CN100501314C - 在光学定位设备中的斑纹大小和传感器尺寸的测量 - Google Patents

Abstract

一个实施例涉及一种光学位移传感器，用于通过确定在连续的帧中光学特征的位移检测数据输入设备相对于一个表面的横向位移。这个传感器包括：至少一个相干光源(306)、照明一部分所说表面(304)的照明光学装置(308)、成像光学装置(310)、和具有周期距离的第一光敏元件阵列(302)。将照明器和检测器配置成可在第一光敏元件阵列(302)上产生从表面的照明部分反射的光的强度图案。强度图案包括多个斑纹，斑纹的平均斑纹直径在所说阵列(302)的周期距离的二分之一和2倍之间。

Description

在光学定位设备中的斑纹大小和传感器尺寸的测量

相关申请的交叉引用

本申请要求保护题目为“具有与传感器尺寸匹配的斑纹大小的基于斑纹的光学位置检测设备”的美国临时专利申请No.60/573062(申请日：2004年5月21日；发明人：Clinton B.Carlisle，Jahja I.Trisnadi，Charles B.Roxlo，和David A.LeHoty)的权益。在这里参照引用了上述美国临时专利申请的公开内容的全文。

本申请还要求保护题目为“具有检测器阵列的并且使用共享交错的光敏元件的不同组合的光学位置检测设备”的美国临时专利申请No.60/573075(申请日：2004年5月21日；发明人：David A.LeHoty，Douglas A.Webb，Charles B.Roxlo，Clinton B.Carlisle，和Jahja I.Trisnadi)的权益。在这里参照引用了上述美国临时专利申请的公开内容的全文。

技术领域

本发明一般涉及光学定位设备(OPD)以及使用光学定位设备检测移动的方法。

背景技术

可以使用指示设备，例如计算机鼠标或跟踪球，向个人计算机和工作站内输入数据和连接个人计算机和工作站。这样的指示设备可以在监视器上快速地再定位光标，并且在许多文本、数据库、和图形程序中是有用的。用户例如通过在一个表面上移动鼠标以使光标沿某个方向移动并且移动与鼠标的移动成比例的距离来控制光标。此外，可以使用在静止设备上手的移动达到相同的目的。

计算机鼠标有两个版本：光学版本和机械版本。机械式鼠标一般使用一个转动球来检测移动，并且使用与球接触的一对轴编码器来产生计算机为了移动光标所用的数字信号。机械式鼠标存在的一个问题是，在持续的使用后由于污垢积累等原因容易出现误差和故障。此外，机械结构元件特别是轴编码器的运动和最终产生的磨损必然限制了设备的可用寿命。

对于以上讨论的机械式鼠标存在的问题的一个解决方案已经开发了光学鼠标。因为光学鼠标比较牢固耐用并且可以提供较好的指示精度，所以光学鼠标已经变得很受欢迎。

用于光学鼠标的主要常规技术依靠掠入射照明一个表面的发光二极管(LED)、俘获所得图像的一个二维的CMOS(互补金属氧化物半导体)检测器、以及关联连续图像以确定鼠标移动的方向、距离、和速度的软件。这种技术在一般情况下都可获得良好的精度，但却碰到光学效率低和图像处理要求相当高的问题。

另一种处理方法是使用光传感器或检测器如光电二极管的一维阵列。通过成像光学***俘获表面的连续图像，将所说连续图像转变到光电二极管上，并且进行比较以检测鼠标的移动。可以分组直接连接光电二极管以便于运动检测。这样做就减少了光电二极管的要求，能够快速进行模拟处理。在Dandliker等人的美国专利No.5907152中公开了一个这样的鼠标的实例。

Dandliker等人公开的鼠标与标准技术的不同点还在于前者使用了相干光源，如激光器。来自相干光源的散射离开粗糙表面的光产生称之为斑纹的光的随机强度分布。使用基于斑纹的图案有几个优点，其中包括有效的基于激光器的光的产生和甚至在垂直入射的照明下的高对比度的图像。这就可以获得一个效率更高的***并且可以节省电流消耗，这在无线应用中是有益的，从而延长电池寿命。

虽然与常规的基于发光电二极管的光学鼠标相比有明显的改进，然而这些基于斑纹的设备由于一系列原因还是不能完全令人满意的。具体来说，使用激光斑纹的鼠标现在还没有达到当前鼠标领域通常要求的精度，这个精度通常希望达到的路径误差为小于0.5％或0.5％左右。

本发明的公开内容讨论并提供了对于现有的光学鼠标和其它类似的光学指示设备的某些问题的解决方案。

发明内容

一个实施例涉及光学位移传感器，用于通过确定在连续的帧中光学特征的位移检测数据输入设备相对于一个表面的横向位移。这个传感器包括：至少一个相干光源、照明一部分所说表面的照明光学装置、成像光学装置、和具有周期距离的第一阵列光敏元件。将照明器和检测器配置成可在光敏元件的第一阵列上产生从表面的照明部分反射的光的强度图案。强度图案包括多个斑纹，斑纹的平均斑纹直径在所说阵列的周期距离的二分之一和2倍之间。

另一个实施例涉及检测数据输入设备横过一个表面的移动的方法。使用具有相干光源的照明器照明所说表面的一部分，并且反射来自所说表面的照明部分的光。这个光映射到检测器元件的阵列上，以使阵列上的光包括具有平均斑纹直径的斑纹图案。通过这个阵列检测斑纹图案。所说阵列包括在平均斑纹直径的二分之一和2倍之间的周期性。

另一个实施例涉及一种光学定位设备，所说光学定位设备包括激光光源和检测器，激光光源用一个波长的光照明表面的一个区域，检测器包括在第一维具有周期距离的第一阵列。所说光学定位设备进一步还包括光学装置，该光学装置在第一维包括一个数值孔径，从而使在第一维具有平均斑纹直径的斑纹图案从被照明区域映射到检测器上。在第一维的数值孔径在波长除以在第一维的周期距离的二分之一和2倍之间。

还公开了其它的实施例。

附图说明

从随后的详细描述以及附图，可以更加全面地理解本发明的这些和其它的各个特征以及优点，但这不应该将所附的权利要求书限制在所示的特定实施例上，特定实施例只用于说明和理解，在这里：

图1A和1B分别说明从光滑平面反射的光的衍射图形和从粗糙表面反射的光的干涉图中的斑纹；

图1说明从粗糙表面反射的光的干涉图中的斑纹；

图2是按照本发明的一个实施例的基于斑纹的鼠标的功能方块图；

图3是按照本发明的一个实施例的光电二极管阵列的方块图；

图4是描述检测器元件阵列及其中的元件的宽度和长度尺寸的示意图；

图5给出一个曲线，表示对于按照本发明的一个实施例配置的传感器的长度L进行平均的和不进行平均的调制深度。

具体实施方式

斑纹检测的问题

现有的基于斑纹的OPD的一个问题是成像平面中的斑纹有时太小，以致于不能精确地检测到。这就降低了OPD的灵敏度和准确度。与此相关的一个问题是，斑纹尺寸增加得太多可能会明显降低最终的信号噪声比。

现有的基于斑纹的OPD的另一个问题是斑纹图案的图像分析对于斑纹图案的统计性起伏很灵敏。因为斑纹是通过散射的相干光的相位随机化产生的，所以实际观察到的斑纹所展示出的局部图案可能没有预期的平均斑纹尺寸。换言之，虽然斑纹平均来说具有确定的尺寸和分布，但局部图案可能与这个平均值不符。

如下面详细讨论的，本发明的一个方面公开了对于斑纹检测和斑纹图案的统计性起伏的上述讨论的两个问题的解决方案。

这里公开的OPD实施例

本公开一般涉及用于光学定位设备(OPD)的传感器，并且涉及根据从一个表面反射的光的随机强度分布图案(称之为斑纹)的位移检测所说传感器和所说表面之间的相对移动的方法。OPD包括(但不限于)向个人计算机输入数据的光学鼠标或跟踪球。

在说明书中的所谓的“一个实施例”或者“一实施例”指的是在本发明的至少一个实施例中包括结合这个实施例描述的特定特点、结构、或特征。在说明书各处出现的术语“在一个实施例中”并不一定全都指的是同一个实施例。

在一般情况下，用于OPD的传感器包括：具有光源和照明光学装置以便照明一部分表面的照明器；具有一系列光敏元件和成像光学装置的检测器；组合来自光敏元件的每一个的信号以便由检测器产生输出信号的信号处理或混合信号电子设备。

在一个实施例中，检测器和混合信号电子设备是使用标准的CMOS过程和设备制造出来的。优选地，本发明的传感器和方法通过使用可产生均匀的相位波前和远心斑纹成像的结构照明以及使用模拟和数字电子设备的组合的简化信号处理配置，提供在光学上有效的检测体系结构。这一体系结构减小了专用于信号处理和传感器的位移估算的电功率数量。已经发现，使用这种斑纹检测技术的并且按照本发明适当配置的传感器可以满足或者超过通常对于OPD期望的所有性能标准，其中包括最大位移速度、准确度、和路径误差速率百分数。

基于斑纹的位移传感器介绍

这一部分讨论申请人理解的和坚信的基于斑纹的位移传感器的操作原理。虽然这些操作原理对于理解是有用的，但是不期望这些原理会没有必要地限制了本公开的实施例。

参考图1A，将所指示波长的激光描述为向一个表面的第一入射波102和第二入射波104，每一个波相对于表面的法线产生一个入射角θ。于是，产生了周期为λ/2sinθ的衍射图案106。

与此相反，参照图1B，具有大于光的波长(即，大约大于1微米)的尺寸的形态学上的不规则性的任何普通的表面都趋向于将光114以大致朗伯形式散射成一个完整的半球形。如果使用相干光源如激光，则空间相干的散射光在用具有有限孔径的平方定律检测器进行检测时，将产生复杂的干涉图案116。这个亮区和暗区的复杂干涉图案116称之为斑纹。斑纹图案116的确切特性和对比度取决于表面的粗糙程度、光的波长、和光的空间相干程度、以及聚光能力或成像的光学装置。斑纹图案116虽然通常是非常复杂的，但是由光学装置成像的任何粗糙表面的某一部分总是有区别特征的，因此当表面上的某个位置横向移过激光和光学装置与检测器组件的时候可用斑纹图案116来识别表面上的这个位置。

对于由光学装置的有效孔径设定的空间频率，期望斑纹达到所有的尺寸，***均”斑纹直径可以定义为

$a=\frac{\mathrm{\λ}}{\sin \mathrm{\θ}}=\frac{\mathrm{\λ}}{\mathrm{NA}}$      (方程1)

在这里，λ是相干光的波长。

有趣的是要注意到，斑纹强度的空间频率的谱密度，按照维纳-霍普夫法(Wiener Khintchine)理论，简单地是强度自动关联的傅里叶变换。可能的最细的斑纹α_min＝λ/2NA是由主要的贡献来自图1B的末端光线118(即，在±θ的光线)和贡献来自最“内部”的光线破坏性的干扰的这种不可能出现的情况设定的。因此，截止空间频率是f_co＝1/(λ/2NA)或2NA/λ。

要说明的是，对于图像中沿一维(例如说x)的空间频率的数值孔径可以与沿正交维(例如说y)的空间频率的数值孔径不同。这例如可能是由光学孔径引起的，或者由变形的透镜引起的，所说光学孔径在一维比另一维长(例如是一个椭圆而不是圆)。在这些情况下，斑纹图案116也是各向异性的，平均斑纹尺寸在两维将是不同的。

基于激光斑纹的位移传感器的一个优点是，这种传感器能用以接近法线的入射角到达的照明光操作。使用成像光学装置的并且使用以掠入射角到达粗糙表面的不相干光的传感器还可用于横向位移检测。然而，由于使用照明的掠入射角在图像中产生合适大小的表面地带的明-暗阴影，所以这个***本身固有的光学效率低下，因为光的相当大的部分以反射的方式离开检测器反射掉，对于形成的图像没有任何贡献。相反，基于斑纹的位移传感器可以有效地利用来自激光光源的较大份额的照明光，由此可以开发出光学效率高的位移传感器。

用于基于斑纹的位移传感器的公开设计

下面的详细说明描述使用CMOS光电二极管的一个这样的基于激光斑纹的位移传感器的体系结构，其中利用了模拟信号组合电路、合适数量的数字信号处理电路、和低功率光源，例如850纳米的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。虽然在下面的详细说明中讨论了某些实施的细节，但本领域的普通技术人员应该认识到，可以利用不同的光源、检测器或光敏元件，和/或组合信号的不同电路而不偏离本发明的构思和范围。

现在参照附图2和3描述按照本发明的一个实施例的一个基于斑纹的鼠标。

图2是按照本发明的一个实施例的基于斑纹的***200的功能示意图。***200包括：激光光源202、照明光学装置204、成像光学装置208、至少两组多个CMOS光电二极管阵列210、前端电子设备212、信号处理电路214、和接口电路218。可以把光电二极管阵列210配置成能够沿两个垂直轴x和y提供位移测量。在前端电子设备212中使用无源电子元件组合每个阵列中的光电二极管组以提供组信号。随后通过信号处理电路214用代数的方法可以组合所说的组信号，以产生一个(x，y)信号，提供有关OPD沿x和y方向的位移的大小和方向的信息。该(x，y)信号可通过接口电路218转换成可由OPD输出的x、y数据220。使用这种检测技术的传感器可以具有称之为“微分梳状阵列”的交错的线性光电二极管组的阵列。

图3表示这样一种光电二极管阵列302的(沿一个轴)的总体配置，其中的表面304由一个相干光源(例如垂直腔面发射激光器(VCSEL)306)和照明光学装置308照明，并且其中在阵列302中交错组的组合用作由斑纹图案产生的亮-暗信号的空间频率的周期滤波器。

由粗糙表面304产生的斑纹利用成像光学装置310映射到检测器平面。优选地，成像光学装置310对于最佳性能来说是远心的。

在一个实施例中，在两个独立的相互垂直的阵列中完成梳状阵列检测，以获得位移沿x和y方向的估算值。在图3中表示出一个这样的阵列302的小型版本。

在传感器中的每个阵列由数量为N个的光电二极管组组成，每个组具有数量为N个的光电二极管(PD)安排形成一个MN直线阵列。在如图3所示的实施例中，每个组由称之为1、2、3、4的4个光电二极管(4个PD)组成。对于来自每个组的PD1进行电连接(接在一起)从而形成一个组，类似地还有PD2、PD3、PD4，从阵列引出4个线号线。它们对应的电流或信号是I₁、I₂、I₃、I₄。这些信号(I₁、I₂、I₃、I₄)可以称之为组信号。通过使用差分模拟电路312产生同相的差分电流信号314(I₁₃)＝I₁-I₃、并且通过使用差分模拟电路316产生正交的差分电流信号318(I₂₄)＝I₂-I₄，可以实现背景抑制(和信号衰减)。这些同相的和正交的信号可以称之为行信号。比较I₁₃和I₂₄的相位，可以检测移动的方向。

优选地，为了抑制可以直接转换成位移误差的相位误差的引入，本发明的传感器使用了多个梳状阵列。而且，虽然在这里所述的实施例使用的是各个阵列的“4N”方案，但是这个***设计的基本原理(经过适当的改变)完全可以应用到其它的阵列配置或方案，例如3N、5N、6N、7N、8N、等等。术语“4N”指的是其中的每隔三个的检测器连接在一起并且所得到的4个光电流信号彼此要相减的检测器阵列，如在Dandliker等人的美国专利No.5907152中所描述的。然而，使用用于组合这些信号的适当方案，许多其它的分组也是可能的。

相对于检测器间距对于斑纹大小进行匹配

如以上所讨论的，现有的基于斑纹的OPD的问题包括难以检测较小的斑纹和当检测较大的斑纹时信号缩小。本申请通过配置光学装置对于这些问题提供有效的解决方案，配置该光学装置以使平均斑纹直径α是一个特定的因子或者接近这个特定的因子，这个因子大于检测器中元件的宽度w。此外，还可以配置检测器，以使检测器元件的宽度w是平均斑纹直径α的特定的一部分或者接近这个特定的一部分。

考虑具有MN个检测器元件的一个线性梳状阵列，在这里N是阵列中的组的数目，每个组有M个元件以使阵列的间距是Mw。在这种情况下，按照本发明的优选实施例，将光学装置配置成产生平均斑纹直径α＝λ/NA，这是按照下面的方程给出的或者近似给出的。

a＝Mw                     (方程2)

更加一般地，将光学装置配置成产生一个平均斑纹直径，这个平均斑纹直径在元件宽度乘以M的二分之一和2倍之间。从另一个观点出发，最好将检测器元件配置成具有可以按照下述的方程给出的或者近似给出的宽度w：

w＝a/M                   (方程3)

更加一般地，可以配置检测器元件使这个检测器元件的元件宽度在平均斑纹直径除以M的二分之一和2倍之间。

在使用4N方案(即，这里的M＝4)的如图3所示的特定检测器实施例中，将光学装置配置成使平均斑纹直径α最好按照下述的方程与检测器元件宽度w匹配：

a＝Mw＝4w                  (方程4)

这个尺寸的匹配因为下面的理由是最佳的或者接近最佳的。如果斑纹明显较大，平均斑纹将覆盖阵列的整个周期以上。在这种情况下，在各个信号线上产生的电流只是微弱地依赖于斑纹的位置，这是因为从同一个斑纹一次照明几个光电二极管。另一方面，如果斑纹比检测器元件宽度w小得多，在每个检测器元件上都会出现许多斑纹。这将引起明显的与斑纹位置无关的背景光电流，并且使OPD的性能下降。因此按照本发明的一个实施例，对于这样一种“4N”的配置，平均斑纹直径在检测器元件宽度的二分之一和2倍之间。

在有关斑纹的文献中公开了在斑纹图像中存在的空间频率有一个范围，这种类型的梳状检测器可以被认为是从这个范围中提取了一个特定的空间频率(对应于检测器间距)。本申请人认为，当斑纹尺寸按照方程2与检测器阵列匹配或近似匹配时，移动信号的强度最大，并且将不期望出现的背景减至最小。

要说明的是，在数值孔径在不同方向不同的情况下，平均斑纹直径也是不同的，并且对于x和y匹配条件是不同的。对于长轴平行于x轴取向的阵列，在x方向的平均斑纹直径需要与在x方向测量的间距匹配。

还要说明的是，检测器间距是由检测器沿轴方向的平均间隔确定的。在某些实施例中，检测器以固定的间距规则地分开(周期性)，但是对于这里描述的检测器方案，不需要有完美的周期性。如果检测器不是以固定的间距规则地分开，而是有一个平均的间距p，那么，可将方程2修改成下面的方程5：

a＝p                       (方程5)

因此，按照本发明的一个优选实施例，平均斑纹直径近似等于检测器间距的一半。更加一般地，按照本发明的一个实施例，平均斑纹直径在检测器间距的1/4倍和1倍之间。

检测器元件的长度

图4是描述检测器元件阵列及其中的元件的宽度w和长度L的尺寸的示意图。虽然上述的讨论集中在元件的宽度尺寸，但这一部分将要集中讨论长度尺寸。

按照本发明的一个实施例，为了可靠地操作线性检测器阵列，检测器元件的长度L最好至少是斑纹直径的几倍长，以使垂直于预期的检测移动方向的变化将不会产生不稳定的信号。这种斑纹平均的贡献是调制深度减小到(α/L)^1/2分之一。例如，通过使用约为平均斑纹直径α的4倍的检测器元件长度L，对于4到5个斑纹进行平均，使调制深度减小到约2分之一。

图5给出了表示调制深度(斑纹对比)一个图形示例，其中表示不进行平均的(原始的)调制深度和对于元件长度L进行平均的调制深度。现在参照附图5，调制深度附加减小到√2分之一的原因是表面去极化。在斑纹经检测器元件的长度平均和去极化后，调制深度γ是：

$\mathrm{\γ}=\sqrt{\frac{a}{2L}}=\sqrt{\frac{w}{L}}$           (方程8)

按照本发明的一个实施例，检测器包括一个大体上均匀的元件长度，对于元件长度进行配置使其大于平均斑纹直径，从而可以维持在大体上平行于元件的长度(垂直于宽度)运动时有一个相对稳定的信号。

然而，对于图5来说，长度越长，调制深度减小得越多。因此，作为这种情况的折衷方案，按照本发明的另一个实施例，可以将元件长度配置成在平均斑纹直径的2倍和10倍之间。

为了进行说明和描述已经给出了本发明的特定实施例和实例的上述描述，虽然通过以上的某些实例已经描述和说明了本发明，但是不要认为这是对本发明的限制。不期望这些实例是详尽的，或者不期望将本发明限制到这里公开的精确形式，并且按照上述的教导，在本发明范围内的许多修改、改进和变化都是可能的。可以认为，本发明的范围包括这里公开的内容的广义方面，并且由所附的权利要求书及其等效物确定。

Claims (20)

1.一种光学位移传感器，用于通过确定在连续的帧中光学特征的位移来检测数据输入设备相对于一个表面的位移，该传感器包括：

具有相干光源和照明光学装置以便照明一部分的所说表面的照明器；

具有成像光学装置和具有周期距离的至少一个第一光敏元件阵列的检测器；

其中，将照明器和检测器配置成可在第一光敏元件阵列上产生从被照明的表面部分反射的光的强度图案，

其中，强度图案包括多个斑纹，斑纹的平均斑纹直径在所说阵列的周期距离的二分之一和2倍之间。

2.根据权利要求1所述的光学位移传感器，其中：所提供的平均斑纹直径为所说阵列的一个周期距离。

3.根据权利要求1所述的光学位移传感器，其中：第一光敏元件阵列包括一个差分梳状阵列，所说梳状阵列包括M组交错的元件。

4.根据权利要求3所述的光学位移传感器，其中：每个光敏元件包括均匀的元件宽度，并且其中：对于照明器和检测器进行配置，以使所提供的平均斑纹直径在元件宽度乘以M的二分之一倍和元件宽度乘以M的2倍之间。

5.根据权利要求4所述的光学位移传感器，其中：所提供的平均斑纹直径为一个元件宽度乘以M。

6.根据权利要求1所述的光学位移传感器，其中：对于来自相干光源的光的波长和成像光学装置的数值孔径(NA)进行选择，以提供所说的平均斑纹直径。

7.根据权利要求1所述的光学位移传感器，其中：每个光敏元件包括大于平均斑纹直径的均匀的元件长度。

8.根据权利要求7所述的光学位移传感器，其中：元件长度在平均斑纹直径的两倍和10倍之间。

9.根据权利要求1所述的光学位移传感器，进一步还包括第二光敏元件阵列，第二光敏元件阵列具有沿第二轴排列的光敏元件，排列第一光敏元件阵列的第一轴与所说的第二轴是不平行的。

10.根据权利要求9所述的光学位移传感器，其中：通过配置光学装置沿第二轴的数值孔径与沿第一轴的数值孔径不相同，使所提供的平均斑纹直径沿第二轴与沿第一轴是不同的。

11.一种检测数据输入设备横过一个表面的移动的方法，所说的方法包括如下步骤：

使用具有相干光源的照明器照明所说表面的一部分；

反射来自所说被照明的表面的部分的光；

将这个光映射到检测器元件的阵列上，以使阵列上的光包括具有平均斑纹直径的斑纹图案；

通过这个阵列检测斑纹图案，

其中：所说阵列包括在平均斑纹直径的二分之一和2倍之间的周期性。

12.权利要求11的方法，其中：周期性等于平均斑纹直径。

13.权利要求11的方法，其中：阵列中的每个元件包括均匀的元件宽度。

14.权利要求13的方法，其中：所说的阵列包括一个差分梳状阵列，该差分梳状阵列包括M组交错的元件，并且其中：映射使阵列的平均斑纹直径在元件宽度乘以M的二分之一倍和元件宽度乘以M的2倍之间。

15.权利要求13的方法，其中：映射使阵列的平均斑纹直径等于元件宽度乘以M。

16.权利要求13的方法，其中：阵列中的每个元件进一步还包括大于平均斑纹直径的均匀的元件长度。

17.权利要求16的方法，其中：元件长度至少是平均斑纹直径的两倍。

18.一种光学定位设备，所说光学定位设备包括：

激光光源，激光光源用一个波长的光照明表面的一个区域；

检测器，包括在第一维具有周期距离的第一阵列；

光学装置，光学装置在第一维包括一个数值孔径，从而使在第一维具有平均斑纹直径的斑纹图案从被照明区域映射到检测器上，

其中：在第一维的数值孔径在波长除以在第一维的周期距离的二分之一和2倍之间。

19.权利要求18的光学定位设备，其中：所述数值孔径等于波长除以所说的周期距离。

20.权利要求18的光学定位设备，其中：检测器进一步还包括在第二维具有周期距离的第二阵列，其中：光学装置进一步还包括在第二维的一个不同的数值孔径，以便将在第二维具有不同的平均斑纹直径的斑纹图案从被照明的区域映射到检测器，并且其中：在第二维的数值孔径在波长除以第二维的周期距离的二分之一和2倍之间。

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