CN101836177A

CN101836177A - 光学鼠标

Info

Publication number: CN101836177A
Application number: CN200880113381A
Authority: CN
Inventors: D·博恩; M·德普伊
Original assignee: Microsoft Corp
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2008-10-12
Publication date: 2010-09-15
Also published as: DE112008002859T8; WO2009055264A2; EP2217989A2; CA2699983A1; DE112008002859T5; GB2466602A; GB201006767D0; TW200919272A; JP2011501318A; GB2466602B; US20090102793A1; WO2009055264A3

Abstract

公开了一种被配置成在各种各样的表面上跟踪运动的光学鼠标。在一个实施例中，光学鼠标包括光源，该光源被配置成发射具有蓝色可见光谱中或近蓝色可见光谱的波长的光的光源；图像传感器，该图像传感器相对于该光源放置以使得该图像传感器检测到由该跟踪表面反射的光的分布中的镜面部分；以及控制器，该控制器被配置成从该图像传感器接收图像数据并在该图像数据中标识跟踪特征。

Description

光学鼠标

背景

光学计算机鼠标使用光源和图像传感器来检测鼠标相对于底下的跟踪表面的移动以允许用户操纵虚拟指针在计算设备显示器上的位置。当今使用的有两种一般类型的光学鼠标体系结构：倾斜-LED架构和激光架构。这些架构中的每一个使用光源将光定向到底下的跟踪表面上，并使用图像传感器来获取跟踪表面的图像。移动是通过获取该表面的一系列图像并经由控制器跟踪在图像中标识的一个或多个表面特征的位置变化来跟踪的。

倾斜-LED光学鼠标以倾斜的入射角将来自发光二极管(LED)的不相干光朝向跟踪平面引导，并且从跟踪表面散射出来的光由与反射光程倾斜角度放置的图像检测器来检测。表面图像的对比度由表面高度变化创建的阴影增强，以便允许区分表面上的跟踪特征。

相反，激光光学鼠标通过将一般在红外或红色波长范围内的一束相干光定向到跟踪表面上来运作。跟踪表面的图像以镜面反射或近镜面反射角来检测。由于低频表面变化，表面图像的对比度是作为镜面反射的结果实现的。某些对比度也可以从反射激光中的干涉图案产生。

虽然这些架构的每一个一般在一定范围的表面上提供令人满意的性能，但每一个也可以在特定表面类型和纹理上显示出不令人满意的性能。例如，倾斜-LED光学鼠标在诸如纸张和马尼拉信封等粗糙平面上起到很好的作用，因为存在从这些平面上散射的、可以由倾斜放置的检测器检测到的大量散射光。然而，倾斜-LED光学鼠标在诸如白板、釉面陶瓷砖、大理石、抛光的/涂色的金属等光滑平面上可能不能也起到很好的作用，因为多数的入射光以镜面反射角反射掉，而少量的光达到检测器。

同样地，激光鼠标可能不能也在粗糙平面上起到很好的作用，尤其是在诸如常在办公室环境中找到的白色复印机纸等纤维性平面上。因为激光以不同的深度与纸纤维相互作用，所得的导航图像可能包含导致具有较短的相干长度的图像特征的干涉图案，并且可能导致去相关的较差的鼠标跟踪。

概述

因此，此处描述了被配置成很好地在各种各样表面上跟踪的光学鼠标的实施例。在一个所公开的实施例中，光学鼠标包括光源，该光源被配置成向跟踪表面发射具有在蓝色可见光谱的范围内的或近蓝色可见光谱的范围的波长的光；图像传感器，该图像传感器相对于光源放置以使得来自由跟踪表面反射的光的分布中的镜面部分的光被该图像传感器检测到；以及控制器，该控制器被配置成从图像传感器接收图像数据以及标识图像数据中的跟踪特征。

提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题并不限于解决本发明的任何部分中提出的任一或所有缺点的实现。

附图简述

图1示出了光学鼠标的一个实施例。

图2示出了有关图1的光学鼠标的光学架构的一个实施例。

图3示出了例示从表面反射的光的分布的镜面和漫射分量的一个示例的图示。

图4例示了入射在透明介质板上的光的反射和透射。

图5示出了作为介质板集合的跟踪表面的示意性模型。

图6例示了入射在金属表面上的光束的穿透深度。

图7示出了有和没有荧光增白剂的白纸的反射率的比较的图形。

图8例示了从一张纸的多个纤维层反射的入射光束的反射的简化模型。

图9示出了随着鼠标移过白纸表面，通过激光鼠标图像检测器的图像的相关的示意性描述。

图10示出了随着鼠标移过白纸表面，通过不相干蓝光鼠标图像检测器的图像的相关的示意性描述。

图11示出了描述跟踪光学鼠标在跟踪表面上的运动的方法的流程图。

详细描述

图1示出了光学鼠标100，而图2例示了有关光学鼠标100的光学架构的一个实施例。光学架构200包括被配置成向跟踪表面206发射光束204以使得光束204入射在跟踪表面上的位置210处的光源202。光束204相对于跟踪表面206的法线208具有入射角θ。光学架构200还包括放置在光源202和跟踪表面206之间用于校准光束204的准直透镜。

光源202被配置成发射蓝色可见光谱范围内或近蓝色可见光谱范围的光。此处所使用的术语“蓝色可见光谱范围内或近蓝色可见光谱范围”以及“蓝”、“蓝光”等描述了包括在例如400-490nm范围内的蓝色可见光谱范围内或近蓝色可见光谱范围的一个或多个发射谱线或发射带的光。这些术语也可以描述能够激活荧光增白剂的近UV到近绿光范围内的光，如以下更详细描述的。

在各个实施例中，光源202可以被配置成输出不相干光或相干光，并且可以使用一个或多个激光、LED、OLED(有机发光二极管)、窄带LED或任何其他合适的发光设备。此外，光源202可以被配置成发射看起来蓝色的光，或者可以被配置成发射观察者看起来为除了蓝色以外的光。例如，白色的LED光源可以利用结合其他颜色的LED、结合闪烁物或诸如掺杂铈的钇铝石榴石等荧光体、或结合发射其他光波长的其他结构的蓝色LED晶粒(例如由InGaN组成)以产生用户看起来为白色的光。在又一实施例中，光源202包括结合通过蓝光的带通滤波器的普通宽带源。由于从这些结构发射的光中存在蓝色波长，因此这种LED落入此处所使用的“蓝光”的意义内。

继续图1，入射光束204的某些部分以大约镜面反射角γ(其等于入射角θ)的分布如所示的在212处从跟踪平面206反射。某些反射光212由透镜214成像到图像传感器216上。如图1中所示，图像传感器216以镜面角度或近镜面角度放置，以使得它检测到反射光212的分布的镜面部分内的至少一部分光。如下所述，使用蓝色光源结合以镜面角度放置来检测反射光的图像检测器可以提供胜于其他光学架构的各种优点。

图像传感器216被配置成将图像数据提供给控制器218。控制器218被配置成从图像传感器216获取图像数据的多个时序帧，处理图像数据以定位跟踪表面的多个时序图像中的一个或多个跟踪特征，以及跟踪跟踪表面的多个时序图像的位置变化以跟踪光学鼠标100的运动。表面特征的定位和跟踪可以用任何适当的方式执行，并且不在此做更详细的描述。

当图像传感器216被配置成检测反射光分布的镜面部分中的光时，它可以检测来自表面的镜面反射片(patch)，其表现为表面的图像上的亮片。相反，倾斜排列的检测器一般被用于检测跟踪表面的图像中的阴影而非反射片。由此，由于当传感器处于镜面配置时比传感器处于倾斜配置时有更多的光达到图像传感器216，因此，在鼠标100的快速移动期间，在镜面反射的光中对图像的检测可以允许较短的积分时间和更加准确的跟踪。较短的积分时间也可以允许光源受到较短的“开”时间的脉冲，由此减少作为时间的函数的由光源吸取的电流并增加电池寿命。此外，使用镜面或近镜面图像传感器配置也可以允许使用较低功率的光源，这也可以有助于增加电池寿命。

增加达到图像传感器216的光量可以提供除了较短的积分时间和较低的功耗之外的其他优点。例如，光学系统的景深与系统的光圈成反比。当在每单位时间有较大量的光达到检测器时，可以减小系统的光圈，由此增加系统的景深并通过减少图像处的光学象差来改进成像性能。由此，在景深较大处，跟踪表面206相对于图像传感器216的高度可以具有较大的变化，而没有性能的损失。与倾斜架构系统的制造中的容限相比，这可以允许关于图像传感器216和相关联的透镜214的相对高度/定位的较宽松的制造容限，并由此导致较低的制造成本。

入射光束204可以被配置成与跟踪表面206有任何适当的角度。在某些实施例中，入射光束204可以被配置成相对于跟踪表面法线具有相对较陡的角度。这可以允许关于鼠标中的光源202和/或图像传感器的相对水平和垂直定位的较松散的制造容限，因为与使用较浅的入射光角度(即接近平行)相比，这些部分的定位中的误差不会导致光束被集中在跟踪表面上位置210中的一样大程度的偏移量。适当的角度的示例包括但不限于相对于跟踪表面法线0到40度的范围。

图3示出了从跟踪表面反射的光的分布300的图示的一个示例。分布300包括镜面分布分量302和漫射分布分量304，它们组合产生分布300。漫射分量从进入跟踪表面并经历多次反射和折射的光线的散射产生。相反，镜面分量从入射光线的单次反射产生。表面可以被认为是由多个平面反射元件组成，其中每个元件具有其自己的定向。所得的反射分布在镜面方向周围，其中分布的镜面分量的宽度是表面粗糙度的函数。镜面分布分量302和漫射分布分量304的相对贡献可以取决于跟踪表面的性质而变化，但是一般地分布300在镜面反射角γ处或接近镜面反射角γ处具有最大的光强度，而当远离镜面反射角γ时具有较低的强度。在没有表面缺陷或吸收的理想镜子的情况下，在镜面角度处100％的入射光被反射。如图3中所示，来自诸如纸、金属和木材等普通的非镜子表面的反射光在镜面反射角或接近镜面反射角处比在分布的其他点处具有更高的强度。如此处所使用的，术语“反射光的分布的镜面部分”可以指散射光分布中位于镜面、类镜子反射(“镜面轴”)的方向的+/-20度内的部分。

图像传感器216可以被配置成在相对于镜面反射角的任何适当的角度处检测光。一般而言，光的强度在镜面反射角处会是最高的。然而，诸如图像传感器的灵敏度等其他因素会促成将检测器放置在镜面角度之外，但是仍然位于反射光分布的镜面部分内。对于被配置成检测从金属反射表面到地毯和织物表面的宽泛的表面范围上的运动的图像传感器，适当的检测器角度包括但不限于离开镜面角度0到+/-20度的角度。

如上所述，使用发射在蓝色可见光谱范围内或近蓝色可见光谱范围的光的光源可以提供胜于通常在LED和激光鼠标内使用的红色和红外光源的优点。由于可能导致相对蓝色光源选择红色和红外光源的其他因素，这些优点可能还未被理解，因此使用蓝色光源提供的益处可能是未预料到的。例如，当前可用的蓝色光源可能比当前可用的红色和红外光源具有更高的功耗率和更高的成本，由此致使没有选择蓝色光源作为光学鼠标中的光源。

此处定义的蓝光提供的优点至少部分从相比于红色或红外光蓝光与反射表面的物理相互作用的性质得出。例如，从介电表面，蓝色光具有比红色和红外光更高的反射强度。参考图4，该图例示了由对可见光透明的材料制作的厚度为d且折射率为n的介电板404的入射光束402的反射。如所示的，一部分入射光束402从该板的正面406反射，而一部分光透过板404的内部。所透射的光遇到板的背面408，其中一部分光透过背面408，而一部分反射回正面406。入射在正面上的光再次被部分反射和部分透射，以此类推。

入射光束402中的光具有真空波长λ。在板404的正面406处的反射系数或幅度(由r表示)和透射系数或幅度(由t表示)如下：

r = \frac{(1 - n)}{(1 + n)}

t = \frac{2}{(1 + n)}

在板的背面408，相应的反射系数(由r’表示)以及透射系数(由t’表示)如下：

r^{'} = \frac{(1 - n)}{(1 + n)}

t^{'} = \frac{2 n}{(1 + n)}

注意，反射和透射系数或幅度仅取决于板404的折射率。当入射光束在相对于表面法线一角度处到达表面时，依照菲涅耳方程，幅度方程也是角度的函数。

由不同于板404周围的空气的板404的反射率引起的相移φ如下提供：

考虑到透射相移并且将所有的部分反射和透射的幅度相加得出了以下有关板的总反射和透射系数或幅度的表达式：

在较小的板厚度d的极限处，反射幅度等式变为较简单的形式：

R \approx iπd \frac{n^{2} - 1}{λ} \exp [\frac{iπ (n^{2} + 1) d}{λ}]

在此极限处，反射光场在相位上领先入射光场90度，并且其幅度与1/λ和电介质的极化系数(n²-1)两者成比例。散射幅度的1/λ相关性表示从薄的介电板反射的光的强度与1/λ²成比例，即反射光的强度与幅度的平方成比例。由此，反射光的强度对于较短的光波长比对于较长的光波长更高。

从光学鼠标的观点看，参考图5并且如以上参考图3所述，跟踪表面可以被建模为包括大量的介电板500形式的反射元件，每个反射元件依照表面的局部高度和斜率来定向。这些介电板中的每一个反射入射光；有时入射光在成像透镜的数值孔径内，导致检测器上的亮特征，而在其他时间光没有被透镜捕捉，导致检测器处暗特征。以470nm处的蓝光来工作导致在亮特征中反射光强度比波长为850nm的红外光增强了850²/470²≈3.3的量，而比波长为630nm的红光增强了630²/470²≈1.8的因数。这导致在检测器处蓝光图像的对比度改进，因为检测器上的亮特征比它们出现在相应的红或红外图像中要亮。这些较高对比度的图像允许可接受的标识以及使用较低的光源强度对跟踪特征的更健壮的跟踪，并且因此可以相对于红外光或红光鼠标改进跟踪性能，而同时也降低功耗并增加电池寿命。

图6例示了在光学鼠标中使用蓝光胜于红或红外光的另一优点在于蓝光的穿透深度要比红光或红外光短。一般而言，入射到表面上的辐射的电场在一定程度上穿透表面。图6示出了作为深度的函数的金属板内的电场的幅度的简单图示。如所示的，入射光束的电场成指数衰减地进入金属，其具有表征的与波长呈比例的e折叠(e-fold)距离。给定该波长相关性，红外光可以延伸进入金属材料的量是蓝光的1.8倍。较短的穿透深度也在蓝光入射到时非金属介电表面时发生；精确的穿透深度取决于材料特性。

出于若干个理由，从光学导航应用的观点看，蓝光与红光和红外光相比的较小的穿透深度会是有利的。首先，控制器用于追随跟踪特征的图像相关方法会要求图像与底下的导航表面一一对应。从表面内不同深度反射的光会混淆相关计算。此外，泄漏到材料中的光导致较少的反射光到达图像检测器。

另外，蓝光的较小的穿透深度会是合乎需要的，因为它可能导致相邻的和近邻的像素之间较少的串扰以及检测器处较高的调制传递函数(MTF)。为了理解这些效果，考虑长波长的红外光子和短波长的蓝光子入射到硅CMOS检测器上的区别。光子在半导体中的吸收是由波长决定的。对于短波长光吸收较高，但随着接近带隙能量，对于长波长光吸收却减少。由于较少的吸收，长波长光子在半导体中行进得更远，而在材料内部生成的相应电荷必须比短波长的蓝光子产生的相应电荷行进得更远以便被收集。由于较大的行进距离，来自长波长光的载荷能够在材料中比蓝光子更多地漫射和传播。由此，在一个像素中生成的电荷可能引起相邻像素中的伪信号，而导致电光系统中的串扰和MTF降低。

作为使用蓝光胜于其他光源的另一优点，蓝光能够比红外光或红光解析更小的跟踪特征。一般而言，光学成像系统能够解析的最小的特征受到衍射的限制。瑞利准则规定能够区别于较小尺寸的相邻对象的表面特征的大小d由关系

给出，其中λ是入射光的波长而NA是成像系统的数值孔径。D和λ之间的比例指示使用蓝光可以比较长波长的光解析更小的表面特征。例如，使用f/l光学器件以λ＝470nm工作的蓝光鼠标可以成像下至大约2λ≈940nm大小的特征。对于以850nm工作的红外VCSEL(垂直共振腔面射型激光)，可以成像的最小特征大小增加到1.7μm。因此，使用蓝光可允许使用适当的图像传感器和光学组件来对较小的跟踪特征成像。

蓝光也可以比其他波长的光在各种特定的表面上具有更高的反射率。例如，图7示出了有和没有荧光增白剂的白纸穿过可见光谱的反射率的图形。“银光增白剂”是添加到许多类型的纸张中以使得纸张看上去白且“干净”的荧光染料。图7示出了具有荧光增白剂的白纸在蓝色可见光范围内或近蓝色可见光范围比某些其他的频谱范围相对反射更多。因此，当用在包括荧光增白剂的表面以及其他此类荧光或反射增强的跟踪表面上时，将蓝色可见光范围内或近蓝色可见光范围的光用作鼠标光源可以导致增效效应，由此将鼠标在这种表面上的性能改进到比其他表面甚至更加高的程度。

这种效果可以在各种使用情形中提供优点。例如，便携式鼠标的常见的使用环境是会议室。许多会议室桌子是由玻璃制成的，其对于光学鼠标性能通常是较差的表面。为了改进鼠标在诸如玻璃等透明表面上的性能，用户可以在透明表面上放置一张纸以用作权宜的鼠标垫。因此，当纸张包括荧光增白剂时，相比使用其他表面可以实现对鼠标性能的增强效应，从而允许降低的功耗以及由此对于电池工作的鼠标的更好的电池寿命。

当向蓝色可见光谱部分内或近蓝色可见光谱部分的光暴露时，可以通过处理或准备其他平面以具有亮度增强特性，如更强的反射率、荧光或磷光发射等，来实现性能的相似的增强效应。例如，鼠标垫或供鼠标跟踪使用的其它专用表面可以包括亮度增强剂，诸如在蓝光范围内具有较高反射率的材料和/或在蓝光范围内吸收入射光和荧光或磷光的材料。当与蓝光鼠标一起使用时，这种材料可以提供比没有这种反射或荧光表面的表面更高的对比度，并且由此导致较好的跟踪性能、较低的功耗等。

对于诸如纸张等某些跟踪表面，相对于使用相干光源而言，使用不相干光源可以提供优点。例如，图8示出了光学鼠标从普通复印机纸张反射的光的简化模型。纸张的微观结构是堆叠的纤维层，且在某些纤维之间具有空隙的微观结构。较长波长的激光可以在反射之前穿透纸张表面的多个层。这在图8中被示为光从纸张中的三个不同的纤维层的反射。

在该环境中，以850nm工作的谱线宽度大约为Δλ＜.1nm的激光器具有

的相干长度。在该简化模型中，三个入射光线束的每一个会在检测器处干涉，从而造成干涉图案。将该简单模型扩展为遍布在更大的纸张表面区域上的更多光线导致复杂的干涉图案。由从不同深度处的纤维反射造成的上述复杂激光干涉图案可以造成具有较短的相关长度的图像序列，如图9中所示。图像内容一般是高频的，并且可以具有高于奈奎斯特频限制的较大部分的跟踪特征。某些导航算法通过对图像序列执行相关计算来确定鼠标运动。如果由于包含在图像中的特征拥有较短的相关长度，它们快速“衰减”并且不在多个相邻的图像上持续，那么相关计算不再能够有效地获得对鼠标运动的可靠估计。另外，具有较长的相关长度图像流会是有益的，因为它们可允许可能比当前在鼠标中使用的更为简单的算法。简单的算法和减少的计算可以允许节省功率和较长的电池寿命。这可以允许例如避免采用在不同的软件滤波系数之间切换的复杂算法。

在工作在白纸上的激光鼠标的情况下，相关长度会是不大于单个检测器像素(30-50μm)的长度，并且因此跟踪性能受到损害。例如，再次参考图9，该图示出了位于在白纸上跟踪的激光鼠标的检测器处的图像的4x4像素子区域的一个示例。随着鼠标移动，高频图像特征快速地去相关。到表面移动3个像素时，原来的10个跟踪特征中仅有3个存在。

与激光源形成对比，发射具有470nm波长并具有大约为30nm的谱线宽度Δλ的光的蓝色LED具有短得多的相干长度，大约为7μm。该较短的相干长度意味着在不同深度处从纸张纤维反射的光线不在检测器处造成干涉图案。如图10中所示，通过使用不相干的蓝光源，几十个像素的图像相关长度由此会是可能的。另外，这些特征的空间频率趋于充裕地低于检测器的奈奎斯特频率限制。相关算法可以很好地适用于分析拥有较长的相关长度的这种类型的图像序列并且用于提取对底下的表面运动的健壮估计。

可以理解，就光斑大小而言，使用相干的蓝光可以提供胜于使用相干的红光或红外光的相似的优点。因为光斑的大小与波长成比例，因此相干的蓝光相比红色激光源或红外激光源生成较小的光斑。在某些激光鼠标的实施例中，具有最小可能的光斑是合乎需要的，因为光斑是有害的噪声源并且降低跟踪性能。蓝色激光具有相对较小的光斑大小，并且因此相比红色或红外激光，更多的蓝色光斑会占据给定像素的区域。这可以促进均分掉图像中的光斑噪声，而导致更好的跟踪。

蓝光的较短的相干长度可以也可以提供其他优点。例如，使用蓝光的光学鼠标相比激光鼠标会对灰尘、系统光学器件中的成型缺陷以及固定干涉模型中的其他此类原因较不敏感。例如，在位于激光鼠标的准直透镜上的10um的尘粒的情况下，由于相干激光在尘粒周围衍射，因此在检测器处出现高对比度的圆环。这些环(或其他此类干涉图案)的存在会在跟踪激光鼠标中造成问题，因为呈现给检测器的具有高对比度的固定图案在不移动的相关函数中造成额外的峰值。出于相似的原因，激光鼠标的制造通常要求对注模的塑料光学器件的质量进行严格的过程控制，因为塑料中的缺陷会在图像流中造成有害的固定图案。

使用蓝光可以有助于减少或避免固定图案的这些问题。当相干光到达诸如尘粒等微粒时(其中在该实例中“微”指示粗略地为光波长的大小的波长)，光在微粒周围衍射并造成环形的干涉图案。中心环的直径由以下关系给出：

Diameter＝2.44(λ)(f/#)

因此，依照该关系，相比红光或红外光，蓝光会导致较小的环，并且图像传感器会看见较小的固定图案噪声源。一般而言，检测器看见的固定图案越大并且暂时不变的检测器象素越多，那么导航就变得越差，因为相关计算会变得由不移动的图像特征支配。此外，采用不相干的光，其上的衍射效应值得注意的距离更加短。

蓝光镜面成像架构的另一优点在于它允许使用较小的形状因数的光学机械包装、具有较小的z高度的低成本模块。具有较短的光学跟踪长度的导航设备在诸如移动电话或具有复杂的工业设计的设计师鼠标等其中空间非常珍贵的应用中是合乎需要的。由于倾斜的照明和阴影成像要求，常规的红光LED鼠标具有相对较大的体积包装。采用传统的激光鼠标，由于典型的VCSEL激光源的相对较小的发散角，在较短跟踪长度的光学系统中难以获得具有足够大以容纳制造公差的大小的准直的激光束。基于光斑物理学的激光鼠标在较小的z高度处也有问题，因为光斑大小(～光学f/#)与检测器处的照明(～1/(f/#)^2)折衷。

根据上述物理特性，在光学鼠标中蓝光可以提供胜于使用红光或红外光的各种优点。例如，蓝光与红光或红外光相比的较高的反射率和较低的穿透深度可以允许使用较低强度的光源，由此潜在地增加电池寿命。当在具有添加了亮度增强剂的白纸上操作鼠标时，这会是尤其有利的，因为亮度增强剂的荧光的强度在蓝色可见光谱范围中会是强的。此外，与来自在光学上等价的(即透镜、f数、图像传感器等)光源的红光相比，蓝光的较短的相干长度和较小的衍射限制会同时允许较长的图像特征相关长度和要解析的更精细的表面特征，以及由此可以允许在各种各样的表面上使用镜面不相干蓝光鼠标。可用作镜面蓝光LED光学鼠标的跟踪表面的表面的示例包括但不限于纸张表面、织物表面、陶瓷、大理石、木材、金属、花岗岩、瓷砖、不锈钢和包括贝伯轻薄缎面织物和深粗毛的地毯。

此外，在某些实施例中，被特别地配置成在蓝色可见光谱范围内具有较高的灵敏度(即量子产额)的诸如CMOS传感器等图像传感器可以结合蓝光源使用。这可以允许使用甚至更低功率的光源，并由此可以有助于进一步增加电池寿命。

图11示出了描述跟踪光学鼠标在表面上的运动的方法1100的实施例的流程图。方法1100包括在1102处将从蓝光源发射的入射光束定向到跟踪表面，以及在1104处经由被配置成检测位于镜面反射角处或近镜面反射角的表面的图像的图像传感器检测跟踪表面的多个时序图像。接着，方法1100包括在1106处在跟踪表面的多个时序图像中定位跟踪特征，以及接着在1108处跟踪多个图像中跟踪特征的位置变化。接着可以由光学鼠标将(x，y)信号提供给计算设备以供计算设备用于定位显示屏幕上的光标或其他指示符。

通过遵循方法1100，可以在各种各样的表面上跟踪光学鼠标的运动，这些表面包括但不限于纸张、陶瓷、金属、织物、地毯和其他这样的表面。

可以理解此处描述的配置和/或方法在本质上是示例性的，并且这些特定的实施例或示例被认为没有限制意义，因为可能有许多变化。本发明的主题包括各个过程、系统和配置的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合及此处公开的其他特征、功能、动作和/或特性，以及其任一和所有等效方案。

Claims

1.一种光学鼠标，包括：

光源，所述光源被配置成向跟踪表面发射具有蓝色可见光谱范围中或近蓝色可见光谱范围的波长的光；

图像传感器，所述图像传感器相对于所述光源放置以使得所述图像传感器检测到来自所述光源并且由所述跟踪表面反射的光的分布中的镜面部分中的光；以及

控制器，所述控制器被配置成从所述图像传感器接收图像数据并在所述图像数据中标识跟踪特征。

2.如权利要求1所述的光学鼠标，其特征在于，所述光源被配置成发射包括400nm到490nm范围内的波长的光。

3.如权利要求1所述的光学鼠标，其特征在于，所述光源被配置成发射其波长使得所述跟踪表面中的亮度增强剂发射荧光或磷光的光。

4.如权利要求3所述的光学鼠标，其特征在于，所述光源被配置成形成相对于所述跟踪表面法线具有0和40度之间的角度的光束。

5.如权利要求1所述的光学鼠标，其特征在于，所述图像传感器被放置成检测相对于镜面轴的0到+/-20度范围内的光。

6.如权利要求1所述的光学鼠标，其特征在于，所述光学鼠标是便携式鼠标。

7.如权利要求1所述的光学鼠标，其特征在于，所述光源包括被配置成发射蓝光和/或白光的发光二极管。

8.如权利要求1所述的光学鼠标，其特征在于，所述光源包括激光器。

9.如权利要求1所述的光学鼠标，其特征在于，所述检测器是被配置成对蓝光具有高灵敏度的CMOS图像传感器。

10.一种光学鼠标，包括：

光源，所述光源被配置成以相对于跟踪表面的0到40度范围内的入射角向所述跟踪表面发射400-490nm范围内的光；

图像传感器，所述图像传感器被放置成检测相对于镜面轴的0-20度的角度内的反射光；以及

控制器，所述控制器被配置成定位所述跟踪表面的多个时序图像中的跟踪特征，以及跟踪所述跟踪特征跨所述跟踪表面的多个时序图像的位置变化。

11.如权利要求10所述的光学鼠标，其特征在于，所述光学鼠标是便携式光学鼠标。

12.如权利要求10所述的光学鼠标，其特征在于，所述光源被配置成发射相干光。

13.如权利要求10所述的光学鼠标，其特征在于，所述光源包括被配置成发射蓝光或白光的LED或OLED。

14.一种光学鼠标，包括：

光源，所述光源被配置成向跟踪表面发射蓝色可见光谱范围中或近蓝色可见光谱范围的相干光；

图像传感器，所述图像传感器被放置成检测反射光的分布的镜面部分内的反射光；以及

控制器，所述控制器被配置成在跟踪表面的多个时序图像中定位跟踪特征，以及跟踪所述跟踪特征跨所述跟踪表面的多个时序图像的位置变化。

15.如权利要求14所述的光学鼠标，其特征在于，所述鼠标是便携式的电池供电的鼠标。

16.如权利要求14所述的光学鼠标，其特征在于，所述光源被配置成发射包括400nm到490nm范围内的波长的光。

17.一种光学鼠标，包括：

光源，所述光源被配置成向跟踪表面发射包括蓝色可见光谱范围中或近蓝色可见光谱范围的波长的不相干光；

18.如权利要求17所述的光学鼠标，其特征在于，所述光源被配置成发射蓝光。

19.如权利要求17所述的光学鼠标，其特征在于，所述光源被配置成发射白光。

20.如权利要求17所述的光学鼠标，其特征在于，所述光源是LED。

21.如权利要求17所述的光学鼠标，其特征在于，所述光源是OLED

22.一种跟踪光学鼠标的运动的方法，包括：

将具有蓝色可见光频谱范围内或近蓝色可见光谱范围的波长的入射光束定向到包括荧光增白剂的跟踪表面上；

通过监测所述荧光增白剂响应于所述入射光束发射的光，使用图像传感器来检测所述跟踪表面的多个时序图像；

在所述跟踪表面的多个时序图像中定位跟踪特征；以及

跟踪所述跟踪特征跨所述跟踪表面的多个时序图像的位置变化。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，将入射光束定向到跟踪表面包括将所述入射光束定向到一张包括亮度增强剂的纸上。

24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，将入射光束定向到跟踪表面包括定向具有400-490nm范围内的波长的入射光束。

25.如权利要求22所述的方法，其特征在于，检测所述跟踪表面的多个时序图像包括检测在离开镜面轴0到+/-20度的范围内的角度处从所述表面反射的光，并且其中将所述入射光束定向到所述跟踪表面上包括以相对于跟踪表面法线0到40度范围内的角度将所述入射光束定向到所述跟踪表面上。