TWI360063B - Optical navigation system having a ring pixel arra - Google Patents
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Description
1360063 九、發明說明： C發明戶斤屬之技術領域3 發明領域 一種具有一光學導引積體電路(“導引ic”)之光學導引 5 系統被描述。該光學導引系統可包括一發射模組和環繞該 發射模組的一像素陣列。該光學導引系統可進一步包括位 於該導引1C表面上橫跨過該像素陣列之一環狀光學系統。 【先前技術3 發明背景 10 非機械跟縱裝置，比如電腦滑鼠，在流行世界裏快速 增長。許多類似非機械跟蹤裝置採用光學導引技術，其透 過光學式地獲取連續表面圖像和數學式地決定運動方向和 運動量來測定非機械跟蹤裝置之位置裏的變化。 作為一示例，在一非機械跟蹤裝置比如一光電滑鼠 15 裏，光學導引技術包括捕獲一圖像然後再分析和跟蹤該光 電滑鼠下之一表面上微觀紋理或其他特徵之運動。一般來 說，該等類型的光電滑鼠依賴於跟蹤表面細節且大多數工 作表面被微觀紋理化。當這些表面紋理被一光源比如一發 光二極體(“LED”）照亮時，加亮區和陰影區之圖案就被揭 20 示。然後光電滑鼠透過將其等成像於導引積體電路(“導引 1C”)上從而對這些表面細節的移動進行”觀察”。 在第1圖中，一已知非機械導引裝置100之一實施例被 顯示於一導引表面102之上。該非機械導引裝置100可包括 一光學導引IC104, 一發射模組106和一準直系統108。該光 5 學導弓IICUM可包括-像素陣列11〇。該發射模組ι〇6可包括 光源（圖中未示）比如一個或更多LED以及該像素陣列11〇 可c括夕個光電感測益（圖中未示）比如光電二極體。該準直 系統108可包括能夠使得所接收之光輕射準直進入光賴射 之一準直光束中的光學器件，比如透鏡。 、在—作業示例中，發射模組106可按照一預定角度114 把被《射^射112發射到導引表面1()2處。接著被發射光 輻射山被導引表面1()2所反射而產生由準直系統ι〇8所接 收之反射找射1161後準直系㈣8使得所接收的反射 光韓射116準直進人被傳輸給像素陣列11G之光輻射的-準 直光束120中。 不幸的是，忒光學導引Icl〇4和發射模組丨〇6沒有集成 進-單獨π件巾’比如_單獨1(：或晶圓’這就導致製造該 非機械導引裝置丨_高成本且產生關於集成單獨次級元 件的問題。因此’存在—種需要，即能夠將發射模組1〇6和 像素陣列11G集成進—單獨___種祕和方法。因為準直 光源的本質和從光源到感測器之陡Λ肖角的要求，這種益處 對於以雷射為基礎之照明系統是更為明顯的。 【明内容-| 發明概要 一種具有一光學導引積體電路(“導引1C”)之光學導引 系統被描述。該光料引系統可包括—發射模組和環繞該 發射模’讀ί象素陣^該發射模組可包括被配置成發射 被發射光H射到-光學表面處之至少—個光源。該像素陣 列可包括被配置成接收由該光學表面處所反射之被接收光 輻射的多個光電感測器，其中該被接收光輻射為該光學表 面所反射之被發射光輕射的一部分。該光學導引系統可進 一步包括位於該導引1C表面上橫跨過該像素陣列之一環狀 光學系統。該環狀光學系統可被配置成使得反射光輻射準 直進入光輻射的一準直光束中，其中該反射光輻射是被該 光學表面反射向該像素陣列處之被反射光輻射的一部分。 在一作業示例中，該光學導引系統實施在一導引表面 上導引該光學導引系統之一製程。該製程可包括發射從一 發射模組到該光學表面處的被發射光輻射之步驟和接收來 自於該導引表面於環繞該發射模組的一像素陣列處的反射 光輻射之步驟。接收發射光輻射之次級製程可包括使得該 反射光輻射準直進入光H射的_準直光束中之㈣㈣胃 像素陣列處接收光輕射的該準直光束之步驟，其中該反射 光束是被料引表岐射向轉素㈣處 <被發射絲射 八和砰細描述，本發明之其餘系統， 指所有°=本技藝之熟練技工會是或將會變得顯然。意 述中，方法、特徵和優點均涵蓋於該描 的保護⑽範_1撕4請專利範圍 圖式簡單說明 本發明參看下列附圖將會被更好的理解 並不必要按比例確定，相反重點應放在揭示本發::: 上。在圖中’相似參考號碼標示所有不同圖示裏的對應部 分。 第1圖為〜已知非機械導引裝置之一實施例的一側視 圖之一方塊圖。 5 第2圖為—非機械導引裝置内的一光學導引系統之一 實施例的-⑽見圖之-方塊圖。 第3圖為一非機械導引裝置内的一光學導引系統之另 -實施例的一側視圖之一方塊圖。 第4圖為第2和3圖所示之一光學導引積體電路(“導引 1C )的一實施例之一俯視圖。 第5圖為第2和3圖所示之一環狀光學系統的〆實施例 之—俯視圖。 【式】 較佳實施例之詳細說明 15 在下列描述中，參看隨附附圖，該附圖組成本文的/部 刀且透過闡釋顯示本發明可依此而被實施的一具體實施例。 在第2圖中，一非機械導引裝置202内的一光學導引系 統200之一實施例的一側視圖之一方塊圖被顯示於一導引 表面204上。該光學導引系統2〇〇可包括一光學導引積體電 20路(“導弓丨IC，’)2〇6和一環狀光學系統208。該導引IC206可包 括一發射模組210和一像素陣列212。導引IC206可包括一基 材’其可為置於一積體電路内的一單獨半導體基材、一引 腳框架（lead-frame)、一插入模鑄的引腳框架（insert_m〇lded lead-frame)、一印刷電路板(“pcb”）、軟性電路板，陶瓷基 8 1360063 部上且它可包括能夠使得來自發射模組之被發射光輻射準 直進入聚焦光輻射之一平行光束中的光學器件。環504可被 置於像素陣列（圖中未示）之頂部上且它可包括能夠使得所 接收的光輻射準直進入被傳輸給像素陣列（圖中未示）之光 輻射的一準直光束中。該環狀光學系統500可包括能夠使反 射光輻射準直被傳輸給像素陣列的光輻射之一準直光束的 光學器件，比如透鏡。環506和508可為將環5〇2與環5〇4隔 絕之可透射層或不透明層。
10 應該理解前述實施例之所以被呈現是為了揭示和描 述^又有窮盡且並不才巴該所主張之發明限制為被揭示之 精確形式。修正和變化依據上述是可能發生的或可在實施 本發明中被獲得。該巾請專利額及其等效範圍界^ 明之範圍。 發 15
20 式簡單說明】 第1圏為一已知非機械導引裝置之一實施例的— 圖之—方塊圖。 視 第2圖為—非機械導引裝置内的一光學導引系統之一 實施例的一側視圖之一方塊圖。 第3圖為—非機械導引裝置内的一光學導引系統之 一實施例的—側視圖之一方塊圖。 ，，第4圖為第2和3圖所示之-光學導引積體電路(“導引 1C )的一實施例之一俯視圖。 第5圖為第2和3圖所示之-環狀光學系統的一實施例 13 1360063
【主要元件符號說明】 100···非機械導引裝置 224· 102…光學表面 300· 104…光學導引積體電路(“1C”） 302· 106…發射模組 304· 108..·準直系統 306· 110…像素陣列 308· 112···被發射光輻射 310· 114…預定角度 312. 116···反射光輻射 314· 120…準直光束 316· 200···光學導引系統 318· 202…非機械導引裝置 320· 204··.光學表面 322· 206···光學導引積體電路(“導 324· 引 1C”） 400. 208…環狀光學系統 402. 210···發射模組 404· 212…像素陣列 406· 214…像素陣列環内部 500· 216···被發射光輻射 502· 218···聚焦發射光輻射 504· 220···表面 506· 222…被接收反射光輻射 508· •準直光束 •光學導引系統 •非機械導引裝置 •光學表面 .導引1C •環狀光學系統 •發射模組 •像素陣列 •像素陣列環内部 •被發射光輻射 •聚焦光輕射 •1C表面 •反射光輻射 •準直光束 •導引1C •像素陣列 •發射模組 •像素陣列環内部 •環狀光學系統 .環 .環 .環 .環 14
Claims (1)
1,360063 第〇94125232號專利申請案 μ年^月夕a修正本 中文申請專利範圍替換本(100 442月^--- 十、申請專利範圍： L 一種光學導引系統’其包含： 一光學導引積體電路； 一發射模組，其包含經配置以發射光輻射到一導引 表面處之至少一光源； 環繞該發射模組之一像素陣列，該像素陣列具有經 配置以接收藉由該導引表面所反射之光輻射的複數個 光電感測器（photo-detector)，以及其中該經接收光輻射 為該導引表面所反射之該經發射光輻射的一部分；以及 一環狀光學系統，其位於該像素陣列上的該光學導 弓丨積體電路之該表面上， 其中該環狀光學系統係經配置以使得反射光輻射 準直進入光輻射的一準直光束中，以及 其中該經反射光韓射疋藉由該導引表面而被反射 向該像素陣列之該經反射光輻射的一部分。 2. 如申請專利範圍第1項之光學導引系統，其中該等複數 個光電感測器係經配置以接收該光輻射之該準直光束。 3. 如申請專利範圍第2項之光學導引系統，其中該至少一 光源係從至少一二極體、發光二極體、光電陰極、雷射 和燈泡所組成的一群組中被選定。 4. 如申請專利範圍第3項之光學導引系統，其中該等複數 個光電感測器從複數個光電二極體，複數個光電陰極和 複數個光電倍增器所組成的一群組中被選定。 5. 如申請專利範圍第4項之光學導引系統，其中該光源係 126055-1001230.doc 經配置以發射從由可見光、紅外線、紫外線和X射線輻 射組成的該群組中所選定之波長範圍内的光輻射。 6. 如申請專利範圍第5項之光學導引系統，其中該雷射為 一垂直腔面半導體發射雷射器。 7. 如申請專利範圍第5項之光學導引系統，其中該光學導 引系統被置於一電腦滑鼠内。 8. 如申請專利範圍第5項之光學導引系統，其中該發射模 組和該像素陣列被置於該光學導引積體電路内。 9. 如申請專利範圍第5項之光學導引系統，其中該發射模 組被置於該光學導引積體電路的該表面上且該像素陣 列被置於該光學導引積體電路内。 10. —種使用一導引系統之方法，該方法包含： 從一發射模組發射光輻射到一導引表面； 自環繞該發射模組之一像素陣列處之該導引表面 接收經反射之光輻射；以及 利用經反射之光輻射以偵測在該導引表面上之一 光學導引系統之導引； 其中接收經反射之光輻射進一步包括： 使得經反射之光輻射準直進入光輻射的一準直光 束中，以及 於該像素陣列處接收光輻射的該準直光束，其中該 經反射光輻射是藉由該導引表面而被反射向該像素陣 列之該經發射光輻射的一部分。 11. 一種光學導引系統，其包含： 126055-1001230.doc • 2· 一光學導引積體電路； 用於發射包含至少一光源之光輻射之構件，該至少 一光源係經配置以發射光輻射至一導引表面； 一像素陣列，其環繞該用於發射光輻射之構件，該 像素陣列包括經配置以接收來自於該導引表面所反射 之光輻射的複數個光電感測器；以及 用於使得經反射光輻射準直進入光輻射的一準直 光束中之構件，其中該經反射光輻射是藉由該導引表面 而被反射向該像素陣列處之該經發射光輻射的一部分。 12. 如申請專利範圍第U項之光學導引系統，其中該複數個 光電感測器係經配置以接收該光輻射之該準直光束。 13. 如申請專利範圍第12項之光學導引系統，其中該等至少 一光源從至少一二極體、發光二極體、光電陰極、雷射 和燈泡所組成的一群組中被選定，其中該複數個光電感 測器從複數個光電二極體，複數個光電陰極和複數個光 電倍增器所組成的一群組中被選定，以及其中該光源係 經配置以發射從由可見光、紅外線、紫外線和χ射線輻 射組成的群組中所選定之波長範圍内的光輻射。 14. 一種光學導引系統，其包含： 一光學導引積體電路； 一發射模組； 環繞該發射模組之一像素陣列；以及 一環狀光學系統，其包含一第一光學元件以及一第 二光學元件，該第一光學元件係與該發射模組光學地對 126055-1001230.doc 1360063 準以用於接收來自該發射模組之光輻射，該第二光學元 件係與該像素陣列光學地對準以用於將光輻射導向該 像素陣列。 15. 如申請專利範圍第14項之光學導引系統，其中該第二光 學元件係同軸地設置靠近於該第一光學元件。 16. 如申請專利範圍第14項之光學導引系統，其中該第一光 學元件係與該第二光學元件為整體地形成。 17. 如申請專利範圍第14項之光學導引系統，其中該像素陣 列包含經佈置成以一環形環繞該發射模組之複數個光 電感測器。 126055-1001230.doc 4-
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