[发明专利]光学运动感知装置及其感知方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学传感技术，尤其涉及光学运动传感和处理技术。

背景技术

通常，一般的光学运动感知装置包括发光装置、用于光反射的工作表面和感光装置。图1示出了现有技术中光学运动感知装置的结构示意图，如图1所示，该光学运动感知装置具有：发光装置81，它含有一光源，用于发射光线至工作表面；感光装置82，用于检测工作表面85(如鼠标垫或者桌面)的特征变化。其中，该光学运动感知装置还可以包括第一透镜86和第二透镜87，并且以标号“83”表示由发光装置81出射的入射光线，以标号“84”表示经工作表面85发射至感光装置82的反射光线。以光电鼠标为例，当用户在工作表面85上移动光电鼠标时，由发光装置81出射的入射光线83经第一透镜86射至工作表面85上，接着，含有工作表面85的图像特征的反射光线84射往感光装置82。由于该感光装置可以通过对反射光线84进行处理，以感知工作表面85图像特征的变化进而判断该光学感知装置的移动，再通过计算不同工作表面85的图像之间的相关值，就可以利用系统的主控制器来控制显示器上屏幕指针或者光标的运动。需要指出的是，光发光装置81可以是发光二极管，当使用发光二极管作为光源而产生入射光线83时，由于光束比较分散而在发光装置81和工作表面85之间以及在工作表面85和感光装置82之间设置有第一透镜86和第二透镜87。然而，这种光学运动感知装置的应用必须借助于一定的工作表面，例如鼠标垫或者桌面，其应用范围具有很大的局限性。当把这种光学运动感知装置应用到移动设备或者便携式设备中作为导航装置来使用时，就不得不额外的增加外围设备而很难与这些移动便携式电子设备融为一体。

另一方面，图2示出了现有技术中另一光学运动感知装置的结构示意图。与图1所示的光学运动感知装置不同，参照图2，该光学运动感知装置除了同样具有发光装置91和感光装置92外，无需再额外地设置工作表面而改用光学轨迹球93。其中，该光学运动感知装置还可以包括第一透镜94和第二透镜97，并且以标号“96”表示由发光装置81出射的入射光线，以标号“95”表示经光学轨迹球93出射并射往感光装置92的反射光线。光学轨迹球93设置在发光装置91和感光装置92之间的适当位置，当经发光装置91出射的入射光线96射至光学轨迹球93时，光光学轨迹球可以将大部分的反射光线95射往感光装置92上。当用户滚动该光学轨迹球时，发光装置91出射的入射光线96射至光学轨迹球的位置会不断变化，则感光装置92所接收到的反射光线95中含有的光学轨迹球表面的数据信息也会随之不断变化。将聚集在感光装置92中的这些光学轨迹球表面的数据信息经过图像处理，并转换为控制信号来控制显示器上的屏幕指针或者光标的移动。

这样，该光学运动感知装置可以有效克服如图1所示的装置所存在的缺陷，从而可以方便地应用到移动设备或者便携式电子设备中。以移动电话为例，我们可以将光学轨迹球93设置在移动电话键盘的上面、下面或者左右边的适当位置，并且将光学轨迹球93的一部分暴露于移动电路表面而使得用户可以来回滚动，而将光学轨迹球93的另一部分设置在移动电路内部。同样，发光装置91和感光装置92也设置在移动电话的内部。当用户滚动光学轨迹球93时，位于移动电路内部的光学轨迹球93的一部分接收来自发光装置91出射的入射光线96，并将经其反射后的反射光线95射往感光装置92。当感光装置92对包含在反射光线95中的光学轨迹球的不同表面的数据信息进行图像处理后，就可以转换为控制信号以控制移动电话显示屏上的指针或者光标的移动。但是，随之而来的问题是，伴随着科学技术的发展，电子设备尤其是用于通讯的数字移动设备，日益趋于体积小、重量轻的发展方向。