CN1404007A

CN1404007A - 指戴压力感应式光学鼠标

Info

Publication number: CN1404007A
Application number: CN 02137574
Authority: CN
Inventors: 徐扬; 王继成; 王俊民
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2003-03-19

Abstract

一种指戴压力感应式光学鼠标，包括一上壳体和一下壳体，该下壳体开设有通光孔，一电路板，其上有光信号处理器及其相应的电路，一光学镜片组设于该通光孔的上方，该光学镜片组穿过电路板上的方孔，一发光二极管也装在该电路板上，一遮光罩将该发光二极管掩盖起来，该下壳体开设有供连接电缆线通过的通孔，该电缆线尾端为与电脑主机的接口，其特点是：该下壳体的外形为一半椭球形体；该上壳体为略呈U形的夹持体，其底贴设一压力传感器；所说电路板上还设有压力信号处理器及相应的电路。本发明鼠标具有体积小，单手指佩戴操作的特点，不仅可进行一般鼠标的所有操作，而且可进行轨迹和力度信号的同时输入。

Description

指戴压力感应式光学鼠标

技术领域：

本发明涉及计算机用光学鼠标，特别是一种指戴压力感应式光学鼠标。

背景技术：

光学鼠标不是感应球体机械式的移动，而是靠快速取得外界平面的连续画面，再以驱动程序加以比较，决定鼠标箭头移动的方向与位移。其按键的操作方式与机械鼠标的相同，光学鼠标中光学感应的原理与连续画面数据处理的方式在现有技术中已熟知，故在此不需要赘述。因为光学鼠标中没有会磨损或被卡住的机械部件，故可靠性较高；光学鼠标的分辨率较高故其精度更高和反应更快。

图1为现有光学鼠标的底视图。现有光学鼠标有一底壳2，其中有一开口23。通过开口23，该光学鼠标会“看到”该光学鼠标所滑过的平面。比较各平面图像所得到的位移数据通过一电缆线24送到一计算机(图中未示)；而电缆线24的尾端可以是标准的接口，如PS/2接口，通用串行总线(USB)接口等。

图2为现有光学鼠标中部分结构分解图。一镜片组3装在底壳2的开口23上，镜片组3包括有一聚光镜片33、第一反射面31和第二反射面32。一电路板4设在镜片组3上方。电路板4上开有方孔46，镜片组3部分穿过该方孔46，一光感测器和光信号处理器42就装在电路板4的方孔46的上方。该光感测器取得鼠标滑过平面的图像，并由光信号处理器42分析该光感测器取得的画面，由此确定光学鼠标的位移信息。一发光二极管44也装在电路板4上。发光二极管44是用作光感应器的光源。因为第一反射面31会突出方孔46之外，使第一反射面31恰好位于发光二极管44与光感应器之间。最后，一遮光罩45也装在该电路板4上，用来阻挡发光二极管44发出的光线直接射入光感测器。

由上述可见，该光学鼠标仍然采用原来机械鼠标的按键方式及操作原理，除了采用光学元件代替传统机械装置外，其他各部分结构及原理与机械鼠标类似。因此该光学鼠标仍然存在以下不足：

1、操作易疲劳：由于要使用手掌并以手腕支撑，长时间使用手腕易疲劳。

2、鼠标按键的布局、操作方式较复杂：操作中需要运用多个手指，不同的手指对应不同的按键及功能，不易记、易混淆遗忘。有些中老年人或对鼠标操作不熟悉者使用最初有困难；特殊人群(手指残缺人士)无法使用。

3、体积较大，携带不便：由于笔记本电脑触摸板使用不便，大多数使用者仍选择外接鼠标操作。他们对鼠标的体积和可携带性有改进的需求。

4、在某些应用软件中使用不便：譬如，使用PhotoShop，PainterClassic等软件时，一些常用工具(如喷枪、毛笔等)要求用鼠标同时输入轨迹和确定力度。而用现在的鼠标，这就要求在做平面运动(形成轨迹信号)的同时，手指在垂直方向上运动(按键以产生力度信号)。由于两个方向上的运动不能很好地配合，实际工作中，这样的操作往往就要反复多次才能达到想要的效果。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是要克服上述现有光学鼠标的不足，提供一种指戴压力感应式光学鼠标，它是佩戴在一个手指上就可进行操作的光学鼠标，更便于手指残缺人士的使用。它的操作符合人使用手指的操作习惯，具有较小的体积，便于携带，并可以在输入轨迹信号的同时感受压力力度变化从而产生兼具轨迹和力度的信号。

本发明的技术解决方案如下：

一种指戴压力感应式光学鼠标，包括一上壳体和一下壳体，该下壳体开设有通光孔，一电路板，其上有光信号处理器及其相应的电路，一光学镜片组设于该通光孔的上方，该光学镜片组穿过电路板的方孔，一发光二极管也装在该电路板上，一遮光罩将该发光二极管掩盖起来，该下壳体开设有供连接电缆线通过的通孔，该连接电缆一端通过下壳体的通孔与电路板相连，另一端与一接口相连，其特征在于：该下壳体的外形为一半椭球形体；该上壳体为略呈U形的夹持体，其底贴设一压力传感器；所说电路板上还设有压力信号处理器及相应的电路。

所述的压力传感器是采用压电陶瓷材料制成的。

所述的上壳体1是采用弹性塑料制成的，其U型夹持体可套在手指上。

定义鼠标右倾按压信号为鼠标的左键信号，而定义鼠标左倾按压信号为鼠标右键信号。

附图说明：

图1是现有技术光学鼠标的底视图。

图2是图1光学鼠标结构立体分解示意图。

图3和图4是本发明指戴压力感应式光学鼠标实施例外观示意图。

图5是本发明结构立体分解示意图。

图6是本发明光路简图。

图7是本发明鼠标左倾时光线行进状态示意图。

图8是本发明鼠标右倾时光线行进状态示意图。

图9是本发明鼠标左、右键信号判断过程流程图。图中：1-上壳体 11-压力传感器 12-U型夹持体2-下壳体 21-镜片座 22-通孔 23-通光孔24-连接电缆 25-接口 3-光学镜片组 31-第一反射面32-第二反射面 33-聚光镜片 4-电路板41-光感测器 42-光信号处理器 43-压力信号处理器44-发光二极管 45-遮光罩 46-方孔

具体实施方式：

请参阅图3、图4、图5、图6，由图可见，本发明指戴压力感应式光学鼠标，由上壳体1和下壳体2组合而成，该下壳体2开设有通光孔23，一电路板4上有光信号处理器42及其相应的电路，一光学镜片组3由第一反射面31、第二反射面32和聚光镜片33组成，设置在该通光孔23的上方，并穿过电路板4的方孔46，一发光二极管44也装在该电路板4上，遮光罩45将发光二极管44隔离，以免发光二极管44发出的光线直接进入光感测器41，该下壳体2一端还设有通孔22，供连接电缆24通过，其特点是该下壳体2的外形为一半椭球形体，所述上壳体1为略呈U形的夹持体12，供一手指穿戴，其底面贴设有一压力传感器11，该压力传感器11系采用压电陶瓷材料制成，所说电路板4上还设有压力信号处理器43及其相应的电路。

本发明的操作由光学系统和力学系统分别实现：

光学系统包括下壳体2、光学镜片组3、电路板4上的电路、发光二极管44、光感测器41和光信号处理器42，其工作原理同前述现有光学鼠标的工作原理，在此不再赘述。

力学系统包括上壳体1、压力传感器11、电路板4上的压力信号处理器43及其电路。压力传感器11采用压电陶瓷制作，与电路板4有电线连接。它紧贴在上壳体1的底面，该压力传感器11与上壳体1底部弧度相同。

当手指戴着本发明的鼠标上下接触操作面时，手指按压上壳体1，压力使弹性壳体底面下凹变形，压力传感器11也发生同样的形变。压电陶瓷材料发生形变使其内部晶格受力影响而产生电荷的移动，从而晶体晶相间产生电势的变化。这些电信号的改变由电路板4上的压力信号处理器43采集分析，从而感受手指按压鼠标的动作，并同时量化按压的程度，由此形成类似传统鼠标的按键信号。

本发明光学鼠标，它没有沿用传统鼠标左右键的结构，而是采用综合分析光学、力学信号的方法模仿传统鼠标左右键，并实现类似的操作功能。

当手指带动鼠标倾斜于操作面时，光束的行程如图6所示，光线由发光二极管44射出，经过光学镜片组3的第一反射面31和第二反射面32射在操作面上并反射，一部分反射光线经聚光镜片33聚焦后被光感测器41接收。操作面上的细微变化引起反射光线的反射角度变化，从操作面反射回光感测器41的图像也相应变化。光信号处理器42通过分析光感测器41获得的图像的变化从而判断鼠标体的倾斜方向。

由以上可知本发明的鼠标可以在感受手指按压鼠标动作的同时，感测判断鼠标体的倾斜方向。感受手指按压鼠标的动作，可形成类似传统鼠标的按键信号；感测判断鼠标体的倾斜方向，可用来区别按键的操作来自于左键和右键。左右键的定义是根据日常生活中人们使用手指倾斜的习惯和频度来决定的，并由相应软件来处理：由于手指接触操作面时本来就存在倾斜(处于放松状态时右手食指向右倾斜约25度)，因此定义右手手指向右倾斜并按压时，执行鼠标左键的操作；反之，当鼠标体向左倾斜并按压时，执行鼠标右键的操作。

如图9，产生左右键信号的具体过程描述如下：当手指带动本发明鼠标体向左倾斜并按压操作面时(如图7)，反射光线射在操作面上后向右以一定角度反射。光感测器41实际上是一个光栅，能用其获得点阵图像。如图，这时，光栅右侧的点阵区域受光照多于左边，光信号处理器42由此判断出鼠标左倾，结合压力信号处理器43得到的按键信号，按前述鼠标左右键的定义得到鼠标右键信号。鼠标体如图8向右倾斜时得到左键信号的过程与上述过程类似，不再赘述。

当使用者右手手指配戴本发明鼠标时，手指仍然经常处于放松的状态下，即手指右倾，如不刻意地倾斜手指，则鼠标体也向右略倾，此时按压鼠标，产生鼠标左键的操作；由于一般鼠标右键在电脑操作系统和软件中一般起功能作用，需要与相对更加常用的左键功能相区分，所以有意倾斜鼠标体来识别右键的操作方式并不会带来麻烦，相反对正确区分左、右键防止错按有好处。由于加入压力传感器，本发明鼠标能感受并在屏幕上反映力度的变化，因此当手指按压着鼠标画出某一轨迹时，屏幕显示得到的结果不单是轨迹线，而且根据不同的力度还有粗细浓淡，达到使用毛笔一样的效果。由于本发明操作基于手指的操作，因此手指的灵活性也大大提高了鼠标操作的灵活性，只用手指操作也避免了操作传统鼠标时手腕的劳累。本发明的操作就像用手指在比划，比传统鼠标更接近于人的操作习惯，这对前述许多图形图像软件(如PhotoShop，Painter Classic等中一些常用工具(如喷枪、毛笔))的使用无疑将是很大的改进。

本发明体积小，且能与手指保持相同的运动，符合人们用手指比划写字的习惯，因此辅以识别软件，本发明的鼠标可以用于直接输入汉字：手指带动鼠标在操作面上写字的同时，手指的移动被记录，由软件识别成字。同时本发明因其体积小只需一个手指即能配戴操作，更适宜携带和供残疾人使用。

Claims

1、一种指戴压力感应式光学鼠标，包括一上壳体(1)和一下壳体(2)，该下壳体(2)开设有通光孔(23)，一电路板(4)，其上有光信号处理器(42)及其相应的电路，一光学镜片组(3)设于该通光孔(23)的上方，该光学镜片组(3)穿过电路板(4)上的方孔(46)，一发光二极管(44)也装在该电路板(4)上，一遮光罩(45)将该发光二极管(44)掩盖起来，连接电缆(24)的一端通过下壳体上的通孔(22)与电路板(4)相连，另一端与一接口(25)相连，其特征在于：该鼠标下壳体(2)的外形为一半椭球形体；上壳体(1)为略呈U形的夹持体(12)，其底贴设一压力传感器(11)；所说电路板(4)上还设有压力信号处理器(43)及相应的电路。

2、根据权利要求1所述的指戴压力感应式光学鼠标，其特征在于所述的压力传感器(11)是采用压电陶瓷材料制成的。

3、根据权利要求1所述的指戴压力感应式光学鼠标，其特征在于所述的上壳体1是采用弹性塑料制成的，其U型夹持体(12)可套在手指上。

4、根据权利要求1或2或3所述的指戴压力感应式光学鼠标，其特征在于将鼠标右倾按压信号定义为鼠标的左键信号，而将鼠标左倾按压信号定义为鼠标的右键信号。