Интерфейс пользователя

Интерфейс пользователя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к интерфейсу пользователя, имеющему интерактивную поверхность и, в частности, но не исключительно, к интерфейсу пользователя, который может быть использован в качестве устройства ввода и/или вывода в компьютерной или игровой приставке.

Из уровня техники известны различные интерфейсы пользователя, которые обеспечивают физическое взаимодействие человека с компьютерными системами, такими как персональные компьютеры, игровые приставки и мобильные телефоны. Такие интерфейсы позволяют пользователю вводить данные в компьютерную систему и/или выводить данные из компьютерной системы для пользователя.

Например, распространенной практикой стало использование в мобильных телефонах сенсорных экранов. Сенсорный экран может использоваться для выдачи данных в качестве обычного устройства отображения, но также действует в качестве устройства ввода, основанного на прикосновении к нему пользователя либо непосредственно, либо посредством дополнительной принадлежности, такой как стилус.

Также известно, что сенсорные экраны обеспечивают тактильную отдачу пользователю. Например, многие мобильные телефоны вибрируют, когда пользователь прикасается к экрану, чтобы обеспечить такую тактильную отдачу и подтвердить пользователю факт прикосновения.

В документе WO 0191100 описаны интерфейсные устройства с тактильной отдачей, использующие возбудители на базе электроактивного полимера для обеспечения ощущения тактильной отдачи и/или возможности восприятия. Интерфейсное устройство с тактильной отдачей связано с хост-компьютером и включает в себя датчик, обнаруживающий воздействие пользователя на интерфейсное устройство, и возбудитель на базе электроактивного полимера, отвечающий за ввод сигналов и выдачу усилия пользователю, вызванного перемещением возбудителя. Выходное усилие обеспечивает тактильную отдачу пользователю.

Кроме того, в документе WO 2012063165 описан интерфейс пользователя, содержащий осязательную интерактивную поверхность, образованную матрицей возбудителей. Возбудители активируются (т.е. перемещаются из плоскости поверхности) скоординированно, так что они обеспечивают тактильную отдачу пользователю.

Однако желательно иметь интерфейс пользователя, который непосредственно реагирует на прикладываемое воздействие, так что обеспечивается улучшенная тактильная отдача пользователю, и который обеспечивает полномасштабные изменения поверхности.

В одном из аспектов изобретения предлагается интерфейс пользователя для интерактивного устройства, включающий в себя: интерактивную поверхность, сформированную матрицей перемещаемых поверхностных элементов, имеющих положение покоя; генератор колебательных сигналов для генерирования колебательного сигнала, при этом генератор колебательного сигнала соединен с поверхностными элементами кабельной матрицей, выполненной с возможностью передачи колебательного сигнала поверхностным элементам, при этом поверхностные элементы имеют положение покоя относительно кабельной матрицы; причем кабельная матрица расположена так, что перемещение поверхностных элементов из положения покоя изменяет колебательный сигнал, посредством вывода модифицированного колебательного сигнала, и/или так, что модифицированный колебательный сигнал вызывает перемещение поверхностных элементов из положения покоя; при этом интерфейс пользователя дополнительно содержит преобразователь сигнала для преобразования модифицированного колебательного сигнала в электрический сигнал интерактивного устройства и/или наоборот.

Упомянутые поверхностные элементы могут монтироваться на подвижном опорном элементе, соединяющем поверхностные элементы с кабельной матрицей.

Поверхностные элементы могут монтироваться на опорном элементе с помощью пары промежуточных монтажных элементов.

Промежуточные монтажные элементы могут располагаться по обе стороны от точки качания опорного элемента.

Упомянутый опорный элемент может формировать базовый слой, упомянутые промежуточные монтажные элементы могут формировать промежуточный слой, а упомянутые поверхностные элементы могут формировать поверхностный слой, при этом каждый элемент нижерасположенного слоя поддерживает в два раза больше элементов вышерасположенного слоя, чем в нижерасположенном слое.

Опорный элемент, промежуточные монтажные элементы и/или поверхностные элементы могут быть выполнены так, что имеют по меньшей мере две степени свободы, и смещены в положение покоя.

Поверхностные элементы могут крепиться к опорному элементу и/или к промежуточным монтажным элементам посредством обвязки упругим кабелем, выполненным с возможностью смещения поверхностных элементов в положение покоя.

Поверхностные элементы могут монтироваться с возможностью съема на опорном элементе или на промежуточном элементе и/или промежуточный элемент может монтироваться с возможностью съема на опорном элементе.

Поверхностные элементы могут формироваться столбиками, которые продолжаются от проксимального конца, ближайшего к кабельной матрице, в направлении дистального конца, при этом дистальные концы поверхностных элементов расположены рядом друг с другом и ограничивают интерактивную поверхность.

Упомянутые столбики могут быть сформированы внешней втулкой и внутренним элементом, который введен во внешнюю втулку для сформирования телескопической конструкции.

Внешняя втулка и внутренний элемент могут быть смещены в выдвинутое положение.

Внешняя втулка и внутренний элемент могут находиться в резьбовом зацеплении друг с другом, так что вращение внешней втулки относительно внутреннего элемента приводит к осевому перемещению внешней втулки относительно внутреннего элемента.

Поверхностные элементы могут быть сформированы V-образными крыльями, каждое из которых ограничивает квадрант отверстия, при этом интерактивная поверхность имеет множество отверстий.

Интерфейс пользователя может дополнительно содержать подвижный шар, предназначенный для перемещения по интерактивной поверхности в ответ на перемещение интерфейса пользователя, при этом шар имеет множество выступов, которые входят в отверстия и побуждают поверхностные элементы перемещаться из положения покоя так, что выводится модифицированный колебательный сигнал.

Интерактивная поверхность может быть сформирована множеством кольцевых путей, которые расположены в различных плоскостях, охватывающих шар, при этом каждый из кольцевых путей имеет множество отверстий.

Выступы могут располагаться так, что в каждый момент времени только одно отверстие каждого кольцевого пути принимает выступ шара.

Шар может соединяться с контроллером перемещения посредством множества кабелей, при этом в ответ на перемещение интерфейса пользователя контроллер перемещения перемещается относительно интерфейса пользователя и, в свою очередь, побуждает шар перемещаться по интерактивной поверхности.

Интерактивная поверхность может быть образована множеством независимых, но функционально связанных модулей, при этом каждый модуль содержит множество поверхностных элементов.

Интерактивная поверхность может быть выполнена с возможностью адаптации путем замены модулей и/или ввода дополнительных или удаления модулей, чтобы изменить размер интерактивной поверхности.

Модули могут соединяться друг с другом с помощью дополнительных стыковочных средств, межсоединений или посредством связующей кабельной сетки.

Каждый модуль может поддерживаться центральным штоком. Центральный шток может соединяться с модулем на одном конце и с подъемным устройством на противоположном конце, при этом подъемное устройство выполнено с возможностью подъема и опускания модуля относительно соседних модулей.

Подъемное устройство может быть образовано первой и второй пластинами, соединенными множеством подъемных элементов, при этом подъемные элементы разнесены по периметру первой и второй пластин. Подъемное устройство имеет приподнятое положение, в котором каждый из подъемных элементов ориентирован в осевом направлении так, что концы подъемных элементов выровнены относительно друг друга в осевом направлении, и пониженное положение, в котором каждый из подъемных элементов расположен под углом относительно осевого направления так, что концы подъемных элементов смещены относительно друг от друга в осевом направлении. Подъемное устройство имеет возможность перемещения между приподнятым и пониженным положениями путем вращения первой и второй пластин относительно друг друга.

Подъемное устройство может быть сконфигурировано таким образом, чтобы опускать поверхностные элементы модуля ниже уровня соседних модулей, при этом под интерактивной поверхностью удерживаются запасные поверхностные элементы, а под интерактивной поверхностью предусмотрено устройство для замены поверхностных элементов модуля запасными поверхностными элементами.

Поверхностные элементы и запасные поверхностные элементы могут иметь различные физические свойства.

Подъемное устройство может быть сконфигурировано так, чтобы поднимать модуль выше уровня соседних модулей, чтобы обеспечивать замены модуля другим модулем, прежде чем опускать его в исходное положение.

Модули могут компоноваться в виде сетки, образованной множеством колонок модулей, при этом модули в каждой колонке связаны друг с другом кабельной матрицей.

Кабельная матрица может дополнительно связывать соседние пары колонок друг с другом.

Интерфейс пользователя может дополнительно содержать узел интерпретации, соединенный с кабельной матрицей в конце каждой колонки, при этом узел интерпретации выполнен с возможностью приема и интерпретации модифицированного колебательного сигнала, чтобы получать информацию о перемещении отдельных модулей и/или генерировать модифицированный колебательный сигнал, вызывающий перемещение отдельных модулей из положений покоя.

Интерфейс пользователя может дополнительно включать в себя интегрирующий блок, соединенный с множеством блоков интерпретации, при этом интегрирующий блок выполнен с возможностью объединения сигналов от узлов интерпретации в один сигнал и/или разложения сигнала на части для каждого блока интерпретации.

Преобразователь сигналов может включать в себя аналого-цифровой и/или цифро-аналоговый преобразователь и выполнен с возможностью преобразования аналогового сигнала от интегрирующего блока в цифровой сигнал для использования в интерактивном устройстве и/или для преобразования цифрового сигнала от интерактивного устройства в аналоговый сигнал для использования в интегрирующем блоке.

Аналого-цифровой преобразователь может включать в себя оптический датчик, имеющий излучатель и приемник, и прерыватель, расположенный между излучателем и приемником; при этом прерыватель выполнен с возможностью колебания поперек пути между излучателем и приемником в ответ на аналоговый сигнал таким образом, что приемник фиксирует цифровой сигнал.

Для лучшего понимания настоящего изобретения и чтобы более ясно показать, как оно может быть реализовано, в качестве примера дается ссылка на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:

на Фиг. 1 - перспективный вид модуля интерфейса пользователя в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 2 - вид упомянутого модуля сверху;

на Фиг. 3 - вид сбоку упомянутого модуля с подъемным элементом в выдвинутом положении;

на Фиг. 4А - увеличенный вид подъемного элемента,

на Фиг. 4В - вид подъемного элемента в разрезе;

на Фиг. 5 - увеличенный вид модуля, показывающий схему кабельной обвязки;

на Фиг. 6 - перспективный вид схемы кабельной обвязки с удаленными элементами модуля;

на Фиг. 7 - вид кабельной матрицы сверху;

на Фиг. 8 - перспективный вид узла интерпретации, используемого в кабельной матрице, показанной на Фиг. 7;

на Фиг. 9 - перспективный вид модуля интерфейса пользователя в другом варианте осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 10 - перспективный вид интерфейса пользователя, включающего в себя модуль, показанный на Фиг. 9;

на Фиг. 11 - вид сбоку подвижного шара интерфейса пользователя;

на Фиг. 12 - покомпонентный вид шаровой сборки; и

на Фиг. 13 - вид сверху одного из вариантов выполнения контроллера, реализующего предлагаемый в изобретении интерфейс пользователя.

На Фиг. 1 показан модуль 2 интерфейса пользователя в одном из вариантов осуществления изобретения. Интерфейс пользователя может использоваться в качестве устройства ввода или вывода данных интерактивного устройства, например, механического или электронного устройства.

Модуль 2 образован множеством наложенных друг на друга слоев. В показанном варианте осуществления модуль 2 обычно содержит базовый слой 4, промежуточный слой 6, и поверхностный слой 8. Поверхностный слой 8 смонтирован на промежуточном слое 6, который в свою очередь смонтирован на базовом слое 4.

Базовый слой 4 образован одним опорным элементом 10. Опорный элемент 10 представляет собой, по существу, прямоугольную пластину, образованную парой распростертых вбок крыльев.

Опорный элемент 10 имеет по существу плоскую верхнюю поверхность, примыкающую к вышерасположенному промежуточному слою 6. Нижняя поверхность опорного элемента 10 содержит первую опору 12а, которая продолжается перпендикулярно от нижней поверхности в положении, которое находится вблизи боковой кромки опорного элемента 10, и вторую опору 12b, которая аналогичным образом продолжается перпендикулярно от нижней поверхности в положении, которое находится вблизи другой боковой кромки опорного элемента 10.

Между первой и второй опорами 12а, 12b расположена пара ребер 14, которые проходят между передней и задней кромками опорного элемента 10. Ребра 14 расположены по обе стороны от центра опорного элемента 10.

Опорный элемент 10 выполнен сужающимся вблизи его боковых кромок в двух взаимно перпендикулярных плоскостях таким образом, что на боковых кромках верхние и нижние поверхности сближаются, и передняя и задняя кромки сближаются.

Передняя и задняя кромки опорного элемента 10 имеют дополнительные функции. Как показано на Фиг. 2, передняя кромка имеет выступ 16, который выдается вперед из опорного элемента 10. С другой стороны, задняя кромка имеет выемку 18, которая вдается в опорный элемент 10. Выступ 16 и выемка 18 имеют форму, позволяющую им состыковываться друг с другом. Соответственно, как будет более подробно описано ниже, соседние модули 2 могут соединяться между собой посредством расположения модулей таким образом, что выступ 16 одного модуля 2 входит в выемку 18 соседнего модуля 2.

Промежуточный слой 6 образован парой промежуточных монтажных элементов 20. Промежуточные монтажные элементы 20 смонтированы на нижерасположенном опорном элементе 10 базового слоя 4 таким образом, что промежуточные монтажные элементы 20 располагаются по обе стороны от центра опорного элемента 10 вблизи каждой боковой кромки. Как показано на Фиг. 1, каждый из промежуточных монтажных элементов 20 может быть соединен с опорным элементом 10 с помощью монтажного кронштейна 22. Монтажный кронштейн 22 соединен с опорным элементом 10 и принимает в себя участок вышерасположенного промежуточного монтажного элемента 20. Монтажный кронштейн 22 имеет механизм высвобождения нажимного действия, образованный парой кнопок 23, при нажатии которых промежуточные монтажные элементы 20 могут отделяться от опорного элемента 10. Это позволяет заменять промежуточные монтажные элементы 20, как это будет описано ниже. Кроме того, монтажный кронштейн 22 выполнен с возможностью вращения относительно промежуточного монтажного элемента 20 и опорного элемента 10.

Как лучше всего видно из Фиг. 2, промежуточные монтажные элементы 20 имеют крестообразную форму, образованную четырьмя лепестками. Промежуточные монтажные элементы 20 расположены на опорном элементе 10 таким образом, что оси между противоположными лепестками наклонены под углом 45° относительно поперечной оси опорного элемента 10.

Монтаж промежуточных монтажных элементов 20 на опорном элементе 10 выполнен таким образом, чтобы обеспечивать две степени свободы промежуточных монтажных элементов 20. Другими словами, каждый из промежуточных монтажных элементов 20 может поворачиваться относительно точки посредством качания вперед и назад и качания вбок в направлении любой из сторон опорного элемента 10, а также комбинации таких перемещений.

Поверхностный слой 8 образован множеством поверхностных элементов 24, которые смонтированы на нижерасположенных промежуточных монтажных элементах 20 промежуточного слоя 6. Поверхностный элемент 24 установлен на каждой из лопастей промежуточных монтажных элементов 20 таким образом, что каждый промежуточный монтажный элемент 20 несет на себе четыре поверхностных элемента 24, при этом поверхностный слой 8 имеет в общей сложности восемь поверхностных элементов 24.

Поверхностные элементы 24 представляют собой продолговатые столбики, которые соединены на проксимальном конце с одним из промежуточных монтажных элементов 20 и продолжаются перпендикулярно от поверхности промежуточного монтажного элемента 20 к свободному дистальному концу.

Каждый из поверхностных элементов 24 установлен на одном из промежуточных монтажных элементов 20 таким образом, который обеспечивает поверхностным элементам две степени свободы. Другими словами, каждый из поверхностных элементов 24 способен поворачиваться относительно точки путем качания вперед и назад и качания вбок в направлении любой из сторон опорного элемента 10, а также комбинации таких перемещений.

Каждый поверхностный элемент 24 может быть образован внутренним столбиком 26 и наружной втулкой 28. Внутренний столбик 26 и внешняя втулка 28 расположены концентрически, так что внутренний столбик 26 находится внутри внешней втулки 28. Внутренний столбик 26 и внешняя втулка 28 расположены телескопически таким образом, что внешняя втулка 28 имеет возможность перемещаться относительно внутреннего столбика 26. Соответственно, высота свободного конца поверхностного элемента 24 над соответствующим промежуточным монтажным элементом 20 может изменяться. Внутренний столбик 26 и внешняя втулка 28 могут находиться в резьбовом зацеплении друг с другом, так что перемещение внешней втулки 28 относительно внутреннего столбика 26 достигается за счет вращения внешней втулки 28 относительно внутреннего столбика 26.

Свободные концы поверхностных элементов 24 представляют собой самую верхнюю поверхность модуля 2 (за исключением предусмотренного на ней какого-либо защитного покрытия). Свободные концы поверхностных элементов 24 ограничивают интерактивную поверхность интерфейса пользователя, которая непосредственно принимает входной сигнал для интерфейса пользователя и/или передает выходной сигнал из интерфейса пользователя.

Как показано на Фиг. 2, в центре каждого промежуточного монтажного элемента 20 между расположенными на ней поверхностными элементами 24 может располагаться центральная стойка 30. Центральная стойка 30 закреплена на промежуточном монтажном элементе 20 и представляет собой ограничитель глубины, который позволяет предотвращать чрезмерное нажатие на поверхностные элементы 24.

Как следует из предшествующего описания слоев модуля 2, каждый элемент нижерасположенного слоя (т.е. опорный элемента 10 базового слоя 4 или промежуточные монтажные элементы 20 промежуточного слоя 6) поддерживает в два раза больше элементов вышерасположенного слоя (т.е. промежуточных монтажных элементов 20 промежуточного слоя 6 или поверхностных элементов 24 поверхностного слоя 8), чем в нижерасположенном слое. Например, единственный опорный элемент 10 поддерживает два промежуточных монтажных элемента 20. Аналогичным образом, каждый из двух промежуточных монтажных элементов 20 поддерживает четыре поверхностных элемента 24.

Снова ссылаясь на Фиг. 1, а также на Фиг. 3, вышеописанные слои монтируют на основании, образованном отделяющимися верхним и нижним базовыми элементами 32а, 32b. Первая и вторая опоры 12а, 12b опорного элемента 10 проходят через отверстия в верхнем базовом элементе 32а, при этом ребра 14 лежат рядом с верхней поверхностью верхнего базового элемента 32а. Соединение опорного элемента 10 с верхним базовым элементом 32а позволяет опорному элементу 10 перемещаться вбок и качаться и перемещаться вперед и назад, как это было описано выше.

Верхний базовый элемент 32а соединен с концом центрального штока 34, который проходит через отверстие, выполненное в нижнем базовом элементе 32b. Верхний и нижний базовые элементы 32а, 32b выполнены с возможностью отделения друг от друга, а шток 34 свободно скользит через отверстие в нижнем базовом элементе 32b. Другой конец штока 34 соединен с подъемным устройством 36, которое выполнено с возможностью перемещения штока 34 в осевом направлении.

Как показано на Фиг. 4А, подъемное устройство 36 включает в себя верхнюю и нижнюю пластины 38а, 38b между которыми расположено множество подъемных элементов 40. Подъемные элементы 40 разнесены по периметру верхней и нижней пластин 38а, 38b. Как показано на Фиг. 4В, подъемные элементы 40 соединены с верхним и нижним дисками 41а, 41b, которые соединены с верхней и нижней пластинами 38а, 38b соответственно для перемещения вместе с ними. Подъемные элементы 40 соединены с верхним и нижним дисками 41а, 41б с помощью кабеля, который закольцован через верхние и нижние отверстия 43а, 43b в подъемных элементах 40 и соответствующие отверстия в верхнем и нижнем дисках 41а, 41б. Кабель, по сути, позволяет подъемным элементам 40 поворачиваться относительно дисков 41а, 41b и относительно верхней и нижней пластин 38а, 38b.

Подъемное устройство 36 имеет приподнятое положение, в котором верхний и нижний базовые элементы 32а, 32b разнесены друг от друга, как это показано на Фиг. 3, и пониженное положение, в котором верхний и нижний базовые элементы 32а, 32b примыкают друг к другу, как это показано на Фиг. 1. Подъемное устройство 36 может перемещаться между приподнятым положением и пониженным положениями (и наоборот) посредством поворота верхней и нижней пластин 38а, 38b относительно друг друга. В приподнятом положении каждый из подъемных элементов 40 ориентирован в осевом направлении. Другими словами, концы каждого подъемного элемента 40 выровнены друг с другом в осевом направлении. И, наоборот, в пониженном положении каждый из подъемных элементов 40 расположен под углом к осевому направлению, так что концы подъемных элементов 40 смещены относительно друг друга в осевом направлении.

При использовании множество модулей 2 могут располагаться бок о бок друг с другом, чтобы ограничивать расширяемую интерактивную поверхность. Подъемное устройство 36 модуля 2 позволяет поверхностным элементам 24 подниматься или опускаться выше или ниже высоты остальной части интерактивной поверхности. Резерв непоказанных на чертеже запасных элементов, в частности, поверхностных элементов 24, может располагаться ниже интерактивной поверхности. Соответственно, при опускании поверхностных элементов 24 ниже высоты остальной части интерактивной поверхности непоказанное на чертеже устройство замены, находящееся под интерактивной поверхностью, может использоваться для замены поверхностных элементов 24 модуля 2 запасными поверхностными элементами 24.

Запасные поверхностные элементы 24 могут иметь функциональное назначение, отличающееся от назначения текущих установленных поверхностных элементов 24. Например, различные поверхностные элементы 24 могут быть сконфигурированы для обеспечения или действия в качестве камуфляжа, изоляции, проводимости, отражателей, дифракторов и/или рефракторов, уплотнений или других барьеров, контейнеров, датчиков и т.д. Поверхностные элементы 24 могут также иметь различные связанные с ними химические агенты/субстрат(ы) с изменяемыми физико-химическими свойствами или состояниями для формирования проб, или хроматографические сорбирующие вещества, фильтры, барьеры и препятствия, связующие вещества, или спектроскопические излучающие/поглощающие поверхности/отражатели, канальные трассировщики, которые могут быть избирательным и/или программируемыми и преобразовывать или направлять электромагнитное излучение.

Как показано на Фиг. 5, поверхностные элементы 24 могут соединяться с промежуточным монтажными элементами 20 и друг с другом с помощью гибкого, но упругого кабеля 42. Следует принять во внимание, что термин "кабель" в данном контексте используется в широком смысле слова и может включать в себя другие работающие на растяжение элементы, такие как цепи, канаты и т.п. Предпочтительно, кабель 42 содержит волокна Dyneema®.

Кабель 42 огибает внешнюю втулку 28 перед прохождением через стенку внешней втулки 28 и вниз через внешнюю втулку 28 и отверстие в нижерасположенном промежуточном монтажном элементе 20. Кабель 42 закольцован ниже промежуточного монтажного элемента 20, прежде чем пройти обратно через отверстие в промежуточном монтажном элементе 20 и через поверхностный элемент 24. Кабель 42 затем входит в зацепление с первым периферическим фиксирующим гребнем 44а на внешней втулке 28 перед прохождением над верхней частью внутреннего столбика 26 и обратно вниз с другой стороны, где он входит в зацепление со вторым периферическим фиксирующим гребнем 44b, который диаметрально противоположен первому периферическому фиксирующему гребню 44а.

Кабель 42 намотан встречно через первый и второй периферические фиксирующие гребни и 44а, 44b таким образом, что он проходит в направлении часовой стрелки через один гребень и в направлении против часовой стрелки через другой гребень. Такая компоновка позволяет кабелю 42 поворачивать внутренний столбик 26 относительно внешней втулки 28, тем самым поднимая или опуская поверхностный элемент 24.

Кабель 42 может продолжаться от второго периферического фиксирующего гребня 44b одного поверхностного элемента 24 ко второму периферическому фиксирующему гребню 44b противолежащего поверхностного элемента, где схема кабельной обвязки повторяется. В качестве альтернативы, каждый поверхностный элемент 24 может соединяться со своим промежуточным монтажным элементом 20 с помощью кабеля 42 дискретной длины.

На Фиг. 6 показана схема кабельной обвязки с удаленными для ясности элементами модуля 2.

Нижние петли кабеля 42 соединены с монтажным кронштейном 22, расположенным между промежуточным монтажным элементом 20 и опорным элементом 10. Как было описано выше, монтажный кронштейн 22 выполнен с возможностью поворота относительно промежуточного монтажного элемента 20 и опорного элемента 10. Соответственно, перемещение нижних петель кабеля 42 может приводить к вращению монтажного кронштейна 22. Монтажный кронштейн 22 может смещаться, чтобы поддерживать натяжение в кабеле 42.

Схема кабельной обвязки связывает поверхностные элементы 24 с промежуточными монтажными элементами 20, в то же время позволяя поверхностным элементам 24 свободно перемещаться относительно промежуточных монтажных элементов 20. Кроме того, кабель 42 связывает поверхностные элементы 24 друг с другом.

Слои модуля 2 ограничивают входной и/или выходной пути для интерфейса пользователя, при этом перемещение элементов одного слоя вызывает перемещение элементов в других слоях.

В частности, входной сигнал в интерфейс пользователя первоначально иметет вид перемещения поверхностных элементов 24 поверхностного слоя 8. Это, в свою очередь, вызывает перемещение промежуточных монтажных элементов 20 промежуточного слоя 6, что вызывает перемещение опорного элемента 10 базового слоя 4.

С другой стороны, выходной сигнал интерфейса пользователя первоначально имеет вид перемещения опорного элемента 10 базового слоя 4. Это, в свою очередь, вызывает перемещение промежуточных монтажных элементов 20 промежуточного слоя 6, что приводит к перемещению поверхностных элементов 24 поверхностного слоя 8.

Перемещение элементов модуля 2 может быть интерпретировано через изменения в кабеле 42. Например, перпендикулярная сила вызывает осевое опускание каждого поверхностного элемента 24. Это приводит к равномерному уменьшению петли кабеля над опорным элементом 24. С другой стороны, наклонная сила вызывает неравномерное уменьшение петли кабеля.

Как описано выше, при использовании, множество модулей 2 может располагаться бок о бок, чтобы ограничивать расширяемую интерактивную поверхность. На Фиг. 7 показана кабельная матрица, связанная с модулями 2 через монтажные кронштейны 22 каждого модуля 2. На Фиг. 7 модули 2 расположены в виде сетки. Множество модулей 2 расположено бок о бок, чтобы сформировать колонку, и множество колонок расположено бок о бок. Поперечные оси модулей 2 выровнены друг с другом и ориентированы вдоль колонки.

Как показано на Фиг. 7, внутренняя петля 46 кабеля охватывает пару монтажных кронштейнов 22 модуля 2, а внешняя петля 48 кабеля связывает один из монтажных кронштейнов 22 с монтажным кронштейном 22 соседнего модуля 2 в колонке. Таким образом, все модули 2 в колонке связаны друг с другом с помощью петель кабеля, чтобы сформировать цепочку из модулей 2. Кроме того, соседние колонки соединены сшивающими колонны петлями 50, чтобы сформировать связанные пары колонок. Каждая сшивающая колонки петля 50 соединяет внутренние петли 46 кабеля противолежащих модулей 2 в соседних колонках.

Узел 52 интерпретации расположен в конце каждой колонки. Узлы интерпретации 52 соединены с внутренней петлей 46 кабеля концевого модуля 2 с помощью защелки 54, которая зажимает внутреннюю петлю 46 кабеля.

Монтажные кронштейны 22 предназначены для колебания кабеля 42. Колебание кабеля 42, по сути, вводит в зацепление и освобождает поверхностные элементы 24. Любое прикосновение к поверхностным элементам 24 приводит к изменению колебания кабеля 42 по сравнению с состоянием покоя, и модифицированное колебание может быть выявлено узлом 52 интерпретации.

Обратимся теперь к Фиг. 8, на котором показано, что узел 52 интерпретации сформирован главным образом последовательностью интерпретирующих колец 54, которые установлены с возможностью вращения на общем валу 56. Каждое из интерпретирующих колец 54 образовано множеством радиальных подблоков 55, которые вместе ограничивают внешнюю поверхность интерпретирующего кольца 54. Подблоки 55 выполнены с возможностью перемещения в радиальном направлении таким образом, что внешняя поверхность интерпретирующего кольца 54 может быть изменена. Так, например, подблоки 55 могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы увеличивать или уменьшать диаметр интерпретирующего кольца 54 или регулировать локальную кривизну интерпретирующего кольца 54.

Кабельный барабан 58 расположен на валу 56 ниже интерпретирующего кольца 54. Защелка 54 расположена вокруг кабельного барабана 58 и обеспечивает вход в узел 52 интерпретации.

Считывающее устройство находится снаружи интерпретирующих колец 54. Считывающее устройство содержит пару считывающих элементов 60, которые контактируют с интерпретирующими кольцами 54 и расположены на осевых направляющих 62, проходящих параллельно с осью вала 56. Осевые направляющие 62 расположены таким образом, что считывающие элементы 60 находятся вблизи внешней поверхности интерпретирующих колец 54. Осевые направляющие 62 снабжены подъемным механизмом 64, предназначенным для перемещения считывающего элемента 60 вдоль осевой направляющей 62 для перехода от одного интерпретирующего кольца 54 к другому.

Вал 56 предназначен для совершения колебания, которое соответствует колебанию кабеля 42 в состоянии покоя. В свою очередь, в состоянии покоя интерпретирующие кольца 54 также подвергаются такому колебанию в ответ на колебание вала 56.

Модифицированное колебание (в результате прикосновения к модулю 2 в колонке), принимаемое с помощью защелки 54, побуждает интерпретирующие кольца 54 поворачиваться относительно вала 56. Угловое смещение интерпретирующих колец 54 может быть определено с помощью считывающих элементов 60, чтобы установить подробности, относящиеся к модифицированному колебанию и его источнику.

Узел 52 интерпретации способен определить, к каким из модулей 2 в его колонке прикоснулись, и дополнительно указать, к каким перемещениям поверхностных элементов 24, промежуточных монтажных элементов 20 и опорного элемента 10 это привело.

Как показано на Фиг. 8, имеется шесть интерпретирующих колец 54, каждое из которых имеет отличающуюся функцию и по-разному реагирует на модифицированное колебание. Например, шесть интерпретирующих колец 54 могут отвечать за выявление одного из следующих действий:

1. Какой модуль 2 в колонке был смещен;

2. Насколько был смещен опорный элемент 10 этого модуля;

3. Какие из промежуточных монтажных элементов 20 были затронуты;

4. Насколько был смещен этот промежуточный монтажный элемент 20;

5. Какой из поверхностных элементов 24 был затронут; а также

6. Насколько был смещен этот поверхностный элемент 24.

Соответственно, считывающие элементы 60 перемещается по аксиальным направляющим 62, чтобы определить угловое смещение каждого интерпретирующего кольца 54 и извлечь упомянутые подробности.

Таким образом, узел 52 интерпретации в состоянии выявлять и различать сложные контактные действия, такие как удар; толкание, тыкание и другие виды вдавливания; изгибание; щипание и т.д.

Каждый узел 52 интерпретации выдает угловое смещение каждого кольца 54 интерпретации в качестве составного выходного сигнала вместе с предварительной последовательностью, которая пропорциональна расстоянию блока 52 интерпретации вдоль колонки матрицы, и таким образом однозначно идентифицирует узел 52 интерпретации.

Выходной сигнал узлов 52 интерпретации (транслируемый в виде колебаний кабеля со сложными интервалами перемещения) принимается непоказанным на чертеже интегрирующим блоком. Интегрирующий блок отвечает за объединение выходного сигнала каждого узла 52 интерпретации в один составной выходной сигнал.

Механический аналоговый выходной сигнал интегрирующего блока затем передается в непоказанный на чертеже аналого-цифровой преобразователь. Аналого-цифровой преобразователь сформирован оптическим датчиком, имеющим излучатель и приемник, и прерыватель, расположенный между излучателем и приемником. В состоянии покоя прерыватель находится между излучателем и приемником и таким образом препятствует прохождению света от излучателя к приемнику. Сигнал, полученный от интегрирующего блока, побуждает прерыватель колебаться. Диапазон колебаний прерывателя таков, что свет способен мгновенно проходить от излучателя к приемнику, когда прерыватель находится в любом из экстремумов колебаний. Таким образом, приемник фиксирует включения/выключения света или цифровой сигнал, который может быть использован в интерактивном устройстве. Конечно, в состоянии покоя прерыватель может не лежать между излучателем и приемником, но вместо этого может блокировать свет от излучателя в процессе своих колебаний.

Предшествующее описание сфокусировано в основном на входном пути (то есть, когда интерактивная поверхность используется для ввода данных в интерактивное устройство). Однако интерактивная поверхность также может использоваться в качестве выхода интерактивного устройства. При таком варианте реализации интерактивное устройство формирует цифровой сигнал управления модулями 2 интерактивной поверхности. Цифровой сигнал преобразуется в механический аналоговый выходной сигнал с помощью цифро-аналогового преобразователя. Цифро-аналоговый преобразователь вырабатывает колебание из цифрового сигнала и может иметь в своей основе электромагнит или другую аналогичную систему.

Аналоговый выходной сигнал передается на интегрирующий блок, который разделяет сигнал на отдельные компоненты, предназначенные для каждого узла 52 интерпретации, с соответствующими предпоследовательностями, чтобы позволить каждому узлу 52 интерпретации определить соответствующие ему компоненты сигнала. Каждый узел 52 интерпретации извлекает соответствующий ему компонент и затем объединяет команды для отдельных модулей 2 и элементов внутри каждог