使用干涉成像原理的光学鼠标成像装置

摘要

一种使用干涉成像原理的光学鼠标成像装置，包含一个主体、一个光源、一个光学成像模块及一个运算模块，该光源可发射相干性单一波长的光线；主体具有一个透孔，可供光源照射形成的一束入射光进入；光学成像模块设置在主体内，具有至少一个干涉孔及一个成像感测元件，干涉孔是可供由透孔进入的入射光通过，且当入射光通过干涉孔时会发生干涉，且使入射光形成一束具有光程差的干涉入射光；成像感测元件朝向干涉孔，干涉入射光是可在成像感测元件上形成一幅感测图像；运算模块设置在主体内，与成像感测元件呈电性连结，可将感测图像转换成电信号，以在显示器上显示出光学鼠标的相对位置。

说明书

发明领域

本发明涉及一种光学鼠标成像装置，特别是涉及一种使用干涉成像原理的光学鼠标成像装置。

技术背景

如图1所示，目前光学鼠标(Optical mouse)的成像装置9包含一个透孔91、一个可改变入射光81行进方向的光学调整装置92、一个图像传感器(Image sensor)93及一个运算模块94。

透孔91是用以供光学鼠标位移时，使位于光学鼠标一侧的一幅表面图像8的第一入射光81透过透孔91进入。

光学调整装置92是一个装设有一个或多个透镜921的光学透镜组，是设置于对应透孔91的预定距离处，当第一入射光81由透孔91进入后，第一入射光81可通过调整装置92，且当第一入射光81通过调整装置92时，所述透镜921是可改变第一入射光81的行进方向与单位面积的光强度，而形成一束第二入射光82。

图像传感器93是装置在对应于第二入射光82的行进方向且距离调整装置92一预定距离的位置，并与运算模块94形成电连结，图像传感器93是可接收第二入射光82，且当接收第二入射光82时产生一光电信号。

运算模块94是可将光电信号转换成一电子信号，并将电子信号传送至个人电脑的运算器中计算，以形成一个可在显示器上看见的轨迹。

虽然光学鼠标的成像装置9可将光学鼠标的位移转换成电子信号并在显示器上显示出来，但是由于成像装置9的调整装置92必须以极精密的光学工艺制造技术，制造出多个曲率极大、且厚度极薄的透镜，并加以调整组装，使其可准确地将入射光改变行进方向与单位面积的光强度，而集中在图像传感器93上，由于此种调整装置92的生产制作成本极高，因此使得光学鼠标的制造成本无法有效地降低。

因此，发明人提出「使用针孔成像的光学鼠标成像装置」，也就是利用针孔成像的原理，在屏幕上制造一个孔径极小的平滑圆孔，利用光波的物理特性来形成可鉴别的针孔图像，如此可省去光学透镜组的设置，然而考虑到针孔成像的方式可能发生入光量不足的情况，因此本发明的想法，提出以光学的干涉原理的成像方式改善目前的光学鼠标成像装置。

附图简述

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1是一示意图，说明目前光学鼠标的成像装置；

图2是一示意图，说明本发明使用干涉成像原理的光学鼠标成像装置的第一优选实施例，且光学成像模块具有一干涉孔；

图3是一示意图，说明本发明使用干涉成像原理的光学鼠标成像装置的第二优选实施例，且光学成像模块具有二干涉孔；

图4是一示意图，说明第二优选实施例中，在成像感测元件上所形成恰可使其感应单元得以鉴别的感测图像；

图5是一示意图，说明本发明使用干涉成像原理的光学鼠标成像装置的第三优选实施例，且光学成像模块具有多个以等距离间隔地排列的干涉孔。

发明详述

有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的三个优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的标号来表示，且在本发明光学鼠标成像装置的第一、第二、第三优选实施例中，是分别在光学鼠标成像装置中以设置单个、双数个或多个的干涉孔的方式，借由运用同光源可产生干涉条纹的光学特性来得到干涉条纹图像。

如图2所示，为本发明使用干涉成像原理的光学鼠标成像装置1的第一优选实施例，该优选实施例是包含一个主体10、一个光源11、一个光学成像模块12及一个运算模块14。

主体10的一侧具有一个透孔101，当光源11发射一束光线111投射在一个表面5时产生一幅表面图像501，透孔101可供表面图像51的一束入射光502进入，必须说明的是，该光源11必须是可以发射相干性单一波长的光线，以作为干涉成像效果的成像要件。

光学成像模块12设置在主体10内，具有一个干涉孔121及一个成像感测元件122，干涉孔121是可供由透孔101反射的入射光502通过，且当入射光502通过干涉孔121时会发生干涉，且使入射光502形成一束因干涉原理形成的干涉入射光503。光学成像模块12中，成像感测元件122朝向干涉孔121，干涉入射光503可在成像感测元件122上形成一幅感测图像(图未示)；而运算模块14设置在主体10内，与成像感测元件122呈电连结，是可将感测图像转换成电信号，以在显示器(图未示)上显示出光学鼠标的相对位置。

兹将本实施例的光学成像模块12的成像原理说明如下：当同光源11投射光线111至表面5时，于表面5上产生不同路程的折射光，例如有一折射光502’与另一折射光502”，两者由于折射路径长短不同而具有一定的光程差，又由于两者为相干性光源11所产生，均是接近地沿同一方向行进，因此该光程差为某一长度的整数倍时，将形成干涉强度最强的干涉入射光503，再利用干涉孔121的孔径尺寸小于光源11的波长的比例关系，例如将该干涉孔121的孔径尺寸设计在介于该预定波长的1/5至1/10之间，便可在成像感测元件122上制造出干涉条纹的感测图像，由于限制了干涉孔121的孔径，亦可阻止非必要的漫射光进入。

如图3所示，为本发明使用干涉成像原理的光学鼠标成像装置1的第二优选实施例，该优选实施例主要的不同处在于使用的是双狭缝的干涉原理。其中，光学成像模块12’具有二个干涉孔121’，所述干涉孔121’是可供由透孔101反射的入射光502通过，且当入射光502通过干涉孔121’时会产生干涉入射光503’，并在成像感测元件122’上呈现双狭缝干涉条纹。

配合图3、4所示，将本实施例的光学成像模块12’的成像原理说明如下：由于依双狭缝的干涉原理所产生的感测图像504中，双狭缝干涉条纹的宽度(图未示)，其与光源11的波长、二干涉孔121’的间距603，以及成像感测元件122’与所述干涉孔121’的距离602，具有如公式1的比例关系：

干涉条纹宽度＝该光源的波长×(所述干涉孔的距离/二干涉孔间距)

                                                      公式1

而在设计上，双狭缝干涉条纹的宽度必须恰为成像感测元件122’的各感应单元120的单位长度601，方能使成像感测元件122’的感应单元120感应，如此计算出适当的数值以配置二干涉孔121’的间距603及其与所述干涉孔121’的距离602，便可得到恰可使成像感测元件122’的感应单元120鉴别的感测图像504。

如图5所示，为本发明使用干涉成像原理的光学鼠标成像装置1的第三优选实施例，该优选实施例主要的不同处在于使用的是多孔的干涉原理。其中，光学成像模块12”具有多个干涉孔121”，且各该干涉孔121”以等距离间隔地排列，所述干涉孔121”是可供由透孔101反射的入射光502通过，且当入射光502通过干涉孔121”时会发生多组光干涉入射光503”，并在成像感测元件122”上呈现具有多组干涉条纹的感测图像(图未示)，由于具有多组干涉条纹，因此可使具有光学鼠标成像装置1更佳的鉴别度。

归纳上述，目前光学鼠标的成像原理往往需要设置光学透镜组，增加了材料的成本，又针孔成像的方式有时发生入光量不足的情况，本发明光学鼠标成像装置1，运用同光源可产生干涉条纹的光学特性，在光学鼠标成像装置1中以设置单个、双数个或多个的干涉孔121、121’、121”的方式来得到干涉条纹图像，而限制干涉孔121、121’、121”的孔径大小，亦可阻绝非相干性光源的漫射光进入，使得图像的鉴别度得以增加，并省去了传统光学鼠标需要设置光学透镜组的成本。