專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)，尤其有關(guān)一種使用雷射二極管作為光源發(fā)射器的光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
習(xí)知用于光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)位移的系統(tǒng)主要包含一發(fā)光二極管、一導(dǎo)光裝置、一成像透鏡以及一感測(cè)系統(tǒng)，如圖1所示。該光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)位移的系統(tǒng)1主要的工作原理是利用發(fā)光二極管2發(fā)射光束I1，該光束I1經(jīng)由導(dǎo)光裝置3投射到物體表面6產(chǎn)生明暗變化的影像，此表面影像又藉由反射光束I2通過(guò)成像透鏡4聚焦并成像于感測(cè)系統(tǒng)5的感測(cè)組件上，感測(cè)系統(tǒng)上的分析電路系統(tǒng)根據(jù)所擷取的光學(xué)鼠標(biāo)移動(dòng)前后的影像加以分析比對(duì)，計(jì)算出光學(xué)鼠標(biāo)分別在X及Y軸的移動(dòng)方向與距離。
然而，此種習(xí)知光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)所使用的發(fā)光源為發(fā)光二極管，其耗電量較大，連續(xù)動(dòng)作下所需電流約30至50毫安，占光學(xué)鼠標(biāo)總耗電量的約三分之一至二分之一。
此外，由于習(xí)知光學(xué)鼠標(biāo)是使用發(fā)光二極管作為發(fā)光源，該發(fā)光二極管所發(fā)出的光為可見(jiàn)光，而目前大多使用紅光發(fā)光二極管，當(dāng)發(fā)出的紅光所照射的物體表面為暗色或紅色的互補(bǔ)色時(shí)，自該物體表面所反射的光度將大為降低，因而光學(xué)鼠標(biāo)的感測(cè)與判讀能力將因而下降，或必須增加發(fā)光二極管的工作電流以增加發(fā)光亮度，結(jié)果將造成耗電量大增。
再者，由于發(fā)光二極管所發(fā)射的光屬散射光，發(fā)光角度大，并無(wú)良好方向性，因此照射至物體表面時(shí)，必須經(jīng)由一導(dǎo)光裝置將光束以適當(dāng)角度引導(dǎo)至物體表面的適當(dāng)位置，以此方式照射光源才可提供足夠亮度的光源供偵測(cè)器偵測(cè)。因此導(dǎo)光裝置的使用將增加光學(xué)鼠標(biāo)的組裝及制造困難度及成本。
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明人對(duì)光學(xué)鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)及各構(gòu)件進(jìn)行廣泛研究，因而完成本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供一種利用雷射二極管作為發(fā)光源的光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)主要包括一雷射二極管，用以發(fā)射雷射光照射至物體表面；以及一感測(cè)系統(tǒng)，其又包括一感測(cè)組件以及一分析電路系統(tǒng)，該感測(cè)系統(tǒng)用以接收自該物體表面反射的雷射光干涉圖像并轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)，并藉該分析電路系統(tǒng)進(jìn)行圖像比對(duì)分析，而判斷出鼠標(biāo)與物體表面相對(duì)的移動(dòng)方向與距離，并進(jìn)而引導(dǎo)計(jì)算機(jī)上的光標(biāo)移動(dòng)。
依據(jù)本發(fā)明的光學(xué)鼠標(biāo)的偵測(cè)系統(tǒng)，是藉由雷射二極管發(fā)出雷射光照射物體表面，藉由物體表面反射所形成的雷射干涉圖像并反射至該感測(cè)系統(tǒng)，自鼠標(biāo)各次移動(dòng)所擷取的不同圖像，藉由感測(cè)系統(tǒng)中的感測(cè)組件將圖像轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)，并藉該感測(cè)系統(tǒng)中的分析電路系統(tǒng)進(jìn)行圖像比對(duì)分析，而判斷出鼠標(biāo)與物體表面的相對(duì)移動(dòng)方向與距離，并進(jìn)而依據(jù)所得數(shù)據(jù)輸出電訊號(hào)而引導(dǎo)計(jì)算機(jī)顯示器上的光標(biāo)移動(dòng)。
本發(fā)明的光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)中所用的該感測(cè)組件可利用互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)、光敏晶體管(Photo-Transistor)或電荷耦合組件(Charge Coupling Device，CCD)進(jìn)行感測(cè)。上述該三種感測(cè)組件為熟知半導(dǎo)體領(lǐng)域者所悉知的一般感測(cè)組件，因此在本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中應(yīng)無(wú)需再加以贅述。
本發(fā)明的光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)中所用的雷射二極管尤其可為面射型雷射(VCSEL，Vertical Cavity Surface-Emitting Laser)，因其作用時(shí)所需的電力相對(duì)更低，而有利于減少耗電量。
本發(fā)明中，所用的”鼠標(biāo)與物體表面的相對(duì)移動(dòng)方向與距離”一詞，不僅包含物體固定而移動(dòng)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)所測(cè)得的相對(duì)移動(dòng)方向與距離，也包含鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)固定但移動(dòng)物體表面所測(cè)得的相對(duì)移動(dòng)方向與距離。
依據(jù)本發(fā)明的光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)，不僅可應(yīng)用于移動(dòng)式鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)(即物體固定而移動(dòng)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng))，還可應(yīng)用于例如藉由移動(dòng)一設(shè)于本發(fā)明的偵測(cè)系統(tǒng)上的感應(yīng)裝置而執(zhí)行該相對(duì)移動(dòng)方向及距離的測(cè)定(即鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)固定但移動(dòng)物體表面)。在后者的例子中，除可應(yīng)用于筆記型計(jì)算機(jī)以外，尚可應(yīng)用于目前所用的移動(dòng)式光學(xué)鼠標(biāo)，但在該移動(dòng)式鼠標(biāo)上裝設(shè)該感應(yīng)裝置，使用者僅移動(dòng)該感應(yīng)裝置即可執(zhí)行該偵測(cè)，而非移動(dòng)整個(gè)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)。該等感應(yīng)裝置可為例如觸控式面板、滑鈕或滑球。
本發(fā)明的光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)的第一優(yōu)點(diǎn)為，所用的雷射二極管由于耗電量相當(dāng)?shù)停绕湓谑褂妹嫔湫屠咨鋾r(shí)，在連續(xù)動(dòng)作下所消耗的電流僅4至6毫安，約為發(fā)光二極管之十分之一左右，可大為減少光學(xué)鼠標(biāo)的耗電量，且當(dāng)使用于無(wú)線(xiàn)鼠標(biāo)時(shí)，可使待機(jī)時(shí)間變長(zhǎng)。
本發(fā)明的光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)的第二優(yōu)點(diǎn)為，雷射二極管所發(fā)出的光可為紅外線(xiàn)光源(非可見(jiàn)光)，當(dāng)照射至各種顏色的物體表面時(shí)，由于紅外線(xiàn)的反射強(qiáng)弱不受顏色影響，因此可適用于各種不同顏色的物體表面，并增加偵測(cè)靈敏度。
本發(fā)明的光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)的第三優(yōu)點(diǎn)為，雷射二極管所發(fā)出的光源為能量集中且發(fā)散角度小的雷射光，故當(dāng)運(yùn)用于光學(xué)鼠標(biāo)的偵測(cè)系統(tǒng)時(shí)，可不需利用導(dǎo)光裝置，即可將光源直接均勻地照射物體表面并反射，且由于光束的反射也以發(fā)散角度小的光源反射，故即使未設(shè)置成像透鏡，該反射光源的強(qiáng)度也足以使分析電路系統(tǒng)進(jìn)行分析，據(jù)而計(jì)算出鼠標(biāo)在X及Y軸的相對(duì)移動(dòng)距離及方向，并依據(jù)所輸出數(shù)據(jù)引導(dǎo)計(jì)算機(jī)顯示器上的光標(biāo)移動(dòng)。
本發(fā)明的光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)的第四優(yōu)點(diǎn)為，本發(fā)明是利用雷射光照射在物體表面并經(jīng)反射后，會(huì)在感測(cè)系統(tǒng)上形成干涉的斑點(diǎn)圖像，由于雷射光干涉所形成的斑點(diǎn)細(xì)小且清晰，明暗容易分辨，可以縮小感測(cè)系統(tǒng)可偵測(cè)到的個(gè)別畫(huà)素的面積而增加對(duì)物體表面?zhèn)蓽y(cè)的分辨率。
如上所述，雖然本發(fā)明中由于利用雷射二極管作為發(fā)光源，可不需利用到透鏡，但若增設(shè)該透鏡，將可進(jìn)一步增強(qiáng)偵測(cè)功能。因此，本發(fā)明的第二目的是提供一種光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)主要包括一雷射二極管，用以發(fā)射雷射光照射至物體表面；一透鏡，用以使自物體表面反射的雷射光聚焦并傳送至感測(cè)系統(tǒng)；以及一感測(cè)系統(tǒng)，其又包括一感測(cè)組件以及一分析電路系統(tǒng)，該感測(cè)系統(tǒng)用以接收自該物體表面反射的光圖像并轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)，并藉該分析電路系統(tǒng)進(jìn)行圖像比對(duì)分析，而判斷出鼠標(biāo)與物體表面相對(duì)移動(dòng)的方向與距離，并進(jìn)而引導(dǎo)計(jì)算機(jī)上的光標(biāo)移動(dòng)。
依據(jù)本發(fā)明第二目的的光學(xué)鼠標(biāo)的偵測(cè)系統(tǒng)，其中該透鏡可為成像透鏡也可為偏光透鏡(polarizer lens)。


圖1為習(xí)知技藝的光學(xué)鼠標(biāo)結(jié)構(gòu)概視圖；
圖2本發(fā)明光學(xué)鼠標(biāo)的偵測(cè)系統(tǒng)第一具體例的概視圖；及圖3本發(fā)明光學(xué)鼠標(biāo)的偵測(cè)系統(tǒng)第二具體例的概視圖。
其中圖號(hào)1偵測(cè)系統(tǒng) 2發(fā)光二極管3導(dǎo)光裝置 4成像透鏡5感測(cè)系統(tǒng) 6物體表面7感測(cè)系統(tǒng) 8雷射二極管9感測(cè)組件 10分析電路系統(tǒng)11物體表面14偵測(cè)系統(tǒng)I1，I2，I3，I4光束具體實(shí)施方式
本發(fā)明將以下列實(shí)施例更詳述說(shuō)明本發(fā)明的構(gòu)成及優(yōu)點(diǎn)。各圖式中所用的相同部件使用相同圖號(hào)。
首先請(qǐng)參見(jiàn)圖2，圖2為本發(fā)明光學(xué)鼠標(biāo)的偵測(cè)系統(tǒng)第一具體例的概視圖。如圖2所示，本發(fā)明的光學(xué)鼠標(biāo)的偵測(cè)系統(tǒng)14包括一雷射二極管8以及一感測(cè)系統(tǒng)7，該感測(cè)系統(tǒng)7是由感測(cè)組件9及分析電路10所構(gòu)成。該雷射二極管8可設(shè)置于該感測(cè)組件9同側(cè)。自雷射二極管8發(fā)射出的激光束I3，直接照射到物體表面11，產(chǎn)生反射光束I4以雷射光干涉圖像被感測(cè)組件9所偵測(cè)，并經(jīng)由該感測(cè)組件9將該圖像轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)，再藉由該分析電路10加以比對(duì)分析，即可獲得本發(fā)明偵測(cè)系統(tǒng)與物體表面的各次相對(duì)移動(dòng)的X與Y軸的方向及距離，并依據(jù)所得數(shù)據(jù)輸出電訊號(hào)適當(dāng)控制計(jì)算機(jī)顯示器上的光標(biāo)移動(dòng)。
依據(jù)圖2所示的光學(xué)鼠標(biāo)的偵測(cè)系統(tǒng)，其中該感測(cè)組件9可利用互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)、光敏晶體管或電荷耦合組件(CCD)進(jìn)行感測(cè)。
接著，請(qǐng)參見(jiàn)圖3，圖3為本發(fā)明光學(xué)鼠標(biāo)的偵測(cè)系統(tǒng)第二具體例的概視圖。如圖3所示，本發(fā)明的光學(xué)鼠標(biāo)的偵測(cè)系統(tǒng)14包括一雷射二極管8、一感測(cè)系統(tǒng)7以及一成像透鏡12，該感測(cè)系統(tǒng)是由感測(cè)組件9及分析電路10所構(gòu)成。該雷射二極管8與該感測(cè)組件9可以互呈一角度的方式設(shè)置。自雷射二極管8發(fā)射出的激光束I3，直接照射到物體表面11，產(chǎn)生反射光束I4以雷射光干涉圖像經(jīng)由成像透鏡12聚焦，投射至感測(cè)組件9上，并經(jīng)由該感測(cè)組件9將該圖像轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)，再藉由該分析電路10加以比對(duì)分析，即可獲得本發(fā)明偵測(cè)系統(tǒng)與物體表面各次相對(duì)移動(dòng)的X與Y軸的方向及距離，并依據(jù)所得數(shù)據(jù)輸出電訊號(hào)適當(dāng)控制計(jì)算機(jī)顯示器上的光標(biāo)移動(dòng)。
同樣地，依據(jù)圖3所示的光學(xué)鼠標(biāo)的偵測(cè)系統(tǒng)14，其中該感測(cè)組件9可利用互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)、光敏晶體管或電荷耦合組件(CCD)進(jìn)行感測(cè)。
依據(jù)圖3所示的光學(xué)鼠標(biāo)的偵測(cè)系統(tǒng)，其中該成像透鏡亦可以偏光透鏡(polarizer lens)取代，而可獲得更清晰明顯的圖像。
依據(jù)本發(fā)明的光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)，由于是利用雷射二極管作為發(fā)光源，因此具有不受照射物體表面顏色的干擾、耗電率低、偵測(cè)靈敏度高以及可節(jié)省構(gòu)件使制造更容易等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)主要包括一雷射二極管，用以發(fā)射雷射光照射至物體表面；以及一感測(cè)系統(tǒng)，其又包括一感測(cè)組件以及一分析電路系統(tǒng)，該感測(cè)組件用以接收自該物體表面反射的雷射光圖像并轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)，并藉該分析電路系統(tǒng)進(jìn)行圖像比對(duì)分析，而判斷出偵測(cè)系統(tǒng)與物體表面相對(duì)移動(dòng)的方向與距離，并進(jìn)而引導(dǎo)計(jì)算機(jī)上的光標(biāo)移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的偵測(cè)系統(tǒng)，其中該雷射二極管為面射型雷射。
3.如權(quán)利要求1所述的偵測(cè)系統(tǒng)，其中該感測(cè)系統(tǒng)中的感測(cè)組件為互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)。
4.如權(quán)利要求1所述的偵測(cè)系統(tǒng)，其中該感測(cè)系統(tǒng)中的感測(cè)組件為光敏晶體管(Photo-Transistor)。
5.如權(quán)利要求1所述的偵測(cè)系統(tǒng)，其中該感測(cè)系統(tǒng)中的感測(cè)組件為電荷耦合組件(Charge Coupling Device，CCD)。
6.一種光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)主要包括一雷射二極管，用以發(fā)射雷射光照射至物體表面；一透鏡，用以使自物體表面反射的雷射光聚焦并傳送至感測(cè)系統(tǒng)；以及一感測(cè)系統(tǒng)，其又包括一感測(cè)組件以及一分析電路系統(tǒng)，該感測(cè)組件用以接收自該物體表面反射的光圖像并轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)，并藉該分析電路系統(tǒng)進(jìn)行圖像比對(duì)分析，而判斷出偵測(cè)系統(tǒng)與物體表面相對(duì)移動(dòng)的方向與距離，并進(jìn)而引導(dǎo)計(jì)算機(jī)上的光標(biāo)移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6所述的偵測(cè)系統(tǒng)，其中該雷射二極管為面射型雷射。
8.如權(quán)利要求6所述的偵測(cè)系統(tǒng)，其中該透鏡為一成像透鏡。
9.如權(quán)利要求6所述的偵測(cè)系統(tǒng)，其中該透鏡為一偏光透鏡。
10.如權(quán)利要求6所述的偵測(cè)系統(tǒng)，其中該感測(cè)系統(tǒng)中的感測(cè)組件為互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)。
11.如權(quán)利要求6所述的偵測(cè)系統(tǒng)，其中該感測(cè)系統(tǒng)中的感測(cè)組件為光敏晶體管(Photo-Transistor)。
12.如權(quán)利要求6所述的偵測(cè)系統(tǒng)，其中該感測(cè)系統(tǒng)中的感測(cè)組件為電荷耦合組件(Charge Coupling Device，CCD)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)，主要包括一雷射二極管、以及一感測(cè)系統(tǒng)，其中該感測(cè)系統(tǒng)又包括一感測(cè)組件以及一分析電路系統(tǒng)；藉由雷射光照射物體表面并藉感測(cè)系統(tǒng)的感測(cè)組件偵測(cè)由該表面所反射的雷射光干涉圖像，而藉由該分析電路判定光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)與物體表面相對(duì)的移動(dòng)方向與距離。依據(jù)本發(fā)明所提供的光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)系統(tǒng)，因使用雷射二極管作為光源，而可大為降低鼠標(biāo)的耗電量并提高光學(xué)鼠標(biāo)偵測(cè)的解析功能。
文檔編號(hào)G06F3/033GK1700158SQ20041007023
公開(kāi)日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者楊英杰 申請(qǐng)人:元光科技股份有限公司