(57)【要約】【課題】物体の動きを検知して、動きが民生用デジタル装置の特徴部を制御できるようにする光学式ナビゲーション装置を提供する。【解決手段】装置２０は、ＬＥＤ２４、反射体２６、および画像センサ３４が取り付けられた基板２２を備える。ＬＥＤ２４から出た光は、楕円形の反射体２６によって、ＬＥＤ２４から出る光に対して透明な窓２８に向けて送られてその窓２８を通った後、ユーザの指から反射され、窓２８を通って戻り、レンズ３２を通って、画像センサ３４上に至る。反射体２６は、光を窓２８に向けて斜めの角度（窓に垂直な角度から６５〜７０度の範囲）で送る位置にある。さらに、反射体２６は、ＬＥＤ２４の付近の大きな立体角に渡って光を集めるように湾曲している。反射体２６の湾曲形状は楕円体の一部であっても良く、ＬＥＤ２４を楕円体の焦点の一方に配置して、窓２８を楕円体の他方の焦点に配置しても良い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の動きに基づいてカーソルを移動させるように動作可能な光学式ナビゲーション装置であって、該装置は、
上面を有する光源であって、前記上面から光が発せられる、前記光源と、
前記光源に隣接して配置され、かつ前記光源の上面の上方に位置し、前記光源からの光を集めて第１の方向に反射する湾曲した反射体と、
前記反射体から前記第１の方向に配置された物体面であって、該物体面は前記光源からの光に対して透明であり、前記反射体によって反射された光は、前記物体面を通して送られ、前記物体面の上方に配置される物体によって反射されて前記物体面を通って戻ることが可能である、前記物体面と、
前記物体面の下方に配置され、前記物体から反射された後に前記物体面を通って戻る光を集めて第２の方向に送るレンズと、
前記レンズから前記第２の方向に配置され、前記物体から反射され前記レンズによって送られた光を受け取る画像センサと
を備える装置。
【請求項２】
前記光源は近赤外光を発する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記光源は、８５０ナノメートルの波長帯の光を発する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記反射体は、回転させた円錐断面の一部の形状を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記反射体は楕円体の一部の形状を有し、前記光源は前記楕円体の焦点の１つに配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記反射体は、反射コーティングが施された曲面からなる、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記曲面はプラスチック部材に形成される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記物体面はポリカーボネート熱可塑性樹脂からなる、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記物体面と前記レンズとの間に配置された開口絞りをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記レンズは、前記物体面の方を向く前記レンズの側にある第１のレンズ表面と、前記画像センサの方を向く前記レンズの側にある第２のレンズ表面とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１のレンズ表面は円錐面である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２のレンズ表面は非球面である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１のレンズ表面は円錐面であり、前記第２のレンズ表面は非球面である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記画像センサを囲むハウジングであって、光が該ハウジングの外側から前記画像センサへ進むことを、前記レンズを通じてのみ可能にする前記ハウジングを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記光源、前記反射体、および前記画像センサが取り付けられた基板をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
外部ハウジングであって、前記物体面が前記外部ハウジングの一部である、前記外部ハウジングをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記外部ハウジングは基板に取り付けられている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記物体面は窓の１つの面であり、前記窓および前記レンズは両方とも、ＬＥＤのスペクトル領域で透過し前記ＬＥＤのスペクトル領域の外側で周辺光を阻止する材料から作製されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記窓および前記レンズはそれぞれ、レキサンからなる、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記窓および前記レンズはそれぞれ、他方とは異なる透過率曲線を有する材料からなり、前記窓および前記レンズの組み合わせ透過率が、約７７０ｎｍを下回る実質的にすべての波長の光において非常に低くなっている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記窓はレキサン１２１−２１０５１を含み、前記レンズはレキサン１２１−３１１４２を含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１の方向は、前記物体面に垂直な方向に対する角度で、６０〜７５度の範囲である、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１の方向は、前記物体面に垂直な方向に対する角度で、６５〜７０度の範囲である、請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記第１の方向は、前記物体面に垂直な方向に対する角度で、約６７度の範囲である、請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
物体の動きに基づいてカーソルを移動させるように動作可能な光学式ナビゲーション装置であって、該装置は、
上面を有する光源であって、前記上面から光が発せられる、前記光源と、
前記光源に隣接して配置され、前記光源の上面の上方に位置し、前記光源からの光を集めて第１の方向に反射する湾曲した反射体であって、該湾曲した反射体は楕円体の一部の形状を有し、前記光源は前記楕円体の焦点の１つに配置される、前記反射体と、
前記反射体から前記第１の方向に配置された窓を有する外部ハウジングであって、前記窓は前記光源からの光に対して透明であり、前記反射体によって反射された光は、前記窓を通して送られ、物体が前記窓の上方に配置されたときに前記物体によって反射されて前記窓を通って戻ることができる、前記外部ハウジングと、
前記窓の下方に配置され、前記物体から反射された後に窓を通って戻る光を集めて第２の方向に送るレンズと、
前記レンズから前記第２の方向に配置された画像センサであって、前記物体から反射され前記レンズによって送られる光を受け取る画像センサと、
前記光源、前記反射体、および前記画像センサが取り付けられた基板と、
前記基板と接触して、該基板とともに前記画像センサを囲む内部ハウジングであって、該内部ハウジングは、内部に形成される開口部を有し、該開口部は、光が前記ハウジングの外側から前記画像センサへ進むことが、前記レンズを通じてのみ可能となるように、前記レンズに対して配置されている、前記内部ハウジングと
を備える装置。
【請求項２６】
前記外部ハウジングは前記基板に取り付けられている、請求項２５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式ナビゲーション装置に関し、特に、物体の動きに基づいてカーソルを移動させるように動作可能な光学式ナビゲーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子装置のディスプレイ上のカーソル位置を制御するためのポインティング装置が良く知られている。このような装置としては、外部マウス、トラックパッド、ジョイスティック、ポインティング・スティック、トラックボールなどが挙げられる。トラックボールが、機械式マウスをひっくり返してマウスは静止させたままでボールをユーザの手が動かすということから考案され得たのと同様に、指または他の物体の電子装置の表面上での動きに関するカーソル・ナビゲーションの実現も最近知られるようになった。これはたとえば、光学式マウスをひっくり返して、固定位置に保持し、光学センサ上でのユーザの指の動きを検知できるようにしたものである。
【０００３】
このような装置は、光学式ジョイスティックまたは光学式フィンガー・ナビゲーション装置と言われる場合がある。
この背景に対して、この本明細書における教示は展開されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書では、物体の動きに基づいてカーソルを移動させるように動作可能な光学式ナビゲーション装置が開示される。装置は、光を発する上面を有する光源と、光源に隣接して配置され、光源の上面の上方に位置し、光源からの光を集めて第１の方向に反射する湾曲した反射体と、反射体から第１の方向に配置された物体面であって、光源からの光に対して透明であり、反射体によって反射された光は物体面を通して送られ、物体面の上方に配置される物体によって光は反射されて物体面を通って戻ることができる、物体面と、物体面の下方に配置され、物体から反射された後に物体面を通って戻る光を集めて送るレンズであって、光は第２の方向に送られる、レンズと、レンズから第２の方向に配置され、物体から反射されレンズによって送られた光を受け取る画像センサと、を備える。
【０００５】
光源は近赤外光を発しても良い。光源は、波長が８５０ナノメートル帯の光を発しても良い。
反射体は、回転させた円錐曲線の一部の形状を有していても良い。
【０００６】
反射体は楕円体の一部の形状を有していても良く、光源を楕円体の焦点の１つに配置しても良い。
反射体は、反射コーティングが施された曲面からなっていても良い。
【０００７】
曲面をプラスチック部材中に形成しても良い。物体面はポリカーボネート熱可塑性樹脂からなっていても良い。
装置はさらに、物体面とレンズとの間に配置された開口絞りを備えていても良い。レンズは、レンズの物体面の方を向く側にある第１のレンズ表面と、レンズの画像センサの方を向く側にある第２のレンズ表面とを備えていても良い。第１のレンズ表面は円錐面であっても良い。第２のレンズ表面は非球面であっても良い。第１のレンズ表面は円錐面であっても良く、第２のレンズ表面は非球面であっても良い。
【０００８】
装置はさらに、画像センサを囲むハウジングを備え、光がハウジングの外側から画像センサへ進むことがレンズを通じてのみ可能となるようになっていても良い。装置はさらに、光源、反射体、および画像センサが取り付けられた基板を備えていても良い。装置はさらに、物体面がその一部である外部ハウジングを備えていても良い。外部ハウジングは基板に取り付けられていても良い。
【０００９】
物体面は窓の１つの面であっても良く、窓およびレンズは両方とも、ＬＥＤのスペクトル領域で透過しＬＥＤのスペクトル領域の外側の周辺光を阻止する材料から作製しても良い。
【００１０】
窓およびレンズはそれぞれ、レキサン（Ｌｅｘａｎ）からなっていても良い。窓およびレンズはそれぞれ、他方とは異なる透過率曲線を有する材料からなり、窓およびレンズの組み合わせ透過率が、実質的に約７７０ｎｍを下回るすべての波長の光において非常に低くなっていても良い。
【００１１】
窓はレキサン１２１−２１０５１を含んでいても良く、レンズはレキサン１２１−３１１４２を含んでいても良く。第１の方向は物体面に垂直な方向に対する角度で、６０〜７５度の範囲、６５〜７０度の範囲、または約６７度の範囲であっても良い。
【００１２】
また、物体の動きに基づいてカーソルを移動させるように動作可能な光学式ナビゲーション装置が開示される。装置は、光を発する上面を有する光源と、光源に隣接して配置され、光源の上面の上方に位置し、光源からの光を集めて第１の方向に反射する湾曲した反射体であって、湾曲した反射体の形状は楕円体の一部であり、光源は楕円体の焦点の１つに配置される、反射体と、反射体から第１の方向に配置された窓を有する外部ハウジングであって、窓は光源からの光に対して透明であり、反射体によって反射された光が窓を通して送られ、物体が窓の上方に配置されたときに物体によって光は反射されて窓を通って戻ることができる、外部ハウジングと、窓の下方に配置されたレンズであって、物体から反射された後に窓を通って戻る光を集めて送り、光は第２の方向に送られる、レンズと、レンズから第２の方向に配置された画像センサであって、物体から反射されレンズによって送られる光を受け取る画像センサと、光源、反射体、および画像センサが取り付けられた基板と、基板と接触して基板とともに画像センサを囲む内部ハウジングであって、開口部が内部に形成され、開口部は、光がハウジングの外側から画像センサへ進むことが、レンズを通じてのみ可能となるようにレンズに対して配置されている、内部ハウジングと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】光学式ナビゲーション装置の断面斜視図である。
【図２】図１の光学式ナビゲーション装置の断面正面図である。
【図３】図１の光学式ナビゲーション装置の部分的分解斜視図である。
【図４】図３よりもさらに分解された、図１の光学式ナビゲーション装置の部分的分解斜視図である。
【図５】図4よりもされに分解された、図１の光学式ナビゲーション装置の部分的分解斜視図である。
【図６】図１の光学式ナビゲーション装置の部分的分解斜視図であり、装置の最下部の上のドーム・スイッチを示す図である。
【図７】図１の光学式ナビゲーション装置の選択部分の斜視図である。
【図８】図１の光学式ナビゲーション装置の選択部分の斜視図である。
【図９】図１の光学式ナビゲーション装置の選択部分の斜視図である。
【図１０】図１の光学式ナビゲーション装置の選択部分の側面図であり、ＬＥＤが発した複数の光線を示し、特に、光線の大部分が第１の一般的な方向に反射されている場合を示す図である。
【図１１】図１の光学式ナビゲーション装置の選択部分の平面図であり、ＬＥＤが発した複数の光線を示し、特に光線の大部分が第１の一般的な方向に反射されている場合を示す図である。
【図１２】図１の光学式ナビゲーション装置の窓およびレンズの分光透過率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態は、種々の変更および代替的な形態を受け入れる余地があるが、本発明の特定の実施形態を一例として図面において示し、本明細書において詳細に説明する。しかし本発明を、開示した特定の形態に限定することは意図されておらず、むしろ本発明は、請求項が規定する本発明の実施形態の変更、均等物、および代替案をすべて網羅するものであることを理解されたい。
【００１５】
図１および図２に、光学式ナビゲーション装置２０を示す。装置２０は基板２２を備え、基板２２にＬＥＤ２４が取り付けられている。湾曲した反射体組立品２６が、ＬＥＤ２４から出た光を受け取って反射し、当該光を、装置２０用の外部ハウジング３０内に設けられた透明な窓２８に向けて送る。ユーザの指（図示せず）を、窓２８に対して置いて、光を、基板２２に取り付けられた画像センサ３４の上方に位置する対物レンズ３２に向けて反射することができる。対物レンズ３２は、基板２２に取り付けられたホルダ・ハウジング３６によって所定の位置に保持されている。ホルダ・ハウジング３６は、光がレンズ３２を通って画像センサ３４へ進むことだけができるように、基板２２とともに、画像センサ３４を完全に囲んでいる。フレキシブル・プリント回路（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ：ＦＰＣ）４２が、ＬＥＤ２４および画像センサ３４に電気的に接続されており、これを図３に示す。
【００１６】
基板２２は任意の好適な基板であっても良いが、１つの好適な材料は硬質ＦＰＣ（フレキシ・リジッドＦＰＣ（ｆｌｅｘｉ−ｒｉｇｉｄ  ＦＰＣ）として知られている場合もある。または硬質部分および軟質部分の両方を備える任意のＦＰＣであっても良い）の硬質部分であっても良い。さらに、基板２２は、ＦＲ４のような従来のＰＣＢタイプの材料であっても良いし、または補強材が取り付けられたＦＰＣとすることができる。基板２２に対して硬質材料を用いることによって、ＬＥＤ２４、反射体２６、レンズ３２、およびセンサ３４の相対的な位置決めを維持することができる。加えて、光学式ナビゲーション装置を購入する会社によって以下のことが指定されても良い。すなわち、装置の最下部を硬質面にして、そこにドーム・スイッチ４６（図６）または他の好適なスイッチを取り付けても良い。スイッチはたとえば、光学式ナビゲーション装置２０を取り入れるべき民生用デジタル製品において必要とされる場合があるスイッチである。
【００１７】
この装置２０におけるＬＥＤ２４は、８５０ｎｍ帯で発光する赤外ＬＥＤであっても良い。同様に、窓２８は、８５０ｎｍ帯の光に対しては透明で他の色の光は反射または吸収する材料であっても良い。このような材料の一例はポリカーボネート熱可塑性樹脂（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ  ｒｅｓｉｎ  ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ）であり、たとえばレキサン（Ｌｅｘａｎ）ＴＭ１２１−２１０５１である。この材料は、たまたま他の波長の光を主に吸収する材料である。ＬＥＤに対しておよび窓の通過帯域に対して任意の他の好適な色または波長を用いることができる。可視スペクトルの外側の波長を用いることに対して、いくつかの優位性がある場合がある。なぜならば、人口光および太陽光における光のほとんどが装置２０に入ることを阻止することができるからである。装置２０内に取り入れても良いＬＥＤの一例は、ユニティ・オプト・テクノロジー（Ｕｎｉｔｙ  Ｏｐｔｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）製のものである。ＬＥＤ２４は、基板２２にハンダ付けしても良いし、任意の他の好適な方法で取り付けても良い。
【００１８】
反射体２６は、その上に反射面４０を伴う部分を有している。反射面４０は、好適な反射コーティング（たとえば、アルミニウム、クロム、もしくはその他）、金属箔、またはその他を、反射体２６上に形成された好適な曲面に施すことによって形成することができる。あるいは、反射面４０を、好適な金属または他の好適な材料から構成することができる。反射体２６は、反射体２６が、ＬＥＤ２４、レンズ３２、およびセンサ３４に対して正確かつ容易に位置付けられることを可能にする他の部分を有していても良い。あるいは、反射体２６とレンズ・ホルダ・ハウジング３６とを組み合わせて、単一のハウジング／反射体にしても良い。反射体２６は任意の好適な材料からなっていても良い。反射体２６を、プラスチックから形成して、軽量で、安価で、曲面が非常に特有の形状となるように形成可能とすることが望ましい場合がある。他の好適な材料から同様に形成しても良い。
【００１９】
反射面４０の形状は、ＬＥＤ２４から多くの異なる方向に発せられた光線を集め、それら異なる光線を窓２８の方向に送ることに役立つ。反射面４０に対する好適な形状の一例は、楕円体（楕円をその主軸の周りに回転させたもの）の一部である。ＬＥＤ２４を一般的に楕円の焦点の１つに配置することによって、反射体２６によって反射された光線が一般的に、楕円の他方の焦点を通る（良く知られているように、焦点（ｆｏｃｉ）は楕円の主軸上の２つの特別な点であり、単数形の用語は焦点（ｆｏｃｕｓ）である）。反射体２６の形状および位置、及び窓２８の相対的な位置決めを設計することによって、反射面４０を、楕円の他方の焦点が概ね窓２８の上面（ユーザの指が置かれ得る場所）の付近にくるように構成することができる。この結果、窓２８に送られて反射された光の多くは、潜在的に、指からの反射によるものとなる。一実施形態においては、楕円体の反射体２６は曲率半径が０．６０５ｍｍであり、円錐定数が−０．８５である。
【００２０】
ＬＥＤ、または反射体から出た光が、画像センサ３４に対して斜めの角度から指に当たって、指の表面上のコントラストを増加させ、画像センサが指の表面形状（たとえばユーザの指紋）を撮像する能力が向上し得ることは、優位な場合がある。たとえば、光を一般的に、反射体２６から、画像センサ３４の中心軸（レンズ３２を通過し窓２８の表面に垂直である）から６０〜７５度の範囲の角度の円錐内で送っても良い。より具体的には、角度は、中心軸から６５〜７０度の範囲であっても良く、さらに具体的には６７度の範囲であっても良い。ＬＥＤ２４に対する反射体２６の方向を、窓２８を照明する光の均一性が最適になるように選択しても良い。
【００２１】
外部ハウジング３０を（基板２２と接触させたときに）、光がハウジングの外側から内側へ進むことが窓２８を通る以外は起きないように、形成しても良い。窓の寸法は６ｍｍ×６×０．６ｍｍであっても良い。ハウジング３０を、基板２０に、任意の好適な接着剤またはエポキシを介して取り付けても良い。
【００２２】
レンズ・ホルダ・ハウジング３６（内部ハウジングと言っても良い）を、任意の好適な材料から構成しても良い。レンズ・ホルダ・ハウジング３６を、プラスチックから形成して、軽量で、安価で、非常に特有の形状に形成可能とすることが望ましい場合がある。他の好適な材料から形成しても良い。一例では、図３〜５に示すように、レンズ・ホルダ・ハウジング３６は、反射体２６とレンズ３２との相対的な位置決めを正確に制御するために反射体２６内に形成された円形の開口部５０とはまり合う脚４８のような特徴部を備えていても良い。反射体２６をさらに、レンズ・ホルダ・ハウジング３６に、好適な接着剤またはエポキシを介して、および好適な硬化プロセスを用いて（たとえば、ヒート・ステーキングまたは超音波溶着を介して）取り付けても良い。さらに、レンズ・ホルダ・ハウジング３６が、内部に形成された開口部５２を備えていて、開口部５２を通してＬＥＤ２４の一部が収容され、および／または開口部５２を、ＬＥＤから出た光２４が反射体２６に向かう途中で通過するようになっていても良い。レンズ・ホルダ・ハウジング３６には、凹領域を含んでいてよく、凹領域は、ハウジング３６を基板２２に取り付けたときに、レンズ・ホルダ・ハウジングの最上部に形成された円形開口部５４を通る以外の光が、画像センサ３４が収容された凹領域内に入ることを妨げるものである。レンズ３２は、レンズ・ホルダ・ハウジング３６によって所定の位置に保持され、開口部５４を通って入る任意の光がレンズ３２を通過するようになっている。開口部５４は、光が画像センサ３４に向かう際に通過する開口絞りとして機能しても良い。さらにハウジング３６は、前述した特徴部のそれぞれを有していても良く、同時に、ＬＥＤ２４および反射体２６から出た光による窓の照明を遮らない（または窓に影を形成しない）ようになっていても良い。ハウジング３６を、任意の好適な接着剤またはエポキシ（エポキシを硬化させるための高温または低温処理を含んでいても良い）を介して、基板２０に取り付けても良い。
【００２３】
レンズ３２は、ユーザの指から反射された光を画像センサ３４上にフォーカスすることができる任意の好適なレンズであっても良い。レンズ３２を、レンズ・ホルダ・ハウジング３６のさらなる凹領域内に収容しても良い。たとえば、レンズ３２をハウジング３６に、ＵＶ硬化されたエポキシまたは接着剤を用いて取り付けることができる（あるいは、ハウジング３６内にネジ山配置を介してネジで取り付けることができる）。一実施形態においては、レンズ３２は、その物体側に円錐面を備え、その像側に非球面を備えている。この実施形態においては、レンズを、吸収バージョンの光学ポリマー（たとえばレキサンＴＭ１２１−３１１４２）から構成しても良いが、任意の他の好適な材料を用いることもできる。以下の表１に、レンズのこの実施形態についてのさらなる詳細が含まれている。
【００２４】
【表１】
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光学式ナビゲーション装置２０または他の同様の装置において用いても良い画像センサ３４の一例は、ＳＴマイクロエレクトロニクス（ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）製のＳＴ  ＶＤ５３７６であるが、任意の他の好適な画像センサを代わりに用いることができる。画像センサ３４は、その上面に活性領域（ａｃｔｉｖｅ  ａｒｅａ）を有し、内部に種々の処理要素を有して画像処理機能（たとえば装置２０に対するユーザの指の動きを検出するためのアルゴリズム）を実行しても良い。画像センサ３４は、基板２２にハンダ付けしても良いし、任意の他の好適な方法で取り付けても良い。
【００２５】
図３〜６に示すように、種々の他の電気部品４４も、基板２２にハンダ付けしても良い（または任意の他の好適な方法で取り付けても良い）。これらには、ＬＥＤ２４および／または画像センサ３４の動作にとって必要とされる場合がある能動および受動素子の両方が含まれていても良い。
【００２６】
図９および１０に、ＬＥＤ２４が発した光線６０の大部分が、どのように反射体２６によって窓２８に向けて第１の方向に送られるかを示す。光線６０の一部については、反射体２６から反射されていないか、または窓２８の上面の所望の領域以外の方向に反射されているが、ほとんどの光線はその方向に送られていることが分かる。
【００２７】
図１２に３つの透過率曲線対波長を示す。第１の曲線１００は窓２８の透過率対波長である。図に示すように、窓２８の透過率は、約７００ｎｍより上で約９０％であり、約６６０ｎｍより下では、窓２８の透過率は非常に低いが、４００ｎｍ帯の領域は別で、そこでは透過率が急上昇して４０％を少し超えている。第２の曲線１０２はレンズ３２の透過率対波長である。図に示すように、レンズ３２の透過率は、約８００ｎｍより上で約９０％であり、約７７０ｎｍより下では、レンズ３２の透過率は非常に低いが、領域５００ｎｍ帯の領域は別で、透過率が急上昇してほぼ１０％になっている。窓２８およびレンズ３２の、組み合わせまたは直列接続の（ｃａｓｃａｄｅｄ）透過率１０４を曲線１０４で示す。透過率１０４は、約８２０ｎｍより上で８０％を少し超えており、約７７０ｎｍより下で透過率は非常に低い。図に示すように、２つの異なる材料を窓２８およびレンズ３２に対して選択し、２つの異なる材料は低い方の波長において異なるスパイクを有することで、２つの光学部品２８および３２の組み合わせ透過率は、ＬＥＤ２４から発した波長より下で非常に低いものになる。このことは、装置２０の外側からの迷光が画像センサ３４に届かないようにするのに役立つ。
【００２８】
本明細書において開示された装置２０の主な優位性の１つは、装置が満足する体積および寸法の厳しい制約である。具体的には、ＦＰＣ４２は考慮に入れないで、装置２０は、６．５ｍｍ×６．５ｍｍ×２．２４ｍｍ以下の範囲の体積内に収まる場合がある。これは、従来技術の光導波管およびプリズムを用いたのでは、（許容できる性能で）容易に行なうことはできず、一つには楕円体の反射体２６を用いることによって実現される。この体積制約内にある装置においてライトパイプ（ｌｉｇｈｔ  ｐｉｐｅ）の使用を試みるには、ＬＥＤから出た光をレンズによってコリメートしてライトパイプ内に送る必要があり得ることが分かった。たとえこの追加の光学素子を用いても、ライトパイプ内に内部全反射が生じるということに加え、窓２８の上面での目標とする１．２ｍｍ×１．２ｍｍ領域の照明が不均一であるという問題があった。
【００２９】
比較として、楕円体の反射体を用いる本明細書に記載した装置では、ＬＥＤに対してより大きい立体角に渡る集光力が実現され、光の大部分の向きを変えて斜めの束にした後、束は窓を貫通してユーザの指の方へ向かうことができ、適度に均一に照明された視野で指を照明し、ＬＥＤおよび画像センサを体積制約内に配置することが可能になる。
【００３０】
本発明の実施形態を、図面および前述の説明において例示し詳細に説明してきたが、このような例示および説明は、例として考えるべきであり、限定的な性質ではない。たとえば、前述した特定の実施形態は、他の説明した実施形態と結合可能であっても良く、および／または他の方法で配置しても良い（たとえば、プロセス要素を他の順序で行なっても良い）。したがって、例示的な実施形態およびその変形のみを図示して説明してきたことを理解されたい。
【符号の説明】
【００３１】
２０…光学式ナビゲーション装置、２２…基板、２４…ＬＥＤ、２６…反射体、２８…窓、３０…外部ハウジング、３２…レンズ、３４…画像センサ、３６…レンズ・ホルダ・ハウジング
【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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【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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