专利名称：激光鼠标及其像素数据的取得方法
技术领域：
本发明是有关于一种激光鼠标及其像素数据的取得方法，且特别是有关于一种可依据光斑图样来调整其感光元件的像素分辨率的激光鼠标及其像素数据的取得方法。
背景技术：
近来，属同调光(coherence light)的激光因其具有较佳的光学辨识效果，而被应用于激光鼠标中。激光鼠标是利用激光来照射使用表面，且随被照射表面的各处粗糙度或细部结构不同，经表面反射的激光是依干涉原理而在激光鼠标的感光元件上形成细微而规律的干涉条纹(interferencefringes)或光斑图样(speckle pattern)。
藉此，激光鼠标利用感光元件来感测光斑图样，以产生供下级处理器进行图像比对操作的图像数据。较利用阴影来辨别鼠标位置的光学鼠标而言，能直接反映出物体表面细节的激光鼠标能更精确地判断鼠标位置而决定光标的移动。
请参照图1A及1B，其绘示乃传统的感光元件感测光斑图样的二示意图。感光元件100包括数个感测单元100p，各感测单元100p感测光斑图样后产生一笔对应的像素数据，感光元件100以此像素分辨率输出光斑图像供下级处理器处理。此外，光斑图样的光斑(干涉条纹的亮区)是以虚线框起的斜线范围表示。如图1A所示，光斑图样的各光斑s1大小是大于感测单元100p的尺寸。此时，虽然像素分辨率相对足够高，但显然增加了下级处理器不必要的运算负担，降低图像比对速度。另一方面，如图1B所示，光斑s2的大小是小于感测单元100p的尺寸。此时，像素分辨率相对不足，下级处理器可能无法准确判断光斑s2的移动，而产生光标移动不线性的情形(亲和性下降)。
如此一来，为达一定的使用效果，便必须对激光鼠标的使用表面有所限制。或者，根据于一般常用的桌面或表面上使用时所形成的平均光斑大小，采用感测单元其尺寸符合平均光斑大小的感光元件。然而，激光鼠标中各元件的组装误差或使用者的使用习惯等，仍可能造成感光元件或其它相关光学件(如成像镜片)与使用表面之间的相对位置及角度改变，进而使光斑大小对应改变。例如，当感光元件与表面的距离缩小或增加时，光斑大小亦同时缩小或增加，而发生如图1A及1B所示的情形，同样影响使用效能甚巨。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种激光鼠标及其像素数据的取得方法。激光鼠标可依据光斑图样来调整其感光元件的像素分辨率，以提高处理器处理取得的像素数据的运算速度，并同时兼顾使用亲和性。藉此，不但能因应激光鼠标的制造误差问题而提高产品良率，亦让激光鼠标更不受使用环境限制。
根据本发明的目的，提出一种激光鼠标，用以使用于表面上。激光鼠标包括光源、感光元件及处理器。光源用以产生同调光束(coherent lightbeam)，且表面反射同调光束后，光斑图样(speckle pattern)是形成于感光元件上。感光元件包括数个感测单元，当激光鼠标处于设定模式时，感光元件感测光斑图样以输出第一光斑图像，第一光斑图像的每个像素的数据是由对应的一个感测单元感测光斑图样来得到。处理器用以根据第一光斑图像的光斑大小值设定N值，N为正整数且实质上与光斑大小值正相关。当激光鼠标进入操作模式后，感光元件感测光斑图样以输出第二光斑图像，第二光斑图像的每个像素的数据是由对应的N个感测单元感测光斑图样来得到，处理器系根据第二光斑图像以决定光标的移动。
根据本发明的另一目的，提出一种像素数据的取得方法，是应用于感光元件。感光元件包括数个感测单元，并用以感测光斑图样(speckle pattern)。首先，根据光斑图样以决定光斑大小值。接着，根据光斑大小值设定N值，N为正整数且实质上与光斑大小值正相关。最后，感测光斑图样以输出光斑图像，光斑图像的每个像素的数据是由对应的N个感测单元感测光斑图样来得到。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1A及1B绘示乃传统的感光元件感测光斑图样的二示意图。
图2绘示乃依照本发明的第一实施例的激光鼠标的部分结构示意图。
图3绘示乃图2中部分的感光元件220其感测单元220p的示意图。
图4绘示乃图3中光斑图像的像素数据取得方法的流程图。
图5绘示乃依照本发明的第二实施例的部分的感光元件其感测单元的示意图。
100、220、520感光元件100p、220p、520p感测单元s、s1、s2光斑200激光鼠标210光源230处理器240成像装置240a透镜组240b光阑装置250开关S表面具体实施方式
第一实施例请参照图2，其绘示乃依照本发明的第一实施例的激光鼠标的部分结构示意图。激光鼠标200是使用于表面S上，并包括光源210、感光元件220、处理器230。且于图2中，激光鼠标200还包括成像装置240及开关250。光源210例如为激光二极管(laser diode)，用以产生同调光束(coherent lightbeam)I。感光元件220例如为电荷耦合元件(Charge Couple Device，CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)感光元件，并包括数个感测单元220p。成像装置240例如包括透镜组240a及光阑装置240b(aperture stop)。开关250是电性连接处理器230。
请参照图3，其绘示乃图2中部分的感光元件220其感测单元220p的示意图。于表面S反射同调光束I，并经成像装置240的成像后，反映表面S细节的干涉条纹，即光斑图样(speckle pattern)，是形成于感光元件220上。且于图3中，光斑图样的光斑s是以圆形虚线框起的斜线范围表示。此时，激光鼠标200可依据光斑s的大小来调整感光元件220的像素分辨率，亦即，改变用以产生光斑图像的每个像素数据的感测单元220p的对应数量。感光元件220据以输出光斑图像至处理器230后，处理器230即根据光斑图像来决定光标的移动。
至于如何控制激光鼠标200来进行像素分辨率的调整操作，以取得各像素的数据，底下兹再附图详细说明。
请参照图4，其绘示乃图3中光斑图像的像素数据取得方法的流程图。首先，于步骤401中，根据光斑图样以决定光斑大小值。此时，激光鼠标200是处于设定模式，例如可由使用者触发开关250，控制激光鼠标200切换至设定模式。在设定模式下，感光元件220感测光斑图样以输出第一光斑图像，且第一光斑图像的每个像素的数据是由对应的一个感测单元220p感测光斑图样来得到。例如，以图3中感测单元220p的尺寸为5微米(um)，光斑s的大小约为100um2为例，则第一光斑图像中是以4位的像素数据量来代表光斑s。亦即，以图3所示的部分的感光元件220所得的最高像素分辨率为8×8，处理器230即分析包含64位的像素数据量的第一光斑图像来决定光斑大小值。
接着，于步骤402中，处理器230根据光斑大小值设定N值，N为正整数且实质上与光斑大小值正相关。处理器230所计算出的光斑大小值即代表所检测到的各光斑s的平均大小。而据此设定的N值是代表一个对应每个像素数据的感测单元220p的最佳数量。以图3所示的光斑图样为例，处理器230即设定N＝4。
最后，于步骤403中，感光元件220感测光斑图样以输出光斑图像，且光斑图像的每个像素的数据是由对应的N个感测单元220p感测光斑图样来得到。处理器230设定N值之后，且当激光鼠标200进入操作模式下，感光元件220根据N值来调整像素分辨率，并据以输出光斑图像供处理器230作图像比对处理，以决定光标的移动。例如，处理器230设定N＝4之后，储存于感光元件220的固件中的演算程序将每群聚的4个感测单元220p的感测数据处理为一个像素的数据，如图3的矩形虚线框A所示。亦即，调整像素分辨率之后，以图3所示的部分的感光元件220所得的像素分辨率为4×4，处理器230即根据包含16位的像素数据量的光斑图像来决定光标的移动。
如此一来，处理器230所需处理的数据量降低为像素分辨率为8×8时的四分之一，大幅提高进行图像比对处理时的运算速度。且如图3所示，矩形虚线框A与光斑s的大小大致相符，感光元件220仍能有效辨别光斑s的移动，维持光标移动的线性度(亲和性)。
由上可知，本发明的设计是控制激光鼠标200于设定模式时，以感光元件220硬件上的最高像素分辨率来得到光斑大小值，并藉以设定N值。激光鼠标200恢复为操作模式后，即可根据N值来重新调整感光元件220的像素分辨率，使处理器230得到较佳的运算速度，并兼顾使用亲和性。其中，除了以开关250控制激光鼠标200进入设定模式外，亦可设计为激光鼠标200进入操作模式后经预设周期，如一分钟，即自动切换至设定模式。当然，开关250可视使用上或制造上的考虑，设计为独立功能的按钮或传统的操作接口按键。例如，同时双按鼠标的左键及右键，即可作为开关250的触发操作。
此外，于步骤402中设定N值之后，可能在操作模式中使用者更换使用表面。或者，激光鼠标200进入其它模式如关闭光源的省电模式。此时，激光鼠标200切换至设定模式的同时，光源210亦产生同调光束来重新照射一次使用表面，以获得最新的光斑图样。例如，激光鼠标200以固定周期自动切换至设定模式后，处理器230计算出的光斑大小值较上一次设定模式所得的值减小。如使用表面不同、感光元件220因组装误差而降低与表面的相对距离或光阑装置240b的光阑大小因结构松动而变大等，都有可能造成光斑变小。此时，处理器230即依据新的光斑大小值将N＝4重新设定为如N＝2，以提高像素分辨率来维持光标移动的线性度。
第二实施例请参照图5，其绘示乃依照本发明的第二实施例的部分的感光元件其感测单元的示意图。与第一实施例不同之处在于，感光元件520的数个感测单元520p为三角形。此外，于图5中，是以光斑图样与图3中相同为例作说明；然而，感测单元的尺寸形状及排列结构不同，同样的光斑图样仍可能得到不同的N值。例如，利用以感光元件520的最高像素分辨率所得的光斑图像来计算出光斑大小值后，是得到N＝6。
此时，如图5的六角形虚线框B所示，是将每群聚的6个感测单元520p的感测数据处理为一个像素的数据。显然，感测单元520p能群聚成较为贴近光斑s的大小可进一步提高对鼠标位置的判断精准度。
当然，本发明所属技术领域中具有通常知识者亦可以明了本发明的技术并不局限于上述二实施例。例如，处理器计算光斑大小值及据以设定N值的方法皆不限定。如处理器内可储存查阅表(Look Up Table)，并根据查阅表得出光斑大小值所对应的N值。而感光元件采用不同形状尺寸及排列结构的感测单元时，查阅表或设定N值的方法亦可因应设计。又，感光元件将设定后群聚的N个感测单元的感测数据处理为一个像素的数据的算法亦可视需要采用适合的处理技术。
此外，群聚的N个感测单元亦不必然形成如图3或图5的正多边形或对称形状；若最高像素分辨率及处理器运算速度许可，当然亦能设定其所形成的几何形状更接近光斑的真正形状。再者，设定模式下也能视需要以低于最高像素分辨率来感测光斑图样，以增加处理器的整体效率。只要是激光鼠标依据光斑图样来调整其感光元件的像素分辨率，达到提高处理器处理取得的像素数据的运算速度，并同时兼顾使用亲和性的目的，皆不脱离本发明的技术范围。
本发明上述实施例所揭露的激光鼠标及其像素数据的取得方法，是依据光斑图样来调整其感光元件的像素分辨率，使处理器获得最佳的运算速度，并同时避免发生光标移动不线性的情形。藉此，激光鼠标更不受使用环境限制外，亦能因应制造上的误差问题而有效提高产品良率。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求
1.一种激光鼠标，用以使用于表面上，该激光鼠标包括光源，用以产生同调光束；感光元件，于该表面反射该同调光束后，光斑图样是形成于该感光元件上，该感光元件包括多个感测单元，当该激光鼠标处于设定模式时，该感光元件感测该光斑图样以输出第一光斑图像，该第一光斑图像的每个像素的数据是由对应的一个感测单元感测该光斑图样来得到；以及处理器，用以根据该第一光斑图像的光斑大小值设定N值，N为正整数且实质上与该光斑大小值正相关，当该激光鼠标进入操作模式后，该感光元件感测该光斑图样以输出第二光斑图像，该第二光斑图像的每个像素的数据是由对应的N个感测单元感测该光斑图样来得到，该处理器根据该第二光斑图像以决定光标的移动。
2.根据权利要求1所述的激光鼠标，其中该感光元件为电荷耦合元件或互补金属氧化物半导体感光元件。
3.根据权利要求1所述的激光鼠标，其中该N个感测单元为群聚的N个感测单元。
4.根据权利要求1所述的激光鼠标，其中该激光鼠标进入该操作模式后经预设周期，该激光鼠标是切换至该设定模式。
5.根据权利要求1所述的激光鼠标，还包括开关，是与该处理器电性连接，当该开关被触发时，该激光鼠标是切换至该设定模式。
6.根据权利要求1所述的激光鼠标，其中当该激光鼠标切换至该设定模式时，该光源产生该同调光束。
7.根据权利要求1所述的激光鼠标，其中该光源为激光二极管。
8.一种像素数据的取得方法，应用于感光元件，该感光元件包括多个感测单元，并用以感测光斑图样，该取得方法包括(a)根据该光斑图样以决定光斑大小值；(b)根据该光斑大小值设定N值，N为正整数且实质上与该光斑大小值正相关；以及(c)感测该光斑图样以输出光斑图像，该光斑图像的每个像素的数据是由对应的N个感测单元感测该光斑图样来得到。
9.根据权利要求8所述的取得方法，其中该感光元件为电荷耦合元件或互补金属氧化物半导体感光元件。
10.根据权利要求8所述的取得方法，其中该步骤(a)包括(a1)感测该光斑图样以输出第一光斑图像，该第一光斑图像的每个像素的数据是由对应的一个感测单元感测该光斑图样来得到；及(a2)分析该第一光斑图像以决定该光斑大小值。
11.根据权利要求8所述的取得方法，其中该N个感测单元为群聚的N个感测单元。
全文摘要
一种像素数据的取得方法，是应用于感光元件。感光元件包括数个感测单元，并用以感测光斑图样(speckle pattern)。首先，根据光斑图样以决定光斑大小值。接着，根据光斑大小值设定N值，N为正整数且实质上与光斑大小值正相关。最后，感测光斑图样以输出光斑图像，光斑图像的每个像素的数据是由对应的N个感测单元感测光斑图样来得到。
文档编号G06F3/038GK101082847SQ20061009232
公开日2007年12月5日 申请日期2006年6月1日 优先权日2006年6月1日
发明者姚良瑜, 宋维展 申请人:达方电子股份有限公司