光ポインティング装置及び該装置を搭載した電子機器
【課題】外乱光および迷光が受光素子に入射することを防止し、かつ、部品点数の少ない光ポインティング装置を実現すること。
【解決手段】被写体に光を照射する発光素子２と、被写体からの反射光を受光する受光素子５と、被写体が接触する撮像面２１と、発光素子２から照射された光を被写体に向けて屈折させる光学ユニット３と、発光素子２から照射されて、被写体から反射した光を集光するレンズユニット４と、受光素子５において発生する受光電流に基づいて被写体の動きを検知する回路が形成された基板７とを備える光ポインティング装置１において、発光素子２および受光素子５は、基板７上に配置されて、透光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、さらに、光透過箇所９を除いて遮光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、光学ユニット３およびレンズユニット４は、一体成型されているものである。
【解決手段】被写体に光を照射する発光素子２と、被写体からの反射光を受光する受光素子５と、被写体が接触する撮像面２１と、発光素子２から照射された光を被写体に向けて屈折させる光学ユニット３と、発光素子２から照射されて、被写体から反射した光を集光するレンズユニット４と、受光素子５において発生する受光電流に基づいて被写体の動きを検知する回路が形成された基板７とを備える光ポインティング装置１において、発光素子２および受光素子５は、基板７上に配置されて、透光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、さらに、光透過箇所９を除いて遮光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、光学ユニット３およびレンズユニット４は、一体成型されているものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指先等の被写体の動きを検知する光ポインティング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やＰＤＡなどの小型携帯情報機器の入力インターフェースには、一般的にキーパッドが用いられており、キーパッドは、数字、文字等を入力するためのボタンと方向を指示するためのボタンとから構成されている。そのなかで方向を指示するための手段として前述したボタンによる入力以外に、装置に接触する指先等の映像をイメージセンサへ取り込み、その映像の変化により方向を指示する手段である光ポインティング装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、発光素子を中心としてその周囲を囲むように複数の受光素子が配されたホルダーと、ホルダーの上方を覆う半球状の透光体とで構成され、透光体の表面に沿って移動する物体の移動位置を検出するコンピュータ用入力装置が開示されている。特許文献２には、２次元方向の加重により変位する可動体と、発光素子と、可動体の変位に連動して移動する発光素子からの光の像を受光する受光素子とを備えている、凸形状で平面視Ｔ字形のポインティングデバイスが開示されている。
【０００４】
光ポインティング装置では、発光素子からの迷光、あるいは太陽光等の外乱光が受光素子に入射すると、指先等の動きを検知するための本来の映像光に対するＳＮ比が悪くなり、誤動作を招くこととなる。そのため、一般的に、光ポインティング装置には、迷光および外乱光が受光素子に入射することを防止する手段が設けられる。ここで、外乱光とは、外部の照明または太陽光による光、つまり発光素子以外のものからの光を指す。また、迷光とは、発光素子から照射されて、受光素子に入射する光のうち、指先等の被写体から反射された光以外の光を意味する。発光素子から照射された光はある程度の出射角度（指向角）を有しているので、全てが指先等の被写体に照射されるとは限らない。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載のコンピュータ用入力装置では、発光素子からの光が直接受光素子に入射するのを防ぐために、発光素子を取り囲むように環状の遮光壁が形成されている。また、外乱光による誤動作を防止するために、発光素子をパルス駆動し、受光素子に入射する際に発光素子のパルスに同期した信号であるかを判断する同期検出手段が設けられている。特許文献２に記載のポインティングデバイスでは、発光素子および受光素子を透光性のエポキシ樹脂等でそれぞれモールドした１次モールド部を形成し、さらに両１次モールド部を遮光性のエポキシ樹脂等でモールドした２次モールド部を形成することによって、発光素子から受光素子に光が直接入射することを防ぐことができる。また、特許文献２に記載のポインティングデバイスは、発光素子および受光素子の上方にレンズを配し、受光素子に対する外乱光の影響を防ぐために、レンズを成形する際に樹脂に可視光カット剤を混入する方法が開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のコンピュータ用入力装置では、野外など常に強い外乱光に晒される環境で使用する場合、常時受光素子に外乱光が入射し、同期検出手段において物体からの反射光と外乱光とを区別することができず、正常に物体を検出することができない。また、特許文献２に記載のポインティングデバイスでは、２次モールド部が受光素子の側面に設けられているため、発光素子から照射されレンズで反射して受光素子に入射する迷光を遮ることができない。そのため、一般的な光ポインティング装置では、図９に示すように、外乱光および迷光が受光素子に入射するのを防ぐために、発光素子から被写体への光路および被写体から受光素子への光路を除いて、発光素子および受光素子の周囲に遮光体を設けている。以下、遮光体が設けられた光ポインティング装置について、図９に基づいて説明する。
【０００７】
図９に示すように、光ポインティング装置５０は、光源５２、光学ユニット５３、レンズユニット５４、イメージセンサチップ５５、遮光体５７およびカバー５６から構成される。光源５２は、指先等の被写体５１に光を照射するものである。光学ユニット５３は、光源の光を屈折させたり、被写体５１から反射された光を反射したりするものである。レンズユニット５４は、被写体５１から反射された光をイメージセンサチップ５５に結像するためのものである。イメージセンサチップ５５は、結像した光を受けて、光信号を電気信号に変換するものであり、中には信号処理用ＤＳＰを内蔵している場合もある。遮光体５７は、外乱光および迷光がイメージセンサチップ５５に入射することを防止するためのものである。カバー５６は、これらの部品を包括し指先等が接触する撮像面を有するものである。
【０００８】
従来の光ポインティング装置５０では、外乱光あるいは迷光による誤動作を防止する手段として、遮断膜等の遮光体５７によってイメージセンサチップ５５に外乱光および迷光が入射するのを防いでいる。その他、外乱光あるいは迷光による誤動作を防止する手段として、光学フィルタによる遮光やマスクによる遮光等が提案されている。以下、具体例として特許文献３〜７を挙げて、遮光体等を用いて外乱光あるいは迷光による誤動作を防止する手段を説明する。
【０００９】
特許文献３には、操作面を指で動かし、その操作面の動きを格子又は認識可能なパターンによって検出する２次元ポインティングデバイスが開示されている。特許文献３に記載の２次元ポインティングデバイスでは、イメージセンサの上部に光学フィルタを設けて不要な光（迷光）を遮断している。また、特許文献３に記載の２次元ポインティングデバイスでは、マスクを用いて外乱光を除去している。
【００１０】
特許文献４には、アパーチャを通過した、ガラス等の基板の表面および裏面からの反射光を検出器において相互に重ね合わせて、ガラス等の基板上であっても正確に動作する光学式マウス等のポインティングデバイスが開示されている。特許文献４に記載のポインティングデバイスでは、迷光についてはアパーチャで検出器に入射するのを防ぎ、外乱光については光学フィルタを挿入して防ぐことができる。
【００１１】
特許文献５には、集光レンズ、一対のプリズムおよびレンズ固定ホルダーから成る集光部材と発光手段とがホルダーと分離しないように配置されている光ポインティング装置が開示されている。特許文献５に記載の光ポインティング装置では、レンズ固定ホルダーによって、分散された雑光をフィルタリングしている。
【００１２】
特許文献６には、水平の光経路を形成して光学系の厚さを最小化しながら焦点距離を十分に提供できるようにする光ポインティング装置が開示されている。特許文献６に記載の光ポインティング装置では、正常な光以外のノイズ光を遮断するために遮断膜を設置している。
【００１３】
特許文献７には、反射面と平凸レンズ部とを一体形成した第１導波管および第２導波管を有する超薄型の光学式ジョイスティックが開示されている。特許文献７に記載の光学式ジョイスティックでは、第１導波管と第２導波管との間にノイズ光を遮断する遮断部を設けている。
【００１４】
このように、光ポインティング装置が遮光体等を備えることによって、外乱光または迷光が受光素子に入射することを防ぐことができるので、外乱光または迷光による誤動作を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平８−１７９８７８号公報（１９９６年７月１２日公開）
【特許文献２】特開平８−２６３１９８号公報（１９９６年１０月１１日公開）
【特許文献３】特表２００７−５２８５５４号公報（２００７年１０月１１日公表）
【特許文献４】特開２００８−３６５０号公報（２００８年１月１０日公開）
【特許文献５】特開２００８−２２６２２４号公報（２００８年９月２５日公開）
【特許文献６】特表２００８−５０７７８７号公報（２００８年３月１３日公表）
【特許文献７】特表２００８−５１０２４８号公報（２００８年４月３日公表）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上述のような従来技術は、遮光体等を単独部品として備えているので、光ポインティング装置の製造工程において遮光体の組み立てまたは貼り付け等の工程を要する。組み立てまたは貼り付け等の工程において、部品の位置ずれが発生する可能性があるため、組み立てまたは貼り付け等の工程数が増加すると、光ポインティング装置の検知精度を高く維持することが困難になる。
【００１７】
また、光ポインティング装置の部品点数が増加すると、光ポインティング装置のコストが高くなるという問題がある。
【００１８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、外乱光および迷光が受光素子に入射することを防止し、かつ、部品点数の少ない光ポインティング装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る光ポインティング装置は、上記課題を解決するために、被写体に光を照射する発光素子と、上記被写体からの反射光を受光する受光素子と、上記被写体が接触する撮像面と、発光素子から照射された光を被写体に向けて屈折させる光学ユニットと、発光素子から照射されて、被写体から反射した光を集光するレンズユニットと、上記受光素子において発生する受光電流に基づいて、上記被写体の動きを検知する回路が形成された基板とを備える光ポインティング装置において、上記発光素子および上記受光素子は、上記基板上に配置されて、透光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、上記透光性樹脂によって覆われている上記発光素子および上記受光素子は、さらに、上記発光素子から上記被写体への光の経路および上記被写体から上記受光素子への光の経路を除いて、遮光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、上記光学ユニットおよび上記レンズユニットは、一体成型されているものであることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成によれば、上記発光素子および上記受光素子が同じ上記基板上に配置されて、上記透光性樹脂によって樹脂封止され、さらに、上記遮光性樹脂によって樹脂封止されている。そのため、上記基板、上記発光素子および上記受光素子とそれらを覆う上記遮光性樹脂が一体成型され、１つの部品となっている。また、上記光学ユニットおよび上記レンズユニットが一体成型され、上記光学部品として１つの部品となっている。よって、外乱光および迷光が上記受光素子に入射することを防止し、かつ、部品点数の少ない光ポインティング装置が実現できるという効果を奏する。
【００２１】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記発光素子と上記受光素子との間に、厚みが０．４ｍｍ以上の遮光性樹脂によって形成された遮光壁を有しており、上記遮光壁は、当該遮光壁の下端と上記基板の表面との距離が上記発光素子の高さ以下であることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、上記発光素子と上記受光素子との間に、遮光壁を有しているので、上記発光素子から上記受光素子へ直接光が入射することを防ぐことができる。よって、より迷光の影響を受けない高性能の光ポインティング装置を実現することができる。
【００２３】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記光学ユニットおよび上記レンズユニットを一体成型した光学部品は、上記発光素子および上記受光素子を覆う上記遮光性樹脂の外表面に沿って配置されているものであり、上記光学部品の外表面および上記光学部品と接している上記遮光性樹脂の外表面を除く上記遮光性樹脂の外表面に沿って、上記撮像面を有するカバーを配置することが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、上記光学部品を上記遮光性樹脂の外表面に沿って配置し、上記カバーを上記光学部品の外表面および上記光学部品と接している上記遮光性樹脂の外表面を除く上記遮光性樹脂の外表面に沿って配置するので、組み立て時に発生する各部品の位置ずれ等の組み立て誤差を防ぐことができる。よって、各部品を精度良く組み立てることができるので、被写体の検知精度が高い光ポインティング装置を実現することができる。
【００２５】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記透光性樹脂は、波長が７５０ｎｍ以下である可視光をカットする特性を有することが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、上記透光性樹脂は、波長が７５０ｎｍ以下である可視光をカットする特性を有するので、受光素子に入射する、波長が７５０ｎｍ以下の外乱光をより防ぐことができる。よって、より外乱光の影響を受けない高性能の光ポインティング装置を実現することができる。
【００２７】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記発光素子および上記受光素子は、それぞれ個別に上記透光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、上記発光素子を覆う透光性樹脂の外表面と上記受光素子を覆う透光性樹脂の外表面との距離が少なくとも０．４ｍｍであることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、上記発光素子および上記受光素子がそれぞれ個別に、少なくとも０．４ｍｍの距離をおいて、上記透光性樹脂によって樹脂封止されて、さらに遮光性樹脂によって樹脂封止されている。そのため、上記発光素子と上記受光素子との間に遮光性樹脂による、少なくとも０．４ｍｍの厚みを有する壁が形成されている。この壁によって、上記発光素子から上記受光素子へ直接光が入射することを防ぐことができる。よって、より迷光の影響を受けない高性能の光ポインティング装置を実現することができる。
【００２９】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記発光素子および上記受光素子を覆う上記透光性樹脂の上記遮光性樹脂と接する面は、梨地加工されているものであることが好ましい。
【００３０】
上記の構成によれば、上記透光性樹脂の上記遮光性樹脂と接する面は、梨地加工されているので、発光素子から照射された光が被写体に向かわない場合であっても、遮光性樹脂と接する透光性樹脂の表面で散乱するため、受光素子に入射する迷光を低減することができる。よって、より迷光の影響を受けない高性能の光ポインティング装置を実現することができる。
【００３１】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記遮光性樹脂の上記光学部品と接する面に凹部または凸部が成型され、上記光学部品の上記遮光性樹脂と接する面に凸部または凹部が成型され、上記遮光性樹脂に成型された凹部または凸部に、上記光学部品に成型された凸部または凹部を嵌め込んで、上記光学部品を配置することが好ましい。
【００３２】
上記の構成によれば、上記遮光性樹脂に成型された凹部または凸部に、上記光学部品に成型された凸部または凹部を嵌め込んで、上記光学部品を配置するので、発光素子、受光素子および基板に対して光学部品を正確に配置することができる。よって、被写体の検知精度が高い光ポインティング装置を実現することができる。
【００３３】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記透光性樹脂の上記遮光性樹脂と接する面であって、上記発光素子から上記被写体への光の経路上および上記被写体から上記受光素子への光の経路上の上記透光性樹脂の表面上に、少なくとも０．１５ｍｍ以上の厚みであり、上記透光性樹脂で形成された金型押さえ部を有していることが好ましい。
【００３４】
上記の構成によれば、上記透光性樹脂の上記遮光性樹脂と接する面であって、上記発光素子から上記被写体への光の経路上および上記被写体から上記受光素子への光の経路上の上記透光性樹脂の表面上に、少なくとも０．１５ｍｍ以上の厚みであり、上記透光性樹脂で形成された金型押さえ部を有している。そのため、遮光性樹脂を樹脂封止する際に、遮光性樹脂の成型に使用する金型の、上記発光素子から上記被写体への光の経路上および上記被写体から上記受光素子への光の経路上に遮光性樹脂を形成しないようにするための部分を上記金型押さえ部に合わせることによって、上記金型と上記透光性樹脂の表面との間から、遮光性樹脂が漏れ込むことを防ぐことができる。
【００３５】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記透光性樹脂で覆われた上記発光素子および上記受光素子を遮光性樹脂によって樹脂封止する際に、遮光性樹脂の注入口に形成される突起部を、上記カバーの位置決めに使用することが好ましい。
【００３６】
上記の構成によれば、上記突起部を上記カバーの位置決めに使用するので、上記撮像面を有する上記カバーを正確に配置することができる。よって、被写体の検知精度が高い光ポインティング装置を実現することができる。
【００３７】
また、本発明に係る電子機器は、上記光ポインティング装置を搭載していることが好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
以上のように、本発明に係る光ポインティング装置は、上記課題を解決するために、被写体に光を照射する発光素子と、上記被写体からの反射光を受光する受光素子と、上記被写体が接触する撮像面と、発光素子から照射された光を被写体に向けて屈折させる光学ユニットと、発光素子から照射されて、被写体から反射した光を集光するレンズユニットと上記受光素子において発生する受光電流に基づいて、上記被写体の動きを検知する回路が形成された基板とを備える光ポインティング装置において、上記発光素子および上記受光素子は、上記基板上に配置されて、透光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、上記透光性樹脂によって覆われている上記発光素子および上記受光素子は、さらに、上記発光素子から上記被写体への光の経路および上記被写体から上記受光素子への光の経路を除いて、遮光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、上記光学ユニットおよび上記レンズユニットは、一体成型されているものであることを特徴としている。
【００３９】
したがって、外乱光および迷光が上記受光素子に入射することを防止し、かつ、部品点数の少ない光ポインティング装置が実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すものであり、光ポインティング装置の断面構造を示す模式図である。
【図２】本発明の第３の実施形態を示すものであり、光ポインティング装置の断面構造を示す模式図である。
【図３】本発明の第４の実施形態を示すものであり、光ポインティング装置の断面構造を示す模式図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第５の実施形態を示すものであり、光ポインティング装置の断面構造を示す模式図である。（ｃ）および（ｄ）は、遮光性樹脂層または光学部品に形成された凸部および凹部の形状を示す図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第６の実施形態を示すものであり、光ポインティング装置の断面構造を示す模式図である。（ｂ）〜（ｄ）は、遮光性樹脂層を形成する金型成型フローを示す模式図である。
【図６】本発明の第７の実施形態を示すものであり、光ポインティング装置の概略斜視図である。
【図７】第７の実施形態を示すものであり、光ポインティング装置に使用するカバーの概略斜視図である。
【図８】光ポインティング装置を搭載した携帯電話機の概観を示す図であり、（ａ）は携帯電話機の正面図であり、（ｂ）は携帯電話機の背面図であり、（ｃ）は携帯電話機の側面図である。
【図９】従来技術を示すものであり、光ポインティング装置の断面構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態の光ポインティング装置１の概略断面構造図である。図示のように、光ポインティング装置１は、基板７、発光素子２、受光素子５、透光性樹脂層８、遮光性樹脂層１０、光学部品１１、カバー６および撮像面２１を備える。
【００４２】
本発明では、１つの基板７上に発光素子２および受光素子５を搭載している。発光素子２および受光素子５は、ワイヤボンドまたはフリップチップ実装にて基板７と電気的に接続されている。基板７には、不図示の回路が形成されている。当該回路は、発光素子２の発光タイミングを制御したり、受光素子５から出力された受光電流を受けて、被写体の動きを検知したりするものである。基板７は、同一材料からなる平面状のものであり、例えば、プリント基板やリードフレーム等から成る。
【００４３】
発光素子２は、光学ユニット３に光を照射するものである。発光素子２から照射された光は、光学ユニット３により屈折されて進行方向が変換されて撮像面２１に到達する。発光素子２は、例えばＬＥＤ等の光源で実現され、特に高輝度の赤外発光ダイオードで実現されることが好ましい。受光素子５は、被写体から反射された、発光素子２が照射した光を受光し、受光した光に基づいて基板７に受光電流を出力するものである。
【００４４】
発光素子２および受光素子５は、透光性樹脂によって樹脂封止されており、周囲に透光性樹脂層８が形成されている。透光性樹脂層８の形状は、略直方体である。透光性樹脂層８の底面は、基板７の上表面と密着して接しており、発光素子２および受光素子５にそれぞれ密着する凹部が形成されている。透光性樹脂層８の天面には、後述する遮光壁２２を形成するために、発光素子２と受光素子５との間に凹部が形成されていてもよい。透光性樹脂として、例えば、シリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂またはＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）等の熱可塑性樹脂が用いられる。
【００４５】
また、透光性樹脂層８は、発光素子２から被写体への光の経路および被写体から受光素子５への光の経路を除いて、遮光性樹脂によって樹脂封止されており、周囲に遮光性樹脂層１０が形成されている。ここで、発光素子２から被写体への光の経路である、遮光性樹脂層１０が形成されていない孔を光透過箇所９１と称し、被写体から受光素子５への光の経路である、遮光性樹脂層１０が形成されていない孔を光透過箇所９２と称する。光透過箇所９１および９２を総称して光透過箇所９と称する。遮光性樹脂層１０の内表面は、透光性樹脂層８の天面および側面と密着して接している。遮光性樹脂層１０の底面は、基板７の上表面と密着して接している。遮光性樹脂層１０の外表面である側面は垂直な面であり、天面は水平な面である。すなわち、基板７、発光素子２、受光素子５、透光性樹脂層８および遮光性樹脂層１０は、一体成型されており、略直方体の形状である。なお、遮光性樹脂層１０の外表面である側面は、垂直な面でなくてもよい。例えば、遮光性樹脂層１０の断面の形状が台形状であってもよい。つまり、遮光性樹脂層１０の側面が平面であれば、天面および底面の長さが異なっていてもよい。
【００４６】
また、遮光性樹脂層１０の内表面には、発光素子２と受光素子５との間に遮光壁２２が形成されていてもよい。遮光壁の厚みは、光を遮光するために、できるだけ大きいことが好ましい。遮光壁２２の厚みが０．４ｍｍ以上の場合、発光素子２から照射される光を完全に遮断することができる。遮光壁２２は、図示のように、基板７にまで達していなくてもよく、当該遮光壁２２の下端と基板７の表面との距離が発光素子２の高さ以下であればよい。遮光性樹脂として、透光性樹脂と同様に、例えば、シリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂またはＡＢＳ等の熱可塑性樹脂が用いられる。ただし、遮光性樹脂は、透光性樹脂と異なり、カーボンブラックを含む。なお、迷光の影響を考慮しない場合は、遮光性樹脂層１０に遮光壁２２が形成されていなくても良い。
【００４７】
撮像面２１は、図１に示すように、受光素子５の上方に位置し、カバー６の外表面に配置されているものである。
【００４８】
光学部品１１は、光学ユニット３およびレンズユニット４を有し、光学ユニット３およびレンズユニット４を一体成型したものである。光学ユニット３は、発光素子２が照射した光を被写体に当たるように屈折させるものである。レンズユニット４は、被写体から反射された、発光素子２が照射した光を受光素子５に入射するように集光するものである。光学部品１１は、略直方体の形状であり、遮光性樹脂層１０の上に配置されている。
【００４９】
カバー６は、光ポインティング装置１の外装であり、内部の基板７、発光素子２、受光素子５、透光性樹脂層８、遮光性樹脂層１０および光学部品１１を外部からの衝撃等から保護するものである。カバー６は、板状の凹状の形状であり、光学部品１１の天面の上に設けられた長方形状の天板と、この天板の四つの辺から光学部品１１の側面および遮光性樹脂層１０の側面に沿って基板７の表面に到達する四枚の側板を有する。カバー６の内表面および外表面ともに、側面は垂直な面であり、天面は水平な面である。つまり、カバー６は、直方体の物体に対して密着して覆うことができる形状である。カバー６は、遮光性樹脂層１０およびその上に配置されている光学部品１１を覆うように配置されている。カバー６の底面は、基板７の上表面と密着して接している。
【００５０】
次に、光ポインティング装置１の製造工程について説明する。まず、基板７上に搭載された発光素子２および受光素子５を透光性樹脂によって樹脂封止して透光性樹脂層８を形成する。透光性樹脂層８は、上述のように、略直方体の形状で形成される。このとき、後に遮光性樹脂で遮光壁２２が形成できるように、発光素子２と受光素子５の間に凹部を有するように透光性樹脂層８を形成する。透光性樹脂層８に形成する凹部は、幅が少なくとも０．４ｍｍ以上であり、凹部の底面の位置が発光素子２の天面より低い位置になるように形成される。次に、光透過箇所９を除いて、透光性樹脂層８の上から遮光性樹脂によって樹脂封止して、透光性樹脂層８を覆うように遮光性樹脂層１０を形成する。ここで、先ほど形成した透光性樹脂層８の凹部に遮光性樹脂を流し込むことによって、遮光壁２２を形成する。封止方法としては、トランスファーモールドによる熱硬化性樹脂による成型が一般的であるが、インジェクションモールド、ポッティングなどによる成型であってもよい。
【００５１】
そして、遮光性樹脂層１０の外表面である天面４４を基準として、光学ユニット３が光透過箇所９１に、レンズユニット４が光透過箇所９２にそれぞれ収まるように、光学部品１１を搭載組み立てする。このとき、遮光性樹脂層１０の外表面である側面と、光学部品１１の外表面である側面とが一致して１つの面４５になるように組み立てる。さらに、光学部品１１の外表面である天面４６、および、上記面４５を基準としてカバー６を組み立てる。
【００５２】
第１の実施形態に係る光ポインティング装置１は、発光素子２および受光素子５の周囲に形成される透光性樹脂層８を覆う遮光性樹脂層１０を有しているので、外乱光および迷光が受光素子５に入射することを防ぐことができる。特に、遮光性樹脂層１０が遮光壁２２を有していることによって、発光素子２から受光素子５へ直接光が入射することを防ぐことができる。よって、外乱光および迷光の影響を受けない高性能の光ポインティング装置が実現できる。すなわち、本発明では、出射角度が広い発光素子２を使用した場合であっても、迷光の影響を受けない高性能の光ポインティング装置を実現することができる。
【００５３】
また、光ポインティング装置１では、遮光性樹脂層１０を金型（モールド）によって成型しているため、部品点数を少なくすることができる。部品点数を少なくすることによって、部品の組み立て工程数を減らすことができ、組み立て時に生じる部品の位置ずれ等の誤差が発生する可能性を小さくすることができる。その他にも、１つの基板７上に発光素子２および受光素子５を搭載することによって、ダイボンド、ワイヤボンド等の工程が１工程で行うことができる。また、光学ユニット３およびレンズユニット４が一体成型された光学部品１１を用いることによって、組み立て工数を減らすことができる。
【００５４】
光ポインティング装置１では、部品点数を少なくすることだけではなく、部品の組み立て時に、遮光性樹脂層１０の外表面である天面４４を基準として光学部品１１を組み立てることや、光学部品１１の外表面である天面４６、および、面４５（遮光性樹脂層１０の外表面である側面および光学部品１１の外表面である側面）を基準としてカバー６を組み立てている。そのため、光学部品１１およびカバー６を組み立てるときに、各部品の位置ずれ等の組み立て誤差が発生することを防ぐことができる。従って、被写体の検知精度が高い光ポインティング装置を実現することができる。それゆえ、高い検知精度が求められる小型・薄型の光ポインティング装置を実現することができる。
【００５５】
さらに、光ポインティング装置１では、１つの基板７上に発光素子２および受光素子５を搭載することによって、金型が１つで発光素子２および受光素子５を透光性樹脂または遮光性樹脂によって樹脂封止することができる。そのため、金型面数を少なくすることができ、光ポインティング装置の製造コストを抑えることができる。また、遮光性樹脂層１０を、金型を用いて成型するため、材料コストも抑えることができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、光ポインティング装置の透光性樹脂層を形成する際に、７５０nm以下の可視光をカットする特性を有する透光性樹脂を使用している。そのため、発光素子から照射される光以外の、太陽光や蛍光灯、白熱灯などの外乱光が受光素子に入射することを防ぐことができる。よって、より外乱光による影響を受けない高性能の光ポインティング装置を実現することができる。第２の実施形態に係る光ポインティング装置は、透光性樹脂層以外の構成は、第１の実施形態に係る光ポインティング装置１と同様である。
【００５７】
(第３の実施形態)
本発明の第３の実施形態について図２に基づいて説明する。図２は、第３の実施形態の光ポインティング装置２３の概略断面構造図である。第３の実施形態に係る光ポインティング装置２３は、第１の実施形態に係る光ポインティング装置１と透光性樹脂層および遮光性樹脂層の構造が異なる。それ以外は、第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００５８】
第３の実施形態では、発光素子２および受光素子５を透光性樹脂で樹脂封止する際に、図２に示すように、発光素子２と受光素子５とをそれぞれ個別に樹脂封止する。このとき、後に遮光性樹脂によって遮光壁２４を形成するために、発光素子２を覆う透光性樹脂層１２の外表面と受光素子５を覆う透光性樹脂層１３の外表面との間を少なくとも０．４ｍｍ程度空けておく。そして、透光性樹脂層１２および１３の上から、透光性樹脂層１２および１３を覆うように、遮光性樹脂で樹脂封止して、遮光性樹脂層２５を形成する。また、透光性樹脂層１２と透光性樹脂層１３との間に遮光性樹脂を流し込むため、少なくとも厚みが０．４ｍｍ程度の遮光壁２４が形成される。
【００５９】
このように発光素子２と受光素子５を分断するように遮光壁２４が設けられているので、第３の実施形態では、第１の実施形態と比べて、発光素子２から受光素子５へ直接入射する迷光をより遮断することができる。
【００６０】
なお、第３の実施形態でも、第２の実施形態のように、透光性樹脂層１２および透光性樹脂層１３に７５０nm以下の可視光をカットする特性を有する透光性樹脂を用いてもよい。
【００６１】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について図３に基づいて説明する。図３は、第４の実施形態の光ポインティング装置２６の概略断面構造図である。第４の実施形態に係る光ポインティング装置２６は、第１の実施形態に係る光ポインティング装置１と透光性樹脂層および遮光性樹脂層の構造が異なる。それ以外は、第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００６２】
第４の実施形態では、図３に示すように、透光性樹脂層２７は、遮光性樹脂層２８と接する面に、梨地部１４を有している。梨地部１４は、透光性樹脂層２７を成型する際に、表面を荒らした金型を用いて成型する。梨地加工を施した梨地部１４の表面粗さの値は、Ｒｚ：１μｍ以上であることが好ましい。また、第４の実施形態では、第１または第３の実施形態の遮光性樹脂層１０または２５と異なり、遮光性樹脂層２８は、発光素子２と受光素子５との間に遮光壁を有していない。
【００６３】
発光素子２から照射された光は、ある指向角を有するため、光透過箇所９１に向かわず、遮光性樹脂層２８で反射する成分がある。遮光性樹脂層１０で反射した光は迷光として受光素子５に入射し、光ポインティング装置の誤動作を引き起こす可能性がある。そのため、透光性樹脂層２７の光透過箇所９以外に梨地部１４を設けることによって、迷光を散乱させることができ、受光素子５への迷光による影響を低減させることができる。換言すると、透光性樹脂層２７の遮光性樹脂層２８と接する面に梨地加工を施す。
【００６４】
なお、第１〜３の実施形態でも、第４の実施形態に示すように、透光性樹脂層が遮光性樹脂層と接する面に梨地部を有していてもよい。
【００６５】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態について図４に基づいて説明する。図４（ａ）および（ｂ）は、第５の実施形態の光ポインティング装置２９の概略断面構造図である。第５の実施形態に係る光ポインティング装置２９は、第１の実施形態に係る光ポインティング装置１と遮光性樹脂層および光学部品の構造が異なる。それ以外は、第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００６６】
光ポインティング装置としての機能を満足させるために、撮像面２１を有するカバー６、光学ユニット３、レンズユニット４、発光素子２および受光素子５は、精度良く配置する必要がある。光学設計にもよるが、各部品は、通常±２０μｍ程度の精度をもって配置されることが要求される。
【００６７】
光ポインティング装置の部品の中で、光学ユニット３およびレンズユニット４については、光学部品１１として一体成型しており、発光素子２および受光素子５についても、同じ基板７上に一体成型しているため、各々の配置精度は確保できる。しかし、光学部品１１と発光素子２・受光素子５とは別部品となるため、組み立て時における配置精度の向上が必要となる。
【００６８】
そこで、第５の実施形態では、図４（ａ）に示す例では、遮光性樹脂層３０の光学部品３１と接する面に凸部１５を形成し、凸部１５に係合する凹部を光学部品３１の遮光性樹脂層３０と接する面に形成している。そのため、遮光性樹脂層３０の凸部１５と光学部品３１の凹部とを結合して組み立てることによって、遮光性樹脂層３０に覆われた発光素子２および受光素子５と光学部品３１とを精度良く配置することができる。
【００６９】
なお、図４（ｂ）に示すように、遮光性樹脂層３２の光学部品３３と接する面に凹部１６を形成し、凹部１６に係合する凸部を光学部品３３の遮光性樹脂層３２と接する面に形成しても良い。
【００７０】
また、図４（ｃ）に示すように、光学部品３１の凹部４０に、誘い込みのテーパー４１を設けてもよい。誘い込みのテーパー４１は、光学部品３１の表面側に形成されており、凹部の奥側に比べて開口部が広がっている形状である。図４（ｄ）に示すように、遮光性樹脂層３０の凸部４２の先端４３にＣ面カット処理を行ってもよい。先端４３は、凸部４２の先端にある角が削り取られて、凸部４２の根元に比べて細くなっている形状である。なお、図示していないが、遮光性樹脂層３２の凹部１６に、誘い込みのテーパーを設けてもよいし、光学部品３３の凸部の先端にＣ面カット処理を行ってもよい。このように凹部または凸部の形状を加工することによって、遮光性樹脂層と光学部品とを嵌めこみやすくすることができる。
【００７１】
また、第５の実施例では、第１の実施例に対して適用する例を示したが、第２〜４の実施例に対しても適用可能である。
【００７２】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態について図５に基づいて説明する。図５（ａ）は、第６の実施形態の光ポインティング装置３４の概略断面構造図である。第６の実施形態に係る光ポインティング装置３４は、第１の実施形態に係る光ポインティング装置１と透光性樹脂層の構造が異なる。それ以外は、第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００７３】
遮光性樹脂層１０を形成する際に、光透過箇所９に遮光性樹脂が少しでも漏れこむと、被写体を検知するための、発光素子２から被写体への光または被写体から受光素子５への光が遮られてしまう。その結果、被写体を正常に検知することができなくなってしまう。
【００７４】
そこで、光透過箇所９に遮光性樹脂が漏れこまないように、透光性樹脂層３５を形成する際に、透光性樹脂層３５の光透過箇所９に相当する表面上に、金型押さえ部３６を、透光性樹脂を使用して形成する。金型押さえ部３６は、後述する遮光性樹脂層１０を成型する金型１７が備える孔成型部１８の内側の側面と金型押さえ部３６の側面が嵌め合うように形成される。この金型押さえ部３６を透光性樹脂層３５に形成することによって、光透過箇所９に遮光性樹脂が漏れこむことを防ぐことができる。なお、金型押さえ部３６は、厚みが少なくとも０．１５ｍｍ程度あることが好ましい。金型押さえ部３６の厚みが０．１５ｍｍ以上の場合、光透過箇所９に遮光性樹脂が漏れこむことを完全に防ぐことができる。
【００７５】
第６の実施形態における、遮光性樹脂層１０の金型成型フローを図５（ｂ）〜（ｄ）に基づいて説明する。図５（ｂ）は、金型押さえ部３６を有する透光性樹脂層３５に、遮光性樹脂層１０を成型する金型１７を合わせる前の状態を示す図である。図示のように、金型１７は、遮光性樹脂層１０に光透過箇所９１である孔を成型するための孔成型部１８を有する。金型１７を透光性樹脂層３５に合わせた状態を図５（ｃ）に示す。図示のように、孔成型部１８の間に金型押さえ部３６が嵌め合うように金型１７を透光性樹脂層３５に合わせる。図５（ｄ）は、遮光性樹脂を注入した後の状態を示す図である。図示のように、金型押さえ部３６があるため、孔成型部１８の間に遮光性樹脂が漏れ込むことを防ぐことができる。
【００７６】
なお、図５に示す例では、発光素子２の上方の光透過箇所９１に関して説明したが、受光素子５の上方の光透過箇所９２についても、透光性樹脂層の表面に金型押さえ部３６を形成することによって、同様に、遮光性樹脂が漏れこむことを防ぐことができる。
【００７７】
また、第６の実施例では、第１の実施例に対して適用する例を示したが、第２〜５の実施例に対しても適用可能である。
【００７８】
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態について図６および図７に基づいて説明する。図６は、第７の実施形態の光ポインティング装置３９の概略斜視図である。第７の実施形態に係る光ポインティング装置３９は、第１の実施形態に係る光ポインティング装置１と遮光性樹脂層およびカバーの構造が異なる。それ以外は、第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００７９】
透光性樹脂層および遮光性樹脂層を成型する際に、樹脂を注入するゲート（注入口）が必要となる。そのため、金型に樹脂を注入し、樹脂を硬化して金型を外すと、樹脂層が形成されると共に、ゲートの形状で形成された、余分な突起部も形成される。通常、この突起部は、光学部品やカバーを組み立てる際に邪魔になるので、金型を外した後に、削り取られる。
【００８０】
そこで、第７の実施形態では、遮光性樹脂層を成型した際に遮光性樹脂の注入口に形成される突起部を、カバーの配置を決定する基準として利用している。図６（ａ）は、遮光性樹脂層３７を成型した後、突起部１９を残したままの状態を示す図である。図示のように、遮光性樹脂層３７が突起部１９を有している。具体的には、遮光性樹脂層３７は、第１の実施例と同様に、略直方体の形状である。突起部１９は、略直方体の形状であり、遮光性樹脂層３７の外表面である側面および基板７の上表面に密着して接している。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す状態から、光学部品およびカバー３８を取り付けた後の状態を示す。図示のように、カバー３８は、突起部１９を基準として取り付けられている。カバー３８は、第１の実施例と同様に、板状の凹状の形状である。カバー３８の内表面および外表面ともに、側面は垂直な面であり、天面は水平な面である。カバー３８は、遮光性樹脂層３７およびその上に配置されている光学部品１１を覆うように配置されている。カバー３８の底面は、基板７の上表面と密着して接している。
【００８１】
第７の実施形態では、突起部に係合するようにカバー３８に凹部である位置決め部２０が形成されている。その位置決め部２０の形状を図７に示す。図７（ａ）は、カバー３８の裏面の斜視図である。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す位置決め部２０の部分を拡大した図である。図示のように、カバー３８の底面の部分に、突起部１９と係合する凹状の位置決め部２０が形成されている。
【００８２】
突起部１９をカバー３８の位置決めに使用することによって、突起部１９を削り取る作業が必要なくなると共に、カバー３８を正確に配置することができる。従って、被写体の検知精度が高い光ポインティング装置３９を実現することができる。
【００８３】
なお、本実施の形態では、突起部１９および位置決め部２０を１箇所設けた例を示したが、本発明はこれに限定されない。この突起部１９および位置決め部２０は、必要に応じて１箇所ではなく数箇所設けても構わない。また、本実施の形態では、突起部１９が直方体状であり、位置決め部２０が直方体に対応する形状の例を示したが、本発明はこれに限定されない。カバー３８を正確に配置できることができるのであれば、突起部１９および位置決め部２０は、どのような形状であってもよい。
【００８４】
また、第７の実施例では、第１の実施例に対して適用する例を示したが、第２〜６の実施例に対しても適用可能である。
【００８５】
最後に、光ポインティング装置を搭載した電子機器について、図８を用いて説明する。図８は、光ポインティング装置１０７を搭載した携帯電話機１００の概観を示す図である。図８（ａ）は携帯電話機１００の正面図であり、（ｂ）は携帯電話機１００の背面図であり、（ｃ）は携帯電話機１００の側面図である。図８では、電子機器として携帯電話機である例を示しているがこれに限定されるものではない。電子機器として、例えば、ＰＣ（特にモバイルＰＣ）、ＰＤＡ、ゲーム機、テレビ等のリモコンなどであってもよい。
【００８６】
図８に示すように、携帯電話機１００は、モニター側筐体１０１および操作側筐体１０２を備える。モニター側筐体１０１は、モニター部１０５およびスピーカー部１０６を含み、操作側筐体１０２は、マイク部１０３、テンキー１０４および光ポインティング装置１０７を含む。携帯電話機１００に搭載される光ポインティング装置１０７は、上述の第１〜７の実施例で説明した光ポインティング装置の何れも適用可能である。
【００８７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、ＰＣや携帯電話機などの入力装置に利用することができ、特に小型、薄型を要求される携帯機器に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１、２３、２６、２９、３４、３９、１０７ 光ポインティング装置
２ 発光素子
３ 光学ユニット
４ レンズユニット
５ 受光素子
６、３８ カバー
７ 基板
８ 透光性樹脂層（透光性樹脂）
９、９１、９２ 光透過箇所
１０ 遮光性樹脂層（遮光性樹脂）
１１、３１、３３ 光学部品
１４ 梨地部
１５、４２ 凸部
１６、４０ 凹部
１９ 突起部
２０ 位置決め部
２１ 撮像面
２２、２４ 遮光壁
３６ 金型押さえ部
１００ 携帯電話機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指先等の被写体の動きを検知する光ポインティング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やＰＤＡなどの小型携帯情報機器の入力インターフェースには、一般的にキーパッドが用いられており、キーパッドは、数字、文字等を入力するためのボタンと方向を指示するためのボタンとから構成されている。そのなかで方向を指示するための手段として前述したボタンによる入力以外に、装置に接触する指先等の映像をイメージセンサへ取り込み、その映像の変化により方向を指示する手段である光ポインティング装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、発光素子を中心としてその周囲を囲むように複数の受光素子が配されたホルダーと、ホルダーの上方を覆う半球状の透光体とで構成され、透光体の表面に沿って移動する物体の移動位置を検出するコンピュータ用入力装置が開示されている。特許文献２には、２次元方向の加重により変位する可動体と、発光素子と、可動体の変位に連動して移動する発光素子からの光の像を受光する受光素子とを備えている、凸形状で平面視Ｔ字形のポインティングデバイスが開示されている。
【０００４】
光ポインティング装置では、発光素子からの迷光、あるいは太陽光等の外乱光が受光素子に入射すると、指先等の動きを検知するための本来の映像光に対するＳＮ比が悪くなり、誤動作を招くこととなる。そのため、一般的に、光ポインティング装置には、迷光および外乱光が受光素子に入射することを防止する手段が設けられる。ここで、外乱光とは、外部の照明または太陽光による光、つまり発光素子以外のものからの光を指す。また、迷光とは、発光素子から照射されて、受光素子に入射する光のうち、指先等の被写体から反射された光以外の光を意味する。発光素子から照射された光はある程度の出射角度（指向角）を有しているので、全てが指先等の被写体に照射されるとは限らない。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載のコンピュータ用入力装置では、発光素子からの光が直接受光素子に入射するのを防ぐために、発光素子を取り囲むように環状の遮光壁が形成されている。また、外乱光による誤動作を防止するために、発光素子をパルス駆動し、受光素子に入射する際に発光素子のパルスに同期した信号であるかを判断する同期検出手段が設けられている。特許文献２に記載のポインティングデバイスでは、発光素子および受光素子を透光性のエポキシ樹脂等でそれぞれモールドした１次モールド部を形成し、さらに両１次モールド部を遮光性のエポキシ樹脂等でモールドした２次モールド部を形成することによって、発光素子から受光素子に光が直接入射することを防ぐことができる。また、特許文献２に記載のポインティングデバイスは、発光素子および受光素子の上方にレンズを配し、受光素子に対する外乱光の影響を防ぐために、レンズを成形する際に樹脂に可視光カット剤を混入する方法が開示されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のコンピュータ用入力装置では、野外など常に強い外乱光に晒される環境で使用する場合、常時受光素子に外乱光が入射し、同期検出手段において物体からの反射光と外乱光とを区別することができず、正常に物体を検出することができない。また、特許文献２に記載のポインティングデバイスでは、２次モールド部が受光素子の側面に設けられているため、発光素子から照射されレンズで反射して受光素子に入射する迷光を遮ることができない。そのため、一般的な光ポインティング装置では、図９に示すように、外乱光および迷光が受光素子に入射するのを防ぐために、発光素子から被写体への光路および被写体から受光素子への光路を除いて、発光素子および受光素子の周囲に遮光体を設けている。以下、遮光体が設けられた光ポインティング装置について、図９に基づいて説明する。
【０００７】
図９に示すように、光ポインティング装置５０は、光源５２、光学ユニット５３、レンズユニット５４、イメージセンサチップ５５、遮光体５７およびカバー５６から構成される。光源５２は、指先等の被写体５１に光を照射するものである。光学ユニット５３は、光源の光を屈折させたり、被写体５１から反射された光を反射したりするものである。レンズユニット５４は、被写体５１から反射された光をイメージセンサチップ５５に結像するためのものである。イメージセンサチップ５５は、結像した光を受けて、光信号を電気信号に変換するものであり、中には信号処理用ＤＳＰを内蔵している場合もある。遮光体５７は、外乱光および迷光がイメージセンサチップ５５に入射することを防止するためのものである。カバー５６は、これらの部品を包括し指先等が接触する撮像面を有するものである。
【０００８】
従来の光ポインティング装置５０では、外乱光あるいは迷光による誤動作を防止する手段として、遮断膜等の遮光体５７によってイメージセンサチップ５５に外乱光および迷光が入射するのを防いでいる。その他、外乱光あるいは迷光による誤動作を防止する手段として、光学フィルタによる遮光やマスクによる遮光等が提案されている。以下、具体例として特許文献３〜７を挙げて、遮光体等を用いて外乱光あるいは迷光による誤動作を防止する手段を説明する。
【０００９】
特許文献３には、操作面を指で動かし、その操作面の動きを格子又は認識可能なパターンによって検出する２次元ポインティングデバイスが開示されている。特許文献３に記載の２次元ポインティングデバイスでは、イメージセンサの上部に光学フィルタを設けて不要な光（迷光）を遮断している。また、特許文献３に記載の２次元ポインティングデバイスでは、マスクを用いて外乱光を除去している。
【００１０】
特許文献４には、アパーチャを通過した、ガラス等の基板の表面および裏面からの反射光を検出器において相互に重ね合わせて、ガラス等の基板上であっても正確に動作する光学式マウス等のポインティングデバイスが開示されている。特許文献４に記載のポインティングデバイスでは、迷光についてはアパーチャで検出器に入射するのを防ぎ、外乱光については光学フィルタを挿入して防ぐことができる。
【００１１】
特許文献５には、集光レンズ、一対のプリズムおよびレンズ固定ホルダーから成る集光部材と発光手段とがホルダーと分離しないように配置されている光ポインティング装置が開示されている。特許文献５に記載の光ポインティング装置では、レンズ固定ホルダーによって、分散された雑光をフィルタリングしている。
【００１２】
特許文献６には、水平の光経路を形成して光学系の厚さを最小化しながら焦点距離を十分に提供できるようにする光ポインティング装置が開示されている。特許文献６に記載の光ポインティング装置では、正常な光以外のノイズ光を遮断するために遮断膜を設置している。
【００１３】
特許文献７には、反射面と平凸レンズ部とを一体形成した第１導波管および第２導波管を有する超薄型の光学式ジョイスティックが開示されている。特許文献７に記載の光学式ジョイスティックでは、第１導波管と第２導波管との間にノイズ光を遮断する遮断部を設けている。
【００１４】
このように、光ポインティング装置が遮光体等を備えることによって、外乱光または迷光が受光素子に入射することを防ぐことができるので、外乱光または迷光による誤動作を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平８−１７９８７８号公報（１９９６年７月１２日公開）
【特許文献２】特開平８−２６３１９８号公報（１９９６年１０月１１日公開）
【特許文献３】特表２００７−５２８５５４号公報（２００７年１０月１１日公表）
【特許文献４】特開２００８−３６５０号公報（２００８年１月１０日公開）
【特許文献５】特開２００８−２２６２２４号公報（２００８年９月２５日公開）
【特許文献６】特表２００８−５０７７８７号公報（２００８年３月１３日公表）
【特許文献７】特表２００８−５１０２４８号公報（２００８年４月３日公表）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上述のような従来技術は、遮光体等を単独部品として備えているので、光ポインティング装置の製造工程において遮光体の組み立てまたは貼り付け等の工程を要する。組み立てまたは貼り付け等の工程において、部品の位置ずれが発生する可能性があるため、組み立てまたは貼り付け等の工程数が増加すると、光ポインティング装置の検知精度を高く維持することが困難になる。
【００１７】
また、光ポインティング装置の部品点数が増加すると、光ポインティング装置のコストが高くなるという問題がある。
【００１８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、外乱光および迷光が受光素子に入射することを防止し、かつ、部品点数の少ない光ポインティング装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る光ポインティング装置は、上記課題を解決するために、被写体に光を照射する発光素子と、上記被写体からの反射光を受光する受光素子と、上記被写体が接触する撮像面と、発光素子から照射された光を被写体に向けて屈折させる光学ユニットと、発光素子から照射されて、被写体から反射した光を集光するレンズユニットと、上記受光素子において発生する受光電流に基づいて、上記被写体の動きを検知する回路が形成された基板とを備える光ポインティング装置において、上記発光素子および上記受光素子は、上記基板上に配置されて、透光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、上記透光性樹脂によって覆われている上記発光素子および上記受光素子は、さらに、上記発光素子から上記被写体への光の経路および上記被写体から上記受光素子への光の経路を除いて、遮光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、上記光学ユニットおよび上記レンズユニットは、一体成型されているものであることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成によれば、上記発光素子および上記受光素子が同じ上記基板上に配置されて、上記透光性樹脂によって樹脂封止され、さらに、上記遮光性樹脂によって樹脂封止されている。そのため、上記基板、上記発光素子および上記受光素子とそれらを覆う上記遮光性樹脂が一体成型され、１つの部品となっている。また、上記光学ユニットおよび上記レンズユニットが一体成型され、上記光学部品として１つの部品となっている。よって、外乱光および迷光が上記受光素子に入射することを防止し、かつ、部品点数の少ない光ポインティング装置が実現できるという効果を奏する。
【００２１】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記発光素子と上記受光素子との間に、厚みが０．４ｍｍ以上の遮光性樹脂によって形成された遮光壁を有しており、上記遮光壁は、当該遮光壁の下端と上記基板の表面との距離が上記発光素子の高さ以下であることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、上記発光素子と上記受光素子との間に、遮光壁を有しているので、上記発光素子から上記受光素子へ直接光が入射することを防ぐことができる。よって、より迷光の影響を受けない高性能の光ポインティング装置を実現することができる。
【００２３】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記光学ユニットおよび上記レンズユニットを一体成型した光学部品は、上記発光素子および上記受光素子を覆う上記遮光性樹脂の外表面に沿って配置されているものであり、上記光学部品の外表面および上記光学部品と接している上記遮光性樹脂の外表面を除く上記遮光性樹脂の外表面に沿って、上記撮像面を有するカバーを配置することが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、上記光学部品を上記遮光性樹脂の外表面に沿って配置し、上記カバーを上記光学部品の外表面および上記光学部品と接している上記遮光性樹脂の外表面を除く上記遮光性樹脂の外表面に沿って配置するので、組み立て時に発生する各部品の位置ずれ等の組み立て誤差を防ぐことができる。よって、各部品を精度良く組み立てることができるので、被写体の検知精度が高い光ポインティング装置を実現することができる。
【００２５】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記透光性樹脂は、波長が７５０ｎｍ以下である可視光をカットする特性を有することが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、上記透光性樹脂は、波長が７５０ｎｍ以下である可視光をカットする特性を有するので、受光素子に入射する、波長が７５０ｎｍ以下の外乱光をより防ぐことができる。よって、より外乱光の影響を受けない高性能の光ポインティング装置を実現することができる。
【００２７】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記発光素子および上記受光素子は、それぞれ個別に上記透光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、上記発光素子を覆う透光性樹脂の外表面と上記受光素子を覆う透光性樹脂の外表面との距離が少なくとも０．４ｍｍであることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、上記発光素子および上記受光素子がそれぞれ個別に、少なくとも０．４ｍｍの距離をおいて、上記透光性樹脂によって樹脂封止されて、さらに遮光性樹脂によって樹脂封止されている。そのため、上記発光素子と上記受光素子との間に遮光性樹脂による、少なくとも０．４ｍｍの厚みを有する壁が形成されている。この壁によって、上記発光素子から上記受光素子へ直接光が入射することを防ぐことができる。よって、より迷光の影響を受けない高性能の光ポインティング装置を実現することができる。
【００２９】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記発光素子および上記受光素子を覆う上記透光性樹脂の上記遮光性樹脂と接する面は、梨地加工されているものであることが好ましい。
【００３０】
上記の構成によれば、上記透光性樹脂の上記遮光性樹脂と接する面は、梨地加工されているので、発光素子から照射された光が被写体に向かわない場合であっても、遮光性樹脂と接する透光性樹脂の表面で散乱するため、受光素子に入射する迷光を低減することができる。よって、より迷光の影響を受けない高性能の光ポインティング装置を実現することができる。
【００３１】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記遮光性樹脂の上記光学部品と接する面に凹部または凸部が成型され、上記光学部品の上記遮光性樹脂と接する面に凸部または凹部が成型され、上記遮光性樹脂に成型された凹部または凸部に、上記光学部品に成型された凸部または凹部を嵌め込んで、上記光学部品を配置することが好ましい。
【００３２】
上記の構成によれば、上記遮光性樹脂に成型された凹部または凸部に、上記光学部品に成型された凸部または凹部を嵌め込んで、上記光学部品を配置するので、発光素子、受光素子および基板に対して光学部品を正確に配置することができる。よって、被写体の検知精度が高い光ポインティング装置を実現することができる。
【００３３】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記透光性樹脂の上記遮光性樹脂と接する面であって、上記発光素子から上記被写体への光の経路上および上記被写体から上記受光素子への光の経路上の上記透光性樹脂の表面上に、少なくとも０．１５ｍｍ以上の厚みであり、上記透光性樹脂で形成された金型押さえ部を有していることが好ましい。
【００３４】
上記の構成によれば、上記透光性樹脂の上記遮光性樹脂と接する面であって、上記発光素子から上記被写体への光の経路上および上記被写体から上記受光素子への光の経路上の上記透光性樹脂の表面上に、少なくとも０．１５ｍｍ以上の厚みであり、上記透光性樹脂で形成された金型押さえ部を有している。そのため、遮光性樹脂を樹脂封止する際に、遮光性樹脂の成型に使用する金型の、上記発光素子から上記被写体への光の経路上および上記被写体から上記受光素子への光の経路上に遮光性樹脂を形成しないようにするための部分を上記金型押さえ部に合わせることによって、上記金型と上記透光性樹脂の表面との間から、遮光性樹脂が漏れ込むことを防ぐことができる。
【００３５】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記透光性樹脂で覆われた上記発光素子および上記受光素子を遮光性樹脂によって樹脂封止する際に、遮光性樹脂の注入口に形成される突起部を、上記カバーの位置決めに使用することが好ましい。
【００３６】
上記の構成によれば、上記突起部を上記カバーの位置決めに使用するので、上記撮像面を有する上記カバーを正確に配置することができる。よって、被写体の検知精度が高い光ポインティング装置を実現することができる。
【００３７】
また、本発明に係る電子機器は、上記光ポインティング装置を搭載していることが好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
以上のように、本発明に係る光ポインティング装置は、上記課題を解決するために、被写体に光を照射する発光素子と、上記被写体からの反射光を受光する受光素子と、上記被写体が接触する撮像面と、発光素子から照射された光を被写体に向けて屈折させる光学ユニットと、発光素子から照射されて、被写体から反射した光を集光するレンズユニットと上記受光素子において発生する受光電流に基づいて、上記被写体の動きを検知する回路が形成された基板とを備える光ポインティング装置において、上記発光素子および上記受光素子は、上記基板上に配置されて、透光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、上記透光性樹脂によって覆われている上記発光素子および上記受光素子は、さらに、上記発光素子から上記被写体への光の経路および上記被写体から上記受光素子への光の経路を除いて、遮光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、上記光学ユニットおよび上記レンズユニットは、一体成型されているものであることを特徴としている。
【００３９】
したがって、外乱光および迷光が上記受光素子に入射することを防止し、かつ、部品点数の少ない光ポインティング装置が実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すものであり、光ポインティング装置の断面構造を示す模式図である。
【図２】本発明の第３の実施形態を示すものであり、光ポインティング装置の断面構造を示す模式図である。
【図３】本発明の第４の実施形態を示すものであり、光ポインティング装置の断面構造を示す模式図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第５の実施形態を示すものであり、光ポインティング装置の断面構造を示す模式図である。（ｃ）および（ｄ）は、遮光性樹脂層または光学部品に形成された凸部および凹部の形状を示す図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第６の実施形態を示すものであり、光ポインティング装置の断面構造を示す模式図である。（ｂ）〜（ｄ）は、遮光性樹脂層を形成する金型成型フローを示す模式図である。
【図６】本発明の第７の実施形態を示すものであり、光ポインティング装置の概略斜視図である。
【図７】第７の実施形態を示すものであり、光ポインティング装置に使用するカバーの概略斜視図である。
【図８】光ポインティング装置を搭載した携帯電話機の概観を示す図であり、（ａ）は携帯電話機の正面図であり、（ｂ）は携帯電話機の背面図であり、（ｃ）は携帯電話機の側面図である。
【図９】従来技術を示すものであり、光ポインティング装置の断面構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態の光ポインティング装置１の概略断面構造図である。図示のように、光ポインティング装置１は、基板７、発光素子２、受光素子５、透光性樹脂層８、遮光性樹脂層１０、光学部品１１、カバー６および撮像面２１を備える。
【００４２】
本発明では、１つの基板７上に発光素子２および受光素子５を搭載している。発光素子２および受光素子５は、ワイヤボンドまたはフリップチップ実装にて基板７と電気的に接続されている。基板７には、不図示の回路が形成されている。当該回路は、発光素子２の発光タイミングを制御したり、受光素子５から出力された受光電流を受けて、被写体の動きを検知したりするものである。基板７は、同一材料からなる平面状のものであり、例えば、プリント基板やリードフレーム等から成る。
【００４３】
発光素子２は、光学ユニット３に光を照射するものである。発光素子２から照射された光は、光学ユニット３により屈折されて進行方向が変換されて撮像面２１に到達する。発光素子２は、例えばＬＥＤ等の光源で実現され、特に高輝度の赤外発光ダイオードで実現されることが好ましい。受光素子５は、被写体から反射された、発光素子２が照射した光を受光し、受光した光に基づいて基板７に受光電流を出力するものである。
【００４４】
発光素子２および受光素子５は、透光性樹脂によって樹脂封止されており、周囲に透光性樹脂層８が形成されている。透光性樹脂層８の形状は、略直方体である。透光性樹脂層８の底面は、基板７の上表面と密着して接しており、発光素子２および受光素子５にそれぞれ密着する凹部が形成されている。透光性樹脂層８の天面には、後述する遮光壁２２を形成するために、発光素子２と受光素子５との間に凹部が形成されていてもよい。透光性樹脂として、例えば、シリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂またはＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）等の熱可塑性樹脂が用いられる。
【００４５】
また、透光性樹脂層８は、発光素子２から被写体への光の経路および被写体から受光素子５への光の経路を除いて、遮光性樹脂によって樹脂封止されており、周囲に遮光性樹脂層１０が形成されている。ここで、発光素子２から被写体への光の経路である、遮光性樹脂層１０が形成されていない孔を光透過箇所９１と称し、被写体から受光素子５への光の経路である、遮光性樹脂層１０が形成されていない孔を光透過箇所９２と称する。光透過箇所９１および９２を総称して光透過箇所９と称する。遮光性樹脂層１０の内表面は、透光性樹脂層８の天面および側面と密着して接している。遮光性樹脂層１０の底面は、基板７の上表面と密着して接している。遮光性樹脂層１０の外表面である側面は垂直な面であり、天面は水平な面である。すなわち、基板７、発光素子２、受光素子５、透光性樹脂層８および遮光性樹脂層１０は、一体成型されており、略直方体の形状である。なお、遮光性樹脂層１０の外表面である側面は、垂直な面でなくてもよい。例えば、遮光性樹脂層１０の断面の形状が台形状であってもよい。つまり、遮光性樹脂層１０の側面が平面であれば、天面および底面の長さが異なっていてもよい。
【００４６】
また、遮光性樹脂層１０の内表面には、発光素子２と受光素子５との間に遮光壁２２が形成されていてもよい。遮光壁の厚みは、光を遮光するために、できるだけ大きいことが好ましい。遮光壁２２の厚みが０．４ｍｍ以上の場合、発光素子２から照射される光を完全に遮断することができる。遮光壁２２は、図示のように、基板７にまで達していなくてもよく、当該遮光壁２２の下端と基板７の表面との距離が発光素子２の高さ以下であればよい。遮光性樹脂として、透光性樹脂と同様に、例えば、シリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂またはＡＢＳ等の熱可塑性樹脂が用いられる。ただし、遮光性樹脂は、透光性樹脂と異なり、カーボンブラックを含む。なお、迷光の影響を考慮しない場合は、遮光性樹脂層１０に遮光壁２２が形成されていなくても良い。
【００４７】
撮像面２１は、図１に示すように、受光素子５の上方に位置し、カバー６の外表面に配置されているものである。
【００４８】
光学部品１１は、光学ユニット３およびレンズユニット４を有し、光学ユニット３およびレンズユニット４を一体成型したものである。光学ユニット３は、発光素子２が照射した光を被写体に当たるように屈折させるものである。レンズユニット４は、被写体から反射された、発光素子２が照射した光を受光素子５に入射するように集光するものである。光学部品１１は、略直方体の形状であり、遮光性樹脂層１０の上に配置されている。
【００４９】
カバー６は、光ポインティング装置１の外装であり、内部の基板７、発光素子２、受光素子５、透光性樹脂層８、遮光性樹脂層１０および光学部品１１を外部からの衝撃等から保護するものである。カバー６は、板状の凹状の形状であり、光学部品１１の天面の上に設けられた長方形状の天板と、この天板の四つの辺から光学部品１１の側面および遮光性樹脂層１０の側面に沿って基板７の表面に到達する四枚の側板を有する。カバー６の内表面および外表面ともに、側面は垂直な面であり、天面は水平な面である。つまり、カバー６は、直方体の物体に対して密着して覆うことができる形状である。カバー６は、遮光性樹脂層１０およびその上に配置されている光学部品１１を覆うように配置されている。カバー６の底面は、基板７の上表面と密着して接している。
【００５０】
次に、光ポインティング装置１の製造工程について説明する。まず、基板７上に搭載された発光素子２および受光素子５を透光性樹脂によって樹脂封止して透光性樹脂層８を形成する。透光性樹脂層８は、上述のように、略直方体の形状で形成される。このとき、後に遮光性樹脂で遮光壁２２が形成できるように、発光素子２と受光素子５の間に凹部を有するように透光性樹脂層８を形成する。透光性樹脂層８に形成する凹部は、幅が少なくとも０．４ｍｍ以上であり、凹部の底面の位置が発光素子２の天面より低い位置になるように形成される。次に、光透過箇所９を除いて、透光性樹脂層８の上から遮光性樹脂によって樹脂封止して、透光性樹脂層８を覆うように遮光性樹脂層１０を形成する。ここで、先ほど形成した透光性樹脂層８の凹部に遮光性樹脂を流し込むことによって、遮光壁２２を形成する。封止方法としては、トランスファーモールドによる熱硬化性樹脂による成型が一般的であるが、インジェクションモールド、ポッティングなどによる成型であってもよい。
【００５１】
そして、遮光性樹脂層１０の外表面である天面４４を基準として、光学ユニット３が光透過箇所９１に、レンズユニット４が光透過箇所９２にそれぞれ収まるように、光学部品１１を搭載組み立てする。このとき、遮光性樹脂層１０の外表面である側面と、光学部品１１の外表面である側面とが一致して１つの面４５になるように組み立てる。さらに、光学部品１１の外表面である天面４６、および、上記面４５を基準としてカバー６を組み立てる。
【００５２】
第１の実施形態に係る光ポインティング装置１は、発光素子２および受光素子５の周囲に形成される透光性樹脂層８を覆う遮光性樹脂層１０を有しているので、外乱光および迷光が受光素子５に入射することを防ぐことができる。特に、遮光性樹脂層１０が遮光壁２２を有していることによって、発光素子２から受光素子５へ直接光が入射することを防ぐことができる。よって、外乱光および迷光の影響を受けない高性能の光ポインティング装置が実現できる。すなわち、本発明では、出射角度が広い発光素子２を使用した場合であっても、迷光の影響を受けない高性能の光ポインティング装置を実現することができる。
【００５３】
また、光ポインティング装置１では、遮光性樹脂層１０を金型（モールド）によって成型しているため、部品点数を少なくすることができる。部品点数を少なくすることによって、部品の組み立て工程数を減らすことができ、組み立て時に生じる部品の位置ずれ等の誤差が発生する可能性を小さくすることができる。その他にも、１つの基板７上に発光素子２および受光素子５を搭載することによって、ダイボンド、ワイヤボンド等の工程が１工程で行うことができる。また、光学ユニット３およびレンズユニット４が一体成型された光学部品１１を用いることによって、組み立て工数を減らすことができる。
【００５４】
光ポインティング装置１では、部品点数を少なくすることだけではなく、部品の組み立て時に、遮光性樹脂層１０の外表面である天面４４を基準として光学部品１１を組み立てることや、光学部品１１の外表面である天面４６、および、面４５（遮光性樹脂層１０の外表面である側面および光学部品１１の外表面である側面）を基準としてカバー６を組み立てている。そのため、光学部品１１およびカバー６を組み立てるときに、各部品の位置ずれ等の組み立て誤差が発生することを防ぐことができる。従って、被写体の検知精度が高い光ポインティング装置を実現することができる。それゆえ、高い検知精度が求められる小型・薄型の光ポインティング装置を実現することができる。
【００５５】
さらに、光ポインティング装置１では、１つの基板７上に発光素子２および受光素子５を搭載することによって、金型が１つで発光素子２および受光素子５を透光性樹脂または遮光性樹脂によって樹脂封止することができる。そのため、金型面数を少なくすることができ、光ポインティング装置の製造コストを抑えることができる。また、遮光性樹脂層１０を、金型を用いて成型するため、材料コストも抑えることができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、光ポインティング装置の透光性樹脂層を形成する際に、７５０nm以下の可視光をカットする特性を有する透光性樹脂を使用している。そのため、発光素子から照射される光以外の、太陽光や蛍光灯、白熱灯などの外乱光が受光素子に入射することを防ぐことができる。よって、より外乱光による影響を受けない高性能の光ポインティング装置を実現することができる。第２の実施形態に係る光ポインティング装置は、透光性樹脂層以外の構成は、第１の実施形態に係る光ポインティング装置１と同様である。
【００５７】
(第３の実施形態)
本発明の第３の実施形態について図２に基づいて説明する。図２は、第３の実施形態の光ポインティング装置２３の概略断面構造図である。第３の実施形態に係る光ポインティング装置２３は、第１の実施形態に係る光ポインティング装置１と透光性樹脂層および遮光性樹脂層の構造が異なる。それ以外は、第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００５８】
第３の実施形態では、発光素子２および受光素子５を透光性樹脂で樹脂封止する際に、図２に示すように、発光素子２と受光素子５とをそれぞれ個別に樹脂封止する。このとき、後に遮光性樹脂によって遮光壁２４を形成するために、発光素子２を覆う透光性樹脂層１２の外表面と受光素子５を覆う透光性樹脂層１３の外表面との間を少なくとも０．４ｍｍ程度空けておく。そして、透光性樹脂層１２および１３の上から、透光性樹脂層１２および１３を覆うように、遮光性樹脂で樹脂封止して、遮光性樹脂層２５を形成する。また、透光性樹脂層１２と透光性樹脂層１３との間に遮光性樹脂を流し込むため、少なくとも厚みが０．４ｍｍ程度の遮光壁２４が形成される。
【００５９】
このように発光素子２と受光素子５を分断するように遮光壁２４が設けられているので、第３の実施形態では、第１の実施形態と比べて、発光素子２から受光素子５へ直接入射する迷光をより遮断することができる。
【００６０】
なお、第３の実施形態でも、第２の実施形態のように、透光性樹脂層１２および透光性樹脂層１３に７５０nm以下の可視光をカットする特性を有する透光性樹脂を用いてもよい。
【００６１】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について図３に基づいて説明する。図３は、第４の実施形態の光ポインティング装置２６の概略断面構造図である。第４の実施形態に係る光ポインティング装置２６は、第１の実施形態に係る光ポインティング装置１と透光性樹脂層および遮光性樹脂層の構造が異なる。それ以外は、第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００６２】
第４の実施形態では、図３に示すように、透光性樹脂層２７は、遮光性樹脂層２８と接する面に、梨地部１４を有している。梨地部１４は、透光性樹脂層２７を成型する際に、表面を荒らした金型を用いて成型する。梨地加工を施した梨地部１４の表面粗さの値は、Ｒｚ：１μｍ以上であることが好ましい。また、第４の実施形態では、第１または第３の実施形態の遮光性樹脂層１０または２５と異なり、遮光性樹脂層２８は、発光素子２と受光素子５との間に遮光壁を有していない。
【００６３】
発光素子２から照射された光は、ある指向角を有するため、光透過箇所９１に向かわず、遮光性樹脂層２８で反射する成分がある。遮光性樹脂層１０で反射した光は迷光として受光素子５に入射し、光ポインティング装置の誤動作を引き起こす可能性がある。そのため、透光性樹脂層２７の光透過箇所９以外に梨地部１４を設けることによって、迷光を散乱させることができ、受光素子５への迷光による影響を低減させることができる。換言すると、透光性樹脂層２７の遮光性樹脂層２８と接する面に梨地加工を施す。
【００６４】
なお、第１〜３の実施形態でも、第４の実施形態に示すように、透光性樹脂層が遮光性樹脂層と接する面に梨地部を有していてもよい。
【００６５】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態について図４に基づいて説明する。図４（ａ）および（ｂ）は、第５の実施形態の光ポインティング装置２９の概略断面構造図である。第５の実施形態に係る光ポインティング装置２９は、第１の実施形態に係る光ポインティング装置１と遮光性樹脂層および光学部品の構造が異なる。それ以外は、第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００６６】
光ポインティング装置としての機能を満足させるために、撮像面２１を有するカバー６、光学ユニット３、レンズユニット４、発光素子２および受光素子５は、精度良く配置する必要がある。光学設計にもよるが、各部品は、通常±２０μｍ程度の精度をもって配置されることが要求される。
【００６７】
光ポインティング装置の部品の中で、光学ユニット３およびレンズユニット４については、光学部品１１として一体成型しており、発光素子２および受光素子５についても、同じ基板７上に一体成型しているため、各々の配置精度は確保できる。しかし、光学部品１１と発光素子２・受光素子５とは別部品となるため、組み立て時における配置精度の向上が必要となる。
【００６８】
そこで、第５の実施形態では、図４（ａ）に示す例では、遮光性樹脂層３０の光学部品３１と接する面に凸部１５を形成し、凸部１５に係合する凹部を光学部品３１の遮光性樹脂層３０と接する面に形成している。そのため、遮光性樹脂層３０の凸部１５と光学部品３１の凹部とを結合して組み立てることによって、遮光性樹脂層３０に覆われた発光素子２および受光素子５と光学部品３１とを精度良く配置することができる。
【００６９】
なお、図４（ｂ）に示すように、遮光性樹脂層３２の光学部品３３と接する面に凹部１６を形成し、凹部１６に係合する凸部を光学部品３３の遮光性樹脂層３２と接する面に形成しても良い。
【００７０】
また、図４（ｃ）に示すように、光学部品３１の凹部４０に、誘い込みのテーパー４１を設けてもよい。誘い込みのテーパー４１は、光学部品３１の表面側に形成されており、凹部の奥側に比べて開口部が広がっている形状である。図４（ｄ）に示すように、遮光性樹脂層３０の凸部４２の先端４３にＣ面カット処理を行ってもよい。先端４３は、凸部４２の先端にある角が削り取られて、凸部４２の根元に比べて細くなっている形状である。なお、図示していないが、遮光性樹脂層３２の凹部１６に、誘い込みのテーパーを設けてもよいし、光学部品３３の凸部の先端にＣ面カット処理を行ってもよい。このように凹部または凸部の形状を加工することによって、遮光性樹脂層と光学部品とを嵌めこみやすくすることができる。
【００７１】
また、第５の実施例では、第１の実施例に対して適用する例を示したが、第２〜４の実施例に対しても適用可能である。
【００７２】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態について図５に基づいて説明する。図５（ａ）は、第６の実施形態の光ポインティング装置３４の概略断面構造図である。第６の実施形態に係る光ポインティング装置３４は、第１の実施形態に係る光ポインティング装置１と透光性樹脂層の構造が異なる。それ以外は、第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００７３】
遮光性樹脂層１０を形成する際に、光透過箇所９に遮光性樹脂が少しでも漏れこむと、被写体を検知するための、発光素子２から被写体への光または被写体から受光素子５への光が遮られてしまう。その結果、被写体を正常に検知することができなくなってしまう。
【００７４】
そこで、光透過箇所９に遮光性樹脂が漏れこまないように、透光性樹脂層３５を形成する際に、透光性樹脂層３５の光透過箇所９に相当する表面上に、金型押さえ部３６を、透光性樹脂を使用して形成する。金型押さえ部３６は、後述する遮光性樹脂層１０を成型する金型１７が備える孔成型部１８の内側の側面と金型押さえ部３６の側面が嵌め合うように形成される。この金型押さえ部３６を透光性樹脂層３５に形成することによって、光透過箇所９に遮光性樹脂が漏れこむことを防ぐことができる。なお、金型押さえ部３６は、厚みが少なくとも０．１５ｍｍ程度あることが好ましい。金型押さえ部３６の厚みが０．１５ｍｍ以上の場合、光透過箇所９に遮光性樹脂が漏れこむことを完全に防ぐことができる。
【００７５】
第６の実施形態における、遮光性樹脂層１０の金型成型フローを図５（ｂ）〜（ｄ）に基づいて説明する。図５（ｂ）は、金型押さえ部３６を有する透光性樹脂層３５に、遮光性樹脂層１０を成型する金型１７を合わせる前の状態を示す図である。図示のように、金型１７は、遮光性樹脂層１０に光透過箇所９１である孔を成型するための孔成型部１８を有する。金型１７を透光性樹脂層３５に合わせた状態を図５（ｃ）に示す。図示のように、孔成型部１８の間に金型押さえ部３６が嵌め合うように金型１７を透光性樹脂層３５に合わせる。図５（ｄ）は、遮光性樹脂を注入した後の状態を示す図である。図示のように、金型押さえ部３６があるため、孔成型部１８の間に遮光性樹脂が漏れ込むことを防ぐことができる。
【００７６】
なお、図５に示す例では、発光素子２の上方の光透過箇所９１に関して説明したが、受光素子５の上方の光透過箇所９２についても、透光性樹脂層の表面に金型押さえ部３６を形成することによって、同様に、遮光性樹脂が漏れこむことを防ぐことができる。
【００７７】
また、第６の実施例では、第１の実施例に対して適用する例を示したが、第２〜５の実施例に対しても適用可能である。
【００７８】
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態について図６および図７に基づいて説明する。図６は、第７の実施形態の光ポインティング装置３９の概略斜視図である。第７の実施形態に係る光ポインティング装置３９は、第１の実施形態に係る光ポインティング装置１と遮光性樹脂層およびカバーの構造が異なる。それ以外は、第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００７９】
透光性樹脂層および遮光性樹脂層を成型する際に、樹脂を注入するゲート（注入口）が必要となる。そのため、金型に樹脂を注入し、樹脂を硬化して金型を外すと、樹脂層が形成されると共に、ゲートの形状で形成された、余分な突起部も形成される。通常、この突起部は、光学部品やカバーを組み立てる際に邪魔になるので、金型を外した後に、削り取られる。
【００８０】
そこで、第７の実施形態では、遮光性樹脂層を成型した際に遮光性樹脂の注入口に形成される突起部を、カバーの配置を決定する基準として利用している。図６（ａ）は、遮光性樹脂層３７を成型した後、突起部１９を残したままの状態を示す図である。図示のように、遮光性樹脂層３７が突起部１９を有している。具体的には、遮光性樹脂層３７は、第１の実施例と同様に、略直方体の形状である。突起部１９は、略直方体の形状であり、遮光性樹脂層３７の外表面である側面および基板７の上表面に密着して接している。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す状態から、光学部品およびカバー３８を取り付けた後の状態を示す。図示のように、カバー３８は、突起部１９を基準として取り付けられている。カバー３８は、第１の実施例と同様に、板状の凹状の形状である。カバー３８の内表面および外表面ともに、側面は垂直な面であり、天面は水平な面である。カバー３８は、遮光性樹脂層３７およびその上に配置されている光学部品１１を覆うように配置されている。カバー３８の底面は、基板７の上表面と密着して接している。
【００８１】
第７の実施形態では、突起部に係合するようにカバー３８に凹部である位置決め部２０が形成されている。その位置決め部２０の形状を図７に示す。図７（ａ）は、カバー３８の裏面の斜視図である。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す位置決め部２０の部分を拡大した図である。図示のように、カバー３８の底面の部分に、突起部１９と係合する凹状の位置決め部２０が形成されている。
【００８２】
突起部１９をカバー３８の位置決めに使用することによって、突起部１９を削り取る作業が必要なくなると共に、カバー３８を正確に配置することができる。従って、被写体の検知精度が高い光ポインティング装置３９を実現することができる。
【００８３】
なお、本実施の形態では、突起部１９および位置決め部２０を１箇所設けた例を示したが、本発明はこれに限定されない。この突起部１９および位置決め部２０は、必要に応じて１箇所ではなく数箇所設けても構わない。また、本実施の形態では、突起部１９が直方体状であり、位置決め部２０が直方体に対応する形状の例を示したが、本発明はこれに限定されない。カバー３８を正確に配置できることができるのであれば、突起部１９および位置決め部２０は、どのような形状であってもよい。
【００８４】
また、第７の実施例では、第１の実施例に対して適用する例を示したが、第２〜６の実施例に対しても適用可能である。
【００８５】
最後に、光ポインティング装置を搭載した電子機器について、図８を用いて説明する。図８は、光ポインティング装置１０７を搭載した携帯電話機１００の概観を示す図である。図８（ａ）は携帯電話機１００の正面図であり、（ｂ）は携帯電話機１００の背面図であり、（ｃ）は携帯電話機１００の側面図である。図８では、電子機器として携帯電話機である例を示しているがこれに限定されるものではない。電子機器として、例えば、ＰＣ（特にモバイルＰＣ）、ＰＤＡ、ゲーム機、テレビ等のリモコンなどであってもよい。
【００８６】
図８に示すように、携帯電話機１００は、モニター側筐体１０１および操作側筐体１０２を備える。モニター側筐体１０１は、モニター部１０５およびスピーカー部１０６を含み、操作側筐体１０２は、マイク部１０３、テンキー１０４および光ポインティング装置１０７を含む。携帯電話機１００に搭載される光ポインティング装置１０７は、上述の第１〜７の実施例で説明した光ポインティング装置の何れも適用可能である。
【００８７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、ＰＣや携帯電話機などの入力装置に利用することができ、特に小型、薄型を要求される携帯機器に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１、２３、２６、２９、３４、３９、１０７ 光ポインティング装置
２ 発光素子
３ 光学ユニット
４ レンズユニット
５ 受光素子
６、３８ カバー
７ 基板
８ 透光性樹脂層（透光性樹脂）
９、９１、９２ 光透過箇所
１０ 遮光性樹脂層（遮光性樹脂）
１１、３１、３３ 光学部品
１４ 梨地部
１５、４２ 凸部
１６、４０ 凹部
１９ 突起部
２０ 位置決め部
２１ 撮像面
２２、２４ 遮光壁
３６ 金型押さえ部
１００ 携帯電話機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に光を照射する発光素子と、
上記被写体からの反射光を受光する受光素子と、
上記被写体が接触する撮像面と、
発光素子から照射された光を被写体に向けて屈折させる光学ユニットと、
発光素子から照射されて、被写体から反射した光を集光するレンズユニットと、
上記受光素子において発生する受光電流に基づいて、上記被写体の動きを検知する回路が形成された基板とを備える光ポインティング装置において、
上記発光素子および上記受光素子は、上記基板上に配置されて、透光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、
上記透光性樹脂は、さらに、上記発光素子から上記被写体への光の経路および上記被写体から上記受光素子への光の経路を除いて、遮光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、
上記光学ユニットおよび上記レンズユニットは、一体成型されているものであることを特徴とする光ポインティング装置。
【請求項２】
上記発光素子と上記受光素子との間に、遮光性樹脂によって形成された遮光壁を有しており、上記遮光壁は、当該遮光壁の下端と上記基板の表面との距離が上記発光素子の高さ以下である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】
上記光学ユニットおよび上記レンズユニットを一体成型した光学部品は、上記発光素子および上記受光素子を覆う上記遮光性樹脂の外表面である天面に沿って、当該遮光性樹脂の上に配置されているものであり、
さらに、光学部品は、光学部品の外表面である側面と、遮光性樹脂の外表面である側面とが一致して１つの面が形成されるように配置されているものであり、
上記光学部品の外表面である天面、および上記光学部品および上記遮光性樹脂の外表面である側面で形成された上記面に沿って、上記撮像面を有するカバーを配置する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４】
上記透光性樹脂は、波長が７５０ｎｍ以下である可視光をカットする特性を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ポインティング装置。
【請求項５】
上記発光素子および上記受光素子は、それぞれ個別に上記透光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、
上記発光素子を覆う透光性樹脂の外表面と上記受光素子を覆う透光性樹脂の外表面とが離れていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ポインティング装置。
【請求項６】
上記発光素子および上記受光素子を覆う上記透光性樹脂の上記遮光性樹脂と接する面は、梨地加工されているものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ポインティング装置。
【請求項７】
上記遮光性樹脂の上記光学部品と接する面に凹部または凸部が成型され、
上記光学部品の上記遮光性樹脂と接する面に凸部または凹部が成型され、
上記遮光性樹脂に成型された凹部または凸部に、上記光学部品に成型された凸部または凹部を嵌め込んで、上記光学部品を配置することを特徴とする請求項３に記載の光ポインティング装置。
【請求項８】
上記透光性樹脂の上記遮光性樹脂と接する面であって、上記発光素子から上記被写体への光の経路上および上記被写体から上記受光素子への光の経路上の上記透光性樹脂の表面上に、上記透光性樹脂で形成された金型押さえ部を有しており、
上記金型押さえ部は、遮光性樹脂を成型する金型が備える、上記両光の経路を除いて遮光性樹脂を形成するために用いる孔成型部に係合する形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ポインティング装置。
【請求項９】
上記透光性樹脂で覆われた上記発光素子および上記受光素子を遮光性樹脂によって樹脂封止する際に、遮光性樹脂の注入口に形成される突起部を、上記カバーの位置決めに使用するものであり、
上記突起部は、上記遮光性樹脂の側面に位置し、かつ、上記基板の上表面に位置する、略直方体の形状であることを特徴とする請求項３に記載の光ポインティング装置。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ポインティング装置を搭載した電子機器。
【請求項１】
被写体に光を照射する発光素子と、
上記被写体からの反射光を受光する受光素子と、
上記被写体が接触する撮像面と、
発光素子から照射された光を被写体に向けて屈折させる光学ユニットと、
発光素子から照射されて、被写体から反射した光を集光するレンズユニットと、
上記受光素子において発生する受光電流に基づいて、上記被写体の動きを検知する回路が形成された基板とを備える光ポインティング装置において、
上記発光素子および上記受光素子は、上記基板上に配置されて、透光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、
上記透光性樹脂は、さらに、上記発光素子から上記被写体への光の経路および上記被写体から上記受光素子への光の経路を除いて、遮光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、
上記光学ユニットおよび上記レンズユニットは、一体成型されているものであることを特徴とする光ポインティング装置。
【請求項２】
上記発光素子と上記受光素子との間に、遮光性樹脂によって形成された遮光壁を有しており、上記遮光壁は、当該遮光壁の下端と上記基板の表面との距離が上記発光素子の高さ以下である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】
上記光学ユニットおよび上記レンズユニットを一体成型した光学部品は、上記発光素子および上記受光素子を覆う上記遮光性樹脂の外表面である天面に沿って、当該遮光性樹脂の上に配置されているものであり、
さらに、光学部品は、光学部品の外表面である側面と、遮光性樹脂の外表面である側面とが一致して１つの面が形成されるように配置されているものであり、
上記光学部品の外表面である天面、および上記光学部品および上記遮光性樹脂の外表面である側面で形成された上記面に沿って、上記撮像面を有するカバーを配置する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４】
上記透光性樹脂は、波長が７５０ｎｍ以下である可視光をカットする特性を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ポインティング装置。
【請求項５】
上記発光素子および上記受光素子は、それぞれ個別に上記透光性樹脂によって樹脂封止されているものであり、
上記発光素子を覆う透光性樹脂の外表面と上記受光素子を覆う透光性樹脂の外表面とが離れていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ポインティング装置。
【請求項６】
上記発光素子および上記受光素子を覆う上記透光性樹脂の上記遮光性樹脂と接する面は、梨地加工されているものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ポインティング装置。
【請求項７】
上記遮光性樹脂の上記光学部品と接する面に凹部または凸部が成型され、
上記光学部品の上記遮光性樹脂と接する面に凸部または凹部が成型され、
上記遮光性樹脂に成型された凹部または凸部に、上記光学部品に成型された凸部または凹部を嵌め込んで、上記光学部品を配置することを特徴とする請求項３に記載の光ポインティング装置。
【請求項８】
上記透光性樹脂の上記遮光性樹脂と接する面であって、上記発光素子から上記被写体への光の経路上および上記被写体から上記受光素子への光の経路上の上記透光性樹脂の表面上に、上記透光性樹脂で形成された金型押さえ部を有しており、
上記金型押さえ部は、遮光性樹脂を成型する金型が備える、上記両光の経路を除いて遮光性樹脂を形成するために用いる孔成型部に係合する形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ポインティング装置。
【請求項９】
上記透光性樹脂で覆われた上記発光素子および上記受光素子を遮光性樹脂によって樹脂封止する際に、遮光性樹脂の注入口に形成される突起部を、上記カバーの位置決めに使用するものであり、
上記突起部は、上記遮光性樹脂の側面に位置し、かつ、上記基板の上表面に位置する、略直方体の形状であることを特徴とする請求項３に記載の光ポインティング装置。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光ポインティング装置を搭載した電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−４８４６８（Ｐ２０１１−４８４６８Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９４３７２（Ｐ２００９−１９４３７２）
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【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２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]