使用光栅的触敏装置的制作方法
专利名称：使用光栅的触敏装置的制作方法
背景技术：
触摸板、触摸屏、键区和键盘可以用在诸如蜂窝电话、计算机、个人数字助理 (PDA)、智能电话、便携式游戏装置、媒体播放设备、照相机装置等很多电子设备中。另外，很多手持电子设备包括某种类型的显示器以向用户提供视觉信息。这些设备还可以包括诸如键区、触摸屏和/或一个或更多个按钮的输入装置以允许用户键入某种形式的输入。用于诸如手持电子设备的电子设备的不断增长的各式各样的应用和功能继续驱动着对改善的用户输入技术的需求。
发明内容
在一个示例性实施方式中，触敏装置可以包括嵌有多个光栅的可变形材料和向该可变形材料发送光以使光反射离开或透射通过所述多个光栅中的一个或更多个光栅的光源。该触敏装置还可以包括处理单元，该处理单元基于光反射离开所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅或者基于光透射通过所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅，确定在所述可变形材料上是否发生触摸。
另外，所述处理单元还可以基于光反射离开所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅，来检测所述可变形材料上的触摸的位置。
另外，所述触敏装置还可以包括光检测器，该光检测器用于检测从所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅反射的部分光，其中从所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅反射的所述部分光依赖于所述可变形材料的变形。
另外，所述触敏装置还可以包括光检测器，该光检测器用于检测透射通过所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅的部分光，其中透射通过所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅的所述部分光依赖于所述可变形材料的变形。
另外，所述光栅可以包括将来自所述光源的光反射向所述光检测器的抛物线形光栅。
另外，所述光可以包括第一波长，并且，所述可变形材料在所述多个光栅中的一个光栅附近的变形导致从所述多个光栅中的所述一个光栅反射的光从所述第一波长改变为第二波长，该第二波长不同于所述第一波长。
另外，所述可变形材料可以包括可变形材料薄膜。
另外，所述可变形材料薄膜可以包括嵌有所述多个光栅的塑料、玻璃或玻璃状材料。
另外，所述光栅可以通过局部改变所述可变形材料的折射率而嵌入在所述可变形材料中。
另外，所述光栅可以利用掩模、离子扩散/交换或紫外(UV)曝光而嵌入在所述可变形材料中。
另外，所述触摸可以使所述可变形材料变形且可以改变所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅的光程长度。
另外，改变所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅的光程长度可以将从所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅反射的光的光谱改变为较长的波长。
在另一示例性实施方式中，一种方法可以包括检测从设置在与触摸板相关联的可变形材料中的光栅反射或者通过该光栅透射的光。该方法还可以包括基于检测到的从所述光栅反射或透射通过所述光栅的光，确定是否发生针对所述触摸板的使所述可变形材料变形的触摸。
另外，确定所述可变形材料是否发生变形还可以包括基于检测到的从所述光栅反射的光的波长，确定所述可变形材料是否发生变形。
另外，确定所述可变形材料是否发生变形还可以包括基于检测到的通过所述光栅透射的光中的一波长的存在与否，确定所述可变形材料是否发生变形。
另外，所述可变形材料可以包括薄膜。
另外，所述薄膜可以包括塑料、玻璃或玻璃状材料。
另外，所述可变形材料可以包括可变形光学波导，并且所述光栅可以设置在所述光学波导的内部。
另外，所述光学波导可以包括光纤。
在又一示例性实施方式中，一种方法可以包括检测从设置在可变形材料内的多个光栅中的一个或更多个光栅反射或者透射通过所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅的光。该方法还可以包括基于检测到的从所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅反射或者透射通过所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅的光，检测所述可变形材料上的触摸的位置。
另外，该方法还可以包括使光透射通过所述可变形材料以从所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅反射，其中，在所述可变形材料上的所述位置处的触摸导致位于该位置处或附近的第一光栅改变从该第一光栅反射的光的波长。
另外，所述可变形材料可以包括塑料、玻璃或玻璃状材料。
另外，所述可变形材料可以包括可变形光学波导，并且所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅可以设置在所述光学波导的内部。
另外，所述光学波导可以包括光纤。
附图被结合到本说明书中且构成本说明书的一部分，附图例示了本文描述的一个或更多个实施方式，并与文字说明一起来解释这些实施方式。附图中 图1是例示本文描述的示例性实施方式的概貌的图； 图2是例示根据一个示例性实施方式的电子设备的各个组件的框图； 图3是例示图2的电子设备的一个示例性实施例的图，其中电子设备包括蜂窝无线电话； 图4是示意了根据一个示例性实施方式的其中设置有光栅的可变形材料的操作原理的图； 图5A是以“反射”操作模式示意了施加于图4的可变形材料的触摸的图； 图5B是以“透射”操作模式示意了施加于图4的可变形材料的触摸的图； 图6是示意了根据一个示例性“反射”模式实施例的透射式光栅的使用的图； 图7是示意了使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的示例性实施例的图； 图8A和8B是示意了使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的另一示例性实施例的图； 图9是示意了使用设置在可变形材料中的多个抛物线形光栅来检测可变形材料上的触摸位置的又一示例性实施例的图； 图10是示意了使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的附加示例性实施例的图； 图IlA和IlB是示意了使用设置在光学波导中的多个光栅来检测光学波导上的触摸位置的附加示例性实施例的图；以及 图12是例示用于确定在嵌有光栅的可变形材料上是否发生触摸且用于识别触摸位置的示例性处理的流程图。
具体实施例方式下面的详细描述参考了附图。在不同的附图中，相同的附图标记可以表示相同或相似的要素。而且，下面的详细描述不限制本发明。
概况 图1例示了使用其中设置有反射式光栅的可变形材料来检测施加于该材料的触摸且用于识别触摸在可变形材料上的位置的概况。如图1的分解图所示，触敏装置100可以具有触摸表面110，该触摸表面110可以包括触摸板、触摸屏、键区或键盘。触敏装置100 可以包括可具有触摸板、触摸屏、键区或键盘的任意类型的装置，包括但不限于蜂窝电话、 计算机、个人数字助理(PDA)、智能手机、便携式游戏装置、媒体播放设备、照相机装置等。
如图1进一步所示，可变形材料120可以被设置为与触摸表面110相接触，使得施加于触摸表面110的压力可以被传输到可变形材料120，导致材料120在压力点130附近变形。图1示意了“触摸” 130被施加于触摸表面110。当在此使用时，术语“触摸”可以表示诸如身体部位(例如，手指)或指点装置(例如，手写笔、笔等)的物体的触摸。
可变形材料110可以具有设置在材料120内的多个反射式光栅140。可以使用各种技术将光栅140设置在可变形材料120内，这些技术包括通过使用不同类型的掩模、离子扩散/交换、紫外(UV)曝光或局部改变材料120的折射率的其他技术。光栅140还可以经由两个UV束之间的干涉产生。可变形材料120可以包括可基于物理压力临时变形且透光(例如，对于在触敏装置100中使用的光的波长范围是透射性的)的任意类型材料。可变形材料110的材料例如可以包括薄的、清澈的塑料膜、玻璃或玻璃状材料。在一些实施例中，可变形材料120和触摸表面110可以是一体。在这些实施例中，光栅140可以设置在触摸表面110的玻璃或塑料内。在某些实施例中，如下面参考图IlA和IlB所述，可变形材料 120可以包括光学波导，其中光栅可以设置在该光学波导内。
随着材料120在施加于触摸表面110的触摸130附近变形，位于触摸130附近的光栅140也会变形，从而影响这些光栅140的反射特性。光栅140因施加于触摸表面110 的触摸130而发生的变形所导致的光栅140的反射特性的变化可以影响从光栅140反射的光的波长。
图1还例示了通过可变形材料120透射光的光源150。来自光源150的光可以反射离开一个或更多个光栅140，并且反射光或者通过所述一个或更多个光栅透射的光可以被一个或更多个检测器(未示出)检测。如下面进一步描述，材料120在一个或更多个光栅140附近的变形可以影响反射光的波长，从而使能能够对施加到触摸表面110的触摸进行检测。在下面更详细描述的一些实施例中，可以基于检测的反射光或透射光来识别可变形材料120上的触摸的位置。光源150可以包括连续光源或脉冲光源。脉冲光源可以节省功率，并且还可以使触摸检测相对于诸如日光这样的外部影响更加鲁棒。
示例性设备 图2是可以实现本文描述的方法和系统的电子设备200的图。电子设备200可以结合有上面参考图1描述的触敏装置100。这里就具有键区、触摸屏、键盘或触摸板的设备描述了实施例。当在本文使用时，术语“电子设备”可以包括蜂窝无线电话；智能电话， 可以将蜂窝无线电话与数据处理、传真和数字通信能力组合起来的个人通信系统(PCS)终端；可以包括无线电话、寻呼机、因特网/内联网接入、网络浏览器、记事本、日历和/或全球定位系统(GPQ接收器的个人数字助理(PDA)；游戏装置；媒体播放装置；数字照相机；或者可以使用触摸输入的任意其他类型的设备。
图2是示意了电子设备200的各个示例性组件的框图。如图所示，设备200可以包括总线210、处理单元220、主存储器230、只读存储器(ROM) MO、存储装置250、(多个) 输入装置沈0、(多个)输出装置270和(多个)通信接口观0。总线210可以包括允许设备200的各元件之间进行通信的路径。
处理单元220可以包括常规处理器、微处理器或者可以解释和执行指令的处理逻辑。主存储器230可以包括随机存取存储器(RAM)或者可以存储信息和供处理器220执行的指令的其他类型的动态存储装置。ROM 240可以包括常规ROM装置或者可以存储静态信息和供处理单元220使用的指令的其他类型的静态存储装置。存储装置250可以包括磁性和/或光学记录介质及其相应驱动器。
输入装置260可以包括允许操作员向客户机/服务器实体输入信息的机构，如鼠标、笔、语音识别和/或生物特征识别机构等。输入装置260还可以包括上面参考图1描述的触敏装置110。输出装置270可以包括向操作员输出信息的机构，包括显示器、打印机、扬声器等。通信接口 280可以包括使得设备200能够与其他设备和/或系统通信的任意收发器类机构。
设备200可以执行本文描述的某些操作或处理。设备200可以响应于处理单元 220执行在计算机可读介质(如存储器230)中包含的软件指令而执行这些操作。计算机可读介质可以被限定为物理或逻辑存储器装置。主存储器230、R0M 240和存储装置250中的每一个均可以包括计算机可读介质。存储装置250的磁性和/或光学记录介质(例如，可读CD或DVD)也可以包括计算机可读介质。
软件指令可以从诸如数据存储装置250的另一计算机可读介质或经由通信接口 280从另一设备读取到存储器230中。包含在存储器230中的软件指令可以使处理单元220 执行本文描述的操作或处理。另选地，硬布线电路可以代替软件指令或者与软件指令组合使用以实现本文描述的处理。因而，本文描述的实施例不限于硬件电路和软件的任意特定组合。
图3示意了电子设备200包括蜂窝无线电话的示例性实施例。如图所示，蜂窝无线电话220可以包括显示触摸板310、外壳320、键区330、麦克风340和扬声器350。显示触摸板310和/或键区330可以对应于上述触敏装置100。下面参考电子设备200描述的组件不限于这里描述的组件。诸如照相机、连接端口、存储器槽和/或附加扬声器等其他组件也可以设置在无线电话300上。
显示触摸板310可以包括可将电子设备200产生的信号显示为屏幕(例如，液晶显示器(IXD)、阴极射线管(CRT)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、表面传导电子发射显示器(SED)、等离子体显示器、场发射显示器(FED)、双稳态显示器等)上的文本或图像的装置。显示触摸板310可以对应于图1中的触摸表面110。
外壳320可以保护电子设备200的组件免受外部元件影响。键区330可以向电子设备200提供输入。键区330可以包括标准电话键区。键区300上的键可以根据用户选择的特定应用执行多种功能。在一个实施方式中，键区330的各个键例如可以是按钮。用户可以利用键区330来键入诸如文本或电话号码的信息，或者激活特殊功能。另选地，键区330 可以采用便于键入字母数字文本的键盘的形式。
麦克风340可以从用户接收可听信息。麦克风340可以包括能够将空气压力波转换成相应电信号的任意组件。扬声器340可以向电子设备200的用户提供可听信息。扬声器350可以包括能够将电信号转换成相应声波的任意组件。例如，用户可以通过扬声器340 听音乐。
图4是示意了根据一个示例性实施方式的其中设置有光栅的可变形材料的操作原理的图。如图4所示，可变形材料400可以被配置为其中可以设置有一个或更多个光栅的薄膜(例如，塑料、玻璃或玻璃状材料)。图4中以举例的方式示出了单个光栅410。在操作中，来自光源的、具有包括波长A1的光谱的光420可以在正(+)方向上透射经过材料 400，从而遇到反射式光栅410。如图4进一步示出，除了波长A1,入射光420的光谱还可以包括多个波长，其中该多个波长中的每一个波长可以对应于设置在可变形材料400中的附加光栅(未示出)。当遇到反射式光栅410时，入射到光栅410上的光可以反射为具有波长A1W光且可以在负(-)方向上传播通过材料400，使得反射光430可以被检测器(未示出)检测到。
图5A是示意了在使用“反射”操作模式的示例性实施方式中施加到图4的可变形材料的触摸的图。在图5A中所示的反射操作模式中，可以利用从光栅反射的光来确定在该光栅附近是否发生触摸。如图5A所示，触摸500可以施加在材料400上对应于在材料400 中设置了光栅的位置处。触摸500施加给材料400的压力导致材料400变形，进而导致光栅410变形。光栅410的变形(例如，伸展)增加了光栅410的光程长度，因而，改变了光栅的周期。由于光栅周期的变化，入射光在被从光栅410反射时可以反射为具有较长波长 λ 2的反射光。检测到较长波长的光，或者检测到缺少原始波长的光，可以提供在光栅410 附近发生了触摸的指示。
图5Β是示意在使用“透射”操作模式的示例性实施方式中施加到图4的可变形材料的触摸的图。在图5Β示意的透射操作模式中，可以利用透射通过光栅的光来确定在光栅附近是否发生了触摸。如图5Β所示，当在光栅410附近没有发生触摸时，光栅410可以反射具有波长λ工的光，并且光栅410可以透射入射光420的剩余光谱，该剩余光谱包括入射光420的除反射光430的波长λ工之外的光谱。当触摸500被施加在材料400上对应于在材料400中设置了光栅410的位置处时，入射光可以从光栅410反射为具有较长波长λ 2的反射光510。光栅410可以透射入射光420的剩余光谱，该剩余光谱包括入射光420的除波长λ 2之外的光谱(包括波长λ》。因而，检测到透射光530中缺少波长λ 2或者检测到存在波长λ 可以用于确定在光栅410附近发生了触摸。
图6是示意其中光栅可以在光传感器附近设置在可变形材料中从而仅向光传感器传输某些波长的光的示例性“反射”模式实施方式的图。如图6所示，透射式光栅600可以在光源和传感器610附近设置在可变形材料400中。光栅600可以被配置成使得光栅600 仅传输某一波长的光，而阻隔其他波长的光。例如，光栅600可以被配置成使得光栅600传输光源610发射的波长λ工的光，但是不传输波长比波长λ工大的光。
当来自光源610的波长X1的入射光遇到非变形状态的反射式光栅410时，相同波长X1的反射光430可以反向透射回光源和传感器610。波长X1W反射光430可以传输通过透射式光栅600，以被光传感器610检测。然而，如果反射式光栅410变形，如上面参考图5A所示，光栅410可以以波长入2将入射光反射为反射光430，其中λ2> λ10透射式光栅600可以不传输波长λ 2的反射光430，因而，防止在光传感器610处检测到反射光 430。光传感器610处缺少检测光可以用作在光学反射式光栅410处存在触摸的指示。尽管图6示意了针对图5Α的反射模式在光传感器附近在可变形材料中设置光栅，但光栅也可以类似地设置在图5Β示意的透射模式中。
图7是示意使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的示例性实施方式的图。在图7的示例性实施方式中，反射式光栅710可以以行720和列730的形式设置在可变形材料700中。各行720可以包括沿单一轴线彼此分隔开的一系列反射式光栅710。各行720可以进一步包括用于沿行720向可变形材料700发射光的光源740和用于检测从位于行720中的光栅反射回来的光的光学检测器750。各列730也可以包括沿可能与各行720的轴线垂直的单一轴线彼此分隔开的一系列反射式光栅710。各列730还可以包括用于沿列730向可变形材料700发射光的光源740以及用于检测从位于列730中的光栅反射回来的光的光学检测器750。光栅710的尺寸以及行720和列730中彼此的间距可以被选择为使得在任意地点施加于材料700的表面的压力可以导致行720光栅和列730光栅变形。因而，施加于材料700的任意触摸可以产生检测器750的行和列检测，这可以实现对材料700上是否发生触摸的确定。
图8Α和8Β是示意使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的另一示例性实施方式的图。在图8Α的示例性实施方式中，反射式光栅810可以以列820的形式设置在可变形材料800中。各列820可以包括沿轴线彼此分隔开的一系列反射式光栅810。在给定列820中，各反射式光栅810可以被配置成使得其基于波长λ的光源反射不同的波长。例如，在给定列中，光栅1可以被配置成反射波长X1，光栅2可以被配置成反射波长λ 2，光栅3可以被配置成反射波长λ 3，光栅4可以被配置成反射波长入4。 各列820还可以包括用于沿列820向材料700发射光的光源830以及用于检测从列820中的光栅反射的多种不同波长的光的多波长光学检测器840。
当在任一光栅810附近对材料800施加压力时，针对该光栅的反射波长可以改变为不能被相应多波长检测器830检测到的波长。图8B示意了多波长检测器830的进一步细节。检测器830可以包括多个不同的滤光器(例如，对于列820中的各个反射式光栅都有一个滤光器)，用于检测不同反射波长(例如，入工、λ2、λ3、λ4)的光中的每一个。图 8Β示意了检测器830的一个示例性实施方式，其中检测器830包括用于检测相应波长λ ” λ 2、λ 3、λ 4的4个不同滤光器850-1、850-2、850-3和850-4。因此，当材料800的相应光栅820变形时，可以导致该光栅的反射波长变化，多波长检测器830可能不再能够检测到来自该光栅的反射(即，指示该光栅处的触摸)。例如，如果通常将来自光源830的光反射为具有λ工波长的光的列820中的光栅1变形，则来自光栅1的反射光的波长可以增加到波长 λ ^ Δ，该波长不等于波长λ^ λ2、入3或λ 4中任意一个。多波长检测器830则不能检测到来自光栅1的反射波长λ 1+Δ，因而指示在列820中的光栅1处的触摸。
图9例示了使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的另一示例性实施方式，其中光栅包括抛物线形反射式光栅。如图9所示，多个抛物线形反射式光栅910可以设置在可变形材料900中。每个光栅的抛物线形状以及每个光栅相对于光学检测器930和光源920的取向可以被配置成使得从光源920发射的光可以从各个光栅910反射且反射光可以聚焦在光学检测器930上。用于检测材料900上的触摸的光栅的操作可以类似于上面参考另一示例性实施方式描述的操作。在图9的示例性实施方式中， 使用抛物线形光栅允许用于检测可变形材料900上的触摸位置所需的光源和检测器的数目的减少。
图10是示意了使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的附加示例性实施例的图，其中可以使用较少的光源。在图10的示例性实施例中，反射式光栅1010可以以类似于图7的行和列的形式设置在可变形材料1000中。在图10的示例性实施例中，类似于图7的示例性实施例，对于各行和各列都可以使用光学检测器1020。 然而，可以使用较少的光源来向可变形材料1000发射光。图10示意了使用一个光源1030 来通过设置在材料1000中的所有行的光栅发射光，且使用另一个光源1040(可能与光学检测器1020相组合)来通过设置在材料1000中的所有列的光栅发射光。图10的示例性实施例允许用于检测可变形材料100上的触摸位置所需的光源的数目的减小。
图IlA示意了使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的又一个示例性实施例，其中(多个)光学波导可以设置在可变形材料中。在图11的示例性实施例中，光学波导1110可以设置在可变形材料1100中，其中光学波导1110本身能基于施加的物理压力(例如触摸)变形。在一个示例性实施例中，光学波导1110可以包括光纤。反射式光栅1120可以设置在光学波导1110内的选定位置处。光源1130可以向光学波导1110发射光且光学检测器1140可以检测从光栅1120反射的光。图IlA的示例性实施例因此类似于上述其他实施例(例如，上面参考图5A描述的反射操作模式)操作， 以检测直接设置在可变形材料中的光栅处的触摸。不过，在图IlA的示例性实施例中，光栅设置在柔性的可变形光学波导中。
图IlB中示意了图IlA的示例性实施例的变型例，其中类似于参考图5B描述的操作，可以基于透射操作模式检测施加于光学波导1110的触摸。在该示例性实施例中，检测器1140检测从光源1130透过透射式光栅1110的光，并且可以确定透射光中去除了哪个波长(例如，从光栅1110反射因而被从透射光谱去除)或透射光中包括哪个波长(例如，不
1被光栅1110反射)，以确定哪个光栅1110被施加了物理压力。
示例性处理 图12是例示用于确定在嵌有光栅的可变形材料上是否发生触摸且用于识别触摸的位置的示例性处理1200。图12的示例性处理可以通过处理单元220、可能地还与设备 200的其他组件相结合地执行。下面参考图8A的示例性实施例描述图12的示例性处理。 然而，图12的示例性处理可以应用于本文描述的其他示例性实施例(例如，图5A、5B、7、9、 10、11A、11B)。
示例性处理可以开始于光透射通过其中设置有光栅的可变形材料(框1210)。例如，参考图8A的示例性实施例，光源830可以通过光栅810的各列向可变形材料800发射光。
可以检测从设置在可变形材料内的光栅中的一个或更多个光栅反射或透射通过该一个或更多个光栅的光(框1210)。例如，参考图8A的示例性实施例，从设置在材料800 内的光栅810反射的光可以被相应检测器840检测。
可以基于从所述一个或更多个光栅反射或透射通过所述一个或更多个光栅的光， 来确定是否发生使可变形材料变形的触摸(框1220)。例如，参考图8A的示例性实施例，针对给定列820的多波长检测器840可以检测到波长λ工的反射光未再被接收到，因而指示在列810内发生了触摸。
可以基于检测光的存在与否来识别触摸的位置(框1230)。再次参考图8A的示例性实施例，多波长检测器840可以检测波长λ工的反射光未再被接收到。处理单元220可以将未检测到波长λ工识别为在列820的光栅1处发生了触摸。
结论 本文描述的实施例提供了使用设置在可变形材料(例如薄塑料膜)内的反射式光栅来检测可变形材料上触摸的触敏系统。设置在可变形材料内的光栅因施加物理压力而变形可以将从光栅反射的光的光谱改变为较长的波长。检测到从光栅反射或透射通过光栅的光的波长变化可以用于识别因物理压力而变形的光栅，因而实现了基于变形光栅的已知位置检测触摸的位置。
本文描述的实施方式的上述描述提供了例示和描述，但并不旨在穷尽或限制本发明为公开的精确形式。鉴于上述教导，修改和变形是可行的且可以从本发明的实践获知。
而且，尽管参考图12描述了一系列框，在其他实施例中，框的顺序可以改变。此外，不相关框可以并行地执行。
本文描述的方面可以实现为方法和/或计算机程序产品。相应地，各方面可以实现为硬件和/或软件(包括固件、常驻软件、微代码等)。再者，本文描述的各个方面可以具有计算机可用或计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机可用或计算机可读介质具有在介质中实现的供指令执行系统使用或与之一起使用的计算机可用或计算机可读程序代码。用于实现这些方面的实际的软件代码或专用控制硬件并不是限制性的。 因而，没有参考特定软件代码描述各方面的操作和行为——应当理解，软件和控制硬件应设计为基于此处的描述实现这些方面。
而且，本文描述的某些方面可以实现为执行一个或更多功能的“逻辑”。该逻辑可以包括固件、硬件——诸如处理器、微处理器、专用集成电路或现场可编程门阵列——或者软件和硬件的组合。
应当强调，当在本说明书中使用时，术语“包括”及其动名词形式用于指定陈述的特征、整体、步骤或组件的存在，但是不排除一个或更多其他特征、整体、步骤、组件或组合的存在或添加。
即使在权利要求中声明和/或在说明书中公开了特征的特定组合，这些组合并不旨在限制本发明。实际上，很多这些特征可以以说明书中未特别声明和/或说明书中未特别公开的方式组合。
除非明确说明，在本申请的说明书中使用的元件、行为或指令不应被视为是本发明的关键或要点。而且，当在此使用时，冠词“一”旨在包括一个或更多个项目。在仅表示一个项目的情形中，使用词语“一个”或类似的语言。而且，当在此使用时，除非明确声明， 短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”。
权利要求
1.一种触敏装置，该触敏装置包括嵌有多个光栅的可变形材料；光源，该光源向所述可变形材料发送光，以使光反射离开或透射通过所述多个光栅中的一个或更多个光栅；处理单元，该处理单元基于光反射离开所述一个或更多个光栅或者基于光透射通过所述一个或更多个光栅，来确定在所述可变形材料上是否发生触摸。
2.根据权利要求1所述的触敏装置，其中，所述处理单元还基于光反射离开所述一个或更多个光栅，来检测所述可变形材料上的触摸的位置。
3.根据权利要求1所述的触敏装置，该触敏装置还包括光检测器，该光检测器用于检测从所述一个或更多个光栅反射的部分光，其中从所述一个或更多个光栅反射的所述部分光依赖于所述可变形材料的变形。
4.根据权利要求1所述的触敏装置，该触敏装置还包括光检测器，该光检测器用于检测透射通过所述一个或更多个光栅的部分光，其中透射通过所述一个或更多个光栅的所述部分光依赖于所述可变形材料的变形。
5.根据权利要求3所述的触敏装置，其中，所述光栅包括将来自所述光源的光反射向所述光检测器的抛物线形光栅。
6.根据权利要求1所述的触敏装置，其中，所述光包括第一波长，并且其中，所述可变形材料在所述多个光栅中的一个光栅附近的变形导致从所述多个光栅中的所述一个光栅反射的光从所述第一波长变化为第二波长，该第二波长不同于所述第一波长。
7.根据权利要求1所述的触敏装置，其中，所述可变形材料包括可变形材料薄膜。
8.根据权利要求7所述的触敏装置，其中，所述可变形材料薄膜包括嵌有所述多个光栅的塑料、玻璃或玻璃状材料。
9.根据权利要求8所述的触敏装置，其中，所述光栅是通过局部改变所述可变形材料的折射率而嵌入在所述可变形材料中的。
10.根据权利要求9所述的触敏装置，其中，所述光栅是利用掩模、离子扩散/交换或紫外曝光而嵌入在所述可变形材料中的。
11.根据权利要求1所述的触敏装置，其中，所述触摸使所述可变形材料变形且改变所述一个或更多个光栅的光程长度。
12.根据权利要求11所述的触敏装置，其中，改变所述一个或更多个光栅的光程长度将从所述一个或更多个光栅反射的光的光谱改变到较长的波长。
13.一种方法，该方法包括检测从设置在与触摸板相关联的可变形材料中的光栅反射或透射通过该光栅的光；和基于检测到的从所述光栅反射或透射通过所述光栅的光，确定是否发生针对所述触摸板的使所述可变形材料变形的触摸。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，确定所述可变形材料是否发生变形还包括基于检测到的从所述光栅反射的光的波长，确定所述可变形材料是否发生变形。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，确定所述可变形材料是否发生变形还包括基于检测到的透射通过所述光栅的光中的一波长的存在与否，确定所述可变形材料是否发生变形。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述可变形材料包括薄膜。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述薄膜包括塑料、玻璃或玻璃状材料。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述可变形材料包括可变形光学波导，并且其中，所述光栅设置在所述光学波导的内部。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述光学波导包括光纤。
20.一种方法，该方法包括检测从设置在可变形材料内的多个光栅中的一个或更多个光栅反射或透射通过所述一个或更多个光栅的光；和基于检测到的从所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅反射或透射通过所述一个或更多个光栅的光，检测所述可变形材料上的触摸的位置。
21.根据权利要求20所述的方法，该方法还包括使光透射通过所述可变形材料以从所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅反射，其中，在所述可变形材料上的所述位置处的触摸导致位于该位置处或附近的第一光栅改变从该第一光栅反射的光的波长。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述可变形材料包括塑料、玻璃或玻璃状材料。
23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述可变形材料包括可变形光学波导，并且其中，所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅设置在所述光学波导的内部。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述光学波导包括光纤。
全文摘要
一种触敏装置包括嵌有多个光栅的可变形材料和向可变形材料发送光以使光反射离开或透射通过所述多个光栅中的一个或更多个光栅的光源。该触敏装置还包括处理单元，该处理单元基于光反射离开所述一个或更多个光栅或者基于光透射通过所述一个或更多个光栅，来确定在所述可变形材料上是否发生触摸。
文档编号G06F3/042GK102187306SQ200980141482
公开日2011年9月14日 申请日期2009年4月24日 优先权日2008年10月27日
发明者比约恩·汉森 申请人:索尼爱立信移动通讯有限公司
背景技术：
触摸板、触摸屏、键区和键盘可以用在诸如蜂窝电话、计算机、个人数字助理 (PDA)、智能电话、便携式游戏装置、媒体播放设备、照相机装置等很多电子设备中。另外，很多手持电子设备包括某种类型的显示器以向用户提供视觉信息。这些设备还可以包括诸如键区、触摸屏和/或一个或更多个按钮的输入装置以允许用户键入某种形式的输入。用于诸如手持电子设备的电子设备的不断增长的各式各样的应用和功能继续驱动着对改善的用户输入技术的需求。
发明内容
在一个示例性实施方式中，触敏装置可以包括嵌有多个光栅的可变形材料和向该可变形材料发送光以使光反射离开或透射通过所述多个光栅中的一个或更多个光栅的光源。该触敏装置还可以包括处理单元，该处理单元基于光反射离开所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅或者基于光透射通过所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅，确定在所述可变形材料上是否发生触摸。
另外，所述处理单元还可以基于光反射离开所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅，来检测所述可变形材料上的触摸的位置。
另外，所述触敏装置还可以包括光检测器，该光检测器用于检测从所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅反射的部分光，其中从所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅反射的所述部分光依赖于所述可变形材料的变形。
另外，所述触敏装置还可以包括光检测器，该光检测器用于检测透射通过所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅的部分光，其中透射通过所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅的所述部分光依赖于所述可变形材料的变形。
另外，所述光栅可以包括将来自所述光源的光反射向所述光检测器的抛物线形光栅。
另外，所述光可以包括第一波长，并且，所述可变形材料在所述多个光栅中的一个光栅附近的变形导致从所述多个光栅中的所述一个光栅反射的光从所述第一波长改变为第二波长，该第二波长不同于所述第一波长。
另外，所述可变形材料可以包括可变形材料薄膜。
另外，所述可变形材料薄膜可以包括嵌有所述多个光栅的塑料、玻璃或玻璃状材料。
另外，所述光栅可以通过局部改变所述可变形材料的折射率而嵌入在所述可变形材料中。
另外，所述光栅可以利用掩模、离子扩散/交换或紫外(UV)曝光而嵌入在所述可变形材料中。
另外，所述触摸可以使所述可变形材料变形且可以改变所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅的光程长度。
另外，改变所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅的光程长度可以将从所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅反射的光的光谱改变为较长的波长。
在另一示例性实施方式中，一种方法可以包括检测从设置在与触摸板相关联的可变形材料中的光栅反射或者通过该光栅透射的光。该方法还可以包括基于检测到的从所述光栅反射或透射通过所述光栅的光，确定是否发生针对所述触摸板的使所述可变形材料变形的触摸。
另外，确定所述可变形材料是否发生变形还可以包括基于检测到的从所述光栅反射的光的波长，确定所述可变形材料是否发生变形。
另外，确定所述可变形材料是否发生变形还可以包括基于检测到的通过所述光栅透射的光中的一波长的存在与否，确定所述可变形材料是否发生变形。
另外，所述可变形材料可以包括薄膜。
另外，所述薄膜可以包括塑料、玻璃或玻璃状材料。
另外，所述可变形材料可以包括可变形光学波导，并且所述光栅可以设置在所述光学波导的内部。
另外，所述光学波导可以包括光纤。
在又一示例性实施方式中，一种方法可以包括检测从设置在可变形材料内的多个光栅中的一个或更多个光栅反射或者透射通过所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅的光。该方法还可以包括基于检测到的从所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅反射或者透射通过所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅的光，检测所述可变形材料上的触摸的位置。
另外，该方法还可以包括使光透射通过所述可变形材料以从所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅反射，其中，在所述可变形材料上的所述位置处的触摸导致位于该位置处或附近的第一光栅改变从该第一光栅反射的光的波长。
另外，所述可变形材料可以包括塑料、玻璃或玻璃状材料。
另外，所述可变形材料可以包括可变形光学波导，并且所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅可以设置在所述光学波导的内部。
另外，所述光学波导可以包括光纤。
附图被结合到本说明书中且构成本说明书的一部分，附图例示了本文描述的一个或更多个实施方式，并与文字说明一起来解释这些实施方式。附图中 图1是例示本文描述的示例性实施方式的概貌的图； 图2是例示根据一个示例性实施方式的电子设备的各个组件的框图； 图3是例示图2的电子设备的一个示例性实施例的图，其中电子设备包括蜂窝无线电话； 图4是示意了根据一个示例性实施方式的其中设置有光栅的可变形材料的操作原理的图； 图5A是以“反射”操作模式示意了施加于图4的可变形材料的触摸的图； 图5B是以“透射”操作模式示意了施加于图4的可变形材料的触摸的图； 图6是示意了根据一个示例性“反射”模式实施例的透射式光栅的使用的图； 图7是示意了使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的示例性实施例的图； 图8A和8B是示意了使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的另一示例性实施例的图； 图9是示意了使用设置在可变形材料中的多个抛物线形光栅来检测可变形材料上的触摸位置的又一示例性实施例的图； 图10是示意了使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的附加示例性实施例的图； 图IlA和IlB是示意了使用设置在光学波导中的多个光栅来检测光学波导上的触摸位置的附加示例性实施例的图；以及 图12是例示用于确定在嵌有光栅的可变形材料上是否发生触摸且用于识别触摸位置的示例性处理的流程图。
具体实施例方式下面的详细描述参考了附图。在不同的附图中，相同的附图标记可以表示相同或相似的要素。而且，下面的详细描述不限制本发明。
概况 图1例示了使用其中设置有反射式光栅的可变形材料来检测施加于该材料的触摸且用于识别触摸在可变形材料上的位置的概况。如图1的分解图所示，触敏装置100可以具有触摸表面110，该触摸表面110可以包括触摸板、触摸屏、键区或键盘。触敏装置100 可以包括可具有触摸板、触摸屏、键区或键盘的任意类型的装置，包括但不限于蜂窝电话、 计算机、个人数字助理(PDA)、智能手机、便携式游戏装置、媒体播放设备、照相机装置等。
如图1进一步所示，可变形材料120可以被设置为与触摸表面110相接触，使得施加于触摸表面110的压力可以被传输到可变形材料120，导致材料120在压力点130附近变形。图1示意了“触摸” 130被施加于触摸表面110。当在此使用时，术语“触摸”可以表示诸如身体部位(例如，手指)或指点装置(例如，手写笔、笔等)的物体的触摸。
可变形材料110可以具有设置在材料120内的多个反射式光栅140。可以使用各种技术将光栅140设置在可变形材料120内，这些技术包括通过使用不同类型的掩模、离子扩散/交换、紫外(UV)曝光或局部改变材料120的折射率的其他技术。光栅140还可以经由两个UV束之间的干涉产生。可变形材料120可以包括可基于物理压力临时变形且透光(例如，对于在触敏装置100中使用的光的波长范围是透射性的)的任意类型材料。可变形材料110的材料例如可以包括薄的、清澈的塑料膜、玻璃或玻璃状材料。在一些实施例中，可变形材料120和触摸表面110可以是一体。在这些实施例中，光栅140可以设置在触摸表面110的玻璃或塑料内。在某些实施例中，如下面参考图IlA和IlB所述，可变形材料 120可以包括光学波导，其中光栅可以设置在该光学波导内。
随着材料120在施加于触摸表面110的触摸130附近变形，位于触摸130附近的光栅140也会变形，从而影响这些光栅140的反射特性。光栅140因施加于触摸表面110 的触摸130而发生的变形所导致的光栅140的反射特性的变化可以影响从光栅140反射的光的波长。
图1还例示了通过可变形材料120透射光的光源150。来自光源150的光可以反射离开一个或更多个光栅140，并且反射光或者通过所述一个或更多个光栅透射的光可以被一个或更多个检测器(未示出)检测。如下面进一步描述，材料120在一个或更多个光栅140附近的变形可以影响反射光的波长，从而使能能够对施加到触摸表面110的触摸进行检测。在下面更详细描述的一些实施例中，可以基于检测的反射光或透射光来识别可变形材料120上的触摸的位置。光源150可以包括连续光源或脉冲光源。脉冲光源可以节省功率，并且还可以使触摸检测相对于诸如日光这样的外部影响更加鲁棒。
示例性设备 图2是可以实现本文描述的方法和系统的电子设备200的图。电子设备200可以结合有上面参考图1描述的触敏装置100。这里就具有键区、触摸屏、键盘或触摸板的设备描述了实施例。当在本文使用时，术语“电子设备”可以包括蜂窝无线电话；智能电话， 可以将蜂窝无线电话与数据处理、传真和数字通信能力组合起来的个人通信系统(PCS)终端；可以包括无线电话、寻呼机、因特网/内联网接入、网络浏览器、记事本、日历和/或全球定位系统(GPQ接收器的个人数字助理(PDA)；游戏装置；媒体播放装置；数字照相机；或者可以使用触摸输入的任意其他类型的设备。
图2是示意了电子设备200的各个示例性组件的框图。如图所示，设备200可以包括总线210、处理单元220、主存储器230、只读存储器(ROM) MO、存储装置250、(多个) 输入装置沈0、(多个)输出装置270和(多个)通信接口观0。总线210可以包括允许设备200的各元件之间进行通信的路径。
处理单元220可以包括常规处理器、微处理器或者可以解释和执行指令的处理逻辑。主存储器230可以包括随机存取存储器(RAM)或者可以存储信息和供处理器220执行的指令的其他类型的动态存储装置。ROM 240可以包括常规ROM装置或者可以存储静态信息和供处理单元220使用的指令的其他类型的静态存储装置。存储装置250可以包括磁性和/或光学记录介质及其相应驱动器。
输入装置260可以包括允许操作员向客户机/服务器实体输入信息的机构，如鼠标、笔、语音识别和/或生物特征识别机构等。输入装置260还可以包括上面参考图1描述的触敏装置110。输出装置270可以包括向操作员输出信息的机构，包括显示器、打印机、扬声器等。通信接口 280可以包括使得设备200能够与其他设备和/或系统通信的任意收发器类机构。
设备200可以执行本文描述的某些操作或处理。设备200可以响应于处理单元 220执行在计算机可读介质(如存储器230)中包含的软件指令而执行这些操作。计算机可读介质可以被限定为物理或逻辑存储器装置。主存储器230、R0M 240和存储装置250中的每一个均可以包括计算机可读介质。存储装置250的磁性和/或光学记录介质(例如，可读CD或DVD)也可以包括计算机可读介质。
软件指令可以从诸如数据存储装置250的另一计算机可读介质或经由通信接口 280从另一设备读取到存储器230中。包含在存储器230中的软件指令可以使处理单元220 执行本文描述的操作或处理。另选地，硬布线电路可以代替软件指令或者与软件指令组合使用以实现本文描述的处理。因而，本文描述的实施例不限于硬件电路和软件的任意特定组合。
图3示意了电子设备200包括蜂窝无线电话的示例性实施例。如图所示，蜂窝无线电话220可以包括显示触摸板310、外壳320、键区330、麦克风340和扬声器350。显示触摸板310和/或键区330可以对应于上述触敏装置100。下面参考电子设备200描述的组件不限于这里描述的组件。诸如照相机、连接端口、存储器槽和/或附加扬声器等其他组件也可以设置在无线电话300上。
显示触摸板310可以包括可将电子设备200产生的信号显示为屏幕(例如，液晶显示器(IXD)、阴极射线管(CRT)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、表面传导电子发射显示器(SED)、等离子体显示器、场发射显示器(FED)、双稳态显示器等)上的文本或图像的装置。显示触摸板310可以对应于图1中的触摸表面110。
外壳320可以保护电子设备200的组件免受外部元件影响。键区330可以向电子设备200提供输入。键区330可以包括标准电话键区。键区300上的键可以根据用户选择的特定应用执行多种功能。在一个实施方式中，键区330的各个键例如可以是按钮。用户可以利用键区330来键入诸如文本或电话号码的信息，或者激活特殊功能。另选地，键区330 可以采用便于键入字母数字文本的键盘的形式。
麦克风340可以从用户接收可听信息。麦克风340可以包括能够将空气压力波转换成相应电信号的任意组件。扬声器340可以向电子设备200的用户提供可听信息。扬声器350可以包括能够将电信号转换成相应声波的任意组件。例如，用户可以通过扬声器340 听音乐。
图4是示意了根据一个示例性实施方式的其中设置有光栅的可变形材料的操作原理的图。如图4所示，可变形材料400可以被配置为其中可以设置有一个或更多个光栅的薄膜(例如，塑料、玻璃或玻璃状材料)。图4中以举例的方式示出了单个光栅410。在操作中，来自光源的、具有包括波长A1的光谱的光420可以在正(+)方向上透射经过材料 400，从而遇到反射式光栅410。如图4进一步示出，除了波长A1,入射光420的光谱还可以包括多个波长，其中该多个波长中的每一个波长可以对应于设置在可变形材料400中的附加光栅(未示出)。当遇到反射式光栅410时，入射到光栅410上的光可以反射为具有波长A1W光且可以在负(-)方向上传播通过材料400，使得反射光430可以被检测器(未示出)检测到。
图5A是示意了在使用“反射”操作模式的示例性实施方式中施加到图4的可变形材料的触摸的图。在图5A中所示的反射操作模式中，可以利用从光栅反射的光来确定在该光栅附近是否发生触摸。如图5A所示，触摸500可以施加在材料400上对应于在材料400 中设置了光栅的位置处。触摸500施加给材料400的压力导致材料400变形，进而导致光栅410变形。光栅410的变形(例如，伸展)增加了光栅410的光程长度，因而，改变了光栅的周期。由于光栅周期的变化，入射光在被从光栅410反射时可以反射为具有较长波长 λ 2的反射光。检测到较长波长的光，或者检测到缺少原始波长的光，可以提供在光栅410 附近发生了触摸的指示。
图5Β是示意在使用“透射”操作模式的示例性实施方式中施加到图4的可变形材料的触摸的图。在图5Β示意的透射操作模式中，可以利用透射通过光栅的光来确定在光栅附近是否发生了触摸。如图5Β所示，当在光栅410附近没有发生触摸时，光栅410可以反射具有波长λ工的光，并且光栅410可以透射入射光420的剩余光谱，该剩余光谱包括入射光420的除反射光430的波长λ工之外的光谱。当触摸500被施加在材料400上对应于在材料400中设置了光栅410的位置处时，入射光可以从光栅410反射为具有较长波长λ 2的反射光510。光栅410可以透射入射光420的剩余光谱，该剩余光谱包括入射光420的除波长λ 2之外的光谱(包括波长λ》。因而，检测到透射光530中缺少波长λ 2或者检测到存在波长λ 可以用于确定在光栅410附近发生了触摸。
图6是示意其中光栅可以在光传感器附近设置在可变形材料中从而仅向光传感器传输某些波长的光的示例性“反射”模式实施方式的图。如图6所示，透射式光栅600可以在光源和传感器610附近设置在可变形材料400中。光栅600可以被配置成使得光栅600 仅传输某一波长的光，而阻隔其他波长的光。例如，光栅600可以被配置成使得光栅600传输光源610发射的波长λ工的光，但是不传输波长比波长λ工大的光。
当来自光源610的波长X1的入射光遇到非变形状态的反射式光栅410时，相同波长X1的反射光430可以反向透射回光源和传感器610。波长X1W反射光430可以传输通过透射式光栅600，以被光传感器610检测。然而，如果反射式光栅410变形，如上面参考图5A所示，光栅410可以以波长入2将入射光反射为反射光430，其中λ2> λ10透射式光栅600可以不传输波长λ 2的反射光430，因而，防止在光传感器610处检测到反射光 430。光传感器610处缺少检测光可以用作在光学反射式光栅410处存在触摸的指示。尽管图6示意了针对图5Α的反射模式在光传感器附近在可变形材料中设置光栅，但光栅也可以类似地设置在图5Β示意的透射模式中。
图7是示意使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的示例性实施方式的图。在图7的示例性实施方式中，反射式光栅710可以以行720和列730的形式设置在可变形材料700中。各行720可以包括沿单一轴线彼此分隔开的一系列反射式光栅710。各行720可以进一步包括用于沿行720向可变形材料700发射光的光源740和用于检测从位于行720中的光栅反射回来的光的光学检测器750。各列730也可以包括沿可能与各行720的轴线垂直的单一轴线彼此分隔开的一系列反射式光栅710。各列730还可以包括用于沿列730向可变形材料700发射光的光源740以及用于检测从位于列730中的光栅反射回来的光的光学检测器750。光栅710的尺寸以及行720和列730中彼此的间距可以被选择为使得在任意地点施加于材料700的表面的压力可以导致行720光栅和列730光栅变形。因而，施加于材料700的任意触摸可以产生检测器750的行和列检测，这可以实现对材料700上是否发生触摸的确定。
图8Α和8Β是示意使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的另一示例性实施方式的图。在图8Α的示例性实施方式中，反射式光栅810可以以列820的形式设置在可变形材料800中。各列820可以包括沿轴线彼此分隔开的一系列反射式光栅810。在给定列820中，各反射式光栅810可以被配置成使得其基于波长λ的光源反射不同的波长。例如，在给定列中，光栅1可以被配置成反射波长X1，光栅2可以被配置成反射波长λ 2，光栅3可以被配置成反射波长λ 3，光栅4可以被配置成反射波长入4。 各列820还可以包括用于沿列820向材料700发射光的光源830以及用于检测从列820中的光栅反射的多种不同波长的光的多波长光学检测器840。
当在任一光栅810附近对材料800施加压力时，针对该光栅的反射波长可以改变为不能被相应多波长检测器830检测到的波长。图8B示意了多波长检测器830的进一步细节。检测器830可以包括多个不同的滤光器(例如，对于列820中的各个反射式光栅都有一个滤光器)，用于检测不同反射波长(例如，入工、λ2、λ3、λ4)的光中的每一个。图 8Β示意了检测器830的一个示例性实施方式，其中检测器830包括用于检测相应波长λ ” λ 2、λ 3、λ 4的4个不同滤光器850-1、850-2、850-3和850-4。因此，当材料800的相应光栅820变形时，可以导致该光栅的反射波长变化，多波长检测器830可能不再能够检测到来自该光栅的反射(即，指示该光栅处的触摸)。例如，如果通常将来自光源830的光反射为具有λ工波长的光的列820中的光栅1变形，则来自光栅1的反射光的波长可以增加到波长 λ ^ Δ，该波长不等于波长λ^ λ2、入3或λ 4中任意一个。多波长检测器830则不能检测到来自光栅1的反射波长λ 1+Δ，因而指示在列820中的光栅1处的触摸。
图9例示了使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的另一示例性实施方式，其中光栅包括抛物线形反射式光栅。如图9所示，多个抛物线形反射式光栅910可以设置在可变形材料900中。每个光栅的抛物线形状以及每个光栅相对于光学检测器930和光源920的取向可以被配置成使得从光源920发射的光可以从各个光栅910反射且反射光可以聚焦在光学检测器930上。用于检测材料900上的触摸的光栅的操作可以类似于上面参考另一示例性实施方式描述的操作。在图9的示例性实施方式中， 使用抛物线形光栅允许用于检测可变形材料900上的触摸位置所需的光源和检测器的数目的减少。
图10是示意了使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的附加示例性实施例的图，其中可以使用较少的光源。在图10的示例性实施例中，反射式光栅1010可以以类似于图7的行和列的形式设置在可变形材料1000中。在图10的示例性实施例中，类似于图7的示例性实施例，对于各行和各列都可以使用光学检测器1020。 然而，可以使用较少的光源来向可变形材料1000发射光。图10示意了使用一个光源1030 来通过设置在材料1000中的所有行的光栅发射光，且使用另一个光源1040(可能与光学检测器1020相组合)来通过设置在材料1000中的所有列的光栅发射光。图10的示例性实施例允许用于检测可变形材料100上的触摸位置所需的光源的数目的减小。
图IlA示意了使用设置在可变形材料中的多个光栅来检测可变形材料上的触摸位置的又一个示例性实施例，其中(多个)光学波导可以设置在可变形材料中。在图11的示例性实施例中，光学波导1110可以设置在可变形材料1100中，其中光学波导1110本身能基于施加的物理压力(例如触摸)变形。在一个示例性实施例中，光学波导1110可以包括光纤。反射式光栅1120可以设置在光学波导1110内的选定位置处。光源1130可以向光学波导1110发射光且光学检测器1140可以检测从光栅1120反射的光。图IlA的示例性实施例因此类似于上述其他实施例(例如，上面参考图5A描述的反射操作模式)操作， 以检测直接设置在可变形材料中的光栅处的触摸。不过，在图IlA的示例性实施例中，光栅设置在柔性的可变形光学波导中。
图IlB中示意了图IlA的示例性实施例的变型例，其中类似于参考图5B描述的操作，可以基于透射操作模式检测施加于光学波导1110的触摸。在该示例性实施例中，检测器1140检测从光源1130透过透射式光栅1110的光，并且可以确定透射光中去除了哪个波长(例如，从光栅1110反射因而被从透射光谱去除)或透射光中包括哪个波长(例如，不
1被光栅1110反射)，以确定哪个光栅1110被施加了物理压力。
示例性处理 图12是例示用于确定在嵌有光栅的可变形材料上是否发生触摸且用于识别触摸的位置的示例性处理1200。图12的示例性处理可以通过处理单元220、可能地还与设备 200的其他组件相结合地执行。下面参考图8A的示例性实施例描述图12的示例性处理。 然而，图12的示例性处理可以应用于本文描述的其他示例性实施例(例如，图5A、5B、7、9、 10、11A、11B)。
示例性处理可以开始于光透射通过其中设置有光栅的可变形材料(框1210)。例如，参考图8A的示例性实施例，光源830可以通过光栅810的各列向可变形材料800发射光。
可以检测从设置在可变形材料内的光栅中的一个或更多个光栅反射或透射通过该一个或更多个光栅的光(框1210)。例如，参考图8A的示例性实施例，从设置在材料800 内的光栅810反射的光可以被相应检测器840检测。
可以基于从所述一个或更多个光栅反射或透射通过所述一个或更多个光栅的光， 来确定是否发生使可变形材料变形的触摸(框1220)。例如，参考图8A的示例性实施例，针对给定列820的多波长检测器840可以检测到波长λ工的反射光未再被接收到，因而指示在列810内发生了触摸。
可以基于检测光的存在与否来识别触摸的位置(框1230)。再次参考图8A的示例性实施例，多波长检测器840可以检测波长λ工的反射光未再被接收到。处理单元220可以将未检测到波长λ工识别为在列820的光栅1处发生了触摸。
结论 本文描述的实施例提供了使用设置在可变形材料(例如薄塑料膜)内的反射式光栅来检测可变形材料上触摸的触敏系统。设置在可变形材料内的光栅因施加物理压力而变形可以将从光栅反射的光的光谱改变为较长的波长。检测到从光栅反射或透射通过光栅的光的波长变化可以用于识别因物理压力而变形的光栅，因而实现了基于变形光栅的已知位置检测触摸的位置。
本文描述的实施方式的上述描述提供了例示和描述，但并不旨在穷尽或限制本发明为公开的精确形式。鉴于上述教导，修改和变形是可行的且可以从本发明的实践获知。
而且，尽管参考图12描述了一系列框，在其他实施例中，框的顺序可以改变。此外，不相关框可以并行地执行。
本文描述的方面可以实现为方法和/或计算机程序产品。相应地，各方面可以实现为硬件和/或软件(包括固件、常驻软件、微代码等)。再者，本文描述的各个方面可以具有计算机可用或计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机可用或计算机可读介质具有在介质中实现的供指令执行系统使用或与之一起使用的计算机可用或计算机可读程序代码。用于实现这些方面的实际的软件代码或专用控制硬件并不是限制性的。 因而，没有参考特定软件代码描述各方面的操作和行为——应当理解，软件和控制硬件应设计为基于此处的描述实现这些方面。
而且，本文描述的某些方面可以实现为执行一个或更多功能的“逻辑”。该逻辑可以包括固件、硬件——诸如处理器、微处理器、专用集成电路或现场可编程门阵列——或者软件和硬件的组合。
应当强调，当在本说明书中使用时，术语“包括”及其动名词形式用于指定陈述的特征、整体、步骤或组件的存在，但是不排除一个或更多其他特征、整体、步骤、组件或组合的存在或添加。
即使在权利要求中声明和/或在说明书中公开了特征的特定组合，这些组合并不旨在限制本发明。实际上，很多这些特征可以以说明书中未特别声明和/或说明书中未特别公开的方式组合。
除非明确说明，在本申请的说明书中使用的元件、行为或指令不应被视为是本发明的关键或要点。而且，当在此使用时，冠词“一”旨在包括一个或更多个项目。在仅表示一个项目的情形中，使用词语“一个”或类似的语言。而且，当在此使用时，除非明确声明， 短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”。
权利要求
1.一种触敏装置，该触敏装置包括嵌有多个光栅的可变形材料；光源，该光源向所述可变形材料发送光，以使光反射离开或透射通过所述多个光栅中的一个或更多个光栅；处理单元，该处理单元基于光反射离开所述一个或更多个光栅或者基于光透射通过所述一个或更多个光栅，来确定在所述可变形材料上是否发生触摸。
2.根据权利要求1所述的触敏装置，其中，所述处理单元还基于光反射离开所述一个或更多个光栅，来检测所述可变形材料上的触摸的位置。
3.根据权利要求1所述的触敏装置，该触敏装置还包括光检测器，该光检测器用于检测从所述一个或更多个光栅反射的部分光，其中从所述一个或更多个光栅反射的所述部分光依赖于所述可变形材料的变形。
4.根据权利要求1所述的触敏装置，该触敏装置还包括光检测器，该光检测器用于检测透射通过所述一个或更多个光栅的部分光，其中透射通过所述一个或更多个光栅的所述部分光依赖于所述可变形材料的变形。
5.根据权利要求3所述的触敏装置，其中，所述光栅包括将来自所述光源的光反射向所述光检测器的抛物线形光栅。
6.根据权利要求1所述的触敏装置，其中，所述光包括第一波长，并且其中，所述可变形材料在所述多个光栅中的一个光栅附近的变形导致从所述多个光栅中的所述一个光栅反射的光从所述第一波长变化为第二波长，该第二波长不同于所述第一波长。
7.根据权利要求1所述的触敏装置，其中，所述可变形材料包括可变形材料薄膜。
8.根据权利要求7所述的触敏装置，其中，所述可变形材料薄膜包括嵌有所述多个光栅的塑料、玻璃或玻璃状材料。
9.根据权利要求8所述的触敏装置，其中，所述光栅是通过局部改变所述可变形材料的折射率而嵌入在所述可变形材料中的。
10.根据权利要求9所述的触敏装置，其中，所述光栅是利用掩模、离子扩散/交换或紫外曝光而嵌入在所述可变形材料中的。
11.根据权利要求1所述的触敏装置，其中，所述触摸使所述可变形材料变形且改变所述一个或更多个光栅的光程长度。
12.根据权利要求11所述的触敏装置，其中，改变所述一个或更多个光栅的光程长度将从所述一个或更多个光栅反射的光的光谱改变到较长的波长。
13.一种方法，该方法包括检测从设置在与触摸板相关联的可变形材料中的光栅反射或透射通过该光栅的光；和基于检测到的从所述光栅反射或透射通过所述光栅的光，确定是否发生针对所述触摸板的使所述可变形材料变形的触摸。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，确定所述可变形材料是否发生变形还包括基于检测到的从所述光栅反射的光的波长，确定所述可变形材料是否发生变形。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，确定所述可变形材料是否发生变形还包括基于检测到的透射通过所述光栅的光中的一波长的存在与否，确定所述可变形材料是否发生变形。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述可变形材料包括薄膜。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述薄膜包括塑料、玻璃或玻璃状材料。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述可变形材料包括可变形光学波导，并且其中，所述光栅设置在所述光学波导的内部。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述光学波导包括光纤。
20.一种方法，该方法包括检测从设置在可变形材料内的多个光栅中的一个或更多个光栅反射或透射通过所述一个或更多个光栅的光；和基于检测到的从所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅反射或透射通过所述一个或更多个光栅的光，检测所述可变形材料上的触摸的位置。
21.根据权利要求20所述的方法，该方法还包括使光透射通过所述可变形材料以从所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅反射，其中，在所述可变形材料上的所述位置处的触摸导致位于该位置处或附近的第一光栅改变从该第一光栅反射的光的波长。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述可变形材料包括塑料、玻璃或玻璃状材料。
23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述可变形材料包括可变形光学波导，并且其中，所述多个光栅中的所述一个或更多个光栅设置在所述光学波导的内部。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述光学波导包括光纤。
全文摘要
一种触敏装置包括嵌有多个光栅的可变形材料和向可变形材料发送光以使光反射离开或透射通过所述多个光栅中的一个或更多个光栅的光源。该触敏装置还包括处理单元，该处理单元基于光反射离开所述一个或更多个光栅或者基于光透射通过所述一个或更多个光栅，来确定在所述可变形材料上是否发生触摸。
文档编号G06F3/042GK102187306SQ200980141482
公开日2011年9月14日 申请日期2009年4月24日 优先权日2008年10月27日
发明者比约恩·汉森 申请人:索尼爱立信移动通讯有限公司
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