專(zhuān)利名稱：光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，尤指一種可整合光學(xué)鼠標(biāo)與手寫(xiě)辨識(shí)功能、且借由導(dǎo)光結(jié)構(gòu)使光可以預(yù)定角度照射向外界表面，以得到較佳影像辨識(shí)功能的光學(xué)筆。
背景技術(shù)：
對(duì)于桌上型或筆記型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(Personal Digital Assistant；簡(jiǎn)稱PDA)、與智能型手機(jī)(Smart Phone)等各種常有大量資料輸入需求的電子信息裝置而言，手寫(xiě)輸入裝置無(wú)疑是除鼠標(biāo)與鍵盤(pán)之外的另一方便選擇。
目前現(xiàn)有技術(shù)的手寫(xiě)輸入裝置可分為三類(lèi)，一種需配合壓力感應(yīng)的觸控式屏幕使用、一種是電磁感應(yīng)的數(shù)字面板使用、還有一種就是使用光學(xué)筆。由于光學(xué)筆具有成本相對(duì)較低且適于在任何表面上操作書(shū)寫(xiě)的特性，因此成為目前各種手寫(xiě)輸入裝置之中相對(duì)較普遍的一種。
請(qǐng)參閱圖1，為一現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)筆10的示意圖。大體而言，光學(xué)筆10其實(shí)可稱為一筆桿狀的光學(xué)鼠標(biāo)。其筆桿狀的本體11可方便使用者握持書(shū)寫(xiě)，而位于本體11下端的光源12及光感應(yīng)器13，則可擷取位于筆尖14附近的外界表面15上的小區(qū)域位置16的反射影像光。當(dāng)光學(xué)筆10移動(dòng)時(shí)，所擷取的影像光會(huì)產(chǎn)生連續(xù)性且有方向性的變化，借此可偵測(cè)到光學(xué)筆10移動(dòng)的方向及速度。將此信息傳送給光學(xué)筆10所連接的電子信息裝置進(jìn)行處理后，便可達(dá)到手寫(xiě)輸入的目的。
然而，如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)筆10有一明顯缺點(diǎn)，由于受限于筆尖14的纖細(xì)尺寸，其光源12無(wú)法直接設(shè)在筆尖14附近，而是需設(shè)置于離外界表面15一段距離的筆桿本體11中。然而，如此卻造成光源12所照射的光與外界表面15之間的夾角θ1一般均大于70度角以上。而當(dāng)使用者習(xí)慣以垂直握筆的姿勢(shì)進(jìn)行光學(xué)筆10的操作時(shí)，該θ1夾角的值甚至?xí)吔?0度角。而在此種光源12的大角度直接照射下，由外界表面15所反射的影像光的對(duì)比值將會(huì)降低，使光感應(yīng)器13接受訊號(hào)不足，并因此增加影像辨識(shí)的困難度與失誤率。所以，目前市面上所販?zhǔn)鄣默F(xiàn)有技術(shù)光學(xué)筆10，均需搭配印制有特殊圖紋(pattern)的桌墊或桌面來(lái)使用，以提高影像辨識(shí)的成功率，然而卻因此限制了使用者操作現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)筆10的活動(dòng)性與方便性。
美國(guó)專(zhuān)利第US Pat.No.6433780號(hào)案曾揭露一種光學(xué)鼠標(biāo)，其借由將光源傾斜設(shè)置于貼近于外界表面的一側(cè)且與光感應(yīng)器相距一相當(dāng)寬度的方式，來(lái)達(dá)到使光源的光可以一傾斜角度射向外界表面的目的。然而，由于US Pat.No.6433780所揭露者為一光學(xué)鼠標(biāo)，其具有相對(duì)較大的寬度與長(zhǎng)度尺寸，故可供光源以傾斜方式設(shè)置在與光感應(yīng)器相距寬度較遠(yuǎn)的位置。然而，于本發(fā)明所適用的光學(xué)筆10技術(shù)領(lǐng)域中，其光學(xué)筆10的本體均是呈現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)的筆桿狀結(jié)構(gòu)。位于本體11下端的該光源12及光感應(yīng)器13幾乎是以緊靠在一起的方式設(shè)置，且不可能設(shè)置在筆尖位置以貼近外界表面。根本也就是說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)筆10不可能如US Pat.No.6433780所示般將光源以傾斜且與光感應(yīng)器相距相當(dāng)寬度的方式來(lái)設(shè)置。所以，US Pat.No.6433780所揭露的技術(shù)并無(wú)法直接運(yùn)用在光學(xué)筆10的結(jié)構(gòu)上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，借由導(dǎo)光組件的設(shè)置，使光源所發(fā)出的光可以一傾斜的預(yù)定角度照射向外界表面，以得到較佳的反射影像光。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)可包括一光源、一光感應(yīng)器及一導(dǎo)光組件。光源可發(fā)出光射向一外界表面，并由光感應(yīng)器擷取由該外界表面的反射影像光，且該反射影像光行進(jìn)的方向定義出擷取光方向(所謂的擷取光方向是指被光感應(yīng)器所擷取的反射影像光的行進(jìn)方向)。導(dǎo)光組件是以導(dǎo)光材質(zhì)所構(gòu)成且具有一入光面、一延伸部、及一出光面。入光面鄰近于該光源。延伸部是自入光面起大體沿著與擷取光方向平行且相反的方向延伸一預(yù)定距離。出光面是位于延伸部遠(yuǎn)離入光面的末端，即該出光面鄰近于外界表面的一預(yù)定位置，光源發(fā)出的光可經(jīng)該入光面射入導(dǎo)光組件后再由出光面射出。
由光源發(fā)出的光可經(jīng)導(dǎo)光組件的引導(dǎo)后再以小于50度角的傾斜角度射向該外界表面，以提高反射影像光的對(duì)比及可辨識(shí)率。
其中，光源可以是發(fā)光二極管(LED)或是微型的傳統(tǒng)鎢絲燈泡；光感應(yīng)器可以是場(chǎng)效晶體管光感應(yīng)器(CMOS Sensor)或是電荷耦合組件光感應(yīng)器(CCD)；導(dǎo)光組件為一實(shí)心狹長(zhǎng)錐柱狀結(jié)構(gòu)，由導(dǎo)光材質(zhì)所構(gòu)成，例如透明的壓克力(聚丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂)、PC塑料(聚碳酸酯)、玻璃、或是石英等。
較佳者，由該導(dǎo)光組件射出的光與外界表面之間的夾角介于21～50度角之間為佳，且當(dāng)其夾角介于25～40度角時(shí)可具有更佳的影像辨識(shí)效果。
較佳者，該導(dǎo)光組件的該延伸部的一截面面積是自入光面朝向出光面的方向逐漸縮小。
較佳者，于該導(dǎo)光組件遠(yuǎn)離光源的部分設(shè)有一切除部分，以使導(dǎo)光組件的形狀有如一般鋼筆的筆頭構(gòu)造。
較佳者，在導(dǎo)光組件外部更套設(shè)有一耐磨頭套以保護(hù)導(dǎo)光組件的末端，并且，該耐磨頭套相對(duì)于出光面的位置處同樣也設(shè)有一開(kāi)孔。


圖1為一現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)筆的示意圖；圖2為本發(fā)明的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的第一較佳實(shí)施例示意圖；圖3為本發(fā)明的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的第二較佳實(shí)施例示意圖；圖4為本發(fā)明的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的第三較佳實(shí)施例示意圖；圖5為本發(fā)明的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的第四較佳實(shí)施例示意圖；圖6為本發(fā)明的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的第五較佳實(shí)施例示意圖；圖7A為本發(fā)明的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的第六較佳實(shí)施例的外觀示意圖；圖7B為本發(fā)明的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的第六較佳實(shí)施例的剖面示意圖。
附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明10光學(xué)筆；11本體；12光源；13光感應(yīng)器；14筆尖；15外界表面；16小區(qū)域位置；20、20a、20b、20c光學(xué)筆；21、21a、21b、21c筆桿；22、22a、22b、22c光源；23、23a、23b、23c透鏡；24、24a、24b、24c光感應(yīng)器；25、25a、25b、25c控制單元；26按鍵；27、27c軸心方向；28、28a、28c擷取光方向；29反射鏡；30、30a、30b、30c導(dǎo)光結(jié)構(gòu)；31、31a、31b、31c導(dǎo)光組件；32貫穿孔；33、33b、33c入光面；34、34a、34b、34c延伸部；35、35a、35b出光面；36彎折部；37、37a出光方向；38導(dǎo)光橋結(jié)構(gòu)；39延伸部區(qū)域；50、70光學(xué)筆；51、71筆桿；52筆尖；53、72光源；55、73透鏡；56、74光感應(yīng)器；57、81導(dǎo)光組件；571斜椎面；572切除部分；62、82軸心方向；64光學(xué)路徑；69、89耐磨頭套；91、91a、91c、63外界表面；92、631預(yù)定位置；75控制單元；76按鍵；77彈性組件；78壓力感應(yīng)器；79擷取光方向；80定位架；801、802定位孔；83入光面；84反射面；85出光面；891開(kāi)口。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖2，其為本發(fā)明的光學(xué)筆70的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的第一較佳實(shí)施例示意圖。本發(fā)明的光學(xué)筆70的第一較佳實(shí)施例可包括有一筆桿71、一光源72、一透鏡73、一光感應(yīng)器74、一控制單元75、一按鍵76、一彈性組件77、一壓力感應(yīng)器78、以及一導(dǎo)光結(jié)構(gòu)。于本較佳實(shí)施例中，該導(dǎo)光結(jié)構(gòu)包括有一定位架80及一導(dǎo)光組件81。該定位架80上設(shè)有預(yù)定形狀的定位孔801、802以供容納并定位光源72、導(dǎo)光組件81、以及透鏡73。并且，該導(dǎo)光組件81位于筆桿71末端(下端)且構(gòu)成光學(xué)筆70的筆尖部分。
該筆桿71構(gòu)成光學(xué)筆70的本體以供容置光學(xué)筆70的各組件。于本實(shí)施例中，該筆桿71是一狹長(zhǎng)筆桿狀組件且大體上為適于人手握持的預(yù)定長(zhǎng)度與寬度。
該光源72用以產(chǎn)生光照射向該筆桿71末端(下端)附近的一外界表面91上的一預(yù)定位置92處，以供獲得該外界表面91的一小區(qū)域預(yù)定位置92的反射影像光。于本實(shí)施例中，該光源72可以是一發(fā)光二極管(LED)或是微型的傳統(tǒng)鎢絲燈泡。并且，該反射影像光行進(jìn)的方向定義出擷取光方向79，于本較佳實(shí)施例中，該擷取光方向79是與狹長(zhǎng)筆桿71的延伸方向大體上相互平行但不重迭。
該透鏡73設(shè)于光感應(yīng)器74之前，其可為單一透鏡或是一透鏡組。該透鏡73可將反射影像光加以聚集并成像于光感應(yīng)器74上。
該光感應(yīng)器74是用以擷取來(lái)自筆桿71末端(下端)附近的該預(yù)定位置92的反射影像光，并將其轉(zhuǎn)換為一電氣訊號(hào)。于本實(shí)施例中，該光感應(yīng)器74可以是場(chǎng)效晶體管光感應(yīng)器(CMOS Sensor)或是電荷耦合組件光感應(yīng)器(CCD)，且是座落在該擷取光方向79上。
該控制單元75連接于該光源72及該光感應(yīng)器74，可接受來(lái)自光感應(yīng)器74的該電氣訊號(hào)，并加以運(yùn)算處理后，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的第一控制訊號(hào)，以有線或是無(wú)線方式傳送給光學(xué)筆70所連接的一外界電子信息裝置(圖中未示)做進(jìn)一步的運(yùn)算處理，以執(zhí)行第一預(yù)定功能，例如控制光標(biāo)位置的移動(dòng)與定位、或是進(jìn)行手寫(xiě)輸入功能。
該按鍵76是連接于該控制單元75。借由按壓該按鍵76可使控制單元75產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的第二控制訊號(hào)，經(jīng)控制單元75傳送給所連接的外界電子信息裝置做進(jìn)一步的運(yùn)算處理，以執(zhí)行第二預(yù)定功能，例如執(zhí)行光標(biāo)所在位置所對(duì)應(yīng)的執(zhí)行功能者(也就是類(lèi)似傳統(tǒng)鼠標(biāo)按鍵的功能)。
該彈性組件77是抵頂于定位架80與筆桿71內(nèi)壁結(jié)構(gòu)之間。彈性組件77可提供一回復(fù)彈力，使得定位架80連同光源72、導(dǎo)光組件81及透鏡73等組件可以一起進(jìn)行相對(duì)于筆桿71的微幅(約0.5～5mm距離)上下壓縮位移。彈性組件77另一端連接有該壓力感應(yīng)器78。壓力感應(yīng)器78可偵測(cè)到因定位架80(連同光源72、導(dǎo)光組件81及透鏡73)壓縮位移時(shí)所產(chǎn)生的彈性組件77壓力變化，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的第三控制訊號(hào)傳遞給控制單元75以執(zhí)行第三預(yù)定功能，例如，進(jìn)行手寫(xiě)輸入時(shí)可依據(jù)壓力大小來(lái)改變筆畫(huà)粗細(xì)，而達(dá)到寫(xiě)毛筆字的功能。
在導(dǎo)光組件81外部更套設(shè)有一耐磨頭套89以保護(hù)筆尖。由于導(dǎo)光組件81是由透明塑料等材質(zhì)所構(gòu)成，其最末端筆尖部分需與外界表面91長(zhǎng)期摩擦而易產(chǎn)生損耗。所以，本較佳實(shí)施例特別增設(shè)置一耐磨頭套89套設(shè)于導(dǎo)光組件81，并于接近最末端的筆尖設(shè)計(jì)開(kāi)口891，讓光可以低角度打到外界表面91的預(yù)定位置92，使光感應(yīng)器74可以更清楚擷取影像。
如圖2所示，本發(fā)明的該導(dǎo)光組件81是受定位架80所支撐且是位于該筆桿71的該末端(下端)并構(gòu)成與該筆桿71的一筆尖結(jié)構(gòu)。并且，該導(dǎo)光組件81為一實(shí)心狹長(zhǎng)錐柱狀結(jié)構(gòu)其定義有一筆尖軸心方向82，以供該反射影像光所通過(guò)。于本較佳實(shí)施例中，該導(dǎo)光組件81是以導(dǎo)光材質(zhì)所構(gòu)成(例如透明的壓克力、PC塑料、玻璃、或是石英等)且具有一入光面83、一反射面84、及一出光面85。該入光面83鄰近于該光源72。于本較佳實(shí)施例中，該入光面83是設(shè)計(jì)呈一凸面結(jié)構(gòu)，其可將由光源72四散發(fā)出的發(fā)散光加以聚集，而使光源72發(fā)出的光在射入導(dǎo)光組件81后可成為大體上沿著筆尖軸心方向82行進(jìn)的平行光。該導(dǎo)光組件81的內(nèi)徑自入光面83起沿著筆尖軸心方向82是逐漸縮小而成為一狹長(zhǎng)錐柱狀結(jié)構(gòu)，此種狹長(zhǎng)錐柱狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光組件81可對(duì)其內(nèi)部的光提供一聚光的效果。該反射面84及該出光面85則是位于導(dǎo)光組件81遠(yuǎn)離入光面83的一末端(底端)，且出光面85的位置是鄰近于外界表面91的該預(yù)定位置92處。
該導(dǎo)光組件81的導(dǎo)光材質(zhì)具有預(yù)定的光折射系數(shù)，使得在導(dǎo)光組件81內(nèi)部行進(jìn)的光，只要其光行進(jìn)方向與導(dǎo)光組件81表面之間的夾角小于一預(yù)定角度時(shí)，該光便會(huì)被導(dǎo)光組件81表面所反射，因此可提供光導(dǎo)引功能。例如，當(dāng)本較佳實(shí)施例選擇以透明PC塑料為導(dǎo)光組件81的材質(zhì)時(shí)，只要光行進(jìn)方向與導(dǎo)光組件81表面之間的夾角小于約37度角左右時(shí)，光便會(huì)在導(dǎo)光組件81內(nèi)部進(jìn)行全反射。相對(duì)地，倘若當(dāng)光行進(jìn)方向與導(dǎo)光組件81表面之間的夾角大于37度角以上時(shí)，光就會(huì)穿透并且射出導(dǎo)光組件81。借由此種導(dǎo)光材質(zhì)的光反射特性，本發(fā)明的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)特別在導(dǎo)光組件81的末端對(duì)應(yīng)于該出光面85的另側(cè)增設(shè)置一反射面84。該反射面84和該筆尖軸心方向82之間具有一預(yù)定角度的夾角。該預(yù)定角度的夾角為一銳角，且其可使沿著筆尖軸心方向82行進(jìn)的平行光射向反射面84的角度小于37度角。如此一來(lái)，而導(dǎo)光組件81內(nèi)部的該些平行光將會(huì)被反射面84所全反射，而改射向該出光面85。并且，該些被反射面84所反射的光與出光面85之間的夾角將因?yàn)榇笥?7度角而穿透導(dǎo)光組件81表面，并進(jìn)而射向外界表面91的該預(yù)定位置92處。于本較佳實(shí)施例中，自導(dǎo)光組件81的出光面85所射出的光與該外界表面91之間的夾角θ可介于21～50度角，此時(shí)由外界表面91所反射的反射影像光的對(duì)比值將會(huì)較如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)技術(shù)大幅增加，因此本發(fā)明的光學(xué)筆70的光感應(yīng)器74所擷取的影像品質(zhì)以及辨識(shí)率亦將會(huì)顯著提高，即使不在印有特殊圖案的桌墊上時(shí)也可正確操作與使用。此外，經(jīng)本發(fā)明實(shí)驗(yàn)得知，倘若前述的夾角θ的值介于25～40度角時(shí)，光感應(yīng)器74所擷取的影像品質(zhì)以及辨識(shí)率將可更進(jìn)一步提高。
于本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，也可將導(dǎo)光組件81的該反射面84設(shè)計(jì)成一圓弧面或是球面結(jié)構(gòu)，以對(duì)導(dǎo)光組件81內(nèi)部的平行光發(fā)揮聚光的作用，使預(yù)定位置92處可接受相對(duì)較高的光亮度。
請(qǐng)參閱圖3，其為本發(fā)明的光學(xué)筆20的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)30的第二較佳實(shí)施例示意圖。本發(fā)明的光學(xué)筆20的第二較佳實(shí)施例同樣包括有一筆桿21、一光源22、一透鏡23、一光感應(yīng)器24、一控制單元25、一按鍵26、以及一導(dǎo)光結(jié)構(gòu)30。于本較佳實(shí)施例中，該導(dǎo)光結(jié)構(gòu)30同樣包括有一導(dǎo)光組件31，且該導(dǎo)光組件31同樣位于筆桿21末端(下端)且同樣構(gòu)成光學(xué)筆20的筆尖部分。
該筆桿21構(gòu)成光學(xué)筆20的本體以供容置光學(xué)筆20的各組件。于本實(shí)施例中，該筆桿21是呈一狹長(zhǎng)筆桿狀組件且大體上是沿一軸心方向27延伸一預(yù)定長(zhǎng)度。因此，于本第二較佳實(shí)施例中，光學(xué)筆20的筆尖(其是由導(dǎo)光組件31所構(gòu)成)與筆桿21具有相同的軸心方向27。
該光源22用以產(chǎn)生光照射向該筆桿21末端(下端)附近的一外界表面91上的一預(yù)定位置92處以供獲得反射影像光。該反射影像光行進(jìn)的方向系定義有一擷取光方向28，于本較佳實(shí)施例中，該擷取光方向28是與該軸心方向27相重迭。
該透鏡23設(shè)于光感應(yīng)器24之前，其可將反射影像光加以聚集并成像于光感應(yīng)器24上。
該光感應(yīng)器24是用以擷取來(lái)自該預(yù)定位置92的反射影像光并將其轉(zhuǎn)換為一電氣訊號(hào)。于本實(shí)施例中，該光感應(yīng)器24是座落在該軸心方向27上。
該控制單元25是連接于該光源22及該光感應(yīng)器24，可接受來(lái)自光感應(yīng)器24的該電氣訊號(hào)，并加以運(yùn)算處理后，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的第一控制訊號(hào)。該按鍵26是連接于該控制單元25。借由按壓該按鍵26可使控制單元25產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的第二控制訊號(hào)。
如圖3所示，本發(fā)明的該導(dǎo)光組件31是位于該筆桿21的該末端(下端)并構(gòu)成與該筆桿21共軸心的一筆尖結(jié)構(gòu)。并且，該導(dǎo)光組件31是呈一中空環(huán)柱狀結(jié)構(gòu)，其設(shè)有沿該擷取光方向延伸的一貫穿孔32，以供該反射影像光所通過(guò)。該導(dǎo)光組件31具有一入光面33、一延伸部34、及一出光面35。該入光面33是鄰近于該光源22。該延伸部34是自該入光面33起大體沿著與該擷取光方向28相反的方向延伸一預(yù)定距離。該出光面35是位于延伸部34較遠(yuǎn)離入光面33的一末端且是鄰近于外界表面91的該預(yù)定位置92。由光源22發(fā)出的光以預(yù)定角度經(jīng)該入光面33射入導(dǎo)光組件31后，可在導(dǎo)光組件31內(nèi)部進(jìn)行一或多次的全內(nèi)反射后，而被導(dǎo)光組件31所引導(dǎo)并由出光面35射出，以達(dá)到導(dǎo)引光行進(jìn)路線的功能。
于本第二較佳實(shí)施例中，導(dǎo)光組件31的該延伸部34于接近出光面35的位置處，還具有朝向該擷取光方向28彎折的一彎折部36。并且，該導(dǎo)光組件31的該出光面35為一斜切平面(但其也可以是一圓弧面或球面)，且該出光面35與該擷取光方向92之間的夾角θ2是介于21～50度角。也就是說(shuō)，當(dāng)該光學(xué)筆20是以近乎垂直的方式直立于該外界表面91上時(shí)，由與該出光面35相互垂直方向所定義的一出光方向37，其與該外界表面91之間的夾角θ3原則上將會(huì)相等θ2的角度，也就是同樣介于21～50度角者。當(dāng)θ2或是θ3的角度介于21～50度時(shí)，由外界表面91所反射的反射影像光的對(duì)比值將會(huì)較如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)大幅增加，因此本發(fā)明的光學(xué)筆20的光感應(yīng)器24所擷取的影像品質(zhì)以及辨識(shí)率亦將會(huì)顯著提高。
此外，本發(fā)明的光學(xué)筆20的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)30，其出光面35與該擷取光方向28之間的夾角θ2的值更可介于25度至40度角之間為更佳。不僅當(dāng)本發(fā)明的夾角θ2的值介于25度至40度角之間時(shí)可得到相對(duì)較佳的反射影像品質(zhì)與辨識(shí)率，并且，即使使用者是以一傾斜角度(大約為5度至15度角之間的傾斜角度)握持及操作該光學(xué)筆20時(shí)，出光方向37與該外界表面91之間的夾角θ3的值也不會(huì)大于55度角，同樣可獲得良好的反射影像品質(zhì)與辨識(shí)率。
以下所述的本發(fā)明其它較佳實(shí)施例中，由于大部分組件是相同或類(lèi)似于前述的實(shí)施例。所以，相同或類(lèi)似的組件將給予相同的數(shù)字編號(hào)與組件名稱且不再贅述其詳細(xì)構(gòu)成，而僅是在原數(shù)字編號(hào)后增加一英文字母以資區(qū)別。
如圖4所示，為本發(fā)明的光學(xué)筆20b的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)30b的第三較佳實(shí)施例示意圖。該第三較佳實(shí)施例的光學(xué)筆20b同樣具有一筆桿21b、一光源22b、一透鏡23b、一光感應(yīng)器24b、一控制單元25b、以及一導(dǎo)光結(jié)構(gòu)30b(導(dǎo)光組件31b)。其不同點(diǎn)在于該導(dǎo)光組件31b的該延伸部34b的一截面面積是自入光面33b朝向出光面35b的方向逐漸縮小，而成為一逐漸變尖的圓椎狀結(jié)構(gòu)。并且，于導(dǎo)光組件34b的入光面33b設(shè)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的光源22b以提高亮度。于圖4中，θ3的角度同樣介于21～50度。
如圖5所示，為本發(fā)明的光學(xué)筆20c的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)30c的第四較佳實(shí)施例示意圖。該第四較佳實(shí)施例的光學(xué)筆20c同樣具有一筆桿21c、一光源22c、一透鏡23c、一光感應(yīng)器24c、一控制單元25c、以及一導(dǎo)光結(jié)構(gòu)30c(包括導(dǎo)光組件31c)。其不同點(diǎn)在于于該導(dǎo)光組件31c的入光面33c是設(shè)計(jì)成加寬加大的結(jié)構(gòu)，以利光源22c的光自入光面33c射入導(dǎo)光組件31c中。并且，于延伸部34c的中段區(qū)域設(shè)有導(dǎo)光橋結(jié)構(gòu)38，使導(dǎo)光組件31c中的光有部分可經(jīng)由導(dǎo)光橋結(jié)構(gòu)38的導(dǎo)引而射向離光源22c較遠(yuǎn)的另一延伸部區(qū)域39，以便使外界表面91c可得到較均勻的光所照射。此外，于光學(xué)筆20c內(nèi)部更增設(shè)有一反射鏡29，可改變擷取光方向28c，使光感應(yīng)器24c可不必設(shè)置于該軸心方向27c上。于圖5中，θ3的角度同樣介于21～50度。
如圖6所示，為本發(fā)明的光學(xué)筆50的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的第五較佳實(shí)施例示意圖。于本較佳實(shí)施例中，該光學(xué)筆50同樣可包括有一筆桿51、一筆尖52、一光源53、一透鏡55、一光感應(yīng)器56、及一導(dǎo)光組件57。其不同點(diǎn)在于該導(dǎo)光組件57上端是鄰近于光源53、另一端則接近于該筆尖52處且設(shè)置有一斜椎面571。于該斜椎面571可形成一反射面，例如可在其外側(cè)表面涂覆光反射材料，或是單純以適當(dāng)角度的安排使導(dǎo)光組件57內(nèi)部的光源可受斜椎面571所反射而折向。借由此一導(dǎo)光組件57的設(shè)置，使得光源53所產(chǎn)生光可被導(dǎo)引并以介于21～50度的傾斜角度集中向外界表面63上鄰近筆尖52附近的預(yù)定位置631，達(dá)到光線集中的效果。并且，該反射影像光的光學(xué)路徑64是與筆桿51的軸心方向62為同軸(亦即相重迭)。
此外，于該導(dǎo)光組件57較遠(yuǎn)離光源53且較接近預(yù)定位置631的部分(亦即圖6所示的導(dǎo)光組件57的右下角部分)包括有一切除部分572。該切除部分572可使導(dǎo)光組件57的形狀有如一般鋼筆的筆頭構(gòu)造般，可具有相對(duì)較尖銳的筆尖52以利使用者進(jìn)行書(shū)寫(xiě)。
如圖7A及圖7B所示，分別為本發(fā)明的光學(xué)筆50的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)的第六較佳實(shí)施例的外觀示意圖以及剖面示意圖。于本較佳實(shí)施例中，該光學(xué)筆50同樣可包括有一筆桿51、一筆尖52、一光源53、一透鏡55、一光感應(yīng)器56、及一導(dǎo)光組件57。其不同點(diǎn)在于在導(dǎo)光組件57外部更套設(shè)有一耐磨頭套69以保護(hù)筆尖52。由于導(dǎo)光組件57可以透明塑料等材質(zhì)所構(gòu)成，其筆尖52部分需與外界表面63長(zhǎng)期摩擦而易產(chǎn)生損耗。所以，本較佳實(shí)施例特別增設(shè)置一耐磨頭套69套設(shè)于導(dǎo)光組件57，并于接近筆尖52的該切除部分572同樣也加以切除以留一開(kāi)孔，讓光可以介于21～50度的低角度打到外界表面63接近筆尖52的預(yù)定位置631，使光感應(yīng)器56可以更清楚擷取影像。
以上所述的實(shí)施例不應(yīng)用于限制本發(fā)明的可應(yīng)用范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)所界定技術(shù)精神及其均等變化所含括的范圍為主。即大凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化及修飾，仍將不失本發(fā)明的要義所在，亦不脫離本發(fā)明的精神和范圍，故都應(yīng)視為本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施狀況。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，所述光學(xué)筆包括一光源以及一光感應(yīng)器，該光源可發(fā)出光射向一外界表面上的一預(yù)定位置處，并由光感應(yīng)器擷取該預(yù)定位置的一反射影像光，其特征在于該導(dǎo)光結(jié)構(gòu)包括有一導(dǎo)光組件，該導(dǎo)光組件以導(dǎo)光材質(zhì)所構(gòu)成，且具有一入光面及一出光面，該入光面鄰近于該光源，該出光面鄰近于外界表面的該預(yù)定位置，光源發(fā)出的光可經(jīng)該入光面射入導(dǎo)光組件后再由出光面射出。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，其中，該導(dǎo)光結(jié)構(gòu)定義有光射出該出光面的一出光方向，且該出光方向與該外界表面之間的夾角介于21～50度角。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，其中，該導(dǎo)光結(jié)構(gòu)定義有光射出該出光面的一出光方向，且該出光方向與該外界表面之間的夾角介于25～40度角。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，其中，該導(dǎo)光組件為一實(shí)心狹長(zhǎng)錐柱狀結(jié)構(gòu)，于導(dǎo)光組件對(duì)應(yīng)于該出光面的另側(cè)設(shè)置有預(yù)定角度的一反射面，該預(yù)定角度的反射面可使導(dǎo)光組件內(nèi)部的光可被反射面所全反射，而改射向該出光面，并由出光面射出導(dǎo)光組件外。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，其中，該入光面設(shè)計(jì)呈一凸面結(jié)構(gòu)，其可將由光源發(fā)出的光加以聚集，而使光源發(fā)出的光在經(jīng)入光面射入導(dǎo)光組件后可成為大體上沿著導(dǎo)光組件延伸方向行進(jìn)的平行光；并且，該導(dǎo)光組件的一截面面積是自入光面朝向出光面的方向逐漸縮小。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，其中，于該導(dǎo)光組件的入光面是設(shè)計(jì)成加寬加大的結(jié)構(gòu)，以利光源的光自入光面射入導(dǎo)光組件中，并且，于導(dǎo)光組件的一中段區(qū)域還設(shè)有一導(dǎo)光橋結(jié)構(gòu)，使導(dǎo)光組件中的光有部分可經(jīng)由該導(dǎo)光橋結(jié)構(gòu)的導(dǎo)引而射向離光源較遠(yuǎn)的另一延伸部區(qū)域。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，其中，該光學(xué)筆還包括有沿一軸心方向延伸的一狹長(zhǎng)筆桿，該導(dǎo)光組件是位于該筆桿的一末端并構(gòu)成與該筆桿共軸心的筆尖結(jié)構(gòu)，并且，該導(dǎo)光組件是呈一中空環(huán)柱狀結(jié)構(gòu)其設(shè)有沿該擷取光方向延伸的貫穿孔，以供該反射影像光所通過(guò)。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，其中，該光學(xué)筆還包括一控制單元，連接于該光源及該光感應(yīng)器，可接受來(lái)自光感應(yīng)器的電氣訊號(hào)，并加以運(yùn)算處理后，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的第一控制訊號(hào)；一按鍵，連接于該控制單元，借由按壓該按鍵可使控制單元產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的第二控制訊號(hào)；一彈性組件，連動(dòng)于該導(dǎo)光組件，彈性組件可提供回復(fù)彈力使得導(dǎo)光組件可以進(jìn)行微幅壓縮位移；一壓力感應(yīng)器，連接于彈性組件，可偵測(cè)彈性組件的壓力變化并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的第三控制訊號(hào)；以及，一透鏡，設(shè)于光感應(yīng)器前，使反射影像光可成像于光感應(yīng)器上。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，其中，在導(dǎo)光組件外部還套設(shè)有一耐磨頭套以保護(hù)導(dǎo)光組件的末端，并且，該耐磨頭套相對(duì)于該導(dǎo)光組件的出光面的位置處設(shè)有一開(kāi)孔。
10.一種光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)，該光學(xué)筆包括有一光源以及一光感應(yīng)器，該光源可發(fā)出光，并由光感應(yīng)器擷取由該光所造成的一反射影像光，且該反射影像光行進(jìn)的方向系定義有一擷取光方向，其特征在于該導(dǎo)光結(jié)構(gòu)包括有一導(dǎo)光組件，該導(dǎo)光組件是以導(dǎo)光材質(zhì)所構(gòu)成且具有一入光面、一反射面、及一出光面，該入光面是鄰近于該光源，該反射面與出光面是位于導(dǎo)光組件遠(yuǎn)離入光面的一末端且其兩者相互對(duì)應(yīng)，使光源發(fā)出的光可經(jīng)該入光面射入導(dǎo)光組件后、再經(jīng)由反射面的反射而自出光面射出；其中，該反射面的配置角度，可使光源發(fā)出的光在經(jīng)由入光面射入導(dǎo)光組件后，以一相對(duì)較小入射角度射向該反射面，因而可被反射面加以全反射，并改以一相對(duì)較大入射角度射向出光面，進(jìn)而使光可由該出光面射出導(dǎo)光組件之外。
全文摘要
一種光學(xué)筆的導(dǎo)光結(jié)構(gòu)包括有一光源、一光感應(yīng)器及一導(dǎo)光組件。光源可發(fā)出光射向一外界表面，并由光感應(yīng)器擷取由該外界表面的一反射影像光，且該反射影像光行進(jìn)的方向系定義有一擷取光方向。導(dǎo)光組件是以導(dǎo)光材質(zhì)所構(gòu)成且具有一入光面、一延伸部、及一出光面。入光面鄰近于該光源。延伸部自入光面起大體沿著與擷取光方向平行且相反的方向延伸一預(yù)定距離。出光面是位于延伸部遠(yuǎn)離入光面的末端，由光源發(fā)出的光可經(jīng)導(dǎo)光組件的引導(dǎo)后再以小于50度角的傾斜角度射向該外界表面，以提高反射影像光的對(duì)比及可辨識(shí)率。
文檔編號(hào)G06F3/033GK1841288SQ20051005979
公開(kāi)日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2005年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月1日
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