指戴式光鼠标装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于计算机等设备的光标定位、绘图、书写等的类似光鼠标的定位装置以及与之相关的操作控制方法，其能利用工作面反射的光线来检测它自身相对工作面的移动状态。该指戴式光鼠标装置由照明单元、成像透镜单元、图像传感器、处理控制单元、信息传递单元以及一个或数个点击压力传感器组成。照明单元、成像透镜单元、图像传感器组成指戴式光鼠标装置的主体。指戴式光鼠标装置的主体可用胶贴、胶带等方式直接固定于手指上，也可安置于指套戴于手指上，或直接套于笔上用作书写或绘图。点击压力传感器可以安装于指尖，也可以把点击压力传感器安装在光鼠标装置的主体上，又或者把点击压力传感器安装于指关节上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于计算机等设备的光标定位、绘图、书写等的类似光鼠标的定位装置以及与之相关的操作控制方法，其能利用工作面反射的光线来检测它自身相对工作面的移动状态。具体涉及这样一种指戴式光鼠标装置以及与之相关的操作控制方法，其中，指戴式光鼠标装置戴于手指上，当指戴式光鼠标装置戴在手指在工作面上移动时，工作面反射的光线经透镜光路在指戴式光鼠标装置的图像传感器的光感应面上形成影像，通过捕捉图像的移动可以判断鼠标的运动状态。
技术介绍
现有的光鼠标中使用时大多握持于手中，较占桌面空间。在2001年5月15日发布的名称为“CMOS数字光学导引芯片”的美国专利第6233368B1号中专门公开了一种光鼠标的原理。在该专利中，利用光鼠标内容纳的发光器照亮直接布置在光鼠标下方的工作面，装在里面的成像系统使工作面的任意图形或特征在CMOS传感器的光感应面上成像。 由于常规鼠标形状与普通书写工具形状不同，其要整个鼠标握在手里进行操作，所以很难实现书写及绘图操作。已经开发了这样一种笔形鼠标装置，当其执行精密绘图操作或书写时，它能实现精确的光标控制和简单的书写。于2000年11月21日发布的美国专利第6151015号(此后称“015专利”)名称为“类似笔的计算机指示装置”中公开了这样一种笔形鼠标的例子。正如图1中所示，指示装置包括圆柱体102、发光光源104、透镜110、光学移动传感器108、开关106、通信链路116和118、按钮112和114。发光光源104发出光，透镜110使工作面反射的光线在光学移动传感器108上成像。于是，当光学移动传感器108捕捉到通过透镜110成像的工作面的图像时，可从图像的变化获得指示装置的运动方向和运动量。 然而，“015专利”的光学移动传感器由于与“类似笔的计算机指示装置”的纵轴垂直，使其横截面相对较大，不易握持。另外，“015专利”的光学成像装置在进行绘图或书写时存在较大的缺点，当指示装置与工作面的距离变动较大时，由于传统光学成像系统的景深限制，使其工作面在图像传感器上的成像模糊不良，从而影响传感器对图像的捕捉。参照图4对文字“X”的输入，笔的操作通常由下笔动作和提笔动作组合而成。图4中，当写下字母“X”时，书写动作由以下步骤组成一、步骤M1在特定点下笔，然后写下“/”；二、步骤M2提笔，然后在空中划一顺时针的圆弧；三、步骤M3在特定的点下笔，写下“/”，然后提笔。在整个书写过程中，无论下笔和提笔都要求笔形鼠标保持精确的定位。通常在提笔动作中与工作面分开的距离视不同的人的使用习惯而有所不同，一般小于12mm。 为了使笔形光鼠标装置在与工作面接触或离开一定距离时能顺利对焦，使之能正确判定鼠标的移动方向和距离，从而能实现流畅的文字书写或作图，并使其横截面相对减小，已经开发出了这样一种笔形鼠标设备，其采用远心光学系统或可变焦透镜组来增加光学成像透镜系统的景深，并采用反射镜或反射棱镜使接近图像传感器的部份光路折转90度角，使图像传感器可与笔形鼠标设备的纵轴平行安置，使其横截面相对减小。于2003年1月1日中国专利申请号01802379.7中专门公开了名称为“笔形光鼠标装置及其控制方法”(以下简称“79.7专利”)的这种鼠标的原理。它进行了一些有益的改进，其中采用的远心光学成像系统。它的原理图如图2所示，笔形光鼠标装置包括主体20、发光单元21、光导22、成像系统23、图像传感器24、控制设备25、传送设备26、设定按钮27、移动轮开关28、接触传感设备29、工作面30。由于采用反射镜或反射棱镜使接近图像传感器的部份光路折转90度角，使图像传感器可与笔形鼠标设备的纵轴平行安置，使其横截面相对减小。又由于使用了远心光学系统，使透镜系统的景深有所加大，笔形鼠标在与工作面接触或在一定的距离范围内移动时仍能形成较清晰的影像。然而，由于每个人的书写习惯或应用范围不同，在空中移动时笔形鼠标离工作面的距离也不同，这需要较大的景深(约6至12mm)以满足实际的应用。由于单透镜光路单一焦距光学系统的限制，其景深越长，其透镜光路的物距与透镜的直径比也要求越大，其成像的光效率越低，这就使“79.7专利”中的成像透镜难以在笔形鼠标的狭小的空间中取得足够的景深和有效的光效率。而如果采用可变焦的光学成像系统，则需要动态调节透镜组的焦距或动态调节透镜与图像传感器之间的距离，这需要增加测距设备和驱动器件，大大提高了设计难度和制造成本。需要这样一种光学透镜成像装置，其能在笔形鼠标较小的体积内安装，并能提供较大的景深，使笔形鼠标在流畅书写或绘图时，图像传感器能正确捕捉影像的移动方向和距离。 已经开发了这样一种光学成像透镜装置，它能提供比常规单一固定焦距的成像透镜装置大得多的景深。于2005年12月13日申请的名称为“笔形光鼠标的多透镜光路光学成像装置”中，本人申请了这样一种光学成像透镜装置。如图3所示，51、图像传感器，52、处理控制单元，53、成像透镜，54、工作面。它根据光鼠标的图像传感器只需提取影像的移动方向和距离，而不需要得到其它更为详细的、清晰的图像信息的这一特点，在笔形光鼠标的光学成像装置中使用2条或2条以上的透镜光路并列，每条透镜光路对应各自不同的独有的景深段，使不同透镜光路的独有的景深段在光轴方向上互相延续组成总体的景深，从而使其总体的景深比单一透镜光路的景深明显延长，而多条光路形成的影像在图像传感器的光感应面上叠加，通过对叠加图像的处理，捕捉图像移动的向量，则可得到鼠标相对工作面的移动状态。从而解决了光学定位装置所需的较大景深的问题。 但笔形鼠标操作时仍需用手握持，为进一步把手解放出来，需要这样一种光鼠标装置，它体积小，重量轻，能方便地穿戴或固定于手指上，方便地随处使用。
技术实现思路
构思本专利技术就是为了实现上述的目的。本专利技术的主要目的是提供一种能固定或穿戴于手指上的，使手指带动它的主体在工作面上移动，其能利用工作面反射的光线检测它自身相对工作面的移动状态，并把这些移动状态的信息传递给计算机等设备，它体积小，重量轻，能方便地穿戴或固定于手指上，方便操控，并能正确捕捉工作面与光鼠标装置相对的移动状态。 为了实现上述的目的，根据本专利技术，该指戴式光鼠标装置由照明单元、成像透镜单元、图像传感器、处理控制单元、信息传递单元以及一个或数个点击压力传感器组成。照明单元把工作面照亮，工作面反射的光线经成像透镜单元在图像传感器的光感应面上形成影像，图像传感器捕捉影像信息，经处理控制单元处理后，提取图像的移动向量信息，并经信息传递单元把这些信息传递给计算机等设备。照明单元、成像透镜单元、图像传感器组成指戴式光鼠标装置的主体。另外，也可把处理控制单元和信息传递单元安置在指戴式光鼠标装置的主体上，也可把其分开安置。指戴式光鼠标装置的主体可做成各种形状，它可应用胶贴、胶带等方式直接固定于手指上，也可安置于手指套内戴于手指上，或直接套于笔上用作书写或绘图。 根据鼠标的操作特性，常需要其有二个或多个点击按钮和一个拔动滚轮，其中，点击按钮在这里称作点击压力传感器，点击压力传感器可以安装于指尖用于检测手指对工作面的点击动作与接触状态，以手指点击工作面表示点击按钮的动作，也可以把点击压力传感器安装在光鼠标装置的主体上，用其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种类似光鼠标的鼠标定位装置以及与之相关的操作控制方法，它用于计算机等设备的光标定位、绘图、书写等，其能利用工作面反射的光线检测它自身相对工作面的移动状态，并把这些移动状态的信息传递给计算机等设备，该指戴式光鼠标装置包括：照明单元， 用于发光以照亮工作面；成像透镜单元，工作面反射的光线经成像透镜单元后，使光线会聚在图像传感器的光感应面上形成影像；图像传感器，用于检测入射到传感器上的来自成像透镜单元的光线，并使光转换成要传送到处理控制单元的电信号； 处理控制单元，处理来自图像传感器、点击压力传感器等的信息，并控制照明单元、图像传感器、点击压力传感器等的工作状态和电源供给等；一个或数个点击压力传感器，当该装置以鼠标模式应用时，点击压力传感器类似常规鼠标的按键，用于检测用户的点击动 作，当该装置用作书写或绘图时，点击压力传感器用于检测指尖或笔尖与工作面的接触状态。

【技术特征摘要】
限定的本发明的精神和范围。权利要求1.一种类似光鼠标的鼠标定位装置以及与之相关的操作控制方法，它用于计算机等设备的光标定位、绘图、书写等，其能利用工作面反射的光线检测它自身相对工作面的移动状态，并把这些移动状态的信息传递给计算机等设备，该指戴式光鼠标装置包括照明单元，用于发光以照亮工作面；成像透镜单元，工作面反射的光线经成像透镜单元后，使光线会聚在图像传感器的光感应面上形成影像；图像传感器，用于检测入射到传感器上的来自成像透镜单元的光线，并使光转换成要传送到处理控制单元的电信号；处理控制单元，处理来自图像传感器、点击压力传感器等的信息，并控制照明单元、图像传感器、点击压力传感器等的工作状态和电源供给等；一个或数个点击压力传感器，当该装置以鼠标模式应用时，点击压力传感器类似常规鼠标的按键，用于检测用户的点击动作，当该装置用作书写或绘图时，点击压力传感器用于检测指尖...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓仕林，
申请(专利权)人：邓仕林，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]