專利名稱：用于光學鼠標的圖象導航組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及用于光學鼠標的圖象導航組件(image navigationmodule)更具體地說，涉及用于光學鼠標的圖象導航組件，其中，通過構造集成圖象傳感器和主控制單元的傳感器芯片(sensor die)、以及在印刷電路板上以板上芯片方式的發(fā)光二極管，以及將具有印刷電路板的小型透鏡與傳感器芯片及構造在其上的發(fā)光二極管結合來模塊化圖象導航機構，從而通過增加圖象導航機構的傳感效率，以及降低光學鼠標的制造成本來提高光學鼠標的性能。
背景技術：
作為用于計算機的輸入裝置的一種的鼠標是用來直接或間接指標計算機有關光標或指針的坐標的設備。這類鼠標被分成兩種通過利用球的旋轉，每次輸入鼠標的移動方向和距離的球狀鼠標(ball mice)，以及通過跟蹤由從鼠標體照射的光形成的接觸面的圖象的移動，每次檢測鼠標的移動方向的距離的光學鼠標。
傳統(tǒng)的球狀鼠標采用在屏幕上表示坐標的方案，用這種方式，當旋轉球同時與鼠標墊等等的表面接觸時，位于鼠標體內的傳感器檢測球的旋轉，并將所檢測的信號分解成兩個垂直分量。
傳統(tǒng)的球狀鼠標的不方便之處在于旋轉鼠標球同時與接觸面接觸，以致污染物很容易粘接到球上，以及粘接到球上的污染物對鼠標的操作具有不利影響，因此防礙鼠標的操作，從而要求定期清洗鼠標。
相比而言，傳統(tǒng)的光學鼠標采用檢測鼠標的運動方向和距離的方案，用這種方式，通過允許接觸面反射來自鼠標體的光來形成接觸面的圖象，連續(xù)和快速俘獲圖象，以及順序地比較所俘獲的圖象，而不是以算術地檢測球的運動的方式。這一方案以按照光學地識別與鼠標接觸的物體的運動，以電信號的形式生成識別值以及將電信號傳送給計算機的方式，通過表示光標的位置來實現(xiàn)。
這種傳統(tǒng)光學鼠標的操作和結構是公知的，在本說明書中將省略其描述。
由于傳統(tǒng)的光學鼠標與傳統(tǒng)的球狀鼠標相比，所具有的許多好處是能精確地檢測和平滑地處理鼠標的運動，當前這種鼠標的使用傾向于日益增加。
圖1是表示傳統(tǒng)的光學鼠標的底部的透視圖。傳統(tǒng)的光學鼠標1具有底板2，在其中心部分形成開口3。光學鼠標1能通過開口3觀察與光學鼠標1接觸的物體(鼠標墊等等)的表面，以及由光學鼠標1檢測的信號(X和Y坐標)通過電纜4被傳送到計算機(未示出)。
在圖2中示出了傳統(tǒng)光學鼠標中用于檢測信號(X和Y坐標)的圖象導航機構。參考圖2，用于傳統(tǒng)光學鼠標的圖象導航機構描述如下。通用光學鼠標的通用光學系統(tǒng)被構造成包括用于照射光的發(fā)光二極管(LED)11、用于會聚由LED11照射并由鼠標墊表面10反射的光的透鏡12、用于檢測由透鏡12會聚的光的圖象傳感器13、用于執(zhí)行信號處理和控制的主控制單元()MCU，未示出)，以及在其上安裝圖象傳感器13的印刷電路板(PCB)15。
通過LED座14固定LED11。LED座14(LED holder)具有開口14a以便光從此通過，以致由鼠標墊的表面10反映從LED11照射的光。
透鏡12包括用于首先反射從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，以及用于會聚由第二反射面12b反射的、通過基板2的開口3并由鼠標墊的表面10反射的光的透鏡面12c。
以使透鏡12c位于光學鼠標的基板2的開口3上的方式放置透鏡12。
透鏡面12c用來會聚由表面10反射的光以便聚焦光。圖象傳感器13直接位于透鏡表面12c之上以便由透鏡表面12c會聚的光被傳送到圖象傳感器13并由圖象傳感器13檢測。
圖象傳感器13包括用于俘獲光學鼠標在其上滑動的表面10的圖象并分析所俘獲的圖象的電路(算法)。
LED11和圖象傳感器13安裝在PCB15上，以及PCB15安裝在透鏡12上。
具有上述結構的光學鼠標的傳統(tǒng)的圖象導航機構描述如下。
LED11照射光。
此時，通過LED座14的開口14a照射光，以及從LED11照射的光被指向透鏡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反射的光通過基板2的開口3，并與表面10接觸并由其反射。
由接觸面10反射的光被透鏡面12c會聚，然后入射在圖象傳感器13上。
圖象傳感器13使用由表面10反射的光，連續(xù)地俘獲圖象，以及通過分析所俘獲的圖象，識別光學鼠標的運動方向和大小。所識別的值被轉換成電信號以及所轉換的電信號被傳送到計算機。
因此，圖象傳感器13解釋所俘獲的圖象并傳送屏幕上光標的X和Y坐標。
在傳統(tǒng)的光學鼠標中，分別由分立部件形成構成圖象導航機構的LED11、透鏡12、圖象傳感器13和MCU，以及通過將分立部件安裝在PCB13上形成光學鼠標的光學系統(tǒng)，以便產生下述問題。
將分立部件組裝到光學系統(tǒng)中，以致由于分立部件的組裝偏差，降低了光學鼠標的性能，因此，發(fā)生讀出誤差，從而導致將增加光學鼠標的性能偏差。
另外，能手動地將分立部件組裝到光學鼠標中，以致組裝工作低效，工人的組裝效率很低以及加長了組裝時間。
零件的數量很大，以致增加了光學鼠標的制造成本，這要求改進零件的數量。

發(fā)明內容
因此，鑒于在現(xiàn)有技術中出現(xiàn)的上述問題，做出了本發(fā)明，以及本發(fā)明的目的是提供用于光學鼠標的圖象導航組件，其通過構造傳感器芯片被模塊化，在傳感器芯片中集成用于識別由接觸面反射的光的圖象傳感器和MCU，以及以板上芯片(chip on board)(COB)方式在PCB上的芯片LED并采用小型棱鏡集成的透鏡，以便降低零件的性能和組裝偏差，從而提高光學鼠標的性能。
本發(fā)明的另一目的是提供用于光學鼠標的圖象導航組件，其采用模塊化零件，以便提高組裝工作的效率，提高工人的工作效率以及大大地降低制造時間。
本發(fā)明的另一目的是提供用于光學鼠標的圖象導航組件，其允許降低零件的數量，從而縮減光學鼠標的制造成本。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于光學鼠標的圖象導航組件，包括組件單元，在其中以板上芯片方式，在板上構造發(fā)光元件和傳感器芯片；以及蓋型棱鏡集成透鏡，放在所述板上以便覆蓋構造所述發(fā)光元件和所述傳感器芯片的區(qū)域。
所述傳感器芯片可以是在其中集成用于檢測由所述蓋型棱鏡集成透鏡會聚的光的圖象傳感器和用于處理所檢測的信號的主控制單元(MCU)的單芯片傳感器，以及所述蓋型棱鏡集成透鏡可以包括用于會聚從所述發(fā)光元件照射的光的第一透鏡表面、用于反射所述會聚光的反射面以及用于會聚光的第二透鏡表面。
所述傳感器芯片和所述發(fā)光元件可以形成在所述板的下表面上，可以形成位于所述發(fā)光元件之下的所述蓋型棱鏡集成透鏡的所述反射面和第一透鏡面，以及可以形成位于所述傳感器芯片之下的第二透鏡面。
可以形成將以能反射從所述發(fā)光元件照射的光的角度入射到所述光學鼠標外的接觸面上的反射面。
圖象導航組件可以進一步包括位于所述發(fā)光元件和所述傳感器芯片間的阻光板以便防止從所述發(fā)光元件照射的光直接入射在所述傳感器芯片上。


從下述結合附圖的詳細描述，將更容易理解本發(fā)明的上述和其他目的、特征和其他優(yōu)點，其中圖1是表示傳統(tǒng)光學鼠標的底部的透視圖；圖2是表示傳統(tǒng)光學鼠標的圖象導航機構的橫截面；圖3是表示用于根據本發(fā)明的實施例的光學鼠標的圖象導航組件的分解透視圖；圖4是圖3的圖象導航組件的橫截面。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖，其中在不同圖中使用相同的標記來表示相同或相似的部件。
結合附圖詳細地描述用于根據本發(fā)明的實施例的光學鼠標的圖象導航組件。
圖3是表示用于根據本發(fā)明的實施例的光學鼠標的圖象導航組件的分解透視圖。圖4是圖3的圖象導航組件的橫截面圖。
如附圖中所示，用于根據本發(fā)明的實施例的光學鼠標的圖象導航組件包括用于照射光的發(fā)光元件20、用于反射由發(fā)光元件照射的光以便在與光學鼠標接觸的物體上發(fā)光以及會聚由物體的表面反射的光的單體透鏡(single body lens)30、用于檢測由單體透鏡30會聚的光并處理所檢測的信號的傳感器芯片40，以及在其上安裝傳感器芯片40的板50。
發(fā)光元件20是LED，并包括CHIP型或DIP型LED。在板50上以COB或DIP方式構造發(fā)光元件20。
傳感器芯片40是單芯片傳感器，其中將用于檢測由透鏡30會聚的光的圖象傳感器與用于處理所檢測的信號的MCU集成。與發(fā)光元件20類似，以COB方式構造傳感器芯片40。
因此，通過以COB方式將發(fā)光元件20和傳感器芯片40安裝在板50上來形成圖象導航組件100。
以COB方式，在板50上構造發(fā)光元件20和傳感器芯片40的本發(fā)明能模塊化圖象導航機構。
因此，將LED，即發(fā)光源安裝在PCB上同時固定在LED座中以及將圖象傳感器和EMU分開安裝在PCB上的現(xiàn)有技術圖象導航機構相比，本發(fā)明允許傳感器芯片40和具有芯片形式的發(fā)光元件20以板上芯片的方式直接構造在板上，以便能相當大地降低圖象導航機構的體積。
因此，能微型化圖象導航機構。
在現(xiàn)有技術中，手動地將分立部件安裝在PCB上，以致組裝工作不方便并且組裝工作的效率很低。在本發(fā)明中，不需要處理分立部件來處理模塊化板50。因此，便于處理分立部件并簡化圖象導航機構的制造過程，從而提高制造工作的效率。
同時，用蓋型棱鏡集成透鏡(lid type prism integrated lens)形成單體透鏡30以便覆蓋安裝發(fā)光元件20和傳感器芯片40的區(qū)域。
單體透鏡30包括用于會聚由發(fā)光元件照射的光的第一透鏡面34、用于反射會聚光的反射面31，以及用于會聚由反射面31反射的光的第二透鏡32。
反射面31用來初始地反射從發(fā)光元件20照射的光，以及第二透鏡面32用來會聚由與光學鼠標接觸的物體反射的光，以便聚焦光。
同時，在板50的下表面上形成傳感器芯片40和發(fā)光元件以便發(fā)光元件20向下照射光。
因此，形成位于發(fā)光元件20下的單體透鏡30的第一透鏡面34和反射面31以便會聚然后反射由發(fā)光元件20照射的光。形成位于傳感器芯片40下的單體透鏡30的第二透鏡表面32以便會聚從與光學鼠標接觸的物體反射的光并入射在傳感器芯片40上。
在這種情況下，形成反射面3以便以能反射從光學鼠標外的發(fā)光元件20照射的光的角度入射。
因此，在本發(fā)明中，單體透鏡30能具有單個反射面31和僅由單個反射面31反射從發(fā)光元件20反射的光，以便使光的亮度增加并使光學鼠標的讀出效率增加。因此，光能到達與光學鼠標接觸的物體(鼠標墊)，以及通過第二反射面32，能將由物體的表面反射的光入射在傳感器芯片40上。
單體透鏡30具有單個反射面31并以蓋的形式覆蓋板50，以便與傳統(tǒng)透鏡相比，單體透鏡30的大小相當小，從而允許微型化透鏡。
在這種情況下，安裝單體透鏡30以便使單體透鏡30的第二透鏡面32位于光學鼠標的基板(未示出)的開口之上。
此外，形成隔斷壁33以便使安裝發(fā)光元件20和傳感器芯片40的區(qū)域彼此分開。
隔斷壁(partition wall)33用來防止從發(fā)光元件20照射的光直接入射在傳感器芯片40上同時分開安裝區(qū)。
為進一步保證阻擋光，阻光板(未示出)另外可以位于發(fā)光元件20和傳感器芯片40之間以便防止從發(fā)光元件20照射的光直接入射在傳感器芯片40上。
將以各種方式實現(xiàn)用于防止從發(fā)光元件20照射的光直接入射在傳感器芯片40上的結構。因此，本發(fā)明不限于上述結構。
用于如上所述構造的光學鼠標的圖象導航組件的操作如下所述。
從發(fā)光元件20照射光。
由單體透鏡30的第一透鏡表面34會聚從發(fā)光元件20照射的光指向反射面31，然后由反射面31反射。
此時，以能將從發(fā)光元件20照射的光照射到光學鼠標外的物體的表面上的角度入射反射面31，以便由反射面31反射的光能通過基板的開口，與物體的表面接觸，并由物體表面反射。
通過第二透鏡面32會聚由表面反射的光，此后，入射在集成圖象傳感器和MCU的傳感器芯片40上。
傳感器芯片40連續(xù)地俘獲由物體的表面反射的光形成的圖象、解釋所俘獲的圖象，從而識別光學鼠標的運動的方向和大小。將所識別的值轉換成電信號，以及將所轉換的電信號傳送到計算機。
簡單地說，傳感器芯片40解釋表面圖象并傳送監(jiān)視器上光標的X和Y坐標。
在本發(fā)明的實施例中，模塊化圖象導航組件，以便能降低零件的性能和組裝偏差，從而提高光學鼠標的性能。
如上所述，本發(fā)明提供用于光學鼠標的圖象導航組件，其中通過構造在其中集成通過光學鼠標的接觸面外部反射的光的圖象傳感器和MCU的傳感器芯片、以板上芯片的方式在PCB上的發(fā)光元件以及采用小型棱鏡組件來模塊化圖象導航機構，從而降低零件的性能和組裝偏差，從而提高光學鼠標的性能。
此外，采用模塊化組件，以便能增加組件工作的效率，能提高工人的工作效率以及能降低組裝時間。
此外，在現(xiàn)有技術中，能分開制造傳感器、MCU、透鏡和LED，從而導致高制造成本。在本發(fā)明中，能模塊化圖象導航機構，以便降低零件的數量，從而縮減光學鼠標的制造成本。
此外，當制造圖象導航組件時，能對準光軸并能實現(xiàn)接觸面的圖象的優(yōu)化，以便能最小化光學鼠標的讀出效率。
此外，僅處理模塊化板和將與模塊化板組裝在一起的單個部件而不需要處理分立部件，以便能簡化部件處理和制造過程，從而提高制造效率和實現(xiàn)制造成本的另外的縮減。
盡管為示例目的，已經公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領域的普通技術人員將意識到在不背離在附加權利要求書中公開的發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種改進、增加和取代是可能的。
權利要求
1.一種用于光學鼠標的圖象導航組件，包括組件單元，在其中以板上芯片方式，在板上構造發(fā)光元件和傳感器芯片；以及蓋型棱鏡集成透鏡，放在所述板上以便覆蓋構造所述發(fā)光元件和所述傳感器芯片的區(qū)域。
2.如權利要求1所述的圖象導航組件，其中，所述傳感器芯片是在其中集成用于檢測由所述蓋型棱鏡集成透鏡會聚的光的圖象傳感器和用于處理所檢測的信號的主控制單元(MCU)的單芯片傳感器。
3.如權利要求1所述的圖象導航組件，其中，所述蓋型棱鏡集成透鏡包括用于會聚從所述發(fā)光元件照射的光的第一透鏡表面、用于反射所述會聚光的反射面以及用于會聚光的第二透鏡表面。
4.如權利要求3所述的圖象導航組件，其中，所述傳感器芯片和所述發(fā)光元件形成在所述板的下表面上，形成位于所述發(fā)光元件之下的所述蓋型棱鏡集成透鏡的所述反射面和第一透鏡面，以及形成位于所述傳感器芯片之下的第二透鏡面。
5.如權利要求4所述的圖象導航組件，其中，形成為這樣的角度的反射面，使得將從所述發(fā)光元件照射的光向著所述光學鼠標外的接觸面反射。
6.如權利要求3所述的圖象導航組件，進一步包括位于所述發(fā)光元件和所述傳感器芯片間的阻光板，以便防止從所述發(fā)光元件照射的光直接入射在所述傳感器芯片上。
7.一種具有圖象導航組件的光學鼠標，所述圖象導航組件包括組件單元，在其中以板上芯片方式，在板上構造發(fā)光元件和傳感器芯片；以及蓋型棱鏡集成透鏡，放在所述板上，以便覆蓋構造所述發(fā)光元件和所述傳感器芯片的區(qū)域。
全文摘要
在此公開了一種用于光學鼠標的圖象導航組件。圖象導航組件包括組件單元和蓋型棱鏡集成透鏡。用這種方式構造組件單元，以板上芯片的方式在板上構造發(fā)光元件和傳感器芯片。將蓋型棱鏡集成透鏡放在板上以便覆蓋構造發(fā)光元件和傳感器芯片的區(qū)域。傳感器芯片是在其中集成用于檢測由蓋型棱鏡集成透鏡會聚的光的圖象傳感器和用于處理所檢測的信號的主控制單元(MCU)的單芯片傳感器。
文檔編號G06F3/03GK1538347SQ200410001468
公開日2004年10月20日 申請日期2004年1月8日 優(yōu)先權日2003年4月15日
發(fā)明者姜東薰 申請人:三星電機株式會社