发明名称 使用交错光敏元件的不同组合之光学定位装置
摘要 本发明系揭示一种用于藉由决定一表面之一连串讯框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。该感测器包括至少一侦测器、第一电路与第二电路。该侦测器包括组织成第一与第二阵列的复数个光敏元件。该第一电路系配置成组合来自该第一阵列之每第M个元件之信号以产生M个群组信号,并且该第二电路系配置成组合来自该第二阵列之每第M’个元件之信号以产生M’个群组信号。M与M’为彼此不同的数字。还揭示其他具体实施例。
申请公布号 TWI269019 申请公布日期 2006.12.21
申请号 TW094116523 申请日期 2005.05.20
申请人 希力康灯光机械公司 发明人 大卫A 里赫帝;道格拉斯A 韦伯;查尔斯B 罗克斯洛;克林顿B 卡利希尔;雅加I 特里斯那迪
分类号 G01B11/00(2006.01);G09G5/00(2006.01) 主分类号 G01B11/00(2006.01)
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讯框中之光 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,该感测器包含: 一侦测器,其包括组织成第一与第二阵列的复数个 光敏元件; 第一电路,其系配置成将来自该第一阵列的每第M 个元件之信号组合以产生M个群组信号;以及 第二电路,其系配置成将来自该第二阵列的每第M' 个元件之信号组合以产生M'个群组信号, 其中M与M'为彼此不同的数字。 2.如请求项1之光学位移感测器,其中该等第一与第 二阵列包括至少一共享光敏元件。 3.如请求项2之光学位移感测器,其进一步包含: 一电流镜面电路,其系配置成从该共享光敏元件复 制光电流。 4.如请求项2之光学位移感测器,其中该等第一与第 二阵列共享实质上所有该等光敏元件。 5.如请求项4之光学位移感测器,其进一步包含: 电流镜面电路,其系配置成从实质上所有该等光敏 元件复制光电流。 6.如请求项1之光学位移感测器,其中每一该阵列包 含一平行于一轴配置的线性梳形阵列(LCA)。 7.如请求项6之光学位移感测器,其进一步包含: 配置成从该等M个群组信号产生一第一对线路信号 之电路;以及 配置成从该等M'个群组信号产生一第二对线路信 号之电路。 8.如请求项7之光学位移感测器,其中当该资料输入 装置沿一不垂直于该轴之方向移动时,该等线路信 号在形式上系振荡的。 9.如请求项8之光学位移感测器,其进一步包含: 计算电路,其系配置成使用下列方程式从一线路信 号计算该资料输入装置沿该轴移动之一速率之一 分量v: v=f*p/ f为讯框速率,p为侦测器间距,并且为朝一相同方 向之一先前二零交越之间的讯框数目。 10.如请求项7之光学位移感测器,其中该线路信号 产生电路包含对该等群组信号进行加权之加权电 路。 11.如请求项10之光学位移感测器,其中该等M个群组 信号各系藉由M个同相加权因数之一以及M个正交 加权因数之一来加权,并且其中该等M'个群组信号 各系藉由M'个同相加权因数之一以及M'个正交加权 因数之一来加权。 12.如请求项11之光学位移感测器,其中使用下列方 程式来计算该等同相加权因数(S1)以及该等正交加 权因数(S2): 以及 其中j为从0至M-1,并且N=M,其系针对用于产生该第一 对线路信号之该等M个群组信号,以及 其中j为从0至M'-1,并且N=M',其系针对用于产生该第 二对线路信号之该等M'个群组信号。 13.如请求项1之光学位移感测器,其进一步包含: 比较电路,其系配置成比较从该等M个群组信号产 生之一线路信号之品质与从该等M'个群组信号产 生之另一线路信号之品质;以及 选择电路,其系配置成根据该比较结果来选择一较 高品质的线路信号。 14.如请求项1之光学位移感测器,其进一步包含: 加权与组合电路,其系配置成根据一信号品质特征 对线路信号进行加权并组合该等加权之线路信号 。 15.一种使用一光学位移感测器来感测一资料输入 装置横跨一表面之移动之方法,该光学位移感测器 具有一侦测器,该侦测器包括组织成第一与第二阵 列之复数个光敏元件,该方法包含: 在该复数个光敏元件上接收由该表面之一部分反 射的光所产生的一强度图案; 将来自该第一阵列的每第M个元件之信号组合以产 生M个群组信号;以及 将来自该第二阵列的每第M'个元件之信号组合以 产生M'个群组信号, 其中M与M'为彼此不同的数字。 16.如请求项15之方法,其中该等第一与第二阵列共 享光敏元件。 17.如请求项15之方法,其进一步包含: 从该等M个群组信号产生一第一对振荡线路信号; 以及 从该等M'个群组信号产生一第二对振荡线路信号 。 18.如请求项17之方法,其进一步包含: 比较从该等M个群组信号产生之一线路信号之品质 与从该等M'个群组信号产生之另一线路信号之品 质;以及 根据该比较结果来选择一较高品质的线路信号。 19.如请求项17之方法,其进一步包含: 根据一信号品质特征对线路信号进行加权;以及 组合该等加权之线路信号。 20.一种光学定位装置,该装置包含: 一位于光敏元件中之一二维阵列,该阵列系组织成 一MM'元件图案,重复该等图案以形成该阵列;以及 组合电路,其系配置成组合来自该图案内一相同位 置中之每一元件之信号以产生MM'个群组信号。 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以斑点为 主之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 率对信号幅度之相依性的曲线图; 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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