CN111936953B - 具有充电和存储系统的电子手指设备 - Google Patents

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Abstract

一种系统，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，所述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。手指设备可具有被配置为从电源接收功率的功率接收电路。电源可结合到电子设备诸如电池盒、头戴式显示器、或无线充电垫或座中。电源可通过与手指设备中的配合端子形成欧姆接触的端子来供电，或者可使用电容耦合或感应式充电布置来无线地传输功率。手指设备可具有允许设备的部分相对于彼此旋转的铰链结构。

Description

具有充电和存储系统的电子手指设备
本专利申请要求2018年9月11日提交的美国专利申请16/127,603以及2018年4月5日提交的临时专利申请62/653,157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，并且更具体地涉及用于电子设备的输入-输出部件。
背景技术
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。
发明内容
本公开公开了一种系统，所述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，所述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。传感器可包括力传感器、惯性测量单元、接近传感器、触摸传感器和其他传感器。当用户与虚拟现实和混合现实环境中的现实世界对象和计算机生成的虚拟对象交互时，手指安装设备中的触觉输出设备可向用户的手指提供振动和其他触觉输出。
手指设备可具有被配置为从电源接收功率的功率接收电路。电源可结合到电子设备诸如电池盒、头戴式显示器、无线充电垫或座、或其他电子设备中。电源可通过与手指设备中的配合端子形成欧姆接触的端子来供电，或者可使用电容耦合或感应式充电布置来无线地传输功率。
手指设备可具有允许设备的部分相对于彼此旋转的铰链结构。这允许手指设备以U形配置放置以用于在用户的手指上正常使用，或以其中向设备提供来自电源的功率的扁平配置或其他配置放置。
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为根据实施方案的具有电源和手指设备的例示性系统的框图。
图5为根据实施方案的例示性电源诸如充电垫以及相关联的电子设备诸如手指设备和正在进行无线充电的其他设备的侧视图。
图6为根据实施方案的例示性手指设备以及相关联的电源的侧视图。
图7为根据实施方案的在电源的充电表面上具有铰链的例示性扁平手指设备的侧视图。
图8为根据实施方案的用于对手指设备进行存储和充电的具有铰接盖的例示性电池盒的透视图。
图9为根据实施方案的用于一组三个手指设备的例示性存储盒的顶视图。
图10为根据实施方案的手指设备已耦接到其以用于存储和充电的例示性头戴式设备的透视图。
图11为根据实施方案的具有用于接收手指设备的凹陷部的设备诸如头戴式设备的一部分的透视图。
图12为根据实施方案的具有存储凹陷部的电子设备的一部分的透视图，该存储凹陷部具有用于接收手指设备的侧面的凹槽。
图13、图14和图15为根据实施方案的手指设备已临时耦接到的例示性电子设备外壳结构的横截面侧视图。
图16为根据实施方案的具有铰链的例示性手指设备的侧视图。
图17为根据实施方案的处于扁平的非U形存储配置的图16的例示性手指设备的侧视图。
图18为根据实施方案的具有用于接收图17的手指设备的凹陷部的例示性外壳结构的横截面侧视图。
图19为根据实施方案的具有用于接收手指设备的凹陷部的例示性蜂窝电话电池盒的后透视图。
图20为根据实施方案的具有用于接收手指设备的凹陷部的例示性头戴式设备的透视图。
图21为根据实施方案的具有用于接收手指设备的凹陷部的头戴式设备的例示性拐角外壳部分的透视图。
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。在操作期间，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、头盔等)的用户可采集关于手指设备与周围环境之间的交互(例如，用户手指与环境之间的交互，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)的信息，并且可提供适当的输出诸如触觉输出。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、护目镜、头盔或其他装置的头戴式设备、或其他可佩戴或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、遥控器、导航设备、嵌入式系统(诸如其中安装在售货亭、汽车、飞机或其他车辆上的系统)，或其他车辆、用于电子装置的可拆卸外壳、带子、腕带或发箍、可拆卸的设备盖、具有带子或具有其他结构以容纳和携带电子装置和其他物品的箱子或包、可以插入电子装置或其他物品的项链或手臂带、钱包、袖子、口袋或其他结构、椅子、沙发或其他座椅的一部分(例如、靠垫或其他座椅结构)、衣物或其他可穿戴物品(例如、帽子、腰带、手腕带、发箍、袜子、手套、衬衫、裤子等)、或实现这些设备中的两个或更多个的功能的装置。
利用一种例示性配置(其有时在本文中可作为示例进行描述)，设备10为手指安装设备，其包括具有抓握用户手指的U形体的手指安装外壳或具有其他形状的手指安装外壳，并且设备24为蜂窝电话、平板电脑、膝上型计算机、手表设备、头戴式设备、具有扬声器的设备，或其他电子设备(例如，具有显示器、音频部件和/或其他输出部件的设备)。
设备10和设备24可包括控制电路12和控制电路26。控制电路12和控制电路26可包括用于支持系统8的操作的存储和处理电路。存储和处理电路可以包括诸如非易失性存储器的存储器，(例如，闪存存储器或其他配置为形成固态驱动器的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，控制电路12和26中的处理电路可以用于采集来自传感器和其他输入设备的输入，并且可以用于控制输出设备。处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器和其他无线通信电路、电源管理单元、音频芯片、专用集成电路等。
为了支持设备10和设备24之间的通信和/或为了支持系统8中的装备与外部电子装备之间的通信，控制电路12可使用通信电路14进行通信和/或控制电路26可以使用通信电路28进行通信。电路14和/或电路28可包括天线、射频收发器电路以及其他无线通信电路和/或有线通信电路。例如，电路14和/或电路26(其有时可被称为控制电路和/或控制和通信电路)可以经由无线链路38支持设备10和设备24之间的双向无线通信(例如，无线局域网链路、近场通信链路或其他合适的有线或无线通信链路(例如，
Figure BDA0002707887290000051
链路、/>
Figure BDA0002707887290000052
链路、60GHz链路或其他毫米波链路等))。设备10和设备24还可包括用于传输和/或接收有线和/或无线功率的电源电路。在设备10和设备24之间支持无线功率传输的构型中，可以使用感应功率传输线圈(作为示例)来支持带内无线通信。
设备10和设备24可包括输入-输出设备，诸如设备16和设备30。输入-输出设备16和/或输入-输出设备30可用于采集用户输入，用于采集关于用户周围环境的信息和/或向用户提供输出。设备16可包括传感器18，并且设备24可包括传感器32。传感器18和/或32可包括力传感器(例如，应变仪、电容式力传感器、阻力传感器等)、音频传感器(诸如麦克风)、触摸传感器和/或接近传感器(诸如电容传感器)、光学传感器(诸如发射和检测光的光学传感器)、超声波传感器、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、图像传感器、用于检测位置、取向和/或运动的传感器(例如，加速度计、磁性传感器(诸如罗盘传感器、陀螺仪和/或包含部分或全部这些传感器的惯性测量单元))、用于检测手指动作的肌肉活动传感器(EMG)、射频传感器、深度传感器(例如，基于立体成像设备的结构光传感器和/或深度传感器)、光学传感器(诸如自混合传感器和光探测及测距(激光雷达)传感器)、湿度传感器、含水率传感器和/或其他传感器。在一些布置中，设备10和/或设备24可使用传感器18和/或传感器32和/或其他输入-输出设备16和/或输入-输出设备30来采集用户输入(例如，按钮可用于采集按钮按压输入，与显示器重叠的触摸传感器可用于采集触摸屏输入，触摸板可用于采集触摸输入，麦克风可用于采集音频输入，加速度计可用于监测手指何时接触输入表面，并且因此可用于采集手指按压输入等)。
设备16和/或设备30可包括触觉输出设备20和触觉输出设备34。触觉输出设备20和/或触觉输出设备34可产生由用户感测的运动(例如，通过用户的指尖感测的运动)。触觉输出设备20和/或触觉输出设备34可包括以下制动器：诸如电磁致动器、电动机、压电致动器、电活性聚合物致动器、振动器、线性致动器、旋转致动器，可弯曲地弯曲构件的致动器、在设备10和/或设备24之间产生和/或控制排斥力和/或吸引力的致动器设备(例如，用于产生静电排斥和/或吸引力的部件，诸如电极；用于产生超声波输出的部件，诸如超声波换能器；用于产生磁性相互作用的部件，诸如用于产生直流和/或交流磁场的电磁铁、永磁体、磁性材料，诸如铁或铁氧体；和/或用于在设备10和/或设备24之间产生排斥力和/或吸引力的其他电路)。在一些情况下，用于在设备10中产生力的致动器可用于挤压用户的手指和/或以其他方式与用户的指腹直接交互。在其他情况下，这些部件可用于彼此交互(例如，通过使用电磁体在一对设备10和/或设备10与设备24之间产生动态可调的电磁排斥力和/或吸引力)。
如果需要，输入-输出设备16和/或输入-输出设备30可包括其他设备22和/或设备36，诸如显示器(例如，在设备24中显示用户图像)、状态指示灯(例如，用作功率指示器的设备10和/或设备24中的发光二极管，以及其他基于光的输出设备)、扬声器和其他音频输出设备、电磁体、永磁体、由磁性材料形成的结构(例如，被磁体吸引的铁棒或其他铁磁构件，诸如电磁体和/或永磁体)、电池等。设备10和/或设备24还可以包括配置为传输和/或接收有线和/或无线功率信号的功率传输和/或接收电路等。
图2为用户的手指(手指40)和例示性手指安装设备10的俯视图。如图2所示，设备10可由安装在手指40的指尖上或附近(例如，部分或完全重叠的指甲42)的手指安装单元形成。如果需要，设备10可被佩戴在用户手指上的其他地方。
用户可以同时佩戴一个或多个设备10。例如，用户可在用户的无名指或食指上佩戴单个设备10。作为另一示例，用户可以在用户的拇指上佩戴第一设备10，在用户的食指上佩戴第二设备10，并且在用户的中指上佩戴可选的第三设备10。也可使用将设备10佩戴在其他手指上和/或用户的一只手或两只手的所有手指的布置方式。
控制电路12(以及如果需要，通信电路14和/或输入-输出设备16)可完全包含在设备10内(例如，在用于指尖安装单元的外壳中)和/或可包括耦接到指尖结构的电路(例如，通过来自相关联腕带、手套、无指手套等的电线)。设备10具有安装在单个用户指尖上的主体的构型在本文中有时被描述为示例。
图3为例示性手指设备(手指安装设备)10的横截面侧视图，其示出处于手指设备外壳44内和/或处于手指设备外壳44的表面上用于电子部件(例如，控制电路12、通信电路14和/或输入-输出设备16)的例示性安装位置46。如果需要，这些部件可结合到外壳44的其他部分中。
如图3所示，外壳44可具有U形状(例如，外壳44可为U形外壳结构，其面向下并覆盖用户手指40的指尖和指甲42)。在操作期间，用户可按压诸如结构50的结构。当手指40的底部(例如，指腹40P)抵靠结构50的表面48时，用户的手指可以压紧并迫使手指的一部分向外抵靠外壳44的侧壁部分(例如，用于通过这些位置处的力传感器进行感测)。手指40在X-Y平面中的横向移动也可以使用外壳44的侧壁或外壳44的其他部分上的力传感器来感测(例如，因为横向移动将倾向于将手指40的部分按压在一些传感器上而不是其它传感器和/或将产生剪切力，该剪切力由配置为感测剪切力的力传感器进行测量)。
设备10中的力传感器和/或其他传感器可以测量用户使设备10(和手指40)靠着表面48(例如，在平行于表面48的表面法线n的方向上，诸如图3的-Z方向)移动的力度有多大和/或用户使设备10(和手指40)在与表面48相切的X-Y平面内移动的力度有多大。设备10在X-Y平面和/或Z方向上的移动方向也可以通过位置46处的力传感器和/或其他传感器18来测量。
结构50可为设备24的外壳的一部分，可为另一个设备10的一部分(例如，另一个外壳44)，可为用户手指40或其他身体部分的一部分，可为真实世界对象(诸如桌子)的表面、可移动真实世界对象(诸如瓶子或笔)、或者可以是设备10外部的其他无生命对象，和/或可以是用户可以用手指40接触的任何其他结构，同时用期望的力在期望的方向上移动手指40。因为诸如这些的运动可由设备10来感测，所以设备10能够用于采集指向输入(例如，输入在诸如设备36中的显示器的显示器上移动光标或其他虚拟对象)，可用来采集点击输入、滑动输入，捏合缩放输入(例如，当使用一对设备10时)，或其他手势输入，和/或其他用户输入。
设备10可包括电池，诸如图4的电池61。功率可从外部电源诸如电源52传送到设备10以对设备10中的电路供电和/或对电池61进行充电。如果需要，设备10还可包括内部电源，诸如内部电源63。功率源63可为能量收集设备。在一个例示性配置的情况下，电源63是太阳能电池。太阳能电池可将环境光(例如，日光等)转换成用于为设备10供电(例如，向设备10中的电路供电和/或对电池61进行充电)的电功率。如果需要，电源63可以是能量收集设备，诸如机电系统或压电部件，其将动能(例如，当设备10被佩戴在用户的手指上时与设备10的振动和/或其他移动相关联的动能)转换成用于为设备10供电的电功率。还可使用将热量转换成电功率的热电设备或其他能量收集设备来收集能量。
外部电源52可在输入54处接收壁装电源插座(干线交流电源)和/或可包含电池诸如电池56以用于为电源52供应直流功率。可使用电源52上的触点66(例如，正极端子和接地端子)以及设备10上的匹配的欧姆接触触点68(例如，设备10中的功率接收电路中的正极端子和接地端子)将功率从电源52(例如，基座(base station))传送到设备10。如果需要，可在设备52和设备10之间无线地传送功率。例如，触点66和68(例如，金属垫)可电容耦接(而不形成欧姆接触)以允许传输功率，和/或可使用在源52中具有线圈的无线功率发射器传送功率以将无线功率信号(例如，电磁信号58)传输到在设备10(和/或设备24)中具有线圈的无线功率接收器。可使用感应式功率传输技术(例如，可使用源52中的一个或多个无线功率传输线圈诸如无线功率传输线圈64来传输无线功率，并且可使用功率接收线圈62在功率接收电路60中接收所传输的无线功率信号)。可使用功率接收电路60中的整流器将来自线圈62的所接收的交流无线功率信号转换成直流功率，以用于为电池61充电和/或为设备10中的电路供电。在设备10的功率接收电路经由有线连接(例如，使用端子68)接收功率的配置中，功率接收电路可将所接收的功率提供给电池61和/或设备10中的其他电路。
电源52可以是独立的有线和/或无线充电设备(例如，无线充电盘、无线和/或有线充电座或基座、无线充电垫或其他有线和/或无线功率设备)和/或可结合到用于向设备10提供功率的一个或多个设备24中。在图5的示例中，电源52具有平面外壳或具有平面充电表面的其他外壳，使得电源52可用作无线充电垫。当放置在电源52附近时(例如，在充电垫表面70上)，设备10和/或设备24可由电源52进行无线充电。也可使用其中无线功率信号可在较大距离(例如，至少1cm、至少10cm、至少100cm、至少1m、至少10m、小于20m、小于2m、小于200cm、小于20cm、小于5cm或其他合适的距离)上发射和接收的配置。
图6是例示性配置中的手指设备10和电源52的横截面侧视图，在该例示性配置中，电源52具有接收在U形外壳44的侧壁(侧部)44W之间的突出部分52P。当设备10被放置到突出部分(突起)52P上时，设备10上的触点68可与电源52的触点66配合，并且/或者无线功率可由电源52中的线圈64传输到设备10中的具有线圈62的无线功率接收电路。
如果需要，设备10可具有允许设备10以多种配置放置的铰链或其他结构。例如，设备10可被以第一配置(诸如其中设备10被配置为佩戴在用户手指上的正常操作配置)放置，或者可被以其中设备10被配置用于存储和充电的第二配置(有时称为收起配置、存储配置、折叠配置、扁平配置或充电配置)放置。例如，设备10可具有一个或多个铰链76，如图7所示。如图7所示，铰链76可允许侧外壳部分诸如侧壁(侧部)44W移动，以便与中心(顶部)外壳部分44C共面。在该充电配置中，设备10可平坦放置在无线充电垫或其他电源52的充电表面70上以接收功率。
为了帮助对准线圈62和线圈64和/或以其他方式将设备10保持到电源52或另一设备(例如，图1的设备24)，设备10和电源52(例如，设备24)可分别设置有配合对准特征部72和74。特征部72和74可为例如配对的突起和凹陷部和/或其他互锁对准结构(例如，当通过扭转或其他锁定运动接合时允许设备10和/或电源52互锁的键和键孔结构)、磁体(或铁磁元件诸如铁杆)和/或其他对准结构。如果需要，用于形成特征部72和74的磁体可被配置为使得特征部72和74最初难以分离，并且一旦超过阈值分离距离，则变得更容易分离(并且甚至可由于磁排斥而自发分离)。在形成具有所需属性的特征部72和/或74时，可组合多个较小的永磁体。又如，磁性对准特征部72和74中的一者或两者可使用电磁体形成。为了降低功耗，由磁性材料诸如铝镍钴合金形成的高强制性的(易于磁化)永磁体可用于形成磁性对准特征部。每当需要改变由磁性对准特征部产生的永久磁场时(例如，当需要连接特征部74和72或使其断开连接时)，相关联的电磁体可被通电。在其他时间，电磁体不需要通电，因为高强制性永磁体的永磁场将把特征部72和74保持在一起(或将这些特征部彼此排斥)。
在特征部72和/或74是设备10和/或24中的磁性附接结构(例如，磁体、被吸引到磁体的磁性材料或其他磁性附接结构)的配置中，可使用磁性附接结构保持设备10抵靠设备24的内部和/或外部。例如，设备24可以是具有接收设备10的凹槽或其他凹陷部的电池盒。设备24中(例如，靠近凹槽)和设备10中的磁性附接结构可配合(磁性附接)以帮助将设备10固定在盒的内部内(例如，不允许设备10在盒内过度发出咔嗒声)。又如，设备24可以是头戴式设备(例如，护目镜和/或眼镜)或带子或其他可穿戴设备。在这种类型的布置中，磁性附接结构可保持抵靠设备24的外表面(例如，抵靠一副护目镜或眼镜的外壳的一部分，诸如沿着一副眼镜的框架，保持到一副护目镜的前表面、顶表面或侧表面等)。
如图8所示，设备24可为盒(例如，设备10的存储壳体，其有时可被称为电池盒)。在这种类型的布置中，设备24可包括用于在设备10被放置在盒内时对设备10充电的电源52(例如，具有电池的电源)。在图8的例示性配置中，设备24具有第一部分(例如，第一外壳部分)诸如部分24-1，其可围绕旋转(铰链)轴线80相对于第二部分(例如，第二外壳部分)诸如部分24-2旋转。可提供柔性外壳部分(例如，塑料层的部分)、互锁金属铰链构件和/或沿轴线80的其他铰链结构以允许第一部分和第二部分旋转。凹陷部82(例如，设备形状的沟槽或其他结构)可形成在设备24的外壳的第一部分和/或第二部分中，并且被配置为接收设备10以用于存储在设备24的内部内。磁体诸如磁体84可与对应的磁底座诸如底座86(例如，独立支撑结构、具有电源的充电垫的一部分)相互作用。如结合图7所述，磁性结构(例如，一个或多个永磁体)可形成在电池盒内部以帮助保持设备10(例如，使得用户可将设备10松散地放置在凹陷部82中，之后盒和/或设备10中的磁体或其他磁性结构可将设备10完全牵拉到凹陷部82中)。盒中的磁性结构(例如，永磁体)也可用于将设备10临时固定到盒的外表面。
图9是被配置为接收多个设备10的例示性存储盒的顶视图。图9的设备24(例如，电池盒)可具有外部部分诸如外壳24P和内部24I。凹陷部82和/或其他设备结构可被配置为在内部24I中接收三个设备10(或其他合适数量的设备10)。凹陷部82可足够浅以允许每个设备10的端部朝使用者的指尖向外突出。利用图9的例示性配置，用户可将拇指、食指和中指的指尖同时插入到设备24中的三个对应设备10的暴露端部中，使得这三个设备10可容易地放置在用户的指尖上并且在单手操作中从内部24I移除。
图10是例示性配置中的设备24的透视图，其中设备24是头戴式设备，诸如一副眼镜。例如，设备24可具有用于在支撑结构中为用户显示图像的显示器、透镜和/或其他部件诸如设备24的外壳的透镜部分84，并且可在设备24的外壳中具有头戴式支撑结构86，该头戴式支撑结构有助于将设备24支撑在用户的头部上。头戴式支撑结构86可为例如一副眼镜的镜腿(有时称为框架)。设备24可为虚拟现实设备(并且可阻挡用户对现实世界对象的直接视线)或可为混合现实设备。在混合现实设备中，前向相机可采集现实世界内容的图像以供用户显示，并且/或者用户可通过透镜部分84中的光学耦合器(例如，将来自设备24中的显示器的计算机生成的内容和其他显示内容与来自现实世界对象的直接观察到的光合并的光学耦合器)观察现实世界。如图10所示，支撑结构86(例如，眼镜框架)可被配置为接收设备10(例如，设备10可被临时放置在支撑结构86上以用于存储和充电)。磁体、压配合结构、夹具、钩环紧固件材料、带子和/或其他耦接结构可用于帮助将设备10保持在适当位置(例如，临时地)。在存储在设备24上期间，设备24中的电源诸如电源52可向设备10供电(例如，经由直接接触、电容耦合、感应功率传输等)。
除了使用压配合布置和/或其中使用机械接合将设备10保持到支撑结构86(例如，头戴式设备的外壳)的其他布置之外或代替使用压配合布置和/或其中使用机械接合将设备10保持到支撑结构86(例如，头戴式设备的外壳)的其他布置，可使用磁性结构。例如，永磁体或其他磁性结构可形成于一副眼镜的框架中、一副护目镜的外壳中或设备24的主体中的其他地方。由永磁体产生的磁场可足够强以穿过设备24的外壳并吸引设备10中的磁性材料和/或永磁体。使用该方法，设备10可固定到眼镜的框架或其他外壳结构(例如，设备10可保持抵靠支撑结构86的一个或多个部分的外表面)。由于在这些示例中使用了磁体，设备10可被拉离设备24并快速地重新附接到设备24，而无需复杂的对准操作。例如，由于头戴式显示器的存在而可能分散注意力和/或可能无法观察现实世界的头戴式显示器的用户可容易地将设备10放置在头戴式显示器的磁性表面上(例如，不查看该表面)。如果需要，可使用机械接合技术(压配合、夹具等)和磁性附接技术两者来帮助固定设备10。例如，磁体可用于可移除(临时)存储，而当需要将设备10更长时间地存储在设备24上时，可使用压配合外壳结构和其他机械附接结构。
图11示出了设备24中的外壳结构诸如支撑结构86可如何具有被配置为接收设备10的一个或多个凹陷部88。设备10可例如被按压到凹陷部88中，使得设备10的侧面夹在凹陷部88中的支撑结构86的部分上方。凹陷部88的存在可允许设备10被安装，使得设备10的暴露表面中的一些或全部暴露表面与支撑结构86的相邻暴露表面齐平(作为示例)。
图12中示出了设备24中的手指设备存储凹陷部的另一个例示性配置。如图12所示，设备24中的外壳结构诸如支撑结构86或设备24的外壳的其他部分可具有凹陷部诸如凹陷部90，该凹陷部包括凹槽92(例如，凹陷部90的局部变深部分)以接收设备10的外壳的侧面。
图13、图14和图15是例示性配置中的设备24的横截面侧视图，其中外壳结构诸如支撑结构86或设备24的其他外壳结构具有下列配置：允许设备10夹在支撑结构86的外部上方(图13)，被接收在容纳设备10的侧面部分和顶部部分两者的凹陷部内(例如，使得设备10的暴露的上表面与支撑结构86的暴露的相邻表面齐平，如图14所示)，或者被接收在凹陷部内，使得设备10的外壳的顶部高于支撑结构86的暴露的相邻表面(图15)。
如图16和图17所示，铰链98允许外壳侧壁44W相对于顶部(中心)外壳部分44C旋转或以其他方式移动。图16的设备10具有正常操作配置。在图17的布置中，侧壁44W已相对于中心部分44C旋转(为平面的或折叠在部分44C下方，如图17的部分44W的虚线轮廓所示)，从而将设备10置于存储(充电)配置中。图18示出了设备24可如何在设备外壳结构诸如支撑结构86中具有凹陷部诸如凹陷部94。支撑结构86可耦接到设备24中的其他外壳结构，诸如结构96(例如，支撑结构86可形成带子或其他保持结构，并且结构96可形成腕表、头戴式设备或其他设备的主外壳单元(作为示例))。凹陷部94可被配置为在设备10处于扁平状态或用于存储和充电的其他配置(例如，图17的存储配置之一)时接收设备10。
图19是例示性配置中的设备24的透视图，其中设备24用作另一电子设备(电子设备24')的电池盒。设备24可具有由织物、聚合物、金属、玻璃和/或其他材料形成的外壳，并且可具有开口诸如开口100。开口100可被配置为允许设备24'的设备部件102(例如，相机、传感器、数据端口等)被暴露并且不被设备24覆盖。设备24的背面在图19中示出。在设备24的相对正面上，设备24具有被配置为接收设备24'的凹陷部。在图19所示的设备24的背面上，设备24的外壳具有凹陷部104，该凹陷部被配置为接收设备10以用于充电和/或存储(例如，当设备10处于扁平配置或适于存储和充电的其他配置时)。设备10的功率可由设备24中的电源52和/或设备24'中的电源52提供。
在图20和图21的示例中，设备24是头戴式设备(例如，一对虚拟现实护目镜)。图20的设备24的外壳部分106形成被配置为佩戴在用户头部上的护目镜外壳。护目镜外壳(外壳部分106)支撑用于向用户显示图像(例如，虚拟现实内容)的内部显示器和光学部件，同时阻挡并由此防止来自外部现实世界对象的光被用户查看。如果需要，来自外壳部分106上的相机的相机图像可与计算机生成的内容合并，以为用户提供混合现实环境。带子108或其他头戴式支撑结构诸如外壳部分106的部分可被配置为将设备24(例如，护目镜外壳)支撑在用户的头部上。设备10可安装在外壳部分106的凹陷部110中(例如，当设备10处于用于充电和存储的配置中时)。当设备10存储在凹陷部110中时，设备24中的电源52可向设备10供应功率。
图21示出了凹陷部110可如何形成在外壳部分106的一个或多个拐角部分(诸如拐角部分106C)上方。当设备10安装在设备24的外壳的拐角上方时，设备10中的铰链98或其他柔性结构可允许设备10的部分相对于彼此旋转，使得设备10配合在凹陷部110内。
在设备10耦接到设备24以用于存储的配置中，可经由设备24中的电源52与设备10的功率接收电路60之间的有线或无线连接来传送功率。如果需要，设备10和设备24可通过通信链路38(例如，双向无线通信链路或有线通信链路)进行无线通信。在一些布置中，可以通过无线充电链路执行带内无线通信(例如，可以在充电操作期间使用线圈62和64在设备10和设备24之间执行双向无线通信)。
在系统8的操作期间，用户可移动手指设备10。来自设备10的运动数据(例如，使用惯性测量单元和/或其他跟踪系统诸如视觉跟踪系统跟踪的运动)、由于手指与用加速度计或其他传感器测量的外表面接触而导致的来自设备10的减速数据，应变数据或指示垂直于由手指40接触的外表面和/或与由手指40接触的外表面相切的手指运动的其他力传感器数据，来自设备10中的传感器的接近度和/或触摸数据，和/或来自传感器18的其他数据被采集并用于使用设备20和/或设备10中的其他设备22提供触觉输出和其他输出，和/或用于使用设备34和/或设备24中的其他设备36提供触觉输出和其他输出。从设备10采集的输入可用于允许用户与显示在设备36中的显示器上的计算机生成的内容(例如，一对虚拟现实护目镜的显示器上的虚拟现实内容，利用混合现实头戴式设备中的显示器显示的混合现实环境的计算机生成的内容等)交互，并且可在用户与现实世界对象交互时被采集。当用户与计算机生成的内容和现实世界内容进行交互时，来自设备20和/或34的触觉设备输出可用于向用户的手指提供纹理、运动感、阻力和振动的感觉和/或其他触感。设备10和/或设备24还可响应于使用设备10和/或输入-输出设备30的输入部件采集的输入而提供非触觉输出。
根据一个实施方案，提供了一种被配置为佩戴在用户的手指上的手指安装设备，所述手指安装设备包括：外壳，所述外壳被配置为耦接到所述手指；传感器，所述传感器耦接到所述外壳；触觉输出设备；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；以及功率接收电路，所述功率接收电路被配置为从外部电源接收功率；以及电池，所述电池被配置为用所接收的功率充电。
根据另一实施方案，所述功率接收电路包括线圈，所述线圈被配置为接收由所述外部电源传输的无线功率信号，所述传感器包括力传感器，并且所述外壳包括U形外壳。
根据另一实施方案，所述手指安装设备包括磁体，所述磁体被配置为使所述外壳相对于所述外部电子设备对准。
根据另一实施方案，所述功率接收电路包括线圈，所述线圈被配置为在所述手指安装设备临时耦接到包含所述外部电源的外部电子设备时接收由所述外部电源传输的无线功率信号。
根据另一实施方案，所述外壳具有铰链，所述铰链被配置为允许所述外壳的部分相对于彼此旋转，所述外壳的所述部分能够在第一配置和第二配置之间移动，在所述第一配置中，所述外壳被配置为耦接到所述手指；在所述第二配置中，所述外壳被配置为耦接到所述外部电源。
根据一个实施方案，提供了一种头戴式设备，该头戴式设备包括：显示器；支撑结构，所述支撑结构被配置为支撑所述显示器并被配置为临时接收手指安装设备；以及电源，所述电源被配置为在所述手指安装设备被所述支撑结构接收时向所述手指安装设备供电。
根据另一实施方案，所述手指安装设备具有U形外壳，所述U形外壳被配置为放置在手指的指尖上方，并且所述支撑结构被配置为接收所述U形外壳。
根据另一实施方案，所述支撑结构具有被配置为接收所述U形外壳的侧壁部分的凹陷部。
根据另一实施方案，所述手指安装设备具有铰链，所述铰链被配置为允许所述手指安装设备以折叠配置放置，并且所述支撑结构具有凹陷部，所述凹陷部被配置为接收处于所述折叠配置的所述手指安装设备。
根据另一实施方案，所述电源被配置为当所述手指安装设备被接收在所述凹陷部中时将无线功率传输到所述手指安装设备。
根据另一实施方案，支撑结构具有被配置为接收手指安装设备的凹陷部。
根据另一实施方案，支撑结构包括护目镜外壳，该护目镜外壳包括凹陷部。
根据另一实施方案，所述护目镜外壳被配置为佩戴在用户的头部上，所述显示器安装在所述护目镜外壳中，并且当所述护目镜外壳被佩戴在所述头部上并且所述显示器被所述用户查看时，所述护目镜外壳防止来自外部现实世界对象的光被所述用户查看。
根据另一实施方案，支撑结构包括眼镜框架，该眼镜框架包括凹陷部。
根据一个实施方案，提供了一种电池盒，该电池盒包括：外壳，所述外壳被配置为接收手指设备；以及所述外壳中的电源，所述电源被配置为在所述手指设备被接收在所述外壳内时向所述手指设备供电。
根据另一实施方案，所述外壳具有被配置为接收外部电子设备的第一凹陷部，并且具有被配置为接收所述手指设备的第二凹陷部。
根据另一实施方案，所述外壳具有相对的第一侧和第二侧，所述第一凹陷部在所述第一侧上并且接收所述外部电子设备，并且所述第二凹陷部在所述第二侧上并且当所述手指设备处于扁平配置时接收所述手指设备。
根据另一实施方案，所述电源包括电池和端子，所述端子被配置为与所述手指设备中的电路配合以在所述手指设备被接收在所述外壳内时将功率从所述电池供应到所述手指设备。
根据另一实施方案，所述电源被配置为将功率无线地传输到所述手指设备。
根据另一实施方案，所述手指设备是U形手指设备，所述外壳具有被配置为相对于彼此旋转的第一部分和第二部分，并且所述外壳具有被配置为接收所述U形手指设备的内部。
根据一个实施方案，提供了一种系统，该系统包括电源，以及手指安装设备，所述手指安装设备被配置为佩戴在用户的手指上并且被配置为从所述电源接收功率，所述手指安装设备包括：外壳，所述外壳被配置为耦接到所述手指；传感器，所述传感器耦接到所述外壳；触觉输出设备；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；以及功率接收电路，所述功率接收电路被配置为从所述电源接收功率；以及电池，所述电池被配置为用所接收的功率充电。
根据另一实施方案，所述电源包括被配置为传输无线功率的无线充电设备，并且所述功率接收电路包括具有被配置为接收所传输的无线功率的线圈的无线功率接收电路。
根据另一实施方案，无线充电设备包括无线充电垫。
根据另一实施方案，电源包括基座。
根据另一实施方案，所述基座具有第一触点，所述功率接收电路包括被配置为与所述第一触点配合的第二触点，并且所述功率接收电路被配置为通过所述第一触点和所述第二触点从所述电源接收所述功率。
根据一个实施方案，提供了一种被配置为佩戴在用户手指上的手指安装设备，该手指安装设备包括：能量收集设备；外壳，所述外壳被配置为耦接到所述手指；传感器，所述传感器耦接到所述外壳；触觉输出设备；以及控制电路，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。
根据另一实施方案，能量收集设备包括太阳能电池。
根据另一实施方案，能量收集设备被配置为将动能转换成电功率。
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 (11)

1.一种手指安装设备，所述手指安装设备被配置为佩戴在用户的手指上并且被配置为控制头戴式设备，所述手指安装设备包括：
外壳，所述外壳是U型外壳并且被配置为耦接到所述手指，其中，所述外壳具有通过顶部部分连接的第一侧壁部分和第二侧壁部分，并且其中，在所述外壳耦接到所述手指时，所述顶部部分至少部分地与所述手指的指甲重叠；
力传感器，所述力传感器耦接到所述外壳的所述第一侧壁部分和第二侧壁部分，当用户将手指按压在表面上时所述力传感器测量所述手指在所述外壳上施加的力，其中力传感器被配置为感测所述手指在所述表面上的横向运动；
触觉输出设备；
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力传感器采集输入，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；以及
功率接收电路，所述功率接收电路被配置为从所述头戴式设备中的外部电源接收功率，其中所述功率接收电路包括线圈，所述线圈被配置为在所述手指安装设备的所述外壳临时耦接到所述头戴式设备时接收由所述外部电源传输的无线功率信号；以及
电池，所述电池被配置为用所接收的功率充电。
2.根据权利要求1所述的手指安装设备，其中所述手指安装设备包括磁体，所述磁体被配置为使所述外壳相对于所述外部电子设备对准。
3.根据权利要求1所述的手指安装设备，其中所述外壳具有铰链，所述铰链被配置为允许所述外壳的部分相对于彼此旋转，其中所述外壳的所述部分能够在第一配置和第二配置之间移动，在所述第一配置中，所述外壳被配置为耦接到所述手指；在所述第二配置中，所述外壳被配置为耦接到所述外部电源。
4.一种被配置为由根据权利要求1所述的手指安装设备控制的头戴式设备，所述头戴式设备包括：
显示器；
头戴式支撑结构，所述头戴式支撑结构被配置为支撑所述显示器并被配置为临时接收所述手指安装设备的所述U型外壳；以及
电源，所述电源被配置为在所述手指安装设备被所述头戴式支撑结构接收时向所述手指安装设备供电。
5.根据权利要求4所述的头戴式设备，其中所述头戴式支撑结构具有被配置为接收所述U型外壳的侧壁部分的凹陷部。
6.根据权利要求4所述的头戴式设备，其中所述手指设备具有铰链，所述铰链被配置为允许所述手指安装设备以折叠配置放置，并且其中所述头戴式支撑结构具有凹陷部，所述凹陷部被配置为接收处于所述折叠配置的所述手指安装设备。
7.根据权利要求6所述的头戴式设备，其中所述电源被配置为当所述手指安装设备被接收在所述凹陷部中时将无线功率传输到所述手指安装设备。
8.根据权利要求4所述的头戴式设备，其中所述头戴式支撑结构具有被配置为接收所述手指安装设备的凹陷部。
9.根据权利要求8所述的头戴式设备，其中所述头戴式支撑结构包括护目镜外壳，所述护目镜外壳包括所述凹陷部。
10.根据权利要求9所述的头戴式设备，其中所述护目镜外壳被配置为佩戴在用户的头部上，其中所述显示器安装在所述护目镜外壳中，并且其中当所述护目镜外壳被佩戴在所述头部上并且所述显示器被所述用户查看时，所述护目镜外壳防止来自外部现实世界对象的光被所述用户查看。
11.根据权利要求8所述的头戴式设备，其中所述头戴式支撑结构包括眼镜框架，所述眼镜框架包括所述凹陷部。
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