对输入致动器的反馈的制作方法

专利名称：对输入致动器的反馈的制作方法
技术领域：
本发明涉及用户接口，并且更具体地，涉及使用触觉学(haptics)的 用户接口。
背景技术：
触觉学结合了机器人学以及触觉生理学，用于更强的真实性、交互性、 精确性、以及性能。美国专利申请出版物No. 2001/0035854公开了对用于 触控板及其他触控器的触觉学反馈的使用。具有物理反馈的触觉学已经被 研究并被实现到高端游戏设备、虛拟手3D建模软件、以及汽车业及家用 远程控制设备(例如Sony NAVITUSTM)。在之前，触觉学系统已经被隐 藏在设备中，从而导致为了覆盖该系统需要更大的设备体积。
对于按下^的触觉提示已经通过拱顶实现，或者在位于触摸屏上的 虚拟鍵的情形中，通过声音和图形提示来实现。SONY NAVITUSTM已经 使用了压电单元来移动触摸屏以便给出触觉提示。不过，这仅是单脉冲。 当在手持便携式设备中使用时，触摸屏也可以是昂贵的并且易于受损的。
存在对于提供一种新型输入系统的需要，所述系统可以使用触觉学， 以使发信号表明在电子设备上的用户可按压的输入致动器的位置，而不必 非要使用触摸屏。还存在对于提供一种用于用户输入的触觉学发信号系统 的需要，所述用户输入使用异形或有玟路的触感(tactile)单元和/或振动 的触感单元。

发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于电子装置的用户输入系统，
8包括输入致动器，适于被用户按压，以将信号输入所述电子设备中；以及致动器位置信号通知系统，适于将所述输入致动器的位置用信号通知给用户。所述致动器位置信号通知系统包括用于用户手指接触的、接近所述输入致动器的有紋理表面；以及用于移动所述有紋理表面、从而当用户手指正在接触所述有紋理表面时增强对用户手指的感应输入的系统。
才艮据本发明的另一个方面，提供了一种用于向电子装置的用户发信号通知在所述电子装置上的用户输入的位置的方法，所述方法包括向所述电子装置提供所述接近用户输入的有紋理表面，所述有紋理表面适于被用户按压，以将信号输入所述电子装置中；以及移动所述有紋理表面，从而当用户正触摸所述有紋理表面的时候增强所述有紋理表面对用户的感应输入。
根据本发明的另 一个方面，提供了 一种用于电子装置的用户输入系统，包括所述电子装置的壳，其具有接近用户可按压输入区域的有紋理表面；位于所述壳的用户可按压输入区域下方的输入致动器；以及振动系统，用于使位于所述有紋理表面的壳振动，以便增强对位于所述有故理表面的壳的用户触摸的感应输入，从而增强了对于用户触摸的所述输入致动器的位置的触感信号通知。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于电子装置的用户输入系统，包括所述电子装置的壳，其具有透明窗口；以及位于所述窗口下方的触觉致动器。所述触觉致动器适于移动所述窗口，用于提供对于用户对所述窗口的触摸的触感感应输入。所述触觉致动器包括可被用户通过所述窗口看到的标记。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于电子装置的用户输入系统，包括输入致动器，适于被用户按压，以将信号输入所述电子装置中；所述电子装置的壳，其具有位于所述输入致动器上方的部分，所述部分适于被用户向内按压，以激活所述输入致动器；以及触觉致动器，包括振动器，所述振动器适于使所述壳在所述输入致动器上方的部分振动。
根据本发明的另 一个方面，提供了 一种用于手持便携式电子装置的壳,包括触觉反馈的有紋理表面区域，以及用于将所述壳可移除地安装到所述手持便携式电子装置的主要部分的系统。所述触觉反馈的有紋理表面区域适于位于所述手持便携式电子装置的用户可按压输入致动器上方。所述有紋理表面区域适于被用户按压，以激活所述用户可按压输入致动器，并由此将信号输入所述电子装置中。所述有紋理表面区域具有可被用户观察到的美观设计形状。所述手持便携式电子装置的主要部分适于使得具有形成不同形状的触觉反馈的有紋理表面区域的多个不同壳之一被安装于其上，从而使得所述壳适于替换在具有形成不同形状的触觉反馈的有紋理表面区域的手持便携式电子装置的主要部分上的不同壳。
根据本发明的另 一个方面，提供了 一种用于手持便携式电子装置的壳，包括用于将所述壳附连到所述手持^更携式电子装置的主要部分的系统，以由此覆盖所述主要部分上的用户可按压的输入致动器，所述输入致动器适于当所述用户输入致动器被用户按压时，将信号输入所述手持便携式电子装置中；以及在所述壳外部上的触觉有紋理表面，其适于位于所述用户输入致动器上方。所述触觉有紋理表面包括围绕所述用户输入执行器和/或在所述用户输入致动器正上方的、对称凹槽和/或突出物组，其适于通过用户触觉被感觉到，以指示出所述用户输入致动器的位置。所述对称凹槽和/或突出物组构成了可被用户查看的美观设计。
根据本发明的另一个方面，提供了一种机器可读的程序存储设备，其有形地包含机器可执行的指令程序，用于执行增强触感感应以便指示出用户输入的位置的操作，所述操作被提供为包括感应用户手指在壳上的位置，所述壳具有在用户输入上方的触觉有紋理表面区域；以及当用户手指的位置4皮感应到接近用户输入上方的所述触觉有紋理表面区域时，使所述触觉有紋理表面区域振动，以由此增强对于在所述触觉有紋理表面区域处的用户手指的触感感应。


在以下描述中结合

了本发明的前述方面和其他特征，在附图中
图l是包括本发明的特征的设备的透视图；图2是图1所示的设备的前视图；图3是图1和2所示的设备的各部分的横断面视图；图4是图l和2所示的设备的变体的各部分的横断面视图；图5是图1和2所示的设备的各组件的框图；图6是图l和2所示的设备的另一变体的各部分的横断面视图；图7是图l和2所示的设备的组件的变体的框图；图8-12示出了图l和2所示的设备的壳的小键盘部分的变体；图13-14示出了图l和2所示的设备的壳的导航控制部分的变体；图15-16示出了图l和2所示的设备的壳的电源键部分的变体；图17-27示出了图1和2所示的设备的壳的音量和/或变焦控制部分的变体；
图28-29是本发明的可替换实施例的各组件的一类安装的示意性横断面视图30是本发明的可替换实施例的主要部分的正面透视图31是用于附连到图30所示的主要部分的壳的正面透视图；以及
图32是图30和31分别示出的、彼此附连的主要部分和壳的背面透视图。
具体实施例方式
参考图1，示出了并入本发明的特征的手持^更携式电子装置10的透视图。尽管将参考附图中所示的示例性实施例来描述本发明，但是应该理解，
可以用许多可替换形式的实施例来实现本发明。此外，可以使用任意适当的大小、形状或类型的单元或材料。
在此实施例中的装置10是移动电话。不过，本发明的部件可以用在如下装置的任意适当类型的用户输入部分中，所述装置例如包括手持便携式电子装置，诸如音乐播放器、数字照相机、PDA、因特网浏览器、游戏
ii手柄；或甚至非便携式电子装置，诸如较大电子装置或例如工业工具的小键盘的用户输入。移动电话10可以包括不同于电话应用的应用，例如包括音乐播放器应用、数字照相机应用、因特网浏览器应用、和/或游戏应用。
在图l所示的实施例中，移动电话IO是块状的手机，其中显示器不会相对于小键盘移动。不过，本发明的特征可以用在其他类型的手机设计中，包括翻盖型手机或滑盖型手机。移动电话IO通常包括外壳12、外壳内的电子电路14、外壳内的充电电池16、以及可操作地连接于电子电路并安装在外壳上的显示器18。电子电路14通常包括控制器(诸如微处理器)、存储器、收发器以及天线。不过，可以提供任意适当类型的电子电路。
电子电路14和外壳12相结合形成用于电话IO的各种特征的用户输入部分。在此实施例中，用户输入部分包括电源键部件20、音量和/或缩放控制部件22、导航和功能键部件24、以及字母数字小键盘部件26。可以提供更多或更少的用户输入部分。在此实施例中，所有这些用户输入部分适于通过将外壳12的一部分向内按压以激活用户输入部分而被激活。不过，在可替换实施例中，这些用户输入部分的一种或多种可能不是用户可按压的，或者可能不使外壳的一部分形成该特定的用户输入部分。
并且参考图2，外壳12包括外部的壳28，其包括弹性聚合物材料。壳28具有沿着其外表面的隆起和凹槽。这些隆起和凹槽形成两个主要目的对于电话10的外部提供视觉上的美观设计，以及当被用户触摸时向用户手指提供触感。在可替换实施例中，某些或所有的隆起和凹槽可以是非常小的，以至于它们可能并非总是^^直接看到。如可以看到的，在此实施例中，在某些区域中隆起和凹槽是均匀的，而在其他区域中隆起和凹槽是不均匀的，而是具有有图案的形状。隆起和凹槽的图案模式可以被设计为提供隆起和凹槽的任意适当的图案(或者有紋理和/或形状的壳的外表面)，户、要可以使用本发明的特征即可。壳28形成电话的外表面的大部分。在优选实施例中，壳28是整体部件。不过，在可替换实施例中，壳28可以包括多个部件；例如，它们可能完整地彼此接合在一起。
字母数字小键盘特征26通常包括位于壳28的小键盘部分32之下的十
12二个输入传感器30。这通常对应于用于电话拨号的ITU-T (国际电信联盟-电信标准化部门)小键盘。ITU-T小键盘具有使用十二个键的小键盘布局。ITU-T小键盘将字母表的字母与在小键盘的键上的数字相关联。例如，如所公知的，数字"2"键支持字母ABC,数字"3"键支持字母DEF，拳等。在键布局中使用的其他类型的字母到数字的安排方案包括在美国专利申请出版物No. 2006/0103623中>^开的那些方案，通过对其的M引用将其并入此处。在可替换实施例中，传感器可能不必是分离的。
并且参考图3,在此实施例中，输入传感器30包括在印刷电路板34上的弹性可按压的拱顶传感器30。不过，可以提儉任意适当的用户输入传感器。壳28可以如箭头36、 37所指示地那样被用户手指按压，以激活传感器30。当被按压时，信号被发送到控制器。由此，对应于数字和/或字母和/或符号的信号可以被输入到电话10中。壳28和拱顶传感器30可以在被用户放开之后弹性地偏移回到其原始位置。输入致动器可以包括具有可按压拱顶的小键盘垫，其中有紋理的表面可以包括位于各个拱顶上方的多个不同的有紋理的表面。
并且参考图4和5，输入部分可以包括至少一个运动致动器38。在优选实施例中，为每个输入传感器提供一个运动致动器38。运动致动器38可操作地耦合于控制器42。在此实施例中，运动致动器38包括压电致动器，其适于当#>电压时在方向40上向外凸出。不过，在可替换实施例中，可以提供用于移动壳28的各部分的任意适当类型的运动致动器。压电致动器38被安装于框架44，以支撑输入传感器30之上及壳28之下的致动器。由此，当压电致动器38祐加电压时，其适于将壳28位于输入传感器30之上的部分向上或向外移动。当被解除电压时，壳28和致动器38可以返回如图4中所示的它们的原始位置。在优选实施例中，控制器42适于重复地激活和去激活(de-actuate)运动致动器38，以提供壳28位于输入传感器30正上方的部分的振动运动。控制器42可以适于重复地激活和去激活运动致动器38，以提供持续的振动运动或变化的振动运动。
优选地，控制器42仅基于预定的事件激活和去激活运动致动器38。例如，预定事件可以是应用软件中的事件。不过，优选地，预定事件包括
来自传感器的信号。更具体地，并参考图6和7，电话10可以包括一个或 多个手指传感器46。
在优选实施例中，为每个运动致动器38提供一个手指传感器46。手 指传感器46可操作地耦合于控制器42。在此实施例中，手指传感器46包 括电容传感器，其适于感应用户手指在壳28位于输入传感器30上方的壽 分处的感应器46正上方的出现。不过，在可替换实施例中，可以提供任意 适当类型的手指传感器，用于感应用户手指在壳28上的出现。手指传感器 46安装于壳28正下方的框架44,并且由电绝缘体48将其与运动致动器 38隔开。
当手指传感器46感应到用户手指在致动器38上方的壳28上出现时， 传感器46被适配于将信号发送到控制器42。控制器随之被适配于激活运 动致动器38。用户可以通过用户手指感觉到壳在有限位置处的运动。该情 况通知用户他或她的手指位于输入传感器30上。用户可以按压壳28从而 按压传感器46和致动器38，以便按压和激活输入传感器30。当用户拿开 他或她的手指时，如被手指传感器46感应到的那样，控制器42可以将敢 动器38关闭，直到再次感应到用户手指为止。
软件可以被存储在机器可读的程序存储设备中，所述软件有形地包括 机器可执行的指令程序，所述指令程序用于执行增强触感感应以指示用户 输入的位置的操作，所述操作包括感应用户手指在壳上的位置，所述壳 具有在用户输入上方的触觉有紋理表面区域；以及当用户手指的位置,皮感 应到接近用户输入上方的触觉有紋理表面区域时，使触觉有紋理表面区域 振动，由此增强对于位于触觉有紋理的表面区域处的用户手指的触感感应。
在移动电话应用中，特定大小和朝向的压电致动器、振动器或振动螺 线管可以被置于触摸感应的平面显示屏幕或壳部分下方，以给出触感或触 觉反馈。这允许取代于使用传统的小键盘，而将触摸屏或触摸板用作为输 入装置。对输入装置的触感反馈通过改进通信交互性和直观用户接口而增 强了用户体验。触觉装置、致动器、系统和部件可以被用作为装饰单元。
14装饰功能性触觉键盘接口允许触觉区域集成装饰性和功能性目的两 者。不是将触觉组件组合体放置于不透明的外壳或显示器下方，而是通过
将它们;故置于透明的或半透明的外壳下方，可以提供将一部分触觉组件作 为功能性装饰部分的使用。触觉单元(诸如用于压电致动器的金属放大器 极板)可以被用作提供视觉金属表面的装饰单元，其可以是无图案的或具 有图案，诸如在其上蚀刻的,数字。
在装饰功能性触觉接口中，用户可以通过在表面上滑动他或他的手指 而感觉到拾睫的位置。通过移动手指可以感觉到表面紋理中的不连续和变 化，以指示出功能性区域(诸如掩建)的位置。来源于紋理的来自光反射 的某些细致的视觉提示也可以指示出小键盘掩睫或其他输入单元的位置。 来自壳下方的照明可以被用于改变输入单元的视觉感知，由此基于软件应 用或使用环境的需要而改变输入区域的功能性。存在多种方式来创建触觉 表面紋理，所述触觉表面紋理指示出在移动设备壳上或甚至在显示器上的 功能性区域。结果，所述紋理还可以;陂用作为装饰和工业设计单元。
可以提供通过4錄面振动而放大设备壳上的紋理的感觉。当用户将他 的手指保持静止时，压电单元(或其他振动产生器)可以轻微地振动表面， 以允许用户感觉到紋理，尽管他的手指并未移动。结果，用户知道他的手 指处于M按压的正确位置。振动可以是持续的，或者可以在幅度和/或频 率上变化。
如果位于移动装置上的某个位置的表面没有形成紋理，则可以在幅度 和/或频率上控制振动单元的振动，以生成模拟的表面紋理。该装置可以使 用电容性或其他类似的触摸感应区域(其可以用信号通知壳或显示器上的 坐标位置)，以l更定位用户手指，并取决于手指正在指向或触摸的位置而 改变振动反馈(例如，在M上为轻轻振动，在桧建区域边缘上为猛烈振 动，而当手指不在M上时没有振动)。当需要向用户通过触觉指示出"隐 藏键，，时，该功能是有用的。当具有触觉提示的掩建需要被放置在光学上 受限的表面(诸如显示器)上时，该功能也是有用的。
具有触摸感应区域的功能性触觉装置已经通过将该触觉装置放置在平滑表面下方而#:实现；尤其是在显示器应用中。本发明可以将触觉应用扩 展为将触感反馈提供给其他类型的输入装置，并且还可以通过将其组件 用作一部分修饰而非隐藏组件而服务于装饰目的。此外，本发明可以将装 饰触觉设备带到移动设备的任意部分；而非仅仅是平滑表面，诸如显示器。 通过本发明，在触摸感应和触^Jti殳备中的触觉学由以下两类触觉 单元之一或二者组成被动触觉单元和主动触觉单元。-故动触觉单元是其 中设备的壳通过其形状或紋理指示出功能性位置一一诸如M位置一一的 情况。主动触觉单元是其中振动或反复运动被用于向用户手指摆动出设备 表面的紋理或移动的印象。这可以结合手指位置信息和挤压力来提供。使 用触觉学的第三种方式是在混合触觉系统中使用主动和被动触觉学的结 合。
通过在表面上形成凹槽，并在凹槽或隆起的斜度、高度和方向上创建 动态或分裂性的改变，可以完成被动触觉的实现。通过弯出角度或圆形弯 曲或者通过在凹槽的高度和斜度上的突然或逐渐的改变，来对凹槽的方向 进行改变，可以指示出拾睫区域。多个凹槽及其变形的结合可以向在表面 上移动他的手指的用户指示出功能区域(例如按键)的位置。
装饰功能性触觉装置的主动触觉学实现方式可以包括将电容性传感 器放置在用户将他的手指用于人机交互的区域(诸如小键盘或音量掩建Y 下方。电容性传感器可以指示出手指的坐标。通过将这些坐标与所^使用的 应用掩键所在的坐标图进行比较，装置可以使表面振动，从而在触觉上指 示出皿位置。
将前两种情况相结合允许创建一种混合系统，其也可以在手指在凹槽 或突出物上没有移动的情况下净皮感觉到。额外的功能性可以通过下述能力 获得，所述能力用于在表面紋理没有指示出拾睫所在的位置上创建具有振 动的新的触觉按键。
本发明的优点包括
通过改进通信交互性和直观用户接口，增强了体验。
通过用触觉学接口替换当前输入装置(例如小键盘)，简化了产品设计；作为输入/输入装置的、已集成了触觉学的正面外壳或者已集成了触 觉学的显示器可以去除实际输入装置，诸如小键盘。 -通过去除当前输入装置，降低了成本。
在不损害用于输入装置定位的触感提示的情况下，为表面区域的设 计创建更多自由。
使得能够创建对仅当应用需要时可以被使用的"隐藏键，，。
使得能够将小键盘区域用作为小键盘或触摸板。
在过去，用于M位置、输入装置和其他设计单元的触感(触摸)提 示一直4艮大。在现代设计和应用中存在一种需要，即，有时或在某些i殳计 中隐藏这些单元，以及为壳中的功能性主动的(掩睫、输入装置)区域(即， 在某些应用中被打开的隐藏键)带来更敏感的指示。通过主动和被动触觉/ 触感紋理，这可以,皮实现。
当前，移动装置在尺寸上4艮小，并且具有需要不同输入和输出方法和 装置的若干功能。用户或装置自身的软件应用无法在当前分立的输入装置 解决方案之间进行切换。本发明的解决方案允许通过控制触觉输出将单个 输入装置(诸如电容性触摸传感器)用作为触摸板以及小键盘，而同时当 装置处于非主动触觉模式时仍然保持用户定位,的可能性。
在过去，表面紋理未被用于在触觉上指示出M位置，主动振动也未 被用于模拟表面紋理，也未被用于通过移动表面来增强表面紋理的"感觉"。 本发明允许提供这些特征的能力。
本发明可被用于开发一系列用于触觉触摸的功能性紋理表面。目的可 以是，创建高感知度和有效应的接口，其中可以通过3D紋理表面而不是 现有的基于屏幕的产品来利用触觉触摸的物理反馈能力，其使用触觉触摸 将允许制造业开发复杂的壳模塑，壳模塑可以整体上取代传统的小键盘， 并为该技术创建更人性化的接口 。特定的功能性紋理区域已经被考虑用于 物理输入一一使紋理数量增加用于音量和变焦功能；导航键和操纵杆；字 母数字掩睫和开关机。总体的紋理美感已经被开发，其可以在产品的形式 因素的各方面进行变形，从而构成和覆盖这些紋理功能性区域。在图l和2所示的实施例中，可以提供一种用于电子装置的用户输入 系统，包括输入致动器，其适于被用户按压从而将信号输入到电子装置 中；电子装置的壳，其具有位于输入致动器上方的这样的部分，该部分适 于被用户向内按压从而激活输入致动器；以及触觉致动器，其包括适于使 位于输入致动器上方的所述壳的所述部分振动的振动器。所述部分可以相 对于壳的周围部分使用户基本上视觉上难以分辨。该部分可以可替换地或 附加地用于其他输入部分，以构成"隐藏键"特征，其中仅当预定事件时 或者仅用于某种软件应用而非其他软件应用时，才使壳的区域振动。
图8示出了位于小键盘部分32，处的壳28，的外表面的可替换实施例。 在此实施例中，壳28的外表面具有视觉上可以分辨的标记，该标记包括在 外表面中塑成的、通常对应于ITU-T小键盘的有形状的数字、字母和符号。 在图l和2所示的实施例中，数字、字母和符号可以以不同颜色被注入小 键盘部分32上的壳28中。因此，壳28在小键盘部分32上的外表面的纹
理基本上可以是一致的。
并且参考图9-12,示出了壳的小键盘区域的外表面的形状和紋理的可 替换实施例。在图9中，小键盘部分50包括中央凹陷区域52 (由此构成 了两个相邻的相对凸起的区域53、 54)以及四个横向伸展的凹槽组56，所 述凹槽垂直于区域52、 53、 54。区域52-54和四个凹槽组56的结合形成 12个交叉区域。每一交叉区域位于12个输入传感器30中的一个的上方。
图10示出了下述实施例，其中在壳的小键盘部分的外表面中设置12 个凹陷区域58。每个区域58具有大致正方形的形状，其具有形成对于t^ 陷形状的侧壁的多个隆起。图ll示出了类似的实施例，但其具有矩形的凹 陷区域60。图12示出了另一实施例，其具有四个横向伸展的凹陷62。 3 个凸起的突出物64位于每个凹陷62中。这在输入传感器30上构成了 12 个在触感上敏感的区域，以用于用户通过触摸进行识别。这些实施例仅是 一些示例，而不应该被认为是限制性描述。
回头参考图l和2，本发明的触觉部件还被应用于电话10的导航和功 能键部件24。不过，在可替换实施例中，本发明的触觉部件可以不被应用
18于装置的导航和功能键部件。在此实施例中，提供了五向导航鍵部件66, 其允许用户在中央、上部、下部、以及两个横向侧面按压该部件，从而起 到类似于操纵杆的作用。五向导航键特征66包括在壳28以及具有十宇 形状的凹陷68的壳下面的传感器，所述凹陷68在其壁上具有向下直到凹 陷68的下部的隆起。这构成了具有明显独特的紋理和形状的表面，以便由 用户识别并按压五向导航键特征66的五个不同的激活点。如图2可见，四 个输入传感器30位于的凹陷68以外的壳28下面，处于凹陷68的斜对角。 这些传感器和壳可以作为功能^作用。操纵杆紋理被重复，其在进一步 重复用于识别音量控制和开关机的产品侧面之前，自然地突出四向键。
图13和14示出了某些可替换i殳计。例如，图13示出了具有下述紋理 和形状的壳的实施例，所述紋理和形状提供了不具有关联的功能键部件的 四向或五向导航键部件70的一部分。在此实施例中，部件70具有凹陷72， 凹陷72沿其壁具有基本上成十字形状的、向内倾斜的隆起组74。凹陷72 的中央底部具有大致上成十字形状的向上突出物76。向内倾斜的H^组74 可以通过十字形状的突出物的四端78 (其可以由用户按压)的位置的触感 用信号通知用户。
图14示出了具有下述紋理和形状的壳的实施例，所述紋理和形状提供 了具有关联的不同类型的功能键部件80的四向或五向导航键部件66的一 部分。在此实施例中，功能键部件80在壳中在导航键部件66的四个斜角 处具有四个直线隆起区域82。用户输入传感器位于每个区域82的下面。 在此实施例中，隆起环绕着壳前面的侧边缘到壳的横向侧面。
图15和16示出了电源键部件的一些非限制性示例。图15和16示出 了装置的壳的下述部分的形状和紋理，所述部分可以4皮用户向内弹性按压， 以激活所述部分下面的输入传感器。除了输入传感器之外，装置可以具有 类似于参考图4和6所描述的运动传感器和手指传感器。在图15所示的实 施例中，壳具有凹陷84，所述凹陷84沿其壁具有向内倾斜的梯状的隆起 组86,其构成基本为正方形的形状的凹陷。在图16所示的实施例中，壳 具有凹陷88，凹陷88沿其壁具有向内倾斜的梯状的隆起组卯，其构成基本为圆形形状的凹陷。
图17-27示出了类似于图1所示的部件22的、装置的音量控制和/或 变焦控制部件的一些非限制性示例。图17-27示出了装置的壳的下述部分 的形状和紋理的示例，所述部分可以被用户向内弹性按压，以激活所述部 分下面的输入传感器。除了输入传感器之外，装置可以具有类似于参考图 4和6所描述的运动传感器和手指传感器。对于所有这些实施例，运动传
置而被预先设置，或者可以基于相对于所述部件的纵向长度的所感应的手 指位置而^^主动调节。
本发明可以提供通过变更紋理的密度而增加和减小音量控制的感应。 图17和18示出了下述凹陷的示例，所述凹陷沿其壁具有拉长环形的形状 的、向内倾斜的梯状隆起组，其分别构成了大致上为矩形和正方形的形状 的凹陷。每个凹陷中的环形并非共中心分布。这构成了每个凹陷的下部分 92和上部分94之间的不同统理，用于当该部分92或94被用户按压时， 分别增加和减小音量和/或变焦。
图19和20示出了沿纵向长度100以一 系列行98的形式排列的圆点形 状的凹陷或凸起96。在图19中，圆点具有一致大小，但在图20中，圆点 具有的大小是变化的，其从上端较小直到下端较大。对于图19所示的实施 例，按压圆点的上部分102可以增加音量或变焦，而按压下部分104可以 减小音量或变焦。对于图20所示的实施例，圆点的大小向用户给出了触感 感觉，从而基于圆点的大小以及圆点的纵向位置来用信号通知音量和/或变 焦的增加和减小。
图21-22示出了在壳中构成的、沿纵向长度110以列的形式排列的条 状的凹陷或凸起106和108的示例。图23-25示出了在壳中构成的、沿纵 向长度以列的形式排列为一列的、不同大小的、结合了纵向条和点的示 。 图26示出了单一纵向肋状物的示例，其沿其长度具有环形的凹陷。图27 示出了以带有标记116的不同类型的表面114为边框的凹陷和隆起区域112的示例。
现在参考图28，此图示出了具有外壳的装置120的示例，所述外壳具 有半透明或透明的部分122、电容性传感器124、绝缘层126(诸如透明塑 料薄片或非传导性粘合层)、压电致动器128、显示器130、印刷线路板 (PWB)132、以及在PWB和压电致动器128之间的多针连接器134。在 可替换实施例中，部分122可能不是半透明或透明的。框架和壳部分136、 138将压电致动器和电容性单元保持在适当位置。可以这样^t，使得压电 致动器可以向外凸出，从而碰撞壳122以得到击打反馈效果。如图29所示， 压电致动器128可以将壳122向外移动，以^更在壳122#:用户手指140按 压之前和/或之后，提供对于由电容性传感器124所感知的用户手指的位置 的触觉反馈。运动或振动系统可以包括位于窗口 122之下的传感器124或 致动器128上的永久性标记141 ，其可以通过窗口被用户看到。
现在参考图30-32，示出了本发明的可替换实施例。在此实施例中，装 置150包括移动电话，其基本等同于图1中所示的电话IO，除了外壳152 具有模块化的壳154。壳154被安装在装置的主要部分156上，所述装置 具有装置所有其他工作组件。壳154优选地是由弹性塑成的塑料或聚合材 料制成的单片部件。壳154被滑到主要部分156的下部上，并覆盖主要部 分的正面上的小键盘部分158、主要部分的侧面的部分、以及主要部分的 反面的大部分。小键盘部分158具有12个输入传感器30，以及优选地具 有一个或多个运动致动器，还可能具有类似于上述实施例的一个或多个手 指传感器。壳154优选地被可移除地安装到主要部分，诸如通过弹簧锁扣 部分160，从而允许制造商或用户将壳移除，并用相同或不同的壳将其替 换，诸如改变装置150上的壳的颜色或设计。在优选实施例中，壳可以被 移除，并且不必使用工具可以安装新壳。壳154的材料适于允许用户弹'i 地按压壳的有紋理的表面按键区域162，以激活输入传感器30。
图30-32中所示的实施例示出了可以提供一种用于手持l更携式电手 装置的壳，其包括触觉反馈的有紋理表面区域，适于位于手持便携式电手 装置的用户可按压的输入致动器之上，其中有紋理表面区域适于被用户按压，以激活用户可按压的输入致动器，并由此将信号输入电子装置中，其
中有紋理表面区域具有可被用户观察到的美观设计形状；以及用于将壳可 移除地安装到手持便携式电子装置的主要部分的系统，其中手持便携式电 子装置的主要部分被适配于使得具有形成不同形状的触觉反馈的有紋理表 面区域的多个不同壳之一被安装为，使得所述壳适于替换在具有形成不同 形状的触觉反馈的有紋理表面区域的手持便携电子式装置的主要部分上的 不同壳。用于将壳可移除地安装到主要部分的系统可以被适配于将壳可移 除地安装到主要部分，从而使得不需要工具就可以将壳移除。
图30-32中所示的实施例示出了可以提供一种用于手持l更携式电子 装置的壳，其包括用于将壳附连到手持便携式电子装置的主要部分以由此 覆盖主要部分上的用户可按压的输入致动器的系统，所述输入致动器适于 当用户输入致动器被用户按下时将信号输入手持便携式电子装置中；以及 在壳外部上的触觉有紋理表面，其适于位于用户输入致动器上，其中触觉 有紋理表面包括围绕用户输入致动器和/或在用户输入致动器正上方的、 对称凹槽和/或突出物组，其适于通过用户触摸被感觉到，以指示出用户喬 入致动器的位置，以及其中所述对称凹槽和/或突出物组构成了可被用户查 看的美观设计。所述壳可以由再生材料制成。
在可替换实施例中，本发明的部件可以在触摸屏下使用，诸如向触摸 屏提供振动感应。本发明还可以用于无紋理表面，诸如触摸屏或外壳的平 滑表面。
应该理解，上文的描述仅用于说明本发明，本领域技术人员可以在不 会脱离本发明的情况下设计出多种可替换方案和修改。因此，本发明意在 包含落入所附权利要求的范围的所有这些可替换方案、修改和变形。
权利要求
1.一种用于电子装置的用户输入系统，包括输入致动器，适于被用户按压，以将信号输入所述电子装置中；以及执行器位置信号通知系统，适于将所述输入致动器的位置用信号通知用户，其中所述致动器位置信令系统包括用于与用户手指接触的、接近所述输入致动器的有纹理表面，以及用于移动所述有纹理表面从而当用户手指接触正在所述有纹理表面时增强对用户手指的感应输入的系统。
2. 根据权利要求l所述的用户输入系统，其中所述输入致动器包括具 有可按压拱顶的小键盘，以及其中所述有紋理表面包括在各个所述拱顶上 方的多个有紋理表面。
3. 根据权利要求l所述的用户输入系统，其中所述输入致动器包括可 按压音量致动器，其具有两个可按压部分，用于分别增加和减小从所述电 子装置发出的声音音量。
4. 根据权利要求l所述的用户输入系统，其中所述输入致动器包括所 述电子装置的可按压的电源开/关按钮。 >
5. 根据权利要求l所述的用户输入系统，其中所述输入致动器包括导 航键垫块，其具有至少四个可按压拱顶，以及其中所述有紋理表面包括在 各个所述拱顶上方的多个有紋理表面。
6. 根据权利要求l所述的用户输入系统，其中所述有紋理表面包括逐 渐增加或减小的环形的隆起。
7. 根据权利要求6所述的用户输入系统，其中所述逐渐增加或减小的 环形的隆起相对于彼此共中心分布。
8. 根据权利要求6所述的用户输入系统，其中所述逐渐增加或减小的 环形的隆起具有非圆形的形状。
9. 根据权利要求6所述的用户输入系统，其中所述逐渐增加或减小的 环形的隆起被定位为一个在另一个中。
10. 根据权利要求1所述的用户输入系统，其中所述有紋理表面包括沿直线路径的逐渐增加或减小的突出物或凹槽。
11. 根据权利要求1所述的用户输入系统，进一步包括用于感应接近 所述有紋理表面的用户手指的位置的系统，其中所述用于移动的系统适于 至少部分地基于所感应的用户手指位置来移动所述有紋理表面。
12. 根据权利要求ll所述的用户输入系统，其中所述用于感应用户手 指的位置的系统包括电容性传感器。
13. 根据权利要求1所述的用户输入系统，其中所述用于移动的系统 包括振动系统，用于使所述电子装置的壳相对于所述电子装置的主要部分 振动。
14. 根据权利要求13所述的用户输入系统，其中所述振动系统包括用 于变更所述有紋理表面的振动幅度和/或频率的装置。
15. 根据权利要求14所述的用户输入系统，进一步包括用于感应接近 所述有紋理表面的用户手指的位置的系统，其中所述用于变更所述有紋理 表面的振动幅度和/或频率的装置适于至少部分地基于所感应的用户手指 相对于所述有紋理表面的位置而变更振动。
16. 根据权利要求l所述的用户输入系统，其中所述用于移动的系统 包括与所述输入致动器和所述有紋理表面大致对准的压电致动器。
17. 根据权利要求l所述的用户输入系统，其中所述输入致动器包括 多个可按压的激活区域，其中所述有紋理表面包括分别关联于所述可按压 的激活区域中的单独一个的多个有紋理表面，以及其中所述用于移动的系 统适于分别地、独立地移动所述有紋理表面。
18. 才艮据权利要求l所述的用户输入系统，其中所述有紋理表面位于 所述电子装置的可移除壳上，以及所述输入致动器和所述用于移动的系统 位于所述电子 装置的主要部分上。
19. 一种电子装置，包括 适于持在用户手中的外壳； 在所述外壳上的电子显示器；以及在所述外壳上的如权利要求1所述的用户输入系统，其中所述有紋理表面在所述外壳的壳的外表面上。
20. —种用于向电子装置的用户以发信号通知在所述电子装置上的用 户输入的位置的方法，所述方法包括向所述电子装置提供接近所述用户输入的有紋理表面，所述有紋理表 面适于净皮用户按压，以将信号输入所述电子装置中；以及移动所述有紋理表面，从而当用户正触摸所述有紋理表面时增强所述 有玟理表面对所述用户的感应输入。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中向所述电子装置提供有紋理表 面包括向所述电子装置提供在其上具有有紋理表面的可移除壳。
22. 根据权利要求20所述的方法，其中向所述电子装置提供有紋理表 面包括向所述电子装置提供凹槽和/或突出物组。
23. 根据权利要求20所述的方法，其中向所述电子装置提供有紋理表 面包括将所述有紋理提供为多个环绕的隆起。
24. 根据权利要求20所述的方法，其中移动所述有紋理表面包括使 所述有紋理表面振动。
25. 根据权利要求24所述的方法，其中使所述有紋理表面振动包括 基于所感应的用户手指相对于所述有紋理表面的位置而改变振动幅度和/ 或频率。
26. 根据权利要求20所述的方法，其中移动所述有紋理表面包括激 活所述有紋理表面下方的压电致动器。
27. 根据权利要求20所述的方法，进一步包括感应用户手指相对于 所述有紋理表面的位置，其中移动所述有紋理表面至少部分地基于所感应 的用户手指的位置。
28. —种用于电子装置的用户输入系统，包括 所述电子装置的壳，其具有接近用户可按压输入区域的有紋理表面； 位于所述壳的用户可按压输入区域下方的输入致动器；以及 振动系统，用于使位于所述有紋理表面处的壳振动，以便增强对位于所述有紋理表面处的壳的用户触摸的感应输入，从而增强了对于用户触摸的所述输入致动器的位置的触感信号通知。
29. 才艮据权利要求28所述的用户输入系统，其中所述壳可移除地连接 于具有所述输入致动器和所述振动系统的所述电子装置的主要部分。
30. 根据权利要求28所述的用户输入系统，进一步包括传感器，用于 感应接近所述有紋理表面的用户手指的位置。
31. 根据权利要求30所述的用户输入系统，其中所述传感器包括电容 性传感器，其中所述振动系统包括压电致动器，以及其中所述电容性传感 器位于所述壳与所述压电致动器之间。
32. 根据权利要求28所述的用户输入系统，其中所述振动系统适于基 于至少一个预定输入而变更振动幅度和/或频率。
33. 根据权利要求28所述的用户输入系统，其中所述壳包括透明窗口 ， 以及其中所述振动系统包括位于所述窗口之下的永久性标记，其可以通过 所述窗口被用户看到。
34. —种用于电子装置的用户输入系统，包括 所述电子装置的壳，其具有透明窗口；以及位于所述窗口下方的触觉致动器，其中所述触觉致动器适于移动所述 窗口，用于提供对于用户对所述窗口的触摸的触感感应输入，以及其中所 述触觉致动器包括可被用户通过所述窗口看到的标记。
35. 根据权利要求34所述的用户输入系统，其中所述标记是永久性的。
36. 根据权利要求34所述的用户输入系统，其中所述触觉致动器包括 压电致动器。
37. 根据权利要求34所述的用户输入系统，其中所述触觉致动器包括 电容性传感器，用于感应用户手指在所述壳上的位置。
38. 根据权利要求34所述的用户输入系统，其中所述壳包括围绕所述 窗口的有紋理表面。
39. 根据权利要求34所述的用户输入系统，其中所述触觉致动器包括 振动系统。
40. 根据权利要求39所述的用户输入系统，其中所述振动系统适于基于至少一个输入而变更振动幅度和/或频率。
41. 一种用于电子装置的用户输入系统，包括 输入致动器，适于被用户按压，以将信号输入所述电子装置中； 所述电子装置的壳，其具有位于所述输入致动器上方的部分，所述部分适于被用户向内按压，以激活所述输入致动器；以及触觉致动器，包括振动器，所述振动器适于使所述壳在所述输入致动 器上方的部分振动。
42. —种用于向电子装置的用户信号通知在所述电子装置上的用户输 入的位置的方法，所述方法包括提供根据权利要求41所述的电子装置；以及控制所述振动器的振动幅度和/或频率，以《更提供对于用户触摸的不同 振动触感感应。
43. 根据权利要求42所述的方法，进一步包括感应用户手指在所述 壳上的位置，以及其中控制所述振动器的振动幅度和/或频率是至少部分地 基于用户手指在所述壳上的位置。
44. 一种电子装置，包括根据权利要求41所述的电子装置，其中所述部分相对于壳的周围部分使用户基本上视觉上难以分辨。
45. —种用于向电子装置的用户信号通知在所述电子装置上的用户输 入的位置的方法，所述方法包括提供根据权利要求44所述的电子装置；以及提供所述触觉致动器作为对应用特定的触觉致动器，其适于仅当特定 应用在所述电子装置上操作时进行振动，以及当另一不同应用在所述电子 装置上操作时不振动。
46. —种用于手持便携式电子装置的壳，包括 触觉反馈的有紋理表面区域，适于位于所述手持〗更携式电子装置的用户可按压输入致动器上方，其中所述有紋理表面区域适于被用户按压，以 激活所述用户可按压输入致动器，并由此将信号输入所述电子装置中，其 中所述有紋理表面区域具有可被用户观察到的美观设计形状；以及用于将所述壳可移除地安装到所述手持^更携式电子装置的主要部分的 系统，其中所述手持l更携式电子装置的主要部分适于使得具有形成不同形 状的触觉反馈的有紋理表面区域的多个不同壳之一被安装于其上，从而使 得所述壳适于替换在具有形成不同形状的触觉反馈的有紋理表面区域的手 持^更携式电子装置的主要部分上的不同壳。
47. 根据权利要求46所述的壳，其中所述用于将所述壳可移除地安装 到主要部分的系统适于将所述壳可移除地安装到主要部分，从而使得不需 要工具就可以将所述壳移除。
48. —种用于手持便携式电子装置的壳，包括用于将所述壳附接到所述手持便携式电子装置的主要部分的系统，以 由此覆盖所述主要部分上的用户可按压的输入致动器，所述输入致动器适 于当所述用户输入致动器被用户按压时，将信号输入所述手持便携式电手 装置中；以及在所述壳外部上的触觉有紋理表面，其适于位于所述用户输入致动器 上方，其中所述触觉有紋理表面包括围绕所述用户输入致动器和/或在所 述用户输入致动器正上方的、对称凹槽和/或突出物组，其适于通过用户触 摸被感觉到，以指示出所述用户输入致动器的位置，以及其中所述对称凹 槽和/或突出物组构成可被用户查看的美观/没计。
49. 根据权利要求48所述的壳，其中所述对称凹槽和/或突出物组包 括环绕的隆起。
50. —种机器可读的程序存储设备，其有形地包含机器可执行的指令 程序，用于执行增强触感感应以便指示出用户输入的位置的操作，所述操 作包括感应用户手指在壳上的位置，所述壳具有在用户输入上方的触觉有纹 理表面区域；以及当用户手指的位置,皮感应到接近用户输入上方的所述触觉有紋理表面 区域时，使所述触觉有紋理表面区域振动，以由此增强对于在所述触觉有 紋理表面区域处的用户手指的触感感应。
全文摘要
一种用于电子装置的用户输入系统，包括输入致动器，适于被用户按压，以将信号输入所述电子装置中；以及致动器位置信号通知系统，适于将所述输入致动器的位置用信号通知用户。所述致动器位置发信号系统包括用于与用户手指接触的、接近所述输入致动器的有纹理表面，以及用于移动所述有纹理表面，从而当用户手指正在接触所述有纹理表面时增强对用户手指的感应输入的系统。
文档编号H01H13/85GK101681200SQ200880019447
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月7日 优先权日2007年4月11日
发明者A·加特莱尔, M·帕克, R·T·塔卡拉, R·斯莱特, R·纽曼 申请人:诺基亚公司