具体实施方式

现在将参考附图描述本发明，附图大体上涉及触觉刺激系统和方法。在一些实施例中，触觉刺激界面具有一组触觉刺激元素。每个触觉刺激元素具有用于产生气压波的换能器。所述换能器可以为电振动换能器。在一些实施例中，每个触觉刺激元素还具有耦合到所述换能器的壳体，以形成由所述壳体和所述换能器限定的空腔。在一些实施例中，所述多个气压波用于直接或间接刺激用户皮肤中的感受器，而不是使用所述多个换能器直接刺激用户皮肤中的感受器。因此，所述换能器不会因与用户直接接触而损坏。

在一些实施例中，所述换能器相当小。例如，在一些实施例中，所述换能器的直径可以在约0.5毫米(mm)至2mm之间。所述触觉刺激界面可以包括触觉刺激元素阵列，每个触觉刺激元素阵列包括一个换能器。例如，所述阵列可以是5mm x 5mm或10mm x 10mm。所述触觉刺激界面提供的触觉刺激图案非常准确。通过提供用户不需要直接接触换能器的解决方案，可以使用体积小和可能精密的换能器来提供触觉刺激界面。此外，所述触觉刺激设备不需要电动机来驱动换能器，从而使设计的设备更简单、体积更小。此外，使用用于产生气压波的换能器可以节能。因此，如果触觉刺激系统通过电池供电的，可以延长电池寿命。

在一个实施例中，触觉刺激元素的壳体具有气压波孔，通过所述气压波孔从壳体发出气压波。在一个实施例中，驱动所述一组触觉刺激元素中的多个换能器从所述触觉刺激元素的壳体的多个气压波孔发出多个气压波，以生成触觉刺激图案。所述触觉刺激图案是指所述触觉刺激界面中的图案。当用户触摸所述触觉刺激界面时，用户皮肤中的感受器会受到刺激。在一个实施例中，所述壳体具有位于气压波孔上的刺激膜。在一个实施例中，所述刺激膜用于在来自所述多个气压波孔的所述多个气压波振动下生成所述触觉刺激图案。在一个实施例中，所述壳体包括用于包括刺激区域，所述刺激区域用于在所述空腔中的气压波振动下生成所述触觉刺激图案。

在一些实施例中，所述换能器是处于“开”或“关”状态下的驱动器，以传递触觉刺激图案中的信息。在一些实施例中，所述换能器被驱动以在距离所述触觉刺激界面一米处产生听不到的声波。在此，听不到的声波是指距离所述触觉刺激界面一米处的气压波。声压(也称为音压)是由声波引起的与环境(平均或平衡)大气压力的局部压力偏差。声压可以以帕斯卡为单位测量。根据等式1，声压级(sound pressure level，SPL)以分贝(decibel，dB)为单位测量。

SPL ＝20 logp/p₀ 等式1

在等式1中，SPL指声压级。压力“p”指被测量声波的压力(以帕斯卡为单位)。压力“p₀”指参考声波的压力。参考声波的压力为0.00002帕斯卡。

声压级低于40dB(距离所述触觉刺激界面一米)的声波被定义为人耳听不到。任何频率低于20Hz或高于20kHz的声波都被定义为人耳听不到。换句话说，20Hz至20kHz在本文中被定义为可听到的频率范围(注意声波具有足够的SPL，以达到本文中定义的可被听到)。因此，如果频率低于20Hz，则距离所述触觉刺激界面一米处的声波的SPL可以大于40dB，且仍然听不到。

在一些实施例中，所述换能器以不同频率单独驱动，以传递所述触觉刺激图案中的信息。在一些实施例中，不同频率可以分配给不同状态。例如，可以为10个不同状态分配相应的10个不同频率。在一些实施例中，每个换能器以对应于所述状态中的一个状态的频率驱动，以向用户传递信息。

在一些实施例中，所述换能器以不同振幅单独驱动，以传递所述触觉刺激图案中的信息。在一些实施例中，不同振幅可以分配给不同状态。例如，可以为10个不同状态分配相应的10个不同振幅。在一些实施例中，每个换能器以对应于所述状态中的一个状态的振幅驱动，以向用户传递信息。

在一些实施例中，所述多个触觉刺激元素的多个壳体包括多个空腔谐振器。在一个实施例中，所述多个空腔谐振器用于增加空腔谐振器的一个或多个谐振频率的声能，以加重听不到的频率。在一个实施例中，所述多个空腔谐振器用于减少空腔谐振器的一个或多个谐振频率的声能，以去加重可听到的频率。

应理解，本发明实施例可以以多种不同方式实现，并且权利要求的范围不应被解释为限于本文中阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本发明透彻和完整，并且向本领域技术人员充分传达本发明实施例概念。事实上，本发明旨在覆盖包括在由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的这些实施例的替代物、修改和等同物。此外，在以下对本发明实施例的详细描述中，为了提供透彻的理解，阐述了许多具体细节。然而，本领域普通技术人员很清楚，在没有这些具体细节的情况下可以实施本发明的本实施例。

图1示出了用于数据通信的无线网络。通信系统100包括用户设备110A、用户设备110B、用户设备110C、无线接入网(radio access network，RAN)120A、RAN 120B、核心网130、公共交换电话网络(public switched telephone network，PSTN)140、互联网150和其它网络160等。其它或替代网络包括私有和公共数据分组网络，包括公司内部网。虽然图1示出了一定数量的这些组件或元件，但是系统100中可以包括任意数量的这些组件或元件。

在一个实施例中，无线网络可以是第五代(fifth generation，5G)网络，该5G网络包括至少一个5G基站。该5G基站采用正交频分复用(orthogonal frequency-divisionmultiplexing，OFDM)和/或非OFDM以及小于1毫秒(例如，100微秒或200微秒)的发送时间间隔(transmission time interval，TTI)与通信设备进行通信。通常，基站也可以指eNB和5GBS(gNB)中的任一种。此外，该无线网络还可以包括网络服务器，该网络服务器用于处理经由至少一个eNB或gNB从通信设备接收到的信息。

通信系统100使得多个无线用户能够发送和接收数据和其它内容。通信系统100可以执行一种或多种信道接入方法，包括但不限于码分多址(code division multipleaccess，CDMA)、时分多址(time division multiple access，TDMA)、频分多址(frequencydivision multiple access，FDMA)、正交FDMA(orthogonal FDMA，OFDMA)或单载波FDMA(single-carrier FDMA，SC-FDMA)。

用户设备(user equipment，UE)110A、UE 110B和UE 110C可以分别称为一个UE110或者统称为多个UE 110，用于在系统100中进行操作和/或通信。例如，UE 110可以用于发送和/或接收无线信号或有线信号。每个UE 110表示任何合适的终端用户设备，可以包括如下设备(或者可以称为)：用户设备(UE)、无线发送/接收单元、移动台、固定或移动用户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、智能手机、笔记本电脑、计算机、触摸板、无线传感器、可穿戴设备或消费型电子设备等。

在本实施例中，RAN 120A和RAN 120B分别包括一个或多个基站(base station，BS)170A和BS 170B。RAN 120A和RAN 120B可以分别称为一个RAN 120或者统称为多个RAN120。类似地，基站(base station，BS)170A和BS 170B可以分别称为一个基站(basestation，BS)170或者统称为多个基站(base station，BS)170。每个BS 170分别用于与多个UE 110中的一个或多个UE 110进行无线连接，以便能够接入核心网130、PSTN 140、互联网150和/或其它网络160。例如，多个基站(base station，BS)170可以包括若干众所周知的设备中的一个或多个，例如，基站收发台(base transceiver station，BTS)、节点B(NodeB)、演进型基站(evolved NodeB，eNB)、下一代(第五代)(fifth generation，5G)NodeB(gNB)、家庭基站(Home NodeB/Home eNodeB)、站点控制器、接入点(access point，AP)或无线路由器，或者具有有线网络或无线网络的服务器、路由器、交换机或其它处理实体。

在一个实施例中，BS 170A是RAN 120A的一部分，RAN 120A可以包括一个或多个其它BS 170、一个或多个元件和/或一个或多个设备。类似地，BS 170B是RAN 120B的一部分，RAN 120B可以包括一个或多个其它BS 170、一个或多个元件和/或一个或多个设备。每个BS170分别进行操作，以在特定地理区域(region/area)(有时称为“小区”)内发送和/或接收无线信号。在一些实施例中，可以采用多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)技术，使得每个小区具有多个收发器。

BS 170使用无线通信链路通过一个或多个空口(未示出)与多个UE 110中的一个或多个UE 110进行通信。这些空口可以采用任何合适的无线接入技术。

系统100可以使用多信道接入功能，例如包括BS 170和UE 110用于实现长期演进无线通信标准(Long Term Evolution，LTE)、LTE(LTE Advanced，LTE-A)和/或LTE多媒体广播多播业务(Multimedia Broadcast Multicast Service，MBMS)的多个方案。在其它实施例中，基站170、用户设备110A至用户设备110C用于实现UMTS、HSPA或HSPA+标准和协议。当然，可以使用其它多接入方案和无线协议。

RAN 120与核心网130进行通信，以向UE 110提供语音、数据、应用、基于IP的语音传输(Voice over Internet Protocol，VoIP)或其它业务。应理解，RAN 120和/或核心网130可以与一个或多个其它RAN(未示出)进行直接或间接通信。核心网130还可以用作其它网络(例如，PSTN 140、互联网150和其它网络160)的网关接入。另外，多个UE 110中的部分或全部UE 110能够使用不同的无线技术和/或协议通过不同的无线链路与不同的无线网络进行通信。

多个RAN 120还可以包括毫米波和/或微波接入点(access point，AP)。这些AP可以是多个BS 170的一部分，还可以远离多个BS 170。这些AP可以包括但不限于能够进行毫米波通信的连接点(毫米波CP)或BS 170(例如，毫米波基站)。毫米波AP可以在24GHz到100GHz等的频率范围内发送和接收信号，但不要求在这整个范围内操作。本文所使用的术语“基站”是指基站和/或无线接入点。

虽然图1示出了通信系统的一个示例，但是可以对图1进行各种更改。例如，通信系统100在任何合适的配置中都可以包括任何数量的用户设备、基站、网络或其它组件。还应理解，术语“用户设备”可以指任何类型的在蜂窝或移动通信系统中与无线网络节点进行通信的无线设备。用户设备的非限制性示例包括目标设备、设备到设备(device-to-device，D2D)用户设备、机器类用户设备或能够进行机器到机器(machine-to-machine，M2M)通信的用户设备、笔记本电脑、PDA、iPad、平板电脑、移动终端、智能手机、笔记本电脑嵌入设备(laptop embedded equipment，LEE)、笔记本电脑加载设备(laptop mounted equipment，LME)和USB加密狗。

在一个实施例中，UE 110具有到触觉刺激设备240的无线连接。在一个实施例中，UE110通过无线连接向触觉刺激设备240发送信息(例如，数字数据)。该信息呈现在触觉刺激界面250上。在一个实施例中，触觉刺激系统包括触觉刺激设备240，但不包括UE 110。

图2示出了触觉刺激系统的一个实施例。在本实施例中，触觉刺激系统包括触觉刺激设备240和UE 110。在另一个实施例中，触觉刺激系统包括触觉刺激设备240，但不包括UE110。UE 110可以为移动电话等，但在其它示例中可以为其它设备，例如台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、手持计算设备、汽车计算设备和/或其它计算设备。如图所示，所示的示例性UE 110包括至少一个发送器202、至少一个接收器204、存储器206、至少一个处理器208和至少一个输入/输出设备212。所述处理器208可以实现UE 110的各种处理操作。例如，所述处理器208可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其它能够使所述UE 110在系统100(如图1的系统100)中操作的功能。所述处理器208可以包括用于执行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。例如，所述处理器208可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。在一个实施例中，所述存储器206为非瞬时性存储器。在一个实施例中，所述存储器206为非瞬时性计算机可读介质。

所述发送器202用于调制数据或其它内容，以通过至少一个天线210进行发送。所述发送器202还可以用于在将RF信号提供给所述天线210进行发送之前，对这些RF信号进行放大、滤波和变频。所述发送器202可以包括用于生成用于无线传输的信号的任何合适的结构。

所述接收器204可以用于解调至少一个天线210所接收的数据或其它内容。所述接收器204还可以用于对通过所述天线210接收的RF信号进行放大、滤波和变频。在一些实施例中，所述接收器204为RF信号接收器。所述接收器204可以包括用于处理无线接收的信号的任何合适的结构。所述天线210包括用于发送和/或接收无线信号的任何合适的结构。相同的天线210可以用于发送和接收RF信号，或者替代地，不同的天线210可以用于发送信号和接收信号。

可以理解，一个或多个发送器202可以在所述UE 110中使用，一个或多个接收器204可以在所述UE 110中使用，一个或多个天线210可以在所述UE 110中使用。虽然示出为单独的块或组件，但至少一个发送器202和至少一个接收器204可以组合成收发器。因此，示出收发器的单个块，而不是示出图2中的所述发送器202的单独的块和所述接收器204的单独的块。在一个实施例中，所述发送器202中的至少一个用于与所述触觉刺激设备240通信。在一个实施例中，所述接收器204中的至少一个用于与所述触觉刺激设备240通信。在一个实施例中，所述发送器和/或所述接收器包括无线通信接口，用于与所述触觉刺激设备240通信。

所述UE 110还包括一个或多个输入/输出设备212。所述输入/输出设备212便于与用户进行交互。每个输入/输出设备212包括用于向用户提供信息或从用户接收信息的任何合适的结构，如扬声器、麦克风、小键盘、键盘、显示器或触摸屏。需要注意的是，某些用户可能很难使用一个或多个结构来接收信息。例如，某些用户可能很难看到或阅读UE 110上的视觉显示。在另一个示例中，某些用户可能很难听到UE 110上的扬声器。在一个实施例中，触觉刺激设备240允许用户从UE 110获取此类信息。

此外，所述UE 110包括至少一个存储器206。存储器206存储由UE 110使用、生成或收集的指令和数据。例如，所述存储器206可以存储一个或多个处理器208执行的软件或固件指令以及用于减少或消除入信号中的干扰的数据。每个存储器206包括一个或多个任何合适的易失性和/或非易失性存储和检索设备。可以使用任何合适类型的存储器，例如随机存取存储器(random access memory，RAM)、只读存储器(read only memory，ROM)、硬盘、光盘、用户识别模块(subscriber identity module，SIM)卡、记忆棒、安全数字(securedigital，SD)存储卡等。

UE 110具有到所述触觉刺激设备240的无线连接。所述触觉刺激设备240具有触觉刺激界面250(也简称为“刺激界面”)、接收器260、控制器270和数模(digital-to-analog，D/A)转换器275。所述接收器260可以包括用于与UE 110无线通信的无线接收器。所述接收器260可用于通过各种无线通信协议进行通信，包括但不限于IEEE(Institute ofElectrical and Electronics Engineers，电气电子工程师学会)802.11协议或IEEE802.15协议。在一个实施例中，所述接收器260用于使用蓝牙进行通信。可选地，所述触觉刺激设备240可以具有发送器，用于通过各种无线通信协议进行通信。在一个实施例中，用户可以选择从UE 110传输到所述触觉刺激设备240的信息。在用户习惯使用所述触觉刺激设备240后，用户可以请求发送更详细的信息。例如，用户可以选择收到电子邮件的通知、电子邮件中的关键字、整个电子邮件等。

所述刺激界面250用于生成触觉刺激图案。在一个实施例中，当用户的皮肤与所述刺激界面250接触时，所述触觉刺激图案刺激用户皮肤中的感受器。所述感受器可以包括但不限于迈斯纳小体、梅克尔细胞、魯斐尼氏末稍和帕西尼氏小体。所述刺激界面250不需要刺激所有类型的感受器。在一个实施例中，所述刺激界面250刺激一种或多种类型的感受器(例如迈斯纳小体、梅克尔细胞、魯斐尼氏末稍和/或帕西尼氏小体)的子集。在一个实施例中，所述刺激界面250具有刺激元素的集合(例如图案、阵列等)。在一些实施例中，所述刺激界面250通过机械运动(例如，机械振动)刺激人皮肤中的感受器。在一个实施例中，所述刺激元素的每个刺激元素包括用于产生声波的电振动换能器。

所述控制器270用于控制所述触觉刺激设备240的操作。在一个实施例中，所述控制器270用于通过所述接收器260控制来自UE 110的数据传输。在一个实施例中，从UE 110到所述触觉刺激设备240的数据传输是单向的。在一个实施例中，数据传输是双向的。因此，所述触觉刺激设备240可以向UE 110上报配置信息、状态等。

在一个实施例中，所述控制器270用于控制在所述刺激界面250上呈现数据。所述D/A转换器275用于将数字信号转换为模拟信号。在一个实施例中，所述控制器270处理来自所述UE 110的第一数字信号，并将第二数字信号提供给D/A转换器275。根据来自所述控制器270的第二数字信号，所述D/A转换器275输出模拟信号以驱动所述刺激界面250。因为所述控制器270可以处理功能，例如生成适用于所述刺激界面250配置的数字信号，所述第一数字信号和所述第二数字信号可以不同。在一个实施例中，所述UE 110处理这些功能，其中所述第一数字信号和所述第二数字信号可以相同。

所述控制器270可以以硬件、软件或硬件和软件的组合实现。用于实现所述控制器270的硬件控制电路组件可以包括但不限于现场可编程门阵列(field-programmable gatearray，FPGA)、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、特殊应用标准产品(application-specific standard product，ASSP)、片上系统(system-on-a-chip，SOC)、复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)、专用计算机等。在一个实施例中，所述控制器270实现为用于编程一个或多个处理器的软件(存储在存储设备上)。因此，所述控制器270可以包括存储设备和处理器。

在一个实施例中，所述控制器270用于驱动所述换能器以基于用于刺激用户皮肤中的感受器的气压波生成触觉刺激图案。在一个实施例中，所述气压波直接刺激用户皮肤中的感受器是指所述气压波可以直接刺激用户皮肤中的感受器。因此，用户不需要触摸有形物体就能刺激感受器。在一个实施例中，所述气压波用于通过在刺激膜中引起机械振动间接刺激用户皮肤中的感受器。使用气压波间接刺激用户皮肤中的感受器是指使用气压波在有形物体中产生振动，用户可以通过皮肤接触该有形物体。例如，所述控制器270驱动一组刺激元素，例如图8A所示的刺激元素410中的多个换能器。在一个实施例中，所述气压波用于通过在耦合到电振动换能器的壳体中引起机械振动，来间接刺激用户的皮肤。例如，所述控制器270驱动一组刺激元素，例如图9所示的刺激元素410中的多个换能器。

在一个实施例中，所述控制器270与所述UE 110一起工作，以在所述刺激界面250上呈现信息。例如，通过在所述处理器208上执行所述存储器206存储的指令，所述UE 110可以向所述接收器260发送数字数据。因此，在一个实施例中，所述控制器270、所述处理器208和所述存储器206的组合可以称为控制电路，所述控制电路用于在所述触觉刺激界面250上呈现信息。

图3示出了可以实现本发明提供的方法和描述的示例性BS 170。如图所示，所述BS170包括至少一个处理器308、至少一个发送器302、至少一个接收器304、一个或多个天线310和至少一个存储器306。所述处理器308实现所述BS 170的各种处理操作，例如信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理或任何其它功能。每个处理器308包括用于执行一个或多个操作的任何合适的处理或计算设备。例如，每个处理器308可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或专用集成电路。在一个实施例中，所述存储器306为非瞬时性存储器。

每个发送器302包括用于生成用于无线传输到一个或多个UE 110或其它设备的信号的任何合适的结构。每个接收器304包括用于处理从一个或多个UE 110或其它设备无线接收到的信号的任何合适的结构。虽然示出为单独的块或组件，但至少一个发送器302和至少一个接收器304可以组合成收发器。每个天线310包括用于发送和/或接收无线信号的任何合适的结构。虽然所示的普通天线310都耦合到所述发送器302和所述接收器304，但是一个或多个天线310可以耦合到一个或多个所述发送器302，一个或多个单独的天线310可以耦合到一个或多个所述接收器304。每个存储器306包括一个或多个任何合适的易失性和/或非易失性存储和检索设备。

图4示出了触觉刺激设备240的一个实施例。所述刺激界面250具有一组(例如，图案、阵列等)触觉刺激元素410(也简称为“刺激元素”)。在一个实施例中，所述一组刺激元素410用于刺激人类皮肤中的感受器(例如迈斯纳小体、梅克尔细胞、魯斐尼氏末稍和/或帕西尼氏小体)。在一个实施例中，每个刺激元素410可以独立地控制。图4中的一组刺激元素仅仅是一个示例，所述刺激元素410可以有多个其它配置。在这个示例中，存在6×6组共计36个刺激元素410。刺激元素410的数量可以根据实现方式而变化。在图4的示例中，有6行刺激元素410和6列刺激元素410。不要求行数等于行数。在图4的示例中，刺激元素410间隔相等。但是，不要求间隔相等。不要求图案按行和列排列。在一个实施例中，所述组包括刺激元素410的阵列。术语“阵列”指类似对象的系统化排列，例如刺激元素410。

在图4中每个刺激元素410的横截面形状为圆形，但是刺激元素410可以具有其它横截面形状。

在一个实施例中，每个刺激元素410包括电振动换能器。如本文所定义的，电振动换能器是能够将电能转换为振动能的换能器。振动可以产生气压波。当气压波穿过空气时，气压波可以被称为大气压波。气压波有时可以是声波。例如，电振动换能器可以由电信号(例如电流或电压)控制，以产生声波。因此，在一个实施例中，所述刺激界面250包括一组电振动换能器，用于产生直接或间接刺激用户皮肤中的感受器的气压波。需要注意的是，通过使用气压波直接或间接刺激用户皮肤中的感受器，用户没有必要直接触摸电振动换能器。

电振动换能器的直径可以在约0.5mm到2mm之间。然而，小于0.5mm或大于2mm的电振动换能器也适用于刺激元素410。在一个实施例中，每个刺激元素410包括一个微音频扬声器。本文中术语微音频扬声器指电振动换能器和电振动换能器的壳体。如本文所定义的术语，微音频扬声器具有在x-y平面中2mm或更小的横截面直径的壳体。因此，微音频扬声器中的电振动换能器的横截面直径为2mm或更小。

在一些实施例中，电振动换能器被驱动以产生人耳听不到的声波。在一个实施例中，电振动换能器被驱动以产生频率低于20Hz的声波。在一些实施例中，电振动换能器被驱动以产生在10Hz至10kHz频率范围内的声波。然而，电振动换能器可以被驱动以产生低于10Hz或大于10kHz的声波。

在一个实施例中，电振动换能器被驱动以在距离刺激界面250一米处产生小于40dB的声压级声波。然而，在一些实施例中，电振动换能器可以被驱动以在距离刺激界面250一米处产生大于40dB的声压级声波。在一个实施例中，电振动换能器被驱动以在距离刺激界面250一米处产生振幅在0dB至40dB之间的声波。

所述UE 110提供给所述触觉刺激设备240的信息的格式可以根据实现方式而变化。例如，信息可以为文本数据甚至图像数据等“原始数据”。在这种情况下，所述触觉刺激设备240用于确定如何将“原始数据”映射到所述触觉刺激元素410的图案。然而，可以以更细化的格式向UE 110提供信息。例如，所述UE 110可以了解所述刺激元素410的图案的配置。在这种情况下，所述UE 110可以指示所述触觉刺激设备240在每个刺激元素410中应该呈现的内容。

图5示出了在触觉刺激界面250上以称为“字母的符号表示”的呈现模式呈现信息的实施例。在所述触觉刺激界面250上表示英语字母表的字母“A”。在这个示例中，所述触觉刺激界面250上的表示在视觉上像英语字母表的字母“A”。这一概念可适用于其它语言的字母表。

图6示出了在触觉刺激界面250上以称为“字的符号表示”的呈现模式呈现信息的实施例在所述触觉刺激界面250上表示英语字母表的字“love(爱)”。在这个示例中，所述触觉刺激界面250上的表示在视觉上像心的符号。在这个示例中，心的符号是字“love(爱)”的符号表示。需要注意的是，在所述触觉刺激界面250上呈现整个字，而不是单个字母，从而所述触觉刺激界面250在向用户呈现信息时更高效。例如，大大减少向用户呈现电子邮件所需的时间。然而，在某些情况下，用户无法理解更复杂的字。换句话说，用户更容易理解字母表的字母。

图5和图6的概念可适用于以其它语言书写的字符或符号。因此，一个实施例包括此处称为“用于在语言中书写的字符的符号表示”的表示模式。例如，在一个实施例中，表示模式是汉字的符号表示。在这里，汉字是指已经发展为可以书写的任何已知的汉语字符。

图7A为触觉刺激元素410的一个实施例的示意图。所述触觉刺激元素410可以是触觉刺激设备240的刺激界面250中的一组触觉刺激元素410中的一个。所述触觉刺激元素410包括换能器702。所述换能器702被封装在前壳体704和后壳体708中。所述前壳体704耦合到所述换能器702，以形成由所述前壳体704和所述换能器702限定的前空腔706。图7B示出了沿图7A中线716的前壳体704的横截面视图。在一个实施例中，所述前空腔706是空的(除了空气)。因此，气压波在所述前空腔706的空气中自由传播。再次参见图7A，所述后壳体708耦合到所述换能器702，以形成由所述后壳体708和所述换能器702限定的后空腔710。在一些实施例中，所述后空腔710填充有阻尼气压波(例如声波)的材料。

当被输入信号刺激时，所述换能器702在所述前空腔706中产生气压波。在一些实施例中，所述输入信号是电信号。所述气压波是在所述换能器702的振动下产生的。例如，所述换能器702可以是电振动换能器，能够将由输入信号提供的电能转换为振动能量，振动能量反过来可以产生气压波。在一些实施例中，所述换能器702围绕平衡点振动。在一些实施例中，振动的方向大致在z轴的方向上。在一些实施例中，控制所述换能器702在振动期间的最大位移，以控制所述前空腔706中的气压波的压力水平。在一些实施例中，所述换能器702在+z方向上的最大位移点(进入所述前空腔706)和-z方向上的最大位移点(进入所述后空腔710)之间振动。如上所述，所述后空腔710可以填充有阻尼气压波(例如声音)的材料。即，所述后空腔710可以填充有阻尼所述后空腔710中气压波的材料。

在一些实施例中，所述前壳体704具有气压波孔714。在一些实施例中，所述气压波孔714具有气压波(例如声压波)从所述前空腔706发出的路径。图7C示出了沿图7A中线718的前壳体704的横截面视图。在图7C的实施例中，气压波孔714为圆形，但也可以为其它形状。例如，所述气压波孔714可以为多边形，例如方形、矩形、八角形等。在一些实施例中，所述气压波孔714用作触觉刺激区域。例如，在一些实施例中，从所述气压波孔714发出的气压波用于刺激用户皮肤中的感受器。因此，来自一组触觉刺激元素410中的气压波孔714可用于基于所述触觉刺激元素410的所述前空腔706中的气压波、在用户皮肤中生成触觉刺激图案。在所述前壳体704中可以有不止一个气压波孔714。当所述前壳体704中有不止一个的气压波孔714时，不同的气压波孔可以具有不同的尺寸和/或形状。在其它实施例中，所述前壳体704不具有气压波孔714。

在一些实施例中，所述前壳体704包括空腔谐振器。所述空腔谐振器是封闭(或大部分封闭)结构，限制来自所述换能器702的气压波。在一些实施例中，所述空腔谐振器也可以称为声腔谐振器。所述空腔谐振器表现出谐振行为。例如，在一些实施例中，所述前壳体704具有一个或多个谐振频率。即，所述前壳体704可以在一个或多个谐振频率上自然振荡。声腔谐振器可以用于增强一个或多个谐振频率的声能。例如，声腔谐振器可以用于增强较低频率的声能，以加重低于人类听力阈值(例如，听不到)的频率。或者，声腔谐振器可以用于减少一个或多个谐振频率的声能。例如，声腔谐振器可以用于减少20Hz至20000Hz之间的谐振频率的声能，以去加重高于人类听力阈值(例如，可听)的频率。

图8A示出了触觉刺激元素410的另一个实施例。所述触觉刺激元素410可以是触觉刺激设备240的刺激膜810中的一组触觉刺激元素410中的一个。所述触觉刺激元素410与图7A的类似，但在气压波孔714上增加刺激膜810。图8B为触觉刺激元素410的顶视图，示出了气压波孔714顶部上的刺激膜810。所述气压波孔714的轮廓是虚线，说明气压波孔714在z方向上位于所述刺激膜810下方。

再次参见图8A，所述刺激膜810响应于从所述前空腔706发出并进入所述气压波孔714的气压波进行振动。在所述刺激膜810的顶表面814和底表面816上描绘了三个箭头，说明所述刺激膜810用于响应于气压波进行振动。所述刺激膜810可以由相对柔性的材料形成，使得来自气压波的能量引起所述刺激膜810沿着z轴的相对大幅度地运动。在一些实施例中，所述前壳体704由比所述刺激膜810硬得多的材料形成，使得来自气压波的能量不会在前壳体中引起几乎同样多的物理运动。因此，一组触觉刺激元素410中的所述刺激膜810可用于基于所述触觉刺激元素410的所述前空腔706中的气压波在用户皮肤上生成触觉刺激图案。

图9示出了触觉刺激元素410的另一个实施例。所述触觉刺激元素410可以是触觉刺激设备240的刺激膜810中的一组触觉刺激元素410中的一个。所述触觉刺激元素410与图7A的类似，但是没有气压波孔714。所述前壳体704的一部分标记为刺激区域912。在所述刺激区域912中的所述前壳体704的顶表面914和底表面916上描绘了三个箭头，说明所述刺激区域912响应于所述前空腔706中的气压波进行振动。所述刺激区域912可以由相对柔性的材料形成，使得来自气压波的能量引起所述刺激区域912沿着z轴的相对幅度地运动。因此，一组触觉刺激元素410中的所述刺激区域912可用于生成触觉刺激图案。所述触觉刺激图案可用于刺激用户皮肤中的感受器。

图10为提供触觉刺激图案的过程1000的一个实施例的流程图。所述触觉刺激图案可用于刺激人类皮肤中的感受器。在一个实施例中，方法1000用于触觉刺激设备240。每个触觉刺激元素410具有用于产生气压波的换能器702。在一个实施例中，所述多个触觉刺激元素410具有图7A至图7C所示的配置。在一个实施例中，所述多个触觉刺激元素410具有图8A至图8B所示的配置。在一个实施例中，所述多个触觉刺激元素410具有图9所示的配置。过程1000不限于图7A至图9中的实施例。

步骤1002：选择待激活的触觉刺激元素410以提供触觉刺激图案。在一个实施例中，所述多个触觉刺激元素410中的每个触觉刺激元素具有耦合到换能器702的前壳体704，以形成由所述前壳体704和所述换能器702限定的前空腔706。不需要同时选择每个触觉刺激元素410中的换能器702。例如，可以选择某些元素410以表示字母表中的字母，如图5所示。作为另一个示例，可以选择某些元素410来表示符号(字母表中的字母除外)，如图6所示。

步骤1004：驱动所选触觉刺激元素410的换能器702产生气压波，以基于气压波生成触觉刺激图案。通过用户触摸所述触觉刺激图案，可以刺激用户皮肤中的感受器。在一个实施例中，步骤1004包括驱动所述换能器702以产生听不到的声波。例如，距离所述触觉刺激界面250一米处的声波具有小于40dB的SPL，使得声波听不到。作为另一个示例，从所述触觉刺激界面250发出的声波具有小于20Hz的频率，使得声波听不到。作为另一个示例，从所述触觉刺激界面250发出的声波具有大于20kHz的频率，使得声波听不到。

在一个实施例中，步骤1004包括基于所述所述前空腔706中的多个气压波生成所述触觉刺激图案。在一个实施例中，步骤1004包括基于从所述触觉刺激元素410的所述多个前壳体704的多个气压波孔714发出的多个气压波生成所述触觉刺激图案。此时，所述气压波可用于直接刺激用户皮肤中的感受器。在一个实施例中，步骤1004包括位于所述多个触觉刺激元素410的所述多个前壳体704的所述多个气压波孔714上的振动刺激膜810。此时，所述刺激元素410可用于直接刺激用户皮肤中的感受器。在一个实施例中，步骤1004包括所述多个触觉刺激元素410的所述多个前壳体704的振动刺激区域912。此时，所述振动刺激区域912可用于直接刺激用户皮肤中的感受器。

图11为驱动换能器702的过程1100的一个实施例的流程图，以传递触觉刺激图案中的信息。步骤1102：将数据(例如，要传递的信息)映射到触觉刺激界面250中的换能器702。例如，映射可用于表示字母表中的字母，如图5所示。作为另一个示例，映射可用于表示符号(字母表中的字母除外)，如图6所示。

步骤1104：确定每个换能器702的状态。在过程1100中，所述换能器702被控制在两种状态中的一种状态，这两种状态称为“开”或“关”。结合图5至图6的示例，以黑色显示的元素410对应于“开”状态，其它元素410对应于“关”状态。

步骤1106：驱动换能器702处于开状态或关状态，以在触觉刺激界面250中传递信息。在一个实施例中，闭状态指所述换能器702不振动。在一个实施例中，开状态指所述换能器702正在振动。在一个实施例中，每个“开”状态下的换能器702以相同频率振动。在一个实施例中，每个“开”状态下的换能器702以相同振幅振动。这里所述的振幅是换能器距离其平衡点的位移。在一个实施例中，每个“开”状态下的换能器702以相同频率和相同振幅振动。

在一些实施例中，所述触觉刺激元素以特定频率驱动以传递不同状态。图12A是图1200，示出了在一个实施例中如何使用不同频率表示不同状态。在图12A中，10个不同状态(状态0至状态9)用对应的10个不同频率(f0至f9)表示。状态0用0Hz的频率(f0)表示，对应于换能器702处于“关”状态。状态0可以用非零(即，正)频率表示。状态9对应于最高频率(f9)。f1至f9的示例性频率范围为10Hz至10kHz。一个示例性用例是10个状态对应于10个数字0至9。此概念可用于表示除了数值以外的信息(例如，数字)。可以有10个以上或以下的状态。

图12B为驱动换能器702以传递刺激图案中信息的过程1250的一个实施例的流程图。参考图12A的示例描述过程1250，但不限于该示例。步骤1252：确定触觉刺激界面250中每个触觉刺激元素410的状态。例如，控制器270确定图12A中的10个状态中的哪个状态应分配给每个触觉刺激元素410。可以为每个触觉刺激元素410选择相同的状态。可以选择了两个、三个或更多状态。结合图12A的示例，在一些实施例中，可以选择10个状态的任意组合。

步骤1254：确定驱动每个换能器702的频率。作为一个示例，所述控制器270根据所述触觉刺激元素410的对应状态(状态0至状态9)选择频率f0至f9中的一个频率。

步骤1256：以步骤1254中确定的频率驱动换能器702，以在触觉刺激界面250中传递状态信息。需要注意的是，如果存在与0Hz频率对应的状态，则被认为以0Hz频率“驱动换能器”。即，所述换能器702不需要针对状态以分配的0Hz频率振动。如果以非零频率驱动所述换能器702，所述换能器以该频率振动。在步骤1256的一个实施例中，同时使用两个、三个或更多个频率。可以一次只使用一个频率(f0至f9)，而在不同时间使用不同频率。例如，可以通过以频率f4振动所述多个换能器702的所有换能器(或子集)向用户指示数值“4”。

在一些实施例中，触觉刺激元素以某些振幅被驱动以传递不同状态。图13A是图1300，示出了在一个实施例中如何使用不同振幅表示不同状态。在图13A中，10个不同状态(状态0至状态9)由对应的10个不同振幅(a0至a9)表示。状态0用振幅(a0)表示，对应于换能器702处于“关”状态。状态0可以用非零振幅表示。状态9对应于最高振幅(a9)。一个示例性用例是10个状态对应于10个数字0至9。此概念可用于表示除了数值以外的信息。可以有10个以上或以下的状态。

定义振幅可以有不同的实现方式。一种技术是将振幅定义为换能器702在+z方向上的最大位移(见图7A)。因此，在一个实施例中，参考值a0至a9表示10个不同的+z方向上的位移。另一种技术是根据用于驱动所述换能器702的信号的强度来定义振幅。例如，可以根据用于驱动所述换能器702的电流的幅度来定义振幅。因此，在一个实施例中，参考值a0至a9表示10个不同电流幅度。作为另一个示例，可以根据用于驱动所述换能器702的电压的幅度来定义振幅。因此，在一个实施例中，参考值a0至a9表示10个不同电压幅度。作为另一个示例，可以根据由所述换能器702产生的气压波的声压级来定义振幅。因此，在一个实施例中，参考值a0至a9表示在参考距离(例如，距离触觉刺激元素410一米处)的声波的10个不同分贝级别。作为又一个示例，可以根据由触觉刺激元素410产生的气压波的声音功率级别来定义振幅。与随着与声源的距离而降低的声压级相比，声音功率级别并不取决于与声源的距离。相反，声音功率级别被定义为从触觉刺激元素410发出的声音的功率。

图13B为驱动换能器702的振幅以传递刺激图案中信息的过程1350的一个实施例的流程图。参考图13A的示例描述过程1350，但不限于该示例。步骤1352：确定触觉刺激界面250中每个触觉刺激元素410的状态。例如，控制器270确定图13A中的10个状态中的哪个状态应分配给每个触觉刺激元素410。可以为每个触觉刺激元素410选择相同的状态。可以选择了两个、三个或更多状态。结合图13A的示例，可以选择10个状态的任意组合。

步骤1354：确定驱动每个换能器702的振幅。作为一个示例，所述控制器根据所述触觉刺激元素410的对应状态(状态0至状态9)选择振幅a0至a9中的一个振幅。振幅可以根据以下因素确定，包括但不限于所述换能器702的最大位移、输入信号的强度(例如，电流、电压)或由单个换能器702产生的声波的SPL。

步骤1356：以步骤1354中确定的振幅驱动换能器702，以在触觉刺激界面250中传递状态信息。需要注意的是，如果存在与振幅0对应的状态，则被认为以振幅0“驱动换能器”。即，所述换能器702不需要针对状态以分配的振幅0振动。在步骤1356的一个实施例中，同时使用两个、三个或更多个振幅。可以一次只使用振幅(a0至a9)中的一个振幅，而在不同时间使用不同振幅。

在一些实施例中，本文描述的技术可以使用硬件、软件或硬件和软件两者的组合来实现。所使用的软件存储在上述一个或多个处理器可读存储设备中，以对一个或多个处理器编程，从而执行本文所描述的功能。处理器可读存储设备可以包括计算机可读介质，例如易失性和非易失性介质、可移动和可移动介质。例如但不限于，计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质和通信介质。计算机可读存储介质可以用任何方法或技术来实现，以存储计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。计算机可读存储介质是非瞬时性计算机可读介质的一个示例。计算机可读存储介质包括RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储技术、CD-ROM、数字通用磁盘(digital versatile disk，DVD)或其它光盘存储器、磁盒、磁带、磁盘存储器或其它磁存储设备，或任何其它可以用于存储所需信息并能被计算机访问的介质。计算机可读介质不包括传播信号、调制信号或瞬时信号。

通信介质通常在传播数据信号、调制数据信号或瞬时数据信号(例如，载波或其它传输机制)中体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。术语“调制数据信号”指的是其一个或多个特性以在信号中编码信息的方式进行设置或更改的信号。作为示例而非限制，通信介质包括有线网络或直接有线连接等有线介质以及RF等无线介质和其它无线介质。上文各项的组合也包含在计算机可读介质的范围内。

在替代实施例中，部分或全部软件可以由专用硬件逻辑组件替换。可以使用的硬件逻辑组件的说明性类型包括但不限于现场可编程门阵列(Field-programmable GateArray，FPGA)、专用集成电路(Application-specific Integrated Circuit，ASIC)、专用标准产品(Application-specific Standard Product，ASSP)、片上系统(System-on-a-chip，SOC)、复杂可编程逻辑设备(Complex Programmable Logic Device，CPLD)、专用计算机等。在一个实施例中，实现一个或多个实施例的软件(存储在存储设备中)用于对一个或多个处理器进行编程。一个或多个处理器可以与一个或多个计算机可读介质/存储设备、外围设备和/或通信接口通信。

应理解，本发明主题可以通过许多不同的方式实现，并且不应理解为限于本文所述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本主题完整无缺，并将本发明充分传达给本领域技术人员。实际上，本主题旨在涵盖包括在由所附权利要求书限定的本主题的范围和精神内的这些实施例的替代物、修改和等同物。而且，在以下本发明主题的详细描述中，阐述了许多特定细节以便提供本发明主题的透彻理解。然而，本领域普通技术人员很清楚，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明主题。

本文结合本发明实施例提供的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本发明的各方面。应理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或方框图中的方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以生成机器，如此，通过计算机或其它可编程指令执行装置的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的机制。

本发明的描述仅作为说明和描述目的而呈现，并非旨在详尽无遗或以任何所公开的方式限制本发明。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域普通技术人员将清楚多种修改和改变。选择和描述本发明的各方面以便更好地解释本发明的原理和实际应用，并且使本领域普通技术人员能够理解本发明和适合预期特定用途的各种修改。

为了本文的目的，与所公开技术相关联的每个流程可以由一个或多个计算设备连续地执行。流程中的每个步骤可以由与其它步骤中使用的相同或不同的计算设备执行，并且每个步骤不必由单个计算设备执行。

虽然已经以结构特征和/或方法动作特定的语言描述了本发明主题，但是应理解，权利要求书中定义的主题不必局限于上文描述的具体特征或动作。相反，公开上述具体特征和行为作为实现权利要求的示例性方式。