專利名稱:用于光學手指導航的背光裝置的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及用于光學手指導航的背光裝置。
背景技術:
光學手指導航(OFN)的令人印象深刻的特征是將這種裝置無縫集成在消費電子設備中的能力。OFN裝置對于其他類型的導航輸入裝置具有許多優(yōu)勢。例如,OFN裝置不具有機械、移動部件。因此不用擔心機械故障。根據(jù)用于對用戶的手指進行成像的傳感器的分辨率,OFN裝置也可以非常精密。然而,盡管存在這些優(yōu)點,但是已經認識到OFN裝置的一些實施方式可以被集成得如此好,以至于用戶不能識別OFN裝置的位置。例如,用于光學手指導航裝置的接觸導航表面可以被裝飾為看起來與周圍的裝飾(即,黑色塑料等)相同或者非常相似。因此,用戶可能難以識別OFN裝置相對于具有類似裝飾的周圍組件的位置。
發(fā)明內容
描述了光學手指導航(OFN)裝置的實施例。在一個實施例中,OFN裝置包括OFN傳感器模塊、光源和垂直光引導件。也描述了光引導組件的實施例。在一個實施例中,光引導組件被構造為與OFN裝置一同使用,其中OFN裝置相應于基于從用戶的手指反射的光而在導航表面處檢測到的移動來產生導航信號。光引導組件的實施例包括殼體和垂直光引導件。殼體包括由基本不透明材料制成的垂直壁。殼體限定了具有足以容納OFN傳感器模塊的尺寸的內部空間。殼體也也限定了導航窗口,其在OFN傳感器模塊的傳感器陣列位置與導航表面之間對準。垂直光引導件包括由基本透光(translucent)的材料制成的垂直壁。垂直光引導件將光從大致位于垂直光引導件的基部的光源朝向圍繞由殼體限定的導航窗口的至少一部分的光發(fā)射表面引導。也描述了光引導組件的其他實施例。也描述了一種計算裝置的實施例。在一個實施例中,計算裝置是手持移動電話或移動計算裝置。計算裝置的實施例包括屏幕、OFN裝置和效果照明設備。屏幕提供圖形圖像的可視顯示。OFN裝置在導航表面處基于從用戶的手指反射的光而檢測用戶輸入,以控制屏幕上的圖形圖像的至少一部分。效果照明設備被設置為圍繞OFN裝置的導航表面。效果照明設備在不與OFN裝置的功能干涉的情況下相對于屏幕提供OFN裝置的導航表面的位置的可視標識。也描述了計算裝置的其他實施例。例如,在一些實施例中,OFN裝置僅通過控制屏幕上的圖形來提供對于用戶的可視反饋。通過以示例方式示出了本發(fā)明的原理的以下描述并結合附圖,本發(fā)明的實施例的其他方面和優(yōu)點將會變得清楚。
圖1示出了具有光學手指導航(OFN)裝置的消費電子裝置的實施例的示意圖。
圖2示出了圖1的OFN裝置的一個實施例的分解立體圖。圖3示出了圖1的OFN裝置的組裝實施例的截面圖。圖4示出了圖1的OFN裝置的另一個實施例的分解立體圖。圖5示出了圖1的OFN裝置的另一個實施例的分解立體圖。圖6示出了圖5的光管的一個實施例的立體圖。圖7示出了圖5的垂直光引導件和光管的另一個實施例的立體圖。圖8示出了圖5的垂直光引導件的另一個實施例的立體圖。圖9示出了垂直光引導件的另一個實施例的仰視立體圖。圖10示出了圖9的OFN裝置和垂直光引導件的另一個實施例的截面圖。圖11示出了圖1的電子裝置的一個實施例的示意性框圖。圖12示出了 OFN裝置的光源、殼體和垂直光引導件的另一個實施例的分解立體圖。圖13示出了圖12的OFN裝置的另一個立體圖。圖14示出了圖12的OFN裝置的截面圖。圖15示出了圖12的OFN裝置的垂直光引導件的截面圖。通過這種描述,相似的附圖標記被用來表示相似的元件。
具體實施例方式容易明白這里描述的以及在附圖中示出的實施例的組件可以以各種不同的構造配置并設計。因此,以下如附圖所示的各種實施例的更詳細的描述不是為了限制本公開的范圍,而僅僅是各種實施例的描述。雖然在附圖中示出了實施例的各個方面,但是除非特別說明之外,附圖不一定是照比例繪制的。本發(fā)明可以被實施為其他具體的形式,而不背離其精神或核心特征。所描述的實施例在全部方面被認為是示意性的并且不是限制性的。因此,本發(fā)明的范圍由權利要求所指出而不是由詳細描述所指出。在權利要求的等價物的含義和范圍內的全部變化都被包含在其范圍內。在本說明書中所提到的特征、優(yōu)點或類似語言并不暗示可以利用本發(fā)明實現(xiàn)的特征和優(yōu)點在或應當在本發(fā)明的僅一個實施例中。提到特征和優(yōu)點的語言被理解為意味著結合實施例描述的具體特征、優(yōu)點或特性被包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此,在說明書中,特征和優(yōu)點的討論以及類似語言可以(但是不一定)指相同的實施例。此外,所描述的本發(fā)明的特征、優(yōu)點和特性可以被以任何合適的方式結合到一個或多個實施例中。相關領域的技術人員將會認識到可以在不具有特定實施例的一個或多個具體特征或優(yōu)點的狀態(tài)下實施本發(fā)明。在其他情況下,在特定實施例中可以認識到的附加特征和優(yōu)點可以不存在于本發(fā)明的全部實施例中。在本說明書中所提到的“一個實施例”、“實施例”或類似語言意味著在這里結合所指出的實施例描述的特定特征、結構或特性被包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此,在說明書中的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”和類似語言可以(但是不一定)全部指的是相同的實施例。雖然這里描述了許多實施例,所描述的實施例的至少一部分涉及包括一個或多個特征的光學手指導航(OFN)裝置,以幫助用戶識別OFN裝置相對于周圍的組件和/或表面裝飾的位置。OFN裝置大體上包括至少部分地圍繞相應OFN傳感器模塊的導航窗口(例如, 接觸表面)的光特征。在使用OFN裝置的期間,光特征發(fā)光以將OFN裝置的位置示出給用戶。此外,光特征可以在預料到用戶交互(例如在從睡眠模式喚醒)之前、在實際用戶交互之后或者在另一個時候照明。在具體實施例中,OFN裝置包括OFN傳感器模塊、光傳感器和垂直光引導件。OFN 傳感器模塊(直接或間接)連接到電路襯底。OFN傳感器模塊響應于基于從用戶的手指反射的光而在導航表面處檢測到的運動來產生導航信號。光源也被(直接或間接)連接到電路襯底。光源產生光(與對于OFN傳感器模塊產生的光分離)。垂直光引導件被設置為圍繞OFN傳感器模塊的周界。垂直光引導件接收來自光源的光并且將光朝向在圍繞導航表面的周界表面區(qū)域處的光發(fā)射表面引導。圖1示出了具有光學手指導航(OFN)裝置102的消費電子裝置100的一個實施例的示意圖。消費電子裝置100可以是任何類型的電子裝置,諸如移動電話、個人數(shù)字助理 (PDA)以及膝上或筆記本電腦等。雖然未示出,OFN裝置102的實施例也可以結合到非消費電子裝置中。此外,一些裝置可以包括多個OFN裝置102或者其他數(shù)量或構造的OFN裝置 102。除了 OFN裝置102之外,所示電子裝置100包括顯示屏104和鍵盤106。傳統(tǒng)類型的屏幕104和鍵盤106和它們相應的用途在本領域中是公知的,并且因此在這里不再詳細地描述。雖然電子裝置100被示出并描述為具有特定的組件和功能,但是電子裝置100的其他實施例可以包括更少或更多的組件以實施更少或更多的功能。在一個實施例中,OFN裝置102包括導航窗口 108,用戶的手指在該窗口處由圖像傳感器(參照圖11)成像或者以其他方式檢測。導航窗口 108大體上對應于在圖像傳感器的視野內的表面區(qū)域。OFN裝置102也包括圍繞或包圍導航窗口 108的效果照明設備110( S卩,光特征 (light feature)).在一些實施例中,效果照明設備110直接與導航窗口 108相鄰或圍繞導航窗口 108。然而,在其它實施例中,效果照明設備110不需要一定與導航窗口 108直接相鄰,而是僅位于導航窗口 108的鄰近區(qū)域內,使得用戶可以識別導航窗口 108的位置。此外,在一些實施例中,效果照明設備110不一定完全圍繞導航窗口 108。在其它實施例中,效果照明設備110可以包括可以布置在一起的多個發(fā)光部分。例如,效果照明設備110可以包括置于導航窗口 108與鍵盤106(或顯示器104)之間的兩個發(fā)光的、平行線。在另一個示例中,多個發(fā)光部分可以相對于導航窗口 108分離地定位。例如,一個發(fā)光部分可以位于導航窗口 108的一側,并且另一個發(fā)光部分可以位于導航窗口 108的另一側。其他的實施例可以實施各種數(shù)量和/或配置的效果照明設備110的發(fā)光部分。也應當注意,在特定實施例中,效果照明設備110不與OFN傳感器的功能相干涉。 更具體地,效果照明設備110的實施例被設計并實施為提供位置識別照明,而不在導航表面上提供大量照明。以此方式,OFN傳感器可以以已知的方式工作,而不需要顧及來自附近的效果照明設備110的雜散光而進行修改。圖2示出了圖1的OFN裝置102的一個實施例的分解立體圖。所示出的OFN裝置 102包括連接到襯底116的OFN傳感器模塊112和一個或多個光源114。襯底可以是任何類型的合適襯底,諸如印刷電路板(PCB)、柔性或硬柔性的襯底等。OFN裝置102也(在這種情況下,在襯底116的背面)包括與OFN傳感器模塊112對準的機械開關裝置118(諸如金屬穹頂開關)。OFN裝置102也包括垂直光引導件120、內部殼體122、一個或多個過渡光引導件124和導航板126。在下文中參照圖11提供OFN傳感器模塊112的具體實施例的詳細描述。大體上, OFN傳感器模塊112響應于用戶的手指在導航板1 上的移動來操作以產生導航信號。OFN 傳感器模塊112使用由與用于垂直光引導件120的光源114不同的一個或多個內部光源 (參照圖11)產生的光??梢詮?009年5月12日遞交的題為“Composite Package for 0FN”的美國專利申請No. 12/464,542中獲得關于OFN傳感器模塊112更多的信息,通過引用將其全部結合在這里。在一個實施例中,用于垂直光引導件120的每個光源114是發(fā)光二極管(LED)。在具體實施例中,光源114是側發(fā)射(side-firing)或側發(fā)光的LED。其他實施例可以使用其它類型的LED(參照剩余附圖)或其他類型的光源。雖然如圖2示出了兩個分離光源114, 但是其他實施例可以使用更少或更多的光源。例如,一些實施例使用單個光源114。其他實施例使用設置在OFN傳感器模塊112的每個角部的光源114。在圖示實施例中,每個光源114將光發(fā)射到光源114之間的過渡光引導件IM中, 該引導件設置在(或連接到)襯底上。大體上,過渡光引導件1 有助于使得光從光源114 傳播到垂直光引導件120。在一些實施例中,OFN裝置102也包括設置在過渡光引導件IM 與襯底116之間的反射涂層或物質(例如,白色涂層),以幫助增加傳播到垂直光引導件 120中的光。在具體實施例中,過渡光引導件IM包括導光膜(LGF)以產生均勻背光照明效果。LGF從光源114接收光并且將光沿著LGF的頂表面(在垂直光引導件120附近)分配。可以利用雙面膠或其它類型的粘合劑或連接器將LGF連接到襯底116。雙面膠或類似粘合劑材料的使用可以有助于為了組裝目的而將殼體122和/或垂直光引導件120連接到襯底116。在另一個實施例中,塑料光管也可以被用來產生與LGF相同的效果。在其它實施例中,過渡光引導件1 可以與垂直光引導件120相結合以改善功能和/或成本節(jié)約。在一個實施例中,垂直光引導件120和殼體122被放置在OFN傳感器模塊112的頂部。垂直光引導件120和殼體122可以一起(例如,作為雙色模制體)或分離地形成。如果分離地形成,垂直光引導件120和殼體122可以被組裝到一起。在圖示實施例中,殼體122 限定了導航窗口,該窗口允許導航板126的部分或全部在圖像傳感器的視野內。在一個實施例中,殼體122是不透明的,使得在垂直光引導件120內的光不會傳播到圖像傳感器的視野中。以此方式,不透明殼體122可以作為屏蔽,以防止否則將會影響OFN傳感器模塊112 的不希望的背光。圖示的殼體122也包括凸緣130,以覆蓋相應的光源114。凸緣130防止來自光源 114的一些或全部的直接光發(fā)射,使得避免了在垂直光引導件的角部處的亮點。垂直光引導件120具有近似地在導航板126的導航表面處圍繞導航窗口 108的光發(fā)射表面。以此方式,垂直光引導件120大致在導航窗口 108處提供照明,以幫助用戶識別導航窗口 108和/或導航板126的位置。然而,在一些實施例中,垂直光引導件120不一定一直延伸到導航板126的相反表面。相反,在一些實施例中,蓋可以被放置在垂直光引導件 120的頂部,并且蓋可以基本與導航板1 齊平。其他實施例可以對于垂直光引導件、該和/或類似結構組件使用其他配置。在一些實施例中,通過膠帶1 將導航板1 粘附到內部殼體122。在其它實施例中,可以通過其他形式的粘合劑(例如膠水)或通過傳統(tǒng)的機械方式(例如,搭扣、摩擦等) 將導航板126連接到殼體122或OFN裝置102的其他組件。導航板1 可以是紅外(IR)聚碳酸酯(PC)蓋或者其他合適類型的蓋,允許在內部產生并被反射回OFN傳感器模塊112中的光被圖像傳感器檢測到。通過使用頂光,可以減小或消除來自外界可見光的潛在影響。圖3示出了圖1的OFN裝置102的組裝實施例的截面圖。如圖3所示,開關裝置 118被安裝在襯底116的背面,并且其他組件被安裝在襯底116的前面。具體地,光源114 被安裝在OFN傳感器模塊112的角部。殼體122覆蓋OFN傳感器模塊112,并且凸緣130覆蓋光源114。垂直光引導件120圍繞殼體122并且圍繞導航板126。圖3中示出的實施例具體地實施了兩個側發(fā)射LED,其定位為對角橫跨OFN傳感器模塊112。根據(jù)OFN裝置102的設計,過渡光波導(參照圖1)收集由LED發(fā)出的光并且將光傳遞到垂直光引導件120,以在垂直光引導件120中進行光分配。在一個實施例中,垂直光引導件120圍繞導航板1 和導航窗口 108提供基本均勻的光發(fā)射。與兩個LED的實施例相反,使用四個LED的實施例可以具有位于四個角部中的每一者處的LED。因此,可以使用四個過渡光引導件124,在每對LED之間一個光引導件。如上文中解釋的,殼體122防止不期望的光進入設置有OFN傳感器模塊112的殼體的內部空間。因此,即使存在少量的光從垂直光引導件120傳播到導航板126,殼體122 的上凸緣也可以基本阻擋這種光泄露?;蛘?,可以在垂直光引導件120與導航板1 之間存在額外的光屏障材料(未示出)。為了改善視覺效果和來自垂直光引導件120的光發(fā)射的均勻性,擴散材料可以被應用到垂直光引導件120的頂部或表面。例如,透明白色涂層可以被涂布到垂直光引導件 120的頂部??蛇x擇地(或者除了第一材料之外),可以將非導電性真空金屬化(NCVM)材料涂布到垂直光引導件120的上部或表面。涂料或其他擴散材料作為擴散層,以使得從垂直光引導件120發(fā)射的光平滑。使用具有合適的光透射率百分比的附加真空金屬化涂層(例如,NCVM)可以改善在背光被關閉時環(huán)的視覺外觀。圖4描繪了圖1的OFM裝置102的另一個實施例的分解立體圖。所示出的實施例包括圍繞OFN傳感器模塊112的、連接到襯底116的四個光源。在圖示實施例中,殼體122 從垂直光引導件120分離。然而,垂直光引導件120包括延伸通過殼體中的相應開口 134 的突片132,使得來自LED的光可以進入垂直光引導件120。在一個實施例中,殼體122包括LED位置上方的光屏障,并且垂直光引導件120在相應的位置處包括傾斜的、或者說“成角度的”(angled)底面,以在垂直光引導件120的角部處向上引導光。圖示實施例也包括集成蓋板136。集成蓋板136包括導航板1 和擴散透射環(huán),其中擴散透射環(huán)圍繞位于中心的導航板126。擴散透射環(huán)的底面基本與垂直光引導件120的頂面對準,使得來自光源114的光傳播通過垂直光引導件120以及集成蓋板136的擴散透射部分。如上所述,擴散透射環(huán)可以被涂布和/或覆蓋(例如,使用NCVM)。圖5示出了圖1的OFN裝置102的另一個實施例的分解立體圖。圖示實施例包括機械開關裝置118、襯底116和OFN傳感器模塊112。OFN裝置102也包括單光源114和相關電路140(例如,電容器)。OFN裝置102也包括殼體122、垂直光引導件120和與導航板126結合的蓋136。全部這些組件與上述實施例在結構和/或功能上類似。
圖示OFN裝置102也包括分離的光管142,其作為過渡光引導件以將來自光源114 的光傳播到垂直光引導件120。圖6示出了圖5的光管142的一個實施例的立體圖。光管 142包括底面以從光源114接收光,其中光源114在一個實施例中是頂發(fā)射LED。光管142 也包括沿著與底面基本平行的方向延伸的、相對的突起部(即,翅部)。這些突起部將光沿著與從頂發(fā)射LED發(fā)射的光的方向基本垂直的方向向外引導。一個或多個表面(圖6中示出的陰影)可以涂布有反射材料,以有助于沿著適當方向內反射。其他實施例可以使用其他類型的反射特性和/或材料。光通過沒有涂布有反射材料的其他表面144離開光管142。在一些實施例中,光管142也包括定位為將內反射的光朝向出射面144引導的一個或多個凹槽146。在圖示實施例中,凹槽146基本是V字形, 盡管其他實施例可以使用其他幾何形狀的光管142。圖7示出了圖5的垂直光引導件120和光管142的另一個實施例的立體圖。如圖 7所示,光管142被示出為與垂直光引導件120的內表面相接合。圖7也示出了光管142的底面,該底面可以被成形為通道或者其他凹陷部,以接收光源114的相應結構的一部分或全部。圖8示出了圖5的垂直光引導件120的另一個實施例的立體圖。在圖示實施例中, 光管142沒有被示出,但是接收器缺口 148可以根據(jù)光管142的相應形狀而變化。其他實施例可以省略接收器缺口 148。圖9示出了垂直光引導件120的另一個實施例的仰視立體圖。圖10示出了圖9 的OFN裝置102和垂直光引導件120的另一個實施例的截面圖。在圖示實施例中,分離的光管不是必要的,因為垂直光引導件120的內表面150被成形為執(zhí)行類似的功能。在一個實施例中,垂直光引導件120的內表面150形成角度以將光反射到垂直光引導件的外表面 (如箭頭所示)。成角度的表面(以及其他表面)可以涂有反射材料,或者可以被裝飾為反射表面。圖11示出了圖1的電子裝置100的一個實施例的示意框圖。在一個實施例中,電子裝置100是便攜式電子裝置。圖示電子裝置100包括OFN裝置102和顯示裝置104。顯示裝置104可以顯示導航指示器160或任何其他類型的傳統(tǒng)顯示內容。通過在便攜電子系統(tǒng)100中實施OFN裝置102的實施例,OFN裝置102可以例如有助于用戶輸入,以在顯示裝置104上對內容進行導航。例如,OFN裝置102可以有助于在顯示裝置104上控制導航指示器160。導航指示器160可以是指針、高亮部(highlighter)、 箭頭、或其它類型的導航指示器。此外,通過OFN裝置102接收的用戶輸入可以有助于其他類型的用戶控制功能,包括但不限于音量控制、音頻回放選擇、瀏覽控制、生物測定識別、電子樂器、游戲中的動作等??梢岳秒娮酉到y(tǒng)100的實施例實施的用戶控制功能的類型可以取決于主要由電子系統(tǒng)100提供的功能的類型。此外,雖然圖11具體地示出了便攜式電子系統(tǒng)100,但是其他實施例可以在便攜(但是不一定保持在用戶手中)的電子裝置或者通常被認為是不便攜的裝置中實施OFN裝置102。圖示的OFN裝置102包括光學導航電路112 (也被稱作傳感器模塊)以及微控制器(uC) 162??偟膩碚f,光學導航電路112產生信號,這些信號表示OFN裝置102處的手指或其他導航運動。光學導航電路112之后將一個或多個信號發(fā)送到微控制器162。從光學導航電路112發(fā)送到微控制器162的信號的類型的示例包括基于ΔΧ和ΔΥ相對位移值的通道正交信號。ΔΧ和ΔΥ相對位移值可以表示用于指紋識別的具體圖案或者位移、方向和大小的向量。這些信號或者其他信號可以表示手指與OFN裝置102之間的相對運動。光學導航電路112的其他實施例可以將其他類型的信號發(fā)送到微控制器162。在一些實施例中, 微控制器162實施各種功能,包括將數(shù)據(jù)發(fā)送到主計算機系統(tǒng)或其他電子裝置(未示出) 或從其接收數(shù)據(jù),或者對于位移值進行運算。在一個實施例中,微控制器162也控制在這里的各個實施例中描述的效果照明設備110。為了產生導航信號,圖示光學導航電路112包括驅動器164、數(shù)字信號處理器 (DSP) 166以及圖像獲取系統(tǒng)(IAS) 168。圖像獲取系統(tǒng)168包括圖像傳感器170和模擬-數(shù)字轉換器(ADC) 172。光學導航電路112或圖像獲取系統(tǒng)168的其他實施例可以包括更少或更多的組件以實施更少或更多的功能。在一個實施例中,光學導航電路112的驅動器164控制內部光源(未示出)的操作以產生照明導航表面的光信號。驅動器164可以將光源控制到幾個不同的亮度水平,或者驅動器164可以與將探測器開/閉信號發(fā)送到圖像傳感器170相結合來對光源進行脈沖驅動,由此為了期望的目的而增加系統(tǒng)響應功能。之后通過圖像傳感器170接收并檢測反射光信號。在一個實施例中,圖像傳感器170產生與圖像傳感器170上的入射光相對應的一個或多個模擬電子信號。圖像傳感器170之后將模擬信號發(fā)送到模擬-數(shù)字轉換器172。 模擬-數(shù)字轉換器172將電子信號從模擬信號轉換為數(shù)字信號,并且之后將數(shù)字信號發(fā)送到數(shù)字信號處理器166。在數(shù)字信號處理器166從圖像獲取系統(tǒng)168的模擬-數(shù)字轉換器172接收到數(shù)字形式的信號之后,數(shù)字信號處理器166可以使用電子信號來執(zhí)行附加的處理。如上所述,數(shù)字信號處理器166之后將一個或多個信號發(fā)送到微控制器162。在一些實施例中,數(shù)字信號處理器166包括導航引擎174,以基于手指相對于導航板1 的導航表面的橫向移動來產生橫向移動信息。導航引擎174的其他實施例可以產生其他類型的移動信息。更具體地,在一個實施例中,圖像傳感器170可以包括由多個獨立的光探測器組成的陣列(未示出),例如,獨立光探測器的16X 16或32X32陣列被構造為檢測從導航表面上的照明點反射的光。圖像傳感器170中的每個光探測器產生作為數(shù)字值(例如,8位數(shù)字值)而輸出的光強信息。圖像信息由圖像傳感器170按幀獲得,其中圖像信息的幀包括對于圖像傳感器170中的每個獨立光探測器連續(xù)獲得的一組值。圖像幀獲得速率和跟蹤分辨率是可編程的。在實施例中,圖像幀獲得的速率高達每秒2300幀并具有800的每英寸計數(shù)(CPI)。雖然提供了幀獲得速率和分辨率的一些示例,但是可以預料到不同的幀獲得速率和分辨率。導航引擎174將來自圖像傳感器170的連續(xù)的圖像幀相比較以判定幀之間的圖像特征的移動。特別地,導航引擎174通過將來自圖像傳感器170的連續(xù)圖像幀中存在的公共幀進行相關來判定移動。圖像幀之間的移動按照沿著例如X和Y方向的移動向量(例如 ΔΧ和ΔΥ)表示。之后使用移動向量來判定用戶的手指與圖像傳感器170之間的相對移動。在題為“NAVIGATION TECHNIQUE FOR DETECTING MOVEMENT OF NAVIGATION SENSORS RELATIVE TO AN OBJECT” 的美國專利號 5,644,139 以及題為"METHOD OF CORRELATINGIMMEDIATELY ACQUIRED AND PREVIOUSLY STORED FEATURE INFORMATION FOR MOTION SENSING”的美國專利號6,222,174中提供了導航傳感器移動跟蹤技術的示例的更詳細的描述,將這二者通過弓I用結合在這里。圖12示出了 OFN裝置100的光源114、殼體122和垂直光引導件120的另一個實施例的分解立體圖。在圖示實施例中,殼體122包括一個或多個表面182,該表面具有將來自光源114的光反射到垂直光引導件120的功能。在一個實施例中,垂直光引導件120的表面182形成角度,以將光反射到垂直光引導件120的其他表面中。該角度相對于襯底的平面是非零的角(參照圖1)。在一些實施例中,殼體122包括具有多個小面(facet)的表面182,來自光源114的光入射到表面182上。通過在殼體122上實施具有多個小面的表面 182,來自光源114的光可以沿著各個方向反射,以有助于在垂直光引導件120中更加均勻地分配光。成角度的表面182以及其他表面可以被涂有反射材料,或者可以以其他方式被裝飾為反射表面。在一個實施例中,NVCM涂層被涂布到所指示的表面182以產生類似于反射鏡的或者反射性的裝飾。在一些實施例中,殼體122的成角度的表面182也具有阻擋或限制光進入設置有圖像傳感器的內腔中的功能。圖示的垂直光引導件120也包括結合在垂直光引導件120中的各種光分配特征 184。大體上,光分配特征184具有通過全內反射(TIR)或其他光學傳播效果的方式來在垂直光引導件120內分配光的功能。示出了各種類型的光分配特征184,包括起伏的側壁、階梯的(tiered)表面、鋸齒狀的鎖銷(dentent)等。其他實施例可以包括其他類型的光分配特征184和/或光分配特征184的其他組合。此外,每個類型光分配特征184的精確位置和/或數(shù)量可以根據(jù)垂直光引導件的實施方式而變化。在一些實施例中,更大數(shù)量的光分配特征184被定位在諸如垂直光引導件120的角部的區(qū)域處,其中可以使用IlR來將光引導繞過角部或者向上并離開垂直光引導件120以由用戶察覺到。圖13示出了圖12的OFN裝置100的另一個立體圖。與圖12類似,OFN裝置100 的圖示部分包括光源114、殼體122和垂直光引導件120。這種圖示也示出了殼體122的成角度的表面182的實施例的額外細節(jié)。如圖所示,成角度的表面182包括多個小面,以將光向旁邊反射(如箭頭所示),使得可以使用IlR令光繞垂直光引導件120傳播。此外,也示出了光分配特征184的一些示例,其還進一步有助于在垂直光引導件120中實現(xiàn)特定的分配圖案。在一些實施例中,光分配特征也近似定位在垂直光引導件的角部區(qū)域中,以在垂直光引導件的角落區(qū)域處將光引導到光發(fā)射表面之外。也應當注意,圖示實施例包括單個光源114,但是其他實施例可以包括一個以上的光源114。此外,圖13示出了具有突起部的反射表面,該反射表面具有成角度的側壁,以將光的至少一部分在垂直光引導件的周向上沿著相反的方向反射。換言之,在圖13中示出的方位下,突起部將一些光向左反射并且將一些光向右反射。以此方式,向左和向右反射的光中的至少一部分可以繞垂直光引導件的周向或其一部分傳播。圖14示出了圖12的OFN裝置100的截面圖。與圖12類似,OFN裝置100的圖示部分包括光源114、殼體122和垂直光引導件120。該附圖也示出了殼體122的成角度的表面182的實施例的額外細節(jié)。如圖所示,成角度的表面182包括多個小面,以將光向外反射 (遠離中央圖像傳感器位置)使得光可以進入垂直光引導件120。
在一些實施例中,殼體122上的成角度的表面182的位置和構造被設置為光源114 的具體光分配圖案。例如,如果光源114具有非常狹窄的光束分配圖案,那么成角度的表面 182的構造可以相對集中為與光引導件182的光束圖案對準。作為另一個示例,如果光源 114是頂發(fā)射型LED,那么成角度的表面182的構造可以直接在LED的位置的正上方。或者, 如果光源114是側發(fā)射型LED,那么成角度的表面182的構造可以被分配到LED的一側或兩側。此外,一些成角度的表面182可以朝向襯底進一步向下延伸,以將成角度的表面182與側發(fā)射光束圖案的中心更加靠近地對準。圖15示出了圖12的OFN裝置100的垂直光引導件120的截面圖。圖示垂直光引導件120包括數(shù)個不同類型的光分配特征184,其包括非平面?zhèn)缺?、階梯的側壁(S卩,具有階梯或突出部)以及鋸齒狀的鎖銷。在一些實施例中,突出/傾斜的側壁作為對來自光源114 的大部分光進行引導的光引導件,以照亮大致位于光引導件120的、離開光源114的相反側處的遠距離區(qū)域。這種類型的特征可以有助于包括單個光源114的設計。在一些實施例中, 非平面、起伏的側壁在特征存在的位置處減小了從效果照明設備110發(fā)出的光的強度。在一些實施例中,鋸齒鎖銷擾亂了光路并且將光的一部分朝向效果照明設備110的相應的發(fā)射表面區(qū)域反射。這些和其他類似的特征可以被單獨或以各種組合結合,以改善從效果照明設備110發(fā)射的光的均勻性。此外,這些特征中的一部分也可以被構造為容納最終裝置的組件。例如,在一些實施例中,產生階梯側壁以產生使得傳感器112安裝在其中的空間。在上述說明中,也提供了各種實施例的具體細節(jié)。然而,可以在具有比全部這些具體細節(jié)更少細節(jié)的情況下實施一些實施例。在其他情況下,為了簡潔和清楚,在不具有比使得本發(fā)明的各種實施例能夠實施時的細節(jié)更多細節(jié)的情況下描述特定方法、過程、組件、結構和/或功能。雖然這里以特定方式示出并描述了方法的操作,每種方法的操作的順序可以被改變以使得特定操作可以以相反順序執(zhí)行或者特定操作可以至少部分與其他操作并行地執(zhí)行。在另一個實施例中,可以以間歇和/或交替的方式實施不同操作的指令或子操作。雖然已經描述并圖示了本發(fā)明的具體實施例,但是本發(fā)明不限于所描述并圖示的部件的具體形式或部件配置。本發(fā)明的范圍由權利要求及其等價物所限定。
權利要求
1.一種光學手指導航(OFN)裝置,包括連接到電路襯底的OFN傳感器模塊,其中,所述OFN傳感器模塊被構造為響應于基于從用戶的手指反射的光而在導航表面處檢測到的移動,來產生導航信號;連接到所述電路襯底的光源,其中,所述光源被構造為產生光;以及垂直光引導件,其包括光發(fā)射表面,所述光發(fā)射表面被設置為圍繞所述導航表面處的導航窗口,其中,所述垂直光引導件被構造為從所述光源接收所述光并將所述光朝向所述光發(fā)射表面引導。
2.根據(jù)權利要求1所述的光學手指導航裝置,其中,所述垂直光引導件包括基本透光的環(huán)。
3.根據(jù)權利要求1所述的光學手指導航裝置,還包括設置在所述OFN傳感器模塊與所述垂直光引導件之間的殼體,其中,所述殼體包括基本不透明的垂直壁,所述垂直壁圍繞所述OFN傳感器模塊的周邊,以把所述OFN傳感器模塊相對于所述垂直光引導件中的所述光遮蔽開。
4.根據(jù)權利要求3所述的光學手指導航裝置,其中,所述殼體還包括反射表面,以將來自所述光源的光反射到所述垂直光引導件中。
5.根據(jù)權利要求4所述的光學手指導航裝置,其中,所述反射表面是具有多個小面的表面,其具有沿著交叉的非平行平面而定向的小面。
6.根據(jù)權利要求4所述的光學手指導航裝置,其中,所述反射表面包括涂布到所述殼體上的非導電真空金屬化(NCVM)涂層。
7.根據(jù)權利要求4所述的光學手指導航裝置,其中,所述反射表面包括具有傾斜側壁的突起部,以將所述光的至少一部分在所述垂直光引導件的周向上沿著基本相反的方向反射。
8.根據(jù)權利要求3所述的光學手指導航裝置,其中,所述殼體還包括連接到所述垂直壁的上凸緣,其中,所述上凸緣水平地延伸到所述OFN傳感器模塊的上表面的周界部分,其中,所述上凸緣限定了所述導航表面與所述OFN傳感器模塊的傳感器陣列之間的導航窗
9.根據(jù)權利要求1所述的光學手指導航裝置,其中,所述垂直光引導件還包括光分配特征,其中,所述光分配特征包括所述垂直光引導件的實體結構的幾何變化,以使得光繞過所述垂直光引導件或向所述垂直光引導件之外重新定向。
10.根據(jù)權利要求9所述的光學手指導航裝置,其中,所述光分配特征由以下的一項或多項限定具有起伏圖案的非平面?zhèn)缺?;階梯的側壁,其具有突出部以引導光繞過所述垂直光引導件;或者鋸齒狀鎖銷,以引起全內反射。
11.根據(jù)權利要求9所述的光學手指導航裝置,其中,所述光分配特征大致位于所述垂直光引導件的角部區(qū)域中,以在所述垂直光引導件的所述角部區(qū)域處將光從所述光發(fā)射表面引導出去。
12.根據(jù)權利要求1所述的光學手指導航裝置,還包括設置在所述垂直光引導件與所述電路襯底之間的過渡光引導件,其中,所述過渡光引導件被構造為提供所述光從所述光源到所述垂直光引導件的光入射表面的光引導路徑。
13.根據(jù)權利要求12所述的光學手指導航裝置,其中所述光源包括頂發(fā)射型發(fā)光二極管(LED);并且所述過渡光引導件包括光管,其中,所述光管包括底面,以從所述頂發(fā)射型LED接收光;相對的突起部,它們沿著基本與所述底面的平面平行的方向延伸;至少一個反射表面,以在所述光管內使光內反射并從所述底面向所述相對的突起部重新定向;以及至少一個發(fā)射表面,其使得光從所述光管向外發(fā)射并且進入所述垂直光引導件的光入射表面。
14.根據(jù)權利要求1所述的光學手指導航裝置,其中,所述垂直光引導件包括光界面表面,以從所述光源接收所述光,其中,所述光界面表面包括反射性的角突起部,以將來自所述光源的光反射到所述垂直光引導件的垂直透射界面。
15.根據(jù)權利要求1所述的光學手指導航裝置,還包括用于所述垂直光引導件的蓋,其中,用于所述垂直光引導件的所述蓋包括中央導航板,其對于所述OFN傳感器模塊可檢測的光的波長基本透光,其中,所述中央導航板的頂面包括所述導航表面;以及基本圍繞所述中央導航板的擴散透射環(huán),其中,所述擴散透射環(huán)的底面被構造為基本與所述垂直光引導件的頂面對準,并且所述擴散透射環(huán)的頂面包括所述光發(fā)射表面,以從所述垂直光引導件發(fā)射所述光來作為圍繞所述導航表面的效果照明。
16.根據(jù)權利要求15所述的光學手指導航裝置,還包括非導電真空金屬化(NCVM)涂層,該涂層被涂布到所述蓋的所述擴散透射環(huán)的所述頂面。
17.一種用于光學手指導航(OFN)裝置的光引導組件,所述OFN裝置響應于基于從用戶的手指反射的光而在在導航表面處檢測到的移動來產生導航信號,所述光引導組件包括殼體,其具有由基本不透明的材料制成的垂直壁,其中,所述殼體限定了內部空間,其具有足以容納OFN傳感器模塊的尺寸;以及導航窗口,用于在所述OFN傳感器模塊的傳感器陣列位置與導航表面之間對準;以及垂直光引導件,其具有由基本透光的材料制成的垂直壁,其中,所述垂直光引導件被構造為將光從大致位于所述垂直光引導件的基部處的光源朝向光發(fā)射表面引導,所述光發(fā)射表面圍繞由所述殼體限定的所述導航窗口的至少一部分。
18.根據(jù)權利要求17所述的光引導組件,其中,所述殼體還包括反射表面,以將所述光從所述光源反射到所述垂直光引導件中,其中,所述反射表面是具有非導電真空金屬化 (NCVM)涂層的、具有多個小面的表面。
19.根據(jù)權利要求17所述的光引導組件,其中,所述垂直光引導件還包括光分配特征, 其中,所述光分配特征包括所述垂直光引導件的實體結構的幾何變化,以使得光繞過所述垂直光引導件或向所述垂直光引導件之外重新定向。
20.一種計算裝置,包括屏幕,其用于圖形圖像的可視顯示;光學手指導航(OFN)裝置,其用于在導航表面處基于從用戶的手指反射的光而檢測用戶輸入,以操縱所述屏幕上的所述圖形圖像的至少一部分;以及效果照明設備,其設置為圍繞所述OFN裝置的所述導航表面,其中,所述效果照明設備被構造為提供所述OFN裝置的所述導航表面相對于所述屏幕的位置的可視標識而不干擾所述OFN裝置的功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于光學手指導航的背光裝置。一種光學手指導航(OFN)裝置包括OFN傳感器模塊、光源和垂直光引導件。OFN傳感器模塊連接到電路襯底。OFN傳感器模塊響應于在導航表面處基于從用戶的手指反射的光而檢測到的移動來產生導航信號。光源也連接到電路襯底。光源被構造產生光(其與對于OFN傳感器模塊產生的光分離)。垂直光引導件被設置為圍繞OFN傳感器模塊的周界。垂直光引導件從光源接收光并將光朝向在圍繞導航表面的周界表面區(qū)域處的光發(fā)射表面引導。
文檔編號G06F3/042GK102236479SQ201110115818
公開日2011年11月9日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權日2010年4月30日
發(fā)明者李洪康, 陸徹富 申請人:安華高科技Ecbu Ip(新加坡)私人有限公司