DE102005006161A1

DE102005006161A1 - Beleuchtungspunktausrichtung

Info

Publication number: DE102005006161A1
Application number: DE102005006161A
Authority: DE
Inventors: Tong San Jose Xie; Michael Fermont Brosnan; Tiong Heng Siah; Tong Sen Liew; Lye Hock Bernard Chan
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2005-11-17
Also published as: US20050231479A1; TW200535679A; JP2005310142A; US8325140B2; TWI357008B; CN1690938A

Abstract

Die Beleuchtungspunktausrichtung wird durchgeführt durch Erfassen eines Bildes durch ein Bildarray. Das Bild wird bewertet, um eine Beleuchtungspunkt-Größe und -Position zu bestimmen. Koordinaten, die die Beleuchtungspunkt-Grö0ße und -Position identifizieren, werden gespeichert.

Description

Bei einem Typ einer optischen Maus verwendet die optische Maus Photodetektoren, die als ein Bildarray aus Pixeln angeordnet sind, um die räumlichen Merkmale von im Allgemeinen jeder mikrotexturierten oder mikrodetaillierten Arbeitsoberfläche abzubilden, die unter der optischen Maus angeordnet ist. Photodetektorantworten werden digitalisiert und als ein Rahmen in einen Speicher gespeichert. Eine Bewegung erzeugt aufeinander folgenden Rahmen aus übersetzten Mustern aus Pixelinformationen. Die aufeinander folgenden Rahmen werden durch Kreuzkorrelation verglichen, um die Richtung und den Betrag der Bewegung sicherzustellen. Für weitere Informationen über diesen Typ einer optischen Maus siehe z. B. USPTO 6,281,882 B1.

Die Bilderzeugung und Verhaltensverfolgung, die durch optische Mäuse und ähnliche Zeigevorrichtungen benötigt werden, die eine optische Navigationserfassung erfordern, basieren weitgehend auf einer einheitlichen Beleuchtung über das Pixelarray. Eine einheitliche Beleuchtung wird durch sorgfältige Ausrichtung des Pixelarrays, eines Beleuchters und einer Begleitoptik erhalten. Eine solche sorgfältige Ausrichtung kann vom Herstellungsstandpunkt aus teuer sein.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Durchführen einer Beleuchtungspunktausrichtung und eine Zeigevorrichtung mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Zeigevorrichtung gemäß Anspruch 7 und 14 gelöst.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Beleuchtungspunktausrichtung durch Erfassen eines Bildes durch ein Bildarray durchgeführt. Das Bild wird bewertet, um eine Beleuchtungspunkt-Größe und -Position zu bestimmen. Koordinaten, die die Beleuchtungspunkt-Größe und -Position identifizieren, werden gespeichert.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine vereinfachte Ansicht der Unterseite einer Zeigevorrichtung;
2 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines optischen Navigationserfassungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine Beleuchtungspunktausrichtungskalibrierung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
4 ein vereinfachtes Flussdiagramm, das eine Beleuchtungspunktausrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
1 ist eine vereinfachte Ansicht der Unterseite einer Zeigevorrichtung 10. Zum Beispiel ist die Zeigevorrichtung 10 eine optische Maus. Eine Niedrigreibungsführung 14, eine Niedrigreibungsführung 15 und eine Niedrigreibungsführung 16 werden durch die Zeigevorrichtung 10 verwendet, um einen Kontakt mit einer darunter liegenden Oberfläche herzustellen. Ein Verbindungskabel 12 und eine Dehnungsentlastung 11 sind ebenfalls gezeigt. Alternativ kann die Zeigevorrichtung 10 eine drahtlose Maus sein und das Verbindungskabel 12 kann weggelassen werden.
Innerhalb einer Öffnung 13 ist eine Beleuchtungsvorrichtung 17 und ein Bildarray 18 gezeigt. Zum Beispiel sind verschiedene Optiken, nach Bedarf oder Wunsch, innerhalb der Beleuchtungsvorrichtung 17 und/oder dem Bildarray 18 umfasst. Zum Beispiel ist die Beleuchtungsvorrichtung 17 unter Verwendung einer Licht emittierenden Diode (LED), einer Infrarot-LED (IR-LED) oder einem Laser implementiert.
2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines optischen Navigationserfassungssystems. Das Bildarray 18 ist z. B. unter Verwendung eines 32-mal-32-Arrays aus Photodetektoren implementiert. Alternativ können andere Arraygrößen verwendet werden.
Ein Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) 21 empfängt analoge Signale von dem Bildarray 18 und wandelt die Signale in digitale Daten um. Zum Beispiel ist die Schnittstelle zwischen dem Bildarray 18 und dem ADC 21 eine serielle Schnittstelle. Alternativ ist die Schnittstelle zwischen dem Bildarray 18 und dem ADC 21 eine parallele Schnittstelle.
Eine automatische Verstärkungsregelung (AGC; AGC = automatic gain control) 22 bewertet digitale Daten, die von dem ADC 21 empfangen werden, und steuert Verschlussgeschwindigkeit und Verstärkungseinstellung innerhalb des Bildarrays 18. Dies wird z. B. durchgeführt, um Sättigung oder Unterbelichtung von Bildern zu verhindern, die durch das Bildarray 18 erfasst werden.
Ein Kreuzkorrelator 26 bewertet die digitalen Daten aus dem ADC 21 und führt eine Faltung durch, um die Überlappung von Bildern zu berechnen und eine Spitzenverschiebung zwischen Bildern zu bestimmen, um eine Bewegung zu erfassen. Ein Navigator 27 nimmt Ergebnisse aus dem Kreuzkorrelator 26, um einen Delta-x-Wert zu bestimmen, der auf einen Ausgang 28 gelegt wird, und um einen Delta-y-Wert zu bestimmen, der auf einen Ausgang 29 gelegt wird.
Existierende optische Mäuse umfassen eine Funktionalität identisch oder ähnlich zu dem Bildarray 18, dem ADC 21, der AGC 22, dem Kreuzkorrelator 26 und dem Navigator 27. Für weitere Informationen darüber, wie diese standardmäßige Funktionalität oder eine ähnliche Funktionalität optischer Mäuse implementiert ist, siehe z. B. USPN 5,644,139, USPN 5,578,813, USPN 5,786,804 und/oder USPN 6,281,882 B1.
Ein Initialisierungsblock 24 prüft, um zu sehen, ob die Zeigevorrichtung 10 in dem Beleuchtungspunktidentifikationsmodus ist. Zum Beispiel wird die Zeigevorrichtung 10 in den Beleuchtungspunktidentifikationsmodus platziert, durch Umschalten eines Schalters innerhalb der Zeigevorrichtung 10. Zum Beispiel ist der Schalter für einen Endbenutzer der Zeigevorrichtung 10 nicht zugreifbar. Wenn die Zeigevorrichtung 10 nicht in dem Beleuchtungspunktidentifikationsmodus ist, werden digitale Daten von dem ADC 21 direkt zu dem Kreuzkorrelator 26 weitergeleitet und die Zeigevorrichtung 10 fährt in einem Normalmodus fort, um eine Bewegung zu verfolgen. Während einer normalen Operation (z. B. nicht in einem Beleuchtungspunktidentifikationsmodus) der Zeigevorrichtung 10 werden nur Pixel des Bildarrays 18, die in einem Begrenzungskasten sind, bestimmt durch Daten innerhalb eines Speichers 23, zu dem ADC 21 weitergeleitet und für eine Bewegungs-/Positions-Verfolgung verwendet.
Wenn die Zeigevorrichtung 10 in dem Beleuchtungspunktidentifikationsmodus ist, werden digitale Daten von dem ADC 21 abgefangen und zu einem Beleuchtungspunktidentifikationsblock 25 gesendet. Daten von allen Pixeln innerhalb des Bildarrays 18 werden verwendet, wenn die Zeigevorrichtung 10 in dem Beleuchtungspunktidentifikationsmodus ist. Der Beleuchtungspunktidentifikationsblock 25 führt eine Beleuchtungspunktausrichtung unter Verwendung der empfangenen Daten durch.
Zum Beispiel findet der Beleuchtungspunktidentifikationsblock 25 eine Position der Spitzenbeleuchtungsintensität des Lichts, das durch das Bildarray 18 erfasst wird. Der Beleuchtungspunktidentifikationsblock 25 bestimmt dann eine Grenze, wo ein vorbestimmter Prozentsatz einer Spitzenbeleuchtungsintensität auftritt. Zum Beispiel ist der vorbestimmte Prozentsatz 50 %. Alternativ variiert der vorbestimmte Prozentsatz abhängig von den Komponenten, die verwendet werden, um die optische Zeigevorrichtung 10 zu implementieren und/oder abhängig von der gewünschten Auflösung.
Auf der Basis der Position der erfassten Spitzenbeleuchtungs-Intensität und -Grenze werden Koordinaten für einen Begrenzungskasten bestimmt. Die Koordinaten für den Begrenzungskasten werden innerhalb des Speichers 23 gespeichert. Zum Beispiel können gespeicherte Koordinaten in der Form von x,y-Koordinaten für zwei Ecken des Begrenzungskastens sein (z. B. die untere linke Ecke des Begrenzungskastens und die obere rechte Ecke des Begrenzungskastens). Alternativ können die gespeicherten Koordinaten in der Form einer einzelnen x,y-Koordinate (z. B. für die untere linke Ecke des Kastens, die obere rechte Ecke des Kastens oder die Mitte des Kastens etc.), und einer x-Länge und einer y-Länge des Begrenzungskastens sein. Alternativ können die Koordinaten jegliche Art von Koordinaten sein, die den Begrenzungskasten definieren.
3 stellt die Beleuchtungspunktausrichtung verschiedenartig dar, die durch den Beleuchtungspunktidentifikationsblock 25 durchgeführt wird. Der Arraybereich 41 stellt den vollen Bereich dar, der durch alle Pixel des Bildarrays 18 abgedeckt wird. Der Beleuchtungspunktidentifikationsblock 25 lokalisiert eine Spitzenbeleuchtungs-Intensität 42 und eine -Grenze 43, wo ein vorbestimmter Prozentsatz einer Spitzenbeleuchtungsintensität auftritt. Aus der erfassten Spitzenbeleuchtungs-Intensität 42 und der -Grenze 43 erzeugt der Beleuchtungspunktidentifikationsblock 25 Koordi naten für einen Begrenzungskasten 44. Der Begrenzungskasten 44 umfasst nur einen Teilsatz der Pixel des Bildarrays 18.
Auf ähnliche Weise stellt der Arraybereich 51 den vollen Bereich dar, der durch alle Pixel des Bildarrays 18 abgedeckt wird. Der Beleuchtungspunktidentifikationsblock 25 lokalisiert eine Spitzenbeleuchtungs-Intensität 52 und eine -Grenze 53, wo ein vorbestimmter Prozentsatz einer Spitzenbeleuchtungsintensität auftritt. Aus der erfassten Spitzenbeleuchtungs-Intensität 52 und der -Grenze 53 erzeugt die Beleuchtungspunktidentifikation Koordinaten für einen Begrenzungskasten 54. Der Begrenzungskasten 54 umfasst nur einen Teilsatz der Pixel des Bildarrays 18.
Auf ähnliche Weise stellt der Arraybereich 61 den vollen Bereich dar, der durch alle Pixel des Bildarrays 18 abgedeckt wird. Ein Beleuchtungspunktidentifikationsblock 25 lokalisiert eine Spitzenbeleuchtungs-Intensität 62 und eine -Grenze 63, wo ein vorbestimmter Prozentsatz einer Spitzenbeleuchtungsintensität auftritt. Aus der erfassten Spitzenbeleuchtungs-Intensität 62 und der -Grenze 63 erzeugt die Beleuchtungspunktidentifikation Koordinaten für einen Begrenzungskasten 64. Der Begrenzungskasten 64 umfasst nur einen Teilsatz der Pixel des Bildarrays 18.
4 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das eine Beleuchtungspunktausrichtung innerhalb eines Herstellungsprozesses darstellt. Bei einem Block 31 wird eine abschließende Anordnung einer Zeigevorrichtung, wie z. B. einer optischen Maus, durchgeführt. Bei einem Block 32 wird die Zeigevorrichtung auf eine reflektierende Oberfläche platziert, die spezifisch zum Durchführen der Beleuchtungspunktausrichtung verwendet wird. Die Verwendung einer solchen spezifischen reflektierenden Oberfläche stellt die Einheitlichkeit bei den Initialisierungsergebnissen sicher.
Bei einem Block 33 erfasst die Zeigevorrichtung ein Bild, während sie sich in einem Beleuchtungspunktidentifikations modus befindet. Das erfasste Bild wird unter Verwendung aller Pixel in dem Bildarray erfasst.
Bei einem Block 34 bewertet die Zeigevorrichtung das Bild, um eine Beleuchtungspunkt-Größe und -Position zu bestimmen. Zum Beispiel lokalisiert die Zeigevorrichtung eine Spitzenbeleuchtungs-Intensität und eine -Grenze, wo ein vorbestimmter Prozentsatz einer Spitzenbeleuchtungsintensität auftritt. Dies ermöglicht eine Berechnung von Beleuchtungspunkt-Größe und -Mitte. Bei einem Block 35 werden Koordinaten für Punktgröße in einem Speicher zur Verwendung durch das Bildarray gespeichert.
Die vorangehende Erörterung offenbart und beschreibt ausschließlich exemplarisch Verfahren und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Wie Fachleute auf dem Gebiet erkennen werden, kann die Erfindung in anderen spezifischen Formen verkörpert sein, ohne von dem Wesen oder wichtigen Charakteristika derselben abzuweichen. Dementsprechend soll die Offenbarung der vorliegenden Erfindung darstellend aber nicht einschränkend für den Schutzbereich der Erfindung sein, der in den beiliegenden Ansprüchen ausgeführt ist.

Claims

Verfahren zum Durchführen einer Beleuchtungspunktausrichtung, das folgende Schritte aufweist: Erfassen eines Bildes durch ein Bildarray (18); Bewerten des Bildes zum Bestimmen einer Beleuchtungspunkt-Größe und -Position; und Speichern von Koordinaten, die die Beleuchtungspunkt-Größe und -Position identifizieren.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Bewerten des Bildes folgenden Schritt umfasst: Lokalisieren einer Spitzenbeleuchtungs-Intensität (42, 52, 62) und einer -Grenze (43, 53, 63), wo ein vorbestimmter Prozentsatz einer Spitzenbeleuchtungsintensität (42, 52, 62) auftritt.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Koordinaten, die die Beleuchtungspunkt-Größe und -Position identifizieren, einen Teilabschnitt des Bildarrays definieren.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Erfassen des Bildes durch eine optische Maus (10) durchgeführt wird, die auf einer reflektierenden Oberfläche platziert ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Koordinaten in einem Speicher (23) gespeichert sind, der durch das Bildarray (18) verwendet wird, um einen Beleuchtungspunkt zu bestimmen, der für eine Bewegungserfassung verwendet werden soll.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Erfassen des Bildes durch eine optische Maus durchgeführt wird, wobei die optische Maus in einen Initialisierungsmodus platziert ist.
Zeigevorrichtung (10), die folgende Merkmale aufweist: ein Bildarray (18); eine Initialisierungsauswahleinrichtung (24), die einen Datenweg für Daten von dem Bildarray (18) auswählt; und einen Beleuchtungspunktidentifizierer (25), der die Daten von dem Bildarray (18) empfängt, wenn die Zeigevorrichtung (10) in einem speziellen Modus ist, wobei der Beleuchtungspunktidentifizierer (25) identifiziert, dass ein Teilsatz des Bildarrays (18) innerhalb eines Beleuchtungspunkts ist.
Zeigevorrichtung (10) gemäß Anspruch 7, bei der das Bildarray (18) eine Matrix aus Photodetektoren aufweist.
Zeigevorrichtung (10) gemäß Anspruch 7 oder 8, die ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Beleuchtungsvorrichtung (17), die Licht emittiert, das, wenn es von einer Oberfläche reflektiert wird, durch das Bildarray (18) erfasst wird.
Zeigevorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der der Teilsatz des Bildarrays ein Teilabschnitt des Bildarrays (18) ist.
Zeigevorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, die zusätzlich einen Bewegungsdetektor (26, 27) aufweist, der die Daten von dem Bildarray (18) emp fängt, wenn die Zeigevorrichtung (10) nicht in einem speziellen Modus ist.
Zeigevorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, die zusätzlich folgendes Merkmal aufweist: einen Speicher (23), in dem Koordinaten gespeichert sind, die den Teilsatz des Bildarrays innerhalb des Beleuchtungspunkts identifizieren.
Zeigevorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12: wobei, wenn die Zeigevorrichtung (10) in dem speziellen Modus ist, das Bildarray (18) Daten für alle Pixel in dem Bildarray (18) ausgibt; und wobei, wenn die Zeigevorrichtung (10) nicht in dem speziellen Modus ist, das Bildarray (18) Daten nur für Pixel innerhalb des Teilsatzes des Bildarrays (18) ausgibt, das innerhalb des Beleuchtungspunkts ist.
Zeigevorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: eine Arrayeinrichtung zum Erzeugen eines Arrays aus Ausgangssignalen, die eine erfasste Beleuchtung darstellen; eine Auswahleinrichtung zum Auswählen eines Datenwegs für Daten von der Arrayeinrichtung; und eine Identifikationseinrichtung zum Empfangen der Daten von der Arrayeinrichtung, wenn die Zeigevorrichtung in einem speziellen Modus ist, und zum Identifizieren, dass ein Teilsatz der Ausgangssignale innerhalb eines Beleuchtungspunktes ist.
Zeigevorrichtung gemäß Anspruch 14, bei der die Arrayeinrichtung eine Matrix aus Photodetektoren aufweist.
Zeigevorrichtung gemäß Anspruch 14 oder 15, die zusätzlich folgendes Merkmal aufweist: eine Beleuchtungseinrichtung zum Emittieren von Licht, das, wenn es von einer Oberfläche reflektiert wird, durch die Arrayeinrichtung erfasst wird.
Zeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, bei der der Teilsatz der Ausgangssignale aus einem Teilsatz der Arrayeinrichtung erzeugt wird.
Zeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, die zusätzlich eine Detektoreinrichtung zum Empfangen der Daten von der Arrayeinrichtung aufweist, wenn die Zeigevorrichtung nicht in einem speziellen Modus ist.
Zeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, die zusätzlich folgendes Merkmal aufweist: eine Speichereinrichtung zum Speichern von Koordinaten, die den Teilsatz der Ausgangssignale identifizieren.
Zeigevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19: bei der, wenn die Zeigevorrichtung in dem speziellen Modus ist, die Arrayeinrichtung Daten für alle Pixel in der Arrayeinrichtung ausgibt; und bei der, wenn die Zeigevorrichtung nicht in dem speziellen Modus ist, die Arrayeinrichtung Daten nur für Pixel innerhalb des Teilsatzes der Ausgangssignale ausgibt, die innerhalb des Beleuchtungspunkts sind.