在不使用透镜的情况下执行光学导航的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及在不使用透镜的情况下执行光学导航的装置和方法。一种用于执行光学导航的光学导航装置和方法使用位于包括图像传感器阵列的传感器之上的透光挠性膜来使得图像传感器阵列能够接收来自目标表面的成像光，成像光是响应于从光源发射到目标表面上的照明光而产生的。在传感器的图像传感器阵列处接收来自目标表面的成像光以捕获目标表面的图像数据帧。然后对图像数据帧进行比较以估计目标表面与图像传感器阵列之间的相对位移。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
光学导航系统检测光学导航系统与导航表面之间的相对运动以执行跟踪操作。光 学导航系统使用光源在导航表面上产生照明光，并且使用图像传感器来用所反射的照明光 连续捕获导航表面的图像数据的帧。光学导航系统对图像数据的连续帧进行比较，并且基 于当前图像数据帧和前一图像数据帧之间的比较来估计光学导航系统与导航表面之间的 相对运动。光学导航系统能够通过连续捕获并比较图像数据帧来跟踪光学导航系统与导航 表面之间的相对运动。光学导航系统通常在光学计算机鼠标中用于跟踪鼠标相对于导航表面(鼠标在 该导航表面上受到人工操纵)的运动。光学导航系统还用在光学手指导航装置中。在光学 手指导航装置中，手指的表面被用作导航表面，来跟踪手指相对于光学手指导航装置的相 对运动。一种传统的光学手指导航装置包括光源和具有图像传感器阵列的传感器芯片，该 光源和传感器芯片被安装在印刷电路板上。光学手指导航装置包括用于以光学方式操纵来 自光源的光的一个或多个透镜，其中来自光源的光从手指反射到传感器芯片的图像传感器 阵列上。然而，这些透镜向光学手指导航系统增加了显著的高度，并且提高了光学手指导航 装置的制造复杂性和成本。因此，需要一种降低装置高度且降低装置的制造复杂性和成本的用于执行光学手 指导航的装置和方法。
技术实现思路
一种用于执行光学导航的光学导航装置和方法使用位于包括图像传感器阵列的 传感器之上的透光挠性膜来使得图像传感器阵列能够接收来自目标表面的成像光，成像光 是响应于从光源发射到目标表面上的照明光而产生的。在传感器的图像传感器阵列处接收 来自目标表面的成像光以捕获目标表面的图像数据帧。然后对图像数据帧进行比较以估计 目标表面与图像传感器阵列之间的相对位移。根据本专利技术实施例的一种光学导航装置包括光源、传感器和透光挠性膜。光源被 配置为发射照明光。传感器包括图像传感器阵列，该图像传感器阵列被配置为使用来自目 标表面的成像光以电子方式捕获目标表面的图像数据帧。来自目标表面的成像光是响应于 发射到目标表面的照明光而产生的。图像数据帧提供目标表面相对于光学导航装置的位移 信息。挠性膜具有上表面和下表面。挠性膜相对于传感器的图像传感器阵列的位置被设置 成使得来自目标表面的成像光被通过挠性膜的下表面传送到传感器的图像传感器阵列。根据本专利技术实施例的一种用于执行光学导航的方法包括将来自光源的光发射到 目标表面上以产生来自目标表面的成像光；将来自目标表面的成像光通过透光挠性膜朝着包括图像传感器阵列的传感器传送；在传感器的图像传感器阵列处接收从挠性膜传送出的 来自目标表面的成像光，以捕获目标表面的图像数据帧；以及对目标表面的图像数据帧进 行比较，以估计目标表面与图像传感器阵列之间的相对位移。根据本专利技术另一实施例的一种光学导航装置包括光源、传感器和透光挠性电路 膜。光源被配置为发射照明光。传感器包括图像传感器阵列，该图像传感器阵列被配置为 使用来自目标表面的成像光以电子方式捕获目标表面的图像数据帧。来自目标表面的成像 光是响应于发射到目标表面的照明光而产生的。图像数据帧提供目标表面相对于光学导航 装置的位移信息。挠性电路膜具有上表面和下表面。挠性电路膜相对于光源和传感器的图 像传感器阵列的位置被设置成使得来自光源的照明光被通过挠性电路膜而传送到目标表 面并且来自目标表面的成像光被通过挠性电路膜而传送到传感器的图像传感器阵列上。挠 性电路膜包括导电迹线。至少一条导电迹线与传感器电连接。本专利技术的其他方面和优点将从结合附图的以下详细描述中变得清楚，以下详细描 述通过示例说明了本专利技术的原理。附图说明图1示出可在各种电子设备中使用的、根据本专利技术实施例的光学手指导航装置。图2是图1的光学手指导航装置的顶视图。图3是图1的光学手指导航装置沿着线2-2的剖视图。图4是根据本专利技术实施例的光学手指导航装置的导航传感器的框图。图5A是根据本专利技术实施例的具有襟翼区域的透光挠性膜的顶视图。图5B是图5A的透光挠性膜在襟翼区域折叠的情况下的顶视图。图6是根据本专利技术另一实施例的导航传感器的示图。图7是根据本专利技术一替代实施例的导航传感器的示图。图8根据本专利技术实施例的用于执行光学手指导航的方法的处理流程图。具体实施例方式参考图1，描述根据本专利技术实施例的光学手指导航装置100。光学手指导航装置 100使得用户能够在电子环境中使用手指来导航。例如，光学手指导航装置100可用于控制 显示在电子屏幕上的光标或者在显示在电子屏幕上的不同交互式图形要素之间移动。光学 手指导航装置可用作诸如笔记本电脑102、个人数字助理(PDA) 104、蜂窝电话106和便携式 媒体播放器108之类的各种电子设备中的控制装置，如图1所示。现在转到图2和图3，示出了根据本专利技术实施例的光学手指导航装置100的各个 组件。图2是光学导航装置100的顶视图，而图3是光学导航装置沿着图2所示的线2-2 的剖视图。光学手指导航装置100包括基底202、光源204、导航传感器206和透光挠性膜 208。光源204和导航传感器206被附接到基底202。挠性膜208位于光源204和导航传感 器206之上，使得光源和导航传感器处于基底202与挠性膜之间。光学手指导航装置100的基底202是用于为光学手指导航装置100的其他组件提 供结构支持的刚性结构。基底202可由任意能够为基底提供所需刚性的材料构成，该材料 可以是导电的，也可以不是。例如，基底202可由塑料材料构成。5光学手指导航装置100的光源204包括上主侧和下主侧。光源204的上主侧是光 源的发光侧。光源204的下主侧是与上主侧相反一侧。光源204的下主侧与基底202相连， 以使得来自光源的光朝着透光挠性膜208发射并且通过挠性膜透射到目标导航表面210中 (仅在图3中示出)，目标导航表面210通常是用户手指的指尖表面。由于光学手指导航装 置100是针对用户的指尖表面设计的，因此在本申请中，目标导航表面210有时将称为指尖 表面。然而，这里明确指出，可使用其他表面作为目标导航表面210。如图2所示，光源204 包括位于光源的上主侧(光源的发光侧)的发光半导体管芯212。发光半导体管芯212可 以是发光二极管、激光二极管或者任何其他能够发射诸如可见光或红外(IR)光之类的任 何类型光的半导体管芯。在一个实施例中，半导体管芯212是垂直发射IR LED管芯。虽然 光源204被示出为位于挠性膜208与基底202之间，但是在其他实施例中光源也可以位于 不同的位置，只要来自光源的光可被透射到指尖表面即可。光学手指导航装置100的导航传感器206也被附接到基底202。在一个实施例中， 如图4所示，导航传感器206可以是集成电路芯片，其包括驱动器电路402、图像传感器阵 列404和处理器406。导航传感器206还可以包括图像传感器阵列404的支持电路(未示 出)，例如模数转换器和行列译码器。导航传感器206还可以包括通常在用于光学手指导航 的传统导航传感器中找到的其他元件。导航传感器206的驱动器电路402被配置为产生用于光源204的驱动信号。在一 个实施例中，如下面更详细所述，来自驱动器电路402的驱动信号被经由挠性膜传送到光 源204以激活光源来产生照明光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学导航装置，包括：光源，被配置为发射照明光；包括图像传感器阵列的传感器，所述图像传感器阵列被配置为使用来自目标表面的成像光以电子方式捕获所述目标表面的图像数据帧，来自所述目标表面的成像光是响应于发射到所述目标表面中的照明光而产生的，所述图像数据帧提供所述目标表面相对于所述光学导航装置的位移信息；以及透光挠性膜，具有上表面和下表面，所述挠性膜相对于所述传感器的图像传感器阵列的位置被设置成使得来自所述目标表面的成像光被通过所述挠性膜的下表面传送到所述传感器的图像传感器阵列。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔J布罗斯南，蒂莫西J奥斯利，
申请(专利权)人：安华高科技ECBUIP新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG