[发明专利]用于检测和表征人机接口处的触摸输入的系统和方法

权利要求书

1.一种用于在计算设备处检测输入的系统，包括：

●衬底，所述衬底包括：

○顶层；

○底层；

○布置在所述底层上的电容传感器阵列；和

○布置在所述底层上的相邻于所述电容传感器阵列的支撑位置阵列；

●触摸传感器表面，所述触摸传感器表面布置在所述衬底的所述顶层之上；

●弹簧元件阵列，所述弹簧元件阵列被配置成将所述衬底耦合到底盘，并响应于施加到所述触摸传感器表面的力而受力使所述衬底向下朝向所述底盘位移，所述弹簧元件阵列中的每个弹簧元件在所述支撑位置阵列中的支撑位置处耦合到所述衬底；

●耦合板，所述耦合板被配置成：

○与所述弹簧元件阵列相邻地耦合到所述底盘；和

○响应于所述衬底朝向所述耦合板的位移来产生所述电容传感器阵列的电容值；和

●控制器，所述控制器被配置成：

○从所述电容传感器阵列读取电容值；并且

○基于从所述电容传感器阵列读取的电容值来解译施加到所述触摸传感器表面的输入的力的量值。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述弹簧元件阵列和所述耦合板包括布置在所述衬底和所述底盘之间的一体化金属结构。

3.根据权利要求2所述的系统：

●其中所述一体化金属结构包括钢耦合板，所述钢耦合板限定：

○标称平面；和

○相邻于所述支撑位置阵列的电容耦合区域阵列；

●其中，所述弹簧元件阵列中的每个弹簧元件：

○形成于所述一体化金属结构中；

○从所述电容耦合区域阵列中的电容耦合区域延伸；

○在所述衬底的所述底层上限定与所述支撑位置阵列中的支撑位置耦合的台；和

○被配置成响应于不存在施加到所述触摸传感器表面的触摸输入而大致返回到所述标称平面；并且

●其中，所述电容传感器阵列中的每个电容传感器：

○电容耦合到所述一体化金属结构的所述电容耦合区域阵列中的相邻电容耦合区域；和

○响应于靠近所述电容传感器施加在所述触摸传感器表面上的力而向所述相邻电容耦合区域移动。

4.根据权利要求3所述的系统：

●其中，在第一时间，所述弹簧元件阵列中的第一弹簧元件受力于施加到所述触摸传感器表面的靠近所述第一弹簧元件的第一区域的触摸输入；

●其中，所述电容传感器阵列中相邻于所述触摸传感器表面的所述第一区域的第一电容传感器朝着所述电容耦合区域阵列中的第一电容耦合区域前进与所述触摸输入的力的量值成比例的距离；和

●其中，所述控制器被配置成：

○在所述第一时间检测所述第一电容传感器的电容值的第一变化；以及

○基于电容值的所述第一变化来解译所述触摸输入的力的量值。

5.根据权利要求1所述的系统：

●其中所述耦合板：

○插入所述弹簧元件阵列与所述衬底之间；

○包括穿孔阵列，所述穿孔阵列与所述支撑位置阵列和所述弹簧元件阵列对准；并且

○限定相邻于所述穿孔阵列的电容耦合区域阵列；

●还包括一组间隔件，所述一组间隔件中的每个间隔件：

○延伸穿过所述穿孔阵列中的穿孔；并且

○将所述衬底的所述底层上的所述支撑位置阵列中的支撑位置耦合到所述弹簧元件阵列中的弹簧元件；并且

●其中，所述电容传感器阵列中的每个电容传感器：

○电容耦合到所述耦合板的所述电容耦合区域阵列中的相邻电容耦合区域；和

○响应于靠近所述电容传感器施加在所述触摸传感器表面上的力而向所述相邻电容耦合区域移动。