具有光学式位移传感器的电子装置及其光标控制方法制造方法及图纸

具有光学式位移传感器的电子装置及其光标控制方法，该电子装置具有测量表面及待控制光标，且待测物贴覆于测量表面，该光标控制方法包括：提供具有共振腔的激光二极管，并以激光二极管在连续且交错的多个时间区段中，产生多道具有不同极性的激光束。引导第一及第二激光束接近测量表面，由第一及第二入射轴照射在待测物上，再引导激光束的反射光及散射光重新进入共振腔。接着，在相间隔的第一时间区段及第二时间区段中，测量共振腔的电变化量，并产生第一及第二电信号。接着，由第一及第二电信号，取得待测物在第一入射轴及第二入射轴上的位移量，并由第一及第二入射轴的位移量，计算待测物在第一测量轴及第二测量轴上的位移分量，并据此移动该光标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学式位移传感器，特别涉及一种利用激光二极管的自我混合效应(self-mixing)及分时多任务原理所设计的光学式位移传感器。
技术介绍
传统光学鼠标通过光发射器发出光束，经物体表面反射后，再由光接收器接收反射的光信号，通过分析反射光信号，取得光学鼠标与物体的相对位置移动量，以控制计算机上的光标，例如美国专利US 6246482号、6330057号、6424407号以及6452683号。此外，在欧洲专利EP-A 0 942 285号专利还披露了一种改良式的光学输入装置，其将传统光学鼠标的光学感测模块反向固定于一任意的电子装置，如键盘、笔记型计算机或是数字个人助理中，并在该电子装置的壳体表面设置一透明的测量窗，当使用者的手指在上述测量窗作相对运动时，可通过传统光学鼠标的光学感测鼠标取得手指与测量窗的相对移动量，以控制计算机上的光标，或是任何的指示装置。由于传统光学鼠标的光学感测模块，需同时使用光发射器及光接收器，且光发射器与光接收器的位置有一定的几何关系，因此其所披露的光感测模块的体积不易缩小，无法适用于一些小型电子装置。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的就在于提供一种新型的光学式位移传感器及其光标控制方法，使一般的电子装置均能通过此传感器，对电子装置上的光标进行操控。为达到上述目的，本专利技术提供一种电子装置的光标控制方法，该电子装置具有一测量表面及一待控制光标，且一待测物贴覆于该测量表面，该光标控制方法包括下列步骤提供一激光二极管，该激光二极管具有一共振腔，并以激光二极管在连续且交错的多个时间区段中，分别产生多道具有不同极性的激光束。引导第一及第二激光束接近测量表面，分别由第一及第二入射轴照射在待测物上，再引导激光束的反射光及散射光重新进入共振腔。接着，在相间隔的第一时间区段及第二时间区段中，分别测量共振腔的电变化量，并产生第一及第二电信号。接着，分别由第一及第二电信号，取得待测物在第一入射轴及第二入射轴上的位移量，并由第一及第二入射轴的位移量，计算待测物在第一测量轴及第二测量轴上的位移分量，并据以移动该光标。此外，测量表面系可为一虚拟的表面或一实体的表面。电子装置的光标控制方法还包括由上述既定角度及第一、第二入射轴的位移量，计算待测物在一第三测量轴上的位移分量，其中该第一、第二及第三测量轴相互正交。当该待测物在一第三测量轴上的位移分量存在时，判断为一点选信号。电子装置的光标控制方法还包括引导一第三激光束接近测量表面；当有第三激光束的反射光及散射光进入共振腔时，将待测物在第一、第二测量轴上的位移分量，判断为一卷动信号。在一较佳实施例中，第一入射轴及该第二入射轴相交于同一测量点，且第一入射轴及该第二入射轴的夹角介于75至150度之间，第一入射轴及该第二入射轴均与该测量表面的夹一既定角度，该即定角度介于0至45度之间。本专利技术还提供一种具有光学式位移传感器的电子装置，具有一屏幕，用于显示一受控光标，光标可相对于一待测物在多个入射轴上的位移量而移动，该电子装置包括一本体及设置在本体上的一光学式位移传感器。光学式位移传感器具有一测量表面，以承载该待测物，包括一具有共振腔的激光二极管，可在连续且交错的多个时间区段中，分别产生多道具有不同的极性的激光束；多个光路，用于不同的激光束由不同的入射轴照射一待测物上，再引导各激光束的反射光及散射光重新进入共振腔；一检测单元可分别在不同的时间区段中，测量共振腔的电变化量，并产生不同的电信号，其中上述变化量是由激光束的反射光及散射光的多普勒效应所造成；一转换单元分别由不同的电信号中，取得待测物在第一入射轴及第二入射轴上的位移量；一运算单元由第一及第二入射轴上的位移量，计算待测物在一第一测量轴及一第二测量轴上的位移分量；一控制单元根据运算单元所得在第一测量轴及该第二测量轴上的位移分量，移动光标。在一较佳实施例中，运算单元可由既定角度及第一、第二入射轴的位移量，计算待测物在一第三测量轴上的位移分量，而第一、第二及第三测量轴相互正交。又，当待测物存在第三测量轴上的位移分量时，控制单元判断该位移分量为一光标点选信号。在一较佳实施例中，光学式位移传感器还包括一第三光路，用以引导一第三激光束接近测量表面，再引导第三激光束的反射光及散射光重新进入共振腔。当有第三激光束的反射光及散射光进入共振腔时，控制单元依据待测物在第一、第二测量轴上的位移分量卷动屏幕的图像。在一较佳实施例中，各光路分别包括光导及设置在其上的偏光片，且各偏光片具有不同的极性。又，第一、第二及第三光导为光纤。其次，光学式位移传感器还包括一光耦合单元，设置在激光二极管与第一、第二及第三光路之间，用以将第一、第二及第三激光束分别耦合入第一、第二及第三光路，并且引导第一、第二及第三激光束的反射光及散射光引再进入共振腔。在一较佳实施例中，第一激光光的焦点及该第二激光光的焦点相交于同一测量点，且第一入射轴及该第二入射轴的夹角介于75至150度之间，第一入射轴及该第二入射轴均与该测量表面的夹一既定角度，该即定角度介于0至45度之间。此外，第一激光光的焦点及该第二激光光的焦点也可以不相交于同一测量点方式设置。在一较佳实施例中，检测单元可为一电压传感器或电流传感器，可在不同的时间区段中，测量共振腔的电变化量，并输出对应的电信号。又上述运算单元及控制单元整合于一微控制器中。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下特举较佳实施例并结合附图作详细说明。附图说明图1A为本专利技术光学式位移传感器的侧视示意图。图1B为图1A的俯视示意图。图1C为第一、第二激光束的焦点不交于同一测量点的示意图。图2为本专利技术光学式位移传感器的操作时序图。图3A为当光学式位移传感器在第一时间区段时的示意图。图3B为当光学式位移传感器在第二时间区段时的示意图。图4为光学式位移传感器的测量电路图。图5显示应用本专利技术光学式位移传感器的一电子装置。图6A～6D为本专利技术光学式位移传感器的不同实施例示意图。图7为本专利技术电子装置的另一实施例。附图符号说明2基板4，4a，4b，4c测量表面20激光二极管21第一光路211第一光导212第一偏光片22第二光路221第二光导222第二偏光片23第三光路24第四光路25a，25b，25c偏光镜26全反射镜27全透镜28共振腔30检测单元31电压源32电阻33电容40转换单元50运算单元200数字个人助理250屏幕 255游标260控制单元300移动电话机360控制单元a1第一入射轴a2第二入射轴O测量点P1第一光束P2第二光束P3第三光束P4第四光束t1第一时间区段t2第二时间区段α入射轴与测量表面的铅直夹角β第一、第二入射轴的水平夹角具体实施方式图1A为本专利技术光学式位移传感器的侧视示意图，图1B为图1A的俯视示意图。如第1A、1B图所示，光学式位移传感器100用于测量在测量表面4上的待测物(图上为使用者的手指)在多个测量轴上的位移分量，包括第一光路21、第二光路22以及设置在一基板2上的激光二极管20、检测单元30、转换单元40与运算单元50。本专利技术所采用的激光二极管20，如美国专利5465263号所披露，可通过外部电压或是数字控制的方式，改变激光二极管20的共振腔28的特性，产生不同极性的电射光束。因此本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子装置的光标控制方法，该电子装置具有一测量表面及一待控制光标，且一待测物贴覆于该测量表面，该光标控制方法包括下列步骤：提供一激光二极管，该激光二极管具有一共振腔，并以该激光二极管在连续且交错的多个时间区段中，分别产生多道激光束，其中这些激光束分别具有不同的极性；引导一第一激光束接近该测量表面，沿一第一入射轴照射一待测物上，再引导该第一激光束的反射光及散射光重新进入该共振腔；在多个第一时间区段中，测量该共振腔的电变化量，并产生多个第一电信号；引导一第二激光束接近该测量表面，沿一第二入射轴照射该待测物上，再引导该第二激光束的反射光及散射光重新进入该共振腔；在这些第二时间区段中，测量该共振腔的电变化量，并产生多个第二电信号；分别由这些第一电信号及这些第二电信号，取得该待测物在该第一入射轴及该第二入射轴上的位移量；以及由该第一入射轴及该第二入射轴上的位移量，计算该待测物在一第一测量轴及一第二测量轴上的位移分量，并据以移动该光标。

【技术特征摘要】
1.一种电子装置的光标控制方法，该电子装置具有一测量表面及一待控制光标，且一待测物贴覆于该测量表面，该光标控制方法包括下列步骤提供一激光二极管，该激光二极管具有一共振腔，并以该激光二极管在连续且交错的多个时间区段中，分别产生多道激光束，其中这些激光束分别具有不同的极性；引导一第一激光束接近该测量表面，沿一第一入射轴照射一待测物上，再引导该第一激光束的反射光及散射光重新进入该共振腔；在多个第一时间区段中，测量该共振腔的电变化量，并产生多个第一电信号；引导一第二激光束接近该测量表面，沿一第二入射轴照射该待测物上，再引导该第二激光束的反射光及散射光重新进入该共振腔；在这些第二时间区段中，测量该共振腔的电变化量，并产生多个第二电信号；分别由这些第一电信号及这些第二电信号，取得该待测物在该第一入射轴及该第二入射轴上的位移量；以及由该第一入射轴及该第二入射轴上的位移量，计算该待测物在一第一测量轴及一第二测量轴上的位移分量，并据以移动该光标。2.如权利要求1所述的电子装置的光标控制方法，其特征在于该第一入射轴及该第二入射轴相交于同一测量点。3.如权利要求1所述的电子装置的光标控制方法，其特征在于该第一入射轴及该第二入射轴的夹角介于75至150度之间。4.如权利要求1所述的电子装置的光标控制方法，其特征在于该第一入射轴及该第二入射轴均与该测量表面的夹一既定角度，该即定角度介于0至45度之间。5.如权利要求1所述的电子装置的光标控制方法，其特征在于还包括由该既定角度及该第一、第二入射轴的位移量，计算该待测物在一第三测量轴上的位移分量，其中该第一、第二及第三测量轴相互正交。6.如权利要求5所述的电子装置的光标控制方法，其特征在于还包括当该待测物在一第三测量轴上的位移分量存在时，判断为一点选信号。7.如权利要求5所述的电子装置的光标控制方法，其特征在于还包括引导一第三激光束接近该测量表面；以及当有该第三激光束的反射光及散射光进入该共振腔时，将该待测物在该第一、第二测量轴上的位移分量，判断为一卷动信号。8.一种光学式位移传感器，用在测量在一测量表面上的一待测物在多个测量轴上的位移分量，包括一激光二极管，该激光二极管具有一共振腔，可在连续且交错的多个时间区段中，分别产生多道激光束，其中这些激光束分别具有不同的极性；一第一光路，该第一光路引导一第一激光束接近该测量表面，沿一第一入射轴照射一待测物上，再引导该第一激光束的反射光及散射光重新进入该共振腔；一第二光路，该第二光路引导一第二激光束接近该测量表面，沿一第二入射轴照射该待测物上，再引导该第二激光束的反射光及散射光重新进入该共振腔；一检测单元，该检测单元分别在多个第一时间区段及第二时间区段中测量该共振腔的电变化量，并产生多个第一电信号及多个第二电信号，其中该变化量系由第一、第二激光束的反射光及散射光的多普勒效应所造成；以及一转换单元，该转换单元分别由这些第一电信号及这些第二电信号，取得该待测物在该第一入射轴及该第二入射轴上的位移量；以及一运算单元，该运算单元由该第一入射轴及该第二入射轴上的位移量，计算该待测物在一第一测量轴及一第二测量轴上的位移分量。9.如权利要求8所述的光学式位移传感器，其特征在于该第一入射轴及该第二入射轴相交于同一测量点。10.如权利要求8所述的光学式位移传感器，其特征在于该第一入射轴及该第二入射轴的夹角介于75至150度之间。11.如权利要求8所述的光学式位移传感器，其特征在于该第一入射轴及该第二入射轴均与该测量表面的夹一既定角度，该即定角度介于0至45度之间。12.如权利要求8所述的光学式位移传感器，其特征在于运算单元由该既定角度及该第一、第二入射轴的位移量，计算该待测物在一第三测量轴上的位移分量，而该第一、第二及第三测量轴相互正交。13.如权利要求8所述的光学式位移传感器，其特征在于该第一光路具有一第一光导及一设置在其上的第一偏光片，且该第一偏光片的极性为该第一极性，该第二光路具有一第二光导及一设置在其上的第二偏光片，且该第二偏光片的极性为该第二极性。14.如权利要求13所述的光学式位移传感器，其特征在于还包括一设置在该激光二极管与该第一、第二光路之间的光耦合单元，该光耦合单元用以将该第一、第二激光束耦合入该第一、二光路，并且引导该第一、第二激光束的反射光及散射光引再进入该共振腔。15.如权利要求13所述的光学式位移传感器，其特征在于还包括一第三光路，该第三光路包括一第三光导及设置在其上...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国栋，廖炳谦，
申请(专利权)人：达方电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]