專利名稱：具有光導(dǎo)膜的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及具有光導(dǎo)膜的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置。
背景技術(shù)：
光學(xué)導(dǎo)航裝置使用光源來照射導(dǎo)航表面，使得光學(xué)成像器可以生成用于計(jì)算動作的數(shù)字圖像。例如，光學(xué)成像器可以對表面上的手指成像并且基于連續(xù)圖像的比較來生成導(dǎo)航信號。然而，隨著傳統(tǒng)導(dǎo)航裝置的尺寸減小，用于對光學(xué)導(dǎo)航輸入進(jìn)行檢測的成像器的物理空間也減小了。一些傳統(tǒng)的光學(xué)導(dǎo)航裝置封裝具有約2. 5mm的厚度或光學(xué)高度。光學(xué)高度指的是從光學(xué)手指界面表面到相應(yīng)的傳感器之間的距離。光學(xué)高度也稱為光學(xué)軌跡。2.5_的光 學(xué)軌跡或厚度被認(rèn)為對于諸如蜂窩電話和小型便攜個人計(jì)算機(jī)(PC)外圍裝置之類的手持裝置的一些實(shí)施例而言太厚了。許多光學(xué)導(dǎo)航裝置使用稱作光導(dǎo)的分立式元件來把光從光源引導(dǎo)至導(dǎo)航表面。來自光源的光傳播通過光導(dǎo)，直到其與光導(dǎo)的邊界相交。當(dāng)光與光導(dǎo)的邊界相交時(shí)，其或者部分地離開光導(dǎo)并且部分地在光導(dǎo)內(nèi)反射，或者完全從光導(dǎo)的邊界反射回來并在光導(dǎo)內(nèi)沿著新的方向傳播。這種類型的反射被稱作“全內(nèi)反射”(TIR)，并且取決于光相對于邊界的入射角以及光導(dǎo)和光導(dǎo)外側(cè)的材料的折射率。光導(dǎo)通常是透明塑料的模制件，并且光導(dǎo)元件的厚度直接地增加到光學(xué)導(dǎo)航裝置的整體厚度上。

發(fā)明內(nèi)容
描述了手指導(dǎo)航裝置的實(shí)施例。在一個實(shí)施例中，手指導(dǎo)航裝置包括光導(dǎo)膜(LGF)、光源、傳感器和導(dǎo)航模塊。LGF的至少一部分表現(xiàn)出全內(nèi)反射(TIR)，并且光源與LGF光學(xué)連通并被配置為將光射入到LGF中。傳感器被配置為對從LGF出射的光在從靠近LGF的手指反射之后進(jìn)行檢測，并且導(dǎo)航模塊被配置響應(yīng)于從手指反射并由傳感器檢測的光來生成橫向運(yùn)動信息，橫向運(yùn)動信息指示手指相對于傳感器的橫向運(yùn)動。也描述了手指導(dǎo)航裝置的其他實(shí)施例。描述了另一個光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的實(shí)施例。在一個實(shí)施例中，手指導(dǎo)航裝置包括電路板基板、傳感器、LGF、光源和導(dǎo)航模塊。傳感器被安裝到電路板基板，傳感器包括個體光檢測器的陣列。LGF連接到電路板基板，并且被放置成靠近傳感器以使得傳感器在電路板與LGF的至少一部分之間。光源安裝到電路板基板并且被配置為將光射入到LGF的邊緣表面中，并且導(dǎo)航模塊被配置為響應(yīng)于從手指反射并且由傳感器檢測的光來生成運(yùn)動信息，運(yùn)動信息指示手指相對于傳感器的運(yùn)動。也描述了光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的其他實(shí)施例。描述了便攜式電子系統(tǒng)的實(shí)施例。在一個實(shí)施例中，便攜式電子系統(tǒng)包括顯示器、光學(xué)手指導(dǎo)航裝置、LGF、光源、傳感器和導(dǎo)航模塊。顯示器包括導(dǎo)航標(biāo)識，并且光學(xué)手指導(dǎo)航裝置被配置為基于根據(jù)手指相對于光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的運(yùn)動而檢測到的光圖案的改變、來生成用于移動導(dǎo)航標(biāo)識的導(dǎo)航信號。光學(xué)手指導(dǎo)航裝置包括LGF，其中LGF的至少一部分表現(xiàn)出TIR。光源與LGF光學(xué)連通，并且被配置為將光射入到LGF中，傳感器被配置為對從LGF出射的光在從手指反射之后進(jìn)行檢測。導(dǎo)航模塊被配置為響應(yīng)于由手指反射并且由傳感器檢測的光來生成橫向運(yùn)動信息，橫向運(yùn)動信息指示手指相對于傳感器的橫向運(yùn)動。也描述了便攜式電子系統(tǒng)的其他實(shí)施例。根據(jù)以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述、本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將會變得更加明顯，其中附圖以本發(fā)明的原理的示例的方式進(jìn)行圖示。


圖I描繪了具有光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的形式的用戶輸入裝置的一個實(shí)施例的立體圖。圖2A描繪了圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的一個實(shí)施例的截面圖。圖2B描繪了在將手指相對于光導(dǎo)(LGF)放置以改變LGF的全內(nèi)反射的情況下、圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的一個實(shí)施例的截面圖。圖3A描繪了在將指紋峰和指紋谷相對于LGF放置以改變LGF的全內(nèi)反射的情況下、圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的一個實(shí)施例的截面圖。圖3B是在將指紋峰和指紋谷相對于LGF放置在另一個位置以改變LGF的全內(nèi)反射的情況下、圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的一個實(shí)施例的另一個截面圖。圖4A描繪了圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的另一個實(shí)施例的截面圖，該光學(xué)手指導(dǎo)航裝置包括在LGF的主表面上的非平面元件。圖4B描繪了關(guān)于手指的指紋峰和指紋谷的圖4A的截面圖。圖5描繪了圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的另一個實(shí)施例的截面圖，該光學(xué)手指導(dǎo)航裝置包括不規(guī)則的非平面元件的。圖6描繪了包括封裝劑的圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的另一個實(shí)施例的截面圖。圖7描繪了具有光學(xué)手指導(dǎo)航的便攜式電子系統(tǒng)的一個實(shí)施例的框圖。
圖8是描繪了用于使用LGF的光學(xué)手指導(dǎo)航的方法的一個實(shí)施例的流程圖。圖9是描繪了用于制造使用LGF的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的方法的一個實(shí)施例的流程圖。圖10是部分裝配的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的立體圖，其中光學(xué)手指導(dǎo)航裝置包括電路板基板、傳感器和光源，其中傳感器和光源與上面參考圖1-9所述的那些相似。圖11是在LGF已經(jīng)被安裝到電路板基板之后、光學(xué)手指導(dǎo)航裝置I的立體圖。圖12是在已經(jīng)連接了裝飾性封蓋之后、光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的立體圖。圖13是圖12的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的側(cè)剖視圖。圖14A是相對于傳感器的位置的在LGF中的光提取特征部的陣列的俯視圖。圖14B是在剖面線A-A處的來自圖14A的LGF的側(cè)剖視圖。圖15是來自圖14A和圖14B的光提取特征部中的一個的實(shí)施例的立體圖。圖16描繪了在光提取特征部的位置處與LGF接觸的用戶手指。在整個說明書中，相似的附圖標(biāo)記可以用于表示相似的元件。
具體實(shí)施方式
在一些實(shí)施例中用膜作為光導(dǎo)。光導(dǎo)膜(LGF)比傳統(tǒng)的光導(dǎo)更薄，并且因此可以使用LGF來制造更薄的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置。此外，在一些實(shí)施例中，LGF包括使光從LGF出射的光提取特征部。在實(shí)施例中，光提取特征部是與手指相互作用以改變光的散射的非平面元件。非平面元件的幾何形狀增加逃離LGF的光量；因此，由傳感器檢測的圖像更強(qiáng)并且更容易檢測。因此，可以減小饋送到LGF的光的量并且可以節(jié)省電池電力。傳感器檢測經(jīng)改變的光的散射。圖I描繪了光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100的形式的用戶輸入裝置的一個實(shí)施例的立體圖。光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100包括光導(dǎo)膜(LGF) 102、一個或多個光源104和傳感器106。雖然以特定組件和功能示出并描述了光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100，但是可以以更少或更多的組件來實(shí)施其他實(shí)施例，以有助于更多或更少的功能。在一些實(shí)施例中，LGF 102由光透射性材料膜構(gòu)成。在特定實(shí)施例中，LGF 102是柔性的，并且在被安裝到電子裝置中時(shí)可以彎曲，以有助于組件在可用空間位置中的機(jī)械布置。LGF 102可以被彎曲并且由于在光源104處產(chǎn)生的光的全內(nèi)反射(TIR)而仍然保持期望的光學(xué)特性。在其他實(shí)施例中，LGF 102基本是平面的。即使LGF 102可以具有彎曲的幾何形狀，對于LGF 102內(nèi)的光的TIR來說，LGF 102的光學(xué)特性仍然與平面幾何形狀類似。在一些實(shí)施例中，LGF 102可以具有拋光的表面以進(jìn)一步促進(jìn)TIR。此外，可以將反射涂層涂覆到LGF 102的表面上。在一些實(shí)施例中，LGF 102通常比傳統(tǒng)的光導(dǎo)(例如，模制的塑料光導(dǎo))薄得多。傳統(tǒng)的光導(dǎo)通常具有數(shù)毫米量級的厚度。在傳統(tǒng)的厚光導(dǎo)中，光線在光離開較厚的光導(dǎo)之 前經(jīng)歷很少數(shù)量的從界面的反射。相反，在薄膜型光導(dǎo)中，存在大量的從界面的內(nèi)部反射。因此，顯著地增加了與所接觸的手指的相互作用。在一個實(shí)施例中，LGF 102的厚度在約10和約100微米之間。在另一個實(shí)施例中，LGF 102的厚度約為50微米。在特定實(shí)施例中，使用諸如沉積、鑄膜擠壓或者壓印等薄膜塑料制造技術(shù)來形成LGF 102，這產(chǎn)生比使用諸如注射成型等用于形成傳統(tǒng)光導(dǎo)的技術(shù)制造的產(chǎn)品更薄的產(chǎn)品。由于LGF 102比傳統(tǒng)光導(dǎo)薄得多并且提供有效的、高亮度的面照明，因此減小了光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100的整體厚度。LGF 102包括主表面112。在圖示實(shí)施例中，主表面112是LGF 102的上表面。如圖所示，主表面112包括基本平面狀的部分。主表面112也可以包括LGF 102的彎曲部分的上表面。LGF 102也包括手指界面表面114。更具體地，主表面112的一部分被指定為手指界面表面114。手指界面表面114大致是主表面112的、手指(未示出)與LGF 102接觸所在的那部分。在一些實(shí)施例中，手指界面表面114是圓形的?？蛇x擇地，手指界面表面114是非圓形的。手指界面表面114有助于用戶與LGF 102接觸。例如，用戶的手指與手指界面表面114的接觸使得在原本將會通過TIR而反射的光在手指與LGF 102接觸的位置處至少部分地從光導(dǎo)出射。從LGF出射的光的一些被手指反射并且被引導(dǎo)回到傳感器106。傳感器106檢測由于該反射光而引起的光強(qiáng)變化。在一些實(shí)施例中，非平面元件(未示出)通過增加在手指界面表面114處從LGF 102出射的光量來增加從手指散射的光的量。結(jié)合圖4A、圖4B和圖5來更詳細(xì)地描述非平面元件。由于可以監(jiān)視手指接觸并且可以計(jì)算手指運(yùn)動，因此手指與手指界面表面114的接觸有助于LGF102處的用戶輸入。圖2A描繪了圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100的一個實(shí)施例的截面圖。光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100包括LGF 102、光源104、傳感器106和一個或多個間隔件(spacer) 206。LGF 102包括主表面112。光源104將光引導(dǎo)至LGF 102中。在一個實(shí)施例中，光源104被配置為將光向LGF 102的邊緣表面發(fā)射。例如，來自光源104的光在LGF 102的側(cè)邊緣105上入射。LGF 102通過取決于光的入射角和LGF 102的邊界兩側(cè)的材料的相對折射率的TIR而在內(nèi)部反射光。也描繪出了低角度光線202和高角度光線204。在本文件中關(guān)于光的角度使用的“低”和“高”指的是光線與LGF102的表面的相對角，而不是與LGF 102的法線的角。在一些實(shí)施例中，低角度光線202在其遇到LGF 102與外界環(huán)境之間的界面時(shí)被全內(nèi)反射。然而，高角度光線204可以在LGF 102與外界環(huán)境之間的邊界處離開LGF 102。 高角度光線204可以通過傳感器106來檢測并/或與手指互相作用。在一個實(shí)施例中，間隔件206位于LGF 102與傳感器106之間。間隔件206將傳感器106保持為離開LGF 102固定距離。通過維持傳感器106與LGF 102之間的間隔，間隔件制造了間隙208。間隙208可以容納諸如空氣等在周圍環(huán)境中存在的流體，或者可以容納諸如惰性氣體等分立的流體。在一些環(huán)境中，間隙208維持真空或者相對低密度的流體。在特定實(shí)施例中，間隔件206是一個或多個球形元件。圖2B描繪了在手指210被相對于LGF 102放置以改變LGF 102的TIR的情況下、圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100的一個實(shí)施例的截面圖。在圖示實(shí)施例中，手指210與LGF102的手指界面表面114物理地接觸，并且改變了在LGF 102內(nèi)進(jìn)行反射的光的TIR。手指210與LGF 102之間的物理接觸改變了 TIR并且使得光至少部分地散射到LGF 102之外。由于折射率從LGF 102相對于周圍環(huán)境改變?yōu)長GF 102相對于手指而引起的表面功能的改變導(dǎo)致由成像器檢測到的光學(xué)功能(散射和吸收)的改變。在一些實(shí)施例中，手指210的折射率比空氣的折射率相對地更接近LGF 102的折射率。因此，將會從LGF-環(huán)境邊界全內(nèi)反射的低角度光線202改為通過手指210至少部分地散射，從而改變由傳感器106檢測到的光圖案。此外，在手指210不存在時(shí)將會沿著遠(yuǎn)離傳感器106的方向逃離到環(huán)境中的高角度光線204可以由手指朝向傳感器106反射，從而改變由傳感器106檢測到的光圖案。在某些實(shí)施例中，光從手指210反射并且到達(dá)原本不會到達(dá)的傳感器106。從手指210反射到傳感器106的光改變了由傳感器106檢測到的光圖案。圖3A到圖5描繪了圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100的實(shí)施例的截面的放大圖。圖3A描繪了在相對于LGF 102放置了指紋峰302和指紋谷304以改變LGF 102的TIR的情況下、圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100的一個實(shí)施例的截面圖。手指210包括多個指紋峰302。在指紋峰302之間是指紋谷304。在特定實(shí)施例中，當(dāng)手指210與手指界面表面114接觸時(shí)，指紋峰302與手指界面表面114直接接觸，而在指紋谷304處留下小的空氣團(tuán)306。如上所述，TIR取決于相對折射率和入射角。在一個實(shí)施例中，如果指紋峰302在高角度光線204遇到手指界面表面114的位置處與手指界面表面114接觸，則高角度光線204可以至少部分地被指紋峰302反射。因此，通過與指紋峰302的接觸，由傳感器106檢測到的圖像發(fā)生改變。如果低角度光線202在指紋峰302所在的位置處遇到指紋界面表面，那么在不存在手指的情況下將會在手指界面表面114處被全內(nèi)反射的低角度光線202可以被散射。來自低角度光線202的散射光可以朝向傳感器106散射，并且改變由傳感器106檢測到的圖像。圖3B是在將指紋峰302和指紋谷304相對于LGF 102放置在另ー個位置以改變LGF 102的TIR的情況下、圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100的一個實(shí)施例的另ー個截面圖。在圖示實(shí)施例中，高角度光線204在指紋谷304位于指紋界面表面114以上的位置處與手指界面表面114相交。結(jié)果，高角度光線204可以至少部分地離開LGF 102。類似地，低角度光線202在指紋谷304位于指紋界面表面114以上的位置處與手指界面表面114相交。結(jié)果，低角度光線202在手指界面表面114處表現(xiàn)出TIR。指紋位置的改變導(dǎo)致光線202、204的總體的TIR圖案改變。通過傳感器106檢測圖案的改變。在一些實(shí)施例中，隨著手指210在手指界面表面114以上移動，在手指界面表面114處高角度光線204的反射類型和反射量以及低角度光線202散射類型和量可以發(fā)生變化。當(dāng)手指210被放置成使得指紋峰302位于高角度光線204與手指界面表面的交點(diǎn)處時(shí) (如圖3A所示)，高角度光線204至少部分地通過指紋峰302散射。類似地，當(dāng)手指210被放置成使得指紋峰302位于低角度光線202與手指界面表面的交點(diǎn)處時(shí)(如圖3A所示)，低角度光線202至少部分地通過指紋峰302散射。當(dāng)手指210被放置成使得指紋谷304位于高角度光線204與手指界面表面的交點(diǎn)處時(shí)(如圖3B所示)，高角度光線204可以至少部分地離開LGF 102。當(dāng)手指210被放置成使得指紋谷304位于低角度光線202與手指界面表面的交點(diǎn)處時(shí)(如圖3B所示)，低角度光線202表現(xiàn)出TIR。隨著手指210的位置的改變，由于有更多或更少的高角度光線204和低角度光線202到達(dá)傳感器106，傳感器106檢測到這種改變。圖4A描繪了圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100的另ー個實(shí)施例的截面圖，其包括在LGF 102的主表面112上的非平面元件402。在一個實(shí)施例中，非平面元件402與主表面112不共面。在一個實(shí)施例中，非平面元件402在手指界面表面114上均勻地分布。在替換實(shí)施例中，非平面元件402在手指界面表面114上不均勻地分布。在某些實(shí)施例中，非平面元件402至少部分地突伸超出主表面112。在一個實(shí)施例中，非平面元件402包括手指界面表面114上的凸塊。在替換實(shí)施例中，非平面元件402是主表面112中的凹陷部。非平面元件對于LGF 102內(nèi)的光線導(dǎo)致入射角改變。這樣入射角改變導(dǎo)致在原本將會被全內(nèi)反射的光線被散射。非平面元件402改變LGF 102的TIR并且使得來自光源104的光散射。在ー個實(shí)施例中，非平面元件402使得來自光源104的光散射，使得至少部分光被引導(dǎo)至傳感器106中。在一些實(shí)施例中，非平面元件402使得來自光源104的光散射，使得至少部分光被引導(dǎo)著遠(yuǎn)離傳感器106。例如，在本該由主表面112全內(nèi)反射的低角度光線406入射到非平面元件402時(shí)，該光線可以沿著遠(yuǎn)離傳感器106的方向至少部分地離開LGF102。通過非平面元件402而散射離開傳感器106的光可用于照射手指界面表面114。通過非平面元件402而散射離開傳感器106的光也可與手指210相互作用并被反射回傳感器106。由非平面元件402引起的這些相互作用的效果是增強(qiáng)由傳感器106檢測到的信號。在一個實(shí)施例中，傳感器106從被引導(dǎo)至傳感器106中的光生成圖像。由非平面元件402朝向傳感器106散射的光表現(xiàn)為由傳感器106生成的靜態(tài)圖像。在某些實(shí)施例中，由傳感器106生成的圖像的變化被解釋為手指210在手指界面表面114上的移動。
相對于不具有非平面元件的平面型TIR波導(dǎo)，非平面元件402的作用是提高傳感器106上方的手指峰和谷的吸收和散射的亮度和復(fù)雜度。這種亮度的增加增強(qiáng)了檢測運(yùn)動的能力。非平面元件具有從高到低(例如，從LGF到空氣)的折射率變化。在一個實(shí)施例中，作為增加局部靜態(tài)散射的另ー種方式，氣泡或納米球可被引入LGF膜的區(qū)域114中而具有高折射率變化。然而，由于凸塊響應(yīng)于手指而產(chǎn)生的變化最大，因此在ー些實(shí)施例中凸塊是優(yōu)選的。圖4B描繪了圖4A的關(guān)于手指的指紋峰302和指紋谷304的截面圖。在某些實(shí)施例中，當(dāng)手指210與手指界面表面114接觸時(shí)，指紋峰302與ー個或多個非平面元件402直接接觸，而在指紋谷304處留下小的空氣團(tuán)。與非平面元件402相接觸的指紋峰302改變了 LGF 102內(nèi)的光的內(nèi)反射。例如，當(dāng)如圖4A的情況那樣空氣與非平面元件402相鄰時(shí)，射到非平面元件402的高角度光線404被全內(nèi)反射。而如果如圖4B的情況那樣指紋峰302與非平面元件402相鄰，則高角度光線404至少部分地離開LGF 102。這種內(nèi)反射的改變至少部分地是由空氣與指紋峰302之間的折射率差而引起的。特定光線的內(nèi)反射的變化改變了進(jìn)入傳感器106的光。因此，由傳感器106生成的圖像也發(fā)生變化。在一個實(shí)施例中，光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100將所生成的圖像的改變解釋為手指210在手指界面表面114上的運(yùn)動。圖5描繪了包括棱柱形狀或不規(guī)則的非平面元件502的圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100的另ー個實(shí)施例的截面圖。不規(guī)則的非平面元件502可以采用任何形狀。在一些實(shí)施例中，不規(guī)則的非平面元件502可以表現(xiàn)為隨機(jī)的形狀。例如，不規(guī)則的非平面元件502可以是形成在手指界面表面114上的隨機(jī)紋理。不規(guī)則的非平面元件502可以在手指界面表面114上均勻地分布。在另ー個實(shí)施例中，不規(guī)則的非平面元件502在手指界面表面114上不均勻地分布。在一些實(shí)施例中，不規(guī)則的非平面元件502可以包含諸如手指界面表面114的表面上的灰塵或油等環(huán)境元素。在圖5的實(shí)施例中，不規(guī)則的非平面元件502突出到LGF 102的主表面112上方。在其他實(shí)施例中，如下所述，非平面元件被配置為延伸到LGF102的主表面112下方的凹入?yún)^(qū)域。不規(guī)則的非平面元件502改變在LGF 102內(nèi)的光的內(nèi)反射。在一些實(shí)施例中，不 規(guī)則的非平面元件502將至少一部分光散射到LGF 102之外。通過傳感器106檢測被朝向傳感器106散射的光。被散射而遠(yuǎn)離傳感器106的光可以照射手指界面表面114并且可以與手指210相互作用。在一個實(shí)施例中，不規(guī)則的非平面元件502以與上述結(jié)合圖4B描述的其他非平面元件402相似的方式來與指紋峰302和指紋谷304相互作用。例如，與不規(guī)則的非平面元件502相接觸的指紋峰302可以吸收在其他情況下將會朝向傳感器106散射的至少一部分光，從而引起由傳感器106檢測到的光的改變。圖6描繪了包括封裝劑602的圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100的另ー個實(shí)施例的截面圖。在一個實(shí)施例中，封裝劑602覆蓋傳感器106并且對傳感器106提供保護(hù)。在特定實(shí)施例中，封裝劑602是允許光從LGF 102通過封裝劑602到達(dá)傳感器106的光透射性材料。在特定實(shí)施例中，封裝劑602形成為具有允許其起到透鏡作用的光學(xué)特性。由封裝劑602形成的透鏡可以是折射元件或者菲涅耳透鏡。在另ー個實(shí)施例中，封裝劑602附著到LGF 102的底部，而不是傳感器106的頂部。特別地，封裝劑602可以與手指接觸區(qū)域114對準(zhǔn)。因此，對于不同的實(shí)施例，封裝劑602的精確位置可以不同，只要在傳感器106與LGF102之間的層疊部分中的某些位置處存在空氣隙(或者諸如氣凝膠等另一個低折射率層)即可。圖7描繪了具有光學(xué)手指導(dǎo)航的便攜式電子系統(tǒng)702的一個實(shí)施例的框圖。便攜式電子系統(tǒng)702實(shí)施用戶輸入裝置100 (例如，圖I的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100)以幫助用戶輸入?？梢詫?shí)施用戶輸入裝置100的實(shí)施例的便攜式電子系統(tǒng)702的示例包括諸如蜂窩電話等手持通信裝置和全球定位系統(tǒng)(GPS)裝置。此外，在便攜式電子系統(tǒng)702的實(shí)施例范圍內(nèi)，還可以實(shí)施諸如個人音樂播放器、個人數(shù)字助手(PDA)、生物指紋傳感器、智能電話、平板電腦等其他類型的電子外圍設(shè)備。通過在便攜式電子系統(tǒng)702內(nèi)實(shí)施用戶輸入裝置100的實(shí)施例，用戶輸入裝置100例如能夠幫助用戶輸入，以對用戶輸入裝置100的顯示裝置141上的內(nèi)容進(jìn)行導(dǎo)航。例如，用戶輸入裝置100可以幫助對顯示裝置704上的導(dǎo)航標(biāo)識706進(jìn)行控制。導(dǎo)航標(biāo)識706可以是光標(biāo)、高亮標(biāo)識(highlighter)、箭頭或其他類型的導(dǎo)航標(biāo)識。此外，通過用戶輸入裝置 100接收到的用戶輸入可以幫助其他類型的由用戶控制的功能，包括但不限于音量控制、音頻回放選擇、瀏覽器控制、生物識別、電子樂器、游戲中的動作等等?？梢岳糜脩糨斎胙b置100的實(shí)施例來實(shí)施的由用戶控制的功能的類型取決于由便攜式電子系統(tǒng)702 —般性地提供的功能的類型。此外，雖然圖7具體示出了便攜式電子系統(tǒng)702，但是其他實(shí)施例可以在便攜的但不一定是用戶手持的電子裝置或者通常認(rèn)為是不便攜的裝置中實(shí)施用戶輸入裝置 100。便攜式電子系統(tǒng)702包括光學(xué)導(dǎo)航裝置708。雖然光學(xué)導(dǎo)航裝置708示出為具有特定的組件并且在這里描述為實(shí)施特定的功能，但是光學(xué)導(dǎo)航裝置708的其他實(shí)施例可以包括更少或更多的組件以實(shí)施更少或更多的功能。圖示的光學(xué)導(dǎo)航裝置708包括光學(xué)導(dǎo)航電路710和微控制器(uC)712。總的來說，光學(xué)導(dǎo)航電路710生成信號，該信號表示在用戶輸入裝置100處的手指或其他導(dǎo)航運(yùn)動。光學(xué)導(dǎo)航電路710之后將ー個或多個信號傳送到微控制器712。從光學(xué)導(dǎo)航電路710傳送到微控制器712的信號的示例性類型包括基于相對位移值ΛΧ和ΛΥ的通道正交信號(channelquadrature signal)。位移值Δ X和Δ Y可以表示用于指紋識別的特定圖案或者位移、方向和大小的矢量。這些信號或其他信號可以表示手指與用戶輸入裝置100之間的相對運(yùn)動。光學(xué)導(dǎo)航電路710的其他實(shí)施例可以將其他類型的信號傳送到微控制器712。在一些實(shí)施例中，微控制器712實(shí)施各種功能，包括向或從主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其他電子裝置(未示出)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，或者對位移值進(jìn)行處理。為了生成導(dǎo)航信號，示出的光學(xué)導(dǎo)航電路710包括驅(qū)動器714、數(shù)字信號處理器(DSP) 716以及圖像獲取系統(tǒng)(IAS) 718。圖像獲取系統(tǒng)718包括用戶輸入裝置100以及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 722。光學(xué)導(dǎo)航電路710和/或圖像獲取系統(tǒng)718的其他實(shí)施例可包括更少或更多的組件以實(shí)施更少或更多的功能。在一個實(shí)施例中，光學(xué)導(dǎo)航電路710的驅(qū)動器714控制光源104的工作，以產(chǎn)生發(fā)送到手指界面表面114的光信號。驅(qū)動器714可以將光源104控制到幾個不同的亮度水平，或者，驅(qū)動器714可以隨著將檢測器開/關(guān)信號發(fā)送到傳感器106來向光源104提供脈沖，從而增強(qiáng)對于期望目的的系統(tǒng)響應(yīng)功能。如上所述，經(jīng)反射的光信號然后被用戶輸入裝置100的傳感器106接收和檢測。在一個實(shí)施例中，用戶輸入裝置100生成對應(yīng)于傳感器106上的入射光的ー個或多個模擬電信號。用戶輸入裝置100然后將模擬信號發(fā)送到模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器722。模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器722將電信號從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并且然后將數(shù)字信號發(fā)送到數(shù)字信號處理器716。在數(shù)字信號處理器716從圖像獲取系統(tǒng)718的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器722接收到數(shù)字形式的信號之后，數(shù)字信號處理器716可以利用電信號進(jìn)行額外的處理。如上所述，數(shù)字信號處理器716然后將ー個或多個信號發(fā)送到微控制器712。在一些實(shí)施例中,數(shù)字信號處理器716包括導(dǎo)航模塊720，以基于手指相對于手指界面表面114的橫向運(yùn)動來生成橫向運(yùn)動信息。導(dǎo)航模塊720的其他實(shí)施例可以生成其他類型的運(yùn)動信息。更具體地，在一個實(shí)施例中，用戶輸入裝置100的傳感器106包括由個體光檢測器組成的陣列(未示出)，例如，個體光檢測器的16 X 16或32 X 32陣列，該陣列被構(gòu)造為檢測 從手指界面表面114上的被照射點(diǎn)反射的光。傳感器106中的各個光檢測器生成以數(shù)字值(例如，8位數(shù)字值)形式輸出的光強(qiáng)信息。圖像信息由傳感器106以幀為単位來獲取，其中圖像信息的幀包括一組對于傳感器106中的各個個體光電檢測器同時(shí)獲取的值。圖像幀獲取速率和跟蹤分辨率可以是可編程的。在實(shí)施例中，圖像幀獲取速率范圍高達(dá)每秒2300幀，并具有每英寸800點(diǎn)(CPI)的分辨率。雖然提供了幀獲取速率和分辨率的ー些示例，但是可以想到其他的幀獲取速率和分辨率。導(dǎo)航模塊720比較來自傳感器106的相繼的圖像幀，以確定幀之間的圖像特征的移動。特別地，導(dǎo)航模塊720通過對來自傳感器106的相繼圖像幀中存在的共同特征進(jìn)行相關(guān)來確定移動。圖像幀之間的移動表示為例如X和Y方向的運(yùn)動矢量(例如ΛΧ和ΛΥ)的形式。之后使用運(yùn)動矢量來確定輸入裝置100相對于導(dǎo)航表面的運(yùn)動。在以下文獻(xiàn)中提供了導(dǎo)航傳感器移動跟蹤技術(shù)的示例的更詳細(xì)的描述，并將它們通過引用全部結(jié)合在這里題為“NAVIGATION TECHNIQUE FOR DETECTING MOVEMENT OF NAVIGATION SENSORS RELATIVETO AN OBJECT” 的美國專利 5，644，139 以及題為 “METHOD OF CORRELATING IMMEDIATELYACQUIRED AND PREVIOUSLY STORED FEATURE INFORMATION FOR MOTING SENSING”的美國專利 6，222，174。圖8是描繪了用于使用LGF的光學(xué)手指導(dǎo)航的方法800的一個實(shí)施例的流程圖。雖然特定地參考了光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100，但是可以結(jié)合其他光學(xué)手指導(dǎo)航系統(tǒng)或用戶輸入裝置來實(shí)施方法800的一些實(shí)施例。在塊802處，光源104發(fā)光。雖然可以采用許多其他類型的光源，但是光源104可以是發(fā)光二極管(LED)或激光器。在塊804處，光如上所述照射具有手指界面表面114的LGF 102。LGF 102至少部分地表現(xiàn)出TIR。在塊806處，傳感器106檢測從LGF 102朝向傳感器106反射的光。傳感器106檢測對基于手指210的接觸帶來的由LGF 102表現(xiàn)出的內(nèi)反射的改變作出相應(yīng)的光圖案的改變。在一些實(shí)施例中，傳感器106檢測由一個或多個指紋峰302和指紋谷304與手指界面表面114的相互作用而引起的光圖案的改變。在特定實(shí)施例中，傳感器106檢測由ー個或多個非平面元件402與手指210的相互作用而引起的光圖案的改變。在塊808處，傳感器106基于所檢測到的光生成導(dǎo)航信號。
圖9是描繪了用于制造使用LGF 102的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100的方法的一個實(shí)施例的流程圖。雖然特定的參考了光學(xué)手指導(dǎo)航裝置100，但是方法900的一些實(shí)施例可以與其他光學(xué)手指導(dǎo)航系統(tǒng)或用戶輸入裝置一起實(shí)施。在塊902處，形成LGF 102?？梢允褂萌魏芜^程來形成LGF 102，包括但不限于輥對輥擠壓成型、物理沉積、化學(xué)沉積和熔融旋涂(melt spinning)。所使用的特定類型的形成過程可以由LGF 102的預(yù)期功能來決定。例如，用來制造用于商業(yè)照明目的的LGF的形成過程可以與用來制造用于在電話中照亮按鍵標(biāo)簽的LGF的形成過程不同。在塊904處，在LGF102上形成非平面元件402。在一些實(shí)施例中，非平面元件402至少部分地突伸超出LGF 102的主表面112。在替換實(shí)施例中，非平面元件402包括延伸到LGF 102的主表面112下方的凹陷?？梢允褂萌魏畏椒▉硇纬煞瞧矫嬖?02，包括但不限于壓印、層疊(layering)、納米壓印、模制成型、蝕刻、印刷、粘合和噴涂。在一些實(shí)施例中，非平面元件402可以結(jié)合到手指區(qū)域114中的主體膜(bulk film)中，來提供如元件402的描述那樣產(chǎn)生的相同光學(xué)功能。例如，在一些實(shí)施例中，可以在LGF102內(nèi)形成納米球(例如，小的空氣泡或者藍(lán)寶石 球)。在納米球(未示出)與LGF 102之間發(fā)生折射率的較大改變，使得光線發(fā)生更大但靜態(tài)的散射。因此，手指將會引起散射強(qiáng)度的改變。在塊906處，LGF 102被耦合到檢測由非平面元件402散射的光的傳感器106。在一個實(shí)施例中，LGF 102通過例如利用低折射率粘合劑來粘結(jié)而耦合到傳感器106。在另ー個實(shí)施例中，LGF 102利用LGF 102與傳感器106之間的低折射率封裝劑602耦合到傳感器106。在一些實(shí)施例中，LGF 102經(jīng)由間隔件206耦合到傳感器106。在塊908處，光源104被耦合成與LGF 102在光學(xué)上連通。光源104可以以允許光從光源104傳播以進(jìn)入LGF 102的任何方式耦合到LGF102。已經(jīng)參考圖1-9描述了用戶輸入裝置100的特定實(shí)施例。參考圖10-16描述另ー個實(shí)施例，其中用戶輸入裝置被封裝在電路板基板上。具體而言，圖10-12圖示了在光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的組裝過程中的特定步驟，并且圖13-16描述了圖10-12的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的某些細(xì)節(jié)的放大的側(cè)視圖和俯視圖。圖10是部分裝配的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置1000的立體圖，其中光學(xué)手指導(dǎo)航裝置1000包括電路板基板1010、傳感器106和光源104，其中傳感器和光源與上面參考圖1_9所述的那些相似。在圖10的實(shí)施例中，電路板基板是本領(lǐng)域已知的剛性多層基板。導(dǎo)電路徑(未示出)從電路板基板上的導(dǎo)電墊盤延伸到柔性電路板基板1012。柔性電路板基板提供導(dǎo)電路徑和導(dǎo)電墊盤，其使得導(dǎo)航裝置能夠電連接到光學(xué)手指導(dǎo)航裝置所在的便攜式電子系統(tǒng)(諸如便攜式電子系統(tǒng)702)。在圖10的實(shí)施例中，包括傳感器106的光學(xué)導(dǎo)航電路710和光源104在指定的管芯安裝位置處安裝到電路板基板。雖然可使用其他的電連接技術(shù)，但光學(xué)導(dǎo)航電路和光源可利用基于硅核植入(TSV)電連接到電路板基板。光學(xué)導(dǎo)航電路和光源安裝到電路板基板之后，將LGF安裝到電路板基板。圖11是在LGF 102已經(jīng)被安裝到電路板基板1010之后、光學(xué)手指導(dǎo)航裝置1000的立體圖。在圖11的實(shí)施例中，LGF被層疊到電路板基板的上主表面上。例如，利用折射率比LGF低的膠將LGF層疊到電路板基板上。膠應(yīng)該具有比LGF低的折射率，以使得在LGF內(nèi)維持TIR。在替換實(shí)施例中，在LGF與電路板基板之間維持間隙，該間隙容納有折射率比LGF低的流體，諸如空氣。如圖11所示，LGF的主表面112是與電路板基板平行并且與傳感器106的平面平行的平面表面。LGF還配置有與光源104的位置對應(yīng)的孔1014?？子蒐GF的側(cè)邊緣1014形成，并且在圖11的實(shí)施例中，雖然側(cè)邊緣的其他配置也是可以的，但是LGF的側(cè)面邊緣與LGF的主表面垂直。LGF中的孔和光源的位置使得來自光源的光能夠通過LGF的側(cè)面邊緣射入到LGF中。雖然光源位于LGF內(nèi)的孔中，但在其他實(shí)施例中，LGF不包括孔并且光源位于LGF的組成LGF的外圍的側(cè)邊緣處。LGF和光源的其他配置也是可以的，只要光以引起TIR的角度射入到LGF中即可。在LGF連接到光學(xué)手指導(dǎo)航裝置之后，可將裝飾性封蓋安裝到裝置上。圖12是已經(jīng)安裝了裝飾性封蓋1018之后的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置1000的立體圖。在圖12的實(shí)施例中，裝飾性封蓋是塑料的模制殼體，其覆蓋電路板基板1010的外邊緣但將LGF 102的一部分保持暴露。LGF的暴露部分至少對應(yīng)于傳感器的位置，使得光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的用戶能夠?qū)⑹种阜胖迷趥鞲衅鞯奈恢蒙戏健Ｔ趫D12的實(shí)施例中，裝飾性封蓋具有凸起的周邊1020以向裝置的用戶提供觸覺反饋。觸覺反饋給予裝置的用戶以用戶手指的理想位置的觸覺提示。特別地，裝飾性封蓋的隆起將用戶的手指引導(dǎo)至光學(xué)導(dǎo)航裝置的適當(dāng) 位置。裝飾性封蓋的其他實(shí)施例也是可以的，包括不提供觸覺反饋的實(shí)施例。裝飾性封蓋可被配置為遵循裝置被安裝在其中的特定的電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。在實(shí)施例中，圖12所示的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置可被安裝在諸如智能電話等的手持電子通信設(shè)備中。圖13是圖12的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置1000的側(cè)剖視圖。圖13的側(cè)剖視圖并不與圖12的尺寸成比例，并且被提供來圖示電路板基板1010、傳感器106、光源104和裝飾性封蓋1018的空間布局。在圖13的實(shí)施例中，電路板基板包括位于兩個非導(dǎo)電層1024和1026之間的導(dǎo)電層1022。傳感器電連接到導(dǎo)電層中的跡線(trace)，并且可物理地安裝到非導(dǎo)電層中的一者和/或?qū)щ妼?。雖然在圖13中沒有具體地描繪，但傳感器(以及其內(nèi)封裝了傳感器的光學(xué)導(dǎo)航電路710)利用TSV電連接到導(dǎo)電層，但其他物理連接和電連接也是可以的。在圖13的實(shí)施例中，利用折射率比LGF低的膠將LGF 102層疊到電路板基板的頂層1024上，并且光源所在的孔1014填充有透明環(huán)氧樹脂、以對光源提供機(jī)械方面的保護(hù)以及放電(ESD)保護(hù)。在圖13的實(shí)施例中，空隙1030存在于傳感器106與LGF 102的下主表面之間?？障犊商畛溆锌諝饣蛘吣承┢渌黧w或固體材料。在替換實(shí)施例中，LGF可直接被層疊到傳感器或傳感器封裝的頂部上。在上述實(shí)施例中，在LGF 102的主表面112上的非平面元件402和502可用于增大在手指界面表面114處離開LGF 102的光的量、以增加通過用戶的手指散射/反射的光量。參考圖4A、4B和圖5描述的非平面元件是在LGF的主表面的平面以上延伸的特征。在另ー個實(shí)施例中，LGF配置有位于LGF的主表面的平面以下的特征的陣列。“光提取特征部”的陣列使得光在手指界面表面114處或其附近離開LGF。由光提取特征部使得光在手指界面表面114處或其附近離開LGF，因此用戶輸入裝置100不依賴于手指接觸(以及在被接觸表面處產(chǎn)生的TIR的改變)來使得光離開LGF。光提取特征部的位置、布局和形狀控制離開LGF的光的位置、強(qiáng)度和角度。光提取特征部的位置被選擇為與傳感器106的位置對應(yīng)，使得由用戶的手指反射的光入射在傳感器上。在圖13中指出了光提取特征部的位置的示例1032。特征的位置、布局和形狀理想地選擇為，使得離開LGF的光量最優(yōu)化并且使得光離開LGF的角度最優(yōu)化。在實(shí)施例中，光提取特征部的 位置、布局和形狀被選擇為加強(qiáng)用戶手指中的鏡面高光和陰影。圖14A是相對于傳感器106的位置、LGF 102中的光提取特征1034的陣列的俯視圖。特征在LGF的上主表面上以19X19的凹陷部陣列配置。在圖14A的實(shí)施例中，LGF約為50 μ m厚，并且每個特征部是在LGF的上主表面112中的10 μ mX 10 μ mX 10 μ m的凹陷部。此外，各個ΙΟμ ΧΙΟμπ ΧΙΟμπ 凹陷部的ー個面具有ΙΟμπ 半徑的圓柱形倒角。光提取特征部的倒角面取向?yàn)槌蚬庠?04的位置，以從LGF朝向用戶的手指提取光的一部分。理想地，光提取特征部提取足夠的光以使得能夠進(jìn)行精確的跟蹤，但又不是那么多光以致于圖像特征的質(zhì)量降低到使得移動跟蹤變得不精確的點(diǎn)位。圖14Β是來自圖14Α的LGF 102在剖面線A-A處的側(cè)剖視圖。圖14Β圖示了光提取特征部1034是在LGF的上主表面112的平面以下延伸的LGF中的凹陷部。在圖14Β的實(shí)施例中，光提取特征部的倒角面1036面朝光源104的位置，使得射入的光1038在倒角面處入射在光提取特征部上。特別地，在圖14Β中，光由于TIR而傳播通過LGF并且然后遇到光提取特征部之一的倒角面。倒角面的角度不會引起TIR并且因此光離開LGF。當(dāng)用戶的手指接觸或非?？拷麹GF吋，離開LGF的光被反射。反射光的一部分將向回通過LGF并且由傳感器檢測。圖15描繪了來自圖14Α和14Β的光提取特征部之一的實(shí)施例的立體圖。在圖15的實(shí)施例中，光提取特征部是LGF中的10 μ mX 10 μ mX 10 μ m的凹陷部，凹陷部的ー個面1036以IOym的半徑被倒圓或倒角。雖然這里描述了光提取特征部陣列的位置、布局和形狀的ー些示例，但其他位置、布局和形狀是可以的。圖16描繪了在光提取特征部的位置處、與LGF接觸的用戶手指。用戶手指相對于傳感器的橫向運(yùn)動將引起在便攜式電子系統(tǒng)中的導(dǎo)航標(biāo)識的相應(yīng)運(yùn)動。在實(shí)施例中，在傳感器的正上方，期望約ImmX Imm的LGF上的照射范圍。在實(shí)施例中，LGF可染成期望的顔色。例如，LGF可染成在使紅外光通過的同時(shí)對人類觀察者呈現(xiàn)
■任雖然以特定順序示出并描述了這里的方法的操作，但是可以改變每個方法的操作順序，以使得可以以相反順序執(zhí)行特定操作或者使得至少可以部分地與其他操作同時(shí)執(zhí)行特定操作。在另ー個實(shí)施例中，可以以間歇和/或交替的方式實(shí)施獨(dú)特操作的指令或子操作。雖然已經(jīng)描述并示出了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于這里描述和示出的特定形式或部件布置。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等價(jià)范圍所限定。相關(guān)申請的交叉引用本申請是2009年I月23日提交的同樣未決的申請No. 12/487，191的部分續(xù)案申請，并且是2009年6月18日提交的同樣未決的申請No. 12/487，359的部分續(xù)案申請，這兩個申請的全部公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，包括 光導(dǎo)膜(LGF)，其中所述LGF的至少一部分表現(xiàn)出全內(nèi)反射(TIR)； 光源，其光源與所述LGF光學(xué)連通，并且被配置為將光射入到所述LGF中； 傳感器，其被配置為對從所述LGF出射的光在從靠近所述LGF的手指反射之后進(jìn)行檢測；以及 導(dǎo)航模塊，其被配置為響應(yīng)于從所述手指反射并由所述傳感器檢測的光來生成橫向運(yùn)動信息，所述橫向運(yùn)動信息指示所述手指相對于所述傳感器的橫向運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，其中所述LGF的厚度在10微米和100微米之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，還包括電路板基板，其中所述光源、所述傳感器以及所述導(dǎo)航模塊連接到所述電路板基板，并且其中所述LGF被層疊到所述電路板基板。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，其中所述LGF包括主表面和側(cè)邊緣，并且其中所述光源被配置為在所述側(cè)邊緣處將光射入到所述LGF中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，其中所述LGF包括多個光提取特征部，所述多個光提取特征部使得光通過與所述傳感器相反的表面從所述LGF出射。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，其中所述多個光提取特征部包括在所述LGF的主表面處的多個凹陷部。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，其中所述多個光提取特征部形成在所述LGF 內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，其中所述LGF包括具有平面部分的主表面以及至少部分地在具有所述平面部分的平面之外的多個非平面元件，其中所述非平面元件使得光從所述LGF出射。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，其中所述非平面元件包括凹入到所述LGF的所述主表面的下方的多個光提取特征部。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，其中所述多個光提取特征部包括具有圓柱形倒角的凹陷部的陣列。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，其中所述多個非平面元件被成形為加強(qiáng)在所述手指中的鏡面高亮和陰影。
12.一種光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，其包括 電路板基板； 傳感器，其連接到所述電路板基板，所述傳感器包括個體光檢測器的陣列； 光導(dǎo)膜(LGF)，其安裝到所述電路板基板并且，被放置成靠近所述傳感器以使得所述傳感器位于所述電路板基板與所述LGF的至少一部分之間； 光源，其安裝到所述電路板基板并且被配置為將光射入到所述LGF的邊緣表面中；以及 導(dǎo)航模塊，其被配置為響應(yīng)于從手指反射并由所述傳感器檢測的光來生成橫向運(yùn)動信息，所述橫向運(yùn)動信息指示所述手指相對于所述傳感器的橫向運(yùn)動。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，其中所述LGF的厚度在10微米和100微米之間，并且其中所述LGF被層疊到所述電路板基板。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，其中所述LGF包括多個光提取特征部。
15.一種便攜式電子系統(tǒng)，其包括 顯示器，其包括導(dǎo)航標(biāo)識； 光學(xué)手指導(dǎo)航裝置，其被配置為基于根據(jù)手指相對于所述光學(xué)手指導(dǎo)航裝置的運(yùn)動而檢測到的光圖案的改變、來生成用于移動所述導(dǎo)航標(biāo)識的導(dǎo)航信號，所述光學(xué)手指導(dǎo)航裝置包括 光導(dǎo)膜(LGF)，其中所述LGF的至少一部分表現(xiàn)出全內(nèi)反射(TIR)； 光源，其與所述LGF光學(xué)連通，并且被配置為將光射入到所述LGF中； 傳感器，其被配置為對從所述LGF出射的光在從靠近所述LGF的手指反射之后進(jìn)行檢測；以及 導(dǎo)航模塊，其被配置為響應(yīng)于從所述手指反射并由所述傳感器檢測的光來生成橫向運(yùn)動信息，所述橫向運(yùn)動信息指示所述手指相對于所述傳感器的橫向運(yùn)動。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的便攜式手持電子系統(tǒng)，其中所述LGF包括多個光提取特征部，所述多個光提取特征部使得光從所述LGF出射。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的便攜式手持電子系統(tǒng)，其中所述LGF包括主表面，并且其中所述多個光提取特征部包括在所述LGF中的在主表面處的多個凹陷部。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的便攜式手持電子系統(tǒng)，其中所述LGF的厚度在10微米和100微米之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的便攜式手持電子系統(tǒng)，其中所述LGF包括主表面和側(cè)邊緣，并且其中所述光源被配置為在所述側(cè)邊緣處將光射入到所述LGF中。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的便攜式手持電子系統(tǒng)，其中所述LGF的厚度在10微米和100微米之間并且包括使得光從所述LGF出射的多個光提取特征部，并且其中所述LGF包括主表面和側(cè)邊緣，并且其中所述光源被配置為在所述LGF的所述側(cè)邊緣處將光射入到所述LGF 中。
全文摘要
本發(fā)明描述了具有光導(dǎo)膜的光學(xué)手指導(dǎo)航裝置。在一個實(shí)施例中，手指導(dǎo)航裝置包括光導(dǎo)膜、光源、傳感器和導(dǎo)航模塊。光導(dǎo)膜的至少一部分表現(xiàn)出全內(nèi)反射，并且光源與光導(dǎo)膜光學(xué)連通并被配置為將光射入到光導(dǎo)膜中。傳感器被配置為對從光導(dǎo)膜出射的光在從靠近光導(dǎo)膜的手指反射之后進(jìn)行檢測，并且導(dǎo)航模塊被配置為響應(yīng)于從手指反射并由傳感器檢測的光來生成橫向運(yùn)動信息，橫向運(yùn)動信息指示手指相對于傳感器的橫向運(yùn)動。也描述了手指導(dǎo)航裝置的其他實(shí)施例。
文檔編號G06F3/042GK102707814SQ20121003905
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月17日
發(fā)明者加里·R·托特, 蒂莫西·詹姆斯·奧斯利, 邁克爾·J·布羅斯南 申請人:安華高科技Ecbu Ip(新加坡)私人有限公司