專利名稱：具有遮光元件的光學(xué)指向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種指向裝置，特別是涉及一種具有遮光元件的光學(xué)指向裝置。
背景技術(shù)：
如圖1所示，當(dāng)一雷射光束2照射一參考面1時(shí)，由于雷射光束2為同調(diào)光，因此散射光在雷射光束2所形成的亮點(diǎn)21前方相遇并產(chǎn)生干涉，使部份散射光亮度加強(qiáng)，部份散射光亮度減弱，在各方向上形成大小、形狀，及亮度均不同的立體斑點(diǎn)，此等立體斑點(diǎn)稱為散斑(speckles)。這種隨機(jī)分布的散斑結(jié)構(gòu)稱為一散斑場(specklepattern)。散斑場的斑點(diǎn)分布與參考面1的起伏及粗糙度有關(guān)，因此隨著雷射光束2照射于參考面1的不同位置，散斑場的斑點(diǎn)分布也會(huì)不同。
相較于目前以發(fā)光二極管等非同調(diào)光光源照射參考面1所產(chǎn)生的影像，散斑場可提供較為清晰銳利，且亮度較高的影像，使雷射光束2對(duì)參考面1粗糙度的可鑒別率，在理論上可達(dá)到目前發(fā)光二極管的二十倍。也就是借由同調(diào)光，可使目前諸如光學(xué)鼠標(biāo)等應(yīng)用表面影像鑒別技術(shù)的裝置，適用于極為光滑的表面上。
參閱圖2與圖3，現(xiàn)有雷射光學(xué)鼠標(biāo)3借由測定一參考面1的相對(duì)平移以控制一操作系統(tǒng)(圖未示)的指針。雷射光學(xué)鼠標(biāo)3包含一殼體31、一光學(xué)單元32，及一處理單元33。
殼體31具有一鄰接參考面1的底面311，并于底面311形成一開口312。
光學(xué)單元32包括一發(fā)同調(diào)光的發(fā)光元件321及一感光元件322。發(fā)光元件321經(jīng)由底面311照射參考面1，并于參考面1形成一亮點(diǎn)323，感光元件322用于感測亮點(diǎn)323的反射光。亮點(diǎn)323的反射光也就是一散斑場。
處理單元33借由分析感光元件322所感測的反射光變化，以測定參考面1的相對(duì)平移，并傳送出一控制操作系統(tǒng)(圖未示)指針的電訊號(hào)。
因?yàn)榱咙c(diǎn)323反射光是由同調(diào)光干涉所形成，所以即使在行進(jìn)一段相當(dāng)?shù)木嚯x后，亮點(diǎn)323反射光的亮度并不會(huì)像非同調(diào)的反射光一般快速衰減，這也是為何雷射演示文稿筆打在屏幕上的亮點(diǎn)，可讓位于遠(yuǎn)處的觀測者觀測到。因此，不論底面311與參考面1的相對(duì)距離為何，在感光元件322可感測到亮點(diǎn)323產(chǎn)生的散斑場的形況下，感光元件322皆會(huì)因感測到散斑場的變化而隨相對(duì)距離移動(dòng)指針。換句話說，也就是現(xiàn)有雷射光學(xué)鼠標(biāo)3無法限制感光元件322的感測范圍，造成使用者使用雷射光學(xué)鼠標(biāo)3的困擾；或是需額外加設(shè)一偵測底面311與參考面1相對(duì)距離的偵測裝置，增加雷射光學(xué)鼠標(biāo)3的復(fù)雜度及制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目的，在于提供一種具有遮光元件的光學(xué)指向裝置。
于是，本發(fā)明具有遮光元件的光學(xué)指向裝置借由測定一參考面的相對(duì)平移以指示位置，該光學(xué)指向裝置包含一殼體、一光學(xué)單元，及一處理單元。
該殼體具有一鄰近該參考面的基面。
該光學(xué)單元設(shè)于該殼體內(nèi)，并包括一經(jīng)由該基面照射且形成一亮點(diǎn)于該參考面的發(fā)光元件、一用于感測該亮點(diǎn)反射光的感光元件，及一介于該感光元件與該參考面之間的遮光元件，該感光元件及該遮光元件二者并相互配合，在該參考面上界定一感測范圍，使該基面遠(yuǎn)離該參考面至一位置時(shí)，該亮點(diǎn)脫離該感測范圍。
該處理單元借由分析該感光元件所感測的反射光變化，以測定該參考面的相對(duì)平移。
本發(fā)明具有遮光元件的光學(xué)指向裝置利用遮光元件，以達(dá)到限制光學(xué)單元的可工作高度的目的功效。相較于現(xiàn)有無法限制或加設(shè)一偵測裝置的方式，本發(fā)明只利用簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)可排除現(xiàn)有雷射光學(xué)鼠標(biāo)使用上的不便，或是取代現(xiàn)有比較不經(jīng)濟(jì)的解決方案，因此確實(shí)可達(dá)到本發(fā)明的功效。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明圖1是一雷射光束射向一平面的側(cè)視剖切圖，說明散斑場的形成原理；圖2是一現(xiàn)有光學(xué)鼠標(biāo)的側(cè)視剖切圖；圖3是類似圖2的側(cè)視剖切圖，說明該現(xiàn)有光學(xué)鼠標(biāo)在不同高度下仍可運(yùn)作；圖4是本發(fā)明具有遮光元件的光學(xué)指向裝置的第一較佳實(shí)施例的側(cè)視剖切圖；圖5是類似圖4的側(cè)視剖切圖，說明該第一較佳實(shí)施例位于一第一位置；圖6是類似圖4的側(cè)視剖切圖，說明該第一較佳實(shí)施例位于一高于該第一位置的第二位置；
圖7是類似圖4的側(cè)視剖切圖，說明該第一較佳實(shí)施例的一應(yīng)用例；圖8是本發(fā)明具有遮光元件的光學(xué)指向裝置的第二較佳實(shí)施例的側(cè)視剖切圖。
具體實(shí)施例方式
有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考圖式的二個(gè)較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。
在本發(fā)明被詳細(xì)描述之前，要注意的是，在以下的說明內(nèi)容中，類似的元件是以相同的編號(hào)來表示。
參閱圖4，本發(fā)明具有遮光元件的光學(xué)指向裝置4的第一較佳實(shí)施例借由測定一參考面5的相對(duì)平移以指示位置，例如控制一操作系統(tǒng)(圖未示)的指針。參考面5可為一鼠標(biāo)墊所提供的平面，或其它可供使用的平面。然而實(shí)際應(yīng)用上，參考面5也可為一軌跡球的外表面。光學(xué)指向裝置4包含一殼體6、一光學(xué)單元7，及一處理單元8。
殼體6具有一鄰近參考面5的基面61，并于基面61形成一連通殼體6內(nèi)外的開口611。
光學(xué)單元7設(shè)于殼體6內(nèi)，并包括分別沿平行參考面5方向間隔配置的一發(fā)光元件71及一感光元件72，及一介于感光元件72與參考面5之間的遮光元件73。發(fā)光元件71在本實(shí)施例中為一發(fā)同調(diào)光的半導(dǎo)體雷射，并經(jīng)由開口611，以一入射角θ(101)斜向照射參考面5。且發(fā)光元件71在參考面5上形成一介于發(fā)光元件71及感光元件72之間，且與感光元件72間隔一平移距離s(201)的亮點(diǎn)711。感光元件72用于感測亮點(diǎn)711反射光。由于發(fā)光元件71是以同調(diào)光斜向照射參考面5，所以感光元件72感測的反射光為一可提供高于雷射光學(xué)鼠標(biāo)3(見圖2)二十倍可鑒別率的散斑場。且在參考面5及基面61相鄰時(shí)，形成于亮點(diǎn)711的散斑場在主要反射方向上的部份可經(jīng)由遮光元件73被感光元件72接收。
遮光元件73包括一罩設(shè)于感光元件72外圍且不透光的遮光體731，及一實(shí)質(zhì)上沿垂直參考面5方向延伸并貫穿遮光體731的透光孔732。透光孔732并位于感光元件72下方偏右處，且感光元件72的幾何中心與透光孔732遠(yuǎn)離發(fā)光元件71的一側(cè)緣733相對(duì)應(yīng)，以使透光孔732的幾何中心與感光元件72的聯(lián)機(jī)741不平行于發(fā)光元件71的出射光路712。
借此，感光元件72及透光孔732二者相互配合，在參考面5上界定一介于發(fā)光元件71及感光元件72之間的感測范圍74，且感測范圍74的大小取決于透光孔732的孔徑大小，當(dāng)透光孔732的孔徑愈大，感測范圍74愈大，相反地，當(dāng)透光孔732的孔徑愈小，感測范圍74則愈小。
處理單元8借由比較一序列由感光元件72所感測的散斑場圖紋，分析亮點(diǎn)711反射光的變化，以測定參考面5的相對(duì)平移，并傳送出一控制操作系統(tǒng)(圖未示)指針的電訊號(hào)。當(dāng)亮點(diǎn)711位于參考面5上不同位置時(shí)，形成的散斑場也具有不同的分布，經(jīng)由同一序列中相鄰二散斑場影像的相關(guān)性計(jì)算，可推得參考面5相對(duì)平移的方向及距離。誠如熟悉項(xiàng)技藝所知，現(xiàn)有多種方式進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算，因此不再詳細(xì)贅述。
參閱圖5，由于感光元件72及參考面5的連線與透光孔732實(shí)質(zhì)上相切，且感測范圍74的幾何中心介于發(fā)光元件71及感光元件72之間，所以當(dāng)基面61遠(yuǎn)離參考面5時(shí)，感測范圍74雖然漸趨擴(kuò)張，但是感測范圍74鄰近感光元件72一端的相對(duì)位置，不隨參考面5及基面61之間的相對(duì)距離的變化而改變。且由于發(fā)光元件71是以入射角θ(101)(見圖4)斜向照射參考面5，因此，亮點(diǎn)711隨參考面5及基面61之間的相對(duì)距離L(202)的增加而朝感光元件72方向移動(dòng)。
在基面61漸趨遠(yuǎn)離參考面5至一第一位置612時(shí)，亮點(diǎn)711移至感測范圍74最接近感光元件72的一端。此時(shí)，形成于亮點(diǎn)711的散斑場只有在概略垂直參考面5方向上的部份可被感光元件72接收，且相對(duì)距離L(202)與tanθ(101)的乘積等于平移距離s(201)(見圖4)。
參閱圖6，同樣地，在基面61持續(xù)遠(yuǎn)離參考面5至一高于第一位置612的第二位置613時(shí)，亮點(diǎn)711持續(xù)朝同方向移動(dòng)，并自感測范圍74最接近感光元件72一端遠(yuǎn)離感測范圍74。此時(shí)，形成于亮點(diǎn)711的散斑場在亮點(diǎn)711與感光元件72的垂直連線方向上的部份被遮光體731阻隔，致使感光元件72無法再接收亮點(diǎn)711的反射光。
上述的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)只為本較佳實(shí)施例而已，誠如熟悉此項(xiàng)技藝者所能理解，在實(shí)施上也可利用不同的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，在基面61漸趨遠(yuǎn)離參考面5時(shí)，使亮點(diǎn)711相對(duì)位置不變，而感測范圍74改變并遠(yuǎn)離亮點(diǎn)711位置，以達(dá)到相同的功效目的。
參閱圖7，此外需補(bǔ)充說明的是，當(dāng)一折射系數(shù)為n的可透光平板9介于基面61及參考面5之間時(shí)，例如應(yīng)用第一實(shí)施例于設(shè)有玻璃板的桌面上，其工作方式仍與前述類似。不同處在于亮點(diǎn)711的實(shí)際位置與前述不同，產(chǎn)生的位置差異為可透光平板9的厚度L’(203)與tanθ′(102)的乘積，且θ′(102)滿足折射定律nsinθ＝n′sinθ′。一般而言，n約等于1，為空氣的折射系數(shù)，且n′大于n，所以L’(203)會(huì)大于如圖5所示的L(202)，使本發(fā)明可工作于較厚的可透光平板9，例如玻璃工作板等。在本應(yīng)用說明中，產(chǎn)生的位置差異恰等于平移距離s(201)(見圖4)。
參閱圖8，本發(fā)明具有遮光元件的光學(xué)指向裝置的第二較佳實(shí)施例與第一較佳實(shí)施例類似，惟不同處在于，光學(xué)指向裝置4’的遮光元件73’還包括一設(shè)于開口611且呈薄片狀的遮光體731’，及一實(shí)質(zhì)上沿垂直參考面5方向延伸并貫穿遮光體731的透光孔732’。遮光體731’可與殼體6一體成型，也可獨(dú)立制造后，再以膠合或螺鎖等現(xiàn)有的技術(shù)結(jié)合至殼體6。此外，相較于第一較佳實(shí)施例，透光孔732’需有較第一實(shí)施例的透光孔732(見圖4)大的孔徑才能達(dá)到等同于第一實(shí)施例的功效。
綜上所述，本發(fā)明具有遮光元件的光學(xué)指向裝置4、4’利用遮光元件73、73’，以達(dá)到限制光學(xué)單元7的可工作高度的目的功效。相較于現(xiàn)有無法限制或加設(shè)一偵測裝置的方式，本發(fā)明只利用簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)可排除現(xiàn)有雷射光學(xué)鼠標(biāo)使用上的不便，或是取代現(xiàn)有比較不經(jīng)濟(jì)的解決方案，因此確實(shí)可達(dá)到本發(fā)明的功效。
權(quán)利要求
1.一種具有遮光元件的光學(xué)指向裝置，借由測定與一參考面的相對(duì)平移以指示位置，其特征在于該光學(xué)指向裝置包含一殼體，具有一鄰近該參考面的基面；一光學(xué)單元，設(shè)于該殼體，并包括一經(jīng)由該基面照射且形成一亮點(diǎn)于該參考面的發(fā)光元件、一用于感測該亮點(diǎn)反射光的感光元件，及一介于該感光元件與該參考面之間的遮光元件，該感光元件及該遮光元件二者并相互配合，在該參考面上界定一感測范圍，使該基面遠(yuǎn)離該參考面至一位置時(shí)，該亮點(diǎn)脫離該感測范圍；及一處理單元，借由分析該感光元件所感測的反射光變化，以測定該基面與該參考面的相對(duì)平移。
2.如權(quán)利要求1所述的具有遮光元件的光學(xué)指向裝置，其特征在于該遮光元件包括一罩設(shè)在感光元件外圍且不透光的遮光體，及一實(shí)質(zhì)上沿垂直該參考面方向延伸并貫穿該遮光體的透光孔，且該感光元件的幾何中心與該透光孔遠(yuǎn)離發(fā)光元件的一側(cè)緣相對(duì)應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1所述的具有遮光元件的光學(xué)指向裝置，其特征在于該基面形成一連通該殼體內(nèi)外表面的開口，且該遮光元件包括一設(shè)于該開口且不透光的遮光體，及一實(shí)質(zhì)上沿垂直該參考面方向延伸并貫穿該遮光體的透光孔，且該感光元件的幾何中心與該透光孔遠(yuǎn)離發(fā)光元件的一側(cè)緣相對(duì)應(yīng)。
4.如權(quán)利要求3所述的具有遮光元件的光學(xué)指向裝置，其特征在于該遮光體與該殼體一體成型。
5.一種具有遮光元件的光學(xué)指向裝置，用于一設(shè)有一玻璃工作板的參考面上，并借由測定與該玻璃工作板的相對(duì)平移以指示位置，其特征在于該光學(xué)指向裝置包含一殼體，與該參考面分別位于該玻璃工作板的二相反側(cè)，并具有一鄰近該玻璃工作板的基面；一光學(xué)單元，設(shè)于該殼體，并包括一經(jīng)由該基面及該玻璃工作板照射且形成一亮點(diǎn)于該參考面的發(fā)光元件、一用于感測該亮點(diǎn)反射光的感光元件，及一介于該感光元件與該玻璃工作板之間的遮光元件，該感光元件及該遮光元件二者并相互配合，在該參考面上界定一感測范圍，使該基面遠(yuǎn)離該玻璃工作板至一位置時(shí)，該亮點(diǎn)脫離該感測范圍；及一處理單元，借由分析該感光元件所感測的反射光變化，以測定該基面與該玻璃工作板的相對(duì)平移。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有遮光元件的光學(xué)指向裝置，借由測定一參考面的相對(duì)平移以指示位置，光學(xué)指向裝置包含一光學(xué)單元及一處理光訊號(hào)的處理單元。光學(xué)單元包括一在參考面上形成一亮點(diǎn)的發(fā)光元件、一感光元件，及一遮光元件。遮光元件提供一透光孔，并與感光元件相互配合界定一感測范圍，致使光學(xué)指向裝置漸趨遠(yuǎn)離參考面時(shí)，亮點(diǎn)與感測范圍相互遠(yuǎn)離。借此簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可排除現(xiàn)有雷射光學(xué)鼠標(biāo)使用上的不便，或是取代現(xiàn)有比較不經(jīng)濟(jì)的解決方案。
文檔編號(hào)G06F3/033GK1877507SQ20051007672
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月10日
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