1321745 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 _人裝置之光導引結構，特別涉及 、秀面間設有一透鏡，恰使光束通過該 ^日=象’進而調整投射路徑，使光源之光 測到從而使影像侦測元件清晰地偵 【先前技術】 按’隨著科技的進步與發展 輸:裝_丄== 鍵盤等等）也在不斷更新研置，如：滑鼠、 勝於鍵盤，由於#外，滑鼠的使用頻率更 操控，替=多媒體以及網際網路的 械滑滑鼠的_ ’大致上可以分為機 惟其缺點則楹低、價格便宜， 機械滑鼠精確的抓μ磨損、人塵，導致 將光理Γ，(通常為紅色光源) 束，靠著每= 4間内操取傳回的反射光 移動的方向 3掃，擷取，經由比對，即可算出滑氣 釣市％上習用的光學滑鼠，請參閱第 並決疋滑鼠移動了多少距離 r-j 、， 圖，係習 1321745 • - /榷光學滑鼠之剖視圖，其滑鼠在一平面上移動，啟動發 - 光元件a將發光源投射至導光板b之第一反射面]3 1時， 即會將此光源反射至第二反射面b 2上，經由該第二反射 面b 2之反射’光源會穿過底座c之開〇，投射在一非透 明介面形成之目標物面d，當目標物面d是非透明介面 時，目標物面d與第一影像軸I重疊，使影像操取元件e 合<擷取目標物面d上光源所投射物件第一影像軸I上之 影像，使該影像擷取元件e可持續擷取正確之影像，進而 遂過電路控制單元（圖未示）準確地計算出該滑鼠之移動 φ 距離及方向。
據上述’該光學滑鼠之擷取影像結構，需使投射之光 束D與擷取影像之光束R要在目標物面d之第一影像軸I 上相交於一點，方能使影像擷取元件e正確擷取到第一影 像軸I的影像訊號。 惟，如第二圖，若該目標物面d為一透明介質材料 (如：玻璃）所製成，由於目標物面d與第一影像軸I不 重疊，當投射光入射至目標物面d，若不計入折射率時，
修 投射之光束D會透射目標物面d與其下方之第二影像韩I 1相父點，意即，該投射之光束D與擷取影像之光束r無 法相父於第一影像軸I，故而造成該光學滑鼠不能在目標 物面d上作用，換言之，該光學滑鼠在透明介質物件上將 失去作用。 為改善上述問題，目前業界生產有另一習用的光學滑 乳，请芩閱第三圖所示，由圖中可知，當滑鼠在一平面上 . 移，時，透過發光元件a所投射之光束D傳遞至導光板b 之第一反射面bl時，恰會將此投射之光束D沿鉛直方向 7 反射至一分光鏡f (beamsplitter)之表面，該分光鏡ί 係為:可將该投射之光束〇的一部分反射’而另一部分透 光4*物件。纟生該分光鏡f反射，使該投射之光束D向 f直1射至—透明介質物件（玻璃）下方之目標物面d， 面°玄目，物面己反射一擷取影像之光束R至分光鏡f之内 射之使貞取影像之光束11係與經該分光鏡f反射之該投 重疊’並與透明介質物件下方之目標物面d之 束！^至—、 丄相父。經該分光鏡f反射該擷取影像之光 透鏡，供一影像擷取元件e擷取經該透鏡作用之 出之述構造於實際使用時，由於該發光元件a投射 射，方要經導光板b反射’再經由分光鏡ί分光反 分光能“自巧：標物面"上，尤其分光過程中，有大部 用率偏低。inf透射散失’相對使得光能量有效使 目標物面了能使透料明介質物件，而傳抵至 該發光元件她以目標物面a之影像 ，必須增強 缺的今曰二將相對耗費光能源 ，在能源短 本安踩極不環保、不經濟的設計。 的缺失，且於上述習用的光學滑鼠於實際施用時 .驗，精心從事相關產業開發實務上多年之經 【發明内^】終於研發出―種輪μ置之光導引結構。 結構，而藉由光種輸入裝置之光導引 束通過第1鏡時了產Ζ折射3^有—第—透鏡，恰使光 使光源之光|^ 斤射見象，進而調整投射路徑， 束木中於目標物面上，從而使影像偵測元件清 1321745 晰地偵測到目標物面上之影像。 導引S達目二本發明係提供-種輸入裝置之光 -透鏡，其底面形成:光源，用以提供投射之光束；-第 上，用關整料Hr彡面恰㈣光权投射路徑 向目標物面，使光束!!;;/該第—透鏡之弧形面法線垂 目俨物&，日束來焦該第一透鏡底端，進而透射至 目才示物面，且影像擷取路 鏡，束集於該第-透鏡上物面通過該第一透 對位於該第-透鏡上端，影像偵測元件，係相 筑上而用以擷取目標物面之影像。 如上述構造，藉由該第一透鏡之狐形 標物面，使影像偵測元件清楚讀取目 束聚二目 據移動時目標物®❸影像冑化㈣#像，亚根 目標物面之位移方向爾置本體於 為=更進-步瞭解本發明之特徵及技術内容，請表 閱^下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提 供參考與說明用，並非用來對本發明力以限制者。 【實施方式】 U參閱第四圖所示’本發明係設於輪入裝置本 測元件3;其中，*透鏡22以及-影_ 該光源1係可為可見光源^或不可見光源丄，且 源1的具體構造採用雷射紐光二極體，其 供-投射之光束，且該光源之投射方向為水平二广 該第一透鏡22係對應該光源工之光束投射路巧 以及影像擷轉徑L 2，且該第-透鏡2 2係—凸^鏡， 9 1321745 於該第一透鏡2 2其底面形成有一弧形面2 2 i恰位於光 束投射路徑L 1上，用以調整光束之斜率，於該第一透鏡 2 2頂部相對該弧形面2 2 1上方兩側分別形成有一斜^ 稜鏡2 2 2恰位於該光源所發射光束之光束投射路徑L丄 上，用以導引光束反射入該第一透鏡2 2之弧形面2 2 1，使光束聚焦於該第一透鏡2 2底端，即目標物面4， 且該第-透鏡2 2之法線垂向目標物面4，使目標物面4
之影像沿影像擷取路徑L 2通過該第一透鏡2 2 ,束隹於 該第一透鏡22上端。 卞' 5亥影像偵測元件3，係架設於上述第一迟蜆2 2上 ^用以擷取自目彳示物面4影像操取路徑l 2之影像。 如上述構造實施時，依第四A圖所示，藉由該第—透 鏡2 2周圍所設置該斜面稜鏡2 2 2位於光束投射路徑l 1上，使該絲1之光束投射路徑L丨可透過該斜面棱 2 2 2導引經-次或-次以上反射進人該第—透鏡2 ^之 弧形面2 2 1，從而達到將光束導引於該弧形面2 2 1上 由：Γ透鏡22之弧形面221使光束投 、工1上之光束產生向中心聚焦的折射現象，而集中 =對距於—透明介質物件5(玻璃）下方的目標物面4 使先束能束集穿透過—透明介質物件5(玻璃）表面之 :影，投射入下方之目標物面4之第二影像軸B， Ϊ1ΙΓ4之影像沿影像操取路徑L 2穿透過該透明介 二㈣ΐ過該第—透鏡22 ’進而射入該影像偵測元 ， 像偵測元件3清楚讀取之目標物面4影像， 元根據移動時目標物面4的影像變化 束對應_輪人裝置讀於目標物面4之位移方向以及位 1321745 移距離資料。
本發明之第二實施例’如第五圖所示，上述構造中該 光源1可為垂直方向設置’致使該光源1所投射光束之光 束投射路徑L1無法直接射入該第一透鏡2 2之弧形面2 2 1，此時仍藉由該第一透鏡2 2周圍設有多個該斜面棱 鏡222，其中至少有一該斜面稜鏡2 2 2恰位於光束投 射路徑L1 ’至少二個該斜面稜鏡係相互反射。使光束經 由多個該斜面稜鏡2 2 2的反射轉傳，2 2 2而射入該第 一透鏡2 2之弧形面2 2 1。 如上述構造，該光源1之光束先射入位於該光源1下 方之該斜面稜鏡2 2 2，使該光源1之光束投射路徑匕工 可透過該斜面稜鏡2 2 2導引，而水平反射入該另一斜面 稜鏡2 2 2，使該光束投射路徑l1可透過該另一斜面稜 鏡2 2 2導引，垂直射入該第一透鏡2 2之弧形面2 2 1，從而達到將光束導引於該弧形面2 2丄上之功能。
本發明之第三實施例，如第六圖所示，上述構造中 該光源1以及該第一透鏡2 2係容設於一透鏡座2中。. 透鏡座2係由透明物質一體成型構成，並於該光源丄之 束投射路徑L 1以及光束反射路徑L 2上設有一空間 1 ’於該空間2 1中設置該第一透鏡2 2。 本發明之第四實施例，如第七圖所示，上述構造中 該透鏡座2中，於該影像偵測元件3與該第一透鏡2 2 之影像擷取路徑12上得設有至少一具調整影像效果之 =透鏡24 ’用以調整影像之清晰度，使該影像债測元 3獲得更佳之影像擷取。 如上述構造，透過設於影像擷取路徑L 2上之該第 11 1321745 透鏡2 4將目標物面4影像做進一步的調整，再射入該影 像偵測元件3 ’可使該影像偵測元件3所擷取之影像更明 亮清晰。 本發明之第五實施例，如第八圖所示，上述構造中， 該透鏡座2之空間2 1上方，於該影像偵測元件;3與該第 一透鏡2 2間得設有至少一反射鏡2 5恰位於影像擷取路 徑L 2上，用以將影像導引至該影像偵測元件3。 如上述構造’該影像偵測元件3可不必位於與該第一 透鏡2 2之弧形面2 2 1位於相同法線上，而能透過該反 射鏡2 5改變影像擷取路徑l 2，使影像擷取路徑L 2對 應射入該影像偵測元件3。 綜上所述’本發明具有下列諸優點： 1、 本發明藉由該第一透鏡2 2之弧形面2 2 1對進入的 光束產生束集聚焦的作用，使光束投射路徑L 1調整束 集’而能穿透過正下方之透明介質物件5 (玻璃）表面 之’投射入位於透明介質物件5下方之目標物面4上， 使目標物面4之影像能清晰地被擷取。 2、 本發明由於透過該弧形面2 2 將光束做束集聚焦， 從而減少光束能量的耗損，使相等發光功率的光源1於 本結構上能發揮到最大的光束強度，使目標物面4之影 像能清晰地被擷取，從而相對節約光功率輸出，充分利 用光能源，在能源短缺的今日，實為既環保且經濟的設 計。 3、 本發明之光束射入目標物面4係呈集中包圍，且該第 一透鏡2 2之法線垂向目標物面4，故光束投射路徑l 1與影像獅路feL 2近乎重疊，從而避免光束往來通 12 1321745 過透明介質物件5所造成折射的物理影響，使目標物面 4之影像能順利、清晰地被擷取。 以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限 本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖示内容 所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖係習用光學結構之剖視示意圖。 第二圖係習用光學結構之實施例示意圖。 第三圖係另一習用光學結構之剖視示意圖。 第四圖係本發明光束通過第一透鏡之光束路徑示意圖。 第四A圖係本發明光束通過第一透鏡進入透明介質物件之 光束路徑示意圖。 第五圖係本發明第二實施例之剖視示意圖。 第六圖係本發明第三實施例之剖視示意圖。 第七圖係本發明第四實施例之剖視示意圖。 第八圖係本發明第五實施例之剖視示意圖。 【主要元件符號說明】 [習知] a —發光元件 b —導光板 b 1 —第一反射面 b 2 —第二反射面 c 一底座 d —目標物面 . 13 1321745 e —影像擷取元件 f 一分光鏡 R —擷取影像之光束 D —投射之光束 I —第一影像軸 I1一第二影像軸 [本發明] 1 一光源 2 —透鏡座 2 1 —空間 2 2 —第一透鏡 2 2 1—弧形面 2 2 2—斜面棱鏡 2 4 —第二透鏡 2 5 —反射鏡 3 —影像偵測元件 4_目標物面 5 —透明介質物件 L1光束投射路徑 L 2影像擷取路徑 A —第一影像軸 B —第二影像軸