CN101000525A - 感测方法及***,以及电子装置 - Google Patents
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Abstract
一种感测***,用以感测一物体的移动,包括:一激光光源,其具有一激光共振腔以发射出激光束;一具有多个孔隙的反射薄膜,其中一面作为该激光束的反射面,另一面接受该物体在其上移动,其中该等空隙的面积及(或)密度具有一特殊规律的分布;一光路,用以导引及准直该激光束至该反射薄膜;一测量转换器,用以检测该激光共振腔内由该反射薄膜反射回的激光光所导致的激光操作变化,并产生一对应的电讯号;以及一分析电路,用以接收并分析该电讯号,以判别该物体的移动。
Description
技术领域
本发明有关于感测***,且特别有关于一种利用激光自干涉机制的感测***。
背景技术
传统电子装置的输入装置是运用机械式导引技术以取得使用者所提供的讯息,举例而言,如机械式鼠标、机械式键盘,以及机械式游戏杆。机械式导引技术的主要工作原理系利用使用者施压于一机械器件(举例而言,如一鼠标的按键)或移动一机械器件(如游戏杆,或鼠标内的滑球),以使该机械器件与一感压装置相接触。该感压装置随即产生一压力式讯号。然而,由于机械式器件易积染灰尘且不易清理,分辨率有限,以及该压力式信号为一对一致动,因而无法满足诸多使用需求。
有别于机械式导引技术,传统光学导引技术系将一光源照射至一物体(如桌面、手指、台湾专利M256537内的假轨迹球),而利用一传感器来感测由该物体反射回的反射光的位移来判别物体的移动。或如欧洲专利EP-A0942285,其将激光光照射物体,并利用一光栅绕射部分的激光光,再将绕射后的激光光反射进入该传感器,用以干涉由物体反射回的入射光而判别物体的移动。然而,光学导引装置内部的器件必须精确校准及匹配,因而增加制造的困难度而花费高昂。
美国专利案号US 6,707,027故而提出一种运用于电子装置的输入装置内的感测***,其利用激光自干涉效应。图1显示该专利所提出感测***的剖面结构,其中该感测***100包括一基板1,用以承载一二极管激光3及一传感器(如光电二极管)4。二极管激光3发射出激光束13。一欲受感测的物体15(如手指)在一透明窗口12上移动。一透镜10安排于二极管激光3及透明窗口12之间,用以将激光束13聚焦于透明窗口12上或附近。激光束13被物体15反射后,当中一部分经由透镜13聚焦并返回二极管激光3的激光共振腔内,从而干涉激光共振腔内的光波而发生所谓的自干涉效应,结果造成二极管激光3所发射激光光波强度的改变。光电二极管4接收激光共振腔内的部分激光光,加以转换成一电讯号。电路18继而根据此电讯号来分析物体15的运动。
图2是显示图1的感测***内二极管激光3所使用的驱动电流以及激光腔内的激光光强度的波形图,用以说明电路18根据电讯号来判别物体15的移动方向以及移动速率的原理。如图所示,二极管激光3利用一三角波驱动电流来驱动,由于多卜勒效应及激光自干涉效应,当物体15相对二极管激光3朝前与朝后移动时,激光共振腔内激光光强度的波纹部分分别具有21及22的波形。电路1 8将区间1/2p(a)内及区间1/2(b)的弦波数目相减即判别物体的运动方向。而当物体移动速率越快时,区间1/2p(a)内及区间1/2(b)的弦波数目差异系愈大。因此电路18根据区间1/2p(a)内及区间1/2(b)的弦波数目差异来判别物体15的移动速率。
图1的感测***的结构具有一个二极管激光3及传感器4,用以感测物体的一维运动(朝前或朝后)。若欲感测物体运动为二(三)维时,则传感器内须设置两(三)个二极管激光及两(三个)个传感器。此外,当使用直流驱动电流来驱动二极管激光时,无法判别物体的移动方向。
发明内容
本发明公开一种感测***,其包括一具有多个孔隙的反射薄膜,并且该等孔隙以特殊规律来分布。在利用此种具孔隙反射薄膜下,该感测***仅须具备单一二极管激光及感测电路即可判断物体的一至二维的运动。本发明亦提供一具有弹性的反射薄膜,因而仅须单一二极管及感测电路即可判断物体二至三维的运动。此外,该电子装置内的二极管激光不仅可利用三角波之类的交流电流来驱动,亦可利用直流电流来驱动,因此降低电流驱动电路及分析电路的复杂度。
本发明提供一种感测***,用以感测一物体的移动,包括:一激光光源,一反射薄膜,一光路,一测量转换器以及一分析电路。该激光光源,其具有一激光共振腔以发射出激光束。该反射薄膜,具有多个孔隙,其中一面作为该激光束的反射面,另一面接受该物体在其上移动,其中该等空隙的面积及(或)密度具有一特殊规律的分布。该光路,用以导引及准直该激光束至该反射薄膜。该测量转换器,用以检测该激光共振腔内的激光操作变化,并产生一对应的电讯号,该分析电路,用以接收并分析该电讯号,以判别该物体的移动。
在上述感测装置的一实施例中,该等孔隙所具有的面积密度(定义为单位薄膜面积所具有的孔隙总面积)沿一既定方向递减。在另一实施例中,该等孔隙的面积密度沿一第一及第二既定方向,以不同速率递减。
分析电路对该电讯号的分析步骤的一实施例是检测该电讯号的波纹部分的振幅在一既定时间区间内的变化量以判别物体的运动方向。在另一实施例中,分析电路检测该电讯号的波纹部分的频率来判别该物体的移动速率。在更另一实施例中,反射薄膜是一具弹性的反射薄膜,分析电路检测该电讯号的波纹部分的振幅是否低于一既定振幅,而判别该物体是否施压于该反射薄膜。
本发明更提供一种电子装置,其中该电子装置包括一输入装置,其中该输入装置包括上述的感测***。
为使本发明的特征、目的和优点更明显易懂,下文特举优选实施例,并配合附图,作详细说明如下。
附图说明
图1是显示传统运用激光自干涉效应的输入装置的剖面结构;
图2是显示图1内的输入装置的二极管激光的驱动电流及激光腔内的激光光强度波纹部分的波形图;
图3是本发明所提供感测***的一实施例的架构方块图;
图4A及图4B是分别显示图2的激光光源在利用一直流驱动电流来驱动下,当物体静止及以一固定速率移动于反射薄膜的两不同区域时,激光共振腔内激光光强度的波形图;
图4C及图4D是分别显示图2的激光光源在利用一三角波交流驱动电流来驱动下,当物体静止及以一固定速率移动于反射薄膜的两不同区域时,激光共振腔内激光光强度的波形图;
图5A至图5C是显示本发明所提供一反射薄膜的孔隙分布的不同实施例的平面图;
图6A及图6B是显示激光光源30在利用一直流及三角波交流驱动电流来驱动下,当物体于反射薄膜31上同一位置分别以不同速率移动时,激光共振腔30内激光光强度的波形图;
图7A及图7B是显示本发明所提供一弹性反射薄膜的实施例中,该反射薄膜31在物体压下及原状的侧面图;
图8A及图8B是分别显示激光光源在利用一直流及三角波交流驱动电流来驱动下,当反射薄膜受压而发生形变时,激光共振腔内激光光强度的波形图;
图9A是显示本发明的感测***运用于笔记本计算机的一实施例;
图9B是显示图3的感测***应用于图9A的笔记本计算机时,分析电路的一逻辑方块图的实施例。
主要组件符号说明
100~传统感测装置
1~基板
3~二极管激光
4~传感器(光电二极管)
10~透镜
12~透明窗口
13~激光束
15~物体
18~电路
20~激光驱动电流强度
21、22~激光光强度
300~本发明的感测***
30~激光光源
301~激光共振腔
302~前激光面
303~后激光面
32~光路
33~感测转换电路
34~分析电路
35~入射光束
37~物体
38~反射光束
Θ~反射薄膜的设置角度
40A、40D~激光驱动电流强度
411、412、421、422、431、432、441、442~激光光强度
51~方向
52至55~第一至第四方向
40A、40D~激光驱动电流强度
411、412、421’、422’、431’、432、441’、442~激光光强度
60A、60D~激光驱动电流强度
611、612、621’、622’~激光光强度
80A、80D~激光驱动电流强度
81、81’、82、82’~激光光强度
90~笔记本计算机
92~输入区域
93~屏幕区域
94’~方块94的输出讯号
95’~方块95的输出讯号
96’~方块96的输出讯号
具体实施方式
图3是本发明所提供感测***的一实施例的架构方块图,其中该感测***300包括一激光光源30,一反射薄膜31,一光路32,一测量转换器33,以及一分析电路34。如图所示,激光光源30,是二极管激光(Diode laser),其包括一激光共振腔301,一前激光面302,以及一后激光面303。激光光源30透过前激光面302而发射出激光束35。光路32,举例而言,为凸透镜,其设置于激光光源30及反射薄膜31之间,用以将激光束35准直和聚焦于反射薄膜31上或附近。当激光束35经过光路32后大体上即变成平行光。
反射薄膜31具有多个孔隙,其中该等孔隙为圆形、方形、椭圆形或线形,并且该等孔隙的面积及(或)密度具有一特殊规律的分布。反射薄膜31其中一面作为激光束35的反射面,用以反射回部份的激光束35,而另一面则接受物体36(譬如手指)在其上移动。注意到,物体36可不需紧贴反射薄膜31的表面移动而可于反射薄膜31的近处移动即可。激光束35当中被反射回部分在图中用37表示。由于反射薄膜31的孔隙的面积及(或)密度依特殊规律来作分布,当物体36在反射薄膜31上移动时,即产生对应此特殊规律分布的反射光束37。
在一优选实施例内,反射薄膜31的反射系数比物体36的反射系数小得多,比方是粗糙且黑色而不易反光的表面,用以使激光束35到达物体36时被反射,而到达反射薄膜31的表面时被吸收。如此一来,当物体36移动在反射薄膜上孔隙面积密度(在此定义为单位薄膜面积所具有的孔隙总面积)较大的区域时,反射光束37的强度较大。在另一优选实施例内,反射薄膜31的反射系数比物体36的反射系数大得多,比方是平滑且易反光的表面,用以使激光束35到达物体36时被吸收,而到达反射薄膜31的表面时被反射。如此一来,当物体36移动在反射薄膜上孔隙面积密度较大的区域时,反射光束37的强度较小。在此两实施例内,当物体36在反射薄膜31上移动于不同处时,反射光束37的强度可更明显地依据物体所在处的孔隙分布情况来作变化。以下通篇说明书将以反射薄膜31的反射系数比物体36的反射系数小得多的情况来作说明,具本领域的通常技术者应可类推反射薄膜31的反射系数比物体36的反射系数大得多的情况。
反射光束37再接受光路32的准直且聚焦于激光光源30,而进入激光共振腔301,并干涉激光共振腔301内的光波,使激光共振腔301内所发射的光波的振幅及频率变调,即产生所谓的自干涉效应。由于当物体36在反射薄膜31上移动时,会产生对应特殊规律分布的反射光束37,因此当反射光束37进入激光共振腔301内干涉光波时,激光共振腔301内所发射光波的变化亦对应此特殊规律的分布。
测量转换器33检测该激光共振腔301内因发生自干涉效应而产生的激光操作变化,并产生一对应的电讯号SE。在一实施例中,测量转换器33包括一光电二极管,用以经由后激光面303来接收激光共振腔301内所产生的部分激光,并将激光的强度转换成电讯号SE。在另一实施例中,测量转换器33包括一耦接于激光共振腔301的阻抗测量器,其测量激光共振腔301的电阻。由于激光共振腔301的电阻与激光共振腔301内的激光光强度成反比,因此将电阻加以转换即得到表示激光光强度的电讯号SE。
测量转换器33继而传送电讯号SE至分析电路34。分析电路33分析电讯号SE以判别该物体36的移动。由于反射薄膜31的孔隙是有规律的分布,因而分析电路30可检测该物体移动于薄膜各处时,薄膜孔隙分布所造成的电讯号变化,来判别该物体的移动。
图4A至图4D,图7A及图7B,以及图9A及图9B是分别显示物体36在不同的运动情况下,图3的测量***300中激光共振腔301内所发射的激光光强度波形图,用以解释分析电路33分析电讯号以判别物体36的移动的原理。
以下将利用图4A至图4D来说明:由于反射薄膜31在不同区域具有不同的孔隙面积密度分布,因而激光共振腔301内的激光光强度的振幅会依物体36所在区域来作变化。
图4A及图4B分别显示激光光源30在利用一直流驱动电流来驱动下,当物体36静止以及以一固定速率移动于反射薄膜31的一第一及第二区域(第一区域的孔隙面积密度大于第二区域的孔隙面积密度)时,激光共振腔301内分别所发射的激光光强度的波形图。参见图4A,激光直流驱动电流以40D表示,物体静止于第一区域与第二区域时激光共振腔301内分别具有激光光强度411及412。由于第一区域的孔隙面积密度较第二区域的孔隙面积密度大,因此反射薄膜31反射回的反射光束37在物体36位于第二区域内时会较物体36位于第二区域时为强,从而激光光强度411的振幅会大于激光光强度412的振幅。参见图4B,其中物体以一固定速率于第一区域与第二区域上移动时激光共振腔301内分别具有激光光强度421及422,并且波纹部分的强度分别为421’及422’(两波纹于坐标轴的相对高度仅为描述起见,不代表相对振幅差异)。同理,波纹成分421’的振幅会大于波纹成分422’的振幅。
图4C及图4D是分别显示激光光源30于利用一三角波驱动电流来驱动下,当物体36静止及以一固定速率(方向系朝向激光共振腔301)移动于反射薄膜31的该第一区域及第二区域,激光共振腔301内分别所发射的激光光强度的波形图。图4C中,三角波驱动电流系以40A表示,物体36静止于第一区域与第二区域时,激光共振腔301内分别具有激光光强度431及432,并且波纹部分的强度则分别为431’及432’(两波纹于坐标轴的相对高度仅为描述起见,不代表相对振幅差异)。在图4D中,物体以一固定速率移动于第一区域与第二区域时,激光共振腔301内则分别具有激光光强度441及442,并且波纹部分的强度则分别为441’及442’。同理,波纹成分431’的振幅会大于波纹成分432’的振幅,以及波纹成分441’的振幅会大于波纹成分442’的振幅。
注意到,图4D以物体接近激光共振腔301来做说明,三角波驱动电流上升区间1/2p(a)内的激光光强度的频率大于三角波驱动电流下降区间1/2p(b)内的激光光强度的频率。然而,当物体36远离接近激光共振腔301时,差异之处仅在于区间1/2p(a)内的激光光强度的频率改为小于区间1/2p(b)内的激光光强度的频率,激光光波纹部分的振幅仍会随物体所在区域的孔隙面积密度的增加(减少)而增加(减少)。
如以上图4A至图4D的说明,激光共振腔301内激光光波纹部分的振幅会随物体所在区域的孔隙面积密度来作变化。因此,在一实施例中,反射薄膜31每处的孔隙密度不同,测量转换电路33产生对应激光光强度的电讯号SE并传送至分析电路34后,分析电路34系检测电讯号SE的振幅来判别物体36所在位置。在另一实施例中,分析电路34检测该电讯号SE的波纹部分的振幅变化量来判别该物体36的移动方向。当电讯号SE的波纹部分的振幅变小时,则表示物体36由反射薄膜31上孔隙面积密度较大的区域移往孔隙面积较小的区域。
注意到,当激光光源30以三角波驱动电流来驱动时,转换电路33所产生的电讯号亦为三角波。因此,分析电路34可包括一滤波电路,以先对电讯号由三角波微分成方波,以便于获得电讯号的波纹成分来作分析。此外,除了上述的直流及三角波驱动电流外,其余波形的驱动电流,譬如方波,亦可用来驱动激光光源30。
在一实施例中,反射薄膜31的孔隙面积密度(单位薄膜面积上的孔隙总面积)沿一方向递减,用以判断物体36的一维运动。图5A及图5B是显示此实施例中反射薄膜的孔隙分布的平面图。在图5A中,反射薄膜31上的孔隙间距固定,而每一孔隙的面积沿该方向51递减。而在图5B中,孔隙间距沿该既定方向51递减,而每一孔隙的面积固定。在此两实施例中,反射薄膜31的孔隙面积密度皆沿方向51递减。须注意到,除了图5A及图5B所显示的孔隙分布情况外,每一孔隙的面积及彼此间距的两因素亦可有其它搭配方式来使孔隙面积密度沿一既定方向递减。在此两图的实施例中,分析电路34检测电讯号SE波纹部分的振幅在一既定时间间距内的变化量为负值或正值,而判断该物体沿该既定方向移动或沿该既定方向的反向移动。
在另一实施例中,反射薄膜31的孔隙面积密度(单位薄膜面积上的孔隙总面积)沿一第一及第二既定方向递减,而递减速率不同,用以判断物体36的二维运动。图5C显示此实施例中反射薄膜的孔隙分布的平面图。如图所示,反射薄膜31上的孔隙的间距L固定。每一孔隙的面积沿第一方向52及第二既定方向53规律递减,然两相邻孔隙的面积差距沿第一方向52及第二方向53不相同。举例而言,如图所示,每一孔隙上的数字代表其面积(但图示中的孔隙面积为描述清楚起见,不与该面积成正比),两相邻孔隙的面积差值沿第一既定方向为1,沿第二既定方向则为3。在此实施例中,分析电路34检测该电讯号的波纹部分的振幅在一既定时间间距内的变化量,以判别对应到孔隙面积的差异为-/+1或-/+3或-/+4或-/+2,而决定物体36沿第一方向52(或其反向)移动或沿第二方向53(或其反向)移动或沿一第三方向54(或其反向)移动或沿一第四方向55(或其反向)移动。现假定分析电路34检测电讯号的时间间隔为T,物体的移动速率为V,则物体36于两相邻孔隙移动的时间L/V必须为T的数倍,以达精确的判断结果。可借由计算物体移动速率(以下将会描述),并比较L/V及T,来判断检测的准确度。
同样地,亦可令反射薄膜31上的孔隙的面积固定,两相邻孔隙间距沿第一方向52及第二既定方向53递减,然递减速率不同,来判别物体的二维移动方向。
在上述种种检测物体移动方向的实施例中,反射薄膜31的形状可设计为一平面、一凸面或凹面,而设置角度θ可与激光束35成垂直或其它角度。优选地,反射薄膜31上各处激光束35的入射角的差异对于反射光束37的影响,以及与激光共振腔301距离的差异对于反射光束37的影响,远小于孔隙面积密度差异对于反射光束37的影响。如此一来,前两因素所造成的影响即可忽略不计,或可于分析电路34中利用一滤波电路滤除前者造成的影响。
以下将利用图6A及图6B来说明,当设计反射薄膜31的形状或设置角度而令激光光源30所发射的激光束35在反射薄膜3 1上的入射角不为直角时,则物体36在反射薄膜31上移动时,反射光束37会发生所谓的「多卜勒效应」,从而导致激光共振腔内光波波纹部份的频率随物体36的移动速率来变化。
图6A显示激光光源30在利用一直流驱动电流来驱动下,当物体36于反射薄膜31上同一位置分别以速率V1及V2移动时(V1大于V2),激光共振腔301内所发射的激光光强度的波形图。在图6A中,直流驱动电流以60D表示,当物体以速率V1及V2移动时,激光共振腔301内分别具有激光光强度611及612,并且波纹部分的强度则分别为611’及612’(两波纹于坐标轴的相对高度仅为描述起见,不代表相对振幅差异)。如图所示,波纹成分611’的频率会大于波纹成分612’的频率。
类似地,图6B显示激光光源30于利用一三角波驱动电流来驱动下,当物体36于反射薄膜31上分别以速率V1及V2移动时(V1大于V2,并且方向系朝向激光共振腔301),激光共振腔301内所发射的激光光强度的波形图。在图6B中,三角波驱动电流以60A表示,而当物体以速率V1及V2移动时,激光共振腔301内分别具有激光光强度621及622,并且波纹部分的强度则分别为621’及622’(两波纹于坐标轴的相对高度仅为描述起见,不代表相对振幅差异)。如图所示,三角波驱动电流上升区间1/2p(a)内波纹成分621’的频率会大于波纹成分622’的频率;三角波驱动电流下降区间1/2p(b)内波纹成分621’的频率则会小于波纹成分622’的频率。
注意到,图6B以物体接近激光共振腔301来做说明。然而,当物体36远离接近激光共振腔301时,差异之处仅在于区间1/2p(a)内激光光强度的频率改为小于区间1/2p(b)内激光光强度的频率。当物体以速率V1及V2运动时,区间1/2p(a)内波纹成分621’的频率改为小于波纹成分622’的频率,而区间1/2p(b)内波纹成分621’的频率则改为大于波纹成分622’的频率。
如以上图6A及图6B的说明,激光共振腔301内激光光的波纹部分的频率会随物体运动速率来作变化,因此,在测量转换电路33产生对应激光光强度的电讯号并传送至分析电路34后,分析电路34可检测电讯号波纹部分的频率来判别物体的移动速率。同样须注意到,当激光光源30以三角波驱动电流来驱动时,转换电路33所产生的电讯号亦为三角波。因此,分析电路34可包括一滤波电路,以先对电讯号由三角波微分成方波,以便于获得电讯号的波纹成分来作分析。此外,除了上述的直流及三角波驱动电流外,其余波形的驱动电流,譬如方波,亦可用来驱动激光光源30。
在一实施例内,分析电路34,根据物体的移动速率及移动方向而获得物体的移动速度,并将物体的移动速度对时间积分,而获得物体于薄膜上的位置。
在上述种种检测物体移动速率的实施例中,反射薄膜31的形状可设计为一平面或是唯一凸面或凹面,以及设置角度θ可与激光束35成垂直或其它角度,而仅要求激光束35于反射薄膜31上各处的入射角不为直角。优选上,反射薄膜31上各处由激光束35的入射角差异对于反射光束37的影响,以及与激光共振腔301距离的差异对于反射光束37的影响,远小于物体移动速率对于反射光束37的影响。如此一来,前者所造成的效应可忽略不计。
在另一实施例中,反射薄膜31设计为一弹性材质,以在该物体压下时产生形变,而移离时回复原状,其侧面图分别如图7A及图7B所示。分析电路30可检测该电讯号SE因反射薄膜31形变而产生的变化来判断该物体是否施压于反射薄膜31。
以下将利用图8A及图8B来说明:当物体施压于反射薄膜31而使反射薄膜31产生形变时,会导致激光共振腔301内光波波纹部份消逸。
图8A显示激光光源30在利用一直流驱动电流来驱动下,当物体36施压反射薄膜31而使反射薄膜发生形变时,激光共振腔301内所发射的激光光强度的波形图。在此图中,直流驱动电流系以80D表示,激光共振腔301内系具有激光光强度81,并且波纹部分的强度则为81’。由于反射薄膜31于凹陷时,激光束35无法正确聚焦于反射薄膜30之上,因此,如图所示,波纹部分81’的振幅系几乎完全消逸。
图8B显示激光光源30于利用一三角波交流驱动电流来驱动下,当物体36施压反射薄膜31而使反射薄膜31发生形变时,激光共振腔301内所发射的激光光强度的波形图。在此图中,三角波驱动电流以80A表示,激光共振腔301内具有激光光强度82,并且波纹部分的强度则分别为82’。同理,波纹部分82’的振幅几乎完全消逸。
如以上图8A及图8B的说明,激光共振腔301内激光光波纹部分的振幅会因物体36施压于反射薄膜30时消逸,因此,在测量转换电路33产生对应激光光强度的电讯号并传送至分析电路34后,分析电路34可电讯号的波纹部分的振幅是否低于一既定振幅,而判别物体36是否施压于反射薄膜30。注意到,以上为一例实施例,分析电路30可检测该电讯号SE因反射薄膜31形变而产生的其它变化来判断该物体是否施压于反射薄膜31。同样可注意到,当激光光源30以三角波驱动电流来驱动时,转换电路33所产生的电讯号亦为三角波。因此,分析电路34可包括一滤波电路,以先对电讯号由三角波微分成方波,以便于获得电讯号的波纹成分来作分析。此外,除了上述的直流及三角波驱动电流外,其余波形的驱动电流,譬如方波,亦可用来驱动激光光源30。
本发明的感测***可应用于一电子装置内,其中该电子装置包括一输入装置,该输入装置包括图3所示的感测***。如此一来,该电子装置的使用者即能以移动物体的方式,借由输入***内的感测***来感测该物体的移动以提供使用者讯息。该电子装置,举例而言,可为桌上型或可携型计算机、手机等等。
图9A及图9B以一笔记本计算机为例来应用本发明的感测***。在第9图中,笔记本计算机90利用图3的感测***300来作为输入装置,其中反射薄膜31位于一输入区域92内,以令使用者的手指能于反射薄膜31上移动以输入讯息,并可用来于屏幕区域93产生对应的显示信息。图9B显示感测***300内的分析电路34的逻辑方块图的一实施例。方块94表示分析电讯号SE的振幅变化量来判断手指的移动方向,并产生一用以控制光标移动方向的输出讯号94’,以控制屏幕区域93光标的移动方向。方块94及95所产生的输出讯号94’及95’,当作一维感测时,可用于控制屏幕区域93的「滚动条」;而当作二维感测时,可用于控制光标于整个屏幕区域上的位置。方块95表示分析电讯号SE的频率来判断手指的移动速率,并产生一用以控制光标移动速率的输出讯号95’,以控制屏幕区域93光标的移动速率。方块96表示分析电讯号SE振幅是否消逸来判断手指是否施压于反射薄膜30,并产生一对应的输出讯号96’,以启动关于「按键」的操作。注意到,分析电路可不需要同时具有方块94、95及96,而依需要来彼此搭配。举例而言,可仅具有方块94及95来控制光标于屏幕上的速率及方向,而不需要方块93来实施按键操作机制;或仅具有方块94及96来控制屏幕光标的移动方向及实施按键操作机制,而不需要方块95来控制屏幕光标的移动速率。
虽然本发明已以优选实施例公开如上,然其并非用以限定本发明,任何业内人士,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
Claims (38)
1.一种感测***,用以感测一物体的移动,包括:
一激光光源,其具有一激光共振腔以发射出激光束;
一具有多个孔隙的反射薄膜,其中一面作为该激光束的反射面,另一面接受该物体在其上移动,其中该等空隙的面积及(或)密度具有一特殊规律的分布;
一光路,用以导引及准直该激光束至该反射薄膜;
一测量转换器,用以检测该激光共振腔内由该反射薄膜反射回的激光光所导致的激光操作变化,并产生一对应的电讯号;以及
一分析电路,用以接收并分析该电讯号,以判别该物体的移动。
2.根据权利要求1所述的感测***,其特征在于,该测量转换器包括一个光电二极管,用以接收该激光共振腔内所产生的部分激光并加以转换而产生该电讯号。
3.根据权利要求1所述的感测***,其特征在于,该等孔隙为圆形、方形、椭圆形或线形。
4.根据权利要求1所述的感测***,其特征在于,该等孔隙在单位面积的薄膜上所具有的总面积沿一既定方向递减。
5.根据权利要求4所述的感测***,其特征在于,该等孔隙的间距固定,而每一孔隙的面积沿一既定方向递减。
6.根据权利要求4所述的感测***,其特征在于,该等孔隙的间距沿一既定方向递减,而每一孔隙的面积固定。
7.根据权利要求1所述的感测***,其特征在于,该分析电路检测该物体移动于薄膜各处时,薄膜孔隙分布所造成的电讯号变化,来判别该物体的移动。
8.根据权利要求1所述的感测***,其特征在于,该分析电路检测该电讯号的直流部分的振幅,而判别该物体的位置。
9.根据权利要求1所述的感测***,其特征在于,该分析电路检测该电讯号的波纹部分的振幅变化量来判别该物体的移动方向。
10.根据权利要求1所述的感测***,其特征在于,该激光光源所发射的激光在该反射薄膜上的入射角为非垂直,以及其中该分析电路检测该电讯号的波纹部分的频率来判别该物体的移动速率。
11.根据权利要求1所述的感测***,
其中该分析电路系检测该电讯号的波纹部分的振幅变化量来判别该物体的移动方向;
其中该激光光源所发射的激光在该反射薄膜上的入射角为非垂直,以及其中该分析电路检测该电讯号的波纹部分的频率来判别该物体的移动速率;以及
其中该分析电路根据该移动方向及该移动速率来得到该物体的移动速度,以及将该移动速度对时间加以积分而得该物体的位置。
12.根据权利要求1所述的感测***,其特征在于,该反射薄膜为一弹性材质,以在该物体压下时产生形变,以及其中该分析电路检测该电讯号因该反射薄膜形变而产生的变化来判断该物体是否施压于该反射薄膜。
13.根据权利要求12所述的感测***,其特征在于,该分析电路检测该电讯号的波纹部分的振幅是否低于一既定振幅,而判别该物体是否施压于该反射薄膜。
14.根据权利要求1所述的感测***,其特征在于,该分析电路具有一滤波装置,用以滤出该电讯号的波纹部分。
15.一种感测***,用以感测一物体的移动,包括:
一激光光源;
一具有多个孔隙的反射薄膜,其中一面作为该入激光光源所发射激光的反射面,另一面接受该物体在其上移动,其中该等孔隙在单位面积的薄膜上所具有的总面积沿一既定方向递减;
一光路,用以导引及准直该激光光源所发射的激光至该反射薄膜;
一测量转换器,用以检测该激光共振腔内由该反射薄膜反射回的激光所导致的激光操作变化,并产生一对应的电讯号;以及
一分析电路,用以接收该并分析该电讯号,以判别该物体的移动,
其中分析该电讯号的过程包括:检测该电讯号的波纹部分的振幅在一既定时间区间内的变化量的正负来判别该物体是朝向该既定方向或该既定方向的反向来运动。
16.根据权利要求15所述的感测***,其特征在于,该激光光源所发射的激光在该反射薄膜上的入射角为非垂直,以及其中该分析电路检测该电讯号的波纹部分的频率来判别该物体的移动速率。
17.根据权利要求15所述的感测***,其特征在于,该反射薄膜为一弹性材质,以在该物体压下时产生形变,以及其中该分析电路检测该电讯号因该反射薄膜形变而产生的变化来判断该物体是否施压于该反射薄膜。
18.根据权利要求15所述的感测***,其特征在于,该分析电路检测该电讯号的波纹部分的振幅是否低于一既定振幅,而判别该物体是否施压于该反射薄膜。
19.一种感测物体移动的方法,包括:
提供一具有多个孔隙的反射薄膜,其中一面可接受该物体在其上移动,其中该等空隙的面积及(或)密度具有一特殊规律的分布;
利用一激光光源的激光共振腔来发射激光至该反射薄膜的另一面;
检测该激光共振腔内由该反射薄膜反射回的激光所导致的激光操作变化,并产生一对应的电讯号;以及
接收并分析该电讯号,以判别该物体的移动。
20.根据权利要求19所述的感测物体移动的方法,其特征在于,感测由该反射薄膜反射的激光光线并产生一对应的电讯号的步骤包括:
提供一光电二极管以接收该激光共振腔内所产生的部分激光并加以转换而产生该电讯号。
21.根据权利要求19所述的感测物体移动的方法,其特征在于,该等孔隙为圆形、方形、椭圆形或线形。
22.根据权利要求19所述的感测物体移动的方法,其特征在于,该等孔隙于单位面积的薄膜上所具有的总面积沿一既定方向递减。
23.根据权利要求22所述的感测物体移动的方法,其特征在于,该等孔隙的间距为固定,而每一孔隙的面积沿一既定方向递减。
24.根据权利要求22所述的感测物体移动的方法,其特征在于,该等孔隙的间距沿一既定方向递减,而每一孔隙的面积固定。
25.根据权利要求19所述的感测物体移动的方法,其特征在于,该分析电路检测该物体移动于薄膜各处时,薄膜孔隙分布所造成的电讯号变化,来判别该物体的移动。
26.根据权利要求19所述的感测物体移动的方法,其特征在于,检测该电讯号而判别该物体的移动的步骤包括检测该电讯号的直流部分的振幅,而判别该物体的位置。
27.根据权利要求19所述的感测物体移动的方法,其特征在于,检测该电讯号而判别该物体的移动的步骤包括检测该电讯号的波纹部分的振幅变化量,而判别该物体的移动方向。
28.根据权利要求19所述的感测物体移动的方法,其特征在于,该反射薄膜上的激光入射角为非垂直,以及其中检测该电讯号而判别该物体的移动的步骤包括检测该电讯号的波纹部分的频率,而判别该物体的移动速率。
29.根据权利要求19所述的感测物体移动的方法,其特征在于,该分析电路检测该电讯号的波纹部分的振幅变化量来判别该物体的移动方向;
其中该激光光源所发射的激光在该反射薄膜上的入射角为非垂直,以及其中该分析电路检测该电讯号的波纹部分的频率来判别该物体的移动速率;以及
其中该分析电路根据该移动方向及该移动速率来得到该物体的移动速度,以及将该移动速度对时间加以积分而得该物体的位置。
30.根据权利要求19所述的感测物体移动的方法,其特征在于,该反射薄膜为一弹性材质,以在该物体压下时产生形变,以及其中该分析电路检测该电讯号因该反射薄膜形变而产生的变化来判断该物体是否施压于该反射薄膜。
31.根据权利要求30所述的感测物体移动的方法,其特征在于,该分析电路检测该电讯号的波纹部分的振幅是否低于一既定振幅,而判别该物体是否施压于该反射薄膜。
32.根据权利要求19所述的感测物体移动的方法,其特征在于,检测该电讯号而判别该物体的移动的步骤包括过滤出该电讯号的波纹部分。
33.一种电子装置,其中该电子装置包括一输入装置,其中该输入装置包括一感测***以检测一物体的移动,该感测***包括:
一激光光源,其具有一激光共振腔以发射出激光束;
一具有多个孔隙的反射薄膜,其中一面作为该激光束的反射面,另一面接受该物体在其上移动,其中该等空隙的面积及(或)密度具有一特殊规律的分布;
一光路,用以导引及准直该激光束至该反射薄膜;
一测量转换器,用以检测该激光共振腔内由该反射薄膜反射回的激光所导致的激光操作变化,并产生一对应的电讯号;以及
一分析电路,用以接收并分析该电讯号,以判别该物体的移动。
34.根据权利要求33所述的电子装置,其特征在于,该分析电路检测该物体移动于薄膜各处时,薄膜孔隙分布所造成的电讯号变化,来判别该物体的移动。
35.根据权利要求33所述的电子装置,其特征在于,该分析电路检测该电讯号的波纹部分的振幅,而判别该物体的位置。
36.根据权利要求33所述的电子装置,其特征在于,该分析电路检测该电讯号的波纹部分的振幅变化量来判别该物体的移动方向。
37.根据权利要求33所述的电子装置,其特征在于,该激光光源所发射的激光在该反射薄膜上的入射角为非垂直,以及其中该分析电路检测该电讯号的波纹部分的频率来判别该物体的移动速率。
38.根据权利要求33所述的电子装置,其特征在于,该反射薄膜为一弹性材质,以在该物体压下时产生形变,以及其中该分析电路检测该电讯号因该反射薄膜形变而产生的变化来判断该物体是否施压于该反射薄膜。
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |