专利名称：光电鼠标的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机用光电鼠标。
背景技术：
自从操作系统进入图形化接口以来，由于需要对于显示器上所显示的光标(cursor)进行控制，所以鼠标乃成为除了键盘以外，最重要的外围输入装置之一。
光电鼠标(optical mouse)与计算机间常是利用COM、PS/2或USB接口来相互连接，而显示器上所显示的光标会随光电鼠标所移动的轨迹移动。
现有光电鼠标的结构包括壳体、发光二极管、光透镜、光接受处理装置、按键以及印刷电路板。发光二极管是设置在壳体内，并朝壳体底部的一开口发射光线。故当此光电鼠标放置在如桌面或鼠标垫上后，光线照射在鼠标垫上即会产生反射光线，并由此呈现出鼠标垫上的图像。光透镜是用来聚集自发光二极管所发射并且由鼠标垫上反射的反射光线。
光接受处理装置接收由光透镜聚集后的反射光线，且光接受处理装置具有一光传感器以及一图像处理单元。光感测单元是由电荷耦合组件(CCD)所构成，因此能够撷取经由光透镜聚集后的图像，典型的光接受处理装置芯片是美国AGILENT公司的HDNS-2000、HDNS-2051等光电鼠标专用光接受处理装置芯片，该类光接受处理装置芯片如HDNS-2000型芯片每秒可以从感光窗拾取1500帧图象。接着，由图像处理单元对于光传感器在不同时间所摄取的图像加以比较其差异处，由此判断出鼠标移动的位移量、速度等，并将其转换为计算机相对应坐标(ΔX，ΔY)的电信号后传送至计算机上以控制光标的移动。
按键则是部分凸露于壳体外，当被使用者按压时，按键即会连动一微型开关，以控制光标进行点选(click)动作。印刷电路板是用来承载上述构件并使上述构件彼此间相互电连接。
由于光电鼠标是采光学技术来进行移动位置的判定，因此具有不易沾染灰尘、分辨率高、移动滑顺等优点，故已逐渐取代传统式的滚轮鼠标。然而，由于光电鼠标是采主动式移动，换言之，使用者需要一定的空间来握持光电鼠标沿一平面移动，才能有效地控制光标移动，因此必定会占去相当空间，使用上并非十分方便，尤其重要者，长时间操作移动鼠标不但易使手腕部位的肌肉疲劳，严重者更可能因长期累积而造成运动伤害。
发明内容
本发明的目的在于避免上述不足之处提供一种鼠标移动距离较小或可用手指触摸驱动的光电鼠标。
本发明的目的可以这样实现，设计一种光电鼠标，包括包括壳体、置于壳体内的发光光源和带有光传感器、光透镜的光接收处理装置，壳体在光透镜的对应处设有感光窗口，发光光源的光线可投射或反射至感光窗口，在所述感光窗口安装有一镜片，该镜片覆盖所述感光窗口。
本发明对现有技术的光传导通道和控制电路进行改造，使光电鼠标无须移动，只需手指在光电鼠标感光窗上的镜片上触摸滑动，就可方便灵活地驱动光标移动。因此，也可以将本发明装设在个人计算机(PC)、笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、平板计算机(Tablet PC)等电子装置上，能取代传统的鼠标、轨迹球、或者是触控面板(touch panel)、轨迹杆(track point)等以缩小其占用的空间。
图2是本发明较佳实施例之二的示意图。
图3是本发明较佳实施例之三的示意图。
图4是本发明较佳实施例之三的外形示意图。
图5是本发明实施例所采用镜片之一。
图6是本发明实施例所采用镜片之二。
图7是本发明实施例所采用镜片之三。
图8是本发明实施例所采用镜片之四。
图9是本发明较佳实施例之二应用在笔记本电脑上的示意图。
图10是本发明较佳实施例之光感处理器、接口处理器与计算机关系的示意图。
图11是本发明较佳实施例之电路图。
具体实施例方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，一种光电鼠标包括壳体1、置于壳体1内的发光光源3和带有光传感器21、光透镜22的光接收处理装置2，壳体1在光透镜22的对应处设有感光窗口11，发光光源3的光线可投射或反射至感光窗口11，在所述感光窗口11安装有一镜片4，该镜片4覆盖所述感光窗口11。
所述镜片4为凸透镜。
所述凸透镜4的凸面朝向壳体3的外部。
壳体1是由绝壳材质所构成，且在壳体1的一上表面处开设有一开口11。透镜4是嵌设于壳体1沿着开口11的周缘处，因此能将开口11封闭住，透镜4并具有一凸露于壳体1外的镜面41，以及一相反于镜面41的镜面42，本实施例中，透镜4是由透明的玻璃、塑料，或树脂所制成，并且特别是指一平凸透镜，因此镜面42为一平面，镜面41则为一具有一定曲率的凸面，由镜面42往镜面41方向观察透镜4的成像会有放大的效果产生。镜面41是供使用者以手指50加以来回触碰后，光标即会依据手指50的移动而移动。
光源3是设置于壳体1中，并是用来发射光线至开口11与透镜4上，本实施例中，光源3是指一发光二极管(LED)，且其所发出的光波长为639nm。因此若当使用者的手指50接触于透镜4的镜面41时，光源3所发出的光线会经多次折射而依序经过镜面42、镜面41，最后到达手指50与镜面41相接触的接触面上，由于接触面阻挡了光线继续前进，故会产生反射自接触面的反射光线，此反射光线并会依序穿过镜面41、镜面42回射至壳体1内部。光源可以设置颜色，供使用者选择。
光透镜4是设置在壳体1中，能够对于来自于穿过透镜4的反射光线加以聚集，此光透镜44可以采用例如Agilent公司所生产、型号为HDNS-2100的透镜。光接受处理装置2是设置在壳体1中，本实施例中，光接受处理装置2即是指一光传感芯片，可以采用例如Agilent公司所生产、型号为ADNS-2501的光传感芯片，其下方具有一镜头朝向光透镜22的光传感器21，此光传感器21则是由电荷耦合组件(CCD)或互补式金氧半场效晶体管(CMOS)数组所组成，其一秒能够拍摄1500帧图像。此外，此光接受处理装置2更具有一图像处理单元(DSP)，能够对于光传感器21在不同时间所摄录的图像加以计算、比较，因此可以计算出图像与图像间的差异性，并将其转换为包含有X坐标与Y坐标的位移量的电信号，以传递至电子装置(计算机)上控制光标的移动。
上述的光接受处理装置2、光源3并是一同焊于一印刷电路板7上，便于组装。
在所述壳体上至少设置一按键7，用以供使用者操作以进行该光标的点选动作。
因此，当使用者利用手指50在透镜4上来回移动时，由于反射光线照射于使用者手指50与第一镜面41的接触面上，故光接受处理装置2就能由反射光线所载送的图像判断手指50移动的距离，进而控制光标移动，所以不需要额外的空间来移动本发明。
所述凸透镜4的放大倍数为1～15倍。凸透镜4放大倍数数值的采用可视使用者的使用需要而定。使用者如在玩游戏时可采用高放大倍数凸透镜的光电鼠标，光标移动比较灵活。光标的移动灵活度由凸透镜的放大倍数和计算机的处理速度所决定的。凸透镜4可以是由玻璃、塑料或树脂等透明材料制成。本实施例中采用的放大倍数为2.5倍。图5、图7、图8是凸透镜4可采用的形状。
如图6所示，当放大倍数为1时，所述镜片4为平面镜片。此时，光标移动的灵活度视处理器的处理速度而定。
所述凸透镜4的厚度在3mm以内。
由于一般光接受处理装置2所能摄录的图像，其最佳的焦距有一定的距离d，如图2所示。所述凸透镜4与光传感器有一定的距离使凸透镜4将反射的光线聚集在光透镜22上。所述凸透镜4表面与所述光传感器相距7.3mm～7.6mm之间。本实施例中，此距离d为7.45mm，故透镜4的主要目的是在于维持光信道的恒定，也就是由于使用者必需以手指50沿镜面41滑移，且镜面41至光接受处理装置2的距离d是维持一定的，故反射光线必行经一定的距离，确保光接受处理装置2取景的焦距；特别是，由于镜面41为一凸面，因此放大了接触面的图像，使得光接受处理装置2所侦测的位移量能被放大，而能使光标移动较为灵活。此透镜4的厚度在3mm以内，且当其放大倍率可在1～15倍之间时，其效果最佳，但并非仅局限于上述的厚度与放大倍率，端视其设计时所设定的灵活度高低而定。不同种类的透镜，依其成像的放大或缩小倍率不同，虽会导致操作上灵活度的差异，但皆能达到本发明的相同目的。
如图2所示，所述光接受处理装置2倒置，带有凸透镜4的感光窗口11设置在按键7所在的面板上。方便手指触摸滑动，在光反射窗口安装了凸透镜，其作用首先是保证光传输距离的恒定，只有手指触摸放大镜时，光传感器才发出指令驱动光标移动，另外，凸透镜将手指滑动的距离适当放大，使光标的移动十分方便灵敏。
如图9所示，本发明可以应用在笔记本电脑上，代替安装在笔记本电脑的专用鼠标。本发明设置在键盘前方，并搭配有二个按键7供使用者进行点选动作，也就用透镜4取代了传统的触控面板、轨迹杆(track point)，或是轨迹球等光标控制装置，可以节省所占空间与成本。此时壳体1为笔记本电脑的壳体。同理，亦可以设置在例如个人数字助理、平板计算机或其它需要进行光标控制的可携式电子装置上。
如图3所示，所述光接受处理装置2侧置，带有凸透镜4的感光窗口11设置在鼠标器的侧面板上。带有凸透镜4的感光窗口11根据使用者的使用习惯，可设置在鼠标器的左侧面板上，也可以设置在鼠标器的右侧面板上。如图5所示，带有凸透镜4的感光窗口11设置在鼠标器的左侧面板上，使用时操作者很自然地使用右手拇指在凸透镜4上触摸移动以控制光标的走向，用食指、中指等来按压按键7进行点选动作。
鼠标Y轴方向控制电路的输出接点应使鼠标Y轴方向与在感光窗口处移动的物体移动方向一致。本发明是采与现有光电鼠标相同的光学技术，但由主动式移动变为被动式移动，换言的，以现有光电鼠标的观点而言，本发明的控制方向等同于将光电鼠标以底面朝上来进行控制，故当手指50沿透镜4向右移动时，亦等同于底面朝上的光电鼠标向其右方向(手指的左方向)移动，换言之，其X坐标历经了两次的180度转换，因此XA、XB输出并无需要改变。但Y坐标则由于仅历经一次180度改变，所以本发明的Y轴的控制方向恰与现有光电鼠标相反，故需将Y轴方向控制电路进行改造。
将现有鼠标Y轴方向控制电路的接点交叉对接。由于所述光接受处理装置2倒置或侧置，鼠标的移动由主动移动变成相对移动，其Y轴方向发生180°变化，若在光传导通道矫正，则使光传导通道变得十分复杂。本发明对现有技术的控制电路进行改造，使Y轴再转向180°，无须增加器件即可矫正Y轴方向。X轴的方向也因为鼠标的移动由主动移动变成相对移动发生180°变化，但由于光传感器的感光窗由窗口向下变成窗口向上，同样发生180°变化，因此无须作任何改变。若是采serial interface连接方式时，也可以参照此法，提取Y轴数据，并改变其方向。
现有的光电鼠标中，除了光接受处理装置2以外，还会存在着一个接口处理器6，例如型号为CYPRESS CY7C63723A-PC的USB接口控制芯片。在光接受处理装置2的众多接脚中，具有四个输出位移信号的XA、XB、YA、YB接脚，其中XA、KB是用来输出X坐标的移动量，YA、YB是用来输出Y坐标的移动量，接口处理器6则有四接脚P1～P4分别与XA、XB、YA、YB相对应。如图10所示，所述光传感芯片5的Y轴数据输出口YA、YB分别与USB接口处理器芯片6的3、4脚对接。设在鼠标内的典型光电鼠标控制电路中光传感处理芯片5的Y轴数据输出口YA与USB接口处理器芯片6的4脚连接，Y轴数据输出口YB与USB接口处理器芯片6的3脚连接。本实施例中光传感处理芯片5的型号为ADNS-2051，USB接口处理器芯片6的型号为CY7C62001A。
上述的接口处理器6亦可以是一具有无线收发功能的控制处理器，可以利用例如802.11a、802.11b或是蓝芽(bluetooth)等无线通讯协议来与电子装置60进行无线传输。换言之，不论本发明是以有线(利用USB接口、PS/2接口、COM接口等)或无线方式来将本发明与电子装置60相连接，使用者皆可将本发明握持在手中，仅以手指50在透镜4上接触滑动，即能够对光标进行相对应的控制，相对于以往的光电鼠标而言，自然毋需一个用来供其移动的平面。可以使电脑操作人员无须伏案操作，操作电脑有如用遥控器操作电视机一样方便，用在电脑讲学上课也将十分得心应手。由于鼠标可以无须移动，因此这种鼠标特别适宜用于笔记本电脑和手持遥控鼠标。
本发明利用透镜4来保持光信道的恒定，使得使用者手指50与透镜4间的接触面的图像能被光接受处理装置2所确实捕捉，因此不需移动本发明，而仅需使用者以手指50来回触碰透镜4就可以进行光标移动的控制，因此不需额外的平面空间来供其滑动，更可明显减除使用者长期操作移动鼠标产生的疲劳不适甚至运动伤害，更佳的是，仅需利用光电鼠标的现有构件就可以加以实现，并能够安装在各种电子装置上。
权利要求
1.一种光电鼠标，包括壳体(1)、置于壳体(1)内的发光光源(3)和带有光传感器(21)、光透镜(22)的光接收处理装置(2)，壳体(1)在光透镜(22)的对应处设有感光窗口(11)，发光光源(3)的光线可投射或反射至感光窗口(11)，其特征在于在所述感光窗口(11)安装有一镜片(4)，该镜片(4)覆盖所述感光窗口(11)。
2.根据权利要求1所述的光电鼠标，其特征在于所述镜片(4)为凸透镜。
3.根据权利要求1所述的光电鼠标，其特征在于所述镜片(4)为平面镜片。
4.根据权利要求2所述的光电鼠标，其特征在于所述凸透镜(4)的凸面朝向壳体(3)的外部。
5.根据权利要求1、2或4所述的光电鼠标，其特征在于所述凸透镜(4)的放大倍数为1～15倍。
6.根据权利要求5所述的光电鼠标，其特征在于所述凸透镜(4)与光传感器(21)有一定的距离使凸透镜(4)将反射的光线聚集在光透镜(22)上。
7.根据权利要求6所述的光电鼠标，其特征在于所述凸透镜(4)表面与所述光控制器相距7.3mm～7.6mm之间。
8.根据权利要求6所述的光电鼠标，其特征在于所述凸透镜(4)的厚度在3mm以内。
9.根据权利要求1所述的光电鼠标，其特征在于在所述壳体上至少设置一按键(7)，用以供使用者操作以进行该光标之点选动作。
10.根据权利要求7或8所述的光电鼠标，其特征在于所述光接收装置(2)倒置，带有凸透镜(4)的感光窗口(11)设置在按键(7)所在的面板上。
11.根据权利要求7或8所述的光电鼠标，其特征在于所述光接收装置(2)侧置，带有凸透镜(4)的感光窗口(11)设置在鼠标器的侧面板上。
12.根据权利要求3所述的光电鼠标，其特征在于鼠标Y轴方向控制电路的输出接点应使鼠标Y轴方向与在感光窗口处移动的物体移动方向一致。
13.根据权利要求12所述的光电鼠标，其特征在于所述光传感芯片(5)的Y轴数据输出口YA、YB分别与USB接口处理器芯片(6)的3、4脚对接。
全文摘要
一种光电鼠标涉及计算机用光电鼠标。本发明包括壳体1、置于壳体1内的发光光源3和带有光传感器21、光透镜22的光接收处理装置2，壳体1在光透镜22的对应处设有感光窗口11，发光光源3的光线可投射或反射至感光窗口11，在所述感光窗口11安装有一镜片4，该镜片4覆盖所述感光窗口11。本发明只需手指在光电鼠标感光窗上的镜片上触摸滑动，就可方便灵活地驱动光标移动。因此，也可以将本发明装设在个人计算机(PC)、笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、平板计算机(Tablet PC)等电子装置上，能取代传统的鼠标、轨迹球、或者是触控面板(touch panel)、轨迹杆(track point)等以缩小其占用的空间。
文档编号G06F3/033GK1474261SQ03126649
公开日2004年2月11日 申请日期2003年5月19日 优先权日2003年5月19日
发明者林树海 申请人:林树海