專利名稱：包括用于觸發(fā)電子控制功能的裝置的諸如時(shí)鐘的可佩戴物體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過將手指放在諸如時(shí)鐘的便攜式物體的玻璃上 而啟動(dòng)功能的設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及使用光學(xué)裝置的此類啟動(dòng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
手表是已知的，其中對(duì)玻璃提供觸摸鍵，用于電子啟動(dòng)時(shí)間功能或與 時(shí)間無(wú)關(guān)的功能。這些觸摸鍵由與表盤相對(duì)的玻璃內(nèi)表面上的透明的傳導(dǎo) 材料蒸鍍技術(shù)構(gòu)成。這些鍵例如是電容性鍵。換句話說，當(dāng)用戶將其手指 放在表玻璃上時(shí)，在手指和玻璃之間構(gòu)成的電容器的電容量中出現(xiàn)變化， 它被表的電子組件解釋為用于與已被激活的觸摸鍵相關(guān)聯(lián)的功能的控制信 號(hào)。用于在表玻璃上構(gòu)成透明觸摸鍵的技術(shù)現(xiàn)在是眾所周知的。不過，它們?nèi)匀缓軓?fù)雜(long)，并且實(shí)現(xiàn)起來(lái)很昂貴。以上簡(jiǎn)要描述的觸摸鍵的 另一缺點(diǎn)在于，當(dāng)表處于水中時(shí)，它們無(wú)法被激活。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是，通過提出一種啟動(dòng)諸如手表的便攜式物體中的電子 功能的新型設(shè)備，克服上述問題，所述方法易于安裝并因此比較廉價(jià)。因此，本發(fā)明涉及一種諸如時(shí)鐘的便攜式物體，其包括被表玻璃覆蓋 的表盤，所述便攜式物體包含用于控制至少 一個(gè)時(shí)間功能或與時(shí)間無(wú)關(guān)的 功能的電子電路。所述便攜式物體還包括設(shè)置在表盤上的至少一個(gè)光源 和相關(guān)聯(lián)的光傳感器，所述光源通過玻璃發(fā)射光束，當(dāng)所述光束被放在所 述<更攜式物體的玻璃上的用戶手指擋住時(shí)，所述光束至少部分地向所述光傳感器反射。當(dāng)所述光傳感器探測(cè)到由所述光源生成并由所述用戶手指反 射的光時(shí)，所述光傳感器向所述電子控制電路施加電子信號(hào)，以激活相應(yīng) 的功能。所述便攜式物體特征在于，所述光源發(fā)射準(zhǔn)直光，以在玻璃上形 成限定尺寸的點(diǎn)，所述點(diǎn)限定用戶在所述玻璃上必須將其手指放置的地方。由于這些特征，本發(fā)明提供了一種諸如時(shí)鐘的便攜式物體，其用于控 制時(shí)間功能或與時(shí)間無(wú)關(guān)的任意其它功能的裝置包括源，所述源發(fā)射準(zhǔn)直 光，所述準(zhǔn)直光在玻璃上形成4艮好地限定的尺寸的點(diǎn)，從而使得這些源中 的若干個(gè)能夠4皮組合，以控制多種功能，而不會(huì)存在這些源相互干涉的風(fēng) 險(xiǎn)。光源和光傳感器都是廉價(jià)組件，并且易于在表中安裝，這意味著在生 產(chǎn)成本方面可以顯著節(jié)約。而且，用于控制電子功能的這些裝置可以被用 在所有情形中，特別是當(dāng)防水時(shí)鐘位于水中時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)充特征，便攜式物體包括啟動(dòng)裝置，所述用戶必須激 活所述啟動(dòng)裝置以使所述光源發(fā)射光。因此，僅當(dāng)所述光源已被用戶事先 激活時(shí)，所述光源才會(huì)發(fā)射光。因此，這避免了必須時(shí)刻保持光源開啟， 其意味著在其能量?jī)?chǔ)備有限的表或移動(dòng)電話的情況下，可以實(shí)現(xiàn)特別顯著 的節(jié)能，并且防止功能被無(wú)意間打開。根據(jù)本發(fā)明的另 一特征，所述便攜式物體具有與將在所述便攜式物體 中控制的功能一樣多的光源/光傳感器對(duì)。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，如果所述便攜式物體是時(shí)鐘，則其包括時(shí)針 和分針，所述時(shí)針和分針在表盤上移動(dòng)，并且當(dāng)光源被激活時(shí)，它們被力文 在一個(gè)位置使得它們不會(huì)覆蓋所述光源/光傳感器對(duì)。根據(jù)本發(fā)明的另 一特征，所述光源是豎直腔表面發(fā)射激光(VCSEL )， 其發(fā)射準(zhǔn)直光。由所述激光源產(chǎn)生的光功率小于或等于lmW，以避免對(duì)用 戶一見力造成危險(xiǎn)。有利地可以使用由Avalon Photonics有限公司產(chǎn)生的激 光源。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述光傳感器是光電二極管。所述光電二極 管和所述激光源被并排安裝在所述便攜式物體的表盤上。根據(jù)一種變體， 所述光電二極管和所述光源被并排安裝在同一印刷電游41上，所述印刷電路板自身被固定在所述表盤上或被集成在所述表盤中。


通過對(duì)根據(jù)本發(fā)明的便攜式物體的實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的 其它特征和優(yōu)點(diǎn)將被更加清楚地顯現(xiàn)，僅通過非限制性示例并參考附圖而
給出此示例，在附圖中
圖l是根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘的俯視圖；以及
圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于控制時(shí)鐘的電子功能的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明源于一般性發(fā)明想法，所述想法在于，例如在表中通過控制裝 置替換用于控制表的電子功能的觸摸鍵，所述控制裝置使用光傳播和反射 原理。這些控制裝置依賴于分離的、廉價(jià)的、以及低能耗的元件，它們?cè)?實(shí)踐中是肉眼看不見的。因此，它們構(gòu)成了針對(duì)觸摸鍵的關(guān)注的替換方案， 所述觸摸鍵對(duì)于構(gòu)造在表玻璃的內(nèi)表面上是復(fù)雜的，由此也是昂貴的，并 且所述觸摸鍵還具有無(wú)法在所有環(huán)境下尤其是氷中工作的缺點(diǎn)。對(duì)于能夠 正常工作的這些控制裝置來(lái)說，使用了準(zhǔn)直光源，其在玻璃上形成被很好 地限定了尺寸的點(diǎn)，從而使得這些源中的若干個(gè)能夠被組合，以用于控制 不同功能，而不會(huì)存在這些源相互干涉的風(fēng)險(xiǎn)。
將參考時(shí)鐘類型的^f更攜式物體來(lái)描述本發(fā)明。當(dāng)然，僅出于說明的目 的給出此示例，而本發(fā)明可以,皮應(yīng)用于其他^t攜式物體，特別是諸如移動(dòng) 電話。
如由總標(biāo)號(hào)l作為整體指示的，在圖1中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明 的時(shí)鐘的俯浮見圖。該時(shí)鐘l可以是手表類型，其主要包括玻璃2，其被布 置在表盤4上，并且時(shí)針6和分針8在玻璃2和表盤4之間移動(dòng)。由至少 一對(duì)光源10/光傳感器12構(gòu)成根椐本發(fā)明的控制裝置。
在圖1所示的示例中，根據(jù)本發(fā)明的控制裝置包括四對(duì)光源10/光傳感 器12，它們分別放置在正午、3點(diǎn)、6點(diǎn)和9點(diǎn)，并且它們各自控制一種電子時(shí)間功能或與時(shí)間無(wú)關(guān)的任意其它電子功能。在圖l所示的位置，時(shí)
針6和分針8顯示為10: 10。當(dāng)用戶已激活用于光源10的啟動(dòng)裝置(諸 如按鈕14)時(shí)，指針6、 8來(lái)到這個(gè)位置。事實(shí)上，在此位置，指針6、 8 沒有覆蓋任一對(duì)光源10/光傳感器12，并且因此不會(huì)妨礙它們正常操作。 注意，有利地，僅在用戶已激活啟動(dòng)裝置14之后，光源10才開始發(fā)射光 線，從而使得在當(dāng)用戶不需要訪問表1的控制功能時(shí)以及當(dāng)光源10被關(guān)閉 期間，能夠?qū)崿F(xiàn)大量節(jié)能。由于手表的能量?jī)?chǔ)備必然是有限的，并且防止 控制功能被無(wú)意間激活，上述情形是尤其有利的。
如圖1所示，以及如圖2更好地所示，光源10及其關(guān)聯(lián)的光傳感器 12 ^皮并排安裝在表盤4的表面i上。在所示示例中，這兩個(gè)元件10、 12 被直接安裝在表盤的表面i上。根據(jù)未示出的變體，還可以想到，將每一 對(duì)光源10/光傳感器12安裝在印刷電路板上，從而構(gòu)成一個(gè)模塊，該模塊 可以再被固定在表盤4的表面[上。在印刷電路板上成對(duì)地安裝光源和光 傳感器使得組裝簡(jiǎn)化之處在于，完整的模塊而不是單獨(dú)的元件被固定在表 盤4上。根據(jù)另一變體，還可以在表盤4上做出小孔，光源12及其關(guān)聯(lián)的 光傳感器10可以被插入該小孔中。
光源12可以是簡(jiǎn)單的發(fā)光二極管。不過，優(yōu)選地使用VCSEL,諸如 由Avalon Photonics有限公司出售的那些。實(shí)際上，此類激光微腔豎直向 上發(fā)射準(zhǔn)直光，即，垂直于表盤4的表面i向著玻璃2的方向，從而在玻 璃上形成減小了尺寸的點(diǎn)，其清晰地在所述玻璃上限定了所述用戶將必須 放置其手指的地方。"準(zhǔn)直光源"發(fā)出具有盡可能小的發(fā)散度的光束，從 而在表玻璃上形成非常小尺寸的點(diǎn)。通過示例，由微腔產(chǎn)生的激光束的發(fā) 散度可以是24° ，其意味著，如果玻璃被設(shè)置在所述樣i腔之上5mm，則 在其表面處的光點(diǎn)將具有僅2mm的尺寸。因此，不會(huì)存在以下風(fēng)險(xiǎn)，即， 由激光微腔產(chǎn)生的光擾亂與另 一微腔相關(guān)聯(lián)的光傳感器。所產(chǎn)生的光的波 長(zhǎng)在紅外線范圍之間，換句話說，它是人眼看不見的，并且優(yōu)選地，光功 率小于等于lmW。因此，在本發(fā)明中涉及的光功率值足夠小，從而對(duì)用戶 視力沒有危險(xiǎn)。VCSEL激光器比起激光二極管具有小得多的尺寸。通過示例，由激光^效腔及其相關(guān)聯(lián)的光傳感器占用的表面處于200|^1112的量級(jí)，這使得此組件在實(shí)踐中是不可見的，并且無(wú)損表盤的美學(xué)外觀。因此，可以想到，在分布于表盤上的字母中間隱藏由光源及其光傳感器構(gòu)成的組件，所述字母指示出與所述組件相關(guān)聯(lián)的功能名稱。
光傳感器10優(yōu)選地是光電二極管，其特征在于接受錐體￡，它的幾何結(jié)構(gòu)限定了 關(guān)于在將落入錐體中并被光電二極管轉(zhuǎn)換為電流的光以及在所述錐體的邊界之外通過的并由此對(duì)于所述光電二極管而言沒有用的光之間的邊界上的條件。確定接收錐體的小孔以及光電二極管和激光微腔之間的間隔的光電二極管的尺寸可以被選擇，從而當(dāng)用戶的手指^_恰好與玻璃2接觸時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)是最適宜的。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的操作原理如下。在用戶已經(jīng)按在按鈕14上之后，激光^:腔12豎直向上發(fā)射紅外光束16。如果沒有障礙物擋住光束16，則光自由地沿其路徑越過玻璃2，并且光電二極管12不會(huì)發(fā)射任何信號(hào)。相反地，如果用戶將其手指L放在玻璃2上由紅外光束16照射的區(qū)域中，則被用戶手指L擋住的光的一部分被散射，并被朝向表盤4向后反射。落入光電二極管10的接收錐體的一部分光將被所述光電二極管10轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，其將被施加到電子控制電路18，電子控制電路18將使用該電子信號(hào)來(lái)激活相應(yīng)的時(shí)間功能或與時(shí)間無(wú)關(guān)的功能。
當(dāng)然，本發(fā)明不限于已描述的實(shí)施例，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到多種簡(jiǎn)單的替換方案和變體，而不會(huì)脫離相關(guān)聯(lián)的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍。特別地，可以想到將本發(fā)明應(yīng)用于移動(dòng)電話類型的便攜式物體。優(yōu)選地，光源和光傳感器將被容納在防水容器中，這意味著根據(jù)本發(fā)明的便攜式物體可以在水下使用。
權(quán)利要求
1.一種諸如時(shí)鐘的便攜式物體，包括被表玻璃(2)覆蓋的表盤(4)，所述便攜式物體(1)包含用于至少一個(gè)時(shí)間功能或與時(shí)間無(wú)關(guān)的功能的電子控制電路(16)，所述便攜式物體進(jìn)一步包括設(shè)置在表盤(4)上的至少一個(gè)光源(12)和相關(guān)聯(lián)的光傳感器(10)，所述光源(12)通過玻璃(2)發(fā)射光束，當(dāng)所述光束被放在所述便攜式物體的玻璃(2)上的用戶手指(D)擋住時(shí)，所述光束至少部分地向所述光傳感器(10)反射，當(dāng)所述光傳感器(10)探測(cè)到由所述光源(12)產(chǎn)生并由所述用戶手指(D)反射的光時(shí)，所述光傳感器(10)向所述電子控制電路(16)施加電子信號(hào)，以激活相應(yīng)的功能，所述便攜式物體特征在于，所述光源(12)發(fā)射準(zhǔn)直光，所述準(zhǔn)直光在玻璃(2)上形成限定尺寸的點(diǎn)，所述點(diǎn)限定用戶將在所述玻璃(2)上必須將其手指放置的地方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的便攜式物體，其特征在于，其包括啟動(dòng)裝置 (16),所述用戶必須激活所述啟動(dòng)裝置以使所述光源(12)發(fā)射光。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式物體，其特征在于，所述啟動(dòng)裝置(16 ) 由按鈕構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的便攜式物體，其特征在于，其 包括與將在所述便攜式物體中控制的功能一樣多的光源(12) /光傳感器(10)對(duì)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的^1攜式物體，其特征在于，其 包括時(shí)針(6)和分針(8)，所述時(shí)針和分針在表盤上移動(dòng)，并且當(dāng)光源(12)被激活時(shí)，它們^U改在一個(gè)位置使得它們不會(huì)覆蓋所述光源(12) / 光傳感器(10)對(duì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的便攜式物體，其特征在于，所 述光源(12)是豎直激光微腔，其發(fā)射準(zhǔn)直光，其波長(zhǎng)處于紅外范圍內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的便攜式物體，其特征在于，由所述激光微腔 產(chǎn)生的光功率小于或等于lmW。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7的任一項(xiàng)所述的便攜式物體，其特征在于，所 述光傳感器(10)是光電二極管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的便攜式物體，其特征在于，所述光電二極管 和所述激光微腔被并排安裝在所述時(shí)鐘(1)的表盤(4)上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的便攜式物體，其特征在于，所述光電二極 管和所述激光微腔被并排安裝在同一印刷電路板上，所述印刷電路板自身 被固定在所述表盤(4)上或被集成在所述表盤(4)中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10的任一項(xiàng)所述的便攜式物體，其特征在于， 所述光源和所述光傳感器(10)被容納在防水容器中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可佩戴物體，諸如時(shí)鐘，其包括被表玻璃(2)覆蓋的表盤(4)，所述可佩戴物體(1)包括用于控制至少一個(gè)時(shí)鐘功能或與時(shí)間無(wú)關(guān)的功能的電子電路(16)，所述可佩戴物體進(jìn)一步包括設(shè)置在表盤(4)的水平面上的至少一個(gè)光源(12)和相關(guān)聯(lián)的光傳感器(10)，所述光源(12)通過玻璃(2)發(fā)射光束，當(dāng)所述光束被放在所述可佩戴物體的玻璃(2)上的手指(D)擋住時(shí)，所述光束至少部分地向所述光傳感器(10)反射，當(dāng)所述光傳感器(10)探測(cè)到由所述光源(12)生成并由所述用戶手指(D)反射的光時(shí)，所述光傳感器(10)向所述控制電子電路(16)施加電子信號(hào)，用以激活相應(yīng)的功能，其中所述便攜式物體特征在于，所述光源(12)通過在玻璃(2)上形成具有限定尺寸的點(diǎn)，以便限定用戶將在所述玻璃(2)上必須將其手指放置的地方，而生成準(zhǔn)直光。
文檔編號(hào)G04G21/08GK101646981SQ200880010720
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者P·托爾托拉 申請(qǐng)人:斯沃奇集團(tuán)研究和開發(fā)有限公司