雷射滑鼠及其像素數據的取得方法
2023-06-05 15:18:16
專利名稱：雷射滑鼠及其像素數據的取得方法
技術領域：
本發明是有關於一種雷射滑鼠及其像素數據的取得方法，且特別是有關於一種可依據光斑圖樣來調整其感光元件的像素解析度的雷射滑鼠及其像素數據的取得方法。
背景技術：
近來，屬同調光(coherence light)的雷射因其具有較佳的光學辨識效果，而被應用於雷射滑鼠中。雷射滑鼠是利用雷射來照射使用表面，且隨被照射表面的各處粗糙度或細部結構不同，經表面反射的雷射是依幹涉原理而在雷射滑鼠的感光元件上形成細微而規律的幹涉條紋(interferencefringes)或光斑圖樣(speckle pattern)。
藉此，雷射滑鼠利用感光元件來感測光斑圖樣，以產生供下級處理器進行圖像比對操作的圖像數據。較利用陰影來辨別滑鼠位置的光學滑鼠而言，能直接反映出物體表面細節的雷射滑鼠能更精確地判斷滑鼠位置而決定光標的移動。
請參照圖1A及1B，其繪示乃傳統的感光元件感測光斑圖樣的二示意圖。感光元件100包括數個感測單元100p，各感測單元100p感測光斑圖樣後產生一筆對應的像素數據，感光元件100以此像素解析度輸出光斑圖像供下級處理器處理。此外，光斑圖樣的光斑(幹涉條紋的亮區)是以虛線框起的斜線範圍表示。如圖1A所示，光斑圖樣的各光斑s1大小是大於感測單元100p的尺寸。此時，雖然像素解析度相對足夠高，但顯然增加了下級處理器不必要的運算負擔，降低圖像比對速度。另一方面，如圖1B所示，光斑s2的大小是小於感測單元100p的尺寸。此時，像素解析度相對不足，下級處理器可能無法準確判斷光斑s2的移動，而產生光標移動不線性的情形(親和性下降)。
如此一來，為達一定的使用效果，便必須對雷射滑鼠的使用表面有所限制。或者，根據於一般常用的桌面或表面上使用時所形成的平均光斑大小，採用感測單元其尺寸符合平均光斑大小的感光元件。然而，雷射滑鼠中各元件的組裝誤差或使用者的使用習慣等，仍可能造成感光元件或其它相關光學件(如成像鏡片)與使用表面之間的相對位置及角度改變，進而使光斑大小對應改變。例如，當感光元件與表面的距離縮小或增加時，光斑大小亦同時縮小或增加，而發生如圖1A及1B所示的情形，同樣影響使用效能甚巨。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種雷射滑鼠及其像素數據的取得方法。雷射滑鼠可依據光斑圖樣來調整其感光元件的像素解析度，以提高處理器處理取得的像素數據的運算速度，並同時兼顧使用親和性。藉此，不但能因應雷射滑鼠的製造誤差問題而提高產品良率，亦讓雷射滑鼠更不受使用環境限制。
根據本發明的目的，提出一種雷射滑鼠，用以使用於表面上。雷射滑鼠包括光源、感光元件及處理器。光源用以產生同調光束(coherent lightbeam)，且表面反射同調光束後，光斑圖樣(speckle pattern)是形成於感光元件上。感光元件包括數個感測單元，當雷射滑鼠處於設定模式時，感光元件感測光斑圖樣以輸出第一光斑圖像，第一光斑圖像的每個像素的數據是由對應的一個感測單元感測光斑圖樣來得到。處理器用以根據第一光斑圖像的光斑大小值設定N值，N為正整數且實質上與光斑大小值正相關。當雷射滑鼠進入操作模式後，感光元件感測光斑圖樣以輸出第二光斑圖像，第二光斑圖像的每個像素的數據是由對應的N個感測單元感測光斑圖樣來得到，處理器系根據第二光斑圖像以決定光標的移動。
根據本發明的另一目的，提出一種像素數據的取得方法，是應用於感光元件。感光元件包括數個感測單元，並用以感測光斑圖樣(speckle pattern)。首先，根據光斑圖樣以決定光斑大小值。接著，根據光斑大小值設定N值，N為正整數且實質上與光斑大小值正相關。最後，感測光斑圖樣以輸出光斑圖像，光斑圖像的每個像素的數據是由對應的N個感測單元感測光斑圖樣來得到。
為讓本發明的上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖1A及1B繪示乃傳統的感光元件感測光斑圖樣的二示意圖。
圖2繪示乃依照本發明的第一實施例的雷射滑鼠的部分結構示意圖。
圖3繪示乃圖2中部分的感光元件220其感測單元220p的示意圖。
圖4繪示乃圖3中光斑圖像的像素數據取得方法的流程圖。
圖5繪示乃依照本發明的第二實施例的部分的感光元件其感測單元的示意圖。
100、220、520感光元件100p、220p、520p感測單元s、s1、s2光斑200雷射滑鼠210光源230處理器240成像裝置240a透鏡組240b光闌裝置250開關S表面具體實施方式
第一實施例請參照圖2，其繪示乃依照本發明的第一實施例的雷射滑鼠的部分結構示意圖。雷射滑鼠200是使用於表面S上，並包括光源210、感光元件220、處理器230。且於圖2中，雷射滑鼠200還包括成像裝置240及開關250。光源210例如為雷射二極體(laser diode)，用以產生同調光束(coherent lightbeam)I。感光元件220例如為電荷耦合元件(Charge Couple Device，CCD)或互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)感光元件，並包括數個感測單元220p。成像裝置240例如包括透鏡組240a及光闌裝置240b(aperture stop)。開關250是電性連接處理器230。
請參照圖3，其繪示乃圖2中部分的感光元件220其感測單元220p的示意圖。於表面S反射同調光束I，並經成像裝置240的成像後，反映表面S細節的幹涉條紋，即光斑圖樣(speckle pattern)，是形成於感光元件220上。且於圖3中，光斑圖樣的光斑s是以圓形虛線框起的斜線範圍表示。此時，雷射滑鼠200可依據光斑s的大小來調整感光元件220的像素解析度，亦即，改變用以產生光斑圖像的每個像素數據的感測單元220p的對應數量。感光元件220據以輸出光斑圖像至處理器230後，處理器230即根據光斑圖像來決定光標的移動。
至於如何控制雷射滑鼠200來進行像素解析度的調整操作，以取得各像素的數據，底下茲再附圖詳細說明。
請參照圖4，其繪示乃圖3中光斑圖像的像素數據取得方法的流程圖。首先，於步驟401中，根據光斑圖樣以決定光斑大小值。此時，雷射滑鼠200是處於設定模式，例如可由使用者觸發開關250，控制雷射滑鼠200切換至設定模式。在設定模式下，感光元件220感測光斑圖樣以輸出第一光斑圖像，且第一光斑圖像的每個像素的數據是由對應的一個感測單元220p感測光斑圖樣來得到。例如，以圖3中感測單元220p的尺寸為5微米(um)，光斑s的大小約為100um2為例，則第一光斑圖像中是以4位的像素數據量來代表光斑s。亦即，以圖3所示的部分的感光元件220所得的最高像素解析度為8×8，處理器230即分析包含64位的像素數據量的第一光斑圖像來決定光斑大小值。
接著，於步驟402中，處理器230根據光斑大小值設定N值，N為正整數且實質上與光斑大小值正相關。處理器230所計算出的光斑大小值即代表所檢測到的各光斑s的平均大小。而據此設定的N值是代表一個對應每個像素數據的感測單元220p的最佳數量。以圖3所示的光斑圖樣為例，處理器230即設定N＝4。
最後，於步驟403中，感光元件220感測光斑圖樣以輸出光斑圖像，且光斑圖像的每個像素的數據是由對應的N個感測單元220p感測光斑圖樣來得到。處理器230設定N值之後，且當雷射滑鼠200進入操作模式下，感光元件220根據N值來調整像素解析度，並據以輸出光斑圖像供處理器230作圖像比對處理，以決定光標的移動。例如，處理器230設定N＝4之後，儲存於感光元件220的固件中的演算程序將每群聚的4個感測單元220p的感測數據處理為一個像素的數據，如圖3的矩形虛線框A所示。亦即，調整像素解析度之後，以圖3所示的部分的感光元件220所得的像素解析度為4×4，處理器230即根據包含16位的像素數據量的光斑圖像來決定光標的移動。
如此一來，處理器230所需處理的數據量降低為像素解析度為8×8時的四分之一，大幅提高進行圖像比對處理時的運算速度。且如圖3所示，矩形虛線框A與光斑s的大小大致相符，感光元件220仍能有效辨別光斑s的移動，維持光標移動的線性度(親和性)。
由上可知，本發明的設計是控制雷射滑鼠200於設定模式時，以感光元件220硬體上的最高像素解析度來得到光斑大小值，並藉以設定N值。雷射滑鼠200恢復為操作模式後，即可根據N值來重新調整感光元件220的像素解析度，使處理器230得到較佳的運算速度，併兼顧使用親和性。其中，除了以開關250控制雷射滑鼠200進入設定模式外，亦可設計為雷射滑鼠200進入操作模式後經預設周期，如一分鐘，即自動切換至設定模式。當然，開關250可視使用上或製造上的考慮，設計為獨立功能的按鈕或傳統的操作接口按鍵。例如，同時雙按滑鼠的左鍵及右鍵，即可作為開關250的觸發操作。
此外，於步驟402中設定N值之後，可能在操作模式中使用者更換使用表面。或者，雷射滑鼠200進入其它模式如關閉光源的省電模式。此時，雷射滑鼠200切換至設定模式的同時，光源210亦產生同調光束來重新照射一次使用表面，以獲得最新的光斑圖樣。例如，雷射滑鼠200以固定周期自動切換至設定模式後，處理器230計算出的光斑大小值較上一次設定模式所得的值減小。如使用表面不同、感光元件220因組裝誤差而降低與表面的相對距離或光闌裝置240b的光闌大小因結構鬆動而變大等，都有可能造成光斑變小。此時，處理器230即依據新的光斑大小值將N＝4重新設定為如N＝2，以提高像素解析度來維持光標移動的線性度。
第二實施例請參照圖5，其繪示乃依照本發明的第二實施例的部分的感光元件其感測單元的示意圖。與第一實施例不同之處在於，感光元件520的數個感測單元520p為三角形。此外，於圖5中，是以光斑圖樣與圖3中相同為例作說明；然而，感測單元的尺寸形狀及排列結構不同，同樣的光斑圖樣仍可能得到不同的N值。例如，利用以感光元件520的最高像素解析度所得的光斑圖像來計算出光斑大小值後，是得到N＝6。
此時，如圖5的六角形虛線框B所示，是將每群聚的6個感測單元520p的感測數據處理為一個像素的數據。顯然，感測單元520p能群聚成較為貼近光斑s的大小可進一步提高對滑鼠位置的判斷精準度。
當然，本發明所屬技術領域中具有通常知識者亦可以明了本發明的技術並不局限於上述二實施例。例如，處理器計算光斑大小值及據以設定N值的方法皆不限定。如處理器內可儲存查閱表(Look Up Table)，並根據查閱表得出光斑大小值所對應的N值。而感光元件採用不同形狀尺寸及排列結構的感測單元時，查閱表或設定N值的方法亦可因應設計。又，感光元件將設定後群聚的N個感測單元的感測數據處理為一個像素的數據的算法亦可視需要採用適合的處理技術。
此外，群聚的N個感測單元亦不必然形成如圖3或圖5的正多邊形或對稱形狀；若最高像素解析度及處理器運算速度許可，當然亦能設定其所形成的幾何形狀更接近光斑的真正形狀。再者，設定模式下也能視需要以低於最高像素解析度來感測光斑圖樣，以增加處理器的整體效率。只要是雷射滑鼠依據光斑圖樣來調整其感光元件的像素解析度，達到提高處理器處理取得的像素數據的運算速度，並同時兼顧使用親和性的目的，皆不脫離本發明的技術範圍。
本發明上述實施例所揭露的雷射滑鼠及其像素數據的取得方法，是依據光斑圖樣來調整其感光元件的像素解析度，使處理器獲得最佳的運算速度，並同時避免發生光標移動不線性的情形。藉此，雷射滑鼠更不受使用環境限制外，亦能因應製造上的誤差問題而有效提高產品良率。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護範圍當視所附的權利要求範圍所界定者為準。
權利要求
1.一種雷射滑鼠，用以使用於表面上，該雷射滑鼠包括光源，用以產生同調光束；感光元件，於該表面反射該同調光束後，光斑圖樣是形成於該感光元件上，該感光元件包括多個感測單元，當該雷射滑鼠處於設定模式時，該感光元件感測該光斑圖樣以輸出第一光斑圖像，該第一光斑圖像的每個像素的數據是由對應的一個感測單元感測該光斑圖樣來得到；以及處理器，用以根據該第一光斑圖像的光斑大小值設定N值，N為正整數且實質上與該光斑大小值正相關，當該雷射滑鼠進入操作模式後，該感光元件感測該光斑圖樣以輸出第二光斑圖像，該第二光斑圖像的每個像素的數據是由對應的N個感測單元感測該光斑圖樣來得到，該處理器根據該第二光斑圖像以決定光標的移動。
2.根據權利要求1所述的雷射滑鼠，其中該感光元件為電荷耦合元件或互補金屬氧化物半導體感光元件。
3.根據權利要求1所述的雷射滑鼠，其中該N個感測單元為群聚的N個感測單元。
4.根據權利要求1所述的雷射滑鼠，其中該雷射滑鼠進入該操作模式後經預設周期，該雷射滑鼠是切換至該設定模式。
5.根據權利要求1所述的雷射滑鼠，還包括開關，是與該處理器電性連接，當該開關被觸發時，該雷射滑鼠是切換至該設定模式。
6.根據權利要求1所述的雷射滑鼠，其中當該雷射滑鼠切換至該設定模式時，該光源產生該同調光束。
7.根據權利要求1所述的雷射滑鼠，其中該光源為雷射二極體。
8.一種像素數據的取得方法，應用於感光元件，該感光元件包括多個感測單元，並用以感測光斑圖樣，該取得方法包括(a)根據該光斑圖樣以決定光斑大小值；(b)根據該光斑大小值設定N值，N為正整數且實質上與該光斑大小值正相關；以及(c)感測該光斑圖樣以輸出光斑圖像，該光斑圖像的每個像素的數據是由對應的N個感測單元感測該光斑圖樣來得到。
9.根據權利要求8所述的取得方法，其中該感光元件為電荷耦合元件或互補金屬氧化物半導體感光元件。
10.根據權利要求8所述的取得方法，其中該步驟(a)包括(a1)感測該光斑圖樣以輸出第一光斑圖像，該第一光斑圖像的每個像素的數據是由對應的一個感測單元感測該光斑圖樣來得到；及(a2)分析該第一光斑圖像以決定該光斑大小值。
11.根據權利要求8所述的取得方法，其中該N個感測單元為群聚的N個感測單元。
全文摘要
一種像素數據的取得方法，是應用於感光元件。感光元件包括數個感測單元，並用以感測光斑圖樣(speckle pattern)。首先，根據光斑圖樣以決定光斑大小值。接著，根據光斑大小值設定N值，N為正整數且實質上與光斑大小值正相關。最後，感測光斑圖樣以輸出光斑圖像，光斑圖像的每個像素的數據是由對應的N個感測單元感測光斑圖樣來得到。
文檔編號G06F3/038GK101082847SQ20061009232
公開日2007年12月5日 申請日期2006年6月1日 優先權日2006年6月1日
發明者姚良瑜, 宋維展 申請人:達方電子股份有限公司