CN1180371C - 图像传感器鼠标 - Google Patents

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Abstract

提供一种无接触型图像传感器鼠标，它使用一个具有红色(R)发光单元二极管801、绿色(G)发光单元二极管802和蓝色(B)发光单元二极管803的全彩色发光二极管80，以及一个电压控制集成电路910，并且通过改变分别施加到每一个单元二极管上的驱动电压以改变从其中发射出的光的强度，该电压控制集成电路910选择出三个单元二极管中一个或多个来操作，借此获得一种任意颜色的混合光。

Description

图像传感器鼠标
                           技术领域
本发明涉及一种图像传感器鼠标，特别是本发明涉及一种使用全彩色发光二极管作为光源的图像传感器鼠标，此光源用于照射图像传感器鼠标在其上移动的反射面。
                           背景技术
作为一种通过电缆连接到电脑的鼠标在计算机显示器上定位光标位置，通常使用一种例如鼠标的方向定点设备，它通过让滚珠在平面或者反射面上的移动量转化为X-Y轴坐标值以获得X轴坐标信号和Y轴坐标信号。在这样一种接触型鼠标中，其内部有一个滚珠在一个平面上移动，由于灰尘对鼠标的污染，有引起操作误差的危险。
为此，现在已开发出一种无接触型鼠标，这种鼠标用光学方法获得X轴坐标信号和Y轴坐标信号而无需使用滚珠去获得X轴坐标信号和Y轴坐标信号。例如参照美国专利4,751,505。作为一种无接触型鼠标，实际上已使用一种利用一种图像处理坐标转换集成电路探测鼠标移动量和移动方向的鼠标，并且把该探测结果转换成X轴坐标输出信号和Y轴坐标输出信号。该无接触型鼠标将在下面的参考图6及图7简要地解释。
标号1表示由一种可导光的塑性材料制成的鼠标的外壳顶部。此外壳顶部1有一个向上弯曲的凸面外形。如图6中顶视图的左侧所示，在外壳顶部1前面部分上，一个选择键611通过一个铰链连接到鼠标的主要部件10的左侧，一个菜单显示键621通过一个铰链连接到鼠标的主要部件10的右侧。标号641表示一个在选择键611和菜单显示键621之间的接界上形成的切槽。
标号2表示被外壳顶部1挡住的外壳底部。外壳底部2的底壁21的外表面形成在一个平面上，底壁21在此平面上沿着反射面S移动。在底壁21的大体中央部分形成了一个中心孔20。一个弧形前缘突起物211形成在靠近底壁21的内表面的中心孔20的前端位置上，一个弧形后缘突起物212形成在靠近底壁21的内表面的中心孔20的后方位置上。一对左右突出部22形成在底壁21的内表面的更靠前的位置上。
透镜构件3由透明材料制成，它与形成在外壳底部2的底壁21的内表面上的弧形前缘突起物211和弧形后缘突起物212相啮合，以使其被安置在突起物211和212之间的位置。透镜构件3包含：一个准直透镜31，它用来平行校正发光二极管8发射的光，这稍后将解释；一个导光部件32，它用来引导反射面S反射来的反射光；一个光耦合部件33，用于耦合准直透镜31和导光部件32；以及一个圆盘式定位板34，它用来支撑其上的准直透镜31，导光部件32和光耦合部件33，这些部件被组合成一个整体。
标号5表示一个被固定在外壳底部2上的印刷电路板，因此该印刷电路板5被装配在一对突出部22、弧形前缘突起物211以及弧形后缘突起物212的顶端，而突出部22形成在外壳底部2的底壁21的前端位置上。导光部件配合孔51形成在印刷电路板5上，与透镜构件3的导光部件32和光耦合部件33的位置相对应。印刷电路板5通过电缆52和插头例如一个通用串行总线(USB)插头53与计算机、电源及其他外部电路装置(未示出)相连。标号50表示一个连接器。
标号7表示一个装配在印刷电路板5的上表面的图像处理坐标转换集成电路。此图像处理坐标转换集成电路7的底面上有一个光接收透镜71。另外，图像处理坐标转换集成电路7其中包括一个图像传感器72，图像传感器72的中心轴与光接收透镜71的中心轴和上述导光部件32的光轴同轴。通过这种结构，光接收透镜71的中心轴、导光部件32的光轴和图像传感器72的中心轴安置在同一个轴线上。图像处理坐标转换集成电路7电连接到形成在印刷电路板5上的布线(未示出)。
标号60表示一对用来支撑滚轮64的轴支撑架，此支撑架形成在外壳底部2的底壁21的上表面。每个轴支撑架60上有一个轴支撑槽661，其中的轴66是可以上下移动的。标号61、62和63分别表示一个选择开关、一个菜单显示开关和一个滚屏开关，并且这些开关装配在印刷电路板5的上表面。选择开关61可通过形成在外壳顶部1上的选择键611的按压动作来操作，与选择键61类似，菜单显示开关62可通过形成在外壳顶部1的上的菜单显示按键621的按压动作操作。滚屏开关63可通过轴支撑支架60的轴支撑槽中的主动轴66的向下移动来操作和控制，而此向下移动是由滚轮64的按压动作引起的，滚轮64从形成在选择键611和菜单显示键621之间的槽641向上凸出。更进一步，滚屏开关63可通过恢复偏移弹簧压力(未示出)来向上偏移。当滚轮64的按压力移去时，轴66是向上移动，而滚屏开关63恢复到断路状态。在此条件下，使用一个特殊的操作系统来操作鼠标，通过使整个图像传感器鼠标向任意方向扫描同时按下滚轮64，显示屏图像可以向该扫描方向滚动。标号65表示一个机械编码器。当滚轮64被转动时，机械编码器65通过主动轴66的转动来旋转。相对于编码器65的转动，显示屏图像是向上和向下滚动。在滚轮64和编码器65之间的旋转比值被设计成1∶1。
在此，发光二极管8的驱动操作在下面参考图8A和8B来说明。发光二极管8被装配在印刷电路板5的上表面，并且发射一种红色(R)的单色光。这个发光二极管8通过印制在印刷电路板5上的导线、电缆52和USB插头53与一个外部电源(未示出)相连接。标号90表示一个切换控制处理集成电路，它控制单色发光二极管在使用时发射可见光，或者在不使用时发射不可见光。标号91表示一个控制调压器92的电压控制集成电路。通过调压器92的控制，从调压器92的端子OUT获得3v电压，而此3v电压被用作集成电路90的驱动电压。开关晶体管Q1被串联到单色发光二极管8，而来自外部电源(未示出)的5v电压VCC被用于此串联电路。通过切换控制处理集成电路90的程序控制，从切换控制处理集成电路90的端子XY LED获得电位依照鼠标的使用状态而被改变，并且开关晶体Q1的导电状态是受控制的。也就是说当鼠标在使用中时，开关晶体管Q1是导电的，以使单色发光二极管8依靠5v电压VCC发射出可见红色(R)光。从而，反射面S被发射出的红色(R)光照射。另一方面当鼠标在不使用时，晶体管Q1的导电性受限制，并且单色发光二极管8发射出不可见红色(R)光。
接下来说明鼠标的操作。在外壳底部2下形成平面外形的底壁21和反射面S例如书桌的表面接触，从而鼠标完成一个扫描操作。在发光状态下，从单色发光二极管8发射的光被输入到准直透镜31，通过准直透镜31平行校正后输出平行光然后通过光耦合部件33照射反射面S。通过导光部件32和光接收透镜71，反射面S的被照射部分的图像形成在图像处理坐标转换集成电路7的图像传感器72上。当鼠标在反射面上向一个确定方向水平移动时，反射面S的不断变化的移动图像形成在图像处理坐标转换集成电路7的图像传感器72上。图像处理坐标转换集成电路7以每秒1500次的速度完成对形成在图像传感器72上的图像图案的识别和计算过程。形成的若干图像图案的识别和计算过程的内容是：比较一个就在此前瞬间(immediately before)在图像传感器72的一块特殊的微小面积上形成的图像图案同另一个现在形成的图像图案并执行找出所形成图像图案的移动方向和移动量的计算过程。这个识别和计算过程是对图像传感器72的整个区域实施的。基于形成的图像图案的移动方向和移动数值，获得X轴坐标信号和Y轴坐标信号，并且这些信号通过电缆52传送到外部计算机(未示出)。
在上述的光学型图像传感器鼠标中，它的外壳顶部1由一种导光的塑性材料制成。因此，从用来照射图像传感器鼠标在其上移动的反射面的光源所发射出的光透过外壳顶部1被传输或泄漏。因此通过透过外壳顶部1被传输或者漏泄的光，鼠标的操作者可以容易地判明光的颜色以及光源的发射状态。
然而，在如上文描述的传统的图像传感器鼠标中，发射红色(R)光的发光二极管被用作光源。因此，总是只有一种红色(R)光从光源射出，由此操作者自然不能指望不同颜色即能够使用除红色的其它颜色的发射光。
另外，传统的图像传感器鼠标的光源只发射红色的(R)单色光。因此，与相应的反射面的颜色相比，如果从光源发出的光的颜色不可辨别或者不好识别，那么鼠标将是不可操作的或者会错误地操作。
                      发明内容
本发明的目的是提供一种图像传感器鼠标，当此鼠标在使用中时可以改变从其中发射出的光的颜色，并能解决上述不好识别的问题。
在按照本发明的图像传感器鼠标中，使用一种全彩色发光二极管80替代图6及图7所显示的传统图像传感器鼠标使用的单色发光二极管8，全彩色发光二极管80发射拥有三基色红色(R)、绿色(G)、以及蓝色(B)之一的光或者拥有混合三基色的光。另外，通过切换驱动电压用于全彩色发光二极管80的每个红色(R)发光单元二极管801、绿色(G)发光单元二极管802以及蓝色(B)发光单元二极管，可激活单个单元二极管或者多个单元二极管。此外，最近开发了控制每个单元二极管的每个驱动电压大小的电压控制集成电路910，并且用于图像传感器鼠标。通过电压控制集成电路910，当图像传感器鼠标在使用中时，分别从全彩色发光二极管80的红色(R)发光单元二极管801、绿色(G)发光单元二极管802以及蓝色(B)发光单元二极管803中发射出的拥有不同的颜色的光被组合起来以改变发射出光的颜色。
                  附图说明
图1是一个用来阐明本发明的一个实施例的顶视图；
图2是一个在图1中示出的本发明的实施例的侧视图；
图3是一个上面示出的实施例的电路图；
图4是一个用来阐明本发明的另一个实施例的侧视图；
图5a以及5b是在图4中示出的本发明另一个实施例的电路图；
图6是一个用来阐明图像传感器鼠标的一个常规例子的顶视图；
图7是一个在图6中示出的常规例子的侧视图；和
图8a和8b是图像传感器鼠标常规例子的电路图。
                     具体实施方式
参考在图1、图2以及图3中示出的第一个实施例接下来说明实现本发明的一个方式。在此实施例中，与常规例子相同的部件具有所附的相同的符号。
参考图3，接下来说明全彩色发光二极管80的驱动操作。全彩色发光二极管80有一个红色(R)发光单元二极管801、一个绿色(G)发光单元二极管802以及一个蓝色(B)发光单元二极管803。全彩色发光二极管80被装配在印刷电路板5上，并且当单独驱动其中一个相应的单元二极管时，全彩色发光二极管80将发射出拥有三基色也就是红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)之一的光，或者，当驱动多个单元二极管时，全彩色发光二极管80将发射出一种拥有通过混合三基色所产生的颜色的光。通过印刷电路板5的印制电线、开关晶体管Q2、电缆52和USB插头53，全彩色发光二极管80的单元二极管各自的阴极共同连接到外部电源(未示出)。全彩色发光二极管80的各单元二极管的阳极分别串联到开关晶体管Q1、Q4和Q3。标号90表示一个切换控制处理集成电路。通过将来自切换控制处理集成电路90的端子XY LED的控制电压加到这些开关晶体管共同连接在一起的控制极，控制开关晶体管Q1、Q4以及Q3的导电性。910是本实施例中新开发的电压控制集成电路，用它来控制调压器92，并通过调压器92，能在端子P15到P17产生不断地改变，或者逐步地从0v上升到5v的电压，电压被分别施加到红色(R)发光单元二极管801、绿色(G)发光单元二极管802以及蓝色(B)发光单元二极管803。通过分别改变施加到红色(R)发光单元二极管801、绿色(G)发光单元二极管802和蓝色(B)发光单元二极管803的电压，全彩色发光二极管80可以改变所发射出的红色(R)光、绿色(G)光以及蓝色(B)光的强度。通过分别切换在端子P15至P17获得的相应单元二极管的输出驱动电压，电压控制集成电路910通过一个程序控制选择开关晶体管Q1、Q3以及Q4中的一个或者两个或者三个，使它们导电，以使全彩色发光二极管80发射出预定的光。在这种情况下，通过电压控制集成电路910的程序控制，每个用于红色(R)发光单元二极管801、绿色(G)发光单元二极管802以及蓝色(B)发光单元二极管803之一的电压被设置为在0v或5v。
电压控制集成电路910通过其程序控制能够进一步改变和连续调整施加在红(R)发光单元二极管803、绿色(G)发光单元二极管802以及蓝色(B)发光单元二极管803上的电压，以便全彩色发光二极管80最终可以改变发射光的强度，同时，电压控制集成电路910选择出开关晶体管Q1、Q4以及Q3中的一个或两个或者三个，使它们导电，以便选中驱动的单元二极管。通过以上所述操作，全彩色发光二极管80可任意选择发射光的颜色。
在这里，就发射特定的七种颜色来说，分别从端子P15至P17施加到红色(R)发光单元二极管801、绿色(G)发光单元二极管802以及蓝色(B)发光单元二极管803的电压只有0v和5v两个值。施加0v电压的单元二极管不发射光。施加5v电压的单元二极管发射出拥有其固有的基色即红色(R)、绿色(G)或者蓝色(B)的光。以此为基准，通过电压控制集成电路910的程序控制可发射特定的七种颜色，即(红色(R))→(red(R)+蓝色(B))→(蓝色(B))→(蓝色(B)+绿色(G))→(绿色(G))→(蓝色(B)+红色(R)+绿色(G))→(绿色(G)+红色(R))→返回为红色(R)。在这种情况下，通过改变从端子P15(R)、P16(G)以及P17(B)之一输出的电压到断开状态或者供给状态(例如，开/关控制)，相对应的单元二极管之一施加的5v电压是受控制的(例如，开/关控制)。通过此操作，可以产生具有任意颜色的光。
就发射全彩色光来说，电压控制集成电路910受程序控制不断地改变从相应的端子P15(R)、P16(G)以及P17(B)输出电压的值，并且通过调压器92，连续施加各个在3v和5v之间值的电压到相对应的红色(R)发光单元二极管801、绿色(G)发光单元二极管802以及蓝色(B)发光单元二极管803上。
例如，从3v上升到5v的电压被连续施加到那些单元二极管上维持一秒种。
另一方面仅施加到蓝色(B)发光单元二极管的电压被逐步的改变，例如4v→5v→3v，以及不断地从3v上升到5v的电压被施加到另一个单元二极管上。
拥有任意选定颜色的光照射到反射面S，并且此光也照射到由导光塑料制成的外壳顶部1的内部并且从其中向外照射。
参考图4和图5A以及5b接下来说明通过一个不同的控制来驱动另一个依照本发明的图像传感器鼠标的实施例。
标号941表示一个用于调整红色(R)发光单元二极管801的电压的红光(R)可变电阻，标号942表示一个用于调整绿色(G)发光单元二极管802的电压的绿光(G)可变电阻，标号943表示一个用于调整蓝色(B)发光单元二极管803的电压的蓝光(B)可变电阻。这些可变电阻被定位及装配在印刷电路板5上表面的后端，因此，蓝色(B)可变电阻943位于左侧，绿色(B)可变电阻942位于中间，红色(R)可变电阻941位于右侧。另外，每个可变电阻的带一个旋钮96的传动杆95从外壳顶部1微微伸出。
在此实施例中，红色(R)发光单元二极管801被串联到红色(R)可变电阻941上，绿色(G)发光单元二极管802被串联到绿色(G)可变电阻942上，蓝色(B)发光单元二极管803被串联到蓝色(B)可变电阻943上。通过这三个串联电路组成一个并联电路。另外，通过此并联电路和一个开关晶体管Q1组成一个串联电路。
此外，电压控制集成电路91、切换控制处理集成电路90以及调压器92与各自相应的如图8所示的结构相同，5v电压vcc被施加到通过并联电路和开关晶体管Q1所组成的串联电路上。当通过切换控制处理集成电路90的一个程序控制使开关晶体管Q1导通时，通过可变电阻分出的5v电压VCC的驱动电压施加到每个单元二极管。
就此实施例来说，通过转动各红色(R)可变电阻941、绿色(G)可变电阻942以及蓝色(B)可变电阻943的按钮96去调整相应的电阻值，改变施加到相对应的单元二极管上分配的电压。基于施加到各单元二极管上的电压改变，从每个单元二极管发射出的光的强度是被改变。通过混合从这些单元二极管发射的光而获得的发射光转化为全彩色光。
按照本发明，使用发射出全彩色光的全彩色发光二极管代替传统光学图像传感器鼠标中作为光源照射图像传感器鼠标在上移动的反射面的单色发光二极管，通过射出光从其内部照射可导光的外壳顶部并且使光透射过外壳顶部，图像传感器鼠标的外部视图可以改变。本发明提供一种效果，改变图像传感器鼠标外部视图的颜色给操作者一个有益的心理影响。
此外，通过给射出光选定一种适当的颜色，此颜色与鼠标下反射面颜色相比灵敏度更高或者是可分辨的颜色，那么可以有效地防止或者可以减少错误操作，由此图像传感器鼠标以及鼠标连接的计算机的操作效率能够得到改善。

Claims (4)

1.一种无接触型图像传感器鼠标，在从发光二极管发射出的光照射到反射面的状态下，该无接触型图像传感器鼠标在反射面上移动，并且执行形成在一个嵌入式图像传感器上的反射面的不断变化的移动图像的识别和比较计算过程，从而获得图像传感器鼠标的移动方向和移动量的信息，包括：
作为光发射二极管的全彩色发光二极管，具有一个红色发光单元二极管、一个绿色发光单元二极管以及一个蓝色发光单元二极管；以及
用于分别改变应用于各单元二极管的各驱动电压的装置，以便从那些三个单元二极管中选定要被驱动的一个或者多个单元二极管，从而改变来自各单元二极管的各发射光的强度；
借此获得任意一种颜色的混合光。
2.按照权利要求1的图像传感器鼠标，其中所述装置可逐步地改变任何所述驱动电压。
3.按照权利要求1的图像传感器鼠标，其中所述装置可连续增大或者减小地改变任何所述驱动电压。
4.按照权利要求1的图像传感鼠标，其中用于改变驱动电压的装置以恒定的间隔或随机地改变各驱动电压的每一个。
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