(57)【要約】  可動物体２、例えばジョイスティックの運動を検出する検出回路１は、ジョイスティックの第１の方向の第１運動を検出する第１検出器１００であって、光スポット３の存在の有無を検出する第１検出ユニットを有し、光スポットの位置は、該第１運動に依存する、第１検出器１００と、第２の方向のジョイスティックの第２運動を検出する第２検出器であって、光スポットの第１／第２強度を検出する第２検出ユニットを有し、光スポットの強度が前記第２運動に依存する、第２検出器とを備える。このような検出回路１は、アセンブリの間のコンポーネントのずれに対して過敏ではなく、簡素に製造することができ、高価ではない。第２検出器２００は、ジョイスティックの位置とは独立して全体として光スポット３内に位置され、第１及び第３検出器は、ジョイスティックの位置に依存して光スポット３内に部分的に位置される。検出ユニット１０１は、フォトダイオード１２０からの信号をデジタル化するトランジスタ１２１及びフォトダイオード１２０を有する。
2009534733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動物体の運動を検出する検出回路であって、
前記検出回路の平面の第１方向における、前記可動物体の第１運動を検出する第１検出器と、
前記検出回路の前記平面に垂直な第２方向における、前記可動物体の第２運動を検出する第２検出器と
を有し、
前記第１検出器が検出ユニットの位置において、光スポットの存在の有無を検出する第１検出ユニットを有し、前記光スポットの位置が、前記第１運動に依存し、前記第２検出器が第２検出ユニットの位置において、前記光スポットの第１強度又は第２強度を検出する第２検出ユニットを有し、前記第１強度及び前記第２強度が、ゼロでない異なる強度である、検出回路。
【請求項２】
前記検出回路の前記平面の第３方向における、前記可動物体の第３運動を検出する第３検出器
を更に有し、該第３検出器が、第３検出ユニットの位置において、前記光スポットの存在の有無を検出する第３検出ユニットを有し、前記光スポットの前記位置が、前記第３運動に依存し、前記第１及び第３方向が非平行な方向である、請求項１に記載の検出回路。
【請求項３】
前記第１検出器が、更なる第１検出ユニットを有し、前記第３検出器が、更なる第３検出ユニットを有し、前記第１検出ユニットが、前記第１方向に平行に位置合わせされ、前記第３検出ユニットが、前記第３方向に平行に位置合わせされる、請求項２に記載の検出回路。
【請求項４】
前記第２検出器が、前記可動物体の位置とは独立して、全体として前記光スポット内に位置され、前記第１及び第３検出器が、前記可動物体の前記位置に依存して、部分的に前記光スポット内に位置される、請求項２に記載の検出回路。
【請求項５】
光信号を生成するソースを更に有し、前記可動物体が、前記光信号を前記検出回路に反射するリフレクタを有し、前記光スポットが結果として前記反射された光信号となる、請求項１に記載の検出回路。
【請求項６】
前記第１検出ユニットが、第１光素子信号を生成する第１光素子を有し、該第１光素子は、該第１光素子信号をデジタル化する第１トランジスタに結合され、前記第２検出ユニットが、第２光素子信号を生成する第２光素子を有し、該第２光素子は、該第２光素子信号をデジタル化する第２トランジスタに結合される、請求項１に記載の検出回路。
【請求項７】
前記検出回路が、薄膜ポリシリコン技術、単結晶シリコン基板技術、発光ダイオード技術、有機ＥＬ技術のうちの少なくとも１つの技術に基づく、集積化された検出回路である、請求項１に記載の検出回路。
【請求項８】
請求項１に記載の前記検出回路を有し、前記可動物体を更に有する、検出構成部。
【請求項９】
前記検出構成部が、ダイヤフラムなしの構成である、請求項８に記載の検出構成部。
【請求項１０】
前記検出回路の前記平面の前記第１方向における、前記可動物体の前記第１運動が、結果として前記可動物体の傾斜となり、前記検出回路の前記平面に垂直な前記第２方向における、前記可動物体の前記第２運動が、結果として前記可動物体の押し下げとなる、請求項８に記載の検出構成部。
【請求項１１】
前記可動物体を有するマンマシンインタフェースを更に有する、請求項１に記載の検出回路を有する装置。
【請求項１２】
前記マンマシンインタフェースが、ディスプレイを更に有し、該ディスプレイが、前記検出回路を有する組み込まれたディスプレイである、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
検出回路を介して可動物体の運動を検出する方法であって、
第１検出器を介して、前記検出回路の平面の第１方向において、前記可動物体の第１運動を検出する第１ステップと、
第２検出器を介して、前記検出回路の前記平面に垂直な第２方向において、前記可動物体の第２運動を検出する第２ステップと、
を有し、前記第１ステップが、第１検出ユニットを介して、前記第１検出ユニットの位置における光スポットの存在の有無を検出する第１サブステップを有し、該光スポットの位置が前記第１運動に依存し、前記第２ステップが、第２検出ユニットを介して、前記第２検出ユニットの位置における前記光スポットの第１強度又は第２強度を検出する第２サブステップを有し、前記第１及び第２強度が、ゼロではない異なる強度である、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動物体の運動を検出する検出回路に関し、検出構成、検出装置、及び検出方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
このような可動物体の例は、ジョイスティック及び多機能キーであり、このような装置の例は、民生機器、例えば携帯電話、パーソナルコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント、及びリモートコントローラ、並びに非民生機器であり、更なる例を排除しない。
【０００３】
従来技術の検出構成は、米国特許ＵＳ６３２６９４８から知られ、これは、スライド表面を有するベースと、該スライド表面上をスライド可能な可動体と、光を放出する発光素子と、可動体に備えられるとともに、前記発光素子により放出される光を反射する反射表面を有する反射部分と、該反射部分により反射される光を受ける複数の受光素子とを有する入力装置を開示する。
【０００４】
従来技術の検出構成において、水平な運動は、複数の受光素子により受けられる光の量を比較することにより検出される。垂直運動を検出するため、可動体と受光素子との間にダイヤフラムが位置され、その結果、受光素子における光スポットのサイズは、可動体が押し下げられる場合に大きくなる。それゆえ垂直運動は、複数の受光素子により受けられる光の全ての量を検出することにより検出される。
【０００５】
既知の検出構成は、特に、垂直運動を検出することができるようにするためにダイヤフラムを必要とすることによる欠点を有する。このようなダイヤフラムは、アセンブリの間、コンポーネントのずれに対して敏感であり、製造をより複雑、且つより高価にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、特に、可動物体と検出器の間にダイヤフラムを必要としない検出回路を提供することである。
【０００７】
本発明の更なる目的は、特に、ダイヤフラムを必要としない検出構成、装置、及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
可動物体の運動を検出する、本発明による検出回路は、
検出回路の平面の第１の方向における、可動物体の第１運動を検出する第１検出器であって、該検出器は第１検出ユニットの位置における光スポットの存在の有無を検出する第１検出ユニットを有し、該光スポットの位置が前記第１運動に依存する第１検出器と、
検出回路の平面に対して垂直な第２の方向における、前記可動物体の第２運動を検出する第２検出器であって、光スポットの強度が前記第２運動に依存し、第２検出器が、第２検出ユニットの位置の光スポットの第１強度又は第２強度を検出する第２検出ユニットを有し、第１強度及び第２強度が、ゼロではない異なる強度である第２検出器と、
を含む。
【０００９】
第１位置における光スポットの存在の有無を検出することにより、例えば可動物体の水平運動が検出され得る。第２位置における光スポットの強度を検出することにより、例えば可動物体の垂直運動が検出され得、ダイヤフラムを使用することは必要とされない。
【００１０】
本発明による検出回路は、特に、アセンブリの間においてコンポーネントのずれに対して過敏ではなく、より単純に製造することができ、高価ではないので、更に有利である。
【００１１】
本発明による検出回路の一実施例は、
検出回路の平面における第３の方向において、可動物体の第３運動を検出する第３検出器であって、第３検出器が、第３検出ユニットの位置における光スポットの存在の有無を検出する第３検出ユニットを有し、第１の方向及び第３の方向が、非平行な方向である第３検出器
を更に有することにより規定される。
【００１２】
検出回路の平面が水平面である場合、第１、第２及び第３の方向は、それぞれ例えばｘ、ｙ、及びｚ方向であり、これは更なるオプションを排除しない。
【００１３】
本発明による検出回路の一実施例は、更なる第１検出ユニットを有する第１検出器と、更なる第３検出ユニットを有する第３検出器とにより規定され、第１検出ユニットは、第１方向に平行に位置合わせされ、第３検出ユニットは、第３方向に平行に位置合わせされる。複数の第１検出ユニット及び複数の第３検出ユニットは、第１及び第３方向の運動がより正確に検出されることを可能にする。複数の第１及び第３検出ユニットは、例えば交差し、第２検出ユニットが、交差点若しくは交差点付近に位置されるか、又は複数の第２検出ユニットが、交差点付近、交差する線、交差する線付近に位置される。
【００１４】
本発明による検出回路の一実施例は、第２検出器が可動物体の位置とは独立して光スポット内に全体的に位置され、第１及び第３検出器が可動物体の位置に依存して光スポットに部分的に位置されることにより、規定される。光スポットのサイズは、好ましくは、第２検出器の全ての第２検出ユニットが、可動物体の位置とは独立して、この光スポット内に位置され、好ましくは第２検出器の全ての第２検出ユニットが、可動物体の位置に依存して、この光スポット内に部分的に位置され、この光スポットの外に部分的に位置される。可動物体の位置は、検出回路における光スポットの位置を決定する。
【００１５】
本発明による検出回路の一実施例は、
光信号を生成するソースであって、可動物体が光信号を検出回路に対して反射させるリフレクタを有し、光スポットが、結果として反射された光信号となるソース
を更に有することにより規定される。
検出回路にソース、例えば発光源又は赤外光放出熱源を位置させ、可動物体にリフレクタを備えることにより、ソースを可動物体に不利に位置させる必要がなくなる。
【００１６】
本発明による検出回路の一実施例は、第１光素子信号を生成する第１光素子を有する第１検出ユニットにより規定され、第１光素子は、第１光素子信号をデジタル化する第１トランジスタに結合され、第２検出ユニットは、第２光素子信号を生成する第２光素子を有し、第２光素子は、第２光素子信号をデジタル化する第２トランジスタに結合される。光素子、例えばフォトダイオード、又はフォトトランジスタの後で即座に光素子信号をデジタル化することにより、複雑且つ高価なアナログデジタルコンバータ及びアンプは避けられる。
【００１７】
本発明による検出回路の一実施例は、薄膜ポリシリコン技術、単結晶シリコン基板技術、発光ダイオード技術、及び有機ＥＬ技術のうちの少なくとも１つの技術に基づく、集積された検出回路である検出回路により規定される。このような集積回路は、有利なことに、１つのロバストな回路を形成するため、光素子、トランジスタ、及びソースを有し得る。
【００１８】
本発明による検出構成は、本発明による検出回路を有し、可動物体を有する。
【００１９】
本発明による検出構成の一実施例は、ダイヤフラムなしの構成である検出構成により規定される。このようなダイヤフラムは、欠点をもたらすのみである。
【００２０】
本発明による検出構成の一実施例は、検出回路の平面の第１方向における可動物体の第１運動であって、結果として可動物体が傾く第１運動と、検出回路の平面に垂直な第２方向における可動物体の第２運動であって、結果として可動物体が押し下げられる第２運動とにより規定される。傾き及び押し下げは、使い勝手の良い運動である。
【００２１】
本発明による装置は、本発明による検出回路を有し、可動物体を含むマンマシンインタフェースを更に有する。
【００２２】
本発明による装置の一実施例は、ディスプレイを更に含むマンマシンインタフェースにより規定され、該ディスプレイは、検出回路を含む組み込みディスプレイである。このように、可動物体は、例えばディスプレイの一部を形成し、別個に形成することを必要とせず、製造をより容易且つ安価にする。可動物体は、例えば組み込まれたディスプレイのディスプレイ領域の端に位置され得る。
【００２３】
本発明による検出構成、本発明による装置、及び本発明による方法の一実施例は、本発明による検出回路の実施例と対応する。
【００２４】
本発明は、特に、１種類の検出器が２つの異なる種類の運動を検出しなければならない場合に、ダイヤフラムが使用されることを必要とするという洞察に基づき、特に、異なる種類の検出器が、異なる種類の運動を検出するために使用されるべきであるという基本的な考えに基づく。
【００２５】
本発明は、特に、検出回路の可動物体とこの検出器との間にダイヤフラムを必要としない検出器を提供するという問題を解決する。本発明による検出回路は、特に、アセンブリの間、コンポーネントのずれに対して過敏ではなく、より単純な製造及び安価であるという点で更に有利である。
【００２６】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例を参照して明らかにされるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１に断面図で示される本発明による検出構成１０は、本発明による検出回路１を有する。例えばＡＳＩＣダイ（die）のような検出回路１は、例えばフォトダイオードのような検出器１００，２００，３００と、例えばいかなる種類のＬＥＤのような光源のようなソース４とを含み、パッケージ６に位置される。ばね８は、パッケージ６に取り付けられ、可動物体２は、ばね８に結合される。この可動物体２は、リフレクタ５と垂直回転ポイント７とを有する。パッケージ６のはんだくず９は、パッケージ６が、例えば図１０に示される装置２０に接続されることを可能にする。更に、ｘ、ｙ、及びｚ方向は、図１に示される。
【００２８】
移動されていない可動物体（左側）及び移動された可動物体（右側）を、図２に断面図及び上面図で示される検出回路１は、検出回路１、検出器Ｄ１乃至Ｄ４、ソースＳ、及びリフレクタ５の他の側におけるソースＳのイメージ１１の基本原理を説明するために開示される。上面図において、４つの検出器Ｄ１乃至Ｄ４は、ソースＳを囲むように示される。検出器Ｄ１及びＤ２からの信号は、ｙ方向の信号を得るため、差動回路を介してお互いから差し引かれ、検出器Ｄ３及びＤ４からの信号は、ｘ方向の信号を得るため、差動回路を介してお互いから差し引かれる。
【００２９】
ジョイスティックのような可動物体２が、移動されていない位置又は静止位置にある場合、リフレクタ５は、基板に平行であり、ソースＳから放出される光は、リフレクタ５により反射され、基板上に戻って光スポット３を投じる。言い換えると、リフレクタ５の背後のソースＳの像１１は、リフレクタの外形により生成される開口部を通じて光のコーンを光らせる。リフレクタ５のサイズ、ソースＳとリフレクタ５との間の距離、検出器Ｄ１乃至Ｄ４の大きさは、光のスポット３が検出器領域の約半分をカバーするように選択され得る。システムの対称性により、反射される光のスポット３は、検出器Ｄ１乃至Ｄ４に中心合わせされる。言い換えると、全ての検出器Ｄ１乃至Ｄ４は、光に対して均等に晒され、それゆえＸ及びＹ方向の出力信号はゼロである。
【００３０】
ジョイスティックが、リフレクタ５の中央又は上部の垂直ピボットのすぐそばに少し傾けられる場合、像１１は、新たな位置に対する円又はカーブに沿って移動される。それゆえ光のコーンも傾けられ、その結果、光のスポット３は、左に移動され、わずかに延在する。ここで対称性が壊れ、Ｄ３は、Ｄ４よりも多くの光の受け、Ｄ１及びＤ２は依然として均等に光らされる。出力部Ｘにおいて、Ｘ方向のジョイスティックの傾き角に比例するゼロでない信号が検出される一方、出力部Ｙの信号はゼロのままである。同様に、いかなる方向（Ｘ及びＹ）の傾斜も、３つの検出器Ｄ１乃至Ｄ４すべてにより検出され得る。検出器Ｄ１乃至Ｄ４に関連する言及された態様は、一例にすぎない。４つの検出器Ｄ１乃至Ｄ４からＸ及びＹ信号を抽出する異なる態様が存在する。
【００３１】
他の実現例において、ある方向へのジョイスティックの傾斜、したがってＸ及びＹ信号は、この方向に移動する、ディスプレイ上のカーソルの速度に変換される。ジョイスティックを傾けることにより、ユーザは所望の方向にカーソルを移動させることができる。運動の速度は、傾斜角に依存する。運動を停止させるため、ユーザは、ジョイスティックを放し、これを静止位置に戻すことが必要とされる。
【００３２】
本発明による検出回路１による検出回路１に対して上面図で図３に示される検出器レイアウトは例に過ぎず、例えば図３ａにおける正方形、又は図３ｂにおける細い一片であり、検出器の数は、図３ｃ及び３ｄにおいて４よりも多くなり得る。図３ｃにおいて、ソースの４つの側に沿って位置合わせする多くの小さな検出器がある。光のスポットによりカバーされる検出器の数を数えることにより、Ｘ及びＹ信号が得られ得る。この図３ｃは、図４においてより詳細に示される。図３ｄにおいて、基板は、小さな検出器のアレイに囲まれるソースＳを含む。ジョイスティックの傾斜に対応する光スポットの形状及び位置は、光スポットにより覆われる検出素子を数えるとともに位置決めすることにより、正確に決定され得る。
【００３３】
更に、示されていないが、リフレクタは、異なる形状を有し得る。リフレクタは、凹面鏡であり得、鏡の中心点とソースとの間の距離は、好ましくはｆと２ｆとの間であり得、ｆは鏡の焦点の長さである。この場合において、基板上の反射された光スポットは、平面鏡の場合よりも著しく小さくなる。凹面鏡は、図３ｄに示されるように、好ましくは検出器のアレイと組み合わせて使用される。小さなサイズの光スポットであるため、光スポットの位置は、ジョイスティックの傾斜に対応し、より正確に決定され得る。
【００３４】
本発明による検出回路１の上面図の更なる詳細を図４に示される検出器レイアウトは、例えば１８個の検出器ユニット１０１乃至１１８を有する第１検出器１００と、例えば８個の検出ユニット２０１乃至２０８を有する第２検出器２００と、例えば１８個の検出器ユニット３０１乃至３１８を有する第３検出器３００とを有する。ｘ方向に左から右に、ユニット３０１乃至３０９、検出器ユニット２０５及び２０６、ソース４、検出器ユニット２０７及び２０８、検出器ユニット３１８乃至３１０と続く。ｙ方向に上から下へ、検出ユニット１０１乃至１０９、検出ユニット２０１及び２０２、ソース４、検出ユニット２０３及び２０４、検出ユニット１１８乃至１１０と続く。更に光スポット３が示される。
【００３５】
更に、強度Ｉ対位置Ｐを開示するグラフが示される。暗い領域は、４０１により示され、閾値は、４０３により示され、明るい領域は、４０２に示される。この例において、論理「１」は、暗い領域に対して生成され、論理「０」は、明るい領域に生成される。
【００３６】
本発明による検出回路１のフォトダイオード１２０，１３０，１４０及びトランジスタ１２１，１２２，１３１，１３２，１４１，１４２が、図５に示される。フォトダイオード１２０，１３０，１４０の陰極は、第１基準端子に結合され、これらの陽極は、トランジスタ１２１，１３１，１４１の第１メイン電極に結合される。これらのトランジスタ１２１，１３１，１４１の第２メイン電極は、トランジスタ１２２，１３２，１４２の第１メイン電極に結合され、インバータ１２３，１３３，１４３の入力部に結合される。トランジスタ１２１，１３１，１４１は、信号変化をデジタル化し、インバータ１２３，１３３，１４３は、該信号をさらにデジタル化し、デジタル信号を反転させる。トランジスタ１２２，１３２，１４２の第２メイン電極は、第２基準端子に結合される。トランジスタ１２１，１３１，１４１の制御電極は、互いに結合される。すべての制御電極は、バイアスをかける目的、電流を規定する、及び閾値を規定するため、更なる回路に結合され得る。
【００３７】
実際に、検出ユニットの各グループ１０１乃至１０９、１１０乃至１１８、３０１乃至３０９、３１０乃至３１８に対して、図５に示されるような円があり得る。検出ユニット２０１乃至２０８については、最小の状況において、１つの検出ユニット、例えば検出ユニット２０１又は２０２のみであり、拡張された状況では、例えば４個の検出ユニット２０１，２０８，２０４，２０５又は２０２，２０３，２０６，２０７があり得、最大の状況では、８又はそれより多くの検出ユニットがあり得る。検出ユニット２０１乃至２０８の数とは独立して、各々が図５に示されるような自身の回路を有するか、又は２若しくはそれより多くが図５等に示されるような回路をともに有し得る。
【００３８】
検出ユニット２０２，２０３，２０６，２０７は、選択するために押す（Ｚ方向に押す）アクションを検出するために使用され、以下ではＺ光検出器と称す。代替として、例えば全ての検出ユニット２０１乃至２０８は、Ｚ光検出器であり得る。残りは、Ｘ及びＹ方向に使用され、以下ではＸ／Ｙ光検出器と称す。Ｚ光検出器は、ジョイスティックの位置に関わらず、好ましくは光スポット内にある。Ｚ光検出器の位置は、変更され得、例えばソースから少し離れて、及び／又はＸ／Ｙ光検出器と一致しなくなり得る。
【００３９】
検出回路において、各Ｘ／Ｙ光検出器の信号は、対応する基準信号と比較され、結果として１ビットデジタル信号となる。例えばＸ−Ｙ光検出器が光スポットの外にある場合、図５に示される回路は、この光検出器に対して結果として「１」となるか、又は他の場合において、光検出器が光スポット内にある場合、回路は結果として「０」となる。回路は、実際には１ビットＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）である。言い換えると、回路は閾値検出をする（図４の隅の挿入図を参照されたい）。例えば光スポットの境界が光検出器を横切って移動する場合、光検出器で受けられる光の強度は、暗い値４０１から明るい値４０２に増加される。これら２つのレベルの間のどこかに、閾値４０３が規定される。これは、光のスポットの境界が光検出器を約半分横切って移動する場合、検出器で受ける信号は「１」（暗い）から「０」（明るい）に切り替えられるべきであることを意味する。後半において、デジタル回路は、各グループにおいて光スポットに照射されるフォトダイオードの数をカウントし、これが各グループにおける信号を表わす。信号Ｘ及びＹは、それぞれグループ４に対するグループ３の信号を（デジタルに）差し引き、グループ２に対するグループ１の信号を（デジタルに）差し引くことにより計算されるであろう。このデジタル検出方法の利点は、電子回路がより簡素になることである。増幅器及びＡＤＣのようなアナログ回路が必要とされない。信号は、どの光検出器においてもすぐにデジタル化される。
【００４０】
フォトダイオードのような光検出器は、反転してバイアスをかけられ、例えばカレントミラー回路（図示略）で接続される。このカレントミラー回路を介して、基準電流が規定され得る。この基準電流は、同じグループのフォトダイオードを流れる等しい別個の電流を生成するためミラーリングされる。フォトダイオード１２０の発光状態に依存して、中間の点、例えばトランジスタ１２１と１２２との間の結合は、低い、又は高い値であり得る。例えばフォトダイオードが照らされていない場合、この点における電圧はほぼゼロであるが、フォトダイオードが光に照らされている場合、この内部抵抗が急激に（光の強度が指数関数的に）低下し、こうすることは、この点を素早く高い値に切り替える。全体的にデジタル化された信号であることを確かにするため、インバータ、例えば１２３のような更なる閾値検出回路が加えられ得る。最終的に、各インバータの出力部において、デジタル信号が得られ、これはフォトダイオードの発光状態に依存する。各グループにおけるフォトダイオードからの出力は、バイナリ数に変換させるため、後でエンコーダに供給され得る。エンコーダ以外の他の適切な回路も使用され得る。
【００４１】
本発明による検出回路１に対する断面図を更に詳細に図６に示される検出器レイアウトは、検出器２００、検出器３００、ソース４、リフレクタ５、リフレクタ５の移動されていない位置又は静止位置におけるソース４の像１２、移動された又は非静止位置１４のリフレクタ５、この移動された位置又は非静止位置に対するソース４の像１３、及び光スポットの大きさ１５を開示する。
【００４２】
例えば図１０に示されるように、ディスプレイ上のあるアイテムを選択するため、ジョイスティックが垂直に押される場合、基板上の反射光のスポットの大きさは変更されないが、スポットの光強度が増加される。まず、リフレクタ５は、静止位置にある。リフレクタの縁において反射される光ビームは、基板上の反射された光スポットの境界を規定する。この現象は、等価な態様でも考慮され得る。光源の像１２は（リフレクタ上の光源に対して対称であり）、リフレクタ５の位置の仮想的な孔を通じて光のコーンを照らす。この場合において、コーンの立体角は、α0である。ソースの固定された発光電力が与えられる場合、基板上の光強度はα0／Ａに比例し、ここでＡは、反射された光スポットの領域である。
【００４３】
ここでジョイスティックが垂直に押される（クリックアクション）場合、リフレクタは、前よりも基板に近い位置１４に移動すると仮定される。単純な反射ルールを適用する場合、反射された光スポットのサイズが成長しないが、同じままであることは容易にわかる。しかしながら、ソースの像１３がリフレクタに近づくという事実により、光のコーンの立体角α1は、α0よりも大きくなる。結果として、基板により受けられる光強度（〜α1／Ａ、Ａは不変）も増加する。１又はそれより多くのＺ光検出器（例えば４）は、この変化をセンシングし、単純な閾値検出回路があれば、スティックの垂直位置に対応するデジタル信号が生成される。原則として、１つのＺ光検出器のみが必要である。しかしながら、スティックの対称的な運動を確かにするため、１より多くのＺ光検出器（例えば２乃至４）が好ましくなり得る。Ｚ光検出器は、Ｘ／Ｙ光検出器と同じ行に配置され得るか、好ましくはこれらが光スポット内にある場合、スティックの位置に関わらず、どこにでも位置され得る。
【００４４】
図７は、断面図で、本発明による第１集積検出回路１を示す。光源５０３は、基板５０６に被着されるとともにパターニングされる有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）であり、これは、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）技術に基づく、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５０１、フォトダイオード５０２等のような電子装置を含む。遮蔽されていない場合、ＴＦＴ又はＬＴＰＳフォトダイオードは、光に対して敏感であり、それゆえ光検出器として使用され得る。更に、ＬＴＰＳに基づく電子回路は、装置に対して制御及び信号処理をするために使用され得、装置を完全に集積化する。ＬＴＰＳ及びＯＬＥＤ技術は、最近アクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイを作るために１つの共通の基板上に組み合わされている。それゆえ、光学ポインティング装置にこの技術を使用することは、技術の再利用、高度な集積化、及び低コストという点で有利である。ＯＬＥＤの波長は、ＬＴＰＳベースの光検出器の高感度な範囲に合うように選択され得る。絶縁層は、５００で示され、透明上部電極は５０７により示され、下部電極は５０４で示され、ゲート酸化物は５０５で示される。
【００４５】
図８は、断面図で本発明による第２集積検出回路１を示す。Ｓｉフォトダイオード６０２（光検出器として使用される）及びＣＭＯＳ回路６０１は、単結晶シリコン基板６０３に集積化され得る。Ｓｉウェハが完成した後（配線工程  back-end-of-the-lineプロセスの後）、ウェハは、ＯＬＥＤファブに移送され、ここでＯＬＥＤ構造がＳｉウェハの上部に被着及びパターニングされる。ウェハは、例えば光学ポインティング装置に使用されるため別個のダイにダイスカットされる。透明上部電極は６０７で示され、下部電極は６０５で示され、ＯＬＥＤは６０４で示され、Ｓｉダイの相互接続は６００で示され、絶縁層は６０６で示される。
【００４６】
図９は、断面図で本発明による第３集積検出回路１を示す。（光検出器として使用される）Ｓｉフォトダイオード７０２及びＣＭＯＳ回路７０１は、Ｓｉ基板７０３上に集積化され得る。Ｓｉウェハが完成した後（配線プロセスの後）、無機ＬＥＤダイ７０４が（pick-and-placeプロセス及び接着により）取り付けられる。ウェハは、それから光学ポインティング装置に使用するために、別個のダイにダイスカットされる。ボンドワイヤは７０７で示され、下部電極は７０５により示され、Ｓｉダイの相互接続は７００で示される。
【００４７】
熱源が赤外光を放出するので、これは、赤外光源としても使用され得る。熱源は、例えば（金属抵抗又はポリ抵抗を使用する）抵抗性ヒータにより、Ｓｉ基板上に容易に生成され得る。代替として、可視光又は赤外光は、シリコンＰＮ接合の発光を使用することにより、例えばＰＮ接合が反転バイアスをかけられたり、アバランシェ状態であったり、又はＣＭＯＳトランジスタのいわゆるラッチアップ現象を使用する場合、Ｓｉ上に生成され得る。ラッチアップは、ループ内のいくつかのトランジスタ内で過度の電流が流れ、熱及び赤外線放射を生成する場合の、ＩＣにおける所望でない現象である。ラッチアップは、チップの欠陥又は不適切な設計により起きる。しかしながら、この場合において、ラッチアップは意図的に生成される。Ｓｉフォトダイオードは、赤外波長に対して高感度であり、それゆえ熱源から来る赤外光を検出するために使用され得る。
【００４８】
図１０は、本発明による装置２０を示す。これは、ディスプレイ２１と、ジョイスティックのような可動物体２を有する。ジョイスティックは、例えば集積電子装置領域２３の間に検出回路１及びソース４を有する、ディスプレイ領域のジョイスティック領域２２に取り付けられ、これはディスプレイ基板２４の一部を形成する。光学ジョイスティックは、アクティブマトリクスＯＬＥＤディスプレイ技術に基づく。構成は、共通の基板上に作製されるＴＦＴに基づく複数の光検出器及びＯＬＥＤ光源と、リフレクタを有するとともに、基板上にかかるジョイスティックとからなる。この構成は、ディスプレイ上のメニューを通じてナビゲートするため、携帯電話、ＰＤＡ，及び他のハンドヘルド装置のような装置に使用され得る。検出回路１は、ある種の検出器レイアウト、例えば図３に示されるレイアウトの一つ又はこれらの組み合わせを有し得、更なるレイアウトを除外しない。
【００４９】
装置は、例えばＯＬＥＤ，光検出器、及びＯＬＥＤディスプレイ技術を使用して作製される集積電子装置を含む大型基板からダイスカットされるフォトニックダイを含む。補足として、ジョイスティックはＯＬＥＤディスプレイ基板上に組み込まれ得、ディスプレイの付加的な機能として、ディスプレイとともに売られ得る。例えば携帯電話のＯＬＥＤディスプレイでは、ディスプレイ領域を取り囲むいくらかのマージンは、ディスプレイの駆動回路、接続パッド等のようなオンボードの電子装置に使用され得、他の電子回路の中の光学ジョイスティックの少なくともいくつかのコンポーネントは、ディスプレイ領域のマージンに組み込まれ得る。ジョイスティックの電子装置は、ディスプレイの囲む領域にも組み込まれ得る。図１０の右側は、例えば携帯電話の組み合わされたディスプレイジョイスティックを示す。ジョイスティックの本体及びこのサスペンション気候は、ディスプレイ基板（図１０の下側の左を参照されたい）に形成され得るか、又は電話の上部カバーの一部であり得る。
【００５０】
上記の実施例は、本発明の制限するのではなく説明するものであること、及び当業者は請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替の実施例を設計することができることは、留意されるべきである。請求項において、括弧で挟まれたいかなる参照符号も、請求項を制限するとして解釈されるべきではない。「有する」という動詞及びその活用は、請求項において述べられたもの以外の要素又はステップの存在を排除しない。要素に対する単数の表記は、複数のこのような要素の存在を排除しない。本発明は、いくつかの別個の要素を含むハードウェアによって、及び適切にプログラムされたコンピュータによって実現され得る。いくつかの手段を列挙する装置の請求項において、これらの手段のいくつかは、同じハードウェアによっても実現され得る。ある手段が相互に異なる請求項において繰り返されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示さない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、断面図で、本発明による検出構成を図式的に示す。
【図２】図２は、移動されていない可動物体（左側）及び移動された可動物体（右側）の断面図及び上面図で検出回路を示す。
【図３ａ】図３ａは、上面図で本発明による検出回路の検出器レイアウトを示す。
【図３ｂ】図３ｂは、上面図で本発明による検出回路の検出器レイアウトを示す。
【図３ｃ】図３ｃは、上面図で本発明による検出回路の検出器レイアウトを示す。
【図３ｄ】図３ｄは、上面図で本発明による検出回路の検出器レイアウトを示す。
【図４】図４は、上面図で本発明による検出回路の更に詳細な検出器レイアウトを示す。
【図５】図５は、本発明による検出回路のフォトダイオード及びトランジスタを示す。
【図６】図６は、断面図で本発明による検出回路の更に詳細な検出器レイアウトを示す。
【図７】図７は、断面図で本発明による第１集積検出回路を示す。
【図８】図８は、断面図で本発明による第２集積検出回路を示す。
【図９】図９は、断面図で本発明による第３集積検出回路を示す。
【図１０】図１０は、本発明による装置を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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