201214205 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-光學滑鼠，特別是關於一種具有導光 機構以在導光路徑中減少介面接觸次數、增加追跡表面入 射爽角’以及微透麟陣改進光學特性的光學滑鼠。 【先前技術】 光學滑鼠是現代資訊社會㈣廣泛的電腦週邊之 -，如何增進絲滑鼠的性能並降低成本，也成為現代資 訊廠商的研發重點。 、 '、 吁哪元学滑鼠]〇的剖面。售 2學滑鼠10實指標功鱗，光料鼠料將 =二平面26(亦稱為追跡表面) 反 =，：反射光的差異，用，光學滑鼠： 的位移。如此，當使用者沿著 料，光學滑鼠1〇就可將移動光學滑鼠 機（未示於圖1)。根據光學滑^二#傳輸至電腦主 主機便可使電腦螢幕上的游標在m的姆，電腦 移，讓使用者能經由光學滑鼠與^ 、隨進行對應的位 面來操控電齡機的運i ί幕所貫現的視覺人機介 為實現光學滑鼠的指標功能，光學滑鼠⑺ 光源16(如一發光二極體）、— 中-又有 光源18用以發出光線，導光機^構2〇與一感測器22; 等先機構20利用光學的折射與反 201214205 射以將光線傳導入射至追跡表面26 ’感測器22則接收威 測由追跡表面26反射的光線。光源16與感測器22整合固 定於一電路板18 ( —印刷電路板），並與導光機構如一起 被一夾具24固定於光學滑鼠1〇的底板]2。底板12上設 有一開口 14’導光機構20就是由此開口 μ將光源μ產 生的光線入射至追跡表面26，並將追跡表面26反射的光 線接收聚焦於感測器22。
圖1中亦放大示意導光機構20的導光路徑。光源16 產生的光L0會先入射至導光機構2〇的光學介面l9A;經 由光學介面19A的折射，便會形成光L1，並入射至光學介 面。光L1則被光學介面19B反射以形成第一次反射 的光L2，並入射至光學介面19C。光學介面19(：將光l2 反射為第二次反射的光L3。最後，光u會經由光學介面 19D的折射形成光L4，進而人射至追跡表面26。 兄’在傳統導光機構20 t，由光源16提供的 光L0要接觸四個光學介面l9Ai側、經由兩次反射與 二月 弓丨入射至追跡表面26。由於光線每接觸 ^ θ因反射與折射而損耗光學功率，因此， 0/構2〇的光學能量傳遞效率較差，運用光學功率 的效能也較低。 卞/ν千 光L4入射至導賴構2G料細錄為繁複， 對光Μ來說，面％的夾角⑽也會較小，約為20度。 角制越小，^έ部分的功率會沿_ A0反射，故當夹 逸散的光學功表面26 (也就是沿著圖1水平方向） 砘會越多，能（垂直）漫射至感測器22 201214205 而被接收―光線（及光學功率）也簡少，不利於 先學喊_觀，_使指標魏叫 劣化。 y 市面上的光學滑鼠大多使用高亮度紅光發光二 ⑥要1^亮度的原目就是導光機構傳輸光學 夕二、* κ圭*光學傳導理論得知’經過導光機構的 夕與反射後’傳輸光學功率的效率將會降低，故需 以南党度光作為光源，例如紅光二極體。 再者’傳統導光機構2()對光源16的封裝誤差也較為 二t使用發光二極體的光源16中，發光二極體的晶粒 覆在11柱狀的封裝中，其中，圓柱狀封裝的一端呈 、、、另端則伸出兩導電的引腳（導線架）。為了要經 由引腳將電能傳輸至晶粒，晶粒的表面上設有接點 (contact)形成的打線接墊（b〇ndingpad)，打線接塾則由 導電金線f性連接於引腳。接點的面積越大，就越能將電 能均勻地傳輸至晶粒，使晶粒的發光更均勻。然而，發光 二極II發出的光會受封裝中不透明部份的影響，降低其發 光光場的均勻程度。由於接點與打線胁都是不透明的， 都會遮蔽晶粒的發光，在晶粒的料分佈中形成晶粒的暗 點（blind spot)，接點的面積越大，暗點的影響也越明顯。 此外，打線也會阻擋在發光二極體的晶粒發光區域之前， 使發光區域的發出的光因遮蔽而變弱，導致光場強弱分佈 不均勻。 光源的封裝也會影響其光場的均勻程度。在晶粒發出 的光線中n分會因封I的全反射而形成晶粒的虛 201214205 像，此虛像也使光源的分佈不均勻。 此外，封裝的誤差會使接點、導電 發生變異，因此，即使是相同製程量產位置 光:分:還是會有所差異。即使某機: 光機構對縣誤差的容忍、餘裕不足，』導 改善光場分佈。 ^無林效地全面
在現今的習知光料鼠1G巾，夾具24㈣ 準，16。但關於光源16改善不均句光場分佈 l”造成形狀大小難以掌控的不均句光斑。這::= 2射的追跡表面26上就無法形成—致性的影像，進而影 曰跡效果，降低光學滑鼠指標功能的線性程度。 【發明内容】 本發明的目的是提供一種光學滑鼠，包含一底板，設 有一開口；-光源，沿-軸心設置於該底板，用以發出一 .始光，導光機構，设置於該底板上對應該開口的位置， 其設有一集光面、一反射面與一出光面，該集光面沿一第 一方向延伸，並將該初始光沿直線方向折射至該反射面以 形成一反射光，其中該第一方向垂直於該軸心，該反射面 形成一稜鏡面，該反射面將該反射光沿直線方向反射至該 出光面進而形成一入射光；該出光面設於該導光機構的底 側’平行於該底板，其正交方向與該軸心垂直，以及該出 7 201214205 ，面折射該人射光穿過該開口至 一追跡表面，以及一感測 °°用以接收該追跡表面所反射之該入射光’進而作為該 光學滑鼠移動判斷之參考。 λ為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 —，一併參考圖2至圖4，圖2所繪示的是依據本發明 -貫施例的導光機構4G應用於__光學滑鼠3()的示意圖， 圖3以不同角度的視圖與剖面結構示意本發明導光機構 4〇,圖4則示意導光機構4〇的導光路徑。如圖2所示，本 發明光學滑鼠3 0中設有一光源3 6、一導光機構4 〇與一個 设置於-積體電路巾的❹指42。光學滑鼠％可在其殼 體上没置滾輪5G、複數個按鍵5GA與通，及/或實現無 線功犯的無線模組與電源模組等等（未示於圖2)。 在光學滑U中，光源36用將電能轉換為光能以發 出光線；此光源36可以是—發光二極體，#如說是可發出 、、工光或藍光、以構化銘鋼鎵（Aluminum臟· Ga胞以 phosphide)或類似之材料所製成的發光二極體，使其能以 南效能將電能㈣為光能。導光機構Μ咖光學的折射與 反射以將光線傳導人射至追麵面，制器π則接收感測 由追跡表面反㈣級。料機構會主導光學滑鼠的性能 表現’其作歧改變錄的_方向，並將均勻的照射光 201214205
入射至追跡表面。而本發明的重點之一就是要提出—種經 優化设計的導光機構’其可用較佳的光學路徑、較佳的入 /角車乂均勻的入射光導引至追跡表面，使追跡表面的細 微特，（如由微小的突起及/或凹陷所形成的紋理）能精 緻二清晰、精準地成像於感測器42。配合導光機構4〇,感 測益42能以高解析度、高影像擷取速度追跡表面的影像。 —在第2圖的實施例中，光源36與感測器42係整合固 疋於一電路板38 (如一印刷電路板），並與導光機構牝一 起，一夾具44固定於光學滑鼠3〇的底板32。夾具料可 ，疋光源36的光軸’使光源36能與導光機構4〇穩固地對 齊。底板32承載上述各元件，使各元件的對位正確牢固， 維持良好的光學路徑；敍32也能引導光學滑鼠3〇平順 地平行貼伏於追跡表面。底板32上設有一開口 ，導光 機構即是设置於底板32上對應開口 34的位置；當底板32 平仃貼放於追跡表面時’導光機構4G就能經由此開口料 冬光源36產生的光線入射至追跡表面，並將追跡表面反 射1光線接收㈣、於制H 42。導光機構4G可以由透明 材質製成，譬如說是成本低廉、成型容易的透明塑膠材質。 如圖3與圖4所示，導光機構4〇設有三個光學介面 至39C，分別為一集光面、一反射面與一出光面。光 =介面39A i 39C —體成型，可在此三者間維持穩定的光 予對位關係。® 3與®I 4以虛線示意光源36的位置，圖3 中並不意導光機構4G沿剖線A_A的剖面圖；如剖面圖所 不，光學介面39A (集光面）對應光源36的軸心Αχ而沿 方向Ρ1延伸，方向P1可以是和轴心Αχ相互垂直的，: 201214205 如說，光學介© 39A可以形成一個具有準直(c〇mmati〇n) 功能的透鏡面，譬如說是—凸透鏡型態的寬孔徑非球面 鏡；其以軸心Αχ為對稱轴，突出於方向ρι所在的平面。 光學介面39B (反射面）可以是一平面，以形成一棱鏡面， 其正交方向P2與軸心Αχ呈一夾角b〇，此夾角b〇介於〇 度與90度之間。光學介面39C (出光面）設於導光機構 40的底側，其正父方向p3則可和軸心ax相互垂直；當導 光機構40固定於底板32時，方向ρ3也可以是垂直於底板 32的，使光學介面39C平行於底板32。如圖3所示，在 本發明的-實施例巾’光學介面39C上可設置複數個矩陣 排列的微透鏡，這些微透鏡形成一反射式微透鏡矩陣，等 效為光擴散器。舉例來說，此微透鏡矩陣中可以設置6*6 個微透鏡，以C軸加工機具車製於導光結構4〇的光學介 面 39C。 導光機構40亦可整合一感測集光部份48。感測極光 部份48的位置與感測器42對應，用以將追跡平面反射的 光收集至感測器42。感測極光部份48可設有光學物鏡， 其光軸如方向P4所示，其中，方向p4可以和方向p3平 行，與軸心Αχ垂直。
如圖4所示，本發明利用導光機構4〇的三個光學介 面39Α至39C形成導光路徑的情形可說明如下。光源36 發出光ίο(初始光），經由光學介面39A形成的準直透鏡， 光10會被折射聚焦為光11，並沿一直線被導引至光學介面 39B，經由光學介面39B的棱鏡反射為光12。光學介面 將光12沿一直線導引至光學介面39C，透過光學介面39C 201214205 的折射而形成光13 ;經由光學介面39C的導引，光13就 了穿過開口 34 成為入射至追跡表面46的入射光。追跡 =面46會將光13反射，而反射光就可由導光機構的感洌 集光部份48收集聚焦於感測器42。利用本發明導光機構 所供的優良入射光照射追跡平面46，追跡平面46的 細微結構與組織便能清楚分明地成像至感測器42。感測器 42會以相當高的擷取速度（譬如說每秒1500張影像）擷 取追跡平面46的影像；與感測器整合於同一積體電路中的 光學處理電路會比較不同時間所擷取到的影像，分辨出影 像移動的情形’並據此來推算光學滑鼠3 〇隨時間所移動的 距離與方向，實現本發明光學滑鼠30的指標功能。 ^當光10經過光學介面39A的透鏡後，其光束的戴面 範圍會被初步放大以修正光源36的暗點；經由光學介面 39B與39c的反射與折射，光束截面範圍可再度集中互 補，以補償發光二極體光源36所特有的光紋（fringe)，並 =成光場均勻的入射光，用以入射至追跡表面46。在光學 介面39C上設置的微透鏡矩陣中，每個微透鏡會分別聚 焦’其效果就類似於許多個排列為矩陣的虛擬光源，能進 一步改善入射光的光場均勻程度。 經由圖1與圖4的比較可知，在由光源16/36至追跡 表面26/46的㈣雜上，舰導光職（圖1)需經由四 個光學介面19A至19D，包括兩次折射與兩次反射，本發 明導光機構4〇的導光路徑（圖4)則僅f三個光學介面规 至39C，包括兩次折射與一次反射’故本發明導光機構仞 可有效減少光在導光路徑上的光學功率損耗。在-典型實 201214205 轭例中’本發明導光機構40可將入射光的光強度提昇丨〇〇/〇 以上。經由導光路徑的優化，本發明能實質提昇光學功率 的運用效能，故本發明可相對減少光源36的發光功率，節 省光源36的功率消耗。
此外圖1中入射光L4與追跡表面26間的夾角thO 無法超過2G度’會減少制器22所能接收_光量，影 響感測追跡的性能表現。相較之下，如圖4所示，本發明 導光機構40可有效增加入射光13與追跡表面（及底板32) 間的央角thi，舉例來說，本發明之入射光13與底板％的 · 夾=·可以介於20度至40度之間。如此一來，就會有更多 光里旎被反射至感測器42，增進本發明感測追跡的性能。 再者，本發明於光學介面39C上設置的微透鏡矩陣可 將光12加以擴散，使光13的光場分佈更為均勻。這樣的 設計將可補償光源36的不均勻發光光場，減少本發明光學 滑鼠對光源封裝誤差的敏感度。t絲36因封裝誤差而使 其發光光場不均勻，實現於光學介面39c的光擴散器就可 將光場擴散，使其分佈更為均勻，抑制/減少入射光13中· 不均勻的光斑，增進追跡效果’改善光學滑鼠指標功能的 線性程度。 總結來說’相較於習知技術，本發明配置於光學滑鼠 的導光機構能減少導光路徑的功率損耗，並可增加光入射 至追跡表面的爽角’魏增加對光_裝誤差的容忍度。 相較於習知技術，本發明所達到的顯著進步在於將光入射 至追跡表面的入射夾角可由習知的20度提昇至4〇度、對 入射光強度的提昇程度可超過1〇%、影像透鏡場〇腸明 12 201214205 ，fidd)的改進程度超過15%，以及應用在紅光光源時， =面涵盍（surface⑺verage)的改善程度可超過⑽，在 ^光光源下則超過娜。經由導光路㈣優化，本發明能 有效提昇光學功率的效能，故本㈣可相對減少光源 的毛光力率’ 5卩省光源的功率消耗；應用於電池供電的無 線光學_時’本發㈣能有效延長滑鼠運仙間。”’、 —雖然本發明已以祕實施·露如上，然其並非用以 限，本發明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内’當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保 範圍當視軸之巾請專職圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1為-傳統導光機構於—光學滑鼠中實現導光路徑的示 意圖。 圖2為本發明導S機構配置於—光學滑鼠的實施例示意 圖。 圖3示^的疋圖2導光機構實施例的各角度視圖與剖面結 構。 圖4不意的是圖2導光機構中的導光路徑。 【主要元件符號說明】 1〇、30光學滑鼠 12、32底板 13 201214205 14、34 開口 16、36 光源 18、38 電路板 19A-19D、39A-39C 光學介面 20、40 導光機構 22、42 感測器 24、44 夾具 26、46 追跡表面 48 感測集光部份 50 滚輪 52A-52B 按鍵 L0-L4、10-13 光 thO ' thl ' b0 炎角 A0箭頭 Αχ 軸心 Ρ1-Ρ4 方向
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