一种光磁三维鼠标制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电子输入装置——光磁三维鼠标，包括LED灯201、反射镜组202、球面镜203、像传感器204、芯片205、压力传感器206、磁铁207、滚轮208、光磁两用鼠标垫209，其中：反射镜组202和球面镜203相对传统光电鼠标改装后，能将鼠标三维移动时光磁两用鼠标垫209的反射光线会聚，并被像传感器204测量和芯片205分析得到水平向位移；而压力传感器206将磁铁207与光磁两用鼠标垫209产生的磁力转换成电信号，并传输给芯片205计算垂向位移。本实用新型专利技术只需在传统二维光电鼠标上做简单改装，制作简易、成本较低和使用方便，可广泛用于三维制图等需要三维电子输入的场合。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术设计涉及电子输入领域，具体为一种可以在三维空间进行操作的鼠标。
技术介绍
目前常用的鼠标多为二维光电鼠标，如图I所示为传统二维鼠标的原理图，包括了 LED灯101、反射镜组102、球面镜103、像传感器104、芯片105、鼠标滚轮106，此外还用外置的鼠标垫107。在二维鼠标中，光电鼠标通过LED灯101发出来的光线，经过反射镜组102传输后以较大的入射角度照射到鼠标垫107的表面，所反射回的部分光线经过球面镜103会聚后，传输到像传感器104内成像。这样，当光电鼠标水平移动时，其移动轨迹便会通 过像传感器104被记录为一组高速拍摄的连贯图像，被光电鼠标内部的一块专用芯片105分析处理。该芯片105通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的水平定位。但传统的二维鼠标却无法在三维空间使用，当二维鼠标上升离开鼠标垫107 —定距离时，由于出射光线照射到鼠标垫107时候入射角度比较大，大部分光线被反射到鼠标底部前端或前方，无法被球面镜103接收并会聚到像传感器104成像，导致芯片无影像信号来计算鼠标的位移，同时，内置芯片也不存在第三维方向的数据处理功能。因此，传统光电鼠标无法获取三维空间信号。但是，随着在电子设备中的三维制图、三维游戏的快速发展，越来越需要有主要的电子输入设备——鼠标具有捕捉其三维空间运动的位置坐标的功能。在现有技术中，三维鼠标已经出现。其中一种三维鼠标是由3轴加速度传感器至6轴加速度传感器、WIFI通讯模块或芯片、处理器、等接口集成一起，利用加速度传感器实现三维方向的运动轨迹的检测和加速度信号的检测，利用WIFI通讯将检测到的鼠标运动轨迹和加速度信号以及按键信息发送给带WIFI功能的电脑、数字电视等接收设备，从而实现三维空间的无线鼠标功能和动作检测功能，该方案存在局限性，比如成本比较高，并且不能给不带WIFI功能的电脑、数字电视等接收设备使用。另一种三维鼠标则是三个方向上运用磁铁和压力传感器，根据压力传感器测量出该方向上的力并计算出位移，之后转换成电信号传输给鼠标。鼠标外部的三个方向处都需要外置相应的磁力装置，该方案的实施过于复杂而成本过高。基于上述技术方案，本技术提出了一种新的简单三维鼠标装置，只需在传统光电鼠标上做简易改装，具备制备简易、成本低廉和使用方便等优点。
技术实现思路
本技术提供一种三维鼠标，用于解决电脑主机需要进行三维操作的难题。其中XY方向上采用近似传统光电鼠标改良的光电测量结构和方法，第三维Z方向则采用内置磁铁、压力传感器和外置的光磁两用鼠标垫配合测量。本技术提供一种实现三维操作的鼠标，包括LED灯，反射镜组，球面镜，像传感器，芯片，磁铁，压力传感器，光磁两用鼠标垫。其中该反射镜组经过改装，使得发光二极管的光线通过反射镜组之后出射光线相对鼠标垫的入射角度比较小(比如< 30度)，当鼠标离开鼠标垫较远距离时，鼠标垫的反射光线仍能被球面镜和像传感器的捕捉和成像。该球面镜表面积比传统二维鼠标大，尽可能将反射回来的光线会聚到像传感器上。该光磁两用鼠标垫表面与传统鼠标垫一样具有粗糙表面纹理，以便于芯片分析像传感器成像变化并计算鼠标位移，并且内部使用磁性材料制作，可与鼠标内的磁铁产生作用力。该磁铁放置于鼠标内，位置在所述压力传感器上方，并能与该光磁两用鼠标垫相互作用产生磁力。该压力传感器用于测量光磁两用鼠标垫和鼠标内磁铁产生的磁力，并转换成电信号传递给芯片，经芯片处理计算出位移传递给电脑。该芯片中包含处理第三维方向的程序及转换信号的功能。附图说明为了更清楚的对本技术和现有技术方案进行说明，下面将对实施例和现有技术描述中需要的附图进行简单的介绍。图I所示为传统的二维光电鼠标侧视图。图2所示为本技术一种光磁三维鼠标结构侧视图。图3所示为本技术图2所示的三维鼠标结构的俯视图。图4所示为本技术一光磁三维鼠标内压力传感器第一实施例结构图。图5所示为本技术一光磁三维鼠标内压力传感器第二实施例结构图。图6所示为本技术——光磁三维鼠标应用实施例示意图。具体实施方式下面将结合本技术的结构附图，通过实施例对本技术技术方案进行更加清楚，完整的描述。本技术揭示的是一种三维鼠标，以下结合附图进行更详细的说明。如图2所不是本技术一种二维鼠标结构侧视图，如图3是图2所不的二维鼠标结构俯视图。如图2和图3所示，该三维鼠标包括LED灯201，反射镜组202，球面镜203，像传感器204，芯片205，压力传感器206，磁铁207，滚轮208，光磁两用鼠标垫209。如图2所示，该LED灯201用于发出光线，照亮鼠标底部，部分光线反射到像传感器204，方便像传感器204抓取鼠标底部图像，LED光线可以为红光或者蓝光等。本实施例中反射镜组202与传统二维鼠标中的反射镜组102不同之处在于前者只采用I个反射镜，LED发出的光线经过反射镜反射之后以较小入射角度(< 30度)照射在光磁两用鼠标垫209表面。球面镜203用于将反射到球面镜的光线会聚发送到像传感器。像传感器204用于采集光线和成像，并转化为电信号。其中，为了能够在鼠标相对鼠标垫升高时候增大反射光线的采集范围，球面镜的尺寸和像传感器内置的摄像头的尺寸提高到离开桌面10厘米之后能捕捉大面积的图像，比如与传统的尺寸相比扩大若干倍，本实施例中光线在鼠标的出射点和球面镜的中心距离为I. 7cm,而球面镜的半径为0. 6cm。芯片205除了分析采集到的图像计算出位移，还负责与外部电路进行沟通及各种信号的传送。其中，该芯片205增加了第三个方向的控制程序，在进行信号传输时可以实现三维效果。 压力传感器206与磁铁207用于检测Z方向上的信号。该压力传感器206受到磁铁对自身的压力(即磁铁与磁性鼠标垫的磁力)转换成电信号，从而检测移动前后出Z方向上距离的不同。滚轮208用于控制屏幕上光标上下滚动，与传统二维鼠标一样。光磁两用鼠标垫209材料可以为铁和镍，或鼠标垫内添加一张铁片，亦可以是混合金属或其它磁性材料，与鼠标内的磁铁207发生磁力作用，并对压力传感器206产生压力，芯片可通过分析压力传感器206压力变化来计算鼠标垂向位移；此外，光磁两用鼠标垫209表面与传统鼠标垫一样具有粗糙表面纹理，芯片可通过分析像传感器对其表面反射成像的变化来计算鼠标水平位移。如图3所示可以看到鼠标内的详细结构和芯片的管脚分布图，芯片管脚1、8、9用于接受滚轮信号，管脚2接电源，管脚3、4用于传输信号给电脑，管脚5用于接LED灯201，管脚10、11用于接收鼠标左右键信号。而压力传感器206和磁铁207内置与芯片前方，传输接口接在芯片空余管脚7，压力传感器206受到压力时会将压力转换成电信号传送给芯片205。通过本实施例的结构图图2和图3可知，本技术采用和传统二维光电鼠标类似的方法测量水平XY两个方向位移，在鼠标移动前后根据像传感器采集到的二维图像进行分析计算出两个方向上的位移，然后传输给电脑，不同之处为反射镜组202经过改装使得出射光线相对鼠标垫的入射角度比较小，并且球面镜和像传感器的尺寸相对传统鼠标有所增大，以保证在鼠标处于不同高度情况下，鼠标垫的反射光线仍能被球面镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光磁三维鼠标，由LED灯、反射镜组、球面镜、像传感器、芯片组成，其特征在于，还包括磁铁、压力传感器和光磁两用鼠标垫。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小娇，
申请(专利权)人：陈小娇，
类型：实用新型
国别省市：