JP2015081769A - Optical object position detector - Google Patents

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JP2015081769A JP2013218043A JP2013218043A JP2015081769A JP 2015081769 A JP2015081769 A JP 2015081769A JP 2013218043 A JP2013218043 A JP 2013218043A JP 2013218043 A JP2013218043 A JP 2013218043A JP 2015081769 A JP2015081769 A JP 2015081769A
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light emitting
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JP2013218043A
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山口　陽史
Akishi Yamaguchi
陽史 山口
和田　秀夫
Hideo Wada
秀夫 和田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical object position detector that is usable while housed in, for example, a tablet terminal and can prevent a decrease in processing speed of a personal computer and an increase in current consumption, for example, even when mounted on the personal computer and that has high detection precision and is low in manufacturing cost.SOLUTION: An optical object position detector includes a light emitting element (8), a light receiving element (9), a substrate (10), and a lens case (13). The light receiving element (9) has a light reception part where a light spot of reflected light is formed and a signal processing circuit which calculates the gravity center position and size of the light spot by processing a signal output from the light reception part. The light emitting element (8), light receiving element (9), and lens case (13) are formed in one body.

Description

この発明は、ある範囲に存在する物体の位置を検出する光学式物体位置検出装置に関する。   The present invention relates to an optical object position detection device that detects the position of an object existing in a certain range.

従来、光学式物体位置検出装置としては、特開平９−９１０７９号公報(特許文献１)に開示されているように、発光素子、受光素子、発光側レンズおよび受光側レンズを備えたものがある。この受光素子から出力される信号は信号処理回路で処理されるようになっている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as an optical object position detecting device, there is one provided with a light emitting element, a light receiving element, a light emitting side lens, and a light receiving side lens as disclosed in JP-A-9-91079 (Patent Document 1). . A signal output from the light receiving element is processed by a signal processing circuit.

特開平９−９１０７９号公報JP-A-9-91079

ところで、上記従来の光学式物体位置検出装置では、発光素子、受光素子、発光側レンズ、受光側レンズおよび信号処理回路は、別々に形成されている。   By the way, in the conventional optical object position detecting device, the light emitting element, the light receiving element, the light emitting side lens, the light receiving side lens, and the signal processing circuit are formed separately.

したがって、上記従来の光学式物体位置検出装置は、大型になるため、例えばタブレット端末内に収容して使用することができないという問題があった。   Therefore, since the conventional optical object position detection device is large, there is a problem that it cannot be accommodated in a tablet terminal, for example.

また、上記光学式物体位置検出装置をパーソナルコンピュータに搭載する場合、受光素子から出力される信号をパーソナルコンピュータのＣＰＵ(中央処理装置)で処理することは可能である。すなわち、上記ＣＰＵが信号処理回路の機能を果たすようにすることは可能である。   When the optical object position detection device is mounted on a personal computer, a signal output from the light receiving element can be processed by a CPU (central processing unit) of the personal computer. That is, it is possible for the CPU to function as a signal processing circuit.

しかしながら、上記ＣＰＵが信号処理回路の機能を果たすようにすると、パーソナルコンピュータの処理速度が遅くなったり、消費電流が大きくなったりしてしまうという問題が生じてしまう。   However, if the CPU performs the function of a signal processing circuit, there arises a problem that the processing speed of the personal computer becomes slow and the current consumption increases.

また、上記従来の光学式物体位置検出装置では、発光素子、受光素子、発光側レンズ、受光側レンズおよび信号処理回路は、別々に形成されているため、部品点数が多くなる。   Further, in the conventional optical object position detecting device, the light emitting element, the light receiving element, the light emitting side lens, the light receiving side lens, and the signal processing circuit are formed separately, so that the number of parts increases.

したがって、上記従来の光学式物体位置検出装置をパーソナルコンピュータに搭載する場合、部品の組立誤差が累積して、検知精度が悪くなったり、部品の位置調整の工程が増えることで製造コストが高くなったりするといという問題が生じていた。   Therefore, when the conventional optical object position detection device is mounted on a personal computer, assembly errors of parts accumulate, detection accuracy deteriorates, and the number of processes for position adjustment of parts increases, resulting in an increase in manufacturing cost. There was a problem that it happened.

そこで、この発明の課題は、例えばタブレット端末内に収容して使用することができて、例えばパーソナルコンピュータに搭載しても、パーソナルコンピュータの処理速度の低下や、消費電流の増大を防ぐことができる高検知精度かつ低製造コストな光学式物体位置検出装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to be accommodated and used in, for example, a tablet terminal, and even when mounted on a personal computer, for example, it is possible to prevent a decrease in processing speed of the personal computer and an increase in current consumption. An object of the present invention is to provide an optical object position detection apparatus with high detection accuracy and low manufacturing cost.

上記課題を解決するため、この発明の光学式物体位置検出装置は、
物体に向けて光を出射する発光素子と、
上記物体による上記光の反射光が入射する受光素子と、
上記発光素子および受光素子を所定間隔あけて一表面上に搭載する基板と、
上記基板の上記一表面上に搭載されて、上記光が通過する発光側光学部品と、上記反射光が通過する受光側レンズとを有する光学部品ケースと
を備え、
上記受光素子は、
上記反射光の光スポットが形成される受光部と、
上記受光部から出力される信号を処理することにより、上記光スポットの重心位置および大きさを計算する信号処理回路部と
を有し、
上記発光素子、受光素子および光学部品ケースは互いに一体に形成されていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, an optical object position detection device of the present invention is
A light emitting element that emits light toward an object;
A light receiving element on which the reflected light of the light by the object is incident;
A substrate on which the light emitting element and the light receiving element are mounted on one surface at a predetermined interval;
An optical component case mounted on the one surface of the substrate and having a light emitting side optical component through which the light passes and a light receiving side lens through which the reflected light passes,
The light receiving element is
A light receiving portion in which a light spot of the reflected light is formed;
A signal processing circuit unit that calculates the barycentric position and size of the light spot by processing a signal output from the light receiving unit;
The light emitting element, the light receiving element, and the optical component case are formed integrally with each other.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記受光素子は、
上記発光素子を所定のタイミングで駆動させる駆動回路部と、
上記信号処理回路部が上記信号を処理するためのプログラムを記憶する信号処理ソフトメモリ部と、
上記光スポットの重心位置および大きさに関するデータを記憶する信号処理データメモリ部と、
上記光スポットの重心位置および大きさを示す信号を出力する信号出力回路部と
を有する。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The light receiving element is
A drive circuit unit for driving the light emitting element at a predetermined timing;
A signal processing software memory unit for storing a program for the signal processing circuit unit to process the signal;
A signal processing data memory unit for storing data on the position and size of the center of gravity of the light spot;
A signal output circuit unit for outputting a signal indicating the position and size of the center of gravity of the light spot.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記発光素子は、発光チップと、この発光チップを封止する樹脂封止パッケージとを有し、
上記樹脂封止パッケージにはレンズが形成されている。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The light-emitting element has a light-emitting chip and a resin-sealed package that seals the light-emitting chip,
A lens is formed on the resin-sealed package.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記受光素子はウェハレベルチップサイズパッケージで形成されている。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The light receiving element is formed of a wafer level chip size package.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記受光部はｍ行×ｍ列(ｍは０を除く自然数)のＣＭＯＳエリアセンサである。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The light receiving unit is a CMOS area sensor of m rows × m columns (m is a natural number excluding 0).

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記光学部品ケースは、上記発光側光学部品および上記受光側レンズを保持する保持部を有し、
上記保持部は上記発光側光学部品および上記受光側レンズと２色成形で形成されている。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The optical component case has a holding portion for holding the light emitting side optical component and the light receiving side lens,
The holding portion is formed by two-color molding with the light emitting side optical component and the light receiving side lens.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記発光素子が出射する光は、ピーク発光波長が略９５０ｎｍである赤外光であり、
上記受光素子は、上記受光部上に設けられ、略９５０ｎｍの波長の赤外光を通す光学フィルタを含むガラスを有する。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The light emitted from the light emitting element is infrared light having a peak emission wavelength of approximately 950 nm,
The light receiving element includes glass including an optical filter that is provided on the light receiving portion and transmits infrared light having a wavelength of approximately 950 nm.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記受光側レンズは可視光を透過しなくて赤外光を透過する。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The light-receiving side lens does not transmit visible light but transmits infrared light.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記発光素子は面発光レーザである。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The light emitting element is a surface emitting laser.

一実施形態の光学式物体位置検出装置は、
上記面発光レーザと上記発光側光学部品との間に、または、上記発光側光学部品上に配置されて、上記面発光レーザが出射するレーザ光を回折する回折格子を備える。 An optical object position detection apparatus according to an embodiment includes:
A diffraction grating is provided between the surface emitting laser and the light emitting side optical component or disposed on the light emitting side optical component and diffracts laser light emitted from the surface emitting laser.

この発明のパーソナルコンピュータは、
上記光学式物体位置検出装置を備えたことを特徴としている。 The personal computer of the present invention is
The optical object position detecting device is provided.

この発明のタブレット端末は、
上記光学式物体位置検出装置を備えたことを特徴としている。 The tablet terminal of this invention
The optical object position detecting device is provided.

この発明の携帯電話は、
上記光学式物体位置検出装置を備えたことを特徴としている。 The mobile phone of the present invention
The optical object position detecting device is provided.

この発明のゲーム機器は、
上記光学式物体位置検出装置を備えたことを特徴としている。 The game machine of this invention
The optical object position detecting device is provided.

この発明の光学式物体位置検出装置は、受光部から出力される信号を処理することにより、光スポットの重心位置および大きさを計算する信号処理回路部を有する受光素子を備えることによって、小型化できるので、例えばタブレット端末内に収容して使用することができる。   The optical object position detection device of the present invention is reduced in size by including a light receiving element having a signal processing circuit unit that calculates the gravity center position and size of the light spot by processing a signal output from the light receiving unit. Therefore, it can be accommodated in a tablet terminal, for example.

また、上記光学式物体位置検出装置を例えばパーソナルコンピュータに搭載する場合、信号処理回路部が、受光部から出力される信号を処理することにより、光スポットの重心位置および大きさを計算するので、その信号をパーソナルコンピュータのＣＰＵで処理せずに済む。したがって、上記パーソナルコンピュータの処理速度の低下や、消費電流の増大を防ぐことができる。   Further, when the optical object position detection device is mounted on, for example, a personal computer, the signal processing circuit unit calculates the barycentric position and size of the light spot by processing the signal output from the light receiving unit. The signal need not be processed by the CPU of the personal computer. Accordingly, it is possible to prevent a decrease in processing speed of the personal computer and an increase in current consumption.

また、上記受光素子が、発光素子と、発光側光学部品および受光側レンズを有するレンズケースと一体に形成されるので、部品点数が少なくなる。したがって、上記光学式物体位置検出装置を例えばパーソナルコンピュータに搭載する場合、部品の組立誤差の累積を低減することができる。その結果、上記光学式物体位置検出装置は、高検知精度にすることができると共に、低コストで製造することができる。   In addition, since the light receiving element is formed integrally with the light emitting element and the lens case having the light emitting side optical component and the light receiving side lens, the number of components is reduced. Therefore, when the optical object position detection device is mounted on, for example, a personal computer, the accumulation of assembly errors of parts can be reduced. As a result, the optical object position detection device can be made highly accurate and can be manufactured at low cost.

図１はこの発明の第１実施形態の光学式物体位置検出装置の概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view of an optical object position detection apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図２は図１のII−II線矢視の概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view taken along the line II-II in FIG. 図３は上記光学式物体位置検出装置の発光素子の概略縦断面図である。FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a light emitting element of the optical object position detecting device. 図４は上記光学式物体位置検出装置の受光素子の概略縦断面図である。FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of a light receiving element of the optical object position detecting device. 図５は上記受光素子の受光チップの構成を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the configuration of the light receiving chip of the light receiving element. 図６は上記光学式物体位置検出装置の動作を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the optical object position detection apparatus. 図７は上記光学式物体位置検出装置の動作を説明するための他の図である。FIG. 7 is another diagram for explaining the operation of the optical object position detection apparatus. 図８は上記光学式物体位置検出装置の動作を説明するための他の図である。FIG. 8 is another diagram for explaining the operation of the optical object position detection apparatus. 図９は上記光学式物体位置検出装置の信号処理を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining signal processing of the optical object position detection apparatus. 図１０はこの発明の第２実施形態の光学式物体位置検出装置の概略縦断面図である。FIG. 10 is a schematic longitudinal sectional view of an optical object position detection apparatus according to the second embodiment of the present invention.

以下、この発明の光学式物体位置検出装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。   The optical object position detection apparatus of the present invention will be described in detail below with reference to the illustrated embodiments.

〔第１実施形態〕
図１は、この発明の第１実施形態の光学式物体位置検出装置を上方から見た概略図である。また、図２は、図１のII−II線矢視から見た概略断面図である。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic view of an optical object position detection device according to a first embodiment of the present invention as viewed from above. 2 is a schematic cross-sectional view as seen from the direction of arrows II-II in FIG.

上記光学式物体位置検出装置は、図１，図２に示すように、発光素子８と、受光素子９と、基板の一例としてのフレキシブル基板１０と、レンズケース１３とを備えている。この発光素子８、受光素子９およびレンズケース１３は、フレキシブル基板１０に固定され、互いに一体になっている。なお、レンズケース１３は光学部品ケースの一例である。   As shown in FIGS. 1 and 2, the optical object position detecting device includes a light emitting element 8, a light receiving element 9, a flexible substrate 10 as an example of a substrate, and a lens case 13. The light emitting element 8, the light receiving element 9, and the lens case 13 are fixed to the flexible substrate 10 and integrated with each other. The lens case 13 is an example of an optical component case.

図３は、上記発光素子８を鉛直面で切った概略断面図である。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the light emitting element 8 taken along a vertical plane.

上記発光素子８は、物体１７(図６，図８に示す)に向けて、ピーク発光波長が略９５０ｎｍである赤外光を出射する。この発光素子８は、基板２と、この基板２上に配置されたチップ形状の赤外発光ダイオード１と、この赤外発光ダイオード１を封止する樹脂封止パッケージ３とを有している。なお、赤外発光ダイオード１は発光チップの一例である。   The light emitting element 8 emits infrared light having a peak emission wavelength of about 950 nm toward the object 17 (shown in FIGS. 6 and 8). The light emitting element 8 includes a substrate 2, a chip-shaped infrared light emitting diode 1 disposed on the substrate 2, and a resin sealing package 3 that seals the infrared light emitting diode 1. The infrared light emitting diode 1 is an example of a light emitting chip.

上記赤外発光ダイオード１は銀ペーストで基板２に固定されている。赤外発光ダイオード１の上面には電極が形成されており、この電極が金線を介して基板２の端子に電気的に接続されている。   The infrared light emitting diode 1 is fixed to the substrate 2 with silver paste. An electrode is formed on the upper surface of the infrared light emitting diode 1, and this electrode is electrically connected to a terminal of the substrate 2 through a gold wire.

上記樹脂封止パッケージ３は、エポキシ樹脂からなり、赤外発光ダイオード１から出射された赤外光を透過する。また、樹脂封止パッケージ３の表面には、レンズ３ａが形成されている。このレンズ３ａは、後述する発光側平凹レンズ１４(図１，図２に示す)に対向する。なお、発光側平凹レンズ１４は発光側光学部品の一例である。   The resin-sealed package 3 is made of epoxy resin and transmits infrared light emitted from the infrared light emitting diode 1. A lens 3 a is formed on the surface of the resin sealed package 3. The lens 3a faces a light emitting side plano-concave lens 14 (shown in FIGS. 1 and 2) which will be described later. The light emission side plano-concave lens 14 is an example of a light emission side optical component.

なお、図示しないが、製造工程では発光素子８の構造を複数含む構造体をダイシングにより個片に分割して、複数の発光素子８を得ている。   Although not shown, in the manufacturing process, a structure including a plurality of structures of the light emitting elements 8 is divided into individual pieces by dicing to obtain a plurality of light emitting elements 8.

図４は、上記受光素子９を鉛直面で切った概略断面図である。   FIG. 4 is a schematic sectional view of the light receiving element 9 taken along a vertical plane.

上記受光素子９には、物体１７による赤外光の反射光が入射すると共に、ウェハレベルチップサイズパッケージで形成されている。この受光素子９は、受光チップ４と、受光チップ４上に配置されたガラス５と、受光チップ４下に形成された複数の半田バンプ７，７，…とを有している。この半田バンプ７は受光チップ４の電極となる。   Reflected light of infrared light from the object 17 is incident on the light receiving element 9 and is formed of a wafer level chip size package. The light receiving element 9 includes a light receiving chip 4, a glass 5 disposed on the light receiving chip 4, and a plurality of solder bumps 7, 7,. The solder bump 7 becomes an electrode of the light receiving chip 4.

上記ガラス５は受光チップ４の上面に貼り付けられている。また、ガラス５上には、ピーク発光波長が略９５０ｎｍである赤外光を透過する光学フィルタ６が設けられている。この光学フィルタ６は、上記赤外光以外では一部の可視光だけを透過する。すなわち、殆どの可視光は光学フィルタ６を通過できなくなっている。   The glass 5 is attached to the upper surface of the light receiving chip 4. An optical filter 6 that transmits infrared light having a peak emission wavelength of approximately 950 nm is provided on the glass 5. The optical filter 6 transmits only a part of visible light other than the infrared light. That is, most visible light cannot pass through the optical filter 6.

図５は、上記受光チップ４の構成を説明するための模式図である。   FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the configuration of the light receiving chip 4.

上記受光チップ４には、物体１７からの反射光の光スポット１８が形成される受光部４ａと、受光部４ａから出力される信号を処理することにより、光スポット１８の重心位置および大きさを計算する信号処理回路部４ｂと、発光素子８を所定のタイミングで駆動させる駆動回路部４ｃと、信号処理回路部４ｂが信号を処理するためのプログラムを記憶する信号処理ソフトメモリ部４ｄと、光スポット１８の重心位置および大きさに関するデータを記憶する信号処理データメモリ部４ｅと、光スポット１８の重心位置および大きさを示す信号を出力する信号出力回路部４ｆとが設けられている。   In the light receiving chip 4, the light receiving portion 4 a in which the light spot 18 of the reflected light from the object 17 is formed, and the signal output from the light receiving portion 4 a are processed, whereby the center of gravity position and the size of the light spot 18 are obtained. A signal processing circuit unit 4b to be calculated, a drive circuit unit 4c for driving the light emitting element 8 at a predetermined timing, a signal processing software memory unit 4d for storing a program for the signal processing circuit unit 4b to process a signal, A signal processing data memory unit 4e that stores data relating to the position and size of the center of gravity of the spot 18 and a signal output circuit unit 4f that outputs a signal indicating the position and size of the center of gravity of the light spot 18 are provided.

上記受光部４ａはｍ行×ｍ列(ｍは０を除く自然数)のＣＭＯＳエリアセンサである。このｍとしては例えば３０〜１００の範囲内の自然数が選ばれる。また、受光部４ａの１画素のサイズは１０μｍ〜５０μｍの範囲内に設定される。受光部４ａの画素数は、検知精度に関係するが、あまり多くすると、信号処理時の消費電流が大きくなってしまう。また、受光部４ａの１画素のサイズについては、サイズ上小さいほうが良いが、ある程度の大きさがないと物体１７が比較的遠距離(５０ｃｍ程度)にある場合、必要な受光量が得られず、信号処理ができないため、１０μｍ〜５０μｍの範囲内の数値が適当である。   The light receiving portion 4a is a CMOS area sensor of m rows × m columns (m is a natural number excluding 0). For example, a natural number in the range of 30 to 100 is selected as m. The size of one pixel of the light receiving unit 4a is set within a range of 10 μm to 50 μm. Although the number of pixels of the light receiving unit 4a is related to detection accuracy, if the number is too large, current consumption during signal processing increases. Further, the size of one pixel of the light receiving unit 4a is preferably small in size, but if the object 17 is relatively far away (about 50 cm) without a certain size, a necessary amount of received light cannot be obtained. Since signal processing cannot be performed, a numerical value within the range of 10 μm to 50 μm is appropriate.

上記信号処理回路部４ｂ、駆動回路部４ｃ、信号処理ソフトメモリ部４ｄ、信号処理データメモリ部４ｅおよび信号出力回路部４ｆは、受光部４ａの周囲に設けられている。なお、信号処理回路部４ｂの一例としてはデジタル信号処理装置があり、信号出力回路部４ｆの一例としてはＩ２Ｃインターフェースがある。 The signal processing circuit unit 4b, the drive circuit unit 4c, the signal processing soft memory unit 4d, the signal processing data memory unit 4e, and the signal output circuit unit 4f are provided around the light receiving unit 4a. An example of the signal processing circuit unit 4b is a digital signal processing device, and an example of the signal output circuit unit 4f is an I 2 C interface.

また、上記発光素子８および受光素子９は、図１，図２に示すように、所定間隔空けてフレキシブル基板１０の一表面上に搭載される。このフレキシブル基板１０の一表面にはパターン電極部(図示せず)が形成されている。発光素子８および受光素子９は、上記パターン電極部に塗布された半田ペースト上に置かれた後、リフローなどにより、上記パターン電極部に電気的に接続されると共に、フレキシブル基板１０に固定される。   The light emitting element 8 and the light receiving element 9 are mounted on one surface of the flexible substrate 10 with a predetermined interval as shown in FIGS. A pattern electrode portion (not shown) is formed on one surface of the flexible substrate 10. The light emitting element 8 and the light receiving element 9 are placed on the solder paste applied to the pattern electrode part, and then electrically connected to the pattern electrode part and fixed to the flexible substrate 10 by reflow or the like. .

また、上記フレキシブル基板１０の一表面において、レンズケース本体１６で覆われない部分には、チップコンデンサ１１が固定されている。このチップコンデサ１１は、フレキシブル基板１０に形成された電気回路(図示せず)に電気的に接続されている。また、上記部分には、上記電気回路を外部に電気的に接続するための端子領域１０ａも設けられている。   A chip capacitor 11 is fixed to a portion of the one surface of the flexible substrate 10 that is not covered with the lens case body 16. The chip capacitor 11 is electrically connected to an electric circuit (not shown) formed on the flexible substrate 10. The portion is also provided with a terminal region 10a for electrically connecting the electric circuit to the outside.

一方、上記フレキシブル基板１０の他表面(発光素子８側とは反対側の表面)には、フレキシブル基板１０を補強するためガラスエポキシ基板１２が接着されている。   On the other hand, a glass epoxy substrate 12 is bonded to the other surface of the flexible substrate 10 (the surface opposite to the light emitting element 8 side) to reinforce the flexible substrate 10.

上記レンズケース１３も、発光素子８および受光素子９と同様にフレキシブル基板１０の一表面上に搭載されている。より詳しくは、レンズケース１３は、発光素子８および受光素子９を収容するように、フレキシブル基板１０の発光素子８側の表面に固定されている。このレンズケース１３は、発光側平凹レンズ１４、受光側両凸レンズ１５およびケース本体１６から構成されている。なお、受光側両凸レンズ１５は受光側レンズの一例であり、ケース本体１６は保持部の一例である。   The lens case 13 is also mounted on one surface of the flexible substrate 10 in the same manner as the light emitting element 8 and the light receiving element 9. More specifically, the lens case 13 is fixed to the surface of the flexible substrate 10 on the light emitting element 8 side so as to accommodate the light emitting element 8 and the light receiving element 9. The lens case 13 includes a light emitting side plano-concave lens 14, a light receiving side biconvex lens 15, and a case body 16. The light receiving side biconvex lens 15 is an example of a light receiving side lens, and the case body 16 is an example of a holding portion.

上記発光側平凹レンズ１４は、発光素子８より照射される赤外光を、上記光学式物体位置検出装置が機能を果たすために必要な視野角へ照射するために必要なレンズである。この発光側平凹レンズ１４の発光素子８側の表面には、非球面である凹面が形成されている。   The light emitting side plano-concave lens 14 is a lens necessary for irradiating infrared light irradiated from the light emitting element 8 to a viewing angle necessary for the optical object position detecting device to function. A concave surface which is an aspherical surface is formed on the surface of the light emitting side plano-concave lens 14 on the light emitting element 8 side.

上記受光側両凸レンズ１５は物体１７からの反射赤外光を受光素子９の受光部４ａ(図５参照)に集光する。これにより、光スポット１８が受光部４ａの表面に形成される。その後、光スポット１８の重心位置と大きさに基づいて、空間上の物体１７の位置が算出される。また、受光側両凸レンズ１５の物体１７側および受光素子９側の各表面には凸面が形成されている。この両凸面は、物体１７が受光レンズ光軸から離れた位置にある場合でも、受光素子９の受光部４ａにできるだけ歪の少ない光スポット１８が形成されて物体１７の位置検知が精度よく行われるように非球面としている。   The light receiving side biconvex lens 15 condenses the reflected infrared light from the object 17 on the light receiving portion 4a (see FIG. 5) of the light receiving element 9. Thereby, the light spot 18 is formed on the surface of the light receiving portion 4a. Thereafter, the position of the object 17 in space is calculated based on the position and size of the center of gravity of the light spot 18. Convex surfaces are formed on the surfaces of the light receiving side biconvex lens 15 on the object 17 side and the light receiving element 9 side. Even if the object 17 is located at a position away from the optical axis of the light receiving lens, the both convex surfaces form a light spot 18 with as little distortion as possible on the light receiving portion 4a of the light receiving element 9 so that the position of the object 17 can be detected with high accuracy. As aspherical.

このような発光側平凹レンズ１４および受光側両凸レンズ１５はケース本体１６によって保持されて、発光側平凹レンズ１４と受光側両凸レンズ１５の間が所定間隔となっている。また、ケース本体１６がフレキシブル基板１０に固定されることにより、発光側平凹レンズ１４および受光側両凸レンズ１５は、発光素子８および受光素子９に対して所定の位置関係で保持される。   The light-emitting side plano-concave lens 14 and the light-receiving side biconvex lens 15 are held by the case body 16, and the light-emitting side plano-concave lens 14 and the light-receiving side biconvex lens 15 have a predetermined interval. Further, by fixing the case body 16 to the flexible substrate 10, the light emitting side plano-concave lens 14 and the light receiving side biconvex lens 15 are held in a predetermined positional relationship with respect to the light emitting element 8 and the light receiving element 9.

上記発光側平凹レンズ１４、受光側両凸レンズ１５およびケース本体１６は、ケース本体１６が発光側平凹レンズ１４および受光側両凸レンズ１５を精度よく保持するように、２色成形で形成されている。この２色成形は、１回目の成形で第１の樹脂により両レンズを成形した後、この両レンズを金型ごとケース本体１６の成形のための金型にインサートして、２回目の成形を行う。   The light emitting side plano-concave lens 14, the light receiving side biconvex lens 15 and the case body 16 are formed by two-color molding so that the case body 16 holds the light emitting side plano-concave lens 14 and light receiving side biconvex lens 15 with high accuracy. In this two-color molding, after forming both lenses with the first resin in the first molding, the two lenses are inserted into the mold for molding the case body 16 together with the mold, and the second molding is performed. Do.

上記発光側平凹レンズ１４および受光側両凸レンズ１５を成形するための樹脂は、可視光(略７００ｎｍ以下)をカットする染料入りの例えばポリカーボネート樹脂が採用される。   As the resin for forming the light emitting side plano-concave lens 14 and the light receiving side biconvex lens 15, for example, a polycarbonate resin containing a dye that cuts visible light (approximately 700 nm or less) is employed.

上記ケース本体１６を成形するための樹脂は、可視光と赤外光の両方を遮光する例えばポリカーボネート樹脂が採用される。   As the resin for molding the case body 16, for example, polycarbonate resin that shields both visible light and infrared light is employed.

上記ポリカーボネート樹脂は、耐熱温度が１３０℃程度であり、一般に光学製品によく使用されるアクリル樹脂に比べて耐熱性が高い。このポリカーボネート樹脂で発光側平凹レンズ１４などを成形することにより、上記光学式物体位置検出装置は８５℃程度の高温でも使用できるようになる。   The polycarbonate resin has a heat-resistant temperature of about 130 ° C., and generally has higher heat resistance than an acrylic resin often used for optical products. By molding the light-emitting side plano-concave lens 14 and the like with this polycarbonate resin, the optical object position detecting device can be used even at a high temperature of about 85 ° C.

また、上記ケース本体１６には遮光壁１６ａが設けられている。この遮光壁１６ａは、発光素子８を収容する空間と、受光素子９を収容する空間とを仕切って、発光側の赤外光が受光側へ進入しないようにしている。   The case body 16 is provided with a light shielding wall 16a. The light shielding wall 16a partitions the space for accommodating the light emitting element 8 and the space for accommodating the light receiving element 9 so that infrared light on the light emitting side does not enter the light receiving side.

また、上記レンズケース１３は、赤外光を遮光する接着剤を使って、フレキシブル基板１０に固定されている。これにより、上記接着剤でフレキシブル基板１０とケース本体１６の隙間を塞いで、発光側から受光側に赤外光が漏れ出ないようにしている。   The lens case 13 is fixed to the flexible substrate 10 using an adhesive that blocks infrared light. Thus, the gap between the flexible substrate 10 and the case body 16 is closed with the adhesive so that infrared light does not leak from the light emitting side to the light receiving side.

以下、図６〜図９を用いて、上記光学式物体位置検出装置の動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the optical object position detection apparatus will be described with reference to FIGS.

上記光学式物体位置検出装置の発光側から照射される赤外光は、図６に示すように、発光側光軸周りに略±１５°の範囲にある。この範囲内に物体１７がある場合、図７に示すように、物体１７からの反射赤外光が受光側両凸レンズ１５を通して受光部４ａに光スポット１８を形成する。この光スポット１８の位置は、物体１７がＸＹ面上を移動すれば、この移動に応じて変わる。このとき、光スポット１８の重心座標（Ｘ，Ｙ）も変わり、この重心座標に基づいて、物体１７のＸ，Ｙ軸方向の位置が検出される。なお、図６において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は互いに垂直な軸である。   Infrared light irradiated from the light emission side of the optical object position detection apparatus is in a range of approximately ± 15 ° around the light emission side optical axis as shown in FIG. When the object 17 is within this range, the reflected infrared light from the object 17 forms a light spot 18 on the light receiving portion 4a through the light receiving side biconvex lens 15 as shown in FIG. If the object 17 moves on the XY plane, the position of the light spot 18 changes according to this movement. At this time, the barycentric coordinates (X, Y) of the light spot 18 also change, and based on the barycentric coordinates, the position of the object 17 in the X and Y axis directions is detected. In FIG. 6, the X axis, the Y axis, and the Z axis are perpendicular to each other.

一方、図８に示すように、上記光学式物体位置検出装置と物体１７の間のＺ軸方向の距離が変化すれば、光スポット１８の大きさが変化する。このとき、光スポット１８の大きさに基づいて、物体１７のＺ軸方向の位置が検出される。   On the other hand, as shown in FIG. 8, when the distance in the Z-axis direction between the optical object position detection device and the object 17 changes, the size of the light spot 18 changes. At this time, the position of the object 17 in the Z-axis direction is detected based on the size of the light spot 18.

また、図９に示すように、発光素子８は所定周期でパルス的に発光させる。このとき、発光素子８の発光するタイミング(１)における受光素子９の受光量(ａ＋ｂ)と、発光素子８の発光しないタイミング(２)における受光素子９の受光量(ｂ)との差が取られ、後段の信号処理が上記差を使って行われるようになっている。これにより、上記光学式物体位置検出装置は、外乱光をキャンセルして、外乱光に対する耐性を上げることができるようになる。   Moreover, as shown in FIG. 9, the light emitting element 8 emits light in a pulse manner at a predetermined cycle. At this time, the difference between the received light amount (a + b) of the light receiving element 9 at the light emission timing (1) of the light emitting element 8 and the received light amount (b) of the light receiving element 9 at the timing (2) when the light emitting element 8 does not emit light is taken. Thus, subsequent signal processing is performed using the above difference. As a result, the optical object position detection device can cancel disturbance light and increase resistance to disturbance light.

上記構成の光学式物体位置検出装置は、上記受光素子９は、受光部４ａから出力される信号を処理することにより、光スポット１８の重心位置および大きさを計算する信号処理回路部４ｂを有するので、小型化できる。したがって、上記光学式物体位置検出装置は例えばタブレット端末内に収容して使用することができる。   In the optical object position detecting apparatus having the above-described configuration, the light receiving element 9 includes a signal processing circuit unit 4b that calculates a barycentric position and a size of the light spot 18 by processing a signal output from the light receiving unit 4a. So it can be downsized. Therefore, the optical object position detecting device can be used by being housed in a tablet terminal, for example.

また、上記光学式物体位置検出装置を例えばパーソナルコンピュータに搭載する場合、信号処理回路部４ｂが、受光部４ａから出力される信号を処理することにより、光スポット１８の重心位置および大きさを計算するので、その信号をパーソナルコンピュータのＣＰＵで処理せずに済む。したがって、上記光学式物体位置検出装置は、パーソナルコンピュータの処理速度の低下や、消費電流の増大を防ぐことができる。   In addition, when the optical object position detection device is mounted on, for example, a personal computer, the signal processing circuit unit 4b calculates the barycentric position and size of the light spot 18 by processing the signal output from the light receiving unit 4a. Therefore, the signal need not be processed by the CPU of the personal computer. Therefore, the optical object position detection apparatus can prevent a decrease in processing speed of the personal computer and an increase in current consumption.

また、上記発光素子８、受光素子９およびレンズケース１３は互いに一体に形成されているので、部品点数が少なくなる。したがって、上記光学式物体位置検出装置を例えばパーソナルコンピュータに搭載する場合、部品の組立誤差の累積を低減することができる。その結果、上記光学式物体位置検出装置は、高検知精度にすることができると共に、低コストで製造することができる。   Further, since the light emitting element 8, the light receiving element 9, and the lens case 13 are integrally formed with each other, the number of parts is reduced. Therefore, when the optical object position detection device is mounted on, for example, a personal computer, the accumulation of assembly errors of parts can be reduced. As a result, the optical object position detection device can be made highly accurate and can be manufactured at low cost.

また、上記受光素子９は、信号処理回路部４ｂの他に、駆動回路部４ｃ、信号処理ソフトメモリ部４ｄ、信号処理データメモリ部４ｅおよび信号出力回路部４ｆを有する。これにより、上記光学式物体位置検出装置は、さらに小型化できる。   The light receiving element 9 includes a drive circuit unit 4c, a signal processing software memory unit 4d, a signal processing data memory unit 4e, and a signal output circuit unit 4f in addition to the signal processing circuit unit 4b. Thereby, the optical object position detecting device can be further downsized.

また、上記樹脂封止パッケージ３にはレンズ３ａが形成されているので、部品点数を減らすことができる。   Moreover, since the lens 3a is formed in the resin-sealed package 3, the number of parts can be reduced.

また、上記受光素子９はウェハレベルチップサイズパッケージの構造を有するので、受光素子９のサイズを小さくすることができる。   Further, since the light receiving element 9 has a wafer level chip size package structure, the size of the light receiving element 9 can be reduced.

また、上記受光部４ａがｍ行×ｍ列のＣＭＯＳエリアセンサであるので、物体１７の検出領域にｘ軸およびｙ軸を設定したとき、第１〜第４象限における物体１７の検出領域を互いに略等しくすることができる。   In addition, since the light receiving unit 4a is a CMOS area sensor of m rows × m columns, when the x axis and the y axis are set as the detection region of the object 17, the detection regions of the object 17 in the first to fourth quadrants are mutually set. Can be approximately equal.

また、上記ケース本体１６は発光側平凹レンズ１４および受光側両凸レンズ１５と２色成形で形成されるので、ケース本体１６に対する発光側平凹レンズ１４および受光側両凸レンズ１５の位置精度を高めることができる。   Further, since the case body 16 is formed by two-color molding with the light emitting side plano-concave lens 14 and the light receiving side biconvex lens 15, the positional accuracy of the light emitting side planoconcave lens 14 and the light receiving side biconvex lens 15 with respect to the case body 16 can be improved. it can.

また、上記発光素子８が出射する光は、ピーク発光波長が略９５０ｎｍである赤外光である。一方、受光素子９の受光部４ａ上には、略９５０ｎｍの波長の赤外光を通す光学フィルタ６を含むガラス５が形成されているので、ノイズ光が受光部４ａに入るのを防ぐことができる。したがって、上記光学式物体位置検出装置は検知精度を高めることができる。   The light emitted from the light emitting element 8 is infrared light having a peak emission wavelength of about 950 nm. On the other hand, since the glass 5 including the optical filter 6 that transmits infrared light having a wavelength of approximately 950 nm is formed on the light receiving portion 4a of the light receiving element 9, it is possible to prevent noise light from entering the light receiving portion 4a. it can. Therefore, the optical object position detection device can improve detection accuracy.

また、上記受光側両凸レンズ１５は、可視光(略７００ｎｍ以下)をカットする染料入りの例えばポリカーボネート樹脂で成形されている。これにより、受光側両凸レンズ１５は、赤外光(略９５０ｎｍ)を透過するが、可視光を透過しなくなって、ある程度の外乱光のある環境でも使用できる。   The light-receiving side biconvex lens 15 is formed of, for example, a polycarbonate resin containing a dye that cuts visible light (approximately 700 nm or less). As a result, the light-receiving-side biconvex lens 15 transmits infrared light (approximately 950 nm) but does not transmit visible light, and can be used in an environment with a certain amount of disturbance light.

また、上記光学フィルタ６は赤外光以外では一部の可視光だけしか透過しないので、光部４ａへ向かうノイズ光を低減できる。   Further, since the optical filter 6 transmits only a part of visible light other than infrared light, noise light directed to the light unit 4a can be reduced.

上記第１実施形態では、光学フィルタ６は、一部の可視光を透過していたが、その一部の可視光を透過しないようにしてもよい。   In the first embodiment, the optical filter 6 transmits part of visible light, but may not transmit part of visible light.

〔第２実施形態〕
図１０は、この発明の第２実施形態の光学式物体位置検出装置を鉛直面で切った概略断面図である。なお、図１０において、図２の構成部と同一構成部には、図２の構成部の参照番号と同一参照番号を付している。 [Second Embodiment]
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the optical object position detection device according to the second embodiment of the present invention cut along a vertical plane. 10, the same reference numerals as those in FIG. 2 are assigned to the same components as those in FIG.

上記光学式物体位置検出装置は、発光素子の一例としての赤外面発光レーザ１９と、発光側光学窓２１４と、回折格子２０と、レンズケース２１３とを備えている。なお、発光側光学窓２１４は発光側光学部品の一例である。   The optical object position detection apparatus includes an infrared surface emitting laser 19 as an example of a light emitting element, a light emitting side optical window 214, a diffraction grating 20, and a lens case 213. The light emission side optical window 214 is an example of a light emission side optical component.

上記赤外面発光レーザ１９は、半導体を用いて形成されて、フレキシブル基板１０の赤外面発光レーザ１９側の表面に対して略垂直な方向に赤外光を出射する。   The infrared surface emitting laser 19 is formed using a semiconductor and emits infrared light in a direction substantially perpendicular to the surface of the flexible substrate 10 on the infrared surface emitting laser 19 side.

上記発光側光学窓２１４は、可視光(略７００ｎｍ以下)をカットする染料入りの例えばポリカーボネート樹脂で成形されている。また、発光側光学窓２１４はレンズ効果を奏さない。   The light emitting side optical window 214 is formed of, for example, a polycarbonate resin containing a dye that cuts visible light (approximately 700 nm or less). Further, the light emission side optical window 214 does not exhibit a lens effect.

上記回折格子２０は、赤外面発光レーザ１９が出射する赤外レーザ光の光軸に対して略垂直な方向に、その赤外レーザ光を分割する。これにより、赤外面発光レーザ１９からの赤外レーザ光が広がるようになっている。   The diffraction grating 20 divides the infrared laser light in a direction substantially perpendicular to the optical axis of the infrared laser light emitted from the infrared surface emitting laser 19. As a result, the infrared laser light from the infrared surface emitting laser 19 spreads.

上記レンズケース２１３は、図２のレンズケース１３とは形状だけ異なっており、保持部の一例としてのケース本体２１６を有している。このケース本体２１６は、可視光と赤外光の両方を遮光する例えばポリカーボネート樹脂で成形されている。また、ケース本体２１６には、図２の遮光壁１６ａと同様の役割を果たす遮光壁２１６ａが設けられている。   The lens case 213 differs from the lens case 13 of FIG. 2 only in shape, and includes a case main body 216 as an example of a holding portion. The case body 216 is formed of, for example, polycarbonate resin that shields both visible light and infrared light. The case body 216 is provided with a light shielding wall 216a that plays the same role as the light shielding wall 16a of FIG.

また、上記発光側平凹光学窓２１４、受光側両凸レンズ１５およびケース本体２１６は、２色成形で形成されている。   The light emitting side plano-concave optical window 214, the light receiving side biconvex lens 15 and the case body 216 are formed by two-color molding.

上記構成の光学式物体位置検出装置は、赤外面発光レーザ１９を備えるので、赤外面発光レーザ１９から出射される赤外レーザ光の広がり角は発光ダイオードに比べてかなり小さいので、発光側光学窓２１４の図中左右方向のサイズを小さくすることできると共に、赤外面発光レーザ１９と発光側光学窓２１４の間の距離を短くすることができる。しがって、上記光学式物体位置検出装置は小型化できる。   Since the optical object position detecting apparatus having the above configuration includes the infrared surface emitting laser 19, the spread angle of the infrared laser light emitted from the infrared surface emitting laser 19 is considerably smaller than that of the light emitting diode. The size in the left-right direction in FIG. 214 can be reduced, and the distance between the infrared surface emitting laser 19 and the light-emitting side optical window 214 can be shortened. Therefore, the optical object position detection device can be miniaturized.

また、上記赤外面発光レーザ１９はチップ上面より赤外光が出るので、フレキシブル基板１０の赤外面発光レーザ１９側の表面に対して略垂直な方向に赤外光を出射させる場合に都合がよい。例えば、面発光型でない通常の半導体レーザは、チップ側面が発光するので、フレキシブル基板１０の赤外面発光レーザ１９側の表面に対して略垂直な方向に赤外光を出射させるには不適である。   The infrared surface emitting laser 19 emits infrared light from the upper surface of the chip, which is convenient when emitting infrared light in a direction substantially perpendicular to the surface of the flexible substrate 10 on the infrared surface emitting laser 19 side. . For example, a normal semiconductor laser that is not a surface-emitting type emits light on the side surface of the chip, and thus is not suitable for emitting infrared light in a direction substantially perpendicular to the surface of the flexible substrate 10 on the infrared surface-emitting laser 19 side. .

また、上記赤外面発光レーザ１９を使用することによって、発光ダイオードを使用する場合に比べて、有効利用できる光が格段に多くなる。したがって、上記光学式物体位置検出装置は、赤外面発光レーザ１９に供給する電流を減らして、消費電流も小さくすることができる。   Further, the use of the infrared surface emitting laser 19 significantly increases the amount of light that can be effectively used compared to the case of using a light emitting diode. Therefore, the optical object position detecting device can reduce the current supplied to the infrared surface emitting laser 19 and reduce the current consumption.

また、上記発光側光学窓２１４上に回折格子２０を配置することにより、赤外面発光レーザ１９からの赤外レーザ光を広げることができるので、発光側光学窓２１４の厚みを薄くすることができる。   Further, by arranging the diffraction grating 20 on the light emitting side optical window 214, the infrared laser light from the infrared surface emitting laser 19 can be expanded, so that the thickness of the light emitting side optical window 214 can be reduced. .

上記第２実施形態では、回折格子２０は、発光側光学窓２１４上に配置されていたが、発光側光学窓２１４と赤外面発光レーザ１９との間に配置されてもよい。   In the second embodiment, the diffraction grating 20 is disposed on the light emission side optical window 214, but may be disposed between the light emission side optical window 214 and the infrared surface emitting laser 19.

上記第１，第２実施形態では、ピーク発光波長が略９５０ｎｍである赤外光を用いて物体１７の位置を検出していたが、ピーク発光波長が例えば略８９０ｎｍである赤外光、または、赤外光以外の光を用いて、物体１７の位置を検出してもよい。   In the first and second embodiments, the position of the object 17 is detected using infrared light having a peak emission wavelength of approximately 950 nm, but infrared light having a peak emission wavelength of, for example, approximately 890 nm, or The position of the object 17 may be detected using light other than infrared light.

上記第１，第２実施形態では、フレキシブル基板１０を用いていたが、リジッド基板等を用いてもよい。   In the first and second embodiments, the flexible substrate 10 is used, but a rigid substrate or the like may be used.

上記第１，第２実施形態の光学式物体位置検出装置は、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、携帯電話、ゲーム機器などに搭載してもよい。   The optical object position detection apparatus of the first and second embodiments may be mounted on a personal computer, a tablet terminal, a mobile phone, a game machine, or the like.

また、上記第１，第２実施形態の光学式物体位置検出装置をタブレット端末等に搭載した場合、このタブレット端末では、表示パネルをタッチしなくても、空中で指等を動かすだけで操作できるようになる。   In addition, when the optical object position detection device according to the first and second embodiments is mounted on a tablet terminal or the like, the tablet terminal can be operated simply by moving a finger or the like in the air without touching the display panel. It becomes like this.

また、上記第１，第２実施形態の光学式物体位置検出装置をゲーム機器のコントローラに搭載した場合、このゲーム機器では、コントローラに触ることなく、中で指等を動かすことで操作できるようになる。その結果、上記ゲーム機器の遊戯性が向上する。   In addition, when the optical object position detection device according to the first and second embodiments is mounted on a controller of a game machine, the game machine can be operated by moving a finger or the like without touching the controller. Become. As a result, the playability of the game device is improved.

以上のように、この発明の具体的な第１，第２実施形態について説明したが、この発明は上記第１，第２実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第１実施形態の記載と第２実施形態の記載とを適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態にしてもよい。   As described above, specific first and second embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the first and second embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. Can be implemented. For example, a combination of the description of the first embodiment and the description of the second embodiment may be used as an embodiment of the present invention.

すなわち、この発明および実施形態の光学式物体位置検出装置を纏めると次のようになる。   That is, it is as follows when the optical object position detection apparatus of this invention and embodiment is put together.

この発明の光学式物体位置検出装置は、
物体１７に向けて光を出射する発光素子８，１９と、
上記物体１７による上記光の反射光が入射する受光素子９と、
上記発光素子８，１９および受光素子９を所定間隔あけて一表面上に搭載する基板１０と、
上記基板１０の上記一表面上に搭載されて、上記光が通過する発光側光学部品１４，２１４と、上記反射光が通過する受光側レンズ１５とを有する光学部品ケース１３，２１３と
を備え、
上記受光素子９は、
上記反射光の光スポット１８が形成される受光部４ａと、
上記受光部４ａから出力される信号を処理することにより、上記光スポット１８の重心位置および大きさを計算する信号処理回路部４ｂと
を有し、
上記発光素子８，１９、受光素子９および光学部品ケース１３，２１３は一体に形成されていることを特徴としている。 The optical object position detection apparatus of the present invention is
Light emitting elements 8 and 19 for emitting light toward the object 17;
A light receiving element 9 on which the reflected light of the light by the object 17 is incident;
A substrate 10 on which the light emitting elements 8, 19 and the light receiving element 9 are mounted on one surface at a predetermined interval;
Optical component cases 13 and 213 mounted on the one surface of the substrate 10 and having light-emitting side optical components 14 and 214 through which the light passes and light-receiving side lenses 15 through which the reflected light passes,
The light receiving element 9 includes:
A light receiving portion 4a in which the light spot 18 of the reflected light is formed;
A signal processing circuit unit 4b that calculates the position and size of the center of gravity of the light spot 18 by processing a signal output from the light receiving unit 4a;
The light emitting elements 8 and 19, the light receiving element 9, and the optical component cases 13 and 213 are integrally formed.

上記構成によれば、上記受光素子９は、受光部４ａから出力される信号を処理することにより、光スポット１８の重心位置および大きさを計算する信号処理回路部４ｂを有する。これにより、上記光学式物体位置検出装置は、小型化できるので、例えばタブレット端末内に収容して使用することができる。   According to the said structure, the said light receiving element 9 has the signal processing circuit part 4b which calculates the gravity center position and magnitude | size of the light spot 18 by processing the signal output from the light-receiving part 4a. Thereby, since the said optical object position detection apparatus can be reduced in size, it can be accommodated in a tablet terminal, for example, and can be used.

また、上記光学式物体位置検出装置を例えばパーソナルコンピュータに搭載する場合、信号処理回路部４ｂが、受光部４ａから出力される信号を処理することにより、光スポット１８の重心位置および大きさを計算するので、その信号をパーソナルコンピュータのＣＰＵで処理せずに済む。したがって、上記光学式物体位置検出装置は、パーソナルコンピュータの処理速度の低下や、消費電流の増大を防ぐことができる。   In addition, when the optical object position detection device is mounted on, for example, a personal computer, the signal processing circuit unit 4b calculates the barycentric position and size of the light spot 18 by processing the signal output from the light receiving unit 4a. Therefore, the signal need not be processed by the CPU of the personal computer. Therefore, the optical object position detection apparatus can prevent a decrease in processing speed of the personal computer and an increase in current consumption.

また、上記発光素子８，１９、受光素子９および光学部品ケース１３，２１３は互いに一体に形成されているので、部品点数が少なくなる。したがって、上記光学式物体位置検出装置を例えばパーソナルコンピュータに搭載する場合、部品の組立誤差の累積を低減することができる。その結果、上記光学式物体位置検出装置は、高検知精度にすることができると共に、低コストで製造することができる。   Further, since the light emitting elements 8 and 19, the light receiving element 9, and the optical component cases 13 and 213 are integrally formed, the number of components is reduced. Therefore, when the optical object position detection device is mounted on, for example, a personal computer, the accumulation of assembly errors of parts can be reduced. As a result, the optical object position detection device can be made highly accurate and can be manufactured at low cost.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記受光素子９は、
上記発光素子８，１９を所定のタイミングで駆動させる駆動回路部４ｃと、
上記信号処理回路部４ｂが上記信号を処理するためのプログラムを記憶する信号処理ソフトメモリ部４ｄと、
上記光スポット１８の重心位置および大きさに関するデータを記憶する信号処理データメモリ部４ｅと、
上記光スポット１８の重心位置および大きさを示す信号を出力する信号出力回路部４ｆと
を有する。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The light receiving element 9 includes:
A drive circuit unit 4c for driving the light emitting elements 8 and 19 at a predetermined timing;
A signal processing software memory unit 4d for storing a program for the signal processing circuit unit 4b to process the signal;
A signal processing data memory unit 4e for storing data relating to the position and size of the center of gravity of the light spot 18,
A signal output circuit unit 4f that outputs a signal indicating the position and size of the center of gravity of the light spot 18;

上記実施形態によれば、上記受光素子９は、発光素子８，１９を所定のタイミングで駆動させる駆動回路部４ｃと、信号処理回路部４ｂが上記信号を処理するためのプログラムを記憶する信号処理ソフトメモリ部４ｄと、光スポット１８の重心位置および大きさに関するデータを記憶する信号処理データメモリ部４ｅと、光スポット１８の重心位置および大きさを示す信号を出力する信号出力回路部４ｆとを有する。これにより、上記光学式物体位置検出装置は、さらに小型化できる。   According to the embodiment, the light receiving element 9 includes a drive circuit unit 4c for driving the light emitting elements 8 and 19 at a predetermined timing, and a signal processing for storing a program for the signal processing circuit unit 4b to process the signal. A soft memory unit 4d, a signal processing data memory unit 4e that stores data relating to the position and size of the center of gravity of the light spot 18, and a signal output circuit unit 4f that outputs a signal indicating the position and size of the center of gravity of the light spot 18. Have. Thereby, the optical object position detecting device can be further downsized.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記発光素子８は、発光チップ１と、この発光チップ１を封止する樹脂封止パッケージ３とを有し、
上記樹脂封止パッケージ３にはレンズ３ａが形成されている。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The light emitting element 8 includes a light emitting chip 1 and a resin sealing package 3 for sealing the light emitting chip 1.
A lens 3 a is formed on the resin-sealed package 3.

上記実施形態によれば、上記樹脂封止パッケージ３にはレンズ３ａが形成されているので、部品点数を減らすことができる。   According to the embodiment, since the lens 3a is formed in the resin-sealed package 3, the number of parts can be reduced.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記受光素子９はウェハレベルチップサイズパッケージで形成されている。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The light receiving element 9 is formed of a wafer level chip size package.

上記実施形態によれば、上記受光素子９はウェハレベルチップサイズパッケージの構造を有するので、受光素子９のサイズを小さくすることができる。   According to the embodiment, since the light receiving element 9 has a wafer level chip size package structure, the size of the light receiving element 9 can be reduced.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記受光部４ａはｍ行×ｍ列(ｍは０を除く自然数)のＣＭＯＳ(相補型金属酸化膜半導体)エリアセンサである。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The light receiving portion 4a is a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) area sensor having m rows × m columns (m is a natural number excluding 0).

上記実施形態によれば、上記受光部４ａがｍ行×ｍ列のＣＭＯＳエリアセンサであるので、物体１７の検出領域にｘ軸およびｙ軸を設定したとき、第１〜第４象限における物体１７の検出領域を互いに略等しくすることができる。   According to the embodiment, since the light receiving unit 4a is a CMOS area sensor of m rows × m columns, the object 17 in the first to fourth quadrants is set when the x axis and the y axis are set in the detection region of the object 17. Detection areas can be made substantially equal to each other.

なお、上記ｙ軸は上記ｘ軸に垂直な軸である。   The y axis is an axis perpendicular to the x axis.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記光学部品ケース１３，２１３は、上記発光側光学部品１４，２１４および上記受光側レンズ１５を保持する保持部１６，２１６を有し、
上記保持部１６，２１６は上記発光側光学部品１４，２１４および上記受光側レンズ１５と２色成形で形成されている。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The optical component cases 13 and 213 include holding portions 16 and 216 that hold the light emitting side optical components 14 and 214 and the light receiving side lens 15, respectively.
The holding portions 16 and 216 are formed by two-color molding with the light-emitting side optical components 14 and 214 and the light-receiving side lens 15.

上記実施形態によれば、上記保持部１６，２１６は発光側光学部品１４，２１４および受光側レンズ１５と２色成形で形成されるので、保持部１６，２１６に対する発光側光学部品１４，２１４および受光側レンズ１５の位置精度を高めることができる。   According to the above embodiment, since the holding portions 16 and 216 are formed by two-color molding with the light-emitting side optical components 14 and 214 and the light-receiving side lens 15, the light-emitting side optical components 14 and 214 and The positional accuracy of the light receiving side lens 15 can be increased.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記発光素子８，１９が出射する光は、ピーク発光波長が略９５０ｎｍである赤外光であり、
上記受光素子９は、上記受光部４ａ上に設けられ、略９５０ｎｍの波長の赤外光を通す光学フィルタ６を含むガラスを有する。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The light emitted from the light emitting elements 8 and 19 is infrared light having a peak emission wavelength of approximately 950 nm,
The light receiving element 9 includes glass including an optical filter 6 that is provided on the light receiving portion 4a and transmits infrared light having a wavelength of approximately 950 nm.

上記実施形態によれば、上記発光素子８，１９が出射する光は、ピーク発光波長が略９５０ｎｍである赤外光である。一方、上記受光素子９の受光部４ａ上には、略９５０ｎｍの波長の赤外光を通す光学フィルタ６を含むガラスが形成されているので、ある程度の外乱光のある環境でも使用できる。   According to the embodiment, the light emitted from the light emitting elements 8 and 19 is infrared light having a peak emission wavelength of approximately 950 nm. On the other hand, since the glass including the optical filter 6 that transmits infrared light having a wavelength of about 950 nm is formed on the light receiving portion 4a of the light receiving element 9, it can be used even in an environment with a certain amount of disturbance light.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記受光側レンズ１５は可視光を透過しなくて赤外光を透過する。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The light receiving side lens 15 does not transmit visible light but transmits infrared light.

上記実施形態によれば、上記受光側レンズ１５は可視光を透過しなくて赤外光を透過するので、受光素子９へ向かうノイズ光を低減できる。   According to the embodiment, the light-receiving side lens 15 does not transmit visible light but transmits infrared light, so that noise light traveling toward the light receiving element 9 can be reduced.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記発光素子１９は面発光レーザ１９である。 In the optical object position detection device of one embodiment,
The light emitting element 19 is a surface emitting laser 19.

上記実施形態によれば、上記発光素子１９は面発光レーザ１９であるので、発光側光学部品２１４において光軸に垂直な方向の大きさを小さくすることができると共に、面発光レーザ１９と発光側光学部品２１４の間の距離を短くすることができる。   According to the above embodiment, since the light emitting element 19 is the surface emitting laser 19, the size of the light emitting side optical component 214 in the direction perpendicular to the optical axis can be reduced, and the surface emitting laser 19 and the light emitting side can be reduced. The distance between the optical components 214 can be shortened.

一実施形態の光学式物体位置検出装置では、
上記面発光レーザ１９と上記発光側光学部品２１４との間に、または、上記発光側光学部品２１４上に配置されて、上記面発光レーザ１９が出射するレーザ光を回折する回折格子２０を備える。 In the optical object position detection device of one embodiment,
A diffraction grating 20 is provided between the surface emitting laser 19 and the light emitting side optical component 214 or disposed on the light emitting side optical component 214 to diffract the laser light emitted from the surface emitting laser 19.

上記実施形態によれば、上記回折格子２０は、面発光レーザ１９が出射するレーザ光を回折するので、そのレーザ光の広がり角を広げることができる。したがって、上記光学式物体位置検出装置では発光側光学部品２１４の厚みを薄くすることができる。   According to the above embodiment, the diffraction grating 20 diffracts the laser light emitted from the surface emitting laser 19, so that the spread angle of the laser light can be widened. Therefore, in the optical object position detection device, the light-emitting side optical component 214 can be made thin.

この発明のパーソナルコンピュータは、
上記光学式物体位置検出装置を備えたことを特徴としている。 The personal computer of the present invention is
The optical object position detecting device is provided.

上記構成によれば、上記光学式物体位置検出装置を備えるので、小型化、高速処理、低消費電流、高検知精度および低製造コストを実現できる。   According to the above configuration, since the optical object position detection device is provided, it is possible to realize downsizing, high speed processing, low current consumption, high detection accuracy, and low manufacturing cost.

この発明のタブレット端末は、
上記光学式物体位置検出装置を備えたことを特徴としている。 The tablet terminal of this invention
The optical object position detecting device is provided.

上記構成によれば、上記光学式物体位置検出装置を備えるので、小型化、高速処理、低消費電流、高検知精度および低製造コストを実現できる。   According to the above configuration, since the optical object position detection device is provided, it is possible to realize downsizing, high speed processing, low current consumption, high detection accuracy, and low manufacturing cost.

この発明の携帯電話は、
上記光学式物体位置検出装置を備えたことを特徴としている。 The mobile phone of the present invention
The optical object position detecting device is provided.

上記構成によれば、上記光学式物体位置検出装置を備えるので、小型化、高速処理、低消費電流、高検知精度および低製造コストを実現できる。   According to the above configuration, since the optical object position detection device is provided, it is possible to realize downsizing, high speed processing, low current consumption, high detection accuracy, and low manufacturing cost.

この発明のゲーム機器は、
上記光学式物体位置検出装置を備えたことを特徴としている。 The game machine of this invention
The optical object position detecting device is provided.

上記構成によれば、上記光学式物体位置検出装置を備えるので、小型化、高速処理、低消費電流、高検知精度および低製造コストを実現できる。   According to the above configuration, since the optical object position detection device is provided, it is possible to realize downsizing, high speed processing, low current consumption, high detection accuracy, and low manufacturing cost.

１ 赤外発光チップ
２ 基板
３ 樹脂封止パッケージ
４ａ 受光部
４ｂ 信号処理回路部
４ｃ 駆動回路部
４ｄ 信号処理ソフトメモリ部
４ｅ 信号処理データメモリ部
４ｆ 信号出力回路部
５ ガラス
６ 光学フィルタ
７ 半田バンプ
８ 発光素子
９ 受光素子
１０ フレキシブル基板
１３ レンズケース
１４ 発光側平凹レンズ
１５ 受光側両凸レンズ
１８ 光スポット
１９ 赤外面発光レーザ
２０ 回折格子
２１４ 発光側レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Infrared light emitting chip 2 Board | substrate 3 Resin sealing package 4a Light-receiving part 4b Signal processing circuit part 4c Drive circuit part 4d Signal processing soft memory part 4e Signal processing data memory part 4f Signal output circuit part 5 Glass 6 Optical filter 7 Solder bump 8 Light emitting element 9 Light receiving element 10 Flexible substrate 13 Lens case 14 Light emitting side plano-concave lens 15 Light receiving side biconvex lens 18 Light spot 19 Infrared surface emitting laser 20 Diffraction grating 214 Light emitting side lens

Claims (5)

物体に向けて光を出射する発光素子と、
上記物体による上記光の反射光が入射する受光素子と、
上記発光素子および受光素子を所定間隔あけて一表面上に搭載する基板と、
上記基板の上記一表面上に搭載されて、上記光が通過する発光側光学部品と、上記反射光が通過する受光側レンズとを有する光学部品ケースと
を備え、
上記受光素子は、
上記反射光の光スポットが形成される受光部と、
上記受光部から出力される信号を処理することにより、上記光スポットの重心位置および大きさを計算する信号処理回路部と
を有し、
上記発光素子、受光素子および光学部品ケースは互いに一体に形成されていることを特徴とする光学式物体位置検出装置。 A light emitting element that emits light toward an object;
A light receiving element on which the reflected light of the light by the object is incident;
A substrate on which the light emitting element and the light receiving element are mounted on one surface at a predetermined interval;
An optical component case mounted on the one surface of the substrate and having a light emitting side optical component through which the light passes and a light receiving side lens through which the reflected light passes,
The light receiving element is
A light receiving portion in which a light spot of the reflected light is formed;
A signal processing circuit unit that calculates the barycentric position and size of the light spot by processing a signal output from the light receiving unit;
The optical object position detecting device, wherein the light emitting element, the light receiving element and the optical component case are integrally formed with each other. 請求項１に記載の光学式物体位置検出装置において、
上記受光素子は、
上記発光素子を所定のタイミングで駆動させる駆動回路部と、
上記信号処理回路部が上記信号を処理するためのプログラムを記憶する信号処理ソフトメモリ部と、
上記光スポットの重心位置および大きさに関するデータを記憶する信号処理データメモリ部と、
上記光スポットの重心位置および大きさを示す信号を出力する信号出力回路部と
を有することを特徴とする光学式物体位置検出装置。 The optical object position detection device according to claim 1,
The light receiving element is
A drive circuit unit for driving the light emitting element at a predetermined timing;
A signal processing software memory unit for storing a program for the signal processing circuit unit to process the signal;
A signal processing data memory unit for storing data on the position and size of the center of gravity of the light spot;
An optical object position detection apparatus comprising: a signal output circuit unit that outputs a signal indicating the position and size of the center of gravity of the light spot. 請求項１または２に記載の光学式物体位置検出装置において、
上記発光素子は、発光チップと、この発光チップを封止する樹脂封止パッケージとを有し、
上記樹脂封止パッケージにはレンズが形成されていることを特徴とする光学式物体位置検出装置。 In the optical object position detection device according to claim 1 or 2,
The light-emitting element has a light-emitting chip and a resin-sealed package that seals the light-emitting chip,
An optical object position detecting device, wherein a lens is formed on the resin-sealed package. 請求項１または２に記載の光学式物体位置検出装置において、
上記発光素子は面発光レーザであることを特徴とする光学式物体位置検出装置。 In the optical object position detection device according to claim 1 or 2,
An optical object position detecting device, wherein the light emitting element is a surface emitting laser. 請求項４に記載の光学式物体位置検出装置において、
上記面発光レーザと上記発光側光学部品との間に、または、上記発光側光学部品上に配置されて、上記面発光レーザが出射するレーザ光を回折する回折格子を備えることを特徴とする光学式物体位置検出装置。 In the optical object position detection device according to claim 4,
An optical system comprising a diffraction grating that is disposed between or on the light emitting side optical component and diffracts laser light emitted from the surface emitting laser, between the surface emitting laser and the light emitting side optical component. Type object position detection device.
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