CN1538347A - 用于光学鼠标的图象导航组件 - Google Patents

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Abstract

在此公开了一种用于光学鼠标的图象导航组件。图象导航组件包括组件单元和盖型棱镜集成透镜。用这种方式构造组件单元，以板上芯片的方式在板上构造发光元件和传感器芯片。将盖型棱镜集成透镜放在板上以便覆盖构造发光元件和传感器芯片的区域。传感器芯片是在其中集成用于检测由盖型棱镜集成透镜会聚的光的图象传感器和用于处理所检测的信号的主控制单元(MCU)的单芯片传感器。

Description

用于光学鼠标的图象导航组件
技术领域
本发明通常涉及用于光学鼠标的图象导航组件(image navigationmodule)更具体地说，涉及用于光学鼠标的图象导航组件，其中，通过构造集成图象传感器和主控制单元的传感器芯片(sensor die)、以及在印刷电路板上以板上芯片方式的发光二极管，以及将具有印刷电路板的小型透镜与传感器芯片及构造在其上的发光二极管结合来模块化图象导航机构，从而通过增加图象导航机构的传感效率，以及降低光学鼠标的制造成本来提高光学鼠标的性能。
背景技术
作为用于计算机的输入装置的一种的鼠标是用来直接或间接指标计算机有关光标或指针的坐标的设备。这类鼠标被分成两种：通过利用球的旋转，每次输入鼠标的移动方向和距离的球状鼠标(ball mice)，以及通过跟踪由从鼠标体照射的光形成的接触面的图象的移动，每次检测鼠标的移动方向的距离的光学鼠标。
传统的球状鼠标采用在屏幕上表示坐标的方案，用这种方式，当旋转球同时与鼠标垫等等的表面接触时，位于鼠标体内的传感器检测球的旋转，并将所检测的信号分解成两个垂直分量。
传统的球状鼠标的不方便之处在于旋转鼠标球同时与接触面接触，以致污染物很容易粘接到球上，以及粘接到球上的污染物对鼠标的操作具有不利影响，因此防碍鼠标的操作，从而要求定期清洗鼠标。
相比而言，传统的光学鼠标采用检测鼠标的运动方向和距离的方案，用这种方式，通过允许接触面反射来自鼠标体的光来形成接触面的图象，连续和快速俘获图象，以及顺序地比较所俘获的图象，而不是以算术地检测球的运动的方式。这一方案以按照光学地识别与鼠标接触的物体的运动，以电信号的形式生成识别值以及将电信号传送给计算机的方式，通过表示光标的位置来实现。
这种传统光学鼠标的操作和结构是公知的，在本说明书中将省略其描述。
由于传统的光学鼠标与传统的球状鼠标相比，所具有的许多好处是能精确地检测和平滑地处理鼠标的运动，当前这种鼠标的使用倾向于日益增加。
图1是表示传统的光学鼠标的底部的透视图。传统的光学鼠标1具有底板2，在其中心部分形成开口3。光学鼠标1能通过开口3观察与光学鼠标1接触的物体(鼠标垫等等)的表面，以及由光学鼠标1检测的信号(X和Y坐标)通过电缆4被传送到计算机(未示出)。
在图2中示出了传统光学鼠标中用于检测信号(X和Y坐标)的图象导航机构。参考图2，用于传统光学鼠标的图象导航机构描述如下。通用光学鼠标的通用光学系统被构造成包括用于照射光的发光二极管(LED)11、用于会聚由LED11照射并由鼠标垫表面10反射的光的透镜12、用于检测由透镜12会聚的光的图象传感器13、用于执行信号处理和控制的主控制单元()MCU，未示出)，以及在其上安装图象传感器13的印刷电路板(PCB)15。
通过LED座14固定LED11。LED座14(LED holder)具有开口14a以便光从此通过，以致由鼠标垫的表面10反映从LED11照射的光。
透镜12包括用于首先反射从LED11照射的光的反射面12a、用于再次反射由反射面12a反射的光的第二反射面12b，以及用于会聚由第二反射面12b反射的、通过基板2的开口3并由鼠标垫的表面10反射的光的透镜面12c。
以使透镜12c位于光学鼠标的基板2的开口3上的方式放置透镜12。
透镜面12c用来会聚由表面10反射的光以便聚焦光。图象传感器13直接位于透镜表面12c之上以便由透镜表面12c会聚的光被传送到图象传感器13并由图象传感器13检测。
图象传感器13包括用于俘获光学鼠标在其上滑动的表面10的图象并分析所俘获的图象的电路(算法)。
LED11和图象传感器13安装在PCB15上，以及PCB15安装在透镜12上。
具有上述结构的光学鼠标的传统的图象导航机构描述如下。
LED11照射光。
此时，通过LED座14的开口14a照射光，以及从LED11照射的光被指向透镜12的反射面12a，然后由表面12a反射。
由反射面12a反射的光被指向第二反射面12b并由其反射。
由第二反射面12b反射的光通过基板2的开口3，并与表面10接触并由其反射。
由接触面10反射的光被透镜面12c会聚，然后入射在图象传感器13上。
图象传感器13使用由表面10反射的光，连续地俘获图象，以及通过分析所俘获的图象，识别光学鼠标的运动方向和大小。所识别的值被转换成电信号以及所转换的电信号被传送到计算机。
因此，图象传感器13解释所俘获的图象并传送屏幕上光标的X和Y坐标。
在传统的光学鼠标中，分别由分立部件形成构成图象导航机构的LED11、透镜12、图象传感器13和MCU，以及通过将分立部件安装在PCB13上形成光学鼠标的光学系统，以便产生下述问题。
将分立部件组装到光学系统中，以致由于分立部件的组装偏差，降低了光学鼠标的性能，因此，发生读出误差，从而导致将增加光学鼠标的性能偏差。
另外，能手动地将分立部件组装到光学鼠标中，以致组装工作低效，工人的组装效率很低以及加长了组装时间。
零件的数量很大，以致增加了光学鼠标的制造成本，这要求改进零件的数量。
发明内容
因此，鉴于在现有技术中出现的上述问题，做出了本发明，以及本发明的目的是提供用于光学鼠标的图象导航组件，其通过构造传感器芯片被模块化，在传感器芯片中集成用于识别由接触面反射的光的图象传感器和MCU，以及以板上芯片(chip on board)(COB)方式在PCB上的芯片LED并采用小型棱镜集成的透镜，以便降低零件的性能和组装偏差，从而提高光学鼠标的性能。
本发明的另一目的是提供用于光学鼠标的图象导航组件，其采用模块化零件，以便提高组装工作的效率，提高工人的工作效率以及大大地降低制造时间。
本发明的另一目的是提供用于光学鼠标的图象导航组件，其允许降低零件的数量，从而缩减光学鼠标的制造成本。
为实现上述目的，本发明提供一种用于光学鼠标的图象导航组件，包括：组件单元，在其中以板上芯片方式，在板上构造发光元件和传感器芯片；以及盖型棱镜集成透镜，放在所述板上以便覆盖构造所述发光元件和所述传感器芯片的区域。
所述传感器芯片可以是在其中集成用于检测由所述盖型棱镜集成透镜会聚的光的图象传感器和用于处理所检测的信号的主控制单元(MCU)的单芯片传感器，以及所述盖型棱镜集成透镜可以包括用于会聚从所述发光元件照射的光的第一透镜表面、用于反射所述会聚光的反射面以及用于会聚光的第二透镜表面。
所述传感器芯片和所述发光元件可以形成在所述板的下表面上，可以形成位于所述发光元件之下的所述盖型棱镜集成透镜的所述反射面和第一透镜面，以及可以形成位于所述传感器芯片之下的第二透镜面。
可以形成将以能反射从所述发光元件照射的光的角度入射到所述光学鼠标外的接触面上的反射面。
图象导航组件可以进一步包括位于所述发光元件和所述传感器芯片间的阻光板以便防止从所述发光元件照射的光直接入射在所述传感器芯片上。
附图说明
从下述结合附图的详细描述，将更容易理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：
图1是表示传统光学鼠标的底部的透视图；
图2是表示传统光学鼠标的图象导航机构的横截面；
图3是表示用于根据本发明的实施例的光学鼠标的图象导航组件的分解透视图；
图4是图3的图象导航组件的横截面。
具体实施方式
现在参考附图，其中在不同图中使用相同的标记来表示相同或相似的部件。
结合附图详细地描述用于根据本发明的实施例的光学鼠标的图象导航组件。
图3是表示用于根据本发明的实施例的光学鼠标的图象导航组件的分解透视图。图4是图3的图象导航组件的横截面图。
如附图中所示，用于根据本发明的实施例的光学鼠标的图象导航组件包括用于照射光的发光元件20、用于反射由发光元件照射的光以便在与光学鼠标接触的物体上发光以及会聚由物体的表面反射的光的单体透镜(single body lens)30、用于检测由单体透镜30会聚的光并处理所检测的信号的传感器芯片40，以及在其上安装传感器芯片40的板50。
发光元件20是LED，并包括CHIP型或DIP型LED。在板50上以COB或DIP方式构造发光元件20。
传感器芯片40是单芯片传感器，其中将用于检测由透镜30会聚的光的图象传感器与用于处理所检测的信号的MCU集成。与发光元件20类似，以COB方式构造传感器芯片40。
因此，通过以COB方式将发光元件20和传感器芯片40安装在板50上来形成图象导航组件100。
以COB方式，在板50上构造发光元件20和传感器芯片40的本发明能模块化图象导航机构。
因此，将LED，即发光源安装在PCB上同时固定在LED座中以及将图象传感器和EMU分开安装在PCB上的现有技术图象导航机构相比，本发明允许传感器芯片40和具有芯片形式的发光元件20以板上芯片的方式直接构造在板上，以便能相当大地降低图象导航机构的体积。
因此，能微型化图象导航机构。
在现有技术中，手动地将分立部件安装在PCB上，以致组装工作不方便并且组装工作的效率很低。在本发明中，不需要处理分立部件来处理模块化板50。因此，便于处理分立部件并简化图象导航机构的制造过程，从而提高制造工作的效率。
同时，用盖型棱镜集成透镜(lid type prism integrated lens)形成单体透镜30以便覆盖安装发光元件20和传感器芯片40的区域。
单体透镜30包括用于会聚由发光元件照射的光的第一透镜面34、用于反射会聚光的反射面31，以及用于会聚由反射面31反射的光的第二透镜32。
反射面31用来初始地反射从发光元件20照射的光，以及第二透镜面32用来会聚由与光学鼠标接触的物体反射的光，以便聚焦光。
同时，在板50的下表面上形成传感器芯片40和发光元件以便发光元件20向下照射光。
因此，形成位于发光元件20下的单体透镜30的第一透镜面34和反射面31以便会聚然后反射由发光元件20照射的光。形成位于传感器芯片40下的单体透镜30的第二透镜表面32以便会聚从与光学鼠标接触的物体反射的光并入射在传感器芯片40上。
在这种情况下，形成反射面3以便以能反射从光学鼠标外的发光元件20照射的光的角度入射。
因此，在本发明中，单体透镜30能具有单个反射面31和仅由单个反射面31反射从发光元件20反射的光，以便使光的亮度增加并使光学鼠标的读出效率增加。因此，光能到达与光学鼠标接触的物体(鼠标垫)，以及通过第二反射面32，能将由物体的表面反射的光入射在传感器芯片40上。
单体透镜30具有单个反射面31并以盖的形式覆盖板50，以便与传统透镜相比，单体透镜30的大小相当小，从而允许微型化透镜。
在这种情况下，安装单体透镜30以便使单体透镜30的第二透镜面32位于光学鼠标的基板(未示出)的开口之上。
此外，形成隔断壁33以便使安装发光元件20和传感器芯片40的区域彼此分开。
隔断壁(partition wall)33用来防止从发光元件20照射的光直接入射在传感器芯片40上同时分开安装区。
为进一步保证阻挡光，阻光板(未示出)另外可以位于发光元件20和传感器芯片40之间以便防止从发光元件20照射的光直接入射在传感器芯片40上。
将以各种方式实现用于防止从发光元件20照射的光直接入射在传感器芯片40上的结构。因此，本发明不限于上述结构。
用于如上所述构造的光学鼠标的图象导航组件的操作如下所述。
从发光元件20照射光。
由单体透镜30的第一透镜表面34会聚从发光元件20照射的光指向反射面31，然后由反射面31反射。
此时，以能将从发光元件20照射的光照射到光学鼠标外的物体的表面上的角度入射反射面31，以便由反射面31反射的光能通过基板的开口，与物体的表面接触，并由物体表面反射。
通过第二透镜面32会聚由表面反射的光，此后，入射在集成图象传感器和MCU的传感器芯片40上。
传感器芯片40连续地俘获由物体的表面反射的光形成的图象、解释所俘获的图象，从而识别光学鼠标的运动的方向和大小。将所识别的值转换成电信号，以及将所转换的电信号传送到计算机。
简单地说，传感器芯片40解释表面图象并传送监视器上光标的X和Y坐标。
在本发明的实施例中，模块化图象导航组件，以便能降低零件的性能和组装偏差，从而提高光学鼠标的性能。
如上所述，本发明提供用于光学鼠标的图象导航组件，其中通过构造在其中集成通过光学鼠标的接触面外部反射的光的图象传感器和MCU的传感器芯片、以板上芯片的方式在PCB上的发光元件以及采用小型棱镜组件来模块化图象导航机构，从而降低零件的性能和组装偏差，从而提高光学鼠标的性能。
此外，采用模块化组件，以便能增加组件工作的效率，能提高工人的工作效率以及能降低组装时间。
此外，在现有技术中，能分开制造传感器、MCU、透镜和LED，从而导致高制造成本。在本发明中，能模块化图象导航机构，以便降低零件的数量，从而缩减光学鼠标的制造成本。
此外，当制造图象导航组件时，能对准光轴并能实现接触面的图象的优化，以便能最小化光学鼠标的读出效率。
此外，仅处理模块化板和将与模块化板组装在一起的单个部件而不需要处理分立部件，以便能简化部件处理和制造过程，从而提高制造效率和实现制造成本的另外的缩减。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员将意识到在不背离在附加权利要求书中公开的发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加和取代是可能的。

Claims (7)

1.一种用于光学鼠标的图象导航组件，包括：
组件单元，在其中以板上芯片方式，在板上构造发光元件和传感器芯片；以及
盖型棱镜集成透镜，放在所述板上以便覆盖构造所述发光元件和所述传感器芯片的区域。
2.如权利要求1所述的图象导航组件，其中，所述传感器芯片是在其中集成用于检测由所述盖型棱镜集成透镜会聚的光的图象传感器和用于处理所检测的信号的主控制单元(MCU)的单芯片传感器。
3.如权利要求1所述的图象导航组件，其中，所述盖型棱镜集成透镜包括用于会聚从所述发光元件照射的光的第一透镜表面、用于反射所述会聚光的反射面以及用于会聚光的第二透镜表面。
4.如权利要求3所述的图象导航组件，其中，所述传感器芯片和所述发光元件形成在所述板的下表面上，形成位于所述发光元件之下的所述盖型棱镜集成透镜的所述反射面和第一透镜面，以及形成位于所述传感器芯片之下的第二透镜面。
5.如权利要求4所述的图象导航组件，其中，形成为这样的角度的反射面，使得将从所述发光元件照射的光向着所述光学鼠标外的接触面反射。
6.如权利要求3所述的图象导航组件，进一步包括位于所述发光元件和所述传感器芯片间的阻光板，以便防止从所述发光元件照射的光直接入射在所述传感器芯片上。
7.一种具有图象导航组件的光学鼠标，所述图象导航组件包括：
组件单元，在其中以板上芯片方式，在板上构造发光元件和传感器芯片；以及
盖型棱镜集成透镜，放在所述板上，以便覆盖构造所述发光元件和所述传感器芯片的区域。
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