用于触摸屏和触摸表面的磁悬浮系统技术方案

本申请公开了一种用于安装电子触摸屏的磁悬浮系统。该磁悬浮系统可设计成提供沿任意方向，即沿着x轴、y轴和/或z轴的或多或少的移动，这取决于应用。磁悬浮系统包括与第一主体耦合的第一可编程磁体和与第二主体耦合的第二可编程磁体。可编程磁体在标称构造下同时相互排斥和吸引，使得第二主体悬浮而距第一主体编程的间隔距离。作为对触觉致动器以编程弹力施加到第二主体上的力的反应，可编程磁体还允许第一主体和第二主体之间的移动，使得当没有力施加到第二主体上时，第一主体和第二主体返回到标称构造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及为用户提供触觉反馈的部件和/或系统，更特别地涉及为用户提供触觉反馈的触摸屏和触摸表面。
技术介绍
新一代的消费设备越来越依赖于触摸屏输入，例如显示在屏幕上的虚拟按钮和滑块，作为物理输入的可选项。用户可以通过用一根或多根手指触摸和/或以其他方式操纵屏幕上的虚拟按钮、滑块、滚动条等来几乎排他地与这些设备进行交互。屏幕上的图形显示提供了响应于这些操纵的可视反馈。在一些更近期的触摸屏设备中，在用户的手指与触摸屏上的虚拟对象交互时，还可以为用户提供力反馈或触反馈，通称为触觉反馈。这通常是通过借助与屏幕耦合的触觉致动器移动或振动屏蔽来实现。为允许触觉式触摸屏响应于触觉致动器而移动且因此对屏幕隔离触觉效果，触觉式触摸屏已经顺从地悬浮在它们所在的电子设备内。然而，重要的是，即使在启动触觉致动器时屏幕必须能够移动，悬浮的屏幕也必须使用户在触摸时感觉到好像它就是实质上刚性地安装的。其他已经通过不使用悬浮解决了该问题，但是不使用悬浮限制了可具有触觉效果的系统的质量。使用用来将触摸屏和触摸表面安装在壳体内的顺从性索环的悬浮是已知的，如授予Olien等人的美国专利第8,629,954中所图示说明的，该专利全文通过引用方式合并于此。更特别地，图1复制自Olien等人的专利，该图示出了用于向触摸屏102提供触觉反馈的电子触摸屏系统100的各部件的分解视图，在机械悬浮系统中，触摸屏102使用了多个索环悬浮元件104。除了触摸屏102之外，触摸屏系统100包括载架106、电动机或触觉致动器108、防尘件110、LCD部件112和主壳体部件114。索环悬浮元件104构造为允许触摸屏102沿着某轴线优先移动，诸如沿着x轴，同时限制在其他方向上的移动，诸如沿着y轴或z轴。除了顺从性索环部件之外，已经提出了用于如授予Rosenberg等人的美国专利第8,059,105号以及其全文通过引用方式合并于此的授予Olien等人的美国专利公布第2010/0245254A1号所阐述说明的触摸屏应用的其他悬浮装置。从Rosenberg等人的专利复制的图2图示出触摸屏系统200，其中一个或多个弹性元件204耦合在触摸板或触摸屏202与主壳体部件214之间。弹性元件204显示为螺旋形或盘绕式元件，但是可以为诸如橡胶、泡沫或挠曲件的顺从性材料。弹性元件204将触摸屏202与系统200的刚性壳体214耦合且允许触摸屏202沿着z轴移动。在图2的实施例中，一个或多个压电致动器208与触摸屏202的底侧耦合且用来将小脉冲、振动或纹理感输出到触摸屏202上以及在用户正在接触触摸屏的情况下输出给用户。本领域对于用于触觉式触摸屏的改进的和/或可选的悬浮系统存在需求。专利技术概述本专利技术的实施例涉及一种触觉设备，其包括：第一主体；第二主体；触觉致动器，其用于使所述第二主体相对于所述第一主体移动且由此向第二主体的用户提供触觉效果；以及至少一个磁悬浮系统，其将第一主体和第二主体耦合在一起，使得第二主体能够相对于第一主体移动。磁悬浮系统包括与第一主体耦合的第一可编程磁体以及与第二主体耦合的第二可编程磁体。第一可编程磁体和第二可编程磁体构造为在标称构造中同时相互排斥和吸引，使得第二主体悬浮而距所述第一主体编程的间隔距离。第一可编程磁体和第二可编程磁体还构造为，作为对所述触觉致动器沿至少第一方向以编程的弹力施加到第二主体上的力的反应，允许第一主体与第二主体之间的移动，使得当没有力施加到第二主体时，第一主体和第二主体返回标称构造。根据本专利技术的另一实施例，触觉设备具有磁悬浮系统，磁悬浮系统包括：壳体部件；触摸屏；触觉致动器，其用于使触摸屏相对于壳体部件移动且由此向触摸屏的用户提供触觉效果；以及至少一个磁悬浮系统，其将触摸屏和壳体部件耦合在一起，使得触摸屏能够相对于壳体部件移动。该磁悬浮系统包括与壳体部件耦合的第一可编程磁体以及与触摸屏耦合的第二可编程磁体。第一可编程磁体和第二可编程磁体构造为在标称构造中同时相互吸引和排斥，使得触摸屏悬浮而距壳体部件编程的间隔距离。第一可编程磁体和第二可编程磁体还构造为，作为对所述触觉致动器沿至少第一方向以编程的弹力施加到触摸屏上的力的反应，允许壳体部件与触摸屏之间的移动，使得当没有力施加到触摸屏上时，触摸屏和壳体部件返回标称构造。根据本专利技术的另一实施例，触觉设备包括：壳体部件；触发器，其能够相对于所述壳体部件旋转；以及至少一个磁悬浮系统，其包括与壳体部件耦合的第一可编程磁体以及与触发器耦合的第二可编程磁体。第一可编程磁体和第二可编程磁体构造为在标称构造中同时相互排斥和吸引，使得触发器悬浮而距壳体部件编程的间隔距离。第一可编程磁体和第二可编程磁体还构造为，允许触发器相对于壳体部件沿至少第一方向以编程的弹力旋转，使得当没有力施加到触发器时，触发器返回标称构造。附图说明本专利技术的前述的以及其他特征和优点将从如附图所示的本专利技术实施例的以下说明中变得显而易见。附图并入本文中且构成说明书的一部分，进一步用来解释本专利技术的原理，以及使相关领域技术人员能够实现和使用本专利技术。附图不按比例绘制。图1是示出用于提供触觉反馈的现有技术触觉设备的各部件的分解立体图，其中索环用于悬浮。图2是用于提供触觉反馈的现有技术触觉设备的侧视图，其中弹簧用于悬浮。图3是根据本专利技术实施例的触觉设备的侧视图，触觉设备包括用于将触摸屏沿着z轴悬浮在壳体部件上方的多个磁悬浮系统，其中磁悬浮系统显示处于其标称构造，没有对其施加力。图4是图3的触觉设备的载架部件的立体图，仅为示例的目的，该载架部件从触觉设备移除。图5是图3的触觉设备的壳体部件和附接到壳体部件的多个柱的立体图，仅为示例的目的，壳体部件从触觉设备移除。图6A是常规磁体的立体图。图6B是可编程磁体的立体图。图7是图3的触觉设备的侧视图，其中触觉设备的致动器沿z轴对触摸屏施加向下的力。图8是图3的触觉设备的侧视图，其中触觉设备的致动器沿着z轴向触摸屏施加向上的力。图9是根据本专利技术另一实施例的触觉设备的侧视图，该触觉设备包括用于将触摸屏沿x轴悬浮在壳体部件旁边的磁悬浮系统，其中磁悬浮系统显示处于其标称构造，没有对其施加力。图10A是控制器的立体图，该控制器包括根据本专利技术另一实施例的用于悬浮用户输入元件的磁悬浮系统。图10B是图10A的控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种触觉设备，包括：第一主体和第二主体；触觉致动器，其用于使所述第二主体相对于所述第一主体移动且因此为所述第二主体的用户提供触觉效果；以及至少一个磁悬浮系统，其将所述第一主体和第二主体耦合在一起，使得所述第二主体相对于所述第一主体可移动，所述磁悬浮系统包括与所述第一主体耦合的第一可编程磁体和与所述第二主体耦合的第二可编程磁体，其中所述第一可编程磁体和第二可编程磁体配置为在标称构造中同时相互排斥和吸引，使得所述第二主体悬浮距所述第一主体可编程的间隔距离，并且其中所述第一可编程磁体和第二可编程磁体还配置为，作为对通过所述触觉致动器沿至少第一方向以编程的弹力而施加到所述第二主体上的力的反应，允许所述第一主体和所述第二主体之间的移动，使得当没有力施加到所述第二主体上时，所述第一主体和第二主体返回所述标称构造。

【技术特征摘要】
2014.12.22 US 14/580,1611.一种触觉设备，包括：
第一主体和第二主体；
触觉致动器，其用于使所述第二主体相对于所述第一主体移动且因此
为所述第二主体的用户提供触觉效果；以及
至少一个磁悬浮系统，其将所述第一主体和第二主体耦合在一起，使
得所述第二主体相对于所述第一主体可移动，所述磁悬浮系统包括与所述
第一主体耦合的第一可编程磁体和与所述第二主体耦合的第二可编程磁
体，
其中所述第一可编程磁体和第二可编程磁体配置为在标称构造
中同时相互排斥和吸引，使得所述第二主体悬浮距所述第一主体可编程的
间隔距离，并且
其中所述第一可编程磁体和第二可编程磁体还配置为，作为对通
过所述触觉致动器沿至少第一方向以编程的弹力而施加到所述第二主体
上的力的反应，允许所述第一主体和所述第二主体之间的移动，使得当没
有力施加到所述第二主体上时，所述第一主体和第二主体返回所述标称构
造。
2.如权利要求1所述的触觉设备，其中所述第二主体包括附接到所
述触觉致动器的触摸屏或触摸表面部件。
3.如权利要求1所述的触觉设备，其中所述第二主体包括附接到所
述触觉致动器的可佩戴部件。
4.如权利要求1所述的触觉设备，其中所述第二主体包括外围设备
的用户输入设备。
5.如权利要求4所述的触觉设备，其中所述用户输入设备是触发器。
6.如权利要求1所述的触觉设备，其中所述至少一个磁悬浮系统配
置为限制所述第一主体和第二主体沿第二方向的移动，所述第一方向和所
述第二方向彼此相反且沿着所述磁悬浮系统的轴线延伸。
7.如权利要求6所述的触觉设备，其中所述轴线是z轴。
8.如权利要求1所述的触觉设备，其中所述至少一个磁悬浮系统配
置为允许所述第一主体和第二主体之间沿第二方向的移动，所述第一方向
和所述第二方向彼此相反且沿着所述磁悬浮系统的轴线延伸。
9.如权利要求8所述的触觉设备，其中所述轴线是z轴。
10.如权利要求1所述的触觉设备，进一步包括：
在所述第一主体和第二主体之间延伸的至少一个柱，所述第二主体包
括开口，所述开口的尺寸被选定成接收所述柱以使所述第二主体滑动地布
置在所述柱上。
11.如权利要求10所述的触觉设备，其中所述开口的尺寸被选定成仅
比所述柱略大，从而限制所述第一主体和第二主体之间沿至少第二方向的
移动，所述第一方向和所述第二方向分别沿着所述磁悬浮系统的第一轴线
和第二轴线延伸。
12.一种具有磁悬浮系统的触觉设备，包括：
壳体部件；
触摸屏；
触觉致动器，其使所述触摸屏相对于所述壳体部件移动且因此为所述
触摸屏的用户提供触觉效果；以及
至少一个磁悬浮系统，其将所述触摸屏和壳体部件耦合在一起，使得
所述触摸屏相对于所述壳体部件可移动，所述磁悬浮系统包...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·比林顿，E·雷德尔舍默，W·瑞恩，
申请(专利权)人：伊默森公司，
类型：发明
国别省市：美国;US