對于相關(guān)申請的交叉引用

本專利申請要求在2009年3月12日提交的、題目為“Locating Features Using a Friction Display”的美國臨時專利申請No.61/159,482的優(yōu)先權(quán)，其通過引用被整體包含在此。

本專利申請要求在2009年11月17日提交的、題目為“System and Method for Increasing Haptic Bandwidth in an Electronic Device”的美國臨時專利申請No.61/262,041的優(yōu)先權(quán)，其通過引用被整體包含在此。

本專利申請要求在2009年11月17日提交的、題目為“Friction Rotary Device for Haptic Feedback”的美國臨時專利申請No.61/262,038的優(yōu)先權(quán)，其通過引用被整體包含在此。

本專利申請要求在2010年1月29日提交的、題目為“Systems And Methods For Providing Features In A Friction Display”的美國實用新型專利申請No.12/696,893的優(yōu)先權(quán)，其通過引用被整體包含在此。

本專利申請要求在2010年1月29日提交的、題目為“Systems And Methods For Friction Displays And Additional Haptic Effects”的美國實用新型專利申請No.12/696,900的優(yōu)先權(quán)，其通過引用被整體包含在此。

本專利申請要求在2010年1月29日提交的、題目為“Systems And Methods For Interfaces Featuring Surface-Based Haptic Effects”的美國實用新型專利申請No.12/696,908的優(yōu)先權(quán)，其通過引用被整體包含在此。

本專利申請要求在2010年1月29日提交的、題目為“Systems And Methods For A Texture Engine”的美國實用新型專利申請No.12/697,010的優(yōu)先權(quán)，其通過引用被整體包含在此。

本專利申請要求在2010年1月29日提交的、題目為“Systems And Methods For Using Textures In Graphical User Interface Widgets”的美國實用新型專利申請No.12/697,037的優(yōu)先權(quán)，其通過引用被整體包含在此。

本專利申請要求在2010年1月29日提交的、題目為“Systems And Methods For Using Multiple Actuators To Realize Textures”的美國實用新型專利申請No.12/697,042的優(yōu)先權(quán)，其通過引用被整體包含在此。

背景技術(shù)：

觸摸使能(touch-enabled)的裝置已經(jīng)越來越普遍。例如，移動和其他裝置可以被配置觸敏顯示器，使得用戶可以通過觸摸觸敏顯示器的部分來提供輸入。又如，可以使用與顯示器分離的觸摸使能表面來用于輸入，諸如，跟蹤板、鼠標(biāo)或其他裝置。

例如，用戶可以觸摸被映射到在屏圖形用戶界面的顯示器或表面的一部分，諸如按鈕或控件。又如，可以提供手勢，諸如一個或多個觸摸的序列、在表面上的拖動或由裝置感測的其他可識別的模式。雖然觸摸使能的顯示器和其他基于觸摸的界面已經(jīng)大大地增強了裝置功能，但是缺陷仍然存在。例如，即使在屏幕上顯示鍵盤，習(xí)慣于物理鍵盤的用戶在使用觸摸使能的裝置時也可能沒有相同的體驗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例包括具有模擬在觸摸區(qū)域中的一個或多個特征的基于表面的觸覺效果的裝置。特征可以包括但是不限于在紋理上的改變和/或在可以通過使用與表面接觸的物體感知到的在觸摸表面中的邊界、障礙物或其他不連續(xù)部分的模擬。包括基于表面的觸覺效果的裝置可以更用戶友好，并且可以提供更激發(fā)興趣的用戶體驗。

在一個實施例中，一種系統(tǒng)包括：傳感器，其被配置來當(dāng)物體接觸觸摸表面時檢測在觸摸區(qū)域中的觸摸；致動器；以及，一個或多個處理器。所述觸摸區(qū)域可以對應(yīng)于顯示區(qū)域和/或另一個表面，用戶經(jīng)由諸如手指或鋼筆的物體來與所述顯示區(qū)域和/或另一個表面交互。所述處理器可以被配置來基于來自所述傳感器的數(shù)據(jù)來確定所述觸摸的位置，并且至少部分地基于所述位置來選擇要產(chǎn)生的觸覺效果，所述觸覺效果被選擇來模擬在或接近所述確定的位置處的特征的存在。而且，所述處理器可以發(fā)送觸覺信號以使用所述致動器來產(chǎn)生所述識別的觸覺效果。所述致動器可以耦合到所述觸摸表面，并且可以被配置來接收由所述處理器產(chǎn)生的觸覺信號，并且作為響應(yīng)輸出觸覺效果。在一些實施例中，選擇所述觸覺效果包括：確定在模擬在或接近所述確定的位置處的所述特征的存在的摩擦系數(shù)上的變化。

這些說明性實施例被描述來不是限制或限定本主題的局限，而是提供有助于其理解的示例。在具體實施方式中描述了說明性實施例，并且，在其中通過了進一步的描述。通過查看本說明書和/或通過實踐所要求保護的主題的一個或多個實施例，可以進一步了解由各個實施例提供的優(yōu)點。

附圖說明

在說明書的剩余部分中更具體地給出了全面和能夠?qū)崿F(xiàn)的公開。說明書參考下面的附圖。

圖1A示出用于提供基于表面的觸覺效果的說明性系統(tǒng)。

圖1B示出在圖1A中所示的系統(tǒng)的一個實施例的外部視圖。

圖1C圖示在圖1A中所示的系統(tǒng)的另一個實施例的外部視圖。

圖2A-2B圖示使用基于表面的觸覺效果來模擬特征的示例。

圖3A-3B描述了用于改變表面的摩擦系數(shù)的一種說明性硬件架構(gòu)。

圖4A-4B描述了用于改變表面的摩擦系數(shù)的另一種說明性硬件架構(gòu)。

圖5是示出通過使用基于表面的觸覺效果來提供模擬的特征的示例性方法的流程圖。

圖6A-6D每一個描述了說明性模擬特征。

圖7是示出通過使用參考文件來提供模擬的特征的示例性方法的流程圖。

圖8是包括用于模擬觸摸表面的特征的數(shù)據(jù)的參考文件的示例。

具體實施方式

現(xiàn)在詳細說明不同和替代的說明性實施例和附圖。作為說明而不是作為限制來提供每一個示例。對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員顯然，可以進行修改和改變。例如，被圖示或描述為一個實施例的一部分的特征可以用在另一個實施例上，以產(chǎn)生又一個實施例。因此，意欲本公開包括在所附的權(quán)利要求及其等同內(nèi)容的范圍內(nèi)的修改和改變。

使用可變摩擦界面的裝置的說明性示例

本發(fā)明的一個說明性實施例包括計算系統(tǒng)，諸如：便攜音樂裝置或移動裝置，兩者都可以從加利福尼亞的Cupertino的蘋果公司獲得；或，可以從華盛頓的Redmond的微軟公司獲得的Zune(R)便攜裝置。該計算系統(tǒng)可以包括一個或多個傳感器和/或可以與一個或多個傳感器進行通信，該一個或多個傳感器例如是加速計以及用于確定相對于顯示區(qū)域的觸摸的位置的傳感器(例如，光學(xué)的、電阻的或電容的)，該顯示區(qū)域在這個示例中對應(yīng)于裝置的屏幕。

當(dāng)用戶與裝置交互時，一個或多個致動器用于提供觸覺效果。例如，當(dāng)用戶在裝置上移動手指時，屏幕的摩擦系數(shù)可以基于手指的位置、速度和/或加速度改變。

根據(jù)摩擦如何改變，用戶可以感知到在觸摸表面中的特征，如果表面摩擦不改變，則不能以相同的方式(或根本不能)感知到該特征。作為具體示例，該摩擦可以改變使得用戶感知到與在屏按鈕的邊緣對應(yīng)的隆起、邊界或其他障礙物。如在下面更詳細地描述，可以以任何數(shù)量的方式來使用改變摩擦系數(shù)，以向用戶提供信息。另外，補充或取代改變摩擦系數(shù)，可以使用特效模擬在觸摸表面中的特征的存在。

通過提供基于表面的觸覺效果來模擬特征的說明性系統(tǒng)

圖1A示出用于提供基于表面的觸覺效果的說明性系統(tǒng)100。具體地說，在這個示例中，系統(tǒng)100包括計算裝置101，計算裝置101具有經(jīng)由總線106與其他硬件連接的處理器102。內(nèi)存104可以包括任何適當(dāng)?shù)挠行?和非暫時)計算機可讀介質(zhì)，諸如RAM、ROM或EEPROM等，內(nèi)存104包含配置計算裝置的操作的程序組件。在這個示例中，計算裝置101進一步包括一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口裝置110、輸入/輸出(I/O)接口部件112和另外的存儲器114。

網(wǎng)絡(luò)裝置110可以表示便利網(wǎng)絡(luò)連接的任何部件。示例包括但是不限于：有線接口，諸如以太網(wǎng)、USB、IEEE 1394；以及/或者，無線接口，諸如IEEE 802.11、藍牙或用于接入蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)的無線電接口(例如，用于接入CDMA、GSM、UMTS或其他移動通信網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)器/天線)。

可以使用I/O部件112以利于到諸如一個或多個顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、揚聲器、麥克風(fēng)和/或用于輸入數(shù)據(jù)或輸出數(shù)據(jù)的其他硬件的連接。存儲器114表示在裝置101中包括的非易失性存儲器，諸如磁、光或其他存儲介質(zhì)。

系統(tǒng)100進一步包括觸摸表面116，觸摸表面116在這個示例中被集成到裝置101中。觸摸表面116表示被配置來感測用戶的觸摸輸入的任何表面。一個或多個傳感器108被配置來當(dāng)物體接觸觸摸表面時檢測在觸摸區(qū)域中的觸摸，并且提供用于由處理器102使用的適當(dāng)數(shù)據(jù)?？梢允褂萌魏芜m當(dāng)數(shù)量、類型或布置的傳感器。例如，電阻和/或電容型傳感器可以被嵌入在觸摸表面116中，并且用于確定觸摸的位置和其他信息，諸如壓力。又如，具有觸摸表面的視圖的光學(xué)傳感器可以用于確定觸摸位置。

在這個示例中，與處理器102進行通信的致動器118耦合到觸摸表面116。在一些實施例中，致動器118被配置來輸出觸覺效果，該觸覺效果響應(yīng)于觸覺信號來改變觸摸表面的摩擦系數(shù)。作為補充或替代，致動器118可以提供振動觸覺的觸覺效果，其以受控的方式移動觸摸表面。一些觸覺效果可以使用耦合到裝置的外殼的致動器，并且一些觸覺效果可以依序和/或一起地使用多個致動器。例如，可以通過在不同的頻率振動表面來改變摩擦系數(shù)?？梢允褂米兓牟煌M合/序列來模擬紋理的感覺。

雖然在此示出單個致動器118，但是實施例可以使用相同或不同類型的多個致動器來改變觸摸表面的摩擦系數(shù)。例如，在一些實施例中使用壓電致動器來例如通過在一些實施例中使用以大于20kHz的頻率移動的致動器以超聲波頻率垂直地和/或水平地移位觸摸表面116的一些部分或全部。在一些實施例中，可以單獨或一起地使用諸如偏心旋轉(zhuǎn)質(zhì)量電機或線性諧振致動器的多個致動器來提供不同的紋理和其他觸覺效果。

轉(zhuǎn)向內(nèi)存104，描述了示例性程序組件124、126和128，以描述在一些實施例中如何配置裝置來提供可變摩擦顯示器。在這個示例中，檢測模塊124配置處理器102以經(jīng)由傳感器108監(jiān)控觸摸表面116，以確定觸摸的位置。例如，模塊124可以采樣傳感器108，以便跟蹤觸摸的存在與否，并且如果觸摸存在，則跟蹤隨著時間的觸摸的位置、路徑、速度、加速度、壓力和/或其他特性。

觸覺效果確定模塊126表示分析關(guān)于觸摸特性的數(shù)據(jù)以選擇要產(chǎn)生的觸覺效果的程序組件。具體地說，模塊126包括：基于觸摸的位置來確定要產(chǎn)生的觸摸表面的模擬特征的代碼；以及，選擇要提供來模擬特征的一個或多個觸覺效果的代碼。例如，觸摸表面116的區(qū)域的一部分或全部可以被映射到圖形用戶界面?？梢曰谟|摸的位置來選擇不同的觸覺效果，以便通過改變觸摸表面116的摩擦來模擬特征的存在，使得當(dāng)在界面中看到特征的對應(yīng)表示時感覺到該特征。然而，可以經(jīng)由觸摸表面116來提供觸覺效果，即使對應(yīng)的元件未被顯示在界面中(例如，如果通過在界面中的邊界，則可以提供觸覺效果，即使未顯示該邊界)。

觸覺效果產(chǎn)生模塊128表示使得處理器102產(chǎn)生和向致動器118發(fā)送觸覺信號的程序以至少當(dāng)接觸出現(xiàn)時產(chǎn)生所選擇的觸覺效果。例如，產(chǎn)生模塊128可以訪問要向致動器118發(fā)送的所存儲的模型或命令。又如，觸覺效果產(chǎn)生模塊128可以接收期望的摩擦系數(shù)并使用信號處理算法生成將發(fā)送到致動器118的合適的信號。又如，可以與用于紋理的目標(biāo)坐標(biāo)和被發(fā)送到一個或多個致動器的適當(dāng)波形一起指示期望的紋理，以產(chǎn)生表面(和/或其他裝置部件)的適當(dāng)移位以提供紋理?？梢灾辽偻ㄟ^改變觸摸表面116的摩擦系數(shù)來模擬特征。一些實施例可以一起地使用多個致動器來模擬特征。例如，可以使用在摩擦上的變化來模擬通過在模擬的鋼琴按鍵之間的邊界，而振動觸覺效果模擬當(dāng)按下每一個按鍵時的每一個按鍵的響應(yīng)。

根據(jù)計算系統(tǒng)的具體配置，觸摸表面可以或可以不覆蓋(或?qū)?yīng)于)顯示器。在圖1B中，示出計算系統(tǒng)100B的外部視圖。計算裝置101包括觸摸使能的顯示器116，觸摸使能的顯示器116組合裝置的觸摸表面和顯示器。觸摸表面可以對應(yīng)于顯示器外部或在實際顯示部件之上的材料的一個或多個層。

圖1C圖示其中觸摸表面不覆蓋顯示器的觸摸使能的計算系統(tǒng)100C的另一個示例。在這個示例中，計算裝置101具有觸摸表面116，該觸摸表面116可以被映射到在對接到裝置101的計算系統(tǒng)120中包括的顯示器122中提供的圖形用戶界面。例如，計算裝置101可以包括鼠標(biāo)、跟蹤板或其他裝置，而系統(tǒng)120可以包括臺式或膝上型計算機、機頂盒(例如，DVD播放機、DVR、有線電視盒)或另一個計算系統(tǒng)。又如，觸摸表面116和顯示器122可以被包括在同一裝置中，諸如在具有顯示器122的膝上型計算機中的觸摸使能的跟蹤板中。無論是否與顯示器等集成，在在此的示例中的平面觸摸表面的描述不意味著是限定性的。其他實施例包括彎曲或不規(guī)則的觸摸使能的表面，它們被進一步配置來提供基于表面的觸覺效果。

圖2A-2B圖示使用基于表面的觸覺效果來模擬特征的示例。圖2A是圖示系統(tǒng)200的外視圖的圖，系統(tǒng)200包括具有觸摸使能的顯示器202的計算裝置201。圖2B示出裝置201的橫截面視圖。裝置201可以與圖1A的裝置101類似地被配置，雖然為了清楚，在這個視圖中未示出諸如處理器、內(nèi)存和傳感器等的部件。

可以在圖2B中看到，裝置201具有多個致動器218和附加的致動器222。致動器218-1可以包括被配置來向顯示器202施加垂直力的致動器，而218-2可以橫向地移動顯示器202。在這個示例中，致動器直接地耦合到顯示器，但是應(yīng)當(dāng)明白，致動器可以耦合到另一個觸摸表面，諸如在顯示器202的頂部上的材料的層。附加致動器222可以耦合到包含裝置201的部件的外殼。在圖2A-2B的示例中，顯示器202的區(qū)域?qū)?yīng)于觸摸區(qū)域，但是該原理可以被應(yīng)用到完全與顯示器分離的觸摸表面。

在一個實施例中，致動器218每一個包括壓電致動器，而附加致動器222包括偏心旋轉(zhuǎn)質(zhì)量電機、線性諧振致動器或另一個壓電致動器。致動器222可以被配置來響應(yīng)于來自處理器的觸覺信號來提供振動觸覺觸覺效果?？梢耘c基于表面的觸覺效果和/或用于其他目的協(xié)同使用振動觸覺的觸覺效果。

在一些實施例中，致動器218-1和218-2的任何一個或兩者可以包括除了壓電致動器之外的致動器。致動器的任何一個可以例如包括壓電致動器、電磁致動器、電子激活聚合物、形狀記憶合金、柔性復(fù)合壓電致動器(例如，包括柔性材料的致動器)、靜電和/或超磁致伸縮致動器。另外，示出了單個致動器222，雖然多個其他致動器可以耦合到裝置202的外殼，并且/或，其他致動器222可以耦合到別處。裝置201也可以具有在不同位置耦合到觸摸表面的多個致動器218-1/218-2。

轉(zhuǎn)回圖2A，如在220處所示，手指移動遇到模擬的特征230。在這個示例中，基于由手指226向位置228的移動表示的觸摸位置來選擇觸覺效果以輸出。具體地說，如在圖4B中可以看到，致動器218-1、218-2和/或222被提供適當(dāng)?shù)挠|覺信號，以提供如在232、234和236指示的基于表面的觸覺反饋。不同的交叉影線意欲表示由于致動器導(dǎo)致的觸摸表面的不同“感覺”。例如，232、234和236可以表示在產(chǎn)生期望的觸覺效果的觸摸表面的紋理或摩擦系數(shù)上的變化。在一個實施例中，通過使得較高摩擦的第一區(qū)域232之后跟隨較低摩擦的第二區(qū)域234和較高摩擦的第三區(qū)域236，可以模擬長方形的感覺。

圖3A-3B描述了用于改變表面的摩擦系數(shù)的說明性硬件架構(gòu)。在這個示例中，觸摸表面包括玻璃板302，雖然可以使用另一種透明(或不透明)材料。例如，而不使用玻璃，可以使用觸摸板(即，觸敏裝置)。一對壓電彎曲元件318-1和318-2粘結(jié)到玻璃。玻璃或另一種透明材料與在壓電彎曲元件之間的自由空間一起的使用可以允許在玻璃下使用顯示器(未示出)。在一些實施例中，可以命令壓電彎曲元件將玻璃302的靜摩擦系數(shù)減小42％。一些實施例使用在24kHz的雙極脈寬調(diào)制信號，并且改變的幅值用于改變摩擦系數(shù)。作為示例，電壓可以在大于20kHz的頻率下在-80和+80伏特之間改變，并且摩擦根據(jù)電壓幅值(或用于產(chǎn)生電壓幅值的PWM幅值)從0至60％改變。這些示例電壓、頻率和變化范圍僅用于示例的目的，并且不意欲是限制性的。

圖4A-4B描述了用于改變表面的摩擦系數(shù)的另一種說明性硬件架構(gòu)400。在這個示例中，壓電蜂鳴器提供了作為計算裝置401的一部分的壓電表面402。例如，一個實施例包括具有25mm直徑的0.6mm厚的蜂鳴器。可以在圖4B中看到，該蜂鳴器包括壓電陶瓷材料402A和金屬盤402B的層；在這個實施例中，兩者都是0.3mm厚。當(dāng)未激活蜂鳴器時，靜摩擦系數(shù)可以被從原始摩擦值減小多達88％。在這個示例中，表面被示出為圓形的，但是該原理可以被應(yīng)用到其他形狀/表面。

用于通過提供基于表面的觸覺效果來模擬特征的說明性方法

圖5是示出用于提供具有基于表面的觸覺效果的界面的說明性方法500的流程圖。塊502表示確定在觸摸區(qū)域中的觸摸的位置。例如，處理器可以利用在觸摸使能的顯示器或表面中嵌入或觀看觸摸使能的顯示器或表面的一個或多個傳感器來跟蹤在表面上的觸摸的位置?；谟|摸的當(dāng)前和/或過去的位置，可以確定當(dāng)前位置或預(yù)測位置。作為示例，可以在用于觸摸區(qū)域的像素坐標(biāo)或另一個坐標(biāo)系中提供觸摸位置。如果確定了速度/加速度，則觸摸位置可以與和觸摸的位置和移動相關(guān)的向量或其他信息相關(guān)聯(lián)。塊504表示確定要模擬的一個或多個期望的特征。在一些實施例中，計算系統(tǒng)可以僅確定觸摸是否在要驅(qū)動致動器的位置處出現(xiàn)，并且實時地確定期望的特征和觸覺信號。然而，在另外的實施例中，可以將基于觸摸的速度的觸摸的當(dāng)前像素位置和/或投影的像素位置與用于指定各個像素位置的期望的觸覺效果的位圖作比較。基于期望的觸覺效果，可以訪問/產(chǎn)生適當(dāng)?shù)挠|覺信號以提供在位圖中指定的輸出。

又如，可以將觸摸膜的當(dāng)前或投影位置與用于標(biāo)識圖形用戶界面(GUI)特征的位置的數(shù)據(jù)作比較，該特征例如是控件、紋理內(nèi)容和邊界等。然后，如果在該位置識別GUI特征，則可以訪問將一個或多個觸覺效果與該特征相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。例如，處理器可以跟蹤觸摸的位置，并且確定觸摸在或接近被映射到被圖形用戶界面中的特定控件(例如，按鈕)的在觸摸區(qū)域中的位置。處理器可以然后查閱界面元件的列表，以確定與按鈕相關(guān)聯(lián)的觸覺效果(例如，紋理、摩擦變化)，并且基于該觸覺效果，采取進一步的行為來產(chǎn)生該觸覺效果。

又如，該特征可以包括與當(dāng)前或投影位置相關(guān)聯(lián)的紋理。例如，可以將觸摸區(qū)域的一部分識別為具有特定的紋理，諸如“皮毛”。當(dāng)觸摸被確定為在所述部分處時，計算裝置可以確定期望“皮毛”特征。

塊506表示訪問或產(chǎn)生一個或多個觸覺信號以產(chǎn)生所選擇的觸覺效果。例如，處理器可以訪問在內(nèi)存中存儲并且與特定的觸覺效果相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動信號。又如，可以通過訪問所存儲的算法并且輸入與效果相關(guān)聯(lián)的參數(shù)來產(chǎn)生信號。例如，算法可以輸出數(shù)據(jù)以用于基于幅度和頻率參數(shù)來產(chǎn)生驅(qū)動信號。又如，觸覺信號可以包括被發(fā)送到致動器以被致動器解碼的數(shù)據(jù)。例如，致動器可以本身響應(yīng)于用于指定諸如幅度和頻率的參數(shù)的命令。

塊508表示向致動器發(fā)送觸覺信號以產(chǎn)生期望的效果。例如，如果要提供模擬驅(qū)動信號，則處理器可以使用機載數(shù)模轉(zhuǎn)換器來建立該信號。如果向致動器提供數(shù)字命令，則可以通過處理器的I/O總線來產(chǎn)生適當(dāng)?shù)南?，并且致動器本身包括用于提供期望的輸出的足夠的處理能力?？梢栽谟|摸點和/或別處感覺到觸覺效果。

在一些實施例中，即使在沒有所選擇的觸覺效果的情況下，也可以向致動器發(fā)送基準(zhǔn)的觸覺信號以產(chǎn)生周圍的觸覺效果，以便增強裝置可以產(chǎn)生的可能效果的范圍。因此，發(fā)送觸覺信號可以包括向致動器發(fā)送停止、命令、零或最小信號，或向致動器發(fā)送另一個適當(dāng)?shù)男盘栆詼p小強度，以便致動器的效果，并且因此增加摩擦，諸如提高到接近或處于當(dāng)靜態(tài)時的觸摸表面的摩擦系數(shù)的水平。

作為示例，諸如壓電致動器的特定致動器的使用可以允許減小觸摸表面的摩擦系數(shù)，而不是增大摩擦系數(shù)。為了提供一系列選擇，可以提供基準(zhǔn)信號，使得觸摸表面的“普通”摩擦水平小于觸摸表面當(dāng)靜態(tài)時具有的摩擦系數(shù)。因此，可以相對于基準(zhǔn)值而不是靜態(tài)值來限定觸覺效果。如果期望最大的摩擦，則可以向壓電致動器發(fā)送“零”信號，以停止表面的移動。

圖6A-6D每一個描述了說明性模擬特征。圖6A示出簡化示例，其中，白色區(qū)域表示將例如通過使用非零電壓PWM信號來激活壓電或其他致動器的區(qū)域。例如，該白色區(qū)域可以對應(yīng)于在觸摸板的中間位置的虛擬按鈕，其中，用戶的手指(或與表面接觸的另一個物體)遇到較低的摩擦值。圖6B表示相反的情況——手指/物體可以自由地在白色區(qū)域中移動，但是可能在高摩擦(黑色)區(qū)域處變慢或停止。這可以例如允許用戶更容易地定位在觸摸區(qū)域中的按鈕或其他位置。

圖6C圖示包括多個凹槽的模擬特征。當(dāng)用戶的手指或另一個物體水平地移動通過帶時，該手指/物體遇到作為一系列凹槽感知到的增加或減小的摩擦。

如上所述，包括被配置來提供基于表面的觸覺效果的觸摸表面的計算系統(tǒng)可以實時地確定效果和信號。例如，對于圖6A-6D的任何一個，系統(tǒng)可以首先確定是否觸摸位置在圓圈內(nèi)，并且如果如此，則提供適當(dāng)?shù)妮敵鲋?圖6A)或停止輸出(圖6B)。類似地，系統(tǒng)可以通過確定是否在具有期望的高摩擦的區(qū)域中出現(xiàn)觸摸來提供圖6C的特征，并且如果如此，則驅(qū)動致動器。

圖6D提供了更復(fù)雜的圖案。例如，在圖6D中的圖案可以對應(yīng)于與按鍵的陣列、模擬的鍵盤或其他控件相關(guān)聯(lián)的期望特征，該按鍵陣列例如是移動電話按鍵的陣列。雖然實時提供可以用于圖6A-6D的任何一個，則可以需要更復(fù)雜的邏輯來提供在圖案中的每一個特定圓圈/按鈕。這些和甚至更任意的圖案可以增加編程和計算時間的復(fù)雜度。因此，在一些實施例中，可以預(yù)先確定基于表面的觸覺效果，并且將其存儲在文件中。在運行時間，可以基于觸摸位置來訪問文件，以允許適當(dāng)?shù)挠|覺信號的更快確定和產(chǎn)生。對于圖6D，當(dāng)觸摸位置被映射到圓圈時，這樣的文件可以包括用于驅(qū)動致動器以提供第一觸覺效果(例如，高摩擦)的數(shù)據(jù)，并且當(dāng)觸摸位置被映射到在圓圈之外的位置時，文件可以包括用于驅(qū)動致動器來提供第二效果(例如，低摩擦)的數(shù)據(jù)。

圖7是示出用于通過建立和使用參考文件來提供模擬特征的示例性方法700的流程圖。圖8示出包括像素陣列的參考文件的示例。塊702和704表示預(yù)處理——在使用參考文件來確定觸覺效果之前出現(xiàn)的行為。在這個示例中，使用單個參考文件來確定摩擦值。實際上，參考文件可以提供其它數(shù)據(jù)，所述其它數(shù)據(jù)用于補充或取代產(chǎn)生在摩擦中的變化產(chǎn)生觸覺效果。另外，“參考文件”可以包括一起使用的多個文件。

塊702表示建立位置的布局，并且塊704表示存儲在圖像文件中的布局，諸如在位圖或其他圖像文件中的像素的陣列。例如，可以“繪制”任意的形狀以便指定期望的摩擦值。在圖8中，示出白色像素以指示意欲沒有摩擦調(diào)整的地方，而陰影像素指示期望的摩擦系數(shù)的值或甚至可用于驅(qū)動致動器的值(例如，期望的PMW電壓電平、頻率等)。替代地，白色像素可以指示最大驅(qū)動，而各種陰影程度指示較低的驅(qū)動值，黑色表示零驅(qū)動。在一個實施例中，僅使用白色像素和黑色像素，顏色對應(yīng)于裝置的致動器的接通/關(guān)斷狀態(tài)。

在這個示例中，通過交叉陰影來表示不同的陰影程度。實際上，每一個像素可以包括多個值(例如，每一個像素可以具有RGB值)，多個值提供不同的數(shù)據(jù)，諸如不同致動器的驅(qū)動電平等。另外，參考文件可以包括多個層，用于指定每一個像素位置的各種參數(shù)。這個示例示出較小數(shù)量的像素；實際上，陣列可以包括以千或百萬計的像素。

形狀802包括實線圓。形狀804也包括圓圈，但是被提供來指示可以使用圖像文件來指定多個摩擦水平(或其他觸覺效果)。例如，可以通過使用不同的陰影來提供在低和高(或高和低)摩擦之間的過渡區(qū)域，諸如從低陰影806向中等的陰影808并且最后到全陰影810的過渡。該過渡可以對應(yīng)于當(dāng)接近圓圈804的中心時增加的摩擦水平(或減小的摩擦水平)。

在一些實施例中，當(dāng)建立布局文件時，可以指定過渡。在一些情況下，可以使用過渡來提供摩擦值相對于可視布局的偏移。例如，暫時地返回圖6B，可以在圖形用戶界面中提供諸如圖6B的圓圈的實線形狀。對應(yīng)的摩擦圖像可以更接近地類似圖8的圓圈804的縮放版本，提供了“模糊”邊緣以表示過渡效果。一種用于產(chǎn)生這樣的圖像的方法可以包括：使用界面的圖像，并且應(yīng)用模糊或其他過濾器，在模糊后調(diào)整像素水平以當(dāng)用于產(chǎn)生/選擇觸覺信號時提供期望的響應(yīng)。

返回圖7和方法700，一旦建立了參考文件，則可以將其安裝到內(nèi)存中并且如在塊706所示讀取以確定摩擦值。例如，可以將像素陣列的一些或全部保存在執(zhí)行位置檢測和特征模擬例程的處理器的工作內(nèi)存中。在一個實施例中，像素陣列被分布在圖形用戶界面的對應(yīng)的圖像旁邊。在另外的實施例中，像素陣列是圖形用戶界面的層或構(gòu)成部分，并且在其他實施例中，該陣列是不與圖形用戶界面相關(guān)聯(lián)的獨立的文件。

塊708表示確定觸摸的位置。例如，傳感器可以提供用于確定在被映射到觸摸區(qū)域的像素的陣列中的觸摸的像素位置的數(shù)據(jù)。非像素坐標(biāo)可以用于識別觸摸的位置，在下面的映射步驟期間使用適當(dāng)?shù)淖儞Q。

塊710表示將觸摸位置映射到在圖像文件中的項目。例如，觸摸區(qū)域可以被直接地映射，使得在像素(x,y)＝(10,12)處的觸摸導(dǎo)致訪問在圖像(x,y)＝(10,12)處的圖像中的一個或多個像素值。然而，可以使用更復(fù)雜的映射。例如，可以使用觸摸位置和速度來將在觸摸區(qū)域中的像素值映射到在圖像文件中的不同像素值。例如，觸摸區(qū)域的大小和顯示陣列的大小可以不同，并且使用比例因子來將觸摸位置映射到像素值。

塊712表示激活一個或多個致動器以至少部分地基于來自圖像文件的數(shù)據(jù)來提供基于表面的觸覺效果。例如，在圖像文件中的像素值可以被映射到期望的摩擦系數(shù)。執(zhí)行方法700的裝置可以基于像素位置和期望的摩擦系數(shù)來確定要向一個或多個致動器發(fā)送以產(chǎn)生期望的摩擦系數(shù)的一個或多個適當(dāng)?shù)男盘?。又如，像素值可以更直接地指示?qū)動信號，諸如用于要發(fā)送到壓電致動器的PWM信號的電壓/幅度/頻率值或偏移。該陣列的數(shù)據(jù)也可以被配置來用于產(chǎn)生用于另一種致動器的驅(qū)動信號。

作為更復(fù)雜的示例，每一個像素地址可以與三個強度值(即，RGB)相關(guān)聯(lián)。在一些實施例中，三個強度值的每一個可以與用于對應(yīng)的致動器的信號強度/頻率相關(guān)聯(lián)。又如，一些值可以指定強度，并且其他值指定用于同一致動器的操作的持續(xù)時間。又如，可以將不同的像素強度值與不同的期望紋理或用于驅(qū)動致動器以模擬單個紋理的部件相關(guān)。

方法700可以確定被映射到在圖像文件中的多個像素的觸摸位置。例如，大觸摸可以對應(yīng)于在圖像文件中的一系列像素地址?？梢砸黄鹂紤]來自像素地址范圍的摩擦或其它值，或者，可以進行分析來“準(zhǔn)確描述”觸摸位置，并且使用來自對應(yīng)的單個像素地址的值。

在一些實施例中，帶有具有基于表面的觸覺效果的觸摸表面的計算裝置可以基于輸入的序列來輸出不同的基于表面的觸覺效果。因此，觸摸表面的模擬特征可以基于與表面相關(guān)聯(lián)的裝置的狀態(tài)來改變。在一些實施例中，可以使用具有多個層的參考文件來實現(xiàn)這一點；每一個層可以對應(yīng)于特定狀態(tài)?？梢岳缁诟鞣N輸入條件來改變狀態(tài)。

例如，觸摸表面可以被配置來作為例如在移動裝置上的小鍵盤。該小鍵盤可以具有與數(shù)字1-9對應(yīng)的三行按鍵和具有“0”、“*”和“#”按鍵的第四行。對于初始狀態(tài)，觸摸表面可以被配置來提供中心特征，諸如比在布局的剩余部分中更高的在“5”按鍵處的摩擦水平。

該計算裝置可以被配置來基于跟蹤相對于觸摸區(qū)域的輸入響應(yīng)于用戶輸入來改變觸摸表面的狀態(tài)。例如，一旦系統(tǒng)已經(jīng)例如通過檢測觸摸、盤旋或用于指示已經(jīng)定位(但是不必然被選擇)了按鍵的其他行為來確定用戶已經(jīng)找到了“5”按鍵，則可以基于不同的狀態(tài)來提供基于表面的效果。如果使用多層參考文件，則例如可以將不同的層安裝到內(nèi)存中。在第二狀態(tài)中，例如，在按鍵之間的邊界可以被提供使得用戶以從中心前進到期望的按鍵，而不需要可視的反饋(雖然當(dāng)然可以與本主體的任何實施例一起提供可視的、可聽的或其他的反饋)。

模擬的特征的其他說明性實施例

基于表面的觸覺效果可以采用任何適當(dāng)?shù)男问?，包括但是不限于基于改變觸摸表面的摩擦系數(shù)的效果。又如，可以使用振動觸覺效果，諸如振動或系列振動?？梢允褂迷谀Σ林械恼駝佑|覺效果和/或變化來模擬諸如邊界或障礙物的不同的特征的感覺。例如，可以通過在摩擦上的增加來模擬邊界或邊緣，并且如果如上所述通過邊界(在一些情況下)，則摩擦減小。

使用觸摸表面模擬的特征可以包括任何不連續(xù)，包括但是不限于模擬的間隙、突出物和障礙物等。作為補充或替代，模擬的特征可以包括具有改變的摩擦系數(shù)的區(qū)域。例如，一些觸覺效果可以包括在觸摸表面的摩擦上的改變——可以使得一些部分比其他部分“光滑”或“粗糙”。在一些實施例中，模擬的特征包括通過以受控的方式改變表面的摩擦系數(shù)而模擬的紋理。

可以分別在上面引用的下文中找到關(guān)于紋理的產(chǎn)生和使用的另外的細節(jié)：美國專利申請No.12/697,010、12/697,042和12/697,037，其題目為“Systems and Methods for a Texture Engine”(律師檔案IMM354(51851-383720))、“Systems and Methods for Using Multiple Actuators to Realize Textures”(律師檔案IMM355(51851-383719))和“Systems and Methods for Using Textures in Graphical User Interface Widgets”(律師檔案IMM356(51851-383718))。例如，不同摩擦的模式或振動的模式可以被提供來模仿紋理的感覺，該紋理例如是磚塊、巖石、沙子、草地、皮毛、各種織物類型、水、糖漿和其他流體、皮革、木、冰、蜥蜴皮、金屬和其他紋理圖案。當(dāng)期望“危險”紋理時，也可以使用與真實世界不類似的其他紋理，諸如高幅度振動觸覺或其他反饋。

基于表面的觸覺效果的信息內(nèi)容或含義可以在不同的實施例中不同。例如，可以使用效果來識別被映射到在圖形用戶界面中的區(qū)域的觸摸表面的特定部分、模擬按鍵或其他控件，或可以被提供來用于美學(xué)或娛樂目的(例如，作為設(shè)計的一部分和/或在游戲中)。也可以提供用于通信目的的效果。例如，可以便利布萊葉或其他基于觸覺的通信方法。

一般考慮

在此的“被適配來”或“被配置來”的使用表示開放和包含性的語言，其不排除被適配來或被配置來執(zhí)行另外的任務(wù)或步驟的裝置。另外，“基于”的使用表示在下述方面是開放和包含性的：基于一個或多個敘述的條件或值的處理、步驟、計算或其他行為可以實際上基于在那些所述條件之外的附加條件或值。在此包括的標(biāo)題、列表和編號僅用于說明的容易，并且不意味著是限制性的。

可以在數(shù)字電子電路、在計算機硬件、固件、軟件或其前述的組合中實現(xiàn)根據(jù)本主題的方面的實施例。在一個實施例中，計算機可以包括一個或多個處理器。該處理器包括或必須訪問計算機可讀介質(zhì)，諸如耦合到處理器的隨機存取存儲器(RAM)。處理器執(zhí)行在內(nèi)存中存儲的計算機可執(zhí)行程序指令，諸如執(zhí)行一個或多個計算機程序，包括傳感器采樣例程、觸覺效果選擇例程和用于產(chǎn)生信號的適當(dāng)?shù)某绦颍援a(chǎn)生如上所述的所選擇的觸覺效果。

這樣的處理器可以包括微處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和狀態(tài)機。這樣的處理器可以進一步包括可編程電子裝置，諸如PLC、可編程中斷控制器(PIC)、可編程邏輯器件(PLD)、可編程只讀存儲器(PROM)、電子可編程只讀存儲器(EPROM或EEPROM)或其他類似的裝置。

這樣的處理器可以包括介質(zhì)或可以與其進行通信，所述介質(zhì)例如是有形計算機可讀介質(zhì)，其可以存儲指令，該指令當(dāng)被處理器執(zhí)行時可以使得處理器執(zhí)行由處理器執(zhí)行或輔助的在此所述的步驟。計算機可讀介質(zhì)的實施例可以包括但是不限于所有的電子、光學(xué)、磁性或其他存儲裝置，它們能夠向諸如在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中的處理器的處理器提供計算機可讀指令。介質(zhì)的其他示例包括但是不限于軟盤、CD-ROM、磁盤、內(nèi)存芯片、ROM、RAM、ASIC、配置的處理器、所有光學(xué)介質(zhì)、所有磁帶或其他磁性介質(zhì)或計算機處理器可以從其讀取的任何其他介質(zhì)。而且，各種其他裝置可以包括計算機可讀介質(zhì)，諸如路由器，專用或公共網(wǎng)絡(luò)或其他傳輸裝置。所述的處理器和處理可以在一個或多個結(jié)構(gòu)中，或可以通過一個或多個結(jié)構(gòu)分布。處理器可以包括用于執(zhí)行在此所述的方法的一個或多個(或方法的部分)的代碼。

雖然已經(jīng)相對于本發(fā)明的特定實施例詳細描述了本主題，但是可以明白，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員在獲得上述內(nèi)容的理解時可以容易地提出這樣的實施例的替代、改變和等同內(nèi)容。因此，應(yīng)當(dāng)明白本公開已經(jīng)被提供了用于示例的目的，而不是限制的目的，并且不排除向本主體包含對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員容易清楚的這樣的修改、改變和/或增加。