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1、(10)申请公布号 CN 104102323 A (43)申请公布日 2014.10.15 C N 1 0 4 1 0 2 3 2 3 A (21)申请号 201310445657.4 (22)申请日 2013.09.26 13/859,145 2013.04.09 US G06F 1/32(2006.01) G06F 3/0354(2013.01) (71)申请人原相科技股份有限公司 地址中国台湾新竹科学工业园区新竹县创 新一路5号5楼 (72)发明人黎景贤 张景炎 (74)专利代理机构北京润平知识产权代理有限 公司 11283 代理人陈潇潇 肖冰滨 (54) 发明名称 导航装置及其省电方法。
2、 (57) 摘要 一种导航装置，包含图像传感器、处理单元、 主时钟电路和副时钟电路；其中，所述副时钟电 路的时钟频率远低于所述主时钟的时钟频率。所 述图像传感器在突发期间获取预设数目的图像 帧。所述处理单元根据所述图像帧计算位移量，在 所述图像传感器获取完所述预设数目的图像帧后 关闭所述主时钟电路并在所述突发期间结束前根 据所述副时钟电路重新启动所述主时钟电路。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104102323 A CN。
3、 104102323 A 1/2页 2 1.一种导航装置，正常操作模式下以突发模式报告位移量，所述导航装置包含： 主时钟电路，产生第一频率的第一时钟信号； 副时钟电路，产生第二频率的第二时钟信号，其中所述第二频率低于所述第一频率； 图像传感器，在所述突发模式的突发期间根据所述第一时钟信号获取第一图像、第二 图像和第三图像；以及 处理单元，根据所述第一图像、所述第二图像和所述第三图像计算所述位移量、并从所 述图像传感器接收到所述第三图像后的预设时间关闭所述主时钟电路。 2.根据权利要求1所述的导航装置，其中所述预设时间根据所述处理单元计算所述位 移量所需的运算时间来决定。 3.根据权利要求1所述。
4、的导航装置，其中所述预设时间为所述突发期间的固定比例。 4.根据权利要求1所述的导航装置，其中所述第一图像与所述第二图像相距第一时间 间隔而所述第二图像与所述第三图像相距第二时间间隔，所述第二时间间隔大于所述第一 时间间隔。 5.根据权利要求4所述的导航装置，其中所述第二时间间隔是根据所述第一图像和所 述第二图像所计算出的第一位移量决定的。 6.根据权利要求1所述的导航装置，其中当所述处理单元被要求报告所述位移量时， 所述主时钟电路被暂时开启。 7.根据权利要求1所述的导航装置，其中所述处理单元当判断预设数目的所述位移量 小于位移阈值时，进入休眠模式。 8.根据权利要求7所述的导航装置，该导航。
5、装置还包含控制逻辑，其中所述处理单元 在所述休眠模式下控制所述控制逻辑仅读取所述图像传感器的传感阵列的部分像素区域。 9.根据权利要求8所述的导航装置，其中所述部分像素区域不包括所述传感阵列的中 央区域。 10.根据权利要求8所述的导航装置，其中所述部分像素区域为亮度值未达饱和的像 素区域。 11.根据权利要求7所述的导航装置，其中所述休眠模式下所述导航装置根据所述第 二时钟信号运作。 12.根据权利要求1所述的导航装置，其中所述处理单元在所述突发期间结束前还根 据所述第二时钟信号重新启动所述主时钟电路。 13.一种导航装置，正常操作模式下以突发模式计算位移量，所述导航装置包含： 主时钟电路，。
6、产生第一频率的第一时钟信号； 副时钟电路，产生第二频率的第二时钟信号，其中所述第二频率低于所述第一频率； 图像传感器，在所述突发模式的突发期间根据所述第一时钟信号获取多个图像帧；以 及 处理单元，用以控制所述图像传感器在所述突发期间的第一期间获取所述图像帧、在 所述突发期间的第二期间关闭所述主时钟电路、并根据所述图像帧计算所述位移量。 14.根据权利要求13所述的导航装置，其中导航装置进入休眠模式时根据所述第二时 钟信号运作。 15.根据权利要求14所述的导航装置，其中所述处理单元在所述休眠模式下仅处理所 权 利 要 求 书CN 104102323 A 2/2页 3 述图像传感器所获取的图像帧。
7、的部分像素区域。 16.根据权利要求13所述的导航装置，其中所述第二频率为1000或2000赫兹。 17.根据权利要求13所述的导航装置，其中所述处理单元在所述第二期间还根据所述 第二时钟信号重新启动所述主时钟电路。 18.一种导航装置的省电方法，正常操作模式下所述导航装置以突发模式计算位移量， 所述省电方法包含下列步骤： 利用图像传感器在所述突发模式的突发期间根据第一时钟信号获取多个图像帧； 利用处理单元根据所述图像帧计算位移量；以及 在计算出所述位移量后的所述突发期间的剩余期间内，关闭所述第一时钟信号。 19.根据权利要求18所述的省电方法，该省电方法还包含： 利用第二时钟信号重新启动所述。
8、第一时钟信号，其中所述第二时钟信号的频率低于所 述第一时钟信号的频率。 20.根据权利要求18所述的省电方法，该省电方法还包含： 当预设数目的所述位移量均低于位移阈值时，进入休眠模式；以及 仅处理所述图像传感器所获取的图像帧的部分像素区域。 权 利 要 求 书CN 104102323 A 1/6页 4 导航装置及其省电方法 技术领域 0001 本发明是有关一种输入装置，更特别有关一种光学导航装置及其省电方法。 背景技术 0002 使用者可通过各式输入装置，例如触控面板、指向装置、光学鼠标或键盘与显示装 置进行互动。为了增加操作便利性，某些周边装置可采用无线技术与显示装置进行通信，而 此种使用无。
9、线通信技术的周边装置由于不具备线路直接连接供电系统，因此提出了各种省 电机制以延长电池的使用时间。 0003 例如光学鼠标中，当所述光学鼠标经过预设时间未被使用者操作时，则进入休眠 模式（sleep mode）；所述休眠模式中，例如可采用低频时钟信号以降低整体耗能。例如参照 图1所示，其显示已知光学鼠标的两种时钟信号，例如包含主时钟（main clock）和休眠时 钟（sleep clock）；所述两种时钟信号同时被产生。在正常操作模式下所述光学鼠标使用所 述主时钟，而在休眠模式下所述光学鼠标则使用所述休眠时钟。然而，此种省电机制仅能在 休眠模式下进行省电，并无法在正常操作模式下进行省电。 0。
10、004 有鉴于此，本发明还提出一种导航装置及其省电方法，其可同时在正常操作模式 以及休眠模式进行省电，可有效降低装置整体耗能。 发明内容 0005 本发明提供一种导航装置及其省电方法，其可在正常操作模式下关闭主时钟电路 预设时间，并在休眠模式下仅读取和处理部分像素资料来有效降低整体耗能。 0006 本发明提供一种导航装置及其省电方法，其在正常操作模式下以突发模式计算并 报告位移量。 0007 本发明提供一种导航装置，包含主时钟电路、副时钟电路、图像传感器以及处理单 元。所述主时钟电路产生第一频率的第一时钟信号。所述副时钟电路产生第二频率的第二 时钟信号，其中所述第二频率低于所述第一频率。所述图。
11、像传感器在突发模式的突发期间 根据所述第一时钟信号获取第一图像、第二图像和第三图像。所述处理单元根据所述第一 图像、所述第二图像和所述第三图像计算所述位移量，并从所述图像传感器接收到所述第 三图像后的预设时间关闭所述主时钟电路。 0008 本发明还提供一种导航装置，包含主时钟电路、副时钟电路、图像传感器以及处理 单元。所述主时钟电路产生第一频率的第一时钟信号。所述副时钟电路产生第二频率的第 二时钟信号，其中所述第二频率低于所述第一频率。所述图像传感器在突发模式的突发期 间根据所述第一时钟信号获取多个图像帧。所述处理单元用以控制所述图像传感器在所述 突发期间的第一期间获取所述图像帧，在所述突发期。
12、间的第二期间关闭所述主时钟电路并 根据所述图像帧计算所述位移量。 0009 本发明还提供一种导航装置的省电方法，包含下列步骤：利用图像传感器在突发 模式的突发期间根据第一时钟信号获取多个图像帧；利用处理单元根据所述图像帧计算位 说 明 书CN 104102323 A 2/6页 5 移量；以及计算出所述位移量后的所述突发期间的剩余期间内，关闭所述第一时钟信号。 0010 一实施例中，在所述第一时钟电路关闭期间，当所述导航装置被要求输出所述位 移量时，所述主时钟电路可被短暂开启来报告所述位移量至主机，其中所述主机例如根据 所述位移量控制显示装置上光标的动作。 0011 一实施例中，当所述处理单元判。
13、断预设数目的所述位移量均小于位移阈值时，则 进入休眠模式。所述休眠模式下，处理单元仅读取并处理所述图像传感器的传感阵列的部 分像素区域。 0012 一实施例中，所述处理单元在所述突发期间结束前可根据所述第二时钟信号重新 启动所述主时钟电路。 0013 本发明实施例的导航装置及其省电方法中，在正常操作模式下，突发期间的部分 时间中所述主时钟电路被关闭以节省耗能；在休眠模式下，除了可使用较低频的副时钟电 路外，所述处理单元仅处理所获取图像帧的部分像素区域的资料，因此可实现在不同模式 同时执行省电机制，以有效延长电池的使用期间。 0014 为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合。
14、所附图示，详 细说明如下。此外，在本发明的说明中，相同的构件是以相同的符号表示，在此预先说明。 附图说明 0015 图1显示已知光学鼠标中的两时钟信号的示意图； 0016 图2显示本发明实施例的导航装置的方块示意图； 0017 图3A显示本发明实施例的导航装置在正常操作模式下处理整张图像帧的示意 图； 0018 图3B显示本发明实施例的导航装置在休眠模式下处理图像帧的部分像素区域的 示意图； 0019 图4A显示本发明实施例的导航装置的操作示意图； 0020 图4B显示本发明实施例的导航装置的另一操作示意图； 0021 图5显示本发明实施例的导航装置的省电方法的流程图。 0022 附图标记说明。
15、 0023 1 导航装置 0024 11 主时钟 0025 12 副时钟 0026 13 光源 0027 14 图像传感器 0028 141 传感阵列 0029 15 处理单元 0030 16 控制逻辑 0031 S 工作表面 0032 I F 、F 1 -F 3 图像帧 0033 T b 突发期间 0034 S 31 -S 3222 步骤 说 明 书CN 104102323 A 3/6页 6 0035 T 1 第一期间 0036 T 2 第二期间。 具体实施方式 0037 参考图2所示，其显示本发明实施例的导航装置的方块示意图。本发明的导航装 置1包含主时钟电路11、副时钟电路12、光源13。
16、、图像传感器14、处理单元15和控制逻辑 16。所述主时钟电路11主要用以提供所述导航装置1在正常操作模式下运作时所需的时 钟信号而所述副时钟电路12主要用以提供所述导航装置1在休眠模式下运作时所需的时 钟信号；其中，所述休眠模式是指相对于所述正常操作模式，所述导航装置1至少有一部分 元件停止运作或降低运作程度以减少所消耗的能量，而休眠模式的定义已为已知，故在此 不再赘述。 0038 例如，所述主时钟电路11产生第一频率的第一时钟信号（主时钟）而所述副时钟电 路12产生第二频率的第二时钟信号（副时钟）；其中，所述第二频率较佳远低于所述第一频 率来提高省电效果。一实施例中，所述第一频率例如可为2。
17、4百万赫兹（MHz）而所述第二频 率例如为1000赫兹（Hz）或2000赫兹；可以了解的是，所述第一频率和所述第二频率的数 值并不限于此，只要是适用于一般导航装置所使用的频率且所述第二频率远小于所述第一 频率即可。此外，所述第一频率较佳为所述第二频率的整数倍。 0039 所述导航装置1例如可为光学鼠标等可用以侦测相对于工作表面S的位移量的侦 测装置，其在正常操作模式下以突发模式（burst mode）计算并报告位移量。 0040 所述光源13例如可为至少一个发光二极体（LED）、雷射二极体（LD）或其他适当的 主动式光源，用以照明所述工作表面S以提供所述图像传感器14获取图像时所需的光。一 实。
18、施例中，所述光源13的点亮频率可相同于或小于所述图像传感器14的采样频率。 0041 所述图像传感器14例如为主动式图像传感器，例如CMOS图像传感器或其他可将 光能量转换为电信号的装置。所述图像传感器14包含传感阵列141，其由多个像素阵列 地排列而成。在正常操作模式下，所述图像传感器14在所述突发模式的突发期间（burst period）根据所述第一时钟信号获取多个图像帧I F （详述于后）。 0042 所述处理单元15例如可为数位处理器（DSP）等可用以处理所述图像传感器14所 输出的图像资料的处理装置。本实施例中，所述处理单元15耦接其他元件，用以控制所述 图像传感器14在所述突发期间。
19、的第一期间获取多个图像帧I F 并于所述突发期间的第二期 间关闭所述主时钟电路11并根据所述图像帧I F 计算所述位移量；其中，所述第一期间例如 可为所述突发期间的起始期间以作为侦测位移量的导航期间，而所述第二期间则为所述第 一期间之后的所述突发期间的剩余时间。本发明中，由于所述第二期间中所述第一时钟信 号仅用以计数下一个突发期间的起始时间，因此可利用频率较低的第二时钟信号来取代第 一时钟信号进行计数所述起始时间，以降低整体耗能；此外，所述处理单元15还在所述突 发期间结束前根据所述第二时钟信号重新启动所述主时钟电路。本实施例中，所述第一期 间例如为所述突发期间的起始时间至所述图像传感器14获。
20、取完所述预设数目图像帧后的 预设时间；其中，所述预设时间可根据所述处理单元15计算所述位移量所需的运算时间所 决定或为所述突发期间的固定比例（举例说明于后）。 0043 所述处理单元15在每一突发期间计算出位移量后，则有线或无线地将所述位移 说 明 书CN 104102323 A 4/6页 7 量传送至主机（host）3；例如，所述处理单元15可以固定的报告率（report rate）输出所 述位移量或接收所述主机3的通知后才输出所述位移量。所述主机3则例如可根据所述位 移量相对控制显示装置（未绘示）上一光标的动作；其中，主机根据位移资料控制光标的技 术已为已知，故在此不再赘述。本发明的精神在。
21、于节省导航装置1在运作时的整体耗能。 0044 所述控制逻辑16则用以控制所述图像传感器14的传感阵列141中，被所述处理 单元15读取的像素。本实施例中，在正常操作模式下，所述处理单元15控制所述控制逻辑 16读取所述传感阵列141的所有像素资料，如图3A所示的斜线区域。在休眠模式下，所述 处理单元15控制所述控制逻辑16仅读取所述传感阵列141的部分像素区域，如图3B所示 的斜线区域。借此，由于所述处理单元15仅处理所述图像传感器14所获取图像帧的部分 像素区域的图像资料，因此在休眠模式下可降低资料处理所消耗的电能。 0045 一实施例中，当所述处理单元15判断预设数目的所述位移量均低于位。
22、移阈值时， 则进入所述休眠模式；所述休眠模式下所述导航装置1根据所述第二时钟信号运作，来进 一步降低整体耗能。此外，所述处理单元15在所述休眠模式下所选择处理的部分像素区域 较佳为亮度值未达饱和的像素区域，来避免出现误判的情形；例如图2显示当所述图像传 感器14位于所述光源13的主光束（main beam）的光路上时，被选择的部分像素区域较佳 为不包含所述传感阵列141的中央区域（图3B），由于此时所述中央区域的亮度通常会达到 饱和而难以分辨是否发生变化。必须说明的是，由于被选择的部分像素区域是用以供所述 处理单元15判断图像特征是否发生变化来中断休眠模式回到正常操作模式，因此所述部 分像素区。
23、域并不限于图3B所示区域，只要是能够判定图像特征发生变化的像素区域即可， 且其尺寸并无特定限制。例如，所述图像特征变化例如为被选择的部分像素区域的最大亮 度像素的位置变化，但并不以此为限；例如也可为被选择的部分像素区域中亮度差最大的 两相邻像素的位置变化。 0046 请参照图4A和图4B所示，其显示本发明实施例的导航装置在正常操作模式下的 操作示意图。图4A中，所述图像传感器14在突发期间Tb的第一期间T 1 内根据第一时钟信 号f 1 获取第一图像F 1 、第二图像F 2 以及第三图像F 3 ，且第二期间T 2 内不获取任何图像帧， 因此本发明说明中称之为突发模式；所述处理单元15则根据所述。
24、第一图像F 1 、所述第二图 像F 2 和所述第三图像F 3 计算所述位移量，并从所述图像传感器14接收到所述第三图像F 3 后到预设时间（例如t 4 ）关闭所述主时钟电路11。一实施例中，所述处理单元15可根据所 述第一图像F 1 和所述第二图像F 2 计算第一位移量并根据所述第二图像F 2 和所述第三图像 F 3 计算第二位移量。所述处理单元15可将所述第一位移量、所述第二位移量、所述第一位 移量和所述第二位移量的平均位移量或所述第一位移量和所述第二位移量的加权平均位 移量作为输出位移量，在每一突发模式的第二期间T 2 输出至所述主机3。 0047 例如本实施例中，所述图像传感器14在时间。
25、t 1 获取所述第一图像F 1 ，在第二时间 t 2 获取所述第二图像F 2 并在第三时间t 3 获取所述第三图像F 3 ；其中，所述第一时间t 1 和所 述第二时间t 2 的第一时间间隔（t 2 -t 1 ）较佳为固定，所述第二时间t 2 和所述第三时间t 3 的 一第二时间间隔（t 3 -t 2 ）较佳大于所述第一时间间隔（t 2 -t 1 ）。一实施例中，所述第二时间间 隔（t 3 -t 2 ）可由所述处理单元15根据所述第一位移量决定；例如，当所述第一位移量越大时 所述第二时间间隔（t 3 -t 2 ）越小，而当所述第一位移量越小时所述第二时间间隔（t 3 -t 2 ）越 大；也即，所。
26、述第三图像F 3 的采样时间t 3 可为不固定，而所述采样时间t 3 较佳不超过所述 说 明 书CN 104102323 A 5/6页 8 第一期间T 1 ；其中，所述第一期间T 1 例如可根据所述第一时钟电路11的第一频率和所述传 感阵列141的尺寸决定。一实施例中，所述第一期间T 1 可为所述突发期间Tb的固定比例， 所述处理单元15可固定于所述第一期间T 1 结束时或结束后固定时间（例如根据计算所述 位移量所需的运算时间决定）关闭所述主时钟电路11。另一实施例中，时间t 4 可为所述处 理单元15接收到所述第三图像F 3 后的预设时间；其中，所述预设时间为所述处理单元15计 算所述位移量。
27、所需的运算时间。换句话说，本实施例中所述处理单元15关闭所述第一时钟 电路11的所述第二期间T 2 可为固定或非固定，可根据不同实施例而定，只要是在计算出所 述位移量后并在下一个突发期间Tb前即可。可以了解的是，所述第一时钟电路11的关闭 时间越长所能节省的电力则越多。 0048 所述处理单元15可在所述第二期间T 2 的适当时间报告所述位移量至所述主机3。 例如，所述处理单元15可在接收到来自所述主机3的信息后报告所述位移量。当所述处理 单元15被要求报告所述位移量时，所述主时钟电路11在所述第二期间T 2 可被暂时开启以 报告所述位移量，如图4B所示；其中，如前所述，所述主时钟电路11可由。
28、所述第二时钟信号 开启。当所述位移量报告完毕且下一个突发期间Tb尚未开始时，所述第一时钟电路11可 再度被关闭或持续运作至下一个突发期间Tb。 0049 可以了解的是，虽然图4A和图4B中显示突发期间Tb（Tb）中获取三张图像帧 （例如F 1 -F 3 ），但本发明并不以此为限。突发期间所获取图像帧的数目可根据计算位移量所 使用的演算法而定。此外，虽然图4A和图4B中所述第二时钟信号（即副时钟f 2 ）领先所述 第一时钟信号（即主时钟f 1 ）第一周期（即所述第一时钟信号的周期），但本发明并不以此为 限。所述第二时钟信号可提早所述第一时钟信号适当时间以提早启动所述图像传感器以外 的元件，例如提。
29、早点亮所述光源13。 0050 请参照图5所示，其显示本发明实施例的导航装置的省电方法的流程图，包含下 列步骤：在突发期间根据第一时钟信号获取多个图像帧（步骤S 31 ）；根据所述图像帧计算位 移量（步骤S 32 ）；关闭所述第一时钟信号（步骤S 3211 ）；利用第二时钟信号重新启动所述第一 时钟信号（步骤S 3212 ）；进入休眠模式（步骤S 3221 ）；以及处理部分像素区域（步骤S 3222 ）。 0051 同时参照图2、图4A、图4B和图5所示，接着说明本实施例的导航装置的省电方法 的实施方式。 0052 步骤S 31 ：所述图像传感器14在每一突发期间Tb均根据第一时钟信号获取多个。
30、图 像帧I F ，且较佳在所述突发期间Tb开始时即开始采样，例如图4A和图4B的图像帧F 1 -F 3 。 0053 步骤S 32 ：所述处理单元15则根据所述图像帧I F 计算位移量，例如利用两图像帧间 的相关性计算所述位移量。此外，如前所述突发期间Tb所求得的位移量例如可为两个以上 位移量的不同组合。例如，若每一个突发期间获取四张图像，输出位移量可为三个位移量， 其根据不同对的图像所求得，其中一者或其组合。 0054 步骤S 3211 ：在正常操作模式下，在所述处理单元15计算出所述位移量后的预设时 间（例如时间t 4 ），即可关闭所述主时钟电路11来节省耗能；例如，假设所述处理单元15在。
31、 时间t 4 计算出所述位移量，则时间区间（t 4 -t 3 ）可决定所述预设时间；也即计算所述位移量 所需的运算时间。如前所述，所述处理单元15可在所述突发期间Tb内的固定时间关闭所 述主时钟电路11，或根据所述图像帧的最后一个图像帧（例如F 3 ）的采样时间而改变所述主 时钟电路11的关闭时间。 说 明 书CN 104102323 A 6/6页 9 0055 步骤S 3212 ：在所述主时钟电路11关闭的期间，是利用所述副时钟电路12来计数下 一个突发期间（例如Tb）的起始时间（例如时间t 1 ）。因此在下一个突发期间Tb开始 前，所述处理单元15可利用第二时钟信号来重新启动所述第一时钟信。
32、号，且所述第一时钟 信号较佳略早于所述下一个突发期间Tb被启动来先启动部分元件，例如先启动所述光源 13来照明所述工作表面S。 0056 步骤S 3221 ：当所述处理单元15判断预设数目的所述位移量均低于位移阈值时进入 休眠模式；其中，所述预设数目和所述阈值的数值例如可被系统灵敏度和所使用的元件所 决定。 0057 步骤S 3222 ：休眠模式下，除了部分元件停止作动或降低活动量，所述处理单元15还 可控制所述控制逻辑16仅读取所述图像传感器14的传感阵列141的部分像素区域（如图 3B所示的斜线区域）的像素资料。如前所述，所述部分像素区域较佳为亮度未达饱和的多 个像素区域。 0058 综上。
33、所述，已知光学鼠标仅能透过进入休眠模式来节省系统耗能，并未在正常操 作模式下加入省电机制。因此，本发明还提供一种导航装置（图2）和其省电方法（图5），其 透过在正常操作模式下的部分时间关闭主时钟电路来节省系统耗能，并能够搭配休眠模式 下仅处理部分像素资料，来有效降低导航装置的整体耗能。 0059 虽然本发明已通过前述实例披露，但是其并非用以限定本发明，任何本发明所属 技术领域中具有通常知识的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更 动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定到范围为准。 说 明 书CN 104102323 A 1/4页 10 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104102323 A 10 2/4页 11 图3A 图3B 说 明 书 附 图CN 104102323 A 11 3/4页 12 图4A 图4B 说 明 书 附 图CN 104102323 A 12 4/4页 13 图5 说 明 书 附 图CN 104102323 A 13 。