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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022119748
(43)【公開日】2022-08-17
(54)【発明の名称】光路エクステンダを有する光干渉近接センサ
(51)【国際特許分類】
G01S 17/34 20200101AFI20220809BHJP
G01B 11/00 20060101ALI20220809BHJP
G01C 3/06 20060101ALI20220809BHJP
【ＦＩ】
G01S17/34
G01B11/00 G
G01C3/06 120Q
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022015424
(22)【出願日】2022-02-03
(31)【優先権主張番号】17/167,218
(32)【優先日】2021-02-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】503260918
【氏名又は名称】アップル インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ａｐｐｌｅ Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ａｐｐｌｅ Ｐａｒｋ Ｗａｙ，Ｃｕｐｅｒｔｉｎｏ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９５０１４， Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100121979
【弁理士】
【氏名又は名称】岩崎 吉信
(72)【発明者】
【氏名】ネイサン ショウ
(72)【発明者】
【氏名】ダリル アイ ヴリス
(72)【発明者】
【氏名】トン チェン
【テーマコード（参考）】
2F065
2F112
5J084
【Ｆターム（参考）】
2F065AA02
2F065AA06
2F065DD02
2F065FF13
2F065GG06
2F065HH13
2F065JJ01
2F065JJ09
2F065JJ15
2F065LL01
2F065LL04
2F065LL12
2F065PP22
2F065UU07
2F112AD01
2F112AD10
2F112BA10
2F112CA05
2F112CA12
2F112DA04
2F112DA08
2F112DA17
2F112DA19
2F112DA21
2F112DA25
2F112DA26
2F112DA28
2F112DA40
2F112EA20
2F112FA19
5J084AA05
5J084AA07
5J084AB20
5J084AD01
5J084AD04
5J084BA04
5J084BA36
5J084BB04
5J084BB11
5J084BB20
5J084CA08
5J084CA31
5J084CA70
(57)【要約】
【課題】光干渉近接センサの改良された技術を提供する。
【解決手段】光近接センサは、光近接センサの幾何学的経路長の対応する延長を伴わずに、光近接センサの光路長を延長する光路エクステンダを含む。光路エクステンダは、光近接センサを通る光路に沿って配置された高屈折率材料であってもよい。光路エクステンダは、光近接センサ内を進行する光の方向を変化させるように構成された１つ以上の方向転換特徴部を含むことができる。光路エクステンダは、それを通って進行する光に運動量依存伝達関数を適用することによって、光近接センサ内の幾何学的経路の延長を模擬するように構成されたフォトニック構成要素を含むことができる。
【選択図】図１
【解決手段】光近接センサは、光近接センサの幾何学的経路長の対応する延長を伴わずに、光近接センサの光路長を延長する光路エクステンダを含む。光路エクステンダは、光近接センサを通る光路に沿って配置された高屈折率材料であってもよい。光路エクステンダは、光近接センサ内を進行する光の方向を変化させるように構成された１つ以上の方向転換特徴部を含むことができる。光路エクステンダは、それを通って進行する光に運動量依存伝達関数を適用することによって、光近接センサ内の幾何学的経路の延長を模擬するように構成されたフォトニック構成要素を含むことができる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
開口を画定するハウジングと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された自己混合近接センサであって、
前記開口を通して光ビームを放出するように構成された垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）光源と、
前記ＶＣＳＥＬ光源と前記開口との間に延びる厚さを有する光路エクステンダであって、前記厚さの少なくとも３倍である光路長を有する、光路エクステンダと、
を含む、自己混合近接センサと、
前記ハウジング内に配置されており、かつ前記自己混合近接センサに動作可能に結合された処理ユニットであって、前記自己混合近接センサの出力信号を使用して対象までの距離を判定するように構成されている、処理ユニットと、
を備える、電子デバイス。
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された自己混合近接センサであって、
前記開口を通して光ビームを放出するように構成された垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）光源と、
前記ＶＣＳＥＬ光源と前記開口との間に延びる厚さを有する光路エクステンダであって、前記厚さの少なくとも３倍である光路長を有する、光路エクステンダと、
を含む、自己混合近接センサと、
前記ハウジング内に配置されており、かつ前記自己混合近接センサに動作可能に結合された処理ユニットであって、前記自己混合近接センサの出力信号を使用して対象までの距離を判定するように構成されている、処理ユニットと、
を備える、電子デバイス。
【請求項2】
前記自己混合近接センサが、
前記開口内に配置されており、かつ前記光ビームを前記対象に向かって向けるように構成されたレンズと、
自己混合干渉効果のための前記ＶＣＳＥＬ光源の電力出力を監視するように構成された電力コントローラと、
を更に含み、
前記光路エクステンダが、前記ＶＣＳＥＬ光源と前記レンズとの間に配置されている、
請求項１に記載の電子デバイス。
前記開口内に配置されており、かつ前記光ビームを前記対象に向かって向けるように構成されたレンズと、
自己混合干渉効果のための前記ＶＣＳＥＬ光源の電力出力を監視するように構成された電力コントローラと、
を更に含み、
前記光路エクステンダが、前記ＶＣＳＥＬ光源と前記レンズとの間に配置されている、
請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項3】
前記光路長が、３．５～４．５ｍｍであり、
前記光路エクステンダの前記厚さが、０．８～１．５ｍｍである、
請求項１に記載の電子デバイス。
前記光路エクステンダの前記厚さが、０．８～１．５ｍｍである、
請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項4】
前記ＶＣＳＥＬ光源が、フリップチップＶＣＳＥＬであり、
前記光路エクステンダが、前記フリップチップＶＣＳＥＬのガリウムヒ素基板を含む、
請求項１に記載の電子デバイス。
前記光路エクステンダが、前記フリップチップＶＣＳＥＬのガリウムヒ素基板を含む、
請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項5】
前記基板が、０．４～１ｍｍの基板厚を有し、
前記基板が、３～４の屈折率を有する、
請求項４に記載の電子デバイス。
前記基板が、３～４の屈折率を有する、
請求項４に記載の電子デバイス。
【請求項6】
前記光路エクステンダが、前記光ビームが前記光路エクステンダを通過するときに前記光ビームの方向を変化させるように構成された１つ以上の方向転換特徴部を備える、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項7】
前記光路エクステンダが、前記光ビームに運動量依存伝達関数を適用するように構成されたフォトニック構成要素を含む、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項8】
前記フォトニック構成要素が、シリコン及び二酸化ケイ素の交互層を含むメタマテリアルを含む、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項9】
エンクロージャと、
前記エンクロージャ内に配置されており、かつオブジェクトに向かって光のコヒーレントビームを放出するように構成された垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）光源と、
前記ＶＣＳＥＬ光源に光学的に結合されたフォトダイオードと、
前記ＶＣＳＥＬ光源と前記オブジェクトとの間に配置されており、かつ３～４の屈折率を有する光路エクステンダと、
電力コントローラであって、
前記フォトダイオードの電力出力を監視し、
前記フォトダイオードの前記電力出力に少なくとも部分的に基づいて、前記光ビームを反射する前記オブジェクトの特性を判定する、
ように構成された、電力コントローラと、
を備える、電子デバイス用の光近接センサ。
前記エンクロージャ内に配置されており、かつオブジェクトに向かって光のコヒーレントビームを放出するように構成された垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）光源と、
前記ＶＣＳＥＬ光源に光学的に結合されたフォトダイオードと、
前記ＶＣＳＥＬ光源と前記オブジェクトとの間に配置されており、かつ３～４の屈折率を有する光路エクステンダと、
電力コントローラであって、
前記フォトダイオードの電力出力を監視し、
前記フォトダイオードの前記電力出力に少なくとも部分的に基づいて、前記光ビームを反射する前記オブジェクトの特性を判定する、
ように構成された、電力コントローラと、
を備える、電子デバイス用の光近接センサ。
【請求項10】
前記特性が、距離、速度、又は加速度のうちの１つである、請求項９に記載の光近接センサ。
【請求項11】
前記オブジェクトが、電子デバイスのハウジングの内面である、請求項９に記載の光近接センサ。
【請求項12】
前記エンクロージャが、開口を画定し、
前記ＶＣＳＥＬ光源が、前記コヒーレントビームが前記開口を通過するように、前記開口と整列している、
請求項９に記載の光近接センサ。
前記ＶＣＳＥＬ光源が、前記コヒーレントビームが前記開口を通過するように、前記開口と整列している、
請求項９に記載の光近接センサ。
【請求項13】
前記光近接センサが、前記開口内に配置されたレンズを更に備える、請求項１２に記載の光近接センサ。
【請求項14】
前記電力コントローラが、三角形の電流波形で前記ＶＣＳＥＬ光源を駆動するように構成されている、請求項９に記載の光近接センサ。
【請求項15】
開口を画定するハウジングと、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置されており、かつグラフィック出力を提供するように構成されたディスプレイと、
回転入力を受信するように構成された回転入力構成要素と、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された光近接センサであって、
前記開口を通して光ビームを放出するように構成された垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）光源と、
前記ＶＣＳＥＬ光源の光路内に配置された光路エクステンダであって、前記光路エクステンダの厚さの少なくとも３倍である光路長を有する、光路エクステンダと、
を含む、光近接センサと、
前記ハウジング内に配置されており、かつ前記光近接センサに動作可能に結合された処理ユニットであって、前記光近接センサの出力信号に基づいて、前記グラフィック出力を修正するように構成されている、処理ユニットと、
を備える、電子ウォッチ。
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置されており、かつグラフィック出力を提供するように構成されたディスプレイと、
回転入力を受信するように構成された回転入力構成要素と、
前記ハウジング内に少なくとも部分的に配置された光近接センサであって、
前記開口を通して光ビームを放出するように構成された垂直キャビティ面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）光源と、
前記ＶＣＳＥＬ光源の光路内に配置された光路エクステンダであって、前記光路エクステンダの厚さの少なくとも３倍である光路長を有する、光路エクステンダと、
を含む、光近接センサと、
前記ハウジング内に配置されており、かつ前記光近接センサに動作可能に結合された処理ユニットであって、前記光近接センサの出力信号に基づいて、前記グラフィック出力を修正するように構成されている、処理ユニットと、
を備える、電子ウォッチ。
【請求項16】
前記光路エクステンダが、３～４の屈折率を有する前記ＶＣＳＥＬ光源の基板を含む、請求項１５に記載の電子ウォッチ。
【請求項17】
前記処理ユニットが、
前記光近接センサの前記出力信号を使用して、ユーザの指と前記回転入力構成要素との間の距離の変化を判定し、
前記距離の前記変化に基づいて、前記グラフィック出力を修正する、
ように構成されている、請求項１５に記載の電子ウォッチ。
前記光近接センサの前記出力信号を使用して、ユーザの指と前記回転入力構成要素との間の距離の変化を判定し、
前記距離の前記変化に基づいて、前記グラフィック出力を修正する、
ように構成されている、請求項１５に記載の電子ウォッチ。
【請求項18】
前記ディスプレイが、タッチ感知スクリーンであり、
前記光近接センサが、前記タッチ感知スクリーンを介して前記光ビームを放出するように構成されている、
請求項１５に記載の電子ウォッチ。
前記光近接センサが、前記タッチ感知スクリーンを介して前記光ビームを放出するように構成されている、
請求項１５に記載の電子ウォッチ。
【請求項19】
前記処理ユニットが、
前記光近接センサの前記出力信号を使用して、前記タッチ感知スクリーンに対するユーザの指の位置を判定し、
前記ユーザの指の前記位置に基づいて、前記グラフィック出力を修正する、
ように構成されている、請求項１８に記載の電子ウォッチ。
前記光近接センサの前記出力信号を使用して、前記タッチ感知スクリーンに対するユーザの指の位置を判定し、
前記ユーザの指の前記位置に基づいて、前記グラフィック出力を修正する、
ように構成されている、請求項１８に記載の電子ウォッチ。
【請求項20】
前記処理ユニットが、
前記光近接センサの前記出力信号を使用して、前記タッチ感知スクリーンに加えられた力を判定し、
前記力に基づいて、前記グラフィック出力を修正する、
ように構成されている、請求項１８に記載の電子ウォッチ。
前記光近接センサの前記出力信号を使用して、前記タッチ感知スクリーンに加えられた力を判定し、
前記力に基づいて、前記グラフィック出力を修正する、
ように構成されている、請求項１８に記載の電子ウォッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書に記載の実施形態は、光センサに関し、具体的には、オブジェクトまでの距離又はオブジェクトの速度を判定するように構成された光干渉近接センサに関する。
【背景技術】
【0002】
電子デバイスは、自由空間内のその電子デバイスを電子デバイスのユーザなどのオブジェクト又は表面から分離する距離を測定又は推定する、システム又はセンサ（本明細書では「近接センサ」と呼ばれる）を含むことができる。しかしながら、従来の近接センサは、十分な感知性能を達成するために光路に沿って自由空間を必要とする場合があり、これは、近接センサ及びそれらが配備されるデバイスの厚さの増加に寄与する。
【発明の概要】
【0003】
本明細書に記載の実施形態は、光路エクステンダを含む光近接センサを参照する。光路エクステンダは、光源と光近接センサのハウジング内の開口との間に配置することができる。光源は、オブジェクトを照明し、再帰反射信号を収集して、自己混合干渉法に基づいて、そのオブジェクトまでの距離及び／又はそのオブジェクトの速度を判定するように構成されている。光路エクステンダは、光近接センサの光路長を増加させることができ、それにより、光近接センサが、同様の又は改善された感知性能を達成しながら、従来の光近接センサと比較して低減された厚さを有することを可能にする。
【0004】
以下に、添付の図面に例示された代表的な実施形態について参照する。以下の説明は、本開示を１つの包含された実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。これとは対照的に、本明細書により提供される本開示は、記載された実施形態の趣旨及び範囲内に含まれ、添付の特許請求の範囲により定義されるような、代替例、修正例及び均等物を網羅することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【図1】電子デバイスの近くのオブジェクトまでの距離及び／又はオブジェクトの速度を判定する、本明細書に記載されるような近接センサを組み込んだ電子デバイスの概略図を示す。
【図2】ＶＣＳＥＬ光源と一体化された光路エクステンダを有する例示的な光近接センサを示す。
【図3A】光近接センサの光路長を増加させるための方向転換特徴部を含む例示的な光近接センサを示す。
【図3B】光近接センサの光路長を増加させるための方向転換特徴部を含む例示的な光近接センサを示す。
【図4A】光近接センサの光路長を増加させるためのフォトニック構成要素を含む例示的な光近接センサを示す。
【図4B】光近接センサの光路長を増加させるためのフォトニック構成要素を含む例示的な光近接センサを示す。
【図5A】電子デバイスの近くのオブジェクトまでの距離及び／又はオブジェクトの速度を判定する、本明細書に記載されるような近接センサを組み込んだ別の電子デバイスの概略図を示す。
【図5B】電子デバイスの可動表面までの距離及び／又はその速度を判定する、本明細書に記載されるような近接センサを組み込んだ別の電子デバイスの概略図を示す。
【図6A】電子デバイスの入力領域に対するユーザの指までの距離及び／又はその速度を判定する、本明細書に記載されるような近接センサを組み込んだ電子デバイスの概略図を示す。
【図6B】電子デバイスのタッチ入力領域に対するユーザの指までの距離及び／又はその速度を判定する、本明細書に記載されるような近接センサを組み込んだ電子デバイスの概略図を示す。
【図6C】電子デバイスのユーザが力を及ぼすことができる電子デバイスの可動表面までの距離及び／又はその速度を判定する、本明細書に記載されるような近接センサを組み込んだ電子デバイスの概略図を示す。
【図6D】電子デバイスのユーザが力を及ぼすことができる電子デバイスの可動表面までの距離及び／又はその速度を判定する、本明細書に記載されるような近接センサを組み込んだ電子デバイスの別の概略図を示す。
【図7】本明細書に記載されるような近接センサを動作させる方法の例示的な動作を示すフローチャートである。
【図8】本明細書に記載の動作を実行することができる電子デバイスのサンプル電気ブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0006】
異なる図面における同じ又は類似する参照番号の使用は、類似、関連、又は同一の要素を示している。
【0007】
添付の図でのクロスハッチング又はシェーディングの使用は、概して、隣り合う要素間の境界を明らかにし、かつ図の視認性を促進するために提供される。したがって、クロスハッチング又はシェーディングの存在も不在も、添付の図に示される任意の要素に関する特定の材料、材料特性、要素の割合、要素の寸法、同様に図示されている要素の共通点、又は任意の他の特質、属性、若しくは特性についてのいかなる選好又は要件も伝達又は指示するものではない。
【0008】
同様に、特定の添付の図は、添付の図面に示される、又は場合によっては省略される１つ以上の光源から発生する１つ以上の光子によって行われ得る、１つ以上の媒体を介した反射、屈折、回折などを含むことができる、１つ以上の例示的な経路のベクトル、光線、トレース、及び／又は他の視覚表現を含む。これらの簡略化された光の視覚的表現は、本明細書に記載のさまざまな実施形態の理解を容易にするために単に提供され、したがって、必ずしも一定の縮尺で、又は角度精度若しくは正確さで提示又は図示されない場合があり、したがって、本明細書に記載又は参照される他の実施形態を除外するために、任意の特定の図示された角度、向き、偏光、色、又は方向で光を受光、放出、反射、屈折、フォーカス、及び／又は回折するための図示された実施形態の任意の選好又は要件を示すことを意図するものではないことが理解される。
【0009】
追加的に、種々の特徴及び要素（並びにそれらの集合及び群）の（相対的であれ絶対的であれ）割合及び寸法、並びにそれらの間に提示される境界、分離点及び位置関係は、単に本明細書に述べられる種々の実施形態の理解を容易にするために添付の図に提供されるものであり、したがって必ずしも一定の縮尺で提示又は図示されていない場合があり、図示される実施形態についての任意の選好又は要件を、それを参照して述べられる実施形態を除外して示す意図はないことを理解されたい。
【0010】
本明細書に記載の実施形態は、電子デバイス用の光近接センサに関する。これらの実施形態は、典型的には、光近接センサに対するそのオブジェクトまでの距離及び／又はそのオブジェクトの速度を判定するために、光近接センサの近くのオブジェクトに向かって光ビームを放射するように向けられた垂直キャビティ面発光レーザー（vertical cavity surface－emitting laser、「ＶＣＳＥＬ」）を含む。オブジェクトまでの距離及び／又はオブジェクトの速度は、オブジェクトの外面からの放射ビームの反射に基づいて判定することができる。オブジェクトは、光近接センサを組み込んだ電子デバイスの内部又は外部にあってもよい。光ビームは、本明細書では「波長変調」と呼ばれる、特定のパターンに従って変調された波長を有することができる。
【0011】
光近接センサは、光近接センサの光路長を延長することによって光近接センサの厚さを低減するための、１つ以上の光路エクステンダを含むことができる。結果として、光近接センサは、電子デバイス内のより少ない空間を占めることができ、及び／又は光近接センサは、従来の光近接センサよりも、小さく、薄いデバイス内に配置することができる。
【0012】
光路エクステンダは、様々な方法のいずれかで、光近接センサの光路長を延長することができる。場合によっては、光路エクステンダは、光近接センサを通る光路に沿って配置された高屈折率材料であってもよい。場合によっては、光路エクステンダは、図２に関してより詳細に説明するように、例えば、ＶＣＳＥＬ光源の基板として、ＶＣＳＥＬ光源と一体化することができる。
【0013】
光路エクステンダは、図３Ａ～図３Ｂに関してより詳細に説明するように、ＶＣＳＥＬ光源と窓との間を進行する光の方向を変化させるように構成された１つ以上の方向転換特徴部を含むことができる。追加的又は代替的に、光路エクステンダは、図４Ａ～図４Ｂに関してより詳細に説明するように、それを通って進行する光に運動量依存伝達関数を適用することによって、光近接センサ内の幾何学的経路の延長を模擬するように構成されたフォトニック構成要素を含むことができる。
【0014】
説明を簡単にするために、例示的な実施形態は、非可視周波数帯域（例えば、赤外光又は紫外光）を含むスペクトル範囲の光を放出するように構成されたＶＣＳＥＬを参照することが理解される。しかしながら、これは単に一実施例であり、他の実施形態では、２つ以上のＶＣＳＥＬを使用することができ（例えば、任意の好適なパターンで配置されたＶＣＳＥＬのアレイ）、又は追加的若しくは代替的に、可視周波数帯域を含むスペクトル範囲の光を放出するように構成された１つ以上のＶＣＳＥＬを使用することができることを理解することができる。更に、全ての実施形態に必要ではないが、以下の多くの実施形態を参照して説明する例示的なＶＣＳＥＬは、米国国立規格協会によって定義されるような光電子モジュール又はシステムで動作している間に、クラス１レーザーであると理解され、他の場合には、より高い電力のレーザーを使用することができる。追加的又は代替的に、本明細書に記載の実施形態は、他のレーザー（例えば、端面発光レーザー（edge emitting lasers、ＥＥＬ）、垂直外部キャビティ面発光レーザー（vertical external－cavity surface－emitting lasers、ＶＥＣＳＥＬ）、水平キャビティ面発光レーザー（horizontal cavity surface－emitting lasers、ＨＣＳＥＬ）、量子カスケードレーザー（quantum cascade lasers、ＱＣＬ）、固体レーザー、ファイバレーザーなど）、並びに／又は準コヒーレント及び非コヒーレント光源（例えば、発光ダイオード（light－emitting diodes、ＬＥＤ）、ＲＣ－ＬＥＤ、スーパールミネッセントダイオード（super－luminescent diodes、ＳＬＤ）など）を含むことができる。
【0015】
上記のように、光近接センサのＶＣＳＥＬから放出されたビームは、オブジェクトから反射されてもよい。反射光の少なくとも一部分は、ＶＣＳＥＬ内に戻るように向けられて、ＶＣＳＥＬの量子井戸層に戻り（すなわち、再び入る）、その動作に干渉し、ＶＣＳＥＬの電気的特性を変化させることができる。ＶＣＳＥＬの電気的及び／又は光学的特性の変化は、（１）光近接センサからオブジェクトの表面までの距離、及び（２）ＶＣＳＥＬによって放出される光の波長に関連する。
【0016】
ＶＣＳＥＬによって放出される光の波長は、変調又は固定されているかに関わらず、既知であるため、任意の測定された干渉（「自己混合」効果とも呼ばれる）は、例えば、干渉モードホップをカウントすることによって、又はビート周波数の特性を定量化することによって（例えば、周波数ドメイン分析を介して）、オブジェクトの表面と光近接センサを分離する相対変位と相関させることができることを理解することができる。この相対変位は、オブジェクトの表面と光近接センサを分離する絶対距離と更に相関させることができる。この距離は、本明細書では、光近接センサとオブジェクトの表面を分離する「測定距離」と呼ばれる。理解することができるように、この構成は、典型的には「自己混合」干渉法又は反射測定法と呼ばれる効果を活用する。
【0017】
これらの前述の実施形態及び他の実施形態は、図１～図８を参照して以下に説明する。しかしながら、当業者であれば、これらの図を参照して本明細書により与えられている詳細な説明は、例示目的のみであり、限定するものとして解釈されるべきではないことが容易に理解されよう。
【0018】
図１は、電子デバイス１０２のハウジング内に配置された光近接センサ１１０に対する視線軸に沿ったオブジェクト１０４までの距離ｄ及び／又はオブジェクト１０４の速度ｖを測定するように構成された電子デバイス１０２の概略図１００を示す。電子デバイスは、電力コントローラ１２２と、処理ユニット１２４と、メモリ１２６と、を含むことができる。場合によっては、電力コントローラ１２２、処理ユニット１２４、及び／又はメモリ１２６は、光近接センサ１１０の一部として含まれる。他の場合では、電力コントローラ１２２、処理ユニット１２４、及び／又はメモリ１２６は、電子デバイス１０２の別個の構成要素である。
【0019】
光近接センサ１１０は、１つ以上のＶＣＳＥＬ光源１１２と、窓１１４と、１つ以上の光路エクステンダ１１６と、を含むことができる。広くは、光近接センサ１１０を使用して、オブジェクト１０４までの距離ｄ及び／又はオブジェクト１０４の速度ｖを判定することができる。光路エクステンダ（単数又は複数）１１６は、光近接センサの見かけの光学的厚さを超えて光路長を延長することによって、光近接センサ１１０の厚さを低減することができる。結果として、光近接センサ１１０は、電子デバイス１０２内のより少ない空間を占め、及び／又は光近接センサは、同様の又は改善された感知性能を達成しながら、従来の光近接センサよりも、小さく、薄いデバイス内に配置することができる。例示的な光路エクステンダは、図２～図４Ｂに関してより詳細に説明する。
【0020】
電力コントローラ１２２は、ＶＣＳＥＬ光源１１２に結合されている。これらの構成要素の各々は、特定の実施形態又は実装形態において必要な又は好ましい場合がある光近接センサ１１０の他の構成要素と共に、構成要素エンクロージャ内に全体的に又は部分的に配置することができる。光近接センサ１１０はまた、ＶＣＳＥＬ光源１１２から放出された光が構成要素エンクロージャを通過してオブジェクト１０４の表面を照明することを可能にするように構成された窓１１４を含む。図示の実施形態では、ＶＣＳＥＬ光源１１２は、ＶＣＳＥＬ光源１１２から放出された光が、窓１１４を横断してオブジェクト１０４の表面（ユーザ、電子デバイスの内面などであってもよい）を照明するように、窓１１４と整列している。
【0021】
これらの実施例では、処理ユニット１２４は、電力コントローラ１２２に三角形の電流波形（又は他の好適な周期的又は非周期的波形）を生成させて、電流をＶＣＳＥＬ光源１１２に注入させるように構成することができる。簡単にするために、本明細書に記載されるような電力コントローラ又は処理ユニットによってかに関わらず、変調された、又は別の方法でＶＣＳＥＬ光源内に光を放出し、自己混合を促進するためかに関わらず、電流を注入する動作は、本明細書では、光源を「駆動」することと呼ばれる。
【0022】
オブジェクト１０４からの反射は、窓１１４を横断し、ＶＣＳＥＬ光源１１２に再び入り、距離ｄに直接関連する自己混合干渉を引き起こす。場合によっては、電力コントローラ１２２は、自己混合効果から生じるＶＣＳＥＬ光源１１２の電力出力の変動（例えば、以下の式２及び３を参照）を定量化及び／又は他の方法で判定するために、ＶＣＳＥＬ光源１１２に光学的に結合された１つ以上のフォトダイオードからの電力出力を監視するように更に構成することができる。
【0023】
光近接センサ１１０は、ＶＣＳＥＬ光源１１２と対象１０４との間に延びる幾何学的経路長ｌを有することができる。光近接センサ１１０は、幾何学的経路長ｌと光近接センサ１１０の屈折率との積に等しい、関連付けられた光路長（optical path length、ＯＰＬ）を有することができる。屈折率は、光近接センサ１１０の幾何学的経路長ｌに沿って変化してもよく、その場合、光路長は、以下のように式１によって表すことができる。
式中、ｎは、幾何学的経路Ｃに沿った距離の関数としての局所屈折率である。
【数1】
【0024】
光路長は、光が光近接センサ１１０の幾何学的経路を横断するのにかかる時間（すなわち、飛行時間）に比例する。上記のように、光路エクステンダ１１６は、（図１にｌ’として示す）ＶＣＳＥＬ光源１１２と窓１１４との間の幾何学的経路の部分に沿って屈折率を増加させることによって、幾何学的経路長ｌの対応する延長を伴わずに、光近接センサ１１０の光路長を延長することができる。
【0025】
光路エクステンダ１１６は、様々な方法のいずれかで、光近接センサ１１０の光路長を延長することができる。場合によっては、光路エクステンダ１１６は、ＶＣＳＥＬ光源１１２と窓１１４との間に配置された高屈折率材料であってもよい。場合によっては、光路エクステンダ１１６は、窓１１４と一体化することができる。場合によっては、光路エクステンダ１１６は、図２に関してより詳細に説明するように、例えば、底面発光（フリップチップ）ＶＣＳＥＬ光源の基板として、ＶＣＳＥＬ光源１１２と一体化することができる。
【0026】
光路エクステンダ１１６は、図３Ａ～図３Ｂに関してより詳細に説明するように、ＶＣＳＥＬ光源１１２と窓１１４との間を進行する光の方向を変化させて、折り畳まれた経路を生成するように構成された、１つ以上の方向転換特徴部を含むことができる。追加的又は代替的に、光路エクステンダ１１６は、図４Ａ～図４Ｂに関してより詳細に説明するように、それを通って進行する光に運動量依存伝達関数を適用することによって、光近接センサ内の幾何学的経路の延長を模擬するように構成されたフォトニック構成要素を含むことができる。
【0027】
上記のように、光近接センサ１１０を使用して、オブジェクト１０４までの距離ｄ及び／又はオブジェクト１０４の速度ｖを判定することができる。例えば、一実施形態では、波長変調を光近接センサ１１０によって使用して、光近接センサ１１０に対するオブジェクト１０４までの距離ｄ及びオブジェクト１０４の速度ｖを同時に検出することができる。波長変調は、ＶＣＳＥＬ光源１１２に供給される駆動電流を変調することによって達成することができる。
【0028】
１つの例示的な波長変調は、「アップサイクル」（ＶＣＳＥＬ光源１１２に供給される電流及びそれに応じてそこから放出される放射ビームの波長が特定の速度で直線的に増加する）及び「ダウンサイクル」（ＶＣＳＥＬ光源１１２に供給される電流及びそこから放出される放射ビームの波長が同じ特定の速度で直線的に減少する）を含む三角波を活用する。この実施例では、波長のうねりは、オブジェクト１０４が実際に移動しているかどうかに関わらず、光近接センサ１１０に向かう、及び光近接センサ１１０から離れる、オブジェクト１０４の動きを効果的に模擬することができる。これらの実施例では、自己混合干渉効果によって影響を受ける、ＶＣＳＥＬ光源１１２からの電力出力の周波数成分は、以下に提示される式２によって説明することができる。
【0029】
より具体的には、（以下の）式２では、量ｆtは、光近接センサ１１０のＶＣＳＥＬ光源１１２が波長λで光を放出しているときに、光近接センサ１１０のＶＣＳＥＬ光源１１２からの電力出力が特定の時間ｔにおける自己混合の結果として変調される、周波数を示す。量ｆtは、ベースバンド周波数又は中間周波数（intermediate frequency、ＩＦ）を示すことができ、これは、典型的には、光キャリア周波数（波長）及びその変調よりも数桁低く、無線周波数電子機器によって容易にサンプリングされる。
【0030】
オブジェクトまでの絶対距離ｄ（総往復距離ｄrtの半分に等しい）が変化すると、時間ｔにおけるＶＣＳＥＬ光源１１２によって受光された光は、同じ時間ｔにおけるＶＣＳＥＬ光源１１２によって放出された光とは異なる波長を有することになり、これは、２つのビームの波長が、波長の経時的な変化速度ｄλ／ｄｔに以前に放出された光がＶＣＳＥＬ光源１１２からオブジェクトまで及び戻りの往復距離ｄrtを横断するために必要な総往復飛行時間を掛けたものに関連する量だけ異なるためであることを理解することができる。
【0031】
このようにして、ＶＣＳＥＬ光源１１２からの電力出力は、三角波（例えば、ｄＩ／ｄｔの速度でＶＣＳＥＬ光源１１２に注入された電流）に従う。加えて、ＶＣＳＥＬ光源１１２からの電力出力は、特定の方法で互いに干渉する光の異なる波長から生じる建設的又は破壊的干渉の効果に対応する、その三角波に重ね合わされた干渉信号を有する。
【0032】
より具体的には、重ね合わされた干渉は、オブジェクトまでの絶対距離、又は、より具体的には、オブジェクトまで及びオブジェクトから進行するのに必要な往復時間に基づいて、かつ波長の変化速度ｄλ／ｄｔ（これは、次に、ＶＣＳＥＬ光源１１２に注入される電流の変化速度ｄＩ／ｄｔに基づく）に基づいて決定される、光の２つの特定の波長の間で発生する、建設的及び破壊的干渉「モード」遷移の数（例えば、ビート周波数とも呼ばれる）に対応する。
【0033】
別の言い方をすると、時間ｔ0にＶＣＳＥＬ光源１１２から放出される光の波長は、波長の変化速度ｄλ／ｄｔによって決定される量だけ、時間ｔ1にＶＣＳＥＬ光源１１２から放出された光の波長とは異なる。このようにして、（変化速度ｄλ／ｄｔに基づいて）異なる波長の光が異なる時間に放出されるため、特定の波長が放出された時間に基づいて、異なる波長の光がＶＣＳＥＬ光源１１２内で受光されることになる。
【0034】
したがって、一般的かつ広義には、ＶＣＳＥＬ光源１１２からの電力出力の周波数成分（例えば、量ｆt）が、ＶＣＳＥＬ光源１１２とオブジェクト１０４を分離するＯＰＬに直接関連することを理解することができる。
【0035】
更に、量ｆtは、オブジェクト１０４の速度ｖから生じる１つ以上のドップラー効果の結果として、増加又は減少することができることを理解することができる。例えば、オブジェクト１０４が光近接センサに向かって（例えば、放出されたビームの伝搬方向に平行に）移動している場合、周波数ｆtは、増加することができる。あるいは、オブジェクト１０４が光近接センサから離れて（例えば、放出されたビームの伝搬方向に平行に）移動している場合、周波数ｆtは、減少することができる。
【0036】
上記で参照した値を関連付ける式２は、以下の式に従う。
【数2】
【0037】
より一般的な形態では、オブジェクト１０４の動きの方向、又はより具体的には、放出されたビームの伝搬方向に対するオブジェクト１０４の動きの角度θもまた考慮することができる。このより一般的な形態を表す式３は、以下の式に従う。
【数3】
【0038】
式２又は式３のいずれかを使用すると、ｄrt／２によって表されるオブジェクト１０４までの距離及びそのオブジェクト１０４の速度ｖは、三角形変調波形のアップサイクル及びダウンサイクル中のＶＣＳＥＬ光源によって消費される電力の周波数成分の１つ以上の特性を監視することによって、容易に判定することができることを理解することができる。鋸歯変調波形において、ｖは、連続サイクル間の時間的及び／又はスペクトルの位相変化から導出することができる。以下の特定の実施形態を参照して説明するように、ＶＣＳＥＬ光源から得られたこれらの測定値は、補助ＶＣＳＥＬ光源から得られた同様の測定値に応じて、較正、調整、又は他の方法で修正することができる。ｆtは、特定のサンプリング周波数又は帯域幅ｆｓでサンプリングすることができることが留意される。結果として、［０，ｆs］ドメインの外のｆtの任意の値は、［０，ｆs］ドメインに折り畳まれ、又は反射して戻されることになり、式２は、それに応じて調整されることになる。
【0039】
本明細書に提示される実施形態は、式３のｄrtは、同様の又はより薄い光学深さｔにより増加させることができ、これにより、より高い無線周波数に向かう測定されたｆtのシフトをもたらす。支配的な低周波数ノイズフロアから（例えば、低周波数ドライバ、レーザー及び検出器ノイズ、並びに／又は非線形性残余から）離れるｆtの移動により、より薄いデバイスフォームファクタに加えて、より高い検出信号対雑音比、より広い空間感知範囲、及びより良好な空間感知精度が可能になる。
【0040】
多くの実施形態では、光近接センサ１１０は、三角波変調を活用して、ＶＣＳＥＬ光源（又はＶＣＳＥＬのアレイ）から距離及び速度情報の両方を取得するように構成されているが、これは単に一実施例であり、他の構成及び変調技術を使用することができることを理解することができる。
【0041】
ＶＣＳＥＬ光源（単数又は複数）１１２は、基板又は半導体ダイ上に形成されたＶＣＳＥＬ光源であってもよい。例示及び説明を簡単にするために、例示される実施形態は、これらの要素の多くを省略しており、これらの要素は、本明細書に提示される他の図を参照してより詳細に説明する。多くの場合、ｔｈｔｅ ＶＣＳＥＬ光源１１２は、損傷を防止するために、保護エンクロージャ、ポッティング、又はカプセル化（電子デバイス１０２の任意のハウジング又はエンクロージャを含む）内に配置されている。
【0042】
光近接センサ１１０のＶＣＳＥＬ光源（単数又は複数）１１２は、パターン又はアレイに形成することができるが、これは、必要とされない場合がある。光近接センサ１１０のＶＣＳＥＬ光源（単数又は複数）１１２は、任意の数の好適な材料又は材料の組み合わせから形成することができる。例示的な一実施形態では、光近接センサ１１０のＶＣＳＥＬ光源（単数又は複数）１１２は各々、限定又は明確な要件ではなく、第１の分布ブラッグ反射体層と、放出開口を画定する酸化物層と、多量子井戸構造体と、第２の分布ブラッグ反射体層と、などを含む。他の実施例では、追加の又はより少ない層が必要であってもよい。
【0043】
任意の静止又はポータブル電子デバイスは、本明細書に記載されるような光近接センサを組み込むことができる。例示的な電子デバイスとしては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：携帯電話デバイス、タブレットデバイス、ラップトップデバイス、デスクトップコンピュータ、コンピューティングアクセサリ、周辺機器入力デバイス、家庭用又は業務用ネットワークデバイス、航空、海上、海底、若しくは地上車両制御デバイス又はネットワークデバイス、携帯型エンターテイメントデバイス、拡張現実デバイス、仮想現実デバイス、産業用制御デバイス、デジタルウォレットデバイス、家庭用又は業務用セキュリティデバイス、ウェアラブルデバイス、ヘッドマウントデバイス、ハンドヘルドコントローラ、健康又は医療デバイス、埋め込み型デバイス、衣類組み込みデバイス、ファッションアクセサリデバイス、家庭用又は産業用機器、メディア機器、など。
【0044】
同様に、光近接センサ１１０は、多くの好適な目的のために電子デバイスによって活用することができる。例示的な目的としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：電子デバイスの入力表面又は構成要素に対するユーザの指（又はスタイラスなどの他のオブジェクト）の距離及び速度を検出すること、電子デバイスの入力表面又は構成要素に対するユーザの身体（又は任意の他のオブジェクト）の距離及び速度を検出すること、力の印加によって（例えば、ユーザ又はスタイラスなどの他のオブジェクトによって）引き起こされる変形による電子デバイスのハウジングの表面のたわみを検出すること、など。
【0045】
同様に、光近接センサ１１０は、任意の数の好適な光路エクステンダ、レンズ、又はビーム成形要素を含むことができる。例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：反射体、ミラー、半透明レンズ窓、透明レンズ窓、凹レンズ、凸レンズ、傾斜レンズ、マイクロレンズ、マクロレンズ、コリメータ、偏光子、カラーフィルタ、赤外線カットフィルタ、赤外線透過フィルタ、光ファイバケーブル、など。
【0046】
多くの実施形態では、光近接センサ１１０は、プラスチック材料又はアクリル材料から形成された構成要素エンクロージャを含み、ガラス及び金属を含む他の導電性又は非導電性／絶縁材料も好適であり得る。構成要素エンクロージャは、単一の材料から形成することができ、又は代替的に、好適な様式で（例えば、接着剤、溶接などによって）一緒に接合された異なる材料の複数の層若しくは領域から形成することができる。
【0047】
光近接センサ１１０の構成要素エンクロージャは、不透明若しくは透明であってもよく、又は透明領域及び不透明領域を含むことができる。構成要素エンクロージャは、１つ以上の反射エリア又は領域を含むことができる。
【0048】
多くの実施形態では、構成要素エンクロージャは、構成要素エンクロージャを介して画定された、又は構成要素エンクロージャ内に形成された開口内に配置された、レンズ１１４又は窓を含む。典型的には、レンズ又は窓は、ＶＣＳＥＬ光源１１２の真上に配置されており、かつそれと整列している。この構成の結果として、ＶＣＳＥＬ光源１１２から放出／放射される光ビームは、光近接センサ１１０の構成要素エンクロージャから外向きに伝搬することができる。この構成の追加の結果として、オブジェクト１０４の表面から反射することができる放出／放射されたビームの１つ以上の反射は、ＶＣＳＥＬ光源１１２によって受光することができる。
【0049】
多くの実施形態では、光近接センサ１１０はまた、ＶＣＳＥＬ光源１１２に隣接して配置された、又はＶＣＳＥＬ光源１１２に一体化された、１つ以上のフォトダイオードを含む。これらの実施例では、光近接センサ１１０（又はより具体的には、光近接センサ１１０の、若しくはそれに通信可能に結合された、回路又はプロセッサ）は、フォトダイオードからの電力出力を監視して、ＶＣＳＥＬ光源１１２のその電力出力のビート周波数などの１つ以上の性能特性を判定することができる（例えば、式２及び３を参照）。しかしながら、この前述の実施例は単に一実施例であり、ＶＣＳＥＬ光源による電力出力及び／又は電力消費を監視及び／又は測定することは、多数の好適な方法で実行することができることを理解することができる。
【0050】
本明細書に記載の他の実施形態と同様に、ＶＣＳＥＬ光源１１２は、光近接センサ１１０の構成要素エンクロージャから外向きにレーザー光ビームを放出するように構成することができる。図示の実施形態では、ＶＣＳＥＬ光源１１２は、電子デバイス１０２のハウジングの縁部に対して概ね垂直な方向に光を放出／放射するように向けられている。しかしながら、これは単に一実施例であり、他の放出若しくは放射方向が可能である、又は更に好ましいこと（例えば、デバイスハウジングの縁部に対して横方向の対象速度を判定すること）を理解することができる。
【0051】
本明細書に記載の他の実施形態と同様に、ＶＣＳＥＬ光源１１２は、オブジェクト１０４から放出／放射されたビームの反射を受光するように更に構成されている。この反射は、ＶＣＳＥＬ光源１１２内の自己混合干渉をもたらすことができ、これにより、次に、ＶＣＳＥＬ光源１１２の電力出力に影響を与えることができる。したがって、（例えば、上述したようになど、フォトダイオードの出力を監視することによって）ＶＣＳＥＬ光源１１２の電力出力を監視することを使用して、放出ビームの光軸に沿ったオブジェクト１０４の距離ｄ及び速度ｖを判定及び／又は計算することができる。（例えば、式２及び３を参照）
【0052】
光近接センサ１１０及び電子デバイス１０２は、任意の好適な様式で通信可能に又は機能的に結合することができる。より具体的には、光近接センサ１１０は、任意の好適なデジタル若しくはアナログ形態又は形式に準拠して、任意のプロトコルに従って、任意の好適な様式で、距離及び／又は速度情報（ＶＣＳＥＬ光源１１２の自己混合に基づいて計算又は別の方法で判定される）を電子デバイス１０２のプロセッサ又はシステムに通信するように構成することができる。
【0053】
更に、上記のように、電子デバイス１０２は、静止及びポータブル電子デバイスの両方を含む任意の好適な電子デバイスであってもよい。一実施形態では、電子デバイス１０２は、スマートウォッチなどのウェアラブル電子デバイスである。この実施例では、電子デバイス１０２は、光近接センサ１１０を活用して、ユーザが電子デバイス１０２と相互作用している間に、そのユーザ（オブジェクト１０４によって表される）までの距離及びそのユーザの速度を判定することができる。例えば、電子デバイス１０２は、光近接センサ１１０から送信された信号を活用して、ユーザがスマートウォッチを装着している、又はスマートウォッチをユーザの顔に向かって向けているかを判定することができる。
【0054】
より具体的には、いくつかの実施形態では、電子デバイス１０２は、ユーザが距離閾値又は速度閾値などの１つ以上の閾値を交差する必要があると判定すると、機能を実行するように構成することができる。そのような閾値は、可変又は固定であってもよく、電子デバイス１０２のメモリによって設定されてもよく、かつ／又はその中に記憶されてもよい。いくつかの実施例では、閾値は、ユーザ設定、アプリケーション設定、又はオペレーティングシステム設定若しくは動作モードに基づくことができる。他の場合では、そのような閾値は、少なくとも部分的に、電子デバイス１０２のプロセッサによって実行又はインスタンス化された特定のアプリケーションに基づくことができる。例えば、電話アプリケーションに関連付けられた閾値セットは、ゲームアプリケーションに関連付けられた閾値セットとは異なってもよい。任意の好適な形態又は形式で記憶又はアクセスされる任意の好適な閾値又は閾値セットを使用して、光近接センサ１１０から受信された信号に応じて、電子デバイス１０２の１つ以上の挙動を通知することができることを理解することができる。
【0055】
特定の一実施形態では、電子デバイス１０２は、ユーザが電子デバイス１０２から離れた遠い距離であると判定すると、電子デバイス１０２のスクリーンを無効化することができる。
【0056】
別の特定の実施形態では、電子デバイス１０２は、ユーザの距離及び速度に基づいて、電子デバイス１０２のディスプレイ又は電力の設定を修正することができる。例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されなくてもよい：ユーザがディスプレイを覆っているという光近接センサ１１０からの信号を受信すると、ディスプレイ又は表示領域の輝度を減少させること、ユーザがディスプレイを覆っているという光近接センサ１１０からの信号を受信すると、ディスプレイの輝度を増加させること、ユーザがディスプレイの近くの指をホバリングしているという光近接センサ１１０からの信号を受信すると、グラフィカルユーザインタフェースのユーザインタフェース要素（例えば、リストのアイテム、ボタンなど）を強調表示すること、ユーザが電子デバイス１０２の入力構成要素（例えば、回転入力デバイス、プッシュボタン入力デバイス、タッチ入力デバイスなど）の近くの指をホバリングしているという光近接センサ１１０からの信号を受信すると、グラフィカルユーザインタフェースのユーザインタフェース要素を強調表示又は別の方法で修正すること、など。
【0057】
別の実施形態では、電子デバイス１０２は、光近接センサ１１０から受信した干渉信号を活用して、ユーザの生体情報（例えば、ユーザの心拍数パターン、血圧、呼吸、咀嚼、発話、ジェスチャ、及び移動など）を監視及び／又は認証することができる。別の実施形態では、電子デバイス１０２は、光近接センサ１１０から受信した干渉信号を活用して、特定の物質、粒子数、表面テクスチャ、表面下テクスチャなどを含むがこれらに限定されない、対象特性を測定することができる。
【0058】
別の実施形態では、電子デバイス１０２は、携帯電話などのポータブル電子デバイスであってもよい。これらの実施例では、電子デバイス１０２は、光近接センサ１１０から受信した速度又は距離信号を活用して、電子デバイスのユーザが携帯電話をユーザの耳まで持ち上げるときに、電子デバイス１０２のタッチ感知ディスプレイを無効化又は有効化するための適切な時間を判定することができる。
【0059】
別の実施形態では、電子デバイス１０２は、光近接センサ１１０から受信した速度又は距離信号を活用して、電子デバイス１０２が落下している、又は表面に切迫して影響を与えるかを判定することができる。
【0060】
別の実施形態では、電子デバイス１０２は、車両アクセサリ又はアタッチメントであってもよい。これらの実施例では、電子デバイス１０２は、光近接センサ１１０から受信した速度又は距離信号を活用して、別の車両、歩行者、又は道路障害物までの距離、及び／又はその速度を判定することができる。
【0061】
別の実施形態では、電子デバイス１０２は、電子デバイス１０２の入力／出力通信ポート又は電力ポート内に、光近接センサ１１０などの光近接センサを配置することができる。これらの実施例では、電子デバイス１０２は、光近接センサ１１０から受信した速度又は距離信号を活用して、ケーブルがポート内に適切に取り付けられているかどうか、ケーブルが過度に迅速に、又は電子デバイス１０２に損傷を引き起こし得る方法で取り外されているかどうか、などを判定することができる。
【0062】
前述の例示的な実施形態は、網羅的ではなく、本明細書に記載されるような光近接センサを電子デバイスによって任意の好適な様式で活用して、電子デバイスに対する既知若しくは未知のオブジェクト又は表面の距離及び／又は速度を判定することができることを理解することができる。
【0063】
例えば、いくつかの実施形態では、電子デバイスは、本明細書に記載されるような、２つ以上の光近接センサを含むことができる。別の実施例では、電子デバイスは、ラインなどのパターンに配置された光近接センサのアレイを含むことができる。
【0064】
多くの場合、本明細書に記載されるような光近接センサは、電子デバイスのハウジング内に配置して、ハウジングによって画定される透明な開口と整列することができるが、これは、必要でなくてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、光近接センサは、ディスプレイの背後に配置することができる。他の場合には、光近接センサは、電子デバイスのハウジング内に完全に配置することができる。これらの実施例では、光近接センサを使用して、ユーザが意図的な力をその表面に加えることから生じ得る、電子デバイスの表面のたわみ又は変形を検出することができる。例えば、一実施形態では、光近接センサは、ディスプレイの背後に、電子デバイスのハウジング内に完全に配置される。この実施例では、電子デバイスのユーザがディスプレイに力を加えると、ディスプレイは、変形又は屈曲して、ディスプレイと光近接センサとの間の距離を短縮することができる。次に、光近接センサは、このたわみを検出及び測定することができ、これは、電子デバイスのプロセッサ及び／又は光近接センサのプロセッサによって力入力の大きさに相関させることができる。
【0065】
本明細書に記載されるように、本明細書で説明する光路エクステンダは、様々な方法のいずれかで光近接センサの光路長を延長することができる。場合によっては、光路エクステンダは、高屈折率材料であってもよい。図２は、ＶＣＳＥＬ光源２１２と一体化された光路エクステンダ２１６を有する例示的な光近接センサ２１０を示す。光近接センサ２１０は、本明細書で説明する光近接センサ（例えば、光近接センサ１１０）と同様であってもよく、ＶＣＳＥＬ光源２１２、窓２１４、及びエンクロージャ２３０を含む、同様の構造及び／又は機能を有することができる。光近接センサ２１０は、光近接センサを通る光路を延長するように構成された光路エクステンダ２１６を含むことができる。光路エクステンダ２１６は、高屈折率材料を含む基板であってもよい。好適な高屈折率材料の例としては、ガリウムヒ素、窒化ガリウム、ガラス、ポリマー、化学コーティングなどが挙げられる。
【0066】
場合によっては、光路エクステンダ２１６は、ＶＣＳＥＬ光源２１２の基板又は別の構成要素であってもよい。図２に示す実施形態では、ＶＣＳＥＬ光源２１２は、フリップチップＶＣＳＥＬであり、これは、光が、ＶＣＳＥＬチップが形成された基板２３２を通って上方に発射することを意味する。基板２３２は、基板２３２が光路エクステンダ２１６の少なくとも一部を形成するように、ガリウムヒ素などの高屈折率材料で形成することができる。
【0067】
多くの従来のフリップチップＶＣＳＥＬでは、この基板は、チップの厚さを低減するために、製造後に薄膜化される（例えば、０．４ｍｍ、０．１ｍｍ、又はそれ未満まで）。図２の実施形態では、基板２３２は、ＶＣＳＥＬ波長で厚さにわたって最小限の光損失を有するように設計されており、薄膜化されていない、又は従来のＶＣＳＥＬほど薄膜化されていない。これにより、光が光路エクステンダ２１６の高屈折率材料を通って進行する、光近接センサの幾何学的経路の割合を増加させることによって、光近接センサ２１０の光路長を更に延長することができる。場合によっては、基板２３２は、０．２５ｍｍ～２ｍｍ、０．４ｍｍ～１ｍｍ、０．６ｍｍ～０．８ｍｍなどの厚さｔを有する。基板２３２は、１．５～４．５、３～４、３．２～４．８などの屈折率を有することができる。結果として、光路長は、基板２３２の厚さの２．５～５倍、基板２３２の厚さの３～４．５倍などであってもよい。
【0068】
上記のように、本明細書で説明する光路エクステンダは、光近接センサの光路に沿って進行する光の方向を変化させるように構成された１つ以上の方向転換特徴部を含むことができる。図３Ａ及び図３Ｂは、光近接センサの光路長を増加させるための方向転換特徴部を含む例示的な光近接センサ３１０ａ、３１０ｂを示す。光近接センサ３１０ａ、３１０ｂは、本明細書で説明する光近接センサ（例えば、光近接センサ１１０、２１０）と同様であってもよく、ＶＣＳＥＬ光源３１２、窓３１４、光路エクステンダ３１６ａ、３１６ｂ、及びエンクロージャ３３０を含む、同様の構造及び／又は機能を有することができる。
【0069】
図３Ａを参照すると、光路エクステンダ３１６ａは、光路エクステンダを通って延びる光路３３４ａを画定することができる。図３Ａに示すように、光路３３４ａの長さは、光路エクステンダ３１６ａの厚さｔよりも著しく長くてもよく、それによって、厚さｔよりも大きい光路エクステンダを通る光路長をもたらすことができる。上記のように、光路長は、厚さｔの２．５～５倍、厚さｔの３～４．５倍などであってもよい。
【0070】
上記のように、光路エクステンダ３１６ａは、光路３３４ａが光路エクステンダ３１６ａを通って延びる際に光路３３４ａの方向を１回以上変化させるための方向転換特徴部を含むことができる。例えば、図３Ａでは、光路３３４ａは、２回、方向を変化させる。光路エクステンダ３１６ａは、光路の方向を変化させるために、ミラー３４０ａ、３４０ｂ又は他の好適な方向転換特徴部を含むことができる。光路エクステンダ３１６ａは、光路エクステンダ３１６ａの中及び外に光を向けるために、光学特徴部３４２ａ、３４２ｂなどの追加の光学特徴部を含むことができる。光学特徴部３４２ａ、３４２ｂは、コリメータ、レンズなどを含むことができる。様々な実施形態では、ミラー３４０ａ、３４０ｂは、図３Ａに示されるように、平坦、かつ／又は互いに平行である必要はない。この向きの自由度により、光路エクステンダのものを超える追加のビーム指向及び成形機能を可能にすることができる。
【0071】
光路エクステンダ３１６ａを通る光路３３４ａは、２回、方向を変化させるが、様々な実施形態では、光路は、任意の回数、方向を変化させることができる。図３Ｂを参照すると、光路エクステンダ３１６ｂは、光路エクステンダを通る光路３３４ｂを画定することができる。光路３３４ａと同様に、光路３３４ｂの長さは、光路エクステンダ３１６ｂの厚さｔよりも著しく長くてもよく、それによって、厚さｔよりも大きい光路エクステンダを通る光路長をもたらすことができる。場合によっては、光路エクステンダ３１６ｂを通る光の方向転換は、光路エクステンダ３１６ｂの表面からの内部全反射（又はほぼ内部全反射）の結果として生じてもよい。
【0072】
場合によっては、光路エクステンダ３１６ａ、３１６ｂは、追加的又は代替的に、光路エクステンダを通る光路長を更に増加させるために、ガラス、ポリマー、化学コーティングなどを含む高屈折率材料を含むことができる。光路エクステンダ３１６ａ、３１６ｂの方向転換特徴部及び光学特徴部は、任意の好適な光路エクステンダ、レンズ、又はビーム成形要素を含むことができる。例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：反射体、ミラー、半透明レンズ窓、透明レンズ窓、凹レンズ、凸レンズ、傾斜レンズ、マイクロレンズ、マクロレンズ、コリメータ、偏光子、カラーフィルタ、赤外線カットフィルタ、赤外線透過フィルタ、光ファイバケーブル、など。本明細書に記載の光路エクステンダの材料（単数又は複数）は、干渉感知を有利にするために、高スループット、低拡散若しくはヘイズ、低色分散、及び／又は他の光学的、機械的、かつ／若しくは化学的特性のために選択又は設計することができる。
【0073】
上記のように、本明細書で説明する光路エクステンダは、光近接センサ内の幾何学的経路の延長を模擬するように構成されたフォトニック構成要素を含むことができる。図４Ａ及び図４Ｂは、光近接センサの光路長を増加させるためのフォトニック構成要素４１６ａ、４１６ｂを含む例示的な光近接センサ４１０ａ、４１０ｂを示す。光近接センサ４１０ａ、４１０ｂは、本明細書で説明する光近接センサ（例えば、光近接センサ１１０、２１０、３１０ａ、３１０ｂ）と同様であってもよく、ＶＣＳＥＬ光源４１２、窓４１４、及びエンクロージャ４３０を含む、同様の構造及び／又は機能を有することができる。
【0074】
フォトニック構成要素４１６ａ、４１６ｂは、ＶＣＳＥＬ光源４１２と窓４１４との間に配置することができ、フォトニック構成要素を通過する光に伝達関数を適用して、フォトニック構成要素の厚さよりもかなり長い長さにわたって光を効果的に伝搬させるように構成することができる。場合によっては、各フォトニック構成要素４１６ａ、４１６ｂは、それを通過する光に運動量依存伝達関数を適用する。フォトニック構成要素４１６ａ、４１６ｂは、フォトニクス構成要素の厚さよりも長い光路長を有する異なる媒体を通る光の伝搬を説明するフーリエ伝達関数を再現することができる。フォトニック構成要素４１６ａ、４１６ｂは、フォトニック構成要素４１６ａ、４１６ｂを出る光線がそれらの対応する入射光線と平行であるように、光の伝搬角度を保つことができる。
【0075】
様々な実施形態では、フォトニック構成要素４１６ａ、４１６ｂは、様々な方法で実装することができる。場合によっては、図４Ａに示すように、フォトニック構成要素４１６ａは、背景媒体の屈折率以下の屈折率を有する平行平面板であってもよい。場合によっては、フォトニック構成要素４１６ａは、方解石結晶などの一軸フォトニック結晶スラブを含み、その軸は、その入口面及び出口面に垂直に向けられている。場合によっては、図４Ｂに示すように、フォトニック構成要素４１６ｂは、異なる厚さを有する複数の層を有するメタマテリアルである。メタマテリアルは、ケイ素及び二酸化ケイ素から形成された交互層を含むことができる。
【0076】
前述の実施例は、網羅的ではない。一般的かつ広義には、電子デバイスは、任意の好適な目的又は機能のために、本明細書に記載されるような１つ以上の光近接センサを活用することができることを理解することができる。例えば、図５Ａは、本明細書に記載されるような光近接センサ５１０に対するオブジェクト５０４までの距離ｄ及び／又はオブジェクト５０４の速度を測定するように構成された電子デバイス５０２の概略図５００ａを示す。この例示的な実施形態では、光近接センサ５１０は、光近接センサ５１０から放出された光を角度θに方向転換するビーム成形レンズを含むことができる。このようにして、かつこの構成の結果として、電子デバイス５０２及び光近接センサ５１０は、複数の方向の又は複数の軸に沿った速度（例えば、ｖx及びｖy）を判定することができる。このようにして、１つ以上の追加の光近接センサと一緒に（任意選択的に）、電子デバイス５０２は、多軸速度及び距離を判定することができる。
【0077】
更に他の実施形態は、他の方法で実装されてもよい。例えば、図５Ｂは、光近接センサ５１０を活用して、可撓性表面５０８までの距離ｄ及びその可撓性表面５０８の１つ以上の変形又はたわみの速度ｖを測定するように構成された、電子デバイス５０２の概略図５００ｂを示す。このようにして、かつこの構成の結果として、可撓性表面５０８のたわみは、電子デバイス５０２によって定量化することができる。
【0078】
これら及び関連する実施例を更に詳しく説明すると、図６Ａ～図６Ｄは、本明細書に記載されるような光近接センサの様々な例示的な使用事例を描写するために提示されている。これらの図は、スマートウォッチなどのウェアラブル電子デバイスを示すが、これは単に一実施例であることを理解することができる。本明細書に記載されるような光近接センサは、任意の好適な電子デバイスに組み込んで、任意の好適な目的のために活用することができる。
【0079】
例えば、図６Ａは、（例えば、リストバンド６０４を介して）ユーザによって装着することができる、ハウジング６０２を含むウェアラブル電子デバイス６００を示す。この実施例では、光近接センサ６０６は、ハウジング６０２内に含まれて、ユーザが相互作用することができるグラフィカルユーザインタフェース６０８ａを画定するディスプレイ６０８の周辺又はベゼル領域に対して配置することができる。この構成の結果として、光近接センサ６０６は、入力構成要素６１２に対するユーザの指６１０の距離ｄ及び／又は速度ｖを検出、測定、又は他の方法で判定するように構成し、かつ向けることができる。入力構成要素６１２は、以下を含むがこれらに限定されない任意の好適な入力構成要素であってもよい：回転入力構成要素（例えば、クラウン）、押しボタン入力構成要素、固体入力構成要素、など。
【0080】
この例示的な実施形態では、ウェアラブル電子デバイス６００は、ユーザの指６１０が入力構成要素６１２に近づいていると判定すると、第１の機能を実行し、ユーザの指６１０が入力構成要素６１２から離れて去っている又は移動していると判定すると、第２の機能を実行し、ユーザの指６１０が入力構成要素６１２の近く又は入力構成要素６１２上にホバリングしていると判定すると、第３の機能を実行するようになど、構成することができる。これらの実施例は、網羅的ではなく、ウェアラブル電子デバイス６００は、光近接センサによって判定されるように、入力構成要素６１２に対するユーザの指６１０の距離ｄ及び／又は速度ｖに基づいて、任意の好適な機能又は動作を実行することができることを理解することができる。
【0081】
例えば、一実施形態では、ウェアラブル電子デバイス６００は、入力構成要素６１２とユーザの指６１０との間の距離ｄの変化に応じて、グラフィカルユーザインタフェース要素６０８ｂの位置、特性、サイズ、色、又は他の品質を修正することができる。
【0082】
別の実施例では、図６Ｂは、リストバンド６０４を介してユーザに結合するように構成されたハウジング６０２を含むウェアラブル電子デバイス６００を示す。本明細書に記載されるような光近接センサ６０６は、グラフィカルユーザインタフェース６０８ａをレンダリングするディスプレイ６０８の背後に配置することができる。一実施例では、光近接センサ６０６は、ディスプレイ６０８の画素間領域を通して光を放出するように構成されている。
【0083】
この実施例では、光近接センサ６０６は、ディスプレイ６０８及び／又はグラフィカルユーザインタフェース６０８ａに対するユーザの指６１０の距離ｄ及び／又は速度ｖを検出、測定、又は他の方法で判定するように構成し、かつ向けることができる。ディスプレイ６０８は、限定するものではなく、以下のものとして、又はそれらと共に実装することができる：タッチ感知スクリーン又はディスプレイ、力感知スクリーン又はディスプレイ、触覚出力表面、など。
【0084】
この例示的な実施形態では、本明細書に記載の他の実施形態と同様に、ウェアラブル電子デバイス６００は、光近接センサによって判定されるような、ディスプレイ６０８に対するユーザの指６１０の距離ｄ及び／若しくは速度ｖ並びに／又はそれらの経時的な変化に基づいて、任意の好適な機能又は動作を実行するように構成することができる。
【0085】
別の実施例では、図６Ｃは、リストバンド６０４を介してユーザに取り付けることができるハウジング６０２を含むウェアラブル電子デバイス６００を示す。本明細書に記載されるような光近接センサは、ハウジング６０２内に配置することができる。この実施例では、光近接センサは、ディスプレイ６０８によってレンダリングされたグラフィカルユーザインタフェース６０８ａに対してユーザの指６１０によって加えられる下向きの力から生じるディスプレイ６０８のたわみの距離ｄ及び／又は速度ｖを検出、測定、又は他の方法で判定するように構成し、かつ向けることができる。ディスプレイ６０８は、図６Ｂを参照して説明したのと同じ方法で構成することができ、この説明は繰り返さない。
【0086】
この例示的な実施形態では、本明細書に記載の他の実施形態と同様に、ウェアラブル電子デバイス６００は、光近接センサによって判定されるような、ディスプレイ６０８に対するユーザの指６１０の距離ｄ及び／若しくは速度ｖ並びに／又はそれらの経時的な変化に基づいて、任意の好適な機能又は動作を実行するように構成することができる。多くの実施例では、ウェアラブル電子デバイス６００は、ディスプレイ６０８のたわみの距離ｄ及び／又は速度ｖのうちの少なくとも１つを力入力Ｆの大きさに相関させる、又は他の方法で変換するように構成することができる。
【0087】
更に別の実施例では、図６Ｄは、リストバンド６０４を介してユーザに取り付けることができるハウジング６０２を含むウェアラブル電子デバイス６００を示す。本明細書に記載されるような光近接センサ６０６は、ハウジング６０２の側壁に隣接してハウジング６０２内に配置することができる。より具体的には、この実施例では、光近接センサ６０６は、ユーザによって加えられる力Ｆから生じるハウジング側壁又はハウジングセクションのたわみの距離ｄ及び／又は速度ｖを検出、測定、又は他の方法で判定するように構成し、かつ向けることができる。
【0088】
この例示的な実施形態では、本明細書に記載の他の実施形態と同様に、ウェアラブル電子デバイス６００は、光近接センサによって判定されるような、ユーザの指６１０によって加えられる力Ｆの判定大きさ及び／又はその経時的な変化に基づいて、任意の好適な機能又は動作を実行するように構成することができる。
【0089】
図１～図６Ｂに示される前述の実施形態、並びにそれらの様々な代替形態及びそれらの変形形態は、概して、説明の目的で、本明細書に記載されるような光近接センサの様々な可能な構造の理解を容易にするために提示される。しかし、本明細書に提示する具体的な詳細の中には、具体的に記載する実施形態又はその等価物の実践のために、必須でなくてもよいものがあることが当業者には明らかとなるであろう。
【0090】
図７は、本明細書に記載されるような近接センサを動作させる方法７００の例示的な動作を示すフローチャートである。方法７００は、（例えば、本明細書に記載されるようなＶＣＳＥＬに光学的に結合されたフォトダイオードの）出力信号の周波数成分が監視される動作７０２を含む。次に、動作７０４で、動作７０２の監視された周波数成分に基づいて、距離及び／又は速度情報を判定することができる。
【0091】
図８は、本明細書に記載の動作を実行することができる電子デバイス８００のサンプル電気ブロック図を示す。電子デバイス８００は、場合によっては、電子デバイス１０２、５０２、及び６０２、並びに／又は光近接センサ１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、及び６１０を含む、図１～図７を参照して説明した電子デバイスのうちのいずれかの形態を取ることができる。電子デバイス８００は、ディスプレイ８１２、処理ユニット８０２、電源８１４、メモリ８０４又は記憶デバイス、入力デバイス８０６、及び出力デバイス８１０のうちの１つ以上を含むことができる。場合によっては、電子デバイス８００の様々な実装形態は、これらの構成要素のいくつか若しくは全てを欠くことができ、かつ／又は追加若しくは代替の構成要素を含むことができる。
【0092】
処理ユニット８０２は、電子デバイス８００の動作のうちのいくつか又は全てを制御してもよい。処理ユニット８０２は、電子デバイス８００の構成要素のうちのいくつか又は全てと、直接的又は間接的のいずれかで通信することができる。例えば、システムバス又は他の通信機構８１６は、処理ユニット８０２、電源８１４、メモリ８０４、入力デバイス（単数又は複数）８０６、及び出力デバイス（単数又は複数）８１０の間の通信を提供することができる。
【0093】
データ又は命令の処理、受信、又は送信が可能な任意の電子デバイスとして、処理ユニット８０２を実装することができる。例えば、処理ユニット８０２は、マイクロプロセッサ、中央演算処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）、特定用途向け集積回路（application－specific integrated circuit、ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（digital signal processor、ＤＳＰ）、又はそのようなデバイスの組み合わせであってもよい。本明細書で説明するとき、用語「処理ユニット」は、単一のプロセッサ若しくは処理ユニット、複数のプロセッサ、複数の処理ユニット、又は他の好適に構成された演算素子（単数又は複数）を包含することを意図している。
【0094】
電子デバイス８００の構成要素が、複数の処理ユニットによって制御されてもよいことを留意されたい。例えば、電子デバイス８００の選択構成要素（例えば、入力デバイス８０６）は、第１の処理ユニットによって制御されてもよく、電子デバイス８００の他の構成要素（例えば、ディスプレイ８１２）は、第２の処理ユニットによって制御されてもよく、第１及び第２の処理ユニットは、互いに通信していてもよく、又は通信していなくてもよい。
【0095】
電源８１４は、電子デバイス８００にエネルギを提供することのできる任意のデバイスにより実装することができる。例えば、電源８１４は、１つ以上のバッテリ又は充電式バッテリであってもよい。追加的又は代替的に、電源８１４は、電子デバイス８００を壁コンセントなどの別の電源に接続する電源コネクタ又は電源コードであってもよい。
【0096】
メモリ８０４は、電子デバイス８００によって使用することができる電子データを記憶することができる。例えば、メモリ８０４は、例えば、オーディオファイル及びビデオファイル、文書及びアプリケーション、デバイス設定及びユーザの好み、タイミング信号、制御信号、並びにデータ構造又はデータベースなどの、電子データ又はコンテンツを記憶してもよい。メモリ８０４は、任意のタイプのメモリとして構成することができる。単に例として、メモリ８０４は、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ、取り外し可能メモリ、他の種類の記憶素子、又はそのようなデバイスの組み合わせとして実装されてもよい。
【0097】
様々な実施形態では、ディスプレイ８１２は、例えば、電子デバイス８００のオペレーティングシステム、ユーザインタフェース、及び／又はアプリケーション（例えば、チャットユーザインタフェース、問題追跡ユーザインタフェース、問題発見ユーザインタフェースなど）に関連付けられたグラフィック出力を提供する。一実施形態では、ディスプレイ８１２は、１つ以上のセンサを含み、ユーザからの入力を受け取るためのタッチ感知（例えば、シングルタッチ、マルチタッチ）及び／又は力感知ディスプレイとして構成されている。例えば、ディスプレイ８１２は、タッチセンサ（例えば、容量性タッチセンサ）及び／又は力センサと一体化されて、タッチ及び／又は力感知ディスプレイを提供することができる。ディスプレイ８１２は、電子デバイス８００の処理ユニット８０２に動作可能に結合されている。
【0098】
ディスプレイ８１２は、液晶ディスプレイ（liquid crystal display、ＬＣＤ）技術、発光ダイオード（ＬＥＤ）技術、有機発光ディスプレイ（organic light－emitting display、ＯＬＥＤ）技術、有機電界発光（organic electroluminescence、ＯＥＬ）技術、又は別の種類のディスプレイ技術を含むがこれらに限定されない、任意の好適な技術を使用して実装されてもよい。場合によっては、ディスプレイ８１２は、電子デバイス８００のエンクロージャの少なくとも一部分を形成するカバーの下に配置されており、それを通して視認可能である。
【0099】
様々な実施形態では、入力デバイス８０６は、入力を検出するための任意の好適な構成要素を含むことができる。入力デバイス８０６の例としては、光センサ、温度センサ、オーディオセンサ（例えば、マイクロフォン）、光学若しくは視覚センサ（例えば、カメラ、可視光センサ、又は不可視光センサ）、近接センサ、タッチセンサ、力センサ、機械的デバイス（例えば、クラウン、スイッチ、ボタン、又はキー）、振動センサ、向きセンサ、動きセンサ（例えば、加速度計、又は速度センサ）、位置センサ（例えば、全地球測位システム（global positioning system、ＧＰＳ）デバイス）、熱センサ、通信デバイス（例えば、有線又は無線通信デバイス）、抵抗センサ、磁気センサ、電気活性ポリマー（electroactive polymers、ＥＡＰ）、ひずみゲージ、電極、など、又はそれらの何らかの組み合わせが挙げられる。各入力デバイス８０６は、１つ以上の特定のタイプの入力を検出し、検出された入力に対応する信号（例えば、入力信号）を提供するように構成することができる。信号は、例えば、処理ユニット８０２に提供することができる。
【0100】
上述したように、場合によっては、入力デバイス（単数又は複数）８０６は、タッチ感知ディスプレイを提供するために、ディスプレイ８１２と一体化されたタッチセンサ（例えば、容量性タッチセンサ）を含む。同様に、場合によっては、入力デバイス（単数又は複数）８０６は、力感知ディスプレイを提供するために、ディスプレイ８１２と一体化された力センサ（例えば、容量性力センサ）を含む。
【0101】
出力デバイス８１０は、出力を提供するための任意の好適な構成要素を含むことができる。出力デバイス８１０の例としては、光エミッタ、オーディオ出力デバイス（例えば、スピーカ）、視覚出力デバイス（例えば、ライト又はディスプレイ）、触知出力デバイス（例えば、触覚出力デバイス）、通信デバイス（例えば、有線又は無線通信デバイス）、など、又はそれらの何らかの組み合わせが挙げられる。各出力デバイス８１０は、１つ以上の信号（例えば、処理ユニット８０２によって提供される出力信号）を受信して、信号に対応する出力を提供するように構成することができる。
【0102】
場合によっては、入力デバイス８０６及び出力デバイス８１０は、単一のデバイスとして一緒に実装される。例えば、入力／出力デバイス又はポートは、無線及び／又は有線ネットワーク接続などの通信ネットワークを介して、電子信号を送信することができる。無線及び有線ネットワーク接続の例としては、セルラー接続、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）接続、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続、ＩＲ接続、及びイーサネット接続が挙げられるが、これらに限定されない。
【0103】
処理ユニット８０２は、入力デバイス８０６及び出力デバイス８１０に動作可能に結合することができる。処理ユニット８０２は、入力デバイス８０６及び出力デバイス８１０と信号を交換するように適合することができる。例えば、処理ユニット８０２は、入力デバイス８０６によって検出された入力に対応する入力デバイス８０６からの入力信号を受信することができる。処理ユニット８０２は、受信された入力信号を解釈して、入力信号に応じて１つ以上の出力を提供及び／又は変更するかどうかを判定することができる。次いで、処理ユニット８０２は、出力信号を出力デバイス８１０のうちの１つ以上に送信して、必要に応じて出力を提供及び／又は変更することができる。
【0104】
本明細書で使用するとき、一連の項目に先行する「少なくとも１つ」というフレーズは、項目のいずれかを分離する「及び」又は「又は」という用語と共に、リストの各要素ではなく、全体としてリストを修飾する。「少なくとも１つ」というフレーズは、リスト化された各項目の少なくとも１つの選択を必要とはせず、むしろ、そのフレーズは、項目のうちのいずれかの最小１つ、及び／又は項目の任意の組み合わせのうちの最小１つ、及び／又は項目のそれぞれのうちの最小１つ、を含む意味を可能にする。例として、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」又は「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つ」というフレーズは、それぞれが、Ａのみ、Ｂのみ、又はＣのみ、Ａ、Ｂ、及びＣの任意の組み合わせ、並びに／又は、Ａ、Ｂ、及びＣのそれぞれのうちの１つ以上を指す。同様に、本明細書で提供される結合リスト又は分離リストのために提示される要素の順序は、本開示を提供されるその順序のみに限定するものとして解釈されるべきではないことを理解することができる。
【0105】
多くの実施形態を上記で開示してきたが、本明細書に記載の方法及び技術に関して提示した動作及び工程は、例示として意図されており、したがって、網羅的なものではないことが理解されるであろう。特定の実施形態において、代替的な工程の順序又はより少ない若しくは追加的な動作が必要とされる又は所望されてもよいことを更に理解することができる。
【0106】
上記の開示は、さまざまな例示的な実施形態及び実施態様に関して記載されているが、個々の実施形態の１つ以上で説明される様々な特徴、態様及び機能は、それらが記載された特定の実施形態に適用が限定されるものではないが、かかる実施形態が記載されているか否かにかかわらず、かつ、かかる特徴が記載された実施形態の一部として提示されているか否かにかかわらず、本発明の一部の実施形態のうちの１つ以上に、単独で又はさまざまな組み合わせで適用され得ることを理解されたい。したがって、本発明の広さと範囲は、上述した例示的実施形態のいずれによっても限定されず、むしろ本明細書で提示された特許請求の範囲によって画定される。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8】
【外国語明細書】