[发明专利]通过分割的超低轮廓的光学手指导航照明系统

说明书

技术领域

本发明总体涉及光学系统。具体而言，涉及光学导航设备。

背景技术

诸如蜂窝电话和智能电话之类的一些电子设备具有相当复杂的菜单或图形用户界面。为了通过这些菜单进行导航，用户可以在导航器上方移动其手指，这会使与该菜单相关联的图标发生移动。随着电子设备的小型化，导航器也必须变小，以不会限制电子设备的尺寸。

光学手指导航(OFN)系统往往包含在上述电子设备中。OFN系统通常包括照亮目标区域的照明系统和当用户手指与该目标区域接触时接收用户手指图像的光学成像系统。在光学成像系统处所接收到的图像可接着被转变成电信号，该电信号用来操控被电子设备显示的物体。

该照明系统具有数个能够发生变化以实现优越手指追踪性能的参数。第一个参数是照亮目标区域的束斑的尺寸——该束斑越大，潜在能由成像系统获得的传感器的图像数据越多。第二个参数是入射在目标区域附近的物体上的光线的角展度(angular spread)大小——当最小化该角展度的量时，可实现更精确的追踪性能。第三个参数是落到目标区域上的光功率(照射度)大小——如果落到目标区域上的照射度足够充分，则能够实现更好的图像和更精确的追踪。

用于操控和最大化这些照明系统参数以实现质量追踪性能的现有方案之一是利用将来自裸LED管芯(LED die)的光收集、扩展、定向(准直)到目标区域上的光管。

用于对这些照明系统参数进行操控并使其最大化以实现质量追踪性能的另一现有方案是利用封装型LED(通常具有诸如反射杯和圆顶之类的集成收集光学系统)，并接着经由反射镜和光管等将由该封装型LED发射的光重新定向到目标区域上。

上述这两种现有方案的最大缺陷便是它们需要宝贵的空间来实现质量追踪性能。具体而言，这两种方案通常都要求在约2mm至约4mm的范围内的垂直空间(厚度)。随着对小型化电子设备和小型化OFN系统的需求，也需要重新考虑OFN系统中所使用的现有照明系统。

发明内容

本发明的一方面涉及一种用于光学手指导航(OFN)系统的照明系统。该照明系统包括光源以及光分割光学系统。该光分割光学系统定位在光源与目标区域之间并包括一个或多个光学元件，该光学元件被构造为将由光源发射的光至少分割成第一光段和第二光段，使得第一光段沿第一光路从光源传播到目标区域并且第二光段沿第二光路从光源传播到目标区域。其中，第一光路和第二光路不同，并且第一光段遇到光分割光学系统中的第二光段未遇到的至少一个光学元件。

本发明的另一方面涉及一种光学传感器组件，包括：罩，该罩包括具有顶部主表面和相对的底部主表面的升高部分，其中顶部主表面包括用户交互区域，用户交互区域具有用于设置在其中的光的共同目的地的；光源，其安装在由所述罩界定的腔内并被构造为朝所述共同目的地发射光；以及光分割光学系统，该光分割光学系统定位在光源与共同目的地之间并包括一个或多个光学元件，光学元件被构造为将由光源发射的光至少分割成第一光段和第二光段，使得第一光段沿第一光路从光源传播到共同目的地并且第二光段沿第二光路从光源传播到共同目的地。其中，第一光路和第二光路不同，第一光段遇到光分割光学系统中的至少一个光学元件，并且其中第二光段从光源直接传播到罩的底部主表面。

本发明的另一方面涉及一种操纵由光源朝向光学手指导航(OFN)系统中的目标区域发射的光的方法。该方法包括：在光分割光学系统处接收由光源发射的光；将在光分割光学系统处接收的光分离成第一光段和第二光段；使得第一光段能够在去往目标区域的途中沿第一光路传播；使得第二光段能够在去往目标区域的途中沿不同于第一光路的第二光路传播；以及使第一光段和第二光段照射目标区域的不同部位。

附图说明

结合附图来描述本发明。

图1是根据本发明实施例的用户设备的正视图。

图2A是根据本发明实施例的光学传感器的剖面立体图。

图2B是图2A中所示出的立体图的放大图。

图3A是根据本发明实施例的光学传感器组件中的构件的剖面正视图。

图3B是图3A中所示出的正视图的放大图。

图4是根据本发明实施例的照明系统的剖面构件图。

图5是示出操作根据本发明实施例的光学传感器组件的方法的流程图。

具体实施方式