KR20070026629A - 광 변위 감지기, 및 이를 이용한 움직임 감지 방법 - Google Patents

광 변위 감지기, 및 이를 이용한 움직임 감지 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20070026629A
KR20070026629A KR1020067026956A KR20067026956A KR20070026629A KR 20070026629 A KR20070026629 A KR 20070026629A KR 1020067026956 A KR1020067026956 A KR 1020067026956A KR 20067026956 A KR20067026956 A KR 20067026956A KR 20070026629 A KR20070026629 A KR 20070026629A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
array
detector
group
signals
Prior art date
Application number
KR1020067026956A
Other languages
English (en)
Inventor
데이비드 에이 레호티
더글라스 에이. 웹
찰스 비. 록슬로
클린톤 비. 칼리슬
자자 아이. 트리스나디
Original Assignee
실리콘 라이트 머신즈 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 실리콘 라이트 머신즈 코포레이션 filed Critical 실리콘 라이트 머신즈 코포레이션
Publication of KR20070026629A publication Critical patent/KR20070026629A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
    • G06F3/0317—Detection arrangements using opto-electronic means in co-operation with a patterned surface, e.g. absolute position or relative movement detection for an optical mouse or pen positioned with respect to a coded surface
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
    • G09G5/08—Cursor circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

일 실시예는 데이터 입력 장치와 표면 간의 상대적인 움직임을 감지하기 위해, 상기 표면의 연속 프레임에서 광 피처의 변위를 결정함으로써 감지하기 위한 광 변위 감지기에 관한 것이다. 본 감지기는 적어도 검출기, 제1 회로, 및 제2 회로를 포함한다. 검출기는 제1 및 제2 어레이(예컨대, 1502 및 1504)로 구성된 다수의 감광 소자를 포함한다. 제1 회로는 제1 어레이의 모든 제M 소자로부터의 신호를 결합하여 M 그룹 신호를 생성하도록 구성되고, 제2 회로는 제2 어레이의 모든 제M' 소자로부터의 신호를 결합하여 M' 그룹 신호를 생성하도록 구성된다. M과 M'는 서로 다른 수이다. 다른 실시예도 개시된다.
코움, 광 변위 감지기, 광 다이오드, 움직임 감지

Description

광 변위 감지기, 및 이를 이용한 움직임 감지 방법{OPTICAL POSITIONING DEVICE USING DIFFERENT COMBINATIONS OF INTERLACED PHOTOSENSITIVE ELEMENTS}
관련 출원의 교차 참조
본 출원은, 발명자, David A. LeHoty, Douglas A. Webb, Charles B. Roxlo, Clinton B. Charlisle, 및 Jahja I. Trisnadi에 의한, 2004년 5월 21일 출원된, 발명의 명칭이 "공유의 인터페이스된 광 다이오드의 서로 다른 결합을 이용하는 광 포지셔닝 감지 장치(Optical position sensing device having a detector array using different combinations of shared interlaced photosensitive elements)"인, 미국가출원 제60/573,075호의 우선권의 이익을 주장한다. 상술된 미국가출원의 개시 내용은 그 전체가 참조로서 본원에 인용된다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 OPD(optical positioning device)와, 이를 이용한 움직임 감지 방법에 관한 것이다.
컴퓨터 마우스나 트랙볼과 같은 포인팅 장치는, 개인용 컴퓨터와 워크스테이션에 데이터를 입력하고 접속하는데 이용된다. 이와 같은 장치는 모니터상에서 커서의 신속한 재배치를 허용하고, 다수의 텍스트, 데이터베이스 및 그래픽 프로그램 에서 유용하다. 사용자는, 예를 들어, 마우스를 표면에서 움직여 마우스를 소정의 방향으로 또한 마우스 움직임에 비례하는 거리에 걸쳐 움직임으로써, 커서를 제어한다. 다른 방법으로는, 정지된 장치상에서 손의 움직임을 같은 목적에 이용할 수도 있다.
컴퓨터 마우스 버전으로는 광식(optical) 버전과 기계식 버전이 있다. 통상, 기계식 마우스는 회전하는 볼을 이용하여 움직임을 검출하고, 볼과 접촉하는 한 쌍의 샤프트 인코더를 이용하여 컴퓨터에 의해 이용되는 디지털 신호를 생성함으로써 커서를 움직인다. 기계식 마우스가 갖고 있는 하나의 문제는, 먼지 누적 등으로 인해 사용을 지속한 후 부정확해지고 고장이 일어나게 된다는 것이다. 또한, 기계식 요소, 특히, 샤프트 인코더의 움직임과 결과로서 생기는 마모는 장치의 유용한 수명을 반드시 제한하게 된다.
기계식 마우스가 갖고 있는 상술한 문제에 대한 하나의 해결책은 광 마우스의 개발이었다. 광 마우스는, 더 강건하고 더 나은 포인팅 정확도를 제공할 수도 있기 때문에, 매우 널리 보급되었다.
광 마우스에 이용된 지배적인 종래 기술은 스침각(grazing) 입사나 거의 스침각 입사로 표면을 조명하는 LED(light emitting diode), 생성된 이미지를 캡처하는 2차원 CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor) 검출기, 및 연속적인 이미지를 상관시켜 마우스가 움직인 방향, 거리 및 속도를 결정하는 소프트웨어에 의존한다. 통상, 상기 기술은 높은 정확도를 제공하지만, 복잡한 설계와 비교적 높은 이미지 처리 요구 조건의 문제를 갖는다. 또한, 광 효율이 조명의 스침 입사각 으로 인해 낮다.
다른 접근법은 광 다이오드와 같은 광-감지기나 검출기의 1차원 어레이를 이용한다. 연속적인 표면 이미지를 이미징 광학계에 의해 캡처하고, 광 다이오드 상으로 변환하고, 비교하여, 마우스의 움직임을 검출한다. 광 다이오드를 그룹으로 직접 배선하여 움직임 검출을 용이하게 할 수도 있다. 이에 의해 광 다이오드 요건이 줄어들어 아날로그 처리를 신속하게 할 수 있다. 이와 같은 마우스의 일 예는 Dandliker 등에 의한 미국특허 제5,907,152호에 개시되어 있다.
Dandliker 등에 의해 개시된 마우스는 레이저와 같은 가간섭성(coherent) 광원을 이용한다는 점에서, 표준 기술과도 다른다. 거친 표면에서 산란된 가간섭성 광원으로부터의 빛은 스펙클(speckle)로서 공지된 빛의 무작위 강도 분포(random intensity distribution)를 생성한다. 스펙클-기반 패턴의 이용은 수직 입사(normal incidence)의 조명하에서도 효율적인 레이저-기반 빛 생성 및 높은 콘트라스트 이미지를 포함하여 여러 이점을 갖는다. 이는 더 효율적인 시스템을 허용하고, 전류 소비를 보존하므로, 전지 수명을 연장하기 위한 무선 응용에서 유리하다.
종래 LED-기반 광 마우스에 비해 상당한 진보가 이루어졌지만, 이들 스펙클-기반 장치는 여러 가지 이유로 완전히 만족스럽지 못하다. 특히, 레이저 스펙클을 이용하는 마우스는, 일반적으로, 약 0.5%이거나 이보다 적은 경로 오차를 갖는 것이 요구되는, 최신 마우스에서 통상 요구되는 정확도를 나타내지 못했다.
본 발명의 개시 내용은 종래 광 마우스와, 기타 유사한 광 포인팅 장치가 갖 고 있는 여러 문제에 대한 해결책을 설명하고 제공한다.
일 실시예는 데이터 입력 장치와 표면 간의 상대적인 움직임을 감지하기 위해, 상기 표면의 연속 프레임에서 광 피처의 변위를 결정함으로써 감지하기 위한 광 변위 감지기에 관한 것이다. 본 감지기는 적어도 검출기, 제1 회로, 및 제2 회로를 포함한다. 본 검출기는 제1 및 제2 어레이로 구성된 다수의 감광 소자를 포함한다. 제1 회로는 제1 어레이의 모든 제M 소자로부터의 신호를 결합하여 M 그룹 신호를 생성하도록 구성되고, 제2 회로는 제2 어레이의 모든 제M' 소자로부터의 신호를 결합하여 M' 그룹 신호를 생성하도록 구성된다. M과 M'는 서로 다른 수이다.
다른 실시예는 제1 및 제2 어레이로 구성된 다수의 감광 소자를 포함하는 검출기를 갖는 광 변위 감지기를 이용하여 표면에 걸쳐 데이터 입력 장치의 움직임을 감지하는 방법에 관한 것이다. 다수의 감광 소자는 표면의 일부로부터 반사된 빛에 의해 생성된 강도 패턴을 수신한다. 제1 어레이의 모든 제M 소자로부터의 신호가 결합되어 M 그룹 신호를 생성하고, 제2 어레이의 모든 제M' 소자로부터의 신호가 결합되어 M' 그룹 신호를 생성한다. M과 M'는 서로 다른 수이다.
다른 실시예는 MxM' 패턴의 소자로서 구성되는 감광 소자의 2차원 어레이-상기 MxM' 패턴의 소자가 반복되어 어레이를 형성함-를 포함하는 광 포지셔닝 장치에 관한 것이다. 본 회로는 MxM' 그룹 신호를 생성하기 위해 패턴 내의 같은 위치에 있는 모든 소자로부터의 신호를 결합하도록 구성된다.
다른 실시예도 설명한다.
본 발명의 개시 내용의 이들 및 여러 다른 특징 및 이점은 다음 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 더 완전히 이해할 수 있지만, 이들은 첨부된 청구항을 도시된 특정 실시예에 한정하려는 것이 아니라, 단지 설명 및 이해를 돕기 위한 것이다.
도 1A 및 도 1B는, 각각, 평탄한 표면(smooth surface)에서 반사된 빛의 회절 패턴과, 거친 표면에서 반사된 빛의 간섭 패턴의 스펙클을 도시.
도 2는 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른 스펙클-기반 OPD의 기능 블록도.
도 3은 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른 인터레이스된 감광 소자 그룹을 갖는 어레이의 블록도.
도 4는 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른 도 3의 어레이로부터 시뮬레이션된 신호의 그래프.
도 5는 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른 생성된 동상 신호와 다수 행(multiple rows)의 인터레이스된 감광 소자 그룹을 갖는 어레이의 배열의 블록도.
도 6은 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른 인터레이스된 감광 소자 그룹을 갖는 어레이로부터 시뮬레이션된 신호의 그래프로서, 각각의 제4 감광 소자로부터의 신호들이 전기적으로 연결되거나 결합되는 그래프.
도 7은 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른, 최대 속도의 81%로 동작하 고, 4N 구성으로 연결되고, 64개의 감광 소자를 갖는 검출기에 대한 추정 속도의 히스토그램.
도 8은 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른 4N 구성으로 연결된 감광 소자를 갖는 검출기에 대한 소자 수의 함수로서 오차율을 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른 신호 크기에 대한 오차율의 의존 관계를 나타낸 그래프.
도 10은 본 발명의 개시 내용의 실시예에 따른 4N 구성으로 연결된 다수 행의 감광 소자를 갖는 검출기에 대한 소자 수의 함수로서 오차율을 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명의 개시 내용의 실시예에 따른 여러 구성으로 연결된 인터레이스된 감광 소자 그룹을 갖는 어레이로부터 시뮬레이션된 신호를 나타낸 그래프.
도 12는 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른 동상(primary) 및 직교 가중 계수와 5N 구성으로 연결된 감광 소자를 갖는 어레이 배열의 블록도이다.
도 13은 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른 동상(primary) 및 직교 가중 계수와 6N 구성으로 연결된 감광 소자를 갖는 어레이 배열의 블록도.
도 14는 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른 동상 및 직교 가중 계수와 4N 구성으로 연결된 감광 소자를 갖는 어레이 배열의 블록도.
도 15는 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른 6N 구성과 4N 구성으로 연결된 감광 소자를 갖는 다수 행 어레이 배열의 블록도.
도 16은 같은 소자 출력을 재사용하여 움직임 추정을 위한 다수의 독립 신호를 생성하는 방법으로 4N/5N/6N 가중 세트를 구현하기 위한 전류 미러를 이용하는 회로의 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른 일 실시예의 개략적인 블록도.
도 17은 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른 위와 아래가 서로 연결되기보다는 끝단이 서로 연결되는 2개의 행을 갖는 다수 행 어레이 배열을 도시.
도 18은 본 발명의 개시 내용의 일 실시예에 따른 2차원 어레이에서 광검출기 소자의 배열을 도시.
종래 광 포지셔닝 장치가 갖고 있는 문제
종래 스펙클-기반 OPD가 갖고 있는 한 가지 문제는, 통상, 10 마이크로미터 내지 500 마이크로미터의 범위인, 인접한 광 다이오드 간의 피치나 거리로부터 발생한다. 상기 피치보다 작은 크기를 갖는 이미징 면(plane)에서는 스펙클이 적절히 검출되지 않으므로, OPD의 감도와 정확도를 제한하게 된다. 상기 피치보다 상당히 큰 스펙클은 상당히 작은 신호를 생성한다.
다른 문제는, 가간섭성 광원이 스펙클된 표면 이미지를 생성하기 위해 검출기와 정확하게 정렬되어야 한다는 것이다. 종래 설계에 따르면, 통상, 이미지 면의 조명된 부분은, 광 다이오드 어레이(들)이 반사된 조명에 의해 완전히 커버되는 것을 보장하기 위해, 검출기의 시야보다 훨씬 더 넓다. 그러나, 큰 조명 영역을 갖는 것은 광 다이오드가 검출할 수 있는 반사된 조명의 전력 강도를 줄인다. 이와 같이, 종래 스펙클-기반 OPD에서 부정합 문제를 해결하거나 회피하려는 잦은 시도로 인해, 광 다이오드 어레이에 이용 가능한 반사된 빛의 손실이 발생하거나, 조명 전력에 대한 더 큰 요구 조건이 부과되었다.
종래 OPD가 갖고 있는 또 다른 문제는, 시야 내의 서로 다른 지점에서 이미징 광학계와 피처(feature) 간의 가변 거리 및/또는 시야각으로 인해 표면에서 발생하는 피처의 왜곡이다. 특히, 이는 스침 입사각의 조명을 이용하는 OPD의 경우에 문제가 된다.
스펙클 패턴의 이미지 분석에서 발생하는 종래 스펙클-기반 OPD가 갖고 있는 문제는 통계 변동에 대한 추정 방식의 감도이다. 산란된 가간섭성 빛의 위상 무작위화를 통해 스펙클이 생성되기 때문에, 스펙클은 평균적으로 정해진 크기와 분포를 갖지만, 스펙클은 평균과 일치하지 않는 국부 패턴을 나타낼 수도 있다. 따라서, 상기 장치는, 예를 들어, 스펙클의 패턴이 평소보다 작은 움직임-의존 신호를 제공하는 경우, 데이터를 해석하는 것이 국부적으로 분명하지 않거나 어려울 수 있다.
스펙클-기반 OPD가 갖고 있는 또 다른 문제는, 스펙클 패턴의 변화 또는 스펙클 "보일링(boiling)"에 관한 것이다. 일반적으로, 표면이 움직일 때, 표면으로부터의 스펙클 패턴은 같은 방향과 같은 속도로 움직인다. 그러나, 다수의 광 시스템에서는, 표면에서 떨어진 위상 정면에서 추가 변화가 존재하게 된다. 예를 들어, 광 시스템이 텔레센트릭(telecentric)이 아니면, 표면에서 대응하는 검출기까지의 경로 길이가 표면에서 일정하지 않으므로, 표면이 움직일 때, 스펙클 패턴은 다소 무작위로 변할 수도 있다. 이는 표면 움직임을 검출하는데 이용된 신호를 왜곡하므로, 시스템의 정확도와 감도를 줄이게 된다.
따라서, 약 0.5%이거나 이보다 작은 경로 오차로 움직임을 검출할 수 있는, 매우 정확한 스펙클-기반 광 포인팅 장치 및 이를 이용하는 방법에 대한 필요가 존재하게 된다. 상기 장치는, 비교적 낮은 이미지 처리 요구 조건을 갖는 직접적이고 복잡하지 않은 설계를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 장치는, 광 다이오드에 이용 가능한 반사된 빛의 손실을 최소화하는 높은 광 효율을 갖는 것이 더 바람직하다. 또한, 이용된 스펙클 크기에 대한 상기 장치의 감도와 정확도를 최적화하고, 광 시스템에 의해 스펙클 패턴을 정확하게 유지하는 것이 더 바람직하다.
본원에 개시된 OPD 실시예
본 발명의 개시 내용은, 일반적으로, OPD(Optical Positioning Device)용 감지기, 및 표면에서 반사된, 스펙클로서 공지된, 빛의 무작위 강도 분포 패턴의 변위에 기초하여 감지기와 표면 간의 상대적 움직임을 감지하기 위한 방법에 관한 것이다. OPD는 개인용 컴퓨터에 데이터를 입력하기 위한 광 마우스나 트랙볼을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 명세서에서, "일 실시예"나 "실시예들"에 대한 참조는, 그 실시예와 함께 설명된 특정 피처, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 일 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 본 발명의 명세서의 여러 곳에서 "일 실시예에서"란 문구의 기재는 반드시 모두 같은 실시예를 지칭하지는 않는다.
통상, OPD용 감지기는 표면의 일 부분을 조명하는 광원 및 조명 광학계를 갖는 조명기, 다수의 감광 소자 및 이미징 광학계를 갖는 검출기, 및 각각의 감광 소자로부터의 신호를 결합시켜 검출기로부터 출력 신호를 생성하기 위한 신호 처리 또는 신호-혼합 전자장치를 포함한다.
일 실시예에서, 검출기 및 신호-혼합 전자장치는 표준 CMOS 공정 및 장비를 이용하여 제조된다. 바람직하게는, 본 발명의 감지기와 방법은, 아날로그 및 디지털 전자장치의 결합을 이용하여 단순화된 신호 처리 구성뿐만 아니라 구조화된 조명 및 텔레센트릭 스펙클-이미징을 이용하여 광 효율적인 검출 구조를 제공하는 것이다. 이 구조는 감지기에서 변위-추정 및 신호 처리에 필요한 전력의 양을 줄인다. 본 발명에 따라 적절히 구성된 스펙클-검출 기술을 이용한 감지기는, 최대 변위 속도, 정확도 및 % 경로 오차율을 포함하며, OPD에 대해 통상 기대되는 모든 성능 기준을 만족하거나 능가할 수 있음을 발견하였다.
스펙클 -기반 변위 감지기의 개요
본 섹션은 출원인에 의해 이해되고 생각되는 바와 같은 스펙클-기반 변위 감지기의 작동 원리를 설명한다. 이들 작동 원리는 이해를 위해 유용하지만, 본 발명의 개시 내용의 실시예는 이들 원리에 의해 불필요하게 제한되는 것은 아니다.
도 1A를 참조하면, 표시된 파장의 레이저광은 평탄한 반사 표면에 입사하고(102), 평탄한 반사 표면에서 반사하는 것(104)으로 도시되어 있고, 여기서 입사각(θ)은 반사각(θ)과 같다. 회절 패턴(106)은 λ/2sinθ의 주기성을 갖는다.
이와는 달리, 도 1B를 참조하면, 빛의 파장보다 큰(즉, 약 1 ㎛보다 큰) 치수의 토폴로지 불규칙성을 갖는 임의의 일반적인 표면은 대략 램버시안(Lambertian) 방식으로 완전한 반구로 빛을 산란시키게 된다(114). 레이저와 같은 가간섭성 광원을 이용하면, 공간상으로 가간섭성의 산란된 빛이 유한 개구(finite aperture)를 갖는 제곱법 검출기에 의한 검출시 복잡한 간섭 패턴(116) 을 생성하게 된다. 상기 밝은 영역과 어두운 영역의 복잡한 간섭 패턴(116)이 스펙클로 지칭된다. 스펙클 패턴(116)의 정확한 성질과 콘트라스트는 표면 거칠기, 빛의 파장과 공간 가간섭성 정도, 및 집광 또는 이미징 광학계에 의존한다. 종종 매우 복잡하지만, 스펙클 패턴(116)은 광학계에 의해 이미징되는 임의의 거친 표면의 섹션의 명백한 특징을 갖고, 그 자체를 이용하여 레이저와 광학계-검출기 어셈블리를 가로질러 변위될 때, 표면상의 위치를 식별할 수 있다.
스펙클은, 도 1B에 도시된 바와 같은 그 개구수 NA = sinθ에 대하여 종래 정의된 광학계의 유효 개구에 의해 설정된 공간 주파수까지 모든 크기를 형성할 것으로 예상된다. 다음 Goodman에 따르면[J. W. Goodman, J. C. Dainty에 의해 편집된, "레이저 스펙클 및 관련 현상(Laser Speckle and Related Phenomena)"에서 "레이저 스펙클 패턴의 통계 특성(Statistical Properties of Laser Speckle Patterns)", Topics in Applied Physics volume 9, Springer-Verlag(1984)-특히, 39-40 페이지 참조], 크기 통계 분포는 스펙클 강도 자기-상관(auto-correlation)에 대하여 표현된다. "평균" 스펙클 직경은 다음과 같이 정의될 수도 있다.
Figure 112006094973114-PCT00001
스펙클 강도의 공간 주파수 스펙트럼 밀도는, 위너-킨친 정리(Wiener-Khintchine theorem)에 의해, 단순히 강도 자기-상관의 푸리에 변환인 것에 주목하는 것은 흥미롭다. 가장 미세한 스펙클,
Figure 112006094973114-PCT00002
은, 주요 기여가 도 1B의 맨 가장자리 광선(118)(즉, ±θ에 있는 광선)으로부터 발생하는 바람직하지 않은 경우에 의해 설정되고, 대부분의 "내측" 광선으로부터의 기여는 파괴적으로 간섭한다. 따라서, 차단 공간 주파수는
Figure 112006094973114-PCT00003
이다.
개구수는 직교 차원("y")보다 1차원(예를 들어, "x")을 따르는 이미지에서의 공간 주파수마다 서로 다를 수도 있다. 이는, 예를 들어, 한 치수가 다른 치수 보다 긴(예를 들어, 원형 대신 타원형) 광 개구에 의해, 또는 아나모픽(anamorphic) 렌즈에 의해 발생할 수도 있다. 이들 경우에 있어서, 스펙클 패턴(116)도 이방성으로 되고, 평균 스펙클 크기는 두 차원에서 서로 다르게 된다.
레이저 스펙클-기반 변위 감지기의 하나의 이점은, 거의 수직 입사각으로 도달하는 조명 광으로 작동할 수 있다는 것이다. 또한, 거친 표면에 스침 입사각으로 도달하는 비간섭성 빛과 이미징 광학계를 채용하는 감지기는 횡단 변위 감지를 위해 채용될 수 있다. 그러나, 조명의 스침 입사각을 이용하여 이미지에서 표면 영역의 적당히 큰 밝고-어두운 그림자를 생성할 수 있으므로, 빛의 상당 부분이 검출기로부터 거울 방식으로 반사되어 이미지 형성에 어떤 기여도 하지 않을 때, 시스템은 본질적으로 광 효율이 낮다. 이와는 달리, 스펙클-기반 변위 감지기는 레이저원으로부터 조명 빛의 더 큰 부분을 효율적으로 이용할 수 있으므로, 광 효율이 좋은 변위 감지기의 개발을 허용할 수 있다.
스펙클 -기반 변위 감지기에 대한 개시된 구조
이하, 상세한 설명은, 예를 들어, 850 nm VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)과 같은, 저전력 광원, 적당한 양의 디지털 신호 처리 회로 및 아날로그 신호 결합 회로를 갖는 CMOS 광 다이오드를 이용한 상기 레이저-스펙클-기반 변위 감지기를 위한 구조를 설명한다. 이하, 상세한 설명에서 특정한 구현 상세를 설명하지만, 당해 기술분야의 당업자는, 본 발명의 사상 및 범위로부터 일탈함이 없이 다른 광원, 검출기 또는 감광 소자, 및/또는 신호를 결합시키기 위한 다른 회로를 이용할 수도 있음을 알 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스펙클-기반 마우스를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스펙클-기반 시스템(200)의 기능도이다. 시스템(200)은 레이저원(202), 조명 광학계(204), 이미징 광학계(208), 적어도 2개 세트의 다수의 CMOS 광 다이오드 어레이(210), 프런트-엔드 전자장치(212), 신호 처리 회로(214) 및 인터페이스 회로(216)를 포함한다. 광 다이오드 어레이(210)는 2개의 직교 축, x 및 y를 따르는 변위 측정을 제공하도록 구성될 수도 있다. 각각의 어레이에서 광 다이오드 그룹은 프런트-엔드 전자장치(212)에서 수동 전자식 컴포넌트를 이용하여 결합하여 그룹 신호를 생성할 수 있다. 그 다음에, 신호 처리 회로(214)에 의해 그룹 신호를 대수적으로 결합시켜, x 및 y 방향으로 OPD의 변위 크기 및 방향에 관한 정보를 제공하는 (x, y) 신호를 생성할 수 있다. (x, y) 신호는 OPD에 의해 출력될 수 있는, x, y 데이터(220)로 인터페이스 회로(218)에 의해 변환될 수도 있다. 상기 검출 기술을 이용하는 감지기는 "차동 코움 어레이"로서 공지된 인터레이스된 선형 광 다이오드 그룹의 어레이를 가질 수 있다.
도 3은 이와 같은 광 다이오드 어레이(302)의 (한 축을 따른) 일반적인 구성을 나타내고, 표면(304)은 조명 광학계(308)와 VCSEL(306) 같은 가간섭성 광원에 의해 조명되고, 어레이(302)에서 인터레이스된 그룹의 결합은 스펙클 이미지에 의해 생성된 밝고-어두운 신호의 공간 주파수 상에서 주기성 필터로서 기능을 한다.
거친 표면(304)으로부터의 스펙클은 이미징 광학계(310)를 갖는 검출기 면에 이미징된다. 바람직하게는, 이미징 광학계(310)는 최적 성능을 위한 텔레센트릭이다.
일 실시예에서는, 코움 어레이 검출을 2개의 독립적인 직교 어레이에서 수행하여, x 및 y의 변위 추정을 얻는다. 도 3에는 하나의 이와 같은 어레이(302)의 일부 변형이 도시되어 있다.
검출기에서 각각의 어레이는 N개의 광 다이오드 세트로 이루어지고, 각각의 세트는 M개의 광 다이오드(PD)를 가져, MN 선형 어레이를 형성하도록 배열된다. 도 3에 도시된 실시예에서, 각각의 세트는 1,2,3,4로 지칭되는 4개의 광 다이오드(4 PD)로 이루어진다. 모든 세트로부터의 PD1을 전기적으로 접속하여(배선하여) 그룹을 형성하고, PD2, PD3 및 PD4도 이와 마찬가지로 하여, 어레이로부터 나오는 4개의 신호선을 제공한다. 그 대응하는 전류 또는 신호는 I1, I2, I3 및 I4이다. 이들 신호(I1, I2, I3 및 I4)는 그룹 신호로 지칭될 수도 있다. 배경 억제(및 신호 강조)는 동상 차동 전류 신호(314; I13 = I1 - I3)를 생성하는 차동 아날로그 회로(312) 및 직교 차동 전류 신호(318; I24 = I2 - I4)를 생성하는 차동 아날로그 회 로(316)를 이용함으로써 달성된다. 이들 동상 및 직교 신호는 라인 신호로 지칭될 수 있다. I13과 I24의 위상을 비교함으로써 움직임 방향을 검출할 수 있다.
도 3에 도시된, 4N 검출을 이용한 코움 검출기가 갖고 있는 하나의 문제는, 예를 들어, 어레이(102)에서 수백 개 이상의 검출기나 광 다이오드를 갖는 매우 큰 어레이가 아니면, 허용될 수 없는 큰 오차율을 가질 수도 있다는 것이다. 이들 오차는, 서로 다른 어레이 섹션 상에 떨어지는 빛 강도 간의 유효 균형으로 인해 발진 신호가 약한 경우 발생한다. 발진 신호의 크기는, 예를 들어, 도 4에서 시뮬레이션의 프레임 65 및 그 근방에서 비교적 작다. 도 4를 참조하면, 동상 신호와 직교 신호가 도시되어 있다. 프레임 수는 수평축을 따라 도시된다.
다수 행 검출기 어레이
상기 기본적인 잡음원에 대한 하나의 해결책은 여러 행의 이들 검출기 또는 감광 소자를 함께 모으거나 배열하는 것이다. 도 5에는 2개의 모인 행(502-1 및 502-2)을 갖는 검출기가 개략적으로 도시되어 있다. 또한, 행으로부터 생성된 발진 동상 신호(504-1 및 504-2)도 도시되어 있다. 이와 같은 검출기에서, 하나의 행이 약한 신호를 생성하고 있을 때, 그 속도는 다른 행의 신호로부터 측정될 수 있다. 예를 들어, 프레임 2400 근방에서, 동상 신호(504-1)는 비교적 작은 크기를 갖지만, 제2 동상 신호(504-2)는 비교적 큰 크기를 갖는다. 아래에서 나타내는 바와 같이, 발진 크기가 더 커지면, 오차율은 더 작아진다. 따라서, "올바른" 행(즉, 비교적 큰 크기 발진을 갖는 행)을 선택할 수 있고, 오차가 작은 추정이 행해 질 수 있다.
시뮬레이션 방법
도 5의 구성의 효과를 설명하기 위해, 스펙클 패턴을 각각의 스퀘어 상에 무작위 및 독립적인 강도 값을 갖는, 스퀘어 그리드 상에 생성하였다. 스펙클 크기는, 또는 그리드 피치는 20 마이크로미터로 설정되었다. 검출기 어레이를 표현한 다른 그리드를 가변 치수를 갖도롤 생성하였고, 일정한 속도로 스펙클 패턴을 가로질러 스캔하였다. 각각의 검출기 또는 감광 소자를 가로지르는 순간 강도를 같은 그룹 내의 다른 광 전류와 합하여 신호를 결정하였다. 아래 시뮬레이션은, 일정한 수평 검출기 또는 감광 소자 피치를 갖는 "4N" 검출기 방식을 이용하였다.
오차율 계산
도 6에는 이들 시뮬레이션으로부터 출력된 일 예가 도시되어 있고, 여기서 4N 코움 검출기로부터 시뮬레이션된 동상 신호(602-1)와 직교 신호(602-2)가 도시되어 있다. 또한, 이들 2개의 신호에 의해 정의된 벡터의 크기(604; 길이)와 위상(606; 각도)이 도시되어 있다. 본 예시적인 시뮬레이션에서, 각각의 어레이는 최대 속도의 5%로 작동하는 84개의 검출기 또는 감광 소자를 포함하였다.
이들 그래프 상의 수평축은 프레임 카운트를 나타낸다; 이 경우, 4000개의 개별적인 측정(프레임)을 이용하였다. 하측의 2개의 곡선은 동상(602-1) 및 직교(602-2) 신호(각각, 그룹 1 - 그룹 3, 및 그룹 2 - 그룹 4)이다. 이들 2개의 곡선으로부터 신호 길이(604)와 각도(606)는, 상측의 2개의 곡선에서와 같이, 결정될 수 있다. 동상(602-1) 및 직교(602-2) 신호는, 스펙클 패턴의 같은 섹션에 의존하 기 때문에, 매우 유사하다는 것에 주목하자.
상기 데이터를 이용하여 속도를 계산할 수 있다. 본 예에서는, 우리는 속도 계산을 위한 간단한 0-교차(zero-crossing) 알고리즘을 이용한다. 각각의 프레임에서, 이전 2개의 양의 방향으로 진행하는 0-교차 간의 프레임 수(τ)를 계산한다. 양의 방향으로 진행하는 0-교차는, 신호가 음의 값에서 양의 값으로 진행하도록, 라인의 기울기가 양인 0-교차이다. 이 경우, τ는 20 마이크로미터(㎛)를 움직이는데 필요한 프레임 수의 추정을 표현한다. 프레임 레이트(단위 시간당 프레임)를
Figure 112006094973114-PCT00004
라 하고, 검출기 피치(한 그룹의 소자의 시작부터 다른 그룹의 소자까지의 거리)를
Figure 112006094973114-PCT00005
라고 고려하자. 추정된 속도
Figure 112006094973114-PCT00006
는 다음과 같다.
Figure 112006094973114-PCT00007
최대 속도
Figure 112006094973114-PCT00008
는 나이퀴스트 속도의 절반이다. 도 7에는 그 결과의 히스토그램이 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 히스토그램은 64개의 감광 소자 검출기에 대한 추정 속도를 나타내고, 4N 검출기는 최대 속도의 81%로 작동한다. 4.938 프레임에 있는 수직선(701)은 데이터로부터 추정된 것과 같은 실제 속도를 표현한다. 히스토그램에서 서로 다른 포인트 마커는 데이터세트의 서로 다른 선택을 위한 것이다: 제1 마커(702)는, 모든 프레임이 포함되는 경우의 발생 횟수를 나타낸다; 제2 마커(704)는, 크기 분포의 하부 17%에서의 프레임이 제외되는 경우의 발생 회수를 나타낸다; 제3 마커(706)는 크기 분포의 하부 33%에서의 프레임이 제외되는 경우의 발생 횟수를 나타낸다; 제4 마커(708)는, 크기 분포의 하부 50%에서의 프레임이 제외되는 경우의 발생 횟수를 나타낸다; 제5 마커(710)는, 크기 분포의 하부 67%에서의 프레임이 제외되는 경우의 발생 횟수를 나타낸다.
모든 데이터를 포함하는, 제1 마커(702)의 포인트는, 양쪽으로 빠르게 감소하는 분포와 5 프레임에서 강한 피크를 나타낸다. "참"으로 지칭하는, 4.938 프레임에서의 수직선(701)은 추정된 것과 같은 실제 속도이다. 그 선의 양쪽에 대하여 데이터 내에 2개의 상대적으로 가장 강한 피크가 존재한다(즉, 4 프레임과 5 프레임에서).
상기 시뮬레이션을 위해, 이들 2개의 가장 강한 피크의 외부에 있는 임의의 포인트를 오차로서 카운트한다. 즉, "참"으로부터 하나의 프레임보다 큰 추정은 "오차"로 정의된다. 이는, 종종 이와 같은 오차가 다음 사이클에서 형성되기 때문에, 상당히 엄격한 오차 정의이다. 실제 속도가 프레임 정수에 가깝게 되면, 상당한 오차 부분이 "참"으로부터 하나의 프레임보다 약간 크게 된다. 예를 들어, 도 7에서 6 프레임에 있는 포인트는 4.938 프레임의 추정된 "참"으로부터 하나의 프레임보다 약간 크다. 6 프레임에 있는 이들 포인트는 상기 상당히 엄격한 정의하에서 "오차"로 생각되게 된다.
도 8은 4N 검출기에서 소자 수의 함수로서 오차율을 나타낸다. 도 8을 참조하면, 이전 작업에서 예상할 수 있는 바와 같이, 검출기 또는 감광 소자의 수가 증가함에 따라 오차율이 감소한다는 것을 알 수 있다. 이들 측정의 경우, 7개의 서 로 다른 속도에 대하여 오차율을 계산하였고 평균하였다.
벡터 길이에 대한 의존
오차는, 약한 신호를 갖는 그 프레임에서 집중되었다. 또한, 도 7에서 데이터는 벡터 크기에 대한 선택 후 데이터의 히스토그램을 나타낸다. 예를 들어, 제3 마커(706)의 포인트는, (즉, 신호 크기나 신호 벡터 길이에 기초하여 하부 33%를 제외한) 상부 2/3 분포에서 벡터 길이를 갖는 프레임들에 대한 속도의 추정이다. 따라서, 상기 데이터는, 신호가 약하고 오차가 발생할 것으로 예상되는 프레임들을 제외한다. 예상된 바와 같이, 0-교차 간의 프레임 수의 분포는, 더 작은 신호 크기를 제외하는 경우, 더 좁아지고, 이와 같이 계산된 오차율은 상당히 개선된다.
도 9에는 더 작은 신호 크기를 제외함으로써 얻은 오차율에서의 개선을 도시한다. 도 9는 신호 크기에 대한 오차율의 의존을 나타낸다. 더욱 상세하게는, 오차율은 이용된 신호 벡터의 최소 퍼센타일(percentile)에 대하여 도시되어 있다. 도 9를 참조하면, (데이터 포인트(902)에 의해 표현된) 벡터 길이 분포의 상부 2/3는 (데이터 포인트(904)에 의해 표현된) 모든 프레임에 대하여 단지 그 1/3인 오차율을 갖는 것을 알 수 있다: 4.8% 대 14.1%. (데이터 포인트(906)에 의해 표현된) 상부 1/3만을 이용함으로써, 오차율을 1.2%까지 더 줄인다.
이와 같이, 더 작은 신호 크기를 제외하는 오차율에서의 개선에 기초하여, 다중 행의 검출기 중에서 행 선택의 한 방식은 가장 큰 신호 크기를 갖는 행을 선택하는 것이다. 예를 들어, 2개의 모인 행을 갖는 도 5의 경우, 제2 행(504-2)으로부터의 신호는 그 포인트에서 더 큰 크기 때문에 프레임 2400에 대하여 선택되지 만, 제1 행(504-1)으로부터의 신호는 그 포인트에서 더 큰 크기 때문에 프레임 3200에 대하여 선택되게 된다. 물론, 상기 선택 방식을 3개 이상의 행에 적용할 수도 있다. 또한, 라인 신호 품질의 측정으로서 신호 크기(AC 강도)를 이용하는 대신, 다른 품질 측정 또는 지시기를 이용할 수도 있다.
가장 높은 라인 신호 품질을 갖는 행으로부터 라인 신호의 선택은 스펙클 페이딩을 회피하거나 저항하기 위해 다중 행으로부터 신호를 이용하는 한 방식이다. 또한, 동일하거나 유사한 목적을 달성하는 여러 다른 방식이 존재한다.
다른 방식은, 예를 들어, 그 크기(또는 다른 품질 측정)에 따라 서로 다른 행으로부터 라인 신호를 가중한 후 가중된 신호를 평균하는 것이다. 일 실시예에서, 단순히 가중된 신호를 평균하기보다는, 가중된 신호 세트는 재귀적 필터링 기술을 채용한 알고리즘에 의해 더 최적으로 처리될 수도 있다. 선형의 재귀적 필터링 기술의 하나의 주목할 만한 예는 칼만 필터이다. [R. E. Kalman, "선형 필터링 및 예측 문제에 대한 새로운 접근법(A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems)", Trans. ASME, Journal of Basic Engineering, Volume 82(Series D), pages 35-45(1960).] 확장형 칼만 필터(Extended Kalman Filter)는 비선형 추정 알고리즘에 이용될 수 있다(예를 들어, 코움 검출기 배열로부터의 정현파 신호의 경우). 스펙클-기반 광 마우스에 대한 측정 모델과 신호의 성질은, 재귀적 디지털 신호 처리 알고리즘이 스펙클-마우스 프런트-엔드 검출기와 전자장치에 의해 생성된 가중된 신호에 적합하다는 것을 나타낸다.
다수 행 배열의 시뮬레이션
2개 및 3개 행의 검출기를 같은 기술을 이용하여 시뮬레이션하였다. 각각의 행은 스펙클 패턴의 독립적인 부분에 의해 조명되었다. 도 10에는 오차율에 대한 그 결과가 도시되어 있다.
도 10은, 3개 행의 4N 검출기(1002)를 갖는 경우, 2개 행의 4N 검출기(1004)를 갖는 경우, 1개 행의 4N 검출기(1006)를 갖는 경우, 움직임 검출기들에 대한 오차율을 나타낸다. 또한, 트렌드 라인(trend lines)은 3-행 데이터(1012), 2-행 데이터(1014) 및 1-행 데이터(1016)에 대하여 도시되어 있다. 이들 오차율은, 5000개의 프레임 상에서 3개의 서로 다른 속도에서 결과를 평균함으로써 계산되었다. 그래프 상의 다수의 포인트는 서로 다른 시뮬레이션을 표현한다: 1-행 측정에 대하여 4개의 서로 다른 행을 이용하였다; 2-행 측정에 대하여 2개 행의 3개의 서로 다른 결합을 이용하였다; 및 3-행 측정에 대하여 3개 행의 2개의 서로 다른 결합을 이용하였다. 올바른 비교를 보장하기 위해, 원래 4개의 행을 결합시킴으로써 2-행 및 3-행 데이터를 만들었다.
예를 들어, 시뮬레이션은, 단일 행의 32개 소자가 20%보다 약간 많은 오차율을 갖는 것을 나타낸다. (64개의 전체 소자 카운트에 대하여) 이들 행 중 2개를 결합시키는 것은 약 13%까지 오차율을 줄인다. 이는, 단일 행의 64개 소자에 대한 결과보다 약간 낮다. (96개의 전체 소자 카운트에 대하여) 이들 행 중 3개를 결합시키는 것은 약 8%의 오차율을 제공하고, 단일-행 오차율의 1/2 보다 작은 감소를 나타낸다.
행의 수가 증가함에 따른 이점은, 소자의 수가 더 커질수록 증가한다. (384 개의 전체 소자 카운트에 대하여) 128개 소자의 3개의 행을 결합시키는 것은, 오차율을 (128개 소자의 단일 행에 대하여) 10%에서 (이들 행 중 3개의 결합에 대하여) 1.5%로 줄이고, 단일-행 오차율의 1/6보다 작은 감소를 나타낸다.
경로 오차
상기 오차율로부터 경로 오차를 다음과 같이 계산할 수 있다. M 카운트 길이인 경로를 횡단하는 경우, 전체 오차 수는 ME이다. 여기서, E는 위에서 설명되고 계산된 오차율이다. 표면을 이동할 때, 오차는 여분 카운트와 손실된 카운트로서 나타난다. 더 긴 거리상의 측정의 경우, 이들 오차는 서로 소거되고, 평균 순 오차(average net error)는 단지 전체 오차 수의 제곱 근으로서 증가한다. 측정된 카운트 수는 양이거나 음일 수 있는 양만큼 예상된 카운트와 다르지만, 평균적으로, 오차 수의 제곱 근과 같은 절대값을 갖는다. 경로 오차를 다음과 같이 정의한다.
Figure 112006094973114-PCT00009
M 카운트 길이인 경로를 횡단하는 경우, 마우스는 평균적으로 ME 오차를 생성하게 되고,
Figure 112006094973114-PCT00010
카운트에 의해 종료된다. 따라서, 측정된 카운트는 예상된 카운트보다 높고, Measured_counts = M +
Figure 112006094973114-PCT00011
이고, 경로 오차는 다음과 같다.
Figure 112006094973114-PCT00012
이는 평균 경로 오차의 대략적인 선언일 뿐이므로, 더 정확한 계산에서는,
Figure 112006094973114-PCT00013
의 표준 편차를 갖는 "0" 근방에 중심을 갖는 분포를 갖게 된다.
상기 식을 상기 제공된 결과에 적용하기 위해, 847 dpi(dots-per-inch)(즉, 인치당 847 프레임 또는 샘플)의 해상도와 2 cm(centimeters)의 움직임 거리를 가정한다. 이는 측정마다 667개의 프레임(즉, 2 cm 움직이는 경우 667개의 프레임)을 생성하므로, M = 667이다. 3개 행의 128개의 검출기 또는 감광 소자의 경우, 1.5%의 오차율 E를 가지므로, 수학식 6에 따르면 0.5%의 경로 오차를 갖는다. 경로 오차는 더 긴 거리에서 상당히 개선되게 된다.
검출기 또는 감광 소자를 모은 결합을 이용한 검출
4N 검출을 이용한 코움 검출기의 잡음 문제에 대한 다른 해결 방안은 다수의 인터레이스된 감광 소자 그룹(N)을 갖는 하나 이상의 행을 포함한 어레이를 갖는 검출기를 제공하는 것이고, 각각의 세트는 다수의 연속적인 감광 소자(M)를 갖고, 여기서, M은 4와 같지 않다. 즉, M은 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10 등으로 이루어진 세트로부터 수이다. 특히, 모든 제3, 모든 제5, 모든 제6 또는 모든 제M 검출기 또는 감광 소자를 결합시켜 움직임 추정을 위한 독립적인 신호를 생성한다.
도 11은, 같은 검출 강도로 작동하는, 모든 제3(1102), 모든 제4(1104), 모든 제5(1106) 및 모든 제6(1108) 검출기 또는 감광 소자를 결합시키기 위한 동상 및 직교 신호를 나타낸다. 도 11에 도시된 신호는, 모든 제3, 제4, 제5 및 제6 검출기 또는 감광 소자로부터의 미처리(raw) 검출값을 결합시키는 인터레이스된 감광 소자 그룹을 갖는 어레이로부터 시뮬레이션된 신호이다. 도 11을 참조하면, 동상 신호와 직교 신호가 도시되어 있고, 프레임 수는 수평축을 따라 주어진다. 도 11의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 검출기 또는 감광 소자의 하나의 그룹화가 약한 신호를 생성하고 있는 경우, 다른 그룹화를 이용하여 속도를 측정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 발진 크기가 더 커지면, 오차율은 더 작아진다. 따라서, '올바른' (더 큰 크기) 신호를 선택할 수 있고, 오차가 작은 추정이 행해질 수 있다.
상기 예는 최대 정격 속도의 약 72%로 작동하는 120개의 검출기 또는 감광 소자를 포함한다. 도 11의 그래프 상의 수평축은 프레임 카운트를 나타낸다. 동상, 및 직교 신호는, 서로 의존하거나 같은 스펙클 패턴에 의해 생성되므로, 매우 유사하다는 것에 주목하자.
상술한 바와 같이, 상기 데이터를 이용하여 속도를 계산할 수 있다. 이 경우, 간단한 0-교차 알고리즘을 이용한다. 각각의 프레임에서, 이전 2개의 양으로 진행하는 0-교차 간의 프레임 수 τ를 계산한다. 이는 20 마이크로미터를 움직이는데 필요한 프레임 수의 추정을 표현한다. 프레임 레이트(단위 시간당 프레임)를
Figure 112006094973114-PCT00014
라 하고, 검출기 피치(한 그룹의 소자에서 다른 그룹의 소자까지의 거리)를
Figure 112006094973114-PCT00015
로 고려한다. 추정된 속도
Figure 112006094973114-PCT00016
는 다음과 같다.
Figure 112006094973114-PCT00017
[수학식 4]
상기 속도는 검출기 어레이의 장축을 따라 놓인 전체 속도의 성분이다.
4N 이외의 구성에 대한, 속도 의존 신호를 생성하기 위해서는, 검출기 또는 감광 소자 그룹을 가중하고 결합시켜야 한다. 적당한 가중 계수의 일 실시예는 다음 식에 의해 주어진다.
Figure 112006094973114-PCT00018
및
Figure 112006094973114-PCT00019
여기서, i는 세트 0에서 M-1까지 모든 감광 소자의 범위에 미친다. 여기서, phi는 모든 가중 계수에 공통인 위상 편이이다.
출력 신호의 동상 가중된 합(즉, 동상 신호)은 다음과 같이 주어진다.
Figure 112006094973114-PCT00020
또한, 출력 신호의 직교 가중된 합(즉, 직교 신호)은 다음과 같이 주어진다.
Figure 112006094973114-PCT00021
5-소자 그룹의 경우, 즉, 5N 구성의 경우, 그 계수는 도 12에 도시되어 있다. 본 예에서는, 5개의 배선 합(1202-1, 1202-2, 1202-3, 1202-4, 1202-5)이 형성된다. 동상 신호는 그 동상 가중값을 각각의 배선 합에 곱하여 덧셈하고, 각각의 배선 합에 대한 동상 가중값은 도 12에서 S1 컬럼에 의해 주어진다. 이와 유사하게, 직교 신호는 그 직교 가중값을 각각의 배선 합에 곱하여 덧셈하고, 각각의 배선 합에 대한 직교 가중값은 도 12에서 S2 컬럼에 의해 주어진다.
도 13에는 6N 구성으로 연결된 감광 소자를 갖는 어레이에 대한 가중 계수가 도시되어 있다. 6개의 배선 합에 대응하는 동상 가중 계수는 S1 컬럼하에서 주어지고, 6개의 배선 합에 대응하는 직교 가중 계수는 S2 컬럼하에서 주어진다.
도 14에는 4N 구성으로 연결된 감광 소자를 갖는 어레이에 대한 가중 계수가 도시되어 있다. 4개의 배선 합에 대응하는 동상 가중 계수는 S1 컬럼하에서 주어지고, 4개의 배선 합에 대응하는 직교 가중 계수는 S2 컬럼하에서 주어진다. 4N 코움의 경우, 가중 계수는 모두 0 또는 +/-1이고, 본 시스템은 도 3에 도시되고 이와 관련하여 상술한 바와 같은 차동 증폭기로 줄일 수 있다.
다른 양태에서, 본 발명의 개시 내용은 2개 이상의 서로 다른 감광 소자 그룹화를 이용한 검출기를 갖는 감지기에 관한 것이다. 다수의 소자 그룹화를 이용한 이와 같은 실시예는 움직임 추정을 위한 다수의 독립적인 신호의 생성을 허용한 다.
예를 들어, 서로 다른 M개의 값을 갖는 코움을 같은 감지기(예를 들어, 4N 및 6N)에 결합시키고, 감광 소자의 폭을 일정하게 유지하면, 별개이지만 병렬인 어레이를 갖는, 도 15에 도시된 것과 같은 배열로부터 좋은 성능을 얻을 수 있다. 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 6N 구성(1502) 및 4N 구성(1504)으로 연결된 감광 소자를 갖는 2-행 어레이 배열의 블록도이다. 이 경우, 2개의 서로 다른 스펙클 패턴을 각각의 행마다 하나씩 측정한다.
다른 방법으로는, 스펙클 패턴의 같은 어레이 및 같은 섹션을 이용할 수 있다. 이는, 상술한, 도 11에서 모델링된 경우이다. 상기 접근법은 광 다이오드 공간 및 각각의 광 다이오드와 연관된 누설 전류를 절약하는 이점을 갖는다. 또한, 스펙클 패턴으로 조명하는데 실리콘 상에 더 작은 영역을 필요로 하므로, 광자를 보존한다.
도 16에는 M의 배수 값을 갖는 개별적인 광 다이오드 소자를 배선하는 하나의 회로 구현이 도시되어 있다. 도 16은, 같은 소자 출력을 재사용하는 방법으로 전류 미러를 이용하여 4N, 5N 및 6N 가중 세트를 구현하는, 본 발명의 일 실시예에 따른 개략도이다. 도 16의 회로(1600)는 움직임 추정을 위한 다수의 독립적인 신호를 생성하는데, 각각의 독립적인 신호는 서로 다른 M개의 구성을 위한 것이다. 본 예에서, 각각의 검출기 또는 감광 소자(1602)의 출력 전류는 전류 미러(1604)를 이용하여 복제된다. 그 다음에, 이들 출력을 서로 결합시켜, 서로 다른 M개의 구성에 따라 배열된 배선 구조(1606)를 이용하여 전류를 더한다. 이들 배선 구 조(1606)는, M의 배수 값에 대한 모든 제M 출력 전류를 서로 더한다. 그 다음에, 가중값의 크기가 전류 감소 소자(1608)에 의해 적용된다. 각각의 동상 및 직교 추력에 대하여, 추가 배선 구조(1610)는 양의 가중값에 대한 전류를 서로 더하고, 이와 별개로, 음의 가중값에 대한 전류를 서로 더한다. 최종적으로, 각각의 동상 및 직교 출력에 대하여, 차동 회로(1612)는 양 및 음의 가중값에 대하여 별개의 전류를 수신하고, 출력 신호를 생성한다.
도 16에 도시된 특정 예에서, 독립적인 동상 및 직교 출력은 M = 4, 5 및 6에 대하여 생성된다. 다른 구현에서, 동상 및 직교 출력은 다른 값의 M에 대하여 생성될 수 있다. 또한, 동상 및 직교 출력은, 단지 도 16에서 특정 예마다 3개 값의 M에 대해서가 아닌, 더 많은(또는 더 적은) 값의 M에 대하여 생성될 수도 있다.
다른 회로 구현에서, 각각의 검출기 또는 감광 소자는 다수의 전류 미러에 서로 다른 이득을 공급하여, 같은 검출기 또는 감광 소자가, 서로 다른 검출기 주기(M의 값)에 대하여 서로 다른, 독립적인 동상 및 직교 합에 기여할 수 있도록 한다.
다른 교류 회로 구현에서, 검출기 값은 개별적으로 샘플링되거나 다중화되고, ADC(analog-to-digital converter) 회로를 이용하여 순차적으로 샘플링될 수도 있고, 그 다음에, 디지털화된 값을 처리하여 독립적인 합을 생성할 수도 있다. 또 다른 회로 구현에서, 검출기 출력의 아날로그 합은 공유된 시다중화 또는 다중 동시 ADC 회로에 의해 처리될 수도 있다. 상기 작업을 달성할 수 있는 다수의 회로 구현이 존재하고, 서로 다른 구현은, 회로 복잡도, 전력 소비 및/또는 잡음 특성과 같은, 계수를 트레이드 오프한다.
도 5 및 도 15에 도시된 실시예는 다중 행의 1차원 어레이를 나타낸다. 이들 행은 서로의 상부에 있는 그 단축을 따라 접속된다. 다른 방법으로는, 도 17에 도시된 바와 같이, 장축을 따라 접속된 2개의 행을 갖는 것이 유용할 수도 있다.
도 17에서, 단일 1차원 어레이는 2개의 부분, 좌측(1702)과 우측(1704)으로 분할된다. 각각의 측면은 같은 M 값을 갖는 코움 배열로 구성될 수도 있다. 도 17의 특정 구현에서, M = 5이다. 다른 구현은 다른 M 값을 이용할 수도 있다. 좌측(1702)은 한 세트의 신호(1706)를 생성하지만, 우측(1704)은 제2 세트의 신호(1708)를 생성한다. 이들 2개 세트의 신호는 제3 세트의 신호(1710)로 임의로 결합될 수 있다. 이와 같이, 상술한 신호 크기나 다른 메커니즘에 기초하여, 3개 세트의 신호를 선택한다. 상기 배열은, 결합된 세트의 신호(1710)가 효과적으로 더 긴 어레이로부터 이익을 얻는 이점을 가지므로, 뛰어난 잡음 특성을 갖게 된다.
상술한 상세한 실시예는, 여러 행을 갖는 것이 가능하더라도, 단일축을 따라, 즉, 1차원 어레이로, 배향된 검출기 또는 감광 소자를 나타낸다. 다른 실시예에서, 검출기 또는 감광 소자는, 예를 들어, 도 18에 도시된 것과 같은, 2차원으로 배열된다.
도 18에서, 21 × 9 소자의 예시적인 2차원(2D) 어레이는 9개 소자의 세트(3 × 3 매트릭스)로 배열된다. (같은 색을 갖는 것으로 도시된) 세트에서 주어진 위치에 있는 소자는 공통 배선에 의해 서로 그룹화된다. 상기 구성에 따르면, x와 y 방향으로의 움직임 정보는 같은 세트의 검출기 또는 감광 소자에 의해 수집될 수 있다. 각각의 세트가 도 18의 예시적인 2D 어레이에서 3 × 3 매트릭스이지만, 다른 구현은 다른 차원의 세트를 가질 수도 있다. 하나의 세트는 수직축(1804; y)에서 소자 수와 다른 수평축(1802; x)에서 소자 수를 가질 수도 있다. 또한, 도 18에 도시된 감광 소자는 크기가 같고 직사각형이지만, 다른 구현은 서로 다른 크기 및/또는 직사각형 형상이 아닌 감광 소자를 이용할 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예와 예의 상술한 설명은 예시 및 설명을 위해 제공된 것으로, 본 발명을 소정의 이전 예에 의해 설명하고 나타냈지만, 이에 제한되는 것으로 해석되지 말아야 한다. 이는 개시된 특정 형태에 본 발명을 제한하거나 망라하는 것이 아니고, 상기 교시 내용에 따라 본 발명의 범위 내에서 다수의 변형, 개량 및 변화가 가능하다. 본 발명의 범위는, 첨부된 청구항과 그 등가물에 의한, 여기서 개시된 것과 같은 일반적인 영역을 포함한다.

Claims (20)

  1. 데이터 입력 장치와 표면 간의 상대적인 움직임을 감지하기 위해, 상기 표면의 연속 프레임에서 광 피처의 변위를 결정함으로써 감지하기 위한 광 변위 감지기로서, 상기 감지기는
    제1 및 제2 어레이로 구성된 다수의 감광 소자를 포함하는 검출기;
    상기 제1 어레이의 모든 제M 소자로부터의 신호를 결합하여 M 그룹 신호를 생성하도록 구성된 제1 회로; 및
    상기 제2 어레이의 모든 제M' 소자로부터의 신호를 결합하여 M' 그룹 신호를 생성하도록 구성된 제2 회로를 포함하고,
    M 과 M'은 서로 다른 수인 광 변위 감지기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 어레이는 적어도 하나의 공유 감광 소자를 포함하는 광 변위 감지기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공유 감광 소자로부터 광전류를 복제하도록 구성된 전류 미러 회로를 더 포함하는 광 변위 감지기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 어레이는 상기 감광 소자 중 거의 전체를 공유하는 광 변위 감지기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감광 소자 중 거의 전체로부터 광전류를 복제하도록 구성된 전류 미러 회로를 더 포함하는 광 변위 감지기.
  6. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 어레이는 소정 축에 평행하게 배열된 LCA(linear comb array)를 포함하는 광 변위 감지기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 M 그룹 신호로부터 제1 라인 신호 쌍을 생성하도록 구성된 회로; 및
    상기 M' 그룹 신호로부터 제2 라인 신호 쌍을 생성하도록 구성된 회로
    를 더 포함하는 광 변위 감지기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 라인 신호들은 상기 데이터 입력 장치가 상기 축에 수직이 아닌 방향으로 움직일 때 발진하는 형상인 광 변위 감지기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 축에 따른 상기 데이터 입력 장치의 움직임 속도 성분 v 를 다음의 수학식,
    Figure 112006094973114-PCT00022
    을 이용하여 라인 신호로부터 계산하도록 구성된 회로를 더 포함하며, 여기서
    Figure 112006094973114-PCT00023
    는 프레임 레이트이고,
    Figure 112006094973114-PCT00024
    는 검출기 피치이고, τ는 같은 방향으로 진행하는 이전 2개의 0-교차 간의 시간인 광 변위 감지기.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 라인 신호 생성 회로는 상기 그룹 신호를 가중하기 위한 가중 회로를 포함하는 광 변위 감지기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 M 그룹 신호는 각각 M 동상 가중 계수 중 하나와 M 직교 가중 계수 중 하나에 의해 가중되며, 상기 M' 그룹 신호는 각각 M' 동상 가중 계수 중 하나와 M' 직교 가중 계수 중 하나에 의해 가중되는 광 변위 감지기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 동상 가중 계수(S1)와 상기 직교 가중 계수(S2)는 다음의 수학식,
    Figure 112006094973114-PCT00025
    와
    Figure 112006094973114-PCT00026
    을 이용하여 계산되고,
    여기서, 상기 제1 라인 신호 쌍을 생성하는데 이용되는 M 그룹 신호의 경우, j는 0에서 M-1로 진행하고, N = M이며,
    상기 제2 라인 신호 쌍을 생성하는데 이용되는 M' 그룹 신호의 경우, j는 0에서 M'-1로 진행하고, N = M'인
    광 변위 감지기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 M 그룹 신호로부터 생성된 라인 신호의 품질과 상기 M' 그룹 신호로부터 생성된 또 다른 라인 신호의 품질을 비교하도록 구성된 회로; 및
    상기 비교에 기초하여 보다 고품질의 라인 신호를 선택하도록 구성된 회로를 더 포함하는 광 변위 감지기.
  14. 제1항에 있어서,
    신호 품질 특성에 기초하여 라인 신호를 가중하고 상기 가중된 라인 신호를 결합하도록 구성된 회로를 더 포함하는 광 변위 감지기.
  15. 제1 및 제2 어레이로 구성된 다수의 감광 소자를 포함하는 검출기를 갖는 광 변위 감지기를 이용하여 표면에 걸쳐 데이터 입력 장치의 움직임을 감지하는 방법 으로서, 상기 방법은
    상기 표면의 일부로부터 반사된 빛에 의해 생성되는 강도 패턴을 상기 다수 의 감광 소자상에서 수신하는 단계;
    상기 제1 어레이의 모든 제M 소자로부터의 신호를 결합하여 M 그룹 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제2 어레이의 모든 제M' 소자로부터의 신호를 결합하여 M' 그룹 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
    M 과 M'은 서로 다른 수인 움직임 감지 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 어레이는 감광 소자들을 공유하는 움직임 감지 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 M 그룹 신호로부터 발진하는 제1 라인 신호 쌍을 생성하는 단계; 및
    상기 M' 그룹 신호로부터 발진하는 제2 라인 신호 쌍을 생성하는 단계를 더 포함하는 움직임 감지 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 M 그룹 신호로부터 생성된 라인 신호의 품질과 상기 M' 그룹 신호로부터 생성된 또 다른 라인 신호의 품질을 비교하는 단계; 및
    상기 비교에 기초하여 보다 고품질의 라인 신호를 선택하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    신호 품질 특성에 기초하여 라인 신호를 가중하는 단계; 및
    상기 가중된 라인 신호를 결합하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 광 포지셔닝 장치로서, 상기 장치는
    MxM' 패턴의 소자로서 구성된 감광 소자의 2차원 어레이-상기 MxM' 패턴의 소자가 반복되어 상기 어레이를 형성함-; 및
    MxM' 그룹 신호를 생성하기 위해 상기 패턴 내의 같은 위치에 있는 모든 소자로부터의 신호를 결합하도록 구성된 회로를 포함하는 광 포지셔닝 장치.
KR1020067026956A 2004-05-21 2005-05-18 광 변위 감지기, 및 이를 이용한 움직임 감지 방법 KR20070026629A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US57307504P 2004-05-21 2004-05-21
US60/573,075 2004-05-21
US11/123,500 2005-05-05
US11/123,500 US20050259097A1 (en) 2004-05-21 2005-05-05 Optical positioning device using different combinations of interlaced photosensitive elements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070026629A true KR20070026629A (ko) 2007-03-08

Family

ID=35374751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067026956A KR20070026629A (ko) 2004-05-21 2005-05-18 광 변위 감지기, 및 이를 이용한 움직임 감지 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20050259097A1 (ko)
EP (1) EP1747549A2 (ko)
JP (1) JP2008500662A (ko)
KR (1) KR20070026629A (ko)
TW (1) TWI269019B (ko)
WO (1) WO2005114639A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8493350B2 (en) 2009-08-26 2013-07-23 Samsung Display Co., Ltd. Touch panel using a light sensing method, method for detecting a touch location, and recording medium storing program to execute the method

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050259078A1 (en) * 2004-05-21 2005-11-24 Silicon Light Machines Corporation Optical positioning device with multi-row detector array
US20050258346A1 (en) * 2004-05-21 2005-11-24 Silicon Light Machines Corporation Optical positioning device resistant to speckle fading
US7773070B2 (en) 2004-05-21 2010-08-10 Cypress Semiconductor Corporation Optical positioning device using telecentric imaging
US7765251B2 (en) 2005-12-16 2010-07-27 Cypress Semiconductor Corporation Signal averaging circuit and method for sample averaging
US7737948B2 (en) * 2005-12-20 2010-06-15 Cypress Semiconductor Corporation Speckle navigation system
US7728816B2 (en) * 2006-07-10 2010-06-01 Cypress Semiconductor Corporation Optical navigation sensor with variable tracking resolution
US7742514B1 (en) 2006-10-31 2010-06-22 Cypress Semiconductor Corporation Laser navigation sensor
GB2448161A (en) * 2007-04-03 2008-10-08 Bookham Technology Plc Optoelectronic device combining VCSEL and photodetector
US8263921B2 (en) * 2007-08-06 2012-09-11 Cypress Semiconductor Corporation Processing methods for speckle-based motion sensing
US8259069B1 (en) * 2008-01-11 2012-09-04 Cypress Semiconductor Corporation Speckle-based optical navigation on curved tracking surface
US9285459B2 (en) * 2008-05-09 2016-03-15 Analog Devices, Inc. Method of locating an object in 3D
US20090279107A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Analog Devices, Inc. Optical distance measurement by triangulation of an active transponder
US8541727B1 (en) 2008-09-30 2013-09-24 Cypress Semiconductor Corporation Signal monitoring and control system for an optical navigation sensor
US7723659B1 (en) 2008-10-10 2010-05-25 Cypress Semiconductor Corporation System and method for screening semiconductor lasers
US9746544B2 (en) * 2008-12-03 2017-08-29 Analog Devices, Inc. Position measurement systems using position sensitive detectors
US8711096B1 (en) 2009-03-27 2014-04-29 Cypress Semiconductor Corporation Dual protocol input device
CN102802509B (zh) * 2009-05-27 2017-06-09 美国亚德诺半导体公司 多用途光学传感器
US9702690B2 (en) 2011-12-19 2017-07-11 Analog Devices, Inc. Lens-less optical position measuring sensor
CN103076901B (zh) * 2012-12-28 2015-11-18 广州中国科学院先进技术研究所 一种精确定位光电鼠标位移量的方法
CN103105943B (zh) * 2013-01-29 2015-09-09 广州中国科学院先进技术研究所 精确定位光电鼠标位移量的方法
US11674797B2 (en) 2020-03-22 2023-06-13 Analog Devices, Inc. Self-aligned light angle sensor using thin metal silicide anodes

Family Cites Families (66)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH552197A (de) * 1972-11-24 1974-07-31 Bbc Brown Boveri & Cie Einrichtung zum messen der rauhigkeit einer oberflaeche.
US4546347A (en) * 1981-05-18 1985-10-08 Mouse Systems Corporation Detector for electro-optical mouse
US4799055A (en) * 1984-04-26 1989-01-17 Symbolics Inc. Optical Mouse
US4936683A (en) * 1989-06-22 1990-06-26 Summagraphics Corporation Optical tablet construction
EP0503431A3 (en) * 1991-03-08 1994-11-23 Mita Industrial Co Ltd Box body construction of a digital image forming apparatus
US6031218A (en) * 1992-10-05 2000-02-29 Logitech, Inc. System and method for generating band-limited quasi-sinusoidal signals
US5703356A (en) * 1992-10-05 1997-12-30 Logitech, Inc. Pointing device utilizing a photodetector array
US5729009A (en) * 1992-10-05 1998-03-17 Logitech, Inc. Method for generating quasi-sinusoidal signals
US5854482A (en) * 1992-10-05 1998-12-29 Logitech, Inc. Pointing device utilizing a photodector array
US5907152A (en) * 1992-10-05 1999-05-25 Logitech, Inc. Pointing device utilizing a photodetector array
US5288993A (en) * 1992-10-05 1994-02-22 Logitech, Inc. Cursor pointing device utilizing a photodetector array with target ball having randomly distributed speckles
US6097371A (en) * 1996-01-02 2000-08-01 Microsoft Corporation System and method of adjusting display characteristics of a displayable data file using an ergonomic computer input device
US5473344A (en) * 1994-01-06 1995-12-05 Microsoft Corporation 3-D cursor positioning device
JP2919267B2 (ja) * 1994-05-26 1999-07-12 松下電工株式会社 形状検出方法およびその装置
US5578813A (en) * 1995-03-02 1996-11-26 Allen; Ross R. Freehand image scanning device which compensates for non-linear movement
US6950094B2 (en) * 1998-03-30 2005-09-27 Agilent Technologies, Inc Seeing eye mouse for a computer system
US5786804A (en) * 1995-10-06 1998-07-28 Hewlett-Packard Company Method and system for tracking attitude
USD385542S (en) * 1996-01-05 1997-10-28 Microsoft Corporation Pointing device
USD382550S (en) * 1996-01-16 1997-08-19 Microsoft Corporation Rear portion of a pointing device
US5729008A (en) * 1996-01-25 1998-03-17 Hewlett-Packard Company Method and device for tracking relative movement by correlating signals from an array of photoelements
US5781229A (en) * 1997-02-18 1998-07-14 Mcdonnell Douglas Corporation Multi-viewer three dimensional (3-D) virtual display system and operating method therefor
US6256016B1 (en) * 1997-06-05 2001-07-03 Logitech, Inc. Optical detection system, device, and method utilizing optical matching
US6172354B1 (en) * 1998-01-28 2001-01-09 Microsoft Corporation Operator input device
US6037643A (en) * 1998-02-17 2000-03-14 Hewlett-Packard Company Photocell layout for high-speed optical navigation microchips
US6424407B1 (en) * 1998-03-09 2002-07-23 Otm Technologies Ltd. Optical translation measurement
AU6633798A (en) * 1998-03-09 1999-09-27 Gou Lite Ltd. Optical translation measurement
US6233368B1 (en) * 1998-03-18 2001-05-15 Agilent Technologies, Inc. CMOS digital optical navigation chip
US6151015A (en) * 1998-04-27 2000-11-21 Agilent Technologies Pen like computer pointing device
US6057540A (en) * 1998-04-30 2000-05-02 Hewlett-Packard Co Mouseless optical and position translation type screen pointer control for a computer system
US5994710A (en) * 1998-04-30 1999-11-30 Hewlett-Packard Company Scanning mouse for a computer system
US6396479B2 (en) * 1998-07-31 2002-05-28 Agilent Technologies, Inc. Ergonomic computer mouse
TW546582B (en) * 1999-07-08 2003-08-11 Primax Electronics Ltd Pointing device using two line-shaped image input devices and fingerprint to generate displacement signals
TW530254B (en) * 1999-07-08 2003-05-01 Primax Electronics Ltd Pointing device using grain input device to generate pointing signal
US6674475B1 (en) * 1999-08-09 2004-01-06 Agilent Technologies, Inc. Method and circuit for electronic shutter control
US6455840B1 (en) * 1999-10-28 2002-09-24 Hewlett-Packard Company Predictive and pulsed illumination of a surface in a micro-texture navigation technique
US20030058506A1 (en) * 1999-12-22 2003-03-27 Green Alan Eward Optical free space signalling system
US6529184B1 (en) * 2000-03-22 2003-03-04 Microsoft Corporation Ball pattern architecture
US6421045B1 (en) * 2000-03-24 2002-07-16 Microsoft Corporation Snap-on lens carrier assembly for integrated chip optical sensor
US6462330B1 (en) * 2000-03-24 2002-10-08 Microsoft Corporation Cover with integrated lens for integrated chip optical sensor
US6642506B1 (en) * 2000-06-01 2003-11-04 Mitutoyo Corporation Speckle-image-based optical position transducer having improved mounting and directional sensitivities
US6618038B1 (en) * 2000-06-02 2003-09-09 Hewlett-Packard Development Company, Lp. Pointing device having rotational sensing mechanisms
US6476970B1 (en) * 2000-08-10 2002-11-05 Agilent Technologies, Inc. Illumination optics and method
US6585158B2 (en) * 2000-11-30 2003-07-01 Agilent Technologies, Inc. Combined pointing device and bar code scanner
US6977645B2 (en) * 2001-03-16 2005-12-20 Agilent Technologies, Inc. Portable electronic device with mouse-like capabilities
US6621483B2 (en) * 2001-03-16 2003-09-16 Agilent Technologies, Inc. Optical screen pointing device with inertial properties
US6677929B2 (en) * 2001-03-21 2004-01-13 Agilent Technologies, Inc. Optical pseudo trackball controls the operation of an appliance or machine
US6603111B2 (en) * 2001-04-30 2003-08-05 Agilent Technologies, Inc. Image filters and source of illumination for optical navigation upon arbitrary surfaces are selected according to analysis of correlation during navigation
EP1255334A1 (en) * 2001-04-30 2002-11-06 Agilent Technologies, Inc. - a Delaware corporation - Fault tolerant electrical circuit and method
US6809723B2 (en) * 2001-05-14 2004-10-26 Agilent Technologies, Inc. Pushbutton optical screen pointing device
US6774351B2 (en) * 2001-05-25 2004-08-10 Agilent Technologies, Inc. Low-power surface for an optical sensor
US6795056B2 (en) * 2001-07-24 2004-09-21 Agilent Technologies, Inc. System and method for reducing power consumption in an optical screen pointing device
US6823077B2 (en) * 2001-07-30 2004-11-23 Agilent Technologies, Inc. Simplified interpolation for an optical navigation system that correlates images of one bit resolution
US6664948B2 (en) * 2001-07-30 2003-12-16 Microsoft Corporation Tracking pointing device motion using a single buffer for cross and auto correlation determination
US7126585B2 (en) * 2001-08-17 2006-10-24 Jeffery Davis One chip USB optical mouse sensor solution
US6657184B2 (en) * 2001-10-23 2003-12-02 Agilent Technologies, Inc. Optical navigation upon grainy surfaces using multiple navigation sensors
US6703599B1 (en) * 2002-01-30 2004-03-09 Microsoft Corporation Proximity sensor with adaptive threshold
US6774915B2 (en) * 2002-02-11 2004-08-10 Microsoft Corporation Pointing device reporting utilizing scaling
USD464352S1 (en) * 2002-03-18 2002-10-15 Microsoft Corporation Electronic mouse
US6967321B2 (en) * 2002-11-01 2005-11-22 Agilent Technologies, Inc. Optical navigation sensor with integrated lens
US6819314B2 (en) * 2002-11-08 2004-11-16 Agilent Technologies, Inc. Intensity flattener for optical mouse sensors
US7019733B2 (en) * 2003-03-31 2006-03-28 Ban Kuan Koay Optical mouse adapted for use on glass surfaces
US7321359B2 (en) * 2003-07-30 2008-01-22 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Method and device for optical navigation
US7737947B2 (en) * 2003-10-16 2010-06-15 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Tracking motion using an interference pattern
US7268341B2 (en) * 2004-05-21 2007-09-11 Silicon Light Machines Corporation Optical position sensing device including interlaced groups of photosensitive elements
US20050259078A1 (en) * 2004-05-21 2005-11-24 Silicon Light Machines Corporation Optical positioning device with multi-row detector array
US20050258346A1 (en) * 2004-05-21 2005-11-24 Silicon Light Machines Corporation Optical positioning device resistant to speckle fading

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8493350B2 (en) 2009-08-26 2013-07-23 Samsung Display Co., Ltd. Touch panel using a light sensing method, method for detecting a touch location, and recording medium storing program to execute the method

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005114639A2 (en) 2005-12-01
WO2005114639A3 (en) 2006-12-21
TW200606393A (en) 2006-02-16
US20050259097A1 (en) 2005-11-24
TWI269019B (en) 2006-12-21
EP1747549A2 (en) 2007-01-31
JP2008500662A (ja) 2008-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100816139B1 (ko) 다수 열 검출기 어레이를 갖는 광 포지셔닝 장치
KR20070026629A (ko) 광 변위 감지기, 및 이를 이용한 움직임 감지 방법
US7268341B2 (en) Optical position sensing device including interlaced groups of photosensitive elements
KR20070026628A (ko) 광 포지셔닝 장치, 및 움직임 감지 방법
US7042575B2 (en) Speckle sizing and sensor dimensions in optical positioning device
US7435942B2 (en) Signal processing method for optical sensors
US7138620B2 (en) Two-dimensional motion sensor
US8345003B1 (en) Optical positioning device using telecentric imaging
US7285766B2 (en) Optical positioning device having shaped illumination
US7405389B2 (en) Dense multi-axis array for motion sensing
KR100879174B1 (ko) 광 변위 감지기, 데이터 입력 장치의 움직임 감지 방법, 및 광 포지셔닝 장치
CN101111881A (zh) 抗斑点衰落的光学定位装置
JP2008500557A (ja) 光学式位置決め装置におけるスペックルサイジング及びセンサ寸法
CN1981323A (zh) 使用交错光敏元件不同组合的光学定位装置
KR20070026614A (ko) 형태화된 조명을 갖는 광학 위치추적 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
NORF Unpaid initial registration fee