WO2016031601A1 - 位置センサ - Google Patents

位置センサ Download PDF

Info

Publication number
WO2016031601A1
WO2016031601A1 PCT/JP2015/072991 JP2015072991W WO2016031601A1 WO 2016031601 A1 WO2016031601 A1 WO 2016031601A1 JP 2015072991 W JP2015072991 W JP 2015072991W WO 2016031601 A1 WO2016031601 A1 WO 2016031601A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
core
lattice
light
cores
outer peripheral
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/072991
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
良真 吉岡
裕介 清水
柴田　直樹
Original Assignee
日東電工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日東電工株式会社 filed Critical 日東電工株式会社
Publication of WO2016031601A1 publication Critical patent/WO2016031601A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means

Definitions

  • the present invention relates to a position sensor that optically detects a pressed position.
  • the present applicant has proposed a position sensor that optically detects the pressed position (see, for example, Patent Document 1).
  • this has a rectangular sheet-shaped optical waveguide W ⁇ b> 1 in which a sheet-shaped core pattern member is sandwiched between a rectangular sheet-like under cladding layer 11 and an over cladding layer 13.
  • the core pattern member includes a lattice-shaped portion 12A formed by arranging a plurality of linear optical path cores 12 vertically and horizontally, and extends from the core 12 of the lattice-shaped portion 12A to the outer periphery of the lattice-shaped portion 12A.
  • positioned in the state along is provided.
  • a light emitting element 14 is connected to one end face of the core 12 of the outer peripheral portion 12B of the core pattern member, and a light receiving element 15 is connected to the other end face of the core 12.
  • the light emitted from the light emitting element 14 passes through the core 12 from the outer peripheral portion 12B connected to the light emitting element 14 through the lattice portion 12A and the outer peripheral portion 12B on the opposite side. It is designed to receive light.
  • a surface portion of the over clad layer 13 corresponding to the lattice portion 12A (a rectangular portion indicated by a one-dot chain line in the center of FIG. 4) is an input region 13A of the position sensor.
  • the input area 13A When inputting, the input area 13A is pressed with, for example, an input pen tip. Thereby, the core 12 of the pressed portion is deformed, and the light propagation amount of the core 12 is reduced. Therefore, in the core 12 of the pressing portion, the light receiving level at the light receiving element 15 is lowered, so that the pressing position can be detected.
  • a light emitting element and a light receiving element are mounted on an electric circuit board. From the viewpoint of reducing the manufacturing cost by making the electric circuit board as compact as possible, the light emitting element and the light receiving element are combined. It is common technical knowledge to place them close together. In fact, in the position sensor shown in FIG. 4, both the light emitting element 14 and the light receiving element 15 are provided on one side (the lower end side in FIG. 4) of the rectangular sheet-shaped optical waveguide W ⁇ b> 1. Are placed close together.
  • the arrangement and the number of the light-emitting elements 14 and the light-receiving elements 15 are limited in terms of manufacturing cost. Therefore, the length of the core 12 of the outer peripheral portion 12B [from the elements 14 and 15 to the lattice-shaped portion 12A [Propagation distance of light to (input area 13A)] is longer. Therefore, the structure is disadvantageous in terms of light propagation efficiency. In this respect, the position sensor has room for improvement.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a position sensor capable of improving the light propagation efficiency.
  • the position sensor of the present invention has a lattice-shaped portion composed of a plurality of linear cores, and extends along the outer periphery of the lattice-shaped portion extending from the core of the lattice-shaped portion.
  • a position sensor including an element, wherein one end surface and the other end surface of a core in an outer peripheral portion where a longitudinal core of the lattice portion is extended, and a lateral core of the lattice portion is extended.
  • One end surface and the other end surface of the core of the outer peripheral portion are respectively positioned at different corner portions of the rectangular shape of the substantially rectangular sheet-shaped optical waveguide, and 1 is respectively provided on the two end surfaces of the core of the outer peripheral portion.
  • Departures An element is connected, and one light receiving element is connected to each of the two other end faces of the core in the outer peripheral portion, and light emitted from the light emitting element is received by the light receiving element through the core of the optical waveguide.
  • the surface portion of the position sensor corresponding to the lattice-shaped portion of the core pattern member is used as an input region, and the pressing position in the input region is specified by the light propagation amount of the core changed by the pressing.
  • the position sensor of the present invention is a breakthrough of conventional common sense, and even if the manufacturing cost is sacrificed, priority is given to improving the light propagation efficiency, and two light emitting elements and two light receiving elements are used. Furthermore, these elements are dispersedly arranged at each square corner of the substantially rectangular sheet-shaped optical waveguide. This makes it possible to reduce the length of the core from these elements to the lattice-like portion (input region). As a result, the length of the core (light propagation distance) from the light emitting element to the light receiving element is shortened to improve the light propagation efficiency.
  • the position sensor according to the present invention includes one end surface and the other end surface of the outer peripheral portion where the longitudinal core of the lattice portion extends, and the outer peripheral portion core where the lateral core of the lattice portion extends.
  • One end surface and the other end surface of each of the light emitting element and the light receiving element are positioned at different corners of the rectangular shape of the substantially rectangular sheet-shaped optical waveguide, and connected to each end surface of the core.
  • One is dispersedly arranged in each square corner of the substantially rectangular sheet-shaped optical waveguide. Therefore, it is possible to reduce the length of the core from the element to the lattice portion (input region).
  • the length of the core from the light emitting element to the light receiving element is shortened, Propagation efficiency can be improved.
  • the input area is widened or the detection accuracy of the pressed position in the input area is improved, it is necessary to increase the number of cores.
  • the propagation distance of light is shortened, it is possible to easily cope with an increase in the core without weakening the intensity of light propagating through the core.
  • strength of light can be adjusted separately by the connection of the said core and each element by the vertical direction and horizontal direction of the said grid
  • (A) is a top view which shows typically one Embodiment of the position sensor of this invention
  • (b) is an expanded sectional view of the center part.
  • (A) to (f) are enlarged plan views schematically showing the crossing form of the cores of the lattice-like portion in the position sensor.
  • (A), (b) is an enlarged plan view which shows typically the course of the light in the cross
  • FIG. 1 (a) is a plan view showing an embodiment of the position sensor of the present invention
  • FIG. 1 (b) is an enlarged view of the cross section of the central portion thereof.
  • the position sensor according to this embodiment is arranged in a substantially rectangular sheet-shaped optical waveguide W and two adjacent corner portions of the optical waveguide W (two upper corner portions in FIG. 1A).
  • the two light emitting elements 4 and the two light receiving elements 5 disposed at the remaining two corner portions (the lower two corner portions in FIG. 1A) are provided.
  • the number and arrangement of the elements 4 and 5 are the major features of the present invention.
  • the optical waveguide W is extended on the surface of the substantially quadrilateral sheet-like under cladding layer 1 from a lattice portion 2A composed of a plurality of linear optical path cores 2 and the core 2 of the lattice portion 2A.
  • a sheet-like core pattern member provided with an outer peripheral portion 2B arranged along the outer periphery of the lattice-like portion 2A is formed, and the surface of the under-cladding layer 1 is covered with the core pattern member.
  • the over clad layer 3 is formed.
  • One end surface and the other end surface of the 2B core 2 are respectively positioned at different corner portions of the rectangular shape of the substantially rectangular sheet-shaped optical waveguide W.
  • the core 2 is indicated by a chain line
  • the thickness of the chain line indicates the thickness of the core 2
  • the number of the cores 2 in the lattice-like portion 2A is omitted.
  • the arrow of Fig.1 (a) has shown the direction where light travels.
  • one light emitting element 4 is connected to one end surface of the core 2 of the outer peripheral portion 2B where the longitudinal core 2 of the lattice-shaped portion 2A of the core pattern member is extended, and the other end surface of the core 2 is connected to the other end surface of the core 2
  • One light-receiving element 5 is connected, and the remaining one light-emitting element 4 is connected to one end surface of the core 2 of the outer peripheral part 2B in which the horizontal core 2 of the lattice-like part 2A extends.
  • the remaining one light receiving element 5 is connected to the other end surface of the core 2.
  • the light emitted from the light emitting element 4 passes through the core 2 through the outer peripheral part 2B on the opposite side from the outer peripheral part 2B connected to the light emitting element 4 through the lattice part 2A.
  • the light receiving element 5 receives light.
  • the surface portion of the over clad layer 3 corresponding to the lattice-like portion 2A of the core pattern member [rectangular portion indicated by a one-dot chain line in the center of FIG. 1A] is an input region 3A.
  • the position sensor uses two light emitting elements 4 and two light receiving elements 5 respectively. Further, each of the elements 4 and 5 is arranged in a rectangular shape of the optical waveguide W having a substantially rectangular sheet shape. Dispersed at the corners. Therefore, it is possible to shorten the length of the core 2 from the elements 4 and 5 to the lattice-like portion 2A (input region 3A). As a result, the length (light propagation distance) of the core 2 from the light emitting element 4 to the light receiving element 5 can be shortened, and the light propagation efficiency can be improved.
  • the core 2 from the light emitting element 4 is connected to the vertical direction and the horizontal direction of the lattice-like portion 2A, unlike the prior art (see FIG. 4). There is no need to branch in two directions (XY directions). Therefore, light can be propagated from one light emitting element 4 in the vertical direction of the grid-like portion 2A and from the remaining one light emitting element 4 in the horizontal direction of the grid-like portion 2A. Thereby, in this embodiment, in particular, the length (light propagation distance) of the core 2 from the light emitting element 5 to the lattice-like portion 2A (input region 3A) can be shortened.
  • the core 12 from one light emitting element 14 needs to be branched in two directions (XY direction) in the vertical direction and the horizontal direction of the lattice-shaped portion 12A.
  • the width (frame width) of the peripheral portion F1 of the optical waveguide W1 corresponding to the portion requiring the branching is large.
  • the width of the outer peripheral portion corresponding to the branch portion (the upper outer peripheral portion in FIG. 1A) 2B can be reduced.
  • the width (frame width) of the peripheral portion F of the optical waveguide corresponding to 2B can also be reduced. As a result, space saving of the position sensor can be achieved.
  • the position sensor when the input area 3A of the position sensor is widened or the detection accuracy of the pressed position in the input area 3A is improved, it is necessary to increase the number of cores 2.
  • the position sensor As described above, since two light emitting elements 4 and two light receiving elements 5 are used and the propagation distance of light is shortened, the intensity of the light propagating through the core 2 is not reduced so much. It is possible to easily cope with the increase. That is, the position sensor can easily cope with the enlargement of the input area 3A and the improvement of the detection accuracy of the pressed position.
  • the light in these two directions can be individually controlled. Can do. Thereby, the intensity of light can be made equal in the vertical direction and the horizontal direction, and the detectability of the pressed position can be improved.
  • the input of characters or the like to the position sensor is performed by writing the characters or the like in the input area 3A directly or via a resin film or paper with an input body such as a pen.
  • the input area 3A is pressed with a pen tip or the like, the core 2 of the pressed portion is deformed, and the light propagation amount of the core 2 is reduced. Therefore, in the core 2 of the pressing portion, the light receiving level at the light receiving element 5 is lowered, so that the pressing position (XY coordinate) can be detected.
  • the elastic modulus of the core 2 is preferably set to be larger than the elastic modulus of the under cladding layer 1 and the over cladding layer 3. The reason is that if the elastic modulus is set in the opposite direction, the periphery of the core 2 becomes hard, so that the optical waveguide having an area considerably larger than the area of the pen tip or the like that presses the input region 3A portion of the over clad layer 3 This is because the W portion is recessed and it is difficult to accurately detect the pressed position.
  • each elastic modulus for example, the elastic modulus of the core 2 is set within a range of 1 GPa or more and 10 GPa or less, and the elastic modulus of the over clad layer 3 is set within a range of 0.1 GPa or more and less than 10 GPa
  • the elastic modulus of the under cladding layer 1 is preferably set within a range of 0.1 MPa to 1 GPa.
  • the elastic modulus of the core 2 is large, the core 2 is not crushed by a small pressing force (the cross-sectional area of the core 2 is not reduced), but the optical waveguide W is recessed by the pressing, and therefore corresponds to the recessed portion.
  • Light leakage (scattering) occurs from the bent portion of the core 2, and in the core 2, the light receiving level at the light receiving element 5 decreases, so that the pressed position can be detected.
  • Examples of the material for forming the under cladding layer 1, the core 2 and the over cladding layer 3 include a photosensitive resin, a thermosetting resin, and the like, and the optical waveguide W can be manufactured by a manufacturing method corresponding to the forming material.
  • the refractive index of the core 2 is set to be larger than the refractive indexes of the under cladding layer 1 and the over cladding layer 3.
  • the refractive index and the elastic modulus can be adjusted by, for example, selecting the type of each forming material and adjusting the composition ratio.
  • each layer is set, for example, in the range of 10 to 500 ⁇ m for the under cladding layer 1, in the range of 5 to 100 ⁇ m for the core 2, and in the range of 1 to 200 ⁇ m for the over cladding layer 3.
  • a rubber sheet may be used as the undercladding layer 1 and the cores 2 may be formed in a lattice shape on the rubber sheet.
  • each of the intersecting portions of the core 2 of the lattice-like portion is usually formed in a state in which all of the four intersecting directions are continuous as shown in an enlarged plan view in FIG.
  • the gap G is formed of a material for forming the under cladding layer 1 or the over cladding layer 3.
  • the width d of the gap G exceeds 0 (zero), and is usually set to 20 ⁇ m or less.
  • two intersecting directions two opposing directions in FIG. 2 (c) and two adjacent directions in FIG. 2 (d) are discontinuous.
  • the three intersecting directions may be discontinuous, or as shown in FIG. 2 (f), all the four intersecting directions may be discontinuous. It may be discontinuous.
  • the light crossing loss can be reduced. That is, as shown in FIG. 3 (a), in an intersection where all four intersecting directions are continuous, if one of the intersecting directions (upward in FIG. 3 (a)) is noted, the light incident on the intersection Part of the light reaches the wall surface 2a of the core 2 orthogonal to the core 2 through which the light has traveled, and the incident angle at the wall surface is smaller than the critical angle, so that the light passes through the core 2 [FIG. )) Such transmission of light also occurs in the direction opposite to the above (downward in FIG. 3A). On the other hand, as shown in FIG.
  • Component a 60 parts by weight of an epoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation YL7410).
  • Component b 40 parts by weight of epoxy resin (manufactured by Daicel, EHPE3150).
  • Component c 4 parts by weight of a photoacid generator (manufactured by Sun Apro, CPI101A).
  • Component d 90 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Daicel Corporation, EHPE3150).
  • Component e 10 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, Epicoat 1002).
  • Component f 1 part by weight of a photoacid generator (manufactured by ADEKA, SP170).
  • Component g 50 parts by weight of ethyl lactate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., solvent).
  • a core forming material was prepared by mixing these components d to g.
  • a substantially rectangular undercladding layer was formed by spin coating using the undercladding layer forming material.
  • the thickness of this under cladding layer was 25 ⁇ m.
  • the elastic modulus was 240 MPa and the refractive index was 1.496.
  • the elastic modulus was measured using a viscoelasticity measuring device (TA instruments Japan Inc., RSA3).
  • a sheet-like core pattern member having a lattice-shaped portion composed of a plurality of linear cores and an outer peripheral portion is formed on the surface of the under-cladding layer by the photolithography method using the core forming material.
  • Each end face of the core in the outer peripheral portion was positioned at a different corner portion of the undercladding layer having a square shape (see FIG. 1A).
  • the size of the grid portion (input area) was 210 mm long ⁇ 297 mm wide.
  • the width of the core was 100 ⁇ m, the thickness was 50 ⁇ m, and the width of the gap between adjacent parallel linear cores in the lattice portion was 500 ⁇ m.
  • the elastic modulus was 1.58 GPa and the refractive index was 1.516.
  • an over clad layer was formed on the surface of the under clad layer by spin coating using the over clad layer forming material so as to cover the core pattern member.
  • the thickness of this over clad layer was 40 ⁇ m.
  • the elastic modulus was 240 MPa and the refractive index was 1.496. In this way, a substantially rectangular sheet-shaped optical waveguide was produced.
  • each end surface of the core of the outer peripheral part of a core pattern member was positioned in the square side of the said under clad layer (refer FIG. 4). Further, one light emitting element and one light receiving element are provided, and one light emitting element is connected to one end surface of both cores of the outer peripheral part extending in the vertical direction and the horizontal direction of the lattice-like part. One light receiving element was connected to the other end surface (see FIG. 4).
  • the intensity of light received by the light receiving element was compared between the above example and the comparative example.
  • the light intensity in the vertical direction of the lattice-shaped portion of the core pattern member is 1160 nW (propagation loss 28.2 dB) in the example and 232 nW (propagation loss 35.2 dB) in the comparative example.
  • the strength of the example was 900 nW (propagation loss 29.3 dB) in the example, and 162 nW (propagation loss 36.7 dB) in the comparative example.
  • the intensity of the received light is higher in the vertical direction and the horizontal direction in the example than in the comparative example, and therefore the example has higher light propagation efficiency than the comparative example. Recognize.
  • the light intensity in the vertical direction (1160 nW) is adjusted by adjusting the position of the light receiving element. Can be adjusted to be equal to the strength (900 nW).
  • the comparative example since one light receiving element is connected in both the vertical direction and the horizontal direction, it is impossible to adjust the light intensity to be equal in the vertical direction and the horizontal direction.
  • the position sensor of the present invention can be used for improving the light propagation efficiency in the optical waveguide constituting the position sensor.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

　光の伝播効率の向上を図ることができる位置センサを提供する。この位置センサは、複数の線状のコア２からなる格子状部分２Ａと、この格子状部分２Ａの各コア２から延設されてその格子状部分２Ａの外周に沿った状態で配置された外周部分２Ｂとを備えたシート状のコアパターン部材を有する略四角形シート状の光導波路Ｗと、２個の発光素子４と、２個の受光素子５とを備えている。格子状部分２Ａの縦方向のコア２が延設された外周部分２Ｂのコア２の一端面および他端面、ならびに格子状部分２Ａの横方向のコア２が延設された外周部分２Ｂのコア２の一端面および他端面は、それぞれ、略四角形シート状の光導波路Ｗの四角形状の、互いに異なる角部分に位置決めされており、外周部分２Ｂのコア２の上記二つの一端面にそれぞれ１個の発光素子４が接続され、外周部分２Ｂのコア２の上記二つの他端面にそれぞれ１個の受光素子５が接続されている。

Description

位置センサ
　本発明は、押圧位置を光学的に検知する位置センサに関するものである。
　本出願人は、これまでに、押圧位置を光学的に検知する位置センサを提案している（例えば、特許文献１参照）。このものは、図４に示すように、シート状のコアパターン部材を四角形シート状のアンダークラッド層１１とオーバークラッド層１３とで挟持した四角形シート状の光導波路Ｗ１を有している。上記コアパターン部材は、複数の線状の光路用のコア１２を縦横に配置してなる格子状部分１２Ａと、この格子状部分１２Ａのコア１２から延設されてその格子状部分１２Ａの外周に沿った状態で配置された外周部分１２Ｂとを備えている。また、上記コアパターン部材の外周部分１２Ｂのコア１２の一端面に、発光素子１４が接続され、そのコア１２の他端面に、受光素子１５が接続されている。そして、上記発光素子１４から発光された光は、コア１２の中を、その発光素子１４に接続された外周部分１２Ｂから格子状部分１２Ａを経て反対側の外周部分１２Ｂを通り、上記受光素子１５で受光されるようになっている。上記格子状部分１２Ａに対応するオーバークラッド層１３の表面部分（図４の中央に一点鎖線で示す長方形部分）が、位置センサの入力領域１３Ａとなっている。
　そして、入力する際には、上記入力領域１３Ａを、例えば入力用のペン先で押圧することが行われる。それにより、その押圧部分のコア１２が変形し、そのコア１２の光伝播量が低下する。そのため、上記押圧部分のコア１２では、上記受光素子１５での受光レベルが低下することから、上記押圧位置を検知できるようになっている。
特許第５５１３６５６号公報
　一般に、この種の位置センサでは、発光素子および受光素子が電気回路基板に実装されており、その電気回路基板をできる限りコンパクト化して製造コストの低減を図る観点から、発光素子と受光素子とを近づけて配置することが技術常識となっている。実際、図４に示す上記位置センサでは、発光素子１４も受光素子１５も、四角形シート状の光導波路Ｗ１の四角形状の一辺（図４では下端辺）に設けられており、両素子１４，１５を近づけた配置にしている。
　また、一般に、この種の位置センサでは、製造コストの観点から、発光素子および受光素子の個数をできる限り少なくすることが技術常識となっている。実際、図４に示す上記位置センサでは、それぞれ１個ずつ用いられている。
　しかしながら、上記のように、製造コストの点で、発光素子１４および受光素子１５の配置および個数に制限があることから、外周部分１２Ｂのコア１２の長さ〔素子１４，１５から格子状部分１２Ａ（入力領域１３Ａ）までの光の伝播距離〕が長くなっている。そのため、光の伝播効率の点では、不利な構造となっている。この点で上記位置センサは改良の余地がある。
　本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光の伝播効率の向上を図ることができる位置センサの提供をその目的とする。
　上記の目的を達成するため、本発明の位置センサは、複数の線状のコアからなる格子状部分と、この格子状部分のコアから延設されてその格子状部分の外周に沿った状態で配置された外周部分とを備えたシート状のコアパターン部材を、２層のシート状のクラッド層で挟持した略四角形シート状の光導波路と、この光導波路のコアに接続された発光素子および受光素子とを備えた位置センサであって、上記格子状部分の縦方向のコアが延設された外周部分のコアの一端面および他端面、ならびに上記格子状部分の横方向のコアが延設された外周部分のコアの一端面および他端面が、それぞれ、上記略四角形シート状の光導波路の四角形状の、互いに異なる角部分に位置決めされ、上記外周部分のコアの上記二つの一端面にそれぞれ１個の発光素子が接続され、上記外周部分のコアの上記二つの他端面にそれぞれ１個の受光素子が接続され、上記発光素子で発光された光が、上記光導波路のコアを経て、上記受光素子で受光され、上記コアパターン部材の格子状部分に対応する上記位置センサの表面部分を入力領域とし、その入力領域における押圧位置を、その押圧により変化したコアの光伝播量によって特定するという構成をとる。
　すなわち、本発明の位置センサは、従来の技術常識を打破したものであり、製造コストを犠牲にしてまでも、光の伝播効率の向上を優先させ、発光素子および受光素子をそれぞれ２個ずつ用い、さらに、それら素子を略四角形シート状の光導波路の四角形状の各角部に分散配置している。それにより、それら素子から格子状部分（入力領域）までのコアの長さの短縮を可能としている。その結果として、発光素子から受光素子までのコアの長さ（光の伝播距離）を短縮し、上記光の伝播効率の向上を図っている。
　本発明の位置センサは、格子状部分の縦方向のコアが延設された外周部分のコアの一端面および他端面、ならびに上記格子状部分の横方向のコアが延設された外周部分のコアの一端面および他端面が、それぞれ、上記略四角形シート状の光導波路の四角形状の、互いに異なる角部分に位置決めされており、上記コアの各端面に接続された発光素子および受光素子のいずれか一方は、略四角形シート状の光導波路の四角形状の各角部に分散配置されている。そのため、素子から格子状部分（入力領域）までのコアの長さの短縮を可能とし、結果として、発光素子から受光素子までのコアの長さ（光の伝播距離）を短縮し、上記光の伝播効率を向上させることができる。また、入力領域を広くしたり、その入力領域における押圧位置の検知精度を向上させたりする場合、コアの本数を多くする必要があるが、上記のように、発光素子および受光素子をそれぞれ２個用いているとともに、光の伝播距離を短縮していることから、コアの中を伝播する光の強度をあまり弱めることなく、コアの増加に容易に対応することができる。さらに、上記コアと各素子との接続により、上記格子状部分の縦方向と横方向とで、個別に光の強度を調整することができる。それにより、縦方向と横方向とで光の強度を等しくし、押圧位置の検知性を向上させることができる。
（ａ）は、本発明の位置センサの一実施の形態を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、その中央部分の拡大断面図である。 （ａ）～（ｆ）は、上記位置センサにおける格子状部分のコアの交差形態を模式的に示す拡大平面図である。 （ａ），（ｂ）は、上記格子状部分のコアの交差部における光の進路を模式的に示す拡大平面図である。 従来の位置センサを模式的に示す平面図である。
　つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
　図１（ａ）は、本発明の位置センサの一実施の形態を示す平面図であり、図１（ｂ）は、その中央部の断面を拡大した図である。この実施の形態の位置センサは、略四角形シート状の光導波路Ｗと、この光導波路Ｗの四角形状の隣り合う二つの角部分〔図１（ａ）では上側の二つの角部分〕に配置された２個の発光素子４と、残りの二つの角部分〔図１（ａ）では下側の二つの角部分〕に配置された２個の受光素子５とを備えている。この位置センサにおいて、上記素子４，５の数および配置が本発明の大きな特徴である。
　上記光導波路Ｗは、略四角形シート状のアンダークラッド層１の表面に、複数の線状の光路用のコア２からなる格子状部分２Ａと、この格子状部分２Ａのコア２から延設されてその格子状部分２Ａの外周に沿った状態で配置された外周部分２Ｂとを備えたシート状のコアパターン部材が形成され、そのコアパターン部材を被覆した状態で、上記アンダークラッド層１の表面に、オーバークラッド層３が形成されたものとなっている。そして、上記格子状部分２Ａの縦方向のコア２が延設された外周部分２Ｂのコア２の一端面および他端面、ならびに上記格子状部分２Ａの横方向のコア２が延設された外周部分２Ｂのコア２の一端面および他端面が、それぞれ、上記略四角形シート状の光導波路Ｗの四角形状の、互いに異なる角部分に位置決めされている。なお、図１（ａ）では、コア２を鎖線で示しており、鎖線の太さがコア２の太さを示し、また、格子状部分２Ａのコア２の数を略して図示している。また、図１（ａ）の矢印は、光の進む方向を示している。
　そして、上記コアパターン部材の格子状部分２Ａの縦方向のコア２が延設された外周部分２Ｂのコア２の一端面に、１個の発光素子４が接続され、そのコア２の他端面に、１個の受光素子５が接続されており、上記格子状部分２Ａの横方向のコア２が延設された外周部分２Ｂのコア２の一端面に、残りの１個の発光素子４が接続され、そのコア２の他端面に、残りの１個の受光素子５が接続されている。このような位置センサにおいて、上記発光素子４から発光された光は、コア２の中を、その発光素子４に接続された外周部分２Ｂから格子状部分２Ａを経て反対側の外周部分２Ｂを通り、上記受光素子５で受光されるようになっている。そして、上記コアパターン部材の格子状部分２Ａに対応するオーバークラッド層３の表面部分〔図１（ａ）の中央に一点鎖線で示す長方形部分〕が、入力領域３Ａとなっている。
　上記位置センサは、先に述べた大きな特徴のように、発光素子４および受光素子５をそれぞれ２個ずつ用い、さらに、それら素子４，５を略四角形シート状の光導波路Ｗの四角形状の各角部に分散配置している。そのため、それら素子４，５から格子状部分２Ａ（入力領域３Ａ）までのコア２の長さの短縮を可能としている。その結果として、発光素子４から受光素子５までのコア２の長さ（光の伝播距離）を短縮し、上記光の伝播効率を向上させることができる。
　しかも、この実施の形態では、発光素子４が２個用いられていることから、従来技術（図４参照）と異なり、発光素子４からのコア２を、格子状部分２Ａの縦方向と横方向の２方向（ＸＹ方向）に分岐させる必要がない。そのため、１個の発光素子４から格子状部分２Ａの縦方向に、残りの１個の発光素子４から格子状部分２Ａの横方向に、それぞれ、光を伝播させることができる。それにより、この実施の形態では、特に、発光素子５から格子状部分２Ａ（入力領域３Ａ）までのコア２の長さ（光の伝播距離）を短くすることができる。
　さらに、従来技術（図４参照）では、上記のように、１個の発光素子１４からのコア１２を、格子状部分１２Ａの縦方向と横方向の２方向（ＸＹ方向）に分岐させる必要があるため、その分岐を要していた部分（図４では左側の外周部分１２Ｂ）に対応する光導波路Ｗ１の周縁部分Ｆ１の幅（額縁幅）が大きくなっている。それに対し、この実施の形態では、上記分岐が不要であるため、その分岐部分に相当する外周部分〔図１（ａ）では上側の外周部分〕２Ｂの幅を小さくすることができ、その外周部分２Ｂに対応する光導波路の周縁部分Ｆの幅（額縁幅）も小さくすることができる。その結果、上記位置センサの省スペース化を図ることができる。
　また、上記位置センサの入力領域３Ａを広くしたり、その入力領域３Ａにおける押圧位置の検知精度を向上させたりする場合、コア２の本数を多くする必要があるが、上記位置センサでは、上記のように、発光素子４および受光素子５をそれぞれ２個用いているとともに、光の伝播距離を短縮していることから、コア２の中を伝播する光の強度をあまり弱めることなく、コア２の増加に容易に対応することができる。すなわち、上記位置センサは、入力領域３Ａの拡大および押圧位置の検知精度の向上に容易に対応することができる。
　さらに、上記のように、格子状部分２Ａの縦方向と横方向の２方向（ＸＹ方向）それぞれに発光素子４および受光素子５を接続することにより、それら２方向の光を個別に制御することができる。それにより、縦方向と横方向とで光の強度を等しくし、押圧位置の検知性を向上させることができる。
　そして、上記位置センサへの文字等の入力は、上記入力領域３Ａに、直接または樹脂フィルムや紙等を介して、ペン等の入力体で文字等を書くことにより行われる。このとき、上記入力領域３Ａがペン先等で押圧され、その押圧部分のコア２が変形し、そのコア２の光伝播量が低下する。そのため、上記押圧部分のコア２では、上記受光素子５での受光レベルが低下することから、上記押圧位置（ＸＹ座標）を検知できるようになっている。
　また、上記光導波路Ｗでは、コア２の弾性率がアンダークラッド層１およびオーバークラッド層３の弾性率よりも大きく設定されていることが好ましい。その理由は、弾性率の設定がその逆であると、コア２の周辺が硬くなるため、オーバークラッド層３の入力領域３Ａの部分を押圧するペン先等の面積よりもかなり広い面積の光導波路Ｗの部分が凹み、押圧位置を正確に検知し難くなる傾向にあるからである。そこで、各弾性率としては、例えば、コア２の弾性率は、１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下の範囲内に設定され、オーバークラッド層３の弾性率は、０．１ＧＰａ以上１０ＧＰａ未満の範囲内に設定され、アンダークラッド層１の弾性率は、０．１ＭＰａ以上１ＧＰａ以下の範囲内に設定されることが好ましい。この場合、コア２の弾性率が大きいため、小さな押圧力では、コア２はつぶれない（コア２の断面積は小さくならない）ものの、押圧により光導波路Ｗが凹むため、その凹んだ部分に対応するコア２の曲がった部分から光の漏れ（散乱）が発生し、そのコア２では、受光素子５での受光レベルが低下することから、押圧位置を検知することができる。
　上記アンダークラッド層１，コア２およびオーバークラッド層３の形成材料としては、感光性樹脂，熱硬化性樹脂等があげられ、その形成材料に応じた製法により、光導波路Ｗを作製することができる。また、コア２の屈折率は、アンダークラッド層１およびオーバークラッド層３の屈折率よりも大きく設定されている。その屈折率および上記弾性率の調整は、例えば、各形成材料の種類の選択や組成比率を調整して行うことができる。そして、各層の厚みは、例えば、アンダークラッド層１が１０～５００μｍの範囲内、コア２が５～１００μｍの範囲内、オーバークラッド層３が１～２００μｍの範囲内に設定される。なお、上記アンダークラッド層１として、ゴムシートを用い、そのゴムシート上にコア２を格子状に形成するようにしてもよい。
　さらに、上記実施の形態において、格子状部分のコア２の各交差部は、通常、図２（ａ）に拡大平面図で示すように、交差する４方向の全てが連続した状態に形成されているが、他でもよい。例えば、図２（ｂ）に示すように、交差する１方向のみが、隙間Ｇにより分断され、不連続になっているものでもよい。上記隙間Ｇは、アンダークラッド層１またはオーバークラッド層３の形成材料で形成されている。その隙間Ｇの幅ｄは、０（零）を超え（隙間Ｇが形成されていればよく）、通常、２０μｍ以下に設定される。それと同様に、図２（ｃ），（ｄ）に示すように、交差する２方向〔図２（ｃ）は対向する２方向、図２（ｄ）は隣り合う２方向〕が不連続になっているものでもよいし、図２（ｅ）に示すように、交差する３方向が不連続になっているものでもよいし、図２（ｆ）に示すように、交差する４方向の全てが不連続になっているものでもよい。さらに、図２（ａ）～（ｆ）に示す上記交差部のうちの２種類以上の交差部を備えた格子状としてもよい。すなわち、本発明において、複数の線状のコア２により形成される「格子状」とは、一部ないし全部の交差部が上記のように形成されているものを含む意味である。
　なかでも、図２（ｂ）～（ｆ）に示すように、交差する少なくとも１方向を不連続とすると、光の交差損失を低減させることができる。すなわち、図３（ａ）に示すように、交差する４方向の全てが連続した交差部では、その交差する１方向〔図３（ａ）では上方向〕に注目すると、交差部に入射する光の一部は、その光が進んできたコア２と直交するコア２の壁面２ａに到達し、その壁面での入射角が臨界角よりも小さいことから、コア２を透過する〔図３（ａ）の二点鎖線の矢印参照〕。このような光の透過が、交差する上記と反対側の方向〔図３（ａ）では下方向〕でも発生する。これに対し、図３（ｂ）に示すように、交差する１方向〔図３（ｂ）では上方向〕が隙間Ｇにより不連続になっていると、上記隙間Ｇとコア２との界面が形成され、図３（ａ）においてコア２を透過する光の一部は、上記界面での入射角が臨界角よりも大きくなることから、その界面を透過することなく、その界面で反射し、コア２を進み続ける〔図３（ｂ）の二点鎖線の矢印参照〕。このことから、先に述べたように、交差する少なくとも１方向を不連続とすると、光の交差損失を低減させることができるのである。その結果、ペン先等による押圧位置の検知感度を高めることができる。
　つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。
〔アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料〕
　成分ａ：エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＹＬ７４１０）６０重量部。
　成分ｂ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、ＥＨＰＥ３１５０）４０重量部。
　成分ｃ：光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ１０１Ａ）４重量部。
　これら成分ａ～ｃを混合することにより、アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料を調製した。
〔コアの形成材料〕
　成分ｄ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、ＥＨＰＥ３１５０）９０重量部。
　成分ｅ：エポキシ樹脂（三菱化学社製、エピコート１００２）１０重量部。
　成分ｆ：光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製、ＳＰ１７０）１重量部。
　成分ｇ：乳酸エチル（和光純薬工業社製、溶剤）５０重量部。
　これら成分ｄ～ｇを混合することにより、コアの形成材料を調製した。
〔光導波路の作製〕
　まず、上記アンダークラッド層の形成材料を用いて、スピンコート法により、略四角形状のアンダークラッド層を形成した。このアンダークラッド層の厚みは２５μｍとした。弾性率は２４０ＭＰａ、屈折率は１．４９６であった。なお、弾性率の測定は、粘弾性測定装置（TA instruments Japan Inc. 社製、ＲＳＡ３）を用いた。
　ついで、上記アンダークラッド層の表面に、上記コアの形成材料を用いて、フォトリソグラフィ法により、複数の線状のコアからなる格子状部分と外周部分とを備えたシート状のコアパターン部材を形成した。上記外周部分のコアの各端面は、上記アンダークラッド層の四角形状の、互いに異なる角部分に位置決めした〔図１（ａ）参照〕。上記格子状部分（入力領域）の寸法は、縦２１０ｍｍ×横２９７ｍｍとした。また、上記コアの幅は１００μｍ、厚みは５０μｍ、格子状部分における隣り合う平行な線状のコアとコアとの間の隙間の幅は５００μｍとした。弾性率は１．５８ＧＰａ、屈折率は１．５１６であった。
　つぎに、上記コアパターン部材を被覆するように、上記アンダークラッド層の表面に、上記オーバークラッド層の形成材料を用いて、スピンコート法により、オーバークラッド層を形成した。このオーバークラッド層の厚み（コアの表面からの厚み）は４０μｍとした。弾性率は２４０ＭＰａ、屈折率は１．４９６であった。このようにして、略四角形シート状の光導波路を作製した。
〔位置センサの作製〕
　２個の発光素子（Optowell社製、XH85-S0603-2s ）と、２個の受光素子（浜松ホトニクス社製、s10226）とを準備した。そして、上記コアパターン部材の格子状部分の縦方向のコアが延設された外周部分のコアの一端面に、１個の発光素子を接続し、そのコアの他端面に、１個の受光素子を接続し、上記格子状部分の横方向のコアが延設された外周部分のコアの一端面に、残りの１個の発光素子を接続し、そのコアの他端面に、残りの１個の受光素子を接続した〔図１（ａ）参照〕。
〔比較例〕
　上記実施例において、コアパターン部材の外周部分のコアの各端面は、上記アンダークラッド層の四角形状の一辺に位置決めした（図４参照）。また、発光素子および受光素子を１個ずつとし、格子状部分の縦方向および横方向が延設された外周部分の両方のコアの一端面に、１個の発光素子を接続し、それらコアの他端面に、１個の受光素子を接続した（図４参照）。
　上記発光素子の出力を０．７６ｍＷとした場合の、上記受光素子で受光する光の強度について、上記実施例と比較例とを比較した。その結果、上記コアパターン部材の格子状部分の縦方向の光の強度は、実施例が１１６０ｎＷ（伝播損失２８．２ｄＢ）、比較例が２３２ｎＷ（伝播損失３５．２ｄＢ）であり、横方向の光の強度は、実施例が９００ｎＷ（伝播損失２９．３ｄＢ）、比較例が１６２ｎＷ（伝播損失３６．７ｄＢ）であった。
　上記結果のように、受光する光の強度は、縦方向も横方向も、実施例の方が比較例よりも高いことから、実施例の方が比較例よりも、光伝播効率が高いことがわかる。なお、実施例では、縦方向および横方向それぞれに１個の受光素子が接続されているため、受光素子の位置を調整することにより、縦方向の光の強度（１１６０ｎＷ）を、横方向の光の強度（９００ｎＷ）と同等に調整することができる。これに対し、比較例では、縦方向および横方向の両方で１個の受光素子が接続されているため、光の強度を縦方向と横方向とで同等にするという調整ができない。
　上記実施例においては、本発明における具体的な形態について示したが、上記実施例は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。当業者に明らかな様々な変形は、本発明の範囲内であることが企図されている。
　本発明の位置センサは、それを構成する光導波路において、光の伝播効率の向上を図る場合に利用可能である。
　Ｗ　光導波路
　２　コア
　２Ａ　格子状部分
　２Ｂ　外周部分
　４　発光素子
　５　受光素子

Claims (1)

  1. 　複数の線状のコアからなる格子状部分と、この格子状部分のコアから延設されてその格子状部分の外周に沿った状態で配置された外周部分とを備えたシート状のコアパターン部材を、２層のシート状のクラッド層で挟持した略四角形シート状の光導波路と、
    　この光導波路のコアに接続された発光素子および受光素子と
    を備えた位置センサであって、
    　上記格子状部分の縦方向のコアが延設された外周部分のコアの一端面および他端面、ならびに上記格子状部分の横方向のコアが延設された外周部分のコアの一端面および他端面が、それぞれ、上記略四角形シート状の光導波路の四角形状の、互いに異なる角部分に位置決めされ、
    　上記外周部分のコアの上記二つの一端面にそれぞれ１個の発光素子が接続され、
    　上記外周部分のコアの上記二つの他端面にそれぞれ１個の受光素子が接続され、
    　上記発光素子で発光された光が、上記光導波路のコアを経て、上記受光素子で受光され、上記コアパターン部材の格子状部分に対応する上記位置センサの表面部分を入力領域とし、その入力領域における押圧位置を、その押圧により変化したコアの光伝播量によって特定することを特徴とする位置センサ。
PCT/JP2015/072991 2014-08-29 2015-08-17 位置センサ WO2016031601A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-175131 2014-08-29
JP2014175131A JP2016051257A (ja) 2014-08-29 2014-08-29 位置センサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016031601A1 true WO2016031601A1 (ja) 2016-03-03

Family

ID=55399498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/072991 WO2016031601A1 (ja) 2014-08-29 2015-08-17 位置センサ

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2016051257A (ja)
TW (1) TW201610791A (ja)
WO (1) WO2016031601A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018068240A1 (zh) * 2016-10-12 2018-04-19 华为技术有限公司 用于探测物体接近的电子器件、方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011128321A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Nitto Denko Corp 発光素子付光導波路、および、それを備えた光学式タッチパネル
JP5513656B1 (ja) * 2013-03-08 2014-06-04 日東電工株式会社 電子下敷き

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011128321A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Nitto Denko Corp 発光素子付光導波路、および、それを備えた光学式タッチパネル
JP5513656B1 (ja) * 2013-03-08 2014-06-04 日東電工株式会社 電子下敷き

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016051257A (ja) 2016-04-11
TW201610791A (zh) 2016-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4084727B2 (ja) 光導波路型タッチパネル
CN107924026B (zh) 光波导以及使用该光波导的位置传感器和光电路基板
WO2016031601A1 (ja) 位置センサ
WO2016031538A1 (ja) 位置センサ
WO2016039166A1 (ja) 位置センサ
WO2016043048A1 (ja) 位置センサ
KR102452784B1 (ko) 광 도파로 및 이를 이용한 위치 센서
WO2016056393A1 (ja) 位置センサ
WO2015151858A1 (ja) 位置センサ
WO2017043570A1 (ja) 光導波路およびそれを用いた位置センサならびに光回路基板
WO2016043047A1 (ja) 位置センサ
WO2015151859A1 (ja) 位置センサ
JP2017004199A (ja) 位置センサ
WO2016047448A1 (ja) 位置センサ
WO2016031539A1 (ja) 位置センサ
WO2015151861A1 (ja) 位置センサ
JP2014225246A (ja) 位置センサ
JP2015088164A (ja) 入力装置
WO2015151860A1 (ja) 位置センサ
JP2011159143A (ja) 光導波路の組み合わせ構造体および光学式タッチパネル

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15835223

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15835223

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1