專利名稱：用于電子設(shè)備的輸入設(shè)備以及包括該輸入設(shè)備的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于電子設(shè)備的輸入設(shè)備以及包括該輸入設(shè)備的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
SPAD基于偏置為超過其擊穿區(qū)域的p-n結(jié)器件。高的反向偏置電壓生成具有足夠量值的電場，從而使得被引入到該器件的耗盡層中的單個(gè)電荷載流子可以引起經(jīng)由碰撞離子化的自持雪崩。主動(dòng)或者被動(dòng)地淬滅該雪崩，以允許該器件“復(fù)位”以便檢測進(jìn)一步的光子?？梢越柚谡丈涓唠妶鰠^(qū)域的單個(gè)入射光子而光電地生成起始電荷載流子。該特征導(dǎo)致了名字“單光子雪崩二極管”。該單光子檢測操作模式通常稱作“蓋革(Geiger)模式”。US7, 262，402公開了一種使用SPAD陣列的成像設(shè)備，以用于當(dāng)場景由光學(xué)脈沖照明時(shí)捕獲場景的深度和強(qiáng)度圖。 US2007/0182949公開了用于測量到物體的距離的布置。該布置使用調(diào)制的光子波來照亮物體，并且使用SPAD陣列來檢測反射波。公開了各種分析方法來減小反射波中的干擾的影響。在輸入設(shè)備的領(lǐng)域中，存在一種朝向觸摸屏等的推力。觸摸屏技術(shù)根本地受限于用戶可以獲得的精確度。例如，用戶的手指、觸筆或者其他觸摸物體將阻擋顯示器的用戶視野，從而減小用戶可以獲得的精確度。此外，觸敏用戶界面與用于直觀的用戶操作的設(shè)備顯示器之間的映射要求觸敏用戶界面與設(shè)備顯示器之間的I:I位置映射一該需求可能導(dǎo)致太小以致不能精確操作的用戶界面。這些問題可以通過將諸如軌跡板之類的觸敏用戶界面定位在不覆蓋屏幕并且因此不意味著I : I位置映射的位置處。然而，這要求在設(shè)備上的附加的面積，從而使得其對于其中空間非常珍貴的移動(dòng)設(shè)備(諸如但是不限于移動(dòng)電話、膝上式筆記本以及平板PC)而言是不實(shí)際的。附加的問題是觸摸屏和軌跡板的成本與它們的面積成比例增加。這是由于檢測用戶輸入所需的硬件需要跨觸摸屏或者軌跡板的整個(gè)面積而存在。用于解決該問題的一種嘗試已經(jīng)使用虛擬的投影鍵盤，虛擬的投影鍵盤使用常規(guī)的光學(xué)器件來投影按鍵的位置并且產(chǎn)生場景的深度圖，以確定用戶是否與投影按鍵交互。然而，由于多種原因，并未證明其是成功的。具體地，雖然常規(guī)的3D照相機(jī)能夠產(chǎn)生場景的深度圖，但是它們昂貴、體積巨大、具有高功耗并且要求非常高的數(shù)據(jù)帶寬以在高幀速率下進(jìn)行操作，該高幀速率對用戶對系統(tǒng)性能感知所必需的低延遲響應(yīng)時(shí)間而言是所需的。微軟Kinect 系統(tǒng)使用光矩陣散射檢測技術(shù)來產(chǎn)生場景的深度圖，但是這需要大量的數(shù)據(jù)處理、物理上較大并且僅可以獲得30Hz的幀速率，而這損害了物體追蹤的精確度。投影鍵盤利用類似的檢測方法，但是也受限于幀速率，例如Canestra ElectronicPerception Technology (EPT)鍵盤可以感測“高達(dá)每分鐘400字符”(每秒6. 667)。此外，使用最廣泛的觸摸屏技術(shù)要求部件安裝在感測區(qū)域的多于一個(gè)的側(cè)上，或者要求父設(shè)備顯示的覆蓋，這排除了它們用在不在固體表面上的區(qū)域中感測，并且將它們的感測區(qū)域限制到父設(shè)備上的區(qū)域。由于這些問題，虛擬的投影鍵盤已非常昂貴，受限于在成像模式中操作，具有高的帶寬和處理需求，并且由于需要投影到硬、非反射性的表面上來進(jìn)行工作而受到限制。實(shí)用新型目的本實(shí)用新型的目的是克服與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的問題中的至少一些。本實(shí)用新型的又一目的是提供觸摸屏作為界面機(jī)構(gòu)或者輸入設(shè)備的備選。

實(shí)用新型內(nèi)容根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種用于電子設(shè)備的輸入設(shè)備，該輸入設(shè)備包含鄰近檢測器和光源，其中該光源發(fā)射光到感測區(qū)域，當(dāng)該感測區(qū)域的鄰近區(qū)域中存在物體時(shí)，該光被反射回到鄰近檢測器，從而使得該鄰近檢測器可以產(chǎn)生指示物體距該鄰近檢測器的距離的輸出，以生成用于控制該電子設(shè)備的控制信號(hào)。可選地，輸入設(shè)備包括彼此遠(yuǎn)離定位的至少兩個(gè)鄰近檢測器，其中第一鄰近檢測器產(chǎn)生指示第一距離的輸出，所述第一距離是所述第一鄰近檢測器與所述物體之間的距離；以及第二鄰近檢測器產(chǎn)生指示第二距離的輸出，所述第二距離是所述第二鄰近檢測器與所述物體之間的距離?？蛇x地，處理器基于第一距離、第二距離以及第一鄰近檢測器與第二鄰近檢測器之間的距離來計(jì)算物體的二維位置?？蛇x地，處理器將物體的二維位置提供為具有其原點(diǎn)定位在第一鄰近檢測器處的平面的笛卡爾坐標(biāo)，其中X軸穿過第二鄰近檢測器?？蛇x地，物體的X坐標(biāo)由
權(quán)利要求1.一種用于電子設(shè)備的輸入設(shè)備，其特征在于，所述輸入設(shè)備包含鄰近檢測器和光源，其中所述光源發(fā)射光到感測區(qū)域，當(dāng)所述感測區(qū)域的鄰近區(qū)域中存在物體時(shí)，所述光被反射回到所述鄰近檢測器，從而使得所述鄰近檢測器可以產(chǎn)生指示所述物體距所述鄰近檢測器的距離的輸出，以生成用于控制所述設(shè)備的控制信號(hào)，其中所述鄰近檢測器包括單光子雪崩二極管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輸入設(shè)備，其特征在于，包括彼此遠(yuǎn)離定位的至少兩個(gè)鄰近檢測器，其中 第一鄰近檢測器產(chǎn)生指示第一距離的輸出，所述第一距離是所述第一鄰近檢測器與所述物體之間的距離；以及 第二鄰近檢測器產(chǎn)生指示第二距離的輸出，所述第二距離是所述第二鄰近檢測器與所述物體之間的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸入設(shè)備，其特征在于，處理器基于所述第一距離、所述第二距離以及所述第一鄰近檢測器與所述第二鄰近檢測器之間的距離來計(jì)算所述物體的二維位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輸入設(shè)備，其特征在于，處理器將所述物體的所述二維位置提供為具有其原點(diǎn)定位在所述第一鄰近檢測器處的平面的笛卡爾坐標(biāo)，其中X軸穿過所述第二鄰近檢測器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸入設(shè)備，其特征在于，所述物體的X坐標(biāo)由。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輸入設(shè)備，其特征在于，所述鄰近檢測器包括單光子雪崩二極管的陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的輸入設(shè)備，其特征在于，所述單光子雪崩二極管的陣列包括布置成行與列的多個(gè)單光子雪崩二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輸入設(shè)備，其特征在于，所述單光子雪崩二極管的陣列連接到多工器和計(jì)數(shù)器，以允許反射照明的測量。
9.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的輸入設(shè)備，其特征在于，來自所述鄰近檢測器的輸出被傳遞到所述設(shè)備的操作系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或者多個(gè)控制功能。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的輸入設(shè)備，其特征在于，所述鄰近檢測器檢測由所述物體反射的光的相位。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸入設(shè)備，其特征在于，每個(gè)鄰近檢測器與光源相關(guān)聯(lián)，并且每個(gè)鄰近檢測器和與其相關(guān)聯(lián)的光源彼此鄰近定位。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輸入設(shè)備，其特征在于，包括用于順序地激活每個(gè)鄰近檢測器和與其相關(guān)聯(lián)的光源的控制裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輸入設(shè)備，其特征在于，所述鄰近檢測器包括顏色濾波器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的輸入設(shè)備，其特征在于，每個(gè)鄰近檢測器和與其相關(guān)聯(lián)的光源具有波長匹配的顏色濾波器，以用于濾除來自于與其他鄰近檢測器相關(guān)聯(lián)的光源的波長。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的輸入設(shè)備，其特征在于，所述鄰近檢測器還包括相位板。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的輸入設(shè)備，其特征在于，所述光源適于發(fā)射不可見光。
17.—種電子設(shè)備,其特征在于,包括前述任一權(quán)利要求所述的輸入設(shè)備。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備是電話。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備是計(jì)算機(jī)。
專利摘要本公開涉及改進(jìn)的輸入設(shè)備。具體地，提供了一種用于設(shè)備的輸入設(shè)備。該輸入設(shè)備包含鄰近檢測器和光源。該光源發(fā)射光到感測區(qū)域，當(dāng)該感測區(qū)域的鄰近區(qū)域中存在物體時(shí)，該光被反射回到鄰近檢測器，從而使得該鄰近檢測器可以產(chǎn)生指示物體距該鄰近檢測器的距離的輸出，以產(chǎn)生用于控制該設(shè)備的控制信號(hào)。
文檔編號(hào)G06F3/033GK202600634SQ20112047373
公開日2012年12月12日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者L·斯塔克, W·哈利迪 申請人:意法半導(dǎo)體(R&D)有限公司