專利名稱：位置傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光位置傳感器，具體來說，但不排他地，涉及一種光 纖光學位置傳感器，用于檢測諸如移動電話或筆記本電腦的便攜式電子設 備的鉸鏈蓋位置。
背景技術：
通常，諸如筆記本電腦或移動電話的便攜式電子設備包括基座和蓋，
其中基座包^^殳備的鍵盤，蓋包^i殳備的屏幕或用戶顯示器。在這種類型 的設備中，所述基座和所述蓋通過4^鏈部分連接在一起，以致當該設備不 用的時候所述用戶顯示器就能倚鉸鏈轉動到平放在所述鍵盤上。通過探測 所述鉸鏈什么時候被閉合，所述設備能夠探測出什么時間它可以安全地切 換到節(jié)電模式。該功能允許該i殳備在不用的時候節(jié)約電池電力。
利用M傳感器探測該類型鉸鏈的張開/閉合狀態(tài)已為人所知，例如轂 型介質探測開關或者回轉型位置探測開關。然而，使用機械傳感器常常給 所述電子設備強加設計約束條件并且也可能要求轂適合所述設備的外型。 機械傳感器常常還要求在所述設備的主板上有額外的空間用于容納探測器 開關。
或者，所述鉸鏈的位置可以利用固態(tài)繼電器探測。例如，已知通過使 用霍爾集成電路的系統(tǒng)在磁性上探測蓋的位置。然而，這種類型的探測器 既要求所述設備主板上的空間，也要求一定的待機電平。此外，這種類型 的磁開關容易干擾集成到該設備中的其他類型的傳感器，諸如全球定位系 統(tǒng)所使用的那些傳感器。
光學近似傳感器的利用也是為人所知的。然而為了使得該傳感器能可 靠運行，近似傳感器的發(fā)射器和接收器的表面必須保持干凈。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種鉸鏈位置探測裝置，其包括轉動地互連在一起 以設置鉸鏈的第一部件和第二部件、第一光纖、用于通過所述光纖傳送光 的光發(fā)射器及用于探測從所述光纖發(fā)出的光的功率電平的光探測器，其中，
鉸鏈的位置。
在所述光纖中的物理扭曲可以導致光從所述光纖泄漏并且影響被所述 光探測器探測到的所述光功率電平。
所述光纖可以被連接在所述第一部件和所述第二部件之間，以致橫穿 所述鉸鏈。
所確定的所述鉸鏈的位置可以用于控制電子設備的運行。
如果所述鉸鏈被確定為處于閉合狀態(tài)，則所述裝置可以被配置成將電 子設備的 一個或多個組件切換到節(jié)電模式。
如果所述所探測到的光功率電平達到預定的閾值電平，則所述鉸鏈可 以被確定為處于閉合狀態(tài)。
所述M射器可以被包含在所述第一部件中，所述光探測器可以被包 含在所述第二部件中，并且所述光纖可以被耦合在所述光發(fā)射器和所述光 探測器之間。
所述光探測器可以被安放用來直接探測從所述光纖發(fā)出的光，所U 出的光是由所述光纖中的物理扭曲引起的。
所述裝置可以包括第二光纖，其可用于將所述發(fā)出的光從所述第一光 纖引導到所述探測器。
所述光發(fā)射器可以包括LED或激光器，所述光探測器可以包括光敏 器件，例如光電二極管、光電晶體管或者光敏電阻。


為了更全面的理解本發(fā)明，現(xiàn)在參考附圖通過例證性的示例描述其具
體實施方式，其中
圖l是移動電話手機的示圖，其包括通過鉸鏈接頭連接在一起的基座 和蓋；
圖2是舉例說明圖1所示手機的組件的框圖3是橫穿所述手機鉸鏈接頭的光纖剖視圖4是顯示所述光纖在激光器和光電二極管之間的耦合的剖視圖5是顯示從所述光纖泄漏光的剖視圖6是直接探測從所述光纖泄漏的光的示圖；以及
圖7是顯示通過第二光纖直接探測從所述光纖泄漏的光的示圖。
具體實施例方式
參考圖1，鉸鏈位置探測裝置是移動電話手機ll的一部分。移動電話 手機11包括基座12形式的第一部件和蓋13形式的第二部件?；?2和 蓋13通過鉸鏈接頭14連接在一起,使得手機11可以在閉合位置和張開位 置之間活動。
電話手機ll被配置成運行在蜂窩無線網(wǎng)絡中，如GSM網(wǎng)絡，但它可 以-故配置成用在諸如3G網(wǎng)絡或I模式的其他網(wǎng)絡中。
電話手機11配備有用戶顯示器15，例如采用液晶顯示器(LCD)面 板的形式。手機11另外配備有擴音器16，其位于蓋13中并且在與用戶顯 示器15相同的表面上。手機11的基座12容納其余的電話基本組件，包括 鍵盤17。
鍵盤17位于基座12的表面上，以便當鉸鏈接頭14處于閉合位置時， 鍵盤17直接面對用戶顯示器15。因此，當鉸鏈14閉合時用戶看不見用戶 顯示器15和鍵盤17。天線18設置在基座12內(nèi)部，以致于它不構成手機 外型的部分。
參考圖2，除了用戶顯示器15、擴音器16、鍵盤17和天線18外，手 機11還包括麥克風12、 SIM卡22、 SIM卡讀卡器23、放大器24和25、 RF子系統(tǒng)26、編解碼器27、孩1控制器28和存儲器29。
RF子系統(tǒng)26包含所述電話發(fā)射器和接收器的電路。RT子系統(tǒng)26被 耦合到天線18以在蜂窩移動網(wǎng)絡中接收和發(fā)射無線信號。
天線18通過RF子系統(tǒng)26連接到編解碼器27，編解碼器27被配置 成在孩i控制器28的控制下處理信號。
微控制器28根據(jù)存儲器29中存儲的程序運行并控制手機11的操作， 微控制器28被耦合到RF子系統(tǒng)26以向頻率合成器提供調(diào)諧指令。
用戶顯示器15連接到微控制器28以接收控制數(shù)據(jù)，鍵盤17連接到微 控制器28以提供用戶輸入數(shù)據(jù)。圖2中，存儲器29與微控制器28分開顯 示。然而，存儲器29與控制器28也可以一起被包含在集成單元中。
放大器24放大來自編解碼器27的被解調(diào)的聲音信號，并將其用于擴 音器16。由麥克風12探測到的聲音信號枕故大器25預放大并被發(fā)送到編 解碼器27以進行編碼。
有關用戶身份的信息被保持在形式為GSMSIM卡的智能卡22中，其 包含通常的GSM國際移動用戶識別(ISMI)和密鑰Ki，密鑰Kj用于對 無線傳輸以眾所周知的方式進行編碼。所述SIM卡被可拆裝地接納到SIM 卡讀卡器23中。
參考圖3，手機ll進一步包括光波導，例如光纖31，其經(jīng)由鉸^接頭 14連接于基座12和蓋13之間。光纖31被連接以便為設置在基座12和蓋 13中的電路之間的光通信提供傳輸介質。
參考圖4，手機11的基座12進一步包括M射器，例如激光器41， 其適于發(fā)出波長范圍為630-670納米的紅激光。然而，也可以使用其他合 適的波長。激光器41被耦合到光纖31的基座端，從而使得從激光器41 發(fā)出的光進入光纖31，并被傳送到蓋13。術語"光"此處用來指在可見光 語、紅外光譜和紫外光i脊中的電磁輻射。
光纖31包括由包層31b包圍著的中心纖芯31a。中心纖芯31a的折射 率與包層31b的折射率不同，即光通過全內(nèi)反射被限制在中心纖芯31a中， 并沿著光纖31被引導。光纖31可以是漸變光纖或階躍光纖。通過光纖31 傳送的光可以承載，例如用于控制用戶顯示器15或擴音器16的運行的信
號。或者，通過光纖31傳送的光可以包括用于在手機11的蓋側照明的控 制數(shù)據(jù)。在可選的實施例中，激光器41可以由發(fā)光二極管(LED)替代.
進一步參考圖4，手機11的蓋13包括光探測器，例如光電二極管42， 其被耦合到光纖31的蓋端。光電二極管42適于探測來自激光器41的通過 光纖31傳送的光，并被耦合到設置在手機11的蓋13中的電路?；蛘?，代 替光電二極管42，手機可以包括另一類型的光敏器件，例如光電晶體管或 者光敏電阻。
光纖31是由適當?shù)乃芰现瞥刹⑶沂侨犴g的，這樣它能夠與電話手機 11的鉸鏈接頭14一同彎曲.塑料的利用使得光纖31能夠被配置為它可以 被彎成非常小的半徑。這是很方便的，因為光纖31應該能充裕地彎到一定 半徑使得當手機11處于閉合位置時光纖31能橫穿4^鏈接頭14。塑料的利 用也在傳輸速度方面提供了優(yōu)勢并與備選物質相比很便宜，然而，要知道 除塑料以外的物質也是可用的。
參考圖5,隨著光纖31彎曲到一定半徑使得它在手機11處于閉^^位 置時能夠橫穿鉸鏈接頭14，正在通過光纖31傳送的光的一部分在彎曲處 不滿足在光纖31中的全內(nèi)反射M。不滿足全內(nèi)反射M的光從光纖31 泄漏出來，如圖5中由箭頭A所示。因此，不滿足全內(nèi)反射條件的光沒有 被光電二極管42探測到。隨著彎曲半徑的減小，隨著蓋13被依鉸鏈轉到 基座12上的閉合位置，從光纖31泄漏出來的光的量增加。因此，對從激 光器41發(fā)出的恒定功率的光信號，被光電二極管42探測到的光功率是光 纖31的彎曲半徑的函數(shù)，并且因此，也是鉸鏈接頭14的位置的函數(shù)。
在光電二極管42處探測到的光功率可以用來計算鉸鏈接頭14的位置， 然后可以處理鉸鏈接頭14的位置信息以確定手機是張開還是閉合，并且因 此，可以用于控制手機ll的運行模式。
如圖3所示，激光器41和光電二極管42被耦合到控制器28，其被配 置為根據(jù)光電二極管42所探測到的光功率電平控制手機11的組件的運行 模式。這些組件可以包括，例如，用戶顯示器15和擴音器16。因此，如 果由光電二極管42探測到的光功率電平下降到低于預定閾值，則可以確定
手機閉合并且將蓋13的運行模式切換到節(jié)電模式。或者，光功率電平可用 于監(jiān)控鉸鏈的精確角度并可用于手機ll的更復雜的控制。
在可選的實施例中，激光器41作為蓋13的組成部分并^皮耦合到光纖 31的蓋端。在該實施例中，光電二極管42作為基座的組成部分并被耦合 到光纖31的基座端。通過光纖31傳送的光可以承栽用于控制手機11的運 行的控制信號。用戶顯示器15可以是觸控式顯示器，并可以由用戶操作以 從顯示器選擇菜單選項來操作手機11.因此，通過光纖31傳輸?shù)目刂菩?號可以包括，例如，由觸摸顯示器15的用戶選擇的菜單選項信息。該信息 然后可以被中轉給微控制器28并用于控制手機11的運行。
光電二極管42被配置為探測從激光器接收的光功率。由光電二極管 42在光纖31的基座端探測到的光功率電平的信息被提供給微控制器28， 用于控制手機11的運行模式。如果所探測到的光功率電平下降到低于前面 所述的預定閾值，則確定手機被閉合并且微控制器28將手機11的運行模 式切換到節(jié)電模式?；蛘?，可以處理由光電二極管42提供的光功率電平信 息以直接控制手機ll的一個或多個組件的運行。
因此，將光電二極管42所探測的光功率電平與預定閾值相比較，目的 是確定手機11是處于張開位置還是處于閉合位置。如果通過鉸鏈位置探測 裝置確定手機11處于閉合位置，則手機11的組件被配置為運行在節(jié)電模 式。因此手機11能提高其電池使用效率，并且，因此能夠延長由其電池(未 示出)的單次充電所提供的待機時間。
參考圖6，在可選實施例中，第二光探測器一一例如第二光電二極管 61——被設置在手機11的鉸鏈接頭14中以探測從光纖31泄漏的光。第二 光電二極管61^b^置在從光纖31中的彎曲處發(fā)出最大光的區(qū)域中，以最 大化探測從光纖31泄漏出的光的效率。
第二光電二極管61被耦合到微控制器28，從而使得關于從光纖31泄 漏出的光功率的信息可以被傳回控制器28并被處理，以確定手機11是處 于張開位置還是處于閉合位置?；蛘?，光電二極管61可以被配置成將所探 測的功率電平通過無線方式一一例如通過藍牙連接一一傳送回控制器28。
與本發(fā)明的前述實施例相反，由光電二極管61探測到的光功率電平與鉸鏈 接頭14的半徑成反比；隨著光纖31的彎曲半徑減小，由光電二極管61 探測到的光功率電平增加。通過直接檢測所發(fā)出的光，該裝置能夠最小化 由溫度波動和光纖31的老化引起的損耗導致的誤差影響。除了確定鉸鏈接 頭14是張開還是閉合外，在光電二極管61所探測到的光功率電平與光纖 31的彎曲半徑之間的關系可用于提,鏈接頭14位置的詳細信息。例如， 由光電二極管61探測到的光功率電平可用于計算鉸鏈接頭14的角度。
或者，代替第二光電二極管61，手機可以包括不同類型的光敏器件， 諸如光電晶體管或者光敏電阻。
控制器28處理由光電二極管61提供的光功率電平信息，以控制手機 11的運^ff模式。如果由光電二極管61探測到的光功率電平增大到高于預 定閾值，則手機11被確定為閉合并且微控制器28將手機11的運行模式切 換到節(jié)電模式?；蛘撸晒怆姸O管61探測到的光功率電平可用來直接控 制手機11的一個或多個單獨組件的運行才莫式。
參考圖7，在可選的實施例中，第二光電二極管61是手機11的基座 12的組成部分,并且第二光波導一一例如第二光纖71——被安放用來接收 從光纖31的彎曲處泄漏出的光并引導該光?；蛘?，代替第二光纖71，手 機可以包括用于引導該光的替換裝置。該替換裝置可以包括，例如包括一 段沒有包層的塑料光導管，其中，塑料/空氣界面將光限定在該光導管中。 光纖71、光波導或光導管可以與集光裝置72—起使用，也可以不與集光 裝置72 —起使用，所述集光裝置72用于收集從光纖31泄漏出的光，例如 包括透鏡。
光纖71的光入口被安放在第一光纖31在其彎曲期間的最大發(fā)射點附 近。由光電二極管61探測到的光功率電平要么被控制器28利用，要么直 接用來控制手機11的運行模式。如果由光電二極管61探測到的光功率電 平增大到高于預定閾值，在手機11被確定為閉合并且手機11被切換到節(jié) 電模式。
包含第二光纖71為手機設計提供了更多的靈活性，因為第二光電二極
管61的位置不受從第一光纖31發(fā)出最大光的位置所支配。因此，光電二 極管61可被放置在手機11的基座12中便利的位置處。或者，光電二極管 61可被放置在手機11的蓋13中。
光纖31可以包有保護套(未示出)。在直,測從光纖彎曲處泄漏出 光的所述實施例中，如果用LED代替激光器41，則所述套在最大發(fā)光點 被移除，目的是使得光電二極管61能探測從光纖31泄漏出的光的功率電 平。然而，如果如上所述使用激光器41,則可以將保護套調(diào)整為使得激光 能部分地傳過該套。這樣，不需要為了光電二極管61探測所述光而移除該 套。
已經(jīng)描述的手機11的運行模式控制是由光電二極管處探測到的光功 率電平?jīng)Q定的。然而，手機的控制同樣可以由所計算的信號損耗來決定。
實現(xiàn)所述鉸鏈位置探測裝置涉及手機11的硬件的最小改動。用于探測 鉸鏈位置的組件已經(jīng)在很多其他傳統(tǒng)移動電話手機中大量出現(xiàn)。此外，除 了光纖31之外，沒有使用活動部件，因此，可以認為該鉸鏈位置探測裝置 是非?？煽康模鲢q鏈位置探測裝置對電場或磁場不敏感，也不會干擾
周邊i殳備，例如利用該電場或磁場的GPS系統(tǒng)。
上述實施例和可選方案可以單獨或組合使用，以達到所述鉸鏈位置探 測裝置提供的效果。盡管已經(jīng)參考移動電話手機11描述了所述鉸鏈位置探 測裝置，當該系統(tǒng)同樣可用于其他類型的包括鉸鏈部分的電子i殳備。這些
類型的設備包括，例如手持;sj漆上電腦、手持視頻游戲機和個人數(shù)字助手。
權利要求
1.一種鉸鏈位置探測裝置，包括第一部件和第二部件，其被旋轉地互連在一起以設置鉸鏈；光波導；光發(fā)射器，其通過所述光波導傳送光；以及光探測器，其探測從所述光波導發(fā)出的光的光功率電平；其中，所述光波導被所述鉸鏈的動作物理扭曲并且所探測到的功率電平被用于確定所述鉸鏈的位置。
2. 如權利要求l所述的裝置，其中，所述光波導中的物理扭曲導致光 從所述光波導泄漏并且影響被所述光探測器探測到的光功率電平。
3. 如權利要求2所述的裝置，其中，所述光波導被連接在所述第一部 件和所述第二部件之間以致橫穿所述鉸鏈。
4. 如權利要求l所述的裝置，其中，所確定的所述鉸鏈的位置用來控 制電子設備的運行。
5. 如權利要求l所述的裝置，其中，如果所述鉸鏈被確定為處于閉合 位置，則所述裝置^皮配置成將電子i殳備的一個或多個組件切換到節(jié)電模式。
6. 如權利要求l所述的裝置，其中，如果所述所探測到的功率電平達 到預定的閾值電平，則所述鉸鏈被確定為處于閉合位置。
7. 如前述權利要求中任何一項所述的裝置，其中，所述M射器被包 括在所述第一部件中，所述光探測器被包括在所述第二部件中，并且所述 光波導被耦合于所述光發(fā)射器和所述光探測器之間。
8. 如權利要求7所述的裝置，其中如果被所述光探測器探測到的功率電平增大到高于預定的閾值，則所 述鉸鏈被確定為張開；且如果被所述光探測器探測到的功率電平下降到低于預定的閾值，則所 述鉸鏈被確定為閉合。
9. 如權利要求1到6中任何一項所述的裝置，其中，所述光探測器被安放用來直接探測從所述光波導發(fā)出的光，所述光的發(fā)出是由所述光波導 中的物理扭曲引起的。
10. 如權利要求9所述的裝置，其中如果被所述光探測器探測到的功率電平增大到高于預定的閾值，則所 述鉸鏈被確定為閉合；且如果被所述光探測器探測到的功率電平下降到低于預定的閾值，則所 述鉸鏈被確定為張開。
11. 如權利要求9所述的裝置，包括另外的光波導，其適用于將所述 發(fā)出的光從所述光波導引導到所述探測器。
12. 如權利要求ll所述的裝置，其中，所述另外的光波導是光纖。
13. 如權利要求1到6中任何一項所述的裝置，其中，所述光發(fā)射器 包括LED或激光器，所述光探測器包括光電探測器。
14. 如權利要求1到6中任何一項所述的裝置，其中，所述光波導包 括光纖。
15. —種移動電話，包括權如利要求1到6中任何一項所述的鉸鏈位 置探測裝置。
16. —種便攜式電子設備，包括第一部件和第二部件，其被連接在一起以設置繞軸旋轉的接頭；光波導；處理器；光發(fā)射器，其通過所述光波導傳送光信號；以及 光探測器，探測來自所述光波導的光信號；其中，所述處理器被配置成處理所探測到的信號以確定通過所述光波 導的信號損耗并利用所確定的信號損耗來確定所述接頭的位置。
17. 如權利要求16所述的設備，其中，所確定的所述接頭的位置被用 來控制在所述設備中節(jié)電模式的實現(xiàn)。
18. 如權利要求17所述的設備，其中如果所述所確定的信號損耗增大到高于預定的閾值，則所述接頭被確定為處于閉合位置；且如果所述所確定的信號損耗下降到低于預定的閾值，則所述接頭被確 定為處于張開位置。
19. 如權利要求16所述的設備，其中，所述光波導包括光纖。
20. 如權利要求16到19中任何一項所述的設備，包括移動電話。
21. —種電子設備，包括 蓋和基座；光發(fā)射器，其用于傳送光信號；光探測器，其用于探測光信號的功率電平；以及光波導；其中，所述光波導被耦合到所述光發(fā)射器并被連接在所述蓋和所i^ 座之間以為所述光信號提供傳輸介質，所述光探測器所探測到的功率電平 被用于確定所述蓋相對于所U座的位置，并且所述蓋的位置用于在所述 電子設備中使用節(jié)電模式。
22. 如權利要求21所述的電子設備，其中，所述光波導包括光纖。
23. —種確定連接于第一部件和第二部件之間的鉸鏈的位置的方法，其中，光波導被連接于所述第一部件和所述第二部件之間并且所述光波導被所述鉸鏈的動作物理扭曲，所述方法包括 通過所述光波導傳送光；探測從所述光波導發(fā)出的光的光功率電平；以及 基于所探測到的光功率電平確定所述鉸鏈的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉸鏈位置傳感器，包括連接在一起以設置鉸鏈的第一部件和第二部件，及連接于所述第一和第二部件之間以提供在所述第一和第二部件之間的通信鏈路的光纖或光波導。激光器或LED被耦合到所述光纖或光波導以在所述第一和第二部分之間傳送光信號，且所述光信號被光電探測器接收。所述光纖或光波導由所述鉸鏈的動作被物理扭曲以致光從所述光纖或光波導泄漏。被所述光電探測器接收到的光功率電平用于確定所述鉸鏈的位置。
文檔編號H04M1/02GK101106777SQ200710108588
公開日2008年1月16日 申請日期2007年6月8日 優(yōu)先權日2006年6月13日
發(fā)明者I·卡薩馬科夫, M·S·朔普, P·P·維辛寧 申請人:諾基亞公司