TWI395929B - 具有抗靜電元件之光學感應裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種光學感應裝置，特別是指一種具有抗靜電元件之光學感應裝置。
在日常生活中，為了掌握物件的傾斜角度或位移情況，通常會利用到各種感應器，而且這些感應器通常包含水平位移感應功能、垂直位移感應功能或傾角感應功能。在實務運用上，這些感應器通常會運用到許多感應技術，諸如光學感應技術、聲波感應技術或電學感應技術等。其中，由於光學感應技術具有感應速度快的優點，故逐漸被應用於製作高靈敏度之感應用途。
在利用現有技術所製作出的光學感應裝置中，多半係在一殼體中圍構出一黑體條件空間，並在黑體環境空間中設置一發光元件、一遮蔽元件與至少一光學感應元件，藉以在進行光學感應時，不至於受到光害或環境光線的干擾而影響到感應精確性。
發光元件係投射出一光束。遮蔽元件通常係可移動地設置在上述的黑體條件空間，藉以在光學感應裝置移動或傾斜時，受到重力或慣性力的作用而移動，並且改變遮蔽元件與發光元件以及光學感應元件之間的相對位置。
由於在遮蔽元件與發光元件以及光學感應元件之間的相對位置改變時，會改變光束的反射角度與行進路徑，使光學感應元件感應到光束的強度也隨之改變，據以判斷並計算出與水平位移、垂直位移或傾角等相關之參數。
然而，這種光學感應技術卻一直存在一個幾乎難以避免的問題。這個問題就是在遮蔽元件移動時會產生一靜電電力，在靜電電力的影響下，光學感應裝置的感應精確性也會受到一定程度的影響。在此前提下，本案發明人深感時有必要研發出一種新的光學感應技術，藉以減輕或杜絕靜電電力對感應精確度所造成的不良影響。
有鑒於在習知技術所提供之光學感應裝置中，普遍存在靜電對感應精確度造成不良影響的問題；緣此，本發明之主要目的在於提供一種光學感應裝置，其係在光學感應裝置之黑體條件空間中容易產生靜電電力之位置，設置至少一抗靜電元件，藉以將靜電電力迅速導引至黑體條件空間之外。
本發明為解決習知技術之問題，所採用之技術手段係提供一種具有抗靜電元件之光學感應裝置，該光學感應裝置包含一殼體、至少一發光元件、一遮蔽元件、至少一抗靜電元件與至少一光學感應元件。殼體內部具有一黑體條件空間，並且包含一發光腔室、一遮光腔室與至少一光學感應腔室。發光元件係朝向遮光腔室投射出一光束。遮蔽元件係可移動地限設於該遮光腔室所圍構之活動區域，並且在移動時產生一靜電電力。抗靜電元件係設置於遮光腔室所圍構之活動區域，藉以將靜電電力導通接地。光學感應元件係設置於光學感應腔室，並且感應光束，據以傳出一感應信號。
在本發明較佳實施例中，光學感應裝置更包含一電路板，且電路板係與殼體圍構出上述之黑體條件空間。抗靜電元件可為一設置於電路板之抗靜電電路或抗靜電層，或為一設置於遮光腔室之抗靜電塗層(Anti-Static Coating)。較佳者，抗靜電塗層可利用一蒸鍍製程、一濺鍍製程或一噴塗製程所製成。
發光元件可為一發光二極體(Light Emitting Diode;LED)，且光學感應元件可為一光電晶體(Photo Transistor)或為一光二極體(Photo Diode)。
相較於習知技術所提供之光學感應裝置，由於在本發明所提供之光學感應裝置中，係在遮蔽元件之活動區域設置抗靜電元件；因此，可以在遮蔽元件於其活動區域中移動到任何位置時，都能隨時將移動時所產生的靜電電力經由抗靜電元件而導通接地，藉以有效減輕或杜絕靜電電力對感應精確度所造成的不良影響，進而提升光學感應裝置對位移或傾角變化的感應精確度。
本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。
由於本發明所提供之光學感應裝置可廣泛運用於感應各種待感應物件的位移或傾角，特別是應用於感應待感應物件的傾角，而且相關之組合實施方式更是不勝枚舉，故在此不再一一贅述，僅列舉其中兩個較佳實施例加以具體說明。
請參閱第一圖至第四圖，第一圖係顯示在本發明第一實施例之光學感應裝置之外觀立體圖；第二圖係顯示當第一圖中殼體自電路板分離後之立體透視示意圖；第三圖係顯示本發明第一實施例之殼體之示意圖；第四圖係顯示本發明第一實施例之工作原理示意圖。
如第一圖至第四圖所示，一光學感應裝置1包含一殼體11、一電路板12、一發光元件13、一遮蔽元件14以及二個光學感應元件15與16。殼體11係與電路板12圍構出一黑體條件空間。如第三圖所示，黑體條件空間包含一發光腔室111、一遮光腔室112以及二個光學感應腔室113與114。遮光腔室112係分別連通發光腔室111以及光學感應腔室113與114，且遮光腔室112更設置有一抗靜電元件115。同時，抗靜電元件115可為一局部或完全塗佈於遮光腔室112內壁的抗靜電塗層(Anti-Static Coating)。
電路板12上係設置另一抗靜電元件121與一接地電路122，且上述之抗靜電元件115與121係分別電性連接於接地電路122，使抗靜電元件115與121得以藉由接地電路122而保持接地的狀態。同時，抗靜電元件121係設置於對應於遮光腔室112之電路板12位置，並且可為一抗靜電電路或為一抗靜電層。亦即，當抗靜電元件115為一抗靜電塗層時，抗靜電元件115亦可自遮光腔室112向外延伸至與電路板12之接地電路122接觸。
發光元件13係設置於發光腔室111，並可為一發光二極體(Light Emitting Diode；LED)。遮蔽元件14係可移動地限設於遮光腔室112所圍構出之一活動區域AR1，換言之，遮蔽元件14係被限制在只能在遮光腔室112所圍構出之活動區域AR1中移動。更重要的是，當遮蔽元件14在遮光腔室112所圍構出之活動區域AR1中移動時，係隨時與抗靜電元件115與121當中之至少一者保持接觸。光學感應元件15與16係分別設置在光學感應腔室113與114，並且可為光電晶體(Photo Transistor)或光二極體(Photo Diode)。
較佳者，上述之抗靜電塗層係利用一蒸鍍製程、一濺鍍製程或一噴塗製程所製成，而抗靜電電路與抗靜電層為導電材質，而該導電材質係選自於金屬、金屬合金、金屬氧化物以及非金屬材料其中之一以及其組合所製成，其中，該非金屬材料為具有足夠導電度之材料，例如石墨、導電的陶瓷材料、或導電的聚合材料。雖然在本實施例中，光學感應裝置1係包含二個設置於遮光腔室112之抗靜電元件115與121；然而，在實務運用上，即便只在遮光腔室112中設置抗靜電元件115與121當中之一者，亦可實現本發明所揭露之技術。此外，雖然在本實施例中，抗靜電元件115與121皆須電性連結於接地電路122；然而，在實務運用上，只要抗靜電元件115與121本身具有足夠的靜電吸收能力或減少靜電電力產生的能力，亦可不必藉由電性連結於接地電路122的方式來發揮抗靜電之功效。
如第四圖所示，一待感應物件(未顯示)可為一電子裝置，如數位相機、個人數位助理(PDA)或行動電話等。在利用光學感應裝置1來感應該待感應物件之傾角或位移時，可藉由內建或外接的方式將光學感應裝置1設置於該待感應物件，並使發光元件13沿一投射方向I1朝向遮光腔室112投射出一光束LB1。此時，沿投射方向I1行進之光束LB1會被投射至位於遮光腔室之遮蔽元件14，並經由遮蔽元件14與殼體11之內壁面中之至少一者，至少反射一次而使上述之黑體條件空間被光束LB1所照亮，進而使光束LB1被光學感應元件15與16所感應。
當待感應物件沿一第一方向移動或揚升時，遮蔽元件14就會受一慣性力或重力作用，當慣性力或重力沿電路板12所在平面之分量大於遮蔽元件14與電路板12間之摩擦力時，位於活動區域AR1中的遮蔽元件14就會沿一與第一方向相反之第二方向移動，並且摩擦產生一靜電電力。此時，靜電電力會迅速經由抗靜電元件115與121當中的至少一者傳遞至接地電路122，藉以被導通接地。
隨著待感應物件的移動或傾斜，遮蔽元件14會改變其在活動區域AR1中的相對位置，致使光束LB1的反射角度與行進路徑隨著遮蔽元件14在活動區域AR1中的相對位置而改變。隨著光束LB1的反射角度與行進路徑的改變，會致使光學感應元件15與16感應到光束LB1的強度也隨之改變，據以判斷並計算出與水平位移、垂直位移或傾角等相關之參數，進而依據相關之參數傳送出一感應信號。
請參閱第五圖至第九圖，第五圖係顯示在本發明第二實施例之光學感應裝置之外觀立體圖；第六圖係顯示當第五圖中殼體自電路板分離後之立體透視示意圖；第七圖係顯示本發明第二實施例之殼體之示意圖；第八圖係顯示本發明第二實施例之光束投射方向示意圖；第九圖係顯示本發明第二實施例對外部物件之位置進行感應之工作示意圖。
如第五圖至第九圖所示，一光學感應裝置2包含一殼體21、一電路板22、一發光元件23、一遮蔽元件24、二個光學感應元件25與26以及一外部光學感應元件27。殼體21係與電路板22圍構出一黑體條件空間。殼體21係開設一外部感應孔211與一光束投射孔212。黑體條件空間包含一發光腔室213、一遮光腔室214以及二個光學感應腔室215與216，且遮光腔室214係分別連通發光腔室213以及光學感應腔室215與216。上述之光束投射孔212係自發光腔室213朝向殼體21外開設，且遮光腔室214更設置有一抗靜電元件217。同時，抗靜電元件217可為一局部或完全塗佈於遮光腔室214內壁的抗靜電塗層。
電路板22上係設置另一抗靜電元件221與一接地電路222，且上述之抗靜電元件217與221係分別電性連接於接地電路222，使抗靜電元件217與221得以藉由接地電路222而保持接地的狀態。同時，抗靜電元件221係設置於對應於遮光腔室214之電路板22位置，並且可為一抗靜電電路或為一抗靜電層。亦即，當抗靜電元件217為一抗靜電塗層時，抗靜電元件217亦可自遮光腔室214向外延伸至與電路板22之接地電路222接觸。
發光元件23係設置於發光腔室213中對應於光束投射孔212之位置，並且可為一發光二極體(Light Emitting Diode；LED)。遮蔽元件24係可移動地限設於遮光腔室214所圍構出之一活動區域AR2，換言之，遮蔽元件24係被限制在只能在遮光腔室214所圍構出之活動區域AR2中移動。更重要的是，當遮蔽元件24在遮光腔室214所圍構出之活動區域AR2中移動時，係隨時與抗靜電元件217與221當中之至少一者保持接觸。光學感應元件25與26以及外部光學感應元件27係分別設置在光學感應腔室215、216與外部感應孔211，並且可為光電晶體(Photo Transistor)或光二極體(Photo Diode)。其中，光學感應元件27係藉由外部感應孔211而可以感應來自於光學感應裝置2外部之光束或光線。
較佳者，上述之抗靜電塗層係利用一蒸鍍製程、一濺鍍製程或一噴塗製程所製成，而抗靜電電路與抗靜電層係為導電材質，而該導電材質係選自於金屬、金屬合金、金屬氧化物以及非金屬材料其中之一以及其組合所製成，其中，該非金屬材料為具有足夠導電度之材料，例如石墨、導電的陶瓷材料、或導電的聚合材料。雖然在本實施例中，光學感應裝置2係包含二個設置於遮光腔室214之抗靜電元件217與221；然而，在實務運用上，即便只在遮光腔室214中設置抗靜電元件217與221當中之一者，亦可實現本發明所揭露之技術。此外，雖然在本實施例中，抗靜電元件217與221皆須電性連結於接地電路222；然而，在實務運用上，只要抗靜電元件217與221本身具有足夠的靜電吸收能力或減少靜電電力產生的能力，亦可不必藉由電性連結於接地電路222的方式來發揮抗靜電之功效。
如第八圖與第九圖所示，除了可以用來感應上述之待感應物件(未顯示)之傾角或位移之外，光學感應裝置2更可以用來直接感應一外部物件100之相對位置。此處所指之外部物件100可泛指各種位於光學感應裝置2外之物件，如人體、建築物或電子裝置等。
在利用光學感應裝置2感應一待感應物件(未顯示)之傾角或位移時，可藉由內建或外接的方式將光學感應裝置2設置於該待感應物件，並使發光元件23沿一投射方向I2朝向遮光腔室214投射出一光束LB2，其相關之工作原理與第一實施例相同或相似，以下不再予以贅述。
在利用光學感應裝置2直接感應外部物件100之相對位置時，可利用自發光元件23沿另一投射方向I3朝向光束投射孔212投射出一外部感應光束LB3。當外部感應光束LB3投射至外部物件100時，部份之外部感應光束LB3會自外部物件100沿一反射方向I4反射至設置於外部感應孔211之外部光學感應元件27。此時，外部光學感應元件27會依據其感應到外部感應光束LB3之強度而發送一外部感應信號，據以判斷外部物件100所在之相對位置。
舉凡在所屬技術領域中具有通常知識者更能理解，上述之發光腔室111與213、遮光腔室112與214以及光學感應腔室113、114、215與216可為任意形狀之腔室，如菱形腔室、方形腔室、八邊形腔室或其他不規則形狀之腔室。由於幾何形狀與光束的反射角度與行進路徑的因素息息相關，在進行光學感應裝置1與2之設計或製造時，必須特別將發光腔室、遮光腔室以及光學感應腔室之形狀列入考慮。此外，在實務運用上，上述之光束與外部感應光束可為可見光束(如白光光束)或不可見光束(如紅外線光束)。
在閱讀本發明所揭露之技術後，舉凡在所屬技術領域中具有通常知識者應該更能理解，以本發明第一實施例為例，相較於習知技術所提供之光學感應裝置，由於在本發明所提供之光學感應裝置1中，係在遮蔽元件14之活動區域AR1設置抗靜電元件115與121；因此，可以在遮蔽元件14於其活動區域AR1中移動到任何位置時，都能隨時將移動時所產生的靜電電力經由抗靜電元件115與121中之至少一者而導通接地，藉以有效減輕或杜絕靜電電力對感應精確度所造成的不良影響，進而提升光學感應裝置對位移或傾角變化的感應精確度。
藉由上述之本發明實施例可知，本發明確具產業上之利用價值。惟以上之實施例說明，僅為本發明之較佳實施例說明，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者當可依據本發明之上述實施例說明而作其它種種之改良及變化。然而這些依據本發明實施例所作的種種改良及變化，當仍屬於本發明之發明精神及界定之專利範圍內。
1．．．光學感應裝置
11．．．殼體
111．．．發光腔室
112．．．遮光腔室
113、114．．．光學感應腔室
115．．．抗靜電元件
12．．．電路板
121．．．抗靜電元件
122．．．接地電路
13．．．發光元件
14．．．遮蔽元件
15、16．．．光學感應元件
2．．．光學感應裝置
21．．．殼體
211．．．外部感應孔
212．．．光束投射孔
213．．．發光腔室
214．．．遮光腔室
215、216．．．光學感應腔室
217．．．抗靜電元件
22．．．電路板
221．．．抗靜電元件
23．．．發光元件
222．．．接地電路
24．．．遮蔽元件
25、26．．．光學感應元件
27．．．外部光學感應元件
100．．．外部物件
LB1~LB2．．．光束
LB3．．．外部感應光束
I1~I3．．．投射方向
I4．．．反射方向
AR1、AR2．．．活動區域
第一圖係顯示在本發明第一實施例之光學感應裝置之外觀立體圖；
第二圖係顯示當第一圖中殼體自電路板分離後之立體透視示意圖；
第三圖係顯示本發明第一實施例之殼體之示意圖；
第四圖係顯示本發明第一實施例之工作原理示意圖；
第五圖係顯示在本發明第二實施例之光學感應裝置之外觀立體圖；
第六圖係顯示當第五圖中殼體自電路板分離後之立體透視示意圖；
第七圖係顯示本發明第二實施例之殼體之示意圖；
第八圖係顯示本發明第二實施例之光束投射方向示意圖；以及
第九圖係顯示本發明第二實施例對外部物件之位置進行感應之工作示意圖。
1．．．光學感應裝置
11．．．殼體
111．．．發光腔室
112．．．遮光腔室
113、114．．．光學感應腔室
12．．．電路板
121．．．抗靜電元件
122．．．接地電路
13．．．發光元件
14．．．遮蔽元件
15、16．．．光學感應元件
AR1．．．活動區域
Claims (10)
- 一種具有抗靜電元件之光學感應裝置，包含：一電路板；一殼體，係與該電路板圍構出一黑體條件空間，該黑體條件空間包含一發光腔室、一遮光腔室與至少一光學感應腔室，且該遮光腔室係分別連通該發光腔室與該光學感應腔室；至少一發光元件，係設置於該發光腔室，並且投射出一光束；一遮蔽元件，係可移動地限設於該遮光腔室，並且在移動時產生一靜電電力；至少一抗靜電元件，係設置於該遮光腔室，藉以將該靜電電力導通接地；以及至少一光學感應元件，係設置於該光學感應腔室，感應該光束，並據以傳送出一感應信號。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有抗靜電元件之光學感應裝置，其中，該電路板更包含一接地電路，且該抗靜電元件係電性連結於該接地電路。
- 如申請專利範圍第2項所述之具有抗靜電元件之光學感應裝置，其中，該抗靜電元件係為一抗靜電塗層，且該抗靜電塗層係設置於該遮光腔室。
- 如申請專利範圍第3項所述之具有抗靜電元件之光學感應裝置，其中，該抗靜電塗層係自該遮光腔室延伸至與該接地電路接觸。
- 如申請專利範圍第4項所述之具有抗靜電元件之光學感應裝置，其中，該抗靜電塗層係利用一蒸鍍製程、一濺鍍製程與一噴塗製程當中之至少一者所製成。
- 如申請專利範圍第2項所述之具有抗靜電元件之光學感應裝置，其中，該抗靜電元件係為一設置於該電路板之抗靜電電路或一設置於該電路板之抗靜電層。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有抗靜電元件之光學感應裝置，其中，該抗靜電元件係為一局部或完全塗佈於遮光腔室內壁之抗靜電塗層。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有抗靜電元件之光學感應裝置，其中，該發光元件為一發光二極體，且該光學感應元件係為一光電晶體(Photo Transistor)與一光二極體(Photo Diode)中之一者。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有抗靜電元件之光學感應裝置，其中，該殼體更開設一光束投射孔與一外部感應孔，該光束投射孔係自該發光腔室朝向殼體外開設，該發光元件係對應於該光束投射孔，藉以經由該光束投射孔投射出一外部感應光束。
- 如申請專利範圍第9項所述之具有抗靜電元件之光學感應裝置，更包括一外部光學感應元件，且該外部光學感應元件係設置於該外部感應孔，藉以在該外部感應光束投射至一外部物件後，感應自該外部物件反射之該外部感應光束。
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Patent Citations (1)
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