用于多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用戶接口設(shè)備領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及多輸出靜電觸覺效果。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著基于計算機的系統(tǒng)變得更加普遍，人類通過其與這些系統(tǒng)相交互的接口的質(zhì) 量變得越來越重要。由于其直觀和交互式性質(zhì)而日益流行的一個接口是觸摸屏顯示器。通 過該觸摸屏顯示器，用戶可以通過用用戶的手指接觸觸摸屏的區(qū)域而執(zhí)行各種任務(wù)。為了 產(chǎn)生更加直觀且增強的用戶體驗，設(shè)計師常常利用具有物理交互的用戶體驗。這通常通過 經(jīng)由視覺、音頻和/或觸覺反饋來再現(xiàn)與物質(zhì)世界的交互的一些方面來完成。觸覺反饋常 常采取機械振動的形式。需要用以生成觸覺反饋的附加系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本公開的實施例包括以多輸出靜電力（ESF)觸覺效果為特征的計算設(shè)備。在一個 實施例中，本公開的系統(tǒng)可包括處理器，該處理器被配置成確定觸覺效果，其中，所述觸覺 效果包括靜態(tài)ESF效果或確認ESF效果；以及傳送與觸覺效果相關(guān)聯(lián)的觸覺信號。該系統(tǒng) 還可包括與處理器通信的ESF控制器，該ESF控制器被配置成接收觸覺信號，至少部分地基 于觸覺信號來確定ESF信號，以及傳送ESF信號。該系統(tǒng)還可包括與ESF控制器通信的ESF 設(shè)備，該ESF設(shè)備包括ESF單元（cell)并且被配置成接收ESF信號并輸出觸覺效果。
[0004] 在另一實施例中，本公開的方法可包括：確定觸覺效果，其中，所述觸覺效果包括 靜態(tài)ESF效果或確認ESF效果；向ESF控制器傳送與觸覺效果相關(guān)聯(lián)的觸覺信號；以及至少 部分地基于觸覺信號來確定ESF信號。該方法還可包括向被配置成輸出觸覺效果的ESF設(shè) 備傳送ESF信號，該ESF設(shè)備包括ESF單元；以及輸出觸覺效果。又一實施例包括用于實現(xiàn) 此類方法的計算機可讀介質(zhì)。
[0005] 提到這些說明性實施例并不是為了限制或定義本主題的極限，而是為了提供示例 以幫助對其的理解。在【具體實施方式】中討論了說明性實施例，并且在這里提供了進一步描 述。通過研究本說明書和/或通過實施要求保護的主題的一個或多個實施例可進一步理解 由各種實施例提供的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0006] 在本說明書的其余部分中更特別地闡述了全面且使有可能的公開。本說明書對以 下附圖進行參考。
[0007] 圖1是示出根據(jù)一個實施例用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的框圖；
[0008] 圖2示出了用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的實施例；
[0009] 圖3是示出根據(jù)一個實施例用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的另一框圖；
[0010] 圖4示出了根據(jù)另一實施例的用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的外視圖；
[0011] 圖5示出了用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的實施例；
[0012] 圖6示出了用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的另一實施例；
[0013] 圖7示出了用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的又一實施例；
[0014] 圖8示出了用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的再一實施例；
[0015] 圖9示出了用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的外視圖的實施例；
[0016] 圖10示出了用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的外視圖的另一實施例；
[0017] 圖11示出了用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的外視圖的又一實施例；
[0018] 圖12示出了用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的外視圖的實施例；
[0019] 圖13示出了用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的外視圖的另一實施例；
[0020] 圖14a示出了用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的另一實施例；
[0021] 圖14b示出了圖14a中所示的用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的實施例的另 一視圖；
[0022] 圖15示出了用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)的實施例；以及
[0023] 圖16是根據(jù)一個實施例用于執(zhí)行用于提供多輸出靜電觸覺效果的方法的步驟的 流程圖。
【具體實施方式】
[0024] 現(xiàn)在將詳細地參考各種和替換說明性實施例及附圖。每個示例僅以解釋的方式而 非作為限制而提供。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將顯而易見的是可進行修改和變更。例如， 作為一個實施例的一部分圖示或描述的特征可在另一實施例中用來提供另一實施例。因 此，意圖在于本公開包括落在所附權(quán)利要求及其等同物范圍內(nèi)的修改和變更。
[0025] 多輸出靜電觸覺效果的說明性示例
[0026] 本公開的一個說明性實施例包括游戲系統(tǒng)。該游戲系統(tǒng)包括與用戶接口設(shè)備通信 的游戲控制臺，諸如游戲控制器、智能電話、或平板電腦。此類游戲系統(tǒng)可包括例如一般地 在 Microsoft Xbox?、Sony PlayStation?、· Nintendo Wii?、或 Sega Zone?|的商標下 出售的游戲系統(tǒng)。用戶接口設(shè)備可包括被配置成檢測用戶輸入的一個或多個用戶輸入元件 和/或可與之通信。此類用戶輸入元件可包括例如游戲控制器、按鈕、操縱桿、陀螺儀、加速 度計、或觸摸敏感表面，其中的任何一個可以是單獨的或相互組合。
[0027] 在說明性實施例中，游戲系統(tǒng)與觸覺反饋設(shè)備進行通信。觸覺反饋設(shè)備被配置成 從游戲系統(tǒng)接收信號并提供可被用戶感知的靜電力反饋（ESF)觸覺效果。被配置成輸出 ESF觸覺效果的觸覺反饋設(shè)備在下文將稱為"ESF設(shè)備"。
[0028] 在說明性實施例中，ESF設(shè)備包括ESF單元的三乘三矩陣，每個ESF單元包括被耦 合到絕緣體的電極。在說明性實施例中，ESF設(shè)備位于用戶接口設(shè)備上以直接地接觸用戶 的手。此外，在說明性實施例中，ESF設(shè)備的表面面積小于用戶的手與用戶接口設(shè)備之間的 接觸面積。
[0029] ESF設(shè)備使用靜電引力來向用戶輸出觸覺效果。在說明性實施例中，游戲系統(tǒng)向 ESF單元的電極中的一個或多個施加電信號。該電信號可在每個電極上生成電荷。此電荷 可在電極與接近或觸摸ESF單元的表面的對象（例如，用戶的手或手指）之間生成電容耦 合。對象與ESF單元的電容耦合產(chǎn)生觸覺效果。
[0030] 在說明性實施例中，用戶不必跨與ESF設(shè)備相關(guān)聯(lián)的表面移動身體部分以感知觸 覺效果。用戶也不必在垂直于與ESF設(shè)備相關(guān)聯(lián)的表面的方向上移動身體部分以感知觸覺 效果。相反地，用戶可保持和與ESF設(shè)備相關(guān)聯(lián)的表面的連續(xù)接觸（例如，通過抓牢或握持） 并感知ESF觸覺效果。在沒有與表面相切或垂直的方向上的用戶移動的情況下使用戶可感 知的ESF觸覺效果在下文將稱為"靜態(tài)ESF效果"。例如，靜態(tài)ESF效果可模擬跨表面的移 動（在下文稱為"流動感覺"），所述表面諸如用戶接口設(shè)備的表面，即使用戶的手可能并未 相對于該表面移動。在一些實施例中，向ESF單元施加順序信號可產(chǎn)生此類靜態(tài)ESF效果。 其它靜態(tài)ESF效果可包括例如模擬振動、感知摩擦系數(shù)的變化、或模擬紋理。
[0031] 在說明性實施例中，游戲系統(tǒng)響應(yīng)于事件經(jīng)由ESF設(shè)備而輸出觸覺效果。如在這 里所使用的事件是在設(shè)備的操作期間發(fā)生的任何交互、動作、碰撞或其它事件，其可以潛在 地包括關(guān)聯(lián)觸覺效果。在一些實施例中，事件可包括用戶輸入（例如，按鈕按壓、操縱操縱 桿、與觸覺敏感表面相交互、使用戶接口設(shè)備傾斜或定向）、系統(tǒng)狀況（例如，低電池、低存 儲器或系統(tǒng)通知，諸如基于系統(tǒng)接收到傳入呼叫而生成的通知）、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收到數(shù)據(jù)或 程序事件（例如，如果程序是游戲，則程序事件可包括爆炸、射擊、碰撞、游戲人物之間的交 互、前進到新的水平、或者開車前往崎嶇不平的地形）。例如，在說明性實施例中，游戲系統(tǒng) 在發(fā)生游戲事件時（例如，當用戶的虛擬任務(wù)被擊中時）輸出觸覺效果（例如，模擬振動）。
[0032] 以上說明性實施例的描述僅僅是作為示例提供的。在這里描述了本發(fā)明的各種其 它實施例，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解此類實施例的變化。通過研究本說明書和/或通 過實施要求保護的主題的一個或多個實施例可進一步理解由各種實施例提供的優(yōu)點。
[0033] 用于多輸出靜電觸覺效果的說明性系統(tǒng)
[0034] 圖1是示出根據(jù)一個實施例用于提供多輸出靜電觸覺效果的系統(tǒng)100的框圖。在 所示實施例中，系統(tǒng)100包括具有經(jīng)由總線106與其它硬件通信的處理器102的計算設(shè)備 101。計算設(shè)備101可包括例如智能電話、平板電腦、電子閱讀器、或便攜式游戲設(shè)備。雖然 在圖1中將系統(tǒng)100示為單個設(shè)備，但在其它實施例中，系統(tǒng)100可包括如圖3中所示的多 個設(shè)備，諸如游戲控制臺和一個或多個游戲控制器。
[0035] 可以包括諸如RAM、ROM、EEPROM等任何適當有形（且非臨時）計算機可讀介質(zhì)的 存儲器104體現(xiàn)配置計算設(shè)備101的操作的程序組件。在所示的實施例中，計算設(shè)備101 還包括一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備110、輸入/輸出（I/O)接口組件112以及儲存器114。
[0036] 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備110可以表示促進網(wǎng)絡(luò)連接的任何組件中的一個或多個。示例包括但不 限于諸如以太網(wǎng)、USB、IEEE 1394之類的有線接口和/或諸如IEEE 802. 11、藍牙或用于接 入蜂窩式電話網(wǎng)絡(luò)的無線電接口（例如，用于接入CDMA、GSM、UMTS或其它移動通信網(wǎng)絡(luò)的 收發(fā)機/天線）之類的無線電接口。
[0037] I/O組件112可用來促進到設(shè)備的有線或無線連接，所述設(shè)備諸如一個或多個顯 示器132、游戲控制器、鍵盤、鼠標、操縱桿、按鈕、揚聲器、麥克風、和/或用來輸入數(shù)據(jù)或輸 出數(shù)據(jù)的其它硬件。儲存器114表示非易失性儲存器，諸如包括在設(shè)備101中或被耦合到 處理器102的磁性、光學或其它存儲介質(zhì)。
[0038] 系統(tǒng)100還包括觸覺敏感表面116,觸覺敏感表面116在本示例中被集成到計算設(shè) 備101中。觸覺敏感表面116表示被配置成感測用戶的觸覺輸入的任何表面。一個或多個 傳感器108被配置成當對象接觸觸覺敏感表面116時檢測觸摸區(qū)域中的觸摸，并提供適當 的數(shù)據(jù)以供處理器102使用?？梢允褂萌魏芜m當數(shù)目、類型或布置的傳感器。例如，可將電 阻和/或電容傳感器嵌入觸覺敏感表面116中并用來確定觸摸的位置及其他信息，諸如壓 力。作為另一示例，可使用以觸覺敏感表面116為目標的光學傳感器來確定觸摸位置。
[0039] 在其它實施例中，傳感器108可包括LED檢測器。例如，在一個實施例中，觸覺敏 感表面116可包括安裝在顯示器132的側(cè)面上的LED手指檢測器。在一些實施例中，處理 器102與單個傳感器108通信，在其它實施例中，處理器102與例如第一觸覺敏感表面和第 二觸覺敏感表面的多個傳感器108通信。傳感器108被配置成檢測用戶交互，并且基于該 用戶交互向處理器102傳送信號。在一些實施例中，傳感器108可以被配置成檢測用戶交 互的多個方面。例如，傳感器108可檢測用戶交互的速度、壓力或方向，并將此信息結(jié)合到 接口信號中。
[0040] 觸覺敏感表面116可包括也可不包括（或者另外對應(yīng)于）顯示器132,取決于系統(tǒng) 100的特定配置。一些實施例包括觸摸啟用顯示器，該觸摸啟用顯示器將設(shè)備的顯示器132 與觸覺敏感表面116組合。觸覺敏感表面116可對應(yīng)于顯示器132外部或者在實際顯示器 132組件上的一個或多個材料層。在其它實施例中，計算設(shè)備101包括觸覺敏感表面116， 觸覺敏感表面116可被映射到在顯示器132中提供的圖形用戶接口，顯示器132被包括在 對接至計算設(shè)備101的系統(tǒng)100中。
[0041] 在所示的實施例中，計算設(shè)備101包括一個或多個附加傳感器130。傳感器130被 配置成向處理器102傳送傳感器信號。在一些實施例中，傳感器130可包括陀螺儀、加速度 計、全球定位（GPS)單元、溫度傳感器、濕度傳感器、環(huán)境光傳感器、和/或用于檢測運動、位 置和/或環(huán)境特性的其它傳感器。在一些實施例中，傳感器130可包括電阻、電容或其它傳 感器，其被配置成檢測用戶和與計算設(shè)備101和/或觸覺輸出設(shè)備118相關(guān)聯(lián)的表面之間 的接觸和/或接觸表面區(qū)域。在一些實施例中，處理器102與單個傳感器130通信，在其它 實施例中，處理器102與例如陀螺儀和加速度計的多個傳感器130通信。此外，在一些實施 例中，傳感器130可與觸覺輸出設(shè)備118通信。雖然圖1中所示的實施例描述了在計算設(shè) 備101內(nèi)部的傳感器130,但在一些實施例中，傳感器130可在計算設(shè)備101外部。例如，在 一些實施例中，可使一個或多個傳感器130與可佩戴設(shè)備（例如，指環(huán)、手鐲、衣袖、衣領(lǐng)、帽 子、襯衫、手套或眼鏡）相關(guān)聯(lián)和/或耦合到用戶的身體。
[0042] 所示的實施例還包括ESF控制器120。ESF控制器120被配置成從處理器102接 收觸覺信號，確定將輸出到觸覺輸出設(shè)備118的ESF信號，并且然后傳送ESF信號。ESF信 號包括被配置成促使觸覺輸出設(shè)備118輸出與觸覺信號相關(guān)聯(lián)的觸覺效果的信號。在一些 實施例中，ESF信號可包括AC信號。雖然在圖1中所示的示例中，ESF控制器120在計算設(shè) 備101內(nèi)部，但在其它實施例中，ESF控制器120可在計算設(shè)備101