用于控制光标运动的基于球的装置和用于这种装置的光学单元制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种装置（２０），包括致动球（３０）；围绕球（３０）的盒体（２２）；用于在球（３０）旋转时进行引导的元件（５６）；至少一个第一探测光源（ＬＳ１），用于发射至少一个朝向球（３０）的入射探测光束（ＥＬ１）以及形成图像传感器（１２６）的装置，其接收从球（３０）的被入射探测光束（ＥＬ１）照射的区域发出的光线（ＲＬ１），其特征在于，第一光源（ＬＳ１）发射不可见的光线（ＥＬ１），并且装置包括至少一个第二光源（ＬＳ２），所述第二光源（ＬＳ２）与第一光源（ＬＳ１）不同，并且朝向球（３０）发射可见的照亮光线（ＥＬ２）用于照亮球（３０）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于球的控制装置。本专利技术特别是涉及一种控制装置，特别是用于控制光标在电子设备的屏幕上的运动，包括一个球面球形式的致动构件，其限定一个可以被使用者操控的凸形的球形表面，也称为探测表面。本专利技术特别是涉及一种通常称为Trackball类型的控制装置，其中探测表面直接被使用者的手指或手操控。本专利技术特别是涉及一种“光学的”或光电类型的控制装置，包括球盒体，其限定围绕至少球的一部分的凹形面并且包括至少一个供光束通过的窗口；用于在球旋转时进行导向的元件，例如滚动球形体，其伸出于盒体的凹形面并且当球被操控时球在所述滚动球形体上滚动以便绕球的中心旋转；光源，用于发射至少一穿过所述窗口、朝向球的方向的入射光束；以及装置，其包括特别是透镜和形成图像传感器的装置，它们接受从被入射探测光束照射的球区域发出的光。
技术介绍
这样一种普通设计由于1985年公开的文件DE-A-3.407.131中已知，其描述了一种鼠标，它的球安装成在球盒体或壳体中旋转，其中球在运动时被球形体引导，每个球形体本身被容纳在容纳球的壳体的凹形表面上的相配的空腔内。在此文件中示出和描述的装置包括两组发光二极管和光学传感器，它们形成了用于探测球围绕其中心的旋转运动的光学装置，以便将这些旋转运动转换成电信号。相应地，球的凸形球形表面具有平滑的、甚至在整个球表面上均匀分布的图案，所述图案被照射并且它的图像被传感器捕捉，而后被已知的图像处理装置分析。这样的设计是特别有利的，因为在利用特别少的构件的情况下可以探测和分析球的旋转运动，没有与球接触的元件，唯一的运动的机械构件由球自身构成。当上述装置是鼠标时，它的盒体在外侧也包括用于对各个开关进行致动的按钮，其可以被正在对鼠标进行操控的操作者的手指致动，例如为了传送信号，例如为了验证光标在电脑屏幕上的位置。已知很多利用这个文件的内容来设计trackball的例子，其中球的顶部部分凸出于盒体，以便允许它直接被使用者的手操控。这样的控制装置或trackball可以用在很多应用中，特别是当它具有非常小的尺寸时，可以应用在电子设备例如移动电话或GSM电话，或个人数字助理(PDA)中。当trackball尺寸较大时，它例如可以用在车辆的乘客间的操控台上以便经由显示屏控制各种功能，光标在所述显示屏上移动。
技术实现思路
因此，本专利技术建议了一种上述类型的控制装置，包括至少一个第一探测光源，发射至少一个朝向球的入射探测光束，其特征在于-第一光源发射不可见的光线；-装置包括至少一个第二光源，所述第二光源与第一光源不同，并且朝向球发射可见的照亮光线用于照亮球。因此，使用者所具有的控制装置可以独立地实现探测球的旋转和照亮球，这提供了非常高的使用灵活性。例如，光源在现有技术中由探测光源构成，其总是在可见光波段发射并且光线在球的表面上反射或漫反射，这种光线被看成虚假的光线，在需要谨慎的应用场合下在乘客舱或座舱中可以被去除。也可以与探测光源的波长无关地用使用者希望的颜色照亮球。因此，例如可以提供波长的调和并且因此提供由多个光源发射的可见的颜色的调和，所述多个光源例如是在汽车的乘客舱内存在的发光二极管LED，各个汽车制造商通常设定相同的波长特征。这样的可能性由本专利技术的设计提供，没有必要进行适配，或没有必要与探测旋转所需要的光源波长相称地来形成图像捕捉系统。本专利技术还使得可以调节球的照亮强度(在需要光线闪动、发光或闪光等场合下)，无需考虑对光电探测球旋转的质量的影响，所述测量通过传感器例如是图像捕捉系统实现。就照亮而言，本专利技术还使得可以消除在“等待”状态和“运动探测”状态之间的可见的光强变化，“运动探测”状态存在于普通的光学系统中，利用在可见波段内发射的探测光源来探测运动。根据本专利技术的其它特征-第一光源在红外波段内发射探测光线；-由第一探测光源发射的红外探测光线的波长大约为880nm；-第二照亮光源发射的可见的照亮光线的波长在大约470nm到大约630nm之间；-光源是发光二极管；-第一光源和第二光源属于一安装到盒体上的光电模块；-模块包括光学的光线引导单元，其包括*用于由第一光源发射的不可见光线的第一光线入射表面；*用于由第二光源发射的可见光线的第二光线入射表面；*用于从球的被入射探测光束照射的区域发出的光线(RL1)的第三光线入射表面；*用于由第一光源发射的、经由第一入射表面进入光学单元的不可见光线的第一出射表面；*用于由第二光源发射的、经由第二入射表面进入光学单元的不可见光线的第二出射表面；*用于从球的被入射探测光束照射的区域发出的、经由第三入射表面进入光学单元的光线的第三出射表面；-第三入射表面属于光学单元的形状如同物镜的部分；-第一光线入射表面和第二光线入射表面以及第三光线出射表面大致向下定向并且设置在光学单元的底面上；-第一光线出射表面和第二光线出射表面以及第三光线入射表面大致向上定向并且设置在光学单元的顶面上；-各光线入射表面和光线出射表面大致沿光学单元的一垂直的横向平面对准；-第三光线出射表面基本上垂直地与第三光线入射表面对准；-第二光线入射表面在横向上位于第一光线入射表面和第三光线出射表面之间；第一光线出射表面在横向上位于第二光线出射表面和第三光线入射表面之间；-第一光线入射表面在横向上位于第二光线入射表面和第三光线出射表面之间；-第三光线入射表面在横向上位于第二光线出射表面和第一光线出射表面之间；-第一光线出射表面在横向上位于第二光线出射表面和第三光线入射表面之间；-光学单元包括能够容纳被球反射的探测光束的光线的传感器的凹部；-所述凹部是在光学单元的底面上开口的盲凹部；-盒体包含用于供发射的光线和从球的被入射探测光束照射的区域发出的光线通过的窗口。本专利技术还涉及一种用于本专利技术的装置的光学单元，其特征在于，此光学单元通过模制和/或对块状体机械加工制成一整体件，由可被所述光线透射的材料制成。附图说明通过阅读下面的详细的说明以及所参照的附图获得本专利技术的其它特征和优点。其中图1是根据本专利技术的特别是用于控制光标在电子设备的屏幕上运动的控制装置的从上方和从3/4前右方的外部透视图，包括一球面球形式的致动构件；图2是图1中的装置的各个部件的放大的分解透视视图；图3是与图1的视图相类似的视图，其中没有示出装置的顶盖、致动球、密封装置和底盖；图4是图3中示出的装置的底部透视图；图5是图3中示出的装置的俯视图，包含致动球、密封装置和底盖；图6-8是沿图5的线6-6和线8-8的放大剖视图；图9是装置的塑料绝缘盒体的底视图；图10是形成装置的底部光电模块的各个构件的分解透视图；图11从底部模块的3/4前左方的顶部透视图，其中示出了三个用于触发三个验证开关的构件；图12是图11的底部模块的底部透视图；图13是图8的底部部分的放大详图，特别是示出了由两个光源发射的以及由球的被照射区域发出的光束的主要路径；图14是图13的光学单元的放大详图，并且是穿过光学单元的垂直和横向的中间平面的剖视图；图15和16是图14中的光学单元的俯视透视图和底视透视图；图17-20是与图13-16的视图相类似的视图，其中示出了光学模块特别是其光学单元的第二实施方式；图21-24是与图13-16的视图相类似的视图，其中示出了根据本专利技术的光学模块特别是其光学单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特别是用于控制光标在电子设备的屏幕上运动的控制装置（２０），包括：－致动构件（３０），其形状为具有可以被使用者操控的探测表面（３１）的球面球；－球盒体（２２），其限定一围绕球（３０）的至少一部分的凹形的面（４２）；　 　－元件（５６），其用于在球（３０）旋转时进行引导，从而球围绕其中心（Ｃ）旋转；－至少一个第一探测光源（ＬＳ１），其用于发射至少一个朝向球（３０）的入射探测光束（ＥＬ１）；以及－形成图像传感器（１２６）的装置，其接收从球（３ ０）的被入射探测光束（ＥＬ１）照射的区域发出的光线（ＲＬ１）；其特征在于，第一光源（ＬＳ１）发射不可见的光线（ＥＬ１），并且装置包括至少一个第二光源（ＬＳ２），所述第二光源（ＬＳ２）与第一光源（ＬＳ１）不同，并且朝向球（３０）发射可 见的照亮光线（ＥＬ２）用于照亮球（３０）。

【技术特征摘要】
FR 2005-6-27 05517761.一种特别是用于控制光标在电子设备的屏幕上运动的控制装置(20)，包括-致动构件(30)，其形状为具有可以被使用者操控的探测表面(31)的球面球；-球盒体(22)，其限定一围绕球(30)的至少一部分的凹形的面(42)；-元件(56)，其用于在球(30)旋转时进行引导，从而球围绕其中心(C)旋转；-至少一个第一探测光源(LS1)，其用于发射至少一个朝向球(30)的入射探测光束(EL1)；以及-形成图像传感器(126)的装置，其接收从球(30)的被入射探测光束(EL1)照射的区域发出的光线(RL1)；其特征在于，第一光源(LS1)发射不可见的光线(EL1)，并且装置包括至少一个第二光源(LS2)，所述第二光源(LS2)与第一光源(LS1)不同，并且朝向球(30)发射可见的照亮光线(EL2)用于照亮球(30)。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第一光源(LS1)在红外波段内发射探测光线(EL1)。3.如上述权利要求所述的装置，其特征在于，由第一探测光源(LS1)发射的红外探测光线(EL1)的波长大约为880nm。4.如上述权利要求所述的装置，其特征在于，第二照亮光源(LS2)发射的可见的照亮光线(EL2)的波长在大约470nm到大约630nm之间。5.如上述权利要求之任一所述的装置，其特征在于，光源(LS1，LS2)是发光二极管。6.如上述权利要求之任一所述的装置，其特征在于，第一光源(LS1)和第二光源(LS2)属于一安装到盒体(22)上的光电模块(53)。7.如上述权利要求所述的装置，其特征在于，模块(53)包括光学的光线引导单元(114)，其包括-用于由第一光源(LS1)发射的不可见光线(EL1)的第一光线入射表面(IS1)；-用于由第二光源(LS2)发射的可见光线(EL2)的第二光线入射表面(IS2)；-用于从球(30)的被入射探测光束(EL1)照射的区域发出的光线(RL1)的第三光线入射表面(IS3)；-用于由第一光源(LS1)发射的、经由第一入射表面(IS1)进入光学单元(114)的不可见光线(EL1)的第一出射表面(OS1)；-用于由第二光源(LS2)发射的、经由第二入射表面(IS2)进入光学单元(114)的不可见光线(EL2)的第二出射表面(OS2)；-用于从球(30)的被入射探测光束(EL1)照射的区域发出的、经由第三入射表面(IS3)进入光学单元(114)的光线(RL1)的第三出...

【专利技术属性】
技术研发人员：H布里科，Y皮萨德，J加维涅，
申请(专利权)人：ITT制造企业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]