ES2626435T3 - Un dispositivo y un procedimiento de codificación de una posición de un objeto - Google Patents

Un dispositivo y un procedimiento de codificación de una posición de un objeto Download PDF

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Michael Linde Jakobsen
Vagn Steen Grüner HANSON
Henrik Chresten Pedersen
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Abstract

Un dispositivo (100) para codificar una posición de un objeto, que comprende - una primera fuente de luz (101); - un primer elemento de colimación (102) adaptado para formar la primera luz colimada a partir de la primera fuente de luz (101), la primera luz colimada que comprende un primer haz de luz colimada (111); - un soporte (103) adaptado para guiar la primera luz colimada, el soporte (103) que comprende una primera estructura de redirección de la luz primaria (104) y una segunda estructura de redirección de la luz primaria (105), donde la primera estructura de redirección de la luz primaria comprende una pluralidad de prismas incluyendo un primer prisma que tiene una superficie planar; y - Un dispositivo de detección (108) para codificar un objeto con respecto a un área activa (109) de un plano de codificación; donde la primera estructura de redirección de la luz primaria (104) se adapta para redireccionar al menos una parte del primer haz de luz colimada (111) a través del área activa (109) en la segunda estructura de redirección de la luz primaria (105); y donde la segunda estructura de redirección de la luz primaria (105) se adapta para redireccionar la luz (122) recibida a partir de la primera estructura de redirección de la luz primaria (104) en el dispositivo de detección (108).

Description

DESCRIPCION
Un dispositivo y un procedimiento de codificacion de una posicion de un objeto
5 La invencion se refiere a un dispositivo para codificar una posicion de un objeto. La invencion se refiere ademas a un sistema correspondiente y a un procedimiento.
Los paneles tactiles de la tecnica anterior pueden ser imprecisos porque la luz que esta siendo guiada fuera del area de interrogacion (area activa) puede verse alterada por un objeto como por ejemplo un dedo. Por lo tanto, un 10 problema de los paneles tactiles de la tecnica anterior es que son propensos a lecturas falsas a causa de dichas alteraciones de la luz fuera del area activa.
Un objeto de la invencion es resolver el problema mencionado anteriormente.
15 Otro objeto de la invencion es permitir la simplicidad de fabricacion del panel tactil.
El objeto de la invencion se alcanza mediante un dispositivo para codificar una posicion de un objeto, que comprende una primera fuente de luz, un primer elemento de colimacion adaptado para formar la primera luz colimada a partir de la primera fuente de luz, un soporte adaptado para guiar la luz y que comprende una primera 20 estructura de redireccion de la luz primaria y una segunda estructura de redireccion de la luz primaria, y un dispositivo de deteccion que codifica la posicion de un objeto con respecto a un area activa de un plano de codificacion, donde la primera estructura de redireccion de la luz primaria esta adaptada para redireccionar al menos una parte de un primer haz de luz a traves del area activa en la segunda estructura de redireccion de la luz primaria, y donde la segunda estructura de redireccion de la luz primaria esta adaptada para redireccionar la luz recibida a 25 partir de la primera estructura de redireccion de la luz primaria en el dispositivo de deteccion.
Por lo tanto se logra que un haz de luz colimada se propague a lo largo del soporte y a partir del soporte en el area activa a traves de los primeros medios de redireccion de la luz primaria. La luz colimada garantiza que una parte controlada del soporte se utilice para la propagacion de la luz colimada.
30
Las formas de realizacion y las ventajas adicionales se desvelan a continuacion en la descripcion detallada y en las reivindicaciones.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
35
A continuacion, la invencion se describira la invencion con mas detalle con referencia a los dibujos, en los cuales
La figura 1 muestra un dispositivo para codificar una posicion de un objeto que comprende medios de redireccion de la luz formados como prismas.
40 La figura 2 muestra un dispositivo para codificar una posicion de un objeto que comprende medios de redireccion de la luz formados como rejillas de transmision difractiva.
La figura 3 muestra un dispositivo para codificar una posicion de un objeto que comprende estructuras de redireccion de la luz formadas por rejillas de reflexion difractiva.
La figura 4 muestra un dispositivo para codificar una posicion de un objeto que comprende el soporte en lfnea con el 45 area activa y las estructuras de redireccion de la luz formadas como prismas.
La figura 5 muestra un dispositivo para codificar una posicion de un objeto que comprende el soporte por encima del area activa y las estructuras de redireccion de la luz formadas como prismas.
La figura 6 muestra un dispositivo para codificar una posicion de un objeto que comprende el soporte por encima del area activa y las estructuras de redireccion de la luz formadas como prismas.
50 La figura 7 muestra un dispositivo para codificar una posicion de un objeto que comprende el soporte en lfnea con el area activa formada en el aire y las estructuras de redireccion de la luz formadas como prismas.
La figura 8 muestra un dispositivo para codificar una posicion de un objeto que comprende el soporte en lfnea con el area activa formada en el aire y las estructuras de redireccion de la luz formadas como estructuras difractivas.
La figura 9 muestra un dispositivo para codificar una posicion de un objeto que comprende el soporte por encima del 55 area activa y las estructuras de redireccion de la luz formadas como estructuras difractivas.
La figura 10 muestra un dispositivo para codificar una posicion de un objeto que comprende el soporte por debajo del area activa y las estructuras de redireccion de la luz formadas como estructuras difractivas.
La figura 11 muestra un dispositivo para codificar una posicion de un objeto que comprende el soporte en lfnea con el area activa y las estructuras de redireccion de la luz formadas como estructuras difractivas.
60 La figura 12 muestra un dispositivo para codificar una posicion de un objeto que comprende dos espejos y el
detector posicionado en proximidad al divisor de haz.
La figura 13A muestra una vista de seccion transversal en I-I de la figura 12 de una forma de realizacion del dispositivo en la que el soporte esta en lfnea con el area activa.
La figura 13B muestra una vista de seccion transversal en II-II de la figura 12 de una forma de realizacion del 5 dispositivo en la que el soporte esta en lfnea con el area activa.
La figura 14A muestra una vista de seccion transversal en I-I de la figura 12 de una forma de realizacion del dispositivo en la que el plano del soporte 103 se desplaza en direccion Z respecto al plano del area activa 109.
La figura 14B muestra una vista de seccion transversal en II-II de la figura 12 de una forma de realizacion del dispositivo en la que el plano del soporte 103 se desplaza en direccion Z respecto al plano del area activa 109.
10 La figura 15 muestra una forma de realizacion de un dispositivo que comprende dos fuentes de luz.
DESCRIPCION DETALLADA
La figura 1 muestra una forma de realizacion de un dispositivo 100 para codificar una posicion de un objeto. El 15 dispositivo 100 comprende una fuente de luz 101. La fuente de luz 101 puede, por ejemplo, ser un Diodo Emisor de luz (LED) o una bombilla incandescente o un laser o una Superficie de Cavidad Vertical Emisora de Laseres (VCSEL) o un Diodo Emisor de Luz Organica (OLED) o similares. Ademas, el dispositivo puede comprender un elemento de colimacion 102 como por ejemplo unas lentes de colimacion o cualquier otro colimador optico.
20 El dispositivo 100 puede comprender ademas un soporte 103. El soporte 103 puede, por ejemplo, comprender una primera gufa de ondas optica 110 y una segunda gufa de ondas optica 113 para dirigir la luz. Adicionalmente, el soporte 103 puede comprender una primera estructura de redireccion de la luz primaria 104 y una segunda estructura de redireccion de la luz primaria 105. Las estructuras de redireccion de la luz 104, 105 pueden, por ejemplo, formarse en las primera 110 y segunda 113 gufas de onda optica, respectivamente.
25
Adicionalmente, el dispositivo 100 puede comprender ademas un area activa 109. El area activa 109 puede, por ejemplo, estar formada por aire o como una gufa de ondas plana optica p. ej.: fabricada en un polfmero como por ejemplo vidrio acrflico o vidrio de sflice.
30 De forma alternativa, el area activa 109 puede estar fabricada en cualquier otro medio que permita el paso o direccionamiento de la luz.
El dispositivo 100 comprende ademas un detector 108. Por ejemplo, el detector puede ser una matriz CMOS o una matriz CCD que comprende varios pfxeles, p. ej. el detector 108 puede comprender una matriz CMOS lineal de 256 35 pfxeles. El detector puede por lo tanto ser capaz de registrar una intensidad de luz por encima del numero de pfxeles.
En una forma de realizacion como se muestra en la figura 4, el soporte 103 y el area activa estan contenidos en el mismo plano 401 (p. ej. el plano X-Y de la figura 1) y el soporte 103 encierra el area activa 109 p. ej. formando un 40 cuadrado u otra figura geometrica (como por ejemplo un rectangulo o un cfrculo) que incluye el area activa 109 como se muestra en la figura 1.
Cuando el soporte 103 y el area activa 109 estan contenidos en el mismo plano y el soporte 103 incluye el area activa 109, entonces el area activa 109 puede ser aire o una gufa de ondas plana optica de un material de gufa de 45 luz, como por ejemplo vidrio de sflice o similar como se desvela anteriormente.
En una forma de realizacion como se indica en la figura 5, el soporte 103 puede estar contenido en un primer plano X-Y 501 por encima de un segundo plano 502 que contiene el area activa 109.
50 En una forma de realizacion como se indica en la figura 6, el soporte 103 puede estar contenido en un primer plano X-Y 601 por debajo de un segundo plano 602 que contiene el area activa 109.
Cuando el soporte 103 y el area activa 109 estan contenidos en planos diferentes como se ilustra en por ejemplo las figuras 5 y 6, entonces el area activa 109 puede ser una gufa de ondas plana optica de una material de gufa de luz 55 como por ejemplo vidrio de sflice o similar como se desvela anteriormente. Ademas, cuando el soporte 103 y el area activa 109 estan contenidos en planos diferentes, entonces el soporte 103 puede estar situado alrededor del borde del area activa 109 en el otro plano 501, 601.
En la forma de realizacion de la figura 1, el elemento de colimacion 102 puede estar comprendido en el soporte 103. 60 De forma alternativa, el elemento de colimacion 102 puede ser unas lentes de colimacion externas con respecto al
soporte 103. La luz colimada del elemento de colimacion 103 puede ser captada en la gufa de ondas optica del soporte 103 de tal forma que posteriormente la luz colimada pueda ser guiada por la primera gufa de ondas optica 110. Por ejemplo, la luz colimada puede ser guiada por la reflexion interna total en la primera gufa de ondas optica 110.
5
En una forma de realizacion, la luz colimada es captada en el soporte 103 a traves del elemento de colimacion 102 en una primera parte 110 del soporte 103. La primera parte del soporte 103 puede ser, por ejemplo, un una primera cara del soporte cuadrado ilustrado en la figura 1. Como se describe anteriormente, la gufa de ondas optica que forma la primera cara 110 del soporte cuadrado 103 puede contener la primera estructura de redireccion de la luz 10 primaria 104.
La primera estructura de redireccion de la luz primaria 104 puede comprender, por ejemplo, varios prismas, p. ej. una pluralidad de prismas como por ejemplo cinco prismas. Los prismas pueden estar formados en la primera cara del soporte 103 por fundicion, perforacion, barrenado, grabado, etc.
15
Los prismas pueden tener una forma de triangulo isosceles y de este modo pueden proporcionar una superficie plana 112 en el plano X-Z orientada al haz de luz colimada. Ademas, en la direccion Z en la figura 1, los prismas 104 pueden extenderse a lo largo del soporte 103. De forma alternativa, los prismas pueden extenderse a traves del soporte 103 en la direccion Z, p. ej. un 90 % a traves de de la direccion Z del soporte 103. Los prismas pueden estar 20 huecos (p. ej. llenos de aire) o llenos de un lfquido (como por ejemplo agua) o de un solido (como por ejemplo un polfmero), sin embargo, el fndice de refraccion del material de relleno debe ser mas pequeno que el fndice de refraccion de la gufa de ondas optica 110 de la primera cara del soporte 103. Por lo tanto, en el ejemplo donde la gufa de ondas optica 110 esta hecha de vidrio acrflico, el fndice de refraccion del material de relleno debe ser mas pequeno que el fndice de la gufa de ondas optica acrflica, es decir 1,47 para facilitar el cierre de la reflexion total en 25 el area activa 109. De forma alternativa, los prismas pueden comprender los reflectores integrados o estructuras del prisma que tienen un revestimiento reflectante.
En general, el fndice de refraccion del material de relleno de un prisma debe ser mas pequeno que el fndice de refraccion de la gufa de ondas optica en la que se forma el prisma.
30
En la direccion X de la figura 1, los prismas de la primera estructura de redireccion de la luz primaria 104 estan situados de forma que cubren sustancialmente la anchura W de la gufa de ondas optica 110 en la direccion X de forma sustancialmente continua es decir sustancialmente toda la luz colimada (p. ej. un 90 %) captada en la gufa de ondas optica 110 interaccionara con los prismas 104 (despreciando la perdida optica en la gufa de ondas optica 35 110).
En la direccion Y de la figura 1, los prismas estan situados de forma que cubren sustancialmente la longitud L del area activa en la direccion Y de forma discreta es decir los prismas estan situados de forma que algunos puntos a lo largo de la direccion Y en el area activa 109 seran alcanzados por la luz reflejada a partir de la primera estructura de 40 redireccion de la luz primaria 104 y algunos puntos a lo largo de la direccion Y en el area activa 109 no seran alcanzados por la luz reflejada a partir de la primera estructura de redireccion de la luz primaria.
Como se observa en la figura 1, los prismas 104 estan dispuestos para proporcionar un angulo a con respecto al haz de luz colimada 111 guiandose en la gufa de ondas optica 110 en el plano X-Y de la figura 1. En una forma de 45 realizacion, el angulo a se escoge entre el intervalo de 30° - 60°, por ejemplo el angulo a se elige para ser 45° (= n/4 radianes).
Si el area activa 109 esta formada por aire es decir un fndice de refraccion de aproximadamente 1, entonces la superficie planar 112 de los prismas orientada al haz de luz colimada es perpendicular al plano del area activa 109 50 es decir el plano X-Y. En la figura 7, el soporte 103 esta situado en una loseta 701 por ejemplo una loseta de plexiglas. Sin embargo, dicha loseta es opcional cuando el area activa esta formada por aire. Por ejemplo, una forma de realizacion puede comprender el soporte 103 y el area activa formada por aire sin la loseta 701. Una ventaja de la forma de realizacion en la que el area activa esta formada por aire es que proporciona bloqueo total o sustancialmente total de la luz en el punto de contacto. Por tanto, se puede mejorar la deteccion de un cambio en la 55 luz detectada en el detector 108.
La luz colimada dirigida en la gufa de ondas optica 110 se refleja al menos parcialmente por los prismas 104 donde el angulo entre el haz de luz colimada y la superficie planar del prisma es de 45° y el angulo entre la superficie planar 112 y la normal 702 al plano del area activa es de 0°. Por consiguiente, la luz reflejada se capta a partir de la gufa de 60 ondas optica 110 en el area activa 109 y la luz se acopla en el area activa 109 de forma sustancialmente
perpendicular a la normal 702 del plano del area activa, es decir, sustancialmente paralela al plano del area activa. Cuando el area activa 109 esta formada por aire, la luz es captada por el area activa a traves de una interfaz de gufa de ondas-aire 114 y la luz captada en el area activa podra guiarse al aire libre y por lo tanto viajar en una lfnea sustancialmente recta a la otra superficie del area activa, a partir de donde la luz es captada en una segunda parte 5 113 del soporte 103, es decir, una segunda gufa de ondas optica 113 del soporte 103 a traves de una interfaz aire- gufa de ondas 115.
Si el area activa 109 esta formada por una gufa de ondas plana como por ejemplo un una placa de vidrio acrflico p. ej. con un fndice de refraccion de aproximadamente 1,49, entonces la superficie planar 112 de los prismas orientada 10 al haz de luz colimada es diferente a 0° con una normal 402 al plano del area activa 109 es decir el plano X-Y como p. ej. se observa en la figura 4. Por ejemplo, el angulo entre la superficie planar 112 del prisma y la normal 402 al plano del area activa 109 se puede seleccionar in el intervalo de 70°-89°, por ejemplo, el angulo se puede seleccionar a 75° para asegurese de varios rebotes superiores e inferiores de la luz en la gufa de ondas plana 109. Cuantos mas rebotes es decir reflexiones internas totales, mayor sera la sensibilidad del area activa de la gufa de 15 ondas plana porque mas puntos de contacto posibles donde la luz en la gufa de ondas plana pueden verse alterados por un objeto como por ejemplo un dedo y por lo que la intensidad de la luz que llega al detector puede cambiarse como se describe a continuacion. Las areas de la superficie de la gufa de ondas donde la luz alcanza el area activa 109 proporcionan las areas de maxima sensibilidad. A causa de la separacion en la direccion Y de la luz transmitida entre la primera y la segunda estructura de redireccion de la luz primaria 104, 105 y la separacion en la direccion X 20 de la luz transmitida entre la primera y la segunda estructura de redireccion de la luz secundaria 106, 107 (cuando las estructuras de redireccion de la luz estan formadas por prismas), las areas en una superficie de la gufa de ondas pueden proporcionarse en la que ambas direcciones (X y Y) producen alta sensibilidad, a saber donde las areas de alta sensibilidad en las direcciones X e Y coinciden. Las areas de coincidencia pueden establecerse por una combinacion apropiada del grosor de la gufa de ondas y el angulo en el que se propaga la luz dentro de la gufa de 25 ondas plana.
En una forma de realizacion, las areas de coincidencia deben coincidir con los sfmbolos alfanumericos de un teclado estableciendo por lo tanto un panel tactil alfanumerico.
30 Los prismas 104 reflejan al menos parcialmente la luz colimada guiada en la primera gufa de ondas optica 110 donde el angulo entre el haz de luz colimada y la superficie planar del prisma es de aproximadamente 45°, y el angulo entre la superficie planar y el plano del area activa es distinta a 90° p. ej. 75°. Por lo tanto, la luz reflejada es captada desde la gufa de ondas 110 en el area activa 109.
35 Donde el area activa se forma mediante una gufa de ondas plana como por ejemplo una gufa de ondas plana acrflica, la luz es captada en el area activa a traves de una interfaz de gufa de ondas-gufa de ondas 114 y la luz captada en el area activa sera guiada en la gufa de ondas plana a traves de la reflexion interna total a la otra superficie del area activa, a partir de donde la luz es captada por la segunda gufa de ondas optica 113 del soporte 103 a traves de la interfaz de gufa de ondas-gufa de ondas 115.
40
En una forma de realizacion, el soporte 103 y el area activa 109 puede formarse en el mismo material como por ejemplo vidrio acrflico o vidrio de sflice. De forma alternativa, el soporte 103 puede formarse en un material como por ejemplo vidrio acrflico o vidrio de sflice y el area activa 109 puede formarse en un segundo material como por ejemplo aire o vidrio de sflice dopado con Ge. El soporte 103 puede tener un fndice de refraccion nsoporte > 1, por 45 ejemplo en el intervalo de aproximadamente 1,44 hasta aproximadamente 1,56.
La segunda gufa de ondas optica 113 o del soporte 103 puede, por ejemplo, ser una segunda cara del soporte cuadrado ilustrado en la figura 1. Por ejemplo, la segunda gufa de ondas optica 113 puede ser una segunda cara, opuesta a la primera parte 110 del soporte 103.
50
La gufa de ondas optica que forma la segunda cara 110 del soporte cuadrado 103 puede contener la segunda estructura de redireccion de la luz primaria 105.
La segunda estructura de redireccion de la luz primaria 105 puede, por ejemplo, comprender varios prismas, p. ej. 55 una pluralidad de prismas como por ejemplo cinco prismas. Los prismas pueden estar formados en la primera cara del soporte 103 por fundicion, perforacion, barrenado, grabado, etc.
Los prismas 105 de la segunda parte 113 pueden ser similares a los prismas de la primera parte 110 es decir, tienen una forma de triangulo isosceles y pueden por lo tanto proporcionar una superficie planar 112 en el plano Y-Z 60 orientado a la luz captada en el area activa 109. Ademas, en la direccion Z en la figura 1, los prismas 105 pueden
extenderse a lo largo del soporte 103. De forma alternativa, los prismas pueden extenderse a traves del soporte 103 en la direccion Z, p. ej. un 90 % a traves de de la direccion Z del soporte 103. Los prismas 105 pueden estar huecos (p. ej. rellenos de aire) o rellenos de un lfquido (como por ejemplo agua) o de un solido (como por ejemplo un polfmero), sin embargo, el fndice de refraccion del material de relleno y por lo tanto los prismas pueden ser mas 5 pequenos que el fndice de refraccion de la gufa de ondas optica de la segunda cara 113 del soporte 103 p. ej. el fndice de refraccion del material de relleno debe ser mas pequeno que el fndice de refraccion de la gufa de ondas optica acrflica es decir 1,47. De forma alternativa, los prismas pueden comprender los reflectores integrados o estructuras del prisma que tienen un revestimiento reflectante.
10 En la direccion X de la figura 1, los prismas 105 estan situados de forma que cubren sustancialmente la anchura W2 de la gufa de ondas optica 113 en la direccion X de manera continua es decir la luz reflejada a partir de los prismas 105 es capaz de cubrir sustancialmente toda la primera parte 116 del detector 108.
En la direccion Y de la figura 1, los prismas 105 estan situados de forma que cubren sustancialmente la longitud L
15 del area activa en la direccion Y de manera discreta e igualan de forma individual las posiciones de los prismas 104 de la primera estructura de redireccion de la luz primaria del soporte 103 es decir se asegura que la luz reflejada por un prisma 104 es capaz de alcanzar un prisma 105 (despreciando las perdidas en la primera 110 y segunda 113 gufa de ondas y el area activa 109 y las interfaces gufa de ondas-area activa 114, 115).
20 Como se observa en la figura 1, los prismas 105 estan dispuestos para proporcionar un angulo a con respecto al haz de luz colimada 111 guiandose en la gufa de ondas optica 110 en el plano X-Y de la figura 1. En una forma de realizacion, el angulo a se escoge entre el intervalo de 30° - 60°, por ejemplo el angulo a se elige para ser 45° (= n/4 radianes).
25 Si el area activa 109 esta formada por aire es decir con un fndice de refraccion de aproximadamente 1, entonces la superficie planar 112 de los prismas orientados a la luz a partir del area activa 109 forman un angulo de 0° con una normal 702 al plano del area activa 109 es decir el plano X-Y como p. ej. se observa en la figura 7 es decir la superficie planar 112 del prisma orientada al haz de luz colimada es perpendicular al plano del area activa 109.
30 La luz recibida en el area activa 109 es reflejada al menos parcialmente por los prismas 105, donde el angulo entre el haz de luz recibido y la superficie planar del prisma 105 es aproximadamente 45° y el angulo entre la superficie planar 112 y la normal 702 al plano del area activa es 0°. Por lo tanto, la luz reflejada es guiada a partir de los prismas 105 a traves de una segunda gufa de ondas optica 113 a la primera parte 116 del detector 108.
35 Cuando el area activa 109 esta formada por aire, la luz es captada por el area activa en la segunda gufa de ondas optica 113 a traves de una interfaz aire-gufa de ondas 115 y la luz captada en la segunda gufa de ondas optica 113 es guiada a traves de la reflexion interna total.
Si el area activa 109 esta formada por una gufa de ondas plana como por ejemplo una placa de vidrio acrflico p. ej.
40 con un fndice de refraccion de aproximadamente 1,49, entonces la superficie planar 112 de los prismas 105 orientada a la luz recibida a partir del area activa 109 forma un angulo distinto a 0° con una normal 402 al plano del area activa 109 es decir el plano X-Y como p. ej. se observa en la figura 4. Por ejemplo, el angulo entre la superficie planar 112 del prisma 105 y la normal 402 al plano del area activa 109 se puede seleccionar en el intervalo de 70°- 89°, por ejemplo, el angulo se puede seleccionar a 75° para garantizar un haz reflejado a partir de los prismas 105
45 que sea sustancialmente paralelo al plano del area activa.
Por lo tanto, la luz recibida a partir del area activa es guiada en la segunda gufa de ondas optica 113 y la luz reflejada al menos parcialmente por los prismas 105 donde el angulo entre el haz de luz recibido y la superficie planar el prisma 105 es de 45° y entre la superficie planar y la normal 402 al plano del area activa es distinto a 0°.
50 Por lo tanto, la luz reflejada a partir de los prismas 105 es guiada a la primera parte 116 del detector 108.
En una forma de realizacion, el soporte 103 del dispositivo 100 comprende ademas un divisor de haz 117. Ademas, el soporte 103 puede comprender una primera estructura de redireccion de la luz secundaria 106 y una segunda estructura de redireccion de la luz secundaria 107.
55
La primera estructura de redireccion de la luz secundaria 106 puede estar contenida en una tercera cara 118 del soporte 103. Por ejemplo, la tercera cara 118 puede contener una tercera gufa de ondas optica 118 colocada entre la primera 110 y la segunda 113 gufa de ondas optica y en el angulo derecho de la primera y la segunda gufa de ondas optica.
La segunda estructura de redireccion de la luz secundaria 107 puede estar contenida en una cuarta cara 119 del soporte 103. Por ejemplo, la cuarta cara 119 puede contener una cuarta grna de ondas optica 119 colocada en la cara opuesta del area activa 109 como la tercera grna de ondas optica 118.
5 La primera 106 y la segunda 107 estructura de redireccion de la luz secundaria puede ser similar a la primera 104 y la segunda 105 estructuras de redireccion de la luz primaria como se desvela anteriormente sin embargo estar girada 180° con respecto al eje Z.
El divisor de haz 117 puede estar colocado en un angulo de 45° con respecto al haz de luz colimada siendo captado 10 en el soporte 103 a traves del elemento de colimacion 102. Por lo tanto, el divisor de haz esta colocado de forma que pasa aproximadamente el 50 % (3 dB) de la luz colimada hacia la primera estructura de redireccion de la luz primaria 104 en la primera grna de ondas optica y refleja aproximadamente el 50 % (3 dB) de la luz colimada hacia la primera estructura de redireccion de la luz secundaria 106 en la tercera grna de ondas optica 118.
15 La luz colimada que pasa el divisor de haz 117 es guiada a traves de la primera grna de ondas optica 110 y la primera estructura de redireccion de la luz primaria 104 del area activa 109 refleja al menos una parte de la luz colimada. A partir del area activa 109 al menos una parte de la luz es captada en la segunda grna de ondas optica 113 y al menos una parte de la luz se refleja a partir de la segunda estructura de redireccion de la luz primaria 105 y es guiada a traves de la segunda grna de ondas optica 113 a la primera parte 116 del detector 108 donde al menos 20 una parte de la luz puede ser detectada.
De forma similar y por los mismos principios, la luz colimada reflejada a partir del divisor de haz 117 es guiada a traves de la tercera grna de ondas optica 118 y la primera estructura de redireccion de la luz secundaria 106 del area activa 109 refleja al menos una parte de la luz colimada. A partir del area activa 109 al menos una parte de la luz es 25 captada en la cuarta grna de ondas optica 119 y al menos una parte de la luz se refleja a partir de la segunda estructura de redireccion de la luz secundaria 107 y es guiada a traves de la cuarta grna de ondas optica 119 a la segunda parte 120 del detector 108 donde al menos una parte de la luz puede ser detectada.
En una forma de realizacion, una lente cilmdrica (no mostrada) se forma en la segunda grna de ondas optica 113 30 delante de la primera parte 116 del detector 108 para enfocar la incidencia de la luz en el detector 108 a partir de la segunda grna de ondas 113. De forma similar, una lente cilmdrica se forma en la cuarta grna de ondas optica 119 delante de la segunda parte 120 del detector 108 para enfocar la incidencia de la luz en el detector 108 a partir de la cuarta grna de ondas 119.
35 En una forma de realizacion, el numero de prismas en una estructura de redireccion de la luz como por ejemplo la primera estructura de redireccion de la luz primaria puede estar determinada por la difraccion de los rayos espacialmente restringidos dejando un prisma individual. Por lo tanto, a partir de las consideraciones de la difraccion, el numero maximo de prismas en una estructura de redireccion de la luz puede calcularse mediante la formula
nr
V ■l -A donde A es la grna de ondas de la luz en la grna de ondas optica, L es la longitud del area activa y A es una 40 constante escogida entre el intervalo 3 - 10, por ejemplo A = 10.
En una forma de realizacion, la primera y la segunda estructura de redireccion de la luz primaria 104, 105 se forman en la primera 110 y la segunda 113 grnas de ondas optica colocadas perpendicularmente a la tercera 118 y la cuarta 119 grna de ondas optica que contienen la primera 106 y la segunda 107 estructura de redireccion de la luz 45 secundaria respectivamente. Por lo tanto, la luz transmitida a partir de la primera estructura de redireccion de la luz primaria 104 a la segunda estructura de redireccion de la luz primaria 105 puede ser sustancialmente perpendicular (p. ej. dentro de 1°) a la luz transmitida a partir de la primera estructura de redireccion de la luz secundaria 106 a la segunda estructura de redireccion de la luz secundaria 107.
50 En una forma de realizacion como se indica en la figura 15, el divisor de haz puede sustituirse por una segunda fuente de luz 1502 y un segundo elemento de colimacion 1501, donde la segunda fuente de luz 1502 esta colocada en un angulo de 90° con respecto a la primera fuente de luz 101 como por ejemplo para generar luz al menos una parte de la cual se propaga a traves del segundo elemento de colimacion 1501 y en la tercera grna de ondas optica 118.
La figura 2 muestra una forma de realizacion de un dispositivo 200 para codificar una posicion de un objeto. El dispositivo 200 puede comprender todas las caractensticas tecnicas contenidas en la forma de realizacion de la figura 1 excepto los prismas 104 - 107. En el dispositivo 200 la primera y la segunda y la tercera y la cuarta
estructura de redireccion de la luz estan formadas por una primera 204 y una segunda 205 y una tercera 206 y una cuarta 207 estructura de transmision difractiva.
Las estructuras de transmision difractiva 204, 206 estan hechas de tal forma que cubren sustancialmente la anchura 5 W, W4 de la gufa de ondas optica 110,118 en la direccion X, la direccion Y, respectivamente, de una forma sustancialmente continua es decir sustancialmente toda la luz colimada que es captada en la gufa de ondas optica 110, 118 interactuara con las estructuras de transmision difractiva 204, 206, respectivamente (despreciando la perdida optica en la gufa de ondas optica).
10 Ademas, las estructuras de transmision difractiva 204, 206 estan hechas de tal forma que cubren sustancialmente la longitud L, W3 del area activa en la direccion Y, direccion X, respectivamente, de una forma sustancialmente continua es decir las estructuras de transmision difractiva 204, 206 estan colocadas de forma que todos los puntos a lo largo de la direccion Y, la direccion X, respectivamente, en el area activa 109 seran alcanzados por la luz reflejada a partir de la primera estructura de redireccion de la luz primaria 204, y respectivamente de la primera estructura de 15 redireccion de la luz secundaria 206. Por lo tanto, las estructuras de transmision difractiva 204, 206 proporcionan una sensibilidad continua sustancial en toda el area activa 109.
Las estructuras de transmision difractiva 205, 207 de la figura 2 estan situadas de tal forma para cubrir sustancialmente la anchura W2, W5 de la gufa de ondas optica 113, 119 en la direccion X, la direccion Y, 20 respectivamente, de forma continua es decir la luz reflejada a partir de las estructuras de transmision difractiva 205, 207 es capaz de cubrir sustancialmente toda la primera parte 116, y la segunda parte respectiva 120, del detector 108.
Ademas, las estructuras de transmision difractiva 205, 207 estan hechas de forma que cubren sustancialmente la 25 longitud L, W3 del area activa en la direccion Y, respectivamente en la direccion X, de forma continua e igualan las posiciones de la estructura de transmision difractiva 204, 206 respectivamente de la primera, respectivamente de la segunda estructura de redireccion de la luz del soporte 103 de forma individual es decir se asegura que la luz reflejada por la primera estructura de redireccion de la luz primaria/secundaria sea capaz de alcanzar una estructura de transmision difractiva 205, 207, respectivamente (despreciando las perdidas en la gufas de ondas y el area activa 30 y las interfaces de gufa de ondas-area activa).
La figura 3 muestra una forma de realizacion de un dispositivo 300 para codificar una posicion de un objeto. El dispositivo 300 puede comprender todas las caracterfsticas tecnicas contenidos en la forma de realizacion de la figura 1 excepto los prismas 104 - 107. En el dispositivo 300 la primera y la segunda y la tercera y la cuarta 35 estructura de redireccion de la luz estan formadas por una primera 304 y una segunda 305 y una tercera 306 y una cuarta 307 estructura de reflexion difractiva.
En una forma de realizacion, las estructuras de redireccion de la luz de la figura 1 y/o la figura 2 y/o la figura 3 pueden ser del mismo tipo p. ej. todas las estructuras de redireccion de la luz pueden ser prismas o estructuras de 40 transmision difractiva o estructuras de reflexion difractiva.
En una forma de realizacion, las estructuras de redireccion de la luz de la figura 1 y/o la figura 2 y/o la figura 3 pueden ser de diferente tipo p. ej. la primera y la segunda estructura de redireccion de la luz primaria pueden ser prismas y la primera y la segunda estructura de redireccion de la luz secundaria pueden ser estructuras de 45 transmision difractiva o la primera y la segunda estructura de redireccion de la luz primaria pueden ser estructuras de transmision difractiva y la primera y la segunda estructura de redireccion de la luz secundaria pueden ser estructuras de reflexion difractiva, etc.
En una forma de realizacion, las estructuras de transmision difractiva y/o las estructuras de reflexion difractiva 50 pueden ser rejillas y/o hologramas y/o hologramas generados por ordenador.
La figura 12 muestra una forma de realizacion de un dispositivo 1200 para codificar una posicion de un objeto. El dispositivo 1200 puede comprender todas las caracterfsticas tecnicas contenidos en la forma de realizacion de la figura 1 y/o la figura 2 y/o la figura 3.
55
En el dispositivo 1200, la primera 110 y tercera 118 gufa de ondas optica son mas anchas que la primera y la tercera gufa de ondas opticas del dispositivo 100, de tal forma que proporcionan una primera parte que contiene la primera estructura de redireccion de la luz primaria 104 y secundaria 106, respectivamente, y una segunda parte que permite el direccionamiento de la luz 1203, 1204 en paralelo a la primera estructura de redireccion de la luz primaria y 60 secundaria 104, 106.
El divisor de haz 117 se forma en la segunda parte de la primera 110 y la tercera 118 gufa de ondas optica cerca del elemento de colimacion 102. Ademas, el divisor de haz 117 puede estar colocado en un angulo de 45° con respecto al haz de luz colimada siendo captada en el soporte 103 a traves del elemento de colimacion 102. Por lo tanto, el 5 divisor de haz esta colocado de forma que pasa aproximadamente el 50 % (3 dB) de la luz colimada hacia un segundo espejo 1202 en la segunda parte de la primera gufa de ondas optica 110 y para reflejar aproximadamente el 50 % (3 db) de la luz colimada hacia un primer espejo 1201 en la segunda parte de la tercera gufa de ondas optica 118. Al dirigir el haz de luz a partir del divisor del haz 117 en la segunda parte de la primera gufa de ondas optica 110 y la tercera 118 respectivamente permite que la luz se propague sin interrupciones por los prismas 104, 106 10 respectivamente (despreciando la perdida en las gufas de ondas opticas 110,118) a los espejos 1201, 1202.
El detector 108 se puede formar en la primera parte de la primera gufa de ondas optica 110 y la tercera 118 cerca del area activa 109. El detector 108 se puede formar para detectar la luz reflejada a partir de las primeras estructuras de redireccion de la luz primaria y secundaria 104, 106.
15
El primer espejo 1201 se forma en la segunda parte de la tercera gufa de ondas optica 118 y de forma que refleje la luz a partir del divisor del haz 117 en un angulo de 90° en la segunda estructura de redireccion de la luz primaria 105.
20 El segundo espejo 1202 se forma en la segunda parte de la tercera gufa de ondas optica 110 y de forma que refleje la luz a partir del divisor del haz 117 en un angulo de 90° en la segunda estructura de redireccion de la luz secundaria 107.
La luz que incide en la estructura de redireccion de la luz primaria 105 a partir del primer espejo 1201 puede 25 reflejarse a aproximadamente 90° en el area activa 109. La luz que pasa el area activa 109 a partir de la segunda estructura de redireccion de la luz primaria 105 puede captarse en la primera parte de la primera gufa de ondas optica 110. La luz captada en la primera parte de la primera gufa de ondas optica 110 puede reflejarse a aproximadamente 90° por la primera estructura de redireccion de la luz primaria 104 y en la primera parte 116 del detector 108.
30
La luz que incide en la segunda estructura de redireccion de la luz secundaria 107 a partir del segundo espejo 1202 puede reflejarse a aproximadamente 90° en el area activa 109. La luz que pasa el area activa 109 a partir de la segunda estructura de redireccion de la luz secundaria 107 puede captarse en la primera parte de la tercera gufa de ondas optica 118. La luz captada en la primera parte de la tercera gufa de ondas optica 118 puede reflejarse a 35 aproximadamente 90° por la primera estructura de redireccion de la luz secundaria 106 y en la segunda parte 120 del detector 108.
Por lo tanto, el dispositivo 1200 proporciona un dispositivo de terminacion unica es decir un dispositivo en donde la fuente de luz 101 y el detector 108 se forman en la misma parte/esquina del dispositivo 1200 permitiendo por lo tanto 40 el facil acceso electrico a las dos funciones. Como se desvela anteriormente, las estructuras de redireccion de la luz pueden ser prismas, rejillas de transmision difractiva y/o rejillas de reflexion difractiva.
La figura 13A muestra una vista de seccion transversal en I-I de una forma de realizacion de un dispositivo en el que el soporte 103 esta en lfnea con el area activa 109. La luz colimada 1301 se propaga en paralelo con las primeras 45 estructuras de redireccion secundaria 106 (p. ej. prismas o estructuras difractivas). La luz colimada se propaga en la segunda parte de la tercera gufa de ondas 118 y las primeras estructuras de redireccion de la luz secundaria 106 se forman en la primera parte de la tercera gufa de ondas optica 118. Junto a las primeras estructuras de redireccion de la luz secundaria 106 se observa una interfaz de gufa de ondas optica - area activa 126 entre la tercera gufa de ondas optica 118 y el area activa 109.
50
La figura 13B muestra una vista de seccion transversal en II-II de una forma de realizacion de un dispositivo en el que el soporte 103 esta en lfnea con el area activa 109. Las segundas estructuras de redireccion de la luz primaria 105 (p. ej. prismas o estructuras difractivas) que se forman en la segunda gufa de ondas optica 113 se observan cerca de la interfaz de gufa de ondas optica - area activa 115 entre la segunda gufa de ondas optica 113 y el area 55 activa 109.
Como se menciono anteriormente, en el caso de que el soporte 103 este en lfnea con el area activa 109, el area activa puede formarse en el aire o en una gufa de ondas plana.
60 La figura 14A muestra una vista de seccion transversal en I-I de una forma de realizacion de un dispositivo en la que
el plano del soporte 103 se desplaza en direccion Z con respecto al plano del area activa 109. La luz colimada 1301 se propaga en paralelo con las primeras estructuras de redireccion secundaria 106 (p. ej. prismas o estructuras difractivas). La luz colimada se propaga en la segunda parte de la tercera gufa de ondas 118 y las primeras estructuras de redireccion de la luz secundaria 106 se forman en la primera parta de la tercera gufa de ondas optica 5 118. A continuacion de la tercera gufa de ondas optica 118 se observa una interfaz de tercera gufa de ondas optica - gufa de ondas optica plana 1302 entre la tercera gufa de ondas optica 118 y la gufa de ondas plana que contiene el area activa 109.
La figura 14B muestra una vista de seccion transversal en II-II de una forma de realizacion de un dispositivo en la 10 que el plano del soporte 103 se desplaza en direccion Z con respecto al plano del dispositivo del area activa 109. Las segundas estructuras de redireccion de la luz primaria 105 (p. ej. prismas o estructuras difractivas) que se forman en la segunda gufa de ondas optica 113 se observan cerca de la interfaz de la segunda gufa de ondas optica - gufa de ondas plana 1303 entre la segunda gufa de ondas optica 113 y la gufa de ondas plana que contiene el area activa 109.
15
Como se menciono anteriormente, en el caso de que el plano del soporte 103 este desplazado con respecto al plano del area activa, el area activa puede formarse en una gufa de ondas plana.
Reflexion interna total
20
Generalmente, el direccionamiento de la luz por la reflexion interna total se produce cuando la luz que incide sobre una superficie en el interior del dispositivo, p. ej. como se observa en las figuras 4 - 6 y 9 - 11 tiene un angulo de incidencia mayor que un angulo crftico. El angulo de incidencia de un haz de luz se define como el angulo entre el haz de luz y uno normal (p. ej. 402 en la figura 4) de la superficie de incidencia. Asimismo se define un angulo crftico 25 relativo a uno normal de la superficie de incidencia. El angulo crftico depende de una relacion entre el fndice de refraccion de una gufa de ondas 109, 110, 113, 118, 119 y el fndice de refraccion de la mediana fuera el dispositivo 100 (medio del ambiente). Un angulo crftico, 0c,a, se define por la ecuacion:
0C,a - arcsin(na f nw),
30
donde na es el fndice de refraccion del medio del ambiente (normalmente aire) y nw es el fndice de refraccion de la gufa de ondas 109, 110, 113, 118, 119. El fndice de refraccion del aire en condiciones normales es aproximadamente 1.
35 Si, en un punto de contacto es decir un punto en el que un objeto como por ejemplo un dedo toca la gufa de ondas del area activa 109 p. ej. el punto 123 de la figura 1 o el punto 403 de la figura 4, el medio del ambiente es reemplazado por el objeto con un fndice de refraccion no, el angulo crftico local cambia en consecuencia a:
0c,o = arcsin(n0 / nw).
40 '
Preferentemente, 0c,o es mayor que 0c,a. Esto se produce si no es mayor que na. Si el objeto es un dedo, entonces no es aproximadamente 1,47. Preferentemente, el angulo de incidencia de todos los haces de luz se controlan para estar entre dos angulos crfticos 0c,a y 0c,o. En este caso la reflexion interna total se inhibe exclusivamente en el punto de contacto resultante en al menos la parte de la luz captada fuera de la gufa de ondas. Como resultado, la 45 intensidad del haz de luz, detectado en el detector 108, disminuira.
Si, en otro punto, el medio del ambiente se reemplaza por una gota de agua con un fndice de refraccion de nagua, el angulo crftico local cambia en consecuencia a:
0c,agua ~ 3rCSin{nagua / P >v)
50
El agua tiene un fndice de refraccion de aproximadamente 1,33. Preferentemente, el angulo de incidencia de todos los haces de luz se controla para estar entre los dos angulos crfticos 0c,agua y 0c,o para que el agua no inhiba la reflexion interna total. En dicha forma de realizacion, el agua que reside en la gufa de ondas del area activa no 55 afectara a la luz que se propaga dentro de la gufa de ondas. A lo largo de la presente divulgacion, los tres angulos crfticos mencionados anteriormente indican principalmente el angulo crftico 0c,a del ambiente del medio, el angulo crftico 0c,o del objeto, y el angulo crftico 0c,agua del agua.
La gufa de ondas del area activa puede estar hecha de distintos materiales como por ejemplo vidrio acrflico. Si los haces de luz estan comprendidos dentro del intervalo y la gufa de ondas sensible al tacto esta hecha de vidrio que tiene un fndice de refraccion de aproximadamente 1,49, entonces los angulos crfticos son aproximadamente como sigue: el angulo crftico 0c,a del aire es 42°; el angulo crftico 0c,agua del agua es 63,2°; y el angulo crftico 9c,o del objeto 5 (un dedo) es 80,6°.
Determinacion del punto de contacto
Cada haz de luz reflejada a partir de la segunda estructura de redireccion de la luz primaria y/o a partir de la 10 segunda estructura de redireccion de la luz secundaria, como se define por su trayectoria de propagacion en el plano XY, tiene un unico punto de incidencia en la primera parte 116 y/o la segunda parte 120 del detector 108. En la forma de realizacion ilustrada, el conjunto de detectores 108 es unidimensional para la codificacion de la posicion. Sin embargo, el conjunto de detectores 108 puede ser multidimensional p. ej. bidimensional. Cambiando la intensidad de un haz de luz que se propaga a lo largo de una trayectoria de propagacion particular con el area activa 15 109, se producira un cambio en la intensidad en el punto correspondiente de incidencia en el detector 108.
La intensidad de un haz de luz dado 124, 404 que incide sobre un punto especffico del detector 108, puede disminuir por el objeto 405 (p. ej. un dedo que toca el area activa en el punto de contacto 123, 403) perturbando el haz de luz 124, 404 en un punto de contacto 123, 403 de forma que impide que al menos una parte del haz de luz 124, 404 20 incida sobre el punto especffico del detector 108 cuando el objeto 405 contacta el area activa 109. Que el objeto 405 contacte el area activa se refiere a que el objeto 405 que se encuentra dentro del campo evanescente de la luz en cuestion es guiado por el area activa 109. El objeto 405 puede perturbar un haz de luz 124, 404 que se propaga dentro de la gufa de ondas plana 109 p. ej. acoplando al menos una parte del haz de luz 124, 404. Alternativamente o adicionalmente, el objeto 405 puede perturbar un haz de luz 124, 404 que se propaga dentro de la gufa de ondas 25 plana 109 absorbiendo al menos una parte del haz de luz 124, 404. Alternativamente o adicionalmente, el objeto 405 puede perturbar un haz de luz 124, 404 que se propaga dentro de la gufa de ondas plana 109 dispersando al menos una parte del haz de luz 124, 404.
A causa del cruce de los haces de luz 121, 122 que se propagan dentro del area activa 109 dichos haces de luz 121, 30 122 estan sustancialmente en paralelo al eje x y al eje y, respectivamente, como se indica en la fig. 1, es posible perturbar la luz que se propaga en cada una de estas direcciones en sustancialmente un punto de contacto unico 123 por el objeto (no mostrado en la figura 1) que contacta el area activa 109.
Sin embargo, tambien pueden verse alteradas por el objeto la luz emitida por la fuente de luz 101 hacia la primera 35 estructura de redireccion de la luz primaria 104 o la primera estructura de redireccion de la luz secundaria 106, en el soporte 103. Ademas, tambien pueden verse alteradas por el objeto la luz redireccionada por la segunda estructura de redireccion de la luz primaria 105 o la segunda estructura de redireccion de la luz secundaria 107, hacia el detector 108. Sin embargo, comparando el correspondiente cambio de intensidad de la luz que llega a diferentes puntos de respectivos del detector 108, se puede deducir la localizacion de un unico punto de contacto.
40
Esto se ilustra mediante la situacion ejemplificada que se muestra en la fig. 1, donde el objeto (no mostrado) se pone en contacto con el area activa 109 en el punto de contacto 123. Proyectados en el plano XY, dos haces de luz 121, 122 guiados por el area activa 109 se cruzan en el punto de contacto 123. Al menos una parte de la luz de cada uno de estos dos haces de luz 121, 122 se ve alterada por el objeto (no mostrado) en el punto de contacto 123. Por lo 45 tanto, la intensidad de la luz de la luz incidente disminuira en dos puntos en el detector 108. Dado que los dos haces de luz 121, 122 correspondientes a los dos puntos de incidencia en el detector 108 tienen exactamente un punto de interseccion comun, es decir el punto de contacto 123, la posicion del punto de contacto 123 puede deducirse a partir de la distribucion de la intensidad de la luz detectada en el detector 108.
50 Por lo tanto, una forma de realizacion de un dispositivo 100 segun la presente invencion, como se ilustra en la fig. 1, que comprende una unica fuente de luz 101 y un unico detector 108 se puede usar para estimar una posicion de un punto de contacto 123 entre el objeto (no mostrado) y un area activa 109.
Insensibilidad hacia los puntos de contacto en el soporte
55
En una forma de realizacion, la luz captada desde la fuente de luz 101 hasta las gufas de ondas opticas 110, 118 del soporte 103 a traves del elemento de colimacion 102 esta hecha con angulos de incidencia en relacion a las gufas de ondas opticas 110, 118 que son mayores que el angulo crftico 9c,o del objeto (no mostrado) para que la luz captada en las gufas de ondas opticas 110, 118 no se vea influidas por el objeto (no mostrado). Por lo tanto, la luz 60 guiada en la primera y la tercera gufa de ondas optica 110, 118 es sensible al objeto (no mostrado) que toca el
soporte 103 durante la propagacion desde la fuente de luz 101 hacia el area activa 109.
Como se desvela anteriormente, cuando el area activa 109 comprende una grna de ondas plana, entonces la primera estructura que refleja la luz primaria y la secundaria 104, 106 estan inclinadas/oblicuas en relacion a una 5 normal 402 del plano de area activa/plano de la grna de ondas plana y forma un angulo de 9 con la superficie de grna de ondas plana que es aproximadamente de 81° es decir distinto a 90°. El angulo 9 puede tener un valor diferente, como por ejemplo en un intervalo entre 60° y 89°, como por ejemplo entre 70° y 86° o 180° menos cualquiera de los angulos mencionados o los intervalos de los angulos.
10 Ademas, una primera estructura de redireccion de la luz secundaria 104, 106 puede comprender diferentes partes (no mostradas) que pueden formar diferentes angulos con la superficie de la grna de ondas plana.
La inclinacion de la primera estructura que refleja la luz primaria y secundaria 104, 106 con respecto a la grna de ondas plana 109 causa que los angulos de incidencia de los haces de luz reflejada 121, 122 con respecto a la 15 superficie de grna de ondas plana 109 formen un angulo con una normal de la superficie de grna de ondas plana 109 que es mas pequeno que el angulo cntico 9c,o del objeto (no mostrado) y mas grande que el angulo cntico 9c,a del medio del ambiente. Por lo tanto, los haces de luz reflejada son guiados por la grna de ondas plana 109 desde la primera estructura de redireccion de la luz primaria 104 hacia la segunda estructura de redireccion de la luz primaria 105 y desde la primera estructura de redireccion de la luz secundaria 106 hacia la segunda estructura de redireccion 20 de la luz secundaria 107 por medio de la reflexion interna total en la superficie de la grna de ondas plana 109 donde ningun objeto contacta la grna de ondas plana 109. Sin embargo, los haces de luz guiada pueden verse alterados en el caso de que el objeto (no mostrado) este en contacto con la superficie de grna de ondas plana 109.
La luz captada desde el area activa 109 en la segunda y cuarta grna de ondas optica 113, 119 del soporte 103 a 25 traves del area activa/interfaz de la grna de ondas optica115, 125 esta hecha con angulos de incidencia en relacion a las grnas de ondas opticas 113, 119 que son mas pequenas que el angulo cntico 9c,o del objeto y mas grandes que el angulo cntico 9c,a del medio del ambiente. En una forma de realizacion, las segundas estructuras de redireccion primaria y secundaria 105, 107 puede reflejar la luz incidente a un angulo mayor que el angulo cntico 9c,o del objeto para que la luz captada en las grnas de ondas opticas 113, 119 o se vean influidas por el objeto. Por lo tanto, la luz 30 guiada en la segunda y la cuarta grna de ondas optica 113, 119 es sensible al objeto que toca el soporte 103 durante la propagacion desde el area activa109 hasta el detector 108.
En una forma de realizacion, puede modularse la intensidad de la fuente de luz 101 para evitar la interferencia de la luz ambiental como por ejemplo la luz del sol. Adicionalmente, el detector 108 puede realizar deteccion cerrada por 35 lo tanto facilitar la distincion entre la luz ambiental y la luz emitida por la fuente de luz 101.
Si el area activa 109 comprende una grna de ondas plana de un medio capaz de guiar la luz, entonces el area activa puede ser definida al menos en parte por la superficie de la grna de ondas plana.
40 La figura 4 muestra una forma de realizacion de un dispositivo que comprende prismas oblicuos 401, que captan y reciben la luz, respectivamente, en/desde un area activa que comprende una grna de ondas plana, donde los prismas oblicuos estan en lmea con la grna de ondas plana del area activa es decir la grna de ondas plana esta contenido en el mismo plano que los prismas oblicuos.
45 Las figuras 5 y 6 muestran las formas de realizacion de un dispositivo que comprende prismas oblicuos 501, 601, que captan y reciben la luz, respectivamente, en/desde un area activa que comprende una grna de ondas plana 502, 602, y donde el plano del area activa/grna de ondas plana esta desplazado en la direccion Z con respecto al plano de los prismas oblicuos.
50 La figura 7 y la figura 8 muestran una forma de realizacion de un dispositivo que comprende un area activa formada en el aire. La figura 7 muestra una forma de realizacion donde las estructuras de redireccion de la luz estan formadas por prismas y la figura 8 muestra una forma de realizacion donde las estructuras de redireccion de la luz estan formadas por estructuras difractivas como por ejemplo rejillas de reflexion difractiva o rejillas de transmision difractiva.
55
Las figuras 9 y 10 muestran formas de realizacion de un dispositivo que comprende estructuras difractivas oblicuas como rejillas de transmision difractiva oblicua y/o rejillas de reflexion difractiva oblicua, que captan y reciben la luz, respectivamente, en/desde una area activa que comprende una grna de ondas plana 902, 1002, y donde el plano del area activa/grna de ondas plana esta desplazado en la direccion Z con respecto al plano de las estructuras 60 difractivas oblicuas.
La figura 11 muestra una forma de realizacion de un dispositivo que comprende la estructura difractiva oblicua 1101 como por ejemplo rejillas de transmision difractiva oblicua y/o rejillas de reflexion difractiva oblicua, que captan y reciben la luz, respectivamente, en/desde un area activa que comprende una gufa de ondas plana 1102 donde las 5 estructuras difractivas oblicuas estan en lfnea con la gufa de ondas plana del area activa es decir la gufa de ondas plana esta contenida en el mismo plano que las estructuras difractivas oblicuas.
En general, cualquiera de las caracterfsticas tecnicas y/o formas de realizacion descritas anteriormente y/o a continuacion pueden combinarse en una forma de realizacion. Alternativamente o adicionalmente cualquiera de las 10 caracterfsticas tecnicas y/o formas de realizacion descritas anteriormente y/o a continuacion pueden estar en formas de realizacion separadas. Alternativamente o adicionalmente cualquiera de las caracterfsticas tecnicas y/o formas de realizacion descritas anteriormente y/o a continuacion pueden combinarse con cualquiera de las otras caracterfsticas tecnicas y/o formas de realizacion descritas anteriormente y/o a continuacion para proporcionar cualquiera de las formas de realizacion.
15
En las reivindicaciones del dispositivo que enumeran varios medios, varios de estos medios pueden incorporarse por el mismo artfculo del hardware. El mero hecho de que ciertas medidas se enumeren en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes o se describan en diferentes formas de realizacion no indica que una combinacion de estas medidas no pueda utilizarse ventajosamente.
20
Debe hacerse hincapie en que el termino "comprende/comprendiendo" cuando se usa en esta memoria descriptiva se toma para especificar la presencia de caracterfsticas, numeros enteros, etapas o componentes indicados, pero no excluye la presencia o adicion de una o mas caracterfsticas, numeros enteros, etapas, componentes o grupos de los mismos.
25
Anteriormente y posteriormente, los numeros tipo pueden referirse a elementos/caracterfsticas tecnicas tipo.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo (100) para codificar una posicion de un objeto, que comprende 5 - una primera fuente de luz (101);
    - un primer elemento de colimacion (102) adaptado para formar la primera luz colimada a partir de la primera fuente de luz (101), la primera luz colimada que comprende un primer haz de luz colimada (111);
    - un soporte (103) adaptado para guiar la primera luz colimada, el soporte (103) que comprende una primera estructura de redireccion de la luz primaria (104) y una segunda estructura de redireccion de la luz primaria (105),
    10 donde la primera estructura de redireccion de la luz primaria comprende una pluralidad de prismas incluyendo un primer prisma que tiene una superficie planar; y
    - Un dispositivo de deteccion (108) para codificar un objeto con respecto a un area activa (109) de un plano de codificacion;
    15 donde la primera estructura de redireccion de la luz primaria (104) se adapta para redireccionar al menos una parte del primer haz de luz colimada (111) a traves del area activa (109) en la segunda estructura de redireccion de la luz primaria (105); y
    donde la segunda estructura de redireccion de la luz primaria (105) se adapta para redireccionar la luz (122) recibida 20 a partir de la primera estructura de redireccion de la luz primaria (104) en el dispositivo de deteccion (108).
  2. 2. Un dispositivo segun la reivindicacion 1, donde el soporte comprende ademas una primera estructura de redireccion de la luz secundaria (106) y una segunda estructura de redireccion de la luz secundaria (107), donde la primera estructura de redireccion de la luz secundaria (106) se adapta para redireccionar al menos una
    25 parte del segundo haz de luz colimada a traves del area activa (109) en la segunda estructura de redireccion de la luz secundaria (107), el segundo haz de luz colimada posiblemente comprendido dentro de la primera luz colimada y donde la segunda estructura de redireccion de la luz secundaria (107) se adapta para redirigir la luz (121) recibida desde la primera estructura de redireccion de la luz secundaria (106) en el dispositivo de deteccion (108).
    30 3. Un dispositivo segun la reivindicacion 2, que comprende una estructura de divisor de haz (117) que
    esta adaptada para dividir al menos una parte de la primera luz colimada en el primer haz de luz colimada (111) y el segundo haz de luz colimada.
  3. 4. Un dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3, que comprende una segunda fuente de 35 luz (1502) y un segundo elemento de colimacion (1501) para formar una segunda luz colimada a partir de la segunda
    fuente de luz, donde el segundo haz de luz colimada comprende al menos una parte de la segunda luz colimada.
  4. 5. Un dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde una normal a la superficie planar del primer prisma y el plano de codificacion forman un angulo en el intervalo desde aproximadamente 0°
    40 hasta aproximadamente 15°.
  5. 6. Un dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la superficie planar del
    primer prisma es perpendicular al plano de codificacion y forma un angulo de incidencia con el primer haz de luz,
    donde el angulo de incidencia esta en el intervalo desde 30° hasta aproximadamente 60°, p refe rente me nte
    45 aproximadamente 45°.
  6. 7. Un dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el area activa es aire.
  7. 8. Un dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una gufa de ondas
    50 plana (502, 602) que tiene una primera area superficial que define al menos parcialmente el area activa.
  8. 9. Un dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, donde el soporte comprende ademas un primer espejo (1201) y un segundo espejo (1202), donde el primer espejo (1201) esta adaptado para reflejar una parte del primer haz de luz colimada (111) y el segundo espejo esta adaptado para reflejar una parte del segundo
    55 haz de luz colimada.
  9. 10. Un procedimiento que codifica una posicion de un objeto, que comprende
    - redireccionar en una primera estructura de redireccion de la luz primaria (104) al menos una parte de un primer haz 60 de luz colimada (111) recibido desde una fuente de luz (101) por medio de un elemento de colimacion (102) a traves
    de un area activa (109) y en una segunda estructura de redireccion de la luz primaria (105), donde la primera estructura de redireccion de la luz primaria comprende una pluralidad de prismas incluyendo un primer prisma que tiene una superficie planar; y
    - redireccionar en la segunda estructura de redireccion de la luz primaria (105) al menos una parte de la luz recibida 5 desde la primera estructura de redireccion de la luz primaria (104) en un dispositivo de deteccion (108);
    - codificar la posicion del objeto con respecto al area activa (109) como funcion de la cantidad de luz recibida en el dispositivo de deteccion (108).
  10. 11. Un procedimiento segun la reivindicacion 10, que ademas comprende
    10
    - redireccionar en una primera estructura de redireccion de la luz secundaria (106) al menos una parte de un segundo haz de luz colimada a traves del area activa (109) y en una segunda estructura de redireccion de la luz secundaria (107); y
    - redireccionar en la segunda estructura de redireccion de la luz secundaria (107) al menos parte de la luz recibida 15 desde la primera estructura de redireccion de la luz secundaria (106) en el dispositivo de deteccion (108).
  11. 12. Un procedimiento segun la reivindicacion 11, que comprende la division del primer haz de luz colimada recibido desde el elemento de colimacion (102) en el primer haz de luz colimada y el segundo haz de luz colimada.
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