本發(fā)明涉及觸控技術領域，特別是涉及加觸控屏觸感反饋裝置和反饋方法。

背景技術：

隨著觸控技術的不斷發(fā)展，具有觸控屏的電子設備被廣泛應用，如手機、平板電腦、電視或者計算機顯示屏等。目前大部分電子設備的觸控屏在接收到觸控指令時只有響應觸控指令執(zhí)行，以及屏幕顯示內(nèi)容的變化，并沒有電子設備的觸控屏對用戶的物理回饋，用戶在不看屏幕或者不留意的情況下，無法獲知操作結果，進而使得操作效果不佳。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對傳統(tǒng)觸控屏對觸控指令缺乏物理反饋，使得操作效果不佳的技術問題，提供一種觸控屏觸感反饋裝置和反饋方法，能夠?qū)τ|控指令進行物理反饋，使得操作效果更佳。

一種觸控屏觸感反饋裝置，包括：觸控屏、第一換能發(fā)射器、第二換能發(fā)射器和換能接收器；

所述第一換能發(fā)射器用于朝第一方向沿所述觸控屏的表面發(fā)射超聲波；

所述換能接收器用于接收由所述第一換能發(fā)射器發(fā)射的超聲波；

所述第二換能發(fā)射器用于在所述換能接收器檢測到第一換能發(fā)射器的超聲波的強度發(fā)生衰減時，朝第二方向沿所述觸控屏的表面發(fā)射超聲波；

所述第一換能發(fā)射器發(fā)射的超聲波與所述第二換能發(fā)射器的超聲波相疊加，且所述第一換能發(fā)射器發(fā)射的超聲波與所述第二換能發(fā)射器的超聲波之間的頻率差為40Hz至1000Hz。

在一個實施例中，所述第一方向平行于所述觸控屏的一邊。

在一個實施例中，所述第二方向垂直于所述第一方向。

在一個實施例中，所述觸控屏為矩形觸控屏。

在一個實施例中，所述觸控屏的一邊內(nèi)側(cè)傾斜設置有多個第一反射條紋，與設置有多個所述第一反射條紋的邊平行的所述觸控屏另一邊內(nèi)側(cè)傾斜設置有多個第二反射條紋，所述第一反射條紋和所述第二反射條紋的傾斜方向相反或相同設置，

所述第一換能發(fā)射器具體用于沿平行于設置有所述第一反射條紋的所述觸控屏的一邊沿所述觸控屏的表面發(fā)射超聲波，

所述第一反射條紋和所述第二反射條紋用于將所述第一換能發(fā)射器發(fā)射的超聲波反射至所述換能接收器。

在一個實施例中，所述第一反射條紋的傾斜角度為45°，所述第二反射條紋的傾斜角度為135°。

在一個實施例中，所述第一換能發(fā)射器和所述換能接收器設置于垂直于設置有第一反射條紋的所述觸控屏的一邊的同一邊。

在一個實施例中，所述第二換能發(fā)射器還用于在所述換能接收器檢測到第一換能發(fā)射器的超聲波的強度發(fā)生衰減時，朝第二方向沿所述觸控屏的表面發(fā)射超聲波，并在預設時間后，停止發(fā)射超聲波。

一種觸控屏觸感反饋方法，包括：

朝第一方向沿所述觸控屏的表面發(fā)射的第一超聲波；

接收所述第一超聲波；

檢測所述第一超聲波的強度；

當所述第一超聲波的強度發(fā)生衰減時，朝第二方向沿所述觸控屏的表面發(fā)射與所述第一超聲波的頻率差為40Hz至1000Hz的第二超聲波，以使所述第二超聲波與所述第一超聲波疊加。

在一個實施例中，當所述第一超聲波的強度發(fā)生衰減時還包括步驟：

獲取第一超聲波的衰減范圍；

根據(jù)所述衰減范圍獲取控制指令。

上述觸控屏觸感反饋裝置，在接收到觸控指令后，在換能接收器檢測第一換能發(fā)射器發(fā)射的超聲波的強度衰減時，第二換能發(fā)射器發(fā)射與第一發(fā)射器的超聲波相疊加的超聲波，使得兩個超聲波疊加產(chǎn)生的頻率在人體感應的振動頻率上，進而使得用戶能夠感知觸控屏的振動反饋，使得用戶的操作效果更佳。

附圖說明

圖1A為一實施例的觸控屏觸感反饋裝置的第一換能發(fā)射器工作狀態(tài)示意圖；

圖1B為一實施例的觸控屏觸感反饋裝置的第二換能發(fā)射器工作狀態(tài)示意圖；

圖2為另一實施例的觸控屏觸感反饋裝置的結構示意圖；

圖3為另一實施例的觸控屏觸感反饋裝置的結構示意圖；

圖4A為另一實施例的觸控屏觸感反饋裝置的應用場景示意圖；

圖4B為另一實施例的觸控屏觸感反饋裝置的某一行波的強度與時間軸關系示意圖；

圖5A為一實施例的觸控屏觸感反饋方法的流程示意圖；

圖5B為另一實施例的觸控屏觸感反饋方法的流程示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

如圖1A所示，在一個實施例中，提供了一種觸控屏100觸感反饋裝置，包括：觸控屏100、第一換能發(fā)射器110、第二換能發(fā)射器120和換能接收器130，第一換能發(fā)射器110、第二換能發(fā)射器120和換能接收器130均設置于觸控屏100的下表面，即觸控屏100的上表面用于顯示以及觸控，所述第一換能發(fā)射器110用于朝第一方向沿所述觸控屏100的表面發(fā)射超聲波；所述換能接收器130用于接收由所述第一換能發(fā)射器110發(fā)射的超聲波；所述第二換能發(fā)射器120用于在所述換能接收器130檢測到第一換能發(fā)射器110的超聲波的強度發(fā)生衰減時，朝第二方向沿所述觸控屏100的表面發(fā)射超聲波；所述第一換能發(fā)射器110發(fā)射的超聲波與所述第二換能發(fā)射器120的超聲波相疊加，且所述第一換能發(fā)射器110發(fā)射的超聲波與所述第二換能發(fā)射器120的超聲波之間的頻率差為40Hz至1000Hz。

在接收到觸控指令后，在換能接收器130檢測第一換能發(fā)射器110發(fā)射的超聲波的強度衰減時，第二換能發(fā)射器120發(fā)射與第一發(fā)射器的超聲波相疊加的超聲波，使得兩個超聲波疊加產(chǎn)生的頻率在人體感應的振動頻率上，進而使得用戶能夠感知觸控屏100的振動反饋，使得用戶的操作效果更佳。

在本實施例中，還包括控制模塊，控制模塊分別與第一換能發(fā)射器110、第二換能發(fā)射器120和換能接收器130電連接，控制模塊用于分別控制第一換能發(fā)射器110、第二換能發(fā)射器120和換能接收器130工作，例如，該控制模塊為電子設備的主板，該控制模塊為主控芯片。例如，控制模塊控制第一換能發(fā)射器110發(fā)射超聲波，例如，換能接收器130接收了超聲波后將超聲波轉(zhuǎn)換為電信號反饋至控制模塊，例如，當換能接收器130檢測到超聲波的強度衰減后，則將衰減信號發(fā)送至控制模塊，使得控制模塊根據(jù)衰減信號控制第二換能發(fā)射器120工作，第二換能發(fā)射器120響應控制模塊的控制指令發(fā)射超聲波。

具體的，第一換能發(fā)射器110和第二換能發(fā)射器120均通過超聲波驅(qū)動模塊將電信號轉(zhuǎn)換為超聲波發(fā)射，在工作時，如圖1A所示，第一換能發(fā)射器110持續(xù)沿觸控屏100表面發(fā)射超聲波，值得一提的是，第一換能發(fā)射器110持續(xù)沿觸控屏100的下表面發(fā)射超聲波，例如，第一換能發(fā)射器110發(fā)射的超聲波頻率為大于20kHz，由于超聲波的頻率較高，而人耳感知的頻率范圍為20Hz-20kHz，而人體對振動的感知頻率范圍為20Hz-500Hz，因此，人體無法感知第一換能發(fā)射器110發(fā)射的超聲波，第一換能發(fā)射器110發(fā)射的超聲波不會對用戶造成影響。

當用戶點擊或者觸摸觸控屏100的上表面時，部分超聲波的能量將被人體吸收，這樣，造成觸控屏100對應的點擊位置或者觸控位置的超聲波的強度的衰減，如圖1B所示，當換能接收器130檢測到超聲波的強度衰減時，第二換能發(fā)射器120發(fā)射超聲波，例如，第二換能發(fā)射器120發(fā)射的超聲波頻率為大于20k Hz，兩個超聲波疊加，疊加后的超聲波頻率在人體對振動的感知頻率范圍20Hz-500Hz內(nèi)，超聲波的振動通過觸控屏100傳遞到人體，因此，人體能夠感知到觸控屏100的振動，從而使得用戶得到觸控屏100的物理反饋。

在本實施例中，第一換能發(fā)射器110發(fā)射的超聲波的振幅為A，頻率為ω₀，則在時刻t，第一換能發(fā)射器110的超聲波的相位為：

a₀＝A cosω₀t

第二換能發(fā)射器120發(fā)射的超聲波的振幅為A，頻率為ω₁，則在時刻t，第一換能發(fā)射器110的超聲波的相位為：

a₁＝A cosω₁t

則兩列波在相交處產(chǎn)生的振動疊加效果為a＝a₀+a₁＝A cosω₀t+A cosω₁t，經(jīng)過和差化積后得到在相交處相位表達式為：

$a=2Acos\[\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0+{\mathrm{\ω}}_1}{2}\right)t\]cos\[\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_0-{\mathrm{\ω}}_1}{2}\right)t\];$

從以上可以看出兩個超聲波疊加產(chǎn)生的振動效果等同于一個同時具有以作高頻振蕩和以作低頻振蕩的聲波，由于人體對振動頻率的感知范圍為20Hz-500Hz，而第一換能發(fā)射器110發(fā)射和第二換能發(fā)射器120發(fā)射的均為超聲波，故高頻振蕩是人體無法感受到振動，而在低頻振蕩上，可以通過適當調(diào)節(jié)第一換能發(fā)射器110發(fā)射和第二換能發(fā)射器120發(fā)射的超聲波的頻率，使落在20Hz至500Hz范圍內(nèi)，ω₀-ω₁的范圍為40Hz至1000Hz，即所述第一換能發(fā)射器110發(fā)射的超聲波與所述第二換能發(fā)射器120的超聲波之間的頻率差為40Hz至1000Hz，則可使得低頻振蕩被人體感知，本實施例中，所述第一換能發(fā)射器110發(fā)射的超聲波與所述第二換能發(fā)射器120的超聲波之間的頻率差為500Hz，例如，第一換能發(fā)射器110發(fā)射的超聲波頻率為30.5kHz，第二換能發(fā)射器120發(fā)射的超聲波頻率為30kHz，因此，兩列超聲波疊加后會產(chǎn)生250Hz的低頻振蕩，這個頻率會使人體感知到振動，從而使得用戶從觸控屏100上得到觸控反饋。

在一個實施例中，所述第一方向平行于所述觸控屏100的一邊，如圖1A所示，所述第一換能發(fā)射器110具體用于朝平行于所述觸控屏100的一邊的第一方向沿所述觸控屏100的表面發(fā)射超聲波，例如，如圖1B所示，所述第二方向垂直于所述第一方向。

在本實施例中，如圖1A和圖1B所示，觸控屏100為矩形，第一換能發(fā)射器110設置于該矩形觸控屏100的一邊，例如，第一換能發(fā)射器110設置于觸控屏100的第一邊，換能接收器130設置于觸控屏100設置有第一換能發(fā)射器110的一邊的對邊上，換能接收器130設置于觸控屏100的第二邊，即第一換能發(fā)射器110與換能接收器130設置于觸控屏100相對的兩個邊上，第一換能發(fā)射器110發(fā)射超聲波的方向平行于觸控屏100的一邊，第二換能發(fā)射器120設置于垂直于設置有第一換能發(fā)射器110的一邊的另一邊上，第二換能發(fā)射器120發(fā)射的超聲波的方向垂直于第一換能發(fā)射器110發(fā)射超聲波的方向，這樣，兩個超聲波能夠更為全面地覆蓋觸控屏100的表面，當用戶點擊或者觸摸觸控屏100，第二換能發(fā)射器120觸發(fā)啟動，兩列超聲波疊加，產(chǎn)生人體能夠感知的低頻振蕩，使得用戶獲得觸控屏100的反饋。

在另外的實施例中，如圖2所示，所述觸控屏100為矩形觸控屏100，例如，所述觸控屏100的一邊內(nèi)側(cè)傾斜設置有多個第一反射條紋140，與設置有多個所述第一反射條紋140的邊平行的所述觸控屏100另一邊內(nèi)側(cè)傾斜設置有多個第二反射條紋150，所述第一反射條紋140和所述第二反射條紋150的傾斜方向相反設置，所述第一換能發(fā)射器110具體用于沿平行于設置有所述第一反射條紋140的所述觸控屏100的一邊沿所述觸控屏100的表面發(fā)射超聲波，所述第一反射條紋140和所述第二反射條紋150用于將所述第一換能發(fā)射器110發(fā)射的超聲波反射至所述換能接收器130。

本實施例中，請再次參見圖2，所述第一換能發(fā)射器110和所述換能接收器130設置于垂直于設置有第一反射條紋140的所述觸控屏100的一邊的同一邊，具體地，第一反射條紋140設置于觸控屏100的第一邊101，第二反射條紋150設置于觸控屏100的第二邊102，第一換能發(fā)射器110、第二換能發(fā)射器120和換能接收器130均設置于觸控屏100的第三邊103，第三邊103分別與第一邊101和第二邊102垂直，且第一換能發(fā)射器110設置用于第一邊101與第三邊103的夾角處，換能接收器130設置于第二邊102與第三邊103的夾角處。

這樣，由于觸控屏100的第一換能發(fā)射器110與換能接收器130無需同時設置在觸控屏100的兩個相對的邊上，能夠有效節(jié)省空間，使得觸控屏100的邊框?qū)挾鹊臏p小。

為了使得提高第一反射條紋140和第二反射條紋150的反射精度，使得第一換能發(fā)射器110發(fā)射的超聲波能夠完全被換能接收器130接收，例如，所述第一反射條紋140的傾斜角度為45°，所述第二反射條紋150的傾斜角度為135°，例如，第一反射條紋140與第一邊101之間的角度為45°，所述第二反射條紋150的與第二邊之間的角度為135°，這樣，第一換能發(fā)射器110發(fā)射的超聲波朝平行于觸控屏100的第一邊方向發(fā)射，經(jīng)多個第一反射條紋140的反射，超聲波改變至垂直于第一邊的方向繼續(xù)傳播，且覆蓋于觸控屏100的表面，當超聲波傳播到第二反射條紋150后，經(jīng)第二反射條紋150的反射，超聲波再次改變傳播方向，以平行與第一邊的方向傳播，直至傳播至換能接收器130。

在另外的實施例中，如圖3所示，所述第一反射條紋140和所述第二反射條紋150的傾斜方向相同設置，所述第一換能發(fā)射器110和所述換能接收器130設置于垂直于設置有第一反射條紋140的所述觸控屏100的一邊的不同的兩個對邊，在本實施例中，第一反射條紋140設置于觸控屏100的第一邊101，第二反射條紋150設置于觸控屏100的第二邊102，第三邊103和第四邊104為相對設置的兩條邊，第三邊103和第四邊104均與第一邊垂直，第一換能發(fā)射器110設置用于第一邊101與第三邊103的夾角處，換能接收器130設置于第二邊102與第四邊104的夾角處。這樣，同樣能夠有效節(jié)省空間，使得第一邊和第二邊的邊框?qū)挾葴p小。

為了避免低頻振蕩對用戶的正常操作造成影響，在一個實施例中，所述第二換能發(fā)射器120還用于在所述換能接收器130檢測到第一換能發(fā)射器110的超聲波的強度發(fā)生衰減時，朝第二方向沿所述觸控屏100的表面發(fā)射超聲波，并在預設時間后，停止發(fā)射超聲波，例如，預設時間為100μs～1000μs，例如，預設時間為200μs～500μs，優(yōu)選地，預設時間為350μs，這樣，當用戶點擊或者觸摸觸控屏100，兩列超聲波產(chǎn)生的低頻振蕩通過觸控屏100反饋至用戶，在350微秒后，第二換能發(fā)射器120停止發(fā)射超聲波，使得低頻振蕩消失，避免低頻振蕩持續(xù)時間過長而引起操作不適。

如圖5A所示，在一個實施例中，還提供一種觸控屏觸感反饋方法，包括：

步驟502，朝第一方向沿所述觸控屏的表面發(fā)射的第一超聲波。

本實施例中，第一換能發(fā)射器朝第一方向沿所述觸控屏的表面發(fā)射的第一超聲波。

步驟504，接收所述第一超聲波。

具體地，換能接收器接收由第一換能發(fā)射器發(fā)射的第一超聲波。

步驟506，檢測所述第一超聲波的強度。

具體地，第一超聲波用于檢測觸控屏是否接收到觸控指令。當?shù)谝怀暡ǖ膹姸劝l(fā)生衰減時，表明用戶點擊或者觸摸觸控屏，導致部分超聲波能量被人體吸收，第一超聲波強度發(fā)生衰減，此時觸控屏接收到用戶的觸控指令。

步驟508，當所述第一超聲波的強度發(fā)生衰減時，朝第二方向沿所述觸控屏的表面發(fā)射的與所述第一超聲波的頻率差為40Hz至1000Hz的第二超聲波，以使所述第二超聲波與所述第一超聲波疊加。

具體地，當檢測到第一超聲波的強度發(fā)生衰減，即觸控屏接收到用戶的觸控指令時，第二換能發(fā)射器朝第二方向沿所述觸控屏的表面發(fā)射超聲波，在本實施例中，第二方向與第一方向垂直，第二超聲波與第一超聲波的頻率差為40Hz至1000Hz，優(yōu)選地，第二超聲波與第一超聲波的頻率差為500Hz，這樣，第二超聲波與第一超聲波疊加產(chǎn)生機械波的低頻振蕩頻率為250Hz，在可被人體感知的20Hz至500Hz范圍內(nèi)，能被人體感知，因此，使得用戶獲得觸控屏的振動反饋。

在一個實施例中，如圖5B所示，步驟408之后還包括：

步驟510，在預設時間后，停止發(fā)射所述第二超聲波。

在本實施例中，當停止發(fā)射第二超聲波后，低頻振蕩消失，即第一超聲波和第二超聲波疊加產(chǎn)生的低頻振蕩維持預設時間后消失，能避免低頻振蕩持續(xù)時間過長而引起操作不適，一個實施例是，預設時間為100μs～1000μs，例如，預設時間為200μs～500μs，優(yōu)選地，預設時間為350μs，即由于用戶的觸控指令觸發(fā)的振動反饋維持350微秒后消失。

在一個實施例中，步驟508還包括：獲取第一超聲波的衰減范圍；根據(jù)所述衰減范圍獲取控制指令。

在本實施例中，衰減范圍為觸控屏上對應的超聲波的衰減的位置范圍，具體地，如圖1A所示，當?shù)谝粨Q能發(fā)射器110發(fā)射第一超聲波，第一超聲波被換能接收器130接收，可將第一超聲波看成n行的超聲波，用于表示在觸控屏100上對應的位置，如圖2所示，第一換能發(fā)射器110發(fā)射的第一超聲波經(jīng)第一反射條紋140的反射，沿平行于觸控屏100的第三邊103傳播至第二反射條紋150，第一超聲波沿觸控屏100表面?zhèn)鞑r，同樣可以看做是n行的超聲波傳播，用于表示在觸控屏100上對應的位置，請結合圖2和圖4A，換能接收器130接收n個沿第一邊方向經(jīng)過長度不同的路徑反射的聲波，換能接收器130可根據(jù)接收的時間軸獲取到了n行波疊加前的波形情況，即可檢測出n行波中每一行波的強度。在觸控屏100沒有被接觸的時候，換能接收器130接收的波形維持不變。當在觸控屏100被接觸的時，接觸部位對應的聲波將被人體吸收部分能量，使波形出現(xiàn)一個衰減，換能接收器130通過衰減的時間計算得出對應的第一超聲波在觸控屏100上的衰減范圍，如圖4A和圖4B所示，例如，通過接收的時間軸計算出對應的觸控屏100上的衰減范圍為第P-1行至P+1行，獲取用戶的第一控制指令，例如，當衰減范圍為第P行，獲取用戶的第二控制指令，例如，當衰減范圍為第P-1行至第P行，獲取用戶的第三控制指令，例如，第一控制指令為復制指令，第二控制指令為黏貼指令，第三控制指令為彈出菜單指令，這樣，通過不同的衰減范圍能夠獲得不同的控制指令，例如，根據(jù)衰減范圍大小與控制指令的對應關系獲取控制指令，這樣，實現(xiàn)了在不同的觸控范圍獲取到不同的控制指令，提高了用戶輸入指令的靈活性。

應該說明的是，上述系統(tǒng)實施例中，所包括的各個模塊只是按照功能邏輯進行劃分的，但并不局限于上述的劃分，只要能夠?qū)崿F(xiàn)相應的功能即可；另外，各功能模塊的具體名稱也只是為了便于相互區(qū)分，并不用于限制本發(fā)明的保護范圍。

另外，本領域普通技術人員可以理解實現(xiàn)上述各實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件來完成，相應的程序可以存儲于可讀取存儲介質(zhì)中。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。