JP2009157834A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、安定した動作が可能な光学式ポインティングデバイスを備えた電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】ポインティングデバイス１は、プリント回路基板２８上に実装された検出ＩＣ２４、この検出ＩＣの上面を覆うように設けられたレンズ部材４０、およびこれら検出ＩＣ２４およびレンズ部材４０を覆うように基板２８上に設けられた指ガイド部材５０を有する。指ガイド部材５０は、筐体１０の上面１０ａより凹んだ指案内面５２、およびこの指案内面５２の中央に外側に突出して設けられた密着面５４を有する。密着面５４は、筐体１０の上面１０ａより凹んだ位置にある。
【選択図】 図３

Description

この発明は、ポータブルコンピュータなどの電子機器に係り、特に、指の動きを光学的に検出して画面上に表示したポインタを移動させる光学式のポインティングデバイスを備えた電子機器に関する。

従来、光学式ポインティングデバイスを備えた電子機器として、外ケースに形成した貫通孔に光学式のポインティングデバイスを取り付けた携帯情報端末（携帯電話機）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１に開示された携帯電話機のポインティングデバイスは、外ケースの内側から上記貫通孔を介して外側に突出するよう取り付けられた略球面状の透明な指プレートを有し、この指プレートの外側表面に接触して移動される指に対し、指プレートの内側から光を当ててその反射光を検出し、検出した指の動きに合せて、画面表示されているポインタを移動させるよう機能する。

また、この指プレートは、携帯電話機の外ケースから突出して設けられており、決定スイッチとして押し込み可能となっている。

つまり、この指プレートは、ケースの外側に突出して、貫通孔に突没可能に取り付けられているため、基本的に、指を指プレート表面に押し付けて密着させた状態で面方向に移動させることができ、指の模様（指紋）の動きを比較的高い感度で検出できる。しかし、この特許文献１に開示された指プレートにはいくつかのバリエーションがあり、プレート表面に不透明なガイド部材を被せたものがいくつか開示されている。

例えば、特許文献１の図５（ａ）に図示された指プレートでは、プレート表面の略中央を比較的大きく開口した円環状のガイドを設けているため、指をプレート表面に押し付けて滑らせることはできるが、ガイドの開口から外方へ露出したプレート中央の撮像領域が物に接触して傷付き易い。つまり、この例では、指プレートを上述した決定スイッチとして機能させるように、指プレートの中央部を携帯電話機の外ケースより外側に突出させているため、指プレートの中央部に物が接触して傷付き易い。このように、指プレート中央の撮像領域が傷付くと、指プレートを透過する光の屈折率が変化して、指の検出能力が低下し、安定した動作ができなくなる。

また、指プレート中央の撮像領域表面は、検出感度を下げないように鏡面にされている。このため、上記図５（ａ）の指プレートのように指に接触する面積が大きくなると、指との間の摩擦力が大きくなり、指の滑りが悪くなる。このように、指の滑りが悪くなると、ポインタの動きも悪くなり、操作性が悪くなる。

一方、図５（ｂ）〜図５（ｆ）に図示した指プレートでは、プレート表面に設けたガイドによって、指の移動方向を案内することができるが、指を撮像領域に押し付けようとしても、指とプレート表面との間に隙間ができてしまい、指をプレート表面の撮像領域に強く押し付けることができなくなる。このように、指と指プレートの撮像領域との間に隙間ができると、指の指紋の検出能力が低下して、ポインティングデバイスとして安定した動作ができなくなる。
特開２００２−６２９８３号公報（第５−７頁、第１図）

この発明の目的は、安定した動作が可能な光学式ポインティングデバイスを備えた電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の電子機器は、画面表示したポインタを指の動きに合せて移動させるため当該指の動きを光学的に検知する光学式ポインティングデバイスを備えた電子機器であって、上記光学式ポインティングデバイスは、当該電子機器の表面よりなだらかに凹んで内側に湾曲した指案内面、およびこの指案内面に接触した状態で移動する指に向けて外側に湾曲した透明な密着面を有する指ガイド部材と、上記密着面の内側から該密着面に接触して移動する指を照明する光源と、上記密着面に接触して移動する指によって反射された光を受光して当該指の動きを検知する検知部と、を有する。

上記発明の光学式ポインティングデバイスによると、指案内面から外側に湾曲した密着面を有するため、指を検出する検出領域において指を密着面に確実に密着させることができ、指紋を高精度に読み取ることができ、安定した動作が可能となる。

この発明の電子機器は、上記のような構成および作用を有しているので、光学式ポインティングデバイスを長期間に亘って安定して動作させることができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１には、この発明の実施の形態に係る電子機器として、バッテリ駆動可能なポータブルコンピュータ１００（以下、単に、コンピュータ１００と称する）の外観斜視図を示してある。

このコンピュータ１００は、ユーザの手のひら上に載るサイズを有するいわゆるパームトップタイプコンピュータであり、薄い矩形箱状の筐体１０を備えている。この筐体１０内には、コンピュータ１００を構成する各種電子部品が内蔵されている。筐体１０の上面１０ａには、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等から構成される表示装置１１がその表示画面が露出されるように配置されている。この表示装置１１は、タッチされた位置を検知可能なタッチスクリーンデバイスによって実現してもよい。

また、筐体１０の上面１０ａ上には、光学式ポインティングデバイス１（以下、単に、ポインティングデバイス１と称する）、およびボタンスイッチ１２、１４が配置されている。ポインティングデバイス１は、指のようなオブジェクトの模様（この場合は指紋）の動きを光学的に検知する。このポインティングデバイス１は、筐体１０の上面１０ａ上に配置された検知エリア２２（センシングエリア２２とも云う）と、筐体１０内に内蔵された光学式位置検出ＩＣ２４（ここでは図示せず）と、を有する。

ユーザがポインティングデバイス１の検知エリア２２上に指を載せた状態で、筐体１０の上面方向に沿って指を上下左右に動かすと、その指の模様の動きがポインティングデバイス１によって検知される。ここで言う上下とは表示装置１１の短手方向であり、左右方向とは表示装置１１の長手方向である。つまり、ポインティングデバイス１は、筐体１０の上面１０ａに沿った面方向の指の動きを検知する。

すなわち、光学式位置検出ＩＣ２４（以下、単に、検出ＩＣ２４と称する）が、検知エリア２２に光を照射し、オブジェクトからの反射光を検出し、その反射光を用いて当該オブジェクトの模様の動きを検知する。なお、この検出ＩＣ２４は、イメージセンサによって実現し得る。

ボタンスイッチ１２、１４は、それらボタンスイッチ１２、１４に割り当てられた機能の実行を指示するイベントを入力する。ボタンスイッチ１２、１４の各々は、筐体１０の上面１０ａ上に配置された円形のスイッチ操作部と、筐体１０内に内蔵されたスイッチ検出回路（図示せず）とから構成されている。

ポインティングデバイス１の検出ＩＣ２４と、ボタンスイッチ１２、１４に対応する２つのスイッチ検出回路は、筐体１０内に内蔵されたプリント回路基板２８（後述する）上に実装されている。

さらに、筐体１０の右側面には、パワーボタン１６、イヤホンジャック１８、ＵＳＢポート２６などが設けられている。

図２には、上述したコンピュータ１００のシステム構成を説明するためのブロック図を示してある。
コンピュータ１００は、ＣＰＵ１１１、ノースブリッジ１１２、メモリ１１３、表示コントローラ１１４、サウスブリッジ１１５、ハードディスクドライブまたは不揮発性半導体メモリなどから構成されるストレージデバイス１１６、各種Ｉ／Ｏデバイス１１７、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１１８、エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）１１９、電源回路１２０、光学式位置検出ＩＣ２４、コンパニオンＩＣ１２３等を備えている。

ＣＰＵ１１１は、コンピュータ１００の動作を制御するために設けられたプロセッサであり、ストレージデバイス１１６からメモリ１１３にロードされる、オペレーティングシステム、および各種アプリケーションプログラムを実行する。また、ＣＰＵ１１１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１１８に格納されたＢＩＯＳ（Basic Input Output System）も実行する。このＢＩＯＳはハードウェア制御のためのプログラムである。

ノースブリッジ１１２は、ＣＰＵ１１１のローカルバスとサウスブリッジ１１５との間を接続するブリッジデバイスである。ノースブリッジ１１２には、メモリ１１３をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵されている。また、ノースブリッジ１１２は、PCI Expressバスなどを介して表示コントローラ１１４との通信を実行する機能も有している。表示コントローラ１１４は、コンピュータ１００のディスプレイモニタとして使用されるＬＣＤのような表示装置１１を制御する。

サウスブリッジ１１５は、ストレージデバイス１１６を制御するためのインタフェースコントローラを内蔵している。また、サウスブリッジ１１５は、ＬＰＣ（low pin count）バス上の各デバイスとの通信も実行する。

エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）１１９は、電力管理のためのエンベデッドコントローラ（ＥＣ）と、キーボードおよびポインティングデバイスを制御するキーボードコントローラ（ＫＢＣ）とが集積された１チップマイクロコンピュータである。ＥＣ／ＫＢＣ１１９は、ユーザによるパワーボタン２６の操作に応じてコンピュータ１００をパワーオン／パワーオフする機能を有している。コンピュータのパワーオン／パワーオフの制御は、ＥＣ／ＫＢＣ１１９と電源回路１２０との共同動作によって実行される。また、ＥＣ／ＫＢＣ１１９は、コンパニオンＩＣ１２３を介して検出ＩＣ２４との通信を実行する機能も有している。

検出ＩＣ２４は、透光領域を含む検知エリア２２上におけるオブジェクトの模様の動きに応じて、その模様の左右方向（Ｘ）および上下方向（Ｙ）それぞれの移動量を示す２次元の移動量情報を出力する。

この検出ＩＣ２４は、図３に示すように、模様の動きを検知するセンサ部３０を含んでいる。センサ部３０は、検知エリア２２に光（照明光）を照射する光源としてのＬＥＤ３２と、オブジェクトからの反射光を受光しそのオブジェクトの模様の動きを検知する検知部としてのイメージセンサ３４と、を含んでいる。

イメージセンサ３４は、検知エリア２２上のオブジェクトの模様のイメージ（例えば指紋）を定期的に入力し、現在入力された最新のイメージとその直前に入力されたイメージとの比較結果に応じて、イメージの左右方向（Ｘ）および上下方向（Ｙ）それぞれの移動量を算出する。算出された左右方向（Ｘ）および上下方向（Ｙ）それぞれの移動量を示す２次元の移動量情報は、検出ＩＣ２４からコンパニオンＩＣ１２３に送られる。

コンパニオンＩＣ１２３は、ＥＣ／ＫＢＣ１１９とのインタフェースを実行するためのＩＣである。このコンパニオンＩＣ１２３は、１チップマイクロコンピュータなどによって実現されている。コンパニオンＩＣ１２３は、検出ＩＣ２４から受信した移動量情報を例えばＰＳ／２インタフェース用フォーマット等の信号形式を有する所定の移動量信号に変換して、ＥＣ／ＫＢＣ１１９に送信する。

図３には、図１に示すポインティングデバイス１を上下に２等分した断面を矢印III-III方向から見た部分拡大断面図を示してある。
ポインティングデバイス１は、上述したようにプリント回路基板２８上に実装された検出ＩＣ２４、この検出ＩＣ２４の上面側を覆うように配置された透明なレンズ部材４０、およびこのレンズ部材４０全体を覆うようにプリント回路基板２８上に配置された指ガイド部材５０を有する。図４には、指ガイド部材５０の外観斜視図を示してある。

レンズ部材４０は、略円形の外観を有する指ガイド部材５０の中心に向けて筐体１０の内側から照射されるＬＥＤ３２の光を伝達する光伝達部４２と、指ガイド部材５０を介して入射されるオブジェクトからの反射光をイメージセンサ３４に集光させるレンズ部４４と、を一体に有する透明な樹脂により形成されている。

指ガイド部材５０は、コンピュータ１００の筐体１０の上面１０ａ（表面）よりなだらかに凹んで内側に湾曲した略円形の外形を有する指案内面５２を有する。指案内面５２の底の上面１０ａからの深さＤは、１〜２［ｍｍ］程度の深さに設計されている。また、指案内面５２の径は、１３〜１５［ｍｍ］程度に設計されている。さらに、指案内面５２には、指の滑りを良くするためのシボ加工が施されている。

指案内面５２の径は、指が入り込むことのできる１３［ｍｍ］以上必要で、筐体１０の上面１０ａにおける部品レイアウトのスペースをできるだけ小さくする要求から１５［ｍｍ］以下とすることが望ましい。また、指案内面５２の深さＤは、以下に説明する密着面５４の高さＨに応じて決まるもので、少なくとも密着面５４が筐体１０の上面１０ａより外側に露出することのない深さであれば良い。

指案内面５２の凹んだ中央には、指案内面５２と同軸に配置された略円形の密着面５４が設けられている。この密着面５４は、透明な材料によって形成されているとともに表面が鏡面加工されており、外側に湾曲した凸形状に形成されている。密着面５４の指案内面５２に対する突出高さＨは、指案内面５２の深さＤより小さい０．５〜１．５［ｍｍ］程度に設計されている。つまり、密着面５４は、筐体１０の上面１０ａより内側に凹んだ位置に配置されており、物が接触して傷付くことが防止されている。なお、密着面５４の外周と指案内面５２の内周はなだらかに連続されており、両者の間には図１に示すような化粧リングが設けられても良い。

密着面５４の径は、３〜６［ｍｍ］程度に設計されている。この径は、イメージセンサ３４の種類によって異なるが、イメージセンサ３４によって検出する反射光の信号ノイズをできるだけ少なくするように必要最小の径にすることが望ましい。密着面５４の径が６［ｍｍ］を超えると、信号ノイズの影響によってポインティングデバイス１の動作が不安定になる。なお、上述した指案内面５２および密着面５４が筐体１０の上面１０ａから外側に露出した部位は、上述した検知エリア２２として機能する。

上記構造のポインティングデバイス１を組み立てる場合、プリント回路基板２８上に検出ＩＣ２４を実装し、この検出ＩＣ２４の上面を覆うようにレンズ部材４０を配置する。そして、これら検出ＩＣ２４およびレンズ部材４０を覆うように、指ガイド部材５０を被せてプリント回路基板２８上に配置する。さらに、指ガイド部材５０の指案内面５２の外側にあるフランジ部５６を筐体１０の取り付け孔１０ｂに嵌合し、筐体１０の内側から指ガイド部材５０を取り付ける。

以上のように、本実施の形態によると、コンピュータ１００の筐体１０の上面１０ａから指案内面５２をなだらかに内側に湾曲させたため、この指案内面５２に接触した指を密着状態のままスムーズに滑らせることができ、操作性を向上させることができる。特に、指案内面５２にシボ加工を施したため、鏡面と比較して指の滑りを滑らかにできる。

また、本実施の形態によると、指案内面５２の中央に設けた密着面５４を外側に向けて湾曲させて突出させたため、指案内面５２に沿って密着状態で移動する指に向けて密着面５４を良好に密着させることができ、指紋の検出精度を高めることができる。言い換えると、ユーザは、指を指案内面５２に沿って滑らせるだけで、強く押し付ける意識を持たなくても、指を密着面５４に密着させることができる。特に、本実施の形態では、密着面５４の径を必要最小のサイズにしたため、密着面５４の鏡面状の表面の面積をできるだけ小さくでき、指の滑りを妨げることがない。

また、本実施の形態によると、指案内面５２の中央から、実際に指をセンシングする領域となる密着面５４だけを突出させたため、ユーザは、自身の指を密着させるべき部位を感触として容易に認識でき、且つ、力を入れて押し付ける意識を持たなくても、確実に指を密着面５４に密着させることができ、指紋の検出感度をより高めることができる。

さらに、本実施の形態によると、指案内面５２の底から突出させた密着面５４の突出高さを筐体１０の上面１０ａより内側に凹んだ位置に設定したため、物が不用意に密着面５４に接触する不具合を防止でき、密着面５４が傷付くことを防止できる。これにより、密着面５４の鏡面状態を長期間に亘って維持することができ、長期間に亘って安定した動作が可能となる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。

例えば、上述した実施の形態では、ポインティングデバイス１の指案内面５２を円形にした場合について説明したが、これに限らず、楕円形など他の形にしても良い。また、上述した実施の形態では、指案内面５２と密着面５４を一体にした指ガイド部材５０としたが、これに限らず、密着面５４の部分を指案内面５２に対して突没可能にして決定キーとして利用しても良い。

この発明の実施の形態に係る光学式ポインティングデバイスを備えた電子機器を示す外観斜視図。 図１の電子機器の制御系を示すブロック図。 図１の電子機器を線III-IIIで切断した部分拡大断面図。 図１のポインティングデバイスの指ガイド部材を示す外観斜視図。

符号の説明

１…光学式ポインティングデバイス、１０…筐体、１０ａ…上面、２２…検知エリア、２４…光学式位置検出ＩＣ、３０…センサ部、３２…ＬＥＤ、３４…イメージセンサ、４０…レンズ部材、５０…指ガイド部材、５２…指案内面、５４…密着面、１００…ポータブルコンピュータ。

Claims (5)

1. 画面表示したポインタを指の動きに合せて移動させるため当該指の動きを光学的に検知する光学式ポインティングデバイスを備えた電子機器であって、
   上記光学式ポインティングデバイスは、
   当該電子機器の表面よりなだらかに凹んで内側に湾曲した指案内面、およびこの指案内面に接触した状態で移動する指に向けて外側に湾曲した透明な密着面を有する指ガイド部材と、
   上記密着面の内側から該密着面に接触して移動する指を照明する光源と、
   上記密着面に接触して移動する指によって反射された光を受光して当該指の動きを検知する検知部と、
   を有することを特徴とする電子機器。
2. 上記密着面は、当該電子機器の表面より内側にあることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 上記密着面の上記指案内面に対する突出高さは、０．５〜１．５［ｍｍ］であることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
4. 上記指案内面および密着面は、互いに同軸な略円形に形成され、その径は、それぞれ１３〜１５［ｍｍ］および３〜６［ｍｍ］であることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
5. 上記指案内面にはシボ加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。

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