[发明专利]用于生成触觉和声音效果的触觉交互设备和方法

说明书

技术领域

本发明的领域是触摸感应屏幕，也被称为“触摸屏”。这些屏幕是通过用户的手指或手部或其他激活装置激活的感应表面，时常被用于通过图形接口控制设备或系统。有很多可能的用法。特别要提及的是航空应用，其中飞行员能够因此监视和控制由飞行器的航空电子系统显示的全部功能。

背景技术

这样的接口需要提供用户信息反馈，例如按钮状态的改变，使得操作者能够看到从非激活到激活的转换，并由此确认他或她的交互。

这种可视化模式对于涉及命令的激活或未激活的疑惑不是非常协作且可能发生错误，且不能应用于盲命令的情况，飞行员必须首先或首要通过看向外面来处理他的主要任务。

为此，使用力反馈触觉系统，该系统通过给出关于被激活物体的状态的反馈提高了交互真实感。根据本领域通常可接受的情况，这种反馈本质上是振动的或惯性的，不生成声音或生成小量的声音，是相当不友好的方式。可以增加音频系统，但是其相当难以嵌入和驱动。实际上，用于航空用途的触觉设备被环境约束所限制。进一步地，通常具有几厘米厚度的触摸感应书写板类型的设备使得插入适合飞行器座舱的噪音环境的音频系统的可能性复杂化了。

为解决嵌入补充给触觉设备的音频系统的问题，本领域中已知美国专利申请US 2008/0055277和国际申请WO2010065207。这些文档描述的触觉设备包括安装在柔性悬架上的接触感应表面，该悬架给表面提供一定刚度的位移。该设备还包括置于中央或外围的致动器，其设置组件运动来产生触觉效果或声音。触摸感应板和致动器由此能够通过触摸感应板的振动形成声音组件。

进一步地，这些触觉设备采用基于微处理器的触觉控制器，其与效果库相连，如上述专利所述，且该控制器由专用软件控制器或“驱动程序”执行。进一步地，采用触觉效果的应用程序需要被设计成与该驱动程序兼容。

总结现有的触觉设备的缺点，所有已知的触觉系统在再现触觉效果方面都不是非常可靠的，尤其是在大屏幕(例如对角线长超过10英寸)上，产生的显著的惯性力易于使得相邻的物体(仪表板，桌子，支撑物等)谐振。

进一步地，触觉设备发出源于它们的多种组件的谐振的声音，偶尔会生成令人讨厌的噪音。

进一步地，触觉效果生成电子设备必须连同软件驱动程序和专用应用程序增加到触摸感应屏幕上。

发明内容

本发明的第一个目的是提出一种交互设备，包括触觉功能和声音功能，以提高所述设备的交互性。

本发明的第二目的是提出一种适合强约束环境的音频触觉设备，例如，飞行器座舱。为此，该触觉设备必须充分紧凑和可靠，以被飞行器飞行员在飞行任务中操作。

尤其是，本发明涉及一种交互设备，包括结构组件以及用于控制至少一个交互效果的控制组件，该结构组件包括形成腔的底盘，由触摸感应表面形成的平面件以及至少一个致动器(actuator)，以及该控制组件包括用于生成触摸控制信号以响应所述触摸感应表面的动作的装置和用于驱动该致动器使平面件相对于底盘的腔移动的装置。该结构组件被布置为使得该平面件被该致动器悬挂地支持以覆盖该腔，该控制组件还包括计算装置，其由触摸控制信号控制，可以生成第一音频信号，其包括表示声音交互效果的频率分量，以控制用于驱动致动器的装置，以及该结构组件和控制组件被布置为使得该触摸感应表面的动作控制平面件相对于底盘的腔的移动，以生成该声音交互效果。

有利地，该计算装置能够生成第二音频信号，包括表示触觉交互效果的第一频率分量和表示声音交互效果的第二频率分量，从而该触摸感应表面的动作控制平面件相对于底盘的腔的移动，以同时生成所述声音效果和所述触觉效果。

根据一个变形，它还包括与驱动装置相连的第二致动器，该计算装置能够生成包括表示声音交互效果的频率分量的第三音频信号，以控制该第二致动器的驱动装置。

有利地，该计算装置能够生成包括表示触觉交互效果的第一频率分量以及表示声音交互效果的第二频率分量的第四音频信号，从而该触摸感应表面的动作通过第二致动器控制平面件相对于底盘的腔的移动，以同时生成所述声音效果和所述触觉效果。

根据一个变形，该平面件还包括固定到所述触摸感应表面的外围的框架，该框架具有被限定为在该底盘的外围和该平面件的外围之间形成通气口的形状，通气口的截面的尺寸为当该平面件相对于腔移动时，具有谐振频率的后方波(rear wave)的相位被翻转并被加到前方波(front wave)上。