CN106933384A - 光学导航装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种光学导航装置，包括发光单元、光学导航芯片与外罩。发光单元用以提供光束照射位移产生单元的表面。光学导航芯片包括感测阵列，但不具有用以对反射光束做聚焦处理的光学透镜。感测阵列相对于位移产生单元的表面而设置，用以接收发光单元所提供的光束由位移产生单元的表面反射后所产生的反射光束。外罩具有第一表面与第二表面，且外罩与光学导航芯片间呈一个夹角，以避免光束经外罩的第一表面反射至光学导航芯片的感测阵列，其中外罩与光学导航芯片之间的夹角介于10度至15度。

Description

光学导航装置

技术领域

本发明涉及一种光学导航装置，尤其涉及一种无需采用对反射光束做聚焦处理的光学透镜的光学导航装置。

背景技术

目前许多光学导航装置具有无孔的设计以提供良好的防尘性。一般来说，这些光学导航装置均设置有光学透镜，以使由光源发出并从外罩反射回来的光不会直接进入影像感测器，进而产生噪声并影响感测结果。然而，当光源与影像感测器之间的距离拉近时，便不容易通过光学透镜的设置来避免由光源发出并从外罩反射回来的光直接进入影像感测器。因此，对于未设置有光学透镜的无孔光学导航装置而言，便需要其他特殊设计来防止由光源发出并从外罩反射回来的光直接进入影像感测器。

发明内容

本发明实施例提供一种光学导航装置，包括发光单元、光学导航芯片与外罩。发光单元用以提供光束照射位移产生单元的表面。光学导航芯片包括感测阵列，但不具有用以对反射光束做聚焦处理的光学透镜。感测阵列相对于位移产生单元的表面而设置，用以接收发光单元所提供的光束由位移产生单元的表面反射后所产生的反射光束。外罩具有第一表面与第二表面，且外罩与光学导航芯片间呈一个夹角，以避免发光单元所提供的光束经外罩的第一表面反射至光学导航芯片的感测阵列。

在本发明其中一个实施例中，其中该发光单元为一同调光源，以提供一同调光束。

在本发明其中一个实施例中，其中该同调光束的50％强度范围的一发散角介于16度至18度。

在本发明其中一个实施例中，外罩与光学导航芯片间的夹角介于10度至15度。

在本发明其中一个实施例中，其中该外罩与该光学导航芯片间的该夹角为12.5度。

在本发明其中一个实施例中，外罩与光学导航芯片的感测阵列之间的距离系小于外罩与发光单元之间的距离。

在本发明其中一个实施例中，其中该发光单元与该光学导航芯片的该感测阵列之间相隔一可调整的距离。

在本发明其中一个实施例中，其中该外罩的该第一表面为凹折状，该第一表面具有至少两种不同的斜率。

在本发明其中一个实施例中，其中该外罩的该第一表面的一部分具有一曲度。

在本发明其中一个实施例中，其中该外罩由一透光材质制成。

在本发明其中一个实施例中，其中该光学导航芯片的该感测阵列为一互补式金属氧化物半导体(CMOS)影像感测阵列。

在本发明其中一个实施例中，其中该外罩呈平板状，且该外罩的厚度介于0.5毫米至1毫米。

由上述技术方案可知，本发明的光学导航装置的优点和积极效果在于，于本发明所提供的光学导航装置中，通过将外罩与光学导航芯片设置为彼此夹一个角度的方式，于不影响装置体积的情况下即能有效地避免由光源发出并从外罩反射回来的光直接进入感测阵列而造成噪声影响感测结果。如此一来，本发明所提供的光学导航装置便能同时具有防尘、避免噪声与体积轻巧的优点。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅系用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1A为根据本发明例示性实施例所绘示的光学导航装置的示意图。

图1B、图1C与图1D为根据本发明例示性实施例所绘示的光学导航装置的外罩的示意图。

图2为外罩与光学导航芯片之间未夹一角度的光学导航装置的示意图。

图3A与图3B分别为根据图1与图2的光学导航装置的感测阵列所感测到的能量分布图。

图4为根据本发明另一例示性实施例所绘示的光学导航装置的示意图。

图5为根据本发明另一例示性实施例所绘示的光学导航装置的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、2、4、5：光学导航装置

10、20、40、50：发光单元

12、22、42、52：光学导航芯片

14、14b、14c、14d、24、44、54：外罩

141、141b、141c、141d、241、441、541：第一表面

142、242、442、542：第二表面

B：基板

S：感测阵列

D、D’、Dc：距离

T：厚度

θ、θ’：夹角

具体实施方式

在下文将参看随附图式更充分地描述各种例示性实施例，在随附图式中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。在诸图式中，类似数字始终指示类似元件。

(光学导航装置的实施例)

图1A为根据本发明例示性实施例所绘示的光学导航装置的示意图。如图1A所示，本实施例所提供的光学导航装置1包括发光单元10、光学导航芯片12与外罩14，其中发光单元10与光学导航芯片12均设置于基板B上。发光单元10用以提供光束照射位移产生单元(未图示)的表面。光学导航芯片12包括有感测阵列S，感测阵列S与发光单元10之间相距有一距离D。此外，感测阵列S相对于位移产生单元的表面而设置，以接收位移产生单元的表面反射发光单元10的光束所产生的反射光束。于此须说明的是，于本实施例中，感测阵列S为无透镜感测阵列，无透镜感测阵列是指不具有用以对前述的反射光束做聚焦处理光学透镜的感测阵列。外罩14用以防止灰尘掉落于光学导航芯片12的表面。外罩14具有第一表面141与第二表面142，并具有厚度T。

请参照图1B至图1D，图1B至图1D为根据本发明例示性实施例所绘示的光学导航装置的外罩的示意图。由图1B所绘示的外罩的示意图可以了解到，于一实施例中，外罩14b可为平板状，也就是说，外罩14b的第一表面141b仅具有一种斜率，举例来说，外罩14b的厚度介于0.5毫米至1毫米。于另一实施例中，外罩14c的第一表面141c为凹折状，即如图1C所示。也就是说，外罩14c的第一表面141c具有至少两种不同的斜率，呈一凹折状的表面。于又一实施例中，外罩14d的第一表面141d的一部分具有曲度，即如图1D所示，外罩14d的第一表面141d的一部分呈一曲面。须说明地是，上述图1B至图1D所绘示的实施例为例示说明本实施例所提供的光学导航装置1中外罩14的厚度与其第一表面141的态样，并非用以限制本发明。

值得注意地是，于本实施例所提供的光学导航装置1中，外罩14与光学导航芯片12间呈一夹角θ，以避免发光单元10所提供的光束经外罩14的第一表面141部分地反射至光学导航芯片12的感测阵列S，形成噪声进而影响感测结果。

请复参照图1A，于本实施例中，发光单元10所提供的光束用以照射位移产生单元的表面，以感测位移产生单元的移动情况，其中位移产生单元可例如为鼠标滚轮，但本发明于此并不限制。然而，由于光学导航装置1具有用以提供防尘效果的外罩14，因此于发光单元10所提供的光束照射至位移产生单元的表面之前，此光束会先抵达外罩14的第一表面141，同时此光束会经由外罩14的第一表面141部分地反射。

请同时参照图1A与图2，图2为外罩与光学导航芯片之间未夹一角度的光学导航装置的示意图。本实施例所提供的光学导航装置1A与图2所绘示的光学导航装置2的差别在于，于图2所绘示的光学导航装置2中，外罩24与光学导航芯片22系呈平行设置，故如图2所示，于发光单元20所提供的光束照射至位移产生单元(未图示)的表面之前，此光束会先抵达外罩24的第一表面241，同时此光束会经由外罩24的第一表面241部分地反射，其中该些反射光中的一部分会进入感测阵列S中。然而如前述，感测阵列S所接收的是位移产生单元的表面反射发光单元20的光束所产生的反射光束，而非经由外罩24的第一表面241所反射的反射光。因此，该些经由外罩24的第一表面241所反射的反射光进入感测阵列S中，形成感测结果中的噪声。

为了避免前述情况，于本实施例中，光学导航装置1中的外罩14与光学导航芯片12间设计呈一夹角θ。如图1A所示，由于光学导航装置1中的外罩14与光学导航芯片12间设计呈一夹角θ，即便发光单元10所提供的光束照射至位移产生单元的表面之前，此光束依旧会先抵达外罩14的第一表面141，并经由外罩14的第一表面141部分地反射，但由于外罩14与光学导航芯片12间夹了一个夹角θ，便能使得该些反射光均不会进入感测阵列S中。如此一来，便能有效地避免感测结果受到噪声的影响。

进一步说明，请同时参照图3A与图3B，图3A与图3B分别为根据图1A与图2的光学导航装置的感测阵列所感测到的能量分布图。由图3B所示的能量分布情况可以清楚地看出，对于外罩24与光学导航芯片22平行设置的光学导航装置2而言，经其感测阵列S所得出的能量分布图清楚地显示了发光单元20所发出的光束在经由外罩24的第一表面241反射后产生的反射光确实部分地进入感测阵列S中。相对地，由图3A所示的能量分布情况可以清楚地看出，对于外罩14与光学导航芯片12之间设置有一夹角θ的光学导航装置1而言，经其感测阵列所得出的能量分布图清楚地显示了发光单元10所发出的光束在经由外罩14的第一表面141反射后产生的反射光均朝向发光单元10远离感测阵列S的一侧反射出去。也就是说，于本实施例中，外罩14与光学导航芯片12间所夹的夹角θ能避免经由外罩14的第一表面141反射的反射光进入感测阵列S中。

须说明地是，于本实施例中，由于外罩14与光学导航芯片12间夹了一个夹角θ，故使得外罩14与光学导航芯片12的感测阵列S之间的距离小于外罩14与发光单元10之间的距离。于一较佳的实施例中，外罩14与光学导航芯片12间的夹角θ应介于10度至15度，于一更佳的实施例中，外罩14与光学导航芯片12间的夹角θ应为12.5度，然而本发明于此并不限制。

此外亦须说明地是，于本实施例中，发光单元10为同调光源，因此其所提供的光束为同调光束。也就是说，发光单元10所提供的光束具有良好的时间同调性与空间同调性，该光束的颜色与指向均具有一定程度的单一性。于一较佳的实施例中，由于光学导航装置1中并未设置有光学透镜以将由位移产生单元的表面所反射的反射光作汇聚处理，就发光单元10所提供的同调光束而言，其50％强度范围的发散角需介于16度至18度，如：17度，才能使得由位移产生单元的表面所反射的反射光有效地被感测。

值得注意地是，于本实施例中，外罩14与光学导航芯片12之间的夹角θ与发光单元10提供的同调光束的发散角度有关。详细地说，由于光束的发散角将影响该光束于一表面的反射与穿透情形，因此若所采用的发光单元10能提供发散角较小的同调光束，如：16度，便可将外罩14与光学导航芯片12之间的夹角θ设计的较小。相反地，若所采用的发光单元10所提供的同调光束具有相对较大的发散角，如：18度，便需将外罩14与光学导航芯片12之间的夹角θ设计的较大。

除此之外，于本实施例中，光学导航装置1的外罩14由透光材质所制成，如：聚碳酸酯(PC)、ABS树脂或红外穿透片(IR PASS)，以利光束传递，但本发明于此并不限制。另外，于本实施例的光学导航装置1中，光学导航片12中的感测阵列S可为互补式金属氧化物半导体(CMOS)影像感测阵列，然本发明于此亦不限制。

(光学导航装置的另一实施例)

于本实施例中，将描述不同于上述图1A所绘示的实施例的部分，且其余省略部分与上述图1A所绘示的实施例相同。此外，为便于说明，相似的参考数字或标号指示相似的元件。

请参照图4与图5，图4与图5为根据本发明另一例示性实施例所绘示的光学导航装置的示意图。本实施例所提供的光学导航装置4与前述实施例所提供的光学导航装置1的差异在于，于本实施例中，光学导航芯片42的感测阵列S与发光单元40之间相距有一距离D’，且此距离D’为可调整的。

进一步说明，于本实施例中，外罩44与光学导航芯片42之间的夹角θ’除了与发光单元40提供的同调光束的发散角度有关以外，外罩44与光学导航芯片42之间的夹角θ’也和光学导航芯片的感测阵列S与发光单元40之间相距的距离D’有关。

详细地说，如图4所示，当感测阵列S与发光单元40之间的距离D’被调整得越大，发光单元40所发出的光束在经由外罩44的第一表面441反射后产生的反射光能进入感测阵列S的光量便越少，于此情况下，即便外罩44与光学导航芯片42之间的夹角θ’设计地较小，如：10度或小于10度，亦能避免经由外罩44的第一表面441反射的反射光进入感测阵列S中。相对地，当感测阵列S与发光单元40之间的距离D’被调整得较小，发光单元40所发出的光束在经由外罩44的第一表面441反射后产生的反射光能进入感测阵列S的光量便会增加，于此情况下，外罩44与光学导航芯片42之间的夹角θ’便需设计得较大，如：15度或大于15度，才能避免经由外罩44的第一表面441反射的反射光进入感测阵列S中。

如图5所示，当感测阵列S与发光单元40之间的距离D’被调整至一个临界距离Dc，便不再有发光单元40所发出的光束在经由外罩44的第一表面441反射后进入感测阵列S中。如此一来，单单借由将调整感测阵列S与发光单元40之间的距离D’调整至临界距离Dc便能达到避免经由外罩44的第一表面441反射的反射光进入感测阵列S中的效果。也就是说，于此情况下，外罩44与光学导航芯片42可选择性地呈一夹角θ’设置或者平行设置。

(实施例的可能功效)

综上所述，于本发明所提供的光学导航装置中，通过将外罩与光学导航芯片设置为彼此夹一个角度的方式，于不影响装置体积的情况下即能有效地避免由光源发出并从外罩反射回来的光直接进入感测阵列而造成噪声影响感测结果。如此一来，本发明所提供的光学导航装置便能同时具有防尘、避免噪声与体积小的优点，以应用于光学鼠标、各类行动装置侧边的旋钮…等体积轻巧的装置。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

Claims (12)

1.一种光学导航装置，其特征在于，包括：

一发光单元，用以提供一光束照射一位移产生单元的一表面；

一光学导航芯片，包括：

一感测阵列，为一无透镜感测阵列，该感测阵列相对于该表面而设置，接收该表面反射该光束产生的该反射光束；以及

一外罩，具有一第一表面与一第二表面，其中该外罩与该光学导航芯片间呈一夹角，以避免该光束经该外罩的该第一表面反射至该光学导航芯片的该感测阵列。

2.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，其中该发光单元为一同调光源，以提供一同调光束。

3.如权利要求2所述的光学导航装置，其特征在于，其中该同调光束的50％强度范围的一发散角介于16度至18度。

4.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，其中该外罩与该光学导航芯片间的该夹角介于10度至15度。

5.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，其中该外罩与该光学导航芯片间的该夹角为12.5度。

6.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，其中该外罩与该光学导航芯片的该感测阵列之间的距离小于该外罩与该发光单元之间的距离。

7.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，其中该发光单元与该光学导航芯片的该感测阵列之间相隔一可调整的距离。

8.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，其中该外罩的该第一表面为凹折状，该第一表面具有至少两种不同的斜率。

9.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，其中该外罩的该第一表面的一部分具有一曲度。

10.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，其中该外罩由一透光材质制成。

11.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，其中该光学导航芯片的该感测阵列为一互补式金属氧化物半导体(CMOS)影像感测阵列。

12.如权利要求1所述的光学导航装置，其特征在于，其中该外罩呈平板状，且该外罩的厚度介于0.5毫米至1毫米。