CN113671819B - 电子手表的冠部 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及电子手表的冠部。本公开提供了一种电子手表，该电子手表包括限定电子手表的侧表面的外壳、耦接到外壳并限定电子手表的前表面的透明盖、图像感测元件，以及从外壳侧面延伸并限定成像表面的冠部。冠部可包括导光特征部，该导光特征部被配置为将接触成像表面的物体的图像导向到图像感测元件上。

Description

电子手表的冠部
分案申请说明
本申请是申请日为2019年7月30日、申请号为201910694640.X、名称为“电子手表的冠部”的中国专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请为2018年8月2日提交的名称为“Crown for an Electronic Watch”的美国临时专利申请No.62/713,745的非临时专利申请并要求其权益，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
本发明所描述的实施方案总体涉及电子设备，更具体地讲，涉及用于可穿戴电子设备的冠部。
背景技术
电子设备经常使用物理输入设备来促成用户交互。例如，用户可物理地操纵按钮、按键、拨号盘等来控制设备的操作。物理输入设备可使用各种类型的感测机构来将物理操作翻译成电子设备可用的信号。例如，按钮和按键可使用可塌缩的圆顶开关来检测按压，而拨号盘和其他旋转输入装置可使用编码器或解析器来检测旋转运动。
发明内容
一种电子手表包括限定电子手表的侧表面的外壳、耦接到外壳并限定电子手表的前表面的透明盖、图像感测元件，以及从外壳侧面延伸并限定成像表面的冠部。冠部可包括导光特征部，该导光特征部被配置为将接触成像表面的物体的图像导向到图像感测元件上。
该电子手表还可包括至少部分地定位在外壳内的显示器，以及触摸传感器，触摸传感器定位在透明盖下方并且被配置为检测施加到透明盖的触摸输入。冠部可包括头部，该头部具有限定成像表面的透光部分，以及被配置为接收来自导光特征部的光的透光轴。头部的透光部分可对红外辐射透明并且对可见光不透明。透光轴可被配置为将光引导至图像感测元件。头部和透光轴可以是单片式透光构件的部分。
该导光特征部可包括第一材料和第二材料之间的界面，该界面被配置为反射入射光。第一材料可以是透光固体，并且第二材料可以是空气。第一材料和第二材料之间的界面可至少部分地由倾斜表面限定，并且倾斜表面可使得入射光朝向图像感测元件反射。
一种可穿戴电子设备可包括外壳、至少部分地定位在外壳内的显示器、至少部分地位于外壳外部并且沿着冠部的周边部分限定成像表面的冠部，以及位于外壳内并被配置为接收与成像表面接触的物体的图像的图像感测元件。成像表面可由半透明镜面涂层限定。
冠部可包括透光构件，该透光构件限定被配置为将来自成像表面的光引导至图像感测元件的倾斜表面。该倾斜表面可具有被配置为能够产生光的全内反射的角度。该可穿戴电子设备还可包括被施加到倾斜表面的反射材料。
该透光构件可至少部分地限定冠部的头部和冠部的轴。该可穿戴电子设备还可包括光源，该光源至少部分地在外壳内并且被配置为照明物体。
一种电子手表可包括外壳、至少部分地定位在外壳内的显示器、至少部分地在外壳内并包括图像感测元件的图像传感器，以及冠部。该冠部可以包括限定外壳外部的成像表面的头部部分、至少部分地延伸到外壳中的轴部分，以及反射特征部，该反射特征部将来自成像表面的光引导穿过轴部分并朝向图像感测元件。该电子手表还可包括覆盖显示器的透明盖和被配置为检测施加到透明盖上的触摸事件的传感器。
该反射特征部可包括弯曲表面，该弯曲表面被配置为放大与成像表面接触的物体的图像。该弯曲表面可限定头部部分和空气之间的界面。
该冠部还可包括耦接到头部部分的端部的盖构件。该头部部分可限定柱形周边表面，并且盖构件的周边表面可与头部部分的柱形周边表面齐平。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，将容易理解本公开，其中类似的附图标号指代类似的结构元件，并且其中：
图1A-图1B示出了示例性可穿戴电子设备；
图2A-图2B示出了正在使用的示例性可穿戴电子设备；
图3是具有带导光特征部的冠部的示例性可穿戴电子设备的部分横截面视图；
图4A示出了处于使用状态的示例性可穿戴电子设备；
图4B示出了对应于图4A中的使用状态的示例性图像感测元件；
图4C示出了处于另一种使用状态的示例性可穿戴电子设备；
图4D示出了对应于图4C中的使用状态的示例性图像感测元件；
图5A示出了处于使用状态的示例性可穿戴电子设备；
图5B示出了对应于图5A中的使用状态的示例性图像感测元件；
图5C示出了处于另一种使用状态的示例性可穿戴电子设备；
图5D示出了对应于图5C中的使用状态的示例性图像感测元件；
图6A是具有带导光特征部的冠部的示例性可穿戴电子设备的部分横截面视图；
图6B示出了图6A的可穿戴电子设备的示例性图像感测元件；
图7是具有带弯曲导光特征部的冠部的示例性可穿戴电子设备的部分横截面视图；
图8是具有不包括轴的冠部的示例性可穿戴电子设备的部分横截面视图；
图9是具有带盖构件的冠部的示例性可穿戴电子设备的部分横截面视图；
图10是具有带导光特征部和力传感器的冠部的示例性可穿戴电子设备的部分横截面视图；
图11A-图11B是具有带成像表面的冠部的示例性可穿戴电子设备的侧视图；以及
图12示出了可穿戴电子设备的示例性部件。
具体实施方式
现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述不旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求书限定的所述实施方案的实质和范围内的另选形式、修改形式和等同形式。
本文的实施方案总体涉及可穿戴电子设备，诸如电子手表(也称为智能手表)的冠部，更具体地讲，涉及包括用于检测用户与冠部的交互的光学感测系统的冠部。例如，用户可通过旋转冠部，或者在冠部旋转受约束的情况下，通过在冠部的表面上滑动手指，来与冠部交互。为了感测用户手指的运动，如本文所述的冠部可包括用户在与冠部进行交互时触摸的冠部部分上的窗口。该窗口可允许用户手指的图像被定位在外壳之内的图像传感器捕获。图像传感器可包括图像感测元件(例如，电荷耦合器件(CCD))结合相关联的处理器和电子手表之内的其他部件，可以确定用户的手指如何移动并相应地控制电子手表的操作。例如，手表可确定用户手指的运动速度和方向(或其他合适的参数)，并且使得显示在手表的显示器上的图形输出以某一速度并沿着被检测到的运动所指示的方向移动。
如本文所用，图像可指物体的光学表示，其可由透镜、反射镜等产生、透射或传播。图像可由图像传感器捕获并存储为具有像素的多维阵列，像素表示在图像传感器上形成的图像的一小部分。多维阵列可被存储为单个帧(例如，照片)或一系列帧(例如，视频)。为了使用图像(例如，所存储的图像)来检测运动，图像传感器可分析多个帧以确定例如图像中的一个或多个特征的速度和方向。被分析的特征可包括用户皮肤的特征(例如，指纹、毛囊)，或任何物体的任何其他光学可检测的特征、纹理、表面不平整度、图像等。这样，该设备可对皮肤(例如，用户手指或手的皮肤)、触笔、戴手套的手指或具有光学可检测特征的任何其他合适物体作出响应。如本文所用，图像传感器和/或电子设备的其他部件对图像的分析可以指对所存储图像(例如，所存储的多维阵列，其可为数字照片或视频)的分析。
为了便于捕获用户手指的图像(或用于与冠部进行交互的其他具体实施)，冠部可包括透光材料和导光特征部，导光特征部将光(对应于用户手指的图像)通过冠部引导到图像传感器的图像感测元件上。例如，冠部的周边表面(例如，用户触摸以旋转冠部的柱形周边表面)可为透光的，并且冠部可具有反射特征部以将光从周边表面引导到图像感测元件上。在一个此类示例中，冠部可以包括单片式透光构件和倾斜表面，单片式透光构件限定冠部的头部部分和轴部分，倾斜表面使得光(例如，对应于用户手指图像的光)以大约90度的角度反射，使得光可以被引导穿过轴并进入手表的外壳中。更具体地讲，当用户将手指放置在头部的周边表面上时，对应于用户手指图像的光一开始可沿径向(相对于头部的柱形周边表面)被引导到头部中。然而，图像感测元件可沿头部的轴向方向在外壳内。因此，头部可具有形成到材料中的倾斜表面，倾斜表面有效地改变光的方向(例如，反射或以其他方式重新引导光)，使得光被沿着冠部的轴线被引导并进入手表中。这样，用户手指(或其他具体实施或物体)的图像被引导到手表内的图像感测元件上，从而允许手表分析图像并相应地控制设备的操作。
本文所述的光学冠系统可与自由旋转冠部(例如，可围绕轴线旋转无限次数的冠部)以及旋转受约束冠部两者一起使用。如本文所用，“旋转受约束”冠部或部件是指在正常使用条件下(例如，当由人的手操纵时)不可自由旋转超过完整一圈的部件。因此，旋转受约束部件包括旋转固定部件和部分可旋转部件。
在旋转受约束冠部的情况下，如果用户试图旋转冠部以操作设备，则冠部可不物理地旋转。相反，当冠部保持静止时，用户的手指可沿着冠部的表面滑动。如本文所用，手指或物体沿着表面“滑动”可指当手指(或其他物体)与冠部的表面接触时手指(或其他物体)沿该表面移动。在旋转冠部的情况下，由于用户的手指向前移动以旋转冠部，用户手指接触冠部的部分会变化。在任一种情况下，当用户的手指移动时，投射或入射在图像感测元件上的图像可包括用户手指表面的移动图像。图像传感器可分析图像的移动以确定如何操纵手表的图形输出或其他特性。图像传感器可使用用户皮肤的特征，诸如用户皮肤的脊(或任何其他纹理或光学可检测特征)来确定运动的速度和方向。
有利的是，即使在其他类型的触摸传感器可能失败的情况下，本文所述的冠部也可检测输入。例如，一些触摸感测技术使用电容传感器来检测触摸事件或输入。不过，电容传感器的有效性可能被手套、衣服、过度润湿或干燥的皮肤、洗剂等降低。通过经由图像检测运动，本文所述的光学感测结构可避免此类不利效应并可以在更宽范围的条件下有效工作，且可以感测除裸露皮肤之外的物体的移动。
图1A-图1B描绘了电子设备100。电子设备100被描绘为电子手表，但这仅是电子设备的一个示例性实施方案，并且本文所论述的构思也可同样地或通过类比方法适用于其他电子设备，包括移动电话(例如，智能电话)、平板电脑、笔记本电脑、头戴式显示器、数字媒体播放器(例如，mp3播放器)等。
电子设备100包括外壳102和耦接到外壳的带104。带104可被配置为将电子设备100附接到用户，诸如附接到用户的手臂或腕部。
电子设备100还包括耦接至外壳102的透明盖108。盖108可限定电子设备100的正面。例如，在一些情况下，盖108基本上限定电子设备的整个正面和/或前表面。盖108还可限定设备100的输入表面。例如，如本文所述，设备100可包括检测施加到盖108的输入的触摸传感器和/或力传感器。盖108可由玻璃、蓝宝石、聚合物、电介质或任何其他合适的材料形成或包括这些材料。
盖108可覆盖至少部分地定位在外壳102内的显示器109的至少一部分。显示器109可限定显示图形输出的输出区域。图形输出可包括图形用户界面、用户界面元素(例如，按钮、滑块等)、文本、列表、照片、视频等。显示器109可包括液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器或任何其他适当的部件或显示技术。
显示器109可包括触摸传感器和/或力传感器或与之相关联，触摸传感器和/或力传感器沿着显示器的输出区域延伸并且可使用任何合适的感测元件和/或感测技术。使用触摸传感器，设备100可检测施加到盖108的触摸输入，包括检测触摸输入的位置、触摸输入的运动(例如，施加到盖108的手势的速度、方向或其他参数)等。使用力传感器，设备100可检测与施加于盖108的触摸事件相关联的力的量或量值。触摸传感器和/或力传感器可检测各种类型的用户输入以控制或修改设备的操作，包括轻击、轻扫、多指输入、单指或多指触摸手势、按压等。本文相对于图12描述可与可穿戴电子设备诸如设备100一起使用的触摸传感器和/或力传感器。
电子设备100还包括冠部112，该冠部具有沿外壳102的侧表面定位的头部、突起部分，或者一个或多个部件或特征部。冠部112的至少一部分可从外壳102突出，并且可限定大致圆形的形状或圆形的外部表面。冠部112的外部表面可为有纹理的、滚花的、开槽的或者可以其他方式具有可改善冠部112的触感和/或方便旋转感测的特征部。冠部112的外表面也可具有限定一个或多个成像表面的一个或多个透光区域，诸如透光窗口。成像表面可指允许捕获接触该表面的物体(例如手指)的图像的表面。例如，透光窗口可允许通过该窗口捕获与该窗口接触的手指的图像。因此，透光窗口可限定成像表面。
一个或多个成像表面可使得设备100能够在手指正在与冠部112进行交互时捕获用户手指的图像(例如，为了确定输入参数，诸如输入的速度和方向，如本文所述)。透光区域可对一些波长的光透明并且对其他光基本上不透明。例如，如果设备100使用红外成像来捕获用户手指的图像，则透光区域可对红外波长透明，同时对可见光不透明。
冠部112可提供多种潜在的用户交互。例如，冠部112可为旋转受约束的(例如，旋转固定或部分可旋转)，并且可包括传感器或与传感器相关联，该传感器检测用户何时在与旋转冠部112类似的运动(或将导致自由旋转冠部的旋转)中沿着冠部112的表面滑动一根或多根手指。更具体地讲，在冠部112是旋转固定或旋转受约束的情况下，类似于扭转或旋转运动的用户输入实际上可能不会导致出于注册输入的目的而检测到的任何基本物理旋转。相反，用户的手指(或其他物体)将以类似于扭转、转动或旋转的方式移动，但实际上不会连续地旋转冠部112。作为可被检测到的另一个示例性手势，用户尝试通过向冠部112的表面施加基本上切向的力来旋转旋转固定冠部(例如，如图2A-图2B所示)也可导致沿着冠部112表面的滑动手势。因此，在旋转固定或受约束冠部112的情况下，设备100之内的图像传感器可检测由与旋转可旋转冠部具有相同运动(并且因此可感觉并看起来相同或相似)的手势产生的输入。
在一些情况下，冠部112可为旋转自由的，或者可包括相对于外壳102自由旋转的旋转自由构件。更具体地讲，旋转自由构件可不具有旋转约束，并因此能够无限期地旋转(或用户在正常使用条件下通常不到达硬止动的足够大的转数)。即使在冠部112或其一部分可旋转的情况下，冠部112也可被配置为使得从用户的手指反射的光从冠部112的成像表面被导向到外壳102之内的图像感测元件上。
因此，旋转受约束冠部和旋转自由冠部都可以检测类似于扭转、转动或旋转运动的手势，而不论冠部是否旋转。如本文所用，施加到冠部上的扭转、转动或旋转运动可被称为手势输入或旋转输入(即使冠部本身不物理旋转)。
在冠部112或者冠部112的构件或部件能够进行某种旋转的情况下，其可围绕旋转轴线旋转(例如，其可如图1A中的箭头103所示旋转)。冠部112或者冠部112的构件或部件也可相对于外壳102平移以接受轴向输入。例如，冠部112可为能够沿旋转轴、朝向和/或远离外壳102运动或平移的(如图1A中的箭头105所示)。因此，可通过推动和/或拉动冠部112来操纵冠部112。
冠部112可能够平移任何合适的距离。例如，冠部112可包括弹片开关以注册轴向输入，并且冠部112可移动足够的距离以有利于弹片开关的物理致动。在其他情况下，诸如在使用力传感器来检测轴向输入的情况下，冠部112可移动足够的距离以有利于力感测。冠部112可平移或移动的距离可为任何合适的距离，诸如约1mm、0.5mm、0.2mm、0.1mm、0.05mm或任何其他合适的距离。
另选地，冠部112可为固定的或换句话讲基本上不可平移的。在这种情况下，可以其他方式检测施加到冠部112的轴向输入。例如，冠部112可包括接触传感器或者可为接触传感器(下文更详细地描述)的一部分，接触传感器诸如电容或电阻式触摸传感器，其确定用户的手指何时以及任选地在哪里与冠部112接触。冠部112还可使用光学感测方案来检测轴向输入。例如，如上所述，冠部112或冠部的一部分可为透光的，以允许光(对应于用户手指的图像)从头部的周边表面被引导到图像感测元件上。为了有利于轴向输入感测，冠部112还可限定从冠部112的端部113到图像感测元件的光学路径，使得图像传感器可确定用户的手指(或其他物体)何时与冠部112的端部113接触。
设备100可包括力传感器以检测施加到冠部112的轴向力。力传感器可包括或使用任何合适的力感测部件，并且可使用任何合适的技术来感测力输入。例如，力传感器可包括应变传感器、电容式间隙传感器或其他力敏结构，其被配置为产生对应于与施加到冠部112的力(例如，轴向力)的量的电响应。电响应可随着所施加的力的量增加而连续增加，并且因此可提供非二元力感测。因此，力传感器可基于力感测部件的电响应来确定与触摸输入相关联的所施加的力的一个或多个特性(例如，所施加的轴向力的大小)。
如本文所述，手势输入(例如，施加到旋转自由冠部或旋转受约束冠部的旋转样式输入)和轴向输入(例如，平移或轴向力)可控制电子设备100的各种操作和用户界面。具体地，对冠部112的输入可修改显示器109的图形输出。例如，冠部112的旋转运动或施加到冠部112的手势可使显示在显示器109上的用户界面或其他对象缩放、滚动或旋转(除其他可能的功能之外)，而平移运动或轴向输入可选择被加亮的物体或图标，使得用户界面返回到先前菜单或显示，或者激活或去激活功能(除其他可能的功能之外)。
冠部112还可与接触传感器相关联或包括接触传感器，该接触传感器被配置为检测用户与冠部112之间的接触(例如，施加于冠部112的触摸输入或触摸事件)。接触传感器可检测用户与冠部112之间的甚至非移动的接触(例如，当用户触摸冠部112但不旋转冠部或向冠部112施加滑动手势时)。接触感测功能可由同一光学感测系统提供，该光学感测系统还检测手势(例如，手指沿着冠部或外壳的表面滑动)，或者其可由独立的传感器提供。接触传感器可包括或使用任何合适类型的一个或多个传感器，包括电容传感器、电阻传感器、磁传感器、感应传感器、光学传感器等。在一些情况下，冠部112自身或冠部的部件可为导电的并且可限定用户(例如，用户的手指)和接触传感器之间的导电路径。例如，冠部可由金属形成或包括金属，并且可以自身充当使电容传感器导电地耦接到用户的电极。
设备100还可包括被配置为通过冠部112产生触觉输出的一个或多个触觉致动器。例如，触觉致动器可耦接到冠部112并且可被配置为向冠部112施加力。力可使得冠部112移动(例如，平移和/或旋转地振荡或振动，或以其他方式移动以产生触觉输出)，当用户接触冠部112时，用户可检测到该动作。触觉致动器可通过任何合适的方式移动冠部112，从而产生触觉输出。例如，冠部112(或其部件)可被旋转(例如，在单个方向上旋转，旋转振荡等)，平移(例如，沿单个轴线移动)或枢转(例如，围绕枢轴点摇摆)。在其他情况下，触觉致动器可使用其他技术，诸如通过向外壳102施加力(例如，以产生振荡、振动、脉冲或其他运动)来产生触觉输出，该力可通过冠部112和/或通过设备100的其他表面，诸如盖108、外壳102等而被用户感知到。用于产生触觉输出的任何合适类型的触觉致动器和/或技术可用于产生这些或其他类型的触觉输出，包括静电、压电致动器、振荡或旋转块、超声致动器、磁阻力致动器、音圈马达、洛伦兹力致动器等。在一些情况下，触觉输出可由可收缩的弹片、弹簧或其他机械部件产生。
触觉输出可用于各种目的。例如，可在用户按压冠部112(例如，向冠部112施加轴向力)时产生触觉输出，以指示设备100已将压力机注册为对设备100的输入。又如，触觉输出可用于在设备100检测到冠部112的旋转或手势被施加到冠部112时提供反馈。例如，当用户旋转冠部112或将手势施加到冠部112时，触觉输出可产生重复的“咔哒”感觉。触觉输出也可用于其他目的。
电子设备100还可包括其他输入、开关、按钮等。例如，电子设备100包括按钮110。按钮110可为可移动按钮(如图所示)或外壳102的触敏区域。按钮110可控制电子设备100的各个方面。例如，按钮110可用于选择显示在显示器109上的图标、项目或其他对象，以激活或去激活功能(例如，使警报或警告静音)等。
图2A-图2B分别示出了在一个示例性使用条件期间设备200的前视图和侧视图。设备200可为设备100的实施方案，并且可包括相同或相似的部件，并且可提供与设备100相同或相似的功能。因此，上述设备100的细节可应用于设备200，并且为了简洁起见，此处不再重复。
在图2A-图2B所示的示例中，可穿戴设备200包括冠部212，用户可接触冠部212以通过该冠部提供输入。冠部212可限定成像表面216，该成像表面被定位在用户与冠部212交互和/或向冠部212提供输入时可能触摸冠部212的位置。在一些情况下，成像表面216可围绕冠部212的整个周边部分或表面延伸。因此，冠部212和相关联的图像传感器可检测施加到冠部212的周边的任何部分的输入。在其他情况下，成像表面216可沿小于冠部212的整个周边的范围延伸。
成像表面216(其可由冠部212的透光部分限定)可与设备200内的图像感测元件光学连通，以有利于图像传感器捕获和分析与成像表面216接触的任何物体(例如，裸指、戴手套的手指)的图像。例如，冠部212可包括导光特征部，诸如改变对应于物体的图像的光的方向，从而使得该光入射到图像感测元件上的倾斜表面。在一些情况下，冠部212包括单片式透光构件，其限定成像表面216、冠部212的轴，以及导光特征部，以将光从冠部的轴向下重新引导并且朝向图像感测元件。
图2A-图2B示出了用户与冠部212进行交互以向设备200提供输入。在旋转受约束冠部的情况下，冠部将不响应由手指201(在手指与冠部212接触的同时)沿箭头217所示方向施加的力而连续旋转。相反，手指201将沿着冠部212的表面滑动。在旋转自由冠部的情况下，由用户手指201施加到冠部212上的力使得冠部212(或冠部212的头部或其他部件)相对于外壳202旋转。在任一种情况下，用户手指201的图像被投射或以其他方式入射在设备200内的图像感测元件上，并且图像传感器检测沿成像表面216滑动的手指201的移动，并且使得设备200响应于旋转而采取动作。例如，如图2A所示，在检测到手指201的运动时，设备200可使得显示器209上的图形输出207根据手指201的移动而移动。手指201沿箭头217所指示的方向移动可导致图形输出207沿箭头215所指示的方向移动。手指201沿相反方向移动可导致图形输出207在相反的方向上移动。除了滚动图形输出207之外或代替滚动图形输出207，旋转冠部212或沿着冠部212的表面滑动手指可改变设备200的其他操作特性。例如，沿冠部212的表面滑动手指可改变设备的参数或设置，控制图形输出的缩放水平，旋转所显示的图形输出，平移所显示的图形输出，改变图形输出的亮度水平，改变时间设置，滚动所显示项(例如，数字、字母、字词、图像、图标或其他图形输出)的列表等。
在一些情况下，图形输出207还可对施加到触敏显示器208的输入做出响应。触敏显示器208可包括或者与一个或多个触摸和/或力传感器相关联，触摸和/或力传感器沿着显示器的输出区域延伸并且可使用任何合适的感测元件和/或感测技术来检测适用于触敏显示器208的触摸和/或力输入。响应于施加到冠部212的输入而产生的相同或相似图形输出207操作也可以响应于施加到触敏显示器208的输入而产生。例如，施加到触敏显示器208的轻扫手势可使得图形输出207沿箭头215(图2A)所示的方向移动。又如，施加到触敏显示器208的轻击手势可使得示能表示被选择或激活。这样，用户可以有多种不同的方式来与电子手表交互并控制电子手表，特别是电子手表的图形输出207。此外，虽然冠部212可提供与触敏显示器208的重叠功能，但是使用冠部允许显示器的图形输出可见(不被提供触摸输入的手指阻挡)。
图3为电子设备400的局部横截面，其对应于沿图1B中的线A-A的视图。设备300可为设备100的实施方案，并且可包括相同或相似的部件，并且可提供与设备100(或本文所述的任何其他可穿戴设备)相同或相似的功能。因此，上述可穿戴设备100的细节可应用于设备300，并且为了简洁起见，此处不再重复。
设备300包括沿着外壳302的一侧定位的冠部312。冠部312可包括头部部分或头部313以及轴部分或轴315。头部313和轴315可以是如图所示的单个单片部件，或者它们可以是(例如，经由粘合剂、螺纹接口、紧固件、夹片、铆钉、熔合接合等)接合在一起的独立部件。在头部313和轴315为独立部件的情况下，可使用折射率匹配流体或材料来占据头部313和轴315之间(或冠部312的任何其他部件之间)的空隙或间隙。
头部313和轴315可由透光材料形成或包括透光材料，其可限定成像表面316。例如，头部313和/或轴315可由透光固体形成，诸如丙烯酸、玻璃、透明陶瓷、蓝宝石、聚碳酸酯、石英或另一种合适的材料。固体透光材料可以是光学透明的(例如，透明的且未着色的)，或者它可以对一些波长的光透明且对其他光不透明(或基本上不透明)。例如，如果设备使用红外成像来捕获用户手指的图像，则透光区域可对红外波长透明，同时对可见光不透明。在一些情况下，冠部312的透光材料可被涂覆或以其他方式处理，使得其在视觉上不透明。例如，半透明镜面涂层可被涂覆到本来透明或透光的材料。这样可允许冠部312对佩戴者显现为不透明的和/或金属的，同时仍允许由用户手指301与冠部312接触的部分反射的光通过成像表面316进入冠部312。又如，可将视觉上不透明但红外透明的油漆、膜、油墨或其他涂层或材料施加到冠部312(尤其是成像表面316)上，以提供视觉上不透明的外观，同时仍有利于对用户手指301进行光学成像。如本文所用，透光可用于指透明或以其他方式允许光和/或图像通过其传播的事物。在一些情况下，透明或透光材料或部件可引入一些漫射、透镜效应、滤波效应(例如，滤色)、扭曲、衰减等(例如，由于表面纹理)，同时仍允许通过材料或部件看到或透射物体或图像，并且此类偏差被理解为在透明或透光的含义范围内。此外，由透光材料形成或包括透光材料并且具有如本文所述的功能的部件，诸如冠部、轴或头部可被称为(例如)透光冠部、透光轴和透光头部。
设备300还包括位于外壳302之内并且邻近轴315的端部定位的图像感测元件324。可将用户手指301的图像引导到图像感测元件324上，使得图像可被捕获并被分析以确定施加到冠部312的输入手势的输入参数。图像感测元件324可被定位在图3所示的支撑件322上，但也构想了其他安装和/或支撑结构。
图像感测元件324是可使用的光学感测元件的一个示例。具体地讲，图像感测元件324可以是具有多个像素或其他感测区域的光学感测元件，像素或其他感测区域捕获图像的个体部分，并允许图像传感器(或其他光学传感器)检测和/或存储照片、视频等。然而，在其他情况下，可使用一个或多个其他光学感测元件，诸如光电二极管、单像素传感器、光伏电池单元等。在这种情况下，一个或多个光学感测元件可检测由物体的存在和/或物体相对于冠部312的成像表面316的运动引起的光变化，并且可使设备300基于检测到的输入(包括但不限于控制本文所述的任何用户界面动画或其他设备功能)采取动作。
如上所述，成像表面316不与图像感测元件324直接对齐。因此，冠部312可包括导光特征部326，该导光特征部将对应于用户手指的图像的光从成像表面引导到图像感测元件324上。如图3所示，导光特征部326包括冠部312的透光材料的倾斜表面。倾斜表面限定具有不同光学指数的材料(例如，透光材料和不同材料，诸如空气)之间的界面。当对应于用户手指301的图像的光入射到由倾斜表面限定的界面上时(如箭头319所示)，光的全部或部分可朝向图像感测元件324成一定角度(例如，90度角)反射。例如，倾斜表面可引导光(例如，通过使光反射)穿过冠部的轴315，其也可为透光的。因此，轴315朝向图像感测元件324引导反射光(如箭头321所示)。在导光特征部326朝向图像感测元件324反射光的情况下，其可被称为反射特征部。
可以基于各种因素来选择倾斜表面的特定角度，诸如透光材料的光学特性、图像感测元件324相对于成像表面316的位置、所需的反射程度等。在一些情况下，倾斜表面的角度具有被配置为产生光的全内反射的角度。例如，倾斜表面可被配置为使得来自成像表面316上的物体的光的入射角327等于或大于由倾斜表面限定的冠部/空气界面的临界角。这种配置可产生入射光的全内反射。更具体地讲，由用户手指301朝向导光特征部326反射的所有光均可被由倾斜表面限定的冠部/空气界面反射。
导致全内反射的导光特征部326的角度和/或形状可取决于，例如，冠部312的几何形状和一种或多种材料、成像表面316和轴315的轴线的相对角度，以及与倾斜表面接触的材料(如图3所示，空气)。在冠部312或冠部312的光学操作部分为丙烯酸的情况下，临界角可为约41度。因此，导光特征部326可被配置为使得入射角327等于或大于约41度(例如，约41度，约45度，约50度)。在一些情况下，导光特征部326上的入射角可小于临界角，在这种情况下，形成图像的一些光可透射穿过倾斜表面，而不是沿着轴315被反射。这可以是可接受的，因为可能不需要实现全内反射。具体地讲，被导光特征部326反射并入射在图像感测元件324上的光(尽管少于被用户手指反射的所有光)可能足以允许图像传感器分析图像并最终检测输入。
在一些情况下，导光特征部326的外表面包括提高成像引导特征反射率的涂层、膜或其他材料或处理。例如，可将镜面涂层(或其他反射材料)施加到导光特征部326的外表面上。在这种情况下，可能不需要入射角等于或大于临界角，因为镜面涂层可确保形成图像的所有或基本上所有的光沿着轴或以其他方式朝向图像感测元件反射。
如本文所述，冠部312的成像表面316可围绕头部313的整个周边延伸。在此类情况下，导光特征部326可具有大致圆形的构型，使得导光特征部326朝向图像感测元件324引导对应于用户手指(或其他物体或具体实施)的图像的光，不论手指在哪里接触头部313的周边。例如，导光特征部326可类似于头部313的端部中的锥形凹陷部。图3中的箭头323和325示出了与头部313的底部部分接触的物体的示例性光路。由于头部313和导光特征部326的径向对称性，这些箭头通常可代表与头部313的周边表面的任何部分接触的物体的光路。在成像表面316不围绕头部313的整个周边延伸的情况下，导光特征部326不必为圆形的，尽管其仍可具有圆形构型。
在成像表面316围绕头部313的整个周边延伸的情况下，用户手腕(其可邻近头部313的周边表面的底部部分)的图像可在设备被穿戴时被引导到图像感测元件324上。为了避免用户手腕的图像对设备造成错误输入，图像传感器可在某些条件下忽略经由头部313的底部表面接收的图像。例如，如果仅经由头部313的底部表面接收到所接收或检测到的图像，则设备300可忽略图像，因为用户不太可能通过仅触摸底部表面(例如，在冠部和佩戴者的手腕之间的小区域中)来转动冠部312。又如，手腕和手指之间的皮肤图案或特性可能不同，并且设备300可忽略不包含手指皮肤特性的任何图像。
为了在手指301与成像表面316接触时照亮手指301，设备300可包括外壳302内的光源330。光源330可将光穿过轴315朝向导光特征部326引导，导光特征部326继而将光导向成像表面316，从而照明用户的手指并允许图像感测元件324捕获用户手指301的图像。光源330可被配置为基于图像感测元件324被配置为检测的光和/或电磁辐射的类型而发射任何适当波长的光。例如，光源330可发射红外辐射。光源330(或任何其他合适的光源)可与本文所述的任何冠部或设备集成。
在一些情况下，设备300使用暗场照明部件和技术来对与成像表面316接触的物体进行照明和成像。此类部件可酌情与冠部312集成或换句话讲定位在冠部312或外壳302内，以经由冠部312提供合适的照明和光学检测。
如上所述，冠部312可为旋转受约束或旋转自由的，并且也可为轴向固定的，或者其可沿其轴线平移以接受轴向输入。冠部312还可通过任何适当方式耦接到外壳302或以其他方式与外壳302集成。例如，轴315可通过开口317延伸到外壳302中。密封构件320(诸如弹性体构件或其他材料或一个或多个部件)可在轴315和外壳302之间形成密封，以防止液体、碎屑或其他污染物进入。密封构件320可密封开口317，同时，如果冠部312被配置为旋转和/或平移，也允许冠部312相对于外壳302移动。在轴315旋转受约束(例如，旋转固定或部分可旋转)的情况下，其仍然能够轴向平移。这样一来，密封构件320可密封开口，同时允许轴315在开口317内轴向运动。在其他情况下，轴315可用诸如粘合剂、焊接、熔合接合等被固定到外壳302。在这样的情况下，可省略密封构件320。
如相对于图3所述，冠部312可被配置为将对应于用户手指的图像的光从成像表面重新引导到与成像表面偏移或以其他方式不对齐的图像感测元件上。图4A-图4D示出了佩戴者手指的图像可如何出现于图像感测元件上以及可如何通过图像传感器检测用户手指沿成像表面的运动。
图4A示出了从手指401接收输入的示例性电子设备400。设备400可为设备100的实施方案，并且可包括相同或相似的部件，并且可提供与设备100(或本文所述的任何其他可穿戴设备)相同或相似的功能。因此，上述可穿戴设备100的细节可应用于设备400，并且为了简洁起见，此处不再重复。设备400可包括冠部412(其可为冠部312或本文所述的任何其他冠部的实施方案)。如图4A所示，该图为设备400的侧视图，手指401的一部分419与冠部412的成像表面416接触。图4B示出了示例性图像感测元件424(其可以为图3的图像感测元件324的实施方案)，具有手指401的一部分419的图像426。图像426(或对应于该图像的光)可由冠部412沿着如图3中箭头319、321所示的路径引导到图像感测元件424上。如图4B和图4D(以及附图中别处)所示，图像感测元件424为正方形，但也可使用任何其他合适的形状，包括圆形、矩形、椭圆形等。
在图4A-图4D所示的配置中，冠部412可具有围绕冠部412的整个周边延伸的成像表面。因此，图像426被示为沿图像感测元件424的顶部部分定位，因为用户手指401与冠部412的向上表面接触。当用户手指401要与冠部412的底部表面接触时，例如，图像可入射在图像感测元件424的底部部分上。
图4C和图4D分别示出了手指401向前移动(例如，沿箭头417的方向)之后的电子设备400和图像感测元件424。值得注意的是，用户手指401与成像表面416接触的部分421已经改变，但图像感测元件424接收图像426的区域未改变。然而，由于用户手指401已移动，对图像感测元件424可见的用户手指的特征(例如，手指401的皮肤的脊或其他特征)已移动。例如，可对应于指纹的脊、手套的织物材料的纹理等的特征部430已沿着图像感测元件424移动。图像传感器的处理器或其他部件可分析图像426并使用特征部，诸如特征部430来确定用户手指的运动速度和/或方向，并且设备400可使用该信息来改变或控制设备400的操作(例如，移动或滚动显示器上的图形输出)。
虽然图4A-图4D示出了裸手指和指纹，但可使用任何其他物体或具体实施来代替裸手指。例如，如果使用戴手套的手指来向冠部412提供手势输入，则图像传感器可使用手套的材料的特征来确定运动的速度和/或方向。实际上，图像传感器可通过分析物体的纹理、表面不平整度或一些其他光学可检测特征来确定任何合适物体的运动。
冠部，更具体地讲，冠部的头部也可被成形或构造成充当镜头以辅助设备的图像感测功能。图5A-图5D示出了冠部上的透镜特征部如何可以使设备能够拒绝或以其他方式忽略不对应于和冠部接触的手指的图像。例如，透镜特征部可被配置为使得仅与冠部直接接触的物体为锐利焦点。
图5A示出了从手指501接收输入的示例性电子设备500。设备500可为设备100的实施方案，并且可包括相同或相似的部件，并且可提供与设备100(或本文所述的任何其他可穿戴设备)相同或相似的功能。因此，上述可穿戴设备100的细节可应用于设备500，并且为了简洁起见，此处不再重复。设备500可包括冠部512(其可为冠部312或本文所述的任何其他冠部的实施方案)。如图5A所示，该图为设备500的侧视图，手指501的一部分与冠部512的成像表面516接触。图5B示出了示例性图像感测元件524(其可以为图3的图像感测元件324的实施方案)，具有手指501的图像526。在这些情况下，图像526处于焦点，使得用户手指501的特征被清楚地限定，图像传感器可容易地分析手指501的运动(如果有的话)。
图5C示出了电子设备500，其中手指501从成像表面516提高一定距离(例如，沿箭头517所示的方向移动)。冠部512可具有充当透镜的形状或特征部，使得不与冠部512直接接触(或在其阈值距离内)的物体失焦。阈值距离可为约0.1mm、0.5mm、1.0mm、2.0mm或任何其他合适的距离。图5D示出了失焦图像526的图示。图像传感器可能够忽略不在焦点中的图像的运动，从而防止来自周围环境的图像触发对设备的输入。在一些情况下，代替透镜特征部或除了透镜特征部之外，设备500可使用接触传感器来确定物体何时与冠部512接触，并且在没有任何事物接触冠部512的情况下忽略图像运动。
如上所述，在一些情况下，如本文所述的光学冠部可被配置为检测轴向输入，诸如冠部端面上的轻击或按压。图6A示出了具有光学冠部的示例性电子设备600，该光学冠部结合了光学手势感测(如上所述)以及轴向触摸感测。
设备600可为设备100的实施方案，并且可包括相同或相似的部件，并且可提供与设备100(或本文所述的任何其他可穿戴设备)相同或相似的功能。因此，上述可穿戴设备100的细节可应用于设备600，并且为了简洁起见，此处不再重复。设备600可包括冠部612(其可为冠部312或本文所述的任何其他冠部的实施方案)。冠部612可以包括头部613和轴615。冠部612可包括导光特征部626，该导光特征部的操作方式与导光特征部626基本上相同，将来自成像表面616的图像朝向图像感测元件624引导。该设备可包括在轴615和外壳602之间的密封构件620，并且图像感测元件624可定位在支撑件622上。
冠部612还包括轴向成像表面628。轴向成像表面628可被配置为允许对应于与冠部612的端面接触的物体的图像的光穿过轴615并到达图像感测元件624上。图像传感器可被配置为基于在图像感测元件624上接收的图像来确定用户的手指(或其他物体)是否与头部613的端面接触。在一些情况下，轴向成像表面628可具有曲率或透镜特征部，其操作类似于相对于图5A-图5D所述，使得仅与头部613的端面实际接触的手指或物体可使图像传感器肯定地识别轴向触摸输入。
图6B示出了图像感测元件624的图示，其示出了对应于施加到冠部的周边表面(图像632)的手势以及轴向触摸输入(图像634)的示例性图像632、634。如图所示，图像634被定位在图像感测元件624的中心上。因此，图像传感器可被配置为分析图像感测元件624的中心以确定何时施加的轴向触摸输入(例如，通过检测用户手指的聚焦图像)，并分析图像感测元件624的周边部分，以检测施加到冠部612的周边表面的手势输入。响应于检测到轴向触摸输入，设备600可采取任何适当的动作，诸如打开或关闭设备(或设备的显示器)，选择在显示器上显示的用户界面元素，激活或去激活设备功能等。
在一些情况下，导光特征部可限定弯曲表面，该弯曲表面不仅将来自成像表面的光引导到图像感测元件上，而且还调节、聚焦或以其他方式修改图像。图7示出了具有光学冠部的示例性电子设备700，该光学冠部具有带弯曲表面的导光特征部，以重新引导光并修改用户手指的图像。
设备700可为设备100的实施方案，并且可包括相同或相似的部件，并且可提供与设备100(或本文所述的任何其他可穿戴设备)相同或相似的功能。因此，上述可穿戴设备100的细节可应用于设备700，并且为了简洁起见，此处不再重复。设备700可包括冠部712(其可为冠部312或本文所述的任何其他冠部的实施方案)。冠部712可以包括头部713和轴715。冠部712可以包括导光特征部726，该导光特征部将来自成像表面716的光(例如，被用户手指反射)向图像感测元件724引导，如上所述。设备700可包括在轴715和外壳702之间的密封构件720，并且图像感测元件724可定位在支撑件722上。
导光特征部726包括弯曲表面728。弯曲表面728可被配置为使得来自物体(例如，用户的手指)的光的入射角等于或大于由弯曲表面728限定的界面的临界角，从而产生光的全内反射。另外，弯曲表面728可被配置为放大图像，使得图像占据图像感测元件724的更大区域。图7示出了通过示出通过轴715发散的光线730、732、734和736来放大图像。
如图所示，弯曲表面728是凹的(例如，从冠部712的外部观察)，但弯曲表面728可具有其他构型和/或形状，诸如凸面形状、非球面形状、凹面形状和凸面形状的组合(例如，具有凹凸区域)等。在一些情况下，表面不仅弯曲，而且具有平坦区域、阶式区域或其他复杂几何形状。
图7中所示的冠部712具有沿着头部713的整个周边的成像表面，因此弯曲表面728可被配置为使得放大的图像不延伸经过图像感测元件724的中点。在成像表面沿小于整个周边的范围延伸的示例中，图像可被放大到更大的程度。因此，例如，施加到头部713的顶部部分的手指可产生占据整个图像感测元件724(而不是小于图像感测元件的一半，对于全周边成像表面可能发生这种情况)的图像。
图3-图7所示的冠部各自具有延伸穿过外壳中的开口的轴。在一些情况下，轴可被省略，或者冠部可通过其他方式具有不同的构型和/或与外壳集成。图8示出了具有不带轴的光学冠部812的示例性电子设备800。该构型可具有诸如更容易或更快制造、更好的环境密封等优点。
设备800可为设备100的实施方案，并且可包括相同或相似的部件，并且可提供与设备100(或本文所述的任何其他可穿戴设备)相同或相似的功能。因此，上述可穿戴设备100的细节可应用于设备800，并且为了简洁起见，此处不再重复。设备800可包括冠部812(其可为冠部312或本文所述的任何其他冠部的实施方案)。冠部812可包括头部813。冠部812可以包括导光特征部826，该导光特征部将来自成像表面816的光向图像感测元件824引导，如上所述。
替代内部安装的图像感测元件，冠部812包括安装于头部813上或以其他方式与头部813结合的图像感测元件824。例如，图像感测元件824可粘附到头部313，封装在头部313内或机械地紧固到头部313。在一些情况下，可将图像感测元件824设置在头部813中的凹陷部中。导光特征部826仍可被配置为将来自成像表面816的光引导到图像感测元件824上，但图像将不需要穿过轴。
导体821(例如，导线、柔性连接器、导电迹线或另一个导电部件)可被耦接到图像感测元件824并且可延伸穿过外壳802中的开口817，其中它们连接到图像传感器的处理器820或其他部件，该处理器或其他部件分析由图像感测元件824接收和/或检测的图像。
在设备800中，头部813和图像感测元件824都被定位在设备外壳802的内部体积之外。这样可简化设备800的制造。例如，由于没有轴，可消除将轴和图像感测元件之间精确光学对准的需要。此外，头部813与外壳802的配合以及仅需要容纳导体821(而不是冠部轴)的更小开口817可允许更好地针对液体或其他碎屑进行密封。
头部813可使用粘合剂、焊接、机械紧固件等附接到外壳802。在头部813被配置为相对于外壳802旋转和/或平移的情况下，头部813可利用轴承、衬套、导向件或其他适当部件附接到外壳802。
图9示出了具有光学冠部912的示例性电子设备900，该光学冠部在冠部的端面上方具有盖构件。设备900可为设备100的实施方案，并且可包括相同或相似的部件，并且可提供与设备100(或本文所述的任何其他可穿戴设备)相同或相似的功能。因此，上述可穿戴设备100的细节可应用于设备900，并且为了简洁起见，此处不再重复。设备900可包括冠部912(其可为冠部312或本文所述的任何其他冠部的实施方案)。冠部912可以包括头部913和轴915。冠部912可以包括导光特征部926，该导光特征部将来自成像表面916的光向图像感测元件924引导，如上所述。设备900可包括在轴915和外壳902之间的密封构件920，并且图像感测元件924可定位在支撑件922上。
在图9中，冠部912还包括附接到头部913的端部的盖构件928。盖构件928也可以类似于和/或称为顶盖，可覆盖并保护导光特征部926，并且可向冠部912提供美观的外表面。盖构件928可由任何合适的材料形成，例如塑料、蓝宝石、金属、宝石、陶瓷等。在冠部912包括轴向触摸感测系统的情况下，如上所述，盖构件928或其一部分可为透光的，以允许轴向触摸感测系统工作。盖构件928可以任何合适的方式附接到冠部912，包括焊接、粘合剂、机械紧固件和/或联锁、接合、硬钎焊等。盖构件928，更具体地讲，盖构件928的周边表面可基本上与头部913的柱形周边表面齐平。
图10示出了具有光学冠部1012的示例性电子设备1000。设备1000可为设备100的实施方案，并且可包括相同或相似的部件，并且可提供与设备100(或本文所述的任何其他可穿戴设备)相同或相似的功能。因此，上述可穿戴设备100的细节可应用于设备1000，并且为了简洁起见，此处不再重复。设备1000可包括冠部1012(其可为冠部312或本文所述的任何其他冠部的实施方案)。冠部1012可以包括头部1013和轴1015。冠部1012可以包括导光特征部1026，该导光特征部将来自成像表面1016的光向图像感测元件1024引导，如上所述。设备1000可包括在轴1015和外壳1002之间的密封构件1020，并且图像感测元件1024可定位在支撑件1022上。
设备1000还包括力感测部件1028。如上所述，力感测部件1028可被配置为检测施加到冠部1012上的轴向和/或平移输入。如图所示，力感测部件1028为弹片开关，其可同时提供输入检测和触觉输出功能。例如，当向冠部1012施加超出弹片开关的塌缩阈值的轴向力时，弹片开关可以突然塌缩，这样既闭合了电接触部(从而允许设备注册输入)，又产生可被用户感觉到的“咔哒”触觉或其他触觉输出。在其他情况下，力感测部件1028可为力传感器，该力传感器被配置为能够产生对应于施加到冠部1012的力(例如，轴向力)的量的电响应。电响应可随着所施加的力的量增加而连续增加，并且因此可提供非二元力感测。
如上所述，可沿冠部的整个周边表面，或仅沿着周边表面的一部分限定成像表面。图11A和图11B示出了成像表面沿小于整个周边表面的范围延伸的示例性冠部。例如，图11A示出了具有冠部1102的示例性设备1100(可为设备100的实施方案，并且可包括相同或相似的部件，并且可提供与设备100相同或相似的功能)。成像表面1104可沿小于冠部1102的整个周边表面的范围延伸。如图所示，在设备被穿戴时面对或最接近用户手腕的冠部1102的部分可以不是成像表面1104的部分。这样可有助于防止由于设备1100相对于用户的手腕移动而检测到错误输入(例如，在推挤或其他正常使用条件期间可能发生)。
图11B示出了具有冠部1112的示例性设备1110(可为设备100的实施方案，并且可包括相同或相似的部件，并且可提供与设备100相同或相似的功能)。冠部1112限定了几个成像表面，它们也可被描述为具有几个分立区段的成像表面。例如，成像表面1114可沿着冠部1112的顶部部分延伸，而成像表面1114和1118沿着冠部1112的侧面部分延伸。冠部1112可不捕获相邻成像表面之间的区域中的图像。
在图11A-图11B中，成像表面可由设置到本来不透明的头部中的透光窗口限定。例如，可将玻璃、塑料、陶瓷、蓝宝石或其他材料的窗口嵌入到金属、塑料或其他不透明材料的头部中。
图12示出了电子设备1200的示例性示意图。例如，图12的设备1200可对应于图1A-图1B所示的可穿戴电子设备100(或本文所述的任何其他可穿戴电子设备)。在多个功能、操作和结构被公开成作为设备1200的一部分、结合到设备1200中或由设备1200执行，应当理解，各种实施方案可省略任何或所有此类描述的功能、操作和结构。因此，设备1200的不同实施方案可具有本文所述的各种能力、装置、物理特征、模式和操作参数中的一些或全部或者不具有它们中的任一者。
如图12所示，设备1200包括操作性地连接到计算机存储器1204和/或计算机可读介质1206的处理单元1202。处理单元1202可经由电子总线或电桥而操作性地连接到存储器1204和计算机可读介质1206部件。处理单元1202可包括被配置为响应于计算机可读指令来执行操作的一个或多个计算机处理器或微控制器。处理单元1202可包括设备的中央处理单元(CPU)。除此之外或另选地，处理单元1202可包括位于设备内的其他处理器，包括专用集成芯片(ASIC)和其他微控制器设备。
存储器1204可包括多种类型的非暂态计算机可读存储介质，包括例如读取存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程存储器(例如，EPROM和EEPROM)、或闪存存储器。存储器1204被配置为存储计算机可读指令、传感器值和其他持久性软件元素。计算机可读介质1206还可包括各种类型的非暂态计算机可读存储介质，包括例如硬盘驱动器存储设备、固态存储设备、便携式磁性存储设备、或其他类似设备。计算机可读介质1206还可被配置为存储计算机可读指令、传感器值和其他持久性软件元素。
在该示例中，处理单元1202可操作为读取被存储在存储器1204和/或计算机可读介质1206中的计算机可读指令。该计算机可读指令可使处理单元1202适于执行上文相对于图1A-图11B描述的操作或功能。具体地讲，处理单元1202、存储器1204和/或计算机可读介质1206可被配置为与传感器1224(例如，检测施加到冠部成像表面的输入手势的图像传感器)配合，以响应于施加到设备冠部(例如，冠部112)的输入来控制设备的操作。该计算机可读指令可作为计算机程序产品、软件应用等来提供。
如图12所示，设备1200还包括显示器1208。显示器1208可包括液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、发光二极管(LED)显示器等。如果显示器1208为LCD，则显示器1208还可包括可受控以提供可变显示器亮度水平的背光部件。如果显示器1208为OLED或LED型显示器，则可通过修改被提供至显示元件的电信号来控制显示器1208的亮度。显示器1208可与本文所示或所述的任何显示器相对应。
设备1200还可包括被配置为向设备1200的部件提供电力的电池1209。电池1209可包括联接在一起以提供内部电力供应的一个或多个电力存储单元。电池1209可操作性地耦接到被配置为针对设备1200内的各个部件或部件组提供适当的电压和功率电平的电力管理电路。电池1209可经由电力管理电路而被配置为从外部电源诸如AC电源插座接收电力。电池1209可存储所接收到的电力，使得设备1200可在没有连接到外部电源的情况下运行延长的时间段，该时间段可在从若干个小时到若干天的范围内。
在一些实施方案中，设备1200包括一个或多个输入设备1210。输入设备1210是被配置为接收用户输入的设备。一个或多个输入设备1210可包括例如按钮、触摸激活的按钮、键盘、小键盘等(包括这些部件或其他部件的任何组合)。在一些实施方案中，输入设备1210可提供专用或主要功能，包括例如电源按钮、音量按钮、主页按钮、滚轮和相机按钮。一般来讲，触摸传感器或力传感器也可被分类为输入设备。然而，对于该例示性示例，触摸传感器1220和力传感器1222被示出为设备1200内的不同部件。
设备1200还可包括检测用户向设备的冠部(例如，冠部112)提供的输入的传感器1224。如上所述，传感器1224可包括感测电路和其他感测元件，该其他感测元件帮助感测施加到冠部的成像表面的手势输入，以及施加到冠部的其他类型输入(例如，旋转输入、平移或轴向输入、轴向触摸等)。传感器1224可包括光学感测元件，诸如电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)等。传感器1224可对应于本文所述的或可用于提供本文所述感测功能的任何传感器。
设备1200还可包括触摸传感器1220，其被配置为确定设备1200的触敏表面(例如，由盖108在显示器109上方的部分限定的输入表面)上的触摸位置。触摸传感器1220可使用或包括电容传感器、电阻传感器、表面声波传感器、压电传感器、应变计等。在一些情况下，与设备1200的触敏表面相关联的触摸传感器1220可包括根据互电容或自电容方案操作的电极或节点的电容阵列。可将触摸传感器1220与显示堆栈(例如，显示器109)的一个或多个层集成以提供触摸屏的触摸感测功能。此外，如本文所述，触摸传感器1220或其一部分可用于感测用户手指在沿着冠部的表面滑动时的运动。
设备1200还可包括力传感器1222，该力传感器被配置为接收和/或检测施加于设备1200的用户输入表面(例如，显示器109)的力输入。力传感器1222可使用或包括电容传感器、电阻传感器、表面声波传感器、压电传感器、应变计等。在一些情况下，力传感器1222可包括或耦接到电容式感测元件，电容式感测元件帮助检测力传感器的部件的相对位置的变化(例如，由力输入引起的偏转)。可将力传感器1222与显示堆栈(例如，显示器109)的一个或多个层集成以提供触摸屏的力感测功能。
设备1200还可包括被配置为传输和/或接收来自外部或单独设备的信号或电通信的通信端口1228。通信端口1228可被配置为经由电缆、适配器或其他类型的电连接器而被耦接到外部设备。在一些实施方案中，通信端口1228可用于将设备1200耦接到附件，包括坞站或壳体、触笔或其他输入设备、智能盖、智能支架、键盘或被配置为发送和/或接收电信号的其他设备。
如上所述，本技术的一个方面在于收集和使用得自各种来源的数据，以帮助检测对电子设备的输入。本公开预期，在一些实例中，这些所采集的数据可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数据。这样的个人信息数据可包括生物特征数据(例如，指纹)、人口统计数据、基于位置的数据、电话号码、电子邮件地址、推特ID、家庭地址、与用户的健康或健身水平相关的数据或记录(例如，生命体征测量值、用药信息、锻炼信息)、出生日期或任何其他识别信息或个人信息。
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，并且应当随着数据的采集和/或使用变化而被更新。来自用户的个人信息应当被收集以用于实体的合法且合理的用途，并且不在那些合法使用之外共享或出售。此外，此类采集/共享应在收到用户知情同意后发生。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，并确保其他有权访问个人信息数据的人遵守其隐私政策和流程。另外，此类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，对某些健康数据的收集或获取可能受联邦和/或州法律的管辖，诸如健康保险转移和责任法案(HIPAA)；而其他国家的健康数据可能受到其他法规和政策的约束并应相应处理。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，用户可使用可捕获或使用生物特征信息(例如指纹、皮肤特征等)的成像技术来去激活输入检测。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，通过限制数据采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中，数据去标识可用于保护用户的隐私。可在适当时通过移除特定标识符(例如，出生日期等)、控制所存储数据的量或特异性(例如，在城市级别而不是在地址级别收集位置数据)、控制数据如何被存储(例如，在用户之间聚合数据)、和/或其他方法来促进去标识。
因此，虽然本公开广泛地覆盖了使用个人信息数据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此类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。例如，用除手指之外的物体或戴手套的手指施加到冠部上的手势输入可以可操作为控制电子设备的操作。此外，可在无需持久存储任何个人信息的情况下提供本文所述的功能。例如，可分析由图像传感器捕获的用户手指的图像，然后在确定必要的运动信息之后立即丢弃该图像。
为了说明的目的，前述描述使用具体命名以提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，不需要具体细节即可实践所述实施方案。因此，出于例示和描述的目的，呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。它们并非旨在是穷举性的或将实施方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，鉴于上面的教导内容，许多修改和变型是可能的。另外，当在本文中用于指部件的位置时，上文和下文的术语或它们的同义词不一定指相对于外部参照的绝对位置，而是指部件的相对于附图的相对位置。

Claims (20)

1.一种电子手表，包括：
外壳，所述外壳限定所述电子手表的侧表面；
显示器，所述显示器至少部分地定位在所述外壳内并且被配置为显示图形输出；
透明盖，所述透明盖耦接到所述外壳并限定所述电子手表的前表面；
光学感测元件；
冠部，所述冠部从所述电子手表的所述侧表面延伸并沿着所述冠部的外部部分限定周边表面，其中所述电子手表被配置为：
使用所述光学感测元件检测物体沿所述冠部的所述周边表面的运动；
根据所述物体沿所述冠部的所述周边表面的所述运动来修改所述图形输出。
2.根据权利要求1所述的电子手表，其中：
所述电子手表还包括：触摸传感器，所述触摸传感器定位在所述透明盖下方并被配置为检测施加到所述透明盖的触摸输入；
所述冠部包括：导光特征部，所述导光特征部被配置为将与所述冠部的所述周边表面接触的物体的图像引导到所述光学感测元件上。
3.根据权利要求2所述的电子手表，其中所述导光特征部包括第一材料和第二材料之间的界面，所述界面被配置为反射入射光。
4.根据权利要求1所述的电子手表，其中所述光学感测元件定位在所述外壳内。
5.根据权利要求1所述的电子手表，其中所述光学感测元件定位在所述冠部内。
6.根据权利要求1所述的电子手表，其中所述冠部包括：
不透明部分；和
透光部分，限定所述周边表面的一部分。
7.根据权利要求6所述的电子手表，其中所述光学感测元件通过所述冠部的所述透光部分来接收光。
8.一种可穿戴电子设备，包括：
外壳；
显示器，所述显示器至少部分地定位在所述外壳内并被配置为用于显示图形输出；
冠部，所述冠部至少部分地在所述外壳外部并限定透光窗口；和
光学感测元件，所述光学感测元件在所述外壳内并被配置为接收与所述透光窗口接触的物体的图像，其中所述可穿戴电子设备被配置为：
使用所述光学感测元件检测所述物体沿所述透光窗口的运动；
根据所述物体沿所述透光窗口的所述运动来修改所述图形输出。
9.根据权利要求8所述的可穿戴电子设备，其中所述冠部包括导光特征部，所述导光特征部被配置为将与所述透光窗口接触的物体的图像引导到所述光学感测元件上。
10.根据权利要求9所述的可穿戴电子设备，其中所述导光特征部限定倾斜表面，所述倾斜表面被配置将光从所述透光窗口引导到至所述光学感测元件。
11.根据权利要求10所述的可穿戴电子设备，还包括所述倾斜表面上的反射材料。
12.根据权利要求8所述的可穿戴电子设备，其中所述冠部包括：
不透明部件；和
透光部件，所述透光部件被定位在所述不透明部件中并限定所述透光窗口。
13.根据权利要求8所述的可穿戴电子设备，还包括光源，所述光源至少部分地在所述外壳内并且被配置为照明所述物体。
14.根据权利要求8所述的可穿戴电子设备，其中所述透光窗口包括半透明镜面涂层。
15.一种电子手表，包括：
外壳；
显示器，所述显示器至少部分地定位在所述外壳内；
光学传感器，所述光学传感器至少部分地在所述外壳内并且包括光学感测元件；和
冠部，所述冠部包括：
头部部分，所述头部部分限定沿所述头部部分的周边表面的光学感测区域；
轴部分，所述轴部分至少部分地延伸到所述外壳中；和
导光特征部，所述导光特征部将来自所述光学感测区域的光引导朝向所述光学感测元件。
16.根据权利要求15所述的电子手表，还包括接触传感器，所述接触传感器被配置为检测物体与所述冠部之间的接触。
17.根据权利要求15所述的电子手表，其中所述头部部分包括：
金属部分；和
透光窗口，所述透光窗口耦接至所述金属部分并且至少部分地限定所述光学感测区域。
18.根据权利要求15所述的电子手表，其中所述冠部包括：
透明部件，所述透明部件限定所述头部部分和所述轴部分，和
不透明涂层，所述不透明涂层定位在所述透明部件上。
19.根据权利要求18所述的电子手表，其中所述光学感测区域由所述不透明涂层中的开口限定。
20.根据权利要求18所述的电子手表，其中所述光学传感器包括图像感测元件。
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