(57)【要約】【課題】光ナビゲーションシステムにおける基準画像再選択の頻度を減らすこと。【解決手段】光ナビゲーションシステムは、対象物の表面に光結合させることが可能な画像センサと、データ記憶装置と、ナビゲーション回路とを含む。画像センサは複数の感光素子を含み、第１の方向に配置される感光素子の数は第２の方向に配置される感光素子の数よりも多い。第２の方向は第１の方向に対して垂直である。画像センサは表面の領域の連続的画像を撮影することができ、該領域は第１の方向に対して平行な軸に沿って配置される。データ記憶装置は撮影した画像を記憶することができる。ナビゲーション回路は画像センサと対象物との間の軸に沿った相対変位を、変位後に撮影された画像を変位前に撮影された画像と比較することにより判定する。【選択図】図１
2006260574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物(130)の表面(160)に光結合させることが可能な画像センサ(110)であって、複数の感光素子(215)を含み、第１の方向(157)に配置される感光素子(215)の数は第２の方向(158)に配置される感光素子(215)の数よりも多く、前記第２の方向(158)は前記第１の方向(157)に対して垂直であり、該画像センサ(110)は前記表面(160)の領域(351)の連続的画像(150)を撮影することができ、前記領域(351)は前記第１の方向(157)に対して平行な軸(X)に沿って配置される、画像センサ(110)と、
撮影された画像(150)を記憶することが可能なデータ記憶装置(180)と、
異なる時刻において撮影された前記画像(150)を比較することにより得られる、前記画像センサ(110)と前記対象物(130)との間の前記軸(X)に沿った相対変位の推定値を判定するための第１のデジタル回路(371)を含む、ナビゲーション回路(170)と、
からなる光ナビゲーションシステム(100)。
【請求項２】
前記第１のデジタル回路(371)は、
前記画像(150)のうちの１つにおいて複数のシフトを実施する第２のデジタル回路(372)、及び、他の画像(150)と複数のシフト画像(150)との間の相互相関を実施する第３のデジタル回路(373)、並びに、
最大の相互相関を有するシフト画像(150)のシフト情報を使用して、前記画像センサ(110)と前記対象物(130)との間の前記軸(X)に沿った相対変位の推定値を計算する第４のデジタル回路(374)を含む、請求項１に記載の光ナビゲーションシステム。
【請求項３】
前記画像センサ(110)は、前記第１の方向(157)における画像センサ(110)の範囲に比べて、前記第２の方向(158)における画像センサ(110)の範囲の方が長い、請求項１に記載の光ナビゲーションシステム。
【請求項４】
対象物(130)の表面(160)に光結合させることが可能な第１の画像センサ(110)と、
前記第１の画像センサ(110)から第１の方向(157)に或る距離(365)だけ離れた前記表面(160)に光結合させることが可能な第２の画像センサ(112)であって、前記第１の画像センサ(110)及び前記第２の画像センサ(112)は前記表面の連続した領域(351,352)の画像(151,152)を撮影することができ、前記領域(351)は前記第１の方向(157)に対して平行な軸(X)に沿って配置される、第２の画像センサ(112)と、
撮影された画像(151,152)を記憶することが可能なデータ記憶装置(180)と、
前記画像センサ(110)と前記対象物(130)との間の前記軸(X)に沿った相対変位の推定値を、前記変位の後に撮影された画像(151,152)を前記変位の前に撮影された画像(151,152)と比較することにより判定する第１のデジタル回路(371)を含む、ナビゲーション回路(170)と、
からなる光ナビゲーションシステム(100)。
【請求項５】
前記第１のデジタル回路(371)は、
前記第１の画像(151)のうちの１つにおいて複数のシフトを実施する第２のデジタル回路(372)、及び、前記第１の画像(151)のうちの他の画像と複数のシフト画像(151)との間の相互相関を実施する第３のデジタル回路(373)、並びに、
最大の相互相関を有するシフト画像(151)のシフト情報を使用して、前記第１の画像センサ(110)と前記対象物(130)との間の前記軸(X)に沿った相対変位の推定値を計算する第４のデジタル回路(374)を含む、請求項４に記載の光ナビゲーションシステム(100)。
【請求項６】
前記第１のデジタル回路(371)は、
前記第１の画像(151)のうちの１つにおいて複数のシフトを実施する第２のデジタル回路(372)、及び、前記第２の画像(152)のうちの１つと複数のシフト画像(151)との間の相互相関を実施する第３のデジタル回路(373)、並びに、
最大の相互相関を有するシフト画像(151)のシフト情報を使用して、前記第１の画像センサ(110)と前記対象物(130)との間の前記軸(X)に沿った相対変位の推定値を計算する第４のデジタル回路(374)を含む、請求項４に記載の光ナビゲーションシステム(100)。
【請求項７】
前記表面(160)に光結合させることが可能な第３の画像センサ(610)を更に含み、前記第３の画像センサは、前記第１の画像センサ(110)が前記第２の画像センサ(112)から離れている方向とは異なる第２の方向(158)に前記第２の画像センサから或る距離だけ離れていて、前記第３の画像センサ(610)は前記表面(160)の領域の連続的画像を撮影することができ、前記第３の画像センサ(610)によって撮影された画像は前記第２の画像センサ(112)によって撮影された第２の画像(152)に関連し、前記第３の画像センサ(610)は、該第３の画像センサ(610)が撮影した連続的画像を前記データ記憶装置(180)に記憶することができ、前記第３の画像センサ(610)及び前記第２の画像センサ(112)は、前記第１の画像センサ(110)が前記第２の画像センサ(112)から離れている方向とは異なる方向における、前記対象物(130)と前記第３の画像センサ(610)及び前記第２の画像センサ(112)との間の相対移動の前後に、少なくとも一組の画像を撮影することができ、前記ナビゲーション回路(170)は、前記第２の画像センサ(112)によって撮影された連続的画像を前記第３の画像センサ(610)によって撮影され記憶された少なくとも１つの画像と比較し、前記第３の画像センサ(610)及び前記第２の画像センサ(212)によって撮影された、所定値よりも大きな一致度を有する比較画像間の表面(160)オフセット距離(360)を得ることができる、請求項４に記載の光ナビゲーションシステム(100)。
【請求項８】
前記対象物(130)に光結合させることが可能な第４の画像センサ(612)と、
前記表面(160)に光結合させることが可能な第３の画像センサ(610)とを更に含み、該第３の画像センサ(610)は、前記第１の画像センサ(110)が前記第２の画像センサ(112)から離れている方向とは異なる第２の方向(158)に前記第４の画像センサ(612)から離れていて、前記第３の画像センサ(610)は前記表面(160)の領域の連続的画像を撮影することができ、前記第４の画像センサ(612)は前記表面(160)の領域の連続的画像を撮影することができ、前記第３の画像センサ(610)によって撮影された画像は前記第４の画像センサ(612)によって撮影された画像に関連し、前記第３の画像センサ(610)は該第３の画像センサが撮影した連続的画像を前記データ記憶装置(180)に記憶することができ、前記第３の画像センサ(610)及び前記第４の画像センサ(612)は、所定の方向以外の方向における前記対象物(130)と前記第３の画像センサ(610)及び前記第４の画像センサ(612)との間の相対移動の前後に少なくとも一組の画像を撮影することができ、前記ナビゲーション回路(170)は、前記第４の画像センサ(612)によって撮影された連続的画像を前記第３の画像センサ(610)によって撮影され記憶された少なくとも１つの画像と比較し、所定値よりも大きな一致度を有する比較画像間の表面(160)オフセット距離(360)を得ることができる、請求項４に記載の光ナビゲーションシステム(100)。
【請求項９】
前記第１の画像センサ(110)及び前記第２の画像センサ(112)の組と、前記第３の画像センサ(610)及び前記第４の画像センサ(612)の組との間の距離が可変である、請求項８に記載の光ナビゲーションシステム(100)。
【請求項１０】
表面(160)の領域の基準画像(150)を撮影するステップであって、前記画像は画像センサ(110)によって撮影され、前記画像センサ(110)は複数の感光素子(215)を含み、第１の方向(157)に配置される感光素子(215)の数は第２の方向(158)に配置される感光素子(215)の数よりも多く、前記第２の方向(158)は前記第１の方向(157)に対して垂直であり、前記画像センサ(110)は前記表面(160)の領域(351)の連続的画像(150)を撮影することができ、前記領域(351)は前記第１の方向(157)に対して平行な軸(X)に沿って配置される、表面の領域の基準画像(150)を撮影するステップと、
撮影された基準画像(150)をデータ記憶装置(180)に記憶するステップと、
前記画像センサ(110)により新たな画像(150)を撮影するステップと、
前記新たな画像を前記データ記憶装置(180)に記憶するステップと、
前記新たな画像(150)を前記基準画像(150)と比較するステップと、
前記新たな画像(150)を前記基準画像(150)と比較するステップの結果に基づいて、前記基準画像(150)からの移動距離を計算するステップと、
上記ステップを少なくとも一回繰り返すステップと、
からなる方法。
【請求項１１】
表面(160)の領域の基準となる第１の画像(151)を第１の画像センサ(110)により撮影するステップと、
前記表面(160)の他の領域の第２の画像(152)を第２の画像センサ(112)により撮影するステップと、
前記基準となる第１の画像(151)及び前記第２の画像(152)をデータ記憶装置(180)に記憶するステップと、
前記第１の画像センサ(110)により新たな第１の画像(151)を撮影し、前記第２の画像センサ(112)により新たな第２の画像(152)を撮影するステップと、
撮影された新たな第１の画像(151)及び新たな第２の画像(152)を前記データ記憶装置(180)に記憶するステップと、
前記新たな第１の画像(151)及び前記新たな第２の画像(152)のうちの少なくとも一方を前記基準となる第１の画像(151)と比較するステップと、
前記新たな第１の画像(151)及び新たな第２の画像(152)のうちの少なくとも一方を基準となる第１の画像(151)と比較するステップの結果に基づいて、前記基準画像(151)からの移動距離を計算するステップと、
上記ステップを少なくとも一回繰り返すステップと
からなる方法(500)。
【請求項１２】
前記基準画像(151)からの移動距離を計算するステップは、
現在の第２の画像(152)と記憶された基準画像が、十分に重なり合っている場合、
前記記憶された準画像及び前記現在の第２の画像(152)に基づいて、前記移動距離を計算し、
基準再選択のための所定の基準を満たしている場合、現在の第２の画像(152)を新たな基準画像に指定し、
十分に重なり合っていない場合、
前記記憶された基準となる第１の画像(151)及び前記現在の第１の画像(151)に基づいて前記移動距離を計算し、
基準再選択のための所定の画像重なり合い基準を満たしている場合、前記現在の第１の画像(151)を新たな基準画像に指定することを更に含む、請求項１１に記載の方法(500)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ナビゲーション・システムに関する。
【０００２】
関連出願について
本願の内容は、２００２年８月１３日に発行され、アジレント・テクノロジーズ・インクに譲渡された「Ｓｅｅｉｎｇ  Ｅｙｅ  Ｍｏｕｓｅ  ｆｏｒ  ａ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題するゴードン他による米国特許第６４３３７８０号に関連する。この特許には、相互相関に必要とされる計算量を低減する基礎技術が記載され、その中に、以下で説明する種々の実施形態の構成要素が含まれる。従って、米国特許第６４３３７８０号は参照により本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００３】
現代のコンピュータシステムにおけるユーザ制御のための現時点で最も一般的且つ便利な入力デバイスの１つは、マウスである。入力デバイスとしてのマウスの主たる目的は、オペレータの手の動きをコンピュータで利用可能な信号に変換することである。この目的は、ユーザの手の動きに応じて動くカーソルをコンピュータのモニタの画面上に表示することによって達成される。ユーザが選択可能なコマンドは通常、カーソルの位置にタイプされる。所望のコマンドを選択するには、まずマウスの動きによってカーソルを画面上の適当な位置に置き、それからマウスのボタン又はスイッチを作動させる。
【０００４】
モニタ画面上でのカーソル位置の制御は、当初は、基準の固定フレーム（即ち、デスクやマウスパッドの表面）に対するマウスの相対移動を機械的に検出することにより、実現していた。一般的方法は、マウスの中に入れたボールを使用することである。マウスを動かすとボールはデスク表面に接触して、転がる。マウスの中には、ボールに接触する２つのローラがあり、ボールが転がるのに応じてローラが回転する。一方のローラはＸ方向の動きを検出し、他方のローラは先のローラに対して９０度の向きで配置され、Ｙ方向の動きを検出する。２つのローラはそれぞれ独立したシャフトに結合され、各シャフトは個別の光エンコーダに接続され、光エンコーダは、ローラに関する動きに対応する電気信号を出力する。この信号は通常、バイナリデータにエンコードされ、コンピュータに送られる。そしてコンピュータは、その信号を受信してデコードし、コンピュータ画面上のカーソルをマウスの実際の動きに対応する量だけ移動させる。
【０００５】
最近では、光ナビゲーション技術を使用して、座標軸方向の相対的動きを表すモーション信号を生成している。例えば、従来のマウスやトラックボールの代わりとなる光コンピュータマウスやフィンガーチップ・トラッキング・デバイスでは、そのような技術を使用して、同様に、コンピュータシステムのウィンドウ・ユーザ・インタフェースにおける画面上のポインタの位置の制御を行っている。こうした技術には幾つかの利点があり、とりわけ、ほこりが溜まる可動部品が不要であることや、使用時に磨耗の影響を受けない、といった利点がある。
【０００６】
場合によっては、プリンタ内における用紙の移動距離の測定が、様々な方法で実施されることがある。プリンタの場合、その距離は、ステッピング・モータが行ったステップ移動の数をカウントすることによって測定することができる。なぜなら、ステッピング・モータが各ステップにおいて用紙を移動させる距離は、特定の決まった既知の距離であるからである。代替実施形態では、ホイールを回転させる表面の相対移動を測定するように設計されたエンコーディング・ホイールを使用する場合もある。また、センサによって検出可能なマークを用紙に付けることもできる。
【０００７】
光ナビゲーションシステムを使用するシステムにおける動きの測定は、一連の画像間の相対的な位置ずれをトラッキングすることによって行われる。まず、基準面の領域の二次元ビューを光検出器アレイに集束させ、その出力をデジタル化し、基準画像として対応するメモリアレイに記憶する。短時間の後、第２の画像をデジタル化する。動きがなければ、基準画像の後に得られた画像と、基準画像は実質的に同一のものになる。一方、何らかの動きがあった場合は、後続の画像が、光センサアレイの実際の移動量に対応する画像シフト量だけ、その移動方向にシフトされることになる。この技術を採用するコンピュータシステムでは、いわゆる光学マウスが、機械式マウスの代わりとして位置の制御に使用される。
【０００８】
実際には、光学マウスの移動の方向や量の測定は、基準画像を一連のシフトされた第２の画像と比較することによって行われる。光学マウスの実際の動きに最もよく対応するシフトされた画像は、基準画像と、シフトされた第２の画像の各々との間に相互相関を実施することによって判定され、正しいシフト画像は最大の相互相関値を有する。後続の画像は、今説明した方法を使用して、光学マウスの動きを知るために使用される。
【０００９】
しかしながら、光学マウスの移動中の或る時点において画像を取得し、それを基準画像と比較した場合、マウスの動きを正確に識別することができるくらい十分な重なり合いが得られなくなることがある。この状況が起きる前に、後続の画像のうちの一枚を新たな基準画像として定義しなければならない。基準画像のこの再定義は、基準再選択と呼ばれる。
【００１０】
光ナビゲーションシステムにおける測定の不正確さは、システムが自分の移動情報をそのようにして得ることに起因している。光ナビゲーションシステムのセンサは、その下にある表面の一連の画像を取得する働きをする。この表面は、マイクロテクスチャを有する。マイクロテクスチャに光を当てると（通常はある角度で）、表面のマイクロテクスチャは影のパターンとなり、そのパターンが光センサアレイによって検出される。それらの影のパターンの一連の画像を得た後、光ナビゲーションシステムのセンサは、画像の変化を考慮に入れて、表面の相対移動の計算を試みる。従って、時刻ｔ（ｎ＋１）において得られた画像が、時刻ｔ（ｎ）において得られた画像に対して１ピクセルだけ左にずれていた場合、光ナビゲーションシステムのセンサは、観測対象の表面に対して１ピクセルだけ右に移動された可能性が一番高い。
【００１１】
基準フレームと現在のフレームが十分な量だけ重なり合っている限りは、１ピクセル未満の精度で移動を計算することができる。しかしながら、基準フレームと現在のフレームとの間に十分な重なりがなくなると、移動を正確に判定することができないため、問題となる。この問題を避けるために、基準フレームと現在のフレームの間の重なり合いが何らかの閾値未満であった場合は常に、新たな基準フレームが選択される。ただし、光センサアレイにおけるノイズが原因で、光センサは、基準フレームを変更するたびに、ある程度の誤差を移動量の測定値に加算することになる。従って、測定対象の移動が大きくなるほど、誤差の量は大きくなり、新たな基準フレームが選択される回数も増える。
【００１２】
絶対位置基準がないために、前回の基準再選択手順以降、基準再選択のたびに何らかの位置誤差が累積される。光学マウスのセンサが長い距離を移動した場合、累積される位置誤差の合計はかなり大きくなることがある。光センサアレイが３０×３０の場合、マウスが１５ピクセル程度移動するたびに、基準再選択を行わなければならない場合がある（１ピクセル当たり６０マイクロメートルとして１５ピクセル＝０．９ｍｍ移動するたびに基準フレームを更新）。所与の距離における測定誤差の量は、Ｅ＊（Ｎ）１／２に比例する。ただし、Ｅは基準フレーム一回の変更当たりの誤差であり、Ｎは基準フレーム更新の回数である。
【００１３】
一実施形態において、光ナビゲーションシステムは、対象物の表面に光結合させることが可能な画像センサと、データ記憶装置と、ナビゲーション回路とを含む。画像センサは複数の感光素子を含み、第１の方向に配置される感光素子の数は、第２の方向に配置される感光素子の数よりも多い。前記第２の方向は前記第１の方向に対して垂直である。画像センサは、表面の領域の連続的画像を撮影することができ、該領域は前記第１の方向に対して平行な方向に配置される。データ記憶装置は撮影された画像を記憶することができ、ナビゲーション回路は、移動（変位）後に撮影された画像を移動前に撮影された画像と比較することにより、前記画像センサと前記対象物との間の軸方向の相対変位の推定値を判定するための第１のデジタル回路を含む。
【００１４】
他の実施形態において、光ナビゲーションシステムは、対象物の表面に光結合させることが可能な第１の画像センサと、前記第１の画像センサから第１の方向に或る距離だけ離れた位置にある前記表面に光結合させることが可能な第２の画像センサと、データ記憶装置と、ナビゲーション回路とを含む。第１の画像センサ及び第２の画像センサは、前記表面の領域の連続的画像を撮影することができ、該領域は前記第１の方向に対して平行な軸に沿って配置される。データ記憶装置は撮影された画像を記憶することができ、ナビゲーション回路は、移動後に撮影された画像を移動前に撮影された画像と比較することにより、前記画像センサと前記対象物との間の軸方向の相対変位の推定値を判定するための第１のデジタル回路を含む。
【００１５】
更に他の実施形態において、光ナビゲーションシステムは、対象物の表面に光結合させることが可能な大型画像センサと、データ記憶装置と、ナビゲーション回路とを含む。大型画像センサは、少なくとも２０００マイクロメートル×２０００マイクロメートルの面積のアクティブ領域を有するピクセルアレイからなる。大型画像センサは、対象物の表面の領域の連続的画像を撮影することができる。データ記憶装置は第１の大型画像センサによって撮影された連続的画像を記憶することができ、大型センサは、対象物と大型画像センサとの間の相対移動の前に少なくとも１つの画像を撮影することができ、該相対移動の後に少なくとも一組の画像を撮影することができる。ナビゲーション回路は、大型画像センサによって撮影され記憶された連続的画像を大型画像センサによって撮影された少なくとも１つの記憶された画像と比較し、所定値よりも大きな一致度を有する比較画像間の表面オフセット距離を得る。
【００１６】
更に他の実施形態において、本方法は、表面の領域の基準画像を撮影するステップと、撮影された基準画像をデータ記憶装置に記憶するステップと、画像センサによって新たな画像を撮影するステップと、新たな画像をデータ記憶装置に記憶するステップと、新たな画像を前記基準画像と比較するステップと、前記新たな画像を基準画像を比較するステップの結果に基づいて、記基準画像からの移動距離を計算するステップとを含む。画像は画像センサによって撮影され、画像センサは複数の感光素子を含む。第１の方向に配置される感光素子の数は、第２の方向に配置される感光素子の数よりも多く、第２の方向は第１の方向に対して垂直である。画像センサは、表面の領域の連続的画像を撮影することができ、該領域は第１の方向に対して平行な方向に配置される。上記のステップが、必要に応じて繰り返し実施される。
【００１７】
更に他の実施形態において、本方法は、第１の画像センサによって表面の領域の基準となる第１の画像を撮影するステップと、第２の画像センサによって前記表面の他の領域の第２の画像を撮影するステップと、前記画像の組をデータ記憶装置に記憶するステップと、前記第１の画像センサ及び前記第２の画像センサによって一組の新たな画像を撮影するステップと、前記新たな画像を前記基準となる第１の画像と比較するステップと、前記新たな画像を先の基準画像と比較するステップの結果に基づいて、前記基準画像からの移動距離を計算するステップとを含む。上記のステップが、必要に応じて繰り返される。
【００１８】
本明細書に記載する例示的実施形態の他の態様及び利点は、添付の図面を参照し、下記の説明を読むことにより、明らかになるであろう。
【００１９】
添付の図面は、種々の例示的実施形態をより完全に説明するための視覚的表現を提供するものであり、当業者でれば、それらを使用することで、本発明の実施形態及びその固有の利点をより簡単に理解することができるであろう。図中、同一の参照符号は対応する要素を指している。
【００２０】
例示のための図面に示すように、本明細書は、新規な光ナビゲーションシステムを開示する。光ナビゲーションが可能な従来のシステムは、距離測定の精度に限界があった。種々の実施形態では、基準再選択が必要になるまでのセンサの移動を改善し、得られる精度を向上させた、光ナビゲーションシステムを開示する。
【００２１】
下記の説明及び幾つかの図面において、同一の要素は同一の参照符号で参照される。
【００２２】
上で述べたように、光ナビゲーションシステムは、照明された表面の相対移動を検出するのに使用される。具体的には、光学マウスは、マウスの下にある表面の相対移動を検出し、移動情報をコンピュータに渡す。移動情報には、移動方向と移動量がある。移動量の測定は通常、カーソルを移動させるという目的を十分に考慮して行われ、プリンタ内部における用紙の移動の測定といった他の目的については十分ではない場合もある。
【００２３】
絶対位置基準がないことから、前回の基準再選択手順以降、基準再選択のたびに何らかの誤差が累積される。マウスのセンサが長い距離を移動する際、累積位置誤差の合計は非常に大きくなる可能性があり、特にプリンタや他の用途では非常に大きくなる可能性がある。
【００２４】
従って、測定精度を向上させる１つの方法は、基準フレーム一枚当たりの誤差を一定に保ったまま、基準フレーム更新の間で測定可能な移動量を増加させることである。光センサアレイのサイズを大きくすれば、基準フレーム更新の回数は減る。誤差は基準再選択を行う回数の平方根に比例するため、サイズを４倍に拡大することにより基準フレームの更新回数を減らせば、システム全体に対する改善の比率は２になる。期待する移動方向が分かっている場合、光センサアレイのサイズは、その方向にだけ拡大すれば足りる。アレイサイズを一方向にだけ拡大する利点は、光センサアレイを含むチップのサイズを縮小することができる点にある。その結果、故障する可能性がある光センサの数を減らすことができ、光センサアレイの製造歩留まりを向上させることができる。
【００２５】
２以上の方向に移動が生じる場合、各方向について１つ、複数の測定システムを使用することもできる。例えば、移動がＸ方向とＹ方向に発生する可能性がある場合、Ｘ方向の移動について１つ、Ｙ方向の移動について１つ、合わせて２つの測定システムを使用することができる。
【００２６】
複数の測定システムを使用する場合、個々の光センサは、２以上のシステムの一部を構成する場合がある。例えば、合計１６００個の光センサを備えた２０×４０の光センサアレイを使用する代わりに、２０×２０の光センサアレイを２つの測定システム間で共用する場合がある。例えば、一方のアレイは、２０×２０の第１のアレイ＋２０×２０の共用アレイからなり、他方のアレイは、２０×２０の第２のアレイ＋２０×２０の共用アレイからなり、その結果、合計１２００個の光センサを使用する場合がある。その場合、光センサの数は２５％削減される。
【００２７】
従来のマウスは、基準フレームとサンプルフレームを両方とも同じ光センサアレイから取得している。ある既知の経路に沿って移動が発生した場合、２つの独立した光センサアレイを使用すれば、基準フレーム更新間の時間を拡大することができる。上流側光センサアレイと下流側光センサアレイの間の経路上で、一方向の移動が測定される。異なる時刻において２つの方向に移動が発生した場合、その移動方向のうちの一方の方向に並ぶ２つの画像センサを使用することにより、その方向の変位を測定することができ、それらの画像センサのうちの１つに対して他方の移動方向に並ぶもう１つの画像センサを使用することにより、他方の移動方向における変位を測定することができる。あるいは、独立した２対の画像センサ（４個の画像センサ）を使用することもでき、その場合、各画像センサ対を使用して、２つの方向の移動のそれぞれにおける変位が別々に測定される。
【００２８】
説明を簡単にするために、２つの光センサアレイの中心間距離は１０ｍｍであるものと仮定する。システムはまず、下流側光センサアレイを使用して、通常どおりに光ナビゲーションを開始する。これは、サンプルフレームと基準フレームをいずれも、下流側光センサアレイから得ることを意味する。ただし、同時に、上流側光センサアレイは、一連の基準フレーム画像を撮影し、メモリに記憶する。下にあるナビゲーション表面が約１０ｍｍ移動したことが、下流側センサのモーション測定回路により推定されると、下流側センサは、上流側センサによって撮影された基準フレームを使用する。即ち、上流側センサによって撮影された基準フレームは、下流側センサによって撮影されたサンプルフレームに関連付けられる。この状況では、システムは、１０ｍｍ程度の移動ごとに一回、基準フレームを更新することができる。
【００２９】
即ち、基準フレームを使用して上流側センサから測定された１０ｍｍステップの数をＡとし、基準フレームを使用して測定された最後の１０ｍｍステップから、下流側センサから測定された０．９ｍｍステップの数をＢとした場合、測定される合計移動量をミリメートル（ｍｍ）で表すと、１０×Ａ＋０．９×Ｂになる。
【００３０】
従来の光ナビゲーションセンサは、９０ｍｍの距離の間に１００回の基準フレーム更新を実施しようとすることがあり、合計誤差は１０×Ｅになる場合がある。今述べた実施形態は、基準フレーム更新を９回しか実施しないので、合計誤差は３×Ｅになる。ただし、距離が８９．１ｍｍである場合、従来のセンサの合計誤差は、９．９５×Ｅ（９９回の基準フレーム更新）になる一方、改善されたセンサの合計誤差は４．２４×Ｅ（１８回の基準フレーム更新−９×１０ｍｍステップ×９回＋９×０．９ｍｍステップ）になるであろう。
【００３１】
種々の実施形態において、第１の光センサアレイは、通常どおり移動を測定する働きをする。しかしながら、第１の光センサアレイは更に、画像サンプルを第２の光センサアレイに送信する。各画像サンプルは、その画像サンプルが取得された相対順位又は時間的順位がエンコードされた数値を含む。第２のセンサによって同じ画像が観測された場合、第２のセンサによって観測された画像の相対位置から第１のセンサの現在の相対位置を減算すれば、２つのセンサ間の距離の推定値が生成される。ただし、２つのセンサ間の距離は分かっているので、第１のセンサは、その推定距離と、センサ間の既知の距離との差に基づいて、自分の推定相対位置を補正することができる。
【００３２】
サンプル画像を撮影する頻度は、未補正誤差の量と、画像を格納するのに必要とされるメモリの量との間のトレードオフによって決まる。サンプル画像の数を増やすと、必要とされるメモリの量は増えるが、第１のセンサによって生成される測定値の未補正誤差の量は少なくなる。
【００３３】
実施形態によっては、単方向ではなく、双方向で動作させることも可能である。下にある測定対象の表面を逆の方向に動かし始めるとき、第１のセンサがそれを通知する。これを行う場合、第１のセンサの役割と第２のセンサの役割は逆転する。
【００３４】
コスト削減のためには、２つの光センサアレイを単一の集積回路チップに収めることが望ましい。ただし、その結果得られる光センサアレイ間の距離は、所望の距離に比べて短くなるかもしれない。これを補正するために、一対の双眼鏡のようなレンズ系を使用してもよい。一対の双眼鏡は、接眼レンズの光軸間の距離が、対物レンズの光軸間の距離に比べて短くなるように設計される。双眼鏡をそのような特性にする理由は、双眼鏡の各側の光路が、一対のプリズムを通過するからである。同様の考え方を使用すれば、光センサアレイを含むチップのサイズを変更しなくても、光センサアレイ間の実効距離を拡大することができる。
【００３５】
図１は、種々の実施形態に記載したような光ナビゲーションシステム１００を示すブロック図である。光ナビゲーションシステム１００は、他の装置、又は他の装置の一部に取り付けることができ、例えば、プリンタ３８０や光学マウス３８０に取り付けることができる。図１において、光ナビゲーションシステム１００は、画像センサ１１０（本明細書では、第１の画像センサ又は第１の画像センサアレイとも呼ばれる）と、ワークピース１３０（対象物１３０と呼ばれることもあり、ページ１３０とも呼ばれる紙片１３０のような印刷媒体１３０であってもよい）から反射された光を第１の画像センサアレイ１１０に集束させるための光学系１２０（レンズ１２０又はレンズ系１２０などであってもよい）とを含む。第１の画像センサアレイ１１０は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）画像センサであることが望ましい。ただし、電荷結合素子（ＣＣＤ）、フォトダイオードアレイ、フォトトランジスタアレイのような他の撮像デバイスを使用することもできる。光源１４０からの光は印刷媒体１３０によって反射され、光学系１２０を通して第１の画像センサアレイ１１０に達する。図１に示した光源１４０には、発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用される場合がある。ただし、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）その他のレーザー、白熱光源、又は蛍光光源のような他の光源を使用することもできる。また、光ナビゲーションシステム１００外部の周囲光光源１４０を使用して、画像センサアレイ１１０の感度閾値要件を満たす光強度を得ることも可能である。
【００３６】
動作時には、ワークピース１３０と光ナビゲーションシステム１００との間に相対移動が発生し、その相対移動の際に、ワークピース１３０の表面１６０（本明細書ではナビゲーション表面とも呼ばれる）の画像１５０が周期的に撮影される。相対移動とは、静止したナビゲーション表面１６０の上における光ナビゲーションシステム１００の右向きの移動、具体的には、第１の画像センサ１１０の移動により、静止した第１の画像センサ１１０の下において対象物が左向きに移動した場合に得られるのと同じナビゲーション情報が得られることを意味する。図１に示す移動方向１５７（本明細書では第１の方向１５７とも呼ばれる）は、光ナビゲーションシステム１００が静止したワークピース１３０に対して移動する方向を示している。図１に示す特定の移動方向１５７は、単なる例として示したものである。用途によっては、ワークピース１３０及び／又は光ナビゲーションシステム１００を複数の方向に動かしてもよい。
【００３７】
第１の画像センサアレイ１１０は、ワークピース１３０の画像を用途に応じた速度で撮影する。その速度は、その時々で異なる場合がある。撮影された画像は、光ナビゲーションシステムによって現在走査しているナビゲーション表面１６０の領域を表す。ナビゲーション表面１６０は、例えば紙片１３０の表面１６０であってもよい。撮影された画像１５０は、第１の画像信号１５５としてナビゲーション回路１７０に送られ、データ記憶装置１８０に記憶される。データ記憶装置１８０は、例えばメモリ１８０であってもよい。
【００３８】
ナビゲーション回路１７０は、第１の画像信号中の情報を位置情報に変換し、それをコントローラ１９０に供給する。即ち、ナビゲーション回路１７０は、位置信号１７５を生成し、それをコントローラ１９０に出力する。次いで、コントローラ１９０は、プリンタ用途又はその他の装置の場合、ワークピース１３０のナビゲーション表面１６０の上に必要とされるような、プリントヘッドの位置決めに使用される出力信号１９５を生成する。ナビゲーション回路１７０及び／又はメモリ１８０は、ナビゲーション回路１７０の一体化部分として構成される場合もあれば、ナビゲーション回路１７０とは別の部分として構成される場合もある。また、ナビゲーション回路１７０は、専用デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は、論理ゲートの組み合わせなどの形で実施することができる。ただし、それらに限定はしない。
【００３９】
基準画像と現在のナビゲーション画像との間に特定ピクセル数のずれがある場合、一般的にはセンサ幅の２／３〜１／２のずれがある場合（ただし、この範囲より大きくてもよいし、小さくてもよい）、光ナビゲーションシステムは基準再選択を行わなければならない。位置決め確率誤差の標準偏差が１／８ピクセルであるものと仮定した場合、所与の移動の間にシステムに累積される累積誤差は、基準再選択の実施回数をＮとして、（１／８）×（Ｎ）１／２になるであろう。現在の一般的マウスは、２０×２０ピクセルの画像センサアレイ１１０を使用し、基準再選択の動作は、６ピクセルを超える位置変化が検出されたときに実施される。５０マイクロメートルのピクセルサイズであると仮定した場合、画像センサ１１０は、３００マイクロメートル移動するたびに基準再選択を行わなければならない。上記のような関係から、基準再選択の回数を減らすことにより累積誤差を低減できることは明らかであろう。
【００４０】
実施形態によっては、大型センサアレイを使用して、所与の移動距離に対して必要とされる基準再選択の回数を減らす場合がある。本発明の一実施形態では、５０マイクロメートルのピクセルサイズを有する、４０×４０の画像センサアレイ１１０が使用される。１２ピクセルを超える位置変化が検出されると、画像センサ１１０は基準再選択を実施する。この場合、基準再選択距離は６００マイクロメートルであり、この距離は一般的なセンサのものの２倍である。移動距離が同じであると仮定すれば、基準再選択距離を２倍にすると、それに必要な基準再選択の回数は２分の一になる。一般的な２０×２０のセンサアレイと比較した場合、累積誤差は、先の累積誤差の（１／８）×（Ｎ／２）１／２、即ち約７１％になる。センサアレイのサイズを拡大することも、相互相関計算における信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を向上させるのに役立つ。従って、各基準再選択の際の確率位置誤差を減らすことができる。
【００４１】
センササイズを大きくすれば累積位置誤差を改善することができるが、それを実施するためには、更に計算能力やメモリが必要となる。ナビゲーション回路１７０の処理要件を増大させることなく、累積誤差を改善することも可能である。本発明の他の実施形態において、センサアレイは、最も重要な方向のピクセル数を増加させた矩形のアレイとして実施される。そのような設計が望ましい用途には、例えば、用紙送り方向における用紙の位置が非常に重要であるプリンタ制御が挙げられる。例えば、４０×４０のセンサアレイを使用すれば、少ないピクセルの総数を維持しつつ、画像センサ１１０の長手方向において、従来の誤差の７１％という上記と同じ誤差低減が可能になる場合がある。
【００４２】
図２Ａは、種々の実施形態に記載するようなナビゲーション表面１６０を示す図である。この図は、種々の実施形態において、第１の画像センサがナビゲーション表面１６０の領域から取得する画像１５０（この画像は後で第１の画像１５１と呼ばれる）の概要も示している。図２Ａにおいて、ナビゲーション表面１６０は、独特の表面形状、即ちパターンを有している。この例の場合、例示の目的で、表面パターンはアルファベット文字Ａ〜Ｚ及びａで表されている（本明細書では、表面パターンＡ〜Ｚ及びａとも呼ばれる）。今述べたように、第１の画像センサアレイ１１０を図２Ａの左端に示すようにナビゲーション表面１６０の上に重ね合わせることによって得られる画像１５０の概要が、ナビゲーション表面１６０の上に重ね合わせられる。従って、図２Ａに示すように第１の画像センサアレイ１１０をナビゲーション表面１６０の上に配置すれば、第１の画像センサ１１０は、ナビゲーション表面１６０上の表面パターンＡ〜Ｉで表された表面パターンの領域を撮影することができる。図２Ａの実施形態の場合、第１の画像センサ１１０は９個のピクセル２１５（本明細書では感光素子２１５とも呼ばれる）を有し、その撮影範囲は、縦の破線及び横の破線で示すように分離され、ナビゲーション表面パターンＡの上に重なる第１のピクセル２１５ａと、ナビゲーション表面パターンＢの上に重なる第２のピクセル２１５ｂと、ナビゲーション表面パターンＣの上に重なる第３のピクセル２１５ｃと、ナビゲーション表面パターンＤの上に重なる第４のピクセル２１５ｄと、ナビゲーション表面パターンＥの上に重なる第５のピクセル２１５ｅと、ナビゲーション表面パターンＦの上に重なる第６のピクセル２１５ｆと、ナビゲーション表面パターンＧの上に重なる第７のピクセル２１５ｇと、ナビゲーション表面パターンＨの上に重なる第８のピクセル２１５ｈとに分離されている。ナビゲーションの目的で、アルファベット文字Ａ〜Ｉで表された撮影画像１５０を基準画像１５０とし、その基準画像１５０を使用して、ナビゲーション表面１６０と第１の画像センサアレイ１１０との間のその後の相対移動から得られるナビゲーション情報を得る。相対移動とは、静止したナビゲーション表面１６０の上における第１の画像センサ１１０のその後の右向き（移動方向１５７）の移動により、静止した画像センサ１１０の下でナビゲーション表面１６０を右向きに動かしたときに得られるものと同じ情報が得られることを意味する。
【００４３】
図２Ｂは、図２Ａのナビゲーション表面１０６を示す他の図である。この図は、図２Ａのナビゲーション表面１６０に対する複数の位置において第１の画像センサ１１０により得られる画像１５０の概要を示している。また、図２Ｂは、ナビゲーション表面１６０の上の図２Ａの基準位置、並びに、第１の画像センサ１１０のその後の３つの移動位置に第１の画像センサアレイ１１０を重ね合わせることにより得られる画像１５０の概要が、ナビゲーション表面１６０の上に重ね合わせられることも示している。図２Ａにおいて、基準画像は初期基準画像１５０（０）として描かれ、その後の移動による画像は、画像１５０（１）、画像１５０（２）及び画像１５０（３）として描かれている。
【００４４】
最初の移動の後、第１の画像センサ１１０によって撮影される画像１５０は、画像１５０（１）であり、この画像は、表面パターンＧ〜Ｏを有する。画像１５０の撮影に関し、画像１５０（０）と画像１５０（１）の間にも移動は実施されるが、説明を簡単にするために図２Ｂには描いていない。それでも、次に新たな基準画像１５０になる画像１５０（１）には基準再選択が必要である。そうしなければ、位置基準情報が失われるであろう。
【００４５】
続く第２の移動において、第１の画像センサ１１０によって撮影される画像１５０は、画像１５０（２）であり、この画像は表面パターンＭ〜Ｕを有する。画像１５０の撮影に関し、画像１５０（１）と画像１５０（２）の間にも移動は実施されるが、説明を簡単にするために図２Ｂには描いていない。それでも、次に新たな基準画像１５０になる画像１５０（２）には基準再選択が必要である。そうしなければ、位置基準情報が失われるであろう。
【００４６】
続く第３の移動において、第１の画像センサ１１０によって撮影される画像１５０は、画像１５０（３）であり、この画像は表面パターンＳ〜Ｚ及びａを有する。画像１５０の撮影に関し、画像１５０（２）と画像１５０（３）の間にも移動は実施されるが、説明を簡単にするために図２Ｂには描いていない。それでも、次に新たな基準画像１５０になる画像１５０（３）には基準再選択が必要である。そうしなければ、位置基準情報が失われるであろう。
【００４７】
図２Ｃは、図２Ａのナビゲーション表面１６０を示す更に他の図である。この図は、種々の実施形態において説明したような、ナビゲーション表面１６０の領域から第１の画像センサ１１０によって得られる画像１５０の概要を示している。一実施形態では、画像センサ１１０全体のサイズが拡大され（即ち二次元的に）、その結果、基準再選択が必要になるまでの移動距離が拡大される。図２Ｃに示すような更に他の実施形態では、画像センサのサイズは移動方向１５７に拡大され、その結果、基準再選択が必要になるまでの移動距離が長くなる。図２Ｃにおいて、画像センサ１１０は複数の感光素子２１５を有し、第１の方向１５７に配置される感光素子２１５の数は、第２の方向１５８に配置される感光素子２１５の数に比べて多い。画像センサ１１０は、表面１６０の連続領域３５１の画像を撮影することができる。領域３５１は第１の方向に対して平行なＸ軸に沿って配置される。
【００４８】
図２Ｄは、図２Ａのナビゲーション表面１６０を示す他の図である。この図は、図２Ａのナビゲーション表面１６０に対する複数の位置において第１の画像センサ１１０によって得られる画像１５０の概要を示している。図２Ｄは、ナビゲーション表面１６０を示しているが、画像１５０（０）及び画像１５０（３）だけしか描かれていない。図２Ｄについては、図３Ａを参照して更に詳しく説明する。
【００４９】
図３Ａは、種々の実施形態において説明するような光ナビゲーションシステム１００の他の実施形態を示すブロック図である。光ナビゲーションシステム１００は、他の装置に、又は他の装置の一部として取り付けることができ、例えば、プリンタ３８０、光学マウス３８０、その他のデバイス３８０に取り付けることがができる。図３Ａにおいて、光ナビゲーションシステム１００は、第１の画像センサアレイ１１０と、第２の画像センサアレイ１１２（本明細書では、第２の画像センサ１１２とも呼ばれる）と、ワークピース１３０（対象物１３０と呼ばれることもあり、ページ１３０とも呼ばれる紙片１３０のような印刷媒体１３０であってもよい）から反射された光を第１の画像センサ１１０及び第２の画像センサ１１２上に集束させるための、レンズ１２０又はレンズ系１２０のような光学系１２０とを含む。光学系１２０は、画像１５１と画像１５２を図３Ａに示すように適当に分離するための１以上のプリズム、又は他のデバイス（複数の場合もあり）を含む場合がある。図３Ａに示すように、第１の画像センサ１１０及び第２の画像センサ１１２は、単一の基板３１３上に作成することが望ましく、基板３１３には、例えばシリコンやガリウムヒ素のような半導体基板３１３を使用することができる。ただし、第１の画像センサ１１０と第２の画像センサ１１２を単一の基板３１３に形成する必要は必ずしもない。しかしながら、そのようにすれば、コストが削減されるであろう。
【００５０】
印刷媒体１３０の照明は、光源１４０によって与えられる。第１の画像センサ１１０及び第２の画像センサ１１２は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）画像センサであることが望ましい。ただし、電荷結合素子（ＣＣＤ）、フォトダイオードアレイ、フォトトランジスタアレイのような他の撮像デバイスを使用することもできる。光源１４０からの光は印刷媒体１３０によって反射され、光学系１２０を通して第１の画像センサ１１０及び第２の画像センサ１１２に達する。図３Ａに示した光源１４０には、発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用される場合がある。ただし、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）その他のレーザー、白熱光源、蛍光光源のような他の光源を使用することもできる。また、光ナビゲーションシステム１００外部の周囲光光源１４０を使用して、第１の画像センサ１１０及び第２の画像センサ１１２の感度閾値要件を満たす光強度を得ることも可能である。
【００５１】
動作時には、ワークピース１３０と光ナビゲーションシステム１００との間に相対移動が発生し、その相対移動の際に、ワークピース１３０の表面１６０における一連の第１の画像１５１及びそれと対になる一連の第２の画像１５２が撮影される。画像を一定速度で撮影する必要はない。例えば、光学マウスは、マウスの移動速度の推定値のような種々の要素に応じて、表面画像を取得する速度を変更することができる。マウスを高速で動かすほど、画像も高速に取得される。任意の所与の時刻において、レンズ系１２０は、表面１６０から得られる第１の画像１５１を第１の画像センサ１１０に集束させ、表面１６０のから得られる第２の画像１５２を第２の画像センサ１１２に集束させる。基準画像として使用される特定の第１の画像１５１を得るための表面１６０の第１の領域３５１が第２の画像１５２を第２の画像センサ１１２に提供してしまうような光ナビゲーションシステム１００とワークピース１３０との間の大きな相対移動が発生したときは常に、基準再選択が検討される。言い換えれば、基準再選択が検討されるタイミングは、表面１６０の第１の領域３５１から得られる第１の画像１５１が動いたときに、第２の画像センサ１１２によって撮影された第２の画像１５２が、基準となる第１の画像１５１に一致するような場合である。また、図３Ａには、第２の画像センサ１１２によって撮影される第２の画像１５２を得るための表面１６０の第２の領域３５２も図示されている。
【００５２】
図２Ｄを再度参照し、或る時刻において、表面パターンＳ〜Ｚ及びａから第１の画像センサ１１０により第１の画像１５１が撮影され、表面パターンＡ〜Ｉから第２の画像センサ１１２により第２の画像１５２が撮影されるものと仮定する。なお、第２の画像センサ１１２が、基準となる第１の画像１５１（表面パターンＳ〜Ｚ及びａ）のうちのほんの一部でも撮影できるうちは、基準再選択を行う必要はない。
【００５３】
画像センサアレイ１１０、１１２は、ワークピース１３０の画像１５１、１５２を上で述べたように可変速度で撮影する。撮影された画像１５１、１５２は、ナビゲーション表面１６０のうちの、光ナビゲーションシステム１００が現在移動している領域を表している。ナビゲーション表面１６０は、紙片１３０の表面１６０であってもよい。撮影された第１の画像１５１は第１の画像信号１５５としてナビゲーション回路１７０に送られ、データ記憶装置１８０に記憶される。データ記憶装置１８０はメモリ１８０であってもよい。撮影された第２の画像１５２は第２の画像信号１５６としてナビゲーション回路１７０に送られ、データ記憶装置１８０に記憶される。
【００５４】
ナビゲーション回路１７０は、第１の画像信号及び第２の画像信号中の情報を位置情報に変換し、それをコントローラ１９０に供給する。ナビゲーション回路１７０は、第２の画像センサ１１２によって撮影された一連の第２の画像を、前の時点で第１の画像センサによって撮影された一連の第１の画像１５１と比較し、所定値よりも大きな一致度を有する比較画像１５１、１５２間のオフセット距離３６０を得る。第１の画像センサ１１０と第２の画像センサ１１２は、センサ分離距離３６５によって分離されている。センサ分離距離３６５は、画像オフセット距離３６０と同じであってもよいし、違っていてもよい。上記のように、基準再選択が行われるまでの実際の移動距離は、画像オフセット距離３６０＋第１の画像センサ１１０に対して投影された表面１６０の領域の長さの一部に等しいくらい長い場合がある。また、本明細書における説明は、第１の画像センサ１１０と第２の画像センサ１１２が同じものであるという好ましい構成に焦点をあてているが、画像１５１と画像１５２を比較するときに、ナビゲーション回路１７０において適当な調節が行われるならば、そのような前提は必要ない。
【００５５】
ナビゲーション回路１７０は位置信号１７５を生成し、それをコントローラ１９０に出力する。次いでコントローラ１９０は、プリンタ用途その他のデバイスの場合、ワークピース１３０のナビゲーション表面１６０の上に必要とされるような、プリントヘッドの位置決めに使用される出力信号１９５を生成する。そのような位置決めは、ワークピース１３０の移動の方向に対して長手（縦）方向に行われる場合もあれば横方向に行われる場合もある。各移動方向について画像センサ１１０、１１２の異なる組が必要になる場合もあり、一方の組の画像センサのうちの１つを他方の組と共用することもできる。ナビゲーション回路１７０及び／又はメモリ１８０は、ナビゲーション回路１７０の一体部分として構成される場合もあれば、ナビゲーション回路１７０とは別の部分として構成される場合もある。また、ナビゲーション回路１７０は、専用デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は、論理ゲートの組み合わせなどの形で実施することができる。ただし、それらに限定はしない。ナビゲーション回路１７０は、基準画像１５０及び関連する表面１６０位置をトラッキングする。
【００５６】
図３Ｂは、種々の実施形態において説明するような更に他の光ナビゲーションシステム１００の一部を示すブロック図である。図３Ｂにおいて、第１のレンズ系１２１は、ワークピース１３０の表面１６０の第１の領域３５１から得られる第１の画像１５１を第１の画像センサ１１０に集束させ、第２のレンズ系１２２は、ワークピース１３０の表面１６０の第２の領域３５２から得られる第２の画像１５２を第２の画像センサ１１２に集束させる。第１の画像センサ１１０と第２の画像センサ１１２は、必要に応じて、同じ基板上に配置してもよいし、別の基板上に配置してもよい。
【００５７】
図３Ｃは、種々の実施形態に記載するような画像センサ１１０を示すブロック図である。図３Ｃにおいて、画像センサ１１０は「Ｌ字」型である。この構成の場合、画像センサ１１０の細長い部分３１０は更なる感光素子２１５を備え、第２の方向１５８へ移動する場合に基準再選択が必要になるまでの移動距離が拡大されている。従って、完全な大型の正方形アレイを作成することなく、第１の方向Ｘと第２の方向Ｙの両方における誤差が低減される。
【００５８】
図３Ｄは、図３Ａの光ナビゲーションシステム１００の一部の詳細を示すブロック図である。図３Ｄにおいて、ナビゲーション回路１７０は、移動後に撮影された画像１５０を移動前に撮影された画像１５０と比較することにより得られる、Ｘ軸方向における画像センサ１１０と対象物１３０との間の相対変位の推定値を判定するための、変位推定デジタル回路３７１（本明細書では第１のデジタル回路３７１も呼ばれる）と、Ｘ軸方向における画像センサ１１０と対象物１３０との間の相対変位の推定値を判定する際にどの画像１５０を使用するかを指定する画像指定デジタル回路３７５（本明細書では第５のデジタル回路３７５とも呼ばれる）とを含む。これに関連して、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）メモリ１８０が使用される場合がある。
【００５９】
変位推定デジタル回路３７１は、画像１５０のうちの一枚に対して複数のシフトを実施するための画像シフトデジタル回路３７２（本明細書では第２のデジタル回路３７２とも呼ばれる）と、他の画像１５０とシフトされた複数の画像１５０との比較（相互相関比較を実施するためのシフト比較デジタル回路３７３（本明細書では第３のデジタル回路３７３とも呼ばれる）と、最大の相互相関を有するシフト画像１５０のシフト情報を使用して、画像センサ１１０と対象物１３０との間のＸ方向の相対変位の推定値を計算するための変位計算デジタル回路３７４（本明細書では第４のデジタル回路３７４とも呼ばれる）とを含む。
【００６０】
光学マウスに使用されるアジレントＡＤＮＳ−２０３０のように、集積回路によっては、「予測」と呼ばれる、相互相関に必要な計算量を低減する技術を使用するものがある。光学マウスは、理論上は、任意の所与の画像対について画像間のあらゆる相互相関（全方向に１ピクセルシフト、全方向に２ピクセルシフトなど）を実施することにより動作する。これにともなう問題は、考慮すべきシフトの数が大きくなるほど、高速な計算が必要になるということにある。例えば、９×９ピクセルの光学マウスにおいて１ピクセルの最大シフトを考慮する場合、考慮する位置は９個（１ピクセルだけシフトした位置が８個と、動きのない位置が１つ）しかないが、２ピクセルの最大シフトを考慮する場合は、考慮すべき位置が２５個も存在する。予測を使用すると、推定マウス速度に基づいて画像間が正確に重なるように画像のうちの一枚を予めシフトさせておくことにより、計算量を低減することができる。従って、２枚の画像間の最大シフト量が小さくなる。なぜなら、シフトは、マウスの絶対速度ではなく、予測プロセスにおける誤差に関係するからである。その結果、必要とされる計算量が低減される。ゴードン他に付与された米国特許第６４３３７８０号を参照して欲しい。
【００６１】
図４は、種々の実施形態に記載されるような表面１６０の画像１５１、１５２の時刻と位置の配置を示す図である。図４において、時刻は縦軸にプロットされ、紙面下に向かって時刻が大きくなるようにプロットされている。ナビゲーション表面１６０の位置は横軸にプロットされている。第１の画像センサ１１０及び第２の画像センサ１１２は、位置ｒ１と位置ｒ０の間の距離で表される距離だけ離れているものと仮定する。また、図４において、第１の画像センサ１１０によって撮影された第１の画像１５１は、第１の画像１−０、１−１、１−２、・・・、１−１５、１−１６として示され、第２の画像センサ１１２によって撮影された第２の画像１５２は、第２の画像２−０、２−１、２−２、・・・、２−１５、２−１６として示されている。第１の画像１５１と第２の画像１５２のペアは、次のように撮影される。第１の画像１−０は、第２の画像２−０と同じ時刻ｔ０に撮影され、第２の画像２−０とペアになる。第１の画像１−１は、第２の画像２−１と同じ時刻ｔ１に撮影され、第２の画像２−１とペアになる。第１の画像１−２は、第２の画像２−２と同じ時刻ｔ２に撮影され、第２の画像２−２とペアになる。・・・（中略）・・・第１の画像１−１５は、第２の画像２−１５と同じ時刻ｔ１５に撮影され、第２の画像２−１５とペアになる。第１の画像１−１６は、第２の画像２−１６と同じ時刻ｔ１６に撮影され、第２の画像２−１６とペアになる。といった具合である。
【００６２】
第１の画像センサ１１０及び第２の画像センサ１１２による撮影を開始する前は、メモリ１８０に、第１の画像１５１が何も記憶されていない。従って、第１の画像１５１と第２の画像１５２を比較することは不可能である。現在撮影された第２の画像１５２の少なくとも一部が、記憶されている第１の画像１５１のうちの一枚に重なり合うまで、図１に関して説明した基準再選択が行われることになる。そのような重なり合いは、光ナビゲーションシステム１００が距離ｒ４に移動したことに対応する時刻ｔ５から始まる。ただし、ここで差分距離ｒ１〜ｒ２、ｒ２〜ｒ３、ｒ３〜ｒ４は、第１の画像センサ１１０や第２の画像センサ１１２の移動方向における長さの２／３になっている点に注意して欲しい。従って、図４の例の場合、時刻ｔ５において光ナビゲーションシステム１００は、画像センサ１１０、１１２の移動方向１５７における長さの（１−２／３）に等しい距離だけ移動している。これは、第１の画像１−０の左縁、及び、位置ｒ４における第２の画像２−５の右縁に対応する。例示のために、記憶された第１の画像１５１と第２の画像１５２の間の重なり合いが１／３しか残っていないときに基準再選択が行われるものと仮定した場合、再度基準設定は少なくとも時刻ｔ６まで実施されない。この時刻は、第１の画像センサ１１０から得られる第１の画像１−０と第２の画像センサ１１２から得られる第２の画像２−６との間の重なり合いが１／３になる時刻に対応する。少なくとも時刻ｔ６より前に、第１の画像１−０〜第１の画像１−２の基準再選択に対応する時刻ｔ２において基準再選択が行われ、第１の画像１−２〜第１の画像１−４の基準再選択に対応する時刻ｔ４において基準再選択が行われるであろう。
【００６３】
記憶された第１の画像１−０と現在の第２の画像２−６との間の１／３画像の重なり合いに対応する時刻ｔ６において、記憶された第１の画像１−０と現在の第２の画像２−６との間で基準再選択を実施することができ、その結果、基準再選択の精度が向上する。少なくとも１／３の画像の重なり合いが基準再選択に必要であるものと仮定した場合、時刻ｔ１０までは、最初に記憶された第１の画像１−０から第２の画像１５２への基準再選択が発生する可能性があり、その時刻ｔ１０において、最初に記憶された第１の画像１−０が第２の画像２−１０と比較される。従って、画像センサ１１０、１１２の長さの２／３ごとに基準再選択を行わなければならない代わりに、その立ち上げ時間の経過後、画像センサ１１０、１１２により撮影される画像の長さの（３−１／３）に相当する時間だけ基準再選択を遅らせることができる。この場合も、第１の画像センサ１１０と第２の画像センサ１１２の移動方向における長さは等しいものと仮定し、第１の画像センサと第２の画像センサの間に１／３の画像重なり合いがあるときに基準再選択が行われるものと仮定する。第１の画像センサ１１０と第２の画像センサ１１２の間の距離が長くなるほど、基準再選択を行わなければならなくなるまでの距離は長くなる。
【００６４】
また、表面１６０の或る領域の第１の画像を表面１６０の同じ領域の第２の画像と比較する機能により、より正確な基準再選択距離を得る能力が得られる。しかしながら、述べた条件（画像センサの長さの２／３の重なり合い）では、第１の画像１５１と第２の画像１５２の間の基準再選択が、早ければ時刻ｔ６に発生する可能性があり、遅くとも時刻ｔ１０までには発生する可能性がある。これらの時刻は、ｒ３（移動方向における画像センサの長さの２倍）からｒ５（移動方向における画像センサの長さの（３−１／３）倍）までの移動距離に対応する。
【００６５】
図５Ａは、種々の実施形態に記載されるような光ナビゲーションシステムを使用する方法を示すフロー図である。ブロック５１０において、光ナビゲーションシステム１００をワークピース１３０のすぐ隣りに配置した後、ナビゲーション表面１６０の第１の画像１５１を第１の画像センサ１１０によって撮影し、次いで、ナビゲーション表面１６０の他の領域の第２の画像１５２を第２の画像センサ１１２によって撮影する。次に、ブロック５１０はブロック５２０に制御を渡す。
【００６６】
ブロック５２０において、撮影された第１の画像の組１５１、１５２をデータ記憶装置１８０に記憶する。ブロック５１０及びブロック５２０は、第１の画像１５１と第２の画像１５２の組をメモリ１８０に書き込むのに使用される。次に、ブロック５２０はブロック５３０に制御を渡す。
【００６７】
ブロック５３０において、第１の画像センサ１１０及び第２の画像センサ１１２により、更に画像１５１、１５２の組を撮影する。具体的には、ナビゲーション表面１６０の領域の第１の画像１５１を第１の画像センサ１１０によって撮影し、ナビゲーション表面１６０の他の領域の第２の画像１５２を第２の画像センサ１１２によって撮影する。画像の組１５１、１５２を撮影する対象となるナビゲーション表面１６０の領域は、画像１５１、１５２の組を前回撮影した領域と同じ領域であってもよいし、新たな領域であってもよい。言い換えれば、それらの画像１５１、１５２は、光ナビゲーションシステム１００がワークピース１３０に対して移動した否かとは無関係に、画像１５１、１５２の組を撮影した後、所定の時刻において撮影される。次に、ブロック５３０はブロック５３５に制御を渡す。
【００６８】
ブロック５３５において、新たに撮影された画像１５１、１５２の組をデータ記憶装置１８０に記憶する。次に、ブロック５３５はブロック５４０に制御を渡す。
【００６９】
ブロック５４０において、データ記憶装置１８０から前の基準画像１５１を取り出す。次に、ブロック５４０はブロック５４５に制御を渡す。
【００７０】
ブロック５４５において、ナビゲーション回路１７０は、現在の撮影画像１５１、１５２を前の基準画像１５１と比較し、基準画像１５１から動いた距離を計算する。図５Ｂに関する下記の説明は、この判定の詳細に関するものである。次に、ブロック５４５はブロック５３０に制御を渡す。
【００７１】
図５Ｂは、図５Ａの方法の一部を示す詳細なフロー図である。図５Ｂでは、ブロック５４０（図５Ａを参照）からブロック５４５のブロック５５０（図５Ａを参照）へ制御が渡される。現在の第２の画像１５２と記憶された基準画像とが十分に重なり合っていれば、ブロック５５０はブロック５６０に制御を渡す。そうでなければ、ブロック５５０はブロック５５５に制御を渡す。
【００７２】
ブロック５５５において、記憶された基準となる第１の画像１５１及び現在の第１の画像１５１に基づいて、移動距離を計算する。この判定は、一連のシフトされた現在の第１の画像１５１を基準画像と比較することにより実施される。基準画像に最もよく一致するシフトされた第１の画像は、基準画像と種々のシフトされた第１の画像１５１との間に相互相関関数を適用することにより判定することができる。最もよく一致する画像は最大の相互相関値を持つ。この方法を使用すれば、ピクセル長未満の移動距離は無効にすることができる。
【００７３】
ブロック５６５において、基準再選択のための所定の画像重なり合い基準を満たしていた場合、ブロック５６５はブロック５７５に制御を渡す。基準再選択の基準は一般に、現在の第１の画像１５１の長さの約２／３〜１／２（ただし、この範囲より大きくても小さくてもよい）が基準画像に重なり合っていなければならないというものである。基準の選択は、基準再選択間において可能な限り大きな変位を得ることと、信頼性のある相互相関のための画像の十分な重なり合いを確保することとの間のトレードオフによって決まる。基準を満たしていなければ、ブロック５６５はブロック５１０に制御を渡す。
【００７４】
ブロック５７５において、現在の第１の画像１５１を新たな基準画像に指定する。次に、ブロック５７５はブロック５１０に制御を渡す。
【００７５】
ブロック５６０において、記憶された基準画像及び現在の第２の画像１５２に基づいて、移動距離を計算する。この判定は、一連のシフトされた現在の第２の画像１５２を基準画像と比較することにより実施される。基準画像に最もよく一致するシフトされた第２の画像１５２は、基準画像と種々のシフトされた第２の画像１５２との間に相互相関関数を適用することにより判定することができる。最もよく一致する画像１５２は、最大の相互相関値を有する。このような方法を使用すれば、ピクセル長未満の移動距離を無効にすることができる。次に、ブロック５６０はブロック５７０に制御を渡す。
【００７６】
ブロック５７０において、基準再選択のための所定の基準を満たしている場合、ブロック５７０はブロック５８０に制御を渡す。基準再選択のための基準は一般に、現在の第２の画像１５２の中心が基準画像の中心を通過した後、即ち、現在の第２の画像１５２が基準画像に完全に重なり合った後、現在の第２の画像１５２の長さの約２／３〜１／２（ただし、この値より大きくても小さくてもよい）が基準画像に重なり合っていなければならないというものであるが、完全な重なり合いが起きる前に基準再選択を行う場合もある。この基準の選択は、基準再選択間に可能な限り大きな変位を得ることと、信頼性のある相互相関のための十分な画像の重なり合いを確保することとの間のトレードオフによって決まる。現在の第２の画像１５２が基準画像に完全に重なり合っている場合は、別の選択が望ましい。後者の選択によれば、信号対雑音比を大きくすることができる。所定の基準を満たしていない場合、ブロック５７０はブロック５１０に制御を渡す。
【００７７】
ブロック５８０において、現在の第２の画像を新たな基準画像に指定する。次に、ブロック５８０はブロック５１０に制御を渡す。
【００７８】
図６Ａは、種々の実施形態に記載されるような、３つの画像センサ１１０、１１２、６１０を備えた光ナビゲーションシステム１００を示すブロック図である。図６Ａにおいて、第１の画像センサ１１０及び第２の画像センサ１１２は、Ｘ方向のナビゲーション用に構成されている。これに対し、第２の画像センサ１１２及び第３の画像センサ６１０はＹ方向のナビゲーション用に構成されている。Ｘ方向のナビゲーションは、第１の画像センサ１１０と第２の画像センサ１１２の間の画像の比較により、上記と同様にして実施される。Ｙ方向のナビゲーションは第３の画像センサ６１０と第２の画像センサ１１２の間の画像の比較により、上記と同様にして実施される。図６Ａにおいて、Ｘ方向の移動は横方向の移動１５７−Ｈとして描かれ、Ｙ方向の移動は縦方向の移動１５７−Ｖとして描かれている。
【００７９】
図６Ｂは、種々の実施形態に記載されるような光ナビゲーションシステム１００の４つの画像センサ１１０、１１２、６１０、６１２を備えた光ナビゲーションシステム１００を示すブロック図である。図６Ｂにおいて、第１の画像センサ１１０及び第２の画像センサ１１２は、Ｘ方向のナビゲーション用に構成されている。これに対し、第３の画像センサ６１０及び第４の画像センサ６１２は、Ｙ方向のナビゲーション用に構成されている。Ｘ方向のナビゲーションは、第１の画像センサ１１０と第２の画像センサ１１２の間の画像の比較により、上記と同様にして実施される。Ｙ方向のナビゲーションは、第３の画像センサ６１０と第４の画像センサ６１２の間の画像の比較により、上記と同様にして実施される。図６Ｂにおいて、Ｘ方向の移動は横方向の移動１５７−Ｈとして描かれ、Ｙ方向の移動は縦方向の移動１５７−Ｖとして描かれている。図６Ｂの実施形態では、第４の画像センサ６１２を追加することにより、第３の画像センサ６１０及び第４の画像センサ６１２のナビゲーション移動検出を第１の画像センサ１１０及び第２の画像センサ１１２のナビゲーション移動検出から物理的に分離する機能が得られる。そのような独立した移動は、異なる時刻において発生する場合もあれば、発生しない場合もある。第１の画像センサ１１０及び第２の画像センサ１１２は、例えば、ローラーバーに取り付けられた紙片１３０に対して上下するプリントヘッドの動きをトラッキングすることができる。一方、第３の画像センサ６１０及び第４の画像センサ６１２は、例えば、プリントヘッド自体に取り付けられた紙片１３０を走査するプリントヘッドの動きをトラッキングすることができる。
【００８０】
本明細書に記載する種々の実施形態は、従来技術に比較して多数の利点を有する。特に、光ナビゲーションシステム１００の所与の相対移動方向１５７について、基準再選択が必要になるまでの移動距離を長くすることができる。その距離を長くすることで、光ナビゲーションシステムの計算上の位置の誤差は減少する。
【００８１】
本明細書で詳細に説明した種々の実施形態は、例示のためのものであり、発明を限定するためのものではない。当業者であれば、本明細書に記載した実施形態の形や細部に変更を施し、特許請求の範囲に規定した発明の範囲に含まれる均等実施形態を作成することも可能であるものと考えられる。
【００８２】
本発明の例示的実施態様を以下に列挙する。
１．対象物の表面に光結合させることが可能な画像センサであって、複数の感光素子を含み、第１の方向に配置される感光素子の数は第２の方向に配置される感光素子の数よりも多く、前記第２の方向は前記第１の方向に対して垂直であり、該画像センサは前記表面の領域の連続的画像を撮影することができ、前記領域は前記第１の方向に対して平行な軸に沿って配置される、画像センサと、
撮影された画像を記憶することが可能なデータ記憶装置と、
異なる時刻において撮影された前記画像を比較することにより得られる、前記画像センサと前記対象物との間の前記軸に沿った相対変位の推定値を判定するための第１のデジタル回路を含む、ナビゲーション回路と、
からなる光ナビゲーションシステム。
２．前記第１のデジタル回路は、
前記画像のうちの１つにおいて複数のシフトを実施する第２のデジタル回路、及び、他の画像と複数のシフト画像との間の相互相関を実施する第３のデジタル回路、並びに、
最大の相互相関を有するシフト画像のシフト情報を使用して、前記画像センサと前記対象物との間の前記軸に沿った相対変位の推定値を計算する第４のデジタル回路を含む、１に記載の光ナビゲーションシステム。
３．前記ナビゲーション回路は、前記画像センサと前記対象物との間の前記軸に沿った相対変位の推定値を判定する際にどの画像を使用するかを指定する第５のデジタル回路を更に含む、１に記載の光ナビテーションシステム。
４．前記光ナビゲーションシステムはプリンタに取り付けられる、１に記載の光ナビゲーションシステム。
５．前記画像センサは、前記第１の方向における画像センサの範囲に比べて、前記第２の方向における画像センサの範囲の方が長い、１に記載の光ナビゲーションシステム。
６．対象物の表面に光結合させることが可能な第１の画像センサと、
前記第１の画像センサから第１の方向に或る距離だけ離れた前記表面に光結合させることが可能な第２の画像センサであって、前記第１の画像センサ及び前記第２の画像センサは前記表面の連続した領域の画像を撮影することができ、前記領域は前記第１の方向に対して平行な軸に沿って配置される、第２の画像センサと、
撮影された画像を記憶することが可能なデータ記憶装置と、
前記画像センサと前記対象物との間の前記軸に沿った相対変位の推定値を、前記変位の後に撮影された画像を前記変位の前に撮影された画像と比較することにより判定する第１のデジタル回路を含む、ナビゲーション回路と
からなる光ナビゲーションシステム。
７．前記第１のデジタル回路は、
前記第１の画像のうちの１つにおいて複数のシフトを実施する第２のデジタル回路、及び、前記第１の画像のうちの他の画像と複数のシフト画像との間の相互相関を実施する第３のデジタル回路、並びに、
最大の相互相関を有するシフト画像のシフト情報を使用して、前記第１の画像センサと前記対象物との間の前記軸に沿った相対変位の推定値を計算する第４のデジタル回路を含む、６に記載の光ナビゲーションシステム。
８．前記第１のデジタル回路は、
前記第１の画像のうちの１つにおいて複数のシフトを実施する第２のデジタル回路、及び、前記第２の画像のうちの１つと複数のシフト画像との間の相互相関を実施する第３のデジタル回路、並びに、
最大の相互相関を有するシフト画像のシフト情報を使用して、前記第１の画像センサと前記対象物との間の前記軸に沿った相対変位の推定値を計算する第４のデジタル回路を含む、７に記載の光ナビゲーションシステム。
９．前記第１の画像センサと前記第２の画像センサは同じ基板上に作成される、６に記載の光ナビゲーションシステム。
１０．前記ナビゲーション回路は、前記画像センサと前記対象物との間の前記軸に沿った相対変位の推定値を判定する際にどの画像を使用するかを指定する第５のデジタル回路を更に含む、６に記載の光ナビゲーションシステム。
１１．前記メモリは、ファーストイン・ファーストアウト（ＦＩＦＯ）メモリである、１０に記載の光ナビゲーションシステム。
１２．前記表面に光結合させることが可能な第３の画像センサを更に含み、前記第３の画像センサは、前記第１の画像センサが前記第２の画像センサから離れている方向とは異なる第２の方向に前記第２の画像センサから或る距離だけ離れていて、前記第３の画像センサは前記表面の領域の連続的画像を撮影することができ、前記第３の画像センサによって撮影された画像は前記第２の画像センサによって撮影された第２の画像に関連し、前記第３の画像センサは、該第３の画像センサが撮影した連続的画像を前記データ記憶装置に記憶することができ、前記第３の画像センサ及び前記第２の画像センサは、前記第１の画像センサが前記第２の画像センサから離れている方向とは異なる方向における、前記対象物と前記第３の画像センサ及び前記第２の画像センサとの間の相対移動の前後に、少なくとも一組の画像を撮影することができ、前記ナビゲーション回路は、前記第２の画像センサによって撮影された連続的画像を前記第３の画像センサによって撮影され記憶された少なくとも１つの画像と比較し、前記第３の画像センサ及び前記第２の画像センサによって撮影された、所定値よりも大きな一致度を有する比較画像間の表面オフセット距離を得ることができる、６に記載の光ナビゲーションシステム。
１３．前記対象物に光結合させることが可能な第４の画像センサと、
前記表面に光結合させることが可能な第３の画像センサとを更に含み、該第３の画像センサは、前記第１の画像センサが前記第２の画像センサから離れている方向とは異なる第２の方向に前記第４の画像センサから離れていて、前記第３の画像センサは前記表面の領域の連続的画像を撮影することができ、前記第４の画像センサは前記表面の領域の連続的画像を撮影することができ、前記第３の画像センサによって撮影された画像は前記第４の画像センサによって撮影された画像に関連し、前記第３の画像センサは該第３の画像センサが撮影した連続的画像を前記データ記憶装置に記憶することができ、前記第３の画像センサ及び前記第４の画像センサは、所定の方向以外の方向における前記対象物と前記第３の画像センサ及び前記第４の画像センサとの間の相対移動の前後に少なくとも一組の画像を撮影することができ、前記ナビゲーション回路は、前記第４の画像センサによって撮影された連続的画像を前記第３の画像センサによって撮影され記憶された少なくとも１つの画像と比較し、所定値よりも大きな一致度を有する比較画像間の表面オフセット距離を得ることができる、６に記載の光ナビゲーションシステム。
１４．前記第１の画像センサ及び前記第２の画像センサの組と、前記第３の画像センサ及び前記第４の画像センサの組との間の距離が可変である、１３に記載の光ナビゲーションシステム。
１５．前記光ナビゲーションシステムはプリンタに取り付けられる、６に記載の光ナビゲーションシステム。
１６．対象物の表面に光結合させることが可能な大型画像センサであって、少なくとも２０００マイクロメートル×２０００マイクロメートルの合計活性面積を有するピクセルアレイを備え、前記表面の領域の連続的画像を撮影することができ、データ記憶装置は該第１の大型画像センサによって撮影された連続的画像を記憶することができ、前記大型画像センサは前記対象物と大型画像センサとの間の相対移動の前に少なくとも１つの画像を撮影することができ、該相対移動の後に一組の画像を撮影することができる、大型画像センサと、
データ記憶装置と、
前記大型画像センサによって撮影され記憶された連続的画像を比較し、所定値よりも大きな一致度を有する比較画像間の表面オフセット距離を得ることができる、ナビゲーション回路と
からなる光ナビゲーションシステム。
１７．前記光ナビゲーションシステムはプリンタに取り付けられる、１６に記載の光ナビゲーションシステム。
１８．表面の領域の基準画像を撮影するステップであって、前記画像は画像センサによって撮影され、前記画像センサは複数の感光素子を含み、第１の方向に配置される感光素子の数は第２の方向に配置される感光素子の数よりも多く、前記第２の方向は前記第１の方向に対して垂直であり、前記画像センサは前記表面の領域の連続的画像を撮影することができ、前記領域は前記第１の方向に対して平行な軸に沿って配置される、表面の領域の基準画像を撮影するステップと、
撮影された基準画像をデータ記憶装置に記憶するステップと、
前記画像センサにより新たな画像を撮影するステップと、
前記新たな画像を前記データ記憶装置に記憶するステップと、
前記新たな画像を前記基準画像と比較するステップと、
前記新たな画像を前記基準画像と比較するステップの結果に基づいて、前記基準画像からの移動距離を計算するステップと、
上記ステップを少なくとも一回繰り返すステップと、
からなる方法。
１９．表面の領域の基準となる第１の画像を第１の画像センサにより撮影するステップと、
前記表面の他の領域の第２の画像を第２の画像センサにより撮影するステップと、
前記基準となる第１の画像及び前記第２の画像をデータ記憶装置に記憶するステップと、
前記第１の画像センサにより新たな第１の画像を撮影し、前記第２の画像センサにより新たな第２の画像を撮影するステップと、
撮影された新たな第１の画像及び新たな第２の画像を前記データ記憶装置に記憶するステップと、
前記新たな第１の画像及び前記新たな第２の画像のうちの少なくとも一方を前記基準となる第１の画像と比較するステップと、
前記新たな第１の画像及び新たな第２の画像のうちの少なくとも一方を基準となる第１の画像と比較するステップの結果に基づいて、前記基準画像からの移動距離を計算するステップと、
上記ステップを少なくとも一回繰り返すステップと
からなる方法。
２０．前記基準画像からの移動距離を計算するステップは、
現在の第２の画像と記憶された基準画像が、十分に重なり合っている場合、
前記記憶された準画像及び前記現在の第２の画像に基づいて、前記移動距離を計算し、
基準再選択のための所定の基準を満たしている場合、現在の第２の画像を新たな基準画像に指定し、
十分に重なり合っていない場合、
前記記憶された基準となる第１の画像及び前記現在の第１の画像に基づいて前記移動距離を計算し、
基準再選択のための所定の画像重なり合い基準を満たしている場合、前記現在の第１の画像を新たな基準画像に指定することを更に含む、１９に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】種々の実施形態に記載されるような光ナビゲーションシステムを示すブロック図である。
【図２Ａ】種々の実施形態に記載されるようなナビゲーション表面を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａのナビゲーション表面を示す他の図である。
【図２Ｃ】図２Ａのナビゲーション表面を示す更に他の図である。
【図２Ｄ】図２Ａのナビゲーション表面を示す更に他の図である。
【図３Ａ】種々の実施形態に記載されるような他の光ナビゲーションシステムを示すブロック図である。
【図３Ｂ】種々の実施形態に記載されるような更に他の光ナビゲーションシステムを示すブロック図である。
【図３Ｃ】種々の実施形態に記載されるような画像センサを示すブロック図である。
【図３Ｄ】図３Ａの光ナビゲーションシステムの一部の詳細を示すブロック図である。
【図４】種々の実施形態に記載されるような表面の画像の時間と位置の配置を示すブロック図である。
【図５Ａ】種々の実施形態に記載されるような光ナビゲーションシステムを使用する方法を示すフロー図である。
【図５Ｂ】図５Ａの方法の一部の詳細を示すフロー図である。
【図６Ａ】種々の実施形態に記載されるような３つの画像センサを備えた光ナビゲーションシステムを示すブロック図である。
【図６Ｂ】種々の実施形態に記載されるような４つの画像センサを備えた光ナビゲーションシステムを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８４】
１１０、１１２、６１０、６１２  画像センサ
１３０  対象物
１５０、１５１、１５２  画像
１６０  対象物の表面
１７０  ナビゲーション回路
１８０  データ記憶装置
２１５  感光素子
３６０  画像間オフセット距離
３６５  画像センサ間オフセット距離
３７１  変位推定デジタル回路
３７２  画像シフトデジタル回路
３７３  シフト比較デジタル回路
３７４  変位計算デジタル回路
【図１】
2006260574.tif 000003
【図２Ａ】
2006260574.tif 000004
【図２Ｂ】
2006260574.tif 000005
【図２Ｃ】
2006260574.tif 000006
【図２Ｄ】
2006260574.tif 000007
【図３Ａ】
2006260574.tif 000008
【図３Ｂ】
2006260574.tif 000009
【図３Ｃ】
2006260574.tif 000010
【図３Ｄ】
2006260574.tif 000011
【図４】
2006260574.tif 000012
【図５Ａ】
2006260574.tif 000013
【図５Ｂ】
2006260574.tif 000014
【図６Ａ】
2006260574.tif 000015
【図６Ｂ】
2006260574.tif 000016