JP2024063148A - 窓部材、窓部材の製造方法、およびウェアラブル機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光素子で発光した光のうち、受光素子に直接照射されてしまう光を遮光でき、且つ遮光部を強固に固定させて防水性を確保できる窓部材、その製造方法、およびその窓部材を備えた電子機器を提供する。【解決手段】第1光透過領域E1の外周に仕切溝25が厚み方向に設けられた光透過性を有する樹脂板23と、仕切溝25に埋め込まれて仕切溝25内の界面において一部が溶融された溶融部27を有して樹脂板23に固着された第1遮光部24aと、を備えている。従って、第1光透過領域E1の外周に設けられた仕切溝25に第1遮光部24aが厚み方向に設けられていることにより、不必要な光を第1遮光部24aで遮光して、必要な光のみを第1光透過領域E1から取り込むことができ、且つ仕切溝25内の界面において一部が溶融された溶融部27によって、第1遮光部24aを樹脂板23の仕切溝25内に強固に固定でき、仕切溝25の防水性を確保できる。【選択図】図7
Description
この発明は、腕装着型の電子機器や携帯通信機器などの電子機器に用いられる窓部材、その製造方法、およびその窓部材を備えた電子機器に関する。
例えば、腕装着型の電子機器においては、特許文献1に記載されているように、発光素子の光を腕に照射させ、その反射光を受光素子で受光することにより、脈拍を測定する脈拍センサを備えたものが知られている。
この種の腕装着型の電子機器は、ケース本体の下面に設けられた裏蓋に開口部を設け、この裏蓋の開口部を透明な窓部材で塞ぐと共に、裏蓋の内面にセンサ基板を設け、このセンサ基板に脈拍センサを透明な窓部材に対応させて設けた構造になっている。
このような腕装着型の電子機器では、脈拍センサで脈拍を測定する際に、発光素子を発光させ、この発光した光を透明な窓部材を通して腕に照射させ、この照射された光の反射光を透明な窓部材を通して受光素子で受光させる必要がある。
しかしながら、このような腕装着型の電子機器では、発光素子で発光した光のうち、一部の光が透明な窓部材を通過せずに、受光素子に直接照射されてしまうため、発光素子の光が腕で反射されて窓部材を通過した反射光のみを受光素子によって受光することができず、脈拍を精度良く測定することができない。
このため、このような腕装着型の電子機器では、受光素子に対応する透明な窓部材の所定領域の外周に仕切溝を形成し、この仕切溝に遮光部を埋め込んで所定領域外の光を遮断することが考えられているが、仕切溝に遮光部を埋め込むだけでは、十分な固定強度が得られず、防水性を確保することができないという問題が生じる。
この発明が解決しようとする課題は、発光素子で発光した光のうち、受光素子に直接照射されてしまう光を遮光することができ、且つ遮光部を強固に固定させて防水性を確保できる窓部材、その製造方法、およびその窓部材を備えた電子機器を提供することである。
この発明の一態様は、所定の領域の外周における少なくとも一部に仕切溝が厚み方向に設けられた光透過性を有する樹脂板と、前記仕切溝に埋め込まれて前記仕切溝内の界面において一部が溶融された溶融部を有して前記樹脂板に固着された遮光部と、を備えていることを特徴とする窓部材である。
また、この発明の他の一態様は、受光素子に対応する第1領域および発光素子に対応する第2領域を備えていると共に、前記受光素子の受光部に対応する前記第1領域の外周と前記発光素子に対応する前記第2領域の外周との間に仕切溝が厚み方向に設けられた光透過性を有する樹脂板と、前記仕切溝に埋め込まれて前記仕切溝内の界面における一部が溶融された溶融部を有して前記樹脂板に固着された遮光部と、を備えていることを特徴とする窓部材である。
さらに、この発明の他の一態様は、所定の領域の外周における少なくとも一部に仕切溝が厚み方向に設けられた光透過性を有する樹脂板を1次成形金型で成形する第1の工程と、2次成形金型で前記仕切溝に遮光部を埋め込んで前記仕切溝内の前記遮光部と前記樹脂板との界面における一部を溶融させた溶融部を形成して前記遮光部を前記樹脂板に固着する第2の工程と、を備えていることを特徴とする窓部材の製造方法である。
この発明によれば、発光素子で発光した光のうち、受光素子に直接照射されてしまう光を遮光することができ、且つ遮光部を強固に固定させることができると共に、防水性を確保することができる。
以下、図1~図10を参照して、この発明を腕装着型の電子機器に適用した一実施形態について説明する。
この電子機器は、図1に示すように、腕に装着して使用する腕装着型の情報端末であるウエアラブル機器であり、機器ケース1を備えている。
この電子機器は、図1に示すように、腕に装着して使用する腕装着型の情報端末であるウエアラブル機器であり、機器ケース1を備えている。
この機器ケース1は、図1および図2に示すように、12時側と6時側とにバンド取付部2がそれぞれ設けられている。これらのバンド取付部2は、リストバンド3がピン部材2aによってそれぞれ取り付けられるように構成されている。また、この機器ケース1の2時側、3時側、および4時側には、押釦スイッチ4がそれぞれ設けられている。
この機器ケース1は、図1および図2に示すように、腕に配置される大きさのケース本体5と、このケース本体5の外周に設けられる第1外装部材6および第2外装部材7と、を備えている。ケース本体5は、金属または硬質の合成樹脂によって形成されている。第1外装部材6は、金属または合成樹脂によって形成されたベゼルであり、ケース本体5の上部外周にリング状の見切り部材8を介して取り付けられている。第2外装部材7は、金属または合成樹脂によって形成された飾りピースであり、リストバンド3に対応するケース本体5の外周部に取り付けられている。
また、機器ケース1の上部開口部、つまりケース本体5の上部開口部には、図1および図2に示すように、透明な保護ガラス10がパッキン10aを介して取り付けられている。この場合、透明な保護ガラス10は、その上面における外周部に見切り部材8が配置されている。この見切り部材8は、その外周が第1外装部材6によって透明な保護ガラス10に押し付けられている。
この機器ケース1の内部、つまりケース本体5の内部には、図2に示すように、モジュール11が配置されている。このモジュール11は、情報を表示する表示装置12および脈拍を測定する後述する脈拍測定装置13のほかに、図示しないが、これらを駆動して制御する回路基板、無線通信に必要な通信部や電池などの各種の部品を備えている。
表示装置12は、図2に示すように、液晶表示パネルやEL(エレクトロ・ルミネッセンス)表示パネルなどの平面型の表示パネルを備え、透明な保護ガラス10の下面に設けられている。これにより、表示装置12は、時刻や日付などの時間情報、通信情報、脈拍測定結果などの各情報が電気光学的に表示され、この表示された情報が透明な保護ガラス10を通して機器ケース1の外部から見えるように構成されている。
また、この機器ケース1の下部、つまりケース本体5の下部には、図2に示すように、裏蓋14が防水リング14aを介して取り付けられている。この裏蓋14は、ステンレスなどの金属によって形成され、機器ケース1が腕に装着された際に、腕の皮膚T(図4参照)に押し当てられるように構成されている。この場合、裏蓋14は、12時側と6時側とに位置する外周部の下面がリストバンド3の押え部3aによって下側から押えられている。
この裏蓋14の中央部には、図2および図3に示すように、下側に突出する突出部15が円形状に形成されている。この円形状の突出部15には、その外径よりも小さい円形状の開口部16が設けられている。この開口部16の内周部は、表面側(図3では下面側)が内面側(図3では上面側)よりも広い段差状に形成されており、この開口部16の段差状の表面側には、後述する窓部材17が嵌め込まれている。この裏蓋14の内面には、脈拍測定装置13が開口部16に対応して設けられている。
脈拍測定装置13は、図2および図3に示すように、センサ基板18と脈拍センサ19とを備えている。センサ基板18は、開口部16の内径よりも大きい円板状に形成され、裏蓋14の内面に開口部16を塞ぐように設けられている。このセンサ基板18は、接続部材(図示せず)によってモジュール11の回路基板(図示せず)と電気的に接続されている。
脈拍センサ19は、図2および図3に示すように、受光素子20と複数の発光素子21とを備え、これらがセンサ基板18の下面にそれぞれ設けられ、開口部16内における段差状の内面側(図3では上面側)に挿入されて配置されるように構成されている。これら複数の発光素子21それぞれは、図4に示すように、複数の発光素子21により光が照査される範囲にある血液である血液K中のヘモクロビンHに吸収され易い緑色の光、例えば520nm~530nmの波長の光を発光する発光ダイオードである。これら複数の発光素子21は、図5に示すように、受光素子20の外周に対応して配置されている。
一方、受光素子20は、図4に示すように、光を受光して電気信号として出力するフォトダイオードであり、複数の発光素子21それぞれによって腕に照射された光の反射光を受光し、その受光量に応じた電力量を電気信号として出力するように構成されている。この実施形態の場合、受光素子20は、図5に示すように、例えば1つの角部が切り欠かれたほぼ四角形状に形成され、このほぼ四角形状の4辺のうち、1辺を除く他の3辺にそれぞれ受光部20aが設けられた構造になっている。
これにより、複数の発光素子21は、図5に示すように、受光素子20の3辺の各受光部20aに対して一定の間隔Sをもって対向した状態でセンサ基板18にそれぞれ設けられている。このため、受光素子20は、3辺の各受光部20aに対して複数の発光素子21がそれぞれ一定の間隔Sで配置されていることにより、複数の発光素子21それぞれによって腕に照射された光の反射光を各受光部20aで受光する際に、各受光部20aの受光率が均一になるように構成されている。
この場合、センサ基板18の下面には、図2および図3に示すように、複数の発光素子21と受光素子20との各間、および複数の発光素子21の外周を仕切る複数の仕切壁22が設けられている。これら複数の仕切壁22は、複数の発光素子21で発光された光の出射領域、および受光素子20の入射領域を規制する遮光壁である。
すなわち、これら複数の仕切壁22は、図2および図3に示すように、複数の発光素子21で発光された光が受光素子20に直接照射されるのを防ぐように構成されている。この場合、仕切壁22は、その上下方向の長さが、センサ基板18の下面から受光素子20および複数の発光素子21の各厚みよりも少し長く形成され、受光素子20および複数の発光素子21よりも下側に突出するように形成されている。
これにより、脈拍センサ19は、図2および図3に示すように、センサ基板18が裏蓋14の内面に配置されて、受光素子20と複数の発光素子21とが開口部16内における段差状の内面側(図3では上面側)に挿入された際に、仕切壁22が窓部材17の内面に押し当てられることにより、受光素子20と複数の発光素子21とが窓部材17の内面に接触しないように構成されている。
ところで、窓部材17は、図2および図3に示すように、裏蓋14の突出部15に設けられた開口部16を塞いで密封するためのものであり、光透過性を有する樹脂板23を備えている。この樹脂板23は、アクリル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ABS樹脂などの透明または半透明の合成樹脂によって円板状に形成されている。
また、この樹脂板23は、図2および図3に示すように、その外径が裏蓋14の開口部16の内周部における段差状の表面側(図3では下部側)の内径と同じ大きさの円板状に形成されている。これにより、この樹脂板23は、開口部16の内周部における段差状の表面側に位置する内部に嵌め込まれ、この状態で超音波溶着によって開口部16の内周部に固着されている。
また、この樹脂板23には、図6に示すように、第1光透過領域E1と複数の第2光透過領域E2と遮光部24とが設けられている。第1光透過領域E1は、受光素子20に対応して設けられている。複数の第2光透過領域E2は、複数の発光素子21にそれぞれ対応して設けられている。遮光部24は、第1、第2光透過領域E1、E2を除いて、樹脂板23に設けられた仕切溝25と仕切凹部26とに埋め込まれて設けられている。
仕切溝25は、図7および図8に示すように、第1光透過領域E1と複数の第2光透過領域E2との間、つまり受光素子20と複数の発光素子21との各間に対応する箇所に位置して、樹脂板23の厚み方向つまり樹脂板23の表裏面方向に貫通して設けられている。これにより、仕切溝25は、受光素子20の3辺の各受光部20aと複数の発光素子21との各間に対応する箇所、つまり第1光透過領域E1と複数の第2光透過領域E2との間に位置して、受光素子20の4辺のうちの1辺を除いて、ほぼU字状に連続して形成されている。
また、この仕切溝25は、図7(a)~図7(c)に示すように、樹脂板23の一面側である表面側(図7では上面側)の溝幅が樹脂板23の他面側である内面側(図7では下面側)の溝幅よりも広くなるように、仕切溝25の対向面が後述する1次成形金型30の型抜き勾配をもって傾斜した構造になっている。
この場合、仕切溝25の対向面には、図7(a)~図7(c)に示すように、樹脂板23の表面側の溝幅を樹脂板23の内面側の溝幅よりも広くなるように、段差部25aが設けられている。この段差部25aは、仕切溝25内に埋め込まれた後述する第1遮光部24aの表裏面方向つまり樹脂板23の厚み方向のガタ付きを防ぐためのものである。
一方、仕切凹部26は、図7および図8に示すように、第1、第2光透過領域E1、E2および仕切溝25を除いて、樹脂板23の一面である表面(図7では上面)のほぼ全域に設けられている。この仕切凹部26は、その深さが樹脂板23の厚みの1/2~1/3程度に形成されている。この場合、仕切凹部26における複数の第2光透過領域2の各外周に位置する箇所には、仕切凹部26よりも少し深い境界凹部26aが設けられている。
ところで、遮光部24は、図6および図7に示すように、樹脂板23と同じ素材、例えばアクリル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ABS樹脂などの光透過性を有する合成樹脂に黒色の物質を混入させて、光の透過を遮断する遮光性の樹脂によって形成されている。この遮光部24は、樹脂板23に設けられた仕切溝25に埋め込まれる第1遮光部24aと、仕切凹部26に埋め込まれる第2遮光部24bと、を備えている。
この場合、仕切溝25に埋め込まれた第1遮光部24aは、図7(c)に示すように、仕切溝25内の界面において一部が溶融された溶融部27を有して樹脂板23に固着されている。すなわち、この第1遮光部24aは、後述する1次成形金型30の余熱によって樹脂板23が加熱された状態で、仕切溝25に遮光部24の遮光性の樹脂が充填されることにより、仕切溝25内における樹脂板23と第1遮光部24aとの界面における一部が溶融されて、溶融部27が形成されている。
この溶融部27は、図7(c)に示すように、樹脂板23の表面側(図7(c)では上面側)と反対側の内面側(図7(c)では下面側)に偏った箇所、つまり樹脂板23の内面(下面)から表面側(上面側)に向けて樹脂板23の厚みの1/3程度の領域Rに亘って設けられている。これにより、溶融部27は、樹脂板23の仕切溝25内に第1遮光部24aを強固に固着させると共に、仕切溝25における防水性を確保するように形成されている。
また、この溶融部27は、図7(c)に示すように、後述する1次成形金型30の余熱によって樹脂板23が加熱された状態で、仕切溝25に第1遮光部24aの遮光性の合成樹脂が充填され、仕切溝25内における樹脂板23と第1遮光部24aとの界面において樹脂板23と第1遮光部24aとの一部が溶融される際に、仕切溝25内における樹脂板23と第1遮光部24aとの界面に歪みが生じ、この歪みによっても樹脂板23に第1遮光部24aを強固に固着させるように形成されている。
この場合、第1遮光部24aは、図7(a)~図7(c)に示すように、仕切溝25内に充填されて固化された状態で、窓部材17が腕に押し付けられた際に、仕切溝25の段差部25aによって第1遮光部24aが樹脂板23の厚み方向に押し込まれることがないように構成されている。このため、第1遮光部24aは、樹脂板23の厚み方向にガタツクことがないばかりか、樹脂板23の厚み方向における第1遮光部24aのガタツキによる溶融部27の位置ずれを防いで、溶融部27に亀裂が生じないように構成されている。
一方、仕切凹部26に埋め込まれた第2遮光部24bは、図6および図7に示すように、第1光透過領域E1、複数の第2光透過領域E2、および第1遮光部24aを除いて、樹脂板23の表面(図7では上面)を覆って設けられている。これにより、樹脂板23は、第1光透過領域E1および複数の第2光透過領域E2を除いて、第1遮光部24aと第2遮光部24bとによって光が透過しないように構成されている。
この場合、仕切凹部26における複数の第2光透過領域2の各外周に位置する箇所には、図7および図8に示すように、仕切凹部26よりも少し深い境界凹部26aが設けられている。これにより、仕切凹部26に埋め込まれた第2遮光部24bは、仕切凹部26の境界凹部26aにも埋め込まれている。そのため、第2遮光部24bは、複数の第2光透過領域2の各外周に位置する箇所のめくれや隙間などの発生を防ぐように構成されている。
このため、この窓部材17は、図3に示すように、裏蓋14の開口部16に取り付けられた状態で、裏蓋14の内面(図3では上面)にセンサ基板18が配置された際に、樹脂板23の仕切溝25に埋め込まれた第1遮光部24aに、センサ基板18に設けられた仕切壁22が押し当てられて配置され、樹脂板23の仕切凹部26に埋め込まれた第2遮光部24bにおける境界凹部26aに対応する箇所の樹脂板23に、センサ基板18に設けられた仕切壁22が押し当てられて配置されるように構成されている。
これにより、脈拍センサ19は、図3に示すように、機器ケース1が腕に装着されて窓部材17が腕の皮膚T(図4参照)に密着された状態で、複数の発光素子21が発光した際に、その発光した光が、センサ基板18の仕切壁22と、窓部材17の樹脂板23の仕切溝25に埋め込まれた第1遮光部24aとによって、受光素子20に直接照射されることがなく、樹脂板23の複数の第2光透過領域E2を透過して外部に出射されるように構成されている。
また、この脈拍センサ19は、図3に示すように、機器ケース1が腕に装着されて窓部材17が腕の皮膚Tに密着された状態で、複数の発光素子21で発光した光が樹脂板23の複数の第2光透過領域E2を透過して腕に照射された際に、その照射された光の反射光のみが第1光透過領域E1を透過して受光素子20の複数の受光部20aに受光されるように構成されている。
次に、図8~図10を参照して、窓部材17の製造方法について説明する。
この窓部材17の製造方法は、1次成形品を1次成形金型30で成形する第1の工程と、この第1の工程で成形された1次成形品を2次成形金型31で2次成形して2次成形品を成形する第2の工程と、を備えている。
この窓部材17の製造方法は、1次成形品を1次成形金型30で成形する第1の工程と、この第1の工程で成形された1次成形品を2次成形金型31で2次成形して2次成形品を成形する第2の工程と、を備えている。
すなわち、第1の工程で1次成形品を成形する1次成形金型30は、図8および図9に示すように、第1下金型32と第1上金型33とを備えている。この1次成形金型30は、第1下金型32と第1上金型とが上下に重なり合った状態のきに、これらの間に1次成形品である樹脂板23と同じ形状のキャビティと称する第1空間部30aが形成されるように構成されている。
この場合、第1下金型32には、図9(a)および図9(b)に示すように、樹脂板23の厚みのほぼ半分程度の深さで、且つ樹脂板23の外形と同じ形状の下型凹部32aが設けられている。第1上金型33には、樹脂板23の厚みのほぼ半分程度の深さで、且つ第1、第2光透過領域E1、E2に対応する形状の第1上型凹部33aと、樹脂板23の第1光透過領域E1の3辺を囲う仕切溝25を形成する第1突起33bと、第1光透過領域E1と複数の第2光透過領域E2とを囲う仕切凹部26を形成する第2突起33cと、が設けられている。
これにより、1次成形金型30は、図9(a)および図9(b)に示すように、第1下金型32と第1上金型33とが上下に重なり合った状態のきに、1次成形金型30の内部に、窓部材17の遮光部24が埋め込まれる仕切溝25および仕切凹部26を除いて、樹脂板23と同じ形状の第1空間部30aが形成される。
この状態で、図8および図9に示すように、第1光透過領域E1の3辺を囲う仕切溝25が設けられていない1辺に対応する第2突起33cの箇所に設けられた第1ゲート33dから第1空間部30a内に、アクリル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ABS樹脂などの光透過性の樹脂を注入して、樹脂板23を1次成形品として形成する。これにより、第1の工程で1次成形品である樹脂板23が形成される。
次に、第2の工程で1次成形品である樹脂板23を2次成形金型31で2次成形して、2次成形品を成形する。このときには、予め、1次成形金型30の第1上金型33を第1下金型32から離型させて、第1下金型32内に1次成形品である樹脂板23を残した状態で、第1上金型33のみを取り外す。この状態で、2次成形金型31の第2上金型34を第1下金型32に重ね合わせる。
すなわち、2次成形金型31は、図10(a)および図10(b)に示すように、第1下金型32が1次成形金型30と共通の金型であり、この共通の第1下金型32内に1次成形品である樹脂板23を残した状態で、第1下金型32に第2上金型34が重ね合わされると、これの内部にキャビティと称する第2空間部31aが形成される。この場合、第2上金型34の下面には、樹脂板23の上面、つまり第1、第2光透過領域E1、E2の各上面に接触する平坦面を有する第2上型凹部34aが設けられている。
これにより、2次成形金型31は、図10(a)および図10(b)に示すように、1次成形品である樹脂板23が残された第1下金型32と第2上金型34とが上下に重なり合った状態のきに、2次成形金型31の内部に、窓部材17の遮光部24が埋め込まれる仕切溝25および仕切凹部26と同じ形状の第2空間部31aが形成される。
この状態で、図6に示す窓部材17の上部側に位置する仕切凹部26の外周に対応する第2上金型34の側壁部に設けられたサイドゲートである第2ゲート34b(図10(b)参照)から第2空間部31a内に、アクリル(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ABS樹脂などの光透過性の樹脂に黒色の物質を混入させた遮光性の樹脂を注入して、樹脂板23の仕切溝25内と仕切凹部26内とに遮光部24を形成する。
この場合、黒色の物質を混入させた遮光性の樹脂が第2空間部31a内に注入される際には、1次成形品である樹脂板23が1次成形金型30の第1下金型32の余熱によって加熱されている。このため、第2空間部31aである仕切溝25内に注入された第1遮光部24aと樹脂板23との界面において、樹脂板23と第1遮光部24aとの一部が溶融して、樹脂板23と第1遮光部24aとの界面に溶融部27が形成される。
すなわち、この溶融部27は、図7(c)に示すように、樹脂板23の表面側(図7(c)では上面側)と反対側の内面側(図7(c)では下面側)に偏った箇所、つまり樹脂板23の内面から表面側に向けて樹脂板23の厚みの1/3程度の領域Rに形成される。これにより、溶融部27は、樹脂板23の仕切溝25内に第1遮光部24aを強固に固着させると共に、仕切溝25における防水性を確保するように形成される。
また、このときには、図7(c)に示すように、第1下金型32の余熱によって樹脂板23が加熱された状態で、仕切溝25内に第1遮光部24aが形成される際に、仕切溝25内における樹脂板23と第1遮光部24aとの界面において樹脂板23と第1遮光部24aとの一部が溶融されることにより、仕切溝25内における樹脂板23と第1遮光部24aとの界面に歪みが生じ、この歪みによっても樹脂板23に第1遮光部24aが強固に固着される。
また、このときには、黒色の物質を混入させた遮光性の樹脂が第2空間部31aである樹脂板23の仕切凹部26にも注入されて第2遮光部24bが形成される。この仕切凹部26に充填された第2遮光部24bは、仕切凹部26よりも少し深い境界凹部26aにも埋め込まれる。このため、複数の第2光透過領域2の各外周に位置する第2遮光部24bのめくれや隙間などの発生が防げる。これにより、第2の工程で2次成形品である窓部材17が形成される。
次に、この窓部材17を裏蓋14に取り付けて、脈拍測定装置13を裏蓋14に組み付ける場合について説明する。
この場合には、裏蓋14の円形状の突出部15に設けられた開口部16の内周部における段差状の下部側に窓部材17を嵌め込み、この状態で開口部16の内周部に窓部材17の外周部を超音波溶着によって固着する。これにより、窓部材17が裏蓋14の開口部16に固着されると共に、窓部材17と開口部16との間の防水が図れる。
この場合には、裏蓋14の円形状の突出部15に設けられた開口部16の内周部における段差状の下部側に窓部材17を嵌め込み、この状態で開口部16の内周部に窓部材17の外周部を超音波溶着によって固着する。これにより、窓部材17が裏蓋14の開口部16に固着されると共に、窓部材17と開口部16との間の防水が図れる。
この状態で、裏蓋14の内面(図3では上面)に脈拍測定装置13を取り付ける。この場合には、予め、センサ基板18の下面に脈拍センサ19を取り付ける。すなわち、脈拍センサ19は、ほぼ四角形状の受光素子20と複数の発光素子21とを備えている。これら受光素子20と複数の発光素子21とをセンサ基板18の下面に配置する際には、受光素子20の3辺の受光部20aに対応させて複数の発光素子21を一定の間隔Sで配置させる。
この状態で、受光素子20と複数の発光素子21との間、および複数の発光素子21の外周に遮光性を有する仕切壁22を設ける。これにより、受光素子20と複数の発光素子21とは、仕切壁22によって囲わる。この場合、仕切壁22は、上下方向の長さが受光素子20と複数の発光素子21との各厚みよりも長く形成されている。
そして、センサ基板18を裏蓋14の内面に配置させて取り付ける。このときには、脈拍センサ19の受光素子20と複数の発光素子21と仕切壁22とを開口部16の内周部における段差状の上部側の内部に挿入させて、受光素子20を窓部材17の樹脂板23における第1光透過領域E1に対応させ、複数の発光素子21を樹脂板23の複数の第2光透過領域E2にそれぞれ対応させ、仕切壁22を樹脂板23に埋め込まれた遮光部24の第1遮光部24aに対応させる。
この状態で、センサ基板18を裏蓋14の内面に押し当てる。すると、仕切壁22が樹脂板23の仕切溝25に埋め込まれた第1遮光部24aの内端面に押し当てられると共に、樹脂板23に設けられた仕切凹部26に埋め込まれた第2遮光部24bにおける境界凹部26aに対応する箇所の樹脂板23の内面に押し当てられる。このときには、仕切壁22が受光素子20と複数の発光素子21との各厚みよりも上下方向に長く形成されているので、受光素子20と複数の発光素子21とが窓部材17の内面に接触することがない。
これにより、脈拍センサ19は、複数の発光素子21で発光した光が、センサ基板18の仕切壁22と樹脂板23の仕切溝25に埋め込まれた第1遮光部24aとによって遮光されるので、直接、受光素子20の各受光部20aに照射されることがない。このため、複数の発光素子21で発光した光は、窓部材17の樹脂板23に設けられた複数の第2光透過領域E2のみを透過して外部に出射される。また、受光素子20は、樹脂板23の第1光透過領域E1のみを透過した光だけを3辺の受光部20aで受光する。
次に、このような電子機器の脈拍測定装置13で脈拍を測定する場合について説明する。
この場合には、まず、機器ケース1を腕にリストバンド3で取り付ける。すると、機器ケース1の裏蓋14が腕に配置される。このときには、裏蓋14の突出部15の開口部16に設けられた窓部材17が裏蓋14の突出部15によって腕に押し当てられるので、窓部材17の表面(図3では下面)が腕の皮膚Tに密着する。
この場合には、まず、機器ケース1を腕にリストバンド3で取り付ける。すると、機器ケース1の裏蓋14が腕に配置される。このときには、裏蓋14の突出部15の開口部16に設けられた窓部材17が裏蓋14の突出部15によって腕に押し当てられるので、窓部材17の表面(図3では下面)が腕の皮膚Tに密着する。
この状態で、脈拍を測定する場合には、まず、複数の発光素子21を同時に発光させる。すると、複数の発光素子21から波長が520nm~530nmの緑色の光が発光し、この発光した光が樹脂板23の複数の第2光透過領域E2のみから放出されて腕に照射される。このときには、複数の発光素子21で発光した光が、センサ基板18の仕切壁22と窓部材17の樹脂板23の仕切溝25に埋め込まれた第1遮光部24aとによって遮光されるため、受光素子20に直接照射されることがない。
このようにして、複数の発光素子21で発光した光が腕に照射された際には、照射された光が皮膚Tで反射され、その反射光が窓部材17の樹脂板23の第1光透過領域E1を透過して受光素子20の各受光部20aで受光される。すなわち、皮膚Tに照射された光は、血管P内の血液Kに照射されるが、照射された光の波長が520nm~530nmの緑色の光であるから、血液K中のヘモクロビンHに吸収される。
このため、血液K中のヘモクロビンHの量に応じて、反射光の光量が変化し、受光素子20の各受光部20aによる受光量が変化する。すなわち、脈を打つときには、血管Pの容量及び血液Kの量が変化するため、それに伴い、血液K中のヘモクロビンHに吸収される光量も変化する。これにより、受光量の増減を測定して、脈拍数を算出することにより、脈拍が測定される。
このときには、複数の発光素子21で発光した光が、センサ基板18の仕切壁22と樹脂板23の仕切溝25に埋め込まれた第1遮光部24aとによって遮光されるので、直接、受光素子20の各受光部20aに照射されることがない。このため、複数の発光素子21で発光した光は、窓部材17の樹脂板23に設けられた複数の第2光透過領域E2のみを透過して皮膚Tに照射される。また、この照射された光の反射光は、樹脂板23の第1光透過領域E1のみを透過した光だけが受光素子20の各受光部20aで受光される。このため、脈拍を正確に測定することができる。
このように、この電子機器の窓部材17によれば、所定の領域である第1光透過領域E1の外周における一部に仕切溝25が厚み方向に貫通して設けられた光透過性を有する樹脂板23と、仕切溝25に埋め込まれて仕切溝25内の界面において一部が溶融された溶融部27を有して樹脂板23に固着された第1遮光部24aと、を備えていることにより、必要な光のみを第1光透過領域E1から正確に取り込むことができ、且つ第1遮光部24aを強固に固定させることができると共に、防水性を確保することができる。
すなわち、この電子機器の窓部材17では、樹脂板23の仕切溝25が樹脂板23の厚み方向である表裏面方向に貫通して設けられ、この仕切溝25内に第1遮光部24aが樹脂板23の厚み方向に貫通して埋め込まれているので、この第1遮光部24aによって第1光透過領域E1外の不必要な光を確実に遮断して、必要な光のみを第1光透過領域E1から正確に取り込むことができる。
また、この電子機器の窓部材17では、樹脂板23の仕切溝25内の界面において仕切溝25に埋め込まれた第1遮光部24aと樹脂板23との一部が溶融されて、溶融部27が形成されているので、この溶融部27によって樹脂板23に第1遮光部24aを固着させることができ、これにより第1遮光部24aを樹脂板23の仕切溝25内に強固に固定させることができると共に、溶融部27によって仕切溝25における防水性を確保することができる。
また、この電子機器の窓部材17によれば、受光素子20に対応する第1光透過領域E1および発光素子21に対応する第2光透過領域E2を備えていると共に、受光素子20の受光部20aに対応する第1光透過領域E1の外周とこれに対応する第2光透過領域E2の外周との間に仕切溝25が厚み方向に貫通して設けられた光透過性を有する樹脂板23と、仕切溝25に埋め込まれて仕切溝25内の界面における一部が溶融された溶融部27を有して樹脂板23に固着された第1遮光部24aと、を備えていることにより、発光素子21で発光した光のうち、受光素子20に直接照射されてしまう光を遮光することができ、必要な光のみを第1光透過領域E1から正確に取り込むことができ、且つ第1遮光部24aを強固に固定させることができると共に、防水性を確保することができる。
すなわち、この電子機器の窓部材17では、受光素子20に対応する樹脂板23の第1光透過領域E1の外周と、発光素子21に対応する第2光透過領域E2の外周と、の間に仕切溝25が樹脂板23の厚み方向である表裏面方向に貫通して設けられ、この仕切溝25内に第1遮光部24aが樹脂板23の厚み方向に貫通して埋め込まれているので、この第1遮光部24aによって第1光透過領域E1外の不必要な光を確実に遮断することができ、必要な光のみを第1光透過領域E1から正確に取り込むことができる。
また、この電子機器の窓部材17では、樹脂板23の仕切溝25内の界面において仕切溝25に埋め込まれた第1遮光部24aと樹脂板23との一部が溶融されて、溶融部27が形成されているので、この溶融部27によって樹脂板23に第1遮光部24aを固着させることができ、これにより第1遮光部24aを樹脂板23の仕切溝25内に強固に固定させることができると共に、溶融部27によって仕切溝25における防水性を確保することができる。
この場合、窓部材17は、第2光透過領域E2が、受光素子20に設けられた複数の受光部20aに対応する第1光透過領域E1における外周の複数箇所にそれぞれ対応して複数設けられていることにより、複数の第2光透過領域E2によって複数の発光素子21で発光した光を窓部材17の外部に放出させることができると共に、放出された光の反射光を第1光透過領域E1から正確に取り込んで受光素子20の複数の受光部20aに良好に受光させることができる。
すなわち、この窓部材17は、受光素子20がほぼ四角形状に形成され、このほぼ四角形状の3辺に受光部20aが設けられ、この3辺の受光部20aに対応して複数の発光素子21がそれぞれ一定の間隔Sで配置されることにより、複数の発光素子21に対応する複数の第2光透過領域E2を、受光素子20に対応する第1光透過領域E1における3辺に対応して配置させることができ、これにより複数の発光素子21で発光した各光が複数の第2光透過領域E2をそれぞれ透過し、この透過した光の各反射光を第1光透過領域E1から正確に取り込んで受光素子20の各受光部20aに確実に且つ良好に受光させることができる。
この場合、複数の発光素子21は、受光素子20の3辺の各受光部20aに対して一定の間隔Sをもって対向した状態でセンサ基板18にそれぞれ設けられていることにより、複数の発光素子21を同時に発光させて腕に照射させ、この照射された各光の反射光を受光素子20の各受光部20aで受光する際に、各受光部20aの受光率を均一にすることができ、これにより精度良く脈拍を測定することができる。
また、この窓部材17では、溶融部27が樹脂板23の一面である表面と反対側に位置する他面側である内面側に偏った箇所に設けられていることにより、樹脂板23の仕切溝25内の界面において仕切溝25に埋め込まれた第1遮光部24aと樹脂板23とを容易に且つ良好に溶融させることができる。
すなわち、この窓部材17では、2次成形金型31で遮光部24を樹脂板23に埋め込んで成形する際に、2次成形金型31における第1下金型32の余熱で樹脂板23を加熱させた状態で第1遮光部24aを成形することにより、樹脂板23の仕切溝25内の界面において樹脂板23と第1遮光部24aとを容易に且つ良好に溶融させることができる。
この場合、この窓部材17では、2次成形金型31における第1下金型32の余熱で樹脂板23が加熱される箇所が、樹脂板23の表面側と反対側の内面側であることにより、樹脂板23の内面から表面側に向けて樹脂板23の厚みの1/3程度の領域Rが溶融されて、溶融部27が形成されるので、この溶融部27によって第1遮光部24aを樹脂板23の仕切溝25内に強固に固定させることができると共に、仕切溝25における防水性を確保することができる。
また、この溶融部27は、仕切溝25内における樹脂板23と第1遮光部24aとの界面に生じた歪みを有していることにより、この歪みよっても第1遮光部24aを樹脂板23の仕切溝25内に強固に固定させることができると共に、仕切溝25における防水性を確保することができる。
すなわち、この窓部材17では、2次成形金型31における第1下金型32の余熱で樹脂板23を加熱させた状態で、樹脂板23の仕切溝25内の界面において樹脂板23と第1遮光部24aとを溶融させる際に、樹脂板23と第1遮光部24aとの界面に歪みが生じ、この歪みよっても第1遮光部24aを樹脂板23の仕切溝25内に強固に固定させることができると共に、仕切溝25における防水性を確保することができる。
また、この窓部材17では、樹脂板23の仕切溝25が、樹脂板23の一面側である表面側の溝幅を樹脂板23の他面側である内面側の溝幅よりも広くなるように、仕切溝25の対向面を型抜き勾配で傾斜させていることにより、1次成形金型30で樹脂板23を成形して離型する際に、第1上金型33内に、仕切溝25を形成する第1突起25aが設けられても、この第1突起25aを型抜き勾配の傾斜によって樹脂板23内から良好に抜き出すことができるので、1次成形金型30の離型を円滑に且つ良好に行うことができる。
さらに、この窓部材17では、仕切溝25の対向面に段差部25aが設けられていることにより、仕切溝25内に第1遮光部24aが埋め込まれた際に、第1遮光部24aが樹脂板23の厚み方向に押し込まれることがないように、仕切溝25の段差部25aによって第1遮光部24aを受け止めることができる。
このため、この窓部材17では、仕切溝25の段差部25aによって第1遮光部24aが樹脂板23の厚み方向にガタツクことがないようにすることができ、これにより樹脂板23の厚み方向における第1遮光部24aのガタツキによる溶融部27の位置ずれを防いで、溶融部27に亀裂が生じないようにすることができる。
また、この窓部材17の製造方法では、第1光透過領域の外周における一部に仕切溝25が厚み方向に貫通して設けられた光透過性を有する樹脂板23を1次成形金型30で成形する第1の工程と、2次成形金型31で仕切溝25に第1遮光部24aを埋め込んで仕切溝25内の第1遮光部24aと樹脂板23との界面における一部を溶融させた溶融部27を形成して第1遮光部24aを樹脂板23に固着する第2の工程と、を備えていることにより、窓部材17を良好に製造することができる。
すなわち、この窓部材17の製造方法では、第1の工程で樹脂板23を1次成形金型30で成形する際に、1次成形金型30の第1下金型32と第1上金型33とを重ね合わせて、第1下金型32の下型凹部32a内に第1上金型の第1突起33bと第2突起33cとを配置させることにより、1次成形金型30内に仕切溝25および仕切凹部26を除く樹脂板23と同じ形状のキャビティと称する第1空間部30aを形成することができ、この第1空間部30aに光透過性の樹脂を流し込んで、樹脂板23を1次成形として良好に成形することができる。
また、この窓部材17の製造方法では、第2の工程で2次成形品を2次成形金型31で成形する際に、1次成形金型30の第1下金型32内に1次成形品である樹脂板23を残した状態で、この第1下金型32に第2上金型34を重ねわせて、第2上金型34の第2上型凹部34a内に樹脂板23の第1、第2光透過領域E1、E2を配置させることにより、仕切溝25および仕切凹部26と同じ形状のキャビティと称する第2空間部31aを形成することができ、この第2空間部31aに遮光性の樹脂を流し込んで2次成形品である窓部材17を良好に形成することができる。
この場合、この窓部材17の製造方法では、1次成形金型30と2次成形金型31とが共通の第1下金型32を備えていることにより、1次成形金型30と2次成形金型31とで第1下金型32を共用することができるので、金型製作の簡素化を図ることができると共に、金型製作の低価格化を図ることができるほか、1次成形金型30を離型する際に、1次成形品である樹脂板23を第1下金型32内に残して第1上金型を離型すれば良いので、離型作業の簡素化を図ることができ、生産性の向上を図ることができる。
また、この窓部材17の製造方法では、第2の工程で1次成形金型30の共通の第1下金型32の余熱によって、1次成形品である樹脂板23と第1遮光部24aとの界面における一部を溶融させて溶融部27を形成することにより、2次成形金型31の第2空間部31a内に遮光性の樹脂を流し込んで第1遮光部24aを成形する際に、第1下金型32の余熱によって樹脂板23を加熱することができる。
これにより、この窓部材17の製造方法では、第2の工程で第2空間部31aの仕切溝25に流し込まれた第1遮光部24aの遮光性の樹脂と樹脂板23とをその界面の一部で確実に且つ良好に溶融させることができるので、樹脂板23と第1遮光部24aとの界面の一部に溶融部27を良好に形成することができると共に、溶融部27に歪みを生じさせることができる。このため、第1遮光部24aを樹脂板23の仕切溝25内に強固に固定させることができると共に、仕切溝25における防水性を確保することができる。
なお、上述した実施形態では、樹脂板23と遮光部24とを同じ素材の合成樹脂で形成した場合について述べたが、この発明はこれに限らず、例えば樹脂板23と遮光部24とを異なる素材の合成樹脂で形成しても良い。この場合には、1次成形時に流し込む素材よりも高い融点を有する素材を2次成形時に流し込むようにすることが望ましい。すなわち、上述した実施形態では、遮光部24をその融点が樹脂板23の融点よりも高い素材で形成することが望ましい。
これにより、2次成形時に、遮光部24と樹脂板23の間に溶融部が生じやすくなる。また、本実施形態は樹脂板23を1次成形時に形成し、遮光部24を2次成形時に形成していたが、形成する順番を逆にしても良い。その場合において、樹脂板23と遮光部24とを異なる素材の合成樹脂で形成する際は、遮光部24をその融点が樹脂板23の融点よりも低い素材で形成することが望ましい。
また、上述した実施形態では、受光素子20がほぼ四角形状に形成されて、このほぼ四角形状の3辺に受光部20aが設けられている場合について述べたが、この発明はこれに限らず、例えば受光素子の2辺に受光部を設けた構造であっても良く、また受光素子を五角形、六角形などの多角形に形成して、4辺以上に受光部を設けた構造であっても良い。
さらに、上述した実施形態では、溶融部27は、樹脂板23の内面から表面側に向けて樹脂板23の厚みの1/3程度の領域Rに亘って設けられているとしたが、これに限られず、溶融部を設ける範囲を変更しても良い。例えば樹脂板23の内面から段差部25aにまで溶融部を設け、よりがたつきを防ぎやすく、防水を保ちやすい構成にしても良い。
さらに、上述した実施形態では、腕装着型の電子機器に適用した場合について述べたが、この発明は必ずしも腕装着型の電子機器である必要はなく、例えば携帯通信機器などの電子機器にも適用することができる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、これに限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
以下に、本願の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
以下に、本願の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
(付記)
請求項1に記載の発明は、所定の領域の外周における少なくとも一部に仕切溝が厚み方向に設けられた光透過性を有する樹脂板と、前記仕切溝に埋め込まれて前記仕切溝内の界面において一部が溶融された溶融部を有して前記樹脂板に固着された遮光部と、を備えていることを特徴とする窓部材である。
請求項1に記載の発明は、所定の領域の外周における少なくとも一部に仕切溝が厚み方向に設けられた光透過性を有する樹脂板と、前記仕切溝に埋め込まれて前記仕切溝内の界面において一部が溶融された溶融部を有して前記樹脂板に固着された遮光部と、を備えていることを特徴とする窓部材である。
請求項2に記載の発明は、受光素子に対応する第1領域および発光素子に対応する第2領域を備えていると共に、前記受光素子の受光部に対応する前記第1領域の外周と前記発光素子に対応する前記第2領域の外周との間に仕切溝が厚み方向に設けられた光透過性を有する樹脂板と、前記仕切溝に埋め込まれて前記仕切溝内の界面における一部が溶融された溶融部を有して前記樹脂板に固着された遮光部と、を備えていることを特徴とする窓部材である。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の窓部材において、前記第2領域は、前記受光素子に設けられた複数の受光部に対応する前記第1領域における外周の複数箇所にそれぞれ対応して複数設けられている、ことを特徴とする窓部材である。
請求項4に記載の発明は、請求項1~請求項3のいずれかに記載の窓部材において、前記溶融部は、前記樹脂板の一面と反対側に位置する他面側に偏った箇所に設けられている、ことを特徴とする窓部材である。
請求項5に記載の発明は、請求項1~請求項4のいずれかに記載の窓部材において、前記溶融部は、前記仕切溝内における前記樹脂板と前記遮光部との界面に生じた歪みを有している、ことを特徴とする窓部材である。
請求項6に記載の発明は、請求項1~請求項5のいずれかに記載の窓部材において、前記仕切溝は、前記樹脂板の前記一面側の溝幅が前記樹脂板の前記他面側の溝幅よりも広くなるように、前記仕切溝の対向面が型抜き勾配をもって傾斜している、ことを特徴とする窓部材である。
請求項7に記載の発明は、請求項1~請求項6のいずれかに記載の窓部材において、
前記仕切溝の対向面には段差部が設けられている、ことを特徴とする窓部材である。
前記仕切溝の対向面には段差部が設けられている、ことを特徴とする窓部材である。
請求項8に記載の発明は、請求項1~請求項7のいずれかに記載の窓部材において、前記遮光部はその融点が前記樹脂板の融点よりも高い、ことを特徴とする窓部材である。
請求項9に記載の発明は、所定の領域の外周における少なくとも一部に仕切溝が厚み方向に設けられた光透過性を有する樹脂板を1次成形金型で成形する第1の工程と、2次成形金型で前記仕切溝に遮光部を埋め込んで前記仕切溝内の前記遮光部と前記樹脂板との界面における一部を溶融させた溶融部を形成して前記遮光部を前記樹脂板に固着する第2の工程と、を備えていることを特徴とする窓部材の製造方法である。
請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の窓部材の製造方法において、前記1次成形金型と前記2次成形金型とは共通の下金型を備えており、前記第2の工程では前記1次成形金型の前記共通の下金型の余熱で前記樹脂板と前記遮光部との界面における前記一部を溶融させて前記溶融部を形成する、ことを特徴とする窓部材の製造方法である。
請求項11に記載の発明は、請求項1~請求項8のいずれかに記載された窓部材を備えている、ことを特徴とする電子機器である。
1 機器ケース
5 ケース本体
6 第1外装部材
7 第2外装部材
10 保護ガラス
11 モジュール
12 表示装置
13 脈拍測定装置
14 裏蓋
15 突出部
16 開口部
17 窓部材
18 センサ基板
19 脈拍センサ
20 受光素子
20a 受光部
21 発光素子
22 仕切壁
23 樹脂板
24 遮光部
24a 第1遮光部
24b 第2遮光部
25 仕切溝
25a 段差部
26 仕切凹部
26a 境界凹部
27 溶融部
30 1次成形金型
30a 第1空間部
31 2次成形金型
31a 第2空間部
32 第1下金型
32a 下型凹部
33 第1上金型
33a 第1上型凹部
33b 第1突起
33c 第2突起
34 第2上金型
34a 第2上型凹部
E1 第1光透過領域
E2 第2光透過領域
S 間隔
5 ケース本体
6 第1外装部材
7 第2外装部材
10 保護ガラス
11 モジュール
12 表示装置
13 脈拍測定装置
14 裏蓋
15 突出部
16 開口部
17 窓部材
18 センサ基板
19 脈拍センサ
20 受光素子
20a 受光部
21 発光素子
22 仕切壁
23 樹脂板
24 遮光部
24a 第1遮光部
24b 第2遮光部
25 仕切溝
25a 段差部
26 仕切凹部
26a 境界凹部
27 溶融部
30 1次成形金型
30a 第1空間部
31 2次成形金型
31a 第2空間部
32 第1下金型
32a 下型凹部
33 第1上金型
33a 第1上型凹部
33b 第1突起
33c 第2突起
34 第2上金型
34a 第2上型凹部
E1 第1光透過領域
E2 第2光透過領域
S 間隔
この発明は、腕装着型の電子機器や携帯通信機器などの電子機器に用いられる窓部材、その製造方法、およびその窓部材を備えたウェアラブル機器に関する。
この発明が解決しようとする課題は、発光素子で発光した光のうち、受光素子に直接照射されてしまう光を遮光することができ、且つ遮光部を強固に固定させて防水性を確保できる窓部材、その製造方法、およびその窓部材を備えたウェアラブル機器を提供することである。
この発明の一態様は、
受光素子及び発光素子を含む脈拍センサを備えるウェアラブル機器のうち人体に接する位置に配置され、前記ウェアラブル機器を封止する窓部材であって、
前記受光素子に対応する第1領域と前記発光素子に対応する第2領域とを含み、少なくとも前記第1領域と前記第2領域との間に仕切溝が設けられた、光透過性を有する樹脂板と、
前記仕切溝に埋め込まれ、前記仕切溝の内部との界面において形成された溶着部によって前記樹脂板に固着された遮光部と、を備え、
前記溶着部は、前記仕切溝の内部において、前記樹脂板が前記人体に接する側よりも内面側に偏った位置にのみ設けられている、
窓部材である。
受光素子及び発光素子を含む脈拍センサを備えるウェアラブル機器のうち人体に接する位置に配置され、前記ウェアラブル機器を封止する窓部材であって、
前記受光素子に対応する第1領域と前記発光素子に対応する第2領域とを含み、少なくとも前記第1領域と前記第2領域との間に仕切溝が設けられた、光透過性を有する樹脂板と、
前記仕切溝に埋め込まれ、前記仕切溝の内部との界面において形成された溶着部によって前記樹脂板に固着された遮光部と、を備え、
前記溶着部は、前記仕切溝の内部において、前記樹脂板が前記人体に接する側よりも内面側に偏った位置にのみ設けられている、
窓部材である。
さらに、この発明の他の一態様は、
受光素子及び発光素子を含む脈拍センサを備えるウェアラブル機器のうち人体に接する位置に配置され、前記ウェアラブル機器を封止する窓部材の製造方法であって、
前記受光素子に対応する第1領域と前記発光素子に対応する第2領域とを含み、少なくとも前記第1領域と前記第2領域との間に仕切溝が設けられた、光透過性を有する樹脂板を1次成形金型で成形する第1の工程と、
2次成形金型で前記仕切溝に遮光部を埋め込んで、前記仕切溝の内部の前記遮光部と前記樹脂板との界面に形成させた溶着部によって前記遮光部を前記樹脂板に固着する第2の工程と、
を含み、
前記溶着部は、前記仕切溝の内部において、前記樹脂板が前記人体に接する側よりも内面側に偏った位置にのみ形成される、
窓部材の製造方法である。
受光素子及び発光素子を含む脈拍センサを備えるウェアラブル機器のうち人体に接する位置に配置され、前記ウェアラブル機器を封止する窓部材の製造方法であって、
前記受光素子に対応する第1領域と前記発光素子に対応する第2領域とを含み、少なくとも前記第1領域と前記第2領域との間に仕切溝が設けられた、光透過性を有する樹脂板を1次成形金型で成形する第1の工程と、
2次成形金型で前記仕切溝に遮光部を埋め込んで、前記仕切溝の内部の前記遮光部と前記樹脂板との界面に形成させた溶着部によって前記遮光部を前記樹脂板に固着する第2の工程と、
を含み、
前記溶着部は、前記仕切溝の内部において、前記樹脂板が前記人体に接する側よりも内面側に偏った位置にのみ形成される、
窓部材の製造方法である。
この場合、仕切溝25に埋め込まれた第1遮光部24aは、図7(c)に示すように、仕切溝25内の界面において一部が溶着された溶着部27を有して樹脂板23に着されている。すなわち、この第1遮光部24aは、後述する1次成形金型30の余熱によって樹脂板23が加熱された状態で、仕切溝25に遮光部24の遮光性の樹脂が充填されることにより、仕切溝25内における樹脂板23と第1遮光部24aとの界面における一部が溶着されて、溶着部27が形成されている。
この溶着部27は、図7(c)に示すように、樹脂板23の表面側(図7(c)で上面側)と反対側の内面側(図7(c)では下面側)に偏った箇所、つまり樹脂板23の内面(下面)から表面側(上面側)に向けて樹脂板23の厚みの1/3程度の領域Rに亘って設けられている。これにより、溶着部27は、樹脂板23の仕切溝25内に第1遮光部24aを強固に固着させると共に、仕切溝25における防水性を確保するように形成されている。
また、この溶着部27は、図7(c)に示すように、後述する1次成形金型30の熱によって樹脂板23が加熱された状態で、仕切溝25に第1遮光部24aの遮光性の合成樹脂が充填され、仕切溝25内における樹脂板23と第1遮光部24aとの界面において樹脂板23と第1遮光部24aとの一部が溶着される際に、仕切溝25内における脂板23と第1遮光部24aとの界面に歪みが生じ、この歪みによっても樹脂板23に第1遮光部24aを強固に固着させるように形成されている。
この場合、第1遮光部24aは、図7(a)~図7(c)に示すように、仕切溝25内に充填されて固化された状態で、窓部材17が腕に押し付けられた際に、仕切溝25の段差部25aによって第1遮光部24aが樹脂板23の厚み方向に押し込まれることがないように構成されている。このため、第1遮光部24aは、樹脂板23の厚み方向にガタツクことがないばかりか、樹脂板23の厚み方向における第1遮光部24aのガタツキによる溶着部27の位置ずれを防いで、溶着部27に亀裂が生じないように構成されている。
この場合、黒色の物質を混入させた遮光性の樹脂が第2空間部31a内に注入される際には、1次成形品である樹脂板23が1次成形金型30の第1下金型32の余熱によって加熱されている。このため、第2空間部31aである仕切溝25内に注入された第1遮光部24aと樹脂板23との界面において、樹脂板23と第1遮光部24aとの一部が溶着して、樹脂板23と第1遮光部24aとの界面に溶着部27が形成される。
すなわち、この溶着部27は、図7(c)に示すように、樹脂板23の表面側(図7(c)では上面側)と反対側の内面側(図7(c)では下面側)に偏った箇所、つまり樹脂板23の内面から表面側に向けて樹脂板23の厚みの1/3程度の領域Rに形成される。これにより、溶着部27は、樹脂板23の仕切溝25内に第1遮光部24aを強固に固させると共に、仕切溝25における防水性を確保するように形成される。
また、このときには、図7(c)に示すように、第1下金型32の余熱によって樹脂板23が加熱された状態で、仕切溝25内に第1遮光部24aが形成される際に、仕切溝25内における樹脂板23と第1遮光部24aとの界面において樹脂板23と第1遮光部24aとの一部が溶着されることにより、仕切溝25内における樹脂板23と第1遮光部24aとの界面に歪みが生じ、この歪みによっても樹脂板23に第1遮光部24aが強固に固着される。
このように、この電子機器の窓部材17によれば、所定の領域である第1光透過領域E1の外周における一部に仕切溝25が厚み方向に貫通して設けられた光透過性を有する樹脂板23と、仕切溝25に埋め込まれて仕切溝25内の界面において一部が溶着された溶着部27を有して樹脂板23に固着された第1遮光部24aと、を備えていることにより、必要な光のみを第1光透過領域E1から正確に取り込むことができ、且つ第1遮光部24aを強固に固定させることができると共に、防水性を確保することができる。
また、この電子機器の窓部材17では、樹脂板23の仕切溝25内の界面において仕切溝25に埋め込まれた第1遮光部24aと樹脂板23との一部が溶着されて、溶着部27が形成されているので、この溶着部27によって樹脂板23に第1遮光部24aを固着させることができ、これにより第1遮光部24aを樹脂板23の仕切溝25内に強固に固定させることができると共に、溶着部27によって仕切溝25における防水性を確保することができる。
また、この電子機器の窓部材17によれば、受光素子20に対応する第1光透過領域E1および発光素子21に対応する第2光透過領域E2を備えていると共に、受光素子20の受光部20aに対応する第1光透過領域E1の外周とこれに対応する第2光透過領域E2の外周との間に仕切溝25が厚み方向に貫通して設けられた光透過性を有する樹脂板23と、仕切溝25に埋め込まれて仕切溝25内の界面における一部が溶着された溶着部27を有して樹脂板23に固着された第1遮光部24aと、を備えていることにより、発光素子21で発光した光のうち、受光素子20に直接照射されてしまう光を遮光することができ、必要な光のみを第1光透過領域E1から正確に取り込むことができ、且つ第1遮光部24aを強固に固定させることができると共に、防水性を確保することができる。
また、この電子機器の窓部材17では、樹脂板23の仕切溝25内の界面において仕切溝25に埋め込まれた第1遮光部24aと樹脂板23との一部が溶着されて、溶着部27が形成されているので、この溶着部27によって樹脂板23に第1遮光部24aを固着させることができ、これにより第1遮光部24aを樹脂板23の仕切溝25内に強固に固定させることができると共に、溶着部27によって仕切溝25における防水性を確保することができる。
また、この窓部材17では、溶着部27が樹脂板23の一面である表面と反対側に位置する他面側である内面側に偏った箇所に設けられていることにより、樹脂板23の仕切溝25内の界面において仕切溝25に埋め込まれた第1遮光部24aと樹脂板23とを容易に且つ良好に溶着させることができる。
すなわち、この窓部材17では、2次成形金型31で遮光部24を樹脂板23に埋め込んで成形する際に、2次成形金型31における第1下金型32の余熱で樹脂板23を加熱させた状態で第1遮光部24aを成形することにより、樹脂板23の仕切溝25内の界面において樹脂板23と第1遮光部24aとを容易に且つ良好に溶着させることができる。
この場合、この窓部材17では、2次成形金型31における第1下金型32の余熱で樹脂板23が加熱される箇所が、樹脂板23の表面側と反対側の内面側であることにより、樹脂板23の内面から表面側に向けて樹脂板23の厚みの1/3程度の領域Rが溶着されて、溶着部27が形成されるので、この溶着部27によって第1遮光部24aを樹脂板23の仕切溝25内に強固に固定させることができると共に、仕切溝25における防水性を確保することができる。
また、この溶着部27は、仕切溝25内における樹脂板23と第1遮光部24aとの界面に生じた歪みを有していることにより、この歪みよっても第1遮光部24aを樹脂板23の仕切溝25内に強固に固定させることができると共に、仕切溝25における防水性を確保することができる。
すなわち、この窓部材17では、2次成形金型31における第1下金型32の余熱で樹脂板23を加熱させた状態で、樹脂板23の仕切溝25内の界面において樹脂板23と第1遮光部24aとを溶着させる際に、樹脂板23と第1遮光部24aとの界面に歪みが生じ、この歪みよっても第1遮光部24aを樹脂板23の仕切溝25内に強固に固定させることができると共に、仕切溝25における防水性を確保することができる。
このため、この窓部材17では、仕切溝25の段差部25aによって第1遮光部24aが樹脂板23の厚み方向にガタツクことがないようにすることができ、これにより樹脂板23の厚み方向における第1遮光部24aのガタツキによる溶着部27の位置ずれを防いで、溶着部27に亀裂が生じないようにすることができる。
また、この窓部材17の製造方法では、第1光透過領域の外周における一部に仕切溝25が厚み方向に貫通して設けられた光透過性を有する樹脂板23を1次成形金型30で成形する第1の工程と、2次成形金型31で仕切溝25に第1遮光部24aを埋め込んで仕切溝25内の第1遮光部24aと樹脂板23との界面における一部を溶着させた溶着部27を形成して第1遮光部24aを樹脂板23に固着する第2の工程と、を備えていることにより、窓部材17を良好に製造することができる。
また、この窓部材17の製造方法では、第2の工程で1次成形金型30の共通の第1下金型32の余熱によって、1次成形品である樹脂板23と第1遮光部24aとの界面における一部を溶着させて溶着部27を形成することにより、2次成形金型31の第2空間部31a内に遮光性の樹脂を流し込んで第1遮光部24aを成形する際に、第1下金型32の余熱によって樹脂板23を加熱することができる。
これにより、この窓部材17の製造方法では、第2の工程で第2空間部31aの仕切溝25に流し込まれた第1遮光部24aの遮光性の樹脂と樹脂板23とをその界面の一部で確実に且つ良好に溶着させることができるので、樹脂板23と第1遮光部24aとの界面の一部に溶着部27を良好に形成することができると共に、溶着部27に歪みを生じさせることができる。このため、第1遮光部24aを樹脂板23の仕切溝25内に強固に固定させることができると共に、仕切溝25における防水性を確保することができる。
これにより、2次成形時に、遮光部24と樹脂板23の間に溶着部が生じやすくなる。また、本実施形態は樹脂板23を1次成形時に形成し、遮光部24を2次成形時に形成していたが、形成する順番を逆にしても良い。その場合において、樹脂板23と遮光部24とを異なる素材の合成樹脂で形成する際は、遮光部24をその融点が樹脂板23の融点よりも低い素材で形成することが望ましい。
さらに、上述した実施形態では、溶着部27は、樹脂板23の内面から表面側に向けて樹脂板23の厚みの1/3程度の領域Rに亘って設けられているとしたが、これに限られず、溶着部を設ける範囲を変更しても良い。例えば樹脂板23の内面から段差部25aにまで溶着部を設け、よりがたつきを防ぎやすく、防水を保ちやすい構成にしても良い。
1 機器ケース
5 ケース本体
6 第1外装部材
7 第2外装部材
10 保護ガラス
11 モジュール
12 表示装置
13 脈拍測定装置
14 裏蓋
15 突出部
16 開口部
17 窓部材
18 センサ基板
19 脈拍センサ
20 受光素子
20a 受光部
21 発光素子
22 仕切壁
23 樹脂板
24 遮光部
24a 第1遮光部
24b 第2遮光部
25 仕切溝
25a 段差部
26 仕切凹部
26a 境界凹部
27 溶着部
30 1次成形金型
30a 第1空間部
31 2次成形金型
31a 第2空間部
32 第1下金型
32a 下型凹部
33 第1上金型
33a 第1上型凹部
33b 第1突起
33c 第2突起
34 第2上金型
34a 第2上型凹部
E1 第1光透過領域
E2 第2光透過領域
S 間隔
5 ケース本体
6 第1外装部材
7 第2外装部材
10 保護ガラス
11 モジュール
12 表示装置
13 脈拍測定装置
14 裏蓋
15 突出部
16 開口部
17 窓部材
18 センサ基板
19 脈拍センサ
20 受光素子
20a 受光部
21 発光素子
22 仕切壁
23 樹脂板
24 遮光部
24a 第1遮光部
24b 第2遮光部
25 仕切溝
25a 段差部
26 仕切凹部
26a 境界凹部
27 溶着部
30 1次成形金型
30a 第1空間部
31 2次成形金型
31a 第2空間部
32 第1下金型
32a 下型凹部
33 第1上金型
33a 第1上型凹部
33b 第1突起
33c 第2突起
34 第2上金型
34a 第2上型凹部
E1 第1光透過領域
E2 第2光透過領域
S 間隔
Claims (11)
- 所定の領域の外周における少なくとも一部に仕切溝が厚み方向に設けられた光透過性を有する樹脂板と、
前記仕切溝に埋め込まれて前記仕切溝内の界面において一部が溶融された溶融部を有して前記樹脂板に固着された遮光部と、
を備えていることを特徴とする窓部材。 - 受光素子に対応する第1領域および発光素子に対応する第2領域を備えていると共に、前記受光素子の受光部に対応する前記第1領域の外周と前記発光素子に対応する前記第2領域の外周との間に仕切溝が厚み方向に設けられた光透過性を有する樹脂板と、
前記仕切溝に埋め込まれて前記仕切溝内の界面における一部が溶融された溶融部を有して前記樹脂板に固着された遮光部と、
を備えていることを特徴とする窓部材。 - 請求項2に記載の窓部材において、
前記第2領域は、前記受光素子に設けられた複数の受光部に対応する前記第1領域における外周の複数箇所にそれぞれ対応して複数設けられている、
ことを特徴とする窓部材。 - 請求項1~請求項3のいずれかに記載の窓部材において、
前記溶融部は、前記樹脂板の一面と反対側に位置する他面側に偏った箇所に設けられている、
ことを特徴とする窓部材。 - 請求項1~請求項4のいずれかに記載の窓部材において、
前記溶融部は、前記仕切溝内における前記樹脂板と前記遮光部との界面に生じた歪みを有している、
ことを特徴とする窓部材。 - 請求項1~請求項5のいずれかに記載の窓部材において、
前記仕切溝は、前記樹脂板の前記一面側の溝幅が前記樹脂板の前記他面側の溝幅よりも広くなるように、前記仕切溝の対向面が型抜き勾配をもって傾斜している、
ことを特徴とする窓部材。 - 請求項1~請求項6のいずれかに記載の窓部材において、
前記仕切溝の対向面には段差部が設けられている、
ことを特徴とする窓部材。 - 請求項1~請求項7のいずれかに記載の窓部材において、
前記遮光部はその融点が前記樹脂板の融点よりも高い、
ことを特徴とする窓部材。 - 所定の領域の外周における少なくとも一部に仕切溝が厚み方向に設けられた光透過性を有する樹脂板を1次成形金型で成形する第1の工程と、
2次成形金型で前記仕切溝に遮光部を埋め込んで前記仕切溝内の前記遮光部と前記樹脂板との界面における一部を溶融させた溶融部を形成して前記遮光部を前記樹脂板に固着する第2の工程と、
を備えていることを特徴とする窓部材の製造方法。 - 請求項9に記載の窓部材の製造方法において、
前記1次成形金型と前記2次成形金型とは共通の下金型を備えており、
前記第2の工程では前記1次成形金型の前記共通の下金型の余熱で前記樹脂板と前記遮光部との界面における前記一部を溶融させて前記溶融部を形成する、
ことを特徴とする窓部材の製造方法。 - 請求項1~請求項8のいずれかに記載された窓部材を備えている、
ことを特徴とする電子機器。
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