專利名稱：光學指示裝置以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學指示(光f 4 >〒4 > y )裝置，特別是涉及一種適合安裝 于移動電話等移動式信息終端設(shè)備的光學指示裝置。并且，本發(fā)明涉及一種具有光學指示 裝置的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
以前，在移動電話、PDA (個人數(shù)字助理)等移動式信息終端設(shè)備中，采用了利用鍵 盤的用戶界面，這里所使用的鍵盤是由用于輸入數(shù)字及文字的多個按鍵以及方向鍵構(gòu)成。
近年來，移動式信息終端設(shè)備中顯示部變得能夠顯示圖形，能夠二維地使用顯示 部。因此，這樣，在移動式信息終端設(shè)備的功能接近計算機的功能、操作逐漸復雜化的當今， 將菜單鍵以及其他功能鍵作為方向鍵來使用而進行所希望的功能動作的方法，由于操作不 能容易地進行，很難被用作移動式信息終端設(shè)備的輸入方法。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)如用于計算機 的鼠標、觸摸屏(”千〃,K )那樣的操作的光學指示裝置備受期望。
在這樣的背景下，作為指示裝置，已提出以下方法，即通過攝像(撮像)元件觀察 接觸裝置的手指尖等的情況(模様)，從而提取接觸面的變化。并且，已提出以下方法，即 通過光源來照明接觸面，通過透鏡使接觸面的情況在攝像元件中成像，檢測出接 觸面的情況的變化，從而將指尖的動作轉(zhuǎn)化為輸入信號。
例如，作為這樣的指示裝置，已知有WO 2006/011711A1 (專利文獻1)中記載的裝置。
該指示裝置具有覆蓋玻璃(力“一另V ^ )、光源部以及受光部，所述光源部由光 源以及光源導向器(光源# ^ K )構(gòu)成。所述光源所發(fā)出的光以規(guī)定角度被反射，照射到 覆蓋玻璃。并且，照射到所述覆蓋玻璃的光，即透過所述覆蓋玻璃上表面的光，被指尖的指 面反射。并且，所述被指尖的指面所反射的光，透過所述覆蓋玻璃的背面照射到受光部。所 述受光部由反射鏡、聚光透鏡以及光學圖像傳感器構(gòu)成。由所述反射鏡所反射的光，在聚光 透鏡中成像，提供給光學圖像傳感器。另外，對于該光學指示裝置，提出有在各光學部件之 間充滿作為介質(zhì)的空氣的方案和為了使光的消失最小化而采用光波導管等方法。
并且，作為其他的光學指示裝置，已知有WO 2006/019218A1 (專利文獻2)中記載 的裝置。
該光學指示裝置具有第一波導管、第二波導管、圖像傳感器、覆蓋玻璃、光源部。所 述第一波導管中第一反射面與第一平凸透鏡一體化形成，同時，所述第二波導管中第二平 凸透鏡與第二反射面一體化形成。
所述光源部所發(fā)出的光照射到被攝對象，由被攝對象反射。并且，由被攝對象反射 的光，由第一反射面折射，由第一反射面折射的光，在通過第一以及第二平凸透鏡部的同時 被聚光。并且，通過第一以及第二平凸透鏡部的光，被第二反射面再次折射，在圖像傳感器 上成像。各光學部件之間，充滿作為介質(zhì)的空氣。
并且，作為更進一步的光學指示裝置，已知有WO 2005/088435A1 (專利文獻3)中記載的裝置。
該光學指示裝置由以下部件構(gòu)成將光照射到被攝對象的光源、接受光源所照射 的光的對物面、反射來自影像獲得面的像的光學透鏡、接受來自光學透鏡所反射的圖像并 轉(zhuǎn)化為電信號的光學傳感器。各光學部件之間，充滿作為介質(zhì)的空氣。
專利文獻1 :W0 2006/011711 Al
專利文獻2 :W0 2006/019218 Al
專利文獻3 :W0 2005/088435 Al
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，所述現(xiàn)有的光學指示裝置中，會發(fā)生因光的消失所導致的光學特 性、或不能良好地檢測出手指的位移的情況。
并且，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這些問題是緣于所述現(xiàn)有的光學指示裝置的成像光學系統(tǒng) 利用了各光學部件之間的空氣層。即，現(xiàn)有的裝置中，因部件的折射率與空氣折射率的差引 起光發(fā)生折射。因此，由于裝配G組立)的偏差、長時間的使用、震動等來自外部的沖擊等 而導致部件間的間隙產(chǎn)生偏差，因光的消失導致光學特性劣化。由此，存在不能良好地檢測 出手指的位移的情況。并且，存在灰塵(r )或異物等附著于間隙中、光學特性劣化的情 況。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種光學特性不易劣化、優(yōu)質(zhì)的光學指示裝置以及 電子設(shè)備。
為了解決所述問題，本發(fā)明的光學指示裝置的特征在于，具有
光源，其照明被攝對象；
導光體(導光體)，其引導從所述光源發(fā)出并由所述被攝對象反射的光；
攝像元件，其具有接受所述導光體引導的光的受光面；
第一樹脂部，其密封所述攝像元件；
第二樹脂部，其與所述導光體和第一樹脂部緊密貼合；
由所述導光體所引導的所述光，經(jīng)由所述第二樹脂部和所述第一樹脂部而到達所 述受光面。
根據(jù)本發(fā)明，從光源發(fā)出、由被攝對象反射、由導光體所引導的光，經(jīng)由所述第二 樹脂部和所述第一樹脂部而到達所述受光面，在從導光體到受光面之間的路徑中，不會與 空氣層接觸。因此，不會因部件的折射率與空氣的折射率的差而造成光發(fā)生折射，同時，不 會因裝配的偏差、長時間的使用、震動等來自外部的沖擊等而導致部件間的間隙產(chǎn)生偏差， 不會因光的消失導致光學特性劣化。并且，不會發(fā)生因灰塵(r )或異物等附著于間隙中 而導致的光學特性劣化的情況。因此，光學特性不易劣化，能夠良好地檢測出手指的位移。
并且，根據(jù)本發(fā)明，由于不會產(chǎn)生部件間的間隙引起的偏差，能夠使質(zhì)量優(yōu)異，同 時，能夠提高成品率而使生產(chǎn)性提高。
并且，在一個實施方式中，
所述第一樹脂部，在面對所述導光體的一側(cè)具有凹部，
所述第二樹脂部，填充所述凹部。
根據(jù)所述實施方式，由于所述第一樹脂部在面對所述導光體的一側(cè)具有凹部，所述第二樹脂部填充所述凹部，能夠使產(chǎn)品的厚度變薄。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)薄型的光學指示裝置。
并且，根據(jù)所示實施方式，由于能夠?qū)⒌诙渲康暮穸纫暈榘疾康纳疃?，通過預 先形成精度高的凹部，能夠精密地調(diào)整第二樹脂部的厚度，能夠顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量，能夠使 光學特性優(yōu)異。
并且，在一個實施方式中，
所述凹部，朝與所述受光面的法線方向大致垂直的方向開口。
根據(jù)所述實施方式，由于所述凹部朝與所述受光面的法線方向大致垂直的方向開 口，在將第二樹脂部填充至所述凹部時，能夠使剩余的樹脂從凹部的開口逸出。因此，易于 管理第二樹脂部的樹脂量，能夠?qū)崿F(xiàn)涂覆的穩(wěn)定化。
并且，本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，具有本發(fā)明的光學指示裝置。
根據(jù)本發(fā)明，由于具有本發(fā)明的光學指示裝置，能夠顯著提高操作性能，同時，能 夠顯著提高操作部的質(zhì)量穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明的光學指示裝置，在將來自被攝對象的反射光在攝像元件中成像的光 路中，由于反射光未通過空氣層而到達攝像元件，反射光未在空氣層折射而到達攝像元件。 并且，光學部件之間未附著灰塵等異物。因此，不會因反射光與空氣層接觸而引起個體差異 的偏差的產(chǎn)生，能夠使生產(chǎn)性以及質(zhì)量顯著提高。
并且，根據(jù)一個實施方式的光學指示裝置，由于第一樹脂部的導光體側(cè)的表面具 有凹部并且該凹部填充有第二樹脂部，能夠容易且可靠地進行第二樹脂部與導光體以及第 一樹脂部雙方的緊密貼合。并且，能夠精密的進行第二樹脂部的厚度的管理，同時能夠使其 厚度薄，能夠?qū)崿F(xiàn)薄型化，小型化。并且，能夠提高光學指示裝置自身的對于外加壓力的強度。


圖1是說明本發(fā)明第一實施方式的光學指示裝置的剖視示意圖。
圖2A是所述第一實施方式的光學指示裝置中的、攝像元件的樹脂模制部與覆蓋 部件的接合部周圍的放大示意圖。
圖2B是現(xiàn)有的光學指示裝置中的、攝像元件的樹脂模制部與覆蓋部件的接合部 周圍的放大示意圖。
圖3A是本發(fā)明第二實施方式的光學指示裝置的剖視示意圖。
圖;3B是所述第二實施方式的光學指示裝置的攝像元件的樹脂模制部的、從覆蓋 部件側(cè)所視的立體圖。
圖4A是本發(fā)明第三實施方式的光學指示裝置的剖視示意圖。
圖4B是所述第三實施方式的光學指示裝置的攝像元件的樹脂模制部的、從覆蓋 部件側(cè)所視的立體圖。
圖5A是本發(fā)明第四實施方式的移動電話的正面圖。
圖5B是第四實施方式的移動電話的背面圖。
圖5C是第四實施方式的移動電話的側(cè)面圖。
附圖標記說明
10手指
11接觸面
12棱鏡部
13背面
14反射型透鏡
15、115、215、415 攝像元件
16LED (發(fā)光二極管)
17覆蓋部件上表面的反射面
18覆蓋部件背面的反射面
20光源側(cè)樹脂模制部
21回路基板
Μ、1Μ、2Μ、似4覆蓋部件
25、125、225第二樹脂部
40、140、240、440樹脂模制部
69,269受光面
155,255 凹部
270、271、272 開口
301顯示器側(cè)殼體
302操作側(cè)殼體
303話筒部
304數(shù)字鍵部
305顯示部
306聽筒部
307光學指示裝置具體實施方式
以下，以使用LED作為光源組件的光學指示裝置為例對本發(fā)明的實施方式進行說 明。另外，本發(fā)明并不限于以下實施方式的結(jié)構(gòu)。
第一實施方式
圖1是本發(fā)明的第一實施方式的光學指示裝置的剖視示意圖。
該光學指示裝置具有回路基板21、作為光源的一例的LED16、光源側(cè)樹脂模制 ( 一> K )部20、作為導光體的一例的覆蓋(力"一)部件24、攝像元件15、作為第一樹 脂部的樹脂模制部40、第二樹脂部25。
所述LED16照射作為被攝對象的指尖10。所述LED16配置于覆蓋部件M的下部， 由光源側(cè)樹脂模制部20密封。所述覆蓋部件M具有接觸面11。所述接觸面11位于覆蓋 部件M的與LED16側(cè)相反的一側(cè)。所述覆蓋部件M中，在LED16光的照射方向上重疊在 LED16上方的背面部分13，在圖1的剖面中，相對于LED16的出射光的光軸M傾斜而構(gòu)成斜
所述LED16照射的光透過覆蓋部件M的背面部分13而折射后，從相對于LED16的照射光的光軸M傾斜的方向照射覆蓋部件24的接觸面11。
被攝對象即指尖10在操作中與接觸面11接觸。從相對于光軸M傾斜的方向照射 在指尖10的光，在手指10的指面(裏面)漫反射(散亂L·^反射)。另外，在圖！中，為了 使手指相對于光學指示裝置的狀態(tài)便于理解，手指10相對于光學指示裝置被描畫為比實 際尺寸小。
手指10的像，從所述接觸面11進入，該接觸面即覆蓋部件M的作為光彎折(折 曲(f )元件部的棱鏡12的垂直方向上側(cè)的面。射入該棱鏡部12的手指的像，在所述背面(傾斜面)全反射，在覆蓋部件M的上表面17反射，通過成像元件即反射型透鏡14反 射，其后，在覆蓋部件的上表面17、下表面18、上表面17反射，并通過第二樹脂部25以及樹 脂模制部40在攝像元件15上成像。手指10所成的像作為圖像數(shù)據(jù)被讀取。
所述攝像元件15由樹脂模制部40密封，所述第二樹脂部25與覆蓋部件M和樹 脂模制部40這兩者緊密貼合。換言之，所述第二樹脂部25與覆蓋部件M之間成為不存在 空氣層的狀態(tài)，第二樹脂部25與樹脂模制部40之間也不存在空氣層。由此，手指的像不會 發(fā)生很大的折射而在攝像元件15上成像。
在所述攝像元件15上成的像，作為圖像數(shù)據(jù)被未圖示的DSP (數(shù)字式信號處理器) 讀取。所述攝像元件15為CM0S、CDD等圖像傳感器，以規(guī)定的時間間隔連續(xù)拍攝接觸面11 的像。被攝對象即手指10移動時，所拍攝的圖像對于前一個拍攝的圖像來說是偏離規(guī)定量 的圖像。所述圖像中同一部分的偏離量，在DSP中進行比較，判斷手指10的移動量以及移 動方向。更具體為，對從攝像元件15得到的圖像數(shù)據(jù)進行圖像處理，提取出映射到接觸面 11的手指10的指紋的移動，判斷手指10的移動量和移動方向。
另外，作為所述覆蓋部件M，優(yōu)選使用吸收可見光型的聚碳酸酯樹脂。并且，作為 分別密封LED16以及攝像元件15的光源側(cè)樹脂模制部20以及樹脂模制部40，能夠適當使 用由環(huán)氧或硅酮構(gòu)成的樹脂，關(guān)于密封方式，當然可使用一般的傳遞模塑法(卜，> 7 7F )成型，也可使用注射模塑法(4 > *工夕* 3 — > K )或澆鑄(求y r λ y^)等其他成型方法。并且，作為照射光通過的部件，當使用能夠截斷發(fā)光波長以外 的波長的光的材料時，由于能夠應對干擾光、雜散光(迷光)，因此優(yōu)選。另外，作為用于消 除空氣層的第二樹脂部25的材料，優(yōu)選能夠截斷LED發(fā)光波長以外的波長的光、并且與覆 蓋部件M和樹脂模制部40貼合性高的材料，能夠適當使用由環(huán)氧或硅酮構(gòu)成的樹脂作為 其材料。并且，優(yōu)選使用折射率也盡量相近覆蓋部件對、樹脂模制部40的材料。
圖2A是第一實施方式的光學指示裝置中的、攝像元件15的樹脂模制部40與覆蓋 部件M的接合部周圍的放大示意圖。并且，圖2B是現(xiàn)有的光學指示裝置中的、攝像元件 415的樹脂模制部440與覆蓋部件424的接合部周圍的放大示意圖。
參考圖2B，覆蓋部件似4與密封攝像元件415的樹脂模制部440之間未涂覆樹脂 的情況下，因覆蓋部件4M與空氣的折射率不同、樹脂模制部440與空氣的折射率不同而造 成反射光發(fā)生折射。因此，間隙越大越不能向攝像元件415傳達正確的光信號。S卩，因裝配 時的偏差或外加壓力、震動等而導致間隙的產(chǎn)生，從而使光學指示裝置出現(xiàn)誤動作。并且， 由于有間隙而使灰塵、異物易于進入其中也成為誤動作的原因。
另一方面，在圖2A所示的本發(fā)明中，相當于間隙的部分被作為第二樹脂部的樹脂 模制部25所占領(lǐng)，由于是難以存在間隙的結(jié)構(gòu)，反射光的折射減少，并且，即使間隙的距離擴大，但相比有空氣層的情況光學指示裝置也不易發(fā)生誤動作。
并且，消除空氣層的同時，能夠通過第二樹脂部25將覆蓋部件M與樹脂模制部40 粘接，作為光學指示裝置對于外加壓力的強度提高，同時，能夠提供對于熱循環(huán)實驗等環(huán)境 實驗也具有優(yōu)異性能的光學指示裝置。
第二實施方式
圖3A是本發(fā)明的第二實施方式的光學指示裝置的剖視示意圖。并且，圖IBB是所 述第二實施方式的光學指示裝置的攝像元件的樹脂模制部140的、從覆蓋部件側(cè)觀察時的 立體圖。
如圖3A所示，在第二實施方式中，作為密封攝像元件115的第一樹脂部的樹脂模 制部140，其覆蓋部件IM側(cè)的表面的一部分形成為凹部(臺階部)155，該凹部155中填充 有第二樹脂部125。
根據(jù)第二實施方式，由于能夠容易地使第二樹脂部125的樹脂厚度為凹部155的 深度，能夠容易地將第二樹脂部125形成為希望的形狀，能夠形成光學特性優(yōu)異的結(jié)構(gòu)。
在沒有凹部155的情況下，第二樹脂部夾在覆蓋部件與樹脂模制部之間，被擠壓， 存在逸至外部的情況。這樣，使覆蓋部件與樹脂模制部之間產(chǎn)生空氣層、第二樹脂部的樹脂 厚度不一，存在不能得到適當?shù)墓鈱W特性的可能性。
第三實施方式
圖4A是本發(fā)明的第三實施方式的光學指示裝置的剖視示意圖。圖4B是所述第三 實施方式的光學指示裝置的攝像元件的樹脂模制部的、從覆蓋部件側(cè)所視的立體圖。
在第三實施方式中，作為密封攝像元件215的第一樹脂部的樹脂模制部M0，其覆 蓋部件2 側(cè)的表面的一部分形成為凹部(臺階部)255。如圖4B所示，所述凹部255朝 與攝像元件215的受光面269 (參考圖4A)的法線方向大致垂直的方向中的三個方向開口。 即，凹部255形成為十字形，朝矩形形狀的樹脂模制部MO的三個側(cè)面開口。
根據(jù)第三實施方式的光學指示裝置，由于凹部255朝與攝像元件215的受光面 269 (參考圖4A)的法線方向大致垂直的方向開口、凹部255與樹脂模制部240的側(cè)面連接， 在向凹部255填充第二樹脂225時，能夠使多余的樹脂向圖4B中箭頭A、B、C所示方向流 動，并經(jīng)由開口 270、271、272排除至外部。即，開口 270、271、272能夠起到作為樹脂流動部 的作用效果。因此，由于能夠向凹部255中以無間隙且不存在多余樹脂的方式填充第二樹 脂225，能夠容易地進行第二樹脂量的管理，不論是否存在個體差別，都能夠穩(wěn)定地向凹部 225涂覆第二樹脂。另外，在第三實施方式中，密封攝像元件215的樹脂模制部MO的凹部 255有270、271、272這三個開口，但是在本發(fā)明中，將攝像元件密封的樹脂模制部的凹部也 可以有一個、兩個或四個以上的開口。
第四實施方式
圖5A是本發(fā)明第四實施方式的移動電話的正面圖，圖5B是該移動電話的背面圖， 并且，圖5C是該移動電話的側(cè)面圖。
如圖5A、圖5B所示，作為該移動式信息終端的移動電話，具有顯示器側(cè)殼體301、 操作側(cè)殼體302、話筒部303、數(shù)字鍵304、顯示器部305、聽筒部306以及本發(fā)明的光學指示 裝置307。
所述聽筒部306以及話筒部303用于聲音信息的輸入輸出。并且，所述顯示器部305用于影像信息的輸出，在第四實施方式中，也用于表示從光學指示裝置307輸入的信 肩、ο
另外，如圖5A所示，在第四實施方式中，光學指示裝置307配置于數(shù)字鍵304的上 部，但是關(guān)于配置方法以及光學指示裝置307的朝向當然并不限于此。
并且，如圖5A 圖5C所示，第四實施方式的移動電話是上部的殼體與下部的殼體 經(jīng)由鉸鏈(t > ^ )連接的所謂折疊式移動電話，但能夠安裝本發(fā)明的光學指示裝置的移 動電話當然并不限于折疊式移動電話。但是，在移動電話中，第四實施方式的折疊式為主 流，折疊狀態(tài)下的厚度在IOmm以下的折疊式移動電話也已出現(xiàn)，考慮到便攜性，其厚度成 為極重要的因素。
如圖5B以及圖5C所示，在操作側(cè)殼體302中，除了未圖示的內(nèi)部電路基板，決定 其厚度的部件為話筒部303、數(shù)字鍵304、光學指示裝置307。其中，由于光學指示裝置307 的厚度最厚，光學指示裝置307的薄型化直接關(guān)系到移動電話的薄型化，非常重要。這里， 如圖3A、圖;3B以及圖4A、圖4B中所說明的，本發(fā)明的光學指示裝置能夠容易地實現(xiàn)薄型 化。因此，第四實施方式的移動電話能夠容易地實現(xiàn)薄型化以及小型化。
另外，在第四實施方式中，將本發(fā)明的光學指示裝置安裝于移動電話，但本發(fā)明的 光學指示裝置并不限于安裝于移動電話，當然也能夠安裝于PDA、計算機主體，微波爐等任 何具有輸入裝置的電子設(shè)備。并且，本發(fā)明的光學指示裝置所能夠使用的光源并不限于 LED,當然也可以是半導體激光元件等LED以外的發(fā)光裝置。
權(quán)利要求
1. 一種光學指示裝置，其特征在于，具有 光源，其照明被攝對象；導光體，其引導從所述光源發(fā)出并由所述被攝對象反射的光； 攝像元件，其具有接受被所述導光體引導的所述光的受光面； 第一樹脂部，其密封所述攝像元件； 第二樹脂部，其與所述導光體和所述第一樹脂部緊密貼合；由所述導光體引導的所述光，經(jīng)由所述第二樹脂部和所述第一樹脂部到達所述受光
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學指示裝置，其特征在于， 所述第一樹脂部在面對所述導光體的一側(cè)具有凹部， 所述第二樹脂部填充所述凹部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學指示裝置，其特征在于， 所述凹部朝與所述受光面的法線方向大致垂直的方向開口。
4.一種電子設(shè)備，其特征在于，具有根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中任一項所述的光學 指示裝置。全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學指示裝置和電子設(shè)備。從LED等光源發(fā)出、被指尖反射的反射光由覆蓋部件(24)導光，并被引導至攝像元件(15)的受光面(69)。設(shè)有與覆蓋部件(24)和密封攝像元件(15)的樹脂模制部(40)接觸的第二樹脂部(25)。由覆蓋部件(24)導光的反射光經(jīng)由第二樹脂部(25)和樹脂模制部(40)到達受光面(69)，經(jīng)由與空氣層有間隔的路徑到達受光面(69)。
文檔編號G06F3/042GK102033661SQ20101025728
公開日2011年4月27日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者高倉英也 申請人:夏普株式會社