CN114546181A

CN114546181A - 触觉界面

Info

Publication number: CN114546181A
Application number: CN202111420974.1A
Authority: CN
Inventors: F·卡塞特; A·拉斯克勒
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2021-11-26
Publication date: 2022-05-27
Also published as: FR3116630B1; EP4006698B1; US11921958B2; FR3116630A1; US20220164043A1; EP4006698A1

Abstract

本发明涉及触觉界面。一种“空中”类型的触觉界面，包括：‑控制电路(3)，‑连接到所述控制电路的多个超声波换能器(2)，所述多个超声波换能器包括以第一超声载波频率发射的第一组(25)换能器和以与所述第一超声载波频率不同的第二超声载波频率发射的至少第二组(26)换能器；所述控制电路被配置为用于调制发送到所述换能器(2)的信号(30)，以便利用由所述第一组换能器的至少一部分发射的超声波，至少在第一焦点区域(10)内产生能够通过触觉检测的声压，以及利用由所述第二组换能器的至少一部分发射的超声波，至少在第二焦点区域(11)内产生能够通过触觉检测的声压。

Description

触觉界面

技术领域

本发明涉及人机界面，更特别地涉及使用触觉效果的人机界面。

背景技术

触觉界面允许用户通过触感与环境交互。触觉效果目前越来越多地用于众多应用中，尤其是用于虚拟或增强现实设备。

使用以高于20kHz的频率(称为载波频率)激发的超声波换能器矩阵已知用于生成多个听不见的超声波，这些超声波通过将载波的相移调整到预定的空间区域而被聚焦，从而产生声压。声压可借助于对载波振幅的低频调制而通过触觉检测到。

例如，这种在远距离产生效果的技术尤其是通过在使用虚拟现实(VR)、增强现实(AR)或混合现实(MR)眼镜期间添加触觉效果而允许更好地沉浸在视频游戏中。该技术还可以通过允许驾驶员将注意力集中在道路上的同时获得触敏信息而应用于仪表板、尤其是在汽车中的仪表板的功能化。

申请US20180181203A1公开了一种触觉接口，其允许借助于载波频率相同但低频调制频率不同的超声波换能器矩阵，在用户的手上产生触觉效果，以激发对不同激发频率敏感的不同触觉受体，从而形成多点触觉效果。

申请FR3092680A1描述了一种虚拟现实设备，该设备包括被设计为佩戴在用户头上的框架，并且包括在用户的手上产生触觉效果的多个相同的压电微机械超声波换能器(PMUT)类型的换能器。

现有的触觉界面使用以相同载波频率发射的相同换能器矩阵。

使利用这些换能器获得的触觉效果复杂化相对困难。

发明内容

因此，存在进一步改进“空中(mid-air)”类型的触觉界面的需要，尤其是为了获得允许更容易产生各种相对复杂的触觉效果的界面(如果需要的话)。

本发明旨在满足这一需要，并且根据其第一方面，它借助于“空中”类型的触觉界面实现了这一点，所述触觉界面包括：

-控制电路，

-连接到所述控制电路的多个超声波换能器，所述多个超声波换能器包括以第一超声载波频率发射的第一组换能器和以与所述第一超声载波频率不同的第二超声载波频率发射的至少第二组换能器；

控制电路被配置为用于调制发送到换能器的信号，以便：

利用由第一组换能器的至少一部分发射的超声波，至少在第一焦点区域内产生可通过触觉检测的声压，以及

利用由第二组换能器的至少一部分发射的超声波，至少在第二焦点区域内产生可通过触觉检测的声压。

术语“焦点区域”，有时也称为“焦点”，表示超声波集中并产生可检测声压的区域。该焦点区域可以是或多或少广泛的空间区域，这取决于所需的目的。

本发明简化了复杂触觉效果的形成，因为通过其构造，界面允许在位于不同距离的区域内产生效果和/或由于不同载波频率而产生不同程度的效果。

控制电路优选地被配置为计算将被引入由被致动的换能器发射的各种超声波的载波中的相移，并且产生这些相移以将发射的超声波集中在预定的焦点区域内。

控制电路可以从定义要产生的(一种或多种)触觉效果的设备接收数据，例如根据期望该效果的人的手相对于换能器的位置来产生触觉效果。控制电路可以配置成使得根据期望的(一种或多种)触觉效果来确定哪些换能器将被致动以及用换能器发送的信号。

优选地，第一焦点区域不同于第二焦点区域。焦点区域可以位于空间中的不同位置和/或具有不同的大小。

优选地，第一载波频率和第二载波频率相隔至少10kHz，或者更好地相隔至少20kHz，或者甚至更好地相隔至少30kHz，这允许在无需调制换能器的功率的情况下获得彼此相距相对较远或者程度完全不同的触觉效果。

换能器可以被配置为以多种方式在不同的载波频率下操作。对于给定的换能器，载波的频率可以对应于换能器的谐振频率。例如，换能器的大小或采用的材料可以变化，这两个参数对谐振频率有影响。例如，第一组换能器和第二组换能器具有优选地以相同的方式制造、尤其是使用相同的一种或多种材料制造的不同大小的感应膜。这通过允许(如果需要的话)同时制造多个换能器(例如在同一基板上制造)来简化换能器的制造，其中一些换能器具有给定的膜大小而其他换能器具有不同的大小。具有最大感应膜的换能器可以以最低载波频率发射。

第一组换能器和第二组换能器可以以相同的低频或作为变型以不同的频率进行振幅调制。

载波的低频调制优选地在10Hz和5kHz之间的范围内，或者更好地在50Hz和500Hz之间的范围内。

第一组换能器可以以各种方式分组，尤其是根据一个或多个子集分组，第二组换能器也一样，这取决于它所寻求产生的效果。

优选地，第一组换能器和第二组换能器由同一基板承载，例如它们的一个端部都位于相同的平面中。该基板可以是刚性的或柔性的，并且可以例如采用各种配置，尤其是凹面或凸面，这取决于所寻求的效果。

该界面可以包括至少第三组换能器，其以不同于第一组换能器和第二组换能器的超声载波频率的超声载波频率发射。

该界面不限于特定数量的组并且可以包括多于三组，每组优选地具有不同于其他组中的每一个的载波频率的载波频率。

在一个示例中，多组换能器根据通常按载波频率的高度顺序嵌套的分布来设置。例如，换能器根据感应膜的大小顺序以大体上同心布置来设置，具有最小感应膜的组、换言之以最高频率发射的组例如位于中心。其他布置也是可能的，例如在一个或两个方向上具有不同载波频率的换能器组的交替，或者各换能器组位于不同水平或指向不同方向。

优选地，所述界面包括检测系统，该检测系统被配置为用于检测至少一个要刺激触觉的区域相对于换能器的位置，控制电路被布置为用于根据要检测的用户的区域的位置来控制换能器、尤其是第一焦点区域和第二焦点区域的位置。通过以声纳的方式分析反射给用户的返回信号，检测系统可以将超声波换能器中的至少一部分用于该检测。检测系统还可以使用适合于该检测的任何其他系统，例如光学系统或电容系统。

可以在适当的情况下使用检测系统，以便允许界面从待机状态进入活动状态，或反之亦然。

每个换能器可以是任何类型，压电的、铁电的、电磁的、热的，其中这些材料可以沉积为薄层或由陶瓷压电材料形成。优选地，换能器是压电微机械超声波换能器(PMUT)类型的，这种类型的换能器适合于同时制造大量换能器。

换能器例如在20kHz-150kHz载波频率范围内发射，更一般地，在高于可听范围的任何频率范围内发射。

本发明的另一个主题是一种使用例如上面定义的根据本发明的界面对用户产生至少一种“空中”触感的方法，该方法包括以下的步骤：

借助于控制电路调制发送到换能器的控制信号，以便：

该方法可以包括以下的步骤：借助于检测系统检测用户的存在并识别将产生触感的位置。

根据所寻求的效果，可在第一焦点区域和第二焦点区域同时产生可通过触觉检测的声压。声压也可以在第一焦点区域和第二焦点区域连续产生。

在一个示例中，在第一焦点区域产生第一表面的触感并且在第二焦点区域产生第二表面的触感，使得第二表面的触感给予用户第二表面小于第一表面的印象。

在其他实施方式中，在第一焦点区域产生第一表面的触感并且在第二焦点区域产生第二表面的触感，使得第二表面的触感给予用户第二表面比第一表面更远的印象。

第一组换能器可以以比第二组换能器发射的载波频率低的载波频率发射，在第一焦点区域产生第一表面的触感，并且在第二焦点区域产生第二表面的触感，使得第一表面的触感给予用户第一表面比第二表面更远和/或大于第二表面的印象。

换句话说，以最低载波频率发射的换能器可用于产生最远的触觉效果和/或具有最小分辨率、换言之最大的图案的触感，而以最高载波频率发射的换能器可用于产生最近的触觉效果和/或较小图案的触感。

本发明的又一个主题是一种用于制造在例如上面定义的根据本发明的界面中使用的PMUT类型的换能器的矩阵的方法，包括以下的步骤：

在基板的上表面沉积至少第一层用于形成换能器的膜的材料，该基板优选是刚性的，该基板例如由硅制成，

在用于形成所述膜的所述至少第一层上沉积至少一个压电叠层，尤其是基于电极材料和压电材料的沉积和蚀刻的连续来进行该沉积，

通过掩模和蚀刻先前沉积的层来在基板上形成多个换能器，

通过掩模和蚀刻来切割基板，以暴露每个换能器的膜的下表面，以及

将每个换能器电连接到控制电路，尤其是借助于柔性连接器或穿过基板的连接器来连接。

优选地，至少第一组换能器和第二组换能器因此形成在同一基板上。

附图说明

通过阅读本发明的非限制性示例性实施方式的详细说明和参考附图，将更好地理解本发明，其中：

图1示出了根据本发明的“空中”类型的触觉界面的一个示例的局部示意图，

图2示意性地示出了通过调整相移来聚焦超声波的原理，

图3是超声波换能器的一个示例的局部示意性俯视图，

图4示出了包括不同大小的换能器的换能器矩阵的一个示例性实施方式的局部示意图，

图5A示出了换能器矩阵组件的一个示例性实施方式的局部示意图，

图5B示出了换能器矩阵组件的另一个示例性实施方式的局部示意图，

图5C示出了换能器矩阵组件的另一个示例性实施方式的局部示意图，

图6A示出了可以产生各种触感的不同大小的换能器矩阵的局部示意图，

图6B示出了使用不同大小的换能器矩阵产生各种触感的可能性的局部示意图，

图6C示出了使用不同大小的换能器矩阵产生其他各种触感的可能性的局部示意图，

图7是PMUT类型的超声波换能器的一个示例性实施方式的局部示意性截面图，

图8是示出用于制造多个PMUT类型的超声波换能器的方法的一个示例的步骤的框图，

图9是示出图8中第二步骤的局部示意性截面图，

图10是在图8中的第三步骤之后的多个PMUT类型的换能器的局部示意性截面图，

图11是图8中的多个PMUT类型的换能器在矩阵切割之前的局部示意性截面图，

图12是示出图7中的换能器的电连接的一个示例的局部示意性截面图，以及

图13是示出根据本发明的触觉界面的操作的一个示例的框图。

具体实施方式

图1中示意性地示出了根据本发明的触觉界面1的一个示例。

界面1包括多个超声波换能器2和控制电路3，多个超声波换能器2例如由同一基板4承载。

多个换能器2包括以第一超声载波频率发射的第一组换能器25和以不同于第一超声载波频率的第二超声载波频率发射的第二组换能器26。

控制电路3被配置为用于调制发送到换能器2的信号30，以便利用第一组换能器发射的超声波产生可通过在表面S(例如由一只手的手掌和/或手指限定)上触觉检测的在第一焦点区域10内的声压，并且利用由第二组换能器发射的超声波产生可通过经由表面S触觉检测的在第二焦点区域11内的声压。每个焦点区域表现出的空间特性尤其取决于负责相应声压的一组换能器的载波频率。

焦点区域10和11可以位于表面S的不同位置处或者可以至少部分地重叠。它们的大小可以不同，也可以相同。

在所考虑的示例中，界面1还包括检测系统5，该检测系统5被配置为用于检测要通过触觉刺激的表面S的位置并且用于将相应的定位数据50传输到控制电路3。界面1被称为“空中”类型是因为要通过触觉刺激的表面S远离换能器2，并且焦点区域10和11位于距换能器一定距离的空气中，对用户来说是视觉上不可见的。

可通过触觉检测到的声压是根据称为“电子声聚焦”的原理产生的，该原理从现有技术中已知并在图2中示意性地示出。

为了将由同一组换能器中的换能器2发射的超声波20以本身已知的方式集中到预定义的焦点区域10中，控制电路3向换能器2发送复杂的交变信号30以在由被致动的换能器2发射的各种超声波之间引入相移，从而产生期望的波前形状，该波前形状导致焦点区域10内的声压增加。

图3示出了由基板4承载的换能器2的一个示例。换能器2包括例如压电致动器21和被设置为由致动器21振动的感应膜22。

在所考虑的示例中，感应膜22具有圆形形状。在其他实施方式中，感应膜22具有非圆形形状，例如多边形，尤其是正方形、矩形、或任何其他合适的2D或3D形状，其中该膜可以具有凸形或凹形形状。压电致动器21的半径例如是感应膜22的半径的大约50％，该比率有利于膜的正确变形，如Casset，F.等人的文章“Piezoelectric membrane actuatordesign”(2011年第12届国际会议，关于Thermal,Mechanical&Multi-Physics Simulationand Experiments in Microelectronics and Microsystems，IEEE，2011年)中所述。

在每组换能器中，换能器是相同的，因此以相同的载波频率发射。从一组到另一组，换能器2例如在它们的尺寸上不同，每个尺寸对应于相应的载波频率。从一组到另一组，换能器2的感应膜22例如在厚度和/或半径上，优选地在半径上变化。

根据本发明的界面的各个组的换能器可以设置在一个或多个矩阵40内。术语“矩阵”表示承载多个相同或不同换能器的单件式结构。矩阵可以包括已经同时制造的换能器，如下详述。

图4示出了超声波换能器2的矩阵40，其包括具有各自不同大小的三组换能器25、26和27，换能器2根据例如同心分布设置在基板4上，如图所示。例如，组25对应于包括设置在矩阵中心的最小的换能器2的组，组26对应于包括中等大小的换能器2的组，而组27对应于包括分布在矩阵外缘的最大的换能器2的组。

组25、26和27的换能器2的感应膜22分别具有例如1000、1600和2200微米的半径。对应于给定大小的膜的载波频率f可以借助于以下公式来估计，该公式来自Nguyen,M.D.等人的文章“Optimized electrode coverage of membrane actuators based onepitaxial PZT thin films.”(智能材料与结构22.8(2013):085013.)：

其中，E和ν分别是膜的杨氏模量和泊松系数，ρ是其平均密度，t是其厚度，r是其半径。λ_n是膜的共振特征值，n是共振模式。

在所考虑的示例中，组25、26和27的换能器2的载波频率因此分别约为107kHz、44kHz和22kHz。根据这些频率，可以在10cm到1m数量级的距离处产生触觉效果。

不同组的换能器可以以各种方式设置在同一矩阵40内，例如以如图4所示的大致同心的方式，或者随机混合或遵守换能器相对于彼此设置的其他规则。

在如在图5A、图5B和图5C中所示的其他实施方式中，这些组被设置在例如被分组的各个单独的矩阵40上，矩阵40例如被组装在同一平面中。矩阵40可以具有不同的形状和大小(例如在图5A中)，或者具有类似的大小(例如在图5B中)。每个矩阵40的换能器2的感应膜22的厚度可以不同，如图5C所示，载波频率随厚度变化。

换能器2的一个或多个矩阵40的尺寸确定取决于期望的(一种或多种)触觉效果。

可以基于期望产生的声压及其定位来估计所需的换能器的数量。例如，对于具有1000微米数量级的感应膜半径的换能器，用大约550个换能器在0.2m的距离处可以获得对应于198Pa声压的由手指能够感知的触觉效果。该声压是由每个换能器产生的单一声压的总和。由换能器产生的单一声压P可以根据其膜的表面积S_m、其载波频率f和产生其的距离d通过使用以下来自平面活塞的声压方程来计算：

其中，ρ是膜的平均密度，∈是振动的振幅。

以与前面的计算类似的方式，可以在相同的0.2m的距离处用700个膜半径为1600微米数量级的换能器产生能够被手指感知的对应于199Pa声压的触觉效果。大约900个膜半径为2200微米的换能器可用于在相似距离处产生相同数量级的声压。

可以以简单的方式获得触觉效果，否则使用在各种载波频率下操作的换能器的声学贡献来获得将是相对复杂的。该原理在图6A、图6B和图6C中示出。

如图6A所示，例如使用包括三组换能器25、26和27的矩阵40，这些换能器根据按大小顺序的同心分布，从中心的最小换能器(组25)到位于外缘的最大换能器(组27)。各种大小的换能器以及载波频率的使用，允许同时或连续地产生或多或少局部化的触觉效果，或者在空间的一个点复杂化的触觉效果。例如，最大的换能器2，换言之以最低载波频率发射的换能器2(对应于所考虑的示例中的组27)，可用于产生最远的触觉效果和/或图案分辨率最低的触感、换言之最大图案的触觉效果。另一方面，最小的换能器2，换言之以最高载波频率发射的换能器2(对应于组25)，可用于产生最近的触觉效果和/或较小图案的触感。

在图6B所示的示例中，组27的换能器例如产生触感17，给予用户触摸大象前额的印象，而组25的换能器产生触感15，给予用户触摸同一头大象的更小且更有棱角的区域、例如它的象牙尖的印象。中间大小的组26的换能器可以产生触感16，例如给予用户触摸大象象鼻的印象。

在图6C所示的另一个示例中，用户可以借助于分别由组25、26和27产生的三种触觉效果15、16和17而具有如下印象：手里拿着小鸡P并且虚拟地分别再现小鸡的喙、头部和身体的触感。

图7示出了界面1的换能器2的一个示例性实施方式。在所讨论的示例中，换能器2是压电微机械超声波换能器(PMUT)类型并且如前所述包括固定在刚性基板4上的感应膜22和设置在感应膜22上的压电致动器21。

刚性基板4例如由硅制成。例如由氧化硅制成的绝缘层41可以添加在基板4和感应膜22之间。感应膜22仅通过其外缘固定到基板上，其中心部分可以自由弯曲。

感应膜22由一个或多个叠加的组成层形成并且具有例如在0.5μm和10μm之间的范围内的总厚度。在所考虑的示例中，感应膜22由两个叠置的层220和221组成。下层220例如由多晶硅制成并且具有4μm的厚度。上层221例如由氧化硅制成并且具有1.9μm的厚度。

压电致动器21包括例如四个叠置的层210、211、212和213。层210与感应膜22的上层221接触。层210例如是铂层并且形成致动器21的下电极。在该示例中，致动器的上电极包括例如钌形成的层212和例如金形成的导体层213。位于两个电极之间的层211是压电材料或铁电材料形成的层，例如锆钛酸铅(PZT)形成的层。它也可以是氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)或任何其他合适的压电材料或铁电材料形成的层。

为了获得图7中所示的PMUT换能器，可以实施包括图8中所示的步骤的制造方法，从而允许同时制造大量的换能器。

在步骤71，将一个或多个层(例如多晶硅和氧化硅形成的层)沉积在刚性基板4的上表面上，以形成换能器的感应膜22。绝缘层41可以最初沉积在基板4与膜的第一层之间。

在步骤72，将形成压电致动器21的材料连续沉积在薄层中。该方法例如通过沉积铂形成的层210以形成下电极开始，然后用PZT类型的压电材料形成的层211将层210覆盖，随后层211本身被钌形成的薄层212覆盖。在步骤72结束时并且如图9所示，获得先前描述的层的连续堆叠，即从下到上：基板4、绝缘层41、形成感应膜22的层220和221、以及形成压电致动器21的层210、211和212。

然后，在步骤73，如图10所示，通过施加掩模并通过蚀刻构成压电致动器的层210、211和212来形成基板4上的多个换能器。该步骤还可以包括在层212的至少一部分上施加例如氧化硅形成的绝缘钝化层214和例如金形成的导电层213。

在步骤74，例如通过施加掩模然后通过蚀刻来切割基板4的下表面和绝缘层41，使得如图11所示暴露每个换能器的感应膜22的中心部分的下表面。

因此，可以以简单的方式在同一基板上同时形成多个换能器。在步骤75，随后可以切割基板以获得期望大小的换能器矩阵40。可以调整膜的大小和厚度以获得不同频率的换能器。

在步骤76，每个换能器借助于例如直通连接7电连接到控制电子设备。

为了将如此获得的换能器电连接到它们的控制电子设备，柔性连接器可以连接到每个换能器。

如此获得的矩阵40随后可以集成到封装中并且柔性连接器连接到控制电子设备。替选地并且如图12所示，可以使用直通连接7使电触点到达基板4的下表面上。然后可以将换能器矩阵40直接集成在控制电子设备上。

当在电极210与213之间施加电压差时，压电层211会在所产生的电场的作用下发生变形，从而导致感应膜22变形并发射声波。相反，如此连接的换能器2可以用作声波接收器，例如用作用于检测将在其上产生触觉效果的表面S的系统。在这种情况下，声波的接收使层211变形，从而使感应膜22变形，导致电场的变化，该变化可以转化为借助于电连接7测量的电极上的电信号。

与检测系统5联接的根据本发明的触觉界面1可以根据图13中描述的步骤操作。

在步骤81，在检测系统5的检测场内没有用户的情况下，触觉界面例如处于待机状态。在步骤82，例如由换能器2的一部分形成或由任何其他合适的检测系统(例如光学检测系统)形成的检测系统5检测用户的表面S在检测场内的存在并定位要产生(一种或多种)触觉效果的位置。在步骤83，控制电路3发送适当的控制信号30以致动至少一部分换能器2以产生期望的触觉效果。在步骤84，换能器根据所致动的组以不同的载波频率发射超声波，从而允许在一个或多个焦点区域内产生一种或多种触觉效果，从而例如给予用户触摸较大或较小的运动和/或展示特征的表面的印象。在步骤85，用户移出检测场并且界面1回到待机状态。

不用说，本发明不限于刚刚描述的示例。

例如，超声波换能器可以是除PMUT之外的任何类型，并且可以在高于可听范围的任何载波频率范围内发射。

换能器可以通过上述制造方法以外的方法制造。感应膜例如形成在玻璃基板上或柔性聚合物片上。压电致动器可以位于膜的中心，或以其他方式呈盘状或环状或任何其他形状，并且具有相对于膜的大小的各种大小。同一膜上可以有多个压电致动器，例如一个在其中心，一个在外缘。换能器可以沉积为薄层或直接转移到膜上。如前所述，具有不同大小的膜的换能器可以根据任何给定的分布而设置在基板上。

所考虑的示例中的超声波在空气中传播，但可以考虑任何类型的介质，例如液体。

触觉效果可以在相对于用户皮肤的预定区域定位的各个点处产生，和/或在空间中的一个或多个固定点处独立于用户的检测产生，例如以给予进入区域的任何人存在障碍物的印象。触觉效果可以同时或以其他方式在用户的双手上或在用户身体的任何其他部分上生成。

可以产生触觉效果，使得给予用户触摸各种纹理的印象。

触觉界面可以连接到产生视觉效果的一个或多个系统，例如至少一个屏幕、镜子或全息投影设备。

Claims

1.一种“空中”类型的触觉界面，包括：

控制电路(3)，

连接到所述控制电路的多个超声波换能器(2)，所述多个超声波换能器包括以第一超声载波频率发射的第一组(25)换能器和以与所述第一超声载波频率不同的第二超声载波频率发射的至少第二组(26)换能器；

所述控制电路被配置为用于调制发送到所述超声波换能器(2)的信号(30)，以便：

利用由所述第一组换能器的至少一部分换能器发射的超声波，至少在第一焦点区域(10)内产生能够通过触觉检测的声压，以及

利用由所述第二组换能器的至少一部分换能器发射的超声波，至少在第二焦点区域(11)内产生能够通过触觉检测的声压。

2.根据权利要求1所述的触觉界面，其中，所述第一超声载波频率和所述第二超声载波频率相隔至少10kHz。

3.根据权利要求1或2所述的触觉界面，其中，所述第一组换能器和所述第二组换能器具有不同大小的感应膜(22)。

4.根据权利要求1所述的触觉界面，其中，所述第一组换能器与所述第二组换能器一样都根据一个或多个子集分组。

5.根据权利要求1所述的触觉界面，其中，所述第一组换能器和所述第二组换能器由同一基板(4)承载。

6.根据权利要求1所述的触觉界面，包括至少第三组(27)换能器(2)，所述第三组换能器以不同于所述第一组换能器和所述第二组换能器的超声载波频率的超声载波频率发射。

7.根据权利要求1所述的触觉界面，其中，所述第一组换能器和所述第二组换能器根据载波频率的高度顺序按照大体上同心布置来设置，以最高载波频率发射的组设置在中心。

8.根据权利要求1所述的触觉界面，包括检测系统(5)，所述检测系统被配置为用于检测要刺激触觉的至少一个表面(S)相对于所述换能器的位置，所述控制电路(3)被布置为用于根据所检测的用户的所述表面的位置来控制所述换能器。

9.根据权利要求1所述的触觉界面，其中，组中的每个换能器(2)是压电类型、铁电类型、电磁类型、热类型、或压电陶瓷类型的。

10.一种使用根据权利要求1所述的触觉界面对用户产生至少一种“空中”触感的方法，包括以下步骤：

借助于控制电路调制发送到所述超声波换能器的控制信号，以便：

利用由所述第一组换能器的至少一部分换能器发射的超声波，至少在第一焦点区域内产生能够通过触觉检测的声压，以及

利用由所述第二组换能器的至少一部分换能器发射的超声波，至少在第二焦点区域内产生能够通过触觉检测的声压。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述第一焦点区域产生第一表面的触感并且在所述第二焦点区域产生第二表面的触感，使得所述第二表面的触感给予所述用户所述第二表面小于所述第一表面的印象。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述第一焦点区域产生第一表面的触感并且在所述第二焦点区域产生第二表面的触感，使得所述第二表面的触感给予所述用户所述第二表面比所述第一表面更远的印象。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一组换能器以比所述第二组换能器进行发射的载波频率低的载波频率发射，在所述第一焦点区域产生第一表面的触感并且在所述第二焦点区域产生第二表面的触感，使得所述第一表面的触感给予所述用户所述第一表面比所述第二表面更远和/或大于所述第二表面的印象。

14.一种用于制造例如根据权利要求1所述的触觉界面中的PMUT类型的换能器的矩阵的方法，所述方法包括以下步骤：

在基板的上表面上沉积至少第一层用于形成所述换能器的膜的材料，

基于电极材料和压电材料的沉积和蚀刻的连续，在用于形成所述膜的所述至少第一层上沉积至少一个压电叠层，

通过掩模和蚀刻先前沉积的层来在所述基板上形成多个换能器，

通过掩模和蚀刻来切割所述基板，以暴露每个换能器的所述膜的下表面，以及

将每个换能器电连接到所述控制电路，尤其是借助于柔性连接器或穿过所述基板的连接器来连接。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，至少所述第一组换能器和所述第二组换能器以此方式制造在同一基板上。