BRPI0612546A2

BRPI0612546A2 - dispositivo de entrada baseado em força

Info

Publication number: BRPI0612546A2
Application number: BRPI0612546-8A
Authority: BR
Inventors: David A Soss; James K Elwell; James R Mullins
Original assignee: Qsi Corp
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2010-11-23
Also published as: US20060279553A1; CA2611681A1; MX2007015635A; US7903090B2; JP2008546113A; WO2007035190A3; IL188030A0; NO20080147L; WO2007035190A2; EP1899948A2; AU2006292804A1

Abstract

DISPOSITIVO DE ENTRADA BASEADO EM FORçA. A presente invenção refere-se a um dispositivo de entrada (10) que compreende (a) um suporte base (14), tendo uma periferia e uma pluralidade de aberturas (20, 22, 24, 26) formada aqui para definir uma placa de entrada circunscrita ou que circunscreve (50) configurada para se deslocar sob a força aplicada; (b) uma pluralidade de segmentos de feixe isolados (30, 32, 34, 36), definida pela pluralidade de aberturas (20, 22, 24, 26) e operáveis para receber forças resultantes distribuídas aos segmentos de feixe isolados (30, 32, 34, 36) por deslocamentos da placa de entrada (50); (c) pelo menos dois sensores (30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b, 36a 36b), dispostos ao longo de cada segmento de feixe isolado (30, 32, 34, 36), e configurado para medir as forças transmitidas a partir da placa de entrada (50) para a periferia e produzir um sinal de saída correspondente à força aplicada. Um ou mais meios de processamento operáveis com a pluralidade de sensores podem ser utilizados para receber o sinal e determinar pelo menos uma localização e/ou intensidade da força aplicada sobre a placa de entrada (50).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE ENTRADA BASEADO EM FORÇA".

PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS

Este pedido de patente reivindica o benefício do Pedido de Pa-tente Provisório U.S. Ne. de série 60/708.867, depositado em 16 de agostode 2005, intitulado "Force-Based Input Device" e Pedido de Patente Provisó-rio U.S. N9. de série 60/689.731, depositado em 10 de junho de 2005, intitu-lado "Signal Conditioning in a Force-Based Touch Device", cada um dosquais é aqui incorporado em sua totalidade para todos os fins.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se, em geral, a dispositivos de entra-da, e mais particularmente a dispositivos de entrada baseados em força con-figurados com segmentos de feixe isolados desenhados para concentrar aforça aplicada através dos segmentos de feixe, em que a força é medida eprocessada para obter ou derivar características específicas sobre ou rela-cionadas à força aplicada, tais como sua localização e magnitude na medidaem que se refere ao dispositivo de entrada.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO E TÉCNICA RELACIONADA

Os dispositivos de entrada (por exemplo, uma tela de toque oumesa de toque) são desenhados para detectar a aplicação de um objeto epara determinar uma ou mais características específicas de ou relacionadasao objeto quando se relaciona com o dispositivo de entrada, tal como a loca-lização do objeto quando atua no dispositivo de entrada, a magnitude da for-ça aplicada pelo objeto no dispositivo de entrada, etc. Exemplos de algumasdas aplicações diferentes em que os dispositivos de entrada podem ser en-contrados incluem dispositivos de vídeo de computador, quiosques, jogos,máquinas de caixa automático, terminais de ponto de venda, máquina devender, dispositivos médios, teclado numérico, teclados e outros.

Correntemente, existe uma variedade de tipos diferentes de dis-positivos de entrada disponível no mercado. Alguns exemplos incluem dis-positivos de entrada baseados em resistência, dispositivos de entrada base-ados em capacitância, dispositivos baseados em onda acústica de superfí-cie, dispositivos de entrada baseados em força, dispositivos baseados eminfravermelho, e outros. Enquanto fornece alguns aspectos funcionais úteis,cada um destes tipos relacionados anteriores de dispositivos de entrada so-frem em uma ou mais áreas.

Dispositivos de entrada baseados em resistência compreendemtipicamente duas placas condutoras que são exigidas serem pressionadasjuntas até que o contato seja feito entre elas. Os sensores de resistênciasomente permitem a transmissão de cerca de 75% da luz da placa de entra-da, desse modo impedindo sua aplicação em aplicações gráficas detalhadas.

Dispositivos de entrada baseados em capacitância operam me-dindo a capacitância do objeto aplicando força no solo, ou medindo a altera-ção da transcapacitância entre sensores diferentes. Embora pouco dispendi-oso para fabricar, os sensores baseados em capacitância tipicamente sãosomente capazes de detectar grandes objetos na medida em que estes for-necem uma capacitância suficiente para a relação de terra. Em outras pala-vras, sensores baseados em capacitância tipicamente são somente capazesde registrar ou detectar aplicação de um objeto tendo propriedades conduto-ras adequadas, desse modo eliminando uma ampla variedade de aplicaçõesúteis potenciais, tal como a habilidade de detectar estiletes e outros objetosde aplicação de toque ou força similares. Em adição, sensores baseados emcapacitância permitem a transmissão de cerca de 90% de luz de placa deentrada.

Dispositivos de entrada baseados em onda acústica de superfí-cie operam emitindo som ao longo da superfície da placa de entrada e me-dindo a interação da aplicação do objeto com o som. Em adição, os disposi-tivos de entrada baseados em onda acústica de superfície permitem atransmissão de 100% de luz de placa de entrada, e não exigem que o objetoaplicado compreenda propriedades condutoras. No entanto, dispositivos deentrada baseados em onda acústica de superfície são incapazes de registrarou detectar a aplicação de objetos duros e pequenos, tais como pontas decaneta, e são usualmente mais dispendiosos de toso os tipos de dispositivosde entrada. Em adição, sua precisão e funcionalidade são afetadas pela con-taminação de superfície, tais como gotas de água.

Dispositivos de entrada baseados em força são configuradospara medir a localização e magnitude das forças aplicadas a e transmitidaspela placa de entrada. Os dispositivos de entrada baseados em força forne-cem algumas vantagens sobre os outros tipos de dispositivos de entrada.

Por exemplo, são tipicamente resistentes e duráveis, significando que nãosão facilmente danificados por gota e colisões de impacto. De fato, a placade entrada (por exemplo, tela de toque) pode ser uma peça espessa de ma-terial transparente, resistente ao rompimento, arranhão e assim em diante.

Não existem camadas interpostas na placa de entrada que absorvem, difun-dem ou refletem luz, assim 100% da luz de placa de entrada disponível podeser transmitida. Elas são tipicamente impermeáveis ao acúmulo de sujeira,poeira, óleo, umidade e outros detritos estranhos na placa de entrada. Dis-positivos de entrada baseados em força compreendem um ou mais sensoresde força que são configurados para medir a força aplicada. Os sensores deforça podem ser operados com dedos com luvas, dedos nus, estiletes, cane-ta, lápis ou qualquer objeto que possa aplicar uma força na placa de entrada.

A despeito de suas vantagens, os dispositivos de entrada baseados em for-ça são tipicamente muito grandes e volumosos para serem usados eficaz-mente em muitas aplicações de tela de toque. Adicionalmente, dispositivosde entrada baseados em força convencionais, bem como a maioria de outrostipos de dispositivos de entrada, são capazes de registrar o toque de somen-te uma direção, ou em outras palavras, em um lado da placa de entrada,desse modo limitando o dispositivo de entrada baseado em força para moni-tor ou aplicações do tipo tela.

Dispositivos baseados em infravermelho são operados por radi-ação infravermelha emitida sobre a superfície da placa de entrada dói dispo-sitivo. No entanto, são sensíveis a detritos, tais como sujeira, que afetam suaprecisão.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

- À luz dos problemas e deficiências inerentes na técnica anterior,a presente invenção busca superar estes fornecendo um dispositivo de en-trada baseado em força que pode determinar a localização e magnitude deuma força aplicada a partir de cada lado da placa de entrada, e que temsensores de força que estão em, ou muito perto, do plano da placa de entra-da, desse modo minimizando a altura da placa de entrada, e também o efei-to de quaisquer forças paralelas à placa de entrada.

De acordo com a invenção como incorporada e amplamentedescrita aqui, a presente invenção caracteriza um dispositivo de entrada a-dequado para determinar a localização e magnitude de uma força aplicada,compreendendo: a) um suporte de base que tem uma periferia e uma plura-lidade de aberturas formadas próximo à periferia para definir uma placa deentrada configurada para se deslocar sob a força aplicada; b) uma pluralida-de de segmentos de feixe isolados definidos pela pluralidade de aberturas, eoperável para receber forças resultantes distribuídas aos segmentos de feixeisolado pelo deslocamento da placa de entrada; e c) pelo menos um sensoroperável com cada segmento de feixe isolado para medir a tensão dentro dorespectivo segmento de feixe isolado que ocorre como resultado de váriastensões que são criadas pelo deslocamento da placa de entrada em respos-ta à força aplicada e transmitida à periferia, o pelo menos um sensor tam-bém sendo configurado para emitir a um sinal correspondente à força apli-cada e a tensão medida para ser usada para determinar uma localização deuma força aplicada.

Embora o uso de um sensor único possa ser adequado, comoindicado, usar dois ou mais sensores fornece certas vantagens reconheci-das. Por exemplo, com dois sensores, pode ser possível corrigir parcialmen-te efeitos de temperatura, bem como minimizar os efeitos de tensões queocorrem paralelas ao plano do sensor.

A presente invenção também caracteriza um dispositivo de en-trada configurado para receber uma força aplicada, o dispositivo de entradacompreendendo: a) um primeiro elemento estrutural suportado em uma po-sição fixa; b) um segundo elemento estrutural operável com o primeiro ele-mento estrutural, e dinamicamente suportado para ser móvel com respeitoao primeiro elemento estrutural para definir uma placa de entrada configura-da para se deslocar sob a força aplicada; c) uma pluralidade de segmentosisolados de feixe unindo os ditos primeiro e segundo elementos estruturais,os ditos segmentos de feixe isolados sendo operáveis para transferir forçasentre os primeiro e segundo elementos estruturais, e receber as forças resul-tantes distribuídas aos segmentos isolados de feixe pelo deslocamento daplaca de entrada; e d) pelo menos um sensor operável com cada segmentode feixe isolado para medir a tensão dentro do respectivo segmento de feixeisolado que ocorre como resultado de várias tensões transmitidas para ossegmentos de feixe isolados pelo deslocamento da placa de entrada emresposta à força aplicada, cada um dos sensores também sendo configuradopara emitir um sinal correspondendo à força aplicada e à tensão medida pa-ra ser usado para determinar uma localização da força aplicada.

A presente invenção ainda caracteriza um dispositivo de entradaconfigurado para receber uma força aplicada, o dispositivo de entrada com-preendendo: a) um suporte de base possuindo uma periferia e uma plurali-dade de ranhuras formadas na periferia e se estendendo apenas parcial-mente através do suporte de base, as ranhuras sendo configuradas paradefinir uma placa de entrada móvel com relação ao suporte de base, a placade entrada sendo configurada para se deslocar sob a força aplicada; b) umapluralidade de segmentos de feixe isolados definidos pela pluralidade de ra-nhuras e operável para receber forças resultantes distribuídas para os seg-mentos de feixe isolados pelo deslocamento da placa de entrada; e c) pelomenos um sensor operável com cada segmento de feixe isolado para medira tensão dentro do respectivo segmento de feixe isolado que ocorre comoresultado de várias tensões sendo criadas pelo deslocamento da placa deentrada em resposta à força aplicada e transmitida para a periferia, o pelomenos um sensor sendo também configurado para emitir um sinal que cor-responde à força aplicada e à tensão medida para ser usado para determi-nar uma localização da força aplicada.

A presente invenção ainda caracteriza um método para fazer umdispositivo de placa de toque, compreendendo as etapas de: a) fornecer umsuporte de base capaz de receber uma força aplicada; b) formar aberturasatravés de localizações periféricas no suporte de base para definir uma pla-ca de entrada e uma pluralidade de segmentos de feixe isolados operáveispara receber forças resultantes distribuídas para os segmentos de feixe iso-lados pelo deslocamento da placa de entrada; c) fornecer uma pluralidadede sensores ao longo de cada um dos segmentos de feixe isolados paramedir a tensão dentro da pluralidade de segmentos de feixe isolados queocorre como resultado de várias tensões criadas pelo deslocamento da pla-ca de entrada e transmitida para as localizações periféricas em resposta àforça aplicada, e para emitir um sinal correspondendo à força aplicada paraser usado para determinar uma localização da força aplicada.

A presente invenção ainda caracteriza um método para determi-nar pelo menos uma de localização e magnitude de uma força aplicada emuma placa de entrada, o método compreendendo: a) fornecer um suporte debase possuindo uma periferia e uma pluralidade de segmentos de feixe iso-lados formados por uma pluralidade de aberturas na periferia que definemuma placa de entrada configurada para se deslocar em resposta à força a-plicada, os segmentos de feixe isolados possuindo, localizado nos mesmos,pelo menos um sensor; b) medir a tensão dentro da pluralidade de segmen-tos de feixe isolados que ocorre como resultado de várias tensões criadaspelo deslocamento da placa de entrada em resposta à força aplicada aomesmo; c) gerar um sinal de saída de cada um dos sensores, o sinal de saí-da correspondendo à tensão medida; e d) processar o sinal de saída dospelo menos dois sensores para determinar a localização da força aplicada àplaca de entrada.

A presente invenção ainda caracteriza adicionalmente um méto-do para determinar pelo menos uma da localização e magnitude de uma for-ça aplicada a uma placa de entrada, o método compreendendo: a) fornecerum primeiro elemento estrutural; b) fornecer um segundo elemento estruturaloperável com o primeiro elemento estrutural para definir uma pluralidade deaberturas, e dinamicamente suportar um dos ditos primeiro e segundo ele-mentos estruturais em relação ao outro, o qual é suportado de modo fixo,para definir uma placa de entrada configurada para deslocar-se sob aplica-ção da força, a pluralidade da aberturas definindo uma pluralidade de seg-mentos de feixe isolados operáveis para transferir forças entre o primeiro esegundo elementos estruturais, e para receber forças resultantes distribuí-das aos segmentos de feixe isolados pelo deslocamento da placa de entra-da; c) medir a tensão dentro da pluralidade de segmentos de feixe isolados,cada tensão ocorre como resultado de várias tensões transmitidas ao seg-mento de feixe isolado pelo deslocamento da placa de entrada em respostaà força aplicada; d) gerar um sinal de saída que corresponde à tensão medi-da; e e) processar o sinal de saída para determinar a localização da forçaaplicada à placa de entrada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A presente invenção se tornará completamente evidente a partirda descrição seguinte e reivindicações anexas, tomadas em conjunto comos desenhos anexos. Entendendo que estes desenhos representam mera-mente as modalidades exemplares da presente invenção, portanto, elas nãodevem ser consideradas Iimitante de seu escopo. Será prontamente apreci-ado que os componentes da presente invenção, como em geral descrito eilustrado nas figuras aqui, poderia ser disposto e desenhado em uma amplavariedade de configurações diferentes. Contudo, a invenção será descrita eexplicada com especificidade adicional e detalhe através do uso dos dese-nhos anexos em que:

a figura 1 ilustra uma vista de fundo de um dispositivo de entradabaseado em força de acordo com uma modalidade da presente invenção;

a figura 1a ilustra uma vista de fundo de um dispositivo de entra-da baseado em força de acordo com outra modalidade da presente invenção;

a figura 2 ilustra uma vista em perspectiva de um dispositivo deentrada baseado em força conectado a um meio de processamento de sinale um computador de acordo com uma modalidade da presente invenção;

a figura 3 ilustra uma vista de fundo de uma seção de um dispo-sitivo de entrada baseado em força de acordo com a modalidade ilustrada nafigura 1;

a figura 4 ilustra uma vista de fundo de um dispositivo de entradabaseado em força de acordo com outra modalidade da presente invenção;

a figura 4a ilustra uma vista de fundo de um dispositivo de entra-da baseado em força de acordo com outra modalidade da presente invenção;

a figura 5 ilustra uma vista de fundo de um dispositivo de entradabaseado em força de acordo com outra modalidade da presente invenção;

a figura 5a ilustra uma vista de fundo de um dispositivo de entra-da baseado em força de acordo com outra modalidade da presente invenção;

a figura 6 ilustra uma vista de fundo de uma seção de um dispo-sitivo de entrada baseado em força de acordo com outra modalidade da pre-sente invenção;

a figura 6a ilustra uma vista de fundo de uma seção de um dis-positivo de entrada baseado em força de acordo com outra modalidade dapresente invenção;

a figura 7 ilustra uma vista de fundo de. uma seção de um dispo-sitivo de entrada baseado em força de acordo com outra modalidade da pre-sente invenção;

a figura 8a ilustra uma vista de fundo de uma seção de um dis-positivo de entrada baseado em força de acordo com outra modalidade dapresente invenção;

a figura 8b ilustra uma vista de fundo de uma seção de um dis-positivo de entrada baseado em força de acordo com outra modalidade dapresente invenção;

a figura 8c ilustra uma vista de fundo de uma seção de um dis-positivo de entrada baseado em força de acordo com outra modalidade dapresente invenção;

a figura 8d ilustra uma vista de fundo de uma seção de um dis-positivo de entrada baseado em força de acordo com outra modalidade dapresente invenção;a figura 9 ilustra uma vista de fundo de uma seção de um dispo-sitivo de entrada baseado em força de acordo com outra modalidade da pre-sente invenção;

a figura 10 ilustra uma vista de fundo e uma lateral de uma se-ção de um dispositivo de entrada baseado em força de acordo com outramodalidade da presente invenção;

a figura 11 ilustra uma vista de fundo e uma lateral de uma se-ção de um dispositivo de entrada baseado em força de acordo com outramodalidade da presente invenção;

a figura 12 ilustra uma vista de fundo de uma seção de um dis-positivo de entrada baseado em força de acordo com outra modalidade dapresente invenção;

a figura 12a ilustra um diagrama básico da pluralidade de senso-res da figura 12 como dispostos em uma configuração de ponte completa;

a figura 13 ilustra uma vista de fundo de uma seção de um dis-positivo de entrada baseado em força de acordo com outra modalidade dapresente invenção;

a figura 13a ilustra uma vista de fundo de uma seção de um dis-positivo de entrada baseado em força de acordo com outra modalidade dapresente invenção;

a figura 14 ilustra um dispositivo de entrada baseado em forçade acordo com outra modalidade da presente invenção;

a figura 15 ilustra um dispositivo de entrada baseado em forçade acordo com outra modalidade da presente invenção;

a figura 16 ilustra um dispositivo de entrada baseado em forçade acordo com outra modalidade da presente invenção;

a figura 17 ilustra um dispositivo de entrada baseado em forçade acordo com outra modalidade da presente invenção;

a figura 18 ilustra um dispositivo de entrada baseado em forçade acordo com outra modalidade da presente invenção;

a figura 19 ilustra um dispositivo de entrada baseado em forçade acordo com outra modalidade da presente invenção;a figura 20 ilustra um dispositivo de entrada baseado em forçade acordo com outra modalidade da presente invenção;

a figura 21 ilustra uma vista de fundo de um dispositivo de entra-da baseado em força de acordo com ainda outra modalidade da presenteinvenção, em que a placa de entrada é configurada em torno do perímetroda base de suporte;

a figura 22 ilustra um diagrama de bloco de um método de pro-cessamento usado para determinar pelo menos uma da localização e/oumagnitude d uma força aplicada na placa de entrada, de acordo com umamodalidade exemplar;

a figura 23 ilustra um diagrama de bloco de um método de pro-cessamento de acordo com outra modalidade exemplar;

a figura 24 ilustra um diagrama de fluxo representando um mé-todo para determinar as coordenadas de uma força atuando em uma placade toque baseada em força de acordo com uma modalidade exemplar;

a figura 25a ilustra uma vista de topo de uma parte de uma placade toque, em que a placa de toque compreende meios de vedação dese-nhados para proteger a placa de toque de objetos estranhos e outros detritos;

a figura 25b ilustra uma vista em seção transversal lateral daplaca de toque e meio de vedação da figura 25a; e

a figura 26 ilustra uma placa de toque baseada em força utili-zando sensores piezelétricos de acordo com uma modalidade exemplar dapresente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES EXEMPLARES

A descrição detalhada seguinte de modalidades exemplares dainvenção faz referência aos desenhos anexos, que formam uma parte destae em que são mostradas, por meio de ilustração, modalidades exemplaresem que a invenção pode ser praticada. Enquanto estas modalidades exem-plares são descritas em detalhe suficiente para permitir que aqueles versa-dos na técnica pratiquem a invenção, deve ser entendido que outras modali-dades podem ser realizadas e que várias mudanças na invenção podem serfeitas sem se afastar do espírito e escopo da presente invenção. Assim, adescrição mais detalhada seguinte das modalidades da presente invenção,como representada nas Figuras 1 a 26, não é pretendida para limitar o esco-po da invenção, como reivindicado, mas é apresentado para propósitos deilustração somente e não limitação para descrever os aspectos e caracterís-ticas da presente invenção, para descrever o melhor modo de operação dainvenção, e para permitir suficientemente que alguém versado na técnicapratique a invenção. Conseqüentemente, o escopo da presente invenção épara ser definido somente pelas reivindicações anexas.

A descrição detalhada seguinte e as modalidades exemplares dainvenção serão entendidas por referência aos desenhos anexos, em que oselementos e aspectos da invenção são designados por numerais.

Em geraí, a presente invenção descreve um dispositivo de en-trada baseado em força e métodos para fazer e usar o mesmo. O dispositivode entrada baseado em força é configurado para determinar a localização ea magnitude de uma força aplicada no mesmo. Em algumas modalidadesexemplares, o dispositivo de entrada compreende um suporte de base feitode um material com elasticidade adequada. O suporte de base pode ser su-portado em sua periferia por qualquer meio adequado. A força a ser sentidae medida pode ser aplicada em uma parte interna do suporte de base referi-do aqui como uma placa de entrada.

O suporte de base pode ainda compreender uma pluralidade desegmentos de feixe dispostos entre a placa de entrada e a periferia do su-porte de base, assim isolando de preferência os segmentos de feixe da peri-feria. Os segmentos de feixe isolados são configurados para controlar a tra-jetória de forças que são transmitidas da placa de entrada para a periferia dosuporte de base, e para concentrar as tensões impostas na placa de entradapela força aplicada. Os segmentos de feixe isolados podem estar na formade fendas, furos, e outras áreas em relevo formadas no suporte de base.

O dispositivo de entrada baseado em força ainda compreendeum ou mais sensores configurados para estarem dispostos ou de outro mo-do localizados ao longo dos segmentos de feixe isolados para fornecer umamedida da força sendo transmitida da placa de entrada para a periferia dosuporte de base. Os sensores funcionam para medir a tensão nos segmen-tos de feixe isolados resultantes das tensões nos segmentos de feixe isola-dos causadas pela força(s) aplicada(s), e para fornecer uma saída elétricaou sinal correspondente. As tensões nos segmentos de feixe isolados resul-tam da deflexão da placa de entrada em resposta à aplicação da força(s)aplicada(s). A saída elétrica, ou sinal, gerada pelos sensores, pode ser aindaprocessada para obter as coordenadas de localização da força aplicada naplaca de entrada, e a magnitude da força aplicada. Os sinais de saída po-dem também ser processados para realizar outras funções, tal como corrigira atividade de linha de base.

Em ainda outras modalidades, os sensores podem ser integraiscom os segmentos de feixe, em que os segmentos de feixe compreendemmaterial piezelétrico ou outros similares. Em outras palavras, os segmentosde feixe propriamente ditos podem ser feitos de um material capaz de fun-cionar como um sensor, eliminando assim a necessidade de que sensoresseparados sejam adicionados aos segmentos de feixe.

A presente invenção fornece várias vantagens significantes so-bre os dispositivos de entrada ba base de força relacionados antes. Primeiro,o dispositivo de entrada baseado em força da presente invenção pode serbastante resistente, em que a placa não é facilmente danificada como resul-tado de quedas, impactos ou colisões. Segundo, a placa de entrada podeser configurada como uma janela transparente, uma superfície opaca, ouuma parte integral do suporte de base. Em adição, a placa de entrada podecompreender qualquer material adequadamente elástico. Terceiro, os senso-res podem ser impermeáveis ao cúmulo de sujeira, poeira, óleo, umidade ououtro material estranho na janela. Quarto, os sensores podem detectar aforça aplicada na placa de entrada por dedos com luvas, dedos nus, estile-tes, caneta, lápis, ou qualquer objeto capaz de aplicar uma força à janela.

Quinto, os sensores podem ser configurados pra medir a magnitude da forçaaplicada, e também a localização na placa de entrada onde a força foi apli-cada. Sexto, a placa de entrada e o suporte de base podem compreenderuma configuração planar relativamente fina que pode ser facilmente afixadaem monitores de vídeo típicos ou usados como um dispositivo de interfaceúnica. Sétimo, a configuração da placa de entrada e os um ou mais sensoresé relativamente insensível às forças aplicadas paralelas à placa de entrada.

Finalmente, o dispositivo de entrada baseado em força pode detectar e re-gistrar forças aplicadas em cada lado da placa de entrada, e pode determi-nar precisamente a magnitude e localização da força aplicada.

Cada uma das vantagens acima citadas será evidente à luz dadescrição detalhada representada abaixo, com referência aos desenhos a-nexos. Estas vantagens não significam ser Iimitantes de qualquer maneira.De fato, alguém versado na técnica apreciará que outras vantagens podemser realizadas, diferentes daquelas especificamente enumeradas aqui, napratica da presente invenção.

Como ilustrado nas figuras 1 e 2, é mostrado um dispositivo deentrada baseado em força 10 de acordo com uma modalidade exemplar dapresente invenção. O dispositivo de entrada pode ter um suporte de base 14tendo uma periferia externa 18. Uma pluralidade de aberturas 20, 22, 24 e26 pode ser formada no suporte de base 14 dentro da periferia 18. As aber-turas 20, 22, 24 e 26 podem ser localizadas ao longo da periferia 18 e po-dem circunscrever e definir uma placa de entrada substancialmente retangu-lar 50, mostrada por linhas tracejadas na figura 1. A pluralidade de aberturaspode também definir uma pluralidade de segmentos de balancins isolados30, 32, 34 e 36, perto dos cantos de e paralelos aos lados da placa de en-trada 50. Dois sensores (ver sensores 30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b, 36a e36b) podem ser fixados ao longo de cada segmento de feixe isolado 30, 32,34 e 36, respectivamente. Os sensores 30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b, 36a e36b são configurados para detectar e medir uma força aplicada na placa deentrada 50. Em adição, os sensores 30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b, e 36a e36b são configurados para emitir um sinal eletrônico através de um dispositi-vo de transmissão 40 fixado ou de outro modo relacionado aos sensores30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b, 36a e 36b, cujo sinal corresponde à força apli-cada quando detectada pelos sensores.Em uma modalidade exemplar, os sensores 30a, 30b, 32a, 32b,34a, 34c, 36a e 36b compreendem um tensiômetro configurado para medir atensão dentro ou através de cada um dos segmentos de feixe isolados 30,32, 34 e 36. Além do mais, embora cada segmento de feixe isolado 30, 32,34 e 36 seja mostrado compreendendo dois sensores localizados ou dispos-tos no mesmo, a presente invenção não é limitada a esta configuração. Econsiderado que um, dois ou mais que dois sensores podem estar dispostosao longo de cada um dos segmentos de feixe isolados dependendo das res-trições do sistema e outros fatores. Em adição, é considerado que os senso-res podem ser compreendidos de segmentos de feixe propriamente ditos, seapropriadamente configurados. Os sensores são discutidos em mais deta-lhes abaixo.

O dispositivo de transmissão 40 é configurado para conduzir osinal de saída do sensor para um ou mais dispositivos de processamento desinal, mostrado como um dispositivo de processamento de sinal 44, em queos dispositivos de processamento de sinal funcionam para processar o sinalem uma ou mais maneiras para um ou mais propósitos. Por exemplo, osdispositivos de processamento de sinal podem compreender processadoresde sinal analógico, tais como amplificadores, filtros e conversores de analó-gico para digital. Em adição, os dispositivos de processamento de sinalpõem compreender um processador de microcomputador que alimenta osinal processado em um computador, como mostrado na figura 2. Ou, o dis-positivo de processamento de sinal pode compreender o computador 48,propriamente dito. Ainda adicionalmente, qualquer combinação destes e ou-tros tipos de dispositivos de processamento de sinal pode ser incorporada eutilizada. Dispositivos de processamento de sinal típicos são conhecidos natécnica e não são portanto descritos especificamente aqui.

Meios e métodos de processamento empregados pelo dispositi-vo de processamento de sinal para processar o sinal para um ou mais pro-pósitos, tal como para determinar as coordenadas de uma força aplicada naplaca de toque baseado em força, são também conhecidos na técnica. Vá-rios meios de processamento e métodos são discutidos em mais detalheabaixo.

Com referência novamente às figuras 1 e 2, o suporte de base14 é mostrado compreendendo uma placa substancialmente plana ou pla-nar. O suporte de base 14 pode ter uma superfície de montagem externa 60e uma superfície de montagem interna 64 que podem se encontrar essenci-almente dentro do mesmo plano em uma condição estática. A superfície demontagem externa 60 pode estar localizada entre a periferia 18 e as abertu-ras 20, 22, 24 e 26. A superfície de montagem interna 64 pode estar locali-zada entre a placa de entrada 50 e as aberturas 20, 22, 24 e 26. Os seg-mentos de feixe isolados 30, 32, 34 e 36 podem conectar a superfície demontagem interna 64 com a superfície de montagem externa 60. A superfí-cie de montagem externa 60 pode ser montada por qualquer estrutura demontagem adequadamente estacionária configurada para suporta o disposi-tivo de entrada 10. A placa de entrada 50 pode ser uma estrutura separadamontada na superfície de montagem interna 64, ou pode ser configuradapara ser um componente integral que é formado integralmente com a super-fície de montagem interna 64. Na modalidade onde a placa de entrada éuma estrutura separada, um ou mais componentes da placa de entrada po-dem ser configurados para serem removíveis da superfície de montageminterna. Por exemplo, a placa de entrada 50 pode compreender uma abertu-ra grande formada no suporte de base 14, e um painel de força removívelconfigurado para ser inserido e suportado dentro da abertura, cujo painel deforça funciona para receber a força aplicada no mesmo de cada direção.

O suporte de base 14 pode ser formado de qualquer materialadequadamente inelástico, tal como um metal, como alumínio ou aço, oupode ser formado de um material de polímero endurecido, adequadamenteelástico, como é conhecido na técnica. Em adição, o suporte de base 14 po-de ser formado de vidro, cerâmica e outros materiais similares. O suporte debase 14 pode ser formatado e configurado para encaixar dentro de qualquertipo de aplicação de interface adequada. Por exemplo, o suporte de basepode ser configurado como a área de visualização dé um monitor de vídeo,que é em geral retangular em formato. Em adição, o suporte de base 14 po-de ser configurado para ser relativamente fina de modo que a superfície detoque da placa de entrada do suporte de base é somente minimamente des-viada da área de visualização de um monitor de vídeo, desse modo minimi-zando a distorção devido à distância entre a placa de entrada e o monitor devídeo.

É notado que o desempenho do dispositivo de entrada pode serdependente da rigidez da parte externa ou superfície de montagem externado suporte de base 14. Como tal, o suporte de base 14, ou pelo menos par-tes apropriadas do mesmo, devem ser feitas para compreender rigidez ouinflexibilidade adequada de modo a permitir que o dispositivo de entradafuncione apropriadamente. Alternativamente, em vez de tornar o suporte debase 14 rígido, o suporte de base 14, ou pelo menos uma parte adequadado mesmo, pode ser fixado em algum tipo de suporte rígido. A rigidez ade-quada funciona para facilitar leituras de entrada mais precisas.

A placa de entrada 50 pode ser uma placa substancialmenteplana, ou planar e pode se encontrar dentro do mesmo plano que o suportede base 14. A placa de entrada 50 pode ser circunscrita pelas aberturas 20,22, 24 e 26.

A placa de entrada 50 é configurada para deslocar em respostaas várias tensões induzidas na placa de entrada 50 resultando da aplicaçãode uma força, mostrada como seta 54 na figura 2, atuando na placa de en-trada 50. A placa de entrada 50 é ainda configurada para transmitir as ten-sões induzidas pela força aplicada 54 na superfície de montagem interna 64e eventualmente nos segmentos de feixe isolados 30, 32, 34 e 36, onde ten-sões resultantes nos segmentos de feixe isolados são induzidas e medidaspelo um ou mais sensores.

O suporte de base 14 e a placa de entrada 50 podem ter umprimeiro lado 80 e um segundo lado 82. O dispositivo de entrada baseadoem força 10 da presente invenção fornece vantajosamente a aplicação deforça tanto no primeiro quanto segundo lado 80 e 82 da placa de entrada 50,e a placa de entrada 50 pode ser configurada para deslocar para fora doplano do suporte de base 14 em cada direção em resposta à força aplicada54.

A placa de entrada 50 pode ser formada de qualquer materialadequadamente rígido que pode transferir, ou transmitir a força fornecida 54.

Tal material pode ser metal, vidro ou um polímero endurecido, como é co-nhecido na técnica.

Os segmentos de feixe isolados 30, 32, 34, e 36 podem ser for-mados no suporte de base 14, e podem ser definidos pela pluralidade deaberturas 20, 22, 24 e 26. Os segmentos de feixe isolados 30, 32, 34 e 36podem se encontrar essencialmente no mesmo plano que o suporte de base14 e a placa de entrada 50 quando em uma condição estática. Em algumasmodalidades, as aberturas 20, 22, 24 e 26 podem ser configuradas para seestender por todo o caminho através do suporte de base 14. Por exemplo,as aberturas 20, 22, 24 e 26 podem ser fendas ou furos diretos. Em outrasmodalidades, os segmentos de feixe isolados 30, 32, 34 e 36 podem serconfigurados para se estender somente parcialmente através do suporte debase 14.

Como ilustrado na figura 1, o segmento de feixe isolado 32 podeser formado ou definido pelas aberturas 22 e 24. A abertura 22 pode se es-tender ao longo de uma parte da periferia 18 e ter duas extremidades 22a e22b. A abertura 24 pode se estender ao longo de outra parte da periferia eter duas extremidades 24a e 24b. Partes das duas aberturas 22 e 24 podemse estender ao longo de uma parte comum da periferia 18 onde uma extre-midade 22b da abertura 22 se sobrepõe a uma extremidade 24a da abertura24. As duas extremidades 22b e 24a, e as partes das aberturas 22 e 24 quese estendem ao longo da parte comum da periferia 18, podem ser espaça-das no suporte de base 14 uma distância predeterminada. A parte da abertu-ra 22 que se estende ao longo da parte comum da periferia 18 pode estarmais perto da periferia 18 que a parte da abertura 24 que se estende ao lon-go da parte comum da periferia 18. A área do suporte de base 14 entre aabertura 22 e a abertura 24, e entre a extremidade 22b e a extremidade 24a,pode definir o segmento de feixe isolado 32.

Os segmentos de feixe isolados 30, 34, e 36 podem ser similar-mente formados e definidos como descrito acima para o segmento de feixeisolado 32. O segmento de feixe isolado 30 pode ser formado pela área dosuporte de base 14 entre as aberturas 24 e 20, e entre as extremidades 24ae 20a. O segmento de feixe isolada 34 pode ser formado pela área do supor-te de base 14 entre as aberturas 24 e 26, e entre as extremidades 24b e26b. O segmento de feixe isolado 36 pode ser formado pela área do suportede base 14 entre as aberturas 26 e 20, e entre as extremidades 26a e 20b.Assim, todos os segmentos de feixe isolados podem ser definidos pelas vá-rias aberturas formadas dentro do suporte de base 14. Em adição, os seg-mentos de feixe isolados podem ser configurados para se encontrar nomesmo plano na medida em que o plano da placa de entrada 50 e o suportede base 14, como notado acima.

A pluralidade de aberturas 20, 22, 24 e 26 pode encaixar umadentro da outra, em que as aberturas 22 e 26 se estendem ao longo dos Ia-dos 90 e 92 do suporte de base retangular 14, e podem girar perpendicularaos lados curtos 90 e 92 e se estendem ao longo de pelo menos uma partedos lados 94 e 96 do suporte de base 14. As aberturas 20 e 24 podem estarlocalizadas ao longo de uma parte dos lados 94 e 96 do suporte de base 14e mais perto da placa de entrada 50 que as aberturas 22 e 26. Assim, asaberturas 20 e 24 podem estar localizadas ou contidas dentro das aberturas22 e 26. Estabelecido de modo diferente, as aberturas podem compreenderum segmento cada que se sobrepõe e se desloca paralelo a um segmentode outra abertura para definir um segmento de feixe isolado, permitindo as-sim que os segmentos de feixe isolados compreendam qualquer comprimen-to desejado.

Com respeito à figura 1a, é ilustrada uma modalidade exemplaralternativa do dispositivo de entrada 10 da presente invenção. Esta modali-dade particular é similar a uma descrita acima e mostrada na figura 1, so-mente as aberturas 20 e 24 estão localizadas mais perto da periferia 18 queas aberturas 22 e 26. Em outras palavras, as aberturas 20 e 24 são configu-radas para se encontrar fora das aberturas 22 e 26.

Como ilustrado na figura 3, os segmentos de feixe isolados 30,32, 34 e 36 podem ter uma junção externa ou de periferia 70, formada com asuperfície de montagem externa 60, e uma junção interna 74, formada com asuperfície de montagem interna 64 do suporte de base 14, como mostradopara segmento de feixe isolado 32 na figura 3. A junção interna 74 e a jun-ção externa 70 são configuradas para receber e concentrar as tensões indu-zidas no suporte de base 14 pela força aplicada 54 defletindo ou curvandoem direções opostas. Na aplicação de uma força na placa de entrada 50, asforças resultantes são transmitidas através da placa de entrada 50 para osvários segmentos de feixe isolados como um resultado da configuração dossegmentos de feixe isolados, e especificamente as junções interna e externa70 e 74, em relação à placa de entrada 50 e a superfície de montagem inter-na 64. Por exemplo, retornando às figuras 1 e 2, quando uma força é aplica-da na placa de entrada 50, a placa de entrada 50 desloca e induz tensões naplaca de entrada 50. Estas tensões podem ser transmitidas da placa de en-trada 50 para a superfície de montagem interna 64, e finalmente para ossegmentos de feixe isolados 30, 32, 34 e 36. Na recepção das forças ou ten-sões, os segmentos de feixe isolados 30, 32, 34 e 36 são configurados paradefletir em resposta ao deslocamento da placa de entrada 50 em resposta àforça sendo aplicada na placa de entrada 50. Assim, a força aplicada na pla-ca de entrada 50 e as tensões resultantes induzidas na placa de entrada 50podem ser direcionadas para e concentradas nos segmentos de feixe isola-dos 30, 32, 34 e 36. As tensões concentradas podem resultar na deflexãodos segmentos de feixe isolados 30, 32, 34 e 36, e a deflexão pode ser me-dida pelos sensores 30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b, 36a e 36b. A combinaçãode fornecer segmentos de feixe isolados, e particularmente segmentos defeixe isolados que se encontram e ou substancialmente no mesmo plano quea placa de entrada, e configurando o dispositivo de entrada para concentraras tensões na placa de entrada dentro dos segmentos de feixe isolados,bem como a relação coplanar ou substancialmente coplanar dos sensoresde força com a superfície de toque ou placa de entrada, fornece vantagenssignificantes sobre os dispositivos de entrada relacionados anteriormente,incluindo, mas não limitado a, ser capaz de criar o dispositivo de entrada deentrada, incluindo os elementos de montagem, a partir de uma única peçade material por meio de posicionar apropriadamente as aberturas no materi-al; ser capaz de reduzir a sensibilidade a forças longitudinais ou momentostransmitidos à superfície de toque; ser mecanicamente simples; ser capaz deeliminar s molas de pré-cargas; ser capaz de fornecer um desenho resisten-te e robusto que protege o dispositivo de entrada do ambiente; ser capaz deminimizar tamanho e peso tornando os sensores integrais com e coplanarcom a placa de entrada; e ser capaz de registrar forças de cada lado da pla-ca de entrada. Além do mais, transdutores piezelétricos de cerâmica desen-volvidos no modo longitudinal mais sensível com a tensão aplicada perpen-dicular ao eixo dos pólos e paralelo aos eletrodos torna os sensores maissensíveis ao alongamento ou tensão e menos sensível à forças de cisalha-mento e transversa, desse modo reduzindo a necessidade de mecanismoselaborados para isolar os transdutores de forças indesejadas e momentos.

Os sensores 30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b, 36a e 36b podem serlocalizados ao longo de cada segmento de feixe isolado 30, 32, 34 e 36 es-sencialmente no mesmo plano que o suporte de base 14 e a placa de entra-da 50 quando em uma condição estática. Especificamente, como mostradonas figuras 1 e 2, um sensor pode estar localizado em cada extremidade decada segmento de feixe isolado. Assim, um sensor 30a pode estar localizadoem um segmento de feixe isolado 30 perto da extremidade 22a de uma aber-tura 22. Similarmente, outro sensor 30b pode estar localizado no segmentode feixe isolado 30 perto da extremidade 20a da abertura 20. Os sensores32a e 32b podem estar localizados em segmento de feixe isolado 32 próxi-mo de cada abertura 22b e 24a respectivamente. Os sensores 34a e 34bpodem estar localizados em segmento de feixe isolado 34 próximo de cadaextremidade de abertura 26b e 24b, respectivamente. Os sensores 36a e36b podem estar localizados em segmento de feixe isolado 36 próximo decada extremidade de abertura 26a e 20b, respectivamente.

Os sensores 30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b, 36a e 36b podemtambém estar localizado ao longo de cada segmento de feixe isolado 30, 32,34 e 36, em um plano diferente do suporte de base 14 e da placa de entrada50, quando em uma condição estática. Os sensores 30a, 30b, 32a, 32b, 34a,34b, 36a e 36b não necessariamente têm que estar no mesmo plano que aplaca de entrada 50, mas de preferência se encontra dentro do mesmo planocom respeito um ou outro. Um plano contendo todos os sensores 30a, 30b,32a, 32b, 34a, 34b, 36a e 36b é daqui em diante referido como o plano desensor. Por exemplo, um segmento de feixe isolado tendo um lado no mes-mo plano como na placa de entrada 50, e um lado em um plano deslocadoda placa de entrada 50 pode ter o plano de sensor localizado no lado queestá no mesmo plano que a placa de entrada 50, ou pode ter o plano desensor localizado no lado que é deslocado, mas paralelo ao plano da placade entrada 50.

Os sensores 30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b, 36a e 36b são confi-gurados para medir a deflexão nos segmentos de feixe isolados 30, 32, 34 e36 causados pela força aplicada 54 na placa de entrada 50. Os sensores30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b, 36a e 36b podem ser qualquer tipo de sensorcapaz de medir as propriedades relacionadas ao deslocamento dos segmen-tos de feixe isolados 30, 32, 34 e 36. Por exemplo, os sensores podem sermedidores de tensão, medidores de capacitância, medidores de nível de lí-quido, medidores de nível de laser, ou qualquer medidor adequado como éconhecido na técnica. Os sensores 30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b, 36a e 36bpodem gerar um sinal elétrico que corresponde ao deslocamento dos seg-mentos de feixe isolados 30, 32, 34 e 36. O sinal elétrico pode ser transmiti-do dos sensores 30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b, 36a e 36b por meio de ummeio de transmissão.

O meio de transmissão 40 pode compreender um meio detransmissão com fio ou sem fio, incluindo por exemplo, fios elétricos 40 co-mo mostrado na figura 2, transmissor de rádio, ou dispositivos de comunica-ção ótica, como conhecido na técnica. O meio de transmissão 40 é configu-rado para conduzir a saída de sinal por cada um dos vários sensores paraum meio de processamento 44 e 48, configurado para receber e analisar osinal para determinar a localização e magnitude da força aplicada 54 na pla-ca de entrada 50. O meio de processamento e os métodos de análise podemser qualquer um conhecido na técnica.

O dispositivo de entrada baseado em força da presente invençãopode compreender várias modalidades diferentes, cada uma das quais fun-ciona nem uma maneira similar à modalidade exemplar descrita acima. Vá-rias modalidades específicas são mostradas nas figuras e descritas aqui, noentanto, não são pretendidas serem Iimitantes de qualquer maneira. É con-siderado que outras modalidades podem se encontrar dentro do escopo dapresente invenção que não são especificamente descritos aqui. Com refe-rência à figura 4, é ilustrado um dispositivo de entrada baseado em força 100incluindo uma pluralidade de aberturas 120, 122, 124 e 126 que define umaplaca de entrada substancialmente retangular 150 e os segmentos de feixeisolados 130, 132, 1334 e 136 são definidos perto dos cantos de, e a umângulo com os lados da placa de entrada 150. Acredita-se que orientar ossegmentos de feixe isolados 130, 132, 134 e 136 a um ângulo com os ladosdas aberturas 120, 122, 124 e 126 ainda melhora a habilidade de concentra-ção de tensão dos segmentos de feixe isolados 130, 132, 134 e 136. A sa-ber, as tensões induzidas nos segmentos de feixe isolados 130, 132, 134 e136 têm uma magnitude maior e fornecem uma análise mais segura da loca-lização e magnitude da força aplicada na placa de entrada 150. Em adição,distorção mais simétrica pode ser realizada por este desenho.

É ilustrada na figura 4á uma modalidade alternativa da placa deentrada ilustrada na figura 4 e descrita acima. Especificamente, cada abertu-ra 120, 122, 124 e 126 podem ter uma parte 160 em cada extremidade quese inclina na direção da abertura adjacente. Por exemplo, as partes termi-nais 60 da abertura 124 podem ser inclinadas na direção das aberturas 122e 126 respectivamente. Cada abertura pode então girar perpendicular à par-te inclinada e se estender para longe da placa de entrada 150, definindo as-sim a pluralidade de segmentos de feixe isolados 130, 132, 134 e 136 emângulos nos lados da placa de entrada.

Com referência à figura 5, é ilustrado um dispositivo de entradabaseado em força 200 incluindo uma pluralidade de aberturas 220, 222, 224e 226 que definem uma placa de entrada retangular 250 e os segmentos defeixe isolados 230, 232, 234 e 236 são definidos perto do centro de, e para-lelos aos lados da placa de entrada 250. Cada uma das aberturas 220, 222,224 e 226 compreende um pilar 220a, 222a, 224a e 226a em uma extremi-dade que se estende para longe da placa de entrada 250 e encerra aquelasextremidades 220b, 222b, 224b e 226b da abertura adjacente não compre-endendo um pilar. Acredita-se que definir os segmentos de feixe isolados230, 232, 234 e 236 perto do centro de, e paralelos aos lados das aberturas220, 222, 224 e 226 dessensibiliza a habilidade de concentração de tensãodos segmentos de feixe isolados 230, 232, 234 e 236. A saber, as tensõesinduzidas nos segmentos de feixe isolados 230, 232, 234 e 236 podem teruma magnitude menor e permitir que uma força maior seja aplicada na placade entrada 250 sem sobrecarregar os sensores. Em adição, centralizar ossegmentos de feixe isolados ao longo das bordas pode tornar o sensor(es)localizado nestes segmentos de feixe menos sensíveis à distorção, tal comoaquela que resulta da tensão diagonal do suporte de base. No entanto,quando o sensor(es) é/são tocados perto dos cantos, as saídas podem setornar negativas. Como resultado, esta configuração pode estar sujeita adistorções aumentadas de outros efeitos, tal como tensão da placa de entra-da 250.

É ilustrada na figura 5a uma modalidade alternativa da placa deentrada ilustrada na figura 5 e descrito acima. Nesta modalidade, a abertura224 pode ter duas extremidade 224a e 224b que não têm pilares. As extre-midades de pilar das aberturas 222 e 226 podem abranger a abertura 224.

Com referência à figura 6, é ilustrado um canto do dispositivo deentrada baseado em força 300 incluindo uma pluralidade de aberturas 324 e326 que definem uma placa de entrada retangular 350, tendo um segmentode feixe isolado 330 definido perto do canto de, e paralelo aos lados da pla-ca de entrada 350. A pluralidade de aberturas 324 e 326 podem ter exten-sões perpendiculares que muda abruptamente direções, tais como aberturasdirecionais 390, 392, 394, 396, que ocorrem nas localizações dos sensores330a e 330b. Acredita-se que fornecer aberturas direcionais abruptas 390,392, 394, 396 orientadas em uma direção ortogonal com respeito à orienta-ção longitudinal dos segmentos de feixe isolados perto da localização dossensores ainda melhora a habilidade de concentração de tensão dos seg-mentos de feixe isolados. Em adição, acredita-se que fornecer tais aberturasdirecionais abruptas forneça um gradiente que funciona para suavizar a ten-são através dos segmentos de feixe. Mais especificamente, estas aberturasdirecionais funcionam para tornar as tensões mais uniformes e tensões re-sultantes na direção perpendicular aos segmentos de feixe isolados. Emborao segmento de feixe 330 compreenda aberturas 390, 392, 394 e 396 de umamudança direcional abrupta que são mostradas como sendo perpendicularesao segmento de feixe 33, outras orientações de abertura são consideradas,tais como as aberturas orientadas em ângulos agudo e ortogonal com res-peito à orientação longitudinal do segmento de feixe 330.

É ilustrada na figura 6a, uma modalidade alternativa da placa deentrada ilustrada na figura 6 e descrita acima. A pluralidade de aberturas 324e 326 podem ter mudanças de direção perpendiculares 390, e 394, que cor-respondem com as localizações dos sensores 330a e 330b.

Com referência à figura 7, é ilustrado um dispositivo de entradabaseado em força 400 incluindo uma pluralidade de aberturas 424 e 426 quedefinem uma placa de entrada retangular 450 tendo segmentos de feixe iso-lados 430 definidos perto do canto de, e paralelos aos lados da placa de en-trada 450. A pluralidade de aberturas 424 e 426 compreendem uma mudan-ça em largura e aumentam o tamanho ao longo dos segmentos de feixe iso-lados 430. Este aumento em tamanho é representado pelas aberturas 410 e412. Acredita-se que esta mudança em largura adjacente aos segmentos defeixe isolados melhora a habilidade de concentração de tensão dos segmen-tos de feixe isolados.

Com referência à figura 8a, é ilustrado um dispositivo de entradabaseado em força 500 que inclui uma pluralidade de aberturas 524 e 526que podem definir uma placa de entrada retangular 550 e dois segmentos defeixe isolados adjacentes 534 e 536 perto do canto de, e paralelos aos ladosda placa de entrada 550. A abertura 526 pode ter duas pernas paralelas526a e 526b que se estendem perpendicularmente para longe da abertura526 e na direção da abertura adjacente 524. A abertura 524 pode se esten-der entre as pernas paralelas e dividir a feixe isolada em dois segmentosparalelos 534 e 536. Acredita-se que ter dois segmentos de feixe isoladosadjacentes e paralelos 534 e 536 melhora a precisão de medição dos sensores.

É ilustrada na figura 8b uma modalidade alternativa da placa deentrada ilustrada na figura 8a e descrita acima. A abertura 524 pode ter umpilar 524a que se estende perpendicularmente para longe da abertura 5236e para a periferia 518. O pilar pode girar perpendicularmente para a aberturaadjacente 526 de modo que o pilar 524a e a abertura 524 podem se esten-der, espaçadas e paralelas, para a abertura adjacente 526. A abertura 526pode mudar perpendicularmente a direção para a abertura 524 e pode seestender entre o pilar paralelo 524a e a abertura 524 e dividir a feixe isoladaem dois segmentos 534 e 536.

É ilustrada na figura 8c uma modalidade alternativa da placa deentrada, ilustrada na figura 8a e descrita acima, as pernas paralelas 526a e526b da abertura 526 podem ter mudanças direcionais perpendiculares 570e 572 em suas extremidades. Acredita-se que as mudanças direcionais per-pendiculares 570 e 572 melhoram a habilidade de concentração de tensãodos segmentos de feixe isolados. Em adição, as mudanças direcionais per-pendiculares nas aberturas funcionam para suavizar a tensão e a tensãoresultante, portanto tornando estas mais uniformes, na direção perpendicularaos segmentos de feixe isolados. Além do mais, a redução em concentraçãode tensão devido às mudanças de direção perpendiculares pode aumentar ograu de sobrecarga de força que a placa de entrada pode suportar sem danopermanente.

É ilustrada na figura 8d uma modalidade alternativa da placa deentrada ilustrada na figura 8b e descrita acima. O pilar 524a e a abertura 524pode ter mudanças direcionais perpendiculares 574 e 576 em suas extremi-dades. Acredita-se que as mudanças direcionais perpendiculares 574 e 576melhoram a habilidade de concentração de tensão dos segmentos de feixeisolados. Similar àquelas da figura 8c, as mudanças direcionais perpendicu-lares nas aberturas funcionam para suavizar a tensão e a tensão resultante,portanto tornando-as mais uniformes, na direção perpendicular aos segmen-tos de feixe isolados.

Com referência às figuras 9-11, são ilustrados vários dispositivosde entrada baseados em força que incorporam vários aspectos de concen-tração de tensão com os segmentos de feixe isolados, cujos aspectos deconcentração de tensão podem ser usados em combinação com as váriasconfigurações de abertura descritas aqui. A figura 9 ilustra entalhes 610,612, 614 e 626 na pluralidade de aberturas 624 e 626 adjacentes à Iocaliza-ção dos sensores. A figura 10 ilustra furos 7109 e 712 que são cortados nosegmento de feixe isolado 734 abaixo da localização dos sensores 734a e734b. A figura 11 ilustra os entalhes 810 e 812 cortados no segmento defeixe isolado 834 abaixo da localização dos sensores 834a e 934b.

Com referência à figura 12, é ilustrado um segmento de feixeisolado 932 formado na base de suporte 914, cujo segmento de feixe isolado932 tem quatro sensores associados que são operáveis para determinar alocalização e magnitude de uma força aplicada. Os sensores são mostradoscomo medidores de tensão 932a, 932b, 932c e 932d, dispostos em umaconfiguração de ponte total (ver Figura 12a), que é bem conhecida na técni-ca para suas vantagens, tal como para duplicar a saída e outros. Esta confi-guração particular de sensores funciona para melhorar a precisão de medi-ção dos sensores, coletivamente, ao determinar a localização e magnitudede uma força aplicada na placa de entrada.

Com referência à figura 13, é ilustrado um dispositivo de entradabaseado em força 1000 incluindo uma pluralidade de aberturas 1020, 1022,1024 e 1026 que podem definir uma placa de entrada retangular 1050 esegmentos de feixe isolados 1030, 1032, 1034 e 1036 perto do canto de, eparalelos aos lados da placa de entrada 1050. A abertura 1020 pode se es-tender ao longo de um lado e em torno do canto da placa de entrada em quea parte da abertura que se estende em torno do canto encerra uma parte deabertura 1022. A abertura 1022 pode se estender ao longo de um lado e emtorno de um canto da placa de entrada em que a parte da abertura que seestende em torno de um canto encerra uma parte da abertura 1024. A aber-tura 1024 pode se estender ao longo de um lado e em torno de um canto daplaca de entrada em que a parte da abertura que se estende em torno de umcanto encerra uma parte da abertura 1026. A abertura 1026 pode se esten-der ao longo de um lado e em torno de um canto da placa de entrada emque a parte da abertura que se estende em torno de um canto encerra umaparte da abertura 1020. A pluralidade de segmentos de feixe isolados 10340,1032, 1034 e 1036 pode ser definida pela parte encerrada das aberturas.

É ilustrada na figura 13 uma modalidade alternativa da placa deentrada ilustrada na figura 13 e descrita acima. A abertura 1020 pode se es-tender ao longo de um lado e em torno de um canto da placa de entrada emque a parte da abertura que se estende em torno do canto pode ser encer-rado em uma parte de abertura 1022. A abertura 1022 se estende ao longode um lado e em torno de um canto da placa de entrada em que a parte deabertura que se estende em torno do canto pode ser encerrada em uma par-te de abertura 1024. A abertura 1024 se estende ao longo de um lado e emtorno de um canto da placa de entrada em que a parte de abertura que seestende em torno do canto pode ser encerrada em uma parte de abertura1026. A abertura 1022 se estende ao longo de um lado e em torno de umcanto da placa de entrada em que a parte de abertura que se estende emtorno do canto pode ser encerrada em uma parte de abertura 1020.

Embora as modalidades exemplares discutidas acima e mostra-das nos desenhos representam os vários dispositivos de entrada baseadosem força exemplares tendo configurações geométricas lineares, é conside-rado que outros dispositivos de entrada baseados em força podem compre-ender geometrias não lineares, ou uma combinação destes. É ainda consi-derado que o dispositivo de entrada baseado em força pode compreendervirtualmente qualquer geometria arbitrária. As figuras 14-17 ilustram váriasmodalidades exemplares diferentes de dispositivos de entrada baseado emforça tendo diferentes configurações geométricas. É notado que estas moda-lidades podem ser configuradas para funcionar em uma maneira similar co-mo outros dispositivos de entrada baseados em força descritos em algumlugar aqui. Como tal, uma descrição detalhada de sua geometria, e não suafunção, é fornecida.

Especificamente, a figura 14 ilustra um dispositivo de entradabaseado em força de acordo com ainda outra modalidade exemplar, que ésimilar em função aqueles discutidos acima. No entanto, nesta modalidadeparticular o dispositivo de entrada baseado em força 1100 compreende umsuporte de base 1114 tendo uma configuração geométrica não linear no for-mato de uma oval. Em adição, aberturas curvadas 1120, 1122, 1124, e 1126são formadas no suporte de base 1114, cujas aberturas funcionam para de-finir uma pluralidade de segmentos de feixe isolados, mostrados como seg-mentos de feixe 1130, 1132, 1134 e 1136, bem como uma placa de entrada1150. O dispositivo de entrada baseado em força 1100 ainda compreendeuma pluralidade de sensores operáveis com cada segmento de feixe isolado.

As aberturas curvadas são configuradas para serem paralelas com um perí-metro ou periferia do suporte de base. No entanto, isto não é exigido. As a-berturas podem ser formadas em qualquer orientação com respeito à perife-ria do suporte de base. Em adição, as aberturas podem compreender qual-quer tipo de configuração de nervura.

A figura 15 ilustra um dispositivo de entrada baseado em forçade acordo com ainda outra modalidade exemplar, que, novamente, é similarem função àquelas discutidas acima. No entanto, nesta modalidade particu-lar o dispositivo de entrada baseado em força 1200 compreende um suported base 1214 tendo uma configuração geométrica linear no formato de umquadrado. Em adição, as aberturas curvadas 1220, 1222, 1224 e 1226 sãoformadas no suporte de base 1214, cujas aberturas funcionam para definiruma pluralidade de segmentos de feixe isolados, mostrados como segmen-tos de feixe 1230, 1232, 1234 e 1236, bem como uma placa de entradasubstancialmente circular 1250. O dispositivo de entrada baseado em força1200 ainda compreende uma pluralidade de sensores operáveis com cadasegmento de feixe isolado.

A figura 16 ilustra um dispositivo de entrada baseado em forçade acordo com ainda outra modalidade exemplar, que novamente, é similarem função àquelas discutidas acima. No entanto, nesta modalidade particu-lar, o dispositivo de entrada baseado em força 1300 compreende um suportede base 1314 tendo uma configuração geométrica linear no formato de umpentágono. Em adição, as aberturas lineares 1320, 1322, 13234, 1326 e1328 são formadas no suporte de base 1314, cujas aberturas funcionam pa-ra definir uma pluralidade de segmentos de feixe isolados, mostrados comosegmentos de feixe 1330, 1332, 1334, 1336 e 1338, bem como uma placade entrada 1350 tendo uma geometria substancialmente pentagonal. O dis-positivo de entrada baseado em força 1300 ainda compreende uma plurali-dade de sensores operáveis com cada segmento de feixe isolado. A plurali-dade de aberturas é formada ou configurada para ser paralela à periferia dosuporte de base.

A figura 17 ilustra um dispositivo de entrada baseado em forçade acordo com ainda outra modalidade exemplar, que, novamente, é similarem função àquelas discutidas acima. No entanto,nesta modalidade particu-lar, o dispositivo de entrada baseado em força 1400 compreende um suportede base 1414 tendo um formato arbitrário. Em adição, as aberturas 1430,1432, 1434 e 1436 são formadas no suporte de base 1414, cujas aberturasfuncionam para definir a pluralidade de segmentos de feixe isolados, mos-trados como segmentos de feixe 1430, 1432, 1434 e 1436, bem como umaplaca de entrada formatada de modo arbitrário 1450. O dispositivo de entra-da baseado em força 1400 ainda compreende uma pluralidade de sensoresoperáveis com cada segmento de feixe isolado. Esta modalidade ilustra co-mo o suporte de base e as aberturas formadas no mesmo podem compre-ender qualquer configuração ou geometria de nervura arbitrária.

As figuras 18-20 ilustram vários dispositivos de entrada baseadoem força, de acordo com ainda outras modalidades exemplares da presenteinvenção. Como mostrado nestas figuras, as aberturas formadas dentro dossuportes de base não são configuradas para se sobrepor ou se estenderalém uma da outra para formar ou definir os segmentos de feixe isoladoscomo em outros dispositivos de entrada baseados em força discutidos aci-ma. Em vez disto, os segmentos de feixe isolados são formados ou definidospor duas extremidades terminais de duas aberturas diferentes e a aproxima-ção destas extremidades uma da outra. Como tal, os segmentos de feixeisolados definidos pelas aberturas são muito mais curtas em comprimento.

A figura 18 ilustra um dispositivo de entrada baseado em força1500 tendo uma base de suporte 1514 e uma pluralidade de aberturas for-mada nas mesmas, mostradas como as aberturas 1520, 1522, 1524 e 1526.

Estas aberturas funcionam de modo similar àquelas descritas aqui, a saberpara definir uma pluralidade de segmentos de feixe isolados, mostrados co-mo os segmentos de feixe isolados 1530, 1532, 1534 e 1536, bem comopara definir uma placa de entrada 1550. As aberturas são configuradas talque cada sua extremidade terminal está em proximidade com uma extremi-dade terminal de outra abertura. No entanto, diferente dos outros dispositi-vos de entrada baseados em força exemplares, nenhuma das aberturas éconfigurada de modo que um segmento desta abertura se sobrepõe a umsegmento de outra abertura em uma maneira paralela. Como tal, os seg-mentos de feixe isolados não são formados por estes segmentos sobrepos-tos. Em vez disto, os segmentos de feixe isolados do dispositivo de entradabaseado em força 1500 são definidos pelas extremidades terminais das du-as aberturas. Desde que as extremidades terminais são configuradas paraestarem na proximidade estreita uma da outra, os segmentos de feixe isola-dos são definidos por esta parte do suporte de base se estender entre asextremidades terminais das duas aberturas. Os segmentos de feixe isoladosformados desta maneira são mais curtos em comprimento que seriam deoutro modo no caso de segmentos de abertura sobrepostos quando seucomprimento é aproximadamente aquele da largura das aberturas. Na mo-dalidade específica mostrada na figura 18, as extremidades de cada abertu-ra terminam antes de cruzar a abertura adjacente, criando assim um seg-mento de feixe isolado. Um ou mais sensores pode estar localizados dentroou em torno do segmento de feixe formado, cujos sensores são pretendidospara funcionar em uma maneira similar como descrito acima.

A figura 19 ilustra uma configuração similar, exceto o dispositivode entrada baseado em força 1600 compreende aberturas horizontais 1620e 1624, formadas no suporte de base 1614, tendo extremidades que se es-tendem além das aberturas verticais de localização vertical 1622 e 1626 umadistância X1. Além do mais, aberturas verticais 1622 e 1626 compreendemextremidades que terminam antes de interceptar ou cruzar as aberturas hori-zontais 1620 e 1624, cuja terminação resulta em um espaço tendo uma dis-tância x2. Novamente, as aberturas, e particularmente suas extremidadesestando em proximidade estreita uma com a outra, funcionam para definiruma pluralidade de segmentos de feixe isolados, mostrados como segmen-tos de feixe isolados 1630, 1632, 1634 e 1636. Em adição, localizado dentroou em torno dos segmentos de feixe isolados está um ou mais sensoresconfigurados para serem operáveis com os segmentos de feixe isolados co-mo discutidos aqui. Novamente, as aberturas são também configuradas paradefinir os segmentos de feixe isolados, bem como a placa de entrada 1650.

A figura 20 ilustra um dispositivo de entrada baseado em forçaexemplar 1700 similar a um descrito acima e mostrado na figura 19, excetoque as extremidades das aberturas 1720 e 1724, formadas no suporte debase 1714, não se estendem além da localização vertical das aberturas ver-ticais 1722 e 1726. Em vez disto, as extremidades das aberturas horizontaisterminam na localização vertical das aberturas verticais. Um espaço ou dis-tância X2 é ainda mantido quando as aberturas verticais não interceptam oucruzam as aberturas horizontais, cujo espaço ou distância representa ossegmentos de feixe isolados, mostrados como segmentos de feixe isolados1730, 1732, 1734 e 1736, cada um dos quais são operáveis com um ou maissensores quando localizados nos mesmos ou em torno dos mesmos. As vá-rias aberturas também definem a placa de entrada 1750.

A figura 21 ilustra um dispositivo de entrada baseado em força1800 de acordo com ainda outra modalidade exemplar da presente inven-ção. Nesta modalidade particular 1800 pode ter um suporte de base 1814tendo uma periferia externa 1818. Uma pluralidade de aberturas 1820, 1822,1824 e 1826 pode ser formada no suporte de base 1814 dentro da periferia1818. As aberturas 1820, 1822, 1824 e 1826 podem estar localizadas aolongo da periferia 1818 e podem definir uma placa de entrada substancial-mente retangular 1850 formada em torno da periferia 1818, como delineadapor linhas tracejadas na figura 21. A pluralidade de aberturas pode tambémdefinir uma pluralidade de segmentos de feixe isolados 1830, 1832, 1834 e1836, perto dos cantos de, e paralelos aos lados da placa de entrada 1850,cada um dos quais pode ser operável com um ou mais sensores como mos-trado,

O suporte de base 1814 é mostrado compreendendo uma placasubstancialmente plana ou planar. O suporte de base 1814 pode ter umasuperfície de montagem externa 1860 e uma superfície de montagem interna1864 que podem se estender dentro do mesmo plano em uma condição es-tática. A superfície de montagem externa 1860 pode estar localizada entre aperiferia 1818 e as aberturas 1820, 1822, 1824 e 1826, bem como entre aplaca de entrada 1850 e as várias aberturas. Em outras palavras, a placa deentrada 1850 pode ser configurada para circunscrever a superfície de mon-tagem externa 1860. A superfície de montagem interna 1864 pode estar lo-calizada dentro de, ou em outras palavras circunscrita por, as várias abertu-ras. Os segmentos de feixe isolados 1830, 1832, 1834 e 1836 podem se co-nectar a superfície de montagem interna 1864 com a superfície de monta-gem externa 1860. A superfície de montagem externa 1860 pode ser monta-da em qualquer estrutura de montagem adequadamente estacionária confi-gurada para suportar o dispositivo de entrada 1810. A placa de entrada 1850pode ser uma estrutura separada montada na superfície de montagem ex-terna 1860, ou pode ser configurada para ser um componente integral que éformado integralmente com a superfície de montagem externa 1860.

A placa de entrada 1850, como suportado em torno e integralcom, a periferia 1818 é configurada para deslocar-se em resposta às váriastensões induzidas na placa de entrada 1850 resultando da aplicação de umaforça que atua na placa de entrada 1850. A placa de entrada 1850 é aindaconfigurada para transmitir as tensões induzidas pela força aplicada na su-perfície de montagem externa 1860 e eventualmente nos segmentos de fei-xe isolados 1830, 1832, 1834 e 1836 onde as tensões resultantes nos seg-mentos de feixe isolados são induzidos e medidos por um ou mais sensores.Essencialmente, a modalidade do dispositivo de entrada ilustra-da na figura 21 é similar àquela mostrada na figura 1, exceto que a placa deentrada da figura 21 está localizada em torno do perímetro ou periferia dodispositivo de entrada com as superfícies de montagem interna e externasendo posicionadas dentro ou interior na placa de entrada. Em outras pala-vras, o dispositivo de entrada da figura 21 pode ser considerado para com-preender uma configuração estrutural que é o inverso do dispositivo de en-trada mostrado na figura 1. Esta modalidade particular é pretendida parailustrar que a presente invenção considera amplamente um primeiro elemen-to estrutural suportado em uma posição fixa, e um segundo elemento estru-tural operável com o primeiro elemento estrutural, em que o segundo ele-mento estrutural é dinamicamente suportado para ser móvel com respeito aoprimeiro elemento estrutural para definir uma placa de entrada configuradapara deslocar sob uma força aplicada.

Um método de fazer um dispositivo de entrada baseado em for-ça inclui fornecer um suporte de base capaz de receber uma força aplicada.

Aberturas podem ser formadas através do suporte de base para definir umaplaca de entrada, e uma pluralidade de segmentos de feixe isolados. Ossegmentos de feixe isolados podem receber as forças resultantes transmiti-das da placa de entrada quando a placa de entrada é deslocada por umacarga aplicada. Pelo menos dois sensores podem ser fixados em cadà umdois segmentos de feixe isolados para medir as forças transmitidas da placade entrada para a periferia. Os sensores podem emitir um sinal que corres-ponde à força aplicada, que pode ser usado para determinar a localização emagnitude da força aplicada na placa de entrada por meios e métodos co-nhecidos na técnica.

Um método para determinar a localização e magnitude de umaforça em uma placa de toque pode incluir fornecer um suporte de base tendouma periferia e uma pluralidade de aberturas que definem uma placa de en-trada. A placa de entrada pode ser deslocada aplicando uma força na placade entrada. A força aplicada na placa de entrada pode ser transmitida pelaplaca de entrada para uma pluralidade de segmentos de feixe isolados, for-mados pela pluralidade de aberturas. Os segmentos de feixe isolados po-dem ser configurados para receber forças resultantes transmitidas aos seg-mentos de feixe isolados pelo deslocamento da placa de entrada. As forçastransmitidas podem ser medidas por pelo menos dois sensores, localizadosao longo de cada um dos segmentos de feixe isolados. Os sensores podemser configurados para emitir um sinal que corresponde á força aplicada. Osinal pode ser usado para determinar a localização e magnitude da forçaaplicada na placa de entrada por vários meios de processamento e métodos,tais como aqueles conhecidos na técnica.

Como indicado acima, a presente invenção caracteriza um oumais meios de processamento configurados para processar a saída de sinaldos vários sensores para um ou mais propósitos, tal como para determinaras coordenadas da força sendo aplicada na placa de toque baseada em for-ça, ou para aperfeiçoar a precisão de leituras levando em conta e corrigindoas mudanças em atividade de linha de base. Por exemplo, a amostra de si-nal de força dos sensores pode ser tirada a média a partir do começo do to-que até que transcorra um tempo especificado ou a forma de onda de forçacruza zero, a cada tempo a localização pode ser calculada. Outros métodospara determinar as coordenadas de toque podem incluir mapear o sinal deforça total por uma função de ponderação e integrando a partir do começodo toque ao fim do toque, aguardando a força total exceder um limite especi-ficado, achando a média ou integrando o sinal de sensor entre os pontosespecificados tanto do nível de força ou tempo, estimando o pico da forçaaplicada total, quanto predeterminar o tempo preferido de medição.

Com referência às figuras 22-24, são ilustrados vários blocos ediagramas de fluxo de um método de processamento de sinal de acordo comuma modalidade exemplar. Especificamente, com referência à figura 22, ossinais de sensor são primeiro condicionados para corrigir a linha de base,calibrar o sensor, equalizar a resposta de tempo, filtrar o ruído, e corrigir poramostragem erros de tempo. Os sinais condicionados de todos os sensoressão então somados para formar o sinal de força total. O sinal de força total éentão mapeado dentro do domínio de tempo por uma função de ponderação.Cada sinal condicional é então multiplicado pelo fator de ponderação e ossinais ponderados são então integrados começando no início do toque até ofim do toque. Os resultados são então usados para calcular a localização emagnitude da força aplicada.

A figura 23 é similar àquela mostrada na figura 22, somente a-qui, o método de processamento leva em conta que a maioria dos métodosde calcular as coordenadas de toque espaciais são insensíveis ao fator deescala dos sinais de sensor. Como tal, a divisão pela integral do fator deponderação é eliminada. Em vez disto os sinais são somados antes de se-rem divididos.

A figura 24 ilustra um método exemplar para implementar o pro-cesso descrito acima para medir a força aplicada. Os canais de sensor sãoamostrados em intervalos regulares e depois que uma amostra de cada sen-sor é obtida, os sensores são calibrados, corrigidos, filtrados e equalizados.

A soma dos sensores é então calculada. Se um toque no processo é válido,e se todos os sensores são válidos, o fator de ponderação é calculado a par-tir da soma dos sensores. O produto do fator de pesagem e valor do sensoré adicionado a cada entrada de sinal de sensor. O fator de ponderação étambém adicionado ao sinal de entrada de sensores. Quando o toque termi-na, o processador verifica a precisão aceitável da medição, divide apelo fatode ponderação, e ainda processa os sinais para calcular a localização oucoordenadas e magnitude da força aplicada.

Técnicas exemplares para processar sinais dos sensores sãotambém descritas os Pedidos de Patente copendentes de mesma proprieda-de U.S. N9. de série_,(documento jurídico 24415.NP1) intitulada

"Sensor Signal Conditioning in a Force-Based Input Device" e Ng. de série2006/0293864, (documento jurídico 24415.NP2), intitulado "Sensor BaselineCompensation in a Force-Based Touch Device", cada um depositado nomesmo dia que o presente pedido de patente é incorporado aqui por refe-rência.

De fato, outros meios de processamento e métodos podem serempregados pela presente invenção que são conhecidos daqueles versadosna técnica. Por exemplo, a Patente U.S. Ne. 4.121.049 para Rober; e4.340.772 para DeCosta e outros, descrevem e discutem métodos de pro-cessamento exemplares que podem ser incorporados para uso com a pre-sente invenção. Como tal, a presente invenção não deve ser limitada a qual-quer meio de processamento particular ou métodos, quando cada um destesé considerado para uso e pode ser implementado com a placa de toque ba-seada em força da presente invenção para realizar sua função pretendida deprocessar o(s) sinal(is) recebido(s) dos vários sensores para um ou maispropósitos.

Com referência às figuras 25a e 25b, são ilustradas várias vistasde seção transversal lateral e de topo respectivas de uma parte da placa detoque, em que a placa de toque compreende meios de vedação desenhadospara proteger a placa de toque de objetos estranhos e outros detritos tal queumidade, poeira e assim em diante não podem passar através das abertu-ras, se penetram completamente a tela. Como mostrado, a placa de toque1900 compreende uma membrana flexível 1950 fixada nas áreas de arma-ção interna e externa, mostradas como superfície de montagem externa1160 e superfície de montagem interna 1964 adjacente à placa de entrada1950, para cobrir ou vedar aberturas 1922 e 1924. A membrana flexível 1954pode ser fixada usando um adesivo, tal como o adesivo 1958 ou qualqueroutro meio de fixação adequado. A membrana flexível 1954 é pretendida sersomente exemplar de um tipo único de meio de vedação. De fato, outrostipos de meios de vedação podem ser usados para vedar a placa de toque1900, que são considerados aqui.

A figura 26 ilustra uma modalidade alternativa de uma placa detoque baseada em força 2000, em que sensores piezelétricos, mais preci-samente transdutores, são utilizados em lugar de sensores de medição detensão. Uma configuração exemplar, transdutores piezelétricos 2036a e2036b podem ser montados de modo que estão eletricamente em série umcom o outro. Esta configuração de montagem, no entanto, somente funcionacom substratos eletricamente condutores. Como tal, a placa de toque base-ada em força 2000 compreende um substrato eletricamente condutor. Ostransdutores piezelétricos 2036 compreendem eletrodos metálicos (não-mostrados) localizados em suas superfícies de topo e de fundo. A figura 36ilustra conectores elétricos 2037a e 2037b (por exemplo solda ou outros de-pósitos de material) localizados em superfícies de fundo respectivas dostransdutores piezelétricos 2036a e 2036b. As superfícies de fundo são confi-guradas para estar em contato elétrico com o substrato. As conexões de sa-ída são feitas nas superfícies de topo (não-mostradas) dos transdutores2036a e 2036b.

A vantagem de localizar os eletrodos nas superfícies de topo ede fundo dos transdutores paralelas ao plano dos segmentos de feixe isola-dos é que esta orientação é mais sensível à tensão paralela ao suporte debase. As placas de toque baseadas em força mais anteriores usam sensorespiezelétricos para medir a força perpendicular aos planos de eletrodo. Isto,no entanto, torna os sensores sensíveis às forças laterais. Como resultado,muitas das placas de toque baseadas em força relacionadas anteriormenteusam esquemas elaborados para reduzir as forças laterais aplicadas aossensores. Na presente invenção, os transdutores são configurados para me-dir a tensão que ocorre paralelo ao suporte de base. A figura 26 ainda ilustraque a conexão elétrica para o lado voltado para a placa é feita por contatocom a placa. É de outro modo difícil fazer esta conexão. Os fios conectadosno outro lado de cada transdutor são conectados ao sinal como um par dife-rencial, como a saída de uma ponte de tensiômetro.

Os transdutores piezelétricos 2036 podem ser formados de umpolímero ou material de cerâmica. Em adição, os transdutores piezelétricos2036 compreendem placas finas com os pólos nos lados opostas da dimen-são menor. Uma face com pólo é fixada paralela com a placa de entrada,que compreende a orientação mais sensível.

A descrição detalhada precedente descreve a invenção com re-ferência às modalidades exemplares específicas. No entanto, será apreciadoque várias modificações e mudanças podem ser feitas sem se afastar doescopo da presente invenção como descrito nas reivindicações anexas. Adescrição detalhada e os desenhos anexos são para serem vistos como me-ramente ilustrativos, em vez de restritivos, e todas as tais modificações oumudanças, se alguma, pretendem estar dentro do escopo da presente in-venção como descrita e representada aqui.

Mais especificamente, enquanto as modalidades exemplaresilustrativas da invenção forma descritas aqui, a presente invenção não estálimitada a estas modalidades, mas inclui qualquer uma e todas as modalida-des tendo modificações, omissões, combinações (por exemplo de aspectosatravés das várias modalidades), adaptações e/ou alterações como seriaapreciado por aqueles versados na técnica baseada na descrição detalhadaprecedente. As limitações nas reivindicações devem ser interpretadas am-plamente baseadas na linguagem empregada nas reivindicações e não-limitadas aos exemplos descritos na descrição detalhada precedente ou du-rante o prosseguimento da aplicação, cujos exemplos devem ser construídoscomo não-exclusivos.Por exemplo, na presente descrição, o termo "de prefe-rência" é não-exclusivo na media em que pretende significar "de preferência,mas não limitado a". Quaisquer etapas enumeradas em quaisquer reivindi-cações de método ou processo podem ser executadas em qualquer ordem,e não são limitadas à ordem apresentada nas reivindicações. Limitações demeio-mais-função ou etapa-mais-função somente serão empregadas ondepara uma limitação de reivindicação específica, todas as condições seguin-tes estão presentes nesta limitação: a) "meios para" ou "etapa para" é ex-pressamente enumerada; b) uma função correspondente é expressamenteenumerada; e c) estrutura, material ou atos, que suportam esta estrutura nãosão expressamente enumeradas, exceto no relatório descritivo. Conseqüen-temente, o escopo da invenção deve ser determinado somente pelas reivin-dicações anexas e seus equivalentes legais, em vez de pelas descrições eexemplos dados acima.

Claims

1. Dispositivo de entrada adequado para determinar a localiza-ção e magnitude de uma força aplicada, compreendendo:a) um suporte de base que tem uma periferia e uma plurali-dade de aberturas formadas próximo à periferia para definirum conjunto de entrada configurado para se deslocar sob aforça aplicada;b) uma pluralidade de segmentos de feixe isolados definidospela pluralidade de aberturas e operável para receber for-ças resultantes distribuídas aos segmentos de feixes isola-dos pelo deslocamento da placa de entrada; ec) pelo menos um sensor operável com cada segmento defeixe isolado para medir a tensão dentro do respectivosegmento de feixe isolado que ocorre como resultado devárias tensões que são criadas pelo deslocamento do con-junto de entrada em resposta à força aplicada e transmitidaà periferia, pelo menos um sensor também sendo configu-rado para dar saída a um sinal correspondente à força a-plicada e a tensão medida para ser usada para determinaruma localização de uma força aplicada.

2. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, com-preendendo ainda meios de processamento operáveis com pelo menos umsensor para receber o sinal e para determinar pelo menos uma dentre aslocações e uma magnitude da força aplicada que atua na placa de entrada.

3. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque a pluralidade de aberturas compreende ranhuras alongadas que se es-tendem através do suporte de base.

4. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque a pluralidade de aberturas compreende uma configuração geométricaselecionada a partir de uma configuração linear, uma configuração curvada,uma configuração ranhurada, e qualquer combinação destas.

5. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque pelo menos um sensor compreende um tensiômetro associado a cadasegmento de feixe isolado que funciona para medir um diferencial de tensãoatravés do segmento de feixe isolado.

6. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque cada um dentre pelo menos um sensor localizado em cada um dossegmentos de feixe isolados estão localizados em um plano sensor comumem relação um ao outro.

7. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 6, emque o plano sensor é paralelo a um plano da placa de entrada.

8. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, em que a placade entrada compreende ainda:a) uma grande abertura central, disposta no suporte de base;eb) um painel de força removível, disposto na grande abertura,configurado para receber a força aplicada, e transmitir asforças resultantes ao suporte de base.

9. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque a pluralidade de aberturas são ranhuras passantes no suporte de base,as aberturas estando configuradas para controlar o trajeto das forças quesão transmitidas a partir da placa de entrada para a periferia do suporte debase.

10. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque a pluralidade de segmentos de feixe isolados compreende ainda:uma junção interna, formada com a placa de entrada;uma junção de periferia, formada com a periferia do suporte debase, em que a junção interna e a junção de periferia funcionam para con-centrar as tensões induzidas no suporte de base a partir da força aplicadadentro dos segmentos de feixe isolados pela deflexão em direções opostas.

11. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque o suporte de base compreende um primeiro lado e um segundo lado,cada um configurado para receber uma força aplicada no mesmo.

12. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque o suporte de base compreende uma geometria selecionada a partir dogrupo que consiste em uma geometria poligonal, uma geometria arbitrária, euma combinação destas.

13. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque pelo menos um sensor é selecionado do grupo que consiste em um ten-siômetro, um sensor de capacitância, um sensor de nível de líquido, transdu-tores piezelétricos e um sensor de laser.

14. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque pelo menos um sensor compreende um tensiômetro localizado ao longodos segmentos isolados de feixe, o tensiômetro sendo configurado para me-dir um diferencial de tensão através do segmento feixe em deflexão.

15. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque a pluralidade de aberturas define uma placa retangular de entrada esegmentos isolados de feixe próximos aos cantos de, e paralelos aos ladosda placa de entrada.

16. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque a pluralidade de aberturas define uma placa retangular de entrada esegmentos isolados de feixe próximos aos cantos de, e em um ângulo oblí-quo aos lados da placa de entrada.

17. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque a pluralidade de aberturas define uma placa retangular de entrada esegmentos isolados de feixe próximos ao centro dos, e paralelos aos ladosda placa de entrada.

18. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque a pluralidade de aberturas se estende paralela aos lados da placa deentrada entre dois sensores e ortogonalmente aos lados da placa de entradanos dois sensores.

19. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque a pluralidade de aberturas compreende uma variação na largura quecorresponde a cada um dos segmentos isolados de feixe.

20. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque a pluralidade de aberturas define uma placa retangular de entrada queinclui dois segmentos isolados de feixe próximos aos cantos da placa de en-trada.

21. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque a pluralidade de aberturas compreende um entalhe de concentração detensão que corresponde a cada um dos pelo menos um sensor localizadoem cada um dos segmentos isolados de feixe.

22. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque os segmentos isolados de feixe têm um orifício de subsuperfície que seestende pelo menos parcialmente ao longo do segmento de feixe isoladopróximo de cada um dos pelo menos um sensor.

23. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, emque os segmentos isolados de feixe ainda compreendem pelo menos doisorifícios associados ao mesmo, cada orifício localizado no lado oposto dosegmento de feixe isolado e sendo configurado para concentrar tensões nosegmento de feixe isolado, em que cada entalhe se estende dentro do seg-mento de feixe isolado em direção ao pelo menos um sensor.

24. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, ain-da compreendendo dois sensores em paralelo, dispostos em uma primeiraextremidade de cada segmento de feixe isolado e dois sensores paralelosdispostos em uma segunda extremidade oposta de cada segmento de feixeisolado.

25. Dispositivo de entrada de acordo com a reivindicação 1, ain-da compreendendo meio de vedação configurado para vedar e proteger aplaca de toque e suas peças componentes de objetos estranhos, umidade efragmentos.

26. Dispositivo de entrada configurado para receber uma forçaaplicada, o dispositivo de entrada compreendendo:a) um primeiro elemento estrutural suportado em uma po-sição fixa;b) um segundo elemento estrutural operável com o primeiroelemento estrutural e dinamicamente suportado para sermóvel com respeito ao primeiro elemento estrutural paradefinir uma placa de entrada configurada para se deslocarsob a força aplicada;c) uma pluralidade de segmentos isolados de feixe unindo osditos primeiro e segundo elementos estruturais, os ditosprimeiro e segundo elementos estruturais sendo operáveispara transferir forças entre os primeiro e segundo elemen-tos estruturais e receber as forças resultantes distribuídasaos segmentos isolados de fluxo pelo deslocamento daplaca de entrada; ed) pelo menos um sensor operável com cada segmento defeixe isolado para medir a tensão dentro do respectivosegmento de feixe isolado ocorrendo como resultado dediversos estresses transmitidos para os segmentos de fei-xe isolados pelo deslocamento da placa de entrada emresposta à força aplicada, sendo que cada um dos senso-res é também configurado para emitir um sinal correspon-dendo à força aplicada e à tensão medida para ser usadopara determinar uma localização da força aplicada.

27. Dispositivo de entrada, de acordo com a reivindicação 26,em que o primeiro elemento estrutural compreende uma superfície de mon-tagem externa, e o segundo elemento estrutural compreende a placa de en-trada como circunscrito pela superfície de montagem externa e uma superfí-cie de montagem interna.

28. Dispositivo de entrada, de acordo com a reivindicação 26,em que o primeiro elemento estrutural compreende uma superfície de mon-tagem interna, e o segundo elemento estrutural compreende uma placa deentrada estando posicionado ao redor da periferia do dispositivo de entrada,em que uma superfície de montagem externa e a superfície de montageminterna são circunscritas pela placa de entrada.

29. Dispositivo de entrada configurado para receber uma forçaaplicada, compreendendo:a) uma base de suporte possuindo uma periferia e uma plura-Iidade de ranhuras formadas na periferia e se estendendoapenas parcialmente através do suporte de base, as ra-nhuras sendo configuradas para definir uma placa de en-trada móvel com relação ao suporte de base, a placa deentrada sendo configurada para se deslocar sob a força a-plicada;b) uma pluralidade de segmentos de feixe isolados definidospela pluralidade de ranhuras e operável para receber for-ças resultantes distribuídas para os segmentos de feixe i-solados pelo deslocamento da placa de entrada; ec) pelo menos um sensor operável com cada segmento defeixe isolado para medir a tensão dentro do respectivosegmento de feixe isolado ocorrendo como resultado dediversos estresses sendo criados pelo deslocamento daplaca de entrada em resposta à força aplicada e transmiti-da para a periferia, sendo que pelo menos um sensor étambém configurado para emitir um sinal correspondendoà força aplicada e à tensão medida para ser usado paradeterminar uma localização da força aplicada.

30. Método para fazer um dispositivo de placa de entrada com-preendendo as etapas de:a) prover um suporte de base capaz de receber uma forçaaplicada;b) formar aberturas através de localizações periféricas no su-porte de base para definir uma placa de entrada e uma plu-ralidade de segmentos de feixe isolados operáveis para re-ceber forças resultantes distribuídas para os segmentos defeixe isolados pelo deslocamento da placa de entrada;c) prover uma pluralidade de sensores ao longo de cada umdos segmentos de feixe isolados para medir a tensão den-tro da pluralidade de segmentos de feixe isolados ocorren-do como resultado de diversos estresses sendo criados pe-lo deslocamento da placa de entrada e transmitida para aslocalizações periféricas em resposta à força aplicada, e pa-ra emitir um sinal correspondendo à força aplicada para serusado para determinar uma localização da força aplicada.

31. Método, de acordo com a reivindicação 30, compreendendoainda prover meios de processamento para processar o sinal de saída dossensores para determinar pelo menos um dentre a localização e a magnitu-de da força aplicada.

32. Método para determinar pelo menos um dentre a localizaçãoe a magnitude de uma força aplicada a uma placa de entrada, o métodocompreendendo:a) prover um suporte de base possuindo uma periferia e umapluralidade de segmentos de feixe isolados formados poruma pluralidade de aberturas na periferia que definem umaplaca de entrada configurada para se deslocar em respostaà força aplicada, os feixes isolados possuindo, localizadonos mesmos, pelo menos um sensor;b) medir a tensão dentro da pluralidade de segmentos de fei-xe isolados ocorrendo como resultado de diversos estres-ses sendo criados pelo deslocamento da placa de entradaem resposta à força aplicada ao mesmo,c) gerar um sinal de saída de cada sensor, o sinal de saídacorrespondendo à força aplicada; ed) processar o sinal de saída dos pelo menos dois sensorespara determinar a localização da força aplicada aa placade entrada.

33. Método de acordo com a reivindicação 32, compreendendoainda processar o sinal de saída a partir de pelo menos dois sensores, paradeterminar a magnitude da força aplicada à placa de entrada.

34. Método para determinar pelo menos uma dentre localizaçãoe intensidade de uma força aplicada a uma placa de entrada, qüe compre-ende:a) fornecer um primeiro elemento estrutural;b) fornecer um segundo elemento estrutural operável com oprimeiro elemento estrutural para definir uma pluralidadede aberturas, e dinamicamente suportar um dos ditos pri-meiro e segundo elementos estruturais em relação ao ou-tro, o qual é suportado de modo fixo, para definir uma pla-ca de entrada configurada para deslocar-se sob aplicaçãoda força, a pluralidade da aberturas definindo uma plurali-dade de segmentos de feixe isolados operáveis para trans-ferir forças entre o primeiro e segundo elementos estrutu-rais, e para receber forças resultantes distribuídas aossegmentos de feixe isolados pelo deslocamento da placade entrada;c) medir a deformação dentro da pluralidade de segmentosde feixe isolados, cada deformação ocorre como resultadode várias tensões transmitidas ao segmento de feixe isola-do pelo deslocamento da placa de entrada em resposta àforça aplicada;d) gerar um sinal de saída que corresponde à deformaçãomedida; ee) processar o sinal de saída para determinar a localizaçãoda força aplicada à placa de entrada.

35. Método de acordo com a reivindicação 34, que compreendeainda processar o sinal de saída para determinar a intensidade da força apli-cada à placa de entrada.