[发明专利]用于产生可触觉感知的区域的设备以及这种设备的配置和控制方法

说明书

本发明涉及一种用于在交互空间内产生虚拟对象的可触觉感知的区域的设备，所述设备具有大量的超声扬声器，所述超声扬声器的超声信号为此关于相位、频率和幅度方面是可协调的。本发明还涉及用于配置和控制这种设备的方法。为了说明一种设备和可以被用于将交互空间灵活适配于其中由产生图像的设备创建虚拟对象的空间的方法以及为了简化对超声信号的配置而建议：所述超声扬声器单独地或成组地形成多个模块，所述模块能够如此定位或者被布置在所述交互空间处，使得一个模块的至少一个扬声器与另一模块的至少一个扬声器成角度地定向，和/或模块的至少一个扬声器与其他超声扬声器的共同平面有间距，和/或所述模块彼此间具有可选择的间距。此外建议：为了配置所述设备而使这些模块相继发出经定义的测试信号，所述测试信号直接和/或在一个或多个反射体上的反射之后被所述超声麦克风记录，其中所述超声麦克风直接布置在所述模块上或在空间中自由地布置，从而根据所记录的测试信号的强度和/或传播时间而得出所述模块和超声麦克风的相对位置和定向。

技术领域

本发明涉及一种用于在交互空间内产生虚拟对象的可触觉感知的区域的设备，该设备具有大量的超声扬声器，这些超声扬声器的超声信号为此关于相位、频率和幅度方面是可协调的。

此外，本发明涉及用于配置和控制这种设备的方法。

背景技术

如根据现有技术已知的那样对设备的操作通常通过开关、按钮、触摸区或其他物理操作元件来进行。通过操纵这样的操作元件，使用者经由自己的手或手指的触觉而获得直接的触觉反馈，使得可直接感知用于作用到操作元件上的压力和持续时间。

除了这样的可物理上领会的和有重量的设备以外，在过去这些年也已经创建了如下虚拟环境、尤其是虚拟现实（VR）、增强现实（AR）或全息环境，在这些环境中由适合的显示系统虚拟地示出可能的对象、设备和/或操作界面。这样的虚拟对象虽然是可视觉上和空间上感知的，但是并不能直接抓住并因此在触觉上感知或感受。

为了触觉感知虚拟对象，已经开发了开头提及的设备，这些设备借助于受控的超声扬声器关于其相位、频率和幅度方面在交互空间的能预给定的多个点处产生通过声音而触觉上可感知的区域。在此，该声音直接作用在手上并且在此方面是能感觉和感受的。具有多个超声扬声器的平面布置的这样的设备例如在WO 2016/038347 A1中被描述。

目前已知的用于产生虚拟对象的可触觉感知的区域的设备具有多个超声扬声器，这些超声扬声器平面地布置在共同的板上。如下交互空间在该板之上延伸，在该交互空间中能够产生可感觉的点或区域。而在实践中已证实为不利的是，将设备的所有超声扬声器布置在共同的板上，因为该板为了产生所期望的效果而必须具有比较多的超声扬声器并且因此必须构型得比较大，因此而使该板具有大的面积需求量，这种大的面积需求量并非在所有设备中都在所需位置、即交互空间之下可供使用。由此而使得对超声扬声器布置的最佳定位变得困难。此外，在尤其是用于产生全息环境的已知设备情况下，产生图像的设备的优选位置与超声扬声器的优选位置常常发生冲突，从而必须分别承受折衷，这会减小所产生的效果的精确度。最后，只能从一个方向刺激到与平面布置的超声扬声器进行交互的手，从而使在手扭转情况下手掌处的可感受效果减小或者完全消失。

因此，总体上并不能够令人满意地将已知的超声扬声器布置与同样已知的产生图像的设备相结合。此外，对超声扬声器或超声信号的手动配置被证实为是非常耗费的并且因此是时间密集的且易出错的。

发明内容

由此出发，本发明的任务是说明一种设备和方法，利用其能够使交互空间灵活地适配于在其中由产生图像的设备创建虚拟对象的空间。此外，应该简化超声信号的配置。

该任务首先通过根据权利要求1的设备得以解决。根据本发明规定：这些超声扬声器单独地或者成组地形成多个模块，这些模块能够如此定位在交互空间处或者被布置在交互空间处，使得

a）一个模块的至少一个超声扬声器与另一模块的至少一个超声扬声器成角度地定向，和/或

b）模块的至少一个超声扬声器与其他超声扬声器的共同平面有间距，和/或