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Hintergrund
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Trackpads werden in Computern, Fahrzeugen und anderen Anwendungen von Benutzeroberflächenfunktionen weithin verwendet. Der Stand der Technik bietet kapazitive Erfassung für Verfolgung. Es wird manchmal ein einziger Domschalter (oder ein anderer elektromechanischer Schalter) in Kombination mit der kapazitiven Erfassung für selektive Schalter (links, rechts) verwendet. Es werden auch mehrere Schalter verwendet, oder die Kraft eines Fingers eines Benutzers wird unter Verwendung von kapazitiven Verfahren oder Dehnungsmessstreifen gemessen. Bei der Krafterfassung bietet das System in der Regel haptische Rückmeldung an den Benutzer, um ein haptisches Gefühl zu erzeugen.
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Elektromechanische Schalter weisen einen einzigen, nicht einstellbaren „Klick“-Punkt auf, der Verschleiß und Beeinträchtigung unterliegt und vor allem eine Bewegung erfordert, die Öffnungen schafft, in die Fluide oder Schmutz eintreten können. Diese Faktoren können alle als Nachteile betrachtet werden.
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Die haptische Rückmeldung ist traditionell teuer, so dass oft nur eine begrenzte Anzahl pro Produkt im Gebrauch ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein zuverlässiges und kostengünstiges Verfahren zur Implementierung von Krafterfassung für ein Trackpad mit einstellbaren Erfassungsstufen für „Klick“-Aktivierung und guter Haptik unter Verwendung einer minimalen Anzahl von haptischen Motoren zu ermöglichen. Darüber hinaus kann die Krafterfassung als Redundanzprüfung für Touchpads verwendet werden, um zu verhindern, dass falsche oder nicht korrekte Berührungsereignisse aufgrund von HF- oder anderen elektromagnetischen Störungen in das System gelangen.
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Eine Hauptzielanwendung für diese Erfindung sind kapazitive Trackpads, wie sie beispielsweise in Laptop- und Notebook-Computern zu finden sind, aber auch andere Trackpads und Touchscreens. Für alle diese Trackpads wird vorgeschlagen, induktive Krafterfassung zu verwenden, um den vom Benutzer auf das Trackpad ausgeübten Druck zu bestimmen und auch die Position zu bestimmen, an der der Druck ausgeübt wird.
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In dieser Beschreibung werden, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt, „Druck“ und „Kraft“ austauschbar verwendet.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Krafterfassung auf einem Trackpad durchgeführt, das eine unter Druck biegende Halterung aufweist und so konstruiert ist, dass die Nähe zwischen einer oder mehreren Induktionsspulen und einem oder mehreren Metall- oder Ferritobjekten geändert wird. Die daraus resultierende Änderung des Abstands zwischen dem Induktor und einem Störelement wird in einer Änderung der Induktivität wiedergegeben, die wiederum mit dem auf das Trackpad ausgeübten Druck in direkter Beziehung steht.
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In einem speziellen Ausführungsbeispiel wird das Trackpad nur an vier Ecken durch Halterungsstrukturen mit induktiven Krafterfassungsmerkmalen gestützt. Drückt ein Benutzer direkt auf eine Stützstruktur, wird die Kraft überwiegend (oder je nach Konstruktion - ausschließlich) in einer angebrachten Einzelkrafterfassungsstruktur erfasst. Drückt der Benutzer direkt in die Mitte zwischen all den Krafterfassungsstützstrukturen dann geben die Kraftsensoren (wenn korrekt kalibriert) gleiche oder sehr ähnliche Messungen ab.
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Die Krafterfassung durch z. B. Dehnungsmessstreifen ist in der Technik bekannt. Induktive Messtechniken sind in der Technik bekannt, wohingegen es sich bei dieser Erfindung um die Verwendung von induktiven Kraftsensoren in einem kapazitiven Trackpadsystem handelt, um bestimmte Funktionen/Merkmale und insbesondere die Mittel zur Erzeugung von Änderungen der Induktivität, die gemessen werden können und mit auf dem Trackpad erfahrenen Drücken und Verschiebungen in Zusammenhang stehen, zu implementieren.
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Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung wird die Erkennung einer auf das Trackpad ausgeübten Kraft (z. B. durch einen Finger eines Benutzers) dazu verwendet, die Authentizität des kapazitiven Berührungssensorsystems zu unterstützen. Wenn ein elektromechanischer Schalter für den Trackpad-„Klick“ verwendet wird, ist diese Redundanzfunktion nicht möglich. Der Schalter liefert nur dann Informationen, wenn der Druck hoch genug ist, um den Schalter zu aktivieren, und die normale Trackpadbetätigung wird mit einem wesentlich geringeren Druck durchgeführt. Wenn gemäß dieser Erfindung beispielsweise das kapazitive Sensorsystem Signale auf dem Trackpad erkennt, aber kein Druck von dem Krafterfassungssystem gemessen wird, können die kapazitiven Signale zurückgewiesen werden.
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Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung wird die relative Kraft zwischen vier an den vier Ecken eines Trackpad vorgenommenen Krafterfassungsmessungen dazu verwendet, eine Bestimmung der Position des Druckpunkts vorzunehmen. Diese Position wird dann mit der durch das kapazitive Berührungserfassungssystem bestimmten Position korreliert. Dies kann dazu verwendet werden, ein höheres Maß an Vertrauen in den kapazitiven Erfassungsbetrieb zu erreichen. Wenn beispielsweise Symbole auf dem Bildschirm ausgewählt werden, kann die nicht korrekte Auswahl einiger Funktionen problematisch sein. Trackpads mit kapazitiver Erfassung werden bekanntermaßen durch Flüssigkeiten, Hochfrequenzstörungen oder andere elektromagnetische Störungen und auch Flüssigkeiten auf der Berührungsoberfläche beeinflusst. Wenn beispielsweise der kapazitive Sensor ein völlig falsches Ereignis misst, ist es höchst unwahrscheinlich, dass der Kraftsensor ein entsprechendes Ereignis wiedergibt. Die Krafterfassung und die aus den Kraftsensormessungen abgeleitete Position können zur Unterstützung und in gewisser Weise zur Verifizierung der Ergebnisse des Trackpads mit kapazitiver Erfassung verwendet werden.
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Die Positionsüberprüfung oder Redundanz kann auch für eine auf dem Trackpad gezogene Linie gelten. Wenn sich die Linie von vorne links zum Beispiel nach hinten rechts des Trackpads bewegt, muss die aus den Kraftsensormessungen abgeleitete Position korrelieren.
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Bei einer weiteren Ausführungsform werden die Nachentscheidungsinformationen der kapazitiven und Kraftsensoren zum Trainieren und/oder zur Feineinstellung der Algorithmen in beiden Sensorsystemen verwendet. Dies ist im Laufe der Zeit besonders hilfreich, wenn sich einige der mechanischen Parameter beispielsweise aufgrund von Verschleiß ändern. Mithilfe von KI-Techniken und adaptiver Software können diese Änderungen verfolgt und kompensiert werden.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann das Krafterfassungssystem dazu verwendet werden, eine Entscheidung über das Äquivalent dafür zu finden, dass ein Benutzer einen taktilen Schalter drückt, wie er in kapazitiven „Einzelklick-“ und „Klick-Überall“-Trackpads zu finden ist. Die Entscheidung für einen „Klick“ gemäß dieser Erfindung wird auf einer Druckmetrik getroffen, obgleich eine sehr geringe Verschiebung erforderlich ist. Das bedeutet, dass das Kraftsensorsystem bei einem bestimmten Druck eine Entscheidung darüber fällt, dass das Äquivalent eines Schalteraktivierungs-„Klicks“, zum Beispiel am linken oder rechten unteren Ende des Trackpads, erfolgt ist. Der Kraftsensor allein entscheidet über den Druck, aber die linke, rechte oder andere Position kann über das kapazitive Berührungssystem oder das Krafterfassungssystem bestimmt werden.
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Die Position des Drückens auf das Trackpad, typischerweise durch den Finger des Benutzers, kann auch dazu verwendet werden, die Haptik zu beeinflussen, um das haptische Gefühl oder die haptische Rückkopplung an der Druckposition auszugleichen. Wenn beispielsweise ein einziger haptischer Stimulator verwendet wird und in der Mitte vorne auf dem Trackpad positioniert ist, dann kann ein Druck auf die Mitte vorne auf dem Trackpad erfordern, dass der haptische Stimulator (z. B. LRA) mit einer wesentlich geringeren Höhe angetrieben werden muss. Ein Drücken vorne rechts oder links kann eine etwas reduzierte Antriebshöhe erfordern, während ein Drücken hinten rechts oder links auf dem Trackpad eine maximale Antriebskraft für den haptischen Stimulator erfordern kann. Die gleiche Technik gilt für den Ausgleich des wahrgenommenen Effekts mehrerer haptischer Stimulatoren durch Verwendung der abgeleiteten Drückpositionsinformationen.
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Bei der Entscheidung, wann das Äquivalent einer Schalterbetätigung (ein Klick) erfolgt ist, können die erforderlichen Kraft- oder Druckhöhen beispielsweise im linken vorderen Sensor eingestellt werden oder von den kombinierten Messwerten mehrerer Sensoren abhängen.
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Wenn der Benutzer beispielsweise in die äußerste linke vordere Ecke drückt, sollte der linke vordere induktive Sensor fast den gesamten Messwert der auf das Trackpad ausgeübten Kraft wiedergeben. Wenn der Benutzer zwischen der linken vorderen Ecke und der vorderen Mitte drückt, dann werden die Kraftmesswerte in einem Verhältnis zwischen den beiden vorderen Ecksensoren liegen. Das bedeutet, dass, wenn die Entscheidung für einen „Klick“ nur von dem Messwert eines einzigen Sensors abhängt, möglicherweise ein höherer Druck erforderlich ist, wenn das Drücken nicht direkt in der Ecke erfolgt.
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Wenn daher ein gleichbleibender Druck für eine Klickentscheidung erforderlich ist, müssen die Messwerte von allen Kraftsensoren (vier Ecken) in die Entscheidungsfindung einbezogen werden. Es kann eine andere Konfiguration und/oder Anzahl von Kraftsensoren verwendet werden. Zum Beispiel werden 3 Sensoren für eine Triangulation benötigt. Ein fünfter Sensor in der Mitte kann für Genauigkeit und Unterstützung hilfreich sein, kann aber für so etwas wie einen Touchscreen möglicherweise schwierig zu implementieren sein, und in der Tat kann das Verfahren auf eine beliebige Anzahl von Kraftsensoren erweitert werden, obgleich die Komplexität der Software zunimmt.
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Es wird auch vorgeschlagen, dass haptische Rückmeldung (ein Tast- oder Klickgefühl) bereitgestellt wird, wenn der Druck dazu ausreicht, die Klickentscheidung zu aktivieren, und erneut, wenn der Druck nachlässt. Dies kann während eines kurzen Drückens erfolgen, wo es als ein einziger haptischer Klick wahrgenommen werden würde, oder es kann eine Zeitdauer sein, während der der Benutzer drückt und den Druck über eine längere Dauer aufrechterhält, bevor er loslässt. Die Signale, die an einen Linear-Resonant-Actuator(LRA)-Motor oder einen anderen Aktor gegeben werden, können zwischen den beiden Signalen zum Aktivieren und Deaktivieren unterschiedlich sein.
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Die Halterung(en), mit der/denen das Trackpad in Position gehalten wird, und somit der Aufbau des Systems, kann/ können sehr einfach sein, um Kosten zu sparen und die Dicke zu reduzieren. Die gleiche(n) Halterung(en) kann/können zur Krafterfassung und zur Befestigung des Trackpads in ein Notebook oder einen Laptop verwendet werden.
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Die Technik der Verwendung der induktiven Krafterfassungsmessung zum Bestimmen eines Benutzer-Klicks, der durch haptische Mittel gemeldet wird, kann auch erweitert werden, um weitere Flexibilität und Vorteile zu erhalten, z. B.:
- Wenn zwei oder mehr Fingergesten verwendet werden, wird automatisch mehr Druck vom Benutzer auf das Trackpad ausgeübt, und gemäß dieser Erfindung kann die Druckauslöserhöhe zur Entscheidung, dass ein Klick stattgefunden hat oder stattfinden muss, erhöht werden, wenn zwei oder mehr Finger als mit dem Trackpad in Berührung stehend erkannt werden. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit von versehentlichen Klickentscheidungen bei Gesten mit mehreren Fingern, z. B. bei Pinch oder Zoom, verringert. Ebenso kann bei Gesten wie Drag oder Swipe die erforderliche Höhe für die Entscheidung, dass ein Klick stattgefunden hat, erhöht werden, oder der Klick kann während dieser Zeit blockiert werden.
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Die Verwendung von Tipp-Gesten kann auch über Haptik gemeldet werden.
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Die Verwendung von Haptik zum Melden von zwei Fingern oder Seitenleisten-Scrollen kann ebenfalls implementiert werden. Dies bedeutet, dass zum Beispiel beim Scrollen nach oben/unten in einem Dokument mit zwei Fingern dieses Scrollen und die Scrollgeschwindigkeit ähnlich wie beim Scrollen mit einer Computermaus unter Verwendung von Haptik gemeldet werden können. Das gleiche kann bei Verwendung einer Seitenleiste oder oberen Leiste zum Scrollen nach oben und nach unten oder seitwärts gelten.
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Ähnlich wie bei der standardmäßigen Handflächenabweisung kann die Krafterfassung/Haptik für anormale Erkennungen deaktiviert werden.
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Die Krafterfassung kann während der Produktion kalibriert werden, aber es ist auch möglich, nach einer bestimmten Nutzungsdauer durch Anzeigepositionen, auf die der Benutzer drücken muss, und dann Korrelieren der Informationen mit den Messungen der vier Sensoren, neu zu kalibrieren. Daher kann das System eine Neukalibrierung aktivieren oder dem Benutzer dies nach einer gewissen Zeitdauer oder wenn festgestellt wird, dass ein drastisches Ereignis eingetreten ist, wie zum Beispiel das Fallen eines schweren Gegenstands auf das Trackpad, vorschlagen. Die Korrelation mit den kapazitiven Berührungsinformationen kann auch zeitweise oder kontinuierlich zur Kalibrierung des Krafterfassungssystems verwendet werden.
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Das induktive Erfassungssystem des Trackpads kann auch dazu verwendet werden, das Schließen des Deckels eines Produkts, wie zum Beispiel eines Laptops oder Notebooks, zu überwachen.
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Gemäß dieser Erfindung kann die Krafterfassung zur Unterstützung der „Handflächenabweisungs“-Funktion verwendet werden. Dies erfolgt, wenn eine Berührung mit kapazitiver Erfassung auf dem Trackpad erfasst wird, die Kraft jedoch für einen einzelnen Finger zu hoch erscheint.
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Bei einer weiteren Ausführungsform kann das induktive Erfassungssystem des Trackpads ein Multisensorsystem sein, das auch das Umgebungslicht überwachen und das Aktivieren oder Deaktivieren der Hintergrundbeleuchtung der Tastatur unterstützen kann.
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Es wird auch vorgeschlagen, ein anderes neues Konstruktionsverfahren zu verwenden, bei dem die Halterung nur dazu verwendet wird, die Gegenkraft gegen die vom Benutzer ausgeübte Kraft aufzubringen, d. h. die Halterung bestimmt die Verschiebung des Trackpads im Verhältnis zu der vom Benutzer ausgeübten Kraft. Zum Beispiel müssen 10 Newton ~ 10 µm ergeben, oder 50 Newton müssen das Trackpad ~ 50 µm bewegen, wenn der Druck direkt über einer Halterungsstützstruktur ausgeübt wird. Wenn der Druck in der Mitte des Trackpads ausgeübt wird, wird der Druck auf die verschiedenen Stützstrukturen aufgeteilt, und es gibt weniger Bewegung auf jeder einzelnen Erfassungsstruktur. Die induktive Sensorstruktur umfasst mindestens einen Induktor, z. B. eine Spule, die mit einer integrierten Schaltung, z. B. der Trackpad-PCB, verbunden ist. Diese Konstruktion weist ein leitendes oder Ferritelement auf. Das leitende oder Ferritelement ist so ausgerichtet, dass es in den Kern des Induktors eindringt (oder umgekehrt, wenn der Druck nachlässt), während sich das Trackpad unter dem vom Benutzer ausgeübten Druck bewegt, und auf diese Weise die Induktivität der Spule beeinflusst.
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Bei dieser Konstruktion ist die Halterung nicht Teil dessen, was die Induktivität im Verhältnis zur Bewegung beeinflusst/verändert.
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In dieser Beschreibung ist ein „Klick“ ein Ereignis, bei dem ein Benutzer ausreichend stark auf ein Trackpad drückt, z. B. vorne links, um einen Schalter zu aktivieren und so eine Auswahl zu treffen. Dies wird nach dem Stand der Technik in Laptops usw. verwendet.
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Die Signale, die von den Sensoren bei jeder Ausführungsform erzeugt werden, werden einem geeigneten Prozessor zugeführt, der unter Verwendung eines geeigneten Algorithmus, wie in der Technik bekannt ist, die Krafthöhe auf dem Trackpad berechnet, die Druckdauer berechnet, über einen „Klick“ entscheidet und solche Vergleiche und Bewertungen wie erforderlich durchführt. Diese Aspekte liegen innerhalb des Umfangs des Fachwissens. Wie bereits erwähnt, ist ein wichtiger erfinderischer Schritt, der hier bereitgestellt wird, ein Mittel zur Erzeugung messbarer Induktivitätsänderungen, die mit Drücken und Verschiebungen auf einem kapazitiven Trackpad in Zusammenhang stehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 - Einfachklick-Trackpad, dies ist ein Trackpad nach dem Stand der Technik, das einen einzigen elektromechanischen Schalter verwendet, um die von dem Benutzer durchgeführten Klicks vorne links/rechts zu bestimmen.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen näher beschrieben:
- 2 - Trackpad-Aufbau für Krafterfassung, dies beschreibt eine Ausführungsform dieser Erfindung mit einer Krafterfassungsstruktur sowie einem haptischen LRA, der auf dem vorderen Teil des Trackpads positioniert ist.
- 3 - Induktive Krafterfassungskonstruktion, ein Beispiel für eine Konstruktion zur induktiven Krafterfassung in einer Trackpadanwendung.
- 4 - Halterungskonstruktion zur Krafterfassung mit Spuleneindringung
- 5 - Unteransicht: Trackpad, Halterungen, haptischer Aktor und Layout.
- 6 - Seitenansicht: Trackpad, Halterungen und Anschläge
- 7 - Schaltplan, der eine mit den Induktoren verbundene Messschaltung (Prozessor) zeigt
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die folgende Beschreibung der beigefügten Zeichnungen dient lediglich der Verdeutlichung des Gedankens und Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung und nicht der Einschränkung des Schutzumfangs. Dies sind lediglich Ausführungsformen in beispielhaften Anwendungen, und es kann eine große Anzahl von Alternativen oder äquivalenten Ausführungsformen und Anwendungen geben, die aber immer noch in den Schutzumfang der Ansprüche für die vorliegende Erfindung fallen.
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In 2 wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf ein kapazitives Trackpad beschrieben, das vier induktive Kraftsensoren und einen haptischen Aktor LRA (Linear Resonant Actuator) umfasst. Eine Auflage wie Glas oder Mylar 2.1 befindet sich auf einer PCB 2.1A mit kapazitiven Erfassungselektrodenmustern 2.2. Es wird eine Halterung 2.3 dazu verwendet, das Trackpad an den Befestigungspunkten 2.5 an einem Produkt wie zum Beispiel einem Laptop (nicht gezeigt) zu befestigen.
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Bei dieser Ausführungsform wird ein(e) komprimierbare(r) Folie oder Streifen 2.7 dazu verwendet, einen Raum zwischen der PCB und jeder Spule (Induktor) 2.6 und der Halterung 2.3 zu schaffen. Wenn Druck auf das Trackpad ausgeübt wird (z. B. Finger des Benutzers), wird die Folie 2.7 komprimiert, und die Spule 2.6 bewegt sich näher an das Metall der Halterung 2.3. Diese Änderung der Nähe führt zu einer Änderung der Induktivität der Spule 2.6. Die Änderung der Induktivität ist eine Metrik der Verschiebung, die sich durch den Druck ergibt. Somit wird die Druckänderung durch die Änderung der Induktivität von Spulen wie 2.6 wiedergegeben und gemessen. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Streifen 2.7 fest (nicht komprimierbar), aber die Halterung biegt sich unter Kraft, so dass der Abstand zwischen den Spulen 2.6 und der Metallhalterung 2.3 variieren kann. In beiden Fällen wirkt die Halterung 2.3 als Störelement, das die Induktivität der Spulen 2.6 so beeinflusst, dass die induktiven Messungen eine Metrik ergeben können, die mit der auf jeden Sensor ausgeübten Kraft in Beziehung steht.
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Der haptische Aktor (LRA) 2.4 befindet sich in diesem Beispiel im mittleren und vorderen Teil des Trackpads 2.2. Ein Druck, der vorne links 2.9 oder vorne rechts 2.10 ausgeübt wird, ist ein kürzerer Abstand zum LRA 2.4 als beispielsweise ein Druckpunkt hinten rechts 2.11.
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Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung werden die induktiven Erfassungsinformationen von den vier Sensoren, die an den vier Ecken des Trackpads angeordnet sind, dazu verwendet, die Position eines einzelnen Druckpunkts auf dem Trackpad aufzulösen. In einer Anwendung, bei der es wünschenswert ist, dass der Benutzer unabhängig von dem Druckpunkt eine einheitliche oder gleiche haptische Kraft oder taktile Rückmeldung (über seinen Finger) erfährt, kann die aufgelöste Position zur Berechnung des Abstands zwischen dem LRA 2.4 und dem Druckpunkt verwendet werden. Die Antriebskraft des haptischen Aktors kann entsprechend angepasst werden, um die Verringerung der haptischen Kraft über die Entfernung auszugleichen. Wenn sich der Druckpunkt z. B. oben auf dem LRA 2.4 befindet, ist die Antriebskraft am niedrigsten, und wenn sich der Druckpunkt ganz rechts hinten befindet, ist die Antriebskraft am höchsten. Wenn die Einstellungen für die haptische Energieabgabe über die Entfernung ordnungsgemäß programmiert sind und die Kalibrierung gut durchgeführt wurde, können ein einziger haptischer Aktor oder mehrere haptische Generatoren, die nicht gleichmäßig über das Trackpad verteilt sind, dazu verwendet werden, ein einheitlicheres Benutzergefühl an beliebiger Stelle auf dem Trackpad darzubieten.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Druck, der von dem Benutzer auf das Trackpad ausgeübt und durch das Krafterfassungssystem gemessen wird, dazu verwendet, kapazitive Berührungserfassungsereignisse zu steuern. Wenn beispielsweise kein Druck gemessen wird, dann kann eine geringe Wahrscheinlichkeit für das Berührungserfassungsereignis angegeben werden. In diesem Zusammenhang kann die Krafterfassung (oder deren Fehlen) ein Berührungserfassungsereignis überprüfen oder disqualifizieren.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Position eines einzelnen Druckpunkts auf dem Trackpad unter Verwendung der kombinierten Krafterfassungsmessungen aufgelöst und in ein Gitter 2.8 auf dem Trackpad abgebildet werden. Diese Position kann als redundante Messung zum Vergleich mit der kapazitiven Berührungsposition verwendet werden. Wenn sich die beiden Metriken erheblich unterscheiden, können Entscheidungen in Bezug auf die Ablehnung von Daten, die erneute Durchführung der Messungen usw. getroffen werden. Im Wesentlichen können die Krafterfassungsdaten zur Ergänzung oder Verbesserung der kapazitiven Berührungsdaten verwendet werden. Dies kann besonders für kritische Funktionen wichtig sein, die in Anwendungen wie der Automobilindustrie oder medizinischen Geräten über eine Trackpad-Benutzeroberfläche ausgewählt werden.
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Es ist möglich, basierend allein auf den Krafterfassungsdaten, d. h. ohne das Erfordernis kapazitiver Erfassungsdaten, Entscheidungen zu treffen, z. B. Swipe-Gesten oder Segmentauswahlen (wie zum Beispiel ein Nummernblock).
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In 3 ist eine weitere beispielhafte Konstruktion eines induktiven Trackpad-Krafterfassungsaufbaus gezeigt. Die Auflage 3.1 ist an der kapazitiven Trackpad-PCB 3.3 befestigt, wobei die induktive Spule 3.2 flach auf der PCB 3.3 geführt ist. Eine mechanische Halterung 3.5, ähnlich wie 2.3, ist aus einem Teil, das sich unter Druck bewegt, und einem Teil 3.4, das nicht dem Druck ausgesetzt ist, der von einem Benutzer auf das Trackpad ausgeübt wird, konstruiert. Die Halterung ist oben auf einem Distanzstück positioniert und an Befestigungspunkten 3.8 an dem Chassis des Laptops oder einem anderen Produktgehäuse 3.6 befestigt.
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Wenn Druck auf die Trackpadauflage 3.1 ausgeübt wird, z. B. über der Induktionsspule 3.2., biegt sich der Teil der Halterung 3.5, der das Trackpad stützt, in Richtung des Gehäuses. Die Dicke des Distanzstücks bestimmt die maximale Verschiebung der Halterung. Blöcke oder Distanzstücke können dazu verwendet werden, die maximale Biegung weiter zu begrenzen. Da sich die Halterung 3.5 in Richtung des Chassis 3.6 biegt, verringert sich der Abstand zwischen der Spule 3.2 und dem Metallhalterungsteil 3.4. Diese Änderung der Nähe führt zu einer Änderung der Induktivität der Spule 3.2. Der ausgeübte Druck führt zu einer entsprechenden Änderung der gemessenen Induktivität.
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Wie in 4 gezeigt ist, sind andere Konstruktionen mit einem Störmetall- oder - ferritstück 4.9 möglich, das auf einem nicht beweglichen Halterungsteil 4.4 positioniert oder an dem Produktchassis (4.6 eines Teils 4.8) befestigt ist, um sich in ein Loch 4.10 in der Mitte/im Kern eines flachen Spuleninduktors 4.2 zu bewegen, wenn von dem Benutzer Druck auf die obere Schicht 4.1 des Trackpads ausgeübt wird.
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5 zeigt ein Trackpad 5.1 mit verschiedenen Merkmalen gemäß dieser Erfindung Das Trackpad (Auflage und PCB) ist in die Bereiche links (L), Mitte (M) und rechts (R), vorne (F), Mitte (M) und hinten (B) unterteilt. Es sind vier Halterungen (5.2) vorhanden. Diese können auch als Teil einer einzigen Struktur konzipiert sein.
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Jede Halterung ist an der PCB (5.4) befestigt und hat einen Abschnitt, der sich neben einer induktiven Spule auf der PCB befindet, aber davon entfernt ist. Der Teil 5.3 der Halterung, der zum Montieren des Trackpads innerhalb des Produkts verwendet wird, kann von Produkt zu Produkt variieren.
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Es ist für die Haptik vorteilhaft, das Trackpad schwimmend zu montieren, um die Energie von dem haptischen Aktor besser auf den Benutzer zu übertragen. Daher kann ein stoßdämpfender Mechanismus zwischen dem Halterungsteil 5.3 und dem Produkt, beispielsweise einem Laptopchassis, von Vorteil sein.
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Gemäß dieser Erfindung kann die Krafterfassung die Position der Kraft bestimmen, die von dem Benutzer auf das Trackpad ausgeübt wird, und, basierend auf der Position 5.6 des haptischen Aktors, die haptische Energie einstellen, um ein ähnliches Gefühl über das gesamte Trackpad zu erzeugen. Wenn das Drücken des Benutzers direkt über dem Aktor 5.6 erfolgt, ist die haptische Energie zum Beispiel am geringsten. Die Energie kann pro Bereich eingestellt werden oder stärker sein, wenn der Abstand zwischen dem haptischen Aktor und der Berührungsposition größer ist. Dadurch wird der Verlust an haptischer Energie über die Entfernung kompensiert. In diesem Beispiel wird der Aktor mit seiner größten Energiehöhe angetrieben, wenn das Drücken des Benutzers in LB oder RB erfolgt.
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Dieses Konzept hängt eindeutig damit zusammen, wo der haptische Aktor oder die haptischen Aktoren positioniert ist/sind.
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In 6 ist eine beispielhafte Halterung für die induktive Krafterfassung genauer dargestellt, die an den Ecken des Trackpads 6.1 positioniert sein kann. Das Trackpad weist eine Auflage (Glas oder eine andere Schicht) 6.2 und eine mehrschichtige PCB 6.3, mit beispielsweise Induktionsspulen 6.5 in Form von Bahnen auf der PCB auf. Die Halterung 6.4 muss sich unter der Kraft eines Elements 6.6 näher an die Spulen 6.5 bewegen können. Der Teil über der Spule kann ein leitendes Metall sein oder kann Ferrit sein. Eine Änderung des Abstands zwischen der Halterung 6.4 und der Spule 6.5 ändert die für die Spule 6.5 gemessene Induktivität, und auf diese Weise kann Bewegung/Druck bestimmt werden.
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Wird das Trackpad nur an den vier Ecken durch die Elemente 6.6 gestützt, ist die vom Benutzer auf das Trackpad ausgeübte Gesamtkraft die Summe der vier induktiven Kraftsensoren. Und die Position eines einzelnen Druckpunkts kann aus dem Druckverhältnis zwischen den vier Sensoren abgeleitet werden. Dies ähnelt einer Triangulation, aber mit vier Bezugspunkten.
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Die Halterungen sind fest an der PCB befestigt, zum Beispiel mit doppelseitigem Klebeband oder einem Epoxid/Klebstoff.
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Um zu verhindern, dass sich die Halterungen dauerhaft verformen, können Blöcke oder Anschläge 6.7 verwendet werden, die die Kraft von den Halterungen nach einer Bewegung über eine bestimmte Strecke übernehmen.
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In 7 ist ein Messschaltungsprozessor 701 gezeigt, der ein elektronisches Bauteil ist und eine Mikroprozessorschaltung sein kann, die auch Sensorschaltungsanordnungen umfasst, die zum Messen der Induktivität der Induktoren 702 A,B,C,D geeignet sind. Diese Induktoren sind im Verhältnis zu dem auf das kapazitive Trackpad ausgeübten Druck variabel. Widerstände 703A, B werden (falls erforderlich) zur Strombegrenzung verwendet, und Kondensatoren 704A,B können zur Filterung von Hochfrequenzrauschen enthalten sein.
