[發明專利]運動感測方法及使用該方法的運動感測裝置

無效

• 申請號: 201010149623.7
• 申請日: 2010-04-07
• 公開（公告）號: CN101825645A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 翁煥翔
• 申請（專利權）人: 矽創電子股份有限公司
• 主分類號: G01P3/68
• 分類號: G01P3/68;G01P15/03;G01H9/00
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術領域

本發明是有關于一種運動感測方法及裝置，特別是關于一種以光影像傳感器上的明或暗區域的圖形或面積變化，量測質量塊或薄膜的移動或振動的運動感測方法及裝置。

背景技術

微機電系統的部份應用如用于偵測物體平移加速度的加速計(accelerometer)、用于感測物體轉動角速度的陀螺儀(gyroscope)、或用于感測聲音訊號的麥克風(microphone)等，是利用該微機電系統中的質量塊或薄膜的移動或振動，以電訊號的方式呈現，反應其所感測到的物理量。由于對物體在各類物理量上感測需求目增，且對于量測裝置微小化的要求下，使微機電逐漸地運用在相關物理量量測領域上，其中常見的針對微機電系統中質量塊或薄膜的移動或振動的感測方式計有：電容式、壓電式及光學式。

電容式感測裝置是利用質量塊(或薄膜)位移(或振動)時造成電容板(capacitive?plates)間電容變化，量測出使質量塊(或薄膜)位移(或振動)的物理量。然而，電容式感測裝置在高加速度沖擊之下，質量塊(或薄膜)很有可能會與電容板碰觸而黏著一起，使微機電系統失效。此外，利用電容來量測物理量，容易因線路上的寄生電容而影響到所量測物理量的精確度。

壓電式感測裝置則是利用材料在受到外力或壓力時，產生電壓變化或者電阻變化的特性來量測物理量。壓電式感測裝置的主要缺點在于：壓電材料的電阻會隨著溫度的變化而改變，因此壓電式感測裝置很難維持高靈敏度。此外，量取壓電式的訊號時，需要藉助高電阻，而高電阻易增加噪聲。

此外，目前主要的光學式感測裝置是設計以干涉光強度變化來反應物理量。雖然利用干涉光來量測物理量可獲得較為準確的加速度值，可是使光產生干涉的光學設計復雜，且組裝需要良好的校準，使得組裝不易。

有鑒于前述種種現有質量塊或薄膜運動感測裝置的缺失，因此，有必要設計一種簡單、容易組裝且具有高量測可靠度的運動感測裝置。

發明內容

針對前述種種問題，本發明提供一種運動感測裝置，其感測一光影像傳感器上明或暗區域的位移、形狀或大小的變化，以計算出運動感測裝置中的可動件移動、轉動、振動、變形等物理量。本發明的運動感測裝置具有簡單、容易組裝且具有高量測可靠度等的優點。

為了達到上述的目的，本發明是一種運動感測方法，其包含下列步驟：

提供一光感測組件于一可動件的一側邊，其中該可動件位于一微機電組件內，且該可動件的運動反應該微機電組件的受力；

提供一光源于該可動件、相對于該光感測組件的另一側邊，該光源產生一照射光，照射該可動件，其中該可動件遮擋部分的該照射光，使該照射光局部照射該光感測組件；

自該光感測組件擷取復數個明暗影像；以及

分析各該明暗影像中明暗區域的變化，以決定該可動件的運動。

本發明中，其中該可動件是一質量塊或一薄膜，而該質量塊或該薄膜具有一開孔，其中該照射光透過該開孔局部照射該光感測組件。

本發明中，其中該可動件是一質量塊，而該部分的該照射光為該質量塊的一側邊所遮擋。

本發明中，其中該可動件是一不透光的彈性組件，該彈性組件是用于支持一質量塊的彈性運動，而該部分的該照射光為該彈性組件所遮擋。

本發明中，其中分析各該明暗影像中明暗區域的變化的該步驟包含分析各該明暗影像中一明暗邊界的位置變化。

本發明中，其中分析各該明暗影像中明暗區域的變化的該步驟包含分析各該明暗影像中該明暗區域的面積變化或形狀變化。

本發明還公開了一種運動感測裝置，包含：

一光感測組件，是用于獲取一明暗影像；

一光源，是用于產生投向該光感測組件的一照射光；以及

一質量塊，彈性地懸置于該光感測組件與該光源間的該照射光的光路徑上，該質量塊具有一透光部，其中該照射光透過該透光部局部照射該光感測組件，以產生該明暗影像。

本發明中，其中該質量塊是一非透光材料，而該透光部是一開孔。

本發明中，其中該開孔的形狀是圓形、三角形、四邊形、多邊形或十字形狀。

本發明中，其中該開孔為圓形，而該開孔的內徑介于20至30微米。

本發明中，其中該開孔為方形，而該開孔各邊的長度介于20至30微米。

本發明中，其中該質量塊是一透光材料，而該質量塊另包含一不透光層與一形成于該不透光層上的開孔，而該透光部是該開孔。

本發明中，其中該不透光層是一不透光金屬膜。

本發明中，其中該開孔的形狀是圓形、三角形、四邊形、多邊形或十字形狀。

本發明中，其中該光源是發光二極管或雷射二極管。