CN108279811B - 光学导航系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种光学导航系统，该光学导航系统包含光源、第一感光单元、第二感光单元、控制单元和处理单元。所述光源用以发出预设波长的光。所述第一感光单元用以接收工作表面反射所述预设波长的反射光。所述第二感光单元覆盖有镀膜以滤除所述预设波长的光。所述控制单元用以控制所述光源、所述第一感光单元和所述第二感光单元以在所述光源开启时同时曝光所述第一感光单元和所述第二感光单元。所述处理单元用以从所述第一感光单元和所述第二感光单元分别读取第一图像数据和第二图像数据并据此判断环境光模式或提起模式。

Description

光学导航系统及其检测方法

本申请是申请号为201310659068.6、申请日为2013年12月09日、名称为“适于环境光与提起检测的光学导航系统及其检测方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明关于一种光学导航系统，特别关于一种可检测环境光和提起的光学导航系统及其检测方法。

背景技术

已知光学导航系统中，例如光学鼠标通常具有光源、图像感测器和处理单元。当使用者在工作表面上操作所述光学鼠标时，所述光源发光至所述工作表面且所述图像感测器接收所述工作表面的反射光。所述光学鼠标的所述处理单元可根据所述图像感测器所连续获取的图像计算对应所述使用者操作的移动数值并转换所述移动数值为电子信号。主机则根据所述电子信号相对控制光标动作。

然而，所述光学鼠标在运作时，可能会因为所述使用者的操作而离开所述工作表面，若所述光学鼠标仍持续获取所述工作表面的不精确的图像，所述处理单元则会计算出一个不正确的移动数值而造成误操作(misoperation)，例如所述光标抖动(cursorjitter)。

为了在所述光学导航系统离开所述工作表面时停止计算位移并降低功率损耗，美国专利第8,044,936号，标题为“光学导航装置及其操作方法(OPTICAL NAVIGATION DEVICEAND METHOD OF OPERATING THE SAME)”，披露一种光学导航装置，其可检测所述光学导航装置是否离开工作表面以防止误操作并减少不必要的功率损耗。图1为所述现有技术所提出的时序图，其时序控制由有效帧Fa和暗帧Fd依次重复组成，其中，所述有效帧Fa包含第一区间P1和第二区间P2；所述暗帧Fd包含第三区间P3和第四区间P4。所述第一区间P1为亮曝光区间(也即光源开启时曝光感光单元)；所述第二区间P2为读出亮图像区间；所述第三区间P3为暗曝光区间(也即光源关闭时曝光所述感光单元)以及计算位移区间；所述第四区间P4为读出暗图像区间。所述现有技术在所述有效帧Fa的后插入所述暗帧Fd以得到暗图像亮度，并利用所述暗图像亮度与所述有效帧Fa的亮图像亮度作比较来检测所述光学导航装置是否被抬起。

然而，光学导航系统根据连续的亮图像来计算位移，所述现有技术通过在两张亮图像之间插入一张暗图像来检测提起的方法会造成两张亮图像的时间间距拉长而造成频率(或频宽)降低的问题。高速光学导航系统中(例如游戏鼠标)，为了同时支援提起检测并维持相同频宽，便需要一个相对高的有效帧频率。因此，若使用前述已知方法并欲维持相同追踪速度，则会增加所述光学导航系统的功率损耗。

有鉴于此，本发明提出一种通过改进感光元件时序控制以检测环境光和提起的光学导航系统及其检测方法。

发明内容

本发明的目的在提供一种可检测环境光和提起的光学导航系统及其检测方法，其可在维持原有光学导航系统的追踪帧率(tracking frame rate)的前提下达成环境光和提起检测的目的。

本发明另一目的在提供一种可检测环境光和提起的光学导航系统及其检测方法，其具有防止光学导航系统误操作的功效。

本发明另一目的在提供一种可检测环境光和提起的光学导航系统及其检测方法，其具有减少光学导航系统的功率消耗的功效。

为达上述目的，本发明提供一种光学导航系统的检测方法，其利用感光单元的多个像素重复地获取图像帧，且相对每一个所述图像帧具有第一期间和第二期间。所述检测方法包含下列步骤：在第一图像帧的所述第一期间开启光源并曝光所述感光单元的所述多个像素；在所述第一图像帧的所述第二期间从所述感光单元读取第一图像数据，其中所述第一图像数据具有第一光强度；在所述第一图像帧的所述第二期间关闭所述光源并曝光所述感光单元的部分像素；在第二图像帧的所述第一期间从所述感光单元的所述部分像素读取第二图像数据，其中所述第二图像数据具有第二光强度；计算所述第一光强度与所述第二光强度的差异值；以及当所述差异值小于阈值时，进入提起模式，其中，所述第二图像帧为所述第一图像帧的接续图像帧。

本发明还提供一种光学导航系统，该光学导航系统用以在工作表面上操作并包含光源、感光单元、控制单元和处理单元。所述光源用以在每一个图像帧期间依次启闭。所述感光单元用以接收所述工作表面反射所述光源的光。所述控制单元用以控制所述光源和所述感光单元以在所述光源开启时曝光所述感光单元的全部像素阵列并在所述光源关闭时仅曝光所述感光单元的部分像素阵列。所述处理单元用以在所述光源关闭时从所述感光单元的全部像素阵列读取第一图像数据并在曝光所述部分像素阵列后从所述感光单元的所述部分像素阵列读取第二图像数据，其中，在所述处理单元读取所述第一图像数据的同时，所述控制单元曝光所述感光单元的所述部分像素阵列。所述第一图像数据具有第一光强度且所述第二图像数据具有第二光强度，当所述处理单元判断所述第一光强度与所述第二光强度的差异值小于阈值时，进入提起模式。

一实施例中，处理单元可连续读取所述第一图像数据和所述第二图像数据。

一实施例中，读取所述感光单元的第一部分的所述第一图像数据的同时暗曝光所述感光单元的第二部分，以缩短数据读取所需的总时间。

一实施例中，所述第一感光单元和所述第二感光单元耦接相同或不同的驱动电路和读取电路。当以不同驱动电路或读取电路耦接所述第一感光单元和所述第二感光单元时，所述第一感光单元和所述第二感光单元可同时或依次动作。此外，所述第一感光单元和所述第二感光单元可具有共平面或彼此独立的感光面。

本发明实施例的光学导航系统可通过感光元件和控制时序的改进以检测环境光和提起，在不降低所述光学导航系统的追踪帧率的前提下达到抑制误判位移输出的效果。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1显示已知光学导航装置的时序图；

图2显示本发明一实施例的光学导航装置的示意图；

图3显示本发明第一实施例的感光单元的示意图；

图4显示本发明第一实施例的光学导航系统的检测方法的时序图；

图5显示本发明第一实施例的光学导航系统的检测方法的流程图；

图6显示本发明第二实施例的感光单元的示意图；

图7显示本发明第二实施例的光学导航系统的检测方法的时序图；

图8显示本发明第二实施例的光学导航系统的检测方法的流程图。

附图标记说明

1 光学导航系统

10 光源

12、12’ 感光单元

121 第一感光单元

122 第二感光单元

14 控制单元

15 导航单元

16 处理单元

F1 第一图像帧

F2 第二图像帧

Fa 有效帧

Fd 暗帧

Iref 参考光强度

Lthr 阈值

P1、T1 第一区间

P2、T2 第二区间

P3 第三区间

P4 第四区间

G1、G3 像素阵列

G2 部分像素阵列

G4 未覆膜像素阵列

G5 覆膜像素阵列

S 工作表面

S01-S54 步骤。

具体实施方式

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，作详细说明如下。此外，在本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，在此提前说明。

下列说明中，将以实施例说明本发明的光学导航系统。然而，本发明的实施例并不限定在任何特定环境、应用或实施方式。因此，下列各实施例的说明仅为用以说明，并非用以限定本发明。可以了解的是，与本发明不直接相关的构件已省略而未显示在下列实施例和图示中。

图2显示本发明一实施例的光学导航系统1的示意图。所述光学导航系统1用以在工作表面S上操作。所述光学导航系统1包含光源10、感光单元12、控制单元14、导航单元15和处理单元16。所述光源10和所述感光单元12电性连接至所述控制单元14，而所述控制单元14和所述导航单元15电性连接至所述处理单元16。使用者(未绘示)可通过手掌或多个手指移动所述光学导航系统1，所述导航单元15可根据所述光学导航系统1相对在所述工作表面S产生移动数值(movement value)至主机(未绘示)以完成对应动作或执行预设指令。本实施例中，所述光学导航系统1可为光学鼠标；其他实施例中，所述光学导航系统1可为雷射鼠标或复合式指向装置。此外，所述导航单元15或所述控制单元16可包含在所述处理单元16内。

所述光源10用以发出预设波长的光，所述预设波长系指中心波长，例如为650奈米的红色可见光、450奈米的蓝色可见光或其他不可见光。本实施例中，所述光源10为发光二极体(LED)；其他实施例中，所述光源10可为雷射二极体(LD)或其他主动光源。

所述感光单元12用以接收所述工作表面S反射所述预设波长的反射光以连续获取并输出图像数据，其中，所述感光单元12耦接至所述控制单元14的至少一个驱动电路(未绘示)并具有像素阵列G1，如图3所示。必须说明的是，所述像素阵列G1仅示例性地显示为5×5像素阵列。一实施例中，所述感光单元12较佳为主动式感测器，例如互补式金氧半导体(CMOS)图像感测器，但并不以此为限。必须说明的是，为了有效搜集所述工作表面S所反射的光，所述光学导航系统会设置透镜(未绘示)或其他光学设计以使所述感光单元12可充分获取所述工作表面S所反射的光。必须说明的是，图3仅以像素阵列G1表示所述感光单元12，所述感光单元12还包含有电荷储存单元用以储存所述像素阵列G1的检测电荷、放大单元用以放大所述像素阵列G1的检测信号以及快门用以控制所述像素阵列G1的曝光；其中，所述电荷储存单元、放大单元和快门可相对一个或数个像素配置。

所述控制单元14用以控制所述光源10和所述感光单元12的运作，例如所述光源10开启时曝光所述感光单元12(称之为亮曝光)。此外，当所述光源10关闭时，所述控制单元14也可曝光所述感光单元12(称之为暗曝光)。本实施例中，所述控制单元14独立在所述处理单元16之外。其他实施例中，所述控制单元14可内嵌在所述处理单元16中并由所述处理单元16直接控制所述光源10和所述感光单元12。

所述处理单元16例如可为数位信号处理器(DSP)或其他可用以处理图像数据的处理装置，其用以读取所述感光单元14所连续获取的图像数据，其中，所述图像数据从所述感光单元12的所述像素阵列G1产生。更详而言之，所述处理单元16用以对所述图像数据进行后处理，例如根据所述图像数据计算图像数据光强度并据以决定工作模式。本实施例中，所述处理单元16计算位移的方式已为已知，例如可利用图像间相关性(correlation)来计算位移，故在此不再赘述。例如一种实施例中，所述处理单元16依次读取每列所述像素阵列G1，例如从第一列的第一个像素读取至最后一个像素后，再依次读取下一列的每个像素，直到最后一列的最后一个像素为止。

图4显示本发明第一实施例的光学导航系统1的检测方法的时序图，其中显示所述光源10在每一图像帧期间依次启闭。请同时参照图2、3和4，所述检测方法利用所述感光单元12重复的获取图像帧(例如此处以第一图像帧F1和第二图像帧F2说明)且相对每一个所述图像帧具有第一期间T1和第二期间T2，并包含下列步骤：在第一图像帧F1的所述第一期间T1开启所述光源10并曝光所述感光单元12的全部像素阵列；在所述第一图像帧F1的所述第二期间T2从所述感光单元12读取第一图像数据；在所述第一图像帧F1的所述第二期间T2关闭所述光源10并曝光所述感光单元12的部分(部份像素阵列)；以及在第二图像帧F2的所述第一期间T1从所述感光单元12的所述部分读取第二图像数据，其中，所述第一图像数据具有第一光强度且所述第二图像数据具有第二光强度，所述第二图像帧F2为所述第一图像帧F1的接续图像帧。

所述导航单元15则根据所述第一图像帧F1的所述第二期间T2从所述感光单元12所读取的所述第一图像数据在所述第二图像帧F2的所述第一期间T1计算相对所述第一图像帧F1的移动数值。也即，所述导航单元15根据所读取的所述第一图像数据在下一个图像帧的所述第一期间T1计算相对所述前一个图像帧的移动数值，如图4所示。

必须说明的是，所述感光单元12的所述部分例如为图3所示的部分像素阵列G2，所述部分像素阵列G2仅示例性地显示为所述像素阵列G1的其中一列。必须说明的是，由在暗曝光期间所得到的第二图像数据仅用以判断环境光或提起，而非用以计算位移数值。所述部分像素阵列G2可包含任意数量像素并可位在任意位置，其可根据控制电路的设计而定，并不限在图3所示者。本实施例中，所述处理单元16读取所述感光单元12的所述第一图像数据的同时，所述控制单元14曝光所述感光单元12的部分像素阵列G2，例如当所述处理单元16读取完部分像素阵列G2的图像数据后接着读取所述部分像素阵列G2以外的图像数据的同时，所述控制单元14控制快门以仅使所述部分像素阵列G2进行暗曝光，以达成同时读取第一图像数据并进行暗曝光。更详而言之，所述光源10关闭时不需曝光所述感光单元12的全部所述像素阵列G1，只要曝光所述部分像素阵列G2即可据以判别所述光学导航系统1是否被提起；适用在所述光学导航系统1的环境光检测和提起检测的方法将如后进一步说明。

另一方面，所述处理单元16分别在所述第一图像帧F1的所述第二期间T2从所述感光单元12读取所述第一图像数据和在所述第二图像帧F2的所述第一期间T1读取所述第二图像数据，由在所述光源10仅曝光所述部分像素阵列G2，所述处理单元16读取所述第二图像数据的时间会小于读取所述第一图像数据的时间，例如，图3所示的所述部分像素阵列G2为所述像素阵列G1的五分之一，所述处理单元16读取所述第二图像数据的时间则为读取所述第一图像数据的时间的五分之一，也即所述第二图像帧F2的所述第一期间T1的五分之一。因此，在所述处理单元16连续读取所述第一图像数据和所述第二图像数据的后，所述光源10在所述第二图像帧F2的所述第一期间T1有充足的开启时间以供所述控制单元14亮曝光所述感光单元12以得到所述第二图像帧F2的所述第一图像数据。

图5显示本发明第一实施例的光学导航系统1的检测方法的流程图，其中，所述检测方法具有两个功能：一个是提起检测，另一个则是环境光检测。在所述光学导航系统1因为所述使用者的手移动而离开所述工作表面S时，例如所述使用者将所述光学导航系统1从所述工作表面S的位置提起所述光学导航系统1至所述工作表面S的另一位置时，通过所述提起检测可停止所述导航单元15输出所述移动数值(或停止或降低其他部分元件的运作)以防止误操作；相同的，若所述光学导航系统1被提起的幅度过大而接收大量环境光，通过所述环境光检测也可停止所述导航单元15输出所述移动数值以防止误操作。

必须说明的是，所述光学导航系统1的所述提起检测和所述环境光检测的功能两者皆可停止输出所述移动数值以防止误操作，因此可择一使用，但本发明不限在此。所述提起检测和所述环境光检测的功能两者互不冲突可独立运作，也可搭配使用，例如所述光学导航系统1同时未检测到提起和环境光时维持第一模式、所述光学导航系统1检测到提起但未检测到环境光时进入第二模式、以及所述光学导航系统1同时检测到提起和环境光时进入第三模式，视所述光学导航系统1所搭载的模式数量而定。必须说明的是，上述第二模式和第三模式除了停止输出移动数值外还可搭配其他功能，例如可搭配重力加速度计或陀螺仪进行操作，搭配额外图像感测器所检测参考光源的图像变化进行操作等。

请继续参照图4和5，所述提起检测的方法包含下列步骤：设定阈值Lthr(步骤S01)；当所述光源10开启时曝光所述感光单元12(步骤S11)；从所述感光单元12读取所述第一图像数据(步骤S21)；当所述光源10关闭时曝光所述感光单元12的所述部分(步骤S12)；从所述感光单元12的所述部分读取所述第二图像数据(步骤S22)；计算所述第二图像数据的所述第二光强度(步骤S32)；计算所述第一图像数据的所述第一光强度和所述第一光强度与所述第二光强度的差异值(步骤S31)；判断所述差异值是否小于所述阈值Lthr(S41)；当所述差异值小于所述阈值Lthr时，进入提起模式(步骤S51)，反之，则回到步骤S11。

所述阈值Lthr例如可根据所述光学导航系统1在所述光源10开启和关闭时分别曝光所述感光单元12所得到的两个图像光强度的差异值而决定，并在出厂时或所述光学导航装置1初始化(或自我校准)时预先储存在所述处理单元16中。本实施例中，所述步骤S11例如在图4的所述第一图像帧F1的第一期间T1执行；所述步骤S21例如在图4的所述第一图像帧F1的第二期间T2执行；所述步骤S12例如在图4的所述第一图像帧F1的第二期间T2执行；所述步骤S22例如在图4的所述第二图像帧F2的第一期间T1执行；所述等步骤S32、S31、S41和S51例如在图4的所述第二图像帧F2的第一期间T1执行。

再请继续参照图4和5，所述环境光检测的方法包含下列步骤：设定参考光强度Iref(步骤S02)；当所述光源10关闭时曝光所述感光单元12的所述部分(步骤S12)；从所述感光单元12的所述部分读取所述第二图像数据(步骤S22)；计算所述第二图像数据的所述第二光强度(步骤S32)；判断所述第二光强度是否大于所述参考光强度Iref(步骤S42)；当所述第二光强度大于所述参考光强度Iref时，进入环境光模式(步骤S52)，反的，则回到步骤S12。

所述参考光强度Iref可为预设值或根据所述光学导航系统1在所述光源10关闭时曝光所述感光单元12或所述感光单元12的所述部分所得到的图像光强度，并在出厂时或光学导航装置1初始化(或自我校准)时预先储存在所述处理单元16中。本实施例中，所述步骤S12例如在图4的所述第一图像帧F1的第二期间T2执行；所述步骤S22例如在图4的所述第二图像帧F2的第一期间T1执行；所述等步骤S32、S42和S52例如在图4的所述第二图像帧F2的第一期间T1执行。

图6显示本发明第二实施例的感光单元12’的示意图。一实施例中，所述感光单元12’的像素阵列G3与第一实施例中所述感光单元12的所述像素阵列G1可为相同元件(请参照图3)。然而，与第一实施例的所述像素阵列G1不同之处在于，第二实施例的所述像素阵列G3另具有覆膜像素阵列G5，所述覆膜像素阵列G5在所述像素阵列G3的其中一列覆盖镀膜在其上。因此，所述像素阵列G3中其他未镀膜的像素阵列(也即未覆膜像素阵列G4)在本说明中定义为第一感光单元121，而所述覆膜像素阵列G5则定义为第二感光单元122，其中，所述第二感光单元122的所述镀膜用以滤除所述光源10所发出的光。也即，本实施例的所述覆膜像素阵列G5为所述像素阵列G3的其中一列，因此所述第一感光单元121和所述第二感光单元122耦接相同的驱动电路和读取电路。

其他实施例中，所述覆膜像素阵列G5也可为独立在所述像素阵列G3之外所另外设置的像素阵列，因此所述第一感光单元121和所述第二感光单元122耦接不同的驱动电路和读取电路。换句话说，所述覆膜像素阵列G5和未覆膜像素阵列G4可耦接相同或不同的驱动电路和读取电路，以受到所述控制单元14控制。

本发明第二实施例的所述光学导航系统1以所述第一感光单元121和所述第二感光单元122取代第一实施例的所述光学导航系统1的所述感光单元12。因此，用以在所述工作表面S上操作的所述光学导航系统1包含所述光源10、所述第一感光单元121、所述第二感光单元122、所述控制单元14、所述导航单元15和所述处理单元16。所述光源10、所述第一感光单元121和所述第二感光单元122电性连接至所述控制单元14而受其控制；所述控制单元14和所述导航单元15电性连接至所述处理单元16。

本实施例中，所述第一感光单元121和所述第二感光单元122显示为具有共平面的感光面；其他实施例中，所述第一感光单元121和所述第二感光单元122可为彼此独立的感光面，例如所述第二感光单元122与所述第一感光单元121可设置在不同位置。

所述光源10用以发出预设波长的光。所述第一感光单元121用以接收所述工作表面S反射所述预设波长的反射光。所述第二感光单元122覆盖有所述镀膜以滤除所述预设波长的光。所述控制单元14用以控制所述光源10、所述第一感光单元121和所述第二感光单元122以在所述光源10开启时同时曝光所述第一感光单元121和所述第二感光单元122。所述处理单元16用以从所述第一感光单元121和所述第二感光单元122分别读取第一图像数据和第二图像数据。

图7显示本发明第二实施例的光学导航系统1的检测方法的时序图，并请同时参照图2、6和7，所述检测方法利用所述第一感光单元121和被镀膜覆盖的所述第二感光单元122重复的获取图像帧(例如此处仍以第一图像帧F1和第二图像帧F2说明)且相对每一个所述图像帧具有第一期间T1和第二期间T2，并包含下列步骤：在第一图像帧F1的所述第一期间T1开启所述光源10并同时曝光所述第一感光单元121和所述第二感光单元122；在所述第一图像帧F1的所述第二期间T2关闭所述光源10并从所述第一感光单元121读取所述第一图像数据；和在所述第一图像帧F1的所述第二期间T2或第二图像帧F2的所述第一期间T1从所述第二感光单元122读取所述第二图像数据，其中，所述第一图像数据具有第一光强度且所述第二图像数据具有第二光强度，所述第二图像帧F2为所述第一图像帧F1的接续图像帧。

如上所述，所述导航单元15在所述第二图像帧F2的所述第一期间T1计算相对所述第一图像帧F1的移动数值。

必须说明的是，本实施例的所述处理单元16在所述第一图像帧F1的所述第二期间T2或所述第二图像帧F2的所述第一期间T1从所述第二感光单元122读取所述第二图像数据由所述第一感光单元121和所述第二感光单元122耦接相同或不同的驱动电路决定，例如，当所述第一感光单元121和所述第二感光单元122耦接至相同的驱动电路，所述读取单元16通过所述驱动电路连续在所述第一图像帧F1的所述第二期间T2读取所述第一图像数据和在所述第二图像帧F2的所述第一期间T1读取所述第二图像数据；当所述第一感光单元121和所述第二感光单元122耦接至不同的两个驱动电路，所述读取单元16则通过所述等驱动电路在所述第一图像帧的所述第二期间T2同时或依次读取所述第一图像数据和所述第二图像数据。因此，图7中“读取第二图像”的方块系表示所述第二感光单元122可以读取所述第二图像数据的时间区间，而所述第二感光单元122读取所述第二图像数据的精确时间则视上述感光单元和驱动电路的配置而定。

图8显示本发明第二实施例的光学导航系统1的检测方法的流程图，相同地，所述检测方法具有提起检测和环境光检测的功能。第二实施例中，除了感光单元外，其他元件类似在第一实施例，主要由在控制时序对应感光单元的不同而具有差异。

请继续参照图7和8，所述提起检测的方法包含下列步骤：设定阈值Lthr(步骤S03)；当所述光源10开启时同时曝光所述第一感光单元121和所述第二感光单元122(步骤S13)；当所述光源10关闭时从所述第一感光单元121读取所述第一图像数据(步骤S23)；当所述光源10关闭时从所述第二感光单元122读取所述第二图像数据(步骤S24)；计算所述第二图像数据的所述第二光强度(步骤S34)；计算所述第一图像数据的所述第一光强度和所述第一光强度与所述第二光强度的差异值(步骤S33)；判断所述差异值是否小在所述阈值Lthr(步骤S43)；当所述差异值小在所述阈值Lthr时，进入提起模式(步骤S53)，反之，则回到步骤S13。

本实施例中，所述步骤S13例如在图7的所述第一图像帧F1的第一期间T1执行；所述步骤S23、S24例如在图7的所述第一图像帧F1的第二期间T2执行；所述等步骤S24、S34、S33、S43和S53例如在图7的所述第二图像帧F2的第一期间T1执行。

再请继续参照图7和8，所述环境光检测的方法包含下列步骤：设定参考光强度Iref(步骤S04)；当所述光源10开启时同时曝光所述第一感光单元121和所述第二感光单元122(步骤S13)；当所述光源10关闭时从所述第二感光单元12读取所述第二图像数据(步骤S24)；计算所述第二图像数据的所述第二光强度(步骤S34)；判断所述第二光强度是否大于所述参考光强度Iref(步骤S44)；当所述第二光强度大于所述参考光强度Iref时，进入环境光模式(步骤S54)，反之，则回到步骤S13。

本实施例中，所述步骤S13例如在图7的所述第一图像帧F1的第一期间T1执行；所述步骤S24例如在图7的所述第一图像帧F1的第二期间T2执行；所述等步骤S24、S34、S44和S54例如在图7的所述第二图像帧F2的第一期间T1执行。

得到所述阈值Lthr和所述预设值Iref的方法已在第一实施例说明，故在此不再赘述。

上述各实施例中，所述第一光强度可为所述第一图像数据的最大灰阶值或平均灰阶值；所述第二光强度可为所述第二图像数据的最大灰阶值或平均灰阶值。由在所述光学导航系统1可根据连续获取的图像而读出多个第一图像数据和多个第二图像数据，其他实施例中，所述第一光强度可为多个第一图像数据的平均灰阶值或其他运算结果；所述第二光强度可为多个第二图像数据平均灰阶值或其他运算结果。换句话说，所述处理单元16可每隔两个以上图像帧(例如每隔4张、6张…)进行一次判断。

上述各实施例中，所述控制单元14、所述导航单元15和所述处理单元16系为分别对应至不同功能的独立单元，但本发明不以此为限。其他实施例中，所述控制单元14和所述导航单元15的功能可整合至所述处理单元16中以致在所述处理单元16可直接控制所述光源10的启闭、曝光所述感光单元12、计算图像数据光强度、进行模式判断和计算移动数值。

如上所述，已知通过在两张亮图像之间插入一张暗图像来检测提起的方法会造成两张亮图像的时间间距拉长而造成频率(或频宽)降低的问题。因此，本发明提出一种通过改进感光元件时序控制以检测环境光和提起的光学导航系统及其检测方法，在不降低所述光学导航系统的追踪帧率的前提下可达到抑制误判位移输出的效果。

虽然本发明已通过前述实施例披露，但是其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中具有通常知识的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种光学导航系统的检测方法，该检测方法利用感光单元的多个像素重复地获取图像帧，且相对每一个所述图像帧具有第一期间和第二期间，所述检测方法包含：

在第一图像帧的所述第一期间开启光源并曝光所述感光单元的所述多个像素；

在所述第一图像帧的所述第二期间从所述感光单元读取第一图像数据，其中所述第一图像数据具有第一光强度；

在所述第一图像帧的所述第二期间关闭所述光源并曝光所述感光单元的部分像素；

在第二图像帧的所述第一期间从所述感光单元的所述部分像素读取第二图像数据，其中所述第二图像数据具有第二光强度；

计算所述第一光强度与所述第二光强度的差异值；以及

当所述差异值小于阈值时，进入提起模式，

其中，所述第二图像帧为所述第一图像帧的接续图像帧。

2.根据权利要求1所述的检测方法，该检测方法还包含：

当所述第二光强度大于参考光强度时，进入环境光模式。

3.根据权利要求1和2中任一项权利要求所述的检测方法，其中每一个所述图像帧中，所述第一期间在所述第二期间之前。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其中所述第一光强度为所述第一图像数据的最大灰阶值或平均灰阶值；所述第二光强度为所述第二图像数据的最大灰阶值或平均灰阶值。

5.根据权利要求1所述的检测方法，该检测方法还包含：

以处理单元连续读取所述第一图像数据和所述第二图像数据。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其中读取所述部分像素以外的所述感光单元的所述第一图像数据的同时曝光所述感光单元的所述部分像素。

7.根据权利要求1所述的检测方法，该检测方法还包含：

以导航单元在所述第二图像帧的所述第一期间计算相对所述第一图像帧的移动数值。

8.一种光学导航系统，用以在工作表面上操作，所述光学导航系统包含：

光源，该光源用以在每一个图像帧期间依次开启和关闭；

感光单元，该感光单元用以接收所述工作表面反射所述光源的光；

控制单元，该控制单元用以控制所述光源和所述感光单元以在所述光源开启时曝光所述感光单元的全部像素阵列并在所述光源关闭时仅曝光所述感光单元的部分像素阵列；以及

处理单元，该处理单元用以在所述光源关闭时从所述感光单元的全部像素阵列读取第一图像数据并在曝光所述部分像素阵列后从所述感光单元的所述部分像素阵列读取第二图像数据，

其中，在所述处理单元读取所述第一图像数据的同时，所述控制单元曝光所述感光单元的所述部分像素阵列，

所述第一图像数据具有第一光强度且所述第二图像数据具有第二光强度，当所述处理单元判断所述第一光强度与所述第二光强度的差异值小于阈值时，进入提起模式。

9.根据权利要求8所述的光学导航系统，其中当所述处理单元判断所述第二光强度大于参考光强度时，进入环境光模式。

10.根据权利要求8和9中任一项权利要求所述的光学导航系统，其中所述处理单元在所述光源点亮时根据所述第一图像数据计算相对前一个图像帧的移动数值。

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