触感式设备制造技术

一种用户／机器接口，包括：面板，具有表面，该面板能够支持弯曲波；触感式输入设备，与所述表面相关联；以及包含用于提供到所述输入设备的力反馈的力换能器的部件。所述力为到所述面板的脉冲的形式，所述脉冲是被整形为阻尼正弦曲线的调制信号的形式，借此调制信号，按钮点击触感被提供给用户的指尖。可以由具有１５０至７５０Ｈｚ范围内的载波频率并且具有至少１０ｍｓ的持续时间的窄带正弦波来产生所述调制信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有用户/机器接口的特性的触感式设备。更具体地但并非排他性，本专利技术涉及一种将振动声学(Vibro-acoustic)设备与触感式设备组合的装置。
技术介绍
在国际申请W097/09842和以New Transducers Ltd.的名义的其他文件中描述了 弯曲波(bending wave)或分布式扬声器(DML)。这样的扬声器可以被用在其中扬声器元件 具有额外功能的应用中。例如，国际申请W097/09843、W097/09853和W001/31971描述了分 别在投影屏幕和键盘中使用这样的面板作为内部上侧表面板(ceiling tile)。此外，DML技术的应用已扩展到使用合并触感能力的不透明和透明扬声器面板 二者。例如，国际申请W000/54548描述了将具有弯曲波面板组件的扬声器与下述合并的 电子装置用户可及面(user-accessible surface)；面板组件上的电声学振动式激励器 (其响应于施加于其的电信号而将弯曲波能量引入该面板组件中)；以及至少一个触感区 域(其在所述用户可及面上或与所述用户可及面相关联并且响应于用户接触)。国际申请 WOO1/48684描述了一种包括被安装在显示设备之前的透明触感板的触感式设备。国际申请W002/51201描述了包括下述的装置弯曲波面板扬声器(其具有弯曲波 面板和附接到弯曲波面板的电声换能器，该弯曲波面板限定表面，该电声换能器激励面板 中的弯曲波以产生声学输出)；形成部分表面的输入设备；以及用于提供到输入设备的力 反馈(force feedback)的部件。国际申请W001/54450描述了一种用于产生激励声辐射器、例如产生声学输出的 面板的力量(force)的换能器。该换能器具有预计工作频率范围，且包括共振元件，其中所 述共振元件具有模式的分布并且是在所述工作频率范围内的模式。可以调整该换能器的参 数以改善共振元件的属性。这样的力换能器被已知为是分布式起动器或“DMA”。从US5，977，867和W02008/045694中可以了解到具有触觉反馈的触摸板。本专利技术的一个目的是提供一种改进的触感式设备。
技术实现思路
根据一个方面，本专利技术是一种用户/机器接口，包括面板，具有表面，该面板能够 支持弯曲波；触感式输入设备，与所述表面相关联；包含用于提供到所述输入设备的力反 馈的力换能器的部件，所述力是到所述面板的脉冲的形式，所述脉冲是调制信号的形式，借 此，按钮点击触感被提供到用户的指尖，其中，所述调制信号具有150至750Hz的范围内的 主载波频率并且具有至少IOms的持续时间。优选地，所述载波频率将接近400Hz。已经发现长于40ms的持续时间不能改进点 击触感。所述调制信号可以是幅度和/或频率调制的。调制信号可以是阻尼正弦曲线的形 式。调制信号可以是下述形式(^act、地)二 aie卜a'cos -或f t /Jro = Oie1-aiSin -^ + C 其中，α是包络的衰减率，C是常数，β是控制频率调制的速率的参数，且COc是时间t = O时的角频率。载波的频率调制可以具有定义调制深度和满足时间的预定函数。调制信号基波 (即主分量)可以包括窄带正弦波，从而其具有如上定义的窄频率范围和短脉冲持续时间。本专利技术的另一方面是一种包括如上定义的用户/机器接口的装置，其中面板是弯 曲波面板扬声器的声辐射器，并且其中换能器是产生声学输出和力反馈二者的宽带设备。所述换能器可以包括分布式起动器(如W001/54450中所述)，并且所述分布式起 动器的第一模式可以被调谐到所述调制信号。所述调制信号可以被调谐到所述面板的整个主体模式。在面板较小的情况下，例 如为了在智能电话机或个人数字助理(PDA)中使用，其可以具有3 2的纵横比。所述面 板可以具有封住其后部表面的浅腔。面板硬度和起动器的输出阻抗被安排为向用户的指尖传递多于30mN的力。优选 地，传递到指尖的力被安排在为30mN至500mN的范围内。两个或多个分布式起动器可以被附接到面板并被安排为增强触摸位置处的面板 位移。可以使用数字信号处理来对调制信号整形，以增强触摸位置处的面板位移。因而，该装置可以将扬声器和力反馈功能(force feedback facility)组合到同 一表面。面板可以充当振铃扬声器、和/或用于移动或蜂窝电话机、寻呼机等的振动换能器 的功能。力反馈功能另外被知道为是触感。该装置可以包括与弯曲波面板相关联的视觉显示设备。所述视觉显示设备可以 是诸如液晶显示器(LCD)面板的传统显示表面的形式。面板的至少一部分可以是透明的， 并且视觉显示设备可以安装在面板透明部分的后面，因而面板可以担当透明显示窗口。可 替换地，例如通过应用包括发光聚合体或颜料的发光表面涂层，面板也可以充当显示器。因 此，设备中的组件的数量可以被减少而不会损失多功能性或功能型。可以提供其他功能。面板可以充当麦克风的功能。可替换地，一个或多个麦克风 可以被附接到面板或设备的壳。下述项目中的任何一个可以被附接到面板或壳，即静态或 视频照相机、加热和/或制冷元件以及各种其他传感器(例如化学合成物、电传感器、照度 计等)。面板中可以包括彩色特征，诸如无源彩色涂层，例如反光或镜像涂层。可替换地或 额外地，可以提供有源色彩，诸如光电色彩或热电色彩。面板可以具有表面纹理和/或可变 表面褶皱(contour)。较广范围的听觉和其他感官功能可以被同时集成到面板中。因而，因为面板是可 以提供增加数量的功能协同的单个组件组合，所以其可以被称为超功能表面(HFS)。可以从上述功能中的任何一个中选择面板提供的功能。例如，通过使用具有力反馈功能的透明触 感面板，可以获得能够用来观看信息、收听声音信号(消息、嘟嘟声、卡塔声等)以及通过人 的指尖感觉模拟按钮点击的装置。 该装置的一个优点是通过使用触感面板可以消除对独立键盘的需要。这在具有有 限的组件空间的小型电子物品(例如手持式设备)中特别有用。在一些应用中(例如，通 信和计算)，设备的尺寸或体积以及因此它们其中容纳各个组件的内部容积正被减小并趋 向于零。因此，就它们每单位表面面积的功能性来说，这样的设备的有用性是明确的。本发 明预计到了这种趋势，并且向设计者提供了最大化用于任意给定表面的感官选项的范围的 方式。根据本专利技术的装置可以减少提供多个功能所需的表面面积。可以认为本专利技术涉及 振动声学设备与其他感官特征和功能的合并，其对制造和使用可以被称为人机接口(HMI) 的这样的装置带来显著的益处。使用传统的扬声器，这样的多种组合将是更加困难的。在传统的扬声器的锥面上 安装键盘、显示器等可能干扰锥面的功能。附图说明现在将纯粹以示例的方式，参照附图来描述本专利技术的实施例。图1示出根据本专利技术的个人数字助理(PDA)的全景视图；图2示出根据本专利技术的手持式多声道播放机(player)的平面视图；图3是图1的设备或图2的设备的剖面侧视图；图4是触感器和触觉反馈电路的框图；图5a示出幅度调制信号的相对于时间的幅度；图5b示出关于图5a的信号的相对能量谱；图5c示出在距离面板上的点源0. Im和Im处的、关于图5a的信号的脉冲形状；图5d示出相对于频率(hz)的绝对阈值(mm)，以比较关于人类手本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用户／机器接口，包括：面板，具有表面，该面板能够支持弯曲波；触感式输入设备，与所述表面相关联；包含用于提供到所述输入设备的力反馈的力换能器的部件，所述力为到所述面板的脉冲的形式，所述脉冲为调制信号的形式，借此调制信号，按钮点击触感被提供给用户的指尖，其中，所述调制信号具有１５０至７５０Ｈｚ范围内的主载波频率并且具有至少１０ｍｓ的持续时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：戈夫里A博伊德，马丁科洛姆斯，克里斯考德里，詹姆斯伊斯特，尼尔哈里斯，蒂莫西CJ惠特韦尔，
申请(专利权)人：新型转换器有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]