[发明专利]使用干涉效应的基于波导的触摸系统

说明书

相关申请交叉引用

根据35U.S.C.§119，本申请要求受益于2012年5月24日提交的美国临时申请序列号61/651,136的优先权，其内容作为依据并且通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及触摸感应设备，特别地涉及使用干涉效应的触摸系统。

背景技术

具有非机械触摸功能的显示器和其他设备(例如，键盘)的市场正在快速增长。因此，触摸感测技术已被发展，以使显示器和其他设备具有触摸功能。触摸感测功能在移动设备应用得到更广泛的使用，诸如智能电话，电子书阅读器，膝上型计算机和平板计算机。

触屏形式的触摸系统已被发展，其响应于多种类型的触摸，诸如单点触摸，多点触摸，重击和触摸。某些系统依靠光散射和/或光衰减。尽管有效，但仍然需要可替换的基于光学的方法来进行触摸感测，其可提供感测一个或多个触摸事件所需的灵敏度并确定一个或多个触摸事件的位置。

发明内容

公开了一种触摸系统，其应用光干涉效应。该触摸系统包括第一和第二波导，其具有第一和第二光路，其定义光源和检测器之间的光路差。第一和第二波导配置以使触摸事件将该波导至少一个以使该光路差改变的方式进行变形。该光路差的改变(“光路变化”)通过合并传送于该两个波导的光来检测，以形成干涉光。该干涉光被处理以确定触摸事件的产生。至少一个波导的变形的时间演变在该触摸事件位置可还通过在该触摸事件的持续时间内测量该干涉光来确定。

本公开的方面包括，形成光干涉仪阵列，其可通过感测该干涉仪的至少一个臂的变形导致的光路变化来感测触摸事件。该干涉仪基于波导，并且由波导组件定义，其包括定义第一和第二干涉仪臂的第一和第二波导。

该基于波导的干涉仪的网络可用于在该触屏系统的区域提供触摸感测能力。光纤，特别是双芯光纤或类似光纤配置，可用于定义干涉仪臂。该干涉仪可配置为马赫-策德尔(Mach-Zehnder)干涉仪并且特别地为失衡的马赫-策德尔干涉仪。该波导可具有渐变折射率或阶跃折射率分布，其支持单个引导模式或多个引导模式。在一个示例，仅该最低阶引导模式用于定义该给定波导的光路。该波导可由支撑基底支撑或可由空气隙隔离。该支撑基底可为透明或不透明，并且可具有一定的弹性或柔韧度，以实现一个或两个波导的局部弯曲。

在示例中，当该波导组件提交至触摸事件时，仅有一个波导变形。在其它示例，两个波导变形。

在一个示例，检测网格利用该波导形成，以使能该触摸事件位置(x，y)的检测。对于触摸感应系统，具有特定的工具，诸如键盘，其基于应用于触屏中所选位置的压力来操作。该网格在一个示例可利用双芯光纤的交叉阵列形成。该网格可构成光干涉仪的网络，其每个干涉仪生成干涉仪信号。该干涉仪信号可由控制器处理，以建立该位置以及施加在触摸事件位置的力的量(如力或压力的相对量)。

该公开的其余特征和优点在随后的详细描述中提出，并且其一部分将从该描述对本领域技术人员完全显而易见或通过实施本文描述的该公开来理解，包括随后的详细描述，权利要求和所附的附图。

权利要求以及摘要整合于以下提出的详细描述并且组成其一部分。

本文引用的所有公报，文章，专利，公布的专利申请等通过引用整体并入本文，包括美国专利申请公开号2011/0122091和美国临时专利申请号61/564,003，61/564,024和61/640,605。

附图说明

图1为根据本公开的示例触摸系统的正面视图；

图2A和2B为包括多个光源组件的示例光源(图2A)和包括多个检测器组件的示例检测器(图2B)的自顶向下视图；

图3为用于图1的触摸系统的光导组件的示例性实施例的剖面图；

图4A和4B为光导组件的两个不同示例实施例的剖面图，表示相关参数，其描述顶部和底部波导的光路的相对变化，其中在图4A当压力被施加时仅顶部波导弯曲，并且其中在图4B当压力被施加时顶部和底部波导同时弯曲；

图5A为示例光导组件的升高视图，其中顶部和底部波导具有不同的弹性模量，以使该组件的弯曲更局限在触摸事件的触摸位置；

图5B类似于图5A，并说明了一个实施例，其中光导组件包括具有与顶部和底部波导不同弹性模量的支撑结构；

图5C和5D说明了示例实施例，其中关联于触摸事件的顶部波导的曲率(图5C)或顶部和底部波导的曲率(图5D)被相对局部化；

图6A为光导组件的示例的实施例的剖面图，其中顶部和底部波导形成了渐变折射率，例如，通过离子交换过程而实现；