该专利合作条约专利申请要求于2012年5月9日提交的且标题为“Adaptive Haptic Feedback for Electronic Devices”的美国临时申请61/645,033、于2012年6月28日提交的且标题为“Adaptive Haptic Feedback for Electronic Devices”的美国临时申请61/665,603以及于2012年8月8日提交的且标题为“Adaptive Haptic Feedback for Electronic Devices”的美国临时申请61/681,098的优先权，每个美国临时申请的内容均全文以引用方式并入本文。
技术领域
本发明整体涉及电子设备，并且更具体地讲涉及基于光标的位置来改变计算设备的输出。
背景技术：
电子设备可例如响应于用户的特定输入、系统状态或应用指令使用触觉技术来为用户提供触觉输出。作为特定实例，一些移动电子设备可包括跟踪板，该跟踪板具有响应于用户的按压而物理地压低的机械按钮。这些类型的机械按钮可包括实际按钮下面的机械弹片开关。提供至用户的反馈或输出由弹片开关的塌缩生成。类似地，其他触觉设备可包括通过机械地振动按钮的表面来产生触觉响应的致动器。正如机械按钮一样，这些触觉设备通常提供不能改变的输出。
技术实现要素：
本发明的一个实施例可采用用于为计算设备提供输出的方法的形式。该方法包括：由处理器来确定光标的位置，该光标对应于输入设备；由处理器来分析该位置是否在针对第一应用的第一跟踪区域中；如果该位置在第一跟踪区域中，则激活第一跟踪区域的第一反馈简档；由输入设备来感测至输入设备的第一输入；以及提供对应于由第一反馈简档所确定的一个或多个参数的第一输出。
本发明的另一个实施例可采用计算机的形式。计算机包括被配置为检测用户输入的输入设备以及与所述输入设备进行通信的处理器。处理器被配置为针对由处理器所执行的应用来限定至少一个跟踪区域并且确定所述至少一个跟踪区域的反馈简档。由至少一个跟踪区域的有源跟踪区域的反馈简档来确定计算机的输出。
本发明的又一个实施例可采用用于确定计算设备的反馈的方法的形式。该方法包括：针对至少一个应用来限定至少一个跟踪区域；设置所述至少一个跟踪区域的反馈简档；以及将反馈简档提供至较低级别软件程序。较低级别软件程序在计算设备的硬件与所述至少一个应用之间运行。
附图说明
图1A为组装触觉设备的电子设备的透视图。
图1B为组装触觉设备的电子设备的另一个实例的透视图。
图2为图1A的电子设备的框图。
图3为与电子设备分离的触觉设备的实例的顶部透视图。
图4为图1A的触觉设备的放大俯视平面图。
图5为沿图3中的线5-5截取的图1的电子设备的剖视图。
图6为触觉设备的简化框图。
图7A为触觉设备在反馈表面被致动器沿着第一方向D1移动时的剖视图。
图7B为触觉设备在致动器已将力提供至反馈表面之后的剖视图。
图8A为示出了用户将初始输入力提供至反馈表面的类似于图5的触觉设备的透视剖面图。
图8B类似于图8A，但示出了用户减小或移除初始输入力。
图9为示出在两个独立的用户输入的一段时间内的力的量值的曲线图。
图10为示出作为其斜率dF/dt的函数的所施加力(例如，力线F1,F2)的曲线图。
图11为示出用于基于向下冲程力和向上冲程力两者来向用户提供反馈的示例性方法的流程图。
图12为用于将反馈力FF与光标的显示速度相关联的示例性方法的流程图。
图13A为示出定位在反馈表面之上并将力施加于反馈表面的用户的手的触觉设备的顶部透视图。
图13B为与力矩心的位置相关的手位置的简化图。
图14为示出用于确定将一种或多种输入力提供至触觉设备的手指的示例性方法的流程图。
图15为将力施加于触觉设备的反馈表面的用户的手的简化图。
图16为示出可用于提供不同输出的三个阶段(阶段1、阶段2和阶段3)的进入阶梯和退出阶梯的图表。
图17为示出利用力阶梯来进入和退出阶段的方法的流程图。
图18为第一手指力F1和第二手指力F2随时间推移的简化图形示例。
图19为用户将其食指拖曳越过反馈表面的顶部透视图。
图20为示出使用拖曳力来修改向下冲程阈值和/或向上冲程阈值的方法的流程图。
图21为示出引起反馈表面沿至少一个方向移动的至触觉设备的一个或多个致动器的输入的输入波形的曲线图。
图21A为示出所施加的第一输入波形W1和第二输入波形W2以及反馈表面的相应输出响应的简化曲线图。
图21B为示出在向下冲程和向上冲程上施加于致动器的第一输入波形和校正波形以及反馈表面的相应输出响应的曲线图。
图21C为示出在向下冲程和向上冲程上施加于致动器的具有第一振幅的第一输入波形和具有第一振幅的校正波形以及反馈表面的相应输出响应的曲线图。
图21D为示出在向下冲程和向上冲程上施加于致动器的具有第二振幅的第一输入波形和具有第二振幅的校正波形以及反馈表面的相应输出响应的曲线图。
图22为电子设备的软件体系结构的简化框图。
图23为示出多个应用窗口的电子设备的显示器上的示例性输出的前正视图。
图24为示出用于限定跟踪区域和所需的反馈简档的方法的流程图。
图25为示出利用可在方法中进行选择的跟踪区域的方法的流程图。
具体实施方式
本文所述的一些实施例可采取用于与相关联的电子设备一起使用的触觉设备的形式。触觉设备可基于对触觉设备的多种不同输入来改变提供至用户的输出。此外，触觉设备可基于用户输入来改变提供至计算设备的一种或多种输入。对计算设备的输入可包括基于系统状态、应用活动、传感器数据等的处理器或设备命令。因此，触觉设备可基于一个或多个特征、设置或(如提供至特定应用的)输入来调整反馈以及从触觉设备提供至计算机的输入的类型。又如，触觉设备可取决于在电子设备上运行的特定应用、力输入构件(例如，用户的食指、拇指、手掌)、输入力的大小、输入力的速度或加速度、输入力的时长、电子设备的位置，和/或可提供至触觉设备、电子设备、或这两者的组合的各种其他类型的数据输入来提供变化的反馈。
应当指出的是，用于改变触觉设备的输出的数据输入可由用户、触觉设备和/或电子设备提供。例如，一种类型的输入可为用户的输入力并且另一种类型的输入可基于电子设备内的加速度计。除改变提供至用户的反馈之外，电子设备的处理器和/或触觉设备可以不同的方式向触觉设备注册不同的输入。换句话讲，当用户改变其输入以接收不同类型的反馈时，这些各种输入也可被系统注册为彼此不同。例如，如果用户使用其食指来提供输入，则触觉设备可提供第一类型的反馈/输出，然后可为所述设备提供第一输入，并且如果用户使用其拇指来提供输入，则触觉设备可注册第二类型的输入并提供第二类型的反馈。继续该实例，电子设备可将所述两个输入提供至应用，其中第一输入可指示缩放动作并且第二输入可指示保存动作。
触觉设备可组装到电子设备中，该电子设备诸如膝上型计算机、平板电脑、智能电话、数字音乐播放器等。另选地，触觉设备可与电子设备分离，但是与电子设备进行通信(例如，作为外部部件)。触觉设备可包括一个或多个输入传感器、反馈表面、偏置构件、和/或致动构件。在一些实施例中，输入传感器可包括一个或多个力传感器、位置传感器或触摸传感器、和/或加速度传感器。力传感器可被配置为确定可由用户施加于触觉设备上的输入力，并且加速度传感器可被配置为确定由用户施加于触觉设备上的输入力的输入速度和/或加速度。触摸传感器可为可确定用户在触觉设备上的一个或多个触摸的位置的电容式传感器。致动构件可与处理器和/或输入传感器进行通信并且可响应于来自处理器的一个或多个信号而将反馈表面移动。例如，致动器可对一个或多个输入信号作出响应并且基于所述一个或多个输入信号将反馈表面以各种方式移动。一个或多个偏置构件可将反馈表面支撑在电子设备上并且可将反馈表面偏置到第一位置或静止位置。例如，偏置构件可为相对有弹性的材料，并且在致动构件已将反馈表面移动之后，偏置构件的弹性可使反馈表面返回至常规位置。
由于致动器引起的反馈表面的可变移动可使触觉设备的输出能够改变，这是因为反馈表面的各种移动可导致用户体验到不同的输出。例如，第一位移可被用户感知为“轻柔点击”并且比第一位移大的第二位移可被用户感知为“有力点击”。此外，输入传感器可向触觉设备注册不同的输入，所述不同的输入可修改可传送至处理器或电子设备的其他部件的数据信号。例如，如果用户使用其拇指提供输入，则触觉设备可提供指示用拇指输入的力的数据信号。在一些实施例中，可基于用户对触觉设备或另一个输入设备(例如，用于显示光标的鼠标)的输入，或者基于特定设置、应用、传感器数据等来调整由触觉设备所提供的反馈。
组装触觉设备的电子设备
本文所述的方法和设备可与其中可能需要触觉反馈的基本上任何类型的装置或设备一起使用。图1A为组装触觉设备102的示例性电子设备100的等距视图。图1B为电子设备100的另一个实例的等距视图。如图1A所示，电子设备100可为膝上型计算机，并且在图1B中，电子设备100被描绘为智能电话或移动电子设备。应当指出的是，图1A和1B所示的电子设备100仅为示例性的，并且可使用基本上任何其他类型的电子设备，诸如但不限于计算机、移动电话、智能电话、数字音乐播放器、数字相机、计算器、个人数字助理、电视机等。
参照图1A和1B，电子设备100可包括触觉设备102、输入构件108、显示器104、输入端口110、键盘114或其他输入设备、一个或多个传感器140、以及至少部分地围绕电子设备100的部件中的选择部件或全部部件的外壳106。
显示器104可为电子设备100提供图像或视频输出。显示器104可为基本上任何尺寸并且可基本上定位在电子设备104上的任何位置处。在一些实施例中，显示器104可以是液晶显示屏、等离子屏幕、发光二极管屏幕等。显示器104除显示来自电子设备100的输出之外还可充当输入设备。例如，显示器104可包括可捕获用户对显示器104的输入的电容式触摸传感器、红外线触摸传感器等。在这些实施例中，用户可在显示器104上按压以将输入提供至电子设备100。在其他实施例中，显示器104可与电子设备分离或者说是在电子设备外部，但是可与电子设备进行通信从而为电子设备提供视觉输出。
输入构件108(其可以是开关、电容式传感器、或其他输入机构)允许用户与电子设备100进行交互。例如，输入构件108可为用于使设备100通电/断电、改变扬声器的音量、返回至主屏幕等的按钮或开关。电子设备100可包括一个或多个输入构件108，并且每个输入构件108可具有一个或多个输入/输出功能。此外，如上文所简述，在一些实施例中，输入构件108可组装到显示器104例如作为显示器104的电容式触摸屏中。
外壳106可形成电子设备100的外部的一部分，并且可至少部分地围绕电子设备100的选择部件诸如处理器、存储器等。外壳106可从设备100移除或者可围绕选择部件基本上固定。
输入端口110可在外壳106内形成或由所述外壳限定，并且可将外部设备(例如，耳机、扬声器、可移动存储装置)电连接至移动计算设备100的一个或多个内部部件。输入端口110被配置为接收电子设备100的电连接器。例如，输入端口110可被配置为接收电源线、数据缆线(例如，通用串行总线、光纤、尖环套管连接器等)、或组合数据和电力缆线。电子设备100可包括不止一个输入端口110，并且每个输入端口110可以基本上定位在电子设备100上的任何位置处。
参照图1A，电子设备100还可经由输入端口110来与一个或多个外部设备112进行通信。在一些实施例中，触觉设备102可组装到外部设备112中，该外部设备诸如鼠标、跟踪板、操纵杆、或其他输入设备。
图2为包括触觉设备102的电子设备100的框图。电子设备100可包括处理器116、电源118、存储器部件120，这些中的全部可通过一条或多条系统总线126进行通信。处理器116可进一步与触觉设备102进行通信以便控制触觉设备102的致动器124和/或接收来自触觉设备102的一个或多个输入传感器122的数据，如下文更详细地讨论。处理器116可以是能够处理、接收和/或发送指令的基本上任何电子设备。例如，处理器116可以是微处理器或微型计算机。此外，应当指出的是，处理器116可包括不止一个处理构件。例如，电子设备100的选择部件可由第一处理器控制并且电子设备100的其他部件可由第二处理器控制，其中第一处理器和第二处理器可彼此通信或可彼此不通信。
存储器120可存储可供电子设备100利用的电子数据。例如，存储器120可存储对应于各种应用的电子数据或内容，例如音频文件、视频文件、文档文件等。在一些实施例中，存储器120可存储关于触觉设备102的用户设置，这些类型的设置在下文更详细地讨论。存储器120可以是例如非易失性存储装置、磁存储介质、光存储介质、磁光存储介质、只读存储器、随机存取存储器、可擦除可编程存储器、闪存存储器、或一个或多个类型的存储器部件的组合。
除触觉设备102的输入传感器122之外，电子设备100还可包括一个或多个传感器140。传感器140可将基本上任何类型的输入提供至电子设备100。例如，传感器140可以是一个或多个加速度计、陀螺仪、光传感器、图像传感器(诸如相机)、力传感器等。传感器140可与触觉设备的输入传感器结合使用以改变触觉设备102的输出，这将在下文更详细地讨论。
应当指出的是，图1A-2仅为示例性的。在其他实例中，电子设备可包括比图1A-2中所示的那些部件更少或更多的部件。此外，所示的电子设备仅为组装触觉设备102的示例性设备。在其他实施例中，触觉设备102可组装到将触觉反馈提供给用户的基本上任何类型的设备中。图3为作为独立部件的触觉设备102的顶部透视图。在该实施例中，触觉设备102可与电子设备100分离，但可与电子设备100进行通信。例如，触觉设备102可包括用于无线地或通过有线连接将数据和/或电力传输至电子设备100的传输和/或接收构件。此外，在图3实施例中，触觉设备102还可包括处理器和/或输入传感器，或者可与电子设备的处理器和输入传感器进行通信。
触觉设备
现在将更详细地讨论触觉设备102。图4为示出了触觉设备102的电子设备100的放大俯视平面图。图5为沿图4中的线5-5截取的图4的触觉设备102的剖视图。图6为触觉设备106的框图。触觉设备102通过移动、振动、或以其他方式改变反馈表面128来选择性地将输出或反馈提供给用户。触觉设备102可包括可操作地连接到反馈表面128的致动器124。此外，触觉设备102组装输入传感器132，该输入传感器132可包括一个或多个力传感器130A,130B,130C,130D、位置传感器127、以及一个或多个加速度传感器133。触觉设备102还可包括一个或多个偏置支撑件134A,134B,134C,134D以将触觉设备102固定并支撑至电子设备100。
当包括在电子设备100内时，触觉设备102可基本上被外壳106围绕。触觉设备102可包括反馈表面128，该反馈表面128可被所述一个或多个偏置支撑件134A,134B,134C,134D支撑在电子设备100的基板136或其他支撑表面上方。输入传感器122可包括一个或多个力传感器130A,130B,130C,130D以及一个或多个加速度传感器133。输入传感器122可定位在反馈表面128下方、定位于与反馈表面128相邻、或定位在反馈表面128之上。在一些实施例中，输入传感器122可集成到反馈表面128中。
触觉设备102可进一步可操作地连接到致动器124。将在下文更详细地讨论的致动器124选择性地移动反馈表面128以将反馈提供至用户。致动器124可通过一个或多个连接构件138可操作地连接到反馈表面128。
参考图2、5和6，致动器124可接收来自处理器120或其他控制元件的一个或多个电信号，并且这些信号可被致动器124转变为机械移动。例如，致动器可以是包括卷绕在可移动铁芯周围的金属丝的螺线管致动器，并且当电流通过金属丝线圈时，铁芯可相应地移动。具体而言，通过金属丝的电流可生成磁场。磁场然后可将力施加于铁芯或插棒以吸引铁芯。在这些实施例中，致动器还可包括弹簧或偏置构件，该弹簧或偏置构件可在磁场移除之后使铁芯返回至其初始位置。在其他实施例中，致动器124可为电磁铁、或一系列磁铁，所述一系列磁铁被选择性地通电以吸引或排斥反馈表面128。
在其中致动器124为螺线管或电磁铁的实施例中，所述致动器可被配置为对可改变致动器124的机械输出的一个或多个波形作出响应。例如，各种波形可改变通过金属丝的电流并因而可改变所产生的磁场。通过改变磁场，可产生不同类型的线性机械移动。下文将结合图21-21D更详细地讨论针对致动器124的用于由触觉设备102产生不同反馈输出的不同波形。
应当指出的是，在其他实施例中，致动器124可以是除螺线管致动器之外的用于产生机械移动的机构。例如，致动器124可以是电机、伺服机、一系列磁铁等。作为特定实例，致动器可以是具有交替磁极的一系列条形电磁铁，所述条形电磁铁可用于机械地移动反馈表面128。
在一些实施例中，致动器124可选择性地线性移动反馈表面128，例如，沿图4所示的X轴和/或Y轴。换句话讲，反馈表面128可相对于外壳106水平地平移而可不相对于外壳106垂直地移动。在其他实施例中，致动器124可使反馈表面128垂直地移动、或以垂直和线性的组合方式移动。然而，在其中致动器124可使反馈表面128线性地移动的实施例中，与反馈表面128接触的用户可将反馈表面128的移动感知为在本质上是垂直的。这是因为反馈表面128可线性地移动一小段距离或者可非常快地移动。足够小的横向位移可被用户体验为垂直移动。此类实施例可能具有比采用垂直位移的触觉设备更薄的高度。
此外，因为反馈表面128可线性地移动，所以较之于需要移动以产生反馈的触觉设备，触觉设备102所需的高度可能减小。这是因为外壳106高度可不必适应反馈平台128的垂直行进距离。此外，在这些实施例中，外壳106可在反馈表面128的一部分上延伸以更好地保护电子设备100的内部部件免受碎屑或其他元件影响。这是可行的，因为反馈表面128可仅需要在外壳106下方(并且不在该外壳上方)平移以将反馈提供至用户。
在另有其他实施例中，致动器124可使反馈表面128沿垂直方向或沿垂直方向和线性方向的组合移动。
图7A为触觉设备102在反馈表面128被致动器124沿着第一方向D1移动时的剖视图。如图7A所示，致动器124可将力提供至反馈表面128(或触觉设备102的其他部分)以使反馈表面128沿第一方向D1移动预定距离。沿第一方向D1的行进长度可取决于所需的反馈。在一些实施例中，致动器124使反馈表面128沿不止一个方向移动。例如，致动器124可使反馈表面128移位并且然后提供第二力以使反馈表面128返回至其初始位置。然而，在其他实施例中，偏置支撑件134A,134B,134C,134D可提供可使反馈表面128返回至其初始位置的偏置力。
应当指出的是，在其他实施例中，致动器124被配置为使反馈表面128以其他方式例如垂直地进行移动。在另有其他实施例中，致动器124可使反馈表面128沿垂直方向和水平方向两者移动。
参照图4和图5，在一些实施例中，反馈表面128可以是相对矩形形状或正方形形状，并且力传感器130A,130B,130C,130D可定位在反馈平台128的每个拐角下方或定位成与反馈平台128的每个拐角相邻。在这些实施例中，力传感器130A,130B,130C,130D可确定施加于反馈表面128的基本上任何部分的力输入。下文结合图13A-14更详细地讨论使用力传感器130A,130B,130C,130D来确定至反馈表面128的一个或多个输入力的实例。
在其他实施例中，反馈表面128可被成形为不同形状和/或可包括更少或更多的力传感器130A,130B,130C,130D。例如，触觉设备102可包括定位在反馈表面128的中心处的单个力传感器，和/或可包括定位在反馈表面128的周界周围的多个力传感器。力传感器130A,130B,130C,130D的位置和数量可基于需要由触觉设备102捕捉的力输入的所需灵敏度来确定。因此，如果需要力灵敏度更高的触觉设备102，则可包括更多的力传感器130A,130B,130C,130D。
力传感器130A,130B,130C,130D可以是能够检测所施加的力的基本上任何类型的传感器。在一些实施例中，力传感器130A,130B,130C,130D可以是应变计。在其他实施例中，力传感器130A,130B,130C,130D可以是被配置为检测施加于表面的力的变化的基本上任何其他类型的传感器。
位置或触摸传感器127可被配置为检测反馈表面128上的输入位置。在一些实施例中，位置传感器127可以是一个或多个电容式传感器。例如，触觉设备102可包括可操作地连接到反馈表面128并且被配置为检测输入信号(诸如电容的变化或其他电变化)的电极栅格。用于感测的电容式感测栅格在本领域中是公知的，并且通过使用扫描技术，电容式感测栅格可基本上同时地检测表面上的多个触摸。然而，在其他实施例中，可使用其他位置传感器，诸如检测光信号中的扰动的光传感器、定位在反馈表面128上的压电传感器、或基于声波检测位置的声传感器，等等。
加速度传感器132可检测用户输入的加速度。例如，加速度传感器132可以是加速度计，该加速度计基于反馈表面128(该加速度计能够可操作地连接到该反馈表面)的加速度来检测用户在反馈表面128上按压的速度可有多快。此外，尽管致动器124可不使反馈表面128垂直地移动，但是偏置支撑件134A,134B,134C,134D可以具有一定弹性，使得加速度传感器132可由于输入力而轻微移动以便更好地检测输入力的加速度。
参照图5，偏置支撑件134A,134B,134C,134D可以支撑触觉反馈表面128并可将触觉反馈表面128可操作地连接到电子设备100的基板136或其他支撑表面。在一些实施例中，触觉设备102可包括四个偏置支撑件134A,134B,134C,134D，所述偏置支撑件各自能够可操作地连接到反馈表面128的相应拐角。在这些实施例中，偏置支撑件134A,134B,134C,134D可在与力传感器130A,130B,130C,130D的位置基本上相邻的位置处可操作地连接到反馈表面128。
偏置支撑件134A,134B,134C,134D将偏置力提供至反馈表面128以使反馈表面128返回至常规位置或第一位置。偏置支撑件134A,134B,134C,134D可以是能够将偏置力或返回力提供至反馈表面128的基本上任何构件。在一些实施例中，偏置支撑件134A,134B,134C,134D可以是相对柔性和弹性的构件诸如胶体。在该实例中，胶体可为可定位在反馈表面128的侧面周围的硅基胶体。在其他实施例中，偏置支撑件134A,134B,134C,134D可以是跨接在基板136与反馈表面128之间的一个或多个弹簧、橡胶材料、或其他类型的柔性而有弹性的材料。在另有其他实施例中，触觉设备102可使用来自一个或多个磁铁的磁力来使反馈表面128返回至其初始位置。
参照图7A，由于偏置支撑件134A,134B,134C,134D的柔性性质，在致动器124施加力以将反馈表面128沿第一方向D1牵拉时，偏置支撑件134A,134B,134C,134D可沿第一方向变形或弯曲。应当指出的是，由偏置支撑件134A,134B,134C,134D施加于反馈表面128的力可小于由致动器124施加的力，使得致动力可克服偏置力以使反馈表面128沿第一方向移动。然而，在移除致动力之后，偏置支撑件134A,134B,134C,134D可使反馈表面128返回至其初始位置。图7B为触觉设备102在致动器124已将力提供至反馈表面128之后的剖视图。在致动器124已停止将返回力提供至反馈表面128之后，偏置支撑件134可有弹性地返回至常规位置。换句话讲，偏置支撑件134A,134B,134C,134D可将力提供至反馈表面128以使反馈表面128沿第二方向D2移动。随着偏置支撑件134A,134B,134C,134D返回至它们的初始形状，反馈表面128可定位在初始或常规位置。
尽管偏置支撑件134A,134B,134C,134D被显示为四个独立的构件，但是在一些实施例中，偏置支撑件134A,134B,134C,134D可以是单个一体构件。在其他实施例中，偏置支撑件134A,134B,134C,134D中的一个或多个可被省略并且触觉设备102。
应当指出的是，本文中所公开的概念和设备可被使用或者说是组装到除跟踪板或移动元件之外的部件中。例如，力传感器可用于感测如施加于显示器(诸如触敏显示器)的盖玻璃和/或施加于设备的外壳的力输入。在这些情况下，可实施下文将更详细讨论的本公开的某些元件，但是选择设备或机构可能不具有触觉或用户输出部件。作为特定实例，力传感器可组装到电容式触摸显示器(诸如平板电脑或智能手机的电容式触摸显示器)的盖玻璃中，并且可用于确定与一个或多个用户输入相关的一个或多个力。然而，在该实例中，盖玻璃可能不将触觉输出提供至用户；例如，盖玻璃可能不移动或振动。因此，虽然结合触觉设备对术语“反馈表面”进行描述，但是在一些实施例中，所述表面可组装到非移动设备或其他非触觉设备中。
用于确定反馈的阈值
在一些实施例中，触觉设备102可用于基于用户输入的一种或多种特征来改变至用户的反馈。如上文结合图4和图5所讨论，反馈表面128可被致动器124移动以便将反馈提供至用户。图8A为示出了用户将初始输入力提供至反馈表面128的类似于图5的触觉设备102的透视剖面图。图8B类似于图8A，但示出了用户减小或移除初始输入力。触觉设备102可被配置为响应于反馈表面128上的用户输入或向下冲程FD而提供反馈力FF(例如，使反馈表面128移动)。此外，触觉设备102还可响应于用户释放所述力或向上冲程力FU的输入而提供反馈力FF。应当指出的是，反馈力FF被示出为沿水平方向，但是如上文所讨论，反馈表面128的水平移动可能实际上被用户体验为沿着垂直方向。
应当指出的是，如本文所提及的术语“反馈力”意在指反馈的量值，而无关于力的类型或方向。类似地，术语“向下冲程力”和“向上冲程力”意在分别指由用户提供的初始输入和由用户提供的第二输入。在一些实施例中，初始用户力和第二输入力可分别沿着除“向下”或“向上”之外的方向。因此，术语“向下冲程”和“向上冲程”为了便于解释仅参照单个实施例来使用，并且不意在以任何方式来限制权利要求。此外，术语“输入力”意在指向下冲程力和向上冲程力中的任一者或两者以及向下冲程力和向上冲程力两者的组合，具体视情况而定。返回图8A和图8B，在特定实例中，向下冲程可以是用户提供的初始输入力，诸如在反馈表面128上的向下按压，并且向上冲程力FU可以由用户在将其手指从反馈表面128释放或从反馈表面128向上拉起时提供的第二输入力来生成。在这些实施例中，向上冲程力FU可以是负的力值或所施加力的减小量。
参照图8A和图8B，在一个实例中，用户150(通过其一根手指、多根手指、或其他物体)可将向下冲程力FD提供至反馈表面128。换句话讲，用户128可向下按压到反馈表面128的顶侧上。当用户128提供向下冲程力FD时，触觉设备102的输入传感器132可感测力的量值以及施加于反馈表面128的力FD的加速度。
当用户150在反馈表面128上按压时，触觉设备102提供反馈力FF。反馈力FF可能与向下冲程力FD相关联，该关联将结合图9更详细地讨论。简言之，反馈力FF可能与向下冲程力FD相关联，使得反馈力FF的量值可以多种方式与向下冲程力FD相关。例如，反馈力FF可能与向下冲程力FD相同、相反、通过函数相关，等等。反馈的量可取决于所需的用户设置、应用、或其他预定量而改变。反馈力FF可以是与如由用户150施加的力类型相同的力例如压力，或者可以是不同类型的反馈力FF诸如移动力。例如，反馈力FF可沿着与向下冲程力FD相反的方向或者可以是完全不同类型的反馈例如，温度、振动等。
参照图8B，当用户150释放或终止其向下冲程力FD时，用户150的输入可转变为向上冲程力。例如，当用户150将其手指从反馈表面128拉离或减小施加于反馈表面128的力时，向下冲程力FD转变为向上冲程力FU或向上点击。例如，向上冲程力FU可以是负的力量或减小的力量。
当用户提供向上冲程力FU时，输入传感器132感测力并且与处理器116和/或致动器124通信。致动器124然后可移动反馈表面128以将第二反馈力FF提供至用户128。该反馈力FF可对应于向上冲程力FU，并且如关于向下冲程FD所讨论，反馈力FF可以多种方式与向上冲程力FU相关联并且可提供与输入类似、不同、相反或相关的反馈。
在一些实施例中，触觉设备可基于用户输入的不同特征来改变提供至用户的反馈。因此，在使用期间，向下冲程力FD和向上冲程力FU的总量值可被用户改变，此外，施加力的速率(例如，多快/多慢地施加每个力)也可改变。图9为示出在两个独立的用户输入的一段时间内的力的量值的曲线图。实线F1代表具有大的总输入力并且输入力被快速地施加和释放的用户输入。虚线F2代表具有较低的总输入力量值(较之于实线)并且用户力相比虚线较慢地施加和释放的用户输入。应当指出的是，在图9中，两条力线F1,F2被表示为通常呈钟形的曲线，因为它们从低的力水平向上延伸至顶点，并且随后向下延伸回到低的力水平。然而，力线F1,F2可取决于用户150可如何将力施加于反馈表面128而被成形为不同形状。
用户150将力提供至触觉设备102的速率在不同用户之间、针对使用不同应用的单个用户等可能不同。例如，用户在玩视频游戏时，相对于当其正在使用web浏览器时，可能更有力地且更快速地在反馈表面128上向下按压。因此，触觉设备102可基于力的量、以及施加力的速率或加速度来改变提供至用户150的反馈。以此方式，两个用户可施加相同量的力但是第一用户可相比第二用户以更快的加速度施加该力，因此尽管所施加的力的总量值相同，但提供至每个用户的反馈可能改变。
再次参见图9，用户力线中的每一者在其增大或减小时具有斜率。实线F1在其增大时的斜率在图9中表示为斜率1A并且虚线F2在力增大时的斜率表示为斜率2A。类似地，实线在力减小时的斜率由斜率1B表示并且虚线在力减小时的斜率由2B表示。力线F1和F2的斜率1A,1B,2A和2B确定施加或减小力的速率，换言之力随着时间变化的变化(dF/dt)。每条线的斜率1A,1B,2A和2B可依据所述线中需要速率的部分而不同，因此，应当理解，当力输入改变时斜率发生变化。
触觉设备102可在沿向下冲程力和向上冲程力的预定点处将反馈提供至用户。在一个实施例中，触觉设备102可在用户150的力的向下阈值处和向上阈值处提供反馈响应。如图9上所示，向下阈值和向上阈值可基于用户的特定力水平来进行选择。换句话讲，向下阈值和向上阈值可被选择为当用户力要么沿正向要么沿负向达到某力的量值时被激活。具体地讲，向下阈值可以是用户在反馈表面128上的向下冲程力FD的力水平，并且向上阈值可以是在用户于反馈表面128上的向上冲程FU期间的特定力水平。
向下阈值和向上阈值的位置可依据应用、用户设置、用户运动等而改变。例如，如果用户正在非常快速地移动光标，则向下阈值和向上阈值中的一者或两者可能增大，使得触觉设备102可能需要由用户施加更大绝对值的力以便接收到来自触觉设备102的反馈。
随着用户可将其施加于反馈表面128的力朝阈值增大，可能越过向下阈值。随着用户150减小施加于反馈表面128的力，可能越过向上阈值。例如，随着用户将其手指抬离反馈表面128，用户可减小施加于反馈表面128的力。
参照图9，当(由虚线F2和实线F1表示的)所施加力或输入力达到向下阈值时，触觉设备102将反馈提供至用户150。例如，当用户正在反馈表面128上按压并且所施加力或向下冲程力FD达到向下阈值的预定特定量值时，致动器124使反馈表面128移动，从而提供反馈力FF。反馈力FF可能与所施加的向下冲程力FD随时间推移的速度(dF/dt)相关联，这将在下文进行更详细的讨论。由于反馈力FF可能与施加向下冲程力FD的速率相关联，因此两条不同的力线F1,F2可触发不同的反馈力FF或触觉响应模式，但是所述力的阈值在量值方面(例如，施加于输入或反馈表面的绝对力)可能是相同的。换句话讲，由于两条力线F1和F2的斜率1A和2A是不同的，因此尽管向下阈值可在相同的总力量值处被激活，但是反馈力FF响应针对两条力线F1,F2中的每一条可能不同。
应当指出的是，触觉设备102的触觉响应或输出可在输出以及输出波形形状、图案等方面有所不同。此外，虽然从力的角度对阈值进行了讨论，但阈值可被绑定到触觉设备的其他行为。例如，阈值可基于输入时间、输入速度等来进行设置。
继续参照图9，当用户150完成向下冲程时，所施加的力减小。例如，当用户150可从施加力转变为将其手指抬离反馈表面128时，所施加的力减小。如图9所示，在力的峰值或顶点处，实线F1和虚线F2朝着较低的力水平转变返回。力线F1,F2分别具有斜率1B,2B，斜率1B,2B对应于减小的力随时间率的变化率。在一些情况下，斜率1A和2A如果不相同的话，将大致分别与斜率1B和2B相同。然而，在其他实施例中，向下冲程的斜率1A和2A可能不同于向上冲程的斜率1B和2B。
随着用户150所施加的力继续减小，例如随着用户150继续将其手指从反馈表面128移除，所施加的力达到向上阈值。在向上阈值处，触觉设备102可将反馈提供至用户150。例如，致动器124可使反馈表面128移动以提供“点击”或其他触觉响应。
因此，在一些实施例中，触觉设备102可为用户150提供两个独立的反馈输出。第一反馈152,154可如在用户初始地将输入例如向下冲程力FD提供至反馈表面128并达到向下阈值时一样。第二反馈156,158可如在用户释放或减小对输入表面126的压力例如向上冲程FU时一样。双反馈可增强用户使用触觉设备102的体验。例如，用户150可在其输入被初始地接收到时以及在其释放/减小其输入时接收到反馈。此外，由于所提供的反馈可基于力线F1,F2的斜率1A,2A,1B和2B而改变，所以用户150可在每个点处接收基于用户输入的某些特征诸如所施加的峰值力、所施加的总力、以及用户多快(或多慢)地施加力等的变化的反馈。因此，如果用户150初始快速地施加向下冲程力FD并且缓慢地施加向上冲程力FU(诸如将手指快速地按压在反馈表面128上并随后缓慢地移开手指)，则在第一反馈152,154处的反馈力FF可能比由用户在第二反馈156,158期间所体验到的反馈力FF更快和/或更强。然而，应当指出的是，在一些实施例中，取决于所需的触觉反馈，可仅在沿力线F1,F2的单个点处或者可在沿力线F1,F2的多个时间处施加反馈力FF。例如，反馈力FF可在沿输入力的各个力阈值处发起。简言之，反馈力FF各自可互不相同。
如上所述，在一些实例中，向下冲程阈值和向上冲程阈值可以是力以及施加力的速率的函数。图10为示出作为其斜率dF/dt的函数的所施加力(例如，力线F1,F2)的曲线图。向下冲程阈值和向上冲程阈值可分别表示为线A和线B。当表示图9中的两个不同力的相应力线F1,F2与线A和线B相交时，反馈力FF被提供至用户150。
阈值线A和B可定位在沿力轴的基本上任何位置处。然而，如图10所示，在一些情况下，向上冲程阈值可在图10中的力轴上定位在向下冲程阈值的右侧。换句话讲，可使用比向下阈值低的力量值来越过向上阈值。这是因为向上冲程力通常可能是向下冲程力FD的负结果，因此，向上冲程力通常可能小于向下冲程力FD或至少为与向下冲程力FD相同的绝对值。因此，为了使触觉设备102针对特定的用户向上冲程力FU提供反馈力FF，向上冲程阈值可以是比向下冲程阈值更小的绝对量值。换句话讲，当越过向下冲程阈值时，向上冲程阈值可以是向下冲程力FD的某百分数。例如，当越过向下冲程阈值时，向上冲程阈值可设置在向下冲程力FD的70％-90％之间。在这些实施例中，只要越过向下冲程阈值，便应当越过向上冲程阈值以确保可向用户提供针对向下冲程输入和向上冲程输入两者的反馈。
如上文结合图9和图10所述，触觉设备102可提供可能与所施加的力(向下冲程力和向上冲程力)以及所施加力的施加速率相关的用户反馈。图11为示出用于基于向下冲程力和向上冲程力两者来向用户提供反馈的示例性方法的流程图。方法200可始于操作202并且然后确定由用户150施加的向下冲程力FD。例如，当用户150将力施加于反馈表面128时，输入传感器132可检测到或感测到向下冲程力FD。在确定向下冲程力FD之后，方法200可前进至操作204，此时处理器116可确定向下冲程力FD被施加的速率，即确定向下冲程力FD的dF/dt或斜率。
一旦处理器116已确定向下冲程力FD的速率dF/dt，当向下冲程力FD已达到向下冲程阈值时，触觉设备102便可提供向下冲程反馈。反馈力FF或第一反馈152,154可对应于向下冲程力FD以及向下冲程力的速率。例如，当向下冲程力FD增大时，反馈力FF可能也增大。类似地，当向下冲程力FD的速率dF/dt增大时，反馈力FF被施加的速率也可能增大。向下冲程力FD与反馈力FF之间的关系可通过用户设置、应用等来确定，或者可为1:1关系。因此，反馈力FF可依据用户、应用等而定制。
在操作206之后，方法200可前进至操作208，此时输入传感器132可确定向上冲程力FU。如上所讨论，当用户释放施加于反馈表面128的压力时，向上冲程力FU可能对应于力的减小。因此，输入传感器132可检测到或感测到向上冲程力FU。一旦输入传感器132已检测到向上冲程力FU，方法200便可前进至操作210。处理器116然后可确定向上冲程力FU的速率。速率dF/dt可能对应于用户正在多快地释放施加于反馈表面128的压力，例如，图9中的斜率1B或2B。例如，处理器116可使用向上冲程随时间的导数来确定向上冲程(如果施加了的话)的速率(或所施加的力正在减小的速率)。
在操作210之后，方法200可前进至操作212，此时触觉设备102将向上冲程反馈力FF提供至用户128。例如，反馈机构124可提供力以将输入表面128正交地移动，或者可以其他方式将反馈提供至用户。在操作212之后，方法200可结束。应当指出的是，可根据需要将方法200重复数次，并且在许多情况下，用户可在接收到来自向上冲程的反馈力FF之后提供新的向下冲程力FD。
应当指出的是，如下文将更详细地讨论，向下阈值和向上阈值中的任一者或两者可基于一个或多个特征或输入进行修改。例如，可基于在计算设备100上运行的应用、在反馈表面128上的不同输入特征(例如，手势、提供输入的手指的数量)来修改阈值。
如上文所简述，反馈力FF可与向下冲程力FD、向上冲程力FU、和/或施加任一种力的速率相关联。在其他实施例中，反馈力FF可与除所施加的力之外的用户输入相关联。图12为用于将反馈力FF与光标的显示速度相关联(即，基于用户手指跨越反馈表面128的速度)的示例性方法300的流程图。例如，触觉设备102可以是跟踪板，并且用户150可将其手指移动跨越反馈表面128以将光标移动跨越与触觉设备102通信的显示屏。方法300可始于操作302并且输入传感器122可能检测到或感测到用户输入的移动和/或速度。例如，输入传感器122可检测到用户跨越反馈表面128的移动。以此方式，用户150的移动可对应于输出图标例如光标或指针的移动。
在操作302之后，方法300可前进至操作304，此时处理器116可确定是否应当改变触觉设备102的反馈力FF的向下冲程阈值或向上冲程阈值。例如，如果用户150正将其手指快速地移动跨越反馈表面128，则用户可能正将较小的力施加于反馈表面128。因此，用于将反馈力FF提供至用户150的阈值可能减小。相反，如果用户150正缓慢地移动其手指，但正在施加显著量的力，则向下阈值和/或向上阈值可被改变以满足对增大的力的需要。以此方式，处理器116可确定是否应当基于用户移动来改变向下冲程阈值或向上冲程阈值。此外，如下文将更详细地讨论，处理器116还可基于其他特征或参数，诸如用户设置、当前运行的应用等来改变向下冲程阈值和/或向上冲程阈值。
如果要在操作304中改变向下冲程阈值或向上冲程阈值，则方法300可前进至操作306。操作306基于先前限定的关联、用户设置、应用设置等来改变向下冲程阈值或向上冲程阈值。例如，处理器116可被配置为当用户正将其手指快速地移动跨越反馈表面128时增大用于施加反馈152,154的向下冲程阈值，并且阈值的降低量可以是手指速度的某百分数或者基于另一种关联和/或特征。
在操作306或操作304之后，方法300可前进至操作308。在操作308中，输入传感器122确定用户150是否已将输入提供至触觉设备102。在这些情况下，输入可与移动输入分离。例如，在其中触觉设备102被组装到跟踪板中的实施例中，用户可在反馈表面128上移动其手指以使输出图标移动，并且然后可将向下冲程力FD提供至反馈表面128作为对触觉设备102的独立输入，例如用户128可提供向下冲程力FD以选择输出图标可定位于其上的项目。
在操作308之后，方法300可前进至操作310，此时处理器116可确定所施加的力(向下冲程力和向上冲程力)是否超过相应的阈值。如果超过阈值，则方法300可前进至操作312，此时触觉设备102并且确切地说反馈机构124可将反馈提供至用户128。然而，如果在操作310中尚未达到阈值，则方法300可返回至操作308，随后传感器122可继续感测用户输入。在一些实施例中，触觉设备102可以感测各种特征，或者可使用计算设备100内的元件来感测特征，所述特征可用于确定是否超过向下冲程阈值和/或向上冲程阈值，这将在下文进行更详细的讨论。
确定对触觉设备的输入
输入传感器122，确切地说力传感器132、位置传感器127、以及加速度传感器133可用于确定对触觉设备102的反馈表面128的各种输入的位置和强度。例如，触觉设备102可能够确定对应于用户手掌的力输入的力位置以及由用户的每根手指所施加的力和力位置。图13A为示出了用户的定位在反馈表面128的顶部并将力施加于反馈表面128的手330的触觉设备102的顶部透视图。图13B为与力矩心的位置相关的手位置的简化图。使用定位在反馈表面128的每个拐角处的力输入传感器130a-130d，触觉设备102可被配置为确定手330的力矩心的位置以及来自手330的每根手指和/或手掌的力。在其他实施例中，力传感器可以不同的方式配置和/或定位，但仍可用于确定对特定输入位置的力并将力分配至特定输入位置。
如上文所简述，可将本公开的各方面整合到可能不移动或者不直接将反馈提供至用户的部件中。作为一个实例，设备诸如便携式计算设备(例如，平板电脑、智能电话)的显示屏或外壳可包括力传感器和/或位置传感器，并且可如下文更详细讨论的那样来检测用户输入。在这些情况下，检测到的用户输入可用作提供用户与设备之间的通信的机构，和/或可能与其他输出项(诸如显示屏上的改变)相关联。这可允许显示屏或外壳的某些元件检测到用户输入。
通过使用位置传感器127，触觉设备102或相关联的处理器可获悉对反馈表面128的任何触摸或输入的位置，并且力传感器130A-130D可确定在反馈表面128的位置处的力的量值。因此，如果用户使用单根手指来将输入力提供至反馈表面128，则触觉设备102可将该位置与由所述一个或多个力传感器130A-130D检测到的整个力相关联。然而，在许多情况下，用户可使用一根或多根手指和/或其手的其他部分来提供一个或多个输入力。例如，触觉设备102可用于捕捉输入手势和/或可基于手指输入的数量或类型来提供变化的反馈力FF。在这些情况下，触觉设备102可确定与反馈表面128上的各触摸位置中的若干位置或全部位置相关联的输入力达到输入力水平，以及确定用户可能已使用手的哪个部分和/或哪些手指来提供一种或多种输入力。基本上，触觉设备102或相关联的处理器可使用每个力传感器的输出来确定在每个触摸位置处施加的单独的力，而不是仅将每个这种力聚合成单个总力。
在一些情况下，用户可使用手330的手指336-342、拇指334、和/或手掌332中的一者或多者来施加力。例如，用户可将手掌332搁置在反馈表面128上，同时用食指336相应地提供另一个力来选择项目或者说是将输入提供至触觉设备102。在这些情况下，当各个力分布在整个反馈表面128上时，触觉设备102可确定这些力的全局力矩心CGF。以此方式，可确定跨整个反馈表面128施加的力的中心。在一些实施例中，触觉设备102可实际上不执行任何计算，但是可将来自输入传感器的输入提供至可与或可不与触觉设备相关联的处理器。
通过确定全局力矩心CGF，触觉设备102可进一步确定最强力的位置并将该位置与触摸的位置相关联以及确定手330的施加这些力的部分。触觉设备102可允许基于用于将输入提供至触觉设备102的手指来改变对处理器116的输入。以此方式，作为一个实例，由拇指检测到的输入力可用作提供“右键点击”或其他选项的输入，并且由食指输入的输入力可用作选择或滚动的输入。然而，可使用下文更详细讨论的多个其他实施例来基于确定由用户的一只或两只手的特定部分所提供的输入而为触觉设备102和计算设备100提供各个部分。
当触觉设备102已接收到反馈表面128上的一个或多个输入力时，触觉设备102可使用矩心计算来确定提供力的手指。然而，由于在一些实施例中，触觉设备102可仅包括四个力传感器130a-130d，因此可使用一些计算和/或估计来确定可能正在提供输入力的手指。如下文更详细地描述，触觉设备102可利用如通过一个或多个位置传感器127检测到的位置信息连同被所述四个力传感器130a-130d检测到的各个力信号来确定与特定力对应的触摸位置。通过确定提供至反馈表面128的输入力的矩心，以及归因于被位置传感器127检测到的在反馈表面128上的触摸位置，触觉设备可将提供输入力的手指确定为最靠近力矩心的手指。全局力矩心CGF可通过以下公式(1)表示：
公式(1)
在公式(1)中，全局力矩心CGF被表示为选择号码的位置Pi乘以每个位置Pi处的权数Wi的总和除以权数Wi的总和。位置Pi可由位置传感器127确定。例如，如果用户使用两根手指按压在反馈表面128上，则这些手指可在两个独立的位置处提供位置输入信号(诸如电容的改变)。这些位置可被用作公式(1)中的两个输入位置Pi。在一些情况下，位置Pi可以是一组坐标或单个轴坐标，在后一个实例中，公式(1)可被重复两次，一次针对X轴或水平轴，另一次针对Y轴或垂直轴。在其他实例中，诸如公式(2)中所示，位置Pi可被表示为相对于预定原点的位置向量。权数Wi可与被每个力传感器感测到的力相同，或者可以是被每个力传感器感测到的力乘以重力加速度(9.80665m/s2或32.174ft/s2)。
公式(1)还针对每个位置使用权数Wi；然而，因为可能不是在反馈表面128的可能存在触摸的每个位置处都有力传感器130a-130d，所以可能不知道每个位置处的权数Wi，仅知道的是力传感器130a-130d的位置处的力。在这些实施例中，可使用位置信息连同在每个输入传感器130a-130d处感测到的力来解决全局力矩心，该全局力矩心可用于帮助确定在每个触摸位置或定位处的力。
通过使用具有四个力传感器130a-130d的触觉设备102的实例，公式(1)可扩展以包括针对输入传感器130a-130d中每一者的外推至以下公式(2)的值：
公式(2)
在公式(2)中并参照图4，LPF代表低通滤波器，为由右下(RB)力传感器130b记录的力，为从相应传感器到触摸位置的位置向量，代表由左上力传感器130c记录的力，为从相应传感器到触摸位置的位置向量，为由右左(right left)力传感器130d记录的力，为从相应传感器到触摸位置的位置向量，为由右下力传感器130a记录的力，为从相应传感器到触摸位置的位置向量，所述位置向量可代表特定力相对于特定预定原点的位置和值。
如在公式(2)中所示，在一些实施例中，可在处理之前对力传感器的值进行低通滤波。这种滤波可用于移除噪声，诸如信号内的尖峰。然而，在其他情况下，可能不需要基于每个信号的噪声水平对来自力传感器130a-130d的输入值进行低通滤波。如上所述，力传感器130a-130d可被配置为检测预定位置处的力。然而，在可能存在施加于反馈表面128的一个或多个力的情况下，可基于所施加的力与相应力传感器130a-130d相隔的距离，将在每个力传感器130a-130d处记录的力较之于其他传感器130a-130d减小或增大。换句话讲，因为从力位置到力传感器130a-130d的力矩臂或垂直距离可能增大或减小，所以反馈表面128针对特定力传感器130a-130d的力矩可基于与特定力相隔的距离而改变。在一些实施例中，力传感器130a-130d可以是应变计，该应变计可基于力矩来记录变化的力输入，使得如通过力传感器130a-130d感测到的力输入可基于与相应输入力的距离而改变。
尽管结合四个力传感器130a,130b,130c,130d对上述实例进行了描述，但在其他实施例中，还可使用三个传感器或不止四个传感器。例如，由于仅需要三个点来限定平面，因此触觉设备102可包括仅三个力传感器并使用与上述基本上相同的计算。另选地，触觉设备102可包括更多力传感器以便改善上述计算。
使用以上公式(2)可确定全局力矩心，即所施加力的中心的位置。例如，在进行单个触摸时，所述力的中心可通过分析在每个力传感器处记录的力、连同被位置传感器检测到的触摸位置来确定。由于在该实例中，仅存在单个输入触摸，因此触觉设备102可确定整个力在力矩心的位置处提供，然后使用该知识来确定施加于该位置的力的量值。可能需要计算在所述力位置处施加的力的量值，这是因为，由于力可能通常随着力传感器与力输入位置(如果彼此间隔开的话)之间的距离增大而减小，所以每个力传感器可能仅检测到所述力的一部分。应当指出的是，在一些情况下，矩心位置可能不足以确定特定位置处的力值，除非仅存在单个力或触摸位置。即便如此，仍可使用全局力矩心来估计不同力定位位置处的力，这将在下文进行更详细描述。
两个力位置
在一些情况下，上文列出的公式可用于估计由两根独立的手指在两个位置处施加的力的量值。为进行以下阐释，应当注意，全局力矩心包括力的量值，以及位置(其可分解成X和Y坐标)。另外，一般来说，如果在反馈表面128上存在两个力输入，则力矩心将与力输入的每一者间隔开，但可能更靠近输入力可能最大的位置。
参照图13A，假设用户的拇指334和食指336基本上同时将两个独立的力提供至反馈表面128。位置传感器127，其如上所述可以是多点触摸电容式感测栅格，可检测所施加力的位置，假设所述力通过电容改变材料(诸如手指、触笔等)施加。使用以上公式(2)，可确定全局力矩心CGF的位置。如图13A所示，食指336可能比拇指334施加了更大的力，因此全局力矩心CGF定位在反馈表面128上的较之拇指334更靠近食指336的位置。
使用以上公式(2)，但在以下用笛卡尔坐标而不是向量示出，针对位于P1和P2处的两个触摸的全局力矩心可由以下公式(3)表示：
公式(3)
在公式(3)中，P1(或指腹1)处的力以及P2(或指腹2)处的力可能是未知的，但位置向量和可通过位置传感器127获知。此外，如上所述，力可通过全局力矩心CGF而相关。具体地讲，所述力可与全局力矩心CGF相关，如以下公式(4)所示，该公式指示力的总和等于全局力矩心的力的量值。
公式(4)
通过将公式(4)代入公式(3)的分母并将全局力矩心的位置向量分解为笛卡尔坐标，可确定以下公式(5)和(6)。公式(5)可表示全局力矩心在X轴(例如，当参照图4时的水平轴)上的位置，并且公式(6)可表示全局力矩心在Y轴(例如，当参照图4时的垂直轴)上的位置。
公式(5)
公式(6)
通过将公式(4)代入公式(5)和(6)，分别得到了以下公式(7)和(8)。
公式(7)
公式(8)
使用已知数学技术，可运用公式(7)和(8)来依据P2解决P1，然后通过使用已知变量可确定在每个位置P1和P2处的力，并且因此可确定(或至少估计)由食指336和拇指334施加的力。
如下文将讨论，尽管以上讨论是关于仅两个触摸的，但这些技术可扩展为包括可能存在将输入力提供至反馈表面128的三个位置(例如，三根手指)的情况。当存在三个公式(公式(4)、(7)和(8))以及三个未知变量即P1、P2的位置和第三力触摸位置P3时，这是可行的。
应当指出的是，在其中位置传感器127可能仅确定存在两个独立的力位置的一些情况下，可使用其他系统来确定所述力。例如，由于全局力矩心是已知的，并且所述两个触摸位置可通过可能与全局力矩心相交的线来连接，因此可基于第一触摸位置与全局力矩心相距的百分数距离以及第二触摸位置与全局力矩心相距的百分数距离来将检测到的总力的力百分数分配至这两个触摸。然而，对于在反馈表面128上可能存在三个或更多个触摸的情况而言，这种类型的计算技术可能是不够的。
不止两个触摸
在其中用户可将多个触摸提供至反馈表面128的情况下，可使用以上公式来估计每个触摸处的力，包括基于通常用户可能仅使用一根或两根手指(通常为食指和另一根手指)来将输入力提供至反馈表面128的想法以及被位置传感器127感测到的其他触摸位置的一些假设。通过使用该信息，针对大多数多点触摸场景，可进行以下两种假设：1)输入力的大部分由一根手指和手提供，或者2)输入力的大部分由两根手指和手提供。使用这些假设，可针对与不同手指对应的触摸位置给出加权和。
图13B为用户的手将力提供至反馈表面128的简化描绘。参照图13A，可创建全局力矩心与手之间的向量或滑块值。通过使用每个向量的垂直平分线，可将百分数分配至不同的手指，并且具有最高百分数的手指(或触摸位置)可被分配最高百分数的力，而其他手指被分配力的剩余部分。即，最靠近全局力矩心的手指位置可被确定为已将最高百分数的总力输入提供至触觉设备102。
以上公式可用于确定手330的每个部分定位在反馈表面128上的哪个位置，以及由每根手指提供的大概的力。图14为示出用于确定可将输入力提供至触觉设备102的手指334-342的示例性方法的流程图。方法600可始于操作602处，触觉设备102可将力传感器130A-103D归零。这可包括在可首次打开触觉设备102时，从每个力传感器130A-130D获得初始读数。通过将力传感器130A-130D归零，可降低传感器130A-130D中每一者之间的任何不一致性(例如，校准误差)。在操作602之后，方法600可前进至操作604，此时触觉设备102可检测用户输入。输入传感器122，具体地讲，位置传感器127和力传感器130A-130D，可各自用于感测用户输入的至少一个特征。在操作604期间，方法600可前进至操作606，此时可检测输入的触摸位置。例如，位置传感器127可检测在反馈表面128上一个或多个位置处的电容改变。
在操作606之后，方法600可前进至操作608，此时力传感器130A-130D可检测所提供的输入力。如上所述，传感器130A-130D中的每一者可能检测到稍有不同的力值，因为力的量值可基于力传感器与输入之间的距离而改变。在操作606和608之后，方法600可前进至操作610，此时可如上文所述使用该公式(1)–(8)来计算全局力矩心。
在操作610之后，方法600可前进至操作612，此时处理器116可以估计在被位置传感器127检测到的每个触摸位置处所提供的力。如上所述，这可通过百分数分析基于特定触摸位置与全局力矩心相距多近来确定。
基于图14的方法，在一些实施例中(下文更详细地讨论)，可基于手330的哪根手指或哪些手指正在将输入力提供至触觉设备102来改变反馈力FF、向下阈值、和/或向上阈值。例如，如果食指336正在提供力，则可升高向下冲程阈值，使得较之于用户使用其小指342来提供输入力的情况，用户可能不得不提供增大的输入力以接收反馈152。类似地，如果不止一根手指332-342正在将输入力施加于反馈表面128，则可增大所述阈值，使得用户可能不得不施加更多的力以接收反馈和/或将输入提供至触觉设备102。因此，通过使用全局力矩心和图14的方法，可确定由每根手指输入的力，从而允许触觉设备102改变基于可能已提供了反馈的一根或多根手指的反馈。此外，上述方法还可允许触觉设备更好地检测输入手势(其中用户可以特定的方式使用或不使用改变的力来移动其手指)。在这些实施例中，所述手势可用于将命令提供至触觉设备102和/或改变可提供的反馈。
本文所述的技术可与触觉设备结合使用或与触觉设备分开使用。例如，平板电脑可实施力感测技术以便检测来自用户的一个或多个力输入(所述力输入可能与或可能不与一个或多个用户触摸相关联)。继续该实例，可在不使用位置信息的情况下将单独的力矩心提供至处理器，该处理器可使用力矩心来确定针对表面或部件的一个或多个用户输入。作为一个实例，力传感器可检测在显示屏的侧面上的用户输入，该侧面可能在电容式感测区域的外部。
基于阈值的参数
力阶梯
如上文结合图13A-14所述，触觉设备102和计算设备100可被配置为针对手330的每根手指334-342以及手330的手掌332确定输入力。在这些情况下，触觉设备102可检测由手的每个部分所施加的力，并且作为实例，第一力F1可对应于由拇指334输入的力，第二力F2可对应于由食指336输入的力，第三力F3可对应于由中指338输入的力，第四力F4可对应于由无名指340输入的力，第五力F5可对应于由小指342输入的力，并且第六力F6可对应于由手掌342输入的力。在该配置中，可能存在整只手330共有的力F0，下文将对此进行更详细的讨论。通过使用接收到的输入力F1-F6中的一者或多者，触觉设备102可将不同的输入或命令提供至计算设备100(例如，至特定应用)和/或要么在反馈表面128上，要么通过与触觉设备102结合的显示器来提供不同的输出。换句话讲，由如本文所述的触觉设备102所提供的反馈可以是物理反馈，诸如反馈表面128在用户的一根或多根手指下方移动或者声音播放，或者可在显示器104上显示诸如插图、影片、或与触觉设备102分开的其他视觉指示。
在一些实施例中，触觉设备102可提供不同的阶段，在所述阶段中提供至用户的输出和/或提供至选择应用的输入可改变。图16为示出针对三个阶段即阶段1、阶段2和阶段3的进入阶梯502和退出阶梯504的图表。阶段(阶段1-3)中的每一者可将不同的输入提供至处理器116。例如，当用户提供足以进入阶段1的输入力时，触觉设备102可将单击输入提供至处理器116，而如果用户提供足以进入阶段2的输入力，则触觉设备102可将双击输入提供至处理器116。此外，借助阶段1-3中的每一者，电子设备100和/或触觉设备102可要么以可视方式、物理方式，要么以其他方式将变化的反馈提供至用户。作为一个实例，在阶段1期间，触觉设备102可将反馈表面128激活第一时间段，并且在阶段2期间，触觉设备102可将反馈表面128激活比第一时间段更长的第二时间段。作为另一个实例，显示屏104可显示图标，诸如按钮或其他元件，并且在阶段1期间，所述按钮或图标可变得明亮，而在阶段2期间，所述图标或按钮可在视觉上压低或改变形状。以此方式，当用户改变施加于反馈表面128的力时，触觉设备102可提供视觉反馈或物理反馈以示出力累进通过阶梯502,504。改变基于阶段1-3的输出的其他实例包括修改图标的一个或多个特征(颜色、尺寸等)、基于阶段来提供各种菜单或窗口、以动画方式显示一个或多个图标、放大/缩小，等等。这种类型的按照阶段的输出可被触发或以其他方式与越过所述一个或多个阶段阈值相关联，如下文更详细地讨论。
阶段1-3可改变向下冲程阈值和/或向上冲程阈值以确定可于何时提供输出。例如，阶段1可具有设置为第一力水平的向下冲程阈值，并且阶段2可具有设置为第二力水平的向下冲程阈值，该第二力水平可高于阶段1中的向下冲程阈值的力水平。以此方式，用户可能不得不在阶段2期间提供较之于阶段1增大的力以接收反馈。应当指出的是，由手的每根手指或一部分所提供的力F1-F6可激活独立的单独阶梯。例如，食指可能具有可触发第一组阶段的第一输入力水平，而小指可能具有可触发第二组阶段的第二输入力水平。此外，对于每根手指而言，阶段1-3和/或进入和退出阶梯502,504可以是独立的。例如，较之于可能具有带独立阶段的第二组阶梯502,504的拇指334，食指336可能具有带独立阶段的第一组阶梯502,504。另选地或除此之外，进入和/或退出阶梯502,504对于某些组的手指而言可能是不同的或相同的。例如，阶段1-3对于拇指334和食指336而言可能是基本上相同的，但对于拇指334而言，用于进入所述阶段中的每一个的力可按缩放系数增大。换句话讲，当使用其拇指334来提供输入力时，用户可能不得不施加更大的力来进入阶段1-3。
参照图16，进入阶梯502可具有针对每个阶段的进入力，EnterF1、EnterF2和EnterF3，其中每个进入力需要比前一个进入力更大的力量值。即，EnterF1的力阈值可能大于EnterF2的力阈值。当用户通过手330的手指334-342中的一根或多根来提供输入力时，触觉设备102可能进入所述三个阶段1-3中的一个或多个阶段。例如，当在阶段1中时，用户必须提供大于或等于EnterF2的输入力以便进入阶段2或越过阶段2阈值，以及大于或等于EnterF3的输入力以便进入阶段3或越过阶段3阈值。在一些实施例中，阶段1-3或阶梯梯级可能是按顺序的，并且用户可能不得不进入阶段2以便从阶段1移动到阶段3。在其他实施例中，只要输入力等于或大于EnterF3，用户便可直接从阶段1跳至阶段3。应当指出的是，阶段或阶段阈值可能基于除力之外的特征，诸如但不限于由用户提供的输入的速度、加速度、或时间。例如，如下文更详细地讨论，每个阶段的进入力水平可基于外部特征(诸如环境噪声、设备100的位置等)和/或内部特征(诸如应用正在运行、有源应用)、和/或感测到的特征(诸如力输入速度、猛拉(yank)、力输入的次数)而改变。用于改变阶段阈值以改变反馈的这些类型的特征(以及其他特征)在下文进行讨论。
继续参考图16，阶段1-3中的每一个可被配置为涵盖一系列不同的输入力值。例如，为了从阶段1攀升至阶段2，用户可能不得不施加至少101克的输入力，并且为了从阶段2攀升至阶段3，用户可能不得不施加至少201克的输入力。因此，阶段2可涵盖范围在101克与200克之间的用户输入力。在其他情况下，阶段1-3可涵盖基本上任意数量的力水平。此外，尽管在图16中示出了三个阶段，但应当注意，基本上任何数量的阶段均是可能的。当来自用户的输入力达到相应的进入力时，相应的阶段可激活。例如，当用户提供等于或大于EnterF1的输入力时，阶段1可被触觉设备102激活，该触觉设备102可将输入提供至处理器116和/或将一个或多个输出提供至用户和/或显示器104。
继续参照图16，退出阶梯504可确定退出特定阶段所需的输入力。换句话讲，退出阶梯504可确定触觉设备102要在阶段3至阶段2之间切换以及从阶段2切换至阶段1等所施加力的减小量。例如，为了退出阶段1，用户可施加等于或小于ExitF1或阶段1的力阈值的力，为了退出阶段2，用户可施(或减小其力)等于或小于ExitF2的力，并且为了退出阶段3，用户可施加等于或小于ExitF3的力。与进入阶梯502类似，退出阶梯504可具有为每个阶段1-3提供阈值的输入力水平。然而，与进入阶梯502不同，所述阈值或退出力是退出特定阶段而不是进入特定阶段所必需的力水平。如图16所示，退出力ExitF1、ExitF2和ExitF3低于其相应阶段的进入力，但高于下方阶段的进入力。即，用于退出阶段1的ExitF1是比进入阶段1所需的EnterF1更低的力，用于退出阶段2的ExitF2是比进入阶段2所需的EnterF2更低的力，但其高于进入阶段1所需的力EnterF1。用数学方式表达，进入力值与退出力值之间的关系可表示为：
ExitF1<EnterF1<ExitF2<EnterF2<ExitF3<EnterF3
进入力值与退出力值之间的关系可结合在阶段1-3之间的切换而将滞后提供至触觉设备102。换句话讲，针对特定阶段，输入力可能不得不下降至低于进入力以便使触觉设备102退出相应阶段。这可为用户提供力缓冲以帮助防止无意的阶段改变，因为力的略微降低仍可允许用户停留在特定阶段中。应当指出的是，在其他实施例中，可对触觉设备102进行配置，使得在系统内可能存在减轻的滞后或完全没有滞后，从而使得输入力一旦可下降至进入力或低于进入力，触觉设备便可退出所述阶段。
再次参照图15和图16，在其他实例中，特定阶段的退出力可被设置为低于相邻的更低阶段。作为具体的实例，阶段2的退出力ExitF2可被设置为低于用于进入阶段1的进入力EnterF1。以此方式，触觉设备102可被配置为允许用户“锁定”到特定阶段中。即，一旦用户已输入等于或高于EnterF2的输入力，即使用户显著地减小其力，用户仍可停留在阶段2中。在一些实施例中，可能存在双滞后，并且尽管所述力可能已减小至低于多个阶段的阈值，所述阶段或阈值仍可维持。例如，当在阶段3中时，用户可减小输入力，使得输入力可以小于用于退出阶段1的退出力Exit F1，但触觉设备102可被配置为停留在阶段3内。类似地，触觉设备102可被配置为对阶梯502,504进行设置，使得无论用户可基于初始力输入而进入哪个阶段，其都可被锁定到该阶段中。
作为另一个实例，用户可跳过进入和退出阶梯502、504的多个梯步或阶段。如果由用户输入的初始力等于或大于阶段3的进入力EnterF3，则尽管用户可能尚未进入阶段1或2，但触觉设备102仍可跳至阶段3。此外，在一些情况下，可类似于改变向下冲程阈值和力冲程阈值的方式来改变阶段的进入力值，这将在下文更详细地讨论。简言之，例如用户可能越用力地按压在反馈表面128上，用户就可能越快地跳过所述阶段，因为每个阶段的力水平可依据初始输入力的速度而降低。
现在将讨论利用进入和退出阶梯502,504来确定触觉设备102的反馈和/或输入的示例性方法。图17为示出利用力阶梯来进入和退出阶段的方法510的流程图。方法501可始于操作512，力传感器130a-130d可能感测到一个或多个输入力。例如，用户可以触摸反馈表面128以将向下冲程力FD提供至反馈表面128，该向下冲程力FD可由力传感器130a-130d记录。此外，应当指出的是，其他输入传感器122还可以接收与输入力相关的其他输入信号，诸如输入力的加速度和/或位置。
在已接收到输入力之后，方法510可前进至操作514，此时处理器116可确定输入力是否足以越过一个或多个阶段的进入阈值。例如，参照图16，处理器116可确定输入力水平何时等于或高于EnterF1、EnterF2和/或EnterF3。如果输入力足以越过阈值，则方法510可前进至操作516，此时处理器116可以激活相应的阶段。应当指出的是，在一些情况下，所述力可能足以超过两个或更多个进入阈值。在该情况下，触觉设备102可激活最高阶段，或者如果输入在一段预先确定的时间内为第一输入，则触觉设备102可激活最低阶段。
在于操作516中激活相应阶段的同时，触觉设备102可如所述阶段所确定将反馈提供至用户。例如，如果用户已提供足以进入阶段1的力，则触觉设备102可将反馈提供至用户和/或可将关于特定选择的第一输入提供至处理器116。在一些情况下，由触觉设备102在激活的阶段期间提供的反馈可能与用户超过进入阈值基本上同时发生，在其他情况下，所述反馈可能在输入力首次超过进入阈值时被暂时分开。
在操作514中，如果未越过进入阈值力，则方法510可前进至操作517。在操作517中，处理器116可暂停并随后返回至操作514以确定是否已越过阈值。以此方式，触觉设备102可不向处理器116提供反馈和/或提供输入，直到用户已输入足够的输入力来越过至少一个进入阈值以便进入至少一个阶段。在这些实施例中，触觉设备102可被配置为帮助防止用户将无意的输入提供至触觉设备102，因为直到越过了至少一个阶段，触觉设备102才可能记录输入。然而，在其他实施例中，设想了另选的布置。例如，触觉设备102可被配置为无论输入传感器122中的一者或多者在何时检测到输入信号，不管所述输入信号的强度或类型如何均将输入提供至处理器116。在这些实施例中，在用户可能没有期望提供输入的情况下，触觉设备102可能将意外的输入提供至处理器116。例如，如果用户在键入的同时用其手指轻擦反馈表面128，则尽管用户可能没有想要提供输入，但触觉设备102仍可记录输入。
继续参照图17，在操作516之后，方法510可前进至操作518，此时处理器116可确定是否已检测到力的改变。例如，在将输入力提供至反馈表面128的同时，用户可能减小或增大施加在反馈表面128上的压力，并且该压力可被所述一个或多个输入传感器122连续地或基本上连续地检测到。如果输入传感器122没有记录到力的改变，则方法510可前进至操作520并且可暂停。在操作520中的暂停之后，方法510可返回至操作518，然后处理器116可在停留于当前阶段中的同时再次确定是否存在压力的改变。
在操作518中，如果检测到力的改变，则方法510可前进至操作524。在操作524中，处理器116可确定力是否已较之于起初而检测到的力水平增大或减小。如果力已增大，则方法510可前进至操作526，并且如果力已减小，则方法510可前进至操作528。
在操作528中，处理器116可确定是否已越过在操作514中激活的阶段的退出阈值。即，处理器116可确定力的减小是否低到足以低于该阶段的退出力值。如果力的减小没有低到足以越过退出阈值，则方法510可前进至操作518，此时处理器116可继续监视是否存在力的另一改变。然而，如果力的减小足以越过退出力阈值，则方法510可前进至操作534，此时触觉设备102可退出当前活动阶段。例如，如果阶段2当前被激活并且由用户输入的力减小通过阶段2的退出力ExitF2，则触觉设备102可退出阶段2并且可返回至阶段1或另一个初始阶段。
一旦触觉设备102已退出当前阶段，方法510便可前进至操作536，此时输入传感器122可确定输入力是否已被移除。如果输入力已被移除，则方法可前进至结束状态538。然而，如果输入力尚未被移除，则方法510可前进返回至操作512，然后可重复方法510。
继续参照图17，在操作524中，如果力已增大，则方法510可前进至操作526。在操作526中，处理器116可确定力的增大是否足以越过新的进入阈值。作为具体的实例，如果触觉设备102的激活阶段为阶段1，则在操作526期间，处理器116可确定力增加是否足以等于或大于EnterF2以越过阶段2的阈值。如果力足以越过新的进入阈值，则方法510可前进至操作530，然后可激活新阶段。与操作516一样，在操作530期间，触觉设备102可将反馈提供至用户(例如，使反馈表面128移动)和/或可将指示选择等的输入提供至处理器116。
一旦新阶段已被激活，方法510便可前进至操作532，此时触觉设备102可确定力是否已被移除。例如，力传感器130a-130d和/或其他输入传感器122可确定用户是否正在将输入力提供至反馈表面128。如果力已被移除，则方法510可前进至结束状态538，此时方法510可结束。然而，如果力尚未被移除，则方法510可返回至操作512，然后方法510可重复。
在操作526中，如果力的增加不足以越过新的进入阈值，则方法510可前进至操作522。在操作522中，处理器522可确定是否重新激活当前活动阶段。例如，在一些情况下，所述阶段可能已被激活设置的时间段，但当触觉设备102首次进入该阶段时，被设置为在该阶段期间提供的反馈和/或输入可能已被激活。因此，尽管用户可能已提供力以用于设置时间段，但其可能仅已接收到一个反馈，并且触觉设备102可能仅已将单个输入或命令提供至处理器116。因此，如果在操作522中将要重新激活所述阶段，则方法510可前进至操作516，此时所述阶段可被激活，并且用户可能再次从触觉设备102接收反馈和/或触觉设备可能记录可作为选择等提供至处理器116的特定输入。如果在操作522中处理器116确定不应当重新激活当前阶段，则方法510可返回至操作518。
应当指出的是，触觉设备102基于多种设置、特征、或参数来重新激活特定阶段。例如，触觉设备102可分析从在操作516中首次进入所述阶段时起的时间长度，并且如果该时间长度超过一段预先确定的时间，则触觉设备102可重新激活所述阶段，使得用户可在时间的延长部分期间不错过接收反馈。然而，也设想了其他实施例。
再次参照图15和图16，在一些情况下，触觉设备102可基本上同时地接收两个或更多个输入。例如，用户可使用食指336和拇指334两者来提供输入力。在该情况下，触觉设备102可基于接收到的第一输入力来确定反馈/输入阶段。继续该实例，在接收到第一输入之后，触觉设备102可实际上锁定(暂时地)其他输入力。以此方式，无论哪根手指首先施加输入力(当时间被安排为紧挨在一起时)，该手指都可被设置为用于确定哪些进入和/或退出阈值被越过的控制力。作为具体的实例，食指334可能具有较之于小指342增大的力阶段标度，这样的话，如果输入力由两根手指334,342基本上同时施加，则控制力可能是小指力342。这可能是因为，由小指输入的相同输入力量值可将触觉设备102置于阶段3中，而由于食指336可能具有增大的阶段标度，所以由食指336输入的相同输入力可将阶段1激活。另选地，当小指342开始提供输入力时，食指336可能已处于用不同的输入力来前进通过所述阶段的过程中。在该情况下，如果小指342力介于EnterF1与EnterF2之间，并且食指336力介于EnterF2与EnterF3之间，则触觉设备102可基于食指336输入力来将阶段2激活。换句话讲，触觉设备102可基于最大程度地通过所述阶段的手指来选择是施加反馈还是激活选择阶段。
作为又一个实例，触觉设备102可使用来自两根或更多根手指334-342的具有最大量值的任何一个力以便确定可使用哪个阶段和/或阶梯502,504。可通过原始比较，或者在可对力进行定标之后的比较，基于输入手指(例如，某些手指可能需要比其他手指更小的力来移动通过所述阶段)来确定最大力。
在其他实例中，尤其可适用于其中两根或更多根手指可同时提供输入力的情况，触觉设备102可使用其他特征来确定所述阶段和/或输入与反馈。在一个实例中，控制力可能是已通过了最多阶段的手指。在该实例中，可基于由手指在最大数量的阶段中提供的力来确定阶段(并因此确定对处理器116的反馈和输入)。因此，如果用户用食指336和小指342两者来施加力，则触觉设备102可基于哪根手指已完成了更多阶段来确定用于提供输入和/或反馈的活动阶段。
作为另一个实例，可由提供输入力的手指的数量来确定阶梯502,504。继续该实例，如果食指336和中指338两者基本上同时提供输入力，则触觉设备102可使用被配置用于两根手指点击的进入阶梯502和退出阶梯504。在该情况下，可将来自每根手指的输入力合并以确定组合输入力，该组合输入力可用于确定在阶梯502,504中的每一个阶段上的位置。即，触觉设备102可包括基于两根手指的输入的一组阶段。在该实例中，用于越过各阈值的输入力可通常较之于单根手指阶段增大。
如上文所简述，参照图15和16，触觉设备102可包括针对不同手指的独立阶梯502,504。在一些情况下，用户可能倾向于将其手掌332和/或拇指334搁置在反馈表面128上并且可能无意地用手掌332和/或拇指334施加了输入力。在这些情况下，触觉设备102可被配置为使得由拇指334和/或手掌332输入的力即力EnterF1的阈值可能显著高于由食指336输入的输入力即输入力EnterF1。这可帮助防止触觉输入设备102记录无意的输入，尽管事实是，在该无意输入是由其他手指施加的情况下，可使用相同的力水平来致动触觉设备。
现在将讨论电子设备100的利用本文所述力阶梯的应用的一些实例。第一实例可以是两级虚拟按钮或在显示屏104上显示的其他图形。触觉设备102可改变按钮的视觉显示以及提供至用户的反馈和提供至正在运行的适用应用的输入。例如，借助所述两级按钮，当用户进入第一阶段1时，可出现第一选项(例如，按钮可呈现为压低、改变颜色、显示第一菜单)，并且当用户进入第二阶段2时，可出现第二选项和/或可提供反馈(例如，按钮可“点击”，可显示第二菜单，等等)。如下文更详细地讨论，可基于用户输入来改变从触觉设备102到电子设备100的输入/命令的阈值和/或其他特征，并且如施加于两级按钮的实例，第一输入力可激活所述两级按钮并且用户可进入阶梯，而第二输入力可激活一级按钮并且用户可在不进入力阶梯的情况下接收点击。
触觉设备102和阶梯502,504可用于检测力手势。例如，如果输入力继续进展通过各阶梯502,504，则触觉设备102可确定所述输入是手势的一部分。图18为第一手指力F1和第二手指力F2随时间推移的简化图形示例。在该实例中，用户可将两根手指F1和F2基本上同时放置在反馈表面128上，同时还使用手指F1和F2两者来提供输入力。随着时间推移，当手指F1和F2两者均改变其施加的力时，可能存在特定区域，即区域A，其中手指F1和F2两者的合力可大于单独的任一个力。基于进入下一阶段所需的力的水平，首先越过特定阈值的力可为主要输入。例如，如果到区域A中的合力值较大的时候，单独的手指F1和F2中的任一者均尚未越过下一个力阈值，则可将主要输入确定为力手势，而如果第一手指F1已经由区域A越过下一个阈值，则可将第一手指F1确定为主要手指。
在这些情况下，共有力F0可表示为：F0＝最小值(F1,F2,F3,F4,F5,F6)，并且针对手330的不同部分在不同时间的多个触摸，公式可表示为F0＝最小值*触摸次数(F1,F2,F3,F4,F5,F6)。
其他阈值
简要地参照图9，在一些情况下，力值的向下阈值和/或向上阈值可以是设定值，例如，被设置为100克的力、被越过的向下冲程阈值、以及被提供的反馈152,154。在其他情况下，向下冲程阈值和/或向上冲程阈值可基于输入的百分数而改变，而不是被静态地限定。例如，向下冲程阈值可被设置为由用户提供的典型输入力的百分数。以此方式，触觉设备102可确定用户历史或偏好(诸如通过跟踪设置次数的点击、若干天等)，然后可将向下冲程阈值和/或向上冲程阈值改变为该用户的典型输入力的百分数。在这些情况下，所述阈值可基于用户的改变而变化、可随时间推移而变化，或者可以其他方式变化。
作为具体的实例，触觉设备102可跟踪用户在10次(或其他可变数量)输入内的向下冲程力FD和向上冲程力FU。处理器116然后可使用这些输入来确定平均向下冲程力FD和平均向上冲程力FU。处理器116然后可将向下冲程阈值和/或向上冲程阈值设置为所施加力平均值的大约40％。应当指出的是，在其他实施例中，可跟踪更少或更多次输入以确定平均值或以其他方式设置阈值水平。类似地，可将阈值设置为输入水平的基本上任何百分数。
用户通常可将比将输入提供至设备而可能必需的力明显更大的力施加于常规跟踪板。由于触觉设备102可改变用于提供反馈的阈值，所以触觉设备102可随时间推移降低向下冲程阈值以便帮助用户形成肌肉记忆等，从而减小施加于反馈表面128的力的量。因此，阈值可随时间推移而漂移并且使得随时间推移用户接收反馈或“点击”可能更为容易。通过减小越过向下冲程阈值和/或向上冲程阈值所必需的力，用户可以得知施加较小的力量来激活来自触觉设备102的反馈响应。这可能潜在地降低磨损以及对触觉设备102的部件的其他类型的潜在损坏，从而可帮助延长设备102的使用期限。
另选地，可将向下冲程阈值和/或向上冲程阈值改变为用户典型输入力的增大百分数。在这些情况下，用户可较不可能将意外或无意的点击提供至触觉设备102，因为要实际上致动以及输入和/或接收反馈，所述阈值可能是用户典型峰值力的较大百分数。
在其他实施例中，可将向上冲程阈值和/或向下冲程阈值设置为具有用于激活这些阈值的最大值或最小值。例如，可将向下冲程阈值设置为预定力(例如，300克或其他所需的力水平)，并且当向下冲程力FD达到该水平时，不管其他因素如何，该向下冲程阈值均可始终提供反馈和/或输入。在一些实施例中，可将向上冲程阈值和/或向下冲程阈值的最低值和/或最高值与其他阈值结合使用。例如，可将第一向下冲程阈值设置为在用户典型力的百分数处激活，但如果该百分数是比最高向下冲程阈值更高的力水平，则所述最高阈值可能覆写所述百分数阈值。
拖曳滞后
如上文结合图9-11所述，触觉设备102可具有向下阈值和向上阈值，并且当输入力FD、FU各自分别越过相应阈值时，反馈力FF可被施加于反馈表面128。在一些实施例中，输入力FD或FU可被触觉设备102用于改变越过向下阈值和/或向上阈值所需的力。例如，可对触觉设备102进行配置，使得如果用户将其手指拖曳跨越反馈表面128，则触觉设备102可进入“拖曳模式”，并且越过向下冲程阈值和/或向上冲程阈值中的任一者或两者所必需的力可能改变。图19为用户将其食指336拖曳跨越反馈表面128的顶部透视图。应当指出的是，尽管图19示出了食指336，但在其他实施例中，可使用手330的任何部分来激活“拖曳模式”。
应当指出的是，短语“增大向下冲程阈值”通常可能是指增大用户必须提供至反馈表面128以便向触觉设备102注册输入以及从触觉设备102接收反馈的力水平。另选地，短语“增大向上冲程阈值”通常可能是指增大用户施加于反馈表面128的力的负量。换句话讲，用户必须减小施加于反馈表面128的力的量以接收反馈和/或将输入提供至触觉设备。
参照图19，为了进入拖曳模式，用户可基本上不暂停地将其手指336移动跨越反馈表面128预定的距离。换句话讲，手指336可跨越反馈表面128的一部分而不是诸如在向下点击期间无需跨越反馈表面128大幅度移动一定距离的不连续力位置而具有恒定速度或变化速度。在拖曳期间，用户还可施加某个向下冲程FD力，该向下冲程FD力可以是恒定力，或者可以是非恒定力并且因而在用户期望将输入提供至触觉设备102时增大。此外，在手指336拖曳期间，用户手330的不提供拖曳输入的其他部分的向下冲程阈值和/或向上冲程阈值可能降低。
现在将讨论用于改变向上冲程阈值和向下冲程阈值中的任一者或两者的方法。图20为示出使用拖曳力来修改向下冲程阈值和/或向上冲程阈值的方法的流程图。方法400可始于操作402，然后触觉设备102可对输入力进行检测。例如，输入传感器122可检测用户是否正在触摸反馈表面128，和/或是否正在将向下冲程力FD或其他输入提供至触觉设备102。如果检测到输入力，则方法400可前进至操作402，此时触觉设备102和/或处理器116可确定是否发起拖曳。在一些情况下，力传感器132可检测到移动跨越反馈表面128的各个位置的相对恒定的力。例如，全局力矩心CGF可能改变位置，但向下冲程力FD可能保持相对恒定。在该情况下，处理器116可确定拖曳正在跨反馈表面128实施，并且方法400可前进至操作406。如果未检测到拖曳，则方法400可前进至操作418，这将在下文更详细地讨论。
当检测到拖曳且方法400前进至操作406时，触觉设备可降低向上冲程阈值。以此方式，触觉设备102可能需要力的更大幅度减小以便将输入提供至电子设备和/或将反馈提供至用户。这可允许即便在手指336从第一位置移动至第二位置时，用户无意地减小了施加于反馈表面128的力，触觉设备102仍可继续接收“拖曳”输入。此外，当用户将其手指332拖曳跨越反馈表面128时，由用户施加的向下冲程力FD和向上冲程力FU可能是“嘈杂的”，因为力水平在整个拖曳过程中可能变化。因此，触觉设备102可帮助防止在拖曳移动期间由用户进行的无意取消选择。作为非限制性实例，拖曳动作可被触觉设备102用于在整个显示屏上移动图标、图形或其他元件，并且通过减小用户为维持“拖曳”动作所需的维持力，在用户于拖曳动作期间减小其施加于反馈表面128的力的情况下，触觉设备102可能不会指示处理器将项目“丢弃”。作为具体的实例，可将向上冲程阈值设置为比向下冲程阈值小90％，使得用户为了越过向上冲程阈值，可能不得不从反馈表面128移除显著量的力。在一些实施例中，拖曳动作可能激活特定力阶梯的退出阈值。这种类型的力阶梯递进在下文结合图13进行更详细地讨论。
在操作406之后或期间，方法400可前进至操作408，此时触觉设备102可以增大为越过向下冲程阈值所必需的力。在一些情况下，当用户正将其手指336拖曳跨越反馈表面128时，其还可能正在施加某一水平的向下冲程力FD。在这些情况下，触觉设备102可能增大向下冲程阈值，使得可防止用户在拖曳的同时无意地越过该阈值。作为非限制性实例，拖曳动作可被用户用于在整个显示屏上拖曳图标或其他项目，并且当越过向下冲程阈值时，触觉设备可将取消选择或“丢弃”图标的输入提供至处理器116。因此，在拖曳动作期间，可通过触觉设备102增大向下阈值以帮助防止图标被无意丢弃。换句话讲，通常在拖曳动作期间，当手指336移动跨越表面128时，用户可能施加某个向下冲程力FD，因此初始设置的向下冲程阈值可能仅需要自拖曳增加开始力略微增大并且可能潜在地被无意越过。因此，通过在拖曳动作期间增大向下冲程阈值，用户可较不可能无意地越过阈值而导致意外输入被提供至处理器116。
在操作406和408之后，方法400可前进至操作410，此时触觉设备102可确定在拖曳动作中是否曾存在暂停。可通过输入传感器122检测到在拖曳期间于反馈表面128上存在相对恒定的力来确定存在暂停，不过在整个表面128上仅有很小的移动或完全没有移动。例如，用户可能在反馈表面128上拖曳其手指332的同时暂停移动，但可在反馈表面上维持相对一致量的力或压力并且可不释放其手指332。在这种情况下，用户可能希望保持“拖曳”，但可能不移动其手指。另选地，输入传感器可能在整个反馈表面128上检测到速度降低且量增大的力。
如果检测到暂停，则方法400可前进至操作412，此时向上冲程阈值可从在操作406中设置的水平开始增大。这可能需要用户从反馈表面128释放更多的压力或力以便引起输入和/或从触觉设备102接收反馈。换句话讲，手指332正移动的同时与手指332已在反馈表面128上暂停时相比，所述释放或向上冲程阈值可能更为“宽容”。
此外，在操作412期间，向下冲程阈值可被降低，使得用户可能不得不施加更少的附加力以便接收反馈和/或将附加输入提供至触觉设备102。例如，拖曳动作可用于将光标与附带的图标或元件一起移动跨越显示屏。在一些情况下，触觉设备102可将用户想要“丢弃”图标的输入提供至处理器116。如上文所简述，触觉设备102可增大向上冲程阈值，使得用户可能不得不显著地减小拖曳力以便提供丢弃项目的输入。然而，在这种情况下，由于触觉设备102还可能增大向下冲程阈值，因此用户可在第二时间内移动待“拾取”的光标并且可仅在施加于反馈表面128的力略微增大时对该项目进行拾取。换句话讲，方法400可允许用户即便在暂停期间也能保持拖曳，同时使在暂停的同时将另外的项目添加至拖曳变得更容易。其他配置也是可行的。例如，方法400可使向下阈值在暂停期间增大以帮助防止用户无意地拾取光标可能暂停在其上方的项目，同时使向上冲程阈值降低以便用户可更轻松地退出拖曳模式和/或丢弃由光标携带的任何项目。
在操作412之后，或如果未检测到暂停在操作410之后，方法400可前进至操作414。在操作414中，方法400可确定由用户施加的力是否已越过阈值，或者向下冲程阈值或者向上冲程阈值。如上文结合图9-11所述，输入传感器122可检测力水平是否已增加到足以越过向下冲程阈值，或相反地，是否已降低到足以越过向上冲程阈值。如果力已增加或降低到足以越过相应的阈值，方法400可前进至操作416。在操作416中，触觉设备可通过移动反馈表面来将反馈提供至用户，并且还可将输入或命令提供至处理器116。然而，如果尚未越过所述阈值中的任一个，方法400可返回至操作402，然后触觉设备102可继续感测由用户提供的输入力。
应当指出，如上所述，方法400的所述操作可由触觉设备102和/或处理器116执行。在一些情况下，触觉设备102自身可执行所述操作，而在其他情况下，电子设备100内的处理器116可执行所述计算。此外，向上冲程阈值和/或向下冲程阈值可由用户通过用户界面针对拖曳动作进行选择，并且可基于基本上任何类型的特征或设置来进行设置。例如，当某些应用正在运行时与当其他应用没有正在运行时相比，用户可选择将变为活动的特定的拖曳阈值设置。另外，在一些情况下，拖曳可以是可用于将数据和其他输入提供至触觉设备102的手势的一部分。下文将更详细地讨论用于将数据输入至触觉设备102的手势。此外，尽管上述方法和实施例结合在整个显示器104上“拖曳”一个或多个项目、图标、或图形进行讨论，但这些方法也可应用于其他应用。例如，可根据需要改变某些动作的阈值以使用特定输入和/或反馈来增强用户体验。
改变阈值
如上文结合图9-11所述，可基于输入力或向下冲程力FD和/或向上冲程力FU的一个或多个特征以及触觉设备或电子设备的一个或多个外部特征、内部特征、或感测到的特征来改变向下冲程阈值和向上冲程阈值。应当指出，如本文所述，改变阈值意味着涵盖越过阈值所需的输入的改变，以及改变与阈值相关联的相应反馈(例如，反馈表面的致动可改变)，和/或与由触觉设备102的输出相关联的其他特征也可能改变。例如，如果用户正在施加增大的力水平，则用于将反馈提供至用户的向下冲程阈值以及计算设备的视觉输出或其他元件(例如，在显示器104上显示的图形或图标)可能增大或改变。继续该实例，如果用户正在使用web浏览器程序，则通过更用力地按压，用户可激活滚动功能，该滚动功能可随着力增大而持续加速；然而，用户可能不越过输入阈值以从触觉设备激活“点击”或将输入选择等提供至触觉设备。
作为第一实例，可基于用户输入力(FD或FU)的特征来改变所述阈值中的任一个阈值，所述特征诸如但不限于量值、方向、或加速度。作为第二实例，可基于用户将输入提供至反馈表面128的手指的数量、提供输入的手指(例如，拇指对食指)、或可被输入传感器1222检测到的输入手势来改变所述阈值。作为第三实例，可基于其他特征或设置，诸如情景和/或环境特征来改变所述阈值。现在将更详细地讨论基于所述特征中的一者或多者来改变向下冲程阈值和/或向上冲程阈值中的任一者或两者的方法。
基于力特征来改变阈值
如上文所简述，在一些情况下，可基于输入力的一个或多个特征来改变向下冲程阈值和/或向上冲程阈值。一些示例性的力特征包括但不限于力的加速度、力的量值、力的方向(例如，侧向、笔直向下等)、猛拉(力量值加上力量值的变化速率)。作为第一实例，如果用户正在玩视频游戏并且正在将触觉设备102用作输入设备，则用户可能快速(例如，快速地点击反馈表面128)且连续地提供输入。在这种情况下，触觉设备102可能降低向下冲程阈值和/或向上冲程阈值，使得用户可更容易地从触觉设备102接收到反馈以及越过输入阈值以将输入提供至触觉设备102。以此方式，用户可能够更快速且更容易地将输入提供至电子设备100。
触觉设备102还可基于向下冲程力FD和/或向上冲程力FU的速度来改变所述阈值。例如，处理器116可能具有到致动器124的预定输入波或信号，诸如高速输入波和低速输入波，所述预定输入波或信号可引起反馈表面128的不同输出(不同的输入波实例请参见图21-21D)。在该实例中，如果输入速度为“高”范围，则致动器124可激活高速输入波，如果输入速度在“低”范围内，则相反。此外，如果速度介于两个预定速度之间，则致动器124可致动可能介于高速波形与低速波形之间的波形。类似地，触觉设备102可基于用户正在多快/多慢地提供力来减小越过所述阈值中的一个所需的力。以此方式，力施加得越快，就可能越容易越过特定阈值。此外，在一些情况下，所述阈值可被设置为与特定速度对应。例如，只有当以预定速度施加输入力时，才可能越过向下冲程速度，使得不管力的量值如何，如果用户不提供超过速度阈值的力，则其可能接收不到反馈。
触觉设备102还可基于力的角度来改变所述阈值。在一些情况下，用户可提供可能基本上垂直于反馈表面128的力，并且在其他情况下，用户可提供可能与反馈表面128成另一角度的力(例如，用户的手指可相对于反馈表面128成一角度)。触觉设备102可使用可检测一根或多根输入手指在反馈表面128上的位置的位置传感器127以及可检测当施加输入力时在反馈表面128中的扭曲的力传感器130A-130D和/或陀螺仪来检测或估计所述力的角度。在其他情况下，可采用其他方式来检测输入力或向下冲程力FD的角度。
继续该实例，如果输入力成除垂直于反馈表面128之外的角度，则触觉设备102可降低向下冲程阈值，并且如果输入力垂直于反馈表面128，则触觉设备102可升高向下冲程阈值。以此方式，如果用户使其手指相对于反馈表面128成30度的角度，则相同量的输入力可能会越过向下冲程阈值，但如果用户使其手指相对于反馈表面成90度的角度，则相同量的输入力可能不会越过向下冲程阈值。因此，当用户的手指直接垂直于反馈表面128时，用户可能不得不施加更多的力。可能需要以此方式来改变所述阈值，因为当用户的手指直接垂直于反馈表面时，用户可能更用力地按压。然而，在其他情况下，较之于其他成角度的输入，可能需要降低垂直输入的阈值。例如，一些用户可能很少以直接垂直于反馈表面128的角度来施加输入力，并且在这些情况下，直接垂直的力可能指示特殊或特定(即，非意外的)输入力并因此可能具有允许用户使用更低的力量值便可接收到反馈的降低的向下冲程阈值。
还应当指出的是，在一些情况下，还可使用输入力的角度来改变从触觉设备102传送至计算设备100的输入或命令。例如，具有第一角度的输入力可代表第一输入，而具有第二角度的输入力可代表第二输入。另外，在一些情况下，触觉设备102可针对最常输入至反馈表面128的输入力角度的范围来降低所述阈值，并且可针对不常见角度的范围来增大所述阈值。在这些实施例中，触觉设备102可降低无意触摸可能被视为输入的机率。例如，用户可能通常提供相对于反馈表面128大体笔直向上和笔直向下的输入力，因此被检测到的成另一角度的力可能指示用户在键盘上键入的同时意外地提供了力，或其他意外的触摸。
作为又一个实例，在一些情况下，输入力的角度可代表不同类型的输入，例如，垂直力在视频游戏中可代表“跳跃”移动，而40度的力在视频游戏中可代表“躲避”字符输入。在这种情况下，可改变所述阈值以改变激活特定输入所需的反馈和输入，例如，跳跃功能可能比躲避功能需要更多的力。
在一些情况下，触觉设备102可基于输入力的猛拉或猛推来改变所述一个或多个阈值，所述猛拉或猛推可被定义为包括力的量值以及力的改变速率的值。以此方式，相同量值的力可取决于这些力被多快地施加而激活不同的阈值，例如，缓慢施加的大力可激活第一反馈响应，而快速施加的相同量值的力可激活第二反馈响应。
如上文所简述，在一些情况下，触觉设备102可基于向下冲程力FD和/或向上冲程力FU的量值来改变所述阈值。例如，触觉设备102可允许施力相对较轻的“施压者”用户更容易地越过向下冲程阈值和/或向上冲程阈值，并且适应施力重的“施压者”，使得他们可能不得不提供增大的力来越过特定阈值。以此方式，提供变化的输入力量的用户可能以相对对应水平的感知到的输入力来接收反馈。即，尽管施力重的施压者和施力轻的施压者各自可能具有截然不同的最高力量值，但施力轻的施压者和施力重的施压者均可能以其最高力量值的80％来接收反馈。
另选地，如上文所简述，触觉设备102可改变所述阈值以激励特定的输入类型。例如，可在一定时间段内降低向下冲程阈值以激励用户提供减小的向下冲程力FD。这可通过降低因增大的力水平所致的潜在磨损来帮助延长触觉设备102的寿命。又如，触觉设备102可在一定时间段内增大向下冲程阈值以激励用户更用力地按压在反馈表面128上。
在一些实施例中，触觉设备102可基于第一特征来改变向下冲程阈值，并且可基于第二特征来改变向上冲程阈值。例如，向下冲程阈值可被设置为在特定速度的输入力下激活，并且向上冲程阈值可基于当输入力达到向下冲程阈值速度时所达到的力量值而改变。在该实例中，向下冲程阈值可能是恒定的，因为当输入力达到特定速度时，该向下冲程阈值可能总是被越过，但向上冲程阈值可随每个输入力而改变。即，由于用户可能以相同的速度施加不同量值的输入力，因此尽管向下冲程阈值可能是相同的，但向上冲程阈值仍可改变。
触觉设备102还可被配置为基于提供输入力的手指的数量来改变对用户的输出或反馈。例如，如果用户使用两根手指来提供输入力，则较之于用户可能仅用单根手指提供输入力的情况，向下冲程阈值可能增大。类似地，如上文所简述，触觉设备102可基于哪根手指正在提供输入力来改变所述阈值。如上所讨论，使用位置传感器127和力传感器130A-130D的触觉设备102可确定用于将输入力提供至反馈表面128的一根或多根手指。在这些情况下，触觉设备102可基于提供输入力的手指来增大、减小、或以其他方式改变所述阈值，例如，食指可能不得不施加较之于小指增大的力来越过所述阈值。
类似地，触觉设备102可基于输入力的接触形状来改变所述阈值。在该实例中，较大接触形状的输入力可能需要较大的力水平，使得使用其手指的指腹来施加输入力的用户较之于使用其手指的指尖来施加输入力的用户，可能不得不施加更大的力。另选地，在一些实施例中，接触形状越小，需要的力越大。例如，儿童通常可能具有较小的手指，并且当他们将力提供至反馈表面128时可能具有较小的接触区域。在一些情况下，触觉设备102可改变所述阈值以充当儿童锁，使得如果检测到小接触形状正在提供输入力，则触觉设备102可假定用户为儿童，并且可能大幅地增大向下冲程阈值。以此方式，儿童可能难以将输入提供至电子设备100。相反，如果推测用户为儿童，则触觉设备102可以降低向下冲程阈值，使得用户可以更轻松地提供输入。
又如，可基于对反馈表面128的触摸输入的数量或类型来改变触觉设备102的所述阈值。例如，如果用户基本上同时用两根独立的手指提供输入力，则较之于用户可用单根手指提供输入力的情况，所述阈值中的一者或两者可能改变。此外，在此类实施例中，触觉设备102可基于预期的手势来改变所述阈值。例如，如果触觉设备102检测到用户可能正在输入特定的手势，诸如将其手指捏夹在一起，则触觉设备102可能改变一个或两个阈值。继续该实例，越过“捏夹”手势的向下冲程阈值所需的力可能较之于“牵拉”手势减小。以此方式，所述阈值还可用于将输出水平提供至用户，例如牵拉手势可被感知为不同于捏夹手势。
应当指出的是，除改变用于越过所述阈值的力水平之外或作为其替代，可改变用来修改由触觉设备102所提供的输出的阈值。即，可针对特定阈值(例如，所提供的反馈)，而不是针对越过阈值并将反馈提供至用户所需的输入力或时间安排来改变反馈表面128的移动。在这些实施例中，可基于本文所述的各种特征来改变被用户感测到的输出。作为一个实例，可改变向下冲程阈值，以使反馈表面128针对由用户拇指提供的输入的移动较之于反馈表面128针对由用户食指提供的输入的移动减小。在这种情况下，反馈表面128可被配置为无论是哪根手指提供输入，均具有一致的输出感觉。被用户感知到的反馈可能与用户手指在反馈表面128上的表面面积相关。因此，拇指可能比小指更强烈地感觉到较小的移动，并且通过降低反馈表面128针对由拇指进行的输入的移动，用户可能感知到针对小指输入和拇指输入两者的反馈相对恒定。
触觉设备102还可基于输入力的动作来改变所述阈值。位置传感器127可跟踪用户在提供特定输入力时在整个反馈表面128上的动作。换句话讲，位置传感器127可确定用户是否正在将其手指从右向左移动跨越反馈表面128、是否正在将其手指垂直地移动跨越所述表面，等等。在一些情况下，触觉设备102可基于反馈表面128上的输入移动的方向来激活不同的阈值。作为具体的实例，从右向左划动的输入可能具有第一阈值设置，并且从上往下垂直地划动的输入可能具有第二阈值。
不与力相关的特征
触觉设备102可基于不与力相关的特征来改变向下冲程阈值和/或向上冲程阈值，以及与每个阈值相关联的对应输出。例如，触觉设备102可基于被电子设备100的传感器140感测到的输入、应用指令、用户设置、系统状态、电子设备的环境等来改变所述阈值。
基于不与力相关的特征来修改所述阈值的第一实例可基于用户是否存在于显示器104或计算设备100的其他部分前方来改变向下冲程阈值。传感器140可包括相机或可用于确定用户是否位于电子设备附近的其他存在检测机构。在用户可能不存在的情况下，向下冲程阈值可被显著地增大，使得自然环境、物体或动物(例如，猫)可较不可能从触觉设备102激活输入。例如，在该实施例中，当用户不存在时，如果猫尾巴在反馈表面128上掠过，则触觉设备102可能不会记录输入。在特定实例中，这可使得尽管力正被施加于反馈表面128，电子设备100仍可停留在睡眠模式，从而潜在地节省电力并减少意外输入。
修改所述阈值的第二实例可基于电子设备的环境来改变所述阈值。可使用电子设备100的传感器140来检测触觉设备102和/或电子设备100的至少一个环境特征，所述环境特征随后可用于调节一个或多个阈值。作为具体的实例，电子设备100可包括加速度计和/或陀螺仪，并且可检测电子设备100是否正在环绕移动和/或旋转并且可相应地改变所述阈值。这可帮助防止电子设备记录意外的输入，诸如在用户正乘坐可能在不平整路面上行驶的公共汽车从而导致设备100上下颠簸的情况下。在该实例中，当电子设备100上下颠簸时，用户可能意外地将力提供至触觉设备102。通过增大或以其他方式改变所述阈值，触觉设备102可较不可能记录来自意外颠簸的输入。
作为另一个实例，电子设备100可能使用其传感器140来确定其是定位在平坦的表面诸如书桌上、还是不平坦的表面诸如用户的膝盖上。在这些情况下，可根据需要来改变所述阈值。在一些情况下，当设备100在用户的膝盖上时，可能需要降低所述阈值，因为对于用户而言，可能在一定程度上更难在保持电子设备100的同时将同样大的力提供至反馈表面128。类似地，触觉设备102可使用陀螺仪来确定电子设备100是否正在倾斜或者说是以非典型的方式进行取向。在这些实例中，假定在用户可能正在平衡电子设备102时用户可能更难执行输入，由此可将所述阈值降低。
在一些实施例中，可使用三轴加速度计来感测环境特征。在这种情况下，处理器116可分析来自加速度计的信号以对三个轴进行分析，并且取决于噪声信号水平可改变所述阈值。在一些情况下，触觉设备100的输入传感器122自身可用于确定可用于改变所述阈值的一个或多个环境特征。例如，触觉设备102内的加速度计133可确定反馈表面128自身的加速度，该加速度随后可用于改变所述阈值中的一者或多者。
基于非力特征来修改所述阈值的第三实例可基于特定用户来改变所述阈值。要么使用用户登录信息、面部识别(例如，经由设备100的输入传感器140)，要么使用其他类型的用户识别(声音、指纹等)，触觉设备102可将所述阈值改变成由用户设置的那些阈值或被确定为最适合特定用户的典型习惯的那些阈值。采用第一选项，用户可能已要么总体上、要么关于选择程序选择了针对所述阈值的特定设置，一旦电子设备100识别出特定用户，电子设备100便可激活那些特定用户阈值。采用第二选项，触觉设备102可能已存储了典型用户行为信息，诸如典型力输入、常用手指、和/或点击频率，该典型用户行为信息然后可用于以所需的方式改变所述阈值。
基于环境因素来修改所述阈值的第四实例可以是第三实例的更一般的选项。具体来说，触觉设备102可在一段预先确定的时间内跟踪可以是或可以不是特定用户所特有的行为。在此之后，触觉设备102可基于先前点击的历史、在一个或多个应用期间的典型输入行为、和/或典型时间使用来修改一个或多个阈值。
第五实例可以是使用时间来改变一个或多个阈值。可使用的时间可以是一天中的时间(例如，所述阈值可在夜间增大)、点击之间的时间(例如，越快速地提供输入，便可能越容易越过阈值)，等等。
基于环境因素来改变所述阈值的第六实例可基于电子设备100的声音环境。例如，电子设备100的传感器140可被配置为检测环境噪声的改变，该改变随后可用于改变所述阈值。如果环境噪声增大到超过某分贝水平，则此类实施例可能将向下冲程阈值增大。类似地，电子设备100可包括可检测环境光线的改变的环境光线传感器，并且触觉设备102可基于周围的光线来改变所述阈值。
基于环境因素来改变所述阈值的第七实例可基于应力/应变分析。例如，力传感器130A-130D可检测施加于反馈表面128的应力和/或应变力。应力和/或应变的存在可指示触觉设备102正被弯曲，或者无意地施加了力。这可能基于这样的假设，即用户输入力可能通常在不需要将弯曲力提供至反馈表面128的情况下施加，该弯曲力可能在表面128的一部分上引起应力或应变。作为一个实例，可比较通过力传感器130A-130D中的每一者检测到的力以确定在反馈表面上是否存在应力/应变。作为第二实例，可分析输入力的时间加权或后顾性力曲线以确定输入力是否包括应力和/或应变。
基于环境因素来改变所述阈值的第八实例可基于背景来改变所述阈值。例如，可使用与触觉设备102相关联的光标的位置来确定某些阈值或其他行为。如果光标定位在特定应用的窗口中，则应用可能具有一组可相应地改变所述阈值的“力简档”(触觉设备的应用设置简档的实例请参见图22-24)。例如，应用可具有针对某个图标的向下冲程阈值，该向下冲程阈值对于第一图标是相对低的，并且对于第二图标是增大的向下冲程阈值。类似地，可基于正在运行的当前应用、电子设备100的状态(例如，睡眠或待机)、或与触觉设备102明确分离的其他系统输入来改变所述阈值。
改变阈值的上述实例意在仅是示例性的，并且存在可能藉以改变或者说是修改所述阈值的多种其他方式。此外，尽管可结合某些输入、应用等来讨论所述阈值，但应当指出的是，也可以其他方式来改变所述阈值。
启用或禁用阈值
除改变向下冲程阈值和/或向上冲程阈值之外，在一些情况下，触觉设备102可基于一个或多个特征来启用或禁用特定阈值。作为一个实例，用户可在反馈表面128上放置多根手指，并且可能用一根手指无意地施加力。触觉设备102可分析输入力并确定所述输入是有意的、意外的、还是用户手的搁置位置。例如，如果触觉设备102接收到来自食指的强力输入以及来自手掌部分或拇指的小力输入，则触觉设备102可忽视所述小力输入并假定该小力输入是无意的(例如，由于用户将其手搁置在反馈表面128上并同时相应地使用其食指来将输入提供至触觉设备)。换句话讲，手的拇指或手掌的阈值可被禁用，并且由手的这些部分输入的力可能无法(至少暂时地)越过阈值。
类似地，如上文就改变所述阈值所讨论，可基于输入力手指的接触形状来禁用所述阈值。以此方式，如果接触面积小于正常接触面积尺寸，这可能指示儿童正在使用触觉设备102，则可禁用向下冲程阈值和/或向上冲程阈值。作为另一个实例，用户可能通常不用其拇指来提供输入，所以在其中接触形状可能大于通常接收到的形状的一些情况下，可禁用所述阈值以帮助防止无意输入被触觉设备102识别到。
改变输入
如本文所简述，触觉设备102可被配置为从用户接收不同类型的输入。例如，触觉设备102可被配置为从单根手指、手指的组合、以及每根手指或多根手指的不同力水平接收输入。此外，触觉设备102可被配置为接收手势输入，例如，可将某些输入特征映射至对触觉设备102输入的另外的数据或信息。例如，用户可在整个反馈表面128上以特定的力划动其手指，并且划动动作以及方向和力水平均可被视为不同的输入，所述不同的输入可用于将各种输入提供至应用等。又如，用户可在整个反馈表面128上捏夹或牵拉其手指，并且所述手势以及手指和/或每根手指的力可被触觉设备102用作独立的输入。
应当指出的是，通过使用如上文所述的阶段或阶梯，可允许触觉设备102识别出阶段内的特定手势。这可允许用户在输入手势的同时接收到反馈。例如，当用户首次施加最终为手势的一部分的输入力时，触觉设备102可提供第一点击，然后当用户转换通过所述阶段时，触觉设备102可继续将指示手势进展通过所述阶段的反馈提供至用户。
在其他实例中，触觉设备102可确定特定输入是电容性的还是电阻性的，并且触觉设备102可基于特定类型的输入来改变所述阈值。例如，电阻性输入可能需要更多或更少的力来获得与电容性输入相同的反馈。
通常，应当指出的是，本公开的阈值、输入阈值、越过阈值等可应用于除可移动设备或输出设备之外的部件。例如，计算设备可使用力传感器、位置传感器、速度传感器、和/或其他传感器来检测一个或多个用户输入，以及这些输入如何随时间推移而改变等，尽管这些输入可能不与特定输出相关联。换句话讲，所述阈值可用于跟踪用户输入和/或提供与触觉设备分离的输出，诸如变化的显示输出等。因此，本文的许多实施例可在不具有可移动表面的情况下实施，并且可能不与由反馈表面或其他类似表面所产生的输出或反馈相关联。
改变致动器波形
可改变输入至致动器124的波形以改变被用户感知到的输出。被用户感知到的输出可以是被用户的一根或多根手指在接触反馈表面128时体验到的接触与被用户听到的输出(例如，由于反馈表面128被致动器124牵拉引起的移动所导致的声音)的组合。因此，在许多情况下，不仅可通过改变反馈表面128的位移，而且还可通过改变由触觉设备102生成的声音来改变被用户感知到的反馈。应当指出的是，由触觉设备102产生的声音可能是来自反馈表面128的实际位移的声音，或者可能是由扬声器或其他元件为增强输出的感觉而发出的声音。
如上文结合图2-7A所简述，致动器124可基于可为一种或多种波形的一个或多个输入信号来物理地移动反馈表面128。在一些实施例中，输入波形可以是诸如但不限于半正弦波、半椭圆波、锯齿波、正弦平方函数、斜降波、和/或方波的波形。然而，应当指出的是，可根据需要改变输入波形的类型、周期、振幅和/或频率，并且上文列出的波形仅仅是示例性的。当致动器接收到特定波形时，由致动器输出的机械移动可能改变，使得半正弦波可具有较之方波不同的输出轮廓。换句话讲，可通过改变输入波形的形状、量值和/或持续时间来改变反馈表面128的位移距离和/或速度。因此，通过改变输入波形，可改变被用户体验到的反馈。此外，如下文将更详细地讨论，被用户在体验到来自触觉设备102的其他反馈的同时体验到的声音可更改被用户感知到的实际反馈。
在一些情况下，反馈表面128响应于特定波形的移动可以是阻尼响应，因为反馈表面128可被致动器124致动且随后可能以降低的水平朝着静止位置振荡。换句话讲，当偏置构件134A-134D对反馈表面128起作用时，反馈表面128可能具有初始位移，然后是一系列较小的位移。图21为示出单个输入波形和相应的位移轮廓，第一致动器和第二致动器各自的输出位移1和输出位移2的简化曲线图。在一些实施例中，触觉设备102可包括两个致动器124，该致动器124可被配置为各自响应于输入波形而提供移动反馈表面128的机械力。因此，如图21所示，当反馈表面128可能被两个独立的致动器移动时，可能存在两个独立的位移输出。
如在图21中可见，在输入波形的初始脉冲之后，反馈表面128的输出位移可能具有附加的振荡或衰荡波。衰荡输出响应可归因于这样的事实，即反馈表面128被支撑在偏置支撑件134A-134D(其可能具有弹性)上，因此所述结构可能充当弹簧(偏置支撑件)上的质量块(反馈表面128)。因此，尽管致动器124可响应于单个峰值输入波形(例如，半正弦波)而仅提供单个移动脉冲，但反馈表面128可能在初始的移动之后略微振荡。在一些情况下，用户可能感觉所述振荡“有伸缩性”或不够利落。换句话讲，由于反馈表面128可能振荡，因此单个“单击”或移动可能感觉像是一系列移动而不是离散的输出。
为了降低反馈表面128的振荡并为用户带来“更利落”或“更干净”的输出感觉，可改变至致动器124的输入波形。图21A为包括校正波形峰值的输入波形的简化曲线图。作为一个实例，在施加第一输入波形之后，可将第二输入波形施加于致动器124。第二输入波形可抵消由施加第一波形造成的反馈表面128的振荡移动。换句话讲，第二输入波形可用于取消第一波形的振铃。在一些实施例中，可基于所需的振幅比以及第一波形之间的分离间隔来选择第二波形，以使振铃数量或振荡数量最小化。
在一个实施例中，可在第一波形中的向下摆动处将第二输入波形施加于致动器124。图21A为示出所施加的第一输入波形W1和第二输入波形或校正波形W2的简化曲线图，以及反馈表面128的相应输出响应的简化视图。图21B为示出响应于第一输入波形W1和第二或校正波形W2的两个位移输出(归因于两个致动器)的简化曲线图。
参照图21A和21B，在一些实施例中，第一输入波形W1可以是半椭圆波，其可能导致反馈表面128的输出位移中出现输出峰值。例如，在其中致动器124为螺线管的实施例中，当输入波形W1被施加于致动器124时，所述波形可引起螺线管的铁芯或插棒移动，从而可相应地移动可能可操作地连接至螺线管的反馈表面128。这允许一个或多个致动器124使反馈表面128沿至少一个方向移位。例如，简要地参照图3，致动器可使反馈表面128沿Y方向移位。应当指出的是，在其中存在两个致动器的实施例中，每个致动器可被提供相同的输入波形。
再次参照图21A和图21B，在致动器124首次接收到输入信号时与反馈表面128发生相应位移或移动之间可能存在时间差。因此，如图21A和图21B所示，一个或多个输出峰值可能与第一输入波形的峰值W1Peak偏离。在已将第一波形W1施加于致动器124并且反馈表面128已开始移位之后，可将第二输入波形W2施加于致动器124。如图21A和图21B所示，第二波形W2也可以是半椭圆波，但可具有比第一输入波形W1的振幅更低的振幅。然而，如下文将更详细地讨论，校正波形或脉冲可能具有与初始波形不同的形状和/或振幅。此外，尽管输入波形和校正波形作为半椭圆波进行讨论，但如下文将更详细地讨论，所述波形的形状可依据来自反馈表面128的所需输出响应而改变。
施加第二输入波形W2的时间安排可依据致动器124所需的输出响应而改变。然而，在一些实施例中，可在第一输入波形W1的向下摆动的中点处施加第二输入波形W2。在一些情况下，可能需要在反馈表面128仍正在由于第一输入波形W1而移动的同时，例如在反馈表面128位移的第一峰值振幅期间，施加第二输入波形W2。具体来说，可在第一输入波形W1的向下冲程期间，但在反馈表面128正移动的同时，激活第二输入波形W2。这可允许第二输入波形W2在第一输入波形W1的衰荡的大约第一过冲处到达致动器124。以此方式，第二波形W2可使一个或多个致动器124抵消由偏置构件所导致的振荡力。
如图21A所示，第二输入波形W2可能具有峰值W2Peak，该峰值可能是比第一输入波形W1的峰值W1Peak低的振幅。应当指出的是，可取决于在何处可能需要由致动器124带来的附加致动来改变第一输入波形W1与第二输入波形W2之间的时间安排，以及振幅或峰值W1Peak和W2Peak。第二波形W2可能引起致动器124充分地移动以帮助减轻反馈表面128所经历的振荡，从而可能允许输出趋于平稳并提供“更干净”的输出感觉。即，第二波形W2可能允许反馈表面128在单个移动脉冲(而不是阻尼振铃)处移动。将图21与图21A和图21B进行比较，衰荡振荡已显著减轻，并且用户可较不可能感觉到小位移，这可使得初始峰值移动感觉像是单个隔离的移动，并因此像是“干净”的点击。
应当指出的是，可取决于所需的反馈响应(例如，较有力或不那么有力，和/或可能需要的衰荡校正)来改变输入波形W1和校正波形W2的振幅。图21B-21D为示出具有不同振幅的输入波形和校正波形的简化曲线图。如在图21B-21D中可见，当输入波形的振幅增大时，位移距离(曲线图的Y轴)可能增大。因此，为第二输入波形W2的校正波形可能具有相对于输入波形增大的振幅以便更好地抵消衰荡。
如上所讨论，在一些实施例中，触觉设备102可响应于用户所施加的向上冲程力和/或向下冲程力来提供反馈力FF。因此，在一些实施例中，响应于向下冲程和向上冲程的反馈力可包括输入波形和校正波形。如图21C和21D所示，向上冲程波形可具有较之于向下冲程波形降低的振幅，但也可能包括可以与向下冲程力的输入波形类似的方式施加的校正波形。以此方式，由触觉设备响应于向下冲程或向上冲程而提供的反馈力可能感觉更干脆利落。
在一些实施例中，第一输入波形W1和第二输入波形W2可以是椭圆波或方波(或这些类型波的一部分)。在一些情况下，方波和椭圆波在降低或防止反馈表面128振荡方面可能比正弦波更有效。然而，在一些情况下，可使用其他考虑因素来确定输入波形W1、W2。
由触觉设备102所产生的声音可基于波的类型而改变，该声音可以是可在调节被用户感知到的所需反馈的过程中被考虑到的除振荡之外的另一因素。如上所述，被用户体验到的输出可以是反馈表面128的位移的触感与位移发生时的声音的组合。这是因为，在一些情况下，声音的频率可能影响被用户感觉到的移动的频率。因此，在不同的波形形状可能具有不同声音特征的一些情况下，被用户感知到的可能包括任何振荡的输出可至少部分地取决于由触觉设备102生成的声音。
在一些情况下，正弦输入波可能具有相对低的音调频率，椭圆输入波可能具有高频率分量并且可能比正弦波听起来更高，方波可能具有在椭圆波和正弦波之间的最高的频率。因此，取决于所需的输出感觉，在减轻振荡方面可能最有效的方波可产生对一个或多个用户而言可能毫无吸引力的声音并且可抵消由所述波产生的触感。
然而，在一些情况下，可将某些形状的输入波进行组合以形成与另一类型的输入波匹配的一般形状。例如，可使用连续的多个正弦波来形成方波，并且在这种情况下，所形成的“方形”波可包括正弦波的高频率分量。
再次参照图21A，在一些实例中，可独立于波形W1和W2的位移效应来控制这些波形W1和W2的声音。可用于调节触觉设备102的声音特征以更准确地匹配所需输出的一些控制技术可包括对波形W1、W2进行滤波，对波形W1、W2进行阻尼处理并随后将阻尼波形施加于致动器124，或者由其他波形状的组合来形成输入波形状。
此外，应当指出的是，在一些情况下，不同的波形形状可针对反馈表面128产生基本上相同的位移特征。在这些情况下，可基于单独的特定波形的声音来调整触觉设备102的输出。例如，电子设备100的用户界面可允许用户调节触觉设备的触觉响应，以及由触觉设备102产生的声音。
在一些实施例中，可使用特征矩阵来选择波形。特征矩阵可包括可能对应于一个或多个特定反馈特征的多个不同的波形特征或参数。例如，大位移或低沉的声音可能是可用于选择针对特定用途的波形的特征。下表1为可用于选择一个或多个波形的示例性矩阵。
表1
参照上表1，每个波形可能具有一个或多个特征，诸如有力的向下点击力、有力的向上点击力、轻柔的向下点击力、轻柔的向上点击力、主要为低频的内容、主要为高频的内容、和/或可能需要阻尼处理。设想了许多其他特征，诸如但不限于振幅、对称性(例如，对称或不对称)、频率、持续时间、电压范围等。因此，应当指出的是，表1中列出的特征仅仅是示例性的，并且不意在进行限制。
使用矩阵，诸如表1中所示的矩阵，或另一种选择方法，可通过选择所需的特征并随后将这些特征与特定波形匹配，来选择用于特定用途(例如，阈值设置、应用、特定用户界面特征等)的波形。例如，在一些实施例中，可能需要具有低沉的声音或声调的波形，并且由于表1中的波形1具有低频内容，所以可选择该波形1。在上述实例中，可使用波形1来提供用于深点击或者已越过如上所讨论的多个阶梯或阈值的点击的输出。当波形可产生深沉的低音时，这可使用户不仅体验到触觉反馈(例如，移动)，而且还体验到音频反馈。在第二实例中，可能需要具有高音调或“啁啾”声的波形。在该实例中，可选择具有低振幅和短持续时间的单个锯齿波，该锯齿波可产生啁啾声，而不具有低频或低音分量。此外，短持续时间和弱强度可能不需要阻尼处理或振铃消除，所述阻尼处理或振铃消除可能也是需要的。
作为其他实例，可基于按钮的状态(例如，已启用、已禁用)、按钮的类型(例如，滑块、挡块)、在标度上的位置(例如，越过滑动输入上的一个或多个散列标志)等，来改变波形。另外的其他实例包括针对两个相似类型的输入，诸如为切换开(toggle on)和/或切换关(toggle off)的按钮输入来使用不对称的波形。在这些实例中，当用户选择切换开时，第一波形可能产生有力的向下点击，向上点击却很弱，但当按钮被切换关时，该第一波形可能产生相反的响应。
如上文关于阻尼处理所述，可将第二波形与初始波形组合。然而，在一些情况下，可选择该组合波形来改变由该波形所致的致动器音频输出。例如，可将1kHz调制波施加在初始驼峰或半正弦波形之上以便改变输出声音。在这些实施例中，可选择第二波形来仅改变声音并且该第二波形可基本上不影响由波形产生的平台的移动特征。
通过改变输入波形的一个或多个特征，可改变输入表面的移动特征以及设备的可听特征。此外，通过以选择间隔施加两种或更多种波形的组合，可进一步修改声音和阻尼或振铃特征。通过改变多个特征，可针对反馈的任何数量的所需变型形式来定制反馈设备的移动和可听输出。
用于改变反馈简档的跟踪区域
在一些情况下，电子设备100可包括多个不同的应用，所述应用可较之其他应用改变提供至用户的反馈。例如，某些应用可能将某些图标选择为“双击按钮”、单击按钮、拖曳按钮等。此外，由于触觉设备102可能接收不同类型的输入，诸如输入手势、变化的力量等，因此触觉设备102可将基本上无限数量的不同输入或命令提供至电子设备100。类似地，由于触觉设备102可被配置为基于多种不同的简档、特征或设置来改变提供至用户的反馈，因此所述应用可选择反馈、特征或设置的基本上任何组合来将反馈提供至用户。然而，电子设备100上的应用和/或程序可能期望以不同的方式使用来自触觉设备102的某些输入。例如，一个应用可能期望响应于输入提供强反馈力，而另一个应用可能期望响应于相同类型的输入不提供反馈力。
在一些实施例中，电子设备100可能包括可与硬件层进行交互的一个或多个软件层。图22为电子设备100的软件体系结构的简化框图。电子设备100可包括硬件层702，该硬件层通常可包括触觉设备102的部件、以及电子设备100的其他部件(诸如处理器116、存储器120，等等)。电子设备还可包括中间件层704和操作系统706层。中间件层704和/或操作系统706可与一个或多个应用710进行通信以使得硬件702的一个或多个部件被激活。例如，中间件层704可能包括基础级别软件，该基础级别软件可直接控制硬件层702的一个或多个部件并将数据提供至应用以及从应用提供数据。类似地，可能包括窗口服务器的操作系统706可与硬件702、应用、和/或中间件704进行交互以响应于对应用的请求而控制硬件702的一个或多个部件，从而提供特定功能，等等。
在一些实施例中，如将在下文更详细地描述，中间件层704可与操作系统706和/或应用710进行交互以确定光标或其他元件对应于触觉设备102的位置以启用可被特定应用选择的触觉设备102反馈简档。这可允许电子设备100无缝地跨各个活动的应用、以及跨屏幕的不同位置提供反馈。作为一个实例，即便应用正忙于处理一种类型的数据，该方法仍可允许硬件层702如应用可能希望的那样来激活触觉设备102。
在一些情况下，操作系统706、或较低级别软件诸如中间件704，可针对应用来设置用于施加来自触觉设备102的输入的某些规则。应用或程序可将屏幕104上所显示的某些图标或其他元件选择为具有特定功能。这些区域可被应用标记为“跟踪区域”，它们可向中间件或其他软件指示，当对应于触觉设备的光标处于特定位置时，应由触觉设备实施特定的反馈设置或简档。在这些情况下，在光标处于跟踪位置时进入触觉设备102的任何输入将被提供至应用，并且触觉设备102可根据特定应用选择的反馈简档来提供反馈。跟踪区域可通过显示器104的窗口或区域内的位置限定，并且基于可能与触觉设备102的输入相关联的图标诸如光标的位置，处理器116可确定光标是否在特定跟踪区域内。
现在将更详细地讨论跟踪区域。图23为显示器104上的示例性输出的前正视图，该显示器包括应用窗口。参照图23，显示器104可包括对应于一个或多个应用的一个或多个窗口712,714。例如，第一窗口712可对应于第一应用并且第二窗口714可对应于第二应用。窗口712,714可显示应用所需要的输出，诸如web浏览器、文字处理窗口、电子邮件收件箱等。窗口712,714的显示可依据应用而改变，因此每个应用可能具有类似的窗口或不同的窗口。窗口712,714可包括一个或多个图标724,726或其他视觉指示符。图标724,726可允许用户选择(经由光标710或其他输入机构)应用的一个或多个选项。例如，对于文字处理应用，图标724,726可允许用户创建新文档、保存当前文档、打印一个或多个文档等。应当指出的是，窗口712,714中的每一个还可包括除图标724,726之外的附加视觉输出。例如，在每个窗口712,714继续进行文字处理应用时，窗口712,714可显示在字符被用户输入时将所述字符示出的“页面”图形。
在一些实施例中，窗口712,714可展示为背景显示722的一部分，该背景显示例如由操作系统706展示的桌面显示。背景显示722可包括对应于电子设备100的不同应用、文件等的一个或多个图标。此外，背景显示7222可在应用窗口712,714之间和/或在应用均不包括活动或打开的窗口时形成针对用户的视觉输出。
窗口712,714可以是打开的、关闭的，和/或活动的/不活动的。在窗口打开时，窗口712,714可显示在背景显示上，而在窗口关闭时，窗口712,714可展示为背景显示722上的图标和/或比打开时小。类似地，尽管窗口712,714可能是打开的，但应用窗口可能不一定是活动的。在一些情况下，如果光标710位于窗口712,714的一部分中和/或如果光标710已选择了窗口712,714内的一个或多个图标，或者用户正在以其他方式提供或接收来自应用的输入，则窗口可能是活动的。作为一个实例，在光标710从第一窗口712跟踪跨越背景722到达第二窗口714并随后任选地如果光标710(通过用户输入)选择或提供输入至第二窗口714的区域和/或第二窗口内的图标时，第二窗口714可以从活动状态转变为不活动状态。
应当指出的是，对应于窗口712,714中每一者的应用不但可能想要针对不同的图标724,726来提供来自触觉设备102的不同输出，而且可能具有对应于触觉设备102的不同输出的不同视觉输出。作为一个实例，第一应用窗口712可能具有图标724，当该图标被用户(经由对触觉设备102的输入)选择时，其可提供对应于触觉设备102的特定反馈简档的视觉输出。继续该实例，触觉设备102可能具有“双击按钮”反馈简档，该反馈简档可在两个独立的阈值处致动反馈表面128以提供两种独立的反馈情形。视觉输出可示出图标724的两个不同输出，一个针对第一阈值并且另一个针对第二阈值。
如上所讨论，触觉设备102可被配置为具有基本上任何数量的不同反馈简档(即，阈值变型形式)，所述反馈简档可根据需要选择性地将反馈提供至用户。类似地，电子设备100上的每个应用可基于一个或多个反馈简档来改变特定图标724,726的视觉输出，和/或可为触觉设备102选择某些简档以便将触觉反馈最佳地提供至用户。然而，由于电子设备100可能包括多个应用，其中每个应用可能具有一个或多个打开的窗口712,714，并且每个窗口包括具有特定功能的一个或多个图标724,726，因此触觉设备102可能具有多个待激活的不同反馈简档。当需要应用例如响应于来自光标的用户输入激活特定反馈简档时，需要这样的应用中的每一个应用对触觉设备102进行提醒，这可能延迟触觉设备102的反馈响应。例如，应用可能处于忙碌状态，所述应用可能首先不得不向中间件和/或操作系统询问光标位置并随后使用选择的反馈简档作出响应，这可能增加反馈延迟(在一些情况下，应用可能不直接在整个显示器上跟踪光标)，等等。因此，在一些实施例中，电子设备100可能不但选择中间件704和/或操作系统706来跟踪光标710的位置，而且基于光标710的位置来改变触觉设备102的反馈简档。
再次参照图23，每个应用可定义一个或多个跟踪区域716,718,720。跟踪区域716,718,720可被选择为位于应用窗口712,714中每一者的内部或外部。然而，通常情况下，跟踪区域716,718,720或声明的区域可包含在应用窗口712、714内或者与应用窗口712,714对齐。此外，每个窗口712,714可能包括一个或多个跟踪区域716,718。跟踪区域716,718,720可对应于单个图标724、多个图标、和/或窗口中限定的其他区域。应用可各自针对特定窗口限定跟踪区域716,718,720，并且如下文将更详细地讨论，每个应用可针对特定跟踪区域为触觉设备102设置反馈简档和/或可针对跟踪区域为触觉设备102选择反馈简档。
通常，当光标710进入特定跟踪区域716,718,720时，中间件704和/或操作系统706可激活可能通过应用为触觉设备102所选择的特定反馈简档。当光标710在跟踪区域716,718,720内且选择特定图标724,726时，或者用户以其他方式通过触觉设备102(例如，通过手势或其他输入)来提供输入时，触觉设备102可采用由所选择简档指示的方式来提供输入。以此方式，当光标710在显示器上改变位置以进入窗口712,714中的一个窗口时，被用户体验到的反馈可能改变。由于每个跟踪区域可能具有包括可能影响触觉设备102的输出的不同阈值、阶段等的反馈简档，因此每个应用可能具有针对用户的不同反馈感觉。应当指出的是，应用的特定反馈简档可能包括附加跟踪区域和/或针对每个图标724,726或应用的其他选择输入具有不同的反馈设置。
在一些实施例中，由于中间件706或比所述应用软件级别低的其他软件可改变触觉设备102而不是每个应用的反馈简档，因此当用户在不同应用窗口712,714之间移动光标710时，其可能更无缝地体验到来自触觉设备102的反馈。这是因为应用可能不会监视光标在其窗口外部的位置，因此可能不知道光标已于何时离开其跟踪区域。
例如，当光标进入特定跟踪区域时，中间件随后可向触觉设备102提供可能与跟踪区域相关联的特定简档。所述简档可包括针对可被触觉设备102识别的阈值、阶段、以及手势等的设置。作为具体的实例，对于第一应用而言，双指按压可能指示缩放功能，而针对第二应用，双指按压可以激活菜单选项，因此当光标在特定应用的跟踪区域中时，中间件可以激活触觉设备102的具体应用的特定简档。
现在将更详细地讨论用于限定声明的区域或跟踪区域的方法。图24为示出用于限定跟踪区域和所需的反馈简档的方法750的流程图。方法750可始于操作752，此时应用可限定跟踪区域。通常，跟踪区域716,718,720可被限定为应用窗口712,714内的区域；然而，在一些情况下，跟踪区域可被限定在部分地位于应用窗口712,714外部的区域中。在其中跟踪区域716,718,720被限定在应用窗口中的一个或多个内的情况下，应用可限定跟踪区域相对于窗口的位置(因为用户通常可能够在整个显示器上移动所述窗口)。作为一个实例，跟踪区域可被限定在相对于应用窗口处于中间的位置处。在其中跟踪区域可被限定在应用窗口外部的情况下，跟踪区域可相对于窗口限定(例如，围绕应用窗口的5mm边框)，或者可相对于整个显示器限定(例如，相对于显示器的x,y轴水平相距10mm且垂直相距7mm)。
在用户提供输入时可能需要反馈的情况下，应用可基于所需的图形、或图标724,726来选择跟踪区域716,718,720。可依据所需的反馈和/或提供至应用的输入来以不同的方式将跟踪区域限定在窗口712,714之间。在一些实施例中，应用还可限定一个或多个手势，所述手势可与图标或图形分开使用以输入某输入。例如，触觉设备102可被配置为感测除向下冲程力之外的一个或多个输入，诸如但不限于手指位置、来自手指的不同压力，等等。在这些实例中，应用不仅可将图标限定为具有特定的反馈设置，而且还可限定可在跟踪区域716,718,720内使用的一个或多个手势。
在应用已限定所需的跟踪区域之后，方法750可前进至操作754。在操作754中，应用(或用户，通过对应用的输入)可确定是限定其自身的反馈简档、还是选择触觉设备102的反馈简档。如果应用限定其自身的简档，则方法750可前进至操作756，此时应用可确定触觉设备102的选择特征。例如，应用可选择某些反馈响应，诸如选择阶梯值(阈值)、阈值越过参数，等等。反馈响应可被定制为选择图标724,726和/或针对跟踪区域被一般化。另选地，用户可为应用选择反馈简档的某些阈值或其他特征。然而，如果应用或用户选择了简档，则方法750可前进至操作758。在操作758中，应用(或用户)可从触觉设备102选择特定的反馈简档。换句话讲，触觉设备102可能具有一般化的反馈简档，诸如但不限于“深压”、“双击”、“轻压”等。在这些情况下，应用可基于触觉设备102相对各种输入的设置阈值、阶梯等的设置简档，来选择特定的反馈简档。
在任一操作756,758之后，方法750可前进至操作760，此时所选择的跟踪区域和相应反馈简档可被提供至中间件704和/或操作系统706。如上所讨论，当光标710进入所限定的跟踪区域时并且如果用户将输入提供至触觉设备102和/或如果另选地需要反馈，中间件704和/或操作系统706可以实施所选择的简档。在实施之后，中间件可跟踪光标以确定是否应当激活选择反馈简档，这在下文进行讨论。
现在将更详细地讨论使用跟踪区域来改变被用户体验到的反馈的方法。图25为示出利用可在方法750中选择的跟踪区域的方法770的流程图。方法770可始于操作772，此时电子设备100可确定光标710的位置。在一些实施例中，可通过中间件704和/或操作系统706的窗口服务器或其他部分来跟踪光标710的位置。例如，当用户将其手指移动跨越反馈表面128时，触觉设备102可跟踪用户手指的位置改变，该位置可能与光标710在显示器上的位置相关联。光标位置710因此可以被(直接或间接地)从触觉设备102提供至中间件704。
在操作772之后，方法770可前进至操作774，此时电子设备100可确定光标710是否在跟踪区域716,718,720中。如上所讨论，跟踪区域716,718,720可相对于一个或多个应用窗口712,714、屏幕的全局坐标、或其他参数进行限定。在这些实例中，处理器116可将光标710的已知位置与先前限定的跟踪区域，诸如在方法750中限定的那些，进行比较。在其中跟踪区域716,718,720可相对于窗口进行限定的实施例中，处理器116仅可能不得不比较光标相对于应用窗口的位置，但在其中跟踪区域可被限定在应用窗口之外或无关于应用窗口进行限定的情况下，处理器116可能不得不比较光标710相对于整个屏幕的位置。
如果光标710不在跟踪区域中，则方法770可返回至操作774。然而，如果光标710在跟踪区域内，则方法770可前进至可选操作776。在可被省略的操作776中，电子设备100可确定光标710是否已处在跟踪区域中足够的时间周期。该时间段可基于多个参数进行选择，所述参数诸如在应用窗口中的平均时间、跟踪速度、打开的应用窗口的数量、最后一个应用窗口打开的时间，等等。此外，该时间段可以是静态的或动态的，例如，该时间段可被设置为预定量或者可被动态地更改。该时间段可帮助避免电子设备100过快地选择和改变触觉设备102的简档，例如，假设在用户正将光标传送通过特定窗口而不打算选择该窗口内的任何图标的情况下。以此方式，如果光标710仅仅正在传送通过应用窗口712,714，则方法770可能不会导致触觉设备102在反馈简档之间切换。这可以帮助防止触觉设备102不断地更新简档，所述不断地更新简档可能需要另外的电力、缩短反馈执行时间、或以其他方式导致系统中的滞后或延迟。
在操作776中，如果光标710尚未在跟踪区域中存在该时间段，则方法770可前进至操作778，然后电子设备100可等待该时间段。在等待之后，方法770可返回至操作774，此时中间件或操作系统可进行检查以确定光标是否仍在跟踪区域内。
在操作776中，如果光标已处在跟踪区域中所选择的时间帧，或者如果操作776被省略，则方法770可以前进至操作780。在操作780中，触觉设备102可将其简档更新为针对相应跟踪区域716,718,720的选择反馈简档。例如，触觉设备102可为一个或多个力阶梯选择阈值，可在致动器将反馈表面128移动时选择致动器的时间长度和/或力度，和/或可选择可激活反馈的向下冲程输入的类型(例如，手势、力阈值)，等等。应当指出的是，在一些情况下，触觉设备102可加载所需的简档，并随后在存在对触觉设备102的用户输入时播放或激活该简档。
一旦选择了针对有源跟踪区域的反馈简档，方法770便可前进至操作784。在操作784中，触觉设备102可确定是否检测到了输入。例如，触觉设备102可确定用户是否已将向下冲程力和/或向上冲程力提供至反馈表面128。如果用户尚未提供输入，则方法770可返回至操作774，然后可继续跟踪光标位置。相反，如果用户已提供输入，则方法770可前进至操作784，此时触觉设备102可将输出提供至用户。应当指出的是，在操作784中，应用可被更改为用户已提供了特定输入，并且可相应地将视觉输出提供至图标724,726或可对应于该输入的其他图形。例如，应用可基于被触觉设备102接收到的输入类型来使图标724,726点亮、缩放、改变颜色等。在操作784之后，方法770可前进至结束状态786。
在上述实施例中，电子设备100可使用较低级别的软件，诸如中间件704和/或作为触摸平台的窗口服务器。换句话讲，电子设备100可能不直接向应用提供对触觉设备102上的输入的通知，而是可能提醒中间件层704，该中间件层704随后可在触觉设备102上执行所需的反馈简档。以此方式，被触觉设备102致动的反馈可与应用分离(在应用已声明跟踪区域之后)，因此相比操作系统或中间件提醒应用光标711位于跟踪区域中并且离开应用以致动其所需的反馈的情况，触觉设备102可更快且更无缝地提供反馈。此外，由于反馈可相对独立于应用(在跟踪区域已被限定之后)，因此即便应用处于忙碌、挂起、或者另外的不响应状态，反馈仍可被提供至用户。
此外，由于应用可能不处理对触觉设备102的输入而提供相应的反馈，因此可跨多个应用窗口712,714使用某些输入，诸如手势、拖曳移动等，并且用户可以从触觉设备102接收到一致的反馈。例如，触觉设备102可基于输入开始、结束所在的应用窗口，或哪个窗口具有最多的输入时间来选择特定简档。另选地或除此之外，触觉设备102可能在输入完成之前一直不切换简档，使得如果用户正在将光标710拖曳跨越屏幕，触觉设备102可以不改变简档，直到用户已停止拖曳该项目并完成这次输入为止。如果应用正在确定反馈，则应用可能不知道光标710是否已跨进多个应用窗口中，或相反已移动到相应应用的窗口之外。因此，上面的实施例可允许触觉设备102跨多个应用提供反馈，同时仍通常允许每个应用改变其通过触觉设备102提供至用户的反馈响应。
总结
上述描述具有广泛的应用。例如，虽然本文公开的实例可能关注组装到电子设备中的触觉设备，但是应当理解，本文公开的概念可能同样适用于针对其他设备和装置的反馈机构和方法。类似地，尽管可结合提供特定力来讨论触觉设备，但是本文公开的设备和技术同样可应用于任何类型的触觉反馈。因此，对任何实施例的讨论仅旨在为示例性的且并非意图建议本公开(包括权利要求)的范围，其仅限于这些实例。