CN103180801A - 触觉通信 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个示例性实施方式，一种装置包括：可附着到皮肤的材料，该材料能够检测磁场并且向皮肤传送可感知的刺激，其中可感知的刺激与磁场有关。

Description

触觉通信

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2010年9月13日递交的美国临时专利申请61/382373的优先权，其全部内容通过引用被结合与此。

技术领域

本申请一般地涉及在用户与电子设备之间的触觉通信。

背景技术

触觉技术是通过向用户施加力、振动和/或运动来利用用户的触摸感的触觉反馈技术。用户与电子设备之间的触觉反馈可由源于整个电子设备的全部或者部分的机械振动和/或脉冲提供。可以例如在显示器上提供触觉反馈。

发明内容

在权利要求中给出本发明的示例的各种方面。

根据本发明的第一方面，一种装置包括：可附着到皮肤的材料，该材料能够检测磁场并且向皮肤传送可感知的刺激，其中可感知的刺激与磁场有关。

根据本发明的第二方面，一种电子设备被配置为产生磁场，该磁场具有与在电子设备上存储的数字内容有关的至少一个特性。

根据本发明的第三方面，一种方法包括利用附着到皮肤的材料来检测磁场并且通过磁性地操纵材料来引起对皮肤的可感知的刺激。

附图说明

为了更完整地理解本发明的示例性实施方式，现在参照结合以下附图进行的下文描述：

图1是根据本发明的一个示例性实施方式的电子设备的图；

图2a是根据本发明的一个示例性实施方式的附着到用户臂部的装置的图；

图2b是根据本发明的一个示例性实施方式的附着到用户腹部区域的装置的图；

图2c是根据本发明的一个示例性实施方式的附着到用户指甲的装置的图；

图3是根据本发明的一个示例性实施方式的方法的流程图；

图4是根据本发明的一个示例性实施方式的电子设备和装置的图；以及

图5a、5b、5c和5d是根据本发明的一个示例性实施方式的具有电磁线圈的电子设备表面的示例。

具体实施方式

通过参照附图的图1至图5来理解本发明的一个示例性实施方式及其潜在优点。

图1是根据本发明的一个示例性实施方式的电子设备100的示图。在一个实施方式中，电子设备100包括显示器28，其作为用户接口的至少一部分。显示器28可以被配置为向用户示出关于电子设备的功能的信息。电子设备100可以包括输入元件、比如小键盘30。输入元件可以是配置为接收用户输入的任何类型的输入元件，其包括但不限于机械小键盘、触摸小键盘、键等。

电子设备100还包括例如电池的功率源34，其可以被配置为向电子设备提供功率。电子设备100还可以包括被配置为向/从外部网络和/或设备传输和接收例如射频（RF）信号的收发器，其例如可以包括天线12、发送机14和/或接收机16。电子设备100可以包括配置为存储信息的易失性存储器40和/或非易失性存储器42。电子设备100还可以包括处理器20，其可以被配置为处理信息。处理器20可以执行指令并且至少部分控制电子设备100的内部数据、操作和/或功能。在一个实施方式中，电子设备包括触板38、扬声器24、振铃器22、麦克风26、小键盘30等。扬声器24可以被配置为将音频信号转换成声音。麦克风26可以被配置为接收声音压力波并且将压强波转换成电信号。触板38可以被配置为从用户接收触摸输入。在一个示例性实施方式中，电子设备100还包括线圈44，其可以被配置为产生磁场。

电子设备100可以包括但不限于移动电话、膝上型计算机、音乐播放器、因特网写字板、个人数字助理、腕部佩戴的电子设备、颈部佩戴的电子设备、游戏控制台等。

根据一个实施方式，电子设备100被配置为产生磁场；该磁场具有与在电子设备100上存储的数字内容有关的至少一个特性。磁场可以包括依赖于电子设备的数字内容的特性。在一个实施方式中，磁场的至少一个特性可由电子设备100控制。磁场可以引起可感知的刺激。在一个实施方式中，可感知的刺激可以涉及电子设备100的数字内容。可感知的刺激可以包括依赖于数字内容的局部化磁振动的不同振动频率和强度以及序列中的至少一个。

根据一个示例性实施方式，电子设备100可以包括能够引起电磁场的至少一个线圈44和/或线圈阵列。根据一个示例性实施方式，电磁线圈阵列和/或多个电磁线圈可以被配置为提供磁振动图案。

根据一个示例性实施方式，电子设备100包括数字内容，其中该数字内容可以是以下内容中的至少一个：消息和传入呼叫的提醒、身体部分与电子设备100邻近的提醒、电子设备中所示信息的提醒、应用启动的提醒、磁表面上放置的显示器上所显示图像的一部分等。

在一个实施方式中，磁场源于电子设备100并且涉及在电子设备100中存储的数字内容。在一个实施方式中，磁场源于远程源。在一个实施方式中，可感知的刺激与磁场有关。另外，在一个实施方式中，可感知的刺激涉及远程源和/或电子设备100的数字内容。在一个实施方式中，数字内容是用户操作、电信消息和通信指示中的至少一个。

图2a是根据本发明的一个示例性实施方式的附着到用户臂部的装置5的图。图2b是根据本发明的一个示例性实施方式的附着到用户腹部区域的装置10的图。图2c是根据本发明的一个示例性实施方式的附着到用户指甲的装置15的图。

在一个实施方式中，诸如装置5、10和15之类的装置包括附着到皮肤的诸如磁材料之类的材料，该材料能够检测磁场并且向皮肤传送可感知的刺激，其中可感知的刺激涉及磁场。在一个实施方式中，皮肤是人类皮肤。在一个实施方式中，材料是铁磁材料。在一个实施方式中，可感知的刺激包括振动。在一个实施方式中，可感知的刺激涉及磁场脉冲、高度、宽度和周期中的至少一个的随时间的变化。

在一个实施方式中，材料包括如下各项中的至少一个：可视图像、不可视图像、不可视纹身、可视纹身、可视标记、不可视标记、可视标志、不可视标志、可视记号、不可视记号、可视标签、不可视标签、可视符号、不可视符号、可视徽章，以及不可视徽章。在一个实施方式中，材料包括铁磁粉末。

磁材料可以用来提升与电子设备和用户的通信。磁材料例如可以包括配置为检测磁场的磁化合物，例如铁、铁磁粉末。铁磁材料可以被配置为根据检测到的磁场传送可感知的刺激。材料可以用于在表面上、例如在皮肤上创建图像。可附着到皮肤的材料可以是图像、纹身、标记、标志、记号、标签、符号、徽章或者任何相似的可视或者不可视符号。材料可以在磁场（例如交变磁场或者静态磁场）与图像邻近时反应。该反应可以引起或者传送可感知的刺激。可感知的刺激可以包括振动，例如在用户的皮肤上的图像上的振动。用户可以感知振动。图像的振动可以引起用户的皮肤同时振动。该反应可以归因于在电子设备与图像之间的相反磁力。

根据本发明的一个示例性实施方式，材料（比如磁材料）被配置为当磁材料在磁场的范围内时检测磁场。在她的/他的皮肤上有材料的图像的用户可以触摸或者几乎触摸电子设备的表面或者将他的或者她的手指放在电子设备附近，并且电子设备与图像之间的相反磁力可以使图像振动、因此传送振动或者使用户的皮肤振动。在一个实施方式中，向图像给予冲激从而在用户的皮肤上提供可感知的刺激。

图3是根据本发明的一个示例性实施方式的方法300的流程图。在305，利用附着到皮肤的材料来检测磁场。磁场可以由源来启动或者生成，该源可以与配置为检测磁场的装置分离、远离或者相邻。磁场的源可以是电子设备、比如图1的电子设备100。磁场可以由远程源、例如电子设备100引起。检测到的磁场可以与在材料中感应的磁场相反。在一个实施方式中，皮肤是人类皮肤。在另一实施方式中，皮肤是动物皮肤。

在310，通过磁性地操纵材料来引起对皮肤的可感知的刺激。可感知的刺激可以是任何刺激，其包括但不限于皮肤的振动和/或冲激移动。检测到的磁场被配置为当材料在外部磁场的范围内时引起对材料的可感知的刺激。材料可以是可附着到用户的材料并且向用户传递可感知的刺激。在一个实施方式中，材料是铁磁材料。在一个实施方式中，可感知的刺激涉及电子设备的数字内容。

在一个实施方式中，利用以下方法中的至少一个将材料附着到皮肤：压印铁磁图案、喷涂铁磁图案、附着包括铁磁图案的粘合带、涂敷包括铁磁图案的贴花、在皮肤上刺铁磁图案，以及绘制铁磁图案。在一些实施方式中，材料分别是图2a、2b和2c的装置5、10和/或15。

图4是根据本发明的一个示例性实施方式的电子设备300和装置302的示图。在一个实施方式中，电子设备300是图1的电子设备100。

在一个实施方式中，电子设备300被配置为感应磁场301。磁场301可以在某个时间段内恒定，或者它可以变化。磁场可以由电子设备300控制或者由至少部分参与引起磁场301的其它设备控制。

在一个实施方式中，装置302是图2a的装置5、图2b的装置10和图2c的装置15中的至少一个装置。装置302可以在它位于磁场301的范围时检测到磁场301。检测到磁场301可以在装置302处引起某个预定刺激。装置302可以感测磁场301的邻近。磁场301可以在装置302处引起可视和/或其它可感知的指示。可感知的指示然后可以例如经由可视和/或触觉感由用户感知。可以经由装置302向用户提供触觉刺激或者振动。

根据本发明的一个示例性实施方式，磁场301可以对应于电子设备300的某个数字内容。磁场可以根据感应或者发送电子设备300的数字内容而变化。不同磁场可以在被装置302检测到时感应不同可感知的刺激。磁场例如可以是电子设备300和装置302之间的交变磁场。数字内容可以例如是但不限于应用在电子设备300中的启动、传入消息的提醒、电话呼叫、报警、身体部分与装置邻近的提醒。可感知的刺激可以依赖于检测到的磁场的特性。可感知的刺激例如可以依赖于磁场脉冲高度、宽度和周期中的至少一个的随时间的变化。可感知的刺激可以对应于检测到的磁场、例如某个磁场可以在装置中引起某种的可感知的刺激。装置的可感知的刺激可以包括用于区分相关联的数字内容的局部化磁振动的不同振动频率和强度以及序列中的至少一个。用户可以指定和个性化某个应用或者来自某人的消息引起什么类型的振动。待感应的磁场可以例如是特定于应用的、特定于特性的、特定于特征的或者特定于发送者的。这一指定和个性化可以发生于用户可以根据他的或者她的偏好来修改的电子设备设置中。

电子设备的用户可以在设备的设置中指定，在根据移动设备的电话簿定义呼叫者为“鲍勃”时，电子设备除了铃音和其它可能提醒、比如可视提醒之外还感应磁场301。可以将磁场301限定为对于标识的呼叫者组而言是确定的。根据一个示例，激活移动电话中的某个特性、特征或者应用可以引起磁场。特性、特征或者应用的示例可以是低电池指示、接收消息、接收呼叫、日历提醒、例如基于定时的简档变更、时区变更或者任何其它。根据一个示例性实施方式，用户还可以指定磁场的特性。电子设备可以包括针对不同种类的触觉反馈的选项，用户可以在这些选项之中选择以使设备个性化。磁场在被装置检测到时将基于它的特性引起不同效果。例如磁场可以引起一个短脉冲、多个短脉冲、少数长脉冲、短和长脉冲的混合、强脉冲、弱脉冲等。在脉冲之间的定时和/或脉冲长度和/或脉冲强度可以不同，因此响应于检测到磁场经由装置302引起不同可感知的效果。根据一个示例性实施方式，电话菜单可以包括磁场选项集合，该磁场选项集合可以包括不同种类的磁场。不同种类的磁场可以包括脉冲宽度、高度和/或定时的不同组合。不同磁场可以提供不同种类的可感知的刺激和/或指示和/或效果。

根据本发明的一个示例性实施方式，装置302包括铁磁粉末。根据本发明的一个示例性实施方式，铁磁或者顺磁化合物使装置302富含墨，这些化合物例如是但不限于铁（Fe）、氧化铁（Fe₂O₃）、磁铁矿、稀土材料、例如钕（Nd）的液体悬浮物。根据本发明的一个示例性实施方式，在铁磁材料用于图像时，也可以在以后施加对图像的磁化。

在将铁磁墨用于创建可附着到人类皮肤的装置302之前，墨材料可以被暴露，以提升温度从而引起去磁。这样的去磁墨随后用于例如通过在皮肤上或者皮肤之下分散墨材料以产生像纹身一样的功能图像，从而创建图像。一旦调稳装置并且皮肤痊愈，带有功能纹身的用户可以利用永磁体再次磁化皮肤上的功能图像。例如用户可以将有纹身的区域邻近外部磁体并且在这一磁体之上来回若干次以再次磁化图像材料。这样的磁化图像可以具有对外部交变磁场的增强灵敏度。

交变磁场源可以由简单磁线圈（比如图1的电子设备100的线圈44）提供。根据一个示例性实施方式，电子设备300包括磁表面，该磁表面可以包括单独操作的磁线圈的阵列。每个线圈可以由施加的刺激信号控制，这些信号被配置为确定刺激图案，该刺激图案最终确定用户在与磁表面邻近时在皮肤上感知什么种类的刺激。

例如，可以实现控制器以实现针对每个磁线圈的刺激信号的受控制的随时间的变化。例如刺激信号可以呈现由规律周期T分离的系列规律顶帽形（top-hat）脉冲。每个脉冲可以由高度H和宽度W表征。脉冲串可以由{H，W，T}表征。控制器可以例如通过控制H、W、T中的一个或者多个来控制刺激信号电势差随时间的变化。脉冲串然后可以由{H(t)，W(t)，T(t)}表征，其中H(t)指示脉冲高度随时间的变化，W(t)指示脉冲宽度随时间的变化，并且T(t)指示脉冲周期随时间的变化。

根据本发明的一个示例性实施方式，在顺磁材料被用于所述装置时，在图像中未留下剩余磁化。由顺磁墨形成的图像可以在外部磁场中工作，然而在已经去除外部磁场之后，在顺磁图像上无持久磁化。这样，即使对外部电磁场很敏感的人、例如具有医学植入物的人也可以利用至少一些实施方式。将不会对他们的内部电子植入物有显著影响或者无影响，以及对图像无显著干扰或者无干扰。由于在图像上未留下持久磁化，所以这可以也针对例如可能对镍或者其它磁材料敏感的用户产生安全性因素。

根据本发明的一个示例性实施方式，一种电子设备被配置为发送初始信号，并且初始信号被配置为磁化例如用户图像上的装置。根据来自装置的响应，可以从电子设备向用户显示信息，该响应可以是对安全连接的确认。在一些实施方式中，磁图像可以采用具有具体磁阻抗的形状系数和形状。图像形状和磁化图案可以用于存储附加信息，例如但不限于姓名、号码、隐藏的标识，在移动设备或者其它磁化源被带到与功能图像邻近时，该附加信息例如可用作口令。

根据本发明的一个示例性实施方式，可以在经由铁磁图像识别出电子设备的正确所有者之后，向所有者显示电子设备显示器上显示的内容。根据另一示例性实施方式，可以仅在被电子设备识别的所有者至少基本上紧密持有电子设备时操作电子设备。自动安全性应用可以通过在定义的与电子设备的邻近度内来操作。例如，膝上型屏幕可以仅当用户在预定邻近度内时在显示器上显示内容。

根据本发明的一个示例性实施方式，图像可以具有简单形状和结构，例如但不限于圆形、分段环、三角形、方形。图像可以具有更复杂的几何形状、例如但不限于螺旋形、迷宫形状。可以用不同几何形状和用预定方式实现图像，以实现和匹配某些磁阻抗，例如阻抗Z。具体阻抗Z可以用于自动安全性应用，例如常用的基于邻近度的磁口令。

图5a、5b、5c和5d是根据本发明的一个示例性实施方式的具有电磁线圈的电子设备表面的示例。图5a描述了如下示例性实施方式，其中单个电磁线圈或者多个电磁线圈包括在被配置为生成均匀磁表面的显示器上的整体式表面。磁表面可以通过铁磁材料来检测。如果将铁磁图像带到与磁表面邻近，则铁磁图像可以提供与图5a的磁表面感应的磁场相对应的刺激。

图5b描述了如下示例性实施方式，其中单个电磁线圈或者多个电磁线圈包括四个分段的磁表面。根据这一示例性实施方式，分段的磁表面的数目可以是四或者任何数目。磁表面中的一些或者所有磁表面可以产生不同的磁场，由此在铁磁图像被带到某个磁场附近或者其范围内时，在铁磁图像中引起不同的刺激。可以在不同时间提供不同的分段磁表面的磁场。

图5c描述了如下示例性实施方式，其中单个电磁线圈或者多个电磁线圈（比如图1的电子设备100的线圈44）包括电子设备显示器上的多个高度分段区域，参照图5c中的从S1n到Snm的元素。分段区域可以用来提供可以在装置（比如图4的装置302）中引起不同刺激的不同磁场。感测铁磁图像的用户可以根据磁场所源于的分段区域，经由铁磁接收不同的可感知的刺激。不同分段区域可以被配置为经由触觉刺激向用户远程输出不同的可区别的功能或者特征。

图5d描述了如下示例性实施方式，其中在显示器（比如图1的显示器28）上创建磁表面。所述磁表面可以创建交互区域。在图5d中，将人类手指带到交互区域或者磁表面的范围内。人类手指具有在人类手指上的铁磁材料图像或者备选地具有在指甲表面上印刷的铁磁材料图像。根据一个示例性实施方式，在人类手指进入交互区域时，可以在人类上的图像中引起振动。可以通过在磁表面适当地刺激单个磁线圈来磁化图像。例如，可以一次仅刺激物理地形成圆形的某些线圈。根据一个示例性实施方式，在用户在这样的线圈上方滑动他的或者她的手指时，他或者她可以例如仅在用户与激活的线圈邻近时在指尖区域的顶端感觉振动。通过这一方式，可以形成用户手指和其中的功能图像探索的可编程磁图像。

不以任何方式限制所附权利要求的范围、解释或者应用，这里公开的示例性实施方式中的一个或者多个示例性实施方式的技术效果是远程地或者无物理接触地刺激人类皮肤。一个或者多个示例性实施方式的另一技术效果是提供触觉连接。一个或者多个示例性实施方式的另一技术效果是，触觉信息直接递送至用户身体或者皮肤。这里公开的示例性实施方式中的一个或者多个示例性实施方式的另一技术效果是提供在电子设备与用户之间的静默通信。示例性实施方式中的一个或者多个示例性实施方式的另一技术效果是基于无线触觉提供新的通信语言，例如但不限于脉冲集合、频率、刺激方式。示例性实施方式中的一个或者多个示例性实施方式的另一技术效果是为可能在与不同电子通信设备（例如但不限于膝上型计算机、桌面型计算机、移动电话、游戏设备、个人数字助理、因特网写字板）的交互中需要的安全性应用和口令提供可能。这里公开的示例性实施方式中的一个或者多个示例性实施方式的另一技术效果在于本发明被配置为提供人类皮肤的对外部磁场的延伸灵敏度。这里公开的示例性实施方式中的一个或者多个示例性实施方式的另一技术效果在于本发明可以直接使人类皮肤对外部磁场敏感而未涉及到用于触觉感知的机械移动部分，例如但不限于致动器。

可以至少部分在软件、硬件、应用逻辑或者软件、硬件和应用逻辑的组合中实施本发明的实施方式。根据一些或者所有实施方式，一种计算机程序产品包括计算机可读介质，其中承载体现为用于与计算机一起利用的计算机代码，该计算机程序代码包括用于提供包括某些特性的磁场的代码；其中磁场可由装置（比如图4的装置302）检测。

软件、应用逻辑和/或硬件可以驻留于移动设备、它的存储器或者移动设备可访问的远程位置上。如果希望，则软件、应用逻辑和/或硬件的部分可以驻留于移动设备上，并且软件、应用逻辑和/或硬件的部分可以驻留于远程位置上。在一个示例性实施方式中，在各种常规计算机可读介质中的任何计算机可读介质上维护应用逻辑、软件或者指令集。在本文的上下文中，“计算机可读介质”可以是任何一个或者多个如下介质或装置，该介质或装置可以包含、存储、传达、传播或者传送指令，以用于由指令执行系统、装置或者设备（比如计算机，例如图1中描述和描绘计算机）使用或者与指令执行系统、装置或者设备（比如计算机，例如图1中描述和描绘计算机）结合使用。计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质，其可以是如下的任何一个介质或装置，该介质或装置可以包含或者存储用于由指令执行系统、装置或者设备（比如计算机）使用或者与指令执行系统、装置或者设备（比如计算机）结合使用的指令。

如果希望，则可以按照不同顺序和/或同时并行执行这里讨论的不同功能。另外，如果希望，则上文描述的功能中的一个或者多个功能可以是可选的或者可以被组合。

虽然在独立权利要求中给出了本发明的各种特征，但是本发明的其它方面可以包括来自描述的实施方式和/或从属权利要求的特征与独立权利要求的特征的其它组合，而不是仅包括在权利要求中明确给出的组合。

这里也要注意，尽管上文描述本发明的示例性实施方式，但是不应在限制意义上看待这些描述。而是，可以在未脱离如在所附权利要求中限定的本发明的范围内进行的若干变化和修改。

Claims (21)

1.一种装置，包括：

可附着到皮肤的材料，所述材料能够检测磁场并且向所述皮肤传送可感知的刺激，其中所述可感知的刺激与所述磁场有关。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述材料包括以下各项中的至少一个：可视图像、不可视图像、不可视纹身、可视纹身、可视标记、不可视标记、可视标志、可视记号、不可视记号、可视标签、不可视标签、可视符号、不可视符号、可视徽章以及不可视徽章。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述可感知的刺激包括振动。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述磁场源于电子设备并且与所述电子设备中存储的数字内容有关。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述可感知的刺激与所述磁场有关。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述可感知的刺激与磁场脉冲、高度、宽度和周期中的至少一个随时间的变化有关。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述磁场源于远程源。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述可感知的刺激与所述远程源的数字内容有关。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述数字内容是用户操作、电信消息和通信指示中的至少一个。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述材料包括铁磁粉末。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述皮肤是人类皮肤。

12.一种电子设备，所述电子设备被配置为产生磁场，所述磁场具有与在所述电子设备上存储的数字内容有关的至少一个特性。

13.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述磁场的所述至少一个特性是所述电子设备可控制的。

14.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述至少一个特性与所述电子设备的数字内容有关，所述数字内容包括以下各项中的至少一个：消息提醒的指示、传入呼叫的指示、身体部分与所述电子设备邻近的指示、所述电子设备上显示的信息的指示、应用启动的指示，以及已显示图像的至少一部分的指示。

15.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述磁场包括与所述电子设备的所述数字内容有关的特性，并且其中所述可感知的刺激与所述电子设备的所述数字内容有关。

16.根据权利要求12所述的电子设备，其中所述磁场被配置为指向附着到皮肤的材料。

17.根据权利要求12所述的电子设备，包括能够产生所述磁场的至少一个电磁线圈。

18.一种方法，包括：

利用附着到皮肤的材料来检测磁场；以及

通过磁性地操纵所述材料来引起对所述皮肤的可感知的刺激。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述皮肤是人类皮肤。

20.根据权利要求18所述的方法，其中利用以下方法中的至少一个将所述材料附着到所述皮肤：压印铁磁图案、喷涂所述铁磁图案、附着包括所述铁磁图案的粘合带、涂敷包括所述铁磁图案的贴花、在皮肤上刺所述铁磁图案以及绘制所述铁磁图案。

21.根据权利要求18所述的方法，其中所述可感知的刺激与电子设备的数字内容有关。

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