CN112166399A - 声音信号转换成触觉信号的触觉提供装置及方法 - Google Patents

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Abstract

根据一实施例，触觉提供装置包括：媒介体，其接收自便携式终端传递的数字声音信号；数模转换器，其接收自所述媒介体传递的所述数字声音信号并转换为模拟信号；声音输出部，其接收所述模拟信号并输出声音；以及触觉致动器，其接收所述模拟信号并被驱动。

Description

声音信号转换成触觉信号的触觉提供装置及方法
技术领域
以下说明涉及一种声音信号转换成触觉信号的触觉提供装置及方法。
背景技术
便携式终端可向使用者传递视频信号及声音信号等。
便携式终端中多数产品内部具有偏心电机。便携式终端根据内部的偏心电机的操作可进行自振，使用者可通过所述振动接收触觉信号。
如上所述的触觉信号可基于针对特定的事件在便携式终端的控制部中生成的数字信号进行控制。
最近随着虚拟现实和增强现实等技术的发展，与其相关的视觉部分和听觉部分的技术高度发达且具有相当程度的真实感。但是，由于触觉部分的技术落后于人类可感受的各种触觉信息，因此不具有真实感,并不能体现丰富的触觉。
前面所述的背景技术是发明人在本发明的创造过程中知道或者学到的，不一定视为是本发明申请前众所周知的技术。
发明内容
技术方案
根据一实施例，触觉提供装置可包括：媒介体，其接收自便携式终端传递的数字声音信号；数模转换器，其接收自所述媒介体传递的所述数字声音信号并转换为模拟信号；声音输出部，其接收所述模拟信号并输出声音；以及触觉致动器，其接收所述模拟信号并被驱动。
所述媒介体为通过有线方式可装卸于所述便携式终端的电缆，所述电缆不仅接收所述数字声音信号，而且接收自所述便携式终端的电池输出的电源，所述触觉致动器通过基于所述电缆传递的所述电源驱动。
所述触觉提供装置可以不具备电池。
所述触觉提供装置可进一步包括：声音信号滤波器，其接收自所述数模转换器输入的所述模拟信号，以第一设定频率范围进行过滤并传递给所述声音输出部；以及触觉信号滤波器，其接收自所述数模转换器输入的所述模拟信号，以最大值小于所述第一设定频率范围的最大值的第二设定频率范围进行过滤，并传递给所述触觉致动器。
所述声音信号滤波器可以是只允许20Hz至20kHz的频率通过的带通滤波器，所述触觉信号滤波器可以是只允许小于800Hz的频率通过的低通滤波器。
所述触觉提供装置可进一步包括：声音信号放大器，其接收自所述数模转换器输入的所述模拟信号，且以第一增益进行放大，并传递给所述声音输出部；音量调节部，其可调节所述第一增益；触觉信号放大器，其接收自所述数模转换器输入的所述模拟信号，且以第二增益进行放大，并传递给所述触觉致动器；以及触觉强度调节部，其可调节所述第二增益。
所述音量调节部和所述触觉强度调节部中任意一个调节部可独立地调节所述第一增益和所述第二增益中任意一个增益，而与另一调节部的调节操作无关。
所述触觉致动器可包括：左侧触觉致动器，其位于以穿过所述触觉提供装置的虚拟中心线为基准的左侧；以及右侧触觉致动器，其位于以穿过所述触觉提供装置的虚拟中心线为基准的右侧。
通过所述数模转换器转换的所述模拟信号可以为包括多个信号的立体形式。
在立体形式的所述模拟信号中，第一信号可输入到所述左侧触觉致动器，不同于所述第一信号的第二信号可输入到所述右侧触觉致动器。
所述媒介体可以是无线通信模块，其以无线方式接收自所述便携式终端传递的所述数字声音信号，并传递给所述数模转换器。
根据一实施例，触觉提供方法可包括：通过有线或者无线方式自便携式终端接收数字声音信号的步骤；将接收的数字声音信号转换成模拟信号的步骤；将转换的模拟信号提供给声音输出部并输出声音的步骤；以及将转换的模拟信号提供给触觉致动器并驱动触觉致动器的步骤。
根据一实施例，触觉提供装置可包括：媒介体，其以有线方式或者无线方式接收自便携式终端传递的数字声音信号；数模转换器，其接收自所述媒介体传递的所述数字声音信号并转换成模拟信号；触觉致动器，接收所述模拟信号的输入并驱动；主机体，用于容纳所述触觉致动器；以及副机体，位于所述主机体的一侧，与所述触觉致动器连接且可相对于所述主机体活动。
所述触觉提供装置可进一步包括粘贴垫，其位于所述主机体的另一侧，且具有可装卸于所述便携式终端的装卸面。
所述触觉致动器可包括：外壳，其具有内部空间；以及运动体，其可相对于所述外壳活动，所述外壳固定于所述主机体，所述运动体固定于所述副机体。
所述外壳的一面可固定于所述主机体一面的内壁。
所述触觉提供装置可进一步包括软垫，其以布置成包裹所述外壳的至少一部分，以消减基于所述外壳产生的摩擦音。
所述副机体可包括朝所述运动体突出的固定凸台，所述运动体包括朝所述副机体突出且固定于所述固定凸台的突出部件。
所述触觉提供装置可进一步包括导杆，其一侧固定于所述副机体，另一侧贯通形成于所述主机体上的贯通孔，从而引导所述副机体相对所述主机体的活动。
所述导杆的另一侧的直径可大于所述贯通孔的直径，以防止所述副机体脱离所述主机体一定距离以上。
所述副机体可包括：传递部，其包括所述固定凸台及设置有所述固定凸台的板；以及柔性盖，其由比所述传递部柔软的材料形成，且位于以所述板为基准的所述固定凸台的相反侧。
所述柔性盖可包括：接触垫片，其包裹所述板的前面；以及翼部，其连接于所述接触垫片的边缘，以防止所述传递部直接接触所述主机体。
所述传递部可进一步包括凸缘，其厚度小于所述板的厚度，且从所述板的边缘向外侧延伸，所述翼部具有向内侧弯折以包裹所述凸缘的形状。
所述主机体可包括制止器，其用于防止所述副机体插入所述主机体的内部一定距离以上。
所述主机体可包括：壳体，其具有用于固定所述外壳的一面的内壁；以及缓冲件，其由比所述外壳柔软的材料形成且包裹所述外壳的至少一部分。
所述缓冲件可包括：开口，其面积小于所述副机体的面积；以及制止器，其具有沿着所述开口的边缘由外面凹陷形成的段差形状，且可容纳所述副机体的至少一部分，并防止所述副机体直接接触所述壳体。
所述触觉致动器可包括：左侧触觉致动器，其位于以穿过所述触觉提供装置的虚拟中心线为基准的左侧；以及右侧触觉致动器，其位于以穿过所述触觉提供装置的虚拟中心线为基准的右侧。
通过所述数模转换器转换的所述模拟信号为包括多个信号的立体形式，在立体形式的所述模拟信号中，第一信号可输入到所述左侧触觉致动器，不同于所述第一信号的第二信号可输入到所述右侧触觉致动器。
所述副机体可包括：左侧传递部，其连接于所述左侧触觉致动器；以及右侧传递部，其连接于所述右侧触觉致动器，且与所述左侧传递部相隔布置，从而相对于所述左侧传递部独立地活动。
所述触觉提供装置可进一步包括印刷电路基板，其布置于所述主机体的内部，且设置有所述媒介体及所述数模转换器，所述触觉致动器插在形成于所述印刷电路基板的孔中。
所述触觉提供装置可进一步包括密封件，其由柔性材料形成，且防止杂质从外部流入所述主机体与所述副机体之间分开的空间。
附图说明
图1和图2分别是根据一实施例的触觉提供装置的使用状态的主视图和后视图。
图3至图5是根据一实施例的触觉提供装置的方框图。
图6是根据一实施例的触觉提供方法的流程图。
图7是根据一实施例的触觉提供方法中用于过滤模拟信号的频率范围的曲线图。
图8是根据一实施例的触觉提供装置的正面立体图。
图9是根据一实施例的触觉提供装置的背面立体图。
图10是根据一实施例的触觉提供装置的正面分解立体图。
图11是根据一实施例的触觉提供装置的背面分解立体图。
图12是根据一实施例的触觉提供装置的部分截面图。
图13是根据一实施例的触觉致动器的截面图。
图14是根据一实施例的触觉致动器的分解图。
图15是根据一实施例的基于触觉致动器形成的磁力的大小和方向的示图。
图16是根据一实施例的基于运动体的位移量形成的振动力的曲线图。
图17是现有的线性谐振致动器与根据一实施例的触觉致动器基于各驱动频率形成的振动力的曲线图。
图18和图19是根据一实施例的触觉提供装置的使用状态的后视图。
具体实施方式
下面，通过示例性的附图对实施例进行说明。需要留意的是，对各附图的组成要素赋予附图标记时，相同的组成要素即使在其他附图中示出，也尽可能使用了相同的附图标记。而且，在说明实施例时，如果认为相关公知的构件或者功能的具体说明会妨碍实施例的理解，则可省略其详细说明。
此外，在说明实施例的组成要素时，可使用第一、第二、A、B、(a)、(b)等术语。这些术语仅仅是用于区分该组成要素与另一组成要素，并非限定相关组成要素的本质、次序或者顺序等。如果一组成要素被记载为与另一组成要素发生“连接”、“结合”或者“接触”，则应理解为不仅该组成要素可直接与该另一组成要素直接连接或者接触，而且各组成要素之间还可以“连接”、“结合”或者“接触”有另一组成要素。
一实施例中包括的组成要素与包括共同功能的组成要素在其他实施例中也可使用相同的名称进行说明。如无相反记载，则一实施例中记载的说明还可适用于其他实施例，如果发生重复则将省略其详细说明。
图1和图2分别是根据一实施例的触觉提供装置的使用状态的主视图和后视图，图3至图5是根据一实施例的触觉提供装置的方框图。
参照图1至图3，触觉提供装置2通过接收自便携式终端P传递的声音信号，可实时地向使用者提供与声音信号对应的触觉。使用者通过触觉提供装置2可以以触觉方式接收自便携式终端P提供的内容相关的信息，所述内容可包括用于提供诸如游戏、电影、音乐或者语音等声音信号的各种信息。
例如，触觉提供装置2不具有分析声音信号并基于此提取特定信息的中央处理装置(central processing unit，CPU)，也能够迅速地向使用者提供触觉信号。如果通过中央处理装置从声音信号中提取特定信息并基于此生成触觉信号，则该过程中会发生时间延迟，从而不可避免地需要增加同步化向使用者传递声音信号和触觉信号的时间点的步骤。但是根据一实施例，通过无时间延迟的简单结构，从而可迅速有效地向使用者提供触觉。另外，需要说明的是，如无相反的记载，则本发明的权利范围还包括具备中央处理装置的触觉提供装置。
例如，如图1和图2所示，使用者在触觉提供装置2设置于便携式终端P的显示部的相反侧的状态下使用。根据上述使用方式，使用者用拇指触碰并操作便携式终端P的显示部的同时，可通过拇指以外的其他手指中至少部分手指接收自触觉提供装置2提供的触觉。
例如，触觉提供装置2可以将与游戏背景音、使用者操作相关的游戏效果音等对应的触觉传递给使用者，从而可提升游戏的沉浸感和兴趣。而且，在听取音乐时，触觉提供装置2可通过实时地向使用者提供与音乐匹配的触觉从而提高音乐感性。
触觉提供装置2可包括：接收自便携式终端P传递的数字声音信号的媒介体M；接收自媒介体M传递的数字声音信号并转换成模拟信号的数模转换器21(Digital to AnalogConverter，DAC)；接收模拟信号并输出声音的声音输出部24；以及接收模拟信号并被驱动的触觉致动器1。
媒介体M可以通过有线方式或者无线方式接收自便携式终端P传递的数字声音信号。
例如，媒介体M可以是通过有线方式可装卸于便携式终端P的电缆M。电缆M不仅接收数字声音信号，而且接收自所述便携式终端P的电池输出的电源，触觉致动器1通过基于电缆M传递的电源驱动。而且，不仅仅是触觉致动器1，触觉提供装置2上的其他有源元件也能够接收自便携式终端P的电池输出的电源并被驱动。根据如上所述的结构，触觉提供装置2可以不包括电池，因此触觉提供装置2变得更加紧凑，而且使用者无需对触觉提供装置2进行充电，因此更便于使用。另外，需要说明的是，本发明的权利范围还包括触觉提供装置2内部具有电池的情况。
例如，电缆M可使用通用串行总线直传(universal serial bus on-the-go，USBOTG)电缆。根据普通便携式终端P的规格，自便携式终端P输出声音信号的优先顺序是①USBOTG电缆，②便携式终端P的声音输出端子，③便携式终端P的内置扬声器。因此，如果媒介体M使用USB OTG电缆，则存在使用者不能通过便携式终端P的声音输出端子听取声音的问题。但是，根据一实施例的触觉提供装置2具有能够将通过媒介体M收到的声音信号提供给使用者的声音输出部24，从而能够解决如上所述的问题。换而言之，触觉提供装置2即使不增设附加装置或者不对其结构进行特别改进仅通过将一电缆M连接到一般便携式终端P的方式便可广泛地使用。
声音输出部24例如可以是可插入耳机E的声音输出端子。另外，触觉提供装置2还可包括扬声器，扬声器用于生成声音并传递给使用者，如无相反记载，则应理解为声音输出部24还包括如上所述的扬声器。
触觉致动器1例如可使用如图13至图17所示的宽带触觉致动器。另外，需要说明的是，触觉致动器1的种类不受限于此。
触觉提供装置2可包括：(i)声音信号滤波器22，其接收自数模转换器21输入的模拟信号，以第一设定频率范围进行过滤，并传递给声音输出部24；以及(ii)触觉信号滤波器26，其接收自数模转换器21输入的模拟信号，以第二设定频率范围进行过滤，并传递给触觉致动器1。
例如，第二设定频率范围的最大值可设定为小于第一设定频率范围的最大值。例如，第二设定频率范围的最小值可设定为小于第一设定频率范围的最小值。例如，第二设定频率范围和第一设定频率范围可包括相同带宽的频率。例如，声音信号滤波器22可以是只允许20Hz至20kHz的频率通过的带通滤波器(Band Pass Filter，BPF)，例如，触觉信号滤波器26可以是只允许小于800Hz的频率通过的低通滤波器(Low Pass Filter，LPF)。第一设定频率范围和第二设定频率范围的含义将参照图7稍后进行说明。
触觉提供装置2可包括：(i)声音信号放大器23，其接收自数模转换器21输入的模拟信号并以第一增益进行放大后传递给声音输出部，以及(ii)触觉信号放大器27，其接收自数模转换器输入的模拟信号并以第二增益进行放大后传递给触觉致动器。例如，第一增益和/或第二增益可以预先设置在适当水准。作为另一示例，第一增益和/或第二增益也可根据使用者可变更如下。
触觉提供装置2可包括(i)可调节第一增益的音量调节部25，以及(ii)可调节第二增益的触觉强度调节部28。例如，音量调节部25和触觉强度调节部28中任意一个调节部可独立地调节第一增益和第二增益中的任意一个增益，而与另一调节部的调节操作无关。例如，如果利用便携式终端P自身内置的音量调节功能来调节声音，则自便携式终端P通过媒介体M传递的数字声音信号的大小及基于此转换的模拟信号的大小将会变小。换言之，如果利用便携式终端P自身内置的音量调节功能，则不能独立地调节音量和触觉的强度。但是，根据一实施例，音量调节部25和触觉强度调节部28可分别独立地调节第一增益或者第二增益。因此，使用者在为自己设定最佳触觉的放大水准(第二增益)的状态下，并保持该状态条件下，可根据需要变更声音的放大水准(第一增益)，从而更便于使用。同样地，使用者在保持声音的放大水准(第一增益)的状态下，根据需要也可以变更触觉的放大水准(第二增益)。
图4是根据一实施例的触觉提供装置的方框图。
参照图4，触觉提供装置3可包括媒介体M、数模转换器31、声音信号滤波器32、声音信号放大器33、声音输出部34、音量调节部35、触觉信号滤波器36L和36R、触觉信号放大器37L和37R、触觉强度调节部38及触觉致动器1L和1R。
触觉致动器1L、1R与图10类似，可包括：(i)左侧触觉致动器1L，其位于以穿过触觉提供装置3的虚拟中心线为基准的左侧，以及(ii)右侧触觉致动器1R，其位于以穿过触觉提供装置3的虚拟中心线为基准的右侧。根据如上所述的结构，触觉致动器1L、1R可位于靠近使用者手指的部分，从而能够提高自触觉致动器1L、1R传递给使用者的触觉传递效率。
数模转换器31例如可以是立体数模转换器。换而言之，通过数模转换器31转换的模拟信号可以是包括多个信号的立体形式。而且，在立体形式的模拟信号中，第一信号可输入到左侧触觉致动器1L，而不同于第一信号的第二信号可输入到右侧触觉致动器1R。如上所述的左侧触觉致动器1L和右侧致动器1R将独立驱动，从而触觉提供装置3能够以立体方式向使用者提供触觉。因此，可向使用者提供与便携式终端P提供的内容对应的更加丰富且具有真实感的触觉。
图5是根据一实施例的触觉提供装置的方框图。
参照图5，触觉提供装置4可包括媒介体M、数模转换器41、声音信号滤波器42、声音信号放大器43、声音输出部44、音量调节部45、触觉信号滤波器46、触觉信号放大器47、触觉强度调节部48及触觉致动器1。
媒介体M可以是通过无线方式接收自便携式终端P传递的数字声音信号并传递给数模转换器41的无线通信模块。此时，触觉提供装置4为了提供用于驱动触觉致动器1的电源，(i)内部具备电池，或者(ii)可具有电源输入端子，以接收由外部电源共给的电源。
图6是根据一实施例的触觉提供方法的流程图，图7是根据一实施例的触觉提供方法中用于过滤模拟信号的频率范围的曲线图。
参照图6和图7，触觉提供方法可包括：通过有线或者无线方式自便携式终端P接收数字声音信号的步骤910；将接收的数字声音信号转换成模拟信号的步骤920；将转换的模拟信号提供给声音输出部24、34及44并输出声音的步骤950；以及将转换的模拟信号提供给触觉致动器1、1L及1R并驱动触觉致动器1、1L及1R的步骤960。
触觉提供方法可包括在步骤920之后且在步骤950以前执行的将转换的模拟信号以第一设定频率范围进行过滤的步骤930。
步骤930从转换的模拟信号中去除超出人耳能听到的频率带宽，即超出20Hz至20kHz的频率带宽，从而可节省声音输出部24中浪费的能量。通过步骤930过滤的信号可称为“声音用模拟信号”。声音用模拟信号的大小可在声音输出部24输出之前进行调节940。
触觉提供方法可包括在步骤920之后且在步骤980之前执行的将转换的模拟信号以第二设定频率范围进行过滤的步骤960。
其中，第二设定频率范围的最大值可设定为充分小于人能够感知触觉的带宽。通常，人类可感知触觉的带宽一般为0～1kHz左右。但是，通过试验可知，如果反复施加相当于800Hz至1kHz的高带宽的触觉信号，则使用者的手上将残留刺痛(tingle)感觉，而且使用者手的疲劳感会增加。而且，这种情况下，由于使用者的触觉阈值上升，因此通过触觉提供装置2很难有效地提供触觉。因此，步骤960通过在转换的模拟信号中去除800Hz以上的频率，可减少这种负面因素，从而可持续有效的地向使用者提供触觉。通过步骤960过滤的信号可称之为“触觉用模拟信号”。触觉用模拟信号的大小可在输入触觉致动器1之前进行调节970。
图8是根据一实施例的触觉提供装置的正面立体图，图9是根据一实施例的触觉提供装置的背面立体图，图10是根据一实施例的触觉提供装置的正面分解立体图，图11是根据一实施例的触觉提供装置的背面分解立体图。
参照图8至图11，触觉提供装置2可包括主机体201和209、副机体206和207、触觉致动器1、印刷电路基板202、数模转换器21(参照图3)、音量调节部25、触觉强度调节部28、粘贴垫208及媒介体M。
主机体201和209可容纳触觉致动器1。主机体201和209可包括壳体201及缓冲件209。
壳体201的内壁可固定于触觉致动器1外壳11的一面。例如，壳体201可由塑料等硬性材料形成。
缓冲件209可包裹壳体201的至少一部分。例如，缓冲件209由比壳体201柔软的材料形成从而即使受到外部的冲击也能保护壳体201内部的部件。例如，缓冲件209具有包裹壳体201的边缘部的形状，且能够使壳体201的两面向外部露出。另外，需要说明的是，缓冲件209和壳体201可为相同的材料或者可以一体形成。
副机体206、207作为直接向使用者传递触觉的部分。副机体206、207位于壳体201的一侧且相对于壳体201可活动地设置。根据如上所述的结构，由于能够实现直接传递触觉，因此与通过内部振动器的运动使外部的壳体整体振动的间接传递触觉的方式相比，能够更加细致且有效地向使用者提供触觉。副机体206、207可包括传递部206和柔性盖207。
传递部206可包括板2061、设置于板2061上并固定于触觉致动器1的固定凸台2062、设置于板2061上且防止传递部206从壳体201脱离的导向凸台2063。
柔性盖207可由比传递部206柔软的材料形成，可位于以板2061为基准的固定凸台2062的相反侧。通过柔性盖207能够提高使用者的触感。
触觉致动器1可包括具有内部空间的外壳11(参照图12)和可相对于外壳11活动的运动体12(参照图12)。其中，外壳11可固定于壳体201，运动体12可固定于传递部206。根据上述的结构，基于触觉致动器1的动作，副机体206、207可相对于主机体201、209活动。另外，外壳11的外侧布置有软垫205，从而可消减因外壳11产生的摩擦音。例如，软垫205可位于外壳11与主机体201、209的内壁之间。
另外，触觉提供装置2可包括多个触觉致动器1。例如，多个触觉致动器1可包括以穿过触觉提供装置2的虚拟中心线为基准分别位于左侧和右侧的左侧触觉致动器1和右侧触觉致动器1。
粘贴垫208位于壳体201的两面中没有设置所述传递部206的一面，便携式终端P可具有可装卸的装卸面。粘贴垫208例如可使用通过洗涤半永久性地使用的、由硅材料形成的胶垫。
印刷电路基板202可布置于壳体201的内部。印刷电路基板202可安装有媒介体M、数模转换器21(参照图3)、音量调节部25和/或触觉强度调节部28等各种电子部件。壳体201和印刷电路基板202可通过紧固件203稳定地固定。
例如，印刷电路基板202可以从壳体201的两侧内壁分开的形式布置。例如，壳体201的两侧内壁可突出地形成有分别支撑印刷电路基板202两面的支撑凸起。如上所述的结构可防止壳体201的内部空间形成一个大的共鸣器的问题。换而言之，可防止触觉致动器1的振动使壳体201的内部空间的空气振动，从而生成外泄的杂音的问题。为了实现如上所述的结构，例如，可以在印刷电路基板202上形成孔，而且将触觉致动器1插入所述孔中。
音量调节部25和/或触觉强度调节部28例如可以是刻度盘形状。
媒介体M例如可使用如图所示的USB OTG电缆。例如，媒介体M的电线可插入沿着缓冲件209的边缘长长地形成的槽中，通过将媒介体M的端子插入形成于缓冲件209角部的槽A中，从而可提高触觉提供装置2的便携性。
图12是根据一实施例的触觉提供装置的部分截面图。
参照图12，触觉致动器1外壳11的一面可利用粘合剂204固定于壳体201一面的内壁。其中，需要说明的是，粘合剂204例如可使用胶带形态或者液态等各种习知的手段。
外壳11可固定在壳体201两侧中靠近传递部206一面的内壁。如上所述的结构，通过减少触觉致动器1产生的振动传递到位于壳体201反面的便携式终端P，从而可提高通过副机体206、207向使用者传递触觉的效率。
传递部206的固定凸台2062和导向凸台2063上分别固定有运动体12和导杆210，从而可保证副机体206、207稳定地活动。
运动体12包括朝传递部206的固定凸台2062突出的突出部分，所述突出部分可固定于固定凸台2062。
导杆210的一侧可固定于导向凸台2063，另一侧可设置成贯通形成于壳体201的贯通孔。而且，导杆210的另一侧的直径大于所述贯通孔的直径，从而可防止传递部206脱离壳体201一定距离以上。
缓冲件209可包括：开口2091，其面积小于副机体206、207的面积；以及制止器2092，其沿着开口2091的边缘从外面凹陷形成且具有段差形状。
制止器2092可防止副机体206、207插入主机体201、209的内部一定距离以上。而且，基于制止器2092，主机体201、209可容纳副机体206、207的至少一部分，且可防止副机体206、207直接接触硬性材料的壳体201。
柔性盖207可包括包裹板2061前面的接触垫片2071及连接于接触垫片2071的边缘的翼部2072。
翼部2072可防止传递部206直接接触主机体201、209。例如，传递部206可包括厚度小于板2061的厚度且由板2061的边缘向外延伸的凸缘2064。此时，翼部2072具有向内侧弯折以包裹凸缘2064的形状，从而可防止主机体201、209直接接触硬性材料的传递部206。
另外，触觉提供装置2可沿着柔性盖207的边缘布置，而且还包括用于连接柔性盖207和缓冲件209的密封件211(seal)。密封件由柔性材料形成，从而可使副机体206、207相对于主机体201、209活动的同时可防止杂质流入副机体206、207与主机体201、209之间分开的空间。
图13是根据一实施例的触觉致动器的截面图，图14是根据一实施例的触觉致动器的分解图，图15是根据一实施例的基于触觉致动器形成的磁力的大小和方向的示图，图16是根据一实施例的基于运动体的位移量形成的振动力的曲线图，图17是现有的线性谐振致动器与根据一实施例的触觉致动器基于驱动频率形成的振动力的曲线图。
参照图13至图17，触觉致动器1可提供从小于20Hz的超低频带宽到500Hz或者1KHz以上的高频带宽的宽带中驱动的各种触觉效果。考虑到如上所述的性能，触觉致动器1也可称之为宽带触觉致动器。例如，触觉致动器1可包括外壳11、轭构件14、径向磁体15、运动体12及弹性部件13。
外壳11可以是具有内部空间的筒状部件。例如，外壳11的内部空间可以是圆柱形状。例如，外壳11可包括下侧外壳111、导向外壳112及上侧外壳113。
下侧外壳111可包裹轭构件14的边缘。例如，下侧外壳111可具有上侧为开放状的圆筒形状，可从上侧承装轭构件14。
导向外壳112可以是与在下侧相互结合的下侧外壳111和轭构件14连接且朝上侧突出地形成的中空形状的部件。例如，导向外壳112的下端部1122可具有与下侧外壳111和轭构件14的上侧结合位置上形成的槽相结合的结构，并插入所述槽中。例如，导向外壳112可包括凹陷地形成于上侧内周面的段差部1121。
上侧外壳113可连接于导向外壳112的上侧。上侧外壳113可以是插入段差部1121的内周面并与其配合的中空形状的部件。例如，上侧外壳113可具有朝上侧开放的形状。例如，在弹性部件13的边棱设置于段差部1121下侧之后，上侧外壳113可设置于段差部1121，这种情况下，上侧外壳113可以从上侧对弹性部件13的边缘施加压力以进行固定。
轭构件14设置于外壳11内部空间的下侧，从而可诱导磁场的流动。例如，轭构件14可使从径向磁体15放射的磁力线分布成集中在容纳于轭构件14内部的线圈部122上。例如，轭构件14可包括设置于下侧外壳111下侧的下部轭144，从下侧外壳111下侧向上侧突出形成的内部轭141及沿着下侧外壳111内周面的周围设置的外部轭142。
内部轭141可以是从内部空间下侧的中心向上侧突出形成的圆柱形的部件。例如，圆柱形的内部轭141的中心线可与圆柱形的内部空间的中心线处于同一线上。
外部轭142可设置成包裹下侧外壳111的内周面。根据上述结构，在外部轭142与内部轭141之间可形成环形的容纳空间143，所述容纳空间143中可容纳径向磁体15、磁极片16及线圈部122。例如，外部轭142的外周面的上侧可形成有凹陷形成的段差，所述段差与下侧外壳11的上端部一起可形成安装槽145，用于结合前面所述的导向外壳112的下端部1122。
根据轭构件14和磁极片16，如图3所示，基于径向磁体15形成的磁束可集中并通过线圈部122所在的容纳空间143，而不向轭构件14的外部泄漏，从而可以沿着线圈部122的整个部分施加较大且均匀的磁力。
径向磁体15可以是为包裹内部轭141的外周面而设置的中空形状的磁性体。例如，径向磁体15可沿径向磁化。换而言之，以径向磁体15的中心为基准，位于内侧部分的磁性与位于外侧部分的磁性可互为相反。例如，沿着运动体12的振动方向检测的径向磁体15的长度可大于径向磁体15的外径和内径之间的距离。
磁极片16设置成覆盖径向磁体15的上面，从而可诱导径向磁体15的磁力使其不向上侧泄漏。例如，磁极片16的上面可与内部轭141的上面处于相同的平面。根据如上所述的结构，不仅可以形成平滑的磁路，而且考虑到运动体12的移动距离还可以减小触觉致动器1的整体体积。例如，可以在磁极片16的两面中至少一个面上设置软垫或阻尼器，以缓冲与运动体12的碰撞产生的冲击。
运动体12设置于外壳11的内部空间，从而可基于在容纳空间143内部流动的磁力上下方向运动。例如，运动体12可以包括用于包裹径向磁铁15及内部轭141的圆柱形的质量体121以及沿所述质量体121的周围设置的线圈部122。
质量体121可以包括圆筒形插入件1212和突出部件1211，所述圆筒形插入件1212具有下侧可容纳径向磁铁15和内部轭141的槽，所述突出部件1211从插入件1212向上突出地形成。例如，质量体121可以由黄铜等轻质材料形成，以驱动触觉频带。例如，质量体121可以由密度低于轭构件14的材料形成。例如，质量体121可以沿着内部轭141的突出方向上下移动。
插入件1212可以具有从下侧凹陷地形成的圆形槽，并且下侧的边缘部分可以插入容纳空间143内部。换而言之，径向磁铁15及内部轭141的至少一部分可以插在插入件1212的槽内部。
突出部件1211可以是从插入件1212的上侧向上突出地形成。例如，突出部件1211可以是从圆形的插入件1212的中心向上突出的形成。例如，突出部件1211的上端部可以暴露在外壳11的上侧。例如，在未向线圈部122施加电流的状态下，突出部件1211的上端部可与上侧外壳113的上面处于同一水平面上。
线圈部122可沿着插入件1212的圆形周围设置。线圈部122接收通过数模转换器21(参照图3)转换的模拟信号形态的电流，并形成沿着上下方向极性交替变换的磁场。
弹性部件13可以从内部空间的一侧弹性支撑运动体12。例如，弹性部件13由平板形的弹性材料形成，其可以沿着垂直于上下方向的平面从外壳11的内周面连接质量体121。例如，弹性部件13可以连接上侧外壳113与突出部件1211。此时，弹性部件13的一侧，即边缘部分可以与前述的段差部1121的内周面结合的形式插入并固定。例如，设置在段差部1121的弹性部件13的边缘的上侧可以连接到上侧外壳113的下端部，以使弹性部件13的边缘部分固定于上侧外壳113。
另外，从固定于上侧外壳113的弹性部件13的一侧水平延伸的弹性部件13的另一侧可接触并固定于突出部件1211的外周面。
根据弹性部件13，运动体12可以在不与除了外壳11的内壁和弹性部件13之外的其余部件接触的相隔状态下进行支撑。例如，即使运动体12朝上侧运动方向以最大位移移动的状态下，弹性部件13也可以具有足够高的弹性系数，以保持线圈部122的侧部完全插在容纳空间143的状态。
另外，以线圈部122中没有施加电流的初始状态为基准，线圈部122的中心可位于高于径向磁体15中心的位置。而且，线圈部122的上端可位于低于磁极片16上端的位置。根据如上所述的结构，针对施加的电流大小，不仅可充分地提高运动体12的振动力提供效率，同时确保运动体12向下侧移动的距离，而且还能够使触觉致动器1保持整体紧凑。
参照图16，以线圈部122没有施加电流的初始状态为基准，基于运动体12向上侧运动的驱动幅度(mm)的大小，可确认施加在线圈部122的力N的大小。根据图16的曲线图的结果可以确认，以初始状态为基准，当上侧运动方向的驱动幅度约为0.5mm至0.7mm(图4为-0.5mm至-0.7mm)时，施加在线圈部122上的力为最大。
因此，以初始状态为基准，所述运动体的上侧运动方向的最大位移量可以是0.5mm至0.7mm。此时，运动体12的上下方向的驱动幅度也可以是0.5mm至0.7mm。
如果线圈部122没有施加电流，则以上下方向为基准，线圈部122的中心点的位置比径向磁体15的中心点的位置高预定距离d。
根据线圈部122相比于径向磁体15偏向上侧的结构，其有利于形成较大的磁力，以使电流最初施加时极性沿着上下方向变化的所述圈部122沿着上侧或者下侧方向移动，因此可有效地增加响应速度。
如果线圈部122中施加交流电流，则运动体12可以以连接于弹性部件13的状态上下方向进行线性运动，径向磁体15的磁束方向可与运动体12的运动方向垂直。
如图17所示，触觉致动器1可在100Hz至1KHz之间的宽频带宽上提供作0.2G以上的振动力，即人类触觉可感测的一般振动力。
图18和图19是根据一实施例的触觉提供装置的使用状态的后视图。
参照图18和图19，触觉提供装置5、6可具有多个分开的传递部。例如，触觉提供装置5、6的副机体可包括：左侧传递部，其连接于左侧触觉致动器1L(参照图4)；以及右侧传递部，其连接于右侧触觉致动器1R(参照图4)。例如，为了使左侧传递部和右侧传递部相互独立地活动，右侧传递部可以与左侧传递部相隔布置。根据如上所述的结构，触觉提供装置5、6可以更细致的立体方式向使用者提供触觉。
实施例涉及的方法由通过各种计算机装置可执行的计算机程序指令形态实现，可记录在计算机可读媒体。所述计算机可读媒体可将程序指令、数据文件、数据结构等单独或者以组合的方式存储。所述媒体中记录的程序指令是专门为实施例设计并构造的，也可以是被计算机软件技术人员所公知且可使用的。计算机可读记录媒介例子包括硬盘、软盘及如磁盘的磁性媒体(magnetic media)、如CD-ROM、DVD的光记录媒体(optical media)、如软式光盘(floptical disk)的磁光介质(magneto-optical media)以及如只读性内存(ROM)、随机可读性内存(RAM)、闪存等为存储并执行程序指令而特别组成的硬件装置。程序指令例如可包括如编译器生成的机器语言编码以及利用解释器可在计算机上运行的高级语言编码。为了执行实施例的操作，上述硬件装置可作为至少一个软件模块来操作，也可以相反。
如上所述，虽然基于有限的附图对实施例进行了说明，但是对于本技术领域的普通技术人员而言，可以在上述记载的基础上进行各种修改和变更。例如，即使上面所述的技术以不同于上述方法的顺序执行和/或上面所述的结构、装置等的组成要素以不同于上述方法的形态结合或者组合或者被另一组成要素或者等同物替代或者置换，也可达到适宜的结果。

Claims (31)

1.一种触觉提供装置，包括：
媒介体，其接收自便携式终端传递的数字声音信号；
数模转换器，其接收自所述媒介体传递的所述数字声音信号并转换成模拟信号；
声音输出部，其接收所述模拟信号并输出声音；以及
触觉致动器，其接收所述模拟信号并被驱动。
2.如权利要求1所述的触觉提供装置，其特征在于，
所述媒介体为通过有线方式可装卸于所述便携式终端的电缆，
所述电缆不仅接收所述数字声音信号，而且接收自所述便携式终端的电池输出的电源，
所述触觉致动器通过基于所述电缆传递的所述电源驱动。
3.如权利要求2所述的触觉提供装置，其特征在于，
所述触觉提供装置不具备电池。
4.如权利要求1所述的触觉提供装置，其特征在于，进一步包括：
声音信号滤波器，其接收自所述数模转换器输入的所述模拟信号，以第一设定频率范围进行过滤并传递给所述声音输出部；以及
触觉信号滤波器，其接收自所述数模转换器输入的所述模拟信号，以最大值小于所述第一设定频率范围的最大值的第二设定频率范围进行过滤，并传递给所述触觉致动器。
5.如权利要求4所述的触觉提供装置，其特征在于，
所述声音信号滤波器是只允许20Hz至20kHz的频率通过的带通滤波器，
所述触觉信号滤波器是只允许小于800Hz的频率通过的低通滤波器。
6.如权利要求1所述的触觉提供装置，其特征在于，进一步包括：
声音信号放大器，其接收自所述数模转换器输入的所述模拟信号，且以第一增益进行放大，并传递给所述声音输出部；
音量调节部，其可调节所述第一增益；
触觉信号放大器，其接收自所述数模转换器输入的所述模拟信号，且以第二增益进行放大，并传递给所述触觉致动器；以及
触觉强度调节部，其可调节所述第二增益。
7.如权利要求6所述的触觉提供装置，其特征在于，
所述音量调节部和所述触觉强度调节部中任意一个调节部独立地调节所述第一增益和所述第二增益中任意一个增益，与另一调节部的调节操作无关。
8.如权利要求1所述的触觉提供装置，其特征在于，所述触觉致动器包括：
左侧触觉致动器，其位于以穿过所述触觉提供装置的虚拟中心线为基准的左侧；以及
右侧触觉致动器，其位于以穿过所述触觉提供装置的虚拟中心线为基准的右侧。
9.如权利要求8所述的触觉提供装置，其特征在于，
通过所述数模转换器转换的所述模拟信号为包括多个信号的立体形式。
10.如权利要求8所述的触觉提供装置，其特征在于，
在立体形式的所述模拟信号中，第一信号输入到所述左侧触觉致动器，不同于所述第一信号的第二信号输入到所述右侧触觉致动器。
11.如权利要求1所述的触觉提供装置，其特征在于，
所述媒介体是无线通信模块，其以无线方式接收自所述便携式终端传递的所述数字声音信号，并传递给所述数模转换器。
12.一种触觉提供方法，包括：
通过有线或者无线方式自便携式终端接收数字声音信号的步骤；
将接收的数字声音信号转换成模拟信号的步骤；
将转换的模拟信号提供给声音输出部并输出声音的步骤；以及
将转换的模拟信号提供给触觉致动器并驱动触觉致动器的步骤。
13.一种触觉提供装置，包括：
媒介体，其以有线方式或者无线方式接收自便携式终端传递的数字声音信号；
数模转换器，其接收自所述媒介体传递的所述数字声音信号并转换成模拟信号；
触觉致动器，其接收所述模拟信号的输入并驱动；
主机体，其用于容纳所述触觉致动器；以及
副机体，其位于所述主机体的一侧，与所述触觉致动器连接且可相对于所述主机体活动。
14.如权利要求13所述的触觉提供装置，其特征在于，
进一步包括粘贴垫，其位于所述主机体的另一侧，且具有可装卸于所述便携式终端的装卸面。
15.如权利要求13所述的触觉提供装置，其特征在于，所述触觉致动器包括：
外壳，其具有内部空间；以及
运动体，其相对于所述外壳活动，
所述外壳固定于所述主机体，所述运动体固定于所述副机体。
16.如权利要求15所述的触觉提供装置，其特征在于，
所述外壳的一面固定于所述主机体一面的内壁。
17.如权利要求15所述的触觉提供装置，其特征在于，进一步包括软垫，其布置成包裹所述外壳的至少一部分，以消减基于所述外壳产生的摩擦音。
18.如权利要求15所述的触觉提供装置，其特征在于，
所述副机体包括朝所述运动体突出的固定凸台，所述运动体包括朝所述副机体突出且固定于所述固定凸台的突出部件。
19.如权利要求15所述的触觉提供装置，其特征在于，
进一步包括导杆，其一侧固定于所述副机体，另一侧贯通形成于所述主机体上的贯通孔，从而引导所述副机体相对所述主机体的活动。
20.如权利要求19所述的触觉提供装置，其特征在于，
所述导杆的另一侧的直径大于所述贯通孔的直径，以防止所述副机体脱离所述主机体一定距离以上。
21.如权利要求18所述的触觉提供装置，其特征在于，所述副机体包括：
传递部，其包括所述固定凸台及设置有所述固定凸台的板；以及
柔性盖，其由比所述传递部柔软的材料形成，且位于以所述板为基准的所述固定凸台的相反侧。
22.如权利要求21所述的触觉提供装置，其特征在于，所述柔性盖包括：
接触垫片，其包裹所述板的前面；以及
翼部，其连接于所述接触垫片的边缘，以防止所述传递部直接接触所述主机体。
23.如权利要求22所述的触觉提供装置，其特征在于，
所述传递部进一步包括凸缘，其厚度小于所述板的厚度，且从所述板的边缘向外侧延伸，
所述翼部具有向内侧弯折以包裹所述凸缘的形状。
24.如权利要求15所述的触觉提供装置，其特征在于，
所述主机体包括制止器，其用于防止所述副机体插入所述主机体的内部一定距离以上。
25.如权利要求15所述的触觉提供装置，其特征在于，所述主机体包括：
壳体，其具有用于固定所述外壳的一面的内壁；以及
缓冲件，其由比所述外壳柔软的材料形成且包裹所述外壳的至少一部分。
26.如权利要求25所述的触觉提供装置，其特征在于，所述缓冲件包括：
开口，其面积小于所述副机体的面积；以及
制止器，其具有沿着所述开口的边缘由外面凹陷形成的段差形状，且可容纳所述副机体的至少一部分，并防止所述副机体直接接触所述壳体。
27.如权利要求13所述的触觉提供装置，其特征在于，所述触觉致动器包括：
左侧触觉致动器，其位于以穿过所述触觉提供装置的虚拟中心线为基准的左侧；以及
右侧触觉致动器，其位于以穿过所述触觉提供装置的虚拟中心线为基准的右侧。
28.如权利要求27所述的触觉提供装置，其特征在于，
通过所述数模转换器转换的所述模拟信号为包括多个信号的立体形式，
在立体形式的所述模拟信号中，第一信号输入到所述左侧触觉致动器，不同于所述第一信号的第二信号输入到所述右侧触觉致动器。
29.如权利要求28所述的触觉提供装置，其特征在于，所述副机体包括：左侧传递部，其连接于所述左侧触觉致动器；以及
右侧传递部，其连接于所述右侧触觉致动器，且与所述左侧传递部相隔布置，从而相对于所述左侧传递部独立地活动。
30.如权利要求13所述的触觉提供装置，其特征在于，
进一步包括印刷电路基板，其布置于所述主机体的内部，且设置有所述媒介体及所述数模转换器，
所述触觉致动器插在形成于所述印刷电路基板的孔中。
31.如权利要求13所述的触觉提供装置，其特征在于，
进一步包括密封件，其由柔性材料形成，且防止杂质从外部流入所述主机体与所述副机体之间分开的空间。
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