CN113424133A - 电容式接触系统 - Google Patents

Abstract

所公开的用于确定电极之间的接近状态的计算机实现的方法可以包括检测在通信地耦合到人工现实设备的其它电极中的电极处的电荷量。该方法还可以包括基于电极处的检测到的电荷量来确定指示其它电极之间的互电容量的互电容测量值。该方法还可以包括基于互电容测量值确定电极之间的相对接近状态，其中相对接近状态指示电极彼此接近的程度。该方法还可以包括将所确定的电极之间的相对接近状态作为输入提供给人工现实设备。还公开了各种其它方法、系统和计算机可读介质。

Description

电容式接触系统

相关申请的交叉引用

本申请从2019年2月12日提交的第16/273,360号美国申请要求其优先权，出于所有目的，该申请的内容通过引用以其整体并入。

背景

人工现实设备正变得越来越普遍。许多这些人工现实设备采用一些类型的触觉反馈。该触觉反馈为用户提供感官输入(sensory input)，使用户在例如接触(touch)虚拟世界中的人工对象时感受到某些感觉。这些触觉反馈系统通常包含在手套中，但也可以在头饰、鞋类、紧身衣裤(bodysuit)或其它可穿戴系统中实现。一些类型的触觉手套可能包括指尖上的导电焊盘，以检测身体各个区域之间(例如，指尖之间)的接触。当两个此类导电焊盘接触时，它们会形成电流连接，导致电流流动，电子部件会检测到该电流。然而，这些电流连接容易变脏和有油，导致不可靠的连接。此外，导电焊盘可能会彼此短路，从而导致检测的进一步模糊。

其它人工现实系统使用不同的手段来确定诸如手指的身体部位何时正在接触。例如，一些人工现实系统可能使用指向用户手部的红外相机来确定用户的手指或肌腱何时正在移动。然后，根据这些运动，人工现实系统可以尝试确定用户手指接触的时刻。在其它系统中，可以设置传统相机来查看用户手部的姿势，这可以示出手指是否在接触。在其它情况下，已经尝试将检测器附接在用户手指的背部，并使用磁场来确定这些点在空间中的位置。然后，根据空间中的该3D定位，系统将尝试确定用户的手指何时正在接触。还有一些系统尝试使用相机来查看当通过接触施加压力时用户指甲中发生的颜色变化。当用户的指甲颜色充分改变时，此类系统确定用户的手指已经接触。这些系统中没有一个特别擅长准确地确定用户的手指何时已经接触。结果，对于用户来说，人工现实体验的沉浸特性可能会显著减弱。

概述

如将在下面更详细地描述的，本公开描述了根据所附权利要求的方法和系统，该方法和系统有效地确定电极之间的接近状态(proximity status)(其指示用户的手指是否正在接触)以克服现有技术的至少一些限制。

在本发明的实施例中，一种系统可以包括通信地耦合到人工现实设备的至少两个电极。该系统还可以包括控制器，该控制器被配置为检测两个电极中至少一个电极处的电荷量，并基于检测到的电荷量确定指示两个电极之间互电容量的互电容测量值。控制器还可以被配置为基于互电容测量值确定至少两个电极之间的相对接近状态，其中相对接近状态指示电极彼此接近的程度。控制器还可以被配置为将所确定的至少两个电极之间的相对接近状态作为输入提供给人工现实设备。

在本发明的另一个实施例中，控制器可以基于至少两个电极两者处的检测到的电荷量来确定互电容测量值。在本发明的再一个实施例中，控制器可以确定至少两个电极之间的绝缘体何时彼此接触。在本发明的又一个实施例中，控制器可以确定电极之间的至少两个接触绝缘体何时已经停止彼此接触。在本发明的另一个实施例中，该系统可以包括通信地耦合到人工现实设备的三个或更多个电极。在本发明的再一个实施例中，控制器可以确定三个或更多个电极中的哪两个电极在彼此的指定距离内。

在本发明的又一个实施例中，至少两个电极可以嵌入至少部分手套内，该手套被配置为适合戴在用户手的至少一部分上。在本发明的另一个实施例中，电极中的至少一个电极可包括被配置为在接收到触发输入时提供可感知运动(tangible movement)的换能器。在本发明的实施例中，换能器可以被配置为在控制器确定至少两个电极之间的互电容测量值的同时提供可感知运动。在本发明的另一个实施例中，控制换能器的信号可以在与用于检测换能器处的互电容的信号相同的导线上传输。在本发明的再一个实施例中，换能器可以是振动器。在本发明的另一个实施例中，电极中的至少一个电极可安装到定位在至少一根手指上的套箍(cuff)中。

在本发明的又一个实施例中，控制器可以从电极中的至少一个电极接收反馈，并且控制器可以使用接收到的反馈来校准通信地耦合到系统的其它传感器。

在另一方面，本发明涉及根据所附权利要求的用于确定电极之间的接近状态的对应方法。在本发明的实施例中，该方法可以包括检测通信地耦合到人工现实设备的至少两个电极中的至少一个电极处的电荷量。该方法还可以包括基于至少一个电极处的检测到的电荷量来确定指示至少两个电极之间的互电容量的互电容测量值。该方法接下来可以包括基于所确定的互电容测量值确定至少两个电极之间的相对接近状态，其中相对接近状态可以指示电极彼此接近的程度。该方法还可以包括将所确定的至少两个电极之间的相对接近状态作为输入提供给人工现实设备。

在根据本发明的方法和系统的实施例中，电极中的至少一个电极可以包括拉伸传感器。拉伸传感器可以被配置为在至少两个电极之间的互电容测量值正在被确定的同时检测人工现实设备中的拉伸量。在一些示例中，至少两个电极可以嵌入在紧固到人工现实设备的刺绣贴片(embroidered patch)中。在另一个实施例中，人工现实设备可以包括至少部分手套。在此类情况下，手套的拇指套(thumb covering)可以包括至少两个电极并且手套的食指套可以包括至少两个电极。

在本发明的又一个实施例中，该方法还可以包括检测拇指套的至少两个电极与食指套的至少两个电极之间的滑动运动。在又一些实施例中，电极中的至少一个电极可以安装到定位在至少一根手指上的套箍中。

在根据本发明的方法和系统的再另一个实施例中，可以实现多个附加电极以允许用户向人工现实设备输入手势。在又一些实施例中，多个电极可以以彼此相邻的图案布置，形成电极网格(grid)。因此，当相对电极接近电极网格时，可以确定指示相对电极相对于电极网格的定位的网格位置。

在本发明的又一方面，上述方法可以被编码为计算机可读介质上的计算机可读指令。例如，计算机可读介质可以包括一个或更多个计算机可执行指令，当由计算设备的至少一个处理器执行时，该指令可以使计算设备：检测通信地耦合到人工现实设备的至少两个电极中的至少一个电极处的电荷量，基于至少一个电极处的检测到的电荷量，确定指示至少两个电极之间的互电容量的互电容测量值，基于所确定的互电容测量值，确定至少两个电极之间的相对接近状态，其中该相对接近状态指示电极彼此接近的程度，以及将所确定的至少两个电极之间的相对接近状态作为输入提供给人工现实设备。

来自本文描述的任何实施例的特征可以根据本文描述的一般原理彼此组合使用。通过结合附图和权利要求阅读以下详细描述，将更全面地理解这些和其它实施例、特征和优点。

附图简述

附图示出了多个示例性实施例并且是说明书的一部分。连同以下描述，这些附图展示并解释了本公开的各种原理。

图1示出了人工现实头戴式装置(headset)的实施例。

图2示出了增强现实头戴式装置和对应颈带的实施例。

图3示出了虚拟现实头戴式装置的实施例。

图4示出了包括至少两个电极的接近度检测系统(proximity detection system)的实施例。

图5示出了用于确定电极之间的接近状态的示例性方法的流程图。

图6A-图6C示出了其中电极被移动到一起并且随后被移动分开的渐进实施例。

图7A示出了接近度检测系统的实施例。

图7B示出了可以包括在接近度检测系统中的电路的示例电路图。

图8示出了嵌入至少部分手套中的接近度检测系统的替代实施例。

图9示出了嵌入至少部分手套中的接近度检测系统的替代实施例。

图10示出了嵌入至少部分手套中的接近度检测系统的替代实施例。

图11示出了嵌入至少部分手套中的接近度检测系统的替代实施例。

图12A示出了嵌入至少部分手套中的接近度检测系统的替代实施例。

图12B示出了嵌入至少部分手套中的接近度检测系统的替代实施例。

图13A-图13D示出了其中电极可以被刺绣到人工现实紧身衣(bodywear)中的多个实施例。

图14A和图14B示出了嵌入至少部分手套中的接近度检测系统的替代

实施例

在整个附图中，相同的附图标记和描述指示相似但不一定相同的元件。尽管本文描述的示例性实施例易于进行各种修改和替代形式，但是特定实施例已经通过示例的方式在附图中示出并且将在本文详细描述。然而，本文描述的示例性实施例并不旨在限于所公开的特定形式。相反，本公开涵盖落入所附权利要求范围内的所有修改、等同物和替代物。

示例性实施例的详细描述

本公开总体上涉及确定电极之间的接近状态。如下文将更详细地解释，本公开的实施例可允许控制器或其它计算系统确定电极何时彼此靠近、何时接触，以及何时分开。精确确定电极何时接触可能会对人工现实系统提供沉浸式体验的能力产生很大影响。例如，如果用户正在使用人工现实设备(例如，增强现实头戴式装置或虚拟现实头戴式装置和/或具有触觉反馈的手套)，如果人工现实设备没有正确检测到用户的手指何时正在接触，则该用户可能会感到沮丧。

例如，在一些情况下，被配置为向用户提供触觉反馈的触觉手套可以包括分散在整个手套中的电极。在一些情况下，例如，触觉手套可以包括放置在用户拇指上的电极和放置在用户食指指尖上的电极。当用户将食指和拇指捏合在一起时，两个电极会越来越近，直到它们接触为止。通过触感(除了触觉手套之外的触感)，用户将知道他们的食指和拇指何时接触。如果当用户知道手指和拇指实际上正在接触时触觉手套没有记录接触，则用户的大脑将记录差异(discrepancy)。这可能导致用户脱离原本的沉浸式体验。类似地，如果用户的手指随后彼此分开而触觉系统没有记录该运动，则注意到另一个运动没有被正确记录，用户可能会感到沮丧。随着时间推移，手指接触缺乏准确性可能导致用户完全停止使用触觉手套和/或人工现实系统。

因此，本文的实施例可以提供确定电极何时接触的更准确和精确的方法。其它实施例可以确定电极何时靠近以进行接触，而不是正在接触。其它实施例可以确定先前接触的电极何时已经分开。这些时刻(将要接触、正在接触和分离)中的每一个可以由触觉系统单独记录。然后可以使用每个单独的时刻来控制人工现实设备内的各方面，包括与用户界面交互、与虚拟对象交互、与其他用户交互、与其它设备交互等。更进一步地，本文的实施例中的至少一些实施例可以实现触觉反馈致动器以提供触觉反馈并检测电极的接近度。因此，实现本文中的实施例的触觉手套或其它触觉紧身衣可以具有更少的部件和更轻的重量，使得手套更适合长期佩戴。将在下面关于图1-图3的人工现实系统100、200和300并进一步关于图4-图14B进一步解释这些实施例。

人工现实系统可以以多种不同的形状因子和配置来实现。一些人工现实系统可以被设计为在没有近眼显示器(NED)的情况下工作，其示例是图1中的AR系统100。无需NED即可工作的AR系统可能采用多种形式，诸如头带、帽子、发带、腰带、手表、腕带、脚踝带、戒指、颈带、项链、胸带、眼镜框和/或任何其它合适类型或形式的装置。其它人工现实系统可以被设计为与NED一起工作，该NED可以提供对现实世界的可见性(例如，图2中的AR系统200)或使用户在视觉上沉浸在人工现实中(例如，图3中的VR系统300)。虽然一些人工现实设备可以是自包含系统(self-contained system)，但其它人工现实设备可以与外部设备通信和/或协调以向用户提供人工现实体验。此类外部设备的示例包括手持控制器、移动设备、台式计算机、用户佩戴的设备、一个或更多个其他用户佩戴的设备和/或任何其它合适的外部系统。

转向图1，AR系统100通常表示尺寸被设计为适合围绕用户的身体部位(例如，头部)的可穿戴设备。如图1中所示，系统100可以包括框架102和相机组件104，该相机组件104耦合到框架102并且被配置为通过观察本地环境来收集关于本地环境的信息。AR系统100还可以包括一个或更多个音频设备，诸如输出音频换能器108(A)和108(B)以及输入音频换能器110。输出音频换能器108(A)和108(B)可以向用户提供音频反馈和/或内容，并且输入音频换能器110可以捕获用户环境中的音频。

本公开中讨论的实施例还可以在包括一个或更多个NED的AR系统中实现。例如，如图2中所示，AR系统200可以包括具有框架210的眼镜设备202，该框架210被配置为将左显示设备215(A)和右显示设备215(B)保持在用户眼睛的前面。显示设备215(A)和215(B)可以一起或独立地向用户呈现图像或图像系列。

在一些实施例中，AR系统200可以包括一个或更多个传感器，诸如传感器240。传感器240可以响应于AR系统200的运动生成测量信号并且可以位于框架210的基本上任何部分上。传感器240可以包括位置传感器、惯性测量单元(IMU)、深度相机组件或其任何组合。传感器240的示例可以包括但不限于加速度计、陀螺仪、磁力计、检测运动的其它合适类型的传感器、用于IMU的误差校正的传感器或其某种组合。AR系统200还可包括具有多个声学传感器220(A)-220(J)的麦克风阵列，该多个声学传感器统称为声学传感器220。

AR系统200还可以包括外部设备(例如，配对设备)，诸如颈带205，或与外部设备连接。如图所示，颈带205可以经由一个或更多个连接器230耦合到眼镜设备202。连接器230可以是有线或无线连接器并且可以包括电气和/或非电气(例如，结构)部件。在一些情况下，眼镜设备202和颈带205可以独立操作，它们之间没有任何有线或无线连接。虽然图2示出了眼镜设备202和颈带205的部件在眼镜设备202和颈带205上的示例位置，但是这些部件可以位于别处和/或不同地分布在眼镜设备202和/或颈带205上。在一些实施例中，眼镜设备202和颈带205的部件可以位于与眼镜设备202、颈带205或其某种组合配对的一个或更多个附加外围设备上。此外，颈带205通常表示任何类型或形式的配对设备。因此，颈带205的以下讨论也可适用于各种其它配对设备，诸如智能手表、智能手机、腕带、手套、其它可穿戴设备、手持控制器、平板计算机、膝上型计算机等。

将诸如颈带205的外部设备与AR眼镜设备配对可以使眼镜设备能够实现一副眼镜的形状因子，同时仍然为扩展的能力提供足够的电池和计算能力。AR系统200的电池电量、计算资源和/或附加特征中的一些或全部可以由配对设备提供或在配对设备和眼镜设备之间共享，从而降低眼镜设备整体的重量、热分布(heat profile)和形状因子，同时仍保持所需的功能。颈带205还可包括控制器225和电源235。此外，颈带可包括被配置为向用户提供触觉反馈的一个或更多个换能器。触觉反馈可以包括向用户传达信息的脉冲、振动、蜂鸣声(buzzing)或其它感觉。

注意到，代替将人工现实与实际现实混合，一些人工现实系统可以用虚拟体验实质上替换用户对现实世界的一种或更多种感官感知。该类型系统的一个示例是头戴式显示系统，诸如图3中的VR系统300，该系统大部分或完全覆盖用户的视野。VR系统300可以包括前刚性主体302和形状适合围绕用户头部的带304。VR系统300还可包括输出音频换能器306(A)和306(B)。此外，虽然图3中未示出，但前刚性主体302可以包括一个或更多个电子元件，包括一个或更多个电子显示器、一个或更多个惯性测量单元(IMU)、一个或更多个跟踪发射机或检测器和/或任何其它合适的设备或系统，用于创建人工现实体验。

虽然未在图1-图3中示出，但人工现实系统可以包括触觉(tactile)(即触觉(haptic))反馈系统，该反馈系统可以并入头饰、手套、紧身衣裤、手持控制器、环境设备(例如椅子、地垫等)和/或任何其它类型的设备或系统。触觉反馈系统可以提供各种类型的皮肤反馈，包括振动、力、牵引力、纹理和/或温度。触觉反馈系统还可以提供各种类型的动觉反馈(kinesthetic feedback)，诸如运动和顺应性。触觉反馈可以使用马达、压电致动器、流体系统和/或各种其它类型的反馈机制来实现。触觉反馈系统可以独立于其它人工现实设备、在其它人工现实设备内和/或结合其它人工现实设备来实现。

通过提供触觉感觉、听觉内容和/或视觉内容，人工现实系统可以在各种情境和环境中创建完整的虚拟体验或增强用户的现实世界体验。例如，人工现实系统可以帮助或扩展用户在特定环境内的感知、记忆或认知。一些系统可以增强用户与现实世界中的其他人的交互，或者可以实现与虚拟世界中的其他人的更加沉浸式的交互。人工现实系统也可用于教育目的(例如，用于学校、医院、政府组织、军事组织、商业企业等的教学或培训)、娱乐目的(例如，用于玩视频游戏、听音乐、观看视频内容等)，和/或用于可达性(accessibility)目的(例如，作为助听器、视觉辅助设备等)。本文公开的实施例可以在这些情境和环境中的一个或更多个和/或在其它情境和环境中实现或增强用户的人工现实体验。

图4示出了示例人工现实系统400。人工现实系统400可以包括控制器401、两个(或更多个)电极413和414以及人工现实设备410。人工现实设备410可以包括以上关于图1、图2或图3描述的任何或所有设备100、200或300，包括增强现实头戴式装置、虚拟现实头戴式装置或其它人工现实设备。人工现实设备410可以通信地连接到控制器401和/或电极413/414。应当理解，在本文的许多实施例中，电极可以被示出和描述为嵌入手套中或是手套的一部分。然而，电极413/414可以是被设计用于在用户身体的任何地方使用的基本上任何类型的触觉反馈设备的一部分或并入其中。此外，当在本文中提及包含一个或两个电极的示例时，将理解在任何给定的实施方式中可以使用基本上任何数量的电极。

电极413/414可以由铜、锌、银、金、铂或其它导电金属或其它导电材料(诸如硅)制成。至少在一些情况下，电极413/414可以包括绝缘体。例如，电极413/414可以嵌入手套中，其中电极413嵌入在用户食指411的手套指尖上，而电极414嵌入在拇指412的焊盘上。当每个电极上的绝缘体彼此触碰时，可以说电极正在接触。在一些实施例中，电极绝缘体可以由搪瓷、硅树脂、塑料或其它绝缘物质制成。

每个电极可以经由导线415连接到控制器401。控制器401可以是被配置为接收和处理电输入的任何类型的电子硬件，包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、片上系统或某种其它类型的计算硬件。控制器401可以经由导线415从电极413/414接收电输入。控制器401还可以包括存储器402，该存储器402可以被配置为存储指示控制器将如何处理电输入的软件代码或其它指令。至少在一些实施例中，控制器401可以包括执行一个或更多个计算步骤的模块。这些模块可以仅在硬件中、仅在软件中、使用硬件和软件二者的组合来执行它们的功能。

例如，电荷检测器403可以被配置为检测从一个或更多个电极413/414接收的电荷。例如，电极可以由用户相距给定距离放置。随着电极413/414越来越靠近，每个电极可以开始累积电荷。实际上，两个电极连同存在于电极之间的空气区域可以形成电容器，其中空气充当电介质。当由电源(例如，在图2的颈带205中)供电时，电极413/414可以积累可由电荷检测器403测量的电荷。电荷检测器403可单独检测任一电极处的积累电荷(build-upcharge)或可统一确定一组电极处的电荷量。

一旦电荷检测器403检测到至少一定量的电荷，检测到的电荷404的量可以作为输入提供给互电容确定模块405。互电容确定模块405可以分析在一个电极(例如，413)或在两个电极(例如，413/414)处的检测到的电荷404并且可以计算互电容测量值406。互电容测量值406可以指示存在于两个电极413/414之间的电容的量(例如，以模数(ADC)计数的形式，或以某种其它形式的测量值的形式)。该互电容量可以随着电极413/414之间的距离减小或增加而改变。例如，电极413/414之间的互电容量可以随着电介质材料(在该示例中为空气)的量减少而增加。

该互电容测量值406然后可以作为输入被提供给接近状态确定模块407。接近状态确定模块407可以使用互电容测量值406来计算电极413/414之间的相对接近状态408。该相对接近状态408可以指示电极彼此相距多近或多远(例如，如以毫米为单位测量)。例如，随着电极413/414朝向彼此靠近，它们之间充当电介质的空气量将继续减少，直到它们之间没有空气并且电极接触。控制器401然后可以确定电极413/414正在接触并且可以向人工现实设备410指示这种情况。可以将该信息提供给AR设备410以提供精确定时的触觉反馈，从而使用户完全沉浸在人工现实体验中。下面将关于图5的方法500并关于在图6A-图14B中描绘的实施例更详细地描述该过程。

图5示出了用于确定电极之间的接近状态的示例性计算机或控制器实现的方法500的流程图。图5中所示的步骤可以由任何合适的计算机可执行代码和/或计算系统(包括图4中所示的系统)来执行。在一个示例中，图5中所示的步骤中的每个步骤可以表示其结构包括多个子步骤和/或由多个子步骤表示的算法，下面将更详细地提供其示例。

如图5中所示，在步骤510处，本文描述的系统中的一个或更多个系统可以检测通信地耦合到人工现实设备的至少两个电极中的至少一个电极处的电荷量。例如，控制器401的电荷检测器403可以检测电极413和/或电极414处的电荷量。这些电极中的每一个电极可以经由单根导线(例如，415)或经由单独的导线连接到控制器。

方法500接下来可以包括基于在至少一个电极处检测到的电荷404的量来确定指示至少两个电极之间的互电容量的互电容测量值406(步骤520)。例如，互电容确定模块405可以基于电极413/414中的检测到的电荷404的量来确定互电容测量值406。与测量电极之间的电流连接的传统系统(其过程易于由油和污垢引起故障)相反，互电容确定模块405可以被配置为确定电极之间的电容的量值(measure)。互电容测量值406可以提供不仅仅是接触或非接触信号。实际上，互电容测量值406可以检测靠近但未接触(例如，在2mm内)的电极。此外，互电容确定模块405可以被配置为在电极接触之前测量电极之间的距离。在一些实施例中，例如，可以确定电荷检测器403、互电容确定模块405和/或接近状态确定模块407在连续或持续重复的基础上起作用。因此，在电极处检测到的电荷量可以每秒、每毫秒、每微秒或以某个其它周期更新，以连续更新电极413/414之间的距离的测量值。

在一些实施例中，互电容确定模块405可以被配置为测量两个电极(例如，413/414)之间的电容。在此类情况下，两个电极都不能电气接地。可替代地，互电容确定模块405可以被配置为测量单个电极(例如，413)和接地之间的电容。后一种测量值与互电容测量值的区别在于它可以识别两个电极何时已经接触但可能不知道哪些电极已经接触。相反，互电容测量值406可以确定两个电极何时已经接触并且可以确定哪两个电极接触。至少在一些实施例中，互电容还可以对接地损失的寄生电容更加容忍并且因此可以更容易地允许导体(例如，导线415)在整个系统布线而基本上没有信号损失。在更进一步的实施例中，如相关美国专利第9,109,939号中所述，互电容确定模块405可以被配置为当一个电极接地时测量两个电极(例如，413/414)之间的互电容。

在每个指尖包括电极的情况下，例如，用户可以使他们的拇指接触到用户手的其它手指中的任何电极。在其它情况下，用户可能会使他们的拇指或其它手指接触到用户另一只手上的手指，或甚至可能是另一个用户手上的手指。在此类情况下，使用来自每个单独电极的信号的互电容测量值可用于识别哪些电极被接触。互电容测量值还可以允许控制器401确定电极是否正在靠近或正在接触，即使当电极中的每个电极正在移动时(例如，相对于用户移动)。实际上，在本文的实施例中，没有一个电极需要是固定的或不动的。任何电极可以相对于彼此或相对于用户移动，并且至少在一些情况下，可以在检测互电容的同时移动。

图5的方法500接下来可以包括在步骤530处，基于互电容测量值406确定至少两个电极(例如，413/414)之间的相对接近状态408。相对接近状态408可以指示电极413/414彼此接近的程度。在步骤540处，控制器401然后可以将所确定的至少两个电极413/414之间的相对接近状态408作为输入提供给人工现实设备410。相对接近状态408可以指示在任何给定时间点在两个电极之间的距离。

例如，如图6A-图6C中所示，两个电极603和604可以相对于彼此移动到许多不同的位置。在每个位置，图4的控制器401可以记录不同的检测到的电荷404，并且因此可以计算不同的互电容406和不同的最终接近状态408。接近状态408因此可以随着图6的电极603和604朝向彼此移动和远离彼此移动而改变。在图6A中，例如，电极603/604可以定位在足够短的距离内，使得可以相对于两个电极测量互电容(该距离可以根据电极的大小、电极的化学成分或其它环境因素(诸如会影响电介质的那些因素)而改变)。

在图6B中，电极603/604可以移动到接触距离内。在图6C中，手指601和拇指602可以移开足够远以致控制器不再记录互电容(即，电极处的电荷404足够小，使得电极603/604之间的互电容可以忽略)。因此，控制器不仅可以检测电极603/604何时接触，而且可以检测电极何时已经停止接触。此外，在电极足够靠近以在它们之间产生电容效应之后，控制器可以确定两个电极603/604之间的相对距离。即使这两个电极都正在相对于用户移动(例如，用户正在挥手)，也可以这样做。

因此，控制器401可以被配置为基于在至少一个电极(例如，603)处检测到的电荷量来确定互电容测量值406，并且还可以基于在两个不同的电极(例如，603/604)处检测到的电荷量来确定互电容测量值406。使用该互电容测量值406，控制器401可以确定两个电极何时彼此接触。在触觉手套、紧身衣裤或其它触觉装备包括多个不同电极的情况下，控制器401不仅可以确定两个电极正在接触，而且还可以确定哪两个电极正在接触。

例如，如图7A中所示，左侧框700A示出了具有手套710的用户手的手掌侧。手套可以包括多个嵌入式电极701-705。电极701-705可以嵌入例如手套上每根手指的指尖中。如在图6A-图6C中所示的实施例中，用户可以使他们的拇指例如接触到他们的任何手指。因此，当拇指上的电极701接触食指上的电极702或接触中指上的电极703或接触无名指上的电极704或接触小指上的电极705时，控制器708可以确定相应电极何时靠近、接触或分离。右侧框700B中所示的用户手的背面可以包括将每个电极连接到控制器708的一根或更多根导线707。更进一步地，用户手的背面可以包括例如定位于用户的拇指和食指之间的其它电极(例如，电极706(如下文进一步解释的，其可以是参考电极))。除了电极701-706之外，许多其它电极也可以嵌入触觉手套710上。

在一些实施例中，触觉手套710可以由电力网(power mesh)构成。电极701-706可以集成到该电力网中。电力网可以是由尼龙、氨纶或被设计为拉伸的其它材料制成的一种类型的织物网。由此类材料构成的触觉手套对于各种用户来说可能更舒适，因为手套可以拉伸以适应基本上任何形状或大小的手。在图7A中，电极位于每个指尖和拇指尖处。每个电极可以使用一个或更多个导体707连接到控制器708(例如，印刷电路板(PCB))。

在一些情况下，导体707可以包括漆包线(enameled wire)。在一些实施例中，该导线的直径可以是30号(30-guage)或更小，而在其它实施例中，导线可以是34号或更小。较小的导线可能更柔韧，并且因此用户佩戴起来更舒适。在一些实施例中，导体707可以包括硅胶护套的30号(或更小的)绞合线。导体707可以被绝缘以避免意外的电连接。可替代地，导体707可以是非绝缘的，诸如是导电线。电极701-706可以使用各种材料绝缘以将电极屏蔽于用户身体和其它导体以避免测量误差。在一些实施例中，导体707可以以蛇形图案(serpentine pattern)附接到触觉手套710，使得导体可以自由移动并贴合用户的手。可替代地，可在触觉手套710中实现柔性导体。例如，通过使用线横跨导体进行缝合，此类柔性导体可附接到触觉手套710。

当操作时(例如，当连接到人工现实头戴式装置或其它人工现实系统(例如，分别来自图1、图2或图3的100、200或300中的任何一个))时，控制器708可以在一个电极上驱动信号并且在第二电极上检测效应。第一电极可以被称为发射电极(TX)，而第二电极可以被称为接收电极(RX)。TX电极可以以相对低的阻抗驱动并且RX电极可以形成到感测电路(例如，控制器708)的高阻抗输入。结果，在至少一些实施例中，可以忽略TX电极之间的任何寄生电容。另一方面，可以通过保持例如在TX导体和RX导体之间至少5mm的最小间距来减少TX电极和RX电极之间的任何寄生电容。在一些实施例中，电极701和706可以是RX电极并且电极702、703、704和705可以是TX电极。通过将控制器708放置在手背上并且通过在手指背部上对导体707进行布线，可以设置TX电极和RX电极的最优间距。

另外或可替代地，可以使用屏蔽材料来屏蔽每个RX导体以减少与TX导体的耦合。可替代地，每个TX导体都可以被屏蔽，或者RX和TX导体二者都可以被屏蔽。屏蔽物可以例如环绕导体707中的每一个。在其它情况下，屏蔽导线可以邻近(例如，在1mm内)被屏蔽的导体布线。屏蔽物可以连接到系统接地或可以被驱动以匹配被屏蔽的导体。控制器708因此可以驱动单个TX电极并且然后可以测量一个或更多个RX电极上的接收信号。以该方式，跨TX和RX电极的测量值可以在系统内被时间复用(time multiplexed)。为了辅助测量过程，电极706可以被实现为参考电极。在一些情况下，信号的一部分可以从TX电极通过用户的身体耦合到RX电极。参考电极(例如，706)可用于校正通过用户身体发生的该耦合。参考电极可以被放置在手套(或其它触觉设备)上另一个电极不太可能接触到它的位置。在一些实施例中，参考电极706可以是TX电极，而在其它情况下，参考电极706可以是RX电极。

在一些实施例中，限制RX电极的数量可能是有利的，因为RX电极被设计为提供高阻抗，并且因此，它们的导体可能更难布线，因为它们更容易受到与TX导体的寄生耦合的影响。在此类情况下，手套710可以包括比TX电极更少的RX电极。导体(例如，707)也可以布线以避开锐弯曲(sharp bend)区域，诸如手指根部的手掌侧。此类布线可以限制导体的锐弯曲，从而可能避免过早失效。以该方式对导体布线还可以在佩戴手套710时提高用户的舒适度。如下文将进一步解释的，电极701-706和/或控制器708可以安装到手套710上的刺绣贴片。

因此，诸如710的触觉手套可以包括布置在各种不同位置的许多不同电极。控制器708可以接收来自RX电极的指示那些电极处的电荷水平的输入。根据该电荷，控制器708可以确定足够靠近以开始生成可测量互电容的任何两个电极之间的互电容测量值。控制器可以确定哪两个电极在彼此的指定距离内并且可以确定该距离是多少。此外，控制器708可以确定电极何时接触、它们接触多长时间以及两个电极何时彼此分离，所有这些确定都使用互电容测量值。这些时刻中的每一个时刻都可以用在用户界面中以控制与该用户界面的交互和/或与虚拟对象的交互。

在一些实施例中，电极701-706中的一个或更多个电极可以是被配置为在接收到触发输入时提供可感知运动的换能器。这些换能器可以是触觉手套中提供触觉反馈的元件。换能器可以从控制器708或从另一个控制器(例如，诸如图3的300的人工现实头戴式装置内的控制器)接收输入信号并且可以产生可由用户感觉到的诸如蜂鸣声或振动的运动。在一些实施例中，这些换能器可以被实现为触觉手套710中的电极701-706。

此类换能器或致动器的一个示例是振动器。振动器可以是在接收到输入驱动信号时振动的柔性压电材料。例如，控制器708可以施加正弦波输入信号(例如，在200V处)并且振动器可以与横跨压电元件施加的电压量成正比地伸缩(flex)。振动器可以很小并且可以很好地贴合用户的手指。每个振动器可具有可用作电容板的导体。本文的实施例可以暂时断开现有的压电驱动系统并施加更高频率的信号来执行电容性耦合。实际上，至少在一些实施例中，施加到振动器的更高频率的信号可导致在用作电容板的导体处积累电荷。

控制器708可以例如向振动器发送TX信号，这使得振动器振动。在一些实施例中，该信号可以处于大约100Hz的频率。在此类TX信号之间，或者在此类信号之前或之后，控制器708可以向振动器发送更高频率的信号以检测电荷积累(例如，图4的电荷404)。该更高频率的信号(例如，在KHz或MHz范围内)可能无法由振动器再现，或者，如果振动器能够再现该信号，则用户可能感觉不到该信号。因此，可以在较高频率下执行检测电荷404(以及因此互电容)，而可以在较低频率下执行触觉反馈致动。因此，同一换能器(例如，振动器)可以用作电极和致动器二者。

例如，图7B示出了可以在图7A的控制器708中实现或由其访问的电路图750的一个实施例。在一些实施例中，电路图750可以为振动器(VT)提供驱动信号。例如，VT驱动器1(VT1 751)可以驱动第一振动器并且VT驱动器2(VT2 752)可以驱动第二振动器。在一些情况下，VT1可以是发射机，并且VT2可以是接收机。两个VT都可以由高压VT驱动器(751/752)通过串联电阻器R1和R2(例如，每个电阻为l k欧姆)来驱动。在测量期间，VT2的正极端子可以通过断开(open)高压开关753来与VT驱动器752断开。负极端子可以通过断开开关7来与接地断开。在此类情况下，VT2现在将是高阻抗接收机(RX)。

VT1的负极端子可以连接到输出指定电压(例如，0V或5V)的高电流逻辑驱动器。驱动器可具有足够低的阻抗来克服通过R2的电流。驱动器可以由脉冲发生器754控制。脉冲可以是例如1.7uS宽，一个序列中有10个脉冲。序列持续时间可以是例如34.5uS并且可以例如每10mS重复一次(即，0.4％占空比)。至少在一些情况下，振动器响应时间可能太慢而无法对该速度的脉冲作出反应，并且因此，可以以不会降低振动器用户体验的方式来实现脉冲。振动器1现在可以是低阻抗发射机(TX)。至少在一些实施例中，当VT2与高压驱动器断开时，测量可以相对快速地发生。当收集用于手部姿势的机器学习估计的数据时，可以相对于多个发射机振动器测量每个RX VT。当作为振动器操作时，如果测量窗口过长，则接收机振动器可能经历一定量的失真。

图7B的示例电路图750中的“Cmutual”可以指VT1和VT2之间的互电容。这可以与图4的互电容测量值406相同。在一些实施例中，Cmutual可以在1/2pF和5pF之间。至少在一些实施例中，控制器708可以具有用于测量互电容的内置硬件。例如，一些控制器可以实现电流数模转换器(DAC)和定时器来测量转移到储能电容器的电荷。本文的实施例可以被配置为进行基于电压的测量以更容易地在示波器上观察电路。

在一个实施例中，在测量开始时，高压开关73和开关7断开。这些开关可以在整个测量中保持断开。以下步骤可以重复多次(例如，在一些情况下为10次)：1)闭合(close)开关2、4和5。这可能会在Cpositive和Cnegative上施加相同的偏置电压，因此它们之间的差分测量从零开始。偏置电压可以是1/2Vcc并且可以是虚拟接地。至少在一些实施例中，使用的电压可以变化，因为ADC 755可以在Cpositive和Cnegative之间进行差分测量。2)闭合开关1和3。接收机(RX)可具有对地的寄生电容。闭合这些开关可将寄生电容充电到Cpositive上的电压。3)断开所有开关，这可能会使RX成为高阻抗。4)将TX驱动为高。通过Cmutual的耦合可能会随着TX的增高而提高RX处的电压。5)闭合开关1和4。这可能会提高Cpositive上的电压，并且该提高可能与Cmutual成比例。6)闭合开关1和6。这可能会将RX寄生电容充电到Cnegative上的电压。7)断开所有开关。这可能会使RX成为高阻抗。8)将TX驱动为低。通过Cmutual的耦合可能会随着TX的降低而降低RX处的电压。9)闭合开关1和5。这可能会降低Cnegative上的电压，并且该降低可能与Cmutual成比例。在该序列结束时，控制器708可以测量Cpositive和Cnegative之间的差分电压。该测量值可以与Cmutual成比例。因此，该过程可以允许振动器(或其它换能器)充当触觉反馈提供器和互电容传感器。

在该双重用途的检测器和触觉反馈提供器功能中，基本上可以使用任何类型的换能器。例如，可以使用音圈换能器、线性谐振致动器(LRA)、电激活干扰器、流体致动器或其它类型的致动器。在一些情况下，具有足够量的导体面积的基本上任何致动器都可以被配置为同时(或至少在紧密连续内)像电极和换能器一样起作用。因此，当任何两个换能器(例如，振动器)被放在一起时(如图6B中所示)，它们可以通过互电容成为一个，并且该互电容可以被检测到并用于提供诸如振动或蜂鸣声的触觉反馈。控制器可以向换能器发送控制信号以提供触觉反馈，并且可以在其后立即提供一个或更多个电荷检测信号以检测换能器(在该情况下还充当电极)处的电荷。通过将触觉反馈换能器实现为电极，每个触觉手套或其它触觉设备可能不需要包括电极和单独的换能器二者。因此，触觉手套可以更轻并且因此佩戴更舒适。此外，代替必须将单独的导线连接到电极和换能器二者，使用本文实施例的触觉设备可以实现到每个组合换能器/电极的单根导线。

因此，以该方式，图7A中所示的电极701-706中的任何一个电极都可以用作换能器或致动器以向用户提供触觉反馈。控制器708可以在控制器708向换能器/电极提供触觉反馈输入之前、之后或同时测量互电容。控制器708可以使用与用于检测互电容相同的导线来提供触觉反馈控制信号。此外，控制器708可以在提供触觉反馈输入之前、之后或同时从这些电极接收反馈。控制器708然后可以使用接收的反馈来校准通信地耦合到系统的其它传感器。

例如，在一些实施例中，一个或更多个电极可以是拉伸传感器。拉伸传感器可以被配置为检测人工现实设备(例如，触觉手套710)中的拉伸量。控制器708可以在确定至少两个电极之间的互电容测量值的同时检测拉伸量。控制器708可以使用从其它电极(例如，701-706)接收的反馈来校准拉伸传感器。可以由诸如导电硅树脂的可拉伸材料制成(具有夹在两层导电硅树脂之间的绝缘层)的拉伸传感器在它被拉伸时(例如，在用户的手背上)可以生成电容测量值。然后可以通过在电极701-706处进行的测量来改进该电容测量值。可替代地，来自拉伸传感器的反馈可用于校准电极701-705中的任何一个或更多个电极。

在一些实施例中，这些拉伸传感器也可以用作电极。事实上，如上所述，一个或更多个拉伸传感器可以被放置在触觉手套的背部以识别用户手指弯折的位置。在其它情况下，拉伸传感器可以在指尖上方和手套的指尖上拉伸，类似于图7A中所示的电极701-705。在此类情况下，拉伸传感器可以用作能够检测用户指尖接触的电极。柔性压电致动器也可以以类似方式用作拉伸传感器和/或电极。

现在转向图8，框800A示出了具有触觉手套810的用户的手的正面(front)。框800B示出了具有相同手套810的用户的手的背部。如其它前面的图所指出的，本文的实施例可以在完整的手套(诸如810)或部分手套中实现。本文的实施例还可以在鞋类、紧身衣、头饰或其它触觉反馈系统中操作。在图8的手套810中，拇指可以具有两个RX电极(801和802)。食指可以具有TX指尖电极803，以及在面向拇指的手指一侧上的TX电极(804、805和806)。两个拇指电极801和802可以被配置为检测手势。例如，两个拇指电极801和802可以被配置为检测垂直于食指滑动拇指的手势(例如，推或拉)。当单个TX电极(803-806)从801滑动到802时，801上检测到的电荷可能会随着802上检测到的电荷增加而减少。因此，当TX电极横跨拇指电极801和802滑动时，人工现实设备和/或通信耦合的控制器可以测量TX电极的粒度位置(granular position)。使用该方法，当手指在拇指电极上滑动时，用户的手指可以充当滑块控件。

可替代地，控制器或人工现实设备可以使用预先建立的测量阈值将每个电荷测量值视为接触或非接触测量值。在此类情况下，除了正在接触之外的任何电荷测量值都可以被记录为非接触，并且只有接触被指示为接触。然后，基于来自拇指电极801/802的接触或非接触测量值的时序，控制器可以确定用户相对于他们的手指(例如，图8中所示的示例中的食指)滑动他们的拇指的方向。在其它示例中，电极可以放置在不同的手指上，但是可以以相同或相似的方式起作用。用户手指侧面上的电极也可用于检测拇指平行于食指滑动或相对于其它手指滑动。

图9示出了替代的手套实施例，其中电极安装在手套拇指的一侧上。图9的框900A示出了包括套箍903的手套910的手掌侧。套箍可以由非导电可拉伸材料的环制成并且可以放置在手指上或附接到手指(图9中的中指)。套箍可具有经由导体连接到控制器904的电极902，如框900B中所示。该套箍可以沿手指重新定位在任何位置，并且电极902可以相对于手套以任何旋转定位。在一些实施例中，一旦就位，可以将套箍903缝入手套910中。电极902可用于检测拇指和中指侧面之间的触碰。因此，用户可以实施拇指电极901和套箍电极902来创建各种手势，人工现实设备可以使用这些手势来控制用户界面，从而控制人工现实对象或执行其它动作。在一些情况下，例如，拇指电极901和套箍电极902可用于例如可能在玩游戏时或在VR谋杀之谜中扮演角色时在增强或虚拟世界中形成手指枪。

图10示出了替代的触觉手套实施例，其中实现了专门类型的套箍。框1000A示出了触觉手套1010的手掌侧，而框1000B示出了触觉手套1010的背面。和在图9中一样，一个电极(1001)安装到拇指。套箍1003可以包括导电材料，诸如例如导电线。套箍1003可以位于可以集成到手套1010中的电极1002之上。在一些情况下，电极1002可以位于手背上(如框1000B中所示)以简化导体布线。套箍1003可以是悬浮导体(floating conductor)，在这种情况下，TX电极1002可以电容性地耦合到套箍。套箍1003然后可以电容性地耦合到RX电极1001。该实施例可以提供对导体布线的更大控制(因为套箍1003是悬浮导体)，并且因此可以允许在整个手套1010中放置电极的更多自由度。

图11示出了触觉手套1110的替代实施例，其中电极以检测附加手势的方式定位。框1100A示出了触觉手套1110的手掌侧，并且框1100B示出了触觉手套1110的背面。电极1101和1107可以是RX电极，并且电极1102、1103、1104、1105和1106可以是TX电极。当电极1101接触电极1106时，控制器1108可以感测拇指接触小指根部附近的手掌的手势。当电极1102、1103、1104和/或1105接触电极1107时，控制器1108可以感测到闭合的手。在一些情况下，电极1107可以分解成多个单独的电极以检测哪个指尖正在接触手掌底部。这些附加手势可以为更具表现力的用户界面提供不同的输入，或者可以允许与虚拟对象进行更细微的交互。在一些实施例中，附加电极可以放置在手指的面向侧(facing side)以测量外展(abduction)，即手指的伸展。相对的电极可以分别是RX和TX。在此类情况下，电极之间的距离可以通过测量电极之间的电容来确定。例如，如果无名指电极在此类情况下在手指的每一侧都是RX电极或都是TX电极，则可以简化布线。在一些情况下，正如图10的套箍1003，电极可以环绕手指。

图12A和图12B示出了触觉手套1210的实施例，该触觉手套1210包括嵌入手套上各种不同位置的多个不同电极。控制器1201可以经由导体1202连接到这些电极中的每一个电极。至少在一些实施例中，这些电极中的任何一个或所有这些电极可以用作用于提供触觉反馈的换能器以及用于测量互电容的电极。在一些情况下，电极(例如，1203-1209和1211-1214)可以嵌入紧固到触觉手套1210的刺绣贴片中。例如，如图13A-图13D中所示，电极可以以各种不同的设计嵌入到刺绣贴片中。另外或可替代地，刺绣贴片1301、1302、1303和1304本身可以是电极，由导电线或其它合适的材料构成。

这些刺绣电极可以非常柔韧，并且因此佩戴起来会很舒适。电极1301以蛇形图案示出。在一些实施例中，RX电极上的路径可以从TX电极上的路径旋转90度以避免可能由图案之间的不同对齐引起的可变耦合。例如，手指可以具有在与手指的纵向轴线垂直的直线中对齐的转弯半径。这可以允许沿着手指的弯折半径灵活的长距离延伸(run)。在一些情况下，拇指的转弯半径可以平行于拇指的纵轴对齐。技术刺绣机可用于放置导体(例如，图2的1202)并且还可用于横跨导体进行缝合。图案1302可以通过相对于彼此旋转转弯半径来实现更高的导体密度。图案1302也可能对TX和RX电极上的图案之间的对齐不太敏感。

应当注意，在这些实施例中，电极导体密度可能不需要是100％(例如，导电箔)。例如，较低的密度可能会转化为更大的灵活性和更多的舒适度。在一些情况下，可以使用50％的密度，并且在一些情况下，可以使用小于10％的密度。例如，图案1303表现出比1301、1302或1304更低的密度，并且因此可以提供更大的灵活性。在其它情况下，导电网(例如，由导电线制成的导电网格)可用于电极。在这些示例中的至少一些示例中，电极和将电极连接到电子设备的导体可以是连续导线。在一些情况下，极简电极可能是单根导线。在此类情况下，什么是电极和什么是导体之间的指定可以是该部分是否可以被相反功能的另一个电极(RX与TX)接触。因此，如图12和图13A-图13B中所示，本文描述的电极可以以多种不同的图案实现并且可以由可以导电或可以不导电的多种不同类型的材料组成。这些材料中的一些材料(诸如导电线)在实现到人工现实设备中时可能是有利的，因为这些设备可能更轻、更灵活，并且因此随着时间推移佩戴更舒适。

图14A和图14B示出了其中多个电极可以以彼此相邻的图案布置以形成电极网格的实施例。例如，在图14A中，电极1401、1402和1403可以布置成圆形图案。因此，当相对电极(例如，1405)接近电极网格时，通信地耦合到电极的控制器可以确定指示相对电极1405相对于电极网格的定位的网格位置。因此，例如，如图14B中所示，当用户将相对电极1405滑过电极1401并部分地滑到电极1402和1403上时，电极1401可以记录高电容读数，因为相对电极1405的大部分靠近或接触电极1401。电极1402和1402可以各自记录在它们自己和相对电极1405之间较少量的互电容。随着相对电极1405在网格(其可以包括比三个更多或更少的电极)上移动，网格中的每个单独电极可以连续报告其当前电荷水平。然后，控制器可以基于来自网格中每个电极的输入信号来计算组合的网格位置指示符，该指示符指示相对电极相对于网格的位置。以该方式，用户的拇指和食指可以用作触控板(trackpad)，其中触控板完全不受束缚(untethered)并且可以作为手套或其它触觉设备的一部分与用户一起移动。

除了上述实施例之外或作为其替代，至少一个实施例可以包括以下项：具有手掌侧和背面的手套，以及位于手套的至少两个分开的指尖上的至少两个电极。在该实施例中，电极可以由位于手套上的绝缘导线形成，并且绝缘导线可以从至少两个指尖中的每一个指尖分别布线到手套背面的至少一部分。例如，如早先关于图7所指出的，可以提供包括分别位于拇指和食指上的电极701和702的手套710。图7的框700A示出了手套710的手掌，而框700B示出了手套710的背部。

在一些实施例中，控制器708可以是可选的。实际上，手套710可以被制造成包括形成手套的网(mesh)或其它材料，以及形成电极的一根或更多根绝缘导线(例如，707)。绝缘导线707可以形成任何电极701-706并且可以包括其它电极(未示出)。在一些实施例中，手套710可以通信地耦合到人工现实设备。例如，手套710可以分别通信地耦合到图1、图2或图3的人工现实设备100、200或300中的任何一个人工现实设备。该耦合可以允许致动信号和/或测量信号从人工现实设备传输到手套710上的电极(例如，701和702)。

在一些情况下，电极中的至少一个电极定位于手套710上的手指边缘上。例如，电极701可以定位于框700A中所示的手套710中的拇指边缘上。另外或可替代地，电极可以定位在其它手指的边缘上。这些电极可以是位于指尖上的电极(例如，702-705)的补充或替代。例如，在一些情况下，定位于指尖上的电极可以电连接到定位于同一手指边缘上的电极。这些电极中的每一个电极可以以不同的形式布置。

事实上，如图12A-图12B和图13A-图13B中所示，电极1208-1214或1301-1302可以布置成螺旋形。螺旋形可以是相对密集的螺旋形，其中导线的每一环与其它环紧密地缠绕在一起，或者螺旋形可以相对松散，其中导线的每一环与其它环相距相对较远地缠绕。在一些情况下，螺旋形的“紧密度”或环之间的距离量可称为填充密度。如果电极螺旋形(例如，1301)具有100％的填充密度，则螺旋形的环可能彼此接触，而如果电极螺旋形具有0％的填充密度，则螺旋形的环可能在导线长度允许的范围内尽可能远地分开定位。在一些情况下，电极可以以小于50％的填充密度构造，并且在一些实施例中，电极可以以小于10％的填充密度构造。

图13C示出了其中电极1303由以具有一根或更多根平行延伸的蛇形图案布置的导体形成的实施例。因此，电极1303可以从初始长度的导线开始，弯曲直到垂直，然后弯曲180度直到平行一段长度，然后弯曲180度直到平行一段长度，以此类推。此类蛇形图案也可以以给定的填充密度制造，包括小于50％、小于10％的填充密度，或以一些其它填充密度制造。图13D示出了其中电极以扭曲的蛇形图案布置的实施例。此类图案可以模仿人类指纹。这些蛇形电极可以围绕手套(例如，图12B的手套1210)的指尖的半径定位。在一些实施例中，蛇形电极(例如，1303)可以定位在手套的至少一根手指上，并且螺旋电极(例如，1301)可以定位在手套的拇指上。这可以有助于避免导线的平行延伸可能彼此接触的情况。

在一些情况下，绝缘导线(例如，图7的707)可以以它们之间指定的最小距离布线。在一些实施例中，该指定的最小距离可以是至少五毫米。在一些情况下，这些导线可用于形成RX电极和TX电极。因此，在此类情况下，形成RX电极的导线和形成TX电极的导线可以被定位成相隔至少五毫米以避免干扰。可以制造具有RX和TX电极的手套以包括比TX电极更少的RX电极。例如，在图7中，电极701和706可以是RX电极并且电极702、703、704和705可以是TX电极。

形成这些电极的绝缘导线可以以避免手套710中的锐弯曲的方式布线。例如，如图12A的手套1210的背面所示，导线1202可以远离手上可能发生锐弯曲(诸如手指或手的手掌侧上)的位置布线。通过以避免锐弯曲的方式对导线布线，导线可以在由于反复弯曲而断裂之前享有更长的使用寿命。在一些实施例中，电极可以放置在手套上的不同位置，而不是指尖。例如，电极可以定位于手指的侧面，诸如图12A的电极1204-1207。在一些情况下，这些电极中的至少两个电极可沿手套1210中相邻手指的相对侧定位。当沿相邻手指的相对侧放置时，电极可以被实现来测量手指外展，包括运动以分开和靠在一起的速率，以及手指之间的距离。

在一些实施例中，手套和对应的电极可以连接到控制器。例如，图12A的导线1202可以连接到控制器1201。然而，该控制器可以是可选的，并且可以不作为手套1210的一部分被包括。在控制器1201包括在手套中的情况下，控制器可以安装到手套1210的背面或手套的一些其它部分。在其它情况下，控制器可以用导线1202和手套1210来实现，但是控制器可以远离手套，位于远离手套的另一个位置。在此类情况下，控制器可以通信地连接到导线1202以向电极发送信号和从电极接收信号。以该方式，无论控制器位于何处，都可以与手套上的电极进行通信并对电极进行控制，并且在一些情况下，可以使用电极来测量互电容并向用户提供触觉反馈。

因此，本文描述的各种实施例可以提供用于在人工现实系统中检测接触的各种不同方法和系统。实施例可以在多种不同配置中使用各种不同类型的电极。在一些实施例中，电极可用作电荷检测电极和致动器二者，在接收到驱动信号时提供触觉反馈。这些电极可用在各种不同的触觉反馈设备上，包括上文所述的许多替代类型的手套。

如上所述，本文描述和/或示出的控制器、计算设备和系统广泛地表示能够执行计算机可读指令(诸如包含在本文描述的模块内的那些计算机可读指令)的任何类型或形式的计算设备或系统。在它们最基本的配置中，这些计算设备可以各自包括至少一个存储器设备和至少一个物理处理器。

在一些示例中，术语“存储器设备”通常是指能够存储数据和/或计算机可读指令的任何类型或形式的易失性或非易失性存储设备或介质。在一个示例中，存储器设备可以存储、加载和/或维护本文描述的模块中的一个或更多个模块。存储器设备的示例包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、光盘驱动器、缓存、这些设备中的一个或更多个的变体或组合、或任何其它合适的存储存储器。

在一些示例中，术语“物理处理器”通常是指能够解析和/或执行计算机可读指令的任何类型或形式的硬件实现的处理单元。在一个示例中，物理处理器可以访问和/或修改存储在上述存储器设备中的一个或更多个模块。物理处理器的示例包括但不限于微处理器、微控制器、中央处理单元(CPU)、实现软核处理器的现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、它们中的一个或更多个的部分、这些处理器中的一个或更多个的变体或组合或任何其它合适的物理处理器。

尽管被示为分开的元件，但是本文描述和/或示出的模块可以表示单个模块或应用的部分。此外，在某些实施例中，这些模块中的一个或更多个模块可以表示一个或多个软件应用或程序，当由计算设备执行时，该软件应用或程序可以使计算设备执行一项或更多项任务。例如，本文描述和/或示出的一个或更多个模块可以表示被存储在并被配置成在本文描述和/或示出的一个或更多个计算设备或系统上运行的模块。这些模块中的一个或更多个模块还可以表示被配置为执行一个或更多个任务的一个或更多个专用计算机的全部或部分。

此外，本文描述的一个或更多个模块可以将数据、物理设备和/或物理设备的表示从一种形式转换为另一种形式。例如，本文所述的一个或更多个模块可以接收要转换的数据，将数据转换为电荷测量值，输出转换结果以创建输入信号，使用转换结果生成触觉反馈，以及将转换结果存储为其它传感器的潜在反馈。另外地或可替代地，本文所述的一个或更多个模块可以通过在计算设备上执行、在计算设备上存储数据和/或以其它方式与计算设备交互，将处理器、易失性存储器、非易失性存储器和/或物理计算设备的任何其它部分从一种形式转换为另一种形式。

在一些实施例中，术语“计算机可读介质”通常是指能够存储或携带计算机可读指令的任何形式的设备、载体或介质。计算机可读介质的示例包括但不限于传输型介质(诸如载波)以及非瞬态型介质，诸如磁存储介质(例如，硬盘驱动器、磁带驱动器和软盘)、光存储介质(例如，压缩盘(CD)、数字视频盘(DVD)和BLU-RAY盘)、电子存储介质(例如，固态驱动器和闪存介质)以及其它分发系统。

本公开的实施例可以包括人工现实系统或结合人工现实系统来实现。人工现实是一种在呈现给用户之前已经以一些方式进行了调整的现实形式，其可包括例如虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(MR)、混杂现实(hybrid reality)或其某种组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全生成的内容或与捕获的(例如，真实世界的)内容相结合的生成内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈或其某种组合，这些内容中的任何内容都可以在单个通道或多个通道中呈现(诸如向观众产生三维效果的立体视频)。另外，在一些实施例中，人工现实还可以与用于例如在人工现实中创建内容和/或以其它方式用于人工现实(例如，在人工现实中执行活动)的应用、产品、附件、服务或其某种组合相关联。提供人工现实内容的人工现实系统可以在各种平台上实现，包括连接到主机计算机系统的头戴式显示器(HMD)、独立的HMD、移动设备或计算系统或能够向一位或更多位观众提供人工现实内容的任何其它硬件平台。

本文描述和/或示出的过程参数和步骤顺序仅作为示例给出并且可以根据需要改变。例如，虽然本文所示和/或描述的步骤可以按特定顺序示出或讨论，但这些步骤不一定需要按照所示或讨论的顺序执行。本文描述和/或示出的各种示例性方法还可以省略本文描述或示出的步骤中的一个或更多个步骤，或者除了所公开的步骤之外还包括附加步骤。

已经提供了前面的描述以使本领域的其他技术人员能够最优地利用本文公开的示例性实施例的各个方面。该示例性描述并非旨在穷举或限于所公开的任何精确形式。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，许多修改和变化是可能的。本文公开的实施例应该在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的。在确定本公开的范围时应参考所附权利要求及其等同物。

除非另有说明，否则在说明书和权利要求中使用的术语“连接到(connected to)”和“耦合到(coupled to)”(以及他们的派生词)应被解释为允许直接和间接(即，经由其它元件或部件)连接。此外，在说明书和权利要求书中使用的术语“一个(a)”或“一个(an)”应被解释为表示“……中的至少一个(at least one of)”。最后，为了便于使用，在说明书和权利要求书中使用的术语“包括(including)”和“具有(having)”(以及他们的派生词)可与词“包括(comprising)”互换并具有相同的含义。

Claims (15)

1.一种系统，包括：

至少两个电极，其通信地耦合到人工现实设备；以及

控制器，其被配置为：

检测所述电极中至少一个电极处的电荷量；

基于所述至少一个电极处的检测到的电荷量，确定指示所述至少两个电极之间的互电容量的互电容测量值；

基于所确定的互电容测量值，确定所述至少两个电极之间的相对接近状态，所述相对接近状态指示所述电极彼此接近的程度；以及

将所确定的所述至少两个电极之间的相对接近状态作为输入提供给所述人工现实设备。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器基于所述至少两个电极两者处的检测到的电荷量来确定所述互电容测量值。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器确定所述至少两个电极之间的绝缘体何时彼此接触，并且可选地，其中，所述控制器还确定所述至少两个接触电极何时停止彼此接触。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述系统包括通信地耦合到所述人工现实设备的三个或更多个电极，并且可选地，其中，所述控制器确定所述三个或更多个电极中的哪两个电极在彼此的指定距离内。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个电极嵌入至少部分手套内，所述手套被配置为适合戴在用户手的至少一部分上。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电极中的至少一个电极包括被配置为在接收到触发输入时提供可感知运动的换能器，以及可选地，其中，包括换能器的所述至少一个电极被配置为在所述控制器确定所述至少两个电极之间的所述互电容测量值的同时提供所述可感知运动，和/或其中，通过与用于检测所述换能器处的互电容的信号相同的导线来传输控制所述换能器的信号。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器从所述电极中的至少一个电极接收反馈，并且其中，所述控制器使用所接收的反馈来校准通信地耦合到所述系统的一个或更多个其它传感器。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电极中的至少一个电极被安装到定位在至少一根手指上的套箍中。

9.一种用于确定电极之间的接近状态的计算机实现的方法，包括：

检测通信地耦合到人工现实设备的至少两个电极中的至少一个电极处的电荷量；

基于所述至少一个电极处的检测到的电荷量，确定指示所述至少两个电极之间的互电容量的互电容测量值；

基于所确定的互电容测量值，确定所述至少两个电极之间的相对接近状态，所述相对接近状态指示所述电极彼此接近的程度；以及

将所确定的所述至少两个电极之间的相对接近状态作为输入提供给所述人工现实设备。

10.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中，所述电极中的至少一个电极包括拉伸传感器，并且其中，所述拉伸传感器被配置为在所述至少两个电极之间的所述互电容测量值正在被确定的同时检测所述人工现实设备中的拉伸量，和/或其中，所述至少两个电极嵌入在紧固到所述人工现实设备的刺绣贴片中。

11.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中，所述人工现实设备包括至少部分手套，并且其中，所述手套的拇指套包括至少一个电极并且所述手套的食指套包括至少两个电极，以及可选地，所述方法还包括检测所述拇指套的所述至少一个电极和所述食指套的所述至少两个电极之间的滑动运动。

12.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中，所述电极中的至少一个电极被安装到定位在至少一根手指上的套箍中。

13.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中，实现多个附加电极以允许用户向所述人工现实设备输入手势。

14.根据权利要求9所述的计算机实现的方法，其中，多个电极以彼此相邻的图案布置形成电极网格，使得当相对电极接近所述电极网格时，确定网格位置，以指示所述相对电极相对于所述电极网格的定位。

15.一种非暂时性计算机可读介质，其包括一个或更多个计算机可执行指令，所述指令当由计算设备的至少一个处理器执行时，使所述计算设备执行权利要求1至8中任一项所述的方法。

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