CN102754054A - 使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统和方法。例如，一种描述的用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的装置包括：基座；包括接口表面的触敏接口，该触敏接口附着到基座并且被配置成在与接口表面横向的方向上移动；以及压电式致动器，该压电式致动器被安装到基座和触敏接口，并且被配置成接收触觉信号以及在与接口表面的横向的方向上输出力。

Description

使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年2月8日提交的、题为“System and Methodfor Haptic Feedback Using Laterally Driven Piezoelectric Actuators（用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统和方法）”的美国专利申请No.12/701,880的优先权，特此通过引用并入其整体。

技术领域

本发明总体上涉及触觉反馈，以及更特别地涉及用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统和方法。

背景技术

压电式致动器可以提供超过传统致动器的优势。然而，被配置成输出法向力的压电式致动器不可以向移动设备用户提供令人满意的触觉反馈。因此，需要用于使用横向驱动的压电式致动器的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使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统和方法。例如，在一个实施例中，用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的装置包括：基座；包括接口表面的触敏接口，该触敏接口附着到基座并且被配置成在与接口表面横向的方向上（in adirection lateral to the interface surface）移动；以及压电式致动器，该压电式致动器被安装到基座和触敏接口，并且被配置成接收触觉信号以及在与接口表面的横向的方向上输出力。

提及这些说明性实施例并不是为了限制或限定本发明，而是为了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势。

附图说明

当参考附图来阅读下面的具体实施方式时，将更好地理解本发明的这些及其他特征、方面和优势，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统的框图；

图2A是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的装置的立体图；

图2B是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器的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使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统的横截面图；

图4A是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统的立体图；

图4B是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统的立体图；

图5是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统的立体图；

图6是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器来生成触觉反馈的方法的流程图；以及

图7是根据本发明的一个实施例的使用横向驱动的压电式致动器来实现触觉反馈的设备的图示。

具体实施方式

本发明的实施例提供了用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统和方法。

使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的说明性实施例

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。在该说明性实施例中，移动设备可以包括与装备有以前被称为Immersion公司的

振动触觉反馈系统的、Immersion公司的

或

振动触觉反馈系统的三星触觉手机（SCH-W420）相似的设备。在其他实施例中，可以利用不同的消息传送设备和触觉反馈系统。

说明性移动设备包括壳体，该壳体包含触摸屏显示器。说明性移动设备还包括处理器和存储器。处理器与存储器和触摸屏显示器两者进行通信。为了提供触觉反馈，说明性移动设备还包括与处理器进行通信的压电式致动器。该压电式致动器被配置成从处理器接收触觉信号，并且响应于该触觉信号而输出触觉效果。在该说明性实施例中，当用户与移动设备交互时，处理器生成适当的触觉信号，并且将该信号传送给压电式致动器。压电式致动器然后产生适当的触觉效果，该适当的触觉效果可以通过触摸屏向用户输出。在该说明性设备中，压电式致动器通过在与表面触摸屏或显示器横向的平面上施加力来产生触觉效果。该力将触摸屏或显示器移位到用户能够感觉到该移位的程度，从而使用户感觉到触觉效果。

给出该说明性示例，以向读者介绍在本文中论述的一般主题。本发明并不限于该示例。下面的部分描述了用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统和方法的各种另外的实施例和示例。

用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的说明性系统

现参考附图，其中遍及多个附图，相同的数字指示相同的元素。图1是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统的框图。

图1中所示的系统100包括移动设备102。在其他实施例中，可以在多种手持式设备中实现本发明，所述手持式设备诸如移动电话、个人数字助理（PDA）、膝上型机、上网本、平板计算机或手持式导航系统。在其他实施例中，可以在不是手持式的设备中，例如在汽车、个人计算机、游戏控制台或其他电子设备中实现本发明。

本发明的实施例可以结合数字电子电路、计算机硬件、固件和软件来实现，或可以包括数字电子电路、计算机硬件、固件和软件的组合。图1中所示的移动设备102包括处理器110。处理器110接收输入信号，并且生成用于通信、显示以及提供触觉反馈的信号。处理器110包括一个或多个计算机可读介质或与一个或多个计算机可读介质通信，所述一个或多个计算机可读介质诸如存储器112，其可以包括随机存取存储器（RAM）。

处理器110执行存储在存储器112中的计算机可执行程序指令，诸如执行用于消息传送或用于生成触觉反馈的一个或多个计算机程序。处理器110可以包括微处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、一个或多个现场可编程门阵列（FPGA）或状态机。处理器可以进一步包括可编程电子器件，诸如PLC、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）、电子可编程只读存储器（EPROM或EEPROM）、或其他类似器件。

存储器112包括可以存储指令的计算机可读介质，所述指令当由处理器110执行时，促使处理器110执行各种步骤，诸如在本文中描述的那些。计算机可读介质的实施例可以包括但不限于：能够向处理器110提供计算机可读指令的电的、光的、磁的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。而且，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。所描述的处理器110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。

仍参考图1，移动设备102还包括与处理器110通信的触敏接口114。在一些实施例中，触敏接口可以包括触摸屏。在其他实施例中，触敏接口114可以包括光学传感器或另一种类型的传感器。在一个实施例中，触敏接口可以包括LED检测器。例如，在一个实施例中，触敏接口114可以包括安装在显示器116的侧面的LED手指检测器。在其他实施例中，触敏接口114可以包括按钮、开关、滚轮、滚筒球或本领域已知的某种其他类型的物理设备接口。在一些实施例中，处理器与单个触敏接口114进行通信，在其他实施例中，处理器与多个触敏接口，例如触摸屏和滚筒球，进行通信。触敏接口114被配置成检测用户交互，并且基于该用户交互，将信号传送给处理器110。一个这样的实施例包括基于电容的触敏接口。在其他实施例中，触敏接口114可以包括按钮、开关或跟踪球。在另外的其他实施例中，移动设备102可以包括触摸屏和另外的触敏接口114两者。

移动设备102还包括显示器116。显示器116与处理器110通信，并且被配置成向用户显示来自处理器110的输出。例如，在一个实施例中，移动设备102包括布置在触敏接口114下方的液晶显示器（LCD）。在一些实施例中，显示器116和触敏接口114可以包括单个、集成的组件，诸如触摸屏LCD。

移动设备102还包括压电式致动器118，压电式致动器118与处理器110通信并且被配置成在与触敏接口114的表面横向的方向上输出力。处理器110向压电式致动器118输出触觉信号，压电式致动器118然后基于触觉信号来输出触觉效果。例如，处理器110可以输出被设计成促使压电式致动器振动的触觉信号。在一些实施例中，致动器在大约60赫兹和300赫兹之间振动。在其他实施例中，压电式致动器可以被配置成输出其他类型的效果，诸如咔嗒或爆音效果。在一个实施例中，处理器110用调制电流和/或电压来生成触觉信号。该调制促使压电式致动器118输出多种触觉效果。压电式致动器118输出的力可以根据处理器110输出的触觉信号而变化。在一些实施例中，压电式致动器118输出的力可以是300N。在其他实施例中，该力可以大于或小于300N。

可以使用许多类型的压电式致动器来提供横向力。例如，在一些实施例中，压电式致动器118可以包括单片压电式致动器。在其他实施例中，压电式致动器118可以包括复合压电式致动器。压电式致动器118可以被放置在其充当延伸机、压缩机、弯曲机的位置。压电式致动器118当被提供动力时被移位的距离可以根据配置而变化。在一些实施例中，压电式致动器118可以被移位300微米的距离。在其他实施例中，压电式致动器118可以被移位小于或大于300微米的距离。

压电式致动器118被配置成在与显示器116的表面横向的方向上输出力。在一些实施例中，压电式致动器118可以被耦接到显示器116，以及力可以使显示器116在与该显示器的表面横向的平面上移位。在其他实施例中，压电式致动器118可以被耦接到触敏接口114。在这样的实施例中，力可以使触敏接114在与触敏接口114的表面横向的方向上移位。在一些实施例中，显示器116可以包括LCD显示器，以及触敏接口114可以包括触摸屏。在这样的实施例中，压电式致动器118可以被安装在显示器116和触敏接口114之间。在这样的实施例中，压电式致动器118可以在显示器116和触敏接口114之间形成部分或完全密封。在这样的实施例中，压电式致动器118可以进一步充当使显示器116或触敏接口114隔离的悬架，从而放大触觉效果。

在其他实施例中，压电式致动器118可以被附着到显示器116，并且不被附着到触敏接口114。在这样的实施例中，压电式致动器118可以输出使显示器116移位的力。该移位是对用户来说可感知到的幅度的，因此，使用户经由显示器116感觉到触觉反馈。

在其他实施例中，压电式致动器118可以被附着到触敏接口114，并且不被附着到显示器116。在这样的实施例中，压电式致动器118可以输出使触敏接口114移位的力。该移位可以是对用户来说可感知到的幅度的，因此，使用户经由触敏接口114感觉到触觉反馈。

图2A是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的装置的立体图。在图2A中所示的装置200包括多个压电式致动器218。压电式致动器218被安装到基座204。压电式致动器218被另外地附着到触敏接口202。例如，在一个实施例中，致动器218使用在致动器218a的末端的点208处安装的粘合剂被安装到基座204。在一些实施例中，基座204可以包括显示器，诸如LCD显示器，而触敏接口202可以包括触摸屏。在一些实施例中（图2A中未示出），压电式致动器218没有被安装到触敏接口202。例如，在这样的实施例中，压电式致动器218可以被安装到显示器和壳体。在这样的实施例中，压电式致动器218可以充当显示器的悬架。在其他实施例中，压电式致动器218可以被安装到触敏接口202，并且不被安装到显示器。在这样的实施例中，触敏接口202可以包括独立于显示器安装的触摸板。在这样的实施例中，压电式致动器218可以充当触敏接口204的托板。

在图2A中，如箭头220所示，当压电式致动器218被激活时，它们在与触敏接口202的面横向的平面上输出水平力。在一些实施例中，当压电式致动器218被激活时，它们可以输出与它们被安装在之上的表面横向的单个力。在其他实施例中，压电式致动器218可以振荡。在这样的实施例中，压电式致动器218可以在一个方向上输出力，然后在另一个方向上后退。该力促使致动器在与显示器的表面横向的平面上振荡。例如，在一些实施例中，致动器以在80Hz和500Hz之间的频率振荡。在其他实施例中，致动器可以以更低或更高的频率振荡。在图2A中所示的实施例中，压电式致动器218被配置成在与显示器的表面横向的平面上输出水平力。在其他实施例中，致动器可以被配置成在不同的方向但是仍在与显示器的表面横向的平面上输出力。

图2B是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的装置的立体图。在图2B中所示的装置250包括多个压电式致动器268。压电式致动器268被安装到基座254。压电式致动器268被另外地附着到触敏接口252。例如，在一个实施例中，致动器268使用在致动器268a的末端的点258处安装的粘合剂被安装到基座254。在一些实施例中，基座254可以包括显示器，诸如LCD显示器，而触敏接口252可以包括触摸屏。在一些实施例中（图2B中未示出），压电式致动器268没有被安装到触敏接口252。例如，在这样的实施例中，压电式致动器可以被安装到显示器116和壳体。在这样的实施例中，压电式致动器268可以充当显示器116的悬架。

在图2B中，如箭头270所示，当压电式致动器268被激活时，它们在与触敏接口252的面横向的平面上输出垂直力。在一些实施例中，当压电式致动器268被激活时，它们可以输出与它们被安装在之上的表面横向的单个力。在其他实施例中，压电式致动器268可以振荡。在这样的实施例中，压电式致动器268可以在一个方向上输出力，然后在另一个方向上后退。在图2B中所示的实施例中，压电式致动器268被配置成在与显示器的表面横向的方向上输出垂直力，在其他实施例中，不同的配置是可用的。

虽然在图2A和2B中所示的压电式致动器218和268包括四个谨慎（discreet）的致动器，但是，在其他实施例中，可以利用单个压电式致动器。在一个这样的实施例中，单个致动器可以充当在触敏接口和显示器之间的密封物。

在实现多于一个压电式致动器的实施例中，一个致动器可以输出推力，而在第一致动器对面安装的对应致动器可以输出拉力。因此，压电式致动器组合的合力是每一个压电式致动器所输出的力的总和。在实现多于一个压电式致动器的实施例中，每一个压电式致动器可以与其他压电式致动器并联地被装设电线。在这样的实施例中，总电容等于与每一个压电式致动器相关联的电容的总和。因此，处理器必须考虑多个压电式致动器的额外电容，并且输出被配置成补偿与多个压电式致动器相关联的额外电容的信号。

在一些实施例中，在图2A或2B中未示出，移动设备200或250可以进一步包括显示器或触敏接口202或252在之上滑动的材料层。在一些实施例中，该材料可以包括泡沫，在这样的实施例中，泡沫可以包括泡沫型BF1000。在其他实施例中，材料可以包括聚合物，或本领域已知的一些其他材料。

图3是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统的横截面图。在图3中所示的实施例包括设备300。设备300包括壳体302。壳体302包含触敏接口314以及显示器316。在所示的实施例中，触敏接口314被安装在显示器316之上。在这样的配置中，密封物是必要的，以阻止灰尘和其他污染物进入在触敏接口314和显示器316之间的区域。

在图3中所示的实施例还包括压电式致动器318。压电式致动器318通过粘合剂层312a被耦接到显示器316，诸如被耦接到显示器316的框架。压电式致动器318通过粘合剂层312b被进一步耦接到触敏接口314。当被组装时，致动器318和粘合剂层312形成在触敏接口314和显示器316之间的密封物。

在一些实施例中，可以使粘合剂层312沿着致动器318的基本上整个表面或沿着致动器318的多个表面粘合。例如，在一个实施例中，可以使粘合剂层沿着第一表面和在第一表面对面的第二表面粘合；这样的实施例可以被称为“触觉带”。在一些实施例中，触觉带可以包括诸如纸的保护层所覆盖的预涂的粘合剂。当用户安装触觉带时，用户移除保护层并且将触觉带放置入位置。此后，预涂的粘合剂使触觉带保持在恰当位置中。在其他实施例中，其他配置是可用的。例如，可以使致动器的基本上所有表面粘合有粘合剂。在又其他实施例中，可以使压电式致动器的仅仅一个表面粘合有粘合剂。

在图3中未示出的一些实施例中，可以将压电式致动器嵌入例如硅或环氧树脂的聚合物基质中。聚合物基质的添加可以用来保护压电式致动器，以及在一些实施例中，可以帮助致动器形成密封物。聚合物基质的添加可以进一步增强压电式致动器的移位能力。

图4A是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统的立体图。在图4A中的实施例示出了用于安装横向驱动的压电式致动器的系统400。如图4A中所示，系统400包括两个V形夹具402a和402b、托板404以及压电式致动器406。在图4A中没有示出的是，安装到v形夹具402a和402b或托板404的底部的消息传送设备壳体。在图4A中同样没有示出的是，安装到v形夹具402a和402b或托板404的顶部的显示器。在一些实施例中，显示器可以进一步包括触敏接口，诸如触摸屏。

在图4A中所示的实施例中，压电式致动器406包括压电式弯曲机，例如复合压电式致动器或单片压电式致动器。两个v形夹具402a和402b以及托板404将压电式致动器406保持在恰当位置中。压电式致动器406被配置成在图4A中的箭头所指示的方向上屈曲。在一些实施例中，可以将显示器安装在托板404以及v形夹具402a和402b之上。在这样的实施例中，显示器可以被附着到托板404的顶部，以及v形夹具402a和402b的底部将被附着到消息传送设备壳体。当处理器将触觉信号传送给压电式致动器406时，其将前后振荡。当致动器振荡时，其末端由v型夹具402a和402b保持稳固，以及其中心移动。该移动使显示器相对于消息传送设备壳体前后移位。在另一个实施例中，安装可以是不同的，例如，v形夹具402a和402b的顶部可以被安装到显示器，以及托板404的底部可以被安装到消息传送设备壳体。

在一些实施例中，托板404以及v形夹具402a和402b可以包括由硬橡胶、塑料或金属制成的托板。在其他实施例中，托板404以及v形夹具402a和402b可以包括本领域已知的一些其他物质。在一些实施例中，托板404以及v形夹具402a和402b可以进一步包括由硬橡胶或本领域已知的一些其他物质组成的衬套。该衬套可以用来在压电式致动器与v形夹具402a和402b以及托板404之间形成更牢固的托板。在一些实施例中，v形夹具402a和402b可以采用不同的形状，例如U或L形状。在一些实施例中，托板404可以包括夹具。

在一些实施例中，可以将多个安装物400附着到显示器和消息传送设备壳体。例如，可以将两个安装物400放置在消息传送设备的显示器的对面。在另一个实施例中，可以使用安装物400中的四个，例如，在矩形显示器的每一个角落放置一个。在其他实施例中，可以使用不同数量的安装物400。例如，在一个实施例中，可能仅需要在图4A中所示的安装物400中的一个来输出适当的触觉效果。在这样的实施例中，安装物400可以被放置成使得其与显示器的质心对准。例如，安装物400可以被放置成使得其在显示器的质心处或附近。在其他实施例中，根据关于消息传送设备壳体移动显示器的需要，安装物400可以被放置在不同的位置处。

图4B是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统的立体图。图4B包括根据本发明的一个实施例的用于安装横向驱动的压电式致动器的系统450的视图。如图4B中所示，系统450包括三个托板452a、452b和452c以及横向驱动的压电式致动器456。在图4B中没有示出的是，沿着三个托板452a、452b和452c中的两个的底部安装的消息传送设备壳体。在图4B中同样没有示出的是，安装到三个托板452a、452b和452c中的一个的顶部的显示器。在一些实施例中，显示器可以进一步包括触敏接口，诸如触摸屏。

在图4B中所示的实施例中，压电式致动器456包括压电式弯曲机，例如复合压电式致动器或单片压电式致动器。托板452a、452b和452c将压电式致动器456保持在恰当位置中。压电式致动器456被配置成在图4B中的箭头所指示的方向上屈曲。在一些实施例中，可以将显示器安装在托板452a、452b和452c之上。在这样的实施例中，显示器可以被附着到托板中的一个的顶部，以及其他两个托板的底部可以被附着到消息传送设备壳体。例如，在一个实施例中，显示器被附着到托板452c的顶部。在这样的实施例中，两个剩余托板452a和452b的底部被安装到消息传送设备壳体。在这样的实施例中，当处理器将触觉信号传送给压电式致动器456时，其前后振荡。在一个实施例中，该移动由托板452a和452b保持固定，但是允许被安装到显示器的托板452c移动。因此，致动器关于消息传送设备壳体前后移动显示器。在另一个实施例中，安装可以是不同的。例如，托板452a和452c可以被安装到消息传送设备壳体，以及托板452b可以被安装到显示器。在另外的其他实施例中，托板452a可以被安装到消息传送设备壳体，以及托板452b和452c可以被安装到显示器。

在一些实施例中，托板452a、452b和452c可以包括由硬橡胶、塑料或金属制成的托板。在其他实施例中，托板452a、452b和452c可以包括本领域已知的一些其他物质。在一些实施例中，托板452a、452b和452c可以进一步包括由硬橡胶或本领域已知的一些其他物质组成的衬套。该衬套可以用来在压电式致动器与托板452a、452b和452c之间形成更牢固的托板。在一些实施例中，托板452a、452b和452c可以包括被配置成抓握压电式致动器456的夹具。

在一些实施例中，可以将多个安装物450附着到显示器和消息传送设备壳体。例如，可以将两个安装物450放置在消息传送设备的显示器的对面。在另一个实施例中，可以使用安装物450中的四个，例如，在矩形显示器的每一个角落放置一个。在其他实施例中，可以使用不同数量的安装物450。例如，在一个实施例中，可能仅需要在图4B中所示的安装物450中的一个来输出适当的触觉效果。在这样的实施例中，安装物450可以被放置成使得其与显示器的质心对准。例如，安装物450可以被放置成使得其在显示器的质心处或附近。在其他实施例中，根据移动显示器的需要，安装物450可以被放置在不同的位置处。

在图4A和4B中所示的类型的安装物不需要到压电式致动器的刚性连接。这减少了在制造和组装过程中的所需耐性，以及还使压电材料的替换更容易。此外，对在图4A和4B中所示的安装物的使用可以减少不想要的振动，尤其当结合可以充当减震器的衬套使用时。另外，如图4A中所示，v形夹具402a和402b用来保持致动器的末端以及限定压电式致动器406能够弯曲的程度的界限。这可以用来增加压电材料的使用寿命。最后，诸如图4A和4B中所示的那些的安装系统可以用作显示器的弹性托板，从而如果消息传送设备坠落，则纳入另外的冲击保护。

图5是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的系统的立体图。图5示出了移动设备500的剖视图。移动设备500包括壳体502。显示器516被安装在该壳体内。在一些实施例中，显示器516可以进一步包括触敏接口，例如触摸屏。

在图5中所示的实施例中，使用压电式致动器518来将显示器516安装到壳体502。在一些实施例中，压电式致动器518可以包括单片压电式致动器。在其他实施例中，压电式致动器518可以包括复合压电式致动器。在一些实施例中，压电式致动器518可以进一步包括压电式弯曲机或压电式延伸机。安装特征件504还将显示器516保持在恰当位置中。这些安装特征件可以包括将显示器516保持在壳体502中的夹子。在图5中未示出的一些实施例中，移动设备500可以进一步包括显示器516在之上滑动的材料层。在一些实施例中，该材料可以包括泡沫。在这样的实施例中，泡沫包括泡沫型BF1000。在其他实施例中，该材料可以包括聚合物、或本领域已知的一些其他材料。

用于使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的说明性方法

可以以多种方式输出使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈。图6是根据本发明的一个实施例的用于使用横向驱动的压电式致动器来生成触觉反馈的方法的流程图，其参考图1中所示的设备被论述。

在所示的实施例中，当处理器110从安装到基座的触敏接口接收输入信号时，过程600开始，触敏接口被配置成以横向自由度移动602。在一些实施例中，触敏接口116包括触摸屏。在其他实施例中，触敏接口116包括按钮或触摸板。在一些实施例中，基座包括显示器116。在这样的实施例中，显示器116可以包括LCD显示器。在其他实施例中，基座可以包括壳体，例如移动设备壳体。

接着，处理器110至少部分基于输入信号来确定触觉效果604。在一些实施例中，确定触觉效果包括确定待输出的力的强度，以及确定待输出力的时间长度。在一些实施例中，处理器110可以确定与触敏接口检测到的用户交互相对应的力。例如，如果触敏接口114检测到轻柔的用户交互，则处理器110可以确定弱力。相比之下，如果触敏接口114检测到猛烈或快速的用户交互，则处理器110可以确定猛烈或快速的力。在一些实施例中，处理器110可以使用由程序代码定义的算法集来确定力。在其他实施例中，处理器110可以通过访问存储在对处理器110来说是本地的存储器中或存储器112上的查找表来确定待输出的力。

然后，处理器110将触觉信号传送给压电式致动器118，压电式致动器118被配置成在与显示表面横向的方向上输出力606。压电式致动器118被安装在以下位置中，使得当被激活时，其在与显示器116的表面横向的方向上施加力。在一些实施例中，触觉信号是振荡信号。例如，在一些实施例中，触觉信号可以以在80Hz和500Hz之间的频率振荡。在其他实施例中，触觉信号可以是更低或更高频率的。在接收到触觉信号之后，压电式致动器118在与显示器的表面横向的平面上输出力。在一些实施例中，压电式致动器118被安装成使得当力被输出时，其使触敏接口114或显示器116移位。在这样的实施例中，用户可以检测到该移位。因此，力作为触觉效果向用户输出。

使用横向驱动的压电式致动器的触觉反馈的说明性应用

多种设备可以利用本发明的实施例来向那些设备的用户提供强制触觉反馈。图7是根据本发明的一个实施例的使用横向驱动的压电式致动器来实现触觉反馈的设备的图示。

图7中所示的设备700是移动电话。移动电话700包括壳体702。壳体702包含移动电话的各种组件，诸如处理器、存储器、通信接口、电池以及其他元件。

移动电话还包括显示器716。在所示的实施例中，显示器716进一步包括触摸屏704。触摸屏覆盖显示器716，显示器716在所示的实施例中包括LCD显示器。在一个实施例中，压电式致动器被安装在触摸屏704和LCD显示器之间来向移动电话700的用户提供触觉反馈。压电式致动器被安装在以下位置中，使得当被激活时，其在与显示器716的表面横向的平面上施加力。该力使触摸屏704或显示器716的表面移位。用户感觉到该移位，因此用户感觉到触觉效果。

移动电话700进一步包括触摸板706。触摸板706向移动电话700提供第二输入装置。处理器可以使用来自触摸屏704和触摸板706两者的输入来确定待输出的触觉效果的类型。在一个实施例中，压电式致动器被安装在触摸板706和壳体702之间。在这样的实施例中，压电式致动器在与显示器716的表面横向的平面上向触摸板706施加力。在这样的实施例中，该力使触摸板移位到用户感觉到移位的程度。这促使用户感觉到触觉效果。

本发明的各种实施例的优势

本发明的实施例提供了超过提供触觉反馈的传统方法的大量优势，包括利用压电式致动器的传统方法。压电式致动器能够产生很宽范围的频率、允许它们支持各种触觉应用。传统实施方式可以使用压电式致动器来施加对移动设备的显示器的表面是常见的力。该力使显示器朝用户推出。虽然用户可以感觉到该触觉效果，但是显示器屈曲，可能造成损坏。此外，当显示器屈曲时，其活动范围被减少，因此，用户感觉到不太强大的触觉效果。

显示器在水平面比在垂直面更刚硬；因此，在横向方向上施加的力比在常见方向上施加的力更少可能使显示器弯曲。因此，本发明的实施例减少了显示器会弯曲的可能性，并且提供了更一致的触觉效果。此外，横向致动减少了来自用户的手指的压力对触觉效果的影响。本发明的实施例的更鲁棒的设计可以用来增加操作寿命。另外，可以用单个致动器来实现横向致动，因此，减少了需要至少两个致动器以及可能更多的使用常见致动的系统的成本。

此外，当使用压电式致动器来提供横向力时，压电式致动器的整体封装可以仍然相对较薄，使得其可以被放置在触摸屏和显示器之间。在这样的实施例中，压电式致动器可以用作致动单元、密封物，以及潜在用作触摸屏的悬架。这样的实施例是有利的，因为其占据比其他传统设计更少的空间。这样的实施例还可以提供更强烈的触觉效果，因为压电式致动器可以用来隔离触敏接口，从而放大触觉效果。在一些实施例中，可以在没有将致动器放置在显示器和触摸屏之间的情况下，实现横向致动。在这样的实施例中，可以减少在显示器和触摸屏之间的间隔，从而导致更轻和更强的设备。

总论

在本文中对“适于”或“被配置成”的使用意为不排除适于或被配置成执行另外任务或步骤的设备的开放性和包括性语言。另外，对“基于”的使用意味着开放性和包括性的，因为“基于”一个或多个记载的条件或值的处理、步骤、计算或其他动作可以实际上基于除了记载的那些的另外条件或值。在本文中包括的标题、列表和编号仅为了易于解释，并且并不意味着是限制性的。

按照本主题的方面的实施例可以以数字电子电路或以计算机硬件、固件、软件、或以在前的组合来实现。在一个实施例中，计算机可以包括一个或多个处理器。处理器包括或可以访问计算机可读介质，诸如被耦接到处理器的随机存取存储器（RAM）。处理器执行存储在存储器中的计算机可执行程序指令，诸如执行包括以下的一个或多个计算机程序：传感器抽样例程、触觉效果选择例程以及用来产生用于生成如上所述所选择的触觉效果的信号的适当编程。

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可编程电子器件，诸如PLC、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）、电子可编程只读存储器（EPROM或EEPROM）、或其他类似器件。

这样的处理器可以包括例如有形计算机可读介质的介质或可以与可以存储指令的所述介质通信，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所有电子、光学、磁性、或其他存储设备。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。而且，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。所描述的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。

虽然参考本主题的具体实施例详细描述了本主题，但是将理解的是，本领域技术人员当达到对前述的理解时，可以容易地产生对这样的实施例的修改、这样的实施例的变体和对这样的实施例的等同物。因此，应当理解的是，本公开出于示例而不是限制目的被提供，并且不排除如对本领域技术人员容易显而易见的对本主题的这样的修改、变化和/或添加的包括。

Claims (22)

1.一种装置，包括：

基座；

包括接口表面的触敏接口，所述触敏接口附着到所述基座并且被配置成在与所述接口表面横向的方向上移动；以及

压电式致动器，所述压电式致动器被安装到所述基座和所述触敏接口，并且被配置成接收触觉信号以及在与所述接口表面横向的方向上输出力。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述力被配置成提供触觉反馈。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述压电式致动器包括单片压电式致动器。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述压电式致动器包括复合压电式致动器。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述基座包括壳体，并且所述触敏接口包括显示器。

6.根据权利要求5所述的装置，其中将所述致动器安装到所述基座包括将所述致动器放置在三个夹具之间，所述夹具中的至少一个被安装到所述基座，并且所述夹具中的至少一个被安装到所述触敏接口。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述基座被安装到壳体。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述壳体包括移动设备壳体。

9.根据权利要求1所述的装置，进一步包括与所述压电式致动器通信的处理器，所述处理器被配置成将所述触觉信号传送给所述压电式致动器。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述触敏接口包括触摸屏。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述基座包括显示器。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述压电式致动器被安装在所述触摸屏和所述显示器之间。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述压电式致动器包括在所述触敏接口和所述显示器之间的密封物。

14.一种方法，包括：

从安装到基座的触敏接口接收输入信号，所述触敏接口被配置成以横向自由度移动；

至少部分基于所述输入信号来确定触觉效果；以及

将与所述触觉效果相对应的触觉信号传送给压电式致动器，所述压电式致动器被配置成在所述触敏接口上输出横向力。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述力被配置成提供触觉效果。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述压电式致动器被安装在所述基座和所述触敏接口之间。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述致动器被放置在多个夹具之间，所述夹具中的至少一个被安装到所述基座，以及所述夹具中的至少一个被安装到所述触敏接口。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述触敏接口包括触摸屏，并且所述基座包括显示器。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述压电式致动器形成在所述触摸屏和所述显示器之间的密封物。

20.根据权利要求14所述的方法，其中确定所述触觉效果包括确定待输出的力的强度以及确定待输出所述力的时间长度。

21.一种系统，包括：

基座；

显示器，所述显示器被安装到所述基座并且被配置成接收显示信号，以及在显示表面上输出图像；

安装到所述显示器的触摸屏，所述触摸屏被配置成传送与用户交互相对应的传感器信号，以及以横向自由度移动；

处理器，所述处理器被配置成接收所述传感器信号、确定触觉效果以及传送与所确定的触觉效果相对应的触觉信号；以及

压电式致动器，所述压电式致动器被安装在所述显示器和所述触敏接口之间，所述压电式致动器被配置成接收所述触觉信号，以及在与所述显示表面横向的方向上在所述触摸屏上输出力，其中所述力被配置成提供触觉效果。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所述压电式致动器形成在所述显示器和所述触摸屏之间的密封物。

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