光学输入设备及其穿透式光学镜头模组制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光学输入设备及其穿透式光学镜头模组，能够获取工作表面的影像，包括穿透式照明系统及成像系统，所述穿透式照明系统包括光源、位于所述光源前方的准直透镜、带有反射面的棱镜及反射镜，所述成像系统包括成像物镜及光学影像传感器，所述光源发出的光束经过所述准直透镜准直后投射到所述反射面，经所述反射面反射后投射到所述反射镜，经所述反射镜折射后最终投射到工作表面，所述工作表面的反射光经由所述成像物镜进入所述光学影像传感器成像。该照明系统与成像物镜的光轴有较小的照射角度，并可照射到靠近光轴中心的视场区域，使部分镜面反射的光很容易进入到光学影像传感器中进行成像。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是关于一种光学输入设备及其光学镜头模组。
技术介绍
如图2至图5所示，其中标号1为准直透镜及棱镜，标号2为成像物镜，标号3为发光二极管，标号4为光学影像传感器，标号5为工作表面。由于现有的光学鼠标输入设备之光学镜头采用倾斜照明的方式，其发光二极管3发出的光经过其前面的准直透镜及棱镜 1的转折之后，以一个很大角度倾斜照射在工作表面5上，如错误！未找到引用源。所示，其入射光线与成像物镜2的光轴的夹角大约为75°左右，光线传导到光学影像传感器4中进行成像。对于部分的木质、有色粗糙表面或者白纸等非高光亮的一般表面，由于其工作表面的反射光的特性近似于郎伯散射，如错误！未找到引用源。所示，对于大角度的入射光，也可产生反射光，将非高光亮表面上的微结构所反射或者衍射所产生的漫反射光传导到成像物镜2上面的光学影像传感器4中进行成像，根据光学影像传感器所读取的影像进行快速的运算，从而控制输入设备之光标的移动方向。关于所谓的郎伯散射，其反射光强度Ι( θ ) 只是与垂直于工作表面5(如桌面)的法线方向的夹角θ有关，可以表示为Ι(Θ) = I0 cos ( θ )，式中Ici为垂直于桌面方向的法线方向的光强度，郎伯散射的较强光强的散射光在于反射面的法线方向，所以散射光很可以经过成像物镜2进入到光学影像传感器中。但对于某些特殊的工作表面，例如深颜色表面、高亮度的大理石表面、磁砖表面、 比较光滑的油漆面、镜面、金属光亮表面、相纸、透明塑料表面、微尘透明玻璃表面等，由于其表面不是漫反射的光学特性，传统的光学鼠标器镜头在这些表面上就无法工作。错误！ 未找到引用源。为传统的光学鼠标器镜头在部分镜面反射的表面上(譬如高亮度的大理石表面、磁砖表面、比较光滑的油漆面、镜面、金属光亮表面、相纸、透明塑料表面、微尘透明玻璃表面等)的时候，由于其表面特性是部分镜面反射，即反射光线中大部分是镜面反射，只有少部分是散射光，而且这部分漫反射光线的反射角同入射光线的入射角大小还有关系， 其最强反射光线的方向为镜面反射的方向，与入射光线相对于光轴成镜像关系，由于反射光线的角度太大，桌面的反射光几乎不能经过成像物镜2进入到光学影像传感器中进行成像，因而光学鼠标器如置于盲区而不能正常工作。对于完全透明的及绝对光滑、其上面无任何灰尘的光学玻璃等表面，则因为大部分的光线直接进入到材质中，少部分的光线则被镜面反射出去，其表面的反射光线也不能经过成像物镜2进入到光学影像传感器中进行成像，因此传统式鼠标镜头也不能正常工作。另外，因传统型及目前主流的光学鼠标器，其照明的方式一般均采用以一定角度倾斜照射到工作表面上，所以要求较大的空间才能够满足照明光路投射及反射，使得这光学鼠标器下盖之光学窗孔要足够大时方能使其正常工作，如图5所示，这光学窗孔W的长度约需12. 5mm。在工作过程中，常因为输入设备之光学窗孔太大，工作表面上的灰尘很轻易就进入到光学器件的表面，而致使鼠标器出现使用不灵、光标顿滞、颤抖、飘移等现象，使得光学鼠标器的功能下降或无法正常使用。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种能够工作在高光表面且能够提高使用寿命的光学输入设备及其穿透式光学镜头模组。为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案一种光学输入设备的穿透式光学镜头模组，能够获取工作表面的影像，包括穿透式照明系统及成像系统，所述穿透式照明系统包括光源、位于所述光源前方的准直透镜、带有反射面的棱镜及反射镜，所述成像系统包括成像物镜及光学影像传感器，所述光源发出的光束经过所述准直透镜准直后投射到所述反射面，经所述反射面反射后投射到所述反射镜，经所述反射镜折射后最终投射到工作表面，所述工作表面的反射光经由所述成像物镜进入所述光学影像传感器成像。该最终包括两种情况1)发射镜折射后的光束直接投射到工作表面；幻反射镜折射后的光束投射到成像物镜，经成像物镜折射后再投射到工作表面。经反射镜折射后光束会经过一个下投射面，工作表面的反射光束会经过一个上头射面，该上、下投射面可以为曲面或平面。该上、 下投射面可以为成像物镜的表面，也可以为穿透式照明系统的表面。所述光束投射到所述工作表面的位置与所述成像物镜的光轴的距离为-0.3mm(即投射位置位于该光轴的左侧) +1. Omm(即投射位置位于该光轴的右侧，反射镜位于该光轴的右侧)。投射到所述工作表面的光束与所述光轴的夹角为1度 35度。所述反射面为全反射面。投射到所述反射镜的光束与所述工作表面平行。所述成像物镜与所述反射镜复合一体。所述成像物镜与所述发射镜分离设置，且所述成像物镜位于所述反射镜的上方或下方。位于上方时，反射镜折射后的光束直接投射到工作表面；位于下方时，反射镜折射后的光束经成像物镜折射后再投射到工作表面。所述成像物镜为双焦点或多焦点的二元光学元件。所述成像物镜在物方各个视场的主光线都与成像物镜的光轴平行，其孔径光阑邻近所述成像物镜的像方焦点。一种光学输入设备，包括所述的穿透式光学镜头模组。该光学输入设备如光学鼠标。所述的光学输入设备的镜头模组，其除了可以在大部分木质、有色粗糙面或者白纸等漫反射的普通桌面上正常工作之外，其还可以在深颜色表面、高亮度的大理石表面、磁砖表面、高光亮的油漆面、镜面、金属光亮表面、相纸、透明塑料表面、微尘透明玻璃表面上正常工作。所述的光学输入设备的镜头模组，其近轴照明系统有一反射镜。经由此反射镜折射后照射到工作表面的光束，其入射位置为与成像物镜中心光轴-0. 30 +1. 00之间的距离范围。所述的光学输入设备的镜头模组，其照明系统中的反射镜可以设计成具有齿状曲面、不规则曲面及平面。所述的光学输入设备的镜头模组，其用于导光的棱镜中的反射面可为一个或多个，以使能将光源传递到成像物镜一侧的反射镜为原则。经棱镜折射后入射到反射镜的光轴角度可为水平及带有一定角度，也可垂直。所述的光学输入设备的镜头模组，其照明系统的棱镜或反射镜与成像系统可以分开，成像物镜可以位于棱镜的上方或者下方，成像物镜也可以位于反射镜的上方或者下方， 其照明系统与成像系统可为分体或是一体。所述的光学输入设备的镜头模组，其用来转折光路的棱镜的全反射面的数量可以根据需要增减，光源可以是水平放置也可以是竖直放置，或是带有一定角度放置，棱镜导光方式可以根据光源的设置方式可以有多种。所述的光学输入设备的镜头模组，其成像系统为远心光路系统，其中成像物镜在物方各个视场的主光线都与成像物镜的光轴平行，其孔径光阑位置位于成像物镜的像方焦点附近，其成像物镜也可倾斜一定的角度设置。所述的光学输入设备的镜头模组，其成像物镜为双焦点或多焦点的二元光学 (Binary Optics/DOE)元件，其中成像物镜至少有一个工作面为为环纹衍射面(英文名称为Diffractive surface)。成像物镜可以采用二元光学元件(Binary Optics/DOE)设计， 可以对不同高度之工作表面上的微结构进行成像，用以解决如在凹凸不平的工作表面上及不同厚度的玻璃表面上进行工作的问题。所述的光学输入设备的镜头模组，其还可以有两个或两个以上的光源，光源分别从不同的方向，分别经准直透镜及棱镜把光导入到靠近成像物镜光轴侧边的反射镜上再折射到工作表面上。所述的光学输入设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光学输入设备的穿透式光学镜头模组，能够获取工作表面的影像，其特征在于：包括穿透式照明系统及成像系统，所述穿透式照明系统包括光源、位于所述光源前方的准直透镜、带有反射面的棱镜及反射镜，所述成像系统包括成像物镜及光学影像传感器，所述光源发出的光束经过所述准直透镜准直后投射到所述反射面，经所述反射面反射后投射到所述反射镜，经所述反射镜折射后最终投射到工作表面，所述工作表面的反射光经由所述成像物镜进入所述光学影像传感器成像。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：郎欢标，
申请(专利权)人：郎欢标，
类型：实用新型
国别省市：94