專利名稱：用戶接口反饋裝置、用戶接口反饋方法和程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用戶接口反饋(user interface feedback)裝置、用戶接口反饋方法及其程序。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及能夠在例如用戶操作在觸摸板上顯示的開(kāi)關(guān)或類似的可操作元件時(shí)提供以觸覺(jué)響應(yīng)的形式的用戶接口反饋的用戶接口反饋裝置、用戶接口反饋方法和程序。 當(dāng)前，用戶接口正用于其中在液晶顯示器或其他類型的觸摸板上顯示開(kāi)關(guān)或類似的可操作元件的各種領(lǐng)域，所述開(kāi)關(guān)是可由用戶的指尖操作的。這種觸摸板接口被配置以將開(kāi)關(guān)、按鈕、滾動(dòng)條(slider)、撥號(hào)盤(pán)(dial)、或其他元件顯示為圖像，并隨后當(dāng)關(guān)于特別的屏幕顯示區(qū)域檢測(cè)到與用戶指尖的接觸時(shí)執(zhí)行預(yù)定處理。 但是，當(dāng)操作這種接口時(shí)，用戶未接收到當(dāng)物理地移動(dòng)實(shí)際的開(kāi)關(guān)或滾動(dòng)條時(shí)體
驗(yàn)的相同的觸覺(jué)響應(yīng)。為解決這個(gè)問(wèn)題，提出了通過(guò)產(chǎn)生復(fù)制實(shí)際開(kāi)關(guān)的響應(yīng)的阻力、振動(dòng)
或聲音來(lái)提供用戶接口反饋的接口 。這類接口被稱為觸覺(jué)接口 ，且在例如日本未審查專利
申請(qǐng)公開(kāi)No. 2003-330611、 No. 2004-21528和No. 2003-288158中進(jìn)行了描述。 作為示例，一個(gè)觸覺(jué)接口涉及在觸摸板周?chē)惭b壓電致動(dòng)器。當(dāng)用戶按下觸摸板
上的可操作按鈕時(shí)，產(chǎn)生振動(dòng)和聲音，由此提供與物理地操作實(shí)際按鈕類似的用戶接口反饋。 以下三個(gè)種類示范了提供用戶接口反饋的觸覺(jué)接口的類型。 (1)振動(dòng)觸覺(jué)(vibrotactile)裝置 (2) 二維(2D)觸覺(jué)顯示器和矩陣 (3)電剌激裝置 上述接口類型概括如下。
(1)振動(dòng)觸覺(jué)裝置 響應(yīng)于用戶操作產(chǎn)生振動(dòng)或類似的效果的接口裝置被稱為振動(dòng)觸覺(jué)裝置。振動(dòng)觸覺(jué)裝置被配置以例如，通過(guò)使用將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為振動(dòng)的致動(dòng)器或類似的元件，與和用戶指尖的接觸對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生振動(dòng)。 基于扭矩的觸覺(jué)反饋裝置是振動(dòng)觸覺(jué)裝置的一個(gè)示例?；谂ぞ氐挠|覺(jué)反饋裝置從當(dāng)開(kāi)始或停止馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的扭矩創(chuàng)建反饋，然后其由用戶作為用戶接口反饋而感
覺(jué)至Ll。(例如，參見(jiàn)M. Yoshie， H. Yano， H. Iwata， "Development of non_grounded forcedisplay using gyro moments",人豐幾接n協(xié)、會(huì)會(huì)i義的記錄，2001， pp. 25—30 ;禾口 Y. Fukui，S.Nishihara， K.Nakamura， J. Yamashita，"Hand—held torque feedback display",
SIGGRAPH01摘要和應(yīng)用的記錄，2001， ACM， p. 192。) 但是，通過(guò)這種配置，足夠的扭矩的產(chǎn)生涉及并入相對(duì)大型的馬達(dá)，其難以被安裝在緊湊的便攜式裝置中。此外，使用這種馬達(dá)的配置僅能夠提供遵循特定模式的反饋，且可能不能產(chǎn)生任意的模式。 一旦開(kāi)始，其還難以突然停止從裝置的反饋的輸出。
背景技術(shù)：
4
用在比如移動(dòng)電話和游戲控制器之類的裝置中的許多振動(dòng)馬達(dá)提供有不對(duì)稱軸或凸輪。這樣在固定的延遲時(shí)間之后從這種配置啟動(dòng)振動(dòng)。因?yàn)橹聞?dòng)器展示出相當(dāng)大的等待時(shí)間，所以上述配置不適于交互式應(yīng)用。 另外，例如，壓力致動(dòng)器、音圈和比如螺線管之類的磁致動(dòng)器也用作用于振動(dòng)整個(gè)裝置和直接剌激用戶的手的元件。(例如，參見(jiàn)R. Hughes和A. Forrest,"Perc印tualisation using a tactile mouse，，，視覺(jué)化'96， IEEE， 1996 ;M. Fukumoto禾口 S. Toshiaki， "ActiveClick :Tactile feedback for touch panels，，， CHI ' 2001，詳細(xì) 文 摘，ACM，2001 ;I.Poupyrev， S. Maruyama等，"AmbientTouch-Designing tactileinterfaces for handheld devices", UIST ' 2002， ACM，2002 ;禾口 I.Poupyrev禾口S. Maruyama， "Tactile interfaces for small touchscreens，，， UIST， ACM， 2003。) (2) 二維(2D)觸覺(jué)顯示器與矩陣 當(dāng)前存在以提供有多個(gè)管腳(pin)的矩陣為前提的觸覺(jué)顯示器。用戶的手然后受管腳的作用的影響。存在兩種類型的這類顯示器。第一種類型通過(guò)在垂直方向上移動(dòng)管腳來(lái)形成三維凸形(例如，參見(jiàn)S. Frisken-Gibson， P. Bach-y-Rita等，"A 64-solenoid，four-level fingertip search display for theblind，，，生物醫(yī)學(xué)工程BME的IEEE學(xué)矛艮一34(12) :963—965，1987 ;M.Shinohara， Y. Shimizu等，"Three—dimensional tactiledisplay for the blind",恢復(fù)工程的IEEE學(xué)報(bào)6 (3) :249-255， 1998 ;和I. Poupyrev，T. Nashida等，"Actuationand Tangible User Interfaces :the Vaucanson Duck， Robotsand Sh即e Displays",有形和嵌入式交互，ACM :205-212， 2007)。第二種類型使得管腳在水平禾口垂直方向中振動(dòng)(例如，參見(jiàn)，R. Cholewiak禾口 C. Sherrick， "Acomputer—controlledmatrix system for presentation to skin of complexspatiotemporal patterns，，，行為研究方法和儀器13(5) :667-673,1981)。但是，上述配置在尺寸上也比較大，且難以將這種配置并入緊湊的便攜式裝置。
(3)電剌激裝置 也已經(jīng)提出了電剌激裝置，例如，其通過(guò)使得微弱的電流流入用戶的手來(lái)發(fā)送用戶接口反饋。例如，這種裝置可以被配置以通過(guò)以矩陣模式布置的電極來(lái)剌激用戶(例如，參見(jiàn)H. Kajimoto， N. Kawakami等，"Electrocutaneousdisplay as an interface toa virtual tactile world，，， VR' 2001， IEEE， 2001 ;禾口 K. Kaczmarek禾口 P. Bach_y_Rita，"Tactile displays",虛擬環(huán)境和先進(jìn)接口設(shè)計(jì)，ed，作者W. Barfield和T. A. F證ess，牛津大學(xué)出版社，Oxford :349-414， 1995)。但是，這種電剌激裝置的配置使得對(duì)于許多用戶來(lái)說(shuō)，電剌激感到不舒服。此外，存在的問(wèn)題在于即使在除去電流之后也仍然不適。
電振動(dòng)觸覺(jué)(electrovibrotactile)顯示器
現(xiàn)在將描述電振動(dòng)觸覺(jué)顯示器。電振動(dòng)觸覺(jué)顯示器是利用皮膚吸引效應(yīng)由此作為向電絕緣的表面施加間斷的電壓的結(jié)果吸引人的手或指尖的皮膚的裝置。該物理現(xiàn)象是在1953由Mallinckrodt， Hughes等人意外發(fā)現(xiàn)的。(例如，參見(jiàn)，E. Mallinckrodt， A. Hughes等，"Perc印tion by the skin of electricallyinduced vibrations",禾斗學(xué)118 (3062):277-278， 1953) 。 Mallinckrodt等人發(fā)現(xiàn)如果將110V的電壓間斷地施加到金屬，并拖拉干燥指尖穿過(guò)覆蓋有絕緣層的金屬表面上，則產(chǎn)生橡膠的感覺(jué)。
該物理現(xiàn)象背后的原理由Mallinckrodt等人分析如下。
(1)干燥皮膚的絕緣層用作具有金屬作為一個(gè)電容器的容電器(condenser)的電介質(zhì)材料，同時(shí)在手指中包含的水(即導(dǎo)電材料)構(gòu)成容電器并用作另一電容器。
(2)當(dāng)將交流電壓施加到容電器時(shí)，在皮膚和金屬之間產(chǎn)生間斷的吸引力。
(3)如果手在輕輕地按壓表面的同時(shí)移動(dòng)，則在皮膚和板表面之間的摩擦在量值上周期性地改變，且操作者體驗(yàn)到他或她的手指被反復(fù)地吸引和釋放的感覺(jué)。
雖然在1953年發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象，但直到1970年才實(shí)現(xiàn)實(shí)際使用。在1970年，R. M. Strong開(kāi)發(fā)了基于上述原理的觸覺(jué)顯示器(例如，參見(jiàn)，R. M. Strong和D. E. Troxel，"An electrotactile display",人機(jī)系統(tǒng)的IEEE學(xué)報(bào)11 (1) :72-79,1970)。 Strong提出了由覆蓋有電介質(zhì)材料的許多管腳的陣列組成的顯示器。如果將間斷的電壓施加到管腳且然后在管腳上移動(dòng)手指，則感覺(jué)到觸覺(jué)響應(yīng)。更具體地說(shuō)，感覺(jué)到手指被拉動(dòng)的獨(dú)特感覺(jué)。
但是，因?yàn)樵谀菚r(shí)在提出的觸覺(jué)顯示器中未充分地實(shí)現(xiàn)輸入和感應(yīng)技術(shù)的融合，因此Strong的提議的利用價(jià)值有限。因?yàn)樘岢龅呐渲蒙婕按罅抗苣_的使用，所以例如，其用于一般的平板顯示器是不可行的。 在1998年，由Tang和Beebe提出了類似的觸覺(jué)顯示器(例如，參見(jiàn)H. Tang和D. Beebe，"A microfabricated electrostatic h即tic display for persons withvisimlimpairments"，恢復(fù)工程的IEEE學(xué)報(bào)6 (3) :241-248,1998)。結(jié)果，通過(guò)使用應(yīng)用的光刻技術(shù)(lithography)的微制造技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)了薄的、耐用的顯示器。但是，根本原理與Strong的原理相同。 另外，在2006年，由Yamamoto， Nagasawa等人提出了與以上不同的電振動(dòng)觸覺(jué)顯不器(例如，參見(jiàn)，A. Yamamoto， S. Nagasawa等，"Electrostatictactile display withthin film slider and its application to tactile tel印resentationsystems，，，視覺(jué)化和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的IEEE學(xué)報(bào)12(2) :168-177,2006)。提出的顯示器被配置為如圖1所示，其中手指31移動(dòng)放置在具有如圖所示的電極圖案(pattern)的電極板(plateelectrode) 11上的滾動(dòng)條20。 滾動(dòng)條20包括鋁層21和絕緣層22。在電極板11內(nèi)形成交替施加+和_電壓的電極圖案。像如圖1中由施加的電壓圖案40所示的那樣，周期性地改變的電壓信號(hào)被施加到電極板ll內(nèi)的電極。作為該處理的結(jié)果，在滾動(dòng)條20的導(dǎo)電材料和電極板11之間產(chǎn)生靜電力。注意，在該配置中，手指31僅接觸絕緣層22，且這樣不產(chǎn)生電流。但是，在該配置中的電極圖案結(jié)構(gòu)使得難以在小型裝置的顯示器中實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，已經(jīng)提出了用于提供用戶接口反饋的幾種技術(shù)，但是仍然存在各種問(wèn)題，比如不適合緊湊的裝置、流過(guò)人體的電流的不適性、或可用于用作用戶接口反饋的圖案的數(shù)目有限。考慮到這些問(wèn)題，例如，提供可應(yīng)用于緊湊裝置并由此實(shí)現(xiàn)多樣的用戶接口反饋的用戶接口反饋裝置、用戶接口反饋方法和程序是合乎需要的。 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接口反饋裝置包括可操作元件，具有由導(dǎo)體和絕緣體組成的雙層結(jié)構(gòu)；傳感器，被配置為以用戶接觸信息的形式至少檢測(cè)關(guān)于可操作元件的絕緣體的用戶接觸位置；處理單元，被配置以從傳感器獲取所檢測(cè)到的信息，并確定要輸出到導(dǎo)體的電信號(hào)的參數(shù)；和觸覺(jué)控制模塊，被配置以通過(guò)將由處理單元確定的參數(shù)所調(diào)節(jié)的電信號(hào)輸出到導(dǎo)體來(lái)控制在絕緣體和用戶之間的摩擦力。 在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用戶接口反饋裝置中，處理單元確定交流電壓的電壓 值和頻率作為電信號(hào)的參數(shù)。觸覺(jué)控制模塊然后將由具有由處理單元確定的電壓值和頻率
的交流電壓組成的電信號(hào)輸出到導(dǎo)體。 在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用戶接口反饋裝置中，傳感器獲取并向處理單元提供 關(guān)于用戶接觸點(diǎn)的位置信息。處理單元然后根據(jù)從傳感器獲取的關(guān)于用戶接觸點(diǎn)的位置信 息確定電信號(hào)參數(shù)。 根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用戶接口反饋裝置進(jìn)一步包括顯示模塊。處理單元被配 置以根據(jù)在由傳感器作為檢測(cè)到的信息而獲得的用戶關(guān)于可操作元件的接觸位置和在顯 示模塊上所顯示的圖像之間的關(guān)系確定電信號(hào)的參數(shù)。 在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用戶接口反饋裝置中，傳感器獲取并向處理單元提供 關(guān)于用戶接觸點(diǎn)的壓力信息。處理單元然后根據(jù)從傳感器獲取的關(guān)于用戶接觸點(diǎn)的壓力信 息確定電信號(hào)的參數(shù)。 在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用戶接口反饋裝置中，傳感器獲取并向處理單元提供 關(guān)于用戶接觸點(diǎn)的位置信息。處理單元然后根據(jù)基于從傳感器獲取的關(guān)于用戶接觸點(diǎn)的位 置信息所獲得的關(guān)于用戶接觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)信息來(lái)確定電信號(hào)的參數(shù)。 在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用戶接口反饋裝置中，可操作元件被配置為二維平 面。傳感器以關(guān)于可操作元件的用戶接觸信息的形式檢測(cè)在二維平面上的用戶接觸位置。 處理單元然后根據(jù)在二維平面上的用戶接觸位置來(lái)確定要被輸出到導(dǎo)體的電信號(hào)的參數(shù)。
在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用戶接口反饋裝置中，將可操作元件配置為一維元 件。傳感器以關(guān)于可操作元件的用戶接觸信息的形式檢測(cè)在一維線上的用戶接觸位置。處 理單元然后根據(jù)在一維線上的用戶接觸位置來(lái)確定要輸出到導(dǎo)體的電信號(hào)的參數(shù)。
在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用戶接口反饋裝置中，傳感器根據(jù)靜電電容耦合檢測(cè) 用戶接觸位置。 在根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用戶接口反饋裝置中，傳感器被配置以包括光學(xué)傳感 器、電傳感器、照相機(jī)或壓力傳感器。 根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用戶接口反饋裝置也被接地以使得用戶的電位等于地 電位。 根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用戶接口反饋裝置包括可操作元件，具有由顯示模塊、
透明導(dǎo)體和透明絕緣體組成的多層結(jié)構(gòu)；傳感器，被配置為以用戶接觸信息的形式至少檢
測(cè)關(guān)于可操作元件的絕緣體的用戶接觸位置；處理單元，被配置以從傳感器獲取以檢測(cè)到
的信息的形式的用戶接觸位置信息，并根據(jù)在用戶接觸位置和關(guān)于顯示模塊的顯示位置之
間的關(guān)系來(lái)確定要輸出到導(dǎo)體的電信號(hào)的參數(shù)；和觸覺(jué)控制模塊，被配置以通過(guò)將由處理
單元確定的參數(shù)所調(diào)節(jié)的電信號(hào)輸出到導(dǎo)體來(lái)控制在絕緣體和用戶之間的摩擦力。 根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用戶接口反饋方法是在信息處理裝置中執(zhí)行的，所述方
法包括步驟使得傳感器以用戶接觸信息的形式至少檢測(cè)關(guān)于構(gòu)成具有由導(dǎo)體和絕緣體組
成的雙層結(jié)構(gòu)的可操作元件的一部分的絕緣體的用戶接觸位置；使得處理單元從傳感器獲
取所檢測(cè)的信息，并確定要輸出到導(dǎo)體的電信號(hào)的參數(shù)；和使得觸覺(jué)控制模塊通過(guò)將由處
理單元確定的參數(shù)所調(diào)節(jié)的電信號(hào)輸出到導(dǎo)體來(lái)控制在絕緣體和用戶之間的摩擦力。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的程序使得在信息處理裝置中執(zhí)行用戶接口反饋處理，所 述程序包括步驟使得傳感器以用戶接觸信息的形式至少檢測(cè)關(guān)于構(gòu)成具有由導(dǎo)體和絕緣 體組成的雙層結(jié)構(gòu)的可操作元件的一部分的絕緣體的用戶接觸位置；使得處理單元從傳感 器獲取所檢測(cè)到的信息，并確定要輸出到導(dǎo)體的電信號(hào)的參數(shù)；和使得觸覺(jué)控制模塊通過(guò) 將由處理單元確定的參數(shù)所調(diào)節(jié)的電信號(hào)輸出到導(dǎo)體來(lái)控制在絕緣體和用戶之間的摩擦 力。 例如，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的程序可經(jīng)由存儲(chǔ)介質(zhì)或通信介質(zhì)以計(jì)算機(jī)可讀格式而 被提供給能夠執(zhí)行各種程序代碼的通用系統(tǒng)。通過(guò)以計(jì)算機(jī)可讀格式提供這種程序，在計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)根據(jù)該程序的處理。 通過(guò)結(jié)合附圖閱讀以下示例性實(shí)施例的具體描述，可以清楚本發(fā)明的另外的特征 和優(yōu)點(diǎn)。在本說(shuō)明書(shū)中，系統(tǒng)參考多個(gè)裝置的邏輯裝配，且不限于裝在單個(gè)物理單元中的各 個(gè)裝置。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)向用戶提供用戶接口反饋的裝置。配置可操作元件具 有導(dǎo)體和絕緣體的雙層結(jié)構(gòu)。至少由傳感器以用戶接觸信息的形式檢測(cè)關(guān)于可操作元件的 絕緣體的用戶接觸位置?；谟蓚鞲衅鳈z測(cè)到的信息，確定要輸出到導(dǎo)體的電信號(hào)的參數(shù)。 更具體地說(shuō)，確定交流電壓的電壓值和頻率。然后將這樣確定的電信號(hào)輸出到導(dǎo)體。作為 這種配置的結(jié)果，通過(guò)各種電信號(hào)而在用戶的指尖和絕緣體之間產(chǎn)生不同的摩擦力。這樣 做時(shí)，用戶能夠體驗(yàn)各種不同類型的用戶接口反饋。


圖1圖示具有電極圖案的觸覺(jué)顯示器的示例性配置；
圖2圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接口反饋裝置的配置； 圖3圖示在將可操作元件配置為由(LCD)裝置實(shí)現(xiàn)的用戶接口 (UI)的情況下，根 據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接口反饋裝置的示例性配置； 圖4圖示示例性的位置傳感器，在這里通過(guò)示例的方式將其配置為使用靜電電容 耦合的傳感器； 圖5是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、用于在用戶接口反饋裝置中產(chǎn)生摩擦的原 理的圖； 圖6圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接口反饋裝置的示例性配置，在這里通過(guò)示例 的方式將其配置為二維(2D)用戶接口反饋裝置； 圖7圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接口反饋裝置的示例性配置，在這里通過(guò)示例 的方式將其配置為用于用作在比如PC之類的裝置中的觸摸墊的二維(2D)用戶接口反饋裝 置； 圖8圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接口反饋裝置的示例性配置，在這里通過(guò)示例 的方式將其配置以使得由投影儀在屏幕上顯示圖像，且其中用戶關(guān)于在屏幕上顯示的圖像 執(zhí)行接口操作； 圖9圖示在圖8所示的實(shí)施例中的屏幕的配置； 圖10A圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接口反饋裝置的示例性配置，在這里通過(guò)示 例的方式將其配置為一維(1D)用戶接口反饋裝置；
圖10B圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接口反饋裝置的示例性配置，在這里通過(guò)示 例的方式將其配置為一維(ID)用戶接口反饋裝置； 圖11是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、由用戶接口反饋裝置執(zhí)行的處理序列 的流程圖；禾口 圖12圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接口反饋裝置的示例性硬件配置。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接口反饋裝置、用戶接 口反饋方法和程序。將進(jìn)行描述如下。
(1)用戶接口反饋裝置的示例性配置和原理的說(shuō)明 (2)用戶接口反饋裝置的特定示例 (1)用戶接口反饋裝置的示例性配置和原理的說(shuō)明 首先，將描述用戶接口反饋裝置的示例性配置及其操作原理。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例 的用戶接口反饋裝置向用戶提供用戶接口反饋，且可應(yīng)用于各種信息處理設(shè)備。例如，將這 種裝置稱為觸覺(jué)(tactile)接口和觸知(h即tic)裝置。例如，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接 口反饋裝置可以與作為觸知顯示器的液晶顯示器(LCD)裝置集成，或用作觸摸墊或大屏幕 顯示裝置。 例如，如果本發(fā)明的實(shí)施例與LCD裝置集成，則可以在LCD上將可操作元件顯示為 比如開(kāi)關(guān)、按鈕、滾動(dòng)條和撥號(hào)盤(pán)之類的元件的圖像或圖標(biāo)。當(dāng)用戶通過(guò)以他或她的手指觸 摸這樣的顯示圖像或圖標(biāo)而執(zhí)行操作時(shí)，響應(yīng)于用戶操作產(chǎn)生比如摩擦之類的身體感覺(jué)， 由此提供用戶接口反饋。 現(xiàn)在將參考圖2描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接口反饋裝置。圖2所示的用戶接 口反饋裝置100包括可操作元件110。用戶的手指150執(zhí)行關(guān)于可操作元件110的操作。
可操作元件110可以被配置為由LCD裝置實(shí)現(xiàn)的用戶接口 (UI)。由此，用戶的手 指150執(zhí)行關(guān)于在可操作元件110上顯示的各種開(kāi)關(guān)、按鈕、滾動(dòng)條、撥號(hào)盤(pán)或其他元件的 操作。 可操作元件110的示例如圖3所示，其中可操作元件110被配置為由LCD裝置實(shí) 現(xiàn)的用戶接口 (UI)。像通過(guò)圖3中的示例的方式示出的那樣，在可操作元件110中，顯示比 如開(kāi)關(guān)、按鈕、滾動(dòng)條和撥號(hào)盤(pán)之類的各種元件的圖標(biāo)(即，圖像)。用戶的手指150執(zhí)行關(guān) 于這些圖標(biāo)(即，圖像)的操作。根據(jù)本實(shí)施例的用戶接口反饋裝置ioo然后例如，響應(yīng)于 用戶操作產(chǎn)生比如摩擦之類的用戶接口反饋。 應(yīng)該理解，可操作元件不限于顯示器，且還可以被配置為簡(jiǎn)單表面。在圖2所示的 示例中，分開(kāi)地示出可操作元件110和顯示器125，作為單獨(dú)的單元。由此，可以分開(kāi)地配置 可操作元件和顯示器。替代地，可以在類似圖3所示的配置中組合可操作元件110和顯示 器125。 如圖2所示，可操作元件110包括電極薄板(即，導(dǎo)體)111和絕緣體112?？刹僮?元件110被配置以使得用戶的手指150不觸摸到電極薄板lll，而是代替地僅接觸絕緣體 112。 可操作元件110還提供有檢測(cè)用戶的手指150的位置的位置傳感器121，以及測(cè)量
9由于用戶的手指150產(chǎn)生的比如壓力和傾斜之類的值的壓力傳感器122。將從這些傳感器 所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)獲取模塊123中。 現(xiàn)在將參考圖4描述位置傳感器121的示例，其中通過(guò)示例的方式將該傳感器配 置為使用靜電電容耦合的傳感器。從可操作元件110的四個(gè)角施加同相、等電位的AC電流， 并且從各個(gè)電流值計(jì)算表示手指的位置的X和Y坐標(biāo)。更具體地說(shuō)，根據(jù)
X = kl+k2((i2+i3)/(il+i2+i3+i4)) Y = kl+k2((il+i2)/(il+i2+i3+i4))來(lái)計(jì)算手指的位置。
其中kl和k2分別表示偏移量和比例因數(shù)。 但是，應(yīng)該理解，可以按除了圖4所示的方式以外的方式配置位置傳感器121，而 且可以通過(guò)現(xiàn)有的傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)以便在二維平面上檢測(cè)手指的位置和移動(dòng)。例如，位置 傳感器121可以被配置為光學(xué)地檢測(cè)用戶的手指的位置的光學(xué)、紅外線或激光傳感器，或 被配置為檢測(cè)手指的接觸位置的電傳感器或壓力傳感器。壓力傳感器122用于獲取關(guān)于用 戶操作的信息，該用戶操作是關(guān)于在可操作元件110上顯示的開(kāi)關(guān)或其他元件執(zhí)行的。例 如，壓力傳感器122可以獲取關(guān)于推動(dòng)操作的用戶操作信息。 將從上述傳感器所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)獲取模塊123輸入到處理單元124中。 例如，可以通過(guò)微處理器或個(gè)人計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)處理單元124。 基于傳感器信息，處理單元124分析關(guān)于可操作元件110執(zhí)行的用戶操作，并根據(jù) 該操作進(jìn)行處理。另外，處理單元124還可以進(jìn)行處理以更新在顯示器125上顯示的信息， 或根據(jù)關(guān)于音頻輸出單元(即， 一個(gè)或多個(gè)揚(yáng)聲器)126執(zhí)行的用戶操作進(jìn)行音頻輸出處理。 處理單元124還向觸覺(jué)控制模塊127輸出命令。這些命令用于由觸覺(jué)控制模塊 127控制輸出到可操作元件110的電極薄板111的電信號(hào)。例如，可以由傳感器檢測(cè)比如用 戶的手指的位置和壓力之類的值，因此處理單元124根據(jù)由傳感器所檢測(cè)到的信息確定電 壓和頻率。處理單元124然后向觸覺(jué)控制模塊127輸出指定上述參數(shù)的命令。在這里，處 理單元124還進(jìn)行處理以獲取由傳感器檢測(cè)到的位置信息，基于位置信息的改變的時(shí)間速 率確定用戶的手指150的運(yùn)動(dòng)(即，運(yùn)動(dòng)信息)，并基于該運(yùn)動(dòng)信息結(jié)果確定電壓和頻率。
響應(yīng)于從處理單元124輸入的命令，觸覺(jué)控制模塊127向可操作元件110的電極 薄板lll輸出電信號(hào)。 由觸覺(jué)控制模塊127輸出的電信號(hào)是時(shí)變的，且例如，可以是交流電壓信號(hào)。如果 用戶然后在可操作元件110的絕緣體112之上拖動(dòng)他或她的手指150，同時(shí)將電信號(hào)供應(yīng)給 電極薄板lll，那么將產(chǎn)生與電信號(hào)對(duì)應(yīng)的摩擦，且用戶將體驗(yàn)到用戶接口反饋。
現(xiàn)在將參考圖5描述該反饋的原理。如圖5所示，例如，觸覺(jué)控制模塊127將在 +乂3和-Va之間改變的時(shí)變交流電壓信號(hào)輸入到可操作元件110的電極薄板111中。
假定用戶的手指150如圖5所示在可操作元件110的絕緣體112之上從右到左移 動(dòng)。響應(yīng)于這種運(yùn)動(dòng)，在用戶的手指150和絕緣體112的表面之間產(chǎn)生摩擦力fr。通過(guò)在 這點(diǎn)上向可操作元件110的電極薄板111施加周期性地改變的電壓信號(hào)，產(chǎn)生將用戶的手 指150向著電極薄板111拖曳的吸引力fe。產(chǎn)生該吸引力背后的原理與之前參考圖1描述 的原理相同。 這里，為了充分地利用基于電信號(hào)改變摩擦的量值的效果，優(yōu)選地是防止電荷在用戶他或她自己中累積，比如通過(guò)將用戶接地以將他或她的電位設(shè)置為地電位。為了將人 的身體設(shè)置為地電位，例如，優(yōu)選地將地線纜連接到用戶的皮膚。替代地，可以通過(guò)使得經(jīng) 由用戶站立的地板將他或她的累積電荷進(jìn)行放電來(lái)將用戶的電位保持在地電位。替代地， 可以將提供有可操作元件的裝置設(shè)計(jì)為包括用戶他或她自己觸摸的接地部分。還可以經(jīng)由 其他保護(hù)性的附件或服裝將用戶的累積電荷進(jìn)行放電。 與之前參考圖1描述的原理相一致，產(chǎn)生將用戶的手指150拖曳到電極薄板111 的吸引力fe，由此增加摩擦力fr。吸引力fe的量值根據(jù)由觸覺(jué)控制模塊127施加到可操 作元件110的電極薄板111的電壓的量值和周期而改變。結(jié)果，摩擦力fr的量值還根據(jù)施 加的電壓的量值和周期而改變。這樣用戶從他或她的指尖體驗(yàn)到改變的摩擦力。更具體地 說(shuō)，用戶也體驗(yàn)到由于改變的摩擦力而產(chǎn)生的振動(dòng)。該觸覺(jué)感覺(jué)作為用戶接口反饋而由用 戶察覺(jué)到。 可以通過(guò)更改由觸覺(jué)控制模塊127施加到可操作元件110的電極薄板111的電壓 的量值和周期來(lái)更改用戶的觸覺(jué)感覺(jué)。由從處理單元124輸出到觸覺(jué)控制模塊127的命令 確定電壓的量值和周期。 如參考圖2描述的，處理單元124從位置傳感器121和壓力傳感器122獲取關(guān)于 比如用戶的手指150的位置、運(yùn)動(dòng)和壓力之類的因素的傳感器信息。處理單元124然后根 據(jù)上述傳感器信息設(shè)置命令。 例如，如果檢測(cè)到正在操作在可操作元件上顯示的滾動(dòng)條，那么處理單元124將 指定具有設(shè)置以使得產(chǎn)生與滾動(dòng)條的運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的摩擦感覺(jué)的電壓量值和周期的電信號(hào)的 輸出的命令輸出到觸覺(jué)控制模塊127。響應(yīng)于該命令，觸覺(jué)控制模塊127產(chǎn)生具有所設(shè)置的 電壓量值和周期的電信號(hào)，然后將所產(chǎn)生的電信號(hào)施加到可操作元件110的電極薄板111。
如果由傳感器信息檢測(cè)到用戶的手指150正在操作在可操作元件110上顯示的撥 號(hào)盤(pán)，那么處理單元124將指定具有設(shè)置以使得產(chǎn)生與手指的運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的摩擦力的電壓量 值和周期的電信號(hào)的輸出的命令輸出到觸覺(jué)控制模塊127。響應(yīng)于該命令，觸覺(jué)控制模塊 127產(chǎn)生具有所設(shè)置的電壓量值和周期的電信號(hào)，然后將所產(chǎn)生的電信號(hào)施加到可操作元 件110的電極薄板111。 例如，如果用戶的手指150處于其中什么都沒(méi)有顯示的可操作元件110的區(qū)域中， 那么處理單元124將用于停止施加電壓的命令輸出到觸覺(jué)控制模塊127。響應(yīng)于該命令，觸 覺(jué)控制模塊127終止向可操作元件110的電極薄板111的電信號(hào)的輸出。通過(guò)該處理，用 戶當(dāng)在可操作元件110上顯示開(kāi)關(guān)、滾動(dòng)條或其他元件的區(qū)域中移動(dòng)他或她的手指時(shí)體驗(yàn) 到摩擦力和振動(dòng)作為用戶接口反饋，但是用戶在他或她的手指觸摸其中沒(méi)有顯示的部分時(shí) 未體驗(yàn)到任何特別的觸覺(jué)感覺(jué)。 以這種方式，在如上述配置的本發(fā)明的實(shí)施例中，根據(jù)比如用戶的手指的位置、運(yùn) 動(dòng)和施加的壓力之類的因素修改來(lái)自處理單元124的命令，并且觸覺(jué)控制模塊127隨后控 制要施加到可操作元件110的電極薄板111的電信號(hào)。結(jié)果，變得可以根據(jù)比如用戶的手 指的位置、運(yùn)動(dòng)和施加的壓力之類的因素改變摩擦力，由此使得用戶能夠體驗(yàn)到多樣的用 戶接口反饋。 此外，在如上配置的本發(fā)明的實(shí)施例中，可操作元件110可以具有由電極薄板111 和絕緣體112組成的雙層結(jié)構(gòu)，且可以在不設(shè)置大量電極(如之前參考圖1描述)的情況下進(jìn)行配置。因此，可以小型化上述配置并顯著地降低成本。此外，還可以配置可操作元件 具有柔性結(jié)構(gòu)，且可以在各種裝置中使用。 在如上配置的本發(fā)明的實(shí)施例中，可以獨(dú)立地修改將要施加到可操作元件110的 電極薄板111的電壓和頻率，由此使得用戶能夠體驗(yàn)各種用戶接口反饋?zhàn)兓?。這樣可以根 據(jù)條件適當(dāng)?shù)匦薷碾妷汉皖l率，由此用戶關(guān)于可操作元件110并根據(jù)在可操作元件上顯示 的信息執(zhí)行輸入操作。 但是，應(yīng)該理解，參考圖2到圖5描述的配置僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，而且其中
各個(gè)傳感器用于獲取除了上述配置的信息或數(shù)據(jù)以外的用戶信息或類似數(shù)據(jù)的其他配置
也是可能的。例如，另一實(shí)施例可以被配置以通過(guò)比如光學(xué)傳感器、激光傳感器或照相機(jī)之
類的組件來(lái)檢測(cè)用戶的手指的位置和運(yùn)動(dòng)。此外，可操作元件是可修改以用于各種配置的，
比如用在柔性結(jié)構(gòu)或如上所述的顯示器中。
(2)用戶接口反饋裝置的特定示例 在下文中，將參考圖6到圖10B描述本發(fā)明的用戶接口反饋裝置的幾個(gè)特定示例。
將依次描述以下兩個(gè)示例性配置 (2-1) 二維(2D)用戶接口反饋裝置 (2-2) —維(1D)用戶接口反饋裝置 (2-1) 二維(2D)用戶接口反饋裝置 首先，將參考圖6描述二維(2D)用戶接口反饋裝置。二維用戶接口反饋裝置在配 置上主要類似于參考圖2到圖5描述的配置，其中例如，將可操作元件與LCD或類似的顯示 器集成。圖6僅圖示出可操作元件200的配置?？刹僮髟?00具有其中在由比如玻璃或 塑料之類的材料制成的透明薄板220的頂部堆疊透明電極薄板211和透明絕緣體212的層 狀結(jié)構(gòu)。例如，底部的透明薄板220是LCD的組件。 可通過(guò)在現(xiàn)有顯示器的頂部形成透明電極薄板211和透明絕緣體212來(lái)簡(jiǎn)單地實(shí) 現(xiàn)這種配置。在圖6所示的配置中的透明電極薄板211和透明絕緣體212對(duì)應(yīng)于圖2所示 的配置中的電極薄板111和絕緣體112。雖然圖6僅示出可操作元件200，但類似于圖2中 的處理模塊連接到可操作元件200。 由傳感器檢測(cè)比如用戶的手指250的位置和壓力之類的因素，根據(jù)由傳感器檢測(cè) 到的信息確定電壓和頻率，且將電信號(hào)供應(yīng)給透明電極薄板211。注意，在這點(diǎn)上，還可以 進(jìn)行處理以從由傳感器檢測(cè)到的位置信息的改變確定用戶的手指250的運(yùn)動(dòng)(即，運(yùn)動(dòng)信 息)，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)信息結(jié)果確定電壓和頻率。當(dāng)用戶的手指250在透明絕緣體212之上移 動(dòng)時(shí)，感覺(jué)到其量值根據(jù)供應(yīng)給透明電極薄板211的電信號(hào)而改變的摩擦。用戶體驗(yàn)到該 摩擦作為響應(yīng)于用戶的操作(比如由用戶的手指250進(jìn)行的可操作元件200上顯示的開(kāi)關(guān) 或滾動(dòng)條的操作)的用戶接口反饋。 如之前描述的，輸出到透明電極薄板211的電信號(hào)的電壓和頻率可以根據(jù)比如用 戶的手指250的位置、運(yùn)動(dòng)和壓力之類的因素而設(shè)置為任意值?？梢詧?zhí)行處理以使得，如果 用戶的指尖觸摸在可操作元件200上作為圖像或圖標(biāo)顯示的比如開(kāi)關(guān)或滾動(dòng)條之類的元 件的位置，那么輸入具有根據(jù)特殊圖像或圖標(biāo)設(shè)置的預(yù)定電壓和頻率值的電信號(hào)。相反，如 果用戶的指尖未觸摸表示比如開(kāi)關(guān)或滾動(dòng)條之類的元件的圖像或圖標(biāo)的位置，那么終止電 信號(hào)。通過(guò)這種處理，關(guān)于由圖像/圖標(biāo)組成的可操作元件200執(zhí)行操作的用戶能夠體驗(yàn)到與當(dāng)操作實(shí)際開(kāi)關(guān)或滾動(dòng)條的機(jī)械可操作元件時(shí)所體驗(yàn)到的用戶接口反饋類似的用戶接口反饋。 現(xiàn)在將描述在圖7中圖示的配置作為二維(2D)用戶接口反饋裝置的示例性實(shí)施例。圖7圖示配置以用作比如PC之類的裝置中的觸摸墊的二維(2D)用戶接口反饋裝置。圖7僅圖示可操作元件270。可操作元件270被配置為PC的觸摸墊。在該配置中，可操作元件270不包括顯示器功能。 可操作元件270具有由電極薄板271和絕緣體272組成的結(jié)構(gòu)。在圖7所示的配置中的電極薄板271和絕緣體272對(duì)應(yīng)于在圖2所示的配置中的電極薄板111和絕緣體112。雖然圖7僅示出可操作元件270，但與圖2中的處理模塊類似的處理模塊連接到可操作元件280。例如，這種處理模塊可以由PC實(shí)現(xiàn)。 由傳感器檢測(cè)比如用戶的手指280的位置和壓力之類的因素。然后根據(jù)由傳感器檢測(cè)到的信息，或根據(jù)從由傳感器檢測(cè)到的信息推導(dǎo)出的運(yùn)動(dòng)信息來(lái)確定電壓和頻率。然后將電信號(hào)供應(yīng)給電極薄板271 。當(dāng)用戶的手指280在絕緣體272之上移動(dòng)時(shí)，感覺(jué)到其量值根據(jù)供應(yīng)給電極薄板271的電信號(hào)而改變的摩擦。例如，用戶體驗(yàn)到該摩擦作為響應(yīng)于由用戶的手指280進(jìn)行的可操作元件270的用戶的操作的用戶接口反饋。
現(xiàn)在將描述在圖8中圖示的配置作為二維(2D)用戶接口反饋裝置的另一示例性實(shí)施例。圖8圖示其中在由投影儀302的屏幕301上顯示圖像，且其中用戶300關(guān)于在屏幕301上顯示的圖像執(zhí)行接口操作的配置。 在該情況下，屏幕201用作可操作元件。換句話說(shuō)，屏幕301具有如圖9所示的層狀結(jié)構(gòu)，其中已經(jīng)在由比如玻璃或塑料之類的材料制成的透明薄板320的頂部堆疊透明電極薄板311和透明絕緣體312。 在圖9所示的配置中的透明電極薄板311和透明絕緣體312對(duì)應(yīng)于在圖2所示的配置中的電極薄板111和絕緣體112。連接到用作可操作元件的屏幕301并如圖8所示的信息處理設(shè)備(PC) 303包括與如圖2所示的處理模塊類似的處理模塊。
由傳感器304檢測(cè)比如用戶300的手指的位置和壓力之類的因素，并且由信息處理設(shè)備(PC)303獲取由傳感器檢測(cè)到的信息。信息處理設(shè)備(PC)303根據(jù)所獲取的傳感器信息確定電壓和頻率，然后輸出電信號(hào)到屏幕301的透明電極薄板311。例如，信息處理設(shè)備(PC) 303可以從由傳感器檢測(cè)到的信息推導(dǎo)出用戶的手指的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)結(jié)果確定電壓和頻率，然后將產(chǎn)生的電信號(hào)輸出到屏幕301的透明電極薄板311。 當(dāng)用戶300的手指305在透明絕緣體312之上移動(dòng)時(shí)，感覺(jué)到其量值根據(jù)供應(yīng)給透明電極薄板311的電信號(hào)而改變的摩擦。例如，當(dāng)用戶300使用他或她的手指305關(guān)于在屏幕301上顯示的各個(gè)對(duì)象執(zhí)行操作時(shí)，用戶可以體驗(yàn)到以由電信號(hào)設(shè)置的唯一摩擦的形式的、與特別的顯示對(duì)象唯一對(duì)應(yīng)的用戶接口反饋。 類似于早先描述的配置，從信息處理設(shè)備(PC)303輸出到屏幕301的透明電極薄板311的電信號(hào)的電壓和頻率可以根據(jù)比如用戶300的手指的位置、運(yùn)動(dòng)和壓力之類的因素而設(shè)置為任意值。這樣，如果用戶300觸摸在屏幕301上顯示的各個(gè)對(duì)象圖像之一的位置，則可以輸入具有對(duì)于該對(duì)象設(shè)置的預(yù)定電壓和頻率值的電信號(hào)。這樣做時(shí)，用戶可以體驗(yàn)到對(duì)于每個(gè)顯示對(duì)象不同的摩擦力。 還可以執(zhí)行處理以當(dāng)用戶未觸摸顯示對(duì)象的位置時(shí)終止電信號(hào)。通過(guò)這種處理，
13可以在屏幕301上顯示各個(gè)對(duì)象圖像，且可以將與每個(gè)對(duì)象對(duì)應(yīng)的用戶接口反饋提供給用戶。 如早先描述的，優(yōu)選地配置設(shè)備從而防止關(guān)于用戶300的電荷累積。在本實(shí)施例
中，用戶可以通過(guò)地板306接地。 (2-2) —維(ID)用戶接口反饋裝置 接下來(lái)，將參考圖IOA和圖IOB描述一維(ID)用戶接口反饋裝置。 一維用戶接口反饋裝置包括沿著單條線而行進(jìn)的可操作元件。圖IOA圖示其中在基板(base plate)上設(shè)置直線形可操作元件的示例性配置。圖10B圖示帶形(string-sh即ed)可操作元件的示例性配置?，F(xiàn)在將依次描述上述示例性配置。
(a)設(shè)置在基板上的直線形可操作元件的示例性配置 圖10A所示的可操作元件410包括由導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)線411 ;由絕緣材料制成的絕緣板412 ;和傳感器413。 外部電信號(hào)被施加到導(dǎo)線411。如果用戶然后在絕緣板412上拖拉他或她的手指同時(shí)將外部電信號(hào)施加到導(dǎo)線411，則產(chǎn)生預(yù)定摩擦。 在圖10A所示的配置中的導(dǎo)線411和絕緣板412對(duì)應(yīng)于在圖2所示的配置中的電極薄板111和絕緣體112。雖然僅在圖10A中示出可操作元件410，但是與圖2中所示的處理模塊類似的處理模塊連接到可操作元件410。例如，可通過(guò)PC的方式實(shí)現(xiàn)這種處理模塊。
由傳感器413檢測(cè)比如用戶的手指的位置和壓力之類的因素，并且例如，由信息處理設(shè)備(PC)獲取由傳感器檢測(cè)到的信息。信息處理設(shè)備根據(jù)所獲取的傳感器信息確定電壓和頻率，然后輸出電信號(hào)給導(dǎo)線411。例如，信息處理設(shè)備可以從由傳感器檢測(cè)到的信息推導(dǎo)出用戶的手指的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)結(jié)果確定電壓和頻率，然后將所產(chǎn)生的電信號(hào)輸出到導(dǎo)線411。 當(dāng)用戶的手指在導(dǎo)線411之上移動(dòng)同時(shí)觸摸絕緣板412時(shí)，感覺(jué)到其量值根據(jù)供應(yīng)給導(dǎo)線411的電信號(hào)而改變的摩擦。用戶這樣體驗(yàn)到以由電信號(hào)設(shè)置的唯一摩擦的形式的唯一的用戶接口反饋。 類似于早先描述的配置，從信息處理設(shè)備(PC)或類似裝置輸出到導(dǎo)線411的電信號(hào)的電壓和頻率可以根據(jù)比如用戶的手指的位置、運(yùn)動(dòng)和壓力之類的因素而設(shè)置為任意值。例如可以配置實(shí)施例以使得具有電壓和頻率的不同的設(shè)置值的信號(hào)被分別輸出到安裝在絕緣板412中的多條導(dǎo)線。 作為這種配置的結(jié)果，根據(jù)用戶的手指的位置輸入具有各個(gè)電壓值和頻率的電信號(hào)，由此使得用戶體驗(yàn)到根據(jù)他或她的手指的位置的不同摩擦力。
(b)帶形可操作元件的示例性配置 圖10B圖示帶形可操作元件的示例性配置。圖10B所示的可操作元件420包括
由導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)線421 ;由絕緣材料制成的絕緣層422 ;和傳感器423。 外部電信號(hào)被施加到導(dǎo)線421。如果用戶然后在絕緣層422上拖拉他或她的手指
同時(shí)將外部電信號(hào)施加到導(dǎo)線421，則產(chǎn)生預(yù)定摩擦。 在圖10B所示的配置中的導(dǎo)線421和絕緣層422對(duì)應(yīng)于在圖2所示的配置中的電極薄板111和絕緣體112。雖然僅在圖10B中示出可操作元件420，但是與圖2中所示的處理模塊類似的處理模塊連接到可操作元件420。例如，可通過(guò)PC的方式實(shí)現(xiàn)這種處理模塊420。 由傳感器423檢測(cè)比如用戶的手指的位置和壓力之類的因素，并且例如，由信息處理設(shè)備(PC)獲取由傳感器檢測(cè)到的信息。信息處理設(shè)備根據(jù)所獲取的傳感器信息確定電壓和頻率，然后將電信號(hào)輸出到導(dǎo)線421 。 當(dāng)用戶的手指在導(dǎo)線421之上移動(dòng)同時(shí)觸摸周?chē)慕^緣層422時(shí)，感覺(jué)到其量值根據(jù)供應(yīng)給導(dǎo)線421的電信號(hào)而改變的摩擦。用戶這樣體驗(yàn)到以由電信號(hào)設(shè)置的唯一摩擦的形式的唯一用戶接口反饋。 類似于早先描述的配置，從信息處理設(shè)備(PC)或類似裝置輸出到導(dǎo)線421的電
信號(hào)的電壓和頻率可以根據(jù)比如用戶的手指的位置、運(yùn)動(dòng)和壓力之類的因素而設(shè)置為任意
值。因此，例如，可以配置實(shí)施例以使得根據(jù)用戶的手指在絕緣層422上的位置輸出具有電
壓和頻率的不同設(shè)置值的信號(hào)。通過(guò)取決于用戶的手指的位置而輸入具有各種電壓值和頻
率的電信號(hào)，用戶能夠根據(jù)他或她的手指的位置而體驗(yàn)到不同的摩擦力。 上文這樣描述了參考圖6到圖10B的多個(gè)特定的示例性配置。如上所述，在本發(fā)
明的實(shí)施例中，由傳感器檢測(cè)比如用戶的手指的位置和施加的壓力之類的因素。基于由傳
感器檢測(cè)到的信息或從其推導(dǎo)出的運(yùn)動(dòng)信息，將具有修改的電壓和頻率的電信號(hào)(比如交
流電壓信號(hào))輸出到在可操作元件中包括的導(dǎo)電薄板或?qū)Ь€。結(jié)果，變得可以根據(jù)比如用
戶的手指的位置、運(yùn)動(dòng)和施加的壓力之類的因素而改變摩擦力，由此使得用戶能夠體驗(yàn)到
多樣的用戶接口反饋。 在本發(fā)明的實(shí)施例中，可操作元件可以具有由導(dǎo)電薄板或?qū)Ь€與絕緣體一起組成的雙層結(jié)構(gòu)，且可以在不設(shè)置大量電極(如早先參考圖l描述)的情況下進(jìn)行配置。因此，可以小型化配置并顯著地降低成本。此外，還可以配置可操作元件具有柔性結(jié)構(gòu)，且可以在各種裝置中使用。 在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以獨(dú)立地更改將要施加到可操作元件的導(dǎo)電薄板或線路的電壓和頻率，由此使得用戶能夠體驗(yàn)到各種用戶接口反饋?zhàn)兓?這樣可以根據(jù)比如用戶的手指的位置和運(yùn)動(dòng)之類的用戶輸入條件，并根據(jù)在可操作元件上顯示的信息來(lái)適當(dāng)?shù)馗碾妷汉皖l率。因此，還可以取決于上述輸入條件或所顯示的信息來(lái)提供不同的用戶接口反饋。 現(xiàn)在將參考圖11所示的流程圖描述在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接口反饋裝置中
執(zhí)行的處理序列。將關(guān)于由圖2所示的各個(gè)處理模塊執(zhí)行的處理描述處理順序。 首先，在步驟S101中，數(shù)據(jù)獲取模塊123(參見(jiàn)圖2)獲取由關(guān)于可操作元件110
設(shè)置的傳感器檢測(cè)到的傳感器信息。在這里，傳感器信息表示關(guān)于用戶的手指的位置、壓力
或其他信息?？梢园匆?guī)則或間斷的間隔，或當(dāng)發(fā)生改變時(shí)獲取傳感器信息。 在步驟S102，處理單元124(參見(jiàn)圖2)經(jīng)由數(shù)據(jù)獲取模塊123(參見(jiàn)圖2)獲取傳
感器信息，并確定將要輸出到在可操作元件110中提供的電極薄板111的電信號(hào)的參數(shù)。例
如，所述參數(shù)是交流電壓信號(hào)的電壓和頻率值。例如，當(dāng)執(zhí)行用以確定上述參數(shù)的處理時(shí)，
處理單元124可以被配置以參考預(yù)先存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中的表。 這種表可以存儲(chǔ)指定與比如用戶的手指的位置之類的因素相關(guān)聯(lián)的、或與在可操作元件(比如開(kāi)關(guān)、滾動(dòng)條、對(duì)象及其他種類的元件)上顯示的圖像相關(guān)聯(lián)的電壓和頻率值的數(shù)據(jù)。處理單元124使用傳感器輸入和存儲(chǔ)在表中的信息以確定上述參數(shù)。
15
在步驟S103中，處理單元124將包括所確定的參數(shù)的命令輸出到觸覺(jué)控制模塊127(參見(jiàn)圖2)。在步驟S104中，觸覺(jué)控制模塊127(參見(jiàn)圖2)根據(jù)在命令中包括的參數(shù)將電信號(hào)輸出到可操作元件110的電極薄板111。 隨后，重復(fù)在步驟S101到S104中的處理。如果在步驟S101獲取的傳感器信息中發(fā)生改變，那么在步驟S102修改當(dāng)前設(shè)置的參數(shù)，并相應(yīng)地修改要在步驟S104輸出的電信號(hào)。作為這種修改的結(jié)果，增大或減小關(guān)于用戶的手指的摩擦，由此使得用戶能夠體驗(yàn)到各種用戶接口反饋。 取決于所獲取的傳感器信息，還可以終止輸出電信號(hào)。在該情況下，指定其中電壓和頻率值二者都等于零的參數(shù)的命令從處理單元124被輸出到觸覺(jué)控制模塊127。
最后，將參考圖12描述執(zhí)行上述處理的裝置的示例性硬件配置。例如，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接口反饋裝置可通過(guò)便攜式信息處理裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例可通過(guò)具有用作輸入/輸出接口的顯示器的信息處理設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，如早先參考圖3描述的。 圖12圖示這種裝置的示例性硬件配置。但是，圖12所示的配置僅是用于實(shí)現(xiàn)由圖2的框圖示出的處理配置的硬件配置的一個(gè)示例。現(xiàn)在將描述圖12所示的配置。
可操作元件711對(duì)應(yīng)于圖2所示的可操作元件IIO，且例如，可以被配置為圖3所示的顯示器類型的可操作元件。傳感器721檢測(cè)比如用戶的手指的位置和壓力之類的因素，并且經(jīng)由傳感器信息獲取模塊獲取所檢測(cè)到的信息。將各種傳感器信息輸入到CPU(中央處理單元)701中。CPU 701然后執(zhí)行圖2所示的前述實(shí)施例的處理單元的處理。例如，可以通過(guò)根據(jù)在R0M702中記錄的程序所執(zhí)行的處理來(lái)確定將要根據(jù)傳感器信息輸出到可操作元件的電極薄板的電信號(hào)的形式。 更具體地說(shuō)，確定比如交流電壓信號(hào)的電壓和頻率值之類的參數(shù)。在這里，用于確定這種參數(shù)的表可以被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器714或ROM 702中，并且CPU 701通過(guò)參考所述表來(lái)確定參數(shù)。符合所確定的參數(shù)的電信號(hào)然后經(jīng)由電信號(hào)輸出模塊713輸出到可操作元件711的電極薄板。 ROM(只讀存儲(chǔ)器)702存儲(chǔ)比如由CPU 701使用的程序和計(jì)算參數(shù)之類的信息。RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)703存儲(chǔ)比如由CPU 701執(zhí)行的程序，以及在這種程序的執(zhí)行期間改變的參數(shù)之類的信息。ROM 702和RAM 703都由通過(guò)CPU或類似的總線實(shí)現(xiàn)的主機(jī)總線704連接。主機(jī)總線704經(jīng)由橋接器705連接到總線706。 除上述之外，硬件配置還包括由比如硬盤(pán)或閃速存儲(chǔ)器之類的組件組成的存儲(chǔ)器
714以及通信模塊715。應(yīng)該理解，圖12所示的示例性硬件配置僅是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的
用戶接口反饋裝置的一個(gè)示例。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用戶接口反饋裝置不限于圖12所示
的配置，還可以提供其它功能，只要可以執(zhí)行在前述實(shí)施例中描述的處理即可。 這樣上文參考其特定實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明。但是，應(yīng)該理解，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)
人員來(lái)說(shuō)很明顯，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行對(duì)上述示例性實(shí)施例的
修改和替換。換句話說(shuō)，上文通過(guò)示例的方式公開(kāi)了本發(fā)明，且不被解釋為是限制。結(jié)合所
附的權(quán)利要求確定本發(fā)明的范圍。 另外，可以通過(guò)硬件、軟件或硬件和軟件的混合配置的方式執(zhí)行在本說(shuō)明書(shū)中描述的一系列處理。在通過(guò)軟件的方式執(zhí)行的情況下，可以在內(nèi)置于專用硬件的計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中安裝并執(zhí)行規(guī)定處理序列的程序。替代地，可以在能夠執(zhí)行各種處理的通用計(jì)算機(jī) 上安裝和執(zhí)行程序。例如，可以將程序預(yù)先記錄在記錄介質(zhì)上然后安裝在計(jì)算機(jī)上。另外， 可以經(jīng)由比如LAN(局域網(wǎng))或因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)來(lái)接收程序，然后安裝到比如內(nèi)部硬盤(pán)之 類的記錄介質(zhì)。 還應(yīng)該理解，在本說(shuō)明書(shū)中描述的各種處理不限于以遵循在這里描述的順序的時(shí) 間序列來(lái)執(zhí)行，而是可以取決于執(zhí)行該處理的設(shè)備的處理能力或其他因素來(lái)并行地或單獨(dú) 地執(zhí)行。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，系統(tǒng)參考多個(gè)裝置的邏輯裝配(logic assembly)，且不限于 裝在單個(gè)物理單元中的各個(gè)設(shè)備。 本申請(qǐng)包括與于2008年10月2日在日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP 2008-257629中公開(kāi)的主題相關(guān)的主題，將其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用完全包括于此。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解根據(jù)設(shè)計(jì)要求及其它因素，可產(chǎn)生各種修改、組合、部分 組合和替代，只要它們?cè)谒綑?quán)利要求及其等效物的范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
一種用戶接口反饋裝置，包括可操作元件，具有由導(dǎo)體和絕緣體組成的雙層結(jié)構(gòu)；傳感器，被配置為以用戶接觸信息的形式至少檢測(cè)關(guān)于所述可操作元件的所述絕緣體的用戶接觸位置；處理單元，被配置以從所述傳感器獲取所檢測(cè)到的信息，并確定要輸出到所述導(dǎo)體的電信號(hào)的參數(shù)；和觸覺(jué)控制模塊，被配置以通過(guò)將由所述處理單元確定的參數(shù)所調(diào)節(jié)的電信號(hào)輸出到所述導(dǎo)體來(lái)控制在所述絕緣體和所述用戶之間的摩擦力。
2. 如權(quán)利要求l所述的用戶接口反饋裝置，其中所述處理單元確定交流電壓的電壓頻率值作為所述電信號(hào)的參數(shù)，禾口 所述觸覺(jué)控制模塊將由具有由所述處理單元確定的電壓和頻率值的交流電壓組成的 電信號(hào)輸出到所述導(dǎo)體。
3. 如權(quán)利要求l所述的用戶接口反饋裝置，其中所述傳感器獲取并向所述處理單元提供關(guān)于用戶接觸點(diǎn)的位置信息，禾口 所述處理單元根據(jù)從所述傳感器獲取的關(guān)于所述用戶接觸點(diǎn)的所述位置信息確定電 信號(hào)參數(shù)。
4. 如權(quán)利要求l所述的用戶接口反饋裝置，進(jìn)一步包括 顯示模塊；射所述處理單元被配置以根據(jù)在由所述傳感器作為所檢測(cè)到的信息而獲得的用戶關(guān)于 所述可操作元件的接觸位置和在所述顯示模塊上所顯示的圖像之間的關(guān)系來(lái)確定所述電 信號(hào)的參數(shù)。
5. 如權(quán)利要求l所述的用戶接口反饋裝置，其中所述傳感器獲取并向所述處理單元提供關(guān)于所述用戶接觸點(diǎn)的壓力信息，禾口 所述處理單元根據(jù)從所述傳感器獲取的關(guān)于所述用戶接觸點(diǎn)的所述壓力信息確定所 述電信號(hào)的參數(shù)。
6. 如權(quán)利要求l所述的用戶接口反饋裝置，其中所述傳感器獲取并向所述處理單元提供關(guān)于所述用戶接觸點(diǎn)的位置信息，禾口 所述處理單元根據(jù)基于從所述傳感器獲取的關(guān)于所述用戶接觸點(diǎn)的所述位置信息所 獲得的關(guān)于所述用戶接觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)信息來(lái)確定所述電信號(hào)的參數(shù)。
7. 如權(quán)利要求l所述的用戶接口反饋裝置，其中 所述可操作元件被配置為二維平面，所述傳感器以關(guān)于所述可操作元件的用戶接觸信息的形式檢測(cè)在所述二維平面上的 所述用戶接觸位置，禾口所述處理單元根據(jù)在所述二維平面上的所述用戶接觸位置來(lái)確定要被輸出到所述導(dǎo) 體的電信號(hào)的參數(shù)。
8. 如權(quán)利要求l所述的用戶接口反饋裝置，其中 所述可操作元件被配置為一維元件，所述傳感器以關(guān)于所述可操作元件的用戶接觸信息的形式檢測(cè)在一維線上的所述用戶接觸位置，禾口所述處理單元根據(jù)在所述一維線上的所述用戶接觸位置來(lái)確定要輸出到所述導(dǎo)體的 電信號(hào)的參數(shù)。
9. 如權(quán)利要求l所述的用戶接口反饋裝置，其中 所述傳感器根據(jù)靜電電容耦合檢測(cè)所述用戶接觸位置。
10. 如權(quán)利要求l所述的用戶接口反饋裝置，其中所述傳感器被配置以包括光學(xué)傳感器、電傳感器、照相機(jī)或壓力傳感器。
11. 如權(quán)利要求l所述的用戶接口反饋裝置，其中 所述設(shè)備被接地以使得所述用戶的電位等于地電位。
12. —種用戶接口反饋裝置，包括可操作元件，具有由顯示模塊、透明導(dǎo)體和透明絕緣體組成的多層結(jié)構(gòu)； 傳感器，被配置為以用戶接觸信息的形式至少檢測(cè)關(guān)于所述可操作元件的所述絕緣體 的用戶接觸位置；處理單元，被配置以從所述傳感器獲取以檢測(cè)到的信息的形式的用戶接觸位置信息， 并根據(jù)在所述用戶接觸位置和關(guān)于所述顯示模塊的顯示位置之間的關(guān)系來(lái)確定要輸出到 所述導(dǎo)體的電信號(hào)的參數(shù)；禾口觸覺(jué)控制模塊，被配置以通過(guò)將由所述處理單元確定的參數(shù)所調(diào)節(jié)的電信號(hào)輸出到所 述導(dǎo)體來(lái)控制在所述絕緣體和所述用戶之間的摩擦力。
13. —種在信息處理裝置中執(zhí)行的用戶接口反饋方法，所述方法包括步驟 使得傳感器以用戶接觸信息的形式至少檢測(cè)關(guān)于構(gòu)成具有由導(dǎo)體和絕緣體組成的雙層結(jié)構(gòu)的可操作元件的一部分的絕緣體的用戶接觸位置；使得處理單元從所述傳感器獲取所檢測(cè)到的信息，并確定要輸出到所述導(dǎo)體的電信號(hào) 的參數(shù)；和使得觸覺(jué)控制模塊通過(guò)將由所述處理單元確定的參數(shù)所調(diào)節(jié)的電信號(hào)輸出到所述導(dǎo) 體來(lái)控制在所述絕緣體和所述用戶之間的摩擦力。
14. 一種使得在信息處理裝置中執(zhí)行用戶接口反饋處理的程序，所述程序包括步驟 使得傳感器以用戶接觸信息的形式至少檢測(cè)關(guān)于構(gòu)成具有由導(dǎo)體和絕緣體組成的雙層結(jié)構(gòu)的可操作元件的一部分的絕緣體的用戶接觸位置；使得處理單元從所述傳感器獲取所檢測(cè)到的信息，并確定要輸出到所述導(dǎo)體的電信號(hào) 的參數(shù)；和使得觸覺(jué)控制模塊通過(guò)將由所述處理單元確定的參數(shù)所調(diào)節(jié)的電信號(hào)輸出到所述導(dǎo) 體來(lái)控制在所述絕緣體和所述用戶之間的摩擦力。
全文摘要
公開(kāi)了用戶接口反饋裝置、用戶接口反饋方法和程序。用戶接口反饋裝置包括可操作元件、傳感器、處理單元和觸覺(jué)控制模塊?？刹僮髟哂杏蓪?dǎo)體和絕緣體組成的雙層結(jié)構(gòu)。傳感器以用戶接觸信息的形式至少檢測(cè)關(guān)于可操作元件的絕緣體的用戶接觸位置。處理單元從傳感器獲取所檢測(cè)到的信息，并確定要輸出到導(dǎo)體的電信號(hào)的參數(shù)。觸覺(jué)控制模塊通過(guò)將由處理單元確定的參數(shù)所調(diào)節(jié)的電信號(hào)輸出到導(dǎo)體來(lái)控制在絕緣體和用戶之間的摩擦力。
文檔編號(hào)G06F3/041GK101714026SQ20091017828
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月2日
發(fā)明者丸山重明, 伊凡·波佩里夫 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社