TWI604628B - 可提高光利用效率的光偵測模組 - Google Patents

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Description

可提高光利用效率的光偵測模組
本發明係提供一種光偵測模組，尤指一種可提高光利用效率的光偵測模組。
請參閱第1圖與第2圖，第1圖為習知技術之光偵測模組40之示意圖，第2圖為第1圖所示光偵測模組40沿剖面線B-B之結構剖視圖。光偵測模組40包含殼體42、發光元件44以及光偵測元件46。發光元件44與光偵測元件46設置在殼體42內同一底面上的不同位置處。發光元件44大都使用廣角發光的發光二極體。發光元件44輸出之光偵測訊號的正向光訊號S1會向上照射而投射出殼體42外，但是光偵測訊號的側向光訊號S2只會照向殼體42內壁面，無法投射出殼體42。發光元件44只有部分的光偵測訊號可為光偵測元件46所接收，例如光偵測元件46只能接收正向光訊號S1而無法接收到側向光訊號S2。為了維持光偵測元件46具一定的入光量，勢必需增加發光元件44的耗電流以提高出光強度，然此方式無端地浪費能源，不符合現今節能省碳的環保趨勢。
本發明係提供一種可提高光利用效率的光偵測模組，以解決上述之問題。
本發明之申請專利範圍係揭露一種可提高光利用效率的光偵測模組，其包含有一殼體、一發光元件、一光偵測元件以及一訊號集中元件。該發光元件設置於該殼體內。該光偵測元件設置於該殼體內以接收來自該發光元件的一光偵測訊號。該訊號集中元件用來裝載該發光元件。該訊號集中元件包含一輸出部、一底部以及至少一側部。該發光元件安裝在該底部，該光偵測訊號之一正向光訊號經由該輸出部投射到該殼體外。該至少一側部彎折地連接該底部，能夠反射該光偵測訊號之一側向光訊號，使該側向光訊號轉向而經由該輸出部投射出該殼體。
本發明之申請專利範圍另揭露該光偵測模組另包含有一導線架，設置於該殼體內。該訊號集中元件形成於該導線架上。該光偵測模組另包含有一光學元件，設置於該輸出部上方，用來調整該光偵測訊號之一輸出角度。
本發明利用訊號集中元件承載發光元件，並透過訊號集中元件的特殊結構去收集且反射發光元件的側向光訊號，讓光偵測訊號的正向光訊號與側向光訊號都能通過輸出部投射到外部物件上，側向光訊號有效利用不浪費，光偵測模組能在低能源損耗模式時仍提供極佳的光利用效率。本發明的訊號集中元件可以是額外組裝在導線架上的獨立單元，也可以一體成型於導線架，例如訊號集中元件可利用沖壓成型技術直接形成在導線架上，然不限於此。本發明係在光偵測模組內設置訊號集中元件以收集發光元件的側向光訊號，於不提高發光元件之耗電流的情況下大幅提高光偵測元件的入光量，具有較佳光利用效率之優點。
請參閱第3圖，第3圖為本發明實施例之光偵測模組10之示意圖。光偵測模組10可以應用在光學滑鼠上，藉由集中光束來提高光學滑鼠的光利用效率。光偵測模組10包含殼體12、導線架14、發光元件16、光偵測元件18以及訊號集中元件20。導線架14設置在殼體12內且電連接殼體12的接腳22。發光元件16與光偵測元件18藉由導線架14設置在殼體12內。光偵測模組10利用雙列直插封裝技術(dual in-line package, iDIP)結合於電路板(未繪製於圖中)，使發光元件16和光偵測元件18能透過導線架14及接腳22與電路板建立訊號交換通道。發光元件16會向殼體12外投射光偵測訊號，光偵測元件18接收經由外部物件反射回來的光偵測訊號，以根據光偵測訊號的參數變化取得外部物件的相關資料。為了提高光利用效率，發光元件16較佳裝載於訊號集中元件20內，意即發光元件16透過訊號集中元件20設置在導線架14上。
請參閱第4圖，第4圖為第3圖沿剖面線A-A繪製之結構剖視圖，用以表示本發明第一實施例之訊號集中元件20的結構特徵。訊號集中元件20主要可包含輸出部24、底部26以及側部28。側部28彎折地連接底部26，底部26與側部28相結合以形成凹槽結構，且輸出部24為該凹槽結構的開口。凹槽結構的特徵可參照第3圖所示之訊號集中元件20。發光元件16通常使用大角度發光的全向式光源，因此發光元件16輸出的光偵測訊號可大致區分為正向光訊號S1以及側向光訊號S2。發光元件16設置在該凹槽結構內的底部26，發光元件16的正向光訊號S1係經由輸出部24直接投射到殼體12外。發光元件16的側向光訊號S2投射到側部28，藉由控制側部28的材質(例如由可反射光線的金屬材料製作)及結構特徵(例如側部28與底部26的夾角改變)，側向光訊號S2可經由側部28反射且從輸出部24投射出殼體12。
側部28可再進一步區分成第一側部28a以及第二側部28b，分別連接在底部26的兩個相對端。從第4圖來看，第一側部28a與第二側部28b係為底部26之兩相對端的壁面；然由第3圖可知，第一側部28a與第二側部28b實仍為凹槽結構的同一壁面、僅分屬該壁面的不同區塊，合先敘明。第一側部28a相對底部26彎折而形成第一夾角θ1，且第二側部28b彎折地連接底部26以形成第二夾角θ2。在第一實施例中，第一夾角θ1實質相等於第二夾角θ2，因此第一側部28a與第二側部28b可將兩股方向相對的側向光訊號S2轉向，同時往發光元件16的正上方投射。
光偵測模組10還可選擇性包含光學元件30，設置在輸出部24上方。光學元件30一般是具有聚光功能的平凸透鏡或雙凸透鏡等，能夠用來聚合收集光偵測訊號的正向光訊號S1以及側向光訊號S2，並可傾斜地擺放以根據設計需求調整光偵測訊號的輸出角度，藉此引導光偵測訊號正確指向光偵測模組10的觸控區，既能有效提高光利用效率，亦能相應降低光偵測模組10的信噪比。
請參閱第5圖，第5圖為本發明第二實施例之訊號集中元件20’之結構剖視圖。在第二實施例中，與第一實施例具有相同編號的元件具有相同的結構與功能，故此不再重複說明。第二實施例和第一實施例的差異在於，第二實施例選擇性地改變了第一側部28a和/或第二側部28b相對底部26的彎折角度，使第一夾角θ1與第二夾角θ2兩者相異。依第5圖所示，訊號集中元件20’的第二側部28b定義為位於光偵測元件18與第一側部28a之間的其中一側部，並將第一夾角θ1相應設計成實質小於第二夾角θ2，使得發光元件16產生的側向光訊號S2經由第一側部28a反射後，可以更傾向於光偵測元件18，有效提高了光偵測模組10的偵測準確性。然第一夾角θ1與第二夾角θ2的角度關係不限於前述態樣，端視實際需求而定。
在前述的第一實施例及第二實施例中，第一夾角θ1與第二夾角θ2的範圍較佳介於110度~160度之間。為了利用第一夾角θ1與第二夾角θ2改變側向光訊號S2的反射方向，訊號集中元件的底部26較佳實質平行於導線架14，意即底部26的底面法向量V1平行導線架14的平面法向量V2，如第4圖所示。只要底部26與側部28間的夾角大於90度，訊號集中元件20、20’即具有反射側向光訊號S2的功能，可配合光學元件30適應性共同調整光偵測訊號的輸出角度。第一夾角θ1與第二夾角θ2並不受限於前述列舉範圍，端視實際需求而定。
請參閱第6圖，第6圖為本發明第三實施例之訊號集中元件20”的結構剖視圖。第三實施例中，與前述實施例具有相同編號的元件具有相同的結構與功能，與此不再重複說明。第三實施例和前述實施例的差異在於，訊號集中元件20”的底部26的底面法向量V1不平行導線架14的平面法向量V2，且底面法向量V1較佳係傾向光偵測元件18，使得訊號集中元件20”能引導光偵測訊號的正向光訊號S1以及側向光訊號S2更為指向光偵測模組10的觸控區。前述的光學元件30亦可搭配設置在訊號集中元件20”上方以調整光偵測訊號的輸出角度。
綜上所述，本發明利用訊號集中元件承載發光元件，並透過訊號集中元件的特殊結構去收集且反射發光元件的側向光訊號，讓光偵測訊號的正向光訊號與側向光訊號都能通過輸出部投射到外部物件上，側向光訊號有效利用不浪費，光偵測模組能在低能源損耗模式時仍提供極佳的光利用效率。本發明的訊號集中元件可以是額外組裝在導線架上的獨立單元，也可以一體成型於導線架，例如訊號集中元件可利用沖壓成型技術直接形成在導線架上，然不限於此。相較先前技術，本發明係在光偵測模組內設置訊號集中元件以收集發光元件的側向光訊號，於不提高發光元件之耗電流的情況下大幅提高光偵測元件的入光量，具有較佳光利用效率之優點。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧光偵測模組
12‧‧‧殼體
14‧‧‧導線架
16‧‧‧發光元件
18‧‧‧光偵測元件
20、20’、20”‧‧‧訊號集中元件
22‧‧‧接腳
24‧‧‧輸出部
26‧‧‧底部
28‧‧‧側部
28a‧‧‧第一側部
28b‧‧‧第二側部
30‧‧‧光學元件
40‧‧‧光偵測模組
42‧‧‧殼體
44‧‧‧發光元件
46‧‧‧光偵測元件
θ1‧‧‧第一夾角
θ2‧‧‧第二夾角
S1‧‧‧正向光訊號
S2‧‧‧側向光訊號
V1‧‧‧底部的底面法向量
V2‧‧‧導線架的平面法向量
第1圖為習知技術之光偵測模組之示意圖。 第2圖為習知技術之光偵測模組之結構剖視圖。 第3圖為本發明實施例之光偵測模組之示意圖。 第4圖為本發明第一實施例之訊號集中元件之結構剖視圖。 第5圖為本發明第二實施例之訊號集中元件之結構剖視圖。 第6圖為本發明第三實施例之訊號集中元件的結構剖視圖。
10‧‧‧光偵測模組
12‧‧‧殼體
14‧‧‧導線架
16‧‧‧發光元件
18‧‧‧光偵測元件
20‧‧‧訊號集中元件
22‧‧‧接腳
24‧‧‧輸出部
26‧‧‧底部
28‧‧‧側部
28a‧‧‧第一側部
28b‧‧‧第二側部
30‧‧‧光學元件
θ1‧‧‧第一夾角
θ2‧‧‧第二夾角
S1‧‧‧正向光訊號
S2‧‧‧側向光訊號
V1‧‧‧底部的底面法向量
V2‧‧‧導線架的平面法向量

Claims (9)

  1. 一種可提高光利用效率的光偵測模組，其包含有：一殼體；一發光元件，設置於該殼體內；一光偵測元件，設置於該殼體內以接收來自該發光元件的一光偵測訊號；以及一光訊號集中元件，用來裝載該發光元件，該光訊號集中元件包含：一輸出部；一底部，該發光元件安裝在該底部，該光偵測訊號之一正向光訊號經由該輸出部投射到該殼體外；以及至少一側部，彎折地連接該底部，能夠反射該光偵測訊號之一側向光訊號，使該側向光訊號轉向而經由該輸出部投射出該殼體，該至少一側部包含分別連接在該底部兩個相對端的一第一平面側部以及一第二平面側部，該第二平面側部位於該光偵測元件與該第一平面側部之間，該第一平面側部與該底部之間形成一第一夾角且該第二平面側部與該底部之間形成一第二夾角，該第一夾角實質小於該第二夾角，該發光元件產生的該光偵測訊號經由該第一平面側部反射而傾向該光偵測元件，藉此提高該光偵測元件的偵測準確性。
  2. 如請求項1所述之光偵測模組，另包含有：一導線架，設置於該殼體內，該光訊號集中元件形成於該導線架上。
  3. 如請求項1所述之光偵測模組，其中該底部與該至少一側部相結合而 形成一凹槽結構，該發光元件設置在該凹槽結構內，該輸出部為該凹槽結構之一開口。
  4. 如請求項1所述之光偵測模組，其中該第一夾角實質相等於該第二夾角。
  5. 如請求項1所述之光偵測模組，其中該第一夾角與該第二夾角之範圍係介於110度~160度之間。
  6. 如請求項2所述之光偵測模組，其中該底部之一底面法向量不平行於該導線架之一平面法向量，且該底面法向量係傾向該光偵測元件。
  7. 如請求項2所述之光偵測模組，其中該光訊號集中元件以沖壓成型技術形成於該導線架上。
  8. 如請求項1所述之光偵測模組，另包含有：一光學元件，設置於該輸出部上方，用來調整該光偵測訊號之一輸出角度。
  9. 如請求項1所述之光偵測模組，其係以雙列直插封裝技術(dual in-line package,iDIP)結合於一電路板。
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