具有光学影像放大功能的影像感测装置及其影像感测模块的制作方法

本发明关于一种影像感测装置及其影像感测模块，尤指一种具有光学影像放大功能的影像感测装置及其影像感测模块。

背景技术：

随着科技的快速发展，计算机操作系统已广泛被应用于日常生活中。一般在计算机操作系统的操作上，用户必须通过鼠标、触摸板或轨迹球等外围输入设备来控制光标的移动，以便于在计算机设备的窗口接口进行操作指令的输入。以光学鼠标为例，为了让用户在执行一般光学鼠标移动光标和点击/选取页面数据的功能外，可一并地以光学鼠标进行文字的书写或对页面数据划线批注，因此目前在光学鼠标的结构设置上，已发展出光学笔或笔型光学鼠标等输入设备。

一般来说，习知所揭示的笔型计算机指针设备，其是于笔型壳体的内部设置发光二极管(LED)或激光二极管、光传感器及透镜。藉由发光二极管所发出的光线投射至如桌面的工作面上，待光线于工作面产生反射光线后，再利用透镜将反射光线折射至光传感器，最后再可过光传感器来感知光线变化并成像，进而产生对应的光标移动讯号以传输至计算机设备。当笔型光学鼠标移动时，其移动轨迹会被记录为一组高速拍摄的连贯图像。最后利用光学鼠标内部的接口微处理器对所摄取的图像进行分析处理，以藉由对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，进而完成光标的定位。然而，习知不管是光学鼠标或笔型光学鼠标都没有揭示可以达到“将所撷取的影像放大以增加影像清晰度，并增加光标的移动速度”的结构及功效。

技术实现要素：

本发明的实施例在于提供一种具有光学影像放大功能的影像感测装置，其可用于将所撷取到的影像进行放大以增加影像的清晰度，并可增加光标的移动速度。

本发明的实施例在于提供一种具有光学影像放大功能的影像感测模块，其可用于将所撷取到的影像进行放大以增加影像的清晰度，并可增加光标的移动速度。

本发明的一实施例所产生的一种具有光学影像放大功能的影像感测模块，其包括：一发光单元、一第一光学单元、一第二光学单元及一影像感测单元。所述发光单元用于产生一直接或间接投射在一平面的一预定区域上的投射光束。所述第一光学单元设置在所述平面的上方，其中所述第一光学单元具有一倾斜设置在所述平面的上方的光学组件及一设置在所述光学组件上的凸面物镜。所述第二光学单元包括一设置在所述第一光学单元的上方的光学目镜。所述影像感测单元设置在所述第二光学单元的上方。其中，所述发光单元所产生的所述投射光束通过所述平面的反射以形成一反射光束，所述反射光束穿过所述凸面物镜以形成一聚焦在位于所述凸面物镜与所述光学目镜之间的一聚焦点上的聚焦光束，且所述聚焦光束穿过所述光学目镜以形成一投射在所述影像感测单元上的成像光束。藉此，所述反射光束依序穿过所述凸面物镜与所述光学目镜，使得所述平面的所述预定区域的影像通过所述凸面物镜与所述光学目镜的配合，而被放大且成像在所述影像感测单元上。

本发明的另外一实施例所产生的一种具有光学影像放大功能的影像感测装置，其包括：一壳体模块及一影像感测模块。所述壳体模块具有一面向一平面的开口。所述影像感测模块设置在所述壳体模块内，其中所述影像感测模块包括：一发光单元、一第一光学单元、一第二光学单元及一影像感测单元。所述发光单元用于产生一投射光束，其中所述投射光束穿过所述壳体模块的所述开口，以直接或间接投射在所述平面的一预定区域上。所述第一光学单元设置在所述平面的上方，其中所述第一光学单元具有一倾斜设置在所述平面的上方的光学组件及一设置在所述光学组件上的凸面物镜。所述第二光学单元包括一设置在所述第一光学单元的上方的光学目镜。所述影像感测单元设置在所述第二光学单元的上方。其中，所述发光单元所产生的所述投射光束通过所述平面的反射以形成一反射光束，所述反射光束穿过所述凸面物镜以形成一聚焦在位于所述凸面物镜与所述光学目镜之间的一聚焦点上的聚焦光束，且所述聚焦光束穿过所述光学目镜以形成一投射在所述影像感测单元上的成像光束。藉此，所述反射光束依序穿过所述凸面物镜与所述光学目镜，使得所述平面的所述预定区域的影像通过所述凸面物镜与所述光学目镜的配合，而被放大且成像在所述影像感测单元上。

本发明的另外再一实施例所产生的一种具有光学影像放大功能的影像感测模块，其包括：一第一光学单元、一第二光学单元及一影像感测单元。所述第一光学单元具有一设置在一平面的上方的光学组件及一设置在所述光学组件上的凸面物镜。所述第二光学单元包括一邻近所述第一光学单元的光学目镜。所述影像感测单元邻近所述第二光学单元。其中，一投射光束被投射在所述平面的一预定区域上且通过所述平面的反射以形成一反射光束，所述反射光束穿过所述凸面物镜以形成一聚焦在位于所述凸面物镜与所述光学目镜之间的一聚焦点上的聚焦光束，且所述聚焦光束穿过所述光学目镜以形成一投射在所述影像感测单元上的成像光束。藉此，所述反射光束依序穿过所述凸面物镜与所述光学目镜，使得所述平面的所述预定区域的影像通过所述凸面物镜与所述光学目镜的配合，而被放大且成像在所述影像感测单元上。

本发明的有益效果可以在于，本发明的实施例所产生的影像感测装置及其影像感测模块可透过“所述第一光学单元具有一倾斜设置在所述平面的上方的光学组件及一设置在所述光学组件上的凸面物镜”及“所述第二光学单元包括一设置在所述第一光学单元的上方的光学目镜”的设计，使得所述平面的所述预定区域的影像可以通过所述凸面物镜与所述光学目镜的配合，而被放大且成像在所述影像感测单元上，藉此以有效提升所述影像感测单元所撷取到的所述预定区域的影像的清晰度，并可增加光标的移动速度。

为更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明第一实施例所揭示的具有光学影像放大功能的影像感测模块的示意图。

图2为本发明第一实施例使用另一种第一光学单元的示意图。

图3为本发明第一实施例使用再一种第一光学单元的示意图。

图4为本发明第二实施例所揭示的具有光学影像放大功能的影像感测模块的示意图。

图5为本发明第三实施例所揭示的具有光学影像放大功能的影像感测模块的示意图。

图6为本发明第四实施例所揭示的具有光学影像放大功能的影像感测模块的示意图。

图7为本发明第五实施例所揭示的具有光学影像放大功能的影像感测装置的示意图。

图8为本发明第六实施例所揭示的具有光学影像放大功能的影像感测装置的示意图。

具体实施方式

以下藉由特定的具体实例来说明本发明所揭露的“具有光学影像放大功能的影像感测装置及其影像感测模块”的实施方式，熟悉此技术的相关人士可由本说明书所揭示的内容轻易了解本发明的优点与功效。本发明亦可藉由其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单说明，并非依实际尺寸描绘，亦即未反映出相关构成的实际尺寸，予以说明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所揭示的内容并非用以限制本发明的技术范围。

〔第一实施例〕

请参阅图1所示，本发明第一实施例提供一种具有光学影像放大功能的影像感测模块M，其包括：一发光单元1、一第一光学单元2、一第二光学单元3及一影像感测单元4。

首先，发光单元1可用于产生一直接或间接投射在一平面P的一预定区域A上的投射光束L1。更进一步来说，如图1所示，依据不同的设计需求，发光单元1所产生的投射光束L1可以直接投射在平面P的预定区域A上。或者是，发光单元所产生的投射光束L1可以通过一光学导引件G，以间接投射在平面P的预定区域A上。举例来说，发光单元1可以是预先设置在电路板(图未示)上的发光二极管或其它任何种类的光源，并且光学导引件G可以是任何用于改变光束的行径方向的导光组件。

再者，第一光学单元2设置在平面P的上方，其中第一光学单元2具有一倾斜设置在平面P的上方的光学组件20及一设置在光学组件20上的凸面物镜21。更进一步来说，如图1所示，依据不同的设计需求，光学组件20会相对于平面P倾斜一预定角度。凸面物镜21包括一体成型设置在光学组件20的上表面201上且面向第二光学单元3的一第一凸透镜211，所以第一光学单元2可为一由光学组件20与凸面物镜21的第一凸透镜211所组成的一下平上凸透镜，然而本发明不以此为限。

另外，第二光学单元3包括一邻近第一光学单元2且设置在第一光学单元2的上方的光学目镜30。举例来说，光学目镜30可为一设置在第一光学单元2及影像感测单元4之间的双凸透镜，然而本发明不以此为限。

此外，影像感测单元4邻近第二光学单元3且设置在第二光学单元3的上方。举例来说，影像感测单元4可为一设置在与发光单元1所设置的同一个电路板(图未示)上的CMOS影像感测芯片，所以影像感测单元4与发光单元1可以预先设置在同一电路板(图未示)上。然而，本发明不以此为限，例如影像感测单元4与发光单元1也可以预先设置在不同的电路板(图未示)上。

藉此，如图1所示，发光单元1所产生的投射光束L1会通过平面P的反射，以形成一反射光束L2。反射光束L2会穿过凸面物镜21的第一凸透镜211，以形成一聚焦在位于凸面物镜21与光学目镜30之间的一聚焦点F上的聚焦光束L3。聚焦光束L3会穿过光学目镜30，以形成一投射在影像感测单元4上的成像光束L4。换言之，由于通过平面P的反射所产生的反射光束L2可以依序穿过凸面物镜21的第一凸透镜211与光学目镜30，所以使得平面P的预定区域A的影像可以通过凸面物镜21的第一凸透镜211与光学目镜30的配合，而被放大且成像在影像感测单元4上，藉此以有效提升影像感测单元4所撷取到的预定区域A的影像的清晰度。

更进一步来说，如图2所示，图1所揭示的第一光学单元2亦可替换成图2所揭示的第一光学单元2，其中图2所揭示的第一光学单元2的凸面物镜21包括一体成型设置在光学组件20的下表面202上且面向平面P的预定区域A的一第二凸透镜212，所以第一光学单元2可为一由光学组件20与凸面物镜21的第二凸透镜212所组成的一上平下凸透镜，然而本发明不以此为限。

更进一步来说，如图3所示，图1所揭示的第一光学单元2亦可替换成图3所揭示的第一光学单元2，其中图3所揭示的第一光学单元2的凸面物镜21包括一体成型设置在光学组件20的上表面201上且面向光学目镜30的一第一凸透镜211及一体成型设置在光学组件20的下表面202上且面向平面P的预定区域A的一第二凸透镜212，所以第一光学单元2可为一由光学组件20与凸面物镜21的第一凸透镜211及第二凸透镜212所组成的一双凸透镜，然而本发明不以此为限。

〔第二实施例〕

请参阅图4所示，本发明第二实施例提供一种具有光学影像放大功能的影像感测模块M，其包括：一发光单元1、一第一光学单元2、一第二光学单元3及一影像感测单元4。由图4与图1的比较可知，本发明第二实施例与第一实施例最大的不同在于：在第二实施例中，光学组件20可为一分光镜(beam splitter)。由于分光镜的使用，发光单元1所产生的投射光束L1会包括一直接投射在光学组件20上的第一部分光束L11及一投射在平面P的预定区域A上的第二部分光束L12。其中，第一部分光束L11会通过光学组件20的反射，以形成直接投射在平面P的预定区域A上的第二部分光束L12，并且投射光束L1的第二部分光束L12会通过平面P的预定区域A的反射而形成反射光束L2。反射光束L2会穿过凸面物镜21的第一凸透镜211，以形成一聚焦在位于凸面物镜21与光学目镜30之间的一聚焦点F上的聚焦光束L3。聚焦光束L3会穿过光学目镜30，以形成一投射在影像感测单元4上的成像光束L4。

〔第三实施例〕

请参阅图5所示，本发明第三实施例提供一种具有光学影像放大功能的影像感测模块M，其包括：一发光单元1、一第一光学单元2、一第二光学单元3及一影像感测单元4。由图5与图1的比较可知，本发明第三实施例与第一实施例最大的不同在于：第三实施例的影像感测模块M还更进一步包括：一第三光学单元5。第三光学单元5包括一邻近第一光学单元2的反射镜片50，并且光学组件20可为一分光镜。由于分光镜及反射镜片50的配合使用，发光单元1所产生的投射光束L1会包括一直接投射在反射镜片50上的第一部分光束L11、一位于反射镜片50与光学组件20之间的第二部分光束L12、及一投射在平面P的预定区域A上的第三部分光束L13。其中，第一部分光束L11会通过反射镜片50的反射，以形成直接投射在光学组件20上的第二部分光束L12。第二部分光束L12会通过光学组件20的反射，以形成直接投射在平面P的预定区域A上的第三部分光束L13。投射光束L1的第三部分光束L13会通过平面P的预定区域A的反射而形成反射光束L2。反射光束L2会穿过凸面物镜21的第一凸透镜211，以形成一聚焦在位于凸面物镜21与光学目镜30之间的一聚焦点F上的聚焦光束L3。聚焦光束L3会穿过光学目镜30，以形成一投射在影像感测单元4上的成像光束L4。

〔第四实施例〕

请参阅图6所示，本发明第四实施例提供一种具有光学影像放大功能的影像感测模块M，其包括：一发光单元1、一第一光学单元2、一第二光学单元3及一影像感测单元4。由图6与图5的比较可知，本发明第四实施例与第三实施例最大的不同在于：第四实施例的第一光学单元2使用一透镜组22来取代第三实施例的光学组件20，并且凸面物镜21就直接设置在透镜组22上。藉此，发光单元1通过反射镜片50的反射后所产生的一第一部分光束L11会直接投射在透镜组22的一第一反射面221上，第一部分光束L11会通过透镜组22的第一反射面221的反射，以形成一直接投射在透镜组22的一第二反射面222上的第二部分光束L12，第二部分光束L12会通过透镜组22的第二反射面222的反射，以形成一直接投射在平面P的预定区域A上的第三部分光束L13，并且第三部分光束L13会通过平面P的预定区域A的反射而形成反射光束L2。反射光束L2会通过透镜组22的反射而穿过凸面物镜21，以形成一聚焦在位于凸面物镜21与光学目镜30之间的一聚焦点F上的聚焦光束L3。聚焦光束L3会穿过光学目镜30，以形成一投射在影像感测单元4上的成像光束L4。

〔第五实施例〕

请参阅图7所示，本发明第五实施例提供一种具有光学影像放大功能的影像感测装置Z，其包括：一壳体模块C及一设置在壳体模块C内的影像感测模块M，其中壳体模块C具有一面向一平面P的开口C100，并且影像感测模块M包括一发光单元1、一第一光学单元2、一第二光学单元3及一影像感测单元4。更进一步来说，壳体模块C包括一具有开口C100的鼠标型壳体C11，并且投射光束L1会穿过壳体模块C的开口C100，以直接或间接投射在平面P的一预定区域A上，所以本发明第一至第四实施例所揭示的任何一种影像感测模块M都可被应用于可为光学鼠标的影像感测装置Z。

〔第六实施例〕

请参阅图8所示，本发明第六实施例提供一种具有光学影像放大功能的影像感测装置Z，其包括：一壳体模块C及一设置在壳体模块C内的影像感测模块M，其中壳体模块C具有一面向一平面P的开口C100，并且影像感测模块M包括一发光单元1、一第一光学单元2、一第二光学单元3及一影像感测单元4。更进一步来说，壳体模块C包括一具有开口C100的笔型壳体C12，并且投射光束L1会穿过壳体模块C的开口C100，以直接或间接投射在平面P的一预定区域A上，所以本发明第一至第四实施例所揭示的任何一种影像感测模块M都可被应用于可为光学笔鼠标或笔型光学鼠标的影像感测装置Z。

〔实施例的可能功效〕

综上所述，本发明的有益效果可以在于，本发明实施例所产生的影像感测模块M及影像感测装置Z，其可透过“第一光学单元2具有一倾斜设置在平面P的上方的光学组件20及一设置在光学组件20上的凸面物镜21”及“第二光学单元3包括一设置在第一光学单元2的上方的光学目镜30”的设计，使得平面P的预定区域A的影像可以通过凸面物镜21与光学目镜30的配合，以被放大且成像在影像感测单元4上，藉此以有效提升影像感测单元4所撷取到的预定区域A的影像的清晰度，并可增加光标的移动速度。

以上所述仅为本发明的优选可行实施例，因此并非限制本发明的专利范围，故凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。

附图标记说明：

影像感测装置 Z

壳体模块 C 开口 C100

鼠标型壳体 C11

笔型壳体 C12

影像感测模块 M

发光单元 1

第一光学单元 2 光学组件 20

上表面 201

上表面 202

凸面物镜 21

第一凸透镜 211

第二凸透镜 212

透镜组 22

第一反射面 221

第二反射面 222

第二光学单元 3 光学目镜 30

影像感测单元 4

第三光学单元 5 反射镜片 50

平面 P

预定区域 A

聚焦点 F

光学导引件 G

投射光束 L1

第一部分光束 L11

第二部分光束 L12

第三部分光束 L13

反射光束 L2

聚焦光束 L3

成像光束 L4