[發(fā)明專利]用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080014583.3
• 申請(qǐng)日: 2010-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN102378953A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.C.舍曼;C.N.普雷素拉;C.海因克斯;A.彭切夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F3/03
• 分類號(hào): G06F3/03;G01S17/58;G01P3/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李靜嵐;劉鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及用于檢測(cè)物體相對(duì)于傳感器的移動(dòng)或反之傳感器相對(duì)于物體的移動(dòng)的方法。在具體應(yīng)用中，傳感器與用于計(jì)算機(jī)等的用戶輸入裝置相關(guān)聯(lián)，并且將針對(duì)這種應(yīng)用來對(duì)本發(fā)明具體說明，但是指出并沒有將本發(fā)明限定于這種應(yīng)用。

背景技術(shù)

圖1示意性地示出了包括激光器裝置2的光學(xué)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)1。如已知的那樣，激光器裝置實(shí)現(xiàn)為半導(dǎo)體激光器。鼠標(biāo)在例如桌面的表面4上移動(dòng)。激光器裝置2從出于簡(jiǎn)化目的而未示出的電源接收電流，并因此激光器2發(fā)射具有特定波長(zhǎng)的激光光束3，其被表面4所反射。激光器光的一部分被反射回激光器。從該反射的激光器光可以得出表示鼠標(biāo)1相對(duì)于表面的移動(dòng)速度的信號(hào)。

圖2是示出了測(cè)量原理的示意圖。激光器2包括半透明前鏡11和半透明后鏡12，在所述兩個(gè)鏡之間具有激光介質(zhì)13（半導(dǎo)體主體）。注意到，將鏡11、12示出為二維結(jié)構(gòu)，但實(shí)際上鏡11、12具有分層結(jié)構(gòu)。

激光介質(zhì)13內(nèi)部的激光器光被表示為主激光器光L0。該激光器光的一部分穿過前鏡11并且形成輸出光束3；該光也被表示為L(zhǎng)1。同樣地，激光器光的一部分穿過后鏡12并且形成測(cè)量光束5；該光也被表示為L(zhǎng)2。

可以認(rèn)為物體4構(gòu)成了具有漫射屬性的外部鏡，并且對(duì)入射光束L1進(jìn)行反射：這表示為反射光束L3。在附圖中，將反射光束L3示出為與入射光束L1具有角度的一維光束，但實(shí)際上反射光束L3具有一定的空間分布，并且該反射光束L3的一部分會(huì)指向前鏡11。因此，可以認(rèn)為物體4與前鏡11一起限定了一個(gè)外部腔。

在靜止條件下，激光介質(zhì)13內(nèi)部的光L0形成駐波。同樣地，在外部腔中的光L1和L3形成駐波，該駐波穿過前鏡11與激光介質(zhì)13內(nèi)部的光L0發(fā)生干涉。測(cè)量光束5具有恒定的強(qiáng)度。

假定物體4遠(yuǎn)離激光器2移動(dòng)。這意味著前鏡11與物體4之間的干涉腔的長(zhǎng)度不斷增加，即，前鏡11與物體4之間容納（fit）的駐波數(shù)量不斷增加。因此，在前鏡11位置處的干涉狀態(tài)從完全相長(zhǎng)的改變成完全相消的并且返回。這對(duì)激光介質(zhì)13中的干涉狀態(tài)有影響，進(jìn)而對(duì)測(cè)量光束5的光L5的強(qiáng)度有影響。因此，這個(gè)光L5在頻率fD處具有強(qiáng)度波動(dòng)，其與物體4相對(duì)于激光器2的移動(dòng)速度（即，其沿著光軸的分量）成比例。應(yīng)當(dāng)清楚的是，測(cè)量光束5可以被光學(xué)傳感器檢測(cè)，并且其輸出信號(hào)可以被信號(hào)處理器處理，以便處理這些強(qiáng)度波動(dòng)并由此計(jì)算物體速度。注意到，所述頻率fD等于多普勒頻率。

在這方面的一個(gè)問題在于無論物體朝向光學(xué)檢測(cè)器移動(dòng)還是遠(yuǎn)離光學(xué)檢測(cè)器移動(dòng)，都適用相同的解釋。換言之，利用如上所述的簡(jiǎn)單的測(cè)量構(gòu)造，不可能確定移動(dòng)方向。

如圖3A所示，已經(jīng)提出了通過給激光器提供三角形調(diào)制的激光器電流來解決該問題。激光器電流在兩個(gè)具有相同符號(hào)的極值I1和I2之間以線性方式變化。在半個(gè)電流周期期間，激光器電流I從I1增加到I2，變化率R1=dI/dt是基本恒定的。在另外半個(gè)電流周期期間，激光器電流I從I2減少到I1，變化率R2=dI/dt是基本恒定的；通常，R2=-R1。增加/減少激光器電流導(dǎo)致激光器溫度的升高/降低（如圖3B所示），進(jìn)而導(dǎo)致激光器光的波長(zhǎng)以基本恒定的變化率dλ/dt增加/減少（如圖3C所示），其中λ表示激光波長(zhǎng)。可以如下解釋該結(jié)果。假定物體遠(yuǎn)離激光器移動(dòng)，從而使得前鏡11與物體4之間的干涉腔的長(zhǎng)度不斷增加。如果電流量以及因此的激光波長(zhǎng)也不斷增加，則測(cè)量光L5的強(qiáng)度波動(dòng)的頻率降低；這通過圖3D的頻譜中的峰值f1表示。如果D/λ保持恒定，則降低的頻率甚至可以變?yōu)榈扔诹悖渲蠨表示前鏡11與物體4之間的距離。相反地，如果激光波長(zhǎng)不斷減少，則測(cè)量光L5的強(qiáng)度波動(dòng)頻率升高；這通過圖3B的頻譜中的峰值f2表示。注意到，位移|fD-f1|等于位移|fD-f2|。如圖3B中所示意性示出的那樣,測(cè)量光L5的強(qiáng)度波動(dòng)的光譜因此示出了兩個(gè)峰值f1和f2。另一方面，如果物體朝向激光器移動(dòng)，則再次獲得具有兩個(gè)頻率峰值的頻譜，但是現(xiàn)在，在電流量不斷減少的周期期間獲得較低的頻率。應(yīng)當(dāng)清楚的是，可以通過適當(dāng)編程的信號(hào)處理器從測(cè)量信號(hào)相對(duì)容易地導(dǎo)出該信息。

參考美國專利7.339.683可以得到更詳細(xì)的說明，其內(nèi)容通過引用合并于此。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有技術(shù)方法中的一個(gè)問題涉及這樣的一個(gè)事實(shí)，即，需要三角形調(diào)制器。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種方法和裝置，在不需要三角形信號(hào)發(fā)生器的情況下能夠檢測(cè)運(yùn)動(dòng)方向。