(57)【要約】【課題】低消費電力化された、光学式ポインティング装置を提供する。【解決手段】表示画面を有する電子デバイスの画面ポインタ位置を制御するための装置１０は、撮像面６を照明するための光源２を含み、これにより反射画像を生成する。光学式モーションセンサ１６が第１のフレームレートにおいてその反射画像からディジタル画像を生成する。モーションセンサは、このディジタル画像に基づいて移動データ１６１を生成するように構成されている。移動データは、撮像面とポインティング装置との間の相対的な動きを表す。モーションセンサは、撮像面とポインティング装置との間の現在の相対的な速度に基づいて、第１のフレームレートから複数ある他のフレームレートの１つへと変更するように構成されている。【選択図】図２
2004213674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画面を持つ電子デバイス用の画面ポインタ位置を制御するための装置であって、
反射画像を生成するために撮像面を照明するための光源と、
第１のフレームレートにおいて前記反射画像からディジタル画像を生成するための光学式モーションセンサと、
を備え、前記モーションセンサは前記ディジタル画像に基づいて移動データを生成するように構成され、前記移動データは、前記撮像面と前記装置との間の相対的な動きを表し、前記モーションセンサは、前記撮像面と前記装置との間の現在の相対的な速度に基づいて前記第１のフレームレートを複数の他のフレームレートのうちの１つへと変更するように構成されている装置。
【請求項２】
前記光学式モーションセンサが、前記第１のフレームレートに対応する点滅速度で前記光源を点灯及び消灯するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記光学式モーションセンサが、前記ディジタル画像に基づいて現在の速度を計算するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記光学式モーションセンサが、前記現在の速度が増加するに従って前記フレームレートを増大し、現在の速度が減少するに従って前記フレームレートを減少させるように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記光学式モーションセンサが、前記反射画像から複数のディジタル画像対を、各画像対の生成間に遅延時間を設けつつ生成するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記光学式モーションセンサが、前記現在の速度が相対的に速い場合に前記複数のディジタル画像対を生成するように構成されている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記光学式モーションセンサが、前記各画像対中の２つのディジタル画像を相関させることにより実際の移動データを生成するように構成されている、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記光学式モーションセンサが、前記遅延時間中に外挿移動データを生成するように構成されている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記装置が、低出力モード及び全出力モードを含み、一定期間の無移動状態となった後に自動的に低出力モードに入るように構成されており、前記モーションセンサが、前記低出力モードにおいては前記全出力モードよりも少ない数の画素のディジタル画像を生成するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
画面ポインタの位置を制御するための移動データを生成するための光学式ポインティング装置であって、低出力モード及び全出力モードを含み、
反射画像を生成するために撮像面を照明するための光源と、
前記反射画像に基づいて画像データを生成するための光検出器アレイと、
第１の取り込みレートにおいて前記画像データを取り込み、前記取り込んだ画像データに基づいてディジタル画像を生成し、前記ディジタル画像に基づいて移動データを生成するためのコントローラと、
を備え、前記移動データは前記撮像面と前記光学式ポインティング装置との間の相対的な動きを表し、前記コントローラにより、一定時間の無移動状態の後に前記装置が前記低出力モードへと入るようになっており、前記低出力モードにおいては、前記コントローラは前記全出力モードよりも少ない数の画素でディジタル画像を生成するように構成されている装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にディスプレイ画面上のポインタを制御するための装置に関するものであり、より具体的には、速度に基づくフレームレートで画面ポインタを制御するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ及びディスプレイと共に使用する手動操作のポインティング装置は、ほぼどこでも使用されるようになっている。ポインティング装置には様々なタイプのものがあるが、その１つがマウスパッドと共に使用する従来型（機械式）マウスである。機械式マウスは通常、ゴムで表面を覆ったスチール製のボールを含み、これがマウスの移動に伴ってマウスパッド上で回転する。マウス内部にはローラ、又は車輪があり、これらがボールの赤道部分に接触し、ボールの回転がマウスの動きの直交成分を表す電気信号へと変換される。これらの電気信号はコンピュータへと送られ、ここでソフトウエアが信号に応答することにより、ポインタ（カーソル）の表示位置がマウスの移動に基づいてΔＸ及びΔＹ分変化する。
【０００３】
従来の機械式マウス等、機械式のポインティング装置に加え、光学式ポインティング装置も開発されている。光学式ポインティング装置の一形態においては、ボールのような可動の機械式要素を使用するかわりに、指又は机上等の撮像面と光学式ポインティング装置中の光検出器との間の相対的な動きが光学的に検出され、これが移動情報へと変換される。電池式の光学マウスとしては、アジレント社のＡＤＮＳ−２０２０及びＡＤＮＳ−２０３０光学イメージセンサを基盤としたものがあり、現在入手可能である。他の光学マウスとしては、アジレント社のＡＤＮＳ−２００１及びＡＤＮＳ−２０５１や他の光学イメージセンサを基盤としたものが入手可能である。
【０００４】
光学式ポインティング装置の消費電力を抑えることは、ポータブルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ディジタルカメラ、携帯用ゲーム機、ポケットベル、携帯用ミュージックプレイヤー（例えばＭＰ３プレイヤー）及び光学式ポインティング装置を使った他の同様の装置等を含む携帯用電子デバイスにとっては重要である。消費電力を抑えることは、無線光学マウスのような無線光学式ポインティング装置においても重要である。
【０００５】
光学式ポインティング装置における電力消耗の主な要因の１つは、これらの装置に一般に使用されている光源である。光学マウスの場合、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源がマウスの下にある面を照明する。一般にＬＥＤは、マウスが動かされている間に光学式モーションセンサのフレームレートに基づく一定の周期で点灯する。光源による電力消耗を低減するために、幾つかの技術が開発されている。例えば、光学式ポインティング装置用の光学モーションセンサの一部には、低出力モード、即ち「スリープ」モードがあり、一定時間中に動きが検出されなかった場合にこのモードに切り替わるようになっている。低出力モードに入ると、光学式ポインティング装置の光源が切られることにより、或いは全出力モード時よりも低い頻度で点灯することにより、電力消費を低くすることができる。通常、低出力モードにおいては、センサはどの程度の動きが生じたかを測定することはないが、動きが生じたかどうかについては判定する。動きが検出されると、センサは動きの追跡に適正なより高いフレームレートの全出力モードに戻る。
【０００６】
一部の光学式モーションセンサの低出力モードにおいては、画像は撮像されるものの、全出力モードでの撮像におけるレートよりも著しく低いレートでこれが行われる。一部の光学式モーションセンサは、１秒あたりのフレーム周期が１５００以上である。画像は１フレーム周期中に取得される場合もされない場合もある。例えば、全出力モードにおいては各フレーム周期中に１画像が取り込まれ、１秒あたりに１５００の画像が得られる。低出力モードにおいては、１０又は１２フレーム周期につき１つだけ画像が取得されて１秒あたりに１２５〜１５０の画像が得られる、或いは７５０〜１５００フレーム周期につき１つだけ画像が取得されて１秒あたりに１〜２つの画像が得られる。
【０００７】
一部の光学式モーションセンサの全出力モードにおいては、光源は全フレーム周期にわたって点灯しており、フレーム周期中及びフレーム周期間を通じて切られることはない。一部の光学式モーションセンサの低出力モードにおいては、撮像が実施されるフレーム周期中のみに光源が点灯する。更なる電力節約のために、フレーム周期中の積分段階に限って光源を点灯するために、光源駆動信号のパルス幅を調節する光学式モーションセンサも開発されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一部の光学マウスの全出力モードにおいては、１秒あたりに１５００以上の画像が取得されるが、これによりマウスは高速の動き（例えば０．５ｍ／秒）を追跡することができる。これらのマウスの全出力モードにおけるフレームレート（例えば１５００フレーム／秒）は、マウスの移動速度とは無関係に一定である。しかしながら、マウスの動きの多くは高速とは言えず、より遅い動きはより低いフレームレートで正確に追跡することができるものである。これらのより遅い動きを高いフレームレートで追跡することにより、余剰の電力が消費されていることになっているのである。
【０００９】
一部の光学マウスの低出力モードにおいては、１秒あたりに取得される画像数は全出力モードよりも少ないものではあるが、通常、これらの装置の光学式モーションセンサは、全出力モード時に実施されるものと基本的に同じアナログ・ディジタル変換及びディジタル信号処理機能を全画像フレームに実施している。動きが生じたかどうかを判定するためのこれら全フレームに実施されるディジタル化及び処理に消費される電力量は相対的に大きいものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、表示画面を持った電子デバイスの画面ポインタ位置を制御するための装置を提供するものである。装置は、撮像面を照明するための光源を含み、これにより反射画像を生成する。光学式モーションセンサが第１のフレームレートにおいてその反射画像からディジタル画像を生成する。モーションセンサは、このディジタル画像に基づいて移動データを生成するように構成されている。移動データは、撮像面と装置との間の相対的な動きを表すものである。モーションセンサは、撮像面と装置との間の現在の相対的な速度に基づいて、第１のフレームレートから複数ある他のフレームレートの１つへと変更するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の実施例の詳細な説明においては、添付図を参照するが、これらはその一部を構成し、本発明を実施することが可能な特定の実施例を説明するものである。本発明の範囲から離れることなく他の実施例を使用することも可能であり、また、構造的或いは論理的変更を施すことも可能であることは言うまでも無い。従って以下の詳細説明は限定的な意味を持つものではなく、本発明の範囲は請求項により定められるものである。
【００１２】
図１は本発明の一実施例に基づく光学マウス１０の上面図である。マウス１０はプラスチックケース１２、左マウスボタン（ＬＢ）１４Ａ、右マウスボタン（ＲＢ）１４Ｂ及び光学式モーションセンサチップ１６を含んでいる。センサチップ１６はプラスチックケース１２により覆われているため、図１においては点線で示した。
【００１３】
図２は本発明の一実施例に基づく光学マウス１０の主要要素を説明するブロック図である。光学マウス１０は光源２、レンズ４及び８、光学式モーションセンサ１６を含んでいる。光学式モーションセンサ１６は光検出器アレイ１４８、電子シャッタ１５０、複数の検出キャパシタ１５４Ａ〜１５４Ｃ（集合的に検出キャパシタ１５４と呼ぶ）、マルチプレクサ１５６、増幅器１５７、アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器１５８、相関器１６０、システムコントローラ１６２、シャッタコントローラ１６４及び光コントローラ１６６を含む。
【００１４】
基本的に光学式モーションセンサ１６の処理は、マルチプレクサ１５６、Ａ／Ｄ変換器１５８、相関器１６０、シャッタコントローラ１６４及び光コントローラ１６６に結合するシステムコントローラ１６２により制御されている。一実施例に基づく処理においては、光源２が光を放出し、これがレンズ４により机上又は他の好適な撮像面である面６へと向けられ、反射画像が生成される。一実施例においては、光源２は１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでいる。光源２は光コントローラ１６６からの信号により制御される。面６からの反射光は、レンズ８により光検出器アレイ１４８上へと向けられる。光検出器アレイ１４８中の各光検出器は、それに入射した光の強さに基づいて大きさの異なる信号を提供する。
【００１５】
電子シャッタ１５０は、シャッタコントローラ１６４からのシャッタ信号３０８により制御される。電子シャッタ１５０が開いている場合、電荷が検出キャパシタ１５４に蓄積され、アレイ１４８中の光検出器上に入射する光の強度に関する電圧が作られる。電子シャッタ１５０が閉じている場合、電荷は更に蓄積しない、もしくは検出キャパシタ１５４から失われる。マルチプレクサ１５６は各検出キャパシタ１５４を増幅器１５７及びＡ／Ｄ変換器１５８へと繋ぎ、各検出キャパシタ１５４からの電圧は増幅され、ディジタル値へと変換される。その後検出キャパシタ１５４は電子シャッタ１５０を通じて放電されることにより、この帯電処理を繰り返すことが可能となる。
【００１６】
検出キャパシタ１５４からの電圧レベルに基づき、Ａ／Ｄ変換器１５８は電圧レベルを表す好適な分解能（例えば１〜８ビット）のディジタル値を生成する。ディジタル値は、光学マウス１０の下にある机上部分又は他の撮像面部分を表すディジタル画像又はディジタル表現である。これらのディジタル値はフレームとして相関器１６０中に記憶される。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換器１５８はディジタル画像を相関器１６０に供給することに加え、ディジタル画像データをシャッタコントローラ１６４へも出力する。シャッタコントローラ１６４は連続する画像が同様の露出となるように助け、そしてディジタル値が１つの値に飽和してしまうことがないように作動する。シャッタコントローラ１６４はディジタル画像データの値を確認し、最低値、或いは最高値が過多になっていないかどうかを判定する。最低値が過多となっていた場合、コントローラ１６４は電子シャッタ１５０の電荷蓄積時間を長くする。最高値が過多となっていた場合は、コントローラ１６４は電子シャッタ１５０の電荷蓄積時間を短くする。
【００１８】
光検出器アレイ１４８の全体寸法は、幾つかの特徴を持つ画像を受けるに十分な大きさであることが望ましい。このような空間的特徴の画像は、光学マウス１０が表面上を移動するに従って変換された画素情報パターンを生成する。光学マウス１０を面上に置き、どの程度の速度で追跡可能な状態で移動させることができるかについては、アレイ１４８中の光検出器の数と、これらの内容が取得及びディジタル化されるフレームレートとが協調して影響を与える。追跡は、相関器１６０が新たに取得したサンプルフレームを先に取得した基準フレームと比較して動きの方向及び量を確認することにより実施される。
【００１９】
一実施例においては、相関器１６０により１つのフレームの全内容が、１画素オフセット試行シフト（１画素横、１画素横で１画素下、１画素下、１画素上、１画素上で１画素横、他方向に１画素横等）により許される８方向の各々へと連続的に１画素分にわたってシフトされる。これは合計８回の試行となる。更に、動きが無い場合も考えられるため、９番目の試行となる「ヌルシフト」も用いられる。各試行シフトの後、互いに重なり合うフレームの部分が相関器１６０により画素毎に差し引かれて行き、結果の差が望ましくは二乗された後に加算されることにより、重なり合う領域における類似性（相関度）の測定値が形成される。他の実施例においては、より大きい試行シフト（２画素横で１画素下等）を使用することもできる。最も差の小さい（相関度が最も大きい）試行シフトが２つのフレーム間の動きを表すものとして認識される。即ち、妥当な粒度の移動情報（ΔＸ及びΔＹ）１６１を好適な情報交換速度で提供するためにスケーリング及び／又は蓄積することができる生の移動情報が得られ、これがホスト装置へと出力されるのである。
【００２０】
図３は、本発明の一実施例に基づくフレーム周期３００の段階を説明するタイミング図である。フレーム周期とは、１フレームの画像データを取得し、そして移動情報を判定するために画像データを分析するために用意された時間のことである。画像データは、フレーム周期毎に取得される必要はない。例えば、一実施例においては光学マウス１０が低出力モード中である場合は１０又は１２フレーム周期に１度だけ画像情報が取り込まれるようにすることができる。一実施例によれば、低出力モードにおいては以下に詳細を説明するように、センサアレイ１４８中の１画素が、動きの検出に使用される。本発明の一形態においては、光学マウス１０が全出力モードにある場合、下記に更なる詳細を説明するように現在のマウス１０の速度に基づいた可変レートで画像が取得される。
【００２１】
フレーム周期３００には３つの段階が含まれる。これらは積分段階３０２、アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換段階３０４、そして画像処理段階３０６である。積分段階３０２においては、光検出器アレイ１４８により光が「収集」され、検出キャパシタ１５４に電荷が蓄積される。Ａ／Ｄ変換段階３０４においては、検出キャパシタ１５４から収集された電荷がＡ／Ｄ変換器１５８によりディジタルデータへと変換される。画像処理段階３０６においては、上述したように相関器１６０がディジタル画像データを処理して増分ΔＸ、ΔＹ移動信号１６１を生成する。
【００２２】
一実施例においては、光源２はシャッタコントローラ１６４からのシャッタ信号３０８により制御される。シャッタ信号３０８は図３のフレーム周期３００の下に示した。シャッタ信号３０８がハイ（高）になると、ハイ信号は光コントローラ１６６に光源２を点灯させる。ハイのシャッタ信号３０８は更に電子シャッタ１５０を開くように作用し、これにより検出キャパシタ１５４に電荷の蓄積が可能となる。シャッタ信号３０８がロー（低）状態になると、ロー信号は光コントローラ１６６に光源２を切らせ、電子シャッタ１５０が閉じることになる。
【００２３】
一実施例においては、ΔＸ、ΔＹの移動情報１６１に加え、相関器１６０は速度データ１６３をも計算し、これをシステムコントローラ１６２へと出力する。速度データ１６３は光学マウス１０の撮像面６に相対する動きの速度を表すものである。本発明の一形態においては、速度データ１６３は算出された画像フレーム間の移動量と、それらの画像フレームが取り込まれた時間差に基づき相関器１６０により判定される。本発明の一形態においては、全出力モード中、システムコントローラ１６２は速度データ１６３に基づいて画像が取り込まれる速度（そしてこれに対応して光源２を点滅させる速度）を変化させる。一実施例においては、ゆっくりとしたユーザーの動きは低フレームレートを生じ、これにより電池又は他の電源（図示せず）における消費電力が低下することになる。供給電流がフレームレートの確固たる関数であるため、そしてコンピュータゲーム等でマウスを集中的に使用する場合であっても急速なマウスの動きが生じることは少ないため、本発明の一実施例において実施されているように、速度によってフレームレートを調整することにより電力消費を従来の光学式モーションセンサの半分以下とすることができるのである。
【００２４】
速度対フレームレートの関係を選択する場合、光学マウス１０の加速能力を考慮することが重要である。光学マウスは特定レベルまでの不意の速度上昇（加速）があっても追跡を続行する能力を持っているべきである。加速能力は、概ねフレームレートの二乗に比例しているため、本発明の一形態においてはフレームレートの下限が使用されている。一実施例においては、加速データも相関器１６０によりシステムコントローラ１６２へと出力されるようになっており、システムコントローラ１６２がマウス１０の速度及び加速に基づいてフレームレートを調節するようになっている。
【００２５】
図４は、マウス１０のΔＸ、ΔＹ移動情報を速度に基づく可変フレームレートを使って生成する、本発明の一実施例に基づく方法４００を説明するフローチャートである。ステップ４０２においては、モーションセンサ１６は開始時のフレームレート（例えば１０ミリ秒毎に１画像）で画像を取り込む。ステップ４０４においては、相関器１６０は取り込んだ画像の相関度に基づいてΔＸ、ΔＹ移動情報を生成する。ステップ４０６においては、相関器１６０は移動情報１６１をホスト装置（図示せず）へと出力する。ステップ４０８においては、相関器１６０は取り込んだ画像に基づいて現在のマウス１０の速度を計算し、対応する速度データ１６３をシステムコントローラ１６２へと出力する。
【００２６】
ステップ４１０においては、システムコントローラ１６２は速度データ１６３に基づいて現在のマウス１０の速度が閾値を越えているかどうかを判定する。一実施例においては、閾値はマウス１０が追跡し得る上限付近の速度である。現在の速度が閾値を超えていない場合、方法はステップ４１２へと移行する。ステップ４１２においては、現在のフレームレートが現在のマウス１０の速度に適切であるかどうかをシステムコントローラ１６２が判定する。ステップ４１２において、現在のフレームレートが適切であると判定された場合、方法はステップ４０２へと戻る。
【００２７】
ステップ４１２において、現在のフレームレートが不適切であると判定された場合、ステップ４１４においてフレームレートが調節され、方法はステップ４０２へと戻る。一実施例においては、光学マウス１０が比較的ゆっくりと動かされていることを速度データ１６３が示している場合、システムコントローラ１６２は画像の取得を相対的に遅いレート（例えば１０ミリ秒毎）で取得することになる。マウス１０の移動速度が増大していることを速度データ１６３が示していた場合、システムコントローラ１６２は中間画像が取り込まれることになるように作動し、相関性が保証されるように（例えば、連続して取り込まれる画像中に共通の要素が確実に現れることになるように）取り込まれる画像の間隔が充分短いものとなる。一実施例においては、フレームレートはステップ４１４においてコントローラ１６２により調節され、これにより一番最近に観測された速度における画像フレーム間の移動が約２画素分となるようになっている。例えば、６０μｍの画素サイズと仮定した場合、１秒あたり０．５インチ（約１２．７ｍｍ）のゆっくりとした動きでは、フレームレートは約１００フレーム／秒となる。
【００２８】
ステップ４１０において現在の速度が閾値よりも速いと判定された場合、方法はステップ４１６へと進む。ステップ４１６では、モーションセンサ１６が一対の画像を取得する。一実施例においては、この一対の画像は時間的に相対的に近い時点（例えば０．５ミリ秒の離間）で取得されたものである。ステップ４１８においては、相関器１６０はΔＸ、ΔＹ移動情報１６１を、取り込んだ一対の画像の相関に基づいて生成する。ステップ４２０においては、相関器１６０は移動情報１６１をホスト装置へと出力する。ステップ４２２においては、相関器１６０は現在のマウス１０の速度を、取り込んだ一対の画像に基づいて計算し、対応する速度データ１６３をシステムコントローラ１６２へと出力する。
【００２９】
ステップ４２４においては、システムコントローラ１６２が現在のマウス１０の速度が閾値を超えているかどうかを判定する。一実施例においては、ステップ４２４において使用される閾値はステップ４１０で使用される閾値と同じである。現在の速度がこの閾値を超えていない場合、方法はステップ４１２へと戻る。
【００３０】
ステップ４２４において、現在の速度が閾値を超えていた場合、方法はステップ４２６へと移行する。ステップ４２６においては、システムコントローラ１６２が先に判定した移動情報１６１と速度データ１６３に基づいてΔＸ、ΔＹ移動情報１６５を外挿する。ステップ４２８においては、外挿移動情報１６５がホスト装置へと出力される。ステップ４３０においては、システムコントローラ１６２は新たな画像対を取り込むに適切な時であるかを判定する。一実施例においては、画像対は１０ミリ秒毎に取り込まれ、移動情報は２ミリ秒毎に出力される。従ってこの実施例においては、ステップ４３０においてステップ４１６で画像対が取り込まれた時点から１０ミリ秒が経過していないことが判明した場合、方法はステップ４２６へと戻り、更なる移動情報１６５を外挿（ステップ４２６）及び出力（ステップ４２８）する。ステップ４３０において、新たな画像対を取り込むに適切な時である（例えば１０ミリ秒が経過した）ことが判明した場合、方法はステップ４１６へと戻って新たな画像対が取り込まれる。
【００３１】
ステップ４１６〜ステップ４３０をまとめると、速度データ１６３がマウス１０の移動速度が相対的に高いことを示した場合（例えばマウス１０により追跡が可能な上限に近づいた場合）、一実施例においては、コントローラ１６２は、各画像対間の間隔、即ち遅延期間を約１０ミリ秒として、約０．５ミリ秒の間隔をあけた画像対を取得することになる。移動情報がホスト装置へと２ミリ秒毎にリポートされる場合、各５番目のリポートが取り込んだ画像対の相関に基づく移動情報１６１を含むことになり、間のリポートが、外挿により生成された移動情報１６５を含むことになる。
【００３２】
光学マウスが高速で動かされた場合、位置精度は低速の場合程重要ではない。高速において小さな誤差があったとしても、その誤差は人の目で認識されない場合が多い。一部の光学マウスには、マウスの高速移動に適切な位置精度を得るために必要とされるよりも多くの画像を取り込み、より大量の光を使用し、より多数の処理を実施することにより余剰の電力を消費するものがある。本発明の一態様においては、高速移動中は各画像対間に１０ミリ秒の間隔を空けて画像対を取り込むことにより、画像が取得される時に限って光源２が点灯されることから、光源２は１秒間に２００回にわたって点滅することになり、マウスの移動速度に関わらず１秒あたりに１５００回もの光源の点滅を常に行う従前の光学マウスとは異なるのである。処理すべき画像数の削減と光源２の点滅回数の削減により、かなりの節電がもたらされるのである。
【００３３】
一実施例においては、光学式モーションセンサ１６がマウス１０の全ての速度についてディジタル画像対を取り込むが、これは各画像対中の第１及び第２の画像間における画像対内時間遅延は一定であり、それぞれの画像対を取り込む間隔である画像対間時間遅延がマウス１０の現在速度に基づいて変化するものである。他の実施例においては、画像対内時間遅延もまた、マウス１０の現在速度に基づいて変化する。一実施例においては、画像対間時間遅延が画像対内時間遅延よりも大きい。本発明の一形態においては、画像対内時間遅延は１／３０００秒であり、画像対間時間遅延は、マウス１０が高速時の最低約８ミリ秒から、マウス１０の速度が減じるに従って徐々に増やされていく。
【００３４】
一実施例においては、光学式モーションセンサ１６による画像サンプリングは、画像対内時間遅延中にカバーされた距離（小間隔とも呼ぶ）と経過時間とから計算される（すなわち、小間隔速度から計算される）、画像対間時間遅延中の移動距離（大間隔とも呼ぶ）で切分される（syncopated）。一実施例においては、モーションセンサ１６は大間隔中の位置ポイントを補間する。
【００３５】
一実施例においては、光学式モーションセンサ１６は、マウス１０の現在速度に基づいて移動データを生成するのに用いるためのディジタル画像を識別する。本発明の一形態においては、光学式モーションセンサ１６は現在速度が速い場合には一対の画像中の２つのディジタル画像間の差に基づいて移動データを生成し、現在速度が遅い場合には第１の画像対中の１つのディジタル画像と第２の画像対中の１つのディジタル画像との間の差に基づいて移動データを生成する。
【００３６】
一実施例においては、センサ１６が低出力モードの場合、何らかの動きが生じたかどうかを判定するために、画像フレーム全体ではなく、アレイ１４８中の単一の画素、即ち単一の光検出器のみを分析することにより更なる節電を提供することができる。本発明の一形態においては、低出力モードにおいて、システムコントローラ１６２がマルチプレクサ１５６へと制御信号を送ることにより、センサアレイ１４８中の単一画素から蓄積した信号がマルチプレクサ１５６により増幅器１５７へと送られることになる。この単一画素からの信号は増幅器１５７により増幅され、Ａ／Ｄ変換器１５８によりディジタル信号へと変換される。相関器１６０は、当該画素のディジタル値をその画素に対して以前に判定された１つ以上の値と比較して何らかの移動が生じたかどうかを判定する。低出力モード中のマウス１０の移動は、単一の画素において変化をもたらし、これが相関器１６０により検出されるのである。一実施例においては、相関器１６０が画素の値の変化を閾値と比較し、その画素の値変化が閾値よりも大きい場合は動きが生じたものと判定される。閾値としての適正な値を設定する場合、所定画素におけるノイズと低コントラスト面上における動きの信頼に足る検出との間にトレードオフが生じる。他の実施例においては、低出力モードにおける動きの検出に２つ以上の画素が使用される。低出力モードにおいて使用される画素数が全出力モードにおいて使用される画素数よりも少ない限りにおいては、消費電力の低減を実現することができる。
【００３７】
一実施例においては、光学式モーションセンサ１６はデスクトップ型パーソナルコンピュータ、ワークステーション、携帯用コンピュータ又は他の装置用の光学マウス中に実現されている。他の実施例においては、光学式モーションセンサ１６は光学式トラックボール、光学式指紋検出型ポインティング装置、或いは他のポインティング装置中に実現される。
【００３８】
当業者には明らかなように、光学式モーションセンサ１６により実施される機能はハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア或いはこれらの組み合わせにより実現することができる。その実現はマイクロプロセッサ、プログラマブルロジックデバイス、或いは状態機械により可能である。本発明の要素は、１つ以上のコンピュータ読み取り可能媒体上のソフトウエア中にあっても良い。コンピュータ読み取り可能媒体という語は、本願において使用された場合、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリ、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリのような、揮発性または不揮発性の何らかのメモリを含むものを指す。
【００３９】
本発明の一形態は、低出力モード及び全出力モードにおいて、従来の光学式ポインティング装置よりも省電力性の高い光学式画面ポインティング装置を提供するものである。一実施例においては、全出力モード画像取得は変則的に実施されるものであり、その画像取得タイミングは電力消費を最少化するように識別能力を使って選択される。一実施例における低出力モードにおいては、従来の光学式ポインティング装置のように画像データのフレーム全体を処理するのではなく、光検出器アレイ中の単一の画素が分析され、動きが生じたかどうかが判定される。本発明の実施例により実現される省電力性により、電池式ポインティング装置においては電池寿命が伸び、そして／又はより小型の電池の利用が可能となるのである。
【００４０】
本発明の推奨される実施例を説明する目的で特定の実施例について説明してきたが、当業者には明らかなように、本発明の範囲から離れることなく様々な他の態様及び／又は同等の態様を、図示及び説明した特定の実施例に代えて採用することができる。機械、電気機械、電気、及びコンピュータの分野における当業者であれば、本発明を様々な実施例において実現することができると容易に認めるであろう。本願は、本明細書に説明した推奨される実施例のいずれの適用形態又は変更形態をも網羅することを意図したものである。よって明らかなように、本発明は請求項及びこれに相当するものによってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例に基づく光学マウスの上面図である。
【図２】図１に示した、本発明の一実施例に基づく光学マウスの主要要素を説明するブロック図である。
【図３】本発明の一実施例に基づくフレーム周期の各段階を説明するタイミング図である。
【図４】速度により可変としたフレームレートを使用して図１に示した光学マウスにより移動情報を生成するための、本発明の一実施例に基づく方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
２：光源
４、８：レンズ
６：撮像面
１０：装置（光学式ポインティング装置）
１６：光学式モーションセンサ
１４８：光検出器アレイ
１５０：電子シャッタ
１５６マルチプレクサ
１５７：増幅器
１５８：アナログ・ディジタル変換器
１６０：相関器
１６１：移動データ
１６２：システムコントローラ
１６４：シャッタコントローラ
１６６：光コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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