[发明专利]用于触摸屏的手写笔型触觉辅助设备和写字板设备

说明书

关联申请的交叉引用

本申请涉及同时提出且具有共同说明书的其它三项申请：专利名称为“用于3-D游戏的触觉设备(Haptic Device for 3-D Gaming)”的代理案No.S1162.1101-US2、专利名称为“用于雕刻或模仿物体的触觉设备(Haptic Device for Carving and Molding Objects)”的代理案No.S1162.1101-US3和专利名称为“用于位置检测的触觉设备(Haptic Device for Position Detection)”的代理案No.S1162.1101-US4，在此通过引用将其全部内容包含在本说明书中。在此通过引用也将共同转让的、申请日为2010年11月17日的美国专利申请No.12/948,472的全部内容包含在本说明书中。

技术领域

本发明总体上涉及用于计算环境的输入设备，具体涉及用于与触摸屏设备相互作用的手持式手写笔型工具。

背景技术

触摸屏设备变得越来越盛行，目前用在例如蜂窝电话、数码相机、个人数字助理(PDA)和其它手持式计算或游戏设备中。触摸屏用户界面通常将能够描绘视觉输出的显示单元和能够经由触摸来检测用户输入的下层触摸传感单元结合在一起。触摸屏缺乏常规输入设备的几种功能，所以许多触摸屏也包括用于输入数据和/或对用户界面进行导航的手写笔。用于便携式触摸屏的手写笔设备已经具备非常广泛的用户基础。

触觉设备采用了触觉反馈技术，其中触觉反馈技术通过将身体力量感觉传输给用户而利用用户的触摸感。所得到的振动或运动可用来增强用户对计算机所呈现的信息的感知。上述触觉设备例如用在视频游戏控制器(例如，索尼PS3)和复杂的、用于计算机辅助设计系统的3-D编辑工具中。尽管迄今为止，触觉辅助设备并未广泛地用在便携式触摸屏计算设备中。

因此，需要一种触觉手持式手写笔界面工具，来增强用户与其便携式触摸屏计算设备之间的交互。

发明内容

本文公开并要求保护用以与触摸屏显示器进行触觉交互的系统、方法和计算机程序产品。实施例总体上有助于用户更有说服力地仿真显示器上所描绘的物体的操纵。

触笔界面设备的实施例可包括：手写笔，该手写笔能够提供反馈力并且具有能够在适当位置处进行旋转的接触球；通信模块，该通信模块能够实现与计算机的信息传递；以及接触球夹紧机构，该接触球夹紧机构响应地提供与该反馈力独立的可变接触球摩擦力。该设备还可包括至少一个传感器，该至少一个传感器测量包括位置、取向、速度、加速度和旋转的至少一者的操作数据。该传感器可包括陀螺仪、加速计和接触压力传感器的至少一者。

该设备还可包括反馈促发器，该反馈促发器沿纵向或正交方向，或者沿这两个方向的结合体，选择性地提供相对于壳体取向的反馈力。该反馈促发器可将接触板压向接触球，用以传递反馈力。该接触板本身可以是光滑的或有摩擦的。该设备可被倒置用作踪迹球。

该通信模块，优选蓝牙模块，包括控制电路，该控制电路采集操作数据以进行传输，并且接收能够实现响应促发器促发的控制信息。在计算机上执行的驱动器软件为在该计算机上执行的应用程序管理着该操作数据和该控制信息。该设备可通过有线或无线来传递信息。接触球可相对触摸屏显示器的操作表面滚动。

该接触球夹紧机构可包括一组叉臂(prong)，该叉臂将接触球保持在强度可变的夹具中，包括使该接触球彻底停止旋转。该设备的可变构件可放置在圆柱形或圆锥形壳体或把手中，其中接触球和接触球夹紧机构优选位于该锥形的最大端处。该手写笔也可包括常规的用户输入设备，例如包括按钮、旋钮、滚轮和滑动开关。

替换实施例可包括用于在计算机与用户之间提供交互的计算机界面，该计算机界面包括计算机和触笔，其中该触笔与该计算机电气通信，并且向用户提供独立的反馈力和摩擦表面接触力。该发明也可包含用于在计算机与用户之间提供交互的方法，该方法包括在计算机与手写笔之间传递信息，其中该手写笔具有能够在适当位置处进行旋转的接触球；以及该手写笔向用户选择性地提供独立的反馈力和摩擦力。最后，本发明也可包括计算机程序产品，该计算机程序产品包括机读介质使该计算机在计算机与手写笔之间传递信息，其中当该机读介质由计算机执行时，其可触知地表达非暂存性程序指令，该手写笔具有能够在适当位置处进行旋转的接触球；以及使该手写笔向用户选择性地提供独立的反馈力和摩擦力。