專利名稱：利用部分全及/或非全反射光源的光學式移動辨識裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學式移動辨識裝置，尤指一種利用部分全反射
光源(partial total internal reflection light source)及/或部分非全反身才 光源(partial non-total internal reflection light source)的光學式移動辨 識裝置 (optical motion identification device)。
背景技術(shù)：
關(guān)于現(xiàn)行的光學編碼裝置含穿透式(transmissive )與反射式 (reflective)。
請參閱圖1A所示，其描述一種穿透式光學編碼裝置(transmissive optical encoding device)的例子。該光學編碼裝置包含 一編碼輪(code wheel) 1 0 a 、 一光源(light source) 2 0 a 、及一影像傳感器數(shù)組 (photo detector array) 3 0 a 。其中，該編碼輪1 0 a具有多個透光 截面(transparent section) 10 0 a及多個非透光截面(opaque section) 1 1 0 a，以使得從該光源2 0 a發(fā)出來的多條光線(light beam) L 1能選擇地(alternatively)通過該等透光截面1 0 0 a或被該等非透 光截面110a阻擋。
再者，因為該等光線L 1能穿過該編碼輪1 0 a的該等透光截面 1 0 0 a，所以這種光學編碼裝置才被稱為"穿透式光學編碼裝置"。 此外，該穿透式光學編碼裝置可以在亮與暗之間產(chǎn)生較佳對比 (contrast)的輸出信號，并且該穿透式光學編碼裝置亦能在高速度的 操作下得到相對應的高分辨率(resolution)。雖然該穿透式光學編碼裝 置能提供高質(zhì)量的輸出，然而其結(jié)構(gòu)需要將該光源2 0 a及該影像傳 感器數(shù)組3 0 a放置在該編碼輪l 0 a的兩側(cè)相對位置(relative position)。因此，公知的穿透式編碼裝置的整體尺寸會相對較大，放置 上也會有所局限。
請參考圖1B所示，其描述一種反射式光學編碼裝置(reflective optical encoding device)的例子。該反射式光學編碼裝置包含 一編碼 輪(code wheel) 1 0 b、 一光源(light source) 2 0 b、及一影像傳 感器數(shù)組(photo detector array) 3 0 b 。其中，該編碼輪1 0 b具有 多個反射截面(reflective section ) 1 0 0 b及多個非反射截面 (non-reflective section) 1 1 0 b，以使得從該光源2 0 b發(fā)出來的多條光線(light beam) L 2能選擇地(alternatively)被該等反射截面1 0 0 b反射或被該等非反射截面1 1 0 b所吸收，而該等被反射的反 射光將被投射到該影像傳感器數(shù)組3 Q b上。
再者，因為該編碼輪l 0 b提供部分反射的功能，所以該光源2 0 b和該影像傳感器數(shù)組3 0 b可以被置放于該編碼輪l 0 b的同一 側(cè)邊，因此該反射式光學編碼裝置的整體結(jié)構(gòu)較為緊密。雖然反射式 光學編碼裝置有益于節(jié)省空間，然而卻得承受相對低的信號對比，此 將限制了這種編碼系統(tǒng)的速度和分辨率。
因此，由上可知，上述公知不管是穿透式光學編碼裝置，或是反 射式光學編碼裝置，在實際使用上，顯然都具有不便與缺陷存在。
于是，本發(fā)明人有感上述缺陷的可改善之處，且依據(jù)多年來從事 此方面的相關(guān)經(jīng)驗，悉心觀察研究，并配合學理的運用，而提出一種 設(shè)計合理且有效改善上述缺陷的本發(fā)明的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，在于提供一種利用部分全反射光源 (partial total internal reflection light source)及/或部分非全反身寸光源 (partial non-total internal reflection light source)的光學式移云力辨識裝 置(optical motion identification device)。利用 一 起伏的透明結(jié)構(gòu)，包含 多個全反射面，借著光源不同的入射位置與角度，產(chǎn)生部分全反射光， 借此來做判斷，因此結(jié)構(gòu)簡單，亦可依不同需求將光源與感光器置于 編碼元件周圍兩側(cè)或同偵ij的位置。
為了解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的其中一種方案，提供一種 利用部分全反射光源(partial total internal reflection light source)及/ 或部分非全反身寸光源(partial non-total internal reflection light source) 的光學式移動辨識裝置(optical motion identification device)，其包括 一發(fā)光元件(light-emitting member)、 一編石馬元件(code member)、 及 一光感觀!j單元(light-sensing unit)。
其中，該發(fā)光元件用以產(chǎn)生一投射光源(projecting light source)。 該編碼元件從不同角度與位置接收從該發(fā)光元件所產(chǎn)生的投射光源， 并且該編碼元件具有多個全反射面(total internal reflection surface), 以使得該投射光源產(chǎn)生多個部分全反射光束(partial total internal reflection beams)及多個部分非全反射光束(partial non-total internal reflection beams)。該光感測單元設(shè)置于該編碼元件的周圍，以用于偵 測該等部分全反射光束及/或該等部分非全反射光束于該光感測單元 上的光強度分布(light intensity distribution),進而辨識該編碼元件相 對于該發(fā)光元件或該光感測單元所移動的移動方向(movementdirection)、 位禾多量(displacement)、 或旋轉(zhuǎn)角度(rotation angle)。
因此，當該編碼元件對該光源或該感測單元產(chǎn)生相對運動時，該 編碼元件(code member)相對于光源不同的入射位置會產(chǎn)生不同的全 反射狀態(tài)，即產(chǎn)生部分全反射及/或部分非全反射，并且這些部分產(chǎn) 生的全反射光源對于不同的入射位置產(chǎn)生不同的反射角度。借助感測 單元偵測到這些不同情況下產(chǎn)生的"部分全反射光"及/或"部分非 全反射光"反射后的分布情形，即可判斷出該編碼元件對該光源或該 感測單元的相對運動方向及位移。
綜上所述，本發(fā)明利用一起伏的透明結(jié)構(gòu)，包含多個全反射面， 借著光源不同的入射位置與角度，產(chǎn)生部分全反射光，借此來做判斷， 因此結(jié)構(gòu)簡單，亦可依不同需求將光源與感光器置于編碼元件周圍兩 側(cè)或同側(cè)的位置。因此，當該編碼元件對該光源或該感測單元產(chǎn)生相 對運動時，該編碼元件(code member)相對于光源不同的入射位置會 產(chǎn)生不同的全反射狀態(tài)，即產(chǎn)生部分全反射及/或部分非全反射，并 且這些部分產(chǎn)生的全反射光源對于不同的入射位置產(chǎn)生不同的反射角 度。借助感測單元偵測到這些不同情況下產(chǎn)生的"部分全反射光"及 /或"部分非全反射光"反射后的分布情形，即可判斷出該編碼元件 對該光源或該感測單元的相對運動方向及位移。
為了能更進一步了解本發(fā)明為達到預定目的所采取的技術(shù)、手段 及功效，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細說明與附圖，相信本發(fā)明的目 的、特征與特點，當可由此得一深入且具體的了解，然而所附附圖僅 提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


圖1A為公知穿透式光學編碼裝置(transmissive optical encoding device)的示意圖1B為公知反射式光學編碼裝置(reflective optical encoding device)的示意圖.；
圖2為本發(fā)明第一種編碼元件的立體圖3A至圖3D分別為本發(fā)明利用部分全反射光源(partial total internal reflection light source )及/或部分非全反身寸光源 (partial non-total internal reflection light source)的光學式移云力辨識裝置(optical motion identification device)的第 一 實施例的狀況 一至狀況四的示意圖4為本發(fā)明利用部分全反射光源(partial total internal reflection light source)及/或咅卩分非全反射光源 (partial non-total internal reflection light source ) 的光學式移云力辨識裝置 (optical motion identification device)的第 一 實施例的狀況 一 至狀況四的功能方塊圖5A至圖5D分別為本發(fā)明利用部分全反射光源(partial total internal reflection light source) 及/或部分非全反射光源 (partial non-total internal reflection light source)的光學式移動辨識裝置(optical motion identification device)的第二實施例的狀況一至狀況四的示意圖6為本發(fā)明利用部分全反射光源(partial total internal reflection light source )及/或部分非全反射光源 (partial non-total internal reflection light source ) 的光學式移動辨識裝置 (optical motion identification device)的第二實施例的狀況 一 至狀況四的功能方塊圖7A至圖7D分別為本發(fā)明利用部分全反射光源(partial total internal reflection light source )及/或咅卩分非全反身寸光源 (partial non-total internal reflection light source)的光學式移云力辨識裝置(optical motion identification device)的第三實施例的狀況一至狀況四的示意圖8為本發(fā)明利用部分全反射光源(partial total internal reflection light source)及/或咅卩分非全反射光源(partial non-total internal reflection light source ) 的光學式移動辨識裝置 (optical motion identification device)的第三實施例的狀況 一 至狀況四的功能方塊圖9為本發(fā)明第二種編碼元件的立體圖；以及
圖IO為本發(fā)明第三種編碼元件的立體圖。
主要元件附圖標記說明
[公知]
編碼輪 1 0 a
光源 2 0 a
影像傳感器數(shù)組 3 0 a
光線 L 1
編碼輪 1 0 b
光源 2 0 b
影像傳感器數(shù)組 3 0 b
光線 L 2 [本發(fā)明]
發(fā)光元件 1
編碼元件 2
編碼元件 2 '
編碼元件 2 〃
透光截面 非透光截面
反射截面 非反射截面
全反射面
平面
弧面
全反射面
0 0 3
1 0 a
0 0b
1 0 b
2 2 2 2
0
1
0 , 0 "
光感測單元 3
光感測單元 3'
光感測單元 3 〃
投射光源 S、 S"
全反射光束 S 1 a 、
非全反射光束 S 1 b 、
非全反射光束 S 1 b 〃
第一光感測元件 31
第二光感測元件 3 2
中央光感測元件 3 3
中央光感測元件 3 3 '
第一光感測元件 31〃
第二光感測元件 3 2 〃
全反射光束S1a S2a、 S3a、 S4a
非全反射光束S1b S2b、 S3b、 S4b 、
非全反射光束 S1b" S2b〃、 S3a〃、 S4b"
具體實施例方式
請參閱圖2、圖3A至圖3D、及圖4所示，其中圖2為本發(fā)明第 一種編碼元件的立體圖，圖3A至圖3D分別為本發(fā)明利用部分全反射 光源(partial total internal reflection light source)及/或咅卩分非全反身寸 光源(partial non-total internal reflection light source)的光學式移動辨 識裝置(optical motion identification device)的第一實施例的狀況一至 狀況四的示意圖，圖4為本發(fā)明狀況一至狀況四的功能方塊圖。
由該等圖中可知，本發(fā)明提供一種利用部分全反射光源(partial total internal reflection light source)及/或部分非全反身寸光源(partial non-total internal reflection light source)的光學式移云力辨識裝置(optical motion identification device )， 其包括 一發(fā)光元件 (light-emitting member ) 1 、 ——編碼元件(code member ) 2 、 及 一 光感領(lǐng)單元(light-sensing unit) 3。
其中，該發(fā)光元件1用以產(chǎn)生一投射光源(projecting light source), 并且該發(fā)光元件1可為一發(fā)光二極管(LED)或一雷射產(chǎn)生器(laser-generating device)。再者，請配合圖2所示，該編碼元件2系為 一環(huán)狀(ring)(如同一編碼輪(code wheel))且為一起伏的透明結(jié)構(gòu)(undulate transparent structure)，并且該起伏的透明結(jié)構(gòu)系為周期性的 起伏結(jié)構(gòu)(periodic undulate structure)，而該周期性的起伏結(jié)構(gòu)系為周 期性的三角形結(jié)構(gòu)(periodic triangular structure)。此夕卜，該透明結(jié)構(gòu)的 折射率(refractive index)大于空氣的折射率。
另外，該發(fā)光元件l與該光感測單元3兩者的相對位置(relative position)系為固定。該編碼元件2則可移動地(movably)從不同角度 與位置接收從該發(fā)光元件1所產(chǎn)生的投射光源S ;或者，該發(fā)光元件 3與該光感測單元1兩者系相對于該編碼元件2產(chǎn)生移動，而該編碼 元件3固定地(fixedly)從不同角度與位置接收從該發(fā)光元件1所產(chǎn)生
的投射光源S 。
并且，該編碼元件2具有多個全反射面(total internal reflection surface) 2 0，以使得該投射光源S產(chǎn)生多個部分全反射光束(partial total internal reflection beams )及多個部分非全反射光束(partial non-total internal reflection beams)。
此外，該光感測單元3設(shè)置于該編碼元件2的周圍，以用于偵測 該等部分全反射光束及/或該等部分非全反射光束于該光感測單元上 的光強度分布(light intensity distribution),進而辨識該編碼元件2相 對于該發(fā)光元件1或該光感測單元3所移動的移動方向(movement direction)、 位禾多量(displacement)、 或方充轉(zhuǎn)角度(rotation angle)。
以圖3A至圖3D配合圖4為例該編碼元件2的底端為一平面 (plane) 2 1 ，而該編碼元件2的頂端為一具有連續(xù)波峰(wave crest) 及波谷(wave trough)的起伏結(jié)構(gòu)(undulate structure)，并且該發(fā)光元 件1的投射光源S從該編碼元件2的底端投向該編碼元件2 。此外， 該光感測單元3具有至少三個設(shè)置于該編碼元件2的下方的光感測元 件(light-sensing member),并且該等光感測元件依序排列為第一光感 測元件(first light-sensing member) 3 1 、 中央光感測元件(middle light-sensing member) 3 3 、 及第二光感領(lǐng)lj元件(second light-sensing member) 3 2 。
請配合圖3A及圖4所示，當該發(fā)光元件1的投射光源S投向該 編碼元件2的波谷時，該投射光源S透過該等全反射面2 0所產(chǎn)生的 部分全反射光束(partial total internal reflection beams) S 1 a不會被 該光感測單元3所接收。因此，"狀態(tài)一"中該第一光感測元件3 1、 該中央光感測元件3 3、及該第二光感測元件3 2分別所呈現(xiàn)出來的 即為"暗、暗、暗"。
請配合圖3B及圖4所示(如箭頭所示，該編碼元件2己向左旋 轉(zhuǎn))，當該發(fā)光元件l的投射光源S投向該編碼元件2的波谷與波峰的 中間位置時，該投射光源S透過其中兩個全反射面2 0所產(chǎn)生的部分 全反身寸光束(partial total internal reflection beams) S 2 a被該光感測 單元3的第二光感測元件3 2所接收。因此，"狀態(tài)二"中該第一光感 測元件3 1、該中央光感測元件3 3、及該第二光感測元件3 2分別 所呈現(xiàn)出來的即為"暗、暗、亮"。
請配合圖3C及圖4所示(如箭頭所示，該編碼元件2已向左旋 轉(zhuǎn))，當該發(fā)光元件l的投射光源S投向該編碼元件2的波峰時，該投 射光源S透過其中兩個全反射面2 0所產(chǎn)生的部分全反射光束(partial total internal reflection beams) S 3 a被該光感測單元3的中央光感測 元件3 3所接收。因此，"狀態(tài)三"中該第一光感測元件3 1 、該中央
光感測元件3 3、及該第二光感測元件3 2分別所呈現(xiàn)出來的即為 "暗、亮、暗"。
請配合圖3D及圖4所示(如箭頭所示，該編碼元件2已向左旋 轉(zhuǎn))，當該發(fā)光元件l的投射光源S投向該編碼元件2的波峰與波谷的 中間位置時，該投射光源S透過其中兩個全反射面2 O所產(chǎn)生的部分 全反身寸光束(partial total internal reflection beams) S 4 a被該光感領(lǐng)lj 單元3的第一光感測元件3 l所接收。因此，"狀態(tài)四"中該第一光感 測元件3 1、該中央光感測元件3 3、及該第二光感測元件3 2分別 所呈現(xiàn)出來的即為"亮、暗、暗"。
因此，當該編碼元件2持續(xù)向左旋轉(zhuǎn)時，由圖4可知，該第一光 感測元件3 1、該中央光感測元件3 3、及該第二光感測元件3 2所 分別依序呈現(xiàn)出來的即為"暗、暗、暗"(狀態(tài)一)、"暗、暗、亮"(狀 態(tài)二)、"暗、亮、暗"(狀態(tài)三)、"亮、暗、暗"(狀態(tài)四)。同理可知， 當該編碼元件2持續(xù)向右旋轉(zhuǎn)時，由圖4可知，該第一光感測元件3
1、該中央光感測元件3 3、及該第二光感測元件3 2所分別依序呈 現(xiàn)出來的即為"暗、暗、暗"(狀態(tài)一)、"亮、暗、暗"(狀態(tài)四)、"暗、 亮、暗"(狀態(tài)三)、"暗、暗、亮"(狀態(tài)二)。換言之，由該第一光感 測元件3 1 、該中央光感測元件3 3、及該第二光感測元件3 2所呈 現(xiàn)的變化，即可得知該編碼元件2所移動的方向與位移為何。
請參閱圖5A至圖5D、及圖6所示，圖5A至圖5D分別為本發(fā) 明利用部分全反射光源(partial total internal reflection light source)及
/或咅卩分非全反射光源(partial non-total internal reflection light source) 的光學式移動辨識裝置(optical motion identification device)的第二實 施例的狀況一至狀況四的示意圖，圖6為本發(fā)明狀況一至狀況四的功 能方塊圖。
其中，該光感測單元3'具有至少兩個設(shè)置于該編碼元件2的下 方的光感測元件(light-sensing member)及至少一個設(shè)置于該編碼元件 2的上方的光感測元件(light-sensing member),并且該兩個設(shè)置于該 編碼元件2的下方的光感測元件分別為一第一光感測元件(first light-sensing member) 3 1及一第二光感領(lǐng)lj元件(second light-sensing member) 3 2，另外該設(shè)置于該編碼元件2的上方的光感測元件為一 位于該第一光感測元件3 l及該第二光感測元件3 2之間的中央光感 湖!j元件(middle light-sensing member) 3 3'。
請配合圖5A及圖6所示，當該發(fā)光元件1的投射光源S投向該 編碼元件2的波谷時，該投射光源S透過該等全反射面2 0所產(chǎn)生的 部分全反射光束(partial total internal reflection beams) S 1 a及部分 非全反射光束(partial non-total internal reflection beams) S 1 b者卩不會被該光感測單元3'所接收。因此，"狀態(tài)一"中該第一光感測元件3 1、該中央光感測元件3 3'、及該第二光感測元件3 2分別所呈現(xiàn) 出來的即為"暗、暗、暗"。
請配合圖5B及圖6所示(如箭頭所示，該編碼元件2已向左旋 轉(zhuǎn))，當該發(fā)光元件l的投射光源S投向該編碼元件2的波谷與波峰的 中間位置時，該投射光源S透過該等全反射面2 O所產(chǎn)生的部分非全 反身寸光束(partial non-total internal reflection beams) S 2 b及咅卩分全反 射光束(partial total internal reflection beams) S 2 a分別被該光感測 單元3'的中央光感測元件3 3'及第二光感測元件3 2所接收。因 此，"狀態(tài)二"中該第一光感測元件3 1 、該中央光感測元件3 3 '、 及該第二光感測元件3 2分別所呈現(xiàn)出來的即為"暗、亮、亮"。
請配合圖5C及圖6所示(如箭頭所示，該編碼元件2已向左旋 轉(zhuǎn))，當該發(fā)光元件l的投射光源S投向該編碼元件2的波峰時，該投 射光源S透過該等全反射面2 0所產(chǎn)生的部分非全反射光束(partial non-total internal reflection beams) S 3 b被該光感觀lj單元3的中央光 感測元件3 3 '所接收。因此，"狀態(tài)三"中該第一光感測元件3 1 、 該中央光感測元件3 3'、及該第二光感測元件3 2分別所呈現(xiàn)出來 的即為"暗、亮、暗"。
請配合圖5D及圖6所示(如箭頭所示，該編碼元件2己向左旋 轉(zhuǎn))，當該發(fā)光元件1的投射光源S投向該編碼元件2的波峰與波谷的 中間位置時，該投射光源S透過該等全反射面2 O所產(chǎn)生的部分非全 反身寸光束(partial non-total internal reflection beams) S 4 b及咅卩分全反 射光束(partial total internal reflection beams) S 4 a分別被該光感測 單元3'的中央光感測元件3 3'及第一光感測元件3 l所接收。因 此，"狀態(tài)四"中該第一光感測元件3 1 、該中央光感測元件3 3 '、 及該第二光感測元件3 2分別所呈現(xiàn)出來的即為"亮、亮、暗"。
因此，當該編碼元件2持續(xù)向左旋轉(zhuǎn)時，由圖6可知，該第一光 感測元件3 1 、該中央光感測元件3 3 '、及該第二光感測元件3 2 所分別依序呈現(xiàn)出來的即為"暗、暗、暗"(狀態(tài)一)、"暗、亮、亮" (狀態(tài)二)、"暗、亮、暗"(狀態(tài)三)、"亮、亮、暗"(狀態(tài)四)。同理 可知，當該編碼元件2持續(xù)向右旋轉(zhuǎn)時，由圖6可知，該第一光感測 元件3 1、該中央光感測元件3 3'、及該第二光感測元件3 2所分 別依序呈現(xiàn)出來的即為"暗、暗、暗"(狀態(tài)一)、"亮、亮、暗"(狀 態(tài)四)、"暗、亮、暗"(狀態(tài)三)、"暗、亮、亮"(狀態(tài)二)。換言之， 由該第一光感測元件3 1、該中央光感測元件3 3'、及該第二光感 測元件3 2所呈現(xiàn)的變化，即可得知該編碼元件2所移動的方向為何。
請參閱圖7A至圖7D、及圖8所示，圖7A至圖7D分別為本發(fā) 明利用部分全反射光源(partial total internal reflection light source)及 /或部分非全反身寸光源(partial non-total internal reflection light source) 的光學式移動辨識裝置(optical motion identification device)的第三實 施例的狀況一至狀況四的示意圖，圖8為本發(fā)明狀況一至狀況四的功 能方塊圖。
其中，該光感測單元3〃具有至少兩個設(shè)置于該編碼元件2的上 方的光感測元件(light-sensing member),并且該等光感測元件依序排 列為第一光感測元件(first light-sensing member) 3 1 "及第二光感測 元件(second light-sensing member) 3 2"。
請配合圖7A及圖8所示，當該發(fā)光元件l的投射光源S〃投向 該編碼元件2的波峰時，該投射光源S〃透過其中兩個全反射面2 0 所產(chǎn)生的部分非全反射光束(partial non-total internal reflection beams) S 1 b〃同時(simultaneously)被該光感測單元3 〃的第一光感測元 件3 1〃及第二光感測元件3 2〃所接收。因此，"狀態(tài)一"中該第一 光感測元件3 1〃及該第二光感測元件3 2〃分別所呈現(xiàn)出來的即為 "亮、亮"。
請配合圖7B及圖8所示(如箭頭所示，該編碼元件2已向左旋 轉(zhuǎn))，當該發(fā)光元件1的投射光源S 〃同時(simultaneously)投向該編 碼元件2的波谷與波峰之間時，該投射光源S〃透過其中一個全反射 面2 0所產(chǎn)生的部分非全反射光束(partial non-total internal reflection beams) S 2 b〃被該光感測單元3 〃的第一光感測元件3 1〃所接 收。因此，"狀態(tài)二"中該第一光感測元件3 1〃及該第二光感測元件 3 2〃分別所呈現(xiàn)出來的即為"亮、暗"。
請配合圖7C及圖8所示(如箭頭所示，該編碼元件2已向左旋 轉(zhuǎn))，當該發(fā)光元件l的投射光源S"投向該編碼元件2的波谷時，該 投射光源S〃透過該等全反射面2 O所產(chǎn)生的部分全反射光束(partial total internal reflection beams) S 3 a 〃不會被該光感測單元3 〃所接 收。因此，"狀態(tài)三"中該第一光感測元件3 1〃及該第二光感測元件 3 2〃分別所呈現(xiàn)出來的即為"暗、暗"。
請配合圖7C及圖8所示(如箭頭所示，該編碼元件2已向左旋 轉(zhuǎn))，當該發(fā)光元件l的投射光源S〃同時(simultaneously)投向該編 碼元件2的波峰與波谷之間時，該投射光源S〃透過其中一個全反射 面2 O所產(chǎn)生的部分非全反射光束(partial non-total internal reflection beams) S 4 b 〃被該光感測單元3 〃的第二光感測元件3 2 〃所接 收。因此，"狀態(tài)四"中該第一光感測元件3 1〃及該第二光感測元件 3 2〃分別所呈現(xiàn)出來的即為"暗、亮"。
因此，當該編碼元件2持續(xù)向左旋轉(zhuǎn)時，由圖8可知，該第一光
感測元件3 1〃及該第二光感測元件3 2〃所分別依序呈現(xiàn)出來的即 為"亮、亮"(狀態(tài)一)、"亮、暗"(狀態(tài)二)、"暗、暗"(狀態(tài)三)、"暗、 亮"(狀態(tài)四)。同理可知，當該編碼元件2持續(xù)向右旋轉(zhuǎn)時，由圖8 可知，該第一光感測元件3 1〃及該第二光感測元件3 2〃所分別依 序呈現(xiàn)出來的即為"亮、亮"(狀態(tài)一)、"暗、亮"(狀態(tài)四)、"暗、 暗"(狀態(tài)三)、"亮、暗"(狀態(tài)二)。換言之，由該第一光感測元件3 1〃及該第二光感測元件3 2〃所呈現(xiàn)的變化，即可得知該編碼元件 2所移動的方向為何。
請參閱圖9所示，其為本發(fā)明第二種編碼元件的立體圖。由圖中 可知，該編碼元件2'為一周期性的起伏結(jié)構(gòu)，并且該周期性的起伏 結(jié)構(gòu)系為周期性的半弧形結(jié)構(gòu)(periodic semi-arc structure)。該周期性 的半弧形結(jié)構(gòu)具有多個弧面2 0 '。
請參閱圖10所示，其為本發(fā)明第三種編碼元件的立體圖。由圖中 可知，該編碼元件2〃亦可為條狀(strip),并且該編碼元件2〃具有 多個全反射面(total internal reflection surface) 2 0〃 。換言之，該編 碼元件(2 、 2 ' 、 2 〃 )可為一線性架構(gòu)(linear framework)(如圖 10所示)或一環(huán)狀架構(gòu)(annular framework)(如圖9所示)兩種。
然而，上述例舉的三種編碼元件(2、 2' 、 2〃 )非用以限定 本發(fā)明，任何形狀的起伏結(jié)構(gòu)(undulate structure)皆為本發(fā)明所保護 的范疇。例如該編碼元件亦可為非周期性的起伏結(jié)構(gòu)(non-periodic undulate structure),或者該編碼元件亦可為任意形狀的架構(gòu)。
綜上所述，本發(fā)明利用一起伏的透明結(jié)構(gòu)，包含多個全反射面， 借著光源不同的入射位置與角度，產(chǎn)生部分全反射光，借此來做判斷， 因此結(jié)構(gòu)簡單，亦可依不同需求將光源與感光器置于編碼元件周圍兩 側(cè)或同側(cè)的位置。因此，當該編碼元件對該光源或該感測單元產(chǎn)生相 對運動時，該編碼元件(code member)相對于光源不同的入射位置會 產(chǎn)生不同的全反射狀態(tài)，即產(chǎn)生部分全反射及/或部分非全反射，并 且這些部分產(chǎn)生的全反射光源對于不同的入射位置產(chǎn)生不同的反射角 度。借助感測單元偵測到這些不同情況下產(chǎn)生的"部分全反射光"及 /或"部分非全反射光"反射后的分布情形，即可判斷出該編碼元件 對該光源或該感測單元的相對運動方向及位移。
但，以上所述，僅為本發(fā)明一最佳具體實施例的詳細說明與附圖， 但本發(fā)明的特征并不局限于此，并非用以限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護 范圍應以權(quán)利要求的范圍為準，凡符合本發(fā)明權(quán)利要求范圍的精祌與 其類似變化的實施例，皆應包含于本發(fā)明的范疇中，任何本領(lǐng)域技術(shù) 人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾皆可涵蓋在本發(fā)明 的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種利用部分全及/或非全反射光源的光學式移動辨識裝置，其特征在于，包括一發(fā)光元件，其用以產(chǎn)生一投射光源；一編碼元件，其從不同角度與位置接收從該發(fā)光元件所產(chǎn)生的投射光源，并且該編碼元件具有多個全反射面，以使得該投射光源產(chǎn)生多個部分全反射光束及多個部分非全反射光束；以及一光感測單元，其設(shè)置于該編碼元件的周圍，以用于偵測該等部分全反射光束及/或該等部分非全反射光束于該光感測單元上的光強度分布，進而辨識該編碼元件相對于該發(fā)光元件或該光感測單元所移動的移動方向、位移量、或旋轉(zhuǎn)角度。
2 、如權(quán)利要求1所述的利用部分全及/或非全反射光源的光學 式移動辨識裝置，其特征在于該發(fā)光元件與該光感測單元兩者的相 對位置固定，并且該編碼元件可移動地從不同角度與位置接收從該發(fā) 光元件所產(chǎn)生的投射光源。
3 、如權(quán)利要求1所述的利用部分全及/或非全反射光源的光學 式移動辨識裝置，其特征在于該發(fā)光元件與該光感測單元兩者的相 對位置固定，并且該發(fā)光元件與該光感測單元兩者系相對于該編碼元 件產(chǎn)生移動，而該編碼元件固定地從不同角度與位置接收從該發(fā)光元 件所產(chǎn)生的投射光源。
4 、如權(quán)利要求1所述的利用部分全及/或非全反射光源的光學 式移動辨識裝置，其特征在于該編碼元件的底端為一平面，而該編 碼元件的頂端為一具有連續(xù)波峰及波谷的起伏結(jié)構(gòu)，并且該發(fā)光元件 的投射光源從該編碼元件的底端投向該編碼元件。
5 、如權(quán)利要求4所述的利用部分全及/或非全反射光源的光學 式移動辨識裝置，其特征在于該光感測單元具有至少三個設(shè)置于該 編碼元件的下方的光感測元件，并且該等光感測元件依序排列為第一 光感測元件、中央光感測元件、及第二光感測元件。
6 、如權(quán)利要求4所述的利用部分全及/或非全反射光源的光學 式移動辨識裝置，其特征在于該光感測單元具有至少兩個設(shè)置于該 編碼元件的下方的光感測元件及至少一個設(shè)置于該編碼元件的上方的 光感測元件，并且該兩個設(shè)置于該編碼元件的下方的光感測元件分別為一第一光感測元件及一第二光感測元件，另外該設(shè)置于該編碼元件 的上方的光感測元件為一位于該第一光感測元件及該第二光感測元件 之間的中央光感測元件。
7 、如權(quán)利要求4所述的利用部分全及/或非全反射光源的光學 式移動辨識裝置，其特征在于該光感測單元具有至少兩個設(shè)置于該 編碼元件的上方的光感測元件，并且該等光感測元件依序排列為第一 光感測元件及第二光感測元件。
8 、如權(quán)利要求1所述的利用部分全及/或非全反射光源的光學 式移動辨識裝置，其特征在于該發(fā)光元件為一發(fā)光二極管或一雷射 產(chǎn)生器。
9 、如權(quán)利要求1所述的利用部分全及/或非全反射光源的光學 式移動辨識裝置，其特征在于該編碼元件為一起伏的透明結(jié)構(gòu)。
10、如權(quán)利要求9所述的利用部分全及/或非全反射光源的光 學式移動辨識裝置，其特征在于該透明結(jié)構(gòu)的折射率大于空氣的折 射率。
11、如權(quán)利要求9所述的利用部分全及/或非全反射光源的光 學式移動辨識裝置，其特征在于該起伏的透明結(jié)構(gòu)為非周期性的起 伏結(jié)構(gòu)。
12、如權(quán)利要求9所述的利用部分全及/或非全反射光源的光 學式移動辨識裝置，其特征在于該起伏的透明結(jié)構(gòu)為周期性的起伏 結(jié)構(gòu)。
13、如權(quán)利要求l 2所述的利用部分全及/或非全反射光源的 光學式移動辨識裝置，其特征在于該周期性的起伏結(jié)構(gòu)為周期性的 三角形結(jié)構(gòu)。
14、如權(quán)利要求l 2所述的利用部分全及/或非全反射光源的 光學式移動辨識裝置，其特征在于該周期性的起伏結(jié)構(gòu)為周期性的 半弧形結(jié)構(gòu)。
15、如權(quán)利要求l所述的利用部分全及/或非全反射光源的光 學式移動辨識裝置，其特征在于該編碼元件為環(huán)狀。
16、如權(quán)利要求l所述的利用部分全及/或非全反射光源的光 學式移動辨識裝置，其特征在于該編碼元件為條狀。
全文摘要
一種利用部分全及/或非全反射光源的光學式移動辨識裝置，其包括一發(fā)光元件、一編碼元件及一光感測單元。該發(fā)光元件用以產(chǎn)生一投射光源。該編碼元件可移動地或固定地從不同角度與位置接收從該發(fā)光元件所產(chǎn)生的投射光源，并且該編碼元件具有多個全反射面，以使得該投射光源產(chǎn)生多個部分全反射光束及多個部分非全反射光束。該光感測單元設(shè)置于該編碼元件的周圍，以用于偵測該等部分全反射光束及/或該等部分非全反射光束于該光感測單元上的光強度分布，進而辨識該編碼元件相對于該發(fā)光元件或該光感測單元所移動的移動方向、位移量、或旋轉(zhuǎn)角度。
文檔編號G06K11/06GK101344930SQ20071012608
公開日2009年1月14日 申請日期2007年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日
發(fā)明者鄭家駒, 陳昭宇 申請人:敦南科技股份有限公司