專利名稱：可脫離工作平面工作的光學(xué)鼠標(biāo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)和電子信息領(lǐng)域，尤其涉及一種可脫離工作平面工作的光學(xué) 鼠標(biāo)。
背景技術(shù)：
自從1981年第一只商業(yè)鼠標(biāo)誕生以來，經(jīng)過近30年的發(fā)展，鼠標(biāo)已經(jīng)成為人們與 計(jì)算機(jī)交互的最主要外設(shè)之一。鼠標(biāo)按功能和原理分類，可以分為機(jī)械鼠標(biāo)，光電鼠標(biāo)和空 中鼠標(biāo)三大類。機(jī)械鼠標(biāo)使用機(jī)械滾球帶動(dòng)兩個(gè)互相垂直的滾輪來產(chǎn)生水平和豎直兩個(gè)方 向的移動(dòng)信號(hào)，精度較差，現(xiàn)已基本退出市場。光電鼠標(biāo)通過發(fā)射較強(qiáng)光照亮距離鼠標(biāo)很近 的工作平面上的一塊區(qū)域，讓焦距極短的透鏡將被照亮區(qū)域的像精確的成在一個(gè)光流傳感 器上，通過解算圖像的變化來得到鼠標(biāo)的移動(dòng)信息。隨著技術(shù)的進(jìn)步，光電鼠標(biāo)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，而且重量輕、定位精度高，所以現(xiàn) 在被非常廣泛地使用。但現(xiàn)有的光電鼠標(biāo)和機(jī)械鼠標(biāo)一樣，都要求鼠標(biāo)貼近工作平面使用， 一旦脫離就無法工作，無法適應(yīng)某些沒有合適的工作平面的特殊場合，如演講過程中對鼠 標(biāo)移動(dòng)的需求。近些年雖然有人嘗試設(shè)計(jì)制造了一些空中鼠標(biāo)，但大多是通過加速度感知 等原理實(shí)現(xiàn)定位，定位精度較差而且沒有繼承傳統(tǒng)鼠標(biāo)的諸多優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種既可以像傳統(tǒng)鼠標(biāo)一樣緊貼 工作平面工作又可以脫離工作平面工作的光學(xué)鼠標(biāo)。所述可脫離工作平面工作的光學(xué)鼠標(biāo)包括光學(xué)成像模塊、圖像解析模塊、控制響 應(yīng)模塊、通信模塊、間斷開關(guān)和模式自動(dòng)切換模塊，其中光學(xué)成像模塊采用自適應(yīng)技術(shù)，在鼠標(biāo)緊貼工作平面使用時(shí)，緊貼工作平面成像 單元正常工作而脫離工作平面成像單元因缺少光照無法工作，在鼠標(biāo)脫離工作平面使用時(shí) 情況恰好相反，因此鼠標(biāo)能自動(dòng)切換工作方式。圖像解析模塊位于鼠標(biāo)殼體內(nèi)部，包括兩個(gè)模塊，分別位于兩個(gè)成像單元后方；包 括感光陣列和位移解算器。感光陣列位于成像單元像平面上，將圖像離散成灰度信號(hào)。位 移解算器得到灰度信號(hào)，通過對比前后兩個(gè)圖像的灰度信號(hào)解算出以感光陣列像素大小為 單位的二維位移信號(hào)并輸出?？刂祈憫?yīng)模塊包括鼠標(biāo)按鍵、滾輪控制器和間斷開關(guān)，其中，鼠標(biāo)按鍵鍵包括 按鍵、微動(dòng)開關(guān)，所述按鍵位于鼠標(biāo)殼體背部，左右各一，用于承受用戶的按壓；微動(dòng)開關(guān)， 位于按鍵下方，用于感受按鍵傳來的用戶的按壓，將按壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出；滾輪控制器包括滾輪、微動(dòng)開關(guān)、旋轉(zhuǎn)式編碼開關(guān)，其中滾輪位于左右按鍵中間， 用于承擔(dān)用戶撥動(dòng)和按壓，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)式編碼開關(guān)和壓電開關(guān)；微動(dòng)開關(guān)，用于感受滾輪傳來 的按壓，將按壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出；旋轉(zhuǎn)式編碼開關(guān)，從滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)解算出滾動(dòng)量并 輸出；[0009]所述間斷開關(guān)用于停止或啟動(dòng)所述脫離工作平面成像單元，按下所述間斷開關(guān) 時(shí)，所述脫離工作平面成像單元停止工作，鼠標(biāo)可在空中任意運(yùn)動(dòng)而不會(huì)有鼠標(biāo)移動(dòng)的輸 出信號(hào)；抬起所述間斷開關(guān)時(shí)，所述脫離工作平面成像單元正常工作；通信模塊位于鼠標(biāo)殼體內(nèi)部，包括信息采集模塊、信息處理模塊、信息傳輸模塊和 計(jì)算機(jī)端接收器，其中信息采集模塊，集成在圖像解析模塊內(nèi)，用于采集位移解算器輸出的 二維位移信號(hào)、鼠標(biāo)按鍵及滾輪輸出的動(dòng)作信號(hào)、間斷開關(guān)控制信號(hào)，并將上述各信號(hào)傳遞 給信息處理模塊；信息處理模塊，用于處理信息采集模塊傳來的位移信號(hào)和鼠標(biāo)按鍵、滾輪 的動(dòng)作信號(hào)，分析兩個(gè)位移解算器輸出信號(hào)的有效性，將鼠標(biāo)按鍵、滾輪的動(dòng)作信號(hào)傳遞給 信息傳輸模塊，當(dāng)間斷開關(guān)施放時(shí)將有效位移信號(hào)傳遞給信息傳輸模塊；信息傳輸模塊，用 于將信息處理模塊傳來的鼠標(biāo)位移信號(hào)和鼠標(biāo)按鍵、滾輪的動(dòng)作信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)端接收 器；計(jì)算機(jī)端接收器，用于接收信息傳輸模塊傳來的信號(hào)并通過USB接口傳輸給計(jì)算機(jī)，同 時(shí)響應(yīng)計(jì)算機(jī)的通信。所述模式自動(dòng)切換模塊用于使所述光學(xué)鼠標(biāo)在第一工作模式、第二工作模式和第 三工作模式之間切換在所述第一工作模式中，所述光學(xué)鼠標(biāo)置于所述工作平面使用；在所述第二工作模式中，所述間斷開關(guān)抬起，所述光學(xué)鼠標(biāo)脫離所述工作平面使 用且有鼠標(biāo)移動(dòng)的輸出信號(hào)；在所述第三工作模式中，所述間斷開關(guān)按下，所述光學(xué)鼠標(biāo)脫離所述工作平面使 用但無鼠標(biāo)移動(dòng)的輸出信號(hào)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果(1)該光學(xué)鼠標(biāo)能夠在緊貼工作平面和脫離工作平面情況下同樣捕捉用戶的動(dòng)作 并輸出信號(hào)以實(shí)現(xiàn)屏幕上鼠標(biāo)的移動(dòng)，并能響應(yīng)用戶的點(diǎn)擊、滾輪等動(dòng)作的功能，拓展了鼠 標(biāo)的使用空間，為用戶帶來更便利的使用體驗(yàn)；(2)在脫離工作平面使用時(shí)，增加了間斷開關(guān)，間斷開關(guān)按下時(shí)鼠標(biāo)停止位移信號(hào) 輸出，便于鼠標(biāo)在空間長距離移動(dòng)；(3)通信模塊增加了中間級信號(hào)處理機(jī)制，該機(jī)制可手動(dòng)或自動(dòng)在緊貼平面工作 模式和脫離平面工作模式間切換，使鼠標(biāo)既可按傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)的方式在平面上工作，又可 按空中鼠標(biāo)的方式在空中工作。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作詳細(xì)說明

圖1為鼠標(biāo)整體剖面圖；圖2為在平面工作部分傳感器的透鏡系統(tǒng)和照射光源；圖3為脫離平面工作部分傳感器的透鏡系統(tǒng)和照射光源；圖4為鼠標(biāo)工作原理圖。附圖標(biāo)記101-第一透鏡、102-信息采集和處理模塊、103-第二透鏡、104-圖像解析模塊、105-鼠標(biāo)滾輪、106-鼠標(biāo)按鍵、107-間斷開關(guān)、201-電路板、202-緊貼工作平面成像單元、[0028]203-圖像解析模塊、204-LED光源、205-固定套、302-工作平面、303-傳感器、304-鏡筒、305-外部光源。
具體實(shí)施方式
圖1所示為可脫離工作平面工作的光學(xué)鼠標(biāo)，在該鼠標(biāo)中，外部光線信號(hào)通過第 一透鏡101、第二透鏡103分別成像在圖像解析模塊104的感光陣列上，圖像解析模塊104 采集光流信息計(jì)算鼠標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并將運(yùn)算結(jié)果輸出到信息采集和處理模塊102，同時(shí)鼠標(biāo) 滾輪105和鼠標(biāo)按鍵106采集按鍵和滾輪操作信息并將信息輸入到信息采集和處理模塊 102，處理后上述信息通過信息傳輸模塊傳遞到計(jì)算機(jī)端接收器，當(dāng)間斷開關(guān)107按下時(shí)， 圖像解析模塊104輸出的鼠標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將不被信息采集和處理模塊102傳遞到計(jì)算機(jī)端接 收器。圖2詳細(xì)描述了緊貼平面工作光學(xué)成像模塊與圖像解析模塊的結(jié)構(gòu)。201為電路 板；202為緊貼工作平面成像單元，內(nèi)含小焦距透鏡，對工作平面成像，另外該部件還有折 射LED光源的光線使之照亮工作平面的功能；203為圖像解析模塊，其感光陣列位于透鏡的 像平面上；204為LED光源；205為固定套，用于固定LED光源。圖3描述了脫離平面工作光學(xué)成像模塊與圖像解析模塊的結(jié)構(gòu)。外部光源305將 工作平面302照亮，工作平面302通過透鏡301在傳感器303成像。鏡筒304用于固定透 鏡 301。圖4所示為本實(shí)用新型的工作原理圖。應(yīng)用自適應(yīng)技術(shù)，在鼠標(biāo)緊貼工作平面使 用時(shí)緊貼工作平面成像單元正常工作，第一圖像解析模塊輸出位移信號(hào)，此時(shí)脫離工作平 面成像單元不能正常工作，第二圖像解析模塊無信號(hào)輸出；脫離工作平面使用時(shí)情況剛好 相反。間斷開關(guān)107，位于鼠標(biāo)側(cè)面，由拇指操作，當(dāng)間斷開關(guān)107按下時(shí)，通信模塊只將控 制響應(yīng)模塊發(fā)來的滾輪和按鍵操作信息發(fā)送給客戶端，鼠標(biāo)停止位移輸出，便于光標(biāo)長距 離移動(dòng)；當(dāng)間斷開關(guān)107彈起時(shí)，通信模塊將第一及第二圖像解析模塊的位移信號(hào)和控制 響應(yīng)模塊的按鍵滾輪信號(hào)整合，發(fā)送給客戶端，客戶端顯示的鼠標(biāo)位移和按鍵、滾輪操作即 為所需。用戶可根據(jù)喜好選擇傳統(tǒng)平面工作模式或空中工作模式。當(dāng)選擇傳統(tǒng)平面工作模 式時(shí)，其使用方法與傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)相同，即通過在桌面平動(dòng)控制光標(biāo)在計(jì)算機(jī)屏幕上的運(yùn) 動(dòng)。當(dāng)選擇空中工作模式時(shí)，用戶可以平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等方法使用鼠標(biāo)，這要求其傳感器始終指 向某一表面或表面集合，該表面集合包括但不限于室內(nèi)家具、室外風(fēng)景、建筑物等實(shí)體表面
皇A
朱口 ο
權(quán)利要求一種可脫離工作平面工作的光學(xué)鼠標(biāo)，集成傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)和空中鼠標(biāo)的功能結(jié)構(gòu)，可以按照傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)的方式緊貼平面工作，也可以按照空中鼠標(biāo)的方式脫離平面工作，所述的光學(xué)鼠標(biāo)包括光學(xué)成像模塊、圖像解析模塊、控制響應(yīng)模塊和通信模塊，其特征在于，所述光學(xué)鼠標(biāo)在傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)和空中鼠標(biāo)兩種功能結(jié)構(gòu)之間設(shè)置模式自動(dòng)切換模塊；所述光學(xué)成像模塊由緊貼工作平面成像單元和脫離工作平面成像單元組成；所述圖像解析模塊由第一圖像解析模塊和第二圖像解析模塊組成；所述緊貼工作平面成像單元的輸出與第一圖像解析模塊的輸入相連，該第一圖像解析模塊的輸出與通信模塊相連；所述脫離工作平面成像單元的輸出與第二圖像解析模塊的輸入相連，該第二圖像解析模塊的輸出與通信模塊相連；所述控制響應(yīng)模塊包括鼠標(biāo)按鍵、滾輪控制器和間斷開關(guān)(107)，所述間斷開關(guān)置于所述控制響應(yīng)模塊和所述通信模塊之間，當(dāng)啟動(dòng)脫離工作平面成像單元時(shí)，間斷開關(guān)斷開，當(dāng)停用脫離工作平面成像單元時(shí)，間斷開關(guān)閉合。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)鼠標(biāo)，其特征在于，所述第一圖像解析模塊包括第一感光 陣列和第一位移解算器，所述第二圖像解析模塊包括第二感光陣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輸出都與模式自動(dòng)切換模塊相連，后者通過對該輸 入信號(hào)的檢測選擇工作模式。
專利摘要本實(shí)用新型提出了一種可脫離工作平面工作的光學(xué)鼠標(biāo)，集成了傳統(tǒng)光學(xué)鼠標(biāo)和空中鼠標(biāo)的功能結(jié)構(gòu)，通過在所述兩種功能結(jié)構(gòu)之間設(shè)置模式自動(dòng)切換模塊、在控制響應(yīng)模塊和通信模塊之間設(shè)置間斷開關(guān)，實(shí)現(xiàn)光學(xué)鼠標(biāo)在三種工作模式之間的自動(dòng)切換。本實(shí)用新型具有使用不受工作平面限制、實(shí)現(xiàn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F3/033GK201698357SQ20102024671
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者王寧羽, 胡春華, 趙海洋, 陳科行 申請人:清華大學(xué)