[发明专利]运动感测方法及使用该方法的运动感测装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种运动感测方法及装置，特别是关于一种以光影像传感器上的明或暗区域的图形或面积变化，量测质量块或薄膜的移动或振动的运动感测方法及装置。

背景技术

微机电系统的部份应用如用于侦测物体平移加速度的加速计(accelerometer)、用于感测物体转动角速度的陀螺仪(gyroscope)、或用于感测声音讯号的麦克风(microphone)等，是利用该微机电系统中的质量块或薄膜的移动或振动，以电讯号的方式呈现，反应其所感测到的物理量。由于对物体在各类物理量上感测需求目增，且对于量测装置微小化的要求下，使微机电逐渐地运用在相关物理量量测领域上，其中常见的针对微机电系统中质量块或薄膜的移动或振动的感测方式计有：电容式、压电式及光学式。

电容式感测装置是利用质量块(或薄膜)位移(或振动)时造成电容板(capacitive plates)间电容变化，量测出使质量块(或薄膜)位移(或振动)的物理量。然而，电容式感测装置在高加速度冲击之下，质量块(或薄膜)很有可能会与电容板碰触而黏着一起，使微机电系统失效。此外，利用电容来量测物理量，容易因线路上的寄生电容而影响到所量测物理量的精确度。

压电式感测装置则是利用材料在受到外力或压力时，产生电压变化或者电阻变化的特性来量测物理量。压电式感测装置的主要缺点在于：压电材料的电阻会随着温度的变化而改变，因此压电式感测装置很难维持高灵敏度。此外，量取压电式的讯号时，需要藉助高电阻，而高电阻易增加噪声。

此外，目前主要的光学式感测装置是设计以干涉光强度变化来反应物理量。虽然利用干涉光来量测物理量可获得较为准确的加速度值，可是使光产生干涉的光学设计复杂，且组装需要良好的校准，使得组装不易。

有鉴于前述种种现有质量块或薄膜运动感测装置的缺失，因此，有必要设计一种简单、容易组装且具有高量测可靠度的运动感测装置。

发明内容

针对前述种种问题，本发明提供一种运动感测装置，其感测一光影像传感器上明或暗区域的位移、形状或大小的变化，以计算出运动感测装置中的可动件移动、转动、振动、变形等物理量。本发明的运动感测装置具有简单、容易组装且具有高量测可靠度等的优点。

为了达到上述的目的，本发明是一种运动感测方法，其包含下列步骤：

提供一光感测组件于一可动件的一侧边，其中该可动件位于一微机电组件内，且该可动件的运动反应该微机电组件的受力；

提供一光源于该可动件、相对于该光感测组件的另一侧边，该光源产生一照射光，照射该可动件，其中该可动件遮挡部分的该照射光，使该照射光局部照射该光感测组件；

自该光感测组件撷取复数个明暗影像；以及

分析各该明暗影像中明暗区域的变化，以决定该可动件的运动。

本发明中，其中该可动件是一质量块或一薄膜，而该质量块或该薄膜具有一开孔，其中该照射光透过该开孔局部照射该光感测组件。

本发明中，其中该可动件是一质量块，而该部分的该照射光为该质量块的一侧边所遮挡。

本发明中，其中该可动件是一不透光的弹性组件，该弹性组件是用于支持一质量块的弹性运动，而该部分的该照射光为该弹性组件所遮挡。

本发明中，其中分析各该明暗影像中明暗区域的变化的该步骤包含分析各该明暗影像中一明暗边界的位置变化。

本发明中，其中分析各该明暗影像中明暗区域的变化的该步骤包含分析各该明暗影像中该明暗区域的面积变化或形状变化。

本发明还公开了一种运动感测装置，包含：

一光感测组件，是用于获取一明暗影像；

一光源，是用于产生投向该光感测组件的一照射光；以及

一质量块，弹性地悬置于该光感测组件与该光源间的该照射光的光路径上，该质量块具有一透光部，其中该照射光透过该透光部局部照射该光感测组件，以产生该明暗影像。

本发明中，其中该质量块是一非透光材料，而该透光部是一开孔。

本发明中，其中该开孔的形状是圆形、三角形、四边形、多边形或十字形状。

本发明中，其中该开孔为圆形，而该开孔的内径介于20至30微米。

本发明中，其中该开孔为方形，而该开孔各边的长度介于20至30微米。

本发明中，其中该质量块是一透光材料，而该质量块另包含一不透光层与一形成于该不透光层上的开孔，而该透光部是该开孔。

本发明中，其中该不透光层是一不透光金属膜。

本发明中，其中该开孔的形状是圆形、三角形、四边形、多边形或十字形状。

本发明中，其中该光源是发光二极管或雷射二极管。