(57)【要約】      （修正有）【課題】光学式マウスに用いられる光学機構の設計を簡易化する。【解決手段】光学装置であって、少なくとも第１リードフレームと、前記第１リードフレームに電気的に接続される測定面を有するセンサーとを含む第１パッケージと、光軸に沿って光を発する発光チップと、第２リードフレームとを含む第２パッケージとを備え、前記第２リードフレームは、前記第２パッケージの内部に位置する第１部と、前記第１パッケージに入るように延伸する第２部とを有し、前記発光チップの前記光軸と前記センサーの前記測定面がなす角度が５〜８５度である光学装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置であって、少なくとも表面に第１開口部を有し、第１リードフレームと、前記第１開口部に露出して前記第１リードフレームに電気的に接続される測定面を有するセンサーとを含む第１パッケージと、表面に第２開口部を有し、前記第２開口部に露出して光軸に沿って光を発する発光チップと、第２リードフレームとを含む第２パッケージとを備え、前記第２リードフレームは、前記第２パッケージの内部に位置する第１部と、前記第１パッケージに入るように延伸する第２部とを有し、前記発光チップの前記光軸と前記センサーの前記測定面がなす角度が５〜８５度である光学装置。
【請求項２】
前記第２パッケージを挿入するための溝と、前記第１パッケージを固定するための固定具とを含む台座を更に備える請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記発光チップの近くに位置して前記台座に配置され、前記光を外部に導くための第１レンズを更に備える請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記センサーの近くに位置して前記台座に配置され、外部からの光を前記センサーに導くための第２レンズを更に備える請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記台座は、赤外線が透過可能な材料からなる請求項２に記載の光学装置。
【請求項６】
前記第２リードフレームの前記第２部は更に前記第１パッケージの外部にまで延伸する請求項１に記載の光学装置。
【請求項７】
前記第２パッケージの内に位置する第１部と、前記第２パッケージの外部に位置し、前記第１パッケージに入るように延伸する第２部とを有する第３リードフレームと、前記発光チップと前記第２リードフレームの前記第１部に配置されて前記第３リードフレームに電気的に接続されるツェナーダイオードとを更に備える請求項１に記載の光学装置。
【請求項８】
光学装置であって、少なくとも表面に第１レンズを有し、第１リードフレームと、前記第１レンズからの光を受けるように前記第１レンズの近くに位置して、前記第１リードフレームに電気的に接続される測定面を有するセンサーとを含む第１パッケージと、表面に第２レンズを有し、前記第２レンズの近くに位置し、光軸に沿って前記第２レンズを通して外部に光を発する発光チップと、第２リードフレームとを含む第２パッケージとを備え、前記第２リードフレームは、前記第２パッケージの内部に位置する第１部と、前記第１パッケージに入るように延伸する第１部とを有し、前記発光チップの前記光軸と前記センサーの前記測定面がなす角度が５〜８５度である光学装置。
【請求項９】
前記第２リードフレームの前記第２部は更に前記第１パッケージの外部に延伸する請求項８に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記第２パッケージの内に位置する第１部と、前記第２パッケージの外部に位置し、前記第１パッケージに入るように延伸する第２部とを有する第３リードフレームと、前記発光チップと前記第２リードフレームの前記第１部に配置されて前記第３リードフレームに電気的に接続されるツェナーダイオードとを更に備える請求項８に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置に関するものであり、特に光学式マウスに応用される光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学式マウスは、掃除が不要で、磨耗もない特長があって、また、高解析度で故障し難いメリットがあるので、現在、ボール式マウスの代わりに市場の主流になりつつある。光学式マウスは、主に発光ダイオード（ＬＥＤ）、レンズ部材、センサーチップ、及び光学エンジンの四つの部材からなる。
【０００３】
周知の光学式マウスは、底部にＬＥＤが設置され、ＬＥＤから発する光が所定の角度でデスクに投射されて粗いデスク表面に陰影パターンを形成する。次に、光学式マウスのセンサーで所定時間ごとに陰影パターンを測定して、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）で直前と直後の陰影パターンを比較して、マウスの移動方向及び移動量を求める。また、レーザーマウスは、ＬＥＤ光源の代わりに、レーザー光源が用いられるものである。レーザーマウスの影像を測定する方法は、一般の光学式マウスと異なって、レーザーマウスから物体の表面にレーザーが発され、干渉現象によって干渉パターン（例えば、建設的干渉によって明るい領域、相殺的干渉によって暗い領域になる）が形成される。これによって、レーザーマウスは、より大きいコトラストの有するパターンを測定することができ、解析度が一般のＬＥＤ光学式マウスより高い。
【０００４】
従来の光学式マウスは、各別になった光源、センサー、導光装置などの部材を回路基板に装着してなる。導光装置は、光源から発する光を屈折してデスクに投射させるためのプリズムと、デスクからの反射光をセンサーに集中させるためのレンズを含む。
【０００５】
また、他の光学式マウスとして、光源とセンサーを同じ平面を共有する素子に整合しているものがある。このような素子は、従来のＩＣパッケージの外観をしており、光源の下にプリズムが設置される。光源から発する光がプリズムによって屈折され、デスクに投射されてから、センサーに反射され、センサーによって光信号を受信する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記屈折方式を用いる光学式マウスは、製造において、許容誤差の範囲が極めて小さいという問題があるので、製品の組み立てが困難で製品の歩留まりが上がり難いのである。このため、前記問題を克服するための光学装置が求められている。
【０００７】
そこで、本発明は、光学式マウスに用いられる光学機構の設計を簡易化することができ、広く種種の光学式マウスに応用されることができる光学装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を達成するために、本発明に係る光学装置は、少なくとも表面に第１開口部を有し、第１リードフレームと、前記第１開口部に露出して前記第１リードフレームに電気的に接続される測定面を有するセンサーとを含む第１パッケージと、表面に第２開口部を有し、前記第２開口部に露出して光軸に沿って光を発する発光チップと、第２リードフレームとを含む第２パッケージとを備え、前記第２リードフレームは、前記第２パッケージの内部に位置する第１部と、前記第１パッケージに入るように延伸する第２部とを有し、前記発光チップの前記光軸と前記センサーの前記測定面がなす角度が５〜８５度である。
【０００９】
また、本発明に係る光学装置は、前記第２パッケージを挿入するための溝と、前記第１パッケージを固定するための固定具とを含む台座を更に備えてもよく、また、前記発光チップの近くに位置して前記台座に配置され、前記光を外部に導くための第１レンズを更に備えてもよく、また、前記センサーの近くに位置して前記台座に配置され、外部からの光を前記センサーに導くための第２レンズを更に備えてもよい。
【００１０】
また、前記台座は、赤外線が透過可能な材料、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＳ樹脂からなる。
【００１１】
また、前記第１パッケージを前記台座に結合するように、前記第１パッケージに突出部が設けられ、前記台座に前記突出部の外形に合わせる形状を有する凹部が設けられる。
【００１２】
また、前記発光チップは、垂直共振器面発光レーザーチップ、端面発光レーザーチップ、またはＬＥＤであってよく、前記発光チップから発された光は、赤外線または可視光であってよい。
【００１３】
また、前記第２リードフレームの前記第２部は更に前記第１パッケージの外部にまで延伸する。
【００１４】
また、本発明に係る光学装置は、前記発光チップに並列的に接続されるツェナーダイオードを備えてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る光学装置は、前記第２パッケージの内に位置する第１部と、前記第２パッケージの外部に位置し、前記第１パッケージに入るように延伸する第２部とを有する第３リードフレームを備えてもよい。
【００１６】
また、前記ツェナーダイオードと前記発光チップは、前記第２リードフレームの前記第１部に配置されて前記第３リードフレームに電気的に接続されてもよい。
【００１７】
また、第１リードフレームは、少なくとも例えば、銅や、アルミニウム、鉄、銀、金などの金属を含む。
【００１８】
また、前記センサーは、ＣＭＯＳセンサー、またはＣＣＤセンサーであってもよい。
【００１９】
また、本発明に係る光学装置は、少なくとも表面に第１レンズを有し、第１リードフレームと、前記第１レンズからの光を受けるように前記第１レンズの近くに位置して、前記第１リードフレームに電気的に接続される測定面を有するセンサーとを含む第１パッケージと、表面に第２レンズを有し、前記第２レンズの近くに位置し、光軸に沿って前記第２レンズを通して外部に光を発する発光チップと、第２リードフレームとを含む第２パッケージとを備え、前記第２リードフレームは、前記第２パッケージの内部に位置する第１部と、前記第１パッケージに入るように延伸する第１部とを有し、前記発光チップの前記光軸と前記センサーの前記測定面がなす角度が５〜８５度である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、光の方向を屈折するプリズムが不要なので、光学式マウスに用いられる光学機構の設計を簡易化することができる。また、周知のパッケージング工程を用いて、第１パッケージ及び第２パッケージを平面において製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態を示す斜視図。
【図３】本発明の他の実施形態を示す斜視図。
【図４Ａ】本発明の他の実施形態を示す斜視図。
【図４Ｂ】本発明の他の実施形態を示す斜視図。
【図５】本発明の他の実施形態を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明に係る光学装置の一実施形態を示す斜視図である。光学装置１００は、第１パッケージ１１０と、第１パッケージ１１０に対して傾斜角度αを有する第２パッケージ１５０とを備える。
【００２３】
図２は、他の視角から見た光学装置１００の斜視図である。第１パッケージ１１０は、第１リードフレーム１２０と、センサー１３０とを含み、第１パッケージ１１０の表面に、第１開口部１１２を有する。
【００２４】
第１リードフレーム１２０は、外部回路に電気的に接続するために、第１パッケージ１１０の内部から外部に延伸する。第１リードフレーム１２０は、例えば、銅や、アルミニウム、鉄、銀、金などの金属材料であってよく、また、表面に金や、アルミニウム、銅などのメッキされた鉄質材料であってもよい。
【００２５】
センサー１３０は、第１開口部１１２に向かって露出されて、電気的に第１リードフレーム１２０に接続される測定面１３２を有する。また、センサー１３０の測定面１３２の周囲に、多数の電極パッド（図示せず）が設けられ、金属リード線（図示せず）によってこれらの電極パッドを電気的に第１リードフレーム１２０に接続してもよい。センサー１３０は、ＣＭＯＳセンサー、またはＣＣＤセンサーであってもよく、外部からの反射光を測定する。
【００２６】
第２パッケージ１５０は、発光チップ１６０と、第２リードフレーム１７０とを含み、第２パッケージ１５０の表面に、発光チップ１６０を露出させるための第２開口部１５２を有する。
【００２７】
発光チップ１６０は、光を第２開口部１５２に通して第２パッケージ１５０の外部に発射する。発光チップ１６０は、垂直共振器面発光レーザーチップ、端面発光レーザーチップ、またはＬＥＤであってよい。発光チップ１６０は、光を発射する方向において光軸Οを有する。図２に示すように、光軸Οは、発光チップ１６０の表面に略垂直している。また、発光チップ１６０は、波長が４００ｎｍ−１０００ｎｍの光源を発してよい。
【００２８】
第２リードフレーム１７０は、第２パッケージ１５０の内部に位置する第１部１７１と、第２パッケージ１５０の外部に位置し、第１パッケージ１１０に入るように延伸する第２部１７２とを有する。第２リードフレーム１７０は、フレキシブルな材料からなり、これを曲げることによって、第２パッケージ１５０と第１パッケージ１１０が傾斜角度αをなす。これによって、第２パッケージ１５０内部の発光チップ１６０の光軸Οとセンサー１３０の測定面１３２が５〜８５度、例えば１０度、３５度、５０度、７５度の角度θをなすことができる。第２リードフレーム１７０の第２部１７２は、第１パッケージに入るように延伸するだけでなく、第１パッケージ１１０の側面から第１パッケージ１１０の外部にまで延伸する。第２リードフレーム１７０の材料は、第１リードフレーム１２０のと同じでよい。発光チップ１６０は、電気的に第２リードフレーム１７０に接続される。
【００２９】
また、光学装置１００は、更に第３リードフレーム１８０を備え、第３リードフレーム１８０は、第２パッケージ１５０の内部に位置する第１部１８１と、第２パッケージ１５０の外部に位置する第２部１８２を有する。詳しくは、第３リードフレームの第２部１８２は、第１パッケージ１１０に入るように延伸して、第１パッケージ１１０の側面から第１パッケージ１１０の外部にまで延伸する。
【００３０】
また、発光チップ１６０の一方の端子（Ｎ極端子、またはＰ極端子）が電気的に第２リードフレーム１７０の第１部１７１に接続され、発光チップ１６０の他方の端子が例えば、金属リード線１６２によって電気的に第３リードフレームに接続される。これによって、第１パッケージ１１０の両側から延伸される第２リードフレーム１７０と第３リードフレーム１８０により、電気または信号が発光チップ１６０に転送される。
【００３１】
また、光学装置１００は、更に発光チップ１６０と並列的に接続されるツェナーダイオード１９０を備える。例えば、発光チップ１６０の一方の端子及びツェナーダイオード１９０の一方の端子が第２リードフレーム１７０の第１部１７１に接続され、発光チップ１６０の他方の端子及びツェナーダイオード１９０の他方の端子がそれぞれ金属リード線１６２、１６４によって第３リードフレーム１８０の第１部１８１に接続される。
【００３２】
図３は、本発明の他の実施形態を示す斜視図である。図３に示すように、光学装置１００の第１パッケージ１１０は、斜面１１６と開口部１１８とを有する突出部１１４を含む。開口部１１８は、斜面１１６や他の適切な位置に設けられてよく、開口部１１８に通して、外部からの反射光が第１パッケージ１１０の内部のセンサー１３０に投射される。
【００３３】
また、図４Ａ、図４Ｂに示すように、光学装置１００は、更に第１パッケージ１１０及び第２パッケージ１５０を固定するための台座２００を備える。台座２００は、固定具２２０と、溝２１０と、凹部２５０とを有する。固定具２２０は、例えば、第１パッケージ１１０を固定するために第１パッケージ１１０の上方に係り合うほぞのようなものであってよく、固定具２２０によって第１パッケージ１１０が台座２００に固定される。溝２１０は、第２パッケージ１５０を収容する。凹部２５０は、第１パッケージ１１０の突出部１１４の外形に合わせる形状を有し、突出部１１４を収容する。これによって、第１パッケージ１１０及び第２パッケージ１５０が台座２００に固定され、第２パッケージ１５０が第１パッケージ１１０に対する傾斜角度が固定され、第１パッケージ１１０の内部の発光チップの光軸と第２パッケージ１５０の内部のセンサーの測定面とがなす角度θが固定される。台座２００は、赤外線または可視光が通過可能な材料、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＳ樹脂からなる。
【００３４】
また、台座２００には、第１レンズ２３０と、第２レンズ２４０とが配置される。第１レンズ２３０は、発光チップ１６０に寄って台座２００に配置され、発光チップ１６０が発する光を外部に導く。第２レンズ２４０は、センサー１３０に寄って台座２００に配置され、外部からの反射光をセンサー１３０に導く。
【００３５】
図５は、本発明に係る光学装置の他の実施形態を示す斜視図である。光学装置３００は、Ｕ字形の外観を有する第１パッケージ３１０と、第１パッケージ３１０に対して傾斜角度を有する第２パッケージ３５０を備える。
【００３６】
図５に示すように、第１パッケージ３１０は、表面に第１レンズ３１１を有し、第１リードフレーム３２０と、センサー３３０を含む。
【００３７】
第１レンズ３１１は、第１パッケージ３１０の表面に位置し、センサー３３０に寄って配置され、光をセンサー３３０に導く。第１レンズ３１１は凸レンズであってよい。また、パッケージング工程において、透明な材料で第１レンズ３１１と第１パッケージ３１０を一体にして形成しててもよい。
【００３８】
センサー３３０は、第１レンズ３１１の近くに位置し、第１レンズからの光を受信する測定面３３２を有する。センサー３３０の一方の端子が電気的に第１リードフレーム３２０に接続され、センサー３３０の測定面３３２が第１レンズに向かう。測定面３３２が受信する光を電気信号に変換して、第１リードフレームに転送する。
【００３９】
第１リードフレーム３２０は、例えば、センサー１３０が測定した信号を第１リードフレーム３２０によって、信号を処理するためのユニットに転送するために、第１パッケージ３１０の内部から第１パッケージの外部に延伸して、外部の回路に接続する。第１リードフレーム３２０は、例えば、銅や、アルミニウム、鉄、銀、金などの金属材料であってよく、また、表面に金や、アルミニウム、銅などのメッキされた鉄質材料であってもよい。
【００４０】
第２パッケージ３５０は、表面に第２レンズ３５１を有し、発光チップ３６０と、第２リードフレーム３７０とを含む。
【００４１】
発光チップ３６０は、光軸Οに沿って、第２レンズ３５１に通して第２パッケージ３５０の外部に光を発する。光軸Οは、発光チップ３６０の表面に略垂直している。発光チップ３６０は、垂直共振器面発光レーザーチップ、端面発光レーザーチップ、またはＬＥＤであってよい。
【００４２】
第２レンズ３５１は、第２パッケージ３５０の表面に位置し、発光チップ３６０に寄って配置され、発光チップ３６０が発する光を外部に導く。第２レンズ３５１は凸レンズであってよく、また、パッケージング工程において、透明な材料で一体に第２レンズ３５１と第２パッケージ３５０を同じに形成しててもよい。
【００４３】
第２リードフレーム３７０は、第２パッケージ３５０の内部に位置する第１部３７１と、第２パッケージの外部に位置し、第１パッケージ３１０に入るように延伸する第２部３７２とを有する。第２リードフレーム３７０は、フレキシブルな金属材料からなり、これを曲げることによって、第２パッケージ３５０と第１パッケージ３１０が傾斜角度をなす。これにより、第２パッケージ３５０内部の発光チップ３６０の光軸Οとセンサー３３０の測定面３３２が５〜８５度の間の角度θをなすことができる。また、第２リードフレーム３７０の第２部３７２は、第１パッケージ３１０に入るように延伸するだけでなく、第１パッケージ３１０の側面から第１パッケージ３１０の外部にまで延伸する。
【００４４】
また、光学装置３００は、更に第３リードフレーム３８０を備える。第３リードフレーム３８０は、第２パッケージ３５０の内部に位置する第１部３８１と、第２パッケージ３５０の外部に位置する第２部３８２とを有する。第３リードフレームの第２部３８２は、第１パッケージ３１０に入るように延伸して、第１パッケージ３１０の側面から第１パッケージ３１０の外部にまで延伸する。
【００４５】
また、光学装置３００は、更に発光チップ３６０と並列的に接続されるツェナーダイオード３９０を備える。発光チップ１６０のＮ極端子及びツェナーダイオード３９０のＮ極端子が第２リードフレーム３７０の第１部３７１に接続され、発光チップ３６０のＰ極端子及びツェナーダイオード３９０のＰ極端子がそれぞれ金属リード線によって第３リードフレーム３８０の第１部３８１に接続される。これによって、第１パッケージ３１０の両側から延伸される第２リードフレーム３７０と第３リードフレーム３８０の第２部３８２により、電気または信号が発光チップ３６０またはツェナーダイオード３９０に転送される。
【００４６】
前記実施形態により、本発明は下記の効果がある。
本発明に係る光学装置を光学式マウスに応用すれば、プリズムを設置する必要なく、発光チップの光軸とセンサーの測定面とが所定の角度をなし、発光チップから発する光が０度より大きい入射角度でデスクに投射されるので、プリズムによって発光チップから発する光の投射方向を屈折する必要がない。
【００４７】
また、本発明に係る光学装置は、第２リードフレームによって第１パッケージと第２パッケージが接続され、第１パッケージと第２パッケージのなす角度を調節することによって、種種の光学式マウス、例えば、光の角度によって、ガラスのデスク（反射面）に対応する光学式マウスや、一般の光学式マウスなどに広く応用することができる。
【００４８】
周知のパッケージング工程を用いて、第１パッケージ及び第２パッケージを平面において製造することができ、第２リードフレームによって第１パッケージと第２パッケージが接続され、ＤＩＰや他の周知のパッケージング工程によって第１パッケージ及び第２パッケージを完成してから、治具または台座によって第１パッケージと第２パッケージがなす角度を調節して固定することができるので、製造が容易になる。
【００４９】
本発明の実施形態により、レンズとパッケージが一体化になり、第１レンズ、センサー、第２レンズ、及び発光チップがモジュール化されるので、光学式マウスに用いられる光学機構の設計が簡易化される。
【００５０】
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これは決して本発明を限定するものではなく、当該分野の技術を熟知しているものであれば、本発明の精神と領域を離脱しない範囲内で、多様の変動や修正を加えることができる。従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００５１】
１００…光学装置
１１０…第１パッケージ
１１２…外側壁
１１４…突出部
１１６…斜面
１１８…開口部
１２０…第１リードフレーム
１３０…センサー
１３２…測定面
１５０…第２パッケージ
１５２…第２開口部
１６０…発光チップ
１６２…リード線
１７０…第２リードフレーム
１７１…第２リードフレームの第１部
１７２…第２リードフレームの第２部
１８０…第３リードフレーム
１８１…第３リードフレームの第１部
１８２…第３リードフレームの第２部
１９０…ツェナーダイオード
２００…台座
２１０…溝
２２０…固定具
２３０…第１レンズ
２４０…第２レンズ
２５０…凹部
３００…光学装置
３１０…第１パッケージ
３１１…第１レンズ
３２０…第１リードフレーム
３３０…センサー
３３２…測定面
３５０…第２パッケージ
３５１…第２レンズ
３６０…発光チップ
３７０…第２リードフレーム
３７１…第２リードフレームの第１部
３７２…第２リードフレームの第２部
３８０…第３リードフレーム
３８１…第３リードフレームの第１部
３８２…第３リードフレームの第２部
３９０…ツェナーダイオード
α…傾斜角度
θ…角度
Ο…光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
2011044125.tif 000008