(57)【要約】【課題】  押しボタンをどの方向から見ても画像を見易くすることができる照光ボタン装置及び電子機器を提供する。【解決手段】  照光ボタン装置１１は、面発光型半導体レーザ１２と、受光素子であるモニタＰＤ１３と、押しボタン１４とを有する。押しボタン１４の表面１４ｂには、文字２０が印刷されている。押しボタン１４の内部には、複数のマイクロレンズ１７と、水溶液１８と、反射ミラー１９とを有する。面発光型半導体レーザ１２から出射した光が、複数のマイクロレンズ１７に照射することによって多方向に亘って屈折し、この光が押しボタン１４の表面１４ｂから多方向に亘って出射する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に画像が描かれた押しボタンと、
前記押しボタンの内部に収容された複数の光学部材と、
発光した光が前記光学部材に入射するように配置された発光素子と、
を有することを特徴とする照光ボタン装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照光ボタン装置であって、
前記押しボタンの内部には、液体が密閉されており、
前記複数の光学部材は、前記液体中に浮遊していることを特徴とする照光ボタン装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の照光ボタン装置であって、
前記光学部材は、略球状のレンズであることを特徴とする照光ボタン装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の照光ボタン装置であって、
前記発光素子は、前記押しボタンに対し前記表面と反対側に配置され前記光学部材に光を出射することを特徴とする照光ボタン装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の照光ボタン装置であって、
前記押しボタンの内部には、前記光学部材を封鎖するとともに前記発光素子からの光を反射させるために用いられる反射ミラーが傾いて配置されており、
前記発光素子から発光した光の一部を前記反射ミラーによって反射させることにより、反射した前記光の一部を受光素子で受光し前記発光素子の光量が制御されることを特徴とする照光ボタン装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の照光ボタン装置であって、
前記発光素子は、面発光型半導体レーザであることを特徴とする照光ボタン装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の照光ボタン装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、携帯電話機のボタンに用いられる照光ボタン装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機では、例えば、「通話」などの機能や「０〜９」などの数字を選択するために押しボタンが用いられている。押しボタンの表面には、ボタンを識別するために、例えば文字が印刷されている。しかしながら、暗闇の中では押しボタンの表面に印刷された文字を読み取ることができなかった。そこで、押しボタンの内部に備えられた発光部から光を発光させて、押しボタンの表面に印刷された文字を浮き立たせることにより、暗闇の中であっても文字を識別することが可能となっている。しかしながら、前記発光部からの光が押しボタンの表面中央領域にスポットで当たるので、スポットの大きさに相当する文字の真中部分を見ることはできるが、押しボタンの周縁領域内に描かれた文字の部分は光が行き届かないため見難かった。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１に記載のように、フレネルプリズムを用いて、押しボタンの表面全体から光を均一に出射するようにしている技術が知られている。これにより、押しボタンの表面全体から光を出射させることができるとともに、押しボタンの表面に対向する方向に光を出射することができ、その結果、押しボタンの表面に印刷された文字を読み取ることが可能となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−４１１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の押しボタンでは、内部から出射した光に指向性があるため、光が出射した方向からは文字を読み取り易いが、光が出射した方向ではない方向（例えば、押しボタンの斜め方向）から見たときには文字を読み取りにくいという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術の有する未解決な課題に着目してなされたものであって、押しボタンをどの方向から見ても画像を見易くすることができる照光ボタン装置及び電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、本発明に係る照光ボタン装置は、表面に画像が描かれた押しボタンと、前記押しボタンの内部に収容された複数の光学部材と、発光した光が前記光学部材に入射するように配置された発光素子と、を有する。
【０００８】
この構成によれば、発光素子によって発光した光が複数の光学部材を通過するので、多方向に亘って光を屈折させることが可能となる。よって、押しボタンの内部から多方向に亘って光が出射されるので、押しボタンの表面に描かれた画像を、多方向から視認することができる。従って、どの方向から押しボタンを見たとしても、押しボタン表面に描かれた画像を見易くすることができる。
【０００９】
本発明に係る照光ボタン装置は、前記押しボタンの内部には、液体が密閉されており、前記複数の光学部材は、前記液体中に浮遊していることが望ましい。
【００１０】
この構成によれば、押しボタンの内部に液体が密閉され、その中に複数の光学部材が浮遊しているので、照光ボタン装置が動かされることにより、複数の光学部材を動かすことができる。よって、光学部材に当たった光を、押しボタンの表面のうち同じ場所のみでなくより全体に亘って移動しながら当てることが可能となる。その結果、表面に描かれた画像の全体をより視認しやすくすることができる。また、光学部材が動いているので、少ない光学部材であっても、光を多方向に反射させることが可能となる。
【００１１】
本発明に係る照光ボタン装置は、前記光学部材は、略球状のレンズであることが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、発光素子から発光した光を略球状のレンズに反射させているので、光を多方向に亘って均一に屈折させることができる。よって、押しボタンの表面に描かれた画像を、多方向から視認することができる。
【００１３】
本発明に係る照光ボタン装置は、前記発光素子は、前記押しボタンに対し前記表面と反対側に配置され前記光学部材に光を出射することが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、押しボタンの表面と反対側から押しボタンの内部に収納された光学部材に光を出射するので、押しボタンの表面に、多方向に亘って光を出射させることができる。よって、押しボタンの表面に描かれた画像を、多方向から視認することができる。
【００１５】
本発明に係る照光ボタン装置は、前記押しボタンの内部には、前記光学部材を封鎖するとともに前記発光素子からの光を反射させるために用いられる反射ミラーが傾いて配置されており、前記発光素子から発光した光の一部を前記反射ミラーによって反射させることにより、反射した前記光の一部を受光素子で受光し前記発光素子の光量が制御されることが望ましい。
【００１６】
この構成によれば、反射ミラーによって反射させた光の一部を受光素子によってモニタリングすることにより、発光素子からの発光量が所定の光量になるように制御されるので、常に所定の光量の光を押しボタンの表面に出射させることができる。よって、押しボタン表面に描かれた画像を見易くすることができる。
【００１７】
本発明に係る照光ボタン装置は、前記発光素子は、面発光型半導体レーザであることが望ましい。
【００１８】
この構成によれば、面発光型半導体レーザのように、指向性の高い光であっても、複数の光学部材によって光を多方向に亘って出射させるので、押しボタンの表面に描かれた画像を、多方向から視認することができる。
【００１９】
上記問題を解決するために、本発明に係る電子機器は、照光ボタン装置を備える。
【００２０】
これによれば、どの方向から押しボタンを見たとしても、押しボタン表面に描かれた画像を見易くすることができる電子機器を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る照光ボタン装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態の照光ボタン装置の構成を示す模式断面図である。受発光素子の１つである発光素子としては、例えば、光を放出する部位（出射面）を有し、半導体レーザ、半導体発光ダイオード、有機ＥＬ装置などが挙げられる。受発光素子の１つである受光素子としては、例えば、光を取り込む部位（入射面）を有し、固体撮像素子、フォトダイオード、ＭＳＭ（Metal Semiconductor Metal）フォトディレクターなどが挙げられる。以下、半導体レーザの１つである面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）１２と、フォトダイオードとしてのモニタフォトダイオード１３（以下、「モニタＰＤ」という。）とを用いた照光ボタン装置１１の構成について、図１を参照しながら説明する。
【００２３】
図１に示すように、照光ボタン装置１１は、面発光型半導体レーザ１２と、受光素子であるモニタＰＤ１３と、押しボタン１４とを有する。面発光型半導体レーザ１２及びモニタＰＤ１３は、例えば、図示しないワイヤボンディングにより供給電源や制御回路と電気的に接続されている。また、押しボタン１４の下面１４ａには、図示しない電極が設けられている。この電極が基板１５上に形成された図示しないスイッチ回路と接触し、スイッチが閉路することにより、押しボタン１４が押されたことを示す信号が送信される。
【００２４】
面発光型半導体レーザ１２は、出射面３２（図２参照）に対して垂直方向に光（レーザ）を出射することが可能となっている。
【００２５】
モニタＰＤ１３は、面発光型半導体レーザ１２から発光する出射光量をモニタリング（監視）するために、基板１５上に設けられている。モニタＰＤ１３は、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの半導体や化合物半導体（ＧａＡｓ系、ＩｎＰ系）を用いたＰＮフォトダイオード、ＰＩＮフォトダイオードなど公知の受光素子を採用することができる。
【００２６】
押しボタン１４は、筐体１６の所定の部分にはめ込まれており、例えば、表面１４ｂに文字２０（画像）などが印刷されている。押しボタン１４の内部には、光学部材としてのレンズであるマイクロレンズ１７と、液体である水溶液１８と、反射ミラー１９とが配置されている。
【００２７】
マイクロレンズ１７は、例えば、紫外線硬化型樹脂からなり、図示しない液滴吐出装置によって水中に液滴を吐出し、この水中の液滴に紫外線を照射して硬化させることで形成される。紫外線硬化型樹脂は、一般に、プレポリマー、オリゴマー、およびモノマーのうち少なくとも１つと光重合開始剤とを含む。紫外線硬化型樹脂としては、例えば、紫外線硬化型のアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などが挙げられる。粘度の選択性の広さを考慮すると、アクリル系樹脂を用いるのが好ましい。紫外線硬化型のアクリル系樹脂は、例えば、エポキシアクリレート類、スピロアセタール系アクリレート類等のアクリレート類、エポキシメタクリレート類、スピロアセタール系アクリレート類、ポリエステルメタクリレート類、ポリエーテルメタクリレート類等のメタクリレート類等が挙げられる。紫外線硬化型樹脂は、一般に光透過性の高いものが多く、光の損失が少ないことから、マイクロレンズ１７を形成する場合に特に有効である。
【００２８】
水溶液１８は、例えば、反射ミラー１９によって開口部１４ｃを閉塞する（蓋をして固定する）ことにより、押しボタン１４の中に密閉されている。この密閉された水溶液１８中に、マイクロレンズ１７が収納されている。つまり、マイクロレンズ１７は、水溶液１８中に浮遊した状態になっている。
【００２９】
反射ミラー１９は、例えばガラス板であり、面発光型半導体レーザ１２及びモニタＰＤ１３の上方に位置する押しボタン１４の表面１４ｂと反対側（開口部１４ｃ側）に配置されている。反射ミラー１９は、押しボタンの開口部１４ｃ付近に、面発光型半導体レーザ１２の光の出射方向に対して傾斜して配置されていることにより、面発光型半導体レーザ１２から出射した光の一部を透過してマイクロレンズ１７に照射するとともに、その光の一部を反射させて光をモニタＰＤ１３へ照射させる。モニタＰＤ１３によって光の一部を受光することにより、面発光型半導体レーザ１２から発光する光量が制御される。
【００３０】
反射ミラー１９は、一方の面に金属膜又は誘電体膜による反射膜が形成された反射面１９ａを有する。反射面１９ａでの光の透過率は、例えば、反射膜の厚さや材料などにより決定される。
【００３１】
図２は、面発光型半導体レーザの構造を示す模式断面図である。以下、面発光型半導体レーザの構造を、図２を参照しながら説明する。図２に示すように、面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）１２は、第１基板２１と、第１基板２１上に形成された垂直共振器（以下「共振器」とする）２２と、共振器２２上に形成された第１電極２３と、第１基板２１の下面側２１ａに形成された第２電極２４とを有する。第１基板２１は、例えば、ｎ型ＧａＡｓ（砒素ガリウム）基板である。
【００３２】
共振器２２は、分布反射型多層膜ミラー層（以下、「第１ミラー層」という）２５と、第１ミラー層２５上に形成された活性層２６と、活性層２６上に形成された酸化アルミニウムからなる電流狭窄層２７と分布反射型多層膜ミラー層（以下、「第２ミラー層」という）２８とを有する。
【００３３】
柱状部２９（柱状の堆積体）は、第１ミラー層２５の一部と、活性層２６と、第２ミラー層２８とを有する。柱状部２９の周囲には、絶縁層３０が形成されている。
【００３４】
第１電極２３および第２電極２４は、共振器２２に電流を注入するために設けられている。詳しくは、この第１電極２３および第２電極２４によって、活性層２６に電流が注入される。第１電極２３は、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜から形成することができる。第１電極２３は、柱状部２９の上面の一部に開口部３１を有する。柱状部２９の上面のうち、開口部３１によって開口された部分が出射面３２となる。第２電極２４は、例えば、ＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜から構成されている。
【００３５】
以上により構成された面発光型半導体レーザ１２は、共振器２２の上面に設けられた出射面３２から、第１基板２１と垂直方向に光（レーザ）を出射することができる。
【００３６】
次に、面発光型半導体レーザ１２の一般的な動作を説明する。なお、下記の面発光型半導体レーザ１２の駆動方法は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
【００３７】
まず、第１電極２３と第２電極２４との間で電圧を印加すると、活性層２６において、電子と正孔との再結合が起こり発光が生じる。そこで生じた光が第２ミラー層２８と第１ミラー層２５との間を往復する際に誘導放出が起こり、光の強度が増幅される。光利得が光損失を上まわると、レーザ発振が起こり、柱状部２９上面にある出射面３２から押しボタン１４の中にあるマイクロレンズ１７へと出射する。
【００３８】
図３は、照光ボタン装置から光が出射している状態を示す模式断面図である。図３（ａ）は、照光ボタン装置を押す前の状態を示す模式断面図であり、図３（ｂ）は、照光ボタン装置を押した後の状態を示す模式断面図である。
【００３９】
まず、図３（ａ）に示すように、ステップ１では、面発光型半導体レーザ１２を発光させる。
ステップ２では、発光した光４１の一部４１ａが反射ミラー１９を透過して押しボタン１４内部に収納された複数のマイクロレンズ１７のうち一部のマイクロレンズ１７に照射する。
また、ステップ２では、マイクロレンズ１７への照射とともに、発光した光４１の一部４１ｂが反射ミラー１９を反射してモニタＰＤ１３を照射する。これにより、モニタＰＤ１３は、光４１の一部４１ｂを受光することが可能となる。モニタＰＤ１３は、受光したこの光４１ｂの光量を基に、面発光型半導体レーザ１２から出射する光４１の光量を所定の光量になるように制御を行う。
【００４０】
ステップ３では、マイクロレンズ１７に照射した光４１が多方向に屈折して分散する。マイクロレンズ１７を通過した光は、マイクロレンズ１７が略球状に形成されているので内部で一旦集光するが、マイクロレンズ１７から出射するときに光が広範囲に亘って均一に屈折する。また、マイクロレンズ１７が複数あるので、次々に屈折して散乱し、押しボタン１４の内部において広範囲に亘って光が出射する。
【００４１】
ステップ４では、押しボタン１４の内部で散乱した光が押しボタン１４の表面１４ｂから出射する。表面１４ｂから出射した光は、多方向に亘って出射するので、押しボタン１４の表面１４ｂに印刷された文字２０の全体を、どの方向から見ても見易くすることができる。
【００４２】
次に、図３（ｂ）に示すように、ステップ５では、例えば、電話番号を入力するために照光ボタン装置１１を押す。照光ボタン装置１１を押すことにより、照光ボタン装置１１全体が動かされ、押しボタン１４の内部に密閉された水溶液１８が移動する。水溶液１８が移動することにより、水溶液１８中のマイクロレンズ１７が移動する。マイクロレンズ１７が移動することにより、照光ボタン装置１１を押す前に出射していた光の屈折方向が変化する。これにより、例えば、照光ボタン装置１１が押される前に押しボタン１４の表面１４ｂに複数のスポットで光が当たっていたとしても、マイクロレンズ１７が動くことにより、押しボタン１４の表面１４ｂ全体に光が当たるように移動するので、表面１４ｂに印刷された文字２０の輪郭部分に光が当たり、これにより、文字２０を読み取り易くすることができる。また、例えば、押しボタン１４の内部に収納するマイクロレンズ１７が少ない場合であっても、マイクロレンズ１７が移動することにより光の屈折方向が変化するので、マイクロレンズ１７の数量が多い場合と比べて見易さが抑制されるものの、文字２０を多方向から視認することが可能となる。
【００４３】
図４は、本発明の電子機器の一実施形態である携帯電話機の構成を模式的に示す概略斜視図である。以下、携帯電話機の構成を、図４を参照しながら説明する。
【００４４】
図４に示すように、携帯電話機５１は、操作部５２と、表示部５３とを有する。操作部５２には、複数の照光ボタン装置５４や操作ボタン５５及び送話部５６が配列されている。送話部５６の内部には、マイク（図示せず）が内蔵されている。また、表示部５３には、表示窓５７と、受話部５８が配設されている。表示部５３の内部には、図示しない液晶表示装置が実装されており、表示窓５７を通して表示面を視認することが可能となっている。受話部５８の内部には、図示しないスピーカが配置されている。
【００４５】
なお、本発明に係る照光ボタン装置１１を適用可能な他の電子機器としては、液晶テレビ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。
【００４６】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）本実施形態によれば、面発光型半導体レーザ１２によって発光した光４１が複数のマイクロレンズ１７を通過するので、多方向にわたって光４１を屈折させることが可能となる。よって、押しボタン１４の内部から多方向に渡って光が出射されるので、押しボタン１４の表面１４ｂに描かれた文字２０の輪郭を見易くさせることができ、文字２０を多方向から視認することができる。従って、どの方向から押しボタン１４を見たとしても、押しボタン１４の表面１４ｂに描かれた文字２０を読み取り易くすることができる。
【００４７】
（２）本実施形態によれば、押しボタン１４の内部に水溶液１８が密閉され、その中にマイクロレンズ１７が浮遊しているので、例えば携帯電話機５１を動かすことにより、照光ボタン装置１１全体が動かされ、これにより、複数のマイクロレンズ１７を動かすことができる。よって、例えば、照光ボタン装置１１が押される前に文字２０の輪郭に当たっていない光があったとしても、マイクロレンズ１７が動くことにより、押しボタン１４の表面１４ｂ全体に光が当たるとともに文字２０の輪郭部分に光が当たるようになるので、印刷された文字２０を読み取り易くすることができる。
また、水溶液１８中にマイクロレンズ１７が浮遊しているので、携帯電話機５１の回路などの熱により水溶液１８の流動性が向上し、これにより、マイクロレンズ１７を動きやすくすることができる。よって、光の出射方向を変化させることが可能となる。
【００４８】
（３）本実施形態によれば、押しボタン１４の内部に収納するマイクロレンズ１７の数を少なくした場合であっても、マイクロレンズ１７が移動することにより光の屈折方向が変化するので、マイクロレンズ１７の数量が多い場合と比べて見易さが抑制されるものの、文字２０を多方向から視認することができる。
【００４９】
（４）本実施形態によれば、モニタＰＤ１３によって面発光型半導体レーザ１２から出射する光の光量を制御するので、常に所定の光量の光を押しボタン１４の表面１４ｂから出射させることができる。よって、押しボタン１４の表面１４ｂに印刷された文字を読み取り易くすることができる。
【００５０】
（５）本実施形態によれば、どの方向から押しボタン１４を見たとしても、押しボタン１４表面１４ｂに印刷された文字２０を読み取り易くすることができる電子機器を提供することが可能になる。
【００５１】
なお、本実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。
（変形例１）前記実施形態では、押しボタン１４の内部に水溶液１８を密閉して、その中にマイクロレンズ１７を収納して浮遊させるようにしていた。これを、図５に示すように、押しボタン１４の内部に、例えば、紫外線によって硬化可能な透明樹脂６１を入れ、その中にマイクロレンズ１７を収納したあと、紫外線を照射して透明樹脂６１を硬化させて、マイクロレンズ１７を固定するようにしてもよい。これによれば、照光ボタン装置１１を動かしてもマイクロレンズ１７が固定されているので移動しないが、複数のマイクロレンズ１７によって、光が多方向に亘って屈折し散乱するので、押しボタン１４の表面１４ｂに印刷された文字２０を、多方向から見ても読み取り易くすることができる。
【００５２】
（変形例２）前記実施形態では、押しボタン１４の内部に水溶液１８を密閉して、その中にマイクロレンズ１７を収納して浮遊させるようにしていた。これを、図６に示すように、押しボタン１４の内部に、水溶液１８などを入れずにマイクロレンズ１７を入れて、それぞれのマイクロレンズ１７の間に隙間７１がある状態で収納するようにしてもよい。これによれば、照光ボタン装置１１を動かすことにより、マイクロレンズ１７がある方向に偏って移動する傾向にあるものの、出射方向を可変させることが可能となる。よって、押しボタン１４の表面１４ｂに印刷された文字２０を、どの方向から見ても読み取り易くすることができる。
【００５３】
（変形例３）前記実施形態では、押しボタン１４の内部に水溶液１８を密閉して、その中にマイクロレンズ１７を収納して浮遊させるようにしていた。これを、押しボタン１４の内部に粘度の高い樹脂を入れて密閉し、この中にマイクロレンズ１７を入れるようにしてもよい。これによれば、照光ボタン装置１１を動かしてもマイクロレンズ１７が動きにくくなっているのでゆっくり移動するが、複数のマイクロレンズ１７によって、光が多方向に亘って屈折し散乱し、更にゆっくり移動したマイクロレンズ１７によって光の方向を可変するので、押しボタン１４の表面１４ｂに印刷された文字２０を、多方向から見ても読み取り易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】一実施形態における、照光ボタン装置の構成を示す模式断面図。
【図２】面発光型半導体レーザの構造を示す模式断面図。
【図３】照光ボタン装置から光が出射している状態を示す模式断面図であり、図３（ａ）は、照光ボタン装置を押す前の状態を示す模式断面図、図３（ｂ）は、照光ボタン装置を押した後の状態を示す模式断面図。
【図４】照光ボタン装置を備えた携帯電話機の構成を模式的に示す概略斜視図。
【図５】照光ボタン装置の変形例を示す模式断面図。
【図６】照光ボタン装置の変形例を示す模式断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１１…照光ボタン装置、１２…発光素子である面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）、１３…受光素子であるモニタフォトダイオード（モニタＰＤ）、１４…押しボタン、１４ｂ…表面、１５…基板、１６…筐体、１７…光学部材であるマイクロレンズ、１８…液体である水溶液、１９…反射ミラー、１９ａ…反射面、２０…文字、２１…第１基板、２２…共振器、２３…第１電極、２４…第２電極、２５…第１ミラー層、２６…活性層、２７…電流狭窄層、２８…第２ミラー層、２９…柱状部、３０…絶縁層、３１…開口部、３２…出射面、５１…電子機器である携帯電話機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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