技术领域
[0001] 本
发明涉及用于生成触觉图案的方法和设备，所述触觉图案特别是用于用户的密码认证的触觉图案。
背景技术
[0002] 二维(2D)触摸系统的使用在当今世界无处不在，其中交互的主要手段是
手指在设备(例如智能手机或
平板电脑)的屏幕上的压
力。
[0003] 目前，2D界面呈现不同触觉感觉的能力非常有限，并且主要是基于整个设备的振动，这限制了界面的触觉呈现能力。
[0004]
申请EP 1 956 466提出了一种振动触觉界面，该振动触觉界面具有
接触表面以及通过使用
驻波来使接触表面振动的换能器。
[0005] 申请FR 2 975 197公开了一种振动触觉界面以及实现这种界面的显示屏。
[0006] 申请US 2012/0223880提出了一种用于响应输入
信号来生成动态触觉效果的系统，该
输入信号可以是来自
传感器(
位置传感器、
压力传感器、
接近传感器等)的信号或者是通过触摸表面发送给负责生成触觉效果的处理器的触觉信号。这些效果可以以触觉振动的形式在触觉设备上显示给用户。显示网格的大小基于手指的速度进行
修改。
[0007] 申请US 2016/0328019就其一部分而言，描述了一种具有触摸表面的
电子设备，该触摸表面被划分成子表面，在该子表面处由振动元件生成振动。该生成是基于手指的位置和速度来实现的。
[0008] 申请US 2015/0138109公开了一种
触摸屏，该触摸屏具有检测用户的手指位置的
触摸板、确定手指在每个检测到的位置处的移动速度的速度计算单元、将速度与
阈值进行比较以便关于检测到的位置在屏幕上设置反应区域的区域配置单元、以及评估手指是否位于反应区域内的振动控制单元。
[0009] 类似地，3D
虚拟现实设备的发展是众所周知的。使用了使用户沉浸于虚拟世界中的头盔。
[0010] 在3D设备的情况下，可以与虚拟现实头盔设备相关联，该虚拟现实头盔设备能够检测手在空间中的位置，并且能够在用户的指垫上生成触觉信息(例如，以局部压力的形式)。这些触觉设备可以采用
外骨骼(exoskeleton)、虚拟现实手套等的形式。
[0011] 在触觉学领域，很少有技术与在许多2D触摸屏中使用的电容式位置感测技术相兼容，其中有摩擦调制技术，即电粘附和
超声波振动。
[0012] 电粘附通过由在表面上施加较高的
电压而产生局部静电吸引来增大手指与该表面之间的摩擦。
[0013]
超声波振动允许基于所探查表面的振动状态来局部减小摩擦。
[0014] 通过摩擦调制来在平坦表面上再现纹理的常规策略是基于检测到的手指位置与预先存在的基于该位置定义待再现的触觉图案的图的比较，这种图被称为“摩擦图”。
[0015] 为了描述该策略，可以引入“基于位置的控制(position-based control)”的概念，该“基于位置的控制”根据手指在给定的摩擦图内的绝对位置来确定振动幅度的值。
[0016] 为了再现纹理，基于位置的控制技术依赖于用于感测手指位置的系统的
精度和
通带。
[0017] 已经提出了各种改善通带的解决方案，诸如在由Springer公司的M.Wiertlewski等人编辑的一书中的名称为“用于在裸指上进行纹理呈现的高保真表面触觉设备(A high-fidelity surface-haptic device for texture rendering on bare finger)”的章节中提出的光学解决方案。
[0018] 已经提出了基于力的检测的其它解决方案，如由M.Amberg等人在ACM2011的文章“利用可编程摩擦的触觉输入设备(A tactile input device with programmable friction)”中所描述的。
[0019] 因此，用于感测手指位置的有噪声的或具有小通带的系统不允许生成具有与期望的一样高的
分辨率的触觉图案。作为示例，对于手指在屏幕上的25mm/s的移动速度，具有50Hz采集
频率的电容式触摸屏仅能够再现周期为1mm的触觉网格。
[0020] 称为“基于纹理的控制(texture-based control)”的方法在于定义取决于手指速度的触觉图案，所述速度在每个采集周期(对于电容式触摸屏的刷新率为50Hz)中更新。
[0021] 通过实施基于纹理的控制技术，由于
采样位置的速度函数的导数有限，因此可以使用电容式
位置传感器来再现周期性触觉信号的整个通带。然而，该技术的缺点是信号的空间
相位中的误差，该误差在空间周期越大时越大。
[0022] 上面呈现的“基于位置的控制”和“基于纹理的控制”的两种方法在由Springer出版社于2016年发布的标题为“具有高保真电容式视觉触觉摩擦控制设备的纹理呈现策略(Texture rendering strategies with a high fidelity capacitive visual-haptic friction control device)”的文章中进行了描述。
[0023] 因此，存在进一步改善触觉界面、尤其是提高这些界面的呈现能力的需要。
发明内容
[0024] 本发明旨在满足这种需求，并且借助于一种用于使用
触觉反馈装置生成至少一个触觉图案的方法来实现，所述触觉反馈装置具有活动空间，用户能够在该活动空间内移动他的手指以便感觉所述触觉图案，对所述触觉图案的
感知是由调制激励元件对指垫的机械激励而引起的，所述方法具有包括以下的步骤：
[0025] -检测所述手指在所述活动空间中的位置；
[0026] -计算所述手指的速度；
[0027] -针对所述手指的每个检测到的位置，确定在预定义的纹理单元(taxtel)的网格内的相关联的纹理单元，每个纹理单元具有相关联的取决于待再现的触觉图案的纹理值，每个纹理单元的最大尺寸小于或等于8mm；
[0028] -基于与该纹理单元相关联的所述纹理值生成用于控制所述激励元件的
控制信号，至少对于要再现的密集触觉图案，该
激励信号取决于所述手指的速度。
[0029] 因此，有利的是，可以基于要再现的触觉图案来控制激励，对于低
密度的要再现的触觉图案，根据手指的位置来控制激励，并且对于高密度的要再现的触觉图案，考虑手指的速度来控制激励。
[0030] 优选地，所生成的触觉图案在手指的移动方向上是周期性的。
[0031] 触觉图案的密度定义为图案在手指移动方向上的空间频率。因此，高密度图案具有比低密度图案更高的空间频率。
[0032] 小于或等于0.125mm-1的空间频率密度可以对应于低密度图案。高密度图案可以对应于具有高于0.125mm-1的空间频率的图案。
[0033] 借助于本发明，将基于位置的和基于纹理的两种控制技术结合成单个的混合技术，弥补了这两种技术的缺点并结合了这两种技术的优点。
[0034] 对于手指的不同速度，与仅使用两种技术中的一种技术相比，以更低的错误率识别用户的纹理。
[0035] 优选地，调制对所述指垫的机械激励是通过借助对所述触觉反馈表面的振动和/或电激励的调制来对手指在表面上的摩擦进行调制而实现的。
[0036] 优选的，表面的激励是振动的，而摩擦的调制是通过超声波振动的调制来执行的。在这种情况下，通过由于振动触觉反馈表面而减小视
摩擦系数来执行摩擦的调制。
[0037] 表面的激励也可以是电的，并且在电粘附的情况下，通过将高电压施加到触觉反馈表面以生成静电力而将手指在触觉反馈表面上牵拉来增大视摩擦系数而执行摩擦的调制。
[0038] 触觉反馈表面可以至少部分地与屏幕重叠。屏幕可以有利地用于呈现所生成的触觉图案的图形表示并显示与所生成的(一个或多个)触觉图案有关的信息。该信息可以为字母数字字符和/或
颜色和/或标志(logo)和/或线，所述线特别是以编织线(weave)的形式。作为变型，触摸表面不与任何屏幕重叠。
[0039] 所显示的信息可以是其中线表示相应触觉图案的密度的编织线。紧密的细线表示高密度触觉图案，而间隔开的宽线则表示低密度触觉图案。
[0040] 屏幕上的显示可以与触觉图案的生成一起在各种应用中实现，尤其是在希望能够谨慎输入信息的应用(例如用于识别目的)中实现。
[0041] 优选地，所述触觉反馈表面具有多个不同的区域，在其中的每个区域中均能够生成触觉图案。因此，可以生成在触觉反馈表面的同一次扫过期间用户可以感知的多个不同图案组成的触觉代码。例如，在触摸表面上生成了两个不同密度的触觉图案，当用户将手指在同一个方向上扫过该触觉表面时，所述两个触觉图案被用户连续地感觉到。可以根据手指所在的区域，在相应的区域中生成各个图案。
[0042] 在所述方法的一个实现示例中，确定与最新检测到的手指位置相对应的纹理单元编码的纹理是否与先前检测到的手指位置相关联的纹理单元编码的纹理相同，如果不同，则执行控制信号的刷新。
[0043] 所述控制信号可以使得所述指垫的刺激的幅度A(t)为以下形式：
[0044]
[0045] 其中，B1和C1为允许控制刺激的变化幅度的常数及控制刺激的变化幅度的平均
水平的常数，t为时间，v为估计的手指速度，Φ1为纹理的相位，并且PS1(PS1＜8mm)为所述纹理的空间周期。
[0046] 在所述控制信号的所述刷新期间，关系(1)被刷新，变为如下形式：
[0047]
[0048] 其中，B2和C2为允许控制刺激的变化幅度的常数及控制刺激的变化幅度的平均水平的常数。
[0049] 相位值Φ2可以被初始化为使得所述幅度A(t)从先前的纹理单元连续地转变到新的纹理单元，或者A(t)被选择为零。
[0050] 根据本发明的另一方面，本发明还涉及一种用于生成至少一个触觉图案的设备、特别是用于实现根据如上所定义的本发明的方法的设备，该设备具有：
[0051] -触觉反馈装置，所述触觉反馈装置具有活动空间，用户能够在该活动空间内移动他的手指以便感觉触觉图案，对所述触觉图案的感知是由调制对指垫的机械激励而引起的，以及
[0052] -用于控制表面的激励的部件；
[0053] 用于生成至少一个触觉图案的设备、特别是用于实现如上所定义的方法的设备可以特别地具有：
[0054] -触觉反馈装置，所述触觉反馈装置具有活动空间，用户能够在该活动空间内移动他的手指以便感觉触觉图案，对所述触觉图案的感知是由调制激励元件对指垫的机械激励而引起的；以及所述设备具有用于以下的部件：
[0055] -检测所述手指在所述活动空间中的位置；
[0056] -计算所述手指的速度；
[0057] -针对所述手指的每个检测到的位置，确定在预定义的纹理单元的网格内的相关联的纹理单元，每个纹理单元具有相关联的取决于待再现的触觉图案的纹理值，每个纹理单元的最大尺寸小于或等于8mm；
[0058] -基于与该纹理单元相关联的所述纹理值生成用于控制所述激励元件的控制信号，至少对于要再现的密集触觉图案，该激励信号取决于所述手指的速度。
[0059] 上面结合所述方法描述的特征也适用于这种设备。
[0060] 根据本发明的另一方面，本发明还涉及一种界面，该界面包括：
[0061] -触觉反馈表面，用户能够在所述触觉反馈表面上移动他的手指以便感知至少一个触觉图案，对图案的感知是由借助对所述触觉反馈表面的振动和/或电激励的调制来对手指在所述表面上的摩擦进行调制而引起的；
[0062] -触摸屏，所述触摸屏呈现能够生成的触觉图案的至少一个图形表示；
[0063] -至少一个选择部件，所述至少一个选择部件允许所述界面的用户选择所感知的图形表示。
[0064] 这样的界面特别适合于用户以谨慎的方式输入信息，因为该界面的观察者无法知道在所述界面上移动他的手指的用户会感觉到什么。
[0065] 优选地，触摸屏呈现能够生成的触觉图案的多个图形表示。因此，界面的观察者无法知道所生成的触觉图案对应于哪一个图形表示。
[0066] 触觉反馈表面和触摸屏可以是分开的，这可以使得更容易构建所述界面。
[0067] 选择部件优选地显示在屏幕上，所述选择部件例如以确认键和/或至少一个
导航键的形式。
[0068] 根据一个有利的特征，触觉反馈表面具有多个不同的区域，在其中的每个区域中均能够生成触觉图案。作为示例，触觉反馈表面具有两个相邻区域，在这两个相邻区域中可以生成两个不同的触觉图案。这允许用户感知不同代码，这些代码是由用户通过在所述区域上扫过他的手指而生成的触觉图案所形成的。
[0069] 优选地，图形表示具有与所述触觉反馈表面同样多的不同区域，这些区域中的每个区域都特别表示所生成的触觉图案存在或不存在、以及所生成的触觉图案的性质(例如密集或稀疏)。例如，每个图形表示都具有两个其中显示了两个不同的图案的区域，这两个不同的图案对应于两个相应的触觉图案。这允许增加触觉图案之间的组合的数量，并因此促进使用界面进行信息输入。
[0070] 触觉图案的存在有利地由一组宽度或大或小且彼此之间的间距或大或小的线表示。特别地，两个不同的图形表示可以与相应的触觉图案相同的方式而具有不同的编织线空间频率，换言之，稀疏的触觉图案将能够对应于具有间隔开的宽线的编织线或者对应于低空间频率，而较密集的触觉图案将能够由具有更紧密的细线的编织线来表示，因此具有更高的空间频率。优选地，线横向于或者垂直于手指的移动方向布置。
[0071] 所述界面可以被配置为在识别出所感知的触觉图案之后允许其用户使用所述至少一个选择部件来选择在界面的屏幕上显示的图形表示。
[0072] 在一个实现示例中，在屏幕上显示多个信息编码元素(例如以字符、特别是数字的形式)，并且相应触觉图案的图形表示与每个信息编码元素相关联，所述相应触觉图案特别是具有两个不同区域的触觉图案，这两个不同的区域能够表示不同或相同编织线的组合、或不存在触觉图案。因此，可以显示多个编码元素，并且对于每个编码元素，可以显示其自身的触觉图案的图形表示。例如，一个编码元素与两个细的密集编织线相关联，而另一个编码元素与一细线编织线和一宽线编织线相关联。与信息编码元素之一相对应的触觉图案是随机生成的。用户可以通过触摸来探索触摸表面，以便识别图案并找出该图案对应哪个编码元素。所述界面允许在信息编码元素之间导航，直到需要选择的元素为止。在该导航期间，在触摸表面上生成与所选择的信息编码元素相对应的触觉图案，而屏幕上的显示不变。因此，用户可以相继地滚动触摸表面上的触觉图案，同时心理上(mentally)从屏幕上的一个编码元素移动到另一个编码元素，直到到达要选择的下一个编码元素为止。然后，用户可以操作选择部件。
[0073] 根据本发明的另一方面，本发明还涉及一种通过实现上述根据本发明的界面而允许用户输入信息的方法，包括：
[0074] a)在触觉反馈表面上生成待由所述界面的用户感知的至少一个触觉图案；以及[0075] b)检测由所述用户对在所述界面的屏幕上显示的图形表示的选择。
[0076] 优选地，步骤a)使用如先前所定义的根据本发明的用于生成触觉图案的方法实现。
[0077] 该方法有利地包括在所做的选择和预期数据之间进行比较。
[0078] 该方法优选地包括基于所述比较的结果为所述用户生成认证信息。
[0079] 优选地，该方法实现了具有至少一个用于选择部件的导航键和/或确认键的上述界面。
[0080] 用户可以按下导航键以便从一个触觉图案的感知转换到另一个触觉图案的感知。然后，用户可以通过按下确认键来确认选择。
[0081] 此外，当借助振动的调制，特别是超声激励的调制来调制手指的摩擦时，已知的用于产生触觉反馈表面的振动板是使用如下
基板产生的，该基板具有固定在其一个面上的
压电换能器。
[0082] 所述压电换能器具有布置在用作
电极的导电层之间的压电材料。
访问位于所述基板一侧面上的层由于该层固定到基板而受到阻碍，这使得连接更加复杂。
[0083] 因此，需要使制造这样的振动板更容易，并且根据本发明的另一方面，本发明通过触觉反馈板而实现了该目的，所述触觉反馈板具有：
[0084] -限定接触表面的基板；以及
[0085] -至少一个压电换能器，所述至少一个压电换能器具有布置在两个导电层之间的压电材料，一个所述导电层固定在所述基板上。
[0086] 所述触觉反馈板的特征在于，与固定在所述基板上的所述导电层相对的导电层被中断，以便形成压电换能器的两个电源电极。
[0087] 因此，不再需要向用于固定到所述基板的导电层供电，从而简化了触觉反馈板的制造。
[0088] 根据本发明的一个有利特征，被中断的导电层在与振动
节点相对应的区域中被中断。
[0089] 电源电极的长度优选地接近所生成的振动的半
波长，优选地在半波长的0.9倍和1倍之间。
[0090] 优选地，上述基板由选自以下的材料制成：
[0091] -玻璃或另一透明材料；
[0092] -不透明的材料，特别是金属，例如
铜或
铝。
[0093] 该触觉反馈板特别适合于生产如前面所定义的界面。
附图说明
[0094] 通过阅读以下的本发明的非限制性实现示例的详细描述并考虑附图，将能够更好地理解本发明，其中：
[0095] -图1和图2分别示意性地且部分地示出了用于在具有和不具有触觉反馈板的情况下生成振动的设备的示例；
[0096] -图3为触觉反馈板的激励部分的示意性局部横截面；
[0097] -图4和图5示出了触觉反馈板正在振动的事实；
[0098] -图6为类似于图4的根据
现有技术的触觉反馈板的视图；
[0099] -图7示意性地示出了基于位置的控制和基于纹理的控制的示例；
[0100] -图8a示出了由用户穿戴的3D设备；
[0101] -图8b和图8c分别是根据本发明的实现示例的使用3D触觉设备和2D触摸系统的控制系统的
框图；
[0102] -图9示出了用于激励的控制
算法的示例；以及
[0103] -图10示出了根据本发明的用于生成触觉图案并用于识别用户的界面的示例。
具体实施方式
[0104] 图1示出了根据本发明的设备1的示例，该设备1具有壳体10，该壳体10具有主体11，该主体11在顶部由触觉反馈板20封闭，该触觉反馈板20具有限定接触表面的基板21，该基板21配备有在下面的触摸屏24。
[0105] 触觉反馈板20连接到布置在壳体10内部并且在图2中可见的电子
电路18，图2示出了没有触觉反馈板的图1的设备1。
[0106] 如图所述，
电子电路18可以具有例如“香蕉派(banana PI)”类型的电
子板19，该电子板19具有与专
门用于触觉反馈板20的触觉控制的电路进行通信的输出端口，所述电路被标记为22和23。电路22例如为专用的微
控制器，电路23为由电路22控制的电源
接口，并且电路23具有允许将必要的电力供应给压电换能器25的输出端，该压电换能器25在图1中可见并且例如在屏幕24的每一侧成排布置。如图所示，触觉反馈板20可以在近似于屏幕的整个高度上具有两排压电换能器25。
[0107] 屏幕24为检测手指位置的电容式触摸屏。因此，电子电路18可以找到用户按压触摸板的位置，并且可以基于手指的位置，借助于换能器25来生成与要再现的触觉图案相对应的振动。
[0108] 如果需要，可以使用一个或多个不是作为振动发生器而是作为振动传感器的换能器25，以便改变发送到用作发生器的换能器25的信号，从而改善对用作发生器的换能器25的控制。这些传感器通过补偿尤其是由手指施加的压力引起的扰动而允许将振动的幅度受制于设定值。
[0109] 在图3中以截面图单独地示出的是固定到振动板20的基板21的换能器25，触摸屏24布置在基板21下方。
[0110] 换能器25具有由压电材料制成的芯31以及在所述芯31的相对面上的两个导电层27、29，所述导电层27、29特别是允许提供到换能器25的电力供应并且使由压电材料制成的芯31电偏置的金属层。作为变型，当换能器25用作传感器时，这两个导电层允许恢复由施加到芯31的机械
应力生成的电压。
[0111] 根据本发明的一个方面，下层27(通过下层27将换能器25固定到基板21)在整个芯31之下连续地延伸，而上层在33处中断，从而形成两个电级34和35，这两个电极34和35用于向换能器25供应电力。
[0112] 如图4所示，中断区域33大致位于振动节点的水平，图4示出了当换能器25受到激励时基板21的
变形。
[0113] 如图5所示，换能器25沿整个基板21产生驻波。
[0114] 每个电极34和35优选地具有在振动的传播轴Y上、也就是说在所示出的示例中平行于屏幕的长边测量的长度，该长度大约是半波长λ。
[0115] 图6示出了换能器在基板上的已知布置以用于比较。根据该布置，成对布置的换能器在振动节点的任一侧被使用，换能器被供应相位相反的电力，其缺点是必须在形成固定到基板上的电极的导电层处向每个换能器供电。
[0116] 基板21例如由玻璃制成，或者，当移除屏幕时，基板21可以由不透明材料制成。
[0117] 屏幕24可以例如通过粘合区域而固定在基板21下方。通过使用换能器25生成的驻波振动在基板21中产生变形，如图5示意性地示出的，沿基板21形成腹部和振动节点。
[0118] 如稍后将进行解释的，电子电路18基于位置和/或用户手指在所述位置上的移动速度来调制这些振动的幅度。
[0119] 因此，当需要生成触觉图案时，根据时间调制振动幅度，而当不需要生成图案时，振动幅度是恒定的或为零。
[0120] 由于基板21的振动节点位于相同的位置而不管基板21的振动幅度如何，因此有利的是，利用这些节点的存在通过局部地布置在基板21和屏幕24之间的振动节点下方的
粘合剂而将板20固定到屏幕24。该粘合剂例如以薄的、窄条的形式布置，该粘合剂例如是薄的双面胶膜。
[0121] 换能器25的激励频率取决于触摸板20的尺寸以及所生成的振动的波长。例如，这导致激励频率约为60kHz。
[0122] 在图7中已经使用暗条(dark strip)61来描绘触觉反馈板20的第一区域，与白条(white strip)62相反，该暗条61通过用户沿方向D移动他的手指F而产生具有高水平粗糙度的表面的感知，而白条62被手指F感知为光滑的表面。为了在暗条内产生粗糙表面，例如，振动的幅度为零，而在白条内，幅度为非零。所有与第二区域交替的第一区域构成了具有空间频率为1/α的触觉图案。
[0123] 在图7中已经使用点P1来示意性地示出用户从第一区域到第二区域的转换(反之亦然)的感知边界。由于这个原因，当用户在方向D上移动他的手指F并从第二区域转换到第一区域时，由于粗糙度的增大，用户会感知到其手指移动的阻力，反之当用户从第一区域转换到第二区域时亦然。
[0124] 设备1被布置成使得当手指F沿方向D在板20上缓慢移动时，通过位置来控制振动，也就是说，仅基于手指的绝对位置来控制板的振动幅度。然后对幅度进行调制，使得当检测到手指的位置与到达光滑条和粗糙条之间的边界相对应时，振动的幅度增大以产生光滑区域的感觉，并且当检测到手指离开光滑区域时，振动幅度返回到0。手指F的位置例如通过由触摸屏24提供的信息来检测，但是手指F的位置可以以另一种方式来检测，例如通过合适的
光学传感器来检测。
[0125] 根据本发明的一个方面，对触觉反馈板20的振动的控制还考虑了手指F在所述触觉反馈板上的移动速度。这是因为，当触觉图案的密度变高时，即图7中的条变得更细且更紧密时，考虑到通带和该位置的检测精度，变得难以以良好的分辨率检测手指F的绝对位置。在这种情况下，实现基于纹理的控制，其中基于手指的速度来调制手指在触觉反馈表面上的摩擦，从而使用户感知的从光滑到粗糙的转变的频率与基于位置的控制的情况相同。于是触觉信号的相位就不再重要了。
[0126] 下面使用和描述的方法允许管理两种类型的触觉图案，即不太密集的触觉图案和密集的触觉图案。该方法有利地实现以便在触觉反馈板20的相应区域内生成多个图案。
[0127] 当根据本发明通过特征为小于8毫米(mm)的空间周期的触觉信号来定义纹理时，纹理具有与其相关联的所谓的“taxtel”(“纹理单元”)，即在触觉信号的相位不重要的情况下手指经过的
短路径元素。Taxtel的最大长度小于8mm。
[0128] 针对设备1定义了taxtel的平铺区域，例如正方形或矩形的taxtel，其对
角线小于8mm，例如5mm×5mm大小的正方形。
[0129] 设备1允许在基板21上的预
定位置处生成一个或多个触觉图案。待生成的(一个或多个)图案例如存储在taxtel的网格(也称为“图(map)”)内，所述taxtel在图8b和8c中由方框41示意性地示出。每个taxtel编码一纹理。Taxtel通过相位概念彼此连接。特别地，当多个taxtel与同一个纹理相关联时，从一个taxtel到另一个taxtel的转换确保了纹理内的相位的连续性。因此，保留了从一个纹理单元到另一纹理单元的相对相位，但不保留与纹理位置相关的绝对相位。
[0130] 设备1检测手指的位置Px，这对应于图9的步骤100，并且在步骤102中，选择与该位置相关联的对应的纹理单元。手指的速度可以在步骤101中估计。
[0131] 在图8b和图8c中由方框42示意性地示出了选择纹理单元的操作。
[0132] 纹理单元编码取决于手指的速度V的纹理，该纹理已经在图8b和图8c中由方框40示意性地示出。
[0133] 以其表面被分解成纹理单元的二维(2D)设备为例，例如在等式1中给出了将要基于速度实现的与指垫的刺激幅度A(t)相关的关系：
[0134]
[0135] 其中，B1和C1为允许控制刺激的变化幅度的常数及控制刺激的变化幅度的平均水平的常数，t为时间，v为估计的手指速度，Φ1为纹理的相位，并且PS1(PS1＜8mm)为纹理的空间周期。应当注意，∫vdt不代表手指的位置，因为估计的速度v被误差破坏。每当再次感测到手指的位置时，都会估计速度，并且允许确定手指所在的纹理单元。
[0136] 需要考虑两种情况，如图9中的方框103所示：
[0137] -手指位于与先前的纹理相同的纹理相关联的纹理单元上：关系A(t)保持不变，并且相位Φ1保持相同的值。
[0138] -手指位于与先前的纹理不同的纹理相关联的纹理单元上：在步骤104中将关系(1)刷新为例如变成：
[0139]
[0140] 然后在那个时刻将相位值Φ2初始化为被认为是合适的值(步骤105)。例如，可以选择Φ2的值，以使幅度A(t)在从纹理单元转换时是连续的；该决策也可以是将A(t)选择为零。PS2为与新纹理相关联的空间周期。
[0141] 这种方法允许低密度纹理的再现，而无需改变等式(1)所定义的算法。这是因为对于低密度纹理(即大于纹理单元的尺寸的纹理)，定义B1和B2的零值就足够了；这样每个纹理单元区域的刺激是恒定的(由C1和C2定义)。通过改变这些区域，将能够再现周期性纹理。控制自动地变成基于位置的控制。
[0142] 在三维(3D)触觉设备90的情况下，将待实现的对指垫的刺激的幅度A(t)传输到触觉装置70，如图8b所示。该设备可以由用户例如以顶针的方式或者以关节臂或配有位置传感器的手套的形式戴在他的手指上，该位置传感器将用户的运动传送至装置80。装置70连接到测量手指位置和速度的装置80，并连接到虚拟现实头盔75。
[0143] 在2D触摸系统的情况下，如图8c所示，出于产生对指垫的期望刺激的目的，设备1具有允许生成驻波的反馈回路43，该驻波的振幅由信号44基于待再现的图案控制。基于输入来提供用于控制振动幅度的控制信号，所述输入是手指在方向D上的位置Px和手指在该方向上的速度，如前所述。如果需要，该信号还取决于手指的法向接触力Fn，如图8c所示。
[0144] 刚刚已经描述的混合控制可以以多种方式使用。现在将参照图10来描述应用的一个示例，图10已经被用于描述界面3，该界面3可以用于允许用户以谨慎的方式输入代码。
[0145] 图10示出了根据本发明的用于生成触觉图案的界面3。该界面3包括用户可以在其上移动手指以感知触觉图案的触觉反馈表面60、呈现信息编码元素65的屏幕24(在这种情况下信息编码元素65为与能够生成的触觉图案的图形表示47相关联的数字)、以及选择部件48、51、52，选择部件48、51、52允许界面的用户选择所感知到的图形表示47。
[0146] 在所示出的示例中，触觉反馈界面60被分成两个不同的区域45和46，在这两个区域中的每个区域中均能够生成触觉图案。
[0147] 屏幕24上的图形表示47也具有两个不同的区域49、50，这些区域中的每个区域都表示所生成的触觉图案存在或不存在。
[0148] 触觉图案的存在由一组宽度或大或小以及彼此之间的间距或大或小的线表示。
[0149] 对于密集的图案，如与数字“1”相关联的图案，线细且彼此靠近；对于低密度的图案，如与数字“4”相关联的图案，线宽且彼此隔开很大。
[0150] 例如，与数字“3”相关联的图案的图形表示47对应于下半圆的右手边区域中的密集图案，该密集图案将在触觉反馈表面60的右手边区域中生成，在左手边区域45中将不生成图案。
[0151] 在该示例中，“确定(OK)”键48的选择部件允许确认用户的选择，并且两个箭头51和52允许从一个数字移动到另一个数字。
[0152] 在另一示例中，选择部件还可以是
开关、小
键盘、手势和/或
语音识别界面等。
[0153] 实现界面3，允许用户输入信息的方法从步骤a)开始，即在触觉反馈表面60上生成至少一个待感知的触觉图案。该生成优选地是随机的。
[0154] 根据感知到的感觉以及用户在屏幕24上看到的触觉图案的图形表示，用户猜测所涉及的数字。该数字是用户需要使用箭头51和52转到与他的识别代码的第一个数字相对应的数字的起始数字。
[0155] 接下来，用户用“OK”键确认其选择。所述方法的步骤b)包括检测该选择。
[0156] 用户重复感知和选择，直到输入整个代码。
[0157] 认证方法包括在所做的选择和预先记录在
数据库中的预期数据之间进行比较。
[0158] 所述方法还包括基于比较结果为用户生成认证信息。如果所做的选择与预期数据相同，则对用户的认证通过。
[0159] 比较步骤和生成认证信息的步骤可以在每次选择之后执行或者在完全输入识别码之后执行。
[0160] 例如，如果识别码为“4256”，并且在触觉反馈表面上生成的第一图案对应于数字“3”，则用户需要用右手边的箭头51移动一个刻度(notch)以到达数字“4”，对于该数字“4”，他将能够感知相关联的触觉图案。当用户确认他的选择时，界面3允许用户继续输入他的代码。当用户在数字“4”上时，其将需要按两次左手边的箭头52或按四次右手边的箭头51以到达数字“2”，该数字“2”是下一个要输入的信息，并且依次类推，直到完全输入代码。如果该输入是正确的，则用户通过认证。
[0161] 因此，根据本发明的方法使得不可以视觉上地和/或听觉上地拦截识别码。
[0162] 本发明一般地应用于触觉领域，并且特别应用于尤其是在公共场所通过代码来识别用户的领域。
[0163] 当然，本发明不限于已经描述的示例。
[0164] 例如，摩擦的调制可以通过施加
电流来调制手指与表面之间的静电粘附力而执行。
[0165] 如果选择部件由单个键组成，则界面可以生成让用户以连续方式感知的触觉图案。然后，用户只有在感觉到需要选择其图形表示的触觉图案时才按下选择键。
