JP2013117935A - 光ポインティング装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】モジュールサイズを小さくすることができ、デザイン性を保った光ポインティング装置を提供する。
【解決手段】光ポインティング装置１は、赤外ＬＥＤ２及び撮像素子３を覆うように設けられて反射光を撮像素子３に導光する光学カバー４と、赤外ＬＥＤ２及び撮像素子３の外側に設けられて光学カバー４により覆われる位置に配置された可視光ＬＥＤデバイス５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、被写体を照明する赤外光を照射するために基板に設けられた赤外発光ダイオード（以下、「赤外ＬＥＤ」とも表記する）と、被写体からの反射光を受光するために基板に設けられた撮像素子と、赤外ＬＥＤ及び撮像素子を覆うように設けられて反射光を撮像素子に導光する光学カバーとを備えた光ポインティング装置及び電子機器に関する。

従来、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などの携帯情報端末では、キーパッドを利用したユーザーインターフェースを採用しており、ここで使用されるキーパッドは、数字及び文字を入力するための複数個のボタンと方向ボタンとで構成されている。

近年では、携帯情報端末の入力方法として、コンピューターに用いられているようなマウスやタッチパッドのような操作を可能とするポインティング装置が、所望されるようになっている。

そこで、携帯情報端末に搭載可能なポインティング装置として、下記のようなポインティング装置が提案されている。このポインティング装置は、接触する被写体として指紋を撮像素子で観察し、接触面における被写体の指紋の移動変化を抽出することによって、被写体の動きを検知する。

例えば、特許文献１及び特許文献２に開示された光学式ジョイスティックは、接触面上の被写体の動きを電気信号として出力する光ポインティング装置として用いられる。

この光学式ジョイスティックでは、接触面上の被写体を赤外ＬＥＤ等の光源によって照射し、被写体から散乱された光を集光レンズにて撮像素子に集光する。集光された被写体の像は、イメージセンサ等の撮像素子で連続的に撮像され、撮像した画像データにおける直前の撮影画像データに対する変化量を抽出する。こうして抽出された変化量に基づいて被写体の動きが算出される。このような光ポインティング装置を用いることによって、ディスプレイ上に示されたカーソル等を被写体の動きに合わせて移動させることができる。

上記特許文献１及び特許文献２に開示された光学式ジョイスティックでは、その光学系は、装置の小型化・薄型化を図るため、ＬＥＤ及び反射ミラーを含む光源部と、第一反射面及び第一平凸レンズ部を有する第一導波管と、第２反射面及び第２平凸レンズ部を有する第２導波管と、イメージセンサとを含んでいる。この光学式ジョイスティックでは、第１導波管及び第２導波管が反射面及びレンズ部を含み、光学系は水平方向に折り曲げて配置されるため、装置の垂直方向の長さ、すなわち装置の厚みを小さくすることができる。

図１４は、従来の光ポインティング装置９０の構成を示す断面図である。光ポインティング装置９０は、回路基板１３を備えている。回路基板１３は、フレキシブル基板により構成されている。回路基板１３の上には、ランドグリッド基板６が裏面の実装パッドを介し、半田１２により電気的に接合されている。

ランドグリッド基板６には、光源としての赤外ＬＥＤ２及び受光部としての撮像素子３が実装されている。赤外発光ダイオード２及び撮像素子３は、封止樹脂７により封止されている。赤外ＬＥＤ２及び撮像素子３は、ボンディングペースト（Ａｇペーストや絶縁ペースト）を使用し、ランドグリッド基板６に固定されている。さらに、金線、アルミ線、Ｃｕ線などのワイヤーでランドグリッド基板６と電気的に接続されている。赤外ＬＥＤ２及び撮像素子３を封止している封止樹脂７としては、エポキシあるいはシリコーンからなる樹脂を好適に使用することができ、封止の手段については、一般的なトランスファーモールドによる成型は勿論のこと、インジェクションモールドや、ポッティングなどの他の成型を使用することもできる。

これらのランドグリッド基板６、赤外ＬＥＤ２、撮像素子３、及び封止樹脂７により、ＬＧＡ（Land Grid Aray）１１が構成されている。

ＬＧＡ１１を覆うように光学カバー４が形成されている。光学部材である光学カバー４は、ポリカーボネート（ＰＣ）や、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）などの熱可塑性樹脂に可視光カット材料を添加したものである。可視光カット領域は、使用する光源である赤外ＬＥＤ２の発光波長により異なるが、たとえば、赤外ＬＥＤ２の発光波長が８５０ｎｍであれば、可視光カット領域は、８００ｎｍ以下の光を吸収または遮断する材料を添加することが考えられる。この光学カバー４は、赤外ＬＥＤ２から照射された赤外光を、照明系レンズ１５ａを介して被写体検出面Ｄへ導光し、さらに、被写体により反射した光を、照明系レンズ１５ｂを介して撮像素子３の受光部へ導光する役割を持つ。このため、光学カバー４の材料に添加する添加材は、十分な光透過性をもつ材料が望ましい。

光学カバー４と機能部であるＬＧＡ１１との間には、遮光ブロック１６が挿入されている。この遮光ブロック１６は、隣接する赤外ＬＥＤ２から撮像素子３へ光学カバー４を介さずに入射する迷光を防止し、さらに、外乱光が撮像素子３へ入射することを防止する役割をもつ。このため、遮光ブロック１６は、全波長カット材料を添加したポリカーボネート（ＰＣ）などの熱可塑性樹脂で成形されている。

回路基板１３のランドグリッド基板６と反対側には、シートスイッチ１４が実装され、モジュール上部から力を加えることにより、ＯＮ／ＯＦＦが可能となる。

光学カバー４及び遮光ブロック１６は、接着剤１７により、回路基板１３に固定されている。なお、回路基板１３は、フレキシブル基板でなく、機能部実装部分に硬質基板を有するリジットフレキシブル基板により構成してもよい。

図１５は、従来の他の光ポインティング装置９０ａの構成を示す断面図である。図１６は、その平面図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。図１６は、光学カバー４及び遮光ブロック１６を透視した模式図になっている。

光ポインティング装置９０ａは、図１４に示す光ポインティング装置９０の構成の外側に可視光ＬＥＤデバイス５を配置し、導光材８により可視光ＬＥＤデバイス５を覆った構成を有する。可視光ＬＥＤデバイス５は、光学カバー４の外側に配置され、回路基板１３に実装されている。光学カバー４を囲むように設けられた導光材８が可視光ＬＥＤデバイス５を覆うように形成されている。

このように、光ポインティング装置９０ａを実装しているフレキシブル基板やリジットフレキシブル基板などの回路基板１３と同じ回路基板上に可視光ＬＥＤデバイス５を実装し、その可視光ＬＥＤデバイス５を包むように導光板８が配置されている。

図１７（ａ）は他の光ポインティング装置９０ａに設けられた可視光ＬＥＤデバイス５の光分布を示す平面図であり、（ｂ）は可視光ＬＥＤデバイス５の光分布を示す断面図である。

光ポインティング装置９０ａに設けられた光学カバー４の周囲に配置した可視光ＬＥＤデバイス５から発光された可視光は、矢印により示すように、導光材８を介して周辺に広がるが、光分布が不均一のため、可視光ＬＥＤデバイス５周辺のみが非常に明るくなり、可視光ＬＥＤデバイス５から離れるほど暗くなるという光の濃淡ができてしまい、導光材８の全体に均一な光を照射することはできない。

図１８は、可視光ＬＥＤデバイス５の数を増やしたさらに他の光ポインティング装置９０ｂの光分布を示す平面図である。図１７に示す光分布の不均一を解消するために、図１８に示すように可視光ＬＥＤデバイス１５の配置数を増やすことも可能だが、この場合、消費電力が大きくなるため、携帯機器へ搭載したときの光ポインティング装置の連続使用時間が短くなるという問題がある。

特開2011-159052号公報（2011年8月18日公開） 特開2008-226224号公報（2008年9月25日公開）

上記の光ポインティング装置は、携帯情報端末に搭載されるため、そのポインティング機能に加え、デザイン性も要求され、光学カバー４にアルミ蒸着等で模様をつけた商品が実用化されている。しかしながら、キーパッドのように可視光ＬＥＤをパッドの下に実装してキーパッドを光らせるようなイルミネーション機能を具備した光ポインティング装置はこれまで実現できていない。

その理由は、図１５〜図１７に示すように、表面実装型の可視光ＬＥＤデバイス５を光ポインティング装置に設けられた光学カバー４の外周に実装しただけでは、可視光ＬＥＤデバイス５を実装した部分のみが強く明るく、その他の部分が暗いという光分布の不均一が発生するためである。

液晶のバックライト用途では、筺体などの遮光物で可視光ＬＥＤデバイス５から出る強い不均一な光を遮光し、均一な光をバックライトとして用いる等の施策をしているが、光ポインティング装置は、携帯機器に搭載するため、モジュールの小型化が必須で、液晶バックライトなどのように十分な光分布均一化の施策をとることができない。小型のサイズを維持しつつ、この分布不均一をなくすためには、多くの可視光ＬＥＤデバイス５を光ポインティング装置の光学カバー４の周囲に実装しなくてはならず、その場合は、消費電力が大きくなるため、連続動作時間が短くなり、携帯機器に搭載する障害となるという問題が生じる。

本発明の目的は、モジュールサイズを小さく保ちつつ、可視光ＬＥＤデバイスの数を増やさなくても可視光の偏在化を低減することができ、デザイン性を保った光ポインティング装置を提供することにある。

本発明に係る光ポインティング装置は、被写体を照明する赤外光を照射するためにランドグリッド基板に設けられた赤外発光ダイオードと、前記被写体からの反射光を受光するために前記ランドグリッド基板に設けられた撮像素子と、前記赤外発光ダイオード及び前記撮像素子を覆うように設けられて前記反射光を前記撮像素子に導光する光学カバーと、前記赤外発光ダイオード及び前記撮像素子の外側に設けられて前記光学カバーにより覆われる位置に配置された可視光発光ダイオードとを備えることを特徴とする。

この特徴により、可視光発光ダイオードから出射した可視光は、光学カバーにより赤外発光ダイオード及び撮像素子の外側に向かって反射される。このため、可視光の偏在化を低減することができる。また、光学カバーにより覆われる位置に可視光発光ダイオードを配置しているので、光学カバーの外側に可視光発光ダイオードを配置する従来の構成よりも光ポインティング装置のモジュールサイズを小さくすることができる。

本発明に係る光ポインティング装置では、前記光学カバーの外側に設けられて前記可視光発光ダイオードから発光した可視光を導光する導光材をさらに備えることが好ましい。

上記構成によれば、光学カバーにより反射された可視光を周囲に導光することができる。

本発明に係る光ポインティング装置では、前記ランドグリッド基板は、硬質材料からなり、前記可視光発光ダイオードは、前記ランドグリッド基板に実装されていることが好ましい。

上記構成によれば、光ポインティング装置を小型化できることに加え、可視光発光ダイオードを硬質回路基板上に実装しているため、外部圧力に対するモジュール強度も向上させることができる。

ここで、本明細書において、「可視光ＬＥＤデバイス」とは、可視光ＬＥＤをチップ化した可視光ＬＥＤチップを回路基板に実装した上で、封止樹脂により封止した表面実装型のＬＥＤデバイスを指す。可視光ＬＥＤデバイスは、可視光をパッケージの真上に照射するタイプや、パッケージの横に照射するサイド発光ＬＥＤデバイスが開発されており、液晶のバックライトや携帯電話のフラッシュなどに様々なタイプ、大きさの可視光ＬＥＤパッケージが存在している。

本発明に係る光ポインティング装置では、前記赤外発光ダイオードと前記撮像素子と前記可視光発光ダイオードとを封止する封止樹脂をさらに備えることが好ましい。

上記構成によれば、可視光発光ダイオードを赤外発光ダイオード及び撮像素子と同時に封止することにより、可視光発光ダイオードのみの実装工程を廃止することができると同時に光ポインティング装置の小型化が可能となる。さらに、遮光ブロックの内部に可視光発光ダイオードを収納することが容易となる。

本発明に係る光ポインティング装置では、前記可視光発光ダイオードの上方に配置されて前記可視光発光ダイオードから発光した可視光を前記光学カバーの外側に導光する光学部品をさらに備えることが好ましい。

上記構成によれば、可視光発光ダイオードから発光した可視光を、光学部品により効率的に散乱、導光して光学カバーの外側の導光板まで導くことが可能となる。

本発明に係る光ポインティング装置では、前記導光材の外側に形成された遮光材をさらに備えることが好ましい。

上記構成によれば、光学カバー内部から導光板へ照射された可視光が導光板の外側へ漏れることを防ぐと同時に、アルミなどの反射率の高い材質で形成した場合は、可視光を効率的に反射させることができる。

本発明は、赤外発光ダイオード及び撮像素子の外側に設けられた可視光発光ダイオードを、光学カバーにより覆われる位置に配置したので、可視光の偏在化を低減することができ、且つ、光ポインティング装置のモジュールサイズを小さくすることができ、デザイン性を保つことができる。

実施の形態１に係る光ポインティング装置の構成を示す断面図である。 上記光ポインティング装置の構成を示す平面図である。 （ａ）は上記光ポインティング装置に設けられた可視光ＬＥＤデバイスの光分布を示す平面図であり、（ｂ）は上記可視光ＬＥＤデバイスの光分布を示す断面図である。 （ａ）は上記可視光ＬＥＤデバイスの構成を示す断面図であり、（ｂ）は反射板付き可視光ＬＥＤデバイスの構成を示す断面図であり、（ｃ）はサイド発光ＬＥＤデバイスの構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る光ポインティング装置の変形例の構成を示す平面図である。 実施の形態２に係る光ポインティング装置の構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る光ポインティング装置の構成を示す平面図である。 実施の形態３に係る光ポインティング装置の構成を示す断面図である。 実施の形態３に係る光ポインティング装置の構成を示す平面図である。 実施の形態４に係る光ポインティング装置の構成を示す断面図である。 実施の形態４に係る光ポインティング装置の構成を示す平面図である。 実施の形態５に係る光ポインティング装置の構成を示す平面図である。 （ａ）は、実施の形態６に係る光ポインティング装置を搭載した携帯電話の構成を示す正面図であり、（ｂ）は、その背面図であり、（ｃ）は、その側面図である。 従来の光ポインティング装置の構成を示す断面図である。 従来の他の光ポインティング装置の構成を示す断面図である。 従来の他の光ポインティング装置の構成を示す平面図である。 （ａ）は上記他の光ポインティング装置に設けられた可視光ＬＥＤデバイスの光分布を示す平面図であり、（ｂ）は上記可視光ＬＥＤデバイスの光分布を示す断面図である。 可視光ＬＥＤデバイスを増やしたさらに他の光ポインティング装置の光分布を示す平面図である。

本発明の光ポインティング装置に関する実施の一形態について図１〜図１２に基づいて説明すれば以下のとおりである。

（実施の形態１）
（光ポインティング装置１の構成）
図１は実施の形態１に係る光ポインティング装置１の構成を示す断面図であり、図２は光ポインティング装置１の構成を示す平面図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。

実施の形態１に係る光ポインティング装置１に設けられた可視光ＬＥＤデバイス５は、赤外ＬＥＤ２及び撮像素子３の外側に設けられて光学カバー４により覆われる位置に配置されている。

光ポインティング装置１は、回路基板１３を備えている。回路基板１３は、フレキシブル基板により構成されている。回路基板１３の上には、ランドグリッド基板６が裏面の実装パッドを介し、半田１２により電気的に接合されている。

ランドグリッド基板６には、光源としての赤外ＬＥＤ２及び受光部としての撮像素子３が実装されている。赤外ＬＥＤ２及び撮像素子３は、封止樹脂７により封止されている。赤外ＬＥＤ２及び撮像素子３は、ボンディングペースト（Ａｇペーストや絶縁ペースト）を使用し、ランドグリッド基板６に固定されている。さらに、金線、アルミ線、Ｃｕ線などのワイヤーでランドグリッド基板６と電気的に接続されている。赤外ＬＥＤ２及び撮像素子３を封止している封止樹脂７としては、エポキシあるいはシリコーンからなる樹脂を好適に使用することができ、封止の手段については、一般的なトランスファーモールドによる成型は勿論のこと、インジェクションモールドや、ポッティングなどの他の成型を使用することもできる。

これらのランドグリッド基板６、赤外ＬＥＤ２、撮像素子３、及び封止樹脂７により、ＬＧＡ（Land Grid Aray）１１が構成されている。

ＬＧＡ１１を覆うように光学カバー４が形成されている。光学部材である光学カバー４は、ポリカーボネート（ＰＣ）や、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）などの熱可塑性樹脂に可視光カット材料を添加したものである。可視光カット領域は、使用する光源である赤外ＬＥＤ２の発光波長により異なるが、たとえば、赤外ＬＥＤ２の発光波長が８５０ｎｍであれば、可視光カット領域は、８００ｎｍ以下の光を吸収または遮断する材料を添加することが考えられる。

この光学カバー４は、赤外ＬＥＤ２から照射された赤外光を、照明系レンズ１５ａを介して被写体検出面Ｄへ導光し、さらに、被写体で反射した反射光を、照明系レンズ１５ｂを介して撮像素子３の受光部へ導光する役割を持つ。このため、光学カバー４の材料に添加する添加材は、十分な光透過性をもつ材料が望ましい。

光学カバー４と機能部であるＬＧＡ１１との間には、遮光ブロック１６が挿入されている。この遮光ブロック１６は、隣接する赤外ＬＥＤ２から撮像素子３へ光学カバー４を介さずに入射する迷光を防止し、さらに、外乱光が撮像素子３へ入射することを防止する役割をもつ。このため、遮光ブロック１６は、全波長カット材料を添加したポリカーボネート（ＰＣ）などの熱可塑性樹脂で成形されている。

赤外ＬＥＤ２及び撮像素子３により構成されるＬＧＡ１１の外側には、可視光ＬＥＤデバイス５が回路基板１３に実装されている。光学カバー４は、可視光ＬＥＤデバイス５を覆うように形成されて、可視光ＬＥＤデバイス５から照射された可視光を導光材８に向けて反射する反射傾斜曲面１８を有している。

回路基板１３のランドグリッド基板６と反対側には、シートスイッチ１４が実装され、モジュール上部から力を加えることにより、ＯＮ／ＯＦＦが可能となる。

この可視光ＬＥＤデバイス５が設けられた光ポインティング装置１では、光ポインティング装置１の機能部であるＬＧＡ１１を半田実装している回路基板１３の上に可視光ＬＥＤデバイス５を半田実装している。この回路基板１３としては、フレキシブル基板やリジットフレキシブル基板等が考えられる。

光学カバー４は、ＬＧＡ１１、及びＬＧＡ１１の周囲に配置された可視光ＬＥＤデバイス５の上に配置し、可視光ＬＥＤデバイス５の上方には、可視光ＬＥＤデバイス５から照射された可視光を外部へ反射する反射傾斜曲面１８が設けられている。この反射傾斜曲面１８は、導光材８に向かう方向へ可視光が反射され、かつ、光分布を均一にする構造を有する。さらに、この反射傾斜曲面１８には、外部への可視光取り出し効率を上げるためにアルミ蒸着等の反射率を高める処理を行う場合もある。

光学カバー４の外周には、内部から取り出された光を周囲に導光させるための導光材８が配置されている。可視光ＬＥＤデバイス５から照射された可視光は、光学カバー４に設けられた反射傾斜曲面１８により反射され、導光材８へ放出される。

（可視光ＬＥＤデバイス５の光分布）
図３（ａ）は光ポインティング装置１に設けられた可視光ＬＥＤデバイス５の光分布を示す平面図であり、（ｂ）は可視光ＬＥＤデバイス５の光分布を示す断面図である。光ポインティング装置１の外部へ取り出される可視光は、光学カバー４に形成された反射傾斜曲面１８により反射されて均一化されているため、導光材８内の光分布のばらつきは少ない。光学カバー４は、実際は可視光カット染料を添加された樹脂で形成されているため、光学ポインティング装置１の上面からは図３に示す可視光ＬＥＤデバイス５周辺の強い光分布領域は見えることはない。

（可視光ＬＥＤデバイスの構成）
図４（ａ）は可視光ＬＥＤデバイス５の構成を示す断面図であり、（ｂ）は反射板付き可視光ＬＥＤデバイス５ａの構成を示す断面図であり、（ｃ）はサイド発光ＬＥＤデバイス５ｂの構成を示す断面図である。

本発明に係る実施の形態で使用する可視光ＬＥＤデバイスの代表的な構造を示す。図４（ａ）に示す可視光ＬＥＤデバイス５は、一般的にチップＬＥＤと言われるタイプのＬＥＤデバイスであり、可視光ＬＥＤチップ２０を硬質材料から構成される回路基板２１に導電ペーストで電気的に固着させた上で、導電性ワイヤー（金線、アルミ線、銅線など）で導通させ、回路基板２１の上側を封止樹脂２２で被覆した構造をもつ。可視光ＬＥＤチップ２０から照射された可視光は、主に回路基板２１の上方向に発光される。この可視光ＬＥＤデバイス５は半田ペースト２３で外部の回路基板に電気的に接合されて使用される。

また、図４（ｂ）に図示したような反射板２４をもち、より可視光の指向性、取り出し効率を向上させたタイプの反射板付き可視光ＬＥＤデバイス５ａも存在する。さらに、図４（ｃ）に示すように、半田ペースト２３を回路基板２１の端面に形成して横向きに半田実装することにより、可視光を、ＬＥＤデバイスを実装した半田実装基板の横方向に取り出すタイプのサイド発光ＬＥＤデバイス５ｂも広く市販されている。図４で図示したＬＥＤデバイスにおいては、可視光ＬＥＤチップ２０を封止している封止樹脂２２の形状は、平坦なものであれが、平坦型に限らず、さまざまな形状のチップＬＥＤを使用することができる。

（光ポインティング装置の変形例）
図５は、実施の形態１に係る変形例の光ポインティング装置１ａの構成を示す平面図である。この光ポインティング装置１ａでは、可視光ＬＥＤデバイス５の配置が変更されている。可視光ＬＥＤデバイス５は、図５に示すように、平面視において光学カバー４の四隅に配置されている。可視光ＬＥＤデバイス５の配置は、導光材８により均一な光を放出できるように光学設計をした上で決定することが望ましい。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係る光ポインティング装置１ｂの構成を示す断面図である。図７は、その平面図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。

この可視光ＬＥＤデバイス５の設けられた光ポインティング装置１ｂでは、光ポインティング装置１ｂの機能部であるＬＧＡ１１で使用されているランドグリッド基板６上に可視光ＬＥＤデバイス５を実装している。可視光ＬＥＤデバイス５は、可視光を遮光する材料で形成された光学カバー４で覆われている。光学カバー４は、実施の形態１と同様、ＬＧＡ１１、及びＬＧＡ１１の周囲に配置された可視光ＬＥＤデバイス５の上に配置されている。

可視光ＬＥＤデバイス５の上方には、可視光ＬＥＤデバイス５から照射された可視光を外部へ反射するように形成された反射傾斜曲面１８が設けられている。この反射傾斜曲面１８により、導光材８に向かう方向へ可視光が反射され、かつ、光分布を均一にする構造を有する。

光ポインティング装置１ｂは、先述のように、回路基板１３上で、機能部であるＬＧＡ１１の反対側にシートスイッチ１４を有している。これは、光ポインティング装置１ｂは、ポインティング機能に加え、クリック機能も有するからである。このクリック機能のため、光ポインティング装置１ｂは、光学カバー４の上側から応力が加えられる。従って、光ポインティング装置１ｂには、上側からの応力耐久性も要求される。

実施の形態１では、回路基板１３をフレキシブル基板によって構成した場合、上方から応力を受ける光学カバー４は、回路基板１３に接着・固定されているため、光ポインティング装置の上方からの応力が繰り返し加わる。フレキシブル基板は、一般的に厚みが０．１〜０．２ｍｍ程度であり、非常に変形しやすい材質で作られているため、上からの応力により基板が変形し、強度が弱い半田部分にストレスがかかる。その結果、可視光ＬＥＤデバイス５と回路基板１３との間で半田はずれが発生し、可視光ＬＥＤデバイス５が発光しなくなるおそれがあるという問題が生じる。

また、この問題を解決するために、回路基板１３をリジットフレキシブル基板（基板厚み０．２〜０．４ｍｍ程度）に変更し、基板強度を向上させることもできるが、この場合、光ポインティング装置１の厚みが大きくなることに加え、リジットフレキシブル基板の価格はフレキシブル基板の３倍程度するため、光ポインティング装置１のコストアップとなってしまうという問題が生じる。

このような問題を解決するために、実施形態２では、可視光ＬＥＤデバイス５は、ＬＧＡ１１と同じランドグリッド基板６上に実装されている。このランドグリッド基板６の基板厚みは、厚い方が応力に対する強度が向上する。一般的に使用されている基板厚みは、０．１５〜０．３ｍｍ程度である。光ポインティング装置１ｂの上側からの応力を繰り返し加えた場合でも、応力は可視光ＬＥＤデバイス５にかかりにくい。このため、光ポインティング装置１ｂの応力に対する耐久性を向上させることができる。また、従来使用されているランドグリッド基板６の厚みを変更することなく使用できるため、光ポインティング装置１ｂの厚みも大きくならない。

（実施の形態３）
図８は、実施の形態３に係る光ポインティング装置１ｃの構成を示す断面図である。図９は、その平面図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。

実施の形態１及び実施の形態２は、可視光ＬＥＤチップ２０を実装した可視光ＬＥＤデバイス５を設けた構成であったのに対し、実施の形態３では、ランドグリッド基板６上に可視光ＬＥＤチップ２０を直接的に実装していることを特徴としている。

この可視光ＬＥＤチップ２０を備えた光ポインティング装置１ｃでは、光源としての赤外ＬＥＤ２と撮像素子３とを実装しているランドグリッド基板６上に、可視光ＬＥＤチップ２０を導電性の接着剤（Ａｇペーストなど）で接着している。

さらに、赤外ＬＥＤ２及び撮像素子３を封止している封止樹脂７により可視光ＬＥＤチップ２０も封止する。封止樹脂７は、エポキシあるいはシリコーンからなる樹脂を好適に使用することができるが、可視光透過性樹脂が望ましい。

この実施の形態３は、可視光ＬＥＤチップ２０を、撮像素子３や赤外ＬＥＤチップ２と同じランドグリッド基板６に実装し、同時に封止することにより、可視光ＬＥＤデバイス５を実装するよりもＬＧＡ１１のサイズを小さくすることが可能となり、ＬＧＡ１１を小さくすることにより、また、同じ封止樹脂７で封止することにより、図８に図示するように、赤外ＬＥＤ２及び撮像素子３と同様、遮光ブロック１６で可視光ＬＥＤチップ２０も覆うことが可能となる。このことにより、可視光ＬＥＤチップ２０から照射される可視光の指向性を高めることができるため、光学カバー４の反射傾斜曲面１８を介して、導光材８へと可視光を導光しやすい。

さらに、可視光ＬＥＤチップ２０を他のチップ（赤外ＬＥＤ２及び撮像素子３）と同時に封止することにより、可視光ＬＥＤチップの半田リフロー工程を省略することが可能となることに加え、光モジュール装置１ｃの上方からの応力に対する強度も強くなる。これは、光学カバー４を支える遮光ブロック１６の面積が大きくなるからである。

また、実施の形態３の一例としては、赤外ＬＥＤ２と撮像素子３を封止する樹脂は、可視光カット樹脂、可視光ＬＥＤチップ２０を封止する樹脂は、透明樹脂というように、別々の樹脂で封止してもよい。

（実施の形態４）
図１０は、実施の形態４に係る光ポインティング装置１ｄの構成を示す断面図である。図１１は、その平面図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。

実施の形態４では、可視光発光部（可視光ＬＥＤデバイス５または、可視光ＬＥＤチップ２０を封止した封止部）の周辺に、可視光を拡散・散乱させる光学部品９を配置することを特徴とする。

可視光ＬＥＤチップ２０から照射された可視光は、封止樹脂７を介して光学カバー４に設けられた光学部品９へ入射し、散乱・拡散された後、導光材８に向かう方向へ取り出される。光学部品９を介することにより、光学カバー４に設けた反射傾斜曲面１８だけでは到達できない範囲まで、可視光を拡散させることができる。

また、光ポインティング装置１ｄの薄型化に伴い、光学カバー４に十分な反射傾斜曲面１８を確保する領域がない場合でも、光学部品９を追加することにより、均一な可視光を導光材８へ供給することができる。

（実施の形態５）
図１２は、実施の形態５に係る光ポインティング装置１ｅの構成を示す平面図である。前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。

実施の形態５では、光ポインティング装置１ｅは導光材８の外側に遮光材１０を設けた構造を持つ。実施の形態５の構造では、導光材８から外側に漏れる可視光を遮光材１０により遮断することができる。さらに、遮光材１０と導光材８との界面に反射率の高いアルミを蒸着することにより、導光材８の外側に漏れる光を効率的に導光材８へ反射させ、可視光の利用効率を向上させることができる。

（実施の形態６）
本発明の実施の形態に係る光ポインティング装置は、携帯電話やＰＤＡなどの電子機器に搭載される。

図１３（ａ）は、実施の形態６に係る光ポインティング装置１を搭載した携帯電話１００の構成を示す正面図であり、（ｂ）は、その背面図であり、（ｃ）は、その側面図である。

図１３では、電子機器として携帯電話機である例を示しているがこれに限定されるものではない。電子機器として、例えば、ＰＣ（特にモバイルＰＣ）、ＰＤＡ、ゲーム機、テレビ等のリモコンなどであってもよい。

図１３に示すように、携帯電話機１００は、モニター側筐体１０１および操作側筐体１０２を備える。モニター側筐体１０１は、モニター部１０５およびスピーカー部１０６を含み、操作側筐体１０２は、マイク部１０３、テンキー１０４および光ポインティング装置１を含む。携帯電話機１００に搭載される光ポインティング装置１は、上述の実施形態１及び２で説明した光ポインティング装置の何れも適用可能である。

なお、本実施形態において、光ポインティング装置１は、図１３（ａ）に示すように、テンキー１０４の上側に配置されているが、光ポインティング装置１の配置方法およびその向きについては、これに限定されるわけではない。

スピーカー部１０６は、音声情報を外部に出力するものであり、マイク部１０３は音声情報を携帯電話機１００に入力するものである。モニター部１０５は、映像情報を出力するものであり、本実施形態においては、光ポインティング装置１からの入力情報を表示するものである。

なお、本実施形態の携帯電話機１００は、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）に示すように、上部の筐体（モニター側筐体１０１）と下部の筐体（操作側筐体１０２）とがヒンジを介して接続されている、いわゆる折りたたみ式の携帯電話機１００を例として挙げている。携帯電話機１００として、折りたたみ式が主流であるため、本実施形態では折りたたみ式の携帯電話機を一例として挙げているのであって、光ポインティング装置１を搭載することができる携帯電話機１００は、折りたたみ式に限るものではない。

接触を利用する静電容量方式を採用した携帯電話１００などの携帯機器では、水中でのポインティング操作は不可能であるが、光ポインティング装置１を具備する携帯機器では、デバイス上を透明な防水シートで覆うことにより、水中でもポインティング操作が可能となる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、被写体を照明する赤外光を照射するために基板に設けられた赤外ＬＥＤと、被写体からの反射光を受光するために基板に設けられた撮像素子と、赤外ＬＥＤ及び撮像素子を覆うように設けられて反射光を撮像素子に導光する光学カバーとを備えた光ポインティング装置及び電子機器に適用することができる。

１ 光ポインティング装置
２ 赤外ＬＥＤ（赤外発光ダイオード）
３ 撮像素子
４ 光学カバー
５ 可視光ＬＥＤデバイス（可視光発光ダイオード）
５ａ 反射板付き可視光ＬＥＤデバイス（可視光発光ダイオード）
５ｂ サイド発光ＬＥＤデバイス（可視光発光ダイオード）
６ ランドグリッド基板
７ 封止樹脂
８ 導光材
９ 光学部品
１０ 遮光材
１１ ＬＧＡ
１２ 半田
１３ 回路基板
１４ シートスイッチ
１５ａ 照明系レンズ
１５ｂ 照明系レンズ
１６ 遮光ブロック
１７ 接着剤
１８ 反射傾斜曲面
２０ 可視光ＬＥＤチップ
２１ 回路基板
２２ 封止樹脂
２３ 半田ペースト
２４ 反射板

Claims (7)

1. 被写体を照明する赤外光を照射するためにランドグリッド基板に設けられた赤外発光ダイオードと、
   前記被写体からの反射光を受光するために前記ランドグリッド基板に設けられた撮像素子と、
   前記赤外発光ダイオード及び前記撮像素子を覆うように設けられて前記反射光を前記撮像素子に導光する光学カバーと、
   前記赤外発光ダイオード及び前記撮像素子の外側に設けられて前記光学カバーにより覆われる位置に配置された可視光発光ダイオードとを備えることを特徴とする光ポインティング装置。
2. 前記光学カバーの外側に設けられて前記可視光発光ダイオードから発光した可視光を導光する導光材をさらに備える請求項１記載の光ポインティング装置。
3. 前記ランドグリッド基板は、硬質材料からなり、
   前記可視光発光ダイオードは、前記ランドグリッド基板に実装されている請求項１記載の光ポインティング装置。
4. 前記赤外発光ダイオードと前記撮像素子と前記可視光発光ダイオードとを封止する封止樹脂をさらに備える請求項３記載の光ポインティング装置。
5. 前記可視光発光ダイオードの上方に配置されて前記可視光発光ダイオードから発光した可視光を前記光学カバーの外側に導光する光学部品をさらに備える請求項１記載の光ポインティング装置。
6. 前記導光材の外側に形成された遮光材をさらに備える請求項２記載の光ポインティング装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の光ポインティング装置を備えた電子機器。