在手持设备上用于单手及多模式交互的握力传感器阵列及方法

摘要

本公开内容的多个方面涉及装备有力传感器阵列的手持设备，其中该力传感器阵列沿该设备的两个侧面布置，其可以提供用于操作该设备的新颖的用户接口。该传感器可以被配置为：识别操作该设备的用户的各种抓握模式、姿态、以及生物识别信息。除了使用触摸屏之外还使用力传感器阵列，提供了用于操作手持设备的新的范例。

说明书

优先权声明

本专利申请要求享有2013年4月19日提交的题名为“GripForceSensor ArrayforOne-HandedandMultimodalInteractiononHandheldDevicesand Methods”的非临时性申请No.13/866,502的优先权，并且上述申请被转让 给于此的受让人，而且好像在下文中充分阐述其全部内容并且出于所有适 用的目的，在此将其以引用的方式明确地并入本文中。

技术领域

本公开内容的多个方面总体上涉及用于手持设备的用户接口，并且更 为具体地，涉及用于利用力传感器的手持设备的用户接口。

背景技术

触摸屏显示器是在近来的手持设备(例如，蜂窝电话、个人数字助理 (PDA)、智能电话、便携式多媒体播放器(PMP)、平板式计算机、数字 摄像机等)中普遍使用的用户接口。在触摸屏手持设备上的交互典型地限 制于触摸屏显示器上的x坐标和y坐标。尽管可以在z平面中添加额外的 交互以测量触摸力，但是由于通常需要双手操作(即，利用一只手握住该 设备，而利用另一只手进行交互)，在与该手持设备的交互中仍然存在较大 的限制。因此，可能很难执行双手操作，而这是在用户试图选择较小目标 时或在针对屏幕上的目标操作需要精细的动态运动动作时常常需要的。

发明内容

下面给出了本公开内容的一个或多个方面的简要概述以提供对这些方 面的基本理解。该概述不是本公开内容的所有预期特征的广泛综述，并且 既不旨在鉴别本公开内容的所有方面的关键或核心元素，也不旨在界定本 公开内容的任何方面或所有方面的范围。其唯一的目的是以简要的形式给 出本公开内容的一个或多个方面的一些概念，以作为稍后给出的更加详细 的描述的序言。

本公开内容的多个方面涉及装备有沿设备的一个侧面或两个侧面布置 的力传感器的一个或多个阵列的手持设备，其中该力传感器的一个或多个 阵列可以提供用于操作该设备的新颖的用户接口。该传感器可以被配置为： 识别操作该设备的用户的各种抓握模式、姿态、以及生物识别信息。除了 使用触摸屏之外还使用该力传感器阵列，提供了用于操作手持设备的新的 范例。

在一个方面中，本公开内容提供了一种包括处理器和操作地耦合到该 处理器的力传感器的第一阵列的手持设备。该力传感器的第一阵列沿该手 持设备的第一边缘放置，并且该第一阵列被配置为检测抓握模式。该处理 器被配置为将所述抓握模式与生物识别数据进行比较。在一些方面中，该 手持设备可以进一步包括在该设备的背面上的力传感器矩阵，该力传感器 矩阵可以与该手持设备的触摸屏显示器一起操作以提供用户接口。

本公开内容的另一个方面提供了一种用于操作手持设备的方法。该手 持设备可以利用一只手或两只手握住。利用放置于沿该手持设备的第一边 缘的力传感器的第一阵列来检测抓握模式。将该抓握模式与生物识别数据 进行比较。可以基于该比较结果对用户进行认证。对应于所检测的抓握来 执行用户接口操作。该生物识别数据可以包括一个或多个预定抓握模式。

在本公开内容的一些方面中，该第一阵列的邻近传感器之间的距离(例 如，间距)实质上等于或小于用户的手指的宽度。

根据接下来的具体实施方式的评述，本发明的这些以及其它方面将得 到更充分的理解。

附图说明

图1是根据本公开内容的一个方面的以前视图、左侧视图、以及右侧 视图示出具有力传感器的手持设备的概念图。

图2是示出了根据本公开内容的多个方面的与力传感器阵列的可能的 交互的一些例子的图。

图3是示出了可以从力传感器阵列提取的信息/特征的一些例子的图。

图4是示出了根据本公开内容的多个方面的在移动设备上可操作的单 手交互的一些例子的图。

图5是示出了用于采用处理系统的装置的硬件实施方式的例子的概念 图。

图6是示出了根据本公开内容的多个方面的装备有力传感器的移动设 备的立体图的概念图。

图7是示出了根据本公开内容的多个方面的力传感器组合件的立体图 的概念图。

图8是示出了根据本公开内容的多个方面的图7的力传感器组合件的 一些部件的立体图的概念图。

图9是示出了根据本公开内容的多个方面的附接于移动设备的图7的 力传感器组合件的截面图的概念图。

图10是示出了根据本公开内容的多个方面的图5的处理器的一些功能 块的概念方框图。

图11是示出了根据本公开内容的多个方面的包括力传感器阵列系统的 手持设备的概念方框图。

图12是示出了根据本公开内容的多个方面的可以在图11的手持设备 内实现的示例性状态机的流程图。

图13是示出了根据本公开内容的多个方面的操作装备有力传感器阵列 的手持设备的方法的流程图。

图14是示出了根据本公开内容的多个方面的使用双手姿态在手持设备 上进行操作的概念图。

图15是示出了根据本公开内容的方面的具有力传感器矩阵1502的手 持设备的背面的概念图。

具体实施方式

以下结合附图阐述的具体实施方式旨在作为各种配置的描述，并不旨 在表示在其中可以实践本文所描述概念的唯一配置。出于提供对各种概念 的全面理解的目的，具体实施方式包括具体细节。然而，对于本领域的技 术人员显而易见的是没有这些具体细节也可以实践这些概念。在一些实例 中，以框图的形式示出了公知的结构和部件以避免对这些概念造成模糊。

在触摸屏出现之前，手持设备(例如，移动设备)通常被设计为用于 单手操作，这是因为在许多的使用场景和环境期间(例如，拿着杂货、牵 着小孩的手等)，移动用户常常没有两只手可用。

尽管一些用户可以通过使用拇指作为选择器来利用单手与触摸屏设备 进行交互，但是这种方法依赖于拇指的径向到达距离。对于具有较小的手 的用户来说，使用拇指作为选择器已经被证实是困难的(特别是在较大的 显示器上当许多目标完全在到达距离之外时)。当选择离拇指太近的目标 (例如，在显示器的内侧边缘的底部)时，就连具有较大的手的用户也会 有困难。

即使对于某些用户来说，拇指的径向到达距离不是问题，用户使用食 指来操纵目标(特别是小目标)通常是更容易且更简单的，这是因为针对 目标操纵所需要的拇指的精细运动动作可能是有问题的，特别是当试图以 特定方向移动或操纵目标时。因此，对于大多数用户来说，食指通常是选 择器的选择，这是因为食指的指向通常比拇指具有更多的自由度。因此， 本公开内容的多个方面针对在手持设备的操作期间提供改进的单手目标选 择和操纵的机构及方法。

另外，近来的移动设备基本上是小尺寸计算机。几乎所有用户在PC及 膝上型电脑上习惯的交互范例都是通过鼠标类型的指向设备的，其典型地 具有至少两个按钮——一个用于主目标选择及操纵，而另一个作为辅助子 菜单(或选择菜单)或某些其它分配的辅助功能。本公开内容的多个方面 针对将允许用户更自然地利用单手与触摸屏手持设备进行交互并且提供它 们已在PC上使用的类似的功能的机构及方法。

图1是根据本公开内容的一个方面的以正平面视图(a)、左侧视图(b)、 以及右侧视图(c)示出手持设备100的概念图。手持设备100包括主体102 和在主体102的正面上的显示部分104。显示部分104可以具有触摸感测功 能(例如，触摸屏显示)。在一些例子中，显示部分104可以是电容式的或 电阻式的触摸屏。手持设备100还具有沿设备的两个侧面放置的力传感器 阵列。例如，可以沿手持设备100的右侧面或边缘107放置力传感器的第 一阵列106，并且可以沿手持设备100的左侧面或边缘109放置力传感器的 第二阵列108。在一些方面中，力传感器106和108可以是薄膜力传感器。 在一些方面中，力传感器106和108可以是压力传感器。压力传感器的非 限制性例子包括压力转换器、压力传送器、压力指示器、压强计、压力计 等。压力传感器的类型可以是压阻式应变计、电容式的、电磁式的、压电 式的、光学式的、以及电位式的。然而，本公开内容并不受限于上述压力 传感器。可以使用可以检测压力或力并提供成比例的输出信号的任何合适 的力传感器。

在一个方面中，每个力传感器之间的距离或间距(P)可以是大约1cm (中心到中心)，以便于检测来自握住设备的用户的每个单个手指的力的 量。在另一个方面中，力传感器的宽度(W)可以是大约1cm。这样，该 布置可以允许从沿传感器阵列的任何位置放置的任何手指检测到力。在各 个方面中，力传感器的宽度或传感器之间的间距可以实质上等于或小于典 型的用户的手指的宽度。例如，在本公开内容的一些方面中，力传感器的 宽度和/或间距可以被适当地选择为对应于典型手指的标称宽度(例如，约 1cm或更小)。因此，用户可以自由地在任何位置将手指放置在力传感器阵 列上，而力传感器仍然可以检测出手指的正确数量和/或它们在阵列上的相 对位置。用户与设备之间的多个有用交互可以由沿设备100的相对侧面布 置力传感器阵列106和108造成，其中，设备的相对侧面是用户最有可能 握住该设备的位置。

图2是示出了根据本公开内容的多个方面的与力传感器阵列的可能交 互的一些非限制性例子的图。力传感器阵列(例如，阵列106或108)可以 促进各种单手姿态202、物理及虚拟按钮的替换204、以及双手多模式姿态 206。这些交互依赖于从力传感器阵列提取的信息/特征/抓握模式。抓握模 式可以包括力大小信息和位置信息二者。力传感器阵列使抓握模式与用户 向手持设备的输入之间能够关联。下文将提供关于这些交互的更多细节。

图3是示出了可以从力传感器阵列提取的信息/特征的一些非限制性例 子的图。力传感器阵列300(例如，阵列106或108)可以提供关于被抓握 (或紧握)的力传感器的数量302、被抓握的特定力传感器(例如，设备上 的位置)304、在每个力传感器上检测到的抓握力的大小306、以及传感器 被抓握的时长308的信息。然而，本公开内容不受限于上述交互及特征。 在本公开内容的一些方面中，力传感器(106或108)可以促进与手持设备 的其它交互，并且可以从力传感器阵列提取其它合适的或有用的信息/特征。

单手交互

图4是示出了根据本公开内容的多个方面的在移动设备上可操作的单 手交互的一些例子的图。移动设备可以是在相对的侧面或边缘上装备有力 传感器阵列的手持设备100。尽管用户利用一只手握住(400)设备100， 但是如下文更详细的描述那样，许多单手操作也可以是可能的。

在第一使用场景(402)(呼叫处理功能)中，用户可以使用一只手来 处理呼叫功能。例如，用户可以通过在某位置(例如，靠近主体102的顶 部)抓握或紧握力传感器阵列来接听电话呼叫。一旦处于呼叫中，用户可 以再次抓握或紧握力传感器来结束呼叫(例如，靠近主体102的底部)。在 一些方面中，用户可以通过使用一只手抓握或紧握阵列的特定预定位置来 发起快速拨打不同号码(例如：妻子、老板等)。

在第二使用场景(404)(列表处理功能)中，用户可以使用一只手来 滚动显示在设备上的菜单或列表，而不会妨碍该显示(即，没有手指触摸 该显示器)。例如，用户可以在靠近设备的底部处抓握或紧握以使得菜单、 列表页、文档、或网页向下滚动，而在靠近设备的顶部处紧握来向上滚动。 滚动速率可以由用户握紧或抓握设备的力度或强度来控制。在一些方面中， 滚动的另一个方法可以通过重复地沿设备的一个侧面纵向地滑动拇指或手 指来执行，以便纵向地或水平地滚动菜单或列表页。列表项目的选择可以 通过在列表项目所在的垂直位置处紧握设备的两个侧面来执行。在一些方 面中，当用户将菜单或列表在显示器中向上以及向下滚动时，显示器的区 域(例如，聚焦区域)可以向用户提供可以通过使用一只手抓握或握紧该 设备来选择位于该区域中的项目的可视的反馈(例如，高亮显示)。例如， 聚焦区域可以是显示器上的预定位置或可由用户在配置期间调节。

在第三使用场景(406)中，类似于通常用来解锁移动设备的触摸屏模 式，一只手的抓握模式或顺序可以解锁该设备。在一个例子中，用户可以 通过在设备的中部短紧握，然后在顶部短紧握，并且然后在设备的底部短 紧握来解锁设备。此处，该紧握在紧握部分对对应的力传感器施加压力/力。 其它的解锁模式还可以使用紧握时长作为形成解锁/锁定模式的另一个变 量。例如，用户可以通过在顶部短紧握传感器之后长紧握底部来解锁设备。 在一些方面中，用户的认证或识别可以基于可存储在装备有本公开内容的 力传感器阵列的移动设备处的生物识别数据(例如，用户的抓握模式)。在 各个方面中，力传感器的宽度可以实质上等于手指的标称宽度(例如，1cm 或更小)以促进抓握模式识别。

在第四使用场景(408)中，用户可以通过向不同的位置施加抓握力来 选择较小显示的目标或定位光标(或高亮显示)。例如，用户可以在设备的 较高或较低部分抓握传感器来在y轴方向中定位，并且施加不同大小的抓 握力来在x轴方向中定位。在定位了光标/高亮显示之后，有力的或强的紧 握可以选择经高亮的对象。

替代物理按钮

在本公开内容的一些方面中，力传感器阵列可以替代诸如音量键、显 示器开/关键、电源开/关键、以及照相机键的物理按钮。不同于物理按钮， 本公开内容的力传感器阵列具有不固定的可视性，但是如果按钮或按钮序 列在本应用中可用，则可以在屏幕上显示微弱的可视提示(例如，靠近传 感器的发光区域)。不同于物理按钮，取决于用户当前工作的应用，可以根 据上下文对阵列的每个单个力传感器的激活或去激活进行控制。由于在设 备的每一个侧面上具有多个力传感器，可以根据使用的上下文来在各个位 置呈现多种“按钮”。换言之，可以动态地重新配置每个力传感器以根据上 下文来执行不同的功能。即，可以根据上下文来动态地改变所检测到的抓 握模式与用户输入之间的关联。

例如，在设备的特定部分(例如，顶部)上的长有力紧握可以切换设 备的开/关，而短紧握可以切换显示器的开/关。在另一个例子中，当处于呼 叫中或在听音乐时，在靠近设备的顶部的侧面上施加力可以将设备的音量 调高，而在靠近设备的底部处施加力可以将设备的音量调低。该方法可能 更优于现有的物理音量键，这是因为用户不必去寻找合适的键。在另一个 例子中，对侧面进行的两次短按压可以对呼叫/音乐进行静音或解除静音。 在另一个例子中，当在照相机应用中以横摆位置握住该设备时，按压设备 右侧面的较低位置可以拍摄照片或录制视频。

替代虚拟按钮

虚拟按钮通常用在智能设备上，诸如，BACK键、HOME键以及MENU 键。这些虚拟按钮通常设置在手持设备的前向表面上的固定位置处。在本 公开内容的一些方面中，还可以通过在手持设备的侧面上集成的力传感器 阵列(例如，阵列106和108)来替代这些虚拟按钮(或者软键)，从而使 得设备的单手操作成为可能，并且在手持设备上不浪费显示空间。例如， BACK键可以对应于靠近设备的底部处的短紧握。HOME键可以对应于靠 近设备的底部处的长紧握。

当在应用中时或当对象被高亮显示时，MENU键可以类似于PC上的 鼠标上的“右击”来操作。这种功能通常用于分配属性给对象或操纵对象。 在本公开内容的一些方面中，如果在装备有力传感器阵列的手持设备上， 则当应用是打开的或对象是高亮显示的并且设备的两个侧面(即，力传感 器)都被紧握时，可以显示或激活子菜单或选项菜单。

双手多模式姿态

在一些情形中，用户可以选择使用两只手(双手接口)来操作设备(例 如，设备100)。本公开内容的多个方面提供了与例如触摸屏协调使用集成 的力传感器阵列(例如，阵列106和108)的各种双手多模式姿态。在一个 例子中，当查看地图时，紧握设备上的力传感器可以缩放到屏幕中心的特 定点。在另一个例子中，紧握设备上的力传感器可以缩放到由利用另一只 手触摸显示器的手指所指示的x、y定位点。在放大之后，释放抓握力可以 缩小该显示。

在另一个例子中，当在照相机模式中使用设备进行拍照时，力的位置 可以被用来对感兴趣的对象进行放大/缩小。在一个方面中，当用户在设备 的右侧面上施加力时，其对较宽的图进行缩小；而当用户在左侧面上施加 力时，其进行放大。这可以阻止或降低焦点对准的对象的遮蔽。图14是示 出了根据本公开内容的多个方面的使用双手姿态在手持设备100上进行操 作的概念图。在图14中，可以使用两只手(未在图14中示出)水平地握 住设备100。用户可以通过在设备100的最外面的传感器1400上紧握来在 显示器104上进行缩小，或通过在较里面的传感器(1402)上紧握或在设 备100上向内滑动手指来在显示器104上进行放大。在另一个方面中，用 户可以通过在设备100的左侧面上紧握来在显示器104上进行缩小，或通 过在设备100的右侧面上紧握来在显示器104上进行放大。

对于某些用户来说，使用两只手在手持设备上与3D接口进行交互可能 是更自然的。在本公开内容的多个方面中，显示器的x坐标和y坐标可以 由一只手的手指来控制，而z坐标由力传感器阵列检测到的抓握力来控制。 这种方法可能是比在显示器上使用z力检测更简单且更自然的3D交互方 法。例如，在使用力传感器的交互期间设备可以更稳定，而且3D物理对象 通常由一只手来抓握并且然后利用另一只来操纵。由力传感器阵列使能的 这种双手操作可能对于操纵那些首先需要被放大(例如，通过紧握)以与 其交互的小3D对象来说是尤其有用的。

在另一个例子中，当试图快速滚动长列表时，用户通常在触摸屏上使 用轻弹姿态。在本公开内容的一个方面中，在轻弹姿态之后向设备的侧面 上的力传感器阵列施加抓握力可以允许滚动速度与所施加的抓握力成比例 地降低。如果抓握地足够有力，则滚动可以停止或迅速地减速。

在一些例子中，抓握力还可以用在游戏应用中。在一个方面中，在竞 速游戏期间，在另一只手驾驶交通工具的时候，施加抓握力可以加快交通 工具的速度，而放松抓握力可以降低交通工具的速度。其它的游戏可以利 用抓握的时间和/或频率。例如，传感器可以用于检测在视觉刺激显示之后 用户有多快可以抓握以“抓住”目标。

根据本公开内容的一些方面，通过使用诸如从网页、电子邮件或其它 文档中选择文本的双手交互，手持设备上的其它常用UI交互可以更直观。 例如，手持设备一般采用超时计时器用于文本选择。用户通常将手指放在 文本行的开始处，并且保持预定时间。当手指移动时，设备进入文本选择 模式。然而，这种过程常常触发错误肯定，这是因为用户常常将其它手指/ 手倚靠在显示器上。

使用本公开内容的力传感器阵列(例如，阵列106和108)，用户可以 将一只手的手指放置在文本行上用于选择，然后通过利用另一只手抓握设 备上的力传感器来“抓取”文本以开始文本选择模式。接着，用户沿着将 要选择的文本移动手指，然后释放抓握力以停止文本选择模式。可以通过 进一步地操作触摸屏或力传感器来剪切或复制所选择的文本。之后可以在 相同的应用或安装在设备处的另一个应用中粘贴该经剪切/复制的文本。本 公开内容的力传感器阵列可以提供更快且更自然的用于选择文本的方法并 触发较少错误肯定。在另一个方面中，用户可以使用一只手的手指来在显 示器上选择所期望的文本，然后通过利用另一只手抓握该设备来剪切或复 制所选择的文本。为了粘贴该经剪切/复制的文本，在仍然利用一只手抓握 设备的时候，用户将另一只手的手指放置在所期望的位置上并且释放抓握。

尽管上文公开了在手持设备上的力传感器阵列106和108的一些应用， 但是本领域技术人员将了解到，可以利用该力传感器阵列来在装备有这种 力传感器的任何手持设备上执行其它合适的操作，并且本公开内容并不受 限于上述应用。在一些方面中，可以单独地或组合地使用上述应用。

图5是示出了用于采用处理系统514的装置500的硬件实施方式的例 子的概念图。例如，可以利用装置500实施手持设备100。根据本公开内容 的各个方面，可以利用包括一个或多个处理器504的处理系统514来实施 元素、或元素的任何部分、或元素的任何组合。处理器504的例子包括微 处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、 可编程逻辑器件(PLD)、状态机、门控逻辑单元、分立硬件电路以及被配 置执行贯穿本公开内容所描述的各种功能的其它合适的硬件。

在该例子中，可以利用通常由总线502表示的总线架构来实施处理系 统514。取决于处理系统514的特定应用和整体设计约束，总线502可以包 括任何数量的相互连接的总线和网桥。总线502将包括一个或多个处理器 (通常由处理器504表示)、存储器505、以及计算机可读介质(通常由计 算机可读介质506表示)的各个电路链接在一起。总线502还可以链接诸 如定时源、外围设备、电压调节器、以及功率管理电路的各个其它电路， 这些电路是本领域所公知的，并且因此将不进行任何进一步的描述。总线 接口508提供总线502和(可选地)收发机510之间的接口。收发机510 提供用于通过传输介质与各个其它装置通信的单元。取决于装置的性质， 还可以提供用户接口512(例如，键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆、 触摸屏)。

处理器504负责管理总线502和通用处理，包括存储在计算机可读介 质506上的软件的执行。在一些方面中，诸如多个用户特定抓握模式(例 如，预定抓握模式)的生物识别数据507可以存储在计算机可读介质506 中，用于通过将检测到的抓握模式与生物识别数据507(例如，所存储的抓 握模式)进行比较来识别和/或认证用户。当被处理器504执行时，软件使 处理系统514执行下文针对任何特定装置所描述的各个功能。例如，软件 可以使处理系统514操作力传感器516以执行上述力传感功能。例如，力 传感器516可以是图1的阵列106和108。计算机可读介质506还可以用于 存储当执行软件时由处理器504操纵的数据。

处理系统中的一个或多个处理器504可以执行软件。无论是被称为软 件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言还是其它术语，软件都应当被 广义地解释为意指指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程 序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行 文件、执行线程、过程、功能等。软件可以驻存于计算机可读介质506上。 计算机可读介质506可以是非暂时性计算机可读介质。举例来说，非暂时 性可读介质包括：磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带)、光盘(例如， 压缩光盘(CD)或数字多功能光盘(DVD))、智能卡、闪速存储器设备(例 如，卡、棒、或键驱动)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、 可编程ROM(PROM)、可擦PROM(EPROM)、电可擦PROM(EEPROM)、 寄存器、可移动磁盘以及用于存储可由计算机访问并读取的软件和/或指令 的任何其它合适的介质。计算机可读介质506可以驻存于处理系统514中、 在处理系统514的外部、或在包括处理系统514的多个实体上分布。计算 机可读介质506可以体现于计算机程序产品中。举例来说，计算机程序产 品可以包括包装材料中的计算机可读介质。本领域技术人员将认识到，如 何最好地实施所描述的贯穿本公开内容所呈现的功能取决于特定的应用以 及施加在整个系统上的整体设计约束。

图6是示出了根据本公开内容的多个方面的装备有力传感器阵列的移 动通信设备600的立体图的概念图。在一个方面中，移动设备600可以是 手持设备100。第一力传感器组合件602和第二力传感器组合件604位于移 动设备600的相对边缘上。每个力传感器组合件包括类似于图1的阵列106 和108的力传感器阵列。第一力传感器组合件602、第二力传感器组合件 604以及支撑构件606可以形成用于在其中容纳移动设备600的至少一部分 的力感测套子。在一些方面中，力传感器组合件可以整体地形成为移动设 备的一部分。在一些方面中，力传感器组合件可以由用户选择性地安装或 移除。在一些方面中，力传感器组合件可以附接于移动设备600，而不需要 支撑构件606。

图7是示出了根据本公开内容的多个方面的力传感器组合件700的两 个立体图的概念图。力传感器组合件700可以是第一或第二力传感器组合 件602或604。力传感器组合件700包括背衬702、柔性电路704(部分示 出)、以及盖子706。力传感器组合件700可以进一步包括沿组合件的长度 方向布置在盖子706上的力集中器708的阵列。力集中器708可以基本上 彼此独立地移动，从而使得当手指在特定力集中器708处施加力时，邻近 力集中器708可以基本上不接收到力。在一些方面中，力集中器708可以 由连续的具有适当柔性的材料片代替，从而使得在片上的特定位置处接收 到的力基本上不耦合到邻近区域。力传感器组合件700进一步包括耦合到 软性电路704并且位于对应于力集中器708的位置处的多个力传感器(未 在图7中示出，并且将在下文中详细描述)。

图8是示出了根据本公开内容的多个方面的力传感器组合件700的一 些部件的立体图的概念图。图9是示出了根据本公开内容的多个方面的附 接于移动设备600的力传感器组合件700的截面图的概念图。柔性电路704 具有在背衬702的一部分上沿第一方向(例如，长度方向)延伸的第一部 分704a，以及从第一部分704a沿基本上垂直于第一方向的方向延伸的多个 指状部分704b。背衬702和指状部分704b可以具有与力传感器组合件700 可以安装到的移动设备的对应的外表面一致的曲率或形状。力传感器组合 件700进一步包括分别在指状部分704b上的多个力传感器710。力传感器 710可以被用作图1中的阵列106和108的力传感器。在一些方面中，每个 指状部分704b可以是物理地且操作地耦合到对应的一个力传感器710的。 柔性电路704被配置为支持到力传感器710的通信及控制功能。例如，柔 性电路704可以将力传感器710耦合到处理系统(例如，处理系统514)， 该处理系统可以用于控制力传感器710并且接收来自力传感器710的信息。 在一些方面中，粘合剂712可以用于将柔性电路704紧固到背衬706上。 柔性电路704可以连接到支撑构件606上的合适的连接器(例如，ZIF连接 器)。

图10是示出了根据本公开内容的多个方面的图5的处理器504的一些 功能块的概念方框图。处理器504包括配置为利用力传感器阵列(例如， 阵列106和108)处理各个交互的多个电路。例如，处理器504可以包括单 手姿态处理电路1002、双手姿态处理电路1004、抓握力电路1006、抓握时 间电路1008、力传感器控制电路1010、以及认证电路1012。单手姿态处理 电路1002被配置为处理由力传感器阵列检测到的上述单手姿态/模式。双手 姿态处理电路1004被配置为处理由力传感器阵列检测到的上述双手姿态/ 模式。抓握力电路1006被配置为对与由力传感器阵列感测到的抓握力大小 成比例的信号进行量化。抓握时间电路1008被配置为确定检测到抓握的持 续时间。力传感器控制电路1010被配置为配置及控制力传感器阵列的各个 功能，该力传感器阵列的各个功能包括在不同的操作环境及使用的应用之 下的传感器的激活或去激活。认证电路1012被配置为通过将由力传感器阵 列检测到的抓握模式与存储在设备处的生物识别数据(例如，预定的抓握 模式)进行比较来认证用户。

图11是示出了根据本公开内容的多个方面的包括力传感器阵列系统 1102和应用软件1103的手持设备1100的一些功能性部件的概念方框图。 手持设备1100可以被实施为设备100。力传感器阵列系统1102包括力传感 器阵列(例如，1×10力传感器1104)和力传感器阵列测量子系统1106。 在一个方面中，传感器1104、测量子系统1106、以及应用软件1103全部集 成于手持设备中。在其它的一些方面中，力传感器阵列系统1102可以是操 作地连接到手持设备1100的独立单元。例如，力传感器阵列系统1102可 以是类似于图6中示出那个的力感测套子。

力传感器阵列系统1102负责感测、测量以及向应用软件1103报告力 或压力数据。用于报告力数据的标准单位是单位牛顿。用于报告压力数据 的标准单位是单位帕斯卡，其等于力(牛顿)除以该力所施加到的表面积 (平方米)。

应用软件1103被配置为用于解释从测量子系统1106接收到的力或压 力数据，并且根据设计按照该信息动作(例如，提供用户接口)。在该方面 中，力传感器阵列系统1102包含两个主要部件，该两个主要部件是力传感 器阵列部件子系统1108和力传感器阵列测量子系统1106。

在一个方面中，力传感器阵列部件子系统1108可以是包括在柔性印刷 电路内的各个力传感器部件的一个或多个阵列的组合件(例如，十个力传 感器1104)。此处，柔性印刷电路可以与驻存在手持设备1100内的电路板 1112上的零插拔力(ZIF)连接器1110直接配对。各个力传感器部件1104 可以是诸如压阻式应变计、电容式的、电磁式的、压电式的、光学式的、 电位式的等任何合适类型的。在一些方面中，力传感器部件1104可以是电 容式或电阻式的。

力传感器阵列测量子系统1106包括力传感器测量硬件1114和在合适 的存储内存中的力传感器测量软件1116。力传感器测量硬件1114可以包括 ZIF连接器1110以向力传感器阵列部件子系统1108提供物理接口。每个力 传感器部件1104的一个端子(例如，图11中的低部端子)连接到力传感 器测量硬件1114的接地电位。每个力传感器部件1104的另一个端子(例如， 图11中的顶部端子)路由到复用器1118的对应的输入。包含复用器1118 考虑了将以时间复用的方式利用的单个力传感器模数转换器电路1120。在 其它方面中，可以实现的不同架构包括力传感器模数转换器电路1120的多 于一个的实例，其可以促进同时测量多于一个的力传感器部件1104。

力传感器模数转换器1120被配置为将力传感器部件1104测量或感测 到的属性(例如，压力或力)转换为原始测量数据1122。例如，如果力传 感器部件1104是电阻式传感器，则力传感器模数转换器1120被配置为将 所测量的电阻转换为对应的数字值，该数字值可以是与力传感器部件1104 所测量的电阻成比例的。如果力传感器部件1104是电容式传感器，则力传 感器模数转换器1120被配置为将所测量的电容转换为数字值，该数字值可 以是与力传感器部件1104所测量的电容成比例的。

力传感器测量硬件1114还可以包括用于存储校正参数1115的非易失性 的存储器1124。力测量软件1116使用这些校正参数来将原始测量数据1122 转换为供应用软件1103使用的力数据或压力数据。校正参数可以在产品开 发阶段期间通过以下方法导出：向力传感器部件1104施加已知的力或压力、 捕获原始测量数据1122、然后确定校正参数(例如，倾斜参数和y截距参 数)，该校正参数将允许下游的力传感器测量软件1116将原始测量数据转 换为对应的力数据或压力数据1126。

图12是示出了根据本公开内容的多个方面的可以在图11所示的应用 软件1103内实现的过程1200的例子的流程图。在方框1202中，执行或设 置力传感器阵列测量子系统1106的初始配置。这可以包括应用软件1103 根据需要发出合适指令以为力传感器测量硬件(例如，力传感器阵列系统 1102)加电，然后等待硬件稳定。初始配置还可以包括发送到力传感器阵 列测量子系统1106以识别力和/或压力数据是否是所期望的、其试图针对哪 个力传感器阵列部件子系统1108来捕获数据(对于存在多于一个的力传感 器阵列部件子系统的应用来说)、或者其试图针对各个力传感器部件1104 中的哪一个来捕获数据的命令。另外，可以将其它参数传送给力传感器阵 列测量子系统1108，诸如，针对每个单个力传感器部件1104的所期望的测 量时间。这在力传感器阵列部件1104是电容式的应用中可以是有用的，就 像对于这种力传感器类型在测量时间和信噪比之间常常存在折衷那样。

接下来，在方框1204中，将循环计数变量x设置为1，接下来在方框 1206中选择复用器输入x。例如，可以选择复用器1118的一个输入。在方 框1208中，针对力传感器部件x(例如，1104)，应用软件1103从力传感 器阵列测量子系统1108捕获力或压力数据。然后，在方框1210中，将循 环计数变量x设置为(或增加为)x+1。如果新的x值不大于10(在该例子 中，总共有10个单个力传感器部件1104被利用)，则在方框1212中选择 复用器输入x。重复该内循环(1208、1201以及1210)直到捕获到针对所 有单个力传感器部件1104的力或压力数据。

在已经捕获到针对所有单个力传感器部件1104的力或压力数据之后， 应用软件1103然后在方框1214中解释该数据并执行任何所期望的响应或 功能。然后，返回将循环计数变量x设置为1的方框1204处开始，重复整 个过程，形成较大的外循环。

图13是示出了根据本公开内容的一个方面的对装备有力传感器阵列的 手持设备进行操作的方法1300的流程图。该手持设备可以是手持设备100。 该方法包括：利用(1302)沿手持设备100的第一边缘放置的力传感器的 第一阵列(例如，阵列106或108)来检测抓握模式；以及将该抓握模式与 生物识别数据相比较(1304)。该生物识别数据可以包括用户的预定抓握模 式。在一些例子中，当用户首次操作该设备时，可以生成预定抓握模式并 将其存储在该设备处。在一些例子中，可以根据预期的用户来更新或改变 该生物识别数据。

应当理解的是，所公开的方法中的步骤的特定次序或层次是示例性过 程的说明。应当理解的是，基于设计偏好，可以重新安排该方法中的步骤 的特定次序或层次。所附方法权利要求按照样本次序给出了各个步骤的元 素，但是不表示将受限于所给出的特定次序或层次，除非在其中有特别陈 述。

图15是示出了根据本公开内容的一个方面的具有布置为矩阵1502的 力传感器的手持设备1500的背面或后表面的概念图。该手持设备1500可 以是图11和图12中所述的手持设备1100。在该例子中，矩阵1502被布置 为5×12矩阵，总共60个力传感器。力传感器710可以被用作力传感器1504。 如果手持设备1500以其前表面上的显示器(例如，图1中的显示器部分104) 为特征，并且用户横向观看该显示器，则人们可以想象用户的手指环绕该 设备1500并且与该力传感器矩阵1502进行交互。即，矩阵1502可以提供 另一个用户接口来控制该手持设备1500。

在一个例子中，如果用户横向观看相册，则应用软件1103可以被配置 为：将用户的右手手指在手持设备1500的后表面上的按压并释放活动解释 为显示下一张相片。此处，应用软件1103可以检测在以传感器B1、B4、 E1以及E4为边界的4×4子矩阵1504中的一个或多个力传感器的显著的 力增加、随后显著的力下降，作为可以触发来自手持设备1500的特定响应 (例如，显示下一张相片)的事件。类似地，如果用户正在听音乐或观看 视频，则该方案可以被用于选择下一个曲目。例如，按压及保持活动可以 用于对音频或视频进行快进。力的大小可以用于确定对音频或视频内容进 行快进的速率。

类似地，如果应用软件1103在以传感器B5、B8、E5以及E8为边界 的4×4子矩阵1506中检测到按压及释放活动，则这可以被解释为用户在 音乐或视频重放场景中试图在停止和暂停之间切换。

如果应用软件1103在以传感器B9、B12、E9以及E12为边界的4×4 子矩阵1508中检测到按压及释放活动，则这可以在观看相册的场景中触发 设备以显示上一张相片，或在用户听音乐或观看视频的情况下显示上一曲 目。在一些方面中，按压及保持活动可以用于对音频或视频进行倒带。力 的大小可以用于确定对音频或视频内容进行倒带的速率。

在一些方面中，手持设备1500可以以集成的照相机为特征。则力传感 器阵列1502可以用于指示不在帧中心的所期望的聚焦点。这可以允许用户 在捕获相片或视频的过程中更好地保持稳定地握住设备。在各个方面中， 在手持设备的后侧上提供力传感器矩阵1502可以为期望更少的手部运动 (例如，拍相片/视频)的一些应用提供额外的并且更自然的用户接口。

在本公开内容的一个方面中，手持设备100包括处理器(例如，处理 器504)和操作地耦合到该处理器并沿手持设备的第一边缘放置的力传感器 的第一阵列(例如，阵列106或108)。第一阵列被配置为检测对应于握住 该手持设备的用户的多个手指的抓握，并且该处理器被配置为执行对应于 所检测到的抓握的用户接口操作。用户接口操作可以是上文参考附图所描 述的任何交互。

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