专利名称：光学式相对位移检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学式相对位移检测装置，尤指应用于窗口操作界面的计算机设备中，且不需依附于操作平面的一种光学式相对位移检测装置。
背景技术：
请参见图1所示，其中主要描绘使用于平台的光学式鼠标装置的剖面示意图。该现有装置为目前常见的光学式相对位移读取器装置。详言之，该现有光学式鼠标装置主要由主体1、光源产生器10及影像接收器11所组成。该光学式鼠标的操作方式为需有一光滑且可反射的平台12相配合，而其检测位移原理是运用一影像感知器(例如安捷伦提供的2050模块)作检测，该影像感知器主要由光源产生器10(例如一发光二极管)及一影像接收器11所组成。该平台12可提供该光学式鼠标在其上作平面运动并提供该影像感知器反射其光束的作用。该现有光学式鼠标的操作方式为当操作者在该平台12上以二维运动移动该光学式鼠标时，经感应后由光源产生器10持续发射出光束，并经平台的反射作用由影像接收器11以特定时间接收此反射影像，当该影像接收器11在某一时间接收一影像并储存为第一影像，然后经过一特定时间，由影像接收器接收另一光束并储存为第二影像，经过适当的影像处理，最后可由第一影像及第二影像的相对位置，计算得该光学式鼠标在此段时间内在该平台上所移动的方向及距离，然后将此平面移动方向及距离以信号输出至欲应用的窗口操作界面相关计算机设备。然而，使用如上述现有光学式相对位移读取器时，会发生如下的问题在操作现有光学式鼠标时，需应用于相配合的平台；且该平台与该光学式相对位移读取器的接触面需为近光滑的平面，才能使该光学式鼠标顺利在其上移动，且光源产生器发射出的光束能依反射原理适当地反射，由该影像接收器接收。因此，在操作该光学式鼠标时受环境所限制，即无法在没有适当平台的环境中使用。
另请参见图2所示，其中主要描绘一光学式轨迹球装置。该现有装置也被应用于目前常见的光学式相对位移读取器装置。具体地说，该现有光学式轨迹球装置主要由一主体2、一轨迹球21及一位移检测组件所组成。由于该轨迹球装置在重量及体积上并不适合操作者单手操作，故在操作时需有一支持物作为主体的支撑。而其操作方式为操作者转动该轨迹球时，因该轨迹球球体上的特殊构造，在轨迹球下方的位移检测组件应用类似图1所示的光源产生器及影像接收器的位移检测原理，可读取此轨迹球转动的方向及距离，然后通过适当软件程序将转动的方向及距离转换为二维平面移动方向及距离，再适当地以信号输出至欲应用的窗口操作界面相关计算机设备。然而，使用如上述现有光学式轨迹球装置时，会发生如下的问题设在操作现有光学式轨迹球装置时，需应用于相配合的支持物，因此，在操作该光学式轨迹球装置时受环境所限制，即无法在没有适当支持物的环境中使用。
因此，如何发展出解决上述图1及图2的现有光学式鼠标及光学式轨迹球装置缺陷的技术手段，为发展本发明的主要目的。
发明内容
本发明根据如上述课题而创作。本发明的目的主要在于提供一种光学式相对位移检测装置，尤指应用于具有窗口操作界面的一计算机设备中，且不须依附于操作平面上的一种装置。
作为达成上述目的的手段，本发明是一种光学式相对位移检测装置，应用于一具有窗口操作界面的一计算机设备中，该装置包含一主体，可供操作者单手持握；一驱动机构，设置位于该主体上，可供操作者驱动；一受控移动片状物，位于该主体内，连接于该驱动机构，并相应于该驱动机构的驱动进行相对应的二维移动；以及一位移检测组件，位于该主体内，其相应于该受控移动片状物的移动而产生一影像变化，进而根据该影像变化输出代表位移的一控制信号至该具有窗口操作界面的计算机设备中。
根据上述构想，本发明所述的光学式相对位移检测装置，其中该驱动机构包含一摇杆，突出于该主体，为受操作者接触以进行控制；一挠性物，四周与该主体连接，而中央部分与该摇杆连结，其作用为提供当该摇杆受操作者驱动，而如操作者松开该摇杆后，利用该挠性物的弹性，使该摇杆回复至该挠性物中央的位置，达到归位效果；以及一连结杆，其具有一第一端与该摇杆连结，并具有一第二端与该受控移动片状物连结，其作用为传递该摇杆的驱动力至该受控移动片状物，以控制该受控移动片状物的运动。
根据上述构想，本发明所述的光学式相对位移检测装置，其中该受控移动片状物为一可挠性胶片，设置于一狭缝轨道上。
根据上述构想，本发明所述的光学式相对位移检测装置，其中该狭缝轨道位于该位移检测组件下方，提供该受控移动片状物受该驱动机构驱动后作二维平面运动的轨道。
根据上述构想，本发明所述的光学式相对位移检测装置，其中该位移检测组件包含有一光源产生器，位于该受控移动片状物上方，其向该受控移动片状物发射出光束；一影像接收器，与该光源产生器位于该受控移动片状物的同一侧，每间隔一特定时间通过一感知窗口来接收该受控移动片状物所反射光线来形成一影像信号；以及一信号比较器，电连接于该影像接收器，其接收该影像接收器所传输的该影像信号，并由前后接收的该影像信号的差异，比较出该受控移动片状物在接收周期内与该感知窗口间的相对位移量，并将此相对位移量转成该控制信号输出至欲应用的窗口操作界面的计算机设备中。
根据上述构想，本发明所述的光学式相对位移检测装置，其中该位移检测组件也可包含有一光源产生器，位于该受控移动片状物上方，其向该受控移动片状物发射出光束；以及一影像接收器，与该光源产生器位于该受控移动片状物的同一侧，每间隔一特定时间通过一感知窗口来接收该受控移动片状物所反射光线来形成一影像信号来作为该控制信号，并输出至欲应用的窗口操作界面的计算机设备中。
根据上述构想，本发明所述的光学式相对位移检测装置，其中该反射平面上方分布有多个参考点，作为该影像接收器接收前后的反射影像后，对比此前后影像的参考。
根据上述构想，本发明所述的光学式相对位移检测装置，其中该位移检测组件包含有一光源产生器，位于该受控移动片状物上方，其向该受控移动片状物发射出光束；一影像接收器，与该光源产生器位于该受控移动片状物的相反侧，每间隔一特定时间通过一感知窗口来接收该受控移动片状物所透射光线来形成一影像信号；以及一信号比较器，电连接于该影像接收器，其接收该影像接收器所传输的该影像信号，并由前后接收的该影像信号的差异，比较出该受控移动片状物在接收周期内与该感知窗口间的相对位移量，并将此相对位移量转成该控制信号输出至欲应用的窗口操作界面的计算机设备中。
根据上述构想，本发明所述的光学式相对位移检测装置，其中该位移检测组件可包含有一光源产生器，位于该受控移动片状物上方，其向该受控移动片状物发射出光束；以及一影像接收器，与该光源产生器位于该受控移动片状物的相反侧，每间隔一特定时间通过一感知窗口来接收该受控移动片状物所透射的光线来形成一影像信号来作为该控制信号，并输出至欲应用的窗口操作界面的计算机设备中。
根据上述构想，本发明所述的光学式相对位移检测装置，其中该受控移动片状物上方分布有多个参考点，作为该影像接收器接收前后的透射影像后，对比此前后影像的参考。
本发明可由下列附图及详细说明，而可更深入地了解。
图1是目前常见的应用于计算机设备中的现有光学式鼠标装置剖面示意图；图2是目前常见的应用于计算机设备中的现有光学式轨迹球装置立体示意图；图3A和图3B是本发明第一和第二较佳实施例装置的立体示意图；图4A和图4B是本发明第三和第四较佳实施例装置的立体示意图。
其中，附图标记说明如下主体1光源产生器10影像接收器11 有限制性的平台12主体2轨迹球21位移检测组件22 主体3驱动机构31 受控移动片状物32位移检测组件33 摇杆34挠性物35 连结杆36
狭缝轨道37 光源产生器38感知窗口39 影像接收器40信号比较器41摇杆按钮42具有窗口操作界面的计算机设备具体实施方式
本实施例主要应用于一窗口操作界面的计算机设备中，且不须依附于一操作平面上的一种光学式相对位移检测装置。而该光学式相对位移检测装置主要是由一主体；一驱动机构；一受控移动片状物；以及一位移检测组件所组成。
请参见图3A和图3B，是本发明第一和第二较佳实施例的剖面示意图，其中描绘出本实施例的主要构成组件。本实施例包含有一主体3，可供操作者单手持握；一驱动机构31，突出于该主体3，可供操作者以手指驱动；一受控移动片状物32，位于该主体3内，连接于该驱动机构31，并根据该驱动机构31的驱动作相对应的二维移动；以及一位移检测组件33，用以检测该受控移动片状物32的位移，并转换为一控制信号输出至该窗口操作界面的计算机设备中。
可进一步再参考图3A及图3B，当操作本实施例时，可由单手握持本实施例主体部分，并可由同只手的手指操控本实施例的驱动机构。为求达到方便操作的目的，其中该驱动机构31受操作者控制处可为一摇杆34，且该摇杆34突出于该主体3，根据操作者手指的驱动而作球体式的转动。另外为使操作者松开该摇杆34后，该摇杆34可回复至原先位置，在该摇杆34及该主体3连结处可设置一挠性物35。该挠性物35四周与该主体3连接，而中央部分与该摇杆34连结，其作用为提供该摇杆34活动空间，且如操作者驱动该摇杆34而松开后，摇杆34可运用挠性物35的弹性，使摇杆34回复至该挠性物35中央的位置，达到归位效果。摇杆34底端可与一连结杆36连接，其中该连结杆36底端与该受控移动片状物32连结，其作用为传递该摇杆34的运动方向至该受控移动片状物32，以控制该受控移动片状物32的运动。
但本发明并非仅限于上述的操控方式，而是包含有在不变更本发明的精神范围的情形下进行变形实施的构成在内。该受控移动片状物32为可挠性胶片，其可为透光也可为不透光，其上分布有多个参考点，其设置于一狭缝轨道37上，可根据当操作者驱动摇杆34时，摇杆34所作的运动由连结杆36的传递，在狭缝轨道上作相对应的二维运动。该狭缝轨道37位于该位移检测组件33下方，其作用即为提供受控移动片状物32受驱动机构31驱动后，作二维平面运动的轨道。
该位移检测组件33可为现有的影像感知器(例如Agilent 2050)，包含有一光源产生器38；一感知窗口39，作为摄取该受控移动片状物32影像的窗口；一影像接收器40；以及电连接于该影像接收器40的一信号比较器41。
其中该光源产生器38与影像接收器40位于该受控移动片状物的同一侧(图3A的第一实施例所示，其受控移动片状物32为不透光)或是相反侧(图3B的第二实施例所示，其受控移动片状物32为透光)，而当操作者操作摇杆34而驱动受控移动片状物进行平面运动的同时，光源产生器38将受感应而向该受控移动片状物32持续发射出光束，并由影像接收器40接收被反射或透射的光束转成影像信号，并传输至该信号比较器41。而该信号比较器41判别受控移动片状物32位移量的原理，是利用受控移动片状物32上分布有多个参考点的特性，作为该影像接收器40接收前后的反射或透射影像后，由该信号比较器41对比此前后影像信号的变化，进而判别受控移动片状物32与感知窗口39间的相对位移。最后将该影像接收器40所检测得受控移动片状物32的位移，转换为一控制信号，以有线或无线方式的传输方式，输出至欲应用的窗口操作界面的计算机设备43中进行控制。
另外，在本较佳实施例中驱动机构的摇杆34上可设置一按钮42，其作用为当该摇杆34受操作者驱动并触动该按钮42时，系统软件便判断为正常工作，而将根据该摇杆34被驱动的方向来控制光标的移动，而当使用者释放该摇杆34而未触动该按钮42时，摇杆34便可利用挠性物35的弹性而使其回复至该挠性物35中央的位置，此时系统软件便判断摇杆34处于进行回正的状态，而不会根据该摇杆34移动的方向来控制光标的移动，意即此时的光标不会移动。当然，也可改变设计，当该摇杆34受操作者驱动并未触动该按钮42时，系统软件便判断为正常工作，而将根据该摇杆34被驱动的方向来控制光标的移动，而当使用者释放该摇杆34并触动该按钮42以进入回正模式时，摇杆34便可利用挠性物35的弹性而使其回复至该挠性物35中央的位置，而且此时处于回正模式的系统软件便判断摇杆34处于进行回正的状态，而不会根据该摇杆34移动的方向来控制光标的移动，意即此时的光标不会移动。但等待操作者再触动该按钮42时，系统软件便恢复为正常工作，而又可将根据该摇杆34被驱动的方向来控制光标的移动。
再者，当操作者将该摇杆34移动到底(例如触及主体3)而无法再移动时，因此刻由感知窗口39所看到的区域为该反射平面32上的一特定环状区域，因此可由系统软件与反射平面32上特殊反射点分布图案的设计配合，意即在该特定环状区域上设置有与其它区域不同的，进而使得所判别的位移量得以延续的反射点分布图案，如此一来，当感知窗口39看到的区域为该特定环状区域时，系统软件便可得知摇杆34已移动到底，此刻代表方向将继续累积，即该位移量输出至窗口操作界面时，所控制的光标得以继续沿原方向移动)，以弥补该摇杆因运动空间不足所产生操作范围狭窄的问题。
另参考图4A和图4B，其是描绘本发明的第三、第四较佳实施例的剖面示意图，图4的较佳实施例与图3的较佳实施例所不同之处，在于该位移检测机构并不用包含该信号比较器41，而由影像接收器40接收的影像信号，直接输出至欲应用的窗口操作界面的计算机设备43中，再由安装于该计算机设备的软件来进行原本信号比较器41所执行的位移判别动作，进而完成整个光标控制动作。然以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的专利范围，所有未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均包含在下述的权利要求范围内。
权利要求
1.一种光学式相对位移检测装置，应用于一具有窗口操作界面的一计算机设备中，其特征在于，该装置包含一主体，可供操作者单手持握；一驱动机构，设置位于该主体上，可供操作者驱动；一受控移动片状物，位于该主体内，连接于该驱动机构，并相应于该驱动机构的驱动进行相对应的二维移动；以及一位移检测组件，位于该主体内，其相应于该受控移动片状物的移动而产生一影像变化，进而根据该影像变化输出代表位移的一控制信号至该具有窗口操作界面的计算机设备中。
2.如权利要求1所述的光学式相对位移检测装置，其特征在于，该驱动机构包含一摇杆，突出于该主体，为受操作者接触以进行控制；一挠性物，四周与该主体连接，而中央部分与该摇杆连结，其作用为提供当该摇杆受操作者驱动，而如操作者松开该摇杆后，利用该挠性物的弹性，使该摇杆回复至该挠性物中央的位置，达到归位效果；以及一连结杆，其具有一第一端与该摇杆连结，并具有一第二端与该受控移动片状物连结，其作用为传递该摇杆的驱动力至该受控移动片状物，以控制该受控移动片状物的运动。
3.如权利要求1所述的光学式相对位移检测装置，其特征在于，该受控移动片状物为一可挠性胶片，设置于一狭缝轨道上。
4.如权利要求3所述的光学式相对位移检测装置，其特征在于，该狭缝轨道位于该位移检测组件下方，提供该受控移动片状物受该驱动机构驱动后作二维平面运动的轨道。
5.如权利要求1所述的光学式相对位移检测装置，其特征在于，该位移检测组件包含有一光源产生器，位于该受控移动片状物上方，其向该受控移动片状物发射出光束；一影像接收器，与该光源产生器位于该受控移动片状物的同一侧，每间隔一特定时间通过一感知窗口来接收该受控移动片状物所反射光线来形成一影像信号；以及一信号比较器，电连接于该影像接收器，其接收该影像接收器所传输的该影像信号，并由前后接收的该影像信号的差异，比较出该受控移动片状物在接收周期内与该感知窗口间的相对位移量，并将此相对位移量转成该控制信号输出至欲应用的窗口操作界面的计算机设备中。
6.如权利要求1所述的光学式相对位移检测装置，其特征在于，该位移检测组件也可包含有一光源产生器，位于该受控移动片状物上方，其向该受控移动片状物发射出光束；以及一影像接收器，与该光源产生器位于该受控移动片状物的同一侧，每间隔一特定时间通过一感知窗口来接收该受控移动片状物所反射光线来形成一影像信号来作为该控制信号，并输出至欲应用的窗口操作界面的计算机设备中。
7.如权利要求5或6所述的光学式相对位移检测装置，其特征在于，该反射平面上方分布有多个参考点，作为该影像接收器接收前后的反射影像后，对比此前后影像的参考。
8.如权利要求1所述的光学式相对位移检测装置，其特征在于，该位移检测组件包含有一光源产生器，位于该受控移动片状物上方，其向该受控移动片状物发射出光束；一影像接收器，与该光源产生器位于该受控移动片状物的相反侧，每间隔一特定时间通过一感知窗口来接收该受控移动片状物所透射的光线来形成一影像信号；以及一信号比较器，电连接于该影像接收器，其接收该影像接收器所传输的该影像信号，并由前后接收的该影像信号的差异，比较出该受控移动片状物在接收周期内与该感知窗口间的相对位移量，并将此相对位移量转成该控制信号输出至欲应用的窗口操作界面的计算机设备中。
9.如权利要求1所述的光学式相对位移检测装置，其特征在于，该位移检测组件也可包含有一光源产生器，位于该受控移动片状物上方，其向该受控移动片状物发射出光束；以及一影像接收器，与该光源产生器位于该受控移动片状物的相反侧，每间隔一特定时间通过一感知窗口来接收该受控移动片状物所透射的光线来形成一影像信号来作为该控制信号，并输出至欲应用的窗口操作界面的计算机设备中。
10.如权利要求8或9项所述的光学式相对位移检测装置，其特征在于，该受控移动片状物上方分布有多个参考点，作为该影像接收器接收前后的透射影像后，对比此前后影像的参考。
全文摘要
本发明公开了一种光学式相对位移检测装置，应用于一具有窗口操作界面的一计算机设备中，该装置包含一主体，可供操作者单手持握；一驱动机构，部分位于主体内，部分突出于该主体，可供操作者以手指驱动；一受控移动片状物，位于该主体内，连接于该驱动机构，并相应于该驱动机构的驱动进行相对应的二维移动；以及一位移检测组件，位于该主体内该受控移动片状物的一侧，用以检测并输出一位移信号，至该具有窗口操作界面的计算机设备中。
文档编号G06F3/033GK1529226SQ0316038
公开日2004年9月15日 申请日期2003年9月29日 优先权日2003年9月29日
发明者许文豪, 陈祥男, 泰厚敬 申请人:致伸科技股份有限公司