CN1373403A - 无线光学输入设备 - Google Patents

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    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/0304—Detection arrangements using opto-electronic means
    • G06F3/0317—Detection arrangements using opto-electronic means in co-operation with a patterned surface, e.g. absolute position or relative movement detection for an optical mouse or pen positioned with respect to a coded surface

Abstract

本发明的一个实施例提供一种无线输入设备,该设备采用光学传感技术来实施光标移动和滚动等类似动作。可以任选地采用功率管理技术来避免无线输入设备的电源的过早耗尽。本发明的另一个实施例提供一种具有控制其功耗的功率管理算法的无线设备。本发明的另一个实施例提供一种管理无线设备的功耗的方法。

Description

无线光学输入设备
技术领域
本发明涉及无线设备，具体而言，是涉及一种允许用户与计算机进行交互作用的无线光学输入设置。
背景技术
存在许多采用机电设置来实现光标移动和滚动的计算机输入设置。在这种设置中，将滚动球的机械运动转换成电信号。之后，将该电信号编码为计算机可使用的信息，例如光标X-Y位置数据或滚动方向和距离等。鼠标和跟踪球是采用这种机电设置的最常用的输入设置。但是，通常在计算机输入设备中有许多机电设置的应用。
这种机电设置中所存在的一个问题在于，由于破损和或机械故障，致动装置(例如滚动球和相应的滚子)易于出现故障。另外，例如鼠标等输入设备要求流动球与特定表面(例如鼠标垫)接触，以正常动作。该特定表面同样易于破损、磨损和撕裂，从而可能限制输入设备可移动的区域。例如，用户不时地停止滚动鼠标，将其拾起，再将其放回鼠标垫上，因此用户将保持鼠标在同一方向上移动，使光标到达期望的位置。
为了解决这些问题，光学装置已代替机电装置。与机电装置不同，光学装置没有滚动球和对应的滚子。因此，采用光学传感器装置来执行光标移动功能等和滚动的输入设置不易于破损或机械磨损，并可用于大部分表面。通常，光学传感器装置采用光学传感器和发光二极管(LED)。当输入设备移动时，来自LED的光从表面反射，并由光学传感器接收，从而形成一系列图像。可从这些图像来确定光标或滚动条的移动距离和方向。简言之，光学输入设备提供了解决机电输入设备中存在的问题的一流途径。
但是，在无线输入设置的环境下，目前似乎没有采用这种光学传感技术的计算机输入设备。无线技术使例如鼠标和键盘等输入设备脱离主机，从而向用户提供更大的自由度，并减少桌面混乱。因此，需要一种可具有无线连接的优点和光学传感器的优点的输入设备来实现光标移动，例如无线光学鼠标。
这种无线光学鼠标所存在的问题源于两种技术的竞争因素。例如，一方面，光学装置需要很大的功率(例如激励LED和光学传感器)。另一方面，无线输入设备不能容忍外部电源。于是，必须对这种无线输入设备提供一个内部电源。这基本上将电源限制为包含于无线输入设备中的电池。复杂的是，实际和经济的原因规定电池尺寸不能超过某一物理限制条件，从而限制了电池的寿命。因此，能量密集技术过早地耗尽了包含于无线输入设备中的电池。因此，应该有一种可用于这种设备的有效功率管理方案。
因此，这就需要采用光学传感来实现光标移动和滚动等的无线输入设备。这种无线输入设备可随意地采用功率管理技术来避免电池过早耗尽。进一步而言，在采用功率密集型技术的无线设备中需要功率管理技术。
发明概述
本发明的一个实施例提供一种无线输入设备，该设备采用光学传感来实现光标移动和滚动等。该无线输入设备可随意地采用使该无线输入设备的电源避免过早耗尽的功率管理技术。本发明的另一个实施例提供一种具有控制其功率消耗的功率管理算法的无线设备。本发明的再一个实施例提供一种管理无线设备功率消耗的方法。
说明书中描述的特征和优点不能全部包括，在参照附图、说明书和权利要求书的情况下，许多其它的特征和优点对于本领域的技术人员而言是显而易见的。另外，值得注意的是，说明书中所用的语言主要是选择来用于阅读和说明，而不限制发明主题的范围。
附图的简要说明
图1a表示根据本发明一个实施例的采用光学传感器的无线输入设备的框图。
图1b表示根据本发明一个实施例的采用光学传感器和接触式传感器的无线输入设备的框图。
图1c表示根据本发明一个实施例的产生开关控制线的技术。
图2表示根据本发明一个实施例的用于无线光学输入设备中的功率管理算法的流程图。
图3表示根据本发明另一个实施例的用于无线光学输入设备中的功率管理算法的流程图。
发明的详细描述
图1a表示根据本发明一个实施例的采用光学传感器的无线输入设备的框图。设备101包括LED110、光学传感器115、微控制器单元(MCU)120、用户接口125、发射器130、天线135、功率调节器140、电源145和开关150a和150b。光学传感器115的一个实施例包括放电耦合设备(CCD)阵列和将反射光聚焦到该阵列上的透镜。在另一实施例中，光学传感器115除为CCK阵列外，具有感光元件，例如多个光电二极管或光电晶体管。另外，光学传感器可没有任何透镜(例如反射光直接被感光元件接收)或可具有多于一个的透镜(例如，在LED110和表面105之间的一个透镜，在表示105和光学传感器115的感光元件之间的第二透镜)。同样地，LED115可具有集成在其中的一个透镜。值得注意的是，受到该公开内容的启发，也可是其它设备和组件结构。例如，除了光学传感器115外，LED110可被耦合在MCU120的两个I/O(输入/输出)端口之间。此时，MCU120可控制LED110。并且，表面105可以是跟踪球转置的滚动球或接触垫的表面(例如独立或集成于无线键盘内)。设备101还可包括图1a中未示的其它组件，例如MCU120可访问的存储器设备，以存储与设备101的使用有关的统计信息。在该公开内容的启发下，其它设备和组件结构是显而易见的。
概述
在一个实施例中，设备101可使用户通过无线连接与主机交互作用(例如实现光标移动、滚动或键操作)。与设备101相关的有意移动被光学地感知，并被译成位置数据，通过无线连接传输到主接收机(例如计算机)。设备101可以是例如无线光学鼠标，其中，在表面105上移动鼠标来实现与鼠标无线耦合的计算机相联的屏幕上的光标移动和滚动等。当鼠标移动时，来自LED110的光从表面105反射，反射光通过透镜聚焦在光学传感器的感光元件上。在这种实施例中，表示105可以是桌面、纸张、书皮、墙、公文包或鼠标垫等任何表面。或者，表面105可以是用户的手、前臂、腿或胸等表面。需要指出的是，设备101可在许多不同表面105上工作，并不限定为特定的鼠标垫或其它指定表面。所以，这种实施例的设备101独立于表面105。
在一可替代的实施例中，设备101可集成在无线键盘中，其中，当由于输入笔或人手在表面105上的移动而实现光标运动时，设备101基本保持固定。在这种实施例中，表面105可以是大致位于光学传感器115的透镜上的窗口。当物体在表面105上移动时，来自LED110的光从该物体上反射，反射光通过透镜聚焦在光学传感器的感光元件上。因此，光学传感器115检测到表面105上的有意运动，将该运动译成位置数据，并通过无线连接传输到主接收机。在这种实施例中，设备101包括表面105。当外部物体在设备101的表面105上移动时，无论设备101在独立表面105上移动，还是保持固定，都可检测到任何结果移动，对该移动进行分析，并译成位置数据，(如果适当)通过无线连接将该数据传输给主机(例如游戏控制台)。
值得注意的是，本发明并不限于计算机输入设备，而是可应用于任何需要功率管理以延长有限电源(例如电池)的寿命的设备。例如，手机、呼机、个人数字助理或任何与功率使用方案相关的电子设备可采用这里所述的技术，可通过许多提醒模式(根据例如输入激励的数量和质量本质等因素并建立使用模式)来表征该功率使用方案。因此，本发明并不打算限于任何一个实施例或组件结构。许多无线设备类型和组件结构都可采用本发明。例如，任何采用功率密集型技术、例如光学技术、激光技术和干涉测量技术的无线设备都可采用本发明。
组件
电源145向设备101供电，可以是常规的电池。该电池可是充电电池，但也以不是，并具有根据被供电组件确定的输出容量电压。在一个实施例中，电源145是可充电的、0.8至5.0伏DC镍镉电池(或这种电池的串联结构)。其它电池技术、例如氢化镍、锂离子、锂聚合物或锌空气等都可实现电源145。还可提供许多备用电池。提供一电容器，当由MCU120自动或由用户手动切断电池时暂时保持能量(例如用于保留包含于MCU120中的RAM内容)。在该公开内容的启发下，可将许多其它电池结构、包括能量备用方案用于实现电源145。
通过功率调节器140来调整电源145的电压输出。在一个实施例中，功率调节器140是将电源145的DC电压输出转换成特定电压的常规DC至AC转换器(例如3.2伏DC)，并将电压提供给设备101的不同组件。例如，在所示的实施例中，将功率调节器140的输出提供给光学传感器115、MCU120和发射机130。由此可知，根据开关150a和150b的状态来改变施加的负载，开关150a和150b分别将能量转换到光学传感器115和发射机130。另外，功率调节器140还可根据例如被供电的组件的不同负载条件和电压供应容许量来提供需要的电压调整。
发射机130通过开关150b从功率调节器140接收能量。例如开关150b可以是金属氧化物半导体(MOS)型开关，并由MCU120来控制。另外开关150b也可集成在MCU120中，或通过MCU120的I/O端口来实现。还可以使用具有对应于控制线的状态(例如，开或关)的其它开关类型。通过打开开关150b，完全去除对发射机130的所有能量，从而消除发射机130的进一步能量消耗。一旦MCU120根据用户输入数据(例如来自光学传感器115或用户接口125)确定发射机130需要能量时，将开关150b的控制线设定为闭合状态(例如通过MCU120的I/O端口)，从而闭合开关150b。MCU120对用户输入数据执行任何必需的翻译(例如将鼠标移动数据转换成光标位置数据或将键动作转换成动作数据)。然后通过MCU120的I/O端口将用户输入数据施加到发射机130上。发射机130对用户输入数据进行调制，将其通过天线135传输到对应的主接收机。
在一个实施例中，发射机130是常规的射频(RF)或微波发射机。在可替代的实施例中，可用常规的收发机130(未图示)来替代发射机130，从而可在设备101和主系统之间进行双向通信。在本申请中，设备101可以是电子设备，例如从与因特网耦合的主计算机上接收无线通信的个人数字助理等。例如，发射机130可通过天线135接收更新后的地址簿或指令集，这些地址簿或指令集可存储在例如包含于MCU120中的电子可擦除可编程ROM或闪存等RAM或非易失性存储器中。类似地，可接收电子邮件信息，以在与设备101相连的显示器上观看该信息。通过收发机130对这种通信信息进行解调和滤波，之后将其提供给对应的MCU120的I/O端口，以进行任何必要的处理。
另外，可将收发机130的接收器电路设定为接收多个不同的主机类型的通信信息。在这种实施例中，收发机130可包括专用天线135和针对支持收发机的每种类型的主机的物理层(未图示)。例如，第一主机可以是基于蓝牙的手机，第二主机可以是基于RF的发信号设备。例如这种发信号设备可以设定为将它们设置到因特网可访问资源上时能够检测股票价格。如果该发信号设备检测到关于特定股票的敲订价格，则向设备101传输一RF信号，提醒用户必需采取行动(例如买/卖指示)。无论收发机130接收到的是何种类型的通信信息，在期望接收这种通信信息的期间内，开关150b都将保持闭合。这样，可向MCU120提供一1期望传输给设备10的时间表。然后MCU120根据提供的时间表来控制开关150b的状态。或者，当设备101可接收通信信息时，开关150b总保持闭合。
用户接口125允许用户提供不同的输入刺激。在所示的实施例中，用户接口125包括两个键和一个操作轮。通常将这些对象称为用户接口元件。操作轮可操作地耦合到编码器(例如机械或光学的)上，并且操作轮的旋转转换成可由MCU120处理的电信号。将键和编码器输出的每一个都耦合到MCU120的I/O端口上。这种用户接口元件是典型的用户输入设备，例如鼠标或跟踪球。但是，根据设备101的性质也可采用其它用户接口元件。例如，个人数字助理可包括多个键，例如菜单键、操作目录键、日历键或滚动键等。可将不同类型的用户接口元件结构用于用户接口125，本发明并不限定于任何一个实施例。
LED110可操作地耦合于控制LED110的光学传感器115。来自LED110的光从表面105或物体(例如输入笔或手指)接触表面105上反射，以产生表面或物体的图像。该图像被光学传感器115所检测。通过一系列这种检测到的图像可确定移动的方向和距离。在一个实施例中，通过透镜将反射的图像聚焦在CCD阵列上，该透镜和CCD阵列包含于光学传感器115中(值得注意的是，可用其它感光元件来替代CCD阵列)。用多个象素在CCD阵列上显示每个图像(例如3象素乘3象素阵列或18象素乘18象素阵列)。连续图像之间的差异表示移动，而连续图像之间无差异表示没有移动。可由光学传感器115来确定这种图像差异数据，并通过耦合于多个MCU120的I/O端口上的总线117(例如一个总线I的/O端口具有一条线，或两个总线117的I/O端口具有两条线，或四个总线117的I/O端口具有四条线)将该数据传送给MCU120。MCU120可随后对图像差异数据执行任何分析和处理。或者，将光学传感器115检测到的图像数据提供给MCU120，MCU120确定图像差异数据，并执行任何分析和处理。或者，光学传感器115将图像差异数据译成光标位置数据或滚动方向和距离数据等，并将这种数据提供给MCU120，以进行任何分析和其它处理。
在一个实施例中，光学传感器115产生图像差异数据，其中，包含于光学传感器115中的CCD阵列的每个象素都对应于位向量的一个位。反射到CCD阵列上的图像使许多象素导通。导通的象素可对应于作为逻辑位的一个位，而截止的象素可对应于作为逻辑低的一个位。因此，可用一个位向量来表示每个检测的图像。对应于连续检测图像的位向量被逻辑XOR(异或操作)。XOR操作的结果表示图像差异数据。也可使用其它逻辑操作来确定图像差异数据。这种图像差异数据为二进制形式，因此，可容易地通过例如MCU120中运行的算法来被分析和处理。类似地，可容易地通过光学传感器115或MCU120将这种图像差异数据译成光标位置数据或滚动方向和距离数据。
在替代实施例中，可用其它传感型组件或装置来代替光学传感器115，以感知有关无线设备或系统的移动、振动、漂移或其它动作等。例如，可在设备101中采用干涉仪、速度计、运动检测器和漂移检测器来感知这种动作。
光学传感器115通过开关150a从功率调节器140接收能量。有许多方法来控制光学传感器115消耗的能量。例如，光学传感器115具有一内部算法，该算法根据是否感知到检测图像中的改变来在全额功率模式和低功率模式之间转换光学传感器115。在其中检测到的连续图像彼此不同而表示移动的活跃期间，算法指令全额功率模式。相反，在其中检测到的连续图像相同而表示没有移动的不活跃期间，算法指令低功率模式。当内部控制光学传感器115的功率消耗时，光学传感器115处于其本身的操作模式下。
控制光学传感器115消耗的功率的另一方法是用可被外部控制的内部开关来设定光学传感器115。例如，MCU120通过总线117来控制内部开关。在可例如硬件、软件、固件或任何其组合中实现该光学传感器115的内部转换。在第一状态下，内部转换使光学传感器115在其本身模式下操作。在第二状态下，光学传感器115的本身模式无效，从而允许外部控制光学传感器115。例如，编程MCU120中运行的大量算法来实现对光学传感器115的全面能量管理方案。可用总线117来实现MCU120和光学传感器115之间的通信。在一个实施例中，总线117是串行外围接口总线(SPI)，但也可采用其它适合的总线技术和协议。
控制光学传感器115消耗的功率的另一方法是打开和闭合开关150a。与开关150b相似，开关150a可以是金属氧化物半导体(MOS)型开关，并具有耦合到MCU120的I/O端口上的控制线。开关150a也可集成于MCU120中，或通过MCU120的I/O端口来实现。还可使用具有对应于控制线的状态(例如打开或闭合)的其它开关类型。通过打开开关150a，完全去除对光学传感器115的所有能量，从而消除光学传感器115的进一步能量消耗。一旦MCU120(例如，根据从用户接口125接收到的数据)确定光学传感器115需要能量时，则相应地闭合开关150a。
MCU120提供一个处理用户接口125、光学传感器115和收发机6(如果合适)等所提供的信息和数据的环境。MCU120可包括例如微处理器或中央处理单元(CPU)，可执行处理输入数据等指令和算法，以执行功率管理，并向收发机130提供数据。MCU120还可包括(或可以使用)其它支持功能，例如其它CPU、随机存储器(RAM)只读存储器(ROM)、非易失性存储器设备(例如电可擦除可编程ROM或闪存等)、I/O端口、计时器、比较器、缓冲器、逻辑单元和其它特定支持功能等。MCU120还可用内部低功率模式来设定，其中，对应于其I/O端口(例如根据边缘检测)来降低其功率消耗(从正常功率消耗模式至低功率消耗模式)。也可用其它等同的适于动作实时处理的处理环境来替代MCU120(例如单板计算机)。
在一个实施例中，MCU120实现功率管理方案，通过根据例如输入刺激和统计分析的不同提醒模式来进行表征。通过用户接口125和光学传感器115将输入刺激提供给MCU120。MCU120分析输入刺激，确定提醒模式，其中，设备101对应于该输入刺激来操作，并将源于该输入刺激的数据提供给发射机130。如果设备101包括收发机130(代替发射机130)，则如上所述，MCU120还可从收发机130中接收其它通信信息。
MCU120还可通过监控耦合在MCU120的I/O端口和电源145之间的电源状态线来确定电源145的状态。例如，如果MCU120检测到原电池组已达到其最低的可接受监界值时，MCU120脱离该原电池组，并转换到作为代替物的新的备用电池(备用电池和对应的开关未图示)。在没有备用电池的情况下，MCU120可向用户显示表示尽快更换电池(例如在使用的下一个12小时内)的低电池状态。该显示可通过例如LED显示器或设备101(未图示)上的显示、可通过将该低电池状态通过收发机130通知主系统来实现。随后对应于在该主系统中运行设备101的驱动器可向用户提示更换电电信息。
图1b表示根据本发明一个实施例的采用光学传感器和接触式传感器的无线输入设备的框图。设备102与图1a中所示设备101类似，除了设备102还包括接触式传感器155。接触式传感器从功率调节器140处接收能量，被耦合到MCU120的I/O端口。接触式传感器155或其部分可被集成于MCU120中。例如，可将多个传感器元件设置在设备102的外部，或集成于用户接口125的用户接口元件内，其中，将每个传感器可操作地耦合于包含于MCU120内的支持电子回路上。
另外，设备102可包括将能量从功率调节器140转换到MCU120上的开关150c。这种实施例可用于MCU120没有设定如上所述的内部低功率模式的情况，或与能量密集轮廓相连(例如在大于100微安培下连续操作)的情况。开关150c具有根据控制线157的状态(例如开或关)，该状态源于来自接触式传感器155、用户接口125或其它传感组件或装置或其组合的信号等的信号，这些组件或装置感知表示设备102必需向MCU120供电并提醒的基于用户的活动(例如专用“提醒”键或传感器)。图1c中表示一种对应于这种基于用户活动来提供控制线157的技术，下面将对其作讨论。
与开关150a、150b类似，开关150c可以是金属氧化物半导体(MOS)型开关。还可以使用具有对应于控制线的状态(例如，开或关)的其它开关类型(例如双极中继晶体管开关)。另外，开关150c也可集成在接触式传感器155中。通过打开开关150c，完全去除对MCU120的所有能量，从而消除MCU120的进一步能量消耗。一旦接收到基于用户的动作，控制线157被激活，从而闭合开关150c。在一个实施例中，控制线157是否被激活依赖于接触式传感器155是否被触发，从而表示用户的出现。在这种实施例中，一旦接触式传感器155对应于用户出现来触发(例如用户实际接触设备102或在接触设备102的一英尺内)，控制线157被激活，从而闭合开关150c。从而将来自功率调节器140的能量转换给MCU120。另一方面，如果接触式传感器155报道没有用户出现，则控制线157无效，并保持直到产生来自接触式传感器155的触发信号为止。当开关150c无效时，切断至MCU120的能量。
值得注意的是，控制线157可衍生自多个源，可以是一个或多个接触式传感器155，一个或多个来自用户接口125的用户接口元件、专用“提醒”键或传感器，也可以是其组合。
通常，接触式传感器155感知用户的接触或邻近的出现，从而通知MCU120。这样，可多种技术中实现接触式传感器155，包括直接接触式传感技术和不需要实际接触的邻近传感技术。另外，设备102可包括多个接触式传感器155，其中每一个都战略上地位于设备102上或在设备102中(例如，在无线光学鼠标的手心、食指和姆指区中)。因此，当用户的手或其它附属肢体(例如手指、脚、前臂、输入笔、假肢等)接触或接近设备102时，任何一个或多个接触式传感器155将触发以通知MCU120用户出现并打算使用设备102。相应地，MCU120更改设备102的功率模式。例如，MCU120中运行的算法接收输出信号，将设备102的操作模式从功率节省模式转变为全额功率运行模式。
在一个实施例中，接触式传感器155被实现来使用可感知用户接触或来自输入笔或手指的压力的接触垫或接触板回路。值得注意的是，不必采用接触垫或板的所有回路或功能。而仅需要感知用户出现并将该出现表示为电信号的部分。在这种实施例中，可检测到用户接触的出现，在接触式传感器155的输出端将该出现表示为逻辑低信号，在没有用户接触时通常为逻辑高信号。可将该输出提供给MCU120的I/O端口。或者，可用压力传感开关来实现接触式传感器155，该压力传感开关在用户(手、手指等)接触时可同样在接触式传感器155的输出端产生一逻辑低信号。
在另一实施例中，可用可检测人组织出现(例如通过电阻、电容或放电)的电场传感器来实现接触式传感器155。在这种实施例中，接触式传感器155的输出信号在没有用户出现时可在一个范围内(例如-50至50微伏)，而在用户出现时为第二范围(例如150至500微伏)。不管怎样，MCU120将通过I/O端口接收输出信号并因此动作。值得注意的是，在这种实施例中，用户不必实际接触设备102以触发接触式传感器155。用户手至设备102的邻近位置就足以触发接触式传感器155(例如在设备102的一英尺内)。
可采用除接触传感技术之外的许多技术来实现接触式传感器155。例如，可单独或组合电容传感器、运动检测器、光能级传感器、重量传感器、热传感器和红外线检测器来实现接触式传感器155。实现接触式传感器155所选择的技术类型依赖于许多因素，如功率、成本和与设备102相关的空间限制。无论使用何种技术，结果是，无论用户是物理接触设备102还是邻近接触设备102，MCU120都可获得用户出现数据。
在另一实施例中，在电源145和功率调节器140之间耦合类似于开关150a-c的开关150d。可在功率调节器140内部的开关150d允许将功率调节器140有效地转换为关位置，以节省能量(例如，即使当功率调节器140上没有负载时，功率调节器140仍消耗能量)。在这种实施例中，可将接触式传感器155直接耦合到电源145上，可将来自接触式传感器155的触发信号用作控制线来控制开关150d的状态。或者，假设产生控制线158的组件或装置可直接从电源145接收能量时，可使用控制线157来控制开关150d的状态。值得注意的是，根据例如期望的功率节省等因素，开关150a、150b、150c的任何一个都可包含于或不包含于采用开关150d的实施例中。
在上述内容的启发下，切断包含于设备101或102中的组件用的许多其它转换结构是显而易见的。为了说明的目的，因为开关150a-d均转换能量，所以将它们称为能量开关。
图1c表示根据本发明一个实施例的产生开关控制线的技术。通常，控制线157源于许多信号(例如输入1至输入N)，或者为有效(例如逻辑低)或者为无效(例如逻辑高)。如图1b所示，可用控制线157来控制开关150c。在一个实施例中，控制线157源于四个信号：输入1-接触式传感器155a的输出信号(例如感知无线光学鼠标手心区上的接触)；输入2-接触式传感器155b的输出信号(例如感知无线光学鼠标姆指区上的接触)；输入3-来自用户接口125的与第一键相关的输出信号(例如右鼠标键)；输入4-来自用户接口125的与第二键相关的输出信号(例如左鼠标键)。这些信号中的每一个都与有效的低状态相关，通常为逻辑高(例如，当通过接触式传感器155检测到没有用户出现或未点击任何用户接口125键时)。值得注意的是，其它实施例可具有控制线157所源自的更少或更多的输入信号(例如一个输入信号或八个输入信号)。
将输入1至输入N施加到开关控制160上，由功率调节器140对其供电。或者，由电源145直接向开关控制160供电。在一个实施例中，用多个输入逻辑AND门来实现开关控制160。在这种实施例中，当一个或多个至AND门的输入为低而表示用户和或键动作出现时，控制线157有效(例如逻辑低)。相反，当所有至开关控制160的输入都为高而表示没有用户出现或键动作时，控制线157无效(例如逻辑高)。可使用其它逻辑结构和设备来实现开关控制160，例如可编程逻辑阵列或其它逻辑门类型(例如缓冲器或反相器)。类似地，可将与低功率消耗(例如小于100微安)相关的微处理器用作开关控制台60。无论如何实现开关控制160，与产生控制线157相关的能量消耗都小于MCU120未被切断时所产生的能量消耗。
图2表示根据本发明一个实施例的用于无线光学输入设备中的功率管理算法的流程图。通过在包含于无线设备中的处理环境下运行的可执行代码来实现该算法。例如，可将该可执行代码存储在包含于具有实现光标移动的光学传感器的无线鼠标的MCU中的ROM中。可将该可执行代码下载到包含于MCU中的RAM中，执行该代码来实现算法所表示的功率管理方案。值得注意的是，在许多处理环境下实现的该算法并不限于任何一个实施例中的操作或无线设备的类型，例如图1a和b中所示。另外，算法可包括许多模块和子路径，根据本发明的原理，操作这些模块和子路径来实现整个功率管理方案。
概述
图2中的功率管理算法定义了五个操作模式：运行模式205、步行模式210、睡眠模式215、深睡眠模式220和冬眠模式225。运行模式205是全功率模式，而步行模式210、睡眠模式215、深睡眠模式220和冬眠模式225为时间分级的功率节省模式。每个功率节省模式都引入比上述功率模式全面的功率节省方法。例如，与运行模式205的全功率相比，步行模式210可节省90％的功率，而与运行模式205的全功率相比，深睡眠模式220可节省95％的功率。另外，与运行模式205的全功率相比，冬眠模式225可节省99％的功率。
当随着时间的推移而没有任何感知的动作(从而表示没有相关无线设备的使用)，设备从一个功率模式转换为另一个功率模式，直到达到冬眠模式225。在所示的实施例中，在无效期间按下列顺序来转换功率模式：从运行模式205至步行模式210至睡眠模式215至深睡眠模式220至冬眠模式225。例如可根据无效检测或统计来确定操作特定功率模式所需时间周期。类似地，操作特定模式所需的时间周期可以是事先设定的周期(例如由包含于MCU120中的计时器所测定的)。也可使用这种时间周期的结合。
例如，运行模式205和步行模式210之间的时间周期基于无效的初始检测。在这种实施例中，只要存在连续有效，则可保持运行模式205。但是，一旦出现无效的第一显示时(例如在无效周期开始的10微秒内)，操作模式将从运行模式205转换成步行模式210。另一方面，步行模式时间周期211为预定的时间周期(例如1分钟无效)。睡眠模式时间周期216也可是预定的时间周期(例如10分钟无效)。深睡眠模式时间周期221初始为预定的时间周期(例如3小时无效)，但后来根据统计分析和在前使用的方式而被设定为不同的时间周期(例如1/2小时)。这种在前使用方式可例如如下所述由MCU120监视、存储和分析。
编程不同的算法模块来从用户接口元件、或从活动传感设备、装置或电路、例如从光学传感器115或其它可提供具有被感知活动的数据的活动传感元件等接收有效数据。通过该方法，算法获得与相关的无线设备的活动相关的数据。接着，该算法对有效数据进行分析(例如数量和质量的)，来确定功率模式中的改变是否被有效或无效所保证。无效表示操作模式被转换成下一个能量节省模式，而无效周期后的有效表示操作模式将被转换成运行模式205。
有效例如是光学传感器参照表面检测到的相关无线设备的运动(例如无线光学鼠标的运动)。类似地，用户接口元件可表示有效，例如无线光学鼠标的键下压或轮滚动等。对应的有效数据可以是来自包含于无线设备中的光学传感器的一系列图像或图像差异数据，或来自无线设备的用户接口元件的不同逻辑信号。
运行模式
运行模式205是全功率模式，与算法的运行模式模块相关。为了讨论，假设算法与图1a和b所述的无线设备相关。进一步假设设备是正被某一用户使用的无线光学鼠标。当操作模式是运行模式205时，启动光学传感器115的本身模式，并闭合开关150a和150b。因此，光学传感器115和发射机130都处于其开启状态。如果包括开关150c，则该开关也闭合，从而将MCU120转换到其开启状态。类似地，如果包括开关150d，则该开关也闭合，从而将功率调节器140转换到其开启状态。值得注意的是，实际的转换顺序可依赖于例如组件敏感性和偏移等因素及正规的功率排列协议。来自用户接口125的用户接口型输入、例如单次、两次和三次击键或滚动轮以及鼠标在表面105上移动等都表示运行模式205有效。运行模式模块可对这种用户接口型输入和移动数据进行任何必需的转换(如果未被例如光学传感器115执行)，并将译后的数据通过发射机130传输给主接收机。这种数据翻译也可通过从发射机130接收无线发射的主接收机来执行(例如部分或全部)。或者，数据翻译不必依赖于无线设备。
只要存在保持的设备有效，则无线设备将在运行模式205操作。然而，一旦检测到无效时，如下所述，操作模式将从运行模式205转换成步行模式210。
步行模式
步行模式210与算法的步行模式模块相关。该步行模式模块与运行模式模块并行运行，可将无线设备的操作模式从运行模式205转换成步行模式210，并从步行模式210转换成运行模式205。从这个意义上讲，步行模式模块有效地具有启动和无效运行模式205的能力。当启动运行模式205时，运行模式模块对相关的无线设备进行完全控制。但，当运行模式205无效时，步行模式对无线设备进行完全控制。步行模式模块对运行模式的启动或无效依赖于步行模式传感器数据230，如下所述步行模式模块周期地对该数据进行查询(例如每10毫秒)。另外，来自用户接口元件、例如键、轮、操纵杆或滚动球等的用户接口型数据245将引起运行模式205通过步行模式模块启动。
步行模式模块向活动传感设备或装置(例如无线光学鼠标的光学传感器)发出步行数据查询231。该数据查询231查询步行模式传感器数据230以确定是否将运行模式205转换成步行模式210，或是否将步行模式210转换成运行模式205。周期地发出步行数据查询231。在一个实施例中，约每10毫秒发出步行数据查询231，虽然根据期望设备响应时间和运行算法的处理器功率等因素也可使用其它查询速率，例如每1毫秒或每50毫秒。查询速率依赖步行模式传感器数据230有效地定义了相关的无线设备从步行模式210转换为运行模式210所需的时间，反之亦然。
在所示实施例中，光学传感器响应每个步行数据查询231。该响应包括步行模式传感器数据230。步行模式传感器数据230可以是例如光学传感器(例如光学传感器115)生成的一系列图像或图像差异数据，并可被表示为位向量来实现如上所述的处理。步行模式模块询问接收到的步行模式传感器数据230。例如，步行模式模块比较最后接收到的图像数据和在前接收到的图像数据，以确定图像差异数据。执行图像差异数据分析来确定是否保证功率模式改变。或者，步行模式模块仅执行步行模式传感器数据230是否已为图像差异数据的分析(例如光学传感器执行差异操作)。在一个实施例中，步行模式模块执行的分析包括确定图像差异数据是否是非零值而表示移动。如果在步行模式210期间检测到移动，则操作模式如下所述从步行模式210转换成运行模式205。
另一方面，无线设备的用户接口型数据245通常需要很少的分析或不需要分析，因为该数据代表用户的清楚和有意的活动，因此不可能表示不真实活动。因此，如果在步行模式210期间检测到用户接口型数据245，则操作模式从步行模式210转换成运行模式205。
为了清楚，不真实活动表示用户不期望的移动或其它活动，或偶然的异常移动。例如，当用户不经意地撞击放置鼠标的表面而移动鼠标时，将结果移动确定为不真实活动。类似地，如果在无效周期(例如用户阅读打开的文档时)后跟随一真实活动周期(例如移动鼠标5厘米来双击文件夹，之后双击文档)，则下一个移动将可能是真实的(例如移动到右上角关闭文档或选择超文本)。如果不是真实的(例如小于10毫米)，则将结果移动确认为不真实活动。另一方面，如果移动是真实的(例如大于10毫米)，则结果移动被确认为是真实的活动。
步行和运行模式之间的转换
如果在运行模式205下操作与算法相关的无线设备，并且未检测到移动(例如步行模式传感器数据230所表示的)或用户接口型数据245，则步行模式模块通过发出步行模式呼叫207有效地使运行模式205无效，并因此将操作模式从运行模式205转换成步行模式210。这样，步行模式模块完全控制设备。在图1a和b所示的无线设备上下文中，当操作模式转换为步行模式210时，光学传感器115的本身模式无效，打开开关150b。结果，发射机130处于其关闭状态，保留能量。操作模式保持为步行模式210，直到步行模式时间周期期满，步行模式传感器数据230表示移动或接收到用户接口型数据245。
如果在步行模式210期间内检测到任何移动(例如步行模式传感器数据230所示的)或任何用户接口型数据245，则步行模式模块发出运行模式呼叫209，从而启动运行模式205，因此操作模式从步行模式210转换为运行模式205。运行模式模块控制设备(或代表对“本身模式”的控制)，通过闭合开关150b，将发射机130转换回原样，执行任何必需的翻译，并向发射机130提供翻译后的数据，以传输给主接收机。只要步行模式传感器数据230表示正在接收移动或用户接口型数据245，则操作模式保持运行模式205。如果在运行模式205中询问的步行模式传感器数据230表示没有移动并且没有接收用户接口型数据245，则步行模式模块通过发出步行模式呼叫207来使运行模式205无效，如上所述，取代为步行模式210。
但是，操作模式保持为步行模式210，直到步行模式时间周期211期满，如下所述，操作模式转换成睡眠模式215。
睡眠模式
睡眠模式215与算法的睡眠模式模块相关，该模式在步行模式时间周期211期满后开始。因此操作模式从步行模式210转换成睡眠模式215。睡眠模式模块与步行模式模块并行运行，并可将无线设备的操作模式从睡眠模式215转换成运行模式205。从这个意义上讲，睡眠模式模块可有效地启动运行模式205。运行模式205是否被睡眠模式启动依赖于睡眠模式传感器数据235，该数据如此所述被睡眠模式模块周期地询问(例如每100毫秒)。另外，来自用户接口元件、例如键、轮、操纵杆或滚动球等的用户接口型数据245将引起运行模式205通过睡眠模式模块启动。
睡眠模式模块向活动传感设备(例如无线光学鼠标的光学传感器)发出睡眠数据查询236。该数据查询236查询睡眠模式传感器数据235以确定是否将睡眠模式215转换成运行模式205。周期地发出睡眠数据查询231。在一个实施例中，约每100毫秒发出睡眠数据查询231，虽然根据期望设备响应时间和运行算法的处理器功率等因素也可使用其它查询速率，例如每1毫秒或每500毫秒。查询速率依赖睡眠模式传感器数据235有效地定义了相关的无线设备从睡模式215转换为运行模式205所需的时间。
在所示实施例中，光学传感器响应每个睡眠数据查询236。该响应包括睡眠模式传感器数据235。睡眠模式传感器数据235可以是例如光学传感器(例如光学传感器115)生成的一系列图像或图像差异数据，并可被表示为位向量来实现如上所述的处理。睡眠模式模块询问接收到的睡眠模式传感器数据235。在前的对步行模式模块执行的图像分析的讨论也可同样地应用于睡眠模式模块。另外，如果检测到移动，则睡眠模式模块所执行的分析可进一步包括确认图像差异以确定移动是否限定为真实活动。
例如，如果检测到的移动满足一个质量的预定临界值(例如移动距离大于5毫米)，则认为是真实活动并将操作模式从睡眠模式215转换为运行模式205。否则，认为该移动为不真实活动，操作模式保持为睡眠模式215。类似地，可进行图像差异比较，从而确认图像差异的程度。图像之间的差异程度越大，则越可能感知真实活动。另一方面，图像之间越相似，则越可能感知不真实活动。例如，如果多于25％的与一个图像相关的象素具有不同于与连续图像相关的对应象素的值的值，则感知真实活动，并将操作模式从睡眠模式215转换成运行模式205。否则，将移动认为是不真实活动，操作模式保持为睡眠模式215。表示真实活动的图像之间的差异度依赖于例如传感设备的分辨率和敏感性、传感区(例如大小和形状)和相关设备的期望性能等因素。
如果在睡眠模式215期间检测到用户接口型数据245，另一方面，不需要任何限定，则可将操作模式从睡眠模式215转换成运行模式205。
从睡眠模式转换成运行模式
如果在睡眠模式215下操作与算法相关的无线设备，并且未检测到移动(例如睡眠模式传感器数据230所表示的)或用户接口型数据245，则睡眠模式模块完全控制设备。在图1a和b所示的无线设备上下文中，当操作模式转换为睡眠模式215时，光学传感器115的本身模式无效，打开开关150b。结果，发射机130处于其关闭状态，保留能量。操作模式保持为睡眠模式215，直到睡眠模式时间周期216期满，睡眠模式传感器数据235表示确定为真实活动的移动，或接收到用户接口型数据245。
如果在睡眠模式215期间内检测到限定移动(例如睡眠模式传感器数据235所示的)或任何用户接口型数据245，则睡眠模式模块发出睡眠模式呼叫214，从而启动运行模式205，因此操作模式从睡眠模式215转换为运行模式205。运行模式模块控制设备并如上所述继续运行。
但是，操作模式保持为睡眠模式215，直到睡眠模式时间周期216期满，如此所述，操作模式转换成深睡眠模式220。
深睡眠模式
深睡眠模式220与算法的深睡眠模式模块相关，该模式在睡眠模式时间周期216期满后开始。因此操作模式从睡眠模式215转换成深睡眠模式220。深睡眠模式模块与步行模式模块并行运行，并可将无线设备的操作模式从深睡眠模式220转换成运行模式205。从这个意义上讲，深睡眠模式模块可有效地启动运行模式205。运行模式205是否被深睡眠模式启动依赖于深睡眠模式传感器数据240，该数据如此所述被深睡眠模式模块周期地询问(例如每1秒)。另外，来自用户接口元件、例如键、轮、操纵杆或滚动球等的用户接口型数据245将引起运行模式205通过深睡眠模式模块启动。
深睡眠模式模块向活动传感设备(例如无线光学鼠标的光学传感器)发出深睡眠数据查询241。该数据查询241查询深睡眠模式传感器数据240以确定是否将深睡眠模式220转换成运行模式205。周期地发出深睡眠数据查询241。在一个实施例中，约每1秒发出深睡眠数据查询241，虽然根据期望设备响应时间和运行算法的处理器功率等因素也可使用其它查询速率，例如每400毫秒或每2秒。查询速率依赖深睡眠模式传感器数据240有效地定义了相关的无线设备从深睡眠模式220转换为运行模式205所需的时间。
在所示实施例中，光学传感器响应每个深睡眠数据查询241。该响应包括深睡眠模式传感器数据240。深睡眠模式传感器数据240可以是例如光学传感器(例如光学传感器115)生成的一系列图像或图像差异数据，并可被表示为位向量来实现如上所述的处理。深睡眠模式模块询问接收到的深睡眠模式传感器数据240。在前的对步行模式模块执行的图像分析的讨论也可同样地应用于深睡眠模式模块。另外，如果检测到移动，则深睡眠模式模块所执行的分析可进一步包括确定移动的距离和方向，以确定移动是否限定为真实活动。例如，如果检测到的移动满足一个质量的预定临界值(例如移动距离大于10毫米)，则认为是真实活动并将操作模式从深睡眠模式220转换为运行模式205。否则，认为该移动为不真实活动，操作模式保持为深睡眠模式220。类似地，可进行图像差异比较，从而确认图像差异的程度。例如，如果多于30％的与一个图像相关的象素具有不同于与连续图像相关的对应象素的值的值，则感知真实活动，并将操作模式从深睡眠模式220转换成运行模式205。否则，将移动认为是不真实活动，操作模式保持为深睡眠模式220。值得注意的是，与深睡眠模式220相关的质量预定临界值比与睡眠模式215相关的质量预定临界值严格。因此，从深睡眠方式220转换成运行模式比从睡眠模式215转换成运行模式205难。
或者，深睡眠模式220具有与睡眠模式215相同的质量预定临界值。值得注意的是，从深睡眠模式220转换成运行模式205(根据深睡眠传感器数据240的查询速率)所需的反应时间比从睡眠模式215转换成运行模式205(根据睡眠传感器数据235的查询速率)所需的反应时间长。
也可限定深睡眠模式220期间检测的用户接口型数据245。例如，可将译成大于5毫米的滚动的键击和轮移动限定为真实活动，将操作模式从深睡眠模式220转换成运行模式205。另一方面，可将译成小于5毫米的滚动的轮移动限定为不真实活动并忽略。这样，操作模式保持为深睡眠模式220。
从深睡眠模式转换成运行模式
如果在深睡眠模式220下操作与算法相关的无线设备，并且未检测到移动(例如深睡眠模式传感器数据240所表示的)或用户接口型数据245，则深睡眠模式模块完全控制设备。在图1a和b所示的无线设备上下文中，当操作模式转换为深睡眠模式220时，光学传感器115的本身模式无效，打开开关150b。结果，发射机130处于其关闭状态，保留能量。操作模式保持为深睡眠模式220，直到深睡眠模式时间周期221期满，深睡眠模式传感器数据245表示限定为真实活动的移动，或接收到限定为真实活动的用户接口型数据245。
如果在深睡眠模式220期间内检测到限定移动(例如深睡眠模式传感器数据240所示的)或任何用户接口型数据245，则深睡眠模式模块发出深睡眠模式唤醒呼叫219，从而启动运行模式205，因此操作模式从深睡眠模式220转换为运行模式205。运行模式模块控制设备并如上所述继续运行。
但是，操作模式保持为深睡眠模式220，直到深睡眠模式时间周期221期满，如此所述，操作模式转换成冬眠模式225。
冬眠模式
冬眠模式225与算法的深睡眠模式模块相关，该模式在深睡眠模式时间周期221期满后开始。因此操作模式从深睡眠模式220转换成冬眠模式225。冬眠模式模块与步行模式模块并行运行，并可将无线设备的操作模式从冬眠模式225转换成运行模式205。从这个意义上讲，冬眠模式模块可有效地启动运行模式205。运行模式205是否被冬眠模式模块启动依赖于冬眠模式225期间内接收的用户接口型数据245的类型。
例如，可将键击限定为真实活动，将操作模式从冬眠模式225转换成运行模式205。另一方面，可将任何种类的轮移动限定为不真实活动并忽略。这样，操作模式保持为冬眠模式225。
从冬眠模式转换成运行模式
如果在冬眠模式225下操作与算法相关的无线设备，并且未检测到用户接口型数据245，则冬眠模式模块完全控制设备。在图1a和b所示的无线设备上下文中，当操作模式转换为冬眠模式225时，光学传感器115的本身模式无效，打开开关150a和150b。结果，光学传感器115和发射机130处于其关闭状态，保留能量。如果包括开关150c，则还打开该开关，而将MCU120转换为其断开状态以保留额外的能量。类似地，如果包括开关150d，则也打开该开关，而将功率调节器140转换为其断开状态以保留额外的能量。操作模式保持为冬眠模式225，直到接收到限定为真实活动的用户接口型数据245。
如果在冬眠模式225期间内检测到限定用户接口型数据245，则冬眠模式模块发出冬眠模式唤醒呼叫224，从而启动运行模式205，因此操作模式从冬眠模式225转换为运行模式205。运行模式模块控制设备并如上所述继续运行。
根据统计分析将活动限定为真实或不真实
如上所述，来自移动的活动数据根据移动的距离和或方向而被限定为真实或不真实活动。类似地，可根据统计或历史数据将移动限定为真实或不真实活动。可将这种数据用来对相关的无线设备定义使用方式。某些使用方式或类型可专用于特定的用户，而其它的使用方式或类型可广泛用于一大群人(例如鼠标用户)。
例如，多数鼠标用户在双击以执行打开文档或执行申请等之后停止移动鼠标。因此，双击后的无效期间后的移动可能是真实的(例如大于10毫秒)。为了讨论，假设涉及无线光学鼠标的最后用户活动为移动(例如移出光标)之后的双击(例如打开或执行)。如果下一移动小于10毫米，则限定该移动为不真实活动。可将这种基于统计的限定用于补充或忽略基于质量的限定。
例如，回想步行模式210下的任何检测移动都可引起运行模式205启动。但是，如果在双击后的无效期间之后在步行模式210期间内检测到稍微的移动(例如5毫米)，则将这种移动限定为不真实活动。这样，与特定使用类型(例如鼠标在双击活动后的移动)相关的基于统计的限定可忽略与很少特定的使用类型(例如任何移动)相关的基于质量的限定。
专用于特定用户的使用方式或类型也用来补充或忽略基于质量的限定。通常，用户对设备的使用可分成多个部分，每个部分可进一步分成阶段(例如有效阶段、半有效阶段和无效阶段)。每个阶段可例如与功率管理算法的操作模式相关。例如，有效阶段对应于运行模式205和步行模式210，半有效阶段对应于睡眠模式215和深睡眠模式220，无效阶段对应于冬眠模式225。由相关无线设备的MCU来监视保持每个功率模式的时间，并将该时间存储在MCU可访问(或包含于MCU内)的非易失性存储器中。在分成多个部分后，确定平均次数和统计。
这种平均次数和统计可有效地定义相关无线设备的用途包络(usageenvelope)。例如，与特定家庭或用户相关的无线光学鼠标可具有下列用途包络：(1)在早上6点之前或早上12点之后通常从不使用鼠标；(2)平均步行模式时间周期211为65秒；(3)平均睡眠模式时间周期216为6分钟；(3)深睡眠模式时间周期221为45分钟。记录的统计可进一步表示：(A)总共使用超过120小时后，在早上12点和早上6点之间仅使用2分钟；(B)75次从睡眠模式215转换成运行模式205后，在9分钟内产生72次；和(C)46次从深睡眠模式220转换成运行模式205后，在25分钟内产生44次。
可用这种平均次数和统计来限定未来的相关无线鼠标的活动。例如，假设鼠标处于深睡眠模式220下且时间为早上12点30分。之后，地震将鼠标移动15毫米。假设从深睡眠模式220转换为运行模式的根据质量的限定需要移动10毫米或更多多。而基于统计的限定通过时间性来补充基于质量的限定。此时，需要早上12点和早上6点之间的20毫米或更多的移动来将鼠标从深睡眠模式220转换成运行模式205。因此，尽管地震，鼠标仍保持深睡眠模式220。
类似地，假设时间为下午1点30分，鼠标处于深睡眠模式220下已有40分钟。之后，家里的猫在放置无线光学鼠标的桌上追逐一只真正的老鼠。虽然其路途完美，但猫仍碰到无线光学鼠标而使鼠标移动10毫米。另外，假设从深睡眠模式220转换为运行模式的基于质量的限定需要移动10毫米或更多。但是，基于统计的限定通过考虑统计来补充基于质量的限定，如果鼠标将超出深睡眠模式，则在超过时间的95％(例如44/46转换)的25分钟内进行。此时，无线光学鼠标已处于深睡眠模式220下超过30分钟，需要移动15毫米或更多来将鼠标从深睡眠模式220转换为运行模式205。因此，无线光学鼠标保持在深睡眠模式220下，而猫享受最后的晚餐。
图3表示根据本发明一个实施例的用于无线光学输入设备中的功率管理算法的流程图。
概述
图3中所述功率管理算法与参照图2所述的功率管理算法相似。在本实施例中，算法仅定义三个操作模式：运行模式205，步行模式210和冬眠模式225。在无效期间按下列顺序来转换功率模式：从运行模式205至步行模式210至冬眠模式225。运行模式205与步行模式210之间的时间周期基于初始的无效检测，而步行模式时间周期211为事先设定时间周期(例如2分钟无效)。另外，随后可根据在前使用的统计分析和方式来将步行模式时间周期211改进为不同的时间周期(例如无效1分钟)。
运行模式
运行模式205是全功率模式，与算法的运行模式模块相关。这里可同样应用在前对运行模式的讨论。这样，只要保持设备有效，则可在运行模式205下操作相关的无线设备。但是，一旦检测到无效，则操作将从运行模式205转换成步行模式210。
步行模式
步行模式210与算法的步行模式模块相关。这里可同样应用在前对步行模式的讨论。但是，操作模式保持为步行模式210，直到步行模式时间周期211期满，则操作模式转换成冬眠模式225(与睡眠模式215相反)。
冬眠模式
冬眠模式225与算法的冬眠模式模块相关，该模式在步行模式时间周期211期满后开始。因此操作模式从步行模式210转换成冬眠模式225。冬眠模式模块与步行模式模块并行运行，并可将无线设备的操作模式从冬眠模式225转换成运行模式205。从这个意义上讲，冬眠模式模块可有效地启动运行模式205。运行模式205是否被冬眠模式模块启动依赖于冬眠模式传感器数据305，如此所述，通过冬眠模式模块来周期查询该数据(例如每1秒)。另外，来自用户接口元件、例如键、轮、操作杆或滚动球等的用户接口型数据245可使运行模式被冬眠模式模块启动。这种用户接口型数据245可用作在接触传感器155未触发(无论何原因)时将相关的无线设备从冬眠模式225中唤醒的附加机构。
冬眠模式模块向活动传感元件(例如接触传感器155)发出冬眠数据查询307。该数据查询307查询冬眠模式传感器数据305，以确定是否将冬眠模式转换成运行模式205。周期地发出冬眠数据查询307。在一个实施例中，约每1秒发出冬眠数据查询307，虽然根据期望设备响应时间和运行算法的处理器功率等因素也可使用其它查询速率，例如每10毫秒或每10秒。查询速率依赖冬眠模式传感器数据305有效地定义了相关的无线设备从冬眠模式225转换为运行模式205所需的时间。
在所示实施例中，光学传感器响应每个冬眠数据查询307。该响应包括冬眠模式传感器数据305。冬眠模式传感器数据305可以是例如来自由人体组织的放电、电阻或电容触发的接触传感器的信号。如果接收到这种信号，则表示该相关设备已被接触，则操作模式从冬眠模式225转换到运行模式205。否则，操作模式保持冬眠模式225。在限定冬眠模式225的期间检测用户接口型数据245。例如，将译成多于5毫米的滚动的键击和轮移动限定为真实活动，操作模式从冬眠模式225转换到运行模式205。另一方面，将译成小于5毫米的滚动的轮移动限定为不真实活动并忽略。这样，操作模式保持冬眠模式225。
在另一实施例中，冬眠模式传感器数据305可主要包含于用户接口型数据245中。在这种实施例中，当这种数据变为有效时，自动将活动数据(无论是冬眠模式传感器数据305还是用户接口型数据245)提供给MCU。这样，不必有查询(例如不必周期地发出冬眠数据查询307)。因此，冬眠模式225可通过切断MCU来采用额外的能量节省方法。在冬眠模式期间将打开相关的开关(例如150c)，并对应于运行模式205启动(例如来自接触传感器或用户接口元件的触发信号)来关闭相关开关。
冬眠模式和运行模式之间的转换
如果与算法相关的无线设备在冬眠模式下操作，则检测不到任何冬眠模式传感器数据305或用户接口型数据245，则冬眠模式模块完全控制设备。在图1a和b所示的无线设备上下文中，当操作模式为冬眠模式225时，光学传感器115的本身模式无效，打开开关150a和150b。结果，光学传感器115和发射机130都处于其关闭状态，保留能量。如果包括开关150c，则还打开该开关，而将MCU120转换为其断开状态，以保留额外的能量。类似地，如果包括开关150d，则也打开该开关，而将功率调节器140转换为其断开状态，以保留额外的能量。操作模式保持为冬眠模式225，直到冬眠模式传感器数据305表示用户接触，或接收到限定为真实活动的用户接口型数据245。
如果在冬眠模式225期间内冬眠模式传感器数据305表示用户出现或检测到限定用户接口型数据245，则冬眠模式模块发出冬眠模式唤醒呼叫224，从而启动运行模式205，因此操作模式从冬眠模式225转换为运行模式205。运行模式模块控制设备并如上所述继续运行。
本发明的上述说明只是为了说明和描述。并不打算穷举或将本发明限定到公开的特定形式。在上述教导的启发下可作许多变更和变化。例如，在上述描述中，步行模式模块检测到没有运动和用户接口型数据，并通过发出步行模式呼叫207来无效运行模式205。在另一实施例中，运行模式205可获得传感器数据(例如运行模式传感器数据)和用户接口型数据，从而允许运行模式205检测没有运动和用户接口型数据。在这种实施例中，不是通过发出步行模式呼叫207来使运行模式205无效，而是通过向步行模式模块发出步行模式呼叫207来使运行模式205本身有效地无效，操作模式将从运行模式205转换为步行模式210。并不打算用该详细描述来限制本发明的范围，而是通过下述的权利要求来进行限制。

Claims (39)

1.一种无线输入设备，可使用户与计算机交互作用，该无线输入设备包括：
电源，向无线输入设备供电；
处理单元，从电源接收能量，具有多个输入/输出端，该处理单元接收并处理用户接口型数据和移动数据；
用户接口，具有多个用户接口元件，每个用户接口元件可操作地耦合到其中之一的输入/输出端，该用户接口使用户向处理单元提供用户接口型数据；
光学传感器，从电源接收能量，可通过总线可操作地耦合到处理单元的一个或多个输入/输出端，该光学传感器利用多个图像来表征相对于无线输入设备的移动，通过总线向处理单元提供源于图像的移动数据；和
发射机单元，从电源接收能量，从处理单元接收用户接口型数据和移动数据，该发射机单元将处理后的用户接口型数据和移动数据发射给与计算机相关的接收机。
2.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：处理单元执行的处理包括限定移动数据，以确定相关移动是真实活动还是不真实活动。
3.根据权利要求2所述的无线输入设备，其特征在于：根据相关移动的距离来限定移动数据。
4.根据权利要求2所述的无线输入设备，其特征在于：根据表征与无线输入设备相关的用途包络的统计来限定移动数据。
5.根据权利要求2所述的无线输入设备，其特征在于：根据图像之间的差异程度来限定移动数据。
6.根据权利要求2所述的无线输入设备，其特征在于：对应于确定相关移动为真实活动，处理单元将无线输入设备从能量节省模式转换为全功率模式。
7.根据权利要求2所述的无线输入设备，其特征在于：对应于确定相关移动为不真实活动，处理单元将无线输入设备保持为能量节省模式。
8.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：处理单元具有在其中运行的功率管理算法，根据处理单元接收的用户接口型数据和移动数据来对无线输入设备实现多个操作模式，操作模式包括运行模式和多个能量节省模式。
9.根据权利要求8所述的无线输入设备，其特征在于：运行模式允许无线输入设备实现全功率。
10.根据权利要求8所述的无线输入设备，其特征在于：每个能量节省模式将发射机单元转换为断开状态，因此发射单元不消耗任何能量。
11.根据权利要求8所述的无线输入设备，其特征在于：每个能量节省模式允许从外部控制与光学传感器相关的能量消耗。
12.根据权利要求8所述的无线输入设备，其特征在于：至少一个能量节省模式将光学传感器转换为断开状态，因此该光学传感器不消耗任何能量。
13.根据权利要求8所述的无线输入设备，其特征在于：至少一个能量节省模式将处理单元转换为断开状态，因此处理单元不消耗任何能量。
14.根据权利要求8所述的无线输入设备，其特征在于：能量节省模式被进行时间分段，每个能量节省模式都引入比在前的能量节省模式更全面的能量保存方法。
15.根据权利要求8所述的无线输入设备，其特征在于：对应于在设定时间期间内未接收到任何限定为真实活动的用户接口型数据或移动数据，处理单元将操作模式从一个模式转换为下一个以运行模式开始并以最后能量节省模式结束的时间分段能量节省模式。
16.根据权利要求8所述的无线输入设备，其特征在于：对应于在一个能量节省模式期间接收的限定为真实活动的用户接口型数据或移动数据，处理单元将操作模式从该能量节省模式转换为运行模式。
17.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：对应于其输入/输出端的无效，处理单元转换为内部低能量模式，在该模式下减少其能量消耗。
18.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：电源具有电源状态线，该状态线可操作地耦合于处理单元的输入/输出端上，从而允许处理单元估计电源的状态。
19.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：电源包括一原电池和一备用电池，每个电池都能被处理单元接入或切断，对应于处理单元确定该原电池已达到其最低可接受临界值，处理单元切断原电池，并接入备用电池。
20.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：对应于处理单元确定电源已达到其最低可接受临界值，处理单元将低的电池状态通知用户。
21.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：光学传感器与允许光学传感器来控制光学传感器的能量消耗的本身模式相关，该光学传感器进一步包括：
模式开关，可通过总线到达处理单元，并对应于处理单元将模式开关设定为第一状态，使光学传感器的本身模式无效，以允许处理单元控制光学传感器的能量消耗。
22.根据权利要求21所述的无线输入设备，其特征在于：对应于处理单元将模式开关设定为第二状态，使光学传感器的本身模式无效，以允许光学传感器在其本身的模式下操作。
23.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：处理单元控制的能量开关电耦合于电源和光学传感器之间，对应于处理单元打开该能量开关，不向光学传感器提供任何能量，对应于处理单元关闭该能量开关，向光学传感器提供能量。
24.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：处理单元控制的能量开关电耦合于电源和发射机单元之间，对应于处理单元打开该能量开关，不向发射机单元提供任何能量，对应于处理单元关闭该能量开关，向发射机单元提供能量。
25.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：光学传感器包括一个具有多个象素的感光元件，生成表征相对于无线输入设备移动的图像。
26.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：光学传感器至少包括一个LED，以提供从表面或物体反射的光，反射后的光被投影到包含于光学传感器中的感光元件上。
27.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：进一步包括：
多个接触传感器，从电源接收能量，每个接触传感器可操作地耦合于处理单元，感知用户的出现，向处理单元提供触发信号，从而表示用户的出现。
28.根据权利要求27所述的无线输入设备，其特征在于：至少部分由一个接触传感器控制的能量开关电耦合于电源和处理单元之间，对应于来自接触传感器的触发信号，使能量开关打开，不向处理单元提供任何能量，对应于该能量开关关闭，因为不触发该接触传感器，所以向处理单元提供能量。
29.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：对应于从接触传感器接收一个触发信号而表示用户的出现，处理单元将无线输入设备从能量节省模式转换为全功率模式。
30.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：进一步包括：
接收机单元，从电源接收能量，该接收机单元从主机接收通信信息，并将该通信信息提供给处理单元。
31.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：处理单元执行的处理包括将移动数据译成光标位置数据。
32.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：在将移动数据提供给处理单元之前，通过光学传感器将该数据译成光标位置数据。
33.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：无线输入设备是无线光学鼠标，光学传感器用于实现光标移动。
34.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：无线输入设备是无线光学跟踪球，光学传感器用于实现光标移动。
35.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：无线输入设备是无线光学接触垫，光学传感器用于实现光标移动。
36.根据权利要求1所述的无线输入设备，其特征在于：无线输入设备是具有集成于其中的光学接触垫的无线键盘，光学传感器用于实现光标移动。
37.一种管理光线设备能量消耗的方法，该方法包括：
感知无线设备相关的活动数据；
将活动数据表征为多个图像；
根据图像之间的差异程度，将活动数据限定为一个真实活动或不真实活动；
对应于限定为真实活动的活动数据，允许无线设备无限制地使用能量；和
对应于限制为不真实活动的活动数据，限制无线设备使用能量。
38.一种管理无线设备能量消耗的方法，该无线设备包括定义包括运行模式和多个能量节省模式的操作模式的功率管理算法，该方法包括：
在运行模式中：
在第一功率级下操作无线设备；
对应于接收活动数据，将操作模式保持在运行模式下；和
对应于未接收到任何活动数据，将操作模式转换到第一能量节省模式；
在第一能量节省模式下：
以小于第一功率级的第二功率级操作无线设备；
对应于接收活动数据，将操作模式转换到运行模式；
对应于未接收到任何活动数据，将操作模式保持在第一能量节省模式下；和
对应于与第一能量节省模式在没有接收任何活动数据期间后期满相关的时间周期，将操作模式转换为第二能量节省模式；
在第二能量节省模式下：
以小于第二功率级的第三功率级操作无线设备；
接收由多个图像表征的活动数据；
根据图像之间的差异程度来确定接收的活动数据是限定为真实活动还是限定为不真实活动；
对应于接收到的活动数据限定为真实活动，将操作模式转换为运行模式；和
对应于接收到的活动数据限定为不真实活动，保持第二能量节省模式。
39.一种无线设备，具有控制其能量消耗的功率管理算法，该无线设备包括：
电源，向无线输入设备供电；
处理单元，从电源接收能量，具有多个输入/输出端，该处理单元接收并处理用户接口型数据和活动数据，对无线设备实现功率管理算法，该功率算法用于确定接收到的用户接口型数据和活动数据是限定为真实活动还是限定为不真实活动，并对应于限定为不真实活动的用户接口型数据和活动数据来选择保存能量的操作模式；
用户接口，具有多个用户接口元件，每个用户接口元件可操作地耦合到一个输入/输出端，该用户接口使用户向处理单元提供用户接口型数据；
活动传感器，从电源接收能量，可操作地耦合到处理单元的一个或多个输入/输出端，该活动传感器感知相对于无线设备的活动，向处理单元提供关于该活动的活动数据。
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