CN102043491B - 笔型光学输入装置及其波长区段的选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种笔型光学输入装置及其的波长区段的选择方法，该方法是先提供可发出至少二不同波长区段的光线的光源，并将此二光线射至一工作面，以得到相对应的至少二反射光线。接着，检测各反射光线的光信号，并进行比对而得到较佳的比对结果，再根据此一较佳比对结果使得根据光源与工作面之间的距离决定最适当波长区段的光线。

Description

笔型光学输入装置及其波长区段的选择方法

技术领域

本发明是有关于一种周边输入装置，特别是一种笔型光学输入装置的波长区段的选择方法及其笔型光学输入装置。 

背景技术

近年来科技快速的发展与进步，不论是个人计算机(Personal Computer，PC)或是笔记型计算机(Notebook)等计算机设备，已成为大众在日常生活或是工作上不可或缺的便捷工具，然而计算机设备必须藉由如鼠标、触控板、轨迹球等指针输入装置，才能执行计算机设备窗口接口的操控。 

以光学式鼠标为例，目前常见的半球状圆屋顶形式的光学鼠标仅限于使用在传统的方式上，且因为外型及体积过于庞大，使得使用者根本无法像握笔的方式进行操作，因而产生一定程度的使用死角，而习用半球状圆屋顶形光学鼠标在结构和形状的设计上，亦导致许多使用不便的问题。为了解决上述的问题，制造厂商已经在市场上开始提供笔型结构的光学鼠标，以便于使用者握持操作，顺应原本握持笔杆的人体工学习惯。 

笔型光学鼠标作为一种计算机辅助输入设备，譬如US6,151,015号专利为例，其是在笔型壳体内部设置发光二极管(light emitting diode，LED)或雷射光二极管及光传感器。藉由上述的发光二极管发出的光线投射至工作面上，再利用光传感器检知自工作面折射回来的光线变化并成像，以产生对应的光标移动信号传输至计算机设备。当笔型光学鼠标移动时，其移动轨迹被记录为一组高速拍摄的连贯图像。最后利用光学鼠标内部的接口微处理器对所摄取的图像进行分析处理，藉由对这些图像上特征点位置的变化进行分析，以判断鼠标的移动方向和移动距离，进而完成光标的定位。 

然而，不论是半球状光学鼠标或是笔型光学鼠标，由于体积上的限制，仅能于鼠标内部设置单一个光传感器与单一个发光二极管，而发光二极管亦只能发出单一波长的光线，这将造成光学鼠标在使用上的诸多限制。也就是说，习 用的光学鼠标必须与工作面相当接近，甚至是平贴于工作面上，而适用于光学鼠标使用的工作面的平坦度要求相对较高，方可顺利产生游标定位的步骤。 

若因使用者于操作过程中造成光学鼠标的上下位移而与工作面的距离过大，或者是工作面的平坦度不佳时，都将改变发光二极管投射至工作面上所产生的反射光线所代表的光信号，使得光传感器在读取光信号时造成混乱，而导致光传感器所感测的影像的对比度降低，甚至是无法正确的定位光标的情况发生。 

发明内容

鉴于以上的问题，本发明提供一种笔型光学输入装置的波长区段的选择方法及其笔型光学输入装置，藉以改良习用光学鼠标于使用时必须平贴于工作面上，使用上多所限制，以及若光学鼠标与工作面之间的距离或倾斜角度过大，将导致光传感器在读取光信号时造成混乱，而无法正确的定位游标等问题。 

本发明所揭露第一实施例的笔型光学输入装置的波长区段的选择方法，首先提供一多波长光源，此一多波长光源可发出至少二不同波长区段的一光线，并分别对应一最佳成像位置(距离)。接着，发出不同波长区段的光线至一工作面，以分别得到相对应的至少二反射光线。检测各反射光线的光信号并进行比对，以得到一较佳比对结果。最后，根据较佳比对结果使多波长光源根据多波长光源与工作面之间的距离，以对应地持续发出对应波长区段的光线，以获得最佳成像位置。 

本发明所揭露第一实施例的笔型光学输入装置包括有一本体，以及设置于本体内的一多波长光源、一光源感测模块、与一透镜。多波长光源可发出至少二不同波长区段的光线，且多波长光源射出光线穿过本体至一工作面上，令工作面产生至少二反射光线，而透镜将反射光线折射至该光源感测模块内予以接收。 

当本体相对工作面位移时，光源感测模块检测至少二反射光线的光信号，使多波长光源根据本体(或多波长光源)与工作面之间的距离，以持续地发出对应的波长区段的光线，并且光源感测模块接受此一反射光线，以产生一控制信号。 

本发明所揭露第二实施例的笔型光学输入装置的波长区段的选择方法，首 先提供至少二光源，此二光源可分别发出不同波长区段的光线，并分别对应一最佳成像位置(距离)。接着，发出不同波长区段的至少二光线至一工作面，以分别得到相对应的至少二反射光线。检测各反射光线的光信号并进行比对，以得到一较佳比对结果。最后，根据较佳比对结果，使得根据至少二光源与工作面之间的距离，以选择持续地开启对应波长区段的其中一光源。 

本发明所揭露第二实施例的笔型光学输入装置包括有一本体，以及设置于本体内的至少二光源、一光源感测模块、与一透镜。至少二光源可分别发出不同波长区段的光线，且各光源射出光线穿过本体至一工作面上，令工作面产生至少二反射光线，而透镜将反射光线折射至光源感测模块内予以接收。 

当本体相对工作面位移时，光源感测模块检测至少二反射光线的光信号，并根据本体(或光源)与工作面之间的距离，以选择性的持续开启对应波长区段的其中一光源，光源感测模块接受此一反射光线，以产生一控制信号。 

本发明的多波长光源可发出不同波长区段的光线，或是采用可发出不同波长区段的光线的至少二光源，藉由光学感测模块检测光线所产生的光信号，以控制多波长光源/光源持续发射出最适当的波长区段的光线，当笔型光学输入装置相对于工作面位移(包括垂直、水平、或是倾斜的位移)时，多波长光源/光源可实时转换射出不同波长区段的光线，以保持最佳的感测效果。 

因此，本发明的笔型光学输入装置可在不同表面情况的工作面上，以及相对于工作面具有不同距离的情形顺利地使用，因应使用者于操作中的摆动动作，让使用者可随时随地的进行操作，而不受使用环境的限制。 

以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。 

附图说明

图1为本发明第一实施例的步骤流程图； 

图2为本发明第一实施例的立体示意图； 

图3A为本发明第一实施例的平面示意图； 

图3B为本发明第一实施例的平面示意图； 

图3C为本发明第一实施例的平面示意图； 

图4为本发明第二实施例的步骤流程图； 

图5为本发明第二实施例的立体示意图； 

图6A为本发明第二实施例的平面示意图；以及 

图6B为本发明第二实施例的平面示意图。 

【主要组件符号说明】 

<第一实施例> 

步骤100提供一多波长光源，多波长光源可发出至少二不同波长区段的光线 

步骤110发出不同波长区段的光线至工作面，以得到至少二反射光线 

步骤120检测各反射光线的光信号并进行比对，以得到一较佳比对结果 

步骤130根据较佳比对结果令多波长光源持续地发出相对应的波长区段的光线 

200    笔型光学输入装置 

210    本体 

211    透光孔 

220    多波长光源 

230    光源感测模块 

231    电路板 

232    光传感器 

240    透镜 

300    工作面 

<第二实施例> 

步骤400提供至少二光源，至少二光源可分别发出不同波长区段的光线 

步骤410发出不同波长区段的至少二光线至工作面，以得到至少二反射光线 

步骤420检测各反射光线的光信号并进行比对，以得到一较佳比对结果 

步骤430根据较佳比对结果选择持续地开启对应波长区段的其中一光源 

500    笔型光学输入装置 

510    本体 

511    透光孔 

520    光源 

530    光源感测模块 

531    电路板 

532    光传感器 

540    透镜 

600    工作面 

具体实施方式

如图1所示的第一实施例的步骤流程图，并同时参阅图2及图3A的示意图，本发明第一实施例的笔型光学输入装置200包括有一本体210，以及设置于本体210内部的一多波长光源(multi-wavelength light source)220、一光源感测模块230、与一透镜240。其中，本体210为中空圆筒状结构，类似笔杆造型，于本体210的底侧面开设有一透光孔211，光源感测模块230具有一电路板231及一光传感器232，而光传感器232电性设置于电路板231上。并且，多波长光源220朝向本体210的透光孔211射出光线，而光传感器232与透镜240设置于对应透光孔211的位置，且透镜240位在光传感器232与透光孔211之间。 

本发明所揭露的多波长光源220可为多波长发光二极管(multi-wavelengthlight emitting diode)或是类似的发光组件，以发射具指向特性的光线，光传感器232可为电荷耦合组件(Charged Coupled Device，CCD)或互补性氧化金属半导体(Complementary Metal-Oxide semiconductor，CMOS)，并不以本发明所揭露的实施例为限。 

本发明第一实施例的笔型光学输入装置的波长区段的选择方法，首先提供一多波长光源220，此一多波长光源220可发出至少二不同波长区段的光线(步骤100)，接着多波长光源220可发出不同波长区段的光线，并分别对应一最佳成像位置(距离)，并穿过本体210的透光孔211至一工作面300(例如为桌面)上，令工作面300分别产生对应的至少二反射光线(步骤110)。 

反射光线自透光孔211进入本体210内部，并且藉由透镜240折射至光源感测模块230的光传感器232内，光传感器232检测并判断各反射光线所代表的光信号，并以笔型光学输入装置200的电路系统(图中未示)进行比对，以得 到一较佳比对结果(步骤120)。根据此一较佳比对结果令多波长光源220持续地发出相对应的波长区段的光线(步骤130)。本发明的多波长光源220藉由透镜240的聚焦，以提高其光强度。本发明所揭露的透镜240可为双凸透镜、双凹透镜、或凹凸透镜等各种型态的透镜，然熟悉此项技术者可根据实际使用需求而选用最佳光学特性的透镜。 

详细而言，当笔型光学输入装置200相对于工作面300垂直操作时(如图3A所示)，光源感测模块230的光传感器232即检测并比对多波长光源220所产生不同波长区段的各反射光线所代表的光信号，并且决定最适合于此时的笔型光学输入装置200的本体210(或多波长光源220)与工作面300之间的距离的波长区段，最后令多波长光源220持续地发出此一波长区段的光线。 

当笔型光学输入装置200改变相对于工作面300的距离(包括垂直或是倾斜变化)时，(如图3A及图3B所示的由距离D1改变为距离D2)，该光信号产生变化，使得光传感器232即重新启动并重新比对各多波长光源220的各反射光线的光信号，而再决定最适合于此时的笔型光学输入装置200的本体210(或多波长光源220)与工作面300之间的距离的波长区段，并令多波长光源220持续地发出对应波长区段的光线，使光传感器232获得最佳的光学撷取效果，并且笔型光学输入装置200得以精确的定位光标(因每一波长分别对应一最佳成像位置/距离)。 

当笔型光学输入装置200相对于工作面300倾斜一角度，而改变笔型光学输入装置200相对于工作面300的斜方向距离时，(如图3A及图3C所示的由距离D1改变为距离D3)，光传感器232即重新比对多波长光源220的各反射光线的光信号，而再决定最适合于此时的笔型光学输入装置200的本体210与工作面300之间的距离的波长区段，并令多波长光源220持续地发出对应波长区段的光线，使光传感器232获得最佳的光学撷取效果，并且笔型光学输入装置200得以精确的定位光标。 

请特别注意的是，本实施例中的D3亦可为零；也就是说，当使用者的手部姿势有所变化时便产生不同的倾斜角度，并使得该多波长光源220与工作面300之间的斜向距离产生变化。此时，原光信号产生变化，光传感器232即重新比对多波长光源220的各反射光线的光信号，而再决定最适合于此时的笔型光学输入装置200的本体210与工作面300之间的距离的波长区段，并令多波 长光源220持续地发出对应波长区段的光线。 

如图4所示的第二实施例的步骤流程图，并同时参阅图5及图6A的示意图，本发明第二实施例的笔型光学输入装置500包括有一本体510，以及设置于本体510内部的至少二光源520、一光源感测模块530、与一透镜540。其中，本体210为中空圆筒状结构，类似笔杆造型，本体510的底侧面开设有一透光孔511，光源感测模块530具有一电路板531及一光传感器532，而光传感器532电性设置于电路板531上。并且，光源520朝向本体510的透光孔511分别射出不同波长区段的光线，而光传感器532与透镜540设置于对应透光孔511的位置，且透镜540位在光传感器532与透光孔511之间。 

本发明所揭露的光源520设置数量为三个，且光源520可为发光二极管(light emitting diode，LED)或是雷射二极管等类似的发光组件，以发射具指向特性的光线，光传感器532可为电荷耦合组件(Charged Coupled Device，CCD)或互补性氧化金属半导体(Complementary Metal-Oxide semiconductor，CMOS)，但并不以本发明所揭露的实施例为限。 

本发明第二实施例的笔型光学输入装置的波长区段的选择方法，首先提供至少二光源520，可分别发出不同波长区段的光线(步骤400)，接着各光源520依序发出的不同波长区段的光线穿过本体510的透光孔511至一工作面600(例如为桌面)上，令工作面600分别产生对应的至少二反射光线(步骤410)。 

反射光线自透光孔511进入本体510内部，并且藉由透镜540折射至光源感测模块530的光传感器532内，光传感器532检测各反射光线所代表的光信号，并以笔型光学输入装置500的电路系统(图中未示)进行比对，以得到一较佳比对结果(步骤420)。根据此一较佳比对结果选择性持续开启相对应的波长区段的其中一光源520(步骤430)。本发明的光源520藉由透镜540的聚焦，以提高其光强度。本发明所揭露的透镜540可为双凸透镜、双凹透镜、或凹凸透镜等各种型态的透镜，然熟悉此项技术者可根据实际使用需求而选用最佳光学特性的透镜。 

详细而言，当笔型光学输入装置500相对于工作面600垂直操作时(如图6A所示)，光源感测模块530的光传感器532即检测并比对各光源520所产生不同波长区段的各反射光线所代表的光信号，并且决定最适合于此时的笔型光学输入装置500的本体510(或光源520)与工作面600之间的距离的波长区段， 最后持续开启相对应的其中一光源520。 

当笔型光学输入装置500改变相对于工作面600的距离(包括垂直或是倾斜)时，譬如图6A及图6B所示的由距离D1改变为距离D2，因为光信号产生变化，因此光传感器532即重新启动并重新比对各光源520的反射光线的光信号，而再决定最适合于此时的笔型光学输入装置500的本体510与工作面600之间的距离的波长区段，并开启相对应的光源520，使光传感器532获得最佳的光学撷取效果，并且笔型光学输入装置500得以精确的定位光标。 

当本实施例的笔型光学输入装置500相对于工作面600倾斜一角度时，其笔型光学输入装置500的本体510(或光源520)与工作面600之间的距离亦相对改变，此时光传感器532亦重新比对各光源520的反射光线的光信号，并开启最适合的波长区段的光源520。请注意的是，本实施例中的D2亦可为零，且可如图3C般的倾斜地使用；也就是说，当使用者的手部姿势有所变化时便产生不同的倾斜角度，并使得该光源520与工作面600之间的斜向距离产生变化。光传感器532即重新比对多波长光源520的各反射光线的光信号，而再决定最适合于此时的笔型光学输入装置500的本体510与工作面600之间的距离的波长区段，并令多波长光源520持续地发出对应波长区段的光线。 

本发明透过多波长光源或是至少二光源发出不同波长区段的光线，并藉由光学感测模块检测光线所产生的光信号，以控制多波长光源/光源对应发射出最适合当时操作状态的波长区段的光线。当笔型光学输入装置相对于工作面改变其间的距离或倾斜角度时，多波长光源/光源可实时转换射出不同波长区段的光线，使光学输入装置得以保持最佳的光学感测效果。 

因此，本发明的笔型光学输入装置可在不同表面情况的工作面，并与工作面之间具有不同的距离或倾斜角度的情形下顺利无碍地使用，让使用者可随时随地的进行操作，而不受使用环境的限制。另外，外观设计成近似笔型的光学输入装置，不仅便于携带，使用者亦可舒适的抓握使用，完全符合人体工学。 

虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (10)

1.一种笔型光学输入装置的波长区段的选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一多波长光源，该多波长光源可发出至少二不同波长区段的一光线；

发出不同波长区段的该光线至一工作面，以分别得到对应的至少二反射光线；

检测各该反射光线的光信号并进行比对，决定可获得最佳的光学撷取效果的最适合于该多波长光源与该工作面之间的垂直或倾斜距离的波长区段，以得到一较佳比对结果；以及

根据该较佳比对结果，使该多波长光源根据该多波长光源与该工作面之间的垂直或倾斜距离，以对应地持续发出对应波长区段的该光线。

2.如权利要求1所述的笔型光学输入装置的波长区段的选择方法，其特征在于，是藉由一光源感测模块执行检测各该反射光线的该光信号的步骤。

3.一种笔型光学输入装置，包括有：

一本体；

一多波长光源，设置于该本体内，该多波长光源可发出至少二不同波长区段的光线，且该多波长光源射出该光线穿过该本体至一工作面，令该工作面产生至少二反射光线；

一光源感测模块，设置于该本体内，该光源感测模块用以接收该至少二反射光线；以及

一透镜，设置于该本体内，用以折射该至少二反射光线至该光源感测模块；

其中，该光源感测模块检测该至少二反射光线的光信号并进行比对，决定可获得最佳的光学撷取效果的最适合于该多波长光源与该工作面之间的垂直或倾斜距离的波长区段，使该多波长光源根据该本体或该多波长光源与该工作面之间的垂直或倾斜距离，以对应地持续发出该波长区段的该光线，并且该光源感测模块接受该反射光线，以产生一控制信号。

4.如权利要求3所述的笔型光学输入装置，其特征在于，该光源感测模块具有一电路板及一光传感器，该光传感器电性设置于该电路板上，并用以接收该至少二反射光线。

5.如权利要求3所述的笔型光学输入装置，其特征在于，该本体具有一透光孔，以供该光线与该至少二反射光线穿过该本体。

6.一种笔型光学输入装置的波长区段的选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供至少二光源，该至少二光源可分别发出不同波长区段的一光线；

发出不同波长区段的该至少二光线至一工作面，以分别得到对应的至少二反射光线；

检测各该反射光线的光信号并进行比对，决定可获得最佳的光学撷取效果的最适合于该至少二光源与该工作面之间的垂直或倾斜距离的波长区段，以得到一较佳比对结果；以及

根据该较佳比对结果，使得根据该至少二光源与该工作面之间的垂直或倾斜距离，以选择持续地开启对应该波长区段的该其中一光源。

7.如权利要求6所述的笔型光学输入装置的波长区段的选择方法，其特征在于，是藉由一光源感测模块执行检测各该反射光线的该光信号的步骤。

8.一种笔型光学输入装置，包括有：

一本体；

至少二光源，设置于该本体内，该至少二光源可分别发出不同波长区段的一光线，且该至少二光源射出该光线穿过该本体至一工作面，令该工作面产生至少二反射光线；

一光源感测模块，设置于该本体内，该光源感测模块用以接收该至少二反射光线；以及

一透镜，设置于该本体内，用以折射该至少二反射光线至该光源感测模块；

其中，该光源感测模块检测该至少二反射光线的光信号并进行比对，决定可获得最佳的光学撷取效果的最适合于该至少二光源与该工作面之间的垂直或倾斜距离的波长区段，并根据该本体或该光源与该工作面之间的垂直或倾斜距离，以选择持续地开启对应该波长区段的该其中一光源，并且该光源感测模块接受该反射光线，以产生一控制信号。

9.如权利要求8所述的笔型光学输入装置，其特征在于，该光源感测模块具有一电路板及一光传感器，该光传感器电性设置于该电路板上，并用以接收该至少二反射光线。

10.如权利要求8所述的笔型光学输入装置，其特征在于，该本体具有一透光孔，以供该至少二光线与该至少二反射光线穿过该本体。

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