(57)【要約】【課題】消費電力の増大を抑制し、かつ誤作動を低減し得る光学式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】光学式ポインティング装置１は、被写体１０が接触する接触面１２を備えた接触部と、接触面１２に光を照射するＬＥＤ光源１３と、被写体１０の反射光を像として結像させる結像素子１４と、被写体１０の像を撮像する撮像素子１５とを有する。接触面１２の一部は、少なくとも１つの曲面にて形成されている。【選択図】図１
2011170754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体が接触する接触面を備えた接触部と、上記接触面に光を照射する光源と、被写体の反射光を像として結像させる結像素子と、被写体の像を撮像する撮像素子とを有する光学式ポインティング装置において、
上記接触面の一部は、少なくとも１つの曲面にて形成されていることを特徴とする光学式ポインティング装置。
【請求項２】
前記曲面は、被写体側に向けての凸面にて形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学式ポインティング装置。
【請求項３】
前記曲面は、装置本体の被写体側表面よりも突出して形成されていることを特徴とする請求項２記載の光学式ポインティング装置。
【請求項４】
前記曲面は、光源からの光の導波方向に対して互いに曲率の異なった２つの第１曲面及び第２曲面を有していると共に、上記２つの第１曲面と第２曲面との間は滑らかに連結されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の光学式ポインティング装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学式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等の携帯情報端末に搭載可能な光学式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、詳細には、コントラストの高い被写体像を得ることができる光学式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】
しかし、携帯情報端末は携帯することを前提とするため、本体と分離した別途のポインティング装置を携帯情報端末のポインティング装置として採用するには支障を来たす。また、例えばトラックボール型（Track Ball-Type）のポインティング装置は、物理的に一
定以上の３次元空間を占有するため、薄型かつ小型の携帯情報端末に採用し難いという問題があった。
【０００５】
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、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）等の光源によって照明し、被写体によって散乱された光線を、集光レンズを用いてセンサ等の撮像素子にて連続的に撮影し、接触面における被写体の指紋の移動変化である画像の変化を抽出し、入力信号に変換させることによって被写体の動きを推測し、ディスプレイ上に示されたカーソル等をディスプレイ上で移動させることが可能な光学式ポインティング装置が提案されている。
【０００６】
例えば特許文献１に開示された光学式ポインティング装置１００では、図１５に示すように、被写体１０１と直接接触するカバーガラス１０２と、カバーガラス１０２の背面に光を照射する光源部１０３と、カバーガラス１０２を介して被写体１０１によって反射された光の方向を所定方向に反射し、この所定方向の光を集光し、集光された光を撮像する受光部１０４とを含んでいる。これにより、被写体１０１として指の表面を用いてポインティングを可能にし、水平の光経路を形成して光学系の厚さを最小化しながら焦点距離を十分に提供できるようにする光学式ポインティング装置１００及び個人携帯端末機を提供できるようになっている。
【０００７】
ところで、光学式ポインティング装置は、前述したように、被写体で散乱された光を連続的にセンサ等の撮像素子によって撮像することによって、被写体の動きを推測している
ため、センサ上で得られる像はノイズ成分が少なく、コントラストが高いことが望まれる。例えば、指等の凹凸形状を有する被写体が光学式ポインティング装置を操作する場合、撮像素子に取り込まれる像は、凸部(指紋の山の部分)又は凹部(指紋と指紋との間の溝の
部分)のいずれか一方が明るい部分として認識され、他方が暗い部分として認識される。
【０００８】
これらの明部と暗部との差が大きい、つまりコントラストが高い像は、入力信号に変換する際にノイズ成分が少ないため、光学式ポインティング装置の誤作動が起こり難いと考えることができる。しかし、コントラストが低い像においては、明部と暗部とをはっきりと捉えることができないため、撮像素子上でノイズ成分が多い不鮮明な像として認識され、光学式ポインティング装置は誤作動を起こし易いと考えることができる。
【０００９】
光学式ポインティング装置として、例えばＰＣ（Personal Computer）等のコンピュー
タ機器に用いられているコンピュータマウスを例にとると、光源にはＬＥＤやＬＤ（Laser Diode：発光素子）を用いているが、これらの光源からの光を被写体に対して斜め方向
から照射することによって、被写体の明部と暗部とをはっきりと捉えることができ、コントラストが高い像を得ているため、ディスプレイ上のカーソルをスムーズに操作できる。つまり、被写体に対して照明光の照明角度を均一にすること、及び被写体全体を照度分布が均一な光線にて被写体に対して斜め方向から照射することによって、コントラストが高い被写体像を得ることができる。
【００１０】
前記特許文献１によると、光源部１０３としてＬＥＤを用い、光源部１０３を被写体１０１に対して斜めに配置し、被写体１０１を斜め方向から照射することによって、コントラストの高い像を得ている。
【００１１】
また、例えば特許文献２においても、図１６に示すように、光学式ポインティング装置２００において、ＬＥＤ光源２０１から放射された光線は、反射ミラー２０２を介して反射し、特許文献１と同様に、被写体２０３に斜め方向から照射されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表２００８−５０７７８７号公報（２００８年３月１３日公表）
【特許文献２】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】
【００１３】
ところで、特許文献１及び特許文献２に開示されている従来の光学式ポインティング装置１００・２００においては、光源からの光を被写体に対して斜め方向から照射することにより、被写体である指の指紋の明部と暗部とをはっきりと捉えてコントラストの高い像を得る構成としている。
【００１４】
しかしながら、上記従来の光学式ポインティング装置では、被写体が接触される接触面は平面からなっている。このため、光源からの光を被写体に対して斜め方向から照射したときに、一部、全反射して被写体に照射されない光が存在する可能性がある。この結果、光源から放射された光線の中で一部の光線しか利用しておらず、光利用効率が低くなっている。したがって、被写体を明るい光線で照明し、コントラストが高い像を得るためには、大きな駆動電流が必要となり、光学式ポインティング装置の消費電力が極めて大きくなってしまう。
【００１５】
また、被写体の接触する接触面が平面からなっていることによって、光源からの光を被写体に対して斜め方向から照射した場合、接触面の各部分での照射方向が異なる。この結
果、被写体に対して角度が均一な光線を照射することができなくなり、撮像素子において画像歪みが生じるので、誤作動を起こす可能性がある。
【００１６】
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、その目的は、消費電力の増大を抑制し、かつ誤作動を低減し得る光学式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】
【００１７】
本発明の光学式ポインティング装置は、上記課題を解決するために、被写体が接触する接触面を備えた接触部と、上記接触面に光を照射する光源と、被写体の反射光を像として結像させる結像素子と、被写体の像を撮像する撮像素子とを有する光学式ポインティング装置において、上記接触面の一部は、少なくとも１つの曲面にて形成されていることを特徴としている。
【００１８】
従来の光学式ポインティング装置では、被写体が接触される接触面は平面からなっていたので、光源からの光を被写体に対して斜め方向から照射したときに、全反射して被写体に照射されない光が一部存在する可能性があった。そして、その結果、光源から放射された光線の中で一部の光線しか利用しておらず、光利用効率が極めて低いという問題を有していた。
【００１９】
また、従来の光学式ポインティング装置では、被写体が接触される接触面は平面からなっていたので、光源からの光を被写体に対して斜め方向から照射した場合、接触面の各領域での照射方向が異なる。この結果、被写体に対して角度が均一な光線を照射することができなくなり、撮像素子において画像歪みが生じるので、誤作動を起こす可能性があった。
【００２０】
この点、本発明の光学式ポインティング装置では、接触面の一部は、少なくとも１つの曲面にて形成されている。このため、全反射する領域について接触面を曲面としておけば、接触面に到達した光線の角度を制御することができるので、全反射の角度条件が崩れて、被写体に照射させることができる。したがって、光源からの光を被写体に対して斜め方向から照射したときに、全反射して被写体に照射されない光が一部存在するということがなくなる。この結果、従来のような被写体を明るい光線で照明し、コントラストが高い像を得るためには、大きな駆動電流が必要となり、光学式ポインティング装置の消費電力が極めて大きくなってしまうということもなくなる。
【００２１】
また、接触面の各部分での照射方向が異なる点についても、本発明の光学式ポインティング装置では、接触面の一部は、少なくとも１つの曲面にて形成されているので、接触面に到達した光線の角度を制御することができ、接触面の各部分での照射方向が略同じとなる曲面とすることが可能である。この結果、被写体に対して角度が均一な光線を照射することが可能となり、撮像素子における画像歪みもなくなるので、誤作動を起こす可能性を少なくすることができる。
【００２２】
したがって、消費電力の増大を抑制し、かつ誤作動を低減し得る光学式ポインティング装置を提供することができる。
【００２３】
本発明の光学式ポインティング装置では、前記曲面は、被写体側に向けての凸面にて形成されていることが可能である。
【００２４】
すなわち、光源からの光を被写体に対して斜め方向から照射したときに、接触面が平面の場合において全反射する領域は光源から離れた領域である。この点、本発明では、曲面
は、被写体側に向けての凸面にて形成されているので、光源から離れた領域は平面ではなく曲面となっており、これによって、全反射の角度条件が崩れる。したがって、従来では全反射していた領域においても被写体に照射されるので、全反射して被写体に照射されない光が一部存在するということがなくなる。
【００２５】
本発明の光学式ポインティング装置では、前記曲面は、装置本体の被写体側表面よりも突出して形成されていることが可能である。
【００２６】
これにより、接触面が装置本体の被写体側表面よりも突出した曲面となっているので、被写体の接触面への接触が容易となる。
【００２７】
本発明の光学式ポインティング装置では、前記曲面は、光源からの光の導波方向に対して互いに曲率の異なった２つの第１曲面及び第２曲面を有していると共に、上記２つの第１曲面と第２曲面との間は滑らかに連結されていることが可能である。
【００２８】
これにより、曲面が、光源からの光の導波方向に対して互いに曲率半径の異なった２つの第１曲面及び第２曲面を有していることによって、光源から接触面に達した光線の角度を、光線が入射する領域によって細かく制御することができる。その結果、光源から放射された光線を、照明角度が細かく制御された光線に変換することができる。
【００２９】
また、２つの第１曲面と第２曲面との間を滑らかに連結することによって、互いに曲率半径の異なった２つの第１曲面及び第２曲面による照明角度の変換の遷移を滑らかにすることができる。
【００３０】
本発明の電子機器は、上記課題を解決するために、上記記載の光学式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。
【００３１】
上記の発明によれば、消費電力の増大を抑制し、かつ誤作動を低減し得る光学式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。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の光学式ポインティング装置は、以上のように、接触面の一部は、少なくとも１つの曲面にて形成されているものである。
【００３３】
また、本発明の電子機器は、以上のように、上記記載の光学式ポインティング装置を備えているものである。
【００３４】
それゆえ、消費電力の増大を抑制し、かつ誤作動を低減し得る光学式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という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明における光学式ポインティング装置の実施の一形態を示すものであり、曲面からなる接触面を備えた光学式ポインティング装置の構成を示す断面図である。
【図２】上記光学式ポインティング装置の接触面における変形例の構成を示す断面図である。
【図３】上記光学式ポインティング装置の接触面における他の変形例の構成を示す断面図である。
【図４】上記光学式ポインティング装置の接触面がカバーから見て凹面の曲面であることによって、ＬＥＤ光源の発光面から放射された光線が接触面にて被写体に対して発散していることを示す断面図である。
【図５】上記光学式ポインティング装置における接触面へのＬＥＤ光源からの各光路を示す断面図である。
【図６】上記光学式ポインティング装置における非球面形状の接触面へのＬＥＤ光源からの各光路を示す断面図である。
【図７】上記ＬＥＤ光源の封止樹脂に反射用の斜面を設けた光学式ポインティング装置の要部構成を示す断面図である。
【図８】上記ＬＥＤ光源からの光を接触面まで導光するカバーに蒸着面を形成した光学式ポインティング装置の要部構成を示す断面図である。
【図９】２つの曲面からなる接触面を備えた上記光学式ポインティング装置の要部構成を示す断面図である。
【図１０】３つの曲面からなる接触面を備えた上記光学式ポインティング装置の要部構成を示す断面図である。
【図１１】本発明における光学式ポインティング装置の、他の実施の一形態を示すものであり、光学式ポインティング装置の構成を示す断面図である。
【図１２】（ａ）は接触面が平面である場合の被写体への照明角度を示すグラフであり、（ｂ）は接触面を曲面にした場合の被写体への照明角度を示すグラフである。
【図１３】本発明における光学式ポインティング装置のさらに他の実施の一形態を示すものであり、光学式ポインティング装置の構成を示す断面図である。
【図１４】（ａ）は本発明における光学式ポインティング装置を備えた電子機器の実施の一形態を示すものであり、光学式ポインティング装置を搭載する電子機器としての携帯電話機の外観を示す正面図であり、（ｂ）は同背面図であり、（ｃ）は同側面図である。
【図１５】従来の光学式ポインティング装置の構成を示す断面図である。
【図１６】従来の他の光学式ポインティング装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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）を用いた光学式ポインティング装置を例として説明する。本発明の光学式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、各実施形態の光学式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。
【００３７】
〔実施の形態１〕
本発明における第１の実施の形態について図１〜１０に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態における光学式ポインティング装置１の概略の構成を示す断面図である。
【００３８】
本実施の形態の光学式ポインティング装置１は、図１に示すように、装置本体の被写体側表面としての装置表面１１と、この装置表面１１の一部であって被写体１０が接触される接触面１２を有する接触部と、被写体１０を照明する光源としてのＬＥＤ光源１３と、被写体１０からの散乱光を結像する結像素子１４と、結像素子１４によって結像された像を撮像する撮像素子１５と、撮像素子１５を保護する樹脂モールド１６と、撮像素子１５の信号を変換・伝送する回路基板１７と、カバー１８とからなっている。上記接触面１２は、装置表面１１の一部であり、曲面を有している。
【００３９】
上記接触面１２の曲面は、図１においては装置表面１１よりも上側方向に突出する凸面となっているが、必ずしもこれに限らず、例えば、図２に示すように、装置表面１１に対して窪んでいる部分において上側方向に突出する凸面となっているものでもよい。
【００４０】
また、図３に示すように、装置表面１１よりも下側方向に突出する凸面となっていても
よい。すなわち、ＬＥＤ光源１３から放射された光線は、カバー１８に入射し、カバー１８内部を導波し、接触面１２を透過して被写体１０に照明されるが、図３に示すように、接触面１２を窪んだ形状にすることによって、ＬＥＤ光源１３からの照明光が集光光線であっても、効率よく被写体１０を照明することができる。尚、集光光線とは、ＬＥＤ光源１３の発光面から放射された光線が、被写体１０に対して、集光している光線をいう。一方、集光光線でない光線とは、図４に示すように、ＬＥＤ光源１３の発光面から放射された光線が、被写体１０に対して発散している光線をいう。図３及び図４においては、カバー１８から見て凹面である曲面を形成することによって、集光光線を発散光線に変換することができる。これによって、光線の角度を制御することができるので、被写体１０のコントラストがより高い像を得ることができる角度にて照射できる。
【００４１】
さらに、図２及び図３に示す構成の光学式ポインティング装置１では、装置表面１１よりも上側に突起部がないため、光学式ポインティング装置１の最大厚みを削減することできる。
【００４２】
ここで、図１に示す光学式ポインティング装置１において、ＬＥＤ光源１３は、接触面１２に対して斜め方向に配置したり、被写体１０、装置表面１１及び接触面１２に対して斜めから照明したりするための特別な構造を必要としないため、光学式ポインティング装置１の薄型化を達成することができる。例えば、図２に示すように、接触面１２を装置表面１１に対して窪ませることによって、さらなる薄型化効果を見込むことができる。
【００４３】
上記構成の光学式ポインティング装置１における、ＬＥＤ光源１３から放射された光線の光路について、図１に基づいて説明する。
【００４４】
図１に示すように、ＬＥＤ光源１３から放射された光線は、カバー１８に入射し、カバー１８内部を導波し、接触面１２を透過し、被写体１０に照明される。被写体１０によって散乱された光線は、結像素子１４によって集光され、撮像素子１５上に結像する。図１において、被写体１０によって散乱された光線は、カバー１８を導波して結像素子１４によって集光され、その後、装置表面１１で反射し、撮像素子１５上に結像する。カバー１８内を導波する光路において、図１中に示された光路Ｍ及び光路Ｎは、ＬＥＤ光源１３から放射された光線が、撮像素子１５で集光されるまでの最短光路を示している。
【００４５】
被写体１０から散乱された光線は、図１において光路Ｎで示すように、反射・全反射せずに結像素子１４に入射する光学系でもよく、図２において光路Ｎ’で示すように、カバー１８内で少なくとも１回の反射・全反射を介して結像素子１４に入射する光学系でもよい。
【００４６】
また、光線が導波するカバー１８の内側とカバー１８の外部との境界面を、例えばアルミニウム等の金属によって蒸着し、反射面として用いてもよいが、蒸着面での反射ではなく、光の反射損失の少ない全反射面によって結像素子１４まで導くことが望ましい。また、アルミニウム等の金属からなる蒸着面の代わりに、誘電体多層膜を蒸着し、反射面として用いてもよい。
【００４７】
さらに、結像素子１４に集光されるまでの光路において、少なくとも１回の反射を介して結像するのと同様に、光線が結像素子１４から撮像素子１５に入射する経路において、光線はアルミニウム等の金属からなる蒸着面や誘電体多層膜で形成された反射面にて反射してもよいが、光の損失の少ない全反射面で反射し、撮像素子１５に入射するのが望ましい。
【００４８】
また、撮像素子１５には、一般的にＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）
センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補形金属酸化膜半導体）センサ等が用いられる。
【００４９】
さらに、被写体１０を照射するＬＥＤ光源１３は、代わりにＬＤ（Laser Diode：発光
素子）を用いてもよい。また、ＬＥＤ光源１３は、図１に示すように、樹脂等によってモールドされておらず、むき出しで回路基板１７に実装されているが、必ずしもこれに限らず、例えばポリカーボネートやアクリル系の樹脂を用いてモールドしてもよい。ＬＥＤ光源１３をモールドすることによって、信頼性を向上することができ、また、耐用年数を長くすることができる。
【００５０】
また、装置表面１１と接触面１２とカバー１８とは別々に成形されていてもよいが、同一の樹脂等で一体成形されるのが望ましい。
【００５１】
次に、上記ＬＥＤ光源１３から接触面１２への照射光について、図５に基づいて説明する。図５は、装置表面１１、接触面１２及びＬＥＤ光源１３を拡大して示した断面図である。尚、図５においては、結像素子１４及び撮像素子１５等の説明に必要ないものは図示していない。また、被写体１０が接触面１２に接触する際には、前記被写体１０と接触面１２との間の領域は、空気又は屈折率がカバー１８よりも小さい材料にて満たされているものとする。さらに、説明の簡略化のために、図５においては、接触面１２を領域Ａ、領域Ｂ及び領域Ｃに分割して示している。これらの領域Ａ〜Ｃは、接触面１２をＬＥＤ光源１３からの距離の相違によって分割したものであり、各々の領域Ａ〜Ｃの間に明確な境界面は存在しないものとする。ここで、接触面１２において、ＬＥＤ光源１３から最も近い領域を領域Ａとし、ＬＥＤ光源１３から領域Ａの次に近い領域を領域Ｂとし、接触面１２中で、ＬＥＤ光源１３から最も遠い領域を領域Ｃとして示している。また、説明の簡略化のために領域Ａに入射する光線をＬＡ、領域Ｂに入射する光線をＬＢ、領域Ｃに入射する光線をＬＣとし、接触面１２を透過する光線のうち、領域Ａを透過する光線をＬＡ’、領域Ｂを透過する光線をＬＢ’、及び領域Ｃを透過する光線をＬＣ’としている。
【００５２】
図５に示すように、ＬＥＤ光源１３から前記カバー１８内を導波し、領域Ａに到達した光線ＬＡは、接触面１２によって大きく屈折するが、領域Ｂに到達した光線ＬＢは、接触面１２によって大きくは屈折しない。また、光線ＬＣに関して、接触面１２に曲面を設けていない構造では、接触面１２と垂直な面とのなす角が大きく、接触面１２において全反射するため、装置表面１１の上部に光を取り出すことができない光線がある。しかし、この場合、接触面１２に光線ＬＣと接触面１２とのなす角が小さくなるような曲面を設けることによって全反射条件を崩すことができるようになり、装置表面１１の上部に光線を取り出すことができる。
【００５３】
ここで、接触面１２の中で、ＬＥＤ光源１３から最も近い領域Ａに入射する光線ＬＡは、接触面１２に対する入射角度が小さく、領域Ｂに入射する光線ＬＢは接触面１２に対する入射角度がＬＡに比べて大きい。つまり、領域Ａに入射する光線ＬＡを大きく屈折させ、領域Ｂに入射する光線ＬＢを小さく屈折させることによって、接触面１２から射出する光線ＬＡ’・ＬＢ’の射出角度の差をなくすことができ、均一な射出角度をもった光線に制御することができるようになり、被写体１０を斜め方向から均一な照明角度をもった光線で照明することができる。
【００５４】
指等の被写体１０は、均一な照明角度をもった光線で照射すると、その指紋においてコントラストが高い像を得られ易く、撮像素子１５における被写体１０の認識率が向上する。その結果、光学式ポインティング装置１は、誤作動を起こし難くなり、操作性に優れた光学式ポインティング装置１を実現することができる。また、図５に示す領域Ｃに照射される光線ＬＣは、接触面１２に入射角度が小さくなるような曲面を設けることにより全反
射条件を崩すことができると共に、装置表面１１の上部に光線ＬＣ’として取り出すことができる。したがって、被写体１０の照明領域を広くすることができ、ＬＥＤ光源１３が放射した全光束に対して被写体１０に照明される光束の割合を大きくすることができる。
【００５５】
この結果、ＬＥＤ光源１３から放射される光線を被写体１０に有効に照明することによって、ＬＥＤ光源１３の消費電力を低減させることができ、低消費電力の光学式ポインティング装置１を実現することができる。
【００５６】
次に、接触面１２を形成する曲面に関する数値例を示す。図１において、被写体１０への照明角度を均一に制御するためには、接触面１２は、（式１）に示す非球面にて構成することが可能である。
【００５７】
【数１】
2011170754.tif 000003
【００５８】
ただし、Ｋは円錐定数、ａ・ｂは非球面係数、Ｈは光軸からの高さ、Ｒは非球面頂点の曲率半径、Ｚは光軸から高さＨの非球面上の点における非球面頂点の接平面からの垂直方向の距離である。
【００５９】
上記接触面１２を非球面形状にした構造の一例を表１に示す。このように、接触面１２に表１に示すような非球面を設けることによって、単一の曲率を用いた球面よりも、より照明角度を均一に制御した光線を被写体１０に照明することができる。
【００６０】
尚、接触面１２に設ける曲面は、表１に示すような非球面でなくてもよく、例えば複数の曲面や自由曲面で構成されていてもよい。
【００６１】
【表１】
2011170754.tif 000004
【００６２】
上記接触面１２を非球面形状にした構造の一例を図６に示す。図６は、接触面１２に非球面を形成した構造に関して、簡略的に説明するための図である。
【００６３】
このように、接触面１２を、図６及び表１に示すような非球面にすることによって、特定の領域に照射される光線の角度のみを制御することができ、被写体１０に照明する光路Ｍの光線の角度を、単一の曲率半径を有する球面をもった曲面よりも均一にすることができる。この結果、撮像素子１５にて得られた画像の光学歪みを抑制することができるので、特別な信号処理や構成を不要とし、安価な光学式ポインティング装置１とすることが可能となる。
【００６４】
ところで、図６に示すように、ＬＥＤ光源１３は、例えば、ポリカーボネートやアクリ
ル系樹脂等からなる樹脂モールド１６によって封止されているとすることができるが、この場合、ＬＥＤ光源１３を封止している樹脂モールド１６に、例えば、ＬＥＤ光源１３から高さ０．４８（ｍｍ）の位置に、曲率半径が０．３（ｍｍ）の球面１９を設けることが可能である。このように、樹脂モールド１６に球面１９を設けることによって、ＬＥＤ光源１３から放射された光線の中でも、照明角度の均一性が高い光線の一部を取り出すことができ、接触面１２方向へ照明角度が均一な光路を導くことができるようになる。そして、接触面１２だけでなくＬＥＤ光源１３の樹脂モールド１６にも照明角度を制御する球面１９等の構造を設けることによって、被写体１０に照明角度を細かく制御した光線を照明することができる。
【００６５】
尚、図６に示すＬＥＤ光源１３の樹脂モールド１６は、ＬＥＤ光源１３の上部に曲面である球面１９を形成した構造を有しているが、樹脂モールド１６の形状はこの形に限定されるわけではなく、例えば、図７に示すように、ＬＥＤ光源１３から放射された光線を接触面１２方向に導くような斜面２０であってもよい。また、図８に示すように、カバー１８に、アルミニウム等の金属又は誘電体多層膜を蒸着した蒸着面２１を形成することによって、ＬＥＤ光源１３からの光線を接触面１２の方に導く構造であってもよい。
【００６６】
ところで、図６に示す接触面１２に形成された非球面形状の曲面であって、紙面水平方向に対して表１に示された係数を有する曲面は、光の導波方向に対してのみ曲率を有しているシリンドリカル面であるが、必ずしもこれに限らず、被写体１０の照射領域を拡大するためには、光の導波方向に対して垂直な方向においても曲率を有するトロイダル面であってもよい。
【００６７】
上記被写体１０の照明領域を拡大できるようなトロイダル面の一例を表に示す。表２においては、トロイダル面において、光の導波方向に設けた面の曲率半径をＲｘ（ｍｍ）とし、導波方向に対して垂直な方向に設けた面の曲率半径をＲｙ（ｍｍ）としている。
【００６８】
【表２】
2011170754.tif 000005
【００６９】
このように、接触面１２に、非球面形状の、表２に示す紙面水平方向の曲率半径と紙面垂直方向の曲率半径とが異なる曲面であるトロイダル面を設けることによって、導波方向に対する照明角度と、導波方向と垂直な方向に対する照明角度とを別々に制御することができる。
【００７０】
一方、上記の説明においては、接触面１２は１つの曲面からなっていたが、本実施の形態においては、必ずしもこれに限らず、例えば、接触面１２に複数の曲面を有する構造を有することも可能である。
【００７１】
上記接触面１２に例えば２つの曲面を有する構造を有する場合について、図９に基づいて説明する。図９は、実施の形態１の光学式ポインティング装置１の構成に関して、接触面１２に２つの曲率を有する構造を示している。
【００７２】
図９に示すように、接触面１２に設けられた２つの第１曲面及び第２曲面の曲率半径は
、例えば１．６７（ｍｍ）及び５．０（ｍｍ）であり、２つの第１曲面と第２曲面とは、それぞれの曲面の頂点付近で滑らかに繋がっている。
【００７３】
このように、接触面１２内において異なった曲率半径を有する構造にすることによって、ＬＥＤ光源１３から接触面１２に達した光路Ｍの光線の角度を、光線が入射する領域によって細かく制御することができる。その結果、ＬＥＤ光源１３から放射された光線を、照明角度が細かく制御された光線に変換することができる。尚、図９において、接触面１２に形成された曲面は光の導波方向に対してのみ曲面を有しているが、照射領域を拡大するためには、光の導波方向と垂直な方向においても複数の曲率半径を有するトロイダル面であってもよい。
【００７４】
次に上記接触面１２に例えば３つの曲面を有する構造を有する場合について、図１０に基づいて説明する。図１０は、実施の形態１の光学式ポインティング装置１の構成に関して、接触面１２に３つの曲率半径を有する曲面を設けた構造を示している。
【００７５】
図１０に示すように、例えば、球面の曲率半径は１．２（ｍｍ）及び５．０（ｍｍ）であり、接触面１２の中央の領域は例えば平面となっている。
【００７６】
上記の構造では、接触面１２の中央を透過する光線は、曲面を設けて光線の角度を制御しなくても、被写体１０に対して十分斜め方向から照射できる。この３つの第１曲面、第２曲面及び第３曲面からなる接触面１２は、接触面１２の端点に到達する光路Ｍの光線の角度を主に制御することができる。図１０においては、接触面１２の中で、ＬＥＤ光源１３に近い領域において、曲率半径が例えば１．２（ｍｍ）の極めて小さな球面が設けられている。
【００７７】
本例では、ＬＥＤ光源１３の位置が、接触面１２に近く、接触面１２への光線の入射角度が非常に小さい。このため、接触面１２に対して入射角度が小さな光線を大きく曲げ、被写体１０に対して十分に斜め方向から照明光を照射するために、接触面１２の中でＬＥＤ光源１３に近い領域に、極めて小さな曲率半径を有する球面を設けている。ＬＥＤ光源１３の配置にも依存するが、一般的に、ＬＥＤ光源１３が接触面１２に対して近いと、接触面１２には曲率半径が小さい曲面を設けるのが望ましい。また、図１０において、ＬＥＤ光源１３が接触面１２に対して近い領域と、ＬＥＤ光源１３が接触面１２に対して遠い領域との間の領域には平面構造を設けているが、この領域に照射される光線は、本例に示す光源配置によると、接触面１２を透過し、被写体１０に対して十分に斜め方向から光を照射できるため、曲面構造を必要としない。そのため、特に光線の照明角度を制御する必要がないため、本例では平面として記している。図１０に示すような構造を設けることによって、例えば、図９に示した２つの曲面を有する構造において、２つの領域の間における領域に照射される光線の照明角度を制御できる。尚、図１０中の接触面１２に設けられた曲面は、光の導波方向に対してのみ曲率を有しているが、光の導波方向と垂直な方向においても曲面を有するトロイダル面であってもよい。
【００７８】
このように、本実施の形態の光学式ポインティング装置１は、被写体１０が接触する接触面１２を備えた接触部と、接触面１２に光を照射するＬＥＤ光源１３と、被写体１０の反射光を像として結像させる結像素子１４と、被写体１０の像を撮像する撮像素子１５とを有する。そして、接触面１２の一部は、少なくとも１つの曲面にて形成されている。
【００７９】
すなわち、従来の光学式ポインティング装置では、被写体が接触される接触面は平面からなっていたので、光源からの光を被写体に対して斜め方向から照射したときに、全反射して被写体に照射されない光が一部存在する可能性があった。そして、その結果、光源から放射された光線の中で一部の光線しか利用しておらず、光利用効率が極めて低いという
問題を有していた。
【００８０】
また、従来の光学式ポインティング装置では、被写体が接触される接触面は平面からなっていたので、光源からの光を被写体に対して斜め方向から照射した場合、接触面の各領域での照射方向が異なる。この結果、被写体に対して角度が均一な光線を照射することができなくなり、撮像素子において画像歪みが生じるので、誤作動を起こす可能性があった。
【００８１】
この点、本実施の形態の光学式ポインティング装置１では、接触面１２の一部は、少なくとも１つの曲面にて形成されている。このため、全反射する領域について接触面１２を曲面としておけば、接触面１２に到達した光線の角度を制御することができるので、全反射の角度条件が崩れて、被写体１０に照射させることができる。したがって、ＬＥＤ光源１３からの光を被写体１０に対して斜め方向から照射したときに、全反射して被写体１０に照射されない光が一部存在するということがなくなる。この結果、従来のような被写体を明るい光線で照明し、コントラストが高い像を得るためには、大きな駆動電流が必要となり、光学式ポインティング装置の消費電力が極めて大きくなってしまうということもなくなる。
【００８２】
また、接触面１２の各部分での照射方向が異なる点についても、本実施の形態の光学式ポインティング装置１では、接触面１２の一部は、少なくとも１つの曲面にて形成されているので、接触面１２に到達した光線の角度を制御することができ、接触面１２の各部分での照射方向が略同じとなる曲面とすることが可能である。この結果、被写体１０に対して角度が均一な光線を照射することが可能となり、撮像素子１５における画像歪みもなくなるので、誤作動を起こす可能性を少なくすることができる。
【００８３】
したがって、消費電力の増大を抑制し、かつ誤作動を低減し得る光学式ポインティング装置１を提供することができる。
【００８４】
また、本実施の形態の光学式ポインティング装置１では、曲面の形状をより具体的に限定すると、曲面は、被写体１０側に向けての凸面にて形成されている。
【００８５】
すなわち、ＬＥＤ光源１３からの光を被写体１０に対して斜め方向から照射したときに、接触面１２が平面の場合において全反射する領域はＬＥＤ光源１３から離れた領域である。この点、本実施の形態では、曲面は、被写体１０側に向けての凸面にて形成されているので、ＬＥＤ光源１３から離れた領域は平面ではなく曲面となっており、これによって、全反射の角度条件が崩れる。したがって、従来では全反射していた領域においても被写体１０に照射されるので、全反射して被写体１０に照射されない光が一部存在するということがなくなる。
【００８６】
また、本実施の形態の光学式ポインティング装置１では、曲面は、装置表面１１よりも突出して形成されていることが可能である。これにより、被写体１０の接触面１２への接触が容易となる。
【００８７】
また、本実施の形態の光学式ポインティング装置１では、曲面は、ＬＥＤ光源１３からの光の導波方向に対して互いに曲率の異なった２つの第１曲面及び第２曲面を有していると共に、２つの第１曲面と第２曲面との間は滑らかに連結されていることが可能である。すなわち、曲面は、連続した複数の曲面形状から構成されているとすることが可能である。尚、単純な球面でもＬＥＤ光源１３から放射された光線の角度を制御する効果はある。ただし、非球面や２つの第１曲面及び第２曲面、３つの第１曲面、第２曲面及び第３曲面で構成した方が光線の照射角度を詳細に制御できるので、効果が高い。あくまで基本構成
は、接触面１２が球面である。
【００８８】
これにより、曲面が、ＬＥＤ光源１３からの光の導波方向に対して互いに曲率の異なった２つの第１曲面及び第２曲面を有していることによって、ＬＥＤ光源１３から接触面１２に達した光線の角度を、光線が入射する領域によって細かく制御することができる。その結果、ＬＥＤ光源１３から放射された光線を、照明角度が細かく制御された光線に変換することができる。
【００８９】
また、２つの第１曲面及び第２曲面の間を滑らかに連結することによって、互いに曲率の異なった２つの第１曲面及び第２曲面による照明角度の変換の遷移を滑らかにすることができる。
【００９０】
さらに、点被写体へ斜めから入射する光線による画像歪みを、より低減することが可能となる。
【００９１】
さらに、本実施の形態の光学式ポインティング装置１では、接触面１２に形成した少なくとも１つの曲面は、装置表面１１に対して窪んでいるとすることが可能である。これにより、光学式ポインティング装置１の薄型化を達成することができる。
【００９２】
また、本実施の形態の光学式ポインティング装置１では、被写体１０の接触面１２に曲面を単に設けただけでなく、光線の入射及び散乱方向に対応させて曲面形状を最適化している。これにより、具体的に、消費電力の増大を抑制し、かつ誤作動を低減し得る光学式ポインティング装置１を提供することができる。
【００９３】
また、本実施の形態の光学式ポインティング装置１では、接触面１２に形成した少なくとも１つの曲面は、光の導波方向にのみ単一の曲率を持つシリンドリカル面によって構成されているとすることが可能である。これにより、接触面１２に入射したＬＥＤ光源１３からの光が散乱されることなく、入射光と出射光とが１：１で被写体１０に照射される。
【００９４】
また、本実施の形態の光学式ポインティング装置１では、接触面１２に形成したシリンドリカル面は、非球面にてなっているとすることができる。これにより、導波方向に対する照明角度と、導波方向と垂直な方向に対する照明角度とを別々に制御することができる。
【００９５】
すなわち、導波方向に対する曲率半径と、導波方向に対して垂直な曲率半径とが異なっているとき、トロイダル面であるといえる。一方、シリンドリカル面は、例えば、図６では、導波方向と垂直な方向（紙面垂直方向）には曲率半径を有しておらず、平面であるといえる。
【００９６】
また、本実施の形態の光学式ポインティング装置１では、接触面１２に形成したシリンドリカル面は、光の導波方向に対して少なくとも２つ以上の異なった曲面を有しており、上記少なくとも２つ以上の異なった曲面の間は平面で構成されているとすることができる。尚、２つ以上の曲面という記述は、１つが曲率半径を有する曲面であり、他方が平面（曲率半径が無限大）であるという構成を含んでいる。
【００９７】
これにより、接触面の中央である平面を透過する光線は、曲面を設けて光線の角度を制御しなくても、被写体に対して十分斜め方向から照射できる。このため、接触面１２を形成するときの加工が容易である。
【００９８】
また、本実施の形態の光学式ポインティング装置１では、接触面１２に形成した少なく
とも１つの曲面は、光の導波方向と、該光の導波方向に対して垂直な方向とにおいて、異なった曲率を有するトロイダル面によって構成されているとすることができる。これにより、被写体の照射領域を拡大することができる。すなわち、ＬＥＤ光源１３の配置に応じて曲面形状を最適化して形成することによって、照明領域の拡大・光利用効率の上昇に効果がある。
【００９９】
また、本実施の形態の光学式ポインティング装置１では、上記トロイダル面は、光の導波方向と、該光の導波方向に対して垂直な方向とにおいて異なった曲率半径を有する曲面をもち、それぞれの面は非球面であるとすることができる。これにより、光の導波方向に対する照明角度と、該光の導波方向と垂直な方向に対する照明角度とを別々に制御することができる。すなわち、トロイダル面形成の効果は、導波方向の光線の入射角度と、導波方向とは垂直な方向の光線の入射角度とを同時に制御できることにある。
【０１００】
〔実施の形態２〕
本発明における第２の実施形態の光学式ポインティング装置２について、図１１及び図１２に基づいて説明する。図１１は、上記光学式ポインティング装置２の構成を説明するための断面図である。
【０１０１】
本実施の形態の光学式ポインティング装置２は、前記実施の形態１の光学式ポインティング装置１に比べて、図１１に示すように、前記実施の形態１では、光の導波経路において構成部材がカバー１８の１つで構成されていたのに対して、実施の形態２では、光の導波経路においてカバー１８と立ち下げプリズム２３との２つの構成部材で構成されている点が異なっている。また、実施の形態２では、被写体１０からの散乱光が折り曲げ素子２２及び立ち下げプリズム２３を介して撮像素子１５まで導かれる点が異なっている。
【０１０２】
上記光学式ポインティング装置２は、図１１に示すように、装置本体の被写体側表面としての装置表面１１と、この装置表面１１の一部であって被写体１０が接触される接触面１２を備えた接触部と、被写体１０を照明する光源としてのＬＥＤ光源１３と、被写体１０からの散乱光を光軸に対して９０°方向に折り曲げる折り曲げ素子２２と、折り曲げ素子２２によって光軸を変換された散乱光を結像させる結像素子１４と、結像素子１４によって結像された像を光軸に対して９０°方向に折り曲げる立ち下げプリズム２３と、立ち下げプリズム２３によって立ち下げられた被写体１０の像を撮像する撮像素子１５と、撮像素子１５を保護する樹脂モールド１６と、撮像素子１５の信号を変換・伝送する回路基板１７と、カバー１８とからなっている。上記結像素子１４の周辺には、撮像素子１５に入射する迷光をカットするための遮光板２４が配置されている。
【０１０３】
上記構成の光学式ポインティング装置２では、ＬＥＤ光源１３から放射された光線は、折り曲げ素子２２からカバー１８に入射し、カバー１８内部を導波し、接触面１２を透過し、被写体１０に照明される。
【０１０４】
被写体１０によって散乱された光線は、結像素子１４によって集光され、撮像素子１５上に結像する。具体的には、被写体１０によって散乱された光線は、折り曲げ素子２２によって、光軸を９０°変換され、結像素子１４によって集光され、立ち下げプリズム２３によって再び光軸を９０°変換され、撮像素子１５上に結像する。図１１中に示された光路Ｍ及び光路Ｎは、ＬＥＤ光源１３から放射された光線が、撮像素子１５で集光されるまでの最短光路を示している。
【０１０５】
詳細には、光路Ｍでは、ＬＥＤ光源１３から放射された光線は、折り曲げ素子２２によって屈折され、接触面１２に入射し、接触面１２によって屈折され、被写体１０に照明される。そして、光路Ｎでは、被写体１０によって散乱された光線の一部は、折り曲げ素子
２２によって光軸を９０°変換され、結像素子１４によって集光される。結像素子１４によって集光された被写体１０の像は、立ち下げプリズム２３によって立ち下げられ、撮像素子１５に結像する。
【０１０６】
上記折り曲げ素子２２及び立ち下げプリズム２３は被写体１０からの散乱光を反射し、光路を変換するのに用いられる反射面として機能するため、アルミニウム等の金属によって蒸着し、反射面として用いてもよいが、蒸着面での反射による光の損失が少ない全反射面によって結像素子１４まで導くのが望ましい。
【０１０７】
また、アルミニウム等の金属からなる蒸着面の代わりに、誘電体多層膜を蒸着し、反射面として用いてもよい。さらに、装置表面１１と接触面１２とカバー１８とは別々に成形されていてもよいが、同一の樹脂等で一体成形されるのが望ましい。
【０１０８】
本実施の形態においては、ＬＥＤ光源１３は、例えば、接触面１２の中心から回路基板１７と平行な方向に−０．７（ｍｍ）の距離に配置されており、接触面１２までの高さが１．３３（ｍｍ）の距離に配置されている。
【０１０９】
本実施の形態の光学式ポインティング装置２では、被写体１０を照明するために、ＬＥＤ光源１３が折り曲げ素子２２の下に配置されている。そして、ＬＥＤ光源１３は、接触面１２に対して斜め方向に配置したり、接触面１２に対して、斜めから照明したりするための特別な構造を必要としない。このため、光学式ポインティング装置２の薄型化を達成することができる。
【０１１０】
ここで、接触面１２に曲面を形成した構造によって、被写体１０の照明角度が均一になることを示すために、図１２（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１２（ａ）は接触面１２に曲面を形成せず、従来のように接触面を平面にした構造について、縦軸に接触面の中心を０として中心点からの距離Ｌ１（ｍｍ）を示すと共に、横軸に接触面１２からの光線の射出角度Ｑ１（°）の関係を示すグラフである。また、図１２（ｂ）は、本実施の形態の接触面１２に曲面を形成した構造に関して、縦軸に接触面１２の中心を０として中心点からの距離Ｌ２（ｍｍ）を示し、横軸に接触面１２からの光線の射出角度Ｑ２（°）の関係を示したグラフである。尚、図１２（ｂ）において、接触面１２に形成した曲面は、曲率半径が１．６７（ｍｍ）の球面とした。
【０１１１】
まず、接触面１２に曲面を形成せず、従来のように接触面を平面にした構造においては、図１２（ａ）に示すように、接触面１２から射出された光線は、射出角度に大きな分布をもっている。つまり、被写体１０に対して、照明角度が均一でない。一方、本実施の形態の接触面１２に曲面を形成した構造については、図１２（ｂ）に示すように、接触面１２から射出された光線の射出角度は均一に制御されている。つまり、接触面１２に球面を設けることによって、接触面１２から射出角度が均一に制御された光線をカバー１８の上部に取り出していることが分かる。
【０１１２】
また、接触面１２の中心からの距離Ｌ１（ｍｍ）、距離Ｌ２（ｍｍ）に関して、図１２（ａ）に示す従来例では、距離Ｌ１が０．２（ｍｍ）以上の領域に入射する光線は、接触面１２で全反射するため、カバー１８の上部に殆ど取り出せていない。これに対して、図１１（ｂ）に示す本実施の形態では、距離Ｌ２が０．２（ｍｍ）以上の領域に入射する光線を接触面１２より取り出すことができ、被写体１０の照明領域を拡大している。
【０１１３】
ここで、被写体１０を照明できる接触面１２の大きさは、図１２（ａ）に示す従来例では、０．６（ｍｍ）であり、図１２（ｂ）に示す本実施の形態では、０．７５（ｍｍ）である。このように、接触面１２に曲面を設けることによって、被写体１０の照明領域が拡
大されている。
【０１１４】
また、図１２（ａ）で示すような角度分布を持った光線にて照射された被写体１０の像は、コントラストが低いが、図１２（ｂ）に示す角度分布を持った光線で照射された被写体１０の像は、コントラストが高いため、撮像素子１５において、認識率が向上する。つまり、接触面１２に曲面を設けることによって、光学式ポインティング装置２の薄型化の特徴を保ったまま、操作性のよい光学式ポインティング装置２を実現することができる。
【０１１５】
尚、本実施の形態の光学式ポインティング装置２おいては、図１１に示すように、接触面１２に設けられた曲面は、光の導波方向に対してのみ曲面を有しているが、必ずしもこれに限らず、被写体１０の照射領域を拡大するためには、光の導波方向と垂直な方向においても曲率半径を有するトロイダル面であってもよい。
【０１１６】
上述した被写体１０の照明領域を拡大できるようなトロイダル面形状の一例を表３に示す。表３においては、光の導波方向に対する曲率半径をＲｘ（ｍｍ）とし、光の導波方向に垂直な方向の曲率半径をＲｙ（ｍｍ）としている。
【０１１７】
【表３】
2011170754.tif 000006
【０１１８】
このように、接触面１２に表３に示すようなトロイダル面を設けることによって、導波方向に対する照明角度と、該導波方向と垂直な方向に対する照明角度とを別々に制御することができる。
【０１１９】
〔実施の形態３〕
本発明の第３の実施形態について、図１３に基づいて説明する。図１３は、本発明の光学式ポインティング装置における第３の実施形態の構成を説明するための断面図である。
【０１２０】
本実施の形態の光学式ポインティング装置３は、前記実施の形態１の光学式ポインティング装置１に比べて、図１３に示すように、実施の形態１では光線が結像素子１４を介して順方向に導波していたのに対して、実施の形態３では光線が結像素子１４を介して逆方向に導波している点、及び実施の形態１では、結像素子１４から撮像素子１５に到達する経路において１回の反射を介しているのに対して、実施の形態３では、結像素子１４から撮像素子１５に到達する経路において３回の反射を介している点が異なっている。
【０１２１】
また、本実施の形態の光学式ポインティング装置３は、前記実施の形態２の光学式ポインティング装置２に比べて、実施の形態２では、光の導波経路においてカバー１８と立ち下げプリズム２３との２つの構成部材で構成されていたのに対して、実施の形態３では、光の導波経路において構成部材がカバー１８の１つの構成部材で構成されている点が異なっている。また、実施の形態２では、被写体１０からの散乱光が折り曲げ素子２２及び立ち下げプリズム２３を介して撮像素子１５まで導かれていたのに対して、実施の形態３では、立ち下げプリズム２３に代えて結像素子１４が存在している点が異なっている。
【０１２２】
本実施の形態の光学式ポインティング装置３は、図１３に示すように、装置本体の被写
体側表面としての装置表面１１と、この装置表面１１の一部であって被写体１０が接触される接触面１２を備えた接触部と、被写体１０を照明する光源としてのＬＥＤ光源１３と、被写体１０からの散乱光を折り曲げる折り曲げ素子２２と、折り曲げ素子２２によって光軸を変換された散乱光を反射させる反射面２５ａと、反射面２５ａで反射した光線を結像させる結像素子１４と、結像素子で集光された光線を反射させる反射面２５ｂと、被写体１０の像を撮像する撮像素子１５と、撮像素子１５を保護する樹脂モールド１６と、撮像素子１５の信号を変換・伝送する回路基板１７と、カバー１８とからなっている。
【０１２３】
上記構成の光学式ポインティング装置３の光路Ｍでは、ＬＥＤ光源１３から放射された光線は、折り曲げ素子２２からカバー１８に入射し、カバー１８内部を導波し、接触面１２に入射し、接触面１２によって屈折され、被写体１０に照明される。また、光路Ｎでは、被写体１０によって散乱された光線の一部は、折り曲げ素子２２によって光軸を変換され、反射面２５ａによって反射され、結像素子１４によって集光される。結像素子１４によって集光された光線は、反射面２５ａ・２５ｂによって反射し、撮像素子１５上に結像する。
【０１２４】
上記折り曲げ素子２２及び反射面２５ａ・２５ｂは、被写体１０からの散乱光を反射し、光路を変換するのに用いられる反射面として機能するため、アルミニウム等の金属によって蒸着し、反射面として用いてもよいが、蒸着面での反射による光の損失が少ない全反射面によって結像素子１４まで導くのが望ましい。
【０１２５】
また、反射面２５ａ・２５ｂは、アルミニウム等の金属からなる蒸着面の代わりに、誘電体多層膜を蒸着し、反射面として用いてもよい。
【０１２６】
さらに、図１３においては、結像素子１４によって集光された光線は、反射面２５ａで２回、及び反射面２５ｂで１回反射しているが、これに限られない。また、装置表面１１と接触面１２とカバー１８とは別々に成形されていてもよいが、同一の樹脂等で一体成形されるのが望ましい。
【０１２７】
本実施の形態において、ＬＥＤ光源１３は、例えば、接触面１２の中心から回路基板１７と平行な方向に−０．７（ｍｍ）の距離に配置され、かつ接触面１２までの高さが１．３３（ｍｍ）の距離に配置されている。
【０１２８】
本実施の形態の光学式ポインティング装置３では、被写体１０を照明するために、ＬＥＤ光源１３が折り曲げ素子２２の下に配置されている。そして、ＬＥＤ光源１３は、接触面１２に対して斜め方向に配置したり、接触面１２に対して、斜めから照明したりするための特別な構造を必要としない。このため、光学式ポインティング装置３の薄型化を達成することができる。
【０１２９】
ここで、図１３において、接触面１２に形成された曲面は、光の導波方向にのみ曲面を有しているが、被写体１０の照射領域を拡大するためには、光の導波方向と垂直な方向においても曲率半径を有するトロイダル面であってもよい。
【０１３０】
上述した被写体１０の照明領域を拡大できるようなトロイダル面形状の一例を表４に示す。表４においては、光の導波方向に対する曲率半径をＲｘ（ｍｍ）とし、光の導波方向に垂直な方向の曲率半径をＲｙ（ｍｍ）としている。
【０１３１】
【表４】
2011170754.tif 000007
【０１３２】
このように、接触面１２に表４に示すようなトロイダル面を設けることによって、導波方向に対する照明角度と、導波方向と垂直な方向に対する照明角度とを別々に制御することができる。
【０１３３】
ここで、本実施の形態の光学式ポインティング装置３では、結像素子１４もトロイダル面を有している。上記結像素子１４のトロイダル面形状の一例を表５に示す。表５においては、光の導波方向に対する曲率半径をＲｘ（ｍｍ）とし、光の導波方向に垂直な方向の曲率半径をＲｙ（ｍｍ）としている。
【０１３４】
【表５】
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【０１３５】
このように、結像素子１４を表５に示すトロイダル面にすることによって、撮像素子１５上に結像する像の歪みを補正する効果があり、より操作性に優れた光学式ポインティング装置３を実現することができる。
【０１３６】
〔実施の形態４〕
最後に、本実施の形態の光学式ポインティング装置１・２・３を搭載した電子機器について、図１４を用いて説明する。図１４は、光学式ポインティング装置１・２・３のいずれか搭載した電子機器としての携帯電話機６０の外観を示す図である。図１４（ａ）は携帯電話機６０の正面図であり、図１４（ｂ）は携帯電話機６０の背面図であり、図１４（ｃ）は携帯電話機６０の側面図である。尚、図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）においては、電子機器として携帯電話機６０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（Personal Digital Assistant：携帯情報端末）、ゲーム機、テレビ等のリモコン等であってもよい。
【０１３７】
図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）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。モニター側筐体６１は、モニター部６５及びスピーカー部６６を含み、操作側筐体６２は、マイク部６３、テンキー６４及び例えば光学式ポインティング装置１を含んでいる。尚、携帯電話機６０に搭載される光学式ポインティング装置１は、必ずしもこれに限らず、光学式ポインティング装置２・３のいずれも適用可能である。
【０１３８】
また、本実施の形態において、光学式ポインティング装置１は、図１４（ａ）に示すように、テンキー６４の上部に配置されているが、光学式ポインティング装置１の配置方法
及びその向きについては、これに限定されるわけではない。
【０１３９】
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、本実施の形態においては、光学式ポインティング装置１からの入力情報を表示するものである。
【０１４０】
また、本実施の形態の携帯電話機６０は、図１４（ａ）（ｂ）（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６０を例として挙げている。携帯電話機６０として、折りたたみ式が主流であるため、本実施の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、光学式ポインティング装置１を搭載することができる携帯電話機６０は、折りたたみ式に限るものではない。
【０１４１】
ここで、一般的に、携帯電話機６０の厚みを決定する部品は、マイク部６３、テンキー６４及び光学式ポインティング装置１となるが、この中で、光学式ポインティング装置１の厚さが最も厚い。このため、光学式ポインティング装置１の薄型化は、携帯電話機６０の薄型化に直接繋がる。従来技術で達成できなかった薄型化と操作性の向上とを両立させることが可能な本実施の形態の光学式ポインティング装置１・２・３は、携帯電話機６０等の電子機器に好適な発明である。
【０１４２】
このように、本実施の形態の携帯電話機６０等の電子機器は、上記記載の光学式ポインティング装置１・２・３を備えている。それゆえ、消費電力の増大を抑制し、かつ誤作動を低減し得る光学式ポインティング装置１・２・３を備えた携帯電話機６０等の電子機器を提供することができる。
【０１４３】
以上、本発明の好適な実施の形態を例えて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当該技術分野における通常の知識を有する者によって、本発明の技術思想及びカテゴリを逸脱しない範囲で多様に修正や変形できることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明は、ＰＣや携帯電話機等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等の電子機器に好適に利用することができる。また、光学式ポインティング装置を用いた光入力インターフェイス全般に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４５】
１      光学式ポインティング装置
２      光学式ポインティング装置
３      光学式ポインティング装置
１０      被写体
１１      装置表面（装置本体の被写体側表面）
１２      接触面
１３      ＬＥＤ光源（光源）
１４      結像素子
１５      撮像素子
１６      樹脂モールド
１７      回路基板
１８      カバー
１９      球面
２０      斜面
２１      蒸着面
２２      折り曲げ素子
２３      立ち下げプリズム
２４      遮光板
２５      反射面
６０      携帯電話機（電子機器）
６１      モニター側筐体
６２      操作側筐体
６４      テンキー
６５      モニター部
Ｍ      光源から接触面までの光路
Ｎ      被写体から撮像素子までの最短光路
Ｎ’    被写体から撮像素子までの光路において、被写体から結像素子までに少なくと
も１回の反射・全反射を含む最短光路
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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