RU2260203C2 - Optical system of optical mouse - Google Patents
Optical system of optical mouse Download PDFInfo
- Publication number
- RU2260203C2 RU2260203C2 RU2003106299/09A RU2003106299A RU2260203C2 RU 2260203 C2 RU2260203 C2 RU 2260203C2 RU 2003106299/09 A RU2003106299/09 A RU 2003106299/09A RU 2003106299 A RU2003106299 A RU 2003106299A RU 2260203 C2 RU2260203 C2 RU 2260203C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- light guide
- lens surface
- light
- input lens
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к технике машинного зрения и может быть использовано в контактных сканирующих преобразователях изображения, в частности в оптической мыши для управления курсором на экране дисплея компьютера, в портативном устройстве считывания текстов и т.п.The present invention relates to computer vision technology and can be used in contact scanning image converters, in particular in an optical mouse to control the cursor on a computer display screen, in a portable text reader, etc.
Известны оптические системы оптической мыши, описанные в патентах США: №6433780, НКИ 345/166 «Видящая мышь для компьютерных систем» и №4751505, НКИ 340/710 «Оптическая мышь».Known optical systems of an optical mouse described in US patents: No. 6433780, NKI 345/166 "Seeing mouse for computer systems" and No. 4751505, NKI 340/710 "Optical mouse".
В этих патентах описываются оптические системы оптической мыши, содержащие линзу для передачи изображения предметной поверхности на плоскость фотодетекторов и светопровод, направляющий свет от осветителя на предметную поверхность.These patents describe optical systems of an optical mouse comprising a lens for transmitting an image of a subject surface to the plane of photodetectors and a light guide directing light from the illuminator to the subject surface.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является патент США №6433780 В1 фирмы "Agilent Technologies", в котором описана оптическая система, содержащая линзу оптического канала передачи изображения рабочей части предметной поверхности на плоскость фотодетекторов, и светопровод, направляющий свет от осветителя, оптически связанного с входной линзовой поверхностью светопровода на предметную поверхность.Closest to the claimed invention is US patent No. 6433780 B1 of the company "Agilent Technologies", which describes an optical system containing a lens of an optical channel for transmitting an image of the working part of the subject surface to the plane of the photodetectors, and a light guide directing light from a illuminator optically coupled to the input lens the surface of the light guide to the subject surface.
Однако известные устройства имеют недостатки: освещение предметной поверхности неоднородно и недостаточно сконцентрировано на ее рабочей части. Вследствие избыточно широкого освещения эффективность оптической системы недостаточна для ряда применений, в частности для высокоскоростных мышек и мышек с автономным питанием.However, the known devices have disadvantages: the illumination of the subject surface is heterogeneous and insufficiently concentrated on its working part. Due to excessively wide illumination, the efficiency of the optical system is insufficient for a number of applications, in particular for high-speed and autonomous powered mice.
Техническим результатом настоящего изобретения является значительное повышение освещенности на рабочей части предметной поверхности и уменьшение неоднородности ее освещения.The technical result of the present invention is to significantly increase the illumination on the working part of the subject surface and reduce the heterogeneity of its lighting.
Указанный результат достигается за счет того, что в известном устройстве, содержащем линзу оптического канала передачи изображения рабочей части предметной поверхности на плоскость изображения и светопровод, имеющий входную линзовую поверхность, выходную линзовую поверхность и, по крайней мере, одну зеркальную поверхность, направляющие свет от осветителя, оптически связанного с входной линзовой поверхностью светопровода, на предметную поверхность, предложено:This result is achieved due to the fact that in a known device containing a lens of an optical channel for transmitting an image of a working part of a subject surface onto an image plane and a light guide having an input lens surface, an output lens surface and at least one mirror surface directing light from the illuminator optically coupled to the input lens surface of the light guide onto the subject surface, it is proposed:
- взаимное расположение в светопроводе входной линзовой поверхности, зеркальной и выходной поверхностей, а также светопровода и линзы-объектива, выполнить таким, чтобы угол между освещающими лучами и предметной поверхностью был не менее 20° (у прототипа этот угол менее 20°);- the relative position in the optical fiber of the input lens surface, the mirror and output surfaces, as well as the optical fiber and the objective lens, so that the angle between the illuminating rays and the subject surface is at least 20 ° (for the prototype this angle is less than 20 °);
- входную линзовую поверхность выполнить такой, чтобы пучок лучей осветителя внутри светопровода был сходящимся, а выходную линзовую поверхность светопровода выполнить рассеивающей, обеспечивая близкий к параллельному выходящий пучок освещающих лучей с высокой плотностью световой энергии;- make the input lens surface such that the beam of illuminator rays inside the light guide is convergent, and the output lens surface of the light guide is scattering, providing an output beam of light rays with a high light energy density that is close to parallel;
- выполнить выходную линзовую поверхность астигматической, для получения круглого освещаемого пятна на предметной поверхности.- perform the output lens surface astigmatic, to obtain a round illuminated spot on the subject surface.
Увеличение освещенности рабочей поверхности достигается за счет концентрации лучей осветителя вследствие перераспределения оптической силы между входной и выходной линзовыми поверхностями светопровода, и за счет изменения угла падения лучей осветителя, благодаря соответствующему взаимному расположению в светопроводе входной линзовой поверхности, зеркальной и выходной поверхностей, а также светопровода и линзы-объектива. При более вертикальном падении лучей входная линзовая поверхность концентрирует лучи осветителя на малую площадку, которая в 5-10 раз меньше площадки, освещаемой при косом падении лучей в известных устройствах. Улучшение однородности освещенности рабочей части предметной поверхности достигается за счет параллельности лучей в пучке света, выходящем из светопровода на предметную поверхность. Параллельность лучей обеспечивается отрицательной оптической силой выходной поверхности. Максимальное увеличение освещенности вследствие концентрации лучей достигается, если освещаемое пятно круглое, для этого выходная линзовая поверхность светопровода выполнена астигматической, обеспечивая уменьшение размера пятна вдоль направления падения света.An increase in the illumination of the working surface is achieved due to the concentration of the illuminator beams due to the redistribution of the optical power between the input and output lens surfaces of the light guide, and due to a change in the angle of incidence of the illuminator beams, due to the corresponding relative position of the input lens surface, the mirror and output surfaces, and the light guide and lenses. With a more vertical incidence of rays, the input lens surface concentrates the rays of the illuminator on a small area, which is 5-10 times smaller than the area illuminated by oblique incidence of rays in known devices. Improving the uniformity of illumination of the working part of the subject surface is achieved due to the parallelism of the rays in the light beam emerging from the light guide to the subject surface. The parallelism of the rays is provided by the negative optical power of the output surface. The maximum increase in illumination due to the concentration of rays is achieved if the illuminated spot is round, for this the output lens surface of the light guide is made astigmatic, providing a decrease in the size of the spot along the direction of light incidence.
Перечень графических материалов, иллюстрирующих заявляемое изобретение.The list of graphic materials illustrating the claimed invention.
- Фиг.1 показывает пример реализации конструкции предлагаемой оптической системы.- Figure 1 shows an example implementation of the design of the proposed optical system.
- Фиг.2 иллюстрирует слабую зависимость неравномерности освещения рабочей части предметной поверхности в оптической системе, показанной на фиг.1, от вариации ее расположения относительно осветителя и предметной поверхности (смещение осветителя: 1 - вдоль оптической оси, 2 - перпендикулярно оптической оси по вертикали, 3 -перпендикулярно оптической оси по горизонтали, 4 - смещение оптической системы по отношению к предметной поверхности, 5 - поворот оси осветителя относительно оптической оси входной линзовой поверхности светопровода в горизонтальной плоскости, 6 - поворот оси осветителя относительно оптической оси входной линзовой поверхности светопровода в вертикальной плоскости).- Figure 2 illustrates the weak dependence of the uneven illumination of the working part of the subject surface in the optical system shown in figure 1, on the variation of its location relative to the illuminator and the subject surface (displacement of the illuminator: 1 - along the optical axis, 2 - perpendicular to the optical axis vertically, 3 - perpendicular to the optical axis horizontally, 4 - the displacement of the optical system relative to the subject surface, 5 - rotation of the axis of the illuminator relative to the optical axis of the input lens surface of the light guide horizontally ntal plane, 6 - rotation of the illuminator axis relative to the optical axis of the input lens surface of the light guide in a vertical plane).
Оптическая система содержит линзу 1 оптического канала передачи изображения участка предметной поверхности 2 на плоскость изображения 3 и светопровод 4, имеющий входную линзовую поверхность 5, выходную линзовую поверхность 6 и зеркальную поверхность 7, направляющие и концентрирующие свет от осветителя 8 на рабочую часть 9 предметной поверхности 2. Параметры оптических поверхностей конструкции оптической системы, показанной на фиг.1, определенные при помощи программы Zemax, представлены в таблице 1.The optical system comprises a
Предлагаемая оптическая система работает следующим образом. Свет от излучателя 8 преобразуется входной линзовой поверхностью 5 диэлектрического светопровода 4 в сходящийся пучок. Этот свет, благодаря эффекту полного внутреннего отражения на зеркальной диэлектрической поверхности 7 светопровода, меняет направление распространения и падает на вогнутую поверхность 6 под углом 45° к горизонтали. Оптическая поверхность 6 преобразует сходящийся пучок в параллельный. Таким образом, оптические поверхности 5 и 6 позволяют уменьшить диаметр пучка и увеличить вдвое плотность световой энергии в нем. Поверхность 6 развернута так, что центральный луч образует с нормалью к поверхности угол 10°. За счет эффекта преломления лучи, выходящие из поверхности 6 меняют свое направление в сторону более вертикальных по отношению к поверхности 2. Угол падения лучей к горизонтали увеличивается до 51°. Эти лучи освещают рабочую часть предметной поверхности с большой интенсивностью и хорошей равномерностью. Размер светового пятна и распределение освещенности в нем слабо зависят, как это следует из фиг.2, от отклонений юстировочных размеров, определяющих расположения осветителя 8, светопровода 4 и предметной поверхности 2. Изображение освещаемой рабочей части 9 предметной поверхности 2 передается линзой 1 на плоскость изображения, в которой располагаются фотодетекторы.The proposed optical system operates as follows. The light from the
Преимущество предложенной конструкции состоит в том, что она обеспечивает значительное уменьшение размеров освещаемого участка предметной поверхности 2 и хорошую однородность освещения, устойчивую к отклонениям от номиналов ее конструктивных элементов.The advantage of the proposed design is that it provides a significant reduction in the size of the illuminated area of the
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003106299/09A RU2260203C2 (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Optical system of optical mouse |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003106299/09A RU2260203C2 (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Optical system of optical mouse |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003106299A RU2003106299A (en) | 2004-09-27 |
RU2260203C2 true RU2260203C2 (en) | 2005-09-10 |
Family
ID=35847986
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003106299/09A RU2260203C2 (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Optical system of optical mouse |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2260203C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2557445C2 (en) * | 2013-10-15 | 2015-07-20 | Немнюгин Андрей Юрьевич | Mouse pointing device for any surface |
-
2003
- 2003-03-06 RU RU2003106299/09A patent/RU2260203C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2557445C2 (en) * | 2013-10-15 | 2015-07-20 | Немнюгин Андрей Юрьевич | Mouse pointing device for any surface |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20150308661A1 (en) | Directional light source | |
US7710570B2 (en) | Light pipe for low profile optical navigation systems | |
US7411742B1 (en) | Focusing lens for LED | |
TWI428636B (en) | Optical element ,light concentrating assembly,illumination unit and assembly,system for optical inspection of an object,and method for producing an optical element | |
US20070222756A1 (en) | Optical mouse having an optical structure capable of high sensibility | |
WO2011055467A1 (en) | Lighting device | |
CN1178154C (en) | Method and apparatus for reduction of trapezoidal distortion and improvement of image sharpness in optical image capturing system | |
US20110299295A1 (en) | Light emitting device and optical element | |
KR20110056405A (en) | Compact optical system and lenses for producing uniform collimated light | |
KR20110020167A (en) | Light source apparatus | |
US7591576B2 (en) | Illuminator and image reader employing it | |
JP2002043629A (en) | Led projector and lens body for use therein | |
US20180045969A1 (en) | Light-emitting device | |
JPWO2018047583A1 (en) | Observation device | |
RU2260203C2 (en) | Optical system of optical mouse | |
US20120162072A1 (en) | Optical Pointing Device | |
US20160212293A1 (en) | Light guide, illuminating device and image reading apparatus | |
CN102645736B (en) | Optical input equipment and transmission type optical lens module of optical input equipment | |
CN102454923A (en) | Lighting system for automatic optic inspection and combination of lighting system and image system | |
US20150318456A1 (en) | Optical lens device | |
CN111555116A (en) | Inverted vcsel light source and TOF module | |
CN220709385U (en) | Lens, linear light source module and linear scanning light source device | |
CN101162413A (en) | Light guide structure of input mechanism | |
US9325874B2 (en) | Light guide, illuminating device and image reading apparatus | |
CN218547527U (en) | Small angle illumination image sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |