CN1983140A - 笔形光鼠标的多透镜光路光学成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种笔形光鼠标装置用的光学成像装置以及与之相关的影像差异的处理和校准方法。它根据光鼠标的图像传感器只需连续提取间隔一定时间段内(约1/1500秒)图像的移动方向和距离，而不需要得到其它更为详细的、清晰的图像信息的这一特点，采用多透镜光路光学成像装置。在笔形光鼠标的光学成像装置中使用2条或2条以上的透镜光路并列，使经不同透镜光路的景深段在光轴方向上相互延续，从而使其总体的景深比单光路透镜成像系统的景深明显延长。

Description

笔形光鼠标的多透镜光路光学成像装置
技术领域：
本发明涉及一种笔形光鼠标装置用的光学成像装置以及与之相关的定位差异的处理与校准方法。具体涉及这样一种笔形光鼠标装置用的光学成像装置以及定位差异的处理与校准方法，其中，工作面反射的光线经多个透镜光路在图像传感器的光感应面上形成影像，通过检测图像的移动可以判断笔形鼠标的运动状态。
背景技术：
现有的光鼠标中由于使用时景深稳定，大多采用较小景深的光学成像装置。在2001年5月15日发布的名称为“CMOS数字光学导引芯片”的美国专利第6233368B1号中专门公开了这种光鼠标的原理。在该专利中，利用光鼠标内容纳的发光器照亮直接布置在光鼠标下方的工作面，装在里面的成像系统使工作面的任意图形或特征在CMOS传感器的光感应面上成像。由于该鼠标在工作时与工作面直接接触，工作面与成像装置的距离固定，使用传统的光学成像透镜即可保持清晰的成像。
由于鼠标形状与普通书写工具形状不同，其要整个鼠标握在手里进行操作，所以很难实现书写及绘图操作。已经开发了这样一种笔形鼠标装置，当其执行精密绘图操作或书写时，它能实现精确的光标控制和简单的书写。于2000年11月21日发布的美国专利第6151015号(此后称“015专利”)名称为“类似笔的计算机指示装置”中公开了这样一种笔形鼠标的例子。正如图1中所示，指示装置包括圆柱体102、发光光源104、透镜110、光学移动传感器108、开关106、通信链路116和118、按钮112和114。发光光源104发出光，透镜110使工作面反射的光线在光学移动传感器108上成像。于是，当光学移动传感器108捕捉到通过透镜110成像的工作面的图像时，可从图像的变化获得指示装置的运动方向和运动量。
然而，“015专利”的光学成像装置在进行绘图或书写时存在较大的缺点，当指示装置与工作面的距离变动较大时，由于传统光学成像系统的景深限制，使其工作面在图像传感器上的成像模糊不良，从而影响传感器对图像的捕捉。参照图4对文字“X”的输入，笔的操作通常由下笔动作和提笔动作组合而成。图4中，当写下字母“X”时，书写动作由以下步骤组成：一、步骤M1：在特定点下笔，然后写下“/”；二、步骤M2：提笔，然后在空中划一顺时针的圆弧；三、步骤M3：在特定的点下笔，写下“\”，然后提笔。在整个书写过程中，无论下笔和提笔都要求笔形鼠标保持精确的定位。通常在提笔动作中与工作面分开的距离视不同的人的使用习惯而有所不同，一般小于12mm。
为了使笔形光鼠标装置在与工作面接触或离开一定距离时能顺利对焦，使之能正确判定鼠标的移动方向和距离，从而能实现流畅的文字书写或作图，已经开发出了这样一种笔形鼠标设备，其采用远心光学系统或可变焦透镜组来增加光学成像透镜系统的景深。于2003年1月1日中国专利申请号01802379.7中专门公开了名称为“笔形光鼠标装置及其控制方法”(以下简称“79.7专利”)的这种鼠标的原理。它的原理图如图2所示。它进行了一些有益的改进，其中采用的远心光学成像系统如图3所示。图中，10、主体，11、发光单元，12、光导，13、成像系统，13a、凸透镜，13b、反射镜，14、图像传感器，15、控制设备，16、传送设备，17、设定按钮，18、移动轮开关，19、接触传感设备，20、工作面。由于使用了远心光学系统，使透镜系统的景深有所加大，笔形鼠标在与工作面接触或在一定的距离范围内移动时仍能形成较清晰的影像。然而，由于每个人的书写习惯或应用范围不同，在空中移动时笔形鼠标离工作面的距离也不同，这需要较大的景深(约6至12mm)以满足实际的应用。由于单透镜光路单一焦距光学系统的限制，其景深越长，其透镜光路的物距与透镜的直径比也要求越大，其成像的光效率越低，这就使“79.7专利”中的成像透镜难以在笔形鼠标的狭小的空间中取得足够的景深和有效的光效率。而如果采用可变焦的光学成像系统，则需要动态调节透镜组的焦距或动态调节透镜与图像传感器之间的距离，这需要增加测距设备和驱动器件，大大提高了设计难度和制造成本。
单透镜光路单焦距凸透镜的成像系统如图5所示，图中，1、图像传感器，2、处理控制单元，3、成像透镜，4、工作面。它的成像情况原理图如图11所示，工作面在其景深范围h内可清晰成像。图中，当工作面在a0处时，则其工作面上的点(该点为工作面上白色背景上的一个黑点，见图15)在图像传感器S上的形成的清晰的影像如图16所示，其多个相邻的点在图像传感器的光感应面S上形成清晰的影像如图21所示。当工作面由a0处沿透镜光轴X方向移动到a1处时，工作面上的点在图像传感器的光感应面S上形成模糊的影像，如图17所示，其多个相邻的点在图像传感器的光感应面S上形成的呈片状模糊的影像如图19所示，图像传感器难以捕捉影像的运动状态。
需要这样一种光学透镜成像装置，其能在笔形鼠标较小的体积内安装，并能提供较大的景深，使笔形鼠标在流畅书写或绘图时，图像传感器能正确捕捉影像的移动方向和距离。
发明内容：
构思本发明就是为了解决上述问题。本发明的主要目的是提供一种能安装在笔形鼠标内的光学成像装置，它要能提供较大的景深，并能使图像传感器能正确捕捉其形成的影像的移动距离和方向。它根据光鼠标的图像传感器只需提取影像的移动方向和距离，而不需要得到其它更为详细的、清晰的图像信息的这一特点，采用多透镜光路的光学成像装置以及为适应该透镜成像装置形成的影像的特点而采用的定位差异的处理和校准的方法。本发明的透镜成像装置同样适用于需要增大景深的其它光学移动定位设备。
为了实现上述的目的，根据本发明，在笔形光鼠标的光学成像装置中使用2条或2条以上的透镜光路并列，每条透镜光路对应各自不同的独有的景深段，使不同透镜光路的独有的景深段在光轴方向上互相延续组成总体的景深，从而使其总体的景深比单一透镜光路的景深明显延长。景深是指在光学透镜成像装置中在光轴方向上，使位于其上的物体或图形反射的光线经过透镜光路在光轴上设定的位置上能形成所需的较清晰的影像的在光轴方向上的一段连续的位置段。在这里，各透镜光路的独有的景深段是指在其透镜光路的光轴方向上，能使位于这些位置上的工作面反射的光线经过这一透镜光路能在图像传感器的光感应面上形成所需的较清晰的影像的在光轴方向上的一段连续的位置段。在这里，透镜光路是指光线经过一个或一组相同的透镜的路线的总称。当工作面在其总体的景深范围内相对光轴方向作横向移动时，工作面反射的光线经过2条或2条以上透镜光路形成的影像在图像传感器的光感应面上重叠，形成最少有一个清晰的影像和其它或清晰或模糊的影像重叠而成的一个特殊的重叠影像。
笔形鼠标与工作面接触时，即工作面位于总体的景深中最近透镜组的一段独有的景深段，此时，工作面反射的光线经过和这一独有的景深段相对应的透镜光路可在图像传感器的光感应面上形成的较清晰的影像，而工作面反射的光线通过其它透镜光路在光感应面上形成的影像或清晰或模糊。清晰和模糊的影像在光感应面上重叠，形成一个特殊的重叠影像。由图像传感器及其处理控制单元不断捕捉和比较较短时间段内影像的位移情况，则可得到影像的移动状态。相同原理，当笔形鼠标与工作面相距一定的距离时，即提笔动作，工作面位于设定的总体的景深范围内对应的一段独有的景深段内，此时，工作面反射的光线经过和这一独有的景深段相对应的透镜光路在光感应面上形成较清晰的影像，而工作面反射的光线经过其它透镜光路在光感应面上形成的影像或清晰或模糊。清晰和模糊的影像在光感应面上重叠，形成特殊的重叠影像。通过对重叠影像的对比处理也可得到鼠标的移动状态。这样，只要工作面在光轴方向上位于总体的景深范围内，总体的景深范围内总会有与工作面所在位置相对应的独有的景深段，工作面反射的光线经过和这一景深段相对应的透镜光路在光感应面上总能形成较清晰的影像，而工作面反射的光线经过其它透镜光路在光感应面上形成的影像或清晰或模糊。清晰和模糊的影像在光感应面上重叠，形成一个特殊的重叠影像。由图像传感器及其处理控制单元不断捕捉和比较较短时间段内影像的位移情况，则可得到影像的移动状态，从而得到鼠标的移动状态。
附图说明：
通过结合附图对给出的优选实施方式的以下描述，可使本发明的上述目的和特征变得清楚，由于球面凸透镜的成像特性，为方便说明和作图，以下实施例主要采用球面凸透镜作说明。其中：
图1是“015专利”名称为“类似笔的计算机指示装置”的结构示意图；
图2是“79.7专利”名称为“笔形光鼠标装置及其控制方法”的笔形鼠标结构示意图；
图3是“79.7专利”的名称为“笔形光鼠标装置及其控制方法”的远心光学系统的示意图；
图4是表示书写字母“X”的步骤图；
图5是单透镜光路单焦距成像装置的成像示意图；
图6是多透镜光路光学成像装置的一个实施例的示意图。它的三个不同焦距的凸透镜光轴重合，并且三个凸透镜在同一光学平面上呈同心圆排列，它的三个不同焦距的透镜光路的景深在光轴上相互延续；
图7是多透镜光路光学成像装置的另一个实施例的示意图。它的聚焦凸透镜采用双镜片独立成像，并通过反射镜或反射棱镜使影像在光感应面上叠加，其各凸透镜光轴分离，并且其各成像凸透镜在各自光轴上的位置已根据其清晰成像时的物距/像距的比例作适当的调整，以消除成像的大小差异；
图8是多透镜光路光学成像装置的另一个实施例的示意图。它三个不同焦距的凸透镜光轴相同，从光轴上方向下直视透镜组则见透镜以光轴为中心按焦距从长到短自内至外呈同心圆排列。而在光轴方向上三个不同焦距的聚焦凸透镜根据其清晰成像时的物距/像距的比例作调整，使其按焦距从长到短使凸透镜从上至下排列，以减少成像的大小差异；
图9是多透镜光路光学成像装置的另一个实施例的示意图。它的三个凸透镜采用自上至下叠加，并且各凸透镜的光轴重合，它的三条透镜光路的景深在光轴上相互延续；
图10是多透镜光路光学成像装置的另一个实施例的示意图。它采用单面凸透镜，并且三个不同焦距的凸透镜光轴相同并自上至下分层并以光轴为中心呈同心圆排列；
图11是单焦距光学成像装置工作面分别在不同位置时的成像情况原理图。它的工作面只能在较小的景深范围内变动时，才能在光感应面获得较清晰的成像；
图12是多透镜光路光学成像装置中不同焦距的三个凸透镜光轴相同且在相同的光学平面上，工作面在总体景深范围内，工作面反射的光线经不同焦距的透镜光路在图像传感器的光感应面上的成像情况的原理图。图中工作面反射的光线只有经过与之相适应的透镜光路才能在图像传感器的光感应面上形成清晰的影像，而经过其它的透镜光路形成的影像模糊；
图13是多透镜光路光学成像装置中不同焦距的两个凸透镜光轴相同并在相同的光学平面上。在工作面位于光轴上离透镜不同距离时，即物距不同时，工作面反射的光线经过与之相对应的不同焦距的透镜光路在光感应面上清晰成像的情况的原理图，图中的影像大小存在明显的差异；
图14是多透镜光路光学成像装置中两个不同焦距的成像凸透镜的位置根据物距/像距的比值调整后，在工作面位于光轴上离透镜不同距离时，工作面反射的光线经过与之相对应的不同焦距的透镜光路在光感应面上清晰成像的情况的原理图，经调整后的影像大小无差异；
图15是工作面上的白色背景上的一个黑点；
图16是工作面上的白色背景上的一个黑点经过一个透镜光路在光感应面上形成的清晰影像；
图17是工作面上的白色背景上的一个黑点经过一个透镜光路在光感应面上形成的模糊影像；
图18是工作面上的白色背景上的一个黑点经过多个不同景深的透镜光路在光感应面上形成的影像，图中为一个清晰影像和一些模糊影像的重叠后形成的一个影像；
图19是工作面上的白色背景上的四个相邻的黑点经过一个透镜光路在光感应面上形成的模糊的影像；
图20是工作面上的白色背景上的四个相邻的黑点经过多个不同景深的透镜光路在光感应面上形成影像，图中为四个点的清晰影像和模糊影像重叠而成的影像；
图21是工作面上的白色背景上的四个相邻的黑点经过一个透镜在光感应面上形成的清晰的影像；
图22是多透镜光路光学成像装置的各透镜光轴相同情况的部份实例的透镜组的上视图；
图23是一改良后的透镜光路的设置方式，它五个透镜光路中的凸透镜其中一个为圆形位于中间，另外四个位于其四周，围成一圆环状；
图24是一改良后的透镜光路的设置方式，它四个透镜光路中的凸透镜把一圆形等分为四份，各占四份之一圆。
具体实施方式：
下面将参照附图详细描述本发明的优选实施方式来表达本发明的内容。
上述附图中，1、图像传感器；2、处理控制单元；3、凸透镜；4、工作面；5、反射镜。
图6是多透镜光路光学成像装置的一个实施例的示意图。它采用三个透镜光路，各个透镜光路的凸透镜(3)具有不同的焦距且光轴重合，并且三个凸透镜(3)在同一光学平面上依焦距从短到长从内向外呈同心圆排列，如图23所示。不同焦距的透镜光路对应的景深段在光轴上相互延续从上到下排列组成较长的总体的景深。图6中H1、H2、H3分别为透镜组中从内向外三个不同焦距的透镜光路对应的景深段，H1、H2、H3三个景深段相互延续而使总体的景深比单个景深段明显延长。为保证工作面在景深范围内移动匀有清晰的成像，H1、H2、H3三个景深段前后相互有少部份重叠。在所述的实施例中，透镜光路是指光线经过一个或一组相同的透镜的路线的总称，每一透镜光路具有不同的焦点和景深段。
图6中，当工作面(4)位于总体的景深范围内的景深段h1内，即工作面(4)位于a0处时，工作面(4)反射的光线经过与景深段h1对应的透镜光路在图像传感器(1)的光感应面上形成清晰的影像，而经过与景深段h2、h3对应的透镜光路形成的影像模糊。当工作面(4)位于总体的景深范围内的景深段h3内，即工作面(4)位于a1处时，工作面反射的光线经过与景深段h3对应的透镜光路在图像传感器(1)的光感应面上形成清晰的影像，而经过与景深段h1、h2对应的透镜光路形成的影像模糊。上述的不同透镜光路形成的影像在图像传感器(1)的光感应面上重叠形成特殊的重叠影像。
图12是多透镜光路光学成像装置中不同焦距的三个凸透镜光轴相同且在相同的光学平面上，工作面在总体景深范围内，工作面反射的光线经不同焦距的透镜光路在图像传感器的光感应面上的成像情况的原理图。图中工作面反射的光线只有经过与之相适应的透镜光路才能在图像传感器的光感应面上形成清晰的影像，而经过其它的透镜光路形成的影像模糊。图中，工作面位于总体的景深内的景深段h2上，与景深段h2对应的透镜光路的焦点为e2，工作面反射的光线经过焦点为e1的透镜光路在焦点e1与图像传感器的光感应面之间能形成清晰的影像为b1，而在图像传感器上的光感应面S上形成模糊的影像。它形成的影像如图17所示，为工作面上白色背景的一个黑点(如图15)在光感应面S上形成的呈圆斑状或圆环状的影像(具体视经过的凸透镜的形状不同而不同，为方便作图及说明，图中匀以圆斑状作说明)。而工作面反射的光线经过焦点为e2的透镜光路在光感应面上形成清晰的影像为b2。它形成的影像如图16所示，为工作面上白色背景的一个黑点(如图15)在光感应面S上形成的清晰的影像。工作面反射的光线经过焦点为e3的透镜光路在光感应面S的右侧能形成清晰的影像为b3，而在光感应面S上形成模糊的影像。它形成的影像如图17所示，为工作面上白色背景的一个黑点(如图15)在光感应面S上形成的呈圆斑状或圆环状的影像。工作面白色背景上的一个黑点经焦点分别为e1、e2、e3的三个不同焦距的透镜光路在光感应面S上形成的影像相互叠加后形成一个特殊的重叠影像如图18所示。图20是工作面白色背景上相邻的四个黑点经多焦距多景深透镜成像装置在图像传感器的光感应面S上的形成的特殊的重叠影像，图中为四个清晰的点的影像与模糊的斑片状的影像的重叠而成的特殊的重叠影像。当工作面在总体景深范围内相对透镜光轴作横移动时，通过对重叠影像不断的对比(现有光学鼠标约为1500帧/秒)，可以检测工作面的移动方向和距离。
在图6的实施例中采用了三个透镜光路，三个透镜光路的景深段H1、H2、H3在光轴上相互延续，当工作面在其总体的景深范围内，工作面反射的光线经不同焦距的透镜光路在光感应面上形成的影像最少有1个较清晰的影像和其它或模糊或清晰的影像重叠而成。
由上面的描述可知，采用如图6的多透镜光路光学成像装置比传统的单透镜光路光学装置(如图5)在体积相近的情况下可提供大得多的景深。
由于多透镜光路光学成像装置采用2个或2个以上的透镜光路成像，其成像在图像传感器的光感应面上重叠，它存在下列的三个相关的问题：
1、首先，多透镜光路光学成像装置在图像传感器上形成的影像是最少有1个较清晰的影像和其它或模糊或清晰的影像重叠而成的特殊影像，如图20。而单透镜光路光学成像装置成像清晰时只有一个清晰的影像，如图21所示。因此，多透镜光路光学成像装置的成像影像相对单透镜光路成像装置形成的影像的对比度有所降低，使图像传感器对多透镜光路光学成像装置的成像处理更为困难，为了解决这一问题，可以采用以下三种方法加以改善：
①方法一：提高光学移动传感器对光线明暗的对比灵敏度以及使用与之相适应的图像处理算法，使其能更好地处理低对比度的图像。
②方法二：改善工作面的图形特征(如使用专用的鼠标垫)和改善工作面的照明，使工作面反射的光线在图像传感器的光感应面上形成影像更为清晰。
③方法三：在笔形鼠标上安装测距装置(未标出)或利用安置于笔尖的开关或压力感应器，用于动态检测工作面与透镜之间的距离，把不能在光感应面上清晰成像的透镜光路通过光学开关(如液晶光学开关等)进行阻断，只把能在光感应面上清晰成像的透镜光路打开，从而减少模糊成像的光线对成像的干拢。此方法能明显提高影像的品质，但这会提高设计的难度和生产成本。
2、第二个存在的问题是，在如图6所示的实施例中，不同焦距的凸透镜在同一光学平面由内向外呈同心圆排列，如图22所示。图13中，两个凸透镜的光学平面和光轴相同，工作面位于总体的景深范围内，工作面在光轴方向上的离透镜不同距离时，工作面反射的光线经过与之所在的位置的景深段相对应的透镜光路在图像传感器的光感应面上清晰成像的情况的原理图，图中的成像大小存在明显的差异。
定义：物距f，像距l，工作面图像的大小a，光感应面上的影像大小b；
由图13中可得公式：a/b＝f/l；因此可知当像距l、工作面图像的大小a保持不变时，物距f越大，则光感应面上的影像大小b越小，则物距越大，成像越小。这就造成使用笔形鼠标书写或绘图时，笔形鼠标在离工作面不同距离移动时，工作面在图像传感器光感应面上形成的影像大小存在明显的差异，从而导至笔形鼠标在离工作面不同距离沿工作面水平移动相同距离时，笔形鼠标检测到的移动量不同。为减这种差异，通过以下的方法可以得到改善：
①方法一：调整不同透镜光路的凸透镜与图像传感器之间的距离。根据公式：a/b＝f/l；要使a/b保持不变，则f/l也保持不变，当工作面从a0移至a1处时，此时物距f增大，要使f/l保持不变，则像距l也要增大，如图14所示，把与之相对应的透镜光路的凸透镜从I0处调整至I1处，并使透镜的焦距与之相适应，这样，a0＝a1，b0＝b1，f0/l0＝f1/l1＝a0/b0＝a1/b1；因此，通过把焦距较长的透镜沿光轴方向设置在离图像传感器更远的适当的位置，可以减少工作面离透镜组不同距离形成的影像大小的差异。此外，经过上述的调整后，工作面离透镜一定距离相对光轴方向作横向移动时，工作面反射的光线经过不同的透镜光路在图像传感器上形成的影像的移动距离会有所差异，这需要图像传感器的处理控制算法作与之相适应的优化。
图7是应用本方法调整后的一个实施例，它的聚焦凸透镜采用双镜片独立成像，而不同焦距的凸透镜光轴分离，并应用反射镜或反射棱镜使影像在光感应面上叠加，通过调整各透镜的位置可有效减少各透镜的成像大小的差异。
图8是应用本方法调整后的另一个实施例。它的三个凸透镜的光轴相同，且透镜光路独立，焦距不同，其不同焦距的凸透镜按焦距从长到短使其从上至下排列。从光轴上方向下直视透镜组可见透镜呈同心圆状排列，其透镜的上视图如图22。
图9是应用本方法调整后的另一个实施例。它的三个凸透镜的光轴相同，并且按其从小到大自上至下相互叠加。工作面反射的光线部份经过最下层的大的凸透镜的外周部后，从上面两块凸透镜的边缘外穿过，在光感应面上成像，这一透镜光路的焦距最长。工作面反射的光线另一部份经过最下层的大的凸透镜的中部和外周部之间的区域会聚后，再经过中间的凸透镜的外周部份会聚后，从上部的小凸透镜的边缘外越过，在光感应面上成像，这一透镜光路的焦距稍短。工作面反射的光线另一部份经过最下层的大的凸透镜的中部区域会聚后，再经过中间的凸透镜的中部区域会聚后，从上部的小凸透镜穿过，在光感应面上成像，这一透镜光路的焦距最短。
图10是应用本方法调整后的另一个实施例。图中的实施例采用单面凸透镜，并且三个不同焦距的凸透镜光轴相同并自上至下分层并以光轴为中心呈同心圆排列；
②方法二：利用在笔形鼠标的头部设置一压力感受器或开关(未标出)，用于检测鼠标与工作面的接触与否，根据鼠标与工作面接触与分开时工作面在图像传感器上的成像大小的差异，并结合用户的使用习惯的资料(含统计学资料以及用户的个性化的输入资料)，通过适当的算法进行调整，从而减少鼠标的定位的差异。此方法也可结合方法一使用，以减小方法一对透镜的位置的调整幅度则可使定位差异控制在许可的范围。
③方法三：通过使用较大物距的透镜成像装置，使沿光轴方向纵向移动相同距离时，移动后的物距与原物距的比值变化减少，从而使工作面在光感应面上形成的影像大小的变化减小。
④方法四：通过在鼠标上设置测距装置(未标出)，用于测量笔形鼠标与工作面的距离，根据物距/像距的比值计算出其成像的大小差异，并通过适当的算法进行调整。应用此方法可准确校准其定位的差异，但其设计难度及生产成本会明显提高。
3、第三个存在的问题是，在如图6所示的实施例中，三个透镜光路中不同焦距的凸透镜在同一光学平面由内向外呈同心圆排列，如图22所示。在图22中，由于组成不同透镜光路的凸透镜由内向外呈同心圆排列，内层的凸透镜直径较小，相对其物距可有较大的景深，但外层的凸透镜由于直径较大，相对其物距则景深较小。为使各透镜光路匀有较大的独有的景深，可改善透镜光路中透镜的设置方式，图23、图24中为另一改良的透镜光路的设置方式。图23中，五个透镜光路的凸透镜其中一个为圆形位于中间，另外四个位于其四周，围成一圆环状。图24中，四个透镜把一圆形匀等分成四份，各占四分之一圆。
在各实施方案中，由于球面凸透镜的成像特点，上述的实施例中主要采用球面凸透镜作说明，但本发明的多透镜光路光学成像装置中，为调整其焦距及成像品质等，透镜组中也常会使用凹透镜或各类棱镜及其它非球面镜，但这样并不会脱离本发明的精神实质，也不影响本发明的创新特性。
另外，由于人们的采用倾斜的握笔习惯，为校正由此产生的成像的梯形失真，透镜组中也常采用各类反射镜、棱镜和其它非球面透镜加以校正，在这里不再叙述。
依照本发明的笔形鼠标用的多透镜光路透镜成像装置有以下的效果：在笔形鼠标的狭小的空间内，能提供比单焦距成像透镜大得多的景深，并能保证其成像质量，使图像传感器能正确捕捉其形成的影像的移动距离和方向，从而能使笔形鼠标在下笔或提笔时匀能准确定位，从而正确识别鼠标在工作面上的运动状态。
本发明并不限于前面所述的实施例，本领域的普通的技术人员要理解的是可对它作出变化和改进，这不会脱离由所附加的权利要求限定的本发明的精神和范围。

Claims (6)

1、一种笔形光鼠标装置用的光学成像装置，它把工作面反射的光线通过不同的透镜光路在笔形鼠标的图像传感器的光感应面上形成影像，该光学成像装置主要包括组成不同的透镜光路所需的一些透镜，但也可包含反射镜、反射棱镜。
2、根据权利要求1所述的光学成像装置，其中不同的透镜光路相互独立形成影像后，其各个影像在图像传感器的光感应面上叠加，形成可供图像传感器及其处理控制设备进行对比处理与定位的重叠的影像。
3、根据权利要求2所述的重叠影像由2个或2个以上的影像重叠而成，其中，工作面位于总体的景深范围内时，最少有一个较清晰的影像与其它或模糊或清晰的影像重叠而成。
4、根据权利要求1所述的光学成像装置，其中，各个透镜光路的光轴可相互独立或重合，组成不同的透镜光路的透镜可相互独立安置或共同组合使用。
5、根据权利要求1所述的光学成像装置，其中，各个透镜光路对应不同的景深段，其景深段在光轴方向上相互延续，从而延长其总体的景深。
6、根据权利要求1所述的光学成像装置，其中，工作面在其总体的景深范围内相对光轴方向作横向移动时，在总体的景深范围内总会有与工作面所在位置相对应的景深段，此时，工作面反射的光线经过与这一景深段所对应的透镜光路能在图像传感器的光感应面上形成较清晰的影像。
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