CN106155359B - 具高追踪速度的光学导航装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用以控制显示装置上游标运作的光学导航装置。所述光学导航装置包括本体、基板、发光源、影像传感器以及处理模块，其中发光源、影像传感器以及处理模块分别设置于基板上。所述本体具有设有一开口的壳体，且该壳体内设有一容置空间。基板是设置于壳体的容置空间内。发光源用以产生一光线经由壳体的开口照射一导航平面。影像传感器与本体的长轴线成一预设角度的固定方向，并用以提取导航平面的多张影像，据以产生多张影像框架。处理模块根据所提取的该些影像框架的至少其中之一产生该光学导航装置相对于导航平面的移动信息。

Description

具高追踪速度的光学导航装置

技术领域

本发明有关于一种光学滑鼠装置，且特别是一种具高追踪速度的光学导航装置。

背景技术

光学导航装置，例如光学滑鼠，可通过追踪内建于光学导航装置的影像传感器与一导航平面(例如滑鼠垫或桌面)之间的相对移动来检测光学导航装置的移动信息，并将检测到的移动信息传送至一显示器的图形化使用者界面(graphical user interface)。

更详细地说，光学导航装置一般包括用以照亮位于光学导航装置下的导航平面的发光源，例如发光二极管(light emitting diode，LED)或是雷射二极管(laser diode，LD)，以供产生影像以及用以提取被发光源照射的导航平面的影像传感器。于光学导航装置因使用者操作而于导航平面移动时，发光源会依据光学导航装置内建的影像传感器的一影像提取频率以一固定频率开启照射导航平面。影像传感器则会感测导航平面反射光源照射的光线所产生的反射光线，据以提取对应导航平面的多张影像，以供光学导航装置追踪判断其相对于导航平面的位移量，据以控制显示屏幕上游标的运作。

于实务上，光学导航装置一般是由电池来供应运作所需的工作电力，故于设计光学导航装置时通常需要在追踪效益以及功耗之间做取舍。举例来说，当影像传感器的影像取样频率增加(亦即增加每秒提取影像的数量)时，光学导航装置越能快速提供精确的追踪结果，然而增加影像取样频率同时代表发光源开启的频率亦会随之增加，且亦会增加影像处理分析的运算负担，进而需消耗更多电力。因此，目前业界迫切需要一种可于多种不同类型的导航平面同时提供高精准度、高反应速度以及广泛围追踪速度且低功耗的光学导航装置设计。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种简单且低成本的光学导航装置改良设计，可有效提升光学导航装置的追踪速度。

本发明实施例提供一种用以控制显示装置上游标运作的光学导航装置。光学导航装置包括本体、基板、发光源、影像传感器以及处理模块。发光源、影像传感器以及处理模块分别设置于基板的下表面上。处理模块耦接于发光源以及影像传感器。本体具有设有一开口的壳体，且壳体内设有一容置空间。基板是设置于壳体的容置空间内。发光源用以产生一光线经由壳体的开口照射光学导航装置的导航平面。影像传感器用以根据影像提取频率提取导航平面反射光线所产生的反射光线的多张影像，以依序产生多张影像框架。影像传感器是以与本体的长轴线成一预设角度的固定方向所设置的。处理模块用以根据所提取的影像框架的至少其中之一产生光学导航装置相对于导航平面的移动信息。

本发明实施例提供一种光学滑鼠，包括滑鼠本体、基板、发光源、影像传感器以及处理模块。滑鼠本体具有一壳体，壳体具有一开口，且壳体内设有一容置空间。基板具有一下表面，且基本是设置于容置空间内。发光源、影像传感器以及处理模块分别设置于基板的下表面上。处理模块耦接于发光源以及影像传感器。发光源用以产生一光线经由壳体的开口照射光学导航装置的导航平面。影像传感器用以根据影像提取频率提取导航平面反射光线所产生的反射光线的多张影像，以依序产生多张影像框架。影像传感器是以与滑鼠本体的长轴线成一预设角度的固定方向所设置的。处理模块用以根据所提取的影像框架的至少其中之一产生光学导航装置相对于导航平面的移动信息。

根据上述本发明实施例，其中影像传感器是以与滑鼠本体的长轴线实质上成45度的固定方向所设置的。

综上所述，本发明实施例提供一种用以控制显示装置上游标的运作的光学导航装置，例如为光学滑鼠。光学导航装置的内部有与光学导航装置的长轴线成一预设角度的固定方向所设置的影像传感器，以使光学导航装置能够达到高追踪速度。旋转后的影像传感器可以较低影像提取频率达到未旋转的影像传感器的追踪速度，因此有效降低光学导航装置的功率消耗。此外，影像传感器的旋转处理可以于光学导航装置的组装过程中完成，从而不需额外增加制造成本或其他设计成本。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附附图仅系用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1A为本发明实施例提供的光学导航装置的透视示意图。

图1B为图1A的光学导航装置的影像传感器固定方向的俯视图。

图2为本发明实施例提供的光学导航装置的方块示意图。

图3为传统光学滑鼠的透视示意图。

图4为光学导航系统中传统光学滑鼠的操作示意图。

图5A与图5B分别为本发明实施例提供的光学导航装置的影像传感器与光学导航装置的长轴线成一预设角度的固定方向所设置的影像矩阵示意图。

图6为本发明实施例提供的处理模块的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1：光学导航装置

11：本体

111：壳体

12：基板

13：发光源

14、IM：影像传感器

141：感测阵列

143：感测电路

15：处理模块

151：影像处理单元

153：坐标转换单元

16：存储单元

17：通讯单元

LA：长轴线

SA：短轴线

F：特征

θ：角度

R：滚轮

P：按键

c：最大追踪距离

A1：影像感测阵列的X轴向

A2：影像感测阵列的Y轴向

DE1、DE2：方向

M、N：像素数量

具体实施方式

本发明实施例的附图是用以说明本发明的一般结构。然而，为了说明的目的，附图中部分结构的尺寸大小相较于其他结构被进行夸饰放大。本领域普通技术人员应了解相对性的术语或词汇如「上」或「之上」，如附图所示在本文中是用于描述结构或部分结构相对于另一结构的关系。应理解的是，这些相对性的术语涵盖除了附图中描述的面向外的不同的其他面向。例如，如果附图中的元件或装置被翻转和/或旋转，结构或描述的「上」或「之上」的结构或部分结构将变成「下」、「之下」、「左」、「右」、「前」或「后」等等。

本文中所使用的技术用语，如「在一角度」、「成某一角度」、「倾斜」的语词应解释为某一所述的参考点或物件成任何角度，其并非与该参考点或物见完全平行或完全垂直。

本发明实施例提供一种崭新的、简单及低成本的光学导航装置(例如光学滑鼠)的结构设计，其可以提高和增加光学导航装置于各种不同的导航平面的追踪效能，同时将执行跟踪功能时所消耗的功率最小化。

关于光学导航装置的实际结构以及基本操作方式与原理包含影像提取与分析运作、位移计算与游标控制等为本发明所属技术领域的技术人员所熟知的技术且并非本发明所着重的部分，故于本文中不再赘述，其后仅针对与本案发明核心概念相关技术部分进行说明。

请同时参阅图1A与图1B，图1A绘示本发明实施例提供的光学导航装置的透视图，图1B绘示图1A的光学导航装置的影像传感器固定方向的俯视图。

光学导航装置1，例如光学滑鼠或其他光学动作追踪器，用以控制一显示装置(图未示)上所显示的游标运作或图形化使用者界面。具体来说，光学导航装置1是操作于导航平面(例如为滑鼠垫或桌面)，并检测光学导航装置1相对于导航平面的移动运作。光学导航装置1会将检测到的动作传送至显示装置，据以控制显示装置上所显示的游标的运作或图形化使用者界面的操作。

光学导航装置1包括本体11(例如为光学滑鼠的滑鼠本体)、基板12。本体11具有一长轴线LA以及一短轴线SA，其中长轴线LA与短轴线SA相互垂直。本体11的长轴线LA平行于光学导航装置1的移动方向。

本体11进一步包括具有一开口的壳体111，其中所述开口是设置于壳体111的底面。壳体111内更设有一容置空间。

基板12是设置于壳体111的容置空间内，且基板12具有一下表面。基板12可以为半导体安装基板(semiconductor mounting substrate)、印刷电路板(printed circuitboard)、或是有线电路板(wired board)。

光学导航装置1另包括供使用者操作的滚轮R以及两个按键P，且滚轮R与两个按键P是分别设置于壳体111上。滚轮R以及按键P为本发明所属技术领域普通技术人员所了解传统光学滑鼠的构成元件，因此，相关技术描述除为了清楚描述光学导航装置1的运作外，将在此省略。

光学导航装置1的内部细部结构及电路设置并未示出于图1A与1B，光学导航装置1的内部细部结构及电路设置可以依实际需求进行变动，本发明并不以此做为限制。因此，值得一提的是，图1A与图1B是一个可携式光学滑鼠来作说明，但应当理解的是，所描述架构亦可适用于其他种类或架构的滑鼠，例如有线光学滑鼠。图1A与1B仅用于说明光学导航装置1中影像传感器14的设置方向，本发明并不以此为限。

为进一步描述光学导航装置1的内部连接关系，请阅图2并同时参阅图1A及图1B。图2绘示本发明实施例提供的光学导航装置的方块示意图。

如图2所示，光学导航装置1包括发光源13、影像传感器14、处理模块15、存储单元16以及通讯单元17。发光源13、影像传感器14、处理模块15、存储单元16以及通讯单元17分别设置于基板12的下表面。发光源13、影像传感器14、存储单元16以及通讯单元17分别耦接于处理模块15。

发光源13用以以一预设频率下产生一光线，并经由壳体111上的开口照射光学导航装置1所运作的导航平面。发光源13用以根据光学导航装置1的实际运作需求发射不可见光或可见光。发光源13包括一个或多个发光二极管(Light-emitting diode，LED)、雷射二极管(Laser diode，LD)、有机二极管(Organic LED，OLED)或者任何其他适合的发光元件，本发明并不以为限。

影像传感器14用以根据预设的影像提取频率依序提取对应导航平面经由开口反射光线所产生的多张影像，以依序产生多张影像框架。发光源13照射的预设频率可以是根据预设的影像提取频率来进行调整设置的。

如图1B所示，影像传感器14进一步包括用以提取对应导航平面的影像的影像阵列141以及用以控制影像阵列141运作的感测电路143。于一实施例中，影像阵列141与感测电路143可集成设置于一单芯片(single integrated circuit)中。而在其他实施例中，单芯片亦可通过设计而具有其他附加功能包括影像解析或信号传输(例如通讯单元17的功能)等等。

具体来说，请参阅图3，图3绘示传统光学滑鼠的透视示意图。如图3所示，于传统光学滑鼠的结构中，影像传感器IM的放置方向一般会被设置成与传统光学滑鼠的移动方向相同，亦即影像传感器IM的影像阵列的X轴方向会与传统光学滑鼠的长轴线LA平行，而影像传感器IM的影像阵列的Y轴方向则会与传统光学滑鼠的短轴线SA平行。

由于光学滑鼠的设计者并不知道光学滑鼠于使用时较常移动的方向，因此传统光学滑鼠内建的影像传感器IM一般会被设定成以相同距离(即相同像素数量)沿各张影像框架中的X轴向与Y轴向进行特征追踪运作。换句话说，传统光学滑鼠的设计者会根据影像传感器IM的影像阵列大小，对应调整设定相同的X与Y轴向追踪速度。此外，为了简化相关性的计算，传统光学滑鼠的相关性计算通常会是以各提取的影像框架的中心为基础点向各个方向延伸一特定距离来进行计算，亦即以圆形追踪方式来进行相关性计算。以此种方式计算相关性，各影像框架中角落区域(例如为影像阵列的角落区块)会被忽略或是不被利用于相关性计算中。影像传感器IM于任何方向的追踪距离为影像阵列的中心像素至影像阵列于水平(X轴方向)或垂直方向(Y轴方向)上离中心像素最远的像素之间的距离(例如影像阵列的中心与边缘之间的像素数量)乘上影像阵列的中心与边缘之间各像素的大小。

然而，如图4所示，于终端使用者以光学滑鼠于电脑上进行操作时，使用者经常会如方向DE1及DE2所绘示，沿着光学滑鼠的短轴线方向(例如X轴方向)移动光学滑鼠。换句话说，终端使用者经常会是左右移动滑鼠本体来于电脑进行相关操作。

请复参阅图1B，于传统光学滑鼠的影像传感器IM的传统结构相异，本发明实施例所述的影像传感器14是以与本体11的长轴线LA成一非零角度(亦即成预设角度θ)的固定方向所设置的。详细地说，如图1B所示，所述影像传感器14通过安装设置方式，其影像阵列141的Y轴A2与本体11的长轴线LA之间具有预设角度θ，而影像阵列141的X轴向A1与本体11的短轴线SA之间的具有预设角度θ。

所述预设角度θ于本实施例中可界于0至90度之间，且其可以是依光学导航装置1的实际应用需求来设置。在一实施方式中，影像传感器14可以是与本体11的长轴线LA实质上成45度的固定方向来设置。

关于如何通过将影像传感器14固定设置成与本体11的长轴线LA之间具45度夹角来增强光学导航装置1的追踪速度会于后续实施例中进一步说明，故于此不再进行说明。

于一实施方式中，光学导航装置1可进一步包括传感器放置座(图未示)。所述传感器放置座是固定于基板12上，且传感器放置座可以是通过焊接或其他安装固定技术固定于基板12上。传感器放置座是以与本体11的长轴线LA之间成预设角度θ来设置的。影像传感器14则是被安装于或放置于传感器放置座中，使得影像传感器14与本体11的长轴线LA成预设角度θ的定向。传感器放置座亦可根据不同的光学导航装置1以手动的方式，一个角度一个角度地逐度调整。于另一实施方式中，影像传感器14也可以是以焊接技术(例如表面安装技术(surface mount technology，SMT))直接固定于基板12上。

此外，上述的影像提取频率可以是依据光学导航装置1的运作需求(例如追踪操作的运作需求)来对应进行调整。更具体地说，光学导航装置1的影像提取频率可以是根据光学导航装置1的移动速度进行配置。在一实施例中，影像提取频率可依据光学导航装置1的实际操作需求(例如追踪速度、功率限制、追踪精准度、导航平面亮度等)而被设定为每秒800影像框架(fps)至每秒8000张影像框之间。同样地，影像传感器14的影像阵列141中每个像素尺寸的实际大小亦可根据光学导航装置1的运作需求或制程能力来进行设计。

影像传感器14可以电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)影像传感器或者(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)影像传感器来实施，本发明技术领域普通技术人员应能根据实际应用需求来进行调整设置，本发明并不以此为限。

在一实施例中，影像传感器14可进一步包括至少一个透镜，设置于影像传感器14与导航平面之间。所述透镜用以将自导航平面反射并通过壳体111的开口的反射光线引导至影像传感器14的有源影像感测阵列(active imaging array)上。换句话说，透镜是用以将反射光线自导航平面导引至影像传感器14。

处理模块15用以根据至少一影像框架分析光学导航装置1相对于导航平面的移动。更具体地说，处理模块15于光学导航装置1被操作而于导航平面移动时，计算光学导航装置1的相对位移与移动速度(亦即为相对移动的速度和方向)，并产生光学导航装置1相对于于导航平面的移动信息(例如光学导航装置1的移动向量)。

在一实施例中，处理模块15可以是比较影像传感器14所提取的影像，并利用相关性计算方式判断各连续影像框架之间共同特征(例如光图案)的相对移动。应用于光学导航装置1的相对移动信息的影像相关性演算技术为本发明技术领域中普通技术人员所熟知的技术，故于此不再赘述。

简单来说，在光学导航装置1的运作过程中，处理模块15会控制发光源13照射导航平面，并同时驱动影像传感器14根据预设的影像提取频率依序提取多个影像，据以产生多张影像框架。处理模块15接着根据至少一影像框架来计算光学导航装置1相对于导航平面的相对位移，以产生光学导航装置1的移动信息。而后，处理模块15会驱动通讯单元17传送移动信息至显示装置，以控制显示装置上显示的游标的运作或图形化使用者界面的操作。

值得一提的是，处理模块15用以根据不同的应用或导航平面的亮度来调整设定发光源13每次的发光时间长度。存储单元16用以储存所提取影像像素信息、设置的预设角度θ以及计算获取的移动信息。附带一提的是，预设角度θ可以在光学导航装置1出厂前通过固件设计方式预先写入存储单元16中。

以下将进一步详细说明旋转影像传感器14如何提高光学导航装置1的追踪的效能。请参照图5A，图5A绘示本发明实施例提供的光学导航装置的影像传感器的有源影像感测阵列与光学导航装置的长轴线成45度的固定方向设置的示意图。图5A绘示出了影像传感器14具有M×M有源影像感测阵列(例如，8×8有源影像感测阵列)，其中M为正整数。有源影像感测阵列中各个像素用以感测及提取影像。如前述，影像传感器14是以与本体11的长轴线LA成45度的固定方向所设置。

如前述，图3所述的传统光学滑鼠的影像传感器被设定于各格提取的影像中，沿各追踪方向追踪相同距离量，因此有源影像感测阵列的感测区常常未被充分利用(例如有源影像感测阵列的角落区域未被利用)，而由图5A可以得知本案与图3并不相同，于本实施例中光学导航装置1于每张影像框架追踪特征F(例如光图案)的最小追踪距离量为M/2或4个像素乘各该像素的尺寸的以及最大追踪距离量为或个像素乘以各该像素尺寸。最大追踪距离是基于三角形定理所计算，例如利用45-45-90度的定义及特性来计算。换句话说，通过将影像感应器14与本体11的长轴线LA实质上成45度的固定方向设置不仅可以有效地完全利用有源影像感测阵列中最长区域(亦即沿着对角线的区域)，更藉由提高长轴线LA与短轴线SA追踪距离至1.41倍，提升本体11的长轴线LA与短轴线SA的追踪效能，而光学导航装置1于着其他方向移动时的追踪效能则与未将影像传感器旋转的传统光学滑鼠的追踪效能相等。另，如图4所示，终端使用者于实际操作光学导航装置1时，通常会沿着短轴线SA的方向移动，因此增加沿着短轴线SA方向的追踪距离，可大大提升光学导航装置1整体的追踪效能。

在另一实施例中，影像传感器14可具有矩阵形状的有源影像感测阵列或者如图5B所示N×M的有源影像感测阵列(例如8×10的有源影像阵列)，其中M与N为正整数。光学导航装置1的沿短轴线SA或长轴线LA追踪特征F(例如光图案)于每张影像框架的最大追踪距离c根据毕达哥拉斯定理(Pythagorean theorem)为在M＝8、N＝10的实施例中为6个像素乘上各个像素大小，而每张张影像框架的最小追踪距离可被设定为最短侧的像素的一半，亦即4个像素。

简单来说，相较于具有未旋转影像传感器的传统光学滑鼠，光学导航装置1可以在相同的影像提取频率与影像感测阵列大小下达到更高的追踪速度(即影像传感器14于每张影像框架的追踪距离乘以影像提取频率)。同样地，具旋转后的影像传感器14的光学导航装置1亦可使用较低的影像提取频率产生与具有未旋转影像传感器相同的追踪速度，从而大幅度地减少影像传感器进行追踪运作时产生的功率消耗。

由于当影像传感器14被旋转时，其坐标系统也会同样被旋转，因此光学导航装置1所分析及产生的相对位移向量亦同样会被旋转，亦即光学导航装置1的相对位移向量与显示装置的坐标系统并不符合。因此，为了正确且精确地控制显示装置上显示的游标运作或显示装置上显示的图形使用者界面的操作，不是调整相关性演算法就是需要校准或校正影像传感器的坐标系统。因此，本发明进一步提供用于坐标校准与位移计算的几种技术。

在一实施例中，影像传感器14可反向旋转所提取的多张影像并产生基于影像传感器14与本体11的长轴线L之间的预设角度的影像框架，以供处理模块15作进一步的影像处理。而在另一实施例中，影像传感器14可以是输出原始影像的影像框架至处理模块15，而由处理模块15依据影像传感器14被旋转的角度(亦即预设角度θ)反向旋转所接收到的影像框架，据以加快影像提取过程。

于再一实施例中，处理模块15可被设定在将计算获取的位移向量传送至显示装置之前，利用一旋转矩阵对以至少一个影像框架所计算光学导航装置1相对于导航平面的位移向量进行坐标转换。

请同时参阅图6并同时参阅图1A以及图2，图6绘示本发明实施例提供的处理模块的功能方块示意图。在本实施例中，处理模块15包括影像处理单元151以及坐标转换单元153。影像处理单元151用以对自影像传感器14接收的影像框架执行关于影像滤波追踪处理(例如使用数字轮廓移除(DCR)滤除噪声)以及影像相关性计算等的影像处理，据以产生光学导航装置1相对于导航平面的第一位移向量并将第一位移向量传送给坐标转换单元153。

坐标转换单元153用以对光学导航装置1的第一位移向量执行坐标转换并产生第二位移向量更具体地说，坐标转换单元153用以利用旋转矩阵来旋转第一位移向量以进行坐标转换并产生第二位移向量所述旋转矩阵是根据影像传感器14与本体11的长轴线LA之间的预设角度θ来设定。

第一位移向量与第二位移向量之间的关系可以数学式(1)来表示，

其中表示第一位移向量；表示第二位移向量；表示旋转矩阵。旋转矩阵如下数学式(2)表示，

其中表示旋转矩阵；θ表示影像传感器14与本体11的长轴线LA之间的预设角度。

举例来说，若影像传感器14与本体11的长轴线LA之间成45度定向，旋转矩阵则可表示为第二位移向量则可表示为另举例来说，若影像传感器14是与本体11的长轴线LA之间为成65度定向，旋转矩阵则可表示为第二位移向量则可表示为以此类推。

处理模块15随后根据坐标转换计算后的第二位移向量产生光学导航装置1的移动信息。处理模块15更进一步将移动信息储存于存储单元16，并将移动信息传送至显示装置。

另外，旋转矩阵可以根据所配置的预设角度预先以固件写入方式储存于存储单元16，以供坐标转换单元153读取并对应执行坐标转换。

在另一实施例中，显示装置可以被设定成对自光学导航装置1收到的位移向量施以坐标转换，据以减少光学导航装置1的运算负担。也就是说，光学导航装置1可在不作任何坐标校正(例如反向旋转)之下，以影像传感器14的坐标系统计算相对于导航平面的位移向量，并直接地根据计算获取得位移向量产生移动信息，而后再通过通讯单元17将移动信息传送至显示装置。显示装置随后再对所接收到的移动信息执行坐标转换，并对应控制游标运作或图形化使用者界面的操作。

值得一提的是，处理模块15的功能可以由通过以固件方式将所需的相关程序码写入于一处理芯片，并将该处理芯片设置于光学导航装置1。处理芯片可以包括微控制器或嵌入式控制器，然而处理模块15仅以此做实施说明，本发明并不以此为限。本发明实施例的存储单元16可为易失性存储器(volatile memory)或是非易失性存储器(non-volatilememory)，例如快闪存储器(flash memory)，例如快闪存储器(Memory flash)、只读存储器、只读存储器(read-only memory，ROM)或是随机存取存储器(random access memory，RAM)，但本发明不以此为限。通讯单元17可以有线传输接口架构(例如来USB传输接口架构或是PS/2传输接口架构来实现，或是无线传输接口架构，例如蓝牙传输接口架构或是Wi-Fi传输接口架构来实现。通讯单元17实际的类型、结构和/或实施方式可根据光学导航装置1的类型或结构来进行设置，本发明并不以此为限。此外，在一实施例中，处理模块15、影像传感器14、存储单元16及或通讯单元17可以整合于单一芯片中。

值得一提的是，光学导航装置1的内部结构可以根据实际应用所需结及/或运作需求来进行变化。因此，图2仅用说明光学导航装置1的一种实施方式，并非用以限制本发明。图5A和图5B仅用以说明具不同影像阵列大小的影像传感器14的运作方式，亦并非用以限制本发明。同样地，图6仅用以说明处理模块15的实施方式，亦并非用以限制本发明。

光学导航装置1的影像传感器14与本体11的长轴线LA成不同角度的定向于不同种类的导航平面的追踪效能提供于表1。

表1

由表1可以得知，影像传感器14的追踪速度于不同类型反射性表面或黑表面于影像传感器14是与本体11的长轴线LA成45度定向设置时为最好的。实验结果证明，影像传感器14的追踪速度于影像传感器14旋转成特定角度，于不同的类型导航平面可提高约30～40％。

综上所述，本发明实施例提供的光学导航装置通过将内建的影像传感器与光学导航装置的长轴线成预设角度定向设置可有效提高提高光学导航装置的追踪速度。也就是说，在相同大小的影像感测阵列下，经旋转的影像传感器的追踪速度比非旋转的影像传感器的追踪速度快。具旋转后的影像传感器的光学导航装置可以较低的影像提取频率达到相同的追踪速度，故可进一步减少追踪运作所需的功率消耗。

此外，通过改变影像传感器的设置方向提升追踪速度的核心概念可应用于任何类型的光学导航装置中的影像传感器。此外，旋转影像传感器的过程或供续可于光学导航装置的组装过程中完成，从而不需增加额外的制造或其他设计成本。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

Claims (17)

1.一种光学导航装置，用以控制一显示装置上一游标的运作，其特征在于，该光学导航装置包括：

一本体，具有一壳体，该壳体具有一开口，该壳体内设有一容置空间；

一基板，该基板具有一下表面，且该基板是设置于该容置空间内；

一发光源，设置于该基板的该下表面，该发光源用以产生一光线经由该壳体上该开口照射该光学导航装置所运作的一导航平面；

一影像传感器，倾斜地设置于该基板的该下表面，该影像传感器用以根据一影像提取频率提取该导航平面反射该光线所产生的一反射光线的多张影像，以依序产生多张影像框架，其中一预设角度设置在水平面方向上的该本体的一长轴线以及该影像传感器的一Y轴向之间，该光学导航装置的一长轴与一短轴的方向与该基板的一长轴与一短轴的方向相同；以及

一处理模块，设置于该基板的该下表面，该处理模块耦接于该发光源及该影像传感器，且该处理模块用以根据所提取的所述多张影像框架的至少其中之一产生该光学导航装置相对于该导航平面的一移动信息，该处理模块还包括一坐标转换单元，用以对计算所获取该光学导航装置相对于该导航平面的一第一位移向量进行坐标转换，以产生一第二位移向量；其中该光学导航装置的该移动信息是依据该第二位移向量所产生的，其中该坐标转换单元是通过一旋转矩阵来对该第一位移向量进行坐标转换，以产生该第二位移向量，其中该旋转矩阵是依据该影像传感器与该本体的该长轴线之间所成的该预设角度固定方向来设定的。

2.如权利要求1所述的光学导航装置，其中该影像传感器与该本体的该长轴线成非零角度的固定方向。

3.如权利要求1所述的光学导航装置，其中该预设角度是界于0至90度之间。

4.如权利要求3所述的光学导航装置，其中该影像传感器以与该本体的该长轴线成45度的固定方向所设置的。

5.如权利要求1所述的光学导航装置，其中该影像传感器依据该影像传感器与该本体的该长轴线的间的该预设角度反向转动后所提取的所述多张影像，以产生所述多张影像框架。

6.如权利要求1所述的光学导航装置，其中该影像传感器具有M×M有源影像感测阵列，其中M为正整数。

7.如权利要求6所述的光学导航装置，其中该影像传感器为一电荷耦合元件影像传感器或是一互补金属氧化半导体影像传感器。

8.如权利要求1所述的光学导航装置，还包括：

一透镜，设置于该影像传感器与该导航装置之间，该透镜用以将该反射光线自该导航平面导引至该影像传感器。

9.如权利要求1所述的光学导航装置，还包括：

一传感器放置座，固定于该基板，且该传感器放置座是以与该本体的该长轴线成该预设角度的固定方向所设置的；

其中该影像传感器是通过固定设置于该传感器放置座，而与该本体的该长轴线之间成该预设角度。

10.如权利要求1所述的光学导航装置，其中该光学导航装置将该移动信息传送至该显示装置，以控制该显示装置上该游标的运作。

11.一种光学滑鼠，其特征在于，包括：

一滑鼠本体，具有一壳体，该壳体具有一开口，该壳体内设有一容置空间；

一基板，该基板具有一下表面，且该基板是设置于该容置空间内；

一发光源，设置于该基板的该下表面，该发光源用以产生一光线经由该壳体上该开口照射该光学滑鼠所运作的一导航平面；

一影像传感器，倾斜地设置于该基板的该下表面，用以根据一影像提取频率提取该导航平面反射该光线所产生的一反射光线的多张影像，以依序产生多张影像框架，一预设角度设置在水平面方向上的该本体的一长轴线以及该影像传感器的一Y轴向之间，该光学滑鼠的一长轴与一短轴的方向与该基板的一长轴与一短轴的方向相同；以及

一处理模块，设置于该基板的该下表面，该处理模块耦接于该发光源及该影像传感器，且该处理模块用以根据所提取的所述多张影像框架的至少其中之一产生该光学滑鼠相对于该导航平面的一移动信息，该处理模块还包括一坐标转换单元，用以利用一旋转矩阵来对计算所获取该光学滑鼠相对于该导航平面的一第一位移向量进行坐标转换，据以产生一第二位移向量，其中该旋转矩阵是依据该影像传感器与该滑鼠本体的该长轴线所成的该预设角度来设定的，该光学滑鼠的该移动信息是依据该第二位移向量所产生的。

12.如权利要求11所述的光学滑鼠，其中该影像传感器具有M×M有源影像感测阵列，其中M为正整数。

13.如权利要求12所述的光学滑鼠，其中该影像传感器为一电荷耦合元件影像传感器或是一互补金属氧化半导体影像传感器。

14.一种光学滑鼠，其特征在于，包括：

一滑鼠本体，具有一壳体，该壳体具有一开口，该壳体内设有一容置空间；

一基板，该基板具有一下表面，且该基板是设置于该容置空间内；

一发光源，设置于该基板的该下表面，该发光源用以产生一光线经由该壳体上该开口照射该光学滑鼠运作的一导航平面；

一影像传感器，倾斜地设置于该基板的该下表面，用以根据一影像提取频率提取该导航平面反射该光线所产生的一反射光线的多张影像，以依序产生多张影像框架，一45度角设置在水平面方向上的该本体的一长轴线以及该影像传感器的一Y轴向之间，该光学滑鼠的一长轴与一短轴的方向与该基板的一长轴与一短轴的方向相同；以及

一处理模块，设置于该基板的该下表面，该处理模块耦接于该发光源及该影像传感器，且该处理模块用以根据所提取的所述多张影像框架的至少其中之一产生该光学滑鼠相对于该导航平面的一移动信息，其中该处理模块还包括一坐标转换单元，用以利用一旋转矩阵来对计算所获取该光学滑鼠相对于该导航平面的一第一位移向量进行坐标转换，据以产生一第二位移向量，其中该旋转矩阵是依据该影像传感器与该滑鼠本体的该长轴线所成的该45度角来设定的，该光学滑鼠的该移动信息是依据该第二位移向量所产生的。

15.如权利要求14所述的光学滑鼠，其中该第二位移向量是利用下列公式来计算获取的，

其中表示该第一位移向量；表示该第二位移向量；表示该旋转矩阵，且为

16.如权利要求14所述的光学滑鼠，其中该影像传感器具有M×M有源影像感测阵列，其中M为正整数。

17.如权利要求16所述的光学滑鼠，其中该影像传感器为一电荷耦合元件影像传感器或是一互补金属氧化半导体影像传感器。