具有光学指示模块的电子装置的制造方法_3

文档序号:8360987阅读:来源:国知局
>[0096]电子装置7的内部电路板701上设有操作的必要电路单元,如控制单元78。控制单元78电性连接其他单元,如发光单元76,发光单元76即对应光线通道70而设置,目的是方便光线射出,发光单元76优选即具有如激光等空间同调性良好的光源。控制单元78可动态控制其中自发光单元76所发出的光能量,比如根据感应元接收能量的反馈而调整发光能量,和/或通过脉宽调制而控制发光单元76的发光周期。
[0097]根据实施例,发光单元76中的光源可设置于以阵列形式排列的多个感应元的中央或附近,因此反射光可以较为平均地由多数感应元所感测到。光线通道70与光源的位置设计可以垂直入射和反射(vertical incident reflect1n)同调光(coherent light)为主要依据。
[0098]图中电路板701上还设有以阵列形式排列的多个感应元所组成的传感器阵列74,其电性连接到控制单元78,感应元的设置可参考图10,多个感应元中包括有多个虚拟感应元(du_y sensing cell),虚拟感应元优选设置于传感器阵列的周围,所接收的能量可以不用纳入判断移动方向的依据,却可用以作为调整能量输出的参考,即控制单元78可根据由多个虚拟感应元所取得的光能量调节前述发光单元76的驱动电流,以动态调整发光单兀76产生的光能量。
[0099]在实际实现电子装置7时,可以利用上述根据干扰现象产生的能量变化来判断手指或特定外部对象移动的方向外,装置7外部可以设置软件或硬件实现的控制接口,实施例如图中显示在手部附近的一个或多个按键72,按键72的形式不限于硬件实现,亦可以软件方式在一个平面上实现按键72,按键72的相关电路则连线到控制单元78,实施例如作为一个光指示装置的功能按键,如电脑鼠标的左右按键。
[0100]图8接着显示本发明电子装置内光学指示模块的实施例电路方框图。
[0101]图中显示电子装置80操作的主要电路单元,核心为处理各电路单元来往信号的控制单元801,控制单元801在本说明书中表示控制装置操作的必要电路、数值运算、判断等工作的电路。控制单元801还负责取得各电路单元产生的信号,并执行必要的运算,运算工作可以控制单元801本身或是特定微处理电路执行。
[0102]电性连接此控制单元801的主要元件如图中的存储单元802、发光单元803 (内含激光模块831)、光感测单元805 (内含传感器阵列851)、与控制接口 804连接的控制接口单元808、以及与电脑系统82界接的连接接口 806等。各电路的实施例可以依据需求而增减或合并。
[0103]所图所示,电子装置80的外壳上设有一个开口 807,不同于一般光指示装置需要安装透镜和/或反光镜的方式,此开口 807仅是一个让外部对象接近和接触的结构,顶多设有保护用的透明保护镜。开口 807设置于对应内部发光单元803的光源位置,以利于光源光线射出光标控制装置801,再经开口 807接收反射光线,使得反射光线由多个阵列形式排列的感应元所接收。
[0104]存储单元802为电子装置80中暂存信号的存储器,包括储存操作必要的韧体或软件;发光单元803内含激光模块831或特定光源,受控于控制单元801,控制单元801可以依据由光感测单元805反馈的信息动态调整发光的能量。
[0105]光感测单元805内含传感器阵列851,实施例如说明书图3、9、10所载的实施方式,主要是包括了多个以阵列形式排列的感应元,多个感应元可以同时接收到反射光,因此计算得出能量信息,依照能量变化判断移动方向。
[0106]此电子装置80的实施例之一可为连接一外部电脑主机的具有独立电源管理电路的装置,连接关系如利用图中显示的连接接口 806界接至一电脑系统82,电脑系统82的实施例包括以有线(如USB)或无线手段(如无线电、无线网络、蓝牙通讯等)连接的一个完整的电脑装置;也可以是内建于一个电脑装置内的模块,以内部电路连线到电脑系统82。电子装置80同时可由电脑系统82取得电力,如利用USB取得电脑系统82的供电,或自身安装电源,如电池,其中设有电力管理的电路。根据实施例,电子装置80除了前述利用光学指示模块取得移动信号的功能外,在另一实施例中,电子装置80可以搭配一些传统的控制接口804,比如按键、触控板、滚轮等的光标控制装置,内部设有取得这些控制信号的控制接口单元808,电性连接控制单元801,将取得的控制信号(如触控信号、按键信号)由控制单元801配合移动信号,产生传送到电脑系统82的指令,特别是用以控制光标移动。
[0107]经由连接接口 806,电子装置80可以将通过光学指示模块内得到的移动信号传送到电脑系统82 ;也可将通过控制接口单元808产生的控制信号传送到电脑系统82,由电脑系统82处理产生控制光标操作的指令。
[0108]上述光学指示模块内光感测阵列中的多个感应元操作方式可参考图9所示的计算能量分布的实施例示意图。
[0109]图9显示了传感器阵列的布局,多个感应元分布于X-Y平面上,形成NxM的传感器阵列,传感器阵列的形式不拘为对称的矩形、正方形、圆形、椭圆形等的几何形状,而可以依照实际应用而定。传感器阵列包括阵列形式排列的多个感应元901、902、903、904、905,分别沿着方向X、Y设置,实际数量并不限于此示意图。铺设这些感应元901、902、903、904、905的电路板上的主要元件还有多个比较器921、922、923、924、925,各个比较器对应连接一个感应元,输入值为各个感应元产生的能量的平均电压信号Vavg,用以比较感应元感测到光线后所得到的电压信号,可以比较得到高低电压的信号值。最后,控制电路即取得相邻两个传感器值的比对结果,作出移动方向的判断。
[0110]比如图中比较器921耦接于感应元901,其中一个输入信号即感应元901所感测产生的能量信号,可以电压信号表示,另一输入端则为平均电压信号Vavg,因此比较器921比对这两个输入信号,可以输出一个比较结果,本发明优选地以一二元特征值(binarycharacteristic value)表示此比较结果,比如图11所示H或L分别表示的高低电压信号。
[0111]根据说明书所记载的光传感器阵列装置中,利用传感器阵列寻迹的方式特征在于利用光线(优选为同调光)经平面反射后形成的建设性和破坏性干扰图案中显示的能量分布(energy pattern),通过不同时间的能量分布变化判断移动向量。其中实施方式比如采用一种非相关视点进行移动判断(non-relative view points to do movement judgment)的方式,也就是引入周围感应元的能量信息,与平均感应能量进行比对判断移动方向。值得一提的是,这不同于一般利用图像像素(pixel)信息判断移动向量的方式,本发明是通过采集时间和计算能量变化而判断出移动轨迹,而且能量变化可采取一种二元特征值(如H与L),此二元特征值为感应元的读值与统计平均值的比较。
[0112]在光传感器阵列装置本身,根据实施例之一,本发明应用在电子装置内的光传感器阵列装置的感应芯片布局中,感应芯片包括以阵列排列的感应元,这些感应元可以包括设置于周围不作用的感应元(称为虚拟感应元),以及设置于中央部分的负责接收光线的工作感应元,因此前述装置内的控制电路或相关计算电路经取得所有感应元的能量信号后,仅获取其中非虚拟感应元的能量信号继续后续运用,比如这些虚拟感应元并不提供作为移动向量判断的能量信号,但可以作为纯粹判断光信号的功能。参阅图10显示的感应元布局示意图。
[0113]此图显示一个感应芯片中设有以阵列形式排列的多个感应元,此例显示在中央部分的感应元的外围设有虚拟传感器(du_y sensor),目的是使得整个感应芯片工艺更均匀,也能因此使得感测能量更均匀。实施例显示设置于周围的虚拟感应元1011、1012、1013、1014、1015、1016设为不工作的感应元,而设置于靠近中间部分的感应元1021、1022、1023、1024则为主要感应光线能量的感应元件。
[0114]当一个阵列形式排列的感应元同时曝光在一个反射光中,其中能够均匀感应到光线的感应元为较偏向中央部分的感应元件,而周围的感应元则可能有接收不均匀能量的可能,因此在加总整个感应芯片所接收的总能量时,可以通过设定虚拟感应元(1011、1012、1013、1014、1015、1016)排除这些可能发生信号不稳定的能量值,而可以取得较具有参考价值的参考能量值。
[0115]如图所示,电路设有一个加总器101,电性连接到感应芯片中每个感应元,能够取得各个感应元的光电流信号,并能够通过模拟数字转换成为电压值,但由于感应芯片中各感应元接收光信号的光电流极小,需要通过增益放大的阶段才能取得有效的参考数值,而能够接着计算采集时间前后所取得的能量变化。根据实施例,这些光电流信号经增益放大器102处理后,形成输出一个输出信号,如以输出电压Vout表不的信号;另外经一计算器103根据有效取得的能量信号计算平均值输出,输出如平均电压信号Vavg。
[0116]之后,前述输出信号(如输出电压Vout)和平均值(如平均电压信号Vavg)将输出至如图9所披露的比较器,让比较器能够比对感应元的能量信号与一参考值(如全部或部分感应元的能量平均值),藉此取得该感应元的能量状态,实际上每一个感应元都可以以数字方式高(H)与低(L)来表示能量状态。
[0117]前述光学指示模块中电路驱动光源射出光线,来自一表面的反射光经同一个开口进入装置,由传感器阵列接收反射光,特别是由多个阵列形式排列的感应元接收光线。接着计算出各感应元接收的能量,记录一个采集时间前后各个感应元的接收的能量,通过上述方式取得采集时间前后形成的空间干扰的能量差异,根据能量差异判断移动方向,用以产生移动信号。
[0118]过程中,控制单元可以根据能量计算的信息动态控制发光单元的光源的能量,t匕如通过调节发光单元的驱动电流而控制其输出的能量;还可控制其中光感测单元中各感应元接收入射光线的曝光时间,以及输出能量信号的增益,并接着计算各个感应元在一采集时间前
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