(57)【要約】  【課題】部品数を低減し、部品間のアライメント精度を高めることのできる組立体、及びその組立方法を提供する。  【解決手段】光学式マウス用の光学追跡用組立体（１００）は、レーザ光源（１０８）と、光センサ・チップ（１０２）と、一体型光学組立体（１０６）と、その一体型光学組立体を搭載するマウス・ベースプレートとを具備する。一体型光学組立体は、レンズ（１６２、１６４；１６６、１６８）及び光源を受容する光源アライメント構造（１４２、１４４）を含み、光源アライメント構造は、光源をレンズに対してセンタリングし、光センサ・チップへと光を反射するナビゲーション面（１２９）からの光源の離間距離を制御するものとされる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、光センサ・チップと、一体型光学組立体と、前記一体型光学組立体を搭載するマウス・ベースプレートとを具備した光学式マウス用の光学追跡用組立体であって、前記一体型光学組立体が、レンズ及び光源を受容する光源アライメント構造を含み、前記光源アライメント構造が前記光源を前記レンズに対してセンタリングし、前記光センサ・チップへと光を反射するナビゲーション面からの前記光源の離間距離を制御するものであることを特徴とする組立体。
【請求項２】
前記レンズは、前記光源からの光を第一の光学軸に沿って前記ナビゲーション面へと平行化するコリメータレンズ、又は前記ナビゲーション面から第二の光学軸に沿って前記光センサ・チップへと送られる反射光を結像する為の結像レンズのいずれかから選択されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の組立体。
【請求項３】
前記光源アライメント構造は、前記光源をセンタリングする為の少なくとも３つのガイドと、前記ナビゲーション面からの前記第一の光学軸に沿った前記光源の離間距離を制御する為に前記ガイドの内側にある突起部とを具備したものであることを特徴とする、請求項１に記載の組立体。
【請求項４】
前記光源をロックする為に前記一体型光学組立体へと嵌め込んだ保持クリップを更に具備したことを特徴とする、請求項１に記載の組立体。
【請求項５】
前記光センサ・チップを搭載するプリント回路基板（ＰＣＢ）を更に具備したことを特徴とする、請求項１に記載の組立体。
【請求項６】
前記一体型光学組立体は、前記光センサ・チップ上にあるセンサ・アライメント構造を受容する為のセンサ・アライメント穴を更に含んでおり、前記ＰＣＢが前記一体型光学組立体を受容する切欠き部を画定するものであることを特徴とする、請求項５に記載の組立体。
【請求項７】
光学式マウス用の光学追跡用組立体を組み立てる為の方法であって、プリント回路基板（ＰＣＢ）上に光センサ・チップを搭載するステップと、一体型光学組立体を前記ＰＣＢにより画定される切欠き部を通して前記一体型光学組立体の側面が前記切欠き部にぴたりと接触するまで挿入するステップと、レーザ光源を前記一体型光学組立体上の光源アライメント構造へと挿入することにより前記光源を、前記一体型光学組立体と一体のレンズに対してセンタリングするステップであって、前記光源アライメント構造は、更に前記光源からナビゲーション面までの距離を制御するものであることを特徴とするステップとを有する方法。
【請求項８】
前記一体型光学組立体をＰＣＢにより画定される切欠き部を通して挿入するステップが、前記光センサ・チップ上のセンサ・アライメント構造を前記一体型光学組立体により画定されるセンサ・アライメント穴へと挿入するステップを更に含むことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
保持クリップを前記一体型光学組立体へと嵌め込むことにより前記光源をロックするステップを更に有することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記一体型光学組立体をマウス・ベースプレート上に搭載するステップを更に有することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式デバイスに関し、特に光学式のマウス装置に使用される光学追跡用組立体及びその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１、図２及び図３は、従来の光学式マウスの光学追跡用組立体１０の分解図、組立図及び断面図である。組立体１０は、光学式マウス・センサチップ１２、固体光学式マウス・レンズ１４、固体光学式マウス発光ダイオード（ＬＥＤ）組立体チップ１６及びＬＥＤ１８を含んでいる。これらの部品はマウスのプリント回路基板（ＰＣＢ）２０及びマウス・ベースプレート２２中に画定された構造の上に搭載されると、相互に連結するようになっている。
【０００３】
センサ１２（例えばＡｇｉｌｅｎｔ  ＨＤＮＳ−２０００）は、スルーホールを介してマウスのプリント回路基板（ＰＣＢ）上に取り付けられるように設計された光学パッケージ中に収容された集積回路（ＩＣ）を含んでいる。センサ１２のモジュールは表を下にした状態でＰＣＢ２２上に取り付けられる。開口絞りがパッケージ上の蓋を介して設けられており、これを通じてＩＣ上のフォトセルによって表面画像が取り込まれるのである。この蓋上の構造により、レンズ１４がセンサ１２へとアライメントされる。
【０００４】
レンズ１４（例えばＡｇｉｌｅｎｔ  ＨＤＮＳ−２１００）は、組立体１０に光学経路を提供するものである。レンズ１４は、これを通じてセンサ１２が表面画像を取得する結像レンズ２４（図３）と、これを通じてＬＥＤ１８が表面照明を提供する一体型光導体２６（図３）と、そしてＬＥＤ光を最適な入射角度で集光する為のレンズ式プリズム２８（図３）とを含んでいる。レンズ１４上の構造は、ベースプレート２２及びチップ１６上の構造と位置合わせされるものである。レンズ１４は更に、ベースプレート２２の開口に生じる静電気（ＥＳＤ）からセンサ１２及びＬＥＤ１８を保護する機能も有する。
【０００５】
チップ１６（例えばＡｇｉｌｅｎｔ  ＨＤＮＳ−２２００）は、ＬＥＤ１８にスナップ方式の機械的なハウジングを提供している。チップ１６はＬＥＤ１８を支持し、全部品をベースプレート２２に対してアライメントするものである。チップ１６は、センサ１２及びレンズ１４の光導体２６の上部と噛み合わせて連結される。その後この組立体全体がベースプレート２２上の構造へとアライメントされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種の組立体では、部品数を低減し、部品間のアライメント精度を高めることが望まれている。本発明は、かかる要請に対応できる組立体、及びその組立方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例においては、光学式マウスの光学追跡用組立体は、光源と、光センサ・チップと、そして一体型光学組立体とを含んでいる。一体型光学組立体はレンズと光源を受容するアライメント構造とを含んでいる。このアライメント構造は、光源をレンズに対してセンタリングし、光を光センサ・チップへと反射させるナビゲーション面からの光源の離間距離を制御するものである。レンズは、光を光源からナビゲーション面への第一の光学軸に沿って平行化する為のコリメータレンズ、又はナビゲーション面から光センサ・チップへの第二の光学軸に沿った反射光を結像する結像レンズを含むものとすることが出来る。
【発明の効果】
【０００８】
従来デザインにおける欠点の一部には、そのデザイン中に使用される部品数と、組立体において本質的に存在していた不正確性が含まれる。上述したように、一体型光学組立体１０６は複数の構造（機械的及び光学的な構造）をレーザ光源と直接的にインターフェースする単一部品へと統合化することにより、部品数を低減し、部品間のアライメント精度を改良したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、本発明の最良の実施形態となる光学追跡用組立体、及びその組立方法について詳細に説明する。なお、各図に関する説明で参照する符号については、複数の図を通じ同様又は同一の要素には同一の符号を付している。
【００１０】
上述したように、従来の光学式マウスは一般にセンサ、光学部品、ＬＥＤ光源、そして光源を光学的に光学部品へと結合する為の何らかの手段とを含んでいる。この光学結合には幾つかのデザインが使用されてきた。現在のデザインにおいては、光学式マウスの適正なパフォーマンスを得る上で、ＬＥＤの配置及び配向への配慮が必須とは言わないまでも重要である。
【００１１】
光源としてのレーザの導入やレーザ出力ビームへのコリメート光学部品の利用開始に伴い、光学素子に対するビームの配置及び配向は、適正なパフォーマンス特性を得る上でより重要となった。光源の機械的配置に厳しい許容限界を設けることが必要となったのである。
【００１２】
図４、図５及び図６は、本発明の一実施例に基づく光学式マウス用の光学追跡用組立体１００の分解図及び組立図である。組立体１００は、光センサ・チップ１０２、プリント回路基板（ＰＣＢ）１０４、一体型光学組立体１０６、レーザ光源１０８、レーザ保持クリップ１１０、そしてマウス・ベースプレート１１２を含んでいる。
【００１３】
光センサ・チップ１０２は、光学式パッケージから下に延びるピン１２２（図４においては１本にしか符合をつけていない）と、光学式パッケージ中にある下を向いたフォトセル・アレイ１２４（図７に示した）と、そしてパッケージ下面に形成されたセンサ用アライメント構造１２６とを含んでいる。アライメント構造１２６は、中空縦長の突起で、ナビゲーション面１２９（図７）からフォトセル１２４への光の反射を許容する開口１２８（図７）を含むものとすることが出来る。光センサ・チップ１０２は、ＰＣＢ１０４上の対応する取り付け穴１３０（図４においては１つのみに符号がつけられている）にピン１２２を通し、ピン１２２をＰＣＢ１０４上のトレースへとはんだ付けすることにより、ＰＣＢ１０４上に搭載される。
【００１４】
ＰＣＢ１０４は、一体型光学組立体１０６の外形と一致する切欠穴１３２（図４）を画定している。光学組立体１０６はこの切欠穴１３２へと、光学組立体１０６の側面が切欠穴１３２とぴたりと接触するまで挿入される。これと同時に、センサ・アライメント構造１２６は光学組立体１０６により画定されたセンサ・アライメント穴１３４中へと挿入される。
【００１５】
レーザ１０８は、トランジスタ・アウトライン（ＴＯ）パッケージ中に封入された半導体レーザとすることが出来る。レーザ１０８は、光学組立体１０６と一体の光源アライメント構造１４２（図８により詳しく描いた）中へと入れられ、光学組立体１０６と一体の光源アライメント構造１４４（図９）に突き当たるまで挿入される。一実施例においては、アライメント構造１４２は４つの台形型ガイドであり、レーザ１０８を光学軸１４６（図７）に沿ってセンタリングするものであり、アライメント構造１４４はガイド１４２中にある突起であり、レーザ１０８がナビゲーション面１２９から光学軸１４６に沿ってどの程度離間されるのかを制御するものである。ガイド１４２は光学軸１４６を中心に持ち、光源１０８に対して軽い締まり嵌め（圧入等）を提供出来る寸法を持っている。ガイド１４２のたわみは等しくなるように設計されており、従って光源１０８は光学軸１４６に対して同軸となるように配置されるのである。
【００１６】
レーザ１０８の挿入後、保持クリップ１１０を一体型光学組立体１０６上へとスライドさせることによりレーザ１０８がロックされる。保持クリップ１１０は２本のカンチレバー型ラッチ１５２（一方にのみ符号を付けた）を持っており、これらは光学組立体１０６の両側に形成された段部１５４（一方のみ見えている）と勘合するようになっている。保持クリップ１１０は更に湾曲した接触面１５６を含んでいるが、これはレーザ・パッケージの底部にぴたりと接触してレーザ１０８をロックするものである。
【００１７】
図７は、本発明の一実施例に基づく一体型光学組立体１０６の断面図である。光学組立体１０６はレーザ光に対して透明な材料から作られている。突起１４４の反対側においては、光学組立体１０６は光学軸１４６にセンタリングされたコリメータレンズ１６２及び１６４を含んでいる。上述したように、光学組立体１０６はアライメント穴１３４を画定している。アライメント穴１３４は、反射光を光学軸１７０に沿って光センサ・チップ１０２中のフォトセル１２４へと向ける結像レンズ１６６及び１６８と共に形成されている。従って光学組立体１０６は、（１）レーザ１０８を光学軸１４６に沿ってセンタリングし、ナビゲーション面１２９からの光学軸１４６に沿った距離を制御する機械式アライメント構造と、（２）ナビゲーション面１２９へと光を平行化し、そしてフォトセル１２４上の反射光を画像化する為に用いられる光学部品とを含むように製作された単一の一体型部品なのである。一実施例においては、光学組立体１０６は機械式アライメント構造と光学部品との間に非常に高い精度が得られる方法により射出成形したものである。
【００１８】
図４に戻って説明するが、組立後のセンサ・チップ１０２、ＰＣＢ１０４、光学組立体１０６、レーザ１０８及び保持クリップ１１０は、次にマウス・ベースプレート１１２上に搭載される。マウス・ベースプレート１１２はコリメータレンズ１６２及び１６４（図７）からの光をマウスの外に出射し、ナビゲーション面へと当てて反射させ、再度マウス中の結像レンズ１６６及び１６８（図７）へと入射させることを可能とする開口１８２を含んでいる。
【００１９】
上述したように、レーザ光源１０８は機械式アライメント構造１４２及び１４４を光学部品１６２、１６４、１６６及び１６８と同じ部品中、特には照明の光学軸１４６に対して垂直の平面中に一体化することにより高い精度で配置されるものである。システムのアライメント特性を改良することにより、改善された分布を持つより均一な光が実現されるものである。
【００２０】
開示した実施例における特徴の様々な他の改変や組み合わせは、本発明の範囲に入るものである。本願請求項には、多数の実施例が含まれる。
【００２１】
上述の実施形態に即して本発明を説明すると、本発明は、レーザ光源（１０８）と、光センサ・チップ（１０２）と、一体型光学組立体（１０６）と、前記一体型光学組立体を搭載するマウス・ベースプレートとを具備した光学式マウス用の光学追跡用組立体（１００）であって、前記一体型光学組立体が、レンズ（１６２、１６４；１６６、１６８）及び光源を受容する光源アライメント構造（１４２、１４４）を含み、前記光源アライメント構造が前記光源を前記レンズに対してセンタリングし、前記光センサ・チップへと光を反射するナビゲーション面（１２９）からの前記光源の離間距離を制御するものであることを特徴とする組立体を提供する。
【００２２】
好ましくは、前記レンズ（１６２、１６４；１６６、１６８）は、（１）前記光源（１０８）からの光を第一の光学軸（１４６）に沿って前記ナビゲーション面（１２９）へと平行化するコリメータレンズ（１６２、１６４）、及び（２）前記ナビゲーション面から第二の光学軸（１７０）に沿って前記光センサ・チップ（１０２）へと送られる反射光を結像する為の結像レンズ（１６６、１６８）から成る群から選択されたものとされる。
【００２３】
好ましくは、前記光源アライメント構造（１４２、１４４）は、前記光源（１０８）をセンタリングする為の少なくとも３つのガイド（１４２）と、前記ナビゲーション面からの前記第一の光学軸（１４６）に沿った前記光源の離間距離を制御する為に前記ガイドの内側にある突起部（１４４）とを具備したものとされる。
【００２４】
好ましくは、前記光源（１０８）をロックする為に前記一体型光学組立体（１０６）へと嵌め込んだ保持クリップ（１１０）を更に具備する。
【００２５】
好ましくは、前記光センサ・チップ（１０２）を搭載するプリント回路基板（ＰＣＢ）（１０４）を更に具備する。
【００２６】
好ましくは、前記一体型光学組立体（１０６）は、前記光センサ・チップ上にあるセンサ・アライメント構造（１２６）を受容する為のセンサ・アライメント穴（１３４）を更に含んでおり、前記ＰＣＢ（１０４）が前記一体型光学組立体（１０６）を受容する切欠き部（１３２）を画定するものとされる。
【００２７】
更に、本発明は、光学式マウス用の光学追跡用組立体（１００）を組み立てる為の方法であって、プリント回路基板（ＰＣＢ）（１０４）上に光センサ・チップ（１０６）を搭載するステップと、一体型光学組立体（１０６）を前記ＰＣＢにより画定される切欠き部（１３２）を通して前記一体型光学組立体の側面が前記切欠き部にぴたりと接触するまで挿入するステップと、レーザ光源（１０８）を前記一体型光学組立体上の光源アライメント構造（１４２）へと挿入することにより前記光源を、前記一体型光学組立体と一体のレンズ（１６２、１６４、１６６、１６８）に対してセンタリングするステップであって、前記光源アライメント構造は、更に前記光源からナビゲーション面（１２９）までの距離を制御するものとされる。
【００２８】
好ましくは、前記一体型光学組立体（１０６）をＰＣＢ（１０４）により画定される切欠き部（１３２）を通して挿入するステップが、前記光センサ・チップ（１０２）上のセンサ・アライメント構造（１２６）を前記一体型光学組立体により画定されるセンサ・アライメント穴（１３４）へと挿入するステップを更に含む。
【００２９】
好ましくは、保持クリップ（１１０）を前記一体型光学組立体（１０６）へと嵌め込むことにより前記光源（１０８）をロックするステップを更に有する。
【００３０】
好ましくは、前記一体型光学組立体（１０６）をマウス・ベースプレート（１１２）上に搭載するステップを更に有する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の光学式マウス用の光学追跡用組立体の分解図である。
【図２】従来の光学式マウス用の光学追跡用組立体の組立図である。
【図３】従来の光学式マウス用の光学追跡用組立体の断面図である。
【図４】本発明の一実施例に基づく光学追跡用組立体の分解図である。
【図５】図４に示した本発明の一実施例に基づく光学追跡用組立体の組立後の状態を示す等角図である。
【図６】図４に示した本発明の一実施例に基づく光学追跡用組立体の組立後の状態を示す側面図である。
【図７】図４に示した本発明の一実施例に基づく光学追跡用組立体の側面の断面図である。
【図８】本発明の一実施例に基づくレーザ光源と一体型光学組立体の分解図である。
【図９】本発明の一実施例に基づくレーザ光源と一体型光学組立体の組立後の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００  光学追跡用組立体
１０２  光センサ・チップ
１０４  ＰＣＢ
１０６  一体型光学組立体
１０８  レーザ光源
１１０  保持クリップ
１１２  マウス・ベースプレート
１２６  センサ・アライメント構造
１２９  ナビゲーション面
１３２  切欠き部
１３４  センサ・アライメント穴
１４２、１４４  光源アライメント構造
１４６  第一の光学軸
１６２、１６４、１６６、１６８  レンズ
１７０  第二の光学軸
【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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