專利名稱：光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備及其自動(dòng)增益控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備(optical pointing apparatus),且更 明確地說，特別是涉及一種根據(jù)入射光的強(qiáng)度而限制圖像信號(hào)的強(qiáng)度并控 制所述圖像信號(hào)的電壓增益以便響應(yīng)于具有至少預(yù)定的光強(qiáng)度的輸入信號(hào) 而獲得精確圖像的光學(xué)指點(diǎn)裝置，以及其自動(dòng)增益控制(automatic gain control, AGC)方法。
背景技術(shù)：
鼠標(biāo)作為一種光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，是計(jì)算機(jī)的基本外圍裝置。近些年來(lái)，使 用光學(xué)傳感器芯片(optical sensor chip)的光學(xué)鼠標(biāo)(optical mouse)比 滾球鼠標(biāo)(ball mouse)更廣泛地被使用，所述光學(xué)傳感器芯片從工作表面 的圖像數(shù)據(jù)高速計(jì)算出方向和速度以找到光學(xué)鼠標(biāo)的坐標(biāo)。
光學(xué)鼠標(biāo)的運(yùn)動(dòng)信息是基于上面放置有所述光學(xué)鼠標(biāo)的工作表面上的 當(dāng)前與先前圖像數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，且所述圖像數(shù)據(jù)由圖像傳感器循序地 收集。
為了獲得上面放置有光學(xué)鼠標(biāo)的工作表面上的圖像數(shù)據(jù)，以光的形式 接收?qǐng)D像，產(chǎn)生并接收模擬信號(hào)且將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，計(jì)算運(yùn)動(dòng)信息，且 輸出數(shù)字信號(hào)。
圖1是常規(guī)光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的框圖。
參看圖1，所述常規(guī)光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備包含光學(xué)單元IO、圖像傳感器(image sensor) 20、才莫擬-凄t字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital converter, ADC) 30和 運(yùn)動(dòng)值計(jì)算器(motion value calculator) 40。所述圖像傳感器20由多個(gè) 像素組成，且所述光學(xué)單元10由光源和透鏡組成。
現(xiàn)將參看圖1來(lái)描述常規(guī)光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的操作。
光學(xué)單元IO使用光源將光輻射到工作表面上，且將由工作表面反射的 光穿過透鏡傳輸?shù)綀D像傳感器20。圖像傳感器20接收穿過透鏡的反射 光，并感測(cè)光數(shù)據(jù)。ADC 30接收從圖像傳感器20輸出的模擬信號(hào)，并將所 述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。運(yùn)動(dòng)值計(jì)算器40基于從ADC 30輸出的數(shù)字 信號(hào)而計(jì)算當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)與先前圖像數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性值，基于所述相關(guān) 性值而計(jì)算光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)值V (M0V),且輸出所述運(yùn)動(dòng)值V (MOV)。
一般來(lái)說，光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的ADC30具有固定的輸入范圍。在此情況下，可 響應(yīng)于光強(qiáng)度在預(yù)定范圍內(nèi)的輸入信號(hào)而獲得相對(duì)較精確的圖像，而難以 響應(yīng)于光強(qiáng)度在所述預(yù)定范圍外的輸入信號(hào)而獲得精確圖像。
為了彌補(bǔ)這些弱點(diǎn)，已經(jīng)采用 一種用于根據(jù)入射光的強(qiáng)度而限制信號(hào)
強(qiáng)度的自動(dòng)增益控制(AGC)單元。所述AGC單元估計(jì)從ADC 30接收到的數(shù) 字?jǐn)?shù)據(jù)，控制光學(xué)指點(diǎn)感測(cè)單元(optical pointing sensing unit)中所包 含的快門的速度和增益，且防止圖像傳感器20所捕獲的圖像的飽和以及曝 光不足(underexposure)。
然而，無(wú)線光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備執(zhí)行快門開啟控制(shutter-on control)和 燈開啟控制，以便減少功率消耗。當(dāng)將無(wú)線光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備放置在.白色或淺 色工作表面上時(shí)，快門開啟時(shí)間和燈開啟時(shí)間較短；另一方面，當(dāng)將無(wú)線 光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備放置在黑色或深色工作表面上時(shí)，必須使快門開啟時(shí)間增到
最大，使得燈開啟時(shí)間也被延長(zhǎng)，且光源的功率消耗增加。
在此情況下，當(dāng)放置在深色工作表面上的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的快門開啟時(shí) 間過短時(shí)，可使用增加ADC 30的增益的方法，以便確保所需的光強(qiáng)度。然 而，由于必須增加幀速率以使光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度增到最大，所以對(duì) 增加快門開啟時(shí)間存在特定的技術(shù)限制。
明確地說，當(dāng)將光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備放置在深色工作表面上時(shí)，不可避免的 情況是由于幀速率上升而顯著減少快門開啟時(shí)間。因此，當(dāng)光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備 低速移動(dòng)時(shí)，可減小幀速率以確保足夠的快門開啟時(shí)間，且當(dāng)光學(xué)指點(diǎn)設(shè) 備高速移動(dòng)時(shí)，可能的情況是當(dāng)運(yùn)動(dòng)超過像素搜索窗口 (pixel search window)乘以幀速率時(shí)，無(wú)法檢測(cè)到光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)。因此，有必要恰 當(dāng)控制光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度和快門開啟時(shí)間。
由此可見，上述現(xiàn)有的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法以及使用 上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存 在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見 適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品及方法又沒有適切的結(jié)構(gòu)及方法能夠 解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種 新的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備及其自動(dòng)增益控制方法，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦 成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。
有鑒于上述現(xiàn)有的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類 產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)'用，積極 加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備及其自動(dòng)增益控制方法，能 夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè) 計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備存在的缺陷，而提供一 種新型結(jié)構(gòu)的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，所要解決的技術(shù)問題是使其根據(jù)工作表面的亮度和光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度而順暢地控制光源的照明、快門開啟時(shí)間 和圖像信號(hào)的增益，非常適于實(shí)用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為達(dá)
到上述目的，，依據(jù)本發(fā)明的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，其包含圖像傳感器(image sensor)，其由多個(gè)像素組成，且用于接收由工作表面反射的光，感測(cè)圖像 數(shù)據(jù)，并輸出電信號(hào)；AGC單元，其用于接收所述電信號(hào)，根據(jù)來(lái)自工作表 面的圖像的亮度和暗度以及光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度而控制電信號(hào)的增 益，且輸出一增益輸出信號(hào)；以及圖像數(shù)據(jù)處理器(image data processor),其 用于接收增益輸出信號(hào)，分析來(lái)自工作表面的圖像的明度和暗度以控制電 信號(hào)的增益，檢測(cè)光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度以控制電信號(hào)的增益，且計(jì)算 并輸出光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度。
所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備可進(jìn)一步包含光學(xué)單元(optical unit),其用于 使用光源將光輻射到工作表面上，且將由工作表面反射的光傳輸而穿過透 鏡；多路復(fù)用器(multiplexer),其用于接收電信號(hào)，從所述多個(gè)像素中選 擇至少一個(gè)像素，且輸出所述選定的像素的電信號(hào)；以及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器 (analog-to-digital converter, ADC),其用于接收增益輸出信號(hào)，并將 所述增益輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)。
AGC單元可接收選定的像素的電信號(hào)，將所述電信號(hào)的增益與最大增益 和最小增益進(jìn)行比較，當(dāng)所述電信號(hào)的增益小于最大增益或大于最小增益 時(shí)，維持電信號(hào)的所述增益，當(dāng)電信號(hào)的增益大于最大增益時(shí)，使電信號(hào) 的增益減小預(yù)定的電平，且當(dāng)電信號(hào)的增益小于最小增益時(shí)，使電信號(hào)的 增益增加預(yù)定的電平。
AGC單元可包含單個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃?variable gain amplifier),其 根據(jù)增益控制信號(hào)的電壓電平而以模擬模式在線性增益范圍內(nèi)輸出該增益 輸出信號(hào)。
AGC單元可包含多個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃?，其根?jù)增益控制信號(hào)的電壓電平 而選擇性地在不連續(xù)的增益范圍內(nèi)輸出該增益輸出信號(hào)。
AGC單元可包含第一可變?cè)鲆娣糯笃?，其用于接收選定的像素的電信 號(hào)，按預(yù)定的電平來(lái)控制電信號(hào)的增益，且輸出第一增益輸出信號(hào)；第二 到第N可變?cè)鲆娣糯笃?，其串?lián)連接到第一可變?cè)鲆娣糯笃?，以用于從?級(jí)可變?cè)鲆娣糯笃鹘邮赵鲆孑敵鲂盘?hào)，按預(yù)定的電平控制所接收到的增益 輸出信號(hào)的增益，且輸出第二到第N增益輸出信號(hào)中的對(duì)應(yīng)一者；以及可 變?cè)鲆娑嗦窂?fù)用器(variable gain multiplexer),其用于接收第一到第N 增益輸出信號(hào)，且響應(yīng)于增益控制信號(hào)的電壓電平，根據(jù)來(lái)自工作表面的 圖像的亮度和暗度或光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度而選擇性輸出第一到第N增 益輸出信號(hào)中的一者。
圖像數(shù)據(jù)處理器可包含圖像分析器(image analyzer),其.用于接收 數(shù)字圖像信號(hào)，分析來(lái)自工作表面的圖像的亮度和暗度，向光學(xué)單元輸出 用于控制光源的照明的光源控制信號(hào)，向圖像傳感器輸出用于控制快門開 啟時(shí)間的快門控制信號(hào)，且向AGC單元輸出用于控制選定的像素的電信號(hào) 的增益的第一增益控制信號(hào)；運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器(motion detector),其用于接收 數(shù)字圖像信號(hào)，檢測(cè)光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度，且向AGC單元輸出第二增 益控制信號(hào)；以及運(yùn)動(dòng)值計(jì)算器(motion value calculator),其用于接收 數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)與先前圖像數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性值，基于 所述相關(guān)性值而計(jì)算光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)值，且輸出所述坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)值。
圖像分析器可在工作表面較亮?xí)r輸出用于減少快門開啟時(shí)間的快門控 制信號(hào)、用于減少燈開啟時(shí)間的光源控制信號(hào)和用于減少選定的像素的電 信號(hào)的增益的增益控制信號(hào)，且在工作表面較暗時(shí)輸出用于增加快門開啟 時(shí)間的快門控制信號(hào)、用于增加燈開啟時(shí)間的光源控制信號(hào)和用于增加選 定的像素的電信號(hào)的增益的增益控制信號(hào)。
圖像分析器可接收數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算數(shù)字圖像信號(hào)的平均值，將所 述平均值與最小值和最大值進(jìn)行比較，且在增益控制信號(hào)之前輸出快門控 制信號(hào)。在此情況下，圖像分析器可在平均值大于最大值時(shí)輸出用于使快 門開啟時(shí)間減少預(yù)定的時(shí)間的快門控制信號(hào)，且在平均值小于最小值時(shí)輸 出用于使快門開啟時(shí)間增加預(yù)定的時(shí)間的快門控制信號(hào)。
圖像分析器可接收數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算數(shù)字圖像信號(hào)的平均值，將平 均值與最小值和最大值進(jìn)行比較，且在快門控制信號(hào)之前輸出增益控制信 號(hào)。在此情況下，圖像分析器可在平均值大于最大值時(shí)輸出用于使選定的 像素的電信號(hào)的增益減少預(yù)定的電平的增益控制信號(hào)，且在平均值小于最 小值時(shí)輸出用于使選定的像素的電信號(hào)的增益增加預(yù)定的電平的增益控制 信號(hào)。
圖像分析器可接收數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算數(shù)字圖像信號(hào)的平均值，將所 述平均值與最小值和最大值進(jìn)行比較，且在快門控制信號(hào)和增益控制信號(hào) 之前輸出光源控制信號(hào)。在此情況下，圖像分析器可在平均值大于最大值
于最小值時(shí)輸出用^使燈;啟時(shí)間增加預(yù)定的日^間的光源控制信號(hào):， 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器可在光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度低于最小速度時(shí)輸出用于減 少選定的像素的電信號(hào)的增益的增益控制信號(hào)，且在光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng) 速度高于最大速度時(shí)輸出用于增加選定的像素的電信號(hào)的增益的.增益控制 信號(hào)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。為達(dá)
到上述目的，依據(jù)本發(fā)明的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的AGC(即，自動(dòng)增益控制，以下均
成為AGC)方法，所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備包含圖像傳感器，其用于接收由工作 表面反射的光，感測(cè)圖像數(shù)據(jù)，且輸出電信號(hào)；以及ADC，其用于將電信號(hào) 轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)。所述方法包含:AGC步驟，其包含接收所述電信號(hào)，根 據(jù)來(lái)自工作表面的圖像的亮度和暗度以及光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度而控制 電信號(hào)的增益，以及輸出一增益輸出信號(hào)；以及圖像數(shù)據(jù)處理步驟，其包 含接收該增益輸出信號(hào)，分析來(lái)自工作表面的圖像的明度和暗度以控制電 信號(hào)的增益，檢測(cè)光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度以控制電信號(hào)的增益，以及計(jì) 算并輸出光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)值。
所述AGC步驟可包含將所迷電信號(hào)的增益與最大增益和最小增益進(jìn)行 比較，當(dāng)所述電信號(hào)的增益小于最大增益或大于最小增益時(shí)，維持電信號(hào) 的所述增益，當(dāng)電信號(hào)的增益大于最大增益時(shí)，使電信號(hào)的增益減少預(yù)定 的電平，且當(dāng)電信號(hào)的增益小于最小增益時(shí)，使電信號(hào)的增益增加預(yù)定的 電平。
所述圖像數(shù)據(jù)處理步驟可包含圖像分析步驟，其包含接收數(shù)字圖像 信號(hào)，分析來(lái)自工作表面的圖像的亮度和暗度，且輸出用于控制光源的照 明的光源控制信號(hào)、用于控制快門開啟時(shí)間的快門控制信號(hào)和用于控制電 信號(hào)的增益的第一增益控制信號(hào)；運(yùn)動(dòng)檢測(cè)步驟，其包含接收數(shù)字圖像信 號(hào)，檢測(cè)光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度，且輸出第二增益控制信號(hào)；以及運(yùn)動(dòng) 值計(jì)算步驟，其包含接收數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)與先前圖像數(shù) 據(jù)之間的相關(guān)性值，基于所述相關(guān)性值而計(jì)算光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)值，且 輸出所述坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)值。
所述圖像分析步驟可包含在工作表面較亮?xí)r，輸出用于減少快門開 啟時(shí)間的快門控制信號(hào)、用于減少燈開啟時(shí)間的光源控制信號(hào)和用于減少 電信號(hào)的增益的增益控制信號(hào)；以及在工作表面較暗時(shí)，輸出用于增加快 門開啟時(shí)間的快門控制信號(hào)、用于增加燈開啟時(shí)間的光源控制信號(hào)和用于 增加電信號(hào)的增益的增益控制信號(hào)。
所述圖像分析步驟可包含工作表面亮度分析步驟，其包含接收數(shù)字 圖像信號(hào)，計(jì)算數(shù)字圖像信號(hào)的平均值，以及將所述平均值與最小值和最 大值進(jìn)行比較；快門開啟時(shí)間控制步驟,其包含在平均值大于最大值時(shí)，使 快門開啟時(shí)間減少預(yù)定的時(shí)間，以及在平均值小于最小值時(shí)，使快門開啟時(shí) 間增加預(yù)定的時(shí)間；第一增益控制步驟，其包含在快門開啟時(shí)間被減少預(yù)定 的時(shí)間時(shí)，將電信號(hào)的增益與最大增益進(jìn)行比較，以控制電信號(hào)的增益；以 及第二增益控制步驟，其包含在快門開啟時(shí)間被增加預(yù)定的時(shí)間時(shí)，將電信 號(hào)的增益與最小增益進(jìn)行比較，以控制電信號(hào)的增益。
所述第一增益控制步驟可包含將電信號(hào)的增益與最大增益進(jìn)行比較；在 電信號(hào)的增益小于最大增益時(shí)，維持電信號(hào)的所述增益；以及在'電信號(hào)的
增益大于最大增益時(shí)，使電信號(hào)的增益減少預(yù)定的電平。
所述第二增益控制步驟可包含將電信號(hào)的增益與最小增益進(jìn)行比較；在 電信號(hào)的增益大于最小增益時(shí)，維持電信號(hào)的所述增益；以及在電信號(hào)的 增益小于最小增益時(shí)，使電信號(hào)的增益增加預(yù)定的電平。
圖像分析步驟可進(jìn)一步包含在執(zhí)行所述第一增益控制步驟和第二增益 控制步驟之后，返回到所述工作表面亮度分析步驟。
圖像分析步驟可包含工作表面亮度分析步驟，其包含接收數(shù)字圖像 信號(hào)，計(jì)算數(shù)字圖像信號(hào)的平均值，以及將所述平均值與最小值和最大值 進(jìn)行比較；增益控制步驟，其包含在平均值大于最大值時(shí)，使電信號(hào)的增 益減少預(yù)定的電平，以及在平均值小于最小值時(shí)，使電信號(hào)的增益增加預(yù) 定的電平；第一快門開啟時(shí)間控制步驟，其包含在電信號(hào)的增益被減少預(yù) 定的電平時(shí)，將快門開啟時(shí)間與最大快門開啟時(shí)間進(jìn)行比較，以控制快門 開啟時(shí)間；以及第二快門開啟時(shí)間控制步驟，其包含在電信號(hào)的增益被增 加預(yù)定的電平時(shí)，將快門開啟時(shí)間與最小快門開啟時(shí)間進(jìn)行比較，以控制 快門開啟時(shí)間。
圖像分析步驟可進(jìn)一步包含在執(zhí)行所述第 一快門開啟時(shí)間控制步驟和 第二快門開啟時(shí)間控制步驟之后，返回到所述工作表面亮度分析步驟。
圖像分析步驟可包含工作表面亮度分析步驟，其包含接收數(shù)字圖像 信號(hào)，計(jì)算數(shù)字圖像信號(hào)的平均值，以及將所述平均值與最小值和最大值 進(jìn)行比較；燈開啟時(shí)間控制步驟，其包含在平均值大于最大值時(shí)，使燈開 啟時(shí)間減少預(yù)定的時(shí)間，以及在平均值小于最小值時(shí)，使燈開啟時(shí)間增加 預(yù)定的時(shí)間；第一快門開啟時(shí)間控制步驟，其包含在燈開啟時(shí)間被減少預(yù) 定的時(shí)間時(shí)，將快門開啟時(shí)間與最大快門開啟時(shí)間進(jìn)行比較，以控制快門 開啟時(shí)間；以及第二快門開啟時(shí)間控制步驟，其包含在燈開啟時(shí)間被增加 預(yù)定的時(shí)間時(shí)，將快門開啟時(shí)間與最小快門開啟時(shí)間進(jìn)行比較，以控制快 門開啟時(shí)間。
所述第一快門開啟時(shí)間控制步驟可包含將快門開啟時(shí)間與最大快門 開啟時(shí)間進(jìn)行比較；在快門開啟時(shí)間短于最大快門開啟時(shí)間時(shí)，維持所述 快門開啟時(shí)間；以及在快門開啟時(shí)間長(zhǎng)于最大快門開啟時(shí)間時(shí)，使快門開 啟時(shí)間減少預(yù)定的時(shí)間。
所述第二快門開啟時(shí)間控制步驟可包含將快門開啟時(shí)間與最小快門 開啟時(shí)間進(jìn)行比較；在快門開啟時(shí)間長(zhǎng)于最小快門開啟時(shí)間時(shí)，維持快門 開啟時(shí)間；以及在快門開啟時(shí)間短于最小快門開啟時(shí)間時(shí)， -使快門開啟時(shí) 間增加預(yù)定的時(shí)間。
圖像分析步驟可包含快門開啟時(shí)間的第一確定步驟，其包含確定在 第 一 快門開啟時(shí)間控制步驟中被減少的快門開啟時(shí)間是否是最小快門開啟
時(shí)間；第一增益控制步驟，其包含在所述被減少的快門開啟時(shí)間不是最小 快門開啟時(shí)間時(shí)，返回到工作表面亮度分析步驟，以及在所述被減少的快門 開啟時(shí)間是最小快門開啟時(shí)間時(shí)，將電信號(hào)的增益與最大增益進(jìn)行比較，以
控制電信號(hào)的增益；快門開啟時(shí)間的第二確定步驟，其包含確定在第二快 門開啟時(shí)間控制步驟中增加的快門開啟時(shí)間是否是最大快門開啟時(shí)間；以 及第二增益控制步驟，其包含在所增加的快門開啟時(shí)間不是最大快門開啟 時(shí)間時(shí)，返回到工作表面亮度分析步驟，以及在所增加的快門開啟時(shí)間是 最大快門開啟時(shí)間時(shí)，將電信號(hào)的增益與最小增益進(jìn)行比較，以控制電信 號(hào)的增益。
所述第一增益控制步驟可包含將電信號(hào)的增益與最大增益進(jìn)行比較；當(dāng) 電信號(hào)的增益小于最大增益時(shí)，維持電信號(hào)的所述增益；以及當(dāng)電信號(hào)的 增益大于最大增益時(shí)，使電信號(hào)的增益減少預(yù)定的電平。
所述第二增益控制步驟可包含將電信號(hào)的增益與最小增益進(jìn)行比較；當(dāng) 電信號(hào)的增益大于最小增益時(shí)，維持電信號(hào)的所述增益；以及當(dāng)電信號(hào)的 增益小于最小增益時(shí)，使電信號(hào)的增益增加預(yù)定的電平。
圖像分析步驟可進(jìn)一步包含在執(zhí)行所述第一和第二增益控制步驟之 后，返回到工作表面亮度分析步驟。
運(yùn)動(dòng)檢測(cè)步驟可包含運(yùn)動(dòng)速度分析步驟，其包含接收數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì) 算光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的平均運(yùn)動(dòng)速度，且將所述平均運(yùn)動(dòng)速度與最大和最小速 度進(jìn)行比較；在平均運(yùn)動(dòng)速度高于最小速度且低于最大速度時(shí)，維持電信 號(hào)的增益；在平均運(yùn)動(dòng)速度高于最大速度時(shí)，使電信號(hào)的增益增加預(yù)定的 電平；以及在平均運(yùn)動(dòng)速度低于最小速度時(shí)，使電信號(hào)的增益減少預(yù)定的 電平。
所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)步驟可進(jìn)一步包含在控制電信號(hào)的增益之后，返回到分 析光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方 案，本發(fā)明光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備及其自動(dòng)增益控制方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益 效果
本發(fā)明可使光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的功率消耗減到最小。而且，即使將光學(xué)指 點(diǎn)設(shè)備放置在較暗的工作表面上或高速移動(dòng)，也能夠順暢地確保所需的光 強(qiáng)度，且可響應(yīng)于具有至少預(yù)定的光強(qiáng)度的輸入信號(hào)而獲得精確的圖像。
綜上所述，本發(fā)明提供一種光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備和其自動(dòng)增益控制(AGC)方 法。所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備包含圖像傳感器，其由多個(gè)像素組成，且用于接收由 工作表面反射的光，感測(cè)圖像數(shù)據(jù)，且輸出電信號(hào)；自動(dòng)增益控制(AGC)單 元，其用于接收所述電信號(hào)，根據(jù)來(lái)自所述工作表面的圖像的亮度和暗度 以及所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度而控制所述電信號(hào)的增益，且輸出一增
益輸出信號(hào)；以及圖像數(shù)據(jù)處理器，其用于接收所述增益輸出信號(hào)，分析 來(lái)自所述工作表面的圖像的明度和暗度以控制所述電信號(hào)的所述增益，檢 測(cè)所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的所述運(yùn)動(dòng)速度以控制所述電信號(hào)的所述增益，且計(jì) 算并輸出所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的所述運(yùn)動(dòng)速度。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的 技術(shù)手段，而可j衣照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和 其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附 圖，詳細(xì)說明如下。附圖未必是按比例繪制的，而是著重于說明本發(fā)明的原 理。


圖l是常規(guī)光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的框圖。
圖3是圖2所示的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的自動(dòng)增益控制(AGC)單元的內(nèi)部框圖。
圖4A是圖3所示的AGC單元的第一 AGC單元的第一實(shí)例的電路圖。 圖4B是圖3所示的AGC單元的第一 AGC單元的第二實(shí)例的電路圖。 圖5是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實(shí)施例的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的操作流程圖，其
中在控制圖像信號(hào)的增益之前根據(jù)工作表面的亮度而控制快門開啟時(shí)間。 圖6是根據(jù)本發(fā)明第二示范性實(shí)施例的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的操作流程圖，其
中在控制快門開啟時(shí)間之前根據(jù)工作表面的亮度而控制圖像信號(hào)的增益。 圖7是根據(jù)本發(fā)明第三示范性實(shí)施例的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的操作流程圖，其
中在圖像信號(hào)的增益和控制快門開啟時(shí)間之前根據(jù)工作表面的亮度而控制
燈開啟時(shí)間。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第四示范性實(shí)施例的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的操作流程圖，其 中根據(jù)運(yùn)動(dòng)速度而控制圖像信號(hào)的增益。
具體實(shí)施例方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功 效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備及其自 動(dòng)增益控制方法其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、方法、步驟、特征及其功效，詳 細(xì)i兌明3口后。
有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖 式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實(shí)施方式
的說明，當(dāng)
"了解，然而所附圖式僅是提二參考與說明之用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明;以 限制。下文將參看附圖更全面地描述根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備及其自動(dòng)增 益控制(AGC)方法，在附圖中繪示本發(fā)明的示范性實(shí)施例。
圖2是根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的框圖。
參看圖2,所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備包含光學(xué)單元100、圖像傳感器200、多 路復(fù)用器300、自動(dòng)增益控制(AGC)單元400、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 500和 圖像數(shù)據(jù)處理器600。所述圖像傳感器200由多個(gè)像素組成，且所述圖像數(shù) 據(jù)處理器600包含圖像分析器610、運(yùn)動(dòng)值計(jì)算器630和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器650。
現(xiàn)將描述圖2所示的框的功能。
所述光學(xué)單元100由光源和透鏡組成。光學(xué)單元100響應(yīng)于光源控制 信號(hào)而使用所述光源將光輻射到工作表面上，且將由工作表面反射的光穿 過所述透鏡而傳輸?shù)剿鰣D像傳感器200。
所述圖像傳感器200接收穿過所述透鏡的反射光，并感測(cè)圖像數(shù)據(jù)。
所述多路復(fù)用器300從圖像傳感器200的像素陣列中選擇一個(gè)像素或 少量像素，并輸出具有所述選定的像素的圖像數(shù)據(jù)的電信號(hào)。
所述AGC單元400從多路復(fù)用器300接收具有選定的像素的圖像數(shù)據(jù) 的電信號(hào)，響應(yīng)于增益控制信號(hào)g-conl和g —con2而控制電信號(hào)的增益，且 向ADC 500輸出模擬增益輸出信號(hào)，其中所述增益控制信號(hào)g-conl和g—con2 取決于工作表面或光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度。
所述ADC 500從AGC單元400接收該模擬增益輸出信號(hào)，并將所述模 擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)。到現(xiàn)在為止，僅將ADC 500描述為簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn) 換功能。但是，將AGC單元400嵌入到ADC 500中是很正常的。
所述圖像數(shù)據(jù)處理器600從ADC 500接收數(shù)字圖像信號(hào)。接著，圖像 分析器610分析工作表面的亮度，并輸出光源控制信號(hào)lo-con、快門控制 信號(hào)st-con和第一增益控制信號(hào)g—conl。運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器650檢測(cè)光學(xué)指點(diǎn)設(shè) 備的運(yùn)動(dòng)速度，并輸出第二增益控制信號(hào)g-con2。此后，運(yùn)動(dòng)值計(jì)算器630 基于ADC 500所輸出的數(shù)字圖像信號(hào)而計(jì)算運(yùn)動(dòng)值V(MOV),并輸出運(yùn)動(dòng)值
此處，產(chǎn)生光源控制信號(hào)lo-con、快門控制信號(hào)st—con和第一增益控 制信號(hào)g—conl的方法是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的，且因此將省略其詳細(xì) 描述。
圖3是圖2所示的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的AGC單元的內(nèi)部框圖。參看圖3,所 述AGC單元包含第一 AGC單元420和第二 AGC單元440。 現(xiàn)將參看圖3來(lái)描述圖3所示的框的功能。
所述第一 AGC單元420從多路復(fù)用器300接收選定的像素的電信號(hào)，響 應(yīng)于第一增益控制信號(hào)g-conl而控制所述電信號(hào)的增益，且輸出一增益輸 出，其中所述第一增益控制信號(hào)g-conl取決于來(lái)自工作表面的圖像的亮度
和暗度。
所述第二 AGC單元440從多路復(fù)用器300接收選定的像素的電信號(hào)，響 應(yīng)于第二增益控制信號(hào)g_con2而控制所述電信號(hào)的增益，且輸出一增益輸 出信號(hào)，其中所述第二增益控制信號(hào)g-con2取決于光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度。
盡管在圖3中將第一 AGC單元420和第二 AGC單元440說明為并聯(lián)連 接，但第一 AGC單元420和第二 AGC單元440也可串聯(lián)連接。
具體地說，當(dāng)由于工作表面的顏色較亮而使快門開啟時(shí)間減少預(yù)定的 時(shí)間時(shí)，將電信號(hào)的增益與最大增益進(jìn)行比較。并且，當(dāng)電信號(hào)的增益小 于最大增益時(shí)，第一 AGC單元420維持電信號(hào)的所述增益，而當(dāng)電信號(hào)的 增益大于最大增益時(shí)，第一 AGC單元420使電信號(hào)的增益減少預(yù)定的電平。
然而，當(dāng)由于工作表面的顏色較暗而使快門開啟時(shí)間增加預(yù)定的時(shí)間 時(shí)，將電信號(hào)的增益與最小增益進(jìn)行比較。并且，當(dāng)電信號(hào)的增益大于最 小增益時(shí)，第一 AGC單元420維持電信號(hào)的所述增益，而當(dāng)電信號(hào)的增益 小于最小增益時(shí)，第一 AGC單元420使電信號(hào)的增益增加預(yù)定的電平。
同時(shí)，第二 AGC單元440在光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的平均運(yùn)動(dòng)速度高于最小速 度且低于最大速度時(shí)維持電信號(hào)的增益，在平均運(yùn)動(dòng)速度高于最大速度時(shí) 使電信號(hào)的增益增加預(yù)定的電平，且在平均運(yùn)動(dòng)速度低于最小速度時(shí)使電 信號(hào)的增益減少預(yù)定的電平。
此處，由于光源控制信號(hào)lo—con、快門控制信號(hào)st—con和第一增益控 制信號(hào)g-conl是由圖像分析器610基于工作表面的圖像的統(tǒng)計(jì)特性而輸出 的，所以在不管所允許的最大和最小值如何的情況下計(jì)算光源控制信號(hào) lo一con、快門控制信號(hào)st — con和第一增益控制信號(hào)g — conl中的每一者。 所述統(tǒng)計(jì)特性的實(shí)例包含工作表面的圖像值的平均值、最大和最小值、標(biāo) 準(zhǔn)偏差和特征。在不考慮由像素缺陷或電缺陷造成的異?，F(xiàn)象的情況下獲 得所述統(tǒng)計(jì)特性。
現(xiàn)將參看圖2和3來(lái)描述根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的操作。
當(dāng)光學(xué)單元100使用光源將光輻射到工作表面上時(shí)，圖像傳感器200 接收由工作表面反射的穿過透鏡的光，感測(cè)來(lái)自工作表面的圖像的亮度和 暗度，且輸出圖像數(shù)據(jù)。
多路復(fù)用器300從圖像傳感器200接收所感測(cè)到的圖像數(shù)據(jù)，從所述 多個(gè)圖像中選擇單個(gè)像素或少量像素，并輸出具有選定的像素的圖像數(shù)據(jù) 的電信號(hào)。
AGC單元400從多路復(fù)用器300接收具有選定的像素的圖像數(shù)據(jù)的電信 號(hào)，并控制所述電信號(hào)的增益。當(dāng)一預(yù)定的快門開啟時(shí)間過去時(shí)，AGC單元 400響應(yīng)于第一增益控制信號(hào)g-conl和第二增益控制信號(hào)g-con2而控制電
信號(hào)的增益，并向ADC 500輸出一模擬增益輸出信號(hào)。
ADC 500接收從AGC單元400輸出的模擬增益輸出信號(hào)，并將模擬增益 輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像。圖像分析器610從ADC 500接收數(shù)字圖像信 號(hào)，分析來(lái)自工作表面的圖像的亮度和暗度，輸出用于控制光源的照明的 光源控制信號(hào)lo-con、用于控制快門開啟時(shí)間的快門控制信號(hào)st一con和用 于控制電信號(hào)的增益的第一增益控制信號(hào)g-conl,并將光源控制信號(hào) lo—con、快門控制信號(hào)st掘和第一增益控制信號(hào)g一conl分別.反饋到光 學(xué)單元IOO、圖像傳感器200和AGC單元400。
也就是說，當(dāng)工作表面較亮?xí)r，ADC 500輸出用于減少快門開啟時(shí)間的 快門控制信號(hào)st-con、用于減少燈開啟時(shí)間的光源控制信號(hào)lo-con和用于 減少ADC輸入數(shù)據(jù)的增益的第一增益控制信號(hào)g-conl。相反地，當(dāng)工作表 面較暗時(shí)，ADC 500輸出用于增加快門開啟時(shí)間的快門控制信號(hào)st-con、用 于增加燈開啟時(shí)間的光源控制信號(hào)lo-con和用于增加ADC輸入數(shù)據(jù)的增益 的第一增益控制信號(hào)g—conl。
而且，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器650從ADC 500接收數(shù)字圖像信號(hào)，檢測(cè)光學(xué)指點(diǎn) 設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度，輸出用于控制ADC輸入數(shù)據(jù)的增益的第二增益控制信號(hào) g-Con2,且將所述第二增益控制信號(hào)g-con2反饋到AGC單元400。
也就是說，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器650在光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度低于最小速度 時(shí)，輸出用于減少ADC輸入I史據(jù)的增益的第二增益控制信號(hào)g-con2,且在 光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度高于最大速度時(shí)，輸出用于增加ADC輸入數(shù)據(jù)的 增益的第二增益控制信號(hào)g-Con2。
同時(shí)，運(yùn)動(dòng)值計(jì)算器630接收由ADC 500轉(zhuǎn)換的數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算 當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)與先前圖像數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性值，基于所述相關(guān)性值而計(jì)算 光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)值V (MOV),且輸出所述坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)值V (MOV)。
執(zhí)行快門開啟時(shí)間的控制和電信號(hào)的增益的控制，使得ADC 500的輸 出信號(hào)的平均值維持恒定。為了使光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的功率消耗減到最小，AGC 單元400必須在使快門開啟時(shí)間減到最小的同時(shí)控制圖像信號(hào)的增益。
圖3所示的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的AGC單元400的第一 AGC單元420和第二 AGC單元440中的每一者可包含單個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃鰽MP(如圖4A所示)，使 得可根據(jù)增益控制信號(hào)g-conl和g-Con2的電壓電平而以模擬模式在線性 增益范圍內(nèi)輸出一增益輸出信號(hào)?；蛘?，圖3所示的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的AGC 單元400的第一 AGC單元420和第二 AGC單元440中的每一者可包含多個(gè) 可變?cè)鲆娣糯笃鰽MP1到AMPN(如圖4B所示)，使得可根據(jù)第一增益控制信 號(hào)g_conl和第二增益控制信號(hào)g-Con2的電壓電平而在不連續(xù)的增益范圍 內(nèi)選擇性地輸出 一輸出信號(hào)。
圖4A是圖3所示的AGC單元的第一AGC單元的第一實(shí)例的電路圖。參
看圖4A,第一 AGC單元420包含單個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃鰽MP。
現(xiàn)將參看圖4A來(lái)描述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的AGC單元400的操作。 可變?cè)鲆娣糯笃鰽MP從多路復(fù)用器300接收選定的像素的電信號(hào)，按 預(yù)定的電平來(lái)控制電信號(hào)的增益，且輸出一增益輸出信號(hào)。在此情況下，可 變?cè)鲆娣糯笃鰽MP響應(yīng)于增益控制信號(hào)g-conl和g_con2的電壓電平而以 模擬模式連續(xù)輸出所述增益控制信號(hào)，所述增益控制信號(hào)g-conl和g_con2 取決于來(lái)自工作表面的圖像的亮度和暗度或光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度。
圖4B是圖3所示的AGC單元的第一AGC單元的第二實(shí)例的電路圖。參 看圖4B，第一AGC單元420包含多個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃?22和可變?cè)鲆娑嗦?復(fù)用器424。
現(xiàn)將參看圖4B來(lái)描述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的AGC單元400的操作。
所述多個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃鰽MP1到AMPN串聯(lián)連接。因此，第一可變?cè)?益放大器AMP1從多路復(fù)用器300接收選定的像素的電信號(hào)，按預(yù)定的電平 來(lái)控制所述電信號(hào)的增益，且輸出第一增益輸出信號(hào)。而且，第二可變?cè)?益放大器AMP2從第一可變?cè)鲆娣糯笃鰽MP1接收第一增益輸出信號(hào)，按預(yù) 定的電平來(lái)控制所述第 一增益輸出信號(hào)的增益，且輸出第二增益輸出信號(hào)。
類似地，第三到第N可變?cè)鲆娣糯笃鰽MP3到AMPN中的每一者從前級(jí) 可變?cè)鲆娣糯笃鹘邮赵鲆孑敵鲂盘?hào)，控制所述接收到的增益輸出信號(hào)的增 益，且輸出第三到第N增益輸出信號(hào)中的對(duì)應(yīng)一者。
可變?cè)鲆娑嗦窂?fù)用器424接收第一到第N增益輸出信號(hào)，且根據(jù)增益 控制信號(hào)g-conl和g—con2的電壓電平而選擇性地輸出第一到第N增益輸 出信號(hào)中的一者，所述增益控制信號(hào)g-conl和g_con2取決于來(lái)自工作表 面的圖像的亮度和暗度或光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實(shí)施例的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的操作流程圖，其 中在控制圖像信號(hào)的增益之前根據(jù)工作表面的亮度而控制快門開啟時(shí)間。
現(xiàn)將參看圖2、圖3和圖5來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制光學(xué)指點(diǎn)設(shè) 備的ADC輸入信號(hào)的增益的方法。
當(dāng)光源將光輻射到工作表面上時(shí)，圖像傳感器200感測(cè)來(lái)自工作表面 的圖像的亮度和暗度，并輸出圖像數(shù)據(jù)。多路復(fù)用器300選擇單個(gè)像素或 少量像素，并輸出具有所述選定的像素的圖像數(shù)據(jù)的電信號(hào)。AGC單元400 接收具有所述選定的像素的圖像數(shù)據(jù)的電信號(hào)，控制所述電信號(hào)的增益，且 向ADC 500輸出一模擬增益輸出信號(hào)。ADC 500從AGC單元400接收該模擬 增益輸出信號(hào)，并將所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)。運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器650 檢測(cè)光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度，輸出第二增益控制信號(hào)g-Con2，并將第二 增益控制信號(hào)g-con2反饋到AGC單元400。運(yùn)動(dòng)計(jì)算器630從ADC 500接 收數(shù)字圖像信號(hào)，且計(jì)算并輸出光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)值V(MOV)。由于上文已詳細(xì)描述了圖2所示的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的前述操作，所以此處將不再 描述其更詳細(xì)的描述。
圖像分析器610從ADC 500接收數(shù)字圖像信號(hào)，并分析來(lái)自工作表面 的圖像的亮度和暗度。參看圖5,在步驟S100中，計(jì)算ADC 500所輸出的 數(shù)字圖像信號(hào)的平均值，確定所述平均值的最小值和最大值，且計(jì)算快門 開啟時(shí)間、燈開啟時(shí)間和電信號(hào)的增益。在步驟S120和S140中，將數(shù)字 圖像信號(hào)的平均值與最大值和最小值進(jìn)行比較。
當(dāng)工作表面較亮?xí)r，ADC 500所輸出的數(shù)字圖像信號(hào)的平均值高于最大 值。在此情況下，在步驟S200中，使快門開啟時(shí)間減少預(yù)定的時(shí)間。
此后，在步驟S250中，將待輸入到ADC 500的電信號(hào)的增益與最大增 益進(jìn)行比較，而當(dāng)電信號(hào)的增益小于最大增益時(shí)，在步驟S270中，維持電 信號(hào)的所述增益。當(dāng)電信號(hào)的增益大于最大增益時(shí)，在步驟S290.中，使電 信號(hào)的增益減少預(yù)定的電平，或使最小增益固定。
同時(shí)，當(dāng)工作表面較暗時(shí)，ADC 500所輸出的數(shù)字圖像信號(hào)的平均值低 于最大值。在此情況下，在步驟S300中，使快門開啟時(shí)間增加預(yù)定的時(shí)間。
此后，在步驟S350中，將待輸入到ADC 500的電信號(hào)的增益與最小增 益進(jìn)行比較。當(dāng)電信號(hào)的增益大于最小增益時(shí)，在步驟S370中，維持電信 號(hào)的所述增益，而當(dāng)電信號(hào)的增益小于最小增益時(shí)，在步驟S390中，使電 信號(hào)的增益增加預(yù)定的電平，或使最大增益固定。
在完成所有所述步驟之后，過程返回到步驟S120和S140,其中將數(shù)字 圖像信號(hào)的平均值與最大值和最小值進(jìn)行比較。
盡管上文描述了在步驟S290和S390中減少和增加電信號(hào)的增益，但 替代地，可固定電信號(hào)的增益。明確地說，當(dāng)電信號(hào)的增益達(dá)到最小增益 且不能再減少，或者達(dá)到最大增益且不能再增加時(shí)，可使電信號(hào)的增益固 定在最小或最大增益。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第二示范性實(shí)施例的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的操作流程圖，其 中在控制快門開啟時(shí)間之前根據(jù)工作表面的亮度而控制圖像信號(hào)的增益。
現(xiàn)將參看圖2、圖3和圖6來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制光學(xué)指點(diǎn)設(shè) 備的ADC輸入信號(hào)的增益的方法。
同樣，由于上文已詳細(xì)描述了圖2所示的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的圖像傳感器 200、多路復(fù)用器300、 AGC單元400、 ADC 500、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器650和運(yùn)動(dòng)值 計(jì)算器630的操作，所以此處將不重復(fù)此描述。
圖像分析器610從ADC 500接收數(shù)字圖像信號(hào)，并分析來(lái)自工作表面 的圖像的亮度和暗度。參看圖6,在步驟S100中，計(jì)算ADC 500所輸出的 數(shù)字圖像信號(hào)的平均值，確定所述平均值的最小值和最大值，且計(jì)算快門 開啟時(shí)間、燈開啟時(shí)間和電信號(hào)的增益。在步驟S120和S140中，將數(shù)字
圖像信號(hào)的平均值與最大值和最小值進(jìn)行比較。
當(dāng)工作表面較亮?xí)r，ADC 500所輸出的數(shù)字圖^f象信號(hào)的平均值高于最大
值。在此情況下，在步驟S400中，使待輸入到ADC 500的電信號(hào)的增益減 少預(yù)定的電平。
此后，在步驟S450中，將快門開啟時(shí)間與最大時(shí)間進(jìn)行比較。因此，當(dāng) 快門開啟時(shí)間短于最大時(shí)間時(shí)，在步驟S470中，維持所述快門開啟時(shí)間。 當(dāng)快門開啟時(shí)間長(zhǎng)于最大時(shí)間時(shí)，在步驟S490中，使快門開啟時(shí)間減少預(yù) 定的時(shí)間，或使最小快門開啟時(shí)間固定。
同時(shí)，當(dāng)工作表面較暗時(shí)，ADC 500所輸出的數(shù)字圖像信號(hào)的平均值低 于最大值。在此情況下，在步驟S500中，使待輸入到ADC 500的電信號(hào)的 增益增加預(yù)定的電平。
此后，在步驟S550中，將快門開啟時(shí)間與最小時(shí)間進(jìn)行比較。因此，當(dāng) 快門開啟時(shí)間長(zhǎng)于最小時(shí)間時(shí)，在步驟S570中，維持所述快門開啟時(shí)間，且 當(dāng)快門開啟時(shí)間短于最小時(shí)間時(shí)，在步驟S590中，使快門開啟時(shí)間增加預(yù) 定的時(shí)間，或使最大快門開啟時(shí)間固定。
在完成所有所述步驟之后，過程返回到步驟S120和S140,其中將數(shù)字 圖像信號(hào)的平均值與最大值和最小值進(jìn)行比較。
盡管上文描述了在步驟S490和S590中減少和增加快門開啟時(shí)間，但 替代地，可使快門開啟時(shí)間固定。明確地說，當(dāng)快門開啟時(shí)間達(dá)到最小時(shí) 間且不能再減少，或者達(dá)到最大時(shí)間且不能再增加時(shí)，可使快門開啟時(shí)間 固定在最小或最大時(shí)間。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第三示范性實(shí)施例的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的操作流程圖，其 中在控制圖像信號(hào)的增益和快門開啟時(shí)間之前根據(jù)工作表面的亮度而控制 燈開啟時(shí)間。
現(xiàn)將參看圖2、圖3和圖7來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制光學(xué)指點(diǎn)設(shè) 備的ADC輸入信號(hào)的增益的方法。
同樣，由于上文已詳細(xì)描述了圖2所示的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的圖像傳感器 200、多路復(fù)用器300、 AGC單元400、 ADC 500、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器650和運(yùn)動(dòng)值 計(jì)算器630的操作，所以此處將不重復(fù)此描述。
圖像分析器610從ADC 500接收數(shù)字圖像信號(hào)，并分析來(lái)自工作表面 的圖像的亮度和暗度。參看圖7,在步驟S100中，計(jì)算ADC 500所輸出的 數(shù)字圖像信號(hào)的平均值，確定所述平均值的最小值和最大值，且計(jì)算快門 開啟時(shí)間、燈開啟時(shí)間和電信號(hào)的增益。在步驟S120和S140中，將數(shù)字 圖像信號(hào)的平均值與最大值和最小值進(jìn)行比較。
當(dāng)工作表面較亮?xí)r，ADC 500所輸出的數(shù)字圖像信號(hào)的平均值高于最大 值。在此情況下，在步驟S600中，使燈開啟時(shí)間減少預(yù)定的時(shí)間。
此后，在步驟S450中，將快門開啟時(shí)間與最大時(shí)間進(jìn)行比較。當(dāng)快門 開啟時(shí)間短于最大時(shí)間時(shí)，在步驟S470中，維持所述快門開啟時(shí)間。當(dāng)快 門開啟時(shí)間長(zhǎng)于最大時(shí)間時(shí)，在步驟S490中，使快門開啟時(shí)間減少預(yù)定的 時(shí)間。
在步驟650中，確定所述被減少的快門開啟時(shí)間是否是最小時(shí)間。當(dāng) 所述被減少的快門開啟時(shí)間不是最小時(shí)間時(shí)，過程返回到步驟.S120和 S140，其中將數(shù)字圖像信號(hào)的平均值與最大值和最小值進(jìn)行比較。當(dāng)所述 被減少的快門開啟時(shí)間等于或小于最小時(shí)間時(shí)，在步驟250中，將待輸入 到ADC 500的電信號(hào)的增益與最大增益進(jìn)行比較。并且，當(dāng)電信號(hào)的增益 小于最大增益時(shí)，在步驟S270中，維持電信號(hào)的所述增益，而當(dāng)電信號(hào)的 增益大于最大值時(shí)，在步驟S290中，使電信號(hào)的增益減少預(yù)定的電平。
同時(shí)，當(dāng)工作表面較暗時(shí)，ADC 500所輸出的數(shù)字圖像信號(hào)的平均值低 于最小值。在此情況下，在步驟S700中，使燈開啟時(shí)間增加預(yù)定的時(shí)間。
此后，在步驟S550中，將快門開啟時(shí)間與最小時(shí)間進(jìn)行比較。當(dāng)快門 開啟時(shí)間長(zhǎng)于最小時(shí)間時(shí)，在步驟S570中，維持所述快門開啟時(shí)間，且當(dāng) 快門開啟時(shí)間短于最小時(shí)間時(shí)，在步驟S590中，使快門開啟時(shí)間增加預(yù)定 的時(shí)間。
在步驟750中，確定所述被增加的快門開啟時(shí)間是否是最大時(shí)間。當(dāng)所述 被減少的快門開啟時(shí)間不是最大時(shí)間時(shí)，過程返回到步驟S120和S140。當(dāng)被 增加的快門開啟時(shí)間是最大時(shí)間時(shí)，在步驟350中，將待輸入到ADC 500 的電信號(hào)的增益與最小增益進(jìn)行比較。因此，當(dāng)電信號(hào)的增益大于最小增 益時(shí)，在步驟370中，維持電信號(hào)的所述增益。當(dāng)電信號(hào)的增益小于最小 增益時(shí)，在步驟S390中，使電信號(hào)的增益增加預(yù)定的電平。
在完成所有所述步驟之后，過程返回到步驟S120和S140。
如同在圖5中那樣，出于筒短起見，上文描述了在步驟S290和S390 中分別減少和增加電信號(hào)的增益，但可固定電信號(hào)的增益。明確地說，當(dāng) 電信號(hào)的增益達(dá)到最小增益且不能再減少，或者達(dá)到最大增益且不能再增 加時(shí)，可使電信號(hào)的增益固定在最小或最大增益。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第四示范性實(shí)施例的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的操作流程圖，其 中根據(jù)運(yùn)動(dòng)速度而控制圖像信號(hào)的增益。
現(xiàn)將參看圖2、圖3和圖8來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制光學(xué)指點(diǎn)設(shè) 備的ADC輸入信號(hào)的增益的方法。
同樣，由于上文已詳細(xì)描述了圖2所示的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的圖像傳感器 200、多路復(fù)用器300、 AGC單元400、 ADC 500、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器650和運(yùn)動(dòng)值 計(jì)算器630的操作，所以此處將不重復(fù)其描述。
運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器650從ADC 500接收數(shù)字圖像信號(hào)，并檢測(cè)光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備
的運(yùn)動(dòng)速度。參看圖8,在步驟S800中，計(jì)算光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的平均運(yùn)動(dòng)速 度，且確定所述平均值的最大值和最小值。在步驟S820和S840中，將光 學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的平均運(yùn)動(dòng)速度與最大和最小速度進(jìn)行比較。
當(dāng)光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備高速移動(dòng)時(shí)，光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的平均運(yùn)動(dòng)速度可能高于 最大速度。在此情況下，在步驟S830中，使待輸入到ADC 500的電信號(hào)的 增益增加預(yù)定的電平。
當(dāng)光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備低速移動(dòng)時(shí)，光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的平均運(yùn)動(dòng)速度可能低于 最小速度。在此情況下，在步驟S850中，使待輸入到ADC 500的電信號(hào)的 增益減少預(yù)定的電平。
當(dāng)光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備以恰當(dāng)速度移動(dòng)時(shí)，光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的平均運(yùn)動(dòng)速度可
能低于最大速度且高于最小速度。在此情況下，在步驟S860中，維持待輸 入到ADC 500的電信號(hào)的增益。
在完成所有所述步驟之后，過程返回到步驟S820和S840。 如上文所描述，當(dāng)工作表面較暗且光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備快速移動(dòng)時(shí)，增加待 輸入到ADC 500的電信號(hào)的增益。否則，也就是說，當(dāng)工作表面較亮或光 學(xué)指點(diǎn)設(shè)備緩慢移動(dòng)時(shí)，根據(jù)來(lái)自工作表面的圖像的亮度和暗度或光學(xué)指 點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度而自適應(yīng)地控制待輸入到ADC 500的電信號(hào)的增益，使 其處于正常狀態(tài)中。
根據(jù)本發(fā)明，可使光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的功率消耗減到最小。而且.，即使將 光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備放置在較暗的工作表面上或高速移動(dòng)，也能夠順暢地確保所 需的光強(qiáng)度，且可響應(yīng)于具有至少預(yù)定的光強(qiáng)度的輸入信號(hào)而獲得精確的 圖像。
本文已經(jīng)揭示了本發(fā)明的示范性實(shí)施例，且盡管使用具體術(shù)語(yǔ)，但僅 在一般性和描述性意義上使用所述術(shù)語(yǔ)并應(yīng)在一般性和描述性意義上對(duì)其 進(jìn)行解釋，而所述術(shù)語(yǔ)并不用于限制目的。即，以上所述，僅是本發(fā)明的較
佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí) 施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在 不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出 些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方
同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)^技術(shù)方、案^范圍內(nèi)。'口日權(quán)利要求
1、一種光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，其特征在于其包括圖像傳感器，其由多個(gè)像素組成，且用于接收由工作表面反射的光，感測(cè)圖像數(shù)據(jù)，并輸出電信號(hào)；自動(dòng)增益控制(AGC)單元，其用于接收所述電信號(hào)，根據(jù)來(lái)自所述工作表面的圖像的亮度和暗度以及所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度而控制所述電信號(hào)的增益，并輸出一增益輸出信號(hào)；以及圖像數(shù)據(jù)處理器，其用于接收所述增益輸出信號(hào)，分析來(lái)自所述工作表面的圖像的明度和暗度以控制所述電信號(hào)的所述增益，檢測(cè)所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的所述運(yùn)動(dòng)速度以控制所述電信號(hào)的所述增益，且計(jì)算并輸出所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的所述運(yùn)動(dòng)速度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，，其特征在于其進(jìn)一步包括 光學(xué)單元，其用于使用光源將光輻射到所述工作表面上，且使由所述工作表面反射的光傳輸而穿過透鏡；多路復(fù)用器，其用于接收所述電信號(hào)，從所述多個(gè)像素中選擇至少一 個(gè)像素，并輸出所述選定的像素的電信號(hào)；以及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其用于接收所述增益輸出信號(hào)，并將所述增 益輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，其特征在于其中所述的自動(dòng) 增益控制單元接收所述選定的像素的所述電信號(hào)，將所述電信號(hào)的所述增 益與最大增益和最小增益進(jìn)行比較，當(dāng)所述電信號(hào)的所述增益小于所述最 大增益或大于所述最小增益時(shí)，維持所述電信號(hào)的所述增益，當(dāng)所述電信 號(hào)的所述增益大于所述最大增益時(shí)，使所述電信號(hào)的所述增益減少預(yù)定的 電平，且當(dāng)所述電信號(hào)的所述增益小于所述最小增益時(shí)，使所述電信號(hào)的 所述增益增加預(yù)定的電平。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，其特征在于其中所述的自動(dòng) 增益控制單元包含單個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃?，其根?jù)增益控制信號(hào)的電壓電平 而以模擬模式在線性增益范圍內(nèi)輸出所述增益輸出信號(hào)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，其特征在于其中所述的自動(dòng) 增益控制單元包含多個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃?，其根?jù)增益控制信號(hào)的'電壓電平 而選擇性地在不連續(xù)的增益范圍內(nèi)輸出所述增益輸出信號(hào)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，其特征在于其中所述的自動(dòng) 增益控制單元包括第一可變?cè)鲆娣糯笃?，其用于接收所述選定的像素的所述電信號(hào)，按 預(yù)定的電平來(lái)控制所述電信號(hào)的所述增益，并輸出第一增益輸出信號(hào)；第二到第N可變?cè)鲆娣糯笃?，其串?lián)連接到所述第一可變?cè)龈薹糯笃鳎?以用于由前級(jí)可變?cè)鲆娣糯笃鹘邮找辉鲆孑敵鲂盘?hào)，按預(yù)定的電平來(lái)控制 所述所接收到的增益輸出信號(hào)的增益，并輸出第二到第N增益輸出信號(hào)中相對(duì)應(yīng)的一者；以及可變?cè)鲆娑嗦窂?fù)用器，其用于接收所述第一到第N增益輸出信號(hào)，且 響應(yīng)于所述增益控制信號(hào)的所述電壓電平，以根據(jù)來(lái)自所述工作表面的圖像的亮度和暗度或所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的所述運(yùn)動(dòng)速度而選擇性地輸出所述 第一到第N增益輸出信號(hào)中的一者。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，其特征在于其中所述的圖像 數(shù)據(jù)處理器包括圖像分析器，其用于接收所述數(shù)字圖像信號(hào)，分析來(lái)自所述工作表面 的圖像的亮度和暗度，向所述光學(xué)單元輸出用于控制所述光源的照明的光 源控制信號(hào)，向所述圖像傳感器輸出用于控制快門開啟時(shí)間的快門控制信 號(hào)，并向所述自動(dòng)增益控制單元輸出用于控制所述選定的像素的所述電信 號(hào)的所述增益的第 一 增益控制信號(hào)；運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器，其用于接收所述數(shù)字圖像信號(hào)，檢測(cè)所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備 的所述運(yùn)動(dòng)速度，并向所述自動(dòng)增益控制單元輸出第二增益控制信號(hào)；以 及運(yùn)動(dòng)值計(jì)算器，其用于接收所述數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算當(dāng)前圖像數(shù)據(jù)與 先前圖像數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性值，基于所述相關(guān)性值而計(jì)算所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè) 備的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)值，并輸出所述坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)值。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，其特征在于其中所述的圖像 分析器在所述工作表面較亮?xí)r輸出用于減少所述快門開啟時(shí)間的快門控制 信號(hào)、用于減少燈開啟時(shí)間的光源控制信號(hào)和用于減少所述選定的像素的 所述電信號(hào)的所述增益的增益控制信號(hào)，且當(dāng)所述工作表面較暗時(shí)輸出用 于增加所述快門開啟時(shí)間的快門控制信號(hào)、用于增加所述燈開啟時(shí)間的光 源控制信號(hào)和用于增加所述選定的像素的所述電信號(hào)的所述增益的增益控 制信號(hào)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，其特征在于其中所述的圖像 分析器接收所述數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算所述數(shù)字圖像信號(hào)的平均值，將所述 平均值與最小值和最大值進(jìn)行比較，并在所述增益控制信號(hào)之前輸出所述 快門控制信號(hào)，其中所述圖像分析器在所述平均值大于所述最大值時(shí)，輸出用于使所 述快門開啟時(shí)間減少預(yù)定的時(shí)間的快門控制信號(hào)，且在所述平均值小于所 述最小值時(shí)，輸出用于使所述快門開啟時(shí)間增加預(yù)定的時(shí)間的快門控制信 號(hào)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，其特征在于其中所述的圖像 分析器接收所述數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算所述數(shù)字圖像信號(hào)的所述平均值，將所 述平均值與最小值和最大值進(jìn)行比較，當(dāng)所述平均值大于所述最大值時(shí)，輸 出用于使所述選定的像素的所述電信號(hào)的所述增益減少預(yù)定的電'平的增益 控制信號(hào)，且在所述快門控制信號(hào)之前輸出所述增益控制信號(hào)，其中當(dāng)所述平均值小于所述最小值時(shí)，所述圖像分析器輸出用于使所 述選定的像素的所述電信號(hào)的所述增益增加預(yù)定的電平的增益控制信號(hào)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，其特征在于其中所述的圖像分析器接收所述數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算所述數(shù)字圖像信號(hào)的所述平均值，將 所述平均值與最小值和最大值進(jìn)行比較，且在所述快門控制信號(hào)和所述增 益控制信號(hào)之前輸出所述光源控制信號(hào)，其中所述圖像分析器在所述平均值大于所述最大值時(shí)，輸出用于使所 述燈開啟時(shí)間減少預(yù)定的時(shí)間的光源控制信號(hào)，且在所述平均值小于所述 最小值時(shí)，輸出用于使所述燈開啟時(shí)間增加預(yù)定的時(shí)間的光源控制信號(hào)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備，其特征在于其中所述的運(yùn) 動(dòng)檢測(cè)器在所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的所述運(yùn)動(dòng)速度低于最小速度時(shí)，輸出用于 減少所述選定的像素的所述電信號(hào)的所述增益的增益控制信號(hào)，且在所述 光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的所述運(yùn)動(dòng)速度高于最大速度時(shí)，輸出用于增加所述選定的 像素的所述電信號(hào)的所述增益的增益控制信號(hào)。
13、 一種用于光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的自動(dòng)增益控制(AGC)方法，所述光學(xué)指點(diǎn) 設(shè)備包括圖像傳感器，其用于接收由工作表面反射的光，感測(cè)圖像數(shù)據(jù)，并輸 出電信號(hào)；以及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC),其用于將所述電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)，所 述方法包括自動(dòng)增益控制步驟，其包含接收所述電信號(hào)，根據(jù)來(lái)自所述工作 表面的圖像的亮度和暗度以及所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度而控制所述電 信號(hào)的增益，以及輸出一增益輸出信號(hào)；以及圖像數(shù)據(jù)處理步驟，其包含接收所述增益輸出信號(hào)，分析來(lái)自所 述工作表面的圖像的明度和暗度以控制所述電信號(hào)的所述增益，檢測(cè)所述 光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的所述運(yùn)動(dòng)速度以控制所述電信號(hào)的所述增益，以及計(jì)算并 輸出所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)值。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其中所述 的自動(dòng)增益控制步驟包括將所述電信號(hào)的所述增益與最大增益和最小增益 進(jìn)行比較，當(dāng)所述電信號(hào)的所述增益小于最大增益或大于最小增益時(shí)，維 持所述電信號(hào)的所述增益，當(dāng)所述電信號(hào)的所述增益大于所述最大增益 時(shí)，使所述電信號(hào)的所述增益減少預(yù)定的電平，且當(dāng)所述電信號(hào)的所述增 益小于所述最小增益時(shí)，使所述電信號(hào)的所述增益增加預(yù)定的電平。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其中所述 的圖像數(shù)據(jù)處理步驟包括圖像分析步驟，其包含接收所述數(shù)字圖像信號(hào)，分析來(lái)自所述工作表 面的圖像的亮度和暗度，以及輸出用于控制光源的照明的光源控制信號(hào)、用 于控制快門開啟時(shí)間的快門控制信號(hào)和用于控制所述電信號(hào)的所述增益的 第一增益控制信號(hào)；運(yùn)動(dòng)檢測(cè)步驟，其包含接收所述數(shù)字圖像信號(hào)，檢測(cè)所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè) 備的所述運(yùn)動(dòng)速度，以及輸出第二增益控制信號(hào)；以及運(yùn)動(dòng)值計(jì)算步驟，其包含接收所述數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算當(dāng)前圖像數(shù)據(jù) 與先前圖像數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性值，基于所述相關(guān)性值而計(jì)算所述光學(xué)指點(diǎn) 設(shè)備的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)值，以及輸出所述坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)值。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其中所述 的圖像分析步驟包括在所述工作表面較亮?xí)r，輸出用于減少所述快門開啟時(shí)間的快門控制 信號(hào)、用于減少燈開啟時(shí)間的光源控制信號(hào)和用于減少所述電信'號(hào)的所述 增益的增益控制信號(hào)；以及在工作表面較暗時(shí)，輸出用于增加所述快門開啟時(shí)間的快門控制信 號(hào)、用于增加燈開啟時(shí)間的光源控制信號(hào)和用于增加所述電信號(hào)的所述增 益的增益控制信號(hào)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其中所述 的圖像分析步驟包括工作表面亮度分析步驟，其包含接收所述數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算所述數(shù) 字圖像信號(hào)的平均值，以及將所迷平均值與最小值和最大值進(jìn)行比較；快門開啟時(shí)間控制步驟，其包含當(dāng)所述平均值大于所述最大值時(shí)，使 所述快門開啟時(shí)間減少預(yù)定的時(shí)間，以及在所述平均值小于所述最小值 時(shí)，使所述快門開啟時(shí)間增加預(yù)定的時(shí)間；第 一增益控制步驟，其包含當(dāng)所述快門開啟時(shí)間被減少所述預(yù)定的時(shí) 間時(shí)，將所述電信號(hào)的所述增益與所述最大增益進(jìn)行比較，以控制所述電 信號(hào)的所述增益；以及第二增益控制步驟，其包含當(dāng)所述快門開啟時(shí)間被增加所述預(yù)定的時(shí) 間時(shí)，將所述電信號(hào)的所述增益與所述最小增益進(jìn)行比較，以控制所述電信 號(hào)的所述增益。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其中所述 的第一增益控制步驟包括 將所述電信號(hào)的所述增益與所述最大增益進(jìn)行比較；在所述電信號(hào)的所述增益小于所述最大增益時(shí)，維持所述電信號(hào)的所述增益；以及在所述電信號(hào)的所述增益大于所述最大增益時(shí)，使所述電信號(hào)的所述 增益減少預(yù)定的電平。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其中所述 的第二增益控制步驟包括將所述電信號(hào)的所述增益與所述最小增益進(jìn)行比較； 在所述電信號(hào)的所述增益大于所述最小增益時(shí)，維持所述電信號(hào)的所 述增益；以及在所述電信號(hào)的所述增益小于所述最小增益時(shí)，使所述電信號(hào)的所述 增益增加預(yù)定的電平。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其中所述 的圖像分析步驟進(jìn)一步包括在執(zhí)行所述第 一和第二增益控制步驟之后，返 回到所述工作表面亮度分析步驟。
21、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其中所述 的圖像分析步驟包括工作表面亮度分析步驟，其包含接收所述數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算所述數(shù) 字圖像信號(hào)的所述平均值，以及將所述平均值與最小值和最大值進(jìn)行比較；增益控制步驟，其包含當(dāng)所述平均值大于所述最大值時(shí)，使所述電信 號(hào)的所述增益減少預(yù)定的電平，以及在所述平均值小于所述最小值時(shí)，使 所述電信號(hào)的所述增益增加預(yù)定的電平；第一快門開啟時(shí)間控制步驟，其包含當(dāng)所述電信號(hào)的所述增益被減少 所述預(yù)定的電平時(shí)，將所述快門開啟時(shí)間與最大快門開啟時(shí)間進(jìn)行比較，以 控制所述快門開啟時(shí)間；以及第二快門開啟時(shí)間控制步驟，其包含當(dāng)所述電信號(hào)的所述增益被增加 所述預(yù)定的電平時(shí)，將所述快門開啟時(shí)間與最小快門開啟時(shí)間進(jìn)行比較，以 控制所述快門開啟時(shí)間。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其中所述 的圖像分析步驟進(jìn)一步包括在執(zhí)行所述第 一快門開啟時(shí)間控制步驟和第二 快門開啟時(shí)間控制步驟之后，返回到所述工作表面亮度分析步驟。
23、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備及其自動(dòng)增益控制方法，其 特征在于其中所述的圖像分析步驟包括工作表面亮度分析步驟，其包含接收所述數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算所述數(shù) 字圖像信號(hào)的所述平均值，以及將所述平均值與最小值和最大值進(jìn)行比較； 燈開啟時(shí)間控制步驟，其包含當(dāng)所述平均值大于所述最大值時(shí)，使所述燈開啟時(shí)間減少預(yù)定的時(shí)間，以及在所述平均值小于所述最小值時(shí)，使所述燈開啟時(shí)間增加預(yù)定的時(shí)間；第 一快門開啟時(shí)間控制步驟，其包含當(dāng)所述燈開啟時(shí)間被減少所述預(yù) 定的時(shí)間時(shí)，將所述快門開啟時(shí)間與最大快門開啟時(shí)間進(jìn)行比較，以控制所述快門開啟時(shí)間；以及第二快門開啟時(shí)間控制步驟，其包含當(dāng)所述燈開啟時(shí)間被增加所述預(yù) 定的時(shí)間時(shí)，將所述快門開啟時(shí)間與最小快門開啟時(shí)間進(jìn)行比較，以控制 所述快門開啟時(shí)間。
24、 根據(jù)權(quán)利要求21或23所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其 中所述的第 一快門開啟時(shí)間控制步驟包括將所述快門開啟時(shí)間與所述最大快門開啟時(shí)間進(jìn)行比較； 在所述快門開啟時(shí)間短于所述最大快門開啟時(shí)間時(shí)，維持所述快門開 啟時(shí)間；以及在所述快門開啟時(shí)間長(zhǎng)于所述最大快門開啟時(shí)間時(shí)，使所述快門開啟 時(shí)間減少所述預(yù)定的時(shí)間。
25、 根據(jù)權(quán)利要求21或23所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其 中所述的第二快門開啟時(shí)間控制步驟包括將所述快門開啟時(shí)間與所述最小快門開啟時(shí)間進(jìn)行比較； 在所述快門開啟時(shí)間長(zhǎng)于所述最小快門開啟時(shí)間時(shí)，維持所述快門開 啟時(shí)間；以及在所述快門開啟時(shí)間短于所述最小快門開啟時(shí)間時(shí)，使所述快門開啟 時(shí)間增加所述預(yù)定的時(shí)間。
26、 根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其 中所述的圖像分析步驟包括快門開啟時(shí)間的第 一確定步驟，其包含確定在所述第一快門開啟時(shí)間 控制步驟中被減少的所述快門開啟時(shí)間是否是所述最'J 、快門開啟時(shí)間；第一增益控制步驟，其包含在所述被減少的快門開啟時(shí)間不是所述最 小快門開啟時(shí)間時(shí)，返回到所述工作表面亮度分析步驟，且在所述被減少 的快門開啟時(shí)間是所述最小快門開啟時(shí)間時(shí)，將所述電信號(hào)的所述增益與 所述最大增益進(jìn)行比較，以控制所述電信號(hào)的所述增益；快門開啟時(shí)間的第二確定步驟，其包含確定在所述第二快門開啟時(shí)間 控制步驟中被增加的所述快門開啟時(shí)間是否是所述最大快門開啟肘間；以 及第二增益控制步驟，其包含在所述被增加的快門開啟時(shí)間不是所述最 大快門開啟時(shí)間時(shí)，返回到所述工作表面亮度分析步驟，且在所述被增加 的快門開啟時(shí)間是所述最大快門開啟時(shí)間時(shí)，將所述電信號(hào)的所述增益與所述最小增益進(jìn)行比較，以控制所述電信號(hào)的所述增益。
27、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其中所述 的第一增益控制步驟包括將所述電信號(hào)的所述增益與所述最大增益進(jìn)行比較； 當(dāng)所述電信號(hào)的所述增益小于所述最大增益時(shí)，維持所述電信號(hào)的所 述增益；以及當(dāng)所述電信號(hào)的所述增益大于所述最大增益時(shí)，使所述電信號(hào)的所述 增益減少預(yù)定的電平。
28、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其中所述 的第二增益控制步驟包括將所述電信號(hào)的所述增益與所述最小增益進(jìn)行比較； 當(dāng)所述電信號(hào)的所述增益大于所述最小增益時(shí)，維持所述電信號(hào)的所 述增益；以及當(dāng)所述電信號(hào)的所述增益小于所述最小增益時(shí)，使所述電信號(hào)的所述 增益增加預(yù)定的電平。
29、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其中所述 的圖像分析步驟進(jìn)一步包括在執(zhí)行所述第一增益控制步驟和第二增益控制 步驟之后，返回到所述工作表面亮度分析步驟。
30、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其中所述 的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)步驟包括運(yùn)動(dòng)速度分析步驟，其包含接收所述數(shù)字圖像信號(hào)，計(jì)算所述光學(xué)指 點(diǎn)設(shè)備的平均運(yùn)動(dòng)速度，且將所述平均運(yùn)動(dòng)速度與最大和最小速度進(jìn)行比 較；在所述平均運(yùn)動(dòng)速度高于所述最小速度且低于所述最大速度對(duì)，維持 所述電信號(hào)的所述增益；在所述平均運(yùn)動(dòng)速度高于所述最大速度時(shí)，使所述電信號(hào)的所述增益 增加預(yù)定的電平；以及在所述平均運(yùn)動(dòng)速度低于所述最小速度時(shí)，使所述電信號(hào)的所述增益 減少預(yù)定的電平。
31、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的自動(dòng)增益控制方法，其特征在于其中所述 的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)步驟進(jìn)一步包括在控制所述電信號(hào)的所述增益之后，返回到分 析所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的所述運(yùn)動(dòng)速度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備和其自動(dòng)增益控制(AGC)方法。所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備包含圖像傳感器，其由多個(gè)像素組成，且用于接收由工作表面反射的光，感測(cè)圖像數(shù)據(jù)，且輸出電信號(hào)；自動(dòng)增益控制(AGC)單元，其用于接收所述電信號(hào)，根據(jù)來(lái)自所述工作表面的圖像的亮度和暗度以及所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度而控制所述電信號(hào)的增益，且輸出一增益輸出信號(hào)；以及圖像數(shù)據(jù)處理器，其用于接收所述增益輸出信號(hào)，分析來(lái)自所述工作表面的圖像的明度和暗度以控制所述電信號(hào)的所述增益，檢測(cè)所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的所述運(yùn)動(dòng)速度以控制所述電信號(hào)的所述增益，且計(jì)算并輸出所述光學(xué)指點(diǎn)設(shè)備的所述運(yùn)動(dòng)速度。
文檔編號(hào)G06F3/03GK101349954SQ20081013074
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月18日
發(fā)明者申榮昊, 郭鍾擇 申請(qǐng)人:艾勒博科技股份有限公司