專利名稱：光學導航傳感器及其光學導航裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種光學導航傳感器及其光學導航裝置，特別涉及一種集成發(fā)光元件和 感光元件的光學導航傳感器及其光學導航裝置。
背景技術(shù)：
計算機在現(xiàn)今人類生活中所扮演的角色越來越重要且多樣化，從過去工作上作為文 字處理或程序運算的工具，到今日復雜的影音視頻和電玩娛樂。擔負起界面控制重任的 鼠標，也隨著計算機功能的增強而逐漸更新進步，其感應技術(shù)從應用傳統(tǒng)的滾輪、滑輪 和發(fā)光二極管元件，已進一步使用產(chǎn)生相干(coherent)光線的激光元件。因此鼠標的 功能從單純的光標控制，逐漸擴展到具有畫面縮放、指紋辨識等各種附加功能，讓使用 者以一根指頭就能輕松操控計算機。
圖1是常規(guī)應用發(fā)光二極管的光學鼠標的剖視圖。光學鼠標IO包含基座17和開口 11、設置在開口 11上方的形狀復雜的導光單元19、環(huán)設在導光單元19四周的電路板 16、設在導光單元19上的感光器13和發(fā)光二極管15?；?7可被放置在物體80上， 例如桌面或鼠標墊，并相對物體80的表面移動。發(fā)光二極管15可產(chǎn)生光線，所述光 線會經(jīng)由導光單元19將光線集中和導向，然后從開口 11向物體80的表面投射。物體 80會再將光線反射回開口 11，并經(jīng)過導光單元19而由孔隙18進入感光器13。感光器 13內(nèi)感應電路小片12能捕獲光學鼠標IO滑過物體80表面所呈現(xiàn)的圖像，通過比對前 后圖像的差異來判斷光學鼠標10的位移量。
感光器13通過夾具(clip) 14固定到電路板16，發(fā)光二極管15也插焊固定到電路 板16，而電路板16嵌合到基座17的固定銷。參見圖1中光線的路徑，可明顯得知發(fā)光 二極管15、導光單元19和感光器13的三維空間定位準度是相當重要的，如果有微小角 度偏差都會造成感光器13無法正確接收光線。即傳統(tǒng)光學導航裝置(包含鼠標)的組 裝零件很多，不僅組裝復雜且制造成本偏高，而且需要復雜的校準才能達到正確的感光 功能。
綜上所述，市場上迫切需要一種組裝簡單且節(jié)省成本的光學導航傳感器及其光學導 航裝置，不僅簡化組裝中零件定位的程序，又能確保光學對位的精確要求。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種光學導航傳感器及其光學導航裝置，其將發(fā)光元件和感光 元件集成在設有遮蔽殼體的襯底內(nèi)，可有效減少組裝零件數(shù)目，從而降低制造和組裝成 本。
本發(fā)明的另一目的是提供一種光學對位簡化的光學導航傳感器及其光學導航裝置， 能降低發(fā)光元件和感光元件的相對位置上精度要求。
為達到上述目的，本發(fā)明揭示一種光學導航傳感器，用于感測物體的移動圖像，其 包含激光二極管、感光元件、襯底和遮蔽殼體。所述激光二極管和感光元件固定在所述 襯底上，且被所述遮蔽殼體覆蓋。通過所述遮蔽殼體，所述激光二極管發(fā)出的光線會導 向所述待感測的物體。所述物體將光線反射回所述遮蔽殼體，所述遮蔽殼體可將所述被 反射光線再導向所述感光元件。
本發(fā)明進一步揭示一種光學導航裝置，其包含電路板、激光二極管、感光元件、遮 蔽殼體和至少一個電子元件。所述激光二極管和感光元件固定在所述電路板上，且被固 定在所述電路板的所述遮蔽殼體覆蓋。通過所述遮蔽殼體，所述激光二極管發(fā)出的光線 會導向所述待感測的物體。所述物體將光線反射回所述遮蔽殼體，所述遮蔽殼體可將所 述被反射光線再導向所述感光元件。所述電子元件固定在所述電路板上，可處理所述感 光元件的信號，或供應所述感光元件需要的信號。
通過上述設計，本發(fā)明將發(fā)光元件和感光元件集成在設有遮蔽殼體的襯底內(nèi)，可有效減 少組裝零件數(shù)目，還能降低發(fā)光元件和感光元件的相對位置上精度要求，因此可簡化位置 對準的程序，從而降低制造和組裝成本。


圖1是常規(guī)應用發(fā)光二極管的光學鼠標的剖視圖； 圖2是本發(fā)明光學導航裝置的剖視圖； 圖3是本發(fā)明另一實施例光學導航裝置的剖視圖； 圖4是本發(fā)明又一實施例光學導航裝置的剖視圖；以及 圖5是本發(fā)明光學導航傳感器的剖視圖。
具體實施例方式
圖2是本發(fā)明光學導航裝置的剖視圖。光學導航裝置20包含電路板25、激光二極 管(電路小片；die)23、感光元件24、遮蔽殼體22和電子元件271、 272。激光二極管23 和感光元件24以表面粘合方式固定在電路板25上，又通過多個金屬導線26分別與電 路板25電連接，且被固定在電路板25上的遮蔽殼體22覆蓋。通過遮蔽殼體22內(nèi)部第一反射面221，所述激光二極管23發(fā)出的相干(coherent)激光光線會導向透光孔222， 且朝向待感測的物體80表面投射。遮蔽殼體22可以是注射模制的塑料件，而在第一反 射面221處涂上反光物質(zhì)以產(chǎn)生全反射效果。物體80表面會再將光線反射回遮蔽殼體 22，所述被反射的光線可以經(jīng)過遮蔽殼體22的透鏡223集中?；蛘哂捎诩す夤饩€的集 中性較好，而不需透鏡223聚焦就直接進入遮蔽殼體22內(nèi)。遮蔽殼體22內(nèi)部的第二反 射面224可將所述被反射的光線導向感光元件24，如此感光元件24就能接收物體80反 射回來的光線，并將成像的光學信號轉(zhuǎn)換成一般電信號，例如CMOS圖像感元件可將 成像的光學信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
固定在電路板25上的電子元件271、 272，可以是有源元件或無源元件。因此可處 理感光元件24的輸出信號，或供應所述感光元件24需要的信號，例如電壓信號或頻 率信號。另外，電路板25通過連接接口 28和光學導航裝置20外部接收并傳輸信號， 例如連接器或連接端子。
遮蔽殼體22的主體225部份可以通過固持部226和電路板25相互嵌合而固定。或 可利用遮蔽殼體22的彈性226，使固持部226穿過通孔251而凸伸出卡持住電路板25， 從而達到與電路板25自對準(self-alignment)的目的，即能與激光二極管23感光元件 24的相關(guān)位置配合。
與常規(guī)技術(shù)相比，本發(fā)明的激光二極管23和感光元件24共同固定到電路板25表 面，并且使用垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL; Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) 的激光二極管23，因此激光光線垂直上表面而射出。很顯然，激光二極管23與感光元 件24之間的相對位置要求可由三維降到兩維，因此本發(fā)明不僅減少組裝零件數(shù)目，而 且能簡化位置對準的程序。
圖3是本發(fā)明另一實施例光學導航裝置的剖視圖。與圖2相比，本實施例以第一導 光單元221'和第二導光單元224'取代反射面，激光二極管23發(fā)出的光線可以進入第一 導光單元221',而由第一導光單元221'將光線前進方向改變而導向透光孔222射出。同 樣第二導光單元224'改變被物體80反射的光線前進方向，并導向感光元件24而去。
如圖4所示，為避免感光元件24受到其它環(huán)境光源或非第二反射面224所反射光
線的影響，可在感光元件24周圍設置遮光罩227，以排除不應該射向感光元件24的干
擾光線，所述遮光罩227可以是遮蔽殼體22"的主體225向內(nèi)延伸出的一部分。遮光罩
227上有孔隙228僅可供第二反射面224反射光線進入，其它環(huán)境光源或激光由于第一
反射面221漫反射產(chǎn)生的非預期光線而都被遮光罩227阻擋在外。
圖5是本發(fā)明光學導航傳感器的剖視圖。光學導航傳感器50包含激光二極管23、感光元件24、襯底55和遮蔽殼體52。激光二極管23和感光元件24固定在襯底55上， 且被遮蔽殼體52覆蓋。通過遮蔽殼體52的第一反射面221，所述激光二極管23發(fā)出光 線會被導向透光孔222。外部物體會將光線反射回遮蔽殼體52，經(jīng)由透鏡223聚光，且 第二反射面222再將聚光后的光線導向感光元件24。本體225'嵌入襯底55內(nèi)以相互固 定，或者采用其它結(jié)合方式而達到相同的固定效果，例如超聲波熔接或粘合。襯底55 下方設置多個電極511、 512，這樣光學導航傳感器50就能以表面粘合方式將電極511、 512焊接在鼠標的電路板上。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)特點已揭示如上，然而所屬領域的技術(shù)人員仍可能基于本 發(fā)明的教示和揭示而作種種不脫離本發(fā)明精神的替換和修飾。因此，本發(fā)明的保護范圍 應不限于實施例所揭示的內(nèi)容，而應包括各種不脫離本發(fā)明的替換和修飾，并為所附權(quán) 利要求書所涵蓋。
權(quán)利要求
1. 一種光學導航傳感器，其用于感測物體的圖像，其特征在于包含襯底；激光二極管，其固定到所述襯底；感光元件，其固定到所述襯底；以及遮蔽殼體，其覆蓋所述激光二極管和感光元件；其中所述遮蔽殼體會使所述激光二極管發(fā)出的光線導向所述物體，并會將所述物體反射回來的光線再導向所述感光元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學導航傳感器，其特征在于所述遮蔽殼體進一步包含第一反射面和第二反射面，所述第一反射面會使所述激光二極管發(fā)出的光線導向所述物體，而所述第二反射面會將所述物體反射回來的光線再導向所述感光元件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學導航傳感器，其特征在于所述遮蔽殼體另包含第一導光單元和第二導光單元，所述第一導光單元會使所述激光二極管發(fā)出的光線導向所述物體，而所述第二導光單元會將所述物體反射回來的光線再導向所述感光元件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學導航傳感器，其特征在于所述遮蔽殼體進一步包含會將所述物體反射回來的光線集中的透鏡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學導航傳感器，其特征在于所述遮蔽殼體進一步包含遮光罩；所述遮光罩覆蓋在所述感光元件周圍，并具有孔隙可供所述物體反射回來的光線通過。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學導航傳感器，其特征在于所述遮蔽殼體進一步包含可供所述激光二極管發(fā)出的光線通過的透光孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學導航傳感器，其特征在于所述遮蔽殼體和所述襯底直接通過固持機構(gòu)相互結(jié)合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學導航傳感器，其特征在于所述襯底表面進一步設有多個電極。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學導航傳感器，其特征在于所述激光二極管和所述感光元件通過多個金屬導線分別與所述襯底電連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學導航傳感器，其特征在于所述激光二極管是垂直腔表面發(fā)射激光器。
11. 一種光學導航裝置，其用于感測物體的圖像，其特征在于包含電路板；激光二極管，其固定到所述電路板； 感光元件，其固定到所述電路板；遮蔽殼體，其覆蓋所述激光二極管和感光元件；以及至少一個電子元件，其固定到所述電路板，處理所述感光元件的信號或供應信號 給所述感光元件；其中所述遮蔽殼體會使所述激光二極管發(fā)出的光線導向所述物體，并會將所述物 體反射回來的光線再導向所述感光元件。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學導航裝置，其特征在于所述遮蔽殼體進一步包含第一 反射面和第二反射面，所述第一反射面會使所述激光二極管發(fā)出的光線導向所述物 體，而所述第二反射面會將所述物體反射回來的光線再導向所述感光元件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學導航裝置，其特征在于所述遮蔽殼體進一步包含第一 導光單元和第二導光單元，所述第一導光單元會使所述激光二極管發(fā)出的光線導向 所述物體，而所述第二導光單元會將所述物體反射回來的光線再導向所述感光元 件。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學導航裝置，其特征在于所述遮蔽殼體進一步包含會將 所述物體反射回來的光線集中的透鏡。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學導航裝置，其特征在于所述遮蔽殼體進一步包含遮光 罩；所述遮光罩覆蓋在所述感光元件周圍，并具有孔隙可供所述物體反射回來的光 線通過。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學導航裝置，其特征在于所述遮蔽殼體進一步包含可供 所述激光二極管發(fā)出的光線通過的透光孔。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學導航裝置，其特征在于所述遮蔽殼體和所述襯底直接 通過固持機構(gòu)相互結(jié)合。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學導航裝置，其特征在于所述所述激光二極管和所述感 光元件通過多個金屬導線分別與所述襯底電連接。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學導航裝置，其特征在于所述激光二極管是垂直腔表面 發(fā)射激光器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學導航裝置，其特征在于進一步包含設在所述電路板表 面的連接接口，可供所述光學導航裝置和外部接收并傳輸信號。
全文摘要
一種光學導航傳感器，其用于感測物體的移動圖像，其包含激光二極管、感光元件、襯底和遮蔽殼體。所述激光二極管和感光元件固定在所述襯底上，且被所述遮蔽殼體覆蓋。通過所述遮蔽殼體，所述激光二極管發(fā)出的光線會導向所述待感測的物體。所述物體將光線反射回所述遮蔽殼體，所述遮蔽殼體可將所述被反射光線再導向所述感光元件。
文檔編號G06F3/033GK101488059SQ200810001070
公開日2009年7月22日 申請日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者倪慎如, 楊存孝, 湯宇方 申請人:世紀民生科技股份有限公司