CN101438223A - 用于检测可移动物体的移动的检测电路 - Google Patents

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CN101438223A CNA2007800143910A CN200780014391A CN101438223A CN 101438223 A CN101438223 A CN 101438223A CN A2007800143910 A CNA2007800143910 A CN A2007800143910A CN 200780014391 A CN200780014391 A CN 200780014391A CN 101438223 A CN101438223 A CN 101438223A
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Abstract

用于检测可移动物体(2)如操纵杆的移动的检测电路(1)设有检测器(100，200)，用于检测可移动物体(2)的移动。检测器(100，200)包括检测单元(101－136，201－204)，用于检测来自源(4)的光点(3)，光点(3)取决于这些移动。检测电路(1)还设有参考检测器(300)用于补偿老化变化/过程变化，参考检测器(300)包括参考检测单元(301－304)，用于标定检测单元(101－136，201－204)。这种检测电路(1)在较小的程度上遭受老化变化/过程变化。用于检测X或Y移动的第一检测器(100)部分地位于依赖于这些操纵杆的位置的光点(3)内，而参考检测器(300)则完全地位于独立于这些操纵杆的位置的光点(3)内。用于检测Z移动的第二检测器(200)完全地位于独立于这些操纵杆的位置的光点(3)内，而参考检测器(300)则完全地位于独立于这些操纵杆的位置的光点(3)之外。

Description

用于检测可移动物体的移动的检测电路
技术领域
本发明涉及一种用于检测可移动物体的移动的检测电路，并且还涉及一种检测装置、一种设备和一种方法。
这种可移动物体的实例有操纵杆和多功能按键，且这种设备的实例有消费性产品和非消费性产品，但并不排除其它实例，消费性产品如移动电话、个人电脑、个人数字助理和遥控装置。
背景技术
可从US 6,326,948获知现有技术中的检测装置，该专利公开了一种输入设备，这种输入设备包括带有滑动表面的底座、可在该滑动表面上滑动的可移动体、用于发光的发光元件、反射部分和多个光接收元件，提供这种反射部分用于可移动体并具有用于反射由该发光元件发射的光的反射表面，且多个光接收元件用于接收由该反射部分反射的光。
在现有技术的检测装置中，通过对由多个光接收元件所接收的光的量进行比较来检测水平移动。通过对由多个光接收元件所接收的光的总量进行检测来检测竖向移动。
此外，由于光来源于可能遭受老化的光发射元件，所以公知的检测装置存在缺陷。因此，现有技术的检测装置在较大程度上遭受老化。
发明内容
本发明的目的尤其在于提供一种检测电路，这种检测电路在较小程度上遭受老化。
此外，本发明的其它目的在于提供一种在较小程度上遭受老化的检测装置、设备和方法。
根据本发明的用于检测可移动物体的移动的检测电路包括：
检测器，用于检测可移动物体的移动，该检测器包括检测单元，用于检测位于该检测单元的位置处的来源于源的光点，位于该位置处的光点取决于所述移动；以及
参考检测器，用于补偿老化变化和/或过程变化，参考检测器包括参考检测单元，参考检测单元用于标定检测单元。
通过总体上引入用于补偿老化变化和/或过程变化的参考检测器，根据本发明的检测电路在较小的程度上遭受老化变化和/或过程变化。这种参考检测器包括参考检测单元，用于标定检测单元。例如，该源可能遭受老化，又例如，该源和/或检测单元可能遭受过程变化。所有这些遭受的影响均被本发明所补偿。
此外，根据本发明的检测电路还具有其它优点，其中，这种检测电路在较长时间周期内具有提高的可靠性。
根据本发明的检测电路的一种实施例由检测器来限定。所述检测器包括第一检测器，所述第一检测器用于检测所述可移动物体在检测电路的平面内的第一方向的第一移动，所述检测单元包括第一检测单元，所述第一检测单元用于检测在所述第一检测单元的位置处的光点的存在或缺失，所述光点的位置取决于所述第一移动。在检测电路的平面是水平平面的情形中，第一方向例如是X或Y方向，但并不排除其它选择。
根据本发明的检测电路的实施例由第一检测器和参考检测器来限定。第一检测器部分地位于依赖于可移动物体的位置的光点内，而参考检测器则完全地位于独立于可移动物体的位置的光点内。光点的大小优选为使得参考检测器的所有参考检测单元均位于独立于可移动物体的位置的光点内，并且光点的大小优选为使得第一检测器的所有第一检测单元部分地位于这一光点内且部分地位于依赖于可移动物体的位置的光点之外。可移动物体的位置决定了在检测电路处的光点的位置。
根据本发明的检测电路的实施例由检测器所限定，该检测器包括第二检测器，这种第二检测器用于检测可移动物体沿第二方向的第二移动，该第二方向垂直于该检测电路的平面，该光点的强度取决于该第二移动。检测单元包括第二检测单元，该第二检测单元用于检测在该第二检测单元的位置处的光点的第一强度或第二强度，第一强度和第二强度是不等于零的不同强度。在检测电路的平面是水平平面的情形中，第二方向例如是Z方向，但并不排除其它选择。
根据本发明的检测电路的实施例由完全位于独立于可移动物体的位置的光点内的第二检测器和完全位于独立于可移动物体的位置的光点之外的参考检测器来限定。优选光点的大小使参考检测器的所有参考检测单元位于独立于可移动物体的位置的光点之外，且优选第二检测器的所有第二检测单元位于独立于可移动物体的位置的光点内。同样，可移动物体的位置确定光点在检测电路处的位置。
因此，用于标定第一检测单元的一个或多个参考检测单元将具有不同于用于标定第二检测单元的一个或多个参考检测单元的位置。多个第一检测单元允许在第一方向(诸如x方向和y方向)的移动被更加精确地检测。例如，多个第一检测单元是交叉线，且第二检测单元位于交叉点处或接近于交叉点，或多个第二检测单元位于交叉点附近、位于一条或多条交叉线或接近于这些交叉线。用于标定第一检测单元的一个或多个参考检测单元也将会接近于交叉点，且用于标定第二检测单元的一个或多个参考检测单元可位于交叉区域之外。
将根据本发明的检测电路的实施例限定为还包括：
用于生成光信号的源，可移动物体包括用于将这种光信号反射到检测电路的反射体，光点从这种反射的光信号产生。
通过将源(如发光源或红外发光热源)定位于检测电路内并通过向可移动物体提供反射体，就不再有必要不利地将源定位于可移动物体内。
根据本发明的检测电路的一种实施例由包括用于生成光电元信号的光电元的检测单元和包括用于生成参考光电元信号的参考光电元的参考检测单元来限定，其中，用于生成光电元信号的光电元耦合到用于将光电元信号数字化的晶体管，参考光电元与被耦合到该晶体管的参考晶体管耦合。通过在这些光电元之后立即将这些光电元信号数字化，就可避免复杂而昂贵的模数转换器和放大器，这些光电元如光电二极管或晶体管。参考光电元信号例如包括通过包含这些已耦合的晶体管的镜像构件而被复制到该光电元及其晶体管的电流。
根据本发明的检测电路的实施例由检测电路限定，这种检测电路是一种集成检测电路，这种集成检测电路以薄膜多晶硅技术、单晶硅衬底技术、发光二极管技术和有机发光二极管技术中的至少一种技术为基础。这种集成电路可有利地包括这些光电元、这些晶体管和这种源，以形成一种稳健的电路。
根据本发明的检测装置包括根据本发明的检测电路，并且还包括该可移动物体。
根据本发明的检测电路的实施例由倾斜可移动物体或由向下推动可移动物体导致的可移动物体的移动来限定。该倾斜将由第一检测单元来检测，该向下推动将由第二检测单元来检测。倾斜和向下推动均为用户友好的移动。
根据本发明的设备包括根据本发明的检测电路，并且还包括人机界面，这种人机界面包括该可移动物体。
根据本发明的设备的实施例由还包括显示器的人机界面所限定，这种显示器是一种包括该检测电路的集成显示器。优选地，可移动物体位于集成显示器的显示区域的边际上。这样可移动物体就形成如这种显示器的一部分且不必单独构建，这就使制造更加容易且成本更低。
根据本发明的检测装置的实施例、根据本发明的设备的实施例和根据本发明的方法的实施例对应于根据本发明的检测电路的实施例。
本发明尤其以一种见解为基础，即发光元件和检测元件可遭受老化变化和/或过程变化，而且，特别地，本发明还以一种基本理念为基础，即将不同类型的检测器用于检测不同类型的移动。
此外，本发明还提供一种检测电路以解决问题，这种检测电路在较小程度遭受老化。此外，根据本发明的检测电路还具有其它优点，其中，这种检测电路在较长时间周期内具有提高的可靠性。
参考下面所描述的实施例就会明白本发明的这些和其它方面，并参考下面所描述的实施例说明本发明的这些和其它方面。
附图说明
在图中：
图1示意性地示出了根据本发明的检测装置的截面图，
图2示出了检测电路的未移动的可移动物体(左侧)的截面图和已移动的可移动物体(右侧)的俯视图，
图3示出了根据本发明的检测电路的检测器布局的俯视图，
图4更详细地示出了根据本发明的检测电路的检测器布局的俯视图，
图5示出了根据本发明的检测电路的光电二极管和晶体管，
图6更详细地示出了根据本发明的检测电路的检测器布局的截面图，
图7示出了根据本发明的第一集成检测电路的截面图，
图8示出了根据本发明的第二集成检测电路的截面图，
图9示出了根据本发明的第三集成检测电路的截面图，以及
图10示出了根据本发明的设备。
图11示出了根据本发明的替代检测装置。
图12示出了带有图11中的替代检测装置的设备。
具体实施方式
以截面图示于图1中的根据本发明的检测装置10包括根据本发明的检测电路1。检测电路1(如一种ASIC模)包括检测器100、200、300和源4，这些检测器如光电二极管，这种源4如光源，这种光源如任何类型的LED并位于包装6内。弹簧8附接到包装6且可移动物体2耦合到弹簧8。可移动物体2包括反射体5和虚拟旋转点7。包装6的焊球9允许将包装6连接到如示于图10中的设备20。图1还示出了x、y和z方向。
在图2中以用于未移动的可移动物体(左侧)的截面图和用于已移动的可移动物体(右侧)的俯视图示出的检测电路1以截面图揭示，以说明检测电路1、检测器D1至D4、源S和在反射体5的另一侧的源S的图像11的基本原理。在这些俯视图中，所示出的这四个检测器D1至D4包围源S。经由差动电路(differential circuit)将来自检测器D1和D2的信号相减，以获得y方向信号，并且经由差动电路将来自检测器D3和D4的信号相减，以获得x方向信号。
当可移动物体2如一种操纵杆处于未移动位置或静止位置(左侧)时，反射体5平行于衬底，且从源S发射的光由反射体5反射并将光点3投射回该衬底上。换言之，在反射体5之后的源S的图像11穿过由反射体的轮廓所产生的开口发射光锥。可对反射体5的大小、源S与反射体5之间的距离和检测器D1至D4的尺度进行选择，以使光点3大约覆盖这些检测器区域的一半。出于这种系统的对称的原因，所反射的光点3定心在这些检测器D1至D4上。换言之，所有的检测器D1至D4相等地暴露给光，因此，以X和Y方向输出的信号为零。
在将操纵杆绕着位于反射体5中间或上方的虚拟枢轴略微向右倾斜时，就将图像11沿着圆或曲线移动至新的位置。这样就也将光锥倾斜并因此而将光点3向左移位并略微伸长。这样就将对称打破：D3比D4接收更多的光，而仍相等地照射D1和D2。在输出X上检测非零信号，该非零信号与沿X方向的操纵杆的倾斜角成比例，而输出Y上的信号仍为零。类似地，以任何方向(X和Y)的倾斜可由所有的四个检测器D1至D4检测。所提及的连接检测器D1至D4的方式仅作为一种实例。有不同的方式来从这四个检测器D1至D4提取X信号和Y信号。
在另一种实施方式中，将操纵杆至确定方向的倾斜以及由此而导致的X信号和Y信号转换成光标在显示器上朝向该方向移动的速度。通过将操纵杆倾斜，用户就能够将光标移动至所希望的方向。这种移动的速度取决于倾斜角。为了停止这种移动，用户需松开操纵杆并允许操纵杆回到静止位置。
用于根据本发明的检测电路1的示于图3中的检测器布局的俯视图仅作为示例，例如，图3a中的正方形或图3b中的细带和检测器的数量在图3c和图3d中可多于四个。在图3c中，有沿着这种源的四个侧面对准的多个小检测器。通过对由该光点所覆盖的检测器的数量进行计数，就可获得X信号和Y信号。图4更详细地示出了图3c。在图3d中，衬底包含由小检测器阵列所包围的源S。可通过将由光点所覆盖的检测器元件计数和定位精确地确定对应于操纵杆的倾斜的光点的形状和位置。
此外，但在图中未示出，这种反射体可具有不同的形状。这种反射体可以是一种凹面镜。优选这种镜的中点与这种源之间的距离可介于f与2f之间，其中，f是这种镜的焦距。在此情形中，在这种衬底上的反射的光点大大小于在平镜的情形中的光点。优选将这种凹面镜与检测器的阵列结合使用，如图3d所示。出于光点的尺寸小的原因，可更加精确地确定对应于操纵杆的倾斜的光点的位置。
在图4的俯视图中详细示出的用于根据本发明的检测电路1的检测器布局包括第一检测器100、第二检测器200和第三检测器300，第一检测器100包括如36个检测单元101至136，第二检测器200包括如4个检测单元201至204，第三检测器300包括如4个检测单元301至304。在从左至右的x方向，检测单元119-127之后是检测单元303和203、源4、检测单元204和304以及检测单元136-128。在从上到下的y方向，检测单元101至109之后是检测单元301和201、源4、检测单元202和302以及检测单元118至110。图中还示出了光点3。
图中还示出了揭示强度I对位置P的曲线图。暗的区域用401表示，阈值用403表示，且亮的区域用402表示。在此实例中，产生用于暗的区域的逻辑“1”并产生用于亮的区域的逻辑“0”。用于标定第一检测单元101-136的一个或多个参考检测单元301-304将具有不同于用于标定第二检测单元201-204的一个或多个参考检测单元(未示出)的位置。多个第一检测单元101-136允许在第一方向(诸如x方向和y方向)的移动被更加精确地检测。例如，多个第一检测单元101-136是交叉线，且第二检测单元201-204位于交叉点处或接近于交叉点，或多个第二检测单元201-204位于交叉点附近、位于一条或多条交叉线或接近于这些交叉线。用于标定第一检测单元101-136的一个或多个参考检测单元301-304也将会接近于交叉点，且用于标定第二检测单元201-204的一个或多个参考检测单元(未示出)可位于交叉区域之外。
在图5中示出了根据本发明的检测电路1的光电二极管420、430、440和晶体管421、422、431、432、441、442。光电二极管420、430、440的阴极耦合到第一参考终端，且这些光电二极管的阳极耦合到晶体管421、431、441的第一主电极。这些晶体管421、431、441的第二主电极耦合到晶体管422、432、442的第一主电极并耦合到倒相器423、433、443的输入端。晶体管421、431、441将信号变化数字化，且倒相器423、433、443进一步将这种信号数字化并将这种数字信号倒相。晶体管422、432、442的第二主电极耦合到第二参考终端。晶体管421、431、441的控制电极相互耦合。晶体管422、432、442的控制电极相互耦合。
根据本发明，存在参考光电二极管410，以标定光电二极管420、430、440。为此，例如还进一步存在晶体管411和412。光电二极管410的阴极耦合到第一参考终端，且光电二极管410的阳极耦合到晶体管411的第一主电极。晶体管411的第二主电极耦合到晶体管412的第一主电极并耦合到晶体管412的控制电极。该控制电极进一步耦合到晶体管422、432、442的控制电极。晶体管412的第二主电极耦合到第二参考终端。晶体管411的控制电极耦合到晶体管421、431、441的控制电极并经由电压源413耦合到第一参考终端。
实际上，对于每组检测单元101至109、119至127、110至118、128至136而言，可有一种如图5所示的电路，因此，例如(普通的)检测单元包括(普通的)光电二极管且参考检测单元包括参考光电二极管。对于检测单元201至204而言，在最低情形中仅会有一个检测单元，在延伸情形中，可有如两个检测单元，且在最大情形中，可有四个或更多的检测单元。与检测单元201至204的数量无关，每个检测单元可有其自身的电路，如图5所示，或者，两个或更多的检测单元可共同具有一种电路，如图5等所示。
例如，检测单元201-204用于检测按压选择(press-to-select)(以Z方向按压)动作，下面将这些检测单元称为Z光电检测器。其它检测单元101-136用于X和Y检测，下面将这些检测单元称为X/Y光电检测器。优选这些Z光电检测器在该光点内，而无论操纵杆的位置如何。可改变这些Z光电检测器的位置，例如，略微离开这种源和/或不与这些X/Y光电检测器成直线。
在检测电路中，将每个X/Y光电检测器的信号与对应的参考信号进行比较，这种参考信号来自于参考光电检测器，这种比较产生一个比特数字信号。例如，若这种X-Y光电检测器在该光点之外，则示于图5中的电路产生用于这种光电检测器的“1”，或者，在另一种情形中，若这种光电检测器在这种光点之内，则这种电路产生“0”。这种电路实际上是一比特ADC(模数变换器)。换言之，这种电路是一种阈值检测(见图4的角上的插图)。例如，当光点的边界横过光电检测器行进时，在这种光电检测器上接收的光强度从暗值401增加到亮值402。在这两个水平的中间的某个位置限定阈值403。这就意味着在光点的边界横过光电检测器行进约一半时，应将在这种检测器上接收的信号从“1”(暗)切换至“0”(亮)。在后来的阶段中，数字电路对暴露给每组中的光点的光电二极管的数量进行计数，这种数量代表该组中的信号。然后，通过将组3至组4的信号和组1至组2的信号分别(在数字上)减去来计算信号X和信号Y。这种数字检测方法的优点在于电子电路更加简单。并不要求模拟电路(如放大器)和ADC。恰当地在每个光电检测器将这些信号数字化。
将诸如光电二极管这样的光电检测器反向偏流，并且如连接在电流镜像电路(current mirror circuit)中，该电流镜像电路带有诸如所示参考光电二极管的参考光电检测器。经由这种电流镜像电路限定参考电流。将这种参考电流镜像化以产生流过相同的组内的这些光电二极管的相等且单独的电流。根据光电二极管420的亮度条件，中点(如晶体管421与422之间的耦合)可处于低值或高值。例如，当这种光电二极管不亮时，此点的电压几乎为零，但当光电二极管管暴露给光时，这种光电二极的内电阻(在指数上随着光强度)剧烈地降低，这就使该点迅速切换至高值。为了确保完全数字化的信号，可加上一种额外的阈值检测电路，如倒相器，这种倒相器如倒相器423。最后，可在每个倒相器的输出处获得数字信号，这取决于这种光电二极管的亮度条件。可在后来的阶段将来自每个组内的光电二极管的输出馈给到编码器中以将信号变换成二进制数码。还可使用除了这种编码器之外的其它适当的电路。
在图6的截面图中详细示出的用于根据本发明的检测电路1的检测器布局揭示了检测器100、200和300、源4、反射体5和处于反射体5的未移动位置或静止位置的源4的图像12以及处于已移动位置或非静止位置14的反射体15、用于这种已移动位置或非静止位置的源4的图像13和光点尺度15。
在竖向按压操纵杆以如选择如图10所示的显示器上的确定项时，并不改变在衬底上反射的光点的直径，但增加该光点的光强度。在开始时，反射体5处于静止位置。在反射体的边缘反射的光束限定了在衬底上反射的光点的界线。还可用以下相同方式考虑这种现象：光源(与反射体上方的源对称)的图像12穿过在反射体5的位置中的假想孔发射光锥。在此情形中，这种光锥的立体角为α0。假设这种源的亮度功率固定，这种衬底上的光强度与α0/A成比例，其中，A是反射的光点的面积。
若竖向按压操纵杆(点击动作)，则可设想反射体行进至位置14，这种位置14比之前更接近于这种衬底。应用简单的反射规则，就能够看出所反射的光点的大小并不增加，而是保持相同。不过，由于这种源的图像13更接近于这种反射体，所以这种光锥的立体角α1大于α0。这样也增加了由这种衬底接收的光强度(～α1/A，且A未变化)。一个或多个Z光电检测器(如4个)会感测这种变化，并且利用简单的阈值检测电路生成数字信号，这种数字信号对应于这种杆的竖向位置。从原则上来讲，仅有必要采用一个Z光电检测器。不过，为了确保这种杆的对称移动，优选采用多于一个的Z光电检测器(如2至4个)。可将这些Z光电检测器布置在与这些X/Y光电检测器相同的行内，或者，优选这些Z光电检测器位于其它位置，只要这些Z光电检测器在该光点内，而无论这种杆的位置如何。
图7示出了根据本发明的第一集成检测电路1的截面图。光源503是一种淀积到衬底506上并在衬底506上图案化的有机发光二极管(OLED)，这种OLED含有电子设备，如薄膜晶体管(TFT)501、基于低温多晶硅(LTPS)技术的光电二极管502等。若不屏蔽，这些TFT或LTPS光电二极管对光敏感，因此可用作光电检测器。除此之外，基于LTPS的电子电路可用于控制并进行用于这种设备的信号处理，这样就将这种设备完全集成。近来一直将LTPS和OLED技术结合在一种共用的衬底上以制造有源矩阵OLED显示器。因此，将这种技术用于这种光学定点设备有利于技术再利用、高度集成和低成本。可对这种OLED的波长进行选择以适合于基于LTPS的光电检测器的敏感范围。隔离层用500表示，透明顶电极用507表示，底电极用504表示，栅氧化层用505表示。
图8示出了根据本发明的第二集成检测电路1的截面图。可在单晶Si衬底603上集成Si光电二极管602(用作光电检测器)和CMOS电路601。在完成Si晶圆之后(在引线的后端工艺(back-end-of-the-line
process)之后)，将晶圆转移到OLED制造厂，在制造厂将OLED结构淀积在Si晶圆的顶部上并图案化。然后将晶圆切成用在如光学定点设备中的单独的模。透明顶电极用607表示，底电极用605表示，OLED用604表示，Si模的互连用600表示，切隔离层用606表示。
图9示出了根据本发明的第三集成检测电路1的截面图。可在Si衬底703上集成Si光电二极管702(用作光电检测器)和CMOS电路701。在完成Si晶圆之后(在引线的后端工艺之后)，将无机LED模704(通过拾放工艺(pick and place)和胶合)安装在Si晶圆的顶部上。然后将晶圆切成用在光学定点设备中的单独的模。接合线用707表示，底电极用705表示，Si模的互连用700表示。
由于热源发出红外光，所以这种热源也可用作红外光源。可通过如电阻加热器(利用金属电阻器或复合电阻器)在Si衬底上容易地产生这种热源。或者，可通过利用如在将P-N结反向偏流并在雪崩条件(avalanching condition)下时的硅P-N结的光发射或利用所称的CMOS晶体管的“闩锁效应”现象在Si上产生可见光或红外光。当太多的电流在产生热和红外发射的环路中的几个晶体管内流动时，这种闩锁效应是IC中并不希望的现象。由于芯片的不适当设计或缺陷的原因而发生闩锁效应。不过，在此情形中，有意产生闩锁效应。Si光电二极管对红外波长敏感，因此可用于检测来自这种热源的红外光。
图10示出了根据本发明的设备20。这种设备20包括显示器21和可移动物体2，如操纵杆。例如，这种操纵杆安装在显示器区域的操纵杆区域22上，操纵杆区域22包括检测电路1和集成电子区域23之间的源4，这些集成电子区域23形成显示器衬底24的一部分。这种光学操纵杆以有源矩阵OLED显示器技术为基础。这种布置包括OLED光源和基于TFT的多个光电检测器以及具有反射体的操纵杆，在共用的衬底上制造这些TFT，且这种反射体悬置在这种衬底的上方。可将这种设备用在诸如移动电话、PDA和其它手持设备设备中，以通过显示器上的菜单进行操纵。检测电路1可具有任何类型的检测器布局，如示于图3的布局中的一种或这些布局的组合，但并不排除其它布局。
例如，一种设备含有切割自大型衬底的光子模(photonic die)，这种大型衬底含有OLED、利用OLED显示器技术制造的光电检测器和集成电子装置。作为补充，可在OLED显示器上集成这种操纵杆并可作为显示器的附加功能与这种显示器一起出售。在如移动电话中的OLED显示器中，包围显示器区域的一些边际可用于板载电子装置，如显示器的驱动电路和连接盘等，且在其它电子电路中，可在显示区域的边际内集成用于光学操纵杆的至少一些元器件。还可在显示区域的周围区域内集成操纵杆的电子装置。例如，图10的右侧示出了移动电话中的组合显示器和操纵杆。可在显示器衬底上构建操纵杆体及其悬挂机构(见图10的左下部分)，或者，操纵杆体及其悬挂机构可以是这种电话的顶盖的一部分。
对于手持设备而言，检测装置10的尺度是严格的，因为在如移动电话中无太多的空间可供使用。特别地，这种检测装置的高度应尽可能地小。图1中的检测装置的高度在很大程度上由悬架8的高度所确定。图11示意性地示出了检测装置10的非常有利的替代实施例，其中，以旋钮形式的可移动物体2内的空间用于容纳悬架8′。这种措施可大大降低这种高度。悬架8′从包装6突出。此时，位于旋钮2内，而不是容纳在该包装内。旋钮内空的空间应足够地大以允许可移动物体2(如操纵杆)倾斜并卡扣接合而无接触。该替代实施例允许将包装6的厚度降低至1mm或甚至0.8mm，如图11所示。这种包装的实际厚度更多地由所要求的包装的机械强度确定，而不是由包装内的元器件的高度所确定。包装衬底25的典型厚度约为0.2mm，且设备衬底1的厚度约为0.2mm。另一种优点在于，由于可将旋钮的相对较大的体积用于容纳悬架8′，所以悬架设计在尺度方面可更加从容。
图12示出了带有图11中的替代检测装置的设备20。在此情形中，设备20是一种移动电话。带有焊球9的包装6连接到印刷电路板(PCB)21。在PCB 22上可有其它相邻的IC，以给移动电话提供其它功能。旋钮2嵌入移动电话的外壳23内。还可将这种替代检测装置用作笔记本电脑中的鼠标指针，或者用作移动电话、PDA、便携式游戏设备、遥控装置和其它手持设备中的显示器上的定点设备。
应注意到，前面所提及的实施例是对本发明进行说明而并不是对本发明进行限制，且本领域中熟练的技术人员将能够设计出许多替代实施例，而并不背离所附的权利要求书的范围。在权利要求书中，放在括号内的附图标记不应解释为对权利要求书进行限制。动词“包括”和“包含”及其变化形式的使用并不排除除了列于任何权利要求中的元件或步骤以外的元件或步骤的存在。元件之前的冠词“一”并不排除这种元件的复数形式的存在。可通过包括一些不同元件的硬件并且可通过适当编程的计算机来实施本发明。在列出几种装置的设备权利要求中，这些装置中的几种可以由硬件中的一个和相同的项目来体现。仅在相互不同的从属权利要求中引用确定措施并不表明这些措施的组合不能够用来产生良好的效果。

Claims (12)

1.一种用于检测可移动物体(2)的移动的检测电路(1)，所述检测电路(1)包括：
检测器(100，200)，用于检测可移动物体(2)的移动，该检测器(100，200)包括检测单元(101-136，201-204)，用于检测位于该检测单元(101-136，201-204)的位置处的来源于源(4)的光点(3)，位于该位置处的光点(3)取决于所述移动；以及
参考检测器(300)，用于补偿老化变化和/或过程变化，参考检测器(300)包括参考检测单元(301-304)，参考检测单元(301-304)用于标定该检测单元(101-136，201-204)。
2.如权利要求1所述的检测电路(1)，其特征在于：所述检测器(100，200)包括第一检测器(100)，所述第一检测器(100)用于检测所述可移动物体(2)在检测电路(1)的平面内的第一方向的第一移动，所述检测单元(101-136，201-204)包括第一检测单元(101-136)，所述第一检测单元(101-136)用于检测在所述第一检测单元(101-136)的位置处的光点(3)的存在或缺失，所述光点(3)的位置取决于所述第一移动。
3.如权利要求2所述的检测电路(1)，其特征在于：所述第一检测器(100)部分地位于依赖于可移动物体(2)的位置的光点(3)内，而参考检测器(300)则完全地位于独立于可移动物体(2)的位置的光点(3)内。
4.如权利要求1所述的检测电路(1)，其特征在于：所述检测器(100，200)包括第二检测器(200)，所述第二检测器(200)用于检测所述可移动物体(2)在第二方向的第二移动，所述第二方向垂直于所述检测电路(1)的平面，所述光点(3)的强度取决于所述第二移动，所述检测单元(101-136，201-204)包括第二检测单元(201-204)，所述第二检测单元(201-204)用于检测在所述第二检测单元(201-204)的位置处的所述光点(3)的第一强度或第二强度，所述第一强度和所述第二强度是不等于零的不同强度。。
5.如权利要求4所述的检测电路(1)，其特征在于：所述第二检测器(200)完全位于独立于可移动物体(2)的位置的光点(3)内，而参考检测器(300)完全位于独立于可移动物体(2)的位置的光点(3)之外。
6.如权利要求1所述的检测电路(1)，其特征在于：还包括：
源(4)，所述源(4)用于生成光信号，所述可移动物体(2)包括用于将所述光信号反射到所述检测电路(1)的反射体(5)，所述光点(3)从所述反射的光信号产生。
7.如权利要求1所述的检测电路(1)，其特征在于：所述检测单元(101-136，201-204)包括用于生成光电元信号的光电元(420)，所述光电元(420)耦合到用于将所述光电元信号数字化的晶体管(421)，而所述参考检测单元(301-304)包括用于生成参考光电元信号的参考光电元(410)，所述参考光电元(410)与被耦合到该晶体管(421)的参考晶体管(411)耦合。
8.如权利要求1所述的检测电路(1)，其特征在于：所述检测电路(1)是集成检测电路，所述集成检测电路以薄膜多晶硅技术、单晶硅衬底技术、发光二极管技术和有机发光二极管技术中的至少一种技术为基础。
9.一种检测装置(10)，所述检测装置(10)包括如权利要求1所述的检测电路(1)，还包括所述可移动物体(2)。
10.如权利要求9所述的检测装置(10)，其特征在于：所述可移动物体(2)的移动由倾斜所述可移动物体(2)或由向下推动所述可移动物体(2)所导致。
11.一种设备(20)，所述设备(20)包括如权利要求1所述的检测电路(1)，还包括人机界面，所述人机界面包括所述可移动物体(2)。
12.如权利要求11所述的设备(20)，其特征在于：所述人机界面还包括显示器(21)，所述显示器(21)是包括所述检测电路(1)的集成显示器。
13.一种用于经由检测电路(1)检测可移动物体(2)的移动的方法，所述方法包括：
经由检测器(100，200)的第一检测步骤，所述第一检测步骤检测所述可移动物体(2)的移动，所述第一检测步骤包括在所述检测单元(101-136，201-204)的位置处经由检测单元(101-136，201-204)检测来源于源(4)的光点(3)的第一分步骤，所述光点(3)的位置取决于所述移动，以及
经由参考检测器(300)的第二检测步骤，用于补偿老化变化和/或过程变化，所述第二检测步骤包括经由参考检测单元(301-304)来标定所述检测单元(101-136，201-204)的第二分步骤。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007122549A2 (en) * 2006-04-21 2007-11-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Detection circuit for detecting movements of a movable object
EP2310934A2 (en) * 2008-04-08 2011-04-20 Nxp B.V. Optical pointing device having improved environmental resistance and reflected noise prevention and compensation
US8822903B2 (en) * 2008-09-23 2014-09-02 Nxp, B.V. Detection system for the detection of movements of a movable object, a method of detecting movements of a movable object, and an IC having implemented therein the detection system
GB2465355A (en) * 2008-11-13 2010-05-19 Paul Richard Heywood Thumbstick or joystick input device
EP2388682B1 (en) * 2010-05-18 2013-05-01 Nxp B.V. Method and apparatus for misalignment compensation in optical joysticks
EP2485112A1 (en) * 2011-02-07 2012-08-08 Knowles Electronics Asia PTE. Ltd. Joystick input device
FR3047817B1 (fr) * 2016-02-11 2019-11-22 Bigben Interactive Sa Procede de controle d'une position et/ou d'un deplacement d'un curseur de visee
US10245112B2 (en) * 2016-06-27 2019-04-02 Corindus, Inc. Interlocking system and method for joysticks in a catheter procedure system
EP3983042A4 (en) 2019-07-15 2023-01-11 Corindus, Inc. SYSTEMS AND METHODS FOR A CONTROL STATION FOR ROBOTIC INTERVENTIONAL PROCEDURES USING A VARIETY OF ELONGATED MEDICAL DEVICES

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4533827A (en) 1982-10-06 1985-08-06 Texas A&M University Optical joystick
US4686361A (en) * 1983-03-08 1987-08-11 Bard Arnold D Joystick control unit
US4652741A (en) * 1984-11-08 1987-03-24 Spacelabs Inc. Radiant beam coordinate detector
US5355149A (en) * 1992-05-27 1994-10-11 Spacelabs Medical, Inc. Scanning system for touch screen keyboards
US5392146A (en) * 1993-01-25 1995-02-21 Motorola, Inc. Optical rotary control device
US5428369A (en) * 1994-06-07 1995-06-27 Kensington Microware Limited Computer pointing device
US5621207A (en) * 1994-08-29 1997-04-15 Hasbro, Inc. Optical joystick using a plurality of multiplexed photoemitters and a corresponding photodetector
US5943233A (en) * 1994-12-26 1999-08-24 Sharp Kabushiki Kaisha Input device for a computer and the like and input processing method
US5610394A (en) * 1996-04-29 1997-03-11 Itron, Inc. Rotation monitor disturbance neutralization system
JPH10207616A (ja) 1997-01-20 1998-08-07 Sharp Corp 入力装置
US6329647B1 (en) 2000-07-03 2001-12-11 Peter J. Mikan Compensation reference circuit for opto-mechanical joystick
JP2003099189A (ja) * 2001-04-24 2003-04-04 Agilent Technol Inc 入力装置
DE10158777B4 (de) * 2001-11-30 2004-05-06 3Dconnexion Gmbh Anordnung zum Erfassen von Relativbewegungen oder Relativpositionen zweier Objekte
DE10158775B4 (de) * 2001-11-30 2004-05-06 3Dconnexion Gmbh Anordnung zum Erfassen von Relativbewegungen oder Relativpositionen zweier Objekte
US6703599B1 (en) * 2002-01-30 2004-03-09 Microsoft Corporation Proximity sensor with adaptive threshold
WO2003088204A1 (en) * 2002-04-12 2003-10-23 Obermeyer Henry K Multi-axis joystick and transducer means therefore
US20030234351A1 (en) * 2002-06-25 2003-12-25 Chong-Hin Chee Brightness independent optical position sensor
US6963059B2 (en) * 2003-07-01 2005-11-08 Em Microelectronic-Marin Sa Method and system for optimizing illumination power and integration time in an optical sensing device
US7408145B2 (en) * 2003-09-23 2008-08-05 Kyle Holland Light sensing instrument with modulated polychromatic source
US7544924B2 (en) * 2006-02-17 2009-06-09 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Directional input device with a light directing shaft
EP2013690A2 (en) * 2006-04-21 2009-01-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Detection circuit for detecting movements of a movable object
WO2007122556A2 (en) * 2006-04-21 2007-11-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Detection circuit for detecting movements of a movable object
WO2007122549A2 (en) * 2006-04-21 2007-11-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Detection circuit for detecting movements of a movable object

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