[发明专利]指点装置

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及用于对运动进行光学检测的装置。具体地说，本发明涉及用作个人计算机等的外围设备的光学指点装置或光学导航装置。

背景技术

目前，已经可以买到非机械式的(即光学的)鼠标器和指点装置。日本专利No.3771081(专利文献1)中公开了一种示例。在这种技术中，用光以较小的入射角(具体地说可以是70°到85°)对操作表面进行照射，并根据表面的微观纹路的亮区和阴影来检测表面的微观纹路。一般常用LED(发光二极管)用于上述光；也可以使用激光二极管，具体地说如使用VCSEL(垂直腔面发射激光器)来提高对微观纹路进行识别的能力。

日本未审查专利申请公开No.2005-50349(专利文献2)公开了一种指点装置，该装置包括光学运动检测电路。这种光学运动检测电路用红外光照射表面并根据从表面反射的光来判定图像之间的相关，从而确定运动量。(包括在指点装置中的)这种运动检测电路通过对参考帧与采样帧之间进行相关来检测预定方向上的运动，所述参考帧是光检测器获得的数字化的反射光输出，所述采样帧是在参考帧之后获得的下一数字化输出。

另外，例如，日本未审查专利申请公开No.2004-246921(专利文献3)中公开的运动检测装置已在可买到的指点装置中采用。该装置包括导航传感器和用于产生相干光的光源(例如激光二极管)。传感器对光源发射的光造成的反射光进行检测，从而确定指点设备(例如鼠标器)的运动量。

但是，当在玻璃表面上使用专利文献2或3中公开的指点设备时，它们可能不能精确操作，或者可能失灵。这是因为玻璃表面一般非常光滑，专利文献2或3中公开的指点设备不能检测到微观纹理，而微观纹理对于指点设备成功地执行检测是必须的。另外，玻璃表面的表面粗糙度大约在几个纳米，这与入射光的波长相比非常小，与光检测器的一个象素相比甚至更小，这也使得很难检测微观纹理。

下面将简要描述前述反射光的信号强度。一般地，为了将从具有一定表面粗糙度的板表面反射的光的强度作为亮/暗图案来进行检测，就需要使亮/暗图案的尺寸大于光波长，并基本上与一个检测所用象素的尺寸相同。

另外，由于玻璃的表面粗糙度约为非常小的几个纳米，所以难以对从这样的表面反射的光的强度改变量执行高灵敏度检测。

对于反射镜，反射光的强度等于入射光的强度。但是对于玻璃等，反射光的强度会取决于其表面的反射系数而改变(反射系数取决于光的偏振方向和入射角)。反射光的平均强度I_R表示为：

I_R＝R·I_IN    (表达式1)

其中R表示反射系数，I_IN表示入射光的强度。

从该表面发射的散斑光平均强度I_d一般表示为：

I_d≈(4πσ/λ)²·I_R  (表达式2)

需要一种能够用在光滑板(例如玻璃板)上的指点装置(例如光学鼠标器)。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种指点装置，通过用孔径部件使从板的正面反射的光与从背面反射的光在检测器处相互重叠，该指点装置即使在具有非常小的表面粗糙度的板上也能够精确操作。

具体地说，本发明提供了一种指点装置，包括光源、孔径部件和检测器。光源提供入射光，该入射光用于以预定入射角对板的正面进行照射。板具有正面和背面，并对入射光的波长透明。孔径部件具有开口，来自正面的散斑光和来自背面的散斑光穿过该开口，所述散斑光由入射光造成。检测器对穿过开口的散斑光的强度进行检测。开口具有沿形成入射角的方向的纵向尺度，使得来自正面的散斑光和来自背面的散斑光在检测器处彼此重叠。

与使用反射光的系统相比，这样一种使用散斑光的导航系统信号水平较小，但是具有即使在具有非常小表面粗糙度的表面上使用时也可以进行检测的优点。

本文中的术语“散斑光”指在由光照射时，物体的正面或背面上的突起或凹陷形成的独特图案造成的光。

指点装置的开口可以具有矩形形状或狭缝形状。指点装置还可以包括透镜，用于使来自光源的入射光会聚或发散。优选地，光源包括激光光源。更优选地，激光光源包括VCSEL。

优选地，指点装置还在孔径部件与板之间包括光学滤波器或透镜。光学滤波器可以阻挡外部光，透镜使得可以从板获得更多的散斑光。这样的布置提高了S/N比(信噪比)并增强了检测灵敏度。