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一种具有光学指示模块的电子装置，电子装置可以为电脑装置，利用其中的光学指示模块控制电脑操作系统上的光标，光学指示模块可设置于笔记型电脑触控板的附近，或可搭配电脑的其他控制接口达到控制光标和执行特定操作的目的。电子装置可以为一种连接电脑系统的光标控制装置，光标控制装置上即设有光学指示模块。外观上，此光学指示模块为装置表面一个可以发射和接收光线的开口，经其中多个阵列形式排列的感应元接收光线后，根据能量差异判断出移动方向，进而产生控制光标的指示信号。

权利要求书
1.  一种具有光学指示模块的电子装置，其特征在于，所示电子装置包 括：
一壳体，所述壳体中设有一光学指示模块，所述光学指示模块 包括：
一控制单元，用以整合所述光学指示模块内的电路信号， 并产生移动信号；
一发光单元，电性连接所述控制单元并提供一光源以发出 光线，所述光线经所述电子装置的壳体上的一光线通道射出；
一光感测单元，电性连接所述控制单元，所述光感测单元 包括由多个以阵列形式排列的感应元组成的一传感器阵列，用 以接收经所述光线通道进入所述电子装置的光线；
一连接接口，电性连接所述控制单元，所述连接接口用以 连接一电脑系统，所述电子装置通过所述连接接口将所述移动 信号传送至所述电脑系统；
其中，经运算各个所述感应元在一采集时间前后所接收的能量 后，得出所述采集时间前后形成的空间干扰的能量差异，以判断一 移动方向，产生所述移动信号。

2.  根据权利要求1所述的具有光学指示模块的电子装置，其特征在于， 所述电脑系统为一电脑装置，所述壳体为所述电脑装置的外壳，所 述光学指示模块埋设于所述壳体之内，所述开口设置于所述壳体表 面。

3.  根据权利要求2所述的具有光学指示模块的电子装置，其特征在于， 所述开口设置于所述电脑装置的一触控板之上或一侧。

4.  根据权利要求1所述的具有光学指示模块的电子装置，其特征在于， 所述电脑系统为一电脑装置，所述壳体为一具有独立电源管理电路 的输入装置的外壳，所述光学指示模块埋设于所述壳体之内，所述 开口设置于所述壳体的表面。

5.  根据权利要求4所述的具有光学指示模块的电子装置，其特征在于， 所述输入装置以有线或无线方式连接所述电脑装置。

6.  根据权利要求2或4所述的具有光学指示模块的电子装置，其特征 在于，所述电子装置还包括：
一控制接口单元，电性连接所述控制单元，所述控制接口单元 连接一设置于所述壳体上的控制接口，用以产生由操作所述控制接 口形成的控制信号。

7.  根据权利要求6所述的具有光学指示模块的电子装置，其特征在于， 所述控制接口为设置于所述壳体上的按键或为一触控板。

8.  根据权利要求1所述的具有光学指示模块的电子装置，其特征在于， 所述传感器阵列中具有的以阵列形式排列的所述感应元中设有多个 虚拟感应元，所述传感器阵列用以接收来自一表面反射而经所述光 线通道入射的光线。

9.  根据权利要求8所述的具有光学指示模块的电子装置，其特征在于， 所述感应元之间具有固定的间距和平均的相对位置。

10.  根据权利要求9所述的具有光学指示模块的电子装置，其特征在于， 所述虚拟感应元设置于所述传感器阵列的周围。

11.  根据权利要求8所述的具有光学指示模块的电子装置，其特征在于， 所述光感测单元还包括：
多个比较器，每个所述比较器对应连接一个所述感应元，用以 比对输入的两个能量信号，所述两个能量信号中的一个为所述感应 元产生的能量信号，所述两个能量信号中的另一个为所述感应元所 取得的有效能量的一统计平均值，藉此计算得出所述采集时间前后 形成的空间干扰的能量差异。

12.  根据权利要求1所述的具有光学指示模块的电子装置，其特征在于， 所述光线通道为所述电子装置的壳体上的一开口，所述开口设置于 对应所述光源的位置，以利于所述光源的光线射出具有光学指示器 的所述电子装置，再经所述开口接收反射光线，使得所述反射光线 由以阵列形式排列的所述感应元所接收。

13.  根据权利要求12所述的具有光学指示模块的电子装置，其特征在 于，所述光源为一空间同调性良好的激光。

说明书具有光学指示模块的电子装置
技术领域
本发明涉及一种具有光学指示模块的电子装置，特别涉及一种设有一 控制光标的光学指示模块的电子装置。
背景技术
光传感器为通过如CMOS（互补式金氧半场效晶体管）、CCD（电荷 耦合元件）等感测元件将接受的光线转换为电信号，一般技术可以通过这 类元件取得特定光源的强度（能量），据此可以判断距离（作为距离传感 器）、随着时间的能量变化，甚至作为图像获取的元件。
光学指示装置如电脑鼠标，可利用光传感器作为轨迹移动的判断，当 产生的光线射向一操作平面，可以通过前后时间接收的能量变化、图像处 理判断一个移动向量。如图1所示的光学鼠标10的内部电路示意图，光 学鼠标10在一表面11上移动，鼠标外壳12内部电路的主要元件除了一 些光学元件外，电路部分设有一电路板14，电路板14上设有一控制、运 算发射及感测光的控制器18，以及一光源16和传感器19。
在此光学鼠标10的外壳12上有一个朝向外部表面11的开槽17，此 电路板14即设于此开槽（aperture）17附近，电路板14上设有如激光或 是发光二极管（LED）的光源16。当此光学鼠标10操作时，光源16连续 产生发射光，以特定角度射向表面11，如图中虚线表示，经传感器19取 得反射光的信号，或是取得反射光强度的图像分布（如传感器19可为 CMOS或CCD图像传感器），控制器18即分析出光学鼠标10的移动方向。
在前述的已知光学鼠标10的轨迹判断的技术中，相当依赖由表面11 取得的反射光的信号，因此一般光学鼠标10的效能将会随着表面11的形 式而有不同的表现。
在光线寻迹的目的中，一般技术将会因为表面结构为透明或是不易反 光的材质产生判断失败的问题，造成无法寻迹，也就可能使得相关装置（如 光学鼠标）无法顺利操作。
已知技术中，若要让光线寻迹的装置在不同平面上仍保有一定寻迹的 效能，在取得光线移动路径的方式多使用额外的外部定位感测或是一些复 杂的运算，但这些定位感测或是运算因为灵敏度的限制、高耗能以及复杂 的算法等的原因而仅适用于有限的平面样态上。这些已知的光传感器并非 能适用于所有高反射或是很低反射率的平面上。
发明内容
本发明披露一种具有光学指示模块的电子装置，实施例之一是在笔记 型电脑内设有光学指示模块，作为光标控制之用；另有实施例可以内建于 具有独立电源的输入装置，如触控板、鼠标之类的光标控制装置，提供不 同输入功能的解决方案。
根据实施例，具有光学指示模块的电子装置包括设置于一壳体内的光 学指示模块，光学指示模块的主要元件有整合光学指示模块内电路信号的 控制单元、提供一光源发出光线的发光单元、光感测单元，该光感测单元 包括由多个阵列形式排列的感应元组成的一传感器阵列，用以接收经光线 通道进入该电子装置的光线，光学指示模块还包括用以界接一电脑系统的 连接接口。
在操作时，光学指示模块中的光源发出光线，光源如一空间同调性良 好的激光，经由一个设置于壳体上的开口发出感测光线，使用者的手指可 以压附在此开口上，使得光学指示模块接收到手指表皮的反射光，经运算 各个感应元在一采集时间前后所接收的能量后，得出采集时间前后形成的 空间干扰的能量差异，以判断一移动方向，产生移动信号。
在另一实施例中，具有光学指示模块的电子装置可以搭配其他的控制 接口，如按键、触控板等，模块内设有一控制接口单元，连接设置于壳体 上的控制接口，用以产生由操作控制接口形成的控制信号。
上述电脑系统为一电脑装置，壳体则指电脑装置的外壳，光学指示模 块即埋设于壳体之内，开口设置于壳体表面，如电脑装置的一触控板之上 或一侧。
此外，上述电脑系统同样为电脑装置，但光学指示模块设置于一个具 有独立电源管理电路的输入装置中，壳体即为此输入装置的外壳，前述的 开口同样设置于壳体表面。此独立的输入装置将可以有线或无线方式连接 电脑装置。
在传感器阵列的设计实施例中，接收入射光线的传感器阵列具有多个 阵列形式排列的感应元，感应元中设有多个虚拟感应元。其中多个感应元 之间具有固定的间距和平均的相对位置；虚拟感应元设置于传感器阵列的 周围。
为了要计算各感应元的能量以及前后时间的能量差异，电路中包括有 多个比较器，各比较器对应连接一个感应元，用以比对输入的两个能量信 号，两个能量信号的其一个为感应元产生之能量信号，两个能量信号的另 外一个为多个感应元所取得的有效能量的一统计平均值，藉此计算得出采 集时间前后形成的空间干扰的能量差异。
为了能更进一步了解本发明为实现既定目的所采取的技术、方法以及 效果，请参阅以下有关本发明的详细说明、附图，相信本发明的目的、特 征以及特点，当可由此得以深入且具体的了解，然而附图和附件仅提供参 考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1显示已知的光学鼠标内部电路的示意图；
图2显示入射平面与反射光的反射光径的示意图；
图3所示为本发明电子装置内的光传感器阵列装置中封装于一集成 电路内的传感器阵列的示意图；
图4A显示本发明具有光学指示模块的电子装置的实施例的第一个示 意图；
图4B显示本发明具有光学指示模块的电子装置的实施例的第二个示 意图；
图5显示本发明具有光学指示模块的电子装置的实施例的第三个示 意图；
图6A显示本发明具有光学指示模块的电子装置的实施例的第四个示 意图；
图6B显示本发明具有光学指示模块的电子装置的实施例的第五个示 意图；
图7显示本发明电子装置内光学指示模块的实施例示意图；
图8显示本发明电子装置内光学指示模块的实施例电路方框图；
图9显示为本发明装置采用的传感器阵列的实施例示意图；
图10显示本发明光传感器阵列装置的感应元布局示意图；
图11显示为本发明光传感器阵列装置中各感应元执行光线寻迹方法 的示图之一；
图12显示为本发明光传感器阵列装置中各感应元执行光线寻迹方法 的示图之二。
【符号说明】
光学鼠标10        表面11
鼠标外壳12        电路板14
控制器18          光源16
传感器19          开槽17
入射光201         表面结构205
反射光203
电路板30          传感器阵列32
感应元301         光源装置34
照射范围303       控制电路36
笔记型电脑4、4’  键盘组41、41’
触控板43、43’    开口401、402
笔记型电脑5       键盘组51
开口501           控制接口502、503
触控板60          电脑装置6、6’
开口601、602     电子装置62
功能按键63
电子装置7        光线通道70
电路板701        控制单元78
按键72           发光单元76
传感器阵列74
控制单元801      存储单元802
发光单元803      激光模块831
光感测单元805    传感器阵列851
控制接口单元808  控制接口804
开口807          连接接口806
电脑系统82       电子装置80
感应元901、902、903、904、905
比较器921、922、923、924、925
加总器101        增益放大器102
计算器103        输出电压Vout
虚拟感应元1011、1012、1013、1014、1015、1016
感应元1021、1022、1023、1024
感应元组合1111、1112、1113、1114、1115、1116
平均电压信号Vavg    方向X、Y
第一时间t0          第二时间t1
感应元组合121、122
具体实施方式
本说明书描述一种具有光学指示器的电子装置，其中电子装置上所设 的光学指示器的光感测技术特别具有以阵列排列的感应元组成的传感器 阵列，形成一个光感测单元，作为接收外部光信号而转换为可以判断移动 的能量的电路。实施例之一经一光源产生感测光线后，以传感器阵列接收 自一外部对象表面反射的光线，进而根据多个感应元所接收的反射光能量 判断反射光中的建设性或破坏性干涉图像，通过前后时间判断能量变化来 判断一个移动向量。
前述光源优选可采用同调光（coherent light）或说是一种空间同调性 （spatial coherence）良好的光线作为光源，藉此检测移动方向，并可结合 灵敏度补偿（sensitivity compensation）的方式，利用一种光线寻迹算法 （movement recognition algorithm），同时能够降噪，因此相关采用此技术 的装置可以适用于各种形式的平面上。
在一实施例中，说明书中所提出的电子装置内的光学指示器内可以采 用一种同调光源整合型封装技术（coherent light source package  integration），采用此类技术的装置并无须安装额外的光学透镜或特定图像 传感器，如一种互补式金氧半场效晶体管图像传感器（CMOS image  sensor，CIS），也无须在光线路径上装设任何光学元件（如透镜、反射镜 等），而直接由光感应元接收反射光源，并计算一段时间前后的能量变化， 藉此检测操作此电子装置时的控制光标移动的行为。
首先，图2所示为由一特定光源装置（未显示于此图中）产生入射光 （201）射向一平面再反射（203）形成多个反射光径的示意图，光源特别 是采用一种如激光的同调光（coherent light），此处所描述的“同调光”是 指一种空间同调性良好的光线。
此图显示的多个光径包括入射光201射向一个具有表面结构205的平 面，再反射形成反射光203。由于微观上表面结构205为不规则的结构， 因此反射光203形成如图所示显示有不同射向的光线。
光源装置连续产生入射光201射向平面，并反射形成反射光203，过 程中反射光203经由传感器（未显示于此图中）接收，各种光径中产生了 光建设性和破坏性干涉的图像（pattern），此处特别使用同调光源的入射光 可以增进此干涉效应（interference effect）。
当载有执行此寻迹方法的相关电路的装置相对于感测平面（X-Y平 面）进行移动时，其中光传感器接收到反射光203的信息，再依据采集时 间间隔（time slot）采集（sampling）其中信息数据，以及取得平均能量值 （反射光），并计算不同时间、不同位置的能量差异。本说明书所披露的 光学指示器采用传感器阵列（sensor array）以取得不同位置能量，以及与 平均能量值的差异，即能判断出移动轨迹。其中平均值的计算可以采用全 部感应元取得的能量的统计平均值，或是部分感应元取得的能量平均值， 比如以行（如图10的X方向）平均值或列（如图10的Y方向）平均值 为平均值的计算参考；也可能采取外围或中间部分的能量平均值作为参考 平均值。
根据采用上述传感器阵列的实施例之一，若以同调光为光源，可以增 进反射光线的干涉效应。同调光为一种在一波包（wave envelope）中具有 非常小相位延迟（phase delay）的光源，其中激光即是一种同调光，不同 于太阳光或LED光等非同调光。
在本说明书所披露的光学指示器中应用同调光，同调光可以改善感测 反射光干扰的光学传感器的灵敏度。因为同调光具有相位差（phase  difference）很小的特性，相对于非同调光的反射光所产生的空间干扰 （spatial interference），同调光会有较小的相位延迟（phase delay）现象。 因此，采用同调光可以加强反射光空间干扰的优点，前述传感器阵列（针 对光线）可以取得经一个平面反射光的空间干扰差异。
传感器阵列可参阅图3所示本发明电子装置内光学指示器中封装于 一集成电路（IC）内的传感器阵列的实施例之一。根据发明实施例之一， 传感器阵列以及相关控制器电路可集成于一半导体电路，而光线寻迹装置 的光源装置、集成的传感器阵列以及控制器可封装于此寻迹装置内的一电 路板上，因此，本发明无需特制光学采集装置，如特定透镜和特殊的半导 体工艺（如CIS）来提髙感光灵敏度。
图中显示在光传感器阵列装置内电路板30上的传感器阵列32，可应 用于如本说明书所披露的电子装置上的光学指示器或特定指示装置上，传 感器阵列32包括有阵列形式排列的多个感应元301，可通过这个整合型封 装的技术封装于一集成电路内（integrated optical sensor array on IC），包括 在一实施例中，同时制作传感器阵列32和电路集成的控制器36。传感器 阵列32上多个感应元301（特别是非虚拟感应元，如图10所示）之间具 有固定的间距和均匀的相对位置，以平均接收经特定表面/平面反射的光 线。如图所示，由一光源装置34发射光线到一个平面上的照射范围303， 之后光线经平面反射后射向传感器阵列32，其中各感应元301分别接收到 不同方向的反射光，通过适当光电信号转换，装置内的控制电路36和相 关电路取得信号后可以计算出加总每个感应元301接收到的能量的平均 值，再接着计算各个感应元301与平均值的差异，相关控制电路将据以判 断得由一表面或平面反射形成的空间干扰的能量差异（spatial interference  difference），控制电路36根据每个采集时间间隔（time slot）前后累积计 算的能量差异判断出移动方向。
上述实施例所披露的光传感器阵列装置，所谓的空间干扰是因为，当 光线（特别是同调光，但发明不限于同调光）射向有不规则表面结构的表 面后又反射产生不同方向的反射光而产生的光线干扰（interference），此光 线经反射后产生建设性或破坏性的干扰图案，之后，由传感器阵列取得因 为相对运动（装置与平面的相对运动）平面反射的空间信息后，建立在 X-Y平面上的移动数据。
特别在一实施例中，说明书所披露的应用光传感器阵列装置的载体如 设有以激光为光源的光学指示器的电子装置，其中主要电路元件包括设于 一电路板（30）上的光源装置（34），用以产生一入射表面的光线，包括 有传感器阵列（32），其中有以阵列形式排列的多个感应元（301），以及 包括有前述的控制电路（36），控制电路（36）耦接光源装置（34）与传 感器阵列（32），用以取得多个感应元（301）内多个感应像素所接收的光 信号，并计算能量状态，以及计算采集时间前后的能量状态变化。
图4A显示本发明具有光学指示模块的电子装置的实施例示意图，此 例将光学指示模块应用于一个笔记型电脑4上。
笔记型电脑4具有键盘组41和触控板43等输入模块，光学指示模块 即安装于触控板43的下方，对外显示在触控板43上有个开口401，操作 中，使用者可以手指压在此开口401上，仅需较小的移动幅度即可有效控 制光标移动，其中的每英寸点数（DPI）可以依照使用者的需要而调整， 再可搭配原本触控板43的操作功能，比如左右键功能，或是触控板43本 身提供的触控功能。
由于笔记型电脑4仍保有原来的触控板43的功能，光学指示模块在 实际操作时可以根据需要启动或是关闭。
图4B接着显示具有光学指示模块对外的开口402设置于笔记型电脑 4’上触控板43’的一侧，在键盘组41’的下方，在此仅说明光学指示模块因 为体积不大，提供接触的开口402可以依照装置的设计而弹性调整。
图5所示为具有光学指示模块的电子装置的另一实施例，此例的电子 装置如一笔记型电脑5，具有一般都有的键盘组51，而光学指示模块即设 置于键盘组51的一边，接近使用者的位置，让使用者可以方便利用手指 操作，笔记型电脑5的外壳上有一个开口501，光学指示模块经此开口501 发出光线，并由此开口501接受来自外部对象反射的光线，如手指表皮所 反射的光。
笔记型电脑5除了光学指示模块外，还设有如同鼠标上按键的控制接 口502、503。实际操作时，以手指压住开口501，用以控制电脑5上操作 系统的光标移动，再以控制接口502、503操作如鼠标的左右键。实际设 计可以依照需求定义这些控制接口的功能，以及设置位置和数量。
本说明书所描述的电子装置如一般笔记型电脑之外，还可为一个独立 操作的输入装置，包括以光学指示模块结合传统键盘，设置于鼠标上，或 是设置于一个独立操作的触控板上，如图6A所示的实施例示意图。
此例显示有一触控板60，为一具有独立电源管理电路的输入装置， 其电力可为内部电池提供，或由一连接的电脑装置6提供。若以特定无线 连线手段与电脑装置6连线，此触控板60具有独立的电源，作为电脑装 置6的输入手段之一，比如控制其中操作系统的光标运动。另有实施例并 不排除触控板60以有线连线方式连接电脑装置6。
在此实施例中，本发明提出的光学指示模块即设置于此触控板60内， 在触控板60表面上开设一个开口601，由此开口601发射出感测光线，并 接受使用者手指表皮压附此开口601时所反射的光线，通过其中的感测机 制取得在一段时间内的能量变化，而判断出手指在此开口601上的移动行 为。
类似的设计可以应用在如图6B所示的电子装置上。此实施例显示有 一类似鼠标的电子装置62，同样为具有独立电源管理电路的输入装置，本 发明的光学指示模块设置于此电子装置62上，表面上也有一个提供光线 出入的开口602，还包括其他一个或多个功能按键63，可以依照实际需要 而改变设计。
也就是说，使用者操作此实施例所载的电子装置62时，不必如传统 操作电脑鼠标移动的方式，而是将手部握取此电子装置62，手指可以压在 开口602之上，以较小的移动幅度即可达到一般操作光标的目的。按键63 则作为执行特定操作而用，如鼠标的左右键。
电子装置62可以有线或无线方式连接电脑装置6’，电子装置62将 光学指示模块所产生的感测到的移动信号，以及结合按键63所产生的控 制信号，产生控制光标的指令后，传递到电脑装置6’上。
本发明电子装置内光学指示模块的实施例可参阅图7所描述的示意 图。
应用前述光学指示模块实现的本发明的电子装置可见于图7所示的 电路设计实施例概图。图中显示为由一个壳体所包覆的电子装置7，根据 上述多样性的实施例，比如笔记型电脑或各种需要控制光标动作的电子装 置，如平板电脑，还可指一个独立操作的电脑输入装置，如触控板、电脑 鼠标等。电子装置7内部有个电路板701，载有装置7操作的必要的电路 元件。此图显示在电子装置7壳体上开设有一开口（opening，为一个光线 通道70），开口设置于对应内部光源（发光单元76）的位置，以利光源光 线射出电子装置7，再经开口接收反射光线，使得反射光线可由多个阵列 形式排列的感应元所接收。其中描述的开口即为光线通道70，电子装置7 内的光线通过光线通道70射出，并由此光线通道70接收外部对象的反射 光。
根据此例的操作情境，使用者利用手指直接在电子装置7上的开口 （70）附近滑动，而非传统用手抓着鼠标移动的方式，因为手指表皮有一 定的粗糙面，此本发明即利用前后时间反射光的干扰现象产生的能量变化 来判断手指（外部对象）移动的方向。
电子装置7的内部电路板701上设有操作的必要电路单元，如控制单 元78。控制单元78电性连接其他单元，如发光单元76，发光单元76即 对应光线通道70而设置，目的是方便光线射出，发光单元76优选即具有 如激光等空间同调性良好的光源。控制单元78可动态控制其中自发光单 元76所发出的光能量，比如根据感应元接收能量的反馈而调整发光能量， 和/或通过脉宽调制而控制发光单元76的发光周期。
根据实施例，发光单元76中的光源可设置于以阵列形式排列的多个 感应元的中央或附近，因此反射光可以较为平均地由多数感应元所感测 到。光线通道70与光源的位置设计可以垂直入射和反射（vertical incident  reflection）同调光（coherent light）为主要依据。
图中电路板701上还设有以阵列形式排列的多个感应元所组成的传 感器阵列74，其电性连接到控制单元78，感应元的设置可参考图10，多 个感应元中包括有多个虚拟感应元（dummy sensing cell），虚拟感应元优 选设置于传感器阵列的周围，所接收的能量可以不用纳入判断移动方向的 依据，却可用以作为调整能量输出的参考，即控制单元78可根据由多个 虚拟感应元所取得的光能量调节前述发光单元76的驱动电流，以动态调 整发光单元76产生的光能量。
在实际实现电子装置7时，可以利用上述根据干扰现象产生的能量变 化来判断手指或特定外部对象移动的方向外，装置7外部可以设置软件或 硬件实现的控制接口，实施例如图中显示在手部附近的一个或多个按键 72，按键72的形式不限于硬件实现，亦可以软件方式在一个平面上实现 按键72，按键72的相关电路则连线到控制单元78，实施例如作为一个光 指示装置的功能按键，如电脑鼠标的左右按键。
图8接着显示本发明电子装置内光学指示模块的实施例电路方框图。
图中显示电子装置80操作的主要电路单元，核心为处理各电路单元 来往信号的控制单元801，控制单元801在本说明书中表示控制装置操作 的必要电路、数值运算、判断等工作的电路。控制单元801还负责取得各 电路单元产生的信号，并执行必要的运算，运算工作可以控制单元801本 身或是特定微处理电路执行。
电性连接此控制单元801的主要元件如图中的存储单元802、发光单 元803（内含激光模块831）、光感测单元805（内含传感器阵列851）、与 控制接口804连接的控制接口单元808、以及与电脑系统82界接的连接接 口806等。各电路的实施例可以依据需求而增减或合并。
所图所示，电子装置80的外壳上设有一个开口807，不同于一般光 指示装置需要安装透镜和/或反光镜的方式，此开口807仅是一个让外部对 象接近和接触的结构，顶多设有保护用的透明保护镜。开口807设置于对 应内部发光单元803的光源位置，以利于光源光线射出光标控制装置801， 再经开口807接收反射光线，使得反射光线由多个阵列形式排列的感应元 所接收。
存储单元802为电子装置80中暂存信号的存储器，包括储存操作必 要的韧体或软件；发光单元803内含激光模块831或特定光源，受控于控 制单元801，控制单元801可以依据由光感测单元805反馈的信息动态调 整发光的能量。
光感测单元805内含传感器阵列851，实施例如说明书图3、9、10 所载的实施方式，主要是包括了多个以阵列形式排列的感应元，多个感应 元可以同时接收到反射光，因此计算得出能量信息，依照能量变化判断移 动方向。
此电子装置80的实施例之一可为连接一外部电脑主机的具有独立电 源管理电路的装置，连接关系如利用图中显示的连接接口806界接至一电 脑系统82，电脑系统82的实施例包括以有线（如USB）或无线手段（如 无线电、无线网络、蓝牙通讯等）连接的一个完整的电脑装置；也可以是 内建于一个电脑装置内的模块，以内部电路连线到电脑系统82。电子装置 80同时可由电脑系统82取得电力，如利用USB取得电脑系统82的供电， 或自身安装电源，如电池，其中设有电力管理的电路。根据实施例，电子 装置80除了前述利用光学指示模块取得移动信号的功能外，在另一实施 例中，电子装置80可以搭配一些传统的控制接口804，比如按键、触控板、 滚轮等的光标控制装置，内部设有取得这些控制信号的控制接口单元808， 电性连接控制单元801，将取得的控制信号（如触控信号、按键信号）由 控制单元801配合移动信号，产生传送到电脑系统82的指令，特别是用 以控制光标移动。
经由连接接口806，电子装置80可以将通过光学指示模块内得到的 移动信号传送到电脑系统82；也可将通过控制接口单元808产生的控制信 号传送到电脑系统82，由电脑系统82处理产生控制光标操作的指令。
上述光学指示模块内光感测阵列中的多个感应元操作方式可参考图 9所示的计算能量分布的实施例示意图。
图9显示了传感器阵列的布局，多个感应元分布于X-Y平面上，形 成NxM的传感器阵列，传感器阵列的形式不拘为对称的矩形、正方形、 圆形、椭圆形等的几何形状，而可以依照实际应用而定。传感器阵列包括 阵列形式排列的多个感应元901、902、903、904、905，分别沿着方向X、 Y设置，实际数量并不限于此示意图。铺设这些感应元901、902、903、 904、905的电路板上的主要元件还有多个比较器921、922、923、924、 925，各个比较器对应连接一个感应元，输入值为各个感应元产生的能量 的平均电压信号Vavg，用以比较感应元感测到光线后所得到的电压信号， 可以比较得到高低电压的信号值。最后，控制电路即取得相邻两个传感器 值的比对结果，作出移动方向的判断。
比如图中比较器921耦接于感应元901，其中一个输入信号即感应元 901所感测产生的能量信号，可以电压信号表示，另一输入端则为平均电 压信号Vavg，因此比较器921比对这两个输入信号，可以输出一个比较 结果，本发明优选地以一二元特征值（binary characteristic value）表示此 比较结果，比如图11所示H或L分别表示的高低电压信号。
根据说明书所记载的光传感器阵列装置中，利用传感器阵列寻迹的方 式特征在于利用光线（优选为同调光）经平面反射后形成的建设性和破坏 性干扰图案中显示的能量分布（energy pattern），通过不同时间的能量分布 变化判断移动向量。其中实施方式比如采用一种非相关视点进行移动判断 （non-relative view points to do movement judgment）的方式，也就是引入 周围感应元的能量信息，与平均感应能量进行比对判断移动方向。值得一 提的是，这不同于一般利用图像像素（pixel）信息判断移动向量的方式， 本发明是通过采集时间和计算能量变化而判断出移动轨迹，而且能量变化 可采取一种二元特征值（如H与L），此二元特征值为感应元的读值与统 计平均值的比较。
在光传感器阵列装置本身，根据实施例之一，本发明应用在电子装置 内的光传感器阵列装置的感应芯片布局中，感应芯片包括以阵列排列的感 应元，这些感应元可以包括设置于周围不作用的感应元（称为虚拟感应 元），以及设置于中央部分的负责接收光线的工作感应元，因此前述装置 内的控制电路或相关计算电路经取得所有感应元的能量信号后，仅获取其 中非虚拟感应元的能量信号继续后续运用，比如这些虚拟感应元并不提供 作为移动向量判断的能量信号，但可以作为纯粹判断光信号的功能。参阅 图10显示的感应元布局示意图。
此图显示一个感应芯片中设有以阵列形式排列的多个感应元，此例显 示在中央部分的感应元的外围设有虚拟传感器（dummy sensor），目的是 使得整个感应芯片工艺更均匀，也能因此使得感测能量更均匀。实施例显 示设置于周围的虚拟感应元1011、1012、1013、1014、1015、1016设为 不工作的感应元，而设置于靠近中间部分的感应元1021、1022、1023、1024 则为主要感应光线能量的感应元件。
当一个阵列形式排列的感应元同时曝光在一个反射光中，其中能够均 匀感应到光线的感应元为较偏向中央部分的感应元件，而周围的感应元则 可能有接收不均匀能量的可能，因此在加总整个感应芯片所接收的总能量 时，可以通过设定虚拟感应元（1011、1012、1013、1014、1015、1016） 排除这些可能发生信号不稳定的能量值，而可以取得较具有参考价值的参 考能量值。
如图所示，电路设有一个加总器101，电性连接到感应芯片中每个感 应元，能够取得各个感应元的光电流信号，并能够通过模拟数字转换成为 电压值，但由于感应芯片中各感应元接收光信号的光电流极小，需要通过 增益放大的阶段才能取得有效的参考数值，而能够接着计算采集时间前后 所取得的能量变化。根据实施例，这些光电流信号经增益放大器102处理 后，形成输出一个输出信号，如以输出电压Vout表示的信号；另外经一 计算器103根据有效取得的能量信号计算平均值输出，输出如平均电压信 号Vavg。
之后，前述输出信号（如输出电压Vout）和平均值（如平均电压信 号Vavg）将输出至如图9所披露的比较器，让比较器能够比对感应元的 能量信号与一参考值（如全部或部分感应元的能量平均值），藉此取得该 感应元的能量状态，实际上每一个感应元都可以以数字方式高（H）与低 （L）来表示能量状态。
前述光学指示模块中电路驱动光源射出光线，来自一表面的反射光经 同一个开口进入装置，由传感器阵列接收反射光，特别是由多个阵列形式 排列的感应元接收光线。接着计算出各感应元接收的能量，记录一个采集 时间前后各个感应元的接收的能量，通过上述方式取得采集时间前后形成 的空间干扰的能量差异，根据能量差异判断移动方向，用以产生移动信号。
过程中，控制单元可以根据能量计算的信息动态控制发光单元的光源 的能量，比如通过调节发光单元的驱动电流而控制其输出的能量；还可控 制其中光感测单元中各感应元接收入射光线的曝光时间，以及输出能量信 号的增益，并接着计算各个感应元在一采集时间前后所接收的光能量。据 此，调整光源强度/亮度以及配合前述曝光时间的调节所建立的补偿机制， 传感器阵列可以适应较多情况的表面，比如不同的表面结构、与该表面的 距离等。
在利用各感应元接收的前后时间能量变化判断移动方向的方式可接 着参考图11、12，主要方式是利用对应连接各个感应元的比较器比对接收 的能量以及一个统计值的能量信号，计算得出采集时间前后形成的空间干 扰的能量差异。
采用二位元采集成像执行移动向量的判断可以参考图11所示本发明 所披露的装置中多个感应元执行光线寻迹的示图。
此例显示有多个阵列排列的感应元组合1111、1112、1113、1114、1115、 1116，此例仅示意列举通过相邻感应元在不同时间（如第一时间t0，第二 时间t1）感测到的能量变化而辨识移动向量的实例。
其中t0和t1为前后两个采集时间，H和L分别表示由前述比较器所 输出的高低电压信号，也就是可视为能量状态（相较于平均能量为一个能 量状态，能量状态可以二元特征值表示），主要是通过前后时间的电压信 号转变判断出一个整体的移动向量。图11显示为个别感应元中在前后两 个不同时间的能量变化。
比如感应元组合1111中所示的几个（至少两个）感应元，其中左方 显示在第一时间t0时，两个感应元分别感应到L和H两个能量状态；当 进入第二时间t1时，两个感应元的能量变化则转变为H和H。当L、H（t0） 转变为H、H（t1）时，其中感应元的能量状态由L转变为H，表示由右 方的H替补到左方的位置，因此可以初步判断在此采集时间中有效感应的 移动方向为向左。
而此感应元组合1111的另一组感应元在第一时间t0时，能量状态为 H和L；到了第二时间t1，能量状态则为L和L，其中有个感应元能量状 态的由H转变为L，也是表示右方的L替补到左方的位置，因此可以判断 有个向左的移动方向。
再如感应元组合1112内左方的两个感应元在第一时间t0的能量状态 为L和H，到了第二时间t1改变为L和L，可以看出其中的H经左方的 L向右替补成为L，因此初步判断有个向右的移动向量。
同理，感应元组合1112内的右方有两个感应元在第一时间t0的能量 状态为H和L，之后到了第二时间t1时变化成为H和H，其中右方的L 经左方的H替补转变为H，因此可以判断出有个向右的移动向量。
图中感应元组合1115和1116并没有箭头标示方向，经判断为此例中 多个感应元在第一时间t0和第二时间t1的采集时间中没有能量变化，或 是无法通过其中能量变化判断出移动方向，比如感应元组合1116在第一 时间t0能量状态为L和H，到了第二时间t1，能量状态转变为H和L， 这是无法通过能量状态变化来判断移动方向的。因此，这两种态样是没有 有效输出信号的。
当前后两个时间的全部感应元都判断了各自能量变化的方向时，可以 整体判断出一个总体的移动向量。
另一个移动方向判断的方式如图12所示为本发明所披露的装置中感 应芯片执行光线寻迹的示意图之二。此例通过不同时间的感应元能量状态 的转换方向以辨识移动向量的方法示意图，其中X为不在意的值，@为t0 和t1所感应信号的比对，藉此判断移动向量。
经感应芯片接收到反射光时，感应芯片内的多个感应元在不同时间根 据接收的信号能量与平均能量比较时，产生有高低不同的电压信号，如此 例图示为产生有感应信号“@”；在一些情况下，仍有可能部分的感应元 并没有能量变化，或是无关电压信号的高低，此时如图显示为不在意的值 “X”。
根据示图的实施态样，在感应元组合121中，经前述比较器在第一时 间t0取得相邻感应元的能量变化，表示为状态“X@@”，其中“X”为不 在意值，“@”表示有高低电压变化；在第二时间t1取得几个相邻感应元 的能量变化，表示为状态“@@X”。经第一时间t0和第二时间t1的各感 应元的能量状态变化，此例显示状态“X@@”转变为“@@X”，可以判 断“@@”向左位移（shift），因此可以判断这个感应元组合121有一个向 左移动的变化，如图中箭头所示。
在感应元组合122中，其中相邻的感应元在第一时间t0的能量变化 表示为状态“@@X”，在第二时间t1时，能量状态表示为“X@@”，此 时可见经时间转变（t0到t1）后，其中状态“@@”显示有向右位移的趋 势。因此，本说明书所披露的发明可利用此前后时间的能量变化判断整体 装置的移动方向。
值得一提的是，在判断移动方向时，由于发明采取了传感器阵列，因 此微小的误差并不会影响整体判断的结果。若寻迹方法应用于电脑光学鼠 标上，一般使用者操作鼠标的移动频率远低于其中如控制电路的处理速 度，一些缓慢改变的参考数值并不会影响整体判断。
综上所述，根据说明书所载的实施例，本发明涉及一种应用在电子装 置内的光传感器阵列装置，整合于一半导体封装内，藉此可以有效抑制内 部固有的噪声（intrinsic noise），并提出可以动态调整光源强度或亮度以及 配合曝光时间的调节建立的补偿机制，使得传感器阵列装置可以适应较多 的感应表面。特别的是，说明书中所提出的电子装置上无需安装额外的光 学透镜或特定图像传感器，如一种互补式金氧半场效晶体管图像传感器 （CMOS image sensor，CIS），也无需额外的光学元件，而直接由光感应 元接收反射光源，并计算一段时间前后的能量变化，藉此检测外部对象移 动的动作。
然而以上所述仅为本发明的优选可行实施例，非因此局限本发明的专 利范围，因此凡是运用本发明说明书和附图内容所为的等效结构变化，均 同理包含于本发明的范围内，合予陈明。