CN105278675A - 用于被感应的静电触觉效果的***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于被感应的静电触觉效果的***和方法。在此公开的一种示例性***包括处理器，所述处理器被配置为确定基于ESF的触觉效果，并且发送与基于ESF的触觉效果相关联的触觉信号。所述示例性***也包括与处理器通信的ESF控制器，所述ESF控制器被配置为接收触觉信号，至少部分地基于触觉信号来确定ESF信号，并且发送ESF信号。而且，示例性***包括感应电极，所述感应电极被配置为接收ESF信号，并且在被感应电极上感应电荷，其中，感应电极不接触被感应电极，并且其中，被感应电极被配置为向表面输出基于ESF的触觉效果。

Description

用于被感应的静电触觉效果的***和方法

技术领域

本发明涉及用户界面装置的领域。更具体地，本发明涉及一种被感应的静电触觉效果。

背景技术

随着基于计算机的***变得更普遍，人通过其与这些***交互的界面的质量正在变得越来越重要。因为其直观性和互动性而越来越受欢迎的一种界面是触摸屏显示器。通过触摸屏显示器，用户可以通过使用用户的手指接触触摸屏的区域来执行各种各样的任务。为了建立更直观和增强的用户体验，设计者经常利用具有物理交互的用户体验。一般通过经由可视、音频和/或触觉反馈再现与物理世界的交互的一些方面来如此进行。触觉反馈经常采取机械振动的形式。需要用于产生触觉反馈的另外的***和方法。

发明内容

本公开的实施例包括计算装置，所述计算装置包括产生基于表面的触觉效果的感应静电摩擦(ESF)致动器。在一个实施例中，本公开的***可以包括处理器，所述处理器被配置为确定基于ESF的触觉效果，并且发送与基于ESF的触觉效果相关联的触觉信号。所述***也可以包括与处理器通信的ESF控制器，所述ESF控制器被配置为接收所述触觉信号，至少部分地基于触觉信号来确定ESF信号，并且发送所述ESF信号。而且，所述***可以包括感应电极，所述感应电极被配置为接收ESF信号，并且在被感应电极上感应出电荷，其中，所述感应电极不接触被感应电极，并且其中，被感应电极被配置为向表面输出基于ESF的触觉效果。

在另一个实施例中，本公开的一种方法可以包括：确定基于ESF的触觉效果；向ESF控制器发送与基于ESF的触觉效果相关联的触觉信号；至少部分地基于触觉信号来确定ESF信号；并且，向感应电极发送与基于ESF的触觉效果相关联的ESF信号，所述感应电极被配置为在被感应电极上感应出电荷，其中，感应电极不接触被感应电极。所述方法可以进一步包括：向表面输出基于ESF的触觉效果。另一个实施例包括用于实现这样的方法的计算机可读介质。

这些示例性实施例被提到为不限制或限定本主题的限制，而是提供有助于其理解的示例。在具体实施方式中描述了示例性实施例，并且在此提供进一步的说明。通过查看本说明书并且/或者通过实施所要求保护的主题的一个或多个实施例，可以进一步理解由各个实施例提供的优点。

附图说明

在说明书的剩余部分中更具体地阐述了完全和支持的公开。说明书参考下面的附图。

图1是示出根据一个实施例的用于被感应的静电触觉效果的***的框图；

图2示出用于被感应的静电触觉效果的***的另一个实施例；

图3示出根据一个实施例的用于被感应的静电触觉效果的***。

图4示出用于被感应的静电触觉效果的***的一个实施例；

图5示出根据另一个实施例的用于被感应的静电触觉效果的***；

图6示出根据一个实施例的与用于被感应的静电触觉效果的***的用户交互；

图7是根据一个实施例的用于执行用于被感应的静电触觉效果的方法的步骤的流程图；已经

图8示出根据另一个实施例的用于被感应的静电触觉效果的***。

具体实施方式

现在将详细参考各种并且可替选的示例性实施例以及附图。每个实例均通过解释但并不作为限定的方式来提供。对于本领域技术人员显而易见的修改和变化可以被作出。例如，对一个实施例的一部分进行说明或描述的特征可用于另一实施例中以获得另一个实施例。因此，意欲本公开包括在随附的权利要求和它们等同物的范围内的修改和变化。

被感应的静电触觉效果的示例性示例

本公开的一个示例性实施例包括智能电话。该智能电话包括触摸屏显示器、存储器和与这些元件的每一个通信的处理器。该示例性装置的触摸屏显示器包括用于确定触摸相对于显示区域的位置的一个或多个传感器，该显示区域在这个示例中对应于智能电话的屏幕。

在该示例性实施例中，该智能电话包括被配置为向用户提供触觉效果的一个或多个触觉输出装置。至少一个触觉输出装置包括被感应ESF致动器，该被感应ESF致动器经由静电吸引来输出触觉效果。

在该示例性实施例中，被感应ESF致动器包括位于第二电极(以下称，“被感应电极”)之下的第一电极(以下称，“感应电极”)，并且在感应电极和被感应电极之间存在空间。被感应电极耦合到智能电话的触摸屏显示器的背部。在这样的***中，该智能电话使得诸如AC信号的电信号被施加到感应电极。该电信号使得感应电极在被感应电极上产生电荷，被感应电极可以与在触摸屏显示器的表面附近或接触的物体(例如，用户的手或指示笔)建立电容耦合。用户可以因此将这个电容耦合感觉为触觉效果，该触觉效果包括例如在触摸屏显示器的表面上感知的摩擦系数或模拟纹理上的改变。

在该示例性实施例中，感应的ESF致动器响应于事件而输出触觉效果。在此使用的事件是在装置的操作期间出现的任何交互、行为、冲突或其它事件，其可能潜在包括相关联的触觉效果。在一些实施例中，事件可以包括用户输入(例如，与真实或虚拟按钮的交互；操纵游戏杆；与触摸表面交互；将计算装置倾斜或定向；或者，将计算装置弯曲、折叠、扭曲、延伸或折曲)、***状态(例如，低电池量、低存储量或***通知，诸如基于***接收到来电呼叫而产生的通知)、发送数据、接收数据或程序事件(例如，如果程序是游戏，则程序事件可以包括***、冲突或在游戏对象之间的交互或者前进到新级)。

上面的示例性实施例的描述仅作为示例被提供，而不限制或限定本主题的限制。在此描述了本发明的各个其它实施例，并且，本领域内的技术人员可以明白这样的实施例的变化。通过查看本说明书并且/或者通过实施所要求保护的主题的一个或多个实施例，可以进一步理解由各个实施例提供的优点。

用于被感应的静电触觉效果的示例性***

图1是示出根据一个实施例的用于被感应的静电触觉效果的***的框图。在所示的实施例中，***100包括计算装置101，其具有经由总线106与其它硬件通信的处理器102。计算装置可以包括例如智能电话、平板计算机或便携游戏装置。虽然在图1中将计算装置101示出为单个装置，但是在其它实施例中，该计算装置可以包括多个装置，诸如游戏控制台和一个或多个游戏控制器。可以包括诸如RAM、ROM或EEPROM等的任何适当的有形(和非瞬态)计算机可读介质的内存存储器104包含配置计算装置101的操作的程序组件。在这个示例中，计算装置101进一步包括一个或多个网络接口装置110、输入/输出(I/O)接口组件112和存储器114。

网络装置110可以表示便于网络连接的任何组件的一个或多个。示例包括但是不限于诸如以太网、USB、IEEE1394的有线接口和/或诸如IEEE802.11、蓝牙或用于访问蜂窝电话网络的无线电接口(例如，用于访问CDMA、GSM、UMTS或其它移动通信网络的收发器/天线)。

I/O组件112可以用于促进到诸如一个或多个显示器、游戏控制器、键盘、鼠标、扬声器、麦克风和/或用于输入数据或输出数据的其它硬件的装置的有线或无线连接。存储器114表示非易失性存储器，诸如在装置101中包括或耦合到处理器102的磁、光或其它存储介质。

***100进一步包括触摸表面116，其在这个示例中与计算装置101集成。触摸表面116表示被配置为感测用户的触觉输入的任何表面。一个或多个传感器108被配置为当物体接触触摸表面时检测在触摸区域中的触摸，并且提供由处理器102使用的适当数据。可以使用任何适当数量、类型或布置的传感器。例如，电阻性和/或电容性传感器可以被嵌入在触摸表面116中，并且用于确定触摸的位置和其它信息，诸如在用户的身体和触摸屏之间的接触表面区域的压力和/或大小。又如，可以使用看到触摸表面116的光学传感器来确定触摸位置。

在其它实施例中，传感器108可以包括LED检测器。例如，在一个实施例中，触摸表面116包括在显示器的侧面上安装的LED手指检测器。在一些实施例中，处理器102与单个传感器108通信，在其它实施例中，处理器与诸如第一触摸屏和第二触摸屏的多个传感器108通信。传感器108被配置为检测用户交互，并且基于该用户交互，向处理器102发送信号。在一些实施例中，传感器108可以被配置为检测用户交互的多个方面。例如，传感器108可以检测用户交互的速度和压力，并且将这个信息包含到接口信号中。

在一些实施例中，传感器108和触摸表面116可以包括触摸屏或触摸板。例如，在一些实施例中，触摸表面116和传感器108可以包括在显示器顶上安装的触摸屏，该显示器被配置为接收显示信号，并且向用户输出图像。

在所示的实施例中，计算装置101包括一个或多个附加传感器130。传感器130被配置为向处理器102发送传感器130信号。在一些实施例中，传感器130可以包括陀螺仪、加速计、磁力计、全球定位(GPS)单元、温度传感器、环境光传感器和/或用于检测运动、位置和/或环境特征的其它传感器。在一些实施例中，处理器102与单个传感器130通信，在其它实施例中，处理器102与诸如陀螺仪和加速计的多个传感器130通信。虽然在图1中将传感器130描述为在计算装置101内部，但是在一些实施例中，传感器130可以在计算装置101外部。在一些实施例中，在计算装置101(例如，第二计算装置101)外部的电子装置可以包括传感器130。在一些实施例中，该电子装置可以被配置为向在计算装置101内的处理器102发送来自传感器130的信号。

触觉输出装置118被配置为输出能够由用户感测的效果。在一些实施例中，触觉输出装置118被配置为响应于ESF信号而输出触觉效果，该触觉效果模拟在触摸表面116上感知的摩擦系数或纹理上的改变。触觉输出装置118可以是硬性的或柔性的。

触觉输出装置118包括被感应ESF致动器。被感应ESF致动器包括感应电极和被感应电极。该感应电极被配置为在被感应电极上感应出电场。在一些实施例中，该被感应电极可以耦合到触摸表面116，并且被配置为向触摸表面116输出一个或多个触觉效果。

感应电极和被感应电极包括导电材料，例如，铜、锡、铁、铝、金、银、碳纳米管(CNT)或氧化铟锡(ITO)。当感应电极和/或被感应电极的导电率减小时，在一些实施例中，用户可以感知较弱的触觉效果。在一些实施例中，感应电极和/或被感应电极可以是透明的。在一些实施例中，被感应电极可以耦合到地。而且，在一些实施例中，可以在感应电极和被感应电极之间布置绝缘体层、气隙或两者。在感应电极和被感应电极之间布置绝缘体层、气隙或两者可以通过下述方式来改善触觉输出装置118的安全性：改善在用户的手指和通过感应电极承载的电压之间的电隔离。在一些实施例中，可以通过增大在用户的手指和通过感应电极承载的电压之间的距离来改善该电隔离。例如，在一些实施例中，可以通过在用户的手指和感应电极之间引入电介质材料来改善电隔离。在一些实施例中，绝缘体层可以包括例如玻璃、瓷(porcelain)、塑料、聚合物、玻璃纤维、氮、六氟化硫或聚对苯二甲酸乙酯(PET)。

在图1中所示的实施例中，感应电极可通信地耦合到ESF控制器120。ESF控制器120被配置为从处理器102接收触觉信号，并且向触觉输出装置118输出ESF信号。该ESF信号包括来自电源的AC电压。在一些实施例中，ESF信号可以与触觉信号相关联。在一些实施例中，ESF控制器120可以包括一个或多个运算发送器、晶体管和/或用于放大信号的其它数字或模拟组件。例如，在一个实施例中，ESF控制器120包括高压放大器。而且，在一些实施例中，ESF控制器120可以包括处理器、微控制器、复用器、晶体管、现场可编程门阵列(FPGA)、触发器和/或其它数字或模拟电路。

在一些实施例中，处理器102可以向ESF控制器120输出触觉信号。基于该触觉信号，ESF控制器120向触觉输出装置118输出ESF信号。触觉输出装置118在感应电极处接收该ESF信号。当ESF信号传播通过感应电极时，它可以感应在被感应电极上的电荷。该电荷然后与在触摸表面116上或与其接近的物体建立电容耦合，提供了触觉效果。

在一些实施例中，触摸表面116的表面可以是平滑的，但是触觉输出装置118可以输出ESF触觉效果，该ESF触觉效果产生在接近触摸表面116的表面的身体或物体的部分之间的吸引力。在这样的实施例中，该吸引力可以刺激在用户的手指皮肤中的神经末梢或在可以响应于被感应ESF致动器的在指示笔中的组件。在皮肤中的神经末梢例如可以被刺激，并且将被感应ESF致动器(例如，电容耦合)感测为振动或某种更具体的感觉。例如，在一个这样的实施例中，当用户将他的或她的手指移动跨过触摸表面116时，被感应电极与他的或她的手指电容耦合，并且用户可以感测纹理或感知在触摸表面116上的摩擦系数上的改变。在一些实施例中，改变在被感应电极和在触摸表面116上或其附近的物体之间的吸引水平可以改变由用户感知的触觉效果和/或所感知的摩擦系数。

在一些实施例中，触觉输出装置118可以除了其它种类的触觉输出装置之外包括如上所述的类型的ESF致动器。例如，在一些实施例中，触觉输出装置118可以进一步包括致动器，该致动器被配置为振动触摸表面116的表面或计算装置101的其它部分，例如，计算装置101的外壳。在这样的实施例中，被感应ESF致动器也可以输出触觉效果，例如，被配置为改变在触摸表面116的表面上的感知的摩擦系数的触觉效果。

仍在其它实施例中，触觉输出装置118可以通过以不同的频率来振动触摸表面116或计算装置101的外壳来输出附加的触觉效果。例如，触觉输出装置118可以包括压电致动器、电动马达、电磁致动器、音圈、形状记忆合金、电活性聚合物、螺线管、ERM、或线性谐振致动器(LRA)中的一个或多个。而且，一些触觉效果可以利用耦合到该装置的外壳的致动器，并且一些触觉效果可以依序和/或一致地使用相同或不同类型的多个致动器。虽然在此示出了单个触觉输出装置118，但是实施例可以使用相同或不同类型的多个触觉输出装置118来产生触觉效果。

转向内存104，描述了示例性程序组件124、126和128以说明在一些实施例中可以如何配置装置以提供被感应的静电触觉效果。在这个示例中，检测模块124配置处理器102以经由传感器108监控触摸表面116以确定触摸的位置。例如，模块124可以采样传感器108，以便跟踪触摸的存在或不存在，并且如果存在触摸则跟踪随着时间的触摸的位置、路径、速度、加速度、压力和/或其它特性中的一个或多个。

触觉效果确定模块126表示程序组件，该程序组件分析关于触摸特性的数据，以选择要产生的触觉效果。具体地说，模块126可以包括基于触摸的位置来确定要向触摸表面的表面输出的触觉效果的代码选择要提供以便模拟效果的一个或多个触觉效果的代码。在一些实施例中，该触觉效果可以包括静电触觉效果。例如，触摸表面116的区域的一些或全部可以被映射到图形用户界面。可以基于触摸的位置来选择不同的触觉效果，以便通过模拟在触摸表面116的表面上的纹理来模拟特征的存在，使得当在界面中看到该特征的对应的表示时感知该特征。然而，可以经由触摸表面116来提供触觉效果，即使未在界面中显示对应的元件(例如，如果在界面中的边界交叉，则可以提供触觉效果，即使未显示边界)。在一些实施例中，触觉效果确定模块126可以基于其它种类的事件来确定触觉效果，该事件例如是其它种类的用户输入(例如，按钮按压、游戏杆操纵和/或将计算装置101倾斜或移动)、游戏行为(例如，枪击、***、跳跃、坠落或完成等级或任务)、背景***100行为和/或***100状态通知(例如，低电池量、低存储量、网络连接问题或硬件或软件的问题)。

触觉效果生成模块128表示程序，该程序使得处理器102产生和向ESF控制器120发送触觉信号以至少当触摸出现时产生所选择的静电触觉效果。例如，生成模块128可以访问要向ESF控制器120发送的所存储的波形或命令。又如，触觉效果生成模块128可以接收期望类型的纹理，并且利用信号处理算法来产生要向ESF控制器120发送的适当的信号。又如，可以连同期望的纹理的目标坐标和被发送到ESF控制器120以在适当的位置产生该纹理的适当波形一起指示该纹理。一些实施例可以一致地利用多个触觉输出装置118以模拟特征。例如，在纹理上的变化可以模拟跨越在一交界面上的虚拟按钮之间的边界，而振动效果模拟当按下按钮时的响应。

根据***100的具体配置，触摸表面可以或可以不覆盖(或否则对应于)显示器。例如，图2示出用于被感应的静电触觉效果的***的另一个实施例。计算装置201包括支持触摸的显示器216，其组合触摸表面和该装置的显示器。该触摸表面可以对应于显示器外部或在实际的显示器组件之上的一个或多个材料层。

图3示出了根据一个实施例的用于被感应的静电触觉效果的***。在该示例中，触摸表面316不覆盖显示器322。而是，计算装置301包括触摸表面316，其可以被映射到在与装置301对接的计算***320中包括的显示器322中设置的图形用户界面。例如，计算装置310可以包括鼠标、跟踪板或其它装置，而计算***320可以包括台式或膝上型计算机、机顶盒(例如，DVD播放器、DVR、有线电视盒)或另一个计算***。又如，触摸表面316和显示器322可以被布置在同一装置中，例如在包括显示器322的膝上型计算机中的支持触摸的跟踪板。不论是否与显示器322集成，在此的示例中的平面触摸表面316的描述不意味着是限制性的。其它实施例包括进一步被配置为提供基于表面的触觉效果的弯曲或不规则触摸表面316。

图4示出用于被感应的静电触觉效果的***的一个实施例。在这个示例中，计算装置401包括支持触摸的显示器418。可以与图1的计算装置101类似地配置计算装置401，虽然为了清楚的目的而在该视图中未示出诸如处理器、存储器和传感器等的组件。

计算装置401包括触摸表面416和被感应电极422。在一些实施例中，显示器418包括触摸表面416和被感应电极422。在其它实施例中，触摸表面416和被感应电极422可以直接地耦合到显示器418，诸如在显示器418上的材料层。在这个示例中，显示器418的区域对应于触摸表面416，虽然相同的原理可以被应用到完全与显示器418分离的触摸表面416。

计算装置401包括感应电极420，其不与被感应电极422接触，并且被配置为在被感应电极422上感应电荷。在图4中所示的示例中，感应电极420位于被感应电极422之下。然而，在其它实施例中，感应电极420可以位于被感应电极422之上或侧面。在一些实施例中，气隙424可以在感应电极420和被感应电极422之间。在其它实施例中，可以在感应电极420和被感应电极422之间布置绝缘体。仍在其它实施例中，存在在感应电极420和被感应电极422之间布置的气隙和一个或多个绝缘体两者。在一些实施例中，感应电极420可以耦合到装置401的外壳。

在一些实施例中，如图5中所示，计算装置501可以包括：在不同位置处耦合到触摸表面516的多个被感应电极524和526；以及，多个感应电极528和530，用于在该多个被感应电极524和526中感应出电荷。该配置可以允许在不同的位置处向触摸表面516输出许多静电触觉效果。

在一个这样的实施例中，计算装置501可以包括：第一被感应电极524，其位于触摸表面516的左侧之下；以及，第二被感应电极526，其位于触摸表面516的右侧之下。在这样的实施例中，第一感应电极528和第二感应电极530可以分别位于第一和第二被感应电极524和526之下，并且在被感应电极524和526与感应电极528和530之间有气隙532或其它绝缘体。当用户与触摸表面交互时，计算装置502可以确定和输出一个或多个ESF触觉效果。

例如，在一些实施例中，这些静电触觉效果可以包括在触摸表面516的左侧上的纹理和在触摸表面516的右侧上的所感知的摩擦系数的增大。在这样的实施例中，计算装置501的ESF控制器可以向第一感应电极528输出第一ESF信号，以便在第一被感应电极524上感应第一电荷，并且向第二感应电极530输出第二ESF信号，以便在第二被感应电极526上感应第二电荷。所感应的电荷可以将第一和第二被感应电极524和526与用户的手指的导电部分耦合。当用户与触摸表面516交互并且沿着触摸表面516移动他的或她的手指时，用户可以感知在触摸表面516的左侧上的纹理和/或在触摸表面516的右侧上的摩擦系数的改变。

图6示出根据一个实施例的与用于被感应的静电触觉效果的***的用户交互。如图6中所示，显示器618包括触摸表面616和被感应电极622。而且，计算装置601包括感应电极620，其不与被感应电极622接触，并且被配置为在被感应电极622上感应出电荷。在一些实施例中，计算装置601也包括在感应电极620和被感应电极622之间的气隙624或另一个绝缘体。在感应电极620和被感应电极622之间布置气隙624、绝缘体或两者可以通过改善在用户的手指604和通过感应电极620承载的电压之间的电隔离来改善计算装置602的安全性。在一些实施例中，可以通过增大在用户的手指604和通过感应电极620承载的电压之间的距离来改善电隔离。而且，在一些实施例中，可以通过在用户的手指604和感应电极620之间引入电介质材料来改善该电隔离。

在一些实施例中，当用户与触摸表面616交互时，计算装置601可以确定和输出ESF触觉效果。例如，在一个这样的实施例中，显示器618可以输出作为GUI的一部分的按钮。当用户通过将他的或她的手指604置于在触摸表面616上的按钮的位置上而与该按钮交互时，计算装置601可以确定ESF触觉效果。例如，在一个实施例中，该触觉效果包括在触摸表面616上所感知的摩擦系数的增大。在一个这样的实施例中，计算装置620可以向ESF控制器输出触觉信号，该ESF控制器然后基于该触觉信号来向感应电极620输出ESF信号。在其它实施例中，计算装置620可以直接地向感应电极620输出触觉信号。基于ESF或触觉信号，感应电极620可以在被感应电极622上感应电荷。在一个这样的实施例中，在被感应电极622上的感应的电荷可以将用户手指604电容性地耦合到触摸表面616，产生静电触觉效果，该静电触觉效果模拟在触摸表面616的表面上感知的摩擦系数的增大。

用于被感应的静电触觉效果的示例性方法

图7是根据一个实施例的用于执行用于被感应的静电触觉效果的方法的步骤的流程图。在一些实施例中，可以在由处理器执行的程序代码中实现在图7中的步骤，该处理器例如是在通用计算机、移动装置或服务器中。在一些实施例中，可以通过一组处理器来实现这些步骤。在一些实施例中，可以省略或以不同的顺序执行在图7中所示的一个或多个步骤。类似地，在一些实施例中，也可以执行在图7中未示出的另外的步骤。参考关于在图1中所示的***100上述的组件来描述下面的步骤。

当处理器102确定基于ESF的触觉效果时，方法700在步骤706处开始。在一些实施例中，基于ESF的触觉效果包括模拟纹理或感知的摩擦系数的改变。

在一些实施例中，处理器102可以依赖于在触觉效果确定模块126中包含的程序来确定要向触觉输出装置118输出的静电触觉效果。例如，在一些实施例中，触觉效果确定模块126可以包括查找表。在一个这样的实施例中，特定用户输入可以与特定的静电触觉效果相关联。例如，在一个实施例中，响应于在触摸表面116上虚拟键盘上键入字“摩擦”，触觉效果确定模块126与基于ESF的触觉效果相关联，其中，触摸输出装置116增大在触摸表面116处的感知的摩擦系数。

在一些实施例中，处理器102可以部分地基于与触敏表面116的用户交互来确定基于ESF的触觉效果。在一些实施例中，传感器108可以包括在本领域中已知的多个传感器中的一个或多个，例如，电阻性和/或电容性传感器可以被嵌入在触敏表面116中，并且用于确定触摸的位置和诸如压力的其它信息。在检测到交互后，传感器108可以向处理器102发送与那个交互相关联的信号。传感器108信号可以包括与用户交互的速度、压力或方向相关联的数据，处理器102可以使用该数据来至少部分地确定触觉效果。在一些实施例中，处理器102可以至少部分地基于与真实或虚拟按钮、游戏杆和/或将计算装置101倾斜或移动的用户交互来确定触觉效果。例如，在一些实施例中，处理器102可以确定基于用户按下按钮的触觉效果，其包括感知的摩擦系数的增大。

在一些实施例中，处理器102可以至少部分地基于来自传感器130的信号来确定基于ESF的触觉效果，传感器130被配置为检测运动、定位、GPS位置、环境光的数量、温度或用户是否正在与计算装置101接触中的一个或多个。例如，在一个实施例中，处理器102将用户倾斜计算装置101与基于ESF的触觉效果相关联，该基于ESF的触觉效果包括所感知的摩擦系数的增大。

在一些实施例中，查找表可以包括与用户界面的特征和多个可获得的触觉效果相关联的数据。例如，在一个这样的实施例中，该查找表包括用户与用户界面的交互相关联的数据，诸如在虚拟按钮上滑动用户的手指和多个可获得的基于ESF的触觉效果。例如，在这样的实施例中，响应于用户在虚拟按钮上滑动手指，处理器102可以查阅查找表，并且关联要通过触觉输出装置118输出的基于ESF的触觉效果，其中，增大在触摸表面116处感知的摩擦系数。在一些实施例中，多个可获得基于ESF的触觉效果可以包括多个纹理。例如，该多个纹理可以包括下述纹理中的一个或多个：砂、玻璃、冰、橡胶、水或任何其它可用的纹理。例如，在一个实施例中，特定纹理与诸如玻璃纹理的按钮相关联。在这样的实施例中，处理器102可以查阅查找表，并且确定基于ESF的触觉效果，其中，在触摸表面116的表面上的感知的摩擦系数被降低以建立玻璃按钮的感觉。

在其它实施例中，处理器102可以使用与电子游戏(例如，在平板、计算机或诸如控制台的专用游戏***上玩的游戏)相关联的行为。例如，在一些实施例中，基于ESF的触觉效果可以与在游戏中的人物经过的虚拟地形相关联。例如，在一个实施例中，基于ESF的触觉效果与在视频游戏中的人物走过的砂子相关联。在这样的实施例中，处理器102可以确定基于ESF的触觉效果，其中，在触摸表面116的表面上的感知的摩擦系数被增大以建立砂子的感觉。

在一些实施例中，处理器102可以使用***状态消息、***通知和/或用于确定触觉效果的其它事件。例如，诸如低电池量或低存储量的***状态消息或诸如基于***接收来电呼叫而产生的通知的***通知可以与特定基于ESF的触觉效果相关联。在一个这样的实施例中，在***接收到来电呼叫后，处理器102可以查阅触觉效果确定模块126，并且将来电呼叫通知与包括模拟振动的基于ESF的触觉效果相关联。

在一些实施例中，处理器102可以向用于确定基于ESF的触觉效果的算法应用来自用户输入的数据。例如，在一个这样的实施例中，用户可以输入数字作为游戏的一部分。作为响应，处理器102确定基于ESF的触觉效果，其中，触觉输出装置118将在触摸表面116的表面处的感知的摩擦系数增大与用户输入的数的大小成反比的数量。

而且，在一些实施例中，用户可以具有“触觉简档”，其中，用户可以确定和在内存104中存储用户希望与特定事件相关联的触觉效果的“简档”。例如，在一些实施例中，用户可以从选项的列表选择用户希望与在用户界面上的按钮相关联哪些触觉效果。在这样的实施例中，该列表可以包括例如基于ESF的触觉效果，诸如高摩擦系数、低摩擦系数、在摩擦系数的图案的改变或诸如颠簸、弹性或平滑的纹理。在这样的实施例中，处理器102可以查阅用户的触觉简档，以确定要产生哪个基于ESF的触觉效果。例如，如果用户的触觉简档与具有诸如平滑的纹理的按钮的交互相关联，则响应于用户将他的或她的手指置于按钮上，处理器102可以确定基于ESF的触觉效果，其中，用户感知在触摸表面116的表面上的低摩擦系数。

当处理器102发送与基于ESF的触觉效果相关联的触觉信号时，方法700在步骤708处继续。处理器102可以向ESF控制器120发送该触觉信号。在一些实施例中，处理器102可以访问在内存104中存储并且与特定的基于ESF的触觉效果相关联的驱动信号。在一个实施例中，通过下述方式来产生信号：访问存储的算法，并且输入与效果相关联的参数。例如，在这样的实施例中，算法可以输出用于基于幅度和频率参数而产生驱动信号的数据。又如，触觉信号可以包括要被致动器解码的数据。例如，致动器可以本身响应于指定诸如幅度和频率的参数的命令。

当ESF控制器120接收到该触觉信号时，方法700在步骤710处继续。在一些实施例中，该触觉信号可以包括数字信号。在其它实施例中，触觉信号可以包括模拟信号。在一些这样的实施例中，ESF控制器120可以执行模数转换。

当ESF控制器120确定ESF信号时，方法700在步骤712处继续。在一些实施例中，ESF控制器120可以至少部分地基于触觉信号来确定ESF信号。

在一些实施例中，ESF控制器120可以包括处理器或微控制器。该处理器或微控制器可以依赖于在存储器中包含的程序来确定要向触觉输出装置118输出的ESF信号。在一些实施例中，在存储器中包含的程序可以包括查找表。在一些实施例中，该处理器或微控制器可以使用该查找表来将触觉信号与要输出的ESF信号相关联。例如，在一些这样的实施例中，ESF控制器120可以使用查找表来将触觉信号与包括触觉信号的放大的、反相的或频移的版本的ESF信号相关联。在其它实施例中，在存储器中包含的程序可以包括算法。在一些这样的实施例中，该处理器或微控制器可以通过向算法应用来自触觉信号的数据来确定ESF信号。

在一些实施例中，ESF控制器120可以包括晶体振荡器、继电器、复用器、放大器、开关和/或用于产生ESF信号的其它装置。在一些实施例中，ESF控制器120可以包括开关，该开关将触觉输出装置118的感应电极耦合到高压源。在这样的实施例中，触觉信号可以使得ESF控制器120将开关振荡，使得包括高压的ESF信号以配置为产生期望的基于ESF的触觉效果的模式被发送到感应电极。仍在其它实施例中，ESF控制器120可以包括复用器，该复用器将在触觉输出装置118中的一个或多个感应电极耦合到高压源。基于触觉信号，ESF控制器120可以控制复用器，使得包括高压的ESF信号被以配置为产生期望的基于ESF的触觉效果的模式被发送到感应电极。

当ESF控制器120向触觉输出装置118发送与触觉信号相关联的ESF信号时，方法700在步骤714处继续。在一些实施例中，ESF控制器120可以向在触觉输出装置118中的感应电极输出作为ESF信号的触觉信号的放大、频移或反相的版本。在一些实施例中，ESF控制器120可以向触觉输出装置118输出作为ESF信号的高压。在一些实施例中，ESF控制器120可以访问在存储器中存储并且与特定的基于ESF的触觉效果或触觉信号相关联的驱动信号。在一个实施例中，通过访问存储的算法并且输入与效果相关联的参数来产生信号。例如，在这样的实施例中，算法可以输出用于基于幅度和频率参数来产生驱动信号的数据。又如，ESF信号可以包括要被致动器解码的数据。例如，致动器可以本身响应于指定诸如幅度和频率的参数的命令。

当触觉输出装置118输出基于ESF的触觉效果时，方法700在步骤716处继续。在一些实施例中，基于ESF的触觉效果包括模拟振动、模拟纹理或感知的摩擦系数的改变。

触觉输出装置118包括感应电极和被感应电极，并且在感应电极和被感应电极之间有空间。ESF信号包括被施加到感应电极的电信号，该电信号将感应电极充电。该电信号是AC信号，其在一些实施例中可以被高压放大器产生。向感应电极应用电信号可以使得感应电极在被感应电极上感应电荷。感应或更具体地静电感应可能当将被充电的物体靠近其中存在相等数量的质子和电子的未充电的导电物体时出现。该被充电的物体根据它如何被充电而可以吸引在未充电的物体中的质子或电子，使得质子和电子分离。该分离可以将该未充电的物体的一个区域负充电，并且将该未充电的物体的另一个区域正充电；即，感应电荷。例如，在一些实施例中，ESF信号可以将感应电极(“充电的物体”)充电，使得它在被感应电极(“未充电的物体”)上感应电荷。因为被感应电极在其静止状态中可以是导电的和未充电的，所以在一些实施例中，它可能受到被感应电荷的影响。在一些实施例中，在被感应电极上感应的电荷可以将诸如用户的手指的物体电容性地耦合到触摸表面116。该电容性耦合可以在一些实施例中导致用户感知到触觉效果。

用于被感应的静电触觉效果的***的另外的实施例

图8示出根据另一个实施例的用于被感应的静电触觉效果的***。***800包括电子装置802。电子装置802可以包括例如台式计算机、膝上型计算机、公用电话亭、智能电话、平板电脑、电子书阅读器、报警***、医疗设备、笔、游戏***、便携式游戏***或电视。电子装置802包括感应电极804。在一些实施例中，感应电极804可以被配置为在感应电极804的半径内产生静电场。

***800进一步包括被感应电极802。在一些实施例中，被感应电极802可以与可佩戴或可抓握的装置相关联。例如，在一些实施例中，被感应电极802可以与下述相关联：帽子、袖子、夹克、衣领、眼镜、手套、戒指、衣服、饰品、游戏***控制器、方向盘、其它移动设备、移动设备的持有人、平板电脑、电子阅读器、笔记本电脑、游戏板、操纵杆和/或换挡器。

在一些实施例中，电子装置802可以使得诸如AC信号的电信号被应用到感应电极804。该电信号使得感应电极804产生静电场。在一些实施例中，如果被感应电极806在该静电场的范围内，则感应电极804可以在被感应电极806上产生电荷。在被感应电极806上的电荷可以与接近或接触被感应电极806的表面的物体(例如，用户的身体部分，例如，他们的手臂、腿、胸、头、手、背或手指)建立电容性耦合。用户可以将该电容性耦合感知为触觉效果，该触觉效果包括例如在被感应电极806的表面上的模拟振动或模拟纹理。

在一些实施例中，由用户感知的触觉效果的强度可能取决于在感应电极804和被感应电极806之间的距离。例如，在一些实施例中，当在感应电极804和被感应电极806之间的距离减小时，用户可以感知到具有增大的强度的触觉效果。在一些实施例中，如果被感应电极806不在由感应电极806产生的静电场的范围内，则用户可能感觉不到触觉效果。

在一些实施例中，***800可以在出现事件(例如，完成游戏级)后输出触觉效果。在一些实施例中，事件可以包括被感应电极806进入由感应电极804产生的静电场的范围内。例如，在一些实施例中，用户可能正在穿着包括被感应电极806的衣着类商品(例如，帽子)。感应电极804可以位于例如制作由用户穿着的衣着类商品的商店中。电子装置802可以向被感应电极806应用电信号，感应电极806可以产生静电场。当用户进入由被感应电极806产生的静电场的范围内时，感应电极804可以在被感应电极806上产生电荷。在被感应电极806上的电荷可以与用户的身体(例如，用户的头部)建立电容性耦合。用户可以将该电容性耦合感知为触觉效果。在一些实施例中，当在用户和感应电极804之间的距离减小时(例如，如果用户进入商店)，用户可以感知到更强的触觉效果。

又如，在一些实施例中，被感应电极806可以与诸如汽车方向盘的可抓握装置相关联。用户可以在握着例如要导航的方向盘的同时将汽车驾驶下高速公路。在一些实施例中，感应电极804可以位于例如沿着高速公路的点处。例如，在一些实施例中，感应电极804可以位于收费站处。电子装置802可以向被感应电极806施加电信号，被感应电极806可以产生静电场。当用户进入由被感应电极806产生的静电场的范围内时，感应电极804可以在被感应电极806上产生电荷。在被感应电极806上的电荷可以与用户的手建立电容性耦合。用户可以将该电容性耦合感知为触觉效果。在一些实施例中，该触觉效果可以向用户报警例如用户必须付费的信息。

被感应的静电触觉效果的优点

被感应的静电触觉效果存在多个优点。例如，这样的***对于用户比传统的基于ESF的致动器更安全。传统的基于ESF的致动器可以包括承载超过100伏特的电的电极，并且在用户和该电极之间仅有单个绝缘体。而且，该绝缘体通常薄得允许用户感知到ESF效果。如果该绝缘体故障，则用户可能被直接地暴露到高压。相反，被感应的ESF致动器可以包括在用户和高压之间的第一绝缘体、电极(即，被感应电极)和第二绝缘体(或第二绝缘体和气隙)，允许用户更远离高压并且进一步与高压电绝缘。

而且，在一些实施例中，被感应的ESF触觉输出装置可能比传统的基于ESF的触觉输出装置更容易实现。传统上，触摸表面可以包括被用作触摸输入传感器并且用于输出基于ESF的触觉效果的电极。复用器、晶体管和/或其它硬件可以用于在输入和输出模式之间切换电极。当被配置为输出时，该切换硬件可以将电极与用于产生ESF触觉效果的高压源耦合。当被配置为输入时，该切换硬件可以将电极从高压源去耦。相反，在一些实施例中，这样的切换硬件可能不是必要的，因为可能没有必要在输入和输出模式之间切换。在一些实施例中，被感应电极可以被配置为仅检测用户输入，而感应电极可以在被感应电极上感应电荷，以便输出ESF触觉效果，而没有任何必要来将被感应电极直接地耦合到高压源。

在一些实施例中，被感应的ESF致动器可以位于先前不能提供触觉反馈的装置上。例如，实施例可以位于笔、袜子、环、套、齿轮转换器或用于提供触觉反馈的虚拟地任何其它可穿戴或可抓握装置的表面上。在这样的实施例中提供触觉反馈可以例如通过下述方式来提供多个益处：允许用户与装置交互，而不必可视化地聚焦在装置上，这可以增大整体用户满意度。

一般考虑

上文论述的方法、***和设备是列举的示例。各种配置可被适当地省略、代替或添加各种步骤或组件。例如，在可替选的配置中，该方法可以不同于描述的顺序执行，和/或各种阶段可被添加、省略、和/或组合。同时，关于某些配置描述的特征可组合在各种其它配置中。配置的不同方面和要素可以相似的方式进行组合。而且技术在发展，因此很多要素是示例性的并不限制本公开或权利要求的范围。

特定细节在说明书中被给出以提供对示例配置(包括实施方式)的彻底理解。然而，配置可不使用这些特定细节进行实践。例如，公知的电路、工艺、算法、结构和技术已经示出并且没有给出不必要的细节以避免使该配置模糊。此说明书仅提供了示例性的配置，并不限制权利要求的范围、应用或配置。相反，该配置的在前说明将提供给本领域技术人员用于实现描述的技术的可用说明。在要素的功能和安排中作出各种改变并不脱离本公开的精神或保护范围。

同时，配置可描述为过程，该过程被描述为流程图或框图。虽然上述均可能将操作描述为顺序的过程，但是很多操作可并行或同时执行。此外，操作的顺序可被重新安排。过程可具有并不包含在附图中的额外步骤。此外，方法的示例可通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、或它们的组合实现。当通过软件、固件、中间件或微代码实现时，执行必要任务的程序代码或代码片段可存储在非暂态计算机可读介质中，诸如存储介质。处理器可执行所述任务。

已经描述的多种示例性配置，各种修改，可选择的建设以及等同物可以使用而不脱离本公开的精神。例如，上述要素可为更大型***的组件，其中其它规则可在本发明的应用中占首要地位或者修改本发明的应用。而且，可在上文所考虑的要素之前、之中或之后经历多个步骤。相应地，上述说明并不限制本权利要求的范围。

本文使用的“适于”或“配置为”是指开放和包容的语言，它并不排除适于或配置为执行额外任务或步骤的设备。此外，使用的“基于”同样是开放和包容的，这样“基于”一个或多个列举的条件或数值的过程、步骤、计算或其它动作实际上可基于除了那些列举的条件外的额外条件或数值。本文包括的标题、列表和编号目的仅在于易于解释并不意味着限制。

根据本主题多个方面的实施例可在数字电子电路、计算机硬件、固件、软件或它们的组合中实现。在一个实施例中，计算机可包括一个或多个处理器。处理器包括或可访问计算机可读介质，例如耦合至处理器的随机存取存储器(RAM)。该处理器执行存储在存储器中的计算机可执行的程序指令，例如执行包括传感器采样例程、选择例程、以及其它例程中的一个或多个计算机程序以执行上文所述的方法。

这种处理器可包括微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)以及状态机。这种处理器可进一步包括可编程电子设备诸如PLC、可编程中断控制器(PIC)、可编程逻辑器件(PLD)、可编程只读存储器(PROM)、电可编程只读存储器(EPROM或EEPROM)或其它相似的设备。

这种处理器可包括，或可与诸如有形计算机可读介质的介质通信，该介质可存储指令，当指令由处理器执行时可导致处理器执行本文所述的步骤，正如由处理器执行或辅助的那样。计算机可读介质的实施例可包括但并不限于处理器能够提供的所有的电子、光、磁或其它存储设备，诸如网络服务器中的处理器提供的计算机可读指令。介质的其它示例包括但并不限于软盘、CD-ROM、磁盘、存储器芯片、ROM、RAM、ASIC、配置的处理器、所有的光学介质、所有的磁带或其它磁介质、或从计算机处理器可读取的任何其它媒介。而且，各种其它设备可包括计算机可读介质，诸如路由器、私人或公众网络、或其它传输设备。描述的该处理器以及处理可是一种或多种结构，并且可分散至一种或多种结构。该处理器可包括执行本文所述的一个或多个方法(或方法的一部分)的代码。

虽然本主题已经关于其特定实施例进行了详细描述，应当理解本领域技术人员基于对上述内容的理解可容易地对这些实施例作出选择、改变和等同物。相应地，应当理解本公开已经为了示例而非限制的目的进行了呈现，并不排除包括本主题的这些对本领域技术人员来说显而易见的修改、改变和/或添加。

Claims (20)

1.一种***，包括：

处理器，所述处理器被配置为：

确定基于ESF的触觉效果，并且

发送与所述基于ESF的触觉效果相关联的触觉信号；

与所述处理器通信的ESF控制器，所述ESF控制器被配置为：

接收所述触觉信号，

至少部分地基于所述触觉信号来确定ESF信号，并且

发送所述ESF信号；以及

感应电极，所述感应电极被配置为接收所述ESF信号、并且在被感应电极上感应出电荷，其中，所述感应电极不接触所述被感应电极，并且其中，所述被感应电极被配置为向表面输出所述基于ESF的触觉效果。

2.根据权利要求1所述的***，其中，所述表面包括显示器。

3.根据权利要求1所述的***，其中，所述感应电极包括多个感应电极，并且所述被感应电极包括多个被感应电极。

4.根据权利要求1所述的***，其中，所述被感应电极耦合到第一绝缘体。

5.根据权利要求4所述的***，其中，所述第一绝缘体包括透明材料或介电材料。

6.根据权利要求1所述的***，进一步包括布置在所述被感应电极和所述感应电极之间的第二绝缘体。

7.根据权利要求6所述的***，其中，所述第二绝缘体包括下述材料中的一种或多种：玻璃、塑料、玻璃纤维或复合材料。

8.根据权利要求1所述的***，其中，所述基于ESF的触觉效果包括：被配置为改变在所述表面上所感知的摩擦系数的效果。

9.根据权利要求1所述的***，其中，所述表面与被配置为要被所述用户佩戴的物品或可抓握装置相关联。

10.一种方法，包括：

确定基于ESF的触觉效果；

向ESF控制器发送与所述基于ESF的触觉效果相关联的触觉信号；

至少部分地基于所述触觉信号来确定ESF信号；并且，

向感应电极发送所述ESF信号，所述感应电极被配置为在被感应电极上感应出电荷，其中，所述感应电极不接触所述被感应电极；并且

向表面输出所述基于ESF的触觉效果。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述基于ESF的触觉效果包括：被配置为改变在触摸表面上所感知的摩擦系数的效果。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述被感应电极耦合到第一绝缘体，并且在所述表面内布置所述被感应电极和所述第一绝缘体两者。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述表面与被配置为要被所述用户佩戴的物品或可抓握装置相关联。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一绝缘体包括透明材料。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述被感应电极耦合到布置在所述被感应电极和所述感应电极之间的第二绝缘体。

16.一种非瞬态计算机可读介质，包括程序代码，所述程序代码当被处理器执行时被配置为使得所述处理器：

确定基于ESF的触觉效果；并且

向ESF控制器发送与所述基于ESF的触觉效果相关联的触觉信号，所述ESF控制器被配置为向感应电极输出与所述触觉信号相关联的ESF信号，其中，所述感应电极被配置为在被感应电极上感应出电荷，并且所述被感应电极被配置为向表面输出所述基于ESF的触觉效果。

17.根据权利要求16所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述被感应电极耦合到第一绝缘体，并且在所述表面内布置所述被感应电极和所述第一绝缘体两者。

18.根据权利要求17所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述表面与被配置为要被所述用户佩戴的物品或可抓握装置相关联。

19.根据权利要求17所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述第一绝缘体包括透明材料。

20.根据权利要求16所述的非瞬态计算机可读介质，其中，所述基于ESF的触觉效果包括：被配置为改变在触摸表面上所感知的摩擦系数的效果。