具有帶預(yù)編程磁性表面和用于產(chǎn)生不同觸覺效果的模式的可編程磁體的觸覺致動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施例涉及具有磁性致動(dòng)器的設(shè)備，該磁性致動(dòng)器與用戶輸入元件耦合 而使得將觸覺效果引向用戶輸入元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 視頻游戲和視頻游戲系統(tǒng)由于市場趨勢以及因此由于臨時(shí)游戲者的參與而日趨 流行。常規(guī)的視頻游戲設(shè)備或控制器利用視覺和聽覺提示來為用戶提供反饋。在一些接口 設(shè)備中，還為用戶提供動(dòng)覺反饋(諸如作用力反饋和阻力反饋)和/或觸反饋(諸如振動(dòng)、紋 理和熱），更一般地統(tǒng)稱為"觸覺反饋"或"觸覺效果"。觸覺反饋能夠提供增強(qiáng)和簡化用戶接 口的提示。具體地，振動(dòng)效果或振觸觸覺效果可用于為電子設(shè)備的用戶提供提示以警告用 戶特定事件，或者提供現(xiàn)實(shí)反饋以在模擬或虛擬環(huán)境內(nèi)產(chǎn)生更大的感官沉浸感。
[0003] 在諸如醫(yī)療設(shè)備、汽車控件、遠(yuǎn)程控制器以及其他類似設(shè)備的其他設(shè)備中，用戶與 用戶輸入元件相互作用而產(chǎn)生動(dòng)作，這些也得益于觸覺反饋或觸覺效果。例如，不是通過限 制的方式，醫(yī)療設(shè)備上的用戶輸入元件可以通過患者體外的用戶在醫(yī)療設(shè)備的近側(cè)部操作 而在醫(yī)療設(shè)備的遠(yuǎn)側(cè)端處的患者體內(nèi)產(chǎn)生動(dòng)作。設(shè)備可以利用觸覺反饋或觸覺效果來警告 用戶特定事件，或者為用戶提供關(guān)于醫(yī)療設(shè)備與醫(yī)療設(shè)備遠(yuǎn)側(cè)端處的患者的相互作用的真 實(shí)反饋。
[0004] 常規(guī)的用于游戲和其他設(shè)備的觸覺反饋系統(tǒng)通常包括一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器，這些致 動(dòng)器附接到控制器的殼體，用于產(chǎn)生觸覺反饋。然而，這些常規(guī)的觸覺反饋系統(tǒng)沿著控制器 的整個(gè)本體產(chǎn)生觸感。對(duì)于特定的動(dòng)作或位置，該設(shè)備不向用戶提供目標(biāo)或定向的觸感。本 發(fā)明的實(shí)施例涉及一種觸覺反饋系統(tǒng)，其向用戶輸入元件提供能夠區(qū)分于或區(qū)別于沿著設(shè) 備/控制器的整個(gè)本體產(chǎn)生的普通觸覺效果的觸覺效果。
[0005] 發(fā)明概述
[0006] 本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種觸覺外圍設(shè)備，包括殼體、用戶輸入元件、和位于所述殼 體內(nèi)且與用戶輸入元件耦合的磁性致動(dòng)器。磁性致動(dòng)器包括附接到用戶輸入元件的第一可 編程(progra_able)磁體和布置在殼體內(nèi)的第二可編程磁體。第一可編程磁體和第二可編 程磁體各自具有預(yù)編程(pre-progra_ed)模式的磁性元件，并且預(yù)編程模式的磁性元件彼 此相互作用而向用戶輸入元件輸出觸覺效果。第二可編程磁體的預(yù)編程模式的磁性元件能 夠相對(duì)于第一可編程磁體的預(yù)編程模式的磁性元件移動(dòng)，使得當(dāng)?shù)诙删幊檀朋w處于第一 構(gòu)造時(shí)，第一觸覺效果輸出到用戶輸入元件;而當(dāng)?shù)诙删幊檀朋w處于第二構(gòu)造時(shí)，第二觸 覺效果輸出到用戶輸入元件，第一觸覺效果和第二觸覺效果彼此不同。
[0007] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)與第二可編程磁體耦合。電動(dòng)機(jī)構(gòu)造為接收來自處 理器的觸覺效果驅(qū)動(dòng)信號(hào)，且構(gòu)造為響應(yīng)于來自處理器的觸覺效果驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而將第二可 編程磁體的預(yù)編程模式的磁性元件相對(duì)于第一可編程磁體的預(yù)編程模式的磁性元件重定 位。
[0008] 本發(fā)明的實(shí)施例還涉及一種游戲系統(tǒng)，其包括主計(jì)算機(jī)、處理器和控制器。該控制 器包括殼體、用戶輸入元件、和位于殼體內(nèi)且與用戶輸入元件耦合的磁性致動(dòng)器。磁性致動(dòng) 器包括附接到用戶輸入元件的第一可編程磁體和布置在殼體內(nèi)的第二可編程磁體。第一可 編程磁體和第二可編程磁體各自具有相互作用而向用戶輸入元件輸出觸覺效果的預(yù)編程 模式的磁性元件。第二可編程磁體的預(yù)編程模式的磁性元件能夠相對(duì)于第一可編程磁體的 預(yù)編程模式的磁性元件移動(dòng)，使得當(dāng)?shù)诙删幊檀朋w處于第一構(gòu)造時(shí)，第一觸覺效果輸出 到用戶輸入元件，而當(dāng)?shù)诙删幊檀朋w處于第二構(gòu)造時(shí)，第二觸覺效果輸出到用戶輸入元 件，所述第一觸覺效果和所述第二觸覺效果彼此不同。
【附圖說明】
[0009] 本發(fā)明的前述的以及其他的特征和優(yōu)點(diǎn)將從如附圖中所示的其實(shí)施例的以下說 明中顯而易見。并入此處且構(gòu)成說明書的一部分的附圖進(jìn)一步用來解釋本發(fā)明的原理且使 本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和利用本發(fā)明。附圖不是按比例繪制的。
[0010]圖1A是控制器的實(shí)施例的立體圖。
[0011] 圖1B是圖1A的控制器的另一立體圖。
[0012] 圖2是與主計(jì)算機(jī)和顯示器相結(jié)合的圖1A和圖1B的控制器的框圖。
[0013] 圖3是游戲平板設(shè)備的實(shí)施例的立體圖。
[0014] 圖4是圖1A和圖1B的控制器的一部分的側(cè)視圖，其中控制器的殼體被去除而示出 其內(nèi)部組件，尤其是示出用于控制器按鈕的磁性致動(dòng)器。
[0015] 圖5A是常規(guī)磁體的立體圖。
[0016]圖5B是可編程磁體的立體圖。
[0017] 圖6是用于圖4的控制器的按鈕的磁性致動(dòng)器的第一可編程磁體的俯視圖。
[0018] 圖7是用于圖4的控制器的按鈕的磁性致動(dòng)器的第二可編程磁體的俯視圖，其中第 二可編程磁體處于第一定向或構(gòu)造。
[0019] 圖8是用于圖4的控制器的按鈕的磁性致動(dòng)器的第二可編程磁體的俯視圖，其中第 二可編程磁體處于第二定向或構(gòu)造。
[0020] 圖9是圖1A和圖1B的控制器的一部分的側(cè)視圖，其中向下的力施加到控制器的按 鈕上。
[0021] 圖10A是根據(jù)其另一實(shí)施例的磁性致動(dòng)器的第二可編程磁體的俯視圖，其中第二 可編程磁體包括磁體陣列。
[0022] 圖10B是根據(jù)其另一實(shí)施例的磁性致動(dòng)器的第二可編程磁體的剖視圖，其中第二 可編程磁體包括可以相對(duì)于彼此獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的同心環(huán)。
[0023]圖11是根據(jù)其另一實(shí)施例用于致動(dòng)圖1A和圖1B的控制器的觸發(fā)器的磁性致動(dòng)器 的側(cè)視圖。
[0024]圖12是與圖1A和圖1B的控制器的觸發(fā)器一起使用的圖11的磁性致動(dòng)器的側(cè)視圖， 其中顯示出觸發(fā)器處于未被施加力的標(biāo)稱構(gòu)造。
[0025]圖13是與圖1A和圖1B的控制器的觸發(fā)器一起使用的圖11的磁性致動(dòng)器的側(cè)視圖， 其中向下的力施加到觸發(fā)器上。
[0026]圖14是根據(jù)其另一實(shí)施例用于致動(dòng)圖1A和圖1B的控制器的操縱桿的磁性致動(dòng)器 的側(cè)視圖，其中顯示出操縱桿處于未被施加力的標(biāo)稱構(gòu)造。
[0027] 圖15是根據(jù)其另一實(shí)施例包括與其耦合的至少一個(gè)第一可編程磁體的可佩戴設(shè) 備的立體圖，該可佩戴設(shè)備構(gòu)造為與附接有多個(gè)第二可編程磁體的表面組件相互作用。
[0028] 圖16是根據(jù)其另一實(shí)施例包括與其耦合的多個(gè)第一可編程磁體的可變形表面的 立體圖，該可變形表面構(gòu)造為與耦合有多個(gè)第二可編程磁體的表面組件相互作用。
[0029] 發(fā)明詳述
[0030] 現(xiàn)在參考附圖來描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相同或功 能上相似的元件。下面的詳細(xì)說明本質(zhì)上僅為示例性的，不旨在限制本發(fā)明或者本發(fā)明的 應(yīng)用和用途。此外，不意受到前面的技術(shù)領(lǐng)域、【背景技術(shù)】、發(fā)明概述或下面的發(fā)明詳述中提 供的任何明示的或暗示的理論所約束。此外，雖然下面的說明涉及到游戲設(shè)備和用于游戲 設(shè)備的控制器，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的說明同樣適用于具有用戶輸入元件的 其他設(shè)備。
[0031] 本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種觸覺外圍設(shè)備，該觸覺外圍設(shè)備包括磁性致動(dòng)器，該磁 性致動(dòng)器與用戶輸入元件耦合，用于直接向用戶輸入元件提供觸覺效果。觸覺外圍設(shè)備可 以為例如如圖1A-1B所示的用于游戲系統(tǒng)的手持式游戲控制器100、如圖3所示的游戲平板 設(shè)備控制器300、或者具有用戶輸入(UI)元件的其他控制器，UI元件諸如但不限于電話、個(gè) 人數(shù)字助理(PDA)、平板設(shè)備、計(jì)算機(jī)、游戲外圍設(shè)備以及其他本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的用于 游戲系統(tǒng)的控制器。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁性致動(dòng)器包括具有預(yù)編程模式來控制用戶輸 入元件的運(yùn)動(dòng)的至少兩個(gè)對(duì)置的可編程磁體。更特別地，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁性致動(dòng) 器至少包括第一可編程磁體和第二或移動(dòng)可編程磁體。每個(gè)可編程磁體具有固定到基板上 的預(yù)編程模式的磁性元件。各個(gè)可編程磁體的預(yù)編程模式的磁性元件彼此相互作用而產(chǎn)生 觸覺效果。為了改變由磁性致動(dòng)器輸出的觸覺效果，第二或移動(dòng)可編程磁體自旋、旋轉(zhuǎn)或以 其他方式移動(dòng)而改變預(yù)編程模式的定向。第二可編程磁體的重定向模式改變第一可編程磁 體與第二可編程磁體之間的相互作用，且由此使得不同的觸覺效果輸出到用戶輸入設(shè)備。 在實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)移動(dòng)第二可編程磁體以改變觸覺效果。
[0032]更特別地，轉(zhuǎn)到圖1A-1B，控制器100通常可以與游戲系統(tǒng)一起使用，游戲系統(tǒng)可以 連接到計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、電視機(jī)或其他類似的設(shè)備。圖1A-1B圖示出控制器100的不同的立 體圖，而圖2示出了在游戲系統(tǒng)101中使用的控制器100的框圖，該游戲系統(tǒng)還包括主計(jì)算機(jī) 104和顯示器106。如圖2的框圖所示，控制器100包括本地處理器108,其經(jīng)由連接105與主計(jì) 算機(jī)104通信。連接105可以是有線連接、無線連接或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他類型的連 接?？刂破?00可以可選地配置為不包括本地處理器108,由此來自控制器100的全部輸入/ 輸出信號(hào)直接由主計(jì)算機(jī)104來處置和處理。主計(jì)算機(jī)104與顯示屏106耦合。在實(shí)施例中， 主計(jì)算機(jī)104是游戲設(shè)備控制臺(tái)，顯示屏106是與游戲設(shè)備控制臺(tái)耦合的監(jiān)控器，這是本領(lǐng) 域公知的。在另一實(shí)施例中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，主計(jì)算機(jī)104和顯示屏106可以組合 成單個(gè)設(shè)備。
[0033]控制器100的殼體102定形成易于適應(yīng)左手用戶或右手用戶的兩只手抓握設(shè)備。本 領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，控制器1〇〇僅是與當(dāng)前可供視頻游戲控制臺(tái)系統(tǒng)使用的許多"游戲 板"具有類似形狀和尺寸的控制器的示例性實(shí)施例，而且可以使用具有其他構(gòu)造的用戶輸 入元件、形狀和尺寸的控制器，包括但不限于如下控制器，例如Wii?遙控器或Wii? U控制 器、Sony?SixAxisTM控制器或Sony?Wand控制器、以及定形為現(xiàn)實(shí)生活物體(諸如網(wǎng)球 拍、高爾夫球桿、棒球拍等）以及其他形狀的控制器。
[0034]控制器100包括多個(gè)用戶輸入元件或操縱構(gòu)件，包括操縱桿110、按鈕114和觸發(fā)器 118。如本文所使用的，用戶輸入元件是指由用戶操縱而與主計(jì)算機(jī)104交互的諸如觸發(fā)器、 按鈕、操縱桿等接口設(shè)備。如圖1A-1B所看到的以及本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，在控制器100上 可以包括多于一個(gè)的各用戶輸入元件和額外的用戶輸入元件。因此，例如按鈕114的當(dāng)前的 說明不將控制器100限制為單個(gè)按鈕。此外，圖2的框圖示出了操縱桿110、按鈕114和觸發(fā)器 118中的每一個(gè)的僅一（1)個(gè)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，如上所述可以使用多個(gè)操縱 桿、按鈕和觸發(fā)器以及其他的用戶輸入元件。
[0035] 從圖2的框圖能夠看出，控制器100包括用于直接向其用戶輸入元件提供觸覺效果 的磁性致動(dòng)器、以及在用戶的手通常所在的位置處與殼體102耦合的一個(gè)或多個(gè)普通的或 滾筒式致動(dòng)器122、124。更特別地，操縱桿110包括與其耦合的磁性致動(dòng)器112,按鈕114包括 與其耦合的磁性致動(dòng)器116,觸發(fā)器118包括與其耦合的磁性致動(dòng)器120。除了多個(gè)磁性致動(dòng) 器之外，控制器100包括與其用戶輸入元件中的