CN201007821Y - 光学鼠标的光学结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光学鼠标的光学结构，包含：一发光体，用以提供投射的光束；一透镜单元，其底面形成有一聚光面恰位于光束的投射路径上，用以调整光束的斜率，且该透镜单元的聚光面的法线垂向目标表面，使光束聚焦于该透镜单元底端，进而透射至目标表面，且影像撷取路径恰自目标表面通过该透镜单元，进入该透镜单元上端；以及一光感测单元，相对位于该透镜单元上端，用以撷取目标表面的影像；如上述构造，通过透镜单元使光束聚焦目标表面，使光感测单元清楚读取目标表面的影像，并根据移动时目标表面的影像变化来对应判断输入装置本体于目标表面的位移方向以及位移距离资料。

Description

光学鼠标的光学结构

技术领域

本实用新型涉及一种光学鼠标的光学结构，特别涉及一种通过发光体与目标表面间设有一透镜，恰使光束通过该透镜时，产生折射现象，进而调整投射路径，使发光体的光束向下集中于目标表面上，从而使光感测单元清晰地侦测到目标表面上的影像。

背景技术

随着科技的进步与发展，计算机已经成为人类生活中所不可或缺的一部份，而输入装置是计算机必备的接口设备，为配合计算机日新月异的功能，输入装置(诸如：鼠标、键盘等等)也在不断更新研发以求更为合于实用，以鼠标、键盘为例，除了大量的文字输入以外，鼠标的使用频率更胜于键盘，由于鼠标具有绝佳的自由度与操控性，可辅助并替代体积庞大的键盘，特别是对多媒体以及互联网络的操控，鼠标更具有无可替代的地位。

目前市面上所贩售的鼠标的种类，大致上可以分为机械鼠标与光学鼠标，机械鼠标虽然技术门槛低、价格便宜，惟其缺点则是轨迹球在滚动的过程中易磨损、吸入灰尘，导致机械鼠标精确度降低。

光学鼠标的技术原理在于利用发光体(通常为红色发光体)将光照射到目标表面上，在一定时间内撷取传回的反射光束，靠着每秒多次的扫描撷取，经由比对，即可算出鼠标移动的方向，并决定鼠标移动了多少距离。

目前市场上现有的光学鼠标，请参阅图1，现有一种光学鼠标的剖视图，其鼠标在一平面上移动，启动发光元件a将发光体投射至导光板b的第一反射面b1时，即会将此发光体反射至第二反射面b2上，经由该第二反射面b2的反射，发光体会穿过底座c的开口，投射在一非透明接口形成的目标表面d，当目标表面d是非透明接口时，目标表面d与第一影像轴I重叠，使影像撷取元件e恰可撷取目标表面d上发光体所投射对象第一影像轴I上的影像，使该影像撷取元件e可持续撷取正确的影像，进而通过电路控制单元(图未示)准确地计算出该鼠标的移动距离及方向。

据上述，该光学鼠标的撷取影像结构，需使投射的光束D与撷取影像的光束R要在目标表面d的第一影像轴I上相交于一点，方能使影像撷取元件e正确撷取到第一影像轴I的影像讯号。

但是，如图2，若该目标表面d为一透明介质材料(如：玻璃)所制成，由于目标表面d与第一影像轴I不重叠，当投射光入射至目标表面d，若不计入折射率时，投射的光束D会透射目标表面d与其下方的第二影像轴I1相交点，意即，该投射的光束D与撷取影像的光束R无法相交于第一影像轴I，故而造成该光学鼠标不能在目标表面d上作用，换言之，该光学鼠标在透明介质层上将失去作用。

为改善上述问题，目前业界生产有另一现有的光学鼠标，请参阅图3所示，由图中可知，当鼠标在一平面上移动时，透过发光元件a所投射的光束D传递至导光板b的第一反射面b1时，恰会将此投射的光束D沿垂直方向反射至一分光镜f(beam splitter)的表面，该分光镜f为一可将该投射的光束D的一部分反射，而另一部分透射的光学对象。经该分光镜f反射，使该投射的光束D向下垂直透射至一透明介质层(玻璃)下方的目标表面d，使该目标表面d反射一撷取影像的光束R至分光镜f的内面，使得撷取影像的光束R与经该分光镜f反射的该投射的光束D重叠，并与透明介质层下方的目标表面d的第二影像轴I1相交。经该分光镜f反射该撷取影像的光束R至一透镜，供一影像撷取元件e撷取经该透镜作用的影像。

然如上述构造于实际使用时，由于该发光元件a投射出的发光体信号要经导光板b反射，再经由分光镜f分光反射，方能传抵至目标表面d上，尤其分光过程中，有大部分光能量已自分光镜f透射散失，相对使得光能量有效使用率偏低。尤其，为了能使透过透明介质层，而传抵至目标表面d的光束达到足以目标表面d的影像，必须增强该发光元件a的发光功率，将相对耗费光能源，在能源短缺的今日，实为一极不环保、不经济的设计。

发明内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种光学鼠标的光学结构，通过发光体与目标表面间设有一透镜单元，恰使光束通过透镜单元时，产生折射现象，进而调整投射路径，使发光体的光束集中于目标表面上，从而使光感测单元清晰地侦测到目标表面上的影像。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种光学鼠标的光学结构，其包含：一发光体，提供投射的光束；一透镜单元，其底面形成有一调整光束斜率的聚光面，恰位于光束的投射路径上，且该透镜单元的聚光面法线垂向目标表面，使光束聚焦于该透镜单元底端，进而透射至目标表面，且影像撷取路径恰自目标表面通过该透镜单元，束集于该透镜单元上端；以及一光感测单元，相对位于该透镜单元上端，用以撷取目标表面的影像。

如上述构造，本实用新型的有益效果在于，通过该透镜单元的聚光面使光束聚焦目标表面，使光感测单元清楚读取目标表面的影像，并根据移动时目标表面的影像变化来对应判断输入装置本体于目标表面的位移方向以及位移距离资料。

为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

附图说明

图1为现有光学结构的剖视示意图；

图2为现有光学结构的实施例示意图；

图3为另一现有光学结构的剖视示意图；

图4为本实用新型光束通过透镜单元的光束路径示意图；

图4A为本实用新型光束通过透镜单元进入透明介质层的光束路径示意图；

图5为本实用新型第二实施例的剖视示意图；

图6为本实用新型第三实施例的剖视示意图；

图7为本实用新型第四实施例的剖视示意图；

图8为本实用新型第五实施例的剖视示意图。

图中符号说明

现有技术

a    发光元件

b    导光板

b1   第一反射面

b2   第二反射面

c    底座

d    目标表面

e    影像撷取元件

f    分光镜

R    撷取影像的光束

D    投射的光束

I    第一影像轴

I1   第二影像轴

本实用新型

1    发光体

2    基座本体

21   空间

22   透镜单元

221  聚光面

222  导光棱镜

24   聚光透镜

25   导光镜

3    光感测单元

4    目标表面

5    透明介质层

L1   光束入射路径

L2   影像撷取路径

A    第一影像轴

B    第二影像轴

具体实施方式

首先，请参阅图4所示，本实用新型设于输入装置本体内，其包含：一发光体1、一透镜单元22以及一光感测单元3；其中，

该发光体1可为可见发光体1或不可见发光体1，且该发光体1的具体构造采用激光或发光二极管，其主要用以提供一投射的光束，且该发光体的投射方向为水平方向投射。

该透镜单元22对应该发光体1的光束入射路径L1以及影像撷取路径L2，且该透镜单元22为一凸透镜，于该透镜单元22其底面形成有一聚光面221恰位于光束入射路径L1上，用以调整光束的斜率，于该透镜单元22顶部相对该聚光面221上方两侧分别形成有一导光棱镜222恰位于该发光体所发射光束的光束入射路径L1上，用以导引光束反射入该透镜单元22的聚光面221，使光束聚焦于该透镜单元22底端，即目标表面4，且该透镜单元22的法线垂向目标表面4，使目标表面4的影像沿影像撷取路径L2通过该透镜单元22，束集于该透镜单元22上端。

该光感测单元3，架设于上述透镜单元22上端，用以撷取自目标表面4影像撷取路径L2的影像。

如上述构造实施时，依图4A所示，通过该透镜单元22周围所设置该导光棱镜222位于光束入射路径L1上，使该发光体1的光束入射路径L1可透过该导光棱镜222导引经一次或一次以上反射进入该透镜单元22的聚光面221，从而达到将光束导引于该聚光面221上的功能，再通过该透镜单元22的聚光面221使光束入射路径L1上的光束产生向中心聚焦的折射现象，而集中针对距于一透明介质层5(玻璃)下方的目标表面4，使光束能束集穿透过一透明介质层5(玻璃)表面的第一影像轴A，投射入下方的目标表面4的第二影像轴B，使目标表面4的影像沿影像撷取路径L2穿透过该透明介质层5，通过该透镜单元22，进而射入该光感测单元3，使该光感测单元3清楚读取目标表面4影像，进而通过电路控制单元根据移动时目标表面4的影像变化来对应判断输入装置本体于目标表面4的位移方向以及位移距离资料。

本实用新型的第二实施例，如图5所示，上述构造中该发光体1可为垂直方向设置，致使该发光体1所投射光束的光束入射路径L1无法直接射入该透镜单元22的聚光面221，此时仍通过该透镜单元22周围设有多个该导光棱镜222，其中至少有一该导光棱镜222恰位于光束入射路径L1，至少二个该导光棱镜相互反射。使光束经由多个该导光棱镜222的反射转传，而射入该透镜单元22的聚光面221。

如上述构造，该发光体1的光束先射入位于该发光体1下方的该导光棱镜222，使该发光体1的光束入射路径L1可透过该导光棱镜222导引，而水平反射入该另一导光棱镜222，使该光束入射路径L1可透过该另一导光棱镜222导引，垂直射入该透镜单元22的聚光面221，从而达到将光束导引于该聚光面221上的功能。

本实用新型的第三实施例，如图6所示，上述构造中，该发光体1以及该透镜单元22容设于一基座本体2中。该基座本体2由透明物质一体成型构成，并于该发光体1的光束入射路径L1以及光束反射路径L2上设有一空间21，于该空间21中设置该透镜单元22。

本实用新型的第四实施例，如图7所示，上述构造中，该基座本体2中，于该光感测单元3与该透镜单元22间的影像撷取路径L2上设有至少一具调整影像效果的聚光透镜24，用以调整影像的清晰度，使该光感测单元3获得更佳的影像撷取。

如上述构造，透过设于影像撷取路径L2上的该聚光透镜24将目标表面4影像做进一步的调整，再射入该光感测单元3，可使该光感测单元3所撷取的影像更明亮清晰。

本实用新型的第五实施例，如图8所示，上述构造中，该基座本体2的空间21上方，于该光感测单元3与该透镜单元22间设有至少一导光镜25恰位于影像撷取路径L2上，用以将影像导引至该光感测单元3。

如上述构造，该光感测单元3可不必位于与该透镜单元22的聚光面221位于相同法线上，而能透过该导光镜25改变影像撷取路径L2，使影像撷取路径L2对应射入该光感测单元3。

综上所述，本实用新型具有下列优点：

1、本实用新型通过该透镜单元22的聚光面221对进入的光束产生束集聚焦的作用，使光束入射路径L1调整束集，而能穿透过正下方的透明介质层5(玻璃)表面，投射入位于透明介质层5下方的目标表面4上，使目标表面4的影像能清晰地被撷取。

2、本实用新型由于透过该聚光面221将光束做束集聚焦，从而减少光束能量的耗损，使相等发光功率的发光体1于本结构上能发挥到最大的光束强度，使目标表面4的影像能清晰地被撷取，从而相对节约光功率输出，充分利用光能源，在能源短缺的今日，实为既环保且经济的设计。

3、本实用新型的光束射入目标表面4呈集中包围，且该透镜单元22的法线垂向目标表面4，故光束入射路径L1与影像撷取路径L2近乎重叠，从而避免光束往来通过透明介质层5所造成折射的物理影响，使目标表面4的影像能顺利、清晰地被撷取。

以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，非因此局限本实用新型的专利范围，故举凡运用本实用新型说明书及附图内容所为之等效技术变化，均包含于本实用新型的范围内。

Claims (15)

1.一种光学鼠标的光学结构，设于输入装置本体内，其特征在于，其包含：

一发光体，提供投射的光束；

一透镜单元，其底面形成有一调整光束斜率的聚光面，恰位于光束的投射路径上，使光束聚焦于该透镜单元底端，进而透射至目标表面，且影像撷取路径恰自目标表面通过该透镜单元，束集于该透镜单元上端；

一光感测单元，相对位于该透镜单元上端，用以撷取自目标表面的影像。

2.如权利要求1所述的光学鼠标的光学结构，其特征在于，该发光体为不可见发光体。

3.如权利要求1所述的光学鼠标的光学结构，其特征在于，该发光体为可见发光体。

4.如权利要求1所述的光学鼠标的光学结构，其特征在于，该发光体为激光。

5.如权利要求1所述的光学鼠标的光学结构，其特征在于，该发光体为发光二极管。

6.如权利要求1所述的光学鼠标的光学结构，其特征在于，该透镜单元的周围，于该发光体的投射路径上设有至少一导光棱镜用以导引光束经一次或一次以上的反射入该透镜单元的聚光面。

7.如权利要求6所述的光学鼠标的光学结构，其特征在于，该透镜单元相对该聚光面上方至少一侧设有至少一该导光棱镜。

8.如权利要求6所述的光学鼠标的光学结构，其特征在于，该透镜单元相对该聚光面上方两侧分别设有至少一该导光棱镜。

9.如权利要求6、7或8所述的光学鼠标的光学结构，其特征在于，该透镜单元周围至少有二该导光棱镜相互反射，使光束经一次或一次以上反射，而射入该聚光面。

10.如权利要求1所述的光学鼠标的光学结构，其特征在于，该透镜单元为一凸透镜，并于该透镜单元底面形成有该聚光面。

11.如权利要求1所述的光学鼠标的光学结构，其特征在于，该光感测单元与该透镜单元位于相同法线上。

12.如权利要求11所述的光学鼠标的光学结构，其特征在于，该光感测单元与该透镜单元间的影像撷取路径上设有至少一用以调整影像的清晰度的聚光透镜。

13.如权利要求1所述的光学鼠标的光学结构，其特征在于，该光感测单元与该透镜单元间设有至少一用以将影像反射至该光感测单元的导光镜，恰位于影像撷取路径上。

14.如权利要求1所述的光学鼠标的光学结构，其特征在于，输入装置本体内设有一基座本体，该基座本体内具有一空间恰位于光束的投射路径以及影像撷取路径上，该空间中设置有该透镜单元。

15.如权利要求14所述的光学鼠标的光学结构，其特征在于，该空间中相对该透镜单元顶部设有该聚光透镜。

Images