用於計算設備的觸覺界面的製作方法

2023-10-08 23:34:14

本申請要求享有於2014年8月7日提交的美國臨時申請號62/034,717的權益，其通過引用以其全部內容併入。

本申請涉及於2009年1月5日提交的美國專利申請號12/319,334、於2009年10月21日提交的美國專利申請號12/497,622、於2010年12月21日提交的美國專利申請號8,922,502、於2014年6月27日提交的美國專利申請號14/317,685和於2010年1月5日提交的美國專利申請號12/652,708，其通過引用以其全部內容併入。

技術領域

本發明總體上涉及觸敏界面領域，並且更具體地涉及用於計算設備的觸敏層。

附圖簡述

圖1是本發明的方法S100的流程圖表示；

圖2是方法的變型的示意性表示；以及

圖3是方法的一個變型的流程圖表示。

圖4是觸敏界面的一個變型的示意性表示。

圖5是觸敏界面的一個變型的示意性表示。

圖6是觸敏界面的一個變型的示意性表示。

圖7是觸敏界面的一個變型的示意性表示。

實施例的描述

本發明的優選實施例的下列描述不旨在將本發明限制於這些優選實施例，而是使本領域的任何技術人員能夠製造並且使用本發明。

如在圖1中顯示的，方法S100用於檢測在動態觸覺界面上的輸入。動態觸覺界面包括觸覺層和基板，觸覺層界定觸覺表面、可變形區域、以及鄰近可變形區域的並且耦合於在觸覺表面對面的基板的第一區域，可變形區域與基板配合以形成流體地耦合於流體通道的一定的可變體積，處於膨脹設置的可變形區域與第一區域在觸覺上可區分，流體通道流體地耦合於壓力傳感器，並且基板耦合於觸摸傳感器。該方法包括：在壓力傳感器處，檢測壓力相關事件和壓力相關事件的時間，壓力相關事件對應於可變形區域從膨脹設置的按壓；將壓力相關事件轉變成與時間關聯的觸摸傳感器輸入模型；以及基於在閾值時間段內在觸摸傳感器輸入模型和觸摸傳感器的輸出之間的關聯，識別在與可變形區域對應的區域的觸覺表面上的輸入。

1.應用

總體上，方法S100用於通過將從壓力相關事件和壓力相關事件的時間收集的數據導出的觸摸傳感器輸入模型與觸摸傳感器的輸出進行關聯，識別在觸覺表面上的輸入。

方法S100可以用於通過從壓力相關事件識別觸摸傳感器可以採樣以便檢測在觸覺表面上的輸入的適當的時段，來減少採樣持續時間。適當的時段可以對應於壓力相關事件的時間。因此，方法S100可以減少觸摸傳感器激活(即，「接通」)的時間，藉此減少電池的使用並且提高設備的效率。例如，可以由具有電容式觸摸傳感器和在可變體積的流體內檢測流體的表壓的表壓傳感器的設備實施方法S100。採用表壓傳感器，方法S100可以檢測在對應的時間段內在可變體積的流體內的壓力的改變。響應於壓力的改變，方法S100可以生成在對應的時間段內的觸摸傳感器輸入模型。觸摸傳感器輸入模型預測觸摸傳感器的輸出，該觸摸傳感器的輸出對應於壓力相關事件(例如，對可變形區域的按壓)導致的可變體積內的壓力的改變。因此，方法S100可以將觸摸傳感器輸入模型與在對應的時間段內的觸摸傳感器的輸出進行比較。在對應的時間段之外的時間，觸摸傳感器可以被禁用，如同沒有發生壓力相關事件，並且因此在對應的時間段之外，觸摸傳感器不可檢測到對於觸覺層的輸入。同樣，方法S100可以通過從觸摸相關事件中識別壓力傳感器被採樣以便檢測壓力相關事件的適當的時段，來減少壓力傳感器的採樣持續時間。

方法S100還可以通過從壓力相關事件和壓力相關事件的時間中識別對觸摸傳感器進行採樣以便檢測在觸覺層上的輸入的適當的間隔，來降低採樣速率。例如，通過具有電容式觸摸傳感器和耦合於觸覺層的應變儀的設備可以實施方法S100。方法S100可以檢測壓力相關事件，該壓力相關事件對應於由可變形區域的變形引起的可變形區域的應變的改變。

方法S100另外地或者可選地可以確認對觸覺界面的有意的輸入，並且同樣區分有意的輸入和偶然的輸入。方法S100可以通過將觸摸傳感器輸入模型與觸摸傳感器的輸出進行比較來識別輸入。響應於在一定時間段內的在觸摸傳感器輸入模型和觸摸傳感器的輸出之間的關聯、相似性和/或匹配，方法S100可以將壓力相關事件識別為對於觸摸傳感器的輸出對應於有意的輸入的確認。

方法S100可以識別在觸摸傳感器上的輸入的大小、速度、加速度、位置和/或持續時間等等。方法S100可以操縱來自於壓力相關事件(例如，壓力的改變)的數據，以計算在輸入期間施加於可變形區域的力、輸入的速度和/或輸入的加速度。方法S100可以基於輸入的速度和/或加速度，確定設備上呈現的窗口向下滾動有多快。例如，方法S100可以響應於對觸覺界面的較高速度的輸入，提高窗口滾動的速率。方法S100還可以基於輸入的速度，操縱在設備上執行的相機應用的快門時間和/或曝光時間。例如，方法S100可以響應於較高速度的輸入而提高快門速度以及響應於較低速度的輸入而增加曝光時間。同樣，方法S100可以基於對觸覺界面的輸入的力，操縱設備的音頻輸出的音量。例如，如果輸入的力超過閾值力，那麼方法S100可以對由設備輸出的音量靜音。

2.硬體

動態觸覺界面可以包括和/或配接包括基板的動態觸覺層，動態觸覺層包括可變形區域和鄰近可變形區域的並且耦合於在動態觸覺層對面的基板的外圍區域，並且可變形區域與基板配合以形成充滿大量流體的可變體積。總體上，動態觸覺層界定了在膨脹設置和收縮設置之間可操作以間歇地界定在表面上(諸如，在美國專利申請號13/414,589中描述的，諸如，在觸敏數字顯示器(例如，觸控螢幕)上)在觸覺上可區分的構造的一個或多個可變形區域。

3.方法

總體上，方法S100的框S110包括在壓力傳感器處檢測壓力相關事件和壓力相關事件的時間，壓力相關事件對應於可變形區域的變形。

方法S100可以在計算(例如，電子)設備上被實施，該計算設備還包括耦合於在觸覺層對面的基板的數字顯示器並且可以連接將流體從貯存器位移到充滿大量流體的可變體積的位移設備，藉此將部分界定可變體積的可變形區域轉變為膨脹設置，並且使在可變形區域處的觸覺表面提升高於在外圍區域處的觸覺表面，使得可變形區域與外圍區域在觸覺上可區分。方法S100可以可選地連接動態觸覺表面，在其中處於膨脹設置的可變形區域與外圍區域齊平或者低於外圍區域。然而，在膨脹設置中，可變形區域可以界定能夠由輸入物體變形或者按壓的任何其他的構造。

動態觸覺界面檢測物體在觸覺層的觸覺表面上對動態觸覺界面的接觸。觸覺層包括在附接表面對面的觸覺表面和可變形區域。觸覺層可以是大體上透明的或者半透明的。在其中物體被檢測到與耦合於沒有數字顯示器的電子設備接觸的變型中，觸覺層可以是不透明的。觸覺層可以經由在觸覺層的觸覺表面對面的附接面附接於基板。觸覺層可以包括一個或多個外圍區域和一個或多個可變形區域。在一個實施例中，可變形區域鄰近外圍區域，其中，一部分外圍區域包括有源傳感區。在其中動態觸覺界面位於數字顯示器上方的變型中，當物體與大體上在輸入按鍵的圖像上方或者大體上鄰近在輸入按鍵的圖像正上方區域駐留的有源傳感區接觸時，物體可以被檢測到。

有源傳感區可以具有任何形狀或者尺寸，並且可以對應於觸摸傳感器，諸如，電容式觸摸傳感器、電阻式觸摸傳感器、光學觸摸傳感器和/或被配置成檢測在計算設備上的一個或多個點或區處的接觸的其他傳感器。另外地或者可選地，一旦與被配置成捕獲在設備表面上的輸入的、具有任何其他合適類型的傳感器或者輸入區域的觸覺表面進行接觸，接觸可以被檢測到。設備還可以把光學傳感器(例如，相機)、壓力傳感器、溫度傳感器(例如，熱敏電阻)或者其他合適類型的傳感器併入，以分別捕捉輸入物體(例如，觸筆、手指、臉、嘴唇、手等等)的圖像(例如，數字攝影圖像)、輸入的力和/或寬度、輸入的溫度等等。

框S110可以採用壓力傳感器(諸如，表壓傳感器、絕對壓力傳感器、電容式壓力傳感器、薄膜壓力傳感器或者其他壓力傳感器)檢測可變體積的壓力。另外地或者可選地，框S110可以採用應變儀(例如，壓阻式應變儀)檢測可變區域的應變，並且將應變與可變體積的壓力關聯。壓力傳感器可以連續地、間歇地或者瞬間地採樣用於可變體積的壓力的壓力傳感器。當壓力超出預定閾值壓力時，框S110可以瞬間採樣壓力。框S110還可以隨時間採樣多個壓力，並且記錄每個壓力測量的時間。例如，框S110可以連續地記錄在檢測到的壓力處於或者高於閾值壓力之後的壓力測量結果。在壓力保持高於閾值壓力或者在壓力的預定範圍內的同時，框S110可以繼續記錄壓力測量結果。可選地，框S110可以連續採樣(諸如，以不變的或者動態的採樣速率)在可變體積內的壓力。例如，壓力傳感器的採樣速率可以高於觸摸傳感器的採樣速率，以降低計算和能源成本。例如，框S110可以採用單一壓力傳感器檢測可變體積的壓力。相反，觸摸傳感器可以包括可以被採樣以檢測觸摸的很多電容器。因此，在壓力傳感器包括比觸摸傳感器更少的採樣元件時，框S110能夠以比觸摸傳感器更快的採樣速率來採樣壓力傳感器。此外，觸摸傳感器為每個電容器充電到一定的電壓，以便檢測觸覺界面的電容。為了給每個電容器充電，觸摸傳感器從能量源(例如，電池)吸收能量。因此，觸摸傳感器吸收比驅動壓力傳感器所需要的能量更多的能量來為每個電容器充電。相應地，框S110可以用於通過禁用觸摸傳感器直到壓力傳感器檢測到壓力相關事件為止，來降低能量消耗和計算成本。框S110可以檢測壓力相關事件，包括在一段時間中的壓力的增加、減少或者沒有改變。框S110可以另外地或者可選地檢測在設備上使可變形區域變形的輸入的力、速度和/或加速度。

總體上，方法S100的框S120包括將壓力相關事件轉變成與時間關聯的觸摸傳感器輸入模型。方法S100用於使用壓力相關事件的數據(例如，壓力值)來生成對應於壓力相關事件的觸摸傳感器的輸出的或者觸摸事件的預測模型。框S120可以通過對壓力數據進行時間標記，以使壓力相關事件與壓力相關事件的時間關聯。例如，框S120可以採用壓力超出預定閾值壓力的時間來對超出預定閾值壓力的壓力進行時間標記。因此，框S120可以對相應於觸摸傳感器的輸出的時間建模。在設備內的處理器還可以執行框S120，以將在框S110中從壓力傳感器接收的壓力數據轉變成數據曲線(或者其數值數據集)。例如，通過框S110收集的壓力、速度、加速度、力和時間的數據可以被轉變成數據曲線。框S120還可以使用預先存在的數據將壓力相關事件轉變成預測觸摸事件的模型。例如，框S120可以使用時間-位移數值數據來將可變形區域的位移的位移數據轉變成預測由觸摸傳感器檢測到的電容的模型。同樣，框S120可以採用預先存在的壓力-電容數據來操縱壓力相關事件數據，以預測輸入導致的在觸摸傳感器處的在電容衰減上的局部改變。框S120可以選擇性地將在框S110中檢測到的壓力相關事件的數據的任何部分或者全部轉變成觸摸傳感器輸入模型。

總體上，方法S100的框S130包括基於在閾值時間段內的在(在框S120中生成的)觸摸傳感器輸入模型和觸摸傳感器的輸出之間的關聯，識別在對應於可變形區域的區域處的觸覺表面上的輸入。具體來說，框S130可以響應於在觸摸傳感器輸入模型和觸摸傳感器的輸出之間的相似性、一致性、關聯和/或適當的匹配，識別觸摸事件(例如，對觸覺表面的輸入)。

框S130可以以一定的採樣速率採樣觸摸傳感器(諸如，電容式觸摸傳感器、電阻式觸摸傳感器、光學觸摸傳感器和/或任何其他合適的觸摸傳感器)。框S130可以連續地(例如，以30Hz的採樣速率)或者間歇地採樣觸摸傳感器，並且可以無限期地或者以有限的時間段(例如，～99ms或者三個採樣時段)儲存觸摸傳感器的輸出。具體來說，框S130可以連續地採樣觸摸傳感器，並且儲存觸摸傳感器的所有輸出。因此，框S130可以將觸摸傳感器的所有輸出與觸摸傳感器輸入模型進行比較，以識別與在觸摸傳感器的輸出中的任何輸出對應的輸入。另外，框S110可以檢測在壓力相關事件(例如，對可變形區域的按壓)的時間和壓力傳感器檢測到由壓力相關事件引起的可變體積中的壓力的改變的時間之間的延遲。框S130可以預測延遲，並且將在大體上壓力相關事件時的時間的、而非在壓力傳感器檢測到壓力的改變時的時間的觸摸傳感器的輸出進行比較。因此，框S130可以消除延遲。同樣，框S110可以在對壓力相關事件數據進行時間標記之前預測延遲，並因此在框S120中的將數據轉變成模型之前消除延遲。可選地，框S130可以將觸摸傳感器的輸出儲存預定間隔(例如，1秒)。因此，框S130可以將從預定間隔開始(例如，倒退1秒)的觸摸傳感器的輸出與觸摸傳感器輸入模型進行比較，以識別在預定間隔內的輸入。框S130還可以響應於壓力相關事件，儲存觸摸傳感器的輸出。例如，框S110可以檢測壓力相關事件，其中，壓力在某一個時刻超出閾值壓力。因此，框S130可以儲存在壓力相關事件的時間之後的一段時間的觸摸傳感器的輸出。框S130能夠以比壓力傳感器的採樣速率更快的、更慢的或者大體上類似的採樣速率來採樣觸摸傳感器的輸出。

4.示例

總體上，方法S100用於檢測壓力相關事件和壓力相關事件的時間以及將壓力相關事件和壓力相關事件的時間轉變成觸摸傳感器輸入模型，並且可以從在觸摸傳感器輸入模型和觸摸傳感器的輸出之間的關聯中識別輸入。

4.1閾值壓力

在圖2中顯示的一個示例中，方法S100可以響應於檢測到通過在可變體積內的流體壓力上的增加超出閾值壓力來表徵的壓力相關事件，識別對觸覺界面的輸入。方法S100可以檢測可變體積的壓力大於閾值壓力以及壓力改變事件對應的時間。因此，通過觸發觸摸傳感器查找模仿壓力的改變的、並且在壓力相關事件的閾值時間內出現的輸入的位置，方法S100可以將在壓力的對應時間的觸摸傳感器的輸出識別為輸入。

具體來說，方法S100的框S110檢測對應於可變形區域的變形的壓力相關事件，並且記錄由壓力傳感器輸出的數據(諸如，按壓可變形區域的可變體積的壓力的改變、可變形區域的應變的絕對壓力和/或改變等等)。框S110可以連續地或者間歇地採樣壓力、速度、加速度、應變等等。如果壓力相關事件產生了大於預定閾值壓力的檢測到的壓力，那麼框S110可以記錄壓力相關事件以及壓力相關事件的時間。框S110可以可選地檢測在閾值壓力範圍(例如，1-2atm)內的壓力。如果框S110檢測到壓力在閾值壓力範圍內，那麼框S110可以記錄壓力和出現壓力的時間。可選地，框S110可以檢測和記錄在閾值壓力範圍外部的壓力。框S110還可以檢測和記錄低於最小壓力的壓力。

方法S100的框S120可以將壓力和出現閾值壓力的時間轉變為觸摸傳感器輸入模型。框S120可以對可以出現觸摸傳感器的輸出的改變所在的時間或者時間間隔建模。時間可以對應於出現閾值壓力的時間。因此，框S120可以將壓力相關事件轉變為觸摸傳感器可以檢測觸摸事件所在的時間或者時間間隔。因此，框S120可以用於觸發觸摸傳感器以輸出觸摸傳感器數據(例如，電容衰減)。

在這個示例中，方法S100的框S130可以響應於大體上在出現閾值壓力的時間的或者在時間間隔內的閾值輸出或者觸摸傳感器的輸出的改變，來識別輸入。例如，框S130可以檢測在大體上與出現閾值壓力的時間對應的時間的觸覺層的電容的改變，並且將來自觸摸傳感器的輸出和壓力相關事件匹配。因此，框S130可以將電容的改變解釋為輸入。

在一個示例中，響應於檢測到通過由觸摸傳感器輸出的信號表徵的觸摸相關事件，向觸覺界面的輸入可以被檢測。當觸摸傳感器提供輸出時，可以確定關於對應於可變形區域的變形的壓力相關事件是否也在與觸摸傳感器的位置關聯的特定的可變形區域處被檢測到。觸摸傳感器可以連續地接通、間歇地接通、或者在一些其他時間段接通，以檢測在該特定傳感器處接收到的觸摸。壓力傳感器可以保持關斷，直到對應的觸摸傳感器檢測到觸摸為止。在此時，觸摸傳感器可以連續地採樣壓力、速度、加速度、應變等等。壓力相關事件產生了檢測到的壓力，例如，大於閾值壓力的壓力。壓力相關事件和壓力相關事件的時間可以被記錄。基於觸摸傳感器的輸出和壓力相關事件以及壓力相關事件的時間，輸入可以被識別為有意的用戶輸入或者無意識的輸入。如果輸入被識別為無意識的輸入，那麼不採取行動。如果輸入被識別為無意識的輸入，那麼基於例如由在其上實現壓力傳感器和觸摸傳感器的設備提供的呈現界面，與可變形區域和對應的壓力事件關聯的輸入被處理。

在示例中，基於多個觸摸傳感器和多個壓力事件，輸入可以被檢測。顯示設備的一些輸入可能需要多個輸入點。例如，縮放輸入可能需要選擇縮放按鈕並且指示以哪種方式歸零，例如，用於放大的「+」按鈕和用於縮小的「-」按鈕。響應於檢測到與不同的可變形區域關聯的壓力事件，對觸覺界面的輸入可以被檢測到，並且對觸覺界面的輸入可以出現在同時的時間點。例如，壓力事件可以在與顯示器內提供的呈現的鍵盤上的第一按鍵關聯的第一可變形區域處被檢測到，並且第二壓力事件可以在與顯示器內提供的呈現的鍵盤上的第二按鍵關聯的第二可變形區域處被檢測到。基於兩個壓力事件，觸摸傳感器可以在觸摸傳感器的表面執行對於觸摸輸入的採樣。具體來說，在第一可變形區域處的第一觸摸傳感器可以在與壓力事件關聯的壓力事件時間被採樣，並且在第二可變形區域處的第二觸摸傳感器可以在與第二壓力事件關聯的第二壓力事件時間被採樣。如果輸入從第一壓力事件和第一傳感器輸入中被識別，並且第二輸入從在第二傳感器輸入中的第二壓力事件中被識別，那麼兩個輸入被提供給顯示器，以實現與兩個輸入點關聯的任務。在一些實施例中，由壓力傳感器測量的力、速度和其他壓力事件數據可以向顯示器設備提供變化的輸入。例如，用於第一可變形區域的壓力傳感器可以識別按壓並保持可變形區域的輸入以及按壓狀態，同時在第二可變形區域處的壓力傳感器檢測可變形區域被重複按壓以及釋放多次。在縮放輸入的示例中，這將會導致在第二可變形區域被重複按壓時的重複提高或者降低縮放。

4.2閾值壓力差

在圖2中顯示的另一個示例中，方法S100可以響應於從在一段時間內和在壓力範圍內採樣的檢測到的壓力導出的觸摸傳感器輸入模型與觸摸傳感器的輸出之間的關聯，識別對觸覺界面的輸入。

在這個示例中，方法S100的框S110可以在一定時間間隔內記錄兩個或更多個壓力測量結果以及對應於在該時間間隔內的一個或兩個壓力測量結果的時間。例如，框S110可以在第一時間檢測到第一壓力並且在第二時間檢測到第二壓力。可選地，框S110可以連續地採樣來自壓力傳感器的壓力，並且僅儲存第一壓力和第二壓力。例如，框S110可以選擇性地儲存超出閾值壓力的壓力，並且忽略低於閾值壓力的壓力。第一時間和第二時間可以界定所有壓力均超過閾值壓力或者落入壓力範圍所在的時間間隔。在時間段的外部(例如，在第一時間之前以及在第二時間之後)，框S110檢測低於閾值壓力的壓力或者在壓力範圍外部的壓力。在另一個實施例中，框S110可以在第一時間檢測到第一壓力，第一壓力超出閾值壓力。在預定時間後(例如，第二時間)，框S110可以檢測到第二壓力。在又一個實施例中，框S110可以在第一時間檢測到第一壓力，並且在第二時間檢測到第二壓力，第二壓力比第一壓力大了預定壓力，或者第二壓力比第一壓力小了預定壓力。例如，框S110可以檢測並且記錄第一壓力(例如，1atm)，並且連續採樣直到檢測到壓力的改變比高於第一壓力的預定壓力改變更大為止(例如，2atm)。當框S110檢測到壓力大於預定壓力改變時，框S110檢測並且儲存第二壓力和第二時間(例如，3atm)。

方法S100的框S120可以將框S110的壓力測量結果以及對應於每個壓力測量結果的時間建模為壓力對時間的曲線(或者展示這些的數值模型)。框S120可以對出現壓力相關事件(例如，對可變形區域的按壓)所在的間隔以及因此很可能由觸摸傳感器檢測觸覺界面上的輸入所在的對應的時間間隔進行建模。框S120還可以將預先存在的數據(例如，使由壓力傳感器檢測到的壓力或者壓力的改變的大小與電容、電阻或者觸摸傳感器的其他輸出關聯的數據)耦合到通過框S110檢測到的壓力測量結果。因此，框S120可以將壓力測量結果轉變為觸摸傳感器的預測輸出。例如，框S120可以對在一定時間間隔內的在電容上的預測改變進行建模，其中，在第一時間的第一電容對應於在第一時間的第一壓力，並且在第二時間的第二電容對應於在第二時間的第二壓力。

框S130可以通過檢測在對應的時間間隔內觸摸傳感器的輸出(例如，電容)的改變，來識別對觸覺界面的輸入。另外地或者可選地，框S130可以通過檢測關聯於、對應於或者大體上匹配在框S120中生成的在一定時間間隔內的在電容上的預測改變的模型的在一定時間間隔內的觸摸傳感器的輸出(例如，在一段時間中的電容)的圖案，來識別輸入。此外，框S130可以通過檢測在任何時間間隔的觸摸傳感器的輸出大小的改變(例如，電容的改變)大於或者等於框S120的電容的預測改變的兩倍，來識別輸入。

4.3壓力曲線

在圖2中顯示的另一個示例中，方法S100響應於從在一段時間內採樣的檢測到的壓力導出的觸摸傳感器輸入模型和來自觸摸傳感器的輸出之間的關聯，識別對觸覺界面的輸入。具體來說，響應於在使一段時間間隔中由壓力傳感器檢測到的多個壓力與時間關聯的數值數據和表示在相同時間間隔的觸摸傳感器的輸出(例如，電容)的數值數據之間大體上的匹配和關聯，方法S100識別輸入。

具體來說，框S110可以採樣並且儲存由壓力傳感器檢測到的一組壓力。例如，框S110可以在產生超出預定閾值壓力的壓力的、或者對應於在一段時間中的預定圖案的壓力的事件(例如，在1毫秒內壓力急劇增加)之後選擇性地採樣並且儲存壓力。框S110可以採樣在該事件之後的指定間隔的壓力。可選地，框S110可以採樣壓力，直到框S110檢測到低於最小壓力的壓力或者出現第二事件(例如，壓力急劇減少)為止。框S110還檢測在與該組壓力中的每個壓力關聯的時間。

框S120可以對在一段時間中的該組壓力進行建模，藉此產生壓力對時間的曲線。框S120可以表徵壓力-時間數據，並且因此對壓力-時間數據的轉折點、峰、低谷、最小值、最大值等等建模，並且解釋所表徵的數據，以對觸摸傳感器數據模型進行建模。框S120可以預測對應於電容式觸摸傳感器的電容衰減和最接近的電容性實體(例如，用戶或者觸筆)的電容衰減曲線。例如，框S120可以對在給定時間段內的壓力的幾個最大值進行建模。因此，框S120可以將最大值轉變成脈衝輸入(例如，用戶重複觸摸觸覺界面以及抬起)的模型。框S120還可以對壓力-時間數據的輪廓線進行建模，以預測可變形區域的變形的、以及因此由用戶輸入的加速度、速度和/或力。

框S130可以基於在框S120的觸摸傳感器輸出模型和在大體上與觸摸傳感器輸出模型的時間間隔對應的時間間隔檢測到的來自觸摸傳感器的輸出之間的關聯來識別輸入。具體來說，框S130可以將框S120的觸摸傳感器輸入模型與來自觸摸傳感器的輸出進行比較。如果來自觸摸傳感器的輸出大體上匹配或者關聯於觸摸傳感器輸入模型，那麼框S130可以將來自觸摸傳感器的輸出識別為對應於輸入。框S130可以使用觸摸傳感器輸入模型來界定觸摸傳感器的採樣速率。例如，對於具有半周期的多個最小值和最大值和有效周期的觸摸傳感器輸入模型來說，框S130可以界定比有效周期更快的採樣速率，以便捕捉觸摸傳感器的輸出的最小值和最大值。框S130可以基於在觸摸傳感器輸入模型(例如，非線性的電容對時間曲線)中的不規則，提高觸摸傳感器的採樣速率，並且基於在觸摸傳感器輸入模式中的可預測的圖案(例如，電容對時間的指數式衰減)，降低觸摸傳感器的採樣速率。框S130還可以指示觸摸傳感器獲取在壓力相關事件的時間之前指定間隔的觸摸傳感器的輸出，以便克服在框S120和框S130期間的處理延遲。

4.4位移曲線

在圖3中顯示的另一個示例中，方法S100基於在可變形區域的力-位移模型(和/或時間-位移模型)與觸摸傳感器的輸出之間的關聯，識別對觸覺界面的輸入。具體來說，方法S100可以採用包括「鍋仔片(snap dome)」可變形區域的觸覺部來實施，如同其通過引用以其整體併入本文的美國專利申請號12/652,708中所描述的。「鍋仔片」可變形區域大體上抗拒多達施加於可變形區域的閾值壓力。當施加於該可變形的壓力超出閾值壓力時，「鍋仔片」可變形區域塌下，並且變形成大體上齊平或者低於外圍區域的收縮設置。

框S110可以在對應於「鍋仔片」可變形區域塌下成收縮設置的時間檢測對應於可變形區域的變形的壓力相關事件。框S110可以檢測在壓力傳感器處的壓力改變。可選地，框S120可以對位移「鍋仔片」可變形區域所需的力進行建模和/或利用表現該力的預先存在的模型。框S120可以實施預先存在的力-位移模型、壓力-位移模型和/或時間-位移模型，以對鄰近「鍋仔片」的可變體積的壓力改變建模。框S120可以將壓力改變模型轉變成觸摸傳感器輸入模型。框S130可以將觸摸傳感器輸入模型與觸摸傳感器的輸出進行比較，以核實並且識別對觸覺界面的輸入。另外，框S130可以指示觸摸傳感器經過對應於「鍋仔片」的位移的時間間隔以較高的速率採樣。

4.5觸摸驅動的模型

方法100的一個變型包括在觸摸傳感器處檢測觸摸相關事件和觸摸相關事件的時間；將觸摸相關事件和時間變換成預測壓力傳感器數據的模型；並且基於在模型和真實的壓力傳感器數據之間的相似性，檢測在觸覺表面上的輸入。

框S110可以另外地或者可選地在觸摸傳感器處檢測觸摸相關事件。例如，框S110可以改變在一定時間間隔內的電容式觸摸傳感器的電容。響應於檢測到觸摸相關事件，框S120可以將電容的改變(或者在該時間間隔的電容衰減的改變)轉換成預測壓力傳感器的輸出的模型。例如，框S120可以預測該時間間隔內的壓力改變的大小。框S130可以使模型與真實的壓力傳感器的輸出關聯。響應於經過一部分或者全部的時間間隔的在模型和真實的壓力傳感器的輸出之間大體上的匹配或者關聯，框S130可以識別壓力相關輸入(例如，對可變形區域的按壓)。這種變型可以用於降低計算成本以及處理壓力傳感器的輸出的運行時間。因此，通過在框S110中檢測觸摸相關事件，框S120和框S130可以使得壓力傳感器能夠檢測和/或儲存壓力值。這種變型還用於利用後續的壓力相關事件核實觸摸相關事件(例如，接觸觸覺表面)。框S130還可以界定比觸摸傳感器的電容衰減定時更快的壓力採樣速率。

如本領域技術人員將從以前的詳細描述以及從附圖和權利要求中認識的，在不脫離如以下的權利要求中所限定的本發明的範圍的情況下，可以對本發明的優選實施例做出修改和變化。

在一些實施例中，觸摸傳感器可以使用單一上層來實施。在這個實施例中，當單一上層變形時(例如，因為由用戶的手指、觸筆或者其他設備施加的力)，上層的變形可以創建指示觸摸事件的存在以及觸摸事件的位置的信號。

在一些實施例中，觸摸傳感器可以使用定位在中間層上方的上層以及定位在中間層下方的下層來實施。在這個實施例中，當單一上層通過中間層向下層變形時(例如，因為由用戶的手指或者觸筆施加的力)，上層的變形變得緊密靠近下層或者接觸下層，可以創建指示觸摸事件的存在以及觸摸事件的位置的信號。

圖4是觸敏界面的一個變型的示意性表示。圖4的觸敏界面包括上觸摸傳感器層402、下觸摸傳感器層406以及中間層404。上層404可以與下層406相結合形成觸摸傳感器的一部分。觸摸傳感器可以是電容式觸摸傳感器、電阻式觸摸傳感器或者其他類型的觸摸傳感器。實現觸摸傳感器的上部的上層404可以是柔性的，使得當物體(諸如，觸筆或者手指)在向下的方向上擠壓上層404時，上層404可以彎曲、變形或者以其他方式改變形狀。因此，層402可以充足地變形或者彎曲，使得層402可以位移在層404中的流體，並且與下層406接觸。下層406可以形成觸摸傳感器層的第二半部，並且可以採用比層404更堅固的材料來實施。因此，當物體對上層402施加力並且上層402接觸下層406時，下層將不會彎曲或者被位移。在一些實施例中，下層406可以採用硬化塑料、玻璃或者一些其他材料來實施。

上層和下層包圍可以被實施為流體、膠體或者一些其他可壓縮材料的中間層404。材料層404可以在由層402和層406創建的整個體積中延伸，可以是可壓縮的，並且可以在未壓縮時膨脹以填滿由上層402和層406界定的體積。觸筆410可以用於施加作為在觸摸傳感層402和406上的按壓的輸入。例如，當物體(諸如，觸筆410)對它們的上層402施加力時，層402可以被按壓進從前由層404佔據的空間，並且佔據層406的流體可以被壓縮進中間層的其他部分。這可以導致在層404內的流體(或者膠體或者其他材料)具有較低體積和較高壓力。

如在圖5中顯示的，當觸筆410擠壓上層402的上表面時，層402可以向下拉伸和膨脹，直到它變得緊密靠近下層406或者接觸下層406為止。在觸筆410在層402的上表面上施加向下的力所在的點516，流體在中間層404中被驅離該點，並且層402向著層406向下拉伸。在實施例中，由層402和層406形成的觸摸傳感器可以檢測觸摸事件的存在以及在上層的位置，例如，在圖5中出現觸摸事件所在的點516——在這種情況下是觸筆410對層402的上表面施加壓力的位置。

壓力傳感器412和414可以檢測在觸筆向下擠壓層402的表面之前的時間點與在觸筆將表面402擠壓到層402接觸層406所在的點的時間點之間壓力的改變。壓力的改變可以通過幾個壓力傳感器(諸如，在層404外圍的周圍的412和414)來檢測。由壓力傳感器提供的該組壓力讀數可以提供作為時間與大小的函數的壓力，以補充電容式觸控螢幕的輸入。壓力傳感器可以提供關於觸筆向下按在層502上有多麼猛烈的更好細節層次。在一些實例中，對總體上位於層404外圍的壓力傳感器412和414進行代替或者添加的其他壓力傳感器可以被使用。其他壓力傳感器類型可以是透明的，並且可以在中間層的表面或者在膠體、流體、彈性體或者構成中間層的其他材料內被實施，並且可以用於在中間層內從中間層的拉伸中測量壓力的改變，例如，使用銀納米線以及在壓力傳感器中的其他傳感器。

在實施例中，中間層506可以被實施為彈性體層。正因如此，層壓縮的程度除了可以確定觸筆410在上層402表面上的位置自身之外，還可以用作確定觸筆擠壓該位置有多麼猛烈的工具。這提供了不同於在觸覺層的上方使用嵌入式電極或者透明電極的方法的、用於在彈性體層中收集數據的方法。在圖4和圖5中示出的實施例中，壓力的改變(甚至是在輪廓中電氣檢測到的改變)可以通過在下面的電容式觸控螢幕或者通過在包括中間層404的材料中施加的壓力波形來確定。另外，壓力的改變可以使用嵌入式柔性透明電極結構的法向加壓來檢測。

檢測到的壓力的改變可以歸因於觸筆。不同的觸筆類型可以與本文描述的界面一起使用。軟尖端的觸筆可以被利用，以在上層的上表面上提供壓力，觸筆的使用旨在模仿用戶的手指。相對堅硬的尖端的觸筆也可以被使用，其旨在模仿書寫用具。當使用任何類型的觸摸傳感器時，壓力以及因此的觸摸的大小不能被確定-僅僅觸摸的存在以及位置可以從觸摸傳感器被檢測到。當用戶的手指正在提供輸入時，一些觸摸傳感器可以基於由用戶的輸入提供的覆蓋區或者「手指印記」來估計壓力。如果在觸摸表面上的輸入覆蓋區包括較小的區域，那麼手指的壓力被確定為較小。當用戶採用更多壓力將手指按在觸摸傳感器的上表面上時，手指尖端塌下，並且在觸摸傳感器的上表面上提供更大的接觸區域。因此，當手指用戶在觸摸傳感器上提供輸入時，一定程度的壓力可以被確定，但是壓力的級別或者大小難以確定，並且將因為手指尺寸、施加的壓力等等而在不同的用戶之間不一致。如本文公開的，利用除了觸摸傳感器之外的壓力傳感器提供了勝過單獨使用觸控螢幕的幾個優勢，包括能夠詳細得多地並且以好得多的準確性來確定輸入壓力的大小。

除了檢測在顯示屏上的輸入之外，用於流體層的壓力傳感器可以用於檢測滑動條的位置。在示例中，手指可以上下移動滑動條，其在液體或者膠體層上行進並且耦合於多個壓力傳感器。多個壓力傳感器可以檢測對應於滑動條的位置的流體層的不同部分的壓力，並且檢測壓力到達壓力傳感器的時間。通過收集這個信息，多個壓力傳感器可以告訴手指沿著滑動條在哪裡。

電容觸控螢幕層可以用於確定用戶在什麼時候觸控螢幕幕。然而，電容觸控螢幕層可以提供一些量的電磁幹擾和/或影響在傳感器輸出信號中的信噪比，這可以影響來自觸摸傳感器自身的從顯示設備接收的信號的保真度。

為了減緩這些影響，其他類型的觸摸傳感器可以被使用，諸如，例如，利用電阻傳感器的觸敏界面。圖6是利用電阻傳感器的觸敏界面的一個變型的示意性表示。圖6的界面包括上觸摸傳感器層602、下觸摸傳感器層606以及中間觸摸傳感器層604。上層602可以採用在(諸如，例如，通過觸筆610)輸入被接收到時可以給予拉伸的柔性的並且柔韌的材料來實施。上層602可以包括在層602的底面上的薄金屬箔層。電壓可以被施加於金屬箔層的一角，使得在金屬箔層中的不同的點處的電壓基於層的電阻而相異。

中間層604可以包括膠體、流體或者可以具有由壓力傳感器612和614可測量的壓力的一些其他彈性材料，其中的每個連同其它壓力傳感器可以沿著層604的外圍被定位。上層602可以是柔性的，同時下層606可以是穩定層。兩層均可以採用薄導電塗層(諸如，例如，銦錫氧化物或者其他材料)來塗覆。

圖7示出接收來源於觸筆610的輸入的觸摸傳感器界面的示意性表示。當上層602受到力(諸如，來自觸筆610)的按壓時，上層將來自中間層604的流體進行位移，並且最終變成接觸下層606。單向電壓可以被施加於上層602。當上層602與下層606變成相互接觸時，下層606測量作為沿著第一層的距離的電壓，這提供了電阻的x-坐標。當接觸坐標已經被獲得時，電壓坡度被施加於第二層。因此，通過對第一層施加的並且在第二層測量的電壓，接觸點的位置被確定為與路逕行進關聯的電阻。按照這種方式，與接觸關聯的精確的觸摸位置可以採用高解析度來確定，並且提供了非常準確的觸摸控制。

當利用在電阻式觸摸傳感器的兩個層之間的流體間隔層的電阻式觸控螢幕的上層接收輸入時，流體從輸入的位置受迫進入中間層604的剩餘的體積。通過沿著層604的邊界定位的一系列的獨立的壓力傳感器測量一系列的壓力波。因此，不僅輸入的位置可以被檢測到，而且與壓力事件關聯的力、速度以及其他信息也可以被檢測到。

在一些實施例中，電阻層可以僅用於在憑藉壓力傳感器檢測壓力事件時確定位置。由此，可以不需要將電壓施加於電阻式觸控螢幕層，除非壓力事件在監測構成層604的材料的壓力的一個或多個壓力傳感器處被檢測到。通過除非壓力事件被檢測到，否則不將電壓施加於電阻層，可以將與電壓始終被施加的情況相比更少的電壓施加於電阻式觸控螢幕層，藉此降低由電阻式觸控螢幕消耗的電力。

在流體層中的壓力相關事件的檢測可以通過在可變體積內的流體壓力增加超出閾值壓力來表徵。壓力和與壓力關聯的時間可以通過鄰近流體層604的壓力傳感器檢測什麼時候壓力大於閾值壓力以及壓力改變事件對應的時間。因此，通過觸發將要施加於電阻式觸摸傳感器的電壓以查找模仿壓力的改變的、並且在壓力相關事件的閾值時間內出現的輸入的位置，在壓力的對應時間的電阻式觸摸傳感器的輸出可以被確定為輸入。

具體來說，壓力傳感器可以檢測對應於在上層602的表面接收的迫使層602接觸層606的力的、並且記錄由壓力傳感器輸出的數據的壓力相關事件，諸如，按壓可變形區域的在層604處的體積的壓力的改變、可變形區域的應變的絕對壓力和/或改變等等。用於層604的壓力傳感器可以連續地或者間歇地採樣壓力、速度、加速度、應變等等。如果壓力相關事件產生了比預定的閾值壓力更大的檢測到的壓力，那麼觸覺界面關聯的系統可以記錄壓力相關事件以及壓力相關事件的時間。用於層104的壓力傳感器可以可選地檢測在閾值壓力的範圍(例如，1-2atm)內的壓力。如果壓力傳感器612和614檢測到壓力在閾值壓力範圍內，那麼與圖6-7的界面關聯的系統可以記錄壓力和出現壓力的時間。可選地，壓力傳感器112和114以及界面系統可以檢測並且記錄在閾值壓力範圍外部的壓力，並且檢測並且記錄低於最小壓力的壓力。