CN107003731A - 用户与电子装置触感交互作用的方法以及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于用户与电子装置进行触感交互作用的方法，电子装置例如是智能手机、平板电脑或导航装置，具有至少一个用于数据处理的处理器，并且具有接触敏感的操作界面，其中该装置具有用于生成振动的振动装置，并且其中操作界面被构造成包括扫描装置，以根据操作界面上的接触位置生成扫描信号。按照本发明设置，根据使所述用户改变在所述操作界面上的在操作区域内的接触位置运动来至少在所述操作界面(11)上生成振动。另外，本发明还涉及执行该方法用的电子装置。

Description

用户与电子装置触感交互作用的方法以及电子装置

技术领域

本发明涉及一种用户与电子装置进行触感交互作用的方法，并且本发明涉及一种用于执行该方法的电子装置，例如，智能手机、平板电脑、导航装置、自动无线电装置或游戏机，具有用于数据处理的处理器，并具有接触敏感的操作界面，其中该装置具有用于生成振动的振动装置，并且其中该操作界面被构造成带有扫描装置，以根据操作界面上的接触的位置生成扫描信号。

背景技术

除了硬件制成的操作元件，例如压力开关、旋转调节器或滑动调节器以外，电子仪器往往还有无机械的接触敏感的操作界面可供操作它们使用，例如，智能手机或平板电脑上的所谓触摸键盘。硬件操作元件以及接触敏感的操作界面可以根据情境地在操作区域中分配不同的操作功能。此外，该操作界面还可以分成根据情境地不断变化的部分区域。例如，后者在智能手机上是已知的，其中通常设置一个接触敏感的操作界面作为操作装置，其中视激活的功能而定，该操作界面有彼此不同的和大小不一的部分区域可供操作使用。该操作界面被设计为利用扫描装置检测接触，并且在感测接触时根据在操作界面上的接触的位置生成扫描信号。

该操作界面同时被构造成显示器，并可视地显示操作区域，以便用户可以基于可视的信息进行接触，进而可以控制功能。通常这些利用触感的操作区域往往称为图标或软键，并具有大致与指尖大小对应的尺寸。例如在EP 1964022 B1或在EP 2126678 B1中描述了这样的操作装置。

例如，笔记本电脑用的触摸键盘，局部有预留的区域，诸如，侧滚动条可供使用，其通过与操作界面的剩余部分偏离的表面结构来表征，进而易于触觉定向。这个偏离的表面结构在一个预定的固定区域上面延伸，而且在运行时是不可改变的。但是，智能手机或平板电脑的表面通常是平滑的，并在其表面结构方面在使用期间是不可改变的。因此，在已知的操作界面上的定向在没有视觉接触的情况下是不可能的，因此用户和电子装置之间的触感交互作用是值得期望的。

DE 21 2012 000 106 U1描述了一种带有用于生成振动的振动装置的移动电子装置。因此描述了用于建立用户定义的、可以通过移动式电子装置重复给出的振动模式的系统。

发明内容

本发明的目的是改进用户与电子装置触感交互作用方法，其中用户与电子装置的交互作用基于触感找到，并且通过用户扩展功能的触觉感知。尤其应该借助于触觉感知使在该操作界面上找到一个位置或者一个操作区域，例如，图标或软键变得容易。

该目的从根据权利要求1上位概念的用户与电子装置触感交互作用方法出发，以及从根据权利要求10的带有相应特征的电子装置出发来实现。本发明有利的变型在从属权项中给出。

本发明设置，根据使用户改变在操作界面上的操作区域内的接触的位置的运动，至少在该操作界面上生成振动。因此，不仅当该用户使接触位置例如朝向操作区域运动时输出脉冲，而且尤其当用户在操作区域内移动接触的位置时也输出脉冲。为了生成振动脉冲，在该操作区域内设置带有预先确定的图案的纹理。与接触面，例如通过用户的指尖的接触面相比，该纹理具有精细的图案。这意味着，不仅在该操作区域内，而且在该接触面上设置多个纹理或者图案的轮廓变化。

通过依据本发明的用户与电子装置触感交互作用方法的改进方案，用户不必用视线看该操作界面便可以或轻易地操作该装置。这是该装置通过振动对用户的触觉反馈实现的，它不仅与位置有关，而且尤其与在操作界面上的接触运动有关。该接触例如可以通过用户手指与该操作界面接触生成，其中还可以考虑的是，该方法应用该用户用手引导的输入棒进行。

若用户使其手指划过该操作界面，也就是改变在操作界面上的接触位置，则通过该扫描装置检测在操作界面上位置的改变，并由该检测获得扫描信号，其根据在操作界面上的接触位置来输出。

非视觉的、触感交互作用的用户与电子装置所达到的优点在于，例如，可以避免通过操作该操作界面非激活的区域的输入尝试，并尤其在汽车产品上减少视线偏差的危险。在操作界面上的输入通过触感交互作用变得比较直观，并即使在恶劣环境下也可以改善该装置的可操作性。例如，可以在昏暗中进行操作，或用户可以没有视线接触，例如，在口袋内操作电子装置，例如智能手机，以便去激活振铃信号。

该振动可以只在该操作界面上生成，但尤其还可以在整个装置上生成。这时，该振动应该被构造成使得其可以被用户手指的触感识别出来。

例如，一个操作区域能够表示为开关面、图像、图案等。优选的该振动根据至少一个操作区域生成。若用户手指在该操作界面上面划过，则根据可以预设功能的操作区域生成振动。例如这样可以只通过由该振动生成的信息，就使已经使在该操作界面内找到确定的、为操作装置的功能而激活的部分区域成为可能，也就是说找到确定的操作界面部分表面。

优选只有当该用户在该操作界面上至少一个操作区域内改变接触位置时，才生成该振动。以此可以在用户的手指划过该操作界面时，即使视线没有与该操作界面接触，也向该用户提供该接触是否已经处于该操作界面上要求的操作区域上面的信息。因此，这使一种根据可感知的振动对手指在该操作界面上进行导航的类型成为可能。

按照本发明一个有利的实施方案，该振动的频率根据使用户改变在该操作界面上的接触位置的运动改变。例如，在达到一个预先确定的区域时，例如，在执行功能的操作区域内的中央区域时，使该振动频率达到最大值。

按照该方法另一个推荐的实施方案，该振动可以由该振动装置以离散的、依次顺序的振动脉冲的形式生成，其中该振动脉冲的脉冲频率可以根据用户改变该操作界面上接触位置的运动而改变。该脉冲序列的脉冲形状，例如，可以呈三角形、正弦形、半正弦形，或这些形状的结合，其中尤其可以根据所分配的功能提供任意预先定义的脉冲形状，或甚至可以以相应的频率序列生成脉冲形状。特别推荐的是，设置矩形脉冲形状。根据经验，矩形脉冲提供特殊的可感知性。

优选的，提供一种形成能感知触觉的、由该操作区域衍生的虚拟纹理的振动脉冲。这样，该传感器的反馈可以生成非常直观的影响，而在该操作界面上可以轻易地找到虚拟操作按钮或操纵元件，并可以通过不同的虚拟纹理彼此加以区分。这时，可以定义多个单独的操作区域，例如开关面、图像或图案，其中该振动总是根据至少一个操作区域生成。因此特别优选在该操作界面上设置至少两个彼此隔开的操作区域，其中从这至少两个操作区域中的每一个衍生出不同的纹理。

因此，该纹理模形成图案。优选的，通过一个纹理定义多个位置，其中连续地通过该扫描装置测定的当前的接触位置，与通过该纹理确定的位置，和因而与纹理图案的数据进行比较。如果在此通过该纹理定义的位置识别出接触运动，则该振动装置给出振动脉冲。因此，只当例如手指划过由该纹理确定的位置运动时，才生成振动脉冲。

优选的，多个通过纹理定义的位置可以安排得彼此邻接和/或彼此隔开。因此，例如，可以用多个彼此隔开的线条定义一个纹理。这些线条可以形成直线或曲线或者呈拱形。若通过这些线条中的一个识别出接触运动，则给出振动脉冲。这些线条的距离和/或通过该纹理确定的位置在一个操作区域内可以是恒定的或非恒定的。例如，该距离可以向操作区域中间连续变短。

若用户把手指迅速地划过该操作界面，则以短距离生成振动脉冲。若该用户手指缓慢地划过操作界面，则以较长的距离生成振动脉冲。若手指停在该操作界面的一个位置上，则不生成振动脉冲。因此，振动脉冲的频率一方面根据运动速度，而另一方面根据通过该纹理确定的位置的距离。

该电子装置操作界面上的操作区域例如具有纵向和横向。优选的，该振动可以分别根据该接触运动在纵向还是在横向给出。

此外，本发明还涉及一种用于执行用户与电子装置的触感交互作用方法的电子装置，电子装置例如是智能手机或平板电脑，具有至少一个用于数据处理的处理器，以及具有接触敏感的操作界面，其中该装置具有用于生成振动的振动装置，并且其中该操作界面被构造成带有扫描装置，以根据在该操作界面上的接触位置生成扫描信号，并且其中设置，根据使用户改变该操作界面上的接触位置的运动，至少在该操作界面上生成振动。结合该方法描述的其他特征和相应的优点，同样考虑用于根据本发明的电子装置。

附图说明

现将参照附图与对本发明推荐实施例的描述一起，更详细地显示改善本发明的措施。附图中：

图1是应触感检测到的、电子装置的操作界面上的操作区域中的纹理的实例；

图2是带有操作界面的电子装置的一部分，在其上描绘了根据图1的纹理；

图3是时间轴线上虚拟纹理的图示；

图4是用于生成脉冲的状态转换的图示；

图5是由根据图4状态转换衍生的矩形形状的单个脉冲的图示；

图6是在时间轴线上与手指运动相关的速度曲线；

图7是具有根据按照图6运动地点而改变的脉冲序列频率的脉冲序列的图示；

图8a-8h是能够利用根据本发明的方法触觉检测的多个纹理的图示。

具体实施方式

图1以用户应该以手指16触摸的波剖面(Wellenprofile)为例表示虚拟纹理T的实例。该波剖面表示在x方向依次顺序的波形，而该用户用他的手指16在x方向移动，于是根据这个运动速度生成代表虚拟纹理T的振动。现将与图2一起对波剖面的示例上的虚拟纹理T作更详细的描述。

图2逐段地表示带有操作界面11的电子装置100，按照图1应该触感检测操作界面上设置在操作区域14的虚拟纹理T。该逐段地显示的电子装置100，例如，可以是智能手机或平板电脑，而操作界面11可以做成可视的显示器的形式。

电子装置100具有用于数据处理的处理器10，另外，该电子装置100包括生成振动用的振动装置12，其中该振动应该至少在该操作界面11上，然而尤其在整个装置100上生成。按照所示的实施例，电子装置100附带地包括存储器15。

作为示例所示的虚拟纹理T采取波剖面形式在X-方向上延伸，以便在用手指16在x方向扫描波剖面时可以感知，而在用手指16在y方向上扫描时在该操作界面11上感觉不到改变。因此，该波剖面只在x方向上其结构才会改变，以便只有在手指16在x方向上运动时，才应该给出振动，反之在手指16在y方向上运动时不给出振动。

图3表示图示波剖面用的振动曲线，0/1-图案对应于虚拟纹理T。这时，“0”代表没有振动，而“1”代表脉冲。振动的各矩形脉冲是离散的，带有给定各自相同的持续时间的振动，其中在与振动对应的间歇(0变化过程)之间存在。

所要显示的纹理T，因而作为示例该波剖面，由处理器10转换为0/1-图案，与屏幕对应的0/1-转换的直角坐标存放在存储器15中。所示的波剖面的延伸限制在所显示的开关面的以操作区域14给出的区域上。这时，纹理图案的形状用笛卡尔坐标值定义，类似于操作界面11的行和列布置的像素。在这个简单的情况下，波剖面呈条纹形，而且只识别为两个状态，亦即0(没有脉冲)和1(完全脉冲)。但是这个纹理T能够具有，正如在所示的示例中，但不一定周期的图案。为了要唤起虚拟纹理T的假象，该图案必须关于手指16的尖端的尺寸具有精细结构。继续不断地通过例如能够布置在操作界面11上面并具有与操作界面11相同大小的扫描装置，将用户手指16的位置检测为其坐标系的笛卡尔坐标值，因而以列和行定义虚拟纹理T，并提供处理器10供数据处理使用。

处理器10连续地将手指16的位置数据与虚拟纹理T的曲线数据进行比较。若手指16以波剖面移动超过操作区域14，则根据手指位置进行状态转换17，例如从0到1的状态转换，如图4所示。在每个状态转换17下，将单个振动脉冲13给到振动装置12，其中在图5中显示两个各自分离的振动脉冲13。这时，振动脉冲13可以使操作界面11振动并且例如还使整个电子装置100振动。

作为示例各振动脉冲13的形状作为矩形脉冲示于图5，它还可以呈正弦形、三角形或这些形状的随机部分，其中还可以设想由上述形状结合来形成振动脉冲。尤其可以定义由虚拟纹理T衍生的脉冲，其中在某些情况下用户通过其手指16可以感知不同的脉冲形状。因此用户可以通过脉冲形状就已经识别出这涉及摸到的哪一种轮廓类型，例如，开关或调节器。然而，一般地说可以通过状态转换17较小的距离生成更精细的虚拟纹理T，以此给出更精细的纹理印象。若使用矩形脉冲，则可以通过脉冲宽度同样控制触感作用的强度。

在流畅的手指运动以速度v，如图6所示，沿着X方向在时间t上显示时，出现根据虚拟纹理T的振动脉冲13的信号序列，如图7所示。所示的曲线表示多个区域A-D，和区域A代表缓慢的脉冲序列，区域B代表较快的脉冲序列，和区域C代表特别快的脉冲序列。因此可以通过各振动脉冲13信号序列的密度代表纹理T，正如图7中以不同的信号序列时间所示。

图8以附图a至h表示不同的纹理T，其中显示带有水平方向X和垂直方向Y的坐标系，其应该可以转移到所有附图a至g上。图8a的示例表示表面积可以在x方向上改变的波剖面，和按照图8b的虚拟纹理表示表面积可以在y方向上改变的波剖面。按照图8c的示例表示波剖面不仅在X-而且在y方向上都有(变化)的虚拟纹理T。若用户以手指触摸通过虚拟纹理T形成的各个操作区域，则在手指运动时可以生成一个相应的振动。

图8d、8e、8f和8g中其他图形的图示形成不同的纹理T，而当用户以其手指划过，例如，所显示的笔画和线条时，在相应的越限时会引起振动脉冲或脉冲序列。以此可以向用户触感传递有关所示虚拟纹理T的信息。图8h表示反相纹理。

Claims (10)

1.一种用户与电子装置(100)进行触感交互作用的方法，所述电子装置例如是智能手机、平板电脑或导航装置，具有至少一个用于数据处理的处理器(10)，以及具有接触敏感的操作界面(11)，其中所述电子装置(100)具有用于生成振动的振动装置(12)，并且其中所述操作界面(11)被构造成具有扫描装置，以根据在所述操作界面(11)上的接触的位置生成扫描信号，

其特征在于，根据使所述用户改变在所述操作界面(11)上的在操作区域(14)内的所述接触的所述位置的运动来至少在所述操作界面(11)上生成振动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据至少一个操作区域(14)生成振动，所述操作区域例如是开关面、图像、图案或类似物。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，只有在用户改变在所述操作界面(11)上的所述至少一个操作区域(14)内的所述接触的所述位置的情况下生成所述振动。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据使用户改变在所述操作界面(11)上的所述接触的所述位置的所述运动来改变所述振动的频率。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以离散的、依次相继的振动脉冲(13)的方式由所述振动装置(12)生成所述振动，其中根据使用户改变在所述操作界面(11)上的所述接触的所述位置的所述运动来改变所述振动脉冲(13)的脉冲频率。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，通过振动脉冲(13)形成由所述操作区域(14)衍生的、能感知触觉的虚拟纹理(T)。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述操作界面(11)上限定至少两个彼此隔开的操作区域(14)，其中从所述至少两个操作区域(14)中的每一个衍生出不同的纹理(T)。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，通过纹理(T)限定多个位置，其中当识别出在由所述纹理(T)限定的位置上的接触的运动时，连续地将由所述扫描装置测定的所述接触的当前位置，与通过所述纹理(T)限定的所述位置进行比较，并由所述振动装置(12)输出所述振动脉冲(13)。

9.一种计算机程序产品，具有用于执行根据前述权利要求1至8中任一项所述的方法的程序部分。

10.一种电子装置(100)，尤其是智能手机、平板电脑或导航装置，其中所述电子装置(100)具有至少一个用于数据处理的处理器(10)和接触敏感的操作界面(11)，其中所述电子装置(100)还具有用于生成振动的振动装置(12)，并且其中所述操作界面(11)被构造成具有扫描装置，以根据在所述操作界面(11)上的接触的位置来生成一个扫描信号，其特征在于，所述电子装置(100)被构造成执行根据权利要求1至8中任一项的用户与所述电子装置(100)进行触感交互作用方法。