JP2017004199A - 位置センサ - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子から発光された光が、格子状部分のコアに均等に伝播される位置センサを提供する。
【解決手段】複数の線状のコア２からなる格子状部分２Ａと、格子状部分２Ａの外周部に沿って位置し格子状部分２Ａのコア２の先端に光接続する第１外周コア部２Ｂと、格子状部分２Ａを介して第１外周コア部２Ｂに対面し格子状部分２Ａのコア２の後端に光接続する第２外周コア部２Ｃとを有するシート状の光導波路Ｗと、第１外周コア部２Ｂの端面に接続された発光素子４と、第２外周コア部２Ｃの端面に接続された受光素子５とを備えている。発光素子４が接続されている第１外周コア部２Ｂの長手方向の発光素子接続側の部分において、格子状部分２Ａと反対側（外側）の、第１外周コア部２Ｂの部分２１が、発光素子４から遠くなるにつれて段階的に外側に広がり、平面視階段状になっている。
【選択図】図１

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。

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８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の外周部の一横辺および一縦辺に沿った状態で配置された第１外周コア部１２Ｂと、上記格子状部分１２Ａを介して上記一横辺および一縦辺に対面する他横辺および他縦辺に沿った状態で配置された第２外周コア部１２Ｃとを備えている。上記格子状部分１２Ａの縦横のコア１２の先端は、第１外周コア部１２Ｂに光接続しており、上記するコア１２の後端は、第２外周コア部１２Ｃに光接続している。また、上記コアパターン部材の第１外周コア部１２Ｂの端面に、発光素子１４が接続され、第２外周コア部１２Ｃ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、第１外周コア部１２Ｂから格子状部分１２Ａのコア１２に分岐し第２外周コア部１２Ｃを経て、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８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。

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での光の受光強度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。その位置検知を利用して、文字等の入力も検知できるようになっている。

特開２０１４−１９７３６３号公報

しかしながら、場合によって、押圧位置の検知が正確にできないことがあった。そこで、本発明者らがその原因を追究した結果、押圧位置の検知が正確にできないときは、格子状部分１２Ａの各コア１２に光が均等に伝播されていないことがわかった。例えば、第１外周コア部１２Ｂから格子状部分１２Ａの縦横のコア１２への分岐位置が発光素子１４から遠くなるにつれて、光伝播量が減少する場合があったり、上記分岐位置が発光素子１４に近い部分および発光素子１４から遠い部分の光伝播量が少なく、それらの中間部分の光伝播量が多い場合があったりした。なお、上記コア１２の光伝播量は、受光素子１５における、上記各コア１２からの受光強度により確認できる。

このように格子状部分１２Ａのコア１２の光伝播量に偏りがある状態で、文字等を入力すると、その入力による押圧部分の光伝播量が低くなるだけでなく、上記光伝播量の偏りによる光伝播量減少部分も、光伝播量が低いため、上記押圧位置の検知が正確にできないのである。この点で上記位置センサは改善の余地がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、発光素子から発光された光が、格子状部分のコアに均等に伝播される位置センサの提供をその目的とする。

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、この格子状部分の外周部の一横辺および一縦辺にそれぞれ位置し、その各辺に沿って延び、上記格子状部分の各縦コアの先端および各横コアの先端に光接続する第１外周コア部と、上記格子状部分を介して上記一横辺および一縦辺にそれぞれ対面する他横辺および他縦辺に位置し、その各辺に沿って延び、上記格子状部分の各縦コアの後端および各横コアの後端に光接続する第２外周コア部とを備えたシート状のコアパターン部材と、このコアパターン部材を上下から挟持するシート状のクラッド層とを有するシート状の光導波路と、この光導波路の上記第１外周コア部の端面に接続された発光素子と、上記第２外周コア部の端面に接続された受光素子とを備えた位置センサであって、上記発光素子が接続されている第１外周コア部の長手方向の発光素子接続側の部分において、上記格子状部分と反対側の、第１外周コア部の部分が、上記発光素子から遠くなるにつれて段階的に外側に広がり、平面視階段状になっており、上記発光素子で発光された光が、上記第１外周コア部から上記格子状部分のコアに分岐し上記第２外周コア部を経て、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位置センサ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という構成をとる。

本発明者らは、位置センサにおいて、発光素子から発光された光が、格子状部分の外周部に沿った状態で位置する第１外周コア部を通って、格子状部分のコアに均等に伝播されるようにすべく、従来の、格子状部分のコアの光伝播量に偏りがある場合に鑑み、第１外周コア部の形状について研究を重ねた。その研究の過程で、第１外周コア部から格子状部分のコアへの光の伝播は、第１外周コア部の幅方向の、クラッド層との界面での光の反射回数に関係することを突き止めた。

すなわち、第１外周コア部の幅が狭く一定の場合は、その第１外周コア部の長手方向において、発光素子が接続されている部分の近傍で、上記光の反射回数が非常に多くなる。そのため、発光素子に近い側で光伝播量が多くなりすぎ、発光素子から遠くなるにつれて光伝播量が徐々に減少する。逆に、第１外周コア部の幅が広く一定の場合は、発光素子が接続されている部分の近傍での上記光の反射回数が非常に少なく、そこから少し遠い部分で局所的に上記光の反射回数が増加する。そのため、発光素子に近い側で光伝播量が殆どなく、発光素子から少し遠い、格子状部分の中央部で光伝播量が多くなりすぎ、それよりも遠くなるにつれて光伝播量が徐々に減少する。さらに、第１外周コア部の幅が、発光素子から遠くなるにつれて徐々に（テーパ状に）広がるよう、格子状部分（分岐部分）と反対側（外側）の部分（クラッド層との界面）を傾斜面に形成した場合は、その傾斜面で反射する光は、発光素子からより遠ざかる方向に向かって反射するため、発光素子に近い側で光伝播量が殆どなく、発光素子から遠い側で光伝播量が多くなる。

本発明者らは、このような知見を得て、さらに研究を重ねた。その結果、発光素子が接続されている第１外周コア部の長手方向の発光素子接続側の部分において、格子状部分（分岐部分）と反対側（外側）の部分（クラッド層との界面）を、発光素子から遠くなるにつれて段階的に外側に広げ、平面視階段状に形成した。すると、発光素子が接続されている近傍部分では、第１外周コア部の幅が相対的に狭くなっていることから、その幅方向での光の反射回数が多くなり、それにより、第１外周コア部内で光が均等に分散する。そして、第１外周コア部の幅が段階的に広がっていることにより、格子状部分では、発光素子に近い部分でも、光伝播量が多くなりすぎることがない。しかも、第１外周コア部では、発光素子から遠い部分でも、幅方向での光の反射回数が均等になる。それらにより、発光素子から発光された光が、格子状部分のコアに均等に伝播されることを見出し、本発明に到達した。

なお、上記光の伝播，分散および反射回数の均等とは、完全な均等を含むだけでなく、位置センサの入力領域における押圧位置を正確に検知できれば、その検知できる程度の略均等を含む意味である。

本発明の位置センサは、発光素子が接続されている第１外周コア部の長手方向の発光素子接続側の部分において、上記格子状部分（分岐部分）と反対側（外側）の、第１外周コア部の部分（クラッド層との界面）が、上記発光素子から遠くなるにつれて段階的に外側に広がり、平面視階段状になっている。それにより、第１外周コア部の幅方向での光の反射回数を、発光素子が接続されている近傍部分で多くし、光を均等に分散させることができる。そして、第１外周コア部の幅が段階的に広がっていることにより、格子状部分では、発光素子に近い部分でも、光伝播量が多くなりすぎることがない。しかも、第１外周コア部では、発光素子から遠い部分でも、幅方向での光の反射回数を均等にすることができる。そのため、発光素子から発光された光を、第１外周コア部から格子状部分のコアに均等に分岐させて伝播させることができる。その結果、本発明の位置センサは、入力領域における押圧位置を正確に検知することができる。

特に、上記第１外周コア部の段階的な広がり角度が、〔９０°−（臨界角）〕以下である場合には、上記第１外周コア部の階段状の外側部分での光の反射効率が高くなることから、格子状部分のコアへの光伝播量をより多くすることができる。

また、上記第１外周コア部の段階的な広がり角度が、上記発光素子から遠くなるにつれて減少している場合には、上記第１外周コア部から格子状部分のコアへの分岐部分が発光素子から遠くても、その格子状部分のコアに光をより均等に伝播させることができる。

ここで、本発明において、上記第１外周コア部の部分の段階的な広がり角度（θ）とは、図１（ｃ）に示すように、第１外周コア部２Ｂにおいて、格子状部分２Ａと反対側（外側）の階段状部分（クラッド層との界面）２１の隣り合う段部の角を含む平面２１ａと、格子状部分側（分岐側）の平面部分２２とのなす角度のことである。この角度は、上記階段状部分を電子顕微鏡等で拡大して実測することにより確認することができる。

また、本発明における上記臨界角（θｃ）とは、図９に示すように、コア２０を伝播する光がクラッド層３０との界面に達したときに、その光Ｌがクラッド層３０に殆ど抜けることなく略全反射する最小の入射角のことである。その入射角が臨界角（θｃ）よりも小さいと、その光Ｌはクラッド層３０に抜けやすくなる。上記臨界角（θｃ）は、コア２０の屈折率（ｎ１）とクラッド層３０の屈折率（ｎ２）から、下記の式（１）により算出することができる。

（ａ）は、本発明の位置センサの一実施の形態を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、その中央部分を模式的に示す拡大断面図であり、（ｃ）は、発光素子が接続されている第１外周コア部を模式的に示す拡大平面図である。 本発明の位置センサの他の実施の形態を模式的に示す平面図である。 上記位置センサを構成する光導波路の変形例を模式的に示す、その光導波路の中央部分の拡大断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、上記位置センサにおける格子状部分のコアの交差形態を模式的に示す拡大平面図である。 （ａ），（ｂ）は、上記格子状部分のコアの交差部における光の進路を模式的に示す拡大平面図である。 比較例１，２の第１外周コア部を模式的に示す拡大平面図である。 比較例３の第１外周コア部を模式的に示す拡大平面図である。 従来の位置センサを模式的に示す平面図である。 臨界角を説明する説明図である。

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。

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、四角形シート状の光導波路Ｗと、この光導波路Ｗの四角形状の隣り合う二つの角部分〔図１（ａ）では上側の二つの角部分〕に配置された２個の発光素子４と、残りの二つの角部分〔図１（ａ）では下側の二つの角部分〕に配置された２個の受光素子５とを備えている。

上記光導波路Ｗは、四角形シート状のアンダークラッド層１の表面に、シート状のコアパターン部材が形成され、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、四角形シート状のオーバークラッド層３が形成されたものとなっている。上記コアパターン部材は、複数の線状の光路用のコア２を縦横に配置してなる格子状部分２Ａと、この格子状部分２Ａの外周部の一横辺および一縦辺〔図１（ａ）では上側の辺および右側の辺〕にそれぞれ位置し、その各辺に沿って延びる第１外周コア部２Ｂと、上記格子状部分２Ａを介して上記一横辺および一縦辺にそれぞれ対面する他横辺および他縦辺〔図１（ａ）では下側の辺および左側の辺〕に位置し、その各辺に沿って延びる第２外周コア部２Ｃとを備えている。上記格子状部分２Ａの各縦コア２の先端〔図１（ａ）では上端〕および各横コア２の先端〔図１（ａ）では右端〕は、上記第１外周コア部２Ｂに光接続しており、上記各縦コア２の後端〔図１（ａ）では下端〕および各横コア２の後端〔図１（ａ）では左端〕は、上記第２外周コア部２Ｃに光接続している。上記格子状部分２Ａの各コア２の先端部は、１／４円弧状に形成され、上記第１外周コア部２Ｂから分岐された状態になっており、上記格子状部分２Ａの各コア２の後端部は、上記第２外周コア部２Ｃに延設された状態になっている。そして、上記第１外周コア部２Ｂの端面に、上記発光素子４が接続され、上記第２外周コア部２Ｃの端面に、上記受光素子５が接続されている。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、また、格子状部分２Ａのコア２の数を略して図示している。また、図１（ａ）の矢印は、光の進む方向を示している。

この実施の形態の位置センサの特徴は、図１（ｃ）に拡大図で示すように、上記発光素子４が接続されている第１外周コア部２Ｂの長手方向の発光素子接続側の部分Ｓ１において、上記格子状部分（分岐部分）２Ａと反対側（外側）の、第１外周コア部２Ｂの部分（オーバークラッド層３との界面）２１が、上記発光素子４から遠くなるにつれて段階的に外側に広がり、平面視階段状になっていることである。この特徴により、第１外周コア部２Ｂの長手方向において、発光素子４が接続されている近傍部分では、第１外周コア部２Ｂの幅が相対的に狭くなっていることから、そのコア２の幅方向での光の反射回数が多くなり、それにより、光が均等に分散する。そして、第１外周コア部２Ｂの幅が段階的に広がっていることにより、格子状部分２Ａでは、発光素子４に近い部分でも、光伝播量が多くなりすぎることがない。しかも、第１外周コア部２Ｂでは、発光素子４から遠い部分でも、コア２の幅方向での光の反射回数が均等になる。それらにより、発光素子４から発光された光は、格子状部分２Ａのコア２に均等に伝播されるようになっている。

さらに、この実施の形態では、上記第１外周コア部２Ｂの階段状の外側部分（オーバークラッド層３との界面）２１において、段差Ｄを一定にし、段部のピッチＰを、発光素子４から遠くなるにつれて段階的に長く設定している。この設定により、発光素子４が接続されている第１外周コア部２Ｂの段階的な広がり角度θが、発光素子４から遠くなるにつれて減少している。それにより、格子状部分２Ａの、発光素子４から遠い部分でも、光をより均等に伝播させることができるようになっている。

ここで、上記第１外周コア部２Ｂの段階的な広がり角度θは、〔９０°−（臨界角）〕以下であることが好ましい。この場合、上記第１外周コア部２Ｂの階段状の外側部分（オーバークラッド層３との界面）２１での光の反射効率が高くなることから、格子状部分２Ａのコア２への光伝播量をより多くすることができる。

また、この実施の形態では、上記第１外周コア部２Ｂにおいて、幅が段階的に広がっている部分Ｓ１に連続する、上記発光素子４の接続側と反対側の部分Ｓ２は、幅が一定になっている。すなわち、上記第１外周コア部２Ｂの外側部分（オーバークラッド層３との界面）２３が段部のない平面状に形成されている。このように上記第１外周コア部２Ｂに幅が一定になっている部分Ｓ２があっても、その部分Ｓ２よりも発光素子４が接続されている側の部分Ｓ１が、上記のように幅が段階的に広がっているため、発光素子４から発光された光は、格子状部分２Ａのコア２に均等に伝播される。

特に、この実施の形態では、第１外周コア部２Ｂの段階的な広がり角度θが、上記発光素子４から遠くなるにつれて減少しているため、幅が段階的に広がる部分Ｓ１と、幅が一定の部分Ｓ２との境界では、幅方向での光の反射状態が変化するものの、その変化量を小さくすることができる。そのため、格子状部分２Ａのコア２への光伝播量をより均等にすることができる。

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、第１外周コア部２Ｂから格子状部分２Ａのコア２に分岐し上記第２外周コア部２Ｃを経て、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。

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もしくは紙等を介して、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での光の受光強度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。

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での光の受光強度が低下することから、押圧位置を検知することができる。

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。

図２は、本発明の位置センサの他の実施の形態を示す平面図である。この実施の形態では、発光素子４を１個とし、その１個の発光素子４から発光された光が、コアパターン部材の格子状部分２Ａの各縦コア２と各横コア２とに分配されるように、第１外周コア部２Ｂの端部が分岐している。この実施の形態では、発光素子４の個数が少ないため、その分、製造コストを低減することができる。それ以外の部分は、図１（ａ）〜（ｃ）に示す上記実施の形態と同様であり、同様の部分には、同じ符号を付している。

なお、上記各実施の形態では、第１外周コア部２Ｂの段階的な広がりを、第１外周コア部２Ｂの階段状の外側部分（オーバークラッド層３との界面）２１において、段差Ｄを一定にし、段部のピッチＰを、発光素子４から遠くなるにつれて段階的に長く設定したが、他でもよい。例えば、段差Ｄを、発光素子４から遠くなるにつれて段階的に小さくし、段部のピッチＰを一定に設定してもよい。また、段差Ｄも段部のピッチＰも一定に設定してもよい。

また、上記各実施の形態では、第１外周コア部２Ｂの長手方向において、発光素子４の接続側部分を、幅が段階的に広がる部分Ｓ１とし、それに連続する、発光素子４の接続側と反対側の部分を、幅が一定になっている部分Ｓ２としたが、場合によって、第１外周コア部２Ｂの全体を、幅が段階的に広がるように形成してもよい。

さらに、上記各実施の形態では、第１外周コア部２Ｂから格子状部分２Ａのコア２への分岐部分（光接続部分）を１／４円弧状としたが、これは、第１外周コア部２Ｂから格子状部分２Ａのコア２へ、光が導かれやすくするためであり、そのコア２への光伝播量が充分であれば、他の形状であってもよい。例えば、第１外周コア部２Ｂと格子状部分２Ａのコア２とが直角に接続されていてもよい。

そして、上記各実施の形態では、光導波路Ｗの断面構造を、図１（ｂ）に示すものとしたが、他でもよく、例えば、図３に断面図で示すように、図１（ｂ）に示すものを上下逆さまにした構造のものとしてもよい。すなわち、その光導波路Ｗは、シート状のアンダークラッド層１の表面部分に、コア２が埋設されて、上記アンダークラッド層１の表面とコア２の頂面とが面一に形成され、それらアンダークラッド層１の表面とコア２の頂面とを被覆した状態で、シート状のオーバークラッド層３が形成されたものとなっている。

さらに、上記各実施の形態において、格子状部分のコア２の各交差部は、通常、図４（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４（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４（ｃ），（ｄ）に示すように、交差する２方向〔図４（ｃ）は対向する２方向、図４（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４（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４（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４（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。

なかでも、図４（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５（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５（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の側面２ａに到達し、その側面での入射角が小さいことから、コア２を透過する〔図５（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５（ａ）では下方向〕でも発生する。これに対し、図５（ｂ）に示すように、交差する１方向〔図５（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５（ａ）においてコア２を透過する光の一部は、上記界面での入射角が大きくなることから、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５（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。

また、上記各実施の形態では、光導波路Ｗを四角形シート状としたが、格子状のコア２を有するものであれば、他の多角形シート状としてもよい。

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。

〔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。

〔コアの形成材料〕
成分ｄ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、ＥＨＰＥ３１５０）１００重量部。
成分ｅ：光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製、ＳＰ１７０）１重量部。
成分ｆ：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〜ｆを混合することにより、コアの形成材料を調製した。

〔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、四角形状のアンダークラッド層（厚み２５μｍ）を形成した。このアンダークラッド層の弾性率は１００ＭＰａ、屈折率は１．４９０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。

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第１および第２外周コア部とを備えたシート状のコアパターン部材を形成した。上記第１および第２外周コア部の各端面は、上記アンダークラッド層の四角形状の、互いに異なる角部分に位置決めした〔図１（ａ）参照〕。そして、第１外周コア部の端面（発光素子が接続される面）の幅を０．０７５ｍｍとした。また、第１外周コア部の、幅が段階的に広がる部分を、その端面に近い順に第１〜第１０の１０個の連続した領域に区切り、各領域の階段状の外側部分（オーバークラッド層との界面）における段部の寸法および数を、下記の表１のように設定した。すなわち、端面に最も近い第１領域では、段部のピッチを０．４５ｍｍ、段差を０．０５ｍｍとした段部を１０段形成し、その第１領域に連続する第２領域では、段部のピッチを０．５０ｍｍ、段差を０．０５ｍｍとした段部を９段形成した。段部の段差は、全領域において０．０５ｍｍで一定とした。このように、段部の寸法および数が各領域で異なるように設定することにより、第１外周コア部の段階的な広がりが、端面から遠くなるにつれて減少するようにした。その段階的な広がり角度が最も大きい上記第１領域では、その広がり角度が６．３°であった。そして、第１外周コア部の、幅が段階的に広がっている部分は、その長さを６６ｍｍとし、それに連続する、幅が一定になっている部分は、その幅を２．８ｍｍ、長さを２３０ｍｍとした。また、格子状部分のコアの幅を０．２ｍｍ、高さを０．０３ｍｍ、ピッチを０．６ｍｍとし、第１外周コア部から格子状部分のコアへの分岐部分を、幅０．０５ｍｍ、半径５ｍｍの１／４円弧状とした。格子状部分のコアへの分岐開始位置は、上記第１外周コア部の段階的な広がりの始点から２ｍｍの位置とした。上記格子状部分（入力領域）の寸法は、縦２１０ｍｍ×横２９７ｍｍとした。また、コアの弾性率は３ＧＰａ、屈折率は１．５０７であった。

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６５μｍとした。また、オーバークラッド層の弾性率は１００ＭＰａ、屈折率は１．４９０であった。このようにして、四角形シート状の光導波路を作製した。

上記光導波路において、コアを伝播する光の臨界角（θｃ）は、８１．４°〔＝ａｒｃ・ｓｉｎ（１．４９０／１．５０７）〕である。そして、上記第１外周コア部の段階的な広がり角度の最大値は６．３°であり、〔９０°−θｃ＝８．６°〕以下になっている。

〔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、第１外周コア部の端面に、発光素子を接続し、第２外周コア部の端面に、受光素子を接続した〔図１（ａ）参照〕。このようにして、位置センサを作製した。

〔比較例１〕
上記実施例において、図６に示すように、第１外周コア部５０の幅Ｅ１を１ｍｍの一定にした。なお、発光素子４に接続される部分の幅Ｅ２は、０．０７５ｍｍとした。それ以外の部分は、上記実施例と同様とした。

〔比較例２〕
上記比較例１において、第１外周コア部５０の幅Ｅ１（図６参照）を４ｍｍの一定にした。それ以外の部分は、上記比較例１と同様とした。

〔比較例３〕
上記実施例において、図７に示すように、第１外周コア部６０の幅が、発光素子４から遠くなるにつれて徐々に（テーパ状に）広がるよう、格子状部分（分岐部分）と反対側（外側）の部分（オーバークラッド層との界面）を、傾斜角度５°の傾斜面に形成した。また、そのテーパ状部分に連続する、幅が一定になっている部分は、その幅を３ｍｍとした。それ以外の部分は、上記実施例と同様とした。

〔押圧位置の検知検査〕
上記各位置センサの入力領域の表面に紙を置き、その紙に、ボールペン（ペン先の直径０．７ｍｍ）を用いて文字を書いた。その結果、上記実施例では、入力領域全体で、書いた文字を正確に検知することができた。それに対し、比較例１では、発光素子から遠い、入力領域の部分で、文字を検知できなかった。逆に、比較例２，３では、発光素子から近い、入力領域の部分で、文字を検知できなかった。

〔受光強度の測定〕
上記受光素子で受光する光の強度を測定すると、実施例では、入力領域全体で略均等であった。それに対し、比較例１では、発光素子から遠い、入力領域の部分で弱く、比較例２，３では、発光素子から近い、入力領域の部分で弱くなっていた。

また、上記実施例では、第１外周コア部の段階的な広がり角度を、端面から遠くなるにつれて減少するようにしたが、その広がり角度を一定としても、上記実施例と同様の傾向を示す結果が得られた。

さらに、上記実施例では、第１外周コア部の長手方向において、発光素子の接続側と反対側の部分を、幅が一定になっている部分としたが、第１外周コア部の全体を、幅が段階的に広がるように形成しても、上記実施例と同様の傾向を示す結果が得られた。

本発明の位置センサは、入力領域全体で、押圧位置を正確に検知できるようにする場合に利用可能である。

Ｗ 光導波路
２ コア
２Ａ 格子状部分
２Ｂ 第１外周コア部
２Ｃ 第２外周コア部
４ 発光素子
５ 受光素子
２１ 階段状の外側部分

Claims (3)

1. 複数の線状のコアからなる格子状部分と、この格子状部分の外周部の一横辺および一縦辺にそれぞれ位置し、その各辺に沿って延び、上記格子状部分の各縦コアの先端および各横コアの先端に光接続する第１外周コア部と、上記格子状部分を介して上記一横辺および一縦辺にそれぞれ対面する他横辺および他縦辺に位置し、その各辺に沿って延び、上記格子状部分の各縦コアの後端および各横コアの後端に光接続する第２外周コア部とを備えたシート状のコアパターン部材と、このコアパターン部材を上下から挟持するシート状のクラッド層とを有するシート状の光導波路と、この光導波路の上記第１外周コア部の端面に接続された発光素子と、上記第２外周コア部の端面に接続された受光素子とを備えた位置センサであって、上記発光素子が接続されている第１外周コア部の長手方向の発光素子接続側の部分において、上記格子状部分と反対側の、第１外周コア部の部分が、上記発光素子から遠くなるにつれて段階的に外側に広がり、平面視階段状になっており、上記発光素子で発光された光が、上記第１外周コア部から上記格子状部分のコアに分岐し上記第２外周コア部を経て、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位置センサ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ことを特徴とする位置センサ。
2. 上記第１外周コア部の段階的な広がり角度が、〔９０°−（臨界角）〕以下である請求項１記載の位置センサ。
3. 上記第１外周コア部の段階的な広がり角度が、上記発光素子から遠くなるにつれて減少している請求項１または２記載の位置センサ。

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