专利名称：光学指向系统和控制该系统的功率和/或时钟信号的方法
技术领域：
本发明涉及一种光学指向系统，特别是涉及一种光学指向系统和控制该光学指向系统的功率和/或时钟信号的方法，能够根据该光学指向系统的移动速度自适应地改变功率的大小和/或时钟信号的频率。
背景技术：
图1是一般的光学指向系统，由光源8、透镜5和位于移动感测单元(图中未示)中的图像传感器3构成。
在图1中，标记2代表工作台的表面，标记4、6和7代表光线。
在图1中所示的光学指向系统中，由光源8发出的光线7在工作台表面2上反射，并且该反射光6透过透镜5。透过透镜5的光线4被输入位于移动感测单元(图中未示出)内并被包括在一互补金属氧化物半导体(CMOS)设备中的图像传感器3。
工作台表面2的图像被图像传感器3连续不断地感测并被输出到传感器电路(图中未示出)中。传感器电路计算当前被输入的图像数据和上一次被输入的图像数据之间的相关值和移动值，并随后将算出的移动值传送给计算机系统。
请参阅图2所示，是现有光学指示系统的方块图，该光学指示系统由光学单元10、移动感测单元20、微控制器30、功率单元40和时钟信号发生单元50构成。在图2中，移动感测单元20包括图像传感器21、模/数转换器22和移动值计算器23。
下面详细说明图2中各个方块所代表的功能。
光学单元10由灯、透镜和其他附件构成。光学单元10通过灯向物体(例如，工作台表面)发出光线，并将该物体反射的光线经过透镜传送到图像传感器21。移动感测单元20利用光学单元10传送的光学图像计算移动值MOV。图像传感器21通过透镜接收反射光从而感测图像数据。模/数转换器22接收由图像传感器21输出的模拟信号并将该接收到的模拟信号转换为数字信号。移动值计算器23从作为模/数转换器22输出信号的图像数据计算并输出移动值MOV。微控制器30接收由移动感测单元20输出的移动值MOV和其他外部输入信息并基于某种计算机所要求的规约将接收到的结果传送给该计算机(图中未示)。功率单元40为电路提供所要求的固定大小的功率POW。时钟信号发生单元50向电路的各个部分提供所要求的具有固定频率的时钟信号CLK。
当在包括工作台在内的物体上移动的光学指向系统试图获取移动值时，该光学指向系统必须获取离散的图像帧并随后根据对图像帧之间的比较和分析计算出移动值。这样，为了获取一个正常的移动值，必须满足以下条件光学指向系统的移动速度越快，电路的操作速度，如图像帧的捕获速度就应该越快。
在上述现有光学指向系统中，为了解决光学指向系统在最高速度下操作时产生的问题，提供的与最高速度相对应的功率和时钟信号是固定的。但是，对于电气设备来说，随着操作速度的加快，功耗也按比例随之增大。还有，通常在采用CMOS工艺制造的集成电路中，操作速度与电源电压成正比，而消耗的功率与施加的电源电压的平方成正比。这样，现有的光学指向系统就会经受不希望有的功耗。
由此可见，上述现有的光学指向系统和控制该系统的功率和/或时钟信号的方法在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决光学指向系统和控制该系统的功率和/或时钟信号的方法存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的光学指向系统和控制该系统的功率和/或时钟信号的方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的光学指向系统和控制该系统的功率和/或时钟信号的方法，能够改进一般现有的光学指向系统和控制该系统的功率和/或时钟信号的方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的光学指向系统存在的缺陷，而提供一种新型结构的光学指向系统，所要解决的技术问题是使其能够根据移动速度改变基于功率大小和/或时钟信号的频率的电路的操作速度，从而降低功耗，从而更加适于实用。
本发明的另一目的在于，提供一种控制光学指向系统的功率和/或时钟信号的方法，所要解决的技术问题是使其控制能够实现上述第一个目的的功率和/或时钟信号，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。为了达到上述第一个发明目的，依据本发明的一种光学指向系统，其包括一利用移动值计算移动速度的移动速度感测单元，和根据移动速度改变功率大小的可变功率单元。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
该本发明的光学指向系统还包括可变时钟信号发生单元，用于根据移动速度改变时钟信号频率。
该光学指向系统的可变功率单元包括功率设定部，用于输出对应移动速度设定的功率设定值，和功率转换部，用于将功率设定值转换为功率。
该光学指向系统的可变时钟信号发生单元包括计数器设定部，用于输出至少一个对应移动速度设定计数器设定值，和频率转换部，用于利用计数器设定值转换时钟信号的频率。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。又，为了达到上述第二个发明目的，依据本发明的控制光学指向系统的功率和/或时钟信号的方法。该方法包括利用移动值计算移动速度的计算步骤和根据该移动速度改变功率大小和/或时钟信号频率的功率和/或频率改变步骤。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。经由上述可知，本发明是关于一种光学指向系统和控制该光学指向系统的功率和/或时钟信号的方法，该光学指向系统包括利用移动值计算移动速度的移动速度感测单元、根据计算出的移动速度改变供电电压大小的可变功率单元和根据计算出的移动速度改变时钟信号的频率从而自适应地改变电路的操作速度可变时钟信号发生单元。这样就有可能根据光学指向系统的移动速度通过自适应地根据功率大小和/或时钟信号频率改变电路的操作速度，从而减少功耗。
综上所述，本发明特殊结构的光学指向系统，能够根据移动速度改变基于功率大小和/或时钟信号的频率的电路的操作速度，从而降低功耗。本发明特殊的控制光学指向系统的功率和/或时钟信号的方法，控制能够实现上述第一个目的的功率和/或时钟信号。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品及方法中未见有类似的结构设计及方法公开发表或使用而确属创新，其不论在产品结构、方法或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的光学指向系统和控制该系统的功率和/或时钟信号的方法具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是现有的光学指向系统的简图。
图2是现有的光学指向系统的方块图。
图3是本发明的光学指向系统的方块图。
图4是本发明的光学指向系统的可变功率单元的一个实施例的方块图。
图5是本发明的光学指向系统的可变功率单元的另一个实施例的方块图。
图6是本发明的光学指向系统的可变时钟信号发生单元的一个实施例的方块图。
图7是本发明的光学指向系统的可变时钟信号发生单元的另一个实施例的方块图。
具体实施例方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的光学指向系统和控制该系统的功率和/或时钟信号的方法其具体实施方式
、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
以下结合附图及其所代表的实施例详细说明本发明的光学指向系统。
图3是本发明光学指向系统的方块图，图中所示的光学指向系统由光学单元10、移动感测单元20、微控制器30、移动速度感测单元60、可变功率单元70和可变时钟信号发生单元80构成。图3中的移动感测单元20由图像传感器21、模/数转换器22和移动值计算器23构成。
图3中除光学单元10以外所有的方块都可以装设在一个单一半导体器件中。
下面说明图3中各个方块所代表的功能。
光学单元10、移动感测单元20、微控制器30、图像传感器21、模/数转换器22和移动值计算器23执行的功能与图2中相应方块执行的功能相同。
移动速度感测单元60接收来自设置于移动传感器20内的移动值计算器23或来自微控制器30的移动值MOV，并计算出移动速度VEL。可变功率单元70接收来自移动速度感测单元60的移动速度值VEL，并对应移动速度向电路的各个部分可变地提供功率POW。尽管图中未示出，可变功率单元70可以利用可变时钟信号发生单元80生成的时钟信号可变地提供要求的功率POW。换句话说，可变功率单元70在移动速度VEL较快时增加供电功率POW的大小，并在移动速度VEL较慢时减小供电功率POW的大小。可变时钟信号发生器80接收来自移动速度感测单元60的移动速度VEL，并向时电路的各个部分提供对应移动速度的某一频率的时钟信号CLK。也就是说，可变时钟信号发生单元80在移动速度VEL较快时增加时钟信号CLK的频率，并在移动速度VEL较慢时减小时钟信号CLK的频率。
图4是本发明的光学指向系统的可变功率单元的一个实施例的方块图，其中该可变功率单元由基准电压发生器71、功率设定部72、数/模转换器73和缓冲区74构成。
下面说明图4中各个方块所代表的功能。
基准电压发生器71向电路的各个部分提供需要的偏置功率。功率设定部72可以由寄存器等构成。该功率设定部72接收来自移动速度感测单元60的移动速度VEL的同时保留对应该移动速度的功率设定值，并向数/模转换器73输出对应该移动速度的该功率设定值。数/模转换器73接收来自功率设定部72的功率设定值，并将该功率设定值转换为模拟功率。缓冲区74接收并缓冲该模拟功率(该模拟功率是该数/模转换器73的输出)，并向各个元件提供输出功率POW。
图5是本发明光学指向系统的可变功率单元的另一实施例的方块图，其中该可变功率单元由功率设定部72和DC-DC转换器76构成。该DC-DC转换器76由输出电压调节电路部761和输出电压发生电路部分762构成。
下面说明图5中各个方块所代表的功能。
功率设定部72可由寄存器等构成。该功率设定部72接收来自移动速度感测单元60的移动速度VEL同时保留对应该移动速度的功率设定值，并向DC-DC转换器76的输出电压调节电路761输出对应该移动速度的功率设定值。DC-DC转换器76响应从功率设定部72接收到的功率设定值将外部功率转换为对应该功率设定值的输出功率POW。输出电压调节电路部761接收来自该功率设定部72的功率设定值，将该接收到的功率设定值转换为电压设定值，并将该转换后的电压设定值输出到输出电压发生电路部762。该输出电压发生电路部762接收来自该输出电压调节电路部761的电压设定值，并对应该接收到的电压设定值向各个元件提供输出功率POW。
也就是说，图4和图5中所示的本发明光学指向系统的可变功率单元的设计构思是利用与存储于功率设定部的移动速度对应的功率设定值改变供电功率的大小，从而能够自适应地根据移动速度改变供电功率的大小。
图6是本发明光学指向系统的可变时钟信号发生单元的一个实施例的方块图，其中该可变时钟信号发生单元由振荡器861、基准频率可变计数器862、电压控制振荡器(VCO)频率可变计数器865、相位检测器(或频率检测器)863、环路滤波器864、电压控制振荡器(VCO)866、时标发生器867和计数器设定部868构成。也就是说，该可变时钟信号发生单元与通常的锁相环路(PLL)或锁频环路(FLL)的结构相同。
下面说明图6中各个方块所代表的功能。
振荡器861稳定地生成特定频率的信号。计数器设定部868可由寄存器等构成。计数器设定部868对应移动速度感测单元60输出的移动速度VEL输出计数器设定值N和M，同时存储对应该移动速度的计数器设定值。基准频率可变计数器862和电压控制振荡器(VOC)频率可变计数器865输出一信号，该信号具有用输入信号的频率除以各个计数器设定值N和M得到的频率。相位检测器(或频率检测器)863向环路滤波器864输出对应振荡器861输出信号和电压控制振荡器(VCO)866的输出信号之间的相位差(或频率差)的信号。该振荡器861的输出信号是通过基准频率可变计数器862输入的，该电压控制振荡器(VCO)866的输出信号是通过电压控制振荡器频率可变计数器865输入的。环路滤波器864向电压控制振荡器866输出DC电压，对应相位检测器(或频率检测器)863的输出信号。
电压控制振荡器866输出一基频时钟信号CLK_F，该时钟信号CLK_F具有对应于环路滤波器864输出的DC电压的频率。时标发生器867利用作为电压控制振荡器866的输出信号的基频时钟信号CLK_F向电路的各个部分输出需要的时钟信号CLK。
也就是说，图6中所示的本发明光学指向系统的可变时钟信号发生单元首先根据移动速度设定合适的计数器设定值N和M。这里，当M值为固定值时，基频时钟信号CLK_F的频率在N值上升时下降，而基频时钟信号CLK_F的频率在N值下降时上升。还有，当N值为固定值时，基频时钟信号CLK_F的频率在M值上升时上升，而基频时钟信号CLK_F的频率在M值下降时下降。即，基频时钟信号CLK_F的频率利用设定恰当的N和M值在PLL(或FLL)改变。因此，有可能改变提供给电路各个部分的基频时钟信号CLK_F的频率。因此，可变时钟信号发生单元被设计为能够自适应地根据移动速度改变电路的操作速度。
图7是本发明光学指向系统的可变时钟信号发生单元的另一个实施例的方块图，其中该可变时钟信号发生单元由振荡器871、可变计数器872-1、872-2、...、872-n和和计数器设定部878构成。
下面详细说明图7中所示的各功能块所代表的功能。
振荡器871稳定地生成具有特定频率的信号。计数器设定部878可由寄存器等构成。计数器设定部878输出计数器设定值K1、K2...Kn，分别与移动速度感测单元60输出到可变计数器872-1、872-2、...、872-n的移动速度VEL对应，同时存储与这些与移动速度对应的计数器设定值。可变计数器872-1、872-2、...、872-n输出时钟信号，该些时钟信号具有用从振荡器871输出的信号频率除以各个计数器设定值K1、K2...Kn得到的频率。可变计数器的数量必需与需要的时钟信号的数量一样多。
也就是说，图7中所示的本发明光学指向系统的可变时钟信号发生单元的结构是利用与存储在计数器设定部878中的移动速度对应的计数器设定值直接改变时钟信号的频率，因而能够自适应地根据移动速度改变电路的操作速度。
因此，本发明的光学指向系统当移动速度快时提高提供给电路的时钟信号频率，从而使电路的操作速度加快，并同步提高提供给电路的功率的大小，并在当移动速度慢时降低提供给电路的时钟信号频率，从而使电路的操作速度降低，并同步降低提供给电路的功率的大小。其结果是有可能减少功耗。
如上所述，根据本发明的光学指向系统和控制该光学指向系统的功率和/或时钟信号的方法，有可能根据光学指向系统的移动速度通过自适应地根据功率大小和/或时钟信号频率改变电路的操作速度，从而减少功耗。
因此，本发明的控制功率和/或时钟信号的方法可以应用于无线设备中使用的输入设备，如光电鼠标、移动电话、个人数字助理(PDA)等等。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种光学指向系统，其特征在于其包括移动速度感测单元，利用移动值计算移动速度；和可变功率单元，根据该移动速度改变供电电压的大小。
2.根据权利要求1所述的光学指向系统，其特征在于还包括可变时钟信号发生单元，根据该移动速度改变时钟信号频率。
3.根据权利要求1所述的光学指向系统，其特征在于其中所述的可变功率单元包括功率设定部，输出功率设定值，该功率设定值是对应该移动速度设定；和功率转换部，将该功率设定值转换为供电电压。
4.根据权利要求3所述的光学指向系统，其特征在于其中所述的功率转换部包括数/模转换器，将该功率设定值转换为模拟功率。
5.根据权利要求3所述的光学指向系统，其特征在于其中所述的功率转换部包括DC-DC转换器，能够利用该功率设定值转换该输出供电电压的大小。
6.根据权利要求2所述的光学指向系统，其特征在于其中所述的可变时钟信号发生单元包括计数器设定部，输出至少一个对应该移动速度设定的计数器设定值；和频率转换部，利用该计数器设定值转换该时钟信号频率。
7.根据权利要求6所述的光学指向系统，其特征在于其中所述的频率转换部包括锁相环路，该锁相环路其包括基准频率可变计数器，利用该计数器设定值中的任何一个改变参考频率；和电压控制振荡频率可变计数器，利用该计数器设定值中的任何一个改变电压控制振荡频率。
8.根据权利要求6所述的光学指向系统，其特征在于其中所述的频率转换部包括锁频环路，该锁频环路包括基准频率可变计数器，利用该计数器设定值中的任何一个改变基准频率；和电压控制振荡频率可变计数器，利用该计数器设定值中的任何一个改变电压控制振荡器频率。
9.一种控制光学指向系统的功率和/或时钟信号的方法，其特征在于该方法包括以下步骤计算步骤，利用移动值计算移动速度；和功率和/或频率改变步骤，根据该移动速度改变供电电压和/或该时钟信号频率的大小。
10.根据权利要求9所述的控制光学指向系统的功率和/或时钟信号的方法，其特征在于其中所述的功率和/或频率改变步骤包括设定步骤，对应该移动速度设定功率设定值和/或计数器设定值；和输出步骤，输出大小对应该功率设定值的功率和/或频率对应该计数器设定值的时钟信号。
11.一种光学指向系统，其特征在于该系统包括图像传感器，感测物体反射的光线，以生成模拟图像信号；模/数转换器，接收该图像传感器输出的该模拟图像信号并将该接收到的模拟图像信号转换为数字信号；移动值计算器，根据该模/数转换器输出的该数字信号计算移动值；移动速度感测单元，利用该移动值计算移动速度；可变功率单元，根据该移动速度改变供电电压的大小；可变时钟信号发生单元，根据该移动速度改变时钟信号的频率；和微控制器，处理该移动值和输入信息。
12.根据权利要求11所述的光学指向系统，其特征在于其中所述的图像传感器、模/数转换器、移动值计算器、移动速度感测单元、可变功率单元、可变时钟信号发生单元和微控制器是装设在单一半导体器件上。
全文摘要
本发明是关于一种光学指向系统和控制该光学指向系统的功率和/或时钟信号的方法，该光学指向系统包括利用移动值计算移动速度的移动速度感测单元、根据计算出的移动速度改变供电电压大小的可变功率单元和根据计算出的移动速度改变时钟信号的频率从而自适应地改变电路的操作速度可变时钟信号发生单元。这样就有可能根据光学指向系统的移动速度通过自适应地根据功率大小和/或时钟信号频率改变电路的操作速度，从而减少功耗。
文档编号G05D25/00GK1658013SQ200510007349
公开日2005年8月24日 申请日期2005年2月4日 优先权日2004年2月4日
发明者申荣昊 申请人:艾勒博科技股份有限公司