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公开了一种具有可编程表面纹理的模式或状态意识的系统和方法。例如，在一个实施例中，本公开的系统可以包括：传感器，该传感器被配置为检测与触摸表面的互动并且传输与所述互动关联的传感器信号；处理器，该处理器与所述传感器通信，所述处理器被配置为：确定操作的模式；基于所述操作模式和互动来控制系统的至少一个特征；确定与所述操作模式关联的模拟纹理；输出与所述模拟纹理关联的触觉信号；以及触觉输出设备，该触觉输出设备与所述处理器通信并且耦合到所述触摸表面，所述触觉输出设备被配置为接收所述触觉信号并且部分地基于所述触觉信号在所述触摸表面上模拟所述纹理。

1.  一种系统，包括：
传感器，所述传感器被配置为检测与触摸表面的互动并且传输与所述互动关联的传感器信号；
处理器，所述处理器与所述传感器通信，所述处理器被配置为：
确定操作的模式；
基于所述操作的模式和所述互动，控制系统的至少一个特征；
确定与所述操作的模式关联的模拟纹理；
输出与所述模拟纹理关联的触觉信号；以及
触觉输出设备，所述触觉输出设备与所述处理器通信并且耦合到所述触摸表面，所述触觉输出设备被配置为接收所述触觉信号并在所述触摸表面上模拟所述纹理。

2.  根据权利要求1所述的系统，其中，所述触觉输出设备包括致动器，所述致动器被配置为输出以超声频率的振动。

3.  根据权利要求2所述的系统，其中，所述振动大于或等于25000Hz。

4.  根据权利要求1所述的系统，其中，所述触觉输出设备包括被配置为产生静电场的设备。

5.  根据权利要求1所述的系统，还包括与所述处理器通信的网络接口。

6.  根据权利要求5所述的系统，其中，所述网络接口包括无线网络接口。

7.  根据权利要求5所述的系统，其中，确定所述操作模式包括从 所述网络接收数据。

8.  根据权利要求7所述的系统，其中，所述数据包括从远程源发送的消息。

9.  根据权利要求1所述的系统，还包括显示器，所述显示器被配置为接收显示信号并且显示与所述显示信号关联的图像，并且其中，所述处理器被配置为部分地基于所述操作的模式和所述用户互动来修改所述显示信号的至少一个特征。

10.  根据权利要求2所述的系统，其中，所述显示器包括所述传感器。

11.  根据权利要求10所述的系统，其中，所述显示器包括触摸屏显示器。

12.  根据权利要求1所述的系统，其中，所述操作的模式包括以下中的一个：导航模式、空调控制模式、娱乐、音乐播放器模式、文本消息模式、电子邮件模式、或系统控制模式。

13.  根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统的特征包括与以下关联的特征：温度、音量、歌曲选择、无线电台、电池电量、文本消息接收、文本消息书写、电子邮件接收、或电子邮件书写。

14.  一种方法，包括：
确定操作的模式；
检测与触摸表面的互动；
基于所述操作的模式和所述互动，控制系统的至少一个特征；
确定与所述操作的模式关联的模拟纹理；以及
将与所述模拟纹理关联的触觉信号输出到触觉输出设备，所述触 觉输出设备被配置为将所述模拟纹理输出到所述触摸表面。

15.  根据权利要求14所述的方法，还包括：显示与所述操作的模式关联的图像。

16.  根据权利要求14所述的方法，还包括：部分地基于所述操作的模式和所述用户互动来修改所述图像的至少一个特征。

17.  根据权利要求14所述的方法，其中，确定所述操作的模式与从网络接收到的数据关联。

18.  根据权利要求17所述的方法，其中，所述数据包括从远程源接收到的消息。

19.  一种非瞬时性计算机可读介质，包括程序代码，所述程序代码当由处理器执行时被配置为使所述处理器：
确定操作的模式；
检测与触摸表面的互动；
基于所述操作的模式和所述互动，控制系统的至少一个特征；
确定与所述操作的模式关联的模拟纹理；以及
将与所述模拟纹理关联的触觉信号输出到触觉输出设备，所述触觉输出设备被配置为将所述模拟纹理输出到所述触摸表面。

提供具有可编程表面纹理的模式或状态意识的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年11月20日提交的名称为“提供具有可编程表面纹理的模式或状态意识的系统和方法”的临时申请No.61/728665，于2012年11月20日提交的名称为“通过静电摩擦前馈和反馈的系统和方法”的临时申请No.61/728661，于2012年11月20日提交的名称为“通过静电摩擦模拟物理互动的系统和方法”的临时申请No.61/728727，和于2013年3月14日提交的名称为“提供具有可编程表面纹理的模式或状态意识的系统和方法”的非临时申请No.13/830125的优先权，每个申请的全部内容通过引用并入在此。
背景技术
触摸启用设备已经越来越受欢迎。例如，移动设备和其它设备可以配置有触敏显示器，以使得用户能够通过触敏显示器的触摸部分提供输入。在另一个例子中，可以使用与显示器分离的触摸启用表面进行输入，例如触摸板、鼠标或其它装置。此外，一些触摸启用设备使用触觉效果，例如，配置为模拟触摸表面上的纹理的触觉效果。这种类型的触觉效果能够用于为用户提供信息。因此，需要可编程表面纹理的模式意识。
发明内容
本公开的实施例包括特征在于基于表面的触觉效果的设备，其在触摸表面上模拟一个或多个特征。特征可以包括，但不限于，纹理的改变，磨擦系数的改变，和/或在触摸表面上的边界、障碍、或其它中断的模拟，它们能够通过使用与表面接触的对象而感知。包括基于表面的触觉效果的设备可以对用户更友好，并且可以提供更引人注目的用户体验。
在一个实施例中，本公开的系统可以包括传感器，该传感器被配置为检测与触摸表面的互动并且传输与所述互动关联的传感器信号；处理器，该处理器与所述传感器通信，所述处理器被配置为：确定操作的模式；基于所述操作的模式和所述互动，控制系统的至少一个特征；确定与所述操作的模式关联的模拟纹理；输出与所述模拟纹理关联的触觉信号；以及触觉输出设备，该触觉输出设备与所述处理器通信并且耦合到所述触摸表面，所述触觉输出设备被配置为接收所述触觉信号并部分基于所述触觉信号在所述触摸表面上模拟所述纹理。
描述的此示例性实施例不限制或限定本发明主题，而是提供例子以助于理解。将在具体实施方式部分讨论示例性实施例，并且在该部分会提供进一步的描述。由各实施例带来的优点可以通过审查本说明书和/或通过实践所要求保护的主题的一个或多个实施例，而得到进一步的理解。
附图说明
本发明完整的和授权的公开在本说明书的其余部分中更具体地描述。本说明书参考以下附图。
图1A示出具有可编程表面纹理的模式或状态意识的示例性系统；
图1B示出图1A中示出的系统的一个实施例的外观图；
图1C示出图1A中示出的系统的另一个实施例的外观图；
图2A-2B示出具有可编程表面纹理的模式或状态意识的示例性实施例；
图3A-3B示出具有可编程表面纹理的模式或状态意识的示例性系统；
图4是示出具有可编程表面纹理的模式或状态意识的方法的一个实施例的流程图；
图5是具有可编程表面纹理的模式或状态意识的系统的示例图；
图6是具有可编程表面纹理的模式或状态意识的系统的另一示例 图。
具体实施方式
现在，将详细地参考各种可替代实施例和附图。提供的每个例子都是解释性的，而不是限制性的。本领域技术人员应该明白，能够进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分示例或描述的特征可以用在另一个实施例中，而产生再一个实施例。因此，本公开旨在包括所附权利要求及其等同物的范围内的各种修改和变型。
提供具有可编程表面纹理的模式或状态意识的设备的示例性例子
本公开的一个示例性实施例包括计算系统，例如智能电话、平板电脑或便携式音乐设备。该计算系统能够包括一个或多个诸如加速度计的传感器以及用于确定相对于在本示例中与设备的屏幕对应的显示区域的触摸位置的传感器(例如，光学、电阻或电容传感器)，和/或可以与上述传感器通信。当用户与设备交互时，一个或多个触觉输出设备，例如致动器，用于提供触觉效果。例如，可以输出触觉效果以模拟设备表面上存在纹理。在一个这样的实施例中，当用户的手指划过表面时，可以输出振动、电场、或其它效果以模拟设备表面上的纹理的感觉。类似地，在另一个实施例中，当用户移动手指划过设备时，感知到的屏幕的摩擦系数可以基于手指的位置、速度、和/或加速度而改变(例如，增加或减少)。依据摩擦如何变化，用户可以感知触摸表面上的特征，如果表面摩擦不发生变化，则该特征将不会以同样的方式被感知(或者根本不感知)。作为具体的例子，摩擦可以改变，以使用户感觉到撞击、边界、或与屏幕上的按钮边缘对应的其它障碍物。
本公开的一个示例性实施例可以包括具有触摸屏显示器的平板电脑，该显示器配置为显示与计算机程序(例如，播放音乐的应用程序，发送或接收电子邮件，或浏览互联网)关联的多个图标。当用户与平板电脑上的图标互动时，处理器将执行与该图标关联的程序。此外， 在这样的实施例中，该平板电脑可以包括配置为在触摸屏的表面上模拟纹理的静电致动器。在这样的实施例中，当触摸屏检测到用户互动时，处理器可以将信号输出到致动器以产生模拟的纹理。例如，当用户与图标之一互动时，处理器可以将信号输出到静电致动器以使静电致动器输出与该图标关联的纹理。随着用户在显示器上持续地移动他或她的手指划过显示器，处理器还可输出与其它图标或显示器的背景关联的不同纹理。在这样的实施例中，模拟纹理可以使用户能够基于模拟纹理确定他们的手指在显示器上的位置。在其它实施例中，纹理可能与平板电脑的其它特征相关联。例如，在一些实施例中，纹理可以与平板电脑的操作特征(例如，与电池电量关联的纹理)关联。在其它实施例中，模拟纹理可以与平板电脑上运行的应用关联，使得用户能够确定哪些应用正在运行而不用看着平板电脑的屏幕。
如将在下面所更详细讨论的，能够以很多的方式使用模拟表面上的纹理或改变表面上的摩擦系数，以向用户提供信息。此外，除了模拟纹理或改变摩擦系数以外或者替代模拟纹理或改变摩擦系数，能够使用效果来模拟触摸表面上特征的存在。类似地，能够输出触觉效果以模拟对设备表面上的纹理的感觉。
提供具有可编程表面纹理的模式或状态意识的示例性系统
图1A示出提供基于表面的触觉效果的示例性系统100。具体地，在本示例中，系统100包括计算设备101，计算设备101具有经由总线106与其它硬件对接的处理器102。可包含任何合适的有形的(和非暂时性的)计算机可读介质，例如RAM、ROM、EEPROM等的存储器104实施配置计算设备操作的程序组件。在本示例中，计算设备101还包括一个或多个网络接口设备110、输入/输出(I/O)接口元件112和额外的储存器114。
网络设备110可以代表一个或多个方便网络连接的任意元件。例子包括，但不限于，诸如以太网、USB、IEEE1394等有线接口，和/ 或诸如IEEE 802.11、蓝牙或用于访问蜂窝电话网络的无线电接口(例如，用于接入CDMA、GSM、UMTS或其它移动通信网的收发器/天线)等无线接口。
I/O元件112可以用来方便连接到设备，例如一个或多个显示器、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。储存器114代表包含在设备101中的非易失性存储器，例如磁性、光学、或其它存储介质。
系统100进一步包括触摸表面116，在本示例中，该触摸表面被集成到设备101中。触摸表面116代表配置为感测用户触摸输入的任何表面。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触摸区域中的触摸，并提供由处理器102使用的适当数据。能够使用任何合适数量、类型或布置的传感器。例如，电阻传感器和/或电容传感器可以嵌入到触摸表面116中，并且用于确定触摸的位置和其它信息，例如压力。作为另一个例子，具有触摸表面视图的光学传感器可以用于确定触摸位置。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可以包括高出显示器安装的触摸屏，该显示器被配置为接收显示信号和将图像输出到用户。在另一实施例中，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可以包括安装在显示器一侧的LED手指检测器。在一些实施例中，处理器与单个传感器108通信，在其它实施例中，处理器与多个传感器108通信，例如第一触摸屏和第二触摸屏。传感器108被配置为检测用户的互动，并且基于用户互动，将信号传输到处理器102。在一些实施例中，传感器108可以被配置为检测用户互动的多个方面。例如，传感器108可以检测用户互动的速度和压力，并且将此信息并入互动信号。
在本实例中，与处理器102通信的触觉输出设备118被耦合到触摸表面116。在一些实施例中，触觉输出设备118被配置为响应于触觉 信号，输出模拟触摸表面上的纹理的触觉效果。额外地或可替换地，触觉输出设备118可以提供以可控方式移动触摸表面的有震动触觉的触觉效果。一些触觉效果可以利用耦合到设备壳体的致动器，并且一些触觉效果可以依次地和/或协同地使用多个致动器。例如，在一些实施例中，可以通过以不同的频率振动表面来模拟表面纹理。在这样的实施例中，触觉输出设备118例如可以包括压电致动器、电动车辆、电磁致动器、音圈、形状记忆合金、电活性聚合物、螺线管、偏心旋转质量电机(ERM)或线性谐振致动器(LRA)中的一个或多个。在一些实施例中，触觉输出设备118可以包括多个致动器，例如ERM和LRA。
虽然在本文中示出单个触觉输出设备118，但是实施例可以使用相同类型或不同类型的多个触觉输出设备，以模拟触摸表面上的表面纹理。例如，在一个实施例中，压电致动器可以用于以超声频率垂直和/或水平地移动一些或全部触摸表面116，例如在一些实施例中，使用在大于20-25kHz的频率下移动的致动器。在一些实施例中，诸如偏心旋转质量电机和线性谐振致动器的多个致动器能够单独地或协同地用于提供不同的纹理和其它触觉效果。
在其它实施例中，触觉输出设备118可以使用静电吸引，例如通过使用静电表面致动器，来模拟触摸表面116的表面上的纹理。类似地，在一些实施例中，触觉输出设备118可以使用静电吸引以改变用户在触摸表面116的表面上感觉到的摩擦。例如，在一个实施例中，触觉输出设备118可以包括静电显示器或施加电压和电流的任何其它的设备，来代替产生触觉效果的机械运动。在这样的实施例中，静电致动器可以包括导电层和绝缘层。在这样的实施例中，该导电层可以是任何半导体或其它导电材料，例如铜、铝、金或银。并且，该绝缘层可以是玻璃、塑料、聚合物或任何其它绝缘材料。此外，处理器102可以通过将电信号施加到导电层来操作静电致动器。电信号可以是交流信号，在一些实施例中，该信号将导电层与接近或触摸触摸表面116 的物体电容耦合。在一些实施例中，该交流信号可以由高压放大器产生。在其它实施例中，电容耦合可以模拟触摸表面116的表面上的摩擦系数或纹理。例如，在一个实施例中，触摸表面116的表面可以是光滑的，但是电容耦合可以在触摸表面116的表面与附近的物体之间产生吸引力。在一些实施例中，改变物体和导电层之间的吸引力水平能够改变划过触摸表面116的表面的物体上的模拟纹理，或改变物体划过触摸表面116的表面时感觉到的摩擦系数。此外，在一些实施例中，静电致动器可以与传统的致动器结合使用，以改变触摸表面116的表面上的模拟纹理。例如，致动器可以振动以模拟触摸表面116的表面的纹理变化，而同时，静电致动器可以模拟接触表面116的表面上的不同纹理或其它效果。
本领域普通技术人员将认识到，除了改变摩擦系数，还能够使用其它技术或方法来模拟表面上的纹理。例如，在一些实施例中，可以使用挠性表面层模拟或输出纹理，该挠性表面层配置为基于表面重构触觉衬底(包括，但不限于，例如纤维，碳纳米管，电活性聚合物，压电元件，或形状记忆合金)或磁流变流体的接触来改变其纹理。在另一实施例中，表面纹理可以通过例如由变形机制、空气或液体袋、材料的局部变形、谐振机械元件、压电材料、微机电系统(“MEMS”)元件、热流体袋、MEMS泵、可变多孔隔膜、或层流调制升高或降低一个或更多的表面特征而改变。
在一些实施例中，静电致动器可以用于通过刺激与触摸表面116接触或在其附近的身体部位，来产生触觉效果。例如，在一些实施例中，静电致动器可以刺激用户手指的神经末梢或可对静电致动器作出响应的手写笔上的元件。例如，皮肤上的神经末梢会受到刺激，并通过振动或一些更具体的感觉感应静电致动器(例如，电容耦合)。例如，在一个实施例中，静电致动器的导电层可以接收与用户手指的导电部位耦合的交流电压信号。当用户触摸触摸表面116并在触摸表面上移动他或她的手指时，用户会感觉到刺痛、颗粒状、凹凸不平、粗 糙、粘性的纹理，或一些其它纹理。
转向存储器104，描绘示例性程序元件124、126、和128是用于说明在一些实施例中设备如何能够配置为提供具有可编程表面纹理的模式或状态意识。在本示例中，检测模块124配置处理器102以使其经由传感器108监控触摸表面116，从而确定触摸的位置。例如，模块124可以抽样传感器108以追踪触摸存在或不存在，如果存在触摸，则随着时间的推移，跟踪触摸的位置、路径、速度、加速度、压力、和/或其它特征中的一个或多个。
触觉效果确定模块126代表分析与触摸特征关联的数据以选择要产生的触觉效果的程序元件。具体地，模块126包括基于触摸的位置来确定模拟将在触摸表面上生成的特征的代码。模块126还可以包括选择为了模拟特征要提供的一个或多个触觉效果的代码。例如，触摸表面116的一些或全部区域可以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，以通过模拟接触表面116的表面上的纹理来模拟该特征的存在，使得在界面上看到特征的相应代表时，能够感觉到该特征。然而，即使在界面上没有显示对应的元件，也可以经由触摸表面116提供触觉效果(例如，如果界面上的边界是交叉的，即使不显示边界，也可以提供触觉效果)。
触觉效果生成模块128代表使处理器102产生触觉信号并将其传输到触觉输出设备118的编程，这使得触觉输出设备118产生所选择的触觉效果。例如，生成模块128可以访问存储的波形或命令以将其发送到触觉输出设备118。作为另一例子，触觉效果生成模块128可以接收所需类型的纹理，并利用信号处理算法来生成发送到触觉输出设备118的适当信号。作为其它例子，可以由纹理的目标坐标和发送到一个或多个致动器的适当的波形来指示期望的纹理，以产生适当的表面(和/或其它设备元件)的偏移，从而提供该纹理。一些实施例可以协同地利用多个触觉输出设备来模拟特征。例如，可以使用纹理变化 来模拟跨过与界面上的按钮之间的边界，同时振动触觉效果模拟按钮被按下时的响应。
取决于计算系统的具体配置，触摸表面可以重叠(或者相当于)或可以不重叠(或者不相当于)显示器。在图1B中，示出计算系统100B的外观图。计算设备101包括触摸启用显示器116，其结合了设备的触摸表面和显示器。触摸表面可以对应于显示器外部或者实际显示元件之上的一个或多个材料层。
图1C示出触摸启用计算系统100C的另一个例子，其中触摸表面不重叠显示器。在本示例中，计算设备101的特征在于可映射到设置在显示器122上的图形用户界面的触摸表面116，该显示器被包括在与设备101对接的计算系统120中。例如，计算设备101可以包括鼠标、触控板或其它设备，而计算系统120可以包括台式电脑或膝上型电脑、机顶盒(例如，DVD播放器、DVR、有线电视盒)或其它计算系统。作为另一个例子，触摸表面116和显示器122可以被布置在同一设备中，例如膝上型计算机彩色显示器122中的触摸启用触控板。是否与显示器集成或不集成，在本文的例子中对平面触摸表面的描述不是想进行限制。其它的实施例包括弯曲或不规则的触摸启用表面，其进一步地被配置为提供基于表面的触觉效果。
图2A-2B示出具有可编程表面纹理的模式或状态意识的例子。图2A是示出包括以触摸启用显示器202为特征的计算设备201的系统200的外观图的图。图2B示出设备201的截面图。设备201可以与图1A的设备101类似地配置，但是为了更加清楚，诸如处理器、存储器、传感器等元件未在本文中图中示出。
如图2B所能看到的，设备201的特征在于多个触觉输出设备218和额外的触觉输出设备222。触觉输出设备218-1可以包括配置为向显示器202提供垂直力的致动器，而触觉输出设备218-2可以横向地移动 显示器202。在本示例中，触觉输出设备218、222直接耦合到显示器，但是应该理解触觉输出设备218、222能够耦合到另一触摸表面，例如显示器202顶部的一层材料。此外，应该理解，触觉输出设备218或222中的一个或多个可以包括如上所讨论的静电致动器。此外，触觉输出设备222可以耦合到容纳设备201的元件的壳体。在图2A-2B的例子中，显示器202的区域与触摸区域相对应，但是通过原理也能够应用到与显示器完全分离的触摸表面。
在一个实施例中，每个触觉输出设备218都包括压电致动器，而额外的触觉输出设备222包括偏心旋转质量电机、线性谐振致动器或另一压电致动器。触觉输出设备222能够被配置为响应于来自处理器的触觉信号，提供震动触觉的触觉效果。震动触觉的触觉效果能够结合基于表面的触觉效果一起使用，和/或用于其它目的而使用。例如，每个致动器可以结合在一起使用以模拟显示器202表面上的纹理。
在一些实施例中，每个或两个触觉输出设备218-1和218-2都可包括除了压电致动器以外的致动器。任何致动器都能够包括压电致动器、电磁致动器、电活性聚合物、形状记忆合金、柔性复合材料的压电致动器(例如包括柔性材料的致动器)、静电和/或磁致伸缩致动器。此外，虽然示出触觉输出设备222，但是也可以将多个其它的触觉输出设备耦合到设备201的壳体，和/或触觉输出设备222可以耦合到其它位置。设备201的特征在于在不同的位置处耦合到触摸表面的多个触觉输出设备218-1/218-2。
转向图3A，系统300是具有可编程表面纹理的模式或状态意识的示例性例子。图3A是示出包括以触摸启用显示器302为特征的计算设备301的系统300的外观图的图。在一个实施例中，输出设备301可以包括多功能控制器。例如，在自助服务机、ATM或其它计算设备中使用的控制器。此外，在一个实施例中，计算设备301可以包括在车辆中使用的控制器。在这样的实施例中，多功能控制器可以包括多个 模式。例如，如图3A所示，触摸启用显示器302示出无线电控件304和306。在这样的实施例中，计算设备302可以被配置为控制车辆的无线电。例如，控制器304可以包括旋钮图像，该旋钮图像被配置为控制无线电的设置，即，旋钮来调整无线电台，选择新的歌曲，或调节无线电的音量。类似地，控制器306可以包括滑块图像，该滑块图像被配置为调整无线电的另一个特征。
在上述的实施例中，用户可以是不想把他或她的眼睛离开路面以调整无线电设置的司机。在这样的实施例中，计算设备301可以实现触觉效果来识别当前的模式。例如，在一个实施例中，设备301可以使用触觉输出设备来模拟触摸启用显示器302的表面上的纹理。例如，触觉输出设备可以输出配置为模拟诸如砾石、砂、砂纸、毛毡、皮革、金属、冰、水、草、或其它对象的纹理的触觉效果。基于此纹理，用户能够确定计算设备301目前正在控制什么模式。例如，在一个实施例中，用户可以知道一个纹理，例如砾石的纹理，与无线电控制关联。在这样的实施例中，当用户在触摸启用显示器的表面上感觉到砾石的纹理时，用户知道计算设备301目前正在控制无线电的音量，而无需去看控件。在另一实施例中，用户能够指定纹理为计算设备可以控制的各种模式。因此，例如，用户能够选择与设备的每个模式关联的具体纹理。
此外，在一些实施例中，该设备可以被配置为当用户触摸界面中的控制器之间或其周围的空白空间时输出触觉效果。例如，在一个实施例中，配置为控制车辆中的操作的触摸屏可以显示娱乐用户界面。在这样的实施例中，整个触摸屏可以包括与娱乐用户界面关联的效果。此外，在这样的实施例中，在娱乐用户界面中的附加特征，例如旋钮、滑块、按钮或其它控件可以进一步地包括在其它效果顶部上分层的独特的效果。例如，当用户触摸与这些控件中的一个不关联的显示器区域时，用户可以感觉到背景纹理，但当用户将他或她的手指移动到控件时，用户可以进一步地感觉到与此控件关联的独特的效果。类似地， 在这样的实施例中，当触摸屏显示导航用户界面时，该装置可以跨整个表面输出不同的背景触觉效果(例如，纹理或摩擦)，并进一步地输出与控件304和306关联的独特触觉效果。
在另一实施例中，当用户触摸或移动每个控件304和306时，该装置还可以输出另一触觉效果。例如，在一个实施例中，当用户触摸旋钮304时，用户可以感觉到配置为让用户知道他或她正在触摸旋钮304的特定触觉效果。例如，在一个实施例中，旋钮304可以具有与触摸启用显示器302上的背景的纹理不同的纹理。因此，用户可以使他或她的手指在触摸启用显示器上划动，并且通过纹理的变化知道用户正在触摸旋钮304。还在其它实施例中，当用户调节旋钮304时，计算设备301可以输出不同的纹理。例如，在一个实施例中，旋钮304可以控制无线电的音量。在这样的实施例中，当用户调整音量时，计算设备301可以调整触摸启用显示器302的表面上的模拟纹理。因此，例如，当用户调大音量时，用户在触摸启用显示器的表面上的纹理感觉可能变得粗糙。这种触觉效果可以用作计算设备301已接收到用户输入的确认。
在进一步的实施例中，除了以上所讨论的基于纹理的影响以外，计算设备301可以被配置为还输出其它的触觉效果。例如，在一个实施例中，计算设备301可以进一步地包括诸如压电致动器的致动器或旋转电机。在这样的实施例中，设备301可以输出配置为模拟触摸启用显示器302上的其它特征的其它触觉效果。例如，在一个实施例中，计算设备301可以包括致动器，该致动器被配置为当用户旋转旋钮304时输出配置为模拟虚拟定位器的效果。在另一实施例中，计算设备301可以包括配置为当用户移动滑块306时输出振动的致动器。仍在其它实施例中，其它致动器可以产生配置为在触摸启用显示器302的表面上模拟诸如边界的其它特征的触觉效果。仍在其它实施例中，致动器可以被配置为输出振动和用户可通过计算设备301的壳体感觉到的其它效果。
转向图3B，系统350是以上参考图3A描述的计算设备301的另一实施例。在图3B所示的实施例中，计算设备301被配置为控制导航系统。在图3B所示的的实施例中，触摸启用显示器302可以输出与以上讨论的触觉效果不同的触觉效果。这种触觉效果可以用作对计算设备301处于导航控制模式中的确认。在一个实施例中，计算设备301可以被配置为当导航系统从用户接收到路线时，在触摸启用显示器302的表面上输出不同的纹理。在这样的实施例中，此纹理可以用作导航系统已执行操作的确认。例如，一个纹理可以用作用户已输入地址的确认，而另一个纹理可以用作导航系统已确定用户当前位置的确认，还有一个纹理可以用作用户已到达目的地的确认。
在另一实施例中，触摸启用显示器302可以显示配置为控制一个或多个操作的用户界面。在一个实施例中，此用户界面可以包括导航用户界面。在这样的实施例中，导航用户界面可以包括多个模式，例如，用户正在自由地浏览地图的一个模式，用户界面正在显示路线且处于引导用户到目的地的过程中的另一个模式，以及正在计算或者重新计算路线时的另一个模式。在这样的实施例中，当用户与用户界面交互时，设备根据用户界面当前处于这些模式的哪一个而输出不同的触觉效果。
此外，在一些实施例中，用户界面可以包括额外的子模式。例如，在以上讨论的实施例中，当导航用户界面处于路线模式时，设备可以输出基于路线上是否有交通而进一步完善的触觉效果。例如，在一个实施例中，触觉效果可以与轻缓交通的一个纹理和繁忙交通的不同纹理相关联。在这样的实施例中，用户能够基于触觉效果，快速地确定是否有交通和多少交通流量。
提供具有可编程表面纹理的模式或状态意识的示例性方法
图4是示出提供具有可编程表面纹理的模式或状态意识的示例性 方法400的流程图。在一些实施例中，可以以由处理器执行的程序代码实现图4中的步骤，该处理器例如是通用计算机、移动设备、或服务器中的处理器。在一些实施例中，这些阶段可以由一组处理器实现。参考图1中示出的系统100的上述元件描述下面的步骤。
当处理器102确定操作402的模式时，方法400开始。在一些实施例中，操作的模式可以是计算设备101的特定模式。例如，在一个实施例中，计算设备101可以包括车辆中的多功能控制器。在这样的实施例中，多功能控制器可以被配置为控制多个不同的模式，例如，导航模式、空调控制(climate control)模式、娱乐模式、无线电模式、文本消息模式、电子邮件模式或系统控制模式。在这些每个模式中，计算设备101可以被配置为控制外部设备。例如，在一些实施例中，处于空调控制模式下的计算设备101被配置为控制空调控制系统。类似地，处于娱乐模式下的计算设备101可以被配置为控制视频娱乐系统。类似地，处于音乐播放器模式下的计算设备101可以被配置为控制音乐播放器、无线电或扬声器系统。在一些实施例中，计算设备101可以被配置为接收来自其控制的设备的信号，并基于该设备的状态输出触觉效果，例如模拟纹理。例如，在一个实施例中，计算设备101可以被配置为控制空调控制系统，并输出与已经打开的空调控制系统关联的纹理，或与已经关闭的空调控制系统关联的另一纹理。
在控制每个这些模式中，计算设备101可以被配置为控制与每个模式关联的各种功能。仍在其它实施例中，计算设备101可以包括不同类型的系统，例如，移动设备、温控器、时钟或用于另一设备的控制系统。在每个这些实施例中，计算设备101可以包括多个模式，每个模式包括可以通过计算设备101控制的多个特征。
当传感器108检测与触摸表面404的互动时，方法400继续。传感器108可以包括本领域已知的一个或多个传感器，例如，电阻和/或电容传感器可以嵌入在触摸表面116中并且用于确定触摸的位置和诸 如压力的其它信息。在另一例子中，用于触摸表面的光学传感器可用于确定触摸位置。在其它实施例中，传感器108和触摸表面116可以包括触摸屏显示器。
当处理器102基于操作模式和交互406，控制系统的至少一个特征时，方法400继续。例如，如上所讨论地，计算设备101可以被配置为控制多个模式。在一些实施例中，多个模式中的每个都包括多个特征，它们也由计算设备102控制。例如，在导航模式中，计算设备101可以被配置为控制导航系统的目的地。例如，当处于导航模式时，用户可以与触摸表面116互动，以键入导航数据或修改与导航模式关联的设置。在这样的实施例中，用户还能够将该模式改变为另一模式。例如，在这样的实施例中，用户可以改变到另一模式，例如空调控制模式，其中计算设备101可以被配置为控制空调控制系统的各个特征，例如，温度、风扇转速、通风口或其它特征。此外，在这样的实施例中，用户可以改变到其它模式，例如娱乐模式。在娱乐模式中，计算设备101可以被配置为控制其它特征，例如是否启动、停止、或暂停视频、音乐选择、或其它特征。
当处理器102确定与操作408的模式关联的模拟纹理时，方法400继续。该处理器可以依靠触觉效果确定模块126中包含的编程来确定模拟纹理。例如，处理器102可以访问存储在存储器104中且与具体的触觉效果关联的驱动信号。作为另一例子，信号可以通过访问存储的算法和输入的与效果关联的参数而产生。例如，算法可以基于振幅和频率参数，输出用于生成驱动信号的数据。作为另一例子，触觉信号可以包括发送到致动器以由致动器解码的数据。例如，致动器本身可以响应于指定诸如振幅和频率的参数的命令。模拟纹理可以是多个可用纹理中的一个。例如，多个纹理可以包括以下纹理中的一个或多个：水、草、冰、金属、砂、碎石、砖、毛皮、皮革、皮肤、织物、橡胶、树叶或其它任何可用的纹理。在一些实施例中，模拟纹理可以与模式或模式内的特征关联。例如，在一个实施例中，特定的纹理可 以与音乐播放器模式关联。在这样的实施例中，砂的纹理可以与音乐播放器模式关联。此外，在这样的实施例中，每个不同类型的音乐可以包括单独的纹理。例如，当播放蓝色草歌时，纹理可以包括与草关联的纹理，以及当播放重金属时，纹理可以包括金属纹理。
在一些实施例中，可以选择纹理或其它的触觉效果以引导对触摸界面的感觉的变化。在一些实施例中，该变化可以使触摸界面更令人兴奋和有兴趣使用。例如，一些触摸界面可以趋于包括玻璃或塑料的感觉。随着时间的推移，这种触觉的一致性可能使界面用得很烦。在一些实施例中，可以选择根据本公开的触觉纹理，通过提供唯一的、并且变化的触摸表面感觉来解决这一问题。
此外，在一些实施例中，用户能够选择纹理或其它触觉效果，以便定制移动设备。在一些实施例中，用户可以享受定制的移动设备。例如，有些用户通过选择铃声、墙纸和其它视听元素来定制他们的移动设备。在一些实施例中，用户可以选择诸如表面纹理的触觉效果，以允许使触摸界面的感觉个性化。在一些实施例中，用户可以通过修改设置或下载与具体效果关联的软件，来选择这些个性化的触觉效果或表面纹理。在其它实施例中，用户可以通过检测与设备的交互来指定效果。在一些实施例中，这种触觉效果的个性化可以增加用户的归属感和用户与他或她的设备之间的连接。
在其它实施例中，设备制造商或软件开发商可以选择独特的触觉效果，例如表面纹理，以给自己的设备或用户界面作品牌。在一些实施例中，这些触觉效果对于品牌设备来说可以是唯一的，类似于可以提高品牌意识的其它独特元素。例如，许多移动设备和平板电脑可以包括定制的或品牌的主屏幕环境。例如，在一些实施例中，不同制造商生产的设备还可以包括相同的操作系统；然而，制造商可以通过修改这个主屏幕环境来区分自己的设备。因此，在一些实施例中，一些设备制造商或软件开发商可以在主屏幕中或在其它用户界面中使用例 如纹理的触觉效果，以创建唯一的且差异化的用户体验。
当处理器102将与模拟纹理关联的触觉信号输出到配置为将模拟纹理输出到触摸表面410的触觉输出设备118时，方法400继续。在一些实施例中，触觉输出设备118可以包括耦合到触摸表面116或计算设备101内的其它元件的诸如压电致动器的传统致动器或电机。在其它实施例中，触觉输出设备118可以包括配置为使用静电场来模拟纹理的静电致动器。在一些实施例中，处理器102可以控制多个触觉输出设备来模拟多个触觉效果。例如，在一个实施例中，处理器102可以控制静电致动器以在触摸表面116的表面上模拟纹理，并且处理器102还可以控制其它触觉输出设备118以模拟其它特征。例如，触觉输出设备118可以包括配置为输出其它效果的致动器，例如振动，其配置为模拟触摸表面116上的障碍、制动器、运动、或撞击。在一些实施例中，处理器102可以协调这些效果，以使得用户与触摸表面116互动时，能够同时感受到多个效果。
当I/O元件112显示与操作412的模式关联的图像时，方法400继续。例如，在一些实施例中，I/O元件112可以包括显示器或触摸屏显示器。在这样的实施例中，该显示器可以显示与模式关联的图像。例如，在一个实施例中，该显示器可以包括与无线电控制模式关联的图像，例如图3A所示的实施例。在这样的实施例中，用户可以通过与触摸表面116互动而改变到不同的模式。例如，用户可以改变到导航模式。在这样的实施例中，该显示器然后可以显示与导航模式关联的图像，例如地图，如图3B所示的实施例。
当处理器102部分地基于操作的模式和用户交互414，修改图像的至少一个特征时，方法400继续。例如，在无线电控制模式中，当用户通过与触摸表面116互动改变与无线电模式有关的特征时，例如改变音量时，该显示器可以显示与音量控制旋钮的运动关联的图像。在另一实施例中，在空调控制模式中，当用户调整与空调控制关联的 特征时，例如调整温度时，显示器可以显示与该特征关联的变化，例如显示温度的改变。
具有可编程表面纹理的模式或状态意识的其它示例性实施例
图5示出具有可编程表面纹理的模式或状态意识的示例性实施例。图5是示出包括计算设备501的系统500的外观图的图，该计算设备包括触摸启用显示器502。在一些实施例中，计算设备501可以包括手持设备，例如智能电话、平板电脑、袖珍助手、GPS接收机或本领域已知的其它手持设备。
如图5所能看到的，计算设备501包括触摸启用显示器502。如图5所示，触摸启用显示器502显示多个图标504、506、508、和510。在其它实施例中，显示器可以显示更多、更少、或不同的图标。在一些实施例中，每个这些图标与一个或多个计算机程序关联，例如用于文本消息、阅读新闻、听音乐、读书、看视频、或访问互联网的程序。因此，在一些实施例中，当用户触摸多个图标504、506、508、和510中的一个时，计算设备501执行与该图标关联的程序。在其它实施例中，图标504、506、508、和510可以与诸如数据文件、音乐文件、视频文件、或程序文件等文件关联。在其它实施例中，图标504、506、508、和510可以包括控制计算设备501的设置的图标。例如，在一个实施例中，每个图标504、506、508、和510可以包括模拟按钮或开关。
在一些实施例中，计算设备501还配置为输出触觉效果。例如，在一些实施例中，计算设备501可以包括如以上所讨论的触觉输出设备。在这样的实施例中，计算设备501可以使用触觉输出设备在触摸启用显示器502的表面上模拟各种纹理。例如，在一些实施例中，多个图标504、506、508、和510中的每个都包括相关联的纹理。在这样的实施例中，当用户与触摸启用显示器502互动时，用户手指的位置可以被传感器跟踪。基于用户手指的位置，计算设备501可以输出配置为在触摸启用显示器502的表面上模拟纹理的触觉效果。在一些实 施例中，当用户触摸每个图标504、506、508、和510时，计算设备501可以输出相同的模拟纹理。在其它实施例中，每个图标504、506、508、和510可以包括自己唯一的纹理。在这样的实施例中，计算设备501可以包括允许用户选择纹理并给它分配特定图标的设置。仍在其它实施例中，计算设备501可以被配置为当用户与触摸启用显示器502的背景互动时，仍输出其它模拟纹理。仍在另一实施例中，计算设备501可以被配置为在触摸启用显示器502的表面上模拟纹理，以让用户知道特定图标已被按下，以及与所选图标关联的程序正在运行。
在一些实施例中，模拟纹理可以被配置为触感地识别每个图标。例如，在一个实施例中，计算设备501可以是智能电话。在这样的实施例中，当计算设备501在用户的口袋里时，用户可以基于它们的纹理识别特定图标。此外，在一些实施例中，计算设备501可以被配置为将纹理模拟为设备设置的通知。例如，在一个实施例中，计算设备501可以输出一个或多个纹理以提醒用户电池充电的等级。在其它实施例中，计算设备501可以被配置为输出一个或多个纹理来提醒用户文本消息已经收到，报警已被设置，呼叫已进行或正进来，电子邮件已经收到，特定程序正在运行，用户在他或她的日程表中有约会，或者与计算设备501关联的一些其它特性。在其它实施例中，模拟纹理可以识别与图像的504、506、508、和510关联的状态。例如，每个图标504、506、508、和510可以包括按钮或开关，表面纹理可以用于识别该按钮、开关的状态(即关或开)或配置设置。
图6示出具有可编程表面纹理的模式或状态意识的示例性实施例。图6是示出包括计算设备601的系统600的外观图的图，该计算设备的特征在于显示器602。在一些实施例中，显示器602可以包括触摸启用显示器。此外，在一些实施例中，计算设备601可以包括膝上型电脑、台式机或平板电脑。在其它实施例中，计算设备601可以包括手持设备，例如智能电话、平板电脑、袖珍助手、GPS接收机、智能手表、手环、脚链、头戴式设备或本领域已知的其它手持设备和/或 可穿戴设备。
在图6中所示的实施例中，配置计算设备601执行绘图软件，例如，计算机辅助绘图软件、演示软件或本领域已知的其它绘图软件。如图6所示，显示器602显示细线604、粗线606和文本608。在其它实施例中，可能出现的是诸如其它线条、形状、文本块、图片、文件、或本领域已知的其它项目的其它特征。
计算设备601被配置为当用户与显示器602的特征互动时，模拟各种纹理。如上所述，在一些实施例中，显示器602可以包括触摸屏显示器。在这样的实施例中，用户可以通过触摸显示器的表面，与显示器602中示出的项目互动。当用户触摸显示器602的表面时，计算设备601可以被配置为在显示器602的表面上模拟纹理。这个纹理可以用于识别一个对象与另一个对象。例如，文本608可以包括不同于线604和606的纹理。此外，在一些实施例中，不同宽度或尺寸的线可以包括不同的纹理。在一些实施例中，计算设备601可以被配置为当用户正在绘制对象时，输出模拟纹理。这样的实施例可以允许用户基于单独的感受来确定绘图的特性。例如，在一些实施例中，计算设备601可以在用户拖动对象时输出一个纹理，并在用户单独地移动光标时输出不同的纹理。在这样的实施例中，计算设备601可以被配置为仍输出其它纹理以用作用户已完成移动的确认。
在一些实施例中，用户可以通过不同类型的用户界面设备，来感受模拟纹理。例如，用户可以在鼠标、触控板、滚轴球、或操纵杆中感受模拟纹理。例如，在一个实施例中，计算设备601可以配置为控制制动机构，其减缓鼠标或滚轴球的前进，从而在用户与对象互动时模拟纹理。
具有可编程表面纹理的模式或状态意识的优点
具有可编程表面纹理的模式或状态意识具有很多的优点。具有可 编程表面纹理的模式或状态意识可以允许用户进行状态确定(即确定设备处于的模式)而不必看着设备。因此，用户能够保持对其它任务的专注。例如，在具有可编程表面纹理的模式或状态意识是用于车辆的用户界面中的实施例中，用户能够在各种模式之间变化(即空调控制、导航、无线电)而不必看着界面。这可以帮助用户更安全地驾驶。在其它实施例中，用户能够在移动设备上作出类似的确定，因此不必在视线上专注于移动设备以便控制其功能。此外，具有可编程表面纹理的模式或状态意识的其它实施例通过作为确认已经执行的动作，提供额外的好处。
在其它实施例中，具有可编程表面纹理的模式或状态意识能够使用户更有效地使用软件和用户界面。例如，用户能够使用利用具有可编程表面纹理的模式或状态意识的绘图软件，来确定程序是否处于对象对齐到表格的模式，或处于对象能够放置在文档中的任何位置上的模式，而不必在视线上专注于显示器或与绘图程序有更直观的触觉交互。类似地，用户能够在文字处理软件中使用具有可编程表面纹理的模式或状态意识来确定文档，而不必在视线上专注于文档。例如，实现具有可编程表面纹理的模式或状态意识的计算设备可以输出与印刷错误、文字字数、行间距、或其它一些特征关联的纹理，使得用户能够确定文档，而不必在视线上检查整个文档。
总的考虑
上述的方法、系统和装置是例子。各个配置可以根据情况省略、替代、或添加不同的程序或元件。例如，在可选择的配置中，该方法可以以与上述不同的顺序进行描述，和/或各个阶段可以增加、省略、和/或组合。同时，关于一些配置描述的特征可以组合在各种其它配置中。配置的不同方面和元件可以以类似的方式组合。同时，技术是发展的，因此许多的元件都是例子，它们不限制本公开或权利要求的范围。
说明书中给出的具体细节使得对示例性配置(包括执行)深入理解。然而，配置可以不使用这些具体细节。例如，为了避免使配置模糊，已经以必要的细节示出了公知的电路、处理、算法、结构、和技术。本说明书仅是给出示例性配置，不限制权利要求的范围、适用性、或配置。更适当地是，前面关于配置的描述将使本领域技术人员能够根据说明书实施描述的技术。与元件的功能和排列能够进行各种改变，而不脱离本公开的精神或范围。
同时，配置可以描述为一个过程，其示出为流程图或方块图。虽然每个可以将操作描述为连续的过程，但是许多操作可以并行或同时执行。此外，操作的顺序可以重新安排。过程可以具有不包括在附图中的额外步骤。此外，该方法的例子可以通过硬件、软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言、或它们的任意组合实现。当以软件、固件、中间件、或微码实施时，执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在非暂时性计算机可读介质中，例如存储介质。处理器可以执行所述的任务。
虽然已经描述了几个例子，但是可以使用各种修改、替代的结构、和等同物，而不脱离本公开的精神。例如，上述元件可以是更大的系统中的元件，其中其它规则可能优先或需修改本发明的应用。同时，一些步骤可以在考虑上述元件之前、期间、或之后进行。因此，以上的描述不绑定权利要求的范围。
本文中使用的“适用于”或“配置成”意味着开放和包容的语言，不排除适用或配置为执行额外的任务或步骤的设备。此外，使用的“基于”意味着是开放的和包容的，其中，“基于”一个或多个所列条件或值的过程、步骤、计算、或其它动作在实践中可以基于除了这些所列出的以外的附加条件或值。本文中所包括的标题、列表和编号仅是为了便于解释，而不是意味着要限制。
根据本主题各方面的实施例可以在数字电子电路、计算机硬件、固件、软件、或其组合中执行。在一个实施例中，计算机可以包括一个或多个处理器。该处理器包括或可访问计算机可读的介质，例如耦合到处理器的随机存取存储器(RAM)。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程序、选择程序和执行上述方法的其它程序的计算机程序。
这样的处理器可以包括微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和状态机。这样的处理器还可以包括诸如PLC的可编程电子设备、可编程中断控制器(PIC)、可编程逻辑设备(PLD)、可编程只读存储器(PROM)、电可编程只读存储器(EPROM或EEPROM)或其它类似的设备。
这样的处理器可以与可存储指令的诸如有形计算机可读介质的介质通信或可以包括该介质，该指令在由处理器执行时能够使处理器执行本文中描述的如由处理器执行或协助的步骤。计算机可读介质的实施例可以包括，但不限于，能够给处理器提供计算机可读指令的所有的电子、光学、磁、或其它存储设备，例如网络服务器中的处理器。介质的其它例子包括，但不限于，软盘，CD-ROM、磁盘、内存芯片，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性介质或计算机处理器能够读取的任何其它介质。同时，各种其它设备包括诸如路由器的计算机可读介质、私人网络或公共网络或其它传输设备。所述的处理器和处理可以在一个或多个结构中，也可以通过一个或多个结构分散。处理器可以包括用于执行本文中所述的一个或多个方法(或方法的部分)的代码。
虽然已经参考具体实施例详细地描述了本发明的主题，但是本领域技术人员应该意识到，在理解了上述实施例的基础上，可以容易对这些实施例进行改变、变型、等价变换。因此，应该理解，本公开是用于示例性的，而不是限制性的，并且不排除包括对本发明主题的这 样的修改、变型和/或增加，这对于本领域普通技术人员来说是容易理解的。