发明名称 光斑取像装置与方法
摘要 一种光斑取像装置与方法,系由光源发射一高同调性光,且高同调性光照射表面时,进而产生散射光,此散射光通过限光件,而使散射光发生绕射效应而产生绕射光,此绕射光彼此干涉而产生光斑,最后感测器撷取此光斑而成为光斑图,所以本发明系利用了绕射与干涉效应,使光斑的尺寸可变大,并且光斑的图像可清晰,容易辨别,因此,本发明的光斑取像装置与方法可以很稳定,且很灵敏。
申请公布号 TWI275781 申请公布日期 2007.03.11
申请号 TW094134281 申请日期 2005.09.30
申请人 国防部军备局中山科学研究院 发明人 黄宜裕;陈铭;王茂燃;黄文政;马心一
分类号 G01C3/00(2006.01);G01J9/00(2006.01);G06F3/033(2006.01) 主分类号 G01C3/00(2006.01)
代理机构 代理人 许世正 台北市信义区忠孝东路5段410号4楼
主权项 1.一种光斑取像装置,包含: 一光源,系发射一高同调性光,且该高同调性光照 射一表面,进而产生一个以上散射光; 一限光件,系使该等散射光产生一个以上绕射光, 且该等绕射光彼此干涉而产生一个以上光斑;及 一感测器,系接受该等光斑,而产生一第一光斑图, 当该限光件与该感测器相对该表面移动后,而产生 一第二光斑图,经由比对该第一光斑图与该第二光 斑图,以判断该限光件与该感测器之移动方向与移 动距离。 2.如申请专利范围第1项所述之光斑取像装置,其中 该限光件系为一微小透镜,系置于该感测器前,以 使该光斑成像于该感测器,亦使该等散射光产生该 等绕射光。 3.如申请专利范围第1项所述之光斑取像装置,更包 含一挡光板,系连接于该微小透镜之周围,用以阻 挡不取用的该散射光。 4.如申请专利范围第1项所述之光斑取像装置,其中 该限光件包含一光圈与一成像透镜,该成像透镜系 置于该光圈前,以使该等散射光通过该成像透镜而 成像于该感测器时,该等散射光通过该光圈而产生 该等绕射光,并且该等绕射光彼此干涉而产生该等 光斑,并成像于该感测器。 5.如申请专利范围第1项所述之光斑取像装置,其中 该限光件包含一光圈与一成像透镜,该光圈系置于 该成像透镜前,以使该等散射光通过该光圈而产生 该等绕射光,并且该等绕射光彼此干涉而产生该等 光斑,并成像于该感测器。 6.如申请专利范围第5项所述之光斑取像装置,更包 含一次光圈,系置于该光圈朝向该表面之侧,该次 光圈与该光圈系将限制该等散射光进入该感测器 之入射视角。 7.如申请专利范围第1项所述之光斑取像装置,更包 含一缩光单元,该缩光单元系为一聚光透镜,系置 于该光源前端,使该高同调性光成为一束收缩的光 束。 8.如申请专利范围第1项所述之光斑取像装置,更包 含一聚光透镜,系置于该光源前端,使该高同调性 光成为一束接近平行的光束。 9.如申请专利范围第8项所述之光斑取像装置,更包 含一缩光单元,该缩光单元系将该光源所发射的高 调性光之光束直径缩小。 10.如申请专利范围第9项所述之光斑取像装置,其 中该缩光单元包含一第一透镜与一第二透镜,该第 一透镜与该第二透镜之焦点互相重叠,使该高同调 性光之光束缩小。 11.如申请专利范围第9项所述之光斑取像装置,其 中该缩光单元包含一第一透镜与一第三透镜,该第 一透镜与该第三透镜之焦点重叠,且该第三透镜为 一发射透镜,使该高同调性光之光束缩小,且可减 少该第一透镜与该第三透镜之间距。 12.如申请专利范围第1项所述之光斑取像装置,其 中该光源为面射型雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VESEL),系可发射该高同调性光。 13.如申请专利范围第1项所述之光斑取像装置,其 中该光源为可发射高同调性光的边射型雷射。 14.如申请专利范围第1项所述之光斑取像装置,其 中该光源为可发射窄频光的发光二极体,以发射该 高同调性光。 15.一种雷射滑鼠,包含: 一光源,系发射一高同调性光,且该高同调性光照 射一表面,进而产生一个以上散射光; 一限光件,系使该等散射光产生一个以上绕射光, 且该等绕射光彼此干涉而产生一个以上光斑; 一感测器,系接受该等光斑,而产生一第一光斑图, 当该限光件与该感测器相对该表面移动时,而产生 一第二光斑图;及 一处理单元,以接受该第一光斑图与该第二光斑图 ,并且比对该第一光斑图与该第二光斑图,以判断 该限光件与该感测器之移动方向与移动距离。 16.如申请专利范围第15项所述之雷射滑鼠,其中该 限光件系为一微小成像透镜,系置于该感测器前, 以使该光斑成像于该感测器,亦使该等散射光产生 该等绕射光。 17.如申请专利范围第15项所述之雷射滑鼠,其中该 限光件包含一光圈与一成像透镜,该成像透镜系置 于该光圈前,以使该等散射光通过该成像透镜而成 像于该感测器时,该等散射光通过该光圈而产生该 等绕射光,并且该等绕射光彼此干涉而产生该等光 斑,并成像于该感测器。 18.如申请专利范围第15项所述之雷射滑鼠,其中该 限光件包含一光圈与一成像透镜,该光圈系置于该 成像透镜前,以使该等散射光通过该光圈而产生该 等绕射光,并且该等绕射光彼此干涉而产生该等光 斑,并成像于该感测器。 19.如申请专利范围第18项所述之雷射滑鼠,更包含 一次光圈,系置于该光圈朝向该表面之侧,该次光 圈与该光圈而限制该等散射光的入射视角。 20.如申请专利范围第15项所述之雷射滑鼠,更包含 一缩光单元,该缩光单元系为一聚光透镜,系置于 该光源前端,使该高同调性光成为一束收缩的光束 。 21.如申请专利范围第15项所述之雷射滑鼠,更包含 一聚光透镜,系置于该光源前端,使该高同调性光 成为一束接近平行的光束。 22.如申请专利范围第21项所述之雷射滑鼠,更包含 一缩光单元,该缩光单元系将该光源所发射的高调 性光之光束直径缩小。 23.如申请专利范围第22项所述之雷射滑鼠,其中该 缩光单元包含一第一透镜与一第二透镜,该第一透 镜与该第二透镜之焦点互相重叠,使该高同调性光 之光束缩小。 24.如申请专利范围第22项所述之雷射滑鼠,其中该 缩光单元包含一第一透镜与一第三透镜,该第一透 镜与该第三透镜之焦点重叠,且该第三透镜为一发 射透镜,使该高同调性光之光束缩小,且可减少该 第一透镜与该第三透镜之间距。 25.如申请专利范围第15项所述之雷射滑鼠,更包含 一次光圈,系置于该光圈朝向该表面之侧,该次光 圈与该光圈系将限制该等散射光进入该感测器之 入射视角。 26.如申请专利范围第15项所述之雷射滑鼠,其中该 光源为面射型雷射,系可发射该高同调性光。 27.如申请专利范围第15项所述之雷射滑鼠,其中该 光源为可发射高同调性光的边射型雷射。 28.如申请专利范围第15项所述之雷射滑鼠,其中该 光源为可发射窄频光的发光二极体,以发射该高同 调性光。 29.一种光斑取像方法,包含: 发射一束高同调性光; 该高同调性光入射一表面,而产生一散射光; 该散射光通过一限光件,而使该散射光发生绕射, 而产生一绕射光; 该绕射光彼此干涉,而产生一光斑;及 记录该光斑而成为一图像。 30.如申请专利范围第29项所述之光斑取像方法,其 中于记录该光斑而成为一图像的步骤后,更包含并 且经由图形比对该图像而辨识该光斑之移动的步 骤。 31.如申请专利范围第29项所述之光斑取像方法,其 中于发射一束高同调性光的步骤后,更包含缩小该 高同调性光的光束直径。 32.如申请专利范围第29项所述之光斑取像方法,其 中于该高同调性光入射一表面,而产生一散射光的 步骤后,更包含该散射光通过一次光圈,使该次光 圈与该限光件之组合限制该散射光的入射角度的 步骤。 图式简单说明: 「第1A图」、「第1B图」与「第1C图」系显示本发 明之系统架构图。 「第2图」系显示本发明之使用限光件产生绕射现 象之示意图。 「第3图」系显示本发明之光斑形成示意图。 「第4图」系显示本发明之光斑移动关系图。 「第5A图」与「第5B图」系显示本发明之光程差示 意图。 「第6A图」、「第6B图」与「第6C图」系显示本发 明之缩光单元不同实施例示意图。 「第7图」系显示本发明之加设次光圈示意图。 「第8图」系显示本发明之应用示意图。 「第9A图」与「第9B图」系显示本发明之光斑取像 方法示意图。
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