(57)【要約】      （修正有）【課題】非自発光型ポインティングデバイスである光検出装置の位置を夜間でも判りやすくするために、光検出装置に発光機能を付加する。【解決手段】光検出装置１４は、相対運動を検出する第１光源１と、第１光源とは異なる波長領域を有する第２光源５を内蔵し、第１および第２の波長領域の透過率が、当該第１および第２の波長領域以外の波長領域の透過率よりも大きくなるように構成された検出部３を有し、前記光検出装置の前記検出部に第２光源に励起発光する発光材料６を有する。このように構成された光検出装置は発光材料が塗布された箇所が発光機能を有することで光検出装置の夜間視認性を大幅に改善することが実現できる。【選択図】図３
2013065126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的に検出される相対運動情報を電気信号に変換するための光検出装置において、半導体レーザーまたはＬＥＤからなる第１光源（第１の波長領域）と、第１の波長領域とは異なる第２の波長領域を有する第２光源とを有し、前記第１および第２の波長領域の透過率が、当該第１および第２の波長領域以外の波長領域の透過率よりも大きくなるように構成された検出部を有し、前記光検出装置の前記検出部に第２の波長領域の光に励起して発光する発光材料を有することを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
前記光検出装置は、第２の波長領域の透過率よりも第１の波長領域の透過率が大きくなるように構成された受光面を有する第１光源用受光センサーを有することを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記光検出装置において、第２の波長領域は紫外領域または近赤外領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的に検出される相対運動情報を電気信号に変換するための光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォン、携帯電話、ノートＰＣ、ゲーム機、デジタルカメラ、キーボードなどの電子機器に使用される光検出装置として、オプティカル・フィンガー・ナビゲーションが知られている（例えば特許文献１、２および３を参照）。オプティカル・フィンガー・ナビゲーションは光源とその受光センサーを装置に内蔵しており、装置上面の検出部において指先の２次元方向の動きを検出してポインタやカーソルを制御することができる。オプティカル・フィンガー・ナビゲーションは光学方式であるため装置構成部品に可動部品がないことから信頼性が高いという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６８８５２
【特許文献２】特開２００６−３１３５５２
【特許文献３】特開２００６−０５２０２５
【特許文献４】特許第３７７６６５８号
【特許文献５】特開２００８−８４８４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術においては、次のような不具合があった。
【０００５】
特許文献１に開示されたオプティカル・フィンガー・ナビゲーションは内部に位置検出用途の光源は配置されているが、照明用の発光素子を配置していなかった。そのため照度の低い夜間などでは光検出装置の検出部位置が認識できず、カーソルの制御動作に不具合を生じる場合があった。
【０００６】
一方、照明用途として外部光源を用いて光を導く導光技術に関しては、例えば液晶パネル用バックライトに用いる導光板などが知られている。（例えば特許文献４および５）しかしながら可視光である液晶パネルを導光板として用いたとしても、上記光検出装置の上面検出部樹脂カバーは可視光による誤動作を防止するため可視光以下の波長を遮光する特性を有している。そのため導光板による照明機能の付加は困難であった。
【０００７】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、光検出装置に対して、光検出装置としての機能を損なうことなく、光検出装置位置の夜間視認性を改善するために有用な発光機能を付加することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らの鋭意研究により、上記目的は、以下の手段によって達成される。
【０００９】
即ち、上記目的を達成する本発明は、光学的に検出される相対運動情報を電気信号に変換するための光検出装置において、半導体レーザーまたはＬＥＤからなる第１光源（第１の波長領域）と、第１の波長領域とは異なる第２の波長領域を有する第２光源とを有し、前記第１および第２の波長領域の透過率が、当該第１および第２の波長領域以外の波長領域の透過率よりも大きくなるように構成された検出部を有し、前記光検出装置の前記検出部に第２の波長領域の光に励起して発光する発光材料を有する光検出装置である。
【００１０】
上記目的を達成する前記光検出装置は、第２の波長領域の透過率よりも第１の波長領域の透過率が大きくなるように構成された受光面を有する第１光源用受光センサーを有することを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成する前記光検出装置において、第２の波長領域は紫外領域または近赤外領域であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来は非自発光型の光検出装置などにおいて、相対運動を検出する第１光源と、第１光源とは異なる波長領域を有する第２光源を内蔵することで、第１の波長領域による相対運動情報の検出に対して第２の波長領域が外乱となることなく、第２光源を光検出装置に設置できることから、第２光源を発光機能のために用いることが可能となる。これにより、光検出装置に発光機能を付加して、夜間視認性を大幅に改善することが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の光検出装置断面図
【図２】従来の光検出装置検出部樹脂カバーの透過率
【図３】本発明の光検出装置断面図
【図４】本発明の光検出装置検出部樹脂カバーの透過率
【図５】実施例１によるデザイン１発光確認結果
【図６】実施例２によるデザイン２発光確認結果
【図７】実施例３によるデザイン３発光確認結果
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。
【００１５】
図３には、本発明の実施の形態に係る光検出装置１４の構成が示されている。
【００１６】
この光検出装置は、第１光源１と第２光源５と、第１光源１からの光を受光する受光センサー２とを有し、相対運動情報を検出する検出部３は、検出部樹脂カバー４の一部として構成されている。この光検出装置１４で光学的に検出された相対運動情報は、電気信号に変換されるために変換器（図示せず）へと伝送される。
【００１７】
第１光源１は、受光センサー２と相まって、検出部３における相対運動情報の位置などを判別する。第１光源１としては、半導体レーザー（ＶＣＳＥＬ：垂直共振器面発光レーザー）やＬＥＤ（ライトエミッティングダイオード）を用いることが好ましい。構造が簡便で信頼性が高く、検出応答速度が速いなどの観点から、特に半導体レーザーが好ましい。
【００１８】
受光センサー２は、第２の波長領域の透過率よりも第１の波長領域の透過率が大きくなるように構成する。このためには、特定波長領域を遮断する樹脂などで検出部３を構成する方法を用いることができる。この様に構成するためには、可視光を透過しつつ赤外線を透過する特性を有する赤外線透過樹脂（ＩＲ樹脂）などで検出部３を構成する方法を用いることができる。検出部３は、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリルアクリレート）やポリカーボネイト、シクロオレフィンなどの材料に赤外領域以外の波長領域をカットする特性を有する染料や顔料を添加することによって構成できる。赤外線領域の透過率を大きくできる観点から、染料を添加するタイプの赤外線透過樹脂が好ましい。この様な構成とすることで、光検出動作に対して障害となる他の波長領域の光の入射を抑制することで検出精度を向上させることが可能となる。
【００１９】
第２光源５は、第１光源１と異なる波長領域を有する光源を用いる。第１光源１が半導体レーザーの場合は、第２光源５は紫外領域や近赤外領域の光源を用いるのが好ましく、第１光源１との干渉を抑制する観点から波長領域が近接していないことが特に好ましい。第１光源がＬＥＤの場合は紫外領域や近赤外領域の光源を用いるのが好ましく、同様の理由から波長領域が近接していないことが特に好ましい。第１と第２の光源をこの様に構成することで、第１の光源１は受光センサー２と相まって検出部３における相対運動情報の位置などを正確に判別することができる一方で、第２光源５を光検出装置１４の発光機能のために用いることが可能となる。
【００２０】
第２光源５そのものを光検出装置１４の発光機能として用いることもできるが、例えば第２光源５を紫外線とし、紫外線線に励起される発光材料（蛍光材料６）を用いることで、その発光機能を増大させることができる。紫外線線に励起される蛍光材料６としては、市販の発光材料を用いることができる。蛍光材料６の塗布は、蛍光材料６に希釈溶剤を加えて塗布が容易になる粘度に希釈した後、スクリーン印刷、インクジェット方式等の印刷方式、ナノインプリンティングによる転写方式などの塗布方法を用いることができる。塗布の簡便性やプロセスコストの点からはスクリーン印刷やインクジェット方式が好ましく、微細なパターン形状を対象物に転写する場合はナノインプリンティングによる転写方式が好ましい。
【００２１】
光検出装置１４としての機能を満足させるために、検出部３は、光検出装置１４内に第１及び第２波長領域以外の波長領域の光が入射し難くなるように構成する。この様に構成するためには、可視光を透過しつつ赤外線を透過する特性を有する赤外線透過樹脂（ＩＲ樹脂）などで検出部３を構成する方法を用いることができる。検出部３は、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリルアクリレート）やポリカーボネイト、シクロオレフィンなどの材料に赤外領域以外をカットする特性を有する染料や顔料を添加することによって構成できる。赤外線領域の透過率を大きくできる観点から、染料を添加するタイプの赤外線透過樹脂が好ましい。この様な構成とすることで、光検出動作に対して障害となる他の波長領域の光の入射を抑制することができる。さらに受光センサー２の上部を第２光源５の透過率を低減させる特性を有する材料で構成することで、より一層の検出精度向上と蛍光材料６による発光性能を両立させることが可能となる。
【００２２】
以下に本発明による光検出装置１４について実施例をあげて具体的に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図３に本発明による光検出装置１４の断面図を示す。基板７上に前記相対運動を検出する第１光源１と、第１光源１の波長領域とは異なる波長領域を有する第２光源５、および受光センサー２が配置される。第１光源１は前記相対運動を検出するため光源として用いられる。ＶＣＳＥＬから照射されるレーザー光が検出部３上の指先表面にて反射して反射光を受光センサー２で検出することにより指先の２次元方向の動きを検出することができる。今回用いたＶＣＳＥＬはＣｙｐｒｅｓｓ社製（標準波長８５０ｎｍ）であり、駆動電圧は５Ｖ、動作電流は６．５ｍＡにて動作させることによって指先の相対運動の検出が可能であった。
【００２４】
第２光源５は第１光源１の波長領域とは異なる波長領域を有しており、第２光源５によって励起される蛍光材料６を発光させることを目的とする。第２光源５としては日亜化学工業製のＩｎＧａＮ系紫外発光チップタイプＬＥＤ（型番ＮＳＳＵ１２３Ｔ、標準ピーク波長３７５ｎｍ）を駆動電圧は５Ｖ、動作電流は２０ｍＡにて用いた。外形寸法の長さＬ、幅Ｗ、高さＨはそれぞれＬ＝３．０ｍｍ、Ｗ＝２．０ｍｍ、Ｈ＝０．７ｍｍであった。
【００２５】
紫外線に励起される蛍光材料６はシンロイヒ社製インビジブル塗料ルミライトカラーを用いた。前記蛍光材料６は通常状態においては白色であるが、紫外線を照射することで青色、緑色、黄色、オレンジ色、赤色などに発光する。前記蛍光材料６に希釈溶剤を加えて塗布が容易になる粘度に希釈した後、光検出装置１４の検出部樹脂カバー４に手塗りにて塗布した。
【００２６】
図５に示すように、ここでは第２光源５の直上位置において、光検出装置１４の検出部樹脂カバー４に青色に発色するシンロイヒ社製インビジブル塗料ルミライトカラーを塗布して、デザイン１として直径約３．０ｍｍの円形塗布領域を形成した。
【００２７】
光検出装置１４の検出部３を構成する検出部樹脂カバー４の材料としては日本ゼオン株式会社製のシクロオレフィン樹脂材料（型番ＺＥＯＮＯＲ−１０６０Ｒ）とベンゾフェノン系紫外線吸収剤（和光純薬工業製２，２，４，４−テトラヒドロキシベンゾフェノン、分子式［（ＨＯ）２Ｃ６Ｈ３］２ＣＯ ）を用いて、混合した樹脂を射出成型装置内の金型に注入加圧することで検出部樹脂カバー４を作成した。使用した射出成型装置は住友重機械工業株式会社製（型番ＳＤ５０Ｅ）であり、樹脂温度３００度、圧力６０ＭＰａ、５秒間加圧状態を保持することで検出部樹脂カバー４を作成した。作成した検出部樹脂カバー４の検出部３における厚みは０．３ｍｍとした。
【００２８】
作成した検出部樹脂カバー４の透過率を測定した。測定に使用した装置は日本分光株式会社製分光光度計（型番Ｖ−６６０）である。測定の結果は、図４に示すように紫外領域にあたる波長３６５ｎｍにおける透過率は１３％、可視光領域にあたる波長４００〜７００ｎｍにおける透過率は０〜５％、近赤外領域にあたる波長８００〜９００ｎｍにおける透過率は９１％であった。
【００２９】
受光センサー２を覆うように紫外線をカットするフィルタを配置した。紫外線カットフィルタは日東樹脂工業製ＣＬＡＲＥＸ  ＵＶシリーズＵＶ（紫外線）カットフィルタＮ−１１３を使用した。フィルタの透過率は日本分光株式会社製分光光度計（型番Ｖ−６６０）で測定した。紫外領域にあたる波長４００ｎｍにおける透過率はほぼ０％、波長４００以上の長波長側での透過率は約９２％であった。上記紫外線カットフィルタを受光センサー２より大きいサイズに切り出して、裏面に接着剤を塗布して受光センサー２に装着した。
【００３０】
本発明における光検出装置１４において、上記実施例１を施した結果、第２光源５を点灯させることで光検出装置１４の検出部樹脂カバー４に塗布された円形領域が蛍光発光することが確認できた。発光領域の輝度測定には、ＴＯＰＣＯＮ社製輝度計ＢＭ−９を用いた。輝度計と測定物との距離は３５０ｍｍ、測定スポットサイズは０．９５ｍｍ（測定角０．２°）である。第２光源５を発光させた状態で上記領域での輝度を測定した結果、蛍光材料６のない領域において０．０２ｍｃｄ、蛍光材料６が塗布された領域において４．３０ｍｃｄであった。上記発光状態において、光検出装置１４の検出部３において指先の２次元方向の動きを検出してポインタやカーソルを制御することができる検出動作は問題なく動作した。
【実施例２】
【００３１】
実施例２は光検出装置１４への蛍光材料６の塗布方式検討としてスクリーン印刷方式を用いて検出部樹脂カバー４にデザイン２を形成した。スクリーン版は樹脂製ステンシルで形成され、スクリーン版の枠内に適度な粘度に希釈された蛍光材料６をのせてゴム製スキージを摺動することで蛍光材料６を被印刷物に転写した。図６に示すように第２光源５を発光させることで、蛍光材料６が転写した部分が発光してデザイン２の形状通りに発光することを目視で確認した。さらに実施例１と同様に上記発光状態において、検出動作は問題なく動作した。
【実施例３】
【００３２】
塗布する蛍光材料６の色は適宜選択することが可能である。実施例３では光検出装置１４の検出部樹脂カバー４に、それぞれ緑色、赤色、青色、青緑色に発色するシンロイヒ社製インビジブル塗料ルミライトカラーを塗布してデザイン３を形成した。図７に示すように、前記蛍光材料６は通常状態においてはデザイン３全体が白色であるが、第２光源５を発光させることでそれぞれ緑色、赤色、青色、青緑色に発光した。結果として夜間の視認性能を向上させると共にデザイン性に優れた光検出装置１４を実現できた。
【００３３】
実施例１、２および実施例３に示したように、本発明の光検出装置１４において、相対運動情報を検出する第１光源１と、第１光源１の波長領域とは異なる波長領域を有する第２光源５を内蔵することで第１の波長領域による相対運動情報の検出に対して第２の波長領域が外乱となることなく、第２光源５を光検出装置１４に設置できることから、第２光源５を発光機能のために用いることが可能となる。これにより、光検出装置１４に発光機能を付加して、夜間視認性を大幅に改善することが実現できる。また本発明の方法を用いて発光機能を付加した場合に、可視光影響低減のための遮蔽構造物が光検出装置内部に不要となるため、装置内部が簡素化できることから光検出装置１４の薄型化が可能となる。実施例では第２光源５として紫外線発行ＬＥＤを用いた例を示したが、ＶＣＳＥＬ波長領域を除く近赤外線発光ＬＥＤを用いても、同様に発光効果と安定した検出動作を得ることが出来る。一例としては株式会社大興製作所製の近赤外励起蛍光材料（ＩＲ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＰＨＯＳＰＨＯＲ）を用いて、前記蛍光材料６に９８０ｎｍの波長光を照射することで蛍光材料６を青色、緑色、赤色に発光させることが出来た。
【００３４】
本実施例では光検出装置１４の上面の一部を発光させる例をあげて示したが、第２光源５を全面に拡散させる手法と組み合わせることにより、検出部樹脂カバー４全体、検出部樹脂カバー４外周、および検出部３の任意箇所において発光させることもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１      第１光源
２      受光センサー
３      検出部
４      検出部樹脂カバー
５      第２光源
６      蛍光材料
７      基板
８      実施例１によるデザイン１発光確認結果
９      実施例２によるデザイン２発光確認結果
１０    実施例３によるデザイン３発光確認結果（緑色）
１１    実施例３によるデザイン３発光確認結果（赤色）
１２    実施例３によるデザイン３発光確認結果（青色）
１３    実施例３によるデザイン３発光確認結果（青緑色）
１４    光検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2013065126.tif 000006
【図５】
2013065126.tif 000007
【図６】
2013065126.tif 000008
【図７】
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