專利名稱：光學(xué)滾輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)滾輪。
背景技術(shù)：
滾輪(jog wheel)是一種允許用戶導(dǎo)航音頻或者視頻內(nèi)容的設(shè)備。當(dāng) 滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，媒體通常根據(jù)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方式而沿某個(gè)方向移動(dòng)(例如，快速 向前、向后、向左、向右)。例如，如果用戶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)滾輪，則媒體通 常前進(jìn)。相反，如果用戶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)滾輪，則媒體通常后退。滾輪還已經(jīng) 被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)上的滾屏(scroll)輪。最近，滾輪還被實(shí)現(xiàn)為諸如個(gè) 人數(shù)字助理和音樂(lè)播放器之類的設(shè)備上的菜單選擇界面。例如，滾輪可被 用于滾動(dòng)菜單條目并且進(jìn)行菜單選擇。
媒體前進(jìn)和后退(或者菜單選項(xiàng)滾屏)的速度通常依賴于滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng) 方式。用戶如何轉(zhuǎn)動(dòng)或者模擬轉(zhuǎn)動(dòng)滾輪隨著被實(shí)現(xiàn)的滾輪的類型而變化。 對(duì)于多圈旋轉(zhuǎn)滾輪，滾輪可以被無(wú)止境地旋轉(zhuǎn)，使得媒體前進(jìn)或者后退的 速度通常對(duì)應(yīng)于用戶旋轉(zhuǎn)滾輪的快慢。對(duì)于單圈滾輪，滾輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)受 到固定的限位器限制(例如，通常被限制為不到一整圈旋轉(zhuǎn))，媒體前進(jìn) 或者后退的速度通常對(duì)應(yīng)于用戶向一側(cè)旋轉(zhuǎn)滾輪的程度。
滾輪還被稱為滾盤(jog dial)、搜索盤(shuttle dial)或者搜索輪 (shuttle wheel)。在某些情況下，術(shù)語(yǔ)"滾(jog)"被用于表示慢的導(dǎo) 航速度，而術(shù)語(yǔ)"搜索(shuttle)"被用于表示快的導(dǎo)航速度。但是，在 本說(shuō)明書中，沒(méi)有區(qū)分"滾"和"搜索"。
傳統(tǒng)地，兩種技術(shù)已被用于實(shí)現(xiàn)滾輪。具體地，傳統(tǒng)的滾輪通常利用 電容傳感或者磁傳感來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一種電容傳感的傳統(tǒng)實(shí)施方式中，滾輪中 構(gòu)建有電容電路(諸如一層或者多層導(dǎo)電跡線)，以檢測(cè)由于附近的導(dǎo)電 物體(諸如用戶的手指)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的電容變化。在某些情況下，電容滾
輪并不實(shí)際旋轉(zhuǎn)，而是由電容電路感測(cè)由手指、觸針或者其它導(dǎo)電物體進(jìn) 行的模擬旋轉(zhuǎn)。
在磁傳感實(shí)施方式中，滾輪可以由霍爾效應(yīng)傳感器實(shí)現(xiàn)?；魻栃?yīng)傳 感器是響應(yīng)于磁場(chǎng)密度變化而產(chǎn)生電壓的傳感器。通常，霍爾效應(yīng)傳感器 檢測(cè)由正在通過(guò)的載流導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)(或者，檢測(cè)固定導(dǎo)體中的電流變 化)。通過(guò)將載流導(dǎo)體和傳感器布置在滾輪上和滾輪之外的相對(duì)位置上， 霍爾效應(yīng)傳感器可以檢測(cè)滾輪的旋轉(zhuǎn)。如果使用多個(gè)霍爾效應(yīng)傳感器，電 路可以能夠指示滾輪的不完全旋轉(zhuǎn)和滾輪的旋轉(zhuǎn)方向。
使用這些傳統(tǒng)技術(shù)可能導(dǎo)致較厚的滾輪。換句話說(shuō)，滾輪的尺寸可能 較大。具有較大尺寸的滾輪限制了滾輪在一些應(yīng)用中，特別是在小型的手 持計(jì)算機(jī)設(shè)備或者其它小型設(shè)備中的潛在用途。并且，傳統(tǒng)滾輪的分辨率 可能被限制為在滾輪中實(shí)現(xiàn)的電容跡線的分辨率，或者受到在滾輪中實(shí)現(xiàn) 的霍爾效應(yīng)傳感器的數(shù)量的限制。在電容滾輪的情況下，分辨率通常受到 用作輸入設(shè)備的導(dǎo)電物體(例如，指尖)的尺寸的限制。在霍爾效應(yīng)滾輪 的情況下，通過(guò)提供若干霍爾效應(yīng)傳感器來(lái)提高分辨率的做法通常在成本 上是行不通的。
因此，需要一種滾輪來(lái)克服傳統(tǒng)滾輪的物理尺寸和分辨率限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了用戶導(dǎo)航設(shè)備的實(shí)施例。該用戶導(dǎo)航設(shè)備包括碼盤和編 碼器。碼盤耦合到轉(zhuǎn)盤。碼盤包括具有交替的反射部分和非反射部分的軌 道。光學(xué)反射編碼器包括發(fā)射器和檢測(cè)器。發(fā)射器產(chǎn)生入射到碼盤的軌道 上的光信號(hào)。檢測(cè)器檢測(cè)反射光信號(hào)。反射光信號(hào)對(duì)應(yīng)于入射光信號(hào)中的 由軌道的反射部分反射的部分。檢測(cè)器還產(chǎn)生與反射光信號(hào)相對(duì)應(yīng)的信道 信號(hào)。這種用戶導(dǎo)航設(shè)備的實(shí)施例較之傳統(tǒng)的滾輪的實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)了更小 的厚度。
在一些實(shí)施例中，用戶導(dǎo)航設(shè)備還包括解碼器和微處理器。解碼器產(chǎn) 生與信道信號(hào)相對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)信號(hào)。微處理器響應(yīng)于用戶使轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動(dòng)，在 受控的裝置上實(shí)施用戶導(dǎo)航操作。用戶導(dǎo)航設(shè)備還可以包括一個(gè)或多個(gè)圓
頂開關(guān)、獨(dú)立按鈕、照明環(huán)、支承板、電路基板以及安裝支架。對(duì)用戶導(dǎo) 航設(shè)備的其它實(shí)施例也進(jìn)行了描述。
還描述了用于制造用戶導(dǎo)航設(shè)備的方法的實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中， 所述方法包括將碼盤耦合到旋轉(zhuǎn)盤；將發(fā)射器相對(duì)于碼盤安裝在電路基 板上；以及將檢測(cè)器相對(duì)于碼盤安裝在電路基板上。
碼盤包括具有交替的反射部分和非反射部分的軌道。發(fā)射器產(chǎn)生入射 到碼盤的軌道上的光信號(hào)。檢測(cè)器用于檢測(cè)軌道的反射部分反射的反射光 信號(hào)。檢測(cè)器還產(chǎn)生與反射光信號(hào)相對(duì)應(yīng)的信道信號(hào)。下面還將描述用于 制造用戶導(dǎo)航設(shè)備的方法的其它實(shí)施例。
根據(jù)下面的詳細(xì)說(shuō)明，結(jié)合附圖，可以明白本發(fā)明各實(shí)施例的其他方 面和優(yōu)點(diǎn)，附圖以示例方式圖示了本發(fā)明的原理。


圖l示出了光學(xué)反射滾輪的一個(gè)實(shí)施例的示意性電路圖。
圖2示出了碼盤的一個(gè)實(shí)施例的局部示意圖。
圖3示出了光學(xué)滾輪的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。
圖4示出了圖3的光學(xué)滾輪的側(cè)視圖。 圖5示出了圖3的光學(xué)滾輪的分解立體圖。 圖6示出了電路基板上的編碼器的布局的一個(gè)實(shí)施例。 圖7示出了在編碼器和碼盤之間具有氣隙的編碼器的布局的一個(gè)實(shí)施 例的側(cè)視圖。
圖8示出了具有單獨(dú)封裝編碼器的編碼器布局的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖9示出了具有單獨(dú)封裝的發(fā)射器和檢測(cè)器的編碼器的布局的一個(gè)實(shí) 施例的側(cè)視圖。
圖10示出了具有單獨(dú)封裝的發(fā)射器和部分封裝的檢測(cè)器的編碼器的 布局的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖11示出了制造光學(xué)滾輪的方法的一個(gè)實(shí)施例。 圖12示出了使用光學(xué)滾輪的方法的一個(gè)實(shí)施例。
圖13示出了光學(xué)滾輪的另一個(gè)實(shí)施例的立體圖。 圖14示出了圖13的光學(xué)滾輪的側(cè)視圖。 圖15示出了圖13的光學(xué)滾輪的分解立體圖。 在整個(gè)說(shuō)明書中，相似的標(biāo)號(hào)可用于表示相似的元件。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了光學(xué)滾輪100的一個(gè)實(shí)施例的示意性電路圖。所示的光學(xué) 滾輪100包括旋轉(zhuǎn)盤102，碼盤104，編碼器106，解碼器108，以及微處 理器110。在一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)盤102被物理耦合到碼盤104，并且為 用戶提供了以手動(dòng)方式轉(zhuǎn)動(dòng)碼盤104的觸摸界面。在一些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn) 盤102是可以被無(wú)止境地轉(zhuǎn)動(dòng)的多圈盤。或者，旋轉(zhuǎn)盤102可以是單圈 盤，其運(yùn)動(dòng)范圍被限制為大致一圈(即，360度)或者不到一圈。碼盤 104的實(shí)現(xiàn)類型(多圈或者單圈)與所使用的旋轉(zhuǎn)盤102的類型相對(duì)應(yīng)。
雖然在圖2中提供了對(duì)于碼盤104的更詳細(xì)的圖示，但是在此提供簡(jiǎn) 單的解釋，作為圖l所示的光學(xué)滾輪IOO的操作的有關(guān)說(shuō)明。通常，碼盤 104包括非反射部分142和反射部分144組成的軌道140。編碼器106中的 發(fā)射器120產(chǎn)生光，所述光入射到碼盤軌道上。當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤102被旋轉(zhuǎn)時(shí)， 入射光被軌道140的反射部分144反射，而不被軌道140的非反射部分 142反射。因此，光被軌道140以經(jīng)調(diào)制的模式(即，開-關(guān)-開-關(guān)......)
反射。編碼器106中的檢測(cè)器130檢測(cè)經(jīng)調(diào)制的反射光信號(hào)，并且作為響 應(yīng)，生成一個(gè)或多個(gè)信道信號(hào)(例如，CHa和CHb)。在一個(gè)實(shí)施例中， 這些信道信號(hào)隨后被發(fā)送到解碼器108，解碼器108生成計(jì)數(shù)信號(hào)，并且 將計(jì)數(shù)信號(hào)發(fā)送到微處理器110。微處理器110利用該計(jì)數(shù)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)與 旋轉(zhuǎn)盤102的運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的用戶導(dǎo)航操作，諸如滾屏或者菜單選擇。
在一個(gè)實(shí)施例中，編碼器106包括發(fā)射器120和檢測(cè)器130。發(fā)射器 120包括諸如發(fā)光二極管(LED)的光源122。為了方便起見(jiàn)，光源122在 此被描述為L(zhǎng)ED，但是也可以提供其它光源或者多種光源。在一個(gè)實(shí)施例 中，LED 122通過(guò)限流電阻器RL由驅(qū)動(dòng)器信號(hào)Vled駆幼。這樣的驅(qū)動(dòng)器 電路的細(xì)節(jié)是公知的。發(fā)射器120的一些實(shí)施例還可以包括與LED 122對(duì) 齊的透鏡124，用于以特定的路徑或者模式對(duì)被投射的光進(jìn)行導(dǎo)向。例
如，透鏡124可以將光聚焦到碼盤軌道140上。
在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器130包括一個(gè)或者多個(gè)諸如光電二極管的光 檢測(cè)器132。光檢測(cè)器可以例如以集成電路(IC)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了方便起 見(jiàn)，光檢測(cè)器132在此被描述為光電二極管，但是也可以提供其它類型的 光檢測(cè)器。在一個(gè)實(shí)施例中，光電二極管132被專門配置來(lái)檢測(cè)反射光的 特定圖案或者波長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，若干光電二極管132可以被用來(lái)檢 測(cè)來(lái)自多個(gè)軌道140 (包括位置(positional)軌道和索引(index)軌道) 的經(jīng)調(diào)制的反射光信號(hào)。并且，光電二極管132可以以與碼盤104的半徑 和設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的圖案布置。
由光電二極管132產(chǎn)生的信號(hào)由信號(hào)處理電路134處理，所述信號(hào)處 理電路134生成信道信號(hào)CHa和CHB。在一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器130還包 括一個(gè)或者多個(gè)比較器(沒(méi)有示出)，以便于生成信道信號(hào)。例如，來(lái)自 光電二極管132的模擬信號(hào)(和其互補(bǔ)信號(hào))可以由比較器轉(zhuǎn)換為與晶體 管-晶體管邏輯(TTL)兼容的數(shù)字輸出信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，這些輸出 信道信號(hào)可以指明經(jīng)調(diào)制的反射光信號(hào)的計(jì)數(shù)和方向信息。此外，檢測(cè)器 130可以包括透鏡136，用于將反射光信號(hào)導(dǎo)向光電二極管132。
一般來(lái)說(shuō)，發(fā)射器、檢測(cè)器以及光編碼器的其它細(xì)節(jié)可以參考美國(guó)專 利4451731， 4691101， 5017776以及5241172，這些專利文獻(xiàn)通過(guò)引用被 包含于此。
圖2示出了碼盤104的一個(gè)實(shí)施例的局部示意圖。具體地，圖2圖示 了盤形的圓形碼盤104的一部分。在一些實(shí)施例中，碼盤104可以是環(huán)形 的而不是盤形的。所示出的碼盤104包括軌道140，所述軌道140可以是 與碼盤104同心的圓環(huán)軌道。在一個(gè)實(shí)施例中，軌道140包括連續(xù)的重復(fù) 圖案，其自始至終環(huán)繞碼盤104。所圖示的圖案包括交替的非反射部分 142和反射部分144，但是也可以提供其它的圖案。在一個(gè)實(shí)施例中，非 反射部分142是碼盤104的透明部分，或者是碼盤104中的空洞(例如 孔)。例如，反射部分144是碼盤104中的不透明部分。在一個(gè)實(shí)施例 中，與反射部分144相對(duì)應(yīng)的表面區(qū)域被涂以反射材料。
并且，應(yīng)該注意，在一些實(shí)施例中，圓形碼盤104可以由不是圓形的 編碼元件來(lái)替換。例如，可以使用諸如碼帶的線型編碼元件，在此情況 下，可以采用線型滑座(沒(méi)有示出)來(lái)代替旋轉(zhuǎn)盤102。在另一個(gè)實(shí)施例
中，可以采用螺旋帶狀圖案來(lái)實(shí)現(xiàn)圓形編碼元件，如美國(guó)專利5017776所 示?；蛘?，可以在各種形狀的編碼元件上采用其它的光調(diào)制模式。
如上所述，碼盤104的旋轉(zhuǎn)以及由此造成軌道140的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致在檢測(cè) 器130處的反射光信號(hào)的調(diào)制，以測(cè)量碼盤104和旋轉(zhuǎn)盤102的位置變 化。如本領(lǐng)域所知的，碼盤104的其它實(shí)施例可以包括諸如附加的位置軌 道或者索引軌道的其它軌道。
在所圖示的實(shí)施例中，軌道部分142和144具有相同的周向尺寸(也 稱為寬度尺寸)。碼盤104的分辨率是軌道部分142和144的寬度尺寸 (如間距"x"所示)的函數(shù)。軌道部分142和144徑向或者高度尺寸 (如間距"y"所示)是產(chǎn)生足夠量的光電流所需的面積量的函數(shù)(例 如，所需的光電流越大，所需的面積就越大，因此所需的"y"就越大， 因?yàn)槊娣e等于"x"乘以"y")。此外，軌道部分142和144的徑向尺寸
可以是在相鄰的反射光脈沖之間產(chǎn)生可檢測(cè)的間隙所需的面積的函數(shù)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，碼盤104可以至少部分地與旋轉(zhuǎn)盤102—體化， 而不是耦合到旋轉(zhuǎn)盤102上的獨(dú)立部件。例如，旋轉(zhuǎn)盤102的底面可以涂 以諸如亮鎳(Ni)或者鉻的反射材料，并且非反射軌道圖案可以被施加到 該反射材料上。非反射圖案可以被絲網(wǎng)印刷到、壓印到、噴墨印刷到或者 以其它方式直接施加到旋轉(zhuǎn)盤102的反射表面上。或者，非反射圖案可以 例如通過(guò)注射成型、模切、沖制(例如，膜)或者通過(guò)以其它方式形成其 上具有不透明輻條的非反射部件，而被形成為單獨(dú)的部分。不管非反射材 料是被直接施加到反射材料上還是被形成為單獨(dú)的部件，經(jīng)組合的反射材 料和非反射材料的功能類似于上述的具有交替的反射部分142和非反射部 分144的碼盤104。在另一個(gè)實(shí)施例中，反射和非反射材料可以被反置， 使得旋轉(zhuǎn)盤102的底面被用于非反射材料，而單獨(dú)的反射材料被施加到非 反射材料或者與之分開形成。
圖3示出了光學(xué)滾輪150的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。所圖示的光學(xué)滾輪 150包括旋轉(zhuǎn)盤102、碼盤104 (在圖3中沒(méi)有示出)、電路基板152以及 支承板154。圖4示出了圖3的光學(xué)滾輪150的側(cè)視圖。
在一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)盤102包括方便用戶旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)盤102的觸摸表 面。例如，旋轉(zhuǎn)盤102可以包括凸起或者凹入部分，粗糙表面，發(fā)粘表 面，或者其它的觸摸表面，以使得用戶的手指較容易地貼合旋轉(zhuǎn)盤102的 表面。如上所述，碼盤104被耦合到旋轉(zhuǎn)盤102，使得旋轉(zhuǎn)盤102的旋轉(zhuǎn) 導(dǎo)致碼盤104的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，電路基板152用于安裝包括發(fā)射器120和檢測(cè)器 130在內(nèi)的編碼器106。 一些示例性的電路基板152包括但不限于印刷電 路板(PCB)、柔性電路、引線框、嵌入模制引線框、玻璃基板、陶瓷基 板、模制互連器件(MID)等?；蛘?，可以使用其它類型的電路基板 152。在一些實(shí)施例中，其它的電路也可以被安裝在電路基板152上。但 是，在一些實(shí)施例中，安裝到旋轉(zhuǎn)盤102下方的電路基板152上的電路量 可以被限制，以保持小的光學(xué)滾輪150厚度。電路基板152被安裝到支承 板154上。或者，在一些實(shí)施例中，電路基板152還可以被用作支承板 154，于是可以省略單獨(dú)的支承板154。
所示出的光學(xué)滾輪150還包括獨(dú)立的按鈕156和照明環(huán)158。但是一 些實(shí)施例可以省略獨(dú)立按鈕156或者照明環(huán)158或者兩者都省略。獨(dú)立按 鈕156可以由圓頂開關(guān)(沒(méi)有示出)或者其它的公知類型的致動(dòng)器來(lái)實(shí) 現(xiàn)?；蛘?，獨(dú)立按鈕156可以使用光學(xué)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述光學(xué)傳感器響 應(yīng)于獨(dú)立按鈕的按壓產(chǎn)生按鈕點(diǎn)擊信號(hào)。類似地， 一些實(shí)施例采用編碼器 106來(lái)檢測(cè)一次或者多次與旋轉(zhuǎn)盤102的至少一部分的按壓相對(duì)應(yīng)的按鈕 點(diǎn)擊操作。在一個(gè)實(shí)施例中，獨(dú)立按鈕或者旋轉(zhuǎn)盤的按壓對(duì)應(yīng)于方向選擇
或者對(duì)應(yīng)于條目選擇。
在一個(gè)實(shí)施例中，照明環(huán)158在用戶與光學(xué)滾輪150進(jìn)行交互時(shí)(包
括旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)盤102、按壓旋轉(zhuǎn)盤102或者按壓獨(dú)立按鈕156)進(jìn)行照明。
照明環(huán)158還可用于與支承板154接合，以將光學(xué)滾輪150的其它部件，
諸如碼盤104、旋轉(zhuǎn)盤102和獨(dú)立按鈕156固定到支承板154。在一些實(shí)
施例中，照明環(huán)158可以充當(dāng)如上所述的安裝環(huán)，而不具有照明功能。
圖5示出了圖3的光學(xué)滾輪150的分解立體圖。如上所述，光學(xué)滾輪
150包括支承板154、電路基板152、碼盤104、旋轉(zhuǎn)盤102、獨(dú)立按鈕 156以及照明環(huán)158。與圖2的碼盤104不同，圖5所示的碼盤104以環(huán)形 的實(shí)施例方式而不是盤形實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)，但是也可以采用其它形狀。
在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)滾輪150還包括安裝支架160。安裝支架160 可以用于將電路基板152固定到支承板154。安裝支架還可以為碼盤104 提供預(yù)定的安裝位置。在一個(gè)實(shí)施例中，照明環(huán)158包括上部凸緣以及諸 如塑料接片的一個(gè)或者多個(gè)下部緊固件，以將所述若干部件固定在照明環(huán) 158和支承板154之間。例如，下部緊固件可以穿過(guò)電路基板152中的 孔，并且插入支承板154中的緊固件開口，在此處照明環(huán)158的下部緊固 件可以與支承板154接合。
圖6示出了電路基板152上的編碼器106的布局的一個(gè)實(shí)施例。所示 的編碼器106包括發(fā)射器120和檢測(cè)器130。檢測(cè)器130包括四個(gè)相對(duì)發(fā) 射器120布置的光電二極管132，但是也可以使用更少或者更多的光電二 極管132。在一個(gè)實(shí)施例中，光電二極管132被布置成使得光大致在發(fā)射 器120的LED 122和檢測(cè)器130的光電二極管132之間的中線162處入射 在碼盤104上以及從碼盤104反射。
可以使用各種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)射器120和檢測(cè)器130。在一個(gè)實(shí)施例 中，發(fā)射器120和檢測(cè)器130可采用板上芯片(chip-on-board)技術(shù)來(lái)實(shí) 現(xiàn)?；蛘?，發(fā)射器120和檢測(cè)器130可以被實(shí)現(xiàn)為分立的傳遞模塑的 (transfer molded)發(fā)射器-檢測(cè)器組件。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射器120和 檢測(cè)器130可以作為裸片被附接到電路基板152上，以獲得特定厚度的光 學(xué)滾輪150。這樣，發(fā)射器120和檢測(cè)器130可以被緊密地模片附接(die-attach) 在一些，以減小或者最小化可能的光功率損耗。此外，發(fā)射器120 和檢測(cè)器130的安裝可以使得在編碼器106和碼盤104之間存在小的間 隙。編碼器106和碼盤104之間的間隙還可以取決于用于封裝部分或者全 部編碼器106的封裝材料的使用(如果使用了的話)。
圖7示出了在編碼器106和碼盤104之間存在氣隙的編碼器106的布 局的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。具體地，編碼器106沒(méi)有用封裝材料進(jìn)行封
裝。更具體地，發(fā)射器120和檢測(cè)器130 (包括光電二極管132)沒(méi)有被 封裝，使得編碼器106和碼盤104之間的距離可以被減小或者最小化。因 為碼盤104被耦合到旋轉(zhuǎn)盤102上，并且編碼器106被耦合到電路基板 152上，所以通過(guò)減小編碼器106和碼盤104之間的距離，可以減小光學(xué) 滾輪150的總厚度。
圖8示出了具有完全封裝的編碼器106的編碼器106布局的一個(gè)實(shí)施 例的側(cè)視圖。具體地，發(fā)射器120和檢測(cè)器130 (包括光電二極管132) 被單個(gè)封裝材料164封裝。在一些實(shí)施例中，由于封裝材料164所造成的 高度，使用單個(gè)封裝材料可能導(dǎo)致編碼器106和碼盤104之間的距離增 大。但是，在一些實(shí)施例中，可以利用多種減小封裝材料164的厚度的技 術(shù)形成封裝。
圖9示出了具有單獨(dú)封裝的發(fā)射器120和檢測(cè)器130的編碼器106的 布局的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。具體地，發(fā)射器120由第一封裝材料164封 裝，檢測(cè)器130由單獨(dú)的第二封裝材料166封裝，所示第二封裝材料166 不同于第一封裝材料164。在一些實(shí)施例中，第一封裝材料164和第二封 裝材料166可以是相同的材料，但是也可以使用不同的封裝材料。
圖IO示出了具有單獨(dú)封裝的發(fā)射器120和部分封裝的檢測(cè)器130的編 碼器106的布局的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。具體地，發(fā)射器120由第一封裝 材料164封裝，檢測(cè)器130的一部分由第二封裝材料166封裝。在一個(gè)實(shí) 施例中，第二封裝材料166封裝了檢測(cè)器130的鍵合線168，但是不封裝 光電二極管132。換句話說(shuō)，光電二極管132中的一個(gè)或者多個(gè)保持暴 露°
圖11示出了制造光學(xué)滾輪150的方法170的一個(gè)實(shí)施例。雖然方法 170描繪了若干操作，但是方法170的其它實(shí)施例可以包括更少或者更多 的操作用于制造光學(xué)滾輪150或者類似的光學(xué)導(dǎo)航設(shè)備。
在方框172，提供支承板154。在方框174，電路基板152被提供并被 耦合到支承板154。在一個(gè)實(shí)施例中，如上所述，電路基板152具有包括 發(fā)射器120和檢測(cè)器130的編碼器106。在方框176，安裝支架160被耦合 到支承板154?？梢允褂酶鞣N類型的常規(guī)緊固件或者耦合技術(shù)來(lái)將安裝支
架160耦合到支承板154上。在方框178，碼盤104、旋轉(zhuǎn)盤102、獨(dú)立按 鈕156以及照明環(huán)158被安裝到安裝支架160?；蛘?，如上所述，碼盤 104、旋轉(zhuǎn)盤102、獨(dú)立按鈕156和照明環(huán)158可以被安裝到支承板154。
圖12示出了使用光學(xué)滾輪150的方法180的一個(gè)實(shí)施例。但是，應(yīng)該 注意，此方法180是示例性的，沒(méi)有結(jié)合此方法180進(jìn)行討論的其它操作 可以由光學(xué)滾輪150的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或者類似的光學(xué)導(dǎo)航設(shè)備來(lái)實(shí) 現(xiàn)。
在方框182，發(fā)射器120發(fā)射光信號(hào)，該光信號(hào)入射在碼盤104的軌 道140上。在方框184，軌道140的反射部分144反射入射光信號(hào)，并且 檢測(cè)器130檢測(cè)反射光信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，反射光信號(hào)根據(jù)碼盤104 的分辨率和旋轉(zhuǎn)速度而被調(diào)制。如上所解釋的，因?yàn)榇a盤104被耦合到旋 轉(zhuǎn)盤102上，所以碼盤104的旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn)盤102的旋轉(zhuǎn)速度相同或者 以其它方式相關(guān)。
在方框186，檢測(cè)器130產(chǎn)生與經(jīng)調(diào)制的反射光信號(hào)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或 者多個(gè)信道信號(hào)。在方框188，解碼器108產(chǎn)生與來(lái)自檢測(cè)器130的一個(gè) 或多個(gè)信道信號(hào)相對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)信號(hào)。在方框190，微處理器110響應(yīng)于來(lái) 自解碼器108的計(jì)數(shù)信號(hào)實(shí)施用戶的導(dǎo)航操作。這樣，微處理器110響應(yīng) 于利用了旋轉(zhuǎn)盤102的用戶導(dǎo)航輸入來(lái)實(shí)施用戶導(dǎo)航操作。用戶導(dǎo)航操作 可以是滾屏操作、選擇操作或者電子設(shè)備上的其它類型的導(dǎo)航操作。
圖13示出了光學(xué)滾輪150的另一個(gè)實(shí)施例的立體圖。所示的光學(xué)滾 輪150包括旋轉(zhuǎn)盤102、碼盤104 (在圖13中沒(méi)有示出)、電路基板152 以及支承板154。圖14示出了圖13的光學(xué)滾輪150的側(cè)視圖。
圖15示出了圖B的光學(xué)滾輪150的分解立體圖。如上所述，光學(xué)滾 輪150包括支承板154、電路基板152、安裝環(huán)160、碼盤104、旋轉(zhuǎn)盤 102、獨(dú)立按鈕156以及照明環(huán)158。與圖5的光學(xué)滾輪150不同，圖15 的光學(xué)滾輪150將獨(dú)立按鈕156和照明環(huán)158的次序顛倒了。在一些實(shí)施 例中，各種部件的次序可以被重排，以允許不同的安裝和固定組合。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖15的光學(xué)滾輪150還包括金屬圓頂陣列192。金 屬圓頂陣列192包括一個(gè)或者多個(gè)金屬圓頂開關(guān)，以允許將旋轉(zhuǎn)盤102用
于進(jìn)行選擇。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)大致在相應(yīng)的金屬圓頂開關(guān)位置處按壓 旋轉(zhuǎn)盤102時(shí)，金屬圓頂開關(guān)可以被激活。例如，用戶可以通過(guò)傾斜或者 按壓旋轉(zhuǎn)盤102在金屬圓頂開關(guān)附近的部分來(lái)激活金屬圓頂開關(guān)。旋轉(zhuǎn)盤
102朝向金屬圓頂開關(guān)的運(yùn)動(dòng)可以操縱和激活金屬圓頂開關(guān)?？梢詫?shí)現(xiàn)用 于金屬圓頂陣列192的各種排列。如上所述，金屬圓頂陣列192可以與旋 轉(zhuǎn)盤102結(jié)合使用，以允許用戶進(jìn)行選擇或者實(shí)現(xiàn)用戶導(dǎo)航操作。
在另一個(gè)實(shí)施例中，編碼器還可以包括用于確定絕對(duì)位置的部件。例 如，編碼器可以包括附加的軌道、光電二極管、LED或者其它部件，以允 許編碼器確定碼盤在被驅(qū)動(dòng)時(shí)的絕對(duì)角位置。絕對(duì)角位置可以利用多種已 知的技術(shù)來(lái)確定。 一種示例性技術(shù)(連同相應(yīng)的硬件)在2006年6月2曰 遞交的題為"Multi-bit absolute position optical encoder with reduced number of tracks"的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/445661有更詳細(xì)的描述，該專利文獻(xiàn)通 過(guò)引用被包含于此。
雖然在此以具體次序示出和描述了上述各方法的操作，但是各方法的 操作的次序可以被改變，使得某些操作可以以顛倒的次序來(lái)執(zhí)行，或者使 得某些操作可以至少部分地與其它操作同時(shí)執(zhí)行。在另一個(gè)實(shí)施例中，可 以以間歇和/或交替方式實(shí)施不同操作的指令或者子操作。
雖然描述和說(shuō)明了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于所描述 和說(shuō)明的部件的具體形式或者布置。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等 同物限定。
權(quán)利要求
1.一種用戶導(dǎo)航設(shè)備，包括轉(zhuǎn)盤；耦合到所述轉(zhuǎn)盤的碼盤，其中，所述碼盤包括軌道，所述軌道具有交替的反射部分和非反射部分；以及編碼器，所述編碼器包括發(fā)射器和檢測(cè)器，所述發(fā)射器被配置為產(chǎn)生入射到所述碼盤的所述軌道上的光信號(hào)，所述檢測(cè)器被配置為檢測(cè)由所述軌道的所述反射部分反射的反射光信號(hào)，并產(chǎn)生與所述反射光信號(hào)相對(duì)應(yīng)的信道信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，還包括與所述編碼器耦合的解碼器，所述解碼器產(chǎn)生與所述信道信號(hào)相對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)信號(hào)；以及與所述解碼器耦合的微處理器，所述微處理器響應(yīng)于用戶使所述轉(zhuǎn)盤 的運(yùn)動(dòng)，在受控的裝置上實(shí)施用戶導(dǎo)航操作。
3. 如權(quán)利要求2所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，其中，所述用戶導(dǎo)航操作包括 與所述轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的滾屏操作、與所述轉(zhuǎn)盤的按壓相對(duì)應(yīng)的第一按 鈕點(diǎn)擊操作、或者與獨(dú)立按鈕的按壓相對(duì)應(yīng)的第二按鈕點(diǎn)擊操作。
4. 如權(quán)利要求3所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，其中所述第一按鈕點(diǎn)擊操作和 所述第二按鈕點(diǎn)擊操作中的至少一者對(duì)應(yīng)于方向選擇或者項(xiàng)目選擇。
5. 如權(quán)利要求3所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，還包括 以可操作的方式與所述獨(dú)立按鈕耦合的圓頂開關(guān)；以及 大致圍繞所述獨(dú)立按鈕的照明環(huán)，其中，所述轉(zhuǎn)盤將所述照明環(huán)和所述獨(dú)立按鈕包圍在內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求5所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，還包括 支承板；耦合到所述支承板的電路基板，其中，所述編碼器被耦合到所述電路 基板；以及耦合到所述支承板的安裝支架，其中，所述碼盤、所述轉(zhuǎn)盤、所述獨(dú)立按鈕以及所述照明環(huán)被安裝到所述安裝支架。
7. 如權(quán)利要求1所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，其中，所述檢測(cè)器包括 光電二極管，所述光電二極管用于檢測(cè)由所述軌道的所述反射部分反射的所述反射光信號(hào)；以及與所述光電二極管耦合的信號(hào)處理電路，所述信號(hào)處理電路用于產(chǎn)生 與所述反射光信號(hào)相對(duì)應(yīng)的所述信道信號(hào)。
8. 如權(quán)利要求7所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，還在所述碼盤與所述發(fā)射器之間以及所述碼盤與所述檢測(cè)器之間包括氣隙，其中，所述發(fā)射器和所述檢 測(cè)器沒(méi)有被封裝材料封裝。
9. 如權(quán)利要求7所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，還包括將所述發(fā)射器和所述檢 測(cè)器一起封裝的封裝材料。
10. 如權(quán)利要求7所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，還包括封裝所述發(fā)射器的第一封裝材料；以及 封裝所述檢測(cè)器的第二封裝材料。
11. 如權(quán)利要求7所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，還包括 封裝所述發(fā)射器的第一封裝材料；以及將所述檢測(cè)器的鍵合線封裝的第二封裝材料，其中，所述第二封裝材 料不封裝所述光電二極管。
12. 如權(quán)利要求1所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，其中，所述編碼器包括增量 式編碼器、多圈編碼器、多信道編碼器、旋轉(zhuǎn)編碼器。
13. 如權(quán)利要求1所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，其中，所述編碼器包括板上芯片發(fā)射器和檢測(cè)器，或者包括分立的傳遞模塑的發(fā)射器-檢測(cè)器組件。
14. 一種用戶導(dǎo)航設(shè)備，包括旋轉(zhuǎn)盤；第一裝置，用于產(chǎn)生入射在編碼軌道上的光信號(hào)，其中，所述編碼軌 道包括交替的反射部分和非反射部分；以及第二裝置，用于檢測(cè)所述編碼軌道的運(yùn)動(dòng)，其中，所述編碼軌道被配 置成響應(yīng)于用戶使所述旋轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。
15. 如權(quán)利要求14所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，還包括第三裝置，用于響應(yīng)于所述用戶使所述旋轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動(dòng)而在受控的裝置上實(shí)施用戶導(dǎo)航操作。
16. 如權(quán)利要求14所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，還包括第四裝置，用于封裝 與所述編碼軌道組合安裝的編碼器的至少一部分。
17. 如權(quán)利要求14所述的用戶導(dǎo)航設(shè)備，還包括第五裝置，用于響應(yīng)于所檢測(cè)到的所述編碼軌道的運(yùn)動(dòng)或者所檢測(cè)到的獨(dú)立按鈕的運(yùn)動(dòng)而激活 開關(guān)。
18. —種用于制造用戶導(dǎo)航設(shè)備的方法，所述方法包括 將碼盤耦合到旋轉(zhuǎn)盤，其中，所述碼盤包括軌道，所述軌道具有交替的反射部分和非反射部分；將發(fā)射器相對(duì)于所述碼盤安裝在電路基板上，所述發(fā)射器用于產(chǎn)生入射到所述碼盤的所述軌道上的光信號(hào)；以及將檢測(cè)器相對(duì)于所述碼盤安裝在所述電路基板上，所述檢測(cè)器用于檢 測(cè)由所述軌道的所述反射部分反射的反射光信號(hào)，并產(chǎn)生與所述反射光信 號(hào)相對(duì)應(yīng)的信道信號(hào)。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，還包括將所述檢測(cè)器耦合到解碼器，所述解碼器用于產(chǎn)生與所述信道信號(hào)相 對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)信號(hào)；以及將所述解碼器耦合到微處理器，所述微處理器用于響應(yīng)于用戶使所述 轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動(dòng)而在受控的裝置上實(shí)施用戶導(dǎo)航操作。
20. 如權(quán)利要求18所述的方法，還包括封裝與所述編碼軌道組合安裝 的編碼器的至少一部分。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用戶導(dǎo)航設(shè)備。該用戶導(dǎo)航設(shè)備包括碼盤和編碼器。碼盤耦合到轉(zhuǎn)盤。碼盤包括具有交替的反射部分和非反射部分的軌道。光學(xué)反射編碼器包括發(fā)射器和檢測(cè)器。發(fā)射器產(chǎn)生入射到碼盤的軌道上的光信號(hào)。檢測(cè)器檢測(cè)反射光信號(hào)。反射光信號(hào)對(duì)應(yīng)于入射光信號(hào)中的由軌道的反射部分反射的部分。檢測(cè)器還產(chǎn)生與反射光信號(hào)相對(duì)應(yīng)的信道信號(hào)。這種用戶導(dǎo)航設(shè)備的實(shí)施例較之傳統(tǒng)的滾輪實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)了更小的厚度。
文檔編號(hào)G06F3/033GK101174189SQ200710165159
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月1日
發(fā)明者傅相隆, 王文飛, 陸徹富 申請(qǐng)人:安華高科技Ecbu Ip(新加坡)私人有限公司