专利名称：可脱离工作平面工作的光学鼠标的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学和电子信息领域，尤其涉及一种可脱离工作平面工作的光学 鼠标。
背景技术：
自从1981年第一只商业鼠标诞生以来，经过近30年的发展，鼠标已经成为人们与 计算机交互的最主要外设之一。鼠标按功能和原理分类，可以分为机械鼠标，光电鼠标和空 中鼠标三大类。机械鼠标使用机械滚球带动两个互相垂直的滚轮来产生水平和竖直两个方 向的移动信号，精度较差，现已基本退出市场。光电鼠标通过发射较强光照亮距离鼠标很近 的工作平面上的一块区域，让焦距极短的透镜将被照亮区域的像精确的成在一个光流传感 器上，通过解算图像的变化来得到鼠标的移动信息。随着技术的进步，光电鼠标的成本大幅 降低，而且使用更加方便，可以在一般的工作平面上工作，而且重量轻、定位精度高，所以现 在被非常广泛地使用。但现有的光电鼠标和机械鼠标一样，都要求鼠标贴近工作平面使用， 一旦脱离就无法工作，无法适应某些没有合适的工作平面的特殊场合，如演讲过程中对鼠 标移动的需求。近些年虽然有人尝试设计制造了一些空中鼠标，但大多是通过加速度感知 等原理实现定位，定位精度较差而且没有继承传统鼠标的诸多优点。
发明内容本实用新型的目的是针对现有技术的不足提供一种既可以像传统鼠标一样紧贴 工作平面工作又可以脱离工作平面工作的光学鼠标。所述可脱离工作平面工作的光学鼠标包括光学成像模块、图像解析模块、控制响 应模块、通信模块、间断开关和模式自动切换模块，其中光学成像模块采用自适应技术，在鼠标紧贴工作平面使用时，紧贴工作平面成像 单元正常工作而脱离工作平面成像单元因缺少光照无法工作，在鼠标脱离工作平面使用时 情况恰好相反，因此鼠标能自动切换工作方式。图像解析模块位于鼠标壳体内部，包括两个模块，分别位于两个成像单元后方；包 括感光阵列和位移解算器。感光阵列位于成像单元像平面上，将图像离散成灰度信号。位 移解算器得到灰度信号，通过对比前后两个图像的灰度信号解算出以感光阵列像素大小为 单位的二维位移信号并输出。控制响应模块包括鼠标按键、滚轮控制器和间断开关，其中，鼠标按键键包括 按键、微动开关，所述按键位于鼠标壳体背部，左右各一，用于承受用户的按压；微动开关， 位于按键下方，用于感受按键传来的用户的按压，将按压信号转换为电信号并输出；滚轮控制器包括滚轮、微动开关、旋转式编码开关，其中滚轮位于左右按键中间， 用于承担用户拨动和按压，驱动旋转式编码开关和压电开关；微动开关，用于感受滚轮传来 的按压，将按压信号转换为电信号并输出；旋转式编码开关，从滚轮的转动解算出滚动量并 输出；[0009]所述间断开关用于停止或启动所述脱离工作平面成像单元，按下所述间断开关 时，所述脱离工作平面成像单元停止工作，鼠标可在空中任意运动而不会有鼠标移动的输 出信号；抬起所述间断开关时，所述脱离工作平面成像单元正常工作；通信模块位于鼠标壳体内部，包括信息采集模块、信息处理模块、信息传输模块和 计算机端接收器，其中信息采集模块，集成在图像解析模块内，用于采集位移解算器输出的 二维位移信号、鼠标按键及滚轮输出的动作信号、间断开关控制信号，并将上述各信号传递 给信息处理模块；信息处理模块，用于处理信息采集模块传来的位移信号和鼠标按键、滚轮 的动作信号，分析两个位移解算器输出信号的有效性，将鼠标按键、滚轮的动作信号传递给 信息传输模块，当间断开关施放时将有效位移信号传递给信息传输模块；信息传输模块，用 于将信息处理模块传来的鼠标位移信号和鼠标按键、滚轮的动作信号传递给计算机端接收 器；计算机端接收器，用于接收信息传输模块传来的信号并通过USB接口传输给计算机，同 时响应计算机的通信。所述模式自动切换模块用于使所述光学鼠标在第一工作模式、第二工作模式和第 三工作模式之间切换在所述第一工作模式中，所述光学鼠标置于所述工作平面使用；在所述第二工作模式中，所述间断开关抬起，所述光学鼠标脱离所述工作平面使 用且有鼠标移动的输出信号；在所述第三工作模式中，所述间断开关按下，所述光学鼠标脱离所述工作平面使 用但无鼠标移动的输出信号。与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果(1)该光学鼠标能够在紧贴工作平面和脱离工作平面情况下同样捕捉用户的动作 并输出信号以实现屏幕上鼠标的移动，并能响应用户的点击、滚轮等动作的功能，拓展了鼠 标的使用空间，为用户带来更便利的使用体验；(2)在脱离工作平面使用时，增加了间断开关，间断开关按下时鼠标停止位移信号 输出，便于鼠标在空间长距离移动；(3)通信模块增加了中间级信号处理机制，该机制可手动或自动在紧贴平面工作 模式和脱离平面工作模式间切换，使鼠标既可按传统光学鼠标的方式在平面上工作，又可 按空中鼠标的方式在空中工作。
以下结合附图对本实用新型作详细说明
图1为鼠标整体剖面图；图2为在平面工作部分传感器的透镜系统和照射光源；图3为脱离平面工作部分传感器的透镜系统和照射光源；图4为鼠标工作原理图。附图标记101-第一透镜、102-信息采集和处理模块、103-第二透镜、104-图像解析模块、105-鼠标滚轮、106-鼠标按键、107-间断开关、201-电路板、202-紧贴工作平面成像单元、[0028]203-图像解析模块、204-LED光源、205-固定套、302-工作平面、303-传感器、304-镜筒、305-外部光源。
具体实施方式
图1所示为可脱离工作平面工作的光学鼠标，在该鼠标中，外部光线信号通过第 一透镜101、第二透镜103分别成像在图像解析模块104的感光阵列上，图像解析模块104 采集光流信息计算鼠标运动状态并将运算结果输出到信息采集和处理模块102，同时鼠标 滚轮105和鼠标按键106采集按键和滚轮操作信息并将信息输入到信息采集和处理模块 102，处理后上述信息通过信息传输模块传递到计算机端接收器，当间断开关107按下时， 图像解析模块104输出的鼠标运动状态将不被信息采集和处理模块102传递到计算机端接 收器。图2详细描述了紧贴平面工作光学成像模块与图像解析模块的结构。201为电路 板；202为紧贴工作平面成像单元，内含小焦距透镜，对工作平面成像，另外该部件还有折 射LED光源的光线使之照亮工作平面的功能；203为图像解析模块，其感光阵列位于透镜的 像平面上；204为LED光源；205为固定套，用于固定LED光源。图3描述了脱离平面工作光学成像模块与图像解析模块的结构。外部光源305将 工作平面302照亮，工作平面302通过透镜301在传感器303成像。镜筒304用于固定透 镜 301。图4所示为本实用新型的工作原理图。应用自适应技术，在鼠标紧贴工作平面使 用时紧贴工作平面成像单元正常工作，第一图像解析模块输出位移信号，此时脱离工作平 面成像单元不能正常工作，第二图像解析模块无信号输出；脱离工作平面使用时情况刚好 相反。间断开关107，位于鼠标侧面，由拇指操作，当间断开关107按下时，通信模块只将控 制响应模块发来的滚轮和按键操作信息发送给客户端，鼠标停止位移输出，便于光标长距 离移动；当间断开关107弹起时，通信模块将第一及第二图像解析模块的位移信号和控制 响应模块的按键滚轮信号整合，发送给客户端，客户端显示的鼠标位移和按键、滚轮操作即 为所需。用户可根据喜好选择传统平面工作模式或空中工作模式。当选择传统平面工作模 式时，其使用方法与传统光学鼠标相同，即通过在桌面平动控制光标在计算机屏幕上的运 动。当选择空中工作模式时，用户可以平动、转动等方法使用鼠标，这要求其传感器始终指 向某一表面或表面集合，该表面集合包括但不限于室内家具、室外风景、建筑物等实体表面
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权利要求一种可脱离工作平面工作的光学鼠标，集成传统光学鼠标和空中鼠标的功能结构，可以按照传统光学鼠标的方式紧贴平面工作，也可以按照空中鼠标的方式脱离平面工作，所述的光学鼠标包括光学成像模块、图像解析模块、控制响应模块和通信模块，其特征在于，所述光学鼠标在传统光学鼠标和空中鼠标两种功能结构之间设置模式自动切换模块；所述光学成像模块由紧贴工作平面成像单元和脱离工作平面成像单元组成；所述图像解析模块由第一图像解析模块和第二图像解析模块组成；所述紧贴工作平面成像单元的输出与第一图像解析模块的输入相连，该第一图像解析模块的输出与通信模块相连；所述脱离工作平面成像单元的输出与第二图像解析模块的输入相连，该第二图像解析模块的输出与通信模块相连；所述控制响应模块包括鼠标按键、滚轮控制器和间断开关(107)，所述间断开关置于所述控制响应模块和所述通信模块之间，当启动脱离工作平面成像单元时，间断开关断开，当停用脱离工作平面成像单元时，间断开关闭合。
2.如权利要求1所述的光学鼠标，其特征在于，所述第一图像解析模块包括第一感光 阵列和第一位移解算器，所述第二图像解析模块包括第二感光阵列和第二位移解算器，所 述第一位移解算器和第二位移解算器的输出都与模式自动切换模块相连，后者通过对该输 入信号的检测选择工作模式。
专利摘要本实用新型提出了一种可脱离工作平面工作的光学鼠标，集成了传统光学鼠标和空中鼠标的功能结构，通过在所述两种功能结构之间设置模式自动切换模块、在控制响应模块和通信模块之间设置间断开关，实现光学鼠标在三种工作模式之间的自动切换。本实用新型具有使用不受工作平面限制、实现成本低等优点。
文档编号G06F3/033GK201698357SQ20102024671
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月25日 优先权日2010年6月25日
发明者王宁羽, 胡春华, 赵海洋, 陈科行 申请人:清华大学