TWI292550B - Optical module and input apparatus using the same - Google Patents

Description

I2925iSflipif 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 置，==二種光學模組及使用該光學模組的輸入裝 疋，；種可回應使用者的指令在顯幕 動的光學模組以及使用該光學獅的輸人裝置。私 【先前技術】 、一般來說，採用光學模組的輸入裝置在各種應用中被 廣泛使用，例如，手持終端如蜂窩電話和個人數位助理 (PDA)、搖控器、電腦的光學滑鼠，等等。 “上11輸入裝置中的光學滑鼠是一種電腦週邊設備，用 來利用螢幕上顯示的游標指示需要的位置。這裡，光學滑 鼠包括有利用光源所發出光線的反射光來檢測光學滑鼠移 動位置的光學模組。 下面結合圖1詳細說明利用光學模組檢測光學滑鼠移 動狀態的過程。 採用光學模組的光學滑鼠利用由例如發光二極體構成 的光源12所發出光線的反射光檢測χ_軸和/或轴的移 動。即，光源12發出的光線被物體15，例如放置該光學 滑鼠的平坦表面反射。然後，物體15反射的光線被安裝在 光學滑鼠内的透鏡20收集並被感測器14接收。 如上所述，用來接收自光源12發出並被物體15反射 的光線的感測器14利用接收到光線的變化檢測光學滑鼠 的X-軸和y-軸移動，並輸出與該移動對應的預定信號，從 I2925iS^ipif 而將該信號送至微控制單元（MOJ) 40。然後，上述的产 號輸出連同按鍵45的資料登錄被—併送至電腦％。° 此外如圖2所示’習知的通過上述過程檢測光學滑 氣移動的光學滑鼠包括基板3G和設置於基板3()上用來檢 測光學滑鼠移躺光學H在制程巾，光學滑鼠包括 安裝在基板30上表面的透鏡20和設置於透鏡2〇上的、具 有感測器14並安裝有光源12的電路板1〇。這裡，可以將 感測态14和MCU整合到一個單一的管芯中。 同吟’在組裝習知光學滑鼠的工藝過程中，光學滑鼠， 即^有感測H 14的電路板1G和安裝於其巾的光源12以及 透鏡20是被分立地互相組裝，然後光學模組被分立地組裝 到基板30上。如上所述，當分立地將光學滑鼠和基板3〇 互相組裝時，可能會發生配合公差(t〇lerance)。 例如，儘官基板30都是使用厚度在2·4±〇·2 mm的同 一模具形成的，由此形成的基板3〇可能會由於熱處理、材 料特性等因素而微小地變形。然後，當透鏡被置於變形的 基板上表面並且電路板被置於透鏡上時，很難達到電路板 内女衣的感測為所要求的平坦度或均^一高度。 因此，分別製造的光學滑鼠由於在將電路板、透鏡和 ^板相互組裝過程中產生的配合公差，很難具有特定聚焦 深度(D0F)。在此過知中，上述問題類似地存在於所有使 用光學模組的輸入裝置，即，手持終端、遙控器等等。 結果是’ f知光學滑鼠的感㈣不可能具有特定聚焦深 度，因為保持機械尺寸一致非常困難，因此不可能每個滑 12925祕 pif 鼠都能夠精確地檢測光學滑氣的移動。 【發明内容】 =，為了㈣上述問題，本發明的目的在於提供— ^在組裝過程中是否產生配合公差都具有—定〒隹\ 度的光學模組以及使用該光學 "木冰 α ^ 模組的輸入裝置。 ^=發㈣—方面的光學模組包括：電路板 發f光線並使物體暴露的杨和韓接收物體的! ==::r;rr_b_ #、丄 貝口口，透銳，置於電路板一侧，將光源發屮 射的紐成像並將成雜的光料至感辭^ 及置於笔路板另一側的支架。 在。亥工蟄過私中，電路板和支架之間可安裝彈性部件。 根據本發明第二方面的光學模組包括：基板，在其一 側形成有通孔;光學模組，具有電路板，電路板巾安裝^用 來發出光線的光源和用來接收該光線的感測器；透鏡，置 於電路板’並被插人通孔；以及置於電路板另— 架。 在電路板和支架之間可安裝彈性部件。 々光學模組還可包括固定部件，其包括在基板上形成的 ，一鉤狀凸起、在支架上形成的並與第一鉤狀凸起配合的 第二鉤狀凸起，在透鏡上形成的固定用突出物，以及在基 板上形成並與固定用突出物接觸的固定端。 在透鏡的下部可安裝防滑座以減少透鏡插入通孔的磨 I292556iPif 擦並與底面接觸。 根據本發明第三方面的手持終端包 的外殼和光學模組，哕十 通孔 中切有^先光源和用來接收光線的感測器；設於電 -側亚=入通孔的透鏡；以及設置於電路板另一侧的支架。 在電路板和支架之間可安裝彈性部件。 所述光本模組還可包括固定部件， 在外殼上喊的鉤狀凸起、在支架上軸並/第4^凸 起配合的釣狀凸起、在透鏡上形成的固定用突出物、 、及在外成上形成並與固定用突出物接觸的固定端。 根據本發明第四方面的搖控器包括：-側設有通孔的 外殼^及光學模組，該光賴組具有：電路板，該電路 板中安裝树光域和絲減光_制器；設於電路 板一側並插入通孔的透鏡；以及設置於電路板另一側的支 架。 在電路板和支架之間可安裝彈性部件。 所述光電滑鼠還包括固定部件，該固定部件包括：在外殼 上形成的鉤狀凸起、在支架上形成並與第一鉤狀凸起配合 的第二鉤狀凸起、在透鏡上形成的固定用突出物、以及在 外殼上形成並與固定用突出物接觸的固定端。 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。 12925鉍。if 【實施方式】 以下結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明。 圖3是根據本發明的光學滑鼠的橫截面簡圖。 茶見圖3，光學模組100包括：電路板11〇、置於電路 板110 —側表面的透鏡丨20、以及置於電路板u〇另一側 的支架130。 電路板110包括：安裝在其中的用來發出光線的光源 丨 112和用來接收由光源112發出並被物體反射的光線的感 測器114，光源ι12和感測器114。 ^透鏡12()將光源112發出並被物體反射的光線在感測 為114接收之前成像，並將成像後的光線送至感測器114。 此外’支架130的作用是使保持感測器114的高度保 持均勻一致。這裡，支架13〇和電路板11()之間安裝彈性 邛件，如彈黃116。彈簧116彈性地將透鏡120偏置，使 透鏡120的一側表面始終與物體接觸。 同日守’圖4是本發明的光學滑鼠的橫截面分解圖。圖 5是本發明的光學滑氟的橫截面簡圖。 參見圖4和圖5，光學滑鼠包括··一側設有通孔265 的基板260、與基板配合並設有作為輸入部件的按鍵271 和滾輪272的頂罩270、以及置於互相配合的基板26〇和 頂罩270之間所形成的空間内的光學模組2〇〇。 在該工藝過程中，光學模組200包括：電路板210、 設於電路板210 —侧表面的透鏡22〇、以及設於電路板21〇 另一側表面的支架230。 9 I2925iSQiPif 電路板210包括安裝於其中的用來發出光線的光源 212和用來接收由光源212發出並被物體反射的光線的感 測器214。此外，透鏡220將光源212發出並被物體也即 平坦表面（未示出）反射的光線成像，並將成像後的光線 送至感測器214。在此工藝過程中，支架23〇和電路板21〇 之間安裝有彈性部件，例如彈簧216。 同時，光學滑鼠包括用來將透鏡22〇插入基板26〇的 通孔265的固定部件，使透鏡與物體接觸並防止透鏡22〇 脫離基板260。 固疋部件包括由基板260上表面突出的第一鉤狀凸起 264、基板260内表面上形成的固定端266、支架23〇 一側 形成的第二鉤狀凸起235、以及在透鏡22〇 一側形成的固 定用突出物225。 此時，基板260上形成的第一鉤狀凸起264與支架23〇 上形成的第二鉤狀凸起235在基板260與光學模組200互 相配合好後被固定住，以便防止與物體接觸的透鏡22〇由 基板260脫離並進入光學滑鼠。 此外，當基板260和光學模組2〇〇互相配合時，透鏡 220上形成的固定用突出物225與基板26〇上形成的固 端26=接觸，從而防止透鏡22〇由基板26〇脫離到外部。 還有，可在透鏡220下表面安裝防滑座222與底面 觸，從而減少模組2〇〇與物體之間的摩擦。 圖6疋本發明的手持終端的透視圖，圖7是本發 手持終端的橫截面簡圖。 、 參見圖6和圖7,安裝在手持終端的外殼360内的光 學模組3⑻也包括：外殼360内形成的電路板3丨〇、設於 電路板310 —側的透鏡320、和設於電路板31〇另一侧的 支架330 ’與安裝在光學滑鼠内的光學模組2〇〇相似。 這裡’手持終端的光學模組300被插入外殼360的上 表面’與光學滑鼠的光學模組2〇〇不同。即，光學模組3〇〇 利用光源312發出的光的反射檢測物體的移動，比如使用 者的手指。 同時，支架330和電路板310之間安裝彈性部件，比 如彈簀316。此外，光學模組3〇〇包括用來防止透鏡32〇 由外殼360脫落的固定部件。這裡，因定部件包括：支架 330上形成的第一鉤狀凸起335、外殼360 —侧形成的與第 鉤狀凸起配合的第二鉤狀凸起364、透鏡320 —側形成 的固定用突出物325、以及外殼360上形成的與固定用突 出物325接觸的固定端366。 —即，透鏡320被第一和第二鉤狀凸起335和364、固 疋用犬出物325以及固定端366固定在外殼360上。同時， 透鏡320受到彈簧316彈力的支撐。 同時，圖8是本發明的搖控器的透視簡圖。圖9是本 發明的搖控器橫戴面簡圖。 r ★本^明的另—貫施例涉及搖控器，該搖控器設有光學 =用來在螢幕上移紐鼠朗擇需要的功能，為電器 ^控制’如音頻、視頻、電腦和家庭網路控制器。 多見圖8和圖9，安裝在搖控器外殼46〇内的光學模 11 I2925i§flipif 組400也包括外殼460内形成的電路板410、設於電路板 410 —側的透鏡420、以及高於電路板410另一侧的支架 430 ’與安裝在光學滑鼠内的光學模組類似。 此時，搖控器的光學模組400被插入外殼460的上表 面，與手持終端的光學模組300類似，從而光學模組4〇〇 利用光源412發出光線的反射光檢測物體的移動，例如使 用者的手指。 同時，光學模組400與外殼460互相配合後，搖控器 利用安裝在電路板410和支架430之間的彈簧416和固定 部件使透鏡420均勻一致地保持位置。 下面結合附圖對本發明的光學模組和使用該光學模組 的輸入裝置的操作和功效進行詳細說明。 組裝光學滑鼠時，操作人員將透鏡220固定在安裝有 光源212和感測器214的電路板210的一側。然後，將支 架230與電路板210的另一側配合。這時，彈簧216被安 裝在電路板210和支架230之間。如上所述，電路板21〇、 透鏡220和支架230互相配合，從而完成光學模組2〇〇的 組裝。 接著，完成後的光學模組的透鏡220被插入在基板260 一側形成的通孔265。同時，支架230上形成的第一鉤狀 凸起235與基板260上形成的第二鉤狀凸起配合，並且在 透鏡220 一側形成的固定用突出物與在基板260 —側形成 的固定端266接觸，使透鏡220與物體直接接觸。 由於感測器214是藉由固定部件被支承在基板260上 12 I292^pif 並且透鏡220由於安裝在光學模組200内的彈箬216的彈 性力作用而能夠上下移動，儘管各個元件具有不同的配合 公差，因此仍然可以保持安裝在電路板21〇内的感測器214 的高度均勻一致。 因此，儘管使用了不同尺寸的基板260，即這些基板 具有不同的配合公差，仍然能夠保持一定的聚焦深度 (DOF，depth of focus)並藉由置於同一高度的感測器214 檢測光學滑鼠的移動。 儘管以上說明是將光學滑鼠的組裝工藝過程作為實 例|其他如手持終端、搖控器等具有光學模組的實施形態 同樣可以按照相同的工藝過程進行組裝。 、，由上述可知，儘管在組裝輸入裝置時會發生配合公 ^ ’利用光¥她的科和固定部件使透鏡與物體緊密接 蜀本♦明光學核組和具有該光學模組的輸入裝置能夠將 感測器的高度固定在透鏡的厚度從而保持—㈣聚隹深 度。這裡，可採用其他彈性或張力機構取代彈簧。… 儘管本發明最具實祕的最 =本發明不限於在此揭露的實施例，相反 = ί發明後附權利要求的精神範圍的變化形態均被本發^ 和鉻円力 A 技☆者，在不脫離本發明之精神 範圍當視後= 與潤飾’因此本發明之保護 專利乾圍所界定者為準。 13 1292550 18781pif 【圖式簡單說明】 圖1是習知的使用光學模組的光學滑鼠的方塊圖。 圖2是習知的光學滑鼠的橫截面簡圖。 圖3是本發明的光學模組的橫截面簡圖。 圖4是本發明的光學滑鼠的橫截面分解圖。 - 圖5是本發明的光學滑鼠的橫截面簡圖。 圖6是本發明的手持終端的透視圖。 * 圖7是本發明的手持終端的橫截面簡圖。 圖8是本發明的控制器的透視簡圖。 圖9是本發明的遙控器的橫截面簡圖。 【主要元件符號說明】 10電路板 12光源 14感測器 • 15物體 20透鏡 30基板 40微控制單元（MCU) 45按鍵 50電腦 100、200、300、400 光學模組 110、210、310、410 電路板 14 I29255〇pif 112、212、312、412 光源 114、214感測器 116、216、316、416 彈醬 120、220、320、420 透鏡 130、230、330、430 支架 222防滑座 225突出物 235、364第二鉤狀凸起 ^ 260基板 264、335第一鉤狀凸起 265通孔 266、366固定端 271按鍵 272滾輪 270頂罩 突出物325 • 360、460 外殼 15

Claims (1)

1. Ι29255βιΡΐί 十、申請專利範圍： 1·一種光學模組，其特徵在於包括： 電路板’其内安裝有發出光線並將物體暴露的光源和 接收所述物體反射光線並按照時間順序對所述反射光、線進 行比較從而計算所述物體移動的感測器； 透鏡，其設置於所述電路板一側，將自所述光源發出 並被物體反射的光線成像，然後將所述成像後的光線送至 所述感測器；以及 支架，其設置於所述電路板的另一側。 2.如申請專利範圍第1項所述之光學模組，其特徵在 於所述電路板與所述支架之間安裝有彈性部件。 3·—種光學滑鼠，其特徵在於包括： 基板’具有在所述基板一側形成的通孔；以及 光學模組’具有：電路板，其内安裝有發出光線的光 源和接收所述光線的感測器；透鏡，設置於所述電路板一 側並插入所述通孔；以及支架，設置於所述電路板另一側。 4·如申請專利範圍第3項所述之光學滑鼠，其特徵在 於所述電路板和所述支架之間安裝有彈性部件。 5·如申請專利範圍第3項所述之光學滑鼠，其特徵在 於所述光學模組還包括固定部件，所述固定部件包括··在 所述基板上形成的第一鉤狀凸起、所述支架上形成的並與 所述第一鉤狀凸起配合的第二鉤狀凸起、所述透鏡上形成 的固定用突出物、以及所述基板上形成的並與所述固定用 突出物接觸的固定端。 16 I2925i&aPif 6·如申請專利範圍第3項所述之光學滑鼠，其特徵在 於所述透鏡的下部安裝有防滑座，用來減少插入所述通孔 的所述透鏡的磨擦並與底面接觸。 7·—種手持終端，其特徵在於包括： 外殼’其一側具有通孔；以及 光學模組，具有：電路板，其内安裝有發出光線的光 源和接收所述光線的感測器；透鏡，設置於所述電路板一 側並插入所述通孔；以及支架，其設置於所述電路板的另 一側。 8·如申請專利範圍第7項所述之手持終端，其特徵在 於所述電路板和所述支架之間安裝有彈性部件。 9·如申請專利範圍第7項所述之手持終端，其特徵在 於所述光學模組還包括固定部件，所述固定部件包括：在 所述外叙上形成的第一鉤狀凸起、所述支架上形成的並與 所述=一鉤狀凸起配合的第二鉤狀凸起、所述透鏡上形成 的固定用突出物、以及所述外殼场成的並與所述固定用 突出物接觸的固定端。 10·—種搖控器，其特徵在於包括： 外殼，一側具有通孔；以及 、光學模組，其具有：電路板，其内安裝有發出光線的 光源和接收所述光線的感測器；透鏡，其設置於所述電路 板一側亚插入所述通孔；以及支架，其設置於所述電路板 的另一侧。 11.如申請專利範圍第1〇項所述之搖控器，其特徵在 17 12925 施pif 於其中所述電路板和所述支架之間奸有彈性部件。 12.如申請專利範圍第U)項所述之搖㈣， ，其中=光學模組還包括固定部件，所述固定部件包括. ί=ϊ:，成的第一鉤狀凸起、所述支架上形成的並 鉤狀凸起配合的第二鉤狀凸起、所述透鏡上形 定用突出物、以及所述外殼上形成的炎與所述固定 用犬出物接觸的固定端。