(57)【要約】【課題】違和感の無い任意の外観色を有する薄型の光ポインティング装置を実現する。【解決手段】被写体１０に光を照射する光源１６と、被写体１０からの反射光を反射させて内部を導光させる導光部４３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とを備えた光ポインティング装置３０であって、カバー部２４は、導光部４３における被写体１０を検知する領域を含む表面上に、光源１６から照射された光を反射する光源光反射コート４０と、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射する特定色反射カラーコート４１とを備え、光源光反射コート４０は、導光部４３における被写体１０を検知する領域を避けて形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に光を照射する光源と、該被写体からの反射光を反射させて内部を導光させる導光部を有する導光型光学部材と、該導光型光学部材によって導光された光を受光する撮像素子とを備えた光ポインティング装置であって、
上記導光型光学部材は、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に、上記光源から照射された光を反射する第１の反射膜と、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射する第２の反射膜とを備え、
上記第１の反射膜は、上記導光部における被写体を検知する領域を避けて形成されており、
上記第１の反射膜および第２の反射膜は、上記被写体側から、上記第２の反射膜、上記第１の反射膜の順に配置され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】
被写体に光を照射する光源と、該被写体からの反射光を反射させて内部を導光させる導光部を有する導光型光学部材と、該導光型光学部材によって導光された光を受光する撮像素子とを備えた光ポインティング装置であって、
上記導光型光学部材は、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に、上記光源から照射された光を反射し、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光を透過する第１の反射膜と、上記第１の反射膜を透過する可視光領域の光のうち、少なくとも一部の光を反射し、上記光源から照射された光を透過する第２の反射膜とを備え、
上記第１の反射膜は、上記導光部における被写体を検知する領域を避けて形成されており、
上記第１の反射膜および第２の反射膜は、上記被写体側から、上記第１の反射膜、上記第２の反射膜の順に配置されていることを特徴とする光ポインティング装置。
【請求項３】
上記導光型光学部材は、可視光吸収樹脂から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】
上記第１の反射膜および上記第２の反射膜は、いずれも誘電体膜であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光ポインティング装置。
【請求項５】
上記第１の反射膜は、金属膜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６】
上記第２の反射膜は、硬度２Ｈ以上の硬さを有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７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の光ポインティング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】
本発明は入力装置に関し、より詳細には、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などの携帯情報端末では、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とで構成されている。また、近年では携帯情報端末のディスプレイ部にグラフィックなど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、ディスプレイ部を２次元で用いるＧＵＩ（Graphical User Interface）が採用されるようになった。
【０００３】
このように携帯情報端末が高機能化し、コンピューターと同等の表示機能を備えることにより、メニューキーおよびその他の機能キーを方向キーとして用いる、従来の携帯情報端末の入力手段では、ＧＵＩで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、コンピューターに用いられているマウスやタッチパッドと同様の操作性を有するポインティング装置が求められるようになった。
【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、装置に接触する指先等の被写体の模様を撮像素子で観察し、接触面における被写体の模様の変化を抽出することによって、被写体の動きを検知する光ポインティング装置が提案されている。具体的に、光ポインティング装置では、接触面上の被写体に赤外光を照射し、被写体の模様をレンズで撮像素子に結像させ、模様の変化を検出することで被写体の動きを検知している。
【０００５】
ところで、特許文献１には、赤外光を透過する誘電体多層膜であって、可視光のうち、特定色の波長帯のみを反射し、特定色の波長帯以外の波長帯を透過する誘電体多層膜を外面に備える電子機器の赤外線受発光部が記載されている。このような構成により、特許文献１の赤外線受発光部は、赤外域の透過性を保持しつつ、任意の外観色を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１６０１１５号公報（２００８年７月１０日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光ポインティング装置の表面部を任意の外観色に見せる技術は開発されていない。
【０００８】
具体的には、一般に、赤外光を透過する接触面がある光ポインティング装置の表面部は、可視光などの外乱光が入射することを防ぐために、暗色の樹脂で形成されていることが多い。しかしながら、暗色の光ポインティング装置は、光ポインティング装置を搭載する電子機器のデザイン上、電子機器の他の部分とそぐわない場合があり、電子機器の意匠を設計する上で制約になる。
【０００９】
そこで、上述の特許文献１に記載の赤外域の透過性を保持しつつ、任意の外観色を得ることができる膜を光ポインティング装置に適用することを試みる。しかしながら、特許文献１に記載された膜は、赤外線を透過する部分にしか採用できない。つまり、光ポインティング装置の表面部で赤外線を反射させない、従来の光ポインティング装置に適用することができない。
【００１０】
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、違和感の無い任意の外観色を有する薄型の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】
【００１１】
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光源と、該被写体からの反射光を反射させて内部を導光させる導光部を有する導光型光学部材と、該導光型光学部材によって導光された光を受光する撮像素子とを備えた光ポインティング装置であって、上記導光型光学部材は、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に、上記光源から照射された光を反射する第１の反射膜と、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射する第２の反射膜とを備え、上記第１の反射膜は、上記導光部における被写体を検知する領域を避けて形成されており、上記第１の反射膜および第２の反射膜は、上記被写体側から、上記第２の反射膜、上記第１の反射膜の順に配置されていることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に、上記光源から照射された光を反射する第１の反射膜と、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射する第２の反射膜とを備えている。また、第１の反射膜は、導光部における被写体を検知する領域を避けて形成されている。つまり、導光部における被写体を検知する領域を含む表面上には、第１の反射膜が形成された部分と、形成されていない部分とが存在する。このため、第１の反射膜の有無により、光ポインティング装置の外観が不均一となる。
【００１３】
しかし、上記の構成によれば、第２の反射膜が、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射する。そのため、例えば、上記光源が赤外光を照射する場合、光ポインティング装置に外部から入射する太陽光などの外光のうち、赤外光および可視光領域の所定の波長帯の光のみを外部へ反射する。よって、被写体側から光ポインティング装置を見ると、使用者に光ポインティング装置を所定の色に見せることができる。
【００１４】
従って、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に第１の反射膜を形成した薄型の光ポインティング装置においても、光ポインティング装置の外観色を違和感の無い所定の色で設計することができるという効果を奏する。
【００１５】
また、上記の構成によれば、光源から照射される光を反射する第１の反射膜上に、第２の反射膜が形成される。このため、第２の反射膜が、第１の反射膜を傷や剥がれから保護する保護膜として機能する。従って、第１の反射膜の剥がれおよびそれに伴う光ポインティング装置の性能の低下を防ぐことができる。
【００１６】
また、上記の構成によれば、上記第１の反射膜は、上記導光型光学部材と上記第２の反射膜との間に形成されており、上記第２の反射膜は、外部に露出している。そのため、上記第１の反射膜が外部に露出している場合と比較して、使用者に対して光ポインティング装置の外観色をより違和感の無い所定の色で見せることができる。
【００１７】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、被写体に光を照射する光源と、該被写体からの反射光を反射させて内部を導光させる導光部を有する導光型光学部材と、該導光型光学部材によって導光された光を受光する撮像素子とを備えた光ポインティング装置であって、上記導光型光学部材は、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に、上記光源から照射された光を反射し、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光を透過する第１の反射膜と、上記第１の反射膜を透過する可視光領域の光のうち、少なくとも一部の光を反射し、上記光源から照射された光を透過する第２の反射膜とを備え、上記第１の反射膜は、上記導光部における被写体を検知する領域を避けて形成されており、上記第１の反射膜および第２の反射膜は、上記被写体側から、上記第１の反射膜、上記第２の反射膜の順に配置されていることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によれば、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に、上記光源から照射された光を反射し、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光を透過する第１の反射膜と、第１の反射膜を透過する可視光領域の光のうち、少なくとも一部の光を反射し、上記光源から照射された光を透過する第２の反射膜とを備えている。また、第１の反射膜は、導光部における被写体を検知する領域を避けて形成されている。つまり、導光部における被写体を検知する領域を含む表面上には、第１の反射膜が形成された部分と、形成されていない部分とが存在する。このため、第１の反射膜の有無により、光ポインティング装置の外観が不均一となる。
【００１９】
しかし、上記の構成によれば、第２の反射膜が、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射し、上記光源から照射された光を透過する。そのため、例えば、上記光源が赤外光を照射する場合、光ポインティング装置に外部から入射する太陽光などの外光のうち、赤外光および可視光領域の所定の波長帯の光のみを外部へ反射する。よって、被写体側から光ポインティング装置を見ると、使用者に光ポインティング装置を所定の色に見せることができる。
【００２０】
従って、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に第１の反射膜を形成した薄型の光ポインティング装置においても、光ポインティング装置の外観色を違和感の無い所定の色で設計することができるという効果を奏する。
【００２１】
なお、第２の反射膜は、第１の反射膜を透過する所定の波長帯の可視光のうち、少なくとも一部の可視光を反射するものであればよく、第１の反射膜を透過する可視光の全てを反射するものであってもよい。
【００２２】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記導光型光学部材は、可視光吸収樹脂から形成されていることが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、上記導光型光学部材は、可視光吸収樹脂から形成されているため、外部から光ポインティング装置に入射する外光のうち、可視光領域の光を上記導光型光学部材が吸収する。よって、上記撮像素子に不要な光が入射することを防ぐことができるため、光ポインティング装置は、誤動作することなく、安定して動作することができる。
【００２４】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記第１の反射膜および上記第２の反射膜は、いずれも誘電体膜であることが好ましい。
【００２５】
上記の構成によれば、上記第１の反射膜および上記第２の反射膜は、いずれも誘電体膜であるため、上記第１の反射膜および上記第２の反射膜が反射する光の波長帯または透過する光の波長帯を任意に精度よく設計することができる。
【００２６】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記第１の反射膜は、金属膜であることが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、上記第１の反射膜は、金属膜であるため、上記第１の反射膜は、光源から照射された光だけではなく、可視光領域の光も反射することができる。上記第１の反射膜が外光に含まれる可視光領域の光も反射するため、上記撮像素子に不要な光が入射することを防ぐことができる。
【００２８】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、上記第２の反射膜は、硬度２Ｈ以上の硬さを有することが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、上記第２の反射膜は、硬度２Ｈ以上の硬さを有しているため、第２の反射膜が、第１の反射膜を傷や剥がれから保護するより強固な保護膜として機能する。従って、第１の反射膜の剥がれおよびそれに伴う光ポインティング装置の性能の低下を防ぐことができる。
【００３０】
ここでいう「硬度」は、引っ掻き硬度（鉛筆法）を示している。すなわち、第２の反射膜は、２Ｈ以上の規格鉛筆で引っ掻き試験を行ったとき、第２の反射膜に傷跡（破れやすり傷）が認められない硬さを有することが好ましいといえる。
【００３１】
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備えることが好ましい。
【００３２】
上記の構成によれば、上記電子機器は、上記光ポインティング装置を備えている。上記光ポインティング装置の外観色を違和感の無い所定の色で設計できるため、上記電子機器の意匠を自由に設計することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明に係る光ポインティング装置は、被写体に光を照射する光源と、該被写体からの反射光を反射させて内部を導光させる導光部を有する導光型光学部材と、該導光型光学部材によって導光された光を受光する撮像素子とを備えた光ポインティング装置であって、上記導光型光学部材は、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に、上記光源から照射された光を反射する第１の反射膜と、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射する第２の反射膜とを備え、上記第１の反射膜は、上記導光部における被写体を検知する領域を避けて形成されていることを特徴としている。
【００３４】
従って、上記導光部における被写体を検知する領域を含む表面上に第１の反射膜を形成した薄型の光ポインティング装置においても、光ポインティング装置の外観色を違和感の無い所定の色で設計することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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】反射膜における光の波長に対する透過率および反射率を示す図である。
【図３】光源光反射コートおよび特定色反射カラーコートと、それらを含むカバー部との光学特性を示す図である。
【図４】接触面、結像素子および撮像素子の位置関係を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第２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６】金属膜および特定色反射カラーコートと、それらを含むカバー部との光学特性を示す図である。
【図７】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８】第３の実施形態における回折素子の具体的な形状および回折素子の溝パターンを示す図である。
【図９】第３の実施形態における回折素子の具体的な形状を示す図である。
【図１０】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１１】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。
【図１２】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を搭載する携帯電話機の外観を示す模式図である。
【図１３】薄型の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】
【００３６】
〔前提構成および課題について〕
まず、本発明の前提となる光ポインティング装置について説明する。光ポインティング装置を搭載する電子機器には、薄型化・小型化が求められていることから、同様に、光ポインティング装置も薄型化・小型化が求められている。そこで、本発明者は、図１３に示す光ポインティング装置３００を考え出した。なお、光ポインティング装置３００は、本願出願時において未公開である。
【００３７】
図１３は、光ポインティング装置３００の断面構造を示す模式図である。図示のように、光ポインティング装置３００は、基板部２６０およびカバー部（導光型光学部材）２４０を備える。基板部２６０は、回路基板２１０、光源１６０、撮像素子１５０および透明樹脂２００・２００’から成る。また、透明樹脂２００は、レンズ部２７０を備える。カバー部２４０は、接触面１１０、傾斜面１３０を形成する折り曲げ素子１２０、結像素子１４０および反射面１７０・１８０を含む。カバー部２４０の接触面１１０に接触している被写体９０は、指先等の被写体であり、光ポインティング装置３００が動きを検知する対象物である。なお、ここでは光ポインティング装置３００に対する被写体９０の状態をわかりやすくするために、光ポインティング装置３００に対して便宜的に小さく記載している。
【００３８】
ここで、光ポインティング装置３００の厚み方向（図１３の縦方向）をＺ軸とし、光ポインティング装置３００の幅方向（図１３の横方向）をＹ軸とする。光ポインティング装置３００の下部から上部に向かう方向をＺ軸の正方向とし、光源１６０から撮像素子１５０に向かう方向をＹ軸の正方向とする。また、Ｚ軸の負方向を垂直方向、Ｙ軸の正方向を水平方向とも称する。
【００３９】
光ポインティング装置３００において、光源１６０から照射された光が被写体９０で反射されて撮像素子１５０に入射するまでの光の経路について説明する。図示のように、光源１６０から照射された光Ｍ０は、透明樹脂２００のレンズ部２７０を介してカバー部２４０の折り曲げ素子１２０により屈折されて進行方向が変換されて接触面１１０に到達する。そして、光Ｍ０は、接触面１１０と接している被写体９０の表面で散乱反射し、カバー部２４０に入射される。被写体９０の表面で反射されてカバー部２４０に入射した光Ｌ０は、折り曲げ素子１２０の傾斜面１３０で全反射されて、進路が水平方向に変わる。傾斜面１３０で全反射された光Ｌ０は、反射面１７０で反射し、結像素子１４０に到達する。そして、光Ｌ０は、結像素子１４０で折り返し反射されて、反射面１７０、反射面１８０、反射面１７０で次々と反射されて撮像素子１５０に入射する。
【００４０】
このように、本発明者が考え出した光ポインティング装置３００では、被写体９０から反射された光を水平方向に進路を変更させて、カバー部２４０内部で繰り返し反射させて撮像素子１５０へ入射させる。よって、被写体９０から反射された光の経路を長く取りながら、垂直方向の長さが短い（薄型の）光ポインティング装置を実現できる。
【００４１】
光ポインティング装置３００の外部に露出する面は、接触面１１０があるカバー部２４０の上表面である。カバー部２４０の上表面には、反射面１７０があり、反射面１７０は、効率よく光を反射させるために、金属（例えば、アルミ、ニッケル、金、銀、誘電体ダイクロ膜など）の反射膜を蒸着して形成される。
【００４２】
上述のように、カバー部２４０の上表面は外部に露出しているので、使用者から見える部分である。カバー部２４０の上表面は、反射膜がある部分と無い部分とが外観上、目立つこととなる。また、光ポインティング装置の外観（使用者に見える部分）を着色する要望が大きい。
【００４３】
そこで、上述の特許文献１に記載の赤外域の透過性を保持しつつ、任意の外観色を得ることができる膜を上記光ポインティング装置３００に適用することを試みる。しかしながら、上記の膜は、赤外線を透過する部分（光ポインティング装置３００の接触面１１０）にしか採用できず、赤外線を反射させる光ポインティング装置３００の反射面１７０に採用することができない。つまり、赤外線が透過する領域と反射する領域とが混在する表面を有する光ポインティング装置３００に対して適用することができない。よって、光ポインティング装置３００には、外観の違和感をなくし、任意の外観色を得ることができないという課題が残されている。
【００４４】
そこで、本発明者は、以下の各実施形態に示す光ポインティング装置を発明した。本発明の各実施形態について、光源モジュールとしてＬＥＤ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。また、同一の機能およ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。
【００４５】
〔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３０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３０は、基板部２６およびカバー部（導光型光学部材）２４を備える。基板部２６は、回路基板２１、光源１６、撮像素子１５および透明樹脂２０・２０’から成る。また、透明樹脂２０は、レンズ部２７を備える。カバー部２４は、接触面（入射部）１１、傾斜面（斜面）１３を形成する折り曲げ素子（反射部）１２、結像素子（結像反射部）１４、反射面（反射膜）１７・１８および導光部４３を含む。反射面１７は、光源光反射コート４０（第１の反射膜）および特定色反射カラーコート４１（第２の反射膜）を含む。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３０が動きを検知する対象物である。なお、ここでは光ポインティング装置３０に対する被写体１０の状態をわかりやすくするために、光ポインティング装置３０に対して便宜的に小さく記載している。
【００４６】
ここで、光ポインティング装置３０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３０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３０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（導光方向）とする。また、Ｚ軸の負方向を垂直方向、Ｙ軸の正方向を水平方向とも称する。なお、図示していないが、光ポインティング装置３０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３０の奥側から手前側に向く方向をＸ軸の正方向とする。
【００４７】
まず、基板部２６の構成について説明する。本実施形態では、１つの回路基板２１上に光源１６および撮像素子１５を搭載している。光源１６および撮像素子１５は、ワイヤボンドまた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成る。
【００４８】
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から照射された光Ｍは、透明樹脂２０のレンズ部２７を介してカバー部２４の折り曲げ素子１２により屈折されて進行方向が変換されて接触面１１に到達する。つまり、光Ｍは、接触面に対して斜め方向から（接触面に対して或る入射角で）入射する。後述のようにカバー部２４は、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で反射する。このとき、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、光Ｍは、接触面１１を透過せず、全て接触面１１で反射しカバー部２４内に向かう。一方、接触面１１上に被写体１０がある場合、光Ｍは、接触面１１と接している被写体１０の表面で反射し、カバー部２４に入射される。光源１６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。
【００４９】
撮像素子１５は、光源１６が照射した、被写体１０で反射された光（Ｌ１〜Ｌ３（以下、光Ｌ１〜Ｌ３を総称して、光源１６が照射した、被写体１０で反射された光を光Ｌと称する））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、撮像素子１５は、ＣＭＯＳやＣＣＤ等のイメージセンサである。撮像素子１５は、不図示のＤＳＰ（Digital Signal Processor：算出部）を含み、受光した光をＤＳＰに画像データとして取り込む。撮像素子１５は、回路基板２１の指示に従って、接触面１１上の像を一定の間隔で撮影し続ける。
【００５０】
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。撮像素子１５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の移動量およ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。撮像素子１５は、ＤＳＰにおいて、該所定量に基づいて被写体１０の移動量および移動方向を算出する。撮像素子１５は、算出した移動量および移動方向を電気信号として回路基板２１に出力する。なお、ＤＳＰは、撮像素子１５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、撮像素子１５は、撮像した画像データを順番に回路基板２１に送信する。
【００５１】
撮像素子１５の処理をまとめると、撮像素子１５は、接触面１１上に被写体１０が無い場合、接触面１１の像を撮像する。次に、接触面１１上に被写体１０が接触すると、撮像素子１５は、接触面１１と接している被写体１０の表面の像を撮像する。例えば、被写体１０が指先の場合、撮像素子１５は、指先の指紋の像を撮像する。ここで、撮像素子１５が撮像した画像データは、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、撮像素子１５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の移動量および移動方向を算出し、算出した移動量および移動方向を示す信号を回路基板２１に送信する。
【００５２】
光源１６および撮像素子１５は、透光性樹脂によって樹脂封止されており、周囲に透明樹脂２０・２０’が形成されている。透明樹脂２０・２０’の形状は、略直方体である。ただし、透明樹脂２０には、透明樹脂２０の上表面（天面）に半球状のレンズ部２７が形成されている。レンズ部２７は、光源１６の上方に位置し、光源１６から照射された光Ｍを集光するものである。透明樹脂２０・２０’の底面は、回路基板２１の上表面と密着して接しており、光源１６および撮像素子１５にそれぞれ密着する凹部が形成されている。透明樹脂２０のＹ軸の負側の側面および透明樹脂２０’のＹ軸の正側の側面は、それぞれ回路基板２１の側面と同一平面を形成している。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。
【００５３】
このように、回路基板２１上に搭載された光源１６および撮像素子１５がそれぞれ透光性樹脂によって樹脂封止されているため、回路基板２１、光源１６、撮像素子１５および透明樹脂２０・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３０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３０の製造コストを削減することができると共に、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置３０を実現することができる。また、光源１６および撮像素子１５は、それぞれ別々に透明樹脂２０および２０’で封止されている。そのため、光源１６から照射された光Ｍが透明樹脂内部を伝播して撮像素子１５に漏れこむことを防ぐことができる。つまり、迷光が撮像素子１５に入射することを防ぐため、光ポインティング装置３０の迷光による誤動作を防ぐことができ、被写体１０を高精度に検知することができる。
【００５４】
次に、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および撮像素子１５などの光ポインティング装置３０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、基板部２６の側面および上表面に密着して接している。カバー部２４の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３０として形成されているときに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。換言すると、カバー１８の表面であって、基板部２６に対向する面を裏面とする。すなわち、カバー部２４の裏面の一部は、基板部２６の側面および上表面と密着して接している。カバー部２４の底面２５は、基板部２６の底面と同一平面を形成している。カバー部２４の上表面とカバー部２４の底面２５および基板部２６の底面とが平行であり、カバー部２４の両側面がカバー部２４の上表面、並びに、カバー部２４の底面２５および基板部２６の底面に対して垂直な面を形成している。すなわち、光ポインティング装置３０が略直方体の形状である。ただし、この形状に限るものではなく、カバー部２４の上表面とカバー部２４の底面２５および基板部２６の底面とが平行であればよく、カバー部２４の両側面がカバー部２４の上表面、並びに、カバー部２４の底面２５および基板部２６の底面に対して垂直な面を形成していなくてもよい。例えば、図１に示すような光ポインティング装置３０の断面図において、光ポインティング装置３０の形状が台形状であってもよい。つまり、カバー部２４の側面が平面であれば、カバー部２４の上表面（光ポインティング装置３０の天面）の長さと、カバー部２４の底面２５および基板部２６の底面の合計の長さ（光ポインティング装置３０の底面の長さ）とが異なっていてもよい。
【００５５】
接触面１１は、被写体１０が光ポインティング装置３０と接する面である。接触面１１は、カバー部２４の上表面であって、光源１６の上方に位置する。本実施形態では、接触面１１は、反射面１７の上表面である特定色反射カラーコート４１の上表面に位置する。
【００５６】
折り曲げ素子（プリズム）１２は、カバー部２４の一部を構成しており、光源１６の上方、且つ、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の裏面の凹部に形成される。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から照射された光Ｍを傾斜面１３で屈折させて、被写体１０に向かうように光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から反射された光Ｌを傾斜面１３で全反射させて、カバー部２４の内部であって、Ｙ軸の正方向に光Ｌの経路を変換するものである。換言すると、折り曲げ素子１２は、被写体１０から反射されて接触面１１よりカバー部２４内部に入射した光を水平方向へ導光すべく反射するものである。傾斜面１３で全反射された、被写体１０から反射された光Ｌは、後述の反射面１７に向かう。このように、折り曲げ素子１２の傾斜面１３は、光Ｍを透過し、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の上方であって、カバー部２４と基板部２６との間の空間の屈折率より大きい屈折率であ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て、上記空間は空気層とすればよい。つまり、折り曲げ素子１２の傾斜面１３には、光Ｌを全反射するために、アルミ反射膜などを蒸着していない。
【００５７】
結像素子（レンズ）１４は、被写体１０からの反射光Ｌを反射して、撮像素子１５上に被写体１０の像を結像するものである。具体的には、折り曲げ素子１２によって水平方向に反射された光を水平方向に対して反対方向（Ｙ軸の負方向）に反射するとともに結像するものである。結像素子１４にて結像した光は、カバー部２４を出射して撮像素子１５に入射する。ここで、結像素子１４にて結像した光が撮像素子１５に向かって出射する箇所を出射部と称する。出射部は、カバー部２４の裏面の一部である。結像素子１４は、カバー部２４の一部を構成しており、撮像素子１５の上方、且つ、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の裏面の凹部に形成される。結像素子１４には、直交する２方向の曲率が異なるトロイダル面が形成されている。結像素子１４は、このトロイダル面で反射光Ｌを撮像素子１５に結像するように反射している。結像素子１４において効率的に光Ｌを反射させるために、結像素子１４のトロイダル面には、金属（例えば、アルミ、ニッケル、金、銀、誘電体ダイクロ膜など）の反射膜を蒸着させる。
【００５８】
本願の特徴的な構成である反射面１７について、説明する。反射面１７は、傾斜面１３で全反射された光Ｌを結像素子１４に入射させ、結像素子１４から反射された光Ｌを撮像素子１５に入射させるために、光Ｌを反射するものである。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。具体的には、反射面１７は、導光部４３における被写体１０を検知する領域を含む表面上に位置する。ここで、被写体１０を検知する領域とは、導光部４３において、光源１６から照射された光Ｍが被写体１０に向けて出射する領域だけでなく、被写体１０からの反射光Ｌが導光部４３に入射する領域を含む、導光部４３の表面領域全体を意味する。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。
【００５９】
上述のように、反射面１７は、光源光反射コート４０および特定色反射カラーコート４１を含む。図示のように、本実施形態では、外部に露出している側（Ｚ軸の正方向側）に特定色反射カラーコート４１を配置し、特定色反射カラーコート４１の下側（Ｚ軸の負方向側）に光源光反射コート４０を配置しているが、反射面１７の構成はこれに限らない。例えば、外部に露出している側に光源光反射コート４０を配置し、光源光反射コート４０の下側に特定色反射カラーコート４１を配置してもよい。まとめると、光源光反射コート４０および特定色反射カラーコート４１は、被写体１０側から特定色反射カラーコート４１、光源光反射コート４０の順に配置されていてもよく、被写体１０側から光源光反射コート４０、特定色反射カラーコート４１の順に配置されていてもよい。本実施形態のように、被写体１０側から特定色反射カラーコート４１、光源光反射コート４０の順に配置されている場合、光源光反射コート４０は、光源１６から照射された光を反射する一方、特定色反射カラーコート４１は、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光のみを反射すればよい。これに対し、被写体１０側から光源光反射コート４０、特定色反射カラーコート４１の順に配置されている場合、光源光反射コート４０は、可視光領域の光のうち、所定の波長帯の光を透過する一方、特定色反射カラーコート４１は、光源光反射コート４０を透過する可視光領域の光のうち、少なくとも一部の光を反射し、光源１６から照射された光を透過すればよい。
【００６０】
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、カバー部２４の上表面において、反射膜のある部分と無い部分とが外観上、目立つこととなる。そこで、反射膜の構成を適宜設計することにより、反射膜が外観上、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を構成する光源光反射コート４０が、図２（ａ）に示す特性を有する赤外線反射膜であればよい。図２（ａ）は、各波長における透過率および反射率を示す図であり、横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に透過率および反射率（％）が示されている。図示の点線が透過率を示し、実線が反射率を示す（以下、図２（ｂ）および（ｃ）も同様である）。反射膜の具体例として、光源光反射コート４０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。換言すると、光源光反射コート４０は、光源１６が照射する波長帯の光のみを反射し、それ以外の波長帯の光を透過するものであれば良い。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およ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、且つ、外観上は目立たない反射面１７を形成することができる。
【００６１】
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は、図２（ｂ）に示す特性を有する材質で形成されることが好ましい。具体的には、カバー部２４の材質を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。このような材質でカバー部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で遮断することができる。すなわち、上記不要光のうち、可視光成分が撮像素子１５に入射することを防ぐことができる。そして、上述のように、反射面１７が赤外光を反射する光源光反射コート４０を含むことによって、上記不要光のうち、赤外光成分を反射面１７（光源光反射コート４０）で遮断することができる。光ポインティング装置３０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。
【００６２】
さらに、光ポインティング装置３０の表面である、カバー部２４の表面に色目を付ける場合、例えば、カバー部２４の上表面である反射面１７の特定色反射カラーコート４１が、図２（ｃ）に示すような所定の色（図示の例では、緑色）の波長帯のみを反射し、それ以外の波長を透過する特性を有するものであればよい。カバー部２４の上表面である反射面１７がこのような特性を有する特定色反射カラーコート４１を含むことによって、光ポインティング装置３０の光学特性を損ねることなく、光ポインティング装置３０の表面に所望の色を付けることができる。換言すると、特定色反射カラーコート４１の光学特性を適宜設計し、カバー部２４の上表面に特定色反射カラーコート４１を形成することにより、光ポインティング装置３０の外観色を特定の色で設計することができる。
【００６３】
さらに、本発明の特徴的な構成である光源光反射コート４０および特定色反射カラーコート４１について、図１および図３に基づいて説明する。図１に示すように、カバー部２４の上部には、カバー部２４の導光部４３である樹脂の上側に密着して接するように光源光反射コート４０が形成されている。さらに、光源光反射コート４０の上側に密着して接するように特定色反射カラーコート４１が形成されている。
【００６４】
光源光反射コート４０は、上述のように、光源１６から照射される波長帯の光のみを反射し、それ以外の波長帯の光を透過するものである。光源光反射コート４０は、開口部４２を含む。開口部４２には、孔が形成されており、開口部４２は、光源１６から照射される波長帯の光だけではなく、全ての波長帯の光を透過する。また、図１に示すように、開口部４２は、接触面１１の下側であって、光源１６および折り曲げ素子１２の上方に位置する。なお、光源光反射コート４０は、図１に示すように、開口部４２を除き、カバー部２４の上表面全面に形成されているが、これに限るものではない。光源光反射コート４０は、少なくとも、被写体１０から反射された光Ｌの経路上のカバー部２４の上表面（カバー部２４の上表面で光Ｌが反射する箇所）に形成されていれば良い。換言すると、光源光反射コート４０は、導光部４３における被写体１０を検知する領域を避けて形成されており、開口部４２は導光部４３における被写体１０を検知する領域に形成されている。また、光源光反射コート４０は、所定の光学特性を有する誘電体膜などで形成される。
【００６５】
特定色反射カラーコート４１は、上述のように、特定の波長帯の可視光のみを反射し、それ以外の波長帯の光を透過するものである。特定色反射カラーコート４１は、所定の光学特性を有する誘電体膜などで形成される。特定色反射カラーコート４１を形成する誘電体膜を適宜設計することにより、反射させる光の色（波長帯）は、上記の緑色に限らず、任意に設計することができる。また、カバー部２４の上表面である特定色反射カラーコート４１は、傷等を防止するため、２Ｈ以上の硬度（引っ掻き硬度）を持つハードコート特性を有することが好ましい。具体的には、通常、特定色反射カラーコート４１上表面には、ハードコート特性を持たせるために、有機ケイ素化合物、アクリレ−ト系塗料、シリコーン系塗料などからなる膜が塗布される。しかし、特定色反射カラーコート４１自体がハードコート特性を有していれば、その膜を塗布する必要がない。特定色反射カラーコート４１は、接触面１１を含むカバー部２４の外部に露出している面全体に形成されていることが好ましい。
【００６６】
次に、図３に基づいて、光源光反射コート４０および特定色反射カラーコート４１が反射する、または、透過する光について説明する。具体的には、光ポインティング装置３０の外部から入射する太陽光などの外光と、光源１６から照射された光との経路について説明する。図３は、光源光反射コート４０、特定色反射カラーコート４１および導光部４３の光学特性を示す図である。なお、図３に示す例では、光源１６からは赤外光Ｉ２が照射されるものとし、カバー部２４の導光部４３は、可視光を吸収する可視光吸収樹脂で形成されているものとする。また、特定色反射カラーコート４１が反射する光は、緑色の波長帯の光であるとする。外光Ｓには、緑色の光Ｇと、可視光のうち、緑色の光Ｇを除く光（以下、可視光Ｖとする）と、赤外光Ｉ１とが含まれているとする。
【００６７】
図３に示すように、光ポインティング装置３０に外部から入射する外光Ｓのうち、特定色反射カラーコート４１では、緑色の光Ｇのみが反射されて、その他の可視光Ｖおよび赤外光Ｉ１は透過する。
【００６８】
特定色反射カラーコート４１を透過した赤外光Ｉ１は、光源光反射コート４０で反射して特定色反射カラーコート４１を透過して、外部へ出射する。ただし、特定色反射カラーコート４１を透過した赤外光Ｉ１のうち、光源光反射コート４０の開口部４２を通過する赤外光Ｉ１は、そのまま導光部４３に入射する。なお、開口部４２の上方に位置する接触面１１に被写体１０が接している場合は、被写体１０で外光が反射するため、開口部４２を赤外光Ｉ１が通過しない。特定色反射カラーコート４１を透過した可視光Ｖは、光源光反射コート４０を透過して導光部４３にて吸収される。
【００６９】
光源１６から照射された赤外光Ｉ２は、導光部４３を透過し、光源光反射コート４０にて反射して導光部４３内を導光する。ただし、接触面１１上に被写体１０が無い場合は、光源１６から照射された赤外光Ｉ２が開口部４２を通過する。一方、接触面１１に被写体１０が接している場合は、赤外光Ｉ２は、導光部４３を透過し、開口部４２を通過して、特定色反射カラーコート４１上に接している被写体１０の表面で反射されて、再び開口部４２を通過して導光部４３に入射する。
【００７０】
このように、光源光反射コート４０が光源から照射された光を反射することによって、光源１６から照射されて被写体１０で散乱反射した光Ｌは、カバー部２４の上表面から出射することなく、導光部４３内の所定の経路を導光して撮像素子に入射する。また、光ポインティング装置３０の外部から入射する外光は、光源光反射コート４０を含む、可視光吸収するカバー部２４によって遮断することができる。撮像素子１５に不要な光が入射することを防ぐことができるため、光ポインティング装置３０が誤動作することなく、安定して動作させることができる。さらに、特定色反射カラーコート４１にて任意の色の光を反射することができるため、光ポインティング装置３０の外観色を任意に設計することができる。
【００７１】
反射面１８は、結像素子１４から反射されて反射面１７で反射された光Ｌ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、且つ、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。
【００７２】
導光部４３は、光源１６から照射された光Ｍ、および、光源１６から照射されて被写体１０で反射した光Ｌを導光するものである。導光部４３は、光源１６が照射する光が赤外光の場合、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などで形成される。導光部４３は、少なくとも光源１６から照射される光を透過するものであればよく、好ましくは、光源１６から照射される光以外の光を透過させない（吸収または反射する）ものであればよい。
【００７３】
ここで、再度、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に入射する経路を説明する。まず、光源１６から照射された光Ｍが、折り曲げ素子１２の傾斜面１３で屈折透過されて、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で、光源１６から照射された光Ｍが散乱反射する。被写体１０の表面で反射された光Ｌは、折り曲げ素子１２の傾斜面１３で全反射されて、進路がＹ軸の正方向に変わる。傾斜面１３で全反射された光Ｌは、反射面１７で反射し、結像素子１４に到達する。そして、光Ｌは、結像素子１４で折り返し反射されて、反射面１７、反射面１８、反射面１７で次々と反射されて撮像素子１５に入射する。
【００７４】
このとき、光源１６から照射されて、被写体１０を反射して撮像素子１５に入射する光Ｌのうち、撮像素子１５の中央に入射する光（接触面１１の中央に位置する被写体１０で反射する光）をＬ２とし、撮像素子１５のＹ軸の正方向側の端部に入射する光（接触面１１のＹ軸の負方向側の端部に位置する被写体１０で反射する光）をＬ１とし、撮像素子１５のＹ軸の負方向側の端部に入射する光（接触面１１のＹ軸の正方向側の端部に位置する被写体１０で反射する光）をＬ３とする。上述のように、光Ｌを反射して撮像素子１５に結像する結像素子１４を用いることによって、光Ｌ１、Ｌ２およびＬ３が撮像素子１５に到達するまでの各光路長の差を小さく抑えることができる。そのため、撮像素子１５におけるＹ軸方向の各光Ｌ１、Ｌ２およびＬ３の焦点ずれが発生しにくくすることができる。よって、撮像素子１５における結像性能が向上し、被写体１０の像を鮮明に取得することができる。
【００７５】
本実施形態において、接触面１１と撮像素子１５の表面を平行に配置しながら、各光Ｌ１、Ｌ２およびＬ３の光路長の差を小さく抑えることができる理由について、図４に基づいて説明する。図４は、接触面１１、結像素子１４（または結像素子１４ａ）および撮像素子１５の位置関係を模式的に示す図である。図４は、接触面１１の中心軸と結像素子１４（または結像素子１４ａ）の中心軸とがずれている場合の各光Ｌ１、Ｌ２およびＬ３の光路を示している。図４（ａ）は、本実施形態のように、光Ｌを反射する反射型レンズである結像素子１４を用いた場合を示し、同図（ｂ）は、光Ｌを透過する透過型レンズである結像素子１４ａを用いた場合を示す図である。
【００７６】
図４（ａ）に示すように反射型レンズの場合、接触面１１の中心軸（接触面１１の中心を通る垂線）に対してレンズ中心軸を平行ではなく、傾けて結像素子１４を配置する場合であっても、撮像素子１５の表面を接触面１１と平行に設定しながら、各光Ｌ１、Ｌ２およびＬ３における接触面１１から撮像素子１５の表面までの光路長の差を小さくすることができる。一方、図４（ｂ）に示すように透過型レンズの場合、接触面１１の中心軸に対して結像素子１４ａのレンズ中心軸を傾けて配置すると、各光Ｌ１、Ｌ２およびＬ３の接触面１１から撮像素子１５の表面までの光路長の差を小さくするためには、接触面１１と撮像素子１５の表面とを平行ではなく、交差して配置する必要がある。そのため、透過型レンズの場合、光ポインティング装置３０の薄型化が困難となる。すなわち、接触面１１の中心軸からレンズ中心軸を傾けて結像素子１４を配置する場合、結像素子１４として透過型レンズより反射型レンズを用いる方が、上記光路長の差を小さくしながら、光ポインティング装置３０の薄型化を図ることが容易である。
【００７７】
上述のように、本実施形態では、接触面１１、折り曲げ素子１２および結像素子１４がカバー部２４と一体で成形されている。さらに、光源光反射コート４０および特定色反射カラーコート４１を含む反射面１７と反射面１８とがカバー部２４に蒸着されて、一体として形成されている。そのため、光ポインティング装置３０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。また、カバー部２４を成形する金型を高精度で作成することにより、折り曲げ素子１２の傾斜面１３および結像素子１４を高精度に製造することができ、且つ、接触面１１、折り曲げ素子１２および結像素子１４の位置関係もばらつき無く高精度に配置することができる。よって、光ポインティング装置３０の製造コストを削減することができると共に、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置３０を実現することができる。
【００７８】
従来では、接触面、折り曲げ素子、結像素子などが別部品であるため、これらの部品を組み立てる場合、各部品間の接合箇所に、組み立て用のアタリ面や嵌合形状等の形状を形成する必要があった。また、各部品の相対的な位置関係を調整するための空間的なマージンを確保しておく必要があった。しかしながら、本願のように、接触面１１、折り曲げ素子１２および結像素子１４をカバー部２４と一体で成形する場合、上記形状を形成する必要がなく、また、必要最小限の光学面があれば、位置を調整する空間的なマージンも確保する必要がない。よって、接触面１１、折り曲げ素子１２および結像素子１４をカバー部２４と一体で成形することにより、接触面１１、折り曲げ素子１２および結像素子１４を含むカバー部２４の厚みを小さくすることができる。それゆえ、光ポインティング装置３０の厚みを小さくすることができる。
【００７９】
また、本実施形態では、基板部２６の側面および上表面をカバー部２４の位置決めの基準として、基板部２６の上方にカバー部２４を組み立てている。そのため、基板部２６とカバー部２４との位置関係を高精度に配置することができる。よって、光ポインティング装置３０を構成する各部・各素子を精度良く配置することができるため、被写体１０の検知精度の高い光ポインティング装置３０を実現することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、光Ｌの経路（被写体１０に反射されて撮像素子１５を覆う透明樹脂２０’に入射するまで）が１つの部材であるカバー部２４内に収まっている。つまり、光Ｌが１つの媒質（導光型光学部材）内を伝播している。具体的には、被写体１０からの反射光Ｌがカバー部２４に入射してから、折り曲げ素子１２による水平方向への全反射、結像素子１４による反射、撮像素子１５への出射までが１つの媒質であるカバー部２４内で行われている。よって、異なる媒質の境界で発生する散乱反射および減衰を防ぐことができるため、撮像素子１５が鮮明な像を撮像することができる。それゆえ、光ポインティング装置３０が安定的に被写体１０を高精度に検知することができる。
【００８１】
また、透明樹脂２０の側面上およびレンズ部を除く上表面上に遮光性樹脂を樹脂封止してもよい。また、透明樹脂２０’の側面上、および被写体からの反射光Ｌが透過する箇所を除く透明樹脂２０’の上表面上に遮光性樹脂を樹脂封止してもよい。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。このように、透明樹脂２０および２０’の周囲に遮光性樹脂を樹脂封止することによって、光源１６から照射された光が直接、または、被写体１０ではない箇所で反射して、撮像素子１５に入射することを防ぐことができる。いわゆる、被写体１０からの反射光Ｌではない迷光が撮像素子１５に入射することを防ぐことができる。よって、迷光による光ポインティング装置３０の誤動作を防ぐことができ、高精度に被写体１０を検知することができる。また、遮光性樹脂を透明樹脂２０および２０’の周囲に樹脂封止する代わりに、透明樹脂２０の側面上およびレンズ部を除く上表面上、並びに、透明樹脂２０’の側面上、および被写体からの反射光Ｌが透過する箇所を除く透明樹脂２０’の上表面上を黒塗りにしたり、スリガラス状に荒らしたりしてもよい。
【００８２】
なお、遮光性樹脂を透明樹脂２０、２０’の周囲に形成した場合、回路基板２１の側面と遮光性樹脂で形成される面とが同一平面になるようにする。また、カバー部２４の裏面と遮光性樹脂で形成される面とが密着して接している。そのため、遮光性樹脂で形成される面および回路基板２１の両側面を基準として、基板部２６の上方にカバー部２４を組み立てる。
【００８３】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態について、図５および図６に基づいて説明する。図５は、第２の実施形態の光ポインティング装置３０’の概略断面構造図である。第２の実施形態では、第１の実施形態における、光源光反射コート４０に換えて、金属膜４０’を配置している。以下では、第２の実施形態において、金属膜４０’を配置したことにより、第１の実施形態と異なる点について説明する。第２の実施形態において、第１の実施形態と同じ構成については説明を省略する。
【００８４】
図５に示すように、カバー部２４は、接触面１１、折り曲げ素子１２、結像素子１４、反射面１７’・１８および導光部４３を含む。反射面１７’は、金属膜４０’および特定色反射カラーコート４１を含む。
【００８５】
反射面１７’は、反射面１７と同様に、傾斜面１３で全反射された光Ｌを結像素子１４に入射させ、結像素子１４から反射された光Ｌを撮像素子１５に入射させるために、光Ｌを反射するものである。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。図示のように、本実施形態では、外部に露出している側（Ｚ軸の正方向側）に特定色反射カラーコート４１を配置し、特定色反射カラーコート４１の下側（Ｚ軸の負方向側）に金属膜４０’を配置している。
【００８６】
図５に示すように、カバー部２４の上部には、カバー部２４の導光部４３である樹脂の上側に密着して接するように金属膜４０’が形成されている。さらに、金属膜４０’の上側に密着して接するように特定色反射カラーコート４１が形成されている。
【００８７】
金属膜４０’は、光源１６から照射される波長帯の光および可視波長の光を反射し、それ以外の波長帯の光を透過するものである。金属膜４０’は、光源光反射コート４０と同様に、開口部４２を含む。開口部４２には、孔が形成されており、開口部４２は、光源１６から照射される波長帯の光および可視波長の光だけではなく、全ての波長帯の光を透過する。また、図５に示すように、開口部４２は、接触面１１の下側であって、光源１６および折り曲げ素子１２の上方に位置する。なお、金属膜４０’は、図５に示すように、開口部４２を除き、カバー部２４の上表面全面に形成されているが、これに限るものではない。金属膜４０’は、少なくとも、被写体１０から反射された光Ｌの経路上のカバー部２４の上表面（カバー部２４の上表面で光Ｌが反射する箇所）に形成されていれば良い。金属膜４０’は、例えば、アルミニウム、金、錫などの金属を蒸着することにより形成される膜である。
【００８８】
次に、図６に基づいて、金属膜４０’および特定色反射カラーコート４１が反射する、または、透過する光について説明する。具体的には、光ポインティング装置３０’の外部から入射する太陽光などの外光と、光源１６から照射された光との経路について説明する。図６は、金属膜４０’および特定色反射カラーコート４１と、それらを含むカバー部２４との光学特性を示す図である。なお、図６に示す例では、光源１６からは赤外光Ｉ２が照射されるものとし、カバー部２４の導光部４３は、可視光を吸収する可視光吸収樹脂で形成されているものとする。また、特定色反射カラーコート４１が反射する光は、緑色の波長帯の光であるとする。外光Ｓには、緑色の光Ｇと、可視光のうち、緑色の光Ｇを除く光（以下、可視光Ｖとする）と、赤外光Ｉ１とが含まれているとする。
【００８９】
図３に示すように、光ポインティング装置３０に外部から入射する外光Ｓのうち、特定色反射カラーコート４１では、緑色の光Ｇのみが反射されて、その他の可視光Ｖおよび赤外光Ｉ１は透過する。
【００９０】
特定色反射カラーコート４１を透過した赤外光Ｉ１および可視光Ｖは、金属膜４０’で反射して特定色反射カラーコート４１を透過して、外部へ出射する。ただし、特定色反射カラーコート４１を透過した赤外光Ｉ１および可視光Ｖのうち、金属膜４０’の開口部４２を通過する赤外光Ｉ１および可視光Ｖは、そのまま導光部４３に入射する。なお、開口部４２の上方に位置する接触面１１に被写体１０が接している場合は、被写体１０で外光が反射するため、開口部４２を赤外光Ｉ１が通過しない。また、開口部４２を透過した可視光Ｖは、導光部４３にて吸収される。
【００９１】
光源１６から照射された赤外光Ｉ２は、導光部４３を透過し、金属膜４０’にて反射して導光部４３内を導光する。ただし、接触面１１上に被写体１０が無い場合は、光源１６から照射された赤外光Ｉ２が開口部４２を通過する。一方、接触面１１に被写体１０が接している場合は、赤外光Ｉ２は、導光部４３を透過し、開口部４２を通過して、特定色反射カラーコート４１上に接している被写体１０の表面で反射されて、再び開口部４２を通過して導光部４３に入射する。
【００９２】
このように、金属膜４０’が光源から照射された光を反射することによって、光源１６から照射されて被写体１０で散乱反射した光Ｌは、カバー部２４の上表面から出射することなく、所定の経路を導光して撮像素子に入射する。また、光ポインティング装置３０の外部から入射する外光は、金属膜４０’または可視光吸収するカバー部２４によって遮断することができる。撮像素子１５に不要な光が入射することを防ぐことができるため、光ポインティング装置３０が誤動作することなく、安定して動作させることができる。さらに、特定色反射カラーコート４１にて任意の色の光を反射することができるため、光ポインティング装置３０の外観色を任意に設計することができる。
【００９３】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態について、図７に基づいて説明する。図７は、第３の実施形態の光ポインティング装置３０ａの概略断面構造図である。第３の実施形態では、第１の実施形態における、反射光Ｌを水平方向に全反射させる折り曲げ素子１２に換えて、回折素子１２’を配置している。以下では、第３の実施形態において、回折素子１２’を配置したことにより、第１の実施形態と異なる点について説明する。第３の実施形態において、第１の実施形態と同じ構成については説明を省略する。
【００９４】
図７に示すように、基板部２６において、透明樹脂２０は、Ｙ軸の負側の側面が回路基板２１の側面と同一平面ではなく、Ｙ軸の負側の側面が回路基板２１の側面よりＹ軸の正側に位置している。光源１６から照射された光Ｍは、透明樹脂２０のレンズ部２７を介して、カバー部２４の裏面で透過屈折され接触面１１に到達する。
【００９５】
また、カバー部２４は、接触面１１、回折素子１２’、結像素子１４、反射面１７、１８および導光部４３を含む。カバー部２４は、基板部２６の上方に位置し、回路基板２１の両側面、透明樹脂２０のＹ軸の負側の側面、並びに、透明樹脂２０’のＹ軸の正側の側面および上表面に密着して接している。
【００９６】
回折素子１２’は、光源１６の上方、且つ、接触面１１の下方であって、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。回折素子１２’は、被写体１０から反射された光Ｌを反射させて、カバー部２４の内部であって、Ｙ軸の正方向に光Ｌの経路を変換するものである。回折素子１２’で反射された、被写体１０から反射された光Ｌは、反射面１７に向かう。
【００９７】
回折素子１２’の具体的な形状を図８に基づいて説明する。図８（ａ）は、回折素子１２’の断面形状を示す概略構成図である。回折素子１２’は、＋１次の反射回折光を利用する反射型回折素子である。回折素子１２’の形状は、＋１次光が強く発生するように、例えば、図８（ａ）に示すような断面形状がブレーズ形状であることが望ましい。図８（ａ）に示すブレーズ形状の回折素子１２’を用いることにより、光利用効率が上がるとともに、迷光となる０次光、−１次光および高次の回折光を抑えることができる。よって、光ポインティング装置３０ａにおいて、光学系の結像性能の劣化を防ぐことが可能となる。
【００９８】
また、反射率を向上させるために、回折素子１２’の外側表面（Ｚ軸の負側の表面）に反射膜al（例えば、アルミ、銀、金、誘電体ダイクロ膜など）を蒸着していることが望ましい。ここで、図８（ａ）に示すように、回折素子１２’のブレーズ形状の溝深さ（Ｚ方向の長さ）をｔとする。溝深さｔは、＋１次回折効率が最大となる深さが望ましい。例えば、カバー部２４の屈折率ｎ、光源１６が照射する光の波長をλとした場合、ｔ＝λ／（２ｎ）とすることが望ましい。
【００９９】
また、回折素子１２’のブレーズ形状の溝パターンは、図８（ｂ）のように直線の等ピッチであり、回折角をできるだけ大きくするためにできるだけ細かくすることが望ましい。ただし、製造上、金型に対してバイトを用いて溝を切削加工で作製し、成形することが最もコスト的に有利である。そのため、溝を切削加工で精度よく作製できる範囲を考慮した場合、回折素子１２’の溝ピッチは０．８〜３．０μｍの間で設計することが望ましい。
【０１００】
さらに、撮像素子１５上に投影する被写体１０の像を写す結像性能を向上させるために、回折素子１２’の溝パターンを、図８（ｃ）に示すように曲線とすることで、像の歪みを補正することができる。また、図８（ｄ）に示すように回折素子１２’の溝ピッチを等ピッチでなく、徐々にピッチが変化するパターンとし、或る一方向にレンズ効果を持たすように回折素子１２’を設計しても良い。この場合、撮像素子１５上において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向で焦点距離が異なることで発生する収差を補正することができる。また、図８（ｅ）に示すように、回折素子１２’の溝パターンを曲線かつ不等ピッチのパターンとすることで、像の歪みおよび非点収差（アス）の両方を補正することができる。
【０１０１】
また、回折素子１２’の別の具体例として、回折素子１２’に反射型のフレネルレンズを用いてもよい。フレネルレンズの具体的な形状を図９に示す。図９は、図８（ａ）と同様に、フレネルレンズである回折素子１２’の断面形状を示す概略構成図である。図示のように、フレネルレンズの断面形状がブレーズ形状である。また、反射率を向上させるために、回折素子１２’の外側表面に反射膜al（例えば、アルミ、銀、金、誘電体ダイクロ膜など）が蒸着されていることが望ましい。回折素子１２’にフレネルレンズを用いる場合、カバー部２４の一部にプリズムやバルク型レンズを形成するのに比べて、カバー部２４の厚みの均一化を図ることができる。そのため、カバー部２４の強度を上げながら、光ポインティング装置３０ａの薄型化が実現できる。
【０１０２】
また、回折素子１２’にホログラムレンズを用いれば、通常のレンズで補正しきれない収差を補正することができるため、結像性能があがり、撮像素子１５上に被写体１０の像を鮮明に映すことができる。
【０１０３】
このように、被写体１０から反射された光Ｌを水平方向に反射するために回折素子１２’を用いると、カバー部２４に折り曲げ素子（プリズム）１２を形成するのに比べて、カバー部２４の厚みの均一化を図ることができる。そのため、カバー部２４の強度を上げながら、薄型化が実現できる。それに加えて、光源１６から照射された光を接触面１１に対して均一な光強度で照射することができる。
【０１０４】
また、被写体１０からの反射光Ｌを水平方向に折り曲げる光ポインティング装置（例えば、上記特許文献１、２、３の構成）において、折り曲げ素子１２の大きさ、特にＺ軸方向の長さが光ポインティング装置の厚みに大きく影響する。つまり、光ポインティング装置を薄型に設計するためには、折り曲げ素子１２のＺ軸方向の長さを小さくすることが重要である。しかしながら、折り曲げ素子１２の大きさは自由に設計できるものではなく、折り曲げ素子１２の大きさは接触面１１の大きさに依存する。そして、接触面１１上の模様を検出するためには、接触面１１がある程度の面積を有していなければならない。よって、接触面１１の面積を確保しようとすると、必然的に折り曲げ素子１２が大きくなり、光ポインティング装置３０の厚み（Ｚ軸方向の大きさ）を小さくすることができなかった。
【０１０５】
第３の実施形態では、折り曲げ素子１２の代わりに、折り曲げ素子１２よりもＺ軸方向の長さを小さくできる回折素子１２’を用いることによって、第１の実施形態より光ポインティング装置３０ａの薄型化を図ることができる。
【０１０６】
また、第３の実施形態では、回路基板２１の両側面、透明樹脂２０のＹ軸の負側の側面、並びに、透明樹脂２０’のＹ軸の正側の側面およ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。そのため、基板部２６とカバー部２４との位置関係を高精度に配置することができる。よって、光ポインティング装置３０ａを構成する各部・各素子を精度良く配置することができるため、被写体１０の検知精度の高い光ポインティング装置３０ａを実現することができる。
【０１０７】
なお、第３の実施形態では、上述のように、第１の実施形態の折り曲げ素子１２に換えて、回折素子１２’を配置した例を示したが、同様に、第２の実施形態にも適用可能である。
【０１０８】
〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態について、図１０に基づいて説明する。図１０は、第４の実施形態の光ポインティング装置３０ｂの概略断面構造図である。第４の実施形態では、第１の実施形態においてカバー部２４が備えている反射面１８を除去している。つまり、第４の実施形態では、カバー部２４は、接触面１１、折り曲げ素子１２、結像素子１４、および反射面１７を含む。以下では、第４の実施形態において、反射面１８を除去したことにより、第１の実施形態と異なる点について説明する。第４の実施形態において、第１の実施形態と同じ構成については説明を省略する。
【０１０９】
第４の実施形態では、反射面１８が無いことによって、第１の実施形態における光Ｌの経路が異なっている。すなわち、第４の実施形態では、被写体１０からの反射光Ｌは、折り曲げ素子１２の傾斜面１３で水平方向に全反射されて、反射面１７に向かう。そして、光Ｌは、反射面１７で反射されて結像素子１４に到達する。光Ｌは、結像素子１４で折り返して反射されて、さらに、反射面１７で反射し、撮像素子１５に入射する。
【０１１０】
このように、第４の実施形態では、第１の実施形態に比べて、結像素子１４で反射された光Ｌが撮像素子１５に入射するまでにおいて、１回だけ反射面１７で反射する。そのため、被写体１０からの反射光Ｌが撮像素子１５に入射するまでにおいて、各素子で反射する際の反射率ロスの機会が少なくなり、光利用効率が高くなる。さらに、光Ｌの光路長を比較的短く設計できることにより、Ｆナンバーが小さい明るい光学系を実現できる効果がある。
【０１１１】
なお、第４の実施形態では、上述のように、第１の実施形態から反射面１８を除去する場合を説明したが、第２および第３の実施形態に対して適用して、同様に反射面１８を除去することも可能である。この場合、回折素子１２’の形状および位置、並びに、結像素子１４および撮像素子１５の位置などを適宜設計することで実現可能である。
【０１１２】
〔第５の実施形態〕
本発明の第５の実施形態について、図１１に基づいて説明する。図１１は、第５の実施形態の光ポインティング装置３０ｃの概略断面構造図である。第５の実施形態では、第１の実施形態におけるカバー部２４の結像素子１４の形状および配置を変えて、結像素子１４’としている。以下では、第５の実施形態において、結像素子１４から結像素子１４’に変更したことにより、第１の実施形態とは異なる点について説明する。第５の実施形態において、第１の実施形態と同じ構成については説明を省略する。
【０１１３】
カバー部２４は、接触面１１、折り曲げ素子１２、結像素子１４’、反射面１７、１８’および導光部４３を含む。なお、第１の実施形態と異なり、透明樹脂２０’の上表面の全面とカバー部２４の裏面が密着して接しており、透明樹脂２０’（撮像素子１５）の上方には、カバー部２４の裏面に凹部が形成されていない。
【０１１４】
結像素子１４’は、被写体１０からの反射光Ｌを反射して、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、且つ、撮像素子１５よりＹ軸の正方向側に位置し、カバー部２４の上表面と側面との角に位置する。結像素子１４’は、曲面を形成している。つまり、Ｙ軸の正方向側のカバー部２４の上表面と側面との角は、Ｒ加工されている。結像素子１４’において効率的に光Ｌを反射させるために、結像素子１４’のトロイダル面には、金属（例えば、アルミ、ニッケル、金、銀、誘電体ダイクロ膜など）の反射膜を蒸着させる。
【０１１５】
反射面１７は、傾斜面１３で全反射された光Ｌを反射面１８’へ向けて反射させるものであり、結像素子１４’から反射されて反射面１８’で反射された光Ｌを撮像素子１５に入射させるために、光Ｌを反射するものである。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。
【０１１６】
なお、本実施形態では、反射面１７に含まれる光源光反射コート４０と結像素子１４’とが別の部材として図１１に示しているが、これに限るものではない。例えば、光源光反射コート４０および結像素子１４’を誘電体膜など同一の素材で形成して単一の部材としても良い。
【０１１７】
反射面１８’は、反射面１７で反射された、被写体１０からの反射光Ｌを結像素子１４’に向けて反射するものであり、結像素子１４’から反射された光Ｌを反射面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、且つ、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。なお、反射面１８’のＹ軸の負側の端部が撮像素子１５のＹ軸の正側の端部の上方にあってもよい。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。
【０１１８】
ここで、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に入射する経路を説明する。被写体１０の表面で反射された光Ｌは、折り曲げ素子１２の傾斜面１３で全反射されて、進路がＹ軸の正方向に変わる。傾斜面１３で全反射された光Ｌは、反射面１７、反射面１８’と反射して、結像素子１４’に到達する。そして、光Ｌは、結像素子１４’で折り返し反射されて、反射面１８’、反射面１７で次々と反射されて撮像素子１５に入射する。
【０１１９】
第５の実施形態では、第１の実施形態と比較して、結像素子１４’をカバー部２４の裏面に形成するのではなく、Ｙ軸の正方向側のカバー部２４の上表面と側面との角に形成している。そのため、カバー部２４の裏面を大きく掘り込む形状にする必要がなくなり、成形によるカバー部２４の作製が容易になる。さらに、撮像素子１５の上方に位置する、カバー部２４の裏面に凹部を形成する必要がないため、カバー部２４の厚みの均一化を図ることができる。そのため、カバー部２４の強度を上げながら、光ポインティング装置３０ｃの薄型化が実現できる。
【０１２０】
また、本実施形態では、基板部２６の側面およ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。そのため、基板部２６とカバー部２４との位置関係を高精度に配置することができる。よって、光ポインティング装置３０ｃを構成する各部・各素子を精度良く配置することができるため、被写体１０の検知精度の高い光ポインティング装置３０ｃを実現することができる。
【０１２１】
なお、第５の実施形態は、第１の実施形態を変形した例として説明したが、同様に、第２および第３の実施形態にも適用可能である。例えば、具体的には、第３の実施形態の結像素子１４を結像素子１４’に、反射面１８を反射面１８’に換えて、各部・各素子の大きさおよび配置を適宜設計することで同様の効果を奏することができる。さらに、第３の実施形態に適用することにより、カバー部２４の裏面に凹部が形成されず、カバー部２４の裏面を平面で形成することができる。そのため、カバー部２４の強度をさらに上げること、カバー部２４と基板部２６との組み立てをより高精度に行うこと、および、光ポインティング装置３０ｃのさらなる薄型化を実現することができる。
【０１２２】
〔第６の実施形態〕
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１２を用いて説明する。図１２は、光ポインティング装置１０７を搭載した携帯電話機１００の外観を示す図である。図１２（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１２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。
【０１２３】
図１２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１〜５の実施形態で説明した光ポインティング装置３０、３０’３０ａ、３０ｂ、３０ｃの何れも適用可能である。
【０１２４】
なお、本実施形態において、光ポインティング装置１０７は、図１２（ａ）に示すように、テンキー１０４の上部に配置されているが、光ポインティング装置１０７の配置方法およびその向きについては、これに限定されるわけではない。
【０１２５】
スピーカー部１０６は、音声情報を外部に出力するものであり、マイク部１０３は音声情報を携帯電話機１００に入力するものである。モニター部１０５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１０７からの入力情報を表示するものである。
【０１２６】
なお、本実施形態の携帯電話機１００は、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示すように、上部の筐体（モニター側筐体１０１）と下部の筐体（操作側筐体１０２）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１００を例として挙げている。携帯電話機１００として、折りたたみ式が主流であるため、本実施形態で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１０７を搭載することができる携帯電話機１００は、折りたたみ式に限るものではない。
【０１２７】
近年、折りたたみ式の携帯電話機１００において、折りたたんだ状態で厚みが１０ｍｍ以下のものも登場してきている。携帯電話機１００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１２に示す操作側筐体１０２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１０３、テンキー１０４、光ポインティング装置１０７である。この中で、光ポインティング装置１０７の厚さが最も厚く、光ポインティング装置１０７の薄型化は、携帯電話機１００の薄型化に直接繋がる。よって、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は、携帯電話機１００のような薄型化を必要とする電子機器に対して好適な発明である。
【０１２８】
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。
【０１２９】
〔変形例〕
本発明は、下記のような構成を有するとも言える。
【０１３０】
本発明に係る導光型光学部材は、入射部より入射した光を導光方向へ導光すべく反射する反射部と、該反射した光をさらに前記導光方向に対して反対方向に反射するとともに結像する結像反射部とを備え、該結像反射部にて結像した光を出射部より出射することを特徴としている。
【０１３１】
また、本発明に係る導光方法は、入射部より入射した光を導光方向へ導光すべく反射し、該反射した光をさらに前記導光方向に対して反対方向に反射するとともに結像し、該反射するとともに結像した光を出射部より出射することを特徴としている。
【０１３２】
上記の構成によれば、導光型光学部材が反射部と結像反射部とを備えているため、導光型光学部材と反射部と結像反射部とが１つの部品で構成することができる。よって、導光型光学部材を備える光ポインティング装置を構成する部品点数を削減することができる。よって、光ポインティング装置の製造工程において、組立工数を削減することができる。それゆえ、各部品の組み立て時に発生する組立誤差を抑えることができる。また、導光型光学部材を成形する金型を高精度で作成することにより、反射部および結像反射部を高精度に製造することができ、且つ、入射部、反射部および結像反射部の位置関係もばらつき無く高精度に配置することができる。従って、前記導光型光学部材を備える光ポインティング装置の製造コストを削減することができると共に、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を実現することができるという効果を奏する。
【０１３３】
本発明に係る光ポインティング装置は、前記課題を解決するために、被写体を照射する光源と、該被写体からの反射光を入射部より入射し、該入射した光を導光して出射部より出射する導光型光学部材と、該導光型光学部材から出射した光を受光する撮像素子とからなる光ポインティング装置であって、前記導光型光学部材は、前記入射部より入射した光を導光方向へ導光すべく反射し、該反射した光をさらに前記導光方向に対して反対方向に反射するとともに結像し、該反射するとともに結像した光を前記出射部より出射することを特徴としている。
【０１３４】
上記の構成によれば、前記導光型光学部材は、前記入射部より入射した光を導光方向へ導光すべく反射し、該反射した光をさらに前記導光方向に対して反対方向に反射するとともに結像し、該反射するとともに結像した光を前記出射部より出射する。すなわち、導光型光学部材とは別に、導光方向へ導光すべく反射する部品や前記導光方向に対して反対方向に反射するとともに結像する部品を設ける必要がない。そのため、光ポインティング装置を構成する部品点数を削減することができる。よって、光ポインティング装置の製造工程において、組立工数を削減することができる。それゆえ、各部品の組み立て時に発生する組立誤差を抑えることができる。従って、光ポインティング装置の製造コストを削減することができると共に、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を実現することができるという効果を奏する。
【０１３５】
本発明に係る光ポインティング装置は、前記導光型光学部材は前記撮像素子を保護するためのカバー部と一体で形成されていることが好ましい。
【０１３６】
上記の構成によれば、カバー部と、導光型光学部材とが一体で成形されているため、光ポインティング装置を構成する部品点数を削減することができる。よって、光ポインティング装置の製造工程において、組立工数を削減することができる。それゆえ、各部品の組み立て時に発生する組立誤差を抑えることができる。また、カバー部を成形する金型を高精度で作成することにより、導光型光学部材を高精度に製造することができる。従って、光ポインティング装置の製造コストを削減することができると共に、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を実現することができる。
【０１３７】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、前記光源および前記撮像素子は、基板上に配置されて、それぞれ透明樹脂で樹脂封止されているものであることが好ましい。
【０１３８】
上記の構成によれば、前記光源、前記撮像素子および前記基板が一体で形成されている。そのため、光ポインティング装置を構成する部品点数を削減することができる。よって、光ポインティング装置の製造工程において、組立工数を削減することができる。それゆえ、各部品の組み立て時に発生する組立誤差を抑えることができる。従って、光ポインティング装置の製造コストを削減することができると共に、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を実現することができる。
【０１３９】
また、本発明に係る光ポインティング装置は、前記光源および前記撮像素子をそれぞれ樹脂封止した透明樹脂は、それぞれ略直方体の形状であり、前記光源を樹脂封止した透明樹脂の一方の側面は、前記基板の一方の側面と同一平面上に配置され、前記撮像素子を樹脂封止した他の透明樹脂の一方の側面は、前記基板の他方の側面と同一平面上に配置され、前記透明樹脂の上表面と、前記基板の両側面と、それと同一平面の前記光源および前記撮像素子を樹脂封止した透明樹脂の一方の側面と、を前記導光型光学部材の位置決めの基準として、前記カバー部を前記基板の上側に配置することが好ましい。
【０１４０】
上記の構成によれば、前記透明樹脂の上表面と、前記基板の両側面と、それと同一平面上に配置されている、前記光源および前記撮像素子を樹脂風刺した透明樹脂の一方の側面と、を導光型光学部材の位置決めの基準として、前記導光型光学部材を前記基板の上側に配置している。そのため、光源、撮像素子、基板および導光型光学部材のそれぞれの位置関係を高精度に配置することができる。従って、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を実現することができる。
【０１４１】
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記出射部がある前記導光型光学部材の裏面には凹部が形成されており、前記反射部は、前記凹部に形成されている斜面を有していることが好ましい。
【０１４２】
上記の構成によれば、反射部は、前記導光型光学部材の出射部がある裏面に位置する、斜面を有する凹部である。そのため、前記導光型光学部材を成形する金型の形状がシンプルになるため、前記導光型光学部材の製造が容易であり、また、導光型光学部材の製造コストを削減することが容易である。
【０１４３】
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記反射部は、前記出射部がある前記導光型光学部材の裏面に形成されており、前記反射部は、反射型回折素子であることが好ましい。
【０１４４】
上記の構成によれば、前記反射部は、前記導光型光学部材の前記出射部がある裏面に位置する、反射型回折素子である。すなわち、前記導光型光学部材に前記反射部を成形するための凹部を形成することなく、前記反射部の機能を含む前記導光型光学部材を成形することができる。よって、凹部の前記反射部を含む前記導光型光学部材より、前記導光型光学部材の厚みを均一にすることができ、前記導光型光学部材の強度を上げながら、前記導光型光学部材の薄型化が実現できる。
【０１４５】
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記出射部がある前記導光型光学部材の裏面には凹部が形成されており、前記結像反射部は、前記凹部に形成されている、導光方向の面の曲率と導光方向と直交する面の曲率とが異なるトロイダル面を有していることが好ましい。
【０１４６】
上記の構成によれば、前記結像反射部が、前記導光型光学部材の前記出射部がある裏面の凹部に形成されているトロイダル面を有している。そのため、導光方向と、導光方向と直交する方向との焦点距離の違いで発生する非点収差（アス）を良好に補正することができる。よって、前記結像反射部の結像性能があがり、前記撮像素子が被写体の像を鮮明に撮像することができる。
【０１４７】
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記反射部は、前記出射部がある前記導光型光学部材の裏面に形成されており、前記反射部は、反射型のフレネルレンズであることが好ましい。
【０１４８】
上記の構成によれば、前記反射部は、前記導光型光学部材の前記出射部がある裏面に位置する、反射型のフレネルレンズである。すなわち、前記導光型光学部材に前記反射部を成形するための凹部を形成することなく、前記反射部の機能を含む前記導光型光学部材を成形することができる。よって、凹部の前記反射部を含む前記導光型光学部材より、前記導光型光学部材の厚みを均一にすることができ、前記導光型光学部材の強度を上げながら、前記導光型光学部材の薄型化が実現できる。
【０１４９】
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記反射部は、前記出射部がある前記導光型光学部材の裏面に形成されており、前記反射部は、反射型のホログラムレンズであることが好ましい。
【０１５０】
上記の構成によれば、前記反射部は、反射型のホログラムレンズである。そのため、通常のレンズで補正しきれない収差を補正することができる。よって、前記反射部の反射光を反射する前記結像反射部の結像性能があがり、前記撮像素子が被写体の像を鮮明に撮像することができる。
【０１５１】
また、本発明に係る導光型光学部材は、さらに、前記反射部で反射した光を全反射して前記結像反射部に出射する反射膜を備え、前記反射膜は、前記入射部がある前記導光型光学部材の表面の一部であり、前記入射部以外の箇所に位置するものであることが好ましい。
【０１５２】
上記の構成によれば、前記反射膜は、前記入射部がある前記導光型光学部材の表面の一部であり、前記入射部以外の箇所に位置し、前記反射部で反射した光を全反射するものである。前記入射部がある前記導光型光学部材の表面は、被写体が接触する可能性があり、前記入射部以外の箇所に被写体が接しており、その被写体が接している箇所で前記反射部で反射した光を反射させると、前記反射部で反射した光が前記導光型光学部材の表面で反射するのではなく、被写体の表面で反射することになる。前記入射部以外の箇所において、被写体の表面で反射することにより、前記反射部で反射した光の経路にずれが生じる。よって、前記反射部で反射した光を全反射する反射膜を配置することによって、前記反射部で反射した光の経路のずれが発生することを抑えることができる。従って、前記結像反射部の結像性能があがり、前記撮像素子が被写体の像を鮮明に撮像することができる。
【０１５３】
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記入射部より入射した光の波長は、非可視波長であり、前記反射膜は、可視波長の光を透過するものであることが好ましい。
【０１５４】
上記の構成によれば、前記反射膜は、可視波長の光を透過するため、導光型光学部材の表面に形成された反射膜を肉眼では視認することができない。よって、導光型光学部材の表面に反射膜を形成する場合であっても、導光型光学部材の外観に影響がない。
【０１５５】
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記入射部より入射した光が前記出射部より出射するまでの間、前記入射部より入射した光の経路は、前記導光型光学部材の中を通っていることが好ましい。
【０１５６】
上記の構成によれば、前記入射部より入射した光が前記出射部より出射するまでの間、前記入射部より入射した光の経路は、前記導光型光学部材の中を通っている。つまり、前記被写体からの反射光が前記入射部を透過して前記導光型光学部材の内部に入射してから、前記反射部で反射し、前記結像反射部で反射して、前記出射部より出射するまでの間、前記入射部より入射した光は、１つの媒質内を伝播している。よって、異なる媒質の境界で発生する散乱反射および減衰を防ぐことができる。
【０１５７】
また、本発明に係る導光型光学部材は、前記入射部より入射した光は、前記入射部がある前記導光型光学部材の表面と前記出射部がある前記導光型光学部材の裏面との間で反射して、前記出射部より出射することが好ましい。
【０１５８】
上記構成によれば、前記入射部より入射した光は、前記入射部がある前記導光型光学部材の表面と前記出射部がある前記導光型光学部材の裏面との間で反射して、前記出射部より出射する。そのため、前記入射部より入射してから、前記出射部より出射するまでの光の経路を長く設計することができる。
【０１５９】
また、本発明に係る電子機器は、前記光ポインティング装置を備えることが好ましい。
【０１６０】
上記の構成によれば、前記電子機器は、薄型化が容易な前記光ポインティング装置を備えている。光ポインティング装置を搭載する場合、光ポインティング装置の厚みが電子機器の厚みに大きく影響するため、前記光ポインティング装置を備えていても、電子機器の薄型化が実現できる。
【０１６１】
以上のように、本発明に係る導光型光学部材は、入射部より入射した光を導光方向へ導光すべく反射する反射部と、該反射した光をさらに前記導光方向に対して反対方向に反射するとともに結像する結像反射部とを備え、該結像反射部にて結像した光を出射部より出射することを特徴としている。
【０１６２】
従って、前記導光型光学部材を備える光ポインティング装置の製造コストを削減することができると共に、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を実現することができるという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
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】
【０１６４】
１０    被写体
１１    接触面（入射部）
１２    折り曲げ素子（反射部）
１２’  回折素子（反射部）
１３    傾斜面（斜面）
１４、１４’  結像素子（結像反射部）
１５    撮像素子
１６    光源
１７、１７’、１８、１８’  反射面（反射膜）
２０、２０’  透明樹脂
２１    回路基板（基板）
２４    カバー部（導光型光学部材）
２５    底面
２６    基板部
２７    レンズ部
３０、３０’、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  光ポインティング装置
４０    光源光反射コート（第１の反射膜）
４０’  金属膜（第１の反射膜）
４１    特定色反射カラーコート（第２の反射膜）
４２    開口部
４３    導光部
１００  携帯電話機
１０１  モニター側筐体
１０２  操作側筐体
１０３  マイク部
１０４  テンキー
１０５  モニター部
１０６  スピーカー部
１０７  光ポインティング装置
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  被写体からの反射光
Ｍ      光源から照射された光
ｙ１    接触面中心と撮像素子中心のＹ軸方向長さ
ｙ２    接触面中心と結像素子中心のＹ軸方向長さ
ｚ１    接触面中心と結像素子中心のＺ軸方向長さ
ｚ２    カバー部の厚み
ｚ３    接触面と撮像素子面のＺ軸方向長さ
θ      傾斜角度
【図１】
2011096208.tif 000003
【図２】
2011096208.tif 000004
【図３】
2011096208.tif 000005
【図４】
2011096208.tif 000006
【図５】
2011096208.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011096208.tif 000009
【図８】
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【図９】
2011096208.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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