用于光学指向装置的多光源照明系统制造方法及图纸

在一种光学指向装置的一个实施例中，一照明系统包括复数个光源。每一光源均由唯一的一组照明特性来表征。照明特性包括入射角、光波长、光的均一性等等。一传感器接收在所述光源处发出的电磁能量以扫描一被成像区域。所述传感器测量与所述光源相关联的性能指标，这些性能指标依赖于所述照明特性。然后，所述传感器包括一可包含无源滤光片的成像模块及一控制逻辑，所述控制逻辑包括至少一ＤＳＰ模块及一光传感器选择模块。另一实施例包括附加的信令光源，所述信令光源不会干扰所述照明系统且用于向用户发出信号。一种用于选择最适合于任一给定表面的光源的方法是基于所测量的性能指标。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于光学探测系统的电磁能量源，更具体而言，涉及多光源光学输入装置。
技术介绍
在包括计算机系统的光学输入装置在内的数种应用中使用基于光学技术的位移探测。数据处理系统或一般而言计算机系统是与例如(举例而言)键盘、指向装置(例如鼠标、触摸垫及跟踪球)、操纵杆、数字笔等各种各样的输入装置结合使用。图1显示一包括两个输入装置-一指向装置110及一键盘140-的常规计算机系统100的样本图。在指向装置中所用光学位移探测技术的一个实例是光学鼠标。使用光学探测技术的指向装置及其操作的实例阐述于如下美国专利中颁予Bidiville等人(1994年2月22日颁予)且名称为“利用具有随机分布的斑点的光电探测器阵列的光标指向装置(Cursor Pointing Device Utilizing a Photodetector Array with Target Ball HavingRandomly Distributed Speckles)”的第5,288,993号美国专利，及颁予Bidiville等人(1997年12月30日颁予)且名称为“利用光电探测器阵列的指向装置(Pointing DeviceUtilizing a PhotodetectorArray)”的第5,703,356号美国专利中，这些美国专利中的相关部分以引用方式全部并入本文中。使用光学输入装置具有某些明显优于其它类型输入装置(例如机械式或光-机械式输入装置)的优点，例如，机械式或光-机械式输入装置具有更易于出现损坏、磨损或阻塞的机械组件。而光学输入装置则会减少且在某些情形中取消若干易于出现这些问题的机械部件。光学输入装置而是使用不易出现此种损坏、脏污或磨损的固态元件制造而成。光学位移探测系统是使用在短的时间段内所捕捉到的图像的差别来探测位移并导出一装置相对于一表面的移动。一般而言，在一第一时刻捕捉一表面的第一图像并将其与一在该第一图像之后立刻捕捉到的第二图像相比较。图像在一小的时间段内的变化对应于系统相对于所述表面的形体的位移。对该位移信息进行处理以导出移动数据，例如与用户显示器相关联的移动。例如，一鼠标形式的光学指向装置捕捉桌面的图像(且在跟踪球的情况下则捕捉球的图像)，以提供所述表面上形体的位移数据，对该位移数据经过处理便导出光标在计算机屏幕上的移动。图2显示一常规的光学位移探测系统200。常规光学位移探测系统200(或一般而言光学系统)包括一常规的照明子系统210及一常规的光学传感器或探测子系统220。常规照明子系统210包括一常规的照明透镜230及一常规的电磁能量源或光源250。通常，光源250是一种类型的发光二极管(“LED”)，例如一常规的红色LED、激光二极管或类似装置。一般而言，光源250附装至一印刷电路板(“PCB”)(未显示)上并相对于照明透镜230加以定位，以将光射向一工作表面或跟踪表面205(例如桌面、垫、球或类似物)上的照明点201。一常规传感器子系统220包括一成像透镜240及一传感器260。传感器260通常包括一图像捕捉模块261，例如一个或多个光电传感器阵列。某些传感器260还包括与图像捕捉模块261相关联的控制器电路262，例如同一电路小片或装置封装中的数字电路形式的控制器电路。一般而言，控制器电路262执行数字信号处理(“DSP”)以自所捕捉的图像导出移动数据。传感器组件220也通常安装于PCB上并布置成使成像透镜240最佳地捕捉自表面205所散射的电磁能量(例如光)。表面205中散射电磁能量并在正常工作过程中在任一既定时刻受到传感器扫描或“成像”的区域称作一被成像区域202。应注意，尽管通常表面205为平整表面(例如鼠标垫、桌子顶面或类似表面)，然而其并非必定如此。表面205可为任意表面，例如人的手臂或手、一球体(如在跟踪球指向装置中)、椅子或沙发的扶手、或任意其它可紧密靠近光学位移探测系统200放置的表面。所述传感器分析所扫描或获得的表面205的图像来提供位移信息。较佳地，被成像区域202基本上交叠照明点201，以使光有效地用于仅对工作表面205中被传感器260成像或扫描的区域进行照明。然而，由于光学系统组件中存在不对齐现象及其它机械容差，因而照明点201通常大于被成像区域202，以保证朝传感器260散射足够的电磁能量。光学位移探测系统200的性能依赖于数种因素。例如，良好的表面照明及良好的图像品质是使光学输入装置110具有有效的性能的重要因素。另外，在光学探测系统200的光学路径中起作用的所有组件的对齐对于实现对被成像区域202的最佳照明而言也非常重要，换句话说，透镜、光源及传感器之间的对齐对于使照明点201最佳地交叠工作表面205上的被成像区域202而言非常重要。在2002年4月12日提出申请且名称为“用于光学照明系统中的固定系统(Attachment System for Use in an OpticalIllimination System)”的同在申请中的第10/122,488号美国专利申请案即涉及一种对组件对齐情况的改良的一个实施例，该美国专利申请案以引用方式全文并入本文中。另一性能因素是到达图像捕捉模块261的图像的品质。这部分地依赖于成像透镜对光进行的光学过滤及后续处理。例如，在(2001年7月3日)颁予Piot等人的第6,256,016号美国专利即提供了对光学滤光及后续处理的改良，该美国专利共同受让于本专利技术的受让人并以引用方式全文并入本文中。同样地，照明子系统210的电磁能量源会直接影响光学位移探测系统200。例如，在2001年12月27日提出申请且名称为“一种照明系统及方法(An Optical IlluminationSystem and Method)”的同在申请中的第10/033,437号美国专利申请案中即阐述了对照明系统210的一种改良，该美国专利申请案涉及一种包括专用透镜的有效照明系统，其共同受让于本专利技术的受让人且以引用方式全文并入本文中。然而，不存在针对照明子系统210的形体的性能改良。具体而言，照明子系统210利用相干光源或不相干光源。一般而言，光学位移探测系统的性能主要受数种照明因素或照明子系统的特性的影响，具体而言，主要受光的波长、光束入射角(在代表光束的中线即中心光线的图2中显示为“α”)、光线的均一性及强度的影响。这些照明特性会以不同方式对性能产生影响，此视工作表面205而定。一般而言，光源250的强度越高，系统的性能就越好。然而，光的强度会直接影响光学系统的功率消耗。在其中电源有限的系统(例如靠电池工作的系统)中，人们希望使功率消耗最低。因此，光源250的强度必须与其所提供的性能提高程度相称。例如，仅包含额外的光源250来提高光的强度可能会导致功率消耗不合理地增大而不会使性能对应地显著提高，这是因为其它因素(例如入射角α、光的均一性、或波长)可能会对光学系统200在一特定表面205上的性能具有主导性的影响。此外，指向装置市场中充斥着许多不同制造商的产品。制造商不仅需要显示他们的性能得到改良的产品的特色而且需要显示具有在视觉上迷人设计的产品的特色。例如，某些光学鼠标提供商售卖具有不同人体工学形状、具有彩色塑料壳体、甚至具有使来自照明系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位于一用于一计算机系统的光学指向装置中的光学位移探测系统，其包括：一具有一电磁能量传感模块及一控制逻辑模块的传感器组件，所述电磁能量传感模块配置成扫描一被成像区域以捕捉一表面的图像；及复数个光源，所述复数个光源中的每一个均配置成具有至少一种唯一的照明特性，所述复数个光源配置成在被所述传感器的所述控制逻辑模块选中时发出电磁能量以对所述被成像区域进行照明。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-4-15 10/826,4241.一种位于一用于一计算机系统的光学指向装置中的光学位移探测系统，其包括一具有一电磁能量传感模块及一控制逻辑模块的传感器组件，所述电磁能量传感模块配置成扫描一被成像区域以捕捉一表面的图像；及复数个光源，所述复数个光源中的每一个均配置成具有至少一种唯一的照明特性，所述复数个光源配置成在被所述传感器的所述控制逻辑模块选中时发出电磁能量以对所述被成像区域进行照明。2.如权利要求1所述的光学位移探测系统，其中所述至少一种唯一的照明特性包括由一波长、一光均一性、一入射角、及一光强度组成的群组中的一种。3.如权利要求1所述的光学位移探测系统，其中所述复数个光源中的至少一个是一红外线LED。4.如权利要求1所述的光学位移探测系统，其中所述复数个光源中的至少两个一同封装于一单个封装中。5.如权利要求4所述的光学位移探测系统，其中所述复数个光源中的所述至少两个均包含于一多波长LED中。6.如权利要求1所述的光学位移探测系统，其中所述复数个光源包括一配置成以一第一入射角发出电磁能量的第一光源及一以一第二入射角发出电磁能量的第二光源。7.如权利要求6所述的光学位移探测系统，其中通过将所述第一光源相对于所述被成像区域定位成一第一角度而将所述第一光源配置成以所述第一入射角发出电磁能量，且其中通过将所述第二光源相对于所述被成像区域定位成一第二角度而将所述第二光源配置成以所述第二入射角发出电磁能量。8.如权利要求6所述的光学位移探测系统，其中通过使所述第一光源与一配置成将所述电磁能量的光线弯折至所述第一入射角的第一照明透镜相关联而将所述第一光源配置成以所述第一入射角发出电磁能量，且其中通过使所述第二光源与一配置成将所述电磁能量的光线弯折至所述第二入射角的第二照明透镜相关联而将所述第二光源配置成以所述第二入射角发出电磁能量。9.如权利要求6所述的光学位移探测系统，其中所述第一入射角是一大体为7至10度的低入射角，且所述第二入射角是一大体为25至45度的高入射角。10.如权利要求1所述的光学位移探测系统，其中所述控制逻辑包括一耦合至所述复数个光源的光选择模块，所述光选择模块配置成选择所述复数个光源中的一个或多个来发出电磁能量以对所述被成像区域进行照明。11.如权利要求1所述的光学位移探测系统，其中所述电磁能量传感模块是一在红外线波长下具有最佳增益响应的光传感器。12.如权利要求1所述的光学位移探测系统，其中所述光学指向装置是一光学鼠标或一光学跟踪球中的一者。13.一种供用于一计算机系统的光学指向装置，其包括一传感器组件，其具有一与一成像透镜进行光学耦合并与一控制逻辑电路进行电耦合的光传感器，所述光传感器配置成自一表面中的一被成像区域接收电磁能量并配置成通过对在一时间段内所捕捉的所述表面的复数个图像进行比较来导出位移信息；及一具有复数个光源的照明组件，每一光源均配置成产生一电磁能量束来对所述被成像区域进行照明，且每一光源均与至少一个唯一的照明特性相关联。14.如权利要求13所述的光学指向装置，其中所述照明特性包括由一波长、一光强度、一光束均一性、及一入射角组成的群组中的至少一者。15.如权利要求13所述的光学指向装置，其中所述控制逻辑电路配置成根据一与所述表面相关联的所测量性能指标自所述复数个光源中选择一个或多个光源来用于对所述被成像区域进行照明。16.如权利要求14所述的光学指向装置，其中所述控制逻辑电路包括一耦合至一电源开关的输出线，所述电源开关配置成按一通过所述输出线自所述控制逻辑电路接收到的选择信号的指示来接通所述复数个光源中所选的一个或多个光源。17.如权利要求13所述的光学指向装置，其中所述成像透镜包括一无源滤光片。18.如权利要求13所述的光学指向装置，其中所述光源中的至少一个是一红外线LED。19.如权利要求18所述的光学指向装置，其中所述成像透镜包括一无源滤光片，所述无源滤光片配置成滤除非红外线电磁能量以防止其到达所述传感器。20.如权利要求13所述的光学指向装置，其中所述复数个光源中的至少两个一同封装于一单个封装中。21.一种供用于一计算机系统的光学指向装置，所述光学指向装置包括一传感器组件，其具有一与一成像透镜进行光学耦合并与一控制逻辑电路进行电耦合的传感器，所述传感器配置成接收自一表面的一被成像区域散射的电磁能量且配置成在一时间段内捕捉复数个图像，所述控制逻辑电路配置成通过对在一时间段内捕捉的所述表面的所述复数个图像进行比较来导出指向装置移动数据；一照明组件，其具有一配置成对所述被成像区域进行照明的第一光源；及一信令光源，其位于所述光学指向装置内以防止干扰一位于所述照明组件与所述传感器组件之间的光学路径，所述信令光源配置成使一用户可看到。22.如权利要求21所述的光学指向装置，其中所述照明组...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利维尔塞塔兹，奥利维尔马西斯，巴普蒂斯特梅尔米诺德，帕斯卡尔艾肯伯格，
申请(专利权)人：罗技欧洲公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]