JP4902714B2 - 光ポインティング装置およびそれを備える電子機器、並びに、導光体および導光方法。 - Google Patents
光ポインティング装置およびそれを備える電子機器、並びに、導光体および導光方法。 Download PDFInfo
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Description
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(導光体)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および反射面(反射膜)17・18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。
〔第1の実施形態の実施例〕
次に、上記の第1の実施形態に係る光ポインティング装置における或る1つの実施例について、具体的な設定・数値と共に説明する。カバー部の材質は、屈折率1.59の可視光吸収タイプのポリカーボネート樹脂を用いた。折り曲げ素子の傾斜面がなす傾斜角度θを24度にした。また、基板部の上表面と接しているカバー部の裏面からカバー部の上表面までのZ軸上の長さz2を0.5mmとした。この長さz2をカバー部の厚みと称する。接触面の中心から結像素子14のトロイダル面の中心までのY軸上の長さy2を2.8mmとし、接触面の中心から撮像素子の中心までのY軸上の長さy1を1.4mmとした。また、カバー部の上表面から結像素子のトロイダル面の中心までのZ軸上の長さz1を0.38mmとし、カバー部の上表面から撮像素子の上表面までのZ軸上の長さz3を0.62mmとした。結像素子のトロイダル面のX−Y断面を曲率半径:-2.5644773mmの球面とし、Y−Z断面を非球面形状とし、該非球面形状を下記の非球面式(式1)で設計した。
K=0
R=-2.75963
A=0.0041215677
B=0.0042418757
C=0.0066844763
D=-0.084438065
また、K、R、A、B、C、Dには、それぞれ上記の数値を用いた。
本発明の第2の実施形態について、図4に基づいて説明する。図4は、第2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2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2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。
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30b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3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3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。
次に、上記の第3の実施形態に係る光ポインティング装置における或る1つの実施例について、具体的な設定・数値と共に説明する。カバー部の材質は、屈折率1.59の可視光吸収タイプのポリカーボネート樹脂を用いた。折り曲げ素子の傾斜面がなす傾斜角度θを25度にした。また、基板部の上表面と接しているカバー部の裏面からカバー部の上表面までのZ軸上の長さz2を0.54mmとした。接触面の中心から結像素子14のトロイダル面の中心までのY軸上の長さy2を2.75mmとし、接触面の中心から撮像素子の中心までのY軸上の長さy1を2.1mmとした。また、カバー部の上表面から結像素子のトロイダル面の中心までのZ軸上の長さz1を0.43mmとし、カバー部の上表面から撮像素子の上表面までのZ軸上の長さz3を0.60mmとした。結像素子のトロイダル面のX−Y断面を曲率半径:-0.4193264mmの球面とし、Y−Z断面を非球面形状とし、該非球面形状を下記の非球面式(式2)で設計した。
K=0
R=-1.2404177
A=-3.6788233
B=40.005615
C=-227.22235
D=-452.94592
E=13006.864
F=-39732.885
G=-35775.58
また、K、R、A、B、C、D、E、F、Gには、それぞれ上記の数値を用いた。
本発明の第4の実施形態について、図8に基づいて説明する。図8は、第4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4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4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。
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9を用いて説明する。図9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9(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9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。
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、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(導光体)
25 底面
26 基板部
27 レンズ部
30、30a、30b、30c 光ポインティング装置
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
Claims (16)
- 入射部より入射した光を結像反射部で反射すると共に結像し、該反射光を出射部より出射する導光体であって、
前記結像反射部と、
前記導光体の厚さ方向に垂直な方向における前記入射部と前記出射部との間に位置する第1反射部と、
前記垂直な方向における前記第1反射部と前記結像反射部との間に位置する第2反射部とを備え、
前記出射部は、前記垂直な方向における前記入射部と前記結像反射部との間に位置し、
前記第1反射部は、前記入射部より入射した光を前記第2反射部の位置する方向に反射し、
前記第2反射部は、前記第1反射部で反射された光を前記結像反射部の位置する方向に反射し、
前記結像反射部は、前記第2反射部で反射された光を前記第2反射部の位置する方向に反射し、
前記第2反射部は、前記結像反射部で反射された光を前記出射部の位置する方向に反射することを特徴とする導光体。 - 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体と、該導光体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、
前記導光体は、結像反射部と、
前記導光体の厚さ方向に垂直な方向における前記入射部と前記出射部との間に位置する第1反射部と、
前記垂直な方向における前記第1反射部と前記結像反射部との間に位置する第2反射部とを備え、
前記出射部は、前記垂直な方向における前記入射部と前記結像反射部との間に位置し、
前記第1反射部は、前記入射部より入射した光を前記第2反射部の位置する方向に反射し、
前記第2反射部は、前記第1反射部で反射された光を前記結像反射部の位置する方向に反射し、
前記結像反射部は、前記第2反射部で反射された光を前記第2反射部の位置する方向に反射すると共に結像し、
前記第2反射部は、前記結像反射部で反射された光を前記出射部の位置する方向に反射することを特徴とする光ポインティング装置。 - 前記導光体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を特徴とする請求項2記載の光ポインティング装置。
- 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を特徴とする請求項2または3に記載の光ポインティング装置。
- 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、を前記導光体の位置決めの基準として、前記導光体を前記基板の上側に配置することを特徴とする請求項4に記載の光ポインティング装置。 - 前記出射部がある前記導光体の裏面には第1凹部が形成されており、
前記第1反射部は、前記第1凹部に形成されている斜面を有していることを特徴とする請求項1に記載の導光体。 - 前記第1反射部は、前記出射部がある前記導光体の裏面に形成されており、
前記第1反射部は、反射型回折素子であることを特徴とする請求項1に記載の導光体。 - 前記出射部がある前記導光体の裏面には第2凹部が形成されており、
前記結像反射部は、前記第2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を特徴とする請求項1、6または7の何れか1項に記載の導光体。 - 前記第1反射部は、前記出射部がある前記導光体の裏面に形成されており、
前記第1反射部は、反射型のフレネルレンズであることを特徴とする請求項1または8に記載の導光体。 - 前記第1反射部は、前記出射部がある前記導光体の裏面に形成されており、
前記第1反射部は、反射型のホログラムレンズであることを特徴とする請求項1、7または8の何れか1項に記載の導光体。 - 前記第2反射部の少なくとも一部は、前記第1反射部で反射した光を全反射して前記結像反射部の位置する方向に出射する反射膜から構成されており、
前記反射膜は、前記入射部がある前記導光体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を特徴とする請求項1、6〜10の何れか1項に記載の導光体。 - 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を特徴とする請求項11に記載の導光体。 - 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、前記導光体の中を通っていることを特徴とする請求項1、6〜12の何れか1項に記載の導光体。
- 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体の表面と前記出射部がある前記導光体の裏面との間で反射して、前記出射部より出射することを特徴とする請求項1、6〜13の何れか1項に記載の導光体。
- 導光体の入射部より入射した光を結像反射部で反射すると共に結像し、該反射光を導光体の出射部より出射する導光方法であって、
前記導光体は、前記結像反射部と、
前記導光体の厚さ方向に垂直な方向における前記入射部と前記出射部との間に位置する第1反射部と、
前記垂直な方向における前記第1反射部と前記結像反射部との間に位置する第2反射部とを備え、
前記出射部は、前記垂直な方向における前記入射部と前記結像反射部との間に位置し、
前記入射部より入射した光を前記第1反射部にて前記第2反射部の位置する方向に反射し、前記第1反射部で反射された光を前記第2反射部にて前記結像反射部の位置する方向に反射し、前記第2反射部で反射された光を前記結像反射部にて前記第2反射部の位置する方向に反射し、前記結像反射部で反射された光を前記第2反射部にて前記出射部の位置する方向に反射することを特徴とする導光方法。 - 請求項2〜5の何れか1項に記載の光ポインティング装置を備えることを特徴とする電子機器。
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