Оптическая система оптической мыши

Изобретение относится к технике машинного зрения и может быть использовано в контактных сканирующих преобразователях изображения, в частности в оптической мыши для управления курсором на экране дисплея компьютера, в портативном устройстве считывания текстов и т.п. Техническим результатом является повышение освещенности на рабочей части предметной поверхности, уменьшение неоднородности освещения, снижение стоимости устройства. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит фотодетектор, линзу оптического канала передачи изображения рабочей части предметной поверхности на плоскость фотодетектора, источники излучения, светопровод, имеющий линзовые и зеркальные поверхности, фотодетектор и источники излучения находятся в одной плоскости, а взаимное расположение в светопроводе линзовых и зеркальных поверхностей выполнено таким, чтобы излучение от источников излучения падало на предметную поверхность встречными потоками. 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к технике машинного зрения и может быть использовано в контактных сканирующих преобразователях изображения, в частности в оптической мыши для управления курсором на экране дисплея компьютера, в портативном устройстве считывания текстов и т.п. Известны оптические системы оптической мыши, описанные в патентах США: №6433780, НКИ 345/166 "Видящая мышь для компьютерных систем", №4751505, НКИ 340/710 "Оптическая мышь", и в заявке на изобретение №2003106299/09 "Оптическая система оптической мыши". Решение о выдаче патента РФ от 21 марта 2005 г.

В указанных патентах описываются оптические системы оптической мыши, содержащие линзу для передачи изображения предметной поверхности на плоскость фотодетекторов, осветитель и светопровод, направляющий свет от осветителя на предметную поверхность.

Наиболее близкой к заявленному изобретению является "Оптическая система оптической мыши" (см. заявку на изобретение №2003106299/09. Решение о выдаче патента РФ от 21 марта 2005 г.), в которой описана Оптическая система оптической мыши, содержащая ИС фотодетекторов со схемами обработки сигналов, линзу оптического канала передачи изображения рабочей части предметной поверхности на плоскость фотодетекторов, осветитель и светопровод, направляющий свет от осветителя на предметную поверхность.

Однако известные устройства имеют недостатки: освещение предметной поверхности неоднородно из-за наклонного освещения, что снижает динамический диапазон распознаваемых изображений, источник излучения в бескорпусном исполнении чрезмерно нагревается, основные компоненты устройства: ИС фотодетекторов и источник излучения, выполнены в дискретном исполнении и размещены в разных плоскостях устройства, вследствие чего его стоимость велика из-за сложности конструкции.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение освещенности на рабочей части предметной поверхности, уменьшение неоднородности освещения, снижение стоимости устройства.

Указанный результат достигается за счет того, что в известном устройстве, содержащем ИС фотодетекторов со схемами обработки сигналов, линзу оптического канала передачи изображения рабочей части предметной поверхности на плоскость фотодетекторов, осветитель и светопровод, направляющий свет от осветителя на предметную поверхность, предложено:

- взаимное расположение в светопроводе одной или более входных линзовых поверхностей, зеркальных и выходных поверхностей, а также светопровода, ИС фотодетекторов, источников излучения осветителя и линзы оптического канала передачи изображения выполнено таким, чтобы ИС фотодетекторов и источники излучения находились в одной плоскости и излучение от источников падало на рабочую предметную поверхность встречными потоками.

Увеличение освещенности рабочей предметной поверхности достигается за счет концентрации излучения двух или более световых пучков, освещающих эту поверхность. Улучшение однородности освещенности рабочей части предметной поверхности достигается благодаря ее освещению встречными потоками. Снижение стоимости устройства происходит в интегральной конструкции, в которой ИС фотодетекторов и источники излучения располагаются в одной плоскости поверхностным монтажом, причем использование в осветителе двух или более источников излучения позволяет снизить локальное тепловыделение в каждом из них, что упрощает конструкцию и способствует уменьшению стоимости.

Перечень графических материалов, иллюстрирующих заявляемое изобретение:

Фиг.1 показывает пример реализации конструкции предлагаемой оптической системы.

Фиг.2 иллюстрирует высокую однородность освещенности рабочей части предметной поверхности двумя встречными потоками излучения, получаемыми в приведенной конструкции.

Оптическая система содержит ИС фотодетекторов со схемами обработки сигналов 1, линзу 2 оптического канала передачи изображения рабочей части предметной поверхности 3 на плоскость фотодетекторов 4, осветитель, состоящий из источников излучения 5 и светопровод 6, имеющий входные линзовые поверхности 7, выходные линзовые поверхности 8 и зеркальные поверхности 9, направляющие свет от источников излучения 5, оптически связанных с входными линзовыми поверхностями 7 светопровода 6, на предметную поверхность 3.

Параметры оптических поверхностей примера конструкции оптической системы, определенные с помощью программы Zemax, следующие:

выходная поверхность линзы 2: R=2.3 mm, k=-6, z=r²/R(1+(1- (1+k)r²R^-2)^-0.5),

входная поверхность линзы 2: R=2.3 mm, входная линзовая поверхность 7 светопровода: R=1.6 mm, k=-2.5,

выходная линзовая поверхность 8 светопровода: плоскость, показатель преломления светопровода: n=1.58.

Предлагаемая оптическая система работает следующим образом. Свет от каждого излучателя 5 преобразуется входной 7 и выходной 8 линзовыми поверхностями диэлектрического светопровода 6 в сходящийся пучок. Этот свет, благодаря эффекту полного внутреннего отражения на зеркальной диэлектрической поверхности 9 светопровода 6 меняет направление распространения и падает на предметную поверхность 3 под углом, создавая неоднородное ее освещение, но обеспечивая высокую контрастность текстуры. Благодаря освещению рабочей части предметной поверхности от двух встречных пучков, ее суммарная освещенность становится однородной, как видно из графика фиг.2.

Преимущество предложенной конструкции состоит в том, что она обеспечивает увеличение освещенности за счет сложения излучений нескольких излучателей, лучшую однородность освещения вследствие встречной направленности освещающих пучков, низкую стоимость устройства из-за размещения всех компонентов на одной плоскости с применением стандартной, использующей автоматизацию, технологии поверхностного монтажа.

Настоящее описание изобретения, в т.ч. состава и работы устройства, включая предлагаемый вариант его исполнения, предполагает дальнейшее возможное совершенствование специалистами, и не содержит каких-либо ограничений в части реализации. Все притязания сформулированы исключительно в формуле изобретения.

Оптическая система оптической мыши, содержащая фотодетектор, линзу оптического канала передачи изображения рабочей части предметной поверхности на плоскость фотодетектора, источники излучения и светопровод, имеющий линзовые и зеркальные поверхности, отличающаяся тем, что линзовые поверхности преобразуют свет от источников излучения в сходящийся пучок, направляемый зеркальными поверхностями на предметную поверхность, фотодетектор и источники излучения находятся в одной плоскости, а взаимное расположение в светопроводе линзовых и зеркальных поверхностей выполнено таким, чтобы излучение от источников излучения падало на предметную поверхность встречными потоками.