MX2010006478A - Dispositivo sensible al tacto. - Google Patents

Abstract

Una interfaz de usuario/máquina que comprende un panel que tiene una superficie, el panel es capaz de soportar ondas de flexión, un dispositivo de entrada sensible al tacto asociado con la superficie, y medios que incluyen un transductor de fuerzas para proporcionar realimentación de fuerzas al dispositivo de entrada. La fuerza tiene la forma de impulsos hacia el panel, los impulsos tienen la forma de una señal modulada conformada como una sinusoide regulada por medio de la cual se proporciona una sensación de clic de un botón en la punta del dedo de un usuario. La señal modulada puede producirse por una onda seno de banda estrecha que tiene una frecuencia portadora en el rango de 150 a 750 Hz y ser de una duración de por lo menos 10 ms.

Description

DISPOSITIVO SENSIBLE AL TACTO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a un dispositivo sensible al tacto que tiene la naturaleza de una interfaz de usuario/máquina. Más particularmente, aunque no exclusivamente, la invención se refiere a un aparato que combina un dispositivo vibro-acústico con un dispositivo sensible al tacto.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los altavoces de onda de flexión o modo distribuido (DML) , se describen en la solicitud Internacional WO97/09842 y otros documentos a nombre de New Transducers Ltd. Tales altavoces pueden utilizarse en aplicaciones donde el elemento de altavoz tiene funcionalidad adicional. Por ejemplo, las solicitudes Internaciones WO97/09843, WO97/09853 y WOOl/31971 describen el uso de tales paneles como una teja de techo, en una pantalla de proyección y en un teclado, respectivamente.

Además, aplicaciones de tecnología DML se han extendido al uso de paneles de altavoces opacos y transparentes que incorporan capacidad sensible al tacto. Por ejemplo, la solicitud Internacional WO00/54548 describe un aparato electrónico que incorpora un altavoz que tiene un miembro de panel de onda de flexión con una superficie accesible por un usuario, un excitador de vibración electro-acústico en el miembro de panel para introducir la energía de onda de flexión en el miembro de panel en respuesta a una señal eléctrica aplicada al mismo, y por lo menos un área sensible al tacto en o asociada con la superficie accesible por el usuario y sensible al contacto del usuario. La solicitud Internacional O01/48684 describe un dispositivo sensible al tacto que comprende una placa sensible al tacto transparente montada enfrente de un dispositivo de visualización.

La solicitud Internacional WO02/51201 describe un aparato que comprende un altavoz de panel de onda de flexión que tiene un panel de onda de flexión que define una superficie y un transductor electro-acústico conectado al panel de onda de flexión para excitar las ondas de flexión en el panel para producir una salida acústica/ un dispositivo de entrada que forma parte de la superficie y medios para proporcionar realimentación de fuerzas al dispositivo de entrada .

La solicitud Internacional WOOl/54450 describe un transductor para producir una fuerza que excita un radiador acústico, por ejemplo, un panel para producir una salida acústica. El transductor tiene un margen de frecuencia operativa pretendido y comprende un elemento resonante el cual tiene una distribución de modos y el cual es modal en el margen de frecuencia operativa. Los parámetros del transductor pueden ajustarse para mejorar la modalidad del elemento resonante. Tal transductor de fuerza se conoce como accionador de modo distribuido o "DMA" .

Paneles táctiles con realimentación táctil se conocen de la US 5,977,867 y WO 2008/045694.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo sensible al tacto mejorado.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN A partir de un aspecto, la presente invención es una interfaz de usuario/máquina que comprende un panel que tiene una superficie, el panel es capaz de soportar ondas de flexión, un dispositivo de entrada sensible al tacto asociado con la superficie, medios que incluye un transductor de fuerzas para proporcionar realimentación de fuerza al dispositivo de entrada, la fuerza tiene la forma de impulsos en el panel, los impulsos tienen la forma de una señal modulada mediante la cual una sensación de clic de botón se proporciona en la punta del dedo del usuario, donde la señal modulada tiene una frecuencia portadora dominante en el margen de 150 a 750 Hz y es de una duración de por lo menos 10ms .

De preferencia, la frecuencia portadora estará cercana a 400Hz. Se ha encontrado que una duración de más de 40ms no mejora la sensación de clic.

La señal modulada puede ser de amplitud y/o frecuencia modulada. La señal modulada puede tener la forma de una sinusoide amortiguada. La señal modulada puede tener la forma de: donde es un índice de decadencia de la envoltura C es una constante ß es un parámetro que controla el índice de modulación de frecuencia, y me es la frecuencia angular en el tiempo t=0.

La modulación de frecuencia de la portadora puede tener una función predeterminada que define la profundidad de modulación y el contenido con el tiempo. La señal modulada fundamental (es decir, el componente primario) puede comprender una onda seno de banda estrecha mediante la cual tiene un margen de frecuencia estrecha como se define en lo anterior y una duración de impulso corta.

A partir de otro aspecto, la invención es un aparato que comprende una interfaz de usuario/máquina como se describe en lo anterior, donde el panel es el radiador acústico de un altavoz de panel de onda de flexión, y donde el transductor es un dispositivo de banda lancha que genera la salida acústica y la realimentación de fuerza.

El transductor puede comprender un accionador de modo distribuido (como se describe en WO01/54450) y el primer modo del accionador de modo distribuido puede sintonizarse a la señal modulada.

La señal modulada puede sintonizarse a todo el modo corporal del panel. Cuando el panel es pequeño, por ejemplo, para su uso en un asistente de datos personales (PDA) o teléfono inteligente, puede tener una relación de aspecto de 3:2. El panel puede tener una cavidad poco profunda que encierra su superficie posterior.

La rigidez del panel y la impedancia de salida del accionador pueden disponerse para suministrar una fuerza a la punta del dedo del usuario de más de 30nM. De preferencia la fuerza suministrada a la punta del dedo se dispone para estar en el margen de 30 a 500nM.

Dos o más de los accionadores de modos distribuidos pueden conectarse al panel y disponerse para mejorar el desplazamiento del panel en la ubicación táctil. El procesamiento de señales digitales puede utilizase para conformar la señal modulada para mejorar el desplazamiento del panel en la ubicación táctil.

El aparato de este modo puede combinar el altavoz y la instalación de rehabilitación de fuerza en la misma superficie. El panel puede funcionar como un altavoz de timbre, y/o un transductor de vibración para teléfonos móviles o celulares, buscadores, etc. La instalación de realimentación de fuerza de otra manera se conoce como háptica .

El aparato puede comprender un dispositivo de visualización visual asociado con el panel de onda de flexión. El dispositivo de visualización visual puede tener la forma de una superficie de visualización convencional tal como un panel de pantalla de cristal líquido (LCD) . Por lo menos una parte del panel puede ser transparente y el dispositivo de visualización visual puede montarse detrás de la parte transparente del panel y de este modo el panel puede actuar como una ventana de visualización transparente. Alternativamente, el panel también puede actuar como la pantalla, por ejemplo, con aplicación de un acabado superficial emisor de luz que comprende polímeros o pigmentos emisores de luz. De este modo, el número de componentes en el dispositivo puede reducirse sin pérdida de versatilidad o funcionalidad .

Otras funciones pueden proporcionarse. El panel puede funcionar como un micrófono. Alternativamente, uno o más micrófonos pueden conectarse al panel o a la carcasa del dispositivo. Cualquiera de los siguientes artículos puede conectarse al panel o a la carcasa, particularmente una cámara fija o de video, elementos de calentamiento y/o enfriamiento y una variedad de otros sensores, por ejemplo, composición química, sensores eléctricos, medidor de luz, etc.

Las características cromáticas pueden incluirse en el panel, tal como un acabado cromático pasivo, por ejemplo, acabados anti-resplandor o reflejados. Alternativa o adicionalmente, la cromática activa puede proporcionarse, tal como fotocromática o termocromática . El panel puede tener texturas superficiales y/o contornos superficiales variables.

Una amplia gama dé funciones acústicas u otras sensoriales pueden integrarse simultáneamente en el panel . De este modo, el panel puede denominarse como superficie híper funcional (HFS) puesto que es un ensamble de un solo componente el cual puede proporcionar un ¿número incrementado de interacciones cooperativas funcionales. Las funciones proporcionadas por el panel pueden seleccionarse de cualquiera de las funciones mencionadas en lo anterior. Por ejemplo, al utilizar un panel sensible al tacto transparente con instalación de realimentación de fuerza, el aparato puede obtenerse el cual puede utilizarse para visualizar información, escuchar señales acústicas (mensajes, sonidos agudos, clics, etc.) y sentir clics dei botón simulados a través de las puntas de los dedos de uno.

Una ventaja del aparato puede ser que al utilizar un panel sensible al tacto, la necesidad de un teclado separado puede eliminarse. Esto puede ser particularmente útil en artículos electrónicos pequeños, por ejemplo, dispositivos de bolsillo, los cuales tienen espacio limitado para componentes. En ciertas aplicaciones (por ejemplo, comunicaciones y cómputo) , el tamaño o volumen de los dispositivos y por lo tanto su volumen interno en el cual se alojan los componentes individuales se reduce y la tendencia es hacia cero. La utilidad de tales dispositivos por lo tanto puede expresarse en términos de su funcionalidad por área superficial de unidad. La invención anticipa esta tendencia y ofrece a un diseñador una forma de maximizar el margen de opciones sensoriales para cualquier superficie dada.

El aparato de acuerdo con la invención puede reducir el área superficial requerida para proporcionar una pluralidad de funciones. La invención puede considerarse que se relaciona con la amalgama de un dispositivo vibro-acústico con otras características sensoriales y funcionalidad que resulta en beneficios importantes para la manufactura y uso de tales aparatos que puede denominarse como interfaces de humano-máquina (HMI) .

Tales combinaciones múltiples pueden ser más difíciles utilizando altavoces convencionales. Teclados de montaje, pantallas, etc. en el cono de un altavoz convencional es probable que interfiera con la función del cono .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Modalidades de la invención ahora se describirán, puramente a manera de ejemplo, con referencia a las figuras anexas .

La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de un asistente de datos personal (PDA) de acuerdo con la invención; la Figura 2 muestra una vista en planta de un reproductor de multi-canal de bolsillo de acuerdo con la invención; la Figura 3 es una vista lateral en corte del dispositivo de la Figura 1 o el dispositivo de la Figura 2; la Figura 4 es un diagrama de bloque de un sensor táctil y circuitería de realimentación háptica; la Figura 5a muestra la amplitud contra tiempo para una señal modulada por amplitud; la Figura 5b muestra el espectro de potencia relativa para la señal de la Figura Sají Figura 5c muestra la forma de impulso para la señal de la Figura 5a en 0. lm y lm a partir de la fuente de punto en el panel; la Figura 5d muestra el umbral absoluto (mm) contra la frecuencia (hz) para comparar los datos de sensibilidad relativos para el dedo de un humano contra su función de transferencia estimada; la Figura 6a esquematiza la amplitud contra el tiempo para los componentes de una señal sinusoidal de frecuencia de amplitud modulada; la Figura 6b esquematiza el espectro de la señal de la Figura 6a y el espectro objetivo; la Figura 7a esquematiza la amplitud contra el tiempo para los componentes de una señal sinusoidal modulada y amortiguada alternativa; y la Figura 7b esquematiza el espectro de la señal de la Figura 7a y el espectro objetivo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 muestra el aparato de acuerdo con la invención en forma de un teléfono inteligente o un asistente de datos personal (PDA) 1 que tiene una carcasa 3 y una interfaz de usuario/máquina (un dispositivo de entrada) en forma de un panel 5 sensible al tacto. El panel tiene el espesor apropiado y la impedancia mecánica moderada para establecerse en la vibración de onda de flexión para varios propósitos vibro-acústicos . El panel se forma a partir de un material transparente que permite que se visualice una pantalla de cristal líquido (LCD) 9 la cual se monta detrás del panel.

El panel actúa como el radiador acústico de un altavoz que es capaz de soportar ondas de flexión. Un primer transductor 15 se monta en el panel para excitar la vibración de onda de flexión en el panel para producir una salida acústica. El volumen de la salida acústica puede ajustarse permitiendo que el PDA se utilice en modo de conferencia como un teléfono con altavoz manos libres o en un modo de teléfono para mantenerse en el oído de un usuario.

Un segundo excitador 13 también se monta en el panel para proporcionar impulsos al panel cuando se presiona una tecla y por lo tanto proporciona realimentación háptica o táctil. Un transductor de banda ancha de doble función sencilla puede proporcionarse, el cuál proporciona la funcionalidad de altavoz y realimentación. El transductor de doble función, o el primer o segundo transductores, también se puede energizar en la banda percibida por el cuerpo alrededor de 80Hz para proporcionar una señalización silenciosa de una llamada. De este modo, el panel actúa como n altavoz de multi-modo, por ejemplo, como un auricular de teléfono, un altavoz manos libres o un timbre.

El panel 5 también funciona como teclado o teclado alfanumérico . Las teclas 11 individuales del teclado pueden aparecer en la pantalla mostrada detrás del panel o alternativamente las teclas pueden marcarse en su superficie. Un transductor 7 de micrófono también se fija en el panel por el cual el panel puede funcionar como micrófono. Alternativamente, uno o más micrófonos pueden conectarse al panel o la carcasa permitiendo la captura de sonido y la localización de la reproducción de sonido cuando se encuentra en modo de conferencia o video.

Una circuitería aérea 17 de comunicación móvil y de telefonía móvil convencional asociada (no mostrada) permite al dispositivo funcionar como un teléfono móvil o para enviar o recibir mensajes o material de video. Las imágenes pueden capturarse utilizando una videocámara integrada.

Como se describe en lo anterior el panel proporciona varias funciones y puede considerarse que es una superficie hiper- funcional (HFS) . El aparato tiene una construcción simple y realiza la función de muchos dispositivos distintos de los cuales utilizan el panel (como < HFS) como un medio de interfaz principal de usuario.

La Figura 2 muestra un aparato alternativo de acuerdo con la invención en forma de un reproductor 21 de multi-canal de bolsillo que tiene una carcasa 23 y un panel 25. El panel 25 se divide en varias regiones y proporciona funciones separadas, por ejemplo, altavoz, entrada y/o funciones de visualización .

El panel tiene tres regiones de altavoz que proporcionan canales 31, 33, 35 izquierdo, derecho y central, respectivamente. Por lo menos un transductor (no mostrado) se monta en cada región de panel para excitar la vibración de onda de flexión en el panel para producir una salida acústica. Cuando un disco 29 se inserta en el reproductor 21 como se indica, el panel 25 puede reproducir información de multi-canal almacenada en el disco.

Un área 37 de video visualización se monta detrás de una región trasparente del panel 25. El área 37 de visualización puede desplegar información del disco 29 o alternativamente puede visualizar información ingresada al dispositivo por un usuario en una región 27 de teclado del panel 25. La región 27 de teclado la cual' forma una interfaz de usuario/máquina incluye varias teclas! 39 marcadas en la superficie del panel 25. Las teclas 39 se configuran para proporcionar realimentación háptica o táctil, por ejemplo, al proporcionar un transductor como se describe en la Figura 1.

La Figura 3 es una vista lateral en corte del PDA de la Figura 1 o el reproductor de discos de la Figura 2. En la Figura 3, puede observarse que el panel 5 de altavoz de onda de flexión se monta en la carcasa o alojamiento 3 del dispositivo 1, 21 mediante un montaje 6 adaptable periférico. El transductor 15 se monta en la superficie posterior o interna del panel 5 y es del tipo inerte. El transductor se dispone para aplicar energía de onda de flexión al panel 5 para producir una salida acústica. El transductor puede ser del tipo descrito en WO97/09842 o del tipo descrito en WO01/54450. El transductor 13 es un accionador de modo distribuido y se monta en la carcasa o alejamiento 3 del dispositivo y se acopla al panel 5 por medio de un acoplador 8 para aplicar realimentación de fuerza al panel. El transductor 13 aplica una señal pico modulada o transitoria al panel cuando se toca en su superficie 10 con la punta del dedo de un usuario, como se indica por la flecha 2, y aplica una fuerza de realimentación opuesta a la punta del dedo, como se indica por la flecha 4, para simular un clic de botón o de tecla.

El diagrama de bloque de la Figura 4 muestra un sistema 48 de circuito desde la disposición de realimentación o háptica de fuerza del tipo descrito en lo anterior. El radiador 5 de panel de onda de flexión incorpora una superficie 10 sensible al tacto que produce datos de tacto sin procesar. Un par de accionadores 13 de fuerza se acopla al panel 5 para suministrar realimentación háptica al usuario. Los datos de tacto sin procesar, se manejan por una interfaz 47 y en forma adecuada alimentan una unidad 46 de control lógico háptica. Esto puede enviar información a un procesador central (no mostrado) para proporcionar información visual y/o de sonido con respecto a los datos de tacto y su integridad. El procesador central también puede recibir información, por ejemplo, para modificar la respuesta háptica al usuario, para proporcionar información adicional.

Un generador 45, el cual puede incluir un almacén, proporciona señales sintetizadas las cuales se conforman para proporcionar una entrada vibratoria apropiada a un amplificador 44 el cual alimenta los transductores 13 de f erzas. Múltiples salidas de amplificador para múltiples transductores 13 pueden proporcionarse para definir una ubicación más específica de las fuerzas hápticas. El amplificador 44 también puede estar bajo el control del procesador central, por ejemplo, para proporcionar una respuesta háptica graduada. Se entenderá que el sistema mostrado en la Figura 4 requerirá las fuentes de potencia usuales, no mostradas.

El amplificador se dispone para producir una señal pico transitoria o impulso en el o los transductores 13. La Figura 5a muestra tal señal, la cual es una señal de amplitud modulada en forma de una sinusoide amortiguada, es decir, una onda electromagnética cuya amplitud disminuye con el tiempo. Como se muestra claramente, la amplitud dé los picos de señal después de 0.01 segundos y se reduce significativamente por 0.04 segundos y de este modo puede denominarse como "bong" .

La señal se crea utilizando una función de envoltura (o función de amplitud modulada) de la forma g(t) = a t exp (l-at) donde a es un índice de decadencia de la envoltura. El valor de esta función es cero en tiempo cero y tiende a ser cero en infinito. Tiene un valor máximo de 1 en t = 1/a. Un ancho de impulso arbitrario de este modo puede determinarse por la opción apropiada de a con la duración del impulso siendo inversamente proporcional a a.

Esta función de envoltura puede utilizarse para proporcionar la señal compuesta, la cual es un producto de una señal sinusoidal y la función de envoltura para proporcionar : f ( t) =g( t) sin (<yc t) = a t exp(l-at) sin(¿yc t) donde coc es la frecuencia angular en tiempo t=0.

Esta señal de este modo es una onda modulada seno y sin(íyct) puede expresarse como s±n((/)(t)) .

La función puede ser simple, por ejemplo, a>t + constante o puede ser más complicada, es decir, para incluir modulación de frecuencia o de fase. Una forma general para <¡>{t) es donde C es una constante ß es un parámetro que controla el ' índice de modulación de frecuencia, y roe es la frecuencia angular del tiempo t=0.

Las diversas variables libres, por ejemplo, a, ß y la constante C, son valores asignados que resultan en una correlación buena entre el espectro de la señal y los datos de sensibilidad para el dedo. Para el caso simple, el espectro de f(t) puede calcularse de manera analítica, pero en general se necesitará una transformada de Fourier numérica. Se encuentra que la señal muy buena establece el pico de la función de amplitud (o envoltura) para correlacionar un pico de la sinusoide. De este modo, para la expresión simple </>(t) =a>ct, un valor de cc=583 es el valor óptimo y ¿ye es 628p.

Para f(?)= coct , un valor de a = 493 es el valor l+?t óptimo, con ß = 99.9 y OÚC = 572p.

La longitud de la envoltura debe ser mayor que 10 ms, pero incrementar la longitud más allá de 40 ms no mejora la capacidad de detección. Estas duraciones corresponden con los valores de a en el margen de 125 a 500. La señal es audible, de modo que es preferible una que suene "bien" .

Menores valores de un a resulta en sonidos tipo tono bastante puros, mientras que los valores más grandes resultan en sonidos tipo clic. En la señal mostrada en la Figura 5a, la frecuencia central es de 375 Hz y a = 125. El espectro de potencia de esta señal se muestra en la Figura 5b, donde se ve que el ancho de banda de esta señal es de aproximadamente 1 semitono. Puede ser bastante posible reproducir melodías con estas señales.

La dispersión es un efecto de ciertos materiales que puede provocar que la velocidad de las ondas de la señal varíe sobre el margen de frecuencia de la señal. Como se muestra en la Figura 5c, la dispersión no; es problema debido a que las señales de esta manera son de banda estrecha. Con la señal de la Figura 5a, ninguna distorsión en la envoltura es aparente después de 1 m de viaje a lo largo de un panel de plástico revestido típico de uso de telecomunicación. Para impulsos más cortos, cierta distorsión puede verse, pero ya que ésta es sustancialmente más grande que cualquier cosa excepto una TV de plasma, el efecto se considera de ninguna importancia. No vale la pena que a 400 Hz, la longitud de onda en el panel sea de aproximadamente 100 nm, haciendo irrelevante cualquier ubicación de realimentación háptica para todas las pantallas excepto las más grandes.

La frecuencia se determina a partir de la sensibilidad de desplazamiento de un dedo humano. Un documento de PDF titulado "Factores Humanos e Interfaces Hápticas" escrito por Lynette Jones del Departamento de Ingeniería Mecánica, Instituto de Tecnología de Massachusetts muestra una "curva de calibración táctil" . Esto representa la frecuencia dependiente de umbrales de sensibilidad al desplazamiento. Los datos representados en estos documentos de PDF se comparan con la Figura 5d con una función de transferencia completa (fase mínima) la cual se describe por la siguiente ecuación: A partir de la Figura 5d, es claro que la frecuencia de la portadora debe encontrarse entre, es decir, 250 Hz y 700 Hz , con frecuencias cercanas a 400 Hz siendo particularmente efectivas. De manera interesante, esta función H(s) es evocadora de la transformada de Laplace F(s) de la función f(t) utilizada previamente, es decir, 2a coce (s + ) ( e2 + 2a s + s2 )2 La impedancia presentada por el dedo esencialmente es aquella de un muelle con una rigidez de aproximadamente 22 kN/m para todas las frecuencia de hasta aproximadamente 3 kHz, después de lo cual el amortiguamiento se vuelve cada vez más importante. Como consecuencia, la sensibilidad del dedo para la fuerza puede asumirse que escala de manera directa desde su sensibilidad hasta su desplazamiento. En aproximadamente 300 Hz, el umbral de sensibilidad de fuerza se calcula aproximadamente en 30 mm. Por consiguiente, la rigidez del panel y la impedancia resultante del accionador se disponen para suministrar una fuerza a la punta del dedo del usuario de más de 30 mN, de preferencia 300 m a 500 m .

Una señal sinusoidal amortiguada alternativa es una frecuencia y una función de coseno modulada por amplitud, es decir, h(t) es el producto de g(t) - la función de envoltura utilizada en lo anterior y fm(t) - una función de modulación por frecuencia. ß es una parámetro que controla el índice de modulación de frecuencia, y coc es la frecuencia angular en tiempo t = 0.

Como en lo anterior, las diversas variables libres, por ejemplo, a, ß, son valores asignados que resultan en una buena correlación entre el espectro de la señal y los datos de sensibilidad para el dedo. La función puede cambiarse adicionalmente al agregar una nueva variable A que se agregó a la función.

Esta función anexa entonces puede ajustarse de manera óptima al espectro háptico objetivo. Se observó que para las mejores señales, el tipo de la envoltura en t=l/a corresponde con un pico en la función de coseno. En este caso, establecemos A de manera directa. Utilizando cálculos elementales se confirma que el valor correcto establece el argumento del coseno a cero en t=l/a, de este modo: como en lo anterior, h(t) es el producto de g(t) - la función de envoltura y fm(t) - una función de modulación por frecuencia pero en este caso Los valores óptimos para las tres variable libres -a=532.5, ß=83.85, roe = 3133 son ligeramente diferentes de aquellas de la función original. En ambos casos, los parámetros se seleccionan para correlacionar una plantilla espectral que muestra la sensibilidad relativa de las puntas de los dedos a la vibración como una función de frecuencia de vibración. La meta es poner la mayor parte de la energía en el margen de frecuencia en el cual los dedos son más sensibles .

La Figura 6a muestra la variación en tiempo para la función de envoltura g(t) (función de modulación por amplitud) y la función de modulación por frecuencia fm(t) de la señal.

La Figura 6a también muestra como a se deriva. El tiempo del primer punto sin cero de intersección es equivalente a 1/a. La Figura 6b muestra el espectro objetivo (línea punteada) el cual proporciona la sensación deseada a un usuario y el espectro actual de la función modificada detallada en lo anterior. Existe una buena correlación entre los dos espectros. Otros valores de los parámetros, o incluso otras señales pueden utilizarse para lograr metas similares. La señal de la Figura 7a y la Figura 7b sólo es una señal - sus valores de parámetros también se seleccionan para correlacionar un espectro objetivo. La Figura 7a y la Figura 7b ilustran una señal sinusoidal modulada alternativa que tiene su inicio base en el dominio de frecuencia y se expresa como, Donde a = 96505 = 310.72, b = 2011, A = 5.181 rad = 297°.

La Figura 7a muestra que la curva de sensibilidad (fm(t)) parece una curva de distribución normal. También se conoce que esta curva (fm(t)) es su propia transformada de Fourier, de modo que la señal de dominio de tiempo debe ser similar. La Figura 7a también muestra como a y coc se calculan, a y <ac se calculan como se describe en lo anterior. Como se muestra en la Figura 7b, esta alternativa no proporciona un buen ajuste en el espectro objetivo como la señal de la Figura 6a pero tiene la ventaja principal de que el extremo de alta frecuencia de su espectro cae más rápido.

Comparando las dos señales, para la misma amplitud pico, la señal alternativa parece ser de 25% más eficiente de energía. Sin embargo, cierta prueba ha mostrado que el 15-20% de mayor amplitud se necesita para obtener la misma sensación, por consiguiente eliminando la ventaja. Existe menos energía de alta frecuencia en la señal alternativa, lo cual también puede ayudar bien con hacerla más silenciosa. En breve, no existe mucho que elegir entre las mismas.

Es importante observar que cualquier señal dentro de los parámetros del ancho de banda y duración estipulados en lo anterior es un candidato posible. Ejemplos específicos de las funciones sinusoidales moduladas expresadas en lo anterior no son las únicas señales adecuadas . Cualquier función sinusoidal amortiguada (incluyendo ondas seno, coseno o funciones similares) con la modulación apropiada (amplitud, frecuencia o fase) pueden utilizarse.

Se apreciará que el aparato mostrado puede adaptarse para funcionar como una computadora, comunicador, TV web, videoteléfono, video grabadora, dictáfono, organizador, ventana de realidad aumentada, GPS/explorador, accesorio de juego y/o que se puede llevar puesto. El aparato además puede comprender un aparato de visualización para percepción de imágenes en 3D o fuentes de. sonido adicionales para reproducir canales de audio adicionales, por ejemplo, canales posteriores y un sub-woofer (altavoz de frecuencias graves) . Aunque el reproductor de medios de la Figura 2 tiene el ejemplo de la información de audio y visual almacenada en disco, se apreciará que el medio de almacenamiento también puede ser de estado sólido, microchips de memoria, de modo que la información pueda descargarse, por ejemplo, desde un enlace inalámbrico o desde una computadora.

La invención puede considerarse que desbloquea un gran número de nuevas opciones de dispositivos que pueden expresarse como el número total de combinaciones de cada una de las funciones sensoriales separadas junto con cualquiera o todas las otras funciones. Al adaptar la combinación de funciones, la invención puede tener aplicación en cada uno de los siguientes campos: a) superficies de control en todas las aplicaciones de cliente/industriales (incluyendo pantallas o alojamientos de producto) , b) teléfonos incluyendo teléfonos móviles o fijos, intercomunicadores , buscadores o videoteléfonos, c) dispositivos multimedia, incluyendo computadoras tipo lap top o asistentes de datos personales (PDAs) , d) productos electrónicos, incluyendo reproductores de música o video portátiles y grabadoras, dictáfonos, juguetes, juegos, cámaras, videocámaras , televisiones, televisiones 3D, dispositivos de realidad virtual, dispositivos de realidad aumentada o dispositivos de video a la carta. e) otros productos, por ejemplo, blancos o electrodomésticos, dispositivos médicos, ropa, tarjetas, etiquetas, productos de novedad y de felicitación, tarjetas de crédito o tarjetas inteligentes. f) en aplicaciones arquitectónicas, por ejemplo, muebles o equipo de oficina. g) en otras aplicaciones, por ejemplo, arte o defensa.

Sin duda alguna muchas otras alternativas efectivas se presentarán para una persona con experiencia en la técnica. Se entenderá que la invención no se limita a las modalidades descritas y abarca modificaciones aparentes para aquellos con experiencia en la técnica y que caen dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones anexas a la misma.

Claims (20)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Una interfaz de usuario/máquina caracterizada porque comprende un panel que tiene una superficie, el panel es capaz de soportar ondas de flexión, un dispositivo de entrada sensible al tacto asociado con. la superficie, medios que incluyen un transductor de fuerzas para proporcionar realimentación de fuerza al dispositivo de entrada, la fuerza tiene la forma de impulsos en el panel, los impulsos tienen la forma de una señal modulada mediante la cual una sensación de clic de botón se proporciona en la punta del dedo del usuario, donde la señal modulada tiene una frecuencia portadora dominante en el margen de 150 a- 750 Hz y es de una duración de por lo menos 10 ms .

2. La interfaz de usuario/máquina de conformidad con la reivindicación 1, se caracteriza porque la frecuencia portadora es de o cercana a 400 Hz .

3. La interfaz de usuario/máquina de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, se caracteriza porque la duración de impulso no es mayor a 40 ms .

4. La interfaz de usuario/máquina de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, se caracteriza porque la señal modulada es modulada por amplitud.

5. La interfaz de usuario/máquina de conformidad con la reivindicación 4, se caracteriza porque la señal de amplitud modulada tiene la forma de una sinusoide amortiguada.

6. La interfaz de máquina/usuario de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, se caracteriza porque la señal modulada es de frecuencia modulada .

7. La interfaz de máquina/usuario de conformidad con la reivindicación 6, se caracteriza porque la modulación de frecuencia de la portadora tiene una función predeterminada que define la profundidad ' de modulación y el contenido con el tiempo.

8. La interfaz de máquina/usuario de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, se caracteriza porque la señal modulada fundamental comprende una onda seno de banda estrecha.

9. El aparato que comprende la interfaz de usuario/máquina de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, se caracteriza porque el panel es el radiador acústico de un altavoz de panel de onda de flexión, en donde el transductor es un dispositivo de banda ancha que genera una salida acústica y realimentación de fuerzas.

10. El aparato de conformidad con la reivindicación 9, se caracteriza porque el transductor comprende un accionador de modo distribuido y donde el primer modo del accionador de modo distribuido se ajusta a la señal modulada.

11. El aparato de conformidad con la reivindicación 9 o la reivindicación 10, se caracteriza porque la señal modulada se ajusta a todo el modo de cuerpo del panel.

12. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, se caracteriza porque el panel es pequeño y tiene una relación de aspecto de sustancialmente 3:2.

13. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, se caracteriza porque la rigidez del panel y la impedancia de salida del accionador se disponen para suministrar una fuerza a la punta del dedo del usuario de más de 30 mN

14. El aparato de conformidad con la reivindicación 13, se caracteriza porque la fuerza suministrada a la punta del dedo se dispone para estar en el margen de 30 a 500 mN.

15. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14 , se caracteriza porque comprende por lo menos dos accionadores de modo distribuidos conectados al panel y dispuestos para mejorar el desplazamiento del panel en la ubicación táctil.

16. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, se caracteriza porque comprende procesamiento de señales digitales para mejorar el desplazamiento del panel en la ubicación táctil.

17. El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16, se caracteriza porque comprende un dispositivo de visualización visual asociado con el panel de onda de flexión.

18. El aparato de conformidad con la reivindicación 17, se caracteriza porque por lo menos una parte del panel es transparente y el dispositivo de visualización visual se monta detrás de la parte transparente del panel.

19. El aparato de conformidad con la reivindicación 18, se caracteriza porque el panel comprende un dispositivo de visualización visual integral.

20. El aparato de conformidad con cualquier reivindicación precedente, se caracteriza porque el panel funciona como un micrófono.