光ポインティング装置および電子機器
【課題】透明樹脂によって封止された撮像素子を備えた基板に透光性樹脂を用いて光学部材を実装するときに、透光性樹脂の塗布量がばらついたとしても、または透明樹脂の反りが発生したとしても、歩留まりを低下させない。
【解決手段】光ポインティング装置１は、被写体に光を照射する光源１６と、被写体からの反射光を反射させて導光させると共に、反射光を撮像素子１５に結像させる結像素子１４を有するカバー部２４と、カバー部２４によって導光された光を受光する撮像素子１５を有するセンサ基板２６と、センサ基板２６を封止すると共に、カバー部２４に向いた面内の撮像素子１５に対応する位置に凸部を有し、凸部およびその周辺以外の箇所においてはカバー部２４から離れている透明樹脂２０と、凸部およびその周辺にのみ配置され、カバー部２４と凸部およびその周辺とを密着させる透光性接着層３０Ａとを備えている。
【解決手段】光ポインティング装置１は、被写体に光を照射する光源１６と、被写体からの反射光を反射させて導光させると共に、反射光を撮像素子１５に結像させる結像素子１４を有するカバー部２４と、カバー部２４によって導光された光を受光する撮像素子１５を有するセンサ基板２６と、センサ基板２６を封止すると共に、カバー部２４に向いた面内の撮像素子１５に対応する位置に凸部を有し、凸部およびその周辺以外の箇所においてはカバー部２４から離れている透明樹脂２０と、凸部およびその周辺にのみ配置され、カバー部２４と凸部およびその周辺とを密着させる透光性接着層３０Ａとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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及びそれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の携帯情報端末に代表される小型の電子機器においては、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（十字キー）とにより構成されている。また、近年は携帯情報端末のディスプレイ部にグラフィック等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、主に、ディスプレイ部を２次元において用いるＧＵＩ（Graphical User Interface）が採用されるようになってきている。
【０００３】
このように、携帯情報端末が高機能化し、コンピュータと同等の表示機能を備えることになったが、キーパッドの方向キー等を用いる従来の携帯情報端末の入力手段においては、ＧＵＩによって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、コンピュータに用いられているボール式マウス若しくは光学式マウス等のマウスや、タッチパッド又はタブレットのように、直感的な操作を可能とするポインティング装置が求められるようになってきている。
【０００４】
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、下記のようなポインティング装置が提案されている。このポインティング装置は、接触する被写体としての指の指紋を撮像素子により観察し、接触面における被写体の指紋の移動変化を抽出することによって、被写体の動きを検知する。
【０００５】
例えば、特許文献１および特許文献２に開示された光学式ジョイスティックは、接触面上の被写体の動きを電気信号として出力する光ポインティング装置として用いられる。この光学式ジョイスティックにおいては、接触面上の被写体をＬＥＤ等の光源によって照射し、被写体から散乱された光を集光レンズにて撮像素子に集光する。集光された被写体の像は、イメージセンサ等の撮像素子により連続的に撮像され、撮像した画像データにおける直前の撮影画像データに対する変化量を抽出する。こうして抽出された変化量に基づいて被写体の動きが算出される。このような光ポインティング装置を用いることによって、ディスプレイ上に示されたカーソル等を被写体の動きに合わせて移動させることができる。
【０００６】
上記特許文献１および特許文献２に開示された光学式ジョイスティックにおいては、その光学系は、装置の小型化・薄型化を図るため、ＬＥＤ及び反射ミラーを含む光源部と、第１反射面及び第１平凸レンズ部を有する第１導波管と、第２反射面及び第２平凸レンズ部を有する第２導波管と、イメージセンサとを含んでいる。この光学式ジョイスティックにおいては、第１導波管及び第２導波管が反射面及びレンズ部を含み、光学系は水平方向に折り曲げて配置されるため、装置の垂直方向の長さ（厚み）を小さく（約２ｍｍ以下）することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００８−５１０２４６号公報（２００８年４月３日公表）
【特許文献２】特開２００８−２２６２２４号公報（２００８年９月２５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１および２における光ポインティング装置においては、結像光学系が、各光学部材間の空気層を利用しているため、部品の屈折率と、空気の屈折率との差により光が屈折してしまう。そのため、組立のばらつきや、長時間の使用や、振動等の外部からの衝撃等により、部品間の隙間にばらつきが生じ、光の消失により光学特性が劣化する。また、上記隙間にごみや異物などが付着して、光学特性が劣化することもある。光学特性が劣化することにより、良好に指の変位を検出できないことがある。
【０００９】
これらの問題を解決しうる光ポインティング装置を提供するために、本願出願人は、特願２００９−２２０５９８号（先行出願１）を出願している。尚、当該先行出願１は本願出願時において未公開である。
【００１０】
上記先行出願１においては、光学部材とセンサ基板を封止した樹脂との間に、透明樹脂を配置した光ポインティング装置が開示されている。以下、図１１を用いて説明する。図１１（ａ）〜（ｄ）は、従来の光ポインティング装置における基板部１２６へ光学カバー１２４を実装した時の断面図である。同図（ａ）に示すように、上記光ポインティング装置においては、センサ基板１２２を封止する透明樹脂１２０に凹部１０２Ａが形成されている。すなわち、撮像素子１１５の上面の透明樹脂１２０に凹部１０２Ａが形成されている。同図（ｂ）に示すように、当該凹部１０２Ａに透明樹脂１３０を塗布する。そして、基礎回路１２１へ光学カバー１２４を実装する。
【００１１】
しかしながら、図１１（ｃ）に示すように、透明樹脂１３０は、光学部材１２４とセンサ基板１２２を封止する樹脂１２０との隙間１０３Ａにおいて毛細管現象により吸い取られる。そのため、センサ基板１２２を封止した樹脂１２０の上面に一部の透明樹脂１３０が残るか、またはほとんど透明樹脂１３０が残らない現象が発生する可能性が高い。
【００１２】
当該現象により、図１１（ｄ）に示すように、光学部材１２４とセンサ基板１２２を封止した樹脂１２０との間に空間１０４Ａが発生する。空間１０４Ａが発生すると部品間の隙間にばらつきが生じる。これにより、部品の屈折率と空気の屈折率の差が生じる。当該屈折率の差により光が消失することにより光学特性が劣化する。その結果、光ポインティング装置の機能は低下する。また、毛細管現象により、光学部材１２４とセンサ基板１２２を封止した樹脂１２０との間に透明樹脂１３０をとどめておくことができない。よって、光ポインティング装置の製造歩留まりが低下する。
【００１３】
この問題を解決しうる光ポインティング装置を提供するために、本願出願人は、特願２０１０-１３０３６２号（先行出願２）を出願している。尚、当該先行出願２は本願出願時において未公開である。
【００１４】
上記先行出願２においては、光学部材と撮像素子を封止した樹脂との間に、透光性樹脂層を形成した光ポインティング装置が開示されている。以下、図１２を用いて説明する。図１２は、従来の光ポインティング装置を示す図であり、（ａ）は構造を示す図であり、（ｂ）は透光性樹脂を塗布する場所を示す図であり、（ｃ）は塗布した透光性樹脂の流れを示す図である。同図（ｂ）に示すように、上記光ポインティング装置においては、センサ基板１２２’を封止する樹脂１２０Ａにおける面１２０Ｂに透光性樹脂１３０’が塗布されている。面１２０Ｂは、センサ基板部１２２’における撮像素子の上面に対応する面である。
【００１５】
しかしながら、図１２（ｃ）に示すように、上記光ポインティング装置に塗布された液状の透光性樹脂１３０’は、矢印Ｇ〜Ｊ方向へ流れる。すなわち、センサ基板１２２’を封止した樹脂１２０Ａの上面に塗布された透光性樹脂１３０’は、樹脂１２０Ａの上面の全体に広がる。そのため、撮像素子の上面へ透光性樹脂１３０’を確実に配置できるとは限らない。すなわち、上記光ポインティング装置においては、基板部１２６に光学部材を実装する際に、透光性樹脂１３０’の配置をコントロールすることが難しい。
【００１６】
また、透光性樹脂１３０’は、光源を封止した樹脂１２０’の上面およびセンサ基板１２２’を封止した樹脂１２０Ａの上面に、直接塗布される。そのため、封止樹脂１２０Ａの反りの影響を受けやすい。封止樹脂１２０Ａに反りが発生した場合、撮像素子の上面の封止樹脂１２０Ａと光学部材との間に空間が発生しやすい。さらに、その空間をなくすために、透光性樹脂１３０’の塗布量を多くすると、余剰の透光性樹脂１３０’が光学部材のプリズム部へ流出してしまう。光学部材のプリズム部を透光性樹脂１３０’が覆うと、光学部材において被写体からの反射光が反射されず、光ポインティング装置として動作しない不具合も発生する。よって、光ポインティング装置の製造歩留まりが低下する。
【００１７】
本発明は上記の課題を解決するために為されたものである。そして、その目的は、透明樹脂によって封止された撮像素子を備えた基板に透光性樹脂を用いて光学部材を実装するときに、透光性樹脂の塗布量がばらついたとしても、または透明樹脂の反りが発生したとしても、歩留まりを低下させることのない光ポイティング装置、および当該光ポイティング装置を備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る光ポインティング装置は、上記の課題を解決するために、
被写体に光を照射する光源と、
上記被写体からの反射光を反射させて導光させると共に、反射光を撮像素子に結像させる結像素子を有する光学部材と、
上記光学部材によって導光された光を受光する撮像素子を有する基板と、
上記基板を封止すると共に、上記光学部材に向いた面内の上記撮像素子に対応する位置に第１の凸部を有し、当該第１の凸部およびその周辺以外の箇所においては上記光学部材から離れている第１の透明樹脂と、
上記第１の凸部およびその周辺にのみ配置され、上記光学部材と上記第１の凸部およびその周辺とを密着させる透光性樹脂層とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
上記の構成によれば、透明樹脂の上面であり、かつ、撮像素子の上面に対応する位置に、第１の凸部を設ける。このことにより、当該第１の凸部に透光性樹脂を塗布することができる。
【００２０】
上記第１の凸部の上面へ透光性樹脂を塗布し、光学部材を基板へ実装した後の透光性樹脂の硬化は、最も熱効率のよい光学部材と撮像素子の上面との間である第１の凸部から始まり、その周辺には未だ硬化していない透光性樹脂が豊富に存在する。よって、撮像素子の上面における第１の凸部の上の透光性樹脂の硬化による透光性樹脂の収縮分を、上記第１の凸部の周辺に存在する硬化していない透光性樹脂により補うことができる。そのため、透光性樹脂の硬化時の収縮により第１の凸部の上の透光性樹脂が欠ける現象も発生しにくい。
【００２１】
光学部材と第１の透明樹脂とは、上記第１の凸部およびその周辺においてのみ透光性樹脂を介して密着する。光学部材と第１の透明樹脂とが透光性樹脂を介して密着している面積は少ないため、透光性樹脂は毛細管現象の影響を受けにくい。その結果、第１の透明樹脂における撮像素子の上面から透光性樹脂がなくなることはない。したがって、撮像素子の上面に透光性樹脂が配置された状態を維持することができる。
【００２２】
さらに、光学部材と第１の凸部およびその周辺とは、透光性樹脂を介して密着しているので、空間が生じることはない。したがって、光の消失により光学特性が劣化し、光ポインティング装置の機能が低下することを防ぐことができる。一方、光学部材と第１の透明樹脂における第１の凸部およびその周辺以外との間には、空間が生じるので、本発明に係る光ポインティング装置は、第１の透明樹脂の反りの影響を受けにくい。その結果、光ポインティング装置の製造歩留まりを高めることができる。
【００２３】
以上のように、本発明によれば、透明樹脂によって封止された撮像素子を備えた基板に透光性樹脂を用いて光学部材を実装するときに、透光性樹脂の塗布量がばらついたとしても、または透明樹脂の反りが発生したとしても、歩留まりを低下させることのない光ポイティング装置を実現することができる効果を奏する。
【００２４】
本発明に係る表示装置においては、さらに、
上記第１の透明樹脂における上記光学部材に向いた面内に上記第１の凸部を取り囲む第２の凸部を備えていることが好ましい。
【００２５】
上記の構成によれば、第１の凸部の周辺に第２の凸部があるので、第１の凸部に塗布した透光性樹脂の余剰分の流れをコントロールできる。すなわち、第１の凸部に塗布した透光性樹脂の量が多く、透光性樹脂が当該第１の凸部およびその周辺以外に流れ出すような場合においても、さらに設けた第２の凸部において、透光性樹脂の流れだしを堰き止めることができる。そして、第１の凸部と第２の凸部との間に、透光性樹脂をとどめておくことができる。
【００２６】
本発明に係る表示装置においては、さらに、
上記第１の透明樹脂における上記光源側に形成された第３の凸部を備え、
上記第３の凸部よりも上記光源側に空間が形成されていることが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、第３の凸部において、第１の透明樹脂における撮像素子に対応する位置に設けた第１の凸部に塗布した透光性樹脂の光源側への流出を、防ぐことが出来る。さらに、第３の凸部と光源との間に空間を設けることにより、第３の凸部において透光性樹脂の流れを堰き止め止められない場合においても、当該第３の凸部から流出した透光性樹脂を溜めることなく、流すことができる。
【００２８】
本発明に係る表示装置においては、さらに、
上記光源を封止している第２の透明樹脂と、
上記被写体からの反射光を遮ると共に、上記第２の透明樹脂における上記第１の透明樹脂側の側面において上記第２の透明樹脂と密着するように形成されており、上記第１の透明樹脂側に傾斜を有する遮光樹脂とをさらに備えていることが好ましい。
【００２９】
上記構成によれば、第１の凸部に塗布した透光性樹脂が、光学部材における反射面に付着することを防ぐことができる。
【００３０】
本発明に係る表示装置においては、さらに、
上記光源を封止している第２の透明樹脂をさらに備えており、
上記第２の透明樹脂における上記光学部材に向いた面内の中央部分に比べて、当該面内における左右部分がより凹んでいることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、光ポインティング装置において第２の透明樹脂の反りによる影響を受けにくくなる。
【００３２】
本発明に係る電子機器は、上記の課題を解決するために、上述したいずれかの光ポインティング装置を備えている。
【００３３】
上記の構成によれば、光ポインティング装置の機能低下をなくし、製造歩留まりの高い光ポインティング装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の光ポインティング装置は、光学部材と撮像素子を封止している透明樹脂との間に確実に透光性樹脂層を形成することができる。さらに、本発明の光ポインティング装置は、透光性樹脂の塗布量がばらついたとしても、または透明樹脂の反りが発生したとしても、製造歩留まりを低下させることがない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ポインティング装置の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態１に係る光ポインティング装置の組立手順を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る基板部の斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る基板部へ光学カバーを実装した時の断面図である。
【００３６】
同図（ａ）は、凸部へ透光性樹脂を塗布する前の状態を示す図である。同図（ｂ）は、凸部に透光性樹脂を塗布した時の状態を示す図である。同図（ｃ）は、基板部へカバー部を実装した状態を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る基板部の斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る基板部へ光学カバーを実装した時の断面図である。
【００３７】
同図（ａ）は、凸部へ透光性樹脂を塗布する前の状態を示す図である。同図（ｂ）は、凸部に透光性樹脂を塗布した時の状態を示す図である。同図（ｃ）は、基板部へカバー部を実装した状態を示す図である。
【図７】本発明に係る光ポインティング装置の這い上がり禁止領域を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る基板部を説明するための図である。同図（ａ）は基板部の斜視図である。同図（ｂ）は同断面図である。同図（ｃ）は基板部に塗布した樹脂の流れを示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る基板部の斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態５に係る光ポインティング装置を備えた電子機器のを示すものである。同図（ａ）は光ポインティング装置を搭載ずる電子機器としての外観を示す正面図である。同図（ｂ）は同背面図である。同図（ｃ）は同側面図である。
【図１１】従来の光ポインティング装置における基板部へ光学カバーを実装した時の断面図である。同図（ａ）は、透明樹脂を塗布する前の状態を示す図である。同図（ｂ）は、透明樹脂を塗布した時の状態を示す図である。同図（ｃ）は、基板部へカバー部を実装した時の状態を示す図である。同図（ｄ）は、基板部へカバー部を実装した後の状態を示す図である。
【図１２】従来の光ポインティング装置を示す図である。同図（ａ）は構造を示す図である。同図（ｂ）は樹脂を塗布する場所を示す図である。同図（ｃ）は樹脂の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の各実施形態について、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）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。尚、同一の機能及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。
〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態を示す光ポインティング装置について、図１〜図４に基づいて説明する。まず、図１は、本実施形態にかかる光ポインティング装置１の概略構造を示す断面図である。光ポインティング装置１は、主要構成部として、基板部２６と導光板型光学部材であるカバー部２４とを備えている。
（基板部２６）
基板部２６は、主に回路基板２１、光源１６、撮像素子１５を含むセンサ基板２２、及び透明樹脂（構造体）２０，２０’からなっている。
【００３９】
（カバー部２４）
カバー部２４は、接触面１１、傾斜面１３を形成する光路変換手段及びプリズムとしての折り曲げ素子１２、結像反射部としての結像素子１４及び反射面１７・１８を含んでいる。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１が指の指紋の動きを検知する対象物である。尚、ここでは光ポインティング装置１に対する被写体１０の状態を分かり易くするために、被写体１０を光ポインティング装置１に対して便宜的に小さく記載している。
【００４０】
ここで、光ポインティング装置１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１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１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軸の正方向とする。また、Ｚ軸の正方向を垂直方向、Ｙ軸の正方向を水平方向とも称する。また、光ポインティング装置１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１の奥側から手前側に向く方向をＸ軸の正方向とする。
【００４１】
（カバー部２４の構成）
まず、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及び撮像素子１５等の光ポインティング装置１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の上側に位置している。カバー部２４は、基板部２６における撮像素子１５に対応する部分の透光性接着層３０Ａにのみ密着している。尚、本実施形態において、カバー部２４における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１として形成されているときの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。
【００４２】
カバー部２４における側面の底部の付近にはフランジ２５が設けられており、本実施形態の光ポインティング装置１が電子機器に搭載され、指等の被写体１０によりカバー部２４の接触面１１からＺ軸の負方向側に押された場合に、回路基板２１の底面に設けられる図示しない板バネ状の接点スイッチによるＺ軸の正方向側へ生じる力をある位置において規制して、押ボタンスイッチとして必要な一定のストローク量を確保するために使用される。
【００４３】
カバー部２４における接触面１１は、被写体１０が光ポインティング装置１と接する面である。接触面１１は、カバー部２４の上表面における光源１６の上方に位置する。
（折り曲げ素子１２）
上記折り曲げ素子１２は、プリズムになっており、光源１６の上方、かつ接触面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の裏面の凹部を形成している。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から照射された照射光Ｍを傾斜面１３において屈折させて、被写体１０に向かうように照射光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から反射された反射光Ｌ１を傾斜面１３において全反射させて、カバー部２４の内部におけるＹ軸の正方向に反射光Ｌ１の経路を変換するものである。傾斜面１３にて全反射された、被写体１０から反射された反射光Ｌ１は、後述する反射面１７に向かう。このように、折り曲げ素子１２の傾斜面１３は、照射光Ｍを透過し、反射光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の上方における、カバー部２４と基板部２６との間の空間の屈折率よりも大きい屈折率を有す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る。
【００４４】
（結像素子１４）
結像素子１４は、被写体１０からの反射光Ｌ１を反射して反射光Ｌ２に経路を変換し、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、かつ撮像素子１５よりもＹ軸の正方向側に位置し、カバー部２４の裏面における基板部２６とは接しない部分に位置する、カバー部２４の裏面の凹部を形成している。結像素子１４には、直交する２方向の曲率が異なる例えばトロイダル面が形成されている。結像素子１４は、このトロイダル面において反射光Ｌ１を反射して反射光Ｌ２と成し、かつ撮像素子１５に結像するような機能を持つ。結像素子１４において効率的に反射光Ｌ１を反射させるために、結像素子１４のトロイダル面には、例えば、アルミ、ニッケル、金、銀、誘電体ダイクロ膜等の金属の反射膜を蒸着させる。
【００４５】
尚、上記の説明においては、結像素子１４には例えばトロイダル面が形成されているとしているが、必ずしもこれに限らず、例えば、球面、非球面等の反射体であって、撮像素子１５に結像できるものであれば使用することが可能である。
【００４６】
（反射面１７）
反射面１７は、傾斜面１３において全反射された反射光Ｌ１を結像素子１４に入射させ、結像素子１４から反射された反射光Ｌ２を撮像素子１５に入射させるためのものである。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。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を形成する反射膜は、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。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及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、か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。
【００４７】
（不要光の遮断）
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の材質は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。このような材質によりカバー部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において遮断することができる。そして、上述のように、赤外光を反射する反射面１７を形成することによって、上記不要光のうち、赤外光成分を反射面１７において遮断することができる。光ポインティング装置１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。
【００４８】
（反射面１８）
反射面１８は、結像素子１４から反射されて反射面１７において反射された光Ｌ２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、かつ撮像素子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。
【００４９】
（基板部２６の構成）
次に、上記基板部２６の構成について説明する。
【００５０】
本実施形態の基板部２６においては、１つの回路基板２１上に光源１６と撮像素子１５とを搭載している。光源１６及び撮像素子１５は、ワイヤボンド又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１０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なっている。
【００５１】
（光源１６）
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から照射された照射光Ｍは、透明樹脂２０’を介してカバー部２４の折り曲げ素子１２により屈折され進行方向が変換されて接触面１１に到達する。すなわち、照射光Ｍは、接触面１１に対して斜め方向から、つまり接触面に対して或る入射角により入射する。ただし、光源１６から撮像素子１５に対して、カバー部２４を通らず直接伝播される光が存在する。この光は、カバー部２４中を通る反射光Ｌ１およびＬ２として撮像素子１５に入射する光に対して、迷光として作用するため、撮像品質が劣化する。従ってこの迷光は、基板部２６の透明樹脂２０’に隣接して設けられた遮光樹脂１９により遮光を行うことにより、撮像品質の劣化を防いでいる。
【００５２】
（カバー部２４における光の反射）
カバー部２４は、後述するように、空気よりも屈折率が大きい材質であるため、接触面１１に到達した照射光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において反射する。このとき、照射光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、照射光Ｍは、接触面１１を透過せず、全て接触面１１において反射してカバー部２４内に向かう。一方、接触面１１上に被写体１０がある場合、照射光Ｍは、接触面１１と接している被写体１０の表面において反射し、カバー部２４に入射される。光源１６は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）等の光源によって実現され、特に高輝度の赤外発光ダイオードにより実現されることが好ましい。
【００５３】
（撮像素子１５）
撮像素子１５は、光源１６が照射した、被写体１０において反射された反射光を受光し、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。具体的には、撮像素子１５は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補形金属酸化膜半導体）やＣＣＤ(Charge Coupled Device：電荷結合素子)等のイメージセンサからなっている。センサ基板２２は、撮像素子１５および図示しないＤＳＰ（Digital Signal Processor：算出部）を含み、受光した照射光ＭをＤＳＰに画像データとして取り込む。撮像素子１５は、センサ基板２２の指示にしたがって、接触面１１上の像を一定の間隔により撮影し続ける。
【００５４】
（被写体１０の移動）
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。センサ基板２２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の移動量及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。センサ基板２２は、ＤＳＰにおいて、該所定量に基づいて被写体１０の移動量及び移動方向を算出する。センサ基板２２は、算出した移動量及び移動方向を電気信号として回路基板２１に出力する。尚、ＤＳＰは、センサ基板２２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、センサ基板２２は、撮像素子１５にて撮像した画像データを順番に回路基板２１に送信する。
【００５５】
（センサ基板２２の処理）
センサ基板２２の処理をまとめると、センサ基板２２は、接触面１１上に被写体１０が無い場合、接触面１１の像を撮像素子１５にて撮像する。次に、接触面１１上に被写体１０が接触すると、センサ基板２２は、接触面１１と接している被写体１０の表面の像を撮像素子１５にて撮像する。例えば、被写体１０が指先の場合、センサ基板２２は、指先の指紋の像を撮像素子１５にて撮像する。ここで、撮像素子１５により撮像された画像データは、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、センサ基板２２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の移動量及び移動方向を算出し、算出した移動量及び移動方向を示す信号を回路基板２１に送信する。
【００５６】
（封止樹脂２０および２０’）
撮像素子１５を含むセンサ基板２２は、透明樹脂２０（第１の透明樹脂）によって周囲が封止されている。光源１６は、透明樹脂２０’（第２の透明樹脂）によって周囲が封止されている。透明樹脂２０および２０’の底面は、回路基板２１の上表面と密着している。透明樹脂２０および２０’を構成する透光性樹脂として、例えば、シリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂又はアクリルやポリカーボネート等の熱可塑性樹脂が用いられる。封止の手段は、一般的なトランスファーモールドによる成型や、インジェクションモールドや、ポッティングなどの他の成型を使用することもできる。また、光源１６を封止している透明樹脂２０’は、発光波長以外の波長の光がカットできる材料を使用すると、外乱光、迷光対策ができて好ましい。
【００５７】
（透光性接着層３０Ａ）
透明樹脂２０におけるカバー部２４に向いた面内の撮像素子１５に対応する位置には、後述する凸部２０Ｅ（第１の凸部）が形成されている。当該凸部２０Ｅとカバー部２４との間に透光性接着層３０Ａ（透光性樹脂層）が設けられている。透光性接着層３０Ａは透明樹脂２０の凸部２０Ｅおよびカバー部２４と密着している。すなわち、透光性接着層３０Ａと凸部２０Ｅとの間、および透光性接着層３０Ａとカバー部２４との間には、空気の層が存在しないようになっている。このことから、光の屈折率に差が生じず、被写体１０の像は、大きく屈折することなく撮像素子１５へ結像する。透光性接着層３０Ａを構成する透光性樹脂３０としては、シリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂又はアクリルやポリカーボネート等の熱可塑性樹脂が用いられる。さらに、透光性接着層３０Ａを構成する透光性樹脂３０としては、ＬＥＤ発光波長以外の波長の光をカットでき、かつ、カバー部２４や透明樹脂２０との密着性が高いものが望ましい。また、透光性接着層３０Ａを構成する材料の屈折率は、カバー部２４や透明樹脂２０とできるだけ近いことが望ましい。
【００５８】
（光ポインティング装置１）
このように、回路基板２１上に搭載された光源１６及び撮像素子１５を含むセンサ基板２２がそれぞれ透明樹脂２０’及び２０によって封止されているため、回路基板２１、光源１６、撮像素子１５、センサ基板及び透明樹脂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１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１の製造コストを削減することができると共に、被写体１０の検知精度の高い光ポインティング装置１を実現することができる。
【００５９】
このように、本実施形態の光ポインティング装置１においては、基板部２６の透明樹脂２０・２０’側面及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。
【００６０】
（光ポインティング装置１における光の経路）
上記構成の光ポインティング装置１において、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に入射する経路を図１に基づいて説明する。
【００６１】
図１に示すように、まず、光源１６から照射された照射光Ｍが、折り曲げ素子１２の傾斜面１３において屈折透過されて、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において、光源１６から照射された照射光Ｍが散乱反射する。被写体１０の表面において反射された反射光Ｌ１は、折り曲げ素子１２の傾斜面１３において全反射されて、進路がＹ軸の正方向に変わる。傾斜面１３において全反射された反射光Ｌ１は、反射面１７にて反射し、結像素子１４に到達する。そして、反射光Ｌ１は、結像素子１４にて折り返し反射されて反射光Ｌ２となり、反射面１７、反射面１８、及び反射面１７にて次々と反射されて最終的に撮像素子１５に入射する。
【００６２】
（反射光Ｌ２）
ここで、反射光Ｌ２はカバー部２４から撮像素子１５に対して斜めから入射するが、この入射の角度はカバー部２４のＺ方向の厚みを薄くすればするほどＺ軸に対して大きくなる。そしてこの角度が、カバー部２４の材質の持つ屈折率から算出される全反射角度よりも大きくなった場合、反射光Ｌ２の一部または全部がカバー部２４の底面において全反射されて、撮像素子１５に入射されなくなる。この課題を解決するために、光ポインティング装置１においては、カバー部２４の底面と基板部２６の透明樹脂２０の上面の凸部２０Ｅおよびその周辺との間に透光性樹脂３０からなる透光性接着層３０Ａが設けられている。
【００６３】
この透光性接着層３０Ａの屈折率と、カバー部２４および基板部２６の透明樹脂２０の屈折率との差を小さくすることによって、反射光Ｌ２のＺ軸に対する入射角が大きくなっても、全反射条件が満たされなくなるため、反射光Ｌ２は撮像素子１５に入射することが出来る。
【００６４】
（屈折率）
例えばカバー部２４の材質をポリカーボネートやアクリルにした場合、その屈折率は１．４〜１．６である。また透明樹脂２０・２０’の材質としてエポキシ系樹脂とした場合、その屈折率は１．５〜１．６５である。従って、この透光性接着層３０Ａの材質としては、屈折率が１．４〜１．６辺りの材料が望ましく、例えばアクリル系やシリコーン系（または変性シリコーン系）もしくはエポキシ樹脂等の熱硬化性または常温硬化性の接着剤が挙げられる。
【００６５】
（光ポインティング装置１の組立工程）
次に図２（ａ）〜（ｄ）を用いて、本発明に係る光ポインティング装置１の組立工程を説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る光ポインティング装置１の組立手順を説明する図である。
【００６６】
まず、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、基板部２６に対して、図示しない外部基板との接続を行うためのＦＰＣ（Flexible_Print_Circuit）２３を、無鉛半田リフロー処理等を用いてハンダ付けする。
【００６７】
その後、基板部２６の透明樹脂２０・２０’表面およびＦＰＣ２３表面の油や樹脂バリ等汚損物をプラズマ処理により清浄する。この時、透明樹脂２０表面は清浄されるだけでなく数μ以下の粗さに粗化（微小な凹凸が形成）されるため、硬化前の流動性をもつ透光性樹脂３０の濡れ性が向上しかつ接触面積が大きくなるだけでなく、上記微小な凹凸が透光性接着層３０Ａを構成する樹脂に対するアンカーの役割を果たすため、物理的な接着力も向上する。
【００６８】
すなわち、小型化および薄型化を達成し、かつ高い信頼性（耐環境性）および性能を有する光ポインティング装置１を提供することができる。
【００６９】
（透明樹脂２０と透光性樹脂３０との接着）
本実施形態においては、流動性を持つ透光性樹脂３０と、透明樹脂２０との物理的な接着力を向上させるために、Ａｒプラズマ処理によって透明樹脂２０表面に凹凸を形成し、かつ透明樹脂２０の表面から離型剤を除去しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、透明樹脂２０の表面を大気中におけるコロナ放電、Ｏ２プラズマやＣＨ４プラズマにより処理することによって、水酸基、カルボニル基およびカルボキシル基などの官能基を透明樹脂２０の表面に付与してもよい。透明樹脂２０の表面に水酸基、カルボニル基およびカルボキシル基などの官能基を付与することによって、透明樹脂２０と透光性樹脂３０との化学的な結合力も向上させることができ、硬化後の透光性接着層３０Ａと透明樹脂２０との物理的な接着力および化学的な結合力の向上を同時に行うことによって、基板部２６から光学カバー２４が剥離することを抑制することができる。
【００７０】
また、透明樹脂２０やカバー部２４の底面上に、シランカップリング剤が付与されていても良い。付与するシランカップリング剤は、化学的な接着力を向上し得るものであればよく、従来公知のシランカップリング剤から、カバー部２４および透明樹脂２０を構成する樹脂の性質に合わせて、エポキシ系やアミノ系その他のシランカップリング剤を適宜選択すればよい。
【００７１】
シランカップリング剤の付与は、以下のように行なえばよい。シランカップリング剤をイソプロピルアルコールなどの有機溶媒によって１％程度に希釈し、希釈したシランカップリング剤にカバー２４部の底面や透明樹脂２０の上面を浸漬（ディップ）する。その後乾燥させることによって、シランカップリング剤を付与することができるが、なおここで説明した方法以外にも、従来公知の方法を用いてシランカップリング剤を付与することができる。
【００７２】
以上、このように処理された部分を接着力向上部とする。
【００７３】
（黒色接着剤３１）
その後、図２（ｃ）に示すように、ＦＰＣ２３上の回路基板２１に隣接する外側の領域に、カバー部２４のフランジ２５と接するように黒色接着剤３１を、ディスペンサシリンジ３２を用いて塗布する。この黒色接着剤３１は、光ポインティング装置１の外部から入ってくる迷光およびカバー部２４内を伝播する迷光をも遮光するために黒色を用いることが好ましい。この黒色接着剤３１の材質は、アクリル系やシリコーン系（または変性シリコーン系）もしくはエポキシ樹脂等の熱硬化性または常温硬化性の接着剤が挙げられる。ただし、黒色接着剤３１を熱硬化性とする場合は、ＦＰＣ２３上の隙間３１Ａを設ける。これにより、基板部２６上に、カバー部２４が配置された際、フランジ２５と黒色接着剤３１が密着され、加熱される際に、光ポインティング装置１内部に閉じ込められた空気が加熱により体積膨張して、装置１内部において破裂するのを防ぐことが出来る。
【００７４】
（透光性樹脂３０）
次に、図２（ｄ）に示すように、基板部２６の透明樹脂２０における凸部２０Ｅの上面であって、撮像素子１５直上の場所に、透光性樹脂３０を、ディスペンサシリンジ３２を用いて塗布する。
【００７５】
（カバー部２４の配置）
その後、図２（ｅ）に示すように、基板部２６上にカバー部２４を配置する（配置後は図２（ｆ）のようになる）。
【００７６】
（透光性樹脂３０の硬化）
透光性樹脂３０を硬化させるため、基板部２６上にカバー部２４を配置したものを加熱炉に入れて、適宜加熱を行い本発明の光ポインティング装置１の組立工程が終了する。
（凸部２０Ｅ）
図３は、本実施形態に係る基板部２６の斜視図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る基板部２６へカバー部２４を実装した時の断面図である。図３に示すように、センサ基板２２を封止している透明樹脂２０には、凸部２０Ｅが透明樹脂２０と一体として形成されている。また、図４（ａ）に示すように、凸部２０Ｅは、撮像素子１５の直上に形成されている。この凸部２０Ｅは、基板部２６とカバー部２４とを、透光性接着層３０Ａを介して密着させる部分である。透明樹脂２０における凸部２０Ｅおよびその周辺以外の場所である面２０Ｆはカバー部２４と密着させない部分である。すなわち、面２０Ｆとカバー部２４との間に空間を設けることができる。
【００７７】
（基板部２６へのカバー部２４の実装）
図４（ｂ）に示すように、凸部２０Ｅに塗布された透光性樹脂３０は、表面張力により、凸部２０Ｅ上にとどまる。そこへ、カバー部２４を実装すると同図（ｃ）の状態となる。図４（ｃ）に示すように、凸部２０Ｅに塗布された透光性樹脂３０は、基板部２６にカバー部２４を実装する際に凸部２０Ｅからその周辺および面２０Ｆへ押し出される。そのとき、凸部２０Ｅにおける透光性樹脂３０の余剰分のみが凸部２０Ｅの周辺および２０Ｆに押し出される。この状態において透光性樹脂３０を熱硬化させると、熱効率のよい凸部２０Ｅから硬化反応が始まる。その際、透光性樹脂３０の硬化による収縮により凸部２０Ｅにおいて透光性樹脂３０が不足する可能性がある。しかし、このとき、面２０Ｆにおいては凸部２０Ｅに比べ熱効率が悪いため、面２０Ｆに押し出された透光性樹脂３０は、硬化していない。この硬化していない透光性樹脂３０が、凸部２０Ｅに流れ込む。そのため、凸部２０Ｅにおける透光性樹脂３０の不足分を補うことができる。よって、透光性樹脂３０の不足により凸部２０Ｅにおける透光性樹脂３０が欠ける現象は発生しにくい。
【００７８】
また、透明樹脂２０の外周は、凸部２０Ｅの高さよりも低いため、透明樹脂２０の外周とカバー部２４との間には空間が生じる。よって、透明樹脂２０の反りが発生した場合においても、本実施形態における光ポインティング装置１は、透明樹脂２０の反りの影響を受けにくい。
【００７９】
図３および図４に示すように、透明樹脂２０上に形成された凸部２０Ｅに透光性樹脂３０を塗布し、基盤部２６へカバー部２４を実装することによって、図１に示す光ポインティング装置１を製造することができる。
【００８０】
（本実施形態における効果）
本実施形態においては、凸部２０Ｅの上面に透光性樹脂３０を確実に塗布することができる。すなわち、撮像素子１５の上面に透光性樹脂３０を確実に配置できる。よって、カバー部２４と透明樹脂２０とを、凸部２０Ｅの上の透光性樹脂３０Ａを介して、密着させることができる。すなわち、カバー部２４と凸部２０Ｅとの間に空間が生ずることはない。そのため、部品の屈折率と空気の屈折率との差は生じない。その結果、光が消失することはないので、本実施形態における光ポインティング装置１においては、光学特性は劣化しない。
【００８１】
また、カバー部２４と透明樹脂２０とは、凸部２０Ｅの上面に塗布された透光性接着層３０Ａのみを介して密着している。すなわち、凸部２０Ｅの上面およびその周辺以外の場所である面２０Ｆにおいては、基板部２６とカバー部２４との間には空間が設けられている。当該空間を設けることにより、透明樹脂２０に反りが発生した場合であっても、本実施形態における光ポインティング装置１は、透明樹脂２０の反りの影響を受けにくい。
【００８２】
したがって、本実施形態における光ポインティング装置１は、ポインティング機能の低下を防ぐことができる。また、光ポインティング装置１の製造歩留まりの低下も防ぐことができる。
【００８３】
〔実施形態２〕
本発明に係る第２の実施形態について図５および図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、上記実施形態１と同じである。また、説明の便宜上、実施形態１において各図面に示す部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８４】
（基板部２６ａ）
図５は、本実施形態に係る基板部２６ａの斜視図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る基板部２６ａへカバー部２４を実装した時の断面図である。
【００８５】
図５および図６（ａ）に示すように、センサ基板２２を封止している透明樹脂２０には、実施形態１の構成に加え、凸部２０Ｅの外周に凸部２０Ｇ（第２の凸部）が形成されている。すなわち凸部２０Ｇは、透明樹脂２０におけるカバー部２４に向いた面内に、凸部２０Ｅを取り囲むように設けられている。
【００８６】
（凸部２０Ｇおよび溝２０Ｈ）
凸部２０Ｇは、凸部２０Ｅから透光性樹脂３０が流れ出した場合、その透光性樹脂３０を堰き止める部分である。
【００８７】
凸部２０Ｅ及び凸部２０Ｇは、透光性接着層３０Ａを介して光学カバー２４と密着しているが、それ以外の透明樹脂２０の上面は光学カバー２４と密着していない。凸部２０Ｇの高さは、透明樹脂２０の反り量を考慮し、凸部２０Ｅよりも低く形成する場合もある。また、凸部２０Ｇを設けたことにより、凸部２０Ｅと凸部２０Ｇとの間に溝２０Ｈが形成される。溝２０Ｈは、凸部２０Ｅから透光性樹脂３０が流れ出した場合、その透光性樹脂３０をとどめる部分である。
【００８８】
（基板部２６ａへのカバー部２４の実装）
図６（ｂ）に示すように、凸部２０Ｅに塗布された透光性樹脂３０は、表面張力により、凸部２０Ｅ上にとどまる。そこへ、カバー部２４を実装すると同図（ｃ）の状態となる。図６（ｃ）に示すように、凸部２０Ｅに塗布された透光性樹脂３０は、基板部２６ａにカバー部２４を実装する際に凸部２０Ｅの上面から外周の溝部２０Ｈに押し出される。このとき、透光性樹脂３０は毛細管現象により凸部２０Ｇに吸い寄せられる。
【００８９】
しかし、凸部２０Ｇとカバー部２４とが透光性樹脂３０を介して密着している面積は少ないため、凸部２０Ｅの上面における透光性樹脂３０までを吸い取ることはない。凸部２０Ｇが形成されてることによって、透光性樹脂３０は凸部２０Ｅの周辺にとどまりやすく、透光性樹脂３０の熱硬化時の粘度低下によって透明樹脂２０の外周部へ流れだすことはない。さらに、黒色接着剤３１が透明樹脂２０の上に這い上がる現象が発生した場合においても、凸部２０Ｇおよび溝部２０Ｈが形成されているため、黒色接着剤３１が凸部２０Ｅまで這い上がることはない。よって、透明樹脂２０における撮像素子１５の上面およびその周辺の透明樹脂２０の特性に影響することはない。
【００９０】
〔実施形態３〕
本発明に係る第３の実施形態について図７および図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、上記実施形態１と同じである。また、説明の便宜上、実施形態１において各図面に示す部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９１】
（這い上がり禁止領域４０）
図７は、本発明に係る光ポインティング装置１の這い上がり禁止領域４０を示す図である。光ポインティング装置１の組立工程においては、実施形態１において説明したように、透光性樹脂３０を凸部２０Ｅの上面に塗布した後、基板部２６の上にカバー部２４を被せる。凸部２０Ｅの上面に塗布した透光性樹脂３０の塗布量が多かった場合、凸部２０Ｅの上面にとどまらなかった残りの透光性樹脂３０は光源１６方向へ流れ出すことがある。このとき、残りの透光性樹脂３０は、回路基板２１とカバー部２４との空間５Ａに溜まる。さらに、この透光性樹脂３０が傾斜面１３へ流れ込む場合がある。傾斜面１３は、被写体１０の表面において反射された反射光Ｌ１を反射させる。したがって、透光性樹脂３０が傾斜面１３に付着した場合、反射光Ｌ１が傾斜面１３において反射されず、光ポインティング装置１は動作しなくなる。図７においては、這い上がり禁止領域４０に透光性樹脂３０が流れ込むと、反射光Ｌ１が傾斜面１３において反射されず、光ポインティング装置１は動作しなくなる。
【００９２】
（基板部２６ｂ）
図８（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る基板部２６ｂを説明するための図である。図８（ｃ）は、本実施形態に係る基板部２６ｂにおける樹脂の流れを示す図である。同図に示すように、本実施形態においては、実施形態１の構成に加え、樹脂止め構造２０Ｋ（第３の凸部）および空間６Ａが形成されている。
（樹脂止め構造２０Ｋ）
樹脂止め構造２０Ｋは、凸部２０Ｅから透光性樹脂３０が、光源１６を封止する透明樹脂２０’側へ流れだすことを防止している。図８（ａ）および（ｂ）に示すように、樹脂止め構造２０Ｋは、透明樹脂２０に設けられた構造である。樹脂止め構造２０Ｋは、透明樹脂２０における透明樹脂２０’側に設けられている。樹脂止め構造２０Ｋは、幅０．１ｍｍ程度に、高さはカバー部２４に接触する程度に設計することが望ましい。
【００９３】
（空間６Ａ）
空間６Ａは、樹脂止め構造２０Ｋを乗り越えた透光性樹脂３０の光源１６側への這い上がりを防止するための空間である。図８（ａ）および（ｂ）に示すように、空間６Ａは、透明樹脂２０と遮光樹脂１９との間に設けられている。
【００９４】
（遮光樹脂１９）
遮光樹脂１９は、被写体１０から反射した光を遮る。これまでの構造においては、遮光樹脂１９は、光源１６を封止している透明樹脂２０‘とセンサ基板を封止している透明樹脂２０とにまたがるように形成されている。そのため、遮光樹脂１９の成型時に、透明樹脂２０及び２０’には遮光樹脂１９の樹脂止め用の金型押えの段差２０Ｉ・２０Ｊが必須となり、段差２０Ｉ・２０Ｊは平坦にする必要がある。この段差２０Ｉ・２０Ｊの幅は、一般的に０．２５ｍｍ以上必要である。
【００９５】
しかし、本実施形態においては、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、遮光樹脂１９を光源１６側にのみ形成している。遮光樹脂１９は、センサ基板２２の透明樹脂２０には接触していない。そのため、空間６Ａを形成することができる。また、遮光樹脂１９はセンサ基板２２を封止する透明樹脂２０側には形成されていない。よって、センサ基板２２を封止する透明樹脂２０側には、遮光樹脂１９の成型時の樹脂止め用の金型押えの段差２０Ｉ上は平坦にする必要がないので、段差２０Ｉ上に透光性樹脂３０の余剰の透光性樹脂３０の流出を防止する樹脂止め構造２０Ｋを設けることができる。
【００９６】
さらに、遮光樹脂１９における空間Ａ側の側面に傾斜を設けることにより、樹脂止め構造２０Ｋを乗り越え、空間６Ａに流れた透光性樹脂３０が、反射面１３に流れ込み、反射面１３に付着することを防ぐことができる。
【００９７】
（透光性樹脂３０の流れ）
余剰の透光性樹脂３０は、図８（ｃ）矢印Ａに示すように、樹脂止め構造２０Ｋにより堰きとめられる。さらに、この樹脂止め構造２０Ｋを乗り越えて空間６Ａへと流れだした透光性樹脂３０は、図８（ｃ）矢印ＥおよびＦに示すように、遮光樹脂１９と透明樹脂２０との間に形成されている空間６Ａに流れだす。そのため、透光性樹脂３０は傾斜面１３へは這い上がらない。万が一、空間６Ａに透光性樹脂３０が溜まってしまったとしても、遮光樹脂１９の撮像素子側の側面に傾斜を設けているため、透光性樹脂３０は反射面１３に付着することなく、空間６Ａに戻り流れる。
【００９８】
〔実施形態４〕
本発明に係る第４の実施形態について図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、上記実施形態１と同じである。また、説明の便宜上、実施形態１において各図面に示す部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９９】
（基板部２６ｃ）
図９は、本実施形態に係る基板部２６ｃの斜視図である。同図に示すように、本実施形態においては、透明樹脂２０’の反りを考慮して、透明樹脂２０’におけるカバー部２４に向いた面内の左右部分を削ることによって、透明樹脂２０’に段差（構造２０Ｎおよび２０Ｍ）を設けている。すなわち、透明樹脂２０’におけるカバー部２４に向いた面内の左右部分が、当該面内における中央部分に比べて凹んでいる。
（構造２０Ｎおよび２０Ｍ）
構造２０Ｎおよび２０Ｍは、透明樹脂２０’の反りの影響を受けにくくするための構造である。透明樹脂２０においては凸部２０Ｅが形成されているが、透明樹脂２０だけでなく、透明樹脂２０’においても段差を設けることにより、カバー部２４の組立の時に基板部２６ｃの反りの影響を受けにくくなる。尚、透明樹脂２０’における構造２０Ｎおよび２０Ｍと中心部との段差は、透明樹脂２０における凸部２０Ｅと凸部２０Ｅ以外との段差と同じである。基板部２６ｃの構造により、透明樹脂２０’の反りの量が大きい場合は、反りの量に応じた段差をつけることが望ましい。
【０１００】
〔実施形態５〕
最後に、第５の実施形態の光ポインティング装置５７を搭載した電子機器について、図１０を用いて説明する。
【０１０１】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る光ポインティング装置５７を備えた電子機器５０を示す図である。尚、図１０（ａ）〜（ｃ）においては、電子機器として携帯電話機５０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（Personal Digital Assistant：携帯情報端末）、ゲーム機、テレビ等のリモコン、電子レンジ等であってもよい。また、本発明の光ポインティング装置５７に使用できる光源は、ＬＥＤに限らず、半導体レーザ素子等のＬＥＤ以外の発光装置であっても良いことも言うまでもない。
【０１０２】
（携帯電話機５０の構成）
図１０に示すように、携帯電話機５０は、モニター側筐体５１及び操作側筐体５２を備えている。モニター側筐体５１は、モニター部５５及びスピーカー部５６を含み、操作側筐体５２は、マイク部５３、テンキー５４および本発明に係る光ポインティング装置５７を含んでいる。
【０１０３】
なお、本実施形態において、光ポインティング装置５７は、図１０（ａ）に示すように、テンキー５４の上部に配置されているが、光ポインティング装置５７の位置及びその向きについては、これに限定されるわけではない。
【０１０４】
（各部の機能）
スピーカー部５６は、音声情報を外部に出力するものであり、マイク部５３は音声情報を携帯電話機５０に入力するものである。モニター部５５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５７からの入力情報を表示するものである。
【０１０５】
（携帯電話５０の形態）
なお、本実施形態の携帯電話機５０は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、上部の筐体（モニター側筐体５１）と下部の筐体（操作側筐体５２）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５０を例として挙げている。本実施形態において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１を搭載することができる携帯電話機５０は、折りたたみ式に限るものではない。
【０１０６】
（携帯電話機の厚み）
近年、折りたたみ式の携帯電話機において、折りたたんだ状態において厚みが１０ｍｍ以下のものも登場してきている。携帯電話機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１０（ａ）〜（ｃ）に示す操作側筐体５２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５３、テンキー５４、光ポインティング装置５７である。この中においては、光ポインティング装置５７の厚さが最も厚く、光ポインティング装置５７の薄型化は、携帯電話機の薄型化に直接繋がる。
【０１０７】
したがって、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５７を利用した携帯電話機は、容易に薄型化およびコンパクト化を実現することができる。
【０１０８】
このように、本実施形態の電子機器としての携帯電話機５０は、光ポインティング装置５７を備えている。したがって、光路変換手段及び結像反射部が一体化されたカバー部２４を用いる場合においても、光学特性の劣化が少ない光ポインティング装置５７を備えた携帯電話機５０を提供することができる。
【０１０９】
尚、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において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。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、ＰＣや携帯電話機等の入力装置に利用することができ、特に小型化および薄型化を要求される携帯機器に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１・５７ 光ポインティング装置
１０ 被写体
１１ 接触面
１２ 折り曲げ素子
１３ 傾斜面
１４ 結像素子（結像反射部）
１５ 撮像素子
１６ 光源
１７・１８ 反射面
１９ 遮光樹脂
２０・２０’ 透明樹脂（構造体）
２１ 回路基板
２２ センサ基板
２３ ＦＰＣ
２４ カバー部
２５ フランジ
２６ 基板部
３０ 透光性樹脂
３０Ａ 透光性接着層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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及びそれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の携帯情報端末に代表される小型の電子機器においては、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（十字キー）とにより構成されている。また、近年は携帯情報端末のディスプレイ部にグラフィック等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、主に、ディスプレイ部を２次元において用いるＧＵＩ（Graphical User Interface）が採用されるようになってきている。
【０００３】
このように、携帯情報端末が高機能化し、コンピュータと同等の表示機能を備えることになったが、キーパッドの方向キー等を用いる従来の携帯情報端末の入力手段においては、ＧＵＩによって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、コンピュータに用いられているボール式マウス若しくは光学式マウス等のマウスや、タッチパッド又はタブレットのように、直感的な操作を可能とするポインティング装置が求められるようになってきている。
【０００４】
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、下記のようなポインティング装置が提案されている。このポインティング装置は、接触する被写体としての指の指紋を撮像素子により観察し、接触面における被写体の指紋の移動変化を抽出することによって、被写体の動きを検知する。
【０００５】
例えば、特許文献１および特許文献２に開示された光学式ジョイスティックは、接触面上の被写体の動きを電気信号として出力する光ポインティング装置として用いられる。この光学式ジョイスティックにおいては、接触面上の被写体をＬＥＤ等の光源によって照射し、被写体から散乱された光を集光レンズにて撮像素子に集光する。集光された被写体の像は、イメージセンサ等の撮像素子により連続的に撮像され、撮像した画像データにおける直前の撮影画像データに対する変化量を抽出する。こうして抽出された変化量に基づいて被写体の動きが算出される。このような光ポインティング装置を用いることによって、ディスプレイ上に示されたカーソル等を被写体の動きに合わせて移動させることができる。
【０００６】
上記特許文献１および特許文献２に開示された光学式ジョイスティックにおいては、その光学系は、装置の小型化・薄型化を図るため、ＬＥＤ及び反射ミラーを含む光源部と、第１反射面及び第１平凸レンズ部を有する第１導波管と、第２反射面及び第２平凸レンズ部を有する第２導波管と、イメージセンサとを含んでいる。この光学式ジョイスティックにおいては、第１導波管及び第２導波管が反射面及びレンズ部を含み、光学系は水平方向に折り曲げて配置されるため、装置の垂直方向の長さ（厚み）を小さく（約２ｍｍ以下）することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００８−５１０２４６号公報（２００８年４月３日公表）
【特許文献２】特開２００８−２２６２２４号公報（２００８年９月２５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１および２における光ポインティング装置においては、結像光学系が、各光学部材間の空気層を利用しているため、部品の屈折率と、空気の屈折率との差により光が屈折してしまう。そのため、組立のばらつきや、長時間の使用や、振動等の外部からの衝撃等により、部品間の隙間にばらつきが生じ、光の消失により光学特性が劣化する。また、上記隙間にごみや異物などが付着して、光学特性が劣化することもある。光学特性が劣化することにより、良好に指の変位を検出できないことがある。
【０００９】
これらの問題を解決しうる光ポインティング装置を提供するために、本願出願人は、特願２００９−２２０５９８号（先行出願１）を出願している。尚、当該先行出願１は本願出願時において未公開である。
【００１０】
上記先行出願１においては、光学部材とセンサ基板を封止した樹脂との間に、透明樹脂を配置した光ポインティング装置が開示されている。以下、図１１を用いて説明する。図１１（ａ）〜（ｄ）は、従来の光ポインティング装置における基板部１２６へ光学カバー１２４を実装した時の断面図である。同図（ａ）に示すように、上記光ポインティング装置においては、センサ基板１２２を封止する透明樹脂１２０に凹部１０２Ａが形成されている。すなわち、撮像素子１１５の上面の透明樹脂１２０に凹部１０２Ａが形成されている。同図（ｂ）に示すように、当該凹部１０２Ａに透明樹脂１３０を塗布する。そして、基礎回路１２１へ光学カバー１２４を実装する。
【００１１】
しかしながら、図１１（ｃ）に示すように、透明樹脂１３０は、光学部材１２４とセンサ基板１２２を封止する樹脂１２０との隙間１０３Ａにおいて毛細管現象により吸い取られる。そのため、センサ基板１２２を封止した樹脂１２０の上面に一部の透明樹脂１３０が残るか、またはほとんど透明樹脂１３０が残らない現象が発生する可能性が高い。
【００１２】
当該現象により、図１１（ｄ）に示すように、光学部材１２４とセンサ基板１２２を封止した樹脂１２０との間に空間１０４Ａが発生する。空間１０４Ａが発生すると部品間の隙間にばらつきが生じる。これにより、部品の屈折率と空気の屈折率の差が生じる。当該屈折率の差により光が消失することにより光学特性が劣化する。その結果、光ポインティング装置の機能は低下する。また、毛細管現象により、光学部材１２４とセンサ基板１２２を封止した樹脂１２０との間に透明樹脂１３０をとどめておくことができない。よって、光ポインティング装置の製造歩留まりが低下する。
【００１３】
この問題を解決しうる光ポインティング装置を提供するために、本願出願人は、特願２０１０-１３０３６２号（先行出願２）を出願している。尚、当該先行出願２は本願出願時において未公開である。
【００１４】
上記先行出願２においては、光学部材と撮像素子を封止した樹脂との間に、透光性樹脂層を形成した光ポインティング装置が開示されている。以下、図１２を用いて説明する。図１２は、従来の光ポインティング装置を示す図であり、（ａ）は構造を示す図であり、（ｂ）は透光性樹脂を塗布する場所を示す図であり、（ｃ）は塗布した透光性樹脂の流れを示す図である。同図（ｂ）に示すように、上記光ポインティング装置においては、センサ基板１２２’を封止する樹脂１２０Ａにおける面１２０Ｂに透光性樹脂１３０’が塗布されている。面１２０Ｂは、センサ基板部１２２’における撮像素子の上面に対応する面である。
【００１５】
しかしながら、図１２（ｃ）に示すように、上記光ポインティング装置に塗布された液状の透光性樹脂１３０’は、矢印Ｇ〜Ｊ方向へ流れる。すなわち、センサ基板１２２’を封止した樹脂１２０Ａの上面に塗布された透光性樹脂１３０’は、樹脂１２０Ａの上面の全体に広がる。そのため、撮像素子の上面へ透光性樹脂１３０’を確実に配置できるとは限らない。すなわち、上記光ポインティング装置においては、基板部１２６に光学部材を実装する際に、透光性樹脂１３０’の配置をコントロールすることが難しい。
【００１６】
また、透光性樹脂１３０’は、光源を封止した樹脂１２０’の上面およびセンサ基板１２２’を封止した樹脂１２０Ａの上面に、直接塗布される。そのため、封止樹脂１２０Ａの反りの影響を受けやすい。封止樹脂１２０Ａに反りが発生した場合、撮像素子の上面の封止樹脂１２０Ａと光学部材との間に空間が発生しやすい。さらに、その空間をなくすために、透光性樹脂１３０’の塗布量を多くすると、余剰の透光性樹脂１３０’が光学部材のプリズム部へ流出してしまう。光学部材のプリズム部を透光性樹脂１３０’が覆うと、光学部材において被写体からの反射光が反射されず、光ポインティング装置として動作しない不具合も発生する。よって、光ポインティング装置の製造歩留まりが低下する。
【００１７】
本発明は上記の課題を解決するために為されたものである。そして、その目的は、透明樹脂によって封止された撮像素子を備えた基板に透光性樹脂を用いて光学部材を実装するときに、透光性樹脂の塗布量がばらついたとしても、または透明樹脂の反りが発生したとしても、歩留まりを低下させることのない光ポイティング装置、および当該光ポイティング装置を備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る光ポインティング装置は、上記の課題を解決するために、
被写体に光を照射する光源と、
上記被写体からの反射光を反射させて導光させると共に、反射光を撮像素子に結像させる結像素子を有する光学部材と、
上記光学部材によって導光された光を受光する撮像素子を有する基板と、
上記基板を封止すると共に、上記光学部材に向いた面内の上記撮像素子に対応する位置に第１の凸部を有し、当該第１の凸部およびその周辺以外の箇所においては上記光学部材から離れている第１の透明樹脂と、
上記第１の凸部およびその周辺にのみ配置され、上記光学部材と上記第１の凸部およびその周辺とを密着させる透光性樹脂層とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
上記の構成によれば、透明樹脂の上面であり、かつ、撮像素子の上面に対応する位置に、第１の凸部を設ける。このことにより、当該第１の凸部に透光性樹脂を塗布することができる。
【００２０】
上記第１の凸部の上面へ透光性樹脂を塗布し、光学部材を基板へ実装した後の透光性樹脂の硬化は、最も熱効率のよい光学部材と撮像素子の上面との間である第１の凸部から始まり、その周辺には未だ硬化していない透光性樹脂が豊富に存在する。よって、撮像素子の上面における第１の凸部の上の透光性樹脂の硬化による透光性樹脂の収縮分を、上記第１の凸部の周辺に存在する硬化していない透光性樹脂により補うことができる。そのため、透光性樹脂の硬化時の収縮により第１の凸部の上の透光性樹脂が欠ける現象も発生しにくい。
【００２１】
光学部材と第１の透明樹脂とは、上記第１の凸部およびその周辺においてのみ透光性樹脂を介して密着する。光学部材と第１の透明樹脂とが透光性樹脂を介して密着している面積は少ないため、透光性樹脂は毛細管現象の影響を受けにくい。その結果、第１の透明樹脂における撮像素子の上面から透光性樹脂がなくなることはない。したがって、撮像素子の上面に透光性樹脂が配置された状態を維持することができる。
【００２２】
さらに、光学部材と第１の凸部およびその周辺とは、透光性樹脂を介して密着しているので、空間が生じることはない。したがって、光の消失により光学特性が劣化し、光ポインティング装置の機能が低下することを防ぐことができる。一方、光学部材と第１の透明樹脂における第１の凸部およびその周辺以外との間には、空間が生じるので、本発明に係る光ポインティング装置は、第１の透明樹脂の反りの影響を受けにくい。その結果、光ポインティング装置の製造歩留まりを高めることができる。
【００２３】
以上のように、本発明によれば、透明樹脂によって封止された撮像素子を備えた基板に透光性樹脂を用いて光学部材を実装するときに、透光性樹脂の塗布量がばらついたとしても、または透明樹脂の反りが発生したとしても、歩留まりを低下させることのない光ポイティング装置を実現することができる効果を奏する。
【００２４】
本発明に係る表示装置においては、さらに、
上記第１の透明樹脂における上記光学部材に向いた面内に上記第１の凸部を取り囲む第２の凸部を備えていることが好ましい。
【００２５】
上記の構成によれば、第１の凸部の周辺に第２の凸部があるので、第１の凸部に塗布した透光性樹脂の余剰分の流れをコントロールできる。すなわち、第１の凸部に塗布した透光性樹脂の量が多く、透光性樹脂が当該第１の凸部およびその周辺以外に流れ出すような場合においても、さらに設けた第２の凸部において、透光性樹脂の流れだしを堰き止めることができる。そして、第１の凸部と第２の凸部との間に、透光性樹脂をとどめておくことができる。
【００２６】
本発明に係る表示装置においては、さらに、
上記第１の透明樹脂における上記光源側に形成された第３の凸部を備え、
上記第３の凸部よりも上記光源側に空間が形成されていることが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、第３の凸部において、第１の透明樹脂における撮像素子に対応する位置に設けた第１の凸部に塗布した透光性樹脂の光源側への流出を、防ぐことが出来る。さらに、第３の凸部と光源との間に空間を設けることにより、第３の凸部において透光性樹脂の流れを堰き止め止められない場合においても、当該第３の凸部から流出した透光性樹脂を溜めることなく、流すことができる。
【００２８】
本発明に係る表示装置においては、さらに、
上記光源を封止している第２の透明樹脂と、
上記被写体からの反射光を遮ると共に、上記第２の透明樹脂における上記第１の透明樹脂側の側面において上記第２の透明樹脂と密着するように形成されており、上記第１の透明樹脂側に傾斜を有する遮光樹脂とをさらに備えていることが好ましい。
【００２９】
上記構成によれば、第１の凸部に塗布した透光性樹脂が、光学部材における反射面に付着することを防ぐことができる。
【００３０】
本発明に係る表示装置においては、さらに、
上記光源を封止している第２の透明樹脂をさらに備えており、
上記第２の透明樹脂における上記光学部材に向いた面内の中央部分に比べて、当該面内における左右部分がより凹んでいることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、光ポインティング装置において第２の透明樹脂の反りによる影響を受けにくくなる。
【００３２】
本発明に係る電子機器は、上記の課題を解決するために、上述したいずれかの光ポインティング装置を備えている。
【００３３】
上記の構成によれば、光ポインティング装置の機能低下をなくし、製造歩留まりの高い光ポインティング装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の光ポインティング装置は、光学部材と撮像素子を封止している透明樹脂との間に確実に透光性樹脂層を形成することができる。さらに、本発明の光ポインティング装置は、透光性樹脂の塗布量がばらついたとしても、または透明樹脂の反りが発生したとしても、製造歩留まりを低下させることがない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ポインティング装置の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態１に係る光ポインティング装置の組立手順を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る基板部の斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る基板部へ光学カバーを実装した時の断面図である。
【００３６】
同図（ａ）は、凸部へ透光性樹脂を塗布する前の状態を示す図である。同図（ｂ）は、凸部に透光性樹脂を塗布した時の状態を示す図である。同図（ｃ）は、基板部へカバー部を実装した状態を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る基板部の斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る基板部へ光学カバーを実装した時の断面図である。
【００３７】
同図（ａ）は、凸部へ透光性樹脂を塗布する前の状態を示す図である。同図（ｂ）は、凸部に透光性樹脂を塗布した時の状態を示す図である。同図（ｃ）は、基板部へカバー部を実装した状態を示す図である。
【図７】本発明に係る光ポインティング装置の這い上がり禁止領域を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る基板部を説明するための図である。同図（ａ）は基板部の斜視図である。同図（ｂ）は同断面図である。同図（ｃ）は基板部に塗布した樹脂の流れを示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る基板部の斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態５に係る光ポインティング装置を備えた電子機器のを示すものである。同図（ａ）は光ポインティング装置を搭載ずる電子機器としての外観を示す正面図である。同図（ｂ）は同背面図である。同図（ｃ）は同側面図である。
【図１１】従来の光ポインティング装置における基板部へ光学カバーを実装した時の断面図である。同図（ａ）は、透明樹脂を塗布する前の状態を示す図である。同図（ｂ）は、透明樹脂を塗布した時の状態を示す図である。同図（ｃ）は、基板部へカバー部を実装した時の状態を示す図である。同図（ｄ）は、基板部へカバー部を実装した後の状態を示す図である。
【図１２】従来の光ポインティング装置を示す図である。同図（ａ）は構造を示す図である。同図（ｂ）は樹脂を塗布する場所を示す図である。同図（ｃ）は樹脂の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の各実施形態について、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）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。尚、同一の機能及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。
〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態を示す光ポインティング装置について、図１〜図４に基づいて説明する。まず、図１は、本実施形態にかかる光ポインティング装置１の概略構造を示す断面図である。光ポインティング装置１は、主要構成部として、基板部２６と導光板型光学部材であるカバー部２４とを備えている。
（基板部２６）
基板部２６は、主に回路基板２１、光源１６、撮像素子１５を含むセンサ基板２２、及び透明樹脂（構造体）２０，２０’からなっている。
【００３９】
（カバー部２４）
カバー部２４は、接触面１１、傾斜面１３を形成する光路変換手段及びプリズムとしての折り曲げ素子１２、結像反射部としての結像素子１４及び反射面１７・１８を含んでいる。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１が指の指紋の動きを検知する対象物である。尚、ここでは光ポインティング装置１に対する被写体１０の状態を分かり易くするために、被写体１０を光ポインティング装置１に対して便宜的に小さく記載している。
【００４０】
ここで、光ポインティング装置１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１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１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軸の正方向とする。また、Ｚ軸の正方向を垂直方向、Ｙ軸の正方向を水平方向とも称する。また、光ポインティング装置１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１の奥側から手前側に向く方向をＸ軸の正方向とする。
【００４１】
（カバー部２４の構成）
まず、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及び撮像素子１５等の光ポインティング装置１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の上側に位置している。カバー部２４は、基板部２６における撮像素子１５に対応する部分の透光性接着層３０Ａにのみ密着している。尚、本実施形態において、カバー部２４における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１として形成されているときの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。
【００４２】
カバー部２４における側面の底部の付近にはフランジ２５が設けられており、本実施形態の光ポインティング装置１が電子機器に搭載され、指等の被写体１０によりカバー部２４の接触面１１からＺ軸の負方向側に押された場合に、回路基板２１の底面に設けられる図示しない板バネ状の接点スイッチによるＺ軸の正方向側へ生じる力をある位置において規制して、押ボタンスイッチとして必要な一定のストローク量を確保するために使用される。
【００４３】
カバー部２４における接触面１１は、被写体１０が光ポインティング装置１と接する面である。接触面１１は、カバー部２４の上表面における光源１６の上方に位置する。
（折り曲げ素子１２）
上記折り曲げ素子１２は、プリズムになっており、光源１６の上方、かつ接触面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の裏面の凹部を形成している。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から照射された照射光Ｍを傾斜面１３において屈折させて、被写体１０に向かうように照射光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から反射された反射光Ｌ１を傾斜面１３において全反射させて、カバー部２４の内部におけるＹ軸の正方向に反射光Ｌ１の経路を変換するものである。傾斜面１３にて全反射された、被写体１０から反射された反射光Ｌ１は、後述する反射面１７に向かう。このように、折り曲げ素子１２の傾斜面１３は、照射光Ｍを透過し、反射光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の上方における、カバー部２４と基板部２６との間の空間の屈折率よりも大きい屈折率を有す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る。
【００４４】
（結像素子１４）
結像素子１４は、被写体１０からの反射光Ｌ１を反射して反射光Ｌ２に経路を変換し、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、かつ撮像素子１５よりもＹ軸の正方向側に位置し、カバー部２４の裏面における基板部２６とは接しない部分に位置する、カバー部２４の裏面の凹部を形成している。結像素子１４には、直交する２方向の曲率が異なる例えばトロイダル面が形成されている。結像素子１４は、このトロイダル面において反射光Ｌ１を反射して反射光Ｌ２と成し、かつ撮像素子１５に結像するような機能を持つ。結像素子１４において効率的に反射光Ｌ１を反射させるために、結像素子１４のトロイダル面には、例えば、アルミ、ニッケル、金、銀、誘電体ダイクロ膜等の金属の反射膜を蒸着させる。
【００４５】
尚、上記の説明においては、結像素子１４には例えばトロイダル面が形成されているとしているが、必ずしもこれに限らず、例えば、球面、非球面等の反射体であって、撮像素子１５に結像できるものであれば使用することが可能である。
【００４６】
（反射面１７）
反射面１７は、傾斜面１３において全反射された反射光Ｌ１を結像素子１４に入射させ、結像素子１４から反射された反射光Ｌ２を撮像素子１５に入射させるためのものである。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。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を形成する反射膜は、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。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及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、か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。
【００４７】
（不要光の遮断）
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の材質は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。このような材質によりカバー部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において遮断することができる。そして、上述のように、赤外光を反射する反射面１７を形成することによって、上記不要光のうち、赤外光成分を反射面１７において遮断することができる。光ポインティング装置１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。
【００４８】
（反射面１８）
反射面１８は、結像素子１４から反射されて反射面１７において反射された光Ｌ２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、かつ撮像素子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。
【００４９】
（基板部２６の構成）
次に、上記基板部２６の構成について説明する。
【００５０】
本実施形態の基板部２６においては、１つの回路基板２１上に光源１６と撮像素子１５とを搭載している。光源１６及び撮像素子１５は、ワイヤボンド又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１０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なっている。
【００５１】
（光源１６）
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から照射された照射光Ｍは、透明樹脂２０’を介してカバー部２４の折り曲げ素子１２により屈折され進行方向が変換されて接触面１１に到達する。すなわち、照射光Ｍは、接触面１１に対して斜め方向から、つまり接触面に対して或る入射角により入射する。ただし、光源１６から撮像素子１５に対して、カバー部２４を通らず直接伝播される光が存在する。この光は、カバー部２４中を通る反射光Ｌ１およびＬ２として撮像素子１５に入射する光に対して、迷光として作用するため、撮像品質が劣化する。従ってこの迷光は、基板部２６の透明樹脂２０’に隣接して設けられた遮光樹脂１９により遮光を行うことにより、撮像品質の劣化を防いでいる。
【００５２】
（カバー部２４における光の反射）
カバー部２４は、後述するように、空気よりも屈折率が大きい材質であるため、接触面１１に到達した照射光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において反射する。このとき、照射光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、照射光Ｍは、接触面１１を透過せず、全て接触面１１において反射してカバー部２４内に向かう。一方、接触面１１上に被写体１０がある場合、照射光Ｍは、接触面１１と接している被写体１０の表面において反射し、カバー部２４に入射される。光源１６は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）等の光源によって実現され、特に高輝度の赤外発光ダイオードにより実現されることが好ましい。
【００５３】
（撮像素子１５）
撮像素子１５は、光源１６が照射した、被写体１０において反射された反射光を受光し、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。具体的には、撮像素子１５は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補形金属酸化膜半導体）やＣＣＤ(Charge Coupled Device：電荷結合素子)等のイメージセンサからなっている。センサ基板２２は、撮像素子１５および図示しないＤＳＰ（Digital Signal Processor：算出部）を含み、受光した照射光ＭをＤＳＰに画像データとして取り込む。撮像素子１５は、センサ基板２２の指示にしたがって、接触面１１上の像を一定の間隔により撮影し続ける。
【００５４】
（被写体１０の移動）
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。センサ基板２２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の移動量及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。センサ基板２２は、ＤＳＰにおいて、該所定量に基づいて被写体１０の移動量及び移動方向を算出する。センサ基板２２は、算出した移動量及び移動方向を電気信号として回路基板２１に出力する。尚、ＤＳＰは、センサ基板２２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、センサ基板２２は、撮像素子１５にて撮像した画像データを順番に回路基板２１に送信する。
【００５５】
（センサ基板２２の処理）
センサ基板２２の処理をまとめると、センサ基板２２は、接触面１１上に被写体１０が無い場合、接触面１１の像を撮像素子１５にて撮像する。次に、接触面１１上に被写体１０が接触すると、センサ基板２２は、接触面１１と接している被写体１０の表面の像を撮像素子１５にて撮像する。例えば、被写体１０が指先の場合、センサ基板２２は、指先の指紋の像を撮像素子１５にて撮像する。ここで、撮像素子１５により撮像された画像データは、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、センサ基板２２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の移動量及び移動方向を算出し、算出した移動量及び移動方向を示す信号を回路基板２１に送信する。
【００５６】
（封止樹脂２０および２０’）
撮像素子１５を含むセンサ基板２２は、透明樹脂２０（第１の透明樹脂）によって周囲が封止されている。光源１６は、透明樹脂２０’（第２の透明樹脂）によって周囲が封止されている。透明樹脂２０および２０’の底面は、回路基板２１の上表面と密着している。透明樹脂２０および２０’を構成する透光性樹脂として、例えば、シリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂又はアクリルやポリカーボネート等の熱可塑性樹脂が用いられる。封止の手段は、一般的なトランスファーモールドによる成型や、インジェクションモールドや、ポッティングなどの他の成型を使用することもできる。また、光源１６を封止している透明樹脂２０’は、発光波長以外の波長の光がカットできる材料を使用すると、外乱光、迷光対策ができて好ましい。
【００５７】
（透光性接着層３０Ａ）
透明樹脂２０におけるカバー部２４に向いた面内の撮像素子１５に対応する位置には、後述する凸部２０Ｅ（第１の凸部）が形成されている。当該凸部２０Ｅとカバー部２４との間に透光性接着層３０Ａ（透光性樹脂層）が設けられている。透光性接着層３０Ａは透明樹脂２０の凸部２０Ｅおよびカバー部２４と密着している。すなわち、透光性接着層３０Ａと凸部２０Ｅとの間、および透光性接着層３０Ａとカバー部２４との間には、空気の層が存在しないようになっている。このことから、光の屈折率に差が生じず、被写体１０の像は、大きく屈折することなく撮像素子１５へ結像する。透光性接着層３０Ａを構成する透光性樹脂３０としては、シリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂又はアクリルやポリカーボネート等の熱可塑性樹脂が用いられる。さらに、透光性接着層３０Ａを構成する透光性樹脂３０としては、ＬＥＤ発光波長以外の波長の光をカットでき、かつ、カバー部２４や透明樹脂２０との密着性が高いものが望ましい。また、透光性接着層３０Ａを構成する材料の屈折率は、カバー部２４や透明樹脂２０とできるだけ近いことが望ましい。
【００５８】
（光ポインティング装置１）
このように、回路基板２１上に搭載された光源１６及び撮像素子１５を含むセンサ基板２２がそれぞれ透明樹脂２０’及び２０によって封止されているため、回路基板２１、光源１６、撮像素子１５、センサ基板及び透明樹脂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１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１の製造コストを削減することができると共に、被写体１０の検知精度の高い光ポインティング装置１を実現することができる。
【００５９】
このように、本実施形態の光ポインティング装置１においては、基板部２６の透明樹脂２０・２０’側面及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。
【００６０】
（光ポインティング装置１における光の経路）
上記構成の光ポインティング装置１において、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に入射する経路を図１に基づいて説明する。
【００６１】
図１に示すように、まず、光源１６から照射された照射光Ｍが、折り曲げ素子１２の傾斜面１３において屈折透過されて、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において、光源１６から照射された照射光Ｍが散乱反射する。被写体１０の表面において反射された反射光Ｌ１は、折り曲げ素子１２の傾斜面１３において全反射されて、進路がＹ軸の正方向に変わる。傾斜面１３において全反射された反射光Ｌ１は、反射面１７にて反射し、結像素子１４に到達する。そして、反射光Ｌ１は、結像素子１４にて折り返し反射されて反射光Ｌ２となり、反射面１７、反射面１８、及び反射面１７にて次々と反射されて最終的に撮像素子１５に入射する。
【００６２】
（反射光Ｌ２）
ここで、反射光Ｌ２はカバー部２４から撮像素子１５に対して斜めから入射するが、この入射の角度はカバー部２４のＺ方向の厚みを薄くすればするほどＺ軸に対して大きくなる。そしてこの角度が、カバー部２４の材質の持つ屈折率から算出される全反射角度よりも大きくなった場合、反射光Ｌ２の一部または全部がカバー部２４の底面において全反射されて、撮像素子１５に入射されなくなる。この課題を解決するために、光ポインティング装置１においては、カバー部２４の底面と基板部２６の透明樹脂２０の上面の凸部２０Ｅおよびその周辺との間に透光性樹脂３０からなる透光性接着層３０Ａが設けられている。
【００６３】
この透光性接着層３０Ａの屈折率と、カバー部２４および基板部２６の透明樹脂２０の屈折率との差を小さくすることによって、反射光Ｌ２のＺ軸に対する入射角が大きくなっても、全反射条件が満たされなくなるため、反射光Ｌ２は撮像素子１５に入射することが出来る。
【００６４】
（屈折率）
例えばカバー部２４の材質をポリカーボネートやアクリルにした場合、その屈折率は１．４〜１．６である。また透明樹脂２０・２０’の材質としてエポキシ系樹脂とした場合、その屈折率は１．５〜１．６５である。従って、この透光性接着層３０Ａの材質としては、屈折率が１．４〜１．６辺りの材料が望ましく、例えばアクリル系やシリコーン系（または変性シリコーン系）もしくはエポキシ樹脂等の熱硬化性または常温硬化性の接着剤が挙げられる。
【００６５】
（光ポインティング装置１の組立工程）
次に図２（ａ）〜（ｄ）を用いて、本発明に係る光ポインティング装置１の組立工程を説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る光ポインティング装置１の組立手順を説明する図である。
【００６６】
まず、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、基板部２６に対して、図示しない外部基板との接続を行うためのＦＰＣ（Flexible_Print_Circuit）２３を、無鉛半田リフロー処理等を用いてハンダ付けする。
【００６７】
その後、基板部２６の透明樹脂２０・２０’表面およびＦＰＣ２３表面の油や樹脂バリ等汚損物をプラズマ処理により清浄する。この時、透明樹脂２０表面は清浄されるだけでなく数μ以下の粗さに粗化（微小な凹凸が形成）されるため、硬化前の流動性をもつ透光性樹脂３０の濡れ性が向上しかつ接触面積が大きくなるだけでなく、上記微小な凹凸が透光性接着層３０Ａを構成する樹脂に対するアンカーの役割を果たすため、物理的な接着力も向上する。
【００６８】
すなわち、小型化および薄型化を達成し、かつ高い信頼性（耐環境性）および性能を有する光ポインティング装置１を提供することができる。
【００６９】
（透明樹脂２０と透光性樹脂３０との接着）
本実施形態においては、流動性を持つ透光性樹脂３０と、透明樹脂２０との物理的な接着力を向上させるために、Ａｒプラズマ処理によって透明樹脂２０表面に凹凸を形成し、かつ透明樹脂２０の表面から離型剤を除去しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、透明樹脂２０の表面を大気中におけるコロナ放電、Ｏ２プラズマやＣＨ４プラズマにより処理することによって、水酸基、カルボニル基およびカルボキシル基などの官能基を透明樹脂２０の表面に付与してもよい。透明樹脂２０の表面に水酸基、カルボニル基およびカルボキシル基などの官能基を付与することによって、透明樹脂２０と透光性樹脂３０との化学的な結合力も向上させることができ、硬化後の透光性接着層３０Ａと透明樹脂２０との物理的な接着力および化学的な結合力の向上を同時に行うことによって、基板部２６から光学カバー２４が剥離することを抑制することができる。
【００７０】
また、透明樹脂２０やカバー部２４の底面上に、シランカップリング剤が付与されていても良い。付与するシランカップリング剤は、化学的な接着力を向上し得るものであればよく、従来公知のシランカップリング剤から、カバー部２４および透明樹脂２０を構成する樹脂の性質に合わせて、エポキシ系やアミノ系その他のシランカップリング剤を適宜選択すればよい。
【００７１】
シランカップリング剤の付与は、以下のように行なえばよい。シランカップリング剤をイソプロピルアルコールなどの有機溶媒によって１％程度に希釈し、希釈したシランカップリング剤にカバー２４部の底面や透明樹脂２０の上面を浸漬（ディップ）する。その後乾燥させることによって、シランカップリング剤を付与することができるが、なおここで説明した方法以外にも、従来公知の方法を用いてシランカップリング剤を付与することができる。
【００７２】
以上、このように処理された部分を接着力向上部とする。
【００７３】
（黒色接着剤３１）
その後、図２（ｃ）に示すように、ＦＰＣ２３上の回路基板２１に隣接する外側の領域に、カバー部２４のフランジ２５と接するように黒色接着剤３１を、ディスペンサシリンジ３２を用いて塗布する。この黒色接着剤３１は、光ポインティング装置１の外部から入ってくる迷光およびカバー部２４内を伝播する迷光をも遮光するために黒色を用いることが好ましい。この黒色接着剤３１の材質は、アクリル系やシリコーン系（または変性シリコーン系）もしくはエポキシ樹脂等の熱硬化性または常温硬化性の接着剤が挙げられる。ただし、黒色接着剤３１を熱硬化性とする場合は、ＦＰＣ２３上の隙間３１Ａを設ける。これにより、基板部２６上に、カバー部２４が配置された際、フランジ２５と黒色接着剤３１が密着され、加熱される際に、光ポインティング装置１内部に閉じ込められた空気が加熱により体積膨張して、装置１内部において破裂するのを防ぐことが出来る。
【００７４】
（透光性樹脂３０）
次に、図２（ｄ）に示すように、基板部２６の透明樹脂２０における凸部２０Ｅの上面であって、撮像素子１５直上の場所に、透光性樹脂３０を、ディスペンサシリンジ３２を用いて塗布する。
【００７５】
（カバー部２４の配置）
その後、図２（ｅ）に示すように、基板部２６上にカバー部２４を配置する（配置後は図２（ｆ）のようになる）。
【００７６】
（透光性樹脂３０の硬化）
透光性樹脂３０を硬化させるため、基板部２６上にカバー部２４を配置したものを加熱炉に入れて、適宜加熱を行い本発明の光ポインティング装置１の組立工程が終了する。
（凸部２０Ｅ）
図３は、本実施形態に係る基板部２６の斜視図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る基板部２６へカバー部２４を実装した時の断面図である。図３に示すように、センサ基板２２を封止している透明樹脂２０には、凸部２０Ｅが透明樹脂２０と一体として形成されている。また、図４（ａ）に示すように、凸部２０Ｅは、撮像素子１５の直上に形成されている。この凸部２０Ｅは、基板部２６とカバー部２４とを、透光性接着層３０Ａを介して密着させる部分である。透明樹脂２０における凸部２０Ｅおよびその周辺以外の場所である面２０Ｆはカバー部２４と密着させない部分である。すなわち、面２０Ｆとカバー部２４との間に空間を設けることができる。
【００７７】
（基板部２６へのカバー部２４の実装）
図４（ｂ）に示すように、凸部２０Ｅに塗布された透光性樹脂３０は、表面張力により、凸部２０Ｅ上にとどまる。そこへ、カバー部２４を実装すると同図（ｃ）の状態となる。図４（ｃ）に示すように、凸部２０Ｅに塗布された透光性樹脂３０は、基板部２６にカバー部２４を実装する際に凸部２０Ｅからその周辺および面２０Ｆへ押し出される。そのとき、凸部２０Ｅにおける透光性樹脂３０の余剰分のみが凸部２０Ｅの周辺および２０Ｆに押し出される。この状態において透光性樹脂３０を熱硬化させると、熱効率のよい凸部２０Ｅから硬化反応が始まる。その際、透光性樹脂３０の硬化による収縮により凸部２０Ｅにおいて透光性樹脂３０が不足する可能性がある。しかし、このとき、面２０Ｆにおいては凸部２０Ｅに比べ熱効率が悪いため、面２０Ｆに押し出された透光性樹脂３０は、硬化していない。この硬化していない透光性樹脂３０が、凸部２０Ｅに流れ込む。そのため、凸部２０Ｅにおける透光性樹脂３０の不足分を補うことができる。よって、透光性樹脂３０の不足により凸部２０Ｅにおける透光性樹脂３０が欠ける現象は発生しにくい。
【００７８】
また、透明樹脂２０の外周は、凸部２０Ｅの高さよりも低いため、透明樹脂２０の外周とカバー部２４との間には空間が生じる。よって、透明樹脂２０の反りが発生した場合においても、本実施形態における光ポインティング装置１は、透明樹脂２０の反りの影響を受けにくい。
【００７９】
図３および図４に示すように、透明樹脂２０上に形成された凸部２０Ｅに透光性樹脂３０を塗布し、基盤部２６へカバー部２４を実装することによって、図１に示す光ポインティング装置１を製造することができる。
【００８０】
（本実施形態における効果）
本実施形態においては、凸部２０Ｅの上面に透光性樹脂３０を確実に塗布することができる。すなわち、撮像素子１５の上面に透光性樹脂３０を確実に配置できる。よって、カバー部２４と透明樹脂２０とを、凸部２０Ｅの上の透光性樹脂３０Ａを介して、密着させることができる。すなわち、カバー部２４と凸部２０Ｅとの間に空間が生ずることはない。そのため、部品の屈折率と空気の屈折率との差は生じない。その結果、光が消失することはないので、本実施形態における光ポインティング装置１においては、光学特性は劣化しない。
【００８１】
また、カバー部２４と透明樹脂２０とは、凸部２０Ｅの上面に塗布された透光性接着層３０Ａのみを介して密着している。すなわち、凸部２０Ｅの上面およびその周辺以外の場所である面２０Ｆにおいては、基板部２６とカバー部２４との間には空間が設けられている。当該空間を設けることにより、透明樹脂２０に反りが発生した場合であっても、本実施形態における光ポインティング装置１は、透明樹脂２０の反りの影響を受けにくい。
【００８２】
したがって、本実施形態における光ポインティング装置１は、ポインティング機能の低下を防ぐことができる。また、光ポインティング装置１の製造歩留まりの低下も防ぐことができる。
【００８３】
〔実施形態２〕
本発明に係る第２の実施形態について図５および図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、上記実施形態１と同じである。また、説明の便宜上、実施形態１において各図面に示す部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８４】
（基板部２６ａ）
図５は、本実施形態に係る基板部２６ａの斜視図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る基板部２６ａへカバー部２４を実装した時の断面図である。
【００８５】
図５および図６（ａ）に示すように、センサ基板２２を封止している透明樹脂２０には、実施形態１の構成に加え、凸部２０Ｅの外周に凸部２０Ｇ（第２の凸部）が形成されている。すなわち凸部２０Ｇは、透明樹脂２０におけるカバー部２４に向いた面内に、凸部２０Ｅを取り囲むように設けられている。
【００８６】
（凸部２０Ｇおよび溝２０Ｈ）
凸部２０Ｇは、凸部２０Ｅから透光性樹脂３０が流れ出した場合、その透光性樹脂３０を堰き止める部分である。
【００８７】
凸部２０Ｅ及び凸部２０Ｇは、透光性接着層３０Ａを介して光学カバー２４と密着しているが、それ以外の透明樹脂２０の上面は光学カバー２４と密着していない。凸部２０Ｇの高さは、透明樹脂２０の反り量を考慮し、凸部２０Ｅよりも低く形成する場合もある。また、凸部２０Ｇを設けたことにより、凸部２０Ｅと凸部２０Ｇとの間に溝２０Ｈが形成される。溝２０Ｈは、凸部２０Ｅから透光性樹脂３０が流れ出した場合、その透光性樹脂３０をとどめる部分である。
【００８８】
（基板部２６ａへのカバー部２４の実装）
図６（ｂ）に示すように、凸部２０Ｅに塗布された透光性樹脂３０は、表面張力により、凸部２０Ｅ上にとどまる。そこへ、カバー部２４を実装すると同図（ｃ）の状態となる。図６（ｃ）に示すように、凸部２０Ｅに塗布された透光性樹脂３０は、基板部２６ａにカバー部２４を実装する際に凸部２０Ｅの上面から外周の溝部２０Ｈに押し出される。このとき、透光性樹脂３０は毛細管現象により凸部２０Ｇに吸い寄せられる。
【００８９】
しかし、凸部２０Ｇとカバー部２４とが透光性樹脂３０を介して密着している面積は少ないため、凸部２０Ｅの上面における透光性樹脂３０までを吸い取ることはない。凸部２０Ｇが形成されてることによって、透光性樹脂３０は凸部２０Ｅの周辺にとどまりやすく、透光性樹脂３０の熱硬化時の粘度低下によって透明樹脂２０の外周部へ流れだすことはない。さらに、黒色接着剤３１が透明樹脂２０の上に這い上がる現象が発生した場合においても、凸部２０Ｇおよび溝部２０Ｈが形成されているため、黒色接着剤３１が凸部２０Ｅまで這い上がることはない。よって、透明樹脂２０における撮像素子１５の上面およびその周辺の透明樹脂２０の特性に影響することはない。
【００９０】
〔実施形態３〕
本発明に係る第３の実施形態について図７および図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、上記実施形態１と同じである。また、説明の便宜上、実施形態１において各図面に示す部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９１】
（這い上がり禁止領域４０）
図７は、本発明に係る光ポインティング装置１の這い上がり禁止領域４０を示す図である。光ポインティング装置１の組立工程においては、実施形態１において説明したように、透光性樹脂３０を凸部２０Ｅの上面に塗布した後、基板部２６の上にカバー部２４を被せる。凸部２０Ｅの上面に塗布した透光性樹脂３０の塗布量が多かった場合、凸部２０Ｅの上面にとどまらなかった残りの透光性樹脂３０は光源１６方向へ流れ出すことがある。このとき、残りの透光性樹脂３０は、回路基板２１とカバー部２４との空間５Ａに溜まる。さらに、この透光性樹脂３０が傾斜面１３へ流れ込む場合がある。傾斜面１３は、被写体１０の表面において反射された反射光Ｌ１を反射させる。したがって、透光性樹脂３０が傾斜面１３に付着した場合、反射光Ｌ１が傾斜面１３において反射されず、光ポインティング装置１は動作しなくなる。図７においては、這い上がり禁止領域４０に透光性樹脂３０が流れ込むと、反射光Ｌ１が傾斜面１３において反射されず、光ポインティング装置１は動作しなくなる。
【００９２】
（基板部２６ｂ）
図８（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る基板部２６ｂを説明するための図である。図８（ｃ）は、本実施形態に係る基板部２６ｂにおける樹脂の流れを示す図である。同図に示すように、本実施形態においては、実施形態１の構成に加え、樹脂止め構造２０Ｋ（第３の凸部）および空間６Ａが形成されている。
（樹脂止め構造２０Ｋ）
樹脂止め構造２０Ｋは、凸部２０Ｅから透光性樹脂３０が、光源１６を封止する透明樹脂２０’側へ流れだすことを防止している。図８（ａ）および（ｂ）に示すように、樹脂止め構造２０Ｋは、透明樹脂２０に設けられた構造である。樹脂止め構造２０Ｋは、透明樹脂２０における透明樹脂２０’側に設けられている。樹脂止め構造２０Ｋは、幅０．１ｍｍ程度に、高さはカバー部２４に接触する程度に設計することが望ましい。
【００９３】
（空間６Ａ）
空間６Ａは、樹脂止め構造２０Ｋを乗り越えた透光性樹脂３０の光源１６側への這い上がりを防止するための空間である。図８（ａ）および（ｂ）に示すように、空間６Ａは、透明樹脂２０と遮光樹脂１９との間に設けられている。
【００９４】
（遮光樹脂１９）
遮光樹脂１９は、被写体１０から反射した光を遮る。これまでの構造においては、遮光樹脂１９は、光源１６を封止している透明樹脂２０‘とセンサ基板を封止している透明樹脂２０とにまたがるように形成されている。そのため、遮光樹脂１９の成型時に、透明樹脂２０及び２０’には遮光樹脂１９の樹脂止め用の金型押えの段差２０Ｉ・２０Ｊが必須となり、段差２０Ｉ・２０Ｊは平坦にする必要がある。この段差２０Ｉ・２０Ｊの幅は、一般的に０．２５ｍｍ以上必要である。
【００９５】
しかし、本実施形態においては、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、遮光樹脂１９を光源１６側にのみ形成している。遮光樹脂１９は、センサ基板２２の透明樹脂２０には接触していない。そのため、空間６Ａを形成することができる。また、遮光樹脂１９はセンサ基板２２を封止する透明樹脂２０側には形成されていない。よって、センサ基板２２を封止する透明樹脂２０側には、遮光樹脂１９の成型時の樹脂止め用の金型押えの段差２０Ｉ上は平坦にする必要がないので、段差２０Ｉ上に透光性樹脂３０の余剰の透光性樹脂３０の流出を防止する樹脂止め構造２０Ｋを設けることができる。
【００９６】
さらに、遮光樹脂１９における空間Ａ側の側面に傾斜を設けることにより、樹脂止め構造２０Ｋを乗り越え、空間６Ａに流れた透光性樹脂３０が、反射面１３に流れ込み、反射面１３に付着することを防ぐことができる。
【００９７】
（透光性樹脂３０の流れ）
余剰の透光性樹脂３０は、図８（ｃ）矢印Ａに示すように、樹脂止め構造２０Ｋにより堰きとめられる。さらに、この樹脂止め構造２０Ｋを乗り越えて空間６Ａへと流れだした透光性樹脂３０は、図８（ｃ）矢印ＥおよびＦに示すように、遮光樹脂１９と透明樹脂２０との間に形成されている空間６Ａに流れだす。そのため、透光性樹脂３０は傾斜面１３へは這い上がらない。万が一、空間６Ａに透光性樹脂３０が溜まってしまったとしても、遮光樹脂１９の撮像素子側の側面に傾斜を設けているため、透光性樹脂３０は反射面１３に付着することなく、空間６Ａに戻り流れる。
【００９８】
〔実施形態４〕
本発明に係る第４の実施形態について図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態において説明すること以外の構成は、上記実施形態１と同じである。また、説明の便宜上、実施形態１において各図面に示す部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９９】
（基板部２６ｃ）
図９は、本実施形態に係る基板部２６ｃの斜視図である。同図に示すように、本実施形態においては、透明樹脂２０’の反りを考慮して、透明樹脂２０’におけるカバー部２４に向いた面内の左右部分を削ることによって、透明樹脂２０’に段差（構造２０Ｎおよび２０Ｍ）を設けている。すなわち、透明樹脂２０’におけるカバー部２４に向いた面内の左右部分が、当該面内における中央部分に比べて凹んでいる。
（構造２０Ｎおよび２０Ｍ）
構造２０Ｎおよび２０Ｍは、透明樹脂２０’の反りの影響を受けにくくするための構造である。透明樹脂２０においては凸部２０Ｅが形成されているが、透明樹脂２０だけでなく、透明樹脂２０’においても段差を設けることにより、カバー部２４の組立の時に基板部２６ｃの反りの影響を受けにくくなる。尚、透明樹脂２０’における構造２０Ｎおよび２０Ｍと中心部との段差は、透明樹脂２０における凸部２０Ｅと凸部２０Ｅ以外との段差と同じである。基板部２６ｃの構造により、透明樹脂２０’の反りの量が大きい場合は、反りの量に応じた段差をつけることが望ましい。
【０１００】
〔実施形態５〕
最後に、第５の実施形態の光ポインティング装置５７を搭載した電子機器について、図１０を用いて説明する。
【０１０１】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る光ポインティング装置５７を備えた電子機器５０を示す図である。尚、図１０（ａ）〜（ｃ）においては、電子機器として携帯電話機５０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（Personal Digital Assistant：携帯情報端末）、ゲーム機、テレビ等のリモコン、電子レンジ等であってもよい。また、本発明の光ポインティング装置５７に使用できる光源は、ＬＥＤに限らず、半導体レーザ素子等のＬＥＤ以外の発光装置であっても良いことも言うまでもない。
【０１０２】
（携帯電話機５０の構成）
図１０に示すように、携帯電話機５０は、モニター側筐体５１及び操作側筐体５２を備えている。モニター側筐体５１は、モニター部５５及びスピーカー部５６を含み、操作側筐体５２は、マイク部５３、テンキー５４および本発明に係る光ポインティング装置５７を含んでいる。
【０１０３】
なお、本実施形態において、光ポインティング装置５７は、図１０（ａ）に示すように、テンキー５４の上部に配置されているが、光ポインティング装置５７の位置及びその向きについては、これに限定されるわけではない。
【０１０４】
（各部の機能）
スピーカー部５６は、音声情報を外部に出力するものであり、マイク部５３は音声情報を携帯電話機５０に入力するものである。モニター部５５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５７からの入力情報を表示するものである。
【０１０５】
（携帯電話５０の形態）
なお、本実施形態の携帯電話機５０は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、上部の筐体（モニター側筐体５１）と下部の筐体（操作側筐体５２）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５０を例として挙げている。本実施形態において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１を搭載することができる携帯電話機５０は、折りたたみ式に限るものではない。
【０１０６】
（携帯電話機の厚み）
近年、折りたたみ式の携帯電話機において、折りたたんだ状態において厚みが１０ｍｍ以下のものも登場してきている。携帯電話機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１０（ａ）〜（ｃ）に示す操作側筐体５２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５３、テンキー５４、光ポインティング装置５７である。この中においては、光ポインティング装置５７の厚さが最も厚く、光ポインティング装置５７の薄型化は、携帯電話機の薄型化に直接繋がる。
【０１０７】
したがって、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５７を利用した携帯電話機は、容易に薄型化およびコンパクト化を実現することができる。
【０１０８】
このように、本実施形態の電子機器としての携帯電話機５０は、光ポインティング装置５７を備えている。したがって、光路変換手段及び結像反射部が一体化されたカバー部２４を用いる場合においても、光学特性の劣化が少ない光ポインティング装置５７を備えた携帯電話機５０を提供することができる。
【０１０９】
尚、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において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。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、ＰＣや携帯電話機等の入力装置に利用することができ、特に小型化および薄型化を要求される携帯機器に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１・５７ 光ポインティング装置
１０ 被写体
１１ 接触面
１２ 折り曲げ素子
１３ 傾斜面
１４ 結像素子（結像反射部）
１５ 撮像素子
１６ 光源
１７・１８ 反射面
１９ 遮光樹脂
２０・２０’ 透明樹脂（構造体）
２１ 回路基板
２２ センサ基板
２３ ＦＰＣ
２４ カバー部
２５ フランジ
２６ 基板部
３０ 透光性樹脂
３０Ａ 透光性接着層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に光を照射する光源と、
上記被写体からの反射光を反射させて導光させると共に、反射光を撮像素子に結像させる結像素子を有する光学部材と、
上記光学部材によって導光された光を受光する撮像素子を有する基板と、
上記基板を封止すると共に、上記光学部材に向いた面内の上記撮像素子に対応する位置に第１の凸部を有し、当該第１の凸部およびその周辺以外の箇所においては上記光学部材から離れている第１の透明樹脂と、
上記第１の凸部およびその周辺にのみ配置され、上記光学部材と上記第１の凸部およびその周辺とを密着させる透光性樹脂層とを備えていることを特徴とする光ポインティング装置。
【請求項２】
上記第１の透明樹脂における上記光学部材に向いた面内に上記第１の凸部を取り囲む第２の凸部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の光ポインティング装置。
【請求項３】
上記第１の透明樹脂における上記光源側に形成された第３の凸部をさらに備え、
上記第３の凸部よりも上記光源側に空間が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光ポインティング装置。
【請求項４】
上記光源を封止している第２の透明樹脂と、
上記被写体からの反射光を遮ると共に、上記第２の透明樹脂における上記第１の透明樹脂側の側の面において上記第２の透明樹脂と密着するように形成されており、上記第１の透明樹脂側に傾斜を有する遮光樹脂とをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜３に記載の光ポインティング装置。
【請求項５】
上記光源を封止している第２の透明樹脂をさらに備えており、
上記第２の透明樹脂における上記光学部材に向いた面内の中央部分に比べて、当該面内における左右部分がより凹んでることを特徴とする請求項１〜３に記載の光ポインティング装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ポインティング装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
被写体に光を照射する光源と、
上記被写体からの反射光を反射させて導光させると共に、反射光を撮像素子に結像させる結像素子を有する光学部材と、
上記光学部材によって導光された光を受光する撮像素子を有する基板と、
上記基板を封止すると共に、上記光学部材に向いた面内の上記撮像素子に対応する位置に第１の凸部を有し、当該第１の凸部およびその周辺以外の箇所においては上記光学部材から離れている第１の透明樹脂と、
上記第１の凸部およびその周辺にのみ配置され、上記光学部材と上記第１の凸部およびその周辺とを密着させる透光性樹脂層とを備えていることを特徴とする光ポインティング装置。
【請求項２】
上記第１の透明樹脂における上記光学部材に向いた面内に上記第１の凸部を取り囲む第２の凸部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の光ポインティング装置。
【請求項３】
上記第１の透明樹脂における上記光源側に形成された第３の凸部をさらに備え、
上記第３の凸部よりも上記光源側に空間が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光ポインティング装置。
【請求項４】
上記光源を封止している第２の透明樹脂と、
上記被写体からの反射光を遮ると共に、上記第２の透明樹脂における上記第１の透明樹脂側の側の面において上記第２の透明樹脂と密着するように形成されており、上記第１の透明樹脂側に傾斜を有する遮光樹脂とをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜３に記載の光ポインティング装置。
【請求項５】
上記光源を封止している第２の透明樹脂をさらに備えており、
上記第２の透明樹脂における上記光学部材に向いた面内の中央部分に比べて、当該面内における左右部分がより凹んでることを特徴とする請求項１〜３に記載の光ポインティング装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ポインティング装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２０３５４５（Ｐ２０１２−２０３５４５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６１３４（Ｐ２０１１−６６１３４）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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