专利名称：具有位移检测装置的游标控制装置的制作方法
技术领域：
本发明系一种具有位移检测装置的游标控制装置。
游标控制装置(如滑鼠、轨迹球等装置)主要是以一滚球的转动来控制电脑荧幕游标的移动方向及距离；在游标控制装置中对滚球移动位移的检测，一般除了以X，Y方向光栅轮的设置来检测电脑游标应于X或Y轴移动，仍需检测滚球于X轴的左右方向，Y轴的上下方向的移动状态，方可正确地控制荧幕游标的位移。
对于滚球于X，Y轴的左、右、上、下方向的位移检测有二种传统装置。
第一种传统装置是于X轴方向置二个发光二极管及二个光电晶体管，于该二个发光二极管与该二光电晶体管之间设有一X光栅轮，X光栅轮的表面圆周设有复数个同等尺寸的开孔可于受该二发光二极管光线照射时产生透光、遮光的效应，该二光电晶体管接收该透光、遮光效应，再经一整型电路的处理而产生二串具有相位差的等脉宽脉冲讯号(如
图1所示)，该二相位差的等脉宽脉冲讯号将产生周期性的(1，1)→(0，1)→(0，0)→(1，0)→(1，1)→…状态，以(1，1)为例，如果(1，1)状态的下一状态(0，1)，表示往右的位移，如果(1，1)状态的下一状态为(1，0)，则表示往左的位移；当然，Y方向的检测方式与X方向相同。
第一种传统装置的缺点如下1. 为了使于X，Y轴上产生二串具有相位差的脉冲讯号，则必须于X，Y轴各设二个发光二极管及二个光电晶体管，不仅提高了材料成本，亦增加了生产组装时所需花费的工时。
2. 为了精确地产生最佳的相位差，发光二极管，光栅轮的开孔与光电晶体管间的相对位置必须准确地对准，以调整感光角度，徒增生产作业流程的困扰。
3. 二脉冲间的相位差易受光栅轮上的各开孔间的距离所影响，使得讯号相位差不明显，因而无法明确辨别左、右、上、下方向；再者，如果受到外界的干扰(例如光线或RS232端口的电压不稳定)，亦将使得发光二极管与光电晶体管产生纹波现象，因而产生一连串无效脉宽的脉冲讯号。
第二种传统装置与第一种传统装置的检测方式相同，都是以产生二串具相位差的同脉宽脉冲为辨识方向的手段，唯一不同之处在于，第一种传统装置是将X，Y轴上的二个发光二极管与二个光电晶体管分开设置，而第二种传统装置则是于X轴方向，以单一个发光二极管照射包装在一起的二个光电晶体管，Y轴亦是如此，这种包装将可减少二个发光二极管的材料成本与二个光电晶体管的包装成本，但因为其方向辨识手段与第一种传统装置相同，故亦无法免除上述的第2，3项缺点。
再者，由于第二种传统装置是以单一个发光二极管同时照射二个光电晶体管，故为防止因光电二极管的光同时照射到该二光电晶体管所致的讯号相位差不明显，必须限制开孔间的距离，则光栅轮表面周围所能容纳的开孔数目即无法太多，而如熟悉本技艺之人士所了解，光栅轮所具的开孔数愈多，则解析度愈高，如此，则第二种传统装置的解析度即受到了限制。
为改进传统装置以二个具有相位差的等脉宽脉冲为检测方向的手段所致的缺点，申请人曾于先前提出一种以单一串不同频宽的脉冲讯号做为检测位移的装置，该装置包括于X，Y方向各具一发光二极管及一光电晶体管，在发光二极管与光电晶体管之间有光栅轮，该光栅轮的表面设有不同宽度的开孔，当光线穿过光栅轮时，由于该光栅轮表面的开孔宽度不同，产生透光时间不同，故光电晶体管所感应出的讯号再经由一讯号处理器处理后，便产生如图2的单一串不同频宽的脉冲，图2的脉冲是以开孔的比例为1∶2∶3时为例(如图3所示)，图2的脉冲状态呈现(1，0)→(1，1，0)→(1，1，1，0)→(1，0)→(1，1，0)……等变化，以(1，1，0)为例，如果(1，1，0)状态后出现的是(1，1，1，0)，则表示往右(上)，如果其后出现的是(1，0)，则表示往左(下)。
明显，申请人先前所提出的该专利申请案与传统装置相较之下，确可免除前述之1，2，3项的缺失。然而，虽然申请人所申请的该专利案已经可以改进传统装置的大部分缺点，然其仍不免有些许瑕疵。由于是以不同脉冲宽度的状态来检测位移，故必须要有计数器、暂存器等装置来记录这些脉冲宽度的状态，如果使用者是以一般正常的速度使用该游标控制装置，尚不致于有太大的问题产生，但如果使用者移动该游标控制装置的速度太慢，则整个脉冲的宽度将被拉得很长，如此则使得计数器、暂存器可能产生溢位(over flow)，影响了检测的效果；再者，虽然申请人前次申请的案件可较传统装置省去光电二极管与光电晶体管的成本，然却无法使记录脉冲宽度的计数器及暂存器二者的成本更为降低。
本着不断创新是企业进步的原动力的精神，申请人再次地提出另一种具有位移检测装置的游标控制装置，来使整个游标控制装置的成本及检测效果都能达到一最佳的境界。
本发明之主要目的在于提供一种具有位移检测装置的游标控制装置，以降低生产成本。
本发明之另一目的在于提供一种具有位移检测装置的游标控制装置，以降低组装工时。
本发明之再一目的在于提供一种具有位移检测装置的游标控制装置，以避免因相位差不明显所致的位移检测的错误。
本发明是一种具有位移检测装置的游标控制装置，包括一壳体；一滚球设于该壳体内，可使电脑荧幕上的游标因其转动而于特定方向移动；一发光元件设于该壳体内，以产生一光源，可以用发光二极管；一位移检测装置，设于该壳体内，其可接收该光源而产生单一串不同电压值讯号，藉由该不同电压值讯号的出现顺序，即可判断该滚球的移动位移。其中该位移检测装置设有至少三个讯号产生媒介。
该位移检测装置包括一感光装置，设于该壳体内，其上设有该等讯号产生媒介一专用集成电路(ASIC)，设于该壳体内，用以检测该不同电压讯号的出现顺序，并依该不同电压值讯号的出现顺序控制该游标于电脑荧幕上的移动位移。该专用集成电路包括一取样电路，将该串不同电压值的讯号转成一串时脉；一比较电路，将该串不同电压值的讯号转为数字讯号；一控制器，依该数字讯号的出现顺序及受该时脉的触发而得到至少三种数字状态，以可依该数字状态控制该滚球的动方向及距离。
另一种位移检测装置包括一感光装置，其上设有该等讯号产生媒介；一微处理机芯片(Microprocessor)，设于该壳体内，用以检测该不同电压讯号的出现顺序，并依该不同电压值记号的出现顺序来控制该游标于电脑荧幕上的移动方向及距离。其中该微处理机晶片以软件来控制该游标于电脑荧幕上的移动方向及距离。
其中该感光装置包括一光栅轮，设于该壳体内，其表面设有该等讯号产生媒介；一感光元件，设于该壳体内，其依该媒介对该光源的接收量而产生该一串不同电压值讯号，可以光电晶体管为之。
当然，该等媒介设于该光栅轮表面的开孔，且该等开孔的有效透光面积不同。
当然，本发明还可包括一光罩片，设于该光栅轮的表面，以防止该光源的散射，以得更佳的检测效果。
当然，本发明还可包括该具有位缓检测装置的游标控制装置检测位移的方法，其包括接收该光源，并依每次所接收的不同光通量值来产生该串不同电压值讯号；依该串不同电压值讯号中每一个电压值的出现顺序来检测该滚球的移动位移。
本发明得藉下列附图及详细说明，得以深入了解。
图1为传统装置所产生的二个具有相位差的等频宽脉冲示意图。
图2是申请人前次申请的装置所产生的单一不同频宽的脉冲。
图3是申请人前次申请的装置的光栅轮表面开孔之一实施例示意图。
图4为本发明装置之一较佳实施例示意图。
图5为本发明光栅轮表面开孔之一较佳实施例示意图。
图6为本发明ASIC的一较佳实施例示意图。
图7为本发明单一串不同电压值讯号ASIC相关脉冲示意图。
图8为本发明的不同电压值讯号经由ASIC处理所得的相对数字状态表。
请参阅图4，其为本发明之一较佳实施例示意图，其包括一壳体20；一滚球21；于X，Y轴各具有一发光元件22(此处以发光二极管为之)，一位移检测装置23，该位移检测装置23包括感光装置231与ASIC 232，感光装置231又包括光栅轮2311与感光元件2312(此处以光电晶体管为之)；其中，光栅轮2311的表面设有做为讯号产生媒介的开孔23111，23112，23113，开孔23111，23112，2311 3的有效透光面积均不相同(如图5所示)；另外，本案于X、Y轴的光栅轮各包括有一光罩片(mask)24设置于光栅轮2311的表面，以防止光源散射，而能达到更佳的效果。
本发明用以检测位移的方法如下，当发光二极管22所产生的光源射至转动中的光栅轮2311的表面时，由于开孔23111、23112、23113的有效透光面积不同，使得光电晶体管2312依该开孔所接收的光量大小而产生了如图7的单一串不同电压值A、B、C的讯号，ASIC232检测该等不同电压的讯号A、B、C的出现顺序，据以判定滚球21的左、右、上、下移动位移，并藉以控制游标于电脑荧幕上的移动位移。
请再参阅图6、7，其为本发明的ASIC232的一实施例示意图及相关脉冲图，ASIC232又包括取样电路2321、比较电路2322及控制器2323，参考电压源Va、Vb、Vc，其中Va＜A，A＜Vb＜B，B＜Vc＜C；当比较电路2322接收到光电晶体管2312所感应的电压讯号，取样电路2321将该电压讯号以微分取样的方式形成以讯号A、B、C的波峰为前缘的不同脉宽的方波讯号clock，以作为控制器2323的时脉，由于clock的前缘于电压讯号A、B、C的波峰触发，如此可使得控制器2323确能取得电压讯号A、B、C的波峰值，避免因未能于波峰取样所致的移动方向的检测错误。
所以，当电压值A、B、C伏特的讯号进入时，经由比较电路2322的比较结果可得到图8的数字状态A伏特讯号经由比较电路2322将产生(1，0，0)状态，B伏特讯号将产生(1，1，0)状态，而C伏特讯号将产生(1，1，1)状态；将这些状态送至控制器2323，便可检测出滚球21的移动方向及移动距离；如果控制器2323于接收到A伏特讯号的状态后，紧接着是接收到B伏特讯号的状态，则表示滚球已向右(或上)移动一单位(DPI，dot per inch)，如果A伏特状态后紧接着是C伏特状态，则表示已向左移动一单位(或下)。
此外，在实际的使用状况中，可能会产生开孔面积尚未完全穿过发光二极管的光线照射范围(尚未完全透光)，使用者即已改变滚球的移动方向，使得光栅轮的开孔无法感应到完整的A或B或C电压讯号，如此将产生一个未定位元，使得控制器2323将于使用者改变位移方向瞬间产生一个错误的位移(Jitter)，为了避免此种可能产生的状况，控制器2323可以软件控制的方式，于每次接收到变更方向的第一位元时，会自动放弃该位元，来防止因开孔透光不完整所致的位移检测错误。
值得注意的是，由于本发明主要是以产生单一串不同电压值的讯号做为检测移动方向及移动距离的手段，所以在光栅轮开孔的形状、尺寸可以有许多种的变化，例如方形、圆形、不规则形……等等，只要能达到开孔面积的变化即可。
至于如何利用该串不同电压值讯号来检测位移的设计，凡熟悉本技艺之人士于阅毕本发明说明内容之后，应可了解其电路的各种设计方式，例如以微处理机芯片，配合软件为之方式亦可，故此处仅举图6的电路为该位移检测装置的实施例，而不再赘述其余可能采用的设计方式。当然，此种单纯地判别电压状态的电路与申请前次申请的该专利案所用的计数及寄存器相较之下，本实用新型所需的电路结构较为简单，反应时间较短，可以更加降低线路所需的成本，且不会有溢位的状况产生。
综上所述，本发明装置与传统装置相较下的优点如下1. 使用单一串电压讯号为判别方向依据，而不需二个具有相位差的脉冲讯号，故而X轴，Y轴各只需一个发光二极管及光电晶体管，节省了材料成本及组装工时。
2. 不以二个脉冲相位差为辨识手段，故而不会产生因相位差不明显所致的辨识不明确的缺点(如前述传统装置的第2、3项缺点)。
3. 本发明系以开孔面积做为调整电压值的依据，故可以增加开孔长度，缩知开孔宽度，在不影响面积值的状况下，来增加光栅轮表面开孔的数目，以增加解析度。
本发明得由熟悉本技艺之人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求书所欲保护之范围。
权利要求
1. 一种具有位移检测装置的游标控制装置，包括一壳体；一滚球设于该壳体内，可使电脑荧幕上的游标因其转动而于特定方向移动；一发光元件设于该壳体内，以产生一光源；其特征在于，还包括一位移检测装置，设于该壳体内，其可接收该光源而产生单一串不同电压值讯号，藉由该不同电压值讯号的出现顺序，即可判断该滚球的移动位移。
2. 如权利要求1所述的具有位移检测装置的游标控制装置，其特征在于，该发光元件为一发光二极管。
3. 如权利要求1所述的具有位移检测装置的游标控制装置，其特征在于，其中该位移检测装置设有至少三个讯号媒介。
4. 如权利要求3所述的具有位移检测装置的游标控制装置，其特征在于，其中该位移检测装置包括一感光装置，设于该壳体内，其上设有该等讯号产生媒介；以及一专用集成电路，设于该壳体内，用以检测该不同电压值讯号的出现顺序，并依该不同电压值讯号的出现顺序控制该游标于电脑荧幕上的移动位移。
5. 如权利要求4所述的具有位移检测装置的游标控制装置，其特征在于，该专用集成电路包括一取样电路，将该串不同电压值的讯号转成一串时脉；一比较电路，将该串不同电压值的讯号转为数字讯号；一控制器，依该数字讯号的出现顺序及受该时脉的触发而得到至少三种数字状态，可依该数字状态控制该滚球的移动方向及距离。
6. 如权利要求3所述的具有位移检测装置的游标控制装置，其特征在于，其中该位移检测装置包括一感光装置，其上设有该等讯号产生媒介；以及一微处理机芯片，设于该壳体内，用以检测该不同电压讯号的出现顺序，并依该不同电压值讯号的出现顺序来控制该游标于电脑荧幕上的移动方向及距离。
7. 如权利要求6所述的具有位移检测装置的游标控制装置，其特征在于，其中该微处理机芯片以软件来控制该游标于电脑荧幕上的移动方向及距离。
8. 如权利要求3—7所述之一的具有位移检测装置的游标控制装置，其特征在于，其中该感光装置包括一光栅轮，设于该壳体内，其表面设有该等讯号产生媒介；一感光元件，设于该壳体内，其依该媒介对该光源的接收量而产生该一串不同电压值讯号。
9. 如权利要求8所述的具有位移检测装置的游标控制装置，其特征在于，其中该等媒介设于该光栅轮表面的开孔。
10. 如权利要求9所述的具有位移检测装置的游标控制装置，其特征在于，其中该等开孔之有效透光面积不同。
11. 如权利要求10所述的具有位移检测装置的游标控制装置，其特征在于，该感光元件为一光电晶体管。
12. 如权利要求1所述的具有位移检测装置的游标控制装置，其特征在于，还包括一光罩片设于该光栅轮的表面，以防止该光源的散射，以得更佳的检测效果。
13. 一种如权利要求1所述的具有位移检测的游标控制装置的检测位移方法，其特征在于，其包括接收该光源，并依每次所接收的不同光通量值来产生该串不同电压值讯号；依该串不同电压值讯号中每一个电压值的出现顺序来检测该滚球的移动位移。
全文摘要
本实用新型涉及一种具有位移检测装置的游标控制装置，包括一壳体；一滚球设于该壳体内，可使电脑荧幕上的游标因其转动而于特定方向移动；一发光元件设于该壳体内，以产生一光源；一位移检测装置，设于该壳体内，其可接收该光源而产生单一串不同电压值讯号，藉由该不同电压值讯号的出现顺序，即可判断该滚球的移动位移。
文档编号G01B11/03GK1114741SQ94108338
公开日1996年1月10日 申请日期1994年7月8日 优先权日1994年7月8日
发明者傅温恭, 吴明秋, 王汉哲 申请人:致伸实业股份有限公司