КОМПАКТНАЯ КОНСТРУКЦИЯ "МЫШИ" Российский патент 1998 года по МПК G06F3/33 G06K11/18 

Область техники
Настоящее изобретение относится к созданию устройства ввода координат (типа "мышь"), в частности к созданию компактной или миниатюрной конструкции такого устройства малого размера.

Предшествующий уровень техники
Обычные "мыши" широко используются в наружных станциях в качестве входного устройства для относительных координат, которое включает оптический отражающий элемент или пластину, источник света и светоприемные цепи, смонтированные в нем.

Типовая "мышь" включает шарик, расположенный в его нижней части таким образом, что при перемещении шарика вращающиеся оптические шифраторы, прикрепленные к шарику по координатам X и Y, определяют относительное положение шарика.

Как показано на фиг. 1, два оптических шифратора 2 и 3 установлены в надлежащих положениях с обеих сторон шарика 1, в непосредственной близости от него. Оптические шифраторы состоят из трех частей, а именно, каждый из двух оптических шифраторов 2 и 3 снабжен роликами 4 и 5, которые вращаются по осям X, Y при контакте с поверхностью шарика 1 согласно вращению шарика 1 по вертикали и по горизонтали (на фиг. 1 показано, что направления осей X и Y отличаются от их реальных направлений шариков при точном расположении осей).

Ролик 4 имеет центральную ось, которая закреплена в центре круглой пластины 6, имеющей множество отверстий по всей ее периферии, таким образом, что ролик 4 приводит пластину 6 во вращение.

На круглой пластине 6 установлена оптопара (оптрон), состоящий из элементов 8 и 9, расположенных по обе стороны пластины и в непосредственной близости от отверстий, выполненных по периферии пластины. Например, светодиод оптопары 8 расположен на передней стороне круглой пластины 6, а фототранзистор - на задней стороне.

Точно таким же образом оптический шифратор 3 снабжен роликом 5 с центральной осью и круглой пластиной 7 и оптопарой 11 и 12.

Поэтому в оптических шифраторах 2, 3 по осям X и Y круглые пластины 6 и 7 вращаются при вращении роликов 4 и 5, которые находятся в контакте с шариком 1. При этом оптопары 8, 9 и 10, 11 работают таким образом, что при вращении круглых пластин 6 и 7 их светоизлучающие диоды включаются, а их фототранзисторы принимают свет, излучаемый светодиодами, обращенными к ним, как показано на фиг. 2.

Таким образом, изменения положения шарика 1 определяются по осям X и Y разностью фаз, возникающей тогда, когда либо фототранзисторы принимают свет, либо нет при светоизлучении светодиодов.

Такая "мышь" требует значительного пространства при монтировании оптических шифраторов, что ограничивает компактность ее конфигурации. При работе с высокой скоростью имеются ограничения в механическом отношении вследствие эффекта проскальзывания между шариком и роликами. Это сокращает срок службы из-за трения между механизмами и повышает вероятность ошибок при работе под прямым воздействием пыли.

Существует также другая типовая "мышь" с оптической контактной площадкой детектирующего типа, показанная на фиг. 3, которая содержит гнездовую плату 20 и контактную площадку "мыши" 21. Гнездовая плата 20 снабжена оптическим датчиком 22 для обнаружения горизонтального движения вдоль оси X и оптическим датчиком 23 для обнаружения движения по вертикали вдоль оси Y, установленными на ее нижней стороне.

Каждый из оптических датчиков 22, 23 содержит оптопару со светоизлучающим диодом и фототранзистором так, что свет от светодиода принимается фототранзистором после отражения света от оптической контактной площадки 21.

"Мышь" с оптической контактной площадкой определяет также фазу смещения на основе сигналов, принимаемых каждым из фототранзисторов, как показано на фиг. 2. Такая "мышь" не имеет двух оптических шифраторов по осям X и Y, как в "мыши" с шариком, но требует отдельной оптической контактной площадки, что препятствует ее компактности.

Кроме того, оптическая контактная площадка влияет на срок службы системы, а сама "мышь" имеет тот недостаток, что при наличии пыли на оптической контактной площадке могут возникать ошибки во время работы.

Такая "мышь" обеспечивает возможность простого определения относительного смещения положения, но не дает возможности определения абсолютного положения с достаточной точностью, равно как и других функций, за исключением определения смещения положения.

С учетом таких соображений было бы весьма желательно иметь такую конструкцию "мыши", для которой не требовался бы оптический шифратор, а оптическая контактная площадка имела бы более компактную конструкцию и работала бы на высокой скорости и с высокой разрешающей способностью, а также была способна определять не только относительное положение, но и абсолютное положение.

Другими словами, требуется "мышь", конструкция которой позволяла бы адаптироваться к таким устройствам, как Palmtops, Sub-notebooks, Desktop и которая достаточно просто могла быть использована для управления играми, промышленными механизмами и агрегатами или для домашнего применения.

Раскрытие изобретения
В соответствии с этим задачей настоящего изобретения является создание компактной "мыши" с оптическим рефлектором и шариком типа шарика для гольфа, которая могла быть миниатюризована.

Другой задачей изобретения является создание компактной конструкции "мыши", дающей информацию о смещении положения и управляющей работой устройства в виде матрицы или графических изображений.

И еще одной задачей изобретения является создание компактной конструкции "мыши", содержащей шарик, на поверхности которого могут быть записаны смещение положения и заранее заданная информация управления.

Устройство согласно настоящему изобретению содержит корпус; небольшой шарик "мыши" со множеством вогнутых отражателей, на поверхность которого отражающий и прозрачный материалы нанесены в два слоя с заданной их толщиной; и оптопару, смонтированную в корпусе в виде вертикальной и горизонтальной конструкции относительно вогнутых отражателей для излучения света и приема отраженного света.

Таким образом, устройство согласно настоящему изобретению содержит комбинацию графической информации и матрицу в заданном положении шарика, благодаря чему шарик может содержать информацию для управления электронными устройствами в дополнение к информации о смещении положения, благодаря чему он может быть использован в небольших сканерах. Кроме того, благодаря настоящему изобретению можно реализовать конструкцию "мыши" в виде карандаша путем дальнейшей миниатюризации компактной конструкции "мыши".

Краткое описание чертежей
Далее настоящее изобретение будет пояснено со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показан схематический вид в изометрии и в разрезе конструкции известной "мыши" с шариком.

На фиг. 2 - форма сигналов, иллюстрирующая работу известной "мыши" с шариком.

На фиг. 3 схематически показана в изометрии конструкция известной "мыши" с оптической контактной площадкой.

На фиг. 4 показан вид в изометрии конструкции компактной "мыши" согласно настоящему изобретению.

На фиг. 5 показан вид в разрезе конструкции компактной "мыши" согласно настоящему изобретению.

На фиг. 6 в увеличенном масштабе показана конструкция другого варианта шарика согласно настоящему изобретению.

На фиг. 7 показан еще один вариант конструкции "мыши" в виде карандаша согласно настоящему изобретению.

Предпочтительный вариант исполнения изобретения
На фиг. 4 представлена конструкция компактной "мыши" с шариком, аналогичным мячику для гольфа. Конструкция компактной "мыши" 10 содержит корпус 1 с полостями в нем, оптический отражатель 2 на эластичной опоре, позволяющей ему вращаться в полости; и крышку 3, предотвращающую отделение оптического отражателя 2 от корпуса 1 и закрепленную с отражателем эластично.

Корпус 1 снабжен множеством эластичных опорных элементов, закрепленных на углах или в заданных местах по нижней периферии корпуса, как показано на разрезах, приведенных на фиг. 5. Как показано на виде А на фиг. 5 увеличенного масштаба, отверстие 5, например, выполняется на заданную глубину в корпусе 1.

Упругая пружина 6 вставляется в отверстие 5 для фиксации шаровой опоры 7. Благодаря этому упругая опорная часть 4 поддерживает шарик "мыши", как описано ниже.

Оптический отражатель 2 входит в корпус 1, и крышка 3 надевается на верхнюю часть корпуса 1 для предотвращения отделения оптического отражателя от корпуса 1. Часть 11 крышки 3 имеет резьбу по периферии для навинчивания на верхнюю часть корпуса 1. Прокладочный кольцевой вкладыш 12 и микрошариковая опора 13 установлены в углах по периферии крышки 3 для плавного вращения оптического отражателя 2, показанного на виде В фиг. 5 в увеличенном масштабе.

С другой стороны корпус 1 содержит чувствительные участки 14 и 15 для определения смещения положения по осям X и Y, расположенные на заданных боковых сторонах. Как показано на виде А в увеличенном масштабе на фиг. 4, чувствительные к смещению положения участки 14 и 15 содержат один инфракрасный светоизлучающий диод 16 и два фототранзистора 17 и 18, которые принимают свет от светодиода 16.

Благодаря этому участки 14 и 15, чувствительные к смещению положения, определяют и фазу смещения через скорость движения оптического отражателя 2 относительно временных осей, по которым фототранзисторы 17 и 18 принимают свет, как показано на фиг. 2. Кроме того, оптический отражатель 2 выполнен по форме так, что на его поверхности имеется множество канавок 20 чашеобразного сечения.

Эти канавки 20 покрываются отражающей пленкой 21 для отражения света, излучаемого светодиодом 16, что дает возможность канавкам 20 работать в качестве рефлекторов света. На всю поверхность оптического отражателя 2 наносится также слой 22 из прозрачного материала заданной толщины для обеспечения плавного вращения отражателя 2 в его настоящем положении.

В частности, на нижней поверхности (в центре) оптического отражателя 2 установлен переключатель 19. Его функцией является обнаружить смещение канавок 20 во время вращения оптического отражателя 2, как показано на фиг. 5. Им можно управлять на плоской поверхности в случае с "мышью" в виде карандаша, описанной ниже.

На фиг. 6 показан другой вариант конструкции шарика, соответствующий настоящему изобретению. Его предполагается использовать в сканере графической информации вместо участков 14 и 15, чувствительных к смещению положения по осям X и Y, как в предыдущих вариантах.

Если используется сканер графической информации, то матрица информации А и точечная информация В или изображение штрихового кода (не показан на рисунках) записываются на поверхности шарика. Поэтому такая информация содержит данные о смещении положения и исполнительную информацию для предоставления компьютеру возможности выполнить заранее заданную функцию. Кроме этого, она совместима с электронным устройством или с внутренним устройством для управления их работой.

На фиг. 7 показан еще один вариант конструкции "мыши" - типа карандаша. Такая конструкция "мыши" 32 может быть реализована при использовании шарика "мыши" наименьшего размера.

Кроме того, в конструкции "мыши" 32 карандашного типа используется оптическое волокно 24 в дополнение к оптопаре. Здесь оптическое волокно 24 выводится на терминал системы и подключается к участку 25, чувствительному к смещению положения по осям X и Y, включая оптопару в той же конфигурации, что и в предыдущем варианте. Чувствительный участок 25 располагают (монтируют) на заранее заданном месте корпуса конструкции "мыши" 32.

Промышленная применимость
Настоящее изобретение может быть миниатюризовано путем устранения необходимости в оптической контактной площадке и т.п. в механическом аспекте. Это изобретение имеет то преимущество, что информация о смещении положения шарика достаточно точно обрабатывается и с большой скоростью, а функции управления электронными устройствами весьма разнообразны.

Изобретение относится к созданию устройства ввода координат (типа "мышь") малого размера. Технический результат изобретения заключается в создании такой конструкции, которая работала бы на высокой скорости, с высокой разрешающей способностью, позволяющей определять не только относительное положение, но и абсолютное. Компактная конструкция "мыши" содержит оптический отражатель типа мячика для гольфа, на поверхности которого выполнено множество канавок чашеобразного сечения. На поверхности оптического отражателя сформирована комбинация графической информации. Такая компактная конструкция используется для определения смещения положения, а также для хранения на шарике информации о смещении положения и информации о параметре управления. 3 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Компактная конструкция "мыши" для обнаружения смещения положения оптопарой, установленной в корпус, отличающаяся тем, что содержит оптический отражатель с множеством канавок чашеобразного сечения на поверхности, на которую двойным слоем нанесен светоотражательный материал и прозрачный материал с определенной толщиной, оптопара установлена с возможностью разнесения элементов как по вертикали, так и по горизонтали относительно множества канавок чашеобразного сечения. 2. Конструкция "мыши" по п.1, отличающаяся тем, что комбинация графической информации на поверхности оптического отражателя сформирована с возможностью считывания сканером графической информации для получения параметров смещения положения и управления электронным устройством. 3. Конструкция "мыши" по п.1, отличающаяся тем, что в ней использована конструкция "мыши" карандашного вида за счет миниатюризации оптического отражателя. 4. Конструкция "мыши" по п.2, отличающаяся тем, что в ней графическая информация сформирована в матричном виде и в виде штрихового кода.