用于电子手指设备的传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种系统，该系统可包括一个或多个手指安装设备，诸如具有U形外壳的手指设备，该手指设备被配置为安装在用户的手指上，同时采集传感器输入并提供触觉输出。该传感器可包括安装在该外壳的细长臂上的应变仪电路。当该臂由于手指力而移动时，该应变仪电路可测量该臂移动。该传感器还可包括超声传感器。超声传感器可具有超声信号发射器和对应的超声信号检测器，该超声信号检测器被配置为在超声信号通过用户的手指之后检测该超声信号。二维超声传感器可捕获用户的指垫的超声图像。超声接近传感器可用于测量手指设备和外表面之间的距离。光学传感器和其他传感器也可用于该手指设备中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电子手指设备的传感器本专利申请要求2018年9月19日提交的美国专利申请16/136132、2018年6月4日提交的临时专利申请62/680495以及2018年4月9日提交的临时专利申请62/655050的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。
本专利技术整体涉及电子设备，并且更具体地涉及用于手指安装的电子设备的传感器。
技术介绍
电子设备(诸如计算机)可使用计算机鼠标和其他输入附件来控制。在虚拟现实系统中，可使用力反馈手套来控制虚拟对象。移动电话可具有用于响应于触摸输入来创建触觉反馈的触摸屏显示器和振动器。诸如这些的设备对于用户来说可能不方便。例如，计算机鼠标通常需要用于操作的平坦表面，并且主要与固定位置中的台式计算机一起使用。力反馈手套可能是笨重且不舒适的。具有触觉反馈的触摸屏显示器仅在用户与显示器进行交互时提供触觉输出。
技术实现思路
本专利技术公开了一种系统，该系统可包括一个或多个手指安装设备，诸如具有U形外壳的手指设备，该手指设备被配置为安装在用户的手指上，同时采集传感器输入并提供触觉输出。该传感器可包括安装在该外壳的细长臂上的应变仪电路。当该臂由于手指力而移动时，该应变仪电路可测量该臂移动。这允许手指设备中的控制电路采集关于手指相对于外部结构的运动和取向的信息。例如，可以收集关于用户的手指是否已经触摸外表面的信息、关于当用户的手指沿着表面拖动时施加的剪切力的信息、关于将手指与表面分开的距离的信息以及其他手指信息。在一些布置结构中，手指设备可包括超声传感器。超声传感器可具有超声信号发射器和对应的超声信号检测器，该超声信号检测器被配置为在超声信号通过用户的手指之后检测该超声信号。二维超声传感器可捕获用户的指垫的超声图像。超声接近传感器可用于测量手指设备和外表面之间的距离。光学传感器和其他传感器也可用于该手指设备中。使用一个或多个手指设备采集的手指输入可被提供给辅助设备诸如具有显示器的电子设备，并且可用于控制该电子设备的操作。附图说明图1为根据实施方案的具有手指设备的例示性系统的示意图。图2为根据实施方案的已放置手指设备的用户的例示性手指的俯视图。图3为根据实施方案的处于用户手指上的例示性手指设备的横截面侧视图。图4为根据实施方案的例示性手指设备的透视图。图5为根据实施方案的图4的例示性手指设备的一部分的剖视图，示出了手指设备可如何具有围绕手指的指垫的下部延伸的弯曲细长臂。图6为根据实施方案的具有形成竖直延伸臂的竖直狭缝的例示性手指设备的透视图。图7为根据实施方案的具有凹陷部和位于该凹陷部中的传感器的例示性手指设备的横截面侧视图。图8为根据实施方案的具有安装在手指上的弯曲侧的例示性手指设备的端视图。图9为根据实施方案的具有柔性外壳构件的例示性手指设备的前视图，该柔性外壳构件由耦接到手指设备外壳的主要部分的弹性体构件形成。图10为根据实施方案的图9的例示性手指设备的透视图。图11为根据实施方案的图9的例示性手指设备的底视图。图12为根据实施方案的具有超声传感器的例示性手指设备的前视图，该超声传感器具有超声信号发射设备诸如振动致动器和超声信号检测设备。图13是其中致动器的示例性输出和来自手指设备中的传感器的对应感测信号已被绘制作为时间的函数的曲线图。图14为根据实施方案的具有向下指向的超声传感器的例示性手指设备的前视图，该向下指向的超声传感器垂直于手指设备的纵向轴线成角度。图15为根据实施方案的具有向前指向的超声传感器的例示性手指设备的侧视图，该向前指向的超声传感器安装在外壳延伸部中并被配置为在平行于手指设备的纵向轴线的方向上发射超声信号。图16为根据实施方案的具有向前指向的超声传感器的例示性手指设备的侧视图，该向前指向的超声传感器安装在手指设备的上部外壳壁部分上。图17为根据实施方案的具有交互部件诸如超声信号发射器和检测器的一对手指设备的前视图。图18为根据实施方案的用于二维超声成像传感器的例示性二维超声传感器阵列的透视图。图19为根据实施方案的包括二维超声传感器的例示性手指设备的前视图。图20为根据实施方案的具有光学传感器的例示性手指设备的前视图。图21为根据实施方案的具有弯曲后缘和锥形弯曲臂的例示性手指设备的透视图。图22为根据实施方案的在弯曲手指上使用期间具有弯曲后缘的例示性手指设备的侧视图。具体实施方式被配置为安装在用户的身体上的电子设备可用于采集用户输入并向用户提供输出。例如，被配置为佩戴在用户一个或多个手指上的电子设备(其有时被称为手指设备或手指安装设备)可用于采集用户输入并提供输出。作为示例，手指设备可包括惯性测量单元，该惯性测量单元具有用于采集关于手指运动(诸如手指轻击或自由空间手指手势)的信息的加速度计；并且可包括力传感器，该力传感器用于采集关于手指设备和用户手指中的法向力和剪切力的信息；并且可包括用于采集关于手指设备(和其上安装有设备的用户手指)与周围环境之间的相互作用的信息的其他传感器。手指设备可包括触觉输出设备以向用户的手指提供触觉输出，并且可包括其他输出部件。一个或多个手指设备可通过用户采集用户输入。用户可使用手指设备来操作虚拟现实或混合现实设备(例如，头戴式设备，诸如眼镜、护目镜、头盔或具有显示器的其他装置)。在操作期间，手指设备可采集用户输入，诸如关于手指设备与周围环境之间关于交互的信息(例如，用户手指与环境之间的交互，其包括手指运动和与为用户显示的虚拟内容相关联的其他交互)。用户输入可用于控制显示器上的视觉输出。可使用手指设备向用户的手指提供相应的触觉输出。例如，触觉输出可用于在用户触摸真实对象时或当用户触摸虚拟对象时向用户的手指提供期望的纹理感觉。可将手指设备佩戴在用户任何或全部手指上(例如，食指、中指和拇指，用户一只手上的三个用户手指，双手上的一些或全部手指等)。为了在用户与周围对象交互时增强用户触摸的灵敏度，手指设备可具有倒U形状，或具有允许手指设备被佩戴在用户的指尖的顶部和侧面上同时使用户的指垫露出的其他构型。这允许用户在使用期间用用户手指的指垫部分来触摸对象。用户可使用手指设备与任何合适的电子装备进行交互。例如，用户可使用一个或多个手指设备与虚拟现实或混合现实系统(例如，具有显示屏的头戴式设备)进行交互，以向台式计算机、平板电脑、蜂窝电话、手表、耳塞或其他附件提供输入，或与其他电子装置进行交互。图1是可包括一个或多个手指设备的类型的例示性系统的示意图。如图1所示，系统8可包括电子设备，诸如手指设备10和其他电子设备24。每个手指设备10可被佩戴在用户手上的一根手指上。系统8中的附加电子设备(诸如设备24)可包括以下设备：诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板计算机、台式计算机、蜂窝电话、媒体播放器或其他手持或便携式电子设备、诸如手表设备的小型设备、悬挂设备、头戴式耳机或耳机设备，诸如佩戴在用户头上的眼镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被配置为佩戴在用户的手指上的手指设备，所述手指设备包括：/n外壳，所述外壳被配置为耦接到所述手指而不覆盖所述手指的下指垫表面；/n超声传感器，所述超声传感器耦接到所述外壳；和/n控制电路，所述控制电路被配置为在所述手指移动时从所述传感器采集输入，并且被配置为使用所述触觉输出设备向所述手指提供触觉输出。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180409 US 62/655,050;20180604 US 62/680,495;20181.一种被配置为佩戴在用户的手指上的手指设备，所述手指设备包括：
外壳，所述外壳被配置为耦接到所述手指而不覆盖所述手指的下指垫表面；
超声传感器，所述超声传感器耦接到所述外壳；和
控制电路，所述控制电路被配置为在所述手指移动时从所述传感器采集输入，并且被配置为使用所述触觉输出设备向所述手指提供触觉输出。


2.根据权利要求1所述的手指设备，其中所述外壳具有U形形状，所述U形形状具有相反的第一侧和第二侧，所述相反的第一侧和第二侧被配置为分别搁置在所述手指的相反的第一侧和第二侧上，其中所述超声传感器包括二维超声成像传感器，其中所述手指设备还包括触觉输出设备，并且其中所述控制电路还被配置为使用所述触觉输出设备向所述手指提供触觉输出。


3.根据权利要求2所述的手指设备，其中所述超声传感器被安装在所述第一侧上。


4.根据权利要求1所述的手指设备，其中所述外壳具有U形形状，所述U形形状具有相反的第一侧和第二侧，所述相反的第一侧和第二侧被配置为分别搁置在所述手指的相反的第一侧和第二侧上。


5.根据权利要求4所述的手指设备，其中所述超声传感器包括超声信号发射器和超声信号检测器。


6.根据权利要求5所述的手指设备，其中所述超声信号发射器安装到所述第一侧，并且其中所述超声信号检测器安装到所述第二侧。


7.根据权利要求4所述的手指设备，其中所述外壳沿着所述手指的纵向轴线延伸，并且其中所述超声传感器包括超声信号发射器，所述超声信号发射器耦接到所述第一侧并被配置为沿着所述纵向轴线发射超声信号。


8.根据权利要求4所述的手指设备，其中所述外壳沿着所述手指的纵向轴线延伸，并且其中所述超声传感器包括超声信号发射器，所述超声信号发射器耦接到所述第一侧并被配置为沿着垂直于所述纵向轴线的方向发射超声信号。


9.根据权利要求4所述的手指设备，其中所述第一侧和所述第二侧具有相应的第一弯曲截面轮廓和第二弯曲截面轮廓。


10.一种被配置为佩戴在用户的手指上的手指设备，所述手指设备包括：
U形外壳，所述U形外壳具有第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分被配置为分别搁置在所述手指的相反的第一侧和第二侧上而不覆盖所述手指的下指垫表面，其中所述第一部分和所述第二部分具有抵靠所述手指的相应的第一细长臂和第二细长臂；和
应变仪电路，所述应变仪电路被配置为在所述第一细长臂和所述第二细长臂弯曲时接收应变测量值。

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【专利技术属性】
技术研发人员：P·X·王，A·J·勒哈曼，T·孙，Y·乔，孙鸿程，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US