[發明專利]具有定形照射的光學定位裝置

無效

• 申請號: 200580022624.2
• 申請日: 2005-05-19
• 公開（公告）號: CN101164075A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發明（設計）人: C·B·卡利斯爾;J·I·特里斯納迪;C·B·羅克斯洛;D·A·萊霍蒂
• 申請（專利權）人: 硅光機器公司
• 主分類號: G06M7/00
• 分類號: G06M7/00;H01J40/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;陳景峻

相關申請交叉引用

本申請要求由發明人Clinton?B.Carlisle、Jahja?I.Trisnadi、Charles?B.Roxlo和David?A.LeHoty于2004年5月21日提交的、題目為“Opticalposition?sensing?device?having?shaped?illumination”的美國臨時申請No.60/573,394的權益。上述美國臨時申請的公開內容通過引用全部結合在本文中。

本申請還要求由發明人David?A.LeHoty、Douglas?A.Webb、CharlesB.Roxlo、Clinton?B.Carlisle和Jahja?I.Trisnadi于2004年5月21日提交的、題目為“Optical?position?sensing?device?having?a?detector?array?usingdifferent?combinations?of?shared?interlaced?photosensitive?elements”的美國臨時申請No.60/573,075的權益。上述美國臨時申請的公開內容通過引用全部結合在本文中。

技術領域

本發明一般涉及光學定位裝置(OPD)，以及使用這種裝置感測移動的方法。

背景技術

指示裝置，例如計算機鼠標或跟蹤球，用于將數據輸入到個人計算機和工作站中，并與它們對接。這種裝置允許在監控器上光標快速重新定位，且在許多文本、數據庫和圖形程序中都很有用。用戶通過在一個表面上移動鼠標，使光標在與鼠標的移動成比例的方向和距離上移動來控制光標。備選的是，手在靜止裝置上的移動也可用于同樣目的。

計算機鼠標有光學和機械兩種型式。機械鼠標通常使用旋轉球來檢測移動，且一對軸編碼器與球接觸以產生數字信號，由計算機用來移動光標。機械鼠標的一個問題在于，由于污垢積累等原因在持續使用后易于不精確和出故障。此外，機械元件特別是軸編碼器的移動和綜合磨損必然限制裝置的有用壽命。

上述機械鼠標問題的一個解決方案是開發光學鼠標。光學鼠標已經非常普及，因為它們更為健壯，且可提供更好的指示精確度。

用于光學鼠標的主要常規技術依賴于以切線入射而照射表面的發光二極管(LED)、捕獲綜合圖像的二維CMOS(互補金屬氧化物半導體)檢測器、以及使連續圖像相關聯以確定鼠標已移動的方向、距離和速度的軟件。這種技術通常提供良好的精確度，但卻有光學效率低和相對高的圖像處理要求等問題。

另一途徑是使用一維陣列的光傳感器或檢測器，如光電二極管。表面的連續圖像由成像光學器件捕獲，轉換到光電二極管上，并作比較以檢測鼠標的移動。光電二極管可直接用導線連接成組，便于移動檢測。這降低了光電二極管的要求，并能作快速模擬處理。這種鼠標的一個實例在授予Dandliker等人的美國專利No.5,907,152中公開。

在Dandliker等人的專利中公開的鼠標與標準技術的不同之處還在于它使用相干光源，例如激光器。來自相干源的光從粗糙表面散射開來產生光的隨機強度分布，稱為斑點(speckle)。使用基于斑點的圖案有幾個優點，包括高效的基于激光器的光產生以及即使在正常入射照射下的高對比度圖像。這就允許有更高效的系統，并節省電流消耗，這在無線應用中很有利，可以延長電池壽命。

雖然在基于LED的常規光學鼠標上有了重大改進，但這些基于斑點的裝置仍因許多原因并不能完全令人滿意。具體地說，使用激光器斑點的鼠標并未展示出當今技術水平的鼠標通常所需求的精確度，通常需要有小于0.5％或左右的路徑誤差。

本公開內容討論并提供了對現有技術光學鼠標和其它類似光學指示裝置的某些問題的解決方案。

發明內容

一個實施例涉及一種光學位移傳感器，用于通過確定在連續幀中光學特性的位移來感測數據輸入裝置和表面之間的相對移動。該傳感器至少包括照射器和檢測器。照射器有光源和照射光學器件，以照射部分表面。檢測器有多個光敏元件和成像光學器件。照射器和檢測器配置成使表面的照射部分與比檢測器光敏元件視場大50％相比要小。

另一實施例涉及一種通過確定在連續幀中光學特性的位移來感測數據輸入裝置和表面之間相對移動的方法。照射由光源產生，且照射被照射光學器件映射到部分表面上。照射從表面的照射部分反射，且反射的照射被成像光學器件映射到檢測器中光敏元件排列上。表面的照射部分與比光敏元件視場大50％相比要小。