(57)【要約】【課題】部品点数を削減することによって、超薄型で組立性に優れた光ポインティング装置を実現する。【解決手段】本発明の光ポインティング装置１０は、被写体１に光を照射する光源２と、被写体１からの散乱光を結像する結像部４を有し、被写体からの散乱光を内部で伝搬する導光体６と、導光体６から出射された、被写体１からの散乱光を撮像する撮像部７とを備えている。そして、導光体６は、内部へ入射した被写体からの光線Ｌが導光体６の外部へ出射されるまでの光路において、光線Ｌを、空気を介さず導光するようになっている。【選択図】図１
2011238050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に光を照射する光源と、
前記被写体からの散乱光を結像する結像部を有し、前記被写体からの散乱光を内部で伝搬する導光体と、
前記導光体から出射された、前記被写体からの散乱光を撮像する撮像部とを備えた光ポインティング装置であって、
前記導光体は、内部へ入射した被写体の散乱光が前記導光体の外部へ出射されるまでの光路において、該散乱光を、空気を介さず導光するようになっ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】
前記結像部は、前記被写体からの散乱光を導光方向に対して逆方向に反射させ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】
前記導光体における上面および下面の少なくとも一方の面に、反射面が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】
前記導光体は、前記被写体からの散乱光を入射する入射部と、該入射部から入射された前記被写体からの散乱光を導光方向に光路を変換させる光路変換部とを有す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】
請求項１〜４の何れか１項に記載の光ポインティング装置を備えた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およびそれを備えた電子機器に関する。
【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、主に、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、コンピュータに用いられているマウスやタッチパッド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、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。例えば特許文献１に記載の光ポインティング装置では、接触面上の被写体をＬＥＤ等の光源によって照明し、被写体から散乱された光を、集光レンズを用い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と直前に撮影した画像データとの変化量を抽出し、その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している。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などを被写体の動きに合わせて、移動させることができる。
【０００５】
特許文献１に記載の光学式ジョイスティックにおける光学系は、装置の小型・薄型化を達成するため、第１反射面と第１平凸レンズ部とを有する第１導波管、第２反射面と第２平凸レンズ部とを有する第２導波管、被写体が接するカバー、および第１平凸レンズ部と第２平凸レンズ部との間に位置する空間に設けられたアパーチャーの４つの部品からなっている。従来技術において、被写体表面での散乱光は、カバーに入射し、第１導波管、第２導波管を導波し、撮像素子上に結像する。装置の薄型化を達成するために、第１導波管、第２導波管に光路変換素子を設け、光路を装置の幅方向に変換することで、装置が高さ方向に大きくなることを制約している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００８−５１０２４８号公報（２００８年４月  ３日公表）
【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、従来の光ポインティング装置において、被写体から散乱された光線は、
撮像部に入射するまでの経路において、少なくとも、外部の衝撃等から保護するカバー部と被写体からの散乱光を結像させる導波管の内部を透過している。しかも、導波管は複数の部品から構成されているため、製造時に複数の製造工程・組立工程を必要とし、ローコストな光ポインティング装置を提供することができない。また、部品点数が多いため、高精度な組み立てを必要とし、製造時の歩留まりが低下してしまう。
【０００８】
また、装置が複数の部品で構成されていることや、各部材において組み立てのための構造が形成されることにより、光ポインティング装置を薄型化することが困難である。
【０００９】
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、部品点数を削減することによって、超薄型で組立性に優れた光ポインティング装置およ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】
【００１０】
本発明の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、前記被写体からの散乱光を結像する結像部を有し、前記被写体からの散乱光を内部で伝搬する導光体と、前記導光体から出射された、被写体の散乱光を撮像する撮像部とを備えた光ポインティング装置であって、前記導光体は、内部へ入射した被写体の散乱光が前記導光体の外部へ出射されるまでの光路において、該散乱光を、空気を介さず導光するようになっていることを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、導光体は、内部へ入射した被写体の散乱光が前記導光体の外部へ出射されるまでの光路において、該散乱光を、空気を介さず導光する、すなわち、単一の導光体に入射部、結像部、および出射部が設けられた構成であるので、装置の部品点数を削減することができ、超薄型の光ポインティング装置を実現できる。そして、部品点数を削減することにより、光ポインティング装置の製造時のコストを下げることができる。また、組立性の向上による歩留まりを改善することができる。さらに、入射した被写体の散乱光が前記導光体の外部へ出射されるまでの光路において、被写体の散乱光を、空気を介さずに導波することにより、空気層との界面を透過する際に生じる、被写体の散乱光の全反射や光量ロスがなくなる。それゆえ、上記の構成によれば、ＬＥＤの光出力を低下させることができるため、光ポインティング装置の低消費電力化を達成することができる。また、導光体を成形する金型を高精度で作成することにより、結像特性を有する導光体を高精度に製造することができる。
【００１２】
また、本発明の光ポインティング装置では、前記結像部は、前記被写体からの散乱光を導光方向に対して逆方向に反射させることが好ましい。
【００１３】
上記の構成によれば、前記結像部は、前記被写体からの散乱光を導光方向に対して逆方向に反射させるので、導光方向が順方向のみである構成と比較して、撮像部における光学収差や画像歪みを補正することができる。このため、上記の構成によれば、撮像部において、画質が良好な被写体像を得ることができる。さらに、撮像部において画質が良好な被写体像を得ることにより、光ポインティング装置の誤動作がなくなり、操作性を向上させることができる。また、結像部で反射させることによって、被写体からの散乱光を結像部から被写体側に戻すことができ、光ポインティング装置を装置の幅方向の寸法を小さくすることができる。
【００１４】
また、本発明の光ポインティング装置では、前記導光体における上面および下面の少なくとも一方の面に、反射面が形成されていることが好ましい。
【００１５】
上記の構成によれば、被写体からの散乱光が反射面で反射されるので、導光体内部を伝
搬する散乱光の光路を長く確保することが可能である。
【００１６】
また、本発明の光ポインティング装置では、前記導光体は、前記被写体からの散乱光を入射する入射部と、該入射部から入射された前記被写体からの散乱光を導光方向に光路を変換させる光路変換部とを有することが好ましい。
【００１７】
上記の構成によれば、入射部から入射した、被写体からの散乱光を効率的に結像部側へ導くことができる。そして、撮像部において受光される被写体の信号光量を上げることができる。また、光路変換部を入射部の直下に設けることで、被写体からの散乱光を結像部の方向へ効率的に導くことができる。
【００１８】
また、本発明の電子機器は、前記光ポインティング装置を備えたことが好ましい。
【００１９】
上記の構成によれば、前記電子機器は、薄型化が容易な上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。
【００２０】
また、本発明の光ポインティング装置では、前記光路変換部は、プリズムまたは回折素子であることが好ましい。このような光路変換部を入射部の真下に配置することにより、被写体からの散乱光を結像部の方向へ効率的に導くことができる。
【００２１】
また、本発明の光ポインティング装置において、導光体における出射部と、前記撮像部とは離間していることが好ましい。
【００２２】
上記の構成とすることで、光ポインティング装置を組み立てる際に、光源と撮像部とが実装された回路基板に導光体を配置することで被写体の動きを検出することができる。導光体の出射部と撮像部とを接着せずに離間した構成とすることで、例えば回路基板などの不良検査工程に利用できる。
【００２３】
また、本発明の光ポインティング装置において、前記導光体の出射部と撮像部との空隙は、特定波長において導光体と同一の屈折率を有する材料、もしくは導光体との屈折率差が小さい材料で充填されていることが好ましい。前記導光体の出射部と前記撮像部との空隙を導光体と同等もしくは、導光体との屈折差が小さい樹脂材料で充填することにより、導光体における出射部の後部が空気であるときは、全反射によって撮像部まで到達できない光線を、出射させることができるようになる。つまり、被写体からの散乱光を結像光として撮像部まで効率良く導くことができる。上記の構成とすることで、撮像部において、像マージンを大きくすることができ、組立性が向上する。また、前記導光体の出射部と、前記撮像部との空隙に樹脂を充填することで、光ポインティング装置の強度を向上させることができ、耐久性に優れた装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の光ポインティング装置は、以上のように、前記導光体は、内部へ入射した被写体の散乱光が前記導光体の外部へ出射されるまでの光路において、該散乱光を、空気を介さず導光するようになっている構成である。
【００２５】
また、本発明の電子機器は、以上のように、前記光ポインティング装置を備えた構成である。
【００２６】
それゆえ、部品点数を削減することによって、超薄型で組立性に優れた光ポインティン
グ装置およ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】
【００２７】
【図１】第１の実施形態における光ポインティング装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示される光ポインティング装置の他の構成を示した断面図である。
【図３】図１に示される光ポインティング装置のさらに他の構成を示した断面図である。
【図４】第２の実施形態における光ポインティング装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】図４に示される光ポインティング装置の他の構成を示した断面図である。
【図６】図４に示される光ポインティング装置のさらに他の構成を示した断面図である。
【図７】第３の実施形態における光ポインティング装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、図７に示された光ポインティング装置に備えられた回折素子の具体的な形状を示す断面図であり、（ｂ）〜（ｅ）はそれぞれ、回折素子の溝パターンの一例を示した上面図である。
【図９】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。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の各実施形態について、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diodes：発光ダイオード）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明し、被写体で反射された光を撮像部で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。
【００２９】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態について、図１〜図３に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態における光ポインティング装置１０の概略構成を示す断面図である。図１に示されるように、本発明の光ポインティング装置１０は、被写体１を照明するための光源２と、被写体１からの散乱光を内部で伝搬する導光体６と、上記導光体６の出射部５から出射された被写体１の像を撮像する撮像部７とを備えている。導光体６は、被写体１からの散乱光を、入射部３にて入射し、結像部４にて結像し、出射部５から出射させる構成である。
【００３０】
図１において、説明を簡略化するために、被写体１と導光体６とは離間して示されている。しかしながら、光ポインティング装置１０として用いる際には、被写体１は、導光体６の上面に接触して用いられるものとする。
【００３１】
また、説明を簡略化するために、光ポインティング装置１０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１０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１０の下部から上部に向かう方向をｚ軸の正方向とし、光源２から撮像部７に向かう方向をｙ軸の正方向（導光方向）とする。また、ｚ軸の正方向を垂直方向、ｙ軸の正方向を水平方向とも称する。なお、光ポインティング装置１０の奥行き方向をｘ軸とし、図１に示される光ポインティング装置２０の奥側から手前側に向く方向をｘ軸の正方向とする。
【００３２】
図１に示されるように、光源２から放射された光線Ｍは、光源２を封止している透光性樹脂２ａの内部を導波し、導光体６を介して、被写体１に照明され、被写体１の表面（凹凸形状）によって散乱される。被写体１によって散乱された光の一部は、導光体６に設けられた入射部３から導光体６の内部に入射する。入射部３から入射した光線Ｌは、導光体６の下面に形成された結像部４によって集光・反射される。この結像部４は、入射した光線Ｌを反射させるとともに、該反射させた光線Ｌを集光する機能を有する。ここでは、説明を簡潔にするため、このような反射および集光にかかわる結像部４の機能を、単に「集光・反射」とする。
【００３３】
結像部４としては、入射した光線Ｌを集光・反射させるために、例えば反射膜が蒸着された、反射集光レンズが用いられる。蒸着される反射膜は、アルミニウム、ニッケル、金、もしくは銀で構成される金属膜、または誘電体ダイクロ膜などが挙げられる。尚、上記結像部４のレンズ面には、上記反射膜が形成されていてもよいが、金属よりも反射率が高い誘電体の膜を複数積層させた誘電体多層膜が形成されていてもよい。また、アルミニウムなどを蒸着した金属膜に誘電体膜を積層させた膜を、金属増反射膜として用いれば、金属の単体で形成された蒸着膜よりも反射率を高めることができる。
【００３４】
また、結像部４の表面形状は、単一の曲率半径を有する球面で構成されていてもよい。また、結像部４の表面形状は、撮像部７における被写体像の光学収差（非点収差、球面収差、コマ収差等）や画像歪みを補正するために、導光方向（図１におけるｙ軸の正方向）および導波方向と垂直な方向（図１に対して、ｙ，ｚ方向に垂直な方向:ｘ方向）に対して、それぞれ曲率半径が異なるトロイダル面で構成されていてもよい。また、結像部４の表面形状は、非球面や自由曲面で構成されていてもよい。しかしながら、光ポインティング装置１０の組立性を考慮すると、結像部４の表面形状は、比較的簡単な面形状で構成されていることが望ましい。
【００３５】
上述した形状を有する結像部４にて反射・集光された光線Ｌは、導光体６に設けられた出射部５から、導光体６の外部に出射される。導光体６の出射部５から出射された光線Ｌは、撮像部７上に集光される。図１に示される光ポインティング装置１０において、被写体１からの散乱光は、導光体６に設けられた入射部３より入射した後、出射部７に到達するまでの経路において、ｙ軸の正方向に導光している。
【００３６】
本実施形態の光ポインティング装置１０において、導光体６は、被写体１からの散乱光を入射し、入射した光を結像させ、撮像部へ出射させる機能を有している。入射部より入射した被写体１の散乱光は、結像・出射されるまで（散乱光が出射部５へ到達するまでの経路において）、導光体６の内部をｙ軸の正方向に導波する。そして、導光体６は、少なくとも入射部３から出射部５までの部分が単一の材料で構成されていることを特徴としている。
【００３７】
図１に示される光ポインティング装置１０は、被写体１が導光体６の上面に直接接触する構成であり、別途カバー部を備えていない。そして、導光体６は、散乱光を導光させる機能とカバー部としての機能とを有する。このような構成とすることで、少なくともカバーの厚みを削減することができ、超薄型の光ポインティング装置を実現できる。また、光ポインティング装置の部材点数を削減することで、低コスト化を実現することができる。さらには、装置の組立時に各部材を高精度に配置する必要がなくなり、製造時の歩留まりを向上させることができる。
【００３８】
また、被写体からの散乱光を複数の素子を用いて結像させる光学系においては、光線が異なる材料の界面を透過する際に光量がロスしてしまう。一方、本実施形態の光ポインテ
ィング装置１０における導光体６は、被写体１からの散乱光が入射し、結像し、さらには外部へ出射するまで、単一の材料内部で散乱光を導光（伝搬）する構成である。それゆえ、異なった材料を透過する際に発生する、界面における光量のロスがなくなる。従って、本実施形態の光ポインティング装置１０の構成によれば、被写体１からの散乱光を効率的に撮像部７まで導くことができる。その結果、光源２の光出力を抑えることができるため、光ポインティング装置１０の低消費電力化を実現することができる。また、本実施形態の光ポインティング装置１０では、上記構成を有する導光体６が備えられていることから、導光体６の出射部５の後部に撮像部７が配置されるだけで、被写体１の動きを撮像することが可能である。
【００３９】
図１に示される光ポインティング装置１０において、光源２および撮像部７はそれぞれ、表面を保護するために、透光性樹脂２ａおよび７ａによりモールドされている。尚、光源２および撮像部７はそれぞれ、透光性樹脂２ａおよび７ａによりモールドされていない構成であってもよい。ただし、表面を保護することによって、耐久性を向上させることができるため、光源２および撮像部７はそれぞれ、透光性樹脂２ａおよび７ａにより表面がモールドされていることが望ましい。透光性樹脂２ａおよび７ａの材料としては、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、またはアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。透光性樹脂７ａは、例えば、波長８５０ｎｍの光に対して、導光体６と同一の屈折率を有する材料で構成されていることが望ましい。また、透光性樹脂７ａは、導光体６との屈折率差が０．３以下である材料で構成されていてもよい。このような材料を用いることによって、透光性樹脂７ａと導光体６との界面における光量ロス／全反射を実用上問題ないレベルにすることができる。また、図１に示されるように、透光性樹脂７ａと出射部５とが離間している場合、透光性樹脂７ａと導光体６との界面における光量ロス／全反射を抑制するために、透光性樹脂７ａと出射部５との間は、接着剤によって充填され、空気層がない状態であることが望ましい。
【００４０】
図２は、図１に示される光ポインティング装置１０の他の構成を示した断面図である。図２に示された光ポインティング装置１０では、導光体６における被写体１と接触する面に反射面８ａが形成されている。また、導光体６における被写体１と反対側には、撮像部７が配置されている。
【００４１】
被写体１からの散乱光の一部は、入射部３から導光体６内部に入射する。入射部３から入射した光線Ｌは、導光体６の下面に形成された結像部４によって集光・反射される。結像部４は、入射した光線Ｌを集光・反射させるために、図１に示される結像部４と同様の反射集光レンズが用いられる。例えば、金属膜や誘電体多層膜、または金属増反射膜が蒸着された反射集光レンズが用いられる。結像部４で反射された光線Ｌは、その後、導光体６の内部をｙ軸の正方向に導波していく。そして、導光体６の上面に設けられた反射面８ａにて反射し、出射部５側に光路が変換され、導光体６の下面に設けられた出射部５から出射する。導光体６から出射した光線Ｌは、撮像部７上に集光する。
【００４２】
被写体１からの散乱光は、導光体６に設けられた入射部３より入射した後、結像部４および反射面８ａを介して、出射部７に到達するまでの経路において、ｙ軸の正方向に導光している。反射面８ａは、結像部４によって反射・集光された光線Ｌを出射部５側へ反射させる機能を有する。反射面８ａには、反射膜が形成されている。反射面８ａに蒸着される反射膜としては、アルミニウム、ニッケル、金、若しくは銀で構成される金属膜、または誘電体ダイクロ膜等が挙げられる。
【００４３】
図１に示される光ポインティング装置１０では、結像部４で集光された光線Ｌが、導光体６の上面に設けられた出射部５から出射するため、撮像部７が導光体６の上側に設けられている。一方、図２に示される光ポインティング装置１０では、結像部４で集光された
光線Ｌは、導光体６の表面に設けられた反射面８ａで反射し光路が変換された後、導光体６の下面に設けられた出射部５から出射し撮像部７上に結像する。このため、撮像部７は、導光体６の下部に配置されている。つまり、図２に示される光ポインティング装置１０においては、導光体６の上面に設けた反射面８ａにより光線Ｌの光路が変換されるため、撮像部７が導光体６の下面に配置されている。この点で、図２に示される光ポインティング装置１０は、図１に示される構成と異なっている。
【００４４】
従って、図２に示される光ポインティング装置１０によれば、光源２と撮像部７とを同一平面上に配置することができる。そして、光源２と撮像部７とを同一の基板上に搭載すれば、光源２を実装する基板と撮像部７を実装する基板とを分けて用意する必要がなくなり、更に部品点数を削減することができる。
【００４５】
また、図２に示される光ポインティング装置１０においても、図１に示される構成と同様に、光源２及び撮像部７は、透光性樹脂２ａおよび７ａによりモールドされており、表面が保護されている。透光性樹脂２ａおよび７ａの材料としては、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、またはアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。
【００４６】
図３は、図１に示される光ポインティング装置１０のさらに他の構成を示した断面図である。図３に示される光ポインティング装置１０は、導光体６における入射部３の下側に光路変換部としてのプリズム（光路変換部）９ａが設けられた構成である。
【００４７】
図３に示されるように、被写体１からの散乱光は、入射部３から導光体６内部に入射する。入射部３から入射した光線Ｌは、入射部３の下部に設けられた光路変換部としてのプリズム９ａによって光路が変換される。プリズム９ａによって光路が変換された光線Ｌは、導光体６の上面に形成された結像部４によって集光・反射される。結像部４は、入射した光線Ｌを集光・反射させるために、図１に示される結像部４と同様の反射集光レンズが用いられる。例えば、金属膜や誘電体多層膜、または金属増反射膜が蒸着された反射集光レンズが用いられる。結像部４によって反射・集光された光線Ｌは、導光体６の下面に設けられた出射部５から出射し、撮像部７に入射する。
【００４８】
また、図３に示される光ポインティング装置１０における導光体６は、その表面の入射部３、プリズム９ａ、結像部４、および出射部５以外の領域に、遮光部１０ａ，１０ｂ，１０ｃが設けられている。
【００４９】
被写体１からの散乱光は、導光体６に設けられた入射部３より入射した後、プリズム９ａおよび結像部４を介して、出射部７に到達するまでの経路において、ｙ軸の正方向に導光する。
【００５０】
図３に示される光ポインティング装置１０は、導光体６の入射部３より入射した被写体１の散乱光が結像部４に到達するまで経路において、プリズム９ａが配置されている点で、図１および図２に示される構成と異なる。すなわち、図３に示される光ポインティング装置１０では、被写体１からの散乱光は、入射部３の直下に配されたプリズム９ａにより、結像部４へ導光される。
【００５１】
このように入射部３の直下にプリズム９ａが配されることにより、入射部３から入射した光線Ｌの取込角を大きくすることができ、被写体１からの散乱光を結像部４側へ効率的に導くことができる。それゆえ、図３に示される光ポインティング装置１０によれば、撮像部７での信号光量を増やすことができるため、光源２の光出力を抑え、光源２の消費電力を低下させることができる。
【００５２】
また、プリズム９ａは、その表面に反射膜が蒸着されている。この反射膜としては、アルミニウム、ニッケル、金、若しくは銀で構成される金属膜、誘電体ダイクロ膜、または誘電体若しくは金属で構成される増反射膜が挙げられる。また、プリズム９ａは、反射による光量のロスをなくすために、入射部３から入射した光線Ｌを全反射するような角度で配置されることが望ましい。
【００５３】
また、図３に示される光ポインティング装置１０は、導光体６の表面における入射部３、プリズム９ａ、結像部４、および出射部５以外の領域に、遮光部１０ａ，１０ｂおよび１０ｃが設けられている。この点で、図１及び図２に示される構成と異なっている。被写体１からの散乱光が直接撮像部７に入射する、あるいは結像経路を通らない光線が撮像部７に入射すると、撮像部７でノイズが発生する。このため、光ポインティング装置１０が誤作動を起こし、光ポインティング装置１０の操作性が低下してしまう。従って、プリズム９ａや出射部５などの結像系を構成する各素子の有効径の外周部に、図３に示すように、遮光部材１０ａ，１０ｂおよび１０ｃを設けることで、信号光量に対するノイズを低減する効果がある。
【００５４】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態について、図４〜図６に基づいて説明する。図４は、第２の実施形態における光ポインティング装置２０の概略構成を示す断面図である。光ポインティング装置２０は、導光体６内部に設けられた結像部４を介して、光線が導光方向と逆方向（ｙ軸の負方向）に反射・結像される点が、第１の実施形態と異なっている。以下では、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。
【００５５】
また、図４において、導光体６の上面に接触している被写体１は、指先等の被写体であり、光ポインティング装置２０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２０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２０に対して便宜的に小さく記載している。
【００５６】
図４で示されているように、光ポインティング装置２０は、被写体１に光を照射する光源２と、被写体１からの散乱光を内部で伝搬する導光体６と、導光体６から出射された光（結像光）を撮像する撮像部７とを備え、光源２および撮像部７が回路基板１１に搭載された構成である。
【００５７】
光ポインティング装置２０における導光体６は、被写体１からの散乱光を、入射部３にて入射し、結像部４にて結像し、出射部５から出射させる構成であり、さらにフランジ部が設けられている。このフランジ部は、光ポインティング装置２０を組み立てるに際し、回路基板１１との組立精度を調整するために設けられている。ここでは、フランジ部の詳細な形状について示されていないが、フランジ部は、例えば射出成型等によって、導光体６と一体化して形成される。
【００５８】
ここで、被写体１で散乱された光線が撮像部７に到達する経路について説明する。
【００５９】
まず、光源２が、導光体６の上面に接触する被写体１に向けて光線Ｍを放射する。光源２から放射された光線Ｍは、光源２を保護する透光性樹脂２ａを通過し、プリズム９ａにより屈折されて被写体１に照射される。つまり、光源２から放射された光線Ｍは、被写体１に対して斜め方向から（被写体１に対して或る入射角で）入射する。
【００６０】
導光体６は、空気よりも屈折率が大きい材質で構成されている。このため、導光体６の上面に到達した光線Ｍは、被写体１が接触していない場合、その一部が導光体６の上面を
透過し、残りの一部が導光体６の上面で全反射する。このとき、光線Ｍの導光体６の上面に対する入射角が全反射の条件を満たす場合、光線Ｍは、導光体６の上面を透過せず、全反射し、導光体６の内部に向かう。一方、被写体１が接触している場合、光線Ｍは、被写体１の表面で反射し、導光体６の入射部３から導光体６の内部に入射する。なお、光源２は、例えばＬＥＤ等で実現され、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。なお、導光体６の具体的な材質については、後述する。
【００６１】
導光体６の上面に被写体１が接触している場合、光源２から放射された光線Ｍが、被写体１の表面上で散乱反射する。被写体１の表面で反射された光線Ｍは、入射部３から入射し導光体６内部を伝搬する。入射部３から入射した光線Ｌは、プリズム９ａで全反射されて、ｙ軸の正方向に導波する。プリズム９ａで全反射された光線Ｌは、反射面８ａで反射し、結像部４に到達する。その後、結像部４でｙ軸の負方向に折り返し反射されて、反射面８ａおよび反射面８ｂで交互に（次々に）反射されて、導光体６の出射部５から出射される。導光体６の出射部５から出射した光線Ｌは、撮像部７に入射する。
【００６２】
このように、本実施形態の光ポインティング装置２０において、導光体６は、被写体１からの散乱光の一部を導光体６の内部へ入射させる入射部３と、入射部３の直下に配置され、且つ入射部３から入射した被写体１の散乱光の光路（進行方向）を結像部４側へ変換するプリズム９ａと、入射部３から入射した光線Ｌ（被写体１の散乱光）を結像させる結像部４と、結像部４で集光された光線Ｌ（結像光）を撮像部７へ出射する出射部５とを備えている。
【００６３】
そして、導光体６において、入射部３から入射した光線Ｌは、結像部４にて反射されるまでの光路において、導光体６の内部をｙ軸の正方向に導波する一方、結像部４から撮像素子７へ至るまでの光路においては、ｙ軸の負方向に導光している。つまり、導光体６を伝搬する光線Ｌは、結像部４を介して、導光方向が、ｙ軸の正方向からｙ軸の負方向へ変換されている。そして、導光体６は、入射部３から出射部５へ至るまで、単一の材料で構成されている。また、光ポインティング装置２０において、被写体１は、導光体６の上面に接触して用いられる。このように、導光体６にカバーの機能も持たせることで、カバーを別部材で構成する必要がなくなる。このため、光ポインティング装置２０によれば、カバー分の厚みを削減することができ、超薄型の光ポインティング装置を実現することがでできる。また、光ポインティング装置の部材点数を削減することで、低コスト化を実現することができる。さらに、光ポインティング装置の組立時に、部材を高精度に配置する必要がなくなり、製造時の歩留まりを向上させることができる。
【００６４】
また、被写体からの散乱光を複数の素子を用いて結像させる光学系においては、光線が異なる部材を透過する際に生じる光量がロスしてしまう。一方、本実施形態の光ポインティング装置１０における導光体６は、被写体１の散乱光が入射し、結像し、さらには外部へ出射するまで、単一の材料内部を導光する構成である。それゆえ、異なった材料内部に入射する際に発生する、界面における光量がロスするということもなくなる。従って、被写体１の散乱光を効率的に撮像部７まで導くことができる。その結果、光ポインティング装置２０の低消費電力化を実現することができる。また、導光体６では、伝搬する光（光線Ｌ）の光路が結像部４により折り曲げられるので、入射部３から出射部５までの光路長を長く取ることができる。それゆえ、光学収差（非点収差、球面収差、コマ収差等）を抑えるようにしても、光線Ｌの光路長と比較して導光体６のｙ軸方向の長さを小さくすることができる。その結果、光ポインティング装置２０の小型化・薄型化を図ることができる。
【００６５】
また、図４に示されるように、回路基板１１上には、被写体１に光を照射するための光源２と被写体１からの散乱光を撮像する撮像部７とが実装されている。そして、光源２お
よび撮像部７はそれぞれ、透光性樹脂２ａおよび７ａにより封止されている。光源２および撮像部７は、透光性樹脂２ａおよび７ａが設けられていることにより、表面が保護され、耐久性が向上する。透光性樹脂２ａおよび７ａの材料としては、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、またはアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。
【００６６】
次に、回路基板１１の構成について説明する。本実施形態の光ポインティング装置２０では、１つの回路基板１１上に光源２および撮像部７が搭載されている。光源２および撮像部７は、ワイヤボンド実装またはフリップチップ実装により回路基板１１と電気的に接続されている。回路基板１１は、その表面に回路が形成されている。回路基板１１に形成された回路は、光源２の発光タイミングを制御したり、撮像部７から出力された電気信号を受けて、被写体１の動きを検知したりするものである。回路基板１１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る。
【００６７】
撮像部７は、光源２から照射され、被写体１で反射された光線Ｌを受光する。そして、受光した光に基づいて入射部３上の像を結像し、画像データに変換する。具体的には、撮像部７は、ＣＭＯＳやＣＣＤ等のイメージセンサ（撮像素子）である。撮像部７は、不図示のＤＳＰ（Digital Signal Processor：算出部）を含み、受光した光線ＬをＤＳＰに画像データとして取り込む。撮像部７は、回路基板１１の指示に従って、被写体１の像を一定の間隔で撮影し続ける。
【００６８】
入射部３に接している被写体１が移動した場合には、撮像部７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。撮像部７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１の移動量および移動方向を算出する。すなわち、導光体６の入射部３に接触している被写体１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。撮像部７は、ＤＳＰにおいて、該所定量に基づいて被写体１の移動量および移動方向を算出する。撮像部７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１１に出力する。なお、ＤＳＰは、撮像部７の内部ではなく、回路基板１１に含まれるものであってもよい。その場合、撮像部７は、撮像した画像データを順番に回路基板１１に送信する。
【００６９】
撮像部７の処理についてまとめると、撮像部７は、入射部３上に被写体１がない場合には、入射部３の像を撮像する。次に、入射部３に被写体１が接触すると、撮像部７は、被写体１の表面の像を撮像する。例えば、被写体１が指先である場合には、撮像部７は、指先の指紋の像を撮像する。ここで、撮像部７が撮像した画像データは、入射部３上に被写体１がな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、撮像部７のＤＳＰは、入射部３に被写体１が接触していることを示す信号を回路基板１１に送信する。そして、被写体１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１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１１に送信する。
【００７０】
次に、透光性樹脂２ａおよび７ａ、並びに回路基板１１について説明する。図４に示される光ポインティング装置２０において、透光性樹脂２ａおよび７ａの形状は、略直方体である。透光性樹脂２ａおよび７ａの底面は、回路基板１１の上表面と密着して接している。また、透光性樹脂２ａおよび７ａには、光源２および撮像部７にそれぞれ密着する凹部が形成されている。このように、回路基板１１上に搭載された光源２および撮像部７はそれぞれ、透光性樹脂２ａおよび７ａによって樹脂封止されているため、回路基板１１、光源２、撮像部７および透光性樹脂２ａおよび７ａが一体となっている基板部１２が形成される。そのため、光ポインティング装置２０の部品点数を減らすことができ、組立工程
数も減らすことができる。よって、光ポインティング装置２０の製造コストを削減することができると共に、被写体１の検出精度の高い光ポインティング装置２０を実現することができる。
【００７１】
次に、導光体６の構成および形状について詳細に説明する。導光体６は、光ポインティング装置２０の組み立てのためにフランジ部などが形成されている。そして、光源２および撮像部７等の光ポインティング装置２０を構成する各部・各素子を保護する機能を有する。導光体６は、基板部１２の上側に位置し、基板部１２の側面および上表面に密着して接している。ここで、導光体６におけるｚ軸の負側の表面であって、基板部１２上に搭載され光ポインティング装置２０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、導光体６の裏面と称する。換言すると、導光体６の表面であって、基板部１２に対向する面を裏面と称する。また、導光体６の表面であって、被写体１が接触する面と反対側であり、且つ外部に露出している表面部分を導光体６の底面と称する。すなわち、導光体６の裏面の一部（アタリ面）は、基板部１２の側面および上表面と密着して接している。また、導光体６の底面（アタリ面）は、基板部１２の底面と同一平面を形成している。導光体６の上表面と導光体６の底面（アタリ面）および基板部１２の底面とは平行となっており、導光体６の両側面が、導光体６の上表面、並びに、導光体６の底面（アタリ面）および基板部１１の底面に対してある角度を持つ面で形成されている。なお、ここでいう「導光体６の両側面」とは、外部に露出しておらず、かつ、導光体６のおける基板部１２と接触している側面のことを意味する。このようなある角度を持つ面で形成された導光体６の両側面としては、例えばテーパー面が挙げられる（この場合、基板部１２の両側面もテーパー面である）。この構成により、組立時に、導光体６が基板部１２に嵌り易くなる。ただし、この形状に限るものではなく、図４に示されるように、上記両側面が底面に対して垂直になっていても構わない。
【００７２】
図４に示されているプリズム９ａは、導光体６の一部を構成しており、光源２の上方、且つ、入射部３の下方に位置している。そして、導光体６の裏面の基板部１１と接しない部分に位置する、導光体６の裏面の凹部に形成されている。プリズム９ａには傾斜面が形成されている。プリズム９ａは、光源２から照射された光線Ｍをこの傾斜面で屈折させて、被写体１に向かうように光線Ｍの経路を変換する。また、プリズム９ａは、被写体１から反射された光線Ｌを傾斜面で全反射させて、導光体６の内部であって、Ｙ軸の正方向に光線Ｌの経路を変換する。換言すると、プリズム９ａは、被写体１から反射されて入射部３より導光体６内部に入射した光を水平方向へ導光すべく反射する。このように、プリズム９ａは、その傾斜面で、光線Ｍを透過し、光線Ｌを全反射するものである。例えば、導光体６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が用いられる。
【００７３】
結像部４は、被写体１からの散乱光を反射・集光して、撮像部７上に被写体１の像を結像するものである。結像部４は、撮像部７の上方、且つ、撮像部７よりもｙ軸の正方向に位置する。また、結像部４は、基板部１１と接しない部分に位置する、導光体６の裏面の凹部に形成されている。光ポインティング装置２０では、結像部４に、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。結像部４のレンズ形状は、これに限られず、直交する２方向の曲率半径が等しい球面でもよいし、非球面や自由曲面であってもよい。光ポインティング装置２０では、結像部４のレンズ形状は、直交する２方向に対する撮像部７での光学収差（非点収差、球面収差、コマ収差等）や画像歪みを補正するために、トロイダル面としている。結像部４は、このトロイダル面で反射した光線Ｌを撮像部７に結像するように反射している。結像部４において効率的に光線Ｌを反射させるために、結像部４のトロイダル面には、金属（例えば、アルミニウム、ニッケル、金、銀、誘電体ダイクロ膜など）の反射膜が蒸着されている。
【００７４】
導光体６の内部を導光する光線Ｌの光路を変換する反射面８ａおよび８ｂは、反射により、プリズム９ａで全反射された光線Ｌを結像部４に入射させるとともに、結像部４から反射された光線Ｌを撮像部７に入射させるものである。反射面８ａおよび８ｂはそれぞれ、導光体６の上表面、および撮像部７の上方に位置する。反射面８ａおよび８ｂは、導光体６の上表面に反射膜を蒸着させて形成される。反射面８ａおよび８ｂ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。
【００７５】
反射面８ｂは、結像部４から反射されて反射面８ａで反射された光線Ｌを再度反射面８ａに向けて反射するものである。反射面８ｂは、撮像部７の上方、且つ、撮像部７よりもｙ軸の正方向に位置し、導光体６の裏面に位置する。反射面８ｂは、導光体６の裏面に反射膜を蒸着させて形成される。反射面８ａおよび８ｂ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。
【００７６】
ここで、再度、光源２から放射された光線が被写体１で反射して撮像部７に入射する経路について説明する。まず、光源２から照射された光線Ｍは、プリズム９ａで屈折して透過し、導光体６の表面に到達する。導光体６の入射部３に被写体１が接触している場合、光線Ｍは、被写体１の表面上で散乱する。被写体１の表面で反射された光線Ｍは、入射部３から導光体６内部を伝搬する。入射部３から入射した光線Ｌは、プリズム９ａで全反射されて、進行方向がｙ軸の正方向に変換される。プリズム９ａで全反射された光線Ｌは、反射面８ａで反射し、結像部４に到達する。そして、結像部４で導光方向がｙ軸の負方向へ折り返し反射されて、反射面８ａおよび反射面８ｂで次々と反射されて導光体６の出射部５から出射される。導光体６から出射された光線Ｌは、撮像部７に入射する。
【００７７】
このように、光ポインティング装置２０では、導光体６について、従来のカバーとしての機能と結像光学系の機能とを持たせる。これにより、光学系の光路長を長く取り、光学収差（非点収差、球面収差、コマ収差等）を抑えるようにしても、光線Ｌの光路長と比較して導光体６のｙ軸方向の長さを小さくすることができる。その結果、光ポインティング装置２０の小型化・薄型化を図ることができる。
【００７８】
上述のように、本実施形態の光ポインティング装置２０では、導光体６について、光線Ｌを導光させる機能とカバーとしての機能を持たせている。これにより、光ポインティング装置２０の部品点数を減らすことができ、組立工程数も減らすことができる。また、部品点数を削減することによって、組立時に精度の良い組み立てができ、製品の歩留まりが向上する。よって、光ポインティング装置２０の製造コストを削減することができる。
【００７９】
また、導光体６と、結像部４と、撮像部７とを、それぞれ別部品として組み立てる場合、組立用のアタリ面、嵌合形状等の形状が必要となる。例えば、別部品同士が嵌め合う嵌合形状が設けられた構成は、公差が小さくなる要因となる。さらには、嵌合形状が複雑な形状である場合、歩留まりが低下するおそれがある。しかし、光ポインティング装置２０のように、導光体６と結像特性を有する結像部４とを一体化する場合には、上記の複雑な形状を必要としない。すなわち、導光体６と結像特性を有する結像部４とを一体化する場合、部品点数を削減できるとともに、組立用のアタリ面（コバ）や嵌合形状といった複雑な形状を必要としない。そして、必要最小限の光学面があれば、調整マージンも確保する必要がなく、導光体６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２０の厚み（ｚ軸方向の大きさ）を小さくすることができる。
【００８０】
図５は、図４に示される光ポインティング装置２０の他の構成を示した断面図である。図５に示された光ポインティング装置２０は、被写体１からの散乱光が導光体６における結像部４から出射部５へ到達する光路において反射面８ａにより一回だけ反射する点が、
図４に示される構成と異なる。このような構成とすることで、導光体６に設けられた入射部３と撮像部７との距離を遠ざけることができる。それゆえ、光線Ｌの光路（結像経路）を通らずに撮像部７に入射する光によるノイズを少なくすることができる。その結果、図５に示された構成によれば、操作性に優れた光ポインティング装置２０を提供することができる。
【００８１】
また、図６は、図４に示される光ポインティング装置２０のさらに他の構成を示した断面図である。図６に示された光ポインティング装置２０は、結像部４が導光体６の上面に配置されている点が、図４および図５に示される構成と異なる。図６に示された光ポインティング装置２０において、導光体６の入射部３から入射した被写体１の散乱光（光線Ｌ）は、光路変換部であるプリズム９ａにより、導光方向であるｙ軸の正方向に全反射される。そして、反射面８ａおよび８ｂで反射されて、結像部４に到達する。
【００８２】
このように、光線Ｌは、反射面８ａおよび８ｂにより２回の反射を介して、プリズム９ａから結像部４に至る。このため、図６に示された光ポインティング装置２０では、結像部４は、導光体６の上面に配置されている。このように結像部４が導光体６の上面に配置されていることにより、組み立ての際に複雑な導光体６の形状を設ける必要がない。例えば、この導光体６を成形によって製造する場合を考慮すると、金型加工が比較的容易になる。このため、加工費を削減することができ、光ポインティング装置２０の製造コストを下げることができる。また、導光体６の形状を容易にすることで、成形精度が向上し、製品の歩留まりが向上する。
【００８３】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態について、図７および図８（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。図７は、第３の実施形態における光ポインティング装置３０の概略構成を示す断面図である。以下では、第３の実施形態において、第１および２の実施形態と同じ構成については、説明を省略する。
【００８４】
図７に示すように、本実施形態の光ポインティング装置３０では、導光体６の入射部３から入射した被写体１の散乱光（光線Ｌ）が、回折素子９ｂにより、導光方向であるｙ軸の正方向へ反射させている。すなわち、本実施形態の光ポインティング装置３０は、光路変換部として回折素子９ｂを用いている点が、第１および２の実施形態と異なっている。図７に示されるように、回折素子９ｂは、光源２の上方、且つ、入射部３の下方であって、導光体６の裏面の基板部１２と接しない部分に配置されている。回折素子９ｂで反射された光線Ｌは、反射面８ａへ光路が変換される。
【００８５】
回折素子９ｂ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９ｂの断面形状を示す概略構成を示す断面図である。回折素子９ｂ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９ｂ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９ｂ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３０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。
【００８６】
また、反射率を向上させるために、回折素子９ｂの外側表面（ｚ軸の負側の表面）に反射膜（例えば、アルミニウム、銀、金、誘電体ダイクロ膜等）を蒸着していることが望ましい。ここで、図８（ａ）に示されるように、回折素子９ｂ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、導光体６の屈折率ｎ、光源２が放射する光の波長をλとした場合、ｔ＝λ／（２ｎ）とすることが望ましい。
【００８７】
また、回折素子９ｂ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９ｂの溝ピッチは０．８〜３．０μｍの間で設計することが望ましい。
【００８８】
さらに、撮像部７上に投影する被写体１の像を写す結像性能を向上させるために、回折素子９ｂ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９ｂ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９ｂを設計してもよい。この場合、撮像部７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光学収差（非点収差、球面収差、コマ収差等）を補正することができる。
【００８９】
また、図８（ｅ）に示されるように、回折素子９ｂの溝パターンを曲線且つ不等ピッチのパターンとすることで、像の歪みおよび光学収差（非点収差、球面収差、コマ収差等）を補正することができる。
【００９０】
また、回折素子９ｂの別の具体例として、回折素子９ｂ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構成としては、断面形状がブレーズ形状になった構成が挙げられる。また、反射率を向上させるために、回折素子９ｂの外側表面に反射膜（例えば、アルミニウム、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９ｂとしてフレネルレンズを用いる場合、導光体６の一部にプリズムやバルク型レンズが形成されている場合と比べて、導光体６の厚みの均一化を図ることができる。そのため、導光体６の強度を上げながら、光ポインティング装置３０の薄型化を実現することができる。
【００９１】
また、回折素子９ｂ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光学収差（非点収差、球面収差、コマ収差等）を補正することができる。このため、結像性能が向上し、撮像部７上に被写体１の像を鮮明に映すことができる。
【００９２】
このように、光ポインティング装置３０では、被写体１から反射された光線を水平方向（ｙ軸の正方向）に反射させるために回折素子９ｂを用いている。これにより、導光体６にプリズム９ａを形成する場合と比較して、導光体６の厚みの均一化を図ることができる。そのため、導光体６の強度を上げながら、薄型化することができる。それに加えて、光源２から照射された光線Ｍを、入射部３に対して均一な光強度で照射することができる。
【００９３】
また、被写体１から反射される光線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、特許文献１の構成）において、装置設計は、折り曲げ素子（プリズム、回折素子など）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（プリズム、回折素子など）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（プリズム、回折素子など）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（プリズム、回折素子など）の大きさは、被写体１を検出する領域の大きさに依存する。そして、被写体１の模様を検出するためには、この領域がある程度の面積を有していなければならない。よって、被写体１を検出する領域の面積を確保しようとすると、必然的に折り曲げ素子（プリズム、回折素子など）が大きくなり、光ポインティング装置の厚み（ｚ軸方向の大きさ）を小さくすることができなかった。
【００９４】
一方、実施形態の光ポインティング装置３０では、折り曲げ素子として、プリズムよりもｚ軸方向の長さを小さくできる回折素子９ｂを用いている。これにより、更なる光ポインティング装置３０の薄型化を図ることができる。
【００９５】
また、第３の実施形態の光ポインティング装置３０においても、第２の実施形態で示した方法と同様に、回路基板１１の両側面、透光性樹脂２ａおよび７ａにおけるｙ軸の負方向の側面、並びに、透光性樹脂２ａおよび７ａにおけるｙ軸の正方向の側面および上面を基準として、基板部１２の上方に導光体６を組み立てている。そのため、基板部１２と導光体６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１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。その結果、薄型で操作性に優れた光ポインティング装置を実現することができる。
【００９６】
〔第４の実施形態〕
最後に、光ポインティング装置４０を搭載した電子機器について、図９を用いて説明する。図９は、光ポインティング装置４０を搭載した携帯電話機１００の外観を示す図である。図９（ａ）は携帯電話機１００の正面図であり、図９（ｂ）は携帯電話機１００の背面図であり、図９（ｃ）は携帯電話機１００の側面図である。図９（ａ）〜（ｃ）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、本発明の電子機器は、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、ゲーム機、テレビ等のリモコン等が挙げられる。
【００９７】
図９（ａ）〜（ｃ）に示されるように、携帯電話機１００は、モニター側筐体１０１および操作側筐体１０２を備えている。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４０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４０は、上述の第１〜３の実施形態で説明した光ポインティング装置１０，２０，３０の何れも適用可能である。
【００９８】
なお、本実施形態において、光ポインティング装置４０は、図９（ａ）に示すように、テンキー１０４の上部に配置されている。しかし、光ポインティング装置４０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。
【００９９】
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４０からの入力情報を表示するものである。
【０１００】
なお、本実施形態の携帯電話機１００は、図９（ａ）〜（ｃ）に示されるように、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４０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。
【０１０１】
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９（ａ）〜（ｃ）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４０である。この中で、光ポインティング装置
４０の厚さが最も厚く、光ポインティング装置４０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。
【０１０２】
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】
【０１０３】
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】
【０１０４】
１    被写体（指）
２    光源
２ａ        透光性樹脂
３    入射部
４    結像部
５    出射部
６    導光体
７    撮像部
７ａ        透光性樹脂
８ａ  反射面
８ｂ  反射面
９ａ        プリズム（光路変換部）
９ｂ        回折素子（光路変換部）
１０ａ  遮光部
１０ｂ  遮光部
１０ｃ  遮光部
１１    回路基板
１２    基板部
１０、２０、３０、４０    光ポインティング装置
１００  小型電子機器
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
Ｌ      光線
Ｍ      光線
【図１】
2011238050.tif 000003
【図２】
2011238050.tif 000004
【図３】
2011238050.tif 000005
【図４】
2011238050.tif 000006
【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】
2011238050.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月17日(2011.6.17)
【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、
前記被写体からの散乱光を結像する結像部を有し、前記被写体からの散乱光を内部で伝搬する導光体と、
前記導光体から出射された、前記被写体からの散乱光を撮像する撮像部とを備えた光ポインティング装置であって、
前記導光体は、内部へ入射した被写体の散乱光が前記導光体の外部へ出射されるまでの光路において、該散乱光を、空気を介さず導光するようになっており、
前記光源から前記撮像部へ向かう方向を導光方向としたとき、
前記導光方向において、前記撮像部は、前記結像部よりも前記光源に近くなるように配置されており、前記結像部は、前記被写体からの散乱光を前記導光方向に対して逆方向に反射させており、
前記導光体における上面および下面の少なくとも一方の面に、結像部で反射された散乱光を撮像部へ向けて反射する反射面が形成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】
前記導光体は、前記被写体からの散乱光を入射する入射部と、該入射部から入射された前記被写体からの散乱光を上記導光方向に光路を変換させる光路変換部と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３】
請求項１または２に記載の光ポインティング装置を備えたことを特徴とする電子機器。