專利名稱：用于電子裝置的觸覺用戶界面的制作方法
技術領域：
本公開一般地涉及用于電子裝置并且在電子裝置中的觸摸用戶界面，并且更具體地，涉及檢測用于電子裝置并且在電子裝置中的垂直、橫向、旋轉輸入或其組合的觸覺輸入裝置以及相應的方法。
背景技術：
用于電子裝置的觸敏輸入裝置是公知的。例如，標題為“Touch Screen withRotationally Isolated Force Sensor” 的美國專利 No. 7，190，350 公開了具有一個或多個傳感器的觸摸屏，該一個或多個傳感器確定在屏幕上的觸摸輸入的位置。美國專利No. 7，190，350還公開了一種柔韌材料，該柔韌材料降低了變形對于觸摸位置的確定的影響。對于能夠感測向裝置表面垂直施加的力的許多輸入裝置的挑戰(zhàn)在于減少在組裝期間的傳感器的不必要的預先安裝。該問題是使用位移或張力測量力的傳感器所固有的。這樣的傳感器的示例包括力敏電阻器、應變儀和電容型力傳感器等。而且，在一些輸入裝置應用中，期望感測橫向力或位移和/或期望感測旋轉。操縱桿是可以感測這些類型的輸入的已知輸入裝置的示例。然而，當前的操縱桿往往是大體積的，并且不易于以例如在蜂窩電話和其他薄的便攜式電子裝置中所需要的那些相對薄的形狀因數(shù)來實現(xiàn)。而且，現(xiàn)有的輸入裝置應用與下述顯著缺陷相關聯(lián)控制沒有考慮其中使用裝置或其中執(zhí)行識別的環(huán)境或操作情況。在仔細考慮了下面本發(fā)明的具體實施方式
以及下述附圖之后，本發(fā)明的各個方面、特征和優(yōu)點對于本領域內的普通技術人員將變得更顯而易見。附圖為了清楚而可能已經被簡化，并且不必然按照比例繪制。


圖I是便攜式電子裝置的框圖。圖2圖示了在便攜式電子裝置的觸摸輸入裝置中的傳感器布置。圖3圖示了在便攜式電子裝置的觸摸輸入裝置中的傳感器布置。圖4圖示了在便攜式電子裝置的觸摸輸入裝置中的傳感器布置。圖5是檢測在電子裝置中的觸摸輸入的方法的流程圖。
具體實施例方式公開了用于檢測用于電子裝置或在電子裝置中的觸摸輸入的觸摸界面和相應的方法。根據(jù)一種實現(xiàn)，利用嵌入在電子裝置的柔韌表面部分中的第一傳感器來響應于觸摸輸入而生成第一信號。響應于該觸摸輸入利用從柔韌部分移開的第二傳感器來生成第二信號，其中，在第一傳感器信號和第二傳感器信號之間的差指示在電子裝置處的觸摸輸入。具有率禹合到第一傳感器和第二傳感器的輸出的輸入的處理器基于在第一傳感器的輸出信號和第二傳感器的輸出信號之間的差來確定輸入信號。觸摸界面可以被配置為檢測在與觸摸界面的表面基本上平行的平面中的橫向輸入、與觸摸界面的表面垂直的輸入、旋轉輸入及其組合。在圖I中，便攜式電子裝置(PED)通常包括外殼110，外殼110承載耦合到存儲器130的處理器120和用戶界面，該用戶界面包括用于接收來自用戶的觸摸輸入的觸摸界面，如下進一步所述。用戶界面還可以包括小鍵盤和其他傳統(tǒng)用戶輸入裝置。PED還可以包括本領域內的普通技術人員公知 的音頻輸入和輸出端口以及數(shù)據(jù)輸入和輸出端口。處理器可以被實現(xiàn)為一個或多個微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器、狀態(tài)機、邏輯電路、模擬電路或基于操作或編程指令來處理信息的一些其他裝置，該操作或編程指令可以被實現(xiàn)為固件或基于驅動器或應用的軟件。替代地，處理器可以被實現(xiàn)為與數(shù)字可編程處理器或一些其他可編程處理器等同的一個或多個硬件電路。存儲器可以被實現(xiàn)為如隨機存取存儲器(RAM)或只讀存儲器(ROM)的易失性或非易失性存儲器或其組合。示例性PED可以被實現(xiàn)為蜂窩電話或無線電話、個人數(shù)字助理(PDA)、遙控單元和/或一些其他便攜式手持裝置。更一般地，在除了便攜式電子裝置應用之外的應用中可以采用在此描述的觸摸輸入裝置。這樣的應用包括但不限于臺式計算機、筆記本計算機和膝上型計算機、工作站、銷售點站、自動柜員機和汽車控制臺以及包括觸覺輸入裝置可以用于的用戶界面的大量其他設備。因此，對于受益于在此的描述的本領域內的普通技術人員來說應當明顯的是，可以在多種便攜式和固定主機裝置中實現(xiàn)如此描述的觸摸輸入裝置。在一些實施例中，主機裝置包括一個或多個收發(fā)器單元140，該一個或多個收發(fā)器單元140可以被實現(xiàn)為無線或有線調制解調器。實現(xiàn)為無線通信裝置的PED可以包括符合相應的無線通信協(xié)議的一個或多個無線收發(fā)器，無線通信協(xié)議例如DECT、GSM、UMTS、LTE和WiMAX等。一些電子裝置還包括衛(wèi)星導航接收器，如GPS、GL0NASS或伽利略或其他衛(wèi)星接收器。如XM-Sirius接收器的一些基于衛(wèi)星的無線電接收器也能夠用于導航。PED還可以包括如藍牙或IrDA的短距離收發(fā)器，以用于與其他裝置進行通信。在圖I中，PED包括觸覺或觸摸輸入裝置150，觸覺或觸摸輸入裝置150包括柔韌表面160，柔韌表面160包括在外殼的一部分上暴露或可暴露的觸覺交互區(qū)域，在該觸覺交互區(qū)域中，用戶可以與柔韌表面進行交互。雖然表面160在此被稱為是柔韌的，但是柔韌度可能不容易為用戶所感知。柔韌表面160必須柔韌得足以向傳感器施加觸覺輸入力，下面進一步描述這一點。因此，在一定程度上，通過傳感器的靈敏度來指示柔韌表面的最小柔韌度。可以用于形成柔韌表面的示例性材料包括但不限于玻璃、金屬、塑料和彈性體。這樣的材料的柔韌度可以根據(jù)固有材料屬性以及它所形成的柔韌表面的維度和設計二者來充分地進行改變。圖2(a)圖示了被配置為檢測觸覺輸入的示例性觸摸輸入裝置。這樣的輸入可以被解釋為進行選擇，打開文件或文檔，執(zhí)行指令，啟動程序，觀看菜單等。該動作還可以包括在顯示屏幕上移動對象，諸如指示器或光標或圖標。觸摸輸入裝置可以被配置為分別作為諸如觸摸板和顯示器的輸入界面和輸出界面二者來進行操作。換句話說，在一些實施例中，觸摸板被集成到顯示裝置上，該顯示裝置形成諸如PED的電子裝置的集成部分，或者作為對其的外部附件。在其他實現(xiàn)中，觸摸板與任何顯示裝置分離。在圖I中，觸覺輸入裝置包括第一傳感器170和第二傳感器180,第一傳感器170和第二傳感器180響應于特定觸覺輸入來產生不同的輸出，其中，傳感器的差輸出被解釋為與期望輸入相對應。為了生成差輸出信號，第一傳感器和第二傳感器檢測或感測在至少一個公共維度、方向或軸上或沿著至少一個公共維度、方向或軸的輸入。該公共軸可以在與觸摸界面的表面平行的x_y或沿著與x_y平面垂直的z軸或其一些組合?？梢酝ㄟ^在柔韌表面的觸覺輸入?yún)^(qū)域處的垂直、橫向或旋轉運動或其組合來產生沿著或圍繞這些軸的輸入。雖然在此描述的示例中僅布置了兩個傳感器，但是其他實施例可以級聯(lián)多個傳感器，以 檢測沿著感興趣的每個維度的移動。第一傳感器和第二傳感器通常被配置為使得第一傳感器和第二傳感器響應于在觸摸輸入裝置的特定觸覺輸入來生成不同的輸出?？梢酝ㄟ^物理地分離傳感器和/或通過在具有不同的柔韌度的材料中嵌入傳感器來實現(xiàn)這樣的配置。在一個實施例中，第一傳感器被耦合到柔韌表面，使得與柔韌表面的觸覺交互通過第一傳感器來產生輸出。例如，第一傳感器可以(I)使用粘結劑被簡單地附連到柔韌表面的背面；(2)嵌入在柔韌表面的接觸區(qū)域內或以下；或者(3)注模在柔韌表面中。在上面的示例性布置中，第一傳感器構成柔韌表面的觸摸區(qū)域的至少一部分，使得與第一傳感器的觸覺交互引起傳感器在柔韌材料內的位移。在另一個實施例中，第一傳感器可以被布置在內部印刷電路板上，該內部印刷電路板在與印刷電路板的剩余部分機械地隔開。在該布置中，第一傳感器和第二傳感器可以在印刷電路板上彼此相鄰，其中，第一傳感器具有圍繞其的機械斷路器(cutout)，并且被連接到柔韌表面。第二傳感器也可以被嵌入形成柔韌表面的柔韌材料內，只要第二傳感器響應于給定的觸覺輸入產生相對于第一傳感器的輸出不同的輸出。例如，第二傳感器可以被布置在外殼內的印刷電路板上。在另一個實施例中，第二傳感器被布置在通過柔性連接器附連到主印刷電路板的較小印刷電路板之上或之中；它可以通過粘結劑被附連到外殼的內表面，例如，如果第一傳感器被耦接到具有柔韌表面的外殼的前表面，則它可以通過粘結劑被附連到外殼的后表面。在圖2a中，第一傳感器170被布置在位于外殼110的寬表面上的柔韌表面160內，并且第二傳感器180位于外殼110內。在圖3a中圖示了類似的配置。在圖2a中，柔韌表面160通常包括在外殼110的用戶可訪問部分上的接觸或觸覺交互表面，其中，該柔韌表面可以由于與主體部分、筆或其他儀器的交互所引起的觸摸輸入施加的力而通常細微地變形。通常，柔韌表面是觸摸輸入裝置的順應部分，其對垂直、橫向或旋轉移動或這樣的一些組合進行響應。因此，這樣的輸入力被施加到第一傳感器和第二傳感器中的至少一個。在輸入力被施加到兩個傳感器的程度上，不同地施加輸入力。柔韌表面可以大體上是平坦的、彎曲的、有紋理的等。在一種實現(xiàn)中，第一傳感器和第二傳感器都是動態(tài)力傳感器，該動態(tài)力傳感器能夠測量運動或檢測沿著至少一個公共維度、方向或軸的輸入。動態(tài)力傳感器通常檢測響應于施加的力而出現(xiàn)的一些移動。這樣的運動傳感器的示例包括例如MEMS和基于壓電的裝置的加速度計和陀螺儀等。差力傳感器的使用消除了向裝置表面內精密地裝配依賴于靜態(tài)位移的力傳感器的需要。這降低了力傳感器實現(xiàn)的成本和組件復雜度。而且，用于檢測或測量觸覺輸入的差傳感器信號的使用去除了運動假象和由于不期望的姿態(tài)而導致的運動，如下更詳細所述。差傳感器布置降低了觸摸輸入裝置的突然位移被解釋為推動或釋放輸入事件的可能性。使用差傳感器，例如，從裝置的行進和整體移動得到的觸摸輸入裝置的運動將不導致錯誤輸入，因為這樣的運動向兩個傳感器施加了相同的力。在圖I中，例如，第一和第二傳感器(170，180) 二者感測來自裝置100的不期望的移動的相同的力。因此，在第一傳感器170和第二傳感器180之間的相對移動將是0，并且被計為錯誤輸入。在一些實施例中，當在兩個傳感器信號輸出之間的差是0或小于預定閾值時，觸摸輸入也可能作為噪聲被丟棄。這樣的閾值可以基于建?；驅嶒灮蚪涷炞C據(jù)。在圖2b_2d中，通常，當垂直于柔韌表面施加觸覺力時，第一傳感器170經受或檢測在垂直方向上的力。通常，對觸覺輸入裝置施加的垂直力可以是具有橫向分量和垂直分量的力的分量。然后，第一傳感器將接收到的輸入轉換為與觸摸輸入成比例的電輸出信號。第二傳感器180也經受或檢測在與第一傳感器相同方向上的垂直力。然后，第二傳感器也將接收到的輸入轉換為比例電輸出信號。第一傳感器和第二傳感器中的每一個的輸出被耦 合到處理器，例如在圖I中的處理器120。然而，第一傳感器和第二傳感器中的每一個所檢測到的輸入是不同的，并且因此，由第一傳感器和第二傳感器產生的輸出信號也不同。因此，處理器接收由傳感器產生的不同輸出信號，并且響應于對觸覺輸入裝置施加的垂直力來將差信號解釋為輸入信號。垂直力的移除也導致通過第一傳感器和第二傳感器生成輸出信號，其也可以被處理器解釋為觸摸輸入。處理器可以被配置為根據(jù)其中接收到垂直觸摸輸入的場境來將輸入信號映射為一個或幾個不同的輸入命令。在圖3b_3d中，通常，當與柔韌表面平行地或基本上平行地施加觸覺力時，第一傳感器170經受或檢測在沿著與柔韌表面平行的x_y平面的方向上的力。通常，對觸覺輸入裝置施加的橫向力可以是具有垂直分量和橫向分量的力的分量。然后，第一傳感器將接收到的輸入轉換為與觸覺輸入成比例的電輸出信號。類似地，第二傳感器180也經受或檢測在與第一傳感器相同方向上的橫向力。然后，第二傳感器也將接收到的輸入轉換為比例電輸出信號。第一傳感器和第二傳感器中的每一個的輸出被耦合到處理器，例如在圖I中的處理器120。然而，由第一傳感器和第二傳感器中的每一個檢測到的輸入是不同的，并且因此，由第一傳感器和第二傳感器產生的輸出信號也不同。因此，處理器接收由第一傳感器和第二傳感器產生的不同輸出信號，并且響應于對觸覺輸入裝置施加的橫向力來將差信號解釋為輸入信號。橫向力的移除也導致第一傳感器和第二傳感器生成輸出信號，這也可以被處理器解釋為觸覺輸入。處理器可以被配置為根據(jù)其中接收到橫向觸覺輸入的場境來將輸入信號映射為一個或幾個不同的輸入命令。在圖4a中，第一傳感器170被布置在位于外殼110的窄側的柔韌表面160內，并且第二傳感器180被布置在外殼110內。柔韌表面160通常包括在外殼110的用戶可訪問部分上的接觸或觸覺交互表面，其中，柔韌表面可以通過由與主體部分、筆或其他儀器的交互引起的觸摸輸入施加的力而變形。柔韌表面160是觸摸輸入裝置的順應部分，其對向第一傳感器和第二傳感器中的至少一個施加的旋轉輸入力作出響應。在向兩個傳感器施加適當旋轉輸入力的程度來說，不同地施加輸入力。在圖4b_4d中，通常，當對柔韌表面施加旋轉觸覺力時，第一傳感器170經受或檢測旋轉力，并且然后將接收到的輸入轉換為與觸覺輸入成比例的電輸出信號。類似地，第二傳感器180也經受或檢測在與第一傳感器相同維度或大體相同維度上的旋轉力。然后，第二傳感器也將接收的輸入轉換為比例輸出信號。第一傳感器和第二傳感器中的每一個的輸出被耦合到處理器，例如在圖I中的處理器120。然而，由第一傳感器和第二傳感器中的每一個檢測到的輸入是不同的，并且因此，由傳感器的每一個產生的輸出信號也不同。因此，處理器接收由第一傳感器和第二傳感器產生的不同輸出信號，并且響應于對觸覺輸入裝置施加的旋轉輸入來將差信號解釋為輸入信號。旋轉力的移除也導致了第一傳感器和第二傳感器生成輸出信號，這也可以被處理器解釋為觸覺輸入。處理器可以被配置為根據(jù)其中接收到旋轉觸覺輸入的場境來將輸入信號映射成一個或幾個不同的輸入命令。圖5是用于檢測在觸摸輸入裝置處的觸覺或觸摸輸入的過程流程圖500。在510處，例如，通過與例如在圖I中的觸摸輸入裝置150的柔韌表面160的觸覺用戶界面或在觸覺用戶界面的交互來提供觸覺輸入。在圖5中，在520處，第一傳感器響應于在觸摸界面裝置處的觸摸輸入來生成第一信號。類似地，在530處，第二傳感器響應于在觸摸界面裝置的觸摸輸入來生成第二信號。在塊520和塊530通過第一傳感器和第二傳感器的第一和第二信號的生成響應于在觸摸界面裝置處的觸摸輸入而同時或基本上同時地出現(xiàn)。在540處，基于在第一傳感器信號和第二傳感器信號之間的差來確定觸摸輸入。雖然已經以建立擁有和使得本領域內的普通技術人員能夠建立和使用本公開的方式描述了本公開及其最佳模式，但是可以明白和理解，存在與在此公開的示例性實施例的等同物，并且可以在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下對本公開進行修改和改變，本發(fā)明的范圍和精神不是由示例性實施例而是由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種可操作為接收觸摸輸入的電子裝置，所述電子裝置包括夕卜殼;觸摸輸入裝置，所述觸摸輸入裝置包括響應于觸摸輸入而柔韌的外表面，第一傳感器，所述第一傳感器被耦合到所述外表面，以及第二傳感器，所述第二傳感器位于所述電子裝置的所述外殼內，其中，所述第一傳感器和所述第二傳感器每一個響應于在所述觸摸輸入裝置的柔韌表面上的觸摸輸入而生成輸出信號；以及處理器，所述處理器具有耦合到所述第一傳感器和所述第二傳感器的輸出的輸入，所述處理器被配置為基于在所述第一傳感器的所述輸出信號和所述第二傳感器的所述輸出信號之間的差來確定輸入信號。
2.根據(jù)權利要求I所述的電子裝置，其中，所述第一傳感器和所述第二傳感器每一個測量指示沿著單個軸的力的信號。
3.根據(jù)權利要求I所述的輸入部件，其中，所述第一傳感器和所述第二傳感器是動態(tài)力傳感器。
4.根據(jù)權利要求I所述的輸入部件，其中，所述外表面形成所述外殼的一部分。
5.根據(jù)權利要求I所述的輸入部件，其中，所述外表面是顯示表面。
6.一種檢測電子裝置中的觸摸輸入的方法，所述方法包括利用嵌入在所述電子裝置的柔韌部分中的第一傳感器，響應于所述電子裝置的所述柔韌部分的表面處的觸摸輸入而生成第一信號；利用從所述電子裝置的所述柔韌部分移開的第二傳感器，響應于所述電子裝置的所述柔韌部分的所述表面處的觸摸輸入而生成第二信號；以及基于在第一傳感器信號和第二傳感器信號之間的差來檢測對所述電子裝置的所述觸摸輸入。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中生成所述第一信號包括利用所述第一傳感器響應于在與所述電子裝置的所述柔韌部分的所述表面垂直的方向上的所述觸摸輸入而生成第一信號，以及檢測對所述電子裝置的所述觸摸輸入包括基于在所述第一傳感器信號和所述第二傳感器信號之間的所述差來檢測與所述電子裝置的所述柔韌部分的所述表面垂直的觸摸輸入。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中生成所述第一信號包括利用所述第一傳感器響應于在與所述電子裝置的所述柔韌部分的所述表面平行的方向上的所述觸摸輸入而生成第一信號，以及檢測對所述電子裝置的所述觸摸輸入包括基于在所述第一傳感器信號和所述第二傳感器信號之間的所述差來檢測與所述電子裝置的所述柔韌部分的所述表面平行的觸摸輸入。
9.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中生成所述第一信號包括利用所述第一傳感器響應于圍繞與所述電子裝置的所述柔韌部分的所述表面垂直的軸樞轉的所述觸摸輸入而生成第一信號，以及檢測對所述電子裝置的所述觸摸輸入包括基于在所述第一傳感器信號和所述第二傳感器信號之間的所述差來檢測圍繞與所述電子裝置的所述柔韌部分的所述表面垂直的軸樞轉的觸摸輸入。
10.一種便攜式電子裝置，包括處理器，所述處理器被布置在所述便攜式電子裝置的外殼內；以及觸摸輸入裝置，所述觸摸輸入裝置被耦合到所述處理器，所述觸摸輸入裝置包括具有觸摸輸入表面的順應部分、嵌入在所述觸摸輸入裝置的所述順應部分中的第一輸入傳感器以及第二輸入傳感器，所述第一傳感器和所述第二傳感器被耦合到所述處理器，所述第一輸入傳感器能夠響應于在所述觸摸輸入裝置的所述順應部分的所述觸摸輸入表面處的觸摸輸入而在至少一個維度上移動，所述處理器被配置為檢測響應于在所述觸摸輸入裝置的所述順應部分的所述觸摸輸入表面處的所述觸摸輸入而在至少一個維度上的在所述第一傳感器和所述第二傳感器之間的相對移動，其中，在所述第一傳感器和所述第二傳感器之間的所述相對移動與所述觸摸輸入裝置的輸入成比例。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置，所述第一觸摸傳感器和所述第二觸摸傳感器是加速度計。
12.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其中所述第一輸入傳感器能夠響應于在所述觸摸輸入表面處的觸摸輸入而在與所述觸摸輸入表面垂直的方向上移動，并且所述處理器被配置為檢測響應于所述觸摸輸入而在與所述觸摸輸入表面垂直的所述方向上的在所述第一傳感器和所述第二傳感器之間的相對移動。
13.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其中所述第一輸入傳感器能夠響應于在所述觸摸輸入表面處的觸摸輸入而在與所述觸摸輸入表面平行的方向上移動，并且所述處理器被配置為檢測響應于所述觸摸輸入而在與所述觸摸輸入表面平行的所述方向上的在所述第一傳感器和所述第二傳感器之間的相對移動。
14.根據(jù)權利要求10所述的裝置，進一步包括在所述外殼上布置的顯示器，所述觸摸輸入裝置與所述顯示器集成，其中，具有所述觸摸輸入表面的所述順應部分形成顯示表面的一部分。
15.根據(jù)權利要求10所述的裝置，所述第一觸摸傳感器和所述第二觸摸傳感器是陀螺儀。
16.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其中所述第一輸入傳感器響應于在所述觸摸輸入表面處的觸摸輸入而圍繞與所述觸摸輸入表面垂直的軸樞轉，并且所述處理器被配置為檢測響應于所述觸摸輸入而在所述第一傳感器和所述第二傳感器之間的相對樞轉移動。
全文摘要
用于電子裝置的觸覺界面包括順應部分、在順應部分中嵌入的第一輸入傳感器和第二輸入傳感器。第一傳感器和第二傳感器響應于在至少公共維度上或圍繞公共軸施加的觸覺輸入力而產生差輸出信號。處理器檢測該差輸出信號并將其解釋為在觸摸輸入裝置處的觸覺輸入。
文檔編號G06F3/041GK102625929SQ201080037196
公開日2012年8月1日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權日2009年8月21日
發(fā)明者曼紐爾·奧利弗, 路易斯·M·埃爾南德斯奧爾蒂斯 申請人:摩托羅拉移動公司