專利名稱：使用交錯光敏元件不同組合的光學(xué)定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光學(xué)定位裝置(OPD)，以及使用這種裝置感測移動的方法。
背景技術(shù)：
指示裝置，例如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)或跟蹤球，用于將數(shù)據(jù)輸入到個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站中，并與它們對接。這種裝置允許在監(jiān)控器上光標(biāo)快速重新定位，且在許多文本、數(shù)據(jù)庫和圖形程序中都很有用。用戶通過在一個(gè)表面上移動鼠標(biāo)，使光標(biāo)在與鼠標(biāo)的移動成比例的方向和距離上移動來控制光標(biāo)。備選的是，手在靜止裝置上的移動也可用于同樣目的。
計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)有光學(xué)和機(jī)械兩種型式。機(jī)械鼠標(biāo)通常使用旋轉(zhuǎn)球來檢測移動，且一對軸編碼器與球接觸以產(chǎn)生數(shù)字信號，由計(jì)算機(jī)用來移動光標(biāo)。機(jī)械鼠標(biāo)的一個(gè)問題在于，由于污垢積累等原因在持續(xù)使用后易于不精確和出故障。此外，機(jī)械元件特別是軸編碼器的移動和綜合磨損必然限制裝置的有用壽命。
上述機(jī)械鼠標(biāo)問題的一個(gè)解決方案是開發(fā)光學(xué)鼠標(biāo)。光學(xué)鼠標(biāo)已經(jīng)非常普及，因?yàn)樗鼈兏鼮榻?，且可提供更好的指示精確度。
用于光學(xué)鼠標(biāo)的主要常規(guī)技術(shù)依賴于以切線入射或接近切線入射而照射表面的發(fā)光二極管(LED)、捕獲綜合圖像的二維CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)檢測器、以及使連續(xù)圖像相關(guān)聯(lián)以確定鼠標(biāo)已移動的方向、距離和速度的軟件。這種技術(shù)通常提供高精確度，但卻有復(fù)雜設(shè)計(jì)和相對高的圖像處理要求等問題。此外，由于照射的切線入射，光學(xué)效率很低。
另一途徑是使用一維陣列的光傳感器或檢測器，如光電二極管。表面的連續(xù)圖像由成像光學(xué)器件捕獲，轉(zhuǎn)換到光電二極管上，并作比較以檢測鼠標(biāo)的移動。光電二極管可直接用導(dǎo)線連接成組，便于移動檢測。這降低了光電二極管的要求，并能作快速模擬處理。這種鼠標(biāo)的一個(gè)實(shí)例在授予Dandliker等人的美國專利No.5,907,152中公開。
在Dandliker等人的專利中公開的鼠標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的不同之處還在于它使用相干光源，例如激光器。來自相干源的光從粗糙表面散射開來產(chǎn)生光的隨機(jī)強(qiáng)度分布，稱為斑點(diǎn)(speckle)。使用基于斑點(diǎn)的圖案有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括高效的基于激光器的光產(chǎn)生以及即使在正常入射照射下的高對比度圖像。這就允許有更高效的系統(tǒng)，并節(jié)省電流消耗，這在無線應(yīng)用中很有利，可以延長電池壽命。
雖然在基于LED的常規(guī)光學(xué)鼠標(biāo)上有了重大改進(jìn)，但這些基于斑點(diǎn)的裝置仍因許多原因并不能完全令人滿意。具體地說，使用激光器斑點(diǎn)的鼠標(biāo)并未展示出當(dāng)今技術(shù)水平的鼠標(biāo)通常所需求的精確度，通常需要有小于0.5％或左右的路徑差錯。
本公開內(nèi)容討論并提供了對現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)鼠標(biāo)和其它類似光學(xué)指示裝置的各種問題的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)實(shí)施例涉及一種光學(xué)位移傳感器，用于通過確定在表面的連續(xù)幀中光學(xué)特性的位移來感測數(shù)據(jù)輸入裝置和表面之間的相對移動。該傳感器包括至少檢測器、第一電路和第二電路。檢測器包括組織在第一和第二陣列中的多個(gè)光敏元件。第一電路配置成組合來自第一陣列每第M個(gè)元件的信號，以產(chǎn)生M組群信號，且第二電路配置成組合來自第二陣列每第M’個(gè)元件的信號，以產(chǎn)生M’組群信號。M和M’是彼此不同的數(shù)。
另一實(shí)施例涉及一種使用光學(xué)位移傳感器感測數(shù)據(jù)輸入裝置在表面上移動的方法，該光學(xué)位移傳感器具有的檢測器包括組織成第一和第二陣列的多個(gè)光敏元件。多個(gè)光敏元件接收從部分表面反射的光所產(chǎn)生的強(qiáng)度圖案。來自第一陣列每第M個(gè)元件的信號被組合起來產(chǎn)生M組群信號，且來自第二陣列每第M’個(gè)元件的信號被組合起來產(chǎn)生M’組群信號。M和M’是彼此不同的數(shù)。
另一實(shí)施例涉及包括二維陣列光敏元件的光學(xué)定位設(shè)備，這些光敏元件組織成重復(fù)以形成陣列的元件的M×M’圖案。電路配置成組合來自圖案中同一位置上的每個(gè)元件的信號，以產(chǎn)生M×M’組群信號。
還公開了其它實(shí)施例。


本公開內(nèi)容的這些和各種其它特性和優(yōu)點(diǎn)從以下詳細(xì)說明和從附圖中就可更充分理解，但這些說明和附圖不應(yīng)被認(rèn)為是將所附權(quán)利要求限制在所示的具體實(shí)施例上，而僅是為了作解釋和理解，附圖包括圖1A和1B分別示出從光滑表面反射的光的衍射圖案和從粗糙表面反射的光的干涉圖案中的斑點(diǎn)；圖2示出按照本公開實(shí)施例的基于斑點(diǎn)的OPD的功能框圖；圖3示出按照本公開實(shí)施例具有交錯光敏元件組群的陣列框圖；圖4示出按照本公開實(shí)施例來自圖3陣列的仿真信號圖；圖5示出按照本公開實(shí)施例具有多行交錯光敏元件組群的陣列排列以及結(jié)果同相信號的框圖；圖6示出按照本公開實(shí)施例來自具有交錯光敏元件組群的陣列的仿真信號圖，其中來自每第四個(gè)光敏元件的信號被電連接或組合；圖7示出按照本公開實(shí)施例用于檢測器的估算速度直方圖，該檢測器有64個(gè)光敏元件、連接成4N配置、并以81％最大速度工作；圖8示出按照本公開實(shí)施例作為檢測器元件數(shù)的函數(shù)的差錯率，該檢測器具有連接成4N配置的光敏元件；圖9示出按照本發(fā)明實(shí)施例差錯率對信號幅度的依賴關(guān)系；圖10示出按照本公開實(shí)施例作為檢測器元件數(shù)的函數(shù)的差錯率，該檢測器具有連接成4N配置的多行光敏元件；圖11示出按照本公開實(shí)施例來自具有連接成各種配置的交錯光敏元件組群的陣列的仿真信號圖；圖12示出按照本公開實(shí)施例具有連接成5N配置的光敏元件的陣列排列框圖以及原始和正交加權(quán)系數(shù)；圖13示出按照本公開實(shí)施例具有連接成6N配置的光敏元件的陣列排列框圖以及原始和正交加權(quán)系數(shù)；圖14示出按照本公開實(shí)施例具有連接成4N配置的光敏元件的陣列排列框圖以及原始和正交加權(quán)系數(shù)；圖15出按照本公開實(shí)施例具有連接成6N配置和4N配置的光敏元件的多行陣列的排列框圖；圖16示出按照本公開實(shí)施例的電路實(shí)施例示意圖，該電路使用電流鏡來實(shí)現(xiàn)4N/5N/6N加權(quán)組，其方式為重新使用同一元件輸出來產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立信號用于移動估算；圖17示出按照本公開實(shí)施例具有兩行的多行陣列排列，這兩行是端對端連接，而不是彼此上下連接；以及圖18示出按照本公開實(shí)施例的光敏元件在二維陣列中的排列。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)有光學(xué)定位裝置的問題現(xiàn)有基于斑點(diǎn)的OPD的一個(gè)問題歸因于鄰近光電二極管之間的間距或距離，此距離范圍通常從十(10)微米到五百(500)微米。在成像平面中尺寸小于該間距的斑點(diǎn)不能被正確檢測，從而限制了OPD的敏感度和精確性。顯著大于該間距的斑點(diǎn)會產(chǎn)生大幅減小的信號。
另一問題是相干光源必須和檢測器正確對準(zhǔn)，以便產(chǎn)生有斑點(diǎn)的表面圖像。在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中，圖像平面的受照部分通常比檢測器的視場寬得多，以確保光電二極管陣列完全被反射的照射所覆蓋。但是，具有大的受照面積就降低了光電二極管可檢測的反射照射的功率強(qiáng)度。因此，為解決或避免現(xiàn)有基于斑點(diǎn)的OPD中錯位問題的嘗試常導(dǎo)致?lián)p失光電二極管陣列可用的反射光，或?qū)φ丈涔β侍岢隽烁叩囊蟆?br> 常規(guī)OPD還有另一問題是由于在視場內(nèi)不同點(diǎn)處成像光學(xué)器件和特性之間的視角和/或改變的距離而引起的表面上或從表面發(fā)出的特性變形問題。對于使用以切線入射的照射的OPD來說，這特別是個(gè)問題。
因斑點(diǎn)圖案的圖像分析而引起的現(xiàn)有基于斑點(diǎn)的OPD的附加問題在于估算方案對統(tǒng)計(jì)波動的敏感性。由于斑點(diǎn)是通過對散射相干光的相位隨機(jī)化而產(chǎn)生的，因此斑點(diǎn)平均具有所定義的尺寸和分布，但斑點(diǎn)可能呈現(xiàn)出與該平均不一致的局部圖案。所以，裝置可能易于有局部模糊或難于解釋的數(shù)據(jù)，例如斑點(diǎn)圖案提供的與運(yùn)動有關(guān)的信號比通常要小。
現(xiàn)有基于斑點(diǎn)的OPD還有另一問題涉及斑點(diǎn)圖案的改變，或斑點(diǎn)“沸騰”。一般來說，當(dāng)表面移動時(shí)，來自表面的斑點(diǎn)圖案隨之移動，且方向相同，速度相同。但在許多光學(xué)系統(tǒng)中，從表面離開的相前中會有附加的改變。例如，如果光學(xué)系統(tǒng)不是遠(yuǎn)心的，以致從表面到對應(yīng)檢測器的路徑長度在表面上是不均勻的，則在表面移動時(shí)，斑點(diǎn)圖案可能以有些隨機(jī)的方式改變。這就會使檢測表面移動所用的信號失真，導(dǎo)致系統(tǒng)的精確度和敏感度下降。
因此，需要有一種高度精確的基于斑點(diǎn)的指向裝置和使用它的方法，其能夠以路徑差錯小于0.5％或上下來檢測移動。希望該裝置具有簡單易懂和不復(fù)雜的設(shè)計(jì)，對圖像處理的要求相對較低。還希望該裝置具有高光學(xué)效率，即，光電二極管陣列可用的反射光損失被減至最小。還希望優(yōu)化該裝置對所用斑點(diǎn)尺寸的敏感度和精確度，以及由光學(xué)系統(tǒng)精確地保持斑點(diǎn)圖案。
本文公開的OPD實(shí)施例本公開內(nèi)容一般涉及用于光學(xué)定位裝置(OPD)的傳感器，以及基于從表面反射的光的隨機(jī)強(qiáng)度分布圖案，稱為斑點(diǎn)的位移來感測傳感器和表面之間相對移動的方法。OPD包括但不限于用于向個(gè)人計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)的光學(xué)鼠標(biāo)或跟蹤球。
在說明書中提到“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指，結(jié)合該實(shí)施例說明的一個(gè)具體特性、結(jié)構(gòu)或特征被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說明書中各個(gè)地方出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”不一定全部指同一實(shí)施例。
一般來說，用于OPD的傳感器包括照射器，它具有光源和照射光學(xué)器件以照射部分表面；檢測器，它具有多個(gè)光敏元件和成像光學(xué)器件；以及信號處理或混合信號電子電路，用于組合來自各個(gè)光敏元件的信號，以產(chǎn)生檢測器的輸出信號。
在一個(gè)實(shí)施例中，檢測器和混合信號電子電路是使用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝和設(shè)備制造的。優(yōu)選的是，本發(fā)明的傳感器和方法提供了一種光學(xué)高效檢測體系結(jié)構(gòu)，即使用結(jié)構(gòu)照射和遠(yuǎn)心斑點(diǎn)成像，以及使用模擬和數(shù)字電子電路組合的簡化信號處理配置。這種體系結(jié)構(gòu)減少了專用于傳感器中的信號處理和位移估算的電力量。已發(fā)現(xiàn)，使用斑點(diǎn)檢測技術(shù)并按照本發(fā)明適當(dāng)配置的傳感器可以符合或超過通常對OPD所期望的所有性能標(biāo)準(zhǔn)，包括最大位移速度、精確度和％路徑差錯率。
基于斑點(diǎn)的位移傳感器介紹本節(jié)討論申請人所理解和相信的基于斑點(diǎn)的位移傳感器的工作原理。雖然這些工作原理對于理解很有用，但本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)不必要地受這些原理的限制。
參閱圖1A，所示波長的激光器光被示為射到光滑反射表面的102和從光滑反射表面反射的104，其中入射角θ等于反射角θ。產(chǎn)生衍射圖案106，它具有的周期性為λ/2sinθ。
形成對比的是，參閱圖1B，任何具有尺寸大于光波長(即大約＞1μm)的拓?fù)洳灰?guī)則的一般表面傾向于使光114以近似Lambertian形式散射到全部范圍。如果使用相干光源如激光器，則在由具有有限孔徑的平方律檢測器檢測時(shí)，空間相干的散射光會產(chǎn)生復(fù)雜的干涉圖案116。亮區(qū)和暗區(qū)的這種復(fù)雜干涉圖案116稱為斑點(diǎn)。斑點(diǎn)圖案116的準(zhǔn)確性質(zhì)和對比度取決于表面粗糙度、光的波長及其空間相干程度、以及聚光或成像光學(xué)器件。雖然常常是高度復(fù)雜，但斑點(diǎn)圖案116的明顯特征是有一段任何粗糙表面被光學(xué)器件成像，于是當(dāng)表面上的位置相對激光器和光學(xué)器件-檢測器組件橫向移位時(shí)就可用來對其加以識別。
期望斑點(diǎn)會有所有尺寸，高達(dá)由光學(xué)器件的有效孔徑所設(shè)定的空間頻率，常規(guī)上以其數(shù)值孔徑NA＝sinθ定義，如圖1B所示。根據(jù)Goodman[J.W.Goodman，″Statistical Properties of Laser SpecklePatterns″in″Laser Speckle and Related Phenomena″edited by J.C.Dainty，Topics in Applied Physics volume 9，Springer-Verlag(1984)-具體見39-40頁]，尺寸統(tǒng)計(jì)分布以斑點(diǎn)強(qiáng)度自動相干性表示?！捌骄卑唿c(diǎn)直徑可定義為a=λsinθ=λNA]]>(公式3)有趣的是要指出，斑點(diǎn)強(qiáng)度的空間頻譜密度，根據(jù)Wiener-Khintchine法則，就是強(qiáng)度自動相干性的傅立葉變換。最細(xì)小的可能斑點(diǎn)amin＝λ/2NA，由以下不太可能的情況設(shè)定，即主要作用來自于圖1B的最外射線118(即在±θ的射線)，且來自最“內(nèi)”射線的作用有破壞性干擾。所以截止空間頻率為fco＝1/(λ/2NA)或2NA/λ。
請注意，數(shù)值孔徑對于沿一個(gè)維度(例如“x”)和沿其正交維度(“y”)的圖像中的空間頻率可以不同。這可能是由于在一個(gè)維度上的光學(xué)孔徑比另一維度上的要長(例如橢圓而不是圓)、或由于變形透鏡而引起。在這些情況下，斑點(diǎn)圖案116也會是各向異性的，且平均斑點(diǎn)尺寸在兩個(gè)維度上會不同。
基于斑點(diǎn)的激光器位移傳感器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它能用以近法線入射角到達(dá)的照射光來工作。采用成像光學(xué)器件和以切線入射角到達(dá)粗糙表面的不相干光的傳感器也可用于橫向位移傳感。但是，由于照射的切線入射角用于產(chǎn)生圖像中表面地形的適當(dāng)大的亮-暗陰影，這種系統(tǒng)本身在光學(xué)上效率就低，因?yàn)楹艽笠徊糠止庖早R面形式反射到檢測器之外，因此對所形成的圖像不起作用。相反，基于斑點(diǎn)的位移傳感器可以有效利用來自激光源的較大部分的照射光，從而允許開發(fā)光學(xué)高效的位移傳感器。
基于斑點(diǎn)的位移傳感器的所公開體系結(jié)構(gòu)以下的詳細(xì)說明描述了用于一個(gè)這種基于斑點(diǎn)的激光器位移傳感器的體系結(jié)構(gòu)，它使用CMOS光電二極管，并有模擬信號組合電路、適量的數(shù)字信號處理電路、以及低功率光源，例如850nm垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。雖然在以下的詳細(xì)說明中討論了某些實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，不同的光源、檢測器或光敏元件、和/或用于組合信號的不同電路也可使用。
現(xiàn)參閱圖2和3對按照本發(fā)明實(shí)施例的基于斑點(diǎn)的鼠標(biāo)加以說明。
圖2示出按照本發(fā)明實(shí)施例的基于斑點(diǎn)的系統(tǒng)200的功能圖。系統(tǒng)200包括激光源202、照射光學(xué)器件204、成像光學(xué)器件208、至少兩組多個(gè)CMOS光電二極管陣列210、前端電子電路212、信號處理電路214、以及接口電路216。光電二極管陣列210可以配置成提供沿兩個(gè)正交軸x和y的位移測量?？梢允褂们岸穗娮与娐?12中的無源電子組件將每個(gè)陣列中的多組光電二極管加以組合，以產(chǎn)生組群信號。組群信號隨后可由信號處理電路214進(jìn)行代數(shù)組合，以產(chǎn)生(x，y)信號，提供在x和y方向上OPD位移的幅度和方向的信息。(x，y)信號可由接口電路218轉(zhuǎn)換成x、y數(shù)據(jù)220，其可由OPD輸出。使用這種檢測技術(shù)的傳感器可以具有線性光電二極管的交錯組群陣列，稱為“差分梳形陣列”。
圖3示出這種光電二極管陣列302的一般配置(沿一個(gè)軸)，其中表面304由相干光源，例如垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)306和照射光學(xué)器件308照射，且其中陣列302中交錯組群的組合用作對斑點(diǎn)圖像所產(chǎn)生的亮-暗信號空間頻率的周期性濾光器。
來自粗糙表面304的斑點(diǎn)被成像到具有成像光學(xué)器件310的檢測器平面。優(yōu)選的是，成像光學(xué)器件310是遠(yuǎn)心的，以求有最佳性能。
在一個(gè)實(shí)施例中，在兩個(gè)獨(dú)立正交陣列中執(zhí)行梳形陣列檢測，以獲得在x和y上的位移估算。一個(gè)小型的這種陣列302示于圖3。
檢測器中的每個(gè)陣列包括N個(gè)光電二極管組，每組有M個(gè)光電二極管(PD)，排列起來形成MN線性陣列。在圖3所示的實(shí)施例中，每組包括四個(gè)光電二極管(4PD)，稱為1、2、3、4。將每組中的PD1電連接(線和)形成組群，PD2、PD3和PD4也一樣，得到從陣列出來的四條信號線。它們對應(yīng)的電流或信號是I1、I2、I3和I4。這些信號(I1、I2、I3和I4)可稱為組群信號。通過使用差分模擬電路312產(chǎn)生同相差分電流信號314(I13)＝I1-I3，以及使用差分模擬電路316產(chǎn)生正交差分電流信號318(I24)＝I2-I4，可實(shí)現(xiàn)背景抑制(以及信號加重)。這些同相和正交信號可稱為線信號。比較I13和I24的相位就可檢測移動的方向。
如圖3所示使用4N檢測的梳形檢測器的一個(gè)困難在于，它們會具有不可接受的大差錯率，除非他們具有非常大的陣列，例如在陣列102中有多于數(shù)百個(gè)的檢測器或光電二極管。由于在落到陣列不同部分上的光強(qiáng)度之間的有效平衡而使振蕩信號很弱時(shí)，這些差錯就會產(chǎn)生。在圖4中的仿真例如幀65中及其附近，振蕩信號的幅度就相對較小。參閱圖4，圖中示出同相(原始)信號和正交信號。幀號沿水平軸示出。
多行檢測器陣列對該基本噪聲源的一個(gè)解決方案是，使數(shù)行這些檢測器或光敏元件成套排列或排列在一起。有兩個(gè)成套排列的行502-1和502-2的檢測器示意于圖5。還示出了來自這兩行的結(jié)果振蕩同相信號504-1和504-2。在這種檢測器中，當(dāng)一行產(chǎn)生弱信號時(shí)，可以根據(jù)來自另一行的信號測量速度。例如，在幀2400附近，同相信號504-1具有相對較小的幅度，但第二同相信號504-2則具有相對較大的幅度。如以下所示，當(dāng)振蕩幅度較大時(shí)，差錯率較小。所以，“右”行(即，具有相對較大幅度振蕩的那一行)可被選中，并可作低差錯估算。
仿真方法為演示圖5配置的功效，在方形網(wǎng)格上產(chǎn)生斑點(diǎn)圖案，每個(gè)方格中具有隨機(jī)和獨(dú)立的強(qiáng)度值。斑點(diǎn)大小，或網(wǎng)格間距，設(shè)定為20微米。產(chǎn)生代表檢測器陣列的另一網(wǎng)格，它具有可變的尺寸，并以恒速在斑點(diǎn)圖案上掃描。每個(gè)檢測器或光敏元件上的瞬時(shí)強(qiáng)度與同一組群中的其他光電流求加來確定信號。以下的仿真使用具有恒定的水平檢測器或光敏元件間距的“4N”檢測器方案。
差錯率計(jì)算這些仿真的示例輸出示于圖6，圖中示出來自4N梳形檢測器的仿真同相(原始)信號602-1和正交信號602-2。還示出了由這兩個(gè)信號定義的矢量的幅度(長度)604和相位(角度)606。在此示范仿真中，每個(gè)陣列包括84個(gè)檢測器或光敏元件，以5％最大速度工作。
這些圖上的水平軸示出幀計(jì)數(shù)；在該情況下，使用了4000個(gè)單獨(dú)測量(幀)。下面兩條曲線是同相602-1和正交602-2信號(分別為組群1減組群3，和組群2減組群4)。從這兩條曲線就可確定信號長度604和角度606，如上面兩條曲線所示。請注意，同相602-1和正交602-2信號非常相似，因?yàn)樗鼈內(nèi)Q于斑點(diǎn)圖案的同一部分。
此數(shù)據(jù)可用來計(jì)算速度。在此實(shí)例中，我們使用簡單的零交叉算法進(jìn)行速度計(jì)算。在每一幀，計(jì)算在前兩個(gè)正走向零交叉之間的幀數(shù)τ。正走向零交叉就是線斜率為正以使信號由負(fù)值走向正值的零交叉。在此情況下，τ代表前進(jìn)20微米(μm)所需的幀數(shù)估算?？紤]幀速率(每單位時(shí)間的幀)為f，且檢測器間距(從一組群元件的開始到下一組群元件的距離)為p。則估算的速度(速率)v為v＝f*p/τ(公式4)最大速度vmax是奈奎斯特速度的一半。該結(jié)果的直方圖示于圖7。
參閱圖7，該直方圖示出64個(gè)光敏元件檢測器，4N檢測器以81％最大速度工作的估算速度。在4.938幀的垂直線701代表根據(jù)數(shù)據(jù)估算的實(shí)際速度。直方圖中不同的點(diǎn)標(biāo)記用于數(shù)據(jù)集的不同選擇第一標(biāo)記702表示當(dāng)所有幀都包括在內(nèi)時(shí)的發(fā)生數(shù)；第二標(biāo)記704表示不包括下面17％的幅度分布中的那些幀時(shí)的發(fā)生數(shù)；第三標(biāo)記706表示不包括下面33％的幅度分布中的那些幀時(shí)的發(fā)生數(shù)；第四標(biāo)記708表示不包括下面50％的幅度分布中的那些幀時(shí)的發(fā)生數(shù)；以及第五標(biāo)記710表示不包括下面67％的幅度分布中的那些幀時(shí)的發(fā)生數(shù)。
第一標(biāo)記702的點(diǎn)，包含所有數(shù)據(jù)，示出了在5幀有強(qiáng)峰值以及迅速向兩側(cè)遞減的分布。在4.938幀的垂直線701，我們稱其為“真值”，是所估算的實(shí)際速度。在這條線的每一側(cè)(即在4幀和5幀處)有數(shù)據(jù)中兩個(gè)相對最強(qiáng)的峰值。
為了此仿真，我們將落在這兩個(gè)最強(qiáng)峰值外的任何點(diǎn)計(jì)數(shù)為差錯。換句話說，距“真值”大于一幀的估算值即被定義為屬于“差錯”。這是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)格的差錯定義，因?yàn)樵陔S后的周期中常會形成這種差錯。如果實(shí)際速度位于靠近整數(shù)的幀處，則會有很大一部分差錯距“真值”僅稍稍大于一幀。例如，圖7中在6幀的點(diǎn)距4.938幀的估算“真值”僅稍稍大于一幀。在該相當(dāng)嚴(yán)格的定義下，在6幀的這些點(diǎn)都會被認(rèn)為是“差錯”。
圖8示出在4N檢測器中作為元件數(shù)函數(shù)的差錯率。參閱圖8，可見隨著檢測器或光敏元件數(shù)的增加差錯率下降，如以前工作所預(yù)期。
對于這些測量，差錯率是對七(7)個(gè)不同的速度計(jì)算和平均的。
與矢量長度的關(guān)系差錯集中在具有弱信號的那些幀中。圖7中的數(shù)據(jù)還示出在對矢量幅度作選擇后的數(shù)據(jù)直方圖。例如，第三標(biāo)記706的點(diǎn)是僅對矢量長度在分布圖上部三分之二的那些幀(即根據(jù)信號幅度或信號矢量長度排除下部33％)的速度估算值。所以該數(shù)據(jù)排除了信號很弱且預(yù)期易于有差錯的那些幀。正如預(yù)期，排除了較小的信號幅度時(shí)，零交叉之間的幀數(shù)分布就較窄，這樣計(jì)算的差錯率顯著改進(jìn)了。
通過排除較小的信號幅度而在差錯率方面的改進(jìn)示于圖9。圖9示出了差錯率與信號幅度的關(guān)系。更具體的說，差錯率示為對所用信號矢量長度的最小百分點(diǎn)的關(guān)系。參閱圖9，可見矢量長度分布的上部三分之二(以數(shù)據(jù)點(diǎn)902代表)具有的差錯率僅為所有幀的差錯率的三分之一(以數(shù)據(jù)點(diǎn)904代表)即4.8％對14.1％。僅使用上部第三個(gè)(以數(shù)據(jù)點(diǎn)906代表)使差錯率進(jìn)一步降到1.2％。
因此，根據(jù)排除較小的信號幅度時(shí)差錯率的改進(jìn)，從檢測器的多行中作行選擇的一個(gè)方案是選擇具有最高信號幅度的行。例如，在圖5具有兩個(gè)成套排列行的情況下，來自第二行504-2的信號被選擇用于幀2400，因?yàn)樵谀且稽c(diǎn)有較大幅度，而來自第一行504-1的信號被選擇用于幀3200，因?yàn)樵谀且稽c(diǎn)有較大幅度。當(dāng)然，該選擇方案可適用于多于兩行。此外，代之以使用信號幅度(AC強(qiáng)度)作為線信號質(zhì)量的量度，可使用其他的質(zhì)量量度或指示符。
從具有最高線信號質(zhì)量的行中選擇線信號是一種利用來自多行的信號來避免或抵制斑點(diǎn)衰落的方案。此外，還有各種其他的備選方案可實(shí)現(xiàn)相同或類似的目的。
一個(gè)備選方案是對來自不同行的線信號按照它們的幅度(或其它質(zhì)量量度)進(jìn)行加權(quán)，然后例如再平均加權(quán)的信號。在一個(gè)實(shí)施例中，不是簡單地平均加權(quán)的信號，而是用采用遞歸濾波技術(shù)的算法對加權(quán)的信號組進(jìn)行更優(yōu)化的處理。線性遞歸濾波技術(shù)的一個(gè)值得注意的實(shí)例使用卡爾曼濾波器。[見R.E.Kalman，″A New Approach to LinearFiltering and Prediction Problems，″Trans.ASME，Journal of BasicEngineering，Volume 82(Series D)，35-45頁(1960).]擴(kuò)展卡爾曼濾波器可用于非線性估算算法(例如來自梳形檢測器排列的正弦信號的情況)。用于基于斑點(diǎn)的光學(xué)鼠標(biāo)的信號性質(zhì)和測量模型表明遞歸數(shù)字信號處理算法完全適合于由斑點(diǎn)鼠標(biāo)前端檢測器和電子電路所產(chǎn)生的加權(quán)信號。
多行排列的仿真兩行和三行的檢測器用同樣的技術(shù)進(jìn)行仿真。每一行由斑點(diǎn)圖案的獨(dú)立部分照射。差錯率的結(jié)果示于圖10。
圖10示出對于以下運(yùn)動檢測器的差錯率有三(3)行4N檢測器1002、有兩(2)行4N檢測器1004、以及有一(1)行4N檢測器1006。還示出了對于3-行數(shù)據(jù)1012、2-行數(shù)據(jù)1014、以及1-行數(shù)據(jù)1016的趨勢線。這些差錯率是通過對在五千(5000)幀上以三(3)個(gè)不同速度的結(jié)果進(jìn)行平均而計(jì)算出來的。圖上的多個(gè)點(diǎn)代表不同的仿真我們使用四個(gè)不同的行作1-行測量；兩行的三種不同組合作2-行測量；以及三行的兩種不同組合作3-行測量。為確保公正的比較，通過組合原始的四行來構(gòu)成兩行和三行數(shù)據(jù)。
該仿真示出，例如，單行32個(gè)元件具有的差錯率稍大于20％。組合兩個(gè)這種行(總元件數(shù)為64)使差錯率降到大約13％。這比單行64個(gè)元件的結(jié)果稍低。組合三個(gè)這種行(總元件數(shù)為96)得到的差錯率大約為8％，降到小于單行差錯率的1/2。
對于較高數(shù)量的元件，增加行數(shù)的益處更大。組合三行每行128個(gè)元件(總元件數(shù)為384)使差錯率從10％(單行128個(gè)元件)降到1.5％(三個(gè)這種行的組合)，降到小于單行差錯率的1/6。
路徑差錯我們可根據(jù)該差錯率計(jì)算路徑差錯，方法如下。在遍歷M計(jì)數(shù)長的路徑時(shí)，差錯的總數(shù)為ME。此處E為以上討論和計(jì)算的差錯率。隨著表面移動，差錯呈現(xiàn)為額外計(jì)數(shù)和缺失計(jì)數(shù)。對于在較長距離上的測量，這些差錯趨向于抵消，且平均凈差錯僅以總差錯數(shù)的平方根增加。所測量的計(jì)數(shù)數(shù)與預(yù)期計(jì)數(shù)相差的數(shù)量可以為正或負(fù)，但平均起來它具有的絕對值等于差錯數(shù)的平方根。我們將路徑差錯定義為Path_error=|1-Measured_countsExpected_counts|]]>(公式5)當(dāng)遍歷M計(jì)數(shù)長的路徑時(shí)，鼠標(biāo)平均將產(chǎn)生ME個(gè)差錯，并以 計(jì)數(shù)結(jié)束。所以，在所測量的計(jì)數(shù)高于預(yù)期的計(jì)數(shù)時(shí)，Measured_counts=M+ME,]]>且路徑差錯為Path_error=|1-M+MEM|=EM]]>(公式6)這僅是平均路徑差錯的粗略表述，在更精確的計(jì)算中，它具有集中在零附近的分布，標(biāo)準(zhǔn)偏差為 為將此公式應(yīng)用于上述結(jié)果，我們假定分辨率為847點(diǎn)每英寸(dpi)(即每英寸847幀或采樣)，前進(jìn)的距離為2厘米(cm)。這得出每次測量667幀(即在前進(jìn)2cm時(shí)有667幀)，所以M＝667。對于三行每行128個(gè)檢測器或光敏元件，我們得到的差錯率E為1.5％，所以按照公式6，路徑差錯為0.5％。在較長的距離，路徑差錯會有顯著改進(jìn)。
使用檢測器或光敏元件成套排列組合的檢測使用4N檢測的梳形檢測器噪聲問題的另一解決方案是提供一種檢測器，它的陣列包括一行或多行有許多組交錯光敏元件組群(N)，每組具有許多連續(xù)的光敏元件(M)，其中M不等于四(4)。換句話說，M是由3、5、6、7、8、9、10等組成的組中的一個(gè)數(shù)。具體的說，將每第三個(gè)、每第五個(gè)、每第六個(gè)或每第M個(gè)檢測器或光敏元件組合起來以產(chǎn)生獨(dú)立的信號用來估算運(yùn)動。
圖11示出用于組合每第三個(gè)1102、每第四個(gè)1104、每第五個(gè)1108以及每第六個(gè)1110檢測器或光敏元件，并以相同的檢測強(qiáng)度工作的原始信號和正交信號。圖11所示的信號是來自具有交錯組群光敏元件或檢測器的陣列的仿真信號，其中將來自每第三、第四、第五和第六檢測器或光敏元件的原始檢測組合起來。參閱圖11，圖中示出了原始信號和正交信號，幀數(shù)沿水平軸給出。從圖11可見，當(dāng)檢測器或光敏元件的一個(gè)分組產(chǎn)生弱信號時(shí)，可使用另一分組測量速度。如上所述，當(dāng)振蕩幅度較大時(shí)，差錯率較小。所以，“右”(較大幅度)信號可以被選中，并可進(jìn)行低差錯估算。
上述實(shí)例包括一百二十(120)個(gè)檢測器或光敏元件，以約72％最大額定速度工作。圖11中圖上的水平軸示出幀計(jì)數(shù)。請注意，原始或同相信號和正交信號非常相似，因?yàn)樗鼈內(nèi)Q于同一斑點(diǎn)圖案，或由同一斑點(diǎn)圖案產(chǎn)生。
如以前所述，該數(shù)據(jù)可以用于計(jì)算速度。在此情況下，我們使用簡單的零交叉算法。在每一幀，計(jì)算在前兩個(gè)正走向零交叉之間的幀數(shù)τ。這代表前進(jìn)20微米所需的幀數(shù)的估算?？紤]幀速率(每單位時(shí)間的幀數(shù))為f，且檢測器間距(從一組群元件的開始到下一組群元件的距離)為p。則估算的速度v為v＝f*p/τ(公式4)該速度是沿檢測器陣列長軸的總速度的分量。
為了產(chǎn)生與速度相關(guān)的信號，對于除4N以外的配置，對各組群檢測器或光敏元件進(jìn)行加權(quán)和組合。適用加權(quán)系數(shù)的一個(gè)實(shí)施例由以下公式給出S1(i)=cos(2*pi*iM+phi)]]>(公式1)以及S2(i)=sin(2*pi*iM+phi)]]>(公式2)式中i跨越從0到M-1的組中所有光敏元件。此處phi是所有加權(quán)系數(shù)共用的相移。
輸出信號的同相加權(quán)和(即同相信號)由下式給出InphaseSum(t)=Σi=0M-1S1(i)*DetectorOutput(i,t)]]>(公式7)而輸出信號的正交加權(quán)和(即正交信號)由下式給出QuadratureSum(t)=Σi=0M-1S2(i)*DetectorOutput(i,t)]]>(公式8)對于5元件組群，即對于5N配置，這些系數(shù)示于圖12。在此實(shí)例中，形成了5個(gè)線“和”(1202-1、1202-2、1202-3、1202-4、1202-5)。原始信號是每個(gè)線和乘以其原始權(quán)重的總和，其中每個(gè)線和的原始權(quán)重由圖12中的S1列給出。同樣，正交信號是每個(gè)線和乘以其正交權(quán)重的總和，其中每個(gè)線和的正交權(quán)重由圖12中的S2列給出。
具有連接成6N配置的光敏元件的陣列的加權(quán)系數(shù)示于圖13。對應(yīng)于六線和的原始加權(quán)系數(shù)在S1列下給出，而對應(yīng)于六線和的正交加權(quán)系數(shù)在S2列下給出。
具有連接成4N配置的光敏元件的陣列的加權(quán)系數(shù)示于圖14。對應(yīng)于四線和的原始加權(quán)系數(shù)在S1列下給出，而對應(yīng)于四線和的正交加權(quán)系數(shù)在S2列下給出。對于4N梳形，加權(quán)系數(shù)都是0或+/-1，且系統(tǒng)可簡化為差分放大器，如圖3所示和結(jié)合圖3所述。
在另一方面，本公開內(nèi)容針對的傳感器其具有的檢測器有兩個(gè)或更多不同分組的光敏元件。具有元件多個(gè)分組的這種實(shí)施例允許產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立信號用于運(yùn)動估算。
例如，如果將具有不同M值的梳形組合在同一傳感器中(例如4N和6N)，且光敏元件的寬度保持恒定，我們從圖15所示的排列，即具有不同但卻平行的陣列中可獲得良好的性能。圖15是按照本發(fā)明的實(shí)施例兩行陣列的排列框圖，具有連接成6N配置1502和4N配置1504的光敏元件。在此情況下，測量兩個(gè)不同的斑點(diǎn)圖案，每行一個(gè)。
備選的是，我們可使用相同的陣列和相同部分的斑點(diǎn)圖案。這就是上述圖11中模型化的情況。這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省光電二極管空間，以及與每個(gè)光電二極管關(guān)聯(lián)的漏電流。它還保存了光子，因?yàn)楣枭陷^小的區(qū)域需用斑點(diǎn)圖案照射。
將具有多個(gè)M值的各個(gè)光電二極管元件連線起來的一個(gè)電路實(shí)現(xiàn)方案示于圖16。圖16是按照本發(fā)明實(shí)施例的示意圖，其中使用電流鏡以重新使用相同元件輸出的方式來實(shí)現(xiàn)4N、5N和6N加權(quán)組。圖16的電路1600產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立信號用于運(yùn)動估算，每個(gè)獨(dú)立信號用于不同的M配置。在此實(shí)例中，用電流鏡1604使每個(gè)檢測器或光敏元件1602的輸出電流加倍。使用按照不同M配置排序的連線結(jié)構(gòu)1606將這些輸出連接在一起，對這些電流求和。對于多個(gè)M值，這些連線結(jié)構(gòu)1606將每第M個(gè)輸出電流加在一起。加權(quán)幅度則由電流減少元件1608施加。對于每個(gè)同相和正交輸出，另一連線結(jié)構(gòu)1610將用于正權(quán)重的電流總加在一起，并分別將來自負(fù)權(quán)重的電流總加在一起。最后，對于每個(gè)同相和正交輸出，差分電路1612接收用于正和負(fù)權(quán)重的各自電流，并產(chǎn)生輸出信號。
在圖16所示的具體實(shí)例中，對M＝4、5和6，產(chǎn)生獨(dú)立的同相和正交輸出。在其他實(shí)現(xiàn)方案中，可以對其它M值產(chǎn)生同相和正交輸出。而且，可以對更多(或更少)的M值產(chǎn)生同相和正交輸出，不必剛好是按圖16中具體實(shí)例的對3個(gè)M值。
在備選電路實(shí)現(xiàn)方案中，每個(gè)檢測器或光敏元件可饋送具有不同增益的多個(gè)電流鏡，以使同一檢測器或光敏元件能夠?qū)τ诓煌臋z測器周期(M值)，對不同的、獨(dú)立的同相和正交總和起作用。
在另一備選電路實(shí)現(xiàn)方案中，可使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路對檢測器值單獨(dú)采樣，或?qū)z測器值復(fù)用并順序采樣，且數(shù)字化的值然后可被處理以產(chǎn)生獨(dú)立的總和。在又一電路實(shí)現(xiàn)方案中，檢測器輸出的模擬總和可由共享時(shí)分復(fù)用的或多個(gè)同時(shí)的ADC電路進(jìn)行處理。有許多電路實(shí)現(xiàn)方案可以完成此任務(wù)，其中不同的實(shí)現(xiàn)方案權(quán)衡各種因素，如電路復(fù)雜性、功耗、和/或噪聲指數(shù)。
圖5和15中所示的實(shí)施例示出多行的一維陣列。這些行沿其短軸連接起來-一個(gè)疊一個(gè)。備選的是，使兩行沿長軸連接起來也很有用，如圖17所示。
在圖17中，單個(gè)一維陣列被分成兩部分，左側(cè)1702和右側(cè)1704。每一側(cè)都可配置成具有相同M值的梳形排列。在圖17的具體實(shí)現(xiàn)方案中，M＝5。其它實(shí)現(xiàn)方案可使用其它M值。左側(cè)1702產(chǎn)生一組信號1706，而右側(cè)1704產(chǎn)生第二組信號1708。這兩組信號可選擇地組合成第三組信號1710。因此，根據(jù)信號幅度或上述其它機(jī)制，共有三組信號可以從中選擇。這種排列具有的優(yōu)點(diǎn)是，組合的那組信號1710受益于有效的較長陣列，它應(yīng)具有優(yōu)異的噪聲屬性。
上述詳細(xì)的實(shí)施例示出沿單一軸定向的檢測器或光敏元件一即在一維陣列中，盡管可能有數(shù)行。在另一實(shí)施例中，檢測器或光敏元件為二維陣列，例如，如圖18所示。
在圖18中，21×9元件的示例二維(2D)陣列排列成9元件組(在3×3矩陣中)。一組中給定位置上的元件(示為具有相同顏色)通過共用連線分為一組群。用這種配置，在x和y上的運(yùn)動信息可由同一組檢測器或光敏元件收集。雖然在圖18的示例2D陣列中每組是3×3矩陣，但其它實(shí)現(xiàn)方案可有其它維度的組。一組在水平維度(x)1802上具有的元件數(shù)可不同于在垂直維度(y)1804上的元件數(shù)。此外，雖然圖18所示的光敏元件尺寸都相等且是矩形，但備選實(shí)現(xiàn)方案可使用不同尺寸和/或形狀不是矩形的光敏元件。
本發(fā)明的特定實(shí)施例和實(shí)例的上述說明是為了圖示和說明的目的而提出，且雖然已通過某些前述實(shí)例對本發(fā)明作了說明，但不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明受其限制。說明和圖示并不旨在窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限于所公開的精確形式，根據(jù)上述內(nèi)容可以有許多在本發(fā)明范圍內(nèi)的改動、改進(jìn)和變化。本發(fā)明的范圍應(yīng)包括本文所公開的，以及由本文所附權(quán)利要求書及它們的等效物所包括的一般領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)位移傳感器，用于通過確定在表面的連續(xù)幀中光學(xué)特性的位移來感測數(shù)據(jù)輸入裝置和所述表面之間的相對移動，所述傳感器包括檢測器，包括組織成第一和第二陣列的多個(gè)光敏元件；第一電路，配置成組合來自第一陣列每第M個(gè)元件的信號，以產(chǎn)生M組群信號；以及第二電路，配置成組合來自第二陣列每第M’個(gè)元件的信號，以產(chǎn)生M’組群信號，其中M和M’是彼此不同的數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)位移傳感器，其中第一和第二陣列包括至少一個(gè)共享光敏元件。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)位移傳感器，還包括電流鏡電路，配置成使來自所述共享光敏元件的光電流加倍。
4.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)位移傳感器，其中第一和第二陣列共享基本上所有所述光敏元件。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)位移傳感器，還包括電流鏡電路，配置成使來自基本上所有所述光敏元件的光電流加倍。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)位移傳感器，其中每個(gè)所述陣列包括平行于軸排列的線性梳形陣列(LCA)。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)位移傳感器，還包括配置成從所述M組群信號中產(chǎn)生第一對線信號的電路；以及配置成從所述M’組群信號中產(chǎn)生第二對線信號的電路。
8.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)位移傳感器，其中當(dāng)所述數(shù)據(jù)輸入裝置在不垂直于所述軸的方向移動時(shí)，所述線信號在形式上是振蕩的。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)位移傳感器，還包括配置成使用如下公式根據(jù)線信號計(jì)算所述數(shù)據(jù)輸入裝置沿所述軸移動的速度分量v的電路v＝f*p/τf是幀速率，p是檢測器間距，且τ是在同一方向走向的前兩個(gè)零交叉之間的時(shí)間。
10.如權(quán)利要求7所述的光學(xué)位移傳感器，其中所述線信號產(chǎn)生電路包括加權(quán)電路，以加權(quán)所述組群信號。
11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)位移傳感器，其中所述M組群信號各由一個(gè)M同相加權(quán)系數(shù)和一個(gè)M正交加權(quán)系數(shù)加權(quán)，且其中所述M’組群信號各由一個(gè)M’同相加權(quán)系數(shù)和一個(gè)M’正交加權(quán)系數(shù)加權(quán)。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)位移傳感器，其中所述同相加權(quán)系數(shù)(S1)和所述正交加權(quán)系數(shù)(S2)使用以下公式計(jì)算S1=cos2πjN;]]>以及S2=2πjN,]]>式中j從0到M-1，且N＝M，用于所述M組群信號，用來產(chǎn)生第一對線信號，以及式中j從0到M’-1，且N＝M’，用于所述M’組群信號，用來產(chǎn)生第二對線信號。
13.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)位移傳感器，還包括配置成對從所述M組群信號中產(chǎn)生的線信號的質(zhì)量與從所述M’組群信號中產(chǎn)生的另一線信號的質(zhì)量進(jìn)行比較的電路，以及配置成基于所述比較選擇較高質(zhì)量線信號的電路。
14.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)位移傳感器，還包括配置成基于信號質(zhì)量特征加權(quán)線信號并組合所加權(quán)的線信號的電路。
15.一種使用光學(xué)位移傳感器感測數(shù)據(jù)輸入裝置在表面上移動的方法，所述光學(xué)位移傳感器具有的檢測器包括組織成第一和第二陣列的多個(gè)光敏元件，所述方法包括在所述多個(gè)光敏元件上接收從部分所述表面反射的光所產(chǎn)生的強(qiáng)度圖案；組合來自第一陣列的每第M個(gè)元件的信號，以產(chǎn)生M組群信號；以及組合來自第二陣列的每第M’個(gè)元件的信號，以產(chǎn)生M’組群信號，其中M和M’是彼此不同的數(shù)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中第一和第二陣列共享光敏元件。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括從所述M組群信號中產(chǎn)生第一對振蕩線信號；以及從所述M’組群信號中產(chǎn)生第二對振蕩線信號。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括對從所述M組群信號中產(chǎn)生的線信號的質(zhì)量和從所述M’組群信號中產(chǎn)生的另一線信號的質(zhì)量進(jìn)行比較；以及基于所述比較選擇較高質(zhì)量的線信號。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括基于信號質(zhì)量特征加權(quán)線信號；以及組合所加權(quán)的線信號。
20.一種光學(xué)定位設(shè)備，所述設(shè)備包括二維陣列的光敏元件，組織成被重復(fù)以形成所述陣列的元件的M×M’圖案；以及配置成組合來自所述圖案中同一位置上每個(gè)元件的信號以便產(chǎn)生M×M’組群信號的電路。
全文摘要
一個(gè)實(shí)施例涉及一種光學(xué)位移傳感器，用于通過確定在表面的連續(xù)幀中光學(xué)特性的位移來感測數(shù)據(jù)輸入裝置和表面(304)之間的相對移動。該傳感器包括至少檢測器、第一電路和第二電路。檢測器包括組織成第一和第二陣列(例如1502和1504)的多個(gè)光敏元件。第一電路配置成組合來自第一陣列每第M個(gè)元件的信號，以產(chǎn)生M組群信號，且第二電路配置成組合來自第二陣列每第M'個(gè)元件的信號，以產(chǎn)生M'組群信號。M和M'是彼此不同的數(shù)。還公開了其它實(shí)施例。
文檔編號G09G5/08GK1981323SQ200580022468
公開日2007年6月13日 申請日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者D·A·萊霍蒂, D·A·韋布, C·B·羅克斯洛, C·B·卡利斯?fàn)? J·I·特里斯納迪 申請人:硅光機(jī)器公司