CN111913596B - 具有控制器的电子设备系统 - Google Patents

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Abstract

一种电子设备可具有被配置为穿戴在用户的身体上或保持在用户的手中的外壳。该电子设备可具有以无线方式控制外部装备诸如具有显示器的装备的控制电路。通过采集运动信息和其他用户输入并将该信息以无线方式传输到外部装备，该电子设备可用作控制显示器上的内容的无线控制器。该电子设备可具有相对于彼此移动的多个结构，诸如第一外壳部分和第二外壳部分。该第二外壳部分可移动到延伸位置，其中增强了当用户与真实世界对象交互时关于用户的手指位置变化的传感器信息的采集。

Description

具有控制器的电子设备系统
本专利申请要求2020年3月24日提交的美国专利申请16/828,664以及2019年5月10日提交的美国临时专利申请62/846,408的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开整体涉及电子设备，并且更具体地，涉及具有控制器的电子设备系统。
背景技术
诸如头戴式设备的电子装备具有显示器。该显示器可向用户提供内容。在一些系统中，提供控制器以允许用户与视觉内容进行交互。控制器可例如检测用于操纵显示器上的项目的手部移动。
如果不小心，控制器可能不符合人体工学或者可能不按预期执行操作。这些缺点可使得用户难以与电子装备进行交互。
发明内容
一种电子设备可具有被配置为穿戴在用户的身体上或保持在用户的手中的外壳。电子设备可具有控制电路。该控制电路可包括通信电路，诸如无线通信电路。在操作期间，电子设备可采集来自用户的输入并且可将该用户输入传输到电子装备。该电子装备可具有输入-输出部件，诸如显示器。例如，电子装备可以是具有显示器的装备备，诸如具有显示器的头戴式设备。
电子设备可具有外壳。该外壳可以是手持式外壳，该手持式外壳被配置为在使用期间被保持在用户的手中，或者可被配置为穿戴在用户的身体部位上。在一些配置中，设备的部分可接收用户的手指中的一些手指，同时使其他手指自由移动并触摸真实世界对象。
在使用电子设备期间，该电子设备可采集指示用户对外壳的位置和取向的改变的用户外壳运动信息。该设备可使用安装在外壳中的加速度计或其他位置传感器来监测外壳运动。诸如光学传感器和其他传感器的输入-输出设备可用于在用户与真实世界对象交互时采集关于用户的手指位置的信息。例如，用户的指尖可触摸桌面和其他真实世界表面。也可使用传感器采集其他信息，例如真实世界对象在用户环境中的位置。该传感器可在位置传感器检测外壳运动时实时采集手指位置信息和其他信息。
在一些配置中，该电子设备可具有相对于彼此移动的多个结构，例如第一外壳部分和第二外壳部分。传感器可安装在外壳的第二部分中。当需要监测手指移动时，第二外壳部分可移动到延伸位置。这样可以为传感器提供用户的手指、桌面和其他真实世界对象的增强视图，并且可以其他方式在用户与真实世界对象交互时促进传感器信息的采集。
附图说明
图1是根据一个实施方案的例示性电子设备的示意图。
图2是根据一个实施方案的例示性电子设备系统的图示。
图3是根据一个实施方案的用户的手指上的例示性手指设备的侧视图。
图4是根据一个实施方案的具有耦接到带的外壳单元的例示性电子设备的图示。
图5是根据一个实施方案的具有被配置为接收手指设备以供存储的沟槽的例示性圆柱形手持式控制器的透视图。
图6是根据一个实施方案的例示性手持式控制器系统的透视图，其中第一手持式控制器存储在第二手持式控制器中的腔内。
图7是根据一个实施方案的用于监测用户的手指与表面交互的例示性手持式控制器的侧视图。
图8是根据一个实施方案的例示性电子设备的前视图，该例示性电子设备具有被配置为接收手持式控制器设备或其他装备以供存储的一部分。
图9和图10是根据一个实施方案的具有手指开口的例示性手持式控制器的透视图。
图11是根据一个实施方案的例示性可伸展手持式控制器的透视图。
图12是示出根据一个实施方案的电子设备诸如手持式控制器可如何具有外壳的图示，该外壳可通过将外壳部分移动到相对于另一个外壳部分的延伸位置中来伸展。
图13是根据一个实施方案的具有接合的外壳部分和腕带的例示性设备的横截面侧视图。
图14是根据一个实施方案的具有腕带和可用于容纳采集用户输入的传感器的其他外壳部分的例示性设备的横截面侧视图。
图15是根据一个实施方案的示例性计算机触笔的图示，该计算机触笔用于在手指与表面或其他真实世界对象交互时跟踪用户的环境和用户的手指。
图16是根据一个实施方案的具有相对于主外壳部分向外转动到延伸位置的部分的例示性手持式设备的透视图。
图17是根据一个实施方案的具有伸缩延伸部的例示性手持式控制器的透视图。
图18是根据一个实施方案的例示性手持式控制器的透视图。
图19是根据一个实施方案的具有腕带的例示性腕部设备的侧视图，该腕带具有可调节联接件，该可调节联接件可围绕铰链移动到延伸位置中，以便于采集来自用户的手指的传感器读数。
具体实施方式
一种系统可包括彼此进行交互的一个或多个电子设备。例如，该系统可具有带显示器的设备，例如计算机或头戴式设备。该设备可为用户显示内容。该系统还可具有与具有显示器的装备通信和/或彼此通信的一个或多个附加电子设备。在操作期间，系统可使用电子设备采集来自用户的输入以控制为用户显示的内容。例如，可从手持式控制器采集用户输入诸如用户引起的外壳运动输入，该手持式控制器指引系统来移动显示器上显示的项目。可与在显示器上提供的内容同步地向用户提供触觉输出、音频输出、视觉输出和其他输出。
在一些布置结构中，使用电子设备可有助于减轻系统中其他装备的负担。例如，在系统中使用手持式控制器可帮助从头戴式设备卸载计算任务和/或可帮助分散电池部件的位置。通过这种方式，可减少头戴式设备或其他可穿戴装备的功率和计算负担。
在操作期间，除了跟踪手持式控制器的移动和其他用户交互之外，如果需要，手持式控制器还可用于采集关于用户的手指与其他身体部位和系统之间的交互的信息。例如，手持式控制器可用于捕获关于手持式控制器的位置、取向和运动的实时读数，同时帮助系统采集用户输入，例如关于用户的手指相对于用户可见的真实世界物品和虚拟物品的位置和运动的信息。系统还可采集关于用户环境中的真实世界对象的信息。例如，当用户的指尖触摸桌面或其他对象时，可以监测用户附近的桌面或其他对象的位置。
在图1中示出了例示性电子设备。电子设备10可以是计算设备，诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机(例如，由具有桌面托架的显示器形成的台式计算机，该桌面托架具有与显示器嵌入在相同外壳中的计算机部件)的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式电子设备、较小的设备诸如腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、被嵌入在眼镜中或穿戴在用户头部的其他装备(例如，头盔、护目镜、帽子或其他头戴式设备)中的设备、指戴式设备、手套、腕带、臂带或其他可穿戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、塔式计算机、家具、嵌入式系统诸如其中电子装备被安装在信息亭或汽车中的系统、实现这些设备中两者或更多者的功能的装备、或其他电子装备。如果需要，设备10可以是用于电子装备的可移除外部壳体，可以是带或可以包括带(例如，腕带或头带)，可以是用于设备的可移除盖，或可以是任何其他合适的电子设备。
如图1所示，电子设备10可具有控制电路16。控制电路16可包括用于支持设备10的操作的存储和处理电路。存储和处理电路可以包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)、等等。控制电路16中的处理电路可以被用于控制设备10的操作。处理电路可以基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电源管理单元、音频芯片、专用集成电路等。控制电路16可以包括有线和/或无线通信电路(例如，天线和相关联的射频收发器电路，诸如蜂窝电话通信电路、无线局域网通信电路等)。控制电路16的通信电路可允许设备10与其他电子设备通信。例如，控制电路16(例如，通信电路)可用于允许有线和/或无线控制命令和其他通信在诸如蜂窝电话、平板电脑、膝上型计算机、台式计算机、头戴式设备、手持式控制器、手指设备、腕表设备、其他可穿戴设备、键盘、计算机鼠标、遥控器、扬声器、附件显示器、附件相机和/或其他电子设备的设备之间传递。
设备10中的输入-输出电路诸如输入-输出设备12可用于允许将数据提供至设备10，并且允许将数据从设备10提供至外部设备。输入-输出设备12可以包括采集用户输入和其他输入的输入设备，并且可以包括提供视觉输出、听觉输出或其他输出的输出设备。
输入-输出设备12可包括一个或多个显示器，诸如显示器14。例如设备12可以包括有机发光二极管显示器、液晶显示器、投影仪显示器(例如，基于微机械系统设备诸如数字微镜设备或其他投影仪部件的投影仪)、扫描镜设备、具有由相应发光二极管形成的像素阵列(例如，像素具有由相应发光二极管晶粒诸如微型发光二极管晶粒形成的晶体发光二极管的像素阵列)的显示器、和/或其他显示器。显示器14可以是包括用于采集来自用户的触摸输入的触摸传感器的触摸屏显示器，或者显示器14可以是对触摸不敏感的非触敏显示器。
除了显示器14之外，还可使用其他输出设备22来提供输出。这些设备可包括例如发光二极管(例如，用于状态指示器和/或显示器的晶体半导体发光二极管、显示器中的有机发光二极管以及其他部件)、激光器和其他发光设备、音频输出设备(例如，声频发生器和/或扬声器)、触觉输出设备(例如，振动器、电磁致动器、压电致动器和/或向用户提供触觉输出的其他装备)和其他输出设备。
输入-输出设备12还可包括传感器18。传感器18可以包括力传感器(例如，应变仪、电容式力传感器、电阻式力传感器等)、音频传感器诸如麦克风、触摸和/或接近传感器诸如电容传感器(例如，集成到显示器14中的二维电容式触摸传感器、与显示器14叠置的二维电容式触摸传感器和/或二维力传感器、和/或形成按钮、触控板或不与显示器相关联的其他输入设备的触摸传感器或力传感器)和其他传感器。用于显示器14或其他触摸传感器的触摸传感器可基于电容性触摸传感器电极的阵列、声学触摸传感器结构、电阻性触摸部件、基于力的触摸传感器结构、基于光的触摸传感器，或其他合适的触摸传感器布置结构。如果需要，显示器14可具有用于采集力输入的力传感器(例如，二维力传感器可用于采集显示器14上的力输入)。
如果需要，传感器18可以包括光学传感器诸如发射和检测光的光学传感器、超声传感器、光学触摸传感器、光学接近传感器、和/或其他触摸传感器和/或接近传感器、单色和彩色环境光传感器、可见光图像传感器、红外图像传感器(例如，热图像传感器)、指纹传感器、温度传感器(例如，通过测量温度变化来感测手指或其他用户身体部位的接触的热传感器)、用于测量三维非接触手势(“凌空手势”)的传感器、压力传感器、用于检测位置、取向、和/或运动的传感器(例如，加速度计、磁传感器诸如罗盘传感器、陀螺仪、和/或包含这些传感器中的一些或全部传感器的惯性测量单元)、健康传感器、射频传感器(例如，利用雷达原理或其他射频感测采集位置信息、三维射频图像、和/或其他信息的传感器)、深度传感器(例如，结构化光传感器和/或基于立体成像设备的深度传感器)、光学传感器诸如自混合传感器和采集飞行时间测量的光探测和测距(激光雷达)传感器、湿度传感器、水分传感器、视线跟踪传感器、三维传感器(例如，飞行时间图像传感器、利用双目视觉采集三维图像的二维图像传感器对、利用激光器或其他光发射器的阵列和相关联光学部件发射红外光束阵列或其他结构化光以及捕获在光束照明目标对象时生成的点的图像的三维结构化光传感器、和/或其他三维图像传感器)、基于三维图像传感器的面部识别传感器、和/或其他传感器。
设备10可包括其他输入设备20。设备20可包括用于采集输入的机械设备诸如按钮、操纵杆、滚轮、小键盘、键盘，以及用于采集用户输入的其他设备。在操作期间，设备10可以使用传感器18和/或其他输入-输出设备诸如设备20来采集用户输入(例如，按钮可以被用于采集按钮按压输入，与显示器叠置的触摸传感器和/或力传感器可以被用于采集用户触摸屏输入和/或力输入，触摸板和/或力传感器可以被用于采集触摸输入和/或力输入，麦克风可以被用于采集音频输入等)。
如果需要，电子设备10可包括附加部件24。例如，这些部件可包括：电池或其他能量存储设备、用于支持与辅助装备的有线通信以及用于接收有线电力的连接器端口，以及其他电路。设备10可用作附件和/或可包括有线和/或无线附件(例如，键盘、计算机鼠标、遥控器、触控板等)。
设备10的部件可安装在外壳内。外壳可具有任何合适的形状。例如，外壳可被配置为手持式(例如，被保持在用户的手中)和/或可具有其他配置。外壳结构(例如，外壳壁、内部支撑结构等)可由聚合物、金属、玻璃、织物、诸如蓝宝石的晶体材料、其他材料和/或这些材料的组合形成。电子部件(例如，控制电路、输入-输出设备等)可安装在外壳的内部部分中，可包括安装在外壳的外表面上或外表面附近的结构，可通过外壳窗口和其他透明外壳结构进行操作，和/或可以其他方式被支撑在设备10的外壳内。
图2是可包括电子设备10的类型的例示性系统的图示。如图8所示，多个设备10(例如，设备10A、10B、10C……)可由系统8中的用户使用。这些设备可彼此直接通信或使用其他设备作为中间设备进行通信。可使用有线和/或无线通信路径。包含在设备10之间的有线和/或无线通信中的信息可包括控制命令、视觉数据、音频数据、触觉输出信息和/或由设备10的控制电路传输和接收的其他信息。
在例示性布置结构中，该设备中的至少一个设备(例如，设备10A)包含显示器(例如，显示器14A)，并且设备中的至少一个设备(例如，设备10B)包含传感器和其他输入-输出设备(设备12B)。利用这种类型的布置结构，用户可使用设备10B和/或其他设备例如设备10A和/或10C来采集用于控制设备10A的输入。例如，用户可提供控制在设备10A的显示器14A上显示的内容的输入。内容可被单独查看和/或可覆盖在真实世界对象36上(例如，使用头戴式设备)。设备10B(以及其他设备诸如设备10A和设备10C，如果需要)可在操作期间提供触觉反馈和其他输出。设备10B可以是手持式控制器或穿戴在用户的手腕或其他身体部位上的设备。在操作期间，设备10B和任选的附加设备诸如设备10C可采集用于控制设备10A的输入，并且可向用户提供输出。设备10A可使用显示器14A和其他输入-输出部件来向用户提供输出。
例如，设备10中的第一设备诸如设备10B可以是手持式控制器，其具有用于采集手指位置信息和其他环境信息的传感器。用于采集手指位置信息和/或关于真实世界对象的位置的信息的传感器，和/或其他传感器诸如外壳位置传感器(例如，惯性测量单元)可安装在手持式外壳中。在操作期间，外壳位置传感器可用于在用户移动第一设备时采集关于外壳运动的信息，以控制在设备10中的第二设备诸如设备10A上显示的视觉内容。实时控制命令可以无线方式或经由有线连接从第一设备10B(例如，手持式控制器)发送到第二设备10A(例如，以控制在显示器上显示的与在第二设备上运行的游戏或其他应用程序等相关的图形元素的运动)。第一设备还可具有一个或多个手指位置传感器，该传感器在用户触摸真实世界对象时监测用户手指位置(以及因此监测手指取向和运动)。该手指位置传感器(和/或附加传感器)还可在用户触摸真实世界对象时监测桌面和其他真实世界对象的位置。除了运动命令之外，传感器信息诸如来自手指位置传感器的手指运动信息可以无线方式或经由有线连接被传送到第二设备，并且还可用于控制在第二设备的显示器上显示的对象。
可从用户采集用户输入，并且可在用户与系统8的装备进行交互期间和/或在用户与真实对象36进行交互期间向用户提供输出。真实对象36可包括具有非平面表面的固体对象诸如例示性对象32，以及具有平面表面的对象诸如桌面34。系统8可监测真实世界对象表面的位置，并且可监测用户(例如，用户的手指，诸如用户手指30)在何时和何处接触这些表面。例如，输入-输出设备12诸如传感器18可位于手持式设备中，该手持式设备正被用户用作另一设备的手持式控制器。传感器可监测用户的指尖在真实世界对象上的位置(以及由此监测位置和运动)，然后可使用该信息作为一种用于控制系统8的输入的形式。如果需要，系统8可使用关于用户与对象36的接触的信息来确定何时以及如何向用户提供触觉反馈和其他输出。
例如，考虑用户在某个身体部位上穿戴设备10B的场景。穿戴设备10B的用户可使用设备10B来检测用户的指尖在何处和何时接触真实世界对象，并且可使用该信息来操纵由显示器14(例如，头戴式显示设备中的显示器，该显示器将计算机生成的内容与真实世界图像合并)覆盖在真实世界对象上的视觉内容。因为设备10B可被保持和/或穿戴在用户的指尖附近，所以设备10B可采用用于对象监测和指尖监测的传感器(有时称为指尖监测传感器或手指传感器)，这些传感器受益于对用户指尖的令人满意的可见度(例如，令人满意的视距)以及设备10B与用户指尖之间非常接近。这些传感器可包括例如光学传感器，诸如具有数字图像传感器的相机、飞行时间光学传感器、三维图像传感器、热成像传感器(例如，在与辐射体热相关联的波长下操作的红外图像传感器)，以及其他光学传感器，声学传感器诸如超声波位置感测传感器，射频传感器诸如雷达型射频传感器等。可移动外壳结构可用于帮助将传感器部署在令人满意的位置，以用于采集手指位置信息和关于用户与真实世界对象的交互的其他信息。
在一些配置中，用户可在控制设备10A时穿戴和/或以其他方式使用多个设备。例如，设备10C可以是捕获关于用户的手指的运动和其他活动的信息的指戴式设备(手指设备)，并且设备10B可以是手持式设备或靠近设备10C的其他设备。在这种类型的场景中，设备10B和设备10C均可用于采集用户输入。例如，设备10B可采集关于用户的手指的位置的信息(例如，相对于外表面的手指位置和/或其他手指位置信息)，并且设备10C可采集关于用户的手指触摸表面的具体时间的信息和/或关于用户的手指按压外表面所用的力的量的信息。
图3是用于系统8的例示性电子设备的侧视图。图3的设备10是具有被配置为穿戴在用户的手指上的外壳(例如，抓持用户的手指的一个或多个表面的外壳)的手指设备。在操作期间，输入-输出设备12可采集关于设备10的移动和设备10的其他活动的信息，并且可将该信息传送到头戴式设备或系统8中的其他装备以控制该设备。可使用触觉输出部件和/或其他输出设备在图3的设备10中提供输出。
图4示出了设备10可如何具有外壳，该外壳具有主要部分10M和带部分10B。带部分10B可以是织物带(条带)或由金属联接件或其他结构形成的带。带10B可被配置为穿戴在用户的手腕、手臂、头部或其他身体部位上。主要部分10M可具有软柔性外壳结构或刚性外壳结构(例如，由刚性金属、聚合物和/或诸如玻璃的透明材料或诸如蓝宝石的晶体透明材料形成的外壳)。例如，主要部分10M可以是腕表的主单元，或者可以是头戴式设备的主外壳。
在图5的示例中，设备10是具有圆柱形外壳的手持式设备。该外壳可具有被配置为容纳可移除手指设备10’的外壳壁的部分的沟槽或其他结构。例如，设备10的壳体可具有狭槽，手指设备10’的部分可被按压到狭槽中并通过摩擦暂时保持在狭槽中。设备10的外壳的弯曲外表面的形状可被配置为舒适地保持在用户的手中(例如，通过具有曲率半径与在手指抓握设备10时的用户的弯曲手指的曲率半径类似的一部分)。弯曲外壳的曲率半径可例如为1cm至20cm、至少2cm、至少5cm、小于50cm或其他合适的曲率半径。
图6示出了设备10的示例性配置，其中设备10具有两个部分。部分10-1和10-2可为例如具有圆柱形外壳或适于保持在用户的手指(手)中的其他外壳的手持式电子设备。图6的设备10的外壳和系统8中的其他电子设备可由聚合物、织物、金属、玻璃、诸如蓝宝石的晶体材料、陶瓷、木材和其他天然材料、其他材料和/或这些材料的组合形成。在图6的例示性布置结构中，设备部分(设备)10-1的外壳具有诸如腔40的腔，该腔被配置为接收设备部分(设备)10-2的外壳以用于临时存储。如果需要，可使用用于将设备部分10-1和设备部分10-2可移除地耦接在一起的其他布置结构(例如，磁体、紧固件等)。在操作期间，设备10可使用传感器18来采集来自用户的输入。每个设备部分10-1和10-2可例如具有光学传感器、射频传感器、超声波传感器、电容触摸传感器电极和/或其他传感器结构(例如，通过检测手指引起的温度上升来检测手指存在的热传感器)，用于采集触摸输入、力输入、与用户的手指靠近设备10(例如，在设备10的1-10cm、至少0.5cm、小于100cm或其他合适的距离内)的运动相关联的凌空手势等。电容式触摸传感器电极阵列可由金属电极结构、透明导电结构和/或其他电极结构(例如，在设备10的暴露的外壳表面的一些或全部上方的二维阵列中的电容式传感器板)形成。这允许用户提供触摸输入(例如，多点触摸手势和其他触摸输入、轻击、轻扫和其他手指手势等)。
图7示出了当用户的手指30与外部对象(对象34)的表面进行交互时设备10可如何是保持在用户的手中的手持式设备。如箭头42和箭头44所示，传感器测量(光学、射频、声学等)可使用直接视距路径(箭头42)来执行，或者可利用来自表面诸如对象34的表面的一个或多个反射(箭头44)。除了使用传感器18来监测手指30的尖端的活动之外，设备10还可使用传感器18来采集关于真实世界对象的位置的信息并采集与设备10的表面的接触相关联的用户输入(例如，使用力传感器、触摸传感器等)和/或采集关于设备10的位置、取向和移动的信息(例如，使用惯性测量单元或其他位置传感器)。如例示性输入-输出设备12所示，如果需要，设备10可包括耦接到设备10的主外壳的手指位置传感器。手指位置传感器可由柔性细长构件形成，该柔性细长构件沿手指30延伸并抵靠手指30的上表面。任选的夹持构件可沿着柔性细长部件的长度在一个或多个位置向下延伸以帮助保持到手指30上。柔性构件(手指位置传感器)可具有用于测量手指挠曲的应变仪传感器。设备12可包括检测凌空手势、触摸输入、力输入和/或其他用户输入的传感器18，并且可以形成在设备10内的任何合适的位置处。
如果需要，设备10可包括可穿戴织物手套(具有封闭的指尖或开放的指尖)、手指护套(具有封闭的指尖或开放的指尖)、可穿戴框架或其他可穿戴结构(例如，图7的任选的可穿戴结构31)。可穿戴结构31的一部分可固定地附接至圆柱形外壳构件或与设备10相关联的其他外壳结构(例如，织物手套、一个或多个手指护套、或其他可穿戴结构可耦接至设备10的刚性手持式外壳)。可穿戴结构31可由织物和/或其他材料形成，并且如果需要，可在未被穿戴时围绕圆柱形外壳构件或设备10中的其他外壳结构的外部卷起，可在未被穿戴时回缩到设备10的外壳结构的内部部分内，或者可以在未使用时以其他方式收存)。可穿戴结构31可具有用于接收用户的相应手指的多个手指护套部分，或者可具有其他合适的形状。当用户穿戴结构31时，设备10可被保持在靠近用户的手或其他身体部位的位置，如图7的示例所示。
结构31可包含输入-输出设备12(例如，一个或多个设备12可容纳在结构31内)，输入-输出设备12可形成为结构31的一体部分，和/或输入-输出设备12可耦接到结构31的外表面。在一些布置结构中，输入-输出设备12仅安装在设备10的刚性外壳中，并且结构31不含输入-输出结构。
可穿戴结构31可在用户正在使用设备10时由用户穿戴，并且可帮助用户操纵设备10并且以其他方式使用设备10，同时使设备10跌落的风险最小化。如果需要，可穿戴结构31可包括被配置为穿戴在用户的手腕和/或其他身体部位上的织物或其他结构。其中结构31被配置为穿戴在用户的手指和/或手上的布置结构是例示性的。
在一些实施方案中，设备10可包括吸盘33(例如，抓持用户的手掌的气动吸盘)。吸盘33可允许设备10安装于手掌并且可帮助将设备10保持在某个位置，其中设备10被遮挡，使得用户和用户附近的其他人观察不到。
除了为设备10提供可穿戴结构31之外，设备10的外壳的部分还可具有允许设备10接收用户的手指或其他身体部位的手指孔或其他结构。设备10的外壳的部分被配置为接收用户的手指或其他身体部位(无论是使用设备10中的手指开口、手指凹槽、可穿戴结构31等)的布置结构允许用户在不主动抓握和握持设备10的情况下操纵和使用设备10。因为在这些布置结构中，设备10可附接到用户的手或其他身体部位而无需用户主动握持设备10，所以用户的手和手指可被解放以在用户使用设备10向系统提供输入时握持真实世界对象、打手势和/或以其他方式正常用于与真实世界进行交互。
在图8的示例中，一个设备(例如，设备10A，其可以是例如头戴式设备或其他设备)具有被配置为接收和保持另一设备(例如，设备10B，其可以是例如手持式控制器)的外壳凹陷部和/或其他结构。
图9是采用例示性配置的设备10的透视图，其中设备10具有被配置为保持在用户的手中的外壳(手持式外壳50)。外壳可具有弯曲表面，该弯曲表面通过曲率半径来表征，该曲率半径在用户抓握设备10时匹配用户的自然手指形状的曲线。外壳50的部分52可被配置为形成限定手指凹槽(手指开口54)的钩或其他结构。例如，手指开口54可被配置为在用户抓握外壳50时接收用户的拇指。外壳50还可具有开口，诸如手指开口56(例如，以在用户握持设备10时接收用户的第三手指和第四手指)。用户的食指(和/或其他合适的手指)在这种类型的布置结构中可以是自由的，使得用户的手指可与真实对象进行交互(参见例如图7的手指30，其正与桌面34交互)。诸如传感器18的输入-输出设备12可位于外壳50的一个或多个表面上(例如，位于外壳50的固定部分和/或可延伸部分上)，用于采集关于用户的手指的移动的信息和/或其他用户输入。如果需要，设备10中的输入-输出设备12可包括安装在外壳50的与用户拇指相邻的表面上的操纵杆和/或其他机械输入设备和/或传感器18。
图10中示出了设备外壳50的另一个例示性布置结构，其中外壳50被配置为手持式。在图10的配置中，存在沿着外壳50的上表面定位的三个手指孔56以及可包含二维触摸传感器、二维力传感器和/或其他输入-输出设备12(例如，机械输入设备、电容式触摸传感器和/或其他传感器18等)以用于采集用户输入的部分诸如部分58。部分58的表面可为弯曲的(例如，部分58的表面的一些或全部可围绕单个轴线弯曲或可表现出复合曲率)。在例示性配置中，部分58上的二维传感器或其他传感器可具有支撑在部分58的表面上的电极或其他结构。在操作期间，用户的食指可越过部分58的表面58P。用户的拇指、食指或其他手指30可用于向位于部分58中(例如，在部分58的表面上)的输入-输出设备提供输入。如果需要，可省略诸如孔56的手指开口，并且用户的手指可由外壳50中的沟槽容纳。
图11是例示性可折叠电子设备的透视图。图10的设备10具有诸如铰链60的铰链。外壳50具有第一部分50-1和第二部分50-2，第一部分和第二部分通过铰链60耦接以相对于彼此进行旋转运动。通过围绕由铰链60限定的铰链轴线旋转外壳50的部分，外壳50可被打开和闭合。设备10上的输入-输出设备12(例如，传感器18)可采集关于用户的手指的信息和其他输入。当外壳50闭合时，设备10可具有便于用户的手指抓握的紧凑形状。当外壳50打开时，第二部分50-2被放置在延伸位置，使得设备10具有便于利用输入-输出设备12(例如，检测手指位置的传感器18)采集用户输入的形状，和/或设备10可以其他方式被配置为方便用户输入(例如，设备10可以平坦形式放置，该平坦形式便于在设备10搁置在桌子上时从外壳50上的按键或其他输入-输出设备12采集用户输入)。
图12是采用例示性配置的设备10的侧视图，其中第一部分50-1和第二部分50-2被配置为通过将外壳部分50-1滑动远离外壳部分50-2，通过从部分50-2中的内部区域铺开部分50-1，通过从部分50-2展开部分50-1，或者通过以其他方式伸展设备10以将部分50-2置于相对于部分50-1的延伸位置，从而允许设备10伸展。例如，当期望将外壳50保持在用户的手中时，设备10可被置于紧凑配置中，并且当期望提供按钮按压输入、触摸输入、力输入和/或其他用户输入和/或使用部分50-2上的传感器18采集关于手指位置的信息时，设备10可被置于伸展配置中。
图13是采用例示性配置的设备10的侧视图，其中设备10具有通过柔性带50-3耦接的第一刚性外壳部分50-1和第二刚性外壳部分50-2。如果需要，部分50-1可包括显示器和其他输入-输出设备12。部分50-1和部分50-2可具有磁体或将部分50-1和部分50-2可移除地耦接在一起的其他可拆卸耦接机构。当期望将设备10包裹在用户的手指、手腕或其他身体部位62上时(例如，使得设备10可被穿戴在用户的身体上)，部分50-1和部分50-2可例如彼此耦接。
在图14的示例中，设备10是穿戴在用户的手腕或其他身体部位(例如，手腕64)上的腕表设备。腕表具有刚性主外壳部分50R(例如，具有显示器和其他部件的外壳)和柔性带部分(柔性带部分50F)。带50和设备10的其他部分可包含输入-输出设备12(例如，用于监测用户的手指位置的一个或多个传感器等)。这些传感器和其他输入-输出设备可安装在部分50R和/或部分50F中。
为了向部分50R中的传感器提供指向用户的手指的令人满意的视距(例如，当用户的手指在桌面上移动或以其他方式移动以提供用户输入时)，用户可暂时将部分50R移动到用户的手腕或其他身体部位62的下侧，如位置50R’所示。为了向部分50F中的传感器提供指向用户的手指的令人满意的视线，用户可将部分50F拉伸到延伸位置50F’(其中部分50F可由于部分50F中的刚性可弯曲结构而保持在适当位置)，或者可使磁体66解耦以允许尾端50F”从部分50F的其余部分向下转动。通过将设备10的带或其他外壳结构的一部分移动到相对于带的其他部分或设备10的其他外壳结构的延伸位置中，输入-输出设备12(例如，手指位置传感器和/或其他传感器)可被放置成便于在加速度计(或内部测量单元中的其他位置传感器部件)用于监测用户外壳运动时采集手指位置信息的位置和取向。设备10可以无线方式传输信息，诸如利用在设备外壳的处于延伸位置的部分上的一个或多个传感器18和/或一个或多个其他传感器18采集的实时手指位置信息，并且可将外壳运动数据以无线方式传输到外部装备，诸如头戴式设备或具有显示器的其他电子装备。这样，设备10可用作无线手持式控制器，该无线手持式控制器控制外部装备的操作(例如，以控制在头戴式设备或其他装备中的显示器上显示的内容)。
在图15的示例中，设备10是计算机触笔，并且表面68可以是平板电脑或其他电子设备中的触摸屏的表面，并且/或者可包括桌面或不与电子设备相关联的其他真实世界表面。在设备10作为计算机触笔正常操作期间，用户可跨表面68移动计算机触笔尖端70，从而向系统8提供计算机触笔输入(例如，在系统8中的平板电脑中的显示器上画线，向绘图板提供触笔输入等)。设备10的部分10LP可以包含输入-输出设备12(例如，用于监测手指位置的传感器18)。当被保持在手指30附近时(例如，当设备10被保持在用户的手中时)，输入-输出设备12可监测手指30的移动(例如，以允许用户的手指运动修改所显示的内容)。
图16示出了设备10的外壳50可如何具有可移动翼片。翼片50FP可围绕铰链72向外旋转至伸展位置。当闭合时，翼片50FP可覆盖外壳50中的腔(例如，用于存储手指设备或其他电子设备10的腔)。如果需要，翼片50FP可覆盖外壳壁的不通向腔的一部分。翼片50FP可在期望使用设备10作为手持式控制器时被收存，并且可在期望将输入-输出设备12放置在翼片50P上对用户的手指30具有令人满意的视距(例如，用于监测手指移动)的位置时被打开。
图17是采用例示性配置的设备10的透视图，其中外壳50具有伸缩部分50T。部分50T可位于圆柱形外壳结构的相对端部处，或者可在其他位置处耦接到外壳50。部分50T可具有伸缩区段，该伸缩区段可移动到未伸展配置，其中部分50T被收存在外壳50的主体中，和/或通过将区段回缩到外壳50中以其他方式使尺寸最小化。部分50T的伸缩区段也可移动到伸展配置，其中部分50T从外壳50向外延伸，如图17所示。紧凑配置可用于在输入-输出设备12不监测用户的手指时减小外壳50的尺寸。当用户的手指与真实世界对象交互时，输入-输出设备12(例如，部分50T的尖端处的传感器18)可用于采集关于用户的手指和附近真实世界对象的位置和移动的信息。通过将传感器18放置在设备10的外壳的移动到延伸位置中的一个或多个部分中，可增强用传感器18采集视距传感器测量结果和其他传感器测量结果的准确性。
在图18的示例中，外壳50具有可移除部件10’被收存在其中的凹陷部。部件10’可以是设备10的一部分或者可以是单独的电子设备。例如，部件10’可为电子设备，诸如安装在外壳诸如柔性垫外壳中的二维触摸传感器和/或力传感器(作为示例)。如果需要，部件10’可以卷起形状收存在外壳50的圆柱形腔内(参见例如例示性卷起部分10”)。也可使用部件10’(例如，通过铺开部件10’)从设备10展开的布置结构。
设备10可为腕表设备，该腕表设备具有带联接件(例如，由金属构件、聚合物构件等形成的联接件)的带。如图19所示，例如，设备10可被穿戴在用户的手腕(手腕64)上。图19的腕表设备具有刚性主外壳部分50R(例如，具有显示器和其他部件的外壳)和具有一系列互连联接件74的柔性带50L。联接件74被连接用于相对于彼此旋转移动(围绕延伸到图19的页面中的旋转轴线)，以允许带50L挠曲并适形于用户的手腕64的轮廓。当期望使用输入-输出设备12诸如传感器18来采集关于用户的手指的移动和位置的信息时(例如，当用户与真实世界对象交互时)，包含适当输入-输出设备12的联接件74中的一个联接件可使用与铰链轴线76(例如，垂直于联接件74围绕其相对于彼此在带50L中旋转的旋转轴线的铰链轴线)对准的铰链被转动到展开位置，诸如位置74’。以这种方式将联接件旋转到延伸位置中可以为展开的联接件上的传感器或其他输入-输出设备提供到用户的手指的令人满意的视距(例如，当用户的手指在桌面上移动或以其他方式移动以提供用户输入时)。当不再使用展开的联接件上的传感器或其他输入-输出设备时，联接件可以被转动回到其与带50L的其他联接件对准的收存位置。图19的设备10可一起用于采集关于手指移动和与真实世界对象的交互的信息，或者可用作用于监测用户交互的一组多个设备中的一个设备。
如上所述，本技术的一个方面在于采集和使用信息，诸如来自输入-输出设备的信息。本公开构想，在一些情况下，可采集包括唯一地识别或可用于联系或定位特定人员的个人信息的数据。此类个人信息数据可包括人口统计数据、基于位置的数据、电话号码、电子邮件地址、twitter ID、家庭地址、与用户的健康或健身等级相关的数据或记录(例如，生命信号测量结果、药物信息、锻炼信息)、出生日期、用户名、口令、生物识别信息、或任何其他识别信息或个人信息。
本公开认识到在本发明技术中使用此类个人信息可用于使用户受益。例如，该个人信息数据可用于递送用户较感兴趣的目标内容。因此，使用此类个人信息数据使得用户能够对所递送的内容进行有计划的控制。此外，本公开还预期个人信息数据有益于用户的其他用途。例如，健康和健身数据可用于向用户的总体健康状况提供见解，或者可用作使用技术来追求健康目标的个人的积极反馈。
本公开设想负责采集、分析、公开、传输、存储或其他使用此类个人信息数据的实体将遵守既定的隐私政策和/或隐私实践。具体地，此类实体应当实行并坚持使用被公认为满足或超出对维护个人信息数据的隐私性和安全性的行业或政府要求的隐私政策和实践。此类政策应该能被用户方便地访问，并应随着数据的采集和/或使用变化而被更新。来自用户的个人信息应当被收集用于实体的合法且合理的用途，并且不在这些合法使用之外共享或出售。此外，应在收到用户知情同意后进行此类采集/共享。此外，此类实体应考虑采取任何必要步骤，保卫和保障对此类个人信息数据的访问，并确保有权访问个人信息数据的其他人遵守其隐私政策和流程。另外，这种实体可使其本身经受第三方评估以证明其遵守广泛接受的隐私政策和实践。此外，应当调整政策和实践，以便采集和/或访问的特定类型的个人信息数据，并适用于包括管辖范围的具体考虑的适用法律和标准。例如，在美国，某些健康数据的收集或访问可能受诸如健康保险流通与责任法案(HIPAA)的联邦和/或州法律的约束，而其他国家的健康数据可能受其他法规和政策的约束，并且应相应地加以处理。因此，在每个国家应为不同的个人数据类型保持不同的隐私实践。
不管前述情况如何，本公开还预期用户选择性地阻止使用或访问个人信息数据的实施方案。即本公开预期可提供硬件元件和/或软件元件，以防止或阻止对此类个人信息数据的访问。例如，本技术可被配置为允许用户在注册服务期间或其后随时选择参与采集个人信息数据的“选择加入”或“选择退出”。又如，用户可选择不提供特定类型的用户数据。再如，用户可以选择限制保持用户特定数据的时间长度。除了提供“选择加入”和“选择退出”选项外，本公开设想提供与访问或使用个人信息相关的通知。例如，可在下载应用(“app”)时向用户通知其个人信息数据将被访问，然后就在个人信息数据被应用访问之前再次提醒用户。
此外，本公开的目的是应管理和处理个人信息数据以最小化无意或未经授权访问或使用的风险。一旦不再需要数据，通过限制数据收集和删除数据可最小化风险。此外，并且当适用时，包括在某些健康相关应用程序中，数据去标识可用于保护用户的隐私。在适当的情况下，可以通过移除特定标识符(例如，出生日期等)、控制存储的数据的量或特征(例如，在城市级而非地址级收集位置数据)、控制数据的存储方式(例如，在用户之间聚合数据)和/或其它方法来促进去标识。
因此，虽然本公开广泛地覆盖了使用可包括个人信息数据的信息来实现一个或多个各种所公开的实施方案，但本公开还预期各种实施方案也可在无需访问个人信息数据的情况下被实现。即，本发明技术的各种实施方案不会由于缺少此类个人信息数据的全部或一部分而无法正常进行。
根据一个实施方案，一种手持式控制器能够操作以采集来自手指具有手指位置的用户的用户输入，并且该手持式控制器被配置为使用该用户输入来控制具有显示内容的显示器的电子设备，该手持式控制器被提供为包括：被配置为手持式的外壳；运动传感器，该运动传感器被配置为在外壳移动时检测外壳运动；传感器，该传感器测量贴靠外部真实世界对象的手指位置；以及控制电路，该控制电路被配置为将所检测的外壳运动和所测量的手指位置以无线方式传输到电子设备以控制所显示的内容。
根据另一种实施方案，传感器包括光学传感器。
根据另一个实施方案，传感器包括射频传感器，该射频传感器被配置为在手指移动穿过空气时监测手指位置。
根据另一个实施方案，传感器包括声学传感器，该声学传感器被配置为在手指移动穿过空气时监测手指位置。
根据另一个实施方案，外壳具有第一部分并具有第二部分，该第二部分能够相对于第一部分移动，并且传感器被安装到第二部分。
根据另一个实施方案，该传感器包括选自由光传感器和射频传感器组成的组的传感器。
根据另一个实施方案，该传感器具有细长柔性构件，该细长柔性构件被配置为接触手指以监测手指的移动。
根据另一个实施方案，外壳具有被配置为接收具有无线电路和加速度计的电子设备的凹陷部。
根据另一个实施方案，外壳具有伸缩部分，并且传感器被安装在伸缩部分上。
根据另一个实施方案，外壳具有手指开口。
根据另一个实施方案，手持式控制器包括位于外壳的一部分上的二维传感器。
根据另一个实施方案，二维传感器包括选自由二维触摸传感器和二维力传感器组成的组的二维传感器。
根据另一个实施方案，该部分具有弯曲表面，并且二维传感器形成在该弯曲表面上并被配置为接收拇指输入。
根据一个实施方案，一种可穿戴电子设备能够操作以采集来自手指具有手指位置的用户的用户输入，该手指位置随着手指移动穿过空气并接触真实世界对象而改变，该可穿戴电子设备被配置为使用用户输入来控制具有显示内容的显示器的电子设备，该可穿戴电子设备被提供为包括：外壳；耦接到外壳的带；在外壳中的运动传感器，该运动传感器被配置为在外壳移动时检测外壳运动；手指传感器，该手指传感器被配置为测量手指位置；以及控制电路，该控制电路被配置为将所检测的外壳运动和所测量的手指位置以无线方式传输到电子装备以控制所显示的内容。
根据另一个实施方案，该带具有联接件，该联接件包括旋转远离带的铰接联接件，并且手指传感器位于铰接联接件中。
根据另一个实施方案，该带具有尾部部分，并且手指传感器位于尾部部分中。
根据另一个实施方案，外壳包括耦接到带的刚性外壳，并且可穿戴电子设备具有位于刚性外壳中的显示器。
根据一个实施方案，一种无线手持式控制器设备能够操作以采集来自手指具有手指位置的用户的用户输入，该手指位置随着手指移动穿过空气并接触真实世界对象而改变，该无线手持式控制器被配置为使用该用户输入来控制具有显示内容的显示器的电子设备，该无线手持式控制器设备被提供为包括：手持式外壳，该手持式外壳具有第一部分和第二部分，并且第二部分能够移动到相对于第一部分的延伸位置；在手持式外壳中的运动传感器，该运动传感器被配置为在手持式外壳移动时检测外壳运动；在第二部分中的手指位置传感器，该手指位置传感器被配置为在第二部分处于延伸位置时测量手指位置；以及控制电路，该控制电路被配置为将关于所检测的外壳运动和所测量的手指位置的信息以无线方式传输到电子设备以控制所显示的内容。
根据另一个实施方案，运动传感器包括加速度计，并且手指位置传感器包括光学传感器。
根据另一个实施方案，无线手持式控制器设备包括耦接第一外壳部分和第二外壳部分的铰链。
前述内容仅为例示性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (19)

1.一种手持式控制器，所述手持式控制器能够操作以采集来自手指具有手指位置的用户的用户输入，并被配置为使用所述用户输入来控制具有显示内容的显示器的电子设备，所述手持式控制器包括：
外壳，所述外壳被配置为手持式；
运动传感器，所述运动传感器被配置为在所述外壳移动时检测外壳运动；
传感器，所述传感器测量贴靠外部真实世界对象的所述手指位置；以及
控制电路，所述控制电路被配置为将所检测的外壳运动和所测量的手指位置以无线方式传输到所述电子设备以控制所显示的内容。
2.根据权利要求1所述的手持式控制器，其中所述传感器包括光学传感器。
3.根据权利要求1所述的手持式控制器，其中所述传感器包括射频传感器，所述射频传感器被配置为在所述手指移动穿过空气时监测所述手指位置。
4.根据权利要求1所述的手持式控制器，其中所述传感器包括声学传感器，所述声学传感器被配置为在所述手指移动穿过空气时监测所述手指位置。
5.根据权利要求1所述的手持式控制器，其中所述外壳具有第一部分并具有第二部分，所述第二部分能够相对于所述第一部分移动，并且其中所述传感器被安装到所述第二部分。
6.根据权利要求5所述的手持式控制器，其中所述传感器包括选自由光学传感器和射频传感器组成的组的传感器。
7.根据权利要求1所述的手持式控制器，其中所述传感器具有被配置为接触所述手指以监测所述手指的移动的细长柔性构件。
8.根据权利要求1所述的手持式控制器，其中所述外壳具有被配置为接收具有无线电路和加速度计的电子设备的凹陷部。
9.根据权利要求1所述的手持式控制器，其中所述外壳具有伸缩部分，并且其中所述传感器安装在所述伸缩部分上。
10.根据权利要求1所述的手持式控制器，其中所述外壳具有手指开口。
11.根据权利要求1所述的手持式控制器，还包括位于所述外壳的一部分上的二维传感器。
12.根据权利要求11所述的手持式控制器，其中所述二维传感器包括选自由二维触摸传感器和二维力传感器组成的组的二维传感器。
13.根据权利要求11所述的手持式控制器，其中所述部分具有弯曲表面，并且其中所述二维传感器形成在所述弯曲表面上并被配置为接收拇指输入。
14.一种可穿戴电子设备，所述可穿戴电子设备能够操作以采集来自手指具有手指位置的用户的用户输入，所述手指位置随着所述手指移动穿过空气并接触真实世界对象而改变，其中所述可穿戴电子设备被配置为使用所述用户输入来控制具有显示内容的显示器的电子设备，所述可穿戴电子设备包括：
外壳；
带，所述带耦接到所述外壳；
运动传感器，所述运动传感器位于所述外壳中并被配置为在所述外壳移动时检测外壳运动；
手指传感器，所述手指传感器被配置为测量所述手指位置，其中所述带具有联接件，所述联接件包括旋转远离所述带的铰接联接件，并且其中所述手指传感器位于所述铰接联接件中；以及
控制电路，所述控制电路被配置为将所检测的外壳运动和所测量的手指位置以无线方式传输到电子装备以控制所显示的内容。
15.根据权利要求14所述的可穿戴电子设备，其中所述外壳包括耦接到所述带的刚性外壳，并且其中所述可穿戴电子设备具有位于所述刚性外壳中的显示器。
16.一种可穿戴电子设备，所述可穿戴电子设备能够操作以采集来自手指具有手指位置的用户的用户输入，所述手指位置随着所述手指移动穿过空气并接触真实世界对象而改变，其中所述可穿戴电子设备被配置为使用所述用户输入来控制具有显示内容的显示器的电子设备，所述可穿戴电子设备包括：
外壳；
带，所述带耦接到所述外壳；
运动传感器，所述运动传感器位于所述外壳中并被配置为在所述外壳移动时检测外壳运动；
手指传感器，所述手指传感器被配置为测量所述手指位置，其中所述带具有尾部部分，并且其中所述手指传感器位于所述尾部部分中；以及
控制电路，所述控制电路被配置为将所检测的外壳运动和所测量的手指位置以无线方式传输到电子装备以控制所显示的内容。
17.一种无线手持式控制器设备，所述无线手持式控制器设备能够操作以采集来自手指具有手指位置的用户的用户输入，所述手指位置随着所述手指移动穿过空气并接触真实世界对象而改变，其中所述无线手持式控制器设备被配置为使用所述用户输入来控制具有显示内容的显示器的电子设备，所述无线手持式控制器设备包括：
手持式外壳，其中所述手持式外壳具有第一部分和第二部分，并且其中所述第二部分能够相对于所述第一部分移动到延伸位置；
运动传感器，所述运动传感器位于所述手持式外壳中并被配置为在所述手持式外壳移动时检测外壳运动；
手指位置传感器，所述手指位置传感器位于所述第二部分中并被配置为在所述第二部分处于所述延伸位置时测量所述手指位置；以及
控制电路，所述控制电路被配置为将关于所检测的外壳运动和所测量的手指位置的信息以无线方式传输到所述电子设备以控制所显示的内容。
18.根据权利要求17所述的无线手持式控制器设备，其中所述运动传感器包括加速度计，并且其中所述手指位置传感器包括光学传感器。
19.根据权利要求17所述的无线手持式控制器设备，还包括耦接所述第一部分和所述第二部分的铰链。
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