1361369 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種光學輸入裝置之光導引結 構’尤指-種避免光束自目標物反射後穿透折射介: 之光學輸入裝置之光導引結構。 【先前技術】 -般桌上型或筆記型電腦’係可藉由滑鼠或軌跡 球裝置等輸入裝置來操控顯示於螢幕之圖形使用者介 面的游標，而現有光學輸入裝置，係利用一光源（如： 雷射二極體等）以照射於如桌面或軌跡球之球面等目標 物，並反射呈現出干涉條紋或圖形，再經由一光學影 像偵測元件以擷取及感測目標物表面之干涉條紋 形，進而感測計算出滑鼠或執跡球之移動方向及距 離’讓使用者能夠同步控制電腦螢幕之游標位置。 而現有之光學輸入裝置中，為了使上述光源所投 射出的光線能夠射向目標物，並使自該目標物表面反 射的光線射向上述之影像擷取元件，均會設置有光導 引結構，如第一圖所示之現有的光導引結構8 〇，其 具有一折射介面8 1，使得光線射向該折射介面81' 後，光線的一部份透射，而一部份被反射向該目標物 8 2，接續地當該光線自目標物8 2表面反射後，須 穿透折射介面8 1射向該影像偵測元件8 3。 上述現有之光導引結構中，由於具有該折射介面 8 1位於該影像偵測元件8 3與該目標物8 2之間， 將使得自該目標物8 2反射向該影像偵測元件8 3的 5 1361369 :像纖因需穿透該拆射介面8 曲之變異，如此纺旦 王〜像杈糊或扭 確的影像，偵測元件無法拍1取得到清晰正 提高光源的學輸入裝置的靈敏度不佳，即使 碟的影像，反而耗=:加二：法得到清晰正 緣是，本發明人有失 潛心研究並配合學# 改善’乃特 效改善上述問題之本k出一種設計合理且有 【發明内容】 結構本2提供一種光學輪入裝置的光導引 反射的影像穿透折==面的影像’並避免自目標物表面 ，了達成上述目的，本發 之光導引結構，JL用以站.日丨^ 裡元子輸入裝置 源，其投射出-;的影像’包括:一光 取路一##ί束而形成一光束投射路徑及一影像擷 兄、，且，其包含有一主稜鏡及一副棱鏡且位於 5先束技祕魏該鱗麻路徑上，該线鏡及該副棱 鏡之，形成-折射介面，該稜鏡組使該光束沿著該光束投 射路彳工而透射過該折射介面，射向該目標物，·以及一影像 j測元件，其設置於該棱鏡組的其中一側，該光束經該目 標物改變方向，而沿著該影像擷取路徑在該稜鏡組中經至 少一次方向改變後，射向該影像偵測元件，使該影像偵測 元件榻取該目標物的影像。 本發明之實施例具有以下的有益效果：藉由該稜鏡 組’使得該光束自該目標物改變方向而沿著該影像擷取路 徑進入該稜鏡組後，目標物的影像不再穿透折射介面而發 6 1361369 生影像模糊或扭曲之變異，因此能夠得到更清晰正確的影 像，如此一來能夠讓使用本發明之實施例的光學滑鼠或= 學軌跡球等裝置具有更良好的靈敏度。 / 為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術内容，請來 閱以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’並非用來對本發明加以限制者。 【實施方式】 如已知的光線傳播理論，光線傳播的路徑若經過稜 鏡組的折射介面會產生方向改變（如反射或折射）及 透射，如第一 A圖所示，可說明當光束經過稜鏡組的 折射介面而發生之方向改變及透射的情形，即當光束 自一發光元件發射後’產生一光束投射路徑L 1，該 光束沿著該光束投射路徑L1進入該光導引結構8◦ 至該折射介面8 1時，該光束會一部分由該折射介面 8 1反射產生一光束反射路徑li a，一部分透射該 介面而產生一光束透射路徑Lib。請另參考第一 b 圖所示，當該光束沿著該光束投射路徑L 1 a射向該 目標物8 2後，經該目標物8 2反射產生一影像擷取 路徑L 2，該光束沿著該影像擷取路徑L 2進入該光 導引結構8 0至該折射介面8 1時，該光束會再一次 發生一部分由該折射介面81反射產生一影像反射路 徑L2a ’ 一部分透射該折射介面81而產生一影像 透射路徑L2b，如此可知該光束經由該折射介面8 1所發生的方向改變及透射情況。 如第一圖所示’係本發明光學輸入裝置之光導引 結構之實施例的平面示意圖’其用以偵測一目標物1 7 1361369 〇的影像’本實施例包括一光源2 〇、一稜鏡組及一 影像4貞測元件4 0 ’該光源2 0用以投射出一光束， 而形成一光束投射路徑L 1及一影像擷取路徑乙2， 本發明之實施例中’該光源2 〇可以是發散的，較佳 地是能夠投射出經準直的光束，且該光源2 〇係為— 發光構件’如發光二極體或雷射二極體。該稜鏡組包 含一主稜鏡3 0及一第一副稜鏡5 〇且位於該光束投 射路徑L 1及該影像擷取路徑l 2上，該主稜鏡3 〇 及該第一副稜鏡5 0之間形成一折射介面，該光束沿 著該光束投射路徑L1透射該稜鏡組中的該折射介 面’而以小角度或鉛直地射向該目標物1 〇，該影像 偵測元件4 0設置於該稜鏡組的其中一側，該光束經 該目標物1 0改變方向（反射），而沿著該影像擷取路 控L 2在該稜鏡組中經至少一次方向改變（反射）後， 射向該影像偵測元件4 〇，使該影像偵測元件4 〇擷 取該目標物的影像，本發明下述實施例中，該影像偵 測元件4 0相對於該目標物表面丄〇設置於該稜鏡組 的另一側，該光束沿著該影像擷取路徑L 2係在該稜 鏡組中係經過兩次方向改變後，而射向該影像偵測元 件4 0，然本發明不以此為限，而可藉由改變該主稜 鏡3 0與該第一副稜鏡5 〇的鏡面角度，以及該影像 偵測元件4 0所裝配的位置，而使得該光束沿著該影 像擷取路徑L 2可只經過一次方向改變而射向該影像 偵測元件4 0。 ’、 本實施例中’該稜鏡組中的該主稜鏡3 0具有一 第一傾斜鏡面3 1及一第二傾斜鏡面3 2，而在該主 8 1361369 稜鏡3 0為一斜方棱鏡的情況，該第一傾斜鏡面3 1 與該第二傾斜鏡面3 2係形成在該主稜鏡3 〇的相對 兩側’本發明之實施例中，該第一傾斜鏡面3 1朝向 上方’該第二傾斜鏡面3 2朝向下方。該稜鏡組中的 該第一副稜鏡5 0連接於該主稜鏡3 〇的第一傾斜鏡 面3 1 ’而在該主稜鏡3 0的第一傾斜鏡面3 1處形 成一折射介面，使該光束沿著該光束投射路徑L丄射 入該第一副稜鏡5 0後，透射該第一傾斜鏡面3 i(折 射介面）進入該主稜鏡3〇，並射向該目標物1〇， 5玄光束並經該目標物1 〇改變方向後，沿著該影像擷 取路徑L 2在該主稜鏡3 0中分別經過該第一傾斜鏡 面3 1及該第二傾斜鏡面3 2的一次方向改變。 如第三圖之本發明的實施例所示，該光源2 〇設 置於該第一傾斜鏡面3 1的一側，該第一副稜鏡5 ◦ 具有至少一反射面51，且該至少一反射面51位在 該光束投射路徑L 1上，使該光束沿著該光束投射路 徑L 1射入該第一副稜鏡5 〇後，經該至少一反射面 5 1改變方向，再經該第一傾斜鏡面3 i透射入該主 稜鏡3 0中。 如第四圖之本發明的實施例所示，該光源2 〇設 置於該第二傾斜鏡面3 2的—側，該棱鏡組為一主棱 鏡3 〇及一第二副稜鏡6 0，該稜鏡組中的該第二副 稜鏡6 0連接於該主稜鏡3 〇的第二傾斜鏡面3 2， 而在該主稜鏡3 〇的第二傾斜鏡面3 2處形成一折射 二丨面，使該光束沿著該光束投射路徑L 2射入該第二 副稜鏡6 G後，透射該第二傾斜鏡面3 2 (折射介面） 9 1361369 . 進人該主稜鏡3 Q，並經該主賴3 G的該第-傾斜 鏡面3 1改變方向，射向該目標物1 〇。 如第五圖之本發明的實施例所示，該第二副稜鏡 6 0具有至少一反射面6丄，使該光束沿著該光束投 射路彳二乙1射入該第二副稜鏡6 〇後，經該反射面6 1改變方向’再朝向該主稜鏡3 〇的第二傾斜鏡面3 2 (折射介面）透射’另如第六圖所示之另一實施例， 該第二副稜鏡6 〇可具有兩反射面61a、6ib， • 使該光束沿著該光束投射路徑L1水平射入該第二副 稜鏡6 Q後，依序經該兩反射面6 i a、6 i b改變 方向而射向該主稜鏡3〇的第二傾斜鏡面32(折射 介面）。 本發明之實施例中進一步具有至少一凸面聚焦結 構位在該光束投射路徑或該影像擷取路徑上，如該主 稜鏡3 0具有至少一凸面聚焦結構33，該至少一凸 面聚焦結構3 3配置在該主稜鏡3 0相對於該目標物 _ 1 0或相對於該影像偵測元件4 〇的至少一鏡面上， 且位在該光束投射路徑L1及/或該影像擷取路徑L 2上而參知第七圖所不，該主棱鏡3 〇相對於該目 標物1 0或相對於該影像偵測元件4 〇的鏡面上分別 配置有凸面聚焦結構3 3，如此可提高目標物的影像 的亮度。 上述實施例中，該第一副稜鏡5 〇或該第二副稜 鏡60亦可具有至少一凸面聚焦結構，該至少一凸面 聚焦結構配置在該第一副稜鏡5 0或該第二副稜鏡6 〇相對於該光源的一鏡面上，而位在該光束投射路徑 ’分別如第八圖及第九圖中標號5 2及6 2所示， 此可，一步提高光束的亮度，亦可如第十圖及第十 =之實施例所示，該主稜鏡3 0與該副稜鏡5 〇、 〇均分別具有凸面聚焦結構33、52、62。 上，該凸面聚焦結構33、52、β2，僅為本 *明之實施例的-種實施態樣，本發明之實施例非以 ”構33、52、62與該主稜鏡3〇、 〜 d稜鏡50或該第二副稜鏡6q結合成一體為 鲁 I，本發明所屬領域中熟悉該項通常技術者，係可根 據^述實施例所聲明的精神，而修改、變更該凸面聚 …、、、’°構3 3、5 2、6 2為附加的組件，而非與該該 主稜鏡3 ◦、該第一副稜鏡5 0或該第二副稜鏡6 〇 結合為一體。 *本發明的另-實施例中，如第十二圖所示，該目 標物1 0表面係覆有一透明介工，該光束沿著該 光束技射路徑L 1自該主棱鏡3 〇鉛直於該目標物工 鼸 0表面射出，並經由該目標物1 〇表面改面方向而沿 ㈣影像棘㈣L Μ直的反射後，射人該主稜鏡 3 0，並在該主稜鏡3 〇中經由該第一傾斜鏡面3工 及該第二傾斜鏡面3 2己文變方肖（如反射或全反射）， 而射向該影像偵測元件4 〇，使該影像積測元件4 〇 擷取該目標物1〇表面的影像。 -综上所述，本發明藉由該稜鏡組包含一主稜鏡及 -副稜鏡（如上述實施例中之第—副稜鏡5 〇或第二 副稜鏡）’使得該光束經該目標物} 〇改變方向，而沿 著該影像擷取路徑L 2進入該主稜鏡3 〇後，該光束 11 1361369 只在該主稜鏡3 0發生方向改變（反射）的部分會射 向該影像偵測元件4 0，使得該影像偵測元件4 0所 擷取的目標物影像，在該主稜鏡3 0中不會再穿透折 射介面而發生影像模糊或扭曲之變異，而使更清晰正 確的影像射向該影像偵測元件4 0，如此一來，能夠 讓使用本發明光學輸入裝置之光導結構的光學滑鼠或 光學軌跡球等裝置具有更良好的靈敏度。 以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此 侷限本發明之專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明 書及圖式内容所為之等效技術變化，均包含於本發明 之權利保護範圍内，合予陳明。 【圖式簡單說明】 第一圖、第一A圖及第一B圖係習知光學滑鼠之平面示意 圖。 第二圖係本發明光學輸入裝置之光導引結構之平面示意 圖。 第三圖係本發明光學輸入裝置之光導引結構的另一實施例 之平面示意圖。 第四圖係本發明光學輸入裝置之光導引結構的另一實施例 之平面示意圖。 第五圖係本發明光學輸入裝置之光導引結構的另一實施例 之平面示意圖。 第六圖係本發明光學輸入裝置之光導引結構的另一實施例 之平面示意圖。 第七圖係本發明光學輸入裝置之光導引結構的另一實施例 12 1361369 之平面示意圖。
明光學輸入裝置之光導5丨結構的另一實施例 二發明光學輸入裝置之光導引結構的另一實施例 !==明光學輪入裝置之光導引結構的另-實施例 2平H本Γ光學輪入裝置之光導引結構的另一實施 第十二圖係本發明光學輸入裝 例之平面示意圖。 置之光導引結構的另一實施 【主要元件符號說明】 [本發明之實施例] ίο目標物 11 透明介質 2 0 光源
3 0 主稜鏡 32 第二傾斜鏡面 52 凸面聚焦結構 6 1 a反射面 31第一傾斜鏡面 33凸面聚焦結構 4 0 影像偵測元件 5 0 第一副稜鏡 5 1反射面 6 0 第二副稜鏡 6 1 反射面 13 1361369 6 lb反射面 6 2 凸面聚焦結構 L1 光束投射路徑 L 2 影像擷取路徑 [習知技術] 80 光導引結構 8 1 折射介面 8 2 目標物 83 影像偵測元件 L1 光束投射路徑 L 1 a光束反射路徑 L 1 b光束透射路徑 L 2 影像擷取路徑 L 2 a影像反射路徑 L 2 b影像透射路徑 14