JP4699551B2 - Optical pointing device and electronic device including the same - Google Patents
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Description
本発明は入力装置に関し、より詳細には、携帯電話等の携帯情報端末に搭載可能な光ポインティング装置に関する。 The present invention relates to an input device, and more particularly to an optical pointing device that can be mounted on a portable information terminal such as a cellular phone.
携帯電話やPDA(Personal Digital Assistants)などの携帯情報端末では、一般的に、情報を入力するユーザーインターフェースとしてキーパッドが採用されている。キーパッドは、通常、数字及び文字を入力するための複数個のボタンと方向ボタンとで構成されている。また、近年では携帯情報端末のディスプレイ部にグラフィックなどの表現が可能となることに伴い、ユーザに対する情報の表示方式として、ディスプレイ部を2次元で用いるGUI(Graphical User Interface)が採用されるようになった。 In mobile information terminals such as mobile phones and PDAs (Personal Digital Assistants), a keypad is generally employed as a user interface for inputting information. The keypad is usually composed of a plurality of buttons and direction buttons for inputting numbers and characters. In recent years, with the display of graphics and the like being possible on the display unit of a portable information terminal, a GUI (Graphical User Interface) that uses the display unit in two dimensions is adopted as a method for displaying information to the user. became.
このように携帯情報端末が高機能化し、コンピューターと同等の表示機能を備えることにより、メニューキーおよびその他の機能キーを方向キーとして用いる、従来の携帯情報端末の入力手段では、GUIで表現されたアイコン等の選択には適しておらず、不便であった。そのため、携帯情報端末においても、コンピューターに用いられているマウスやタッチパッドと同様の操作性を有するポインティング装置が求められるようになった。 In this way, the portable information terminal is highly functional and has a display function equivalent to that of a computer, so that the input means of the conventional portable information terminal that uses the menu key and other function keys as direction keys are expressed in GUI. It was inconvenient because it was not suitable for selecting icons. For this reason, a pointing device having the same operability as a mouse or a touch pad used in a computer has been demanded for portable information terminals.
そこで、携帯情報端末に搭載可能なポインティング装置として、装置に接触する指先等の被写体の模様を撮像素子で観察し、接触面における被写体の模様の変化を抽出することによって、被写体の動きを検知する光ポインティング装置が提案されている。具体的に、光ポインティング装置では、接触面上の被写体に赤外光を照射し、被写体の模様をレンズで撮像素子に結像させ、模様の変化を検出することで被写体の動きを検知している。 Therefore, as a pointing device that can be mounted on a portable information terminal, the movement of the subject is detected by observing the pattern of a subject such as a fingertip that contacts the device with an imaging device and extracting a change in the pattern of the subject on the contact surface. An optical pointing device has been proposed. Specifically, an optical pointing device irradiates a subject on a contact surface with infrared light, forms a pattern of the subject on an image sensor with a lens, and detects a change in the pattern to detect the movement of the subject. Yes.
ところで、特許文献1には、赤外光を透過する誘電体多層膜であって、可視光のうち、特定色の波長帯のみを反射し、特定色の波長帯以外の波長帯を透過する誘電体多層膜を外面に備える電子機器の赤外線受発光部が記載されている。このような構成により、特許文献1の赤外線受発光部は、赤外域の透過性を保持しつつ、任意の外観色を実現している。
By the way,
しかしながら、光ポインティング装置の表面部を任意の外観色に見せる技術は開発されていない。 However, no technology has been developed to show the surface portion of the optical pointing device in an arbitrary appearance color.
具体的には、一般に、赤外光を透過する接触面がある光ポインティング装置の表面部は、可視光などの外乱光が入射することを防ぐために、暗色の樹脂で形成されていることが多い。しかしながら、暗色の光ポインティング装置は、光ポインティング装置を搭載する電子機器のデザイン上、電子機器の他の部分とそぐわない場合があり、電子機器の意匠を設計する上で制約になる。 Specifically, in general, the surface portion of an optical pointing device having a contact surface that transmits infrared light is often formed of dark resin in order to prevent disturbance light such as visible light from entering. . However, the dark-colored optical pointing device may not match the other parts of the electronic device due to the design of the electronic device on which the optical pointing device is mounted, which is a limitation in designing the design of the electronic device.
そこで、上述の特許文献1に記載の赤外域の透過性を保持しつつ、任意の外観色を得ることができる膜を光ポインティング装置に適用することを試みる。しかしながら、特許文献1に記載された膜は、赤外線を透過する部分にしか採用できない。つまり、光ポインティング装置の表面部で赤外線を反射させない、従来の光ポインティング装置に適用することができない。
Therefore, an attempt is made to apply to the optical pointing device a film capable of obtaining an arbitrary appearance color while maintaining the transparency in the infrared region described in
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、違和感の無い任意の外観色を有する薄型の光ポインティング装置を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize a thin optical pointing device having an arbitrary appearance color without a sense of incongruity.
本発明に係る光ポインティング装置は、上記課題を解決するために、被写体に光を照射する光源と、該被写体からの反射光を反射させて内部を導光させる導光部を有する導光型光学部材と、該導光型光学部材によって導光された光を受光する撮像素子とを備えた光ポインティング装置であって、上記導光型光学部材は、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に、上記光源から照射された光を反射する第1の反射膜と、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射する第2の反射膜とを備え、上記第1の反射膜は、上記導光部における被写体を検知する領域を避けて形成されており、上記第1の反射膜および第2の反射膜は、上記被写体側から、上記第2の反射膜、上記第1の反射膜の順に配置されていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, an optical pointing device according to the present invention includes a light source that irradiates a subject with light and a light guide unit that reflects the reflected light from the subject and guides the inside thereof. An optical pointing device including a member and an image sensor that receives light guided by the light guide type optical member, wherein the light guide type optical member has a region for detecting a subject in the light guide unit. A first reflecting film that reflects the light emitted from the light source, and a second reflecting film that reflects only light in a predetermined wavelength band out of the light in the visible light region, The first reflective film is formed so as to avoid a region for detecting the subject in the light guide unit, and the first reflective film and the second reflective film are formed from the subject side to the second reflective film. The first reflective film is arranged in this order. It is.
上記の構成によれば、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に、上記光源から照射された光を反射する第1の反射膜と、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射する第2の反射膜とを備えている。また、第1の反射膜は、導光部における被写体を検知する領域を避けて形成されている。つまり、導光部における被写体を検知する領域を含む表面上には、第1の反射膜が形成された部分と、形成されていない部分とが存在する。このため、第1の反射膜の有無により、光ポインティング装置の外観が不均一となる。 According to the above configuration, the first reflection film that reflects the light emitted from the light source on the surface including the region for detecting the subject in the light guide unit, and the predetermined light among the light in the visible light region. And a second reflective film that reflects only light in the wavelength band. Further, the first reflective film is formed so as to avoid an area where the subject is detected in the light guide section. That is, there are a portion where the first reflection film is formed and a portion where the first reflection film is not formed on the surface including the region where the subject is detected in the light guide. For this reason, the appearance of the optical pointing device becomes non-uniform depending on the presence or absence of the first reflective film.
しかし、上記の構成によれば、第2の反射膜が、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射する。そのため、例えば、上記光源が赤外光を照射する場合、光ポインティング装置に外部から入射する太陽光などの外光のうち、赤外光および可視光領域の所定の波長帯の光のみを外部へ反射する。よって、被写体側から光ポインティング装置を見ると、使用者に光ポインティング装置を所定の色に見せることができる。 However, according to the above configuration, the second reflective film reflects only light in a predetermined wavelength band out of light in the visible light region. Therefore, for example, when the light source irradiates infrared light, only the infrared light and the light in a predetermined wavelength band in the visible light region out of the external light such as sunlight incident on the optical pointing device from the outside. reflect. Therefore, when the optical pointing device is viewed from the subject side, the user can make the optical pointing device appear in a predetermined color.
従って、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に第1の反射膜を形成した薄型の光ポインティング装置においても、光ポインティング装置の外観色を違和感の無い所定の色で設計することができるという効果を奏する。 Therefore, even in the thin optical pointing device in which the first reflective film is formed on the surface including the region for detecting the object in the light guide unit, the appearance color of the optical pointing device is designed with a predetermined color that does not give a sense of incongruity. There is an effect that can be.
また、上記の構成によれば、光源から照射される光を反射する第1の反射膜上に、第2の反射膜が形成される。このため、第2の反射膜が、第1の反射膜を傷や剥がれから保護する保護膜として機能する。従って、第1の反射膜の剥がれおよびそれに伴う光ポインティング装置の性能の低下を防ぐことができる。 Moreover, according to said structure, a 2nd reflection film is formed on the 1st reflection film which reflects the light irradiated from a light source. Therefore, the second reflective film functions as a protective film that protects the first reflective film from scratches and peeling. Therefore, it is possible to prevent the first reflective film from peeling off and the performance of the optical pointing device from being deteriorated.
また、上記の構成によれば、上記第1の反射膜は、上記導光型光学部材と上記第2の反射膜との間に形成されており、上記第2の反射膜は、外部に露出している。そのため、上記第1の反射膜が外部に露出している場合と比較して、使用者に対して光ポインティング装置の外観色をより違和感の無い所定の色で見せることができる。 Further, according to the above configuration, the first reflective film is formed between the light guide type optical member and the second reflective film, and the second reflective film is exposed to the outside. is doing. Therefore, compared with the case where the first reflection film is exposed to the outside, the appearance color of the optical pointing device can be shown to the user in a predetermined color that is more comfortable.
また、本発明に係る光ポインティング装置は、被写体に光を照射する光源と、該被写体からの反射光を反射させて内部を導光させる導光部を有する導光型光学部材と、該導光型光学部材によって導光された光を受光する撮像素子とを備えた光ポインティング装置であって、上記導光型光学部材は、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に、上記光源から照射された光を反射し、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光を透過する第1の反射膜と、上記第1の反射膜を透過する可視光領域の光のうち、少なくとも一部の光を反射し、上記光源から照射された光を透過する第2の反射膜とを備え、上記第1の反射膜は、上記導光部における被写体を検知する領域を避けて形成されており、上記第1の反射膜および第2の反射膜は、上記被写体側から、上記第1の反射膜、上記第2の反射膜の順に配置されていることを特徴としている。 In addition, an optical pointing device according to the present invention includes a light source that irradiates a subject with light, a light guide type optical member that includes a light guide unit that reflects reflected light from the subject and guides the inside, and the light guide. An optical pointing device including an imaging element that receives light guided by the mold optical member, wherein the light guide optical member is formed on a surface including a region for detecting a subject in the light guide unit. A first reflective film that reflects light emitted from a light source and transmits light in a predetermined wavelength band out of light in a visible light region, and among light in a visible light region that transmits the first reflective film A second reflective film that reflects at least part of the light and transmits the light emitted from the light source, wherein the first reflective film avoids a region for detecting the subject in the light guide section. The first reflective film and the second reflective film are formed , From the object side, the first reflecting film, is characterized in that it is arranged in order of the second reflection film.
上記の構成によれば、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に、上記光源から照射された光を反射し、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光を透過する第1の反射膜と、第1の反射膜を透過する可視光領域の光のうち、少なくとも一部の光を反射し、上記光源から照射された光を透過する第2の反射膜とを備えている。また、第1の反射膜は、導光部における被写体を検知する領域を避けて形成されている。つまり、導光部における被写体を検知する領域を含む表面上には、第1の反射膜が形成された部分と、形成されていない部分とが存在する。このため、第1の反射膜の有無により、光ポインティング装置の外観が不均一となる。 According to said structure, on the surface including the area | region which detects the to-be-photographed object in the said light guide part, the light irradiated from the said light source is reflected, and the light of a predetermined wavelength band is permeate | transmitted among the lights of visible light area | region. And a second reflective film that reflects at least part of the light in the visible light region that passes through the first reflective film and transmits the light emitted from the light source. I have. Further, the first reflective film is formed so as to avoid an area where the subject is detected in the light guide section. That is, there are a portion where the first reflection film is formed and a portion where the first reflection film is not formed on the surface including the region where the subject is detected in the light guide. For this reason, the appearance of the optical pointing device becomes non-uniform depending on the presence or absence of the first reflective film.
しかし、上記の構成によれば、第2の反射膜が、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射し、上記光源から照射された光を透過する。そのため、例えば、上記光源が赤外光を照射する場合、光ポインティング装置に外部から入射する太陽光などの外光のうち、赤外光および可視光領域の所定の波長帯の光のみを外部へ反射する。よって、被写体側から光ポインティング装置を見ると、使用者に光ポインティング装置を所定の色に見せることができる。 However, according to the above configuration, the second reflection film reflects only light in a predetermined wavelength band out of light in the visible light region, and transmits light emitted from the light source. Therefore, for example, when the light source irradiates infrared light, only the infrared light and the light in a predetermined wavelength band in the visible light region out of the external light such as sunlight incident on the optical pointing device from the outside. reflect. Therefore, when the optical pointing device is viewed from the subject side, the user can make the optical pointing device appear in a predetermined color.
従って、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に第1の反射膜を形成した薄型の光ポインティング装置においても、光ポインティング装置の外観色を違和感の無い所定の色で設計することができるという効果を奏する。 Therefore, even in the thin optical pointing device in which the first reflective film is formed on the surface including the region for detecting the object in the light guide unit, the appearance color of the optical pointing device is designed with a predetermined color that does not give a sense of incongruity. There is an effect that can be.
なお、第2の反射膜は、第1の反射膜を透過する所定の波長帯の可視光のうち、少なくとも一部の可視光を反射するものであればよく、第1の反射膜を透過する可視光の全てを反射するものであってもよい。 Note that the second reflective film only needs to reflect at least a part of visible light in a predetermined wavelength band that transmits the first reflective film, and transmits the first reflective film. It may reflect all visible light.
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記導光型光学部材は、可視光吸収樹脂から形成されていることが好ましい。 In the optical pointing device according to the present invention, it is preferable that the light guide type optical member is formed of a visible light absorbing resin.
上記の構成によれば、上記導光型光学部材は、可視光吸収樹脂から形成されているため、外部から光ポインティング装置に入射する外光のうち、可視光領域の光を上記導光型光学部材が吸収する。よって、上記撮像素子に不要な光が入射することを防ぐことができるため、光ポインティング装置は、誤動作することなく、安定して動作することができる。 According to said structure, since the said light guide type optical member is formed from visible light absorption resin, among the external light which injects into an optical pointing device from the outside, the light of a visible light area | region is said light guide type | mold optical The member absorbs. Therefore, since unnecessary light can be prevented from entering the imaging element, the optical pointing device can operate stably without malfunctioning.
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記第1の反射膜および上記第2の反射膜は、いずれも誘電体膜であることが好ましい。 In the optical pointing device according to the present invention, it is preferable that each of the first reflective film and the second reflective film is a dielectric film.
上記の構成によれば、上記第1の反射膜および上記第2の反射膜は、いずれも誘電体膜であるため、上記第1の反射膜および上記第2の反射膜が反射する光の波長帯または透過する光の波長帯を任意に精度よく設計することができる。 According to the above configuration, since the first reflective film and the second reflective film are both dielectric films, the wavelength of light reflected by the first reflective film and the second reflective film The band or the wavelength band of transmitted light can be arbitrarily designed with high accuracy.
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記第1の反射膜は、金属膜であることが好ましい。 In the optical pointing device according to the present invention, it is preferable that the first reflective film is a metal film.
上記の構成によれば、上記第1の反射膜は、金属膜であるため、上記第1の反射膜は、光源から照射された光だけではなく、可視光領域の光も反射することができる。上記第1の反射膜が外光に含まれる可視光領域の光も反射するため、上記撮像素子に不要な光が入射することを防ぐことができる。 According to the above configuration, since the first reflective film is a metal film, the first reflective film can reflect not only light emitted from a light source but also light in the visible light region. . Since the first reflective film also reflects light in a visible light region included in external light, unnecessary light can be prevented from entering the imaging element.
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記第2の反射膜は、硬度2H以上の硬さを有することが好ましい。 In the optical pointing device according to the present invention, it is preferable that the second reflective film has a hardness of 2H or more.
上記の構成によれば、上記第2の反射膜は、硬度2H以上の硬さを有しているため、第2の反射膜が、第1の反射膜を傷や剥がれから保護するより強固な保護膜として機能する。従って、第1の反射膜の剥がれおよびそれに伴う光ポインティング装置の性能の低下を防ぐことができる。 According to the above configuration, since the second reflective film has a hardness of 2H or more, the second reflective film is stronger than protecting the first reflective film from scratches and peeling. Functions as a protective film. Therefore, it is possible to prevent the first reflective film from peeling off and the performance of the optical pointing device from being deteriorated.
ここでいう「硬度」は、引っ掻き硬度(鉛筆法)を示している。すなわち、第2の反射膜は、2H以上の規格鉛筆で引っ掻き試験を行ったとき、第2の反射膜に傷跡(破れやすり傷)が認められない硬さを有することが好ましいといえる。 Here, “hardness” indicates scratch hardness (pencil method). That is, it can be said that it is preferable that the second reflective film has a hardness such that no scar (break or scratch) is observed in the second reflective film when a scratch test is performed with a standard pencil of 2H or more.
また、本発明に係る電子機器は、上記光ポインティング装置を備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the electronic device according to the present invention includes the optical pointing device.
上記の構成によれば、上記電子機器は、上記光ポインティング装置を備えている。上記光ポインティング装置の外観色を違和感の無い所定の色で設計できるため、上記電子機器の意匠を自由に設計することができる。 According to the above configuration, the electronic device includes the optical pointing device. Since the appearance color of the optical pointing device can be designed with a predetermined color without a sense of incongruity, the design of the electronic device can be freely designed.
以上のように、本発明に係る光ポインティング装置は、被写体に光を照射する光源と、該被写体からの反射光を反射させて内部を導光させる導光部を有する導光型光学部材と、該導光型光学部材によって導光された光を受光する撮像素子とを備えた光ポインティング装置であって、上記導光型光学部材は、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に、上記光源から照射された光を反射する第1の反射膜と、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射する第2の反射膜とを備え、上記第1の反射膜は、上記導光部における被写体を検知する領域を避けて形成されていることを特徴としている。 As described above, the optical pointing device according to the present invention includes a light source that emits light to a subject, a light guide type optical member that includes a light guide unit that reflects reflected light from the subject and guides the inside thereof, An optical pointing device including an imaging device that receives light guided by the light guide type optical member, wherein the light guide type optical member is on a surface including a region for detecting a subject in the light guide unit. A first reflective film that reflects the light emitted from the light source, and a second reflective film that reflects only light in a predetermined wavelength band out of the light in the visible light region. The reflective film is formed so as to avoid a region for detecting the subject in the light guide section.
従って、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に第1の反射膜を形成した薄型の光ポインティング装置においても、光ポインティング装置の外観色を違和感の無い所定の色で設計することができるという効果を奏する。 Therefore, even in the thin optical pointing device in which the first reflective film is formed on the surface including the region for detecting the object in the light guide unit, the appearance color of the optical pointing device is designed with a predetermined color that does not give a sense of incongruity. There is an effect that can be.
〔前提構成および課題について〕
まず、本発明の前提となる光ポインティング装置について説明する。光ポインティング装置を搭載する電子機器には、薄型化・小型化が求められていることから、同様に、光ポインティング装置も薄型化・小型化が求められている。そこで、本発明者は、図13に示す光ポインティング装置300を考え出した。なお、光ポインティング装置300は、本願出願時において未公開である。
[Assumptions and issues]
First, an optical pointing device as a premise of the present invention will be described. Since an electronic device equipped with an optical pointing device is required to be thin and small, the optical pointing device is also required to be thin and small. Therefore, the present inventor has devised an
図13は、光ポインティング装置300の断面構造を示す模式図である。図示のように、光ポインティング装置300は、基板部260およびカバー部(導光型光学部材)240を備える。基板部260は、回路基板210、光源160、撮像素子150および透明樹脂200・200’から成る。また、透明樹脂200は、レンズ部270を備える。カバー部240は、接触面110、傾斜面130を形成する折り曲げ素子120、結像素子140および反射面170・180を含む。カバー部240の接触面110に接触している被写体90は、指先等の被写体であり、光ポインティング装置300が動きを検知する対象物である。なお、ここでは光ポインティング装置300に対する被写体90の状態をわかりやすくするために、光ポインティング装置300に対して便宜的に小さく記載している。
FIG. 13 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of the
ここで、光ポインティング装置300の厚み方向(図13の縦方向)をZ軸とし、光ポインティング装置300の幅方向(図13の横方向)をY軸とする。光ポインティング装置300の下部から上部に向かう方向をZ軸の正方向とし、光源160から撮像素子150に向かう方向をY軸の正方向とする。また、Z軸の負方向を垂直方向、Y軸の正方向を水平方向とも称する。
Here, the thickness direction (vertical direction in FIG. 13) of the
光ポインティング装置300において、光源160から照射された光が被写体90で反射されて撮像素子150に入射するまでの光の経路について説明する。図示のように、光源160から照射された光M0は、透明樹脂200のレンズ部270を介してカバー部240の折り曲げ素子120により屈折されて進行方向が変換されて接触面110に到達する。そして、光M0は、接触面110と接している被写体90の表面で散乱反射し、カバー部240に入射される。被写体90の表面で反射されてカバー部240に入射した光L0は、折り曲げ素子120の傾斜面130で全反射されて、進路が水平方向に変わる。傾斜面130で全反射された光L0は、反射面170で反射し、結像素子140に到達する。そして、光L0は、結像素子140で折り返し反射されて、反射面170、反射面180、反射面170で次々と反射されて撮像素子150に入射する。
In the
このように、本発明者が考え出した光ポインティング装置300では、被写体90から反射された光を水平方向に進路を変更させて、カバー部240内部で繰り返し反射させて撮像素子150へ入射させる。よって、被写体90から反射された光の経路を長く取りながら、垂直方向の長さが短い(薄型の)光ポインティング装置を実現できる。
As described above, in the
光ポインティング装置300の外部に露出する面は、接触面110があるカバー部240の上表面である。カバー部240の上表面には、反射面170があり、反射面170は、効率よく光を反射させるために、金属(例えば、アルミ、ニッケル、金、銀、誘電体ダイクロ膜など)の反射膜を蒸着して形成される。
The surface exposed to the outside of the
上述のように、カバー部240の上表面は外部に露出しているので、使用者から見える部分である。カバー部240の上表面は、反射膜がある部分と無い部分とが外観上、目立つこととなる。また、光ポインティング装置の外観(使用者に見える部分)を着色する要望が大きい。
As described above, since the upper surface of the
そこで、上述の特許文献1に記載の赤外域の透過性を保持しつつ、任意の外観色を得ることができる膜を上記光ポインティング装置300に適用することを試みる。しかしながら、上記の膜は、赤外線を透過する部分(光ポインティング装置300の接触面110)にしか採用できず、赤外線を反射させる光ポインティング装置300の反射面170に採用することができない。つまり、赤外線が透過する領域と反射する領域とが混在する表面を有する光ポインティング装置300に対して適用することができない。よって、光ポインティング装置300には、外観の違和感をなくし、任意の外観色を得ることができないという課題が残されている。
Therefore, an attempt is made to apply to the optical pointing device 300 a film that can obtain an arbitrary appearance color while maintaining the transparency in the infrared region described in
そこで、本発明者は、以下の各実施形態に示す光ポインティング装置を発明した。本発明の各実施形態について、光源モジュールとしてLEDを用いた光ポインティング装置を例として説明する。本発明の光ポインティング装置は、指先等の被写体に対して光を照射し、該被写体から反射された光を受光することによって、被写体の動きを検知するものである。以下、各実施形態の光ポインティング装置の構成について具体的に説明する。また、同一の機能および作用を示す部材については、同一の符号を付し、説明を省略する。 Accordingly, the present inventors have invented the optical pointing device shown in the following embodiments. Each embodiment of the present invention will be described by taking an optical pointing device using an LED as a light source module as an example. The optical pointing device of the present invention detects the movement of a subject by irradiating a subject such as a fingertip with light and receiving light reflected from the subject. Hereinafter, the configuration of the optical pointing device of each embodiment will be specifically described. Moreover, about the member which shows the same function and effect | action, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
〔第1の実施形態〕
本発明の第1の実施形態について図1に基づいて説明する。図1は、第1の実施形態の光ポインティング装置30の概略断面構造図である。図示のように、光ポインティング装置30は、基板部26およびカバー部(導光型光学部材)24を備える。基板部26は、回路基板21、光源16、撮像素子15および透明樹脂20・20’から成る。また、透明樹脂20は、レンズ部27を備える。カバー部24は、接触面(入射部)11、傾斜面(斜面)13を形成する折り曲げ素子(反射部)12、結像素子(結像反射部)14、反射面(反射膜)17・18および導光部43を含む。反射面17は、光源光反射コート40(第1の反射膜)および特定色反射カラーコート41(第2の反射膜)を含む。カバー部24の接触面11に接触している被写体10は、指先等の被写体であり、光ポインティング装置30が動きを検知する対象物である。なお、ここでは光ポインティング装置30に対する被写体10の状態をわかりやすくするために、光ポインティング装置30に対して便宜的に小さく記載している。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic sectional view of an
ここで、光ポインティング装置30の厚み方向(図1の縦方向)をZ軸とし、光ポインティング装置30の幅方向(図1の横方向)をY軸とする。光ポインティング装置30の下部から上部に向かう方向をZ軸の正方向とし、光源16から撮像素子15に向かう方向をY軸の正方向(導光方向)とする。また、Z軸の負方向を垂直方向、Y軸の正方向を水平方向とも称する。なお、図示していないが、光ポインティング装置30の奥行き方向をX軸とし、図1に示す光ポインティング装置30の奥側から手前側に向く方向をX軸の正方向とする。
Here, the thickness direction (vertical direction in FIG. 1) of the
まず、基板部26の構成について説明する。本実施形態では、1つの回路基板21上に光源16および撮像素子15を搭載している。光源16および撮像素子15は、ワイヤボンドまたはフリップチップ実装にて回路基板21と電気的に接続されている。回路基板21には、回路が形成されている。当該回路は、光源16の発光タイミングを制御したり、撮像素子15から出力された電気信号を受けて、被写体の動きを検知したりするものである。回路基板21は、同一材料からなる平面状のものであり、例えば、プリント基板やリードフレーム等から成る。
First, the structure of the board |
光源16は、カバー部24の接触面11に向けて光を照射するものである。光源16から照射された光Mは、透明樹脂20のレンズ部27を介してカバー部24の折り曲げ素子12により屈折されて進行方向が変換されて接触面11に到達する。つまり、光Mは、接触面に対して斜め方向から(接触面に対して或る入射角で)入射する。後述のようにカバー部24は、空気よりも屈折率が大きい材質であるため、接触面11に到達した光Mは、接触面11上に被写体10が無い場合、その一部が接触面11を透過し、残りの一部が接触面11で反射する。このとき、光Mの接触面11に対する入射角が全反射の条件を満たす場合、光Mは、接触面11を透過せず、全て接触面11で反射しカバー部24内に向かう。一方、接触面11上に被写体10がある場合、光Mは、接触面11と接している被写体10の表面で反射し、カバー部24に入射される。光源16は、例えばLED等の光源で実現され、特に高輝度の赤外発光ダイオードで実現されることが好ましい。
The
撮像素子15は、光源16が照射した、被写体10で反射された光(L1〜L3(以下、光L1〜L3を総称して、光源16が照射した、被写体10で反射された光を光Lと称する))を受光し、受光した光に基づいて接触面11上の像を結像し、画像データに変換するものである。具体的に、撮像素子15は、CMOSやCCD等のイメージセンサである。撮像素子15は、不図示のDSP(Digital Signal Processor:算出部)を含み、受光した光をDSPに画像データとして取り込む。撮像素子15は、回路基板21の指示に従って、接触面11上の像を一定の間隔で撮影し続ける。
The
接触面11上に接している被写体10が移動した場合、撮像素子15が撮影する画像は、その直前に撮影した画像とは異なる画像となる。撮像素子15は、DSPにおいて、撮影した画像データとその直前の画像データとの同一箇所の値をそれぞれ比較し、被写体10の移動量および移動方向を算出する。すなわち、接触面11上の被写体10が移動した場合、撮影した画像データは、その直前に撮影した画像データに対して所定量ずれた値を示す画像データである。撮像素子15は、DSPにおいて、該所定量に基づいて被写体10の移動量および移動方向を算出する。撮像素子15は、算出した移動量および移動方向を電気信号として回路基板21に出力する。なお、DSPは、撮像素子15内ではなく、回路基板21に含まれるものであってもよい。その場合、撮像素子15は、撮像した画像データを順番に回路基板21に送信する。
When the subject 10 in contact with the
撮像素子15の処理をまとめると、撮像素子15は、接触面11上に被写体10が無い場合、接触面11の像を撮像する。次に、接触面11上に被写体10が接触すると、撮像素子15は、接触面11と接している被写体10の表面の像を撮像する。例えば、被写体10が指先の場合、撮像素子15は、指先の指紋の像を撮像する。ここで、撮像素子15が撮像した画像データは、接触面11上に被写体10が無いときの画像データと異なる画像データとなっているため、撮像素子15のDSPは、接触面11上に被写体10が接触していることを示す信号を回路基板21に送信する。そして、被写体10が移動すると、DSPが直前に撮像した画像データと比較して、被写体10の移動量および移動方向を算出し、算出した移動量および移動方向を示す信号を回路基板21に送信する。
To summarize the processing of the
光源16および撮像素子15は、透光性樹脂によって樹脂封止されており、周囲に透明樹脂20・20’が形成されている。透明樹脂20・20’の形状は、略直方体である。ただし、透明樹脂20には、透明樹脂20の上表面(天面)に半球状のレンズ部27が形成されている。レンズ部27は、光源16の上方に位置し、光源16から照射された光Mを集光するものである。透明樹脂20・20’の底面は、回路基板21の上表面と密着して接しており、光源16および撮像素子15にそれぞれ密着する凹部が形成されている。透明樹脂20のY軸の負側の側面および透明樹脂20’のY軸の正側の側面は、それぞれ回路基板21の側面と同一平面を形成している。透光性樹脂として、例えば、シリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂またはABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)等の熱可塑性樹脂が用いられる。
The
このように、回路基板21上に搭載された光源16および撮像素子15がそれぞれ透光性樹脂によって樹脂封止されているため、回路基板21、光源16、撮像素子15および透明樹脂20・20’が一体となっている基板部26が形成されている。そのため、光ポインティング装置30の部品点数を減らすことができ、組み立て工程数も減らすことができる。よって、光ポインティング装置30の製造コストを削減することができると共に、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置30を実現することができる。また、光源16および撮像素子15は、それぞれ別々に透明樹脂20および20’で封止されている。そのため、光源16から照射された光Mが透明樹脂内部を伝播して撮像素子15に漏れこむことを防ぐことができる。つまり、迷光が撮像素子15に入射することを防ぐため、光ポインティング装置30の迷光による誤動作を防ぐことができ、被写体10を高精度に検知することができる。
As described above, since the
次に、カバー部24の構成について説明する。カバー部24は、光源16および撮像素子15などの光ポインティング装置30を構成する各部・各素子を保護するものである。カバー部24は、基板部26の上側に位置し、基板部26の側面および上表面に密着して接している。カバー部24のZ軸の負側の表面であって、基板部26上に搭載され光ポインティング装置30として形成されているときに外部に露出していない表面部分を、カバー部24の裏面と称する。換言すると、カバー18の表面であって、基板部26に対向する面を裏面とする。すなわち、カバー部24の裏面の一部は、基板部26の側面および上表面と密着して接している。カバー部24の底面25は、基板部26の底面と同一平面を形成している。カバー部24の上表面とカバー部24の底面25および基板部26の底面とが平行であり、カバー部24の両側面がカバー部24の上表面、並びに、カバー部24の底面25および基板部26の底面に対して垂直な面を形成している。すなわち、光ポインティング装置30が略直方体の形状である。ただし、この形状に限るものではなく、カバー部24の上表面とカバー部24の底面25および基板部26の底面とが平行であればよく、カバー部24の両側面がカバー部24の上表面、並びに、カバー部24の底面25および基板部26の底面に対して垂直な面を形成していなくてもよい。例えば、図1に示すような光ポインティング装置30の断面図において、光ポインティング装置30の形状が台形状であってもよい。つまり、カバー部24の側面が平面であれば、カバー部24の上表面(光ポインティング装置30の天面)の長さと、カバー部24の底面25および基板部26の底面の合計の長さ(光ポインティング装置30の底面の長さ)とが異なっていてもよい。
Next, the structure of the
接触面11は、被写体10が光ポインティング装置30と接する面である。接触面11は、カバー部24の上表面であって、光源16の上方に位置する。本実施形態では、接触面11は、反射面17の上表面である特定色反射カラーコート41の上表面に位置する。
The
折り曲げ素子(プリズム)12は、カバー部24の一部を構成しており、光源16の上方、且つ、接触面11の下方に位置し、カバー部24の裏面の基板部26と接しない部分に位置する、カバー部24の裏面の凹部に形成される。折り曲げ素子12には、傾斜面13が形成されており、該傾斜面13とカバー部24の上表面とがなす狭角を傾斜角度θとする。折り曲げ素子12は、光源16から照射された光Mを傾斜面13で屈折させて、被写体10に向かうように光Mの経路を変換するものである。また、折り曲げ素子12は、被写体10から反射された光Lを傾斜面13で全反射させて、カバー部24の内部であって、Y軸の正方向に光Lの経路を変換するものである。換言すると、折り曲げ素子12は、被写体10から反射されて接触面11よりカバー部24内部に入射した光を水平方向へ導光すべく反射するものである。傾斜面13で全反射された、被写体10から反射された光Lは、後述の反射面17に向かう。このように、折り曲げ素子12の傾斜面13は、光Mを透過し、光Lを全反射するものである。そのため、カバー部24には、光源16の上方であって、カバー部24と基板部26との間の空間の屈折率より大きい屈折率である材質が用いられる。例えば、カバー部24には、屈折率が1.5程度の可視光吸収タイプのポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂を用いて、上記空間は空気層とすればよい。つまり、折り曲げ素子12の傾斜面13には、光Lを全反射するために、アルミ反射膜などを蒸着していない。
The bending element (prism) 12 constitutes a part of the
結像素子(レンズ)14は、被写体10からの反射光Lを反射して、撮像素子15上に被写体10の像を結像するものである。具体的には、折り曲げ素子12によって水平方向に反射された光を水平方向に対して反対方向(Y軸の負方向)に反射するとともに結像するものである。結像素子14にて結像した光は、カバー部24を出射して撮像素子15に入射する。ここで、結像素子14にて結像した光が撮像素子15に向かって出射する箇所を出射部と称する。出射部は、カバー部24の裏面の一部である。結像素子14は、カバー部24の一部を構成しており、撮像素子15の上方、且つ、撮像素子15よりY軸の正方向側に位置し、カバー部24の裏面の基板部26と接しない部分に位置する、カバー部24の裏面の凹部に形成される。結像素子14には、直交する2方向の曲率が異なるトロイダル面が形成されている。結像素子14は、このトロイダル面で反射光Lを撮像素子15に結像するように反射している。結像素子14において効率的に光Lを反射させるために、結像素子14のトロイダル面には、金属(例えば、アルミ、ニッケル、金、銀、誘電体ダイクロ膜など)の反射膜を蒸着させる。
The imaging element (lens) 14 reflects the reflected light L from the subject 10 and forms an image of the subject 10 on the
本願の特徴的な構成である反射面17について、説明する。反射面17は、傾斜面13で全反射された光Lを結像素子14に入射させ、結像素子14から反射された光Lを撮像素子15に入射させるために、光Lを反射するものである。反射面17は、撮像素子15の上方であって、カバー部24の上表面に位置する。具体的には、反射面17は、導光部43における被写体10を検知する領域を含む表面上に位置する。ここで、被写体10を検知する領域とは、導光部43において、光源16から照射された光Mが被写体10に向けて出射する領域だけでなく、被写体10からの反射光Lが導光部43に入射する領域を含む、導光部43の表面領域全体を意味する。反射面17は、カバー部24の上表面に反射膜を蒸着させて形成される。
The reflecting
上述のように、反射面17は、光源光反射コート40および特定色反射カラーコート41を含む。図示のように、本実施形態では、外部に露出している側(Z軸の正方向側)に特定色反射カラーコート41を配置し、特定色反射カラーコート41の下側(Z軸の負方向側)に光源光反射コート40を配置しているが、反射面17の構成はこれに限らない。例えば、外部に露出している側に光源光反射コート40を配置し、光源光反射コート40の下側に特定色反射カラーコート41を配置してもよい。まとめると、光源光反射コート40および特定色反射カラーコート41は、被写体10側から特定色反射カラーコート41、光源光反射コート40の順に配置されていてもよく、被写体10側から光源光反射コート40、特定色反射カラーコート41の順に配置されていてもよい。本実施形態のように、被写体10側から特定色反射カラーコート41、光源光反射コート40の順に配置されている場合、光源光反射コート40は、光源16から照射された光を反射する一方、特定色反射カラーコート41は、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射すればよい。これに対し、被写体10側から光源光反射コート40、特定色反射カラーコート41の順に配置されている場合、光源光反射コート40は、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光を透過する一方、特定色反射カラーコート41は、光源光反射コート40を透過する可視光領域の光のうち、少なくとも一部の光を反射し、光源16から照射された光を透過すればよい。
As described above, the reflecting
反射面17を形成する反射膜は、外部に露出しており使用者によく見えるため、カバー部24の上表面において、反射膜のある部分と無い部分とが外観上、目立つこととなる。そこで、反射膜の構成を適宜設計することにより、反射膜が外観上、できるだけ目立たない膜とすることが望ましい。例えば、光源16が照射する光の波長が可視波長外の赤外波長(例えば、800nm以上)の場合、反射面17を構成する光源光反射コート40が、図2(a)に示す特性を有する赤外線反射膜であればよい。図2(a)は、各波長における透過率および反射率を示す図であり、横軸に波長(nm)、縦軸に透過率および反射率(%)が示されている。図示の点線が透過率を示し、実線が反射率を示す(以下、図2(b)および(c)も同様である)。反射膜の具体例として、光源光反射コート40は、光源16から照射された800nm以上の波長帯の赤外光を反射し、800nm以下の可視波長帯の光を透過するものであればよい。換言すると、光源光反射コート40は、光源16が照射する波長帯の光のみを反射し、それ以外の波長帯の光を透過するものであれば良い。このように、光源16が照射する光の波長と、反射面17を形成する反射膜の反射率および透過率の特性を適宜設定することによって、被写体10からの反射光Lを効率的に反射し、且つ、外観上は目立たない反射面17を形成することができる。
Since the reflective film forming the
また、光源16が照射する光の波長が可視波長外の赤外波長(例えば、800nm以上)の場合、カバー部24は、図2(b)に示す特性を有する材質で形成されることが好ましい。具体的には、カバー部24の材質を赤外光のみを透過する可視光吸収型のポリカーボネート樹脂またはアクリル樹脂にすればよい。このような材質でカバー部24を形成することによって、カバー部24の外部から進入してくる不要光のうち、可視光成分をカバー部24で遮断することができる。すなわち、上記不要光のうち、可視光成分が撮像素子15に入射することを防ぐことができる。そして、上述のように、反射面17が赤外光を反射する光源光反射コート40を含むことによって、上記不要光のうち、赤外光成分を反射面17(光源光反射コート40)で遮断することができる。光ポインティング装置30に入射する不要光を遮断することによって、該不要光による誤動作を防ぐことができる。
Further, when the wavelength of light emitted from the
さらに、光ポインティング装置30の表面である、カバー部24の表面に色目を付ける場合、例えば、カバー部24の上表面である反射面17の特定色反射カラーコート41が、図2(c)に示すような所定の色(図示の例では、緑色)の波長帯のみを反射し、それ以外の波長を透過する特性を有するものであればよい。カバー部24の上表面である反射面17がこのような特性を有する特定色反射カラーコート41を含むことによって、光ポインティング装置30の光学特性を損ねることなく、光ポインティング装置30の表面に所望の色を付けることができる。換言すると、特定色反射カラーコート41の光学特性を適宜設計し、カバー部24の上表面に特定色反射カラーコート41を形成することにより、光ポインティング装置30の外観色を特定の色で設計することができる。
Furthermore, when coloring the surface of the
さらに、本発明の特徴的な構成である光源光反射コート40および特定色反射カラーコート41について、図1および図3に基づいて説明する。図1に示すように、カバー部24の上部には、カバー部24の導光部43である樹脂の上側に密着して接するように光源光反射コート40が形成されている。さらに、光源光反射コート40の上側に密着して接するように特定色反射カラーコート41が形成されている。
Further, the light source
光源光反射コート40は、上述のように、光源16から照射される波長帯の光のみを反射し、それ以外の波長帯の光を透過するものである。光源光反射コート40は、開口部42を含む。開口部42には、孔が形成されており、開口部42は、光源16から照射される波長帯の光だけではなく、全ての波長帯の光を透過する。また、図1に示すように、開口部42は、接触面11の下側であって、光源16および折り曲げ素子12の上方に位置する。なお、光源光反射コート40は、図1に示すように、開口部42を除き、カバー部24の上表面全面に形成されているが、これに限るものではない。光源光反射コート40は、少なくとも、被写体10から反射された光Lの経路上のカバー部24の上表面(カバー部24の上表面で光Lが反射する箇所)に形成されていれば良い。換言すると、光源光反射コート40は、導光部43における被写体10を検知する領域を避けて形成されており、開口部42は導光部43における被写体10を検知する領域に形成されている。また、光源光反射コート40は、所定の光学特性を有する誘電体膜などで形成される。
As described above, the light source
特定色反射カラーコート41は、上述のように、特定の波長帯の可視光のみを反射し、それ以外の波長帯の光を透過するものである。特定色反射カラーコート41は、所定の光学特性を有する誘電体膜などで形成される。特定色反射カラーコート41を形成する誘電体膜を適宜設計することにより、反射させる光の色(波長帯)は、上記の緑色に限らず、任意に設計することができる。また、カバー部24の上表面である特定色反射カラーコート41は、傷等を防止するため、2H以上の硬度(引っ掻き硬度)を持つハードコート特性を有することが好ましい。具体的には、通常、特定色反射カラーコート41上表面には、ハードコート特性を持たせるために、有機ケイ素化合物、アクリレ−ト系塗料、シリコーン系塗料などからなる膜が塗布される。しかし、特定色反射カラーコート41自体がハードコート特性を有していれば、その膜を塗布する必要がない。特定色反射カラーコート41は、接触面11を含むカバー部24の外部に露出している面全体に形成されていることが好ましい。
As described above, the specific color
次に、図3に基づいて、光源光反射コート40および特定色反射カラーコート41が反射する、または、透過する光について説明する。具体的には、光ポインティング装置30の外部から入射する太陽光などの外光と、光源16から照射された光との経路について説明する。図3は、光源光反射コート40、特定色反射カラーコート41および導光部43の光学特性を示す図である。なお、図3に示す例では、光源16からは赤外光I2が照射されるものとし、カバー部24の導光部43は、可視光を吸収する可視光吸収樹脂で形成されているものとする。また、特定色反射カラーコート41が反射する光は、緑色の波長帯の光であるとする。外光Sには、緑色の光Gと、可視光のうち、緑色の光Gを除く光(以下、可視光Vとする)と、赤外光I1とが含まれているとする。
Next, the light reflected or transmitted by the light source
図3に示すように、光ポインティング装置30に外部から入射する外光Sのうち、特定色反射カラーコート41では、緑色の光Gのみが反射されて、その他の可視光Vおよび赤外光I1は透過する。
As shown in FIG. 3, among the external light S incident on the
特定色反射カラーコート41を透過した赤外光I1は、光源光反射コート40で反射して特定色反射カラーコート41を透過して、外部へ出射する。ただし、特定色反射カラーコート41を透過した赤外光I1のうち、光源光反射コート40の開口部42を通過する赤外光I1は、そのまま導光部43に入射する。なお、開口部42の上方に位置する接触面11に被写体10が接している場合は、被写体10で外光が反射するため、開口部42を赤外光I1が通過しない。特定色反射カラーコート41を透過した可視光Vは、光源光反射コート40を透過して導光部43にて吸収される。
The infrared light I1 that has passed through the specific color
光源16から照射された赤外光I2は、導光部43を透過し、光源光反射コート40にて反射して導光部43内を導光する。ただし、接触面11上に被写体10が無い場合は、光源16から照射された赤外光I2が開口部42を通過する。一方、接触面11に被写体10が接している場合は、赤外光I2は、導光部43を透過し、開口部42を通過して、特定色反射カラーコート41上に接している被写体10の表面で反射されて、再び開口部42を通過して導光部43に入射する。
The infrared light I2 emitted from the
このように、光源光反射コート40が光源から照射された光を反射することによって、光源16から照射されて被写体10で散乱反射した光Lは、カバー部24の上表面から出射することなく、導光部43内の所定の経路を導光して撮像素子に入射する。また、光ポインティング装置30の外部から入射する外光は、光源光反射コート40を含む、可視光吸収するカバー部24によって遮断することができる。撮像素子15に不要な光が入射することを防ぐことができるため、光ポインティング装置30が誤動作することなく、安定して動作させることができる。さらに、特定色反射カラーコート41にて任意の色の光を反射することができるため、光ポインティング装置30の外観色を任意に設計することができる。
As described above, the light source
反射面18は、結像素子14から反射されて反射面17で反射された光Lを再度反射面17に向けて反射するものである。反射面18は、撮像素子15の上方、且つ、撮像素子15よりY軸の正方向側に位置し、カバー部24の裏面に位置する。反射面18は、カバー部24の裏面に反射膜を蒸着させて形成される。反射面18を形成する反射膜は、効率的に光を反射するものが好ましい。例えば、反射面18は、アルミ、ニッケル、金、銀、誘電体ダイクロ膜などの金属を蒸着して形成される。
The reflecting
導光部43は、光源16から照射された光M、および、光源16から照射されて被写体10で反射した光Lを導光するものである。導光部43は、光源16が照射する光が赤外光の場合、赤外光のみを透過する可視光吸収型のポリカーボネート樹脂またはアクリル樹脂などで形成される。導光部43は、少なくとも光源16から照射される光を透過するものであればよく、好ましくは、光源16から照射される光以外の光を透過させない(吸収または反射する)ものであればよい。
The
ここで、再度、光源16から照射された光が被写体10を反射して撮像素子15に入射する経路を説明する。まず、光源16から照射された光Mが、折り曲げ素子12の傾斜面13で屈折透過されて、接触面11に到達する。接触面11上に被写体10がある場合、被写体10の接触面11に接している表面上で、光源16から照射された光Mが散乱反射する。被写体10の表面で反射された光Lは、折り曲げ素子12の傾斜面13で全反射されて、進路がY軸の正方向に変わる。傾斜面13で全反射された光Lは、反射面17で反射し、結像素子14に到達する。そして、光Lは、結像素子14で折り返し反射されて、反射面17、反射面18、反射面17で次々と反射されて撮像素子15に入射する。
Here, the path through which the light emitted from the
このとき、光源16から照射されて、被写体10を反射して撮像素子15に入射する光Lのうち、撮像素子15の中央に入射する光(接触面11の中央に位置する被写体10で反射する光)をL2とし、撮像素子15のY軸の正方向側の端部に入射する光(接触面11のY軸の負方向側の端部に位置する被写体10で反射する光)をL1とし、撮像素子15のY軸の負方向側の端部に入射する光(接触面11のY軸の正方向側の端部に位置する被写体10で反射する光)をL3とする。上述のように、光Lを反射して撮像素子15に結像する結像素子14を用いることによって、光L1、L2およびL3が撮像素子15に到達するまでの各光路長の差を小さく抑えることができる。そのため、撮像素子15におけるY軸方向の各光L1、L2およびL3の焦点ずれが発生しにくくすることができる。よって、撮像素子15における結像性能が向上し、被写体10の像を鮮明に取得することができる。
At this time, out of the light L irradiated from the
本実施形態において、接触面11と撮像素子15の表面を平行に配置しながら、各光L1、L2およびL3の光路長の差を小さく抑えることができる理由について、図4に基づいて説明する。図4は、接触面11、結像素子14(または結像素子14a)および撮像素子15の位置関係を模式的に示す図である。図4は、接触面11の中心軸と結像素子14(または結像素子14a)の中心軸とがずれている場合の各光L1、L2およびL3の光路を示している。図4(a)は、本実施形態のように、光Lを反射する反射型レンズである結像素子14を用いた場合を示し、同図(b)は、光Lを透過する透過型レンズである結像素子14aを用いた場合を示す図である。
The reason why the difference in the optical path lengths of the lights L1, L2, and L3 can be kept small while arranging the
図4(a)に示すように反射型レンズの場合、接触面11の中心軸(接触面11の中心を通る垂線)に対してレンズ中心軸を平行ではなく、傾けて結像素子14を配置する場合であっても、撮像素子15の表面を接触面11と平行に設定しながら、各光L1、L2およびL3における接触面11から撮像素子15の表面までの光路長の差を小さくすることができる。一方、図4(b)に示すように透過型レンズの場合、接触面11の中心軸に対して結像素子14aのレンズ中心軸を傾けて配置すると、各光L1、L2およびL3の接触面11から撮像素子15の表面までの光路長の差を小さくするためには、接触面11と撮像素子15の表面とを平行ではなく、交差して配置する必要がある。そのため、透過型レンズの場合、光ポインティング装置30の薄型化が困難となる。すなわち、接触面11の中心軸からレンズ中心軸を傾けて結像素子14を配置する場合、結像素子14として透過型レンズより反射型レンズを用いる方が、上記光路長の差を小さくしながら、光ポインティング装置30の薄型化を図ることが容易である。
As shown in FIG. 4A, in the case of a reflective lens, the
上述のように、本実施形態では、接触面11、折り曲げ素子12および結像素子14がカバー部24と一体で成形されている。さらに、光源光反射コート40および特定色反射カラーコート41を含む反射面17と反射面18とがカバー部24に蒸着されて、一体として形成されている。そのため、光ポインティング装置30の部品点数を減らすことができ、組み立て工程数も減らすことができる。また、カバー部24を成形する金型を高精度で作成することにより、折り曲げ素子12の傾斜面13および結像素子14を高精度に製造することができ、且つ、接触面11、折り曲げ素子12および結像素子14の位置関係もばらつき無く高精度に配置することができる。よって、光ポインティング装置30の製造コストを削減することができると共に、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置30を実現することができる。
As described above, in the present embodiment, the
従来では、接触面、折り曲げ素子、結像素子などが別部品であるため、これらの部品を組み立てる場合、各部品間の接合箇所に、組み立て用のアタリ面や嵌合形状等の形状を形成する必要があった。また、各部品の相対的な位置関係を調整するための空間的なマージンを確保しておく必要があった。しかしながら、本願のように、接触面11、折り曲げ素子12および結像素子14をカバー部24と一体で成形する場合、上記形状を形成する必要がなく、また、必要最小限の光学面があれば、位置を調整する空間的なマージンも確保する必要がない。よって、接触面11、折り曲げ素子12および結像素子14をカバー部24と一体で成形することにより、接触面11、折り曲げ素子12および結像素子14を含むカバー部24の厚みを小さくすることができる。それゆえ、光ポインティング装置30の厚みを小さくすることができる。
Conventionally, since the contact surface, the bending element, the imaging element, and the like are separate parts, when assembling these parts, a shape such as an assembly surface or a fitting shape is formed at a joint portion between the parts. There was a need. In addition, it is necessary to secure a spatial margin for adjusting the relative positional relationship between the components. However, when the
また、本実施形態では、基板部26の側面および上表面をカバー部24の位置決めの基準として、基板部26の上方にカバー部24を組み立てている。そのため、基板部26とカバー部24との位置関係を高精度に配置することができる。よって、光ポインティング装置30を構成する各部・各素子を精度良く配置することができるため、被写体10の検知精度の高い光ポインティング装置30を実現することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、光Lの経路(被写体10に反射されて撮像素子15を覆う透明樹脂20’に入射するまで)が1つの部材であるカバー部24内に収まっている。つまり、光Lが1つの媒質(導光型光学部材)内を伝播している。具体的には、被写体10からの反射光Lがカバー部24に入射してから、折り曲げ素子12による水平方向への全反射、結像素子14による反射、撮像素子15への出射までが1つの媒質であるカバー部24内で行われている。よって、異なる媒質の境界で発生する散乱反射および減衰を防ぐことができるため、撮像素子15が鮮明な像を撮像することができる。それゆえ、光ポインティング装置30が安定的に被写体10を高精度に検知することができる。
Further, in the present embodiment, the path of the light L (until it is reflected by the subject 10 and enters the
また、透明樹脂20の側面上およびレンズ部を除く上表面上に遮光性樹脂を樹脂封止してもよい。また、透明樹脂20’の側面上、および被写体からの反射光Lが透過する箇所を除く透明樹脂20’の上表面上に遮光性樹脂を樹脂封止してもよい。遮光性樹脂として、透光性樹脂と同様に、例えば、シリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂またはABS等の熱可塑性樹脂が用いられる。ただし、遮光性樹脂は、透光性樹脂と異なり、カーボンブラックを含む。このように、透明樹脂20および20’の周囲に遮光性樹脂を樹脂封止することによって、光源16から照射された光が直接、または、被写体10ではない箇所で反射して、撮像素子15に入射することを防ぐことができる。いわゆる、被写体10からの反射光Lではない迷光が撮像素子15に入射することを防ぐことができる。よって、迷光による光ポインティング装置30の誤動作を防ぐことができ、高精度に被写体10を検知することができる。また、遮光性樹脂を透明樹脂20および20’の周囲に樹脂封止する代わりに、透明樹脂20の側面上およびレンズ部を除く上表面上、並びに、透明樹脂20’の側面上、および被写体からの反射光Lが透過する箇所を除く透明樹脂20’の上表面上を黒塗りにしたり、スリガラス状に荒らしたりしてもよい。
Further, a light-shielding resin may be resin-sealed on the side surface of the
なお、遮光性樹脂を透明樹脂20、20’の周囲に形成した場合、回路基板21の側面と遮光性樹脂で形成される面とが同一平面になるようにする。また、カバー部24の裏面と遮光性樹脂で形成される面とが密着して接している。そのため、遮光性樹脂で形成される面および回路基板21の両側面を基準として、基板部26の上方にカバー部24を組み立てる。
When the light shielding resin is formed around the
〔第2の実施形態〕
本発明の第2の実施形態について、図5および図6に基づいて説明する。図5は、第2の実施形態の光ポインティング装置30’の概略断面構造図である。第2の実施形態では、第1の実施形態における、光源光反射コート40に換えて、金属膜40’を配置している。以下では、第2の実施形態において、金属膜40’を配置したことにより、第1の実施形態と異なる点について説明する。第2の実施形態において、第1の実施形態と同じ構成については説明を省略する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic sectional view of an
図5に示すように、カバー部24は、接触面11、折り曲げ素子12、結像素子14、反射面17’・18および導光部43を含む。反射面17’は、金属膜40’および特定色反射カラーコート41を含む。
As shown in FIG. 5, the
反射面17’は、反射面17と同様に、傾斜面13で全反射された光Lを結像素子14に入射させ、結像素子14から反射された光Lを撮像素子15に入射させるために、光Lを反射するものである。反射面17’は、撮像素子15の上方であって、カバー部24の上表面に位置する。反射面17’は、カバー部24の上表面に反射膜を蒸着させて形成される。図示のように、本実施形態では、外部に露出している側(Z軸の正方向側)に特定色反射カラーコート41を配置し、特定色反射カラーコート41の下側(Z軸の負方向側)に金属膜40’を配置している。
Similarly to the reflecting
図5に示すように、カバー部24の上部には、カバー部24の導光部43である樹脂の上側に密着して接するように金属膜40’が形成されている。さらに、金属膜40’の上側に密着して接するように特定色反射カラーコート41が形成されている。
As shown in FIG. 5, a
金属膜40’は、光源16から照射される波長帯の光および可視波長の光を反射し、それ以外の波長帯の光を透過するものである。金属膜40’は、光源光反射コート40と同様に、開口部42を含む。開口部42には、孔が形成されており、開口部42は、光源16から照射される波長帯の光および可視波長の光だけではなく、全ての波長帯の光を透過する。また、図5に示すように、開口部42は、接触面11の下側であって、光源16および折り曲げ素子12の上方に位置する。なお、金属膜40’は、図5に示すように、開口部42を除き、カバー部24の上表面全面に形成されているが、これに限るものではない。金属膜40’は、少なくとも、被写体10から反射された光Lの経路上のカバー部24の上表面(カバー部24の上表面で光Lが反射する箇所)に形成されていれば良い。金属膜40’は、例えば、アルミニウム、金、錫などの金属を蒸着することにより形成される膜である。
The
次に、図6に基づいて、金属膜40’および特定色反射カラーコート41が反射する、または、透過する光について説明する。具体的には、光ポインティング装置30’の外部から入射する太陽光などの外光と、光源16から照射された光との経路について説明する。図6は、金属膜40’および特定色反射カラーコート41と、それらを含むカバー部24との光学特性を示す図である。なお、図6に示す例では、光源16からは赤外光I2が照射されるものとし、カバー部24の導光部43は、可視光を吸収する可視光吸収樹脂で形成されているものとする。また、特定色反射カラーコート41が反射する光は、緑色の波長帯の光であるとする。外光Sには、緑色の光Gと、可視光のうち、緑色の光Gを除く光(以下、可視光Vとする)と、赤外光I1とが含まれているとする。
Next, the light reflected or transmitted by the
図3に示すように、光ポインティング装置30に外部から入射する外光Sのうち、特定色反射カラーコート41では、緑色の光Gのみが反射されて、その他の可視光Vおよび赤外光I1は透過する。
As shown in FIG. 3, among the external light S incident on the
特定色反射カラーコート41を透過した赤外光I1および可視光Vは、金属膜40’で反射して特定色反射カラーコート41を透過して、外部へ出射する。ただし、特定色反射カラーコート41を透過した赤外光I1および可視光Vのうち、金属膜40’の開口部42を通過する赤外光I1および可視光Vは、そのまま導光部43に入射する。なお、開口部42の上方に位置する接触面11に被写体10が接している場合は、被写体10で外光が反射するため、開口部42を赤外光I1が通過しない。また、開口部42を透過した可視光Vは、導光部43にて吸収される。
The infrared light I1 and the visible light V transmitted through the specific color
光源16から照射された赤外光I2は、導光部43を透過し、金属膜40’にて反射して導光部43内を導光する。ただし、接触面11上に被写体10が無い場合は、光源16から照射された赤外光I2が開口部42を通過する。一方、接触面11に被写体10が接している場合は、赤外光I2は、導光部43を透過し、開口部42を通過して、特定色反射カラーコート41上に接している被写体10の表面で反射されて、再び開口部42を通過して導光部43に入射する。
The infrared light I2 emitted from the
このように、金属膜40’が光源から照射された光を反射することによって、光源16から照射されて被写体10で散乱反射した光Lは、カバー部24の上表面から出射することなく、所定の経路を導光して撮像素子に入射する。また、光ポインティング装置30の外部から入射する外光は、金属膜40’または可視光吸収するカバー部24によって遮断することができる。撮像素子15に不要な光が入射することを防ぐことができるため、光ポインティング装置30が誤動作することなく、安定して動作させることができる。さらに、特定色反射カラーコート41にて任意の色の光を反射することができるため、光ポインティング装置30の外観色を任意に設計することができる。
As described above, the
〔第3の実施形態〕
本発明の第3の実施形態について、図7に基づいて説明する。図7は、第3の実施形態の光ポインティング装置30aの概略断面構造図である。第3の実施形態では、第1の実施形態における、反射光Lを水平方向に全反射させる折り曲げ素子12に換えて、回折素子12’を配置している。以下では、第3の実施形態において、回折素子12’を配置したことにより、第1の実施形態と異なる点について説明する。第3の実施形態において、第1の実施形態と同じ構成については説明を省略する。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic sectional view of an
図7に示すように、基板部26において、透明樹脂20は、Y軸の負側の側面が回路基板21の側面と同一平面ではなく、Y軸の負側の側面が回路基板21の側面よりY軸の正側に位置している。光源16から照射された光Mは、透明樹脂20のレンズ部27を介して、カバー部24の裏面で透過屈折され接触面11に到達する。
As shown in FIG. 7, in the
また、カバー部24は、接触面11、回折素子12’、結像素子14、反射面17、18および導光部43を含む。カバー部24は、基板部26の上方に位置し、回路基板21の両側面、透明樹脂20のY軸の負側の側面、並びに、透明樹脂20’のY軸の正側の側面および上表面に密着して接している。
The
回折素子12’は、光源16の上方、且つ、接触面11の下方であって、カバー部24の裏面の基板部26と接しない部分に位置する。回折素子12’は、被写体10から反射された光Lを反射させて、カバー部24の内部であって、Y軸の正方向に光Lの経路を変換するものである。回折素子12’で反射された、被写体10から反射された光Lは、反射面17に向かう。
The
回折素子12’の具体的な形状を図8に基づいて説明する。図8(a)は、回折素子12’の断面形状を示す概略構成図である。回折素子12’は、+1次の反射回折光を利用する反射型回折素子である。回折素子12’の形状は、+1次光が強く発生するように、例えば、図8(a)に示すような断面形状がブレーズ形状であることが望ましい。図8(a)に示すブレーズ形状の回折素子12’を用いることにより、光利用効率が上がるとともに、迷光となる0次光、−1次光および高次の回折光を抑えることができる。よって、光ポインティング装置30aにおいて、光学系の結像性能の劣化を防ぐことが可能となる。
A specific shape of the diffraction element 12 'will be described with reference to FIG. FIG. 8A is a schematic configuration diagram showing a cross-sectional shape of the
また、反射率を向上させるために、回折素子12’の外側表面(Z軸の負側の表面)に反射膜al(例えば、アルミ、銀、金、誘電体ダイクロ膜など)を蒸着していることが望ましい。ここで、図8(a)に示すように、回折素子12’のブレーズ形状の溝深さ(Z方向の長さ)をtとする。溝深さtは、+1次回折効率が最大となる深さが望ましい。例えば、カバー部24の屈折率n、光源16が照射する光の波長をλとした場合、t=λ/(2n)とすることが望ましい。
In order to improve the reflectance, a reflective film al (for example, aluminum, silver, gold, dielectric dichroic film, etc.) is vapor-deposited on the outer surface (surface on the negative side of the Z axis) of the
また、回折素子12’のブレーズ形状の溝パターンは、図8(b)のように直線の等ピッチであり、回折角をできるだけ大きくするためにできるだけ細かくすることが望ましい。ただし、製造上、金型に対してバイトを用いて溝を切削加工で作製し、成形することが最もコスト的に有利である。そのため、溝を切削加工で精度よく作製できる範囲を考慮した場合、回折素子12’の溝ピッチは0.8〜3.0μmの間で設計することが望ましい。
Further, the blazed groove pattern of the diffractive element 12 'has a straight equal pitch as shown in FIG. 8B, and is desirably as fine as possible in order to increase the diffraction angle as much as possible. However, in terms of manufacturing, it is most advantageous in terms of cost to form and mold the groove by cutting using a cutting tool for the mold. Therefore, in consideration of the range in which the grooves can be accurately manufactured by cutting, it is desirable to design the groove pitch of the
さらに、撮像素子15上に投影する被写体10の像を写す結像性能を向上させるために、回折素子12’の溝パターンを、図8(c)に示すように曲線とすることで、像の歪みを補正することができる。また、図8(d)に示すように回折素子12’の溝ピッチを等ピッチでなく、徐々にピッチが変化するパターンとし、或る一方向にレンズ効果を持たすように回折素子12’を設計しても良い。この場合、撮像素子15上において、X軸方向およびY軸方向で焦点距離が異なることで発生する収差を補正することができる。また、図8(e)に示すように、回折素子12’の溝パターンを曲線かつ不等ピッチのパターンとすることで、像の歪みおよび非点収差(アス)の両方を補正することができる。
Further, in order to improve the imaging performance of capturing the image of the subject 10 projected onto the
また、回折素子12’の別の具体例として、回折素子12’に反射型のフレネルレンズを用いてもよい。フレネルレンズの具体的な形状を図9に示す。図9は、図8(a)と同様に、フレネルレンズである回折素子12’の断面形状を示す概略構成図である。図示のように、フレネルレンズの断面形状がブレーズ形状である。また、反射率を向上させるために、回折素子12’の外側表面に反射膜al(例えば、アルミ、銀、金、誘電体ダイクロ膜など)が蒸着されていることが望ましい。回折素子12’にフレネルレンズを用いる場合、カバー部24の一部にプリズムやバルク型レンズを形成するのに比べて、カバー部24の厚みの均一化を図ることができる。そのため、カバー部24の強度を上げながら、光ポインティング装置30aの薄型化が実現できる。
As another specific example of the diffraction element 12 ', a reflection type Fresnel lens may be used for the diffraction element 12'. A specific shape of the Fresnel lens is shown in FIG. FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a cross-sectional shape of a
また、回折素子12’にホログラムレンズを用いれば、通常のレンズで補正しきれない収差を補正することができるため、結像性能があがり、撮像素子15上に被写体10の像を鮮明に映すことができる。
Further, if a hologram lens is used for the
このように、被写体10から反射された光Lを水平方向に反射するために回折素子12’を用いると、カバー部24に折り曲げ素子(プリズム)12を形成するのに比べて、カバー部24の厚みの均一化を図ることができる。そのため、カバー部24の強度を上げながら、薄型化が実現できる。それに加えて、光源16から照射された光を接触面11に対して均一な光強度で照射することができる。
As described above, when the
また、被写体10からの反射光Lを水平方向に折り曲げる光ポインティング装置(例えば、上記特許文献1、2、3の構成)において、折り曲げ素子12の大きさ、特にZ軸方向の長さが光ポインティング装置の厚みに大きく影響する。つまり、光ポインティング装置を薄型に設計するためには、折り曲げ素子12のZ軸方向の長さを小さくすることが重要である。しかしながら、折り曲げ素子12の大きさは自由に設計できるものではなく、折り曲げ素子12の大きさは接触面11の大きさに依存する。そして、接触面11上の模様を検出するためには、接触面11がある程度の面積を有していなければならない。よって、接触面11の面積を確保しようとすると、必然的に折り曲げ素子12が大きくなり、光ポインティング装置30の厚み(Z軸方向の大きさ)を小さくすることができなかった。
Further, in an optical pointing device that bends the reflected light L from the subject 10 in the horizontal direction (for example, the configurations of
第3の実施形態では、折り曲げ素子12の代わりに、折り曲げ素子12よりもZ軸方向の長さを小さくできる回折素子12’を用いることによって、第1の実施形態より光ポインティング装置30aの薄型化を図ることができる。
In the third embodiment, the
また、第3の実施形態では、回路基板21の両側面、透明樹脂20のY軸の負側の側面、並びに、透明樹脂20’のY軸の正側の側面および上表面を基準として、基板部26の上方にカバー部24を組み立てている。そのため、基板部26とカバー部24との位置関係を高精度に配置することができる。よって、光ポインティング装置30aを構成する各部・各素子を精度良く配置することができるため、被写体10の検知精度の高い光ポインティング装置30aを実現することができる。
Further, in the third embodiment, the
なお、第3の実施形態では、上述のように、第1の実施形態の折り曲げ素子12に換えて、回折素子12’を配置した例を示したが、同様に、第2の実施形態にも適用可能である。
In the third embodiment, as described above, an example in which the
〔第4の実施形態〕
本発明の第4の実施形態について、図10に基づいて説明する。図10は、第4の実施形態の光ポインティング装置30bの概略断面構造図である。第4の実施形態では、第1の実施形態においてカバー部24が備えている反射面18を除去している。つまり、第4の実施形態では、カバー部24は、接触面11、折り曲げ素子12、結像素子14、および反射面17を含む。以下では、第4の実施形態において、反射面18を除去したことにより、第1の実施形態と異なる点について説明する。第4の実施形態において、第1の実施形態と同じ構成については説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic sectional view of an
第4の実施形態では、反射面18が無いことによって、第1の実施形態における光Lの経路が異なっている。すなわち、第4の実施形態では、被写体10からの反射光Lは、折り曲げ素子12の傾斜面13で水平方向に全反射されて、反射面17に向かう。そして、光Lは、反射面17で反射されて結像素子14に到達する。光Lは、結像素子14で折り返して反射されて、さらに、反射面17で反射し、撮像素子15に入射する。
In the fourth embodiment, the path of the light L in the first embodiment is different due to the absence of the reflecting
このように、第4の実施形態では、第1の実施形態に比べて、結像素子14で反射された光Lが撮像素子15に入射するまでにおいて、1回だけ反射面17で反射する。そのため、被写体10からの反射光Lが撮像素子15に入射するまでにおいて、各素子で反射する際の反射率ロスの機会が少なくなり、光利用効率が高くなる。さらに、光Lの光路長を比較的短く設計できることにより、Fナンバーが小さい明るい光学系を実現できる効果がある。
As described above, in the fourth embodiment, as compared with the first embodiment, the light L reflected by the
なお、第4の実施形態では、上述のように、第1の実施形態から反射面18を除去する場合を説明したが、第2および第3の実施形態に対して適用して、同様に反射面18を除去することも可能である。この場合、回折素子12’の形状および位置、並びに、結像素子14および撮像素子15の位置などを適宜設計することで実現可能である。
In the fourth embodiment, as described above, the case where the reflecting
〔第5の実施形態〕
本発明の第5の実施形態について、図11に基づいて説明する。図11は、第5の実施形態の光ポインティング装置30cの概略断面構造図である。第5の実施形態では、第1の実施形態におけるカバー部24の結像素子14の形状および配置を変えて、結像素子14’としている。以下では、第5の実施形態において、結像素子14から結像素子14’に変更したことにより、第1の実施形態とは異なる点について説明する。第5の実施形態において、第1の実施形態と同じ構成については説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic sectional view of an
カバー部24は、接触面11、折り曲げ素子12、結像素子14’、反射面17、18’および導光部43を含む。なお、第1の実施形態と異なり、透明樹脂20’の上表面の全面とカバー部24の裏面が密着して接しており、透明樹脂20’(撮像素子15)の上方には、カバー部24の裏面に凹部が形成されていない。
The
結像素子14’は、被写体10からの反射光Lを反射して、撮像素子15上に被写体10の像を結像するものである。結像素子14’は、撮像素子15の上方、且つ、撮像素子15よりY軸の正方向側に位置し、カバー部24の上表面と側面との角に位置する。結像素子14’は、曲面を形成している。つまり、Y軸の正方向側のカバー部24の上表面と側面との角は、R加工されている。結像素子14’において効率的に光Lを反射させるために、結像素子14’のトロイダル面には、金属(例えば、アルミ、ニッケル、金、銀、誘電体ダイクロ膜など)の反射膜を蒸着させる。
The
反射面17は、傾斜面13で全反射された光Lを反射面18’へ向けて反射させるものであり、結像素子14’から反射されて反射面18’で反射された光Lを撮像素子15に入射させるために、光Lを反射するものである。反射面17は、撮像素子15の上方であって、カバー部24の上表面に位置する。反射面17は、カバー部24の上表面に反射膜を蒸着させて形成される。反射面17を形成する反射膜は、外部に露出しており使用者によく見えるため、外観上、できるだけ目立たない膜とすることが望ましい。
The
なお、本実施形態では、反射面17に含まれる光源光反射コート40と結像素子14’とが別の部材として図11に示しているが、これに限るものではない。例えば、光源光反射コート40および結像素子14’を誘電体膜など同一の素材で形成して単一の部材としても良い。
In the present embodiment, the light source
反射面18’は、反射面17で反射された、被写体10からの反射光Lを結像素子14’に向けて反射するものであり、結像素子14’から反射された光Lを反射面17に向けて反射するものである。反射面18’は、撮像素子15の上方、且つ、撮像素子15よりY軸の正方向側に位置し、カバー部24の裏面に位置する。なお、反射面18’のY軸の負側の端部が撮像素子15のY軸の正側の端部の上方にあってもよい。反射面18’は、カバー部24の裏面に反射膜を蒸着させて形成される。反射面18’を形成する反射膜は、効率的に光を反射するものが好ましい。例えば、反射面18’は、アルミ、ニッケル、金、銀、誘電体ダイクロ膜などの金属を蒸着して形成される。
The reflecting
ここで、光源16から照射された光が被写体10を反射して撮像素子15に入射する経路を説明する。被写体10の表面で反射された光Lは、折り曲げ素子12の傾斜面13で全反射されて、進路がY軸の正方向に変わる。傾斜面13で全反射された光Lは、反射面17、反射面18’と反射して、結像素子14’に到達する。そして、光Lは、結像素子14’で折り返し反射されて、反射面18’、反射面17で次々と反射されて撮像素子15に入射する。
Here, a path in which light emitted from the
第5の実施形態では、第1の実施形態と比較して、結像素子14’をカバー部24の裏面に形成するのではなく、Y軸の正方向側のカバー部24の上表面と側面との角に形成している。そのため、カバー部24の裏面を大きく掘り込む形状にする必要がなくなり、成形によるカバー部24の作製が容易になる。さらに、撮像素子15の上方に位置する、カバー部24の裏面に凹部を形成する必要がないため、カバー部24の厚みの均一化を図ることができる。そのため、カバー部24の強度を上げながら、光ポインティング装置30cの薄型化が実現できる。
In the fifth embodiment, as compared with the first embodiment, the
また、本実施形態では、基板部26の側面および上表面を基準として、基板部26の上方にカバー部24を組み立てている。そのため、基板部26とカバー部24との位置関係を高精度に配置することができる。よって、光ポインティング装置30cを構成する各部・各素子を精度良く配置することができるため、被写体10の検知精度の高い光ポインティング装置30cを実現することができる。
In the present embodiment, the
なお、第5の実施形態は、第1の実施形態を変形した例として説明したが、同様に、第2および第3の実施形態にも適用可能である。例えば、具体的には、第3の実施形態の結像素子14を結像素子14’に、反射面18を反射面18’に換えて、各部・各素子の大きさおよび配置を適宜設計することで同様の効果を奏することができる。さらに、第3の実施形態に適用することにより、カバー部24の裏面に凹部が形成されず、カバー部24の裏面を平面で形成することができる。そのため、カバー部24の強度をさらに上げること、カバー部24と基板部26との組み立てをより高精度に行うこと、および、光ポインティング装置30cのさらなる薄型化を実現することができる。
Although the fifth embodiment has been described as an example in which the first embodiment is modified, the fifth embodiment can be similarly applied to the second and third embodiments. For example, specifically, the size and arrangement of each part and each element are appropriately designed by replacing the
〔第6の実施形態〕
最後に、光ポインティング装置を搭載した電子機器について、図12を用いて説明する。図12は、光ポインティング装置107を搭載した携帯電話機100の外観を示す図である。図12(a)は携帯電話機100の正面図であり、(b)は携帯電話機100の背面図であり、(c)は携帯電話機100の側面図である。図12では、電子機器として携帯電話機である例を示しているがこれに限定されるものではない。電子機器として、例えば、PC(特にモバイルPC)、PDA、ゲーム機、テレビ等のリモコンなどであってもよい。
[Sixth Embodiment]
Finally, an electronic device equipped with an optical pointing device will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram illustrating an appearance of the
図12に示すように、携帯電話機100は、モニター側筐体101および操作側筐体102を備える。モニター側筐体101は、モニター部105およびスピーカー部106を含み、操作側筐体102は、マイク部103、テンキー104および光ポインティング装置107を含む。携帯電話機100に搭載される光ポインティング装置107は、上述の第1〜5の実施形態で説明した光ポインティング装置30、30’30a、30b、30cの何れも適用可能である。
As shown in FIG. 12, the
なお、本実施形態において、光ポインティング装置107は、図12(a)に示すように、テンキー104の上部に配置されているが、光ポインティング装置107の配置方法およびその向きについては、これに限定されるわけではない。
In this embodiment, as shown in FIG. 12A, the
スピーカー部106は、音声情報を外部に出力するものであり、マイク部103は音声情報を携帯電話機100に入力するものである。モニター部105は、映像情報を出力するものであり、本実施形態においては、光ポインティング装置107からの入力情報を表示するものである。
The
なお、本実施形態の携帯電話機100は、図12(a)〜図12(c)に示すように、上部の筐体(モニター側筐体101)と下部の筐体(操作側筐体102)とがヒンジを介して接続されている、いわゆる折りたたみ式の携帯電話機100を例として挙げている。携帯電話機100として、折りたたみ式が主流であるため、本実施形態では折りたたみ式の携帯電話機を一例として挙げているのであって、光ポインティング装置107を搭載することができる携帯電話機100は、折りたたみ式に限るものではない。
Note that, as shown in FIGS. 12A to 12C, the
近年、折りたたみ式の携帯電話機100において、折りたたんだ状態で厚みが10mm以下のものも登場してきている。携帯電話機100の携帯性を考慮するならば、その厚みは極めて重要な要素となっている。図12に示す操作側筐体102において、図示されない内部の回路基板等を除いて、その厚みを決定する部品は、マイク部103、テンキー104、光ポインティング装置107である。この中で、光ポインティング装置107の厚さが最も厚く、光ポインティング装置107の薄型化は、携帯電話機100の薄型化に直接繋がる。よって、上述のように薄型化可能な本発明の光ポインティング装置は、携帯電話機100のような薄型化を必要とする電子機器に対して好適な発明である。
In recent years, a folding
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
〔変形例〕
本発明は、下記のような構成を有するとも言える。
[Modification]
It can be said that the present invention has the following configuration.
本発明に係る導光型光学部材は、入射部より入射した光を導光方向へ導光すべく反射する反射部と、該反射した光をさらに前記導光方向に対して反対方向に反射するとともに結像する結像反射部とを備え、該結像反射部にて結像した光を出射部より出射することを特徴としている。 The light guide type optical member according to the present invention reflects the light incident from the incident portion so as to guide the light incident in the light guide direction, and further reflects the reflected light in the opposite direction to the light guide direction. And an imaging reflection part that forms an image, and the light imaged by the imaging reflection part is emitted from the emission part.
また、本発明に係る導光方法は、入射部より入射した光を導光方向へ導光すべく反射し、該反射した光をさらに前記導光方向に対して反対方向に反射するとともに結像し、該反射するとともに結像した光を出射部より出射することを特徴としている。 In addition, the light guide method according to the present invention reflects the light incident from the incident portion to guide the light in the light guide direction, further reflects the reflected light in the opposite direction to the light guide direction, and forms an image. Then, the reflected and imaged light is emitted from the emission part.
上記の構成によれば、導光型光学部材が反射部と結像反射部とを備えているため、導光型光学部材と反射部と結像反射部とが1つの部品で構成することができる。よって、導光型光学部材を備える光ポインティング装置を構成する部品点数を削減することができる。よって、光ポインティング装置の製造工程において、組立工数を削減することができる。それゆえ、各部品の組み立て時に発生する組立誤差を抑えることができる。また、導光型光学部材を成形する金型を高精度で作成することにより、反射部および結像反射部を高精度に製造することができ、且つ、入射部、反射部および結像反射部の位置関係もばらつき無く高精度に配置することができる。従って、前記導光型光学部材を備える光ポインティング装置の製造コストを削減することができると共に、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を実現することができるという効果を奏する。 According to the above configuration, since the light guide type optical member includes the reflection part and the image formation reflection part, the light guide type optical member, the reflection part, and the image formation reflection part can be configured by one component. it can. Therefore, it is possible to reduce the number of parts constituting the optical pointing device including the light guide type optical member. Therefore, the number of assembling steps can be reduced in the manufacturing process of the optical pointing device. Therefore, it is possible to suppress an assembly error that occurs when assembling each component. Also, by creating a mold for forming the light guide type optical member with high accuracy, the reflecting portion and the imaging reflecting portion can be manufactured with high accuracy, and the incident portion, the reflecting portion and the imaging reflecting portion can be manufactured. Can be arranged with high accuracy without variation. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost of the optical pointing device including the light guide type optical member, and it is possible to realize an optical pointing device with high subject detection accuracy.
本発明に係る光ポインティング装置は、前記課題を解決するために、被写体を照射する光源と、該被写体からの反射光を入射部より入射し、該入射した光を導光して出射部より出射する導光型光学部材と、該導光型光学部材から出射した光を受光する撮像素子とからなる光ポインティング装置であって、前記導光型光学部材は、前記入射部より入射した光を導光方向へ導光すべく反射し、該反射した光をさらに前記導光方向に対して反対方向に反射するとともに結像し、該反射するとともに結像した光を前記出射部より出射することを特徴としている。 In order to solve the above problems, an optical pointing device according to the present invention receives a light source that irradiates a subject and reflected light from the subject from an incident portion, guides the incident light, and exits from an exit portion. An optical pointing device comprising a light guide type optical member and an image sensor that receives light emitted from the light guide type optical member, wherein the light guide type optical member guides light incident from the incident part. Reflecting to guide light in the light direction, reflecting the reflected light in the opposite direction to the light guide direction and forming an image, and emitting the reflected and imaged light from the emitting portion. It is a feature.
上記の構成によれば、前記導光型光学部材は、前記入射部より入射した光を導光方向へ導光すべく反射し、該反射した光をさらに前記導光方向に対して反対方向に反射するとともに結像し、該反射するとともに結像した光を前記出射部より出射する。すなわち、導光型光学部材とは別に、導光方向へ導光すべく反射する部品や前記導光方向に対して反対方向に反射するとともに結像する部品を設ける必要がない。そのため、光ポインティング装置を構成する部品点数を削減することができる。よって、光ポインティング装置の製造工程において、組立工数を削減することができる。それゆえ、各部品の組み立て時に発生する組立誤差を抑えることができる。従って、光ポインティング装置の製造コストを削減することができると共に、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を実現することができるという効果を奏する。 According to said structure, the said light guide type optical member reflects in order to guide the light which injected from the said incident part to a light guide direction, and this reflected light is further made into the opposite direction with respect to the said light guide direction. The reflected and imaged light is emitted, and the reflected and imaged light is emitted from the emitting portion. That is, apart from the light guide type optical member, there is no need to provide a component that reflects to guide light in the light guide direction or a component that reflects in the opposite direction to the light guide direction and forms an image. For this reason, the number of parts constituting the optical pointing device can be reduced. Therefore, the number of assembling steps can be reduced in the manufacturing process of the optical pointing device. Therefore, it is possible to suppress an assembly error that occurs when assembling each component. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost of the optical pointing device and to realize an optical pointing device with high subject detection accuracy.
本発明に係る光ポインティング装置は、前記導光型光学部材は前記撮像素子を保護するためのカバー部と一体で形成されていることが好ましい。 In the optical pointing device according to the present invention, it is preferable that the light guide type optical member is formed integrally with a cover portion for protecting the imaging element.
上記の構成によれば、カバー部と、導光型光学部材とが一体で成形されているため、光ポインティング装置を構成する部品点数を削減することができる。よって、光ポインティング装置の製造工程において、組立工数を削減することができる。それゆえ、各部品の組み立て時に発生する組立誤差を抑えることができる。また、カバー部を成形する金型を高精度で作成することにより、導光型光学部材を高精度に製造することができる。従って、光ポインティング装置の製造コストを削減することができると共に、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を実現することができる。 According to said structure, since the cover part and the light guide type optical member are shape | molded integrally, the number of parts which comprise an optical pointing device can be reduced. Therefore, the number of assembling steps can be reduced in the manufacturing process of the optical pointing device. Therefore, it is possible to suppress an assembly error that occurs when assembling each component. Moreover, the light guide type optical member can be manufactured with high accuracy by forming the mold for forming the cover portion with high accuracy. Therefore, the manufacturing cost of the optical pointing device can be reduced, and an optical pointing device with high object detection accuracy can be realized.
また、本発明に係る光ポインティング装置は、前記光源および前記撮像素子は、基板上に配置されて、それぞれ透明樹脂で樹脂封止されているものであることが好ましい。 In the optical pointing device according to the present invention, it is preferable that the light source and the imaging element are arranged on a substrate and each is sealed with a transparent resin.
上記の構成によれば、前記光源、前記撮像素子および前記基板が一体で形成されている。そのため、光ポインティング装置を構成する部品点数を削減することができる。よって、光ポインティング装置の製造工程において、組立工数を削減することができる。それゆえ、各部品の組み立て時に発生する組立誤差を抑えることができる。従って、光ポインティング装置の製造コストを削減することができると共に、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を実現することができる。 According to said structure, the said light source, the said image pick-up element, and the said board | substrate are integrally formed. For this reason, the number of parts constituting the optical pointing device can be reduced. Therefore, the number of assembling steps can be reduced in the manufacturing process of the optical pointing device. Therefore, it is possible to suppress an assembly error that occurs when assembling each component. Therefore, the manufacturing cost of the optical pointing device can be reduced, and an optical pointing device with high object detection accuracy can be realized.
また、本発明に係る光ポインティング装置は、前記光源および前記撮像素子をそれぞれ樹脂封止した透明樹脂は、それぞれ略直方体の形状であり、前記光源を樹脂封止した透明樹脂の一方の側面は、前記基板の一方の側面と同一平面上に配置され、前記撮像素子を樹脂封止した他の透明樹脂の一方の側面は、前記基板の他方の側面と同一平面上に配置され、前記透明樹脂の上表面と、前記基板の両側面と、それと同一平面の前記光源および前記撮像素子を樹脂封止した透明樹脂の一方の側面と、を前記導光型光学部材の位置決めの基準として、前記カバー部を前記基板の上側に配置することが好ましい。 Further, in the optical pointing device according to the present invention, the transparent resin in which the light source and the imaging element are respectively resin-sealed has a substantially rectangular parallelepiped shape, and one side surface of the transparent resin in which the light source is resin-sealed is: One side surface of the other transparent resin disposed on the same plane as the one side surface of the substrate and resin-sealing the imaging element is disposed on the same plane as the other side surface of the substrate, The cover portion using the upper surface, both side surfaces of the substrate, and one side surface of the transparent resin in which the light source and the image pickup device in the same plane as the resin are sealed as the reference for positioning the light guide type optical member Is preferably disposed on the upper side of the substrate.
上記の構成によれば、前記透明樹脂の上表面と、前記基板の両側面と、それと同一平面上に配置されている、前記光源および前記撮像素子を樹脂風刺した透明樹脂の一方の側面と、を導光型光学部材の位置決めの基準として、前記導光型光学部材を前記基板の上側に配置している。そのため、光源、撮像素子、基板および導光型光学部材のそれぞれの位置関係を高精度に配置することができる。従って、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を実現することができる。 According to the above configuration, the upper surface of the transparent resin, both side surfaces of the substrate, and one side surface of the transparent resin that is disposed on the same plane as the light source and the image sensor, Is used as a reference for positioning the light guide type optical member, and the light guide type optical member is arranged on the upper side of the substrate. Therefore, each positional relationship of a light source, an image pick-up element, a board | substrate, and a light guide type optical member can be arrange | positioned with high precision. Therefore, an optical pointing device with high subject detection accuracy can be realized.
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記出射部がある前記導光型光学部材の裏面には凹部が形成されており、前記反射部は、前記凹部に形成されている斜面を有していることが好ましい。 In the light guide type optical member according to the present invention, a concave portion is formed on the back surface of the light guide type optical member having the emitting portion, and the reflecting portion has a slope formed in the concave portion. It is preferable.
上記の構成によれば、反射部は、前記導光型光学部材の出射部がある裏面に位置する、斜面を有する凹部である。そのため、前記導光型光学部材を成形する金型の形状がシンプルになるため、前記導光型光学部材の製造が容易であり、また、導光型光学部材の製造コストを削減することが容易である。 According to said structure, a reflection part is a recessed part which has an inclined surface located in the back surface with the output part of the said light guide type optical member. Therefore, since the shape of the mold for forming the light guide type optical member becomes simple, the light guide type optical member can be easily manufactured, and the manufacturing cost of the light guide type optical member can be easily reduced. It is.
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記反射部は、前記出射部がある前記導光型光学部材の裏面に形成されており、前記反射部は、反射型回折素子であることが好ましい。 In the light guide type optical member according to the present invention, the reflection part may be formed on a back surface of the light guide type optical member having the emission part, and the reflection part may be a reflection type diffraction element. preferable.
上記の構成によれば、前記反射部は、前記導光型光学部材の前記出射部がある裏面に位置する、反射型回折素子である。すなわち、前記導光型光学部材に前記反射部を成形するための凹部を形成することなく、前記反射部の機能を含む前記導光型光学部材を成形することができる。よって、凹部の前記反射部を含む前記導光型光学部材より、前記導光型光学部材の厚みを均一にすることができ、前記導光型光学部材の強度を上げながら、前記導光型光学部材の薄型化が実現できる。 According to said structure, the said reflection part is a reflection type diffraction element located in the back surface with the said output part of the said light guide type optical member. That is, the light guide type optical member including the function of the reflection part can be formed without forming a recess for forming the reflection part in the light guide type optical member. Therefore, the thickness of the light guide type optical member can be made more uniform than that of the light guide type optical member including the reflection part of the concave portion, and the light guide type optical member can be increased while increasing the strength of the light guide type optical member. Thinning of the member can be realized.
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記出射部がある前記導光型光学部材の裏面には凹部が形成されており、前記結像反射部は、前記凹部に形成されている、導光方向の面の曲率と導光方向と直交する面の曲率とが異なるトロイダル面を有していることが好ましい。 Further, in the light guide type optical member according to the present invention, a concave portion is formed on the back surface of the light guide type optical member having the emitting portion, and the imaging reflection portion is formed in the concave portion. It is preferable to have a toroidal surface in which the curvature of the surface in the light guide direction and the curvature of the surface orthogonal to the light guide direction are different.
上記の構成によれば、前記結像反射部が、前記導光型光学部材の前記出射部がある裏面の凹部に形成されているトロイダル面を有している。そのため、導光方向と、導光方向と直交する方向との焦点距離の違いで発生する非点収差(アス)を良好に補正することができる。よって、前記結像反射部の結像性能があがり、前記撮像素子が被写体の像を鮮明に撮像することができる。 According to said structure, the said imaging reflection part has the toroidal surface formed in the recessed part of the back surface in which the said output part of the said light guide type optical member exists. Therefore, it is possible to satisfactorily correct astigmatism (astigmatism) generated due to a difference in focal length between the light guide direction and the direction orthogonal to the light guide direction. Therefore, the imaging performance of the imaging reflection unit is improved, and the image sensor can clearly capture the image of the subject.
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記反射部は、前記出射部がある前記導光型光学部材の裏面に形成されており、前記反射部は、反射型のフレネルレンズであることが好ましい。 In the light guide type optical member according to the present invention, the reflection part is formed on a back surface of the light guide type optical member having the emission part, and the reflection part is a reflection type Fresnel lens. Is preferred.
上記の構成によれば、前記反射部は、前記導光型光学部材の前記出射部がある裏面に位置する、反射型のフレネルレンズである。すなわち、前記導光型光学部材に前記反射部を成形するための凹部を形成することなく、前記反射部の機能を含む前記導光型光学部材を成形することができる。よって、凹部の前記反射部を含む前記導光型光学部材より、前記導光型光学部材の厚みを均一にすることができ、前記導光型光学部材の強度を上げながら、前記導光型光学部材の薄型化が実現できる。 According to said structure, the said reflection part is a reflection type Fresnel lens located in the back surface in which the said output part of the said light guide type optical member exists. That is, the light guide type optical member including the function of the reflection part can be formed without forming a recess for forming the reflection part in the light guide type optical member. Therefore, the thickness of the light guide type optical member can be made more uniform than that of the light guide type optical member including the reflection part of the concave portion, and the light guide type optical member can be increased while increasing the strength of the light guide type optical member. Thinning of the member can be realized.
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記反射部は、前記出射部がある前記導光型光学部材の裏面に形成されており、前記反射部は、反射型のホログラムレンズであることが好ましい。 In the light guide type optical member according to the present invention, the reflection part is formed on a back surface of the light guide type optical member having the emission part, and the reflection part is a reflection type hologram lens. Is preferred.
上記の構成によれば、前記反射部は、反射型のホログラムレンズである。そのため、通常のレンズで補正しきれない収差を補正することができる。よって、前記反射部の反射光を反射する前記結像反射部の結像性能があがり、前記撮像素子が被写体の像を鮮明に撮像することができる。 According to said structure, the said reflection part is a reflection type hologram lens. Therefore, it is possible to correct aberrations that cannot be corrected with a normal lens. Accordingly, the imaging performance of the imaging reflection unit that reflects the reflected light of the reflection unit is improved, and the imaging element can clearly capture the image of the subject.
また、本発明に係る導光型光学部材は、さらに、前記反射部で反射した光を全反射して前記結像反射部に出射する反射膜を備え、前記反射膜は、前記入射部がある前記導光型光学部材の表面の一部であり、前記入射部以外の箇所に位置するものであることが好ましい。 In addition, the light guide type optical member according to the present invention further includes a reflection film that totally reflects the light reflected by the reflection portion and emits the light to the imaging reflection portion, and the reflection film has the incident portion. It is preferable that it is a part of the surface of the light guide type optical member and is located at a place other than the incident part.
上記の構成によれば、前記反射膜は、前記入射部がある前記導光型光学部材の表面の一部であり、前記入射部以外の箇所に位置し、前記反射部で反射した光を全反射するものである。前記入射部がある前記導光型光学部材の表面は、被写体が接触する可能性があり、前記入射部以外の箇所に被写体が接しており、その被写体が接している箇所で前記反射部で反射した光を反射させると、前記反射部で反射した光が前記導光型光学部材の表面で反射するのではなく、被写体の表面で反射することになる。前記入射部以外の箇所において、被写体の表面で反射することにより、前記反射部で反射した光の経路にずれが生じる。よって、前記反射部で反射した光を全反射する反射膜を配置することによって、前記反射部で反射した光の経路のずれが発生することを抑えることができる。従って、前記結像反射部の結像性能があがり、前記撮像素子が被写体の像を鮮明に撮像することができる。 According to said structure, the said reflecting film is a part of surface of the said light guide type optical member with the said incident part, is located in places other than the said incident part, and all the lights reflected by the said reflection part are reflected. It is a reflection. The surface of the light guide type optical member having the incident portion may be in contact with the subject, the subject is in contact with a portion other than the incident portion, and is reflected by the reflection portion at the location where the subject is in contact. When the reflected light is reflected, the light reflected by the reflecting portion is not reflected by the surface of the light guide type optical member, but is reflected by the surface of the subject. Reflecting on the surface of the subject at a place other than the incident portion causes a shift in the path of light reflected by the reflecting portion. Therefore, by disposing a reflective film that totally reflects the light reflected by the reflecting portion, it is possible to suppress the occurrence of a shift in the path of the light reflected by the reflecting portion. Accordingly, the imaging performance of the imaging reflection unit is improved, and the image sensor can clearly capture the image of the subject.
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記入射部より入射した光の波長は、非可視波長であり、前記反射膜は、可視波長の光を透過するものであることが好ましい。 In the light guide type optical member according to the present invention, it is preferable that the wavelength of light incident from the incident portion is a non-visible wavelength, and the reflective film transmits light having a visible wavelength.
上記の構成によれば、前記反射膜は、可視波長の光を透過するため、導光型光学部材の表面に形成された反射膜を肉眼では視認することができない。よって、導光型光学部材の表面に反射膜を形成する場合であっても、導光型光学部材の外観に影響がない。 According to said structure, since the said reflecting film permeate | transmits the light of visible wavelength, the reflecting film formed in the surface of a light guide type optical member cannot be visually recognized with the naked eye. Therefore, even when a reflective film is formed on the surface of the light guide type optical member, the appearance of the light guide type optical member is not affected.
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記入射部より入射した光が前記出射部より出射するまでの間、前記入射部より入射した光の経路は、前記導光型光学部材の中を通っていることが好ましい。 In addition, the light guide type optical member according to the present invention has a path of light incident from the incident part until the light incident from the incident part is emitted from the output part. It is preferable to pass through.
上記の構成によれば、前記入射部より入射した光が前記出射部より出射するまでの間、前記入射部より入射した光の経路は、前記導光型光学部材の中を通っている。つまり、前記被写体からの反射光が前記入射部を透過して前記導光型光学部材の内部に入射してから、前記反射部で反射し、前記結像反射部で反射して、前記出射部より出射するまでの間、前記入射部より入射した光は、1つの媒質内を伝播している。よって、異なる媒質の境界で発生する散乱反射および減衰を防ぐことができる。 According to said structure, the path | route of the light which injected from the said incident part has passed through the said light guide type optical member until the light incident from the said incident part is radiate | emitted from the said output part. That is, the reflected light from the subject passes through the incident portion and enters the light guide type optical member, and then is reflected by the reflecting portion, reflected by the imaging reflecting portion, and the emitting portion. Until it is further emitted, the light incident from the incident part propagates in one medium. Therefore, scattering reflection and attenuation occurring at the boundary between different media can be prevented.
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記入射部より入射した光は、前記入射部がある前記導光型光学部材の表面と前記出射部がある前記導光型光学部材の裏面との間で反射して、前記出射部より出射することが好ましい。 In the light guide type optical member according to the present invention, the light incident from the incident part includes a surface of the light guide type optical member having the incident part and a back surface of the light guide type optical member having the emitting part. It is preferable that the light is reflected between and emitted from the emission part.
上記構成によれば、前記入射部より入射した光は、前記入射部がある前記導光型光学部材の表面と前記出射部がある前記導光型光学部材の裏面との間で反射して、前記出射部より出射する。そのため、前記入射部より入射してから、前記出射部より出射するまでの光の経路を長く設計することができる。 According to the above configuration, the light incident from the incident part is reflected between the surface of the light guide type optical member with the incident part and the back surface of the light guide type optical member with the emission part, The light is emitted from the emission part. For this reason, it is possible to design a long light path from the incidence from the incidence part to the emission from the emission part.
また、本発明に係る電子機器は、前記光ポインティング装置を備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the electronic device according to the present invention includes the optical pointing device.
上記の構成によれば、前記電子機器は、薄型化が容易な前記光ポインティング装置を備えている。光ポインティング装置を搭載する場合、光ポインティング装置の厚みが電子機器の厚みに大きく影響するため、前記光ポインティング装置を備えていても、電子機器の薄型化が実現できる。 According to the above configuration, the electronic device includes the optical pointing device that can be easily reduced in thickness. When the optical pointing device is mounted, the thickness of the optical pointing device greatly affects the thickness of the electronic device. Therefore, even if the optical pointing device is provided, the electronic device can be thinned.
以上のように、本発明に係る導光型光学部材は、入射部より入射した光を導光方向へ導光すべく反射する反射部と、該反射した光をさらに前記導光方向に対して反対方向に反射するとともに結像する結像反射部とを備え、該結像反射部にて結像した光を出射部より出射することを特徴としている。 As described above, the light guide type optical member according to the present invention includes a reflection part that reflects light incident from the incident part in the light guide direction, and further reflects the reflected light with respect to the light guide direction. An image forming reflection unit that reflects in the opposite direction and forms an image is formed, and light formed by the image forming reflection unit is emitted from the emission unit.
従って、前記導光型光学部材を備える光ポインティング装置の製造コストを削減することができると共に、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を実現することができるという効果を奏する。 Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost of the optical pointing device including the light guide type optical member, and it is possible to realize an optical pointing device with high subject detection accuracy.
本発明は、PCや携帯電話機などの入力装置に利用することができ、特に小型、薄型を要求される携帯機器に好適に利用することができる。 The present invention can be used for an input device such as a PC or a cellular phone, and can be suitably used for a portable device that is particularly required to be small and thin.
10 被写体
11 接触面(入射部)
12 折り曲げ素子(反射部)
12’ 回折素子(反射部)
13 傾斜面(斜面)
14、14’ 結像素子(結像反射部)
15 撮像素子
16 光源
17、17’、18、18’ 反射面(反射膜)
20、20’ 透明樹脂
21 回路基板(基板)
24 カバー部(導光型光学部材)
25 底面
26 基板部
27 レンズ部
30、30’、30a、30b、30c 光ポインティング装置
40 光源光反射コート(第1の反射膜)
40’ 金属膜(第1の反射膜)
41 特定色反射カラーコート(第2の反射膜)
42 開口部
43 導光部
100 携帯電話機
101 モニター側筐体
102 操作側筐体
103 マイク部
104 テンキー
105 モニター部
106 スピーカー部
107 光ポインティング装置
L、L1、L2、L3 被写体からの反射光
M 光源から照射された光
y1 接触面中心と撮像素子中心のY軸方向長さ
y2 接触面中心と結像素子中心のY軸方向長さ
z1 接触面中心と結像素子中心のZ軸方向長さ
z2 カバー部の厚み
z3 接触面と撮像素子面のZ軸方向長さ
θ 傾斜角度
10
12 Bending element (reflection part)
12 'Diffraction element (reflection part)
13 Inclined surface (slope)
14, 14 'imaging element (imaging reflection part)
15
20, 20 '
24 Cover (light guide type optical member)
25
40 'metal film (first reflective film)
41 Specific color reflective color coat (second reflective film)
42
Claims (7)
上記導光型光学部材は、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に、上記光源から照射された光を反射する第1の反射膜と、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射する第2の反射膜とを備え、
上記第1の反射膜は、上記導光部における被写体を検知する領域を避けて形成されており、
上記第1の反射膜および第2の反射膜は、上記被写体側から、上記第2の反射膜、上記第1の反射膜の順に配置されていることを特徴とする光ポインティング装置。 A light source that irradiates light to the subject, a light guide type optical member having a light guide part that reflects the reflected light from the subject and guides the inside thereof, and receives light guided by the light guide type optical member An optical pointing device comprising:
The light guide type optical member includes a first reflective film that reflects light emitted from the light source on a surface including a region for detecting a subject in the light guide unit, and a predetermined light among visible light region light. A second reflective film that reflects only light in the wavelength band of
The first reflective film is formed so as to avoid a region for detecting a subject in the light guide unit,
The optical pointing device, wherein the first reflective film and the second reflective film are arranged in order of the second reflective film and the first reflective film from the subject side.
上記導光型光学部材は、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に、上記光源から照射された光を反射し、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光を透過する第1の反射膜と、上記第1の反射膜を透過する可視光領域の光のうち、少なくとも一部の光を反射し、上記光源から照射された光を透過する第2の反射膜とを備え、
上記第1の反射膜は、上記導光部における被写体を検知する領域を避けて形成されており、
上記第1の反射膜および第2の反射膜は、上記被写体側から、上記第1の反射膜、上記第2の反射膜の順に配置されていることを特徴とする光ポインティング装置。 A light source that irradiates light to the subject, a light guide type optical member having a light guide part that reflects the reflected light from the subject and guides the inside thereof, and receives light guided by the light guide type optical member An optical pointing device comprising:
The light guide type optical member reflects light emitted from the light source on a surface including a region for detecting a subject in the light guide unit, and emits light in a predetermined wavelength band out of light in the visible light region. A first reflective film that transmits, and a second reflective film that reflects at least part of light in the visible light region that transmits through the first reflective film and transmits light emitted from the light source And
The first reflective film is formed so as to avoid a region for detecting a subject in the light guide unit,
The optical pointing device, wherein the first reflective film and the second reflective film are arranged in order of the first reflective film and the second reflective film from the subject side.
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