TWI479364B - 具三維磁力觸控反饋之行動裝置及三維磁力觸控反饋裝置 - Google Patents

Description

具三維磁力觸控反饋之行動裝置及三維磁力觸控反饋裝置

本發明是一種觸控反饋裝置，尤其是應用在平板觸控顯示器且可產生反饋效果之裝置。

智慧型行動電話無疑是這幾年發展最快速的電子產品。行動電話不再是行動電話，更是許多人必須隨身攜帶的行動助力、遊樂器材、資訊來源或導航系統。

觸控行動裝置目前之主流方式係以觸控方式為主，為了讓使用者在觸控或點選過程可以產生回饋感受，目前一般的智慧型行動裝置均以驅動內部一震動器產生震動效果之方式，在使用者使用觸控功能時讓使用者可以感受回饋功效。

然而，目前既有的回饋方式無法對多種的觸控位置或模式產生不同的反饋效果，效果單調而無變化。

為了解決既有反饋方式單調無變化而降低使用意願之問題，本發明提出一種可以依據觸控位置產生反饋功效之觸控反饋裝置，解決既有技術的問題，達到多樣化觸碰反饋之技術功效。

本發明提供一種三維磁力控制觸控反饋裝置，其包含三個固定結合之軸反饋產生模組，每個軸反饋產生模組包含一殼體、一磁性元件、一彈性元件及一磁場產生元件，該磁性元件與該彈性元件固定結合，該彈性元件局部固定於該殼體內表面使該磁性元件活動設於該殼體內；該磁場產生元件依據一觸控移動方位及施力大小感應結果，受觸發產生一磁場使該磁性元件產生特定方向及特定移動速度之運動。

本發明再提供一種具三維磁力觸控反饋之行動裝置，其包含一行動裝置本體以及電性連接且整合安裝於該行動裝置本體之一三軸反饋產生裝置，其中：該行動裝置本體包含一觸控面板，該觸控面板感應一觸控訊號；該三個軸反饋產生模組固定結合，每個軸反饋產生模組包含一殼體、一磁性元件、一彈性元件及一磁場產生元件，該磁性元件與該彈性元件固定結合，該彈性元件局部固定於該殼體內表面使該磁性元件活動設於該殼體內；該行動裝置本體以該觸控訊號之一移動方位及一施力大小，產生一磁力控制參數輸出至該磁場產生元件，使該磁場產生元件對特定之該磁性元件產生一磁場，使該磁性元件產生特定方向及特定移動速度之運動。

藉由前述說明可知，本發明可以依據使用者觸摸位置、觸控方向之改變及施力，產生相應的反饋運動，讓使用者於使用手持式裝置，可以感受各種不同方位之反饋感受，解決既有技術使用單調問題。

10‧‧‧行動裝置本體

20‧‧‧三軸反饋產生裝置

20X、20Y、20Z‧‧‧軸反饋產生模組

21X‧‧‧殼體

22X‧‧‧磁性元件

23X‧‧‧彈性元件

24X‧‧‧磁場產生元件

50‧‧‧手部

第一圖為本發明較佳實施例之立體示意圖。

第二A、B圖為本發明之三軸反饋產生裝置第一實施例立體示意圖。

第三A、B圖為本發明之三軸反饋產生裝置第二實施例立體示意圖。

第四圖為本發明之三軸反饋產生裝置第一實施例之局部剖面示意圖。

第五圖為本發明之三軸反饋產生裝置第一實施例之局部剖面示意圖。

第六圖為本發明之系統方塊示意圖。

第七A圖為本發明之單點觸摸由重至輕感應示意圖。

第七B圖為本發明之單點觸摸由輕至重感應示意圖。

第八圖為本發明之多點觸摸由重至輕感應示意圖。

第九圖為本發明之多點觸摸由輕至重感應示意圖。

第十圖為本發明之多點觸摸軌跡運算示意圖。

第十一圖為本發明之感應控制流程示意圖。

第十二圖為本發明之X、Y軸控制流程示意圖。

請參考第一圖至第六圖，其為本發明具三維磁力觸控反饋之行動裝置之較佳實施例，其包含一行動裝置本體10以及電性連接且整合安裝於該行動裝置本體10之一三軸反饋產生裝置20，該行動裝置本體10可為一行動電話、一平板電腦等裝置，其可包含一主控制器以及分別與該主控制器 連接之一觸控顯示模組、一聲音輸出模組及該三軸反饋產生裝置20。該觸控顯示模組包含串接之一觸控面板及一顯示驅動電路，該主控制器透過該顯示驅動電路驅使該觸控面板顯示畫面以及接收該觸控面板之使用者觸摸控制之感應結果。該觸控面板之觸控技術不限定，可為電容、電阻或光學感應形式之觸控技術手段。該聲音輸出模組包含串接之一放大器及一揚聲器，其接受該主控制器之控制產生聲音輸出。該三軸反饋產生裝置20與該主控制器之間可進一步連接一控制電路，該主控器透過該控制電路執行訊號轉換後驅動該三軸反饋產生裝置產生一移動或撞擊效果。

該三軸反饋產生裝置20包含三個軸反饋產生模組20X、20Y、20Z，每個軸反饋產生模組20X,20Y,20Z包含一殼體21X以及安裝於該殼體21X內部的一磁性元件22X、一彈性元件23X及一磁場產生元件24X，該殼體21X可為圓柱(如第三A、B圖)或矩形(第二A、B圖)且內部具有一容置空間之殼體21X，該磁性元件22X活動設於該殼體21X內，本實施例之該磁性元件22X係與該彈性元件23X固定連結後固定於該殼體21X內部表面，使該磁性元件22X可由該彈性元件23X所提供之彈力再該殼體21X內部朝特定方向往復活動。該彈性元件23X可為一彈簧(如第三B圖、第五圖)或一簧片(第四圖)。本實施例之三個軸反饋產生模組20X、20Y、20Z相互固定結合，使三個該磁性元件22X之往復運動方向均互相垂直。該磁場產生元件24X固定設於該殼體21X且與該磁性元件22X之往復移動方向對應，使該磁場產生元件24X通電後產生之磁場 可與該磁性元件22X相互作用，而使該磁性元件22X可於該殼體21X內產生位移。當該磁性元件22X位移時，使用者持握該行動裝置本體10而可感受該磁性元件22X移動之觸感。

請參考第七A圖~第十二圖，當使用者以手指操控該行動裝置本體10之該觸控面板時，該行動裝置本體10依據該觸控面板所感應之使用者觸控動作，對應控制該三軸反饋產生裝置20產生不同軸向之運動感受。該行動裝置本體10可執行下列步驟，將使用者觸控該觸控面板之移位、施力大小等感應結果，轉換為控制該三軸反饋產生裝置20之移動，包含：

1.依時序接收感知訊號、解析訊號：該行動裝置本體10依據時序持續接收一使用者對該觸控面板輸出之感應訊號，使該主控制器持續解析該觸控面板觸控感應結果。

2.(判斷是否為)單點觸控：該行動裝置本體10判斷使用者之手部50觸摸該觸控面板是否為一單點觸控，當判定結果為單點觸控，則執行下列步驟，反之，則執行判斷是否為多點觸控。

3.讀取觸控面板之單點感知電氣或光學訊號；該行動裝置本體10讀取該觸控面板之使用者手部50之單點觸控之位移與施力感測結果，如第七A圖及第七B圖所示。第七A圖顯示該手部50單點接觸該行動裝置本體10，且接觸面積或施力由大變小。第七B圖則為接觸面積或施力大小由小變大。其中，由於手部50接觸觸控面板時，即使以單一手指進行「單點」接觸，但單一手指仍可能同時觸發觸 控面板中之複數個接觸感應點，因此，該單點接觸指各觸發之接觸感應點係相鄰。

4.計算座標中心值及換算觸點面積及其變化率：該行動裝置本體10計算使用者該手部50接觸之各接觸感應點所之中心位置、面積及其變化率。其中，該中心位置指各接觸感應點所組成的範圍之中心點，舉例而言，該接觸感應點所組成的範圍為3X3所組成的矩陣，其中點(2,2)即設定為該座標中心值。該面積及其變化率指該行動裝置本體10持續記錄接觸感應點所涵蓋的等效面積、位置變化及其變化率，其中位置變化率代表速度，面積變化率代表施力變化。該手部50之運動速度計算可依據下列公式：Vx=[(x2-x1)/(t2 t1)]

Vy=[(y2-y1)/(t2-t1)]

其中m為一比例參數，該比例參數可為調整靈敏性之權重比例參數。

5.將換算後之面積數值及其變化率轉換為與觸覺反饋強度關連性及所需磁力控制參數：該行動裝置本體10將所計算的中心點變化速度與施力變化率，換算為一反饋強度以及一磁力控制參數，該反饋強度與該速度、施力及變化率大小可形成正比關係(當接觸點移動速度越快或施力越大反饋強度越大)，該磁力控制參數為該行動裝置本體10輸控制該三軸反饋產生裝置20之各軸反饋產生模組20X,20Y,20Z之控制訊號，其係使某一或某些磁場產生元件24X產生磁場，而改變某一或某些磁性元件22X運動速度之訊號。其中，該反饋強度之計算可以依據下列公式： Fx=[(x2-x1)/(t2-t1)]*m

Fy=[(y2-y1)/(t2-t1)]*m

其中m為一比例參數，該比例參數為可調整靈敏性之權重。

6.驅動線圈產生磁場：該行動裝置本體10將該磁力控制參數輸出至該三軸反饋產生裝置20而使某一或某些磁場產生元件24X產生磁場。

前述步驟2中，當判斷為多點觸控時，則執行下列步驟進行判斷與控制程序：

7.讀取觸控面板之多點感知電氣或光學訊號；該行動裝置本體10讀取該觸控面板之使用者手部50之多點觸控之位移與施力感測結果，如第八圖及第九圖所示。

8.計算座標中心及換算觸點面積總和及其變化率：該行動裝置本體10計算使用者手部50每個觸控點之總和、每個觸控範圍(可由一個以上相鄰之觸控感應點組成)之中心點座標、每個觸控範圍之中心點座標改變軌跡、速度、面積(範圍)之變化率、面積總和等參數。

9.將換算後之面積數值及其變化率轉換為與觸覺反饋強度關連性及所需磁力控制參數：該行動裝置本體10將所計算的速度與總和施力變化率、面積變化率總和等，換算為一反饋強度以及一磁力控制參數，該磁力控制參數為該行動裝置本體10輸控制該三軸反饋產生裝置20之各軸反饋產生模組20X,20Y,20Z之控制訊號，其係使某一或某些磁場產生元件24X產生磁場，而改變某一或某些磁性元件22X運動速度之訊號。

其中，該反饋強度之計算可以依據下列公式：Fx=[(Ax2-Ax1)/(t2-t1)+(Bx2-Bx1)/(t2-t1)]*m

Fy=[(Ax2-Ax1)/(t2-t1)+(Bx2-Bx1)/(t2-t1)]*m

其中m為一比例參數。該比例參數可作為調整敏感度之作用。

藉由前述說明可知，本發明可以依據使用者觸摸位置、觸控方向之改變及施力，產生相應的反饋運動，讓使用者於使用手持式裝置，可以感受各種不同方位之反饋感受，解決既有技術使用單調問題。

10‧‧‧行動裝置本體

20‧‧‧三軸反饋產生裝置

Claims (8)

1. 一種三維磁力控制觸控反饋裝置，其包含三個固定結合之軸反饋產生模組，每個軸反饋產生模組包含一殼體、一磁性元件、一彈性元件及一磁場產生元件，該磁性元件與該彈性元件固定結合，該彈性元件局部固定於該殼體內表面使該磁性元件活動設於該殼體內；該磁場產生元件依據一觸控移動方位、一觸控移動速度及一觸控施力大小之感應結果，受觸發產生一磁場使該磁性元件產生特定方向及特定移動速度之運動，該磁場大小與該觸控移動及該觸控施力大小之變化率大小成正比。
2. 如申請專利範圍第1項所述的三維磁力控制觸控反饋裝置，三個軸反饋產生模組之磁性元件之運動方向相互垂直。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的三維磁力控制觸控反饋裝置，該殼體為圓柱狀。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述的三維磁力控制觸控反饋裝置，該殼體為矩形狀。
5. 一種具三維磁力觸控反饋之行動裝置，其包含一行動裝置本體以及電性連接且整合安裝於該行動裝置本體之一三軸反饋產生裝置，其中：該行動裝置本體包含一觸控面板，該觸控面板感應一觸控訊號；該三個軸反饋產生模組固定結合，每個軸反饋產生模組包含一殼體、一磁性元件、一彈性元件及一磁場產生元件，該磁性元件與該彈性元件固定結合，該彈性元件局部 固定於該殼體內表面使該磁性元件活動設於該殼體內；及該行動裝置本體以該觸控訊號之一觸控移動方位、觸控移動速度及一觸控施力大小，產生一磁力控制參數輸出至該磁場產生元件，使該磁場產生元件對特定之該磁性元件產生一磁場，使該磁性元件產生特定方向及特定移動速度之運動；該磁場大小與該觸控移動及該觸控施力大小之變化率大小成正比。
6. 如申請專利範圍第5項所述的具三維磁力觸控反饋之行動裝置，三個軸反饋產生模組之磁性元件之運動方向相互垂直。
7. 如申請專利範圍第5或6項所述的具三維磁力觸控反饋之行動裝置，該殼體為圓柱狀。
8. 如申請專利範圍第5或6項所述的具三維磁力觸控反饋之行動裝置，該殼體為矩形狀。