TWI402488B - 具有旋轉式遮蔽組件之光學感應裝置 - Google Patents

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Description

具有旋轉式遮蔽組件之光學感應裝置
本發明係關於一種光學感應裝置，特別是指一種具有旋轉式遮蔽組件之光學感應裝置。
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。遮蔽元件係為一種移動式遮蔽元件，並且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，往往會與殼體產生碰撞，因而產生吵雜的噪音。在噪音的影響下，往往容易令使用者無法分辨噪音究竟是代表遮蔽元件與殼體間的正常碰撞，還是意味著光學感應裝置內部發生了零件鬆脫的異常現象，因而造成使用上或保養維修上的重大困擾。
有鑒於在習知技術所提供之光學感應裝置中，普遍存在噪音對使用上或保養維修上所造成的重大困擾；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以一旋轉式遮蔽組件取代習知的移動式遮蔽元件，藉以在光學感應裝置因揚升或沉降而產生傾斜時，利用重量中心相對於旋轉中心的方位變化，使旋轉式遮蔽組件旋轉到不同的方位，藉以感應光學感應裝置的傾斜方位。
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旋轉式遮蔽組件之光學感應裝置，該光學感應裝置包含一殼體、至少一發光元件、一旋轉式遮蔽組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。發光元件係投射出一光束。旋轉式遮蔽組件包含一樞軸與一遮蔽元件，遮蔽元件係在遮光腔室中樞接於樞軸，並具有一偏離於樞軸之重量中心。當光學感應裝置因揚升或沉降而產生傾斜時，遮蔽元件係以樞軸為一旋轉中心而轉動，使重量中心位於樞軸之一沉降方位。光學感應元件係設置於光學感應腔室，配合遮蔽元件作各方向旋轉時，利用光學感應元件對光的感應變化，感應該光束，並據以傳送出一感應信號。
在本發明較佳實施例中，光學感應裝置更可包含一電路板，且電路板係與殼體圍構出上述之黑體條件空間。同時，在遮光腔室更設有一抗靜電元件，藉以將旋轉式遮蔽組件轉動時所產生之一靜電電力導通接地。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)。
在本發明較佳實施例中，遮蔽元件可包含一樞接部與一配重部，其中，樞接部係樞接於樞軸，配重部係自樞接部延伸出，且重量中心係位於配重部。較佳者，配重部之重量、比重或體積係大於樞接部。此外，上述之樞軸可連結於殼體或電路板，抑或，同時連結於殼體或電路板。
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，係以旋轉式遮蔽組件取代習知之移動式遮蔽元件；因此，可以利用旋轉式遮蔽組件的旋轉來感應光學感應裝置的傾斜方位，藉以解決在習知技術中因為遮蔽元件與殼體產生碰撞所造成的噪音問題，進而提昇使用品質，並且減少保養維修上的工作負擔。
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傾斜方位，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，僅列舉其中五個較佳實施例加以具體說明。
請參閱第一圖至第五圖，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旋轉式遮蔽組件示意圖；第五圖係顯示本發明第一實施例之工作原理示意圖。
如第一圖至第五圖所示，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、一旋轉式遮蔽組件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。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)，其中，自發光元件13所發出之光束LB1可為各種波長之光，如：可見光、X光(X-ray)、紫外光(ultraviolet,UV)或紅外光(infrared ray,IR)等，較佳者，該光束LB1可為紅外光之光束，但不限於此。旋轉式遮蔽組件14包含一樞軸141與一遮蔽元件142。由上視圖視之，遮蔽元件142並未限定其幾何形狀，較佳地，可為扇形、圓板狀、水滴形，橢圓形、沙漏形與任意多邊形當中之一者，但不限於此。樞軸141係設置於遮光腔室112，並且為一旋轉中心RC1。此外，樞軸141可連結於殼體11或電路板12；抑或，可同時連結於殼體11與電路板12。遮蔽元件142包含一樞接部1421、一配重部1422與一遮光面1423，並且具備一偏離於樞軸141之重量中心WC1，換言之，重量中心WC1係偏離於旋轉中心RC1。由第四圖可知，遮蔽元件142係為一扇形狀結構，重量中心WC1與旋轉中心RC1係相距一偏心距(Offset Distance) OD。
樞接部1421係樞接於樞軸141。配重部1422係自樞接部1421延伸出，重量中心WC1係位於配重部1422，且遮光面1423亦位於配重部1422。較佳者，配重部1422之重量、比重或體積係大於樞接部1421，藉以使遮蔽元件142以樞軸141為旋轉中心RC1而可轉動地限設於遮光腔室112，換言之，遮蔽元件142係被限制於只能在遮光腔室112中轉動。較佳者，在旋轉式遮蔽組件14設置於遮光腔室112後，在高度上，遮光面1423係幾乎完全涵蓋殼體11與電路板12之間的間隙。更佳者，當配重部1422鄰接光學感應腔室113或114時，遮光面1423係幾乎完全遮蔽光學感應腔室113或114。
當遮蔽元件142在遮光腔室112中轉動時，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)。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。
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斜方位，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112之遮蔽元件142，並經由遮蔽元件142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。
如第五圖所示，當待感應物件沿一揚升方位I2揚升時，會使光學感應裝置1傾斜，並使遮蔽元件142受一重力作用；當偏心距OD與重力沿電路板12所在平面之分量的外積(Product)所得之旋轉力矩(Rotation Torque)大於遮蔽元件142與電路板12或遮光腔室112間之摩擦力所提供之阻抗力矩(Resistance Torque)時，遮蔽元件142就會沿一旋轉方向I3或另一旋轉方向I4旋轉，使位於配重部1422之重量中心WC1位於旋轉中心RC1之一沉降方位I5，且揚升方位I2與沉降方位I5係彼此反向。此時，位於配重部1422之遮光面1423會遮住光學感應腔室113，使位於光學感應腔室113之光學感應元件15幾乎無法感應到光束LB1。反之，樞接部1421只會局部或完全不會遮住光學感應腔室114，使位於光學感應腔室114之光學感應元件16所感應到之光束LB1具有較大的光學強度，據以傳送出一感應信號。
相似地，當待感應物件沿沉降方位I5沉降時，也會使光學感應裝置1傾斜，並使遮蔽元件142受一重力作用，當偏心距OD與重力沿電路板12所在平面之分量的外積(Product)所得之旋轉力矩(Rotation Torque)大於遮蔽元件142與電路板12或遮光腔室112間之摩擦力所提供之阻抗力矩(Resistance Torque)時，遮蔽元件142就會沿旋轉方向I3或I4旋轉，使重量中心WC1位於旋轉中心RC1之沉降方位I5。
請參閱第六圖，其係顯示本發明第二實施例之旋轉式遮蔽組件之外觀立體圖。在本發明第二實施例中，係以另一旋轉式遮蔽組件14a取代第一實施例中之旋轉式遮蔽組件14。旋轉式遮蔽組件14a包含一樞軸141a與一遮蔽元件142a。樞軸141a係設置於遮光腔室112(標示於第三圖)，並且為一旋轉中心RC2。遮蔽元件142a包含一樞接部1421a、一配重部1422a與一遮光面1423a，並且具備一偏離於樞軸141a之重量中心WC2；換言之，重量中心WC2係偏離於旋轉中心RC2。此外，由第六圖可知，遮蔽元件142a係為一實質圓板狀結構，且樞接部1421a與配重部1422a大致上可以虛線分界。樞接部1421a係樞接於樞軸141a。配重部1422a係自樞接部1421a延伸出，重量中心WC2係位於配重部1422a，且遮光面1423a亦位於配重部1422a。
請參閱第七圖，其係顯示本發明第三實施例之旋轉式遮蔽組件之外觀立體圖。在本發明第三實施例中，係以另一旋轉式遮蔽組件14b取代第一實施例中之旋轉式遮蔽組件14。旋轉式遮蔽組件14b包含一樞軸141b與一遮蔽元件142b。樞軸141b係設置於遮光腔室112(標示於第三圖)，並且為一旋轉中心RC3。遮蔽元件142b包含一樞接部1421b、一配重部1422b與一遮光面1423b，並具備一偏離於樞軸141b之重量中心WC3；換言之，重量中心WC3係偏離於旋轉中心RC3。此外，由第七圖可知，配重部1422b之高度、體積與重量皆大於樞接部1421b。樞接部1421b係樞接於樞軸141b。配重部1422b係自樞接部1421b延伸出，重量中心WC3係位於配重部1422b，且遮光面1423b係位於配重部1422b。
在閱讀本發明所揭露之技術後，相信舉凡在所屬技術領域中具有通常知識者應該更容易理解，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，係以旋轉式遮蔽組件14取代習知之移動式遮蔽元件；因此，可以利用旋轉式遮蔽組件14的旋轉來感應光學感應裝置的傾斜方位，藉以解決在習知技術中因為遮蔽元件與殼體產生碰撞所造成的噪音問題，進而提昇使用品質，並且減少保養維修上的工作負擔。
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
14~14b．．．旋轉式遮蔽組件
141~141b．．．樞軸
142~142b．．．遮蔽元件
1421~1421b．．．樞接部
1422~1422b．．．配重部
1423~1423b．．．遮光面
15、16．．．光學感應元件
RC1~RC3．．．旋轉中心
WC1~WC3．．．重量中心
OD．．．偏心距
I1．．．投射方向
LB1．．．光束
I2．．．揚升方位
I3．．．旋轉方向
I4．．．旋轉方向
I5．．．沉降方位
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旋轉式遮蔽組件示意圖；
第五圖係顯示本發明第一實施例之工作原理示意圖；
第六圖係顯示本發明第二實施例之旋轉式遮蔽組件之外觀立體圖；以及
第七圖係顯示本發明第三實施例之旋轉式遮蔽組件之外觀立體圖。
1．．．光學感應裝置
111．．．發光腔室
112．．．遮光腔室
113、114．．．光學感應腔室
13．．．發光元件
14．．．旋轉式遮蔽組件
141．．．樞軸
142．．．遮蔽元件
1421．．．樞接部
1422．．．配重部
1423．．．遮光面
15、16．．．光學感應元件
RC1．．．旋轉中心
WC1．．．重量中心
I1．．．投射方向
LB1．．．光束
I2．．．揚升方位
I3．．．旋轉方向
I4．．．旋轉方向
I5．．．沉降方位

Claims (7)

  1. 一種具有旋轉式遮蔽組件之光學感應裝置，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；一旋轉式遮蔽組件，包含：一樞軸，係設置於該遮光腔室；以及一遮蔽元件，係樞接於該樞軸，具有一偏離於該樞軸之重量中心，並且可轉動地限設於該遮光腔室；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。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉式遮蔽組件之光學感應裝置，更包含一抗靜電元件，且該抗靜電元件係設置於該遮光腔室，藉以將該遮蔽元件轉動時所產生之一靜電電力導通接地。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉式遮蔽組件之光學感應裝置，其中，該樞軸係連結於該殼體。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉式遮蔽組件之光學感應裝置，其中，該樞軸係連結於該電路板。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具有旋轉式遮蔽組件之光學感應裝置，其中，該遮蔽元件更包含：一樞接部，係樞接於該樞軸；以及一配重部，係自該樞接部延伸出，且該重量中心係位於該配重部。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之具有旋轉式遮蔽組件之光學感應裝置，其中，該配重部之比重係大於該樞接部之比重。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之具有旋轉式遮蔽組件之光學感應裝置，其中，該配重部之體積係大於該樞接部之體積。
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