用于用户与电子设备的触觉交互的方法及其电子设备与流程

除了以硬件实施的操作元件(例如压力开关、旋钮或滑块)外，电子设备为了其操作通常还具有无机械的触敏用户界面，例如所谓的触摸板或者触敏显示屏或显示器、所谓的触摸屏。后者例如在所谓的智能手机或平板电脑中特别常见。此外，还可考虑在机动车和作业机械中的使用。

在操作区域中可为硬件操作元件以及触敏用户界面分配与背景相关的不同操作功能。另外，用户界面还可细分为与背景相关的变化的子区域。后者例如在智能手机中是已知的，其中通常设置触敏用户界面作为操作部件，其中根据所激活的功能，用户界面的彼此不同或大小不同的子区域可用于操作。用户界面实施为用于检测与扫描仪的接触，并且在感测到接触时根据在用户界面上接触的位置产生扫描信号。

在触摸屏的情况下，用户界面同时实施为显示器并且可视地显示一个操作区域或多个操作区域，从而用户可基于视觉信息来控制接触从而控制功能。通常，这些操作区域(通常称为图标或软键)用于触觉使用，并且具有与指尖大小相近的尺寸。例如在ep1964022b1或ep2126678b1中说明了这种操作部件。

此外，例如从wo2016/082963a1已知，设置具有触觉反馈、即可由用户通过触觉感测的反馈的触敏表面，以简化与操作区域(在此为虚拟按键，例如虚拟压力开关)的交互并且实现无需注视的交互。为此，整个触敏表面(在此为触敏显示器)借助于执行器利用机械脉冲或机械脉冲序列(即振动)来激励。在此，操作区域或按键区域中的结构化表面传递该振动。

为了可无需注视通过接触就能找到操作区域，例如在pakkanen,t.、r.,r.、raisamo,j.、salminen,k.和surakka,v.(2010)：“触摸屏上触觉按钮边缘的三种设计的比较”，触觉技术研讨会会刊'10,219-225中提出，当在表面上移动的手指从背景引导到操作区域或者又从操作区域引导回到背景时，会输出触觉上的所谓的边缘反馈。

这可在所谓的“搜索和触觉”功能的范围内使用。如果用户将手指在显示器上移动，触觉反馈(在此为边缘反馈)会通知他关于操作元件的限制。利用这种感觉辅助，用户可区分例如多个虚拟按钮，而不必看显示器。

如果在触敏表面上具有这种边缘反馈、即对用户来说感觉像是边缘的触觉反馈的多个操作区域彼此相邻布置，则必须在操作区域之间保持特定的最小距离，以使得其可被用户感知为不同。

技术实现要素：

本发明的优点在于，可减小在触敏用户界面、特别是触敏显示器上的具有触觉边缘反馈的操作区域之间的距离，其中相邻的操作区域在触觉上可清晰地区分，从而由于意外操作两个相邻操作区域引起的误操作的风险可保持得很低。

在此，边缘反馈可理解为对用户来说感觉像是触敏用户界面上的机械的、即实际存在的边缘的触觉反馈。

为此，本发明提出设置用于产生边缘反馈的虚拟边缘，其中该虚拟边缘布置在用户界面上示出的操作区域内并且位于操作区域棱边之前。由此，虚拟边缘从而边缘反馈在空间上与所示操作区域的棱边不一致，而是位于所示操作区域之内。

为此，提出了一种用于用户与电子设备的触觉交互的方法，其中该电子设备具有用户界面、用于根据在用户界面与操作部件在操作区域中的接触位置产生扫描信号的扫描装置、用于在用户界面中产生机械脉冲的振动装置，其中在用户界面上布置有至少一个操作区域，并且其中根据用户界面与操作部件在操作区域中的接触而产生用户界面中的机械脉冲，其特征在于，在操作区域内设置有位于操作区域棱边之前的虚拟边缘，并且当检测到的操作部件的位置位于虚拟边缘上时产生用于产生触觉上可感知的边缘的机械脉冲。

在此，有利地根据操作区域棱边到与该操作区域相邻的另一操作区域棱边的距离来确定虚拟边缘与操作区域棱边的距离。因此，当操作区域彼此的距离朝一个操作区域或多个具有边缘反馈的操作区域的中心方向减小时可移动虚拟边缘的位置。

优选地，由操作部件在用户界面上的接触面确定虚拟边缘到操作区域棱边的距离。

例如，可将虚拟边缘到操作区域棱边的距离确定为接触面的直径的一半。由此确保了在操作区域从内向外移动时在操作部件的接触面越过在用户界面上显示的操作区域棱边之前或最迟在此时触发边缘反馈。由此，在极端情况下可行的是，彼此紧邻地布置两个操作区域，其中仍可将边缘反馈清晰地分配给彼此相邻的两个操作区域的其中一个。

在有利的设计方案中规定，在训练步骤中确定操作部件在用户界面上的接触面。因此，例如可在电子设备首次投入使用时开始训练过程，在该训练区间确定操作部件的接触面，大致为指尖(例如用户手的食指)的接触面。作为替代，也可确定用于操作电子设备的触控笔的接触面。由此可实现对用户的适配，从而因此可为用户提供便利的或更可靠的操作。

在有利的设计方案中进一步规定，作为替代或补充，在电子设备的正常操作中，即也在训练期间之外确定操作元件在用户界面上的接触面。这也可连续进行。由此，例如当不同用户使用电子设备时，可实现更广泛的用户适配。

此外，提出了一种电子装置，其具有用户界面，该电子装置还包括用于在用户界面中产生机械脉冲的振动装置，并且其中用户界面构造有扫描装置，其用于根据用户界面上的接触位置产生扫描信号，其中根据上述方法或该方法的改进方案来构造该电子设备以执行用于用户与电子设备的触觉交互的方法。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下文中得以详细阐释。在此，附图中相同的附图标记表示相同或作用相同的元件。

图1示出了用于执行根据本发明的方法的电子设备的方框图。

具体实施方式

图1示出了适于执行根据本发明的方法的电子设备1的方框图。在此，电子设备可为移动设备，例如智能手机或平板电脑或笔记本电脑。另外，电子设备1原则上可为可通过触敏表面操作的任何其他电子设备。

在本发明的背景下基于作为电子设备1的电子车辆设备2，其例如包括车内空调、诸如车辆导航和多媒体系统的驾驶员辅助系统和驾驶员信息系统以及诸如移动电话免提装置的车辆通信设备。

为了车辆驾驶员或其他车辆乘客与电子车辆设备1的交互，在此设置有也被称为hmi(英语：humanmachineinterface)的通用操作装置10或用户界面10。

在此，操作装置10包括：所谓的接触显示器11、即显示单元12或显示器12；和用于检测面向用户的表面上的接触的扫描装置13。显示器12和扫描装置13结合成公共机械单元，其在此为所谓的“粘合”接触显示器11或触摸屏11。扫描装置13和显示器12的这种结合、即接触显示器11可机械振动地被支承。这是通过弹性支承部实现的。在汽车领域中的使用情况下，即例如作为机动车中的hmi的情况下，接触显示器11弹性地布置在仪表板中，例如车辆的仪表盘或类似支座中，优选地布置在驾驶员的扩展视野中，但无论如何在其可触及范围内。该弹性支承部由弹簧171表示，车辆中的支座由附图标记172表示。此外，振动装置16与接触显示器11在机械上有效连接，也就是说，在本情况中例如胶合或以其他机械方式硬连接。接触显示器11或触摸屏11及其显示单元12和扫描装置以及振动装置16等元件通过信号线与控制器15连接。

由此，hmi10包括接触显示器11、控制器15、振动装置16和接触显示器11的可振动支承部171、172。

控制器15优选以本身已知的方式实施为具有对应存储器的处理器的形式，其中在存储器中储存有由处理器运行以实施根据本发明的方法的操作程序。

振动装置16用于使接触显示器11偏转，从而产生触觉，即在接触显示器的面向用户的用户界面121中产生可借助触觉感知的脉冲或振动。

振动装置16例如可以电磁体的形式实施，其中第一部分与接触显示器11刚性连接，而相对于第一部分可电磁移动的第二部分可自由振动。在向电磁体16加载由控制器15输出的电脉冲时，其发出机械脉冲，该机械脉冲耦合到接触显示器11中并且使其整体偏移。该偏移在接触显示器的表面121上可感觉为触觉脉冲。在此，接触显示器的偏移可根据支承部和振动装置16的有效方向进行往复运动、具有围绕表面121垂线的旋转分量的往复和旋转运动或平行于表面121的平移运动。

在此，通过借助于相应的脉冲适当地控制振动装置16，可产生所谓的边缘反馈，其可由用户在表面121上能触知地、即借助触觉感知为边缘。例如在pakkanen,t.、r.,r.、raisamo,j.、salminen,k.和surakka,v.(2010)：“触摸屏上触觉按钮边缘的三种设计的比较”，触觉技术研讨会会刊'10,219-225中说明了关于适当控制振动装置16以产生边缘反馈的细节。

显示单元12或显示器12用于显示用户可见的操作区域，在此用户为正在查看显示器12的用户界面121、即显示器表面121的车辆驾驶员或另一车辆乘客。显示器12上显示的内容，在此特别是操作区域及其标题由控制器15以与背景相关的方式，即根据当前的操作情况传输到显示器12。操作区域代表虚拟操作元件，例如压力开关或按键开关、旋钮或滑块或者其它操作元件、例如从智能手机已知的字母数字键盘或键盘部件、例如同样从智能手机已知的所谓的“图标”或“按钮”或类似的操作元件。

在该图所基于的情况中，例如示出了两个并列布置的平面操作区域124和125，其中第一操作区域124的右棱边1241与第二操作区域125的左棱边1251相邻。

扫描装置13与控制器15配合用于通过操作元件3确定用户界面121的接触位置131。操作元件3例如可为手指(例如用户的手的食指)的指尖。操作元件3例如也可为触控笔，其由用户的手握住并且通过触敏表面11从而通过用户界面121被引导。扫描装置13将接触面132转化为其坐标在此被确定为接触面132的中心的接触点131，利用接触面132操作元件3位于触敏表面11上，即在此为用户界面121上。

与图1中的图示相反，扫描装置13也可以透明膜的形式布置在原本的显示器12上。在这种情况下，用户界面121由扫描装置13的上侧形成，其中操作区域124和125可穿过扫描装置13在用户界面121上显现。

为了通过用户界面121的接触来处理用户输入，如果所确定的用户界面121的接触位置位于操作区域124或125的边缘上，例如在图1示例的情况中位于第一操作区域124的右边缘或右棱边1241或者第二操作区域125的左边缘或左棱边1251上，则在根据现有技术的已知解决方案中输出边缘反馈。

本发明规定，在第一操作区域124的情况下加入不可见的虚拟边缘1242。虚拟边缘1242在第一操作区域124的表面内布置在第一操作区域124的所示的从而在显示器12上可见的右边缘1241的前方。由此，虚拟边缘1242朝操作区域中心的方向移动到操作区域124中。在附图所示的情况下，优选类似地设置有另一虚拟边缘1252，其布置在与第一操作区域124相邻的第二操作区域125内，并且在此相对于所示出的且在显示器12上可见的左边缘1251移动到操作区域125中。

以这种方式可实现的是，即使操作区域的可见示出的边缘的距离(在此为第一操作区域124的右边缘1241与第二操作区域的左边缘1251的距离)很小，也可达到所需的触觉最小距离，即在通过两个相邻操作区域124和125的边缘反馈可触觉检测的、即可感觉到的边缘之间的最小距离。作为触觉最小距离已确定平均值约为10毫米。由此，在将虚拟边缘1242和1252朝相应操作区域124和125的中心的方向前移例如3毫米时，在显示单元12上显示的操作表面的边缘1241和1252可彼此靠近到4至5毫米，其中保持10毫米的触觉最小距离。如果以手指3滑过该虚拟边缘1242，则输出边缘反馈，而对于真实的可见边缘1241不产生边缘反馈。类似地，在滑过另一虚拟边缘1252时产生边缘反馈，然而在滑过第二操作区域125的左侧真实边缘1251时不会产生边缘反馈。

虚拟边缘1242可有利地移动接触面132到真实边缘1241的宽度的大约一半。由此可确保，在滑过虚拟边缘1242时，即当所得到的接触点131位于虚拟边缘1242上时，所示的真实边缘1241位于接触面132之内，从而对于用户产生这样的错觉：边缘反馈由真实边缘1241产生。可近似地假设接触面的宽度至少为8mm，从而虚拟边缘1242可偏离真实边缘1241高达4mm，也就是说，可相对于该真实边缘朝操作区域124的中心的方向移动4mm。

就本发明的有利实施方式而言，扫描装置13还被配置为不仅提供所确定的接触点131的坐标，而且除此之外还提供接触面132的尺寸。由此，在正常操作中或者在独立的操作模式中，例如在电子设备1的首次启用之后或者在由新用户调试电子设备1之后的训练模式中，可确定接触面，之后可设置操作区域124、125彼此的距离以及虚拟边缘1242和1252到操作区域124和125的可见边缘1241和1251的距离。此外，也可相应地调整操作区域的范围。