本发明总体涉及用于视觉受损用户或希望获得触觉信息的其他用户的触觉信息设备领域。尤其是，本发明涉及以触觉方式显示图形信息。
背景技术：
：：历来，系统已经发展成基于能够被盲人或视觉受损者使用以获取信息的凸点来提供阅读材料，诸如提供以凸点编译而成的字母和数字的braille系统。因此，最初以可视形式著作的文本(诸如使用英文字母的普通文本)翻译成braille(布莱叶)系统，使得原英语文本能够被视觉受损者所理解。传统上，凸点利用机械装置生成在纸带或纸页上，诸如机械闸柄或在纸上形成压痕的其他机构。机械设备(诸如braille编写器)已经发展到操作者能够用来在纸上盖印或者有效地打上凸点字。计算机系统已经发展成允许操作者将字符键入计算机中，然后字符转换成braille，而计算机系统机械地生成braille文本或生成印刷板或能够用于打印braille书或文件的主机。当代系统也已经发展成在凸点显示器上显示braille以及其他信息。这种系统使用某些技术(诸如升起点(或凸块)以超过平坦表面的机械方法)。升起的凸块形成braille信息或提供其他信息，诸如图形信息。针对视觉受损个体的用于显示的各种方法已经有所发展或考虑。这些常规方法包括形状记忆合金(sma)、电流变液、螺线管、压电方法、转盘、微流体阀、电活性聚合物、微步进电机、电热致动器、微电磁谐振器、微气动阀、低熔点金属致动器和rc(无线电控制)伺服电动机。技术实现要素：根据一个实施例，提供了一种利用图形设备生成的、用于为视觉受损用户或希望获得触觉信息的其他用户提供图形或图像表示的显示的触觉图形显示器。该显示器包括一个或多个框架组件，包括中空致动器腔和中空轴腔，该中空轴腔垂直于中空致动器构件延伸。致动器容置在所述多个中空致动器腔中，而驱动轴容置在中空轴构件中。凸轮将该致动器功能性连接至该驱动轴。每个致动器绕该致动器的轴线沿第一方向将每个凸轮从下位转动至上位，由此将每根驱动轴向上伸出，而每个致动器绕该致动器的该轴线沿与该第一方向相反的第二方向将每个凸轮功能性转动至该下位，由此将每根驱动轴向下缩回。根据以下描述和权利要求，本发明的各个方面和实施例的其他特征和优势将会变得显而易见。附图说明通过参照结合所附附图的以下描述，可以更好地理解本发明的上述和其他优势，其中相同的序号指示各幅附图中相同的结构元件和特征。附图不必按比例，相对地重点放在例示本发明实施例的原理上。图1a是根据本发明原理的触觉图形系统的示意图。图1b是依照本发明原理的控制和接口模块的示意图。图2是依照本发明原理示出显示表示的点矩阵的示意图。图3a是根据本发明原理的、用于触觉图形系统的触觉显示箱的侧视图示。图3b是根据本发明原理的、图3a的触觉显示箱的侧视图示，包括顶面板和底面板。图4a是依照本发明原理的驱动销组件的爆炸侧视图示。图4b是根据本发明原理的、图4a的驱动销组件的爆炸侧视图示，示出了销螺母中的螺纹腔。图5是根据本发明原理的、图4a和4b的驱动销组件的等距图示。图6是根据本发明原理的、与改型销螺母一起使用的弹簧机构的等距图示。图7是依照本发明原理的销螺母中的螺纹腔的母螺纹的侧视图示。图8是根据本发明原理的丝杆的公螺纹的侧视图示。图9是根据本发明原理的顶面板的横截面图示。图10是根据本发明原理的底面板的横截面图示。图11是根据本发明原理的顶面板的局部等距图示。图12a依照本发明原理的、与点矩阵一起使用的凸轮和齿轮组件的等距图示。图12b是依照本发明原理的、图12a的凸轮和齿轮组件的侧视图示。图13是根据本发明原理的、用于触觉图形显示器的触觉显示箱的侧视图。图14是附接至顶面板的四个框架组件的透视图示。图15是根据本发明原理的框架组件的透视图示。图16是根据本发明原理的触觉图形显示器的透视图示。图17是根据本发明原理的一系列框架组件的透视图示。图18是图17的所述一系列框架组件的透视图示，其中未示出终端框架组件。图19是图17的三个框架组件的透视图示。图20是根据本发明原理的、功能性连接至两个凸轮的两个致动器的透视图示。图21是根据本发明原理的、功能性连接至致动器的凸轮的正视图示。图22是图21的凸轮、致动器和驱动轴的侧视图示。图23是根据本发明原理的、功能性连接至致动器的凸轮的正视图示。具体实施方式现在将会详细参照本发明的示范性实施例，其实例在所附附图中例示出来，其中通篇相同的序号指示相同的元件。下文描述示范性实施例，以通过参照附图解释本发明。如本申请的说明书中所用，术语“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”可以指一个或多于一个元件(例如物品或动作)。类似地，当元件的实际数量可能不同时，可以描述或显示元件的特定数量。例如，尽管参照图3b显示并描述了四个组件136，但是这不旨在限制本发明各个实施例中的显示器组件的数量。术语“和”和“或”可以用于相连或分开的概念，并且将会普遍地理解为等同于“和/或”。参照“一个(an)”或“一个(one)”实施例不必全部参照同一个实施例。来自一实施例的元件可以与另一个的元件组合。用于本申请的说明书中的元件不应解释为对于本发明而言关键或必要的，除非明确描述为如此。进一步地，当元件描述为“连接”、“耦合”或以其它方式联接至另一个元件，它可以直接联接至其他元件，或者可以存在中介元件。本发明具有这样的优势：提供非步进电机或致动器来致动点矩阵(或点阵列)中的凸点，作为供给视觉受损者或希望获得触觉信息的其他人的显示表示(也称之为“触觉显示器”或“braille显示器”)，例如供给战场上的非可视通信。电机和致动器具有最低的电力要求并且受益于与电源的直接或其他接触。不同于现有技术(例如压电技术)，电机和致动器受益于将凸点保持在较低或升起的位置，而无需电力以将它们保持在其位置上。在一实施例中，电机是用于某些移动通信设备中的振动电动机类型。在一实施例中，电机与pcb(印刷电路板)直接接触，使得不需要对电机的接线或其他连接。在另一实施例中，致动器通过凸轮连接至驱动轴。销可以连接至驱动轴。在另一实施例中，本发明提供了这样的优势：蜗轮和凸轮系统利用蜗轮(对应于行)与凸轮(对应于列)的组合动作在点矩阵上生成凸点，从而在点矩阵中以特定的行列坐标升起点。这种方法具有这样的优势：一度使用更少的电机，并且(沿一行)升起若干点。在一实施例中，每个升起的点是由电机通过使用螺杆和螺纹布局来致动的销，螺杆和螺纹布局通过销沿竖直方向来激活运动。在进一步实施例中，(通常通过用户)压低一根或多根销并且生成信号，该信号表示哪根销被压低。在另一实施例中，能够感测手指、手或其他身体部分的接近存在，甚至无需压低销，正如会发生在触摸屏或触摸板那样。因此，在点矩阵上，生成由视觉受损用户感知的图像(例如线或图表)，而用户通过在矩阵上移动手指(或触针或其他设备)以压低所选择的销，从而在点矩阵上生成压痕，这充当对矩阵的触觉输入。这种触觉输入(不论是否发生实际接触)能够与在计算机上运行的软件应用程序通信，其执行各种功能，诸如记录和响应触觉输入。在另一实施例中，本发明提供这样的优势：致动器和凸轮系统致动线性运动。尽管参照触觉图形显示器系统描述了致动器和凸轮系统，其中触觉图形显示器系统包括点矩阵上的销，然而实施例是示范性的，并且其他应用需要致动器来致动线性运动，视为在本发明的范围内。由触觉图形显示器实施例提供的其他优势可以包括：显示器是轻量的、易于维护并且抗流体-灰尘-高温。图1a描绘了依照本发明原理的触觉图形系统20的示意图。触觉图形系统20包括图形设备22和触觉图形显示器24。触觉图形显示器24包括控制和接口模块26和点矩阵28，控制和接口模块26和点矩阵28提供升起点82的显示表示30(见图2)。图形设备22包括微处理器42和存储器44。控制和接口模块26包括微处理器46和存储器48。图1a描绘了信号，包括图形输出信号32、电机或致动器驱动信号34、点矩阵接合信号36和触觉输入信号38。在一实施例中，点矩阵接合信号36包括手指、手或其他身体部分在点矩阵28附近的运动，而没有发生实际接触。图1b是依照本发明原理的控制和接口模块26的示意图。控制和接口模块26包括外部接口60、按钮输入模块62、控制处理器64、驱动模块66、电机或致动器电源68和触摸输入模块70。在一实施例中，控制和接口模块26实施为pcb，其包括数字微处理器46和存储器48。在一实施例中，控制和接口模块26具有一个或多个数字微处理器46和一个或多个存储器48。图2描绘了显示表示30，根据本发明的原理提供了针对视觉受损人员或希望获得触觉信息的其他人的显示触觉表示。显示表示30由点矩阵28上的点82组成。一般地，点82通常具有圆形的凹面，并且能够移动到点矩阵28的表面之上。在各个实施例中，点82由各种材料制成，包括塑料或金属。点82具有更具体的实施例，包括圆形尖端115(见图3a)和插脚式灯头142(见图4a)。点82升起以形成能够通过接触感知的显示表示30。显示表示30包括x轴84和y轴86，如图2所示的实例。在此实例中，显示表示30提供了正弦波88。图2还描绘了网格90，其对准点82的阵列，其中一些是升起的，其他点82没有升起(图2中未示出)。在一实施例中，点82置于网格90线的每个相交点，以形成用于点矩阵28的点82的阵列(例如40×60)。在各个实施例中，网格90本身不需要被显示或呈现。在各个实施例中，图形设备22是图形计算器、台式计算机、膝上型计算机、移动电话、平板(padortablet)计算设备或其他合适的数字计算设备。图形设备22包括数字微处理器42和存储器44。存储器44包括易失性存储器(例如随机存取存储器或ram)和/或非易失性存储器(例如磁盘或非易失性存储器ic(集成电路)芯片)。用于图形软件的指令存储在存储器44中。图形软件是任意种类的软件，其生成图形、图像、文本通信(例如braille)或其他输出，用作点矩阵28上的图形表示30。图形软件的指令对数字微处理器42编程，以如本文所述地执行图形软件的功能。在一实施例中，触觉图形系统20仅供给输出，而点矩阵28提供升起的点82，用于由用户阅读或感知。在另一实施例中，当提供触觉输入时，触觉图形系统20还接收并处理来自点矩阵28的输入。例如，近距离传感器126(也称之为“接触式传感器”，见图3b)感测触觉压力施加至升起的点82和/或手指、手或其他身体部分在点82附近的接近存在。在一实施例中，图形软件包括输出修改软件，其改编图形软件的输出以生成适用于输入到控制和接口模块26的输出信号32。控制和接口模块26接收来自图形设备22的输出信号32，并且处理信号32，以生成电机或致动器驱动信号34，将其输出至驱动电机120(见图3a)或致动器424(见图15)，电机120或致动器424致动点矩阵28。在一实施例中，控制和接口模块26实施为pcb，其包括存储器48和一个或多个数字微处理器46。在一实施例中，触觉图形显示器24以独立方法运行，其中来自存储器48的所存储数据显示为点矩阵28上的显示表示30，而触摸和/或接近输入存储在存储器48中。在进一步实施例中，多个设备(触觉图形显示器24或包括触觉图形显示器24)彼此通信，而在一个设备上产生的图形发送至其他设备并且显示在其上。外部接口60接收来自图形设备22的输出信号32并提供为输出触觉输入信号38，以待当已经在点矩阵28接收到点矩阵接合信号36(例如按压一个或多个点82和/或手指、手或其他身体部分的接近存在，或者接近点矩阵28的触针)时，发送至图形设备22。在另一实施例中，发送至图形设备22的数据包含关于手指(手或其他身体部分)在点矩阵28上的位置信息，这会通过触摸、按压点82或接近点矩阵28感测到。按钮输入模块62从一组按钮接收输入，该组按钮与触觉图形显示器24相关联。例如，一个按钮重置点矩阵28，使得不升起点82，有效擦除不论何种的输出，其中该输出曾经由点矩阵28显示为显示表示30。在另一实例中，按压一个或多个特定按钮引致显示表示30中的图形或图像放大或缩小(即扩大或缩减)。其他动作包括平移和旋转。在替换实施例中，按钮(或其他输入装置)设置在触觉显示箱502的顶部(见图16)，或者在显示箱502的一侧，或者在与按钮输入模块通信的单独箱或盒中。触摸输入模块70接收点矩阵接合信号36，在各个实施例中，点矩阵接合信号36是来自点矩阵28的触摸感知信号和/或感测到手指、手或其他身体部分对点矩阵28(无需接触或销运动)的接近存在的接近感测信号。触摸输入模块70处理这些信号36。触摸输入模块70生成触觉输入信号38，触觉输入信号38发送至图形设备22。在一实施例中，对应于输入信号38的可视化表示呈现在与图形设备22相关联的显示屏上。驱动模块66提供电机或致动器驱动信号34到与点矩阵28相关联的驱动电机120或致动器424，电机或致动器驱动信号34致动特定的驱动电机120或致动器，以升起特定的点82，从而形成输出(例如图像、图形、braille或其他输出)，该输出作为点矩阵28上的显示表示30来显示。电机或致动器电源68为驱动电机120或致动器424提供电力。控制处理器64控制控制和接口模块26的进程。在一实施例中，控制处理器64是得以访问存储器48的数字微处理器46。存储器48包括易失性存储器(例如随机存取存储器或ram)和/或非易失性存储器(例如磁盘或非易失性存储器ic(集成电路)芯片)。用于控制处理器64的控制软件指令存储在存储器48中。控制软件的指令对数字微处理器46编程，以如本文所述地执行控制和接口模块26的功能。在各个实施例中，控制和接口模块26的各个模块中的全部或部分实施为单独的数字微处理器、微芯片、逻辑芯片和/或其他合适的芯片、模块或子模块。图3a是根据本发明原理的、用于触觉图形显示器22的触觉显示箱100的侧视图。显示箱100由侧部分102和底部分104形成。图3a还描绘了具有圆形尖端115、基部螺母116、螺钉118、驱动电机120、电触头122和印刷电路板124的中空销114。在一实施例中，基部螺母116并入到销螺母144中。图3b是图3a的触觉显示箱100的侧视图，进一步包括顶面板106和底面板130。顶面板106具有顶表面108和底表面110。底面板130具有顶表面132和底表面134。显示组件136总体包括点矩阵28和点82、顶面板106、底面板130和必须支撑并升起点82的机构。对于如图3a和3b所示的实例，显示组件136包括底面板130、驱动电机120、螺钉118、中空销114、基部螺母116和顶面板106。在一实施例中，如图3b所示，顶面板106延伸至覆盖侧部分102的顶部。在另一实施例中，顶面板106不覆盖侧部分102的顶部，而是延伸至与顶面板106的顶表面108高度相同。在图3a和3b所描绘的实例中，示出了四个显示组件136，其不旨在限制显示组件136在本发明各个实施例中的数量。在一实施例中，pcb124和点矩阵28在相同的触觉显示箱100中(例如矩形盒)。在各个实施例中，显示箱100为任意合适的大小或形状。在一实施例中，显示箱100为长方形(总体像书)并且水平放置有点矩阵28，形成显示箱100的顶部的全部或一部分。显示箱100因此提供了供视觉受损用户使用的水平触觉图形显示器24，他们将显示箱100定向为仿佛在读书(例如braille书)，其中点矩阵28使由用户进行触觉接触和/或接近接触变得可用。pcb124在点矩阵28之下。在各个实施例中，触觉显示箱100具有任意合适的朝向，诸如采取与计算机显示器相似的朝向；即，其中点矩阵28为垂直朝向。在显示箱100的各个朝向中，用于显示箱100的术语“顶部”和“底部”应该相应地变化，以对应于朝向，诸如“正面”和“背面”。还是用术语“近端”和“远端”。因此，显示箱的点矩阵28表面或侧面称为近端表面或侧，因为它接近(紧邻或靠近)触觉和/或接近接触源，诸如手指、手、触针或其他设备的接近存在。显示箱100的相对侧或表面称为远端侧或表面，因为它偏远或远离触觉接触。术语“顶部”和“底部”的使用不意味着限制本发明的朝向。为了本文论述，一般地，使用术语“顶部”和“底部”，理解成这些术语等同于其他术语，诸如“正面”和“背面”或“近端”和“远端”，这取决于显示箱100的朝向。类似地，使用术语“正面”和“背面”或“近端”和“远端”，理解成这些术语等同于其他术语，诸如“顶部”和“底部”。在一实施例中，触觉显示箱100具有顶部分112(例如顶面板106)、底部分104和多个侧部分102，使得顶部分、底部分104和侧部分102形成封闭空间。在一实施例中，显示箱100具有安装或放置在显示箱100的底部或远端部分的控制和接口模块26，而点矩阵28安装或放置在显示箱100的顶部或近端部分。显示箱100的顶部分112包括点矩阵28，提供升起的点82，升起的点28可以以触觉方式或者通过视觉受损人员的接近而触及，使得所显示的输出(例如显示表示30)被感知到并理解。在一实施例中，触觉显示箱100包括顶面板106和底面板130。底面板130持有驱动电机120。每个驱动电机120朝向为使得驱动电机120的底部具有电触头122。当底面板130安装或放置在显示箱100中，底面板130直接放置在控制和接口模块26之上。在一实施例中，每个驱动电机120的电触头122与pcb124的顶表面直接接触(电通信)，其包括控制和接口模块26的部件。因此，由控制和接口模块26产生的电机或致动器驱动信号34通过pcb124传达至驱动电机120的电触头122，无需接线、无线电或其他通信或接触。在各个实施例中，点矩阵28为任意合适的形状。在一实施例中，点矩阵28为40点×60点的矩形，形成2400点的阵列。在一实施例中，点82之间的间隔大约为4毫米。在一实施例中，点82之间的间隔比4毫米更紧密。在进一步实施例中，点82之间的间隔大约为2毫米。为了利用更小的间隔实现更大的阵列，在一实施例中，驱动电机120是错列的(即替换驱动电机120按照离顶面板106的顶表面108不同的垂直距离置于底面板130中)。在替换实施例中，需要较小的驱动电机120，以实现点矩阵28中更紧密间隔的点82的阵列。在一实施例中，驱动电机120是用于某些移动通信设备中的振动电动机类型，其提供振动而不是铃声或其他声音来警告用户来电。在这种情况下，不包括振动附接，通常是连接至驱动电机120的驱动轴176的不平衡配重。在一实施例中，电机驱动信号34提供特定的电力脉冲，预期为电机120旋转预期的度数，使得对于给定的脉冲，点82由电机120驱动，以垂直移动，从而延伸到顶面板106的顶表面108之上的预定距离处。在各个实施例中，机构用于防止进一步旋转超过所需(防旋转机构)。在各个实施例中，驱动电机120是无刷的或者合适大小的带刷dc电机。驱动电机120布置成对应于点矩阵28中点82阵列的阵列，而由控制和接口模块26产生的电机驱动信号34指向到阵列中特定的电机120，以便升起特定的点82。顶面板106提供开口。在一实施例中，开口为圆柱形。在一实施例中，顶面板106和底面板130对齐并且安装或放置在一起，顶面板106圆柱体的位置轴向对齐底面板130圆柱体。在一实施例中，包括近距离传感器126，其感测触摸点矩阵28的一个或多个点82和/或手指、手或身体部分对顶面板106的接近存在。在一实施例中，近距离传感器126是设置在顶面板106中的电气传感器的阵列；例如位于顶表面108。传感器126确定手指(触针或其他设备)的运动，该运动造成压下一个或多个点或手指、手或其他身体部分的接近存在。传感器126阵列由此确定运动相对于点矩阵28的位置。在另一实施例中，传感器126还感测到正好位于点矩阵28上方、没有实际压低任何点82的运动。因此，例如，由手指横跨点矩阵28而没有接触任何点82的擦拭动作擦除显示在点矩阵28上的当前图像。在各个实施例中，当造成一个或多个点82的压低时，使用其他方法启用在点矩阵28上方(没有实际接触)和/或点矩阵28的一个或多个点82处感测手指、多根手指、触针或其他设备。一种这样的方法是光学方法，在本文别处进行论述。图4a是依照本发明原理的驱动销组件140的爆炸侧视图。图4b是依照本发明原理的、图4a的驱动销组件的爆炸侧视图，示出了销螺母144中的螺纹腔162。驱动销组件140包括灯头142、销螺母144和丝杆146。在一实施例中，丝杆146等同于丝杆118。灯头142包括顶部分148、底部分150和腔152。销螺母组件154包括灯头142和销螺母144。在其他实施例中，销螺母组件154包括点82和销螺母144，指示各个种类的点82能够附接至销螺母144。在图4a和4b所示的实施例中，销螺母144包括连接凸起156、中心部分158、基部部分160和螺纹腔162，螺纹腔162攻有母螺纹164。丝杆146包括螺纹部分168和基部部分170。螺纹部分168攻有公螺纹172。在一实施例中，丝杆146的基部部分170包括驱动轴腔174，用于连接至驱动电机120的驱动轴176。在一实施例中，显示组件136包括底面板104、具有驱动轴176的驱动电机120、驱动销组件140和顶面板106。在一实施例中，每根驱动轴176在每根驱动轴176的顶端处连接至丝杆146。每根丝杆146形成公螺纹172并且连接至销螺母144。每个驱动销组件140从下至上包括丝杆146、销螺母144和灯头142，其全部轴向对齐。每个销螺母144具有圆柱形内壁，轴向对齐销螺母144，销螺母144形成有母螺纹164，对应于附接至每根驱动轴176的丝杆146的形状和螺距。每个销螺母144和灯头142紧固在一起，以形成一个销螺母组件154。在一实施例中，灯头142形成轴向对齐销螺母144的腔152。销螺母144在销螺母144的顶部具有连接凸起156，其轴向对齐销螺母144。销螺母144的连接凸起156大小定为匹配灯头142的腔152，并且插入到腔152，以将灯头142紧固至销螺母144。在其他实施例中，使用其他形式的紧固。图5是根据本发明原理的、图4a和4b的驱动销组件140的等距图。图5描绘了销螺母144的平行平坦表面186。在图5中，一个销螺母平坦表面186以等距图示出，而另一销螺母平坦表面186位于第一销螺母平坦表面186对面并与其平行。随着销螺母组件154垂直移动，销螺母组件154的顶部遇到锁定或防旋转机构，锁定或防旋转机构防止销螺母组件154转动。电机120的转动由闭环反馈机构或当销螺母144的顶表面接触到顶面板106时停止，并且不能再进一步移动。因此，阻止销螺母组件154的上部伸出得超过顶面板106的顶表面108太远。在一实施例中，防旋转机构提供了销螺母组件154与顶面板106之间的连接。随着每个销螺母144垂直移动到顶面板106中的相应开口，每个销螺母144的平行平坦表面186与设置在顶面板106的相应平行平坦表面244接合。销螺母平坦表面186与相应地顶面板平坦表面244的接合提供了防旋转效果。图6是根据本发明原理的、与改型销螺母202一起使用的弹簧机构200的等距图。弹簧机构200附接至改型销螺母202的上部204的顶表面206。销螺母组件154包括弹簧机构200，使得特定(有限)量压力施加至灯头142，不会诸如通过随便的接触或正好擦边已经升起的灯头142而引致销螺母组件154变成沉降。在一实施例中，弹簧机构200附接至销螺母144的顶部。在销螺母144顶部的弹簧200装配到灯头142中，灯头142具有腔152，腔152大小和形状定为容纳弹簧200。弹簧机构200在各个实施例中实施，诸如螺旋弹簧、盘簧、挠性材料的角度(或锯齿)形状件或其他合适的弹簧状机构。图7是依照本发明原理的销螺母144的母螺纹164的侧视图。母螺纹164基于母螺纹角212、牙型214和螺距216。母螺纹164具有凸起表面218和凹进表面220。图8是根据本发明原理的丝杆146的公螺纹172的侧视图。母螺纹172基于母螺纹角222、牙型214和螺距216。母螺纹172具有凸起表面228和凹进表面226。在一实施例中，公螺纹172的螺纹角222和母螺纹164的螺纹角212大约为20度。在各个实施例中，螺纹角222、212从10度到30度变化。在进一步实施例中，螺纹角222、212处于更延展的范围。螺纹164、172设计为提供低至适中摩擦，该摩擦对于沿垂直方向平滑移动销螺母组件154的动力传递而言是必须的。螺纹164、172的设计实现了销螺母组件154的垂直运动，而无需抓住或锁起来，而不是那种旨在将公螺纹172和母螺纹164在特定点处锁定的螺纹设计。此外，螺纹164、172设计为避免由丝杆146的反向驱动；即，将用户的线性推动转换成丝杆146的旋转运动。因此，当驱动电机120提供电力以转动(通过电机驱动信号34)时，销螺母组件154垂直移动以将销螺母组件154的顶部伸出超过顶面板106的顶表面108，从而提供点矩阵28中的升起点82。公螺纹172的螺纹形状，对于凸起表面228为梯形，而母螺纹164具有相应的梯形。在一实施例中，在公螺纹172与母螺纹164之间设置空间，大约是螺距216的20％，在各个实施例中稍微更大或更小。图9是根据本发明原理的顶面板106的横截面图。图9不必按比例绘制。顶面板106具有顶表面108和底表面110。顶面板106包括在面板106中的顶表面108的圆柱形孔240。顶面板106还包括邻近孔240的纵向槽242。槽242提供了平行平坦表面244。邻近槽242且在它们之下的是下部开口246，其大小为允许销螺母组件154的自由运动。在各个实施例中，用户的输入(例如按压点矩阵上的点82或者手指、手或其他身体部分的接近存在)使用光学元件234、236，通过光学方法感测到。在一实施例中，源光学元件234(光源(led或其他源))的线(例如列)对齐点矩阵28的一条边缘，诸如矩形点矩阵28的垂直边缘。光线238照射在正好在灯头142上方的整个点矩阵28。接收光元件236(光传感器)的线(例如列)放置在点阵列28的相对侧，用于接收来自光源234的光线238，诸如位于光源234的垂直边缘的对面。当用户中断光线238(例如通过手指、触针或其他设备)时，确定运动的位置。类似的方法用于点矩阵28的水平边缘。因此，记录了压低插脚式灯头142的运动，表示运动的垂直和水平位置，该运动提供了去往控制和接口模块26的点矩阵接合信号36。在各个其他实施例中，用户的输入(例如按压点矩阵上的点82或者手指、手或其他身体部分的接近存在)通过电容性方法感测到。在一实施例中，透明导体涂覆顶表面108。透明导体感测到在顶表面108上的接触的存在和程度。在另一实施例中，透明导体涂覆中空销108的可接触表面。在替换实施例中，电阻性方法用于感测用户的输入。图10是依照本发明原理的底面板130的横截面图。图10不必按比例绘制。底面板130具有顶表面132和底表面134。底面板130包括在底表面134上的较大圆柱形开口230以及在顶表面132上的较小圆柱形开口232。两个圆柱体230、232轴向对齐。较大的圆柱体230形成于较小的圆柱体232之下。每个较大的圆柱体230直径大小定为持有驱动电机120的主体，而每个较小的圆柱体232直径大小定为封装驱动轴176，驱动轴176从驱动电机120的顶部轴向伸出，同时允许每根驱动轴176的自由旋转。每个驱动电机120的驱动轴176伸出超过底面板130的顶表面132。图11是根据本发明原理的顶面板106的局部等距图。图11描绘了顶面板106的下侧，示出了槽242和平行平坦表面244。槽242的平行平坦表面244通过销螺母144的平行平坦表面186接合，充当防旋转机构，以当销螺母组件154垂直升起时，防止销螺母组件154的进一步旋转。图12a依照本发明原理的、包括销螺母组件252的凸轮和齿轮组件250的等距图。图12b是依照本发明原理的、图12a的凸轮和齿轮组件250的侧视图。凸轮和齿轮组件250包括销螺母组件252、丝杆256、蜗轮264、针齿轮266、凸轮268、凸轮杆270和弹簧274。每根蜗轮264由行电机262供电。在一实施例中，蜗轮264的螺纹延伸到蜗轮264的长度，直至接近行电机262。每根凸轮杆270由列电机278供电。在一实施例中，销螺母组件252包括凸缘254。销282包括上螺纹部分280，其为丝杆256提供螺纹。销282包括防旋转脊276并且由基部288支撑。蜗轮264包括与针齿轮266啮合的接合部分284以及非接合部分286。销螺母组件252的灯头142与顶面板106中的孔240接合，以充当点矩阵28中的点82(图12a和12b中未示出)，如本文别处所述。在一实施例中，销螺母组件252等同于销螺母组件154。在各个实施例中，销螺母组件252不包括凸缘254。行电机262转动蜗轮264，蜗轮264转动附接至每根销282的齿轮266。每个齿轮266附接至每根销282，具有简单的滑动离合器机构272，滑动离合器机构272通过安装在杆270上的相应凸轮268接合和脱接，杆270由列电机278转动。当凸轮268移至恰当位置时，离合器机构272为有待压低的齿轮266做好准备，而当凸轮268移至中间位置时，弹簧274导致齿轮266返回到空档(非接合位置)。在一实施例中，行电机262和列电机278是步进电机，允许蜗轮264和凸轮268旋转的精确控制。列电机278有时接合一列离合器272。所有行电机262同时旋转，转动附接至该列销282的齿轮266，齿轮266当前是啮合的。行电机262向前或反方向旋转取决于哪个销螺母组件252需要被升起或降低，而且其量与销螺母组件252需要被升起的高度相应。控制和接口模块26通过控制和接口模块26的控制软件指令提供软件控制，该指令对数字微处理器46编程，以提供指向行电机262和列电机278的电机驱动信号34。一旦设定一列销螺母组件252，则接合下一列并且重复该进程。本文所述的凸轮和齿轮方法具有这样的优势：电机262、278是强劲的，并且仅有(行+列)电机262、278。另一优势是，销282的节距可以制成任意小。而且，只耗费若干秒来刷新呈现在点矩阵28上的整个显示表示30。在一实施例中，触觉图形显示器24具有控制和变化销螺母组件252高度的能力；即，点矩阵28上的点82的高度。这种效果通过经由软件方法控制驱动电机轴176的转动，并且还利用电气和/或光学反馈机构来实现，其中电气和/或光学反馈机构测量驱动轴176的转动。控制和接口模块26通过控制软件的指令提供软件控制，该指令对数字微处理器46编程，以提供指向驱动电机120的电机驱动信号34，从而控制销螺母组件154的高度。为了将销螺母组件154移到更高，进行更多转动。在进一步实施例中，有能力动态移动或搏动每个销螺母组件154，以向用户传达附加信息。对于凸轮和齿轮组件250的实施例，控制和变化销螺母组件252高度的相似效果通过利用指向相应行电机262的电机驱动信号34控制蜗轮264的转动来实现。控制和接口模块26通过控制软件的指令提供软件控制，该指令对数字微处理器46编程，以提供指向行电机262的电机驱动信号34，从而控制销螺母组件154的高度。图13是根据本发明原理的、用于触觉图形显示器22的触觉显示箱300的侧视图。在图13的实施例中，设置包括致动器的框架组件400，取代驱动电机120。图13的显示箱300由侧部分302、底部分304和顶面板306形成。在一实施例中，侧部分302和底部分304可以是统一部分。图13还描绘了中空销314、凸缘316、颈圈360、驱动轴318、电触头322和印刷电路板324。在一实施例中，凸缘316并入到中空销314，而颈圈360可以并入到驱动轴318。顶面板306包含中空销314，后者包括凸缘316。印刷电路板324可以安装至显示箱300。例如，印刷电路板324可以安装至显示箱300的底部304。在替换实施例中，印刷电路板可以安装至框架组件的侧部，而框架组件可以安装至显示箱的底部。在一实施例中，顶面板306包括上部340、下部342和侧部344。顶面板可以包括前部分(未示出)和后部分346(图14)。上部340、下部342、侧部344、前部分和后部分346限定了矩形立方体，其中包括中空区域338。上部340包括顶表面308和底表面310。下部342具有顶表面346和底表面348。显示组件336总体包括点矩阵28、点82、顶面板306和框架组件400。对于如图13所示的实例，显示组件336包括框架组件400、顶面板306、中空销314、凸缘316、颈圈360和驱动轴318。在图13所描绘的实例中，示出了两(2)个显示组件400，其不旨在限制显示组件400在本发明各个实施例中的数量。例如，可以设置单个框架组件或多于两(2)个框架组件。图14是附接至顶面板306的四(4)个框架组件400的透视图示。尽管参照图14显示并描述了四(4)个框架组件400，但是这不旨在限制本发明各个实施例中的框架组件的数量。例如，可以设置少于或多于四(4)个框架组件。在一实施例中，框架组件400的一侧可以是阶梯状的，使得框架组件400的第一部分350为第一宽度，而第二部分352为第二宽度。在所示实施例中，框架组件可以总体垂直于中空致动器腔416(见图15)和中空轴腔422(见图15)延伸。图15是根据本发明原理的框架组件400的透视图示。框架组件400包括至少一个侧表面402、连接至所述侧表面的底表面404以及连接至所述侧表面的顶表面406。框架组件400还包括正面408和背面(未示出)。正面408和背面可以具有波浪构造。第一框架组件400的正面408可以是第二框架组件400背面的镜像或近似镜像，使得各自的波浪表面可以直接彼此紧靠。侧表面402包括侧表面孔412。每个侧表面孔412包括从侧表面402向内延伸的侧壁414，由此限定中空致动器腔416。在一实施例中，中空致动器腔416从侧表面402延伸穿过框架组件400到达第二侧表面402。在替换实施例中，中空致动器腔416从一个侧表面402向内延伸但不穿过第二侧表面402。顶表面406包括顶表面孔418。每个顶表面孔包括从顶表面406向内延伸的侧壁420，由此限定中空轴腔422。中空轴腔422垂直于中空致动器腔416延伸穿过框架组件400，且穿过中空致动器腔。中空致动器腔416垂直于中空轴腔422延伸穿过框架组件400，且穿过中空轴腔。框架组件400包括在中空致动器腔416中的致动器424。致动器424是圆柱形的电动致动器。框架组件包括在中空轴腔422中的驱动轴318。凸轮426将致动器424功能性连接至驱动轴318。销314连接至驱动轴。在一实施例中，中空销314通过弹簧490连接至驱动轴(见图23)。图16是根据本发明原理的触觉图形显示器14的透视图示。触觉图形显示器14可以包括包覆控制和接口模块(包括外部接口(例如usb、蓝牙)、驱动模块、电机或致动器电源、接触模块和按钮模块)以及点矩阵的基部502。箱还可包括一组按钮598，为按钮输入模块提供输入。例如，重置、缩放、平移和旋转按钮可以为按钮输入模块提供输入。触觉图形显示器14的顶部可以包括开口，以容纳顶面板506。顶面板506的顶表面可以与触觉图形显示器14的表面齐平。尽管参照图16显示并描述了四(4)×四十(40)点矩阵28，但是这不旨在限制本发明各个实施例中的大小和构造。例如，可以设置更大的(诸如具有字母大小的、40×60销的设备)或更小的点矩阵。在一实施例中，销可以具有4mm的销间距(相邻销的中心之间的距离)。然而，这不旨在限制，而且可以考虑其他销间距落在本发明的范围内。图17是根据本发明原理的四十一(41)个框架组件500的透视图示。尽管参照图17显示并描述了四十一(41)个框架组件500，但是这不旨在限制本发明各个实施例中的框架组件的数量。例如，可以设置少于或多于四十一(41)个框架组件。现在转向图19，其为了解释，仅描绘了三(3)个框架组件500，框架组件500可以平行于中空致动器腔516延伸。框架组件500可以包括替换镜像或近似镜像组件。例如，在图19所示的实施例中，组件是近似镜像组件500，其可以包括局部或半致动器腔516和局部或半轴腔522，使得当一对近似镜像框架组件彼此紧邻放置时，可以形成完整或整个致动器腔516以及完整或整个轴腔522。在图19所示的实施例中，组件500具有变化的大小/构造，并且当组装时可以得到错列的致动器腔516。考虑到组件的各个变型，并认为是落入本发明的范围内。回到图17和18，框架组件500包括在中空致动器腔516中的致动器524。致动器524是圆柱形的电动致动器，而弹簧触点521电连接到印刷电路板525，致动器524可以垂直紧邻框架组件500来布置。框架组件500包括在中空轴腔522中的驱动轴518。凸轮526将致动器524功能性连接至驱动轴518。销可以连接至驱动轴518。图20是根据本发明原理的、功能性连接至两个凸轮426的两个致动器424的透视图示。凸轮426显示为接合两根驱动轴318。在图20中，一根驱动轴318描绘成连接至中空销314，而另一根驱动轴318显示为不带有中空销。图21是根据本发明原理的、功能性连接至致动器424的凸轮426的正视图示。凸轮426显示为接合驱动轴318。在一实施例中，凸轮426和驱动轴318构成旋转凸轮移动从动件构造，其中驱动轴318是平面从动件。在替换实施例中，凸轮和轴可以构成替换构造，诸如其中驱动轴是刀刃从动件、滚筒从动件、斜平面从动件或球面从动件。凸轮426在图21显示为上位。图22是图21的凸轮426、致动器424和驱动轴318的侧视图示。致动器424通过致动器轴462连接至凸轮426。图23是根据本发明原理的、功能性连接至致动器424的凸轮426的正视图示。在图23中，凸轮426显示为下位。在运行中，第一电压可以供给到致动器424以绕致动器轴沿第一方向将凸轮426从凸轮的下位(见图23)转动至凸轮的上位(见图21)。这种转动可以将相应的驱动轴318向上伸出，致使相应的插脚式灯头314从框架组件400的顶表面308以及从顶面板306的上部340的顶表面308的最大表面凸起最大距离。凸缘316可以解除上部340的底表面310，从而阻止插脚式灯头314的进一步向上运动。在一实施例中，凸轮的转动可以大体上为300度。在一实施例中，转动可以在180至350度之间。在另一实施例中，转动可以在270至330度之间。在另一实施例中，转动可以在290至310度之间。第二电压可以供给到致动器424以绕致动器轴沿与第一方向相反的第二方向将凸轮426转动至凸轮426的下位，从而向下缩回驱动轴，造成插脚式灯头314从框架组件400的顶表面(以及显示组件300的顶表面)缩回最大距离。颈圈360直径可以大于轴318，并且可以充当导件和位于中空轴腔中的轴的更小接触表面。在一实施例中，凸轮可以仅旋转可行旋转的一部分。因此，相应的驱动轴可以部分地升起(或缩回)，由此使得销能够从顶面板的顶表面凸起部分距离。这允许销相对于彼此凸起不同的距离，诸如理想地可以是具有例如地形图。在另一实施例中，凸轮可以振动，使得相应的轴和销可以上下振动，由此向用户提供附加信息(这将会通过例如不同颜色像素的图形显示来提供)。可选地，除了致动器以外，可以设置一个或多个振动电动机或元件以振动销。如上所述，来自一实施例的元件可以与另一实施例的元件组合使用，使得振动(或任意其他特征)可以提供给其他实施例。例如，振动可以施加给包括螺钉的实施例中的一个或多个这种螺钉。尽管参照具体优选实施例已经显示并描述了本发明，但是应当理解的是，本领域技术人员可以在其中进行各种形式和细节上的改变。例如，在一实施例中，致动器可以是电机。作为另一实例，本发明的实施例不需要根据图形设备22和控制和接口模块26来实施。例如，图形设备22和控制和接口模块26的功能可以在单个设备上实施。可选地，图形设备22和控制和接口模块26的功能可以通过三个或多个各种设备实施，或者打包成其他类型的物理设备。作为另一实例，语音输出功能可以向用户提供扩大输出。作为再一实例，在替换实施方式中，本文所述的软件功能的全部或部分可以在硬件中实施，例如在可编程门阵列(pga)、可编程逻辑器件(pld)、专用集成电路(asic)或其他合适的ic芯片中实施。软件功能的部分可以通过彼此通信的复数ic芯片来实施。当前第1页12当前第1页12