CN107003732A - 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、平板电脑或导航仪，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，根据该接触在操作界面上的位置改变的速度，至少在该操作界面中生成振动，其中通过利用该扫描装置在生成扫描信号的情况下确定在第一时间点的第一位置和在第二时间点的第二位置，来检测该接触在该操作界面上的位置改变的速度。

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、导航仪、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。

这个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12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，在根据该接触在操作界面上的位置改变的速度生成至少在该操作界面上的振动，其中通过利用该扫描装置在生成扫描信号的情况下确定在第一时间点的第一位置和在第二时间点的第二位置，来检测该接触在该操作界面上的位置改变的速度。

本方法的特别之处在于，生成振动脉冲的序列，而单个振动脉冲之间的间隔持续时间由手指在操作界面上的运动速度确定。为此，例如手指接触的位置的运动速度由位置数据继续不断地测定。

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。

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。

在流畅的手指运动时出现接触在操作界面上的位置非常迅速的改变，以便由带有可以改变的时间间隔的单个脉冲引起信号序列。然而，这时，在该运动范围内不发生振动。在这个方面在实践中虚拟纹理的精细度，受到电子装置内用于数据处理的处理器的处理速度限制。

为了应付这个问题进一步提出，在测定例如手指通过操作界面的运动速度之后，所测定的速度值通过乘以预先给定的因数和倒数计算转换为间隔持续时间。通过这些因数或通过固定的列表式的配置，确定该虚拟纹理的精细度或粗糙度。

该因数可以是恒定的，或也取决于该运动速度。

该时间点，也就是例如第一时间点和第二时间点之间的持续时间，优选由扫描时间常数形成，以便在固定的时间点T1和T2测定第一位置和第二位置，并分配给这些时间点。针对这两个时间点的两个位置之间的距离除以这两个时间点之间时间差。接着形成该数值。由此存储针对第二时间点的第二位置，并再次形成随后检测的针对第一时间点的第一位置，并根据所期望的虚拟纹理使用不同的距离计算方法。

优点是对处理能力的要求低，以及也例如在手指在该操作界面上面运动速度快的情况下也可以在要求高频率下给出所需要的振动信号。

第一时间点和第二时间点之间的时间间隔可以等于10毫秒至30毫秒，优选15毫秒至25毫秒，和特别优选20毫秒，以便相应地降低要求的处理能力，然而因此时间间隔足够高，以便对该虚拟纹理仍旧达到足够高的分辨率，从而通过该分辨率不损害用户与电子装置交互作用的触觉。

这样获得的信号序列连续地在选择的间隔时间期间，也即例如20毫秒期间以恒定的脉冲和停顿时间间隔输出振动装置，直至一个新的速度值存在为止。

优选地，在操作界面上定义至少有一个操作区域，例如，开关面、图像、图案等，其中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，在当前的情境下模拟开关或旋转调节器或滑动调节器。

优选地，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。。

按照本发明有利的实施方案，振动频率可以根据使用户改变接触在该操作界面上位置的速度而改变。通过该虚拟纹理，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。通过纹理的精细度/粗糙度允许在操作界面上彼此区分多个操作区域。

脉冲系列的脉冲形状，例如可以形成为三角形、正弦形、半正弦形，或这些形状的结合，其中尤其根据所分配的功能可以提供任意预先定义的脉冲形状，或甚至可以生成带有相应的频率序列脉冲形状，来模拟机械开关的触觉操作事件。这个模拟尤其可以通过滑动开关、旋转开关、所谓转动滚轮(Jog Dials)，或例如跳跃开关实现。特别推荐的是设置矩形脉冲形状。

根据本发明，矩形脉冲提供特殊的可感知性以及在技术上简单的可实现性。

通过方法与速度的相关性，该感测的反馈可以生成非常直观的影响，并可以轻易地在操作界面上找到虚拟操作按钮或操纵元件，并通过不同的虚拟纹理可以彼此区分。这时可以定义多个单独的操作区域，例如开关面或信息面，其中该振动总是根据至少一个操作区域生成。因此，特别推荐在操作界面上设置至少两个彼此隔开的操作区域，其中从至少这两个操作区域中的每一个都可以衍生出不同的纹理。

电子装置的操作界面上的操作区域优选有纵向方向和横向方向。优选地，可以单独根据接触纵向方向或横向方向运动分别给出该振动。此外，该振动还可以在任意方向上给出，其中对矢量的X/Y分量进行数据处理。

为了计算速度，只使用纵向方向和/或横向方向距离。例如，在手指纵向方向运动通过只在横向方向布置的纹理时，不给出振动。相反，若手指在横向方向移动，则可感知纹理。

此外，本发明还涉及用于执行用户与电子装置，例如智能手机或平板电脑的触感交互作用的方法的电子装置，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，根据该接触在操作界面上的位置改变的速度，至少在该操作界面中生成振动，其中通过利用该扫描装置在生成扫描信号的情况下确定在第一时间点的第一位置和在第二时间点的第二位置，来检测该接触在该操作界面上的位置改变的速度。

为了形成该振动装置可以设想，在电子装置中可以使用偏心马达，其中只需要通过手指速度控制或开/关该电动机的电压。以此给出特别经济的解决方案。

附图说明

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其他措施。附图中：

图1是电子装置的一部分，带有操作界面和带有虚拟纹理的操作区域；

图2是在时间t上带有振动脉冲信号序列的曲线图；以及

图3为图表。

具体实施方式

图1逐部段地示出电子装置100，带有操作界面11，在其上应触感地检测设置在操作区域14的虚拟纹理T。例如，逐段地示出电子装置100可以是智能手机或平板电脑，而操作界面11可以做成可视显示器的形式。

电子装置100具有用于数据处理的处理器10，另外，电子装置100包括振动装置12，用以生成振动，其中该振动至少在操作界面11上，但尤其应该在整个装置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，用来存储来自运动速度测定装置的测量数据。此外在存储器15中可以存放根据来自所测定的运动速度值测定间隔时间用的因数。

作为示例所示的虚拟纹理T采取波剖面的形式在x方向延伸，以便在用手指16在x方向上扫过时可以识别该波剖面，而在用手指16在y方向扫过时在该操作界面11上感觉不到改变。因此，该波剖面只在x方向在其结构上可以改变，以便只在手指16在x方向运动时才应该给出振动，反之在手指16在y方向运动时，不给出振动。

图2表示振动脉冲13在时间t上的信号序列，其中显示振动脉冲13是通过从状态0到状态1的状态变化。

通过该曲线图示出该电子装置100与操作界面11和其中有纹理T的操作区域14。在操作区域14内，表示可以用手指划过的示例性路径，以便通过所示的路径，以确定的速度改变接触在操作界面上的位置。该运动在位置P1开始，并在x方向划过纹理T直至位置P2。在曲线图上分配给位置P1的时间点标以T1。分配给位置P2的时间点标以T2。从T1至T2，也就是从位置P1扫到P2的持续时间标以Δt。手指的运动速度可以不断从位置数据测定。在时间点T1的位置P1和在时间点T2的位置P2之间的距离除以T1和T2之间的时间差。接着形成该量值。位置P2和分配给该位置的时间点T2存入存储器15。

视要求的纹理而定，可以利用不同的距离计算方法。例如，可以只使用纵向方向或横向方向的距离分量。为了交叉形纹理还可以测定和使用该间隔或距离的两个分量。

借助于存放在存储器15中的表或乘以一个固定因数，测定的速度值转换为振动装置12发出振动脉冲13的间隔持续时间。

在图3中示出了这样的表格的实例。通过该因数或该表确定该纹理的精细度或粗糙度。在图2手指运动的这个实施例中，根据图3的该表首先测定速度值V1，并由此测定间隔持续时间t1。对于振动脉冲13所获得的信号序列输出给执行器，直至存在新的速度值，也就是这个实施例中的V2为止。接着直接启动下一个速度测量。为此必须只测定唯一的位置值P3，因为P2作为比较值已经在存储器15中可供使用。这时从P2，T2，P3和T3计算出下一个速度值V2，并由此计算出间隔持续时间t2。这时新获得的振动脉冲13用的信号序列输出到执行器，直至另一个速度值在这个实施例中V3存在为止。

可以测出运动速度全都约为20ms，这已经证实是有利的。在按照图2和3的实施例中该因数是恒定的。但是该因数还可以取决于所测定的速度值，并因此是可变的。这时，在存储器15中存放根据所测定的速度值的因数计算公式。为此优选地，还在存储器15中存放该因数的下限和上限。

Claims (12)

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或平板电脑，具有至少一个用于数据处理的处理器(10)，并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，根据所述接触在所述操作界面(11)上的位置改变的速度，至少在所述操作界面(11)中生成振动，其中通过利用所述扫描装置在生成所述扫描信号的情况下确定在第一时间点(T1)的第一位置(P1)和在第二时间点(T2)的第二位置(P2)，来检测所述接触在所述操作界面(11)上的所述位置改变的所述速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过扫描时间常数形成在时间点(T1、T2)之间的持续时间，使得针对固定的时间点(T1、T2)测定位置(P1、P2)并分配所述时间点。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电子装置(100)具有电子存储器(15)，其中在所述存储器(15)中存放在时间点(T1、T2)的至少一个位置(P1、P2)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所测定的用于所述位置改变的所述速度的值乘以预先给定的因数，以及接着通过倒数计算转换为间隔持续时间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一时间点(T1)和所述第二时间点(T2)之间的时间间隔为10毫秒至30毫秒，优选15毫秒至25毫秒，特别优选20毫秒。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述振动的频率根据所述接触的所述位置改变的所述速度而改变。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述操作界面(11)上限定至少一个操作区域(14)，例如开关面、图像、图案或类似物，其中根据所述至少一个操作区域(14)生成振动。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，仅在所述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才生成振动。

9.根据权利要求7或8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)。

10.根据权利要求9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)。

11.一种计算机程序产品，具有用于执行根据前述权利要求1至10中任一项所述的方法的程序部分。

12.一种电子装置(100)，尤其是智能手机、平板电脑或导航仪，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10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。