CN102789314A - 提供局部触觉反馈的线性振动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提供局部触觉反馈的线性振动器。提供触觉反馈的装置包括：壳体，定义有开口；驱动器，设置在所述壳体内；质体，设置在线圈内；以及突起，连接到所述质体且延伸穿过所述开口。这里还描述了一种用于提供整体和局部触觉反馈的方法，包括如下操作：接收输入信号；确定所述输入信号是否对应于整体触觉反馈；如果是，则将第一输入提供到线性振动器；否则，则将第二输入提供到线性振动器；其中所述线性振动器响应于所述第一输入输出整体触觉反馈；以及所述线性振动器响应于所述第二输入输出局部触觉反馈。

Description

提供局部触觉反馈的线性振动器
对相关申请的交叉引用
本专利申请要求2011年3月4日提交的题为“Linear VibratorProviding Localized Haptic Feedback”的美国专利申请No.61/449,598的优先权，该申请亦可在美国专商局通过代理人案号P221506.US.01来识别，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
这里描述的实施方式总体上涉及振动产生装置，更具体而言，涉及提供局部触觉反馈的振动产生装置。
背景技术
许多电子设备使用线性振动器以通过使设备外壳摇动或振动来提供整体触觉反馈。例如，许多移动电话可设置为振动模式，从而在收到呼叫时电话本体(例如外壳)振动，而不是发出可听见的铃音。然而，线性振动器通常使整个设备和/或外壳振动，由此提供整体触觉反馈。
在某些实施方式中，局部触觉反馈可能是有用的或期望的。例如，某些电子设备可以使用虚拟的或基于触摸的键盘、按钮和其它输入机构。没有一些形式的局部反馈的话，用户可能难以发现输入机构是否被适当或充分地触碰。整体触觉反馈(诸如使整个电子设备振动)可能不够精确。
发明内容
这里描述的一种实施方式可以采取用于提供触觉反馈的装置的形式，该装置包括：壳体，定义有开口；驱动器，设置在所述壳体内；质体，设置在线圈内；以及突起，连接到所述质体且延伸穿过所述开口。
这里描述的另一实施方式可以采取用于提供整体和局部触觉反馈的方法的形式，该方法包括如下操作：接收输入信号；确定所述输入信号是否对应于整体触觉反馈；如果是，则提供第一输入到线性振动器；否则，则提供第二输入到线性振动器；其中所述线性振动器响应于所述第一输入而输出整体触觉反馈；且所述线性振动器响应于所述第二输入而输出局部触觉反馈。
根据本发明的另一方面，提供一种移动电子设备，包括：外壳；壳体，定义有开口且被所述外壳包围；驱动器，设置在所述壳体内；质体，设置在线圈内；突起，连接到所述质体且延伸穿过所述开口；触摸传感器，配置为感测外壳上的触摸且操作上连接到所述线圈；其中，所述突起配置为当所述线圈被供电到第一状态时移动第一距离；所述突起配置为当所述线圈被供电到第二状态时不移动第二距离；以及所述线圈配置为响应于所述触摸传感器感测到所述外壳上的触摸而供电到所述第一状态。
附图说明
图1是能提供触觉反馈的简化线性振动器的切割透视图。
图2是图1的线性振动器在示例电子设备外壳中的切割透视图。
图3A是图1的线性振动器在图2的外壳内在第一操作位置的剖视图。
图3B是图1的线性振动器在图2的外壳内在第二操作位置的剖视图。
图4是图1的线性振动器在图2的外壳内在第三操作位置的剖视图，所述线性振动器提供局部触觉反馈。
图5是示出图1的线性振动器的操作模式的流程图。
具体实施方式
这里描述的一种实施方式可采用能提供局部触觉反馈的线性振动器的形式。振动器可包括质体(mass)和驱动器，驱动器可操作来振荡或以其他方式移动质体。驱动器和质体可包含在壳体内。突起可从质体的一端延伸穿过壳体。
在正常操作期间，驱动器可沿运动轴快速地振荡质体。由该振荡产生的动能可以通过耦合质体和壳体的板簧或其他耦合元件转移到壳体。例如，任何弹性元件可耦合质体和壳体。壳体又可连接或固定到电子设备的外壳。以此方式，当质体振荡的动能通过壳体转移到外壳时，外壳可以振动，由此提供整体触觉反馈。
此外，振动器能以增强模式(boosted mode)操作以提供局部触觉反馈。在增强模式中，驱动器沿质体的运动轴进一步往复移动质体。在增强模式中质体的运动范围足以使突起碰撞电子设备外壳的一部分。突起可以直接将动能转移到外壳的碰撞部分。由于突起相对于外壳的尺寸较小，所以该碰撞可以在外壳的较小区域中产生振动。在某些实施方式中，振动可以仅在外壳的碰撞部分中感受到。在另一些实施例中，振动可以在碰撞部分周围的一些区域中感受到，但基本不在壳体的整体上都感受到。因此，实施方式可以在以标准模式操作时提供整体触觉反馈且在以增强模式操作时提供局部触觉反馈。
图1是线性振动器100的一示例性实施方式的切割视图，该切割视图大致上穿过实施方式的中心取得。应理解，图1所示的线性振动器100为清楚起见而被简化了。例如，弹性构件(诸如板簧)一般位于磁体105和壳体110之间；图1中未示出弹性构件。类似地，一个或多个衬垫(pad)可以置于顶壁115的内表面与磁体的顶部之间以消除或降低磁体碰撞壳体而产生的声音。这些衬垫也未示出。为清楚起见，线性振动器100上的其它元件也可从图1省略，但是本领域技术人员将理解这样的元件可以存在于操作或构造中。
一般地，线性振动器100包括壳体110、设置在壳体内并邻近壳体的侧壁的内部的线圈120、在线圈内的质体(例如磁体)105以及从磁体向上突出的敲击杆125。为方便起见且关于附图所示的取向使用了“上”、“下”、“顶”、“底”以及其它这样的方向和/或基准，但是应理解，需要时某些实施方式可以改变这种方向、基准和由方向和/或基准描述的关系。例如，在一些实施方式中，当线性振动器100处于图1所示的取向时，敲击杆125可以从磁体105向下突出。
还应理解，质体105不需本质上或本身是磁性的。相反，质体105可以由钢、铁或对磁场有反应的其它材料制成，从而当线圈120被供电时质体可以移动。类似地，应理解，附图所示的单个线圈120可以被多个线圈代替以产生多相致动器。
敲击杆125延伸穿过壳体顶部中的开口130并固定到磁体105。敲击杆可以由任何合适的材料制成，包括金属、陶瓷、磁材料、复合物、塑料等。当磁体105移动时，敲击杆125移动。
图2是切割视图，示出固定到电子设备外壳205的壁200的线性振动器100。外壳205可以例如是移动电话的本体，或者是平板计算设备、个人数字助理、便携计算机、计算外围设备或其它合适的设备的本体。尽管非必须但是典型地，线性振动器的壳体固定到外壳的后壁200。在本实施方式中，当振动器不运行时，振动器的壳体110和敲击杆125都不邻接外壳205。气隙210存在于敲击杆的顶部与设备外壳的上壁215的内表面之间。
应理解，壳体110和/或敲击杆125的尺寸、构造和/或定位可以随实施方式不同而改变。因此，图2所示的设置仅意味着对一示例性实施方式的示范说明。
图3A和3B描绘了正常操作期间(例如当需要或请求整体触觉反馈时)的线性振动器100。在正常操作期间，电流被提供给线圈120。当线圈被供电时，它产生移动或偏移磁体105的磁场。一般地，磁体105向上偏移。当线圈120断电时，磁体可返回到其初始位置。因此，如果电流是直流，则线圈可以顺序地供电和断电以在图3A和3B所示的位置之间快速振荡磁体。应理解，图3B所示的偏移源自给线圈120供电。当线圈被供电时，敲击杆与外壳顶表面之间的气隙210的尺寸减小，但通常气隙仍存在。磁体105或质体的运动可产生外壳或相关电子设备中的振动或运动，由此对用户产生触觉反馈。
另一些实施方式可以提供交流电来给线圈120供电。在这些实施例中，磁体105可以在交流电的一个相位期间被上推且在另一个相位期间被下推。因此，不需要像用直流电时那样顺序地给线圈供电和断电。
图4描绘了在增强操作期间位于最大偏移处的线性振动器100。当需要改善的局部触觉反馈时，提供到线性振动器100的电流可增大，由此增大线圈120内的磁体105的最大偏移。这又增大了敲击杆125的偏移。在本实施方式中，敲击杆125充分地偏移以碰撞电子设备外壳，由此产生可被物理感受到(例如被用户的手指或手)的局部反馈。磁体105的前述振荡下拉敲击杆125，远离外壳，然后将杆推到外壳中。振荡频率可以变化以产生不同的触觉响应。
某些实施方式可以响应于不同的输入信号来致动线性振动器100。此外，振动器100可以响应于不同的输入信号以正常或增强模式致动。如一个非限制性示例那样，振动器可被包括在具有触敏输入的移动电话中。当收到电话呼叫且电话设置为静音或振动模式时，线性振动器100能以正常模式操作。于是，收到的呼叫用作输入信号以启动振动器。正常模式不仅可以提供触觉反馈，还可以提供听觉反馈，诸如“蜂鸣”或振动响声。
此外，当用户触摸移动电话的触敏屏的特定部分时，振动器100可配置为被启动。当用户的触摸或接近触摸在屏幕的适当区域中被感测到时，振动器可以以增强模式启动，由此在感测到触摸的区域的正下方提供局部触觉反馈。以此方式，局部触觉反馈可以例如通过模拟按压按键的感觉来用于向用户确认触摸。在此实施方式中，线性振动器100位于触摸屏的需要局部触觉反馈的特定部分下方。触摸屏可以是电容感测型、电阻感测型等。在一些实施例中，按键可以不被用户输入压下。替代地，局部触觉反馈可以以模拟按压按键的感觉的方式，例如通过按键区域的振动或运动，来振动或移动按键(或按键区域)。
这在例如具有不被物理下压而是在感测到触摸时操作的按键或其它输入的触敏移动电话中会是有用的。也就是说，代替机械致动，当电话感测到用户正在触摸按键时按键可以发起输入命令。(在该情况下，与单独的、机械致动的输入相反，“按键”指的是触摸屏的特定部分)通过在按键被触摸时在按键的物理位置处提供局部触觉反馈，用户可以知道其触摸已被感知且输入已被发起/接受。因此，线性振动器100可以位于按键下方。在另一实施方式中，触摸按键可以在增强模式和正常模式之间切换振动器。在这种实施方式中，触觉反馈可以在用户输入已经切换了操作模式之后且在用户输入已经停止之后发生。因此，无需存在用户输入以用于激活特定的操作模式；相反，用户输入能影响触觉反馈的模式，甚至在输入已经停止之后也是如此。
图5是总体流程图，示出用于操作这里描述的线性振动器的一示例性方法。该方法始于操作500，其中致动信号被实施方式接收。在操作505中，确定振动器100是以正常模式还是以增强模式被驱动。
如果希望正常模式，则执行操作515且正常电流被传送到线性振动器100。这提供整体触觉输出；线性振动器被驱动成使得敲击杆125不碰撞外壳。一般地，磁体105和敲击杆125的运动范围可以与图3A和3B所示的类似。在操作515之后，执行操作520。
相反，如果希望增强模式，则执行操作510。在操作510中，充足的电流提供到以关于图4描述的增强模式操作的线性致动器。也就是说，比正常操作模式中更高水平的电流被供给到线圈，且磁体105充分偏移使得敲击杆碰撞外壳。随着磁体振荡，敲击杆125反复撞击外壳以提供局部触觉反馈。在操作510之后，到达操作520。
在操作520中，实施方式确定是否达到终止条件。终止条件可以改变并且可以取决于线性振动器100操作的模式。例如，接听来电可以用作以正常模式驱动线性振动器的终止条件。类似地，当线性振动器正被以增强模式驱动时，触摸屏的特定部分上的电容性输入的停止可以用作终止条件。
如果没有达到终止条件，则在操作525中实施方式继续提供电流以操作线性振动器。周期性地，实施方式返回到操作520以再次检查终止条件。
如果检测到终止条件，则停止到振动器的电流且进入结束状态530。
应理解，电流或电压都可以驱动线性振动器。因此，在需要或适当时，这里对电流的提及应理解为涵盖电压。
虽然已经关于特定的物理构造和操作方法描述了实施方式，但是本领域技术人员将理解，存在替代方式。这些替代被预期且被视为在保护范围之内。

Claims (20)

1.一种用于提供触觉反馈的装置，包括：
壳体，定义有开口；
驱动器，设置在所述壳体内；
质体，设置在线圈内；以及
突起，连接到所述质体且延伸穿过所述开口。
2.如权利要求1所述的装置，其中：
所述驱动器包括至少一个线圈；以及
所述质体是磁性材料。
3.如权利要求2所述的装置，其中：
所述至少一个线圈配置为接收第一和第二水平的电流；
当所述至少一个线圈接收所述第一水平的电流时，所述质体位移第一距离；以及
当所述至少一个线圈接收所述第二水平的电流时，所述质体位移第二距离。
4.如权利要求3所述的装置，其中敲击杆配置为在所述质体位移所述第二距离时碰撞一表面，而在所述质体位移所述第一距离时不碰撞该表面。
5.如权利要求4所述的装置，其中：
所述壳体容置在外壳内；以及
所述表面是所述外壳的侧壁。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述外壳构成移动电话的一部分。
7.如权利要求4所述的装置，其中所述表面是用户输入件。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述至少一个线圈配置为在所述用户输入件被触摸时接收所述第二水平的电流。
9.如权利要求3所述的装置，其中：
所述至少一个线圈包括第一线圈和第二线圈；
所述第一水平的电流为所述第一线圈供电但不为所述第二线圈供电；以及
所述第二水平的电流至少为所述第二线圈供电。
10.一种用于为电子设备提供整体和局部触觉反馈的方法，包括：
接收输入信号；
确定输入信号是否对应于整体触觉反馈；
如果是的话，则将第一输入提供到线性振动器；
否则，则将第二输入提供到线性振动器；
其中，线性振动器响应于所述第一输入而输出整体触觉反馈；以及
所述线性振动器响应于所述第二输入而输出局部触觉反馈。
11.如权利要求10所述的方法，其中：
所述第一输入是第一电流；以及
所述第二输入是第二电流。
12.如权利要求10所述的方法，其中确定所述输入信号是否对
应于整体触觉反馈的操作包括：
感测用户输入；以及
响应于感测用户输入，确定输入信号不对应于整体触觉反馈。
13.如权利要求12所述的方法，其中确定所述输入信号不对应于整体触觉反馈的操作发生在用户输入已经停止之后。
14.如权利要求12所述的方法，其中：
感测用户输入的操作包括感测用户触摸按键；以及
局部触觉反馈被输出到所述按键。
15.如权利要求12所述的方法，其中：
感测用户输入的操作包括感测用户接近触摸按键；以及
局部触觉反馈输出到所述按键。
16.如权利要求12所述的方法，其中感测用户输入的操作包括电容性地感测用户输入。
17.如权利要求10所述的方法，其中所述输入信号是由用户之外的一方发起的远程通信。
18.如权利要求10所述的方法，其中所述局部触觉反馈使所述电子设备振动。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述局部触觉反馈模拟与用户输入区域相互作用的感觉。
20.一种移动电子设备，包括：
外壳；
壳体，定义有开口且被所述外壳包围；
驱动器，设置在所述壳体内；
质体，设置在线圈内；
突起，连接到所述质体且延伸穿过所述开口；
触摸传感器，配置为感测外壳上的触摸且操作上连接到所述线圈；
其中，所述突起配置为当所述线圈被供电到第一状态时移动第一距离；
所述突起配置为当所述线圈被供电到第二状态时移动第二距离；以及
所述线圈配置为响应于所述触摸传感器感测到所述外壳上的触摸而供电到所述第一状态。
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