阅读说明：本技术 用于触觉控制器的触发器按钮 (Trigger button for haptic controller ) 是由 S·弗雷斯特 D·A·格兰特 T·沃德里-里德 N·T·奥列恩 于 2019-06-19 设计创作，主要内容包括：本申请涉及用于触觉控制器的触发器按钮。本发明提供了一种控制器,该控制器包括外壳、接收触觉效果信号的通信接口、基于触觉效果信号生成触觉效果的触觉致动器以及触发器。该触觉致动器机械耦接至外壳并且电耦接至通信接口。触发器机械地耦接至外壳和触觉致动器,并且包括近端处的旋转耦接件、面以及远端处的端部效应器。该面被配置为在生成触觉效果期间接合手指的第一表面,端部效应器被配置为在生成触觉效果期间接合手指的第二表面。本发明有效地在两个方向而非单一方向上在手指上提供触觉效果。(The present invention provides controllers including a housing, a communication interface to receive a haptic effect signal, a haptic actuator to generate a haptic effect based on the haptic effect signal, and a trigger, the haptic actuator mechanically coupled to the housing and electrically coupled to the communication interface, the trigger mechanically coupled to the housing and the haptic actuator and including a rotational coupling at a proximal end, a face configured to engage a th surface of a finger during generation of the haptic effect, and an end effector at a distal end, the end effector configured to engage a second surface of the finger during generation of the haptic effect.)

用于触觉控制器的触发器按钮

技术领域

本发明涉及用于基于计算机的设备的输入/输出设备。更具体而言，本发明涉及触觉控制器。

背景技术

电子游戏设备(诸如个人计算机、家庭视频游戏控制台、手持式视频游戏控制台等)典型地使用视觉和听觉提示向用户提供反馈。在一些电子设备中，可以向用户提供触感反馈和/或动觉反馈。触感反馈被称为“触感触觉反馈”或“触感触觉效果”，并且可以包括例如振动、纹理、温度变化等。动觉反馈被称为“动觉触觉反馈”或“动觉触觉效果”，并且可以包括例如主动和抵抗力反馈。通常，触感和动觉反馈被统称为“触觉反馈”或“触觉效果”。触觉效果提供提示，该提示增进用户与电子设备的交互，从增强对特定事件的简单提醒到在增强的、模拟的或虚拟的环境(例如，游戏环境)内为用户创建更强的感官沉浸感。

已知的游戏控制器可以通过振动用户的手指停靠或触摸的触发器而向用户提供触觉效果。然而，仅当触发器沿一个方向移动时，例如，当触发器朝着用户的手指移动时，用户的手指才感觉到该触觉效果。当触发器沿相反方向移动时，例如，当触发器远离用户的手指移动时，用户的手指不会感觉到触觉效果，因为这种运动导致触发器在短时间内无法与用户的手指接触。换言之，触发器和用户的手指之间无法接触导致用户沿一个方向感觉到触觉效果。

发明内容

本发明的实施例有利地提供了一种控制器，该控制器包括外壳、接收触觉效果信号的通信接口、基于触觉效果信号生成触觉效果的触觉致动器以及触发器。该触觉致动器机械耦接至外壳并且电耦接至通信接口。触发器机械地耦接至外壳和触觉致动器，并且包括近端处的旋转耦接件、面以及远端处的端部效应器。面被配置为在生成触觉效果期间接合手指的第一表面，并且端部效应器被配置为在生成触觉效果期间接合手指的第二表面。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的系统的框图。

图2示出了根据本发明的实施例的控制器。

图3示出了根据本发明的实施例的用于控制器的触发器的截面图。

图4A示出了处于第一位置中的图3所示的触发器的截面图。

图4B示出了处于第二位置中的图3所示的触发器的截面图。

图5示出了根据本发明的另一实施例的图3所示的触发器的截面图。

图6示出了根据本发明的另一实施例的触发器的截面图。

图7示出了根据本发明的另一实施例的触发器的截面图。

具体实施方式

现在将参考附图来描述本发明的实施例，在附图中的各处，类似的附图标记指代类似的部分。

本发明的实施例有利地提供了一种控制器，该控制器包括外壳、接收触觉效果信号的通信接口、基于触觉效果信号生成触觉效果的触觉致动器以及触发器。该触觉致动器机械耦接至外壳并且电耦接至通信接口。触发器机械地耦接至外壳和触觉致动器，并且包括近端处的旋转耦接件、面以及远端处的端部效应器。该面被配置为在生成触觉效果期间接合手指的第一表面，并且端部效应器被配置为在生成触觉效果期间接合手指的第二表面。

图1示出了根据本发明的实施例的系统10的框图。

系统10包括计算机100、显示器160和输入/输出设备170。计算机100可以是个人计算机、膝上型计算机、游戏控制台等。显示器160可以是液晶显示器(LCD)监视器、LCD电视机等。输入/输出设备170可以是游戏控制器、数据手套等。

计算机100包括总线110、一个或多个处理器120、通信接口130、存储器140和显示器接口150。通信接口130耦接到输入/输出设备170，显示器接口150耦接到显示器160。通常，总线110是在处理器120、通信接口130、存储器140和显示器接口150以及图1中未示出的其他部件之间传输数据的通信系统。

处理器120包括一个或多个通用或专用微处理器，以执行用于计算机100的计算和控制功能。处理器120可以包括诸如微处理器件之类的单个集成电路或协同工作以完成处理器120的功能的多个集成电路器件和/或电路板。此外，处理器120可以执行计算机程序，例如，在存储器140内存储的操作系统141、触觉效果模块142、应用程序143等。应用程序143可以包括一个或多个视频游戏、虚拟现实应用程序等。

通信接口130被配置成发送和/或接收来自输入/输出设备170的数据。通信接口130通过对从处理器120向输入/输出设备170发送的数据进行编码，以及对从输入/输出设备170接收的用于处理器120的数据进行解码，来实现处理器120和输入/输出设备170之间的连接。可以通过有线连接或无线连接来发送数据。

例如，通信接口130可以包括被配置成提供无线连接的无线接口卡。可以使用包括红外、无线电、蓝牙、Wi-Fi等的各种无线通信技术。可替代地，通信接口130可以被配置成提供有线连接，诸如通用串行总线(USB)连接等。

存储器140存储用于由处理器120执行的信息和指令。存储器140可以包含用于检索、呈现、修改和存储数据的各种部件。例如，存储器140可以存储在被处理器120执行时提供功能的软件模块。模块可以包括为计算机100提供操作系统功能的操作系统141。模块还可以包括生成在输入/输出设备170处体验的触觉效果的触觉效果模块142。在某些实施例中，触觉效果模块142可以包括多个模块，每个模块提供用于生成在输入/输出设备170处体验的触觉效果的特定的单独的功能。模块还可以包括提供附加功能的一个或多个应用程序143，诸如，被配置成提供用于诸如输入/输出设备170之类的***设备的控制功能的***固件。

通常，存储器140可以包括可以由处理器120访问的各种非暂态计算机可读介质。在各种实施例中，存储器140可以包括易失性介质和非易失性介质、不可移除介质和/或可移除介质。例如，存储器140可以包括随机存取存储器(“RAM”)、动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)、只读存储器(“ROM”)、闪存存储器、高速缓存存储器和/或任何其他类型的非暂态计算机可读介质的任何组合。

输入/输出设备170是被配置成向计算机100提供输入并且向用户提供触觉反馈的***设备。如上所述，输入/输出设备170可以使用无线连接或有线连接可操作地连接到计算机100。输入/输出设备170还可以包括被配置为使用无线连接或有线连接与计算机100通信的本地处理器。

输入/输出设备170可以包括一个或多个数字按钮、一个或多个模拟按钮、一个或多个缓冲器、一个或多个方向键、一个或多个模拟或数字杆、一个或多个驱动轮和/或可以由用户与其进行交互并且可以向计算机100提供输入的一个或多个用户输入元件。如下文更详细所述，输入/输出设备170还包括从用户向计算机100提供输入的一个或多个模拟或数字触发器按钮(“触发器”)。

通常，输入/输出设备170包括一个或多个触觉致动器。输入/输出设备170的本地处理器，或者在输入/输出设备170不包括本地处理器的实施例中的处理器120，可以向输入/输出设备170的至少一个触觉致动器传输与触觉效果相关联的触觉信号。响应于触觉信号，触觉致动器进而输出诸如振动触觉效果、动觉触觉效果或变形触觉效果之类的触觉效果。例如，可以在诸如输入/输出设备170的触发器、数字按钮、模拟按钮、缓冲器、方向键、模拟或数字杆、驱动轮等之类的用户输入元件处体验到触觉效果。更具体而言，输入/输出设备170包括被配置为向输入/输出设备170的至少一个触发器提供触觉效果(例如，双向推/拉力或振动)的触觉致动器。此外，可以在输入/输出设备170的外表面处体验到触觉效果。

例如，触觉致动器可以是电动马达、电磁致动器、音圈、形状记忆合金、电活性聚合物、螺线管、偏心旋转质块马达(“ERM”)、谐波ERM马达(“HERM”)、线性致动器、线性共振致动器(“LRA”)、压电致动器、高带宽致动器、电活性聚合物(“EAP”)致动器、静电摩擦显示器、超声振动发生器等。在一些情况下，触觉致动器可以包括致动器驱动电路。

在一些实施例中，触觉致动器设计可以被配置为生成定向惯性触觉效果，例如，沿轴线产生的触觉效果。例如，多个磁性部件可以悬置于凝胶中，使得两组磁体可以使得磁性部件沿两个独立的方向移动。

输入/输出设备170还可以包括一个或多个扬声器。输入/输出设备170的本地处理器，或者在输入/输出设备170不包括本地处理器的实施例中的处理器120，可以向输入/输出设备170的至少一个扬声器传输音频信号，该至少一个扬声器进而输出音频效果。扬声器可以是例如，动力喇叭、电动喇叭、压电喇叭、磁致伸缩喇叭、静电喇叭、带及平面磁性喇叭、弯曲波喇叭、平板喇叭、海尔(heil)空气运动换能器、等离子弧扬声器和数字喇叭。

输入/输出设备170还可以包括一个或多个传感器。传感器可以被配置成检测一种形式的能量或其他物理性质，诸如但不限于声音、移动、加速度、生物信号、距离、流量、力/压力/应力/弯曲、湿度、线性位置、取向/倾斜、射频、旋转位置、旋转速度、开关的操纵、温度、振动或可见光强度。传感器还可以被配置为将检测到的能量或其他物理性质转换成电信号或表示虚拟传感器信息的任何信号，并且输入/输出设备170可以向输入/输出设备170的本地处理器，或者在输入/输出设备170不包括本地处理器的实施例中向处理器120，发送转换的信号。

在许多实施例中，输入/输出设备170是控制器，诸如游戏控制器。

图2示出了根据本发明的实施例的控制器172。

控制器172可以包括各种部件，这些部件包括外壳173、通信接口174和一个或多个触发器175、触觉致动器(为清楚起见未示出)、操纵杆、按钮、触摸板、发光二极管(LED)、LCD显示器等。

外壳173被成形为容易地适应用户对控制器172的握持。

通信接口174可以提供到计算机100的有线连接，例如，USB线缆端口。可替代地，通信接口174可以提供到计算机100的无线连接，例如，蓝牙。还提供了适当的接口卡、电子板、部件等。可以通过有线连接或者可替代地通过可再充电电池、专用电源线等提供用于控制器172的电力。通信接口174从计算机100接收触觉效果信号并通过电耦合将触觉效果信号发送到触觉致动器，触觉致动器基于触觉效果信号生成触觉效果。当控制器172包括内部微处理器时，通信接口174可以将触觉信号发送到微处理器，微处理器可以在向触觉致动器发送触觉效果信号之前处理触觉信号。

通常，触发器175被机械耦接到外壳173。在某些实施例中，触发器175可以是线性触发器，即在线性运动中前后运动的触发器，而在其他实施例中，触发器175是旋转触发器，即围绕旋转轴旋转的触发器。

图3示出了根据本发明的实施例的用于控制器172的触发器175的截面图。

在本实施例中，触发器175包括上端(近端)处的旋转耦接件179、面176和从下端(远端)延伸的端部效应器177。旋转耦接件179将触发器175连接到外壳173并允许触发器175围绕诸如图3中所示的Z轴之类的轴旋转。旋转耦接件179可以是铰链、挠曲部等。面176的部分182被配置成在触觉效果产生期间接合手指的表面。类似地，端部效应器177的部分184被配置成在触觉效果产生期间接合手指的不同表面。在图4和图5所示的实施例中更详细地示出了这些接合。

在某些实施例中，端部效应器177是与面176相对的弧形表面，该弧形表面具有在端部效应器177和面176之间限定间隙180的边缘178，手指穿过该间隙180。如图3所示，间隙180设置于X-Z平面中。沿着Y方向通过间隙180将手指移动到与触发器175接合，或者沿着Z方向将手指移动到与触发器175接合。通常，间隙180可以围绕手指提供一些活动空间。间隙180的尺寸可以大于或小于手指的直径。可替代地，间隙180的尺寸可以是零，并且端部效应器177和相对面176限定放置手指的环形空间。在一个示例中，边缘178与相对面176接触，但不附接到相对面176。在另一个示例中，边缘178附接到相对面176。在另一个示例中，端部效应器177和相对面176可以被形成为单个环形部件。

触觉致动器(为清楚起见，未示出)被安装到外壳173，并且触觉致动器机械地耦接到触发器175并且电耦接到通信接口174。在某些实施例中，触觉致动器通过沿Z轴通过旋转耦接件179向触发器175施加转矩从而使得触发器175在X-Y平面中移动，来生成触觉效果。在本实施例中，面176的部分182和端部效应器177的部分184垂直于X-Y平面。在其他实施例中，部分182和部分184可以不垂直于X-Y平面，所产生的触发器175的移动可以在不同平面中。

在一个实施例中，可以由附接到(例如，钉到，等)触发器175的线性致动器向触发器175施加转矩，使得在附接点和旋转耦接件179的旋转轴之间产生力臂。线性致动器的周期性移动在触发器175上产生转矩，这导致触发器175在X-Y平面中周期性移动。该周期性移动向手指的两个不同表面传递触觉效果。在另一个实施例中，可以由附接到旋转耦接件179的马达向触发器175施加转矩。马达的周期性旋转在触发器175上产生转矩，这导致触发器175在X-Y平面中周期性移动。该周期性移动向手指的两个不同表面传递触觉效果。对于滑动耦接到外壳173的线性触发器而言，线性致动器可以向线性触发器施加周期性的力，这导致线性触发器的周期性移动向手指的两个不同表面传递触觉效果。通常，如图2所示，面176具有矩形形状，并且面176的宽度小于面176的高度。在其他实施例中，面176的宽度与面176的高度大致相同，线性触发器可以充当外壳173上的握持按钮或侧面按钮。在这些实施例中，面176可以具有正方形、圆形、三角形、十字形等形状。本发明还设想了其他类型的触觉致动器和附接机构。

弹簧(为清楚起见，未示出)可以被耦接到触发器175以在用户的手指不施加力时使触发器175返回到标称位置。可替代地，在用户的手指不施加力时，触觉致动器可以将触发器175返回到标称位置，或在用户的手指不施加力时，可以不需要弹簧来将触发器175返回到标称位置。位置传感器(为清楚起见，未示出)被安装到外壳173并被配置成检测触发器175的位置。可替代地，位置传感器可以合并到触觉致动器内部。

在没有端部效应器177的传统控制器上产生触觉效果期间，触发器反复从控制器移开和朝着控制器返回。当触发器从控制器移开时，触发器推动手指，并且触觉效果的这一部分被传递到用户。然而，当触发器朝着控制器移回时，手指“浮动”，即，手指不与触发器接触，并且触觉效果的这一部分不被传递到用户。该控制器中的触觉反馈因此不完整，因为用户不能感觉到触觉效果的“拉动”部分。在一个示例中，当用户拉动传统控制器的触发器以便在游戏期间开枪时，用户在触发器推动用户手指时可以感觉到触觉效果。相反，当用户没有拉动触发器以开枪时，用户在触发器从用户手指移开时不能感觉到触觉效果。

形成鲜明对比的是，控制器172有利地呈现触觉效果，该触觉效果不仅(经由面176)推动用户手指，而且还(经由端部效应器177)拉动用户手指，从而允许用户感觉到这两个方向上的所有触觉反馈。

图4A示出了图3中所示的触发器175的截面图，而图4B示出了处于第二位置中的图3所示的触发器175的截面图。

在图4A中，在产生触觉效果期间，具体而言，当触发器175的移动沿第一方向(例如，正X方向)离开外壳173时，面176的部分182已经与手指190的表面192接合。在本实施例中，在端部效应器177的部分184和手指190之间存在间隙186。

类似地，在图4B中，在产生触觉效果期间，当触发器175的移动沿朝着外壳173移动并与第一方向相反的第二方向(例如，负X方向)时，端部效应器177的部分184已经与手指190的表面194接合。在本实施例中，在面176的部分182和手指190之间存在间隙188。

在图4A和图4B所示的实施例中，在触觉效果产生期间，面176的部分182周期性地接合手指190的表面192，并且端部效应器177的部分184周期性地接合手指190的表面194。换言之，随着触发器175在产生触觉效果期间来回移动，面176的部分182和端部效应器177的部分184交替地接合手指190。该接合周期基于触觉效果信号的频率。

如上所述，手指190可以刚好放入到面176和端部效应器177之间的空间中，而不会留下间隙186或间隙188。在这种情况下，面176的部分182连续地接合手指190的表面192，并且端部效应器177的部分184连续地接合手指190的表面194。有利的是，本发明的各个实施例提供了在产生触觉效果期间连续地接合手指190的可调节触发器。

图5示出了根据本发明的另一实施例的图3所示的触发器175的截面图。***构件187可以被附接到面176和端部效应器177以消除间隙186和188。***构件187可以由硬质或软质塑料或橡胶等制成。***构件187可以以不同厚度提供以适应不同的手指尺寸。可以使用粘合剂、钩环紧固件、过盈配合或压力配合等将***构件187附接到触发器175。

图6示出了根据本发明的另一实施例的触发器275的截面图。触发器275包括面276和可调节端部效应器277以消除间隙186和间隙188。在本实施例中，触发器275包括旋转耦接件279，旋转耦接件279允许可调节端部效应器277旋转到不同位置并且然后锁定就位，由此增大或减小间隙180的宽度以适应不同的手指尺寸。在另一实施例中，触发器275包括柔性或可变形的端部效应器277，而不是旋转耦接件279，以适应不同手指尺寸。

图7示出了根据本发明的另一实施例的触发器375的截面图。触发器375包括端部效应器377和面376，以消除间隙186和间隙188。在本实施例中，面376包括可调节部分385，可调节部分385消除间隙186和间隙188以适应不同手指尺寸。在本实施例中，可调节部分385连续地接合手指190的表面192，端部效应器377连续地接合手指190的表面194。

在一个实施例中，端部效应器是将手指190耦接到触发器175的、附接到触发器175的弹性或非弹性条(band)或带(strip)。在另一个实施例中，端部效应器不从触发器175的远端突出。相反，端部效应器是至少被施加到面176的远端并将手指190耦接到触发器175的粘性物质，诸如粘合剂。在另一个实施例中，端部效应器是嵌入在面176中的磁体。磁体可以从面176的表面凹陷、与面176的表面平齐或从面176的表面突出。具有相反极性并穿戴在手指190上的磁性手套或手指套、环等将手指190耦接到触发器175。在另一个实施例中，端部效应器是钩-环紧固件，钩-环紧固件至少被施加到面176的远端并且使用同样结合钩-环紧固件的手套或手指套将手指190耦接到触发器175。

以下给出各种实施例的附加讨论：

实施例1涉及一种控制器，包括：外壳；接收触觉效果信号的通信接口；触觉致动器，触觉致动器机械耦接到外壳并且电耦接到通信接口，以基于触觉效果信号产生触觉效果；以及触发器，触发器机械耦接到外壳和触觉致动器，触发器包括近端、面和远端处的端部效应器，面被配置成在产生触觉效果期间与手指的第一表面接合，端部效应器被配置成在产生触觉效果期间与手指的第二表面接合。

实施例2包括实施例1的控制器，其中，触发器的近端被使用铰链旋转地耦接到外壳。

实施例3包括实施例1的控制器，其中，端部效应器是与面相对的弧形表面，弧形表面具有限定端部效应器和面之间的间隙的边缘。

实施例4包括实施例3的控制器，其中，当触觉效果正在产生触发器在第一方向上的运动时，面与手指的第一表面接合，并且当触觉效果正在产生触发器在与第一方向相反的第二方向上的运动时，端部效应器与手指的第二表面接合。

实施例5包括实施例4的控制器，其中，在产生触觉效果期间，面周期性地接合手指的第一表面，且端部效应器周期性地接合手指的第二表面。

实施例6包括实施例4的控制器，其中，在产生触觉效果期间，面连续地接合手指的第一表面，并且端部效应器连续地接合手指的第二表面。

实施例7包括实施例6的控制器，还包括能移除地耦接到面和端部效应器的***构件，***构件被配置为连续地接合手指的第一表面以及手指的第二表面。

实施例8包括实施例6的控制器，其中，端部效应器旋转地耦接到面并且被配置为调节间隙的宽度。

实施例9包括实施例6的控制器，其中，面包括被配置成连续地接合手指的第一表面的可调节部分。

实施例10包括实施例1的控制器，其中，端部效应器是被配置为连续地至少接合手指的第二表面的条或带。

实施例11包括实施例1的控制器，其中，端部效应器是磁体。

实施例12包括实施例1的控制器，其中，端部效应器是钩-环紧固件。

实施例13包括实施例1的控制器，其中，端部效应器是与面相对的弧形表面，弧形表面具有接触面的边缘。

实施例14包括实施例3的控制器，其中，端部效应器由至少顺应手指的第二表面的柔性材料制成。

实施例15包括实施例1的控制器，其中，触觉致动器是线性触觉致动器，并且触发器是滑动耦接到外壳的线性触发器。

实施例16包括实施例15的控制器，其中，线性触发器充当按钮。

实施例17涉及一种用于触觉控制器的触发器，包括：近端；面，面被配置成在产生触觉效果期间接合手指的第一表面；以及被设置在远端处的端部效应器，端部效应器被配置为在产生触觉效果期间接合手指的第二表面，端部效应器包括与面相对的弧形表面以及限定端部效应器和面之间的间隙的边缘，其中，当触觉效果正在产生触发器在第一方向上的运动时，面与手指的第一表面接合，并且当触觉效果正在产生触发器在与第一方向相反的第二方向上的运动时，端部效应器与手指的第二表面接合。

实施例18包括实施例17的触发器，其中，触发器的近端被使用铰链旋转地耦接到触觉控制器。

实施例19包括实施例17的触发器，其中，触发器是滑动耦接到触觉控制器的线性触发器。

实施例20包括实施例17的触发器，还包括能移除地耦接到面和端部效应器的***构件，***构件用于连续地接合手指的第一表面以及手指的第二表面。

实施例21包括实施例17的触发器，其中，端部效应器旋转地耦接到面并且被配置为调节间隙的宽度。

实施例22包括实施例17的触发器，其中，面包括被配置为连续地接合手指的第一表面的可调节部分。

实施例23包括实施例17的触发器，其中，端部效应器由至少顺应手指的第二表面的柔性材料制成。

本发明的许多特征和优势从具体实施方式中是明显的，并且由此所附权利要求意在涵盖落在本发明的真正精神和范围之内的本发明的所有这些特征和优势。此外，由于本领域技术人员将容易想到许多修改和变化，所以不期望将本发明限制到所示出和所描述的精确构造和操作，并且因此，所有适当的修改和等价物将被诉诸为落在本发明的范围之内。