光学指向装置及运行光学指向装置的方法制造方法及图纸

光学指向装置包括配置为响应驱动电流以提供至少部分相干光用于照射成像表面从而产生反射图像的光源。导航传感器配置为基于反射图像产生数字图像，并且基于数字图像产生表示成像表面和光学指向装置之间的相对运动的运动数据。光源驱动器配置为向光源提供驱动电流。驱动电流控制器配置为基于选择的数字图像校准驱动电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学指向装置，并涉及光学指向装置中的光源控制。
技术介绍
供计算机及其显示器使用的手操作指向器的使用已经变得几乎是广泛使用的。各种类型指向器的一种形式是结合配套的鼠标垫使用的传统的(机械)鼠标。机械式鼠标器一般包括橡皮包面的钢球，其随着鼠标的移动而在鼠标垫上滚动。鼠标的内部是滚轴或转轮，在它的赤道处接触所述钢球并且将其旋转转换为表示鼠标运动正交分量的电信号。这些电信号耦合到计算机，在计算机中软件根据鼠标的运动响应所述信号来改变ΔX和ΔY指向器(光标)的显示位置。除了诸如传统的机械式鼠标器的机械式指向器，光学指向装置也已经发展了起来。在一种光学指向装置的形式中，不是使用像滚珠的运动机械元件，成像表面(诸如手指或桌面)和光学指向装置内的图像传感器之间的相对运动被光学感测并被转化为运动信息。电子图像传感器，诸如一般光学指向装置中使用的那些，主要有两种类型电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体-有源像素传感器(CMOS-APS)。这两类传感器一般都包括以图案(pattern)形式排列的光电探测器(即像素)阵列。每个单独的光电探测器工作用于输出具有大小与入射在光电探测器位置上的光强度成比例的信号。这些输出信号能随后被处理并且操作以产生包括若干独立图像单元(像素)的图像，其中图像中的每一个像素对应于图像传感器中光电探测器(即像素)中的一个。光学指向装置的一种形式包括非相干光源，诸如发光二极管(LED)，用于照射成像表面或导航表面从而产生通过光学指向装置的图像传感器感测的反射图像。光学指向装置的另外一种形式包括相干光源，诸如激光器，用于照射成像表面从而产生通过光学指向装置的图像传感器感测的反射图像。基于具有光学指向装置的光学导航的相干光源可以提供比传统的非相干光源光学指向装置提供的更好的成像表面覆盖度和更好的跟踪性能。相干光源(诸如激光器)具有比非相干光源(诸如LED)更多严格的眼睛安全规程。例如，国际电工委员会(IEC)标准定义了1类(class-1)激光器作为在相当可预知的操作条件下安全可靠的激光器，包括使用用于束内观察(intrabeam viewing)的光学仪器。为了满足1类等级，即使某人利用激光器前方的放大镜注视激光器相当长的一段时间也不会损害眼睛。光学指向装置内部1类(Class-1)激光器的最大光功率输出基于激光器输出的波长和激光器的操作方式受IEC标准的限制。例如，具有840纳米(nm)标称波长的单模垂直腔表面发射激光器(VCSEL)由IEC标准定义为具有小于连续波(CW)模式下700微瓦(μW)的峰值光功率输出以符合1类分级。光学指向装置中的相干光源必须提供足够电平的光输出(即最小光功率输出)以获得传感器图像恰当的曝光。光学指向装置中一般VCSEL的最小光功率输出的实例是大约200μW。这种最小光功率输出随着光指示装置不同的环境操作条件而变化。例如，较少的光从具有暗调的表面和具有大的表面粗糙度的表面反射出去。为了正确导航这些较少反射的表面上的光学指向装置，一般增加来自相干光源的最小光功率输出。替代地，可以增加传感器的曝光时间获得传感器图像恰当的曝光水平。然而长的曝光时间限制了光学指向装置的跟踪速度。因此，光学指向装置中相干光源的操作窗口(operating window)由最小光功率输出以及相干光源的最大光功率输出定义以提供传感器图像恰当的曝光并符合眼睛安全规程定义，诸如IEC标准定义的1类分级。在光学指向装置中，相干光源(诸如激光器)一般利用电流调节电路控制。电流调节电路通过改变由光源驱动器提供给光源的驱动电流来调整相干光源的光功率输出。光学指向装置中使用的一般的相干光源(例如VCSEL)一般对驱动电流是极端敏感的，因此由光源驱动器提供的驱动电流中小的波动都会导致相干光源光功率输出中巨大的变化。稳定并且精确的电源优选提供给光学指向装置中相干光源以适应相干光源的操作窗口。具有激光光源(例如VCSEL)的光学指向装置的一种形式是使用电流调节电路控制光源驱动器向激光器提供固定的驱动电流。具有这种固定驱动电流电路的光学指向装置中，激光器的操作方式和光功率输出基于激光器的阈值电流和斜率效率(slope efficiency)。激光器的阈值电流是使激光器开始发出激光的最小驱动电流。激光器的斜率效率是激光器光功率输出比驱动电流。一般使用于光学指向装置的VCSEL及其它激光器一般具有大的制造工序变化，其导致激光器阈值电流和斜率效率的大变化。光学指向装置的单个校准一般用于具有固定电流驱动电路的光学指向装置以保证激光器提供眼睛安全操作和最小光功率输出。即使在单个校准以后，激光器的光功率输出也可以受其它参数的影响，诸如激光器寿命和工作温度条件方面的变化。用固定驱动电流电路克服上述问题中的一些的光学指向装置的一种形式包括闭环激光器驱动电路。在这种形式的光学指向装置中，监控光电二极管一般用于连续地监控激光器的光功率输出并且向闭环激光器驱动电路提供反馈。闭环激光器驱动电路可以适应由于制造工序变化的激光器中的阈值电流和斜率效率变化。此外，激光器寿命和工作温度条件还可以由闭环激光器驱动电路适应。然而闭环激光器驱动电路是难于实施并且是昂贵的。例如，闭环激光器驱动电路使用昂贵的从激光器到监控光电二极管的光反馈路径。光学指向装置的一种形式包括开环激光器驱动电路。在一个用于制造具有开环激光器驱动电路的光学指向装置的处理实例中，激光器(例如VCSEL)被预先测试以确定激光器阈值电流、斜率效率和温度系数。预先测试的激光器被分类并且据此分组为有限数目的组(bins)。每一组的激光器与对应的开环电流调节电路相匹配。对应的开环电流调节电路可以正确地调节对应的激光器的驱动电流以保证激光器在其定义的操作窗口(window)中操作以提供最小光功率输出并且确保眼睛安全操作。虽然这种制造工序可靠地保证了获得激光器恰当的操作窗口，但是制造工序是时间密集的并且昂贵的。此外，由于由有限数目可选开环电流调节电路提供的有限补偿范围，这种制造工序一般导致大多数激光器不可用。因为这些及其它理由，有必要提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供一种光学指向装置，包括光源、导航传感器、光源驱动器以及驱动电流控制器。光源配置为响应驱动电流以提供至少部分相干光用于照射成像表面从而产生反射图像。导航传感器配置为基于反射图像产生数字图像，并且基于数字图像产生表示成像表面和光学指向装置之间的相对运动的运动数据。光源驱动器配置为向光源提供驱动电流。驱动电流控制器配置为基于选择的数字图像校准驱动电流。附图说明附图1是示出根据一个实施例的光学指向装置主要部件的方框图。附图2是绘制各种各样VCSEL的光功率输出与驱动电流关系的示意图。附图3是示出用于向光学指向装置中的光源提供驱动电流的初始自校准处理的一个实施例的流程图。附图4是示出用于向光学指向装置中的光源提供驱动电流的完整再校准处理一个实施例的流程图。附图5是示出用于向光学指向装置中的光源提供驱动电流的部分再校准处理一个实施例的流程图。具体实施例方式在下面的详细说明中，引用构成此文一部分的附图，并且其中通过说明本专利技术可以实施的具体实施例加以示出。关于这一点，方向性术语(诸如“顶，”“底”，“前”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学指向装置，包括：光源，配置为响应驱动电流以提供至少部分相干光用于照射成像表面从而产生反射图像；以及导航传感器，配置为基于反射图像产生数字图像，并且基于数字图像产生表示成像表面和光学指向装置之间的相对运动的运动数据；　 　光源驱动器，配置为向光源提供驱动电流；以及驱动电流控制器，配置为基于选择的数字图像控制光源驱动器以及校准驱动电流。

【技术特征摘要】
US 2005-5-6 11/1238141.一种光学指向装置，包括光源，配置为响应驱动电流以提供至少部分相干光用于照射成像表面从而产生反射图像；以及导航传感器，配置为基于反射图像产生数字图像，并且基于数字图像产生表示成像表面和光学指向装置之间的相对运动的运动数据；光源驱动器，配置为向光源提供驱动电流；以及驱动电流控制器，配置为基于选择的数字图像控制光源驱动器以及校准驱动电流。2.权利要求1的光学指向装置，其中光源包括激光器。3.权利要求1的光学指向装置，其中光源包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)。4.权利要求1的光学指向装置，其中光源包括配置为提供宽带光的宽带光源，以及配置为滤波宽带光以提供至少部分相干光的窄带滤波器。5.权利要求1的光学指向装置，其中导航传感器配置为以帧频率捕获数字图像的帧，以及以同步于帧频率的占空度使驱动电流脉冲。6.权利要求1的光学指向装置，其中导航传感器配置为如果基于反射图像产生的数字图像充满导航传感器则减少工作模式期间的驱动电流。7.权利要求1的光学指向装置，其中导航传感器配置为在导航传感器中出现复位条件以后校准驱动电流。8.权利要求7的光学指向装置，其中导航传感器配置为重复地循环可用的驱动电流值，直到基于反射图像驱动电流值中的一个产生适当质量数字图像。9.权利要求8的光学指向装置，其中导航传感器配置为基于以下当中的至少一个来确定数字图像是否是适当质量数字图像来源于数字图像的导航适合性测量、数字图像的测量的平均像素值、数字图像的测量的最小像素值、数字图像的测量的像素比率值以及数字图像的测量的最大像素值。10.权利要求1的光学指向装置，其中导航传感器配置为在光学指向装置已处于静止的选定静止期以后校准驱动电流。11.权利要求10的光学指向装置，其中选择选定静止期以避免干扰光学指向装置的用户。12.权利要求10的光学指向装置，其中导航传感器配置为将可用的驱动电流值循环一次直到基于所述反射图像驱动电流值中的一个产生适当质量数字图像。13.权利要求12的光学指向装置，其中导航传感器配置为如果基于反射图像没有可用的驱动电流值产生适当质量数字图像，那么设置驱动电流值为取自选定静止期之后校准开始时的先前驱动电流值。14.权利要求12的光学指向装置，其中导航传感器配置为基于以下当中的至少一个来确定数字图像是否是适当质量数字图像来源于数字图像的导航适合性测量、数字图像的测量的平均像素值、数字图像的测量的最小像素值、数字图像的测量的像素比率值以及数字图像测量的最大像素值。15.权利要求10的光学指向装置，其中导航传感器配置为循环选定数目的驱动电流值，直到基于反射图像驱动电流值中的一个产生适当质量数字图像，...

【专利技术属性】
技术研发人员：T谢，R卡卡拉拉，VC莫耶，
申请(专利权)人：阿瓦戈科技ECBUIP新加坡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]