專利名稱：影像導(dǎo)航芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種影像導(dǎo)航芯片，特別是涉及一種適用于一光指針裝置的影像導(dǎo)航芯片。
背景技術(shù)：
在各種計(jì)算機(jī)外設(shè)設(shè)備之中，鼠標(biāo)是使用者最常使用的計(jì)算機(jī)外設(shè)設(shè)備之一，主要用來當(dāng)成一種形式的計(jì)算機(jī)輸入裝置，特別適用于視覺圖像上的應(yīng)用，因此目前鼠標(biāo)已經(jīng)成為不可缺少的輸入工具。滾輪鼠標(biāo)使用滾輪的機(jī)械結(jié)構(gòu)再搭配一個(gè)微控制器芯片來處理位移訊號、按鍵訊號以及與計(jì)算機(jī)溝通的接口訊號，如PS2、USB或是無線通訊訊號。在光學(xué)鼠標(biāo)中，利用一具有光學(xué)導(dǎo)航功能的CMOS影像感測芯片來取代滾輪的機(jī)械結(jié)構(gòu)，且CMOS影像感測芯片本身即具有數(shù)字訊號處理的能力，因此，微控制器芯片所用到的功能可以整合進(jìn)具有光學(xué)導(dǎo)航功能的CMOS影像感測芯片中，成為單芯片以降低成本及功率消耗。
再者，CMOS影像感測芯片根據(jù)不同時(shí)間所擷取的影像，比較不同時(shí)間所擷取影像的相關(guān)性，用以判斷光學(xué)操縱感應(yīng)器的位移量，因此影像的品質(zhì)會(huì)決定光學(xué)操縱感應(yīng)器判斷位移量的結(jié)果，其中，影響影像品質(zhì)的原因大致為噪聲，影像傳感器未對準(zhǔn)焦距使影像模糊，以及光源也會(huì)影響影像的品質(zhì)。所以在此單芯片中，需要提供一電路來判斷影像品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明主要目的在于提供一種影像導(dǎo)航芯片，適用于一光指針裝置，用以計(jì)算上述影像導(dǎo)航芯片相對于一工作表面的一位移量，包括一影像感測數(shù)組，由一影像感測控制電路所驅(qū)動(dòng)以感測上述工作表面的一影像；一訊號讀出電路，耦接上述影像感測數(shù)組，以模擬型態(tài)讀出上述影像數(shù)據(jù)；一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，耦接上述訊號讀出電路，用以將上述影像數(shù)據(jù)由模擬型態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)字型態(tài)；一影像品質(zhì)判斷電路，耦接上述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，用以判斷上述影像數(shù)據(jù)的品質(zhì)并輸出一品質(zhì)指針；以及一位移計(jì)算電路，根據(jù)上述品質(zhì)指針，決定是否輸出上述位移量。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下。


圖1為本發(fā)明的影像導(dǎo)航芯片的系統(tǒng)架構(gòu)圖。
附圖符號說明10～影像導(dǎo)航芯片； 101～影像感測數(shù)組；102～訊號讀出電路； 103～模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路；104～影像品質(zhì)判斷電路； 105～影像處理電路；106～位移計(jì)算電路； 107～軌跡處理電路；108～接口電路； 109～影像感測控制電路。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明的影像導(dǎo)航芯片的系統(tǒng)架構(gòu)圖。此處需特別說明，圖1為本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)際上可以有不同的電路布局，而非僅限定于圖1的情形。在光學(xué)鼠標(biāo)中所使用的影像導(dǎo)航芯片10包括影像感測數(shù)組101、訊號讀出電路102、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路103、影像感測控制電路109、影像品質(zhì)判斷電路104、影像處理電路105、位移計(jì)算電路106、軌跡處理電路107以及接口電路108。其中影像感測數(shù)組101為多個(gè)影像感測組件所組成的二維數(shù)組，此數(shù)組大小并無一定限制，當(dāng)使用越大的數(shù)組，則可判斷的位移量越大，所產(chǎn)生的影像數(shù)據(jù)量也越大。在本實(shí)施例中，使用18×18個(gè)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(CMOS)感測組件所組成的二維數(shù)組。此影像感測數(shù)組101可由一影像感測控制電路(未圖標(biāo)出)來控制每一個(gè)影像感測組件的曝光時(shí)間。當(dāng)實(shí)際使用光學(xué)鼠標(biāo)時(shí)，影像感測數(shù)組101經(jīng)由CMOS感測組件感測上述工作表面的影像。
訊號讀出電路102耦接上述影像感測數(shù)組101，以模擬型態(tài)讀出上述影像數(shù)據(jù)，現(xiàn)今最常用的讀出方法是相關(guān)性雙取樣技術(shù)(correlation doublesampling、CDS)，如美國專利第6,433,632、6,248,991、6,018,364與5,877,715號所述，以提供一較低定格噪聲(fixed pattern noice、FPN)。再者，訊號讀出電路102包括一可編程增益放大器(未圖示出)可以將上述影像數(shù)據(jù)的訊號放大，以供應(yīng)下一級電路。接著，耦接上述訊號讀出電路102的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路將上述影像數(shù)據(jù)由模擬型態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)字型態(tài)，而后將此影像數(shù)據(jù)送至影像品質(zhì)判斷電路104。影像感測控制電路109與影像感測數(shù)組101、訊號讀出電路102及模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路103相耦接，分別產(chǎn)生影像感測數(shù)組101、訊號讀出電路102及模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路103所需的控制訊號，并且控制CMOS感測組件的曝光時(shí)間。
影像品質(zhì)判斷電路104可以實(shí)時(shí)判斷上述影像數(shù)據(jù)的品質(zhì)并輸出一品質(zhì)指針，以顯示上述影像數(shù)據(jù)是否符合品質(zhì)要求。影像品質(zhì)判斷電路104可以用來判斷多張或單張影像是否符合品質(zhì)要求。亦即，影像品質(zhì)判斷電路104可以取多張影像的平均值，或者只需要判斷單張影像是否符合品質(zhì)要求而不需比對多張影像，也不需要任何緩沖器來暫存影像。常見的作法有，為了判斷影像品質(zhì)，可以取一維的影像來分析影像品質(zhì)，例如取X方向的一維影像，然后分析全部X方向的一維影像，或是Y方向的一維影像，然后分析全部Y方向的一維影像。
假設(shè)使用者欲將光學(xué)鼠標(biāo)由目前位置移動(dòng)至下一個(gè)位置，首先，當(dāng)光學(xué)鼠標(biāo)在目前位置時(shí)，影像感測數(shù)組101擷取對應(yīng)于目前位置的影像，并經(jīng)由訊號讀出電路102、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路103及影像品質(zhì)判斷電路104，來產(chǎn)生數(shù)字型態(tài)的一樣版影像數(shù)據(jù)，其中，若此樣版影像數(shù)據(jù)無法使用時(shí)，例如影像不清楚(不符合品質(zhì)要求)，則重新擷取一影像以產(chǎn)生新的樣版影像數(shù)據(jù)。接下來，當(dāng)使用者將光學(xué)鼠標(biāo)移動(dòng)至下一個(gè)位置時(shí)，影像感測數(shù)組101擷取對應(yīng)于下一個(gè)位置的影像，并經(jīng)由訊號讀出電路102、模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路103及影像品質(zhì)判斷電路104，來產(chǎn)生數(shù)字型態(tài)的一影像數(shù)據(jù)。然后，位移計(jì)算電路106耦接上述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路103及上述影像品質(zhì)判斷電路104，接收由上述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路103所輸出的數(shù)字型態(tài)的上述影像數(shù)據(jù)，并且計(jì)算上述影像數(shù)據(jù)與樣版影像數(shù)據(jù)的相關(guān)值，以求出上述影像導(dǎo)航芯片10相對于工作表面的位移量，此計(jì)算方式有諸多選擇方案，例如一般是使用區(qū)塊比較法(block match method)來判斷影像導(dǎo)航芯片10的位移量。區(qū)塊比較法可根據(jù)比較函數(shù)(例如均方差MSE(mean squared error)或絕對值平均法MAD(mean absolute difference)所取得的符合區(qū)塊與原始區(qū)塊作比較而求得影像導(dǎo)航芯片10的位移量。另外，在臺(tái)灣專利公報(bào)公告第530,489與529,309號中，亦披露了可以用來計(jì)算位移量的“影像傳感器的移動(dòng)量檢測方法”。
最后，位移計(jì)算電路106根據(jù)接收自影像品質(zhì)判斷電路104的品質(zhì)指針，來決定是否輸出上述位移量，若上述品質(zhì)指針顯示上述影像數(shù)據(jù)符合品質(zhì)要求，則將上述位移量輸出至下一級電路，若不符合品質(zhì)要求，則取先前計(jì)算出的多筆位移量的平均值再輸出至下一級電路。
接口電路108接收上述位移計(jì)算電路106所輸出的上述位移量，并且根據(jù)一接口規(guī)格，例如PS2接口規(guī)格、USB接口規(guī)格、無線傳輸接口規(guī)格或以上任意組合，對上述位移量作運(yùn)算來產(chǎn)生輸出接口值，此輸出接口值作為光學(xué)鼠標(biāo)輸出至后端裝置的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以供后端裝置做進(jìn)一步的處理，例如輸出至個(gè)人計(jì)算機(jī)，用以移動(dòng)屏幕上的一指針。在前述運(yùn)算步驟中，接口電路108亦可根據(jù)接口規(guī)格，將其它信息，例如光學(xué)鼠標(biāo)按鍵動(dòng)作或Z軸滑輪動(dòng)作，與上述位移量一起加以包裝后輸出。
前述的接口規(guī)格，可以以硬件方式，將電路實(shí)踐在芯片上，整合進(jìn)接口電路108中，或者接口電路108可以內(nèi)建一儲(chǔ)存單元(未圖標(biāo)出)及一處理單元(未圖標(biāo)出)，先將上述接口規(guī)格以固件程序來儲(chǔ)存在該儲(chǔ)存單元中，而后該處理單元接收由上述位移計(jì)算電路106所輸出的上述位移量，并根據(jù)儲(chǔ)存于上述儲(chǔ)存單元的上述接口規(guī)格，對上述位移量作運(yùn)算來產(chǎn)生上述輸出接口值。
為提供更好的功能，此影像導(dǎo)航芯片10也可以選擇性地將一影像處理電路105整合進(jìn)來。該影像處理電路105耦接于上述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路103及上述位移計(jì)算電路106之間，根據(jù)影像處理公式，將上述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路103所輸出的上述影像數(shù)據(jù)作影像處理，然后再將處理結(jié)果輸出至上述位移計(jì)算電路106。常見的影像處理公式有兩種，分別可以將上述影像數(shù)據(jù)作濾波處理及數(shù)據(jù)壓縮處理。
另外，為提供更好的功能，此影像導(dǎo)航芯片10進(jìn)一步可以選擇性地將一軌跡處理電路107整合進(jìn)來。該軌跡處理電路107耦接于上述位移計(jì)算電路106及上述接口電路108之間，根據(jù)軌跡處理公式，將上述位移計(jì)算電路106輸出的上述位移量作軌跡處理，然后再將處理結(jié)果輸出至上述接口電路108。常見的軌跡處理公式有兩種，分別可以將上述位移量作分辨率轉(zhuǎn)換處理及軌跡平滑化處理。
綜上所述，本發(fā)明所提供的影像導(dǎo)航芯片10，將傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)中微控制器芯片所用到的功能整合進(jìn)具有光學(xué)導(dǎo)航功能的CMOS影像導(dǎo)航芯片10中，成為一單芯片，且提供一影像品質(zhì)判斷電路104，在影像數(shù)據(jù)被讀出之后，可以實(shí)時(shí)判斷上述影像數(shù)據(jù)的品質(zhì)并輸出一品質(zhì)指針，以供下一級電路做為參考。
本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可做若干的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以本發(fā)明的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種影像導(dǎo)航芯片，適用于一光指針裝置，用以計(jì)算上述影像導(dǎo)航芯片相對于一工作表面的一位移量，包括一影像感測數(shù)組，由一影像感測控制電路所驅(qū)動(dòng)以感測上述工作表面的一影像；一訊號讀出電路，耦接上述影像感測數(shù)組，以模擬型態(tài)讀出上述影像數(shù)據(jù)；一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，耦接上述訊號讀出電路，用以將上述影像數(shù)據(jù)由模擬型態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)字型態(tài)；一影像品質(zhì)判斷電路，耦接上述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，用以判斷上述影像數(shù)據(jù)的品質(zhì)并輸出一品質(zhì)指針；以及一位移計(jì)算電路，根據(jù)上述品質(zhì)指針，決定是否輸出上述位移量。
2.如權(quán)利要求1所述的影像導(dǎo)航芯片，其中上述影像感測數(shù)組為多個(gè)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管所組成的二維數(shù)組。
3.如權(quán)利要求1所述的影像導(dǎo)航芯片，其中上述訊號讀出電路是運(yùn)用相關(guān)性雙取樣技術(shù)以讀出上述影像數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的影像導(dǎo)航芯片，其中上述訊號讀出電路包括一放大器，用以放大上述影像數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的影像導(dǎo)航芯片還包括一影像處理電路，耦接于上述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路及上述位移計(jì)算電路之間，根據(jù)一影像處理公式，用以將上述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路輸出的上述影像數(shù)據(jù)作運(yùn)算并輸入至上述位移計(jì)算電路。
6.如權(quán)利要求5所述的影像導(dǎo)航芯片，其中上述影像處理公式是用以對上述影像數(shù)據(jù)作濾波處理或數(shù)據(jù)壓縮處理。
7.如權(quán)利要求1所述的影像導(dǎo)航芯片還包括一軌跡處理電路，耦接上述位移計(jì)算電路，根據(jù)一軌跡處理公式，用以將上述位移計(jì)算電路輸出的上述位移量作運(yùn)算并輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的影像導(dǎo)航芯片，其中上述軌跡處理公式是用以對上述位移量作分辨率轉(zhuǎn)換處理或軌跡平滑化處理。
9.如權(quán)利要求1所述的影像導(dǎo)航芯片還包括一接口電路，耦接上述位移計(jì)算電路，根據(jù)一接口規(guī)格，對上述位移量作運(yùn)算并輸出一輸出接口值，其中上述接口規(guī)格選自于由PS2接口規(guī)格、USB接口規(guī)格及無線傳輸接口規(guī)格所組成的族群中的接口規(guī)格。
10.如權(quán)利要求9所述的影像導(dǎo)航芯片，其中上述接口電路包括一儲(chǔ)存單元，用以儲(chǔ)存上述接口規(guī)格；以及一處理單元，耦接上述儲(chǔ)存單元及上述位移計(jì)算電路，用以讀出上述接口規(guī)格，且根據(jù)上述接口規(guī)格，對上述位移量作運(yùn)算并輸出上述輸出接口值。
全文摘要
一種影像導(dǎo)航芯片，適用于一光指針裝置，用以計(jì)算上述影像導(dǎo)航芯片相對于一工作表面的一位移量，包括一影像感測數(shù)組，由一影像感測控制電路所驅(qū)動(dòng)以感測上述工作表面的一影像；一訊號讀出電路，耦接上述影像感測數(shù)組，以模擬型態(tài)讀出上述影像數(shù)據(jù)；一模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，耦接上述訊號讀出電路，用以將上述影像數(shù)據(jù)由模擬型態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)字型態(tài)；一影像品質(zhì)判斷電路，耦接上述模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，用以判斷上述影像數(shù)據(jù)的品質(zhì)并輸出一品質(zhì)指針；以及一位移計(jì)算電路，根據(jù)上述品質(zhì)指針，決定是否輸出上述位移量。
文檔編號G06F3/033GK1648938SQ20041000289
公開日2005年8月3日 申請日期2004年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月20日
發(fā)明者林俊煌, 藍(lán)正豐, 黃建章 申請人:原相科技股份有限公司