CN102033661A - 光学指示装置以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学指示装置和电子设备。从LED等光源发出、被指尖反射的反射光由覆盖部件(24)导光，并被引导至摄像元件(15)的受光面(69)。设有与覆盖部件(24)和密封摄像元件(15)的树脂模制部(40)接触的第二树脂部(25)。由覆盖部件(24)导光的反射光经由第二树脂部(25)和树脂模制部(40)到达受光面(69)，经由与空气层有间隔的路径到达受光面(69)。

Description

光学指示装置以及电子设备

技术领域

本发明涉及一种光学指示(光ポインテイング)装置，特别是涉及一种适合安装于移动电话等移动式信息终端设备的光学指示装置。并且，本发明涉及一种具有光学指示装置的电子设备。

背景技术

以前，在移动电话、PDA(个人数字助理)等移动式信息终端设备中，采用了利用键盘的用户界面，这里所使用的键盘是由用于输入数字及文字的多个按键以及方向键构成。

近年来，移动式信息终端设备中显示部变得能够显示图形，能够二维地使用显示部。因此，这样，在移动式信息终端设备的功能接近计算机的功能、操作逐渐复杂化的当今，将菜单键以及其他功能键作为方向键来使用而进行所希望的功能动作的方法，由于操作不能容易地进行，很难被用作移动式信息终端设备的输入方法。因此，能够实现如用于计算机的鼠标、触摸屏(タツチパツド)那样的操作的光学指示装置备受期望。

在这样的背景下，作为指示装置，已提出以下方法，即通过摄像(撮像)元件观察接触装置的手指尖等的情况(模)，从而提取接触面的变化。并且，已提出以下方法，即通过光源来照明接触面，通过透镜(レンズ)使接触面的情况在摄像元件中成像，检测出接触面的情况的变化，从而将指尖的动作转化为输入信号。

例如，作为这样的指示装置，已知有WO 2006/011711A1(专利文献1)中记载的装置。

该指示装置具有覆盖玻璃(カバ一ガラス)、光源部以及受光部，所述光源部由光源以及光源导向器(光源ガイド)构成。所述光源所发出的光以规定角度被反射，照射到覆盖玻璃。并且，照射到所述覆盖玻璃的光，即透过所述覆盖玻璃上表面的光，被指尖的指面反射。并且，所述被指尖的指面所反射的光，透过所述覆盖玻璃的背面照射到受光部。所述受光部由反射镜、聚光透镜以及光学图像传感器构成。由所述反射镜所反射的光，在聚光透镜中成像，提供给光学图像传感器。另外，对于该光学指示装置，提出有在各光学部件之间充满作为介质的空气的方案和为了使光的消失最小化而采用光波导管等方法。

并且，作为其他的光学指示装置，已知有WO 2006/019218A1(专利文献2)中记载的装置。

该光学指示装置具有第一波导管、第二波导管、图像传感器、覆盖玻璃、光源部。所述第一波导管中第一反射面与第一平凸透镜一体化形成，同时，所述第二波导管中第二平凸透镜与第二反射面一体化形成。

所述光源部所发出的光照射到被摄对象，由被摄对象反射。并且，由被摄对象反射的光，由第一反射面折射，由第一反射面折射的光，在通过第一以及第二平凸透镜部的同时被聚光。并且，通过第一以及第二平凸透镜部的光，被第二反射面再次折射，在图像传感器上成像。各光学部件之间，充满作为介质的空气。

并且，作为更进一步的光学指示装置，已知有WO 2005/088435A1(专利文献3)中记载的装置。

该光学指示装置由以下部件构成：将光照射到被摄对象的光源、接受光源所照射的光的对物面、反射来自影像获得面的像的光学透镜、接受来自光学透镜所反射的图像并转化为电信号的光学传感器。各光学部件之间，充满作为介质的空气。

专利文献1：WO 2006/011711 A1

专利文献2：WO 2006/019218 A1

专利文献3：WO 2005/088435 A1

本发明人发现，所述现有的光学指示装置中，会发生因光的消失所导致的光学特性、或不能良好地检测出手指的位移的情况。

并且，本发明人发现，这些问题是缘于所述现有的光学指示装置的成像光学系统利用了各光学部件之间的空气层。即，现有的装置中，因部件的折射率与空气折射率的差引起光发生折射。因此，由于装配(

立)的偏差、长时间的使用、震动等来自外部的冲击等而导致部件间的间隙产生偏差，因光的消失导致光学特性劣化。由此，存在不能良好地检测出手指的位移的情况。并且，存在灰尘(ごみ)或异物等附着于间隙中、光学特性劣化的情况。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种光学特性不易劣化、优质的光学指示装置以及电子设备。

为了解决所述问题，本发明的光学指示装置的特征在于，具有：

光源，其照明被摄对象；

导光体(導光体)，其引导从所述光源发出并由所述被摄对象反射的光；

摄像元件，其具有接受所述导光体引导的光的受光面；

第一树脂部，其密封所述摄像元件；

第二树脂部，其与所述导光体和第一树脂部紧密贴合；

由所述导光体所引导的所述光，经由所述第二树脂部和所述第一树脂部而到达所述受光面。

根据本发明，从光源发出、由被摄对象反射、由导光体所引导的光，经由所述第二树脂部和所述第一树脂部而到达所述受光面，在从导光体到受光面之间的路径中，不会与空气层接触。因此，不会因部件的折射率与空气的折射率的差而造成光发生折射，同时，不会因装配的偏差、长时间的使用、震动等来自外部的冲击等而导致部件间的间隙产生偏差，不会因光的消失导致光学特性劣化。并且，不会发生因灰尘(ごみ)或异物等附着于间隙中而导致的光学特性劣化的情况。因此，光学特性不易劣化，能够良好地检测出手指的位移。

并且，根据本发明，由于不会产生部件间的间隙引起的偏差，能够使质量优异，同时，能够提高成品率而使生产性提高。

并且，在一个实施方式中，

所述第一树脂部，在面对所述导光体的一侧具有凹部，

所述第二树脂部，填充所述凹部。

根据所述实施方式，由于所述第一树脂部在面对所述导光体的一侧具有凹部，所述第二树脂部填充所述凹部，能够使产品的厚度变薄。因此，能够实现薄型的光学指示装置。

并且，根据所示实施方式，由于能够将第二树脂部的厚度视为凹部的深度，通过预先形成精度高的凹部，能够精密地调整第二树脂部的厚度，能够显著提高产品质量，能够使光学特性优异。

并且，在一个实施方式中，

所述凹部，朝与所述受光面的法线方向大致垂直的方向开口。

根据所述实施方式，由于所述凹部朝与所述受光面的法线方向大致垂直的方向开口，在将第二树脂部填充至所述凹部时，能够使剩余的树脂从凹部的开口逸出。因此，易于管理第二树脂部的树脂量，能够实现涂覆的稳定化。

并且，本发明的电子设备的特征在于，具有本发明的光学指示装置。

根据本发明，由于具有本发明的光学指示装置，能够显著提高操作性能，同时，能够显著提高操作部的质量稳定性。

根据本发明的光学指示装置，在将来自被摄对象的反射光在摄像元件中成像的光路中，由于反射光未通过空气层而到达摄像元件，反射光未在空气层折射而到达摄像元件。并且，光学部件之间未附着灰尘等异物。因此，不会因反射光与空气层接触而引起个体差异的偏差的产生，能够使生产性以及质量显著提高。

并且，根据一个实施方式的光学指示装置，由于第一树脂部的导光体侧的表面具有凹部并且该凹部填充有第二树脂部，能够容易且可靠地进行第二树脂部与导光体以及第一树脂部双方的紧密贴合。并且，能够精密的进行第二树脂部的厚度的管理，同时能够使其厚度薄，能够实现薄型化，小型化。并且，能够提高光学指示装置自身的对于外加压力的强度。

附图说明

图1是说明本发明第一实施方式的光学指示装置的剖视示意图。

图2A是所述第一实施方式的光学指示装置中的、摄像元件的树脂模制部与覆盖部件的接合部周围的放大示意图。

图2B是现有的光学指示装置中的、摄像元件的树脂模制部与覆盖部件的接合部周围的放大示意图。

图3A是本发明第二实施方式的光学指示装置的剖视示意图。

图3B是所述第二实施方式的光学指示装置的摄像元件的树脂模制部的、从覆盖部件侧所视的立体图。

图4A是本发明第三实施方式的光学指示装置的剖视示意图。

图4B是所述第三实施方式的光学指示装置的摄像元件的树脂模制部的、从覆盖部件侧所视的立体图。

图5A是本发明第四实施方式的移动电话的正面图。

图5B是第四实施方式的移动电话的背面图。

图5C是第四实施方式的移动电话的侧面图。

附图标记说明

10手指

11接触面

12棱镜部

13背面

14反射型透镜

15、115、215、415摄像元件

16LED(发光二极管)

17覆盖部件上表面的反射面

18覆盖部件背面的反射面

20光源侧树脂模制部

21回路基板

24、124、224、424覆盖部件

25、125、225第二树脂部

40、140、240、440树脂模制部

69、269受光面

155、255凹部

270、271、272开口

301显示器侧壳体

302操作侧壳体

303话筒部

304数字键部

305显示部

306听筒部

307光学指示装置

具体实施方式

以下，以使用LED作为光源组件的光学指示装置为例对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明并不限于以下实施方式的结构。

第一实施方式

图1是本发明的第一实施方式的光学指示装置的剖视示意图。

该光学指示装置具有：回路基板21、作为光源的一例的LED16、光源侧树脂模制(モ一ルド)部20、作为导光体的一例的覆盖(カバ一)部件24、摄像元件15、作为第一树脂部的树脂模制部40、第二树脂部25。

所述LED16照射作为被摄对象的指尖10。所述LED16配置于覆盖部件24的下部，由光源侧树脂模制部20密封。所述覆盖部件24具有接触面11。所述接触面11位于覆盖部件24的与LED16侧相反的一侧。所述覆盖部件24中，在LED16光的照射方向上重叠在LED16上方的背面部分13，在图1的剖面中，相对于LED16的出射光的光轴M倾斜而构成斜面。

所述LED16照射的光透过覆盖部件24的背面部分13而折射后，从相对于LED16的照射光的光轴M倾斜的方向照射覆盖部件24的接触面11。

被摄对象即指尖10在操作中与接触面11接触。从相对于光轴M倾斜的方向照射在指尖10的光，在手指10的指面(裏面)漫反射(散乱して反射)。另外，在图1中，为了使手指相对于光学指示装置的状态便于理解，手指10相对于光学指示装置被描画为比实际尺寸小。

手指10的像，从所述接触面11进入，该接触面即覆盖部件24的作为光弯折(折り曲げ)元件部的棱镜12的垂直方向上侧的面。射入该棱镜部12的手指的像，在所述背面(倾斜面)全反射，在覆盖部件24的上表面17反射，通过成像元件即反射型透镜14反射，其后，在覆盖部件的上表面17、下表面18、上表面17反射，并通过第二树脂部25以及树脂模制部40在摄像元件15上成像。手指10所成的像作为图像数据被读取。

所述摄像元件15由树脂模制部40密封，所述第二树脂部25与覆盖部件24和树脂模制部40这两者紧密贴合。换言之，所述第二树脂部25与覆盖部件24之间成为不存在空气层的状态，第二树脂部25与树脂模制部40之间也不存在空气层。由此，手指的像不会发生很大的折射而在摄像元件15上成像。

在所述摄像元件15上成的像，作为图像数据被未图示的DSP(数字式信号处理器)读取。所述摄像元件15为CMOS、CDD等图像传感器，以规定的时间间隔连续拍摄接触面11的像。被摄对象即手指10移动时，所拍摄的图像对于前一个拍摄的图像来说是偏离规定量的图像。所述图像中同一部分的偏离量，在DSP中进行比较，判断手指10的移动量以及移动方向。更具体为，对从摄像元件15得到的图像数据进行图像处理，提取出映射到接触面11的手指10的指纹的移动，判断手指10的移动量和移动方向。

另外，作为所述覆盖部件24，优选使用吸收可见光型的聚碳酸酯树脂。并且，作为分别密封LED16以及摄像元件15的光源侧树脂模制部20以及树脂模制部40，能够适当使用由环氧或硅酮构成的树脂，关于密封方式，当然可使用一般的传递模塑法(トランスフア一モ一ルド)成型，也可使用注射模塑法(インシエクシヨンモ一ルド)或浇铸(ポツテイング)等其他成型方法。并且，作为照射光通过的部件，当使用能够截断发光波长以外的波长的光的材料时，由于能够应对干扰光、杂散光(迷光)，因此优选。另外，作为用于消除空气层的第二树脂部25的材料，优选能够截断LED发光波长以外的波长的光、并且与覆盖部件24和树脂模制部40贴合性高的材料，能够适当使用由环氧或硅酮构成的树脂作为其材料。并且，优选使用折射率也尽量相近覆盖部件24、树脂模制部40的材料。

图2A是第一实施方式的光学指示装置中的、摄像元件15的树脂模制部40与覆盖部件24的接合部周围的放大示意图。并且，图2B是现有的光学指示装置中的、摄像元件415的树脂模制部440与覆盖部件424的接合部周围的放大示意图。

参考图2B，覆盖部件424与密封摄像元件415的树脂模制部440之间未涂覆树脂的情况下，因覆盖部件424与空气的折射率不同、树脂模制部440与空气的折射率不同而造成反射光发生折射。因此，间隙越大越不能向摄像元件415传达正确的光信号。即，因装配时的偏差或外加压力、震动等而导致间隙的产生，从而使光学指示装置出现误动作。并且，由于有间隙而使灰尘、异物易于进入其中也成为误动作的原因。

另一方面，在图2A所示的本发明中，相当于间隙的部分被作为第二树脂部的树脂模制部25所占领，由于是难以存在间隙的结构，反射光的折射减少，并且，即使间隙的距离扩大，但相比有空气层的情况光学指示装置也不易发生误动作。

并且，消除空气层的同时，能够通过第二树脂部25将覆盖部件24与树脂模制部40粘接，作为光学指示装置对于外加压力的强度提高，同时，能够提供对于热循环实验等环境实验也具有优异性能的光学指示装置。

第二实施方式

图3A是本发明的第二实施方式的光学指示装置的剖视示意图。并且，图3B是所述第二实施方式的光学指示装置的摄像元件的树脂模制部140的、从覆盖部件侧观察时的立体图。

如图3A所示，在第二实施方式中，作为密封摄像元件115的第一树脂部的树脂模制部140，其覆盖部件124侧的表面的一部分形成为凹部(台阶部)155，该凹部155中填充有第二树脂部125。

根据第二实施方式，由于能够容易地使第二树脂部125的树脂厚度为凹部155的深度，能够容易地将第二树脂部125形成为希望的形状，能够形成光学特性优异的结构。

在没有凹部155的情况下，第二树脂部夹在覆盖部件与树脂模制部之间，被挤压，存在逸至外部的情况。这样，使覆盖部件与树脂模制部之间产生空气层、第二树脂部的树脂厚度不一，存在不能得到适当的光学特性的可能性。

第三实施方式

图4A是本发明的第三实施方式的光学指示装置的剖视示意图。图4B是所述第三实施方式的光学指示装置的摄像元件的树脂模制部的、从覆盖部件侧所视的立体图。

在第三实施方式中，作为密封摄像元件215的第一树脂部的树脂模制部240，其覆盖部件224侧的表面的一部分形成为凹部(台阶部)255。如图4B所示，所述凹部255朝与摄像元件215的受光面269(参考图4A)的法线方向大致垂直的方向中的三个方向开口。即，凹部255形成为十字形，朝矩形形状的树脂模制部240的三个侧面开口。

根据第三实施方式的光学指示装置，由于凹部255朝与摄像元件215的受光面269(参考图4A)的法线方向大致垂直的方向开口、凹部255与树脂模制部240的侧面连接，在向凹部255填充第二树脂225时，能够使多余的树脂向图4B中箭头A、B、C所示方向流动，并经由开口270、271、272排除至外部。即，开口270、271、272能够起到作为树脂流动部的作用效果。因此，由于能够向凹部255中以无间隙且不存在多余树脂的方式填充第二树脂225，能够容易地进行第二树脂量的管理，不论是否存在个体差别，都能够稳定地向凹部225涂覆第二树脂。另外，在第三实施方式中，密封摄像元件215的树脂模制部240的凹部255有270、271、272这三个开口，但是在本发明中，将摄像元件密封的树脂模制部的凹部也可以有一个、两个或四个以上的开口。

第四实施方式

图5A是本发明第四实施方式的移动电话的正面图，图5B是该移动电话的背面图，并且，图5C是该移动电话的侧面图。

如图5A、图5B所示，作为该移动式信息终端的移动电话，具有显示器侧壳体301、操作侧壳体302、话筒部303、数字键304、显示器部305、听筒部306以及本发明的光学指示装置307。

所述听筒部306以及话筒部303用于声音信息的输入输出。并且，所述显示器部305用于影像信息的输出，在第四实施方式中，也用于表示从光学指示装置307输入的信息。

另外，如图5A所示，在第四实施方式中，光学指示装置307配置于数字键304的上部，但是关于配置方法以及光学指示装置307的朝向当然并不限于此。

并且，如图5A～图5C所示，第四实施方式的移动电话是上部的壳体与下部的壳体经由铰链(ヒンジ)连接的所谓折叠式移动电话，但能够安装本发明的光学指示装置的移动电话当然并不限于折叠式移动电话。但是，在移动电话中，第四实施方式的折叠式为主流，折叠状态下的厚度在10mm以下的折叠式移动电话也已出现，考虑到便携性，其厚度成为极重要的因素。

如图5B以及图5C所示，在操作侧壳体302中，除了未图示的内部电路基板，决定其厚度的部件为话筒部303、数字键304、光学指示装置307。其中，由于光学指示装置307的厚度最厚，光学指示装置307的薄型化直接关系到移动电话的薄型化，非常重要。这里，如图3A、图3B以及图4A、图4B中所说明的，本发明的光学指示装置能够容易地实现薄型化。因此，第四实施方式的移动电话能够容易地实现薄型化以及小型化。

另外，在第四实施方式中，将本发明的光学指示装置安装于移动电话，但本发明的光学指示装置并不限于安装于移动电话，当然也能够安装于PDA、计算机主体，微波炉等任何具有输入装置的电子设备。并且，本发明的光学指示装置所能够使用的光源并不限于LED，当然也可以是半导体激光元件等LED以外的发光装置。

Claims (4)

1.一种光学指示装置，其特征在于，具有：

光源，其照明被摄对象；

导光体，其引导从所述光源发出并由所述被摄对象反射的光；

摄像元件，其具有接受被所述导光体引导的所述光的受光面；

第一树脂部，其密封所述摄像元件；

第二树脂部，其与所述导光体和所述第一树脂部紧密贴合；

由所述导光体引导的所述光，经由所述第二树脂部和所述第一树脂部到达所述受光面。

2.根据权利要求1所述的光学指示装置，其特征在于，

所述第一树脂部在面对所述导光体的一侧具有凹部，

所述第二树脂部填充所述凹部。

3.根据权利要求2所述的光学指示装置，其特征在于，

所述凹部朝与所述受光面的法线方向大致垂直的方向开口。

4.一种电子设备，其特征在于，具有根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的光学指示装置。

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