム。
  6. 請求項１に記載のシステムにおいて、
    前記カプラが、前記シャーシによって規定されたキャビティを横切って前記基板を吊り下げるように構成されたエラストマーのグロメットを含み、前記振動面内で柔軟性を有し、前記インダクタの分極解消に応答して前記基板を前記キャビティ内の中心位置に戻すように構成され、
    前記基板が、剛性バッキングを含み、この剛性バッキングが、前記タッチセンサ面の反対側で前記タッチセンサにわたって配置されるとともに、前記タッチセンサ面上の物体の押し下げによる撓みに対して前記タッチセンサを支持するように構成されていることを特徴とするシステム。
  7. 請求項１に記載のシステムにおいて、
    ・前記タッチセンサが、前記基板上に配置された検知電極および駆動電極のペアのアレイを含み、
    ・前記コントローラが、前記タッチセンサの反対側で前記基板に取り付けられ、
    ・前記システムが、前記基板と前記シャーシの間に延在し、前記シャーシ内に配置された電源に電気的に結合されたフレキシブル回路をさらに含み、
    ・前記コントローラが、
    －前記タッチセンサの検知電極および駆動電極のペア間の電気的値を読み取り、
    －前記タッチセンサの検知電極および駆動電極のペア間の電気的値に基づいて、一連のタッチ画像を生成し、
    －前記フレキシブル回路を介して、前記シャーシに配置されたプロセッサに前記一連のタッチ画像を出力し、
    ・前記システムが、前記タッチセンサの反対側で前記基板に取り付けられたドライバであって、前記コントローラからのトリガに応答して前記フレキシブル回路を介して前記電源から前記インダクタに電流を間欠的に供給するように構成されたドライバをさらに備えることを特徴とするシステム。
  8. 請求項１に記載のシステムにおいて、
    ・前記タッチセンサが、前記基板上に配置された検知電極と駆動電極のペアのアレイを含み、
    ・前記コントローラが前記シャーシ内に配置され、
    ・前記システムが、前記基板と前記シャーシとの間に延在し、前記コントローラと、前記シャーシ内に配置された電源とに電気的に結合されたフレキシブル回路をさらに備え、
    ・前記コントローラが、
    －前記フレキシブル回路を介して、前記タッチセンサの検知電極および駆動電極のペア間の電気的値を読み取り、
    －前記タッチセンサの検知電極および駆動電極のペア間の電気的値に基づいて、一連のタッチ画像を生成し、
    －前記シャーシに配置されたプロセッサに前記一連のタッチ画像を出力するように構成され、
    ・前記システムが、前記コントローラに近接して前記シャーシに配置されたドライバであって、前記コントローラからのトリガに応答して前記フレキシブル回路を介して前記電源から前記インダクタに電流を間欠的に供給するように構成されたドライバをさらに備えることを特徴とするシステム。
  9. 請求項１に記載のシステムにおいて、
    前記カプラが、エラストマー要素のセットを含み、このエラストマー要素のセットが、
    ・前記シャーシと前記基板との間に配置され、
    ・前記シャーシと前記基板に結合され、
    ・前記インダクタの分極に応答して前記振動面内で変形し、それにより、前記磁気要素の磁場と相互作用する過渡磁場を前記インダクタにもらして、前記振動面内で前記インダクタと前記磁気要素との間の力を生み出すように構成され、
    ・前記インダクタの分極解消に応答して、前記シャーシに対して中心位置に前記基板を戻すように構成され、
    ・前記タッチセンサ面に加えられた垂直方向の力を前記シャーシに伝達するように構成されていることを特徴とするシステム。
  10. 請求項１に記載のシステムにおいて、
    前記インダクタが、エアインダクタを規定するマルチループワイヤコイルを含み、前記タッチセンサ面に対して垂直な対称軸を規定し、前記タッチセンサの反対側で前記基板に結合されていることを特徴とするシステム。
  11. 請求項１に記載のシステムにおいて、
    前記基板がリジッド回路基板を含み、前記インダクタが、前記タッチセンサの反対側で前記基板の裏面に形成された平面スパイラルコイルを含むことを特徴とするシステム。
  12. 請求項１に記載のシステムにおいて、
    前記磁気要素が細長いハルバッハ配列を含み、前記インダクタが、前記振動面に対して平行な平面内に、前記磁気要素の長軸に平行な細長いトーラスの形態のコイルを含むことを特徴とするシステム。
  13. 請求項１に記載のシステムにおいて、
    前記コントローラからのトリガに応答して前記インダクタに電流を間欠的に供給するように構成されたドライバをさらに含み、
    前記コントローラが、前記タッチセンサ面上のタッチ入力の検出に応答して、前記ドライバをトリガして、第１の持続時間にわたって、第１の方向に前記インダクタを分極し、第２の持続時間にわたって、前記第１の方向と反対の第２の方向に前記インダクタを分極するように構成されていることを特徴とするシステム。
  14. 請求項１に記載のシステムにおいて、
    ・前記タッチセンサが、前記基板上に配置された検知電極および駆動電極のペアのアレイを含み、
    ・前記コントローラが、
    －スキャンサイクル中に、前記タッチセンサの検知電極および駆動電極のペア間の電気的値を読み取り、
    －スキャンサイクル中に前記インダクタの電圧の変化を検出し、
    －前記タッチセンサ面上の第１の位置の下方に配置された前記タッチセンサの第１の検知電極および駆動電極のペア間の電気的値の変化に基づいて、前記タッチセンサ面上の第１の位置でタッチ入力を検出し、
    －スキャンサイクル中の前記インダクタの電圧の変化を、前記タッチセンサ面に加えられたタッチ入力の力の大きさに変換し、
    －スキャンサイクルについて、前記第１の位置および前記タッチ入力の力の大きさを示す第１のタッチ画像を生成し、
    －前記タッチ入力の力の大きさが閾値を超えることに応答して、前記インダクタを分極して、前記シャーシに対して前記基板を前記振動面で振動させるように構成されていることを特徴とするシステム。
  15. 請求項１に記載のシステムにおいて、
    ・前記インダクタが、前記基板の第１のエッジの近傍に配置され、
    ・前記システムが、
    －前記シャーシに堅固に結合され、かつ前記磁気要素からオフセットされた第２の磁気要素と
    －前記タッチセンサ面の下方で前記基板に結合され、前記第１のエッジとは反対側の前記基板の第２のエッジの近傍に配置され、かつ前記第２の磁気要素と磁気的に結合するように構成された第２のインダクタとをさらに含み、
    ・前記コントローラが、
    －前記基板の第１のエッジの近傍の前記タッチセンサ面上のタッチ入力の検出に応答して前記インダクタを選択的に分極して、前記シャーシに対して前記基板を前記振動面内で振動させ、
    －前記基板の第２のエッジの近傍の前記タッチセンサ面上の第２のタッチ入力の検出に応答して前記第２のインダクタを選択的に分極して、前記シャーシに対して前記基板を前記振動面内で振動させるように構成されていることを特徴とするシステム。
  16. タッチ入力を検出して触覚フィードバックで応答するシステムであって、
    ・シャーシに堅固に結合されたインダクタと、
    ・基板と、
    ・前記基板とタッチセンサ面との間に配置されたタッチセンサと、
    ・前記タッチセンサ面の下方で前記基板に結合された磁気要素であって、前記インダクタに磁気的に結合するように構成された磁気要素であって、前記インダクタが、
    前記シャーシに配置され、第１の極性方向に配置された第１の磁石と、前記第１の磁石に隣接してかつ前記第１の磁石から横方向にオフセットして前記シャーシに配置され、第２の極性方向に配置された第２の磁石とを備える、磁気要素と、
    ・前記基板を前記シャーシに結合するカプラであって、前記タッチセンサ面にほぼ平行な振動面内で柔軟性を有し、かつ前記インダクタを前記第１の極性方向に配置された前記第１の磁石及び前記第２の極性方向に配置された前記第２の磁石の上方に配置するカプラと、
    ・前記磁気要素と前記インダクタとの間に介装され、前記磁気要素と前記インダクタとの間の直接的な接触を防止するよう構成された低摩擦層と、
    ・前記タッチセンサ面上のタッチ入力の検出に応答して前記インダクタを間欠的に分極させ、前記シャーシに対して前記基板を前記振動面内で振動させるように構成されたコントローラとを備えることを特徴とするシステム。
  17. タッチ入力を検出して触覚フィードバックで応答するシステムであって、
    ・シャーシに堅固に結合された磁気要素であって、前記シャーシに配置され、第１の極性方向に配置された第１の磁石と、前記第１の磁石に隣接してかつ前記第１の磁石から横方向にオフセットして前記シャーシに配置され、第２の極性方向に配置された第２の磁石とを備える磁気要素と、
    ・基板と、
    ・前記基板とタッチセンサ面との間に配置されたタッチセンサと、
    ・前記タッチセンサ面の下方で前記基板に結合されたインダクタであって、前記磁気要素に磁気的に結合するように構成されたインダクタと、
    ・前記基板を前記シャーシに結合するカプラであって、前記タッチセンサ面にほぼ平行な振動面内で柔軟性を有し、かつ前記インダクタを第１の極性方向に配置された前記第１の磁石及び前記第２の極性方向に配置された前記第２の磁石の上方に配置するカプラと、
    ・前記磁気要素と前記インダクタとの間に介装され、前記磁気要素と前記インダクタとの間の直接的な接触を防止するよう構成された低摩擦層と、
    ・インダクタに結合されたドライバと、
    ・前記タッチセンサ面のタッチ入力の検出に応答して、前記ドライバをトリガして前記インダクタを間欠的に分極させ、前記シャーシに対して前記基板を前記振動面内で振動させるように構成された制御プログラムとを備えることを特徴とするシステム。
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