專利名稱：光學輸入設備和測量物體與光學輸入設備之間相對運動的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用在光學輸入設備中的相對運動傳感器，用于測量物體(例如，用戶的手指)和傳感器的相對彼此運動。該傳感器包括具有激光腔的至少一個激光器，用于產(chǎn)生測量光束并且照射物體，其中由物體反射的至少一些測量光束射線重新進入激光腔，其中提供測量裝置用于測量由重新進入激光腔的反射測量光束射線和位于激光腔中的光波干涉引起的激光腔操作中的變化。
本發(fā)明還涉及制造這種傳感器以及包括這種傳感器的光學輸入設備的方法，和測量物體與這種傳感器之間彼此相對運動的方法。
具有如定義的相對運動傳感器的光學輸入從國際專利申請No.02/37410可以得知，其描述了測量輸入設備和例如人的手指或其它物體的物體之間相對運動的方法，該方法使用了二極管激光器中所謂的自混合效應。該自混合效應是這樣一種現(xiàn)象，由二極管激光器發(fā)射和重新進入二極管激光器的腔的射線引起激光器增益變化，因此引起從激光器發(fā)射的射線的變化。由二極管激光器發(fā)射的射線通過位于外部物體(例如指尖)上的塑料透鏡被聚焦。光線散射并且少部分重新進入激光腔。這里，散射的光和腔內(nèi)的光相干性的混合在一起，這改變了激光器的增益和頻率。這種自混合能夠被檢測和轉換從而表示諸如指尖這樣的運動物體的方向和速度。
國際專利申請No.02/37410的光學輸入設備包括透明的窗口，通過該透明窗口來照射物體(例如指尖)。應當理解，在某些環(huán)境中，當透明的窗口和用戶視線之間不存在物體時，通過透明窗口的至少一部分激光對于用戶是可見的，已知的是激光會傷害人的眼睛。因此，用戶至少存在一種感覺，通過窗口的可見激光對于他們的眼睛是有害的。
本發(fā)明的一個目的是為了克服上述問題，并且提供一種相對運動傳感器，該傳感器不會傷害用戶或不會使用戶感覺到這里所使用的激光對他們有害。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種相對運動傳感器，用于測量物體和所述傳感器之間彼此相對的運動，該傳感器包括透明窗口和至少一個具有激光腔的激光器，用于產(chǎn)生測量光束并且當所述物體接觸所述透明窗口的表面時，通過所述透明窗口照射物體，其中由所述物體反射的至少一些測量光束射線重新進入所述激光腔，該裝置進一步包括用于測量由重新進入所述激光腔的反射測量光束射線和所述激光腔中的光波干涉引起的所述激光腔操作的變化的測量裝置，其中所述透明窗口上的所述測量光束的入射角和/或所述透明窗口的折射率使得在沒有與所述透明窗口接觸的物體的情況下，入射在所述透明窗口上的至少大部分所述測量光束射線基本上全內(nèi)反射。
本發(fā)明的第一方面還延伸到包括這種傳感器的光學輸入設備，測量物體和這種傳感器之間彼此相對運動的方法，以及制造這種傳感器的方法，包括這樣的步驟，即選擇透明窗口上測量光束的入射角和/或透明窗口的折射率使得在沒有與所述透明窗口接觸的任何物體的情況下，入射在所述透明窗口內(nèi)表面上的大部分所述測量光束射線基本上全內(nèi)反射。
應當理解，在使用聚焦光束作為測量光束的情況中，由于聚焦作用，這種測量光束以一個角度范圍(有限的)撞擊在窗口的表面上。從而，在這種情況中，測量光束由一個以上的射線組成。
有益的，選擇測量光束或至少大部分由這種光束組成的射線的入射角度，和/或透明窗口的折射率使得入射在透明窗口上的射線的至少50％，優(yōu)選為90％被反射回來。在一個優(yōu)選實施例中，在沒有與所述透明窗口接觸的物體的情況下，入射在透明窗口上的測量光束基本上全內(nèi)反射。本領域的技術人員應當理解，例如，如果選擇位于透明窗口上的測量光束的入射角度，和/或透明窗口的折射率使得入射在透明窗口上的90％或更多的射線被反射，從而實際上只有少于10％的入射射線允許通過，這可以獲得基本上相同的優(yōu)越性。在這種情況下，其中該測量光束是由一個角度范圍的多條射線組成，這些角度中除了一個或者兩個角度(例如)之外幾乎所有的角度都基本上通過透明窗口影響各個射線的全內(nèi)反射，于是只有上述一條或兩條射線中一些預定百分比的射線允許通過透明窗口，其余部分被反射回來。在該方式中選擇透明窗口的入射角和/或折射率來獲得期望的結果對本領域技術人員來說是顯而易見的。
在優(yōu)選實施例中，透明窗口上的測量光束的入射角α使得sin(α)＞1/nlens，其中nlens是透明窗口的折射率。
透明窗口上的測量光束(或組成測量光束的大部分射線)的入射角通過定位激光器相對于透明窗口的位置和/或發(fā)射激光的激光器區(qū)域來至少部分地設置。透明窗口上的測量光束的入射角至少部分由一個或多個反射元件來控制，例如定位在測量光束射線路徑中的反射鏡；定位在測量光束射線路徑中的一個或多個折射元件；定位在測量光束射線路徑中的一個或多個衍射元件，例如衍射光柵，和/或定位在測量光束射線路徑中的一個或多個波導元件，例如聚焦光柵耦合器。
該傳感器進一步包括用于將測量光束(或其組成射線的大部分)會聚在作用平面中的光學裝置，其中透明窗口的上表面在透明窗口頂部上的作用平面中兩個相互垂直方向的至少一個方向上凸起。這種結構的優(yōu)點在于，如果窗口在至少一個方向中具有凸面形狀，則該窗口能夠保持清潔，尤其是測量光束通過窗口的中心部分。另外，該窗口可觸摸使得即使在黑暗中用戶也能夠很容易地找到。
本發(fā)明的另一個目的是利用實現(xiàn)另一個目的的相對運動傳感器中采用的激光，特別是在便攜式光學設備的情況下，其中重要的是減小整個單元的尺寸來促進其便攜性。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供一個便攜式光學設備，該便攜式光學設備包括用于測量物體和傳感器彼此相對運動的相對運動傳感器，該傳感器包括第一透明窗口和至少一個具有激光腔的激光器，用于產(chǎn)生測量光束并且通過所述透明窗口照射物體，其中由所述物體反射的至少一些測量光束射線重新進入所述激光腔，該傳感器進一步包括用于測量由重新進入所述激光腔的反射測量光束射線和所述激光腔中的光波干涉引起的所述激光腔操作的變化的測量裝置，該設備進一步包括第二透明窗口，和使至少一部分所述測量光束通過所述第二透明窗口從所述設備輸出的裝置。
通過第二透明窗口輸出的光線可以，例如，提供一種激光指示功能，或能夠通過使用光束中的衍射圖案從所述設備投影消息或圖像。
該設備可以包括用于使一些測量光束導向第一透明窗口以及一些測量光束導向第二透明窗口的光束分離裝置。
可選的，至少一部分由第一透明窗口反射的測量光束導向第二透明窗口，以通過第二透明窗口將其輸出。所述第一透明窗口上的所述測量光束的入射角和/或所述第一透明窗口的折射率使得在沒有與所述第一透明窗口接觸的物體的情況下，入射在所述第一透明窗口上的所述測量光束射線基本上全內(nèi)反射，在全內(nèi)反射之后，所述測量光束被導向所述第二透明窗口。至少一部分所述測量光束通過所述第一透明窗口反射之后經(jīng)由校準裝置被導向所述第二透明窗口。在一個實施例中，所述第一透明窗口上的所述測量光束的入射角(α)有利的使得sin(α)＞1/nlens，其中nlens是所述第一透明窗口的折射率，從而通過第一透明窗口影響上述測量光束的全內(nèi)反射。
該測量光束包括紅外線激光，或例如，可以包括藍色或綠色激光從而增強激光指示功能的視覺效果。
參考這里描述的實施例的說明可以理解本發(fā)明的這些和其它方面。
現(xiàn)在參考附圖，僅通過舉例的方式來說明本發(fā)明的實施例，其中

圖1a是國際專利申請No.02/37410中描述類型的光學輸入設備示意圖，用于說明根據(jù)本發(fā)明示例實施例的光學輸入設備的操作原理；圖1b是圖1a設備的平面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一示例實施例的相對運動傳感器的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二示例實施例的相對運動傳感器的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第三示例實施例的相對運動傳感器的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第四示例實施例的相對運動傳感器的示意圖；圖5a是附圖5所示實施例使用的平面波導聚焦光柵耦合器的操作原理的示意透視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二方面的第一示例實施例的便攜式光學設備的示意圖；和圖7是根據(jù)本發(fā)明第二方面的第二示例實施例的便攜式光學設備的示意圖。
圖1是光學輸入設備的示意圖，該設備包括位于其底部的底板1，該底板是二極管激光器的載體，該二極管激光器可以是垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)類型；和檢測器，例如，光電二極管。在圖1a中只有一個二極管激光器3和其相關的光電二極管是可見的，通常在底板1上還提供至少一個第二二極管激光器5和相關的檢測器6，如附圖1b所示。二極管激光器3，5分別發(fā)射激光，或測量光束13和17。在設備上部，該設備提供有一個透明窗口(例如，塑料透鏡)12，外部物體15例如要移動的人指尖穿過透明窗口。透鏡10，例如，平凸透鏡被配置在二極管激光器和窗口之間。透鏡將激光束13，17聚焦在或靠近透明窗口的上部。如果物體15存在于這個位置，它將散射光束13，17。光束13，17的一部分射線在照射光束13，17的方向中被散射并且這部分通過二極管激光器3，5的發(fā)射表面上的透鏡10被會聚并且重新進入激光器的腔。該重新進入激光器的腔的射線引起激光增益的變化，并且因此引起由激光器發(fā)射的射線的變化。在這里這種現(xiàn)象也被稱作二極管激光器中的自混合效應。
手指和輸入設備彼此相對運動使得運動方向在激光束方向中具有分量。當手指和輸入設備運動時，由于多普勒效應，由物體散射的射線獲得不同于照射該物體的射線頻率的頻率。部分散射光通過將照射光線聚焦在手指上的同一透鏡被聚焦在二極管激光器上。由于一些散射射線通過激光反射鏡進入激光腔中，因此在激光器中發(fā)生光干涉。這使得激光和所發(fā)射射線的特性發(fā)生根本變化。由于自耦合效應，而發(fā)生改變的參數(shù)是功率、頻率和激光射線的線寬以及激光閾值增益。激光腔中干涉的結果是具有等于兩個射線頻率差的頻率的這些參數(shù)值發(fā)生波動。這種差和指尖的速度成比例。從而，通過在時間上積分，指尖的速度和指尖的位移能夠通過測量上述參數(shù)之一的值來確定。
由于指尖和輸入設備之間的相對運動而導致二極管激光器發(fā)射的激光射線強度的變化能夠通過光電二極管4，6來檢測，光電二極管4，6將射線變化轉換成電信號，并且提供電子電路18，19用于處理這種電信號。
本發(fā)明采用的相對運動傳感器的原理和測量相對運動的方法在國際專利申請No.02/37410中詳細描述了，這里就不再詳細說明了。
采用國際專利申請No.02/37410中描述的光學輸入設備作為移動電話、個人數(shù)字助手(PDA)等等中的小型、基于激光的滾動設備或集成光學微型鼠標，而無需機械運動元件。然而，在當前設計中，聚焦的相干激光束射線從設備外殼射出(通過透明窗口)，并且這種射線根據(jù)激光能量(相對于一種已知設備，激光能量通常大約1mW)對人的眼睛產(chǎn)生真實的潛在危險或對眼睛產(chǎn)生與事實不符的“假設”(由用戶和/或相關授權者)的危險。
如上所示，本發(fā)明的第一方面涉及一種相對運動傳感器，其中透明窗口上的測量光束的入射角和/或透明窗口的折射率使得在沒有與透明窗口接觸的物體的情況下，入射在所述透明窗口上的測量光束全內(nèi)反射。
根據(jù)本發(fā)明的這個示例實施例，這可以通過增加被聚焦在透明窗口上的光線的角度到超出臨界角度α的值來實現(xiàn)，如附圖2中所示意的。在這樣高的入射角度，基本上全內(nèi)反射(TIR)會發(fā)生在透明窗口12(例如塑料)之間的界面，當窗口12不和指尖15或其他物體接觸時，這會阻止光線傳播到外殼外。當指尖15或其他物體接觸窗口12時，由于皮膚組織的折射率相對接近于窗口(n約等于1.4)的折射率，該全內(nèi)反射會停止。換句話說，引入接觸透明窗口的指尖或其他物體，會產(chǎn)生所謂被破壞的TIR，這是由于窗口/指尖界面上的折射率變化(和窗口/空氣界面的情況相比)引起的，從而當指尖接觸窗口時，光線仍然散射，并且仍然產(chǎn)生可檢測的信號并且操作原理保持不變，而不存在從設備外殼發(fā)射激光的潛在危險。
除了防止任何激光從設備逃逸，增加測量光束的入射角度具有使設計變得相當緊密的其他優(yōu)點。
在優(yōu)選實施例中，撞擊透明窗口12的測量光束的入射角被設置使得sin()＞1/nlens，其中nlens是透明窗口12的折射率。在附圖2所示的本發(fā)明的示例實施例中，這是通過在測量光束13的射線路徑中提供反射鏡20和折射透鏡22來實現(xiàn)的。然而，對于本領域技術人員來講顯而易見的是，實現(xiàn)所期望效果的許多不同設計都是可行的，這些設計可以通過使用例如用于使光學設備的價值功能最優(yōu)化的已知軟件來實現(xiàn)，例如ZEMAX(RTM)等等。
例如，在附圖3所示的示例設備中，替換了反射鏡20和折射透鏡22，只需要具有透鏡表面24a和24b的折射透鏡24來產(chǎn)生測量光束13，該測量光束13具有位于透明窗口12上的入射角度，使得sin(α)＞l/nlens。
在附圖4所示的本發(fā)明示例實施例中，衍射光柵或菲涅耳結構被適當?shù)胤胖脕慝@得所期望的入射角度，并且在附圖5所示的本發(fā)明示例實施例中，使用被適當放置的具有聚焦光柵耦合器28a，28b的平面波導形式的波導/衍射元件來獲得所期望的入射角度。具有聚焦光柵耦合器28a，28b的波導的操作在附圖5提供的詳細圖表中清楚描述了。
在上述所有例子中，所使用的激光二極管是邊緣發(fā)射二極管，這相當有益于提供緊密設計。然而，使用邊緣發(fā)射激光器不是本發(fā)明的本質所在，為了提供所需要的測量光束入射角度所使用的光學裝置根據(jù)所采用的射線源的類型被調整。
在所有例子中，使透明窗口12的上表面在兩個相互垂直方向的至少一個方向中凹陷是有益的。在假設透明窗口是平坦的例子中，灰塵和雜質顆粒可能聚集在窗口上并且特別是在測量光束通過的其中心部分。灰塵和雜質對測量光束有影響，從而會影響測量結果，這顯然是不期望的。另外，小部分的灰塵、雜質或油脂會使測量光束散射，從而破壞全內(nèi)反射，并且允許少量光線通過窗口。如果該窗口在至少一個方向中具有凸面形狀，則它能夠保持清潔，尤其是在測量光束通過的中心部分，如國際專利申請No.WO 02/37411中詳細說明的。
如上所示的，本發(fā)明的第二方面涉及一種便攜式光學設備，該設備包括上述類型的相對運動傳感器，該設備進一步包括第二透明窗口，和用于使至少一部分測量光束通過第二透明窗口從設備輸出從而提供激光指示功能的裝置。
采用國際專利申請No.02/37410中描述的光學輸入設備作為移動電話、PDA等等中的小型、基于激光的滾動設備或集成光學微型鼠標而沒有機械運動元件。本發(fā)明的第二方面建議使用光學輸入設備的激光二極管，不僅僅作為輸入設備的光源，而且使得從那里發(fā)射的至少一部分激光能夠被用來提供設備中的激光指示功能，而(幾乎)無需額外的制造成本。
這可以通過準直(部分)非散射光和塑料彎曲光學表面來實現(xiàn)，該塑料彎曲光學表面被集成在光學輸入設備透鏡的側面。于是準直激光束從例如移動電話等的各個窗口射出，以作為激光指示功能或通過使用光束中的衍射圖案來投影消息或圖像。
參考附圖6，本發(fā)明第二方面的第一示例實施例中，直接來自激光二極管3的光線通過光束分離裝置30被分離成兩個光束用于光學輸入設備的測量光束13，和被校準(在34)并且從第二透明窗口36中輸出的另一個光束32。
參考圖7，在本發(fā)明第二方面的可選示例實施例中，在與第一透明窗口接觸的物體不存在的情況下，這種測量光束的入射角度可以使得所述測量光束通過第一透明窗口基本上全內(nèi)反射，如上述本發(fā)明的第一方面的例子詳細描述的。本領域的技術人員應當理解，圖2，3，4或5所描述的任何一種設計或任何其他可選設計可用于獲得這種效果。于是反射的測量光束被導向(例如，通過反射元件38)第二透明窗口36，以從第二透明窗口36輸出。
在一個實施例中，可以使用紅外激光器。然而，根據(jù)需要，可選的，紅、綠、藍或其他顏色的激光二極管可以被用來增強視覺效果。
根據(jù)需要，優(yōu)選地提供用于選擇地阻止射線從第二透明窗口輸出的裝置(未示出)。在其最簡化的形式中，這種裝置可能包括阻止來自第二透明窗口的射線路徑的遮光器或類似的機械裝置。在另一個實施例中，可以使用變焦透鏡或“電潤濕”(electrowetted)透鏡(例如國際專利申請No.2003/069380所描述的)，從而該透鏡選擇地聚焦影響光學輸入設備功能的激光或使其朝著準直透鏡聚焦，通過第二透明窗口輸出，從而提供例如激光指示功能或通過使用光束中的衍射圖案來投影消息或圖像。
應當指出上述實施例是示例的而不是限制本發(fā)明，本領域的技術人員能夠在不脫離由所附權利要求定義的本發(fā)明范圍的情況下設計出各種可選實施例。在權利要求中，放置在圓括號內(nèi)的任何參考標記不應當解釋為限制權利要求。詞語“具有”和“包括”等等除了任何權利要求或作為整體的說明書中列出的那些元件或步驟以外并不排除其它元件或步驟的存在。單數(shù)形式的元件不排除這種元件的復數(shù)形式，反之亦然。本發(fā)明還可以通過包括各種截然不同元件的硬件方式和適當編程的計算機的方式來實現(xiàn)。在列舉各種裝置的設備權利要求中，多種這些裝置可以通過一個和相同項的硬件來體現(xiàn)。事實上在彼此不同的從屬權利要求中描述的特定測量并不表示這些測量的組合不會帶來優(yōu)勢。
權利要求
1.一種相對運動傳感器，用于測量物體(15)和所述傳感器之間彼此相對的運動，該傳感器包括透明窗口(12)和至少一個具有激光腔的激光器(3)，用于產(chǎn)生測量光束(13)并且當所述物體接觸所述透明窗口(12)的表面時，通過所述透明窗口(12)照射物體(15)，其中由所述物體(15)反射的至少一些測量光束射線重新進入所述激光腔，該裝置進一步包括用于測量由重新進入所述激光腔的反射測量光束射線和所述激光腔中的光波干涉引起的所述激光腔操作的變化的測量裝置(4)，其中所述透明窗口(12)上的所述測量光束(13)的入射角(α)和/或所述透明窗口(12)的折射率使得在沒有與所述透明窗口(12)接觸的物體(15)的情況下，入射在所述透明窗口(12)上的至少大部分所述測量光束射線基本上全內(nèi)反射。
2.根據(jù)權利要求1的傳感器，其中在沒有與所述透明窗口(12)接觸的物體的情況下，入射在所述透明窗口(12)上的所述測量光束射線的至少50％基本上全內(nèi)反射。
3.根據(jù)權利要求3的傳感器，其中在沒有與所述透明窗口(12)接觸的物體的情況下，入射在所述透明窗口(12)上的所述測量光束射線的至少90％基本上全內(nèi)反射。
4.根據(jù)權利要求1至3之一的傳感器，其中所述透明窗口(12)上的所述測量光束(13)的所述入射角(α)使得sin(α)＞1/nlens，其中nlens是透明窗口(12)的折射率。
5.根據(jù)權利要求1至4之一的傳感器，其中透明窗口(12)上的測量光束(13)的入射角(α)至少部分通過定位所述激光器(3)相對于所述透明窗口(12)的位置而被設置。
6.根據(jù)權利要求1至5之一的傳感器，其中透明窗口(12)上的測量光束(13)的入射角(α)至少部分由定位在所述測量光束(13)的射線路徑中的一個或多個反射元件(20)來控制。
7.根據(jù)權利要求6的傳感器，其中所述一個或多個反射元件包括至少一個反射鏡(20)。
8.根據(jù)前述任何一個權利要求的傳感器，其中透明窗口(12)上的測量光束(13)的入射角(α)至少部分由定位在所述測量光束(13)的射線路徑中的一個或多個折射元件(22，24a，24b)來控制。
9.根據(jù)前述任何一個權利要求的傳感器，其中透明窗口(12)上的測量光束(13)的入射角(α)至少部分由定位在所述測量光束(13)的射線路徑中的一個或多個衍射元件(26a，26b)來控制。
10.根據(jù)權利要求9的傳感器，其中所述一個或多個衍射元件包括至少一個衍射光柵(26a，26b)。
11.根據(jù)前述任何一個權利要求的傳感器，其中透明窗口(12)上的測量光束(13)的入射角(α)至少部分由定位在所述測量光束的射線路徑中的一個或多個波導元件(28a，28b)來控制。
12.根據(jù)權利要求11的傳感器，其中一個或多個波導元件包括至少一個聚焦光柵耦合器(28a，28b)。
13.根據(jù)前述任何一個權利要求的傳感器，進一步包括用于將所述測量光束(13)會聚在作用平面中的光學裝置(10)，其中透明窗口(12)的上表面在透明窗口(12)頂部上的作用平面中兩個相互垂直方向的至少一個方向上凸起。
14.一種包括根據(jù)前述任何一個權利要求的傳感器的光學輸入設備。
15.一種測量物體(15)和傳感器之間相對運動的方法，該傳感器包括透明窗口(12)和至少一個具有激光腔的激光器(3)，用于產(chǎn)生測量光束(13)并且當所述物體(15)接觸所述透明窗口(12)的表面時，通過所述透明窗口(12)照射物體(15)，其中由所述物體(15)反射的至少一些測量光束射線重新進入所述激光腔，該方法包括用于測量由重新進入所述激光腔的反射測量光束射線和所述激光腔中的光波干涉引起的所述激光腔操作的變化的裝置(4)，其中所述透明窗口(12)上的所述測量光束(13)的入射角(α)和/或所述透明窗口(12)的折射率使得在沒有與所述透明窗口(12)接觸的物體(15)的情況下，入射在所述透明窗口(12)上的至少大部分所述測量光束射線基本上全內(nèi)反射。
16.一種制造根據(jù)權利要求1至13之一的傳感器的方法，包括相對于透明窗口(12)的內(nèi)表面配置具有激光腔的激光器(3)，以便當物體(15)接觸所述透明窗口(12)的上表面時，產(chǎn)生通過所述透明窗口(12)照射物體(15)的測量光束(13)，其中由所述物體(15)反射的至少一些測量光束射線重新進入所述激光腔，該方法進一步包括提供用于測量由重新進入所述激光腔的反射測量光束射線和所述激光腔中的光波干涉引起的所述激光腔操作的變化的測量裝置(4)，并且選擇所述透明窗口(12)上的所述測量光束(13)的入射角(α)和/或所述透明窗口(12)的折射率使得在沒有與所述透明窗口(12)接觸的物體(15)的情況下，入射在所述透明窗口(12)的所述內(nèi)表面上的至少大部分所述測量光束射線基本上全內(nèi)反射。
17.一種便攜式光學設備，包括用于測量物體(15)和傳感器彼此相對運動的相對運動傳感器，該傳感器包括第一透明窗口(12)和至少一個具有激光腔的激光器(3)，用于產(chǎn)生測量光束(13)并且通過所述第一透明窗口(12)照射物體(15)，其中由所述物體(15)反射的至少一些測量光束射線重新進入所述激光腔，該傳感器進一步包括用于測量由重新進入所述激光腔的反射測量光束射線和所述激光腔中的光波干涉引起的所述激光腔操作的變化的測量裝置(4)，該設備進一步包括第二透明窗口(36)，和使至少一部分所述測量光束通過所述第二透明窗口(36)從所述設備輸出的裝置。
18.根據(jù)權利要求17的設備，進一步包括用于使一些所述測量光束(13)導向所述第一透明窗口(12)以及一些所述測量光束(13)導向所述第二透明窗口(36)的光束分離裝置(30)。
19.根據(jù)權利要求17的設備，其中從所述第一透明窗口(12)反射的、從所述激光器(3)發(fā)射的至少一部分射線導向所述第二透明窗口(36)，以通過所述第二透明窗口(36)將其輸出。
20.根據(jù)權利要求19的設備，其中所述第一透明窗口(12)上的所述測量光束(13)的入射角(α)和/或所述第一透明窗口(12)的折射率使得在沒有與所述第一透明窗口(12)接觸的物體(15)的情況下，入射在所述第一透明窗口(12)上的所述測量光束射線基本上全內(nèi)反射，在全內(nèi)反射之后，所述測量光束被導向所述第二透明窗口(36)。
21.根據(jù)權利要求19或權利要求20的設備，其中所述至少一部分所述測量光束通過所述第一透明窗口(12)反射之后經(jīng)由校準裝置(34)被導向所述第二透明窗口(36)。
22.根據(jù)權利要求19到21的任何一個的設備，其中所述第一透明窗口(12)上的所述測量光束(13)的所述入射角(α)使得sin(α)＞1/nlens，其中nlens是所述第一透明窗口(12)的折射率。
23.根據(jù)前述權利要求任何一個的設備，其中所述測量光束(13)包括紅外線、藍色或綠色激光。
全文摘要
一種容納在外殼中的用于測量例如手指的物體(15)運動的光學輸入設備，該外殼配置有透明窗口(12)，該透明窗口(12)用于將來自二極管激光器(3)的測量光束(13)發(fā)送給物體(15)并且將物體(15)反射的射線發(fā)送給檢測器，其中由激光二極管自混合效應引起的激光腔操作的變化表示物體運動的范圍和方向。選擇入射角(α)和/或透明窗口(12)的折射率n
文檔編號G01S7/481GK1981258SQ200580013637
公開日2007年6月13日 申請日期2005年4月26日 優(yōu)先權日2004年4月29日
發(fā)明者F·齊普 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司