BR112015005279B1 - Tela de toque ótico-físico híbrida e método para validar um evento de toque físico intencional em um display de painel eletrônico - Google Patents

Tela de toque ótico-físico híbrida e método para validar um evento de toque físico intencional em um display de painel eletrônico Download PDF

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Abstract

tela de toque ótico-físico híbrida e método para validar um evento de toque físico intencional em um display de painel eletrônico uma tela de toque ótico-físico híbrida é provida aqui. a tela de toque inclui: um display de painel eletrônico; um ou mais sensores óticos acoplados ao display de painel eletrônico e configurados para determinar uma localização espacial de um objeto físico em um plano x-y próximo ao display de painel eletrônico; uma pluralidade de sensores de toque físico acoplados ao display de painel eletrônico e configurados para determinar um evento de toque físico entre o objeto físico e o display de painel eletrônico; e um processador configurado para comparar a localização espacial determinada do objeto físico com o evento de toque físico determinado entre o objeto físico e o display ao mesmo tempo, e determinar, baseado em parâmetros pré-definidos, se um evento de toque físico intencional entre o objeto físico e o display de painel eletrônico ocorreu.

Description

Campo técnico
[001] A presente invenção relaciona-se com displays de painéis eletrônicos e mais particularmente, com tais displays com sensores de toque.
Técnica anterior
[002] Antes de registrar os antecedentes da invenção, pode ser útil registrar as definições de certos termos que serão usados daqui por diante.
[003] O termo "evento de toque físico" como usado aqui refere-se a um contato físico real iniciado por um usuário, entre um usuário ou um objeto seguro pelo usuário, e um painel de display. O efeito resultante de tal impacto pode resultar com qualquer das seguintes métricas mensuráveis: mudança de força/pressão, flexão, deflexão, onda de choque, pulso/onda acústico, sinal dispersivo, e similares.
[004] O termo "sensores de toque físico" como usado aqui se refere a qualquer tipo de sensores que são configurados para medir qualquer das métricas mensuráveis mencionadas anteriormente associadas com os vários tipos do efeito resultante do evento de toque físico.
[005] O uso de telas de toque em plataformas a bordo aerotransportadas tem recentemente se tornado muito popular com a introdução de displays de painéis planos. Uma forma de telas de toque é baseada em tecnologia de formação de imagem ótica (daqui por diante: telas de toque ótico). As telas de toque ótico usualmente incluem um ou mais conjuntos deposições de sensores óticos ao longo da circunferência do display. Em combinação com um processador, os sensores óticos determinam a posição espacial da mão ou dedo do usuário ou qualquer objeto seguro pelo usuário. Determinando um plano de toque ótico, que é usualmente paralelo à tela real, qualquer cruzamento daquele plano de toque ótico é considerado como um evento de toque. Uma desvantagem da tela de toque ótico é que o plano de toque ótico é deslocado da tela real e então a tela de toque ótico detecta um evento de toque antes que um evento de toque fisico tenha ocorrido.
[006] Uma faixa de tecnologias são usadas hoje para implementar tela de toque as quais são baseadas em detectar um evento de toque fisico. Sensores piezelétricos, por exemplo, são usados como sensores de pressão ou aceleração. Usando um processador de computador e algoritmos, a localização da mão ou de um objeto seguro por ela, pode ser determinada. Outras tecnologias de sensores de toque fisico tais como sensores capacitivos e resistivos também são amplamente usadas. Os sensores capacitivos e resistivos tendem a ser colocados em uma camada transparente no lado do painel de display voltado para o usuário e são sabidos a provocar uma certa degradação da qualidade da imagem exibida pelo display de painel. Outros tipos de sensores configurados para medir as métricas mencionadas anteriormente do evento de toque fisico também são conhecidos.
[007] Os displays intencionados para uso em ambientes severos tais como plataformas aerotransportadas, veiculos militares, e similares são afetados por vibrações e choques durante operação normal. Consequentemente, qualquer tela de toque que seja baseada no reconhecimento do contato ou impacto real de um objeto fisico com o display pode ser interferida pelas vibrações mencionadas anteriormente. Seria vantajoso prover um método ou um dispositivo para validar um evento de toque fisico em tela de toque ótico, no qual o usuário tenha provocado intencionalmente um evento de toque fisico.
Sumário resumido
[008] Um aspecto da invenção provê uma tela de toque ótico- fisico hibrida configurada para validar um evento de toque intencional. A tela de toque ótico-fisico hibrida inclui: um display de painel eletrônico; um ou mais sensores óticos acoplados ao display e configurados para determinar uma localização espacial de um objeto fisico em um plano X-Y próximo ao display; uma pluralidade de sensores de toque acoplados ao display e configurados para determinar um nivel de métrica mensurável de toque fisico aplicado pelo objeto fisico ao display; e um processador configurado para comparar a localização espacial determinada do objeto fisico no plano X-Y próximo ao display com o nivel determinado de toque fisico aplicado pelo objeto fisico ao display ao mesmo tempo, e determinar, baseado em parâmetros pré-definidos, se um evento de toque fisico intencional pelo objeto fisico ocorreu.
Descrição resumida dos desenhos
[009] Para uma melhor compreensão de configurações da invenção e para mostrar como a mesma pode ser levada a efeito, referência será feita agora, puramente por meio de exemplo, aos desenhos anexos nos quais numerais iguais designam elementos ou seções correspondentes através de tudo.
[0010] Nos desenhos anexos:
[0011] A figura 1 é uma vista em perspectiva mostrando uma configuração exemplar da tela de toque híbrida de acordo com a presente invenção;
[0012] A figura 2 mostra várias seções transversais de diferentes configurações da tela de toque híbrida de acordo com a presente invenção; e
[0013] As figuras 3A e 3B mostram seções transversais de ainda uma outra configuração da tela de toque híbrida ilustrando um aspecto da presente invenção.
[0014] Os desenhos junto com a descrição detalhada seguinte tornam aparente àqueles experientes na técnica como a invenção pode ser configurada na prática.
Descrição detalhada
[0015] Com referência específica agora aos desenhos em detalhes, é ressaltado que os particulares mostrados são para fins de exemplo e com propósitos só de discussão ilustrativa das configurações preferidas da presente invenção, e são apresentados no sentido de fornecer o que é acreditada a ser a descrição mais útil e prontamente entendida dos princípios e aspectos conceituais da invenção. A este respeito, nenhuma tentativa é feita para mostrar detalhes estruturais da invenção em mais detalhes do que sejam necessários para uma compreensão fundamental da invenção, a descrição tomada com os desenhos tornando aparente àqueles experientes na técnica como as várias formas da invenção podem ser configuradas na prática.
[0016] Antes de explicar pelo menos uma configuração da invenção em detalhes, deve ficar entendido que a invenção não está limitada em sua aplicação aos detalhes de construção e ao arranjo dos componentes registrados na descrição seguinte ou ilustrados nos desenhos. A invenção é aplicável a outras configurações ou pode ser praticada ou executada de vários modos. Também, deve ficar entendido que a fraseologia e terminologia empregadas aqui são com o propósito de descrição e não devem ser vistas como limitantes.
[0017] A figura 1 é uma vista em perspectiva mostrando uma configuração exemplar da tela de toque hibrida 100 configurada para validar eventos de toques fisicos intencionais por um usuário ou objetos fisicos seguros pelo usuário, em oposição a eventos não de toque tais como um objeto desgarrado caindo próximo a uma tela de toque hibrida 100 ou vibrações mecânicas afetando a tela de toque hibrida 100.
[0018] A tela de toque ótico-fisico hibrida 100 inclui um display de painel eletrônico 110 e um ou mais sensores óticos 130A e 130B acoplados ao display de painel eletrônico 110 e configurados para determinar uma localização espacial de um objeto fisico (tal como uma mão 10 de um usuário) em um plano X-Y próximo ao display de painel eletrônico 110. A tela de toque ótico-fisico hibrida 100 inclui adicionalmente uma pluralidade de sensores de toque fisico 120 acoplados ao display de painel eletrônico 110 e configurados para determinar sinais de toques fisicos aplicados pelo objeto fisico ao display de painel eletrônico 110.
[0019] A tela de toque ótico-fisico hibrida 100 inclui adicionalmente um processador de computador (não mostrado) configurado para comparar a localização espacial determinada do objeto fisico no plano X-Y próximo ao display de painel eletrônico 110 com o nivel determinado de sinais de toques fisicos aplicados pelo objeto fisico ao display de painel eletrônico 110 ao mesmo tempo, e determinar, baseado em parâmetros pré-definidos quais podem ser atualizados ou providos em tempo real, se um evento de toque fisico intencional entre o objeto fisico e o display de painel eletrônico 110 ocorreu.
[0020] Como notado, o processador de computador usa parâmetros pré-definidos para determinar a natureza e também a ocorrência real do evento de toque. Especificamente, em alguns casos, mesmo quando um objeto fisico é determinado em uma localização X-Y especificada, um evento de toque não é determinado porque um nivel minimo de sinais de toque fisico que está associado com um evento de toque fisico intencional pelo objeto fisico não foi medido pelos sensores de toque fisico 120. Vantajosamente, o uso de sensores de toque fisico 120 como discutido aqui é benéfico na redução de ocorrências de detecções prematuras de eventos de toque que são devidos à folga fisica entre o plano de toque ótico e o plano de toque real, quando usando sensores óticos 130 sozinhos.
[0021] De acordo com algumas configurações da presente invenção, os parâmetros pré-definidos incluem o conjunto pré- definido de faixas de nivel de sinais de toque fisico, cada faixa associada com uma localização X-Y diferente no display. Por exemplo, um botão "Ejetar" 116 pode ser ativado se e somente se uma força acima de 5 kg for medida em sua localização X-Y especificada. Similarmente, a porção de display de painel eletrônico 110 que contém várias funções 114 necessita niveis significativamente mais baixos de sinais de toque fisico enquanto fazer zoom em uma subtela tal como 112 ou 118 não requer sinais de toque fisico ao todo. Uma vez que a posição do objeto fisico está determinada, a validaçãodo nivel de força necessária está sendo validada baseada em localização ou funcionalidade da aplicação como sendo exibida na localização X-Y especificada sobre o display de painel eletrônico 110.
[0022] Vantajosamente, em algumas configurações, para manter uma alta qualidade de imagem, os sensores de toque fisico 120 são posicionados ao longo de uma circunferência do painel de display eletrônico de modo a não interferir com uma porção visivel do display de painel eletrônico.
[0023] Vantajosamente, a lógica mencionada anteriormente pode ser implementada em outras arquiteturas para conseguir o mesmo efeito de um método para validar um evento de toque deliberado em uma tela de toque ótico. Tal método pode incluir as seguintes etapas: detectar uma posição X-Y de um objeto fisico faceando a tela de toque ótico; obter sinais de toque fisico afetando o painel de display eletrônico; comparar a posição X-Y com os sinais de toque fisico; e determinar, baseado na comparação e parâmetros pré-definidos, se um evento de toque deliberado pelo objeto fisico ocorreu.
[0024] A figura 2 mostra várias seções transversais ao longo do eixo geométrico A-A' da figura 1 de diferentes configurações da tela de toque hibrida de acordo com a presente invenção. A configuração de tela de toque 210 ilustra o display de painel eletrônico 110, sensores óticos 130, e uma camada de sensores de toque fisico 120 localizada entre o display de painel eletrônico 110 e uma camada de luz posterior 111. A configuração de tela de toque 220 ilustra o display de painel eletrônico 110, sensores óticos 130, e sensores de toque fisico 120A e 120B localizados só ao longo da circunferência do display de painel eletrônico 110 entre o display de painel eletrônico 110 e uma camada de luz posterior 111 de modo a não degradar a qualidade da imagem.
[0025] A configuração de tela de toque 230 ilustra o display de painel eletrônico 110, sensores óticos 130, e uma camada de sensores de toque fisico 120 localizada atrás de uma camada de luz posterior 111. Nesta configuração, uma camada de sensores resistivos 120 foi demonstrada pelo inventor a ser suficientemente sensivel para medir um evento de toque fisico aplicado ao outro lado da tela de toque, isto é, ao display de painel eletrônico 110.
[0026] A configuração de tela de toque 240 ilustra o display de painel eletrônico 110, sensores óticos 130, e sensores de toque fisico 120A e 120B localizados só ao longo da circunferência do display de painel eletrônico 110 em seu lado frontal. Fica entendido que muitas outras configurações estão disponíveis. As configurações mencionadas anteriormente são providas aqui para fins de exemplo só e não para fins de limitação. Em todas as configurações discutidas acima, os sensores de toque fisico 120 podem ser selecionados de modo a medir uma frequência mecânica do display de painel eletrônico 110. Medir uma frequência acima de um limite especificado tal como 10 Hz pode ser indicativo de vibrações mecânicas. Reciprocamente, medir frequência mecânica abaixo de 10 Hz pode ser indicativo de um evento de toque fisico. Tais sensores de toque fisico 120 podem ser implementados por sensores piezelétricos conhecidos na técnica.
[0027] As figuras 3A e 3B mostram seções transversais de ainda uma outra configuração da tela de toque hibrida ilustrando um aspecto da presente invenção. Na tela de toque 300, a pluralidade de sensores de toque fisico inclui pelo menos um sensor de toque fisico frontal 310 acoplado fisicamente via uma camada de vidro 320 a um lado do display de painel 330 (p.ex., LCD) faceando um observador e pelo menos um sensor de toque fisico traseiro 380 acoplado fisicamente a elementos de estrutura 370, 350 localizados na lateral do display de painel 330 oposta ao observador. Os elementos de estrutura 370, 350 podem ser acoplados ao painel de display via polimero viscoelástico 360 que é usável para amortecer vibrações.
[0028] Em um caso de um evento de toque fisico como mostrado na figura 3A o efeito resultante se propagará do painel frontal através do material amortecedor no sentido do suporte mecânico. Os sensores de toque fisico 310 monitorarão resposta mais forte que os sensores de toque fisico traseiros 380. Em um caso de vibração/choque como mostrado na figura 3B as ondas de choque se propagarão na direção oposta, isto é, a partir do suporte mecânico e elementos de estrutura 350 e 370 através do material amortecedor 360 no sentido do painel frontal. Neste caso o arranjo dos sensores de toque fisico traseiros 380 monitorará resposta mais forte que os sensores de toque fisico frontais 310 devido ao amortecimento.
[0029] Comparando as duas respostas pelo processador de computador um evento de toque fisico pode ser diferenciado de uma vibração mecânica. A comparação pode ser baseada em (mas não limitada a) a amplitude pico, deslocamento de fase, deslocamento de tempo, formato, largura do sinal e similares. O tratamento matemático da comparação pode incluir subtração, divisão, transformação, operação lógica, e similares.
[0030] Fica entendido que a estrutura mencionada anteriormente da tela de toque 300 é apresentada aqui para fins de exemplo somente. A mesma lógica pode ser aplicada a diferentes estruturas. Um método generalizado para diferenciar um evento de toque verdadeiro de vibrações pode incluir os seguintes estágios: obter toque fisico a partir de um lado frontal da tela de toque e de um lado traseiro da tela de toque e comparar os sinais de toque fisico vindo do lado frontal da tela de toque com os sinais de toque fisico vindo do lado traseiro da tela de toque, de modo a determinar uma direção espacial de uma fonte do impacto mecânico. O método pode adicionalmente incluir o estágio de determinar um evento de toque intencional só em um caso que a direção determinada seja o lado frontal da tela de toque.
[0031] Na descrição acima uma configuração é um exemplo ou implementação das invenções. As várias ocorrências de "uma configuração", "qualquer configuração" ou "algumas configurações" não necessariamente se referem todas às mesmas configurações.
[0032] Embora várias características da invenção possam ser descritas no contexto de uma única configuração, as características também podem ser providas separadamente ou em qualquer combinação adequada. Reciprocamente, embora a invenção possa ser descrita aqui no contexto de configurações separadas para clareza, a invenção também pode ser implementada em uma única configuração.
[0033] Referência na configuração a "algumas configurações", "uma configuração, "qualquer configuração" ou "outras configurações" significa que um particular, aspecto, estrutura, característica descrito em conexão com as configurações está incluído em pelo menos algumas configurações, mas não necessariamente todas configurações, da invenção.
[0034] Deve ficar entendido que a fraseologia e terminologia empregadas aqui não devem ser interpretadas como limitantes e são para propósitos descritivos somente.
[0035] Os principios e usos dos ensinamentos da presente invenção podem ser mais bem entendidos com referência à descrição, figuras e exemplos anexos.
[0036] Deve ficar entendido que os detalhes registrados aqui não interpretam uma limitação a uma aplicação da invenção.
[0037] Adicionalmente, deve ficar entendido que a invenção pode ser executada ou praticada de vários modos e que a invenção pode ser implementada em configurações outras que aquelas esboçadas na descrição acima.
[0038] Deve ficar entendido que os termos "incluindo", "compreendendo", "consistindo" e variantes gramaticais dos mesmos não impedem a adição de um ou mais componentes, aspectos, etapas, ou números inteiros ou grupos dos mesmos e que os termos devem ser interpretados como especificando componentes, aspectos, etapas ou números inteiros.
[0039] Se a especificação ou reivindicações se referir a um elemento "adicional", isto não impede que existam mais que um do elemento adicional.
[0040] Deve ficar entendido que onde as reivindicações ou especificação se referirem a "um" elemento, tal referência não deve ser interpretada que exista só um daquele elemento.
[0041] Deve ficar entendido que onde a especificação registrar que um componente, aspecto, estrutura, ou característica "pode", "deve", "é possivel" ou "poderia" ser incluido, aquele particular componente, aspecto, estrutura, ou característica não é requerido a estar incluido.
[0042] As descrições, exemplos, métodos e materiais apresentados nas reivindicações e na especificação não devem ser interpretados como limitantes mas ao contrário só como ilustrativos.
[0043] Os significados de termos técnicos e científicos usados aqui devem ser comumente entendidos como por alguém de experiência ordinária na técnica à qual a invenção pertence, a menos que definido de outra forma.
[0044] A presente invenção pode ser implementada no teste ou prática com métodos e materiais equivalentes ou similares àqueles descritos aqui.
[0045] Embora a invenção tenha sido descrita com relação a um número limitado de configurações, estas não devem ser interpretadas como limitações sobre o escopo da invenção, mas ao contrário como exemplificações de algumas das configurações preferidas. Outras possíveis variações, modificações, e aplicações também estão dentro do escopo da invenção.

Claims (7)

1. Tela de toque ótico-físico híbrida (100) para uma plataforma aérea configurada para distinguir entre um eventode toque e outras vibrações, caracterizada por compreender:- um display de painel eletrônico (110);- um ou mais sensores óticos (130) localizados em e acoplados a um plano de toque óptico paralelo ao plano do display de painel eletrônico (110), mas deslocado deste, ditos ou mais sensores ópticos (130) sendo configurados para determinar uma localização espacial X-Y de um objeto físico em um plano óptico X-Y próximo ao display de painel eletrônico (110);- um ou mais sensores de toque acoplados ao display de painel eletrônico (110) e configurados para determinar um evento de toque físico entre o objeto físico e o painel de display eletrônico;- um processador configurado para comparar a localização espacial do objeto físico com o evento de toque físico determinado entre o objeto físico e o display ao mesmo tempo, e determinar, baseado em parâmetros pré-definidos que são atualizados em tempo real e são associados com a localização espacial X-Y, se um evento de toque físico intencional entre o objeto físico e o display de painel eletrônico ocorreu no localização espacial X-Y;- em que os parâmetros pré-definidos incluem um conjunto pré- definido de faixas para o nível requerido de força física, cada faixa associada com uma localização diferente X-Y no display;- em que pelo menos uma faixa é associada com um botão tendo localização específica X-Y no display, o botão requerendo um nível mais alto de força para ser ativado comparativo a outras localizações no display; e- sendo que os sensores de toque são configurados para medir um nível de frequência mecânica de todo o display de painel eletrônico (110), sendo que abaixo de um valor limite, o processador determina um evento de toque físico e acima de um valor limite, o processador determina outras vibrações.
2. Tela de toque (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os sensores de toque físico (120) compreenderem sensores que são sensíveis a pelo menos um de: mudança de força/pressão, flexão, deflexão, onda de choque, pulso/onda acústico, e sinal dispersivo.
3. Tela de toque (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por os parâmetros pré-definidos serem atualizados e levados em conta em tempo real.
4. Tela de toque (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por os sensores de toque físico (120) serem posicionados ao longo de uma circunferência do painel de display eletrônico (110) de modo a não interferir com uma porção visível do display de painel eletrônico (110).
5. Tela de toque (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a pluralidade dos sensores de toque físico (120) compreenderem pelo menos um sensor de toque físico frontal fisicamente acoplado a um lado do display de painel faceando um observador e pelo menos um sensor de toque físico traseiro acoplado fisicamente a um lado do display de painel oposto ao observador.
6. Tela de toque (100), de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de o processador ser configurado para determinar um evento de toque intencional só no caso que a direção determinada for o lado frontal do display de painel eletrônico (110).
7. Método para validar um evento de toque físico intencional em um display de painel eletrônico (110) para uma plataforma aérea, caracterizado por compreender:- detectar opticamente uma posição espacial X-Y de um objeto físico em um plano de toque óptico paralelo a um plano próximo do display de painel eletrônico (110);- obter sinais de toque de um ou mais sensores de toque acoplados ao display de painel eletrônico;- comparar a posição X-Y com os sinais de toque físico; e- determinar, baseado na comparação e parâmetros pré- definidos em que são atualizados em tempo real e são associados cm a posição espacial X-Y, se um evento de toque físico intencional entre o objeto físico e o display de painel eletrônico (110) ocorreu na posição espacial X-Y;- em que os parâmetros pré-definidos incluem um conjunto pré- definido de faixas para o nível requerido de força física, cada faixa associada com uma localização diferente X-Y no display;- em que pelo menos uma faixa é associada com um botão (116) tendo localização específica X-Y no display, o botão (116) requerendo um nível mais alto de força para ser ativado comparativo a outras localizações no display; e- sendo que os sensores de toque são configurados para medir um nível de frequência mecânica de todo display de painel eletrônico (116), sendo que acima de um valor limite, o processador determina outras vibrações, e abaixo de um nível limite, o processador determina um evento de toque físico.
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