专利名称：光学鼠标侦测系统的制作方法
技术领域：
本发明有关一种光学鼠标侦测系统，尤其有关一种使用雷射二极管作为光源发射器的光学鼠标侦测系统。
背景技术：
习知用于光学鼠标侦测位移的系统主要包含一发光二极管、一导光装置、一成像透镜以及一感测系统，如图1所示。该光学鼠标侦测位移的系统1主要的工作原理是利用发光二极管2发射光束I1，该光束I1经由导光装置3投射到物体表面6产生明暗变化的影像，此表面影像又藉由反射光束I2通过成像透镜4聚焦并成像于感测系统5的感测组件上，感测系统上的分析电路系统根据所撷取的光学鼠标移动前后的影像加以分析比对，计算出光学鼠标分别在X及Y轴的移动方向与距离。
然而，此种习知光学鼠标侦测系统所使用的发光源为发光二极管，其耗电量较大，连续动作下所需电流约30至50毫安，占光学鼠标总耗电量的约三分之一至二分之一。
此外，由于习知光学鼠标是使用发光二极管作为发光源，该发光二极管所发出的光为可见光，而目前大多使用红光发光二极管，当发出的红光所照射的物体表面为暗色或红色的互补色时，自该物体表面所反射的光度将大为降低，因而光学鼠标的感测与判读能力将因而下降，或必须增加发光二极管的工作电流以增加发光亮度，结果将造成耗电量大增。
再者，由于发光二极管所发射的光属散射光，发光角度大，并无良好方向性，因此照射至物体表面时，必须经由一导光装置将光束以适当角度引导至物体表面的适当位置，以此方式照射光源才可提供足够亮度的光源供侦测器侦测。因此导光装置的使用将增加光学鼠标的组装及制造困难度及成本。
鉴于上述问题，本发明人对光学鼠标的结构及各构件进行广泛研究，因而完成本发明。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种利用雷射二极管作为发光源的光学鼠标侦测系统，其结构主要包括一雷射二极管，用以发射雷射光照射至物体表面；以及一感测系统，其又包括一感测组件以及一分析电路系统，该感测系统用以接收自该物体表面反射的雷射光干涉图像并转换成电讯号，并藉该分析电路系统进行图像比对分析，而判断出鼠标与物体表面相对的移动方向与距离，并进而引导计算机上的光标移动。
依据本发明的光学鼠标的侦测系统，是藉由雷射二极管发出雷射光照射物体表面，藉由物体表面反射所形成的雷射干涉图像并反射至该感测系统，自鼠标各次移动所撷取的不同图像，藉由感测系统中的感测组件将图像转换为电讯号，并藉该感测系统中的分析电路系统进行图像比对分析，而判断出鼠标与物体表面的相对移动方向与距离，并进而依据所得数据输出电讯号而引导计算机显示器上的光标移动。
本发明的光学鼠标侦测系统中所用的该感测组件可利用互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)、光敏晶体管(Photo-Transistor)或电荷耦合组件(Charge Coupling Device，CCD)进行感测。上述该三种感测组件为熟知半导体领域者所悉知的一般感测组件，因此在本发明说明书中应无需再加以赘述。
本发明的光学鼠标侦测系统中所用的雷射二极管尤其可为面射型雷射(VCSEL，Vertical Cavity Surface-Emitting Laser)，因其作用时所需的电力相对更低，而有利于减少耗电量。
本发明中，所用的”鼠标与物体表面的相对移动方向与距离”一词，不仅包含物体固定而移动鼠标侦测系统所测得的相对移动方向与距离，也包含鼠标侦测系统固定但移动物体表面所测得的相对移动方向与距离。
依据本发明的光学鼠标侦测系统，不仅可应用于移动式鼠标侦测系统(即物体固定而移动鼠标侦测系统)，还可应用于例如藉由移动一设于本发明的侦测系统上的感应装置而执行该相对移动方向及距离的测定(即鼠标侦测系统固定但移动物体表面)。在后者的例子中，除可应用于笔记型计算机以外，尚可应用于目前所用的移动式光学鼠标，但在该移动式鼠标上装设该感应装置，使用者仅移动该感应装置即可执行该侦测，而非移动整个鼠标侦测系统。该等感应装置可为例如触控式面板、滑钮或滑球。
本发明的光学鼠标侦测系统的第一优点为，所用的雷射二极管由于耗电量相当低，尤其在使用面射型雷射时，在连续动作下所消耗的电流仅4至6毫安，约为发光二极管之十分之一左右，可大为减少光学鼠标的耗电量，且当使用于无线鼠标时，可使待机时间变长。
本发明的光学鼠标侦测系统的第二优点为，雷射二极管所发出的光可为红外线光源(非可见光)，当照射至各种颜色的物体表面时，由于红外线的反射强弱不受颜色影响，因此可适用于各种不同颜色的物体表面，并增加侦测灵敏度。
本发明的光学鼠标侦测系统的第三优点为，雷射二极管所发出的光源为能量集中且发散角度小的雷射光，故当运用于光学鼠标的侦测系统时，可不需利用导光装置，即可将光源直接均匀地照射物体表面并反射，且由于光束的反射也以发散角度小的光源反射，故即使未设置成像透镜，该反射光源的强度也足以使分析电路系统进行分析，据而计算出鼠标在X及Y轴的相对移动距离及方向，并依据所输出数据引导计算机显示器上的光标移动。
本发明的光学鼠标侦测系统的第四优点为，本发明是利用雷射光照射在物体表面并经反射后，会在感测系统上形成干涉的斑点图像，由于雷射光干涉所形成的斑点细小且清晰，明暗容易分辨，可以缩小感测系统可侦测到的个别画素的面积而增加对物体表面侦测的分辨率。
如上所述，虽然本发明中由于利用雷射二极管作为发光源，可不需利用到透镜，但若增设该透镜，将可进一步增强侦测功能。因此，本发明的第二目的是提供一种光学鼠标侦测系统，其结构主要包括一雷射二极管，用以发射雷射光照射至物体表面；一透镜，用以使自物体表面反射的雷射光聚焦并传送至感测系统；以及一感测系统，其又包括一感测组件以及一分析电路系统，该感测系统用以接收自该物体表面反射的光图像并转换成电讯号，并藉该分析电路系统进行图像比对分析，而判断出鼠标与物体表面相对移动的方向与距离，并进而引导计算机上的光标移动。
依据本发明第二目的的光学鼠标的侦测系统，其中该透镜可为成像透镜也可为偏光透镜(polarizer lens)。
图1为习知技艺的光学鼠标结构概视图；
图2本发明光学鼠标的侦测系统第一具体例的概视图；及图3本发明光学鼠标的侦测系统第二具体例的概视图。
其中图号1侦测系统 2发光二极管3导光装置 4成像透镜5感测系统 6物体表面7感测系统 8雷射二极管9感测组件 10分析电路系统11物体表面14侦测系统I1，I2，I3，I4光束具体实施方式
本发明将以下列实施例更详述说明本发明的构成及优点。各图式中所用的相同部件使用相同图号。
首先请参见图2，图2为本发明光学鼠标的侦测系统第一具体例的概视图。如图2所示，本发明的光学鼠标的侦测系统14包括一雷射二极管8以及一感测系统7，该感测系统7是由感测组件9及分析电路10所构成。该雷射二极管8可设置于该感测组件9同侧。自雷射二极管8发射出的激光束I3，直接照射到物体表面11，产生反射光束I4以雷射光干涉图像被感测组件9所侦测，并经由该感测组件9将该图像转换为电讯号，再藉由该分析电路10加以比对分析，即可获得本发明侦测系统与物体表面的各次相对移动的X与Y轴的方向及距离，并依据所得数据输出电讯号适当控制计算机显示器上的光标移动。
依据图2所示的光学鼠标的侦测系统，其中该感测组件9可利用互补型金属氧化物半导体(CMOS)、光敏晶体管或电荷耦合组件(CCD)进行感测。
接着，请参见图3，图3为本发明光学鼠标的侦测系统第二具体例的概视图。如图3所示，本发明的光学鼠标的侦测系统14包括一雷射二极管8、一感测系统7以及一成像透镜12，该感测系统是由感测组件9及分析电路10所构成。该雷射二极管8与该感测组件9可以互呈一角度的方式设置。自雷射二极管8发射出的激光束I3，直接照射到物体表面11，产生反射光束I4以雷射光干涉图像经由成像透镜12聚焦，投射至感测组件9上，并经由该感测组件9将该图像转换为电讯号，再藉由该分析电路10加以比对分析，即可获得本发明侦测系统与物体表面各次相对移动的X与Y轴的方向及距离，并依据所得数据输出电讯号适当控制计算机显示器上的光标移动。
同样地，依据图3所示的光学鼠标的侦测系统14，其中该感测组件9可利用互补型金属氧化物半导体(CMOS)、光敏晶体管或电荷耦合组件(CCD)进行感测。
依据图3所示的光学鼠标的侦测系统，其中该成像透镜亦可以偏光透镜(polarizer lens)取代，而可获得更清晰明显的图像。
依据本发明的光学鼠标侦测系统，由于是利用雷射二极管作为发光源，因此具有不受照射物体表面颜色的干扰、耗电率低、侦测灵敏度高以及可节省构件使制造更容易等优点。
权利要求
1.一种光学鼠标侦测系统，其结构主要包括一雷射二极管，用以发射雷射光照射至物体表面；以及一感测系统，其又包括一感测组件以及一分析电路系统，该感测组件用以接收自该物体表面反射的雷射光图像并转换成电讯号，并藉该分析电路系统进行图像比对分析，而判断出侦测系统与物体表面相对移动的方向与距离，并进而引导计算机上的光标移动。
2.如权利要求1所述的侦测系统，其中该雷射二极管为面射型雷射。
3.如权利要求1所述的侦测系统，其中该感测系统中的感测组件为互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)。
4.如权利要求1所述的侦测系统，其中该感测系统中的感测组件为光敏晶体管(Photo-Transistor)。
5.如权利要求1所述的侦测系统，其中该感测系统中的感测组件为电荷耦合组件(Charge Coupling Device，CCD)。
6.一种光学鼠标侦测系统，其结构主要包括一雷射二极管，用以发射雷射光照射至物体表面；一透镜，用以使自物体表面反射的雷射光聚焦并传送至感测系统；以及一感测系统，其又包括一感测组件以及一分析电路系统，该感测组件用以接收自该物体表面反射的光图像并转换成电讯号，并藉该分析电路系统进行图像比对分析，而判断出侦测系统与物体表面相对移动的方向与距离，并进而引导计算机上的光标移动。
7.如权利要求6所述的侦测系统，其中该雷射二极管为面射型雷射。
8.如权利要求6所述的侦测系统，其中该透镜为一成像透镜。
9.如权利要求6所述的侦测系统，其中该透镜为一偏光透镜。
10.如权利要求6所述的侦测系统，其中该感测系统中的感测组件为互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)。
11.如权利要求6所述的侦测系统，其中该感测系统中的感测组件为光敏晶体管(Photo-Transistor)。
12.如权利要求6所述的侦测系统，其中该感测系统中的感测组件为电荷耦合组件(Charge Coupling Device，CCD)。
全文摘要
本发明提供一种光学鼠标侦测系统，主要包括一雷射二极管、以及一感测系统，其中该感测系统又包括一感测组件以及一分析电路系统；藉由雷射光照射物体表面并藉感测系统的感测组件侦测由该表面所反射的雷射光干涉图像，而藉由该分析电路判定光学鼠标侦测系统与物体表面相对的移动方向与距离。依据本发明所提供的光学鼠标侦测系统，因使用雷射二极管作为光源，而可大为降低鼠标的耗电量并提高光学鼠标侦测的解析功能。
文档编号G06F3/033GK1700158SQ20041007023
公开日2005年11月23日 申请日期2004年7月30日 优先权日2004年5月21日
发明者杨英杰 申请人:元光科技股份有限公司