TWI481812B - 光學量測裝置 - Google Patents

Description

光學量測裝置

本案係關於一種光學量測裝置，尤指一種利用光學儲存媒介預先燒錄特定訊號長度及排列順序以進行光學尺度量測之光學量測裝置。

多年來，各式各樣的儲存媒介一直是產業界及學術界的重點開發技術領域，旨在開發出得以記錄社會文明、科技發展以及群族回憶等之儲存媒介，並將之保存以作為文化傳承等。其中，又以光學儲存媒介為大宗。

一般而言，光學儲存媒介因具有透過光學進行存取、高儲存密度及效率、非接觸式讀寫、運作速度快且可長期保存等特性，而廣泛地被應用於工業、商業、家庭及個人之間，其不僅可儲存大量資料，更可以保存長達百年之久。

簡述傳統光學儲存媒介之運作原理，請參閱第1圖及第2圖，其係分別顯示讀取傳統光學儲存媒介無偵測訊號之示意圖以及讀取傳統光學儲存媒介有偵測訊號之示意圖。如第1圖及第2圖所示，傳統光學儲存媒介1具有透明塑膠層10及鋁反射層11，其中透明塑膠層10係分別位於鋁反射層11之上下兩側，且鋁反射層11具有凹槽111及平處112。凹槽111及平處112係等間隔交錯設置，以用於進行光學讀取。當欲對傳統光學儲存媒介1進行光學讀取時，係透過光源21發出一入射光線I至傳統光學儲存媒介1，且於光源21至傳統光學儲存媒介1之光路徑中，係設置有稜鏡22，用以將傳統光學儲存媒介1反射之反射光線R反射至感光器23中，以透過感光器23感測偵測訊號。由於傳統光學儲存媒介1之鋁反射層10具有凹槽111及平處112，當光源21發出之入射光線I射向凹槽111時，會因散射而無法將其反射成為反射光線R，故感光器23感測結果為無偵測訊號；而當入射光線I因應傳統光學儲存媒介1之轉動改射向平處112時，因平坦表面直接反射而將其反射為反射光線R，再透過稜鏡22反射至感光器23，故感光器23之感測結果為有偵測訊號，藉以因應偵測訊號之有無，轉換為「1」或「0」等訊號。

雖然現行之光學儲存媒介技術已趨成熟且價格低廉，但因其用途皆侷限於數位存取，而未應用於其他領域，不僅白費其價格優勢，更因未達最有效利用而造成資源浪費且不符環保趨勢等缺點，實屬可惜。

因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失，並應用於其他領域之光學儲存媒介，以及應用該光學儲存媒介之光學量測裝置，實為目前尚待解決之問題。

本案之主要目的為提供一種光學量測裝置，俾解決習用光學儲存媒介之應用侷限於數位存取，白費其價格優勢且未能有效利用而造成之資源浪費及不符環保趨勢等缺點。

本案之另一目的為提供一種光學量測裝置，藉由預先燒錄一特定刻度於光學儲存媒介，並透過光收發元件收發光線以進行感測，可達到將光學儲存媒介應用於光學尺度量測領域，且有效利用其價格優勢並節省資源，以及符合環保趨勢等功效。

本案之另一目的為提供一種光學量測裝置，透過旋轉鏡組之旋轉體承載光學儲存媒介，並配合光收發元件、反光鏡及分光鏡之特性，以達到同時進行旋轉體旋轉距離之光學尺度量測及旋轉鏡組與外界距離量測之功效。

為達上述目的，本案之一較廣實施態樣為提供一種光學量測裝置，至少包括：一旋轉鏡組，包括：一旋轉體，具有一中心軸線，架構於相對該中心軸線旋轉；一反光鏡，設置於該旋轉體之內部且位於該中心軸線上；以及一分光鏡，設置於該旋轉體之內部且與該反光鏡平行設置，以架構於反射具有一第一特定波段之一第一光線；一光學儲存媒介，承載於該旋轉體上，且具有預先燒錄之一特定刻度；以及一光收發元件，係設置於該光學儲存媒介及該旋轉體之一側，用以發射該第一光線，並透過該反光鏡及該分光鏡之反射發射該第一光線至該光學儲存媒介並接收該光學儲存媒介反射之該第一光線，俾透過接收反射之該第一光線之有無讀取該特定刻度，以進行該旋轉體之旋轉距離之一光學尺度量測。

1．．．傳統光學儲存媒介

10．．．透明塑膠層

11．．．鋁反射層

111．．．凹槽

112．．．平處

21．．．光源

22．．．稜鏡

23．．．感光器

3．．．光學量測裝置

31．．．光學儲存媒介

32．．．光收發元件

4．．．旋轉鏡組

41．．．旋轉體

42．．．反光鏡

43．．．分光鏡

C．．．中心軸線

I．．．入射光線

L．．．光線

L’．．．反射之光線

L1．．．第一光線

L1’．．．反射之第一光線

L2．．．第二光線

L2’．．．反射之第二光線

R．．．反射光線

S．．．偵測訊號

第1圖係顯示讀取傳統光學儲存媒介無偵測訊號之示意圖。
第2圖係顯示讀取傳統光學儲存媒介有偵測訊號之示意圖。
第3圖係顯示本案較佳實施例之光學量測裝置之示意圖。
第4圖係顯示本案另一較佳實施例之光學量測裝置之示意圖。
第5圖係顯示本案又一較佳實施例之光學量測裝置之示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

請參閱第3圖，其係顯示本案較佳實施例之光學量測裝置之示意圖。如第3圖所示，本案較佳實施例之光學量測裝置3至少包括光學儲存媒介31及光收發元件32。其中，光學儲存媒介31係可為例如但不限於CD光碟片、DVD光碟片或藍光光碟片等，且具有預先燒錄之特定刻度，由於該預先燒錄之特定刻度係為光學儲存媒介31上之細微凹凸、凹槽/平處組成，故於圖式中省略繪出，而改以其偵測訊號S示意。光收發元件32係設置於光學儲存媒介31之一側，以發射光線L至光學儲存媒介31並接收光學儲存媒介31反射之光線L’，俾透過接收反射之光線L’之有無讀取特定刻度，以得到偵測訊號S，俾以進行一光學尺度量測。藉此，可達到將光學儲存媒介31應用於光學尺度量測之技術領域，且有效利用其價格優勢並節省資源，以及符合環保趨勢等功效。

根據本案之構想，光學儲存媒介31之特定刻度係可為連續刻度或不連續刻度，由於特定刻度已如上述省略繪出，故可由其對應之偵測訊號S看出，偵測訊號S係可對應為連續之偵測訊號或不連續之偵測訊號，然實不以第3圖中所示之偵測訊號S為限，而可為任何其他種類之連續或不連續偵測訊號。

於一些實施例中，光學儲存媒介31之特定刻度係以一燒錄軟體編輯一特定訊號長度及一特定排列順序後，燒錄至光學儲存媒介31。其中，該燒錄軟體係可為但不限於電腦應用程式或通訊裝置應用程式等，且該特定訊號長度及該特定排列順序係可依據所需進行之光學尺度量測之精度及解析度高低而定之，藉此可製作得以運用於高精度/高解析度光學尺度量測之光學儲存媒介31，然不以此為限。且於另一些實施例中，特定訊號長度及特定排列順序係以可重複寫入(Rewritable)式之燒錄方法燒錄於光學儲存媒介31，故可有效解決習用光學尺度量測方式無法自行變更解析度及精度之缺點。

請參閱第4圖，其係顯示本案另一較佳實施例之光學量測裝置之示意圖。如第4圖所示，本案較佳實施例之光學量測裝置至少包括旋轉鏡組4、光學儲存媒介31及光收發元件32，其中旋轉鏡組4包括旋轉體41、反光鏡42及分光鏡43。其中，旋轉體41具有中心軸線C，且旋轉體41係架構於相對中心軸線C旋轉。反光鏡42係設置於旋轉體41內部且位於中心軸線C上，分光鏡43係設置於旋轉體41內部且與反光鏡42平行設置，以架構於反射具有第一特定波段之第一光線L1並使具有第二特定波段之第二光線L2穿透（如第5圖所示）。再者，光學儲存媒介31係承載於旋轉體41上，且具有預先燒錄之特定刻度，以隨旋轉體41旋轉時一併旋轉，但不以此為限。由於光學儲存媒介31之特定刻度已於前述實施例中以偵測訊號S示出，故此不再贅述。光收發元件32係設置於光學儲存媒介31及旋轉體41之一側，亦即旋轉體41係設置於光學儲存媒介31及光收發元件32之間，以透過反光鏡42及分光鏡43之反射發射第一光線L1至光學儲存媒介31並接收光學儲存媒介31反射之第一光線L1’，俾透過接收反射之第一光線L1’之有無讀取特定刻度，以進行旋轉體41之旋轉距離之一光學尺度量測。

於此實施例中，光收發元件32發出之第一光線L1係可為例如但不限於藍光雷射，發射至反光鏡42，並經反光鏡42將第一光線L1反射至分光鏡43，再由分光鏡43將第一光線L1反射至光學儲存媒介31；在光學儲存媒介31反射第一光線L1，亦即發出反射之第一光線L1’後，反射之第一光線L1’係發射至分光鏡43，並經分光鏡43將反射之第一光線L1’反射至反光鏡42，再由反光鏡42將反射之第一光線L1’反射至光收發元件32。由於反光鏡42及分光鏡43皆係設置於旋轉體41之內部，故即使旋轉體41相對中心軸線C旋轉，反光鏡42及分光鏡43之相對位置仍為不變，故可持續反射光線進/出光學儲存媒介31，以使本案之光學量測裝置3正常運作。

請參閱第5圖，其係顯示本案又一較佳實施例之光學量測裝置之示意圖。如第5圖所示，此實施例中之光學量測裝置係與前述之實施例具有相同之連接及作用關係，故於此不行贅述，惟本實施例光學量測裝置3之光收發元件31係進一步發出第二光線L2至反光鏡42，且發射至反光鏡42之第二光線L2係可為紅外線，但不以此為限，並經由反光鏡42將第二光線L2反射至分光鏡43，再使第二光線L2穿透分光鏡43後射出，例如射向外界之障礙物等，以進行與障礙物間之距離量測，然亦不以此為限；當外界反射第二光線L2，亦即外界發出反射之第二光線L2’後，反射之第二光線L2’係穿透分光鏡43而射向反光鏡42，再經反光鏡42將反射之第二光線L2’反射至光收發元件32。由於反光鏡42及分光鏡43皆係設置於旋轉體41之內部，故即使旋轉體41相對中心軸線C旋轉，反光鏡42及分光鏡43之相對位置仍為不變，故可持續以紅外光對外界障礙物進行距離量測。當然，於第4圖及第5圖所述之實施例中，光收發元件32皆可同時發出第一光線L1及第二光線L2，以同時進行光學尺度量測以及與外界障礙物間之距離量測。換言之，第4圖及第5圖所述之實施例係可依需求任意結合或單獨使用，以透過旋轉鏡組4之旋轉體41承載光學儲存媒介31，並配合光收發元件32、反光鏡42及分光鏡43之特性，達到同時進行旋轉體41旋轉距離之光學尺度量測及光學量測裝置與外界距離量測之功效。

綜上所述，本案提供一種光學量測裝置，藉由預先燒錄一特定刻度於光學儲存媒介，並透過光收發元件收發光線以進行感測，可達到將光學儲存媒介應用於光學尺度量測領域，且有效利用其價格優勢並節省資源，以及符合環保趨勢等功效。此外，透過旋轉鏡組之旋轉體承載光學儲存媒介，並配合光收發元件、反光鏡及分光鏡之特性，可達到同時進行旋轉體旋轉距離之光學尺度量測及光學量測裝置與外界距離量測之功效。

縱使本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

31．．．光學儲存媒介

32．．．光收發元件

4．．．旋轉鏡組

41．．．旋轉體

42．．．反光鏡

43．．．分光鏡

C．．．中心軸線

L1．．．第一光線

L1’．．．反射之第一光線

Claims (9)

1. 一種光學量測裝置，至少包括：
   　　一旋轉鏡組，包括：
   　　　　一旋轉體，具有一中心軸線，架構於相對該中心軸線旋轉；
   　　　　一反光鏡，設置於該旋轉體之內部且位於該中心軸線上；以及
   　　　　一分光鏡，設置於該旋轉體之內部且與該反光鏡平行設置，以架構於反射具有一第一特定波段之一第一光線；
   　　一光學儲存媒介，承載於該旋轉體上，且具有預先燒錄之一特定刻度；以及
   　　一光收發元件，係設置於該光學儲存媒介及該旋轉體之一側，用以發射該第一光線，並透過該反光鏡及該分光鏡之反射發射該第一光線至該光學儲存媒介並接收該光學儲存媒介反射之該第一光線，俾透過接收反射之該第一光線之有無讀取該特定刻度，以進行該旋轉體之旋轉距離之一光學尺度量測。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學量測裝置，其中該特定刻度係為一連續刻度或一不連續刻度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學量測裝置，其中該特定刻度係以一燒錄軟體編輯一特定訊號長度及一特定排列順序後燒錄至該光學儲存媒介。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學量測裝置，其中該光收發元件發出之該第一光線係發射至該反光鏡，並經該反光鏡將該第一光線反射至該分光鏡，再由該分光鏡將該第一光線反射至該光學儲存媒介。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光學量測裝置，其中該光學儲存媒介反射之該第一光線係發射至該分光鏡，並經該分光鏡將該第一光線反射至該反光鏡，再由該反光鏡將該第一光線反射至該光收發元件。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學量測裝置，其中該第一光線係為藍光雷射。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光學量測裝置，其中該光收發元件係進一步發出一第二特定波段之一第二光線至該反光鏡，並經該反光鏡將該第二光線反射至該分光鏡，再使該第二光線穿透該分光鏡後射出。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光學量測裝置，其中外界反射之該第二光線係穿透該分光鏡射向該反光鏡，再經該反光鏡將該第二光線反射至該光收發元件。
9. 如申請專利範圍第7項所述之光學量測裝置，其中該第二光線係為紅外光。