发明名称 具多列侦测器阵列之光学定位装置
摘要 本发明之一具体实施例揭示一种用于藉由决定一表面之一连串影像中之光学特征之位移而感测一资料输入装置与该表面之间之相对移动之光学位移感测器。该感测器包括沿一相关轴配置之复数个线性梳形阵列(LCA)。每一LCA包含一列平行于该相关轴之光敏元件。另一具体实施例揭示一种感测一资料输入装置横跨一表面之移动之方法。使用沿第一轴配置之第一复数个线性梳形阵列(LCA)以及沿非平行于该第一轴之第二轴配置之第二复数个LCA来侦测从该表面之一被照射部分反射之光之强度图案。其他具体实施例亦描述于本发明中。
申请公布号 TWI263770 申请公布日期 2006.10.11
申请号 TW094116499 申请日期 2005.05.20
申请人 希力康灯光机械公司 发明人 查尔斯B 罗克斯洛;大卫A 里赫帝;雅加I 特里斯那迪;克林顿B 卡利希尔
分类号 G01B11/00;G09G5/00 主分类号 G01B11/00
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种用于藉由决定一表面之一连串影像中之光 学特征之位移而感测一资料输入装置与该表面之 间之相对移动之光学置移感测器,该感测器包含: 沿一相关轴配置之复数个线性梳形阵列(LCA), 其中每一LCA包含一列平行于该相关轴之光敏元件 。 2.如请求项1之光学位移感测器,其进一步包含: 比较器电路,其用于比较来自每一LCA之一线路信号 之一品质与来自该侦测器中之其他LCA之线路信号 之品质;以及 选择电路,其用于选择具有最佳该品质的一线路信 号作为该侦测器的一输出信号。 3.如请求项2之光学置移感测器,其中该比较器电路 比较该等线路信号的大小。 4.如请求项1之光学位移感测器,其进一步包含: 加权电路,其系配置成对来自每一LCA之一线路信号 进行加权,加权的依据为该线路信号的一品质相对 于该侦测器中其他LCA之线路信号之该品质,以及 组合电路,其系配置成组合该等加权的线路信号以 产生一输出信号。 5.如请求项1之光学置移感测器,其进一步包含: 一递回滤波器,其系配置成处理来自该等LCA的线路 信号输出。 6.如请求项5之光学位移感测器,其中该递回滤波器 包含一卡尔曼(Kalman)滤波器。 7.如请求项1之光学位移感测器, 其中每一LCA包括交错的复数组光敏元件,每一组具 有M个光敏元件,以及 其中来自一组中之该等光敏元件之每一光敏元件 之信号系与该LCA内之其他组中的对应侦测器电性 组合以产生M个群组信号,并且以代数方式将来自 该LCA内之该等M个群组信号组合以为该LCA产生该线 路信号。 8.如请求项1之光学位移感测器,其包含至少二复数 个LCA,其中该第一复数个LCA之轴与该第二复数个LCA 之轴交叉。 9.如请求项8之光学位移感测器,其中该等第一与第 二复数个LCA各包含至少三LCA,并且其中每一LCA包含 一列光二极体。 10.如请求项9之光学位移感测器,其中每一列包含 至少128个光二极体。 11.如请求项1之光学位移感测器,其进一步包含: 一照明器,其具有一同调光源;以及 照明光学元件,其系配置成以来自该照明器的同调 光照射该表面之一部分。 12.如请求项2之光学位移感测器,其进一步包含: 成像光学元件,其系配置成在该复数个LCA上产生从 该表面之该被照射部分反射之光之一强度图案,其 中该光强度图案包含复数个斑点。 13.如请求项2之光学位移感测器,其中该同调光源 包含一垂直腔表面发射雷射(VCSEL)。 14.一种感测一资料输入装置横跨一表面移动之方 法,该方法包含: 使用沿第一轴配置之第一复数个线性梳形阵列(LCA )以及沿非平行于该第一轴之第二轴配置之第二复 数个LCA来侦测从该表面之一被照射部分反射之光 之一强度图案,以及 其中该第一复数个LCA中的每一LCA包含在平行于该 第一轴之一列中的复数个光敏元件,以及 其中该第二复数个LCA中的每一LCA包含在平行于该 第二轴之一列中的复数个光敏元件。 15.如请求项14之方法,其进一步包含: 比较来自每一LCA之一线路信号之一品质与该相同 复数个LCA中之其他LCA之线路信号之品质;以及 选择具有最高品质之该线路信号作为来自每一复 数个LCA之一输出信号。 16.如请求项14之方法,其进一步包含: 根据该线路信号之一品质对来自该第一复数个LCA 中之每一LCA之一线路信号进行加权; 将来自该第一复数个LCA之该等加权的线路信号组 合以从该第一复数个LCA产生一输出信号; 根据该线路信号之一品质对来自该第二复数个LCA 中之每一LCA之一线路信号进行加权;以及 将来自该第二复数个LCA之该等加权的线路信号组 合以从该第二复数个LCA产生一输出信号。 17.如请求项14之方法,其进一步包含: 应用递回滤波以处理来自该第一复数个LCA之线路 信号输出,从而产生第一输出信号;以及 应用递回滤波以处理来自该第二复数个LCA之线路 信号输出,从而产生第二输出信号。 18.如请求项14之方法,其中该光强度图案包含复数 个斑点,并且该方法进一步包含根据从该表面之该 被照射部分反射至该LCA上之光之强度图案而从每 一LCA产生一独立的线路信号。 19.如请求项14之方法,其中每一LCA包括交错的数组 光敏元件,每组具有M个光敏元件,并且其中该方法 进一步包含: 将来自一群组中之该等光敏元件之每一光敏元件 之信号与该LCA内之其他群组中之对应侦测器电耦 合,以产生M个群组信号;以及 以代数方式将来自该LCA内之该等群组信号相组合 以为该LCA产生该线路信号。 20.一种光学定位装置,该装置包含: 一同调光源; 照明光学元件,其系配置成以来自该同调光源的光 照射一表面区域; 成像光学元件,其系系配置成自该被照射的表面区 域投射光之一斑点图案;以及 一侦测器,其包括沿第一轴定向的第一复数个线性 梳形阵列以及沿非平行于该第一轴之第二轴定向 的第二复数个线性梳形阵列。 图式简单说明: 图1A与1B分别说明从光滑表面反射之光之绕射图案 以及从粗糙表面反射之光之干涉图案中的斑点; 图2为根据本揭示内容之一具体实施例之基于斑点 之OPD之功能方块图; 图3为根据本揭示内容之一具体实施例具有交错光 敏元件群组之一阵列之方块图; 图4为根据本揭示内容之一具体实施例之图3之阵 列之一模拟信号之一曲线图; 图5为根据本揭示内容之一具体实施例之具有多列 交错光敏元件群组之一阵列之配置之方块图以及 所产生之同相信号; 图6为根据本揭示内容之一具体实施例具有交错光 敏元件群组之一阵列之模拟信号之曲线图,其中将 来自每第四个光敏元件之信号电耦合或组合在一 起; 图7为根据本揭示内容之一具体实施例具有六十四 个以4N组态耦合之光敏元件并运作于最大速率之81 %下的一侦测器之估计速率之柱状图; 图8为根据本揭示内容之一具体实施例说明与具有 以4N组态耦合之光敏元件之侦测器之元件数目成 函数关系之误差率的曲线图; 图9为说明根据本揭示内容之一具体实施例之误差 率对信号大小之相依性的曲线图; 图10为根据本揭示内容之具体实施例说明与具有 多列以4N组态耦合之光敏元件之侦测器之元件数 目成函数关系之误差率的曲线图; 图11为根据本揭示内容之具体实施例说明具有以 各种组态耦合之交错光敏元件群组之一阵列之模 拟信号的曲线图; 图12为根据本揭示内容之一具体实施例具有以5N组 态耦合之光敏元件之一阵列之一配置以及主要与 正交加权因数之方块图; 图13为根据本揭示内容之一具体实施例具有以6N组 态耦合之光敏元件之一阵列之一配置以及主要与 正交加权因数之方块图; 图14为根据本揭示内容之一具体实施例具有以4N组 态耦合之光敏元件之一阵列之一配置以及主要与 正交加权因数之方块图; 图15为根据本揭示内容之一具体实施例具有以6N组 态耦合以及以4N组态耦合之光敏元件之多列阵列 之配置之方块图; 图16为根据本揭示内容之一具体实施例利用电流 镜以重复使用相同元件输出之方式来实施4N/5N/6N 加权组以产生多个独立信号用于运动估计之电路 之一具体实施例之示意图; 图17说明根据本揭示内容之一具体实施例具有端 对端连接而非上下相互连接之二列之多列阵列之 一配置;以及 图18说明根据本揭示内容之一具体实施例处于二 维阵列中之光侦测器元件之配置。
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