光学运动感知装置及其感知方法制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种光学运动感知装置，它具有用于发射光线的发光装置、光学轨迹球或者运动装置、用于感知光线并进行图像处理的感光装置。本发明专利技术还揭示了一种光学运动感知方法，该方法包括：发光装置发射光线；光学轨迹球或者运动装置接收该发射光线；滚动光学轨迹球或者运动装置，将该光学轨迹球或者运动装置的纹理信息加载到透射出来的光线中；感光装置接收透射光线并对其进行相关的计算处理以输出信号；以及将上述输出信号转换为可识别的控制信号，用来控制指针或光标的移动。采用本发明专利技术的光学运动感知装置及其感知方法，可以使移动设备或者便携式电子设备的体积更小、重量更轻，并且使用“主动发光”型的透射方式能够有效地提高感光装置对于光线的感知效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学传感技术，尤其涉及光学运动传感和处理技术。技术背景通常， 一般的光学运动感知装置包括发光装置、用于光反射的工作表面和感 光装置。图1示出了现有技术中光学运动感知装置的结构示意图，如图1所示，该光学运动感知装置具有发光装置81,它含有一光源，用于发射光线至工作 表面；感光装置82,用于检测工作表面85 (如鼠标垫或者桌面)的特征变化。 其中，该光学运动感知装置还可以包括第一透镜86和第二透镜87，并且以标号83表示由发光装置81出射的入射光线，以标号84表示经工作表面85 发射至感光装置82的反射光线。以光电鼠标为例，当用户在工作表面85上移 动光电鼠标时，由发光装置81出射的入射光线83经第一透镜86射至工作表面 85上，接着，含有工作表面85的图像特征的反射光线84射往感光装置82。由 于该感光装置可以通过对反射光线84进行处理，以感知工作表面85图像特征 的变化进而判断该光学感知装置的移动，再通过计算不同工作表面85的图像之 间的相关值，就可以利用系统的主控制器来控制显示器上屏幕指针或者光标的运 动。需要指出的是，光发光装置81可以是发光二极管，当使用发光二极管作为 光源而产生入射光线83时，由于光束比较分散而在发光装置81和工作表面85 之间以及在工作表面85和感光装置82之间设置有第一透镜86和第二透镜87。 然而，这种光学运动感知装置的应用必须借助于一定的工作表面，例如鼠标垫或 者桌面，其应用范围具有很大的局限性。当把这种光学运动感知装置应用到移动 设备或者便携式设备中作为导航装置来使用时，就不得不额外的增加外围设备而 很难与这些移动便携式电子设备融为一体。另一方面，图2示出了现有技术中另一光学运动感知装置的结构示意图。与 图1所示的光学运动感知装置不同，参照图2，该光学运动感知装置除了同样具有发光装置91和感光装置92外，无需再额外地设置工作表面而改用光学轨迹 球93。其中，该光学运动感知装置还可以包括第一透镜94和第二透镜97，并 且以标号96表示由发光装置81出射的入射光线，以标号95表示经光学 轨迹球93出射并射往感光装置92的反射光线。光学轨迹球93设置在发光装置 91和感光装置92之间的适当位置，当经发光装置91出射的入射光线96射至 光学轨迹球93时，光光学轨迹球可以将大部分的反射光线95射往感光装置92 上。当用户滚动该光学轨迹球时，发光装置91出射的入射光线96射至光学轨 迹球的位置会不断变化，则感光装置92所接收到的反射光线95中含有的光学 轨迹球表面的数据信息也会随之不断变化。将聚集在感光装置92中的这些光学 轨迹球表面的数据信息经过图像处理，并转换为控制信号来控制显示器上的屏幕 指针或者光标的移动。这样，该光学运动感知装置可以有效克服如图1所示的装置所存在的缺陷， 从而可以方便地应用到移动设备或者便携式电子设备中。以移动电话为例，我们 可以将光学轨迹球9 3设置在移动电话键盘的上面、下面或者左右边的适当位置， 并且将光学轨迹球93的一部分暴露于移动电路表面而使得用户可以来回滚动， 而将光学轨迹球93的另一部分设置在移动电路内部。同样，发光装置91和感 光装置92也设置在移动电话的内部。当用户滚动光学轨迹球93时，位于移动 电路内部的光学轨迹球93的一部分接收来自发光装置91出射的入射光线96, 并将经其反射后的反射光线95射往感光装置92。当感光装置92对包含在反射 光线95中的光学轨迹球的不同表面的数据信息进行图像处理后，就可以转换为 控制信号以控制移动电话显示屏上的指针或者光标的移动。但是，随之而来的问 题是，伴随着科学技术的发展，电子设备尤其是用于通讯的数字移动设备，日益 趋于体积小、重量轻的发展方向。再结合图2,当该光学运动感知装置应用到移动电话时，如上所述，光学轨 迹球93的一部分暴露于移动电路的表面而使得用户可以来回滚动，而将发光装 置91和感光装置92设置在该光学轨迹球的下方。显然，这样的设置方式会让 该移动电话的厚度无法减小，移动用户在使用时也会略显不便。此外，该光学轨 迹球93设置在发光装置91和感光装置93之间，并且经由发光装置91出射的 入射光线96和反射光线95射往感光装置92。其中，入射光线96和反射光线95 之间的夹角可以为90。或者介于0°到90°之间的锐角，即图2中的a角。然而，参照图2，从另一方面讲，将入射光线96和反射光线95之间的夹角设置为 钝角恰恰可以有效地减小移动电话的厚度，但是这样会影响光线的反射效果，也 就是说，不能保证有足够的反射光线射至感光装置92。需要指出的是，该光学 运动感知装置是借助于入射光线经光学轨迹球反射而产生的反射光线来实现感知 功能，属于被动发光型装置， 一部分光线通过反射后无法到达感光装置92，极 大地影响了效率
技术实现思路
针对现有技术中光学运动感知装置在使用时所存在的上述缺陷，本专利技术提供 了 一种。按照本专利技术的一个方面，提供了一种光学运动感知装置，该装置包括发光 装置，其具有至少一个光源，利用该光源发射光线；光学轨迹球，设置在发光装置和感光装置之间的透明或者半透明的球体结构，将从光源出射的光线透射出 来，并将光学轨迹球的紋理特征加载至透射光线。其中，发光装置、光学轨迹球和感光装置的中心可以设置在位于水平方向或 者竖直方向的同一直线上，或者由该发光装置的中心和光学轨迹球的中心连成的直线，与由光学轨迹球的中心和感光装置的中心连成的直线之间的夹角为90° 到180°之间的任一角度。其中，发光装置中的光源可以采用发光二极管或者激光。更具体地。当采用 发光二极管时，在该发光装置和光学轨迹球之间设有透镜以会聚光线，并且在感 光装置和光学轨迹球之间设有透镜，以调整从所述光学轨迹球透射出的光线的光 路。其中，该光学运动感知装置还可以设置至少一个感光装置，它具有感知光线 的图像检测阵列和对所述图像检测真理获得的图像进行处理的图像处理单元，用 以接收通过光学轨迹球表面反射的光线。其中，该光学轨迹球是感应型的光学元件，当触碰该光学轨迹球时向发光装 置发送感应信号，和发光装置响应该感应信号和发射光线。其中，在光学轨迹球的表面上设置有触发开关，当作用于光学轨迹球并使触 发开关闭合时，发光装置中的光源发射光线。 按照本专利技术的又一个方面，提供了一种光学运动感知装置，该装置包括发 光装置，其具有至少一个光源和利用该光源发射光线；运动装置，其设置在发光 装置和感光装置之间的透明或者半透明的球体结构；和感光装置，具有感知光线 的图像检测阵列和对图像检测阵列获得的图像进行处理的图像处理单元。进一 步，从该运动装置出射的透射光线中含有运动装置的紋理信息。其中，运动装置的滚动方向可以设置为上下、前后和左右方向中的一种或者 几种的组合。其中，发光装置、运动装置和感光装置的中心可以设置为位于水平方向或者 竖直方向的同一直线上；也可以设置成由发光装置的中心和运动装置的中心连 成的直线，与由运动装置的中心和感光装置的中心连成的直线之间的夹角为90 °到180°之间的任一角度。其中，发光装置中的光源釆用发光二极管或者激光。当采用发光二极管时， 在发光装置和运动装置之间设有透镜以会聚光线，并且在感光装置和运动装置之 间设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学运动感知装置，该装置包括：发光装置，其具有至少一个光源，利用所述光源发射光线；光学轨迹球，设置在所述发光装置和感光装置之间；以及感光装置，具有感知光线的图像检测阵列和对所述图像检测阵列获得的图像进行处理的图像处理单元，其特征在于，所述透明或者半透明的光学轨迹球将从所述光源出射的光线透射出来，并将光学轨迹球的纹理特征加载至透射光线。

【技术特征摘要】
1.一种光学运动感知装置，该装置包括发光装置，其具有至少一个光源，利用所述光源发射光线；光学轨迹球，设置在所述发光装置和感光装置之间；以及感光装置，具有感知光线的图像检测阵列和对所述图像检测阵列获得的图像进行处理的图像处理单元，其特征在于，所述透明或者半透明的光学轨迹球将从所述光源出射的光线透射出来，并将光学轨迹球的纹理特征加载至透射光线。2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发光装置、光学轨迹球和感 光装置的中心位于水平方向或者竖直方向的同 一直线上。3. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，由所述发光装置的中心和所述光 学轨迹球的中心连成的直线，与由所述光学轨迹球的中心和所述感光装置的中心 连成的直线之间的夹角为90°到180°之间的任一角度。4. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发光装置中的光源采用发光 二极管。5. 如权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述发光装置和所述光学轨迹 球之间设置有透镜，以会聚光线。6. 如权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述感光装置和所述光学轨迹 球之间设置有透镜，以调整从所述光学轨迹球透射出的光线的光路。7. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发光装置中的光源采用激光。8. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，还可以设置至少一个感光装置， 其具有感知光线的图像检测阵列和对所述图像检测真理获得的图像进行处理的图 像处理单元，用以接收通过所述光学轨迹球表面反射的光线。9. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学轨迹球的滚动矛向可以 设置为上下、前后和左右方向中的一种或者几种的组合。10. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学轨迹球是感应型的光学 元件，当触碰该光学轨迹球时向所述发光装置发送感应信号，所述发光装置响应 该感应信号和发射光线。11. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述光学轨迹球的表面上设置 有触发开关，当作用于光学轨迹球并使所述触发开关闭合时，发光装置中的光源 发射光线。12. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学轨迹球为圓球型或者椭圓球型或者圆柱体型。13. —种光学运动感知装置，该装置包括发光装置，其具有至少一个光源和 利用所述光源发射光线；和感光装置，具有感知光线的图像检测阵列和对所述图 像检测阵列获得的图像进行处理的图像处理单元，其特征在于，所迷光学运动感知装置还包括设置在所述发光装置和所述感光装置之间的透明 或者半透明的运动装置，以及所述运动装置将从所述光源出射的光线透射出来， 其中，透射光线中含有所述运动装置的紋理信息。14. 如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述运动装置的滚动方向可以 设置为上下、前后和左右方向中的一种或者几种的组合。15. 如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述发光装置、运动装置和感 光装置的中心位于水平方向或者竖直方向的同一直线上。16. 如权利要求13所述的装置，其特征在于，由所述发光装置的中心和所述 运动装置的中心连成的直线，与由所述运动装置的中心和所述感光装置的中心连 成的直线之间的夹角为9P。到180°之间的任一角度。17. 如权利要求13所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高勇，刘建，
申请(专利权)人：埃派克森微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]