將用戶界面隱喻呈現(xiàn)為形狀變化設(shè)備上的物理變化的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及將用戶界面隱喻呈現(xiàn)為形狀變化設(shè)備上的物理變化的方法和裝置。一種電子設(shè)備，具有包括彈性表面的用戶界面設(shè)備，可操作地耦合到彈性表面并配置為引起彈性表面形變的觸覺輸出設(shè)備，以及與觸覺輸出設(shè)備信號通信的控制器?？刂破髋渲脼橛|發(fā)觸覺輸出設(shè)備以基于用戶界面上呈現(xiàn)的虛擬元素的仿真物理行為而引起彈性表面的形變。
【專利說明】將用戶界面隱喻呈現(xiàn)為形狀變化設(shè)備上的物理變化的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將用戶界面隱喻呈現(xiàn)為形狀變化設(shè)備上的物理變化的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]某些電子用戶界面設(shè)備能夠向用戶可視地傳達虛擬環(huán)境，例如游戲環(huán)境?？梢栽谝环N電子用戶界面設(shè)備的屏幕上顯示虛擬環(huán)境的虛擬元素。用戶可以通過例如觸摸和拖曳屏幕上的隱喻和虛擬元素互動。虛擬環(huán)境可以以屏幕為界限，并且用戶不能把虛擬元素拖曳出屏幕的邊界。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種電子用戶界面設(shè)備，配置為將用戶界面隱喻適于物理變化。該設(shè)備包括包含彈性表面的用戶界面、觸覺輸出設(shè)備以及控制器。觸覺輸出設(shè)備可操作地耦合到彈性表面，并配置為引起彈性表面的形變?？刂破髋c觸覺輸出設(shè)備信號通信，并配置為觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備以引起彈性表面的形變。引起的形變基于用戶界面上呈現(xiàn)的虛擬元素的仿真物理行為。
[0004]在一個實施例中，物理行為是虛擬元素和彈性表面的物理交互。在用戶界面的屏幕上可視地呈現(xiàn)虛擬元素。
[0005]在一個實施例中，控制器可配置為在屏幕上可視地僅呈現(xiàn)虛擬元素的一部分?？刂破骺膳渲脼橥ㄟ^觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備引起形變來仿真虛擬元素和彈性表面的物理交互，以呈現(xiàn)虛擬元素的未在屏幕上可視化呈現(xiàn)的另一部分。
[0006]在一個實施例中，形變的速率可基于屏幕上虛擬元素的一部分可視化呈現(xiàn)為相對于彈性表面移動的速率。
[0007]在一個實施例中，控制器配置為可視化地響應(yīng)于彈性表面形變的變化而在屏幕上呈現(xiàn)屏幕上虛擬元素的一部分的移動而仿真物理交互。在一個實施例中，控制器可配置為基于虛擬元素的仿真阻力來調(diào)節(jié)彈性表面的彈性。
[0008]在一個實施例中，彈性表面位于屏幕的前方、后方或是屏幕的一部分?？刂破骺膳渲脼橥ㄟ^在屏幕上放大或縮小虛擬元素以及觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備基于放大或縮小而引起形變來仿真物理交互。
[0009]在一個實施例中，控制器配置為通過觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備以基于和虛擬元素相關(guān)的物理元素的物理行為而引起形變來仿真物理行為。所述物理行為包括物理元素的膨脹或收縮。
[0010]本發(fā)明的這些和其他方面、特征和特性以及操作方法和結(jié)構(gòu)的相關(guān)元素的功能以及部分的組合以及制造經(jīng)濟性，在參考附圖考慮后續(xù)說明書和所附權(quán)利要求后，將變得更為清晰，所有都構(gòu)成本說明書的一部分，其中相同的附圖標記指定各個附圖中相應(yīng)的部分。然而應(yīng)該清楚地理解，附圖僅僅用于圖示和描述的目的，而不意在定義本發(fā)明的限制。正如在本說明書和權(quán)利要求中所用的，除非上下文中另外清楚地指示，單數(shù)形式“一”、“一個”以及“該”包括復(fù)數(shù)形式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1A示例性的示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的裝置。
[0012]圖1B示例性的示出了圖1A中裝置的組件。
[0013]圖2A-2G示出了仿真呈現(xiàn)于圖1A裝置的用戶界面上的虛擬元素物理行為的形變。
[0014]圖3示出了仿真呈現(xiàn)于圖1A裝置的用戶界面上的虛擬元素物理行為的形變。
[0015]圖4A-4C示出了仿真呈現(xiàn)于圖1A裝置的用戶界面上的虛擬元素物理行為的形變。
[0016]圖5A-5B示出了仿真呈現(xiàn)于圖1A裝置的用戶界面上的虛擬元素物理行為的形變。
[0017]圖6示出了仿真呈現(xiàn)于圖1A裝置的用戶界面上的虛擬元素物理行為的形變。
[0018]圖7A-7B示出了仿真呈現(xiàn)于圖1A裝置的用戶界面上的虛擬元素物理行為的形變。
【具體實施方式】
[0019]圖1A示出了電子用戶界面設(shè)備100的一個實施例，該電子用戶界面設(shè)備100可以便于用戶界面隱喻，該用戶界面隱喻使虛擬環(huán)境的虛擬元素出現(xiàn)與物理世界交互或另外出現(xiàn)表現(xiàn)出物理行為。在一些情況上，虛擬元素可以是在屏幕110上可視化呈現(xiàn)的對象，例如通過按鈕、動畫、視頻或其他圖像。虛擬元素可以通過界定屏幕的彈性表面120或130的形變而出現(xiàn)超出屏幕并進入物理世界。形變仿真虛擬元素和彈性表面120或130之間的物理交互。交互仿真虛擬元素在彈性表面120或130上施加的力量或壓力。由此形變使得虛擬元素能夠出現(xiàn)具有表現(xiàn)出超出屏幕的物理行為。在一些示例中，虛擬元素不會被可視化呈現(xiàn)。例如，虛擬元素呈現(xiàn)可視不易察覺的元素，例如流體壓力或力。表面120或130的形變可以仿真虛擬元素在表面上施加的壓力或力。在一個實施例中，彈性表面120和130的形變可以分別由觸覺輸出設(shè)備121和131引起。在一個實施例中，對照由僅觸摸或輕輕按壓表面引起的形變，該形變可以是大的形變。在一個實施例中，大形變可以是用戶能看見或感覺到的形變。
[0020]在一個實施例中，彈性表面120或130包括能夠經(jīng)受形變的任何材料，例如能夠彈性變形至數(shù)微米、數(shù)毫米、數(shù)厘米或數(shù)十厘米的材料。如圖1A所示，表面120和130各自能夠形變至多個不同的位置，分別表示為120a、120b、120c以及130a、130b、130c。表面120或130可操作為沿著一個或多個運動角度形變，例如向外方向(例如遠離設(shè)備100)、向內(nèi)方向(例如朝向設(shè)備100)、橫向(例如在扭曲或拉伸運動中)或以上的組合。在一個實施例中，表面120或130都可操作為以自由形成的方式形變，例如以海綿狀材料形變的方式。
[0021]在一個實施例中，觸覺輸出設(shè)備121或131可以是致動器并包括電磁線圈、電機、壓電材料、纖維復(fù)合材料(例如宏觀纖維復(fù)合材料)致動器或其組合。在一個實施例中，致動器可以是彈性表面的一部分。例如，壓電材料可以是彈性表面的一部分，并可配置為當(dāng)向壓電材料施加電信號時對表面進行形變。在一個實施例中，觸覺輸出設(shè)備121或131可以是能夠基于例如來自用戶的分別施加于彈性表面120或130上的力而輸出信號的傳感器。
[0022]在一個實施例中，觸覺輸出設(shè)備121或131可以是靜電設(shè)備。靜電設(shè)備可以是電振動觸覺設(shè)備或應(yīng)用電壓和電流而不是機械運動來生成觸覺效應(yīng)的任何其他設(shè)備。在該實施例中的靜電設(shè)備至少具有一個導(dǎo)電層和一個絕緣層。導(dǎo)電層可以是任何半導(dǎo)體或其他導(dǎo)電材料，例如銅、鋁、金或銀。絕緣層可以是玻璃、塑料、聚合物、或任何其他絕緣材料。系統(tǒng)可以通過將電信號用于導(dǎo)電層而操作靜電設(shè)備。在這個實施例中，電信號可以是AC信號，該AC信號電容性地將導(dǎo)電層和接近或接觸表面120或130的對象耦合?？梢杂筛邏悍糯笃魃葾C信號。電子用戶界面設(shè)備100還可以依賴于原則而不是電容性的耦合來生成觸覺效應(yīng)。電容性耦合可以仿真表面120或130上的摩擦系數(shù)或質(zhì)感。摩擦系數(shù)是一個模擬的，在于雖然表面120或130可以是光滑的，但電容性耦合也可以在接近表面120或130的對象和導(dǎo)電層之間產(chǎn)生吸引力。甚至當(dāng)在表面的材料結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化時，吸引力也增加了表面上的摩擦。改變摩擦力仿真摩擦系數(shù)的變化。
[0023]電容性耦合還可以通過刺激附近對象的一部分或接觸表面120或130而生成觸覺效應(yīng)，例如用戶手指皮膚的細胞。例如，皮膚中的細胞能夠受到刺激并將電容性耦合感知為振動或某些更為具體的感覺。例如，可以向?qū)щ妼邮┘雍陀脩羰种傅膶?dǎo)電部分耦合的AC電
壓信號。
[0024]在一個實施例中，觸覺輸出設(shè)備121或131可配置為分別在表面120或130生成低頻脈沖或高頻振動。可將低頻脈沖或高頻振動用作觸覺效應(yīng)。在一個實施例中，觸覺輸出設(shè)備121或131可配置為引起彈性表面形變?yōu)楦鞣N任意的三維輪廓。例如，觸覺輸出設(shè)備121和131可以各自包括多個電磁線圈，每個電磁線圈引起的形變可以對應(yīng)于圖像的像素。多個電磁線圈可以導(dǎo)致表面形變，該表面形變表達高度信息、色彩信息或和圖像相關(guān)的任何其他信息。
[0025]在一個實施例中，設(shè)備100具有彈性表面，該彈性表面和屏幕110共面并且是屏幕110的一部分或在屏幕110之上或之下。在一個實施例中，設(shè)備100包括觸覺輸出設(shè)備，該觸覺輸出設(shè)備引起彈性表面的形變。在一個實施例中，可以在屏幕Iio的表面生成觸覺效應(yīng)。在一個實施例中，屏幕Iio可以是觸摸屏。
[0026]如圖1B所示，觸覺輸出設(shè)備121和131可以和控制器160信號通信，該控制器160配置為觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備121或131分別引起彈性表面120或130的形變。在一個實施例中，電子用戶界面設(shè)備100可以進一步包括觸覺輸出設(shè)備141和151，其可由控制器160觸發(fā)引起一個或多個彈性表面的形變。例如，一個或多個彈性表面可包括和屏幕110共面以及位于屏幕110之上、之下或是屏幕110 —部分的彈性表面。例如，一個或多個彈性表面可以包括在設(shè)備100背面上的彈性表面。觸覺輸出設(shè)備141和151可引起不同彈性表面的形變，或共同引起相同彈性表面的形變。
[0027]圖2A-2G示出了使得虛擬環(huán)境出現(xiàn)延伸到周圍的物理空間中的用戶界面隱喻。虛擬環(huán)境可以是游戲、產(chǎn)品演示或任何其他應(yīng)用的一部分。如圖2A所示，虛擬環(huán)境可包括虛擬球。虛擬球具有可視化呈現(xiàn)在屏幕110上的部分301 (即具有屏幕上部分301)。為了將虛擬環(huán)境延伸到屏幕110之外的物理空間中，彈性表面120可以形變?yōu)槌尸F(xiàn)虛擬球的屏幕外部分。形變可以仿真物理交互，例如由位于屏幕110之外的虛擬球部分按壓彈性表面120。在一個實施例中，仿真包括表面120的形變和仿真交互之間的直接映射。例如，彈性表面120可以形變?yōu)榫哂行螤詈痛笮?，其基本匹配與具有相似物理行為的物理球如何對表面120形變。形狀可以例如是弓形，而大小可以相應(yīng)于虛擬球延伸到屏幕110之外的大小。表面120可以在虛擬球邊界表面120的屏幕上部分301的位置發(fā)生形變。在一個實施例中，仿真可以包括表面120的形變和仿真交互之間的代表性映射。例如，基于代表性映射的彈性表面120的形變還可以具有和直接映射相似的形狀，但具有比直接映射相當(dāng)大或者相當(dāng)小的大小。在另一個示例中，基于代表性映射的彈性表面120的形變具有的形狀不取決于同樣的物理元素如何對表面120進行形變。
[0028]圖2B進一步示出了表面120和虛擬球之間的仿真物理交互。在一個示例中，響應(yīng)于示出的虛擬球的屏幕上部分301移出表面120，表面120的形變將變小。形變減少的速率和示出虛擬球移出表面120的速率基本匹配。
[0029]在一個不例中，響應(yīng)于減少表面120的形變的力，虛擬球可表不為移出表面120。這種力可能來自用戶，例如來自用戶的手向內(nèi)擠壓表面120。虛擬球在屏幕110上移動的速率或量基于力的持續(xù)時間、大小或其組合。例如，持續(xù)時間或大小可以由可操作地耦合到表面120的傳感器感知。虛擬球在屏幕110上移動的方向基于所應(yīng)用的力的方向。
[0030]在一個示例中，虛擬球的移動可以同時呈現(xiàn)為表面120形變的變化。在這樣一個示例中，虛擬球的移動或表面120形變的變化可以自動地或者以不需要用戶交互的任何其他方式發(fā)生。
[0031]如圖2C和2D所示，彈性表面120和130在虛擬球表現(xiàn)為遠離屏幕110的邊界或者更一般的完全在屏幕110上時，可以不發(fā)生形變。在一個實施例中，如圖5A和5B所示并如下面討論的，即使當(dāng)虛擬元素完全在屏幕110上時，彈性表面120或130也可以發(fā)生形變。形變仿真無需虛擬元素和彈性表面120或130之間的接觸的物理交互，或仿真朝向設(shè)備100的前面或背面移動的虛擬元素。
[0032]如圖2E和2F所示，彈性表面130可以形變以仿真與虛擬球屏幕外部分的交互。仿真可以包括形變以及和虛擬球的屏幕外部分的仿真交互之間的直接映射，或可以包括形變和交互之間的代表性映射。在一個實施例中，彈性表面130形變的速率或量基于虛擬球顯示出接近彈性表面130的速率。在一個實施例中，彈性表面130形變的速率或量基于表面130仿真的或?qū)嶋H的剛性。例如，較高的仿真剛性將引起表面130比較低仿真剛性的形變更小。在一個實施例中，實際的或仿真的剛性將影響虛擬球在屏幕110上如何行動。例如，虛擬球表示為由表面130以某個速率放慢，所述速率基于表面的仿真或?qū)嶋H的剛性。
[0033]在一個實施例中，彈性表面130形變的速率或量基于相對表面130應(yīng)用的力，例如來自用戶擠壓或另外推壓表面。例如，如圖2G所示，如果設(shè)備100被用戶的手211A緊緊握住，彈性表面130能夠經(jīng)受僅數(shù)毫米或數(shù)厘米的形變，且虛擬球的移動示為在表面130迅速減速。如果所應(yīng)用的力引起表面130形變，例如通過用戶的手211A向內(nèi)擠壓表面130，虛擬球可示為在所應(yīng)用力的方向上移動。例如，該移動可以仿真表面130將虛擬球向表面120推動。
[0034]在一個實施例中，彈性表面120或130具有仿真的或?qū)嶋H的彈簧式屬性，且屏幕110上的虛擬球的移動基于該仿真的或?qū)嶋H的彈簧式屬性。例如，形變的彈性表面120或130可以仿真為在虛擬球上以彈簧式方式回推。然后虛擬球仿真為在彈簧式表面120和130之間無需用戶交互而反彈。在一個實施例中，彈性表面120或130可以仿真為非彈性的且即使在示出虛擬元素從表面移出或以其他方式停止與表面交互之后仍然保持其形變的形狀。例如，仿真的非彈性屬性可以仿真凹陷的表面。
[0035]在一個實施例中，彈性表面120或130的實際剛性是可以調(diào)整的。例如，一個或多個觸覺輸出設(shè)備，例如觸覺輸出設(shè)備121和131，可以由控制器160觸發(fā)以對抗形變的變化。表面120或130的實際剛性的調(diào)整可以仿真虛擬環(huán)境的物理屬性，例如仿真的移動阻力。例如如圖2F所示，，在表面130形變后，一個或多個觸覺輸出設(shè)備可配置為對抗相對表面130應(yīng)用的向內(nèi)力，例如來自用戶擠壓設(shè)備100的力。對抗形變的變化可以對用戶仿真大量的虛擬球?？梢苑抡娓罅康那?，使其對于推動具有更大的阻力。在一個示例中，對抗形變的變化可以仿真虛擬流體的粘度?？梢苑抡娓承缘牧黧w，使其對于壓縮具有更大的阻力。
[0036]雖然圖2A-2G示出了虛擬球至少部分地呈現(xiàn)于屏幕110上，但是在一些實施例中，虛擬元素可以暫時或永久地呈現(xiàn)為完全在屏幕之外。
[0037]圖3示出了虛擬元素和彈性表面130之間的仿真物理交互，虛擬元素例如是可視化呈現(xiàn)于屏幕Iio的視頻上的用戶。例如，彈性表面130可以呈現(xiàn)墻或視頻中的用戶正在推動的其他表面。表面130的形變可以基于墻或其他表面之上的位移量、墻或其他表面上施加的力的大小或其組合。
[0038]圖4A-4C示出了一個游戲，其中表面130形變以仿真與虛擬箭和虛擬弓的屏幕外部分的交互。虛擬弓的屏幕外部分可以表示弓弦，而虛擬箭的屏幕外部分可以補足虛擬箭的屏幕上部分305。在一個實施例中，表面130可以響應(yīng)于虛擬箭向表面130的移動而形變。虛擬箭可以通過應(yīng)用于屏幕上部分305的觸摸輸入而移動。形變可以仿真虛擬箭和正在拉動的虛擬弓弦。
[0039]在一個實施例中，虛擬箭可示出為響應(yīng)于表面130處接收的用戶輸入而在屏幕110上移動。例如，用戶可以朝向外的方向在表面130上拉動或擊打表面130，以使表面130在該方向上形變。作為響應(yīng)，虛擬箭的屏幕上部分305可示為在該方向上拉動。在一個實施例中，表面130的形變可基于仿真箭和弓的屏幕外部分如何形變表面130的直接映射或基于狀表性映射，其中形變的形狀或大小不取決于同似的物理弓或箭如何形變表面130。在一個實施例中，如果表面130呈現(xiàn)弓弦，形變可以仿真形變或虛擬弓弦的任何其他物理行為。
[0040]為了仿真虛擬弓射出的虛擬箭，箭的屏幕上部分305可以示出為移動，且表面130的形變減少。屏幕上的移動和形變的變化可以是同時的，或者一個引起另一個。為了仿真虛擬弓張力的效應(yīng)，在釋放之前表面130形變的更大的量可導(dǎo)致虛擬箭更快地在屏幕上移動，且在釋放之后表面130形變的減少速率更高。
[0041]在一個實施例中，和屏幕110共面(例如在屏幕110之上、之下或是其一部分)的彈性表面可形變以仿真虛擬元素走出屏幕或陷入屏幕。彈性表面可以在設(shè)備100的前側(cè)、后側(cè)或兩側(cè)。在一個實施例中，彈性表面可形變以仿真三維輪廓。例如，表面可以基于虛擬鍵盤的仿真輪廓而形變。在一個實施例中，虛擬元素的屏幕上部分大小可以增大以向用戶仿真虛擬元素正在靠近用戶。作為響應(yīng)，共面的彈性表面可以向朝向用戶的方向形變。形變可以仿真虛擬元素和共面彈性表面之間的物理交互。仿真可以包括形變和仿真的物理交互之間的直接映射或代表性映射。例如，基于直接映射的形變具有對應(yīng)于虛擬元素的屏幕上部分的大小的形變量，且具有對應(yīng)于屏幕上部分的大小增加或減少速率的形變速率。虛擬元素可示出為完全在屏幕Iio上或示出為一部分延伸到屏幕110和表面120或130之間的邊界之外。
[0042]圖5A-5B示出了彈性表面120和130基于虛擬弦的形變，其示出完全在屏幕上。在一個實施例中，形變仿真虛擬弦的屏幕上部分307和彈性表面120和130之間的物理交互。仿真的物理交互可以是不需要交互元素之間接觸的交互。例如，物理交互可以呈現(xiàn)磁力或由虛擬元素生成并施加在表面120或130上的流體壓力，或呈現(xiàn)不需要交互元素之間接觸的任何其他交互。仿真可包括形變和交互之間的直接映射，或可包括代表性映射。
[0043]在一個實施例中，設(shè)備100的表面120和130各自呈現(xiàn)虛擬弦，且圖5A-5B所示的形變仿真例如虛擬弦的移動的物理行為。在這個實施例中，表面120或130可形變以匹配或基本匹配屏幕110上所示的虛擬弦的形狀、大小或其組合。
[0044]在一個實施例中，形變可以基于和虛擬元素相關(guān)的物理元素的物理行為。例如，表面120和130可以基于用戶心跳或呼吸率而形變。設(shè)備100可由此實施和用戶的物理心臟或物理血壓相關(guān)的虛擬心跳。表面120和130的擴張和收縮可以反映用戶心臟的擴張和收縮以及用戶血壓的高和低，其呈現(xiàn)用戶心臟的物理狀態(tài)(例如擴張或收縮)。
[0045]圖6示出了一個示例，其中表面120和130可基于握手或手擠壓姿勢而形變，作為用戶界面隱喻的一部分，其中在一個設(shè)備上表示的物理行為可以在另一個設(shè)備上得以體驗。例如，當(dāng)?shù)谝粋€用戶的手211A擠壓設(shè)備100或以其他方式在設(shè)備100上應(yīng)用力時，第二個用戶的手213B可以在設(shè)備100A上作為響應(yīng)而體驗形變。設(shè)備100A上的形變基于來自設(shè)備100的指示所應(yīng)用力的信號。
[0046]在一個實施例中，設(shè)備100可以呈現(xiàn)被第一個用戶的手21IA所應(yīng)用的力壓縮的虛擬流體。設(shè)備100可以發(fā)送指示到設(shè)備100A的力的信號。設(shè)備100A還可以呈現(xiàn)虛擬的流體，并將信號解釋為從設(shè)備100上呈現(xiàn)的壓縮的虛擬流體到虛擬設(shè)備100A上呈現(xiàn)的虛擬流體的壓力的傳遞。作為響應(yīng)，設(shè)備100A的表面120A和130A可以向外形變以仿真壓力傳遞所擴張的設(shè)備100A的虛擬流體。
[0047]在一個實施例中，設(shè)備100A可以呈現(xiàn)物理設(shè)備100的虛擬拷貝或可以呈現(xiàn)和設(shè)備100相關(guān)的任何其他虛擬元素?？梢酝ㄟ^設(shè)備100A上的形變反映例如設(shè)備100上的表面120和130的形變的物理行為。例如，當(dāng)?shù)谝粋€用戶的手21IA向內(nèi)擠壓表面120和130時，設(shè)備100A的表面120A和130A能作為響應(yīng)而向內(nèi)形變。形變可以有助于隱喻，其中兩個用戶能夠通過他們的界面設(shè)備物理交互。例如，交互可以模仿握手或手持。后者可以用于傳達用戶之間的喜愛或其他感情。在一個示例中，設(shè)備100A中的形變可以基于到設(shè)備100的距離。例如，表面120A和130A的形變速率和量可以隨著兩個設(shè)備之間的距離線性減少。
[0048]在一個實施例中，表面120或130的形變可以仿真虛擬菜單(例如選項菜單)、虛擬頁面(例如網(wǎng)頁)、虛擬文檔或具有能夠滾動到屏幕110之外的位置的可視化呈現(xiàn)的部分的任何其他虛擬元素的物理行為。例如，將虛擬菜單、頁面或文檔的屏幕上部分滾動到左邊可以引起表面120的形變。形變可以仿真虛擬元素的部分滾動到屏幕110左邊的位置。形變量、形變速率或其組合可以基于滾動率、滾動到屏幕之外的部分的仿真位置或其任意組合。如圖7A和圖7B所示,如果滾動行為將虛擬菜單、頁面或文檔上下移動,則表面120或130的形變還可以更一般地滾示滾動行為。例如，表面120或130還可以形變?yōu)槌尸F(xiàn)滾動速度或呈現(xiàn)屏幕上部分到虛擬元素、頁面或文檔頂部或底部的接近程度。
[0049]在上述的實施例中，設(shè)備100可以是移動設(shè)備、遠程控制、平板電腦、桌面或筆記本電腦、電子顯示器或任何其他的用戶界面設(shè)備?？刂破?60可以包括微處理器、邏輯電路或任何其他計算設(shè)備。
[0050]雖然為了例示的目的，已經(jīng)基于當(dāng)前認為最實際和優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進行了詳細的描述，但可以理解這些細節(jié)僅僅是用于例示的目的，本發(fā)明并不限于公開的實施例，而是相反，旨在覆蓋所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的修改和等同布置。例如，可以理解，本發(fā)明盡量考慮任何實施例的一個或多個特性可以和任何其他實施例的一個或多個特性組
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【權(quán)利要求】
1.一種電子設(shè)備,包括: 用戶界面，包括彈性表面； 觸覺輸出設(shè)備，可操作地耦合到彈性表面，并配置為引起彈性表面的形變；以及 控制器，與觸覺輸出設(shè)備信號通信，并配置為觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備以基于用戶界面上呈現(xiàn)的虛擬元素的仿真物理行為而引起彈性表面的形變。
2.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中用戶界面包括屏幕，該屏幕配置為可視化呈現(xiàn)虛擬元件，且其中物理行為是虛擬元件和彈性表面的物理交互。
3.如權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備，其中控制器配置為在屏幕上僅可視化呈現(xiàn)虛擬元素的一部分，且其中控制器配置為通過觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備引起形變來仿真虛擬元素和彈性表面的物理交互，以呈現(xiàn)虛擬元素的未在屏幕上可視化呈現(xiàn)的另一部分。
4.如權(quán)利要求3所述的電子設(shè)備，其中控制器配置為觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備以基于虛擬元素的未在屏幕上可視化呈現(xiàn)的另一部分的大小而引起形變的大小。
5.如權(quán)利要求3所述的電子設(shè)備，其中控制器配置為觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備以使形變的速率基于虛擬元素的一部分可視化呈現(xiàn)為相對彈性表面移動的速率。
6.如權(quán)利要求3所述的電子設(shè)備，其中控制器配置為通過響應(yīng)于彈性表面的形變的變化而在屏幕上可視化呈現(xiàn)虛擬元素的一部分的移動而仿真物理交互。
7.如權(quán)利要求6所述的電子設(shè)備，其中控制器配置為通過基于虛擬元素的仿真阻力而調(diào)整彈性表面的彈性來仿真物理交互。
8.如權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備，其中彈性表面位于屏幕之前、屏幕之后或是屏幕的一部分，且其中控制器配置為通過在屏幕上擴大或縮小虛擬元素以及觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備以基于所述擴大或縮小而引起形變來仿`真虛擬元素和彈性表面的物理交互。
9.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中控制器配置為通過觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備以基于和虛擬元素相關(guān)的物理元素的物理行為而引起形變來仿真物理行為。
10.如權(quán)利要求9所述的電子設(shè)備，其中物理行為包括物理元素的膨脹或收縮。
11.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中觸覺輸出設(shè)備包括制動器。
12.一種用于呈現(xiàn)應(yīng)用于用戶界面的用戶界面隱喻的方法，所述方法包括:通過觸發(fā)可操作地耦合到用戶界面的彈性表面的觸覺輸出設(shè)備以引起彈性表面的形變來仿真呈現(xiàn)在用戶界面上的虛擬元素的物理行為。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括在用戶界面的屏幕上可視化呈現(xiàn)虛擬元素，其中物理行為是虛擬元素和彈性表面的物理交互。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中在屏幕上可視化呈現(xiàn)虛擬元素包括在屏幕上僅可視化呈現(xiàn)虛擬元素的一部分，且其中仿真虛擬元素和彈性表面的物理交互包括觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備引起形變以呈現(xiàn)虛擬元素的未在屏幕上可視化呈現(xiàn)的另一部分。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備引起形變包括使形變的大小基于虛擬元素的未在屏幕上可視化呈現(xiàn)的另一部分的大小。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備引起形變包括使形變的速率基于虛擬元素的在屏幕上可視化呈現(xiàn)的一部分相對彈性表面移動的速率。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中仿真物理交互包括響應(yīng)于彈性表面形變的變化而在屏幕上可視化呈現(xiàn)虛擬元素的一部分的移動。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中仿真物理交互包括基于虛擬元素的仿真阻力而調(diào)整彈性表面的彈性。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其中彈性表面位于屏幕之前、屏幕之后或是屏幕的一部分，且其中仿真虛擬元素和彈性表面的物理交互包括在屏幕上擴大或縮小虛擬元素以及觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備以基于所述擴大或縮小而引起形變。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中仿真物理行為包括觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備基于和虛擬元素相關(guān)的物理元素的物理行為而引起形變。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中物理行為包括物理元素的膨脹或收縮。
22.一種用于呈現(xiàn)應(yīng)用于用戶界面的用戶界面隱喻的方法，所述方法包括:通過觸發(fā)可操作地耦合到用戶界面的彈性表面的觸覺輸出設(shè)備引起彈性表面的形變而呈現(xiàn)在用戶界面上可視化呈現(xiàn)的虛擬元素的行為，其中所述行為包括虛擬元素在用戶界面的屏幕上的移動。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述行為包括虛擬元素在屏幕上的滾動，且其中呈現(xiàn)行為包括觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備引起彈性表面在和虛擬元素滾動方向不對齊的方向上的形變。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述行為包括虛擬元素在屏幕上的滾動，且其中呈現(xiàn)行為包括觸發(fā)觸覺輸出設(shè)備基于彈性表面和虛擬元件的滾動離開屏幕的一部分的仿真物理交互而引起彈性表面的形變。
【文檔編號】G06F3/0488GK103577043SQ201310381487
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月13日
【發(fā)明者】D·M·伯恩鮑姆, 蔣力, J·M·克魯茲-埃爾南德斯, A·莫達里斯, C·拉姆斯泰恩, D·A·格蘭特 申請人:英默森公司