觸覺提示裝置、觸覺提示方法、驅動信號生成裝置以及驅動信號生成方法

觸覺提示裝置、觸覺提示方法、驅動信號生成裝置以及驅動信號生成方法
【專利摘要】觸覺提示裝置（400）具備：用于使屏幕（101）振動的多個執行器（102）；取得屏幕（101）上的多個觸摸位置的觸摸信息取得部（103）；從多個觸摸位置中決定提示觸覺的第一觸摸位置的觸覺提示決定部（104）；取得第一驅動信號的驅動信號取得部（402），該驅動信號是為了以在第一觸摸位置使屏幕（101）按照第一觸覺信號進行振動、在第二觸摸位置使屏幕（101）進行比第一觸摸位置小的振動的方式來驅動各執行器（102）的信號，并且該信號是利用從各執行器（102）到第一觸摸位置或其近旁的傳達特性以及從各執行器（102）到第二觸摸位置或其近旁的傳達特性而生成的信號。
【專利說明】觸覺提示裝置、觸覺提示方法、驅動信號生成裝置以及驅動信號生成方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種針對用戶在觸摸屏上的操作進行觸覺提示的觸覺提示裝置以及觸覺提示方法。
【背景技術】
[0002]現已有具備觸摸屏的公用終端(例如，ATM (Automated Teller Machine)或者自動售票機等)。并且，具備觸摸屏的私用設備(例如，平板PC (Personal Computer)或者智能手機等)也在增多。
[0003]觸摸屏是一種將針對屏幕進行的觸摸處理檢測為輸入的輸入裝置。一般而言，觸摸屏具備液晶顯示器或者有機EL顯示器等。在此情況下，觸摸屏也被稱為觸摸顯示器。例如，觸摸屏檢測用戶針對顯示區域中顯示的⑶I (Graphical User Interface)目標(例如鍵等)進行的觸摸。
[0004]采用這種觸摸屏的用戶界面的優點在于⑶I目標的配置靈活性高。但是，采用觸摸屏的用戶界面與歷來的利用鍵的用戶界面相比，按壓鍵時的感覺反饋小。因此存在著當用戶觸摸屏幕時難以識別出該觸摸是否被正確檢測的缺點。
[0005]對此，現已有提案介紹在觸摸屏上針對觸摸進行觸覺(haptics)提示的方法(參照專利文獻I)。專利文獻I公開了在能夠檢測出多點觸摸的觸摸屏(以下稱之為“多點觸摸屏”)上提示觸覺的方法。
[0006]專利文獻1:美國申請專利公開第2009/0250267號說明書
[0007]但是，所述現有技術被要求進一步提高針對多點觸摸的觸覺提示效率。

【發明內容】

[0008]對此，本發明提供一種針對多點觸摸能夠有效率地進行觸覺提示的觸覺提示裝置以及觸覺提示方法。
[0009]本發明的一形態的觸覺提示裝置通過使屏幕振動來向用戶提示觸覺，該觸覺提示裝置具備:屏幕；多個執行器，被設置在所述屏幕的互不相同的位置，用于使所述屏幕振動；觸摸信息取得部，通過對同時接觸所述屏幕的狀態下的多個觸摸進行檢測，取得所述屏幕上的多個觸摸位置；觸覺提示決定部，從所述多個觸摸位置中，決定提示觸覺的第一觸摸位置；驅動信號取得部，取得作為第一驅動信號的如下信號，該信號是為了以在所述第一觸摸位置使所述屏幕按照第一觸覺信號進行振動、在被包含于所述多個觸摸位置中的第二觸摸位置使所述屏幕進行比所述第一觸摸位置小的振動的方式來驅動各執行器的信號，并且該信號是利用從所述各執行器到所述第一觸摸位置或其近旁的傳達特性以及從所述各執行器到所述第二觸摸位置或其近旁的傳達特性而生成的信號，所述各執行器根據所述第一驅動信號，使所述屏幕振動。
[0010]在此，這些總括性或者具體性的形態可由系統、方法、集成電路、計算機程序或者記錄介質來實現，亦可由系統、方法、集成電路、計算機程序以及記錄介質的任意組合實現。
[0011]根據本發明的一形態，能夠針對多點觸摸有效率地進行觸覺提示。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是表示現有的觸覺提示裝置的結構的圖。
[0013]圖2是表示實施方式I的觸覺提示裝置的功能結構的方框圖。
[0014]圖3是表示實施方式I的觸覺提示裝置的結構的圖。
[0015]圖4是表示從執行器向屏幕上的某位置傳播振動的路徑的圖。
[0016]圖5A是表示TSP的一個例子的圖。
[0017]圖5B是表示TSP應答的一個例子的圖。
[0018]圖5C是表示TSP的反函數的一個例子的圖。
[0019]圖是表示根據TSP應答而算出的脈沖應答的一個例子的圖。
[0020]圖6A是表不觸覺信號的一個例子的圖。
[0021]圖6B是表不觸覺信號的一個例子的圖。
[0022]圖7是表示實施方式I的觸覺提示裝置的處理動作的流程圖。
[0023]圖8是用于說明實施方式I的觸覺提示裝置的處理動作的圖。
[0024]圖9是表示濾波器的一個例子的圖。
[0025]圖10是表示驅動信號的一個例子的圖。
[0026]圖11是表示在各觸摸位置的屏幕振動實驗結果的圖。
[0027]圖12是表示實施方式I的變形例2的屏幕所顯示的圖像的第I具體例的圖。
[0028]圖13是表示實施方式I的變形例2的觸覺提示決定部的處理動作的一個例子的流程圖。
[0029]圖14是表示實施方式I的變形例2的屏幕所顯示的圖像的第2具體例的圖。
[0030]圖15是表示實施方式I的變形例2的觸覺提示決定部的處理動作的一個例子的流程圖。
[0031]圖16是表示實施方式I的變形例2的屏幕所顯示的圖像的第3具體例子的圖。
[0032]圖17是表示實施方式I的變形例2的觸覺提示決定部的處理動作的一個例子的流程圖。
[0033]圖18是表示實施方式2的觸覺提示裝置的功能結構的方框圖。
[0034]圖19是表示實施方式2的觸覺提示裝置的處理動作的流程圖。
[0035]圖20是表不第一驅動信號、第二驅動信號以及合成驅動信號的一個例子的圖。
[0036]圖21是表示在實施方式2的各觸摸位置上的屏幕振動實驗結果的圖。
[0037]圖22是表示實施方式3的觸覺提示裝置以及濾波器算出裝置的功能結構的方框圖。
[0038]圖23A是表示實施方式3的濾波器算出裝置的處理動作的流程圖。
[0039]圖23B是表示實施方式3的觸覺提示裝置的處理動作的流程圖。
[0040]圖24是表示實施方式4的觸覺提示裝置以及驅動信號生成裝置的功能結構的方框圖。
[0041]圖25A是表示實施方式4的驅動信號生成裝置的處理動作的流程圖。[0042]圖25B是表示實施方式4的觸覺提示裝置的處理動作的流程圖。
[0043]圖26是表示實施方式5的觸覺提示裝置的功能結構的方框圖。
[0044]圖27是表示實施方式5的觸覺提示裝置的處理動作的流程圖。
[0045]圖28是表示實施方式6的觸覺提示裝置的功能結構的方框圖。
[0046]圖29是表示實施方式6的觸覺提示裝置的處理動作的流程圖。
[0047]圖30是表示實施方式7的觸覺提示裝置的功能結構的方框圖。
[0048]圖31是表示實施方式7的觸覺提示裝置的處理動作的流程圖。
[0049]圖32是表示實施方式7的控制位置決定部以及濾波器算出部的處理動作的流程圖。
[0050]圖33是表示實施方式7的多個第一候補位置的一個例子的圖。
[0051]圖34是表不實施方式7中的與各第一候補位置對應的第一觸摸位置的振動強度的模擬結果的圖。
[0052]圖35是表示實施方式8的觸覺提示裝置的功能結構的圖。
[0053]圖36是表示實施方式8的觸覺提示裝置的處理動作的流程圖。
[0054]圖37是表示實施方式8的濾波器算出部的處理動作的流程圖。
[0055]圖38是表示實施方式8中的與第二觸摸位置的應答信號的相位相對的第一觸摸位置的振動強度的變化的一個例子的圖表。
【具體實施方式】
[0056]在本說明書中，多點觸摸意味同時接觸屏幕的狀態下的多個觸摸。換言之，多點觸摸意味著，在某時點與屏幕接觸的多個觸摸。即，多點觸摸是對于屏幕上的多個位置的多個觸摸，且是在時間上重復的多個觸摸。因此，多點觸摸不僅是指同時開始的多個觸摸，還包含在不同的時刻開始并在某時點被同時檢測出的多個觸摸。具體是，第一觸摸開始之后，若在持續第一觸摸的狀態下開始了第二觸摸，那么在第二觸摸的開始時點，第一觸摸和第二觸摸即相當于多點觸摸。
[0057](本發明的基礎知識)
[0058]通過多點觸摸屏，多個用戶能夠同時能進行操作。另外，通過多點觸摸屏，用戶能夠利用多個手指直觀性地進行使對象目標擴大或者旋轉等的操作。在這種多點觸摸屏中，當考慮到針對多點觸摸的觸覺反饋時，最好是針對各個觸摸有區別地進行觸覺提示。
[0059]通常而言，在只利用I個執行器在2個以上的觸摸位置同時提示觸覺的情況下，在各觸摸位置上會同時提示出同種類的觸覺。另外，只利用I個執行器，難以在2個以上的觸摸位置中的任意的觸摸位置上提示出與另一觸摸位置不同的觸覺。
[0060]在此，專利文獻I的觸摸屏如圖1所示，在柔軟的表面層1001之下，可分別獨立地在上下方向上隆起/下陷的多個執行器1002被鋪設成陣列狀。通過使被配置在觸摸位置下方的多個執行器1002獨立地隆起，可針對多點觸摸有區別地進行觸覺提示。
[0061]如上所述，根據專利文獻I的方法，通過在表面層1001之下以陣列狀鋪設多個執行器1002，能夠在多個觸摸位置同時提示不同的觸覺。但是，要想在表面層1001上的任意位置提示觸覺，需要以人的手指的分辯率(IOmm?20_程度)以下的單位來配置執行器1002。因此，根據專利文獻I的方法，則需要非常多的執行器。[0062]另外，為了能夠直接對畫面上顯示的GUI目標(鍵等)進行觸摸，需要在執行器1002的下方配置液晶顯示器等的顯示裝置。因此，執行器1002必須是透明的。但是，難以在觸摸屏上安裝這種透明的執行器。
[0063]在此，本發明的一形態的觸覺提示裝置，通過使屏幕振動來向用戶提示觸覺，該觸覺提示裝置具備:屏幕；多個執行器，被設置在所述屏幕的互不相同的位置，用于使所述屏幕振動；觸摸信息取得部，通過對同時接觸所述屏幕的狀態下的多個觸摸進行檢測，取得所述屏幕上的多個觸摸位置；觸覺提示決定部，從所述多個觸摸位置中，決定提示觸覺的第一觸摸位置；驅動信號取得部，取得作為第一驅動信號的如下信號，該信號是為了以在所述第一觸摸位置使所述屏幕按照第一觸覺信號進行振動、在被包含于所述多個觸摸位置中的第二觸摸位置使所述屏幕進行比所述第一觸摸位置小的振動的方式來驅動各執行器的信號，并且該信號是利用從所述各執行器到所述第一觸摸位置或其近旁的傳達特性以及從所述各執行器到所述第二觸摸位置或其近旁的傳達特性而生成的信號，所述各執行器根據所述第一驅動信號，使所述屏幕振動。
[0064]根據該結構，能夠在第一觸摸位置提示觸覺，在第二觸摸位置提示比第一觸摸位置小的觸覺或者不提示觸覺。因此，對與多點觸摸中的需要觸覺提示的觸摸，能夠提示與其他觸摸不同的觸覺，從而可做出恰當的觸覺反饋。即，能夠抑制因觸覺提示而造成的沒必要的混亂。另外，用于驅動各執行器的驅動信號是利用傳達特性而被生成的信號。因此，即使第一觸摸位置和執行器不接近，也能夠在第一觸摸位置賦予大的振動，在第二觸摸位置賦予小的振動或者不賦予振動。即，無需將多個執行器鋪設在屏幕下方，因此能夠針對多點觸摸有效率地進行觸覺提示。并且，即使在顯示裝置被設置在屏幕下方的情況下，也無需安裝透明的執行器，因此能夠較簡易地制造出觸覺提示裝置。
[0065]例如還可以是，所述觸覺提示裝置還具備濾波器取得部，該濾波器取得部取得第一濾波器，該第一濾波器用于通過對任意的觸覺信號進行濾波處理來生成驅動信號，該驅動信號是為了以在所述第一觸摸位置使所述屏幕按照所述任意的觸覺信號進行振動、在所述第二觸摸位置按照振動強度比所述任意的觸覺信號小的信號進行振動的方式來驅動所述各執行器的信號。
[0066]根據該結構，通過使用濾波器對觸覺信號進行濾波處理，能夠生成驅動信號。并且，該濾波器被用于任意的觸覺信號。即，在對多個觸覺信號生成驅動信號的情況下，能夠共用濾波器，從而能夠減輕為了生成驅動信號的負荷。
[0067]例如還可以是，所述濾波器取得部算出所述第一濾波器，以使從所述各執行器到所述第一觸摸位置的傳達特性與所述第一濾波器在時域中的折積運算結果的和表示脈沖，并使從所述各執行器到所述第二觸摸位置的傳達特性與所述第一濾波器在時域中的折積運算結果的和表示零。
[0068]根據該結構，能夠在時域算出濾波器。
[0069]例如還可以是，所述濾波器取得部算出所述第一濾波器，以使從所述各執行器到所述第一觸摸位置的傳達特性與所述第一濾波器在頻域中的積的和表示脈沖，并使從所述各執行器到所述第二觸摸位置的傳達特性與所述第一濾波器在頻域中的積的和表示零。
[0070]根據該結構，能夠在頻域算出濾波器。即，與在時域算出濾波器的情況相比，更能夠降低處理負荷。[0071]例如還可以是，所述驅動信號取得部還取得作為第二驅動信號的如下信號，該信號是為了以在所述第二觸摸位置使所述屏幕按照第二觸覺信號進行振動、在所述第一觸摸位置使所述屏幕不進行振動的方式來驅動所述各執行器的信號，并且，該信號是利用從所述各執行器分別到所述第一觸摸位置以及所述第二觸摸位置的傳達特性而生成的信號，所述觸覺提示裝置還具備信號加法運算部，該信號加法運算部對于所述各執行器，對所述第一驅動信號以及所述第二驅動信號進行加法運算，所述各執行器根據加法運算之后的信號，使所述屏幕振動。
[0072]根據該結構，在第一觸摸位置使屏幕按照第一觸覺信號進行振動，在第二觸摸位置使屏幕按照第二觸覺信號進行振動。即，相對于多個觸摸位置，能夠提示互不相同的觸覺。因此，針對多點觸摸能夠同時進行可區別的觸覺提示，從而能夠更適當地提示觸覺。
[0073]例如還可以的，所述觸覺提示裝置還具備濾波器存儲部，該濾波器存儲部存儲有濾波器，該濾波器用于通過對任意的觸覺信號進行濾波處理來生成驅動信號，所述驅動信號是為了針對所述屏幕上的多個位置的任意組合，以在一個位置上使所述屏幕按照所述任意的觸覺信號進行振動、在其他位置使所述屏幕不進行振動的方式來驅動所述各執行器的信號，所述濾波器取得部從所述濾波器存儲部取得與所述第一觸摸位置及所述第二觸摸位置對應的濾波器，并以此作為所述第一濾波器。
[0074]根據該結構，能夠利用被存儲在濾波器存儲部中的濾波器來生成驅動信號。因此，能夠縮短從取得觸摸位置到提示觸覺為止的時間，從而能夠減少觸覺提示的延遲。并且，還能夠降低為了進行觸覺提示的處理負荷，并能夠在智能手機或者平板計算機等處理能力低的設備中恰當地提示觸覺。
[0075]另外，濾波器對任意的觸覺信號都有效。即，濾波器不依賴觸覺信號。因此，即使在使用多個觸覺信號的情況下，也不需要按每個觸覺信號來存儲濾波器，因此，與存儲驅動信號的情況相比，能夠使所需要的存儲容量減少。
[0076]例如還可以是，所述觸覺提示裝置還具備驅動信號存儲部，該驅動信號存儲部存儲有驅動信號，該驅動信號是為了針對所述屏幕上的多個位置的任意組合，以在一個位置使所述屏幕按照所述第一觸覺信號進行振動、在其他位置使所述屏幕不進行振動的方式來驅動所述各執行器的信號，并且，該驅動信號是利用從所述各執行器分別到所述一個位置以及所述其他位置的傳達特性而生成的信號，所述驅動信號取得部，從所述驅動信號存儲部取得與所述第一觸摸位置以及所述第二觸摸位置對應的驅動信號，并以此作為所述第一驅動信號。
[0077]根據該結構，能夠使用被存儲在驅動信號存儲部的驅動信號來提示觸覺。因此，能夠縮短從取得觸摸位置到提示觸覺為止的時間，從而能夠減少觸覺提示的延遲。并且，還能夠降低為了進行觸覺提示的處理負荷，并能夠在智能手機或者平板計算機等處理能力低的設備對多點觸摸恰當也提示觸覺。
[0078]例如還可以是，所述驅動信號取得部利用所述第一觸覺信號和從所述各執行器分別到所述第一觸摸位置以及所述第二觸摸位置的傳達特性來生成所述第一驅動信號。
[0079]根據該結構，能夠使用第一觸覺信號和傳達特性生成第一驅動信號。因此，即使不算出第一濾波器，也能夠生成第一驅動信號，從而能夠降低處理負荷。
[0080]例如還可以是，所述第一觸覺信號根據所述屏幕的振動特性而被決定。[0081]根據該結構，第一觸覺信號根據屏幕的振動特性而被決定。因此，如果第一觸覺信號例如被決定為屏幕的諧振頻率或其近旁的頻率的信號的話，能夠提高能量效率。
[0082]例如還可以是，所述觸覺提示裝置還具備觸摸位置推測部，該觸摸位置推測部對于取得的所述多個觸摸位置的每一個觸摸位置，根據該觸摸位置在時間上的變化，推測規定時間后的觸摸位置，所述觸覺提示決定部，從被推測出的所述多個觸摸位置中，決定所述第一觸摸位置和所述第二觸摸位置。
[0083]根據該結構，能夠在被推測的觸摸位置進行觸覺提示。因此，即使觸摸位置在從取得觸摸位置到提示觸覺為止的時間內發生了移動，也能夠恰當地提示觸覺。
[0084]例如還可以是，所述傳達特性是從所述各執行器分別到所述第一觸摸位置以及所述第二觸摸位置的脈沖應答。
[0085]根據該結構，能夠作為傳達特性使用脈沖應答。
[0086]例如還可以是，所述觸覺提示裝置還具備控制位置決定部，該控制位置決定部從包含所述第一觸摸位置的規定范圍的第一區域中決定第一控制位置，并從包含所述第二觸摸位置的規定范圍的第二區域中決定第二控制位置，所述驅動信號取得部，取得利用從所述各執行器到所述第一控制位置的傳達特性和從所述各執行器到所述第二控制位置的傳達特性而生成的信號，并以此作為所述第一驅動信號。
[0087]根據該結構，能夠將利用從各執行器到第一控制位置以及第二控制位置的傳達特性而生成的信號作為第一驅動信號來取得。因此，通過恰當地決定第一控制位置以及第二控制位置，能夠恰當地控制在第一觸摸位置的振動，從而能夠更有效率地提示觸覺。
[0088]例如還可以是，所述控制位置決定部將所述第二觸摸位置決定為所述第二控制位置，并對于所述第一區域內的多個第一候補位置的每一個第一候補位置，算出在以利用從所述各執行器到該第一候補位置的傳達特性和從所述各執行器到所述第二控制位置的傳達特性而生成的驅動信號來驅動所述各執行器時的所述第一觸摸位置上的振動強度，并將算出的振動強度成為預先規定的振動強度以上的第一候補位置決定為所述第一控制位置。
[0089]根據該結構，能夠從第一區域內的多個第一候補位置中，將在第一觸摸位置上的振動強度為預先規定的振動強度以上的第一候補位置決定為第一控制位置。由此，能夠在提高第一觸摸位置上的振動強度，并能夠更有效率地提示觸覺。
[0090]例如還可以是，所述控制位置決定部將所述第一觸摸位置決定為所述第一控制位置，并對于所述第二區域內的多個第二候補位置的每一個第二候補位置，算出在以利用從所述各執行器到所述第一控制位置的傳達特性和從所述各執行器到所述第二候補位置的傳達特性而生成的驅動信號來驅動所述各執行器時的所述第一觸摸位置上的振動強度，并將算出的振動強度成為預先規定的振動強度以上的第二候補位置決定為所述第二控制位置。
[0091]根據該結構，能夠從第二區域內的多個第二候補位置中，將在第一觸摸位置上的振動強度為預先規定的振動強度以上的第二候補位置決定為第二控制位置。因此，能夠提高在第一觸摸位置上的振動強度，并能夠更有效率地提示觸覺。
[0092]例如還可以是，所述控制位置決定部，對于所述第一區域內的多個第一候補位置以及所述第二區域內的多個第二候補位置的每一個組合，算出在以利用從所述各執行器到該第一候補位置的傳達特性和從所述各執行器到該第二候補位置的傳達特性而生成的驅動信號來驅動所述各執行器時的所述第一觸摸位置上的振動強度，并將算出的振動強度成為預先規定的振動強度以上的第一候補位置以及第二候補位置分別決定為所述第一控制位置以及所述第二控制位置。
[0093]根據該結構，能夠從第一區域內的多個第一候補位置以及第二區域內的多個第二候補位置的組合中，將第一觸摸位置上的振動強度為預先規定的振動強度以上的第一候補位置以及第二候補位置分別決定為第一控制位置以及第二控制位置。因此，能夠提高在第一觸摸位置上的振動強度，從而能夠更有效率地提示觸覺。
[0094]例如可以是，所述濾波器取得部算出所述第一濾波器，以使從所述各執行器到所述第一觸摸位置的傳達特性和所述第一濾波器在頻域中的積的和表示脈沖，并使從所述各執行器到所述第二觸摸位置的傳達特性和所述第一濾波器在頻域中的積的和表示預先規定的振動強度以下的應答信號。
[0095]根據該結構，能夠以表示出如下應答信號的方式算出第一濾波器，該應答信號是指從各執行器到第二觸摸位置的傳達特性和第一濾波器在頻域的積的和為預先規定的振動強度以下的應答信號。因此，與以積的和表示零的方式算出第一濾波器的情況相比，第一濾波器的自由度得以提高，且能夠將與執行器的特性相應的驅動信號作為第一驅動信號來提取。
[0096]例如可以是，所述濾波器取得部通過使所述應答信號的振幅以及相位的至少一方發生變化，從而算出多個第一濾波器候補，并算出所述多個第一濾波器候補中的、通過濾波處理能夠獲得預先規定的振動強度以下的驅動信號的第一濾波器候補，以此作為所述第一濾波器。
[0097]根據該結構，作為第一濾波器，能夠算出可獲得預先規定的振動強度以下的驅動信號的第一濾波器候補。因此，能夠降低為了驅動各執行器所必須的能量，從而能夠更有效率地提示觸覺。
[0098]或者可以是，所述濾波器取得部算出所述第一濾波器，以使從所述各執行器到所述第一觸摸位置的傳達特性和所述第一濾波器在頻域中的積的和表示脈沖，并使從所述各執行器到所述第一觸摸位置的傳達特性與所述第一濾波器在頻域中的積的和、從所述各執行器到到所述第二觸摸位置的傳達特性與所述第一濾波器在頻域中的積的和這兩個和的比例表示預先規定的振動強度比以上的應答信號。
[0099]另外，本發明的一形態的驅動信號生成裝置，生成用于驅動多個執行器的驅動信號，所述多個執行器為了向用戶提示觸覺而使屏幕振動，該驅動信號生成裝置具備:傳達特性取得部，取得從所述多個執行器分別到所述屏幕上的多個位置的傳達特性；驅動信號生成部，利用從所述各執行器到一個位置或其近旁的傳達特性以及從所述各執行器到其他位置或其近旁的傳達特性，生成驅動信號，該驅動信號是為了針對所述屏幕上的多個位置的任意組合，以在所述一個位置使所述屏幕按照第一觸覺信號進行振動、在其他位置使所述屏幕進行比所述一個位置小的振動的方式來驅動所述各執行器的驅動信號。
[0100]根據該結構，能夠生成用于所述觸覺提示裝置的驅動信號。
[0101]在此，這些總括性或者具體性的形態可由系統、方法、集成電路、計算機程序或者記錄介質來實現，也可由系統、方法、集成電路、計算機程序以及記錄介質的任意組合來實現。[0102]以下，關于實施方式，參照附圖進行說明。
[0103]另外，以下說明的實施方式均表示總括性或者具體性的例子。以下的實施方式中給出的數值、形狀、材料、結構要素、結構要素的配置位置以及連接形態、步驟、步驟的順序等也都表示一個例子，并非是對權利要求范圍的限定。另外，關于以下實施方式的結構要素中的未被記載于表示最上位概念的獨立請求項的結構要素，作為任意的結構要素進行說明。
[0104](實施方式I)
[0105]〈裝置結構〉
[0106]圖2表示實施方式I的觸覺提示裝置100的功能結構。另外，圖3表示實施方式I的觸覺提示裝置100的結構。該觸覺提示裝置100通過使屏幕101振動來提示觸覺。
[0107]如圖2所示，觸覺提示裝置100具備屏幕101、多個執行器102、觸摸信息取得部103、觸覺提示決定部104、傳達特性存儲部105、傳達特性取得部106、濾波器算出部107、觸覺信號存儲部108和濾波處理部109。以下，對觸覺提示裝置100所具備的各結構要素進行說明。
[0108]< 屏幕 101 >
[0109]屏幕101是傳達振動的部件，該振動用于提示觸覺。具體而言，屏幕101例如是由玻璃或者丙烯樹脂制成的具有透光性的板狀部件。
[0110]另外，對屏幕101的形狀、大小、厚度、硬度以及固定方法等，無需特作限定。但是，從執行器102至屏幕101上的各位置(以下也稱之為“點”)的傳達特性依賴于屏幕101的形狀、大小、厚度、硬度以及固定方法等而變化。
[0111]<執行器 102 >
[0112]多個執行器102被設置在屏幕101上的互不相同的位置。例如，像圖3所表示的那樣，多個執行器102被貼在屏幕101的端部。即，多個執行器102被設置在屏幕101的圖像顯示區域外。
[0113]各執行器102按照驅動信號使屏幕101振動。通過這樣，由各執行器102賦予屏幕101的振動傳播到屏幕101上的觸摸位置，從而向用戶提示觸覺。
[0114]在本實施方式中，執行器102數例如是觸摸信息取得部103可同時檢測出的觸摸數以上的個數。由此，觸覺提示裝置100能夠針對可檢測出的多個觸摸，提示互不相同的觸覺。另外，執行器102數并非定要是可同時檢測出的觸摸數以上的個數。執行器102數也可以未滿可同時檢測出的觸摸數。在此情況下，觸覺提示裝置100能夠在多個觸摸位置中的與執行器102數相等的觸摸位置上進行觸覺控制。
[0115]執行器102例如也可以是壓電元件(piezo元件)。或者，執行器102還可以是聲圈。另外，執行器102可以包含用于放大驅動信號的放大器。在此,對于執行器102的種類無需特作限定。
[0116]對執行器102的配置間隔，無需特作限定。例如，將多個執行器102配置成能夠使屏幕101有效率地進行振動的方式即可。
[0117]<觸摸信息取得部103 >
[0118]觸摸信息取得部103通過檢測與屏幕101同時接觸的狀態下的多個觸摸，從而取得屏幕101上的多個觸摸位置。即，觸摸信息取得部103通過檢測用戶對屏幕101進行的多點觸摸，取得屏幕101上面的多個觸摸位置。例如，觸摸信息取得部103取得表示多個觸摸位置的坐標的觸摸信息。例如，多點觸摸包含用戶同時接觸屏幕上的多個位置的狀態。
[0119]觸摸信息取得部103例如由靜電電容方式或者感壓方式的多點觸摸屏構成。例如，在觸摸信息取得部103由靜電電容方式的多點觸摸屏構成的情況下，觸摸信息取得部103根據多點觸摸所致的靜電電容的變化，取得多個觸摸位置。再例如，在觸摸信息取得部103由感壓方式的多點觸摸屏構成的情況下，觸摸信息取得部103根據多點觸摸所致的壓力變化，取得多個觸摸位置。
[0120]另外，多點觸摸屏并非定要限定于靜電電容方式或者感壓方式的多點觸摸屏。即，只要能檢測出多點觸摸，多點觸摸屏可以是任何方式的多點觸摸屏。
[0121]另外，除了多個觸摸位置之外，觸摸信息取得部103還可以作為觸摸信息取得表示在各觸摸位置的接觸面積、負荷或者按壓等的信息。在此情況下，如果采用感壓方式的多點觸摸屏則能夠容易地取得按壓。另外，也可以利用負重傳感器取得按壓。
[0122]另外，在觸摸信息取得部103由多點觸摸屏構成的情況下，可使屏幕101和構成觸摸信息取得部103的多點觸摸屏形成一體。例如，可通過在屏幕101上粘貼靜電電容方式的多點觸摸屏，使觸摸信息取得部103和屏幕101形成I個部件。
[0123]另外，如圖3所示，在屏幕101或者觸摸信息取得部103的下部可設置液晶顯示器或者有機EL顯示器等的顯示裝置110。由此，觸覺提示裝置100可發揮作為觸摸顯示器的功能。在此，并非是定要設置顯示裝置110。
[0124]在此，屏幕101上的多個觸摸位置包含用戶直接接觸觸屏幕101的位置或者用戶通過由其操縱的筆等接觸屏幕101的位置。
[0125]<觸覺提示決定部104 >
[0126]觸覺提示決定部104決定提示觸覺的第一觸摸位置(以下，也稱之為“提示位置”)。例如，觸覺提示決定部104，從多個觸摸位置中，決定以觸覺信號所示的振動來提示觸覺的第一觸摸位置和不以觸覺信號所示的振動來提示觸覺的至少I個第二觸摸位置(以下，也稱之為“非提示位置”)。
[0127]具體是，觸覺提示決定部104例如根據⑶I目標的顯示位置、觸摸位置上的負荷或者多個觸摸位置間的時間上或者空間上的關系，從多個觸摸位置中決定I個提示位置。另外，觸覺提示決定部104將多個觸摸位置中的提示位置以外的觸摸位置決定為非提示位置。在此，對提示位置的決定方法，無需特作限定。
[0128]<傳達特性存儲部105 >
[0129]傳達特性存儲部105例如是硬盤或者半導體存儲器。傳達特性存儲部105，對于屏幕101上的各點，存儲從各執行器102到該點的傳達特性。即，傳達特性存儲部105，對于屏幕101上的多個位置以及多個執行器102，將傳達特性與位置和執行器102的組合對應起來進存儲。
[0130]傳達特性表不系統中的輸入和輸出的關系。在此，執行器的驅動信號相當于輸入，屏幕上的I個點的振動相當于輸出。一般而言，傳達特性G (ω)由系統的輸出Y (ω)對系統的輸入X (ω)之比來表示，(G (ω)=Υ (ω)/Χ ( ω ))。例如，在輸入X ( ω )是脈沖的情況下(X ( ω ) =1)，傳達特性G ( ω )與輸出Y ( ω )(脈沖應答)相一致。
[0131]對此，在本實施方式中，傳達特性存儲部105，對于屏幕101上的各點，作為傳達特性存儲有從各執行器102到該點的脈沖應答。另外，脈沖應答可以被表示在時域中，也可以被表示在頻域中。即，在傳達特性存儲部105中可以存儲脈沖應答的時間波浪，也可以存儲脈沖應答的頻譜。
[0132]在此，屏幕101上的各點例如可以是屏幕101上的各分割區域的代表點(例如，中心或者重心等)。分割區域，例如將屏幕101上的區域分割成IOmm單位的格子狀而成。另外，分割區域的形狀并非定要是矩形狀，也可以是其他形狀。另外，分割區域的大小并非定要在全分割區域都相同。例如，分割區域的大小可根據屏幕101上的位置而異。根據由觸摸信息取得部103取得的觸摸位置，選擇觸摸位置近旁的區域。對選擇基準特無限定，例如可以選擇與觸摸位置的距離成為最小的區域。
[0133]在此，各分割區域越小(即，分割區域數越多)，越能提高觸覺提示的分辨率，但用于存儲傳達特性的存儲容量也增大。即，由于分辨率和存儲容量是相抵消的關系，因此，可根據所需要的分辨率或者被容許的存儲容量等，決定各分割區域的大小。
[0134]以下，關于被存儲在傳達特性存儲部105的傳達特性，進行更詳細的說明。
[0135]在此，設想傳達特性存儲部105中存儲有從M (M為2以上的整數)個執行器102(A”A2、……、AM)分別到屏幕101上的N (N為2以上的整數)個位置(P1 (Xl，yi)、P2 (x2,y2)>......、ΡΝ (χΝ，yN))的每一個位置的MXN個傳達特性的情況進行說明。
[0136]圖4表示的是振動從執行器102傳播到屏幕101上的某個位置的路徑。
[0137]如圖4所示，位置Pi上的振動是從執行器Aj直接到達位置Pi Cxi, Yi)的振動，以及在屏幕101的端部被反射而到達位置Pi (Xi, yi)的振動等被合成之后的振動。因此，傳達特性包含從執行器~到屏幕上的某個位置Pi的所有路徑的傳播特性。
[0138]另外，傳達特性可以被表現在時域中，也可以被表現在頻域中。被表現在時域中的傳達特性和被表現在頻域中的傳達`特性，作為信息是等價的，能夠彼此變換。
[0139]例如，通過測量向執行器Aj輸入脈沖時位置Pi (Xi，yi)上的振動(脈沖應答)，能夠取得從執行器~到位置Pi (Xi，yi)的傳達特性。脈沖應答能夠完全表現從執行器~到位置？1 (Xi，yi)的系統特性。在此，本實施方式中作為傳達特性利用脈沖應答。
[0140]另外，通常在直接施加脈沖的情況下，由于脈沖的持續時間非常短，因此有脈沖應答的信噪比變低的傾向。對此，可用TSP (Time Stretched Pulse)代替脈沖來測量脈沖應答。由此，作為傳達特性能夠獲得信噪比高的脈沖應答。以下，關于使用TSP來測量脈沖應答的方法進行說明。
[0141]TSP如式(I)所示，通過使脈沖的相位與頻率的2次方2成比例地變化，從而比起脈沖是在時間軸上被拉長的信號。圖5A表示的是TSP的一個例子。
[0142](式I)
【權利要求】
1.一種觸覺提示裝置，通過使屏幕振動來向用戶提示觸覺，該觸覺提示裝置具備: 屏眷; 多個執行器，被設置在所述屏幕的互不相同的位置，用于使所述屏幕振動； 觸摸信息取得部，通過對同時接觸所述屏幕的狀態下的多個觸摸進行檢測，取得所述屏幕上的多個觸摸位置； 觸覺提示決定部，從所述多個觸摸位置中，決定提示觸覺的第一觸摸位置；以及驅動信號取得部，取得作為第一驅動信號的如下信號，該信號是為了以在所述第一觸摸位置使所述屏幕按照第一觸覺信號進行振動、在被包含于所述多個觸摸位置中的第二觸摸位置使所述屏幕進行比所述第一觸摸位置小的振動的方式來驅動各執行器的信號，并且該信號是利用從所述各執行器到所述第一觸摸位置或其近旁的傳達特性以及從所述各執行器到所述第二觸摸位置或其近旁的傳達特性而生成的信號， 所述各執行器根據所述第一驅動信號，使所述屏幕振動。
2.如權利要求1所述的觸覺提示裝置， 所述觸覺提示裝置還具備濾波器取得部，該濾波器取得部取得第一濾波器，該第一濾波器用于通過對任意的觸覺信號進行濾波處理來生成驅動信號，該驅動信號是為了以在所述第一觸摸位置使所述屏幕按照所述任意的觸覺信號進行振動、在所述第二觸摸位置按照振動強度比所述任意的觸覺信號小的信號進行振動的方式來驅動所述各執行器的信號，所述驅動信號取得部，通過利用所述第一濾波器來對所述第一觸覺信號進行濾波處理，從而取得所述第一 驅動信號。
3.如權利要求2所述的觸覺提示裝置， 所述濾波器取得部算出所述第一濾波器，以使從所述各執行器到所述第一觸摸位置的傳達特性與所述第一濾波器在時域中的折積運算結果的和表示脈沖，并使從所述各執行器到所述第二觸摸位置的傳達特性與所述第一濾波器在時域中的折積運算結果的和表示零。
4.如權利要求2所述的觸覺提示裝置， 所述濾波器取得部算出所述第一濾波器，以使從所述各執行器到所述第一觸摸位置的傳達特性與所述第一濾波器在頻域中的積的和表示脈沖，并使從所述各執行器到所述第二觸摸位置的傳達特性與所述第一濾波器在頻域中的積的和表示零。
5.如權利要求1至4的任一項所述的觸覺提示裝置， 所述驅動信號取得部，還取得作為第二驅動信號的如下信號，該信號是為了以在所述第二觸摸位置使所述屏幕按照第二觸覺信號進行振動、在所述第一觸摸位置使所述屏幕不進行振動的方式來驅動所述各執行器的信號，并且，該信號是利用從所述各執行器分別到所述第一觸摸位置以及所述第二觸摸位置的傳達特性而生成的信號， 所述觸覺提示裝置還具備信號加法運算部，該信號加法運算部對于所述各執行器，對所述第一驅動信號以及所述第二驅動信號進行加法運算， 所述各執行器根據加法運算之后的信號，使所述屏幕振動。
6.如權利要求2所述的觸覺提示裝置， 所述觸覺提示裝置還具備濾波器存儲部，該濾波器存儲部存儲有濾波器，該濾波器用于通過對任意的觸覺信號進行濾波處理來生成驅動信號，所述驅動信號是為了針對所述屏幕上的多個位置的任意組合，以在一個位置上使所述屏幕按照所述任意的觸覺信號進行振動、在其他位置使所述屏幕不進行振動的方式來驅動所述各執行器的信號， 所述濾波器取得部，從所述濾波器存儲部取得與所述第一觸摸位置及所述第二觸摸位置對應的濾波器，并以此作為所述第一濾波器。
7.如權利要求1所述的觸覺提示裝置， 所述觸覺提示裝置還具備驅動信號存儲部，該驅動信號存儲部存儲有驅動信號，該驅動信號是為了針對所述屏幕上的多個位置的任意組合，以在一個位置使所述屏幕按照所述第一觸覺信號進行振動、在其他位置使所述屏幕不進行振動的方式來驅動所述各執行器的信號，并且，該驅動信號是利用從所述各執行器分別到所述一個位置以及所述其他位置的傳達特性而生成的信號， 所述驅動信號取得部，從所述驅動信號存儲部取得與所述第一觸摸位置以及所述第二觸摸位置對應的驅動信號，并以此作為所述第一驅動信號。
8.如權利要求1所述的觸覺提示裝置， 所述驅動信號取得部，利用所述第一觸覺信號和從所述各執行器分別到所述第一觸摸位置以及所述第二觸摸位置的傳達特性來生成所述第一驅動信號。
9.如權利要求1至8的任一項所述的觸覺提示裝置， 所述第一觸覺信號根據所述屏幕的振動特性而被決定。
10.如權利要求1至9的任一項所述的觸覺提示裝置， 所述觸覺提示裝置還具備觸摸位置推測部，該觸摸位置推測部對于取得的所述多個觸摸位置的每一個觸摸位置，根據該觸摸位置在時間上的變化，推測規定時間后的觸摸位置，` 所述觸覺提示決定部，從被推測出的所述多個觸摸位置中，決定所述第一觸摸位置和所述第二觸摸位置。
11.如權利要求1至10的任一項所述的觸覺提示裝置， 所述傳達特性是從所述各執行器分別到所述第一觸摸位置以及所述第二觸摸位置的脈沖應答。
12.如權利要求1所述的觸覺提示裝置， 所述觸覺提示裝置還具備控制位置決定部，該控制位置決定部從包含所述第一觸摸位置的規定范圍的第一區域中決定第一控制位置，并從包含所述第二觸摸位置的規定范圍的第二區域中決定第二控制位置， 所述驅動信號取得部，取得利用從所述各執行器到所述第一控制位置的傳達特性和從所述各執行器到所述第二控制位置的傳達特性而生成的信號，并以此作為所述第一驅動信號。
13.如權利要求12所述的觸覺提示裝置， 所述控制位置決定部， 將所述第二觸摸位置決定為所述第二控制位置， 對于所述第一區域內的多個第一候補位置的每一個第一候補位置，算出在以利用從所述各執行器到該第一候補位置的傳達特性和從所述各執行器到所述第二控制位置的傳達特性而生成的驅動信號來驅動所述各執行器時的所述第一觸摸位置上的振動強度，并將被算出的振動強度成為預先規定的振動強度以上的第一候補位置決定為所述第一控制位置。
14.如權利要求12所述的觸覺提示裝置，所述控制位置決定部， 將所述第一觸摸位置決定為所述第一控制位置， 對于所述第二區域內的多個第二候補位置的每一個第二候補位置，算出在以利用從所述各執行器到所述第一控制位置的傳達特性和從所述各執行器到所述第二候補位置的傳達特性而生成的驅動信號來驅動所述各執行器時的所述第一觸摸位置上的振動強度，并將被算出的振動強度成為預先規定的振動強度以上的第二候補位置決定為所述第二控制位置。
15.如權利要求12所述的觸覺提示裝置， 所述控制位置決定部，對于所述第一區域內的多個第一候補位置以及所述第二區域內的多個第二候補位置的每一個組合，算出在以利用從所述各執行器到該第一候補位置的傳達特性和從所述各執行器到該第二候補位置的傳達特性而生成的驅動信號來驅動所述各執行器時的所述第一觸摸位置上的振動強度，并將算出的振動強度成為預先規定的振動強度以上的第一候補位置以及第二候補位置分別決定為所述第一控制位置以及所述第二控制位置。
16.如權利要求2所述的觸覺提示裝置， 所述濾波器取得部算出所述第一濾波器，以使從所述各執行器到所述第一觸摸位置的傳達特性和所述第一 濾波器在頻域中的積的和表示脈沖，并使從所述各執行器到所述第二觸摸位置的傳達特性和所述第一濾波器在頻域中的積的和表示預先規定的振動強度以下的應答信號。
17.如權利要求16所述的觸覺提示裝置， 所述濾波器取得部，通過使所述應答信號的振幅以及相位的至少一方發生變化，從而算出多個第一濾波器候補，并算出所述多個第一濾波器候補中的、通過濾波處理能夠獲得預先規定的振動強度以下的驅動信號的第一濾波器候補，以此作為所述第一濾波器。
18.如權利要求2所述的觸覺提示裝置， 所述濾波器取得部算出所述第一濾波器，以使從所述各執行器到所述第一觸摸位置的傳達特性和所述第一濾波器在頻域中的積的和表示脈沖，并且，使從所述各執行器到所述第一觸摸位置的傳達特性與所述第一濾波器在頻域中的積的和、從所述各執行器到到所述第二觸摸位置的傳達特性與所述第一濾波器在頻域中的積的和這兩個和的比例表示預先規定的振動強度比以上的應答信號。
19.一種觸覺提示方法，利用被設置在屏幕的互不相同的位置的多個執行器，使所述屏幕振動，從而向用戶提示觸覺，該觸覺提示方法包括: 觸摸信息取得步驟，通過對同時接觸所述屏幕的狀態下的多個觸摸進行檢測，取得所述屏幕上的多個觸摸位置； 觸覺提示決定步驟，從所述多個觸摸位置中，決定提示觸覺的第一觸摸位置； 驅動信號取得步驟，取得作為第一驅動信號的如下信號，該信號是為了以在所述第一觸摸位置使所述屏幕按照第一觸覺信號進行振動、在被包含于所述多個觸摸位置中的第二觸摸位置使所述屏幕進行比所述第一觸摸位置小的振動的方式來驅動各執行器的信號，并且該信號是利用從所述各執行器到所述第一觸摸位置或其近旁的傳達特性以及從所述各執行器到所述第二觸摸位置或其近旁的傳達特性而生成的信號；以及驅動步驟，根據所述第一驅動信號，使所述多個執行器的每一個執行器驅動。
20.一種驅動信號生成裝置，生成用于驅動多個執行器的驅動信號，所述多個執行器為了向用戶提示觸覺而使屏幕振動，該驅動信號生成裝置具備: 傳達特性取得部，取得從所述多個執行器分別到所述屏幕上的多個位置的傳達特性；以及 驅動信號生成部，利用從所述各執行器到一個位置或其近旁的傳達特性以及從所述各執行器到其他位置或其近旁的傳達特性，生成驅動信號，該驅動信號是為了針對所述屏幕上的多個位置的任意組合，以在所述一個位置使所述屏幕按照第一觸覺信號進行振動、在其他位置使所述屏幕進行比所述一個位置小的振動的方式來驅動所述各執行器的驅動信號。
21.—種驅動信號生成方法，生成用于驅動多個執行器的驅動信號，所述多個執行器為了向用戶提示觸覺而使屏幕振動，該驅動信號生成方法包括: 傳達特性取得步驟，取得從所述多個執行器分別到所述屏幕上的多個位置的傳達特性；以及 驅動信號生成步驟，利用從所述各執行器到一個位置或其近旁的傳達特性以及從所述各執行器到其他位置或其近旁的傳達特性，生成驅動信號，該驅動信號是為了針對所述屏幕上的多個位置的任意組合，以在所述一個位置使所述屏幕按照第一觸覺信號進行振動、在其他位置使所述屏幕進行比所述一個位置小的振動的方式來驅動所述各執行器的驅動信號。
【文檔編號】G06F3/01GK103649885SQ201380001826
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年3月14日 優先權日:2012年4月27日
【發明者】廣瀨良文, 荒木昭一 申請人:松下電器產業株式會社