TWI499941B - 光學滑鼠裝置以及使用在光學滑鼠裝置中的方法 - Google Patents

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Description

光學滑鼠裝置以及使用在光學滑鼠裝置中的方法
本發明係關於一種光學滑鼠機制，尤指一種光學滑鼠裝置與使用在光學滑鼠裝置中的方法。
一般來說，目前現有技術的光學滑鼠係具有一個感光元件，通過該感光元件來得到多張感測影像，並利用對多張感測影像進行關聯性比對來得到偵測位移的資訊，對於該些感測影像的曝光來說，現有的光學滑鼠雖然會決定上述感測影像的曝光值，然而卻僅限於通過計算整張感測影像的平均亮度、使感測影像的平均亮度落於某一預定的曝光範圍之內，換言之，無論感測影像的品質好壞或是光學滑鼠的使用情況或環境如何，目前現有的光學滑鼠僅將感測影像的曝光值設定為一預定範圍內，此一曝光決定機制對於可攜式的光學滑鼠來說容易消耗無線光學滑鼠的電力，因此在可攜式的光學滑鼠中待機時間容易受到限制。此外，曝光的調整與感測影像的成像品質極為相關，曝光的降低代表著感測影像的成像信號之信號強度將會降低，影響到影像品質，導致位移偵測的誤差過多，然而，現今的光學滑鼠技術目前均並未同時考慮到如何兼顧曝光調整(省電)、感測影像信號強度以及降低位移偵測誤差。
因此，本發明的目的之一在於提供一種光學滑鼠裝置及使用在該光學滑鼠裝置中的方法，通過根據不同的使用狀況動態地增加或降低影像成像的曝光，達到兼顧曝光調整(省電)、維持感測影像信號強度以及降低位移偵測誤差的目的，解決現有技術的問題。
根據本發明的實施例，其係揭露一種光學滑鼠裝置。該光學滑鼠裝置包含有一光源單元、一感測單元及一處理單元。光源單元用來產生並發射一光學訊號，該光學訊號係發射至一表面上而產生一光學反射訊號。感測單元係根據該光學反射訊號產生一影像成像，該影像成像係用以估算光學滑鼠裝置的影像位移。處理單元係耦接至光源單元與感測單元，並用以控制光源單元發射該光學訊號，以及用以根據該影像成像，控制影像成像的曝光，動態地於至少兩曝光值範圍之間切換。
根據本發明的實施例，其另揭露一種光學滑鼠裝置。該光學滑鼠裝置包含有一光源單元、一感測單元及一處理單元。光源單元用來產生並發射一光學訊號，該光學訊號係發射至一表面上而產生一光學反射訊號。感測單元係根據該光學反射訊號產生一影像成像，該影像成像係用以估算光學滑鼠裝置的影像位移。處理單元係耦接至光源單元與感測單元，並用以控制光源單元發射該光學訊號，以及用以根據該影像成像的品質參數、移動速率或單位時間輸出個數，動態調整該影像成像的曝光。
根據本發明的實施例，其係揭露一種使用在光學滑鼠裝置中的方法，包含有：產生並發射一光學訊號，該光學訊號係發射至一表面上而產生一光學反射訊號；根據該光學反射訊號產生一影像成像，該影像成像係用以估算光學滑鼠裝置的影像位移；根據該影像成像，控制該影像成像的曝光，動態地於至少兩曝光值範圍之間切換。
根據本發明的實施例，其另揭露一種使用在光學滑鼠裝置中的方法，包含有：產生並發射一光學訊號，該光學訊號係發射至一表面上而產生一光學反射訊號；根據該光學反射訊號產生一影像成像，該影像成像係用以估算光學滑鼠裝置的影像位移；根據影像成像的品質參數、移動速率或單位時間輸出個數，控制該影像成像的曝光，動態地於至少兩曝光值範圍之間切換。
請參照第1圖，第1圖是本發明較佳實施例之光學滑鼠裝置100的方塊示意圖。光學滑鼠裝置100包含有一殼體101、一光源單元105、一感測單元110及一處理單元115，其中光源單元105係用來產生並發射一光學訊號S_opt，光源單元105在實作上可利用發生發光二極體(LED)或是雷射二極體(Laser)來實現，該光學訊號S_opt係被發射至一表面上而反射產生一光學反射訊號S_ref，感測單元110係根據該光學反射訊號S_ref產生一影像成像，該影像成像係用以估算出光學滑鼠裝置100的一影像位移，例如，光學滑鼠裝置100 可根據影像成像中複數張感測畫面的游標陰影成像位置，計算出陰影的影像位移，以估算游標位移，此外，該些感測畫面可供處理單元115作為參考，以決定光學滑鼠裝置100對該影像成像的一曝光。處理電路115係耦接至光源單元105與感測單元110，並用以控制光源單元105發射光學訊號S_opt，以及用以根據上述的影像成像，控制該影像成像的曝光，將該曝光動態地於至少兩曝光值範圍之間切換，減少整體系統的電流量，達到省電的功效。換言之，本發明是通過根據不同的使用狀況動態地增加或降低影像成像的曝光，達到兼顧曝光調整(省電)、維持感測影像信號強度以及降低位移偵測誤差的目的，解決現有技術的瓶頸。
詳細來說，曝光值係以灰階值(數值可以是0~255之間)的分佈來表示之，舉例來說，本發明的兩曝光值範圍例如是100~150的灰階值範圍以及70~120的灰階值範圍，當處理單元115根據該影像成像而判定此時可減少曝光時，處理單元115會將該曝光由100~150的灰階值範圍切換為70~120的灰階值範圍，達到省電的目的，反之，當處理單元115根據該影像成像而判定此時應增加曝光時，處理單元115會將該曝光由70~120的灰階值範圍切換為100~150的灰階值範圍，以增加影像成像的信號強度。實作上，本案並不限於僅使用兩個不同的曝光值範圍，而能夠使用三個以上的不同曝光值範圍作為曝光的動態切換之用；此外，上述曝光的灰階值範圍之數值僅為本案的其中一種實施方式，並非本案的限制，其他數值均能夠適用於本發明中。
具體來說，在第一實施例中，處理單元115係計算影像成像的一品質參數(相應於信號的強度)，並根據該品質參數動態調整該影像成像的該曝光，於至少兩曝光值範圍之間切換，舉例來說，該品質參數係一訊雜比(Signal to Noise Ratio,SNR)，當處理單元115偵測到該影像成像的訊雜比高於第一訊號門檻值QTH1時，表示目前當下的影像訊號強度很強，也代表了影像成像的品質較佳，利用影像成像進行位移估算的準確率相當高，此時可以調整並逐步降低影像成像的曝光以同時達到省電的效果，因此，處理單元115會決定調整並降低曝光，將曝光從第一曝光值範圍切換至第二曝光值範圍，其中第一曝光值範圍係高於第二曝光值範圍，舉例來說，第一曝光值範圍可以是前述100~150的灰階值範圍，而第二曝光值範圍可以是前述70~120的灰階值範圍。另外，如果處理單元115偵測到該影像成像的訊雜比過低，則表示了目前的影像成像品質太差，利用影像成像進行位移估算的準確率較差、位移的誤差較大，而實作上，處理單元115係根據一第二訊號門檻值QTH2來判斷影像成像品質是否變得較差，當判定影像成像品質變得較差時，處理單元115會決定調整並逐步提升影像成像的曝光，將曝光從第二曝光值範圍切換至第一曝光值範圍，達到提升影像成像曝光的效果。
需注意的是，上述的第一訊號門檻值QTH1係用以判斷影像成像的訊號品質/強度是否較佳，而第二訊號門檻值QTH2則用以判斷影像成像的訊號品質/強度是否變差，其中第一訊號門檻值QTH1高 於第二訊號門檻值QTH2，而使用兩個不同的訊號門檻值來進行判斷的好處在於影像成像的品質/強度一般具有某種趨勢特性、較少具有瞬時的變化，因此，使用兩個不同的訊號門檻值來進行影像品質/強度判斷可以增進判斷的準確率。然而，其他實施例中，為了節省電路成本運作，也可以使用單一的訊號門檻值來判斷影像成像的訊號品質/強度是否較佳以及訊號品質/強度是否變差，此亦屬於本發明的範疇。
第二實施例中，處理單元115則係計算該影像成像的一位移參數，並根據該位移參數動態調整該曝光，於至少兩曝光值範圍之間切換。具體來說，本實施例中，位移參數所指示出的是一滑鼠移動速率，如果指示出滑鼠移動速率較高(滑鼠正高速移動)，代表此時滑鼠移動位移較大，對影像成像的位移估算來說，此時可允許/容許部分的誤差產生，相對應地所要求的影像成像品質可以較低，換言之，並不需要過高強度的影像成像信號，也就是說，當滑鼠移動速率較高時，為了省電可以降低曝光，反之，如果位移參數指示出滑鼠移動速率較低(滑鼠僅低速移動)，代表此時滑鼠移動位移較小，對影像成像的位移估算來說，此時無法允許/容許部分的誤差產生，相對應地所要求的影像成像品質需要較高，換言之，此時影像成像信號需要較高的信號強度，因此，處理單元115可以比較速率門檻值以及位移參數所指示出的滑鼠移動速率來判定是高速移動或是低速移動，以決定當前的曝光。具體來說，當該滑鼠移動速率高於一第一速率門檻值STH1時，處理單元115會降低影像成像的曝光， 將曝光從第一曝光值範圍切換至第二曝光值範圍，達到省電的目的，第一曝光值範圍係高於第二曝光值範圍，舉例來說，第一曝光值範圍可以是前述100~150的灰階值範圍，而第二曝光值範圍可以是前述70~120的灰階值範圍；反之，當該滑鼠移動速率低於一第二速率門檻值STH2時，處理單元115係提高影像成像的曝光，將該曝光從第二曝光值範圍切換至第一曝光值範圍。
需注意的是，上述的第一速率門檻值STH1係用以判斷滑鼠移動速率是否變得較高而進行高速移動，而第二速率門檻值STH2則用以判斷滑鼠移動速率是否變得較低而進行低速移動，使用兩個不同的速率門檻值來進行判斷的好處在於滑鼠移動速率一般具有某種趨勢特性、較少會持續不斷產生過度改變，因此，使用兩個不同的速率門檻值來進行滑鼠移動速率的判斷，可以增進判斷的準確率。然而，其他實施例中，為了節省電路成本運作，也可以使用單一的速率門檻值來判斷滑鼠的移動速率，而此亦屬於本發明的範疇。此外，前述的滑鼠移動速率可以是滑鼠實際移動速率或是滑鼠游標移動速率，處理電路115可根據影像成像的估算位移來計算滑鼠實際移動速率，或是處理電路115也可根據影像成像的估算位移以及顯示器畫面的解析度來計算滑鼠游標移動速率，由於滑鼠實際移動速率的變化正比於滑鼠游標移動速率的變化，因此，利用前述滑鼠實際移動速率或是滑鼠游標移動速率均能夠達到正確判斷高速移動或是低速移動的結果，如此一來，此變化設計也屬於本發明的範疇。
另外，在第三實施例中，前述的位移參數係指示出光學滑鼠裝置100在一單位時間內的一位移輸出個數，處理單元115係計數單位時間內的位移輸出個數，並根據單位時間內的位移輸出個數來決定是否動態調整該影像成像的曝光。光學滑鼠裝置100係以一個固定頻率來產生影像成像並估算位移，以及將所估算的位移輸出至相對應的主機端，如果影像成像的信號強度較差而使得目前所估算的位移結果較不準確，則光學滑鼠裝置100不會將目前所估算的位移結果輸出，而是使用之前準確估算的位移結果，以減少游標抖動的情形，因此，如果光學滑鼠裝置100在單位時間內的位移輸出個數高於一定的水準，則表示了影像成像仍具有一定的信號強度，此時可以降低曝光，進行省電，反之，如果光學滑鼠裝置100在單位時間內的位移輸出個數低於一定的水準，則表示了影像成像的信號強度變得較差，此時需要提升曝光，以提升影像成像的信號強度，因此，當該位移輸出個數高於一第一數值門檻NTH1時，處理單元115係降低該影像成像的曝光，將該曝光從第一曝光值範圍切換至第二曝光值範圍，進行省電，其中第一曝光值範圍係高於第二曝光值範圍，舉例來說，第一曝光值範圍可以是前述100~150的灰階值範圍，而第二曝光值範圍可以是前述70~120的灰階值範圍，當該位移輸出個數低於一第二數值門檻NTH2時，處理單元115係提高該影像成像的曝光，將該曝光從第二曝光值範圍切換至第一曝光值範圍，提升曝光、提升影像成像品質。
因此，根據上述實施例可知，本案的處理單元115係可根據感 測單元110所產生之影像成像的品質參數(例如訊雜比)、移動速率(例如滑鼠實際移動速率或滑鼠游標移動速率)或一單位時間的位移輸出個數，動態調整該影像成像的曝光。再者，上述動態調整光源單元105的曝光之操作亦可同時參照品質參數、移動速率或單位時間的位移輸出個數來執行。請搭配參照第2圖與第3圖，第2圖是第1圖所示之光學滑鼠裝置100同時參照品質參數與移動速率的操作狀態示意圖，第3圖是第1圖所示之光學滑鼠裝置100同時參照品質參數與移動速率之曝光調整的範例示意圖。如第2圖所示，光學滑鼠裝置100包括三個不同狀態，分別對應於三個不同的曝光值範圍，狀態201對應於高曝光值範圍(例如前述100~150的灰階值範圍)，狀態202對應於中曝光值範圍(例如前述70~120的灰階值範圍)，狀態203對應於低曝光值範圍(例如前述40~90的灰階值範圍)，QA表示品質參數(例如訊雜比)，SD代表移動速率。
如第3圖所示，處理單元115在動態調整該影像成像的曝光時，係通過逐步調整曝光來達成，舉例來說，處理單元115先將曝光設定在高曝光值範圍(對應於狀態201)，如果品質參數QA低於訊號門檻值QTH2，表示影像成像品質較差，則處理單元115會將曝光維持在高曝光值範圍(對應於狀態201)，如果品質參數QA高於訊號門檻值QTH1，表示影像成像的品質較佳，稍微降低曝光並不會過度影響影像成像的品質，則處理單元115會將曝光由高曝光值範圍切換至中曝光值範圍(對應於狀態202)，達到省電，此時如果移動速率SD判定低於速率門檻值STH2，表示低速移動且位移估算需 較為精確，則處理單元115會將曝光維持在中曝光值範圍，而如果移動速率SD判定高於速率門檻值STH1，表示高速移動，位移估算不需過於精確而可容許部分失真，則為了省電，處理單元115會將曝光由中曝光值範圍降低至低曝光值範圍(對應於狀態203)。反之，如果位在狀態203而後續移動速率SD變成低於速率門檻值STH2(表示判定為低速移動)，則處理單元115會將曝光由低曝光值範圍提升至中曝光值範圍(對應於狀態202)，而在狀態202時如果品質參數QA變成低於訊號門檻值QTH2，則處理單元115會將曝光由中曝光值範圍調整並切換至高曝光值範圍(對應於狀態201)。因此，經由上述的動態切換調整曝光值範圍之操作，光源單元105不需要過多的電流量，達到節約光學滑鼠裝置100之電力的目的。
為了能夠使讀者更清楚明瞭本發明的操作，請參照第4圖，第4圖是第1圖所示之光學滑鼠裝置100同時參照品質參數QA與移動速率SD的操作流程圖，為了清楚說明操作流程，本實施例中，僅使用一訊號門檻值與參照品質參數QA進行比較，也僅使用一速率門檻值與移動速率SD進行比較，然此並非是本發明的限制。倘若大體上可達到相同的結果，並不需要一定照第4圖所示之流程中的步驟順序來進行，且第4圖所示之步驟不一定要連續進行，亦即其他步驟亦可插入其中；詳細步驟參照以下說明：步驟405：感測電路110產生影像成像； 步驟410：處理電路115計算影像成像的品質參數(例如訊雜比)；步驟415：處理電路115計算影像成像的位移參數(例如滑鼠實際移動速率、滑鼠游標移動速率或單位時間內的位移輸出個數)；步驟420：處理電路115判斷品質參數是否高於訊號門檻值？如果品質參數高於訊號門檻值，則進行步驟425，反之，則進行步驟430；步驟425：處理電路115判斷位移參數所對應的移動速率是否高於速率門檻值？如果移動速率高於速率門檻值，則進行步驟440，反之，則進行步驟435；步驟430：處理電路115控制曝光於高曝光範圍；步驟435：處理電路115控制曝光於中曝光範圍；以及步驟440：處理電路115控制曝光於低曝光範圍。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧光學滑鼠裝置
101‧‧‧殼體
105‧‧‧光源單元
110‧‧‧感測單元
115‧‧‧處理單元
201、202、203‧‧‧狀態
第1圖為本發明較佳實施例之光學滑鼠裝置的方塊示意圖。
第2圖為第1圖所示之光學滑鼠裝置同時參照品質參數與移動速率的操作狀態示意圖。
第3圖為第1圖所示之光學滑鼠裝置同時參照品質參數與移動速率 之曝光調整的範例示意圖。
第4圖為第1圖所示之光學滑鼠裝置同時參照品質參數與移動速率的操作流程圖。
100‧‧‧光學滑鼠裝置
101‧‧‧殼體
105‧‧‧光源單元
110‧‧‧感測單元
115‧‧‧處理單元

Claims (21)

  1. 一種光學滑鼠裝置，包含有：一光源單元，用來產生並發射一光學訊號，該光學訊號係發射至一表面上而產生一光學反射訊號；一感測單元，根據該光學反射訊號產生一影像成像，該影像成像係用以估算該光學滑鼠裝置的一影像位移；一處理單元，耦接至該光源單元與該感測單元，用以控制該光源單元發射該光學訊號，以及用以根據該影像成像之一影像訊號強度及一位移參數的至少其中之一，控制該影像成像的一曝光，動態地於至少兩曝光值範圍之間切換。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光學滑鼠裝置，其中當該影像成像的一訊雜比高於一第一訊號門檻值時，該處理單元係降低該影像成像的該曝光，將該曝光從一第一曝光值範圍切換至一第二曝光值範圍，該第一曝光值範圍係高於該第二曝光值範圍。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的光學滑鼠裝置，其中當該影像成像的該訊雜比低於一第二訊號門檻值時，該處理單元係提高該影像成像的該曝光，將該曝光從該第二曝光值範圍切換至該第一曝光值範圍。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的光學滑鼠裝置，其中該第一訊號門檻值係高於該第二訊號門檻值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的光學滑鼠裝置，其中該位移參數指示出一滑鼠移動速率，當該滑鼠移動速率高於一第一速率門檻值時，該處理單元係降低該影像成像的該曝光，將該曝光從一第一曝光值範圍切換至一第二曝光值範圍，該第一曝光值範圍係高於該第二曝光值範圍。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的光學滑鼠裝置，其中當該滑鼠移動速率低於一第二速率門檻值時，該處理單元係提高該影像成像的該曝光，將該曝光從該第二曝光值範圍切換至該第一曝光值範圍。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的光學滑鼠裝置，其中該第一速率門檻值係高於該第二速率門檻值。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的光學滑鼠裝置，其中該滑鼠移動速率係一滑鼠實際移動速率或一滑鼠游標移動速率。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的光學滑鼠裝置，其中該位移參數係指示出一單位時間內的一位移輸出個數，當該位移輸出個數高於一第一數值門檻時，該處理單元係降低該影像成像的該曝光，將該曝光從一第一曝光值範圍切換至一第二曝光值範圍，該第一曝光值範圍係高於該第二曝光值範圍。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的光學滑鼠裝置，其中當該位移輸出個數低於一第二數值門檻時，該處理單元係提高該影像成像的該曝光，將該曝光從該第二曝光值範圍切換至該第一曝光值範圍。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的光學滑鼠裝置，其中該第一數值門檻係高於該第二數值門檻。
  12. 一種光學滑鼠裝置，包含有：一光源單元，用來產生並發射一光學訊號，該光學訊號係發射至一表面上而產生一光學反射訊號；一感測單元，根據該光學反射訊號產生一影像成像，該影像成像係用以估算該光學滑鼠裝置的一影像位移；一處理單元，耦接至該光源單元與該感測單元，用以控制該光源單元發射該光學訊號，以及用以根據該影像成像的一訊雜比、一移動速率或一單位時間輸出個數，動態調整該影像成像的一曝光。
  13. 一種使用在一光學滑鼠裝置中的方法，包含有：產生並發射一光學訊號，該光學訊號係發射至一表面上而產生一光學反射訊號；根據該光學反射訊號產生一影像成像，該影像成像係用以估算該光學滑鼠裝置的一影像位移；根據該影像成像之一影像訊號強度及一位移參數的至少其中之 一，控制該影像成像的一曝光，動態地於至少兩曝光值範圍之間切換。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中動態調整該影像成像的該曝光之步驟包含有：當該影像成像的一訊雜比高於一第一訊號門檻值時，降低該影像成像的該曝光，將該曝光從一第一曝光值範圍切換至一第二曝光值範圍，其中該第一曝光值範圍係高於該第二曝光值範圍。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中動態調整該影像成像的該曝光之步驟另包含有：當該影像成像的該訊雜比低於一第二訊號門檻值時，提高該影像成像的該曝光，將該曝光從該第二曝光值範圍切換至該第一曝光值範圍。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該位移參數指示出一滑鼠移動速率，以及動態調整發射該光學訊號時的該曝光之步驟包含有：當該滑鼠移動速率高於一第一速率門檻值時，降低該影像成像的該曝光，將該曝光從一第一曝光值範圍切換至一第二曝光值範圍，其中該第一曝光值範圍係高於該第二曝光值範圍。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的方法，其中動態調整該影像成像的該曝光之步驟另包含有：當該滑鼠移動速率低於一第二速率門檻值時，提高該影像成像的該曝光，將該曝光從該第二曝光值範圍切換至該第一曝光值範圍。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的方法，其中該滑鼠移動速率係一滑鼠實際移動速率或一滑鼠游標移動速率。
  19. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該位移參數係指示出一單位時間內的一位移輸出個數，以及動態調整該影像成像的該曝光之步驟包含有：當該位移輸出個數高於一第一數值門檻時，降低該影像成像的該曝光，將該曝光從一第一曝光值範圍切換至一第二曝光值範圍，其中該第一曝光值範圍係高於該第二曝光值範圍。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的方法，其中動態調整該影像成像的該曝光之步驟另包含有：該位移輸出個數低於一第二數值門檻時，提高該影像成像的該曝光，將該曝光從該第二曝光值範圍切換至該第一曝光值範圍。
  21. 一種使用在一光學滑鼠裝置中的方法，包含有：產生並發射一光學訊號，該光學訊號係發射至一表面上而產生一光學反射訊號；根據該光學反射訊號產生一影像成像，該影像成像係用以估算該光學滑鼠裝置的一影像位移；根據該影像成像的一訊雜比、一移動速率或一單位時間輸出個數，動態調整該影像成像的一曝光。
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