具有手指运动感测的电子控制器制造技术

一种控制器，包括：主体，所述主体具有手柄；以及接近传感器阵列，所述接近传感器阵列在空间上分布在所述手柄的外表面上、里面、下方或附近，所述接近传感器阵列响应于用户的手指对那个外表面的接近。手指跟踪器将所述接近传感器阵列的输出转换为与多根所述用户的手指相对应的一组关节角度。所述控制器可以包括渲染器，所述渲染器用于处理所述关节角度以使手网变形，所述手网经过渲染以供显示。可以计算值以促进所述接近传感器阵列的所述输出的归一化，并且进而产生一组归一化的手指检测数据。可以通过卷曲逻辑处理此数据以产生关于所述用户的总的手指卷曲的线性估计，并且进而产生所述用户的多个手指关节角度的一组估计。

Electronic controller with finger motion sensing

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有手指运动感测的电子控制器相关申请的交叉引用本申请要求在2017年6月16日提交的临时申请序列号62/520,958的权益，所述申请的内容以全文引用的方式并入本文以用于所有目的。
技术介绍
已经针对多种游戏应用设计、制造和销售各种手持式视频游戏控制器。手持式控制器技术中的一些创新在视频游戏行业之外具有适用性，例如用于工业机器、防御系统、机器人等的控制器。虚拟现实(VR)系统是在视频游戏行业内外受到当代极大关注并且具有快速技术进步的应用。用于VR系统的控制器被设计成执行若干不同的功能，并且满足严格的(和有时有竞争性的)约束条件，同时常常优化了特定期望的特性，例如使用简易性和用户定义的可配置性。已知多种增强现实系统和/或虚拟现实系统和/或环境。当前的一代桌上型VR体验是使用头戴式显示器(“HMD”)产生的。此类桌上型VR体验一般设法是完全沉浸式的，并且使用户的感觉与他们的周围环境断开联系。在通常在一些VR系统中使用的HMD的示例性环境中，人类用户佩戴头戴式虚拟现实设备，所述头戴式虚拟现实设备包括与用户的眼睛中的每只眼睛紧密接近的显示器、在用户耳朵里面或附近的耳机或其他声音产生装置，以及一个或多个手持式控制器。图1是佩戴了头戴式VR显示设备(22)的人类用户(10)的示例性图，所述头戴式VR显示设备包括可以用于跟踪VR显示设备的位置和定向的光学接收器和传感器(23a、23b、23c等)。非限制地，HMD可以关联到固定的计算机(例如，个人计算机(“PC”)、膝上型计算机或游戏控制台)，或者可替代地可以是独立的(即，在单个头戴式装置中容纳一些或全部感官输入端、控制器/计算机和输出端全部)。已知用于通过现实或增强的形式将用户握住的物理控制装置(还称为控制器)转换为虚拟现实环境的各种技术，从而模拟根据虚拟环境而定制和/或提供背景特定信息的用户握住的实际控制装置或其变化形式。举例来说，图2描绘虚拟现实环境(50)中的示例性显示器，其中实际游戏控制装置(52)的虚拟图像处于在实际物理环境中正握住控制装置并且佩戴了头戴式VR显示设备(例如，在图1中示出的设备22)的人类用户(例如，在图1中示出的用户10)的视野中。出于参考目的，在图2中描绘的示例性虚拟环境(50)中的显示器还包括桌子(54)和窗户(56)的虚拟表示。控制器程序向用户提供用户的物理控制装置(52)的虚拟表示，所述虚拟表示可以是现实的或者经过增强以反映控制装置和其交互式元件的虚拟背景和/或功能。当用户在实际物理环境中移动实际控制装置时，可以使用在本领域中已知并且在本文进一步描述的各种技术跟踪这些移动，从而实现控制装置(52)在虚拟现实环境内的虚拟表示的对应移动。然而，检测和显示与用户(或用户的部分)、HMD、可能在使用中的手持式控制装置中的一者或多者，或实际物理环境的任何其他方面的位置相关的特定细节的能力取决于部署在HMDVR系统中的任何传感器和跟踪系统的特定配置。举例来说，熟练技术人员众所周知的是，HMD和相关联的控制器的位置和定向的准确表示需要使用适当的对象跟踪技术。类似地，用户将他或她的凝视可能指向的地方的准确检测和/或表示可能要求使用适当的眼睛跟踪技术。为了进一步改善用户对例如VRHMD等系统的体验，将有利的是，在以下方面提供更好的解决方案：在用户相对于所述用户在VR会话期间握住的控制装置的部分(例如，手柄部分)移动他或她的手指时跟踪和显示所述用户的手指中的一者或多者的位置。因此，在本领域中需要改进的控制器设计和技术，所述控制器设计和技术可以通过提供新的手指跟踪和/或手势检测解决方案来改进例如VRHMD等系统和/或更好地促进用户操作。附图说明图1是佩戴了用于本专利技术的某些实施例的方面的头戴式虚拟现实设备的人类用户的示例性图。图2是根据本专利技术的某些实施例的虚拟现实环境中的示例性显示器，其中实际游戏控制器的虚拟图像与其他对象的虚拟图像一起处于视野内。图3描绘在手保持器处于打开位置的情况下的根据本专利技术的方面的控制器。图4描绘处于用户的手掌向上的张开的手上的图3的控制器。图5描绘处于用户的合上的手中的图3的控制器。图6描绘处于用户的手掌向下的手中的图3的控制器。图7描绘在手保持器处于打开位置的情况下的一对根据本专利技术的方面的控制器。图8描绘根据本专利技术的方面的某些实施例中的示例性柔性印刷电路(“FPC”)，其示出用于分别沿着顶部、中心和底部的中指、无名指和小拇指的线性衬垫阵列。图9描绘根据本专利技术的方面的某些实施例中的示例性FPC的特写。图10描绘根据本专利技术的方面的某些实施例中的另一示例性FPC的特写，其示出可以如何缩短迹线并且移动到FPC的手掌侧。图11A、图11B和图11C描绘根据本专利技术的方面的抓握式FPC的三个实施例，其示出衬垫数、间隔和布设的可能的变化。图12是可以用于实施本专利技术的某些实施例的方面的计算装置的示例性图。图13描绘在某些实施例中的根据本专利技术的方面的手指跟踪技术的框图。图14描绘在某些实施例中的根据本专利技术的方面的手指跟踪技术的框图。图15A和图15B描绘示出根据本专利技术的方面的在被跟踪的手指完全伸展(15A)和完全卷曲(15B)的情况下的关节角度的运动学图。图16描绘根据本专利技术的方面的示例性虚拟现实显示，其说明用户如何能够在虚拟现实环境中示出他们的有关节手指作为投射到自身或投射到多用户环境中的其他用户的图像。图17描绘在某些实施例中根据本专利技术的方面的手持式控制装置电容感测能力，其描绘四个电容感测区，即，食指区、中指区、无名指区和小拇指区。图18描绘在某些实施例中根据本专利技术的方面的控制器，其说明可以通过用户的拇指控制和/或启动的四个区/按钮，即，触控板区、内部按钮、外部按钮和系统按钮。
技术实现思路
依据每个特定实现方式的要求，供拥有具有手指和手掌的手的用户操作的根据本专利技术的方面的一种用于电子系统的手持式控制器包括：控制器主体，所述控制器主体具有带有外表面的手柄部分；接近传感器(其可以是在空间上分布在所述手柄部分的所述外表面上、里面、下方或附近的接近传感器的阵列)，所述接近传感器响应于用户的手指对所述手柄部分的所述外表面的接近以生产第一输出；以及手指跟踪器，所述手指跟踪器用于将所述接近传感器的输出转换为与用户的手指中的一者或多者相对应的一组关节角度。举例来说，可以将接近传感器阵列并入到一组一个或多个柔性印刷电路(“FPC”)中，所述一个或多个柔性印刷电路被胶合或以其他方式附接或嵌入到控制器壳体的手柄部分中。所述控制器可以还包括渲染器，所述渲染器用于处理所述多个关节角度以使手网变形，所述手网经过渲染以供显示。而且，依据每一组特定实现方式的要求，根据本专利技术的方面的手指跟踪方法包括：感测接近传感器的输出，所述接近传感器可以是在空间上分布在用户手持式控制器的手柄部分的外表面上、里面、下方或附近的接近传感器的阵列(例如，可以将接近传感器阵列并入到胶合或以其他方式附接或嵌入到控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手持式控制器，其包括：/n控制器主体，所述控制器主体具有手柄部分；/n接近传感器，所述接近传感器耦合到所述手柄部分并且响应于抓握所述手柄部分的用户的手指的接近以产生输出信号；以及/n手指跟踪器部件，所述手指跟踪器部件被配置成至少部分地基于所述输出信号来计算所述手指的所估计的关节角度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170616 US 62/520,9581.一种手持式控制器，其包括：
控制器主体，所述控制器主体具有手柄部分；
接近传感器，所述接近传感器耦合到所述手柄部分并且响应于抓握所述手柄部分的用户的手指的接近以产生输出信号；以及
手指跟踪器部件，所述手指跟踪器部件被配置成至少部分地基于所述输出信号来计算所述手指的所估计的关节角度。


2.如权利要求1所述的控制器，所述控制器还包括渲染器，所述渲染器用于处理所述所估计的关节角度以使手网变形，所述手网经过渲染以供显示。


3.如权利要求1所述的控制器，其中所述手指跟踪器部件包括：
归一化器，所述归一化器至少部分地基于关于所述用户的所述输出信号而计算一组值，并且进而产生一组归一化的手指检测数据；以及
卷曲逻辑部件，所述卷曲逻辑部件处理所述一组归一化的手指检测数据以计算所述所估计的关节角度。


4.如权利要求1所述的控制器，其中所述控制器用于与虚拟现实系统联合使用。


5.如权利要求1所述的控制器，其中所述控制器包括设置在所述控制器主体内的可再充电电池。


6.如权利要求1所述的控制器，其中所述控制器包括固定到所述控制器主体的跟踪弧。


7.如权利要求6所述的控制器，所述控制器还包括设置在所述跟踪弧中的第一多个跟踪传感器，所述第一多个跟踪传感器响应于由所述电子系统发射的电磁辐射。


8.如权利要求1所述的控制器，其中所述控制器包括手保持器，所述手保持器被配置成与所述手柄部分的所述外表面相抵地偏置所述用户的手掌。


9.如权利要求1所述的控制器，其中所述控制器主体还包括从所述手柄部分延伸的远端头部，所述远端头部包括远端，和设置在所述手柄部分与所述远端之间的至少一个拇指操作的控制件。

【专利技术属性】
技术研发人员：S·尼特菲尔德，J·G·莱因堡，E·J·霍普，P·布赖恩，S·R·布里特，J·W·穆哈，C·M·戈特沙尔克，J·斯洛卡姆，
申请(专利权)人：威尔乌集团，
类型：发明
国别省市：美国;US