CN102762265A - 用于以多个共振频率来提供触觉反馈的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于以多个共振频率来提供触觉反馈的系统和方法。例如，一个公开的装置包括具有基座和多个突出部分的共振器，多个突出部分中的第一突出部分具有第一共振频率以及多个突出部分中的第二突出部分具有第二共振频率；以及压电式致动器，其耦接到共振器并且可操作用于以第一共振频率和以第二共振频率来输出触觉反馈效果。

Description

用于以多个共振频率来提供触觉反馈的系统和方法
相关申请的交叉引用
本实用专利申请要求于2009年10月16日提交的、题为“Systemsand Methods for Providing Haptic Feedback at Multiple resonanceFrequencies”的美国实用专利申请No.12/580,375的优先权，其全部内容通过引用的方式被合并到本文中。
技术领域
本发明总体上涉及触觉反馈，以及更具体地涉及用于以多个共振频率来提供触觉反馈的系统和方法。
背景技术
以其共振频率振动的触觉反馈系统可以提供若干优点，包括增强的触觉反馈效果和/或更有效的电力使用。常规触觉反馈系统可以利用每一个以不同的共振频率输出振动的多个致动器来实现具有多个共振频率的系统。然而，使用多个致动器可能增加重量、使用更多电力并且比其他触觉反馈系统花费更多。因此，需要用于以多个共振频率来提供触觉反馈的系统和方法。
发明内容
本发明的实施例提供了用于以多个共振频率来提供触觉反馈的系统和方法。例如，在一个实施例中，一种用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置包括：包括基座和多个突出部分的共振器，多个突出部分中的第一突出部分具有第一共振频率以及多个突出部分中的第二突出部分具有与所述第一共振频率不同的第二共振频率；以及压电式致动器，其耦接到共振器并且可操作用于以第一共振频率和以第二共振频率来输出触觉效果。
另一个实施例包括一种以多个共振频率来提供触觉反馈的计算机实现的方法，其包括以下步骤：接收输入信号；至少部分地基于该输入信号来确定触觉反馈效果；选择共振器的多个突出部分中的至少一个突出部分，用其来至少部分地基于该至少一个突出部分的共振频率来输出触觉反馈效果；以及生成触觉信号，其被配置成促使耦接到该共振器的压电式制动器以该共振频率来生成触觉反馈效果。本发明的进一步实施例包括具有用于执行这样的计算机实现的方法的程序代码的计算机可读介质。
提及这些说明性实施例并不是为了限制或限定本发明，而是提供示例以帮助对本发明的理解。在具体实施方式中论述了说明性实施例，并且在那里提供了对本发明的进一步描述。可以通过研究本说明书来进一步理解由本发明的各种实施例提供的优点。
附图说明
当参考附图来阅读以下具体实施方式时，将更好地理解本发明的这些及其他特征、方面、和优点，在附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置的立体图；
图2是根据本发明的一个实施例的用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置的立体图；
图3是根据本发明的一个实施例的用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置的立体图；
图4是根据本发明的一个实施例的用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置的侧视图；
图5是根据本发明的一个实施例的用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置的顶视图；
图6是根据本发明的一个实施例的用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置的顶视图；
图7是根据本发明的一个实施例的用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置的立体图；
图8是根据本发明的一个实施例的以多个共振频率来提供触觉反馈的系统的框图；
图9是根据本发明的一个实施例的以多个共振频率来提供触觉反馈的系统的图示；
图10是根据本发明的一个实施例的以多个共振频率来提供触觉反馈的系统的图示；
图11是根据本发明的一个实施例的以多个共振频率来提供触觉反馈的方法的流程图；以及
图12是根据本发明的一个实施例的以多个共振频率来提供触觉反馈的方法的流程图。
具体实施方式
本发明的实施例提供了用于以多个共振频率来提供触觉反馈的系统和方法。
说明性的多共振频率设备
本发明的一个说明性实施例包括诸如移动电话的移动设备。在说明性实施例中，消息发送设备包括装配有Immersion公司的
Figure BDA0000153654910000031
振动触觉反馈系统，先前被称为Immersion公司的
Figure BDA0000153654910000032
振动触觉反馈系统的Samsung SGH-i710移动计算机。可以利用其他消息发送设备和触觉反馈系统。
移动设备包括触摸屏显示器、本地存储器以及与这些元件中的每一个进行通信的处理器。说明性移动设备还包括共振器和耦接到该共振器并且与处理器进行通信的压电式致动器。压电式致动器被配置成从处理器接收信号，并且使用共振器来输出触觉效果。
在说明性设备中，共振器是多叉金属板或金属片。共振器包括基座和两个突出部分——第一突出部分和第二突出部分。突出部分中的每一个从基座延伸出作为悬梁。并且每一个突出部分包括至少一个物理属性，诸如形状、长度、宽度、厚度、表面、材料成分或材料涂层。每一个突出部分的共振频率取决于该突出部分的一个或多个物理属性。例如，具有与和第二突出部分相关联的第二物理属性不同的第一物理属性的第一突出部分可以具有不同的共振频率。例如，如果第一突出部分具有与第二突出部分不同的长度，则该两个突出部分也可能具有与第一突出部分不同的共振频率。
在说明性设备中，压电式致动器被耦接到共振器的基座，并且被配置成以突出部分中的每一个的共振频率来生成触觉反馈效果。例如，可以应用电流，使得在压电式致动器中以要受影响的突出部分的共振频率传递振动。
压电式致动器与处理器进行通信，处理器生成触觉信号并且将该触觉信号传送给压电式致动器。该触觉信号促使压电式致动器通过使共振器振动来生成触觉反馈效果。在说明性的设备中，共振器的某一部分与移动设备的外壳或显示器接触。当压电式致动器振动时，至少一个突出部分的自由端上下弯曲或屈曲，促使外壳或显示器振动。在其他实施例中，该装置可以向诸如按钮的移动设备的其他部分提供触觉反馈效果。
当压电式致动器以与显示器进行通信的突出部分的共振频率振动时，显示器输出增强的触觉反馈效果。该效果被增强，因为虽然以突出部分中的一个的共振频率进行操作，但是对于突出部分的给定位移，压电式致动器需要更少的电力。因此，如果应用相同的电力，则效果被放大或增强。由于每一个突出部分可以具有不同的共振频率，所以该装置可以被配置成生成与每一个不同的共振频率相对应的多个增强的触觉效果。
给出该说明性示例以向读者介绍在此论述的一般主题。本发明不限于该示例。以下小节描述了用于以多个共振频率来提供触觉反馈的系统和方法的各种另外的实施例和示例。
用于关于触觉效果的多共振频率设备的说明性系统
在此展示的本发明的实施例提供了用于以多个共振频率来提供触觉反馈的系统和方法。触觉反馈效果的频率在触觉反馈效果的特性、感知和独特性中起重要作用。通过以不同频率振动，致动器可以提供相互被不同地感觉或感知的各种触觉反馈效果。当致动器以耦接的共振器的共振频率振动时，触觉反馈效果可以是更强的(即，具有更大的振幅)，而需要更少的电力消耗。因此，通过使用用于以多个共振频率来提供触觉反馈的系统和方法，触觉反馈设备可以提供各种增强的反馈效果。
说明性共振器
现在参考附图，其中相同的附图标记遍及多个图指示相同的元素。图1是根据本发明的一个实施例的用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置的立体图。如图1中所示，装置100包括共振器102和耦接到共振器102的表面的压电式致动器108。
共振器102包括基座104和从基座104延伸出或耦接到基座104的多个突出部分106a、106b和106c。在所示的实施例中，基座104和突出部分106表示单一整体共振器102。在其他实施例中，突出部分106可以是固定到基座104的单独结构。基座104和/或多个突出部分106a、106b和106c中的一个或多个可以被配置成生成触觉反馈效果。例如，多个突出部分106a、106b和106c中的一个或多个可以与触觉反馈设备(图1中未示出)的外壳进行通信。当突出部分106a、106b、106c中的一个或多个振动时，触觉反馈设备的外壳可以输出触觉反馈效果，诸如振动。在其他变形中，基座104和/或多个突出部分106a、106b和106c中的一个或多个与键区、触摸板、显示器和/或触觉反馈设备的其他部分进行通信，其输出触觉反馈效果。
共振器102可以包括刚性或半刚性金属板，诸如铝板或钢板。替选地，共振器102可以包括其他材料，诸如柔性或半柔性塑料。在一个变形中，共振器102包括涂抹有一个或多个材料的基板。例如，共振器102可以包括层压有硅聚合物的铜基板。共振器102可以由致动器108能够使其振动或屈曲的材料组成。可以对共振器102的形状和/或材料成分进行选择以有效集成入各种触觉反馈设备中。
装置100还包括压电式致动器108，其耦接到共振器102并且被配置成生成触觉反馈效果。压电式致动器108可以经由诸如硅、环氧树脂或一些其他方法的聚合物基质耦接到基座。或压电式致动器可以经由诸如用螺丝的机械方法耦接到基座104。压电式致动器可以被粘接到基座104并且被配置成跨整个共振器102屈曲并生成振动。
在一些实施例中，(图1中未示出)压电式致动器可以被嵌入在柔性粘结材料内。柔性粘接材料可以具有特定刚度和阻尼比，以及还可以允许以额外自由度移动。在这样的实施例中，额外自由度以及刚度和阻尼比可以允许系统以额外的共振频率操作。在一些实施例中，本发明可以使用这些额外的共振频率来生成额外的触觉效果。
在图1中，压电式致动器108被示出耦接到共振器102的基座104的第一表面。在另一个变形中，压电式致动器108耦接到共振器102的基座104的第二表面。取决于共振器102相对于用户的取向，表面可以是顶部或底部或前面和后面或另一个配置。或第一压电式致动器可以耦接到基座104的第一表面，以及第二压电式致动器可以耦接到基座104的第二表面。在另外其他变形中，多个压电式致动器108可以耦接到基座104的顶部和/或底部。
压电式致动器108可以与处理器(图1中未示出)进行通信。处理器可以被配置成确定触觉反馈效果以及确定共振器102的多个突出部分106a、106b、106c中的至少一个的共振频率。另外地，处理器可以被配置成生成对压电式致动器108的触觉信号，该触觉信号被配置成促使压电式致动器108以突出部分106a、106b或106c的共振频率生成触觉反馈效果。
压电式致动器108可以被配置成以多个突出部分106a、106b、106c的多个共振频率中的每一个来生成触觉反馈效果。突出部分106a、106b、106c中的一个或多个可以与触觉反馈设备(图1中未示出)进行通信。突出部分106a、106b、106c可以通过响应于压电式致动器108的移动而上下屈曲来在触觉反馈设备上生成触觉反馈效果。
共振器102具有第一突出部分106a、第二突出部分106b以及第三突出部分106c。如图1中所示，每一个突出部分106a、106b、106c被固定到基座104，并且从基座104延伸出。在一个变形中，突出部分包括与基座104不同的材料，并且经由诸如环氧树脂的耦合方法被附着到基座104。每一个突出部分106a、106b、106c包括至少部分基于该突出部分的至少一个物理属性的共振频率。物理属性可以包括长度、宽度、厚度、表面、成分、涂层和/或形状。例如，第一突出部分106a是具有第一长度和第一宽度的扁平长方形。第一突出部分106a的第一共振频率至少部分地基于第一长度和第一宽度。
每一个突出部分106a、106b、106c具有至少一个物理属性。第一突出部分106a具有第一长度和第一宽度，第二突出部分106b具有第二长度和第二宽度，以及第三突出部分106c具有第三长度和第三宽度。如图1中所示，每一个突出部分106a、106b、106c包括至少一个不同的物理属性：第一突出部分106a的第一长度长于第二突出部分106b的第二长度，以及第二突出部分106b的第二长度长于第三突出部分106c的第三长度。由于第一突出部分106a、第二突出部分106b和第三突出部分106c包括至少一个不同的物理属性，所以每一个突出部分106a、106b、106c包括不同的共振频率。第一突出部分106a的共振频率与第二突出部分106b的共振频率不同，至少部分地因为第一长度与第二长度不同。第二突出部分106b的共振频率与第三突出部分106c的共振频率不同，至少部分地因为第二长度与第三长度不同。
由于突出部分106a、106b、106c具有不同的共振频率，所以当突出部分中的每一个以其共振频率被振动时该突出部分可以产生不同的触觉反馈效果。例如，具有较低共振频率的突出部分当以其共振频率被致动时可以产生较低隆隆声。具有较高共振频率的突出部分当以其共振频率被致动时可以产生许多小振动。
在一个实施例中，一个突出部分的共振频率可以是一个或多个其他突出部分的共振频率的倍数。例如，第一突出部分106a可以具有100Hz的共振频率，第二突出部分106b可以具有200Hz的共振频率，以及第三突出部分106c可以具有400Hz的共振频率。在这样的示例中，当共振器102以100Hz振动时，第一突出部分以其共振频率振动。当共振器102以200Hz振动时，第一突出部分和第二突出部分两者都以每一个突出部分的共振频率振动。以及当共振器102以400Hz振动时，每一个突出部分以其共振频率振动。在某些实施例中，这样的装置可以被配置成使触觉效果在相互上方分层并且增加，例如将较低隆隆声触觉反馈效果与较高振动触觉反馈效果相组合。
在其他实施例中，第一突出部分的共振频率可以不是任何其他突出部分的共振频率的整数倍。例如，一个装置可以包括具有29Hz的第一共振频率的第一突出部分、具有37Hz的第二共振频率的第二突出部分以及具有53Hz的第三共振频率的第三突出部分。当每一个突出部分具有是质数和/或不是其他突出部分中的任何一个的共振频率的倍数的共振频率时，一次仅仅一个突出部分可以以其共振频率振动。这样的装置可以被配置成孤立特定反馈效果，例如一次使特定类型的触觉反馈效果最大化。
突出部分106a、106b、106c被示出为具有扁平、规则表面和均匀厚度的长方形。在其他实施例中，突出部分可以包括不同的长度、宽度、厚度、形状、表面特征和/或其他物理属性。例如，在一个变形中，共振器可以包括第一椭圆形突出部分、第二圆形突出部分以及第三正方形突出部分。在另一个变形中，第一突出部分可以具有光滑、扁平表面，而第二突出部分可以具有包括多个隆起物和/或脊状突起的表面，或表面可以限定洞。突出部分的物理属性能够影响突出部分的共振频率。因此，当两个突出部分的长度或成分或其他物理属性不同时，每一个的共振频率也不同。
在一些实施例中，共振器102包括统一的物质——也就是，基座104和突出部分106a、106b、106c包括相同的物质。在另一个变形中，基座104和突出部分106a、106b、106c包括不同的物质。例如，基座104可以包括塑料物质，而突出部分106a、106b、106c包括金属物质。在又一个变形中，每一个突出部分涂抹有不同的物质。物质的变化可以导致共振频率的变化。例如，第一突出部分可以涂抹有环氧树脂，并且具有第一厚度。第二突出部分可以用聚合物基质，诸如硅涂抹，并且具有与第一厚度不同的第二厚度。以及第三突出部分可以是无涂层的，并且具有与第一厚度和第二厚度不同的第三厚度。
尽管第一突出部分106a的第一长度、第二突出部分106b的第二长度以及第三突出部分106c的第三长度在图1中被示出为不同的长度，但是在其他实施例中，共振器102的突出部分中的两个或多个可以包括相同的长度。装置100的共振器102包括三个突出部分106a、106b、106c。在其他实施例中，共振器可以包括两个、三个或更多突出部分。
图2是根据本发明的一个实施例的用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置的立体图。如图2中所图示，装置200包括共振器202和压电式致动器208。
如图2中所示，共振器202包括基座204和多个突出部分206a、206b和206c。每一个突出部分206a、206b、206c具有至少一个物理属性。第一突出部分206a包括第一宽度。第二突出部分206b包括第二宽度。第三突出部分206c包括第三宽度。如图2中所示，多个突出部分206a、206b、206c中的每一个至少包括与其他突出部分的物理属性不同的物理属性。在图2中，第一突出部分206a的第一宽度宽于第二突出部分206b的第二宽度。第二突出部分206b的第二宽度宽于第三突出部分206c的第三宽度。每一个突出部分206a、206b、206c具有至少部分地基于每一个突出部分206a、206b、206c的不同宽度的不同共振频率。
装置200还包括被配置成生成触觉反馈效果的压电式致动器208。压电式致动器208耦接到共振器202的基座204的第一表面。尽管在图2中未示出，一个或多个压电式致动器可以被耦接到基座204的第二表面。压电式致动器208可以被配置成以多个突出部分206a、206b、206c的多个共振频率中的每一个来生成触觉反馈效果。
图3是根据本发明的一个实施例的用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置的立体图。如图3中所示，装置300包括共振器302和压电式致动器308。共振器302包括基座304、第一突出部分306a、第二突出部分306b、第三突出部分306c、第四突出部分306d以及第五突出部分306e。
共振器302以对称配置被示出。诸如第一突出部分306a的长度、宽度和形状的第一突出部分306a的物理属性镜像第五突出部分306e的相同物理属性。另外地，诸如第二突出部分306b的长度、宽度和形状的第二突出部分306b的物理属性镜像第四突出部分306d的相同物理属性。对称共振器302可以更容易设计和/或制造。在一些变形中，对称共振器302可以跨触觉反馈设备提供比非对称共振器更多的平衡触觉反馈效果。
第一突出部分306a具有第一长度和第一宽度；第二突出部分306b具有第二长度和第二宽度；第三突出部分306c具有第三长度和第三宽度；第四突出部分306d具有第四长度和第四宽度；以及第五突出部分306e具有第五长度和第五宽度。如图3中所示，每一个突出部分306a、306b、306c、306d、306e具有相同的宽度。也就是，第一宽度、第二宽度、第三宽度、第四宽度和第五宽度是相同的。然而，由于不是每一个突出部分306a、306b、306c、306d、306e的所有物理属性都是相同的，所以突出部分306a、306b、306c、306d、306e的共振频率并不都是相同的。
假设第一突出部分和第五突出部分的所有其他物理属性都是相同的，因为第一突出部分306a的第一长度等于第五突出部分306e的第五长度，所以第一突出部分306a的共振频率等于第五突出部分306e的共振频率。类似地，因为第二突出部分306b的第二长度等于第四突出部分306d的第四长度，所以第二突出部分306b的共振频率等于第四突出部分306d的共振频率。相比之下，因为第三突出部分306c的第三长度与第一、第二、第四或第五长度不相同，所以第三突出部分306c的共振频率与这些其他突出部分第一突出部分306a、306b、306d和306e的共振频率不相同。
装置300还包括耦接到共振器302的基座304的顶部的压电式致动器308。在一个实施例中，多个致动器被耦接到基座304的相对表面。压电式致动器308被配置成生成触觉反馈效果。例如，压电式致动器308可以以第二突出部分306b和第四突出部分306d的共振频率使共振器302振动。该装置，包括第二突出部分306b和第四突出部分306d，然后可以生成增强的触觉反馈效果。
图4是根据本发明的一个实施例的用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置的侧视图。如图4中所示，装置400包括共振器402、顶部压电式致动器408a和底部压电式致动器408b。共振器402包括基座404、第一突出部分406a、第二突出部分406b和第三突出部分406c。
第一突出部分406a具有第一长度和第一厚度；第二突出部分406b具有第二长度和第二厚度；以及第三突出部分406c具有第三长度和第三厚度。如图4中所示，每一个突出部分406a、406b、406c包括相同的厚度，即，第一厚度、第二厚度和第三厚度是相同的。然而，由于每一个突出部分406a、406b、406c包括不同的长度，所以每一个突出部分406a、406b、406c包括不同的共振频率。至少部分地基于第一长度和第二长度之差，第一突出部分406a的共振频率不同于第二突出部分406b的共振频率。至少部分地基于第二长度和第三长度之差，第二突出部分406b的共振频率不同于第三突出部分的共振频率。
装置400还包括耦接到共振器402的基座404的顶部的第一压电式致动器408a，以及耦接到共振器402的基座404的底部的第二压电式致动器408b。第一压电式致动器408a和第二压电式致动器408b两者都可以被配置成提供触觉反馈效果。例如，压电式致动器408a、408b可以促使突出部分406a、406b、406c中的一个或多个上下弯曲或屈曲。当压电式致动器408a、408b以突出部分406a、406b、406c中的至少一个的共振频率振动时，装置400可以生成增强的触觉反馈效果。在一些实施例中，压电式致动器408a和408b可以被嵌入在柔性粘接材料内。在一些实施例中，柔性粘接材料可以充当压电式致动器和基座之间的连接体。柔性粘接材料可以具有特定刚度和阻尼比，以及还可以允许以额外自由度移动。在这样的实施例中，额外自由度以及刚度和阻尼比可以允许系统以额外的共振频率操作。在一些实施例中，本发明可以使用这些额外的共振频率来生成额外的触觉效果。在一些实施例中，柔性粘接材料可以包括聚合物基质，诸如环氧树脂。
在一些配置中，用于多共振频率的第一装置可以以与用于多共振频率的第二装置互补安排形式被放置。图5是根据本发明的一个实施例的用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置的顶视图。如图5中所示，装置500包括带有第一压电式致动器508的第一共振器502以及带有第二压电式致动器558的第二共振器552。共振器502包括基座504以及五个突出部分506a、506b、506c、506d和506e。共振器552也包括基座554以及五个突出部分556a、556b、556c、556d和556e。
共振器502以与共振器552互补配置形式被示出。通过使用多个共振器502、552，可以增强触觉反馈效果。在一个配置中，两个或多个突出部分可以被配置成向诸如特定按钮、显示器的特定区域或外壳的特定部分的设备的特定组件提供触觉反馈效果。例如，如图5中所示，突出部分506a和突出部分556a可以与外壳的第一键进行通信。突出部分506a和突出部分556a两者都可以被配置成向该第一键提供触觉反馈效果。较长的突出部分506a可以具有较高的共振频率，并且被配置成向该第一键提供较高的频率振动。较短的突出部分556a可以具有较低的共振频率，并且被配置成向该第一键提供较低的频率振动。突出部分506b和突出部分556b可以与外壳的第二键进行通信。在一些实施例中(图5中未示出)，突出部分可以不与外壳的键直接机械接触。在这样的实施例中，共振频率可以通过在键和突出部分之间的空气来传送。
在一些实施例中，压电式致动器558可以被嵌入在柔性粘接材料内。柔性粘接材料可以具有特定刚度和阻尼比，以及还可以允许以额外自由度移动。在这样的实施例中，额外自由度以及刚度和阻尼比可以允许系统以额外的共振频率操作。在一些实施例中，本发明可以使用这些额外的共振频率来生成额外的触觉效果。
图6是根据本发明的一个实施例的用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置的顶视图。如图6中所示，装置600包括带有压电式致动器608和触觉反馈表面610的共振器602。共振器602包括基座604、第一突出部分606a、第二突出部分606b、第三突出部分606c以及第四突出部分606d。
如图6中所示，第一突出部分606a具有第一长度和第一宽度；第二突出部分606b具有第二长度和第二宽度；第三突出部分606c具有第三长度和第三宽度；以及第四突出部分606d具有第四长度和第四宽度。图6中所示的每一个突出部分606a、606b、606c、606d具有相同的宽度。然而，由于每一个突出部分606a、606b、606c、606d是不同的长度，所以每一个突出部分606a、606b、606c、606d具有不同的共振频率。在一个替选中，每一个突出部分606a、606b、606c、606d可以是相同的长度，但是包括不同的刚度，以及因此不同的共振频率。
突出部分606a、606b、606c、606d每一个与触觉反馈表面610进行通信。如图6中所示，触觉反馈表面被放置在突出部分606a、606b、606c、606d的每一个下面。触觉反馈表面610可以包括触摸屏显示器、键区、键盘、脚垫或被配置成提供触觉反馈效果的其他表面。当压电式致动器608促使突出部分606a、606b、606c、606d中的一个或多个振动时，然后触觉反馈表面610可以向用户提供触觉反馈效果。例如，压电式致动器608可以促使第三突出部分606c以其共振频率振动或共振。当第三突出部分606c振动时，突出部分606c可以促使触觉反馈表面610输出触觉效果，诸如振动。
图7是根据本发明的一个实施例的用于以多个共振频率来提供触觉反馈的装置的立体图。如图7中所示，装置700包括共振器702、第一压电式致动器708a和第二压电式致动器708b。共振器702包括基座704和以阵列安排的九个突出部分706a、706b、706c、706d、706e、706f、706g、706h、706i。
每一个突出部分706包括至少一个物理属性。在图7中所示的图示中，每一个突出部分706以不同的弹性值被附着或固定到基座704。例如，在第一突出部分706a和基座704之间的连接的弹性值可以高于在第二突出部分706b和基座704a之间的连接的弹性值，并且还高于在第三突出部分706c和基座704之间的连接的弹性值。由于每一个突出部分706以不同的弹性值被附着到基座704，所以每一个突出部分706可以具有不同的共振频率。在另一个实施例中，每一个突出部分706的弹性值是相同的，但是每一个突出部分706包括不同的厚度。
压电式致动器708可以以突出部分706中的一个的共振频率使基座704致动。例如，压电式致动器708可以以第五突出部分706e的共振频率使基座704致动。通过以第五突出部分706e的共振频率使基座704致动，第五突出部分706e可以生成定向的触觉反馈效果。在一个变形中，每一个突出部分706与触摸屏显示器进行通信。当压电式致动器708以突出部分中的一个的共振频率致动时，定向的突出部分在与该突出部分在基座704上的位置相对应的显示器上生成局部性的触觉反馈效果。
图8是根据本发明的一个实施例的以多个共振频率来提供触觉反馈的系统的框图。系统800包括触觉反馈设备802，诸如移动电话、移动计算机、个人数字助理(PDA)、便携式媒体播放器或便携式游戏设备。触觉反馈设备802包括与网络接口812、传感器814、显示器820和键区822进行通信的处理器810。处理器810还与耦接到共振器818的压电式致动器816进行通信。压电式致动器816和共振器818可以向显示器820和/或键区822提供触觉反馈效果。
处理器810与网络接口812进行通信。网络接口812可以包括移动通信的一个或多个方法，诸如红外线、无线电、Wi-Fi或蜂窝网络通信。在其他变形中，网络接口812包括有线网络接口，诸如以太网。触觉反馈设备802可以被配置成通过诸如蜂窝电话网络和/或因特网的网络与其他设备(未示出)交换消息。在设备之间交换的消息的实施例可以包括语音消息、文本消息、数据消息或其他形式的消息。
处理器810还与一个或多个传感器814进行通信。传感器814可以包括位置传感器、旋转速度传感器、图像传感器、压力传感器或其他类型的传感器。例如，传感器814可以包括加速度计、陀螺仪、GPS传感器、触敏输入设备(例如，触摸屏、触摸板)或某种其他类型的传感器。一个或多个传感器814可以被配置成检测例如加速度、倾斜、惯性或位置的改变。例如，触觉反馈设备802可以包括被配置成测量触觉反馈设备802的加速度的加速度计。作为另一个示例，触觉反馈设备802可以包括位置传感器、旋转速度传感器、图像传感器、压力传感器或其他类型的传感器。一个或多个传感器814可以被配置成向处理器810发送传感器信号。
处理器810与显示器820和键区822进行通信。显示器可以包括触敏输入设备，诸如触摸屏。致动器816和共振器818可以配置成向显示器820和/或键区822提供触觉反馈效果。在其他实施例中，致动器816和共振器818可以向诸如触摸板(图8中未示出)和/或非激活区域(图8中未示出)的触觉反馈设备802的其他部分提供触觉反馈效果。
处理器可以至少部分地基于从传感器814接收到的传感器信号、从显示器820接收到的显示信号和/或从键区822接收到的输入信号来确定触觉反馈效果。作为一个示例，处理器可以正生成在显示器820上示出的游戏。当虚拟对象在游戏中被摧毁时，可能通过从键区822或触摸屏显示器820接收到的一些输入，处理器可以确定模拟爆炸的触觉反馈效果，诸如沉重隆隆声。
图9是根据本发明的一个实施例的以多个共振频率来提供触觉反馈的系统的图示。图9中的系统900包括移动电话。移动电话包括主体902、显示器904和键区906。移动电话还包括与压电式致动器(图9中未示出)进行通信的处理器(图9中未示出)。压电式致动器耦接到与键区906进行通信的共振器(图9中未示出)。
共振器可以包括多个突出部分，每一个突出部分具有不同的共振频率，诸如在此在各种实施例中所描述的那些。压电式致动器和共振器可以被配置成在键区906上生成触觉反馈效果。当压电式致动器以共振器的多个突出部分中的至少一个的共振频率使共振器致动时，然后该至少一个突出部分可以诸如通过以较低的电力消耗但是增加的强度弯曲或屈曲来生成增强的触觉反馈效果。
图10是根据本发明的一个实施例的以多个共振频率来提供触觉反馈的系统的图示。图10中的系统1000包括移动电话。移动电话包括主体1002、触摸屏显示器1004和键区1006。移动电话还包括与压电式致动器(图10中未示出)进行通信的处理器(图10中未示出)。压电式致动器耦接到与触摸屏显示器1004进行通信的共振器(图10中未示出)。
压电式致动器和共振器可以被配置成在触摸屏显示器1004上生成触觉反馈效果。例如，当压电式致动器以多个突出部分中的至少一个的共振频率使共振器和多个突出部分致动时，然后该至少一个突出部分可以诸如通过以较低的电力消耗但是增加的强度弯曲或屈曲来生成增强的触觉反馈效果。
图11是根据本发明的一个实施例的以多个共振频率来提供触觉反馈的方法的流程图。参考图8中所描绘的系统描述系统1100的元件。多种其他实施方式是可能的。方法1100以处理器810接收输入信号1102开始。处理器810可以从触摸屏显示器820、键区822、传感器814或从一些其他源接收输入信号。在一个示例中，用户正在触觉反馈设备802上玩视频游戏。在玩游戏期间，用户激活了键区822上的按钮，并且处理器820从键区822接收与按钮激活相关联的输入信号。
接着，处理器810至少部分地基于输入信号来确定触觉反馈效果1104。在一个实施例中，可以将从键区822接收到的输入信号与在显示器820上的交互进行关联。处理器810可以确定模拟在显示器820上的交互的触觉反馈效果。在一个实施例中，处理器810从存储在本地存储器中的触觉反馈效果库选择触觉反馈效果。
接着，处理器810选择共振器的多个突出部分中的至少一个突出部分，以至少部分地基于该至少一个突出部分的共振频率来输出触觉反馈效果1106。共振器818可以包括多个突出部分，每一个突出部分具有不同的共振频率。处理器810可以通过确定哪个突出部分最适于输出触觉反馈效果来选择哪个突出部分输出触觉效果。例如，突出部分的共振频率可以被存储在处理器810在其中搜索与每一个突出部分相关联的共振频率的查找表或其他数据存储中。例如，如果处理器810确定诸如低沉隆隆声的触觉反馈效果，则处理器810可以选择具有共振器818的多个突出部分的最低共振频率的突出部分。作为另一个示例，如果处理器810确定诸如轻快轻敲效果的触觉反馈效果，则处理器810可以选择具有共振器818的多个突出部分的最高共振频率的突出部分。
最后，处理器810生成被配置成促使压电式致动器816以共振频率生成触觉反馈效果的触觉信号1108。在接收触觉信号之后，压电式致动器816可以以与触觉信号相关联的频率振动。通过以突出部分中的一个的共振频率来生成触觉反馈效果，突出部分的振动或弯曲可以比如果振动不是以突出部分中的一个的共振频率更强和/或更高效。因此，以突出部分的共振频率的触觉反馈效果可以消耗比以突出部分的非共振频率的触觉反馈效果更少的电力和/或比以突出部分的非共振频率的触觉反馈效果被放大更多。
图12是根据本发明的一个实施例的以多个共振频率来提供触觉反馈的方法的流程图。方法1200以提供包括基座和多个突出部分的共振器，多个突出部分中的至少两个具有不同的共振频率1202开始。共振器可以包括对称配置或不对称配置。在对称配置中，共振器的前半部分可以镜像共振器的后半部分。在对称配置的一个实例中，共振器包括两个突出部分：第一突出部分可以具有与在第一突出部分对面的第二突出部分相同的尺寸和形状。在不对称配置中，第一突出部分可以具有与在第一突出部分对面的第二突出部分不同的尺寸和/或形状。
接着，方法1200包括将压电式致动器耦接到共振器1204。可以经由环氧树脂、机械方法或一些其他方法将压电式致动器耦接到共振器。一个或多个压电式致动器可以被耦接到共振器的顶部，以及一个或多个压电式致动器可以被耦接到共振器的顶部。
可以结合数字电子电路或以计算机硬件、固件、软件、或其组合实现本发明的实施例。在一个实施例中，诸如移动电话的计算机可以包括一个或多个处理器。处理器包括计算机可读介质，诸如被耦接到处理器的随机存取存储器(RAM)。处理器执行被存储在存储器中的计算机可执行程序指令，诸如执行用于消息发送的一个或多个计算机程序。这样的处理器可以包括微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)以及状态机。这样的处理器可以进一步包括诸如PLC的可编程电子器件、可编程中断控制器(PIC)、可编程逻辑器件(PLD)、可编程只读存储器(PROM)、电可编程只读存储器(EPROM或EEPROM)、或其他类似器件。
这样的处理器可以包括介质或可以与介质通信，所述介质例如可以存储指令的计算机可读介质，所述指令在被处理器执行时能够促使处理器执行在本文中被描述为由处理器执行或辅助的步骤。计算机可读介质的实施例可以包括但不限于能够为诸如web服务器中的处理器的处理器提供计算机可读指令的电子、光学、磁性、或其他存储或传输设备。介质的其他示例包括但不限于软盘、CD-ROM、磁盘、存储器芯片、ROM、RAM、ASIC、已配置的处理器、所有光学介质、所有磁带或其他磁性介质、或计算机处理器可以从中进行读取的任何其他介质。并且，各种其他设备可以包括计算机可读介质，诸如路由器、私人或公共网络、或其他传输设备。所述处理器和处理可以在一个或多个结构中，并且可以散布于一个或多个结构。处理器可以包括用于执行本文所述的方法(或方法的部分)中的一个或多个的代码。
综述
仅仅出于说明和描述的目的，提供了本发明的实施例，包括优选实施例的前述描述，并且其并不意在是穷尽的或将本发明局限于所公开的精确形式。在不背离本发明的精神和范围的情况下，其许多修改和调整对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
包括基座和多个突出部分的共振器，所述多个突出部分中的第一突出部分具有第一共振频率以及所述多个突出部分中的第二突出部分具有与所述第一共振频率不同的第二共振频率；以及
压电式致动器，所述压电式致动器耦接到所述共振器并且可操作用于以所述第一共振频率和以所述第二共振频率来输出触觉反馈效果。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个突出部分中的每一个突出部分包括物理属性。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述物理属性包括形状、长度、宽度、厚度、表面、材料成分或材料涂层。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述物理属性包括具有隆起物或限定洞的不规则表面。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一突出部分的物理属性包括第一物理属性，以及所述第二突出部分包括与所述第一物理属性不同的第二物理属性。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一物理属性包括第一长度，以及其中所述第二物理属性包括与所述第一长度不同的第二长度。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一共振频率不是所述第二共振频率的整数倍。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个突出部分被耦接到所述基座。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述共振器包括第一表面和第二表面，以及其中所述压电式致动器包括：
耦接到所述第一表面的第一压电式致动器；以及
耦接到所述底部表面的第二压电式致动器。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述压电式致动器经由环氧树脂被耦接到所述共振器。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述压电式致动器经由柔性支架被耦接到所述共振器。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述压电式致动器被配置成：
从处理器接收触觉信号；以及
响应于所述信号，以所述多个突出部分中的至少一个突出部分的共振频率来生成触觉反馈效果。
13.一种装置，包括：
共振器，包括：
基座，所述基座具有第一表面和第二表面；
第一突出部分，所述第一突出部分被耦接到所述基座并且具有第一长度和第一共振频率，
第二突出部分，所述第二突出部分被耦接到所述基座并且具有第二长度和第二共振频率，所述第二长度不同于所述第一长度，所述第二共振频率不同于所述第一共振频率，以及
第三突出部分，所述第三突出部分被耦接到所述基座并且具有第三长度和第三共振频率，所述第三长度不同于所述第二长度并且不同于所述第一长度，所述第三共振频率不同于所述第二共振频率和所述第一共振频率；
耦接到所述第一表面的第一压电式致动器，以及
耦接到所述第二表面的第二压电式致动器；以及
其中所述第一压电式致动器和所述第二压电式致动器被配置成从处理器接收一个或多个触觉信号，并且以所述第一共振频率、所述第二共振频率和所述第三共振频率中的一个或多个来生成触觉反馈效果。
14.根据权利要求13所述的装置，进一步包括与所述处理器进行通信的输入设备。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述装置包括移动电话、移动计算机、个人数字助理(PDA)、便携式媒体播放器或便携式游戏设备中的一个。
16.一种方法，包括：
接收输入信号；
至少部分地基于所述输入信号来确定触觉反馈效果；
选择共振器的多个突出部分中的至少一个突出部分，以至少部分地基于所述至少一个突出部分的共振频率来输出所述触觉反馈效果；以及
生成被配置成促使耦接到所述共振器的压电式致动器以所述共振频率来生成触觉反馈效果的触觉信号。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：接收所述触觉信号，以及生成所述触觉反馈效果。
18.根据权利要求16所述的方法，其中选择共振器的多个突出部分中的至少一个突出部分包括：至少部分地基于要输出的所述触觉反馈效果来选择突出部分。
19.一种在其上编码有处理器可执行程序代码的计算机可读介质，所述程序代码包括：
用于接收输入信号的程序代码；
用于至少部分地基于所述输入信号来确定触觉反馈效果的程序代码；
用于确定共振器的多个突出部分中的至少一个突出部分以至少部分地基于所述至少一个突出部分的共振频率来输出所述触觉反馈效果的程序代码；以及
生成被配置成促使耦接到所述共振器的压电式致动器以所述共振频率来生成触觉反馈效果的触觉信号的程序代码。
20.根据权利要求19所述的计算机可读介质，其中用于确定共振器的至少一个突出部分以输出所述触觉反馈效果的所述程序代码包括：用于至少部分地基于要输出的所述触觉反馈效果来选择突出部分的程序代码。
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