发明名称 光学位移感测器、使用光学位移感测器感测移动之方法、以及感测移动之装置
摘要 本发明所描述之一实施例系关于一种用于藉由侦测一表面之连续影像中的光学特征之位移来感测跨越该表面之一资料输入装置的移动之光学位移感测器。该感测器包括一具有一阵列之侦测器,该阵列包括若干(N)组感光元件,每一组具有若干(M)感光元件,其中M大于二且不等于四。来自一组中之该等感光元件的每一者之讯号与其它组中之相应感光元件电耦合或组合,以自M个交错组之感光元件产生一总数为M之独立组讯号。本发明亦描述其它实施例。
申请公布号 TWI286286 申请公布日期 2007.09.01
申请号 TW094116497 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;查尔斯B 罗克斯洛;雅加I 特里斯那迪;克林顿B 卡利希尔
分类号 G06F3/033(2006.01) 主分类号 G06F3/033(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 1.一种用于藉由判定一表面之连续影像中的光学 特征之位移来感测一资料输入装置与该表面之间 的相对移动之光学位移感测器,该感测器包含: 一具有一感光元件阵列之侦测器; 该阵列内之多组该等感光元件,每一组具有一相同 数目M之该等感光元件,其中M大于二且不等于四;及 求和电路,其经组态以将来自每一组中之相应元件 的输出讯号相加,以便自该阵列产生M组讯号。 2.如请求项1之光学位移感测器,其进一步包含: 组合电路,其经组态以产生包含该等组讯号之一线 性组合的至少一线路讯号。 3.如请求项2之光学位移感测器,其中该组合电路产 生一同相讯号及一正交讯号,且其中该等同相与正 交讯号之间的一相差指示该相对移动之一方向。 4.如请求项2之光学位移感测器,其中该组合电路包 括加权电路以加权该等组讯号。 5.如请求项4之光学位移感测器,其中每一组讯号由 一同相加权因数(S1)及一正交加权因数(S2)加权。 6.如请求项5之光学位移感测器,其中使用 来计算该同相加权因数(S1)及该正交加权因数(S2), 其中j为视被加权之该组讯号而定的自0至M-1中之 一数字,且为一相位。 7.如请求项1之光学位移感测器,其中M为一来自由 三、五及六组成之一组数字中的数字。 8.如请求项1之光学位移感测器,其中M至少为5。 9.如请求项1之光学位移感测器,其中该阵列包含一 第一线性梳状阵列,其中该等组之感光元件沿一第 一轴顺次配置。 10.如请求项9之光学位移感测器,其进一步包含一 第二线性梳状阵列,其包含沿一第二轴顺次配置之 多组感光元件,其中该第二轴与该第一轴不平行。 11.如请求项10之光学位移感测器,其进一步包含: 一具有一相干光源及照明光学器件以照明该表面 之一部分的照明器。 12.如请求项11之光学位移感测器,其中该侦测器进 一步包含成像光学器件,且其中该照明器及该侦测 器经组态以于该第一及该第二线性梳状阵列上产 生一自该表面之该照明部分反射的光之强度图案, 该强度图案包含复数个斑点。 13.如请求项9之光学位移感测器,其中当该资料输 入装置以一不垂直于该第一轴之方向移动时,该等 组讯号大体上为正弦形式。 14.如请求项13之光学位移感测器,其中使用 v=f*p/ 来计算沿该第一轴的该资料输入装置之移动的一 速率之一分量v,其中f为一讯框率,p为一组中之两 个互连感光元件之间的一间距或间隔,且为一先 前两个朝正向变化的零交叉之间的一时间。 15.一种用于使用一具有一侦测器之光学位移感测 器来感测跨越一表面之一资料输入装置的移动之 方法,该侦测器具有一包括若干组(N)感光元件之阵 列,每一组具有若干(M)感光元件,其中M大于二(2)且 不等于四(4),该方法包含: 在该阵列上接收一由自该表面之一部分反射的光 所产生之强度图案;及 将来自一组中之该等感光元件的每一者之讯号与 其它组中之相应侦测器电为接或组合,以产生一总 数为M之独立组讯号。 16.如请求项15之方法,其中该阵列包含一线性梳状 阵列,且进一步包含组合该等组讯号以自该线性梳 状阵列产生至少一线路讯号。 17.如请求项16之方法,其中组合该等组讯号包含在 组合该等组讯号以产生该线路讯号之前加权每一 组讯号。 18.如请求项17之方法,其中加权每一组讯号包含使 每一组讯号与一同相加权因数(S1)及一正交加权因 数(S2)相乘。 19.如请求项18之方法,其中使用 及 来计算加权因数(S1)及(S2),其中j为视被加权之该组 讯号而定的自0至M-1中之一数字,且为一相位。 20.一种经组态以感测相对于一表面之移动的设备, 该设备包含: 一包括M个交错组之感光元件的阵列,其中M大于二 且不等于四; 经组态以将一由自该表面之一部分反射的光产生 之强度图案映射于该阵列上之光学器件;及 来自每一组中之该等感光元件的每一者以产生一 总数为M之独立组讯号的组合讯号。 图式简单说明: 图1A及图1B分别说明自光滑表面反射之光的绕射图 案及自粗糙表面反射之光线的干扰图案中之斑点; 图2系根据本揭示内容之一实施例的基于斑点之OPD 的功能方块图; 图3系根据本揭示内容之一实施例的具有交错组之 感光元件的阵列之方块图; 图4系根据本揭示内容之一实施例的来自图3之阵 列的模拟讯号之曲线图; 图5系根据本揭示内容之一实施例的具有多列交错 组之感光元件及产生的同相讯号之阵列的配置之 方块图; 图6系根据本揭示内容之一实施例的来自具有交错 组的感光元件之阵列的模拟讯号之曲线图,其中来 自每第四感光元件之讯号被电性耦合或组合; 图7系根据本揭示内容之一实施例的用于具有64个 感光元件、以4N组态耦接、且以最大速率之81%运 行的侦测器之估计速率的直方图; 图8系展示根据本揭示内容之一实施例的用于具有 以4N组态耦接之感光元件的侦测器作为元件数目 之函数的误差率之曲线图; 图9系展示根据本揭示内容之一实施例的误差率对 于讯号量値之相依性的曲线图; 图10系展示根据本揭示内容之一实施例的用于具 有多列以4N组态耦接之感光元件的侦测器作为元 件数目之函数的误差率之曲线图; 图11系展示根据本揭示内容之一实施例的来自具 有以各种组态耦接之交错组的感光元件之阵列的 模拟讯号的曲线图; 图12系根据本揭示内容之一实施例的具有以5N组态 耦接之感光元件及原始与正交加权因数之阵列的 配置之方块图; 图13系根据本揭示内容之一实施例的具有以6N组态 耦接之感光元件及原始与正交加权因数之阵列的 配置之方块图; 图14系根据本揭示内容之一实施例的具有以4N组态 耦接之感光元件及原始与正交加权因数之阵列的 配置之方块图; 图15系根据本揭示内容之一实施例的具有以6N组态 及以4N组态耦接之感光元件的多列阵列之配置的 方块图; 图16系利用用于以再使用相同元件输出之方式建 构4N/5N/6N加权组之电流镜以产生多个独立讯号用 于运动估计之电路的根据本揭示内容之一实施例 的示意图; 图17展示根据本揭示内容之一实施例的具有端端 相连而并非彼此上下连接的两列之多列阵列的配 置;及 图18展示根据本揭示之一实施例的二维阵列中之 光侦测器元件的配置。
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