专利名称：触敏设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括触敏屏幕或面板的触敏设备，尤其是与触笔或其他书写器械一起 使用的面板。
背景技术：
US 4, 885, 565,US 5, 638, 060,US 5，977，867、US2002/0075135 描述了在被触摸时 具有用户的触觉反馈的触摸操作装置。在us 4，885，565中提供了致动器，用于在致动器被 激活时向CRT赋予运动以提供触觉反馈。在US 5，638，060中，将电压施加到压电元件，这 形成了开关以使元件振动，用于向用户的手指施加反作用力。在US 5，977，867中，触觉反 馈单元在触摸屏幕被手指或指示器触摸时生成用户感测到的机械振动。机械振动的幅度、 振动频率和脉冲长度是受控的，脉冲宽度对于感觉是足够长的，但是也是足够短的，以在下 一次按键触摸之前终止。US2002/0075135描述了使用第二换能器提供具有瞬变尖峰的形式 的脉冲以模拟按钮点击。在以上描述的每个现有技术文献中，响应于用户手指或指示器的离散的触摸来提 供触觉反馈。然而，本申请人认识到，触觉反馈也可以用于跨越触摸屏的连续移动。
发明内容
根据本发明，提供了一种当使用手持触笔在触敏屏幕上书写时模拟在纸上书写的 书写器具的感受的方法，包括将屏幕布置为在被触笔接触时振动以提供用户反馈。纸包括粘合剂中的纤维垫，各条纤维具有随机的取向，导致具有铅笔笔尖和纸表 面之间的小接触斑所描绘的水平面上的摩擦(滑动摩擦或静摩擦)系数的局部变化的粗糙 表面。铅笔在表面上的运动可以被描述为粘滑式样的运动。当使用诸如纤维尖笔的其他书 写器械进行书写时，感觉到相似的效果。对于其他类型的书写器械，可以感觉到该效果的变 化形式。例如，对于钢笔，如果笔尖是坏的，则将发出刮擦声，但是如果笔尖是好的，则具有 相当平滑的水润滑的滑行。纸的类型也有影响并且钢笔用户常常挑选具有适当的笔尖感觉 的纸，并且这种纸在没有渗开的情况下以适当的速率获得墨水。对于圆珠笔，存在粘性的平 滑的摩擦滑动，但是纸具有某种下面的纤维纹理。相反地，当使用触笔或指示器在触敏屏幕或表面的聚合物或玻璃盖上书写时，丧 失了该粘滑运动。铅笔在纸上的粘滑行为是书写感受的关键因素。当模拟铅笔在纸上的书 写特性时，使用触笔书写到触敏屏幕具有改进的感受、吸引力和用户满意度。通过施加包括多个脉冲或脉冲流的信号，可以使屏幕振动。该方法可以包括例如通过使用传感器来感测触笔在屏幕表面上的移动的速度。屏 幕可以被布置为根据感测到的速度而振动。因此对于具有多个脉冲的信号，信号可以具有 与感测到的速度的平均脉冲速率相当的平均脉冲速率。该方法可以包括通过对振动进行周期调制来对振动进行布置以模拟在纸上移动 的书写器具的拖拽，例如，对于具有多个脉冲的信号，通过改变脉冲之间的时间间距，也就是通过改变脉冲速率，来模拟这种拖拽。可以使间距随机化，由此模拟纸张纤维的随机间 距。脉冲的间距的范围可以是平均纤维间间距的两倍的1/5至4/5。通过对振动进行幅度调制，振动可以模拟在纸上移动的书写器具的轴向往复移 动。可以使幅度随机化，由此模拟纸纤维的随机高度。幅度可以由比例因子定义，其是音频 的音量控制在触觉方面的等同物。用户可以调整比例因子以给出适当的模拟水平。幅度的 范围可以是比例因子的3/8至7/8。因此可以施加两个连接的随机序列以生成振动，第一序列用于考虑纤维间间距， 而第二序列用于考虑纤维的高度。这些随机序列可以一起模拟用于触摸屏幕的合成纸结 构。在纸上书写的铅笔也可以具有其自身的谐振，其对书写感受的感觉有贡献。因此， 触笔可以被配置为，响应于屏幕的振动而被激励到束谐振，由此振动模拟在纸上移动的书 写器具的谐振。屏幕可以被激励为产生声音效果，其模拟在纸上书写的书写器具的声音效果。振动可以包括任何类型的振动，包括弯曲波振动，更具体地，包括谐振弯曲波振 动。根据本发明的另一方面，提供了一种包括触敏屏幕的装置，该触敏屏幕具有适于 接收和记录用户经由手持触笔的手写内容的面，其中该屏幕包括激励屏幕振动的激振器， 以便于当触笔在屏幕的该面上移动时，将振动传送到触笔以模拟在纸上书写的书写器具的 感受。激振器可以包括用于将弯曲波振动施加到屏幕面的部件。激振器可以是电机械的 并且可以包括用于将电信号施加到激振器以使激振器振动屏幕的信号生成部件。信号生成部件可以包括生成包括多个脉冲的信号的部件，例如生成具有平均脉冲 速率的脉冲流的锁相环模块。该装置可以包括用于感测触笔在屏幕面上移动的速度的部 件。用于对振动进行调制的部件可以被配置为根据感测到的速度对振动进行调制，例如，生 成脉冲信号的部件可以被配置为调整平均脉冲速率以与感测到的速度匹配。该装置可以包括用于对电信号进行周期调制的部件和/或用于对电信号进行幅 度调制的部件。周期和/或幅度调制可以是随机的并且可以由抖动模块施加。信号生成部件可以生成使屏幕发出声分量的信号，该声分量模拟在纸上书写的书 写器具的声分量，声信号可以由速度感测部件调制。信号生成部件可以进一步包括用于减少高频内容的滤波器。这样，可以提供具有 尽可能少的噪音的逼真感觉。激振器可以是动圈式换能器或者压电弯曲换能器，例如，包括例如W001/54450中 描述的谐振元件的激振器，该申请的内容通过引用并入本文。激振器可以是惯性激振器。触摸屏幕可以是面板形式的部件，其是弯曲波设备，例如谐振弯曲波设备。触摸屏 幕还可以是扬声器，其中第二激振器激励产生声输出的振动。例如，触摸屏可以是如国际专 利申请W097/09842中描述的谐振弯曲波模扬声器，该申请的内容通过引用并入本文。如转让给本申请人的国际专利申请W0 01/48684、W0 03/005292和/或W0 04/053781中描述的，可以检测和/或跟踪屏幕上的触笔的接触。这些国际专利申请的内容 通过引用并入本文。可替选地，可以使用其他的已知方法接收和记录或者感测这些接触。
本发明进一步提供了用于实现上述方法的处理器控制代码，该代码位于具体地， 诸如磁盘、CD-ROM或DVD-ROM、诸如只读存储器(固件)的编程存储器的数据载体上，或者 位于诸如光信号载体或电信号载体的数据载体上。用于实现本发明的实施例的代码(和/ 或数据)可以包括具有诸如C或者汇编代码的常规的编程语言(解释或编译)的形式的源 代码、目标代码或者可执行代码，用于设置或者控制ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可 编程门阵列)的代码，或者用于诸如verilog (注册商标)或者VHDL(超高速集成电路硬件 描述语言)的硬件描述语言的代码。如本领域的技术人员将意识到的，这些代码和/或数 据可以分布在彼此通信的多个耦合的部件之间。
在附图中借助于示例以图的方式说明了本发明，在附图中图la是触敏屏幕的平面视图；图lb是用于与图la的触敏屏幕一起使用的系统的框图；图2是示出图lb的系统中的各种部件的相互作用的流程图；图3a示出了可以由图lb的系统生成的四个信号的脉冲响应；图3b示出了图3a的信号的平滑的频谱；
图4示出了纸上的铅笔的2-D模型；图5a示出了 FE模拟期间的图4中的握持铅笔的手处的反作用力的跟踪历史；图5b示出了 FE模拟期间的图4中的铅笔笔尖的跟踪历史；图6a绘制了关于随机化表面结构的在时间(tc)和幅度(h)上的表面纤维分布的 图线；图6b是关于图6a的结构的采样谱的平滑形式；图6c示出了在44. 1kHz处测量的图6a的结构的平滑加速度和力谱；图7a绘制了经修改的触感点击信号相对于时间的图线；图7b绘制了图7a的经修改的触感信号的谱和目标谱的图线；图8a绘制了可替选的经修改的触感点击信号相对于时间的图线；图8b绘制了图8a的经修改的触感信号的谱和目标谱的图线；图9a绘制了关于四种类型的信号的随时间的比例幅度变化的图线；以及图9b绘制了对应于图9a的脉冲信号中的每一个的所生成的随机化触觉信号的频
並
具体实施例方式图la示出包括触敏屏幕12的触敏设备10，在该触敏屏幕12上使用触笔18或者 铅笔或者相似的书写器械来书写文本20。一个或多个传感器17用于检测触笔在屏幕上的 触摸或移动，并且激振器16被提供用于生成屏幕中的信号。铅笔在纸上的粘滑行为是书写 感受的关键因素。当模拟铅笔在纸上的书写特性时，使用触笔书写到触敏表面具有改进的 感受、吸引力和用户满意度。图lb示出了触敏设备10如何可以适于使用触感方法和机械反馈技术创建该模 拟。在来自触笔的书写输入的预先编程的控制下，书写表面被机械激活以模拟铅笔在纸上的感觉。如下文更详细解释的，可以将包括铅笔的固有的机械行为的模型并入到系统中，但 是简单地感觉到模拟的结果的用户将不会认识或理解这一点。如图lb中所示，触敏屏幕12连接到传感器16，该传感器16检测来自触笔的接触 的性质。传感器连接到PLL(锁相环)24，该PLL 24是用于生成如下算法的关键元件之一， 该算法用于生成所期望的铅笔在纸上的感受。该算法的元件可以按硬件或软件方式实现。 各个元件具有如下的描述
权利要求
一种当使用手持触笔在触敏屏幕上书写时模拟在纸上书写的书写器具的感受的方法，包括将所述屏幕布置为在被所述触笔接触时振动以提供用户反馈。
2.如权利要求1所述的方法，包括感测所述触笔在所述屏幕面上移动的速度，以及根 据感测到的速度对所述振动进行调制。
3.如权利要求1或2所述的方法，包括将弯曲波施加到所述屏幕以提供所述振动。
4.如前面任一权利要求所述的方法，包括通过对所述振动进行周期调制来对所述振 动进行布置以模拟在纸上移动的书写器具的拖拽。
5.如前面任一权利要求所述的方法，包括通过对所述振动进行幅度调制来对所述振 动进行布置以模拟在纸上移动的书写器具的轴向往复移动。
6.如前面任一权利要求所述的方法，包括通过将所述触笔配置为响应于所述屏幕的 振动而被激励到束谐振来对所述振动进行布置以模拟在纸上移动的书写器具的谐振。
7.如前面任一权利要求所述的方法，包括激励所述屏幕以产生模拟在纸上书写的书 写器具的声音效果的声音效果。
8.一种包括触敏屏幕的装置，所述触敏屏幕具有适于接收用户经由手持触笔的手写内 容的面，其中所述屏幕包括激励所述屏幕振动的部件，以便于当所述触笔在所述屏幕的所 述面上移动时，将所述振动传送到所述触笔以模拟在纸上书写的书写器具的感受。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述激振器包括用于将弯曲波振动施加到所述屏 幕面的部件。
10.如权利要求8或9所述的装置，其中，所述激振器是电机械的并且包括用于将电信 号施加到所述激振器的信号生成部件。
11.如权利要求10所述的装置，包括用于对所述电信号进行周期调制的部件。
12.如权利要求10或11所述的装置，包括用于对所述电信号进行幅度调制的部件。
13.如权利要求10至12中任一权利要求所述的装置，包括用于感测所述触笔在所述 屏幕面上移动的速度的部件，以及用于根据感测到的速度对所述振动进行调制的部件。
14.如权利要求10至13中任一权利要求所述的装置，包括用于感测所述触笔在所述 屏幕面上移动的速度的部件，以及其中，所述信号生成部件生成使所述屏幕发出声分量的 信号，所述声分量模拟在纸上书写的书写器具的声分量，所述声信号由所述速度感测部件 调制。
15.一种承载计算机程序代码的载体，用于在运行时实现如权利要求1至7所述的方法。
全文摘要
包括触敏屏幕的装置，该触敏屏幕具有适于接收用户经由手持触笔的手写内容的面，其中该屏幕包括激励屏幕振动的部件，以便于当触笔在屏幕的该面上移动时，将振动传送到触笔以模拟在纸上书写的书写器具的感受。该装置可以包括用于对施加到激励部件的电信号进行周期调制的部件以及用于对该电信号进行幅度调制的部件。该装置可以包括用于感测触笔在屏幕面上移动的速度的部件以及用于根据感测到的速度对振动进行调制的部件。
文档编号G06F3/038GK101978344SQ20098011028
公开日2011年2月16日 申请日期2009年8月7日 优先权日2008年8月8日
发明者尼尔·约翰·哈里斯 申请人:日本写真印刷株式会社