專利名稱：力感測觸摸屏的制作方法
力感測觸摸屏背景觸摸屏顯示器已變得普遍存在于當(dāng)前移動(dòng)平臺(tái)應(yīng)用(諸如智能電話)中。觸摸屏顯示器消除了對按鍵板的需要。在一種適配中，觸摸屏顯示器不僅被用作按鍵板的替代，還用作檢測觸摸屏上的用戶姿勢以及將姿勢轉(zhuǎn)譯成要執(zhí)行的期望命令的用戶接口。觸摸屏顯示器在常規(guī)情況下為IXD (液晶顯示器)技術(shù)、或LPD (發(fā)光聚合物顯示器)技術(shù)。這些屏幕被觸摸傳感器覆蓋，觸摸傳感器使用觸摸感測技術(shù)(諸如電容式、電阻式、紅外、以及表面聲波技術(shù))來確定與觸摸屏的一個(gè)或更多個(gè)接觸點(diǎn)。然而，觸摸感測技術(shù)接收在顯示器平面中的兩個(gè)維度上的信息。作為示例，
圖1解說了具有觸摸屏顯示器12的常規(guī)移動(dòng)平臺(tái)10，觸摸屏顯示器12檢測二維觸摸信息，即沿X軸和沿Y軸。換言之，觸摸屏顯示器12上的觸摸傳感器檢測在觸摸屏顯示器12上的接觸位置。一些觸摸感測技術(shù)(諸如電容式傳感器)可檢測對象有多靠近觸摸屏顯示器12，但最終在檢測到的參數(shù)(例如，電容)落在指定閾值內(nèi)時(shí)確定該對象處于接觸狀態(tài)。因此，此類觸摸感測技術(shù)真正地僅檢測二維信息，即，對象是否足夠靠近從而被認(rèn)為是接觸的以及若是，則檢測該接觸的二維位置。因此，常規(guī)的觸摸屏顯示器用作二維用戶接口，由此限制了用戶的接口機(jī)會(huì)和設(shè)備對其的響應(yīng)。概述一種計(jì)算設(shè)備包括具有多個(gè)力傳感器的觸摸屏顯示器，每個(gè)力傳感器響應(yīng)于與觸摸屏顯示器的接觸而提供信號。作為示例，力傳感器可以是圍繞觸摸屏顯示器的底面的周界定位的電阻式力傳感器。使用來自多個(gè)力傳感器的力信號，確定接觸的特性，諸如力幅度、力矩心以及剪力。該接觸的特性被用于選擇命令，該命令被處理以控制該計(jì)算設(shè)備。所選擇的命令可與操縱觸摸屏顯示器上顯示的數(shù)據(jù)有關(guān)，諸如通過響應(yīng)于力幅度來調(diào)整滾動(dòng)速度或被選擇的數(shù)據(jù)量。所選擇的命令還可與計(jì)算設(shè)備上的應(yīng)用的操作有關(guān)。例如，可響應(yīng)于力幅度選擇相機(jī)的不同聚焦范圍。其他示例包括響應(yīng)于施加到觸摸屏顯示器的力幅度，在力幅度指示觸摸屏顯示器可能正遭受來自接觸的損壞時(shí)產(chǎn)生警報(bào)，或者調(diào)整揚(yáng)聲器音量、音頻頻率均衡、或主動(dòng)噪聲消除。作為對響應(yīng)于與觸摸屏顯示器的接觸而檢測到的力幅度、力矩心和剪力的響應(yīng)，附加的功能和操作是可能的。附圖簡述圖1解說具有檢測二維觸摸信息的觸摸屏顯示器的常規(guī)移動(dòng)平臺(tái)。圖2解說具有檢測三維觸摸信息的觸摸屏顯示器的計(jì)算設(shè)備。圖3解說具有用于檢測三維觸摸信息的力傳感器的觸摸屏顯示器的透視圖。圖4是具有觸摸屏顯示器的計(jì)算設(shè)備的框圖，該觸摸屏顯示器具有力傳感器且能夠支持通過三維用戶接口激發(fā)的命令。圖5是解說使用觸摸屏顯示器上的多個(gè)力傳感器作為三維用戶接口以控制計(jì)算設(shè)備的操作的流程圖。圖6解說具有圍繞觸摸屏顯示器的底部周界及側(cè)邊分布的力傳感器的觸摸屏顯示器的俯視圖。
圖7解說用戶向觸摸屏顯示器施加可檢測力的計(jì)算設(shè)備。圖8解說響應(yīng)于計(jì)算設(shè)備的移動(dòng)對力閾值進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整的計(jì)算設(shè)備。圖9解說計(jì)算設(shè)備使用從接觸檢測到的剪力來選擇命令，諸如操縱觸摸屏顯示器上顯示的數(shù)據(jù)。圖10解說計(jì)算設(shè)備通過響應(yīng)于向觸摸屏顯示器施加的力幅度而控制滾動(dòng)數(shù)據(jù)的速度來操縱觸摸屏上顯示的數(shù)據(jù)。圖11解說計(jì)算設(shè)備通過響應(yīng)于向觸摸屏顯示器施加的力幅度而控制觸摸屏顯示器上被選擇的數(shù)據(jù)量來操縱觸摸屏上顯示的數(shù)據(jù)。圖12解說計(jì)算設(shè)備通過響應(yīng)于力幅度的改變速率而逆轉(zhuǎn)所選動(dòng)作來控制該計(jì)算設(shè)備上的應(yīng)用的操作。圖13A和13B解說計(jì)算設(shè)備通過響應(yīng)于施加到觸摸屏顯示器的力幅度而在觸摸屏顯示器上所顯示的前景對象與背景對象之間進(jìn)行選擇(例如，在擴(kuò)增實(shí)境(AR)類型應(yīng)用中)來控制該計(jì)算設(shè)備上的應(yīng)用的操作。圖14解說計(jì)算設(shè)備通過響應(yīng)于施加到觸摸屏顯示器的力幅度而選擇計(jì)算設(shè)備上的相機(jī)的聚焦范圍來控制該計(jì)算設(shè)備上的應(yīng)用的操作。圖15解說計(jì)算設(shè)備通過響應(yīng)于施加到觸摸屏顯示器的力幅度而產(chǎn)生指示對觸摸屏顯示器的潛在可能損壞的警報(bào)來控制該計(jì)算設(shè)備上的應(yīng)用的操作。圖16解說計(jì)算設(shè)備通過響應(yīng)于施加到觸摸屏顯示器的力幅度而鎖定該計(jì)算設(shè)備來控制該計(jì)算設(shè)備上的應(yīng)用的操作。圖17解說計(jì)算設(shè)備通過在計(jì)算設(shè)備至少被部分鎖定時(shí)使用大于閾值的力幅度以控制該計(jì)算設(shè)備來控制該計(jì)算設(shè)備上的應(yīng)用的操作。圖18解說計(jì)算設(shè)備通過禁用觸摸傳感器直至觸摸屏顯示器上的力幅度高于閾值來控制該計(jì)算設(shè)備上的應(yīng)用的操作。圖19解說計(jì)算設(shè)備通過在計(jì)算設(shè)備處于低功率模式時(shí)使用力傳感器控制該計(jì)算設(shè)備來控制該計(jì)算設(shè)備上的應(yīng)用的操作。圖20解說計(jì)算設(shè)備通過在計(jì)算設(shè)備處于低功率模式時(shí)使用力傳感器控制該計(jì)算設(shè)備來控制該計(jì)算設(shè)備上的應(yīng)用的操作的另一示例。圖21解說計(jì)算設(shè)備通過響應(yīng)于施加到觸摸屏顯示器的力幅度可變地調(diào)整揚(yáng)聲器音量、音頻頻率均衡、以及主動(dòng)噪聲消除中的至少一者來控制該計(jì)算設(shè)備上的應(yīng)用的操作。圖22解說保護(hù)元件(諸如衣物口袋或保持器)后的計(jì)算機(jī)設(shè)備，其中用戶產(chǎn)生姿勢以通過該保護(hù)元件與該計(jì)算設(shè)備交互。詳細(xì)描述圖2解說了具有觸摸屏顯示器102的計(jì)算設(shè)備100，觸摸屏顯示器102在三個(gè)維度上(即沿X軸、Y軸和Z軸)檢測觸摸信息。通過添加Z軸信息，觸摸屏顯示器102準(zhǔn)許三維姿勢或接口而不限于該觸摸屏的表面上的簡單二維姿勢。計(jì)算設(shè)備100可以是移動(dòng)平臺(tái)，諸如蜂窩或其他無線通信設(shè)備、個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)設(shè)備、個(gè)人導(dǎo)航設(shè)備(PND)、個(gè)人信息管理器(PM)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、膝上型或其他合適的移動(dòng)設(shè)備或任何其他合適的固定計(jì)算設(shè)備，包括臺(tái)式計(jì)算機(jī)或其他類似設(shè)備。因此，“計(jì)算設(shè)備”旨在涵蓋具有包括觸摸屏顯示器的用戶接口的所有設(shè)備，包括無線通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)、膝上型設(shè)備等。圖3解說計(jì)算機(jī)設(shè)備100的具有X、Y和Z軸的觸摸屏顯示器102的透視圖。觸摸屏顯示器102包括顯示元件104,諸如IXD顯示器、LPD顯示器或其他恰適顯示器,并且在計(jì)算設(shè)備100的情形中包括位于例如顯示元件104的周界周圍且在顯示元件104與外殼108的框架之間的多個(gè)力傳感器106。力傳感器106可粘著地附連至外殼108和顯示元件104。因此，顯示元件104通過力傳感器106連接至外殼108。如圖3中所解說的，4個(gè)力傳感器106位于顯示元件104的左側(cè)和右側(cè)，且3個(gè)力傳感器106位于沿顯示元件104的頂側(cè)和底偵U。若期望，可以使用更多或更少的力傳感器106以及與圖3中解說的不同的安排。例如，可以使用4個(gè)力傳感器106，在顯示元件104的每個(gè)角落有一個(gè)力傳感器106。若期望，則不同于或補(bǔ)充于被安排成圍繞周界，力傳感器106可位于顯示元件104的中心。力傳感器106可以是電容式力傳感器,諸如由PPS Touch Technology公司、Stantum公司、Peratech有限公司或Artificial Muscle公司生產(chǎn)的電容式力傳感器。若期望,可以使用其他力傳感器，諸如電阻式力傳感器(諸如由Interlink公司生產(chǎn)的電阻式力傳感器)。此外還有壓電力傳感器，諸如由Measurement Specialties (精量電子)公司生產(chǎn)的聚合物類型或由Murata(村田)公司生產(chǎn)的陶瓷類型。力傳感器106檢測施加到該傳感器的力或力量。通過安排在顯示元件104與外殼108之間的多個(gè)力傳感器106，這些力傳感器106可一起被用于確定在Z軸上施加到顯示元件104的力，以及該力沿X和Y軸的矩心。例如，向顯示元件104的左上角施加的觸摸將使左上角附近的力傳感器106比右下角附近的力傳感器106產(chǎn)生更大的力讀數(shù)。可執(zhí)行校準(zhǔn)以補(bǔ)償顯示元件104中的玻璃或塑料在施加力時(shí)的可能變形。可通過向顯示元件104的特定區(qū)域施加已知力并將沿Z軸的所得力讀數(shù)以及沿X和Y軸的力矩心調(diào)整成對應(yīng)于該已知力和施加該力的特定區(qū)域來執(zhí)行校準(zhǔn)。觸摸屏顯示器102可進(jìn)一步包括顯示元件104上方的常規(guī)觸摸傳感器110，其可以是電容式、電阻式、紅外、以及表面聲波技術(shù)。觸摸傳感器110可通過確保由力傳感器106確定的力矩心與由觸摸傳感器110標(biāo)識的觸摸位置精密地對準(zhǔn)(例如，以由觸摸傳感器110標(biāo)識的觸摸位置為中心)而用于對力傳感器106的校準(zhǔn)中。圖4是具有觸摸屏顯示器102的計(jì)算設(shè)備100的框圖，該觸摸屏顯示器102具有能夠支持通過三維用戶接口激發(fā)的命令的力傳感器106。計(jì)算設(shè)備100是包括用于響應(yīng)于與觸摸屏顯示器的接觸而從觸摸屏顯示器的多個(gè)位置接收力測量的裝置(其可包括例如力傳感器106)以及控制單元150的系統(tǒng)，控制單元150可包括處理器152和相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器154、硬件156、軟件158和固件157。計(jì)算設(shè)備100包括與控制單元150處于通信的用戶接口 160，例如控制單元150接受數(shù)據(jù)并控制用戶接口 160。應(yīng)理解，通過某些計(jì)算設(shè)備(諸如臺(tái)式計(jì)算機(jī))，觸摸屏顯示器102可與控制單元150在物理上分開且經(jīng)由電纜或無線地連接至控制單元150。用戶接口160包括觸摸屏顯示器102，觸摸屏顯示器102包括用于顯示圖形、文本和圖像的裝置，諸如顯示元件104。觸摸屏顯示器102進(jìn)一步包括用于檢測施加到觸摸屏顯示器102的力的幅度和位置的裝置，諸如以上討論的力傳感器106。若期望，觸摸屏顯示器102可進(jìn)一步包括用于檢測對顯示元件104的觸摸的裝置，諸如觸摸傳感器110。用戶接口 160可進(jìn)一步包括按鍵板162或其他輸入設(shè)備，用戶可藉此向計(jì)算設(shè)備100輸入信息。若期望，可通過將虛擬按鍵板集成到觸摸屏顯示器102中來免除按鍵板162。例如在計(jì)算設(shè)備100為蜂窩電話時(shí)，用戶接口 160還可包括例如話筒164和揚(yáng)聲器166。計(jì)算設(shè)備100可進(jìn)一步包括能夠經(jīng)由天線172分別向和從蜂窩塔或無線接入點(diǎn)發(fā)送和接收通信的收發(fā)機(jī)170，例如蜂窩調(diào)制解調(diào)器或無線網(wǎng)絡(luò)無線電接收機(jī)/發(fā)射機(jī)。計(jì)算設(shè)備100可進(jìn)一步包括運(yùn)動(dòng)傳感器180，諸如三軸加速計(jì)或陀螺儀。運(yùn)動(dòng)傳感器180可通過在觸摸屏顯示器102檢測姿勢時(shí)檢測計(jì)算設(shè)備100的移動(dòng)或計(jì)算設(shè)備100的取向的形式的姿勢而用作用戶接口 160的一部分。計(jì)算設(shè)備100可進(jìn)一步包括用于使用來自多個(gè)位置的力測量來確定與觸摸屏顯示器102的接觸的特性(諸如力幅度、該接觸的力矩心、以及剪力)的裝置。用于確定接觸的特性的裝置可包括連接成與用戶接口 160、收發(fā)機(jī)170和運(yùn)動(dòng)傳感器180通信的控制單元150?？刂茊卧?50接受并處理來自用戶接口 160、收發(fā)機(jī)170和運(yùn)動(dòng)傳感器180的數(shù)據(jù)以及控制這些設(shè)備的操作，且因此用作用于基于接觸的特性來選擇命令的裝置和用于處理該命令的裝置?？刂茊卧?50可由處理器152以及相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器154、硬件156、軟件158和固件157來提供。控制單元150包括用于控制顯示元件104的裝置、用于控制觸摸傳感器110的裝置以及用于控制力傳感器106的裝置，它們分別被解說為顯示器控制器192、觸摸傳感器控制器194、以及力傳感器控制器196。顯示器控制器192、觸摸傳感器控制器194、以及力傳感器控制器196可被植入處理器152、硬件156、固件157、或軟件158中，SP存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器154中并由處理器152執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，或其組合。但是，出于清楚起見分開解說了顯示器控制器192、觸摸傳感器控制器194、以及力傳感器控制器196。例如，由Cypress (賽普拉斯)公司制造的觸摸屏控制器可被用作觸摸傳感器控制器194、以及力傳感器控制器196。此外，具有A/D轉(zhuǎn)換或其他阻抗測量電路的分壓器可與電阻式力傳感器控制器196聯(lián)用。將理解，如本文中所使用的，處理器152可以但無需必然包括一個(gè)或更多個(gè)微處理器、嵌入式處理器、控制器、專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、及類似物。術(shù)語處理器旨在描述由系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能而非具體硬件。此外，如本文所使用的術(shù)語“存儲(chǔ)器”是指任何類型的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，包括與移動(dòng)平臺(tái)相關(guān)聯(lián)的長期、短期、或其他存儲(chǔ)器，且并不被限定于任何特定類型的存儲(chǔ)器或特定數(shù)目的存儲(chǔ)器、或記憶存儲(chǔ)在其上的介質(zhì)的類型。本文中所描述的方法體系取決于應(yīng)用可藉由各種手段來實(shí)現(xiàn)。例如，這些方法體系可在硬件156、固件157、軟件158、或其任何組合中實(shí)現(xiàn)。對于硬件實(shí)現(xiàn)，這些處理單元可以在一個(gè)或更多個(gè)專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字信號處理器件(DSH))、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、電子器件、設(shè)計(jì)成執(zhí)行本文中所描述功能的其他電子單元、或其組合內(nèi)實(shí)現(xiàn)。對于固件和/或軟件實(shí)現(xiàn)，這些方法體系可用執(zhí)行本文中描述的功能的模塊(例如，規(guī)程、函數(shù)等等)來實(shí)現(xiàn)。任何有形地體現(xiàn)指令的機(jī)器可讀介質(zhì)可被用來實(shí)現(xiàn)本文中所描述的方法體系。例如，軟件代碼可被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器154中并由處理器152執(zhí)行。存儲(chǔ)器可以實(shí)現(xiàn)在處理器單元內(nèi)部或處理器單元外部。如本文所使用的，術(shù)語“存儲(chǔ)器”是指任何類型的長期、短期、易失性、非易失性、或其他存儲(chǔ)器，且并不限于任何特定類型的存儲(chǔ)器或特定數(shù)目的存儲(chǔ)器、或記憶存儲(chǔ)在其上的介質(zhì)的類型。
例如，軟件158可包括存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器154中并由處理器152執(zhí)行的程序代碼，并且可被用來運(yùn)行該處理器以及如本文中所描述地控制計(jì)算設(shè)備100的操作。存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(諸如存儲(chǔ)器154)中的程序代碼可包括用于使用從多個(gè)力傳感器接收到的信號來確定與觸摸屏顯示器的接觸的特性的程序代碼，該接觸的特性包括垂直于由觸摸屏顯示器定義的平面施加的力幅度、該接觸的力矩心、以及與由觸摸屏顯示器定義的平面平行的剪力中的至少一者；用于使用該接觸的特性來選擇命令的程序代碼；以及用于處理該命令的程序代碼。存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的程序代碼可附加地包括用于使處理器如下文進(jìn)一步描述地控制計(jì)算設(shè)備100的任何操作的程序代碼。如果以固件和/或軟件實(shí)現(xiàn)，則各功能可作為一條或更多條指令或代碼存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。示例包括編碼成具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和編碼成具有計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括物理計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以是能被計(jì)算機(jī)訪問的任何可用介質(zhì)。作為示例而非限定，此類計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盤存儲(chǔ)、磁盤存儲(chǔ)或其他磁存儲(chǔ)設(shè)備、或能被用來存儲(chǔ)指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的期望程序代碼且能被計(jì)算機(jī)訪問的任何其他介質(zhì)；如本文中所使用的盤(disk)和碟(disc)包括壓縮碟(⑶)、激光碟、光碟、數(shù)字多用碟(DVD)、軟盤和藍(lán)光碟，其中盤常常磁學(xué)地再現(xiàn)數(shù)據(jù)，而碟用激光光學(xué)地再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上述的組合也應(yīng)被包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。圖5是解說使用觸摸屏顯示器102上的多個(gè)力傳感器106作為三維用戶接口以控制計(jì)算設(shè)備100的操作的流程圖。如所解說的，響應(yīng)于與觸摸屏顯示器102的接觸而接收來自觸摸屏顯不器102上的多個(gè)力傳感器106的信號(202)。力傳感器106無需位于觸摸屏顯示器102上的接觸位置的正下方，而是可分布在例如觸摸屏顯示器102的周界周圍或在觸摸屏顯示器102的各個(gè)區(qū)域中。來自這多個(gè)力傳感器106的信號一起結(jié)合來自觸摸傳感器的信號用以確定與觸摸屏顯示器102的接觸的特性(204)。接觸的特性包括垂直于觸摸屏顯示器102的平面(S卩，沿Z軸，如圖3中所示)施加的力幅度、該接觸的力矩心、以及與由觸摸屏顯示器102定義的該平面平行的剪力中的至少一者。在一個(gè)實(shí)施例中，接觸的特性是力幅度本身或連同由接觸矩心和/或剪力提供的附加信息。作為示例，力幅度可簡單地通過對由這多個(gè)力傳感器106中的每個(gè)力傳感器106個(gè)體地檢測到的力求和來確定。若期望，力測量可被轉(zhuǎn)換成對施加到觸摸屏顯示器102的壓力的測量，例如通過將該力除以觸摸屏顯示器102的已知面積。此外，力測量可通過首先確定接觸的面積(例如，使用顯示元件104上方的觸摸傳感器110，如圖3中所示)、然后將該力除以接觸面積而被轉(zhuǎn)換成對施加到觸摸屏顯示器102上的接觸區(qū)域的壓力的測量。因此，力和壓力只不過是數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換且因此可被認(rèn)為是等效的。由此，除非另行指出，否則力和壓力可互換地使用。該接觸沿由觸摸屏顯示器102的X和Y軸定義的平面的力矩心可使用基于這多個(gè)力傳感器中的每個(gè)力傳感器檢測到的力以及這多個(gè)力傳感器106中的每個(gè)力傳感器的位置的加權(quán)平均來確定(204)。若期望，該接觸的矩心可基于在力傳感器106對中測量的力來確定。例如，圖6解說了具有圍繞觸摸屏顯示器102的周界分布的力傳感器106的觸摸屏顯示器102的俯視圖。每個(gè)力傳感器106沿X軸或Y軸與另一力傳感器106配對，如用虛線解說的。例如，力傳感器106T1與力傳感器106B1配對，且力傳感器106L1與力傳感器106R1配對。每個(gè)力傳感器對的組合力可被用作加權(quán)因子連同力傳感器106的已知位置來確定該接觸沿X和Y軸的矩心Cl。替換地，力矩心可以是通過將施加到力傳感器的力乘以該力傳感器與屏幕中心的距離來確定每個(gè)力傳感器106的力向量。力矩心隨后可被計(jì)算為所有力向量的向量和。此外，若期望，可確定由觸摸屏顯示器102上的觸摸引起的剪力(204)。剪力是平行于觸摸屏顯示器102的平面(B卩，在由X和Y軸定義的平面中)施加的力，且可通過將使用多個(gè)力傳感器106確定的接觸矩心或接觸點(diǎn)與使用顯示元件104上方的觸摸傳感器110(如圖3中解說的)確定的接觸矩心作比較來確定。作為示例，圖6解說了由觸摸傳感器110確定的接觸區(qū)域A，可從接觸區(qū)域A確定接觸矩心C2 (例如作為接觸區(qū)域A的幾何中心)。剪力Fjw是由多個(gè)力傳感器106測量的接觸矩心Cl與由觸摸傳感器110測量的接觸矩心C2之間的向量。因此，在矩心Cl與矩心C2重合時(shí)，不存在剪力，即所有力是沿Z軸施加的，而矩心Cl與矩心C2之間的向量的幅度越大，剪力Fjw就越大。替換地，剪力可通過圍繞觸摸屏顯示器102的邊緣一即在觸摸屏顯示器102的邊緣與外殼108之間(如圖6中解說的)而非在觸摸屏顯示器102下面安排附加力傳感器106s來確定。剪力也可通過檢測按壓觸摸屏顯示器102的手指在該區(qū)域中的平移(如由觸摸傳感器110測量的)來確定?；氐綀D5，計(jì)算設(shè)備100選擇與檢測到的力幅度、以及可任選地與接觸矩心和剪力相關(guān)聯(lián)的命令(206)。與檢測到的力幅度相關(guān)聯(lián)的命令可取決于計(jì)算設(shè)備100正使用的應(yīng)用或程序或者其他參數(shù)，諸如由運(yùn)動(dòng)傳感器180確定的計(jì)算設(shè)備100的取向。命令除其他事項(xiàng)外可包括選擇觸摸屏顯示器102上顯示的項(xiàng)目、操縱數(shù)據(jù)(例如，文本和/或圖像)、或控制計(jì)算設(shè)備100 (例如，提高或降低音量)。計(jì)算設(shè)備100隨后處理該命令(208)以執(zhí)行期望動(dòng)作。圖7解說了用戶101向觸摸屏顯示器102施加力的計(jì)算設(shè)備100。計(jì)算設(shè)備100被解說為包括揚(yáng)聲器166和話筒164的移動(dòng)電話或智能電話，但是應(yīng)理解，計(jì)算設(shè)備100不限于此。用戶101與觸摸屏顯示器102的接觸被解說為星爆狀220。如貫穿本文檔解說的，星爆狀的尺寸越大，正施加到觸摸屏顯示器102的力就越大。相應(yīng)地,與星爆狀220相比，星爆狀222解說由用戶101向觸摸屏顯示器102施加的更大的力量。施加到觸摸屏顯示器102的力幅度以及在期望的情況下還有接觸矩心和任何剪力可由計(jì)算設(shè)備100確定并被用于選擇和處理不同命令。在一個(gè)實(shí)施例中，響應(yīng)于環(huán)境上下文，可能需要不同力量來選擇命令(諸如選擇觸摸屏顯示器102上的項(xiàng)目或操縱觸摸屏顯示器102上的數(shù)據(jù))，即動(dòng)態(tài)閾值調(diào)整。圖8解說了動(dòng)態(tài)閾值調(diào)整。如圖8中解說的，計(jì)算設(shè)備100可包括運(yùn)動(dòng)傳感器180 (諸如3軸加速計(jì)或陀螺儀)，其檢測計(jì)算設(shè)備100的移動(dòng)量。由于在經(jīng)歷大運(yùn)動(dòng)量(諸如在汽車或火車上)時(shí)用戶更有可能在無意中選擇觸摸屏顯示器102上的項(xiàng)目，因此記錄該選擇所需的力閾值可被調(diào)整成要求增加的力。因此，例如，與圖8中的星爆狀226相關(guān)聯(lián)的力在用戶101和計(jì)算設(shè)備100靜止時(shí)可能足以選擇命令，然而在經(jīng)歷大運(yùn)動(dòng)量時(shí)，力閾值被增大成要求由星爆狀228解說的更大力來選擇該命令。觸摸屏顯示器102上的接觸位置可被確定為如使用力傳感器106或基于觸摸傳感器110確定的接觸矩心，而力幅度由多個(gè)力傳感器106確定。動(dòng)態(tài)閾值調(diào)整可以是用戶可配置設(shè)置。圖9解說通過計(jì)算設(shè)備100使用剪力來選擇命令，諸如操縱觸摸屏顯示器上顯示的數(shù)據(jù)(文本、圖形或其他)。剪力也可用于控制計(jì)算設(shè)備100上的應(yīng)用的操作。剪力可如以上所描述地確定。如圖9中所解說的，剪力Fjwn在一個(gè)位置被施加和檢測，其用星爆狀230解說且在單個(gè)方向上，該剪力可基于方向與不同命令相關(guān)聯(lián)，例如向左按壓或向右按壓可分別放大或縮小圖像、將電子文檔或電子書向前或向后翻頁等。此外，剪力的幅度可用于控制執(zhí)行命令的速度，例如較小的剪力可使計(jì)算設(shè)備100緩慢地放大圖像或?qū)㈦娮游臋n翻頁，而較大的剪力可使計(jì)算設(shè)備100相對快速地放大圖像或?qū)㈦娮游臋n翻頁。此外，在多個(gè)方向上(例如，在環(huán)形或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中)施加的剪力Fj^32可基于方向與不同命令相關(guān)聯(lián)，例如順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向可與提高或降低音量相關(guān)聯(lián)。因此，使用剪力允許用戶控制具有正和負(fù)標(biāo)量的動(dòng)作，例如音量升高或降低、放大或縮小、向左或向右翻頁，而無需如常規(guī)設(shè)備所要求的那樣抬起手指并識別和觸摸該觸摸屏顯示器102的多個(gè)區(qū)域。檢測到的向觸摸屏顯示器102施加的力幅度可用于改變對觸摸屏顯示器102上的數(shù)據(jù)的操縱。例如，力幅度可用于控制數(shù)據(jù)在觸摸屏顯示器上滾動(dòng)的速率。作為示例，圖10解說了響應(yīng)于施加到觸摸屏顯示器102的由星爆狀232解說的力幅度來控制文本231的滾動(dòng)速率。用戶101可如箭頭234所解說地沿觸摸屏顯示器102朝上或朝下(或跨觸摸屏顯示器102)拖曳手指，這被映射為由箭頭236解說的期望滾動(dòng)的方向。用戶101可停止該姿勢，并且在將手指保持在一個(gè)位置時(shí)可通過改變施加到觸摸屏顯示器102的力幅度234來調(diào)整滾動(dòng)速率，例如較大的力與較快的滾動(dòng)相關(guān)聯(lián)。替換地，滾動(dòng)速率可由在拖曳手指時(shí)施加的力來控制。如以上所描述的，若期望，可在用戶手指不移動(dòng)的情況下基于剪力的方向來控制滾動(dòng)的方向。所滾動(dòng)的數(shù)據(jù)可以是例如網(wǎng)頁、文檔文件或任何其他文本、以及圖形數(shù)據(jù)(諸如圖像庫)、或任何其他類型的數(shù)據(jù)。圖11解說了響應(yīng)于檢測到的向觸摸屏顯示器102施加的力幅度來改變操縱觸摸屏顯示器102上的數(shù)據(jù)的方式的另一示例。圖11解說了使用檢測到的力幅度來改變對觸摸屏顯示器102上的數(shù)據(jù)的選擇，該數(shù)據(jù)解說為文本的，但可以是圖形的，諸如圖像庫中的圖像、或其他類型的數(shù)據(jù)。如所解說的，用戶101可如星爆狀240所指示地輕柔地按壓以選擇該文本的位于接觸矩心的相對小的部分，例如由圖11中的高亮顯示所指示的字母或詞，該接觸矩心可如上所述地由力傳感器106確定或由觸摸傳感器110 (若存在)確定。通過由星爆狀242指示的中等壓力，選擇附加數(shù)據(jù)，諸如位于接觸位置的句子。通過強(qiáng)力按壓，甚至更多數(shù)據(jù)可被高亮顯示，諸如位于接觸位置的整個(gè)段落。若期望，可使用附加的力梯度來選擇附加等級的數(shù)據(jù)，諸如頁或全部文本。圖12解說使用檢測到的力幅度來控制計(jì)算設(shè)備100上的應(yīng)用的操作的示例。作為示例，圖12解說了基于檢測到的對觸摸屏顯示器102的力(由星爆狀248指示)來控制應(yīng)用的音量調(diào)整。由箭頭250指示的音量調(diào)整速率可基于施加的力量來控制，S卩，增大的力產(chǎn)生更快的音量提高，而減小的力產(chǎn)生較慢的音量提高。此外，向觸摸屏顯示器102施加的力幅度的改變速率可用于控制計(jì)算設(shè)備100。例如，雖然在觸摸屏顯示器102上施加力控制了一個(gè)方向上的調(diào)整，例如提高音量，但向觸摸屏顯示器102施加的力的快速減小(例如，通過如箭頭252和用戶的手101’所指示地迅速從觸摸屏顯示器102移開手指)控制相反方向上的調(diào)整，例如降低音量，如箭頭254所指示的。改變速率的幅度可控制相反方向上的調(diào)整量。因此，例如，在提 高音量時(shí)，若用戶101在無意中超過期望音量，則快速移開手指的自然反應(yīng)將降低音量，由此避免了使用戶定位和按壓恰適按鈕以降低音量的需要。若改變速率低于預(yù)定閾值，則不需要后處理動(dòng)作，例如降低音量。
圖13A和13B解說了使用檢測到的力幅度以基于施加到觸摸屏顯示器的力來選擇擴(kuò)增實(shí)境(AR)環(huán)境中對象的形式控制計(jì)算設(shè)備100的另一示例。在AR應(yīng)用中，真實(shí)世界對象被成像并連同計(jì)算機(jī)生成的信息(諸如圖像或文本信息)一起顯示在觸摸屏顯示器上。例如，AR可用于提供關(guān)于真實(shí)世界對象(諸如建筑物或產(chǎn)品)的信息(或圖形的或文本的)。所顯示的計(jì)算機(jī)生成的信息可基于圖像中被選擇的真實(shí)世界對象。如圖13A和13B中解說的，AR應(yīng)用可不僅使用沿X和Y軸的接觸位置(如圖1中所示)來選擇圖像260中的項(xiàng)目，而且還可包括基于接觸的力的沿Z軸的深度。例如，通過使用三維(3D)相機(jī)，在計(jì)算設(shè)備100上，可確定與真實(shí)世界對象的距離。因此，通過強(qiáng)力地或輕柔地按壓將輔助AR引擎選擇圖像中的期望真實(shí)世界對象以供附加處理。例如，圖13A解說了由用戶101向觸摸屏顯示器102施加的較輕力“星爆狀262”以選擇前景中的項(xiàng)目，例如樹263。圖13B解說了在與圖13A中所示的接觸相同的位置處施加的較強(qiáng)力“星爆狀264”，但基于該增加的力，選擇了圖像260的背景中的項(xiàng)目，例如建筑物265。圖14解說了使用檢測到的力幅度以選擇相機(jī)應(yīng)用的聚焦范圍的形式來控制計(jì)算設(shè)備100的另一示例。在常規(guī)情況下，電話相機(jī)要么使用中心加權(quán)、加窗的自動(dòng)對焦機(jī)制，要么使用基于人臉檢測的自動(dòng)對焦機(jī)制。在此類系統(tǒng)中，用戶只好希望相機(jī)已調(diào)整到正確的焦距且照片是以在期望區(qū)域中帶有最小程度的模糊來獲取的。如圖14中解說的，用戶101可選擇應(yīng)當(dāng)被聚焦的項(xiàng)目，例如前景中的樹270。用戶可通過調(diào)整向觸摸屏顯示器102施加的力(由星爆狀272解說)、或者通過用較輕的力使手指跨觸摸屏顯示器102移動(dòng)(如由箭頭274解說的)至用戶101希望聚焦的其他區(qū)域(例如，背景中的建筑物271)來調(diào)整焦深。以此方式，計(jì)算設(shè)備100可確定用戶101希望樹270和建筑物271兩者被聚焦并且可應(yīng)用恰適的聚焦位置。初始力272與在移動(dòng)手指時(shí)使用的力274之差可用于加權(quán)聚焦位置，即，樹270上有較強(qiáng)的力但用較輕的力來移動(dòng)手指274可指示聚焦位置應(yīng)置于這兩個(gè)對象之間的某處，在樹270尖銳的情況下更朝向鏡頭位置。圖15解說了使用檢測到的力幅度以在區(qū)域上施加的力很可能損壞觸摸屏顯示器102時(shí)提供警報(bào)的形式控制計(jì)算設(shè)備100的另一示例。來自觸摸屏顯示器102上的力傳感器106的力值連同來自觸摸傳感器110的接觸區(qū)域可被計(jì)算設(shè)備100持續(xù)地監(jiān)視。若計(jì)算設(shè)備100測量到對于對象的接觸區(qū)域的過度力(由星爆狀276指示)，諸如來自鑰匙278的尖端按壓觸摸屏顯示器102的過度力，則計(jì)算設(shè)備100可提供警報(bào)279，其可以是可聽的或振動(dòng)。過度力可通過將該力與取決于接觸面積以及觸摸屏顯示器102的性能特性的一個(gè)或更多個(gè)閾值作比較來確定。替換地，可基于力和接觸面積確定施加到觸摸屏顯示器102的壓力，且可將該壓力與一個(gè)或更多個(gè)閾值作比較。多個(gè)閾值可被用作觸摸屏顯示器102能容忍的力量，且可基于接觸面積而不同。例如，在相對較大的接觸區(qū)域上可容忍較大的力(諸如來自指尖)，而在較小接觸區(qū)域上的較小的力(諸如來自鑰匙尖端的可能刮傷觸摸屏顯示器102的力)可觸發(fā)警報(bào)。整個(gè)觸摸屏顯示器102上的最大閾值(例如，30N)可用于指示用戶正坐在計(jì)算設(shè)備100上。在用戶聽到來自計(jì)算設(shè)備100的警報(bào)279時(shí)，用戶知道觸摸屏顯示器102即將被損壞并且可采取糾正動(dòng)作。圖16解說了使用檢測到的力幅度以基于施加到觸摸屏顯示器102的力幅度鎖定計(jì)算設(shè)備100的形式來控制計(jì)算設(shè)備100的另一示例。例如，在無可選圖標(biāo)或按鈕280的位置以高于閾值幅度的力(由星爆狀282指示)按壓觸摸屏顯示器102達(dá)大于時(shí)間閾值的時(shí)長可鎖定計(jì)算設(shè)備100或觸摸屏顯示器102，如鎖284所指示的。圖17解說了使用檢測到的力幅度以要求觸摸屏顯示器102上高于閾值的力來觸發(fā)期望動(dòng)作的形式來控制計(jì)算設(shè)備100的另一示例。例如，計(jì)算設(shè)備100可處于部分鎖定狀態(tài)(如鎖290指示的)，其中僅一些特征可被使用或控制，而其他特征被禁用。在部分鎖定狀態(tài)中可使用或控制的一個(gè)特征可以是例如媒體播放器應(yīng)用。在計(jì)算設(shè)備100處于部分鎖定狀態(tài)時(shí)，可用媒體播放器應(yīng)用播放媒體。然而，觸摸屏顯示器102可被部分地禁用，從而其他項(xiàng)目292不會(huì)被不利地選擇或者正運(yùn)行的應(yīng)用不會(huì)被不利地關(guān)閉。例如，觸摸傳感器110若被使用則可被禁用，且作為響應(yīng)，力傳感器106可被禁用，除非所施加的力大于閾值。因此，父母可允許小孩在計(jì)算設(shè)備100上看視頻而不必?fù)?dān)心小孩可能通過觸摸觸摸屏顯示器102而不利地暫?；蜿P(guān)閉該視頻。然而，計(jì)算設(shè)備100仍可使用與觸摸屏顯示器102的具有高于預(yù)定閾值的力(例如，大于小孩能施加的力的力)的接觸而被控制。可例如使用具有高于閾值的力的特定接觸模式來進(jìn)入部分鎖定狀態(tài)，例如在無可選圖標(biāo)292的位置處由星爆狀294解說的三次硬按壓。部分鎖定狀態(tài)可通過重復(fù)該姿勢被解除。圖18解說了使用檢測到的力幅度以禁用觸摸傳感器110直至觸摸屏顯示器102上施加了高于閾值的力的形式來控制計(jì)算設(shè)備100的另一示例。只要常規(guī)設(shè)備是活動(dòng)的，該設(shè)備中的電容式觸摸屏就是活動(dòng)的。因此，在看較長視頻時(shí)，電容式觸摸屏不必要地整段時(shí)間都在運(yùn)行，即使用戶與觸摸接口的交互是極少的。此外，為了使許多常規(guī)設(shè)備蘇醒，必須按壓機(jī)電按鈕才能使電容式觸摸屏蘇醒。通過使用力傳感器106，在用戶101被動(dòng)地消費(fèi)內(nèi)容(諸如電影)或看書時(shí)，計(jì)算設(shè)備100可關(guān)閉電容式觸摸傳感器控制器194(在圖4中解說)且因此禁用觸摸傳感器110，但可在一旦由力傳感器106檢測到的大于閾值的力(由星爆狀302解說)被施加到觸摸屏顯示器102就可開啟(如由“開啟”按鈕300指示的)。力傳感器106在活動(dòng)時(shí)與電容式觸摸傳感器110相比消耗很少的電流，且因此可達(dá)成功率節(jié)省。圖19解說了使用檢測到的力幅度在計(jì)算設(shè)備100處于低功率模式時(shí)控制計(jì)算設(shè)備100的另一示例。當(dāng)今的移動(dòng)電話最耗電的部分是LCD顯示器和伴隨的背光。使用力傳感器106的優(yōu)點(diǎn)之一是電阻式力感測技術(shù)(諸如來自Interlink的那些技術(shù))在穩(wěn)定狀態(tài)下(即，在不施加力時(shí))汲取很少電流或不汲取電流。力傳感器106通常以高阻抗進(jìn)行操作，且僅在施加力時(shí)阻抗降低，從而電子流測量力量。因此，通過檢測施加到觸摸屏顯示器102的力連同監(jiān)視接觸矩心，用戶可使用接觸模式和/或姿勢以最小程度的功率汲取來控制計(jì)算設(shè)備100。因此，例如在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)計(jì)算設(shè)備100的電池水平降到閾值水平(例如，10%)以下時(shí)，計(jì)算設(shè)備100禁用LCD顯示器和觸摸傳感器，或者可被置于休眠模式但繼續(xù)采樣力傳感器106。不同的接觸模式可用于控制計(jì)算設(shè)備100。例如，在計(jì)算設(shè)備100處于休眠模式但采樣力傳感器106時(shí)，接觸觸摸屏顯示器的左下角、左上角和右上角(如圖19中的星爆狀312、314、316所指示的)可使計(jì)算設(shè)備100蘇醒，但使IXD和任何觸摸傳感器110仍關(guān)閉。用戶101可通過呈圖案地在觸摸屏顯示器102上按壓來使用簡單姿勢318，這些圖案通過跟蹤接觸矩心的位置來檢測。如圖19中所解說的，例如，若用戶101在觸摸屏顯示器上畫“C”繼之以“H”，則計(jì)算設(shè)備100可呼叫家里。這些姿勢可以是用戶可配置的。因此，用戶101仍可具有與計(jì)算設(shè)備100的一些交互，但以節(jié)省功率的方式這樣做。圖20解說了使用檢測到的力幅度在計(jì)算設(shè)備100處于低功率模式時(shí)控制計(jì)算設(shè)備100的另一示例。在具有低功率雙穩(wěn)態(tài)顯示器(諸如e-1nk或Mirasol 顯示器)的設(shè)備中，用戶很可能假定任何時(shí)間該設(shè)備被觸摸都將記錄鍵按壓或蘇醒事件。然而，在空閑狀態(tài)，運(yùn)行電容式或電阻式觸摸傳感器控制器194 (圖4)將比使用力傳感器106和檢測接觸矩心消耗多得多的功率。因此，通過使用對應(yīng)于與力傳感器106的能力匹配的幾何形狀的可選圖標(biāo)320的放置和尺寸，計(jì)算設(shè)備100可使用分層觸摸系統(tǒng)，該分層觸摸系統(tǒng)使用力(如由星爆狀322解說的)來從有限的操作模式集合中進(jìn)行選擇。例如，具有力傳感器106的電子書閱讀器可具有繞觸摸屏顯示器中心呈放射狀放置的圖標(biāo)集合，以使得使用力傳感器106確定的接觸矩心可用于選擇圖標(biāo)。圖21解說了使用檢測到的力幅度以基于由耳朵101 ￥朵解說的用戶向觸摸屏顯示器102施加的力控制揚(yáng)聲器166的音量的形式來控制計(jì)算設(shè)備100 (其可以是例如蜂窩電話)的另一示例。在計(jì)算設(shè)備100確定例如電話應(yīng)用正被使用時(shí)，如由力傳感器106檢測到的朝耳朵101 按壓觸摸屏顯示器102的力幅度(由星爆狀330解說)、結(jié)合經(jīng)由語音或噪聲參考話筒164對環(huán)境噪聲水平的測量可用于調(diào)整揚(yáng)聲器166的音量(如由箭頭332和音量控制條334指示的)、以及收到音頻頻率均衡以獲得增強(qiáng)的可理解性并補(bǔ)償漏泄效應(yīng)。例如，在用戶處于嘈雜環(huán)境時(shí)，更重地向耳朵101￥A按壓計(jì)算設(shè)備100將自動(dòng)提高揚(yáng)聲器166的音量并提供3-4kHz范圍的提升以獲得增強(qiáng)的可理解性。此外，施加到觸摸屏顯示器102的力幅度330可用于控制計(jì)算設(shè)備100中的主動(dòng)噪聲消除(ANC)技術(shù)，這取決于與耳朵101
的低漏泄機(jī)械耦合。當(dāng)存在漏泄時(shí)，ANC效應(yīng)變小且將迅速降至可察覺閾值以下。因此，關(guān)閉ANC算法和話筒以節(jié)省功率將是有利的。因此，如圖21中解說的，當(dāng)由耳朵101 ￥#施加的力足夠大(即，高于閾值)時(shí)，ANC336可被激活，否則ANC336被關(guān)閉。此外，施加到觸摸屏顯示器102的力幅度330可用于控制計(jì)算設(shè)備100的其他操作，諸如一個(gè)動(dòng)態(tài)范圍壓縮、限幅、和增益控制，諸如自動(dòng)增益控制或接收音量增強(qiáng)(RVE)，其中接收信號中的子帶增益基于由話筒164針對每個(gè)子帶檢測到的環(huán)境噪聲譜被控制。例如，在用戶處于嘈雜環(huán)境時(shí)，更重地向耳朵101￥A按壓計(jì)算設(shè)備100將自動(dòng)調(diào)整壓縮、限幅或增益以增強(qiáng)可理解性。此外，由于力傳感器106測量施加到顯示器102的力的幅度和位置而非測量電容，因此力傳感器106可用于隔著保護(hù)元件(諸如柔軟的衣物口袋或保持器)來檢測姿勢。圖22解說了保護(hù)元件402 (諸如衣物口袋或保持器)后的計(jì)算機(jī)設(shè)備100。用戶101被解說為隔著保護(hù)元件402接觸計(jì)算設(shè)備100以通過以某種模式——例如以垂直(向上或向下)姿勢404或水平(向左或向右)姿勢406——在觸摸屏顯示器102上按壓來產(chǎn)生姿勢，這些姿勢通過跟蹤接觸矩心的位置而被檢測到?？膳c姿勢相關(guān)聯(lián)的命令包括例如響應(yīng)于垂直姿勢404提高或降低揚(yáng)聲器的音量，以及響應(yīng)于水平姿勢406選擇下一個(gè)或前一個(gè)項(xiàng)目(例如，歌曲、語音郵件、電子郵件等)。因此，用戶101可在計(jì)算設(shè)備100處于保護(hù)元件402中時(shí)與計(jì)算設(shè)備100交互。當(dāng)然，可使用附加的或替換的姿勢，并且附加的或替換的命令可與這些姿勢相關(guān)聯(lián)。此外，姿勢和相關(guān)聯(lián)的命令可以是用戶可配置的。此外，為了避免與計(jì)算設(shè)備100的無意交互，在計(jì)算設(shè)備100處于保護(hù)元件402中時(shí)一這可使用例如光傳感器來確定，可要求特定接觸序列(例如，三組雙重輕拍)以準(zhǔn)許與計(jì)算設(shè)備100交互。盡管出于指導(dǎo)目的結(jié)合具體實(shí)施例解說了本發(fā)明 ，但是本發(fā)明并不被限定于此?？勺鞒龈鞣N適應(yīng)性改編和改動(dòng)而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。因此，所附權(quán)利要求的精神和范圍不應(yīng)當(dāng)被限定于前面的描述。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括: 接收來自耦合在計(jì)算設(shè)備的觸摸屏顯示器與外殼之間的多個(gè)力傳感器的信號，所述信號是響應(yīng)于與所述觸摸屏顯示器的接觸而接收的； 使用來自所述多個(gè)力傳感器的所述信號來確定與所述觸摸屏顯示器的所述接觸的特性，所述接觸的所述特性包括垂直于由所述觸摸屏顯示器定義的平面施加的力幅度、所述接觸的力矩心、以及與由所述觸摸屏顯示器定義的所述平面平行的剪力中的至少一者；使用所述接觸的所述特性來選擇命令；以及處理所述命令以控制所述計(jì)算設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)力傳感器是電阻式力傳感器且被安排成圍繞所述觸摸屏顯示器的底面的周界。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述力幅度包括所述觸摸屏顯示器上的所述力幅度以及與所述觸摸屏顯示器的接觸區(qū)域上的所述力幅度中的至少一者。
4.如權(quán)利要求3所 述的方法，其特征在于，確定與所述觸摸屏顯示器的所述接觸區(qū)域上的所述力幅度包括基于來自所述觸摸屏顯示器上的觸摸傳感器的信號確定所述接觸區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述接觸的所述力矩心包括針對每個(gè)力傳感器確定的力向量的向量和，所述針對每個(gè)力傳感器確定的力向量是檢測到的力與至所述觸摸屏顯示器的中心的距離之積。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述剪力包括: 使用從所述多個(gè)力傳感器接收到的所述信號確定所述接觸的所述力矩心； 基于來自所述觸摸屏顯示器上的觸摸傳感器的信號確定接觸區(qū)域的矩心；以及 使用所述接觸區(qū)域的所述矩心與所述力矩心之差來確定所述剪力。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述剪力包括使用從所述多個(gè)力傳感器的子集接收到的信號，所述多個(gè)力傳感器的所述子集被安排在所述觸摸屏顯示器的側(cè)邊上且在所述觸摸屏顯示器與所述外殼之間。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括: 檢測所述計(jì)算設(shè)備的運(yùn)動(dòng)并響應(yīng)于所述運(yùn)動(dòng)調(diào)整力閾值，其中隨著所述計(jì)算設(shè)備增大的運(yùn)動(dòng)而增大所述力閾值；以及 將所述力幅度與所述力閾值作比較； 其中在所述力幅度大于所述力閾值時(shí)選擇命令。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述命令包括操縱所述觸摸屏顯示器上顯示的數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，操縱所述觸摸屏顯示器上顯示的數(shù)據(jù)包括響應(yīng)于所述力幅度來控制滾動(dòng)所述觸摸屏顯示器上顯示的數(shù)據(jù)的速度。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，操縱所述觸摸屏顯示器上顯示的數(shù)據(jù)包括響應(yīng)于所述力幅度來控制所述觸摸屏顯示器上被選擇的數(shù)據(jù)量。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述命令包括控制所述計(jì)算設(shè)備上的應(yīng)用的操作。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括確定所述力幅度的改變速率，其中控制應(yīng)用的所述操作包括響應(yīng)于所述力幅度的所述改變速率大于閾值而至少部分地逆轉(zhuǎn)所選動(dòng)作。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，控制應(yīng)用的所述操作包括響應(yīng)于施加到所述觸摸屏顯示器的所述力幅度而在所述觸摸屏顯示器上顯示的前景對象和背景對象之間進(jìn)行選擇。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，控制應(yīng)用的所述操作包括響應(yīng)于施加到所述觸摸屏顯示器的所述力幅度而選擇所述計(jì)算設(shè)備上的相機(jī)的聚焦范圍。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括基于來自所述觸摸屏顯示器上的觸摸傳感器的信號確定接觸區(qū)域，其中控制應(yīng)用的所述操作包括響應(yīng)于所述接觸區(qū)域上的所述力幅度大于閾值而產(chǎn)生指示對所述觸摸屏顯示器的潛在可能損壞的警報(bào)。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，控制應(yīng)用的所述操作包括響應(yīng)于所述力幅度大于閾值以及所述觸摸屏顯示器上的接觸位置而鎖定所述計(jì)算設(shè)備。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，控制應(yīng)用的所述操作包括響應(yīng)于所述力幅度大于閾值以及所述觸摸屏顯示器上的接觸位置而禁用所述觸摸屏顯示器中的觸摸傳感器。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述觸摸傳感器是電容式觸摸傳感器和電阻式觸摸傳感器中的至少一者。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，控制應(yīng)用的所述操作包括在所述觸摸屏顯示器中的觸摸傳感器被禁用時(shí)使用所述力幅度和所述力矩心來控制所述計(jì)算設(shè)備。
21.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，控制應(yīng)用的所述操作包括響應(yīng)于施加到所述觸摸屏顯示器的所述力幅度可變地調(diào)整揚(yáng)聲器音量、音頻頻率均衡、主動(dòng)噪聲消除、動(dòng)態(tài)范圍壓縮、限幅、和增益控制中的至少一者。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)力傳感器隔著保護(hù)元件檢測手指移動(dòng)。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述保護(hù)元件是衣物口袋或保持器。
24.一種計(jì)算設(shè)備，包括: 外殼; 觸摸屏顯示器，其包括顯示器以及耦合在所述外殼與所述顯示器之間的多個(gè)力傳感器； 連接至所述多個(gè)力傳感器的處理器； 連接至所述處理器的存儲(chǔ)器；以及 軟件，其保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行以使所述處理器:使用從所述多個(gè)力傳感器接收到的信號來確定與所述觸摸屏顯示器的接觸的特性，所述接觸的所述特性包括垂直于由所述觸摸屏顯示器定義的平面施加的力幅度、所述接觸的力矩心、以及與由所述觸摸屏顯示器定義的所述平面平行的剪力中的至少一者；使用所述接觸的所述特性來選擇命令；以及處理所述命令以控制所述計(jì)算設(shè)備。
25.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)力傳感器是電阻式力傳感器且被安排成圍繞所述觸摸屏顯示器的底面的周界。
26.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器確定所述觸摸屏顯示器上的所述力幅度。
27.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述觸摸屏顯示器進(jìn)一步包括耦合至所述顯示器的觸摸傳感器，所述觸摸傳感器連接至所述處理器，其中保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器:基于從所述觸摸傳感器接收到的信號確定接觸區(qū)域，以及確定所述接觸區(qū)域上的所述力幅度。
28.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器:作為針對每個(gè)力傳感器確定的力向量的向量和來確定所述接觸的所述力矩心，所述針對每個(gè)力傳感器確定的力向量是檢測到的力與至所述觸摸屏顯示器的中心的距離之積。
29.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述觸摸屏顯示器進(jìn)一步包括耦合至所述顯示器的觸摸傳感器，所述觸摸傳感器連接至所述處理器，其中保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器:基于從所述觸摸傳感器接收到的信號確定接觸區(qū)域的矩心，以及作為所述接觸區(qū)域的所述矩心與所述力矩心之差來確定所述剪力。
30.如權(quán)利要求24所 述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)力傳感器的子集被安排在所述顯示器的側(cè)邊上且在所述顯示器與所述外殼之間，其中保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器基于來自所述多個(gè)力傳感器的所述子集的信號來確定所述剪力。
31.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括連接至所述處理器的運(yùn)動(dòng)傳感器，其中保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器:基于來自所述運(yùn)動(dòng)傳感器的信號檢測所述計(jì)算設(shè)備的運(yùn)動(dòng)并響應(yīng)于所述運(yùn)動(dòng)調(diào)整力閾值，其中隨著所述計(jì)算設(shè)備增大的運(yùn)動(dòng)而增大所述力閾值；將所述力幅度與所述力閾值作比較；以及在所述力幅度大于所述力閾值時(shí)選擇命令。
32.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器響應(yīng)于所述力幅度來選擇命令以控制滾動(dòng)所述顯示器上顯示的數(shù)據(jù)的速度。
33.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器響應(yīng)于所述力幅度來選擇命令以控制所述顯示器上被選擇的數(shù)據(jù)量。
34.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器確定所述力幅度的改變速率，以及使所述處理器響應(yīng)于所述力幅度的所述改變速率大于閾值而選擇命令以至少部分地逆轉(zhuǎn)所選動(dòng)作。
35.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器響應(yīng)于所述力幅度來選擇命令以在所述顯示器上顯示的前景對象和背景對象之間進(jìn)行選擇。
36.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括具有可選聚焦范圍的相機(jī)，其中保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器響應(yīng)于所述力幅度來選擇命令以選擇所述相機(jī)的聚焦范圍。
37.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述觸摸屏顯示器進(jìn)一步包括耦合至所述顯示器的觸摸傳感器，所述觸摸傳感器連接至所述處理器，其中保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器:基于來自所述觸摸傳感器的信號確定接觸區(qū)域，以及響應(yīng)于所述接觸區(qū)域上的所述力幅度大于閾值而選擇命令以產(chǎn)生指示對所述顯示器的潛在可能損壞的警報(bào)。
38.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器響應(yīng)于所述力幅度大于閾值以及所述觸摸屏顯示器上的接觸位置來選擇命令以鎖定所述計(jì)算設(shè)備。
39.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述觸摸屏顯示器進(jìn)一步包括耦合至所述顯示器的觸摸傳感器，其中保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器響應(yīng)于所述力幅度大于閾值以及所述觸摸屏顯示器上的接觸位置來選擇命令以禁用所述觸摸傳感器。
40.如權(quán)利要求39所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述觸摸傳感器是電容式觸摸傳感器和電阻式觸摸傳感器中的至少一者。
41.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述觸摸屏顯示器進(jìn)一步包括耦合至所述顯示器的觸摸傳感器，其中保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器在所述觸摸屏顯示器中的所述觸摸傳感器被禁用時(shí)用所述力幅度和所述力矩心來控制所述計(jì)算設(shè)備。
42.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，保存在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器中運(yùn)行的所述軟件使所述處理器響應(yīng)于施加到所述觸摸屏顯示器的所述力幅度來調(diào)整揚(yáng)聲器音量、音頻頻率均衡、主動(dòng)噪聲消除、動(dòng)態(tài)范圍壓縮、限幅、和增益控制中的至少一者。`
43.如權(quán)利要求24所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)力傳感器隔著保護(hù)元件檢測手指移動(dòng)。
44.如權(quán)利要求43所述的計(jì)算設(shè)備，其特征在于，所述保護(hù)元件是衣物口袋或保持器。
45.一種系統(tǒng),包括: 用于響應(yīng)于與觸摸屏顯示器的接觸而接收來自所述觸摸屏顯示器的多個(gè)位置的力測量的裝置； 用于使用來自所述多個(gè)位置的力測量來確定與所述觸摸屏顯示器的所述接觸的特性的裝置，所述接觸的所述特性包括垂直于由所述觸摸屏顯示器定義的平面施加的力幅度、所述接觸的力矩心、以及與由所述觸摸屏顯示器定義的所述平面平行的剪力中的至少一者； 用于基于所述接觸的所述特性來選擇命令的裝置；以及 用于處理所述命令的裝置。
46.一種包括其上存儲(chǔ)的程序代碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括: 用于使用從多個(gè)力傳感器接收到的信號來確定與觸摸屏顯示器的接觸的特性的程序代碼，所述接觸的所述特性包括垂直于由所述觸摸屏顯示器定義的平面施加的力幅度、所述接觸的力矩心、以及與由所述觸摸屏顯示器定義的所述平面平行的剪力中的至少一者； 用于使用所述接觸的所述特性來選擇命令的程序代碼；以及 用于處理所述命令的程序代碼。
全文摘要
一種計(jì)算設(shè)備包括具有多個(gè)力傳感器的觸摸屏顯示器，每個(gè)力傳感器響應(yīng)于與觸摸屏顯示器的接觸而提供信號。使用來自多個(gè)力傳感器的力信號，確定接觸的特性，諸如力幅度、力矩心以及剪力。該接觸的特性被用于選擇命令，該命令被處理以控制該計(jì)算設(shè)備。例如，該命令可與操縱觸摸屏顯示器上顯示的數(shù)據(jù)有關(guān)，例如通過響應(yīng)于力幅度而調(diào)整滾動(dòng)速度或被選擇的數(shù)據(jù)量；或者與計(jì)算設(shè)備上的應(yīng)用的操作有關(guān)，諸如響應(yīng)于力幅度而選擇不同的聚焦范圍、產(chǎn)生警報(bào)、或調(diào)整揚(yáng)聲器音量。
文檔編號G06F3/041GK103201714SQ201180053169
公開日2013年7月10日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者B·莫姆耶爾, K·M·貝克維斯, H-Y·L·尼爾森, A·G·P·舒赫威茨, L·D·奧利維拉, W·L·亨比格納, B·福坦普爾 申請人:高通股份有限公司