CN101794183A - 光学指向装置及具有该光学指向装置之可携式电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学指向装置，作为如通讯终端机等电子装置的使用者界面。该光学指向装置包括一光线接收部、一光学单元，将光线传输至该光线接收部，并包括一反射部，设置在一光径中、一框架主体，与该反射部一体成形，以支撑该反射部、一盖体，覆盖该框架主体，并具有一接触表面、以及一光源，照射该盖体。该光学指向装置降低了组件数量，并使方便和容易的组装成为可能，从而显著地提高产量同时降低组装缺陷。

Description

光学指向装置及具有该光学指向装置之可携式电子装置

技术领域

本发明涉及一种光学指向装置及具有该光学指向装置之电子装置，尤其涉及一种光学指向装置，适用于如行动终端机等电子装置的使用者界面，以及具有该光学指向装置之可携式电子装置。

背景技术

一般来说，电子装置，例如行动终端机、个人数字助理(personal digitalassistant，PDA)等，系使用键盘形式的使用者界面。

更具体来说，传统的可携式电子装置包括一键盘，其设有复数个按钮用于输入数字、字母或标记，以便使用者可输入如数字或文字之所需数据至电子装置之中，或可透过按压键盘上的按钮来选择电子装置的选单。

进一步来说，可携式电子装置设有显示屏幕以显示数据及/或使用者透过键盘所输入的信息。

近来，无线行动通信服务和诸如无线宽带(wireless broadband，WIBRO)因特网服务的无线因特网服务已然商业化，以提供通信服务或因特网服务至电子装置，在行动终端机和PDA等可携式电子装置上安装如Windows CE等Windows操作系统，以支持图形使用者界面(graphical user interface，GUI)。

此外，随着通讯技术的发展，可携式电子装置提供了各种附加服务和以GUI为主的Windows操作系统，以使可携式电子装置之附加服务的供应更加便利。

为了方便使用传统电子装置，使用者界面的示例包括鼠标、触控板、指向装置等。近年来，已开发用于电子装置的光学指向装置，以侦测光学讯号，其变化以响应作为一对象的手指动作，以移动如光标等指向装置或接收所需的信息及/或命令。

参考图1和2，传统光学指向装置10包括一光源(图中未示)、一盖体11、一影像传感器12，用于侦测光学信号、一光学单元13，用于导引光线至影像传感器12、以及一支架14，用于接收光学单元13。

光学指向装置10可与经由有线或无线通讯连接的电子装置1分别设置。或者，光学指向装置10可直接安装在电子装置1的主体2上。如果光学指向装置10与电子装置1一体成形，则希望光学指向装置10尽量地薄，以使电子装置1薄型化。

盖体11形成在外表面，其上具有操作表面，即接触表面，使物体20例如手指与之接触。影像传感器12设置在处理输入信号的印刷电路板(printedcircuit board，PCB)15上。

因此，当物体20例如手指，接触操作表面并在其上移动时，输入至影像传感器12的光学信号转换为响应手指移动的电子信号。更具体来说，随着物体20与操作表面分离，由光源所发出的光线经过盖体11并释出盖体11之外。

另一方面，当物体20即手指，接触操作表面时，从光源所发出的光由盖体11反射，并透过光学单元13到达影像传感器12。

随着物体20接触并在操作表面上移动时，影像传感器12所侦测到的光学信号变化，从而允许光标或指标的移动显示在电子装置1的显示屏幕上。

执行光学信号的侦测和由影像传感器13的影像控制类似于计算机光学鼠标中的侦测和影像控制，其详细说明将在此省略。

另一方面，光学单元13组配至支架14，支架14具有接收槽，使得光学单元13安装在支架14的接收槽上，并固定在盖体11内部。

光学单元13包括一个以上的棱镜13a、13b和一成像透镜13c，设置在光径中，这些构成用于传输光线，即由物体所反射之光线的光学或成像系统，经由光的反射及/或折射至影像传感器12。

棱镜13a、13b由玻璃或塑料材料所制成，且经由折射改变光线的行进方向，而成像透镜13c用于集中光线。

发明内容

本发明旨在解决先前技术的上述或其它问题，本发明的一个特点在于提供一种光学指向装置，具有减少的组件数量和简单的结构，以及一具有该光学指向装置之电子装置。

本发明的另一特点在于提供一种光学指向装置，具有薄型的厚度，以及一种包括该光学指向装置的电子装置。

依据一个特点，本发明提供一种光学指向装置，包括：一光线接收部；一光学单元，将光线传输至光线接收部，并包括一反射部，设置在光径中；一框架主体，与反射部一体成形，以支撑反射部；一盖体，覆盖框架主体，并具有一接触表面；以及一光源，照射盖体。

依据另一个特点，本发明提供一种光学指向装置，包括：一光线接收部；一光学单元，传输光线至光线接收部，并包括一成像透镜以及一反射部，设置在光径中，反射部具有一对反射表面；一框架主体，与反射部一体成形，以支撑反射部；一盖体，覆盖框架主体，并具有一接触表面；一光源，设置在框架主体以照射盖体；以及一光线阻挡部，设置在光径中以阻挡沿光径行进之光线的一预定部分，并且具有一光线通过部，透过减少光线通过光径的截面面积，以在光径中形成一预定尺寸。

依据进一步的特点，本发明提供了一种可携式电子装置，包括：一装置主体，具有一显示屏幕；以及一光学指向装置，安装在该装置主体上。此处，该光学指向装置包括：一光线接收部；一光学单元，将光线传输至光线接收部，并包括一反射部，设置在光径中；以及一框架主体，与反射部一体成形，以支撑反射部。

依据发明的实施例，光学指向装置具有反射表面，与传统支架即框架主体整合，其支撑且固定在光学单元的正确位置，从而增进光学指向装置的组配，并减少组件数量，以降低生产成本。

附图说明

本发明的上述或其它目的、特征和优点，透过以下实施例的详细描述并结合附图，而可更清晰地理解，图式中：

图1为包括传统光学指向装置的电子装置示例的透视图；

图2为传统光学指向装置的分解侧视图；

图3为依据本发明第一实施例的光学指向装置的分解透视图；

图4为依据本发明第一实施例的光学指向装置的侧视图；

图5为图4的光学指向装置中光传输路径的侧视图；

图6为依据本发明第二实施例的光学指向装置的分解透视图；

图7为依据本发明第二实施例的光学指向装置的侧视图；

图8为图7的光学指向装置中光传输路径的侧视图；

图9为依据本发明第三实施例的光学指向装置的分解透视图；以及

图10为依据本发明第三实施例的光学指向装置的的侧视图。

具体实施方式

以下，参考所附图式进一步详细地描述本发明实施例。在实施例的详细描述中，类似的组件由类似标号来表示，而重复的描述可在此省略。

参考图3至图5，将描述依据第一实施例的光学指向装置。

在图3至图5中，依据第一实施例的光学指向装置包括一光线接收部100、一框架主体200、以及一光学单元300。

光线接收部100侦测光线以感测物体，而光学单元300传输光线至光线接收部100，并包括一反射部310，设置在光径上以反射光线。框架主体200支撑反射部310，与框架主体200一体成形且排列在光径上。

在传统光学指向装置中，用于改变光径的光学构件13a、13b(见图2)与支架14(见图2)个别形成，且组配到支架14从而由支架14所支撑。依据此实施例，然而，反射部310对应于用于改变光径的传统光学构件，系与对应于用于支撑光学构件的传统支架之框架主体200一体成形，从而减少构件的数量，并致能简单组装过程的进行。

光学指向装置依照电子装置目前的尺寸减少趋势而减少尺寸是很需要的。因此，光学指向装置的内部组件制造成具有非常小的尺寸。依据本发明，可消除组配例如棱镜或镜面等小型光学构件至传统光学指向装置的支架的困难，从而简化了组配过程。结果，可防止组配损坏和缺陷，可发生在组配小组件时。

在此实施例中，反射部310包括反射表面311a、312a，其与对应于传统支架的框架主体200一体成形。反射表面311a、312a设置在与框架主体200一体成形的基底311b、312b的表面。

框架主体200和基底311b、312b可藉由铸模或压模彼此一体成形。例如，框架主体200和基底311b、312b可藉由射出成型彼此一体成形。然后，藉由在基底311b、312b的表面上形成反射表面311a、312a，可制造具有与反射部310一体形成的框架主体200。

基底311b、312b和框架主体200可由各种材料所形成，例如塑料。藉由抛光基底311b、312b的表面或藉由沉积或涂布反射材料或反射构件在基底311b、312b的表面上，反射表面311a、312a可与基底311b、312b的表面一体成形。

框架主体200可由不透明塑料材料藉由射出成型所形成，能够阻挡光线。如果框架主体200由透明材料所形成，则光线阻挡材料可涂布在框架主体200的表面上。

反射材料可包括任何金属或非金属材料，例如铝、银等，具有较高的反射系数。或者，反射表面311a、312a可分别藉由黏附反射薄膜在基底311b、312b的表面上所形成。

反射部310可透过光径的变化而提供足够深度的焦点。在此实施例中，反射部310包括第一反射部311和第二反射部312。更具体来说，一对基底311b、312b与框架主体200一体成形，而反射表面311a、312a分别与该对基底311b、312b的表面一体成形。

因此，反射部310包括一对反射表面311a、312a，彼此平行地设置。该对反射表面311a、312a以相同角度且彼此平行地设置在该对基底311b、312b的表面。

为形成该对反射表面311a、312a以相同角度且彼此平行地设置在该对基底311b、312b的表面上，该对基底311b、312b的表面以相同角度且彼此平行地设置，而反射表面311a、312a接着也以相同厚度形成在该对基底311b、312b的表面上。换言之，该对反射表面311a、312a包括第一反射表面311a和位在第一反射表面311a下游的第二反射表面312a。

第一反射表面311a在大致平行于光线接收部100表面的方向上反射光线，而第二反射表面312a在垂直于光线接收部100表面的方向上反射光线。

在此实施例中，第一反射表面311a在大致平行于光线接收部100表面的方向上，反射垂直于光线接收部100表面的光线，而第二反射表面312a在大致垂直于光线接收部100表面的方向上，反射大致平行于光线接收部100表面的光线。

第一反射表面311a和第二反射表面312a在相对于光线接收部100的表面，以45度角倾斜，由第二反射表面312a所反射的光线入射于光线接收部100上。光学单元300可进一步包括至少一光学构件，黏附至框架主体200。更具体来说，光学单元300可进一步包括成像透镜320。成像透镜320系为一个凸透镜且聚集沿光径行进的光线。

安装在框架主体200上的成像透镜320系排列在光径上，并且设置在该对反射表面311a、312a之间。因此，沿光径行进的光线经由第一反射表面311a、成像透镜320、以及第二反射表面312a，进入光线接收部100。

框架主体200形成具有成像透镜320安装其上的安装槽210。成像透镜320包括一聚集光线的透镜部321，以及一透镜支架322，与透镜部321一体成形且插入安装槽210之中。框架主体200系设置在盖体400之内，其具有用于操纵光学指向装置的接触表面400a。换言之，盖体400覆盖框架主体200且具有接触表面400a。

盖体400包括一盖板410，覆盖框架主体200的上侧且由光源所照射。盖体400可进一步包括一围绕框架主体200的盖体边缘420。

在此实施例中，盖体400具有在其底部开口的帽形，并具有框架主体200插入其中的空间。盖板410可具有一平面或曲面外侧表面，并形成具有接触表面400a。框架主体200插入盖体400之中且固定于其上。

盖体400尤其是接触表面400a由光源500所照射，光源500设置在光学指向装置之内，更具体而言，系在框架主体200上。光源500安装在框架主体200中的光源接收槽220上，且电性连接至具有光线接收部100的印刷电路板120。

光线接收部100包括一影像传感器110，安装在印刷电路板120上。此处，光源500经由挠性电路板510连接至印刷电路板120。可理解的是，光源400可直接安装在印刷电路板120上。

印刷电路板120设置在框架主体200的上侧。在此实施例中，印刷电路板120偶接至盖体400的底部以形成光学指向装置的底部。

另一方面，光源500可为发射红外光的红外线(infrard，IR)光源。更具体而来说，光源500可包括发射红外光的IR发光二极管(light-emitting diode，LED)模块。由于IR光源发射红外光，与高亮度的可见光源相较，即使当使用者眼睛长时间曝露于红外光，也不会导致使用者的眼睛疲劳。

进一步来说，盖体400尤其是接触表面400a，可仅透射红外线波长频带的光线。为此目的，盖板410可包括一仅透射红外线波长频带光线的IR带通滤波器。

更具体来说，为形成具有IR带通滤波器的盖板410，盖板410可由仅透射红外线波长频带光线的光学玻璃或光学塑料所形成。或者，IR带通滤波器可黏附在透明玻璃或塑料或IR带通材料可涂布其上。

进一步来说，光线阻挡薄膜或胶带可黏附在盖板410除了对应于接触表面400a区域的其余部分，以阻挡光线。或者，光线阻挡材料可涂布于其上以阻挡光线。

如果盖体400进一步包括盖边缘420，盖边缘420还可由光阻挡材料形成。盖板410和盖体边缘420可由射出成型而一体成形，或可由共射出成型所形成。或者，盖板410和盖体边缘420可各别形成且彼此耦接。

依据此实施例的光学指向装置中，由IR光源500所发射的红外光穿过盖体400，尤其是盖板410的接触表面400a，由一物体即手指所反射，最终引入盖板410。

此处，由于外部光源或太阳所发射的预定波长频带的光线，例如紫外光或可见光，由盖板410所阻挡，所以可最小化外界杂散光，或防止到达光线接收部100，从而提高响应物体移动的操作准确度。

在被反射进入盖板410后，IR光可在平行于光线接收部100表面的方向上，由第一反射表面所反射，然后透过成像透镜320聚集。

然后，已穿过成像透镜320的IR光在垂直于光线接收部100的方向上，由第二反射表面312a所反射，并到达影像传感器。

如以下在第二和第三实施例中所描述的，依据此实施例的光学指向装置可进一步包括在光径中的光线阻挡部，以阻挡沿光径所行进之光线的预定部分。

光线阻挡部设置在光径中且具有一光线通过部，透过减少光线通过的光径截面积而形成预定尺寸。然后，沿光径行进之光的中心部分通过光线通过部，而光线的周围部分由光线阻挡部所阻挡。

然后，将参考图6至图8来描述依据第二实施例的光学指向装置。

在图6至图8中，依据本实施例的光学指向装置包括一光线接收部100、一框架主体200、以及一光学单元300。光学单元300包括至少一与框架主体200一体成形的反射部310。本实施例的光线接收部100、框架主体200、以及光学单元300类似于第一实施例的该等装置，将在此处省略重复的描述。

在本实施例中，光学指向装置进一步包括一光学阻挡部330，阻挡沿光径所行进的部分光线。光线阻挡部330设置在光径上且具有一预定尺寸的光线通过部331a，透过减少光线通过的光径的截面积所形成。具有光线通过部331a的光线阻挡部330用作相机镜头的光圈，其仅允许部分光线进入透镜并穿过透镜。

换言之，在沿光径行进的光线之中，仅穿过光线通过部331a的光线可到达光线接收部100，而其余的光线由光线阻挡部330所阻挡。

光线阻挡部330可与其所组配的框架主体200各自形成或可与之一体成形。

在本实施例中，光线阻挡部330可与框架主体200各自形成且由独立的过程安装于其上。框架主体200形成具有插缝230，用于在框架主体200上安装光线阻挡部330。

光线阻挡部330包括一具有光线通过部331a界定其中的光线阻挡主体331，以及一插入插缝230之中的主体支架332。主体支架332与光线阻挡主体331一体成形，并插入插缝230之中以支撑光线阻挡主体331。

光线阻挡部330可设置在该对反射表面之间，但其位置不限于此。如果光学单元300进一步包括一成像透镜320，则光线阻挡部330位在成像透镜320的一侧。例如，光线阻挡部330可位在成像透镜320的下游。

光线阻挡部330阻挡由于散射的反射、散射、漫射等而散布至外围的杂散光，且降低光线接收部100的辨识率，从而增进依据本发明之光学指向装置的操作准确度。

光线阻挡部330的示例包括能够阻挡光线的塑料薄膜，即光线阻挡薄膜。光线阻挡部可由金属或非金属材料所形成。此处，光线通过部331a可包括一光线通过孔，在光线行进方向上穿过光线阻挡薄膜所形成。

光线通过部331a的中心线与光径的中心线共线。更具体来说，光线通过部331a的中心线与成像透镜320的中心轴共线。光线通过部331a的尺寸可依照设计而以不同方式设定。

因此，在沿光径所行进的光线的中心在线的预定区域之中的部分光线穿过光线通过部331a，而其余的光线由光线阻挡部330所阻挡。

框架主体200由具有一接触表面400a的盖体400所保护，且由光源所照射。

本实施例的光源和盖体400与第一实施例的相同，从而在此省略其详细的描述。

依据本实施例的光学指向装置的操作将在以下描述。

由光源所发射的红外光穿过盖体400，尤其是盖板的接触表面400a，由一物体(手指)所反射，且最终引入盖板410之中。

此处，由于外部光源或太阳所发射的预定波长频带的光线，例如紫外光或可见光，由盖板410所阻挡，所以可最小化外界杂散光，或防止到达光线接收部100，从而提高响应物体移动的操作准确度。

在反射进入盖板410后，IR光可在平行于光线接收部100表面的方向上，由第一反射表面311a反射，且经由成像透镜320聚集。

穿过成像透镜320的IR光线透过光线通过部331a而到达第二反射表面312a。此处，部分IR光在IR光中心在线的预定范围之外，即是，IR光在光线通过部331a的半径范围之外，由光线阻挡部所阻挡。然后，已到达第二反射表面312a的IR光在垂直于光线接收部100的方向上，由第二反射表面312a所反射，并到达影像传感器110。

然后，参考图9和图10，依据第三实施例的光学指向装置包括一光线阻挡部330，具有与第二实施例相同的配置，但是与框架主体200一体成形。例如，具有光线通过部331a的光线阻挡部330可藉由射出成型使用相同的材料与框架主体200一体成形。因此，能够透过减少光学指向装置的组件数量而简化组配过程。

在本实施例中，光线通过部331a可具有锥形内侧，以便光线通过部331a的入口可较其出口为宽。第三实施例的其它组件可与第一和第二实施例的组件相同，在图式中以相同的标号来表示，并且在此省略其详细描述。

依据本发明实施例的光学指向装置可直接安装在电子装置上，例如，可携式电子装置上。或者，光学指向装置可与电子装置各别设置，可经由有线或无线通讯而连接。电子装置的示例包括PDA、行动终端机、全球定位系统(global positioning system，GPS)、遥控器等。

换言之，光学指向装置可安装在如图1中所示的电子装置上，即是在具有显示屏幕3的电子装置1的主体2上，以便用作使用者界面。进一步来说，依据本发明实施例的光学指向装置可用于其它界面，例如有线或组件光学鼠标。

依据本实施例的光学指向装置以及包括该光学指向装置的电子装置提供了以下效果。

第一，光学指向装置包括一光学构件，用于转换光径，与框架主体一体成形以用作传统支架，从而显著地提高减少组件数量并简化组配过程。

第二，光学指向装置并未经历在非常小的光学构件组配期间可能发生的组配损坏和缺陷，从而降低生产成本和时间。

第三，光学指向装置可透过改变光径而确认足够的焦点深度，并设置具有允许在预定范围的光线通过的光线阻挡部，从而增进光学指向装置的操作准确度。进一步来说，光学阻挡部与框架主体一体成形时，组配过程可进一步简化。

虽然有些实施例已结合图式说明了本发明，但对于本领域技术人员而言显而易见的是这些实施例仅为为示例的目的，各种改进、变化和替换都不违反本发明的基本精神和范围。本发明的范围仅由所附权利要求及其等同物来限制。

Claims (17)

1.一种光学指向装置，包括：

一光线接收部；

一光学单元，将光线传输至该光线接收部，并包括一反射部，设置在一光径中；

一框架主体，与该反射部一体成形，以支撑该反射部；

一盖体，覆盖该框架主体，并具有一接触表面；以及

一光源，照射该盖体。

2.如权利要求1所述的光学指向装置，其中该反射部包括一反射表面，与该框架主体一体成形的一基底之一表面整合。

3.如权利要求1所述的光学指向装置，其中该反射部包括一对反射表面，与该框架主体一体成形的一对基底之表面整合，该等反射表面以相同的角度设置，且彼此平行。

4.如权利要求3所述的光学指向装置，其中该对反射表面包括一第一反射表面，在大致平行于该光线接收部之一表面的一方向上，反射光线大致垂直于该光线接收部的该表面、以及一第二反射表面，在大致垂直于该光线接收部之一表面的一方向上，反射光线大致平行于该光线接收部的该表面。

5.如权利要求2所述的光学指向装置，其中该反射表面包括一反射薄膜，黏附至该基底之该表面上，或一反射材料，涂布于该基底之该表面上。

6.如权利要求1所述的光学指向装置，其中该光学单元进一步包括一成像透镜，设置在该框架主体。

7.如权利要求6所述的光学指向装置，其中该反射部包括一对反射表面，与该框架主体一体成形的一对基底之表面整合，该成像透镜设置在该等反射表面之间。

8.如权利要求1所述的光学指向装置，进一步包括：

一光线阻挡部，设置在该光径中以阻挡沿该光径行进之光线的一预定部分，该光线阻挡部具有一光线通过部，透过减少光线通过该光径的一截面面积，以在该光径中形成一预定尺寸。

9.如权利要求8所述的光学指向装置，其中该反射部包括一对反射表面，与该框架主体一体成形的一对基底之表面整合，且该光线阻挡部设置于该等反射表面之间。

10.如权利要求9所述的光学指向装置，其中该光学单元进一步包括一成像透镜，设置在该等反射表面之间，且该光线阻挡部设置在该成像透镜的下游。

11.如权利要求8所述的光学指向装置，其中该光线阻挡部安装在该框架主体上，该框架主体形成具有一插缝以安装该光线阻挡部。

12.如权利要求11所述的光学指向装置，其中该光线阻挡部包括一光线阻挡主体，具有一光线通过部形成于其中，以及一主体支架，与该光线阻挡主体一体成形以插入该插缝之中。

13.如权利要求11所述的光学指向装置，其中该光线阻挡部包括一光线阻挡薄膜，而该光线通过部包括一光线通过孔，在一光线行进方向中穿过该光线阻挡薄膜所形成。

14.如权利要求8所述的光学指向装置，其中该光线通过部具有一中心，与该光径的一中心线共线。

15.如权利要求8所述的光学指向装置，其中该光线阻挡部与该框架主体一体成形。

16.一种光学指向装置，包括：

一光线接收部；

一光学单元，传输光线至该光线接收部，并包括一成像透镜以及一反射部，设置在一光径中，该反射部具有一对反射表面；

一框架主体，与该反射部一体成形，以支撑该反射部；

一盖体，覆盖该框架主体，并具有一接触表面；

一光源，设置在该框架主体以照射该盖体；以及

一光线阻挡部，设置在该光径中以阻挡沿该光径行进之光线的一预定部分，并且具有一光线通过部，透过减少光线通过该光径的截面面积，以在该光径中形成一预定尺寸。

17.一种可携式电子装置，包括：一装置主体，具有一显示屏幕；以及一光学指向装置，安装在该装置主体上，该光学指向装置包括：

一光线接收部；

一光学单元，将光线传输至该光线接收部，并包括一反射部，设置在一光径中；以及

一框架主体，与该反射部一体成形，以支撑该反射部。

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