[发明专利]借助于产生椭圆运动的超声波在表面上产生触压感觉的装置

说明书

本发明涉及一种触摸界面，其一方面包括能够响应于用户对所述表面的触摸而产生触压反馈效果的界面表面，并且另一方面包括至少一个压电致动器（2、3），所述压电致动器被配置为在所述界面表面中产生至少一个超声频率波，所述至少一个超声频率波能够向该表面的颗粒传递椭圆运动，所述椭圆运动具有与所述表面相切的移动分量，表示为ut(t)，以及垂直于所述表面的移动分量，表示为un(t)，其特征在于，选择所述超声频率波使得切向分量ut(t)的幅度Ut和法向分量un(t)的幅度Un基本相等。

技术领域

本发明涉及能够借助于在超声频率范围内在表面中传播的弹性波来产生用户可感知的触压反馈（retour haptique）的表面。

背景技术

已知越来越多的触摸界面，其具有用户可感知的触压反馈效果。这些界面通常使用联接到表面的机电致动器，将用户的手指或触控笔可感知的振动传递到该表面上。这些界面根据几个参数进行区分，比如馈送致动器的电信号的频率或其幅度。

因此，尤其区分低频振动触摸反馈界面和通过所谓的“挤压膜”或超声润滑效应的触压反馈界面。

在低频振动触摸反馈界面中，振动的致动器以致动器的刺激频率产生指尖的肉眼可见的机械变形（毫米级）。所选刺激频率应在触摸可感知的频率范围内（通常为1至1000Hz，最常见的是50Hz至250Hz），并且振动幅度应大于手指在这些频率下的感知阈值。为了产生这样的振动触摸效果，可以使用单个致动器，其具有可以刺激频率在垂直或平行于被致动表面的方向上移动的可动部件。但是这些致动器通常很厚，并且要求可动部件由弹性零件引导，如例如文献FR3068840-A1中所述。

在文献WO2019094440A1中描述了使用振动触摸致动器的示例，尤其应用于游戏手柄或等同物。所使用的致动器是低频致动器，尤其是LRA型（“Linear Resonant Actuator（线性共振致动器）”或ERM（“Eccentic Rotating Masses（偏心旋转质量）”），选择其是因为它们与压电型致动器相比成本低，该文献明确排除了压电型致动器的预期应用。此外，考虑LRA或ERM致动器还因为它们能够在本地（即在致动器的正上方）产生本地传递到接触表面的椭圆力。然而，这种椭圆运动仅在接触点处产生，因此只能在致动器正上方的接触点处被用户感知到。因此，这种LRA或ERM型低频致动器不适合产生超声频率的行波，超声频率的行波能够在触压界面的各个点产生触压反馈效果，即使是距致动器较远的点处也可以。

通常，振动触摸致动器产生用户手指的机械感受器直接感知的频率范围内的相对于表面基本垂直的手指轴上的移动，即平面外移动。

低频振动触摸反馈界面可以具有这样的触压反馈：对于被动放置在表面上而不移动的手指具有可清晰感知的幅度。手指于是可以感知到“点击”效果或均匀振动。与此相反，这种类型的界面不适合产生可被主动触摸感知到的纹理效果，所述主动触摸比如手指在表面上扫掠运动。

此外，考虑到致动器使用的可听工作频率，低频振动触摸反馈界面会产生噪声，因为其产生的移动处于可听频率。

以已知的方式在如下触压反馈装置中解决了该缺点，该触压反馈装置使用所谓的超声润滑效果使用超声频率下的激发，因此是听不见的。这种装置尤其在文献EP1956466-A1中描述。振动传播介质则为纯弹性或弱粘弹性薄板。当板的厚度与其他两个维度以及与所考虑的弹性波的波长相比较小时，该板可称为“薄板”。

以已知的方式，板可以是单片的或多层的并且形状为矩形。机电致动器布置在板上以激发轴向振动模式，也就是说，其各振动节点沿着平行于板的棱边之一的线彼此对齐。

在厚度不超过致动器产生的振动波长的两倍的板中，产生Lamb A0波（或厚度不对称的多层板的情况下产生广义的Lamb波），其通常称为低频近似弯曲波，并且所述波在平行于致动器的对齐线的两个边界上反射。