[发明专利]光学鼠标中的散射光学器件

说明书

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层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。当今使用两种通用类型的光学鼠标体系结构：倾斜体系结构和镜面体系结构。这些体系结构中的每一个利用光源来将光定向到底层跟踪表面和图像传感器上以获取跟踪表面的图像。通过获取表面的一系列图像并跟踪在这些图像中经由控制器标识的一个或多个表面特征的位置的改变来跟踪移动。

光学鼠标一般利用两种类型的光源——发光二极管(LED)和诸如二极管激光器等激光器——中的一种。LED一般包括半导体管芯，该管芯具有被配置成通过该管芯的顶面发光的结。电引线被连接到该管芯的顶面以允许电流流过该管芯。该引线可能不对LED发出的光透光，并且可能使得固定图案在图像传感器上成像。

半导体二极管激光器一般从管芯的侧面或顶面(与VCSEL激光器一样)发出相干光。由于激光波长的显著相干性，图像传感器上的固定图案可从因下游光学器件中的束散和非理想性所造成的干扰图案中产生。这样的固定图案可能损害鼠标跟踪性能。

概述

因此，公开了可减小固定光学图案对鼠标跟踪性能的影响的光学鼠标的各实施例。在一个实施例中，光学鼠标包括被配置成向跟踪表面、图像传感器、光学散射器、以及控制器发出光的光源，该光学散射器在光学上布置在跟踪表面的上游并被配置成散射来自照明跟踪表面的光源的光，该控制器被配置成接收来自图像传感器的图像数据并标识该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。本概述并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限定所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本发明的任何部分中提及的任何或所有缺点的实现。

附图简述

图1示出光学鼠标的一个实施例。

图2示出包括散射光源的光学体系结构的一个实施例。

图3示出光学体系结构的一个实施例，该实施例示出透镜上的散射涂层和与透镜或光源分开提供的光学散射器。

图4示出作为角度的函数的、非散射光源和散射光源的光强度的图形比较。

图5示出LED的一个实施例，该实施例示出LED管芯和接合到该管芯的电引线。

图6示出成像在光学鼠标图像传感器上的跟踪特征和固定图案的图形表示。

图7示出从图6的跟踪特征和固定图案产生的相关函数中的峰值的图形表示。

图8示出在没有固定图案的情况下成像在光学鼠标图像传感器上的跟踪特征的图形表示。

图9示出从图8的跟踪特征产生的相关函数中的峰值的图形表示。

图10示出描绘一种跟踪光学鼠标在跟踪表面上的运动的方法的过程流程。

详细描述

图1示出光学鼠标100的一个实施例，并且图2示出光学鼠标100的光学体系结构200的一个实施例。光学体系结构200包括光源202，光源202被配置成向跟踪表面206发出光束204以使光束204入射在该跟踪表面上的位置210处。光束204具有相对于跟踪表面206的法线208的入射角θ。光学体系结构200还可包括布置在光源202与跟踪表面206之间以使光束204准直的准直透镜211。尽管图1描绘了便携式鼠标，但可以理解，所描绘的体系结构可以用在任何其他合适的鼠标中。

配置光学体系结构200以使得散射光被用来照明跟踪表面。例如，光源202可被配置成输出散射光，或者光学体系结构200可包括布置在光源202与跟踪表面206之间以散射光源206发出的光束的其他元件。使用散射光来照明跟踪表面可帮助减少聚焦于图像传感器的图像中的固定光学图案的存在，并且因此可帮助提高跟踪性能，如以下更详细地描述的。

图2的实施例具有镜面光学配置。在该配置中，入射光束204的一些部分从跟踪表面206反射，如在212处所示，大约以等于入射角θ的镜面反射角γ分布。反射光212的一些由透镜214成像到位于或靠近镜面反射角γ的图像传感器216上。替换实施例可利用倾斜光学体系结构，其中光源被配置成以相对于跟踪表面的斜角发出入射光束，并且其中图像传感器位于大约跟踪表面的法线处或位于相对于跟踪表面的另一合适位置以检测非镜面反射。具有镜面体系结构的鼠标可被配置成检测镜面反射斑(其表现为跟踪表面的图像中的亮斑)来作为跟踪特征。相反，具有倾斜体系结构的鼠标可被配置成检测跟踪表面的图像中的阴影而非反射斑来作为跟踪特征。