CN101162413A - 输入装置之光导引结构 - Google Patents

Abstract

一种输入装置之光导引结构，包含：一光源，用以提供投射之光束；一第一透镜，其底面形成有一弧形面恰位于光束之投射路径上，用以调整光束之斜率，且该第一透镜之弧形面之法线垂向目标物面，使光束聚焦于该第一透镜底端，进而透射至目标物面，且影像撷取路径恰自目标物面通过该第一透镜，进入该第一透镜上端；以及一影像侦测组件，系相对位于该第一透镜上端，用以撷取目标物面之影像；如上述构造，通过第一透镜使光束聚焦目标物面，使影像侦测组件清楚读取目标物面之影像，并根据移动时目标物面的影像变化来对应判断输入装置本体于目标物面之位移方向以及位移距离资料。

Description

输入装置之光导引结构

技术领域

本发明涉及一种输入装置之光导引结构，特别涉及一种通过光源与目标物面间设有一透镜，恰使光束通过该透镜时，产生折射现象，进而调整投射路径，使光源之光束向下集中于目标物面上，从而使影像侦测组件清晰地侦测到目标物面上之影像。

背景技术

随着科技的进步与发展，计算机已经成为人类生活中所不可或缺的一部份，而输入装置系计算机必备之接口设备，为配合计算机日新月异的功能，输入装置(诸如：鼠标、键盘等等)也在不断更新研发以求更为合于实用，以鼠标、键盘为例，除了大量的文字输入以外，鼠标的使用频率更胜于键盘，由于鼠标具有绝佳的自由度与操控性，可辅助并替代体积庞大的键盘，特别是对多媒体以及网际网络的操控，鼠标更具有无可替代的地位。

目前市面上所贩售之鼠标的种类，大致上可以分为机械鼠标与光学鼠标，机械鼠标虽然技术门槛低、价格便宜，惟其缺点则是轨迹球在滚动的过程中易磨损、入尘，导致机械鼠标精确度降低。

光学鼠标的技术原理在于利用光源(通常为红色光源)将光照射到目标表面上，在一定时间内撷取传回的反射光束，靠着每秒多次的扫描撷取，经由比对，即可算出鼠标移动的方向，并决定鼠标移动了多少距离。

目前市场上常用的光学鼠标，请参阅图1，系已知一种光学鼠标之剖视图，其鼠标在一平面上移动，激活发光组件a将发光源投射至导光板b之第一反射面b1时，即会将此光源反射至第二反射面b2上，经由该第二反射面b2之反射，光源会穿过底座c之开口，投射在一非透明接口形成之目标物面d，当目标物面d是非透明接口时，目标物面d与第一影像轴I重叠，使影像撷取组件e恰可撷取目标物面d上光源所投射对象第一影像轴I上之影像，使该影像撷取组件e可持续撷取正确之影像，进而透过电路控制单元(图未示)准确地计算出该鼠标之移动距离及方向。

据上述，该光学鼠标之撷取影像结构，需使投射之光束D与撷取影像之光束R要在目标物面d之第一影像轴I上相交于一点，方能使影像撷取组件e正确撷取到第一影像轴I的影像讯号。

但是，如图2，若该目标物面d为一透明介质材料(如：玻璃)所制成，由于目标物面d与第一影像轴I不重叠，当投射光入射至目标物面d，若不计入折射率时，投射之光束D会透射目标物面d与其下方之第二影像轴I1相交点，意即，该投射之光束D与撷取影像之光束R无法相交于第一影像轴I，故而造成该光学鼠标不能在目标物面d上作用，换言之，该光学鼠标在透明介质对象上将失去作用。

为改善上述问题，目前业界生产有另一常用的光学鼠标，请参阅图3所示，由图中可知，当鼠标在一平面上移动时，透过发光组件a所投射之光束D传递至导光板b之第一反射面b1时，恰会将此投射之光束D沿铅直方向反射至一分光镜f(beam splitter)之表面，该分光镜f系为一可将该投射之光束D的一部分反射，而另一部分透射之光学对象。经该分光镜f反射，使该投射之光束D向下垂直透射至一透明介质对象(玻璃)下方之目标物面d，使该目标物面d反射一撷取影像之光束R至分光镜f之内面，使得撷取影像之光束R系与经该分光镜f反射之该投射之光束D重叠，并与透明介质对象下方之目标物面d之第二影像轴I1相交。经该分光镜f反射该撷取影像之光束R至一透镜，供一影像撷取组件e撷取经该透镜作用之影像。

然如上述构造于实际使用时，由于该发光组件a投射出之光源信号要经导光板b反射，再经由分光镜f分光反射，方能传抵至目标物面d上，尤其分光过程中，有大部分光能量已自分光镜f透射散失，相对使得光能量有效使用率偏低。尤其，为了能使透过透明介质对象，而传抵至目标物面d的光束达到足以目标物面d之影像，必须增强该发光组件a的发光功率，将相对耗费光能源，在能源短缺的今日，实为一极不环保、不经济的设计。

发明人有鉴于上述常用的光学鼠标于实际施用时的缺点，且积累个人从事相关产业开发实务上多年之经验，精心研究，终于研发出一种输入装置之光导引结构。

发明内容

本发明之主要目的，旨在提供一种输入装置之光导引结构，而通过光源与目标物面间设有一第一透镜，恰使光束通过第一透镜时，产生折射现象，进而调整投射路径，使光源之光束集中于目标物面上，从而使影像侦测组件清晰地侦测到目标物面上之影像。

为了达到上述目的，本发明系提供一种输入装置之光导引结构，其包含：一光源，用以提供投射之光束；一第一透镜，其底面形成有一弧形面恰位于光束之投射路径上，用以调整光束之斜率，且该第一透镜之弧形面法线垂向目标物面，使光束聚焦于该第一透镜底端，进而透射至目标物面，且影像撷取路径恰自目标物面通过该第一透镜，束集于该第一透镜上端；以及一影像侦测组件，系相对位于该第一透镜上端，用以撷取目标物面之影像。

如上述构造，通过该第一透镜之弧形面使光束聚焦目标物面，使影像侦测组件清楚读取目标物面之影像，并根据移动时目标物面的影像变化来对应判断输入装置本体于目标物面之位移方向以及位移距离资料。

为使能更进一步了解本发明之特征及技术内容，请参阅以下有关本发明之详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1系常用光学结构之剖视示意图。

图2系常用光学结构之实施例示意图。

图3系另一常用光学结构之剖视示意图。

图4系本发明光束通过第一透镜之光束路径示意图。

图4A系本发明光束通过第一透镜进入透明介质对象之光束路径示意图。

图5系本发明第二实施例之剖视示意图。

图6系本发明第三实施例之剖视示意图。

图7系本发明第四实施例之剖视示意图。

图8系本发明第五实施例之剖视示意图。

具体实施方式

首先，请参阅图4所示，本发明系设于输入装置本体内，其包含：一光源1、一第一透镜22以及一影像侦测组件3；其中，

该光源1系可为可见光源1或不可见光源1，且该光源1的具体构造采用雷射或发光二极管，其主要系用以提供一投射之光束，且该光源之投射方向为水平方向投射。

该第一透镜22系对应该光源1之光束投射路径L1以及影像撷取路径L2，且该第一透镜22系一凸透镜，于该第一透镜22其底面形成有一弧形面221恰位于光束投射路径L1上，用以调整光束之斜率，于该第一透镜22顶部相对该弧形面221上方两侧分别形成有一斜面棱镜222恰位于该光源所发射光束之光束投射路径L1上，用以导引光束反射入该第一透镜22之弧形面221，使光束聚焦于该第一透镜22底端，即目标物面4，且该第一透镜22之法线垂向目标物面4，使目标物面4之影像沿影像撷取路径L2通过该第一透镜22，束集于该第一透镜22上端。

该影像侦测组件3，系架设于上述第一透镜22上端，用以撷取自目标物面4影像撷取路径L2之影像。

如上述构造实施时，依图4A所示，通过该第一透镜22周围所设置该斜面棱镜222位于光束投射路径L1上，使该光源1之光束投射路径L1可透过该斜面棱镜222导引经一次或一次以上反射进入该第一透镜22之弧形面221，从而达到将光束导引于该弧形面221上之功能，再通过该第一透镜22之弧形面221使光束投射路径L1上之光束产生向中心聚焦的折射现象，而集中针对距于一透明介质对象5(玻璃)下方的目标物面4，使光束能束集穿透过一透明介质对象5(玻璃)表面之第一影像轴A，投射入下方之目标物面4之第二影像轴B，使目标物面4之影像沿影像撷取路径L2穿透过该透明介质对象5，通过该第一透镜22，进而射入该影像侦测组件3，使该影像侦测组件3清楚读取之目标物面4影像，进而透过电路控制单元根据移动时目标物面4的影像变化来对应判断输入装置本体于目标物面4之位移方向以及位移距离资料。

本发明之第二实施例，如图5所示，上述构造中该光源1可为垂直方向设置，致使该光源1所投射光束之光束投射路径L1无法直接射入该第一透镜22之弧形面221，此时仍通过该第一透镜22周围设有多个该斜面棱镜222，其中至少有一该斜面棱镜222恰位于光束投射路径L1，至少二个该斜面棱镜系相互反射。使光束经由多个该斜面棱镜222的反射转传，222而射入该第一透镜22之弧形面221。

如上述构造，该光源1之光束先射入位于该光源1下方之该斜面棱镜222，使该光源1之光束投射路径L1可透过该斜面棱镜222导引，而水平反射入该另一斜面棱镜222，使该光束投射路径L1可透过该另一斜面棱镜222导引，垂直射入该第一透镜22之弧形面221，从而达到将光束导引于该弧形面221上之功能。

本发明之第三实施例，如图6所示，上述构造中，该光源1以及该第一透镜22系容设于一透镜座2中。该透镜座2系由透明物质一体成型构成，并于该光源1之光束投射路径L1以及光束反射路径L2上设有一空间21，于该空间21中设置该第一透镜22。

本发明之第四实施例，如图7所示，上述构造中，该透镜座2中，于该影像侦测组件3与该第一透镜22间之影像撷取路径L2上得设有至少一具调整影像效果之第二透镜24，用以调整影像之清晰度，使该影像侦测组件3获得更佳之影像撷取。

如上述构造，透过设于影像撷取路径L2上之该第二透镜24将目标物面4影像做进一步的调整，再射入该影像侦测组件3，可使该影像侦测组件3所撷取之影像更明亮清晰。

本发明之第五实施例，如图8所示，上述构造中，该透镜座2之空间21上方，于该影像侦测组件3与该第一透镜22间得设有至少一反射镜25恰位于影像撷取路径L2上，用以将影像导引至该影像侦测组件3。

如上述构造，该影像侦测组件3可不必位于与该第一透镜22之弧形面221位于相同法线上，而能透过该反射镜25改变影像撷取路径L2，使影像撷取路径L 2对应射入该影像侦测组件3。

综上所述，本发明具有下列诸优点：

1、本发明通过该第一透镜22之弧形面221对进入的光束产生束集聚焦的作用，使光束投射路径L1调整束集，而能穿透过正下方之透明介质对象5(玻璃)表面之，投射入位于透明介质对象5下方之目标物面4上，使目标物面4之影像能清晰地被撷取。

2、本发明由于透过该弧形面221将光束做束集聚焦，从而减少光束能量的耗损，使相等发光功率的光源1于本结构上能发挥到最大的光束强度，使目标物面4之影像能清晰地被撷取，从而相对节约光功率输出，充分利用光能源，在能源短缺的今日，实为既环保且经济的设计。

3、本发明之光束射入目标物面4系呈集中包围，且该第一透镜22之法线垂向目标物面4，故光束投射路径L1与影像撷取路径L2近乎重叠，从而避免光束往来通过透明介质对象5所造成折射的物理影响，使目标物面4之影像能顺利、清晰地被撷取。

以上所述仅为本发明之较佳可行实施例，非因此局限本发明之专利范围，故举凡运用本发明说明书及图标内容所为之等效技术变化，均包含于本发明之范围内。

Claims (13)

1.一种输入装置之光导引结构，其特征在于，系设于输入装置本体内，其包含：

一光源，用以提供投射之光束；

一第一透镜，其底面形成有一弧形面恰位于光束之投射路径上，用以调整光束之斜率，使光束聚焦于该第一透镜底端，进而透射至目标物面，且影像撷取路径恰自目标物面通过该第一透镜，束集于该第一透镜上端；

一影像侦测组件，系相对位于该第一透镜上端，用以撷取自目标物面之影像。

2.根据权利要求1所述的输入装置之光导引结构，其特征在于，其中该光源系为不可见光源。

3.根据权利要求1所述的输入装置之光导引结构，其特征在于，其中该光源系为可见光源。

4.根据权利要求1所述的输入装置之光导引结构，其特征在于，其中该第一透镜之周围，于该光源之投射路径上得设有至少一斜面棱镜用以导引光束经一次或以上之反射入该第一透镜之弧形面。

5.根据权利要求4所述的输入装置之光导引结构，其特征在于，其中该第一透镜相对该弧形面上方至少一侧设有至少一该斜面棱镜。

6.根据权利要求4所述的输入装置之光导引结构，其特征在于，其中该第一透镜相对该弧形面上方两侧分别设有至少一该斜面棱镜。

7.根据权利要求4所述的输入装置之光导引结构，其特征在于，其中该第一透镜周围至少二该斜面棱镜相互反射；使光束经一次或一次以上反射，而射入该弧形面。

8.根据权利要求1所述的输入装置之光导引结构，其特征在于，其中该第一透镜系为一凸透镜，并于该第一透镜底面形成有该弧形面。

9.根据权利要求1所述的输入装置之光导引结构，其特征在于，其中该影像侦测组件得与该第一透镜位于相同法线上。

10.根据权利要求9所述的输入装置之光导引结构，其特征在于，其中该影像侦测组件与该第一透镜间之影像撷取路径上得设有至少一第二透镜，用以调整影像之清晰度。

11.根据权利要求1所述的输入装置之光导引结构，其特征在于，其中该影像侦测组件与该第一透镜间得设有至少一反射镜恰位于影像撷取路径上，用以将影像反射至该影像侦测组件。

12.根据权利要求1所述的输入装置之光导引结构，其特征在于，其中输入装置本体内设有一透镜座，该透镜座内具有一空间恰位于光束之投射路径以及影像撷取路径上，该空间中设置有该第一透镜。

13.根据权利要求12所述的输入装置之光导引结构，其特征在于，其中该空间中相对该第一透镜顶部得设有该第二透镜。

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