TWI669655B - 指戴型觸覺顯示裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種指戴型觸覺顯示裝置，包括：本體；以及複數個振動單元，係分別設於該本體之不同位置上，以接收訊號進行作動。本發明之指戴型觸覺顯示裝置透過複數個振動單元之作動，可讓使用者透過觸覺方式接收訊息，並提供使用者嶄新操作體驗。

Description

指戴型觸覺顯示裝置

本發明係有關一種觸覺顯示裝置，尤指一種可裝設於指甲上之指戴型觸覺顯示裝置。

因現代科技發展迅速，個人化電子產品越來越普及。而此類電子產品多需要透過使用者手指之接觸來進行操控，例如目前的智慧型手機，即是在手機表面裝設觸控顯示器，以供使用者在觸控顯示器上進行操控時，可同時觀看手機所顯示的各種資訊。

上述電子產品/裝置可稱為視覺型顯示器，而此種類型之顯示器目前更發展到可將顯示器穿戴於使用者之手指指甲上，提供使用者在觸控顯示器上進行操控時，可同時觀看到觸控顯示器被手指遮蔽之部分。然而，此種視覺型顯示器必須在使用者的眼睛專注時，才能發揮作用。在使用者的眼睛無法專注於視覺型顯示器的情況下，例如會議中、駕駛中或運動中，則無法讓使用者有效接收訊息。

因此，如何提供一種在使用者的眼睛忙碌時，可有效地接收訊息之顯示裝置，為目前亟待解決的課題之一。

本發明之主要目的在於提供一種指戴型觸覺顯示裝置，包括：本體；以及複數個振動單元，係分別設於該本體之不同位置上，以接收訊號進行作動。

本發明之指戴型觸覺顯示裝置係透過複數個振動單元之作動，可讓使用者透過皮膚或指甲接收具有空間資訊之振動訊號，故使用者能夠在手指指甲上透過觸覺方式來接收訊息，並有效地達到高解析度、高識別率的功效，並提供使用者嶄新的操作體驗。

1‧‧‧指戴型觸覺顯示裝置

11‧‧‧本體

12、121~124‧‧‧振動單元

13‧‧‧處理單元

14‧‧‧無線單元

151~154‧‧‧振動順序

2‧‧‧電子裝置

d‧‧‧間隔距離

第1圖係為本發明之指戴型觸覺顯示裝置之整體架構示意圖；第2圖係為本發明之指戴型觸覺顯示裝置之功能方塊圖；第3A圖係為本發明之指戴型觸覺顯示裝置之另一整體架構示意圖；第3B圖係為本發明之指戴型觸覺顯示裝置之又一整體架構示意圖；及第4圖係為本發明之指戴型觸覺顯示裝置之振動單元之振動順序所形成EdgeWrite筆劃辨識文字方法中筆劃順序之示意圖。

以下藉由特定之具體實施例加以說明本發明之實施方式，而熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點和功效，亦可藉由其他不同的 具體實施例加以施行或應用。

請參閱第1圖，本發明之指戴型觸覺顯示裝置1包括有本體11以及複數個振動單元121、122、123、124。本發明之指戴型觸覺顯示裝置1係可設於使用者手指之指甲上，例如拇指、食指或中指之指甲等，本發明並不限制該指戴型觸覺顯示裝置1必須設於哪個手指之指甲上，亦不限制使用者同時配戴本發明之指戴型觸覺顯示裝置1之數量。

本發明之指戴型觸覺顯示裝置1之本體11具有相似於指甲之外形，例如本體11可為人工指甲片，或可安裝在指甲上之其他外形。因此，使用者可快速簡易地將本發明之指戴型觸覺顯示裝置安裝在手指指甲上，且當使用者配戴本發明之指戴型觸覺顯示裝置1時，使用上並不會有任何違和感。

複數個振動單元121、122、123、124係分別設於本體11之不同位置上，且用以接收訊號以進行作動，而使用者可透過皮膚或指甲以觸覺方式感受到振動單元12、121、122、123、124之作動。在本實施例中，如第1圖所示，複數個振動單元121、122、123、124之數量為四個，且分別設於本體11之四個角落，故複數個振動單元121、122、123、124可於本體11上形成2 x 2陣列形式，但本發明並不以此為限。於一實施例中，如第3A及3B圖所示，複數個振動單元12之數量可為五個，可分別設於本體11上而形成1 x 5(即如第3A圖所示之振動單元12為橫向排列) 或5 x 1(即如第3B圖所示之振動單元12為縱向排列)之陣列形式，也可組合成5 x 5之陣列形式。

上述之振動單元12、121、122、123、124設於本體11上之方式，可透過膠黏劑而黏合於本體11上，但本發明並不以此為限。

於一實施例中，上述之振動單元12、121、122、123、124具體可為偏軸轉動慣量制動器(Eccentric Rotating Mass Actuator)、線性諧振制動器(Linear Resonant Actuator)及小型多層制動器(Miniature Multilayer Piezo Actuator)中之一者或其組合，本發明並不以此為限。本發明較佳實施型態係採小型多層制動器作為振動單元，因小型多層制動器(例如可使用PICERAMIC出品之PI PL022.30 PICMA Chip Actuator)之尺寸為2 x 2 x 2mm³，且反應時間可小於2ms，故可輕易微小化及增加使用便利性。

本發明之指戴型觸覺顯示裝置1更包括處理單元13，該處理單元13設於本體11內且電性連接複數個振動單元121、122、123、124，可根據一指令進而發送訊號至複數個振動單元121、122、123、124，以控制該複數個振動單元121、122、123、124之振動順序(即依序將振動單元開啟及關閉)、振動強度大小或振動頻率。

請一併參閱第1及2圖，第2圖中的振動單元12僅為示意，主要在於說明振動單元12與其他元件之連結關係，並非表示振動單元12之數量為一個。於一實施例中，振動單元12與處理單元13電性連接，而處理單元13可透過無 線單元14來接收外部之電子裝置2所發送的指令。於一實施例中，該無線單元14可為無線網路模組或藍芽模組(硬體電路)。於另一實施例中，處理單元13也可透過有線網路之方式來接收指令，而無須無線單元14，本發明並不限制處理單元13接收指令的方式。而上述所謂的指令，即是外部之電子裝置2所要顯示之訊息，對應振動單元12之空間位置後，所形成將振動單元依序開啟及關閉之順序的指令。

上述處理單元13係指設有處理器的微小印刷電路板(Micro PCB)，或其他具有處理器的小型電子裝置。

於一實施例中，上述之電子裝置2可為智慧型手機、智慧型手錶、平板電腦、桌上型電腦或穿戴式電子裝置(如google glass)等，本發明並不以此為限。例如，電子裝置2為智慧型手錶，本發明之指戴型觸覺顯示裝置1可透過藍芽與智慧型手錶進行配對，進而使智慧型手錶能發送指令給指戴型觸覺顯示裝置1中的處理單元13。

於一實施例中，複數個振動單元之任二者之間隔距離係在4至16公釐之範圍內。如第1圖所示，振動單元123、124之間隔距離d係在4至16公釐之範圍內，例如間隔距離d可為4、8、12、16公釐，間隔距離d最佳為12公釐或以上。

於另一實施例中，處理單元13在同一時間內係控制複數振動單元12、121、122、123、124之至少一者進行作動，以利使用者辨識振動單元12、121、122、123、124之振動 者。處理單元13亦可在同一時間內控制複數振動單元12、121、122、123、124之至少二者以上同時作動，本發明並不以此為限。

本發明進行了以下實驗，以取得使用者能準確辨識振動單元之作動者之統計資料。實驗上將使用者分成二組，第一組及第二組人數皆為12人，第一組配戴如第3A圖所示之指戴型觸覺顯示裝置1(振動單元12為1 x 5之陣列形式)，第二組配戴如第3B圖所示之指戴型觸覺顯示裝置1(振動單元12為5 x 1之陣列形式)。接著，令處理單元13先後發出二個訊號控制振動單元進行作動，使用者必須回答此二個訊號所分別控制之振動單元是相同或不同。實驗參數是振動單元12之振動持續時間設定在400ms，二個振動單元之間作動之停頓時間設定在200ms，每個訊號重複3次，1輪進行25個不同訊號，共計進行10輪。

經統計使用者實際辨識之情況後，若複數個振動單元之任二者之間隔距離為4公釐，使用者辨識精確度可達約41%至45%；若複數個振動單元之任二者之間隔距離為8公釐，使用者辨識精確度可達約65.2%至65.6%；若複數個振動單元之任二者之間隔距離為12或16公釐，使用者辨識精確度可達約71.7%至80.8%。因此，複數個振動單元之任二者之間隔距離越大，使用者辨識精確度可越高，惟間隔距離越大表示本發明之指戴型觸覺顯示裝置之整體體積越大，故必須在一定的體積限制下，以能取得較高辨識精確度之間隔距離來設置振動單元為佳(即最佳間隔距離為 12公釐或以上)。

又在使用者配戴如第1圖所示之振動單元121、122、123、124為2 x 2陣列形式之指戴型觸覺顯示裝置1時，經由相同於上述實驗流程後，可得到使用者配戴如第1圖所示之指戴型觸覺顯示裝置1時有著87.8%以上的辨識精確度。

請參閱第4圖，本發明之指戴型觸覺顯示裝置1之複數個振動單元121、122、123、124之振動順序可形成EdgeWrite筆劃辨識文字方法中筆劃順序。如第4圖所示，先令振動單元121振動，接著再令振動單元122振動，使用者在感覺上有形成振動單元121至振動單元122的振動順序151，此振動順序151可對應數字1。又例如，先令振動單元121振動，接著令振動單元123振動，再令振動單元122振動，最後令振動單元123振動，使用者在感覺上有形成振動順序152、153、154，如此一來，使用者可將此振動順序152、153、154對應成數字6，即使用者可透過振動單元在不同位置上之振動順序而能轉化為圖像訊息(例如數字6)。本發明第4圖所示之振動單元為白點者(例如數字1之振動單元121)，係指振動單元之起始振動者，可合併振動順序之箭頭資訊，使所屬技術領域中具有通常知識者透過第4圖所示而可輕易理解到振動單元之振動順序所代表之其他數字，本發明並不以此為限。

本發明利用如第1圖所示之振動單元為2 x 2之陣列形式之指戴型觸覺顯示裝置進行了如上述之實驗，得到使 用者在辨識EdgeWrite筆劃辨識文字方法中筆劃順序為數字1或7者，辨識精確度可達100%，而其他數字亦可達至少83%以上之辨識精確度。

於一實施例中，本發明之指戴型觸覺顯示裝置1之本體11內更可設有RFID讀取裝置，例如手持有RFID標籤之卡片時，透過RFID讀取裝置可讀取卡片內資訊(例如剩餘金額)，進而透過本發明之指戴型觸覺顯示裝置1之振動單元12來表示卡片內資訊。另本發明之指戴型觸覺顯示裝置1之本體11內亦可設有NFC讀取裝置，其應用實例如上述RFID讀取裝置，本發明於此不再贅述。

綜上所述，本發明之指戴型觸覺顯示裝置係透過複數個振動單元之作動，可讓使用者透過皮膚或指甲接收具有空間資訊之振動訊號(例如振動順序、振動強度大小或振動頻率)，即使用者可在眼睛無法專注於裝置的情形下(如在會議中、駕駛中或運動中)，仍可透過觸覺方式接收訊息，並具備高解析度、高辨識率的技術功效，而本發明之指戴型觸覺顯示裝置相似於指甲之外形或其他外形，除了可讓使用者保有手指指尖的自然觸感外，更不會影響到日常手指活動，提供使用者嶄新的操作體驗。

上述實施形態僅為例示性說明本發明之技術原理、特點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此技術之人士均可在不違背本發明之精神與範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。然任何運用本發明所教示內容而完成之等效修飾及改變，均仍應為下述之申請專利 範圍所涵蓋。而本發明之權利保護範圍，應如下述之申請專利範圍所列。

Claims (8)

1. 一種指戴型觸覺顯示裝置，包括：本體；處理單元，設於該本體內；以及複數個振動單元，係分別設於該本體之四個角落而形成2 x 2之陣列形式；其中，該處理單元根據外部之電子裝置所發送的一指令發送訊號至該複數個振動單元，以控制該複數個振動元件之振動順序、振動強度大小或振動頻率；其中，該複數個振動單元之振動順序係形成EdgeWrite筆劃辨識文字方法中筆劃順序。
2. 如申請專利範圍第1項所述之指戴型觸覺顯示裝置，其中，該處理單元係透過無線網路或有線網路之方式接收該指令。
3. 如申請專利範圍第1項所述之指戴型觸覺顯示裝置，其中，該處理單元在同一時間內係控制該複數個振動單元之至少一者進行作動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之指戴型觸覺顯示裝置，其中，該複數個振動單元之任二者之間隔距離係在4至16公釐之範圍內。
5. 如申請專利範圍第4項所述之指戴型觸覺顯示裝置，其中，該間隔距離係為12公釐或12公釐以上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之指戴型觸覺顯示裝置，其中，該複數個振動單元為偏軸轉動慣量制動器 (Eccentric Rotating Mass Actuator)、線性諧振制動器(Linear Resonant Actuator)及小型多層制動器(Miniature Multilayer Piezo Actuator)中之一者或其組合。
7. 如申請專利範圍第4項所述之指戴型觸覺顯示裝置，其中，該間隔距離係為12公釐或16公釐。
8. 如申請專利範圍第1項所述之指戴型觸覺顯示裝置，其中，該本體為人工指甲片，或者，該本體具有相似於指甲之外形。