JP2016062158A - Position sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、押圧位置を光学的に検知する位置センサに関するものである。 The present invention relates to a position sensor that optically detects a pressed position.
本出願人は、これまでに、押圧位置を光学的に検知する位置センサを提案している(例えば、特許文献1参照)。このものは、図4に示すように、シート状のコアパターン部材を四角形シート状のアンダークラッド層11とオーバークラッド層13とで挟持した四角形シート状の光導波路W1を有している。上記コアパターン部材は、複数の線状の光路用のコア12を縦横に配置してなる格子状部分12Aと、この格子状部分12Aのコア12から延設されてその格子状部分12Aの外周に沿った状態で配置された外周部分12B〜12Eとを備えている。また、上記コアパターン部材の外周部分12Bのコア12の一端面に、発光素子14が接続され、それの他端面(外周部分12D,12Eのコア12の端面)に、受光素子15が接続されている。そして、上記発光素子14から発光された光は、コア12の中を、その発光素子14に接続された外周部分12B,12Cから格子状部分12Aを経て反対側の外周部分12D,12Eを通り、上記受光素子15で受光されるようになっている。上記格子状部分12Aに対応するオーバークラッド層13の表面部分(図4の中央に一点鎖線で示す長方形部分)が、位置センサの入力領域13Aとなっている。
The present applicant has proposed a position sensor that optically detects the pressed position (see, for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 4, this has a rectangular sheet-shaped optical waveguide W <b> 1 in which a sheet-shaped core pattern member is sandwiched between a rectangular sheet-like under
そして、入力する際には、上記入力領域13Aを、例えば入力用のペン先で押圧することが行われる。それにより、その押圧部分のコア12が変形し、そのコア12の光伝播量が低下する。そのため、上記押圧部分のコア12では、上記受光素子15での光の検出レベルが低下することから、上記押圧位置を検知できるようになっている。
When inputting, the
一般に、この種の位置センサでは、発光素子および受光素子が電気回路基板に実装されており、その電気回路基板をできる限りコンパクト化して製造コストの低減を図る観点から、発光素子と受光素子とを近づけて配置することが技術常識となっている。実際、図4に示す上記位置センサでは、発光素子14も受光素子15も、四角形シート状の光導波路W1の四角形状の一辺(図4では下端辺)に設けられており、両素子14,15を近づけた配置にしている。
Generally, in this type of position sensor, a light emitting element and a light receiving element are mounted on an electric circuit board. From the viewpoint of reducing the manufacturing cost by making the electric circuit board as compact as possible, the light emitting element and the light receiving element are combined. It is common technical knowledge to place them close together. In fact, in the position sensor shown in FIG. 4, both the
また、一般に、この種の位置センサでは、製造コストの観点から、発光素子および受光素子の個数をできる限り少なくすることが技術常識となっている。現実に、図4に示す上記位置センサでは、それぞれ1個ずつ用いられている。 In general, in this type of position sensor, it is common technical knowledge to reduce the number of light emitting elements and light receiving elements as much as possible from the viewpoint of manufacturing cost. Actually, one position sensor is used in each of the position sensors shown in FIG.
上記のように、製造コストの点で、発光素子14および受光素子15の配置および個数に制限があることから、1個の発光素子14から出射された光は、格子状部分12Aの縦方向と横方向の2方向(XY方向)のコア12に伝播されるよう、一旦、格子状部分12Aの縦横の側面に沿って90°分岐させる必要がある。そのため、図4に示す上記位置センサでは、発光素子14からのコア12は、格子状部分12Aの側面(図4では左側面)に沿って、その格子状部分12Aの一角部(図4では左上角部)まで延び(符号12p)、その先端から円弧状に90°曲げられて延びる部分(符号12q)と、上記先端から円弧状に180°(逆U字状に)曲げられて延びる部分(符号12r)とに分岐されている。発光素子14側のコア12p,12q,12rは、その発光素子14から、格子状部分12Aを構成する複数の縦横のコア12sに分岐開始するまでが太く、そこから先端側にかけて分岐数が多くなるにつれて徐々に細くなっている。これは、発光素子14から出射された光が順次分岐され、最先端では光の量が少なくなるからである。
As described above, since the arrangement and the number of the
ところが、上記分岐部分の二つの円弧状において、光が漏れ難く、なだらかに伝播するよう、上記二つの円弧状は、半径が大きく設定されている。一般に、コアの曲げ半径が小さいと、その中を伝播する光が漏れ易くなり、なだらかな伝播が困難となるからである。そのため、上記分岐部分が形成されている外周部分(図4では左側の外周部分)12Bの逆U字状の幅T1が大きくなっており、その外周部分12Bに対応する光導波路W1の周縁部分F1の幅(額縁幅)も大きくなっている。その結果、上記位置センサは、広いスペースを要するものとなっている。この点で上記位置センサは改良の余地がある。
However, the two arcs have a large radius so that light hardly leaks and propagates gently in the two arcs of the branching portion. In general, when the bending radius of the core is small, light propagating through the core is likely to leak, and it is difficult to smoothly propagate the core. Therefore, the inverted U-shaped width T1 of the outer peripheral portion (the outer peripheral portion on the left side in FIG. 4) 12B where the branch portion is formed is increased, and the peripheral portion F1 of the optical waveguide W1 corresponding to the outer
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、省スペース化を図ることができる位置センサの提供をその目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a position sensor capable of saving space.
上記の目的を達成するため、本発明の位置センサは、複数の線状のコアからなる格子状部分と、この格子状部分のコアから延設されてその格子状部分の外周に沿うよう曲げられた状態で配置された外周部分とを備えたシート状のコアパターン部材を、2層のシート状のクラッド層で挟持したシート状の光導波路と、この光導波路のコアに接続された発光素子および受光素子とを備え、上記発光素子で発光された光が、上記光導波路のコアを経て、上記受光素子で受光され、上記コアパターン部材の格子状部分に対応するそれ自体の表面部分を入力領域とし、その入力領域における押圧位置を、その押圧により変化したコアの光伝播量によって特定する位置センサであって、上記外周部分のコアの曲げ部分のうちの少なくとも一部が、角状部になっており、その角状部の外側部分が、コアの軸方向に対して所定角度傾斜した傾斜面に形成され、その傾斜面が、光を反射して光路を上記角状部に沿って変換する光反射面になっているという構成をとる。 In order to achieve the above object, a position sensor according to the present invention includes a lattice portion composed of a plurality of linear cores, and is bent from the core of the lattice portion so as to extend along the outer periphery of the lattice portion. A sheet-shaped optical waveguide sandwiched between two sheet-shaped clad layers, a light-emitting element connected to the core of the optical waveguide, A light receiving element, and the light emitted by the light emitting element is received by the light receiving element through the core of the optical waveguide, and the surface portion of the core pattern member corresponding to the lattice portion of the core pattern member is input to the input region. And a position sensor that specifies a pressing position in the input region by a light propagation amount of the core changed by the pressing, wherein at least a part of the bent portion of the core of the outer peripheral portion is a square portion. The outer portion of the angular portion is formed on an inclined surface inclined by a predetermined angle with respect to the axial direction of the core, and the inclined surface reflects light and converts the optical path along the angular portion. It is configured to be a light reflecting surface.
本発明の位置センサにおいて、上記外周部分のコアの周辺は、上記クラッド層で被覆されている。光導波路では、コアの屈折率の方が、その周辺のクラッド層の屈折率よりも高く設定されている。そのため、上記コアの角状部では、上記外側の傾斜面で光が反射するのである。 In the position sensor of the present invention, the periphery of the core in the outer peripheral portion is covered with the cladding layer. In the optical waveguide, the refractive index of the core is set higher than the refractive index of the surrounding cladding layer. Therefore, light is reflected by the outer inclined surface at the angular portion of the core.
本発明の位置センサは、格子状部分のコアが延設された外周部分のコアが、その格子状部分の外周に沿うよう曲げられた状態で配置されており、その曲げ部分のうちの少なくとも一部が、角状部になっている。このように曲げ部分が角状部であっても、その角状部の外側部分が、コアの軸方向に対して所定角度傾斜した傾斜面に形成され、その傾斜面が、光を反射して光路を上記角状部に沿って変換する光反射面になっているため、光がコアの中を適正に伝播することができる。すなわち、上記曲げ部分が、従来技術と異なり、半径の大きい円弧状になっておらず、上記のように角状部になっている。そのため、上記角状部が形成されたコアパターン部材の外周部分の幅を小さくすることができ、その外周部分に対応する光導波路の周縁部分の幅(額縁幅)も小さくすることができる。その結果、本発明の位置センサは、省スペース化を図ることができる。 The position sensor of the present invention is arranged in a state where the core of the outer peripheral portion where the core of the lattice-like portion is extended is bent along the outer periphery of the lattice-like portion, and at least one of the bent portions. The part is a square part. Thus, even if the bent portion is a horn portion, the outer portion of the horn portion is formed on an inclined surface inclined by a predetermined angle with respect to the axial direction of the core, and the inclined surface reflects light. Since it is a light reflecting surface that converts the optical path along the angular portion, light can appropriately propagate through the core. That is, unlike the prior art, the bent portion does not have an arc shape with a large radius, but has a square portion as described above. Therefore, it is possible to reduce the width of the outer peripheral portion of the core pattern member in which the square portion is formed, and it is also possible to reduce the width (frame width) of the peripheral portion of the optical waveguide corresponding to the outer peripheral portion. As a result, the position sensor of the present invention can save space.
特に、上記外周部分のコアの角状部が、直角状であり、その直角状角状部の外側部分の上記傾斜面の、コアの軸方向に対する傾斜角度が、45°であり、その傾斜面を光反射面とする光路変換角度が、90°である場合には、上記外周部分のコアの角状部が直角状であることから、上記外周部分のコアの設計および製造が簡単となる。 In particular, the angular portion of the core in the outer peripheral portion is right-angled, and the inclined angle of the inclined surface of the outer portion of the right-angled angular portion with respect to the axial direction of the core is 45 °, and the inclined surface When the optical path conversion angle with the light reflecting surface is 90 °, the angular portion of the core in the outer peripheral portion is a right angle, and therefore the design and manufacture of the core in the outer peripheral portion is simplified.
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1(a)は、本発明の位置センサの一実施の形態を示す平面図であり、図1(b)は、その中央部の断面を拡大した図である。この実施の形態の位置センサは、略四角形シート状の光導波路Wと、この光導波路Wの四角形状の一辺〔図1(a)では下端辺〕に配置された2個の発光素子4および2個の受光素子5とを備えている。
Fig.1 (a) is a top view which shows one Embodiment of the position sensor of this invention, FIG.1 (b) is the figure which expanded the cross section of the center part. The position sensor of this embodiment includes a substantially rectangular sheet-shaped optical waveguide W and two light-
この実施の形態の位置センサの特徴は、図1(a)において、円Cで囲った、発光素子4からのコア2の逆U字状の曲げ部分が、図1(c)に拡大図で示すように、連続した二つの直角状の角状部からなることである。これにより、上記逆U字状の曲げ部分が形成された外周部分〔図1(a)では左側の外周部分〕2Bの逆U字状の幅Tを小さくすることができ、その外周部分2Bに対応する光導波路の周縁部分Fの幅(額縁幅)も小さくすることができる。その結果、上記位置センサは、省スペース化を図ることができる。また、この実施の形態では、円Dで囲った、発光素子4からのコア2の90°の曲げ部分も、図1(d)に拡大図で示すように、直角状の角状部に形成されており、それを特徴としている。これにより、上記コア2の曲げに要する外周部分2Dの幅を小さくすることができる。
A feature of the position sensor of this embodiment is that an inverted U-shaped bent portion of the
以下に、この位置センサの全体を説明する。 Hereinafter, the entire position sensor will be described.
上記光導波路Wは、略四角形シート状のアンダークラッド層1の表面に、複数の線状の光路用のコア2からなる格子状部分2Aと、この格子状部分2Aのコア2から延設されてその格子状部分2Aの外周に沿うよう曲げられた状態で配置された外周部分2B〜2Eとを備えたシート状のコアパターン部材が形成され〔図1(a)参照〕、そのコアパターン部材を被覆した状態で、上記アンダークラッド層1の表面に、オーバークラッド層3が形成されたもの〔図1(b)参照〕となっている。そして、上記格子状部分2Aの縦方向のコア2が延設された外周部分2C〜2Eのコア2の一端面および他端面、ならびに上記格子状部分2Aの横方向のコア2が延設された外周部分2B,2Dのコア2の一端面および他端面が、上記略四角形シート状の光導波路Wの四角形状の一辺〔図1(a)では下端辺〕に位置決めされている。なお、図1(a)では、コア2を鎖線で示しており、鎖線の太さがコア2の太さを示している。この実施の形態でも、図4に示す従来技術と同様、発光素子〔この実施の形態では図1(a)の左右の発光素子〕4側のコア2は、発光素子4から、格子状部分2Aを構成する複数の縦横のコア2sに分岐開始するまでが太く、そこから先端にゆく程、上記縦横のコア2sに光を分岐して光量が少なくなるため、徐々に細くなっている。また、図1(a)では、格子状部分2Aのコア2sの数を略しコア2s同士の間隔を広げて図示している。また、図1(a)の矢印は、光の進む方向を示している。
The optical waveguide W is extended on the surface of the substantially quadrilateral sheet-like under
そして、上記コアパターン部材の格子状部分2Aの縦方向のコア2が延設された外周部分2Dのコア2の一端面に、1個の発光素子4が接続され、それの他端面(外周部分2Eのコア2の端面)に、1個の受光素子5が接続されており、上記格子状部分2Aの横方向のコア2が延設された外周部分2Bのコア2の一端面に、残りの1個の発光素子4が接続され、それの他端面(外周部分2Dのコア2の端面)に、残りの1個の受光素子5が接続されている。このような位置センサにおいて、上記発光素子4から発光された光は、コア2の中を、その発光素子4に接続された外周部分2B,2Cから格子状部分2Aを経て反対側の外周部分2D,2Eを通り、上記受光素子5で受光されるようになっている。そして、上記コアパターン部材の格子状部分2Aに対応するオーバークラッド層3の表面部分〔図1(a)の中央に一点鎖線で示す長方形部分〕が、入力領域3Aとなっている。
Then, one
この実施の形態では、先に述べたように、2個の発光素子4のうち1個〔図1(a)では左端〕の発光素子4からのコア2は、格子状部分2Aの一側面〔図1(a)では左側面〕に沿って、その格子状部分2Aの一角部〔図1(a)では左上角部〕まで延び(符号2p)、その先端から直角状に〔図1(a)では右に90°〕曲げられ(符号2q)、直ちに、さらに直角状に〔図1(a)では下に90°〕曲げられており(符号2r)、それにより、180°(逆U字状に)曲げられて延びている。そして、格子状部分2Aの横方向の各コア2(符号2s)に分岐されている。
In this embodiment, as described above, the
また、残りの1個〔図1(a)では右端〕の発光素子4からのコア2は、格子状部分2Aの他の側面〔図1(a)では右側面〕に沿って、その格子状部分2Aの他の角部〔図1(a)では右上角部〕まで延び(符号2t)、その先端から直角状に90°〔図1(a)では左に90°〕曲げられて延びている(符号2u)。そして、格子状部分2Aの縦方向の各コア2(符号2s)に分岐されている。
Further, the
上記直角状に曲げられた角状部〔図1(a)の円C,Dで囲った角状部〕では、図1(c),(d)に拡大図で示すように、その直角状の外側部分が、コア2の軸方向に対して45°傾斜した傾斜面2bに形成され、その傾斜面2bが、光を反射して光路を90°変換する光反射面になっている。上記角状部の側壁(上記傾斜面2bを含む)の外側は、オーバークラッド層3であり、コア2よりも屈折率が低いため、上記傾斜面2bで光が反射するのである。それにより、上記直角状の角状部では、その角状部に沿って、光が適正に伝播するようになっている。
In the square part bent at the above right angle [the square part surrounded by the circles C and D in FIG. 1A], as shown in enlarged views in FIGS. Is formed on an
そして、上記180°(逆U字状に)曲げられた部分〔図1(a)の円Cで囲った角状部〕では、従来技術(図4参照)と異なり、半径の大きい円弧状になっておらず、上記のように直角状の角状部が2回連続した状態になっている。そのため、上記角状部が形成された外周部分〔図1(a)では左側の外周部分〕2Bの幅Tを小さくすることができ、その外周部分2Bに対応する光導波路の周縁部分Fの幅(額縁幅)も小さくすることができる。その結果、上記位置センサは、省スペース化を図ることができる。また、上記90°(直角状に)曲げられた部分〔図1(a)の円Dで囲った角状部〕でも、従来技術(図4参照)と異なり、半径の大きい円弧状になっておらず、直角状の角状部になっているため、外周部分2Dの幅を小さくして、コア2を曲げた状態にすることができる。
And in the above-mentioned 180 ° (inverted U-shaped) bent portion (the square portion surrounded by the circle C in FIG. 1A), unlike the prior art (see FIG. 4), it has an arc shape with a large radius. However, as described above, the right-angled angular portion is in a state of being continuous twice. Therefore, the width T of the outer peripheral portion (the outer peripheral portion on the left side in FIG. 1A) 2B formed with the above-mentioned square portion can be reduced, and the width of the peripheral portion F of the optical waveguide corresponding to the outer
さらに、上記位置センサの入力領域3Aを広くしたり、その入力領域3Aにおける押圧位置の検知精度を向上させたりする場合、コア2の本数を多くする必要があるが、上記位置センサでは、上記のように、発光素子4および受光素子5をそれぞれ2個用いていることから、コア2の中を伝播する光の強度をあまり弱めることなく、コア2の増加に容易に対応することができる。すなわち、上記位置センサは、入力領域3Aの拡大および押圧位置の検知精度の向上に容易に対応することができる。
Furthermore, when the
また、上記のように、格子状部分2Aの縦方向と横方向の2方向(XY方向)それぞれに発光素子4および受光素子5を接続することにより、それら2方向の光を個別に制御することができる。それにより、縦方向と横方向とで光の強度を等しくし、押圧位置の検知性を向上させることができる。
Further, as described above, by connecting the
そして、上記位置センサへの文字等の入力は、上記入力領域3Aに、直接または樹脂フィルムや紙等を介して、ペン等の入力体で文字等を書くことにより行われる。このとき、上記入力領域3Aがペン先等で押圧され、その押圧部分のコア2が変形し、そのコア2の光伝播量が低下する。そのため、上記押圧部分のコア2では、上記受光素子5での光の検出レベルが低下することから、上記押圧位置(XY座標)を検知できるようになっている。
Input of characters or the like to the position sensor is performed by writing characters or the like in the
また、上記光導波路Wでは、コア2の弾性率がアンダークラッド層1およびオーバークラッド層3の弾性率よりも大きく設定されていることが好ましい。その理由は、弾性率の設定がその逆であると、コア2の周辺が硬くなるため、オーバークラッド層3の入力領域3Aの部分を押圧するペン先等の面積よりもかなり広い面積の光導波路Wの部分が凹み、押圧位置を正確に検知し難くなる傾向にあるからである。そこで、各弾性率としては、例えば、コア2の弾性率は、1GPa以上10GPa以下の範囲内に設定され、オーバークラッド層3の弾性率は、0.1GPa以上10GPa未満の範囲内に設定され、アンダークラッド層1の弾性率は、0.1MPa以上1GPa以下の範囲内に設定されることが好ましい。この場合、コア2の弾性率が大きいため、小さな押圧力では、コア2はつぶれない(コア2の断面積は小さくならない)ものの、押圧により光導波路Wが凹むため、その凹んだ部分に対応するコア2の曲がった部分から光の漏れ(散乱)が発生し、そのコア2では、受光素子5での光の検出レベルが低下することから、押圧位置を検知することができる。
In the optical waveguide W, the elastic modulus of the
上記アンダークラッド層1,コア2およびオーバークラッド層3の形成材料としては、感光性樹脂,熱硬化性樹脂等があげられ、その形成材料に応じた製法により、光導波路Wを作製することができる。また、コア2の屈折率は、アンダークラッド層1およびオーバークラッド層3の屈折率よりも大きく設定されている。その屈折率および上記弾性率の調整は、例えば、各形成材料の種類の選択や組成比率を調整して行うことができる。そして、各層の厚みは、例えば、アンダークラッド層1が10〜500μmの範囲内、コア2が5〜100μmの範囲内、オーバークラッド層3が1〜200μmの範囲内に設定される。なお、上記アンダークラッド層1として、ゴムシートを用い、そのゴムシート上にコア2を格子状に形成するようにしてもよい。
Examples of the material for forming the under
さらに、上記実施の形態において、格子状部分2Aのコア2の各交差部は、通常、図2(a)に拡大平面図で示すように、交差する4方向の全てが連続した状態に形成されているが、他でもよい。例えば、図2(b)に示すように、交差する1方向のみが、隙間Gにより分断され、不連続になっているものでもよい。上記隙間Gは、アンダークラッド層1またはオーバークラッド層3の形成材料で形成されている。その隙間Gの幅dは、0(零)を超え(隙間Gが形成されていればよく)、通常、20μm以下に設定される。それと同様に、図2(c),(d)に示すように、交差する2方向〔図2(c)は対向する2方向、図2(d)は隣り合う2方向〕が不連続になっているものでもよいし、図2(e)に示すように、交差する3方向が不連続になっているものでもよいし、図2(f)に示すように、交差する4方向の全てが不連続になっているものでもよい。さらに、図2(a)〜(f)に示す上記交差部のうちの2種類以上の交差部を備えた格子状としてもよい。すなわち、本発明において、複数の線状のコア2により形成される「格子状」とは、一部ないし全部の交差部が上記のように形成されているものを含む意味である。
Furthermore, in the above-described embodiment, each of the intersecting portions of the
なかでも、図2(b)〜(f)に示すように、交差する少なくとも1方向を不連続とすると、光の交差損失を低減させることができる。すなわち、図3(a)に示すように、交差する4方向の全てが連続した交差部では、その交差する1方向〔図3(a)では上方向〕に注目すると、交差部に入射する光の一部は、その光が進んできたコア2と直交するコア2の壁面2aに到達し、その壁面での反射角度が大きいことから、コア2を透過する〔図3(a)の二点鎖線の矢印参照〕。このような光の透過が、交差する上記と反対側の方向〔図3(a)では下方向〕でも発生する。これに対し、図3(b)に示すように、交差する1方向〔図3(b)では上方向〕が隙間Gにより不連続になっていると、上記隙間Gとコア2との界面が形成され、図3(a)においてコア2を透過する光の一部は、上記界面での反射角度が小さくなることから、透過することなく、その界面で反射し、コア2を進み続ける〔図3(b)の二点鎖線の矢印参照〕。このことから、先に述べたように、交差する少なくとも1方向を不連続とすると、光の交差損失を低減させることができるのである。その結果、ペン先等による押圧位置の検知感度を高めることができる。
In particular, as shown in FIGS. 2B to 2F, when at least one intersecting direction is discontinuous, the light crossing loss can be reduced. That is, as shown in FIG. 3 (a), in an intersection where all four intersecting directions are continuous, if one of the intersecting directions (upward in FIG. 3 (a)) is noted, the light incident on the intersection A part of the light reaches the
なお、上記実施の形態では、外周部分2B,2Dのコア2の曲げ部分を直角状(90°)としたが、他の角度の角状部としてもよい。その場合は、光がその角状部に沿って反射するよう、外側の傾斜面2bの角度を設定する。
In the above-described embodiment, the bent portions of the
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。 Next, examples will be described together with comparative examples. However, the present invention is not limited to the examples.
〔アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料〕
成分a:エポキシ樹脂(三菱化学社製、YL7410)60重量部。
成分b:エポキシ樹脂(ダイセル社製、EHPE3150)40重量部。
成分c:光酸発生剤(サンアプロ社製、CPI101A)4重量部。
これら成分a〜cを混合することにより、アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料を調製した。
[Formation material of under clad layer and over clad layer]
Component a: 60 parts by weight of an epoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation YL7410).
Component b: 40 parts by weight of epoxy resin (manufactured by Daicel, EHPE3150).
Component c: 4 parts by weight of a photoacid generator (manufactured by Sun Apro, CPI101A).
By mixing these components a to c, materials for forming the under cladding layer and the over cladding layer were prepared.
〔コアの形成材料〕
成分d:エポキシ樹脂(ダイセル社製、EHPE3150)90重量部。
成分e:エポキシ樹脂(三菱化学社製、エピコート1002)10重量部。
成分f:光酸発生剤(ADEKA社製、SP170)1重量部。
成分g:乳酸エチル(和光純薬工業社製、溶剤)50重量部。
これら成分d〜gを混合することにより、コアの形成材料を調製した。
[Core forming material]
Component d: 90 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Daicel Corporation, EHPE3150).
Component e: 10 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, Epicoat 1002).
Component f: 1 part by weight of a photoacid generator (manufactured by ADEKA, SP170).
Component g: 50 parts by weight of ethyl lactate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., solvent).
A core forming material was prepared by mixing these components d to g.
〔光導波路の作製〕
まず、上記アンダークラッド層の形成材料を用いて、スピンコート法により、略四角形状のアンダークラッド層を形成した。このアンダークラッド層の厚みは25μmとした。弾性率は240MPa、屈折率は1.496であった。なお、弾性率の測定は、粘弾性測定装置(TA instruments Japan Inc. 社製、RSA3)を用いた。
[Production of optical waveguide]
First, a substantially rectangular undercladding layer was formed by spin coating using the undercladding layer forming material. The thickness of this under cladding layer was 25 μm. The elastic modulus was 240 MPa and the refractive index was 1.496. The elastic modulus was measured using a viscoelasticity measuring device (TA instruments Japan Inc., RSA3).
ついで、上記アンダークラッド層の表面に、上記コアの形成材料を用いて、フォトリソグラフィ法により、複数の線状のコアからなる格子状部分と外周部分とを備えたシート状のコアパターン部材を形成した。上記外周部分のコアのうち、発光素子に接続するコアは、発光素子との接続部分から格子状部分に分岐するまでの曲げ部分を直角状とし、一方のコアは180°曲げ〔図1(a),(c)と同様〕、他方のコアは90°曲げた〔図1(a),(d)と同様〕。また、上記外周部分のコアの各端面は、上記アンダークラッド層の四角形状の一辺に位置決めした〔図1(a)参照〕。上記格子状部分(入力領域)の寸法は、縦210mm×横297mmとした。また、上記コアの幅は100μm、厚みは50μm、格子状部分における隣り合う平行な線状のコアとコアとの間の隙間の幅は500μmとした。弾性率は1.58GPa、屈折率は1.516であった。 Next, a sheet-like core pattern member having a lattice-shaped portion composed of a plurality of linear cores and an outer peripheral portion is formed on the surface of the under-cladding layer by the photolithography method using the core forming material. did. Among the cores of the outer peripheral portion, the core connected to the light emitting element has a right-angled bent portion from the connecting portion with the light emitting element to the lattice portion, and one core is bent by 180 ° [FIG. ) And (c)], and the other core was bent 90 [deg.] (Similar to FIGS. 1 (a) and (d)). Further, each end face of the core in the outer peripheral portion was positioned on one side of the rectangular shape of the under cladding layer [see FIG. 1 (a)]. The size of the grid portion (input area) was 210 mm long × 297 mm wide. The width of the core was 100 μm, the thickness was 50 μm, and the width of the gap between adjacent parallel linear cores in the lattice portion was 500 μm. The elastic modulus was 1.58 GPa and the refractive index was 1.516.
つぎに、上記コアパターン部材を被覆するように、上記アンダークラッド層の表面に、上記オーバークラッド層の形成材料を用いて、スピンコート法により、オーバークラッド層を形成した。このオーバークラッド層の厚み(コアの表面からの厚み)は40μmとした。弾性率は240MPa、屈折率は1.496であった。このようにして、略四角形シート状の光導波路を作製した。 Next, an over-cladding layer was formed on the surface of the under-cladding layer by spin coating using the over-cladding layer forming material so as to cover the core pattern member. The thickness of this over clad layer (thickness from the surface of the core) was 40 μm. The elastic modulus was 240 MPa and the refractive index was 1.496. In this way, a substantially rectangular sheet-shaped optical waveguide was produced.
〔位置センサの作製〕
2個の発光素子(Optowell社製、XH85-S0603-2s )と、2個の受光素子(浜松ホトニクス社製、s10226)とを準備した。そして、上記コアパターン部材の格子状部分の縦方向のコアが延設された外周部分のコアの一端面に、1個の発光素子を接続し、それの他端面に、1個の受光素子を接続し、上記格子状部分の横方向のコアが延設された外周部分のコアの一端面に、残りの1個の発光素子を接続し、それの他端面に、残りの1個の受光素子を接続した〔図1(a)参照〕。
[Production of position sensor]
Two light emitting elements (manufactured by Optowell, XH85-S0603-2s) and two light receiving elements (manufactured by Hamamatsu Photonics, s10226) were prepared. Then, one light emitting element is connected to one end surface of the core of the outer peripheral portion where the longitudinal core of the lattice-shaped portion of the core pattern member is extended, and one light receiving element is connected to the other end surface thereof. The remaining one light emitting element is connected to one end surface of the core of the outer peripheral portion where the horizontal core of the lattice-like portion is extended, and the remaining one light receiving element is connected to the other end surface thereof [See FIG. 1 (a)].
〔比較例〕
上記実施例において、発光素子に接続するコアは、そのコアから光が漏れ難く、かつ、そのコアの中で光がなだらかに伝播するよう、発光素子との接続部分から格子状部分に分岐するまでの曲げ部分を円弧状とし、90°曲げた部分と180°曲げた部分とを形成した(図4参照)。また、コアパターン部材の外周部分のコアの各端面は、上記アンダークラッド層の四角形状の一辺に位置決めした(図4参照)。そして、発光素子および受光素子を1個ずつとし、格子状部分の縦方向および横方向が延設された外周部分の両方のコアの一端面に、1個の発光素子を接続し、それらの他端面に、1個の受光素子を接続した(図4参照)。
[Comparative Example]
In the above embodiment, the core connected to the light emitting element is less likely to leak light from the core, and until the light is gently propagated in the core until it branches from the connecting portion with the light emitting element to the lattice portion. The bent portion was formed into an arc shape, and a 90 ° bent portion and a 180 ° bent portion were formed (see FIG. 4). Moreover, each end surface of the core of the outer peripheral part of the core pattern member was positioned on one side of the rectangular shape of the under cladding layer (see FIG. 4). Then, one light emitting element and one light receiving element are provided, and one light emitting element is connected to one end surface of both cores of the outer peripheral part extending in the vertical direction and the horizontal direction of the lattice-like part, and the other One light receiving element was connected to the end face (see FIG. 4).
上記実施例と比較例において、コアを180°曲げた部分が形成された外周部分の幅(T,T1)を測定した。その結果、実施例では25mm(T)であったのに対し、比較例では35mm(T1)であった〔図1(a),図4参照〕。 In the above-described examples and comparative examples, the width (T, T1) of the outer peripheral portion where the portion where the core was bent by 180 ° was formed was measured. As a result, in the example, it was 25 mm (T), whereas in the comparative example, it was 35 mm (T1) [see FIG. 1 (a), FIG. 4].
上記結果から、実施例の位置センサは、比較例の位置センサと比較して、省スペース化を図れることがわかる。 From the above results, it can be seen that the position sensor of the example can save space compared to the position sensor of the comparative example.
本発明の位置センサは、省スペース化を図る場合に利用可能である。 The position sensor of the present invention can be used for space saving.
W 光導波路
1 アンダークラッド層
2 コア
2A 格子状部分
2B,2C,2D,2E 外周部分
2b 傾斜面
3 オーバークラッド層
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