检测离轨迹表面情况的数据输入设备和方法转让专利
申请号 : CN200510052837.1
文献号 : CN100589068C
文献日 : 2010-02-10
发明人 : J·M·泊普 , T·C·奥里弗
申请人 : 微软公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种与轨迹表面共同使用的数据输入设备,所述轨迹表面相对于所述设备具有光散射特性,其特征在于,所述设备包括: 一个相干光源,投射相干光束到所述轨迹表面上,所述轨迹表面散射射到所述轨迹表面上的所述相干光束; 一个和所述相干光源配套的探测器,用以检测至少一部分散射光线,检测到的部分构成斑纹图样; 一个控制器,对检测到的斑纹图样做出反应,根据由所述控制器确定的检测到的斑纹图样的斑纹大小特征值使所述设备工作在跟踪模式或非跟踪模式,其中,所述控制器对检测到的斑纹图样进行空间频谱分析来确定所述斑纹大小特征值。
2. 如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述斑纹大小特征值是所述检测到的斑纹图样的对比度特征值。
3. 如权利要求2所述的设备,其特征在于,所述控制器至少在一个方向上确定所述对比度特征值。
4. 如权利要求3所述的设备,其特征在于,所述控制器至少在两个方向上确定所述对比度特征信:。
5. 如权利要求4所述的设备,其特征在于,所述控制器至少在四个方向上确定所述对比度特征值。
6. 如权利要求2所述的设备,其特征在于,所述控制器将所述检测到的斑纹图样的对比度特征值和一个阈值对比度特征值比较,藉此使设备工作在跟踪模式或是非跟踪模式。
7. 如权利要求6所述的设备,其特征在于,所述阈值对比度特征值大于由所述探测器当所述设备远离所述轨迹表面时测量到的基线噪声对比度特征值。
8. 如权利要求2所述的设备,其特征在于,所述控制器将所述检测到的斑纹图样的对比度特征值和一个先前检测到的斑纹图样的对比度特征值比较,藉此使设备工作在跟踪模式或是非跟踪模式。
9. 如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述控制器进一步通过确定穿过所述检测到的斑纹图样的多个图像亮度跳变来确定所述检测到的斑纹图样的斑纹大小特征值。
10. 如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述空间频谱分析是快速傅立叶变换分析。
11. 如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述控制器进一步测量所述斑纹图样的至少一个斑纹纹理宽度并监测所述至少一个斑纹纹理宽度的变化,以确定所述斑纹图样的斑纹大小特征值,藉此使设备工作在跟踪模式或是'非跟踪模式。
12. 如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述斑纹大小特征值是所述检测到的斑纹图样的一个自相关特征值。
13. 如权利要求12所述的设备,其特征在于,所述控制器将检测到的斑纹图样的所述自相关特征值和一个阈值自相关特征值比较,藉此使设备工作在跟踪模式或是非跟踪模式。
14. 如权利要求12所述的设备,其特征在于,所述控制器至少在一个方向上确定所述自相关特征值。
15. 如权利要求1所述的设备,还包括与所述相干光源及探测器配套的一个外壳,所述外壳包括一个适合与所述轨迹表面相贴合的支撑表面。
16. 如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述相千光源和探测器被相邻安装在-一个微芯片、--決印刷线路版和一个引线框中至少一个之上。
17. 如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述相干光源是一个激光器。
18. 如权利要求17所述的设备,其特征在于,所述相干光束的包含角小于790毫弧度。
19. 如权利要求18所述的设备,其特征在于,所述包含角小于170毫弧度。
20. 如权利要求19所述的设备,其特征在于,所述包含角小于87毫弧度。
21. 如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述相干光源工作时的电流强度小于20毫安。
22. 如权利要求1所述的设备,其特征在于,还包含一个透镜,所述透镜在相干光源和轨迹表面之间折射相干光束。
23. 如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述轨迹表面是人体皮肤。
24. 如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述控制器是处理器和特定用途集成电路两者中至少一个。
25. —种检测离轨迹表面情况的方法,其特征在于,所述方法包括:从一个数据输入设备投射相干光束到一轨迹表面上,所述轨迹表面具有光散射特性,所述轨迹表面散射所述相干光束;检测至少一部分被所述轨迹表面散射的光束,检测到的部分构成一斑纹图样; 判断所述设备是否在空间上和所述轨迹表面分开至少一提离表面检测距离,所述 提离表面检测距离是所述斑纹图样的斑纹大小特征值的函数;以及当所述设备在空间上离开所述轨迹表面至少所述提离表面检测距离时,中止跟踪 所述设备相对所述轨迹表面的运动,或当所述设备在空间上离开所述轨迹表面小于 所述提离表面检测距离时,继续跟踪所述设备相对所述轨迹表面的运动。
26. 如权利要求25所述的方法,其特征在于,所述斑纹图样的斑纹大小特征值是 所述斑纹图样的对比度特征值。
27. 如权利要求26所述的方法,其特征在于,所述判断是基于所述斑纹图样的对比度特征值和一个阈值对比度特征值的比较。
28. 如权利要求26所述的方法,其特征在于,所述判断是基于所述斑纹图样的对 比度特征值和一个先前检测到的斑纹图样的对比度特征值的比较。
29. 如权利要求25所述的方法,其特征在于,所述判断包括判断穿过所述斑纹图 样的多个图像亮度跳变,以确定所述斑纹图样的斑纹大小特征值。
30. 如权利要求25所述的方法,其特征在于,所述判断包括通过对检测到的斑纹图样进行空间频谱分析来确定所述斑纹大小特征值。
31. 如权利要求30所述的方法,其特征在于,所述进行空间频谱分析判断包括进行快速傅立叶变换。
32. 如权利要求25所述的方法,其特征在于,所述判断包括测量检测到的斑纹图 样的至少一个斑纹纹理宽度并监测所述至少一个斑纹纹理宽度的变化,以确定所述 斑纹图样的斑纹大小特征值。
33. 如权利要求25所述的方法,其特征在于,所述判断包括判断检测到的斑纹图 样的自相关特征,以确定所述斑纹图样的斑纹大小特征值。
34. 如权利要求25所述的方法,其特征在于,所述提离表面检测距离不大于10
35. 如权利要求34所述的方法,其特征在于,所述提离表面检测距离不大于4毫米。
36. 如权利要求35所述的方法,其特征在于,所述提离表面检测距离至少1毫米。
说明书 :
检测离轨迹表面情况的数据输入设备和方法
技术背景
本发明诸实施例涉及计算机输入设备领域,特别是诸如鼠标或光电笔之类的数据 输入设备,使用光照射轨迹表面来探测移动。具体说,本发明诸实施例涉及一种数 据输入设备,它可以发出相干光束投射到轨迹表面使相干光束散射,然后至少检测 散射光的一部分,被检测到的散射光部分构成某种斑纹图样(specklepattem)。根据斑 纹图样的斑纹大小特征来决定设备工作于跟踪模式或非跟踪模式。
发明的背景
以前的计算机输入设备,比如机械鼠标,有一个可以滚动的小球,固定在一个外 壳内,可以贴着某一表面滚动。当这样的机械鼠标的外壳贴着某一表面滑动时,小 球在外壳内滚动,带动水平和垂直安置的滚轮一起滚动,以此来表示小球沿着表面 的水平(左-右,x-轴)和垂直(前-后,y-轴)方向的运动。当这个设备(机械鼠标)被提起 脱离表面(被称作"提离表面",也就是脱离所附着的表面),小球停止滚动,滚轮的 水平和垂直方向的滚动提供的信息也停止。这一特征,在用户无法继续相对于轨迹 表面移动设备,但是仍然要继续沿该特定方向跟踪屏幕的时候尤为有用。通过把鼠 标提离表面,用户可以重新放置鼠标,而且屏幕上的光标保留在原有的位置,因为 在"提离表面"操作的过程中,对小球运动的跟踪是停止的。当跟踪重新启动后, 水平和垂直滚轮的滚动在屏幕上表现为相对于鼠标运动的光标的相应移动。因为这 类设备都有一个滚动小球,透过外壳上的洞来滚动,这类设备会沾染垃圾和灰尘, 使得光标的跟踪变得不精确和间断。而且,轨迹表面和小球需要两者间有足够的摩 擦力,使得当外壳在轨迹表面滑动时,小球可以滚动。为了提供足够的摩擦力和尽 量减小设备的沾染,通常都使用特殊的轨迹表面,如鼠标垫。所以,需要具有特殊 性能的轨迹表面',诸如足够的摩擦力和干净程度,是这类设备的一大限制条件。并 不是所有的常见的平面都可以用来当作这个轨迹表面。
基于以上的机械跟踪理论,光学跟踪设备已经出现。这类设备使用光学手段,而 不是前面所描述的设备所使用的机械手段来跟踪相对于某一表面的位移。这样的光学跟踪设备可能避免一部分前面所提到的机械设备的缺点。特别之处在于,光学设 备通常不需要滚轮和可动小球的接触,所以不会在那里积聚垃圾和灰尘。相反,小 球的运动可以用一个很清楚的模式来概括。由于输入设备的移动,小球沿着接触表 面滚动,小球另一面的光电探测器随之收集小球转动时小球特殊备案的信息。 一个 跟踪引擎负责收集这些信息,从中分析出小球的移动方向,然后用前文所描述过的 方法改变屏幕上光标的位置。探测"提离表面"情况和前文所述相似,当这个设备 被提起离开表面时,小球停止移动,设备停止跟踪。这类设备比起以前的机械设备 的好处在于省去了需要活动的设备(滚轮),把小球运动的探测从机械手段转变为光学 手段。然而,这类设备需要小球和接触表面间有适合的摩擦,因而不能在所有的表 面上使用。而且,这类设备仍然需要一个可以运动的部分,也就是小球。所以,设 备仍然会沾染垃圾和灰尘,可能使测得图象发生模糊,或者增加固定的模式噪声。
最后,不清楚的赝像(aliasiiig artifacts)可能会造成光标在屏幕上不连贯的跳跃。
还有其他的光学设备把图样放置于轨迹表面(例如鼠标垫)而不是小球上,这样就 可以利用轨迹表面(鼠标垫)来产生光学跟踪信号。尽管这类设备可以省掉小球,但因 为需要特殊的轨迹表面,所以并不普及。
其他更新的光学轨迹设备已经不再需要有形成图样的小球或鼠标垫。有一种设备 利用发光二极管从一定的入射余角投射光线到轨迹表面上,然后检测表面纹理中被 照亮的高点(liigh point)和高点边上的阴影部分的差别来收集跟踪信息。这个发光二极 管装置省去了前面所描述的可动的小球,在很多表面相当适用。然而,在一些光滑 而几乎没有色调变化的表面,例如玻璃或透明塑料,这样的设备就不能正常工作了。 和前一段所描述的设备相同,当这种设备被从某一表面提起时,不需要用特别手段 来探测这个"提离表面"状态。因为它利用会聚光学手段,所以一旦被从轨迹表面 提起一定距离,就无法继续跟踪光信号。
概述
这样的一个数据输入设备可以投射相干光束到一轨迹表面,探测到一部分被散射 的光线(构成斑纹图样),根据探测到的斑纹图样的斑纹大小特征来决定工作在跟踪模 式或是非跟踪模式。利用这样的设备解决一个或多个这样或那样的不足之处。
按照本发明的一个方面: 一个数据输入设备,用于具有散射光线特性的一轨迹表
面。这个设备包括一个相干光源,用于投射相干光束到轨迹表面。轨迹表面把投射 到上面的相干光束散射。设备包括与相干光源相配套的探测器,可以探测到至少一部分被散射回来的光线。被散射回来的光线构成一斑纹图样。这个设备还包括一个 控制器,对所检测出的斑纹图样做出反应,根据探测到的斑纹图样的斑纹大小特征 来判断工作在跟踪模式或是非跟踪模式
本发明的另一方面: 一种方法,用来把相干光束从数据输入设备投射到能够散射 光线的轨迹表面。轨迹表面散射入射的相干光束。这个方法进一步包含探测到至少 一部分被散射回来的光线。检测到的部分被散射回来的光线构成一斑纹图样。作为 斑纹图样的斑纹大小特征的函数,这个方法进一步包含判断这个设备在空间上是否 和轨迹表面分开至少一个"提离表面"(lift-of!)检测距离的方法。另外,当这个设备 在空间上离开轨迹表面超过一个"提离表面"检测距离时,这个方法能够中止跟踪 设备和轨迹表面的相对移动;或者当这个设备离开轨迹表面不到一个"提离表面" 检测距离时,这个方法可以继续跟踪设备和轨迹表面的相对移动。
本发明的另一方面:这个和轨迹表面一起使用的数据输入设备包括一个大致如前 面所描述的相干光源和探测器,另外,这个设备还包括一个控制器,根据斑纹图样 做出反应,并判断检测到的斑纹图样的斑纹大小特征确定这个设备和轨迹表面的距 离。
本发明可包含各种另外的方法和设备。
部分其他的特征很显而易见,另一些其他的特征会在下文指出。 附图简述
图l是一种本发明设备的示意图,它连接着一个轨迹表面。 图2是图1的设备被提起离开轨迹表面的示意图。 图3是种本发明另一设备的示意图,它连接着一个轨迹表面。 图4是图3的设备被提离轨迹表面的示意图。 图4A是本发明又一设备的示意图,它连接着一个轨迹表面。 图4B是本发明再一设备被提离轨迹表面的示意图。 图4C是本发明又一设备的示意图,是用人体皮肤作为轨迹表面。 图5是一个斑纹图样的图像。
图6是一个斑纹图样的图像,比图5中的斑纹图样有更大的平均斑纹大小。 图7是一个被检测到的斑纹图样的示意图。
图8是一个被检测到的斑纹图样的示意图,比图7中的所检测到的斑纹图样有更 大的平均斑纹大小。图9描述设备和轨迹表面之间的相关系数和偏移。
图10是关于一个检测到的用于自动相关计算的斑纹图样的偏移一个像素的描述。
图10A是对图10的偏移一个像素的自动相关计算结果的示意图。
图11是关于一个检测到的用于自动相关计算的斑纹图样的偏移两个像素的示意图。
图IIA是对图11的偏移两个像素的自动相关计算结果的示意图。
图12展现了斑纹图样的自相关系数与斑纹图样125相对自身的偏移量的关系。
图13的方块图展示了一个可实施本发明的合适的计算机系统环境的范例。
发明详述
参见图1和图2,设备21通常是一个数据输入装置,和轨迹表面25 —起使用。 尽管设备21通常都具有跟踪设备与轨迹表面25之间的相对移动的功能(如前文所述 的水平-垂直移动,即x-y移动),当前的设计特别包含了检测离开轨迹表面情况的功 能。当前技术中所有的跟踪方案都包括在本发明对"提离表面"状况的检测。需要 注意的是这些名词"提离"(lift-off)或"离开表面状况"(off-surface condition),或把 设备21提起还包括这样的情况:即提起或移动轨迹表面25使之离开固定装置(如图 4C),或是提起设备使之与轨迹表面分离(图2和图4)。另外,设备21和轨迹表面25 之间沿z轴方向的相对移动,可能包括设备的移动(例如把鼠标从鼠标垫上提起),轨 迹表面的移动(例如轨迹球或人体皮肤在相干光束路径上的移动),或是轨迹表面和设 备的共同移动。
设备21通常包括一个相干光源29,例如激光,用来投射相干光束B到轨迹表面 25上。轨迹表面散射投射到表面上的相干光束,使得光线向多个方向漫射。在这里, 散射可以被认为是把入射相干光束向多个方向反射。设备21还包括一个探测器35, 或是探测器阵列。此探测器(阵列)和相干光源29相关联,检测至少一部分从轨迹表 面25散射的光线。庙于相干光束的固有特性,被检测到的那部分散射光线构成某种 斑纹图样33(图5和图'6)。后文中将要详细描述,被检测到的斑纹图样33是得知设 备21是否被提离轨迹表面的方法之一。在一个实施例中,探测器35可以装在一个 集成电路上。另外,根据探测器35所获得的同一数据,对轨迹和提离表面的检测可 以同时进行。适用的探测器可能包括光电探测器,电荷耦合装置(CCD),互补金属氧 化物半导体(CMOS)技术,或者其他诸如和相干光源相集成的探测器阵列。
设备21还包括一个控制器39,该控制器根据检测到的斑纹图样33做出反应,根 据控制器39判定的检测到的斑纹图样的斑纹大小来操纵设备21工作于跟踪模式或非跟踪模式。控制器通过处理探测器35的输出(探测到的斑纹图样33)来操纵设备21。 另夕卜,控制器39对斑纹图样33做出反应,根据有控制器39判定的斑纹图样的33 的斑纹大小特征来确定设备21和轨迹表面25之间的相离距离S(参见图2,图4,图 4A和图4B)。在某些实施方案中,斑纹大小特征与外壳21和轨迹表面25之间的相 隔距离S相关,这点在后文中会更详细地说明。精通此领域的技术人员认为控制器 39可以是一个处理器或是特定用途集成电路(ASIC)。控制器39还会包括图像处理固 件或电路,用来处理检测到的斑纹图样33。
设备21还包括一个与相干光源29和探测器35相关的外壳45,用来容纳和保护 设备组成部分。外壳45包括支撑平面47,这个平面在设备21工作于跟踪模式时与 轨迹平面相贴合。在不背离本发明范围的前提下,外壳45可以是任意形状。例如, 外壳45的外形可以是鼠标,轨迹球,光笔,或者任何其它数据输入设备21。外壳 45还包括一条孔隙49以及一个覆盖这个孔隙的透明窗51。所述透明窗使得相干光 束B可以通过外壳孔隙照射到轨迹平面25上,又能够防止垃圾和灰尘进入外壳。所 述透明窗51必须充分光滑和透明,使相干光束B能够自由透过透明窗而不会向相反 方向散射回探测器,否则探测器就会不正确的探测到一个与透明窗而不是轨迹表面 相关的斑纹图样。或者,也可以不需要这个透明窗。
图3和图4示出了本发明的另一个设备61的示意图,基本和前面所描述的相似, 包括外壳45,相干光源29、探测器35和控制器39。另外,外壳61包括一个光学镜 片63,安置于相干光源29和轨迹表面25之间,用以折射相干光束B。所述光学镜 片63可以是汇聚的,也可以是发散的,用来决定平均斑纹纹理大小,后文会讨论。 尽管图上没有示出,光学镜片63也可以和相干光源29集成。从其他的角度来看, 图3和图4中的设备61的作用类似于图l和图2中的设备21。
图4A示出了本发明的另一个设备71的示意图,所述设备包括几个部件,装置在 一个普通的基座73上。设备71通常包括一个外壳45, 一个相干光源29, 一个探测 器35和一个控制器39。另外,控制器39,探测器35和相干光源29相邻的固定在 同一个基座73上,这样在制造过程中可以把这些部件一次装配到设备71上。而且, 单独的基座73因为简洁使得成本低廉,有助于设备71封装。更重要的是,把探测 器35和相干光源29装配在同一基座上的做法使得这两个设备可以靠近,更为紧凑。 基座73可包括下列所述的至少一件: 一块微处理器, 一块印刷电路板, 一个引线框 (leadframe)。从其他的角度来看,图4A中的设备71的功能类似于图1和图2中的设 备21。通常情况下,多种类型的轨迹表面25都会散射相干光束B,产生足够的散射光 线,散射回探测器35,从中检测出斑纹图样33。具体说,轨迹平面25,从光学角度 来看是崎岖不平的,相比设备21而言有散射足够多的光线的特性。由于从光学上来 看崎岖不平,轨迹平面25把入射的相干光束B(激光)向很多角度散射,这样相干光 束B相对于轨迹平面25的入射角就相对并不重要(相对于检测形成斑纹图样的散射 光线而言)。例如,因为相干光束在光学上崎岖的轨迹表面25会被散射向各个方向, 包括散射到探测器35,相干光束B可以从多个可接受的角度射入。很多常见的轨迹 表面25,例如纸张,木头,金属,织物,某些塑料和人体皮肤从光学角度来说都是 不平的(图4C)。
只有一些全反射的表面,例如抛光过的透明玻璃,平且达到镜片质量,无法向多 个方向散射相干光束B,因为从光学角度来看不够崎岖不平。这类表面如同一面镜 子,将入射激光29完全按照反射角反射回去,而不是向多个方向散射。设备21为 了检测到提离轨迹表面25的情况,激光29和探测器35可以按图4B所示定位。图 4B所示设备81通常包括外壳45,相干光源29,探测器35,控制器39。另外,设 备81还包括一个分光镜83来反射相干光束B。这个分光镜83允许少数一部分光射 到分光镜的第一个面沿一方向穿过分光镜,又可以反射至少一部分光入射到这个分 光镜的另一面。更重要之处是分光镜83不会显著的散射或扩散光线,所以不会引起 斑纹。即使探测器35检测到穿过分光镜83的相干光束B,由于光线不包括判断为 离开轨迹表面足够的信息。当前的设备81中,分光镜83被安置在一个与被轨迹表 面25反射回来的相干光束B相倾斜的角度(例如785毫弧度,即45度)。探测器35 装在相干光束被分光镜反射后的路径上。这样的配置使得在跟踪模式下,相干光束B 可以和轨迹表面25相垂直,这样即使工作在一个高度反射而不能够向很多方向散射 的表面仍然可以检测到"提离表面"的情况。
图4C所示是当轨迹表面25是人体皮肤的时候的设备101。图中具体所示的轨迹 表面是人的手指。设备101展示了这样的情况:设备本身是固定的,而轨迹表面25 相对设备移动。这个设备的各部分,例如相干光源29,探测器35和控制器39的功 能和前面描述的均类似。图4C所示的设备101允许使用者在设备上移动轨迹表面 25,也就是他的手。只要手指一离开设备,探测器35和控制器39分别能够探测到 这个脱离轨迹表面的情况并停止跟踪。
如前所述,图5和图6所示的是一个示范性的斑纹图样33。通常,根据激光斑纹 的相干性和设备21, 61, 71, 81和101的几何形状,探测器35阵列所捕捉到的斑纹图样具有特定的统计特性。这些特性有助于检测设备是否离开轨迹表面25。图5 中的斑纹图样33'通常比图6中的斑纹图样33"包含平均更小的斑纹纹理。图5和图 6之间的平均斑纹纹理大小的差别是平均斑纹纹理大小变化的一个例子,所述变化是 判断设备21, 61, 71, 81和101被提离表面的一个依据。当设备相对轨迹表面25 移动,斑纹纹理大小发生变化,从而导致检测到的斑纹图样33的对比度改变。通过 分析斑纹纹理大小和/或斑纹图样的对比度的变化,就可以确定设备21, 61, 71, 81 和101与轨迹表面25之间的分离距离S。
一些控制斑纹行为的因素:假设相干光束B在光学上崎岖的表面发生散射,平均 斑纹纹理大小可用如下公式表示-
这里a是探测器35所检测到的斑纹纹理的平均宽度,X是相干光束B的波长,L 是从探测器35到轨迹表面25的距离,D是光束的宽度,也就是在轨迹表面的照射 直径(见图l-4Q。相干光束B的波长X和从探测器35到轨迹表面25的距离L与平 均斑纹纹理大小ct成正比例关系。照射直径D与平均斑纹纹理大小ct成反比例关系。
因此,根据上一节描述的方程式,当设备21, 61, 71, 81, 101移动,与轨迹表 面25相互远离时(例如,比较图1和图2),距离L增加,照射直径D根据相千光束 B的形态可能增加,可能减小,也可能保持不变。在一个实施例中,由于汇聚透镜 63位于光路上(参见图3和图4),相干光束B会发生汇聚。因为相干光束B汇聚, 所以随着L增加,D会减小,从而按照上述方程式,平均斑纹纹理宽度a会随之增 加。在另一个实施例中,由于相干光源29的本身特征或是发散透镜(未示出)的作用, 相干光束B发散(参见图1, 2, 4A和4B)。在这种情况下,D随着L增加也一起增 加,这样根据上述方程式,每一个斑纹纹理平均宽度o可能增加,也可能减小,取 决于当设备21, 71, 81移离轨迹表面25时,参数D和L的变化率。为了确保当设 备21, 71, 81移离轨迹表面25时,斑纹纹理宽度cr会随之增加,L应该比D增加 的快。影响照射直径D相对于从探测器到轨迹表面距离L增长率的因素包括:从探 测器35到设备21, 71, 81的支撑表面47的距离T(例如图2和图4),以及相干光束 B的包含角(an,gle of inclusion)p(例如图1和图2)。例如,减小从探测器35到设备21, 71, 81的支撑表面47的距离T,和减小相干光束B的包含角(angle of inclusion)p, 两者在不同程度上都可以使得当设备和轨迹平面25彼此远离时,平均斑纹纹理宽度 a的增长率变大。在又另一个实施例中,相干光束B既不汇聚也不发散,从相干光源起的所有距离上均为相同宽度D。保持宽度D恒定,只有从探测器35到轨迹表面 25的距离L随着分离距离S的增加或减小而变化。因此,距离L随着距离S的增加而增加,在任何情况下都会导致斑纹纹理宽度(J的增加。精通此领域的技术人员知 道如何安排设备21, 61, 71, 81, 101,使得当所述设备移离轨迹表面25时,平均斑纹纹理宽度(T会随之增加。在一种实施例中,斑纹大小特征值是检测到的斑纹图样33的一个对比度特征值 (contrast characteristic),后文附录A会详细阐述确定斑纹图样33的这个对比度特征 值的示范性方法,尽管在本发明的范围内还有其他方法被提出。在一个实施例中, 控制器39可以在探测到的斑纹图样33的一个方向上确定对比度特征值。例如,图7 和图8是探测到的斑纹图样33的示意图。图8的斑纹图样33"比图7的斑纹图样33' 有更大的斑纹纹理宽度o。根据附录A中的垂直对比方程式V,得出斑纹图样33', 33"的垂直对比度特征值分别为27和11。因为斑纹图样33'比33"的垂直对比度特征 值大,有人可能据此推论图7的平均斑纹纹理宽度o比图8的小。用类似的方法, 按照附录A中的水平对比度方程式H,得出斑纹图样33', 33"的水平对比度特征值 分别为26和10。有人可能据此再次推论图7的平均斑纹纹理宽度o比图8的小,因 为斑纹图样33'所具有的水平对比度特征值比斑纹图样33"大。斑纹图样33,和33" 的每个对比度特征值如下表: