專利名稱：筆型輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種筆型輸入裝置，且特別是有關(guān)于一種筆型輸入裝置上的光學 結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
“鼠標”和“鍵盤”是計算機固定配備的輸入工具，卻和一般習慣使用“筆”來進行 書寫和繪圖的方式，有著很大的不同。初學計算機者都會花費相當?shù)臅r間，學習使用鼠標控 制屏幕上的光標，以及記憶基本字符在鍵盤上的位置。因此有鼠標筆出現(xiàn)，并且被廣泛地使用。請參閱圖IA以及圖1B，其繪示一種已知的鼠標筆100的光學結(jié)構(gòu)示意圖。如圖 IA所示，已知的鼠標筆100包含筆尖102、光源104以及取像模塊106。光源104發(fā)射的感 測光線經(jīng)過工作表面200的反射之后回到取像模塊106，再由取像模塊106判斷鼠標筆100 的移動。然而，已知的鼠標筆100具有一個軸向108，根據(jù)使用者的握持方式不同將使筆尖 102與工作表面200的抵靠角度改變，進而將影響軸向108的角度。若鼠標筆100的軸向 108改變，工作表面200到取像模塊106的直線距離也隨之改變，可能超出取像模塊106可 正常運作的景深范圍，造成辨視能力下降。此外，如圖IB所示，若鼠標筆100的軸向108改變，光源104發(fā)射的感測光線經(jīng) 過工作表面200的反射角度亦可能發(fā)生改變，無法順利回到取像模塊106，將使得取像模塊 106接收到的光感測取樣亮度不足。這種情況在光滑的工作表面200上因光線散射的比例 較低，取樣亮度不足的問題將格外嚴重。另一方面，由于鼠標筆的外型使得其內(nèi)部安裝空間較為狹長，因此已知鼠標筆通 常將其取像部分設(shè)置遠離工作桌面，且將其照明部分設(shè)置緊鄰工作桌面，以作為因應(yīng)。然而 取像部分設(shè)置遠離工作桌面，使得光路變長，導致進光量下降。再者，照明的光源如發(fā)光二 極管過度靠近工作桌面，容易受到發(fā)光二極管近場效應(yīng)而產(chǎn)生暗斑。當將發(fā)光二極管應(yīng)用到鼠標筆時，發(fā)光二極管越靠近工作桌面，暗斑的現(xiàn)象越明 顯。如此不僅使得發(fā)光二極管發(fā)出的光不均勻，而且暗斑的位置通常位于工作桌面中欲擷 取影像的位置上，使得進光量不足。綜上所述，已知的鼠標筆的光機結(jié)構(gòu)存在感測光線亮度不穩(wěn)定的缺點。有鑒于此， 需要一種新的筆型輸入裝置，以適用于例如將筆型輸入裝置相對于桌面傾斜各種角度等情 況，其并可提高感測光線亮度的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明揭露一種筆型輸入裝置，此筆型輸入裝置具有球形透 光頭，其用以與工作表面(如桌面)接觸，利用球形透光頭確保取像模塊到工作表面的距離 以提高取像穩(wěn)定性，此外筆型輸入裝置更具有數(shù)個光源，分別對稱地排列于取像光軸周圍，以提高光學偵測時的入光量。因此，本發(fā)明內(nèi)容的一實施方式是在提供一種筆型輸入裝置，其包含筆身部、取像 模塊、球形透光頭以及復數(shù)個光源。筆身部具有側(cè)表面。取像模塊設(shè)置于筆身部內(nèi)并鄰近 側(cè)表面，取像模塊包含光學感應(yīng)器以及透鏡單元。球形透光頭設(shè)置于該側(cè)表面上，球形透光 頭、透鏡單元以及光學感應(yīng)器排列于取像光軸上。數(shù)個光源分別位于筆身部的側(cè)表面與球 形透光頭之間，光源是對稱性地設(shè)置于取像光軸周圍。根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的一實施例，其中球形透光頭的形狀為一半圓球形，該取像光軸 大致通過該球形透光頭的一圓心。于此實施例中，其中該球形透光頭具有一球形曲面以及 一截面，該截面面對該筆身部的該側(cè)表面，該球形曲面用以面對一工作表面。根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的一實施例，其中該球形透光頭包含一材料選自于由塑料、壓克 力、玻璃以及聚碳酸酯所組成的群組。根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的一實施例，其中該數(shù)個光源包含一第一光源以及一第二光源， 該第一光源與該第二光源對稱性地設(shè)置于該取像光軸的兩側(cè)。根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的一實施例，其中該數(shù)個光源包含一第一光源、一第二光源、一第 三光源以及一第四光源，該第一光源、該第二光源、該第三光源以及該第四光源對稱性地設(shè) 置于該取像光軸的四周。根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的一實施例，其中該數(shù)個光源對稱性地環(huán)繞該取像光軸而設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的一實施例，筆型輸入裝置還包含一導光結(jié)構(gòu)，該導光結(jié)構(gòu)分別 設(shè)置緊鄰該等光源。于一實施例中，其中該導光結(jié)構(gòu)包含數(shù)個扇形導光柱，該數(shù)個扇形導光 柱分別對應(yīng)該數(shù)個光源。于另一實施例中，其中該導光結(jié)構(gòu)包含數(shù)個橫向階狀導光柱，該數(shù) 個橫向階狀導光柱分別對應(yīng)該數(shù)個光源，其中該數(shù)個橫向階狀導光柱個別的一入光方向分 別與該取像光軸垂直，該數(shù)個橫向階狀導光柱的一出光方向大致與該取像光軸平行。綜上所述，于本發(fā)明中的筆型輸入裝置具有球形透光頭，其用以與工作表面(如 桌面)接觸，利用球形透光頭確保取像模塊到工作表面的距離以提高取像穩(wěn)定性，此外筆 型輸入裝置還具有數(shù)個光源，分別對稱地排列于取像光軸周圍，以提高光學偵測時的入光 量。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點與實施例能更明顯易懂，所附附圖的說 明如下圖IA繪示一種已知的鼠標筆的光學結(jié)構(gòu)示意圖；圖IB繪示一種已知的鼠標筆的光學結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A繪示根據(jù)本發(fā)明的一實施例中筆型輸入裝置的側(cè)視剖面示意圖；圖2B繪示根據(jù)本發(fā)明的一實施例中筆型輸入裝置的側(cè)視剖面示意圖；圖3A繪示圖2A與圖2B中筆型輸入裝置的球形透光頭與光源的配置示意圖；圖;3B繪示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中筆型輸入裝置的球形透光頭與光源的配置 示意圖；圖3C繪示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中筆型輸入裝置的球形透光頭與光源的配置 示意圖4A繪示本發(fā)明的一實施例中光源前設(shè)有扇形導光柱的示意圖；以及圖4B，其繪示本發(fā)明的另一實施例中光源前設(shè)有橫向階狀導光柱的示意圖。主要組件符號說明100:鼠標筆 102 筆尖
具體實施例方式為解決已知鼠標筆中，景深距離因使用者握持角度而改變以及單側(cè)光源導致偵測 亮度不穩(wěn)定等問題，于本發(fā)明中的筆型輸入裝置具有球形透光頭，其用以與工作表面(如 桌面)接觸，利用球形透光頭確保取像模塊到工作表面的距離以提高取像穩(wěn)定性，此外筆 型輸入裝置還具有數(shù)個光源，分別對稱地排列于取像光軸周圍，以提高光學偵測時的入光量。請參閱圖2A與圖2B，其繪示根據(jù)本發(fā)明的一實施例中筆型輸入裝置300的側(cè)視剖 面示意圖。如圖2A與圖2B所示，筆型輸入裝置300包含筆身部320、取像模塊340、球形透 光頭360以及數(shù)個光源380，于此例中為兩組光源380，但本發(fā)明并不以此為限。于此實施例中，筆身部320可為長條桿狀，方便使用者握持，筆身部320具有一側(cè) 表面322，實際使用中，側(cè)表面322的方向面對外部的工作表面400。于此實施例中，取像模 塊340、球形透光頭360以及數(shù)個光源380大致上設(shè)置于筆身部320且位于鄰近側(cè)表面322 的位置。其中，取像模塊340設(shè)置于筆身部320內(nèi)并鄰近側(cè)表面322。如圖所示，取像模塊 340包含光學感應(yīng)器342以及透鏡單元344。透鏡單元344位于光學感應(yīng)器342前方，用以 匯聚進入光學感應(yīng)器342的光線，借此可提高光學感應(yīng)器342可感應(yīng)的視角。實際應(yīng)用中， 光學感應(yīng)器342可為電荷耦合組件(Charge-coupled device, CCD)感光芯片、互補式金屬 氧化物半導體(Complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS)感光芯片或其它的光 感測芯片，而透鏡單元344可為單一透鏡或多重透鏡組成的透鏡組，但本發(fā)明并不以此為 限。球形透光頭360設(shè)置于側(cè)表面322上，于此實施例中，球形透光頭360為一半圓球104 光源108:軸向300 筆型輸入裝置340 取像模塊380 光源324 取像光軸344 透鏡單元364 截面302 筆型輸入裝置304 筆型輸入裝置390 扇形導光柱Dl:出光方向D3:入光方向
106 取像模塊 200 工作表面 320 筆身部 360 球形透光頭 322 側(cè)表面 342 光學感應(yīng)器 362 球形曲面 400 工作表面 382 光源 384 光源
392 橫向階狀導光柱 D2 出光方向 D4 出光方向形。球形透光頭360具有球形曲面362以及截面364，截面364面對筆身部320的側(cè)表面 322，球形曲面362用以與外部的工作表面400接觸。此外，球形透光頭360的一材料可選自于由塑料、壓克力或稱聚甲基丙烯酸甲酯 (Polymethylmethacrylate, PMMA)、玻璃以及聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)所組成的群組。于此實施例中，球形透光頭360、透鏡單元344以及光學感應(yīng)器342大致依序排列 于一直在線，此直線便形成筆型輸入裝置300的取像光軸324。如圖2A與圖2B所示于此實 施例中，取像光軸3M可沿筆身部320的中央軸延伸，此外，取像光軸3M可大致通過球形 透光頭360的圓心。當使用者在相對改變筆型輸入裝置300接觸工作表面400的角度時，因半圓球形 的球形透光頭360的圓心到邊緣的半徑恒定，可使光源380發(fā)射的光線經(jīng)工作表面400反 射并進入取像模塊340的總路徑長度不會過度改變。于此實施例中，筆型輸入裝置300具有兩個光源380分別位于筆身部320的側(cè)表 面322與球形透光頭360之間，于此例中兩光源380是對稱性地設(shè)置于取像光軸324的左 右兩側(cè)，但本發(fā)明并不以此為限。透過兩側(cè)光源380產(chǎn)生光線投射在工作表面400，可確保取像光軸3M與工作表面 400轉(zhuǎn)動到各種夾角時，都能有足夠的光線經(jīng)工作表面400反射進入取像模塊340。取像模 塊340中的光學感應(yīng)器342可進一步將接收到的信息傳給運算單元或處理器(未繪示)，以 便判斷目前筆型輸入裝置300所在坐標。此外，上述圖2A與圖2B的實施例中，取像模塊340中的光學感應(yīng)器342與透鏡單 元344為同軸，即光學感應(yīng)器342的取像光軸3 對準并通過透鏡單元344的鏡心的透鏡 中央光軸上，然而本發(fā)明并不以此為限。于另一實施例中，光學感應(yīng)器可設(shè)置于透鏡單元 的透鏡中央光軸之外，即光學感應(yīng)器的取像光軸可與透鏡單元的透鏡中央光軸夾一特定角 度，此時，透鏡單元可進一步采用非球面的透鏡結(jié)構(gòu)。也就是說，取像模塊340中的光學感 應(yīng)器342與透鏡單元344亦可為非同軸設(shè)計。請一并參閱圖3A，圖3A繪示圖2A與圖2B中筆型輸入裝置300的球形透光頭360 與光源380的配置示意圖。如圖3A所示，前述實施例中筆型輸入裝置300具有的兩光源 380是對稱性地設(shè)置于取像光軸324的兩側(cè)，但本發(fā)明并不僅限兩組光源380，亦不僅限于 兩側(cè)的排列方式。請一并參閱圖:3B以及圖3C，圖;3B繪示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中筆型輸入裝置 302的球形透光頭360與光源382的配置示意圖，圖3C繪示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中筆 型輸入裝置304的球形透光頭360與光源384的配置示意圖。圖;3B所繪示的實施例中，筆型輸入裝置302包含四組光源382，四組光源382是對 稱性地設(shè)置于取像光軸324的四周，上下左右四個側(cè)邊。圖3C所繪示的實施例中，筆型輸 入裝置304包含多組光源384 (于圖3C為洲組)，多組光源384可對稱性地且緊密地排列 設(shè)置并環(huán)繞取像光軸324的周圍。其中，圖;3B中的筆型輸入裝置302與圖3C中的筆型輸 入裝置304，透過更多方向的光源設(shè)置可確保各個角度皆能有穩(wěn)定的光照明，而筆型輸入裝 置302，304中其它內(nèi)部結(jié)構(gòu)與先前實施例大致相同，可參考圖2A與圖2B中筆型輸入裝置 300。
然而，本發(fā)明并不以特定組數(shù)(如2、4或觀組等)的光源受限(請參照圖3A至 3C)，實際應(yīng)用中亦可采具有3 N組光源平均地排列亦可達到類似效果，其中N為大于3 的正整數(shù)。此外，為了進一步提高光源出光時的光線分布均勻性，筆型輸入裝置302可進一 步包含導光結(jié)構(gòu)，導光結(jié)構(gòu)分別緊鄰上述多個光源而設(shè)置。以圖2A與圖2B中的筆型輸入裝置300作舉例說明，其中筆型輸入裝置300的任 一個光源380出光方向Dl上，可進一步設(shè)置有扇形導光柱。請參閱圖4A，其繪示本發(fā)明的 一實施例中光源380前設(shè)有扇形導光柱390的示意圖。如圖所示，扇形導光柱390分別對 應(yīng)每一光源380，扇形導光柱390的入光方向與出光方向皆與光源380出光方向Dl相同，可 用以將光源380分均分散到較大的出光角度。于圖4A中，光源380是采直下式照明，即光源380的出光方向即直接照射至工作 表面400，然而本發(fā)明的光學結(jié)構(gòu)并不以為限。請參閱圖4A，其繪示本發(fā)明的一實施例中光 源380前設(shè)有扇形導光柱390的示意圖。于另一實施例中，本發(fā)明的筆型輸入裝置亦可采用橫向式的側(cè)光輸入，請參閱圖 4B，其繪示本發(fā)明的另一實施例中光源380前設(shè)有橫向階狀導光柱392的示意圖。橫向階 狀導光柱392分別對應(yīng)每一光源380，于此實施例中，光源380的出光方向D2為橫向出光， 也就是說，光源380的出光方向D2與橫向階狀導光柱392的入光方向D3分別與該取像光 軸(請一并參考圖2A與圖2B)垂直，橫向階狀導光柱392的出光方向D4大致與取像光軸 (請一并參考圖2A與圖2B)平行。如此一來，本發(fā)明的筆型輸入裝置可采用直下式或橫向 式的光源，透過導光結(jié)構(gòu)的設(shè)置，達到均勻的照明效果。綜上所述，于本發(fā)明中的筆型輸入裝置具有球形透光頭，其用以與工作表面(如 桌面)接觸，利用球形透光頭確保取像模塊到工作表面的距離以提高取像穩(wěn)定性，此外筆 型輸入裝置還具有數(shù)個光源，分別對稱地排列于取像光軸周圍，以提高光學偵測時的入光量。雖然本發(fā)明已以實施方式揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝 者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當 視所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種筆型輸入裝置，其特征在于，包含一筆身部，其具有一側(cè)表面；一取像模塊，其設(shè)置于該筆身部內(nèi)并鄰近該側(cè)表面，該取像模塊包含一光學感應(yīng)器以 及一透鏡單元；一球形透光頭，其設(shè)置于該側(cè)表面上，該球形透光頭、該透鏡單元以及該光學感應(yīng)器排 列于一取像光軸上；以及數(shù)個光源，分別位于該筆身部的該側(cè)表面與該球形透光頭之間，該數(shù)個光源是對稱性 地設(shè)置于該取像光軸周圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筆型輸入裝置，其特征在于，該球形透光頭的形狀為一半圓 球形，該取像光軸通過該球形透光頭的一圓心。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的筆型輸入裝置，其特征在于，該球形透光頭具有一球形曲面 以及一截面，該截面面對該筆身部的該側(cè)表面，該球形曲面用以面對一工作表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筆型輸入裝置，其特征在于，該球形透光頭包含一材料選自 于由塑料、壓克力、玻璃以及聚碳酸酯所組成的群組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筆型輸入裝置，其特征在于，該數(shù)個光源包含一第一光源以 及一第二光源，該第一光源與該第二光源對稱性地設(shè)置于該取像光軸的兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筆型輸入裝置，其特征在于，該數(shù)個光源包含一第一光源、一 第二光源、一第三光源以及一第四光源，該第一光源、該第二光源、該第三光源以及該第四 光源對稱性地設(shè)置于該取像光軸的四周。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筆型輸入裝置，其特征在于，該數(shù)個光源對稱性地環(huán)繞該取 像光軸而設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筆型輸入裝置，其特征在于，還包含一導光結(jié)構(gòu)，該導光結(jié)構(gòu) 分別設(shè)置緊鄰該數(shù)個光源。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的筆型輸入裝置，其特征在于，該導光結(jié)構(gòu)包含數(shù)個扇形導光 柱，該數(shù)個扇形導光柱分別對應(yīng)該數(shù)個光源。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的筆型輸入裝置，其特征在于，該導光結(jié)構(gòu)包含數(shù)個橫向階狀 導光柱，該數(shù)個橫向階狀導光柱分別對應(yīng)該數(shù)個光源，其中該數(shù)個橫向階狀導光柱個別的 一入光方向分別與該取像光軸垂直，該數(shù)個橫向階狀導光柱的一出光方向與該取像光軸平 行。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種筆型輸入裝置，其包含筆身部、取像模塊、球形透光頭以及數(shù)個光源。筆身部具有側(cè)表面。取像模塊設(shè)置于筆身部內(nèi)并鄰近側(cè)表面，取像模塊包含光學感應(yīng)器以及透鏡單元。球形透光頭設(shè)置于該側(cè)表面上，球形透光頭、透鏡單元以及光學感應(yīng)器排列于取像光軸上。數(shù)個光源分別位于筆身部的側(cè)表面與球形透光頭之間，光源是對稱性地設(shè)置于取像光軸周圍。
文檔編號G06F3/033GK102096485SQ20111002006
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者趙益生, 陳旭志, 黃鈺文 申請人:圓展科技股份有限公司