光学触摸导航制造技术

本公开内容描述了以光学触摸导航为特征的触摸接口。发光设备将光分布在光学元件上方，而光学元件又通过内部地反射光而在光学元件的出口处产生光束。感测设备响应于光束撞击感测设备而捕获图像。处理设备通过比较由感测设备捕获的连续的图像来检测邻近光学元件的对象。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学触摸导航
技术介绍
触摸接口允许用户通过利用手指或者触针触摸屏幕而与计算设备交互。触摸接口 是普遍的，尤其是在移动计算设备中。可利用不同的技术来实现触摸接口，例如，电阻的、电 容的或者光学技术。基于电阻技术的触摸接口一般可包括涂有电阻材料、由间隙分隔的两 个层。不同的电压使两个层中的每个层带电。手指或者触针的触摸将这两个层按压到一起， 使得电压改变并且允许接口识别触摸的位置。基于电阻技术的接口制造起来不贵，但是受 到低光学透明度的影响。基于电阻技术的接口易于受触摸表面上的划痕的影响。 基于电容技术的触摸接口可利用涂有透明导体的单个活性层。当手指或者导电 触针触摸接口时，小电流穿过该接口，其中位于角落处的电路测量手指或者导电触针的电 容。手指或者导电触针的触摸从活性层汲取电流，使得电容改变并且允许接口识别触摸的 位置。基于电容技术的触摸接口可确定接触区块（contact patch)的几何特征，例如，形心 和尺寸，以追踪手指或者导电触针的移动。当手指或者导电触针从触摸屏幕表面上的一个 位置移动到另一位置时，触摸接口基于接触区块的几何特征估计该移动。然而，接触区块的 几何特征是对手指或者导电触针的位置和轨线的间接测量，这可能导致位置估计的不准确 或者溢出，例如，逆向滚动，其中即使在用户向前伸展他的手指时，接触区块也被错误地理 解为向后移动。 基于光学技术的触摸接口依靠光学器件来检测来自于触摸的光发射或者反射，其 转化为屏幕或者监视器上的光标或者其它图标的移动。已经发现光学触摸接口对于这样的 应用是有用的，在所述应用中对于较大的电容或者电阻触摸接口存在很小的物理空间或者 面积。例如，光学触摸接口在计算机鼠标中是常用的。对于滚动或者平移（panning)所必 需的长距离精确控制而言，一般并不认为诸如在鼠标中实施的光学触摸接口的小面积光学 触摸接口是理想的，因为这些动作将要求触摸接口的多次滑动（swipe)以穿过整个页面滚 动或者平移。 消费品制造商常常寻求可应对与电阻的、电容的或者光学触摸接口相关的一些缺 点的触摸接口。
技术实现思路
提供本概要从而以简化的形式引入在下面的【具体实施方式】中进一步描述的概念 的选择。本概要并不旨在标识要求保护的主题的关键特征或者基本特征，也不旨在用来限 制所要求保护的主题的范围。 示例性的触摸接口包括发光设备、光学设备和感测设备。发光设备将光分布在光 学设备的至少一个表面上方，而光学设备又通过在光学设备中内部地反射光而在光学设备 的出口处产生光束。感测设备通过比较对象的连续图像来检测附着（incident)在光学设 备上或者邻近光学设备的对象，所述图像由感测设备响应于光束撞击感测设备而捕获。发 光设备可包括光源和配置成将光源产生的光投射到光学设备的至少一个表面上的背光设 备。光学设备可包括光楔，光楔包括与薄端相对的厚端。光楔在内部可在光楔的顶表面和 底表面之间反射光，并且可在厚端处产生光束。 通过以下根据附图展开的详细说明，包括光学触摸导航的示例性触摸设备的另外 的方面和优势将是明显的。 【附图说明】 图1A是示例性的触摸接口的截面图。 图1B是包括光线追迹的图1A中所示的示例性光学设备的截面图。 图1C是包括光线追迹的图1A中所示的示例性光学设备的顶视图。 图1D是示例性的触摸接口的截面图。 图1E是附着在示例性的触摸接口上或者邻近示例性的触摸接口的对象的图像。 图2是示例性的背光设备的截面图。 图3是说明图1A-1D中所示的示例性的触摸接口中的噪声项的框图。 图4是与图1A-1D中所示的触摸接口相关联的示例性方法的流程图。 图5是实现图1A-1D中所示的触摸接口的示例性系统的框图。 【具体实施方式】 本文描述的示例性的光学触摸接口在需要例如用于滚动或者平移的精确控制的 应用中是有用的，其要求在比诸如光学触摸鼠标的已知光学手指导航设备所提供的更大的 距离上追踪一个或多个对象。需要注意的是，光学触摸接口直接追踪附着在光学设备的表 面上的至少一个对象的移动，这增加了追踪精确性。较大距离的光学追踪是可能的，这至少 部分地归因于通过内部地反射光而产生光束的光学设备。而内部的光反射又允许这种较大 距离的光学追踪所需要的光学路径的尺寸的减小。光学路径的尺寸的减小提供了关于触摸 接口的角度和外形的更大的设计自由度。感测设备响应于光束撞击感测设备而捕获光学设 备的表面的图像。由于（多个）对象将散射由光学设备内部地反射的光的至少一部分，所以 感测设备通过比较连续地捕获的光学设备出口处的光束的图像来检测附着在光学设备上 的一个或多个对象。 参照图1A-1D，触摸接口 100可被配置成通过捕获光学设备106的顶表面126上的 对象130的图像来检测附着在顶表面126上的或者邻近顶表面126的对象130。触摸接口 100通过比较响应于顶表面126上的对象130的移动而捕获的图像，可追踪对象130横跨顶 表面126的移动。因此，触摸接口 100可被配置成照亮对象130,并利用传感器110检测从 对象130反射的光。这样，当对象在光学设备106的顶表面126上移动时，触摸接口 100可 记录对象的位置。触摸接口 100可被配置成基本上同时地检测附着在光学设备106的顶表 面126上或者邻近顶表面126的多个对象130 (例如用户手指的多个触摸)。然而，为了简 单起见，下文描述单一的对象130。 触摸接口 100可包括发光设备101，而发光设备101又可包括光源102和背光设 备104。光源102可发出光103,而背光设备104可将光103投射到光学设备106上。光源 102可为任何发光体，其被配置成发射或者发出本领域普通技术人员知晓的任何种类的光， 包括结构化的光、非结构化的光、单一波长的光、可见光或者红外光。示例性的光源102可 包括放置为与背光设备104的端部105相邻的至少一个发光二极管。另一示例性的光源 102可包括沿着背光设备104的端部105放置并与其相邻的多个发光二极管。多个发光二 极管可以增加由背光设备104分布到光学设备106的光线114的强度。 背光设备104将来自光源102的光103作为光线114投射到或者以其它方式分布 到光学设备106上。光103的一部分可能例如由于图2中所示的漫射元件而沿着背光设备 104的长度漏出。示例性的背光设备104可被放置在光学设备106下方以将光103投射到底 表面128上。背光设备104可横跨光学设备106的一部分或者整个二维区域延伸。在一个 实施例中，背光设备104在光学设备106的将为触敏性的部分的下方延伸。依据各种因素， 包括物理尺寸、电子或者光学设计约束、性能、成本或者本领域普通技术人员知晓的其它准 贝1J，背光设备104可包括数个元件或者层。背光设备104可包括本领域普通技术人员知晓 的用于光学应用中的任何材料，包括透明塑料、透明玻璃、聚碳酸脂材料、丙烯酸材料等等。 参照图2,示例性的背光设备204可包括可利用光203照亮光导206的光源202。 示例性的光源202可包括发光二极管、多个发光二极管、灯或者被配置成发射或者发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：发光设备；光学设备，配置成通过内部地反射由所述发光设备分布在所述光学设备的底表面上方的光而在所述光学设备的出口处产生光束；感测设备，配置成响应于所述光学设备的出口端处的光束撞击所述感测设备而捕获所述光学设备的顶表面的图像；和处理设备，配置成通过比较由所述感测设备捕获的连续的图像来检测邻近所述光学设备的顶表面的对象。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.08 US 13/368,7161. 一种装置，包括： 发光设备； 光学设备，配置成通过内部地反射由所述发光设备分布在所述光学设备的底表面上方 的光而在所述光学设备的出口处产生光束； 感测设备，配置成响应于所述光学设备的出口端处的光束撞击所述感测设备而捕获所 述光学设备的顶表面的图像；和 处理设备，配置成通过比较由所述感测设备捕获的连续的图像来检测邻近所述光学设 备的顶表面的对象。2. 如权利要求1所述的装置，其中所述发光设备包括： 配置成发出光的光源；和 配置成将光分布在所述光学设备的底表面上方的背光设备。3. 如权利要求2所述的装置，其中所述光源布置在所述背光设备的端部处。4. 如权利要求2所述的装置，其中所述光源包括至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：C皮乔托，J卢蒂安，D莱恩，付一劲，
申请(专利权)人：微软公司，
类型：发明
国别省市：美国;US