CN107797680B - 能够判断档位切换的光学侦测装置 - Google Patents

能够判断档位切换的光学侦测装置 Download PDF

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Abstract

本发明是公开一种能够判断档位切换的光学侦测装置，其包含有一多轴式指令输出机构以及一光侦测模组。该多轴式指令输出机构之一致动件能够沿着一第一操作方向往复作动以输出一对应指令。该光侦测模组邻设于该致动件旁。该光侦测模组与该致动件沿着一第二操作方向相对移动而改变两者间距，使该致动件任意切换于多个档位之间。该光侦测模组根据该致动件致发之一反射讯号的参数变化判断该间距及其对应档位，并利用该反射讯号取得该致动件之一特征点于该第一操作方向的一作动量，以判读该对应指令，其中该第一操作方向不同于该第二操作方向。

Description

能够判断档位切换的光学侦测装置
技术领域
本发明是提供一种光学侦测装置，尤指一种能够判断档位切换的光学侦测装置。
背景技术
传统的光学鼠标利用光侦测器侦测滚轮的旋转方向以及旋转角度。光侦测器的光侦测讯号投射于滚轮的侦测面，滚轮的侦测面上会形成特征点，光侦测器是侦测滚轮转动时所造成的特征点位移量，判断滚轮的旋转方向与旋转角度，从而输出对应的操作指令。然由此看来，光侦测器的应用功能明显受到限制，只能侦测鼠标滚轮的转动参数变化，故如何改善光侦测器的应用范围，使其不单能侦测到鼠标滚轮的诸如档位切换的参数变化、甚或扩增应用到其它调整机构的参数侦测，便为相关机构设计产业的发展目标之一。
发明内容
本发明是提供一种能够判断档位切换的光学侦测装置，以解决上述之问题。
本发明之申请专利范围是揭露一种能够判断档位切换的光学侦测装置，其包含有一多轴式指令输出机构以及一光侦测模组。该多轴式指令输出机构之一致动件能够沿着一第一操作方向往复作动以输出一对应指令。该光侦测模组邻设于该致动件旁。该光侦测模组与该致动件沿着一第二操作方向相对移动而改变两者间距，使该致动件任意切换于多个档位之间。该光侦测模组根据该致动件致发之一反射讯号的参数变化判断该间距及其对应档位，并利用该反射讯号取得该致动件之一特征点于该第一操作方向的一作动量，以判读该对应指令，其中该第一操作方向不同于该第二操作方向。
本发明之申请专利范围另揭露该光侦测模组另包含一遮光单元，设置在该光发射单元上，该反射讯号含有该遮光单元形成之一投影图案，该运算处理器分析该投影图案以计算该间距。该运算处理器分析该投影图案的面积和/或边缘对比。该运算处理器分析该面积和/或该边缘对比的一平均值、一差值、一极大值、一极小值和/或前述该些数值的权重关系。
本发明之申请专利范围另揭露该致动件上形成一立体结构，该反射讯号经由该立体结构而具有波纹图案，该光侦测模组分析具有波纹图案的该反射讯号以判断该间距、和/或该特征点之该作动量。该立体结构为该致动件上的该特征点。
本发明之多轴式指令输出机构的结构设计并不限于前述实施例的滚轮机构与旋钮机构，致动件可以相对承载座移动以切换档位、或是致动件与承载座可同步相对基板移动以切换档位，凡是具备多轴向调整特性的输出机构、并搭配可读取多轴式指令输出机构之相对距离变化的光侦测模组，都属于本发明光学侦测装置的设计范畴。综上所述，本发明的光学侦测装置利用特殊机构配置，让光侦测模组能够同时侦测到多轴式指令输出机构在至少三个操作方向上的往复作动，例如鼠标滚轮的档位变换、滚动及按压的侦测，或是旋转开关的档位变换、转动与按压的侦测，能够有效最佳化光侦测模组的应用范围，因而强化产品的市场竞争力。
附图说明
图1为本发明第一实施例之光学侦测装置的示意图。
图2为图1所示光学侦测装置的部份元件俯视图。
图3与图4为图2所示光学侦测装置于其它操作态样的俯视图。
图5为本发明实施例之光侦测模组的功能方块图。
图6为本发明另一实施例之光侦测模组的示意图。
图7为本发明另一实施例之致动件的示意图。
图8为本发明第二实施例之光学侦测装置的示意图。
图9为图8所示光学侦测装置的侧视图。
图10为图8所示光学侦测装置的部份元件俯视图。
图11为图9所示光学侦测装置于其它操作态样的俯视图。
附图标号说明：
10、10’ 光学侦测装置
12、12’ 多轴式指令输出机构
14、14’ 光侦测模组
16、16’ 致动件
18、18’ 承载座
20 光发射单元
22 光接收单元
24 运算处理器
26、26’ 弹性元件
28 遮光单元
30 立体结构
32 基板
D1 第一操作方向
D2 第二操作方向
D3 第三操作方向
A 致动件上的特征点
S1 侦测讯号
S2 反射讯号
I 投影图案
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
请参阅图1至图4，图1为本发明第一实施例之光学侦测装置10的示意图，图2为图1所示光学侦测装置10的部份元件俯视图，图3与图4为图2所示光学侦测装置10于其它操作态样的俯视图。光学侦测装置10可应用于光学鼠标，光学侦测装置10包含有多轴式指令输出机构12以及光侦测模组14。多轴式指令输出机构12的致动件16以可活动方式设置在承载座18上，使用者能藉由驱动致动件16沿着第一操作方向D1往复运动，以输出对应的操作指令；举例来说，使用者可利用手指以顺时针方向或逆时针方向滚动致动件16进行旋转。于此实施例中，致动件16另提供档位切换功能，使用者可沿着第二操作方向D2推移致动件16，致动件16相对承载座18改变位置以转换到不同档位。致动件16在不同档位时沿着第一操作方向D1的往复作动，会分别对应到不同的操作指令。
请参阅图5，图5为本发明实施例之光侦测模组14的功能方块图。光侦测模组14邻设于致动件16的旁侧。光侦测模组14包含光发射单元20、光接收单元22以及运算处理器24。光发射单元20输出侦测讯号S1投射到致动件16上以读取特征点A的信息。侦测讯号S1经由特征点A反射而转换为反射讯号S2，光接收单元22接收反射讯号S2以取得特征点A的信息。运算处理器24电连接于光发射单元20与光接收单元22。运算处理器24分析特征点A于反射讯号S2所形成影像里沿着第一操作方向D1的作动量，可以判读其对应的操作指令。举例来说，特征点A往左方移动表示致动件16顺时针旋转，此时是降低喇叭的音量；特征点A往右方移动代表致动件16逆时针旋转时，此时可提高喇叭音量，然实际应用不限于此。
本发明的光侦测模组14另具有判断致动件16之档位切换的功能。致动件16在不同档位之间切换时，光接收单元22取得的反射讯号S2会有相应的参数变化。例如，该参数变化可为反射讯号S2的亮度改变，光侦测模组14根据反射讯号S2的亮度改变能计算其相对于致动件16的间距变化。当致动件16从图2所示档位切换到图3所示档位，致动件16靠近光侦测模组14，光接收单元22取得的反射讯号S2具有较高亮度；当致动件16从图2所示档位切换到图4所示档位，致动件16远离光侦测模组14，光接收单元22取得的反射讯号S2的亮度明显降低，故光侦测模组14可藉由分析反射讯号S2的参数变化去判断致动件16是接近或远离光侦测模组14，并相应判断出致动件16的所在档位。
特别一提的是，光侦测模组14与致动件16沿着第二操作方向D2的相对移动可具有多种不同实施态样。其中一种实施态样是光侦测模组14保持静止不动，致动件16沿着第二操作方向D2移动，改变两者间距以进行档位切换；另一种实施态样是致动件16维持静置状态，光侦测模组14沿着第二操作方向D2移动，藉此改变两者间距；再一种实施态样是光侦测模组14与致动件16同步地相向往复移动，能在有限结构空间内取得充裕的位移行程，然需相应配置较为精密的移动换档机构。本发明光学侦测装置10的档位切换技术不限于上述的该些实施态样，端视设计需求而定。
第一操作方向D1为致动件16的转动方向，第二操作方向D2为致动件16相对于承载座18的平移方向，意即第一操作方向D1不同于第二操作方向D2，致动件16沿着不同操作方向作动是转换为不同的操作指令。光发射单元20的侦测讯号S1投射到致动件16时，如图1所示，侦测讯号S1的传输方向约略平行于致动件16之侧表面的平面法矢量(近似于第二操作方向D2)；然而，在光学侦测装置10的装配过程中，致动件16相对于光侦测模组14的摆设角度可能略有偏斜，但只要致动件16的档位切换方向(意即第二操作方向D2)没有垂直于侦测讯号S1的传输方向，侦测讯号S1的参数变化就足以反映出致动件16相对光侦测模组14的距离远近改变，让光侦测模组14能够精准判断致动件16在位移时造成的档位切换。
致动件16还可进一步沿着第三操作方向D3相对承载座18往复作动，以输出另一种类的操作指令。致动件16与承载座18可利用弹性元件26的弹性恢复力产生第三操作方向D3的往复作动；此时，光侦测模组14可读取特征点A在第三操作方向D3的作动量，判读对应的操作指令。举例来说，若光学侦测装置10为光学鼠标，多轴式指令输出机构12在图2所示档位时，致动件16沿着第一操作方向D1的往复作动可调整电脑荧幕里网页页面的上下移动，沿着第三操作方向D3的往复作动则对应为鼠标中键的按压；多轴式指令输出机构12沿着第二操作方向D2切换到图3所示档位时，致动件16沿着第一操作方向D1的往复作动可调整电脑主机所播放音乐的音量，沿着第三操作方向D3的往复作动则对应为音乐播放程序的播放/暂停键；多轴式指令输出机构12沿着第二操作方向D2切换到图4所示档位时，致动件16沿着第一操作方向D1的往复作动可调整电脑主机所播放影像的缩放功能，沿着第三操作方向D3的往复作动则对应为影像缩放程序的复原键。
请参阅图6，图6为本发明另一实施例之光侦测模组14的示意图。光侦测模组14可在光发射单元20的镜头上设置遮光单元28，部份的侦测讯号S1被遮光单元28遮挡，投射到致动件16便会产生遮光单元28所形成的投影图案I。光接收单元22取得的反射讯号S2含有投影图案I的参数信息，运算处理器24藉由分析该参数信息，可以相应计算出光侦测模组14和致动件16的相对间距变化。例如，投影图案I的面积增大，表示光侦测模组14与致动件16较为接近；投影图案I的面积缩小，表示光侦测模组14与致动件16的间距拉远，由此可判断致动件16的档位切换。或者，投影图案I的边缘对比度提高(例如边界清晰)，表示致动件16移入光侦测模组14的聚焦范围内；投影图案I的边缘对比度降低(例如边界模糊)，表示致动件16移出光侦测模组14的聚焦范围，因此能精准判断致动件16的档位切换。
需强调的是，运算处理器24可以仅分析投影图案I的面积变化、或仅分析投影图案I的边缘对比度变化、或同时参考投影图案I的面积与边缘对比度的变化。投影图案I的面积和边缘对比度的平均值、差值、极大值、极小值和/或前述该些数值的权重关系，皆能用以综合运算以分析取得光侦测模组14和致动件16的相对间距变化，从而辅助判断多轴式指令输出机构12的档位调整。
请参阅图7，图7为本发明另一实施例之致动件16的示意图。致动件16之侦测面上可形成特定的立体结构30。光发射单元20将侦测讯号S1投射到立体结构30会形成具有亮暗波纹的图案。光接收单元22取得具有亮暗波纹图案的反射讯号S2，可利用亮暗波纹图案的变化取得致动件16的旋转角度和/或相对距离。立体结构30可以是致动件16上的特征点A(标示于图1中)，光侦测模组14分析立体结构30的作动量，能够判断致动件16沿着第一操作方向D1输入的操作指令；立体结构30还可以是致动件16上不同于特征点A的特殊咬花构形，光侦测模组14利用立体结构30产生的亮暗波纹图案协助判断光侦测模组14和致动件16的间距。
请参阅图8至图11，图8为本发明第二实施例之光学侦测装置10’的示意图，图9为图8所示光学侦测装置10’的侧视图，图10为图8所示光学侦测装置10’的部份元件俯视图，图11为图9所示光学侦测装置10’于其它操作态样的俯视图。光学侦测装置10’可应在于调整用旋钮，例如冷气、收音机等各种家电设备或车用设备上。光学侦测装置10’的多轴式指令输出机构12’可活动地设置在基板32，例如承载座18’装设于基板32的轨道上，且致动件16’以可活动方式连结承载座18’。光侦测模组14’则是固定设置在基板32上。
致动件16’沿着第一操作方向D1往复旋转，光侦测模组14’可侦测致动件16’的旋转方向及旋转角度而输出对应的操作指令；致动件16’沿着第二操作方向D2往复移动，光侦测模组14’可侦测致动件16’的间距变化而判断多轴式指令输出机构12’的档位切换；致动件16’沿着第三操作方向D3往复作动，光侦测模组14’可侦测致动件16’的上下位移以输出另一个种类的操作指令。致动件16’是利用弹性元件26’的弹性恢复力产生相对于承载座18’且沿着第三操作方向D3的回复力。
举例来说，若光学侦测装置10’是冷气的调整用旋钮，多轴式指令输出机构12’在图10所示档位时，致动件16’沿着第一操作方向D1的往复旋转可调整冷气冷流的温度，沿着第三操作方向D3的往复作动则用来致发温度调整的确认功能、开关功能或设定功能；多轴式指令输出机构12’沿着第二操作方向D2切换到图11所示档位时，致动件16’沿着第一操作方向D1的往复旋转另可调整冷气冷流的风量，沿着第三操作方向D3的往复作动另可致发风量调整的确认功能、开关功能或设定功能。多轴式指令输出机构12’亦可从图10所示档位向右移动以切换到另一档位(未绘制于图中)，然本发明的多轴式指令输出机构的切换档数并不限于第一实施例与第二实施例所述，端视设计需求而定。
第二实施例的光侦测模组具有对应的光发射单元、光接收单元以及运算处理器，光侦测模组的光发射单元上可设置遮光单元，致动件上可设置立体结构，其作用原理类同于第一实施例的光侦测模组与致动件，故此不再重复叙明。此外，多轴式指令输出机构的结构设计并不限于前述实施例的滚轮机构与旋钮机构，致动件可以相对承载座移动以切换档位、或是致动件与承载座可同步相对基板移动以切换档位，凡是具备多轴向调整特性的输出机构、并搭配可读取多轴式指令输出机构之相对距离变化的光侦测模组，都属于本发明光学侦测装置的设计范畴。综上所述，本发明的光学侦测装置利用特殊机构配置，让光侦测模组能够同时侦测到多轴式指令输出机构在至少三个操作方向上的往复作动，例如鼠标滚轮的档位变换、滚动及按压的侦测，或是旋转开关的档位变换、转动与按压的侦测，能够有效最佳化光侦测模组的应用范围，因而强化产品的市场竞争力。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

Claims (11)

1.一种能够判断档位切换的光学侦测装置，其特征在于，其包含有：
一多轴式指令输出机构，该多轴式指令输出机构之一致动件能够沿着一第一操作方向往复作动以输出一对应指令，其中该致动件设置于承载座上，该第一操作方向为该致动件的转动方向；以及
一光侦测模组，邻设于该致动件旁，该光侦测模组与该致动件沿着一第二操作方向相对移动而改变两者间距，使该致动件任意切换于多个档位之间，该光侦测模组发出侦测信号至该致动件并根据该致动件致发之一反射讯号的参数变化判断该间距及其对应档位，并利用该反射讯号取得该致动件之一特征点于该第一操作方向的一作动量，以判读该对应指令，其中该第一操作方向不同于该第二操作方向，该第二操作方向为该致动件相对于该承载座的平移方向，且该第二操作方向不垂直于该侦测信号的传输方向。
2.如权利要求1所述之光学侦测装置，其特征在于，其中该光侦测模组相对于静止的该致动件往复移动、或该致动件相对于静止的该光侦测模组往复移动、或该光侦测模组与该致动件同步地往复移动，以切换该致动件到该对应档位。
3.如权利要求1所述之光学侦测装置，其特征在于，其中该光侦测模组包含：
一光发射单元，输出该侦测讯号；
一光接收单元，接收该侦测讯号经由该致动件转换的该反射讯号；以及
一运算处理器，电连接该光发射单元与该光接收单元，该运算处理器分析该反射讯号之该参数变化、和该特征点于该反射讯号所形成影像里的该作动量，从而判断该致动件的所在档位、及该致动件所输出之该对应指令。
4.如权利要求1所述之光学侦测装置，其特征在于，其中该参数变化为该反射讯号的亮度改变，该光侦测模组根据该亮度改变计算该间距。
5.如权利要求3所述之光学侦测装置，其特征在于，其中该光侦测模组另包含一遮光单元，设置在该光发射单元上，该反射讯号含有该遮光单元形成之一投影图案，该运算处理器分析该投影图案以计算该间距。
6.如权利要求5所述之光学侦测装置，其特征在于，其中该运算处理器分析该投影图案的面积和/或边缘对比度。
7.如权利要求6所述之光学侦测装置，其特征在于，其中该运算处理器分析该面积和/或该边缘对比度的一平均值、一差值、一极大值、一极小值和/或平均值、差值、极大值、极小值的权重关系。
8.如权利要求1所述之光学侦测装置，其特征在于，其中该致动件上形成一立体结构，该反射讯号经由该立体结构而具有波纹图案，该光侦测模组分析具有波纹图案的该反射讯号以判断该间距、和/或该特征点之该作动量。
9.如权利要求8所述之光学侦测装置，其特征在于，其中该立体结构为该致动件上的该特征点。
10.如权利要求1所述之光学侦测装置，其特征在于，其中该致动件在切换到任意一个档位时另沿着一第三操作方向往复作动，输出另一对应指令，该第三操作方向不同于该第一操作方向和该第二操作方向。
11.如权利要求10所述之光学侦测装置，其特征在于，其中运算处理器利用该反射讯号取得该特征点于该第三操作方向的另一作动量，以判读该另一对应指令。
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