(57)【要約】  一実施形態は、スペックルフェージングへの耐性を有するよう構成された光学式位置決め装置に関する。該装置は、少なくともコヒーレント光源(306)及び検出器(302)を含む。該コヒーレント光源(306)は、レーザ光で表面を照明するよう構成される。前記検出器(302)は、照明された前記表面の一連のイメージを取得するよう構成され、該検出器(302)は、Ｎ行(例えば1502,1504)を有し、その各行は複数の感光素子を含む。もう１つの実施形態は、計算及びフィルタリング回路を使用してスペックルへの耐性を有するよう構成された光学式位置決め装置に関する。該計算回路は、強度データから速度データを計算するよう構成される。フィルタリング回路は、前記速度データにおけるスペックルフェージングの影響を低減させるよう構成される。他の実施形態も開示する。【選択図】図１５
2008500663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペックルフェージングへの耐性を有するよう構成された光学式位置決め装置であって、
レーザ光で一表面を照明するためのコヒーレント光源と、
照明された前記表面の連続するデータフレームを取得するよう構成された検出器とを含み、
該検出器がN行からなり、その各行が複数の感光素子を含む、光学式位置決め装置。
【請求項２】
単一行の代わりにN行を用いてパスエラーを0.5％以下に低減させる、請求項１に記載の光学式位置決め装置。
【請求項３】
前記Nが少なくとも3であり、各行における前記複数の感光素子が少なくとも120個である、請求項１に記載の光学式位置決め装置。
【請求項４】
スペックルフェージングへの耐性を有するよう構成された光学式位置決め装置であって、
レーザ光で一表面を照明するためのコヒーレント光源と、
照明された前記表面から連続する強度データフレームを取得するよう構成された検出器と、
前記強度データから速度データを計算するよう構成された計算回路と、
前記速度データにおけるスペックルフェージングの影響を低減させるよう構成されたフィルタリング回路と
を含む、光学式位置決め装置。
【請求項５】
前記フィルタリング回路が、低振幅のライン信号からの速度データを除外する、請求項４に記載の光学式位置決め装置。
【請求項６】
前記フィルタリング回路が、高振幅のライン信号からの速度データに大きな重みを付与する、請求項４に記載の光学式位置決め装置。
【請求項７】
一表面の一連のイメージにおける光学的な特徴の変位を判定することによりデータ入力装置と該表面との間の相対的な運動を検知するための光学式変位センサであって、
第１の軸と平行に配置された複数行の感光素子を含む第１のアレイを有する検出器であって、その各行が複数組の感光素子を含み、その各組が複数（M個）の感光素子を有する、検出器を含み、
一組中の複数の感光素子の各々からの信号が、他の組中の対応する感光素子と電気的に接続されて、M個のインタレースされた感光素子グループからM個の独立したグループ信号が生成される、光学式変位センサ。
【請求項８】
前記複数行の感光素子が、複数の線形のくし形アレイ（LCA）からなる、請求項７に記載の光学式変位センサ。
【請求項９】
前記複数のLCAが、少なくとも２つのLCAを含み、その各々が、各組毎に異なる個数(M)の感光素子を有する、請求項８に記載の光学式変位センサ。
【請求項１０】
前記LCAが、各組毎に同数の感光素子を有する、請求項８に記載の光学式変位センサ。
【請求項１１】
前記LCAの何れも、4に等しい個数(M)の感光素子を有する組を有していない、請求項８に記載の光学式変位センサ。
【請求項１２】
各LCAが、3、5、又は6に等しい個数Mの感光素子を有する組を有している、請求項８に記載の光学式変位センサ。
【請求項１３】
各LCAからの各ライン信号の振幅を他のLCAからのライン信号の振幅と比較するための比較回路と、
より大きな振幅を有するライン信号を選択するための選択回路と
を更に含む、請求項８に記載の光学式変位センサ。
【請求項１４】
複数のLCAの各々からのグループ信号を代数的に組み合わせるための回路を更に含む、請求項８に記載の光学式変位センサ。
【請求項１５】
前記グループ信号を代数的に組み合わせるための前記回路が、各LCAからの各グループ信号に重み付けを行う重み付け回路からなる、請求項１４に記載の光学式変位センサ。
【請求項１６】
前記グループ信号の各々が、同相重み付けファクタ(S1)及び直角位相重み付けファクタ(S2)により重み付けされる、請求項１４に記載の光学式変位センサ。
【請求項１７】
重み付けファクタ(S1),(S2)が次式を用いて計算される、請求項１６に記載の光学式変位センサ。
2008500663.tif 000009
2008500663.tif 000010
ここで、iは、重み付けすべきグループ信号に対応する0〜M-1の数であり、phiは位相である。
【請求項１８】
前記第１の軸とは平行でなく第２の軸と平行に配置された複数行の感光素子を含む第２のアレイを更に含み、その各行が複数組の感光素子を含み、その各組が複数（M個）の感光素子を有しており、前記組内の前記感光素子の各々からの信号が、対応する感光素子と電気的に結合され、インタレースされたM個のグループの感光素子からM個の独立したグループ信号が生成される、請求項８に記載の光学式変位センサ。
【請求項１９】
一表面を横切るデータ入力装置の運動の検知方法であって、
第１の軸と平行に配置された複数行の感光素子の第１のアレイを備えた検出器を有する光学式変位センサを配設し、その各行が複数組の感光素子を含み、その各組が複数（M個）の感光素子を有し、
前記表面の一部から反射された光により生成される強度パターンを前記第１のアレイで受容し、
一組中の各感光素子からの信号を他の組中の対応する感光素子と電気的に接続して、前記第１のアレイ中のインタレースされたM個のグループの感光素子からM個の独立したグループ信号を生成する、
という各ステップを含む、一表面を横切るデータ入力装置の運動の検知方法。
【請求項２０】
前記検出器が、
第１の軸と平行に配置された複数行の感光素子の第１のアレイを備えた検出器を有する光学式変位センサを配設し、その各行が複数組の感光素子を含み、その各組が複数（M個）の感光素子を有し、
前記表面の一部から反射された光により生成される強度パターンを前記第１のアレイで受容し、
一組中の各感光素子からの信号を他の組中の対応する感光素子と電気的に接続して、前記第１のアレイ中のインタレースされたM個のグループの感光素子からM個の独立したグループ信号を生成する、
という各ステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に光学式位置決め装置（ＯＰＤ）及び該装置を用いた運動検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、発明者David A. LeHoty, Charles B. Roxlo, Jahja I. Trisnadi, 及びClinton B. Carlisleによって2004年5月21日に出願された「Optical position sensing device having a multi-row detector array including interlaced groups of photosensitive elements」と題する米国仮出願第60/573,063号の利益を請求するものである。
【０００３】
コンピュータ用マウス又はトラックボールといったポインティングデバイスは、パーソナルコンピュータ及びワークステーションにデータを入力し又はそれらと対話するために利用されている。かかるデバイスは、モニタ上でのカーソルの急速な再配置を可能とし、多くのテキスト、データベース、及びグラフィカルプログラムにおいて有用なものである。ユーザによるカーソルの制御は、例えば、所与の表面上でマウスを移動させてカーソルを所与の方向へ該マウスの移動に比例する距離にわたり移動させることにより行われる。代替的に、静止したデバイス上での手の運動を同目的に使用することが可能である。
【０００４】
コンピュータ用マウスには、光学式のものと機械式のものがある。機械式のマウスは、一般に、回転するボールを使用して動きを検出し、及び該ボールと接触した状態にある一対のシャフトエンコーダを使用してコンピュータがカーソルを移動させるために使用するディジタル信号を生成する。機械式のマウスの１つの問題は、長期にわたる使用後に汚れその他に起因して不正確になり不調になり易いことにある。更に、機械的な構成要素（特にシャフトエンコーダ）の運動及びその結果として生じる摩耗は、そのデバイスの寿命を必然的に制限するものとなる。
【０００５】
上記の機械式マウスに関する問題の１つの解決策が、光学式マウスの開発であった。光学式マウスは、より堅牢で、一層良好な位置決め精度を提供することが可能なものであるため、非常に普及することとなった。
【０００６】
光学式マウスに使用される従来の支配的な技術は、かすり入射（grazing incidence）又はその近傍で表面を照明する発光ダイオード（ＬＥＤ）、その結果として得られるイメージを捕捉する二次元ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）検出器、及び複数の連続するイメージの相関付けを行ってマウスが移動された方向、距離、及び速度を判定するソフトウェアに依存するものである。この技術は、一般に高い精度を提供するものであるが、設計の複雑さ、及び比較的高いイメージ処理要件という問題を有するものである。更に、照明のかすり入射に起因して光学的な効率が低くなる。
【０００７】
別の方法では、フォトダイオード等の光センサ又は検出器の一次元アレイを使用する。その表面の連続するイメージが、イメージング用光学系によって捕捉され、フォトダイオード上で変換され、及び比較されて、マウスの運動が検出される。該フォトダイオードは、運動の検出を容易にすべく複数のグループへと直接配線することが可能である。これにより、フォトダイオードの要件が緩和され、及び迅速なアナログ処理が可能となる。かかるマウスの一例がDandliker等の米国特許第5,907,152号に開示されている。
【０００８】
このDandliker等の米国特許に開示されているマウスは、レーザ等のコヒーレント光源を使用するという点でも標準的な技術とは異なるものである。粗面から散乱されたコヒーレント光源からの光は、スペックルとして知られるランダムな光強度分布を生成する。スペックルベースのパターンの使用は、効率的なレーザベースの光生成や、法線入射による照明下であっても高コントラストイメージを生成するといった、幾つかの利点を有するものである。これは、一層効率的なシステムを実施可能とし、及び電流消費を節約するものとなり、これはバッテリーの寿命を延長させるためにワイヤレス用途で有利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
かかるスペックルベースのデバイスは、従来のＬＥＤベースの光学式マウスと比べて大きく改善されたものであるが、幾つかの理由により完全に満足のいくものではない。特に、レーザスペックルを用いたマウスは、今日の最新式のマウスにおいて一般に要求される精度（一般に0.5%又はその近辺よりも小さいパスエラーを有していることが所望される）を実証していない。
【００１０】
本開示は、従来の光学式マウス及びその他の類似した光学式ポインティングデバイスに関する様々な問題の解決策を議論し提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施形態は、スペックルフェージングへの耐性を有するよう構成された光学式位置決め装置に関するものである。該装置は、少なくともコヒーレント光源及び検出器を含む。該コヒーレント光源は、レーザ光で表面を照明するよう構成される。前記検出器は、照明された前記表面の一連のイメージを取得するよう構成され、該検出器は、Ｎ行を有し、その各行は複数の感光素子を含む。
【００１２】
もう１つの実施形態は、計算及びフィルタリング回路を使用してスペックルへの耐性を有するよう構成された光学式位置決め装置に関するものである。該計算回路は、強度データから速度データを計算するよう構成される。フィルタリング回路は、前記速度データにおけるスペックルフェージングの影響を低減させるよう構成される。
【００１３】
別の実施形態は、一表面の一連のイメージにおける光学的な特徴の変位を判定することによりデータ入力装置と該表面との間の相対的な運動を検知するための光学式変位センサに関するものである。該センサは、第１の軸と平行に配置された複数行の感光素子を含む第１のアレイを有する検出器を含む。各行は複数組の感光素子を含み、その各組は複数（M個）の感光素子を有する。一組中の複数の感光素子の各々からの信号が、他の組中の対応する感光素子と電気的に接続されて、M個のインタレースされた感光素子グループからM個の独立したグループ信号が生成される。
【００１４】
もう１つの実施形態は、一表面を横切るデータ入力装置の運動の検知方法に関するものである。光学式変位センサが配設され、該センサは、第１の軸と平行に配置された複数行の感光素子の第１のアレイを有する検出器を有する。その各行は複数組の感光素子を含み、その各組は複数（M個）の感光素子を有する。該第１のアレイは、前記表面の一部から反射された光により生成される強度パターンを受容する。一組中の各感光素子からの信号が、他の組中の対応する感光素子と電気的に接続されて、前記第１のアレイ中のインタレースされたM個のグループの感光素子からM個の独立したグループ信号が生成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の上述その他の様々な特徴及び利点は、以下の詳細な説明から及び添付図面から一層完全に理解されよう。但し、それら説明及び図面は、特許請求の範囲を特定の実施形態に限定するものと解釈されるべきではなく、例示及び理解のためだけのものである。
従来の光学式位置決め装置（ＯＰＤ）に関する問題
従来のスペックルベースのＯＰＤに関する１つの問題は、隣接するフォトダイオード間のピッチ又は距離（典型的には10〜500μmの範囲）に起因するものである。このピッチよりも小さいサイズを有するイメージング平面内のスペックルは正しく検出されず、これによりＯＰＤの感度及び精度が制限される。このピッチよりも大幅に大きいスペックルは、大幅に小さな信号を生成するものとなる。
【００１６】
もう１つの問題は、スペックル状の表面イメージを生成するためにコヒーレント光源が検出器と正しく整列されなければならないことである。従来の設計では、１つ又は２つ以上のフォトダイオードアレイが反射された照明によって完全に覆われることを確実にするために、イメージ平面の照明される部分は一般に検出器の視野よりも遙かに幅広となる。しかし、照明される領域が大きいと、フォトダイオードが検出することができる反射された照明の出力強度が低下する。このため、従来のスペックルベースのＯＰＤにおける位置合わせ不良を解決し又は回避しようとする試みは、結果的に、フォトダイオードアレイに対して利用可能となる反射された光を損失させることとなり、又は照明の出力に関して一層高い要件が課せられることとなることが多かった。
【００１７】
従来のＯＰＤに関する更に別の問題は、視角、及び／又はイメージング用光学系と視野内の異なるポイントにおける特徴との間の距離の変動に起因する、表面上の特徴又は該表面から発せられる特徴の歪みである。これは、かすり入射の照明を用いるＯＰＤの場合には特に問題となる。
【００１８】
スペックルパターンのイメージ解析から生じる従来のスペックルベースのＯＰＤに関する更なる問題は、統計変動に対する推定機構の感度である。スペックルは、散乱したコヒーレント光の位相ランダム化を介して生成されるため、スペックルは、平均すれば所定のサイズ及び分布を有するが、スペックルは、該平均とは一致しない局所的なパターンを呈する可能性がある。それ故、スペックルのパターンが、運動に依存する信号を通常よりも小さく提供するものである場合等に、該装置は、局所的な曖昧さを免れないものとなり、又はデータを解釈することが困難となる。
【００１９】
スペックルベースのＯＰＤに関する更に別の問題は、スペックルパターンの変化、すなわち、スペックルの「沸騰（boiling）」に関するものである。一般に、一表面からのスペックルパターンは、該表面が移動すると、それと同じ方向に同じ速度で移動する。しかし、多くの光学系では、該表面から発せられる位相面に更なる変化が存在することになる。例えば、光学系がテレセントリックでない場合には、表面からそれに対応する検出器までの経路長が該表面にわたって一様でなく、スペックルパターンは、該表面が移動する際に、幾分かランダムな態様で変化する可能性がある。これにより、表面の動きを検出するために使用される信号が歪み、これは該システムの精度及び感度の低下に通ずるものとなる。
【００２０】
したがって、0.5％又はその近辺よりも小さいパスエラーで運動を検出することが可能な、高度に正確なスペックルベースの光学式位置決め装置、及びその使用方法が必要とされている。該装置は、イメージ処理要件が比較的低く、及び単純であって複雑でない設計を有することが望ましい。更に、該装置は、フォトダイオードアレイに対して利用可能となる反射光の損失が最小限となる、高い光学的な効率を有することが望ましい。使用されるスペックルサイズに関する該装置の感度及び精度を最適化し、及び光学系によってスペックルパターンを正確に維持することが更に望ましい。
本書で開示するＯＰＤの実施形態
本開示は一般に、光学式位置決め装置（ＯＰＤ）のためのセンサに関するものであり、及び一表面から反射されたスペックルとして知られる光のランダムな強度分布パターンの変位に基づいて前記センサと前記表面との間の相対的な運動を検知する方法に関するものである。ＯＰＤは、パーソナルコンピュータにデータを入力するための光学式マウス又はトラックボールを含むが、これらに限定されるものではない。
【００２１】
明細書中の記載「１つの実施形態」又は「一実施形態」は、その実施形態に関して説明する特定の特徴、構造、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味している。本明細書中の様々な場所における「一実施形態では」なる表現は、必ずしも同一の実施形態を全て指すとは限らないものである。
【００２２】
一般に、ＯＰＤ用のセンサは、表面の一部を照明するための光源及び照明用光学系を有する照明手段と、複数の感光素子及びイメージング用光学系を有する検出器と、各感光素子からの信号を組み合わせて該検出器からの出力信号を生成する信号処理又は混合信号用電子回路とを含む。
【００２３】
一実施形態では、前記検出器及び前記混合信号用電子回路は、標準的なＣＭＯＳプロセス及び機器を使用して作製される。好適には、本発明のセンサ及び方法は、構造化された照明及びテレセントリックなスペックルイメージング並びにアナログ電子回路及びディジタル電子回路の組み合わせを用いた単純化された信号処理構成を使用することにより、光学的に効率の良い検出アーキテクチャを提供する。このアーキテクチャは、センサにおける信号処理及び変位推定に専ら費やされる電力の量を削減する。スペックル検出技術を用いると共に本発明に従って適当に構成されたセンサは、最大変位速度、精度、及び％パスエラー率を含む、ＯＰＤに一般に期待される全ての性能基準を満たし又はそれを超えることができるものであることが分かった。
スペックルベースの変位センサの概論
本セクションでは、本出願人が理解し確信しているスペックルベースの変位センサの動作原理について論じる。かかる動作原理は、理解のために有用なものであるが、本開示の実施形態をかかる原理によって不必要に制限する意図はない。
【００２４】
図１Ａを参照すると、図示の所与の波長のレーザ光は、平滑な反射面に対して入射し(102)及び反射する(104)よう示されており、その入射角θは反射角θと等しい。周期λ/2sinθを有する回折パターン106が結果的に生じる。
【００２５】
これに対し、図１Ｂを参照すると、光の波長よりも大きな（すなわち大体＞1μmの）寸法の形態的な不規則性を有するあらゆる全般的な表面が、ほぼランベルト方式で完全な半球へと光114を散乱させる傾向を有するものとなる。レーザ等のコヒーレント光源を使用する場合には、空間的にコヒーレントな散乱光は、有限開口を有する二乗検波器による検出時に複雑な干渉パターン116を生成するものとなる。明るい領域と暗い領域のこの複雑な干渉パターン116がスペックルと呼ばれるものである。スペックルパターン116の厳密な性質及びコントラストは、表面の粗さ、光の波長及びその空間的なコヒーレンスの度合い、並びに光収集用又はイメージング用光学系によって決まる。高度に複雑な場合が多いが、スペックルパターン116は、光学系によりイメージが取得されるあらゆる粗面の部分の明確な特徴であり、このため、スペックルパターンを利用して、レーザ及び光学系・検出器アセンブリに対して表面が横方向に変位した際に、該表面上の位置を識別することが可能である。
【００２６】
スペックルは、図１Ｂに示すように開口数NA=sinθに関して従来規定される光学系の有効口径により設定される空間周波数までの全てのサイズを有することが期待される。Goodmanによれば（J. W. Goodman, J. C. Dainty編の"Laser Speckle and Rerated Phenomena"中の"Statistical Properties of Laser Speckle Patterns"（Applied Physics volume 9, Springer-Verlag(1984)中のトピック）、特に39〜40頁を参照のこと）、大きさの統計的な分布は、スペックル強度の自己相関（auto-correlation）に関して表される。「平均」スペックル直径は次式で定義することができる。
[数３]
a＝λ/sinθ＝λ/NA
スペックル強度の空間周波数スペクトル密度（Wiener-Khintchineの定理によるもの）が該強度の自己相関の単純なフーリエ変換であることに留意するのが興味深い。考え得る最小のスペックル（amin＝λ/2NA）は、主たる寄与が図１Ｂの極端な光線118（すなわち±θにおける光線）からのものであって最も「内側」の光線が破壊的に干渉するという発生する可能性の低い場合によって設定される。それ故、カットオフ空間周波数ｆcoは、ｆco＝1/（λ/2NA）すなわち2NA/λとなる。
【００２７】
開口数は、直交方向の寸法（y）よりも一方向の寸法（すなわちx）に沿ったイメージ内の空間周波数によって異なることに留意されたい。これは、例えば、一方の寸法が他方の寸法よりも長い（例えば、円ではなく楕円の）光学的な開口によって、又はアナモルフィック・レンズによって引き起こされる。かかる場合には、スペックルパターン116もまた異方性を有するものとなり、平均スペックルサイズは該２つの寸法において異なることになる。
【００２８】
レーザスペックルベースの変位センサの１つの利点は、法線に近い入射角で達した照明光で動作することが可能なことである。イメージング用光学系と粗面に対してかすり入射角で達した非コヒーレント光とを用いるセンサを横方向の変位の検知に用いることも可能である。しかし、かすり入射角の照明を使用してイメージ中の表面地形の適当な大きな明暗陰影を生成するため、該システムは本質的に光学的に効率の悪いものとなる。これは、光のかなりの部分が、検出器から鏡面反射的に反射されてしまい、形成されるイメージに何の貢献もしないからである。これとは対照的に、スペックルベースの変位センサは、レーザ光源からの照明光のより多くの部分を効率よく使用することができ、これにより、光学的に効率の良い変位センサの開発が可能となる。
スペックルベースの変位センサの設計の開示
以下の詳細な説明は、アナログ信号組み合わせ回路、適当な量のディジタル信号処理回路、及び低電力光源（例えば850nm面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）等）を有する、ＣＭＯＳフォトダイオードを使用したかかるレーザスペックルベースの変位センサの１つのアーキテクチャを示したものである。以下の詳細な説明では、特定の実施形態の細部について論じるが、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、異なる光源、検出器又は感光素子、及び／又は信号を組み合わせるための異なる回路を利用することが可能である、ということが当業者には理解されよう。
【００２９】
ここで、本発明の一実施形態によるスペックルベースのマウスを図２及び図３を参照して説明することとする。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態によるスペックルベースのシステム200の機能図である。該システム200は、レーザ光源202、照明用光学系204、イメージング用光学系208、少なくとも二組をなす複数のＣＭＯＳフォトダイオードアレイ210、フロントエンド電子回路212、信号処理回路214、及びインタフェイス回路216を含む。フォトダイオードアレイ210は、２つの直交軸ｘ,ｙに沿った変位測定を提供するよう構成することが可能である。各アレイ中の複数グループのフォトダイオードをフロントエンド電子回路212内の受動電子部品を使用して組み合わせて複数のグループ信号を生成することが可能である。該グループ信号を次いで信号処理回路214により代数的に組み合わせて、ｘ方向及びｙ方向におけるＯＰＤの変位の大きさ及び方向に関する情報を提供する（ｘ,ｙ）信号を生成することが可能である。該（ｘ,ｙ）信号をインタフェイス回路218によりｘ,ｙデータ220へと変換し、該データをＯＰＤにより出力することが可能となる。この検出技術を用いたセンサは、「差動くし形アレイ（differential comb arrays）」として知られるインタレースされた複数グループの線形フォトダイオードの複数のアレイを有することが可能である。
【００３１】
図３は、かかるフォトダイオードアレイ302の（１つの軸に沿った）一般的な構成を示しており、この場合、表面304は、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）306等のコヒーレント光源及び照明用光学系308によって照明され、アレイ302中のインタレースされたグループの組み合わせは、スペックルイメージにより生成された明暗信号の空間周波数について周期的なフィルタとして働く。
【００３２】
粗面304からのスペックルは、イメージング用光学系310を用いて検出器平面に対して結像される。好適には、イメージング用光学系310は、最適性能のためのテレセントリックなものとなる。
【００３３】
一実施形態では、くし形アレイによる検出は、ｘ及びｙにおける変位の推定を得るために２つの独立した直交するアレイで行われる。一方のかかるアレイ302の小さな一例が図３に示されている。
【００３４】
検出器中の各アレイは、複数（N個）のフォトダイオードの組からなり、その各組は、MN線形アレイを形成するよう配列された複数（M個）のフォトダイオード（PD）を有する。図３に示す実施形態では、各組は４つのフォトダイオード（4PD）（1,2,3,4と称す）からなる。各組のPD1は、１つのグループを形成するよう電気的に接続され（和が生じるよう配線され）、同様にPD2,PD3,PD4が接続されて、該アレイから出る４つの信号ラインが提供される。それらに対応する電流又は信号がI1,I2,I3,I4である。これらの信号（I1,I2,I3,I4）は、グループ信号と称することが可能である。差動アナログ回路312を使用して同相差動電流信号314（I13）＝I1−I3を生成すること、及び差動アナログ回路316を使用して直角位相差動電流信号318（I24）＝I2−I4を生成することにより、バックグランド抑制（及び信号減衰）が達成される。これらの同相及び直角位相信号は、ライン信号と称することが可能である。I13及びI24の位相を比較することにより、運動方向の検出が可能となる。
【００３５】
図３に示すような4N検出を用いたくし形検出器の１つの問題は、（例えばアレイ102中に数百個以上の検出器又はフォトダイオードを有する）非常に大きなアレイを有していない限り、許容不能なほど大きなエラー率を有する可能性があることである。かかるエラーは、アレイの異なる部分に入射する光強度間の有効な平衡に起因して振動性信号が弱い場合に生じる。振動性信号の大きさは、比較的小さく、例えば、図４のシミュレーションのフレーム65内またはその近傍となる。図４を参照すると、同相（一次）信号及び直角位相信号が示されている。フレーム数は水平軸に沿って示されている。
多行検出器アレイ
この根本的なノイズ源に対する１つの解決策が、複数行のかかる検出器又は感光素子を１つにまとめ又は配列することである。まとめられた２つの行502-1,502-2を有する検出器が図５に概略的に示されている。それらの行から結果的に得られる振動性の同相信号504-1,504-2も示されている。かかる検出器では、一方の行が弱い信号を生成している際に、他方の行からの信号から速度を測定することができる。例えば、フレーム2400の近傍では、同相信号504-1は、比較的小さな振幅を有するが、第２の同相信号504-2は、比較的大きな大きさを有する。以下で示すように、振動の大きさが大きいほど、エラー率は小さくなる。よって、「正しい」行（すなわち、比較的大きな振幅の振動を有する行）を選択して低誤差の推定を行うことができる。
シミュレーション方法
図５の構成の効率を実証するために、正方形のグリッド上にスペックルパターンが生成され、その各正方形内にはランダムかつ別個の強度値が存在する。スペックルサイズすなわちグリッドピッチは20ミクロンに設定された。検出器アレイを表すもう１つのグリッドが、様々な寸法で生成され、一定の速度でスペックルパターンを横切って走査される。各検出器又は感光素子を横切る瞬時強度が、同一グループ中の他の光電流と加算されて信号が確定される。以下のシミュレーションは、一定の水平方向の検出器又は感光素子のピッチを有する「4N」検出器機構を使用する。
エラー率計算
これらのシミュレーションからの例示的な出力が図６に示されている。同図には、4Nくし形検出器からのシミュレートされた同相（一次）信号602-1及び直角位相信号602-2が示されている。これら２つの信号により画定されるベクトルの大きさ（長さ）604及び位相（角度）606も示されている。この例示的なシミュレーションでは、各アレイは、最大速度の5％で動作する84個の検出器又は感光素子を含む。
【００３６】
これらのグラフの水平軸は、フレーム数を示しており、すなわち、この場合には4000の個々の測定値（フレーム）が使用された。下側の２つの曲線は、同相信号602-1（グループ1−グループ3）及び直角位相信号602-2（グループ2−グループ4）である。これら２つの曲線より、（上側の２つの曲線で示すような）信号の長さ604及び角度606を求めることができる。同相信号602-1及び直角位相信号602-2は、スペックルパターンの同じ部位に依存するものであるため、非常に類似していることに留意されたい。
【００３７】
このデータは、速度を計算するために使用することができる。この例では、速度計算に単純なゼロ交差アルゴリズムを使用する。各フレーム毎に、以前の２つのゼロ交差間のフレーム数τが計算される。正-ゼロ交差は、信号が負の値から正の値へと進むような直線の傾きが正になるゼロ交差である。この場合、τは、20ミクロン（μm）だけ進むのに必要となるフレーム数の推定値を表している。フレームレート（単位時間当たりのフレーム数）がfであり検出器ピッチ（１グループの素子の最初から次のグループの素子までの距離）がpである場合について考察する。この場合には、推定される速度（速さ）νは次式の通りである。
[数４]
ν＝f*p/τ
最大速度νmaxは、ナイキスト速度の1/2である。この結果のヒストグラムを図７に示す。
【００３８】
図７を参照すると、該ヒストグラムは、64感光素子検出器（最大速度の81％で動作する4N検出器）についての推定された速度を示している。4.938フレームにおける垂直線701は、データから推定された実際の速度を表している。該ヒストグラム中の異なるポイントマーカは、異なるデータセットの選択に関するものであり、すなわち、第１のマーカ702は、全フレームが含まれる場合の発生回数を示し、第２のマーカ704は、大きさ分布の下側17％内にあるフレームを除外した場合の発生回数を示し、第３のマーカ706は、大きさ分布の下側33％内にあるフレームを除外した場合の発生回数を示し、第４のマーカ708は、大きさ分布の下側50％内にあるフレームを除外した場合の発生回数を示し、第５のマーカ710は、大きさ分布の下側67％内にあるフレームを除外した場合の発生回数を示している。
【００３９】
全データを含む第１のマーカ702の各ポイントは、５フレームにおける強いピークと、両側で急に減少する分布とを示している。「真」と称する4.938フレームにおける垂直線701は、推定された実際の速度である。該ラインの両側（すなわち４フレーム及び５フレーム）には２つの相対的に最強のピークが該データ中に存在する。
【００４０】
シミュレーションの目的上、これら２つの最強のピークの外側に位置するあらゆるポイントをエラーとしてカウントする。換言すれば、「真」からの２つ以上のフレームである推定が「エラー」状態にあると定義される。かかるエラーは後続サイクルで生成されることになるため、これは適当に厳密なエラーの定義である。実際の速度が整数個のフレームに近い値である場合には、「真」から１フレームよりも僅かに多い位置にかなりの割合のエラーが存在することになる。例えば、図７の６フレームにおけるポイントは、4.938フレームの推定された「真」から１フレームより僅かに多い。この適当に厳密な定義によれば、６フレームにおけるそれらポイントは「エラー」であるとみなされることになる。
【００４１】
図８は、エラー率を4N検出器内の素子数の関数として示している。図８を参照すると、先行する研究から予測されるように、検出器の数が増えるとエラー率が低下することが分かる。これらの測定では、エラー率は７つの異なる速度について計算されて平均化されたものである。
ベクトル長さへの依存性
エラーは、弱い信号を有するフレームに集中する。図７のデータはまた、ベクトルの大きさを選択した後のデータのヒストグラムを示している。例えば、第３のマーカ706のポイントは、分布の上側2/3内のベクトル長さを有するフレームのみについての（すなわち、信号の大きさ又は信号のベクトル長さに基づいて下側33％を除外した）速度の推定値である。このため、このデータは、信号が弱くてエラーとなり易いことが予想されるフレームを除外したものである。予想されるように、低振幅信号が除外される場合には、ゼロ交差間のフレーム数の分布が一層狭くなり、このため、計算されるエラー率が大幅に改善される。
【００４２】
低振幅信号を除外することによるエラー率の改善が図９に示されている。図９は、エラー率の信号の大きさに対する依存性を示している。より詳細には、該エラー率は、使用される信号のベクトル長さの最小百分率に対して示されている。図９を参照すると、（データポイント902により表される）ベクトル長さ分布の上側2/3は、（データポイント904により表される）全フレームについての場合の1/3（4.8％対14.1％）のエラー率しか有していないことが分かる。（データポイント906により表される）上側1/3のみを使用すると、エラー率は更に1.2％へと低下する。
【００４３】
このため、より小さい信号の大きさを除外する際のエラー率の改善に基づいて、複数行の検出器の中から行を選択する機構は、最高の信号大きさを有する行を選択することになる。例えば、２つのまとめられた行を使用する図５の場合には、フレーム2400については、第２の行504-2からの信号が選択されることになる。そのポイントにおける大きさが一層大きいからである。一方、フレーム3200については、第１の行504-1からの信号が選択されることになる。そのポイントにおける振幅が一層大きいからである。勿論、この選択機構を３行以上に適用することが可能である。更に、ライン信号の品質の尺度として信号の大きさ（AC強度）を用いる代わりに、他の品質の尺度又は指示子を利用することが可能である。
【００４４】
最高のライン信号品質を有する行からライン信号を選択することは、スペックルフェージングを回避し又はそれに抗するために複数の行からの信号を利用するための１つの機構である。更に、それと同じ又は同様の目的を達成する様々な他の代替的な機構が存在する。
【００４５】
代替的な機構は、例えば、異なる行からのライン信号にその大きさ（又は他の品質の尺度）に従って重み付けし、次いで該重み付けした信号を平均化するものとなる。一実施形態では、重み付けされた信号を単純に平均化するのではなく、重み付けされた一組の信号を再帰的フィルタリング技法を用いたアルゴリズムによって一層最適に処理することが可能である。線形再帰的フィルタリング技法の著名な例が、カルマンフィルタである（R.E. Kalman,"A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems," Trans. ASME, Jounal of Basic Engineering, Volume 82 (Series D), 35-45頁 (1960)を参照のこと）。非線形推定アルゴリズム（くし形検出器構成からの正弦波信号の場合等）のために拡張型カルマンフィルタを利用することが可能である。スペックルベースの光学式マウスに関する信号モデル及び測定モデルの性質は、再帰的なディジタル信号処理アルゴリズムが、スペックルマウスフロントエンド検出器及び電子回路により生成される重み付けされた信号に良く適したものであることを示している。
多行構成のシミュレーション
２行及び３行の検出器を同一の技法を用いてシミュレートした。各行は、スペックルパターンの別個の部分により照明された。エラー率に関する結果を図１０に示す。
【００４６】
図１０は、３行の4N検出器1002を有する運動検出器、２行の4N検出器1004を有する運動検出器、及び１行の4N検出器1006を有する運動検出器に関するエラー率を示している。また、傾向線は、３行データ1012、２行データ1014、及び１行データ1016を示したものである。これらのエラー率は、5000フレームにわたって３つの異なる速度での結果を平均化することにより計算されたものである。該グラフ上の複数のポイントは、異なるシミュレーションを表すものであり、すなわち、１行の測定に４つの異なる行を使用し、２行の測定に２つの行の３つの異なる組み合わせを使用し、及び３行の測定に３つの行の２つの異なる組み合わせを使用した。正当な比較を確実に行うために、オリジナルの４行を組み合わせることにより２行データ及び３行データが作成される。
【００４７】
該シミュレーションは、例えば、単一行の32素子が20％よりも僅かに高いエラー率を有することを示すものとなる。（合計素子数を64にするために）これらの行のうちの２つを組み合わせると、エラー率が約13％へと低下する。これは、単一行の64素子の場合の結果よりも僅かに低い。（合計素子数を96にするために）それら行のうちの３つを組み合わせると、約8％のエラー率が得られ、単一行のエラー率の1/2未満に低下することになる。
【００４８】
行数を増やすことによる利益は、素子数が多くなるほど大きくなる。（合計素子数を384にするために）３行の128素子を組み合わせると、エラー率は10％（単一行の128素子の場合）から1.5％（該行を３つの組み合わせた場合）へと低下し、単一行のエラー率の1/6未満に低下することになる。
パスエラー
このエラー率から以下のようにしてパスエラーを計算することができる。Ｍ個の長さを有するパスを横切るとき、エラーの総数はMEである。ここで、Eは、上記で説明し計算されたエラー率である。表面が移動する際に、余分な個数または欠如した個数としてエラーが生じる。一層長い距離にわたって測定を行う場合、これらのエラーは相殺される傾向にあり、エラーの総数の平方根としてのみ平均正味エラーが増大する。測定された個数は、期待される個数とは一定の量だけ異なり、該量は正又は負となり得るが、平均するとエラーの個数の平方根に等しい絶対値を有する。パスエラーは、次のように定義される。
【００４９】
【数５】
2008500663.tif 000003
【００５０】
M個の長さを有するパスを横切る際に、マウスは平均でME個のエラーを生成し、最終的には（ME）1/2個だけずれが生じることになる。このため、測定された個数が期待される個数よりも多い場合には、測定された個数＝M＋(ME)1/2となり、パスエラーは次式の通りとなる。
【００５１】
【数６】
2008500663.tif 000004
【００５２】
これは、平均パスエラーの大まかな表現に過ぎず、より正確な計算では、標準偏差(E/M)1/2を有するゼロを中心とした分布を有するものとなる。
【００５３】
この公式を上述の結果に適用するために、847dpi(ドット/インチ)の解像度（すなわち、１インチ当たり847フレーム又はサンプル）及び２cm(センチメートル)の移動距離を想定する。この場合、１回の測定につき667フレーム（すなわち２cmの移動で667フレーム）が生じ、よって、M＝667である。３行の128検出器又は感光素子の場合、エラー率Eは、1.5％となり、このため、数６によればパスエラーは0.5％となる。該パスエラーは一層長い距離で顕著に改善するものとなる。
検出器又は感光素子のまとめられた組み合わせを用いた検出
4N検出を用いたくし形検出器のノイズ問題に対するもう１つの解決策は、１つ又は２つ以上の行を含むアレイを有する検出器を提供することである。該行は、複数組のインタレースされたグループ（N）をなす感光素子を有しており、その各組は、複数の連続した感光素子（M）を有している（M≠4）。換言すれば、Mは、3,5,6,7,8,9,10等からなる組からの数である。詳細には、３番目毎、５番目毎、６番目毎、又はM番目毎の検出器又は感光素子を組み合わせて、運動を推定するための別個の信号を生成する。
【００５４】
図１１は、３番目毎1102、４番目毎1104、５番目毎1108、及び６番目毎1110の検出器又は感光素子を組み合わせ、及び同じ検出強度で動作するための、一次信号及び直角位相信号を示している。図１１に示す信号は、インタレースされた複数のグループの感光素子又は検出器を有するアレイからのシミュレートされた信号であり、この場合には、３番目毎、４番目毎、５番目毎、及び６番目毎の検出器又は感光素子からの未加工の検出が組み合わせられることになる。図１１を参照すると、一次信号及び直角位相信号の両方が示されており、水平軸に沿ってフレーム数が与えられている。図１１のグラフから分かるように、１グループの検出器又は感光素子が弱い信号を生成している場合には、別のグループを使用して速度を測定することができる。上述したように、振動の大きさが大きくなるほどエラー率は小さくなる。よって、「正しい」（より大きい）信号を選択して低エラーの推定を行うことができる
上記の例は、最大速度の約72％で動作する120個の検出器又は感光素子を含む。図１１のグラフの水平軸はフレーム数を示している。一次信号又は同相信号と直角位相信号とは非常に類似したものであることに留意されたい。これは、それら信号が、同一のスペックルパターンに依存するものであり、又は同スペックルパターンより生成されるものであるからである。
【００５５】
既述のように、このデータを使用して速度を計算することができる。この場合、単純なゼロ交差アルゴリズムを使用する。各フレームにおいて、以前の２つの正-ゼロ交差間のフレーム数τが計算される。これは、20ミクロン移動するために必要となるフレーム数の推定値を表すものである。フレームレート（単位時間当たりのフレーム数）がfであり検出器ピッチ（１グループの素子の最初から次のグループの素子までの距離）がpである場合について考察する。この場合には、推定される速度νは次式の通りである。
[数４]
ν＝f*p/τ
この速度は、総速度のうち検出器アレイの長手軸に沿った成分である。
【００５６】
速度に依存する信号を生成するために、4N以外の構成で、複数グループの検出器又は感光素子を重み付けして組み合わせる。適当な重み付けファクタの一実施形態が次式により与えられる。
【００５７】
【数１】
2008500663.tif 000005
【００５８】
【数２】
2008500663.tif 000006
【００５９】
ここで、iは、0〜M-1の一組で全ての感光素子にわたるものである。ここで、phiは、全ての重み付けファクタに共通の位相シフトである。
【００６０】
出力信号の同相の重み付けされた和（すなわち同相信号）が次式により与えられる。
【００６１】
【数７】
2008500663.tif 000007
【００６２】
一方、出力信号の直角位相の重み付けされた和（すなわち直角位相信号）は次式により与えられる。
【００６３】
【数８】
2008500663.tif 000008
【００６４】
５素子グループに関し、すなわち5N構成に関し、それらのファクタを図１２に示す。この例では５つの結線された和（1202-1, 1202-2, 1202-3, 1202-4, 1202-5）が形成される。一次信号は、各結線された和にその一次重みを乗算した値の総和であり、この場合、各結線された和についての前記一次重みは、図１２中の列S1により与えられる。同様に、直角位相信号は、各結線された和にその直角位相重みを乗算した値の総和であり、この場合、各結線された和についての前記直角位相重みは、図１２中の列S2により与えられる。
【００６５】
6N構成で結合された感光素子を有するアレイについての重み付けファクタが図１３に示されている。６つの結線された和に対応する一次重みファクタが列S1に与えられ、６つの結線された和に対応する直角位相重みファクタが列S2に与えられている。
【００６６】
4N構成で結合された感光素子を有するアレイについての重み付けファクタが図１４に示されている。４つの結線された和に対応する一次重みファクタが列S1に与えられ、４つの結線された和に対応する直角位相重みファクタが列S2に与えられている。4Nくし形検出器の場合には、重み付けファクタは全て0又は±1となり、図３に示し同図に関して上述した差動増幅器へとシステムを縮小させることができる。
【００６７】
別の態様では、本開示は、２つ又は３つ以上の異なるグループの感光素子を備えた検出器を有するセンサに関するものである。複数グループの素子を有するかかる実施形態は、運動の推定のための複数の独立した信号を生成することを可能にする。
【００６８】
例えば、異なるM個の値を有するくし形検出器（すなわち4N及び6N）が同じセンサ内で組み合わされ、その感光素子の幅が一定に保たれる場合には、別個かつ並列のアレイを用いて、図１５に示すような構成から良好な性能を得ることができる。図１５は、本発明の一実施形態による6N構成1502及び4N構成1504で結合された感光素子を有する２行アレイの構成のブロック図である。この場合には、２つの異なるスペックルパターンが、それぞれ各行により測定される。
【００６９】
代替的に、同一のアレイとスペックルパターンの同一の部位とを使用することが可能である。これは、上述の図１１に例示した場合である。この方法は、フォトダイオードのスペースを節約し、及び各フォトダイオードに付随する漏れ電流を低減させるという利点を有する。該方法はまた、シリコン上の小領域をスペックルパターンで照明する必要があるため、光子を節約するものとなる。
【００７０】
複数のMの値を用いて個々のフォトダイオード素子を結線する１つの回路の実施形態を図１６に示す。図１６は、本発明の一実施形態による概略図であり、この場合には、電流ミラーを使用して、同じ素子出力を再利用する態様で4N、5N、及び6Nの重みの組を実施する。図１６の回路1600は、運動の推定のための、異なるM構成に関する複数の独立した信号を生成する。この例では、各検出器又は感光素子1602の出力電流が電流ミラー1604を使用して複製される。次いで、これらの出力が共に結合され、異なるM構成に従って配列された結線構造1606を使用して電流が加算される。これら結線構造1606は、複数のMの値についてM番目の出力電流を共に加えるものである。次いで重みの大きさが電流低減素子1608によって乗算される。同相出力及び直角位相出力の各々毎に、更なる結線構造1610が、正の重みについて電流を加算し、負の重みについて電流を別個に加算する。最後に、同相出力及び直角位相出力の各々毎に、差動回路1612が、正及び負の重みについて別個の電流を受容し、出力信号を生成する。
【００７１】
図１６に示す特定の実施形態では、M＝4,5,6についてそれぞれ同相出力及び直角位相出力が生成される。別の実施形態では、他のMの値について同相出力及び直角位相出力を生成することが可能である。また、図１６の特定の実施形態の場合の３つのMの値だけでなく、より多数の（又は少数の）Mの値について同相出力及び直角位相出力を生成することが可能である。
【００７２】
代替的な回路の実施形態では、各検出器又は感光素子が、異なる利得を有する複数の電流ミラーを提供することが可能であり、これにより、同一の検出器又は感光素子が、異なる検出器周期（Mの値）についての異なる独立した同相和及び直角位相和に寄与することが可能となる。
【００７３】
もう１つの代替的な回路の実施形態では、アナログディジタル変換（ADC）回路を使用して検出器の値を別個にサンプリングし又は多重化し及び連続してサンプリングし、次いで該ディジタル化した値を処理して個々の和を求めることが可能である。更に別の回路の実施形態では、検出器出力のアナログ和を、時分割多重化又は同時多発性ADC回路により処理することが可能である。仕事を達成することができる多数の回路の実施形態が存在し、この場合、異なる実施形態は、回路の複雑さ、電力消費、及び／又は雑音指数といった因子をトレードオフするものとなる。
【００７４】
図５及び図１５に示す実施形態は、複数行の一次元アレイを示している。それらの行は、その短軸に沿って互いの上部で接続される。代替的には、図１７に示すように長軸に沿って接続された２行を有することが有用である。
【００７５】
図１７では、単一の一次元アレイが２つの部分、すなわち左側1702及び右側1704へと分割されている。各側は、同一のMの値を有するくし構成で構成することが可能である。図１７の特定の実施形態では、M＝5である。他の実施形態は他のMの値を使用することが可能である。左側1702は一組の信号1706を生成し、右側1704は第２組の信号1708を生成する。これらの２組の信号を随意選択的に組み合わせて第３組の信号1710にすることが可能である。このため、信号大きさその他の上述の機構に基づいて選択すべき３組の信号が存在する。この構成は、該組み合わされた一組の信号1710が、優れた雑音特性を有する効果的に長いアレイの恩恵を受ける、という利点を有するものとなる。
【００７６】
上述の詳細な実施形態は、単一の軸に沿って（すなわち一次元アレイに）配向された検出器又は感光素子を示しているが、複数行を有することも可能である。別の実施形態では、例えば図１８に示すように、検出器又は感光素子が二次元に配列される。
【００７７】
図１８では、9素子の組（3×3行列）を配列してなる例示的な21×9素子の二次元（2D）アレイである。一組中の所与の位置における要素（同じ色を有するものとして示す）は、共通の結線により共にグループ化される。この構成では、ｘ及びｙの両方における運動情報を同じ組の検出器又は感光素子により集めることができる。図１８の例示的な2Dアレイでは、各組が3×3行列であるが、他の実施形態では他の大きさを有することが可能である。一組は、垂直方向の次元(ｙ)1804とは異なる個数の素子を水平方向の次元(ｘ)1802に有することが可能である。更に、図１８に示す感光素子は、同一サイズの矩形であるが、代替的な実施形態では、異なるサイズ及び／又は矩形以外の形状の感光素子を使用することが可能である。
【００７８】
本発明の特定の実施形態及び実例に関する上記説明は、例示及び説明を目的として提示したものであり、上記実例のうちの特定のものにより本発明を説明し図示したが、それらに限定されるものと解釈されるべきではない。それらは、本発明を網羅することを意図したものではなく、また本開示の厳密な形態に本発明を制限することを意図したものではなく、上記の教示に鑑み、本発明の範囲内で多くの修正、改善、及び変更を実施することが可能である。本発明の範囲は、本書で開示した包括的な範囲、特許請求の範囲、及びその等価物を包含するものである、ということが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１Ａ】平滑面から反射された光の回折パターンを示している。
【図１Ｂ】粗面から反射された光の干渉パターン中のスペックルを示している。
【図２】本開示の一実施形態によるスペックルベースのＯＰＤの機能ブロック図である。
【図３】本開示の一実施形態によるインタレースされた複数グループの感光素子を有するアレイのブロック図である。
【図４】本開示の一実施形態による図３のアレイからのシミュレート信号のグラフである。
【図５】本開示の一実施形態による複数行のインタレースされた複数グループの感光素子を有するアレイの構成のブロック図と結果的に得られる同相信号である。
【図６】インタレースされた複数グループの感光素子を有するアレイからのシミュレート信号のグラフであり、この場合には本開示の一実施形態に従って４番目毎の感光素子からの信号が電気的に結合される。
【図７】本開示の一実施形態による、4N構成で結合され最大速度の81％で動作する64個の感光素子を有する検出器に関する推定された速度のヒストグラムである。
【図８】本開示の一実施形態による4N構成で結合された感光素子を有する検出器に関し、エラー率を素子の個数の関数として示したグラフである。
【図９】本開示の一実施形態による信号の大きさに対するエラー率の依存性を示すグラフである。
【図１０】本開示の一実施形態による4N構成で結合された複数行の感光素子を有する検出器に関し、エラー率を素子数の関数として示すグラフである。
【図１１】本開示の一実施形態による様々な構成で結合されたインタレースされた複数グループの感光素子を有するアレイからのシミュレート信号を示すグラフである。
【図１２】本開示の一実施形態による5N構成で結合された感光素子を有するアレイの構成のブロック図と一次重み付けファクタ及び直交重み付けファクタである。
【図１３】本開示の一実施形態による6N構成で結合された感光素子を有するアレイの構成のブロック図と一次重み付けファクタ及び直交重み付けファクタである。
【図１４】本開示の一実施形態による4N構成で結合された感光素子を有するアレイの構成のブロック図と一次重み付けファクタ及び直交重み付けファクタである。
【図１５】本開示の一実施形態による6N構成及び4N構成で結合された感光素子を有する多行アレイの構成のブロック図である。
【図１６】同じ要素の出力を再使用して運動の推定のための複数の独立した信号を生成する態様で4N/5N/6N重みの組を実施するために電流ミラーを利用した回路の本開示の一実施形態の概略図である。
【図１７】本開示の一実施形態による、互いに上下ではなく両端で接続される２つの行を有する多行アレイの構成を示している。
【図１８】本開示の一実施形態による二次元アレイ内の感光素子の構成を示している。
【図１Ａ】
2008500663.tif 000011
【図１Ｂ】
2008500663.tif 000012
【図２】
2008500663.tif 000013
【図３】
2008500663.tif 000014
【図４】
2008500663.tif 000015
【図５】
2008500663.tif 000016
【図６】
2008500663.tif 000017
【図７】
2008500663.tif 000018
【図８】
2008500663.tif 000019
【図９】
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【図１０】
2008500663.tif 000021
【図１１】
2008500663.tif 000022
【図１２】
2008500663.tif 000023
【図１３】
2008500663.tif 000024
【図１４】
2008500663.tif 000025
【図１５】
2008500663.tif 000026
【図１６】
2008500663.tif 000027
【図１７】
2008500663.tif 000028
【図１８】
2008500663.tif 000029
【国際調査報告】
2008500663.tif 000030