用于包括力感测电阻器(fsr)的手持式控制器的传感器融合算法

文档序号:74753 发布日期:2021-10-01 浏览:13次 >En<

阅读说明:本技术 用于包括力感测电阻器(fsr)的手持式控制器的传感器融合算法 (Sensor fusion algorithm for handheld controller including Force Sensing Resistor (FSR) ) 是由 J·G·莱因堡 于 2020-02-27 设计创作,主要内容包括:手持式控制器的逻辑可以基于由力感测电阻器(FSR)提供的力数据以及由触摸传感器提供的触摸传感器数据来实现传感器融合算法。示例性传感器融合算法可以用于响应于用户用高于阈值大小的力按压所述手持式控制器的控件而暂停针对所述触摸传感器至少相对于高水平值的校准调节,所述高于阈值大小的力可以由与所述控件相关联的FSR检测,所述高水平值对应于对所述控件的触摸。例如,可以响应于FSR值越过阈值即从低于所述阈值到高于所述阈值而暂停相对于所述高水平值的校准调节,并且可以响应于所述FSR值在相反方向上越过所述阈值而恢复所述校准调节。(Logic of the handheld controller may implement a sensor fusion algorithm based on force data provided by a Force Sensing Resistor (FSR) and touch sensor data provided by a touch sensor. An example sensor fusion algorithm may be used to suspend calibration adjustments for the touch sensor at least relative to a high level value in response to a user pressing a control of the handheld controller with a force above a threshold amount that may be detected by an FSR associated with the control, the high level value corresponding to a touch of the control. For example, calibration adjustments relative to the high level value may be suspended in response to the FSR value crossing a threshold, i.e., from below the threshold to above the threshold, and the calibration adjustments may be resumed in response to the FSR value crossing the threshold in the opposite direction.)

具体实施方式

除其他事项外,本文描述了力感测电阻器(FSR),该FSR被构造成具有由聚酰亚胺制成的第一基板,第一基板设置在电阻性且柔性的第二基板下方。第一基板具有设置在其前表面上的导电材料(例如,多个叉指状金属指)。一个或多个间隔层也插置在第一基板和第二基板之间,使得第二基板的中心部分悬在第一基板上方。致动器设置在第二基板上,以将作用力传递到第二基板的前表面上。当这种情况发生时,第二基板的中心部分向内朝向第一基板挠曲,并且第二基板的后表面上的一些电阻材料变得与第一基板的前表面上的一些导电材料接触。随着作用力增大,与电阻材料接触的导电材料的表面积增大。同样,随着作用力减小,与电阻材料接触的导电材料的表面积减小。表面积接触在可变作用力下的这种变化导致FSR充当可变电阻器,其电阻值由作用力控制。

至少部分地由于用于第一基板的聚酰亚胺材料,所公开的FSR表现出使其能够在VR系统的控制器以及其他可能的最终用途应用中使用的特性。例如,聚酰亚胺基板允许选择性地将FSR的输出端子(或引线)直接焊接到板(例如PCB)上,而无需使用笨重的插头连接器,这使得FSR具有较小的占地面积,如与需要大型笨重的插头连接器的基于聚酯薄膜的FSR相比。因为聚酰亚胺通常用作柔性电路的首选材料,所以FSR的聚酰亚胺基板可方便地将FSR连接到其他柔性电路,这可降低制造所公开的FSR的成本,如与制造常规FSR的成本相比。聚酰亚胺还可承受高温,诸如回流焊炉的高温,从而为节省成本的制造过程打开了大门。此外,与常规的FSR相比,当作为所公开的FSR的第一基板时,聚酰亚胺表现出所需的特性,诸如更小的滞后、更高的可重复性。总体而言,所公开的FSR(具有由聚酰亚胺制成的第一基板)表现出模拟真实模拟输入的力-电阻响应曲线,这使得该FSR能够用于VR系统的控制器中。

本文还公开了一种用于电子系统(例如,VR系统)的控制器,该控制器包括所公开的具有由聚酰亚胺制成的第一基板的FSR。该控制器可被构造成由用户的手握住并且可包括控制器主体。所公开的FSR可被安装在控制器主体内的结构的平面上,该结构诸如安装在控制器主体的手柄内的结构,或者安装在控制器主体的头部上包括的至少一个拇指操作控件下方的结构。当在用于电子系统的控制器中实现时,该FSR被配置为测量电阻值,该电阻值对应于施加到控制器相关部分的力(例如,施加到手柄外表面、施加到至少一个拇指操作控件等的力)。

在用于VR系统的控制器中实现FSR允许将自然交互作用的范围扩展到使用常规控制器的当前状态之外。例如,电子系统和/或控制器可以经由FSR确定用户挤压控制器的手柄的力和/或用户按下拇指操作控件的力。因为所公开的FSR表现出理想的响应曲线,所以这样的控制器可将变化力的按压或挤压转换为变化的数字化数值,该数字化数值可用于电子游戏以控制游戏方式(例如,粉碎岩石、挤压气球、切换游戏角色可使用的可用武器等)。具有理想响应特性的FSR可代替常规机械开关,以减少用户的疲劳和/或减少控件的意外致动。例如,FSR可通过检测作用力何时超过阈值来充当开关。这个阈值可以被动态地调节。例如,可将阈值调节为较低的值,以减少游戏过程中的手部疲劳(例如,当用户按压与FSR相关的控件以在游戏过程中频繁开枪时)。与此相反,可将阈值调节为更高的值,以减少意外控制操作的情况,这在用户可能会对电子游戏中的刺激做出反应的激动人心或令人兴奋的游戏中可能有用。

本文还公开了一种手持控制器,该手持控制器包括用于基于该控制器的FSR提供的力数据、结合由触摸传感器或接近传感器阵列分别提供的触摸数据或接近数据来实现传感器融合算法的逻辑。示例性传感器融合算法可用于当对象接触如由触摸传感器检测到的与FSR相关联的控件时重新校准FSR。例如,该逻辑可基于由触摸传感器提供的触摸数据来确定对象已经变得与被构造成被按压的控制器主体上的控件接触。该逻辑还可基于在对象已经变得与控件接触时由FSR提供的力数据来确定由FSR测量的电阻值,并可将该电阻值与数字化的零FSR输入值相关联,以便在检测到控件上的触摸时“重新校准”FSR。

另一个示例性传感器融合算法可用于当对象与附近控件接触时忽略由FSR检测到的杂散输入。例如,该逻辑可基于由FSR提供的力数据来确定由FSR测量的电阻值,该电阻值对应于达到或超过阈值的数字化FSR输入值,满足该阈值以便为手持控制器的第一控件注册FSR输入事件。该逻辑还可基于在FSR测量FSR电阻值时由触摸传感器提供的触摸数据来确定对象与手持控制器的邻近第一控件的第二控件接触,并且可阻止在对象与第二控件接触时注册该FSR输入事件。

另一个示例性传感器融合算法可用于检测抓持控制器手柄的手的手大小,如由接近传感器阵列所检测到的,并且根据手大小来调节用于在FSR处注册FSR输入事件的阈值力。这对于使手较小的用户更容易进行基于力的输入(对于手较大的用户而言更难一些,但并不困难)而言可能很有用。例如,在空间上分布在手持控制器的手柄上的接近传感器的阵列可用于确定正在抓持手柄的手的大小,并且该逻辑可基于手的大小来将阈值调节到为了注册关于手柄的FSR输入事件而满足的经调节的阈值。

示例性传感器融合算法可以用于响应于用户用高于阈值大小的力按压手持式控制器的控件而暂停针对触摸传感器至少相对于高水平值的校准调节,该高于阈值大小的力可以由与控件相关联的FSR检测,该高水平值对应于对控件的触摸。例如,手持式控制器的逻辑部件可以监测由与手持式控制器的控件相关联的触摸传感器提供的触摸传感器数据,以用于重新校准或重置由触摸传感器测量的值的范围内的至少一个高水平值。例如,该高水平值可以对应于对象触摸控件而部按压控件。当使用手持式控制器时,对触摸传感器的校准通过迭代地调节高水平值来起作用,使得高水平值被校准为正确地表示每当对象(例如,手指)与控件接触而不按压控件时由触摸传感器输出的数字化接近度值的值。在手持式控制器的使用期间执行这些校准调节的一个示例性原因是触摸传感器数据可能由于各种原因随着时间的推移而漂移。例如,随着手持式控制器的使用随着时间的推移而进行,用户的手的出汗程度(或干燥程度)可能改变,并且/或者湿度、温度和/或另外的环境参数可能随着时间的推移而改变,这可以影响由触摸传感器测量的值(例如,当触摸传感器是电容传感器时,所测量的电容可以由于用户的手上的润湿而受到影响,诸如受到汗水的影响)。因此,对触摸传感器的校准通过将至少高水平值校准为指示对象接触控件(而不按压)(例如,而不是对象悬停在控件上方而不触摸控件,或者对象按压控件)的值来调节这些类型的变化。

当用户按压手持式控制器的控件时,与该控件相关联的触摸传感器(其如上文和本文其他地方所述被校准)可能会不正确地进行校准。这可能是因为当用户的手指(或另一个对象)最初与控件接触时,触摸传感器测量第一数字化接近度值(例如,为任意单位的值1000),并且当用户从触摸转变为用力按压控件时,用户的手指将通常会在控件的顶表面上展开,从而手指覆盖比按压之前更大的面积。此外,当用户的手指按压控件时,该控件的顶表面甚至可以朝向控制器主体向内偏转。这使得由触摸传感器测量的数字化值根据施加到控件的压力而改变。例如,当用户按压控件时,触摸传感器可以测量显著大于当用户触摸控件而不按压时测量的第一数字化接近度值(例如,值1000)的第二数字化接近度值(例如,为任意单位的值1500)。这种现象可能不利地影响对触摸传感器的校准,因为当用户按压控件时(尤其是在重复进行的情况下),校准算法将较高的数字化接近度值(例如,当用户按下控件时的值1500)解释为对应于用户触摸控件而不按压的高水平值。随后,在重新校准为该假高水平值之后,用户可以减少所施加的压力并恢复为触摸控件而不按压。此时,校准算法将数字化接近度值解释为指示用户的手指抬离控件的值,此时实际上用户可能仍在触摸控件。这种不正确的校准可能对使用具有对控件的触摸传感器的校准跟踪的手持式控制器的系统的可操作性产生不利影响。例如,在VR应用程序中,当手持式控件的用户不打算丢掉虚拟对象时(例如,用户可能仍抓持着手持式控制器),显示在显示屏上的用户的虚拟手可能丢掉虚拟对象。作为另一个示例,用户可能打算少量释放他们的抓握(例如,从紧紧抓持转变为轻轻抓持),但是VR应用程序可能将触摸传感器数据解释为用户松手放开虚拟对象,这并不是用户轻微释放压力的意图。

为了解决这些和其他问题,本文公开了一种示例性传感器融合算法,该示例性传感器融合算法可以用于响应于用户用高于阈值大小的力按压手持式控制器的控件而暂停针对触摸传感器至少相对于高水平值的校准调节,该高于阈值大小的力可以由与控件相关联的FSR检测,该高水平值对应于对控件的触摸。也就是说,传感器融合算法可以使用由FSR提供的力数据来促进触摸传感器诸如电容传感器的输出的改进。例如,手持式控制器的逻辑可以通过响应于满足标准而调节指示对象接触与触摸传感器相关联的控件的高水平值来执行针对触摸传感器的校准调节。该逻辑还可以确定第一数字化FSR值超过阈值(这指示从对象接触控件到按压控件的转变),并且响应于超过该阈值,该逻辑可以暂停至少相对于高水平值的校准调节。随后,响应于确定第二数字化FSR值小于或等于阈值(这指示从对象按压控件到接触控件的转变),该逻辑可以恢复至少相对于高水平值的校准调节。

通过基于由FSR提供的力数据暂停和恢复针对触摸传感器相对于高水平值的校准调节,当对象(例如,手指)用高于阈值大小的力按压手持式控制器的控件时,触摸传感器的高水平值将不会被校准为增大的值。这种暂停技术避免“重复计数”提供给手持式控制器的控件的输入。换句话说,当用户从触摸控件转变为按压控件时,控件的FSR可以接管触摸传感器。同样地,当用户从按压控件转变为触摸控件而不施加压力时,相反地,触摸传感器可以接管FSR。暂停和恢复相对于触摸传感器的高水平值的校准调节的机制改进了对触摸传感器的校准,因为该高水平值将正确地对应于对象接触控件的状态,而不是对象与控件间隔开的不同状态,或者对象按压控件的状态。

图1至图4示出了根据本公开的示例性实施方案的用于电子系统的控制器100。控制器100可由诸如VR电子游戏系统、机器人、武器或医疗设备的电子系统利用。控制器100可以包括具有手柄112的控制器主体110,以及将控制器100保持在用户的手中(例如,用户的左手)的手固定器120。手柄112包括管状壳体,该管状壳体可以任选地是基本上圆柱形的。在这种情况下,基本上圆柱形的形状不必具有恒定的直径或完美的圆形横截面。

在图1至图4的实施方案中,控制器主体110可以包括头部(在手柄112和远侧端部111之间),该头部可以任选地包括一个或多个拇指操作控件114、115、116。例如,如果当控制器100被握在用户的手中时,倾斜按钮或任何其他按钮、旋钮、滚轮、操纵杆或轨迹球在正常操作过程中可由用户的拇指方便地操纵,则可将它们视为拇指操作控件。

控制器100优选地包括固定到控制器主体110的跟踪构件130,并且任选地包括两个鼻状物132、134,每个鼻状物从跟踪构件130的两个相对的远侧端部中的对应的一个远侧端部突起。在图1至图4的实施方案中,跟踪构件130优选地但不一定是具有弓形形状的跟踪弧。跟踪构件130包括设置在其中的多个跟踪换能器,优选地,在每个突起的鼻状物132、134中设置至少一个跟踪换能器。还可在控制器主体110中设置附加的跟踪换能器,优选地,邻近远侧端部111设置至少一个远侧跟踪换能器。

前述跟踪换能器可以是响应电子系统发射的电磁辐射(例如,红外光)的跟踪传感器,或者这些跟踪换能器可另选地是发射电子系统所接收的电磁辐射(例如,红外光)的跟踪信标。例如,电子系统可以是VR游戏系统,其向控制器100广泛地广播(即涂施)脉冲红外光,跟踪构件130的多个跟踪换能器是红外光传感器,它们可接收广播的脉冲红外光或被遮挡以致无法接受该脉冲红外光。每个鼻状物132、134中的跟踪换能器(例如每个鼻状物中的3个传感器)优选地在跟踪构件130的每个远侧端部上悬垂于用户的手上方,因此更好地暴露(围绕用户的手)以接收由电子系统发射的电磁辐射或将电磁辐射以更多的角度传输到电子系统,而不会产生不可接受的遮挡。

优选地,跟踪构件130和控制器主体110由基本上刚性的材料诸如硬塑料制成,并且被牢固地固定在一起,使得它们不会相对于彼此明显地平移或旋转。以这种方式,对这一系列跟踪换能器在空间中的平移和旋转的跟踪优选地不因跟踪换能器相对于彼此的运动而变得复杂。例如,如图1至图4所示,跟踪构件130可通过在两个位置处接合到控制器主体110而固定到控制器主体110。手固定器120可在这两个位置附近附接到控制器100(控制器主体110或跟踪构件130),以使用户的手掌抵靠在这两个位置之间的手柄112的外表面上。

在某些实施方案中,跟踪构件130和控制器主体110可包括具有材料连续性的一体式单块部件,而不是组装在一起。例如,跟踪构件130和控制器主体110可通过单个注塑成型工艺步骤模制在一起,从而产生包括跟踪构件130和控制器主体110两者的一个一体式硬塑料部件。另选地,跟踪构件130和控制器主体110可以首先分开地制造,然后组装在一起。无论采用哪种方式,跟踪构件130都可被认为固定到控制器主体110。

手固定器120在图1中示出为处于打开位置。手固定器120可以通过弯曲的弹性构件122选择性地偏置在打开位置,以在用户抓持控制器而且视觉被VR眼镜挡住时,便于用户将左手插入手固定器120和控制器主体110之间。例如,弯曲的弹性构件122可以任选地是弹性弯曲的柔性金属条,或者可包含可基本上弹性弯曲的另选塑料材料,诸如尼龙。为了让用户感觉舒适,弯曲的弹性构件122可任选地部分或完全位于垫或织物材料124(例如,氯丁橡胶护套)内部或被其覆盖。另选地,该垫或织物材料124可仅设置在(例如粘附到)弯曲的弹性构件122的面对用户的手的一侧上。

手固定器120的长度任选地可以是可调节的,例如通过包括由弹簧偏置的导绳器128收紧的拉绳126。拉绳126可以任选地具有可用作挂绳的多余长度。护套124任选地可以附接到拉绳。在某些实施方案中,弯曲的弹性构件122可以通过系紧的拉绳126的张力而被预紧。在这样的实施方案中,弯曲的弹性构件122施加到手固定器120的张力(以将其偏置在打开位置)使得手固定器在拉绳126未被系紧时自动打开。本公开还设想了调节手固定器120的长度的另选常规方法,诸如防滑钉、橡皮筋(当手插入时会暂时拉伸,从而施加弹性张力以压在手背上)、可调节长度的钩环带附件等。

手固定器120可设置在手柄112和跟踪构件130之间,并且被构造成接触用户的手的手背。图2示出了操作期间的控制器100,其中用户的左手插入其中,但是没有抓持控制器主体110。在图2中,手固定器120闭合并在手上变紧,以物理地偏置用户的手掌使其抵靠手柄112的外表面。以此方式,手固定器120在闭合时可将控制器100保持在手上,即使手没有抓持控制器主体110也如此。图3和图4描绘了操作期间的控制器100,这时手固定器120闭合,并且手正在抓持控制器主体110并且拇指正在操作一个或多个拇指操作控件(例如,触控板116)。

控制器主体110的手柄112优选地包括接近传感器的阵列,这些接近传感器在空间上部分或完全围绕手柄外表面分布。尽管阵列可包括网格,但是该阵列中的接近传感器不必具有相等的尺寸并且不必在它们之间具有相等的间隔。该接近传感器阵列优选地响应用户的手指与手柄112的外表面的接近度。例如,该接近传感器阵列可以是嵌入在手柄112的外表面下方的多个电容传感器,其中该外表面包括电绝缘材料。这种电容传感器阵列与用户的手的一部分之间的电容与它们之间的距离成反比。可通过将RC振荡器电路连接到该电容传感器阵列中的一个元件来检测电容,并注意电路的时间常数(以及振荡的周期和频率)将随电容而变化。以这种方式,该电路可检测用户的手指从手柄112的外表面的释放。

当手固定器120(例如,手固定带)紧紧闭合时,不仅可以防止控制器100从手中掉落,还可以防止手指相对于手柄112的接近传感器阵列过度平移,从而更可靠地感测手指运动。电子系统可包括体现手指的解剖学上可能的运动的算法,以更好地使用来自接近传感器阵列的感测来呈现受控人物的手的张开、手指指向或手指相对于控制器或相对于彼此的其他运动。这样,用户引起控制器100和/或手指的移动可帮助控制VR游戏系统、国防系统、医疗系统、工业机器人或机器或其他设备。在VR系统应用中(例如,用于游戏,训练等),系统可基于跟踪换能器的运动来呈现抛出运动,并且可基于感测到的用户手指从控制器手柄的外表面释放来呈现所抛出的对象的释放。

因此,手固定器120的功能(允许用户“放开”控制器100,而控制器100实际上不会与手分离或被抛到或掉落到地板上)可以实现受控电子系统的附加功能。例如,如果感测到用户对控制器主体110的手柄112的抓持的释放和恢复,则可将这种释放或抓持结合到游戏中以显示(例如在VR中显示)抛出或抓握对象。手固定器120可允许重复而且安全地完成这种功能。例如,图1至图4的实施方案中手固定器120的位置可帮助跟踪构件130保护用户的手背免受现实世界的冲击,例如当用户响应于在VR环境中感测到的提示而移动时(例如,当实际上被VR眼镜遮挡时)。

在某些实施方案中,控制器100可包括设置在控制器主体110内的可再充电电池,并且手固定器120(例如,手固定带)可包括电耦接到该可再充电电池的导电充电线。控制器100优选地还包括用于与电子系统的其余部分通信的射频(RF)发射器。这种RF发射器可由该可再充电电池供电,并且可响应拇指操作控件114、115、116、控制器主体110的手柄112中的接近传感器和/或跟踪构件130中的跟踪传感器。

如图5所示,在某些实施方案中,控制器100可是包括相似的右控制器200的一对控制器中的左控制器。在某些实施方案中,控制器100和200可(一起)同时跟踪用户的两只手的运动和抓握,例如以增强VR体验。

图6A描绘了根据本公开的另一个示例性实施方案的右手控制器600的前视图。图6B描绘了右手控制器600的后视图。控制器600具有控制器主体,该控制器主体包括头部610和手柄612。在图6A至图6B的实施方案中,头部610包括至少一个拇指操作控件A、B、608,并且还可包括被构造成由食指操作的控件(例如触发器609)。手柄612包括被外壳640部分包裹的管状壳体。

在图6A至图6B的实施方案中,跟踪构件630在头部610以及手柄612的一端固定到控制器主体。手固定器620被构造成将用户的手掌物理地偏置抵靠在头部610和手柄612的该端部之间的外壳640上。手固定器620优选地设置在手柄612和跟踪构件630之间,并且可包括手固定带,该手固定带的长度可调节并且被构造成接触用户的手背。在图6A至图6B的实施方案中,手固定器620任选地包括拉绳628,并且任选地可通过绳锁626(在手柄612的远侧端部附近)来调节长度,该绳锁选择性地防止拉绳628在绳锁626的位置处滑动。

在图6A至图6B的实施方案中,跟踪换能器632、633设置在跟踪构件630上,其中跟踪换能器633设置在跟踪构件630的相对的远侧端部的突起鼻状物上。附加的跟踪换能器634任选地设置在头部610的远侧区域上。跟踪换能器632、633和634可以是响应于由电子系统(例如,虚拟现实游戏系统)发射的电磁辐射(例如,红外光)的跟踪传感器,或者可以是发射由电子系统接收的电磁辐射(例如,红外光)的跟踪信标。例如,电子系统可以是VR游戏系统,其向控制器600广泛地广播(即涂施)脉冲红外光,跟踪换能器632、633和634是红外光传感器,它们可接收广播的脉冲红外光。此类跟踪传感器的响应可被传回电子系统,并且该系统可解读这种响应以有效地跟踪控制器600的位置和取向。

跟踪换能器632、633、634中的一个或多个可任选地如图7A的实施方案中所示、或者另选地图7B的实施方案中所示、或者另选地以未示出的常规方式那样构造。图7A的下部部分描绘了电连接到柔性电路751的红外光传感器750的分解透视图,该红外光传感器被示为在包括不透红外光的塑料的上盖开窗壳体壁755的矩形部分下方。开窗壳体壁755包括窗口756。窗口756优选地包括透射红外光的聚碳酸酯塑料,并且可包括底侧凹部以容纳红外光传感器750的厚度。

根据图7A的实施方案,开窗壳体壁(例如,跟踪构件630的外侧结构,或图6A的头部610)可以由所谓的“双料射出”注塑成型工艺制成,因此该壳体壁的大部分是由不透红外光的塑料制成的,但是在红外光传感器750上方的窗口756中设置有透射红外光的塑料。

图7A的上部部分描绘了组装后的红外光传感器750、柔性电路751和开窗壳体壁755的剖视图。在图7A中示为从上方入射到窗口756的三个向下箭头的红外光穿过窗口756,由下面的红外光传感器750接收。由于壳体壁755包括不透红外光的塑料,因此撞击该壳体壁的红外光不会穿过,并且其中一部分可被反射回窗口中,从而被红外光传感器750接收。以这种方式,尽管壳体壁755的大部分包括不透红外光的塑料,但窗口756仍允许红外光影响红外光传感器750,使得红外光传感器750仅接收来自优选角度范围的红外光。

另选地,跟踪换能器632、633、634中的一个或多个可任选地如图7B的实施方案中所示那样构造。图7B的下部部分描绘了如电连接到柔性电路751的红外光传感器750的分解透视图,该红外光传感器被示为在包括不透IR的塑料的上盖壳体壁758的矩形部分下方。壳体壁758涂覆有不透红外光的膜757,该膜被图案化为包括窗口759(窗口处不存在不透红外光的膜757)。

图7B的上部部分描绘了组装后的红外光传感器750、柔性电路751、壳体壁758和不透IR的膜757的剖视图。在图7B中示为从上方入射到外壳壁758上的三个向下箭头的红外光穿过不透红外光的膜757中的窗口759,穿过那里的壳体壁758,由下面的红外光传感器750接收。由于壳体壁758包含透射红外光的塑料,因此撞击该壳体壁的红外光可能会进入其中并丢失,并且有可能通过内部反射无意而且不希望地到达附近的传感器。以这种方式,不透红外光的膜757中的窗口759允许红外光主要影响红外光传感器750。

图8示出了右手控制器600的侧视图,其中部分包裹手柄612的管状壳体的外壳640被拆下以显露其内表面上的仪器。在图8的实施方案中,该仪器可包括在空间上分布在外壳640的内表面上的接近传感器800阵列,该接近传感器800阵列响应用户手指与外壳640的接近度。该阵列的接近传感器800不必具有相等的尺寸,也不必彼此规则地或相等地间隔开。在某些实施方案中,该接近传感器800阵列优选地可以是可连接到柔性电路的多个电容传感器,该柔性电路结合至外壳640的内表面。在图8的实施方案中,外壳640包括第一电连接器部分805,该第一电连接器部分可连接到手柄612的配合的第二电连接器部分(如图9A至图9B中更详细地示出的)。

图9A至图9B描绘了图6A的右手控制器600的横截面,示出控制器手柄任选地可以包括被接缝613在纵向上分开的管状壳体612a、612b,其中管状壳体部分612a和612b毗邻。在图9A中,外壳640被示为从手柄的其余部分拆下。图9B描绘了图9A的横截面,不同的是外壳640安装在其正常操作位置。在图9A至图9B的实施方案中,外壳640的第一电连接器部分805被示出为配合并且可连接到控制器手柄的第二电连接器部分905。

在图9A至图9B的实施方案中,外壳640部分地包裹管状壳体612a、612b,使其优选地与纵向接缝613重叠,这样纵向接缝613可以被定位成优化制造过程,而不是为了适应接近传感器阵列800的所需圆周位置。在某些实施方案中,外壳640与手柄的管状壳体612a、612b的圆周部分C重叠,并且圆周部分C在角度上跨度为手柄的管状壳体612a、612b的整个圆周的至少100度但不大于170度。在某些实施方案中,这样的周向重叠可使接近传感器阵列800能够感测用户的手指或手掌的期望部分(例如,最能指示抓持的手的区域)的接近度。

手柄的管状壳体612a、612b不必具有圆形横截面,并且无论手柄的管状壳体612a、612b是否具有圆形横截面,在本文中都使用词语“圆周”。在此,术语“圆周”是指围绕手柄的管状壳体612a、612b的整个周边,如果管状壳体612a、612b是正圆形的中空圆柱体,则其圆周可为圆形,但是如果该管状壳体的形状为非圆柱或空心棱柱形,则其圆周为圆形之外的封闭形状。

在图9A至图9B的实施方案中,印刷电路板(PCB)920可被安装在手柄的管状壳体612a、612b内,其中第二电连接器部分905电耦接到PCB920。PCB 920任选地包括力感测电阻器(FSR)922,并且该控制器还可包括柱塞924,该柱塞将经由外壳640施加的朝向手柄的管状壳体612a、612b外侧的压缩力向内传递到FSR 922。在某些实施方案中,FSR 922与接近传感器阵列800相结合,可促进感测用户抓持的开始以及用户这种抓持的相对强度,这可有利于某些游戏功能。

在某些实施方案中,外壳640具有壳厚度(在图9A至图9B中径向地测量),该壳厚度小于手柄的管状壳体部分612a或612b的壳体壁厚的三分之一。在那些实施方案中,相对于将接近传感器阵列800设置在手柄的管状壳体612a、612b上或之中的另选实施方案,这种厚度不均可改善接近传感器阵列800的灵敏度。

图10A描绘了根据本公开的另一个示例性实施方案的右手控制器200的前视图,其具有部分闭合的手固定器220(例如,手固定带)。图10B描绘了控制器200的前视图,不同的是手固定器220完全打开。在图10A至图10B的实施方案中,控制器200包括具有头部210和手柄212的控制器主体。头部210在控制器200的颈部区域211毗邻手柄212。手柄212优选地包括接近传感器阵列,这些传感器在空间上恰好在其外表面下方分布,并且优选地响应用户手指与手柄212外表面的接近度。

在图10A至图10B所示的实施方案中,头部210包括拇指操作控件A、B和208。控制器200还包括跟踪构件230,该跟踪构件优选地在头部210和手柄212的远侧端部固定到控制器主体。跟踪构件230优选地包括多个跟踪换能器,这些跟踪换能器可以是响应由电子系统发射的电磁辐射(例如,由虚拟现实游戏系统发射的脉冲红外光)的传感器,或发射将由电子系统接收的电磁辐射的跟踪信标。在图10A至图10B的实施方案中,跟踪构件230优选地但不一定是具有弓形形状的跟踪弧。手固定器220优选地设置在手柄212和跟踪弧230之间。

在图10A至图10B的实施方案中,控制器200包括拉绳228和在手柄212的远侧端部附近的绳锁226。绳锁226可选择性地防止拉绳228在绳锁226处滑动。在图10A的实施方案中,随着将拉绳228逐渐进一步拉动经过绳锁226,手固定器220被拉得更紧而进入闭合位置(如图10A中所描绘的运动箭头所示)。闭合位置将用户的手掌物理地偏置抵靠在手柄212的外表面上。

在图10A至图10B的实施方案中,手固定器220优选地包括弹性构件(例如,内部或外部可弹性变形的条,诸如金属条),该弹性构件将手固定器220朝向图10B所示的打开位置偏置。在图10B的实施方案中,当用户选择性地使绳锁226释放并允许拉绳228相对滑动时,朝着将弹性变形的弹性构件拉直的预加载偏置导致手固定器220自然地打开(如图10B所描绘的运动箭头所示)。该打开位置可有助于将用户的手从控制器200插入或抽出,特别是当用户的视线可能因佩戴虚拟现实眼镜而受遮挡时。

图11A描绘了控制器200的头部210和手柄212部件的前视图,包括可调节以围绕头部210在周边移动的手固定器锚定件302。图11B描绘了相同的头部210和手柄212的组件,不同的是从头部210移除了面板以露出能够锁定的卡圈部分311,该卡圈部分可有助于选择性地围绕头部210周向调节手固定器锚定件302。

在图11B的实施方案中,能够锁定的卡圈部分311可沿由内部弓形引导件315限定的弓形路径平移。用户可选择性地锁定能够锁定的卡圈部分311,以防止锚定件302围绕头部210的周边进一步运动。现在参考图4和图10A至图11B,手固定器220的弹性构件附接到头部210的手固定器锚定件302,这允许将手固定器220朝向或远离用户的食指拇指圈(在用户的拇指和其他手指之间)进行调节。在某些实施方案中,手固定器220的弹性构件优选地通过枢转或可旋转的附接件附接到头部210的手固定器锚定件302,使得手固定器220可在该附接件的位置相对于手固定器锚定件302枢转。这种自由度是对手固定器锚定件302围绕头部210的周边的位置的可调节性的一种加成。

图12A、12B和12C描绘了部分组装的控制器400的另选实施方案,该控制器具有控制器主体,该控制器主体包括头部410和在颈部区域411中接合到头部的手柄412。在图12A至图12C的另选实施方案中,控制器主体包括设置在颈部区域411附近的沟道414。手固定器(在图12A中未示出,使得沟道414将不会被部分遮挡)包括弹性构件420,该弹性构件终止于延伸到沟道414中的突出部425。

在图12B和12C的实施方案中,突出部425包括扣件427,该扣件防止当手固定器处于闭合位置时突出部在沟道414内的纵向移动。例如,在图12C的实施方案中,扣件427是凸轮,当手固定器突出部425的相对角度对应于手固定器的闭合位置时,即,当手固定器的闭合位置在弹性构件420上产生张力时(例如,如图12C的横截面中所示的向下方向),该扣件增大与沟道414的内表面的摩擦。

相反,当手固定器突出部425旋转到对应于手固定器的打开位置的相对角度时(例如,如图12C的横截面中所示的向上方向),扣件427和沟道414之间的摩擦可减小,并且手固定器突出部425可在沟道414内平移(如图12B所示的运动箭头所示)。沟道414优选地被取向成使得手固定器突出部沿沟道414的平移优选地朝向或远离用户的食指拇指圈的方向调节手固定器突出部425的相对位置,例如使得控制器400可以适应不同的手大小或手指长度。在另选实施方案中,手固定器突出部425可通过常规的枢转接头可枢转地附接到手固定器的其余部分。这种旋转自由度是对手固定器突出部425沿沟道414的可调节平移的一种加成。

图13A至C描绘了根据本公开的示例性实施方案的力感测电阻器(FSR)1300的不同视图。如图13C中的FSR 1300的横截面所示,FSR 1300可包括由聚酰亚胺制成的第一基板1302。FSR 1300还可包括设置在第一基板1302上(或上方)的第二基板1304。第一基板1302和第二基板1304可被认为是FSR 1300的两个主要基板(或层),该FSR可被认为是2层FSR1300,但是应当理解,FSR 1300包括附加的层,如将在本文中更详细地描述的。在这种情况下,相对于FSR 1300的两个主要基板,第一基板1302可以被认为是“底部”或“基部”基板,但是应当理解,在第一基板1302后面(或下方)可存在材料层。(即,在负Z方向上,如图13C所示)。

第一基板1302具有设置在第一基板1302的前表面(即,面向正Z方向的表面)上的导电材料。如将参考图14更详细地描述的,该导电材料可包括多个叉指状金属指。同时,第二基板1304(有时称为电阻“膜”)具有设置在第二基板1304的后表面(即,面向负Z方向的表面)上的电阻材料。该电阻材料可以是表现出一定程度的电阻(例如,在每平方300千欧(kOhm/sq)至400kOhm/sq的范围内的相对较高的薄层电阻)的半导电材料,诸如墨水组合物(例如,银墨水、碳墨水、它们的混合物等)。优选地,第二基板1304的薄层电阻是350kOhm/sq,但是应当理解,可使用其他薄层电阻值,包括在本文指定的薄层电阻范围之外的那些,诸如当FSR 1300用于其他应用时,诸如基于非控制器的应用。这样,本文指定的薄层电阻范围应当理解为非限制性的。在一些实施方案中,第二基板1304可由聚酯薄膜制成,电阻材料设置在第二基板1304的后表面上。在一些实施方案中,第二基板1304由聚酰亚胺制成,在后表面上具有电阻材料(例如,导电墨水组合物)。将聚酰亚胺用于第二基板1304的示例性益处是创建了可使用回流焊炉大量生产的FSR 1300,而聚酯薄膜不能承受这样的高温。

FSR 1300可包括一个或多个间隔层,该一个或多个间隔层插置在第一基板1302和第二基板1304之间,使得第二基板1304的中心部分悬在第一基板1302上方并且与第一基板1302间隔开一定距离。图13C示出了两个间隔层,包括但不限于在第一基板1302的外围设置在第一基板1302上的覆盖层1306,和设置在覆盖层1306上的粘合剂层1308。覆盖层1306可由聚酰亚胺制成,并且因此可以是与第一基板1302相同的材料。覆盖层1306的厚度(沿Z方向测量)可在10微米至15微米的范围内。粘合剂层1308的厚度(沿Z方向测量)可在50微米至130微米的范围内。因此,第二基板1304与第一基板1302间隔开的总距离可以是一个或多个间隔层的厚度的总和(例如,覆盖层1306的厚度加上粘合剂层1308的厚度)。可以超出本文指定的厚度范围的厚度来提供这些层,诸如当FSR 1300用于其他应用时,诸如基于非控制器的应用。这样,这些厚度范围应被理解为非限制性的。

致动器1310(诸如盘形的柔顺柱塞)可设置在第二基板1304上,并且被构造成将力F传递到第二基板1304的前表面上。致动器1310可由Poron制成,这是一种柔顺材料,当在致动器1310上施加力时会变形到一定程度。致动器1310可与FSR 1300的有效区域的中心同心,以便使施加的力F居中。致动器1310还跨过FSR 1300的有效区域的一部分,以便使作用力F均匀地分布在FSR 1300的有效区域的该部分上。

第二基板1304的厚度(沿Z方向测量)可在50微米至130微米的范围内。在该示例性厚度下,第二基板1304是柔性的。例如,第二基板1304可由聚酯薄膜制成,该聚酯薄膜在上述指定范围内的厚度上是柔性的。FSR1300的功能操作依赖于第二基板1304的柔性,以便使第二基板1304后表面上的电阻材料在施加到致动器1310的压缩力F的作用下变得与第一基板1302前表面上的导电材料接触。第一基板1302的厚度(沿Z方向测量)可在20微米至30微米的范围内。这种厚度的聚酰亚胺也是柔性的。因此,第一基板1302也是柔性的。同时,致动器1310的厚度(沿Z方向测量)可在780微米至810微米的范围内。可以超出本文指定的厚度范围的厚度来提供这些层,诸如当FSR 1300用于其他应用时,诸如基于非控制器的应用。这样,这些厚度范围应被理解为非限制性的。

FSR 1300可响应于施加到致动器1310的可变力F而表现出变化的阻力。例如,随着致动器1310上的力F增大,电阻减小。以这种方式,FSR 1300可被视为电阻值由作用力F控制的可变电阻器。FSR 1300可以是“分流模式”FSR 1300或“通过模式”FSR 1300,但优先地为分流模式FSR 1300。利用分流模式FSR 1300,设置在第一基板1302的前表面上的导电材料可以是多个叉指状金属指的形式。当力F被施加到致动器1310的前部(或顶部)时,第二基板1304的后表面上的电阻材料变得与一些叉指状金属指接触,这使金属指转向,从而改变FSR1300输出端子上的电阻。在通过模式具体实施中,第一基板1302上的导电材料可以是导电材料的实心区域,其中半导电(或电阻)材料设置在导电材料上,并且第二基板1304可具有类似的构造(例如,在导电材料的实心区域上设置有半导体(或电阻)材料)。每个基板(1302和1304)上的导电材料的实心区域耦接到单独的输出端子,并且当两个基板(1302和1304)在作用力F作用下彼此接触时,励磁电流可穿过一层到达另一层。

至少在优选的分流模式具体实施中,力-电阻响应曲线(将FSR 1300的电阻绘制为作用力F的函数)表现出可用于VR系统的控制器100/600的理想特性。例如,与诸如使用聚酯薄膜作为底部基板的材料的常规FSR相比,FSR 1300的响应曲线可表现出更小的滞后和更高的可重复性(从一个FSR 1300到另一个FSR 1300)。负载滞后描述了先前作用力对当前FSR1300电阻的影响。响应曲线还是单调的,并且它模拟可用于VR游戏系统中的许多游戏方式(诸如粉碎虚拟岩石、挤压虚拟气球等)的真实的模拟输入。尽管本文中的示例描述了作用力F,但FSR 1300实际上对作用压力(力×面积)敏感,因为在第二基板1304前表面上的小点与较大面积处的相等作用力将导致FSR 1300的不同电阻响应。因此,在作用力F下的响应曲线方面,致动器1310起到了保持跨FSR 1300的可重复性的作用。

图14描绘了在构造FSR 1300的示例性过程中的逐个阶段的FSR 1300的各种前视图。在图14的阶段1中,可在聚酰亚胺第一基板1302的前表面上形成多个叉指状金属指1400。金属指1400是导电的。用于金属指1400的示例性导电金属是铜,诸如1/3盎司HA铜。该铜也可镀金。可使用减材制造工艺来形成多个叉指状金属指1400。例如,在阶段1之前,聚酰亚胺第一基板1302可形成有覆铜层,该覆铜层设置在第一基板的前表面上,并且该覆铜层可被蚀刻(例如,通过去除铜材料条)以形成图14的阶段1中所示的叉指状金属指1400的图案。可选择蚀刻图案的尺寸和间距以形成在成对的相邻金属指1400之间0.2毫米(mm)的距离(沿Y方向测量),以及该多个叉指状金属指1400中的每个金属指的0.2mm的宽度(沿Y方向测量)。金属指的宽度和金属指之间的间距可在FSR 1300的最大灵敏度和最小制造蚀刻公差之间提供最佳平衡。尽管在图14中示出了金属指1400的均匀图案,但是应当理解,可采用其他不均匀的图案(例如,朝向中心金属指密度变大,朝向外部金属指密度变小)。图14示出了两组叉指状金属指1400,每组各自通向具有第一输出端子1402(1)和第二输出端子1402(2)的2端子FSR 1300的输出端子1402(或引线)。

如上所述,构成金属指1400的铜可镀金。因此,在蚀刻叉指状金属指1400的图案之后,可在铜指上沉积镀金层以产生镀金指。因此,图14的阶段1中所示的多个叉指状金属指1400可代表镀金指。镀金可以是化学镀镍浸金(ENIG)。值得注意的是,在镀金之前,在基层铜上方可能没有额外的镀铜。当向多层柔性基板中添加通孔时,通常会在基层铜上施加额外的镀铜。然而,与本发明所公开的在镀金之前在基层铜上不包括任何额外的镀铜的FSR1300相比,在镀金之前在基层铜上添加额外的镀铜实际上可能导致检测电阻的不希望的增大。因此,在镀金之前在金属指1400上省略任何额外的镀铜在FSR 1300中实现了最佳灵敏度。因此,构成金属指1400的覆铜层在金属指1400被镀上金材料时保持暴露。以这种方式,金材料与金属指1400的基铜材料直接接触,而在基层铜和镀金之间没有任何额外的镀铜。

在图14的阶段2,可在第一基板1302的外围在第一基板1302上沉积覆盖层1306。例如,覆盖层1306可具有环形形状以覆盖金属指1400的外围部分,并且在沉积之后,金属指1400的其余部分未被覆盖层1306覆盖。覆盖层1306可由聚酰亚胺制成。

在图14的阶段3,可在覆盖层1306上沉积粘合剂层1308,使得金属指1400的其余部分(金属指1400的未被覆盖层1306覆盖的部分)也未被粘合剂层1308覆盖。例如,粘合剂层1308可以是C形,使得粘合剂层1308覆盖覆盖层1306的大部分,并且使得粘合剂层1308不覆盖FSR 1300的有效区域。FSR 1300的“有效区域”在图14的阶段3中显示为具有直径B。此外,呈C形的粘合剂层1308可以使覆盖层1306的一部分未被粘合剂层1308覆盖。覆盖层1306的未被覆盖的部分在图14的阶段3中显示为具有宽度w。在将第二基板1304放置在第一基板1302的顶部上方之后,覆盖层1306的该未被覆盖的部分形成气隙,该气隙允许空气从第一基板1302和第二基板1304之间的空间进入和/或离开,这可防止由于大气压的变化而导致传感器之间的响应变化。气隙(即覆盖层1306的未被覆盖的部分)的宽度w可为1mm,该宽度足够小以在作用力下保持接触表面的对称性,并且足够大以允许空气经过该气隙进入/离开。在一些实施方案中,粘合剂层1308可以是得自美国明尼苏达州梅普尔伍德的公司的467粘合剂(即3M 467粘合剂)。覆盖层1306和粘合剂层1308代表可设置在第一基板1302上以便将第二基板1304以悬空方式与第一基板1304隔开一定距离的间隔层的示例。如上所述,覆盖层1306的厚度(沿Z方向测量)可在10微米至15微米的范围内,并且粘合剂层1308的厚度(沿Z方向测量)可在50微米至130微米的范围内。优选地,将粘合剂层1308的厚度制造得尽可能薄(例如,在指定厚度范围的下限),以允许在作用力F非常轻的情况下的初始响应(例如,FSR 1300开始检测输入)。然而,可以采用在本文所指定的厚度范围之外的厚度来提供这些层,诸如当FSR 1300用于其他应用时,诸如基于非控制器的应用。这样,这些厚度范围应被理解为非限制性的。

在阶段4,可在第一基板1302上提供第二基板1304。在阶段4中,利用插置在第一基板1302和第二基板1304之间的一个或多个间隔层(例如,覆盖层1306和粘合剂层1308)(参见图13C),第二基板1304的中心部分悬在第一基板1302上方。虽然未在图14中示出,但是可将致动器1310附接到第二基板1304的前表面,以便完成FSR 1300的构造,如图13A至13C所示。该致动器的尺寸(在X-Y平面上测量)可以跨FSR 1300的有效面积的80%(即,直径的B的80%,如图14的阶段3所示)。例如,盘形致动器1310可具有等于0.8*B的直径。在一些实施方案中,FSR 1300的总直径可为14.5mm。在该尺寸下,有效区域的直径B可为10.5mm,这意味着覆盖层1306和粘合剂层1308可作为2mm的环而沉积在第一基板1302和第二基板1304之间。在该实施方案中,致动器1310的直径可为8.4mm(即0.8*10.5mm)。

FSR 1300在没有外力(或负载)的情况下可能会开路。在一些实施方案中,为了解决第一基板1302和第二基板1304在零或可忽略的作用力下的任何接触,可使用阈值电路来设置第一基板1302和第二基板1304被认为是处于“相接触”状态下的阈值电阻值,这意味着FSR 1300可开路直到达到该阈值电阻值为止,即使两个主要基板(即1302和1304)实际上接触也是如此。

图15描绘了根据本公开的另一个实施方案的FSR 1300的示例性层。图15未按比例绘制。相反,呈现图15是为了举例说明示例性的材料层,并不意味着代表FSR 1300的实际剖视图。如以上参考先前附图所述,如图15所示的FSR 1300包括由聚酰亚胺制成的第一基板1302,设置在第一基板1302的前表面上的金属指1400(即,导电材料),和设置在第一基板1302上的第二基板1304,其中一个或多个间隔层插置在第一基板1302和第二基板1304之间;在这种情况下,在两个主要基板之间设置有多个间隔层,包括前述覆盖层1306和粘合剂层1308。致动器1310也设置在第二基板1304上。

在图15的实施方案中,致动器1310可由Poron制成,并且可具有794微米的厚度(沿Z方向测量)。致动器粘合剂层1500可用于将致动器1310附接到第二基板1304。该致动器粘合剂1500的厚度(沿Z方向测量)可为70微米。用于致动器粘合剂1500的合适的粘合剂是来自美国加利福尼亚州格兰岱尔的艾利丹尼森(Avery Dennison)公司的FT 8397粘合剂。在图15的实施方案中,第二基板1304的厚度(沿Z方向测量)可为125微米。第二基板1304的后表面上的电阻材料的薄层电阻可为350kOhm/sq。粘合剂层1308可以是可剥离型粘合剂,例如3M MP467粘合剂。粘合剂层1308的厚度(沿Z方向测量)可为50微米。覆盖层1306可由聚酰亚胺制成,并且可以具有12.5微米的厚度(沿Z方向测量)。覆盖层粘合剂1502(例如,在任一侧上具有粘合剂的聚乙烯)可用于将覆盖层1306附接到第一基板1302的在金属指1400之上的前表面。覆盖粘合剂1502可具有25微米的厚度(沿Z方向测量)。金属指1400可由铜(例如,镀金的铜)制成,并且可具有12.5微米的厚度(沿Z方向测量)。第一基板1302可具有25微米的厚度(沿Z方向测量)。

压敏粘合剂(PSA)1504可附接到第一基板1302的后表面。PSA 1504可以是3M467MP,并且可具有50微米的厚度。PSA衬垫1506可设置在PSA 1504上,并且可在将FSR 1300附接到平面(例如,附接到安装在控制器主体110内部的结构的平面)上之前被剥离。

在FSR 1300的连接器部分,可使用加强粘合剂1510将加强聚酰亚胺1508附接到第一基板1302的后表面。加强聚酰亚胺1508可具有137.5微米的厚度(沿Z方向测量),并且可形成FSR 1300的更硬的连接器部分,以增强该连接器部分的耐用性。该加强粘合剂的厚度(沿Z方向测量)可为25微米。

图15的实施方案可表示适于在安装在用于电子系统(例如,VR系统)的控制器100/600的手柄112/612内的结构的平面上安装的FSR 1300,如本文所公开。应当理解,可使用参考图15所指定的厚度值、薄层电阻值和/或材料以外的其他厚度值、薄层电阻值和/或材料,诸如当FSR 1300用于其他应用时,诸如基于非控制器的应用。这样,这些值和材料应被理解为非限制性的。

图16描绘了根据本公开的另一个实施方案的FSR 1300的示例性层。图16未按比例绘制。相反,呈现图16是为了举例说明示例性的材料层,并不意味着代表FSR 1300的实际剖视图。图16中相对于第一基板1302和第一基板1302上方(即,沿正Z方向)的层所示的FSR1300可具有与图15所示的FSR 1300类似的构造。图16与图15的不同之处在于第一基板1302的下方(即,沿负Z方向)的层。因此,为了简洁起见,将不再描述图16中的第一基板1302和第一基板1302上方(即,沿正Z方向)的层,因为可以参考图15的描述来了解图16中的这些层。

在图16的实施方案中,可以使用加强粘合剂1510将加强件1600附接到FSR 1300的主体部分下方的第一基板1302的后表面。加强粘合剂的厚度(沿Z方向测量)可为25微米,如图15的实施方案的情况那样,但是加强件1600位于FSR 1300主体部分下方,而加强聚酰亚胺1508位于FSR1300的连接器部分下方。此外,加强件1600可以是FR4加强件,厚度(沿Z方向测量)为530微米,比图15的实施方案的加强聚酰亚胺1508厚。可使用粘合剂层1604将拉片1602附接到加强件1600的后表面。粘合剂层1604可以是拉片粘合剂,例如3M MP467粘合剂。粘合剂层1604的厚度(沿Z方向测量)可为50微米。

图16的实施方案可表示适于在安装在用于电子系统(例如,VR系统)的控制器100/600的拇指操作控件116下方的结构的平面上安装的FSR 1300,如本文所公开。应当理解,可使用参考图16所指定的厚度值、薄层电阻值和/或材料以外的其他厚度值、薄层电阻值和/或材料,诸如当FSR 1300用于其他应用时,诸如基于非控制器的应用。这样,这些值和材料应被理解为非限制性的。

图17描绘了根据本公开的另一个实施方案的FSR 1300的示例性层。图17未按比例绘制。相反,呈现图17是为了举例说明示例性的材料层,并不意味着代表FSR 1300的实际剖视图。图17所示的FSR 1300的一些层可具有与图15所示的FSR 1300类似的构造。然而,图17在若干方面与图15不同。

在图17的实施方案中,第二基板1304的厚度(沿Z方向测量)可为127微米。粘合剂层1308可以是可剥离型粘合剂,例如3M 468MP粘合剂。对于可承受回流焊炉高温的FSR1300,粘合剂层1308可以是可剥离型粘合剂,例如3M 9085或3M 9082。粘合剂层1308的厚度(沿Z方向测量)可为125微米。在一些情况下,粘合剂层1308的厚度可为50微米。另外,金属指1400可由RA铜制成。另外,导电材料1700可设置在第一基板1302的后表面上。导电材料1700可以是具有12.5微米的厚度(沿Z方向测量)的HA铜或RA铜。可在导电材料1700上沉积附加的覆盖层1702。该附加的覆盖层1702可由聚酰亚胺制成,并且可使用覆盖层粘合剂1704附接到导电材料1700。附加的覆盖层1702的厚度(沿Z方向测量)可为12.5微米,并且覆盖层粘合剂1704的厚度(沿Z方向测量)可为25微米。粘合剂层1706可设置在覆盖层1702上。粘合剂层1706可以是可剥离型粘合剂,诸如3M 467MP粘合剂,厚度(沿Z方向测量)为60微米。对于可承受回流焊炉高温的FSR 1300,粘合剂层1706可以是可剥离型粘合剂,例如3M9085或3M 9082。

图17的实施方案可表示适于在安装在非VR控制器的控制器主体110内的结构的平面上安装的FSR 1300。应当理解,可使用参考图17所指定的厚度值、薄层电阻值和/或材料以外的其他厚度值、薄层电阻值和/或材料,诸如当FSR 1300用于其他应用时,诸如基于非控制器的应用。这样,这些值和材料应被理解为非限制性的。

图18A至18D描绘了根据本公开的另一个实施方案的FSR 1800。FSR1800可具有与参考FSR 1300所描述的那些部件层相似的部件层,诸如由聚酰亚胺制成的第一基板1802,和柔性而且在后表面上具有电阻材料的第二基板1804。一个或多个间隔层(例如,覆盖层1806和粘合剂层1808)可插置在第一基板1802和第二基板1804之间。

图18B和图18C中的FSR 1800的第一基板1802的一部分环绕第二基板1804,并且还设置在第二基板1804的前表面上。图18A被标记为“折叠之前”,描绘了在第一基板1802的一部分环绕第二基板1804之前的FSR1800。在图18A中,FSR 1800包括第一主体部分1812(1)(有时称为“下部气球件”1812(1))和第二主体部分1812(2)(有时称为“上部气球件”1812(2))。下部气球件1812(1)通过在下部气球件1812(1)的第一端部的折叠颈部1814连接到上部气球件1812(2)。焊接尾纤1816从下部气球件1812(1)的第二端部延伸,并且焊接垫1818在焊接尾纤1816的终端上。轻触开关形式的致动器1810被设置在上部气球件1812(2)上,使得致动器1810在折叠操作之后最终成为FSR 1800的前层或顶层,如图18B和图18C所示。因此,FSR 1800的第一基板1802的环绕第二基板1804的部分是上部气球件1812(2)。

FSR 1800在折叠操作之后的横截面在图18C中示出以描绘FSR 1800的示例性层。参考图18D更详细地描述图18C所示的一些层。在图18C的该实施方案中,可将力F施加到致动器1810(例如,轻触开关),引起FSR1800的可变电阻,该可变电阻被转换为可变的数字化值。将轻触开关用于致动器1810(例如,在施加预定义的力F的情况下切换到不同的二进制状态的开关)会产生双级FSR 1800,该FSR在轻触开关1810被致动时首先“按压”,然后FSR1800可在施加增大的力F时输出可变电阻。通过假设轻触开关1810每次被按下时以相同的力F来致动,这可用于在FSR 1800的各次致动时校准FSR 1800。也就是说,FSR 1800可响应于检测到轻触开关1810的致动而重置为与轻触开关1810的致动相关联的已知力F大小。这可减轻FSR 1800固有的不准确性。

如图18C和18D所示,FSR 1800包括由聚酰亚胺制成的第一基板1802,该第一基板厚度(沿Z方向测量)为25微米。厚度为12.5微米的导电材料(例如,图18D中所示的由HA铜(例如,镀金的铜)制成的金属指1820)(在Z方向上测量)可在下部气球件1812(1)处设置在第一基板1802的前表面上,使得该导电材料在第二基板1804上的电阻材料下方。覆盖层粘合剂1822可用于将覆盖层1806附接到第一基板1802的在金属指1820之上的前表面。覆盖粘合剂1822可具有25微米的厚度(沿Z方向测量)。覆盖层1806可由聚酰亚胺制成,并且可以具有12.5微米的厚度(沿Z方向测量)。设置在覆盖层1806上的粘合剂层1808可以是可剥离型粘合剂,诸如3M MP467粘合剂。粘合剂层1808的厚度(沿Z方向测量)可为60微米。第二基板1804的厚度(沿Z方向测量)可为127微米。第二基板1804的后表面上的电阻材料的薄层电阻可为350kOhm/sq。当上部气球件1812(2)在折叠颈部1814在折叠到下部气球件1812(1)上时,粘合剂层1824可用于将上部气球件1812(2)附接到下部气球件1812(1)。粘合剂层1824的厚度可为125微米(沿Z方向测量)。用于粘合剂层1824的合适的粘合剂是3M 468MP。粘合剂层1824也可以是C形。

在FSR 1800的上部气球件1812(2)上,可使用加强粘合剂1836将第一加强聚酰亚胺1834附接到第一基板1802的前表面(折叠之前)。第一加强聚酰亚胺1834可具有75微米的厚度(沿Z方向测量)。该加强粘合剂的厚度(沿Z方向测量)可为25微米。另外,在FSR 1800的上部气球件1812(2)上,可使用粘合剂层1840将第二加强聚酰亚胺1838附接到第一加强聚酰亚胺1834的前表面(在折叠之前)。第二加强聚酰亚胺1838可具有75微米的厚度(沿Z方向测量)。该粘合剂层的厚度(沿Z方向测量)可为125微米。当上部气球件1812(2)在折叠颈部1814折叠在下部气球件1812(1)上时,第二加强聚酰亚胺1838如图18C所示变得与第二基板1804接触,并且在折叠操作之后粘合剂层1824将FSR 1800的两个主体部分1812(1)和1812(2)粘附成堆叠关系。应当理解,可使用参考图18D所指定的厚度值、薄层电阻值和/或材料以外的其他厚度值、薄层电阻值和/或材料,诸如当FSR 1800用于其他应用时,诸如基于非控制器的应用。这样,这些值和材料应被理解为非限制性的。

另外,如图18D所示,导电材料1826可设置在第一基板1802的后表面上。导电材料1826可以是具有12.5微米的厚度(沿Z方向测量)的HA铜。可在导电材料1826上沉积附加的覆盖层1828。该附加的覆盖层1828可由聚酰亚胺制成,并且可使用覆盖层粘合剂1830附接到导电材料1826。附加的覆盖层1828的厚度(沿Z方向测量)可为12.5微米,并且覆盖层粘合剂1830的厚度(沿Z方向测量)可为25微米。附加的覆盖层1828和覆盖层粘合剂1830可跨过焊接尾纤1816、下部气球件1812(1)、折叠颈部1814和上部气球件1812(2)的一部分,留出用于致动器1810的占地面积(或空间)(图18D中的“按钮占地面积”)。粘合剂层1832可设置在附加的覆盖层1828上。粘合剂层1832可以是可剥离型粘合剂,诸如3M 468MP粘合剂,厚度(沿Z方向测量)为125微米。粘合剂层1832可跨过焊接尾纤1816和下部气球件1812(1)。

尽管示例性FSR 1300/1800被示为具有大致圆形形状,但是应当理解,FSR 1300/1800可被构造成具有不同横截面形状的层,诸如正方形、矩形等。FSR 1300/1800的整体尺寸可以比本文描述的示例大或小,具体取决于特定应用。此外,应当理解,可通过将多个FSR1300/1800连接在一起来实现FSR阵列。在这样的阵列中,FSR材料层可被构造成材料的长条。

图19是用于制造诸如本文公开的FSR 1300或FSR 1800的FSR的示例性过程1900的流程图。本文描述的过程被示为逻辑流程图中的框的集合,该逻辑流程图表示一系列操作。描述操作的顺序不旨在被理解为限制,并且可以任何顺序和/或并行地组合任意数量的所描述的框来实现这些过程。

在1902处,由聚酰亚胺制成的第一基板1302可形成有覆铜层,该覆铜层设置在第一基板1302的前表面上。

在1904处,可蚀刻该覆铜层以在第一基板1302的前表面上形成多个叉指状铜指(即金属指1400的示例)。框1904处的蚀刻可包括去除宽度为0.2mm的铜材料条,以在该多个叉指状铜指中的成对的相邻铜指之间产生0.2mm的距离。去除的铜材料的序列条带之间的间隔也可保持在0.2mm,以提供宽度为0.2mm的铜指。

在1906处,可将镀金层沉积在该多个叉指状铜指上,以产生镀金的指。该镀金可以是ENIG。

在1908处,可在第一基板1302的外围在第一基板1302上提供一个或多个间隔层,从而使该一个或多个间隔层不覆盖镀金的指的一部分。如子块1910和1912所示,可在两个操作中提供多个间隔层。

在1910处,可在第一基板1302的外围将覆盖层1306(例如,由聚酰亚胺制成)沉积在第一基板1302上。覆盖层1306可覆盖镀金的指的外围部分,其中镀金的指的其余部分未被覆盖层1306覆盖。

在1912处,可在覆盖层1306上沉积粘合剂层1308,使得镀金的指的其余部分未被粘合剂层1308覆盖。此外,在框1912处的操作可包括使覆盖层1306的一部分未被粘合剂层1308覆盖以形成气隙,该气隙允许空气从第一基板1302和第二基板1304之间的空间进入或离开。

在1914处,可在第一基板1302上设置第二基板1304,使得第二基板1304的中心部分由插置在第一基板1302和第二基板1304之间的一个或多个间隔层悬在第一基板1302上方。该第二基板1304是柔性的,并且具有设置在第二基板1304的后表面上的电阻材料。

在1916处,为了构造FSR 1800,可使第一基板1802的延伸部分环绕第二基板1804并且附接到第二基板1804的前表面,其中第一基板1802的该延伸部分将被插置在待附接的致动器1810和第二基板1804之间。如框1916的虚线轮廓所示,执行该操作是为了构造FSR1800,但是在构造FSR1300时可省略该操作。

在1918处,可将致动器1310设置在第二基板1304上,诸如通过将致动器1310附接到第二基板1304的前表面以构造FSR 1300,或者通过将致动器1810(例如,轻触开关)附接到插置在第二基板1804和致动器1810之间的第一基板1802。

可将本文公开的FSR 1300/1800安装在手持控制器(诸如本文所公开的控制器100/600)内的结构的平面上,并且该结构可定位在控制器主体110内的任何合适位置,以便测量与施加到控制器主体110的外表面上的力的大小相对应的电阻值(例如,按压控件的手指所施加的力,挤压手柄112/612的手所施加的力)。具体参考图9A和图9B,FSR 1300/1800可安装在PCB920的平面上,该PCB本身可安装在手柄612的管状壳体612a、612b内。在该构型中,柱塞924可与FSR 1300/1800的致动器1310/1810接合,这可允许将压缩力从柱塞924传递到致动器1310/1810。然而,其他构型也是可能的,其中省略柱塞924,并且致动器1310/1810与手柄612的管状壳体612a、612b的一部分接合。具体参考图1,FSR 1300/1800可安装在头部(在手柄112和远侧端部111之间)内的结构的平面上。可将安装在头部内的该结构安装在拇指操作控件114、115、116中的一者或多者下方。例如,FSR1300/1800可定位在拇指操作控件116(例如,触控板)下方。因此,当在控制器100的操作期间用户的拇指在拇指操作控件116上按压时,定位在拇指操作控件116下方的FSR 1300/1800可被配置为测量与用户的拇指施加到拇指操作控件116的力的大小相对应的电阻值。应当理解,可将多个FSR1300/1800设置在控制器的控制器主体110内,诸如一个或多个FSR1300/1800安装在手柄112/612内并且一个或多个FSR 1300/1800安装在控制器主体110的头部上的一个或多个对应的控件114、115、116下方。

当在控制器100/600中实现时,本文所公开的FSR 1300/1800可启用可变模拟输入。例如,用变化的力挤压手柄112/612或按压拇指操作控件(例如116)可能会导致FSR1300/1800的电阻随作用力而变化,并且电阻可被转换为代表用于控制游戏方式的FSR输入的变化的数字化值。

图20示出了示例性用户界面(UI)2000,该示例性用户界面可用于为电子系统配置手持控制器(诸如控制器100/600)的基于FSR的输入机构以在不同模式下操作。UI 2000可在电子系统的显示器诸如头戴式显示器(HMD)上或者在与个人计算机(PC)或游戏机一起使用的任何其他类型的显示器上输出。UI 2000包括“激活类型”下拉菜单2002。“激活类型”下拉菜单2002可用于为基于FSR的输入机制(例如,拇指操作控件116、手柄112/612等)选择“软按压”激活类型。在此,“软按压”是指“软件按压”,它允许控制器100/600和/或与控制器100/600关联的电子系统使用逻辑来确定何时基于FSR 1300/1800的模拟输入(例如,FSR电阻,它对应于FSR 1300/1800上的作用力,并被转换为数字化FSR输入值)并且还基于稍后将讨论的其他配置设置来注册基于FSR的输入事件。换句话说,FSR1300/1800可测量电阻值,然后将其转换为数字化的FSR输入值。如果该数字化的FSR输入值满足用于“软按压”的配置设置所指定的条件,则可注册基于FSR的输入事件。

UI 2000还可包括“绑定”下拉菜单2004,该下拉菜单可用于选择要绑定到控制器100/600上的对应的基于FSR的输入机构的基于PC的输入控件。在此,将该绑定选择为“鼠标左键”,但是应当理解,可将该绑定选择为其他基于PC的输入控件。该绑定也可以是模拟的。例如,对于赛车游戏,FSR1300/1800可用于油门踏板(例如,用户越是用力地按压基于FSR的控制机构,游戏中的赛车就越快地行驶)。

UI 2000还可包括“软按压风格”下拉菜单2006,该下拉菜单可用于选择软按压的各种风格中的一个风格。“简单阈值”风格表示当数字化的FSR输入值达到或超过阈值时发生FSR输入事件。因为该数字化的FSR输入值对应于由FSR测量的特定电阻值,而该电阻值又对应于施加到FSR1300/1800的特定作用力,所以人们也可将这种风格的软按压视为当由FSR测量的电阻值满足阈值电阻值时和/或当作用力的大小满足阈值力大小时注册FSR输入事件。例如,如果控制器100/600的手柄112/612包括FSR1300/1800,则可挤压手柄112/612,直到达到阈值力大小为止,并且作为响应,将FSR输入事件注册为“软按压”。“解除按压”所需的力可能是用于防抖动目的和/或模仿具有物理突变率的轻触开关的阈值的一部分。因此,“简单阈值”风格可代替传统的机械开关。UI 2000示出了用户可调节可配置的软按压阈值2008(1)来增大或减小阈值,该阈值用来与数字化的FSR输入值进行比较以确定是否注册FSR输入事件。用户可将软按压阈值2008(1)调低(例如,通过将滑块向左移动),以减少与基于FSR的输入机构的致动有关的手部疲劳。用户可将软按压阈值2008(1)调高(例如,通过将滑块向右移动),以减少基于FSR的输入机构注册意外输入的情况。在一些情况下,可将软按压阈值2008(1)设置为用于特定游戏的默认阈值(例如,较低的默认阈值用于射击游戏,较高的默认阈值用于探险游戏等)。

“一触即发”风格可设置基线阈值,并且一旦与FSR 1300/1800相关联的数字化FSR输入值达到或超过该基线阈值,就激活绑定(即,注册FSR输入事件,类似于按压并按住按钮致动)。此后,任何随后的力减小都会使绑定失效(即,FSR输入事件“未注册”,类似于用户松开按钮),并且在取消绑定之后,任何的力增大都会再次激活绑定。软按压的“一触即发”风格中可能会存在某种防抖动。暂时转向图21,“力-时间关系”图2100上显示了“一触即发”逻辑的示例。“力”轴可表示范围从零到任何合适的最大值的数字化FSR输入值,该范围对应于FSR 1300/1800能够测量的电阻值范围。如图21所示,随着数字化FSR输入值的增大(例如,用户在基于FSR的输入机构上越来越用力地按压),数字化FSR输入值最终越过基线阈值2102,并且作为响应,绑定被激活(即,注册FSR输入事件,类似于用户输入的按压并按住类型),然后,响应于数字化FSR输入值的减小,绑定被停用(例如,用户稍微“松开”基于FSR的输入机构)。如果用户更用力地按压基于FSR的输入机构,则只要力保持处于大于基线阈值2102的值,绑定就可再次被激活,依此类推等等。

再次参考图20,可以根据三种不同的子风格(例如,激进、正常的和放松)来选择软按压的“扫射”风格。“扫射”风格可能与软按压的“简单阈值”风格相似,不同之处在于“扫射”风格使用了时间延迟,因此,在具有多个绑定级别的配置中,如果足够快地达到了较高的阈值,则可使用时间延迟来忽略较低的FSR输入值。时间延迟量在不同的子风格之间有所不同(例如,激进、正常和放松)。暂时转向图22,“力-时间关系”图2200上显示了“扫射”逻辑的示例。再次地,“力”轴可表示从零到任何合适的最大值的范围的数字化FSR输入值,该范围对应于FSR 1300/1800能够测量的电阻值范围。如图22所示,假定A1 2202对应于第一阈值,该第一阈值对应于第一动作,并且A2 2204对应于第二阈值,该第二阈值对应于第二动作。可基于“扫射”风格是“激进”类型、“正常”类型还是“放松”类型来设置时间延迟t。在图22所示的“快”曲线中,FSR输入值迅速达到A1 2202,这触发时间延迟开始运行。然后,FSR输入值在该时间延迟过去之前达到A2 2204,这导致该逻辑忽略A1 2202,并仅为对应于A22204的第二动作注册FSR输入事件。在图22所示的“慢”曲线中,FSR输入值达到A1 2202,并且时间延迟开始。但是,由于FSR输入值的增速不够快,无法在时间延迟过去之前达到A22204,因此该逻辑会为对应于A1 2202的第一动作注册FSR输入事件,此后,FSR输入值最终达到A2 2204,并且该逻辑为对应于A2 2204的第二动作注册另一个FSR输入事件。可以毫秒为单位来指定时间延迟t,并且可配置该时间延迟。

再次参考图20,另一个软按压阈值2008(2)可用于例如设置多级阈值,诸如用于软按压的“扫射”风格的阈值。通过用户以变化的力挤压或按压基于FSR的输入机构,可为基于FSR的输入使用不同风格的软按压来启用许多不同的与游戏相关的模拟输入。例如,VR游戏可允许用户通过用增大的力挤压控制器主体110的手柄112/612来粉碎岩石或挤压气球。又如,基于射击的游戏可允许用户通过用不同水平的作用力按压拇指操作控件116来在不同类型的武器之间切换。

图23描绘了图1的控制器100,该控制器具有设置在控制器主体110内的各种传感器。例如,第一FSR 1300(1)可安装在被构造成待按压的控件(诸如,包括在控制器主体110的头部113上的拇指操作控件116)的下方。第二FSR 1300(2)可与接近传感器阵列800一起安装在控制器主体110的手柄112内。应当理解,可在控制器100内提供FSR 1300(1)或1300(2)中的一者或另一者,或者可在控制器100内提供FSR 1300(1)和1300(2)两者。作为接近传感器阵列800的补充或替代,一个或多个触摸传感器2300(例如,触摸传感器2300(1)至(3))可与被配置为待按下的一个或多个控件相关联,这些控件诸如拇指操作控件114、拇指操作控件115和/或拇指操作控件116和/或手指操作控件(例如触发器609)。触摸传感器2300可被配置为提供指示对象(例如,手指、拇指等)接触相关联的控件(例如,拇指操作控件114至116中的一者或多者)的触摸数据。在一个示例中,触摸传感器2300包括电容传感器(或电容传感器阵列),该电容传感器安装在控制器主体110的头部113内(例如,粘附或以其他方式附接到外壳的后表面和在控件114至116下方,附接到头部113内部的结构(诸如PCB)等)。在其他情况下,触摸传感器2300可基于其他触摸感测技术,诸如红外或声学触摸传感器。同时,在空间上分布在手柄112上的接近传感器800的阵列可被配置为提供指示抓持手柄112的手的接近度数据。如本文所公开的,接近传感器800还可使用任何合适的技术来感测手在手柄112上的接触和/或接近度。FSR 1300被配置为提供力数据,该力数据指示对控件的按压(例如,对控件116的按压)或对手柄112的挤压的力的大小。图23所示的各种传感器组可通过柔性电路连接。例如,头部113中的触摸传感器2300和FSR 1300(1)可通过公共柔性电路连接在一起。本文所公开的FSR 1300的聚酰亚胺基板允许FSR输出端子到柔性电路的这种类型的直接焊接。

本文描述的过程被示为逻辑流程图中的框的集合,这些框代表可在硬件、软件或其组合中实现的一系列操作。在软件的环境中,这些框代表计算机可执行指令,当由一个或多个处理器执行时,该计算机可执行指令执行所列举的操作。通常,计算机可执行指令包括执行特定功能或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。描述操作的顺序不旨在被理解为限制,并且可以任何顺序和/或并行地组合任意数量的所描述的框来实现这些过程。

图24是用于基于由触摸传感器提供的触摸数据来重新校准手持控制器100/600的FSR 1300/1800的示例性过程2400的流程图。

在2402处,手持控制器100/600的逻辑可至少部分地基于由触摸传感器提供的触摸数据来确定对象(例如,手指,拇指等)已经变得与该手持控制器的一个控件接触。该至少一个控件可被包括在控制器100/600的控制器主体110上并且可被构造成待按压。例如,该控件可以是包括在控制器主体110的头部113上的拇指操作控件116。在该实施方案中,触摸传感器可以是触摸传感器2300中的一个。另选地,该控件可以是控制器主体110的手柄112。在该实施方案中,触摸传感器可以是接近传感器阵列800。

在2404处,该逻辑可至少部分地基于在对象已经变得与该至少一个控件接触时由FSR 1300/1800提供的力数据来确定由FSR 1300/1800测量的电阻值。

在2406处,该逻辑可将该电阻值与数字化的零FSR输入值相关。换句话说,当对象变得与该至少一个控件接触时的感测电阻可被视为零力输入,这意味着在该点之后施加到FSR 1300/1800的力的任何增大都与正FSR输入值相关。因此,过程2400代表一种帮助减轻FSR 1300/1800的任何固有的不准确性的传感器融合算法,该算法可通过在检测到对控件的触摸时重新校准来测量一些电阻,即使对象没有在控件上按压也如此。

图25是用于基于由用于附近控件的触摸传感器提供的触摸数据来忽略手持控制器100/600的FSR 1300/1800处的杂散输入的示例性过程2500的流程图。

在2502处,手持控制器100/600的逻辑可至少部分地基于由与手持控制器的第一控件(例如,拇指操作控件116)相关联的FSR 1300/1800提供的力数据来确定由FSR 1300/1800测量的电阻值。

在2504处,该逻辑可将该电阻值转换为数字化的FSR输入值。

在2506处,该逻辑可确定该数字化的FSR输入值是否满足或超过为了为第一控件注册FSR输入事件而要满足的阈值。如果在2506处不满足该阈值,则过程2500遵循从框2506到框2502的“否”路线,以等待额外的力数据。如果在2506处满足该阈值,则过程2500遵循从框2506到框2508的“是”路线。

在2508处,该逻辑可至少部分地基于与第一控件附近的第二控件(例如,拇指操作控件114或115)相关联的触摸传感器2300提供的触摸数据来确定对象(例如,手指、拇指等)是否与该附近的第二控件接触,其中该触摸数据在FSR 1300/1800测量FSR电阻值时提供。如果对象未与该附近的第二控件接触,则过程2500遵循从框2508到框2510的“否”路线,在框2510处该逻辑为第一控件注册FSR输入事件(例如,通过激活用于第一控件的绑定)。如果对象与该附近第二控件接触,则过程2500遵循从框2508到框2512的“是”路线。

在2512处,该逻辑可至少部分地基于确定对象与第二控件接触而避免为第一控件注册FSR输入事件。因此,过程2500代表一种可用于基于对手持控制器上的附近控件的按压而忽略FSR 1300/1800处的杂散输入的传感器融合算法。

图26是用于基于由手持控制器100/600的手柄112/612中的接近传感器阵列800检测到的手的大小来调节用于FSR 1300/1800的FSR输入阈值的示例性过程2600的流程图。

在2602处,手持控制器100/600的逻辑可至少部分地基于由在空间上分布在控制器100/600的手柄上的接近传感器800的阵列提供的接近度数据来确定正在抓持手柄112/612的手的大小。可从多个预定的手的大小(例如,小和大,或者小、中和大等)中确定手的大小。

在2604处,该逻辑可至少部分地基于在框2602处确定的手的大小,将阈值调节到为了为手柄112/612注册FSR输入事件而要满足的经调节的阈值。该经调节的阈值对应于可用来挤压手柄112/612的特定的力大小。例如,力的大小对应于手柄112/612中的FSR 1300/1800测量的电阻,并且该电阻可对应于数字化的FSR输入值。当用户挤压手柄时,如果数字化的FSR输入值达到或超过经调节的阈值,则可注册FSR输入事件。因此,如在框2602处由接近传感器800的阵列所检测的,对于手较小的用户,可将阈值调节为较低的值,而对于手较大的用户,可将阈值调节为较大的值。在一些情况下,在框2602处检测到手的大小之前,可为控制器100/600配置默认阈值,并且在框2604处进行的调节可以是相对于默认值增大或减小阈值。

如图26中的子框所示,过程2600可涉及更详细的操作。例如,框2602处的确定手的大小可包括子框2606和2608。

在2606处,该逻辑可确定接近传感器阵列800中的提供了接近度数据的接近传感器的数量。例如,小手可能只跨过了接近传感器阵列800中的一小部分接近传感器,而其余未检测到小手的接近传感器可能不会提供前述接近度数据。相反,大手可跨过整个接近传感器阵列800,并且在这种情况下,所有的接近传感器800(或至少高于阈值数量的数量)可提供接近度数据。

在2608处,该逻辑可至少部分地基于(阵列800的)提供了接近度数据的接近传感器的数量来确定手的大小。

另外,如子框2610和2612所示,在框2604处的阈值调节可包括为控制器100/600的一个或多个FSR调节阈值。

例如,在2610处,该逻辑可调节为了为控件116注册FSR输入事件而要满足的第一阈值(与第一FSR 1300(1)相关联)。在2612处,该逻辑可附加地或另选地调节为了为手柄112/612注册FSR输入事件而要满足的第二阈值(与第二FSR 1300(2)相关联)。

图27是用于基于FSR输入值来激活和停用用于手持式控制器的控件的绑定的示例性过程2700的流程图。如图27中的页面外部引用“A”所示,过程2700可从过程2400、2500或2600中的任何一者继续,但这不是必须的。

在2702处,手持控制器100/600的逻辑可至少部分地基于由控制器100/600的FSR1300/1800提供的力数据,来在第一时间确定第一数字化的FSR输入值。该第一数字化的FSR输入值可从由FSR 1300/1800在第一时间测量的第一电阻值转换而来。

在2704处,该逻辑可确定第一数字化的FSR输入值是否满足或超过为了注册FSR输入事件(例如,用于绑定与FSR 1300/1800相关联的控件)而要满足的阈值。如果在2704处不满足该阈值,则过程2700遵循从框2704到框2702的“否”路线,在框2702处该逻辑等待额外的力数据。如果在2704处满足该阈值,则过程2700遵循从框2704到框2706的“是”路线。

在2706处,该逻辑可至少部分地基于第一数字化的FSR输入值满足或超过该阈值来注册FSR输入事件(例如,以激活与FSR 1300/1800所关联的控件相关联的绑定)。

在2708处,该逻辑可至少部分地基于由FSR 1300/1800提供的力数据,来在第一时间之后的第二时间确定第二数字化的FSR输入值。该第二数字化的FSR输入值可从由FSR1300/1800在第二时间测量的第二电阻值转换而来。

在2710处,该逻辑可确定第二数字化的FSR输入值是否小于第一数字化的FSR输入值(即,自从由FSR 1300/1800进行的前一次测量以来,FSR输入是否已经减小)。如果第二数字化的FSR输入值小于第一数字化的FSR输入值,则过程2700遵循从框2710到框2712的“是”路线,在框2712处该逻辑可停用用于与FSR 1300/1800相关联的控件的绑定(可被认为是取消注册了先前注册的相当于按压并按住输入的FSR输入事件)。如果在框2710处第二数字化的FSR输入值不小于第一数字化的FSR输入值,则过程2700遵循从框2710到框2708的“否”路线,在框2708处该逻辑等待来自FSR 1300/1800的额外力数据。过程2700可反映图21所示和上文所述的FSR检测模式。因此,框2704处评估的阈值可对应于参考图21描述的基线阈值2102。

图28是用于使用时间延迟来确定是否针对多个阈值中的第一阈值来忽略FSR输入的示例性过程2800的流程图。如图28中的页面外部引用“A”所示,过程2800可从过程2400、2500或2600中的任何一者继续,但这不是必须的。

在2802处,手持控制器100/600的逻辑可至少部分地基于由控制器100/600的FSR1300/1800提供的力数据,来在第一时间确定第一数字化的FSR输入值。该第一数字化的FSR输入值可从由FSR 1300/1800在第一时间测量的第一电阻值转换而来。

在2804处,该逻辑可确定第一数字化的FSR输入值是否满足或超过为了注册第一FSR输入事件(例如,用于绑定与FSR 1300/1800相关联的控件)而要满足的第一阈值(例如,图22的A1 2202)。第一FSR输入事件可与第一动作(例如,第一游戏方式)相关联。如果在2804处不满足第一阈值,则过程2800遵循从框2804到框2802的“否”路线,在框2802处该逻辑等待额外的力数据。如果在2804处满足该阈值,则过程2800遵循从框2804到框2806的“是”路线。

在2806处,该逻辑可开始监测预定义的时间段(例如,图22中的时间延迟t)。

在2808处,该逻辑可至少部分地基于由FSR 1300/1800提供的力数据,来在第一时间之后的第二时间确定第二数字化的FSR输入值。该第二数字化的FSR输入值可从由FSR1300/1800在第二时间测量的第二电阻值转换而来。

在2810处,该逻辑可确定第二数字化的FSR输入值是否满足或超过为了注册第二FSR输入事件(例如,用于绑定与FSR 1300/1800相关联的控件)而要满足的第二阈值(例如,图22的A2 2204)。第二FSR输入事件可与不同于第一动作的第二动作(例如,第二游戏方式)相关联,并且第二阈值大于第一阈值。如果在2810处不满足第二阈值,则过程2800遵循从框2810到框2812的“否”路线,在那里该逻辑等待确定预定义的时间段是否已经过去(例如,第二时间与第一时间之间的差是否小于预定义的时间段)。如果在框2812处该时间段尚未过去,则过程2800通过遵循从框2812回到框2810的“否”路线来进行迭代。如果在框2812处该时间段已经过去并且不满足第二阈值,则过程2800遵循从框2812到框2814的“是”路线,在框2814处该逻辑可为第一阈值(例如,可与第一动作或游戏方式相关联)注册第一FSR输入事件。

如果在2810处满足第二阈值,则过程2800遵循从框2810到框2816的“是”路线,在框2816处该逻辑评估预定义的时间段。如果在框2816处该时间段尚未过去,则过程2800遵循从框2816回到框2818的“否”路线,在框2818处该逻辑避免注册第一FSR输入事件,而是注册与第二阈值(例如,可与第二动作或游戏方式相关联)的第二FSR输入事件。如果在框2816处该时间段已经过去并且已经满足第二阈值,则过程2800遵循从框2816到框2820的“是”路线,在框2820处该逻辑可为第一阈值注册第一FSR输入事件并且为第二阈值注册第二FSR输入事件。过程2800可反映图22所示和上文所述的FSR检测模式。

图29示出了诸如图1的控制器100的手持控制器的示例性部件,尽管图29中所示的部件也可由控制器600来实现。如图所示,该手持控制器包括一个或多个输入/输出(I/O)设备2902,诸如上文所述的控件(例如,操纵杆、触控板、触发器等),它们可能是任何其他类型的输入或输出设备。例如,I/O设备2902可包括一个或多个麦克风以接收音频输入,诸如用户语音输入。在一些具体实施中,一个或多个相机或其他类型的传感器(例如,惯性测量单元(IMU))可用作输入设备以接收手势输入,诸如手持控制器100的运动。在一些实施方案中,可以键盘、小键盘、鼠标、触摸屏、操纵杆、控制按钮等的形式提供附加的输入设备。输入设备还可包括控制机构,诸如用于增大/减小音量的基本音量控制按钮,以及电源和复位按钮。

同时,输出设备可包括显示器、发光元件(例如,LED)、产生触觉的振动器、扬声器(例如,耳机)等。还可存在简单的发光元件(例如LED)来指示状态,诸如例如在开机时。虽然已经提供了一些示例,但是该手持控制器可附加地或另选地包括任何其他类型的输出设备。

另外,手持控制器100可包括一个或多个通信接口2904,以促进到网络和/或一个或多个远程系统(例如,执行应用程序的主机计算设备、游戏机等)的无线连接。通信接口2904可实现各种无线技术中的一种或多种,诸如Wi-Fi、蓝牙、射频(RF)等。应当理解,手持控制器100还可包括物理端口,以促进与网络、连接的外围设备或与其他无线网络通信的插入式网络设备的有线连接。

在所示的具体实施中,该手持控制器还包括一个或多个处理器2906和计算机可读介质2908。在一些具体实施中,处理器2906可包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、CPU和GPU两者、微处理器、数字信号处理器或本领域已知的其他处理单元或部件。另选地或附加地,本文中描述的功能可至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件执行。例如但不限于,可使用的例示性类型的硬件逻辑部件包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统系统(SOC)、复杂的可编程逻辑器件(CPLD)等。此外,处理器2906中的每个可拥有自己的本地存储器,这些存储器也可存储程序模块、程序数据和/或一个或多个操作系统。

通常,该控制器可包括被配置为实现本文描述的技术、功能和/或操作的逻辑(例如,软件、硬件和/或固件等)。计算机可读介质2908可包括采用用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术实现的易失性存储器和非易失性存储器、可移动介质和不可移动介质。此类存储器包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存存储器或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光学存储装置、盒式磁带、磁带、磁盘存储装置或其他磁性存储设备、RAID存储系统,或可用于存储所需信息并可由计算设备访问的任何其他介质。计算机可读介质2908可被实现为计算机可读存储介质(“CRSM”),该CRSM可以是处理器2906可访问以执行存储在计算机可读介质2908上的指令的任何可用物理介质。在一种基本的具体实施中,CRSM可包括随机存取存储器(“RAM”)和闪存存储器。在其他具体实施中,CRSM可包括但不限于只读存储器(“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)或可用于存储所需信息并可由处理器2906访问的任何其他有形介质。

诸如指令、数据存储等的若干模块可存储在计算机可读介质2908内并且被配置为在处理器2906上执行。一些示例性功能模块被示为存储在计算机可读介质2908中并在处理器2906上执行,但是相同的功能可另选地采用硬件、固件或片上系统(SOC)来实现。

为了其他模块的利益,操作系统模块2910可被配置为管理手持控制器100内的和耦接到手持控制器100的硬件。另外,计算机可读介质2908可存储网络通信模块2912,该网络通信模块使手持控制器100能够经由通信接口2904与一个或多个其他设备(诸如执行应用程序(例如游戏应用程序)的个人计算设备)、游戏机、HMD、远程服务器等进行通信。计算机可读介质2908还可包括游戏会话数据库2914,以存储与在该手持控制器或与手持控制器100耦接的计算设备上执行的游戏(或其他应用程序)相关联的数据。计算机可读介质2908还可包括设备记录数据库2916,该设备记录数据库存储与手持控制器100所耦接的设备(诸如个人计算设备、游戏机、HMD、远程服务器等)相关联的数据。计算机可读介质2908还可存储将手持控制器100配置为用作游戏控制器的游戏控制指令2918,和将手持控制器100配置为用作其他非游戏设备的控制器的通用控制指令2920。

图30描绘了示出用于当用户用高于阈值大小的力按压手持式控制器的控件时暂停针对触摸传感器的校准调节(至少相对于指示对象触摸控件而不按压的高水平值)的技术的曲线图3000。图30示出了手持式控制器100的控件3002,以及被描绘为在一段时间范围内相对于控件3002处于不同位置的手指3004。手指3004是可以与控件3002交互的对象的示例。因为控件3002可以与被配置为提供指示手指3004相对于控件3002的接近度的触摸传感器数据的触摸传感器相关联,所以手指3004可以通过悬停在控件3002上方而不触摸控件3002以及/或者通过触摸或接触控件3002来与控件3002交互。因为控件3002也可以与FSR相关联,所以手指3004可以通过用可变力按压控件3002来与控件3002交互。这些不同类型的交互可以“操作”控件3002来实现不同的功能。应当理解,虽然图30将手指3004描绘为可以与控件3002交互的示例性对象,但是其他对象(例如,拇指、手的一部分诸如手的手掌、多根手指、触控笔等)可以与控件3002交互从而以类似的方式操作控件3002。因此,图30所示的手指3004仅为示例,并且本文相对于所公开的实施方案考虑了其他对象。

控件3002可以表示本文所述的设置在手持式控制器100上的任何控件,如本文所述。例如,参考图23,控件3002可以表示设置在控制器主体110上并被配置为由手指或拇指按压的控件。例如,控件3002可以表示拇指操作控件114、拇指操作控件115和/或拇指操作控件116和/或手指操作控件(例如,触发器609,如图6B所示)。因此,例如,控件3002可以设置在控制器主体100的头部113上。作为另一个示例,控件3002可以表示控制器主体110的手柄112,该手柄被配置为受手挤压。因此,图30的控件3002与触摸传感器(诸如图23的触摸传感器2300)相关联,该触摸传感器可以被配置为提供指示对象(例如,手指、拇指等)相对于相关联的控件3002(例如,拇指操作控件114至116中的一者或多者)接近度的触摸传感器数据。该触摸传感器数据可以包括指示对象接触相关联的控件3002的触摸传感器数据。在一些实施方案中,与控件3002相关联的触摸传感器可以包括在控制器主体110的手柄112内包括的接近传感器800的阵列。例如,可以在空间上分布在手柄112上的接近传感器800的阵列,可以被配置为提供指示手抓持手柄112(图30中的控件3002的示例)的接近度数据。因此,控件3002可以与触摸传感器相关联,该触摸传感器使用任何合适的技术来感测对象(诸如,手指3004)对控件3002的接触和/或与控件的接近度,如本文所公开的。在示例中,与控件3002相关联的触摸传感器包括电容传感器(或电容传感器阵列),该电容传感器安装在控制器主体110内(例如,粘附或以其他方式附接到外部壳体的后表面并且在控件114至116和/或手柄112下方,附接到头部113内的结构(诸如PCB)等)。在其他情况下,与控件3002相关联的触摸传感器可以基于其他触摸感测技术,诸如红外或声学触摸感测。

控件3002还可以与被配置为提供指示按压控件3002的力的大小的力数据的FSR相关联。当控件3002表示控制器100的手柄112时,这种按压可以包括对手柄112的挤压。因此,控件3002可以与图23所示的FSR 1300中的一个或多个FSR相关联,FSR可以安装在控制器主体110内,如本文所述。

图30示出了触摸传感器输入曲线3006和FSR输入曲线3008分别如何根据手指3004与控件3002之间的交互随着时间的推移而改变。触摸传感器输入曲线3006相对于时间绘制了基于由与控件3002相关联的触摸传感器提供的触摸传感器数据的数字化接近度值。在触摸传感器是被配置为测量电容值的电容传感器的实施方案中,触摸传感器输入曲线3006的值可以表示已从由触摸传感器测量的模拟电容转换而来的数字化电容值。同时,FSR输入曲线3008相对于时间绘制了基于由与控件3002相关联的FSR提供的力数据的数字化FSR值。FSR输入曲线3008的这些值可以表示已从由FSR测量的模拟电阻转换而来的数字化值。

在时间范围3010的开始处,触摸传感器输入曲线3006上的数字化接近度值是低的,因为手指3004与控件3002间隔开并且不触摸控件3002。在触摸传感器输入曲线3006的该低点处,手指3004也不按压控件3002。在时间范围3010期间,在FSR输入曲线3008上的正FSR值3012表示由于传感器噪声引起的FSR输出的偏差。也就是说,即使当手指3004未接触控件3002时,由FSR提供的力数据也可以被转换为正数字化FSR值,在手指3004未按压控件3002时输出的力的意义上,这是“假想”的力。在时间范围3010的过程中,手指3004移动得更靠近控件3002,并且触摸传感器输入曲线3006的值根据该移动而增大,这是因为与控件3002相关联的触摸传感器被配置为提供指示对象(例如,手指3004)相对于控件3002的接近度的触摸传感器数据,这意味着触摸传感器输入曲线3006上的数字化接近度值随着手指3004被检测到处于相对于控件3002越来越近的位置而增大。同时,由于没有压力施加到控件3002,因此FSR输入曲线3008在时间范围3010期间保持恒定(不改变)。

在时间范围3014的开始处,手指3004首次与控件3002接触。此时,触摸传感器输入曲线3006上的数字化接近度值可以被测量到在高水平值3016处或附近。该高水平值有时被称为对应于触摸输入的最大接近度值。高水平值3016指示对象(例如,手指3004)接触控件3002而不按压控件3002。在一些实施方案中,该高水平值3016可能已基于离散手势检测进行了确定。例如,用于与控件3002相关联的触摸传感器的校准算法可以分析由控件提供的触摸传感器数据(即,电容值)来检测离散手势。例如,如果触摸传感器数据指示触摸传感器的数字化接近度值(例如,电容值)突然下降,则用于触摸传感器的校准算法可以将该值下降与用户释放对控制器100的抓握相关联(例如,将手指从手柄112展开)或从控件3002释放特定手指3004(例如,将手指3004抬离控件3002以停止接触控件3002)。在用户从控件3002突然释放他或她的手指3004时接收到的接近度(例如,电容)值可以对应于由触摸传感器检测到的接近度(例如,电容)值的范围内的低水平值(例如,其中该低水平值表示此时手指3004未接触控件3002并且与控件3002间隔开)。在突然下降之前接收到的接近度(例如,电容)值可以对应于曲线图3000所示的高水平值3016(例如,其中高水平值3016表示此时手指3004触摸控件3002而不按压)。利用接近度(例如,电容)值的范围,校准算法可以确定触摸传感器的偏差和缩放系数,以归一化由触摸传感器测量的接近度(例如,电容)值。

在时间范围3014期间的稍晚时间处,手指3004按压控件3002。此时,FSR输入曲线3008上的数字化FSR值可能由于在具有初始触摸输入的控件3002上施加一定大小的力而开始增大。当手指3004更用力地按压控件3002时,FSR输入曲线3008上的FSR值开始增大,接近交叉点3018,其中FSR值从低于FSR阈值3020(阈值)转变为高于FSR阈值3020。因此,手持式控制器100的逻辑可以确定第一数字化FSR值(其基于由与控件3002相关联的FSR提供的力数据)超过FSR阈值3020,这指示从手指3004接触控件3002而不按压控件3002到手指3004用对应于FSR阈值3020的高于阈值大小的力按压控件3002的转变。换句话说,逻辑可以检测从小于或等于FSR阈值3020的第一数字化FSR值到大于FSR阈值3020的第二数字化FSR值的第一转变。响应于确定数字化FSR值超过FSR阈值3020(例如,响应于检测到跨接点3018上的第一转变),逻辑可以暂停针对触摸传感器的正在进行的校准调节,在没有暂停的情况下,这将在时间范围3014期间将高水平值3016增大到触摸传感器输入曲线3006上超过现有高水平值3016的值。即,在时间范围3014期间,手指3004可以按压控件3002,然后释放该控件上的压力。与这种按压和释放控件3002上的压力同时地,FSR输入曲线3008上升并下降(例如,达到峰值),并且由于较大的接触面积和/或控件3002朝向相关联的触摸传感器向下偏转,触摸传感器输入曲线3006也上升并下降到高于高水平值3016。校准调节的暂停通过以下方式使高水平值3016回到交叉点3018处或附近:当FSR值从高于FSR阈值3020转变为低于FSR阈值3020时,指示校准算法暂停、延缓或以其他方式停止其对交叉点3018与后续交叉点3022之间的高水平值3016的跟踪。

在时间范围3024期间,手指3004保持触摸控件3002而不按压的状态,并且FSR值现在已在交叉点3022处转变为低于FSR阈值3020。此时,可以恢复校准跟踪,因为手指3004不再按压控件3002。因此,针对触摸传感器的至少相对于高水平值3016的校准调节的暂停有效地指示校准算法在FSR值高于FSR阈值3020的时间期间忽略触摸传感器输入曲线3006上的接近度(例如,电容)值的范围;为了对触摸传感器进行校准跟踪,校准算法基本上假装触摸传感器输入曲线3006上的这些接近度值不存在。在交叉点3018和3022之间的期间忽略触摸传感器输入曲线3006上的较高接近度值的原因是,FSR在这段时间期间捕获基于压力的输入,因此,在该时间期间不需要监测触摸传感器输入曲线3006上的值,因为在该时间期间的输入是由于手指3004更用力地按压控件3002而产生的。通过忽略该数据以进行校准,触摸传感器的输出通过对触摸传感器进行更好的校准而得以改进。这进而可以改进手指跟踪算法,使得例如,当用户的手仍抓持着控制器100时,VR应用程序不会使得虚拟手的手指抬离控制器100,或者VR应用程序不会无意中解释触摸传感器数据,从而无意中在VR游戏中丢掉对象。

如曲线图3000所示,与控件3002相关联的FSR被配置为测量被转换为数字化FSR值的电阻值的范围。例如,FSR输入曲线3008的峰值可以表示FSR范围的上限,并且正FSR值3012可以表示FSR范围的下限。在一些实施方案中,FSR阈值3020为FSR能够测量的电阻值范围的约5%至约15%(或曲线图3000所描绘的数字化FSR值范围的5%至15%)。在一些实施方案中,FSR阈值3020为FSR能够测量的电阻值范围的约10%(或曲线图3000所描绘的数字化FSR值范围的10%)。在一些实施方案中,FSR阈值3020被设置为大于曲线3000所示的正FSR值3012(或由FSR测量的由于传感器噪声导致的相应正电阻值)的值。在一些实施方案中,FSR阈值3020比该正FSR值3012大阈值量,诸如比本底噪声大由正FSR值3012表示的两个标准偏差。目标可以是将FSR阈值3020设置为在安全地将数字化的FSR值解释为施加到控件3002的压力的点处,而不是由于传感器噪声导致的偏差值。即使FSR输出的零点对于校准暂停逻辑是未知的,也可以识别高于FSR的本底噪声的低保真度FSR范围,使得时间范围3014的在交叉点3018和3022之间的部分以合理的置信度对应于手指3004按压控件3002,而不是手指3004触摸控件3002而不按压。

图31是用于当用户用高于阈值大小的力按压手持式控制器100/600的控件3002时暂停针对触摸传感器相对于高水平值的校准调节的示例性过程3100的流程图。

在3102处,手持式控制器100/600的逻辑可以开始执行针对与手持式控制器100/600的至少一个控件3002相关联的触摸传感器的校准调节。在框3102处执行校准调节可以响应于控制器100/600被通电而开始,并且可以涉及响应于满足标准而至少调节指示对象(例如,手指、拇指、手的部分、触控笔等)接触控件3002的高水平值3016。在这种情况下,当平均接近度值(其基于先前数量的样本内的、来自触摸传感器的触摸传感器数据)超过现有的高水平值3016时,可以满足该标准。如果在手持式控制器100/600的使用期间满足这样的标准,则高水平值3016可以从现有值增大到大于现有值的新值。下面相对于图32更详细地讨论示例性校准算法。应当理解的是,在框3102处执行校准调节还可以涉及在满足不同的标准的情况下调节指示对象与控件3002间隔开的低水平值。

在3104,逻辑可以确定:(i)至少部分地基于由与控件3002相关联的触摸传感器提供的触摸传感器数据的数字化接近度值,以及(ii)至少部分地基于由与控件3002相关联的FSR提供的力数据的(第一)数字化FSR值。例如,数字化接近度值可以从由触摸传感器测量的电容转换而来,并且/或者数字化FSR值可以从由FSR测量的电阻转换而来。

在3106处,逻辑可以确定在框3104处确定的(第一)数字化FSR值是否超过阈值(例如,FSR阈值3020)。如果数字化FSR值没有超过阈值,则过程3100可以遵循来自框3106的“否”路线来确定另一个数字化接近度值和另一个数字化FSR值。换句话说,只要数字化FSR值不超过FSR阈值3020,校准调节就不会暂停。如果在框3106处(第一)数字化FSR值超过阈值,则过程3100可以遵循从框3106到框3107的“是”路线。数字化FSR值超过FSR阈值3020可以指示从对象接触控件3002而不按压控件3002到对象按压控件3002的转变。所述另一种方式是,在框3106处,逻辑可以至少部分地基于由与控件3002相关联的FSR提供的力数据来检测从(第一)数字化FSR值小于或等于阈值(例如,FSR阈值3020)到(第二)数字化FSR值大于阈值的转变。

在3107处,响应于在框3106处确定数字化FSR值超过阈值,逻辑可以确定在框3104处确定的数字化接近度值是否超过高水平值3016。如果数字化接近度值没有超过高水平值3016,则过程3100可以遵循来自框3107的“否”路线来确定另一个数字化接近度值和另一个数字化FSR值。换句话说,只要数字化接近度值不超过高水平值3016,校准调节就不会暂停。参考图30,如果触摸传感器输入曲线3006碰巧在对应于交叉点3018的时间处低于高水平值3016,则将发生该情形。如果在框3107处数字化接近度值超过高水平值3016,则过程3100可以遵循从框3107到框3108的“是”路线。

在3108处,逻辑可以暂停在框3102处开始的校准调节。可以响应于在框3106处确定数字化FSR值超过阈值(例如,响应于检测到从(第一)数字化FSR值小于或等于阈值到(第二)数字化FSR值大于阈值的第一转变)并且还响应于在框3107处确定数字化接近度值超过高水平值3016,执行在框3108处的校准调节的这种暂停。暂停校准调节可以包括在框3106处检测到第一转变之后以及在确定当前数字化接近度值大于高水平值3016之后,避免增大高水平值3016。暂停校准调节可以包括将高水平值3016限制为固定值,使得高水平值3016在被限制为固定值时不增大。下面参考图33和图34进一步公开了用于暂停校准调节的示例性技术。

在3110处,逻辑可以至少部分地基于由与控件3002相关联的FSR提供的力数据来确定(第二)数字化FSR值。例如,该数字化FSR值可以在框3108处暂停校准调节之后从由FSR测量的电阻转换而来。

在3112处,逻辑可以确定在框3110处确定的(第二)数字化FSR值是否超过阈值(例如,FSR阈值3020)。如果在框3112处数字化FSR值超过阈值,则过程3100可以遵循来自框3112的“是”路线来确定另一个数字化FSR值。换句话说,只要数字化FSR值继续超过FSR阈值3020,校准调节就保持暂停。如果在框3112处(第二)数字化FSR值小于或等于阈值,则过程3100可以遵循从框3112到框3114的“否”路线。在框3112处数字化FSR值小于或等于FSR阈值3020可以指示从对象按压控件3002到对象接触控件3002而不按压控件3002的转变。所述另一种方式是,在框3112处,逻辑可以至少部分地基于由与控件3002相关联的FSR提供的力数据来检测从(第三)数字化FSR值大于阈值(例如,FSR阈值3020)到(第四)数字化FSR值小于或等于阈值的第二转变。

在3114处,响应于在框3112处确定数字化FSR值小于或等于阈值(例如,响应于检测到从(第三)数字化FSR值大于阈值到(第四)数字化FSR值小于或等于阈值的第二转变),逻辑可以恢复在框3108处暂停的校准调节。恢复校准调节可以包括在框3112处检测到第二转变之后允许增大高水平值3016。在框3114之后,例如,过程3100可以重复框3104到3114,直到手持式控制器100/600断电。

图32是用于执行针对与手持式控制器100/600的控件3002相关联的触摸传感器的连续校准调节的示例性过程3200的流程图。

在3202处,手持式控制器100/600的一个或多个处理器可以从与手持式控制器100/600的控件3002相关联的触摸传感器接收触摸传感器数据。例如,触摸传感器数据可以包括从触摸传感器的模拟接近度测量结果(例如,电容)转换而来的数字化接近度(例如,电容)值。

在3204处,手持式控制器100/600的逻辑(例如,实现校准算法的逻辑)可以通过执行校准调节来校准与控件3002相关联的触摸传感器。如框3204的子框所示,该校准可以涉及各种子操作。

在3206处,逻辑可以执行离散手势检测。这可以涉及分析由触摸传感器提供的触摸传感器数据(即,电容值)以检测控制器100/600处的离散手势。例如,如果触摸传感器数据指示触摸传感器的接近度(例如,电容)值突然下降,则逻辑可以将接近度(例如,电容)值的该下降与用户从控件3002释放他或她的手或从控件3002释放特定手指3004相关联。在用户从控件3002突然释放他或她的手指3004时接收到的接近度(例如,电容)值可以对应于由触摸传感器检测到的接近度(例如,电容)值的范围内的低水平值(例如,其中该低水平值表示此时手指3004与控件3002间隔开并且未触摸该控件)。在突然下降之前接收到的接近度(例如,电容)值可以对应于由触摸传感器检测到的接近度(例如,电容)值的范围内的高水平值3016(例如,其中高水平值3016表示此时手指3004触摸控件3002而不按压)。

在3208处,逻辑可以对低水平值执行连续校准(更新和衰减)。例如,当从触摸传感器接收到触摸传感器数据时,逻辑可以连续地监测触摸传感器数据以重新校准或重置触摸传感器的接近度(例如,电容)值的范围的低水平值。换句话说,通过从触摸传感器连续地接收触摸传感器数据,逻辑可以确定接近度(例如,电容)值是否低于范围的先前确定的低水平值。例如,当电容在整个游戏体验中(例如,由于手出汗或干燥、湿度、温度等)改变时,逻辑在框3208处可以确定或设置新的低水平值,从而调节由触摸传感器检测到的接近度(例如,电容)值的范围。

在3210处,逻辑可以对高水平值3016执行连续校准(更新和衰减)。例如,当从触摸传感器接收到触摸传感器数据时,逻辑可以连续地监测触摸传感器数据以重新校准或重置触摸传感器的接近度(例如,电容)值的范围的高水平值3016。换句话说,通过从触摸传感器连续地接收触摸传感器数据,逻辑可以确定接近度(例如,电容)值是否大于范围的先前确定的高水平电容值。例如,可以在框3210处执行子框3212至3216。

在3212处,逻辑可以至少部分地基于先前数量的样本(例如,计数、帧等)内的、由触摸传感器提供的触摸传感器数据来确定平均接近度值。例如,先前的N(例如,其中N=20)个样本内的所检测到的接近度值可以从触摸传感器的模拟输出(例如,测量的模拟电容)转换而来,并且逻辑可以确定这N个接近度值的平均值。这提供了先前的N个样本的平均接近度值。

在3214处,可以将在框3212处确定的平均接近度值与被设置为现有值的高水平值3016进行比较,以确定平均接近度值是否超过高水平值3016。如果平均接近度值没有超过现有的高水平值3016,则过程3200可以遵循从框3214到框3212的“否”路线,其中基于由触摸传感器提供的附加触摸传感器数据来确定另一个后续平均接近度值。如果平均接近度值超过现有的高水平值3016,则过程3200可以遵循从框3214到框3216的“是”路线。

在3216处,响应于平均接近度值超过现有的高水平值3016,逻辑可以将高水平值3016从现有值调节为大于现有值的新值。换句话说,在框3216处增大高水平值3016。在一些实施方案中,在框3216处至少部分地基于在预先确定数量的帧内接收到的平均接近度值的百分比或权重来确定新的高水平值3016。例如,新的高水平值3016可以朝向根据先前数量的过去样本确定的平均接近度值扩展(或增大)。在一些情况下,高水平值3016“增长”的量可以通过将来自先前数量的帧的平均接近度值乘以变量诸如0.2来确定。然而,该变量可以被优化,使得高水平值3016朝向在先前数量的帧内确定的平均接近度值“增长”,以准确地确定用户握持手持式控制器100/600的手势。在一些情况下,高水平值3016的增长量还可以至少部分地基于在框3214处平均接近度值超过高水平值3016的量。

在一些实施方案中,在框3204处执行校准调节可以包括随着时间的推移衰减低水平值或高水平值3016,这取决于用户如何抓握控制器100/600、环境条件(例如,湿度)或其他特性(例如,皮肤湿度)。例如,高水平值3016可以从现有值逐渐减小到预先确定的较低值,并且/或者低水平值可以从现有值逐渐增大到预先确定的较高值。低水平值和高水平值3016可以衰减的量可以是有限的,使得低水平值和高水平值3016被隔开阈值量的范围以减少触摸传感器的传感器噪声。在一些情况下,衰减可以取决于时间和/或触摸传感器的接近度(例如,电容)值的变化速率。例如,如果用户在控件3002上敲击他们的手指,或者不同的用户拿起控制器100/600,从而潜在地导致所接收到的接近度(例如,电容)值发生变化,则衰减速率可以增大以减少更新低水平值和/或高水平值3016所需的时间量。

应当理解,当暂停校准调节时(例如,在过程3100的框3108处),校准调节的这种暂停可以包括在这种暂停之后省略或以其他方式忽略框3204的子框3210。换句话说,如本文所述,响应于对象用高于阈值大小的力按压控件3002而暂停校准调节意味着不允许高水平值3016增大,但是,在框3208处的连续低水平调节可以在暂停之后继续。该暂停至少是指阻止高水平值3016进一步增大。

图33是暂停针对触摸传感器的校准调节的示例性子过程3300的流程图。例如,过程3300可以作为过程3100的框3108的一部分来执行。

在3302处,手持式控制器100/600的逻辑可以在确定(第一)数字化FSR值超过FSR阈值3020时(例如,在检测到从(第一)数字化FSR值小于或等于阈值(例如,FSR阈值3020)到(第二)数字化FSR值大于阈值的第一转变时)确定高水平值3016当前被设置为的现有值。

在3304处,逻辑可以避免将高水平值3016增大到大于在框3302处确定的现有值的值。换句话说,过程3300确定当曲线图3000的FSR输入曲线3008在交叉点3018处越过FSR阈值3020(例如,从低于FSR阈值3020到高于FSR阈值3020)时,高水平值3016被设置为什么,并且此时,逻辑将高水平值3016“冻结”为当前设置的值。

图34是暂停针对触摸传感器的校准调节的另一个示例性子过程3400的流程图。例如,过程3400可以作为过程3100的框3108的一部分来执行。可以响应于手持式控制器100/600的逻辑确定(第一)数字化FSR值超过FSR阈值3020(例如,响应于检测到从(第一)数字化FSR值小于或等于阈值(例如,FSR阈值3020)到(第二)数字化FSR值大于阈值的第一转变)来执行过程3400。

在3402处,逻辑可以在确定(第一)数字化FSR值超过FSR阈值3020之前(例如,在检测到第一转变之前),确定基于由触摸传感器提供的触摸传感器数据确定的多个第一数字化接近度(例如,电容)值中的最大值。也就是说,逻辑可以在FSR阈值3020从低于FSR阈值3020跨越到高于FSR阈值3020之前的时间确定触摸传感器的最大接近度值。

在3404处,逻辑可以在确定(第一)数字化FSR值超过FSR阈值3020之后(例如,在检测到第一转变之后),确定基于由触摸传感器提供的触摸传感器数据确定的多个第二数字化接近度值中的最小值。也就是说,逻辑可以在FSR阈值3020从低于FSR阈值3020跨越到高于FSR阈值3020之后的时间确定触摸传感器的最小接近度值。

在3406处,逻辑可以计算在框3402处确定的最大值与在框3404处确定的最小值之间的平均值。

在3408处,逻辑可以避免将高水平值3016增大到大于在框3406处确定的平均值的值。换句话说,过程3400确定在最高接近度(例如,电容)值与最低接近度(例如,电容)值之间的平均值,该最高接近度值出现在曲线图3000的FSR输入曲线3008在交叉点3018处越过FSR阈值3020(例如,从低于FSR阈值3020到高于FSR阈值3020)之前,该最低接近度值出现在FSR输入曲线3008在交叉点3018处越过FSR阈值3020并且逻辑将高水平值3016“冻结”为平均值以暂停校准调节之后。

除非另外指明,否则说明书和权利要求书中所使用的表达数量的所有数字在所有情况下均应理解成由术语“约”修饰。因此,除非有相反的说明,否则说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值,这些近似值可根据本公开寻求获得的所需特性而变化。至少并且在不试图限制权利要求范围的等同原则的应用的情况下,每个数值参数均应该至少根据所报告的有效数字的数值并通过应用普通的舍入技术来解释。当需要进一步澄清时,术语“约”具有在其与所述数值或范围结合使用时本领域的技术人员合理地赋予它的含义,即表示比所述值或范围稍微大或稍微小如下范围:在所述值的±20%的范围内;在所述值的±19%的范围内;在所述值的±18%的范围内;在所述值的±17%的范围内;在所述值的±16%的范围内;在所述值的±15%的范围内;在所述值的±14%的范围内;在所述值的±13%的范围内;在所述值的±12%的范围内;在所述值的±11%的范围内;在所述值的±10%的范围内;在所述值的±9%的范围内;在所述值的±8%的范围内;在所述值的±7%的范围内;在所述值的±6%的范围内;在所述值的±5%的范围内;在所述值的±4%的范围内;在所述值的±3%的范围内;在所述值的±2%的范围内;或在所述值的±1%的范围内。

尽管已经用特定于结构特征的语言描述了主题,但是应该理解,所附权利要求书中定义的主题不必限于所描述的具体特征。相反,具体特征被公开为实现权利要求的例示性形式。

参考本文的具体示例性实施方案描述了本公开,但是本领域的技术人员将认识到,本公开不限于那些示例性实施方案。可以设想,本公开的各种特征和方面可单独地或联合地使用并且由可能在不同的环境或应用中使用。例如,参考右手控制器示出的特征也可在左手控制器中实现,反之亦然。因此,说明书和附图应被认为是例示性和示例性的而不是限制性的。例如,词语“优选地”和短语“优选地但不一定”在本文中被同义地使用,以一致地包括“不是必须地”或“任选地”的含义。“包括”、“包含”和“具有”旨在作为开放式术语。

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