一種計算機輸入裝置的制作方法

專利名稱：一種計算機輸入裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于計萛機的外圍設備，特別是屬于計萛機的輸入設備，尤指以手寫方式向計萛機輸入圖形、文字和控制計萛機屏幕上的光標的計萛機輸入裝置。
隨著個人電腦的普及和窗口系統的廣泛應用，控制計萛機屏幕上的光標的裝置幾乎成了人手一個的必備的裝置。控制光標的裝置中目前市場上供應的主要是盒式鼠標，軌跡球較少，筆式鼠標罕見。盒式鼠標是用手掌握著在工作臺或鼠標墊上滑移來控制光標；軌跡球是用手指拔動滾球來控制光標，其優奌是所需工作臺面范圍小，并且可將軌跡球拿離工作臺工作，從而長期工作不易引起手臂疲勞；筆式鼠標則是如同筆一樣用手指握著以書寫方式來控制光標以及向計萛機輸入圖形、文字和簽名，其優奌是符合人們常規的使用習慣。筆式鼠標的專利早在1985年第一個盒式鼠標產品問世之前就已公布了，現在各國公布的各種筆式鼠標的專利已數不勝數，眾多的筆式鼠標的設想是基于用滾球帶動電位器輪或用滾球帶動光柵輪(或光編碼器輪)的結構，例如美國專利No.5210405、No.5291213和中國專利申請號00219764、00219887、00258363、01212629、01246861等等，這種機械式結構難以制作出鋼筆般粗細的鼠標。另一類筆式光學鼠標的設想是在其內設有光源和光傳感器，其工作原理是以自相關比較方式檢測工作面的反射光的光學特性(如反射光所載的反射面映像)隨筆的運動的變化，來判斷筆的運動方向和運動距離，例如美國專利No.3182291、No.4279465、No.4475240、No.5027115、No.5635956和中國專利申請號96218723、98802502、99101715、01227790、01802379等等，其中用光纖的和不用光纖的都是可以制作成普通鋼筆般粗細。但由于最早面市的盒式鼠標產品已經培養出了使用者的習慣，當操作慣了盒式鼠標再來用筆式鼠標反而感到不習慣。而且，對于長期操控光標而言，操控放在工作臺上的盒式鼠標比操控手指握持的筆式鼠標會更自由隨意些，因為操控盒式鼠標不易引起手指疲勞，這是為何用手指握筆寫一天字會比玩一天電腦更累的心理因素之外的原因。雖然筆式鼠標在簽名、畫圖、輸入細小字符等功能上比盒式鼠標和軌跡球具有明顯的優勢，但是筆式鼠標產品卻罕見。
隨著便攜式筆記本電腦和PDA(個人數據助理)的普及，以及新式的集顯示屏與電腦主件于一體的平板式電腦的問世，對筆式鼠標的需求愈來愈迫切。現今的附在PDA和平板式電腦的觸摸屏筆或接收電磁場能量的感應筆(光筆)是直接在顯示屏上操作的，有了筆式鼠標就可取代現今的觸摸屏筆和感應筆。用筆式鼠標的優奌是不再直接在顯示屏上操作，從而既不會擋住顯示內容也不會摩損顯示屏。可以預見的是將來用筆式鼠標操作電腦的人會愈來愈多，不過目前的絕大多數人更習慣于用盒式鼠標或軌跡球來操作電腦。現有專利的筆式鼠標設計有一個共同的缺奌，都是無法滿足目前多數人的操作習慣，因此無法普及推廣。看來，從一種習慣到另一種習慣的過渡期，需要一種既可用作筆式鼠標與又可用作盒式鼠標(或軌跡球)的產品，即是說，既能滿足人們現今的操作盒式鼠標(或軌跡球)的習慣要求，又能在需要簽名、繪圖和輸入小的字符等場合換成筆式鼠標來工作。尤其是對于初學電腦的人來說，直接用筆式鼠標來操作電腦還更符合其平時用筆的習慣而易于上手。
一物多用的想法自古有之美國專利No.4562347公布了一種具有鼠標和軌跡球兩種功能的電腦輸入裝置，其外殼的底部和頂部各開一個孔，裝在外殼內的滾動球的部分球表面可以凸出在底部和頂部孔的外面，位移傳感器裝在外殼內靠近滾動球的兩側。該裝置放在桌面上則滾動球通過底部的孔可與桌面接觸而摩擦轉動，用作通常的鼠標；該裝置被手持懸空則可通過頂部的孔用手指操控滾動球，用作軌跡球。中國專利申請號92238143也提出一種多用途的電腦輸入裝置，其外殼設計得可手握，滾動球安裝在外殼的最上端露出部分球表面，滾動球摩擦傳動兩側的測光轉盤組，滾動球之下安裝電路板和開關等組件。該裝置可倒轉方向讓滾動球向上或向下，當滾動球向上可用手指拔動它作軌跡球用途，當滾動球向下可在桌面或鼠標墊上摩擦滾動用作通常的鼠標，滾動球在桌面上滾動也可以想象為一支巨大的書寫滾珠筆，因此設計人又自稱其為軌跡筆。因向上與向下倒轉方向時Y軸會倒轉相位，為了使光標在兩種情況下響應正確的滾動球位移方向，電路中用了切換方向的開關。該專利方法實際上也只是同一個滾動球的向上與向下兩用，或者說只是一個軌跡球的兩種使用方法。以上兩個裝置都是一個滾動球既作鼠標用又作軌跡球用，與需求的既可用作筆式鼠標與又可用作盒式鼠標(或軌跡球)的產品不同，因為用作筆式鼠標與盒式鼠標(或軌跡球)必有兩個不同的位移輸入頭(其內部的傳感器和電路可能共享)，不可能用同一個滾動球既作筆式鼠標的輸入頭又作盒式鼠標(或軌跡球)的輸入頭。專利92238143裝置被設計人自稱為軌跡筆，該裝置用了測光轉盤組等機械件而體積粗大，根本上就不具有用手指握持的通常筆的特征，其所說的軌跡筆只能是想象意義上的筆。
為了克服現有筆式鼠標專利設計上的不足，滿足筆式鼠標與盒式鼠標(或軌跡球)一體兩用的需求，本實用新型的技術方案是將一種筆式光學鼠標集成到人們已經用習慣了的盒式鼠標或軌跡球之上。選用光學鼠標IC來制作所說的集成兩用裝置，是為了方便地把兩用裝置中的筆式鼠標制作成鋼筆般粗細，兩用裝置中的盒式鼠標或軌跡球則不限定為光學盒式鼠標或光學軌跡球，但最好是光學盒式鼠標或光學軌跡球，因為這樣可以與筆式鼠標共用一個光學鼠標IC來降低成本。具體的技術方案如下本實用新型的計算機輸入裝置由外殼、按鍵、光源、PCB板、成像系統、圖像傳感器和信號處理與控制IC以及以有線或無線方式鏈接到計算機的傳送部件構成，其特征在于所說的計算機輸入裝置集筆式光學鼠標和盒式鼠標(或光學軌跡球)于一身，除了可進行通常的盒式鼠標(或光學軌跡球)操作控制光標之外，還可用手指握持以手寫方式輸入圖形、文字和簽名。該集筆式光學鼠標和盒式鼠標(或光學軌跡球)于一身的裝置的外殼的一個最佳實施例是制作成具有類似老鼠般(或大頭滾珠筆般)的形狀。該鼠形外殼的頭部(或筆形外殼的細端)為一段漸細的套筒適于用母指、中指和食指握持著進行書寫，安裝在漸細的套筒內的筆式光學鼠標筆芯的筆尖可從套筒的最細端露出。該筆式光學鼠標筆芯的筆尖上有可透光的窗口，該窗口既能讓漸細的套筒內的光源發出的光透射出，又能讓書寫工作面的反射光透射進入漸細的套筒內。
該集筆式光學鼠標和盒式鼠標于一身的鼠形外殼的腹部稍寬且平整。在鼠形外殼腹部的近中心處設有盒式鼠標的窗口，盒式鼠標通過該窗口與工作面藕合可感知外殼相對工作面的位移。該鼠形外殼的背部有適合放手掌的凸起的弧度，在該鼠形外殼背部的接近尾端處至少安裝有鼠標的左鍵和右鍵，傳送部件安裝在鼠形外殼的尾部。
與所說的筆式光學鼠標集成一體的盒式鼠標可以是機械滾動球鼠標。這時鼠形外殼腹部的窗口是個園孔。安裝在鼠形外殼內的盒式鼠標的滾動球通過該園孔可接觸到滑移工作面而摩擦滾動。
與所說的筆式光學鼠標集成一體的盒式鼠標也可以是盒式光學鼠標，這時鼠形外殼腹部的窗口是可透光的窗口。安裝在外殼內的盒式光學鼠標的光源發出的光透過該窗口射到滑移工作面上，該滑移工作面上的反射光再透過該窗口進入外殼內經光路傳播到盒式光學鼠標的圖像傳感器。
所說的集筆式光學鼠標和光學軌跡球于一身的筆形外殼的粗端為一漸大的向上開口的喇叭筒，該喇叭筒內安裝有一個托架。適配直徑的軌跡球安放在托架內露出小半個軌跡球表面，從而任何情況下都不會從托架中掉出來。軌跡球可以在托架內沿任意方向轉動任何角度。筆形外殼具有人體工學的弧形便于用手掌配合無名指和小指舒適地握筆，筆形外殼的中部至少安裝有外露的鼠標右鍵和傳送部件。所說的鼠標右鍵可以是筆式光學鼠標和光學軌跡球共用的，也可以筆式光學鼠標和光學軌跡球各自設置專用的鼠標右鍵。對于共用的鼠標右鍵則其安裝位置應既適于用中指和母指握筆時由食指操作它，又適于用手掌配合小指和無名指握筆時由中指操作它同時由其它手指按壓與撥動軌跡球。
從筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口透射進入外殼內的書寫工作面的反射光和從盒式光學鼠標的可透光窗口透射進入外殼內的滑移工作面的(或從光學軌跡球表面的)反射光，經過各自的成像系統和光路轉換器使兩反射光所載的兩個不同反射面的映像成像到同一個圖像傳感器或成像到各自的圖像傳感器。
當成像到各自的圖像傳感器，則書寫工作面的映像成像在筆式光學鼠標的圖像傳感器上，滑移工作面(或光學軌跡球表面)的映像成像在盒式光學鼠標(或光學軌跡球)的圖像傳感器上。
當成像到同一個圖像傳感器，則在筆式光學鼠標書寫工作面的反射光和盒式光學鼠標滑移工作面的(或光學軌跡球表面的)反射光到達圖像傳感器的途中各設有一個遮擋光裝置，這兩個遮擋光裝置的聯動機構使得來自筆式光學鼠標筆書寫工作面的反射光和來自盒式鼠標滑移工作面的(或來自光學軌跡球表面的)反射光不能同時到達圖像傳感器。
從筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口透射出的光和從盒式光學鼠標的可透光窗口透射出的光(或射到光學軌跡球表面的光)可以是由同一個光源發出的，由分光器分成兩束光再經光束變換傳送系統分別傳播到鼠形盒的頭部和腹部(或筆的細端和粗端)，在兩路光的傳播途中各設有一個可切斷光路的光開關，兩個光開關設定得光源發出的光任一時刻只能傳播到鼠形盒的頭部和腹部的可透光的窗口中的一個(或只能傳播到筆的細端和粗端中的一個)。
從筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口透射出的光和從盒式光學鼠標的可透光窗口透射出的光(或射到光學軌跡球表面的光)也可以是分別由兩個光源各自發出的，經各自的光束變換傳送系統分別傳到鼠形盒的頭部和腹部(或分別傳到筆的細端和粗端)，兩個光源各自設有電源開關，控制電路設定得兩個光源不能同時被奌亮。
從筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口透射進的書寫工作面的反射光的成像系統具有較大的景深，保證筆式光學鼠標筆尖離書寫工作面的距離在0～5mm范圍內均能使反射光所載的反射面的映像成像到圖像傳感器。從盒式光學鼠標的可透光窗口透射進的鼠標滑移工作面(或從光學軌跡球表面)的反射光的成像系統的景深較小，外殼離開鼠標滑移工作面(或光學軌跡球表面離開托架)1mm以上時反射光所載的反射面的映像就不能成像到圖像傳感器。
筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口和盒式光學鼠標的可透光窗口是由透過率大于百分之五十的有機或無機材料制成的。嵌在外殼腹部的用作盒式光學鼠標的可透光窗口的透光材料片相對外殼腹部的外表面略微凹進，從而不會在鼠標滑移中受磨損而降低透光率。
安裝在漸細套筒內的筆式光學鼠標筆芯可相對套筒軸向位移5mm以上的距離，由雙穩態手動選擇開關控制光學筆芯上的筆尖露出套筒外或縮進套筒內。
安裝在漸細套筒內的筆式光學鼠標筆芯與套筒之間可安裝一個壓力傳感器，用來檢測筆對書寫工作面的書寫壓力。當書寫壓力小于設定值時筆式光學鼠標筆只能操控光標，當壓力大于等于設定值時才能進行手寫輸入。可設定得手寫筆劃的粗細隨手寫運力的加大而增粗。
安裝漸細套筒內的筆式光學鼠標筆芯與套筒之間可安裝一個微動下壓開關。微動下壓開關內彈性件的彈力小于雙穩態手動選擇開關內彈性件的彈力，手指握住漸細套筒用通常的書寫下壓壓力不能打開雙穩態手動選擇開關但卻能打開該微動下壓開關，微動下壓開關的行程應小于1mm，最佳為0.2～0.3mm。可設定得該微動下壓開關的功能如同通常的鼠標左鍵。
筆式光學鼠標筆芯的筆尖處通常是安裝一個可透光的窗口，但也可安裝一個受摩擦力驅動可自由轉動的園珠。筆芯仍安裝在漸細套筒內，所說的園珠的球表面就是可反射光源來的光的書寫工作面，反射光所載的園珠球表面的映像成像在筆式光學鼠標的圖像傳感器上。
安裝在漸細套筒內的筆式光學鼠標筆芯與漸細套筒也可以是固定連接成一體的，筆式光學鼠標筆芯上的筆尖連同筆尖上的可透光窗口露出在漸細套筒最細端的外面，一個簡化的特例是取消筆芯，僅在漸細套筒最細端固裝一個具有可透光窗口的尖頭作為所說的筆式光學鼠標的筆尖。
所說的大頭滾珠筆般形狀的集筆式光學鼠標和光學軌跡球于一身的裝置，可在其粗端(光學軌跡球所在的大頭一端)設置一個掛扣，以便于像鋼筆一樣插在上衣袋內扣緊，該掛扣用金屬制作可兼用作以無線方式鏈接到計算機的傳送部件的輸出天線。該掛扣可以聯動著裝置的總電源開關和雙穩態手動選擇開關，并取代這些開關的按撥扭，來減少外露的按撥扭，使該裝置顯得簡潔美觀。
安裝在筆形外殼粗端漸大的喇叭筒內的托架和漸大的喇叭筒之間可安裝一個微動下壓開關，手指按壓安放在托架上的軌跡球能打開該微動下壓開關，微動下壓開關的行程應小于1mm，最佳為0.2～0.3mm，可設定得該微動下壓開關的功能如同通常的鼠標左鍵。
安裝在筆形外殼另一端漸大的喇叭筒內的托架和漸大的喇叭筒也可以是固裝為一體的，一個簡化的特例是取消托架，在漸大的喇叭筒的內表面上直接安放軌跡球。
所說的成像系統是由球面或非球面的凹凸透鏡配合光欄構成的，不同的光路中的成像系統有不同的景深，以適應于筆式光學鼠標、盒式光學鼠標和光學軌跡球中的反射光所載反射面映像的不同的成像要求。所說的光路轉換器是由反射鏡、棱鏡構成的，也可以是由柔性光導纖維構成的。所說的光束變換傳送系統是由球面或非球面的凹凸透鏡配合反射鏡、棱鏡構成的，也可以是由柔性光導纖維構成的。所說的分光器是半反半透鏡，也可以是光纖分光器。
附圖的簡要說明

圖1是本實用新型的最佳實施例之一的示意圖，表示筆式光學鼠標與盒式光學鼠標集成為一體的一種結構形式。
圖2是本實用新型的最佳實施例之二的示意圖，表示筆式光學鼠標與光學軌跡球集成為一體的一種結構形式。
本實用新型的最佳實施例之一如圖1所示外殼1.1如同老鼠般形狀。外殼的頭部為一段漸細的套筒1.2，套筒1.2的細端為普通鋼筆般粗細適于用三個手指握持。外殼的腹部1.3為一較平的表面適于放置在工作面(桌面或鼠標墊)上，腹部的近中心處有一園孔1.4，園孔中嵌有透光材料片1.5，嵌得透光片略微向內凹進，當腹部與工作面接觸時透光片不會與工作面接觸，以避免因磨損而降低其透光性能。套筒1.2內安裝有筆式光學鼠標的筆芯1.6，筆芯1.6與套筒1.2之間安裝有雙穩態手動選擇開關1.7，開關1.7可在筆芯尖端收進于套筒內的上穩態和筆芯尖端露出在套筒外的下穩態這兩個狀態之間翻轉。筆芯1.6上設置有筆的LED光源1.8以及光源開關1.9，光源開關1.9跟雙穩態手動選擇開關1.7聯動，當筆芯尖端露出在套筒外的下穩態時筆的光源1.8才被奌亮。光源開關1.9是雙路反向開關，另一路為盒式光學鼠標的LED光源1.10的電源開關，使得光源1.8和1.10兩者中任何時候只有一個被奌亮。筆芯與套筒之間還安裝有行程約為0.25mm的微動下壓開關1.11，微動下壓開關1.11內的彈性件的彈力小于手動選擇開關1.7內的彈性件的彈力，用通常的書寫壓力不能使雙穩態手動選擇開關1.7翻轉，但卻能使微動下壓開關1.11閉合。設定得微動下壓開關1.11的功能如同通常的鼠標左鍵，從而筆式光學鼠標有了左鍵，再在漸細的套筒1.2上設置筆式鼠標右鍵1.12，鼠標左、右鍵1.11和1.12的閉合信號通過連接在按鍵上的電線傳送到信號處理與控制IC上。雙穩態手動選擇開關1.7的撥動鍵同時又作為鼠標右鍵1.12的按壓鍵，當撥動鍵撥動向漸細的套筒的細端則筆芯1.6的尖端露出套筒外，裝置進入筆式光學鼠標使用狀態，此時按壓它起鼠標右鍵功能；當撥動鍵撥動向漸細的套筒的粗端則筆芯1.6的尖端縮進套筒內，裝置進入盒式光學鼠標使用狀態，此時按壓它不起任何作用。筆芯1.6的尖端設置有可透光的窗口1.13，窗口1.13的形狀使得光源1.8發出的光可從窗口透射到書寫工作面，同時書寫工作面的反射光又可通過窗口進入筆芯內，而且從窗口進入與射出的光各走各的光路互不干擾。從書寫工作面的反射光透過窗口1.13進入到套筒1.2內，再通過安裝在套筒內的有較大景深的成像系統1.14和直角棱鏡1.15的全反射，使書寫工作面的映像落在圖像傳感器1.16上。圖像傳感器1.16是筆式光學鼠標和盒式光學鼠標共用的，當光源1.8不被奌亮而光源1.10被奌亮，則光源1.10發出光從外殼腹部的園孔1.4射出，此時滑移工作面的反射光透過園孔1.4進入外殼內，再通過安裝在外殼內的較小景深的成像系統1.17并透過直角棱鏡1.15，使滑移工作面的映像直接落在圖像傳感器1.16上。在外殼的尾部設置有盒式鼠標的左、右鍵1.18和1.19。傳送部件中的發射器(當使用無線光學鼠標IC)或連接計算機的電纜線(當使用有線光學鼠標IC)1.20設置在外殼的尾部。
本實用新型的最佳實施例之二如圖2所示外殼2.1如同大頭滾珠筆般的形狀。筆形外殼的細端為一段漸細的套筒2.2，套筒2.2的細端為普通鋼筆般粗細，適于用三個手指握持。筆形外殼的粗端為一漸大的向上開口的喇叭筒2.3，喇叭筒2.3內安裝有托架2.4，適配直徑的軌跡球2.5安放在托架內并露出小半個軌跡球表面。筆形外殼2.1具有人體工學的弧形便于用手掌配合無名指和小指舒適地握筆，筆式光學鼠標的右鍵2.12安裝在套筒2.2上其位置適于用中指和母指握筆時由食指操作它。套筒2.2內安裝有筆式光學鼠標的筆芯2.6，筆芯2.6與套筒2.2之間安裝有雙穩態手動選擇開關2.7，雙穩態開關2.7可在筆芯尖端收進于套筒內的上穩態和筆芯尖端露出在套筒外的下穩態這兩個狀態之間翻轉。筆芯上設置有筆的LED光源2.8以及光源開關2.9，光源開關2.9跟雙穩態開關2.7聯動，當筆芯尖端露出在套筒外的下穩態時筆的光源2.8才被奌亮。光源開關2.9是雙路反向開關，另一路為光學軌跡球的LED光源2.10的電源開關，使得光源2.8和2.10兩者中任何時候只有一個被奌亮。筆芯2.6與套筒2.2之間還安裝有壓力傳感器2.11，設定得壓力傳感器2.11檢測到的套筒對筆芯的下壓壓力(從而也是筆芯尖端對書寫工作面的壓力)大于設定值時如同按下了通常的鼠標左鍵，即是說，當書寫壓力小于設定值時筆式光學鼠標僅可移動光標，當書寫壓力大于設定值時筆式光學鼠標才可進行手寫文字、圖形和簽名的輸入，而且設定得手寫筆劃的粗細隨手寫運力的加大而變粗。當手寫用力大于臨界值時，則可將安裝在筆芯2.6與套筒2.2之間的雙穩態開關2.7翻轉到上穩態(筆芯的尖端收進套筒內)同時關閉光源2.8，使筆式光學鼠標停止工作，從而可保護壓力傳感器避免壓力過載而捐壞。壓力傳感器2.11的信號和鼠標右鍵2.12的閉合信號通過電線傳送到信號處理與控制IC上。筆芯2.8的尖端設置有可透光的窗口2.13，窗口2.13的形狀使得光源2.8發出的光可從窗口透射到書寫工作面，同時書寫工作面的反射光又可通過窗口進入到筆內，而且從窗口進入與射出的光各走各的光路互不干擾。從書寫工作面的反射光透過窗口2.13進入到套筒2.2內，再通過安裝在套筒內的有較大景深的成像系統2.14和直角棱鏡2.15的全反射，使書寫工作面的映像落在圖像傳感器2.16上。圖像傳感器2.16是筆式光學鼠標和光學軌跡球共用的，當光源2.8不被奌亮而光源2.10被奌亮，則光源2.10發出光直接照射到軌跡球2.5上。軌跡球表面的反射光再通過安裝在外殼內的有較小景深的成像系統2.17和直角棱鏡2.21的全反射，再透過直角棱鏡2.15使軌跡球表面的映像直接落在圖像傳感器2.16上。在托架2.4和喇叭筒2.3之間安裝有行程約為0.25mm的微動下壓開關2.18，設定得微動下壓開關2.18的功能如同通常的鼠標左鍵。喇叭筒2.3上設置有多態按撥鍵2.20，鍵2.20兼作雙穩態選擇開關2.7的手動按鍵和電源總開關。鍵2.20撥在最上位置時關閉總電源，裝置處于保存備用態；鍵2.20撥在中間位置時對應于雙穩態選擇開關2.7處于上穩態位置，同時電源被開啟并奌亮光學軌跡球的LED光源2.10，裝置處于光學軌跡球的使用狀態；鍵2.20撥在最下位置時對應于雙穩態選擇開關2.7處于下穩態位置，同時電源被開啟并奌亮LED光源2.8，裝置處于筆式光學鼠標的使用狀態。光學軌跡球的右鍵2.19安裝在多態按撥鍵2.20的中間位置的底下，當鍵2.20撥在中間位置時按壓鍵2.20就可使右鍵2.19閉合。本實施例選用無線光學鼠標IC，傳送部件及其發射器2.22設置在喇叭筒2.3上與多態按撥鍵2.20相對的另一邊。
本實用新型不限于上述實施方式，本領域的技術人員容易地對它作各種新的組合方式或變化實施形式，但這不會脫離本實用新型的權利要求所限定的精神與范圍。
本實用新型的集筆式光學鼠標與盒式鼠標(或光學軌跡球)于一身的裝置既可一物兩用，又不會比單獨的筆式光學鼠標增加大多的成本，還可按市場需求制作成多種款式。它既能滿足電腦熟手的需求，又特別適于初學電腦的新手使用，它體積小巧尤其適合于配套在便攜式筆記本電腦、平板式電腦和PDA中。本實用新型以現有的有線或無線光學鼠標IC為基礎組件，因此特別適合于工業化生產。
權利要求1，一種計算機輸入裝置由外殼、按鍵、光源、PCB板、成像系統、圖像傳感器和信號處理與控制IC以及以有線或無線方式鏈接到計算機的傳送部件構成，其特征在于所說的計算機輸入裝置集筆式光學鼠標和盒式鼠標于一身，除了可進行通常的盒式鼠標操作控制光標之外，還可用手指握持進行手寫輸入圖形、文字和簽名；該集筆式光學鼠標和盒式鼠標于一身的裝置的外殼的一個最佳實施例是制作成具有類似老鼠般的形狀；該鼠形外殼的頭部為一段漸細的套筒適于用母指、中指和食指握持著進行書寫，安裝在套筒內的筆式光學鼠標筆芯的筆尖可從套筒的最細端露出；該筆式光學鼠標筆芯的筆尖上有可透光的窗口，該窗口既能讓安裝在筆形外殼內的光源的光射出，又能讓書寫工作面的反射光射進筆形外殼內；該鼠形外殼的腹部稍寬且平整，在鼠形外殼腹部的近中心處設有另一個盒式鼠標窗口，通過該窗口盒式鼠標與工作面藕合可感知外殼相對工作面的位移；該鼠形外殼的背部有適合放手掌的凸起的弧度，在該鼠形外殼背部的接近尾端處至少安裝有鼠標的左鍵和右鍵，傳送部件安裝在鼠形外殼的尾部。
2，根據權利要求1所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的與筆式光學鼠標集成一體的盒式鼠標是盒式光學鼠標，鼠形外殼腹部的窗口是可透光的窗口，安裝在外殼內的盒式光學鼠標的光源的光透過該窗口射到滑移工作面上，該滑移工作面上的反射光再透過該窗口進入外殼內經光路傳播到盒式光學鼠標的圖像傳感器。
3，根據權利要求1所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的與筆式光學鼠標集成一體的盒式鼠標是具有機械滾動球的鼠標，鼠形外殼腹部的窗口是個園孔，裝在鼠形外殼內的盒式鼠標的滾動球可通過該園孔接觸到鼠標滑移工作面而摩擦滾動。
4，根據權利要求1和2所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于從所說的筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口透射進入外殼內的書寫工作面的反射光和從所說的盒式光學鼠標的可透光窗口透射進入外殼內的滑移工作面的反射光，經過各自的成像系統和光路轉換器使所說的兩反射光所載的兩個不同反射面的映像成像到同一個圖像傳感器。
5，根據權利要求4所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于在所說的筆式光學鼠標書寫工作面的反射光和所說的盒式光學鼠標滑移工作面的反射光到達圖像傳感器的途中各設有一個遮擋光裝置，這兩個遮擋光裝置的聯動機構使得來自筆式光學鼠標筆書寫工作面的反射光和來自盒式鼠標滑移工作面的反射光不能同時到達圖像傳感器。
6，根據權利要求1和2所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于從所說的筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口透射進入外殼內的書寫工作面的反射光和從所說的盒式光學鼠標的可透光窗口透射進入外殼內的滑移工作面的反射光，經過各自的成像系統和光路轉換器使所說的兩反射光所載的兩個不同反射面的映像分別成像到各自的圖像傳感器，其中書寫工作面的映像成像在筆式光學鼠標的圖像傳感器上，滑移工作面的映像成像在盒式光學鼠標的圖像傳感器上。
7，根據權利要求4和6所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于從所說的筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口透射進的書寫工作面的反射光的成像系統具有較大的景深，保證筆式光學鼠標筆尖離書寫工作面的距離在0～5mm范圍內均能使反射光所載的反射面的映像成像到圖像傳感器；從所說的盒式光學鼠標的可透光窗口透射進的鼠標滑移工作面的反射光的成像系統的景深較小，外殼離開鼠標滑移工作面1mm以上時反射光所載的反射面的映像就不能成像到圖像傳感器。
8，根據權利要求1和2所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于從所說的筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口透射出的光和從所說的盒式光學鼠標的可透光窗口透射出的光是由同一個光源發出的，由分光器分成兩束光再經光束變換傳送系統分別傳播到鼠形外殼的頭部和腹部，在兩路光的傳播途中各設有一個可切斷光路的光開關，兩個光開關設定得光源發出的光任一時刻只能傳播到鼠形外殼頭部和腹部的可透光的窗口中的一個。
9，根據權利要求1和2所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于從所說的筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口透射出的光和從所說的盒式光學鼠標的可透光窗口透射出的光是分別由兩個光源各自發出的，經各自的光束變換傳送系統分別傳到鼠形外殼的頭部和腹部，兩個光源各自設有電源開關，控制電路設定得兩個光源不能同時被奌亮。
10，根權利要求1和2所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口和盒式光學鼠標的可透光窗口是由透過率大于百分之五十的有機或無機材料制成的，嵌在鼠形外殼腹部的用作盒式光學鼠標的可透光窗口的透光材料片相對外殼腹部的外表面略微凹進。
11，根據權利要求1所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的安裝在漸細套筒內的筆式光學鼠標筆芯可相對套筒軸向位移5mm以上的距離，由雙穩態手動選擇開關控制光學筆芯上的筆尖露出套筒外或縮進套筒內。
12，根據權利要求1所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的安裝在漸細套筒內的筆式光學鼠標筆芯與所說的套筒之間安裝有一個壓力傳感器，用來檢測筆對書寫工作面的書寫壓力，當書寫壓力小于設定值時光學鼠標筆只能操控光標，當壓力大于等于設定值時才能進行手寫輸入。可設定得手寫筆劃的粗細隨手寫運力的加大而增粗。
13，根據權利要求1所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的安裝在漸細套筒內的筆式光學鼠標筆芯與所說的套筒之間安裝有一個微動下壓開關，微動下壓開關內彈性件的彈力小于雙穩態手動選擇開關內彈性件的彈力，手指握住漸細套筒用通常書寫的下壓壓力不能翻轉雙穩態手動選擇開關但卻能打開該微動下壓開關，微動下壓開關的行程應小于1mm，最佳為0.2～0.3mm，可設定得該微動下壓開關的功能如同通常的鼠標左鍵。
14，根據權利要求1所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的筆式光學鼠標筆芯的筆尖處裝有一個受摩擦力驅動可自由轉動的園珠，所說的筆芯安裝在漸細套筒內，所說的園珠的球表面就是所說的可反射光源來的光的書寫工作面，反射光所載的園珠球表面的映像成像在筆式光學鼠標的圖像傳感器上。
15，根據權利要求1所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的安裝在漸細套筒內的筆式光學鼠標筆芯與所說的漸細套筒是固定連接成一體的，筆式光學鼠標筆芯上的筆尖連同筆尖上的可透光窗口露出在漸細套筒最細端的外面，一個簡化的特例是取消筆芯，僅在漸細套筒最細端固裝一個具有可透光窗口的尖頭作為所說的筆式光學鼠標的筆尖。
16，一種計算機輸入裝置由外殼、按鍵、光源、PCB板、成像系統、圖像傳感器和信號處理與控制IC以及以有線或無線方式鏈接到計算機的傳送部件構成，其特征在于所說的計算機輸入裝置集筆式光學鼠標和光學軌跡球于一身，除了可進行通常的軌跡球操作控制光標之外還可用手指握持進行手寫輸入圖形、文字和簽名；該集筆式光學鼠標和光學軌跡球于一身的裝置的外殼具有大頭滾珠筆般的形狀；筆形外殼的細端為一段漸細的套筒適于用母指、中指和食指握持著進行書寫，安裝在套筒內的筆式光學鼠標筆芯的筆尖可從套筒的最細端露出；該筆式光學鼠標筆芯的筆尖上有可透光的窗口，該窗口既能讓安裝在筆形外殼內的光源的光射出，又能讓書寫工作面的反射光射進入筆形外殼內；筆形外殼的粗端為一漸大的向上開口的喇叭筒，該喇叭筒內安裝有一個托架，適配直徑的軌跡球安放在托架內露出小半個軌跡球表面從而任何情況下都不會從托架中掉出來，軌跡球可以在托架內沿任意方向轉動任何角度；筆形外殼具有人體工學的弧形便于用手掌配合無名指和小指舒適地握筆，筆形外殼的中部至少安裝有外露的鼠標右鍵和傳送部件。
17，根據權利要求16所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的集筆式光學鼠標和光學軌跡球于一身的裝置，在光學軌跡球所在的粗端設有一個掛扣，便于像鋼筆一樣插在上衣袋內扣緊，該金屬制作的掛扣兼用作以無線方式鏈接到計算機的傳送部件的輸出天線。
18，根據權利要求16所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于從所說的筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口所射進的書寫工作面的反射光和從軌跡球表面的反射光，經過各自的成像系統和光路轉換器，使兩反射光所載的兩個不同反射面的映像成像到同一個圖像傳感器。
19，根據權利要求18所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于在所說的筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口透射進的書寫工作面的反射光和所說的軌跡球表面的反射光到達圖像傳感器的傳播光路途中各設有一個遮擋光裝置，兩遮擋光裝置的聯動機構使來自筆尖端書寫工作面的反射光和軌跡球表面的反射光不能同時到達圖像傳感器。
20，根據權利要求16所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于從所說的筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口射進的書寫工作面的反射光和從軌跡球表面的反射光，經過各自的成像系統和光路轉換器，使兩反射光所載的兩個不同反射面的映像成像到各自的圖像傳感器，其中書寫工作面的映像成像在筆式光學鼠標的圖像傳感器上，軌跡球表面的映像成像在光學軌跡球的圖像傳感器上。
21，根據權利要求18和20所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于從筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口射進的書寫工作面的反射光的成像系統具有較大的景深，保證筆式光學鼠標的筆尖離書寫工作面的距離在0至5mm的范圍內均能使反射光所載的書寫工作面的映像成像到圖像傳感器；從軌跡球表面的反射光的成系統的景深較小，當軌跡球跳離支架1mm以上時反射光所載的軌跡球表面的映像就不能成像到圖像傳感器。
22，根據權利要求16所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于從所說的筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口透射到書寫工作面的光和照射到軌跡球表面的光是同一個光源發出的，由分光器分成兩束光再經光束變換傳送系統傳播到筆尖端和軌跡球表面，在兩路光的傳播途中各設有一個可切斷光路的光開關，兩個光開關設定得光源發出的光任何時刻都只能傳到筆尖端和軌跡球表面中的一個。
23，根據權利要求16所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于從所說的筆式光學鼠標筆尖上的可透光的窗口透射到書寫工作面的光和照射到軌跡球表面的光是分別由兩個光源各自發出的，經各自的光束變換傳送系統分別傳播到筆尖端和軌跡球表面，兩個光源各自設有電源開關，控制電路設定得兩個光源不能同時被奌亮。
24，根據權利要求16所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的筆式光學鼠標筆尖上的可透光窗口是由透光率百分之五十以上的有機或無機透光材料制成的。
25，根據權利要求16所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的安裝在漸細套筒內的筆式光學鼠標筆芯可相對套筒軸向位移5mm以上的距離，由雙穩態手動選擇開關控制筆式光學鼠標筆芯上的筆尖露出套筒外或縮進套筒內。
26，根據權利要求16所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的安裝在漸細套筒內的筆式光學鼠標筆芯與所說的套筒之間安裝有一個壓力傳感器，用來檢測筆對書寫工作面的書寫壓力，當書寫壓力小于設定值時筆式光學鼠標只能操控光標，當壓力大于等于設定值時才能進行手寫輸入，可設定得手寫筆劃的粗細隨手寫運力的加大而增粗。
27，根據權利要求16所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的安裝在漸細套筒內的筆式光學鼠標筆芯與所說的套筒之間安裝有一個微動下壓開關，微動下壓開關內彈性件的彈力小于雙穩態手動選擇開關內彈性件的彈力，手指握住漸細套筒用通常書寫的下壓壓力不能翻轉雙穩態手動選擇開關但卻能打開該微動下壓開關，微動下壓開關的行程應小于1mm，最佳為0.2～0.3mm，可設定得該微動下壓開關的功能如同通常的鼠標左鍵。
28，根據權利要求16所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的安裝在漸細套筒內的筆式光學鼠標筆芯與所說的套筒是固裝成一體的，筆式光學鼠標筆芯上的筆尖連同筆尖上的可透光的窗口露出在所說的漸細套筒最細端的外面，一個簡化的特例是取消筆芯，僅將一個具有可透光窗口的尖頭固裝在漸細套筒的最細端作為所說的筆式光學鼠標的筆尖。
29，根據權利要求16所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的安裝在筆形外殼粗端漸大的喇叭筒內的托架和漸大的喇叭筒之間安裝有一個微動下壓開關，手指按壓安放在托架上的軌跡球能打開該微動下壓開關，微動下壓開關的行程應小于1mm，最佳為0.2～0.3mm，可設定得該微動下壓開關的功能如同通常的鼠標左鍵。
30，根據權利要求16所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的安裝在筆形外殼粗端漸大的喇叭筒內的托架和漸大的喇叭筒是固裝為一體的，一個簡化的特例是取消托架，在漸大的喇叭筒的內表面上直接安放軌跡球。
31，根據權利要求16、17和25所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的設置在集筆式光學鼠標和光學軌跡球于一身的裝置中粗端的掛扣，聯動著裝置的總電源開關和雙穩態手動選擇開關，並取代這些開關的按撥扭。
32，根據權利要求1、4、6、16、18和20所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的成像系統是由球面或非球面的凹凸透鏡配合光欄構成的，不同的光路中的成像系統有不同的景深，以適應于筆式光學鼠標、盒式光學鼠標和光學軌跡球中的反射光所載反射面映像的不同的成像要求。
33，根據權利要求4、6、18、和20所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的光路轉換器是由反射鏡、棱鏡構成的。
34，根據權利要求4、6、18、和20所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的光路轉換器是由柔性光導纖維構成的。
35，根據權利要求8、9、22和23所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的光束變換傳送系統是由球面或非球面的凹凸透鏡配合反射鏡、棱鏡構成的。
36，根據權利要求8、9、22和23所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的光束變換傳送系統是由柔性光導纖維構成的。
37，根據權利要求8、和22所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的分光器是半反半透鏡。
38，根據權利要求8、和22所述的一種計算機輸入裝置，其特征在于所說的分光器是光纖分光器。
專利摘要本實用新型的計算機輸入裝置集筆式光學鼠標與盒式鼠標于一身或集筆式光學鼠標與光學軌跡球于一身，除了可進行通常的盒式鼠標(或光學軌跡球)操作控制光標之外，還可用手指握持進行手寫輸入圖形、文字和簽名。它既能滿足電腦熟手的需求，又特別適于初學電腦的新手使用，它體積小巧尤其適合于配套在便攜式筆記本電腦、平板式電腦和PDA中。本實用新型以現有的有線或無線光學鼠標IC為基礎組件，因此特別適合于工業化生產。
文檔編號G06F3/033GK2627566SQ0320545
公開日2004年7月21日 申請日期2003年7月29日 優先權日2003年7月29日
發明者陳其良, 陳紹光 申請人:陳其良, 陳紹光