(57)【要約】【課題】簡易に、光源から照射される光線の光量を保ちつつ、被写体との接触面からのフレネル反射による迷光の影響を低減し、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置及びそれを備えた電子機器を提供する。【解決手段】カバー部２４は、被写体１０が接触する接触面１１を備えると共に、被写体１０からの反射光Ｌを撮像素子１５に導く結像素子１４と、反射光Ｌの方向を変換させて結像素子１４に導くプリズム等の折り曲げ素子１２とが一体に形成された導光板型光学部材２４ｄとを備えている。透明樹脂２０には、光源１６側から、結像素子１４の中心で反射されて撮像素子の中心に到達する上記反射光の光線経路を含む仮想平面（Ａ−Ａ’線を含むＺ−Ｙ平面）に向かって、透明樹脂２０の上表面に対して傾斜角度φで傾斜する傾斜面が設けられている。【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導光すると共に、反射光を撮像素子に結像させる結像反射部を有する光学部材と、
該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、
上記光源は、透光性樹脂からなる構造体に収容されており、かつ、結像反射部の中心で反射されて撮像素子の中心に到達する上記反射光の光線経路を含む仮想平面に対して垂直な方向に該仮想平面から離間して配置されており、
上記構造体には、光源側から上記仮想平面に向かって、構造体の光学部材側表面に対して傾斜する傾斜面が設けら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】
上記構造体は、上記仮想平面の前後にまたがって形成されてい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】
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導光すると共に、反射光を撮像素子に結像させる結像反射部を有する光学部材と、
該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、
上記光源は、透光性樹脂からなる構造体に収容されており、かつ、上記被写体側から見たときに、撮像素子の中心と結像反射部の中心とを結ぶ直線上に位置しないように配置されており、
上記構造体には、光源側から上記撮像素子側に向かって、構造体の光学部材側表面に対して傾斜する傾斜面が設けら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４】
前記傾斜面は、構造体に設けられた溝部の表面の一部であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の光ポインティング装置。
【請求項５】
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導光すると共に、反射光を撮像素子に結像させる結像反射部を有する光学部材と、
該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、
上記光源は、透光性樹脂からなる構造体に収容されており、かつ、結像反射部の中心で反射されて撮像素子の中心に到達する上記反射光の光線経路を含む仮想平面に対して垂直な方向に該仮想平面から離間して配置されており、
上記構造体には、光源から出射される光線の向きを被写体側に変換する変換領域が設けら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６】
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導光すると共に、反射光を撮像素子に結像させる結像反射部を有する光学部材と、
該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、
上記光源は、透光性樹脂からなる構造体に収容されており、かつ、上記被写体側から見たときに、撮像素子の中心と結像反射部の中心とを結ぶ直線上に位置しないように配置されており、
上記構造体には、光源から出射される光線の向きを被写体側に変換する変換領域が設けら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７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の光ポインティング装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器としての携帯電話機等の携帯情報端末に搭載可能な光ポインティング装置及びそれを備えた電子機器に関するものであり、より詳細には、迷光による影響の少ない光ポインティング装置及びそれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の携帯情報端末に代表される小型の電子機器では、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（十字キー）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等の表現が可能となることに伴い、ユーザに対する情報の表示方式として、主に、ディスプレイ部を二次元で用いるＧＵＩ（Graphical User Interface）が採用されるようになってきている。
【０００３】
このように携帯情報端末が高機能化し、コンピュータと同等の表示機能を備えることにより、メニューキー及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、不便である。そのため、携帯情報端末においても、コンピュータに用いられているボール式マウス若しくは光学式マウス等のマウスやタッチパッド又はタブレットのように、直感的な操作を可能とするポインティング装置が求められるようになってきている。
【０００４】
そこで、携帯情報端末に搭載可能なポインティング装置として、ポインティング装置に接触する被写体としての指の指紋を撮像素子で観察し、接触面における被写体の指紋の移動変化を抽出することによって、被写体の動きを検知する光ポインティング装置が提案されている。例えば特許文献１に開示された光ポインティング装置である超薄型の光学式ジョイスティックでは、接触面上の被写体をＬＥＤ等の光源によって照射し、被写体から散乱された光を集光レンズにて撮像素子に集光し、被写体の像をイメージセンサ等の撮像素子で連続的に撮像し、撮像した画像データにおける直前に撮影した画像データに対する変化量を抽出し、変化量に基づいて被写体の動きを算出し、被写体の動きを電気信号として出力する。この光ポインティング装置を用いることによって、ディスプレイ上に示されたカーソル等を被写体の動きに合わせて移動させることができる。
【０００５】
図１４に示すように、上記特許文献１に開示された超薄型の光学式ジョイスティック１００における光学系は、装置の小型化・薄型化を図るため、ＬＥＤ１１１及び反射ミラー１１２を含む光源部１１０と、第１反射面１２１及び第１平凸レンズ部１２２を有する第１導波管１２０と、第２反射面１３１及び第２平凸レンズ部１３２を有する第２導波管１３０と、イメージセンサ１４０と、指等の被写体１０１が接するカバーグラス１０２と、第１平凸レンズ部１２２と第２平凸レンズ部１３２との間に位置する空間に設けられた周辺のノイズ光を遮断する遮断部１５０との部品からなっている。
【０００６】
この特許文献１に開示された超薄型の光学式ジョイスティックでは、第１導波管１２０及び第２導波管１３０が反射面及びレンズ部を含むため、光学式ジョイスティックの高さを約２ｍｍ以下まで減らすことができる。このため、超薄型の光学式ジョイスティックを提供するものとなっている。
【０００７】
また、特許文献２においても、特許文献１と同様に、接触面の直下にプリズム等の折り曲げ光学素子を配置し、被写体からの反射光を水平方向に折り曲げて撮像素子に結像する光ポインティング装置としての光学式ジョイスティックが提案されている。これにより、光路を長く取りながら垂直方向の長さが短い光ポインティング装置を実現することができ、光ポインティング装置の薄型化を実現するものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００８−５１０２４８号公報（２００８年４月３日公表）
【特許文献２】特開２００９−１７６２７１号公報（２００９年８月６日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の光ポインティング装置において、光学部材としてプリズム及び集光レンズ等の光学要素が一体化されかつ部材内部を反射により導光していく薄型の導光板型光学部材を用いる場合には、被写体との接触面で発生するフレネル反射光が撮像素子へ入射するのを避けるために光源を接触面から離して配置すると、光源を覆う透明樹脂表面への光線の入射角度が大きくなり、透明樹脂内部に光が閉じ込められ、被写体を照明する光量が不足する。これにより撮像特性が悪化し、ポインティング装置の性能が低下する、或いは光量を補うために光源の出力を増やす必要があるため、省電力化が図り難くなる等の問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その主たる目的は、簡易な方法で、光源から照射される光線の光量を保ちつつ、フレネル反射による迷光の影響を低減することにより、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置及びそれを備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にかかる光ポインティング装置は、上記の課題を解決するために、被写体に光を照射する光源と、該被写体からの反射光を反射させて導光すると共に、反射光を撮像素子に結像させる結像反射部を有する光学部材と、該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、上記光源は、透光性樹脂からなる構造体に収容されており、かつ、結像反射部の中心で反射されて撮像素子の中心に到達する上記反射光の光線経路を含む仮想平面に対して垂直な方向に該仮想平面から離間して配置されており、上記構造体には、光源側から上記仮想平面に向かって、構造体の光学部材側表面に対して傾斜する傾斜面が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明にかかる光ポインティング装置は、上記の課題を解決するために、被写体に光を照射する光源と、該被写体からの反射光を反射させて導光すると共に、反射光を撮像素子に結像させる結像反射部を有する光学部材と、該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、上記光源は、透光性樹脂からなる構造体に収容されており、かつ、上記被写体側から見たときに、撮像素子の中心と結像反射部の中心とを結ぶ直線上に位置しないように配置されており、上記構造体には、光源側から上記撮像素子側に向かって、構造体の光学部材側表面に対して傾斜する傾斜面が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によれば、結像反射部の中心で反射されて撮像素子の中心に到達する上記反射光の光線経路を含む仮想平面に対して垂直な方向に、該仮想平面から離間して光源が配置されているので、フレネル反射光の光路が仮想平面に対して非対称な経路となり、撮像素子に入射するフレネル反射光の光量を減少させることができる。また、構造体には、光源側から上記仮想平面に向かって、構造体の光学部材側表面に対して傾斜する傾斜面が設けられているので、全反射の生じる光線の角度が緩和され、本来全反射によって構造体内部に閉じ込められていた光を、光学部材の方向へ取り出し易くなる。或いは、上記の構成によれば、被写体側から見たときに、撮像素子の中心と結像反射部の中心とを結ぶ直線上に位置しないように、光源が配置されているので、フレネル反射光の光路が上記直線を挟んで非対称な経路となり、撮像素子に入射するフレネル反射光の光量を減少させることができる。また、構造体には、光源側から上記撮像素子側に向かって、構造体の光学部材側表面に対して傾斜する傾斜面が設けられているので、全反射の生じる光線の角度が緩和され、本来全反射によって構造体内部に閉じ込められていた光を、光学部材の方向へ取り出し易くなる。それゆえ、上記光学部材を備えた光ポインティング装置において、簡易に、光源から照射される光線の光量を保ちつつ、被写体との接触面からのフレネル反射による迷光の影響を低減することができる。つまり、簡易に、光源から照射される光線の光量を保ちつつ、被写体との接触面からのフレネル反射による迷光の影響が低減された、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を提供することができるという効果を奏する。
【００１４】
本発明にかかる光ポインティング装置においては、上記構造体は、上記仮想平面の前後にまたがって形成されていることがより好ましい。
【００１５】
本発明にかかる光ポインティング装置においては、前記傾斜面は、構造体に設けられた溝部の表面の一部であることがより好ましい。
【００１６】
また、本発明にかかる光ポインティング装置は、上記の課題を解決するために、被写体に光を照射する光源と、該被写体からの反射光を反射させて導光すると共に、反射光を撮像素子に結像させる結像反射部を有する光学部材と、該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、上記光源は、透光性樹脂からなる構造体に収容されており、かつ、結像反射部の中心で反射されて撮像素子の中心に到達する上記反射光の光線経路を含む仮想平面に対して垂直な方向に該仮想平面から離間して配置されており、上記構造体には、光源から出射される光線の向きを被写体側に変換する変換領域が設けられていることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明にかかる光ポインティング装置は、上記の課題を解決するために、被写体に光を照射する光源と、該被写体からの反射光を反射させて導光すると共に、反射光を撮像素子に結像させる結像反射部を有する光学部材と、該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、上記光源は、透光性樹脂からなる構造体に収容されており、かつ、上記被写体側から見たときに、撮像素子の中心と結像反射部の中心とを結ぶ直線上に位置しないように配置されており、上記構造体には、光源から出射される光線の向きを被写体側に変換する変換領域が設けられていることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によれば、結像反射部の中心で反射されて撮像素子の中心に到達する上記反射光の光線経路を含む仮想平面に対して垂直な方向に、該仮想平面から離間して光源が配置されているので、フレネル反射光の光路が仮想平面に対して非対称な経路となり、撮像素子に入射するフレネル反射光の光量を減少させることができる。また、構造体には、光源から出射される光線の向きを被写体側に変換する変換領域が設けられているので、全反射の生じる光線の角度が緩和され、本来全反射によって構造体内部に閉じ込められていた光を、光学部材の方向へ取り出し易くなる。或いは、上記の構成によれば、被写体側から見たときに、撮像素子の中心と結像反射部の中心とを結ぶ直線上に位置しないように、光源が配置されているので、フレネル反射光の光路が上記直線を挟んで非対称な経路となり、撮像素子に入射するフレネル反射光の光量を減少させることができる。また、構造体には、光源から出射される光線の向きを被写体側に変換する変換領域が設けられているので、全反射の生じる光線の角度が緩和され、本来全反射によって構造体内部に閉じ込められていた光を、光学部材の方向へ取り出し易くなる。それゆえ、上記光学部材を備えた光ポインティング装置において、簡易に、光源から照射される光線の光量を保ちつつ、被写体との接触面からのフレネル反射による迷光の影響を低減することができる。つまり、簡易に、光源から照射される光線の光量を保ちつつ、被写体との接触面からのフレネル反射による迷光の影響が低減された、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を提供することができるという効果を奏する。
【００１９】
また、本発明にかかる電子機器は、上記の課題を解決するために、上記光ポインティング装置を備えていることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成によれば、簡易に、光源から照射される光線の光量を保ちつつ、被写体との接触面からのフレネル反射による迷光の影響が低減された、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置を備えた電子機器を提供することができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明にかかる光ポインティング装置は、光源は、透光性樹脂からなる構造体に収容されており、かつ、結像反射部の中心で反射されて撮像素子の中心に到達する上記反射光の光線経路を含む仮想平面に対して垂直な方向に該仮想平面から離間して配置されており、上記構造体には、光源側から上記仮想平面に向かって、構造体の光学部材側表面に対して傾斜する傾斜面が設けられている構成である。また、本発明にかかる光ポインティング装置は、光源は、透光性樹脂からなる構造体に収容されており、かつ、被写体側から見たときに、撮像素子の中心と結像反射部の中心とを結ぶ直線上に位置しないように配置されており、上記構造体には、光源側から上記撮像素子側に向かって、構造体の光学部材側表面に対して傾斜する傾斜面が設けられている構成である。さらに、本発明にかかる光ポインティング装置は、光源は、透光性樹脂からなる構造体に収容されており、かつ、結像反射部の中心で反射されて撮像素子の中心に到達する上記反射光の光線経路を含む仮想平面に対して垂直な方向に該仮想平面から離間して配置されており、上記構造体には、光源から出射される光線の向きを被写体側に変換する変換領域が設けられている構成である。また、本発明にかかる光ポインティング装置は、光源は、透光性樹脂からなる構造体に収容されており、かつ、被写体側から見たときに、撮像素子の中心と結像反射部の中心とを結ぶ直線上に位置しないように配置されており、上記構造体には、光源から出射される光線の向きを被写体側に変換する変換領域が設けられている構成である。さらに、本発明にかかる電子機器は、上記光ポインティング装置を備えている構成である。
【００２２】
これにより、簡易に、光源から照射される光線の光量を保ちつつ、被写体との接触面からのフレネル反射による迷光の影響が低減された、被写体の検知精度の高い光ポインティング装置及びそれを備えた電子機器を提供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】
【００２３】
【図１】本発明における光ポインティング装置の実施の一形態を示すものであり、（ａ）はポインティング装置の外観の一例を示す平面図であり、（ｂ）はポインティング装置の概略の構造を示す上記（ａ）のＡ−Ａ’線断面図であり、（ｃ）はポインティング装置の概略の構造を示す上記（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図であり、（ｄ）は光ポインティング装置が備える透明樹脂の斜視図である。
【図２】上記光ポインティング装置が備える撮像素子上でのフレネル反射による光の分布を説明する平面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）共に、光源の位置の違いによる、フレネル反射による光の経路を説明する平面図である。
【図４】光ポインティング装置が備える透明樹脂内部に光が閉じ込められる状況を説明する断面図である。
【図５】上記光ポインティングが備える透明樹脂の変形例を示すものであり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図６】上記光ポインティング装置が備える透明樹脂の他の変形例を示す断面図である。
【図７】上記光ポインティング装置が備える透明樹脂のさらに他の変形例を示すものであり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は要部の斜視図である。
【図８】上記光ポインティング装置が備える透明樹脂のさらに他の変形例を示すものであり、（ａ）は要部の側面図であり、（ｂ）は透明樹脂の溝部における要部の斜視図である。
【図９】上記光ポインティング装置が備える透明樹脂の溝部の端面に傾斜をつけた場合に奏する効果を説明するグラフである。
【図１０】上記光ポインティング装置が備える透明樹脂のさらに他の変形例を示す断面図である。
【図１１】上記光ポインティング装置が備える透明樹脂のさらに他の変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明における光ポインティング装置の、実施の他の形態を示すものであり、ポインティング装置の概略の構造を示す断面図である。
【図１３】本発明における光ポインティング装置を搭載した電子機器としての携帯電話機の一例を示すものであり、（ａ）は上記携帯電話機の外観の一例を示す正面図であり、（ｂ）は上記携帯電話機の外観の一例を示す背面図であり、（ｃ）は上記携帯電話機の外観の一例を示す側面図である。
【図１４】従来の光ポインティング装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の各実施形態について、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を用いた光ポインティング装置を例に挙げて説明する。本発明の光ポインティング装置は、指先等の被写体に対して光を照射し、該被写体から反射された光を受光することによって、被写体の動きを検知するものである。以下、各実施形態の光ポインティング装置の構成について具体的に説明する。尚、同一の機能及び作用を示す部材については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２５】
〔実施の形態１〕
本発明における光ポインティング装置の実施の一形態について、図１〜９に基づいて説明する。図１は、本発明における光ポインティング装置の実施の一形態を示すものであり、（ａ）はポインティング装置３０の外観の一例を示す平面図であり、（ｂ）はポインティング装置３０の概略の構造を示すＡ−Ａ’線断面図であり、（ｃ）はポインティング装置３０の概略の構造を示すＢ−Ｂ’線断面図であり、（ｄ）は光ポインティング装置３０が備える構造体としての透明樹脂２０の斜視図である。尚、図１（ａ）において光源１６、撮像素子１５及び結像素子１４は本来、上からは見えないが、その位置関係を示すために図示している。また図１（ｂ）において光源１６は本来、Ａ−Ａ’線断面上にはないが、説明の便宜上、位置を示している。
【００２６】
本実施の形態にかかる光ポインティング装置３０は、図１（ｂ）に示すように、基板部２６と、光路変換手段及び結像反射部が一体化された光学部材である導光板型光学部材２４ｄを備えたカバー部２４とを備えている。尚、本実施の形態においては、導光板型光学部材２４ｄはカバー部２４と一体的に形成されているが、導光板型光学部材２４ｄ及びカバー部２４は別体で形成されていても構わない。
【００２７】
基板部２６は、回路基板２１、光源１６、撮像素子１５及び透明樹脂２０からなっている。カバー部２４は、被写体１０が接触する接触面１１を有すると共に、プリズム及び集光レンズ等の光学要素が一体化されかつ部材内部を反射により導光していく導光板型光学部材２４ｄを備えている。導光板型光学部材２４ｄは、傾斜面１３を形成する光路変換手段及びプリズムとしての折り曲げ素子１２、反射光を撮像素子１５に結像させる結像反射部としての結像素子１４及び反射面１７・１８を含んでいる。つまり、導光板型光学部材２４ｄは、被写体１０からの反射光Ｌを折り曲げ素子１２によって反射させて導光すると共に、反射光Ｌを撮像素子１５に結像させる結像素子１４及び反射面１７・１８を有している。
【００２８】
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が指の指紋の動きを検知する対象物である。尚、ここでは光ポインティング装置３０に対する被写体１０の状態を分かり易くするために、被写体１０を光ポインティング装置３０に対して便宜的に小さく記載している。
【００２９】
ここで、説明の便宜上、光ポインティング装置３０の厚さ方向（図１（ｂ）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（ａ），（ｂ）の横方向）をＹ軸とする。そして、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軸の正方向とする。また、Ｚ軸の正方向を垂直方向、Ｙ軸の正方向を水平方向とも称する。また、光ポインティング装置３０の奥行き方向（縦方向及び横方向と直交する方向）をＸ軸とし、図１（ａ），（ｂ）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。
【００３０】
まず、カバー部２４の構成について説明する。
【００３１】
カバー部２４は、光ポインティング装置３０を構成する光源１６及び撮像素子１５等の各部・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の側面及び上表面に密着して接している。すなわち、カバー部２４の裏面における一部の当接面２４ａ・２４ｂは、基板部２６の側面及び上表面と密着して接している。尚、本実施の形態において、カバー部２４におけるＺ軸の負方向の表面であって、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の外部に露出していない表面部分を、カバー部２４の裏面と称する。
【００３２】
また、カバー部２４の底面２４ｃは、基板部２６の底面２６ａと同一平面を形成している。さらに、カバー部２４の上表面と、カバー部２４における当接面２４ｂと、基板部２６の底面２６ａ及びカバー部２４の底面２４ｃとは互いに平行となっており、カバー部２４の両側面がカバー部２４の上表面、及びカバー部２４における当接面２４ｂ並びに基板部２６の底面２６ａ及びカバー部２４の底面２４ｃに対して、或る角度を持つ面で形成されている。つまり、図１（ｂ）に示すように、光ポインティング装置３０の断面図において、カバー部２４は台形状となっている。ただし、カバー部２４は、この形状に限るものではなく、前記側面が底面２４ｃに対して垂直になっていても構わない。
【００３３】
カバー部２４における側面の底部の付近にはフランジ２５が設けられており、本実施の形態の光ポインティング装置３０が電子機器に搭載され、指等の被写体１０によってカバー部２４の接触面１１からＺ軸の負方向側に押された場合に、基板部２６の底面２６ａに設けられる図示しない板バネ状の接点スイッチによるＺ軸の正方向側へ生じる力を或る位置で規制して、押ボタンスイッチとして必要な一定のストローク量を確保するために使用される。
【００３４】
カバー部２４における接触面１１は、被写体１０が光ポインティング装置３０と接する面である。接触面１１は、カバー部２４の上表面における光源１６の上方に位置する。
【００３５】
上記折り曲げ素子１２は、プリズムになっており、光源１６の上方、かつ接触面１１の下方に位置し、カバー部２４の裏面の基板部２６と接しない部分に位置する、カバー部２４の裏面の凹部を形成している。折り曲げ素子１２には、傾斜面１３が形成されており、図１（ｂ）に示すように、該傾斜面１３とカバー部２４の上表面とがなす狭角を傾斜角度θとする。折り曲げ素子１２は、光源１６から照射された照射光Ｍを傾斜面１３で屈折させて、被写体１０に向かうように照射光Ｍの経路を変換するものである。
【００３６】
また、折り曲げ素子１２は、被写体１０から反射された反射光Ｌ（信号光）を傾斜面１３で全反射させて、カバー部２４の内部におけるＹ軸の正方向に反射光Ｌの経路を変換するものである。傾斜面１３にて全反射された、被写体１０から反射された反射光Ｌは、後述する反射面１７に向かう。このように、折り曲げ素子１２の傾斜面１３は、照射光Ｍを透過し、反射光Ｌを全反射するものである。そのため、カバー部２４には、光源１６の上方における、カバー部２４と基板部２６との間の空間の屈折率よりも大きい屈折率を有する材質が用いられる。例えば、カバー部２４には屈折率が１．５程度の可視光吸収タイプのポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂を用いると共に、上記空間は空気層とすればよい。また、折り曲げ素子１２には、切り欠き部１９が形成されている。
【００３７】
上記結像素子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、かつ撮像素子１５よりもＹ軸の正方向側に位置し、カバー部２４の裏面における基板部２６とは接しない部分に位置する、カバー部２４の裏面の凹部を形成している。結像素子１４には、直交する二方向の曲率が異なる例えばトロイダル面が形成されている。結像素子１４は、このトロイダル面で反射光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において効率的に反射光Ｌを反射させるために、結像素子１４のトロイダル面には、例えば、アルミニウム、ニッケル、金、銀、誘電体ダイクロ膜等の金属の反射膜が蒸着されている。
【００３８】
尚、上記の説明では、結像素子１４には例えばトロイダル面が形成されているとしているが、必ずしもこれに限らず、例えば、球面、非球面等の反射体であって、撮像素子１５に反射光Ｌを結像できるものであれば使用することが可能である。
【００３９】
上記反射面１７は、傾斜面１３で全反射された反射光Ｌを結像素子１４に入射させ、結像素子１４から反射された反射光Ｌを撮像素子１５に入射させるために、反射光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。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）の場合には、反射面１７を形成する反射膜は、光源１６から照射された８００ｎｍ以上の波長帯の赤外光を反射し、８００ｎｍ以下の可視波長帯の光を透過するものであればよい。このように、光源１６が照射する光の波長と、反射面１７を形成する反射膜の反射率及び透過率の特性を適宜設定することによって、被写体１０からの反射光Ｌを効率的に反射し、かつ外観上は目立たない反射面１７を形成することができる。
【００４０】
また、光源１６が照射する光の波長が可視波長外の赤外波長（例えば、８００ｎｍ以上）の場合、カバー部２４の材質は赤外光のみを透過する可視光吸収型のポリカーボネート樹脂またはアクリル樹脂にすればよい。このような材質でカバー部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。そして、上述のように、赤外光を反射する反射面１７を形成することによって、上記不要光のうち、赤外光成分を反射面１７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。
【００４１】
反射面１８は、結像素子１４から反射されて反射面１７で反射された反射光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、かつ撮像素子１５よりＹ軸の正方向側に位置し、カバー部２４の裏面に位置する。反射面１８は、カバー部２４の裏面に反射膜を蒸着させて形成される。反射面１８を形成する反射膜は、効率的に光を反射するものが好ましい。例えば、反射面１８は、アルミニウム、ニッケル、金、銀、誘電体ダイクロ膜等の金属を蒸着させて形成される。
【００４２】
次に、上記基板部２６の構成について説明する。
【００４３】
本実施の形態にかかる基板部２６においては、１つの回路基板２１上に光源１６と撮像素子１５とを搭載している。光源１６及び撮像素子１５は、ワイヤボンド又はフリップチップ実装にて回路基板２１と電気的に接続されている。回路基板２１には、回路が形成されている。当該回路は、光源１６の発光タイミングを制御したり、撮像素子１５から出力された電気信号を受けて、被写体１０の動きを検知したりするものである。回路基板２１は、同一材料からなる平面状のものであり、例えば、プリント基板やリードフレーム等からなっている。
【００４４】
光源１６は、カバー部２４の接触面１１に向けて光を照射するものである。光源１６から照射された照射光Ｍは、透明樹脂２０を介してカバー部２４の折り曲げ素子１２により屈折され、進行方向が変換されて接触面１１に到達する。すなわち、照射光Ｍは、接触面１１に対して斜め方向から、つまり接触面１１に対して或る入射角で入射する。光源１６は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）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。
【００４５】
カバー部２４は、後述するように、空気よりも屈折率が大きい材質であるため、接触面１１に到達した照射光Ｍは、接触面１１上に被写体１０が無い場合、その一部が接触面１１を透過し、残りの一部が接触面１１で反射する。このとき、照射光Ｍの接触面１１に対する入射角が全反射の条件を満たす場合には、照射光Ｍは、接触面１１を透過せず、接触面１１で全て反射してカバー部２４内に向かう。
【００４６】
一方、接触面１１上に被写体１０がある場合には、照射光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内に入射される。したがって、カバー部２４内に向かう反射光は、主に、上記全反射による反射光、指先等の被写体１０での散乱による反射光、後述するフレネル反射による反射光の三つがある。
【００４７】
撮像素子１５は、光源１６から照射され、被写体１０で反射された反射光Ｌを受光し、受光した光に基づいて接触面１１上の像を結像し、画像データに変換するものである。具体的には、撮像素子１５は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補形金属酸化膜半導体）やＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）等のイメージセンサからなっている。撮像素子１５は、図示しないＤＳＰ（Digital Signal Processor：算出部）を含み、受光した反射光Ｌ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の指示にしたがって、接触面１１上の像を一定の間隔で撮影し続ける。
【００４８】
接触面１１に接している被写体１０が移動した場合には、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の移動量及び移動方向を算出する。すなわち、接触面１１上の被写体１０が移動した場合には、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の移動量及び移動方向を算出する。撮像素子１５は、算出した移動量及び移動方向を電気信号として回路基板２１に出力する。尚、ＤＳＰは、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。
【００４９】
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が無い場合には、接触面１１の像を撮像する。次に、接触面１１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が指先の場合には、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、撮像素子１５が撮像した画像データを、ＤＳＰが直前に撮像した画像データと比較して、被写体１０の移動量及び移動方向を算出し、算出した移動量及び移動方向を示す信号を回路基板２１に送信する。
【００５０】
上記光源１６及び撮像素子１５は、透光性樹脂である透明樹脂２０によってその周囲が樹脂封止（モールド）されている。つまり、光源１６及び撮像素子１５は、透明樹脂２０に収容されている。透明樹脂２０の形状については後述する。透明樹脂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及び撮像素子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を構成する透光性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、又はポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。
【００５１】
このように、回路基板２１上に搭載された光源１６及び撮像素子１５がそれぞれ透明樹脂２０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及び透明樹脂２０が一体となっている基板部２６を形成することができる。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。
【００５２】
そして、本実施の形態の光ポインティング装置３０は、基板部２６の透明樹脂２０の側面及び上表面を基準面として、基板部２６の上方に、カバー部２４を組み立ててなっている。また、カバー部２４には、基板部２６の透明樹脂２０に当て決めを行うための基準面となる当接面２４ａ・２４ｂが、接触面１１、折り曲げ素子１２や結像素子１４を含む導光板型光学部材２４ｄ、及びフランジ２５と一体的に形成されている。そのため、当接面２４ａ・２４ｂと、接触面１１、折り曲げ素子１２、結像素子１４及びフランジ２５とが、金型公差で高精度に配置されている。したがって、カバー部２４の当接面２４ａ・２４ｂを、基板部２６の透明樹脂２０の側面及び上表面にコンタクトさせることによって、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。それゆえ、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ものとなっている。
【００５３】
上記構成の光ポインティング装置３０において、光源１６から照射された光が被写体１０で反射して撮像素子１５に入射するまでの経路を、図１（ｂ）に基づいて整理して説明する。
【００５４】
図１（ｂ）に示すように、まず、光源１６から照射された照射光Ｍは、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がある場合には、被写体１０の接触面１１に接している表面上で、光源１６から照射された照射光Ｍは散乱反射する。被写体１０の表面で反射された反射光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で全反射された反射光Ｌは、反射面１７で反射し、結像素子１４に到達する。そして、反射光Ｌは、結像素子１４にて折り返し反射されて、反射面１７、反射面１８、及び反射面１７にて次々と反射されて最終的に撮像素子１５に入射する。
【００５５】
ここで、光源１６の位置について説明する。図１（ｃ）に示すように、光源１６の位置は、接触面１１の中心からＸ軸方向に離れた位置に配置されている。これは次の理由による。
【００５６】
接触面１１で反射する光は、上述したような被写体１０の表面での散乱による光や、接触面１１での全反射による光の他に、フレネル反射によっても発生する。これは、カバー部２４の屈折率と、空気層或いは接触面１１におかれた被写体１０の屈折率とが異なるために生じる。このフレネル反射による光の経路が、結像光学系の反射光Ｌの光路と重なる場合には、フレネル反射光が撮像素子１５で検出される。すなわち、フレネル反射光が、傾斜面１３及び反射面１７を介して結像素子１４に到達し、さらに反射面１７・１８を介して撮像素子１５で検出される。
【００５７】
撮像素子１５上で検出されるフレネル反射光の領域は、光源１６の発光領域の大きさと接触面１１との位置関係、および、結像光学系の取り込み角度（画角）によって決まることになるが、光源１６の発光領域が小さかったり、結像光学系の取り込み角度が狭かったりする場合は、図２に示すように、撮像素子１５全体で検出されるのではなく、撮像素子１５の一部の領域Ｆで検出される。このフレネル反射光の光量が、本来、信号光となる接触面１１におかれた被写体１０からの散乱光（反射光Ｌ）の光量と比較して大きくなると、被写体１０の像を正しく撮像することができない、或いは、撮像素子１５上で極端な光の強度分布ができるため、被写体１０の動きを正しく検出することができなくなる。このフレネル反射光は信号光となる反射光Ｌの光路と同じ光路を通って撮像素子１５に導かれるため、折り曲げ素子１２に切り欠き部１９を設ける、或いは、カバー部２４の側面を遮光する等の対策では上記不都合を解消することができない。
【００５８】
ところで、このフレネル反射光は、光源１６の位置を結像光学系の光軸面と離して配置することで低減することができる。ここで結像光学系の光軸面とは、導光板型光学部材２４ｄの内部で、撮像素子１５の中央に到達する光線の経路が含まれる面を意味し、図１（ａ）においてはＡ−Ａ’線で示される断面となる。
【００５９】
図３は、光源１６の位置の違いによる、フレネル反射による光の経路を説明する平面図であり、（ａ）は光源１６が結像光学系の光軸面の近傍にある場合、（ｂ）は光源１６が結像光学系の光軸面から離れた位置にある場合を示す。そして、図３（ａ），（ｂ）においては、カバー部２４の上側から見て、結像素子１４を介して撮像素子１５或いは撮像素子１５の近傍に到達するフレネル反射光の経路を、矢印で簡易的に表している。図３（ａ）に示すように、光源１６が結像光学系の光軸面の近傍にある場合には、フレネル反射光の光路はＡ−Ａ’線に対して対称的な経路となる。これに対して、図３（ｂ）に示すように、光源１６が結像光学系の光軸面から離れた位置にある場合には、フレネル反射光の光路はＡ−Ａ’線に対して非対称な経路となる。それゆえ、光源１６をＡ−Ａ’線で示される断面から離せば離すほど、撮像素子１５に入射するフレネル反射光の光量は減少する。よって、フレネル反射光が撮像素子１５に入射しないように、光源１６の位置を、結像光学系の光軸面と離して配置すればよい。
【００６０】
したがって、本発明にかかる光ポインティング装置３０における光源１６は、結像素子１４の中心で反射されて撮像素子１５の中心に到達する上記反射光Ｌの光線経路を含む仮想平面（図１（ａ）においてＡ−Ａ’線を含むＺ−Ｙ平面）に対して垂直な方向（図１（ａ）においてＸ軸方向）に該仮想平面から離間して配置されている。換言すれば、本発明にかかる光ポインティング装置３０における光源１６は、被写体１０側から見たときに、撮像素子１５の中心結像素子１４の中心とを結ぶ直線（Ａ−Ａ’線）上に位置しないように配置されている。
【００６１】
しかしながら、この場合には、光源１６を接触面１１の中心から離して配置することになるため、接触面１１を照明する光の光量の低下が問題となる。光量の低下の要因としては、光源１６と接触面１１との距離が離れることと、透明樹脂２０内部に光が閉じ込められ易くなることによる。光源１６から出た光は透明樹脂２０及び空気層を介してカバー部２４に入射するが、上記光の閉じ込めは、図４に示すように、接触面１１の直下付近では透明樹脂２０の上表面への光線の入射角度が大きくなるため、その境界での全反射によって透明樹脂２０内部に戻る光が多くなり、光量が一層低下することによって生じる。
【００６２】
そこで、この問題を解決するために、本実施の形態では、図１（ｃ）・（ｄ）に示すように、透明樹脂２０の上表面に、折り曲げ素子１２のＸ軸方向の幅にわたって溝部４０が形成されている。上記溝部４０の形状は、カバー部２４における折り曲げ素子１２の形成端を開始線として、光源１６側の端面が傾斜面となっている。つまり、透明樹脂２０に設けられた溝部４０の表面の一部として傾斜面が形成されている。端面にこのような傾斜をつけることによって、全反射の生じる光線の角度が緩和されるため、本来全反射によって透明樹脂２０内部に閉じ込められていた光を、カバー部２４の方向へ取り出し易くなり、接触面１１を照明する光の光量が増加する。
【００６３】
すなわち、透明樹脂２０の上表面は、光源１６から出射される光線を照射光Ｍとして被写体１０に照射する出射領域となっており、溝部４０の端面４０ａは、光源１６から出射される光線の向きを被写体１０側に変換して照射光Ｍとする変換領域となっている。換言すれば、透明樹脂２０には、光源１６から出射される光線を照射光Ｍとして被写体１０に照射する出射領域と、光源１６から出射される光線の向きを被写体１０側に変換して照射光Ｍとする変換領域とが設けられている。
【００６４】
尚、図１（ｃ）に示す構成では、透明樹脂２０の溝部４０において傾斜が形成されている端面４０ａに対向する端面は、Ｚ軸方向と平行になっている。しかしながら、この端面は、Ｚ軸方向と平行である必要はなく、Ｚ軸方向に対して傾斜していてもよい。また、溝部４０の底面についても傾斜面となっていてもよい。
【００６５】
また、図５（ａ），（ｂ）に示すように、透明樹脂２０の溝部４０の端面４０ａは、Ｘ軸方向（Ｂ−Ｂ’線）に対して傾斜していてもよい。つまり、透明樹脂２０の溝部４０は、Ｘ軸方向（Ｂ−Ｂ’線）に対して斜め方向に形成されていてもよい。透明樹脂２０の溝部４０の形成方向は、光源１６と接触面１１との位置関係によって、Ｘ軸方向（Ｂ−Ｂ’線）に対して最適な角度に設定される。
【００６６】
さらに、構造体としての透明樹脂２０の上表面に溝部４０を形成する代りに、図６に示すように、透明樹脂２０を二つの構造体に分割して、これら構造体の端面４０ｂを溝部４０に相当する構成としてもよい。カバー部２４と透明樹脂２０との接触面積が大きいほうが、光ポインティング装置３０の強度が強くなる。また、基板部２６とカバー部２４との位置関係をより高精度に配置し、両者を固定することができる。それゆえ、光ポインティング装置３０を構成する各部・各素子をより精度良く配置することができるので、光ポインティング装置３０をより簡便に組み立てることができる。つまり、図６に示すように、構造体としての透明樹脂２０を分割して形成し、カバー部２４との接触面積をより広くするほうが望ましい。
【００６７】
さらにまた、透明樹脂２０の溝部４０の傾斜面は平面でなくてもよく、カバー部２４の方向へ取り出す光（有効光線）の光量を増加させるために、凹面や凸面等の曲面で構成されていてもよいし、図７に示すように、球面で形成されていてもよい。図７（ａ）は傾斜面が球面で形成されている透明樹脂２０の側面図であり、（ｂ）はその透明樹脂２０の要部の斜視図である。つまり、透明樹脂２０の溝部４０の傾斜面は、凹面や凸面、球面等の曲面で構成されていてもよい。
【００６８】
また、図８に示すように、透明樹脂２０の溝部４０の表面に複数の凹凸構造を設けることによって、カバー部２４の方向への光の取り出し効率をさらに高めることもできる。図８（ａ）は溝部４０の傾斜面に複数の凹凸構造として微細な突起構造が設けられている透明樹脂２０の要部の側面図であり、（ｂ）は上記溝部４０の傾斜面における要部の斜視図である。具体的には、図８（ｂ）は、透明樹脂２０の溝部４０の傾斜面に、例えば微細な半球面が規則的に形成されている場合を示している。また、突起構造は溝部４０の傾斜面だけでなく、溝部４０の底面にも形成されていてもよい。つまり、透明樹脂２０の溝部４０は、少なくとも一つの表面（傾斜面或いは底面）に複数の凹凸構造を備えていてもよい。
【００６９】
透明樹脂２０の溝部４０の端面４０ａに傾斜をつけた（傾斜面とした）場合に奏する効果について説明する。図９は、大きさ３００ｕｍ角の光源１６が、接触面１１の中心からＺ軸方向，Ｘ軸方向にそれぞれ０．８ｍｍ，１．０ｍｍ離れた位置に配置されている場合における、接触面１１を照明する光の光量のシミュレーション結果を示すグラフである。上記グラフは、溝部４０の端面４０ａの上表面からの傾斜角度（φ／deg.）（図１（ｃ）に示す）を横軸にし、光量の相対強度を縦軸にして表している。そして、傾斜角度は０°（水平）〜８０°の範囲内で変化させており、相対強度は傾斜をつけていない場合の光量を１としている。グラフから、溝部４０の端面４０ａの傾斜角度が大きくなるにつれて、接触面１１における光量が増加していることを確認することができる。この結果から、傾斜角度を大きくすればするほど良い結果が得られることが判るものの、傾斜角度を大きくすると、接触面１１を照明する光の照度分布の偏りが大きくなる。すなわち、接触面１１における光源１６側に近い部分の照度が他の部分と比べて強くなる傾向がある。そのため、溝部４０の端面４０ａの傾斜角度は、２０°〜６０°の範囲内に設定することが望ましい。つまり、透明樹脂２０の溝部４０における端面４０ａの傾斜角度は、接触面１１に対して、２０°〜６０°の範囲内に設定することが望ましい。
【００７０】
したがって、本発明にかかる光ポインティング装置３０における透明樹脂２０には、光源１６側から、結像素子１４の中心で反射されて撮像素子１５の中心に到達する上記反射光Ｌの光線経路を含む仮想平面（図１（ａ）においてＡ−Ａ’線を含むＺ−Ｙ平面）に向かって、換言すれば、光源１６側から撮像素子１５側に向かって、透明樹脂２０の上表面に対して傾斜角度φで傾斜する傾斜面が設けられている。また、透明樹脂２０は、光源１６及び撮像素子１５を収容しているので、上記仮想平面の前後にまたがって形成されている。
【００７１】
尚、本発明は上記実施の形態１に記載の構成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る。例えば、上記実施の形態１では、透明樹脂２０の表面は透明になっているが、当該表面に遮光を行うための措置が施されていてもよい。
【００７２】
具体的には、例えば、透明樹脂２０の側面上、及び被写体１０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。遮光性樹脂としては、透明樹脂２０を構成する透光性樹脂と同様に、例えば、シリコーン樹脂若しくはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、又はポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂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んでいる。このように、透明樹脂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、又は被写体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。すなわち、被写体１０からの反射光Ｌではないいわゆる迷光が撮像素子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、被写体１０を高精度に検知することができる。
【００７３】
さらに、透明樹脂２０の形状を対称にすることにより、光源１６を複数設けることができる。つまり、光源１６は、図１（ｂ）に示すように一つ設けた構成としてもよく、図１０，１１に示すように接触面１１を挟んで両側に二つ設けた構成としてもよい。また、光源１６を二つ設ける場合においては、図１０に示すように、構造体としての透明樹脂２０の上表面に溝部４０を形成してもよく、図１１に示すように、透明樹脂２０を二つの構造体に分割して、これら構造体の端面４０ｂを溝部４０に相当する構成としてもよい。何れの場合においても、溝部４０の傾斜面（端面４０ａ）又は構造体の傾斜面（端面４０ｂ）は、各々の光源１６に対応するように二カ所に形成すればよい。接触面１１を挟んで両側に光源１６を二つ設けることにより、接触面１１を照明する光の光量を増大させることができる。
【００７４】
〔実施の形態２〕
本発明における光ポインティング装置の、実施の他の形態について、図１２に基づいて説明する。図１２は、ポインティング装置５０の概略の構造を示す断面図である。尚、実施の形態１に記載のポインティング装置３０の構成と同様の構成については、同一の符号を付記してその説明を省略する。
【００７５】
本実施の形態におけるポインティング装置５０は、実施の形態１に記載のポインティング装置３０の構成に加えて、カバー部２４の接触面１１を除く上表面及び側面に、ポインティング装置５０内部に外部から入射する光を遮光する遮蔽膜５１ａ・５１ｂが形成されている点が異なっている。
【００７６】
つまり、本実施の形態における光ポインティング装置５０は、図１２に示すように、カバー部２４の接触面１１を除く上表面に遮蔽膜５１ａが形成されると共に、側面に遮蔽膜５１ｂが形成されている。具体的には、カバー部２４における接触面１１が形成されている上表面（図１２中、「Ｐ」で示すウィンドエリア）には遮蔽膜５１ａが形成されておらず、上表面における上記ウィンドエリア以外の領域に遮蔽膜５１ａが形成されている。
【００７７】
接触面１１以外の領域から光ポインティング装置３０内部に外部から光が入射すると、結像素子１４における良好な特性が得られる光以外の光、すなわち、接触面１１上の被写体１０からの反射光Ｌ以外の光が、カバー部２４内部で多重反射して、撮像素子１５に入射する場合がある。このため、カバー部２４の結像素子１４を含めた結像光学系を通過する反射光Ｌ（信号光）に対して外乱光となり、撮像素子１５で撮像される像のコントラストが低下するおそれがある。尚、被写体１０を透過して光ポインティング装置３０内部に入射する外部からの光の経路は、反射光Ｌの光路と重なり、信号光の一部となるため、撮像素子１５で撮像される像のコントラストが向上する。
【００７８】
しかしながら、本実施の形態における光ポインティング装置５０の構成によれば、ポインティング装置５０内部に外部から入射する光を遮光する遮蔽膜５１ａ・５１ｂが形成されているので、上記外乱光の影響を抑制し、信号光のみを増強することができる。したがって、撮像素子１５で撮影される像のコントラストが向上する。
【００７９】
上記遮蔽膜５１ａ・５１ｂは、具体的には、外乱光を反射する例えば、アルミニウム、ニッケル、金、銀、誘電体ダイクロ膜等の金属の反射膜であってもよく、また、外乱光を吸収する例えば、カーボンブラックを含む塗料や墨等で形成された吸収膜であってもよい。遮蔽膜５１ａ・５１ｂが上記反射膜である場合は、図１２中、「Ｐ」で示すウィンドエリアをマスクして上記金属を蒸着させて形成すればよく、遮蔽膜５１ａ・５１ｂが上記吸収膜である場合は、インクジェットやパッド印刷により形成すればよい。
【００８０】
カバー部２４における遮蔽膜５１ａ・５１ｂを形成する領域は、フランジ２５よりもＺ軸の正方向側であればよい。つまり、フランジ２５は光ポインティング装置５０を搭載する携帯情報端末の筐体内部に配置されるため、遮蔽膜５１ａ・５１ｂを形成する必要が無い。遮蔽膜５１ａ・５１ｂは、カバー部２４における、フランジ２５よりもＺ軸の正方向側の、携帯情報端末の筐体から突出している部分に形成されていればよい。また、携帯情報端末の筐体は或る程度の厚さを有しており、その厚さに応じて外乱光が遮光される。このため、遮蔽膜５１ｂは必ずしも必要ではなく、筐体の厚さが厚い場合には遮蔽膜５１ａのみを形成する等の措置を適宜行えばよい。
【００８１】
このように、本実施の形態におけるポインティング装置５０は、カバー部２４の接触面１１を除く上表面及び側面に、ポインティング装置５０内部に外部から入射する光を遮光する遮蔽膜５１ａ・５１ｂ（少なくとも、遮蔽膜５１ａ）が形成されている。したがって、ポインティング装置５０内部に外部から入射する上記外乱光の影響を抑制し、信号光のみを増強することができるので、撮像素子１５で撮影される像のコントラストを向上させることができる。
【００８２】
〔実施の形態３〕
本発明における光ポインティング装置３０または光ポインティング装置５０を搭載した携帯情報端末の一例について、図１３に基づいて説明する。図１３は、光ポインティング装置３０または光ポインティング装置５０を搭載した電子機器としての携帯電話機（携帯情報端末）６０を示すものであり、（ａ）は上記携帯電話機６０の外観の一例を示す正面図であり、（ｂ）は上記携帯電話機６０の外観の一例を示す背面図であり、（ｃ）は上記携帯電話機６０の外観の一例を示す側面図である。尚、図１３においては、電子機器が携帯電話機６０である場合を例示しているが、これに限定されるものではない。電子機器としては、例えば、ＰＣ（特に、モバイルＰＣ）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant：携帯情報端末）、ゲーム機、テレビジョン等のリモートコントローラ（リモコン）等が挙げられる。
【００８３】
図１３に示すように、携帯電話機６０は、モニター側筐体６１及び操作側筐体６２を備えている。図１３（ａ）に示すように、モニター側筐体６１は、モニター部６５及びスピーカー部６６を含んでいる。操作側筐体６２は、マイク部６３、テンキー６４、及び例えば光ポインティング装置３０を含んでいる。光ポインティング装置３０は、例えばテンキー６４の上方に配置されている。もちろん、携帯電話機６０は光ポインティング装置３０の代りに光ポインティング装置５０を搭載していてもよい。また、光ポインティング装置３０の配置及びその向きは、図１３（ａ）に示す配置及びその向きに限定されるものではない。
【００８４】
スピーカー部６６は、音声情報を外部に出力するものであり、マイク部６３は音声情報を携帯電話機６０に入力するものである。モニター部６５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３０からの入力情報を表示するものである。
【００８５】
尚、本実施形態の携帯電話機６０は、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、上部の筐体（モニター側筐体６１）と下部の筐体（操作側筐体６２）とがヒンジ部を介して接続されている、いわゆる折り畳み式の携帯電話機である。ここで、現在では折り畳み式が主流であるため、本実施の形態では携帯電話機６０として、折り畳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３０等を搭載することができる携帯電話機は、折り畳み式に限るものではない。
【００８６】
近年、折り畳み式の携帯電話機においては、折り畳んだ状態で厚さが１０ｍｍ以下のものも登場してきている。携帯電話機の携帯の利便性を考慮するならば、その厚さは極めて重要な要素となっている。図１３（ａ）〜（ｃ）に示す携帯電話機６０の操作側筐体６２において、図示されない内部の回路基板等を除いて、その厚さを決定する部品は、マイク部６３、テンキー６４、光ポインティング装置３０である。この中で、光ポインティング装置３０の厚さが最も厚く、光ポインティング装置３０の薄型化は、携帯電話機６０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。
【００８７】
このように、本実施形態の電子機器としての携帯電話機６０は、光ポインティング装置３０（または光ポインティング装置５０）を備えている。したがって、光路変換手段及び結像反射部が一体化された導光板型光学部材２４ｄを備えたカバー部２４を備えているので、迷光による影響の少ない光ポインティング装置３０（または光ポインティング装置５０）を備えた携帯電話機６０を提供することができる。
【００８８】
尚、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲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】
【００８９】
本発明は、ＰＣや携帯電話機等の電子機器の入力装置に利用することができ、特に小型化、薄型化を要求される携帯情報端末に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１０        被写体
１１        接触面
１２        折り曲げ素子（光路変換手段、プリズム）
１３        傾斜面
１４        結像素子（結像反射部）
１５        撮像素子
１６        光源
１７・１８  反射面
１９        切り欠き部
２０        透明樹脂（構造体）
２１        回路基板
２４        カバー部
２４ａ      （Ｙ軸方向の）当接面
２４ｂ      （Ｚ軸方向の）当接面
２４ｃ      底面
２４ｄ      導光板型光学部材（光学部材）
２５        フランジ
２６        基板部
２６ａ      底面
３０        光ポインティング装置
４０        溝部
４０ａ      端面
５０        光ポインティング装置
５１ａ      遮蔽膜
５１ｂ      遮蔽膜
６０        携帯電話機（携帯情報端末）
Ｌ        反射光（信号光）
Ｍ        照射光
Ｐ        ウィンドエリア
θ        傾斜角度
φ        傾斜角度
【図１】
2011159052.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年4月8日(2011.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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導光すると共に、反射光を撮像素子に結像させる結像反射部を有する光学部材と、
該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、
上記光源は、透光性樹脂からなる構造体に収容されており、かつ、上記被写体側から見たときに、撮像素子の中心と結像反射部の中心とを結ぶ直線上に位置しないように配置されており、
上記構造体には、光源側から上記撮像素子側に向かって、構造体の光学部材側表面に対して傾斜する傾斜面が設けら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】
前記傾斜面は、構造体に設けられた溝部の表面の一部であることを特徴とする請求項１記載の光ポインティング装置。
【請求項３】
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導光すると共に、反射光を撮像素子に結像させる結像反射部を有する光学部材と、
該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、
上記光源は、透光性樹脂からなる構造体に収容されており、かつ、上記被写体側から見たときに、撮像素子の中心と結像反射部の中心とを結ぶ直線上に位置しないように配置されており、
上記構造体には、光源から出射される光線の向きを被写体側に変換する変換領域が設けら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４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の光ポインティング装置を備えていることを特徴とする電子機器。