CN100373312C - 用于激光光学鼠标的感应芯片及相关激光光学鼠标 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种激光光学鼠标及用于激光光学鼠标的感应芯片，其包含：多个光感应单元、以及一处理器。所述的光感应单元用来感应该激光光学鼠标所发出的光线于一工作平面上所形成的散斑，并据以产生影像资料，其中，每一光感应单元的几何中心及与该光感应单元最接近的光感应单元的几何中心间的距离不大于30微米。该处理器用来处理所述的光感应单元所产生的影像资料，并据以产生一显示信号，该显示信号对应于该激光光学鼠标的移动。
Description
技术领域
本发明相关于一种激光光学鼠标，尤指一种用于激光光学鼠标的感应芯片及相关激光光学鼠标。
背景技术
电脑在日常生活中所扮演的角色，已从过去单纯的文书处理、程序运算，到今天复杂的影音视讯、电玩娱乐，而担负起接口控制重任的鼠标，也随着电脑功能的日新月异而逐渐进化，相应地，其感应技术也从传统的滚轮，进步到发光二极管(LED)光学，而其操控性也从单纯的光标控制，逐渐延伸到具有画面缩放、指纹辨识等各种附加效果，让电脑使用者以一根指头就能掌控一切。
请参阅图1，图1为现有的一光学鼠标10的底视图。光学鼠标10包含一底面12、以及一设置于底面12上的开口14。透过开口14，光学鼠标10可利用一发光二极管18(显示于图2)将光线照射到光学鼠标10所在的工作平面40(显示于图3)上，并由快速地扫描及撷取工作平面40上所呈现的影像的方式，比对所撷取影像前后之间的差异。每当撷取的影像的内容有所变动时，光学鼠标10透过其内的电路可计算出光学鼠标10的位移资料，该位移资料可被转换成一轴向位移信号并透过一电缆线16(或是无线传输方式)传送到一电脑(未显示)。
请参阅图2，图2为光学鼠标10内部的组合元件图。光学鼠标10另包含一设置于开口14上方的导光单元20、一设于导光单元20上方的电路板22、一设于电路板22上的感应芯片24、以及一设置于电路板22上的光源钳26，其中，发光二极管18设置于电路板22上。感应芯片24包含多个阵列排列的光感应单元及一处理器，用来撷取光学鼠标10所滑过的工作平面上所呈现的影像，以分析及判断光学鼠标10的位移，发光二极管18用来作为感应芯片24的光源，而光源钳26则用来固定发光二极管18所发出的光线射至导光单元20的角度。
导光单元20包含一孔洞28、一设置于孔洞28内的透镜30、一第一全反射面32、以及一第二全反射面34。电路板22上设置有一开孔36，位于透镜30(也就是孔洞28)的上方，而感应芯片24设在电路板22的开孔36的上方。其中，第一全反射面32会突出于开孔36之外，如此一来，第一全反射面32会恰好位于发光二极管18与感应芯片24之间。
请参考图3，图3为光学鼠标10的内部机构侧视图。如图3所示，发光二极管18会产生光线37，且发光二极管18面对第一全反射面32。此外，由于光源钳26的形状是以固定发光二极管18所发出的光线37直接射至导光单元20上所设计而成的，故大部份的光线37会朝第一全反射面32射去，并且由第一全反射面32向下全反射到第二全反射面34。光线37经过第二全反射面34的全反射后，会穿过底面12的开口14，并照亮光学鼠标10所接触的工作平面40上。工作平面40会将光线37的特性调变并将之反射至透镜30，成为反射光线38。接着，反射光线38会被透镜30收集并聚焦到感应芯片24上，而感应芯片24即依据反射光线38的变化来判断光学鼠标10移动的方向与距离。
由于光学鼠标10是使用发光二极管18作为感应芯片24的光源，并且，发光二极管18所发出的光线于大部分的工作平面40上所产生的阴影中任二纹路间的距离大于30微米(micro meter)，所以，只要所述的光感应单元中任二光感应单元间的距离约等于30微米，感应芯片24便能够准确地判断光学鼠标10移动的方向与距离了。
由于激光二极管(laser diode)所发出的激光光线具有同调性(coherent)，能透过工作平面40的表面细节反射产生干涉的散斑点(speckle)，所以，使用激光二极管作为光源的激光光学鼠标，便无需如现有的光学鼠标10般利用阴影来辨识其所移动的方向和距离，而可利用其于工作平面40上产生的散斑点追踪到的更细微的表面细节，来判断其所移动的方向和距离。此外，在耗电量的比较上，由于利用面射型垂直共振腔激光(vertical cavity surfaceemitting laser，VCSEL)当光源，其活性层小，启动电流低，所以激光光学鼠标较现有的光学鼠标10更为省电，有利于鼠标的全面无线化。最后，在体积的比较上，激光光学鼠标与现有的光学鼠标10的体积相去不远，均没有小型化的困扰。综观上述，激光光学鼠标成为未来鼠标主流乃是必然的趋势。
尽管使用激光二极管作为光源，但由于仍沿用现有光学鼠标10中的感应芯片24(请注意，感应芯片24内所包含的光感应单元中，任二光感应单元的几何中心间的距离约等于或大于30微米)，所以，目前的激光光学鼠标仍无法精确地判断其所移动的方向和距离，因为激光二极管所反应工作平面40的表面细节所产生的任二散斑(speckle)间的距离约仅为7微米(远小于30微米)。
为了克服上述缺点，激光光学鼠标中可仿效光学鼠标10于孔洞28中设置一透镜，以发散工作平面40上所反射的散斑。然而，该透镜的设置，无疑地，将增加激光光学鼠标的制造成本。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于激光光学鼠标的感应芯片及相关激光光学鼠标，以解决现有技术的缺点。
本发明揭露一种激光光学鼠标，其包含：一壳体；一底面，设置于该壳体上，该底面可被放置于一工作平面上；一开口，设置于该底面上，用来通过光线；一激光光源，设置于壳体内，所述开口的上方，用来发射光线，该光线可行进至该开口处的工作平面上，以在该工作平面上形成因干涉(interference)而产生的散斑(speckle)；多个光感应单元，设置于壳体内，用来感应该光线于该工作平面上该开口处所形成的散斑，并据以产生影像资料(image data)，其中，每一光感应单元的几何中心及与该光感应单元最接近的光感应单元的几何中心间的距离不大于30微米(micro meter)；以及一处理器，设置于壳体内，电连接于所述的光感应单元，用来处理所述的光感应单元所产生的影像资料，并据以产生一显示信号，该显示信号对应于该激光光学鼠标的移动。
本发明另揭露一种用于激光光学鼠标的感应芯片，其中该激光光学鼠标包含：一壳体；一底面，设置于该壳体上，该底面可被放置于一工作平面上；一开口，设置于该底面上，用来通过光线；以及一激光光源，用来发射光线，该光线可行进至该开口处的工作平面上，以在该工作平面上形成因干涉而产生的散斑。该感应芯片包含：多个光感应单元，用来感应该光线于该工作平面上该开口处所形成的散斑，并据以产生影像资料，其中，每一光感应单元的几何中心及与该光感应单元最接近的光感应单元的几何中心间的距离不大于30微米；以及一处理器，电连接于所述的光感应单元，用来处理所述的光感应单元所产生的影像资料，并据以产生一显示信号，该显示信号对应于该激光光学鼠标的移动。
附图说明
图1为现有一光学鼠标的底视图。
图2为图1所显示的光学鼠标内部的组合元件图。
图3为图1所显示的光学鼠标的内部机构侧视图。
图4为本发明的较佳实施例中一激光光学鼠标的侧视图。
图5为图4所显示的激光光学鼠标中一感应芯片所包含的多个正方形阵列排列的光感应单元的布局图。
元件说明
10光学鼠标 12底面
14开 16电缆线
18发光二极管 20导光单元
22电路板 24、64感应芯片
26光源钳 28孔洞
30透镜 32第一全反射面
34第二全反射面 36开孔
37、77光线 38、78反射光线
40工作平面 50激光光学鼠标
58激光二极管 62光感应单元
70透镜
具体实施方式
请参阅图4，图4为本发明的较佳实施例中一激光光学鼠标50的侧视图。激光光学鼠标50亦如现有光学鼠标10般，包含底面12、开口14、导光单元20、电路板22、光源钳26、以及孔洞28等，但不包含发光二极管18及感应芯片24，取而代之的是激光二极管58及另一感应芯片64，其中，感应芯片64亦包含多个用来感应光线的光感应单元62、以及一处理器(未显示)，其电连接于光感应单元62。
激光二极管58会产生同调性光线77，由于激光二极管58面对第一全反射面32，所以，大部份的光线77会朝第一全反射面32射去，并且由第一全反射面32向下全反射到第二全反射面34。光线77经过第二全反射面34的全反射后，会穿过底面12的开口14，并照亮激光光学鼠标50所接触的工作平面40上，以在工作平面40上的开口14处形成因干涉(interference)而产生的散斑(speckle)。工作平面40会将光线77的特性调变并将之反射至开孔28，成为反射光线78。接着，反射光线78会进行至感应芯片64上，而感应芯片64即依据反射光线78的变化来判断激光光学鼠标50移动的方向与距离。详言之，光感应单元62感应工作平面40上开口14处所形成的散斑，并据以产生影像资料(image data)，而该处理器处理光感应单元62所产生的影像资料，并据以产生一显示信号，该显示信号对应于50激光光学鼠标的移动。
当然，本发明的激光光学鼠标也可不包含导光单元20，此外，底面12的开口14也可是透光材料。
前已提及，激光二极管58所反应工作平面40的表面细节中任二散斑间的距离约仅为7微米，这些散斑间的距离，在感应芯片64看起来，虽然会因为感应芯片64与工作平面40间的距离增加而变大，但至多也不会超过30微米，所以，本发明的激光光学鼠标50的感应芯片64中所包含的多个光感应单元62中，每一光感应单元的几何中心及与该光感应单元最接近的光感应单元的几何中心间的距离不大于30微米(micro meter)。如此一来，即便开孔28内并未设置有任何透镜，感应芯片64仍可准确地辨识出所述的散斑，相应地，激光光学鼠标50便可精确地判断其所移动的方向和位移了。
当然，为了能更精确地判断其所移动的方向和位移了，激光光学鼠标50仍可仿效光学鼠标10般，于其孔洞28内，设置一可发散工作平面40上所反射的散斑的透镜70。
在本发明的较佳实施例中，感应芯片64中的光感应单元62呈一正方形阵列排列，如图5所示。当然，在本发明的激光光学鼠标中，感应芯片64所包含的光感应单元62也可呈一长方形或其他形状的阵列排列。
相较于现有技术，由于所述的光感应单元62中，每一光感应单元的几何中心及与该光感应单元最接近的光感应单元的几何中心间的距离不大于30微米，所以，本发明的激光光学鼠标中的感应芯片可准确地辨识出所述的散斑，相应地，本发明的激光光学鼠标50便可精确地判断其所移动的方向和位移了。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (12)
1.一种激光光学鼠标，其特征在于，包含：
一壳体；
一底面，设置于该壳体上，该底面可被放置于一工作平面上；
一开口，设置于该底面上，用来通过光线；
一激光光源，设置于壳体内，所述开口的上方，用来发射光线，该光线可行进至该开口处的工作平面上，以在该工作平面上形成因干涉而产生的散斑；
多个光感应单元，设置于壳体内，用来感应该光线于该工作平面上该开口处所形成的散斑，并据以产生影像资料，其中，每一光感应单元的几何中心及与该光感应单元最接近的光感应单元的几何中心间的距离不大于30微米；以及
一处理器，设置于壳体内，电连接于所述的光感应单元，用来处理所述的光感应单元所产生的影像资料，并据以产生一显示信号，该显示信号对应于该激光光学鼠标的移动。
2.如权利要求1所述的激光光学鼠标，其特征在于，所述的光感应单元呈阵列排列。
3.如权利要求2所述的激光光学鼠标，其特征在于，所述的光感应单元呈正方形阵列排列。
4.如权利要求2所述的激光光学鼠标，其特征在于，所述的光感应单元呈长方形或其他形状的阵列排列。
5.如权利要求1所述的激光光学鼠标，其特征在于，另包含一导光单元，用来将该光线导引至该开口。
6.如权利要求5所述的激光光学鼠标，其特征在于，该导光单元包含：
一孔洞，所述的光感应单元经由该孔洞感应该光线于该工作平面上该开口处所形成的散斑；以及
一透镜，用来发散该工作平面上该开口处所反射且经由该孔洞照射至所述的光感应单元上的散斑。
7.如权利要求6所述的激光光学鼠标，其特征在于，该透镜设置于该孔洞内。
8.如权利要求1所述的激光光学鼠标，其特征在于，该激光光源包含一激光二极管。
9.一种用于激光光学鼠标的感应芯片，包含：
多个光感应单元，用来感应激光光线于一工作平面上所形成的散斑，并据以产生影像资料，其中，每一光感应单元的几何中心及与该光感应单元最接近的光感应单元的几何中心间的距离不大于30微米；以及
一处理器，电连接于所述的光感应单元，用来处理所述的光感应单元所产生的影像资料，并据以产生一显示信号，该显示信号对应于该激光光线的变动状况。
10.如权利要求9所述的用于激光光学鼠标的感应芯片，其特征在于，所述的光感应单元呈阵列排列。
11.如权利要求10所述的用于激光光学鼠标的感应芯片，其特征在于，所述的光感应单元呈正方形阵列排列。
12.如权利要求10所述的用于激光光学鼠标的感应芯片，其特征在于，所述的光感应单元呈长方形或其他形状的阵列排列。
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| WO2004068537A2 (en) * | 2003-01-28 | 2004-08-12 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optoelectronic input device, method for production of such a device, and method for measuring the movement of an object with the help of such a device |
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