KR20100136433A - 광학 핑거 내비게이션 장치 및 그 제조 방법, 및 광학 핑거 내비게이션을 갖는 휴대형 전자 시스템 - Google Patents

광학 핑거 내비게이션 장치 및 그 제조 방법, 및 광학 핑거 내비게이션을 갖는 휴대형 전자 시스템 Download PDF

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KR20100136433A
KR20100136433A KR1020100057937A KR20100057937A KR20100136433A KR 20100136433 A KR20100136433 A KR 20100136433A KR 1020100057937 A KR1020100057937 A KR 1020100057937A KR 20100057937 A KR20100057937 A KR 20100057937A KR 20100136433 A KR20100136433 A KR 20100136433A
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게리 알 트롯
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아바고 테크놀로지스 이씨비유 아이피 (싱가포르) 피티이 리미티드
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Abstract

본 발명은 광학 핑거 내비게이션 장치에 관한 것이다. 광학 핑거 내비게이션 장치의 실시예는 핑거 인터페이스면을 포함하는 광 가이드 필름(LGF), 광원으로부터의 광을 핑거 인터페이스면에 공급하기 위해 LGF와 광 통신하는 광원, 센서 및 내비게이션 엔진을 구비한다. LGF의 적어도 일부는 내부 전반사(TIR)를 나타낸다. 센서는, LGF로부터 센서로의 광의 반사를 변형하는 손가락과 핑거 인터페이스면 사이의 접촉에 응답하여 LGF로부터의 광을 검출한다. 센서에 의해 검출된 광은 손가락과 핑거 인터페이스면 사이의 접촉에 응답하여 센서의 적어도 일부에 걸쳐 변화된다. 내비게이션 엔진은 검출된 광에 응답하여, 센서와 관련된 손가락의 횡방향 이동을 나타내는 횡방향 이동 정보를 생성하도록 구성된다.

Description

광학 핑거 내비게이션 장치 및 그 제조 방법, 및 광학 핑거 내비게이션을 갖는 휴대형 전자 시스템{OPTICAL FINGERPRINT NAVIGATION DEVICE WITH LIGHT GUIDE FILM}
본 발명은 광 가이드 필름을 구비한 광학 핑거 내비게이션 장치에 관한 것이다.
광학 내비게이션 장치는, 광학 이미저(optical imager)가 움직임을 연산하기 위해 디지털 이미지를 생성할 수 있도록, 광원을 사용하여 내비게이션 표면을 비춘다. 예컨대, 광학 이미저는 표면 위의 손가락을 이미징하고 연속적인 이미지의 비교에 근거하여 내비게이션 신호를 생성할 수 있다. 그러나, 종래의 내비게이션 장치의 사이즈가 감소됨에 따라, 광학 내비게이션 입력을 검출하는 이미저의 물리적 공간도 감소된다.
어떤 종래의 광학 내비게이션 장치 패키지는 대략 2.5mm의 두께 또는 광학 높이(optical height)를 갖는다. 광학 높이는 광학 핑거 인터페이스 표면으로부터 대응하는 센서까지의 거리를 말한다. 광학 높이는 광학 트랙이라고도 한다. 2.5mm의 광학 트랙 또는 두께는 휴대전화 및 소형의 휴대형 퍼스널컴퓨팅(PC) 주변장치 등의 휴대형 장치의 임의의 구현을 위해서는 너무 두껍다고 생각된다.
많은 광학 내비게이션 장치는 광을 광원으로부터 내비게이션 표면까지 보내기 위해 광 가이드(light guide)라고 불리는 이산 소자(discrete element)를 사용한다. 광원으로부터의 광은 광 가이드의 경계와 교차할 때까지 광 가이드를 통해 이동한다. 광이 광 가이드의 경계와 교차하면, 광은 부분적으로 광 가이드를 빠져나가고 부분적으로는 광 가이드 내에서 반사하거나, 광 가이드의 경계에서 전부 반사되어 광 가이드 내의 새로운 방향으로 이동한다. 이런 종류의 반사를 "내부 전반사(total internal reflection, TIR)"라고 하며, 경계에서의 입사각, 광 가이드와 광 가이드의 외부 물질의 굴절률에 의해 좌우된다. 일반적으로 광 가이드는 성형된 하나의 투명 플라스틱이고, 광 가이드 소자의 두께는 광학 내비게이션 장치의 전체 두께를 직접적으로 증가시킨다.
핑거 내비게이션 장치의 실시예가 설명된다. 일 실시예에서, 핑거 내비게이션 장치는 광 가이드 필름(LGF), 광원, 센서 및 내비게이션 엔진을 구비한다. LGF는 핑거 인터페이스면을 포함하고, LGF의 적어도 일부는 내부 전반사(TIR)를 나타낸다. 광원은 광원으로부터의 광을 핑거 인터페이스면에 제공하기 위해 LGF와 광소통 한다. 센서는 손가락과 핑거 인터페이스면 사이의 접촉에 응답하여 LGF 및 다른 소스로부터의 광을 검출하도록 구성된다. 작은 기하학적 구조 또는 외부 조건으로 인해, 다른 소스로부터의 광이 없을 수도 있다. 따라서 LGF가 필요하다. 손가락과 핑거 인터페이스면 사이의 접촉은 LGF로부터 센서로의 광의 반사를 변형한다. 센서에 의해 검출된 광은 손가락과 핑거 인터페이스면 사이의 접촉 및 움직임에 응답하여 센서의 적어도 일부에 걸쳐 변한다. 내비게이션 엔진은 검출된 광에 대한 변형에 응답하여 센서에 대한 손가락의 횡방향 이동(lateral movement)을 나타내는 횡방향 이동 정보를 생성하도록 구성된다. 핑거 내비게이션 장치의 다른 실시예도 설명된다.
또한 방법 실시예도 설명된다. 일 실시예에서, 상기 방법은 핑거 내비게이션 장치의 제조 방법이다. 상기 방법은 광 가이드 필름(LGF)의 핑거 인터페이스면 위에 복수의 비평면 소자(non-planar element)를 형성하는 단계와, LGF를 센서에 연결하는 단계 및 LGF와 광 소통하는 광원을 연결하는 단계를 포함한다. 비평면 소자는 LGF의 실질적으로 평면인 주 표면(major surface)을 넘어 적어도 부분적으로 돌출한다. LGF의 적어도 일부는 내부 전반사(TIR)를 나타낸다. 센서는 손가락과 핑거 인터페이스면 사이의 접촉 및 움직임에 따라 LGF로부터의 광의 패턴 변화를 검출하도록 구성된다. 손가락과 핑거 인터페이스면 사이의 접촉은, TIR을 변형하여, 핑거 인터페이스면의 적어도 일부에 걸친 LGF로부터 광의 일부가 LGF로부터 벗어나고 핑거 응답 기능과 상호작용할 수 있게 해준다. 광의 적어도 일부는 LGF로부터 벗어나고 손가락과 상호작용하고 센서에 도달하는 광의 패턴을 변형한다. 광원은 광을 LGF를 통해 핑거 인터페이스면에 제공한다. 방법의 다른 실시예도 설명된다.
또한 시스템의 실시예가 설명된다. 일 실시예에서, 시스템은 광학 핑거 내비게이션을 갖는 휴대형 전자 시스템이다. 시스템은 내비게이션 인디케이터를 포함하는 디스플레이, 핑거 인터페이스면을 갖는 광 가이드 필름(LGF), LGF와 광 소통하는 광원 및 광학 핑거 내비게이션 장치를 구비한다. LGF의 적어도 일부는 내부 전반사(TIR)를 나타낸다. 광원은 LGF를 통해 핑거 인터페이스면에 광을 제공한다. 광학 핑거 내비게이션 장치는 손가락과 핑거 인터페이스면 사이의 접촉에 따라 검출된 광 패턴의 변화에 근거하여 내비게이션 인디케이터를 이동시키기 위한 내비게이션 신호를 생성하도록 구성된다. 손가락과 핑거 인터페이스면 사이의 접촉은 LGF로부터 센서로의 광의 반사를 변형하고, 센서의 적어도 일부에 걸쳐 센서에 의해 검출된 광을 변경한다. 또한 시스템의 다른 실시예가 설명된다.
본 발명의 실시예의 다른 관점 및 이점은 본 발명의 원리의 예로서 도시된 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
본 발명에 의하면, 광 가이드 필름을 구비한 광학 핑거 내비게이션 장치를 얻을 수 있다.
도 1은 광학 핑거 내비게이션 장치의 형태의 사용자 입력 장치의 일 실시예의 사시도,
도 2(a)는 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치의 일 실시예의 단면도,
도 2(b)는 광 가이드 필름(LGF)의 내부 전반사를 변형하기 위해 손가락이 LGF에 대해 위치한, 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치의 일 실시예의 단면도,
도 3(a)는 LGF의 내부 전반사를 변형하기 위해 지문 리지(ridge) 및 지문 밸리(valley)가 LGF에 대해 위치한, 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치의 일 실시예의 단면도,
도 3(b)는 LGF의 내부 전반사를 변형하기 위해 지문 리지 및 지문 밸리가 LGF에 대해 또 다른 위치에 위치한, 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치의 일 실시예의 또 다른 단면도,
도 4(a)는 LGF의 주 표면 위에 비평면 소자를 포함하는, 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치의 또 다른 실시예의 단면도,
도 4(b)는 손가락의 지문 리지 및 지문 밸리에 대한 도 4(a)의 단면도,
도 5는 불규칙적인 비평면 소자를 포함하는, 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치의 다른 실시예의 단면도,
도 6은 인캡슐런트(encapsulant)를 포함하는, 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치의 또 다른 실시예의 단면도,
도 7은 광학 핑거 내비게이션을 구비한 휴대형 전자 시스템의 일 실시예의 블럭도,
도 8은 LGF를 이용하는 광학 핑거 내비게이션의 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도,
도 9는 LGF를 이용하는 광학 핑거 내비게이션 장치를 제조하는 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
명세서 전반에 걸쳐 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타내는 데 사용될 수 있다.
필름은 일부 실시예에서 광 가이드로서 이용된다. 광 가이드 필름(LGF)은 종래의 광 가이드보다 더 얇고, 그 결과, LGF를 사용하여 더 얇은 광학 핑거 내비게이션 장치를 제조할 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예에서, LGF는 LGF로부터 산란된 광을 증가시키는 비평면 소자를 포함한다. 비평면 소자는 손가락과 상호작용하여 광의 산란(scattering)을 변형한다. 비평면 소자의 기하학적 구조는 LGF를 벗어나는 광의 양을 증가시키고, 그 결과 센서에 의해 검출된 이미지는 더 강하여 검출하기가 더 쉽다. 결과적으로, LGF에 공급되는 광량을 감소시킬 수 있고 배터리 전력을 아낄 수 있다. 센서는 변형된 광 산란을 검출한다.
도 1은 광학 핑거 내비게이션 장치(100)의 형태의 사용자 입력 장치의 일 실시예의 사시도를 나타낸다. 광학 핑거 내비게이션 장치(100)는 광 가이드 필름(LGF)(102), 하나 이상의 광원(104) 및 센서(106)를 구비한다. 광학 핑거 내비게이션 장치(100)가 특정한 구성 요소 및 기능을 갖고 도시 및 설명되지만, 다른 실시예는 더 적거나 더 많은 구성요소를 갖고 더 적거나 더 많은 기능을 용이하게 하도록 구현될 수 있다.
일부 실시예에서, LGF(102)는 광 투과 물질 필름으로 이루어진다. 임의의 실시예에서, LGF(102)는 유연해서 전자기기에 실장될 때 구부러질 수 있어서 공간 이용 위치에서 구성요소의 기계적 배치를 용이하게 할 수 있다. LGF(102)는 구부러져도 광원(104)에서 생성된 광의 내부 전반사(TIR)에 의한 바람직한 광학 특성을 여전히 유지할 수 있다. 다른 실시예에서, LGF(102)는 실질적으로 평면이다. LGF(102)가 곡선 구조를 가질 수 있다고 하여도, LGF(102)의 광학 특성은 LGF(102) 내에서의 광의 TIR에 있어서 평면 구조와 유사하다. 일부 실시예에서, LGF(102)는 TIR을 더 용이하게 하기 위해 연마된 표면을 가질 수 있다. 부가적으로, 반사성 코팅이 LGF(102)의 표면에 적용될 수 있다.
일부 실시예에서, 일반적으로 LGF(102)는 종래의 광 가이드보다 상당히 얇다. 종래의 광 가이드는 일반적으로 약 수밀리미터 두께이다. 종래 두께의 광 가이드에서는, 광이 두꺼운 광 가이드를 빠져나가기 전에 광선은 인터페이스로부터 최소 횟수의 반사를 겪는다. 대조적으로, 박막형 광 가이드에서는 인터페이스로부터 많은 수의 내부 반사가 일어난다. 따라서 접촉하는 손가락과의 상호작용은 크게 증가한다. 일 실시예에서, LGF(102)는 대략 30 내지 100 미크론(micron)의 두께를 갖는다.
임의의 실시예에서, LGF(102)는 증착, 캐스트필름 사출(cast film extrusion), 엠보싱 등의 박막 플라스틱 제조 기술을 이용하여 형성되고, 그 결과 주입 성형 등의 종래의 광 가이드를 형성하는 데 이용되는 기술을 이용하는 것보다 더 얇은 제품을 생산할 수 있다. LGF(102)가 종래의 광 가이드보다 훨씬 얇고, 효율적이며 고휘도 면 조명(area illumination)을 제공하기 때문에, 광학 핑거 내비게이션 장치(100)의 전체 두께가 감소된다.
LGF(102)는 주 표면(main surface)(112)을 포함한다. 예시된 실시예에서는, 주 표면(112)은 LGF(102)의 상부 표면이다. 도시된 바와 같이, 주 표면(112)은 실질적으로 평면인 부분을 포함한다. 또한 주 표면(112)은 LGF(102)의 곡선 부분의 상부 표면을 포함할 수 있다.
또한 LGF(102)는 핑거 인터페이스면(114)을 포함한다. 더 자세하게는, 주 표면(112)의 일부가 핑거 인터페이스면(114)으로서 지정된다. 핑거 인터페이스면(114)은 일반적으로 손가락(도시하지 않음)이 LGF(102)에 접촉하는 주 표면(112)의 일부이다. 일부 실시예에서, 핑거 인터페이스면(114)은 원형이다. 다르게는, 핑거 인터페이스면(114)은 원형이 아니다.
핑거 인터페이스면(114)은 사용자가 LGF(102)와 접촉하는 것을 용이하게 한다. 예컨대, 사용자의 손가락이 핑거 인터페이스면(114)에 접촉하는 것은, 그렇지 않으면 TIR에 의해 반사되었을 광이, 적어도 부분적으로는, 손가락이 LGF(102)에 접촉하는 광 가이드를 빠져나가게 한다. LGF를 빠져나가는 광의 일부는 손가락에서 반사되고 센서(106)로 되돌아간다. 센서(106)는 이 반사광의 결과로서 광 강도의 변화를 검출한다. 일부 실시예에서, 비평면 소자(도시하지 않음)는 핑거 인터페이스면(114)에서 LGF(102)를 빠져나가는 광량을 증가시킴으로써 손가락으로부터 산란되는 광량을 증가시킨다. 비평면 소자는 도 4(a), 4(b), 도 5를 참조하여 더 상세히 설명된다. 손가락 접촉이 모니터링되고 손가락 움직임이 연산될 수 있기 때문에, 핑거 인터페이스면(114)과 접촉하는 손가락은 LGF(102)에서의 사용자 입력을 용이하게 한다.
도 2(a)는 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치(100)의 일 실시예의 단면도를 나타낸다. 광학 핑거 내비게이션 장치(100)는 LGF(102), 광원(104), 센서(106) 및 하나 이상의 스페이서(206)를 구비한다. LGF(102)는 주 표면(112)을 포함한다. 광원(104)은 LGF(102)를 향해 광을 보낸다. LGF(102)는 광의 입사각 및 LGF(102)의 양쪽 경계의 물질의 상대적 굴절률에 의존하는 TIR을 통해 내부적으로 광을 반사한다. 또한 낮은 각도의 광선(202) 및 높은 각도의 광선(204)이 도시된다. 본 명세서에서 광의 각도와 관련하여 사용되는 "낮은" 및 "높은"은, LGF(102) 표면의 법선으로부터의 각도가 아니라 LGF(102)의 표면으로부터의 광선의 상대적 각도를 말한다.
일부 실시예에서, 낮은 각도의 광선(202)은 LGF(102)와 주위 환경 사이의 경계에 만날 때 내부적으로 전반사된다. 그러나, 높은 각도의 광선(204)은 LGF(102)와 주위 환경 사이의 경계에서 LGF(102)로부터 벗어날 수 있다. 높은 각도의 광선(204)은 센서(106)에 의해 검출되고/되거나 손가락과 상호작용할 수 있다.
일 실시예에서, 스페이서(206)는 LGF(102)와 센서(106) 사이에 배치된다. 스페이서(206)는 센서(106)를 LGF(102)로부터 정해진 거리로 유지한다. 센서(106)와 LGF(102) 사이의 간격을 유지함으로써, 스페이서는 갭(208)을 생성한다. 갭(208)은 공기 등의 주위 환경에 있는 액체를 포함할 수 있고, 또는 비활성 가스 등의 별개의 유체를 포함할 수 있다. 어떤 환경에서는, 갭(208)이 진공 또는 상대적으로 낮은 밀도의 유체를 유지한다. 임의의 실시예에서, 스페이서(206)는 하나 이상의 구형 소자이다.
도 2(b)는 LGF(102)의 TIR을 변형하기 위해 손가락(210)이 LGF(102)에 대해 위치한, 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치의 일 실시예의 단면도를 나타낸다. 도시된 실시예에서, 손가락(210)은 LGF(102)의 핑거 인터페이스면(114)에 물리적으로 접촉하고 LGF(102) 내에서 반사되는 광의 TIR을 변형한다. 손가락(210)과 LGF(201) 사이의 물리적 접촉은 TIR을 변형하고 적어도 부분적으로 LGF(102)의 광을 산란시킨다. LGF(102)로부터 주위 환경까지에서 및 LGF(102)로부터 손가락 까지로의 굴절률 변화에 기인한 표면 함수의 변화는 이미저에 의해 검출되는 광학 기능(산란 및 흡수)에 변화를 야기한다. 일부 실시예에서, 손가락(210)은 공기의 굴절률에 비해, 상대적으로 보다 LGF(102)의 굴절률에 더 가까운 굴절률을 갖는다. 그 결과, LGF 주위의 경계에서 내부적으로 전반사하였을 낮은 각도의 광선(202)은, 대신에 손가락(210)에 의해 적어도 부분적으로 산란되어 센서(106)에 의해 검출되는 광 패턴을 변화시킨다. 또한, 손가락(210)의 부재시에 센서(106)로부터 멀어지는 방향의 환경으로 벗어났을 높은 각도의 광선(204)은, 손가락에 의해 센서(106)를 향하여 반사되어 센서(106)에 의해 검출되는 광 패턴을 변화시킬 수 있다. 임의의 실시예에서, 광은 손가락(210)에서 반사되고, 그렇지 않으면 도달하지 않았을 센서(106)에 도달한다. 손가락(210)에서 센서(106)로 반사된 광은 센서(106)에 의해 검출되는 광 패턴을 변화시킨다.
도 3(a) 내지 도 5는 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치(100)의 실시예의 단면의 확대도를 도시한다. 도 3(a)는 LGF(102)의 TIR을 변형하도록 지문 리지(ridge)(302) 및 지문 밸리(valley)(304)가 LGF(102)에 대해 위치한, 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치의 일 실시예의 단면도를 도시한다. 손가락(210)은 복수의 지문 리지(302)를 포함한다. 지문 리지(302) 사이에는 지문 밸리(304)가 있다. 임의의 실시예에서, 손가락(210)이 핑거 인터페이스면(114)에 접촉하면, 지문 리지(302)는 핑거 인터페이스면(114)과 직접 접촉하고, 작은 공기주머니(306)는 지문 밸리(304)에 남는다.
상술한 바와 같이, TIR은 상대적 굴절률 및 입사각에 따라 달라진다. 일 실시예에서, 높은 각도의 광선(204)이 핑거 인터페이스면(114)과 접하는 경우 지문 리지(302)가 핑거 인터페이스면(114)과 접촉하면, 높은 각도의 광선(204)은 지문 리지(302)에 의해 적어도 부분적으로 반사될 수 있다. 그 결과, 센서(106)에 의해 검출된 이미지는 지문 리지(302)와의 접촉에 의해 변형된다.
낮은 각도의 광선(202)이 지문 리지(302)가 위치하는 핑거 인터페이스면에 접하는 경우, 손가락 부재인 경우 핑거 인터페이스면(114)에서 내부적으로 전반사되었을 낮은 각도의 광(202)이 산란될 수 있다. 낮은 각도의 광선(202)으로부터의 산란된 광은 센서(106)를 향해 산란되고 센서(106)에 의해 검출되는 이미지를 변형할 수 있다.
도 3(b)는 LGF(102)의 TIR을 변형하도록 지문 리지(302) 및 지문 밸리(304)가 LGF(102)에 대해 또 다른 위치에 위치한, 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치(100)의 일 실시예의 또 다른 단면도이다. 도시된 실시예에서, 높은 각도의 광선(204)은 지문 밸리(304)가 있는 핑거 인터페이스면(114)과 교차한다. 그 결과, 높은 각도의 광선(204)은 LGF(102)로부터 적어도 부분적으로 벗어날 수 있다. 마찬가지로, 낮은 각도의 광선(202)은 지문 밸리(304)가 있는 핑거 인터페이스면(114)과 교차한다. 그 결과, 낮은 각도의 광선(202)은 핑거 인터페이스면(114)에서 TIR을 나타낸다. 지문 위치의 변화는 광선(202, 204)의 집합(collection ensemble)의 TIR의 패턴의 변화를 초래한다. 패턴의 변화는 센서(106)에 의해 검출된다.
어떤 실시예에서, 손가락(210)이 핑거 인터페이스면(114) 위를 움직이면, 핑거 인터페이스면(114)에서의 높은 각도의 광선(204)의 굴절 타입과 양 및 낮은 각도의 광선(202)의 산란이 변할 수 있다. (도 3(a)에 도시된 바와 같이) 높은 각도의 광선(204)과 핑거 인터페이스면의 교차지점에 지문 리지(302)가 위치하도록 손가락(210)이 놓여지면, 높은 각도의 광선(204)이 지문 리지(302)에 의해 적어도 부분적으로 산란된다. 마찬가지로, (도 3(a)에 도시된 바와 같이) 낮은 각도의 광선(202)과 핑거 인터페이스면의 교차지점에 지문 리지(302)가 위치하도록 손가락(210)이 놓여지면, 낮은 각도의 광선(202)이 지문 리지(302)에 의해 적어도 부분적으로 산란된다. (도 3(b)에 도시된 바와 같이) 높은 각도의 광선(204)과 핑거 인터페이스면의 교차지점에 지문 밸리(304)가 위치하도록 손가락(210)이 놓여지면, 높은 각도의 광선(204)이 LGF(102)로부터 적어도 부분적으로 벗어날 수 있다. (도 3(b)에 도시된 바와 같이) 낮은 각도의 광선(202)과 핑거 인터페이스면의 교차지점에 지문 밸리(304)가 위치하도록 손가락(210)이 놓여지면, 낮은 각도의 광선(202)이 TIR을 나타낸다. 손가락(210)의 위치가 변할 때, 높은 각도의 광선(204)과 낮은 각도의 광선(202)으로부터의 더 많거나 더 적은 광이 이 센서(106)의 위치에 도달함에 따라 센서(106)는 이 변화를 검출한다.
도 4(a)는 LGF(102)의 주 표면(112) 상에 비평면 소자(402)를 포함하는, 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치(100)의 또 다른 실시예의 단면도를 나타낸다. 일 실시예에서, 비평면 소자(402)는 주 표면(112)을 갖는 평면 밖에 있다. 일 실시예에서, 비평면 소자(402)는 핑거 인터페이스면(114) 전체에 걸쳐 균일하게 분포된다. 다른 실시예에서, 비평면 소자(402)는 핑거 인터페이스면(114) 전체에 걸쳐 불균일하게 분포된다. 임의의 실시예에서, 비평면 소자(402)는 주 표면(112) 위로 적어도 부분적으로 돌출한다. 일 실시예에서, 비평면 소자(402)는 핑거 인터페이스면(114)에 범프(bump)를 포함한다. 다른 실시예에서, 비평면 소자(402)는 오목하다. 비평면 소자는 LGF(102) 내에서 광선에 대한 입사각이 달라지게 한다. 입사각이 달라지는 것은, 다른 경우에 내부적으로 전반사되었을 광선을 산란시키게 된다.
비평면 소자(402)는 LGF(102)의 TIR을 변형하고 광원(104)으로부터의 광을 산란시킨다. 일 실시예에서, 비평면 소자(402)는 적어도 일부의 광이 센서(106)를 향하도록 광원(104)으로부터의 광을 산란시킨다. 일부 실시예에서, 비평면 소자(402)는 적어도 일부의 광이 센서(106)로부터 멀어지도록 광원(104)으로부터의 광을 산란시킨다. 예컨대, 광이 비평면 소자(402)에 충돌하면, 주 표면(112)에 의해 내부적으로 전반사되었을 낮은 각도의 광선(406)은 센서(106)로부터 멀어지는 방향으로 적어도 부분적으로 LGF(102)를 벗어날 수 있다. 비평면 소자(402)에 의해 센서(106)로부터 멀어지도록 산란된 광은 핑거 인터페이스면(114)을 조명하도록 기능할 수 있다. 또한 비평면 소자(402)에 의해 센서(106)로부터 멀어지도록 산란된 광은 손가락(210)과 상호작용하고 센서(106)로 다시 반사될 수 있다. 비평면 소자(402)에 의해 야기된 이들 상호작용의 효과는 센서(106)에 의해 검출된 신호를 증가시키는 것이다.
일 실시예에서, 센서(106)는 센서(106)를 향하는 광으로부터 이미지를 생성한다. 센서(106)를 향해 비평면 소자(402)에 의해 산란된 광은 센서(106)에 의해 생성된 정적 이미지로 표현된다. 임의의 실시예에서, 센서(106)에 의해 생성된 이미지의 변화는 핑거 인터페이스면(114) 위에서의 손가락(210)에 의한 움직임으로 해석된다.
비평면 소자(402)의 작용은 비평면 소자가 없는 평면 TIR 도파관에 비해 센서(106) 위의 지문 리지 및 밸리의 산란과 흡수의 휘도 및 복잡도를 증가시키는 것이다. 이 휘도의 증가는 움직임을 검출하는 능력을 향상시킨다. 비평면 소자는 높은 것에서 낮은 것으로의(예컨대, LGF에서 공기로의) 인덱스(index) 변화를 갖는다. 일 실시예에서, 공기방울 또는 나노 구체(nano-sphere)는, 국소적 정적 산란을 증가시키기 위한 또 다른 수단으로서, 인덱스 변화가 큰 LGF 필름의 영역(114) 내로 유도될 수 있다. 그러나, 범프는 손가락에 응답하여 가장 많이 변하기 때문에, 어떤 실시예에서는 범프가 바람직할 수 있다.
도 4(b)는 손가락의 지문 리지(302) 및 지문 밸리(304)에 대한 도 4(a)의 단면도를 나타낸다. 임의의 실시예에서, 손가락(210)이 핑거 인터페이스면(114)에 접촉하면, 지문 리지(302)는 하나 이상의 비평면 소자(402)와 직접 접촉하고, 지문 밸리(304)에는 작은 공기주머니가 남는다. 비평면 소자(402)와 접촉한 지문 리지(302)는 LGF(102) 내의 광의 내부 반사를 변형한다. 예컨대, 비평면 소자(402)에 충돌하는 높은 각도의 광선(404)은, 도 4(a)의 경우에서와 같이, 비평면 소자(402)에 공기가 인접하고 있는 경우 내부적으로 전반사된다. 그 대신, 도 4(b)의 경우에서와 같이, 지문 리지(302)가 비평면 소자(402)에 인접하고 있으면, 높은 각도의 광선(404)은 LGF(102)를 적어도 부분적으로 벗어난다. 내부 반사의 이러한 변화는 적어도 부분적으로 공기와 지문 리지(302)의 굴절률에 차이가 있는 것에 기인한다. 복수의 광선의 내부 반사의 변화는 센서(106)로 들어가는 광을 변형한다. 결과적으로, 센서(106)에 의해 생성된 이미지도 변화한다. 일 실시예에서, 광학 핑거 내비게이션 장치(100)는 생성된 이미지의 변화를 핑거 인터페이스면(114)의 전반에 걸친 손가락(210)에 의한 움직임으로 해석한다.
도 5는 프리즘 형상 또는 불규칙적 비평면 소자(502)를 포함하는, 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치(100)의 또 다른 실시예의 단면도를 나타낸다. 불규칙적 비평면 소자(502)는 임의의 형상을 가질 수 있다. 어떤 실시예에서, 불규칙적 비평면 소자(502)는 랜덤한 형상으로 나타날 수 있다. 예컨대, 불규칙적 비평면 소자(502)는 핑거 인터페이스면(114)에서 형성된 임의의 텍스처(texture)일 수 있다. 불규칙적 비평면 소자(502)는 핑거 인터페이스면(114) 전체에 걸쳐 균일하게 분포된다. 또 다른 실시예에서, 불규칙적 비평면 소자(502)는 핑거 인터페이스면(114) 전체에 걸쳐 균일하게 분포되지 않는다. 어떤 실시예에서는, 불규칙적 비평면 소자(502)는 핑거 인터페이스면(114)의 표면 위의 먼지 또는 기름 등의 환경적 요소로 구성될 수 있다.
불규칙적 비평면 소자(502)는 LGF(102) 내의 광의 내부 반사를 변형한다. 어떤 실시예에서는, 불규칙적 비평면 소자(502)는 LGF(102)에서 벗어난 적어도 일부의 광을 산란한다. 센서(106)를 향해 산란된 광은 센서(106)에 의해 검출된다. 센서(106)로부터 멀어지도록 산란된 광은 핑거 인터페이스면(114)을 조명하고 손가락(210)과 상호작용할 수 있다.
일 실시예에서, 도 4(b)와 관련하여 상술한 바와 같이, 불규칙적 비평면 소자(502)는 다른 비평면 소자(402)와 마찬가지의 방식으로 지문 리지(302) 및 지문 밸리(304)와 상호작용한다. 예컨대, 불규칙적 비평면 소자(502)와 접촉하는 지문 리지(302)는, 그렇지 않으면 센서(106)를 향해 산란되었을 적어도 일부의 광을 흡수하고, 센서(106)에 의해 검출되는 광의 변화를 초래할 수 있다.
도 6은 인캡슐런트(encapsulant)(602)를 포함하는 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치(100)의 또 다른 실시예의 단면도를 도시한다. 일 실시예에서, 인캡슐런트(602)는 센서(106)를 덮어 센서(106)를 보호한다. 임의의 실시예에서, 인캡슐런트(602)는 LGF(102)로부터의 광이 인캡슐런트(602)를 통해 센서(106)에 이르도록 하는 광 투과 물질이다. 임의의 실시예에서, 인캡슐런트(602)는 렌즈로서 작용할 수 있게 하는 광학 특성을 갖게 형성된다. 인캡슐런트(602)에 의해 형성된 렌즈는 반사 소자 또는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 인캡슐런트(602)는 센서(106)의 상부가 아니라 LGF(102)의 바닥에 부착된다. 특히, 인캡슐런트(602)는 핑거 접촉 영역(114)에 맞춰 정렬될 수 있다. 따라서, 센서(106)와 LGF(102) 사이의 적층의 임의의 위치에 공기 갭(또는 에어로겔 등의 또 다른 낮은 인덱스층)이 존재하는 한, 인캡슐런트(602)의 정확한 위치는 실시예마다 변동될 수 있다.
도 7은 광학 핑거 내비게이션을 갖는 휴대형 전자 시스템(702)의 일 실시예의 블럭도를 도시한다. 휴대형 전자 시스템(702)은 사용자 입력을 용이하게 하기 위한 사용자 입력 장치(100)(예컨대, 도 1의 광학 핑거 내비게이션 장치(100))를 구현한다. 사용자 입력 장치(100)의 실시예를 구현할 수 있는 휴대형 전자 시스템(702)의 예는 휴대 전화 및 글로벌 위치확인 시스템(GPS) 장치 등의 휴대형 통신 장치를 포함한다. 부가적으로, 퍼스널 뮤직플레이어, 개인휴대단말(PDA), 바이오메트릭(bio-metric) 지문 센서 등의 전자 주변장치의 다른 타입은 휴대형 전자 시스템(702)의 실시예 내에 구현될 수 있다.
휴대형 전자 시스템(702)의 사용자 입력 장치(100)의 실시예를 구현함으로써, 사용자 입력 장치(100)는, 예컨대, 사용자 입력 장치(100)의 디스플레이 장치(141)에 콘텐츠를 처리하기 위한 사용자 입력을 용이하게 할 수 있다. 예컨대, 사용자 입력 장치(100)는 디스플레이 장치(704)의 내비게이션 인디케이터(706)의 제어를 용이하게 할 수 있다. 내비게이션 인디케이터(706)는 커서, 하이라이터(highlighter), 화살표 또는 다른 형태의 내비게이션 인디케이터일 수 있다. 부가적으로, 사용자 입력 장치(100)를 통해 수신된 사용자 입력은, 음량 제어, 음성 재생 선택, 브라우저 제어, 바이오메트릭 식별, 전자 악기, 게임에서의 동작 등을 포함하지만 이것에 한정되지 않는 다른 형태의 사용자 제어 기능을 용이하게 할 수 있다. 사용자 입력 장치(100)의 실시예로 구현될 수 있는 사용자 제어 기능의 형태는 일반적으로 휴대형 전자 시스템(702)에 의해 제공된 기능의 형태에 따라 달라질 수 있다. 또한, 도 7이 특히 휴대형 전자 시스템(702)을 도시하고 있지만, 다른 실시예는, 휴대형이지만 반드시 사용자가 손에 들고 있을 필요는 없는 전자기기 또는 일반적으로 휴대형이 아니라고 간주되는 장치에서의 사용자 입력 장치(100)를 구현할 수 있다.
휴대형 전자 시스템(702)은 광학 내비게이션 장치(708)를 포함한다. 여기서 광학 내비게이션 장치(708)가 특정 구성요소를 갖고 도시되고 특정 기능을 구현하도록 여기서 설명되지만, 광학 내비게이션 장치(708)의 다른 실시예는 더 적거나 더 많은 기능을 구현하기 위한 더 적거나 더 많은 구성요소를 포함할 수 있다.
도시된 광학 내비게이션 장치(708)는 광학 내비게이션 회로(710) 및 마이크로컨트롤러(μC)(712)를 포함한다. 일반적으로, 광학 내비게이션 회로(710)는 사용자 입력 장치(100)에서 손가락 또는 다른 내비게이션 움직임을 나타내는 신호를 생성한다. 그 후 광학 내비게이션 회로(710)는 마이크로컨트롤러(712)로 하나 이상의 신호를 송신한다. 광학 내비게이션 회로(710)로부터 마이크로컨트롤러(712)로 송신된 신호의 예시적 형태는 상대적 변위값인 ΔX 및 ΔY에 근거하는 채널 쿼드러쳐 신호(channel quadrature signal)를 포함한다. ΔX 및 ΔY 변위값은 지문 식별 또는 변위 벡터, 방향 및 크기에 대한 특정 패턴을 표현할 수 있다. 이들 신호 또는 다른 신호는 손가락과 사용자 입력 장치(100) 사이의 상대적 움직임을 나타낼 수 있다. 광학 내비게이션 회로(710)의 다른 실시예는 마이크로컨트롤러(712)로 다른 형태의 신호를 송신할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 마이크로컨트롤러(712)는 호스트 컴퓨터 시스템 또는 다른 전자기기(도시하지 않음)와의 데이터 송수신 또는 변위값에 대한 동작을 포함하는 다양한 기능을 구현한다.
내비게이션 신호를 생성하기 위해, 도시된 광학 내비게이션 회로(710)는 드라이버(714), 디지털 신호 프로세서(DSP)(716), 이미지 취득 시스템(IAS)(718)을 포함한다. 이미지 취득 시스템(718)은 사용자 입력 장치(100)와 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(722)를 포함한다. 광학 내비게이션 회로(710) 및/또는 이미지 취득 시스템(718)의 다른 실시예는 더 적거나 더 많은 기능을 구현하기 위한 더 적거나 더 많은 구성요소를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 광학 내비게이션 회로(710)의 드라이버(714)는 광원(104)의 동작을 제어하여 핑거 인터페이스면(141)에 송신되는 광 신호를 생성한다. 드라이버(714)는 광원(104)을 몇가지 상이한 휘도 레벨로 제어할 수 있고, 또는 드라이버(714)는 센서(106)로 검출기의 온/오프 신호를 송신하는 것과 함께 광원(104)을 펄스(pulse)할 수 있고, 이에 따라 시스템 응답 기능을 원하는 목표로 증가시킬 수 있다. 그 후, 상술한 바와 같이, 반사된 광 신호는 사용자 입력 장치(100)의 센서(106)에 의해 수신 및 검출된다.
일 실시예에서, 사용자 입력 장치(100)는 센서(106)의 입사광에 대응하는 하나 이상의 아날로그 전기 신호를 생성한다. 그 후 사용자 입력 장치(100)는 아날로그-디지털 컨버터(722)로 아날로그 신호를 송신한다. 아날로그-디지털 컨버터(722)는 전기 신호를 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 변환한 후 그 디지털 신호를 디지털 신호 프로세서(716)로 보낸다.
디지털 신호 프로세서(716)가 이미지 취득 시스템(718)의 아날로그-디지털 컨버터(722)로부터 디지털 형태의 신호를 수신한 후, 디지털 신호 프로세서(716)는 전기 신호를 이용하여 추가의 처리를 실행할 수 있다. 그러면 상술한 바와 같이 디지털 신호 프로세서(716)는 마이크로컨트롤러(712)로 하나 이상의 신호를 송신한다. 어떤 실시예에서, 디지털 신호 프로세서(716)는 내비게이션 엔진(720)을 포함하여, 핑거 인터페이스면(114)에 대한 손가락의 횡방향 이동에 근거한 횡방향 이동 정보를 생성한다. 내비게이션 엔진(720)의 다른 실시예는 다른 형태의 이동 정보를 생성할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에서는, 사용자 입력 장치(100)의 센서(106)는 핑거 인터페이스면(114) 위의 조명된 위치로부터 반사되는 광을 검출하도록 구성된 별개의 포토디텍터 어레이(도시하지 않음), 예컨대, 16×16 또는 32×32의 별개의 포토디텍터 어레이를 포함한다. 센서(106)의 각 포토디텍터는 디지털값(예컨대, 8비트 디지털값)으로서 출력되는 광 강도 정보를 생성한다. 이미지 정보는 센서(106)에 의해 프레임에 캡쳐되고, 이미지 정보의 프레임은 센서(106)의 각각의 별개의 포토디텍터에 대해 동시에 캡쳐된 값의 세트를 포함한다. 이미지 프레임 캡쳐 속도 및 트랙킹 해상도는 프로그래밍될 수 있다. 일 실시예에서, 800 인치당 카운트(CPI)의 해상도에서 이미지 프레임 캡쳐 속도는 초당 2,300 프레임에 이른다. 프레임 캡쳐 속도 및 해상도의 일부 예가 제공되지만, 다른 프레임 캡쳐 속도 및 해상도도 고려된다.
내비게이션 엔진(720)은 센서(106)로부터의 연속적인 이미지 프레임을 비교하여 프레임간에 이미지 피처(image feature)의 움직임을 판단한다. 특히, 내비게이션 엔진(720)은 센서(106)로부터의 연속적인 이미지 프레임에 존재하는 공통적인 특징을 연관시킴으로써 움직임을 판단한다. 이미지 프레임간의 움직임은 예컨대, X 및 Y 방향의 움직임 벡터(예컨대, ΔX 및 ΔY)로 표현된다. 그 후 움직임 벡터는 내비게이션 표면에 대한 입력 장치(100)의 이동을 판단하는 데 사용된다. 내비게이션 센서의 움직임 트랙킹 기술의 예의 더 상세한 설명은, "NAVIGATION TECHNIQUE FOR DETECTING MOVEMENT OF NAVIGATION SENSORS RELATIVE TO AN OBJECT"라는 제목의 미국특허 제5,644,139호 및 "METHOD OF CORRELATING IMMEDIATELY ACQUIRED AND PREVIOUSLY STORED FEATURE INFORMATION FOR MOTION SENSING"이라는 제목의 미국특허 제6,222,174호에 제공되며, 양 특허 모두 참조로 본 명세서에 포함된다.
도 8은 LGF를 이용하는 광학 핑거 내비게이션의 방법(800)의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다. 광학 핑거 내비게이션 장치(100)를 참조하고 있지만, 상기 방법(800)의 어떤 실시예는 다른 광학 핑거 내비게이션 시스템 또는 사용자 입력 장치와 함께 구현될 수 있다.
블럭 802에서, 광원(104)은 광을 생성한다. 많은 다른 형태의 광원이 구현될 수 있지만, 광원(104)은 발광 다이오드(LED) 또는 레이저일 수 있다. 블럭 804에서, 상술한 바와 같이 광은 핑거 인터페이스면(114)을 갖는 LGF(102)를 조명한다. LGF(102)는 적어도 부분적으로 TIR을 나타낸다.
블럭 806에서, 센서(106)는 LGF(102)로부터 센서(106)를 향해 반사된 광을 검지한다. 센서(106)는 손가락(210)에 의한 접촉에 응답하여 LGF(102)에 의해 나타나는 내부 반사의 변형에 따라 상이한 광 패턴을 검출한다. 어떤 실시예에서, 센서(106)는 하나 이상의 지문 리지(302) 및 지문 밸리(304)의 지문 인터페이스면(114)과의 상호작용에 의해 야기된 광 패턴에 대한 변형을 검출한다. 임의의 실시예에서, 센서(106)는 하나 이상의 비평면 소자(402)와 손가락(210) 사이의 상호 작용에 의해 야기된 광 패턴에 대한 변형을 검출한다. 블럭 808에서, 센서(106)는 검출된 광에 근거하여 내비게이션 신호를 생성한다.
도 9는 LGF(102)를 이용하는 광학 핑거 내비게이션 장치(100)를 제조하는 방법(900)의 일 실시예를 도시하는 흐름도이다. 광학 핑거 내비게이션 장치(100)를 참조하고 있지만, 상기 방법(900)의 어떤 실시예는 다른 광학 핑거 내비게이션 시스템 또는 사용자 입력 장치와 함께 구현될 수 있다.
블럭 902에서, LGF(102)가 형성된다. LGF(102)는, 롤투롤 압출(roll-to-roll extrusion), 물리적 증착, 화학적 증착, 멜트스피닝(melt spinning)을 포함하지만 이것에 한정되지 않는 임의의 프로세스를 이용하여 형성될 수 있다. 사용된 형성 프로세스의 특정 형태는 LGF(102)의 의도된 기능에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 상업적 조명을 목적으로 LGF를 만드는 데 사용된 형성 프로세스는 휴대전화의 키 라벨을 조명하기 위한 LGF를 만드는 데 사용된 형성 프로세스와는 다를 수 있다. 블럭 904에서, 비평면 소자(402)는 LGF(102) 위에 형성된다. 어떤 실시예에서, 비평면 소자(402)는 LGF(102)의 주 표면(112) 위로 적어도 일부 돌출한다. 다른 실시예에서는, 비평면 소자(402)가 LGF(102)의 주 표면(112) 아래로 연장되는 오목부를 포함한다. 비평면 소자(402)는, 엠보싱, 레이어링, 나노임프린팅, 몰딩, 에칭, 인쇄, 본딩, 스프레잉(spraying)을 포함하지만 이것에 한정되지 않는 임의의 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서, 비평면 소자(402)는, 소자(402)로 설명된 것과 동일한 광학 기능이 발생된다면 핑거 영역(114)의 벌크 필름에 통합될 수 있다. 예컨대, 어떤 실시예에서 나노 구체(예컨대, 소형 공기방울 또는 사파이어 구체)는 LGF(102) 내에 형성될 수 있다. 나노 구체와 LGF(102) 사이에서 큰 인덱스 변화가 발생하여, 증가되지만 정적인 광선의 산란이 발생한다. 그 결과, 손가락은 산란 강도에 변화를 유도할 것이다.
블럭 906에서, LGF(102)는 비평면 소자(402)에 의해 산란된 광을 검출하는 센서(106)에 결합된다. 일 실시예에서, LGF(102)는, 예컨대, 낮은 인덱스 접착제를 사용하여 접착함으로써 센서(106)에 결합된다. 또 다른 실시예에서, LGF(102)는 LGF(102)와 센서(106) 사이에 낮은 인덱스의 인캡슐런트(602)로 센서(106)에 결합된다. 어떤 실시예에서는, LGF(102)는 스페이서(206)를 통해 센서(106)에 결합된다.
블럭 908에서, 광원(104)은 LGF(102)와 광 소통하도록 결합된다. 광원(104)은, 광이 광원(104)으로부터 이동하여 LGF(102)로 진입하게 하는 임의의 방식으로 LGF(102)와 결합될 수 있다.
여기서 상기 방법의 동작이 특정 순서로 도시 및 설명되지만, 각 방법의 동작 순서는 임의의 동작이 반대 순서로 실행되거나 또는 임의의 동작이 적어도 부분적으로 다른 동작과 동시에 실행될 수 있도록 변경될 수 있다. 다른 실시예에서, 개별적인 동작의 명령 또는 하위 동작은 간헐적으로 및/또는 번갈아 생기는 방식으로 구현될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명은 상기 설명 및 도시된 부분의 특정 형태 또는 배열에 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 청구 범위 및 그 등가물에 의해 규정되어야 한다.
100 : 광학 핑거 내비게이션 장치 102 : 광 가이드 필름(LGF)
104 : 광원 106 : 센서
112 : 주 표면 114 : 핑거 인터페이스면
202 : 낮은 각도의 광선 204 : 높은 각도의 광선
206 : 스페이서 208 : 갭

Claims (20)

  1. 핑거 인터페이스면을 포함하는 광 가이드 필름(LGF)- 상기 광 가이드 필름의 적어도 일부가 내부 전반사(TIR, total internal reflection)를 나타냄 -과,
    광원- 상기 광원으로부터의 광을 상기 핑거 인터페이스면으로 제공하기 위해 상기 광원은 상기 LGF와 광 소통함 -과,
    손가락과 상기 핑거 인터페이스면 사이의 접촉에 응답하여, 상기 LGF로부터의 광을 검출하도록 구성된 센서로서, 상기 손가락과 상기 핑거 인터페이스면 사이의 접촉은 상기 센서의 적어도 일부에 걸쳐 상기 LGF로부터 상기 센서로의 광의 반사를 변형하는, 상기 센서와,
    상기 검출되는 광의 변형에 응답하여, 상기 센서에 대한 상기 손가락의 횡방향 이동을 나타내는 횡방향 이동 정보를 생성하도록 구성된 내비게이션 엔진
    을 구비하는 광학 핑거 내비게이션 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 LGF는 대략 30 미크론(micron) 내지 100 미크론의 두께를 갖는
    광학 핑거 내비게이션 장치.

  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 LGF의 핑거 인터페이스면은 실질적으로 평면인 부분을 갖는 주 표면 및 실질적으로 평면인 부분을 갖는 평면에서 적어도 부분적으로 벗어난 복수의 비평면 소자(non-planar element)를 포함하고, 상기 비평면 소자는 상기 광원으로부터 상기 LGF 밖으로 광을 산란하도록 TIR을 변형하는
    광학 핑거 내비게이션 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 비평면 소자는 상기 주 표면의 실질적으로 평면인 부분 위로 적어도 부분적으로 돌출하는
    광학 핑거 내비게이션 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 비평면 소자는 상기 핑거 인터페이스면에 형성된 범프(bump)를 포함하는
    광학 핑거 내비게이션 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 비평면 소자는 상기 핑거 인터페이스면에 형성된 오목부를 포함하는
    광학 핑거 내비게이션 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 비평면 소자는 상기 핑거 인터페이스면에 적용된 임의의 텍스처(texture)을 포함하는
    광학 핑거 내비게이션 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 비평면 소자는 상기 핑거 인터페이스면 전체에 걸쳐 균일하게 분포되는
    광학 핑거 내비게이션 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 비평면 소자는 상기 핑거 인터페이스면 전체에 걸쳐 불균일하게 분포되는
    광학 핑거 내비게이션 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 가이드 필름은 상기 광 가이드 필름 내에 복수의 나노 구체(nanosphere)를 포함하여 상기 광 가이드 필름 내에서 상기 광의 정적인 산란을 증가시키는
    광학 핑거 내비게이션 장치.
  11. 광 가이드 필름(LGF)의 핑거 인터페이스면 위에 복수의 비평면 소자를 형성하는 단계와,
    손가락과 상기 핑거 인터페이스면 사이의 접촉에 응답하여 상기 LGF로부터 광 패턴의 변화를 검출하도록 구성된 센서에 상기 LGF를 결합하는 단계와,
    광원으로부터의 광을 상기 핑거 인터페이스면으로 제공하기 위해 상기 LGF와 광 소통하는 광원을 연결하는 단계
    를 포함하고,
    상기 비평면 소자는 상기 LGF의 실질적으로 평면인 주 표면 위로 적어도 부분적으로 돌출하고, 상기 LGF의 적어도 일부는 내부 전반사(TIR)를 나타내고,
    상기 손가락과 상기 핑거 인터페이스면 사이의 상기 접촉은, 상기 TIR을 변형하여, 상기 핑거 인터페이스면의 적어도 일부에 걸쳐 상기 LGF로부터 광의 일부가 상기 LGF로부터 벗어나고 상기 손가락과 상호작용하며 상기 센서에 도달하는 광의 패턴을 변형할 수 있게 하는
    광학 핑거 내비게이션 장치의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 비평면 소자는 스프레잉(spraying) 공정에 의해 형성되는
    광학 핑거 내비게이션 장치의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 비평면 소자는 인쇄 공정에 의해 형성되는
    광학 핑거 내비게이션 장치의 제조 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 비평면 소자는 몰딩 공정에 의해 형성되는
    광학 핑거 내비게이션 장치의 제조 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 LGF와 상기 센서 사이에 배치되는 스페이서를 더 포함하고, 상기 스페이서는 상기 센서로부터의 대략 고정된 거리에서 상기 LGF를 지지하는
    광학 핑거 내비게이션 장치의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 스페이서는 적어도 하나의 구형 소자를 포함하는
    광학 핑거 내비게이션 장치의 제조 방법.
  17. 광학 핑거 내비게이션을 갖는 휴대형 전자 시스템으로서,
    내비게이션 인디케이터를 포함하는 디스플레이와,
    적어도 일부가 내부 전반사(TIR)를 나타내고, 핑거 인터페이스면을 포함하는 광 가이드 필름(LGF)과,
    광원- 상기 핑거 인터페이스면에 상기 광원으로부터의 광을 제공하기 위해 상기 광원은 상기 LGF와 광 소통함 -과,
    상기 센서의 적어도 일부에 걸쳐 상기 LGF로부터의 상기 센서로의 광의 반사를 변형하는 손가락과 상기 인터페이스면 사이의 접촉에 따라, 검출되는 광 패턴의 변화에 근거하여 상기 내비게이션 인디케이터를 이동시키기 위한 내비게이션 신호를 생성하도록 구성된 광학 핑거 내비게이션 장치
    를 구비하는 휴대형 전자 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 LGF의 상기 핑거 인터페이스면은 실질적으로 평면인 부분을 갖는 주 표면 및, 상기 주 표면의 실질적으로 평면인 부분 위로 적어도 부분적으로 돌출하고 적어도 부분적으로 상기 실질적으로 평면인 부분을 갖는 평면의 밖에 있는 복수의 비평면 소자를 포함하고, 상기 비평면 소자는 상기 TIR을 변형하여 상기 광원으로부터 상기 LGF 밖으로 광을 산란시키는
    휴대형 전자 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 손가락의 지문 리지(fingerprint ridge)와 적어도 하나의 상기 비평면 소자 사이의 접촉은상기 LGF 및 상기 지문 리지의 굴절률의 상대적 유사성에 근거하여 상기 센서로의 적어도 일부의 반사광을 감소시키고,
    상기 광학 핑거 내비게이션 장치는 상기 지문 리지 및 상기 비평면 소자 사이의 접촉으로부터 감소된 반사광의 검출에 따라 상기 내비게이션 신호를 변형하도록 더 구성되는
    휴대형 전자 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 비평면 소자 위의 적어도 하나의 지문 밸리의 배치는, 지문 리지와 접촉하는 제 2 비평면 소자로부터 상기 센서로 반사되는 것보다 상대적으로 더 많은 광을 상기 지문 밸리 아래의 상기 비평면 소자로부터 상기 센서를 향해 반사하고,
    상기 광학 핑거 내비게이션 장치는 상기 지문 밸리 아래의 상기 비평면 소자로부터 반사된 상대적으로 더 많은 광의 검출에 응답하여 상기 내비게이션 신호를 변형하도록 더 구성되는
    휴대형 전자 시스템.
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