具有多个静电摩擦（ESF）电极的手持交互装置的制作方法

本发明涉及一种具有多个静电摩擦(esf)电极的手持交互装置，并且应用于用户交互、游戏、汽车、可穿戴设备、虚拟或增强现实以及消费电子产品。

背景技术：

随着基于计算机的系统越来越普及，在人与这些系统之间进行交互的界面质量变得越来越重要。触觉反馈或者更普遍称为触觉效果，能够通过为用户提供提示、提供特定事件警告或者在虚拟环境中为创造更好感官体验而提供的现实反馈来提高交互质量。

示例性触觉效果包括触动型触觉效果(例如主动力和阻力反馈)、振动型触觉效果以及静电摩擦型触觉效果。在静电摩擦型触觉效果中，电流会提供至电极。然后，该电极对使用者的皮肤施加吸力，使用者把这种吸力感知为静电摩擦。

技术实现要素：

本文实施例一方面涉及一种配置为提供静电摩擦(esf)效果的手持交互装置。该手持交互装置包括多个电极以及控制单元。所述多个电极中的每一个电极分别设置在交互装置外表面的相应部位上，所述多个电极的每一个电极被电极对应部位的外表面所覆盖或者形成为电极对应部位的外表面。所述多个电极包括至少两个电极。所述控制单元配置为：(i)用于确定所述多个电极中每一个电极的接触状态，其中该接触状态表明是否检测到使用者接触到由电极形成或者被电极所覆盖的外表面对应部位，以及进一步表明任意检测到的使用者在该外表面相应部位处的接触的质量水平，(ii)用于基于所述多个电极的每一个电极的所确定接触状态来选择所述多个电极的子集，以及(iii)用于将用于产生静电摩擦的驱动信号应用到所述多个电极中所选择子集中的仅仅一个或多个电极。

在实施例中，所述多个电极中每一个电极的接触状态至少表明：i)使用者在由电极所形成或者覆盖了电极的外表面相应部位的任何接触的面积，ii)使用者在外表面相应部位的任何接触所施加压力的大小，iii)使用者在外表面相应部位的任何接触的压力分布。

在实施例中，与使用者接触的所述外表面相应部位处的所述多个电极中的一个电极的接触状态至少表明：i)使用者与由电极所形成或覆盖了电极的外表面相应部位相接触部分的湿度水平，ii)使用者所接触的外表面相应部位的位置。

在实施例中，所述多个电极为多个绝缘电极，该多个绝缘电极中每一个电极均可在信号电极和接地电极之间转换，并且其中所述控制单元配置为通过选出多个绝缘电极中的至少两个在使用者做任何接触时具有最高检测水平的电极，以从所述多个绝缘电极中选出子集。

在实施例中，所述控制单元配置为选择所述绝缘电极的子集中至少一个电极作为接地电极，以及选择所述子集中的其他电极作为信号电极，其中，所述驱动信号仅应用在选择作为信号电极的电极上。

在实施例中，所述多个绝缘电极子集包括不同尺寸的电极，并且所述控制单元配置为选择所述子集中最小的电极作为接地电极。

在实施例中，所述控制单元配置为选择所述多个绝缘电极中的多于一个电极作为信号电极。

在实施例中，所述多个电极包括配置为信号电极的第一组绝缘电极，以及配置为接地电极的第二组暴露电极，其中，所选择的子集包括出自所述第一组绝缘电极的至少一个信号电极，以及出自所述第二组暴露电极的至少一个接地电极，其中，所述驱动信号仅应用在出自所述第一组绝缘电极的所述至少一个信号电极上。

在实施例中，所述控制单元配置为基于至少以下一点来确定所述多个电极的接触状态：i)来自配置为对所述多个电极的每一个的接触进行感应的多个接触式传感器的测量，ii)来自所述多个电极的测量，iii)在所述手持交互装置上执行的应用程序或者所接收到来自所述手持交互装置的输入的标识，以及iv)所存储或者检测到的、表明使用者手部尺寸的信息。

在实施例中，所述控制单元配置为确定能表明所述手持交互装置当前如何被抓握的抓握位置，并且用于基于所确定的抓握位置来确定所述多个电极的接触状态。

在实施例中，所保护的所述手持交互装置进一步包括：显示器，以及其中所述控制单元配置为基于显示器中图像为纵向定位还是横向定位来确定所述抓握位置的。

在实施例中，所述装置的外表面包括具有显示器或者用户输入部件的前侧面，以及与所述前侧面相反的后侧面，其中，所述多个电极包括位于所述后侧面中心的电极以及位于靠近所述后侧面边缘处的其他电极。

在实施例中，所述交互装置是一种用于虚拟现实(vr)应用或者增强现实(ar)应用的控制器。

在实施例中，所述驱动信号应用到所述多个电极子集上，幅度至少为1kv。

本文实施例一方面涉及一种配置为确定是否提供静电摩擦效果的手持交互装置。该手持交互装置包括多个电极以及控制单元。所述多个电极中的每一个电极分别设置在所述交互装置外表面的相应部位，所述多个电极中的每一个电极被该电极所在相应部位的外表面所覆盖或者形成为该电极所在相应部位的外表面，并且所述多个电极包括由一个或多个各自可作为接地电极或者可转换为接地电极的电极构成的第一组电极以及由一个或多个各自可作为信号电极或者可转换为信号电极的电极构成的第二组电极。所述控制单元配置为：i)用于确定所述多个电极中每一个电极的接触状态，其中，所述接触状态表明是否检测到使用者对由电极形成或者覆盖了电极的外表面相应部位的接触，ii)基于所述多个电极中每一个电极的接触状态，用于确定没有检测到使用者对由一个或多个电极构成的第一组电极的接触，或者用于确定检测到该使用者的接触仅在所述多个电极中的一个电极上，以及iii)对所确定的没有检测到使用者对由一个或多个电极构成的第一组电极的接触或检测到该使用者的接触仅在所述多个电极中的一个电极上的情况进行响应，通过禁用由一个或多个电极构成的第二组电极的全部电极来禁用所述手持交互装置的esf效果，其中，至少在一个或多个被禁用的电极上能够检测到使用者的接触。

在实施例中，所述由一个或多个电极构成的第一组电极中每一个电极均为形成为所述交互装置外表面一部分的接地电极，并且所述由一个或多个电极构成的第二组电极中每一个电极以可通断方式与信号源连接并被所述交互设备的外表面覆盖，其中，所述控制单元配置为对所确定的在由一个或多个接地电极构成的所述第一组电极处没有检测到使用者接触的情况进行响应，禁用esf效果。

在实施例中，所述多个电极中各电极均是可在作为信号电极和作为接地电极之间转换的绝缘电极，并且其中所述控制单元配置为对所确定的检测到使用者的接触仅在所述多个电极的一个电极上的情况进行响应，禁用esf效果。

本文实施例一方面涉及一种为手持交互装置提供静电摩擦(esf)效果的方法，该手持交互装置包括由多于两个电极构成的多个电极，该多个电极中每一个电极分别设置在所述交互装置外表面的相应部位并且每一个电极被外表面相应部位所覆盖或者形成为所述外表面的相应部位。该方法包括：(i)所述交互装置的控制单元确定所述多个电极中每一个电极的接触状态，其中，所述接触状态表明是否检测到使用者对由电极所形成或者覆盖了电极的外表面相应部位的接触，并且进一步表明在所述外表面相应部位所检测到的使用者的任何接触均具有高电平；(ii)所述控制单元基于所述多个电极中每一个电极的接触状态来选出所述多个电极的子集；以及(iii)所述控制单元将用于产生静电摩擦的驱动信号应用到所选择的所述多个电极的子集中的仅仅一个或多个电极上。

本文实施例一方面涉及一种为手持交互装置提供静电摩擦(esf)效果的方法，该手持交互装置包括多个电极，该多个电极中每一个电极分别设置在所述交互装置外表面相应部位，并且各自被外表面相应部位所覆盖或者形成为所述外表面的相应部位，所述多个电极包括由一个或多个各自可作为接地电极或者可转换为接地电极的电极构成的第一组电极，以及由一个或多个各自可作为信号电极或者可转换为信号电极的电极构成的第二组电极。该方法包括：(i)所述交互装置的控制单元确定所述多个电极中每一个电极的接触状态，其中，所述接触状态表明是否检测到使用者对由电极形成或者覆盖了电极的外表面相应部位的接触，(ii)基于所述多个电极中每一个电极的接触状态，所述控制单元确定没有检测到使用者对由一个或多个电极构成的第一组电极的接触，或者确定检测到该使用者的接触仅在所述多个电极中的一个电极上，以及(iii)对所确定的没有检测到使用者对由一个或多个电极构成的第一组电极的接触或检测到该使用者的接触仅在所述多个电极中的一个电极上的情况进行响应，通过禁用由一个或多个电极构成的第二组电极的全部电极来禁用所述手持交互装置的esf效果，其中，至少在一个或多个被禁用的电极上能够检测到使用者的接触。

通过阅读以下结合附图为参考所进行的详细说明，本发明实施例的技术特征、目的和优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。

附图说明

通过以下如附图所示的实施例描述，本发明的前述内容、其他技术特征以及优点是显而易见的。引入本文并作为说明书一部分的附图用于进一步解释本发明的原理，以及用于使相关领域技术人员能够实现和应用本发明。这些附图不必按比例。

根据本文实施例，图1a-1b为一种具有多个电极的移动电话的透视图，该多个电极设置在该移动电话的外表面且配置为产生静电摩擦效果。

根据本文实施例，图2a-2b为一种具有多个电极的游戏控制器的透视图，该多个电极设置在该游戏控制器外表面并配置为产生静电摩擦效果。

根据本文实施例，图3a-3c为设置在电极上的接触式传感器的各种布置方式。

根据本文实施例，图4以及图4a-4c为设置在暴露电极或绝缘电极上的接触式传感器的各种布置方式。

根据本文实施例，图5a-5c为一种具有多个电极的手持交互装置的功能图，该多个电极设置在手持交互装置上以用于产生静电摩擦效果。

根据本文实施例，图6提供了一种选择手持交互装置中用于产生静电摩擦效果的电极的示例性方法的流程图。

根据本文实施例，图7提供了一种禁用手持交互装置静电摩擦效果的示例性方法的流程图。

根据本文实施例，图8a-8c提供了利用其来握持手持交互装置的各种抓握姿势以及在该手持交互装置上运行的不同应用程序的示例。

根据本文实施例，图9a-9c为利用其来握持手持交互装置的各种抓握姿势的示例。

具体实施方式

以下详细说明仅为示例，并不意在用来限定本发明或者用来限定本发明的应用和使用。进一步的，本发明不意在被前述技术领域、背景技术、发明内容或下述具体实施方式的任何表述或者隐含理论所约束。

本实施例涉及到使用设置在诸如手持交互装置(例如移动电话或游戏控制器)或可穿戴设备(例如腕套)的交互装置相应部位(也就是不同位置)的多个电极来产生静电摩擦(esf)效果，以及涉及到用于产生esf效果的电极的选择。该选择可基于所述多个电极在相应部位处的接触状态来进行。所述多个电极可用于产生诸如静态esf效果或者动态esf效果。动态esf效果涉及到当使用者身体的手指或其他部位在该交互装置表面运动时，在使用者身体的手指或其他部位处施加静电力。该静电力通过将时变信号应用到电极来产生。该静电力吸引手指，并且在手指的移动过程中被手指感知为摩擦。静态esf效果在使用者的手指或身体其他部位停留在该交互装置表面时产生。静态esf效果也涉及到将时变信号应用到电极来产生静电力。在有些情况下，静态esf效果为所述时变信号所涉及的电压电平比动态esf的要高。用于产生esf效果的电极可以指esf电极。在有些情况下，被施加电信号的所述esf电极可以称为信号电极。在有些情况下，本文esf效果的产生还涉及到具有地电势的电极，该电极可称为接地电极。

在很多情况下，esf效果的产生会需要使用者身体某部位对esf电极进行碰触、其他方式的接触，或者(若esf电极位于表面之下)对覆盖(例如直接设置在上面)了所述esf电极的表面部分碰触。对于诸如移动电话的手持交互装置来说，这会涉及到安放所述esf电极的位置处的电极或者覆盖了该电极的表面部位能够与使用者的手指、手掌或身体其他部分接触到。对于诸如腕套的可穿戴设备而言，提供esf效果会涉及到安放所述esf电极的位置处的电极或覆盖了该电极的表面部位能够与使用者的手腕或者身体其他部分接触到。然而，手持交互装置或其他交互装置上电极安放位置的选择对所要提供的esf效果来说并非无关紧要的，这是因为基于诸如抓握姿势、手部尺寸和/或所运行应用程序或者与该装置的其他交互方式，使用者所可能接触到的该装置的位置会有所变化。因此，用于安放esf电极的最佳位置也是难以预测的。若使用者在装置上所接触的位置处并没有安放esf电极，那么该装置也就无法产生esf效果。即使使用者的确接触到了该位置，若接触很微弱或者说接触无力，那么该esf效果的质量也会不佳。进一步的，在某些情况下，若是使用者没有同时接触到信号电极以及接地电极或者其相应部位的外表面的话，esf效果会很微弱。因此，若使用者接触到信号电极所在部位，但是却没有接触到接地电极所在部位，那么所产生的esf效果的质量也是很弱。

举例来说，诸如移动手机的手持交互装置在诸如浏览网站时可以竖向手持，也可以在诸如看视频时横向手持。对应不同朝向时的抓握姿势是不同的。竖向时，使用者更可能抓握矩形电话或平板电脑的长边和后侧面上。进一步的，若手持交互装置是电话的话，使用者则更可能通过单手来抓握电话(例如，利用单手的五个手指来抓握)。横向时，使用者更可能抓握手持交互装置的短边缘。使用者更可能利用两只手(例如，仅利用每只手的拇指和食指)来对装置进行横向抓握。再举例来说，取决于使用者手部尺寸、使用者偏好的抓握方式或者所玩游戏，游戏控制器与使用者手部接触的区域也会不同。不同抓握姿势会在后续内容中做详细说明。手部尺寸也会影响到与手持装置的接触位置。一种情况是，成年人手部尺寸相对更大，更有可能碰到游戏控制器后侧面中心，而孩子的手部尺寸相对更小，不太可能够到该区域。在提供esf效果时可以将这些使用者之间的不同和使用情况考虑进来。

此处实施例涉及通过在手持交互装置外表面相应部位设置多个电极来提供esf效果(例如，静态esf效果)、确定多个电极的接触状态、基于所确定的接触状态选择电极的子集以及利用所选择的电极来产生esf效果。没有被选择的电极则被禁用。多个电极在所述手持装置相应部位上的安放位置造成宽裕，以此来提高esf效果的有效性和/或质量。也就是说，这些安放位置处的多个电极配置为产生esf效果。在一些特殊用户情况下，即使有些电极安置为没有被接触到或者接触效果不佳，由于其他电极安置在使用者接触到的位置，在这种情况下，那些电极是可以不必要的。因此，esf效果的有效性以及鲁棒性得到了提高。

在实施例中，设置在所述外表面相应部位的多个电极包括暴露电极和/或绝缘电极。暴露电极可以暴露给使用者或者其他对象接触，并且也因此形成了交互装置外表面的相应部位。当使用者接触由该电极所形成的外表面相应部位时，该使用者的身体可与电极直接电连接。示例性暴露电极包括干电极以及湿电极。暴露干电极可暴露在交互装置的外部或者外面，而暴露湿电极可通过将导电胶涂覆在暴露干电极上来形成。绝缘电极可以例如是通过电绝缘材料、与手持交互装置的外表面分隔开的电极，如此该电极被交互装置外表面相应部位所覆盖，而不会暴露成与使用者的手指或者其他对象直接接触。例如，绝缘电极可以为设置在所述交互装置外表面相应部位之后的电极。该绝缘电极可在移动电话或游戏控制器的制造或组装时，例如封装在移动电话或游戏控制器的塑料外罩内，或者在制造或组装时设置在塑料外罩的内侧面，如此，在移动电话或者游戏控制器外表面和电极之间就存在了电绝缘材料(例如，介电材料)。在有些情况下，在加工或者组装过程中电极最初可以暴露出来，随后当将绝缘材料(例如塑料罩或者一块绝缘带)置于该电极上从而转变为绝缘电极。该转变可以作为生产或者装配过程的一部分，并由装置生产商完成，或者可以由需要向生产商获取该装置的其他实体来完成。当所述绝缘电极是诸如被绝缘材料所覆盖的电极时，该绝缘材料同样可选择性地被其他材料所覆盖。例如，绝缘电极被介电层所覆盖，并且该介电层被铝壳体所覆盖，该铝壳体形成移动电话(例如htc手机)或手持控制器外罩。当使用者碰触覆盖了绝缘电极的相应外表面部位时，使用者电容性地电耦合到该绝缘电极。

在一些情况下，所述手持交互设备外表面相应部位上所设置的多个电极包括两个以上的电极(例如多于一个信号电极和多于一个接地电极)。电极数量的增加，设置这些电极的外表面相应部位的数量也增加，在使用者抓握手持装置时，使用者手部或身体其他部分接触到这些相应部位的其中一个的可能性也就增大。这在提供电极方面造成宽裕，增加了使用者与至少一个信号电极和至少一个接地电极之间电耦合的可能性，而不用考虑使用者的抓握姿势、手部尺寸、应用程序等。进一步的，增加用于设置电极的外表面相应部位的数量还可以增加使用者手部或身体其他部分同时接触到这些部位中的多个的可能性。这就提供了更适于产生esf效果的电极，在某些电极能够比其他电极产生更好的静态esf效果时，也就经得起从这些用于产生esf效果的电极中进行选择。例如，这些电极可与使用者手部的各个不同接触区域接触，接收来自于使用者手部各个接触区域的不同程度的力量或压力水平，或者其他接触状态的各个不同水平。具有最佳接触状态的电极可选择成为一个或多个信号电极以及一个或多个接地电极，用于产生esf效果。该具有最佳接触状态的电极是那些具有最高接触质量或最高接触水平的电极，例如，接触面积最大、接触力或压力最高或一些其他状态。为节省电能、提高安全性或者任意其他原因，那些没有被选择的电极则会被禁用或者以其他方式闲置。然而，有些情况下，若确定所有电极，或者更具体的说是所有接地电极，其接触状态是微弱的，那么装置的esf效果被禁用。

图1a和图1b示出了一种配置为为使用者提供静电摩擦(esf)效果的手持交互装置100(例如移动电话或者平板电脑)的透视图。在实施例中，该手持交互装置100上具有触屏108，并且没有实体用户输入组件，或者仅有一个实体用户输入组件(例如，实体回车键)。所述手持交互装置100具有外表面102，该外表面102包括正面102a、与正面相反的背面102b以及侧面102c-102f，其中，正面102a上具有显示屏(例如触屏)。本文实施例中，前侧外表面102a至少有部分是由触屏108或其他接触表面所形成或限定之外，所有或部分正面、背面以及边侧外表面102a-102f由所述装置100的本体或壳体103所形成或限定。所述装置100具有多个电极(例如电极104a-104j)，所述多个电极中每一个电极分别设置在所述交互装置100外表面102相应部位上。所述电极104a-104j配置为产生esf效果，这些电极也可称为esf电极。在实施例中，每个电极为均为导电(例如金属)板。在实施例中，所述多个电极104a-104j可以为暴露电极和/或绝缘电极，在后文中会参照附图4a-4c对该点进行说明。回到图1a中，暴露电极设置在所述外表面102相应部位，更具体来说，暴露电极形成为所述外表面102的相应部位。一旦使用者对外表面102上相应部位的暴露电极进行接触，所述暴露电极可以诸如配置为直接电耦合到使用者。该接触可以指例如与使用者皮肤的接触。更概括来讲，进行接触或者接触是指由驱动信号所产生在使用者身上的静电摩擦效果的接触。示例性地，暴露电极为粘附在手持交互装置100的壳体或本体103顶部的导电板。示例性地，该暴露电极为穿过手持交互装置100的壳体103开口暴露出来的导电板。

在实施例中，绝缘电极可设置在所述交互装置100外表面102的相应部位处，并且更具体地直接设置在外表面102相应部位的下方，以使外表面102相应部位覆盖所述绝缘电极。例如，通过诸如介电材料层之类的薄绝缘层将电极与外表面102隔开，以使该电极绝缘。所述绝缘电极可配置为在使用者与所述外表面102的所述绝缘电极相应部位处接触时，电容性地电耦合到该使用者。

在实施例中，所述手持交互装置100包括信号电极以及接地电极。在一些情况下，信号电极为与信号源(例如ac信号源)的输出端电连接的电极，配置为产生esf信号(例如1.5千伏正弦信号)。在一些情况下，接地电极为与地电位(例如，地电位等同于手持交互装置100的电池或者其他电源负极的电位)直接电连接的电极。所述电连接可以选择性地通断，或者固定连接。有些产生静态esf效果的实施例中，只有在绝缘电极用作信号电极，而绝缘电极或暴露电极(如果有的话)用作接地电极。在一些情况下，绝缘电极可在信号电极和接地电极(例如，交替地在一时间点用作信号电极并且在另一时间点用作接地电极)之间进行转换。

在本文实施例中，所述手持交互装置100具有多于两个电极，例如图1a和图1b所示的十个电极104a-104j，或者更多或更少电极。这些电极形状不限，例如为长方形(比如正方形)或者圆形。每个电极的尺寸可以相同(例如，相同的尺寸或相同的面积)，或者尺寸也可以不同。例如，电极104a、104f、104i、104j具有相同的尺寸，而电极104g、104h则具有不同的尺寸。

如上所述，手持交互装置的电极可包括暴露电极和/或绝缘电极。例如，在图1a和1b中，电极104a-104j可以都为绝缘电极，或者为绝缘电极和暴露电极的混搭。在有些情况中，所述装置100包括混搭的绝缘电极和暴露电极，所述绝缘电极仅用作信号电极，而所述暴露电极仅用作接地电极。在一些情况下，所述装置100仅包括绝缘电极，每个所述绝缘电极均可在信号电极和接地电极之间进行转换。

在图1a和图1b中，所述外表面102划分为六面102a-102f，该六面102a-102f对应如上所述的所述手持交互装置100的前侧面、后侧面、边侧面。所述电极104a-104j安置在例如六个面中的五个面上。示例性地，电极104a为嵌入或者安置在触屏108(触屏108形成为前侧面102a的一部分)之后的绝缘信号电极，而电极104b-104i为可在信号电极和接地电极之间转换的绝缘电极，电极104j为暴露接地电极。

同样如上所述，所述电极104a-104j可设置在外表面102的相应部位处。示例性地，所述多个电极可包括位于背侧面102b中心处的电极以及位于背侧面短边106或长边107附近的其他电极。例如，电极104a、104b、104d、104e和104i分别设置在面102a、102e、102c、102d以及102b的各自中心处。电极104f和104j设置在靠近所述交互装置100其中一条短边106的位置处，而电极104g和104h则设置在靠近装置100其中一条长边107处。有些情况中，电极安放的位置期望能覆盖到所述手持交互装置100的相应朝向或抓握姿势，诸如竖向/纵向朝向以及横向/水平朝向。竖向朝向时，电极104a、104c、104d、104e、104g、104h(或者它们所在外表面的相应部位)中的一个或多个更可能接收到使用者抓握所述手持交互装置100的接触。横向朝向时，电极104a、104b、104f、104i、104j(或者它们所在外表面的相应部位)中的一个或多个更可能接收到使用者抓握所述手持交互装置100的接触。

在一些情况中，所述电极104a-104j所安放的位置对应不同尺寸的手部。例如，电极104i与更可能触碰到背侧面102b中心的较大尺寸的手部相对应。电极104g和104h与不太可能够到背侧面102b中心的较小尺寸手部相对应。因此，电极104g和104h可位于更靠近背侧面102b的长边107处。

图2a和2b示出了具有多个电极204a-204n的示例性手持交互装置200(例如为手持游戏控制器)，电极204a-204n设置在该交互装置200外表面202的相应部位。所述手持交互装置200包括多个诸如摇杆、按键以及触发按钮的用户输入组件。所述外表面202至少划分为前侧面202a和背侧面202b。在实施例中，电极204a-204e、204n设置在前侧面202a的相应部位处，而电极204f-204m则设置在背侧面202b的相应部位处。有些情况中，相邻电极之间的间隔大体相同。在有些情况中，电极204a-204n中某一电极所安放的部位在实体输入部件(例如摇杆)的安装位置处。有些情况中，esf电极不设置在任何实体输入部件处。在实施例中，所述电极204a-204n都为绝缘电极，或者诸如为绝缘信号电极和暴露接地电极的组合。

在图2a和2b中，所述电极204a-204n安放的位置与不同尺寸的手部相对应。例如，电极204a、204b、204c、204d、204f、204l以及204j(或者它们所在外表面202的相应部位)可对应于更有可能被具有较大尺寸手部的使用者在抓握时接触到的位置。电极204e、204g、204m、204i、204k以及204n可对应于更有可能被具有较小尺寸手部的使用者在抓握时接触到的位置。

如下更详细描述，所述多个esf电极中每一个电极(例如电极104a-104j或204a-204n中的各电极)的接触状态可以确定。所述接触状态可表明使用者是否与由电极所形成或者覆盖了该电极的外表面相应部位接触，或者更具体为是否检测到使用者接触到所述外表面相应部位。示例性地，图3a示出的电极104i为被所述手持交互装置100外表面102的相应部位102i所覆盖的绝缘电极。在一些情况中，作为外表面102的一部分的相应部位102i直接设置在电极104i上，并且该相应部位102i与电极104i具有相同的尺寸和边界。所述电极104i的接触状态至少表明使用者是否接触到该外表面102的相应部位102i。示例性地，所述接触状态可通过能表明使用者的手指或其他身体部位是否接触到相应部位102i的二进制值来表达。在有些情况中，如果存在接触的话，该接触状态可表明与相应部位102i的接触程度。所述接触程度可通过能表明与使用者接触的相应部位102i的面积值、使用者接触相应部位102i时所施加的压力水平以及某些其他值来表示。

在本文实施例中，所述接触状态可通过推测(基于各种与接触相关的标准的推断)来确定，通过对电极本身或者利用独立的传感器或者其他技术进行直接测量来确定。在以下详细说明中，所述接触状态的推测涉及到对所述手持交互装置如何被抓握(例如抓握姿势)的推测。该推断可以基于诸如移动电话上所运行的应用程序、或者游戏控制器所玩的游戏或者该装置的使用者年龄的各种标准或数据。在一些情况中，对接触状态的确定涉及到对例如移动装置是被竖向拿着还是被横向拿着进行推测，并且然后基于所推测的朝向来确认有可能与使用者接触的电极或其所对应的表面部位。

对于通过电极本身来感应接触状态的实施例而言，出现于所述相应部位102i上的使用者的皮肤会影响(例如减弱)经由所述电极104i以电容性牵引电流施加到电极104i上的信号(例如，ac电压)。因此，通过使用信号源来给电极104i输出驱动信号并测量从电极104i引出的电流是否超过阈值(例如，与所述输出信号相比，通过测量电极104i的信号衰减值是否超过阈值)，就能检测到所述相应部位102i上所出现的使用者的手部或其他身体部位。用于测量的该驱动信号基本上比用于产生静态esf效果的驱动信号值的幅度要低(例如，10mv)。

在实施例中，接触状态可通过接触传感器感应到，例如压力传感器、电容传感器、电阻传感器、压电传感器、任何其他的接触式传感器或者这些传感器的任意组合。图3a-3c示出了接触式传感器302a-302g。在图3a中，单个接触式传感器302a可用于感应电极104i的接触状态。示例性地，所述接触式传感器302a可以为压力传感器。该压力传感器示例性配置为输出从所述外表面的相应部位102i传递到所述压力传感器上的一定量的压力，或者该压力传感器配置为输出可表明是否检测到在所述相应部位102i上的压力阈值的二进制值。又一示例性地，接触式传感器302a可以是配置为感应出现于所述相应部位102i的使用者的皮肤的电容传感器。

在图3b中，多个接触式传感器(例如，压力传感器、电容传感器)302b-302f可位于电极104i处。在一些情况中，所述多个接触式传感器可共同测量相应部位102i与使用者接触的面积，以及/或者接触的分布。示例性地，所述多个接触式传感器302b-302f可用于对所述相应部位102i与使用者接触的百分比进行估算。只要例如接触式传感器302b和302d检测到所述相应部位102i上的接触，那就可确定所述相应部位102i与使用者接触的面积仅为左面的40％。所述多个接触式传感器302b-302f可布置成各种配置，例如如图3b所示的交错的二维阵列。

在图3c中，所述接触式传感器302g可具有与所述电极104i相同的尺寸和边界，并且覆盖在该电极上或者被该电极所覆盖。在实施例中，所述接触式传感器302g为具有与图3a所示接触式传感器302a相似功能的压力传感器。在实施例中，所述接触式传感器302g配置为测量使用者是否接触到覆盖了所述电极104i的所述相应部位102i的接触式传感器。在某些情况下，所述接触式传感器302g的输出根据与使用者所接触的所述相应部位102i的百分比来确定。

图4a-4c示出了沿图4中剖线a-a所截得的电极104i以及接触式传感器302d和302f的各种剖视图。图4a所示剖视图中的电极104i为对直接接触的手指402进行电耦合的暴露电极。在该实施例中，接触式传感器302d和302f也可为暴露的，也因此可认为形成为所述外表面部位102i的一部分。在其他实施例中，所述接触式传感器的安放深度可以是不同的。示例性地，图4b示出的实施例中所述接触式传感器302d和302f均位于电极104i的下方。示例性地，图4c示出的实施例中电极104i为被所述手持交互装置100的所述外表面102的所述相应部位102i所覆盖的绝缘电极，其中具有绝缘层404将所述电极104i与所述外表面102分隔开来。在该实施例中，所述接触式传感器302d和302f也通过绝缘层404与手指402的直接接触中绝缘开来，但是其位于更加靠近外表面102i处。有些情况中，所述接触式传感器302d、302f的安放可取决于接触式传感器的类型。示例性地，若所述接触式传感器302d、302f为压力传感器，那它们会暴露在外表面102上(如图4a)或者安放在电极104i下(如图4b)。若所述接触式传感器302d、302f为电容传感器，那它们的放置则如图4b或4c所示。

图5a-5c为分别示出了在手持交互装置100a-100c中可用作信号电极或接地电极的示例性电极框图。图5a和5b均分别示出了具有可用作信号电极的第一组电极(104a、104b、104f、104g、104h、104i、104j)以及可用作接地电极的第二组电极(电极104c、104d、104e)的手持交互装置100a和100b。所述第一组电极可用作信号电极，从某种意义上来说，它们能够用作信号电极(例如与信号生成器可通断地连接)，但是不能用作接地电极。所述第二组电极可用作接地电极，从某种意义上来说，它们能够用作接地电极(例如与地恒定连接或可通断地连接)，但是不能用作信号电极。在图5a和5b中，用于esf效果的所述驱动信号通过所述手持交互装置100a、100b的控制单元502中的信号生成电路504生成。在实施例中，所述信号生成电路504包括低压数模转换器(dac)以及配置为将所述dac的输出放大至高电压(例如1.5kv)的放大器。所述信号生成电路504的输出可通过开关装置506(例如多路复用器)选择性地与所述第一组电极(104a、104b、104f、104g、104h、104i、104j)中的一个或多个电极电连接。所述开关装置506由控制单元502控制。由此，图5a和5b中所述第一组电极中每一个电极(104a、104b、104f、104g、104h、104i、104j)均可转换为信号电极。所述第一组中的电极在其没有通过开关装置506电连接至信号生成电路504输出端时，处于电浮动状态(即浮动电位)。

在图5a中，所述第二组电极中每一个电极(104c、104d、104e)可作为与地电位恒定电连接的专用接地电极。在图5b中，所述第二组电极中每一个电极(104c、104d、104e)可用作接地电极，并且可在通过转换装置508与所述地电位的电连接状态和电浮动状态之间转换。所述转换装置508由所述控制单元502控制。

图5c提供了包括多个电极(104a-104j)的手持交互装置100c的框图，该多个电极中每一个电极均为可在信号电极和接地电极之间转换的电极(例如绝缘电极)。所述多个若干电极中的某一电极可通过与信号生成电路504的输出端电连接从而转换为信号电极。在实施例中，开关装置510(例如为多路复用器)可配置为将电极104a-104j中一个或多个电极电连接到信号生成电路504的输出端。在实施例中，开关装置512(例如位多路复用器)可配置为将多个电极104a-104j中的一个或多个电极电连接到地电位。所述开关装置510和所述开关装置512均可通过控制单元502进行控制。在实施例中，所述开关装置510和所述开关装置512均可为单个开关装置的一部分。示例性地，既没有与信号生成电路504的输出端电连接、又没有与地电位电连接的电极处于电浮动状态。在实施例中，若电极处于电浮动状态或者接地时，图5a、5b或5c中的本身是或者可转换为信号电极的电极可认为被禁用为信号电极。在实施例中，若电极处于电浮动状态时，图5b或5c中可转换为接地电极的电极可认为被禁用为接地电极。

图6提供了说明手持交互装置提供静电摩擦(esf)效果(例如静态esf)给使用者的所使用示例性方法的步骤流程图，以及涉及到基于接触状态对电极的选择。所述手持交互装置(例如装置100)包括多个电极(例如两个以上的电极)，所述多个电极中每一个电极(例如电极104i)分别设置在所述交互装置外表面的相应部位(例如部位102i)。所述多个电极中每一个电极为被该电极所在外表面相应部分所包覆或者形成为该电极所在外表面相应部位的暴露电极或者为绝缘电极。该电极可配置为在使用者与该电极所在外表面相应部位接触的基础上，直接或电容性地电耦合到使用者。在实施例中，方法600从步骤602开始，其中所述手持交互装置的控制单元确定多个电极(例如电极104a-104j)中每一个电极(例如电极104i)的接触状态。该接触状态表明是否检测到使用者接触到由电极所形成或覆盖了电极的外表面的相应部位(例如102i)。在一些情况下，对所述多个电极中每一个电极所确定的接触状态可表明使用者对外表面相应部位所做任何接触所检测到的质量水平。

在实施例中，电极(104i)的所述接触状态可至少表明以下其中一点：i)使用者任何接触到的由电极所形成或者覆盖了该电极的所述外表面相应部位(102i)的面积(所感应到的强度随接触面积的增加而增加)，例如通过接触式传感器阵列来确定；ii)使用者在所述外表面(当施加压力过大或者过小时感应会减弱)相应部位(例如102i)所做任何接触时所施加的压力大小，例如通过压力传感器或者通过所计算到的外表面102弯曲度或者条带的松紧度(若方法600是应用在诸如腕带的可穿戴装置上时)来确定；以及iii)使用者在所述外表面相应部位上所做任何接触时的压力分布。示例性地，与使用者所接触的所述外表面相应部位的电极(例如104i)的接触状态至少表明以下其中一点：i)使用者在由电极所形成或者覆盖了该电极(皮肤所接触部位的湿度在特定范围内时感应最强)的所述外表面相应部位的所接触部分的湿度水平，例如通过皮肤水分测试仪或其他传感器来确定，以及ii)使用者哪个部位(例如手部、手腕或手臂)接触到所述外表面相应部位，例如通过传感器数据来确定。示例性地，干接地电极足可与手掌或手指配合运作，但是却会给手腕造成灼热感。

在步骤602的实施例中，所述控制单元可配置为基于至少以下其中一点来确定所述多个电极的接触状态：i)来自于配置为对使用者在所述多个电极中每一个电极所做接触进行感应的多个接触式传感器的测量；ii)来自于所述多个电极的测量；iii)在所述手持交互装置所运行的应用程序或所接收到来自于所述手持交互装置的输入的标识；以及iv)所存储的或检测到的可表明使用所述手持交互装置的使用者手部尺寸的信息。

在步骤602的实施例中，所述控制单元配置为确定可表明手持交互装置当前如何被手持的抓握姿势，以及用于基于所确定的抓握姿势来确定所述多个电极的接触状态。示例性地，所述手持交互装置包括显示屏(例如触屏108)，所述控制单元配置为根据图像是以横向或者竖向显示在显示屏上，来确定抓握姿势。

如上所述，所述接触式传感器可用于检测使用者与所述交互装置的接触。在实施例中，所述传感器可安置在电极上方或者电极下方以直接对接触进行检测。所述接触式传感器能检测接触、压力、压力分布以及所做接触的对象是否为皮肤。在实施例中，传感器(例如接触式传感器或者接触式传感器之外的传感器)也可安置在装置的其他部位，并且可用于推测使用者与电极之间的接触。接触式传感器包括电容传感器、压力传感器或者任何其他的接触式传感器。

在步骤602中，所使用的应用程序的标识或者所存储或所检测的信息可作为对电极接触状态进行推测的一部分。示例性地，基于可表明使用者是如何手持所述交互装置的信息、关于正在手持所述交互装置的该使用者的信息和/或其他的信息，这种推测可能涉及到对特定电极相应部位是否可能存在与使用者接触进行估计，或者涉及对使用者所做接触的程度进行估计。示例性地，在移动电话上所运行应用程序的标识可表明抓握姿势(例如，电话是被横向拿着还是竖向拿着)。示例性地，基于该应用程序是否涉及到键盘打字任务(更通常涉及横向)、是否涉及到具有虚拟按键的游戏、是否涉及到诸如netflix流的视频、是否涉及到孩子与成人之间的对抗游戏(这可用于推断手掌大小)等，移动电话的抓握姿势可能有所不同。从该应用程序标识中推测到的该抓握姿势可映射到电极的特定子集，从该抓握姿势中可预先确定出该电极的相应表面部位可能与使用者的接触。

在步骤602中，所述检测到的或存储到的信息用于推测手部尺寸、偏好的抓握姿势等。在实施例中，所述信息可包括关于该装置当前用户的人口统计信息。例如，游戏控制器可以有玩家的档案，如性别和/或年龄。该信息可用于评估该手部尺寸以及游戏控制器可能的抓握方式。在实施例中，所述信息可通过请求使用者明确选择手部尺寸(例如，在小、中、大之间)检测得到，或者通过诸如将使用者手部影像与模板(例如显示在平板电脑上的不同尺寸手部)进行对比，以对使用者手部进行测量。

在步骤604中，所述控制单元基于所确定的所述多个电极中每一个电极的接触状态来选择所述多个电极的子集。例如，控制单元(例如控制单元502)可以选择的电极具有最佳接触状态，例如可以是最大接触面积、最均匀压力分布、最佳湿度值、接触到该电极的最佳身体部位和/或该电极与使用者之间最小的接触压力。

在实施例中，所述多个电极分为可用作接地电极的第一组暴露电极以及可用作信号电极的第二组绝缘电极。在该实施例中，步骤604明确表明从所述第二组绝缘电极中选择电极子集作为信号电极。然后，驱动信号可以多路复用到所选电极，而剩下的所述第一组电极中的电极则与所述驱动信号断开连接。在该实施例中，第一组暴露电极的所有电极可用作接地电极，或者将来自于第一组电极中的电极子集选择为接地电极。

在实施例中，所述手持交互装置的多个电极均为可在信号电极和接地电极之间进行转换的绝缘电极。在该实施例中，步骤604中所述控制单元选出电极子集，该电极子集中某个或某些电极可用作信号电极，而该子集中的其他电极可用作接地电极。示例性地，步骤604中所述控制单元可以从多个绝缘电极中选择至少两个具有最佳接触状态的电极，然后，将该至少两个绝缘电极中的其中一个电极连接到驱动信号，将该至少两个绝缘电极中的另一个电极接地。在又一实施例中，该控制单元可以选择具有最佳接触状态的子集数量的电极(例如四个电极)，并且从该子集中选出预定数量(例如一个)的最小电极作为接地电极，然后，将该子集中的剩余电极指定为信号电极。在该实施例中，选作信号电极的电极数量可以仅为一个或者多于一个。进一步，在该实施例中，没有选进该子集中的电极则处于电浮动状态。在又一实施例中，没有选进该子集中的电极可接地。

在步骤606中，所述控制单元可将用于产生静电摩擦的驱动信号应用到所述多个电极中所选择子集中的仅仅一个或多个电极上。换言之，所述控制单元限制将驱动信号应用到未选进子集的电极上，因为这样可以节省电能。在实施例中，所述控制单元选择的电极子集只能作为信号电极，所述控制单元将所述驱动信号应用到所选择的电极子集中的所有电极上。在实施例中，所述控制单元选择的电极子集能作为信号电极和接地电极，步骤606中的所述控制单元可将驱动信号仅应用到所选电极子集中的信号电极上，并且不会应用到所选电极子集中的接地电极上。

根据本文又一实施例，图7提供了说明手持交互装置确定是否为使用者提供静电摩擦(esf)效果的所用方法700的步骤流程图。尽管图6中的方法600涉及到对应用了esf驱动信号的电极的选择，而图7中的方法700为，若可作为接地电极或可转换为接地电极的所有电极的接触状态均是很差时，禁用esf效果。所述手持交互装置(例如装置100)在方法700中包括多个电极(例如两个以上电极)，所述多个电极中每一个电极(例如电极104i)分别设置在所述交互装置的外表面相应部位(例如部位102i)。所述多个电极包括由各自均为接地电极或者可转换为接地电极的一个或多个电极组成的第一组，以及由各自均为信号电极或者可转换为信号电极的一个或多个电极组成的第二组。每一个所述电极可被其所在部位的外表面所覆盖，或者形成为其所在部位处的外表面。

在实施例中，方法700从步骤702开始，其中所述手持交互装置的控制单元确定多个电极中每一个电极的接触状态。该接触状态的确定方式与步骤602相似。

在步骤704中，基于所述多个电极中每一个电极的接触状态，所述控制单元确定在一个或多个电极构成的第一组没有检测到使用者的接触，或者仅在所述多个电极中某一个电极上检测到了使用者的接触。

在一些情况下，若没有检测到在一个或多个电极组成的第一组存在使用者的接触，那么手持交互装置的esf效果会被禁用。这可应用到例如一种手持交互装置上，该手持交互装置中的所述第一组电极用作信号电极，其他所有电极用作接地电极。在这种情况下，所述使用者不会接触到任何潜在的信号电极。因此，所述手持交互装置不能将驱动信号施加给使用者。然后，所述装置通过诸如避免信号生成电路504生成信号、将信号生成电路504断电、将所有电极与信号生成电路504的电路断开、让所有电极处于电浮动状态以及/或将所有电极与电接地，由此禁用esf效果。

在有些情形中，若检测到的使用者仅与所述多个电极中一个电极接触时，对esf效果禁用。这可应用到诸如仅含有各自可在信号电极或接地电极之间转换的绝缘电极的手持交互装置上。在一些情况中，若使用者仅与一个或多个信号电极接触，并且没有与接地电极接触，那么所述esf效果就会过于微弱。若所述多个电极中仅一个电极与使用者接触，该电极就不能同时作为信号电极和接地电极。因此，在这种情况下的任何esf效果都会很微弱。所述手持交互装置因此会通过诸如将所述信号生成电路断电以及/或将所有电极与地电位电连接，来禁用esf效果。

在步骤706中，对所确定的没有检测到使用者对由一个或多个电极构成的第一组存在接触或检测到该使用者的接触仅在所述多个电极中的一个电极上情况进行响应，上文所讨论的所述控制单元通过禁用具有一个或多个电极的第二组的所有电极来禁用所述手持交互装置的esf效果。因此，若确定到接地电极不可随同信号电极以生成esf效果，那么会通过诸如禁用信号电极来将所述esf效果禁用。甚至是当所被禁用的一个或多个信号电极中至少一个电极与使用者接触时，也会对该esf效果进行禁用。一个或多个电极组成的第二组中的电极可通过诸如让该电极处于电浮动状态或该电极与地电平电连接来进行禁用。

图8a-8c示出了诸如移动电话的手持交互装置示例性抓握。这些示例示出了使用者根据所述移动电极的朝向和/或如何被使用来对移动电话来改变抓握的位置。在图8a中，该移动电话是横向的并且用于呈现例如一种使用者交互游戏。在这种情况下，该移动电话更可能通过使用者接触到移动电话背侧面中心以及其中一个短侧边表面来抓握。该移动电话也可能以接收使用者输入的方式接收到使用者在其前侧面(在所述触屏上)的接触。在图8b中，该移动电话是纵向的并且用于例如接收用户输入，以键入文本信息。在这种情况下，该移动电话更可能通过用户接触到其昌侧边表面来抓握。该移动电话也可能以接收使用者输入的方式接收到使用者在其前侧面(在所述触屏上)的接触。在图8c中，该移动电话也是横向的，与图8a一样，但是用于提供不需使用者交互的视频。在这种情况下，该移动电话更可能在其两个短边侧面上抓握。

在另一个例子中，当该移动电话利用双手来打字时，装置左侧和右侧的电极选择性地激活为接地和信号电极。或者，当装置在被单掌持握看视频时，在背面的两个电极可选择性激活为信号和接地电极。或者，当该移动电话用来打电话时，在边缘处和后侧面上的电极选择性地激活为信号和接地电极。

图9a-9c说明诸如游戏控制器的手持交互装置的示例性抓握方式。图中示出了基于使用者的偏好、所玩游戏或者所玩游戏中的场景或者任何其他因素，使用者手部各手指或者使用者手掌各部位在所述游戏控制器接触位置的变化或者是否接触该游戏控制器。

本文实施例可用于移动电话、游戏、汽车、增强现实(ar)、虚拟现实(vr)或者可穿戴设备上。示例性地，所述手持交互装置为vr或ar应用程序的控制器。

本文实施例可用于提供动态esf效果或静态esf效果。对于静态esf效果来说，应用在所述多个电极中的所选择子集上的该驱动信号的幅度至少为1kv。

虽然在上文中对各种实施例进行了描述，但是需要明白的是，所提供的这些实施例仅用于对本发明进行说明和举例，并不用于限制本发明。对于相关领域技术人员显而易见的是，在其中作出形式和细节方面的改变均没有背离本发明的精神和范围。因此，本发明的宽度和范围并不被上述示例性实施例内容所限制，而是仅应当根据所附权利要求及其对等概念来进行定义。还需要明白的是，本文所讨论的每个实施例的每个特征，以及在本文中所引用的参考，可以与任何其他实施例中的特征结合使用。在本文中所讨论的所有专利和出版物通过引用，将其整体并入本文。