专利名称：影像撷取装置的制作方法
技术领域：
本发明提供一种影像撷取装置，特别是一种具有可提供直线导光路径以及以不透光材质所构成的导光组件的影像撷取装置。
背景技术：
影像撷取的相关技术广泛地应用于各种电子装置(例如光学鼠标与指纹辨识装置)，以传统光学鼠标为例，一般而言，传统光学鼠标的运作为其自身的发光组件产生一欲射向一物体表面(像是桌面或鼠标垫等等)的光线，接着，传统光学鼠标内部的感测组件便检测该物体表面所反射的光线来产生一影像，所以，当该光学鼠标在该物体表面移动时，其便可利用影像辨视技术快速攫取多个影像，以计算出该光学鼠标与该物体表面之间的位移向量，最后，该光学鼠标便可输出对应该位移向量的指针信号至一主机(例如一个人计算机)。
请参阅图1，图1为传统光学鼠标10的结构的剖面图。光学鼠标10主要包括有一发光组件12、一固定座14、一透镜组16、一透镜18、一胶壳22、一感测组件24、一导电支架26、一光阑28以及一印刷电路板(printed circuitboard，PCB)30。发光组件12、固定座14、透镜组16构成传统打光系统，而透镜18(设置于透镜组16中)、胶壳22、感测组件24、导电支架26与光阑28则构成传统成像系统。对于打光系统而言，发光组件12为一发光二极管(light emitting diode，LED)，用以发射一光线L1’至一物体表面31上，固定座14用以固定发光组件12的位置，而透镜组16则可将发光组件12所发射的光线L1’，通过反射与折射的方式，将光线L1’以一适当的角度(多半都是以斜射的方式)射向物体表面31的成像区。
对于成像系统来说，导电支架26用以固定感测组件24的位置，并且供给电源给感测组件24，胶壳22为一注射成型的黑色胶体，其为一空间容器，用来保护感测组件24，且其包括有一下盖，该下盖具有一孔洞，因此该下盖可作为一光阑28使用，光阑28的功能即为遮蔽掉不需要的光线以提升光学成像质量。此外，透镜18是用来将物体表面31上成像区的反射光集中至感测组件24，而印刷电路板30可传递感测组件24所感测到的多个影像输出至一控制组件(未示出)，因此，该控制组件便可依据该多个影像来产生一指针信号，另外，印刷电路板30可供应电源予感测组件24及发光组件12，并与导电支架26与固定座14连接来辅助固定感测组件24与发光组件12。
传统光学鼠标10具有下列缺点(一)发光组件12所发射出的光线L1’是通过透镜组16改变角度而斜射至物体表面31，因此发光组件12所发射的光线L1’于入射至物体表面31时可能不均匀；(二)发光组件12所发射出的光线L1’从空气进入透镜组16，接着经过两次全反射，然后再经透镜组16射出至空气而达到至物体表面31；此外，传统技术是经由透镜18将物体表面31所反射的光线成像在感测组件24上，亦即该反射的光线先从空气进入透镜18，然后，再离开透镜18而进入空气，接着，该反射的光线再进入感测组件24上一层用来保护感测组件24的透明硅胶，最后才达到感测组件24。所以，光线每经过一次不同介质所构成的界面时，其强度实际上会进一步地衰减，且光线的方向会变得杂乱；(三)使用同一个透镜组16来传递入射至物体表面31的光线与物体表面31反射至感测组件24的光线，因此光噪声的隔离效果不好；(四)透镜组16为一可透光组件，因此可能造成多个入射至非成像区的物体表面31的光线L1’、L2’入射至感测组件24中，如此便产生不必要的干扰而造成感测组件24所感测的影像模糊不清；以及(五)透镜18可将物体表面31上成像区的反射光集中至感测组件24上，而由于光源照射面积很大，因此很多非成像区的散射光线都可能通过透镜组16而进入感测组件24，因此便造成感测组件24所感测的影像模糊不清。
发明内容
因此本发明的目的之一在于提供一种可减少光损耗与降低光噪声的影像撷取装置，以解决上述问题。
本发明提供一种影像撷取装置，其包括有一发光组件，用来产生一光线；一导光组件，用来提供一第一直线导光路径以将该发光组件所产生的该光线导向一表面；以及一感测组件，用以感测经由该表面反射的该光线，以检测该影像撷取装置在该表面的移动。
本发明主要的改进与优点有二，其一是因为调整了一发光组件的摆放角度，使光线能直接被导向一物体表面，再反射至一感测组件，而不需要进行多次反射及折射与多次通过不同介质所构成的接口，如此便能有效减少该光线的强度衰减；另一是借由使用一导光组件来吸收不要的光线(噪声)，因此使得感测组件得到更加良好的成像质量，亦即可提升光学鼠标的效能。
图1为传统光学鼠标的结构的剖面图。
图2为本发明光学鼠标的功能方块图。
图3为图2所示的光学鼠标的结构的剖面图。
图4为图3所示的导光组件的另一实施例的剖面图。
主要组件符号说明10 光学模块12、52发光组件14 固定座 16透镜组18、62、63 透镜22胶壳24、55 感测组件26、57导电支架28、54 光阑30印刷电路板31、80 表面50光学鼠标51 壳体53导光组件56 控制组件57导电支架58 保护组件60主机61 发光二极管芯片 75、76通道78 底座80表面具体实施方式
请参阅图2，图2为本发明光学鼠标50的功能方块图。请注意，本实施例以光学指针装置(例如光学鼠标)来说明本发明的技术特征，然而，本发明实际上并未局限于光学指针装置，亦即任何需应用影像撷取机制的装置(例如指纹辨识装置与其它类型的影像辨识装置)均可应用本发明所公开的技术。如图2所示，光学鼠标50耦接于一主机60(例如一个人计算机)，本实施例中，光学鼠标50主要包括有一发光组件52、一导光组件53、一感测组件55(例如CCD)以及一控制组件56。发光组件52借由其内部一发光二极管芯片(LED chip)61用来产生一光线L1，而导光组件53提供一直线导光路径以将光线L1导向一表面(例如光学鼠标50所位于的平面)，而导光组件53便提供另一直线导光路径以将光线L1于该表面所反射的光线L2导向感测组件55，接着，感测组件55便可不断地检测光线L2来产生对应该表面的多个影像D，最后，控制组件56即依据多个影像D来判断光学鼠标50的移动方向与位移量，并产生一相对应的指针信号Sp来告知主机60。请注意，于本实施例中，发光组件52借由发光二极管芯片61产生光线L1，因此光线L1、L2为可见光，然于本发明的其它实施例中，发光组件52所包括的组件并不限于发光二极管芯片61，其可为一红外线模块或一激光二极管，而光线L1、L2可为非可见光，举例而言，若发光组件52系借由一红外线模块来产生光线L1，则光线L1、L2为红外线(infrared rays，IR)，其为一种非可见光。关于发光组件52的更进一步的详述，将于之后的篇幅提供。
请同时参阅图2与图3，图3为图2所示的光学鼠标50的结构的剖面图。光学鼠标50置于一表面80上，用以检测其自身于表面80上的移动来产生指针信号Sp。如图3所示，光学鼠标50包括有发光组件52、导光组件53、一光阑54、感测组件55、一导电支架57、一保护组件58以及一透镜63，均设置于光学鼠标50的壳体51内。请注意，由于控制组件56的功能与操作为业界所传统，因此，在不影响本发明技术公开下，图3并未示出控制组件56。
导电支架57用来固定发光组件52与感测组件55，且其另可传递电源至发光组件52与感测组件55，此外，如图3所示，导电支架57另连接于光阑54，用来固定光阑54。保护组件58用以保护感测组件55与光阑54，以及固定住感测组件55与光阑54的相对位置，本实施例中，由于光线L1、L2为可见光，因此用透明树脂来制成保护组件58，亦即利用透明树脂来密封与固定感测组件55与光阑54，此外，保护组件58的一侧设置有透镜63，用以调整欲入射至感测组件55的光线L2的光路(optical path)。请注意，透镜63与保护组件58可分别为单独组件，亦即将透镜63附着于保护组件58上，然而，保护组件58与透镜63亦可以一体成型方式来产生。例如，当使用透明树脂来制成保护组件58时，可一并于保护组件58的一侧形成透镜63，此时由图1可知，传统光学鼠标10并无法将光阑28与透镜18结合在一起，然而，本发明光学鼠标50利用光阑组件植入技术来将光阑54与导电支架57作结合，并利用一体成型的保护组件58与透镜63来保护与固定光阑54与感测组件55，所以，本发明所公开的架构可利用保护组件58来连结透镜63与光阑54，因此便可进一步地降低光线L2到达感测组件55所需经过的由不同介质所构成的界面的次数。请注意，于本发明的其它实施例中，若光线L1、L2为非可见光(例如红外线)，则保护组件58由非透明材质所构成，且感测组件55与光阑54填充于该非透明材质中。
发光组件52包括有一发光二极管芯片(LED chip)61与一透镜62，其中发光二极管芯片61用来产生一光线L1，而透镜62设置于发光二极管芯片61上，用来调整光线L1的光路，举例来说，发光二极管芯片61所产生的不同方向的光线于经由透镜62后成为互相平行的光线。如图3所示，导光组件53具有多个通道75、76，分别用来定义出直线导光路径，因此，信道75所提供的直线导光路径便经由底座78上的孔洞而将光线L1导向表面80，而信道76所提供的直线导光路径便将光线L1于表面80所反射的光线L2导向感测组件55。请注意，图3所示的发光组件52的设置角度与图1中发光组件12的设置角度不同，因此，发光组件52所发射的光线L1便可直接被直线导光路径导向表面80。关于导光组件53的其它功用，将于之后的篇幅详述。
此外，光阑54，设置于保护组件58中，用来过滤入射至感测组件55的光线，因此，像是所要的第二光线L2即可顺利通过光阑54而入射至感测组件55上，而感测组件55便可感测光线L2来产生对应表面80的多个影像D，如前所述，控制组件56(图2所示)最后便依据该多个影像来产生指针信号Sp。
由图3可知，光线L1无需通过任何由不同介质构成的接口来进行折射，而可直接被导向至表面80，所以，相较于传统技术，本发明光学鼠标50中光线L1的强度与表面80的受光均匀性都会有非常大的改善。此外，光线L2只需通过透镜63，之后即直接入射至感测组件55，因此，相较于传统技术，光线L2通过不同介质所构成的接口的次数少，因此，综合上述，对于本发明光学鼠标50而言，光线L1、L2的传输过程具有较少的损耗，亦即其光强度的衰减程度较低。
如上所述，导光组件53主要用来提供直线导光路径，然而，其另可用来帮助固定保护组件58、发光组件52以及底座78(壳体51的一部份)。本实施例中，发光组件52置于信道75中，因此信道75便可达到固定发光组件52的目的，此外，通道75不但可控制达到表面80的光线的角度及光点大小，并且可吸收与直线导光路径较为不平行的光线，因此，能进入表面80上成像区的光线L1与信道75所对应的直线导光路径较为平行。对于信道76来说，其具有以下功用(一)将透镜63固定于其中而达到固定保护组件58的目的；(二)固定底座78与感测组件55的相对位置；以及(三)吸收与其对应的直线导光路径较为不平行的光线，以及吸收非从表面80上成像区所反射出的光线(噪声)。为了吸收不必要的光线，因此，本实施例中，导光组件53利用一不透明的材质所制成，例如黑色的塑料材料，换句话说，导光组件53可吸收很多不必要的光线而只让较平行于直线导光路径(信道75、76)的光线(例如光线L1、L2)通过，所以感测组件55便可得到清楚的成像以来提增光学鼠标50的效能。
如图3所示，导光组件53安装于底座78上，然而，导光组件53与底座78亦可整合为单一组件，请参阅图4，图4为图3所示的导光组件53的另一实施例的剖面图。原图3中的底座78与导光组件53以一体成型方式所产生，亦即，壳体51的底座部分被设计成为导光组件53的形状，且其包括有通道75、76，换句话说，此一实施例将导光组件53对应于表面80的平面直接作为光学鼠标50的底座，如此一来，本发明光学鼠标50在成本可大幅降低且于结构设计上更为简易。
相较于传统技术，本发明主要的改进与优点有二，其一是调整发光组件的摆放角度而使光线能直接被导向一物体表面，再反射至一感测组件，而不需要进行多次反射与折射与多次通过不同介质所构成的接口，如此一来便能有效减少光线的强度衰减；另一则是借由使用一导光组件来吸收不要的光线(噪声)，因此使得感测组件得到更加良好的成像质量，亦即可提升光学鼠标的效能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，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。
权利要求
1.一种影像撷取装置，包括一发光组件，用来产生一光线；一导光组件，用来提供一第一直线导光路径以将该发光组件所产生的该光线导向一表面；以及一感测组件，用以感测经由该表面反射的该光线，以检测该影像撷取装置在该表面的移动。
2.根据权利要求1所述的影像撷取装置，其特征在于，该发光组件包括一发光二极管芯片，用来产生该发光组件所产生的该光线；以及一透镜，设置于该发光二极管芯片上，用来调整该发光组件所产生的该光线的光路。
3.根据权利要求1所述的影像撷取装置，还包括有一导电支架，用来固定该发光组件与该感测组件以及传递电源至该发光组件与该感测组件。
4.根据权利要求1所述的影像撷取装置，其特征在于，该导光组件为非透明。
5.根据权利要求4所述的影像撷取装置，其特征在于，该导光组件另提供一第二直线导光路径以将经由该表面反射的该光线导向该感测组件。
6.根据权利要求5所述的影像撷取装置，其特征在于，还包括有一透镜，用以调整经由该表面反射的该光线的光路，其中，该导光组件包括有一信道，用来定义该第二直线导光路径，以及该透镜设置于该通道中。
7.根据权利要求1所述的影像撷取装置，其特征在于，还包括有一保护组件，该保护组件的一侧作为一透镜，用以调整经由该表面反射的该光线的光路；其中该感测组件设置于该保护组件中。
8.根据权利要求7所述的影像撷取装置，其特征在于，还包括有一光阑，设置于该保护组件中，用来过滤入射至该感测组件的光线。
9.根据权利要求8所述的影像撷取装置，其特征在于，若该光线为可见光时，该保护组件由透明材质所构成，且该感测组件与该光阑填充于该透明材质中。
10.根据权利要求8所述的影像撷取装置，其特征在于，若该光线为非可见光时，该保护组件由非透明材质所构成，且该感测组件与该光阑填充于该非透明材质中。
11.根据权利要求10所述的影像撷取装置，其特征在于，该光线为一红外线。
12.根据权利要求1所述的影像撷取装置，其特征在于，还包括有一保护组件；以及一透镜，设置于该保护组件上，用以调整经由该表面反射的该光线的光路；其中该感测组件设置于该保护组件中。
13.根据权利要求12所述的影像撷取装置，其特征在于，还包括有一光阑，设置于该保护组件中，用来过滤入射至该感测组件的光线。
14.根据权利要求13所述的影像撷取装置，其特征在于，若该光线为可见光时，该保护组件由透明材质所构成，且该感测组件与该光阑填充于该透明材质中。
15.根据权利要求13所述的影像撷取装置，其特征在于，若该光线为非可见光时，该保护组件由非透明材质所构成，且该感测组件与该光阑填充于该非透明材质中。
16.根据权利要求15所述的影像撷取装置，其特征在于，该光线为一红外线。
17.根据权利要求1所述的影像撷取装置，其特征在于，该导光组件包括有一信道，用来定义该第一直线导光路径，以及该发光组件设置于该信道中。
18.根据权利要求1所述的影像撷取装置，其特征在于，该导光组件的一平面另用来作为该影像撷取装置的底座，以在该表面移动。
19.根据权利要求1所述的影像撷取装置，其特征在于，其为一光学指针装置，用来检测其于该表面上的移动以产生一指针信号，其特征在于，该感测组件产生对应该表面的多个影像，以及该影像撷取装置还包括有一控制组件，该控制组件耦接于该感测组件，用来依据该多个影像产生该指针信号。
20.根据权利要求19所述的影像撷取装置，其特征在于，该光学指针装置为一光学鼠标。
全文摘要
本发明提供一种影像撷取装置，其包括有一发光组件，用来产生一光线；一导光组件，用来提供一第一直线导光路径以将该发光组件所产生的该光线导向一表面；以及一感测组件，用以感测经由该表面反射的该光线，以检测该影像撷取装置在该表面的移动。
文档编号G06F3/033GK1892549SQ20051008193
公开日2007年1月10日 申请日期2005年7月8日 优先权日2005年7月8日
发明者邱和风, 郭政忠, 翁仁群 申请人:光宝科技股份有限公司