WO2016056393A1 - 位置センサ - Google Patents

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WO2016056393A1
WO2016056393A1 PCT/JP2015/077006 JP2015077006W WO2016056393A1 WO 2016056393 A1 WO2016056393 A1 WO 2016056393A1 JP 2015077006 W JP2015077006 W JP 2015077006W WO 2016056393 A1 WO2016056393 A1 WO 2016056393A1
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WO
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core
lattice
light receiving
outer peripheral
position sensor
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PCT/JP2015/077006
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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
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • 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-shaped under cladding layer 11 and an over cladding layer 13.
  • the core pattern member includes a lattice-shaped portion 12A in which cores 12 for linear optical paths are arranged vertically and horizontally, and extends from the core 12 of the lattice-shaped portion 12A along the outer periphery of the lattice-shaped portion 12A.
  • Core outer peripheral portions 12B to 12E arranged in a state.
  • the light emitting element 14 is connected to the end of the core outer peripheral portion 12B of the core pattern member, and the light receiving element 15 is connected to the ends of the core outer peripheral portions 12D and 12E.
  • the light emitted from the light emitting element 14 passes from the core outer peripheral portions 12B and 12C connected to the light emitting element 14 to the opposite core outer peripheral portions 12D and 12E through the lattice-shaped portion 12A and passes through the opposite core outer peripheral portions 12D and 12E. Light is received.
  • a surface portion of the over clad layer 13 corresponding to the lattice portion 12A (a rectangular portion indicated by an alternate long and short dash line surrounding the lattice portion 12A in FIG. 5) is an input region 13A of the position sensor.
  • the position sensor includes a side edge portion (frame portion) of the optical waveguide W1 in which the core outer peripheral portions 12B to 12E of the core pattern member are sandwiched between the side edge portion of the under cladding layer 11 and the side edge portion of the over cladding layer 13. F11 to F14 are included. That is, the position sensor requires a larger space than the input area 13A due to the presence of the side edge portions F11 to F14 formed around the input area 13A.
  • the width (frame width) of the side edge portions F13 and F14 of the optical waveguide W1 in which the core outer peripheral portions 12D and 12E are formed is also increased.
  • the position sensor requires a larger space. 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 saving space.
  • a position sensor includes a lattice portion having a plurality of lattices in which linear cores are arranged vertically and horizontally, and a core extending from the lattice portion.
  • a position sensor including a light emitting element and a light receiving element connected to each other, wherein at one side edge of the optical waveguide, a plurality of core outer peripheral parts extending from the core of the lattice-shaped part to reach the light receiving element
  • the clad layer is divided into one direction along one side edge of the optical waveguide and the other direction, each end of which is connected to the corresponding light receiving element, and the clad layer corresponding to the lattice portion of the core pattern member Surface part And force region, a configuration of the pressing position in the input area, to identify by light propagation quantity of the core that has changed by the pressing.
  • a plurality of core outer peripheral portions extending from the core of the lattice-shaped portion of the core pattern member to the light receiving element are arranged along one side edge of the optical waveguide. It is divided into a direction and an other direction, and each end thereof is connected to a corresponding light receiving element.
  • the width of the core outer peripheral portion after being divided is smaller than the width of the original core outer peripheral portion before being divided. Therefore, the width of the side edge portion of the substantially rectangular sheet-shaped optical waveguide in which the core outer peripheral portion after the division is formed can be reduced. As a result, the position sensor of the present invention can be saved in space.
  • the length of the core (light propagation distance) from the lattice-like portion to the light receiving element can be shortened. Therefore, the light propagation efficiency can be improved, and as a result, the detectability of the pressed position can be improved.
  • (A) is a top view which shows typically 1st Embodiment of the position sensor of this invention
  • (b) is an expanded sectional view of the center part. It is a top view which shows typically 2nd Embodiment of the position sensor of this invention.
  • (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 a first embodiment of the position sensor of the present invention
  • FIG. 1 (b) is an enlarged cross-sectional view of the central portion thereof.
  • the position sensor of this embodiment includes a lattice portion 2A in which a plurality of linear optical path cores 2 are arranged vertically and horizontally on the surface of a substantially rectangular sheet-like underclad layer 1, and the lattice portion 2A.
  • a sheet-like core pattern member having a plurality of core outer peripheral portions 2B to 2G extending from the core 2 and arranged along the outer periphery of the lattice-like portion 2A is formed.
  • an optical waveguide W having a substantially rectangular sheet shape in which an over cladding layer 3 is formed is provided on the surface of the under cladding layer 1.
  • the position sensor of this embodiment has two light emitting elements (one in the upper right corner and one in the lower right corner in FIG. 1A) arranged at the corner of the optical waveguide W. 4A, 4B, and four light receiving elements [in FIG. 1A, one in the upper left corner, two in the lower left corner, and one in the lower right corner] 5A to 5D ing.
  • a plurality of core outer peripheral portions 2D to 2G extending from the lattice-shaped portion 2A of the core pattern member to the light receiving elements 5A to 5D are formed as substantially rectangular sheet-shaped optical waveguides W in which the core outer peripheral portions 2D to 2G are formed.
  • the side edge portions F1 and F2 the one side and the other side along the side edge are divided into two equal parts.
  • the core outer peripheral portion connected to the light receiving element is separately arranged.
  • the core outer peripheral portion 2B connected to the light emitting element 4A in the upper right corner extends to the upper left corner along the upper edge of the lattice portion 2A.
  • the core 2 located on the left side from the center of the grid-like part 2A extends along the lower edge of the grid-like part 2A from its lower end.
  • the core 2 located on the right side from the center of the lattice-shaped portion 2A is connected to the light receiving element 5A at the lower left corner portion (reference numeral 2D).
  • core 2 core outer peripheral part 2D, 2E
  • core outer peripheral part 2D, 2E from the lower end part of the core 2 in the vertical direction of the lattice-like part 2A to the light receiving elements 5A, 5B on the left and right sides has a gap between the adjacent cores 2.
  • the core outer peripheral portion 2C connected to the light emitting element 4B in the lower right corner extends to the upper right corner along the right edge of the lattice portion 2A, and the horizontal portion of the lattice portion 2A extends in the lateral direction.
  • the core 2 positioned above the center of the lattice-shaped portion 2A extends from the left end portion along the left edge of the lattice-shaped portion 2A.
  • the core 2 that extends upward (reference numeral 2F) and is connected to the light receiving element 5C in the upper left corner is positioned below the center of the lattice portion 2A, and the lattice portion 2A extends from the left end thereof. Extends downward along the left side edge (reference numeral 2G) and is connected to the light receiving element 5D at the lower left corner. Then, the core 2 (core outer peripheral portions 2F, 2G) from the left end portion of the core 2 in the horizontal direction of the lattice-like portion 2A to the light receiving elements 5C, 5D on the upper and lower sides is spaced from the adjacent core 2. These parallel cores 2 form a core group.
  • the width of the core outer peripheral portions 2B to 2E after being divided is the same as that of the original core outer peripheral portion before being divided due to the above feature (the core outer peripheral portion connected to the light receiving element is separately arranged). It is smaller than the width. Therefore, the widths of the side edge portions F1 and F2 of the substantially rectangular sheet-shaped optical waveguide in which the core outer peripheral portions 2B to 2E after the division are formed can be reduced. As a result, the position sensor can be space-saving (miniaturized).
  • the core 2 is indicated by a chain line, and the thickness of the chain line indicates the thickness of the core 2. Furthermore, the number of the lattice-like cores 2 is omitted, and the interval between the cores 2 is widened. The arrow indicates the direction in which the light travels.
  • the position sensor In the position sensor, light emitted from one light emitting element 4A is received by the light receiving elements 5A and 5B through the core pattern member, and light emitted from the other light emitting element 4B is emitted from the core pattern member. Then, the light receiving elements 5C and 5D receive the 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 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.
  • the light receiving level at the light receiving elements 5A to 5D is lowered, so that the pressed position (XY coordinate) can be detected.
  • the core outer peripheral portions 2B to 2E extending from the lattice-like portion 2A of the core pattern member to the light receiving elements 5A to 5D are arranged in a separated state.
  • the length of the core 2 (light propagation distance) from the lattice portion 2A to the light receiving elements 5A to 5D can be shortened. Therefore, the light propagation efficiency can be improved, and as a result, the detectability of the pressed position can be improved.
  • 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.
  • FIG. 2 is a plan view showing a second embodiment of the position sensor of the present invention.
  • the position sensor of this embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIGS. 1A and 1B in the center of the two side edge portions F1 and F2 to which the light receiving elements 5A to 5D are connected.
  • One of the light receiving elements 5E and 5F is added to each of the portions, and the core outer peripheral parts 2P to 2U extending from the lattice-like part 2A of the core pattern member to the light receiving elements 5A to 5F are the center of the side edge parts F1 and F2. It is arrange
  • Other parts are the same as those of the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same parts.
  • the core 2 located at the center of the longitudinal cores 2 of the lattice-like portion 2 ⁇ / b> A extends downward from the lower end (reference numeral 2 ⁇ / b> P).
  • the core 2 connected to the center light receiving element 5E and located on the left side of the center portion of the lattice portion 2A extends leftward from the lower end portion along the lower edge of the lattice portion 2A.
  • Reference numeral 2Q which is connected to the light receiving element 5A in the lower left corner portion, and the core 2 positioned on the right side of the center portion of the lattice portion 2A is below the lattice portion 2A from the lower end portion.
  • the distance from the lower end of the lattice-like portion 2A to the lower center light receiving element 5E is set so as not to exceed the width of the core outer peripheral portions 2Q and 2R divided into the left and right sides.
  • the core 2 located in the center extends leftward from the left end (reference numeral 2S) and is connected to the left center light receiving element 5F.
  • the core 2 positioned above the central portion of the grid-like portion 2A extends upward along the left edge of the grid-like portion 2A from its left end (reference numeral 2T), and has an upper left corner.
  • the core 2 connected to the light receiving element 5C of the portion and positioned below the central portion of the lattice portion 2A extends downward from the left end portion along the left edge of the lattice portion 2A. (Reference numeral 2U) is connected to the light receiving element 5D at the lower left corner.
  • the distance from the left end of the lattice-like portion 2A to the left center light receiving element 5F is set so as not to exceed the width of the core outer peripheral portions 2T and 2U divided into the upper and lower sides.
  • the position sensor can be further space-saving (miniaturized).
  • the lattice-shaped portion 2A is divided into the core outer peripheral portions 2D to 2G (or 2P to 2U) up to the light receiving elements 5A to 5D (or 5A to 5F) in both the vertical and horizontal directions.
  • the core outer peripheral portions 2D, 2E (or 2F, 2G, etc.) from only one of the vertical direction or the horizontal direction to the light receiving elements 5A, 5B (or 5C, 5D, etc.) are divided as described above.
  • the core outer peripheral portions 2F and 2G (or 2D, 2E, etc.) from the other side may not be separated. In that case, although only the side edge portion F1 (or F2) into which the core group is divided has a small width, the position sensor can be space-saving (miniaturized).
  • the core outer peripheral portions 2D to 2G (or 2P to 2U) from the lattice portion 2A to the light receiving elements 5A to 5D (or 5A to 5F) are equally divided (in the first embodiment). However, depending on the case, it may be divided into other ratios. For example, when dividing into two, it is divided into 7: 3, 6: 4, etc. Also good.
  • each crossing portion of the core 2 of the lattice-like portion 2A is usually formed in a state in which all four intersecting directions are continuous as shown in an enlarged plan view in FIG. Others are acceptable.
  • FIG. 3 (b) only one intersecting direction may be divided by the gap G to be discontinuous.
  • 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 are discontinuous.
  • the three intersecting directions may be discontinuous, or as shown in FIG. 3 (f), all the four intersecting directions may be discontinuous. It may be discontinuous.
  • FIGS. 3B to 3F if at least one intersecting direction is discontinuous, light crossing loss can be reduced. That is, as shown in FIG. 4 (a), in an intersection where all four intersecting directions are continuous, if one of the intersecting directions [upward in FIG. 4 (a)] is focused, 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 2a is smaller than the critical angle, and thus passes through the core 2 [FIG. a) (See the two-dot chain line arrow). Such light transmission also occurs in a direction opposite to the above intersecting direction (downward in FIG. 4A).
  • Example 1 [Formation material of under clad layer and over clad layer]
  • 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.
  • the number of cores in the grid portion is 350 in the vertical direction and 495 in the horizontal direction
  • the core outer peripheral portion from the grid portion to the light receiving element is 175 in the vertical direction.
  • the cores were divided into two equal parts on both sides, and the lateral cores were divided into 248 and 247 parts on both sides [see FIG. 1 (a)].
  • 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.
  • Two light emitting elements manufactured by Optowell, XH85-S0603-2s
  • four light receiving elements manufactured by Hamamatsu Photonics, s10226
  • one light emitting element is connected to one end face of the core of the outer peripheral part where the longitudinal core of the lattice-like part of the core pattern member is extended, and two light receiving elements are connected to the other end face of the core.
  • the remaining one light emitting element is connected to one end surface of the core of the outer peripheral portion where the horizontal core of the lattice-like portion is extended, and the remaining two light emitting elements are connected to the other end surface of the core.
  • a light receiving element was connected [see FIG. 1 (a)].
  • Example 2 In Example 1, six of the light receiving elements were used, and the core outer peripheral part from the grid-like part to the connection to the light receiving element was divided into three equal parts on both sides and the central part (see FIG. 2). The other parts were the same as in Example 1 above.
  • Example 1 was 15.0 mm
  • Example 2 was 10.0 mm
  • Comparative Example was 30.0 mm.
  • Example 1 was 26.5 mm
  • Example 2 was 21.0 mm
  • Comparative Example was 42.5 mm.
  • the width of the outer peripheral portion of the core can be made smaller in Examples 1 and 2 than in the comparative example, and space saving can be achieved.
  • Example 2 in which the core outer peripheral portion is equally divided into three can further save space than Example 1 in which the core is equally divided into two.
  • the position sensor of the present invention can be used for space saving.

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Abstract

　省スペース化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複数のコア外周部分２Ｂ～２Ｇとを備えたシート状のコアパターン部材を、アンダークラッド層１とオーバークラッド層３とで挟持した略四角形シート状の光導波路Ｗを備えている。そして、コアパターン部材の格子状部分２Ａから受光素子５Ａ～５Ｄに至る複数のコア外周部分２Ｄ～２Ｇが、そのコア外周部分２Ｄ～２Ｇが形成されている、略四角形シート状の光導波路Ｗの側縁部分Ｆ１，Ｆ２において、その側縁に沿う一方側と他方側とに分けられた状態で配置されている。

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５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、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コア外周部分１２Ｂ～１２Ｅとを備えている。また、上記コアパターン部材のコア外周部分１２Ｂの端部に、発光素子１４が接続され、コア外周部分１２Ｄ，１２Ｅの端部に、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、その発光素子１４に接続されたコア外周部分１２Ｂ，１２Ｃから格子状部分１２Ａを経て反対側のコア外周部分１２Ｄ，１２Ｅを通り、受光素子１５で受光されるようになっている。そして、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５において格子状部分１２Ａを囲む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。
　入力する際には、上記入力領域１３Ａの任意の部分を、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、その変形した部分を有するコア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、その受光レベルの低下をコンピュータにより処理し、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
　上記位置センサは、上記コアパターン部材のコア外周部分１２Ｂ～１２Ｅをアンダークラッド層１１の側縁部とオーバークラッド層１３の側縁部とで挟持した、光導波路Ｗ１の側縁部分（額縁部分）Ｆ１１～Ｆ１４を有している。すなわち、上記位置センサは、上記入力領域１３Ａの周りに形成されている上記側縁部分Ｆ１１～Ｆ１４の存在により、入力領域１３Ａよりも広いスペースを要するものとなっている。
　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５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。そのため、上記コアパターン部材の格子状部分１２Ａから受光素子１５までのコア外周部分１２Ｄ，１２Ｅでは、格子状部分１２Ａの縦方向のコア１２ｐが延設されたコア１２ｑと、横方向のコア１２ｒが延設されたコア１２ｓとが、１個の受光素子１５に集中した状態で列設され、その列設された多数のコア１２ｑ，１２ｓからなるコア群の幅が大きくなっている。その結果、そのコア外周部分１２Ｄ，１２Ｅが形成されている光導波路Ｗ１の側縁部分Ｆ１３，Ｆ１４の幅（額縁幅）も大きくなっている。そのため、上記位置センサは、さらに広いスペースを要するものとなっている。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、省スペース化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、線状のコアを縦横に配置してなる格子を複数個連続状態で有する格子状部分と、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複数のコア外周部分とを備えたシート状のコアパターン部材を、クラッド層で被覆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、上記光導波路の一側縁において、上記格子状部分のコアから延設されて上記受光素子に至る複数のコア外周部分が、上記光導波路の一側縁に沿う一方向と他方向とに分けられ、それぞれその端部が、対応する受光素子に接続されており、上記コアパターン部材の格子状部分に対応するクラッド層の表面部分を入力領域とし、その入力領域における押圧位置を、その押圧により変化したコアの光伝播量によって特定するという構成をとる。
　本発明の位置センサは、光導波路の一側縁において、コアパターン部材の格子状部分のコアから延設されて受光素子に至る複数のコア外周部分が、上記光導波路の一側縁に沿う一方向と他方向とに分けられ、それぞれその端部が、対応する受光素子に接続されている。それにより、分けられた後のコア外周部分の幅は、分けられる前の元のコア外周部分の幅よりも、小さくなっている。そのため、上記分けられた後のコア外周部分が形成されている、略四角形シート状の光導波路の側縁部分の幅を小さくすることができる。その結果、本発明の位置センサを、省スペース化することができる。また、上記のようにコア外周部分を分けることにより、上記格子状部分から受光素子までのコアの長さ（光の伝播距離）を短縮することができる。そのため、光の伝播効率を向上させることができ、その結果、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第１の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。 本発明の位置センサの第２の実施の形態を模式的に示す平面図である。 （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第１の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を縦横に配置してなる格子状部分２Ａと、この格子状部分２Ａのコア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複数のコア外周部分２Ｂ～２Ｇ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が形成された略四角形シート状の光導波路Ｗを備えている。また、この実施の形態の位置センサは、上記光導波路Ｗの角部分に配置された、２個の発光素子〔図１（ａ）では右上の角部分に１個と右下の角部分に１個〕４Ａ，４Ｂと、４個の受光素子〔図１（ａ）では左上の角部分に１個と左下の角部分に２個と右下の角部分に１個〕５Ａ～５Ｄとを備えている。そして、上記コアパターン部材の格子状部分２Ａから受光素子５Ａ～５Ｄに至る複数のコア外周部分２Ｄ～２Ｇが、そのコア外周部分２Ｄ～２Ｇが形成されている、略四角形シート状の光導波路Ｗの側縁部分Ｆ１，Ｆ２において、その側縁に沿う一方側と他方側とに２等分された状態で配置されている。このように、受光素子に接続されるコア外周部分を分けて配置することが本発明の大きな特徴である。
　すなわち、図１（ａ）に示すコアパターン部材において、右上の角部分の発光素子４Ａに接続されるコア外周部分２Ｂは、格子状部分２Ａの上側縁に沿って左上の角部まで延び、その格子状部分２Ａの縦方向のコア２に分岐している。そして、上記格子状部分２Ａの縦方向に分岐したコア２のうち、上記格子状部分２Ａの中央から左側に位置するコア２は、その下端部から、上記格子状部分２Ａの下側縁に沿って左方向に延び（符号２Ｄ）、左下の角部分の受光素子５Ａに接続されており、上記格子状部分２Ａの中央から右側に位置するコア２は、その下端部から、上記格子状部分２Ａの下側縁に沿って右方向に延び（符号２Ｅ）、右下の角部分の受光素子５Ｂに接続されている。そして、上記格子状部分２Ａの縦方向のコア２の下端部から左右両側の受光素子５Ａ，５Ｂまでのコア２（コア外周部分２Ｄ，２Ｅ）は、隣のコア２との間に隙間をあけて互いに平行な状態で形成されており、それら平行なコア２によりコア群を形成している。
　また、同様に、右下の角部分の発光素子４Ｂに接続されるコア外周部分２Ｃは、格子状部分２Ａの右側縁に沿って右上の角部まで延び、その格子状部分２Ａの横方向のコア２に分岐している。そして、上記格子状部分２Ａの横方向に分岐したコア２のうち、上記格子状部分２Ａの中央から上側に位置するコア２は、その左端部から、上記格子状部分２Ａの左側縁に沿って上方向に延び（符号２Ｆ）、左上の角部分の受光素子５Ｃに接続されており、上記格子状部分２Ａの中央から下側に位置するコア２は、その左端部から、上記格子状部分２Ａの左側縁に沿って下方向に延び（符号２Ｇ）、左下の角部分の受光素子５Ｄに接続されている。そして、上記格子状部分２Ａの横方向のコア２の左端部から上下両側の受光素子５Ｃ，５Ｄまでのコア２（コア外周部分２Ｆ，２Ｇ）は、隣のコア２との間に隙間をあけて互いに平行な状態で形成されており、それら平行なコア２によりコア群を形成している。
　このように、上記特徴（受光素子に接続されるコア外周部分を分けて配置すること）により、分けられた後のコア外周部分２Ｂ～２Ｅの幅は、分けられる前の元のコア外周部分の幅よりも、小さくなっている。そのため、上記分けられた後のコア外周部分２Ｂ～２Ｅが形成されている、略四角形シート状の光導波路の側縁部分Ｆ１，Ｆ２の幅を小さくすることができる。その結果、上記位置センサを、省スペース化（小形化）することができる。
　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の太さを示している。さらに、格子状のコア２の数を略しコア２同士の間隔を広げて図示している。そして、矢印は、光の進む方向を示している。
　また、上記位置センサにおいて、一方の発光素子４Ａから発光された光は、コアパターン部材を経て、上記受光素子５Ａ，５Ｂで受光され、他方の発光素子４Ｂから発光された光は、コアパターン部材を経て、上記受光素子５Ｃ，５Ｄで受光されるようになっている。そして、上記コアパターン部材の格子状部分２Ａに対応するオーバークラッド層３の表面部分〔図１（ａ）の中央に一点鎖線で示す長方形部分〕が、入力領域３Ａとなっている。
　そして、上記位置センサへの文字等の入力は、上記入力領域３Ａに、直接または樹脂フィルムや紙等を介して、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５Ａ～５Ｄ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。
　ここで、上記位置センサでは、先に述べたように、上記コアパターン部材の格子状部分２Ａから受光素子５Ａ～５Ｄに至るコア外周部分２Ｂ～２Ｅが分けられた状態で配置されていることから、上記格子状部分２Ａから受光素子５Ａ～５Ｄまでのコア２の長さ（光の伝播距離）を短縮することができる。そのため、光の伝播効率を向上させることができ、その結果、上記押圧位置の検知性を向上させることができる。
　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。
　図２は、本発明の位置センサの第２の実施の形態を示す平面図である。この実施の形態の位置センサは、図１（ａ），（ｂ）に示す上記第１の実施の形態において、受光素子５Ａ～５Ｄが接続されている２個所の側縁部分Ｆ１，Ｆ２の中央部に、それぞれ受光素子５Ｅ，５Ｆが１個ずつ追加され、コアパターン部材の格子状部分２Ａから受光素子５Ａ～５Ｆに至るコア外周部分２Ｐ～２Ｕが、上記側縁部分Ｆ１，Ｆ２の、中央部およびその両側に３等分された状態で配置されている。それ以外の部分は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には、同じ符号を付している。
　すなわち、図２に示すコアパターン部材において、上記格子状部分２Ａの縦方向のコア２のうち、中央部に位置するコア２は、その下端部から、下方向に延び（符号２Ｐ）、下側中央の受光素子５Ｅに接続されており、上記格子状部分２Ａの中央部よりも左側に位置するコア２は、その下端部から、上記格子状部分２Ａの下側縁に沿って左方向に延び（符号２Ｑ）、左下の角部分の受光素子５Ａに接続されており、上記格子状部分２Ａの中央部よりも右側に位置するコア２は、その下端部から、上記格子状部分２Ａの下側縁に沿って右方向に延び（符号２Ｒ）、右下の角部分の受光素子５Ｂに接続されている。そして、上記格子状部分２Ａの下端部から下側中央の受光素子５Ｅまでの距離は、左右両側に分けられるコア外周部分２Ｑ，２Ｒの幅をあまり超えないように設定される。
　また、同様に、上記格子状部分２Ａの横方向のコア２のうち、中央部に位置するコア２は、その左端部から、左方向に延び（符号２Ｓ）、左側中央の受光素子５Ｆに接続されており、上記格子状部分２Ａの中央部よりも上側に位置するコア２は、その左端部から、上記格子状部分２Ａの左側縁に沿って上方向に延び（符号２Ｔ）、左上の角部分の受光素子５Ｃに接続されており、上記格子状部分２Ａの中央部よりも下側に位置するコア２は、その左端部から、上記格子状部分２Ａの左側縁に沿って下方向に延び（符号２Ｕ）、左下の角部分の受光素子５Ｄに接続されている。そして、上記格子状部分２Ａの左端部から左側中央の受光素子５Ｆまでの距離は、上下両側に分けられるコア外周部分２Ｔ，２Ｕの幅をあまり超えないように設定される。
　この第２の実施の形態では、上記コア群が３等分されているため、分けられた後のコア外周部分２Ｐ～２Ｕの幅が、より小さくなっており、そのコア外周部分２Ｐ～２Ｕが形成されている側縁部分Ｆ１，Ｆ２の幅を、より小さくすることができる。その結果、上記位置センサを、より一層省スペース化（小形化）することができる。
　なお、上記各実施の形態では、格子状部分２Ａの縦方向も横方向も、受光素子５Ａ～５Ｄ（または５Ａ～５Ｆ）までのコア外周部分２Ｄ～２Ｇ（または２Ｐ～２Ｕ）に分けたが、上記縦方向または横方向のいずれか一方のみから受光素子５Ａ，５Ｂ（または５Ｃ，５Ｄ等）までのコア外周部分２Ｄ，２Ｅ（または２Ｆ，２Ｇ等）を、上記のように分けるようにし、他方からのコア外周部分２Ｆ，２Ｇ（または２Ｄ，２Ｅ等）は分けないようにしてもよい。その場合は、コア群を分けた側縁部分Ｆ１（またはＦ２）のみが、幅が小さくなるものの、上記位置センサを、省スペース化（小形化）することができる。
　また、上記各実施の形態では、格子状部分２Ａから受光素子５Ａ～５Ｄ（または５Ａ～５Ｆ）までのコア外周部分２Ｄ～２Ｇ（または２Ｐ～２Ｕ）を等分（第１の実施の形態では２等分、第２の実施の形態では３等分）したが、場合によって、他の比率で分けてもよく、例えば、二つに分ける場合は、７：３や６：４等に分けてもよい。
　さらに、上記各実施の形態において、格子状部分２Ａのコア２の各交差部は、通常、図３（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３（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３（ｃ），（ｄ）に示すように、交差する２方向〔図３（ｃ）は対向する２方向、図３（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３（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３（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３（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３（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４（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４（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２ａ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４（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４（ａ）では下方向〕でも発生する。これに対し、図４（ｂ）に示すように、交差する１方向〔図４（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４（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４（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。
〔実施例１〕
〔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。ここで、上記格子状部分のコアの本数は、縦方向３５０本、横方向４９５本とし、上記格子状部分から受光素子に接続されるまでのコア外周部分は、縦方向のコアを１７５本ずつ両側に２等分して配置し、横方向のコアを２４８本と２４７本とに分けて両側に配置した〔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、４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、２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２個の受光素子を接続した〔図１（ａ）参照〕。
〔実施例２〕
　上記実施例１において、上記受光素子を６個用い、上記格子状部分から受光素子に接続するまでのコア外周部分を、両側と中央部とに３等分して配置した（図２参照）。それ以外の部分は、上記実施例１と同様とした。
〔比較例〕
　上記実施例１において、上記受光素子を２個用い、上記格子状部分から受光素子に接続するまでのコア外周部分を分けないものとした。それ以外の部分は、上記実施例１と同様とした。
〔コア群の幅の測定〕
　上記格子状部分の縦方向のコアについて、その格子状部分から受光素子に接続するまでのコア外周部分の幅を測定した。その結果、実施例１が１５．０ｍｍ、実施例２が１０．０ｍｍ、比較例が３０．０ｍｍであった。
　上記格子状部分の横方向のコアについても、その格子状部分から受光素子に接続するまでのコア外周部分の幅を測定した。その結果、実施例１が２６．５ｍｍ、実施例２が２１．０ｍｍ、比較例が４２．５ｍｍであった。
　上記結果から、上記コア外周部分の幅は、実施例１，２の方が比較例よりも、小さくすることができ、省スペース化を図れることがわかる。なかでも、上記コア外周部分を３等分する実施例２の方が、２等分する実施例１よりも、より一層省スペース化を図れることがわかる。
　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、省スペース化を図る場合に利用可能である。
　Ｗ　光導波路
　Ｆ１，Ｆ２　側縁部分
　１　アンダークラッド層
　２　コア
　２Ａ　格子状部分
　２Ｂ～２Ｇ　コア外周部分
　３　オーバークラッド層
　５Ａ～５Ｄ　受光素子

Claims (1)

  1. 　線状のコアを縦横に配置してなる格子を複数個連続状態で有する格子状部分と、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複数のコア外周部分とを備えたシート状のコアパターン部材を、クラッド層で被覆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、
    　上記光導波路の一側縁において、上記格子状部分のコアから延設されて上記受光素子に至る複数のコア外周部分が、上記光導波路の一側縁に沿う一方向と他方向とに分けられ、それぞれその端部が、対応する受光素子に接続されており、
    　上記コアパターン部材の格子状部分に対応するクラッド層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。
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