CN105025616A - 光学导航传感器和提供供应电压给相关光源的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提供一供应电压给相关于一光学导航传感器的一光源的方法以及光学导航传感器。所述光学导航传感器包括：一驱动电路以及一电荷帮浦。所述驱动电路是用于驱动外接于所述光学导航传感器的一光源。所述电荷帮浦是用于间歇地执行提供一第一供应电压给所述光源的操作。当所述驱动电路驱动所述光源时，所述电荷帮浦不执行提供所述第一供应电压给所述光源的操作。通过本发明的实施例中，电荷帮浦间歇地运作来提供供应电压给光源，使得整体功耗可低于现有架构所需的功耗，进而有效地降低光学导航***的整体功耗以及硬件成本。

Description

光学导航传感器和提供供应电压给相关光源的方法

技术领域

本发明涉及光学导航领域，尤指一种内部具有电荷帮浦的光学导航传感器，通过电荷帮浦来提供供应电压给光源，以及一种提供供应电压给光源的方法。

背景技术

在现有的光学导航***中，需要至少两个直流至直流升压转换器(DC-DCboost converter)，提供电力给光学导航***内部的组件，其中一者提供一般的供应电压给光学导航***中的光学导航传感器，而另一者则提供较高的供应电压给光学导航***中的光源。

请参考图1，其绘示现有光学导航***10的架构图。其中，外接的直流至直流升压转换器110与120将电池160所提供的电能转换成供应电压VDD1与VDD2，并将其分别提供给光学导航传感器100中的驱动电路130，以及光源140。再者，为了侦测是否发生代表光源140的端点被不当短路至接地端的错误事件，光学导航***10还包括侦测电路150。当错误事件发生时，将造成大量的电流流经光源140，使得光源140产生过强的光线，造成使用者眼部的伤害。当侦测电路150侦测到这个错误事件时，侦测电路150会通知驱动电路130。驱动电路130据此产生一个控制信号LSR_NEN来关闭连接于光源140与供应电压VDD2之间的开关SW1。当光源140与供应电压VDD2之间的路径被切断时，光源140将无法继续产生光线，进而确保使用者眼部的安全。

然而，这样的设计存在两个问题。第一，外接的直流至直流升压转换器120由于总是处在工作状态，所以消耗相当可观的电能，第二，为了关闭开关SW1，光学导航传感器100必须提供信号接脚来传送控制信号LSR_NEN，然而，这样增加了光学导航传感器100的接脚数量，也提高光学导航传感器100的制造成本，而对于开关SW1的需求，同样也增加了光学导航***10的制造成本。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于公开一种整合电荷帮浦的光学导航传感器，以及一种提供供应电压给光源的方法。在本发明中，电荷帮浦间歇地运作来提供供应电压给光源，使得整体功耗可低于现有架构所需的功耗。另外，本发明利用停止电荷帮浦的运作，来停止提供供应电压给光源，从而解决前述的错误事件，所以本发明不需要额外的控制信号接脚以及开关。由上可知，本发明可有效地降低光学导航***的整体功耗以及硬件成本。

本发明的一实施例公开一种光学导航传感器，所述光学导航传感器包括一驱动电路与一电荷帮浦。所述驱动电路用以驱动外接于所述光学导航传感器的一光源。所述电荷帮浦用以间歇地进行提供一第一供应电压给所述光源的操作。其中，所述驱动电路驱动所述光源时，所述电荷帮浦停止进行提供所述第一供应电压给所述光源的操作。

本发明的另一实施例公开一种方法，所述方法用以提供一供应电压给相关于一光学导航传感器的一光源的方法。所述方法包括：利用所述光学导航传感器中的一电荷帮浦，提供一第一供应电压给所述光源；以及当所述光源被驱动时，停止提供所述第一供应电压给所述光源。

附图说明

图1绘示在现有技术中供电给光源以及光学导航传感器的方式。

图2绘示本发明的第一实施例中内建电荷帮浦的光学导航传感器的架构图。

图3绘示如图2所示的光学导航传感器的驱动电路与光源的运作时序图。

图4绘示本发明的第二实施例中提供供应电压给相关于光学导航传感器的光源的方法流程。

其中，附图标记说明如下：

100、200                光学导航传感器

110、120                升压转换器

130、210                驱动电路

220                     电荷帮浦

150、230                侦测电路

140、240                光源

160、260                电池

250                     电压转换器

241、242                端点

270                     电容

10                      光学导航***

310、320                步骤

VDD1、VDD2              供应电压

LSR_NEN、CP_PD、DRV_PD  控制信号

SW1                     开关

T1～T5                  时间点

I_DRV                   驱动电流

VDD2_LOW                最低准位

IDT                     指示信号

具体实施方式

在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的「包括」是一开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。此外，「耦接」一词在此是包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电气连接于所述第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至所述第二装置。

请参考图2，图2绘示本发明的第一实施例的光学导航传感器的架构图。如图所示，光学导航传感器200包括驱动电路210与电荷帮浦220。光学导航传感器200是用来追踪一对象(如：鼠标，未示出)于一平面上的移动，其中，光学导航传感器200撷取相关于光源240照射于所述平面上所产生的反射的图像。之后，光学导航传感器200分析撷取到的图像来判断所述对象的移动信息。

外部电压转换器250(例如：直流至直流升压转换器)是用来将电池260(或者任何其他类型的电力供应装置)所提供的电力，转换成供应电压VDD1。不过，在本发明其他实施例中，供应电压VDD1可能直接由电池260所提供，而不须通过电压转换器250的转换。供应电压VDD1将进一步被提供给光学导航传感器200内部的组件，其中供应电压VDD1可能直接被提供给驱动电路210，或者中间通过额外的稳压器来进行稳压(未示出)。另外，供应电压VDD1也被提供给电荷帮浦220。电荷帮浦220进行运作，将供应电压VDD1转换为供应电压VDD2，供应电压VDD2将被进一步提供给光源240。供应电压VDD2以及由驱动电路210所产生的驱动电流可令光源240发出光线。接着，光学导航传感器200撷取关于光线反射的图像。于一实施例中，光源240可能为一垂直共振腔面射型雷射(vertical-cavity surface-emitting laser，VCSEL)。然而，在本发明其他实施例中，亦可采用其他种类的光源，例如发光二极管(light-emitting diode)，来提供光线。

根据电荷帮浦220的原理，由电荷帮浦220所提供的供应电压为变动值，而非定值，这会在光学导航传感器200进行图像撷取时带来噪声。为了避免噪声的产生，电荷帮浦220间歇地运作来提供供应电压VDD2给光源240。

请参考图3，图3绘示驱动电路210与电荷帮浦220的运作的时序。于图3中，两个低准位有效(active-low)的控制信号CP_PD与DRV_PD，被用来分别控制电荷帮浦220与驱动电路210，并且，亦在图中代表驱动电路210与电荷帮浦220的运作状态。在时间点T1时，用来控制电荷帮浦220的控制信号CP_PD被降下(de-asserted)，电荷帮浦220从而开始运作，提供供应电压VDD2。并且，在时间点T1与时间点T2之间，供应电压VDD2将被增加至一个稳定的准位。于此其间，用来控制驱动电路210的控制信号维持升起(asserted)，使得驱动电路210暂不提供驱动电流I_DRV给光源240。如此一来，光源240在此时不会产生光线。在时间点T2时，当供应电压VDD2的准位被提升至前述的稳定准位时，控制电荷帮浦220的控制信号CP_PD被升起。此时，电荷帮浦220停止运作，并且不再提供供应电压VDD2给光源240。再者，连接于光源240与电荷帮浦220的电容270，在时间点T1与时间点T2之间被充电至供应电压VDD2所具有的最大准位。从时间点T2开始，电容270被用来尽可能地维持光源240的端点241上的电压准位。之后，控制信号DRV_PD在时间点T3时被降下，而驱动电路210则开始提供驱动电流I_DRV给光源240。同时，光源240被电容270中所保存的电压所正向偏压，光源240从而开始产生光线。

从时间点T3到时间点T4之间，光学导航传感器200进行图像撷取。于此期间，控制信号CP_PD维持升起，电荷帮浦220亦不提供供应电压VDD2，避免在图像撷取过程中带来噪声。另外，端点241的电压准位通过电容270来维持，使得光源240得以被正向偏压，维持光线的产生。电容270的电容值可根据不同需求来选择，确保供应电压VDD2的最低准位VDD2_LOW大于足以使光源240处于正向偏压状态所需的电压准位。在时间点T4之后，光学导航传感器200完成图像的撷取，因此，控制信号DRV_PD被升起，而驱动电路210停止提供驱动电流I_DRV给光源240。直到时间点T5之前，控制信号CP_PD与控制信号DRV_PD保持升起。于此期间，驱动电路210不提供驱动电流I_DRV，电荷帮浦220也停止运作，不提供供应电压VDD2。由上述可知，本发明的电荷帮浦220并不需要持续运作，所以很大程度地降低了功耗。

于一实施例中，光学导航传感器200另包括如图2所示的侦测电路230。侦测电路230用来侦测一错误事件的发生，所述错误事件是指光源240的端点242被不当地短路至接地端。若是所述错误事件发生，将会使大量的电流流经光源240，令光源240产生足以伤害人类眼部的光线。为了避免这样的情形，当侦测到错误事件发生时，本发明会使电荷帮浦220停止运作。其中，侦测电路230侦测光源240的端点242上的电压准位，一旦发现端点242上的电压准位趋近于零，侦测电路230认定所述错误事件发生，并且产生指示信号IDT，通知电荷帮浦220错误事件的发生。当电荷帮浦220接收到指示信号IDT时，电荷帮浦220将停止运作，供应电压VDD2也不再被提供给光源240。如此一来，将不会有电流继续流过光源240。由于本发明利用停止提供供应电压VDD2给光源240，来避免有大量电流流经光源240，因此可取代前述的光学导航***10中所采用的控制信号接脚以及开关。

本发明的第二实施例提供一种方法，所述方法涉及光学导航传感器中电荷帮浦如何提供供应电压给光源。请参考图4，图4绘示本发明方法的流程图。首先，在步骤310中，电荷帮浦(如：电荷帮浦220)用来提供一第一供应电压(如：VDD2)给一光源(如：光源240)。之后，在步骤320，所述电荷帮浦的运作被停止，并且在停止提供第一供应电压之后，所述光源被驱动。所述光学导航传感器所欲追踪的对象在一平面上移动，而所述光源产生的光线则被投射至所述平面。此时，所述光学导航传感器开始撷取关于所述光源的光线所造成的反射的图像。当停止供应所述第一供应电压给所述光源时，所述光学导航传感器可以取得没有噪声的图像。于一实施例中，所述第一供应电压可能基于一第二供应电压来产生(如：VDD1)，而所述第二供应电压则由外接于所述光学导航传感器的一电压转换器或者是一电池所提供。

此外，在步骤320中所进行的提供所述第一供应电压的操作被停止之前，所述第一供应电压的准位将被增加至一特定准位，且所述特定准位大于足以使所述光源产生光线的一偏压的准位。如此一来，即便所述第一供应电压不再被提供，但光源仍可持续产生光线。

于一实施例中，发明的方法另包括：侦测关于所述光源的一错误事件是否发生；以及当侦测到所述错误事件发生时，停止提供所述第一供应电压给所述光源等步骤。当供应电压不被供应时，可避免错误事件对使用者的眼部造成伤害。

总结来说，本发明利用整合于所述光学导航传感器中的内建电荷帮浦，控制光源的运作。电荷帮浦在驱动电路实际驱动光源之前，增加供应电压的准位。一旦光源被驱动电路驱动，那么电荷帮浦的运作将被停止，并且由电容来负责提供供应电压给光源，对光源进行正向偏压。如此一来，本发明中的电荷帮浦仅间歇地提供供应电压，可降地整体的功耗。相较于此，现有技术中的外接直流至直流升压转换器，不管在任何时候都维持运作，因此会比本发明消耗更多的电能。

另外，在现有技术中，当错误事件发生时，提供供应电压给光源的操作，须由开关与对应的控制信号来中止。相较于此，本发明通过停止电荷帮浦的运作，来停止提供供应电压给光源，所以不需要额外的开关与信号接脚，从而省去了相关的制造成本并降低了光学导航传感器的电路复杂度。

以上文中所提及的「一实施例」代表针对所述实施例所描述的特定特征、结构或者是特性是包括于本发明的至少一实施方式中。文中不同段落中所出现的「一实施例」并非代表相同的实施例。因此，尽管说明书中对于不同实施例在进行描述时，分别提及了不同的结构特征或是方法性的动作，但应当注意的是，这些不同特征可通过适当的修改而同时实现于同一特定实施方式中，而不对发明的范畴造成限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学导航传感器，其特征在于，包括：

一驱动电路，用以驱动外接于所述光学导航传感器的一光源；以及

一电荷帮浦，用以间歇地进行提供一第一供应电压给所述光源的操作；

其中当所述驱动电路驱动所述光源时，所述电荷帮浦停止进行提供所述第一供应电压给所述光源的操作。

2.如权利要求1所述的光学导航传感器，其特征在于，当所述光学导航传感器撷取关于所述光源的光线所造成的反射的图像时，所述电荷帮浦停止进行提供所述第一供应电压给所述光源的操作。

3.如权利要求1所述的光学导航传感器，其特征在于，在所述驱动电路驱动所述光源之前，所述电荷帮浦开始进行提供所述第一供应电压给所述光源的操作。

4.如权利要求1所述的光学导航传感器，其特征在于，当所述驱动电路停止驱动所述光源时，所述电荷帮浦停止进行提供所述第一供应电压给所述光源的操作。

5.如权利要求1所述的光学导航传感器，其特征在于还包括：

一侦测电路，耦接于所述电荷帮浦，用以侦测是否发生关于所述光源的一错误事件，其中当侦测到所述错误事件时，所述侦测电路产生一指示信号，以及所述电荷帮浦根据所述指示信号来停止进行提供所述第一供应电压的操作。

6.一种提供一供应电压给相关于一光学导航传感器的一光源的方法，其特征在于，包括：

利用所述光学导航传感器中的一电荷帮浦，提供一第一供应电压给所述光源；以及

当所述光源被驱动时，停止提供所述第一供应电压给所述光源。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述光学导航传感器撷取关于所述光源的光线所造成的反射的图像时，停止进行提供所述第一供应电压给所述光源的步骤。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，提供所述第一供应电压给所述光源的步骤是开始于所述光源被驱动之前。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述光源不被驱动时，停止提供所述第一供应电压给所述光源的步骤。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包括：

侦测是否发生关于所述光源的一错误事件；以及

当侦测到所述错误事件时，停止提供所述第一供应电压给所述光源。