用于在手寫筆中生成觸覺反饋的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2014年3月28日向美國專利商標(biāo)局提交的、名稱為"用于在與顯示 器接觸的手寫筆中生成觸覺反饋的方法和裝置"的美國臨時(shí)專利申請第61/972, 186號的優(yōu) 先權(quán)和權(quán)益，其整體內(nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及用于在手寫筆中生成觸覺反饋的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 現(xiàn)代計(jì)算系統(tǒng)可W包括允許用戶使用類似于真實(shí)世界的物理工具的模擬的繪畫 工具的用戶界面。例如，軟件應(yīng)用可W結(jié)合顯示設(shè)備操作，W顯示具有繪畫工具的用戶界 面，用于模擬W各種真實(shí)世界書寫器具在真實(shí)世界的基板（substrate)或紋理（tenure) 上書寫的圖形效果，諸如用鉛筆在紙張上書寫、或者用畫筆在帆布上涂畫等。
[0005] 許多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)甚至可W合并手寫筆的功能W實(shí)現(xiàn)比使用例如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)更熟 悉的書寫界面。然而，使用手寫筆在觸控傳感器上書寫的動作并不能有效地模擬使用真實(shí) 世界書寫器具在真實(shí)世界的有紋理的基板上書寫或繪畫的體驗(yàn)。然而，當(dāng)各種書寫器具或 書寫表面被模擬時(shí)，結(jié)合觸控傳感器界面（例如，觸摸屏顯示器）使用的手寫筆向用戶提供 不真實(shí)的觸覺感受。該是因?yàn)楹陀|控傳感器界面一起使用的手寫筆典型地向用戶提供統(tǒng)一 的觸覺反饋，而不管虛擬書寫表面的紋理或虛擬書寫器具的類型。
[0006] 在本【背景技術(shù)】部分中公開的上述信息只是用來加強(qiáng)對本發(fā)明的背景的理解，因此 其可W包含并不形成現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的實(shí)施例的各方面包括用于在手寫筆中生成觸覺反饋的系統(tǒng)和方法。
[000引根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在用于顯示設(shè)備的手寫筆中，該手寫筆包括：軸承殼； 軸承殼中的滾珠；W及第一致動器，禪合到軸承殼，并且被配置為對滾珠施加壓力W調(diào)整手 寫筆和滾珠之間的摩擦力。
[0009] 手寫筆還可W包括第二致動器，第二致動器禪合到軸承殼，并且可W被配置為對 滾珠施加壓力W調(diào)整手寫筆和滾珠之間的摩擦力。
[0010] 第一致動器可W被配置為通過相對于滾珠移動摩擦調(diào)整器來對滾珠施加壓力。
[0011] 壓力可W根據(jù)來自顯示設(shè)備的數(shù)據(jù)來施加。
[0012] 手寫筆還可W包括；應(yīng)變儀，被配置為測量施加到手寫筆的力（force),并且第一 致動器可W被配置為根據(jù)所述力調(diào)整手寫筆和滾珠之間的摩擦力。
[0013] 手寫筆還可W包括；軸向致動器，禪合到軸承殼，并且可W被配置為調(diào)整軸承殼在 手寫筆中的軸向位置。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，觸覺反饋系統(tǒng)包括：顯示器；W及與顯示器通信的手 寫筆，其中，所述手寫筆包括；軸承殼；軸承殼中的滾珠；w及第一致動器，禪合到軸承殼， 并且被配置為對滾珠施加壓力W調(diào)整手寫筆和滾珠之間的摩擦力。
[0015] 觸覺反饋系統(tǒng)還可W包括第二致動器，第二致動器禪合到軸承殼，并且可W被配 置為對滾珠施加壓力W調(diào)整手寫筆和滾珠之間的摩擦力。
[0016] 第一致動器可W被配置為通過相對于滾珠移動摩擦調(diào)整器來對滾珠施加壓力。
[0017] 軸承殼可W作為摩擦調(diào)整器操作。
[0018] 觸覺反饋系統(tǒng)還可W包括；應(yīng)變儀，被配置為測量施加到手寫筆的力，并且第一致 動器可W被配置為根據(jù)所述力調(diào)整手寫筆和滾珠之間的摩擦力。
[0019] 觸覺反饋系統(tǒng)還可W包括；軸向致動器，禪合到軸承殼，并且可W被配置為調(diào)節(jié)軸 承殼在手寫筆中的軸向位置。
[0020] 觸覺反饋系統(tǒng)還可W包括；處理器，被配置為向第一致動器傳送數(shù)據(jù)信號，W便基 于與顯示在顯示器上的圖像相對應(yīng)的紋理數(shù)據(jù)和手寫筆相對于所述圖像的運(yùn)動來調(diào)整所 述摩擦力。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在生成觸覺反饋的方法中，該方法包括；檢測顯示器上 的觸控輸入，該觸控輸入通過手寫筆的滾珠被施加到觸控界面；并且根據(jù)觸控輸入調(diào)整施 加到滾珠的摩擦力。
[0022] 該方法還可W包括；在顯示器上顯示圖像，其中，施加到滾珠的摩擦力的調(diào)整是基 于與所述圖像相對應(yīng)的紋理數(shù)據(jù)。
[0023] 施加到滾珠的摩擦力的調(diào)節(jié)還可W基于手寫筆在觸控界面上相對于顯示在顯示 器上的圖像的運(yùn)動。
[0024] 該方法還可W包括；計(jì)算手寫筆相對于顯示器的朝向（orientation),并且根據(jù) 所述朝向調(diào)整施加到滾珠的摩擦力。
[0025] 施加到滾珠的摩擦力的調(diào)整還可W包括通過第一摩擦致動器對滾珠施加第一壓 力。
[0026] 施加到滾珠的摩擦力的調(diào)整可W包括通過第二摩擦致動器對滾珠施加第二壓力。
[0027] 該方法還可W包括；在顯示器上顯示圖像；并且根據(jù)與所述圖像相對應(yīng)的紋理數(shù) 據(jù)，通過軸向致動器調(diào)整滾珠在手寫筆中的位置。
【附圖說明】
[002引隨著通過參考W下在結(jié)合附圖考慮的詳細(xì)描述本發(fā)明變得更好理解，本發(fā)明的更 加全面的評價(jià)W及本發(fā)明的許多伴隨的特征和方面將變得更加清晰，在附圖中相似的參考 符號指示相似的組件。
[0029] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的觸覺反饋系統(tǒng)的示例。
[0030] 圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的作為觸覺反饋系統(tǒng)的一部分操作的手寫筆的更 多細(xì)節(jié)。
[0031] 圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的作為觸覺反饋系統(tǒng)的一部分操作的電子設(shè)備的 更多細(xì)節(jié)。
[0032]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的與作為觸覺反饋系統(tǒng)的一部分的觸控傳感器一 起操作的手寫筆和摩擦系統(tǒng)的組件的更多細(xì)節(jié)。
[0033] 圖4A和圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在作為觸覺反饋系統(tǒng)的一部分操作的手 寫筆中的力分布。
[0034] 圖5A和圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括多個(gè)摩擦致動器的手寫筆的更多細(xì) -H- T。
[0035] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的包括軸向致動器的手寫筆的摩擦系統(tǒng)的 更多細(xì)節(jié)。
[0036] 圖7A和圖7B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的與作為觸覺反饋系統(tǒng)的一部分的電子設(shè) 備一起操作的手寫筆的示例。
[0037] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的當(dāng)用戶對與接口表面（interhce SU計(jì)ace)相接 觸的手寫筆施加橫向力時(shí)由觸覺反饋系統(tǒng)生成的觸覺反饋的橫截面表示。
[003引圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于生成觸覺反饋的過程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] W下，將參考附圖更加詳細(xì)地描述示例實(shí)施例，在附圖中相似的參考標(biāo)號始終指 代相似的元素。然而，本發(fā)明可各種不同的形式來具體體現(xiàn)，而不應(yīng)被解釋為僅限于該 里所例示的實(shí)施例。而是，提供該些實(shí)施例作為示例，從而本公開將是徹底的和完整的，并 且將本發(fā)明的一些方面和特征完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。因此，沒有針對本發(fā)明的一 些實(shí)施例描述本領(lǐng)域普通技術(shù)人員完全理解本發(fā)明的各方面和特征所不必需的過程、元素 和技術(shù)。除非另作說明，在附圖和記錄的描述中，相似的參考標(biāo)號始終表示相似的元素，因 此它們的描述將不被重復(fù)。在附圖中，為了清楚，元素、層和區(qū)域的相對大小可W被夸大。
[0040] 應(yīng)當(dāng)理解，雖然術(shù)語"第一"、"第二"、"第等可W在該里用來描述各種元素、組 件、區(qū)域、層、和/或部分，但是該些元素、組件、區(qū)域、層、和/或部分不應(yīng)被該些術(shù)語所限 審IJ。該些術(shù)語僅用來區(qū)分一個(gè)元素、組件、區(qū)域、層、或部分與另一個(gè)元素、組件、區(qū)域、層、或 部分。因此，W下描述的第一元素、組件、區(qū)域、層、或部分可W被稱為第二元素、組件、區(qū)域、 層、或部分，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
[0041] 空間相對術(shù)語，諸如"在……下面"、"在……W下"、"低于"、"在……之下"、"在…… 之上"、"高于"等，可W為了方便說明而在該里使用W描述如圖中所示的一個(gè)元素或特征與 另一個(gè)（多個(gè)）元素或特征的關(guān)系。將理解，除了在附圖中描繪的朝向W外，空間相對術(shù)語 也意圖涵蓋所使用或所操作的設(shè)備的不同的朝向。例如，如果附圖中的設(shè)備被翻轉(zhuǎn)，則被描 述為"在"其他元素或特征"W下"或"下面"或者"之下"的元素或特征將朝向所述其他元 素或特征"之上"。因此，示例術(shù)語"在……W下"和"在……之下"可W涵蓋全部W上和W 下的朝向。該設(shè)備也可W另外朝向（例如，旋轉(zhuǎn)90度或其他方向），并且應(yīng)該對應(yīng)地解釋 該里所使用的空間相對描述符。此外，還將理解，當(dāng)元素或?qū)颖环Q為"在"兩個(gè)元素或?qū)?之 間"時(shí)，其可W是所述兩個(gè)元素或?qū)又g的僅有的元素或?qū)樱蛘咭部蒞存在一個(gè)或多個(gè)插 入其間的元素或?qū)印?br>[0042] 該里所使用的術(shù)語僅僅是為了描述特定的實(shí)施例的目的，而不是意圖限制本發(fā) 明。如該里所使用的，單數(shù)形式"一"和"一個(gè)"也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另 外指出。還將理解，術(shù)語"包括"、"包含"和/或"含有"，當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，說明存在 所聲明的特征、整體、步驟、操作、元素、和/或組件，但是并不排除一個(gè)或多個(gè)其他的特征、 整體、步驟、操作、元素、組件、和/或它們的組的存在或添加。如該里所使用的，術(shù)語"和/ 或"包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出的項(xiàng)目的任何W及全部的組合。諸如"……中的至少一 個(gè)"的表達(dá)，當(dāng)出現(xiàn)在一列元素之后時(shí)，修改整個(gè)列表的元素而不修改列表的單個(gè)元素。而 且，在描述本發(fā)明的實(shí)施例時(shí)，"可的使用是指"本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例"。而且，術(shù) 語"示范性的"意圖指代示例或例示。
[0043] 將理解，當(dāng)元素或?qū)颖环Q為"在另一個(gè)元素或?qū)又?、"連接到另一個(gè)元素或?qū)?、 "與另一個(gè)元素或?qū)酉噙B接"、"禪合到另一個(gè)元素或?qū)?、或"與另一個(gè)元素或?qū)酉噜?時(shí)，其 能夠直接在另一個(gè)元素或?qū)又?、直接連接到另一個(gè)元素或?qū)印⒅苯优c另一個(gè)元素或?qū)酉?連接、直接禪合到另一個(gè)元素或?qū)印⒒蚺c直接另一個(gè)元素或?qū)酉噜?，或者也可W存在一個(gè)或 多個(gè)插入其間的元素或?qū)印．?dāng)元素或?qū)颖环Q為"直接在另一個(gè)元素或?qū)又?、"直接連接到 另一個(gè)元素或?qū)?、"直接與另一個(gè)元素或?qū)酉噙B接"、"直接禪合到另一個(gè)元素或?qū)?、或"與 另一個(gè)元素或?qū)泳o鄰時(shí)"，則不存在插入其間的元素或?qū)印?br>[0044] 除非另外定義，該里使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語）具有本發(fā)明所屬領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員所通常理解的相同的含義。還將理解，諸如那些在通常使用的字典中定 義的術(shù)語應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與它們在相關(guān)技術(shù)和/或本說明書中的上下文中的含義相一 致的含義，并且除非在該里明確地定義，將不應(yīng)該被理想化地或過度形式化地解釋。
[0045] 近年來，隨著個(gè)人移動電子設(shè)備，諸如，移動電話、平板計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)等已 經(jīng)越來越流行，觸控傳感器電子設(shè)備已經(jīng)成為平常物品。隨著用于計(jì)算設(shè)備的觸控傳感器 用戶界面的曬起，作為在觸控傳感器界面上提供用戶輸入的機(jī)制的手寫筆的使用已經(jīng)流 行。的確，與使用手指來書寫或繪畫圖像或文本相比較，使用手寫筆可W允許改善的用戶體 驗(yàn)，因?yàn)槭謱懝P可W提供對觸控傳感器上的觸摸點(diǎn)的更精確的控制。另外，手寫筆更加類似 于許多真實(shí)世界的書寫器具，諸如鉛筆或鋼筆，并且用戶可能