專利名稱：：具有可變尋蹤分辨率的光學(xué)導(dǎo)航感應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明概言的是關(guān)于光學(xué)導(dǎo)航設(shè)備及使用該光學(xué)導(dǎo)航設(shè)備來(lái)感測(cè)移動(dòng)的方法。
背景技術(shù)：
：諸如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、觸摸屏幕、軌跡球及諸如此類的數(shù)據(jù)輸入裝置現(xiàn)有是用于將數(shù)據(jù)輸入個(gè)人計(jì)算機(jī)及工作站且與個(gè)人計(jì)算機(jī)及工作站介接。此類裝置容許一光標(biāo)在一監(jiān)測(cè)器上的快速再定位，且可用于大量文本、數(shù)據(jù)庫(kù)及圖形程序。一使用者(例如)通過(guò)在一表面上移動(dòng)鼠標(biāo)以在方向及距離上與鼠標(biāo)的移動(dòng)成比例地移動(dòng)光標(biāo)來(lái)控制光標(biāo)。計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)有光學(xué)及機(jī)械兩種型式。機(jī)械鼠標(biāo)通常使用一旋轉(zhuǎn)球來(lái)偵測(cè)運(yùn)動(dòng)，及使用一對(duì)軸編碼器接觸該球以產(chǎn)生一由計(jì)算機(jī)用于移動(dòng)光標(biāo)的數(shù)字信號(hào)。機(jī)械鼠標(biāo)的一問(wèn)題是其容易在持續(xù)使用后因污垢積聚等原因而出現(xiàn)偏差及故障。另外，機(jī)械元件(特別是軸編碼器)的移動(dòng)及所導(dǎo)致的磨損會(huì)必然地限制裝置的使用壽命。機(jī)械鼠標(biāo)的上述問(wèn)題之一解決方案是發(fā)展使用一光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)的鼠標(biāo)。該等光學(xué)鼠標(biāo)已變得非常流行，因其提供更好的點(diǎn)指準(zhǔn)確度且較不易受到因污垢積聚導(dǎo)致的故障影響。今日針對(duì)光學(xué)鼠標(biāo)使用的支配性技術(shù)依賴于一光源，例如一發(fā)光二極管(LED)，用于照射摩擦范圍處或附近的表面；一二維(2D)CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)偵測(cè)器，其捕獲所產(chǎn)生的影像；及信號(hào)處理單元，其使持續(xù)影像中數(shù)以千計(jì)的特征或點(diǎn)彼此關(guān)聯(lián)以確定鼠標(biāo)移動(dòng)的方向、距離及速度。此種技術(shù)會(huì)提供高準(zhǔn)確度，但也遭受復(fù)雜的設(shè)計(jì)及相對(duì)高的影像處理要求。作為改良，使用一同調(diào)光源(例如，一雷射)照射一粗糙表面會(huì)產(chǎn)生一復(fù)雜的干涉圖案(稱作光班)，該方法具有數(shù)個(gè)優(yōu)勢(shì)，包括產(chǎn)生有效的基于雷射的光線及即使在正常范圍的照射下也產(chǎn)生高對(duì)比度影像。基于雷射的光產(chǎn)生具有較高的電-光轉(zhuǎn)換效率，及能夠修改一小而有效的照射覆蓋區(qū)以使其匹配光電二極管陣列的覆蓋區(qū)的高定向性。此外，光斑圖案容許在實(shí)際上任何粗糙表面(廣闊表面覆蓋范圍)進(jìn)行尋蹤運(yùn)作，同時(shí)即使在不利的成像條件(例如，"離焦")下也維持最大對(duì)比度。一種用于測(cè)量線性位移的替代方法使用一具有一維(1D)光敏元件(例如，光電二極管)陣列(通常稱作梳狀陣列(comb-array))的光學(xué)感應(yīng)器。一1D陣列中的光電二極管可直接聯(lián)機(jī)為組群以實(shí)現(xiàn)所接收信號(hào)的模擬、并行處理，從而減少所需的信號(hào)處理及促進(jìn)運(yùn)動(dòng)偵測(cè)。對(duì)于使用此種方法的二維(2D)換位測(cè)量而言，已提議其中沿著非并行軸排列兩個(gè)或更多個(gè)1D陣列的多軸線性陣列。盡管該等1D梳狀陣列裝置已對(duì)先前的相關(guān)類型光學(xué)鼠標(biāo)做出明顯簡(jiǎn)化，但仍出于數(shù)個(gè)原因而不完全令人滿意。特定而言，該等裝置的一缺點(diǎn)是其沿著與1D陣列取向明顯偏離的方向的有限準(zhǔn)確度。在其中光學(xué)鼠標(biāo)以一離軸方向移動(dòng)以使得光斑圖案或光學(xué)影像在影像有機(jī)會(huì)建立一明確信號(hào)之前過(guò)快地進(jìn)入及離開(kāi)1D陣列的查看區(qū)域的情形中，此尤其是一問(wèn)題。此種不足可通過(guò)增加軸數(shù)量而部分地予以補(bǔ)救，但需付出降低線性梳狀陣列方法的簡(jiǎn)化度的代價(jià)。美國(guó)專利申請(qǐng)案第11/261，316號(hào)("Two-DimensionalMotionSensor")中揭示的方法避免了1D梳狀偵測(cè)器的缺點(diǎn)，同時(shí)準(zhǔn)許更簡(jiǎn)單、更有效的信號(hào)處理以提供2D位移的估計(jì)值。進(jìn)一圖1是一呈每周期4個(gè)光敏元件組態(tài)的現(xiàn)有線性一維(1D)梳狀陣列及相關(guān)聯(lián)余弦及正弦才莫板的示意性方塊圖。圖2A至圖2D是顯示一根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二維(2D)梳狀陣列的余弦及正弦分配的矩陣。圖3A及3B是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的2D梳狀陣列的示意性方塊圖，該2D梳狀陣列是根據(jù)圖2A-2D的矩陣構(gòu)造且具有以每單元4x4個(gè)元件的組態(tài)雙合的光敏元件。圖4A及4B是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例比較兩個(gè)正交(或lDxlD)線性梳狀陣列與一2D梳狀陣列的圖示。圖5是一根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例具有一2D梳狀陣列的光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)的示意性方塊圖。圖6A及圖6B是一根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例具有一2D梳狀陣列光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)際移動(dòng)在各種速度下及在各種表面上的環(huán)形軌道圖。圖7是一根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的2D梳狀陣列的示意性方塊圖，其中該2D梳狀陣列具有一以一每單元6x6個(gè)元件的組態(tài)集合的光敏元件。圖8是才艮據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例具有兩個(gè)排列于象限中的2D^f危狀陣列的光學(xué)感應(yīng)器的示意性方塊圖。圖9是一顯示一根據(jù)反正切計(jì)算展開(kāi)相角以確定一速率預(yù)測(cè)符的實(shí)例的曲線圖。圖IOA及圖10B是顯示一根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例分別以x及y維度提供可變尋蹤分辨率的方法的流程圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例包括一2D梳狀陣列及各種電路的光學(xué)感應(yīng)6器的示意圖。圖12是一繪示一種根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例使用ADCLSB大小控制最大可實(shí)現(xiàn)的尋蹤分辨率的方法的流程圖。圖13是一根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例包括一2D梳狀陣列及各種電路的光學(xué)感應(yīng)器的示意圖。詳細(xì)敘述本揭示內(nèi)容概言的是關(guān)于光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)，且更特定而言是關(guān)于光學(xué)感應(yīng)向移動(dòng)。光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)可包括(例如)一光學(xué)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、軌跡球及類似裝置，且現(xiàn)有是用于將數(shù)據(jù)輸入至個(gè)人計(jì)算機(jī)及工作站并與個(gè)人計(jì)算機(jī)及工作站介接。為解釋起見(jiàn)，在下述說(shuō)明中列舉大量具體細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)實(shí)施例的透徹了解。然而，熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者將易于了解，本發(fā)明也可在不具備該等具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其它示例中，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)及技術(shù)并未詳細(xì)顯示，或以方塊圖形式顯示，以避免不必要地模糊對(duì)本說(shuō)明的理解。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，光學(xué)感應(yīng)器根據(jù)光的復(fù)雜強(qiáng)度分布圖案來(lái)感測(cè)移動(dòng)，其中光的復(fù)雜強(qiáng)度分布圖案可由一根據(jù)LED(發(fā)光二極管)照射或根據(jù)稱作光斑的雷射干擾圖案創(chuàng)造的圖案提供。光斑本質(zhì)上是復(fù)雜干涉圖案，其通過(guò)同調(diào)光散射離開(kāi)一粗糙表面而產(chǎn)生并由一具有有限角度的視場(chǎng)(或各種孔徑)的強(qiáng)度光敏元件(例如，一光電二極管)所偵測(cè)。更特定而言，光學(xué)感應(yīng)器可包括一二維(2D)陣列，其組合一2D相關(guān)器的位移測(cè)量準(zhǔn)確度與一線性或一維(1D)梳狀陣列的信號(hào)處理簡(jiǎn)化及效率。該2D陣列可是一周期性2D梳狀陣列，其包括多個(gè)經(jīng)MJ'J間隔的具有1D或2D周期性的光敏元件、一準(zhǔn)周期性2D陣歹'J(例如，一Penrose平鋪)或一具有規(guī)則圖案但不包括周期性的非周期性2D陣列。對(duì)于一2D梳狀陣列而言，其意指多個(gè)經(jīng)規(guī)則間隔及電連接的光敏元件的平面陣列，該等光敏元件以至少兩個(gè)非并行方向大致延伸，且在兩個(gè)維度上具有周期性。I.影像相關(guān)對(duì)流狀陣列處理比較影像相關(guān)的信號(hào)處理與一維(1D)中的梳狀陣列技術(shù)將是有益,A.1D相關(guān)兩個(gè)信號(hào)f及g之間的相關(guān)性可表達(dá)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>假設(shè)f及g二者均具有零平均值。另外，該等信號(hào)可總是透過(guò)與其各自的平均值偏置來(lái)重新定義。若g與f具有某些類似之處，則相關(guān)性在特定移位值m處達(dá)到最高值，其中一般針對(duì)該特定移位值m以最佳方式對(duì)準(zhǔn)或"相關(guān)，，兩個(gè)信號(hào)的共享特征。對(duì)于一"1D"鼠標(biāo)而言，考慮其中g(shù)在很大程度上是f的位移版本的情形(即，gn-fn+x)已足矣。相關(guān)性變?yōu)?lt;formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中X是位移量。相關(guān)函數(shù)(方程式2)的峰值出現(xiàn)于m-x時(shí)。因此，已知峰值位置便可確定位移量。在現(xiàn)用的光學(xué)鼠標(biāo)中，使用一捕獲的信號(hào)f作為欲與一后續(xù)捕獲相關(guān)的短期模板。一旦確定位移量，則新捕獲替代舊模板，且依此類推。此種動(dòng)態(tài)模板對(duì)任意信號(hào)均是合意。若已預(yù)先確定信號(hào)類別，例如一周期性信號(hào)，則可使用一固定模板，從而移除連續(xù)更新信號(hào)模板的必要性。此大為簡(jiǎn)化相關(guān)性運(yùn)作以及裝置構(gòu)建。事實(shí)上，一梳狀陣列是一種如下文更詳細(xì)闡述的裝置。為此目的，可將信號(hào)表達(dá)為離散傅立葉轉(zhuǎn)換(DFT)展開(kāi)式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>且關(guān)聯(lián)性(2)變?yōu)?lt;formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>一線性或ID梳狀陣列是一具有多個(gè)以周期性方式連接的光敏元件的陣列，從而使該陣列充當(dāng)一詢問(wèn)信號(hào)的空間頻率組件的固定才莫^1。圖1中顯示一此種1D梳狀陣列的實(shí)施例，且在下文中更詳細(xì)地闡述。多個(gè)光敏元件以一周期性方式的連接使得梳狀陣列能夠有效地充當(dāng)一空間頻率為K(由該陣列中各光敏元件及收集光學(xué)器件之間距界定)的相關(guān)器。梳狀信號(hào)現(xiàn)可視為位移量x的函數(shù)，如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(6)其中C是一緩慢變化的振幅，且K^2兀A/N是所選空間頻率。因子eikm可被視為相位，其對(duì)所選空間頻率組件及模板的起始對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行編碼。因此可推斷，一1D梳狀陣列本質(zhì)上是一空間頻率處的1D相關(guān)性。II.二維梳狀陣列偵測(cè)器一2D梳狀陣列可經(jīng)構(gòu)造及組態(tài)以提供一空間頻率；-fc,/0的2D相關(guān)性。A.介紹一影像f與其自身的位移版本(其中(x，y)是位移量)的2D相關(guān)性是類似于上述方程式6，2D梳狀陣列信號(hào)是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>如上文所述，(Kx，Ky)s(27iA/N,2兀B/N)是所選2D空間頻率。梳狀信號(hào)僅是x及y位移量的調(diào)和函數(shù)的乘積。應(yīng)注意，梳狀陣列信號(hào)是周期性地，且在模板在空間上與影^>空間頻率同相時(shí)達(dá)到最高點(diǎn)。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)設(shè)定m，n-0，方程式8中的指數(shù)乘積可凈M開(kāi)為四個(gè)三角乘積CC=cos(Kxx)cos(Kyy)CS=cos(Kxx)sin(Kyy)SC=sin(Kxx)cos(Kyy)(9)SS=sin(Kxx)sin(Kyy)下一步驟是確定產(chǎn)生上述方程式(9)中所示四個(gè)信號(hào)的2D陣列組態(tài)。首先回顧在一具有每周期4個(gè)元件的ID梳狀陣列組態(tài)中同相信號(hào)及正交信號(hào)的產(chǎn)生將是有益。圖1顯示一光敏元件(例如，光電二極管104)的1D梳狀陣列102的一般組態(tài)(沿著一軸)，其中光敏元件的交錯(cuò)組群的組合充當(dāng)對(duì)光斑(或非光班)影像所產(chǎn)生明暗信號(hào)的空間頻率的周期性濾波器。在所示實(shí)施例中，1D梳狀陣列102由多個(gè)光電二極管集合或周期組成，其中每一光電二極管集合或周期具有四個(gè)光電二極管104，在本文中標(biāo)記為A、B、C及D。每一周期中對(duì)應(yīng)或類似標(biāo)記的光電二極管104的電流或信號(hào)經(jīng)電連接(線求和)以形成四個(gè)來(lái)自陣列102的線路信號(hào)106。背景抑制及信號(hào)增強(qiáng)可通過(guò)使用差動(dòng)模擬電路108產(chǎn)生一同相的差動(dòng)電路信號(hào)(在本文中標(biāo)記為C。ut),及使用差動(dòng)模擬電路110產(chǎn)生一正交差動(dòng)電路信號(hào)(在本文中標(biāo)記為S。ut)來(lái)實(shí)現(xiàn)。比較同相信號(hào)及正交信號(hào)的相位準(zhǔn)許確定1D梳狀陣列102相對(duì)于一散射表面的運(yùn)動(dòng)的量值及方向。參照?qǐng)D1,通過(guò)獲得基礎(chǔ)光學(xué)圖案及分別根據(jù)余弦模板112及正弦模板114處理基礎(chǔ)光學(xué)圖案而獲得同相信號(hào)C喊及正交信號(hào)S。ut。較佳地，系統(tǒng)經(jīng)設(shè)計(jì)以使一光學(xué)"明暗"信號(hào)圖案(即，光斑)具有大致等于梳狀陣列(于圖1所示實(shí)施例中為4個(gè)光電二極管104或像素)的周期的大小。如圖1中顯示，同相信號(hào)電流根據(jù)C。ut=A-C獲得，而正交信號(hào)電流是根據(jù)S。ut=B-D獲得。上述余弦及正弦分配現(xiàn)可用于2D的情形中。結(jié)果是針對(duì)上文方程式9中所顯示的四個(gè)調(diào)和乘積顯示于圖2A-2D中的四個(gè)矩陣。特定而言，圖2A顯示一2D梳狀陣列的CC或cos(K^x)cos(Kyy)信號(hào)的矩陣，其中該2D梳狀陣列具有以一每單元4x4個(gè)元件的組態(tài)集合的光敏元素。為簡(jiǎn)化標(biāo)記，自此處以下省略下標(biāo)"out"。類似地，圖2B顯示CS信號(hào)的矩陣，圖2C顯示SC信號(hào)的矩陣，及圖2D顯示SS信號(hào)的矩陣。B.具有每單元4x4個(gè)元件的實(shí)例性2D梳狀陣列如圖3A及3B中顯示，現(xiàn)可根據(jù)上述矩陣構(gòu)造一2D梳狀陣列。于此處，2D梳狀陣列302具有多個(gè)排列或集合于單元306中的光每文元件304，其中每一單元以每單元4x4個(gè)元件(或每周期4x4個(gè)元件)的組態(tài)集合其光壽文元件。一單元306中具有相同字母及相同編號(hào)的光敏元件304(如圖3B中詳細(xì)顯示)以及2D梳狀陣列302中所有單元的具有相同編號(hào)的對(duì)應(yīng)元素經(jīng)電連接或線求和以產(chǎn)生8個(gè)信號(hào)Al至D2。該8個(gè)線求和信號(hào)進(jìn)一步與差動(dòng)放大器308組合以給出下列四個(gè)信號(hào)CC=A1-A2CS=B1-B2(10)SC=C1-C2SS=D1-D2該四個(gè)信號(hào)包含x及y方向的同相信息及正交信息。通過(guò)使用三角等式，可將該等同調(diào)乘積轉(zhuǎn)換為(和與差的)簡(jiǎn)單同調(diào)cos(Kxx+Kyy)=CC-SSsin(Kxx+Kyy)=SC+CS(11)cos(Kxx-Kyy)=CC+SSsin(Kxx-Kyy)=SC-CS視需要地，可將坐標(biāo)系統(tǒng)或陣列旋轉(zhuǎn)45。以獲得純粹的x及y表達(dá)式。隨后，可在任一取向中確定2D位移。實(shí)際上，Kx及Ky可取相等值。2D梳狀陣列偵測(cè)器對(duì)現(xiàn)有的2D相關(guān)性和/或多軸1D梳狀陣列偵測(cè)器提供設(shè)計(jì)筒化及數(shù)個(gè)其它優(yōu)勢(shì)，其包括(i)更快的信號(hào)處理；(ii)降低功率消耗；(iii)更高的角準(zhǔn)確度；及(iv)獨(dú)立于一相對(duì)于陣列取向的方向移動(dòng)的效能。由于2D梳狀陣列所產(chǎn)生的需要處理的資料更少，且因此以更筒單的算法來(lái)執(zhí)行，則2D梳狀陣列偵測(cè)器具有比一基于相關(guān)性的方法明顯更快的信號(hào)處理速度。舉例而言，可使用零交叉(zero-crossing)偵測(cè)算法來(lái)確定位移。為指定一平面中的位移，需要兩個(gè)實(shí)數(shù)，即jc及y平移。在一現(xiàn)有的基于相關(guān)性的光學(xué)鼠標(biāo)中，根據(jù)連續(xù)影像相關(guān)性確定該兩個(gè)實(shí)數(shù)。由于基于相關(guān)性方法中的每一影像通常包括約103個(gè)像素，則需要處理大量數(shù)據(jù)而僅確定兩個(gè);c-平移及;;-平移值。作為對(duì)比，2D梳狀陣列僅產(chǎn)生4個(gè)正實(shí)數(shù)，其是僅2個(gè)帶符號(hào)實(shí)數(shù)的等效物。在某種意義上，并行處理是建立于2D梳狀陣列的互連架構(gòu)中。通過(guò)將該處理"寫(xiě)入"架構(gòu)，剩余的外部計(jì)算變得相對(duì)簡(jiǎn)單且可快速實(shí)現(xiàn)。簡(jiǎn)單計(jì)算轉(zhuǎn)化為較小的信號(hào)處理電路，而較快的處理容許高速尋蹤及增加資源以實(shí)施完善的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)算法，其中該完善的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)算法甚至可進(jìn)一步使用光學(xué)感應(yīng)器啟動(dòng)一光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)的尋蹤效能。由于2D梳狀陣列偵測(cè)器處理少得多的數(shù)據(jù)且因此實(shí)施簡(jiǎn)單得多的算法，則吾人期望2D梳狀陣列偵測(cè)器比一基于相關(guān)的裝置消耗更少的電功率。此是功率敏感應(yīng)用(例如，一無(wú)線光學(xué)鼠標(biāo))極為合意的特征。電功率消耗可通過(guò)組合有效的雷射照射而進(jìn)一步降低，例如在基于雷射光斑的鼠標(biāo)中。按比例縮放一基于2D梳狀陣列的光學(xué)導(dǎo)航感應(yīng)器的角準(zhǔn)確度可比一現(xiàn)有的基于2D相關(guān)器的光學(xué)導(dǎo)航感應(yīng)器簡(jiǎn)單得多。一2D感應(yīng)器可偵測(cè)的最小角與一行或一列中的光敏元件數(shù)量成反比。改良角準(zhǔn)確度大致相依于陣列的光敏元件數(shù)量增加。由于^:處理的數(shù)據(jù)數(shù)量隨一列或一行中的元件數(shù)量而呈平方上升，此構(gòu)成對(duì)一2D相關(guān)器感應(yīng)器的沉重負(fù)擔(dān)。相反，在一2D梳狀陣列感應(yīng)器中欲處理的數(shù)據(jù)量或信號(hào)數(shù)量獨(dú)立于元件數(shù)量。即，在一具有類似于圖3A及3B所示組態(tài)的2D梳狀陣列中，自2D梳狀陣列輸出的差動(dòng)信號(hào)數(shù)量通常等于4，且因此角準(zhǔn)確度僅由可實(shí)施的陣列大小限制。最后，與多軸1D梳狀陣列偵測(cè)器相比，2D梳狀陣列偵測(cè)器的效態(tài)是獨(dú)立于相對(duì)于該陣列的方向移動(dòng)。參照?qǐng)D4A及4B,2D梳狀陣列偵測(cè)器402的效能高于一具有多個(gè)線性或1D梳狀陣列406的光學(xué)傳感器404，此是因影像中的每一點(diǎn)以所有方向在2D梳狀陣列402的有效區(qū)域內(nèi)平均穿過(guò)一比1D梳狀陣列406中的路徑410長(zhǎng)得多的路徑408,且因此對(duì)位移估計(jì)更有用。此外，由于迄今所闡述的2D梳狀陣列的實(shí)施例是借助對(duì)稱(例如，正方形)像素幾何來(lái)運(yùn)作，則使"明暗"信號(hào)圖案(即，光斑)匹配該2D梳狀陣列周期將更易于實(shí)現(xiàn)，從而導(dǎo)致改良的信號(hào)對(duì)比度及比借助現(xiàn)有的1D梳狀陣列(其通常使用極"不對(duì)稱"的像素形狀)可實(shí)現(xiàn)的前端SNR(信號(hào)對(duì)噪聲比)更高。最后，有效地照明該2D梳狀陣列將更為簡(jiǎn)單，從而比多軸1D梳狀陣列消耗更少功率。C.實(shí)例性實(shí)施例及實(shí)驗(yàn)性-瞼證圖5中顯示一具有2D梳狀陣列的光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)例性實(shí)施例。參照?qǐng)D5,光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)502—般包括一光學(xué)頭504，其具有一光源506,例如VCSEL(垂直共振腔面射型雷射)；照射光學(xué)器件，其包括一第一或準(zhǔn)直透鏡508以校準(zhǔn)一發(fā)散光束；成像光學(xué)器件，其包括一第二或成像透鏡510以將一粗糙、散射表面512的經(jīng)照射部分映射或成像至該第二透鏡的成像平面處一2D梳狀陣列514。較佳地，等照射光學(xué)器件經(jīng)組態(tài)以一經(jīng)選擇以準(zhǔn)許取消偵測(cè)的預(yù)定入射角度照射表面512，其中若光學(xué)頭504或數(shù)據(jù)輸入裝置與表面512的分離超過(guò)一預(yù)定分離值則該裝置可通過(guò)準(zhǔn)許取消偵測(cè)來(lái)停止尋蹤該運(yùn)動(dòng)。成像光學(xué)器件可包括在第二透鏡510的背聚焦面處的孔徑516，以提供一保存運(yùn)動(dòng)期間的較佳光斑圖案完整性且使該光斑的平均大小匹配該2D梳狀陣列周期的遠(yuǎn)心成像系統(tǒng)。出于驗(yàn)證一具有2D梳狀陣列514的光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)502的優(yōu)勢(shì)的目的，使一類似于圖3A及3B所示陣列的正方形對(duì)稱2D梳狀陣列裝配有32x32個(gè)光電二級(jí)體(PD)或元件。圖6A及6B中顯示以各種速度且在兩個(gè)不同表面上的環(huán)形軌道的結(jié)果以驗(yàn)證所揭示方法。在一測(cè)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)可借以獲得圖6A及6B所示圖式的實(shí)驗(yàn)，其中以極高的精度控制光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)的光學(xué)頭與表面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。圖6A所示圖式圖解說(shuō)明在光學(xué)頭以半徑為1cm的環(huán)形在一白色表面上以1cm/s、10cm/s、25cm/s及40cm/s的速度移動(dòng)四次時(shí)產(chǎn)生的環(huán)形軌道。圖6B圖解說(shuō)明在該光學(xué)頭在一木紋表面上以該等相同的速度移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的環(huán)形軌道。在圖6A及6B中，以參考數(shù)字602指示虛線參考環(huán)，并由實(shí)黑線指示光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)生的軌跡或環(huán)形軌道。沿著軸的數(shù)字是以任意單位。如自該等軌跡可見(jiàn)，一具有一使用2D梳狀陣列的感應(yīng)器的光導(dǎo)航系統(tǒng)能夠感測(cè)在具有圖案及不具有圖案的表面上以達(dá)40cm/s的速度及通常小于5%的路徑誤差的移動(dòng)。后續(xù)的測(cè)驗(yàn)已針對(duì)各種表面及大范圍的運(yùn)動(dòng)來(lái)示范準(zhǔn)確尋蹤效能。D.陣列概括線性或1D梳狀陣列的各種概括已闡述于(例如)共同待審及共同讓與的美國(guó)專利申請(qǐng)案第11/129,967號(hào)、第11/123,525號(hào)及第11/123,326號(hào)中，其全文分別以引用的方式并入本文中。大量該等概括類似地適用于2D梳狀陣列，包括(i)具有不同于每單元4x4個(gè)元件的2D梳狀陣列；(ii)具有多個(gè)具有既定空間頻率的子陣列的2D梳狀陣列；(iii)具有多個(gè)具有不同空間率的子陣列的2D梳狀陣列；及(iv)在各光敏元件之間具有可動(dòng)態(tài)重組態(tài)的梳狀連接以能夠動(dòng)態(tài)改變空間頻率以(例如)使來(lái)自該陣列的信號(hào)強(qiáng)度最佳化的2D梳狀陣列。進(jìn)一步應(yīng)了解，一2D梳狀陣列也可包括上述概括或?qū)嵤├慕M合?，F(xiàn)將參照?qǐng)D7及8更詳細(xì)地闡述一包括一個(gè)或多個(gè)上述概括的2D梳狀陣列的某些替代實(shí)施例。一2D梳狀陣列的替代實(shí)施例具有不同于每單元4x4個(gè)元件。舉例而言，如圖7中顯示，2D梳狀陣列702包括大量借助每單元6x6個(gè)元件(每周期6x6個(gè)元件)的組態(tài)在單元706中集合或排列的光敏元件，例如光電二極管704。如上文參照?qǐng)D3A及3B闡述的實(shí)例，2D梳狀陣列702中每一單元706內(nèi)的某些元件704及所有單元的對(duì)應(yīng)元件耦合至36個(gè)輸出線之一。該36個(gè)線求和的信號(hào)進(jìn)一步根據(jù)矩陣708與加權(quán)因子組合以產(chǎn)生四個(gè)輸出信號(hào)CC、CS、SC及SS。下列表格中將詳細(xì)顯示用于產(chǎn)生該四個(gè)信號(hào)的每一者的矩陣708的細(xì)節(jié)。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>在其它替代實(shí)施例中，光學(xué)感應(yīng)器可包括具有既定空間頻率或若干不同間頻率的多個(gè)2D^i狀陣列或子陣列。舉例而言，圖8顯示一具有兩個(gè)排列于象限804、806、808及810中的2D梳狀陣列對(duì)的光學(xué)感應(yīng)器802的示意性方塊圖。對(duì)角線對(duì)置的象限804及806經(jīng)連接及形成一第一單個(gè)陣列對(duì)或第一2D梳狀陣列。對(duì)置象限808及810經(jīng)連接及形成一第二單個(gè)陣列對(duì)或第二2D梳狀陣列。如上文所述實(shí)例中，一象限804、806、808及810中每一單元812的元件以及陣列對(duì)中所有單元的對(duì)應(yīng)元件經(jīng)耦合以形成16個(gè)線求和信號(hào)814。16個(gè)線求和信號(hào)814進(jìn)一步與差動(dòng)放大器816組合以產(chǎn)生8個(gè)信號(hào)來(lái)自第一2D梳狀陣列的CC1、CS1、SC1、SS1及來(lái)自第二2D梳狀陣列的CC2、CS2、SC2、SS2。在運(yùn)作中，由于所選空間頻率組件在表面上某一特定位置處較弱，或由于來(lái)自該陣列各部分的作用以同調(diào)方式相加為零，則來(lái)自2D梳狀陣列或陣列對(duì)的任一者的信號(hào)強(qiáng)度可降低。然而應(yīng)了解，任一陣列對(duì)中的衰退不太可能導(dǎo)致另一對(duì)中的衰退，因此通常期望使用此種多陣列或子陣組態(tài)以減輕信號(hào)衰退。此外，光學(xué)傳感器802的正方形對(duì)稱排布能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)感應(yīng)器中所有光敏元件818的簡(jiǎn)單及有效照射。E.使用2D梳狀陣列偵測(cè)器的速率預(yù)測(cè)如上文論述，已針對(duì)光學(xué)導(dǎo)航感應(yīng)器發(fā)展了使用2D梳狀陣列偵測(cè)器尋蹤2D運(yùn)動(dòng)的技術(shù)。此種技術(shù)比現(xiàn)有的光學(xué)導(dǎo)航感應(yīng)器技術(shù)(其是基于連續(xù)表面影像上的2D影像相關(guān)性)需要少得多的信號(hào)處理功率。減少2D梳狀陣列偵測(cè)器的功率消耗要求可有利地用于功率敏感應(yīng)用程序，例如無(wú)線光學(xué)導(dǎo)航感應(yīng)器。一2D梳狀陣列偵測(cè)器包括一光偵測(cè)器的2D陣列，其中該陣列中個(gè)別偵測(cè)器以重復(fù)的2D圖案一起聯(lián)機(jī)以沿著兩個(gè)正交軸的每一者跨距M個(gè)側(cè)測(cè)器。舉例而言，于圖3A及3B所例示的實(shí)施例中，針對(duì)該兩個(gè)正交軸的每一者使M=4?？紤]M=4的情形下的此種2D梳狀陣列偵測(cè)器。如圖3A中顯示及上文的論述，存在四個(gè)來(lái)自該陣列的離散準(zhǔn)正弦曲線輸出，即CC、GS、SC及SS。在偵測(cè)器陣列上捕獲的光學(xué)數(shù)據(jù)的空間頻率分布大致集中于偵測(cè)器陣列的空間頻率。該四個(gè)準(zhǔn)正弦曲線輸出信號(hào)(CC、CS、SC及M)代表單獨(dú)的同相及正交信號(hào)?？舍槍?duì)沿著兩個(gè)正交軸的每一者的運(yùn)動(dòng)來(lái)處理該四個(gè)準(zhǔn)正弦輸出信號(hào)，以尋蹤該表面相對(duì)于偵測(cè)器陣列的2D移動(dòng)。特定而言，該四個(gè)準(zhǔn)正弦輸出可根據(jù)下述方程式來(lái)處理A=tan=V(CC-對(duì)+(GS+SC)2(12)j乂CS-SC、^=tan-在每一采樣訊框處，可根據(jù)上述方程式計(jì)算相角值A(chǔ)及A及半徑值A(chǔ)及該等半徑值&及^指示所偵測(cè)的準(zhǔn)正弦信號(hào)的對(duì)比度。相角變(A^及A^，相對(duì)于前一采樣訊框)基本上與沿著該兩個(gè)正交軸在當(dāng)前及先前采樣訊框之間的2D位移成比例。訊框/處的相角變化(/^及A^可根據(jù)下述方程式來(lái)確定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>于上述方程式中，當(dāng)前訊框標(biāo)記為；，從而一當(dāng)前訊框的相角由下標(biāo)!'標(biāo)記，且前一訊^f匡的相角由下標(biāo)/-1標(biāo)記。盡管A^及A^可指示沿著;c及;;軸的運(yùn)動(dòng)，但其并不完全反映實(shí)際的二維運(yùn)動(dòng)。此是因AA及A^值因反正切函數(shù)而受到自-7U至+兀的范圍約束。換言之△A及AA值是"包"于范圍[-7t，+71]中。分別考慮函數(shù)AO),及A(Dy作為AA及AA的"展開(kāi)"版本。因此，A^是AO,的模函數(shù)，且A(^是A(^的模函數(shù)，其中AA及A^的值分另'J"包"在范圍[-兀，+兀]中。AO),及AOy可指示感應(yīng)器相對(duì)于表面的實(shí)際(展開(kāi))運(yùn)動(dòng)。由于A么及A^是根據(jù)2梳狀陣列的差動(dòng)信號(hào)輸出來(lái)計(jì)算，則可將其"展開(kāi)"以確定函數(shù)A0^及AO"圖9中圖解說(shuō)明一實(shí)例性1D函數(shù)A州)的此種展開(kāi)以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的1D函數(shù)AO(/)。在圖9中，產(chǎn)生AO(/)且J叚設(shè)一初始條件約束AO)(0)=0。換言之，在0處，假設(shè)不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)(即，感應(yīng)器相對(duì)于表面靜止)。借助此種初始，支設(shè)，可(例如)通過(guò)尋蹤在過(guò)去K(其中J02)個(gè)訊框上的平均速率并假設(shè)下一速率在平均速率的+/-7C范圍內(nèi)來(lái)計(jì)算"實(shí)際速率"及AOy。此計(jì)算可根據(jù)下述方，式來(lái)實(shí)施'A么-〈A①J+;r、廣2;r、277乂(14)在上述方程式中，整數(shù)(INTEGER)函數(shù)取不大于其自變量的最大整數(shù)值。:A0g及〈A①》是前K(I02)個(gè)訊框的平均速率，且可根據(jù)下述方程式來(lái)計(jì)算。=Ti>,,(,—;)(15)AO一.《在整數(shù)函數(shù)中使用〈A①》及〈M)》以尋蹤在一訊框中已出現(xiàn)的"2兀"旋度數(shù)量。該等平均速率值〈A(D,〉及〈A(I)》可被;現(xiàn)為"速率預(yù)測(cè)符"。換言之，為計(jì)算兩個(gè)連續(xù)訊框之間的實(shí)際;c及;;位移(AO,及Ad^)，需"展開(kāi)"相角變化AA及A^以計(jì)算可能已在兩個(gè)采樣訊框之間出現(xiàn)的全2兀相位旋度數(shù)量。實(shí)際;c及少位移(A①,及AO，)可根據(jù)上文給出的方程式(14)來(lái)確定。III.可變尋蹤分辨率A.2D梳狀陣列偵測(cè)器的分辨率在現(xiàn)有的基于2D相關(guān)的技術(shù)中，位移測(cè)量的精度固有地受限于光電二極管分辨率。然而，通過(guò)使用上文論述的基于2D梳狀陣列的技術(shù)，位移測(cè)量的精度被模擬CS、SC、CC及M信號(hào)的相角測(cè)量精度限定。該等模擬信號(hào)可能能夠進(jìn)行高分辨率位移測(cè)量而不增加光電二極管陣列的大小或復(fù)雜度?？紤]一其中2D梳狀陣列的周期為八"的2D梳狀陣列偵測(cè)器，相位步階是，且成像光學(xué)器件放大率是m。于彼情形中，2D梳狀陣列偵測(cè)器的理論分辨率由下述方程式給出。分辨率=^,^_(16)典型值可是(例如)A^~3°,m/Ae。mA~1000每英寸，及5-位測(cè)量。于彼情形中，理論的位移分辨率達(dá)到約每英寸105(100,000)個(gè)計(jì)數(shù)。借助如此高的理論位移分辨率，一實(shí)際系統(tǒng)可主要受到模擬電路中的噪聲限制。此外，此種高理論分辨率可經(jīng)考慮以在x及y方向上提供所估計(jì)位移的線性分辨率的連續(xù)變化。B.使用除數(shù)的可變尋蹤分辨率一種根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例用于可變尋蹤分辨率的技術(shù)是用一除數(shù)來(lái)解決?，F(xiàn)將結(jié)合圖10A及10B所示流程圖來(lái)論述此種技術(shù)。圖IOA及10B是顯示一種根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例分別在x及y維度上提供可變尋蹤分辨率的方法的流程圖。如該等流程圖所示，此種技術(shù)容許尋蹤分辨率沿著兩個(gè)維度單獨(dú)地變化。圖10A顯示在x維度上尋蹤分辨率的獨(dú)立變化。于區(qū)塊1001中，根據(jù)x維度的所選尋蹤分辨率來(lái)設(shè)定一可變除數(shù)D,。該尋蹤分辨率可由一使用者或以更自動(dòng)之方式由系統(tǒng)軟件進(jìn)行選擇。除D,的較高值一般對(duì)應(yīng)于較低的尋蹤分辨率，且除數(shù)A的較低值一般對(duì)應(yīng)于較高的尋蹤分辨率。在區(qū)塊1002中，針對(duì)一當(dāng)前訊框(訊框/)測(cè)量"相角變化"中的位移。此測(cè)量位移可標(biāo)記為Mx,i。在區(qū)塊1004中，將前一訊框(訊框/-1)的余相角添加至經(jīng)測(cè)量位移Mx，i。此種前一訊框的余相角可標(biāo)記為Rx,w。結(jié)果是當(dāng)前訊框的相角變化的經(jīng)調(diào)位移。此種經(jīng)調(diào)位移可標(biāo)記為M，x，i。以方程式形式，則M，x,尸M、i+Rx,w。應(yīng)注意，區(qū)塊1004中的步驟有利地避免損失前一訊框的剩余計(jì)數(shù)(即，余相角)。若無(wú)此步驟，則申請(qǐng)人相信有效分辨率將以1.5^的速率下降，且輸出中的噪聲將因每一計(jì)算中損失的測(cè)量計(jì)數(shù)而以iV2的速率增加。在區(qū)塊1006中，用經(jīng)調(diào)整位移M，x，i除以除數(shù)化。此除法運(yùn)算產(chǎn)生當(dāng)前訊框的輸出位移為計(jì)數(shù)Ox，i,且當(dāng)前訊框的余數(shù)是Rx,i。以方程式形式，Ox，尸MV化(17)Rx，產(chǎn)M，x，imod(A)其中mod()運(yùn)算子代表一模數(shù)或余數(shù)運(yùn)算子。位移Ox,i是每區(qū)塊1008供光學(xué)導(dǎo)航設(shè)備使用的輸出，且每區(qū)塊1010儲(chǔ)存余數(shù)Rx，i。類似地，圖10B顯示在y維度上的尋蹤分辨率的獨(dú)立變化。在區(qū)塊1021中，根據(jù);;維度的所選尋蹤分辨率設(shè)定一可變除數(shù)Z^。該尋蹤分辨率可由一使用者或以一更自動(dòng)的方式由系統(tǒng)軟件選擇。除數(shù)A的較高值一般對(duì)應(yīng)于較低的尋蹤分辨率，且除數(shù)A的較低值一般對(duì)應(yīng)于較高的尋蹤分辨率。在區(qū)塊1022中，針對(duì)一當(dāng)前訊框(訊框i)測(cè)量"相角變化，，中的位移。此測(cè)量位移可標(biāo)記為My，j。在區(qū)塊1024中，將前一訊框(訊框i-l)的余相角添加至經(jīng)測(cè)量位移My，j。此前一訊框的余相角可標(biāo)記為Ry，j.,。結(jié)果是當(dāng)前訊框的相角變化中的經(jīng)調(diào)整位移。此種經(jīng)調(diào)整位移可標(biāo)記為M，y，i。此方程式形式，則M，y,產(chǎn)My,i+Ry,M。應(yīng)注意，區(qū)塊1024中的步驟有利地避免損失前一訊框的剩余計(jì)數(shù)(即，余相角)。若無(wú)此步驟，則申請(qǐng)人相信有效分辨率將以1.5Dy的速率下降，且輸出中的噪聲將因每一計(jì)算中損失的測(cè)量計(jì)數(shù)以Dy/2的速率增加。在區(qū)塊1026中，用經(jīng)調(diào)整位移M，y,i除以除數(shù)Dy。此除法運(yùn)算產(chǎn)生當(dāng)前訊框的輸出位移為計(jì)數(shù)Oy,i，且當(dāng)前訊框的余數(shù)是Ry,i。以方程式形式，Oy，產(chǎn)M，y，尸/Dy(18)Ry，尸M，y，尸mod(Dy)其中mod()運(yùn)算子代表一模數(shù)或余數(shù)運(yùn)算子。根據(jù)區(qū)塊1028,位移Oy,i是供光學(xué)導(dǎo)航設(shè)備使用的輸出，且根據(jù)區(qū)塊1030，儲(chǔ)存余數(shù)Ry,i?？舍槍?duì)每一訊框重復(fù)圖10A及10B所示過(guò)程。以此方式，提供可變尋蹤分辨率。通過(guò)獨(dú)立地改變及D,及Dy,尋蹤分辨率可在兩個(gè)維度中獨(dú)立地變化。獨(dú)立調(diào)整每一軸方向的分辨率的能力可有利于各種應(yīng)用程序。應(yīng)注意，上文結(jié)合圖IOA及IOB論述的技術(shù)可借助各種高分辨率位移測(cè)量設(shè)備來(lái)使用，其包括(但不限于)上述2D梳狀陣列偵測(cè)器、以及一基于更現(xiàn)用影像的高分辨率版本的感應(yīng)器(其當(dāng)前光學(xué)導(dǎo)航感應(yīng)器市場(chǎng)占支配地位)。圖11是一根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例包括一2D梳狀陣列及各種電路的光學(xué)感應(yīng)器的示意圖。上文是結(jié)合圖3論述2D梳狀陣列302。所示各電路包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)電路1102、數(shù)據(jù)采集緩沖器1104及數(shù)據(jù)處理電路1106。數(shù)據(jù)處理電路1106包括用于儲(chǔ)存及擷取指令及數(shù)據(jù)的內(nèi)存1108。ADC電路1102經(jīng)組態(tài)以自2D梳狀陣列302接收模擬輸出信號(hào)(CC、CS、SC及SS)并將該等信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。數(shù)據(jù)采集緩沖器1104經(jīng)組態(tài)以自ADC電路1102接收數(shù)字輸出信號(hào)且緩沖該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以使得該數(shù)據(jù)可由數(shù)據(jù)處理電路1106適合地處理。內(nèi)存1108可經(jīng)組態(tài)以包括各種計(jì)算機(jī)可讀碼，其包括經(jīng)組態(tài)以實(shí)施上文結(jié)合圖IOA及10B闡述的步驟的計(jì)算機(jī)可讀碼。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，數(shù)據(jù)處理電路1106可利用此種碼實(shí)施一種使用除數(shù)的可變尋蹤分辨率的方法。換言之，上文結(jié)合圖IOA及IOB論述的除法運(yùn)算可通過(guò)執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀碼來(lái)執(zhí)行。另一選擇為，可使用特別針對(duì)彼目的而組態(tài)的專用電路來(lái)指定除法運(yùn)算。C.控制最大可實(shí)現(xiàn)的尋蹤分辨率根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，可改變模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)測(cè)量的最低有效位(LSB)大小以控制最大可實(shí)現(xiàn)的尋蹤分辨率。一ADC測(cè)量的LSB大小因ADC有限分辨率而量化誤差有關(guān)。換言之，改變LSB大小會(huì)有效改變ADC分辨率。更特定而言，該技術(shù)包括改變CS、SC、CC及SS信號(hào)的ADC測(cè)量的LSB大小。通過(guò)改變?cè)摰确直媛?，?huì)影響到相變測(cè)量的準(zhǔn)確度。ADC分辨率的減少會(huì)增加相變測(cè)量誤差，且降低尋蹤系統(tǒng)的最大可實(shí)現(xiàn)分辨率。相反地，ADC分辨率的增加會(huì)減少相變測(cè)量誤差，且提高尋蹤系統(tǒng)的最大可實(shí)現(xiàn)分辨率。舉例而言，考慮一其中設(shè)備包括斜率轉(zhuǎn)換器型ADC電路以將CS、SC、CC及SS信號(hào)自模擬轉(zhuǎn)換至數(shù)字形式的實(shí)施例。于此種斜率轉(zhuǎn)換器型ADC電路中，使用電流產(chǎn)生一斜率信號(hào)，且比較該斜率信號(hào)與所測(cè)量的模擬信號(hào)。于此情形中，可改變用于產(chǎn)生斜率信號(hào)的電流而維持一恒定時(shí)鐘率。隨斜率增加，ADC分辨率也明顯減少。相反地，隨斜率降低，ADC分辨率也明顯增加。使用ADCLSB大小來(lái)控制最大可實(shí)現(xiàn)的尋蹤分辨率可良好地適用于模擬測(cè)量，例如一2D梳狀陣列偵測(cè)器的模擬測(cè)量。然而，此種方法將不能良好地用于固有地離散測(cè)量。例如一基于影像相關(guān)的偵測(cè)系統(tǒng)的離散測(cè)量。圖12是一繪示一種根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例使用ADCLSB大小來(lái)控制最大可實(shí)現(xiàn)尋蹤分辨率的方法的流程圖。LSB大小對(duì)應(yīng)于ADC電路的分辨率，其可用于將一2D梳狀陣列的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。在區(qū)塊1201中，設(shè)定一電流準(zhǔn)(或其它控制參數(shù))。該電流位準(zhǔn)(或其它控制參數(shù))可由一使用者選擇或以一更自動(dòng)的方式由系統(tǒng)軟件選擇。該電流位準(zhǔn)(或其它控制參數(shù))可用以改變ADC電路的LSB大小。于區(qū)塊1202中，自2D梳狀陣列接收模擬信號(hào)(例如CC、CS、SC及SS信號(hào))。在區(qū)塊1204中，使用ADC電路將該等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，其中該轉(zhuǎn)換的分辨率是由電流位準(zhǔn)(或其它控制參數(shù))控制。在區(qū)塊1206中輸出該等數(shù)字信號(hào)，且在區(qū)塊1208中處理數(shù)據(jù)以導(dǎo)致導(dǎo)航尋蹤。圖13是一根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例包括一2D梳狀陣列及各種電路的光學(xué)感應(yīng)器的示意圖。下文結(jié)合圖3論述2D梳狀陣列302。所示各種電路包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)電路1102、數(shù)據(jù)采集緩沖器1104、數(shù)據(jù)處理電路1106、及用以控制最大可實(shí)現(xiàn)的尋蹤分辨率的電路1302。ADC電路1102經(jīng)組態(tài)以自2D梳狀陣列302接收模擬輸出信號(hào)(CC、CS、SC及SS)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。數(shù)據(jù)采集緩沖器1104經(jīng)組態(tài)以自ADC電路1102接收數(shù)字輸出信號(hào)，及緩沖該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以使得該數(shù)據(jù)可由數(shù)據(jù)處理電路1106適合地處理。數(shù)據(jù)處理電路1106包括用于儲(chǔ)存及擷取指令及數(shù)據(jù)的內(nèi)存1108。內(nèi)存1108可經(jīng)組態(tài)以包括各種計(jì)算機(jī)可讀碼，其包括經(jīng)組態(tài)以實(shí)施導(dǎo)航尋蹤的計(jì)算機(jī)可讀碼。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，用于控制最大可實(shí)現(xiàn)尋蹤分辨率1302的電路將電流位準(zhǔn)(或其它控制參數(shù))提供至ADC電路1102。通過(guò)以可控制方式改變電流位準(zhǔn)(或其它控制參數(shù))，可改變ADC電路1102的分辨率。改變ADC電路1102的分辨率會(huì)改變光學(xué)導(dǎo)航設(shè)備的最大可實(shí)現(xiàn)尋蹤分辨率。IV.結(jié)論在一現(xiàn)有的光學(xué)鼠標(biāo)中，尋蹤分辨率通常由CMOS影像捕獲攝影機(jī)中各像素的節(jié)距、及由光學(xué)器件的組態(tài)及用于確定運(yùn)動(dòng)的影像有關(guān)信號(hào)處理算法來(lái)設(shè)定。盡管影像分辨率的較低值可通過(guò)"裝箱，，(在邏輯上組合來(lái)自個(gè)別像素的信號(hào)值)而獲得，以一連續(xù)方式或準(zhǔn)連續(xù)方式調(diào)整分辨率值上升或下降的能力不能通過(guò)現(xiàn)有的光學(xué)導(dǎo)航方法而輕松實(shí)現(xiàn)。與現(xiàn)有的光學(xué)導(dǎo)航技術(shù)不同，本揭示內(nèi)容提用于以一連續(xù)準(zhǔn)連續(xù)方式改變尋蹤分辨率的技術(shù)。在其中可以足夠小以至于被人類使用者視作連續(xù)的步階調(diào)整分辨率時(shí)，尋蹤分辨率的變化可被4見(jiàn)為連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)。換言之，該等小步階對(duì)一使用者而言是一不具有顯而易見(jiàn)的增量的連續(xù)調(diào)整過(guò)程。根據(jù)一實(shí)施例，通過(guò)使用一基于除數(shù)的算法處理來(lái)自一2D梳狀陣列偵測(cè)器的數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)提供連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)的可變尋蹤分辨率。才艮據(jù)另一實(shí)施例，可通過(guò)與2D梳狀陣列共同使用的ADC電路分辨率來(lái)控制尋蹤分辨率的上限。能夠以一連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)方式改變尋蹤分辨率具有各種優(yōu)勢(shì)應(yīng)用。概言之，此種能力容許各種應(yīng)用的改良定制及較佳感覺(jué)，例如在賭博及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)市場(chǎng)中。舉例而言，一光學(xué)鼠標(biāo)的分辨率可由控制軟件自動(dòng)地"在運(yùn)作中，，調(diào)整以作為該鼠標(biāo)移動(dòng)的估計(jì)速度的函數(shù)。舉例而言，尋蹤分辨率可經(jīng)調(diào)整以在較慢速度處較高，而在較快速度處較低。可預(yù)定每一速率范圍處的合意分辨率，且感應(yīng)器可基于該等預(yù)定及該感應(yīng)器當(dāng)前預(yù)測(cè)的速率來(lái)改變分辨率范圍。應(yīng)注意，盡管本文揭示的該等技術(shù)之一較佳實(shí)施例是使用電射光斑，但本文所揭示技術(shù)也可用于各種2D光學(xué)導(dǎo)航感應(yīng)器，其包括基于雷射的感應(yīng)器及基于LED的傳感器。明，且不應(yīng)視為本發(fā)明是限定于此。其不意欲窮盡或限制本發(fā)明至所揭示的準(zhǔn)確形式，且根據(jù)上述教示，本發(fā)明的范疇意欲涵蓋本文所揭示的一般范圍，且由隨附申請(qǐng)專利范圍及其等效范圍界定。權(quán)利要求1.一種用以感測(cè)一光學(xué)感應(yīng)器相對(duì)于一表面的運(yùn)動(dòng)的方法，該方法包括設(shè)定一第一分辨率及一第二分辨率；自一感應(yīng)器陣列獲得測(cè)量信號(hào)；及使用該等測(cè)量信號(hào)尋蹤該光學(xué)感應(yīng)器相對(duì)于該表面的運(yùn)動(dòng)，其中，以該第一分辨率執(zhí)行對(duì)該運(yùn)動(dòng)于一第一維度內(nèi)的尋蹤，且以該第二分辨率執(zhí)行對(duì)該運(yùn)動(dòng)于一第二維度內(nèi)的尋蹤。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該等測(cè)量信號(hào)包括自一二維梳狀陣列偵測(cè)器獲得的模擬差動(dòng)信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中相依于該光學(xué)感應(yīng)器相對(duì)于該表面的估計(jì)速率，由一控制器設(shè)定該等分辨率。4.根據(jù)權(quán)利要求3所迷的方法，其中基于一沿著一維度的較慢估計(jì)速度，而設(shè)計(jì)彼維度的較高分辨率。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該第一及第二分辨率可獨(dú)立控制。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該第一及第二維度對(duì)應(yīng)于正交軸。7.根據(jù)權(quán)利要求1所迷的方法，其中該光學(xué)感應(yīng)器包括一光學(xué)鼠標(biāo)裝置。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用一第一除法運(yùn)算來(lái)執(zhí)行對(duì)該運(yùn)動(dòng)于該第一維度內(nèi)的尋蹤，且其中使用一第二除法運(yùn)算來(lái)執(zhí)行對(duì)該運(yùn)動(dòng)在該第二維度內(nèi)的尋蹤。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中該第一除法運(yùn)算包括將一沿著該第一維度的經(jīng)測(cè)量位移除以一第一除數(shù)以獲得一第一輸出及一第一余數(shù)，且其中該第二除法運(yùn)算包括將一沿著該第二維度的經(jīng)測(cè)量位移除以一第二除數(shù)以獲得一第二輸出及一第二余數(shù)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在該第一除法運(yùn)算之前將來(lái)自前一訊框的第一余數(shù)添加至沿著該第一維度的該經(jīng)測(cè)量位移，且其中在該第二除法運(yùn)算之前將來(lái)自前一訊框的第二余數(shù)添加至沿著該第二維度的該經(jīng)測(cè)量位移。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中由執(zhí)行來(lái)自一內(nèi)存的計(jì)算機(jī)可讀碼的數(shù)據(jù)處理電路，來(lái)執(zhí)行該第一及第二除法運(yùn)算。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中由專用電路執(zhí)行該第一及第二除法運(yùn)算。13.—種用以感測(cè)一光學(xué)感應(yīng)器相對(duì)于一表面的運(yùn)動(dòng)的方法，該方法包括自一感應(yīng)器陣列獲得才莫擬差動(dòng)信號(hào)；將該等模擬差動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；及使用該等數(shù)字信號(hào)尋蹤該光學(xué)感應(yīng)器相對(duì)于該表面的運(yùn)動(dòng)，其中，通過(guò)改變?cè)撃M-數(shù)字轉(zhuǎn)換的分辨率來(lái)控制該運(yùn)動(dòng)尋蹤的分辨率的上限。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中該感應(yīng)器陣列包括一二維梳狀陣列。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中通過(guò)改變一用于為該模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換產(chǎn)生一斜率信號(hào)的電流來(lái)改變?cè)撃M-數(shù)字轉(zhuǎn)換的分辨率。16.—種用于感測(cè)相對(duì)于一表面的運(yùn)動(dòng)的光學(xué)感應(yīng)器設(shè)備，該設(shè)備包括一感應(yīng)器陣列，其產(chǎn)生模擬差動(dòng)信號(hào)；模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，其用于將該等模擬差動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；及數(shù)據(jù)處理電路，其經(jīng)組態(tài)以使用該等數(shù)字信號(hào)尋蹤該設(shè)備相對(duì)于該表面的運(yùn)動(dòng)，其中，以一可變分辨率沿著兩個(gè)軸的每一者才丸行對(duì)該運(yùn)動(dòng)的尋蹤。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中該感應(yīng)器陣列包一二維梳狀陣列。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中沿著一個(gè)軸的該可變分辨率是獨(dú)立于沿著另一個(gè)軸的該可變分辨率。19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中該可變分辨率是通過(guò)使用一除法運(yùn)算來(lái)實(shí)施。20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中該可變分辨率的上限是通過(guò)改變?cè)撃M-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的分辨率來(lái)控制。全文摘要一實(shí)施例是關(guān)于一種用以感測(cè)一光學(xué)感應(yīng)器相對(duì)于一表面的運(yùn)動(dòng)的方法。設(shè)定一第一分辨率及一第二分辨率。自一感應(yīng)器陣列獲得測(cè)量信號(hào)，且使用該等測(cè)量信號(hào)尋蹤該光學(xué)感應(yīng)器相對(duì)于該表面的運(yùn)動(dòng)。以該第一分辨率(1001)執(zhí)行對(duì)該運(yùn)動(dòng)于一第一維度(1002-1010)內(nèi)的尋蹤，且以該第二分辨率(1021)執(zhí)行對(duì)該運(yùn)動(dòng)于一第二維度(1022-1030)內(nèi)的尋蹤。另一實(shí)施例關(guān)于一種用于感測(cè)相對(duì)于一表面的運(yùn)動(dòng)的光學(xué)感應(yīng)器設(shè)備，其中以一可變分辨率沿著兩個(gè)軸的每一者執(zhí)行該運(yùn)動(dòng)的尋蹤。本文也揭示其它實(shí)施例及特征。文檔編號(hào)G09G5/00GK101542583SQ200780033519公開(kāi)日2009年9月23日申請(qǐng)日期2007年6月6日優(yōu)先權(quán)日2006年7月10日發(fā)明者克林頓·B.·卡里斯萊,布萊安·托杜洛夫,徐楊森,賈杰·I.·特瑞納迪申請(qǐng)人:賽普瑞斯半導(dǎo)體公司