[发明专利]光学导航装置和使用光学导航装置的移动电子设备

说明书

 

技术领域

本发明涉及光学导航装置。本发明也涉及使用光学导航装置的移动电子设备。

 

背景技术

光学导航设备使用光源照亮导航表面以便光学成像器能够生成用于计算运动的数字图像。例如，光学成像器能够将手指成像于一表面，并基于连续图像的比较生成导航信号。然而，随着传统导航设备尺寸的减小，用于检测光学导航输入的光学元件和传感器的物理空间也减小了。

例如，一些传统的光学导航设备包具有大约2.5mm的厚度或光高（optical height）。光高是指从光学手指接口的表面（optical finger interface surface）到相应的传感器之间的距离。光高也可指作光轨。对于一些手持式设备的实施，例如移动电话和小型的便携式PC外围设备，大约2.5mm的光高或者厚度被认为太厚了。在使用光学透镜引导光从光学手指接口的表面到相应的传感器的传统光学导航设备中，将光高减小到大约2.5mm以下是不实际的。

 

发明内容

尽管在本申请中公开的光学导航装置是通过一些实施例进行说明和描述的，然而通过查阅和理解该详细说明所进行的等同替换和改变对于本领域的技术人员来说是显而易见的。

根据本发明的一个方面，提供了一种光学导航装置，其包括：具有导航表面的光传导窗口；位于所述光传导窗口下侧的光源；用于阻挡环境光的第一遮光罩；位于所述光传导窗口下侧的传感器；位于所述光源和所述传感器之间的第二遮光罩，用于阻挡从所述光源到所述传感器的直接光；其中，所述光传导窗口包括第一折射面和第二折射面；第一折射面位于所述光源顶部，以用于将光折射到顶部导航表面，第二折射面用于将反向散射光从所述顶部导航表面导向所述传感器，以检测相关物体的运动。

在一实施例中，所述光源是以单横模（single lateral mode）发射相干光辐射的顶部发射激光器。

在一实施例中，所述光源是单模垂直腔表面发射激光器。

在一实施例中，所述光传导窗口是由折射率在1.5到1.8之间的材料制成。

在一实施例中，所述第一折射面具有大约50度的角度。

在一实施例中，所述第二折射面具有大约60度到大约80度范围内的角度。

在一实施例中，所述光源的顶部表面和所述顶部导航表面之间的距离为大约0.5mm到大约1.0mm之间。

在一实施例中，所述传感器包括光电二极管阵列，来自于外部的移动物体的反向散射光在所述光电二极管阵列上形成光斑图形，并且所述传感器检测所述光斑图形横穿所述光电二极管阵列的移动来确定所述物体的相对移动。

在一实施例中，所述光源中心到所述光电二极管阵列边缘的距离在大约1.7mm到大约2.3mm之间。

在一实施例中，所述第一遮光罩和所述光传导窗口注塑为一体成型结构。

在一实施例中，所述第一折射面和所述第二折射面上均覆盖有防反光膜。

在一实施例中，所述第一折射面和所述第二折射面中的至少一个上设置有透镜。

在一实施例中，将所述传感器的设置位置为当物体位于所述顶部导航表面时，所述传感器接收最多所述物体散射产生的反向散射光，并且当外部的移动物体离开所述顶部导航表面时，到达所述光电二极管阵列的所述反向散射光将显著减少。

在一实施例中，进一步包括PCB基板，所述传感器和所述光源电连接到所述PCB基板上。

在一实施例中，进一步包括设置在所述PCB基板底面的开关。

在一实施例中，从所述顶部导航表面到所述PCB基板底部的距离在大约1.2mm到大约1.5mm之间。

根据本发明的另一个方面，提供一种光学导航装置，其包括：光源；具有导航表面的光传导窗口；第一遮光罩，用于阻挡环境光；传感器，用于检测来自于所述光传导窗口的光；第二遮光罩，位于所述光源和所述传感器之间，以用于阻挡从所述光源到所述传感器的直射光；其中，所述光传导窗口包括至少一个折射面，所述折射面位于从所述光源到所述传感器的光路中。

在一实施例中，所述折射面位于从所述光源到所述顶部导航表面的光路中。

在一实施例中，所述折射面位于从所述顶部导航表面到所述传感器的光路中。

根据本发明的再一个方面，提供一种移动电子设备，其包括权利要求17所述的光学导航装置。

在一实施例中，所述移动电子设备包括超薄移动电话、手提电脑或平板电脑。

在一实施例中，所述折射面位于从所述光源到所述顶部导航表面的光路中。