允许测量按压力强度的触摸界面装置制造方法及图纸

触摸界面装置，包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】允许测量按压力强度的触摸界面装置


[0001]本专利技术是设置为测量由触摸界面装置接触表面的外部物体施加的按压力的用户界面装置。
现有技术
[0002]目前市场上的大量设备是由触摸界面装置来控制的。该类型的界面装置一般包括触摸表面，这允许简单且互动地控制设备。设备可以是手机、家用电器、汽车设备，或专业工具。
[0003]当前触摸屏大部分包括允许通过电容效应检测手指接触的传感器。为此，这些屏幕包括电容地耦接到透明导体网格的接触表面。这允许定位屏幕被用户手指触摸的区域。定位接触的性能足以允许通过手指位置或手指沿着平面的路线，或通过手指移位动态参数(例如速度或加速度)操控设备。然而，如果说电容检测的性能足以定位手指在屏幕接触表面上的接触，它不允许量化手指施加的力。接触检测是全有或全无类型的检测，仅确定手指接触或不存在接触。
[0004]专利US10860107描述了一种允许估计施加在振动触摸界面装置上的按压力的强度的触摸界面装置和方法。该触摸界面装置包括刚性板，通过致动换能器使得该刚性板振动。致动换能器的参数设置为根据水平预定的指令幅度生成板的振动。手指在板上的按压造成振动幅度相对于指令幅度变化，这允许检测按压和量化按压在板上施加的力。
[0005]本专利技术人观察到，在该专利中描述的方式是可靠的。然而，某些应用要求大的测量动态，即大的测量范围。这涉及设立期望确定设备运作参数的可能会在大的范围中变化的值的应用。本专利技术人设计了一种具有改进的测量动态的允许估计施加在触摸界面装置上的按压力的强度的触摸界面装置。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一主题在于一种界面装置，其包括：
[0007]‑
板，其限定旨在被外部物体触摸的接触表面；
[0008]‑
至少一个致动换能器，其配置为根据激活信号使得板振动；
[0009]‑
至少一个检测器，其配置为检测板的振动幅度并生成检测信号，该检测信号根据取决于所检测到的振动幅度的振荡幅度而振荡；
[0010]‑
在输入与输出之间延伸的放大电路，输入连接到检测器，输出连接到致动换能器；
[0011]该界面装置的特征在于：
[0012]‑
放大电路配置为由输入信号供给，该输入信号是基于检测信号建立的振荡信号；
[0013]‑
放大电路包括配置为通过对输入信号施加放大增益来放大输入信号的放大器，以将输出信号发送到致动换能器，该输出信号对应于放大的输入信号，该输出信号形成致动换能器的激活信号；
[0014]‑
所述或每个检测器、所述或每个致动换能器和放大电路形成反馈回路；
[0015]并且在于，所述界面装置包括被供应处理信号的处理单元，所述处理信号取决于所述输入信号或所述检测信号，所述处理单元配置为：
[0016]·
将处理信号与参照信号比较；
[0017]·
基于比较生成代表由外部物体施加在板上的力的强度的力信号。
[0018]优选地，放大增益非线性地取决于输入信号。
[0019]由此，板和反馈回路形成自持振荡器。
[0020]根据一个实施方式，参照信号对应于在不存在由外部物体施加在板上的力的情况下的处理信号。
[0021]处理信号可以基于以下建立：
[0022]‑
输入信号的量化输入信号的振荡幅度的特征量；
[0023]‑
和/或输入信号的振荡频率。
[0024]处理信号可以基于以下建立：
[0025]‑
检测信号的量化检测信号的振荡幅度的特征量；
[0026]‑
和/或检测信号的振荡频率。
[0027]根据一个实施方式，放大增益取决于输入信号的量化输入信号的振荡幅度的特征量。放大增益可随着输入信号的特征量递减。
[0028]放大增益可包括由调节项加权的最大增益，以使得输入信号的特征量越高，放大增益就越小。
[0029]放大增益可以在输入信号的特征量达到预定最小值时最大。
[0030]放大增益可以在输入信号的特征量达到大于或等于阈值的值时最小。
[0031]根据一个实施方式，在板上贴靠着屏幕，该板的整个或一部分是透明的。
[0032]板可以具有20kHz至200kHz的共振频率。
[0033]至少一个致动换能器可以是压电换能器。至少一个检测器可以是压电换能器。
[0034]所述界面装置可包括配置为根据力信号，将控制信号发送到连接到界面装置的设备的控制单元。
[0035]所述界面装置可包括配置为确定外部物体与板之间的接触点的位置的定位电路。
[0036]所述界面装置可包括布置在检测器与放大电路之间的滤波器，其配置为限定发送到放大电路的输入信号的频率带宽。由此，输入信号是基于对检测信号的滤波获得的。
[0037]根据一个实施方式，
[0038]‑
板连接到与致动换能器不同的至少一个辅助换能器，该辅助换能器连接到辅助供电装置，该辅助换能器配置为根据预定指令振动幅度并根据超声振动频率使板振动，以产生触觉反馈效果；
[0039]‑
所述界面装置配置为当力信号超过预定阈值时，激活所述辅助换能器或每个辅助换能器。
[0040]根据一个实施方式，致动换能器连接到开关，该开关设置为：
[0041]‑
将致动换能器连接到放大电路，以测量施加在板上的力；
[0042]‑
或将致动换能器连接到辅助供电装置，以使得辅助供电装置将指令信号施加到致动换能器，致动换能器则配置为根据预定指令振动幅度并根据超声振动频率使板振动，
以产生触觉反馈效果。
[0043]本专利技术的第二主题在于一种用于估计施加在根据本专利技术的第一主题的界面装置的板上的力的方法，该方法包括：
[0044]a)在板上施加外部物体，这在板上施加力；
[0045]b)借助于处理单元，估计由外部物体施加在板上的力的强度。
[0046]本专利技术的第三主题在于一种借助于根据本专利技术的第一主题的界面装置来控制由至少一个运作参数来设置参数的设备的方法，该方法包括：
[0047]‑
在板上施加外部物体，这在板上施加力；
[0048]‑
通过界面装置的处理单元确定力的强度；
[0049]‑
根据力的强度，通过界面装置生成控制信号，以调节设备的运作参数的值。
[0050]所述界面装置尤其可以是触摸界面装置。
[0051]外部物体可以是手指或手写笔。
[0052]阅读本说明书的下文中，结合下列附图对所示实施例的说明，将更好地理解本专利技术。
附图说明
[0053]图1A至图1E示出触摸界面装置的第一实施方式。
[0054]图2A示意性地示出通过实施根据本专利技术的界面装置来估计力强度方法的主要步骤。
[0055]图2B示出在耦接到反馈回路的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用户界面装置(1)，其包括：
‑
板(10)，其限定旨在被手指或手写笔类型的外部物体(9)触摸的接触表面(10
e
)；
‑
至少一个致动换能器(12)，其配置为根据激活信号(V
out
)使所述板(10)振动；
‑
至少一个检测器(11)，其配置为检测所述板的振动幅度并生成检测信号(V
d
)，该检测信号根据取决于所检测到的振动幅度的振荡幅度而振荡；
‑
在输入(21)与输出(22)之间延伸的放大电路(20)，所述输入连接到所述检测器，所述输出连接到所述致动换能器；所述界面装置的特征在于：
‑
所述放大电路(20)配置为被供应输入信号(V
in
(t))，该输入信号是基于所述检测信号建立的振荡信号；
‑
所述放大电路包括配置为通过对所述输入信号(V
in
(t))施加放大增益(g(t))来放大所述输入信号(V
in
(t))的放大器(23)，以将输出信号(V
out
(t))发送到所述致动换能器，该输出信号对应于放大的输入信号，该输出信号形成所述致动换能器(12)的激活信号；
‑
所述放大增益(g(t))非线性地取决于所述输入信号；
‑
所述或每个检测器(11)、所述或每个致动换能器(12)和所述放大电路(20)形成反馈回路；
‑
所述板和所述反馈回路形成自持振荡器；所述界面装置包括被供应处理信号(S
proc
(t))的处理单元(30)，所述处理信号取决于所述输入信号(V
in
(t))或所述检测信号(V
d
)，所述处理单元配置为：
·
将所述处理信号(S
proc
(t))与参照信号(S
ref
)比较；
·
基于所述比较生成代表由触摸所述板的接触表面的所述外部物体施加在所述板上的按压力的强度(F)的力信号(V
F
)。2.如权利要求1所述的界面装置，其中，所述参照信号对应于在不存在由所述外部物体施加在所述板上的力的情况下的所述处理信号(S
proc
(t))。3.如前述权利要求中任一项所述的界面装置，其中，所述处理信号(S
proc
(t))基于以下来建立：
·
所述输入信号的量化所述输入信号(V
in
(t))的振荡幅度的特征量
·
和/或所述输入信号(V
in
(t))的振荡频率(f(V
in
))。4.如前述权利要求中任一项所述的界面装置，其中，所述放大增益取决于所述输入信号的量化所述输入信号(V
in
(t))的振荡幅度的特征量5.如权利要求4所述的界面装置，其中，所述放大增益(g(t))随着所述输入信号的特征量递减。6.如权利要求4或5...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克西姆，
申请(专利权)人：HAP二U公司，
类型：发明
国别省市：