JP2013222093A - Input device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an input device capable of improving accuracy in detecting a pen tip or a fingertip through reducing reflection of emitted light within a frame of a frame-like optical waveguide.SOLUTION: An input device is configured to be placed on a surface of a flat sheet K and has a frame-like optical waveguide W. An overclad layer 3 covers a surface of a tip surface of a core 2a for emitting light, and has a lens part 3a that emits the light H. With the light H being diffused in a direction of the height of the lens part 3a at an angle θ° according to a setting of the lens part 3a, a center direction of the diffusion (emission direction D) is set within a range from 0° to the surface of the sheet K upward to an angle α° that satisfies an expression (B) below: (B)α=1.51×(θ/2)+0.05.

Description

本発明は、光学的な位置検出手段を備えた入力デバイスに関するものである。   The present invention relates to an input device having an optical position detection means.

従来より、入力デバイスとして、複数の発光素子および受光素子を備えた光学的位置検出装置（例えば、特許文献１参照）が提案されている。このものは、四角枠状に形成され、その四角枠を構成する一対のＬ字状部分の一方に、発光素子を複数並設し、他方に、上記発光素子に対向する受光素子を複数並設したものとなっている。そして、その四角枠状の光学的位置検出装置は、四角形のディスプレイの周縁に沿ってディスプレイと一体的に形成され、その四角枠内でペンを移動させることにより、文字等の情報を入力し、上記ディスプレイに表示することができるようになっている。   Conventionally, as an input device, an optical position detection device (for example, see Patent Document 1) including a plurality of light emitting elements and light receiving elements has been proposed. This is formed in a square frame shape, and a plurality of light emitting elements are arranged in parallel on one of a pair of L-shaped parts constituting the square frame, and a plurality of light receiving elements facing the light emitting elements are arranged in parallel on the other side. It has become. The rectangular frame-shaped optical position detection device is formed integrally with the display along the periphery of the quadrangular display, and moves the pen within the square frame to input information such as characters. It can be displayed on the display.

すなわち、上記四角枠内では、上記複数の発光素子により、光が格子状に走った状態になっており、その四角枠内でペンを移動させると、上記発光素子からの光がペン先により遮光され、その遮光を、上記発光素子に対向する受光素子が感知することにより、上記ペン先の軌跡（文字等の入力情報）を検知するようになっている。そして、その軌跡を信号として上記ディスプレイに出力するようになっている。   That is, in the square frame, the light runs in a lattice pattern by the plurality of light emitting elements, and when the pen is moved within the square frame, the light from the light emitting elements is blocked by the pen tip. The light-receiving element facing the light-emitting element senses the light shielding, thereby detecting the locus of the pen tip (input information such as characters). The trajectory is output as a signal to the display.

特許第３６８２１０９号公報Japanese Patent No. 3682109

しかしながら、上記光学的位置検出装置は、ディスプレイと一体的に形成されている。しかも、上記光学的位置検出装置における発光素子および受光素子は、ある程度の高さがあり、上記光学的位置検出装置は、それら発光素子および受光素子を枠状に並設していることから、その枠体が厚くなっている。   However, the optical position detection device is formed integrally with the display. In addition, the light emitting element and the light receiving element in the optical position detecting device have a certain height, and the optical position detecting device has the light emitting element and the light receiving element arranged side by side in a frame shape. The frame is thick.

そこで、本出願人は、上記枠体を独立して持ち運び自在とし、さらに、上記枠体の薄型化を図るため、本出願人は、枠体自体に光導波路を設けた入力デバイスを提案し既に出願している（例えば、特願２０１１−１３９４８１号等）。この入力デバイスは、それ自体を、平坦な机や用紙等の上に載置し、その状態で、その枠内にペンや指等で文字等を入力すると、そのペン先や指先等の移動軌跡を検知してパーソナルコンピュータ（以下「パソコン」という）のディスプレイに表示したり記憶したりすること等が可能となっている。特に、上記用紙の上に載置すると、入力デバイスの枠内から露呈する上記用紙の部分にペンで文字等を書くと、その書いた内容を上記用紙に残すことも可能となっている。しかも、上記光導波路を用いることにより、入力デバイス自体が薄型化されているため、入力し易くなっている。   Therefore, the present applicant has proposed an input device in which an optical waveguide is provided on the frame itself in order to make the frame independent and portable, and to further reduce the thickness of the frame. An application has been filed (for example, Japanese Patent Application No. 2011-139481). This input device is placed on a flat desk, paper, etc., and when characters or the like are input with a pen or a finger into the frame in that state, the movement locus of the pen tip or the fingertip etc. Can be detected and displayed on a display of a personal computer (hereinafter referred to as “personal computer”) or stored. In particular, when a character or the like is written on a portion of the paper exposed from the frame of the input device when placed on the paper, the written content can be left on the paper. In addition, by using the optical waveguide, the input device itself is thinned, so that input is easy.

より詳しく述べると、上記入力デバイスは、それを模式的に示す平面図を図９（ａ）に、その要部の断面図である図９（ｂ）に示すように、入力用中空部Ｓ₀ を有する四角枠状の光導波路Ｗ₀ と、この光導波路Ｗ₀ の光出射用のコア２０ａの後端部に接続される発光素子５と、上記光導波路Ｗ₀ の光入射用のコア２０ｂの後端部に接続される受光素子６とを備えている。そして、これら光導波路Ｗ₀ と発光素子５と受光素子６とは、上記入力用中空部Ｓ₀ を有する四角枠状の保持板７０の表面に設けられているとともに、上記入力用中空部Ｓ₀ を有する四角枠状の保護板８０で覆われている。 More specifically, the input device has a hollow plan view S _{0 as} shown in FIG. 9 (a), which is a plan view schematically showing the input device, and in FIG. a rectangular frame-shaped optical waveguide W ₀ having a light emitting element 5 connected to the rear end portion of the core 20a for light emission of the optical waveguide W _0, the core 20b for the light incident of the optical waveguide W ₀ And a light receiving element 6 connected to the rear end. Then, these optical waveguide W ₀ and the light emitting element 5 and the light receiving element 6, with provided on the surface of the rectangular frame-shaped holding plate 70 having the above-mentioned input hollow section S _0, the input hollow portion S ₀ Is covered with a rectangular frame-shaped protective plate 80 having

上記四角枠状の光導波路Ｗ₀ は、プラスチック製のいわばペラペラ状の薄いものであって、その四角枠を構成する一対のＬ字状部分の一方が光出射側となっており、他方が光入射側（受光側）となっている。すなわち、上記四角枠状の光導波路Ｗ₀ は、四角枠状のアンダークラッド層１０の四角枠を構成する一対のＬ字状部分の一方の表面に、光出射用のコア２０ａが複数に分岐された状態で形成され、他方の表面に、光入射用の複数のコア２０ｂが並列状態で形成され、それらコア２０ａ，２０ｂを被覆した状態で、上記アンダークラッド層１０の表面にオーバークラッド層３０が形成されている。光出射用のコア２０ａの先端面と光入射用のコア２０ｂの先端面とは、上記一対のＬ字状部分の内側縁（四角枠の内周縁）に位置決めされ、対向した状態になっている。さらに、上記コア２０ａ，２０ｂの先端面を被覆するオーバークラッド層３０の先端部が、部分球面状のレンズ曲面を有する凸状のレンズ部３０ａ，３０ｂに形成されている。 The rectangular frame-shaped optical waveguide W ₀ is a plastic thin, so-called “smooth” shape, and one of a pair of L-shaped parts constituting the rectangular frame is a light emitting side, and the other is a light emitting side. It is the incident side (light receiving side). That is, in the rectangular frame-shaped optical waveguide W ₀ , a light emitting core 20 a is branched into a plurality of surfaces on one surface of a pair of L-shaped portions constituting the rectangular frame of the rectangular frame-shaped under cladding layer 10. A plurality of light incident cores 20b are formed in parallel on the other surface, and the over cladding layer 30 is formed on the surface of the under cladding layer 10 with the cores 20a and 20b covered. Is formed. The distal end surface of the light emitting core 20a and the distal end surface of the light incident core 20b are positioned at and opposed to the inner edges (inner edges of the square frame) of the pair of L-shaped portions. . Further, the tip portions of the over clad layer 30 covering the tip surfaces of the cores 20a and 20b are formed in convex lens portions 30a and 30b having a partially spherical lens curved surface.

そして、上記発光素子５からの光Ｈは、上記光出射用のコア２０ａを通り、その先端面を経て、それを被覆するオーバークラッド層３０のレンズ部３０ａの表面から出射される。これにより、その光Ｈは、上記四角枠状の光導波路Ｗ₀ の四角枠内（入力用中空部Ｓ₀ ）において、格子状に走った状態となる。そして、上記光Ｈは、受光側のオーバークラッド層３０のレンズ部３０ｂを透過し、光入射用のコア２０ｂの先端面を経て、上記光入射用のコア２０ｂを通り、上記受光素子６に到達する。 The light H from the light emitting element 5 is emitted from the surface of the lens portion 30a of the over clad layer 30 covering the light emitting core 20a through the light emitting core 20a. As a result, the light H travels in a lattice shape within the rectangular frame (the input hollow portion S ₀ ) of the rectangular frame-shaped optical waveguide W ₀ . The light H passes through the lens part 30b of the overcladding layer 30 on the light receiving side, passes through the tip surface of the light incident core 20b, passes through the light incident core 20b, and reaches the light receiving element 6. To do.

このように光Ｈが格子状に走った状態で、上記入力用中空部Ｓ₀ 内に、ペンや指等で文字等を入力すると、上記格子状に走る光Ｈは、ペン先や指先により遮光され、その遮光が上記受光素子６により感知されることにより、上記ペン先や指先の軌跡が検知される。そのペン先や指先の軌跡が文字等の入力情報となる。 In a state in which light H ran in a grid shading, to the input space S in _0, entering characters and the like with a pen, a finger, or the like, light H that run the grid pattern, the pen point or fingertip Then, when the light shielding element 6 senses the light shielding, the locus of the pen tip or the fingertip is detected. The locus of the pen tip or fingertip becomes input information such as characters.

しかしながら、場合によって、上記ペン先や指先の検知が不正確になることがあった。そこで、その原因を本発明者が究明した結果、その原因は、図９（ｂ）に示すように、オーバークラッド層３０の先端のレンズ部３０ａから出射した光の一部が、机上面や用紙Ｋの表面等で反射することにあることがわかった。すなわち、上記反射光が、上記受光素子６で感知する際のノイズとなっていた。この点で前記入力デバイスは改善の余地があることがわかった。   However, in some cases, the detection of the pen tip and the fingertip may be inaccurate. Therefore, as a result of investigation of the cause by the present inventor, as shown in FIG. 9B, the cause is that a part of the light emitted from the lens portion 30a at the tip of the over clad layer 30 is caused by the surface of the desk or paper. It was found that there was reflection on the surface of K and the like. That is, the reflected light becomes noise when the light receiving element 6 senses the reflected light. In this respect, it was found that the input device has room for improvement.

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、枠状の光導波路の枠内における、出射光の反射を少なくして、ペン先や指先等の検知の正確性を向上させることができる入力デバイスの提供をその目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and can reduce the reflection of emitted light within the frame of a frame-shaped optical waveguide and improve the accuracy of detection of a pen tip, a fingertip, and the like. The purpose is to provide an input device.

上記の目的を達成するため、本発明の入力デバイスは、平面上に載置される、下記（Ａ）の枠状の光導波路を備えた枠状の入力デバイスであって、光出射用のコアの先端面がオーバークラッド層の先端部で被覆されていて、その先端部がレンズ部になっており、そのレンズ部から出射する光が、そのレンズ部の設定により、上記レンズ部の高さ方向に角度θ°広がった状態で、その広がりの中心方向が、上記平面に対して０°から上向きに下記（Ｂ）の式を満たす角度α°までの範囲内に設定されているという構成をとる。
（Ａ）枠状に形成され、その枠状において互いに対向する一方の部分に、光出射用のコアが所定パターンに形成され、他方の部分に、光入射用のコアが所定パターンに形成され、上記光出射用のコアの先端面と光入射用のコアの先端面とが、上記枠状の内側縁に位置決めされて対向している光導波路。
（Ｂ）α＝１．５１×（θ／２）＋０．０５ In order to achieve the above object, an input device of the present invention is a frame-shaped input device having a frame-shaped optical waveguide of (A) below, which is placed on a plane, and is a core for emitting light The tip surface of the lens is covered with the tip portion of the over clad layer, and the tip portion is a lens portion. The light emitted from the lens portion is set in the height direction of the lens portion according to the setting of the lens portion. In this state, the center direction of the spread is set within a range from 0 ° to the angle α ° satisfying the following expression (B) with respect to the plane. .
(A) A light emitting core is formed in a predetermined pattern on one part facing each other in the frame shape, and a light incident core is formed in a predetermined pattern on the other part. An optical waveguide in which a front end surface of the light emitting core and a front end surface of the light incident core are positioned and opposed to the inner edge of the frame shape.
(B) α = 1.51 × (θ / 2) +0.05

なお、本発明において、オーバークラッド層のレンズ部から出射する光の広がり角度θ°とは、その広がりの中心の光の強度に対して、１／ｅ² （約１３．５％）の強度となるまでの光の範囲の角度である。ここで、上記ｅは、自然対数の底（ｅ＝２．７１８２８１８…）である。 In the present invention, the spread angle θ ° of light emitted from the lens portion of the over clad layer is 1 / e ² (about 13.5%) intensity with respect to the intensity of light at the center of the spread. It is the angle of the light range until. Here, e is the base of the natural logarithm (e = 2.71881818...).

本発明者は、枠状の入力デバイスの枠内における出射光の反射を少なくすべく、オーバークラッド層の先端のレンズ部から出射する光について、研究を重ねた。その研究の過程で、従来の光導波路は、上記レンズ部のレンズ曲面の曲率中心が、コアの底面と同じ高さ位置に設定されており、そのため、上記レンズ部からの出射光は、そのレンズ部の高さ方向に広がった状態で、その広がりの中心方向が平面（机上面や用紙の表面等）に対し少し（０．５°程度）下向きになっていることがわかった。しかも、光導波路は、先に述べたように、薄いため、光が出射される高さ位置が低い。これらのことから、上記レンズ部の高さ方向に広がった出射光のうちの下向き部分の一部が、受光側に達する前に、上記平面に達し、その平面で反射してノイズになることもわかった。   The present inventor has conducted research on the light emitted from the lens portion at the tip of the over clad layer in order to reduce the reflection of the emitted light within the frame of the frame-shaped input device. In the course of the research, the conventional optical waveguide has the center of curvature of the lens curved surface of the lens unit set at the same height as the bottom surface of the core. It was found that the center direction of the spread was slightly downward (about 0.5 °) with respect to the plane (the desk surface, the surface of the paper, etc.) in a state of spreading in the height direction of the part. Moreover, since the optical waveguide is thin as described above, the height position at which light is emitted is low. From these things, a part of the downward part of the outgoing light spread in the height direction of the lens part reaches the plane before reaching the light receiving side, and may be reflected by the plane and become noise. all right.

そこで、その知見を基に、さらに研究を重ねた結果、上記レンズ部の設定により、そのレンズ部からの出射光を、そのレンズ部の高さ方向に角度θ°広がった状態で、その広がりの中心方向を、上記平面に対して０°から上向きに上記（Ｂ）の式を満たす角度α°までの範囲内に設定すると、枠内の上記平面に達する光が減少し、その結果、その平面で反射する光も減少することを突き止めた。すなわち、上記レンズ部からの出射光の設定により、枠内における出射光の反射が少なくなってノイズが減少し、ペン先や指先等の検知の正確性が向上することを見出し、本発明に到達した。   Therefore, as a result of further research based on the knowledge, the light emitted from the lens unit is expanded by an angle θ ° in the height direction of the lens unit by setting the lens unit. If the central direction is set within a range from 0 ° upward to the angle α ° satisfying the expression (B) with respect to the plane, the light reaching the plane in the frame decreases, and as a result, the plane It was found that the light reflected by the light also decreased. That is, by setting the light emitted from the lens unit, it is found that reflection of the light emitted from the frame is reduced, noise is reduced, and detection accuracy of the pen tip, fingertip, etc. is improved, and the present invention is achieved. did.

ここで、冒頭で述べた従来の上記光学的位置検出装置における発光素子および受光素子は、先に述べたように、ある程度の高さがあるため、上記発光素子からの出射光は、ディスプレイの画面から高い位置を走っている。そのため、その出射光が高さ方向に広がっていても、その大部分が、上記ディスプレイの画面に達することなく（ディスプレイの画面で反射光することなく）、上記受光素子に到達していた。すなわち、出射光が光導波路よりも高い位置を走る従来の上記光学的位置検出装置には、その出射光の反射光を少なくするという発想は生じない。   Here, since the light emitting element and the light receiving element in the conventional optical position detecting device described at the beginning have a certain height as described above, the emitted light from the light emitting element is the screen of the display. Running high from Therefore, even if the emitted light spreads in the height direction, most of the light reaches the light receiving element without reaching the display screen (without reflecting light on the display screen). That is, the conventional optical position detection device in which the emitted light runs higher than the optical waveguide does not have the idea of reducing the reflected light of the emitted light.

本発明の入力デバイスは、光出射用のコアの先端面を被覆するオーバークラッド層のレンズ部の設定により、そのレンズ部から出射する光が、そのレンズ部の高さ方向に角度θ°広がった状態で、その広がりの中心方向が、その入力デバイス自体を載置する平面に対して０°から上向きに上記（Ｂ）の式を満たす角度α°までの範囲内に設定されているため、上記平面による、出射光の反射が少なくなってノイズが減少し、ペン先や指先等の検知の正確性を向上させることができる。   In the input device of the present invention, the light emitted from the lens unit is spread by an angle θ ° in the height direction of the lens unit by setting the lens unit of the over clad layer that covers the tip surface of the light emitting core. In the state, the center direction of the spread is set within a range from 0 ° to the angle α ° satisfying the expression (B) above with respect to the plane on which the input device itself is placed. Due to the flat surface, reflection of outgoing light is reduced, noise is reduced, and accuracy of detection of a pen tip, a fingertip, or the like can be improved.

特に、上記α°が、５°である場合には、上記ノイズがより減少し、ペン先や指先等の検知の正確性がより向上する。   In particular, when the α ° is 5 °, the noise is further reduced, and the accuracy of detection of a pen tip or a fingertip is further improved.

また、上記レンズ部の設定が、そのレンズ部のレンズ曲面を、曲率半径１．５ｍｍの球面の一部分とし、その曲率中心を、コアとアンダークラッド層との界面から、２５〜３２５μｍの高さ位置とした設定である場合には、従来のレンズ曲面の曲率中心を高さ方向にずらした設定であるため、上記出射光の設定を容易にすることができる。   In addition, the lens portion is set such that the lens curved surface of the lens portion is a part of a spherical surface having a curvature radius of 1.5 mm, and the center of curvature is located at a height position of 25 to 325 μm from the interface between the core and the under cladding layer. In this case, since the center of curvature of the conventional lens curved surface is shifted in the height direction, the setting of the emitted light can be facilitated.

本発明の入力デバイスの第１の実施の形態における光出射側の光導波路部分を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the optical waveguide part by the side of the light emission in 1st Embodiment of the input device of this invention. （ａ）は、上記入力デバイスのの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ１−Ｘ１断面の拡大図であり、（ｃ）は、（ａ）のＸ２−Ｘ２断面の拡大図である。(A) is a top view of the said input device, (b) is an enlarged view of the X1-X1 cross section of (a), (c) is an enlarged view of the X2-X2 cross section of (a). It is. （ａ）〜（ｃ）は、上記入力デバイスの作製方法の一例を模式的に示す説明図である。(A)-(c) is explanatory drawing which shows typically an example of the manufacturing method of the said input device. （ａ）〜（ｃ）は、上記図３に示す工程に続く入力デバイスの作製方法を模式的に示す説明図である。(A)-(c) is explanatory drawing which shows typically the preparation methods of the input device following the process shown in the said FIG. （ａ）〜（ｂ）は、上記図４に示す工程に続く入力デバイスの作製方法を模式的に示す説明図である。(A)-(b) is explanatory drawing which shows typically the preparation methods of the input device following the process shown in the said FIG. （ａ）は、上記図５に示す工程に続く入力デバイスの作製方法を模式的に示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ３−Ｘ３断面図である。(A) is explanatory drawing which shows typically the manufacturing method of the input device following the process shown in the said FIG. 5, (b) is X3-X3 sectional drawing of (a). 上記図６に示す工程に続く入力デバイスの作製方法を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the preparation methods of the input device following the process shown in the said FIG. 本発明の入力デバイスの第２の実施の形態における光出射側の光導波路部分を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the optical waveguide part by the side of the light emission in 2nd Embodiment of the input device of this invention. 従来の入力デバイスを模式的に示し、（ａ）は、その平面図であり、（ｂ）は、その断面図である。The conventional input device is shown typically, (a) is the top view, (b) is the sectional drawing.

つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の入力デバイスの第１の実施の形態における光出射側の光導波路部分を模式的に示す断面図である。この実施の形態の入力デバイスは、先に述べた、図９（ａ），（ｂ）に示す従来の入力デバイスに対して、光出射用のコア２ａの先端面を被覆するオーバークラッド層３のレンズ部３ａの設定が変更されているものである。すなわち、上記レンズ部３ａのレンズ曲面の曲率中心が、上記従来のものは、コア２ａとアンダークラッド層１との界面と同じの高さ位置にあったのに対し、この実施の形態では、上記界面から上方に２５〜３２５μｍの範囲内の高さ位置に設定されている。これにより、上記レンズ部３ａから出射される光Ｈの出射方向Ｄが、上記従来のものは、その入力デバイス自体を載置する平面（机上面や用紙Ｋの表面等）に対し少し（０．５°程度）下向きであったのに対し、この実施の形態では、上記平面に対して上向きに０°〜α°の範囲内に設定されている。ここで、この範囲の上限値であるα°は、下記（Ｂ）の式を満たしている。下記（Ｂ）において、θ°は、上記レンズ部３ａから出射される光Ｈの、そのレンズ部３ａの高さ方向（上記平面に直角な方向）の広がり角度である。それ以外のレンズ部３ａの設定は、上記従来のものと同様であり、例えば、上記レンズ部３ａのレンズ曲面は、曲率半径１．５ｍｍの球面の一部分である。それ以外の部分も、図９（ａ），（ｂ）に示す従来の入力デバイスと同様である。なお、上記光Ｈの出射方向Ｄは、上記レンズ部３ａの高さ方向の光の広がりの中心方向である。また、上記出射光Ｈは、上記平面と平行な方向にも広がっているがその広がり角度は問わない。
（Ｂ）α＝１．５１×（θ／２）＋０．０５ FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an optical waveguide portion on the light emitting side in the first embodiment of the input device of the present invention. The input device of this embodiment is different from the above-described conventional input device shown in FIGS. 9A and 9B in that the over clad layer 3 covering the front end surface of the light emitting core 2a is formed. The setting of the lens unit 3a is changed. That is, while the center of curvature of the lens curved surface of the lens portion 3a is at the same height as the interface between the core 2a and the undercladding layer 1, in this embodiment, The height is set in the range of 25 to 325 μm upward from the interface. As a result, the emission direction D of the light H emitted from the lens unit 3a is slightly (0 .. 0) with respect to the plane (the desk surface, the surface of the paper K, etc.) on which the input device itself is placed. In this embodiment, it is set in the range of 0 ° to α ° upward with respect to the plane. Here, α ° which is the upper limit of this range satisfies the following expression (B). In the following (B), θ ° is a spread angle of the light H emitted from the lens unit 3a in the height direction of the lens unit 3a (a direction perpendicular to the plane). The other lens portions 3a are set in the same manner as the conventional one. For example, the lens curved surface of the lens portion 3a is a part of a spherical surface having a curvature radius of 1.5 mm. Other parts are the same as those of the conventional input device shown in FIGS. The emission direction D of the light H is the central direction of the light spread in the height direction of the lens portion 3a. Moreover, although the said emitted light H has spread also in the direction parallel to the said plane, the spreading angle is not ask | required.
(B) α = 1.51 × (θ / 2) +0.05

このような入力デバイスを、例えば、用紙Ｋの上に保持板７の裏面が接するよう載置すると、出射光Ｈのうち、枠内の上記用紙Ｋの表面に達する光Ｈが減少し、その結果、その用紙Ｋで反射する光Ｈも減少する。すなわち、枠内における出射光Ｈの反射が少なくなってノイズが減少し、ペン先や指先の検知の正確性が向上する。   For example, when such an input device is placed on the paper K so that the back surface of the holding plate 7 is in contact, the light H reaching the surface of the paper K in the frame is reduced in the emitted light H, and as a result. The light H reflected by the paper K is also reduced. That is, the reflection of the emitted light H within the frame is reduced, noise is reduced, and the accuracy of detection of the pen tip and the fingertip is improved.

より詳しく説明すると、上記入力デバイスは、その平面図を図２（ａ）に、そのＸ１−Ｘ１断面の拡大図（図１に相当）を図２（ｂ）に、図２（ａ）のＸ２−Ｘ２断面の拡大図を図２（ｃ）に示すように、入力用中空部Ｓを有する四角枠状の光導波路Ｗと、この光導波路Ｗに接続される発光素子５および受光素子６を有する制御手段Ｃとを備えている。これら光導波路Ｗと制御手段Ｃとは、上記入力用中空部Ｓを有する四角枠状の保持板（枠状体）７の表面に設けられているとともに、上記入力用中空部Ｓを有する四角枠状の保護板８で覆われている。この保護板８は、蓋機能を有し、上記光導波路Ｗと制御手段Ｃとを覆うようにかぶせられ、上記制御手段Ｃを覆う部分は、段状に盛り上がっている（図７参照）。また、上記光導波路Ｗの厚みは、例えば、０．５〜３．５ｍｍの範囲内に形成され、入力用中空部Ｓの高さは、例えば、１〜５ｍｍの範囲内に設定される。   More specifically, FIG. 2A shows a plan view of the input device, FIG. 2B shows an enlarged view (corresponding to FIG. 1) of the X1-X1 cross section, and X2 in FIG. As shown in FIG. 2C, an enlarged view of a cross section of -X2 has a rectangular frame-shaped optical waveguide W having an input hollow portion S, and a light emitting element 5 and a light receiving element 6 connected to the optical waveguide W. And control means C. The optical waveguide W and the control means C are provided on the surface of a rectangular frame-shaped holding plate (frame body) 7 having the input hollow portion S, and the square frame having the input hollow portion S. It is covered with a protective plate 8. The protective plate 8 has a lid function and is covered so as to cover the optical waveguide W and the control means C, and the portion covering the control means C is raised in a step shape (see FIG. 7). The thickness of the optical waveguide W is, for example, in the range of 0.5 to 3.5 mm, and the height of the input hollow portion S is set in the range of, for example, 1 to 5 mm.

上記四角枠状の光導波路Ｗは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、その四角枠形状の各辺の帯状の光導波路部分を個別に作製し、それを四角枠状に接続したものとなっている。この実施の形態では、上記帯状の各光導波路部分の両端縁が、隣接する他の光導波路部分の端縁と噛合するよう段部に形成されている。そして、その段部を利用し位置決めした状態で、隣接し合う光導波路部分が接続されている。また、上記帯状の各光導波路部分は、アンダークラッド層１と、このアンダークラッド層１の表面に所定パターンに形成されたコア２ａ，２ｂと、このコア２ａ，２ｂを被覆した状態で、上記アンダークラッド層１の表面に形成されたオーバークラッド層３とからなっている。なお、上記アンダークラッド層１は、上記四角枠状の保持板７の表面に貼着されている。   As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the rectangular frame-shaped optical waveguide W is manufactured by individually manufacturing a strip-shaped optical waveguide portion on each side of the rectangular frame shape and connecting it in a rectangular frame shape. It has become. In this embodiment, both end edges of each of the strip-shaped optical waveguide portions are formed in stepped portions so as to mesh with end edges of other adjacent optical waveguide portions. And the adjacent optical waveguide part is connected in the state positioned using the step part. Each of the strip-shaped optical waveguide portions includes the under cladding layer 1, the cores 2 a and 2 b formed in a predetermined pattern on the surface of the under cladding layer 1, and the cores 2 a and 2 b covered with the under cladding layer 1. The over clad layer 3 is formed on the surface of the clad layer 1. The under cladding layer 1 is attached to the surface of the rectangular frame-shaped holding plate 7.

そして、四角枠状に形成された上記光導波路Ｗは、そのアンダークラッド層１の四角枠を構成する一対のＬ字状部分の一方の表面に、光出射用のコア２ａが複数に分岐された状態で形成され、他方の表面に、光入射用の複数のコア２ｂが並列状態で形成されている。各コア２ａ，２ｂの先端部は、上記一対のＬ字状部分の内側縁（四角枠の内周縁）に位置決めされ、光出射用のコア２ａの先端部と光入射用のコア２ｂの先端部とが対向した状態に形成されている。さらに、上記光出射用のコア２ａおよび光入射用のコア２ｂを被覆した状態で、上記アンダークラッド層１の表面に、オーバークラッド層３が四角枠状に形成されている。この実施の形態では、上記四角枠の内周縁に位置決めされているコア２ａ，２ｂの先端部が、平面視形状が略１／２円弧状の曲面を有する凸状のレンズ部に形成され、そのレンズ部を被覆するオーバークラッド層３の先端部が、部分球面状のレンズ曲面を有する凸状のレンズ部３ａ，３ｂに形成され、そのうち光出射側のレンズ部３ａは、先に述べたように、レンズ曲面の曲率中心等が特定に設定されている。なお、図２（ａ）では、コア２ａ，２ｂを鎖線で示しており、鎖線の太さがコア２ａ，２ｂの太さを示している。また、図２（ａ），（ｂ）では、コア２ａ，２ｂの数を略して図示している。   In the optical waveguide W formed in a square frame shape, a light emitting core 2a is branched into a plurality of surfaces on one surface of a pair of L-shaped portions constituting the square frame of the under cladding layer 1. A plurality of cores 2b for light incidence are formed in parallel on the other surface. The leading ends of the cores 2a and 2b are positioned at the inner edges (inner peripheral edges of the square frame) of the pair of L-shaped portions, and the leading end of the light emitting core 2a and the leading end of the light incident core 2b Are formed in a state of facing each other. Further, an over clad layer 3 is formed in a square frame shape on the surface of the under clad layer 1 in a state of covering the light emitting core 2a and the light incident core 2b. In this embodiment, the tip portions of the cores 2a and 2b positioned at the inner peripheral edge of the square frame are formed as convex lens portions having a curved surface having a substantially ½ arc shape in plan view. The tip of the over clad layer 3 covering the lens part is formed in convex lens parts 3a and 3b having a partially spherical lens curved surface, of which the lens part 3a on the light emitting side is as described above. The center of curvature of the lens curved surface is specifically set. In FIG. 2A, the cores 2a and 2b are indicated by chain lines, and the thickness of the chain line indicates the thickness of the cores 2a and 2b. In FIGS. 2A and 2B, the number of cores 2a and 2b is omitted.

また、上記制御手段Ｃは、図２（ａ），（ｃ）に示すように、先に述べた発光素子５および受光素子６に加え、上記入力デバイスを制御するＣＰＵ（図示せず）、上記光導波路Ｗの入力用中空部Ｓに入力した情報（ペン先等の移動軌跡の情報）を出力する出力モジュール（図示せず），その情報を記憶するメモリ等の記憶手段（図示せず），電源となる電池（図示せず）等も備え、かさ高くなっている。そして、上記発光素子５，上記受光素子６，上記ＣＰＵ，上記出力モジュール，上記記憶手段，上記電池等は、回路基板４に搭載され、電気的に適正に接続されている。   In addition to the light emitting element 5 and the light receiving element 6 described above, the control means C includes a CPU (not shown) for controlling the input device, as shown in FIGS. An output module (not shown) for outputting information (information on the movement trajectory of the pen tip and the like) input to the input hollow portion S of the optical waveguide W; storage means (not shown) such as a memory for storing the information; A battery (not shown) that serves as a power source is also provided and is bulky. The light emitting element 5, the light receiving element 6, the CPU, the output module, the storage means, the battery, and the like are mounted on the circuit board 4 and electrically connected appropriately.

このような入力デバイスでは、上記発光素子５からの光Ｈは、上記光出射用のコア２ａを通り、その先端のレンズ部を経て、それを被覆するオーバークラッド層３のレンズ部３ａの表面から出射される。この出射光Ｈは、上記光出射用のコア２ａの先端のレンズ部およびそれを被覆するオーバークラッド層３のレンズ部３ａの屈折作用により、発散が抑制されているととに、オーバークラッド層３のレンズ部３ａの上記特定の設定により、先に述べたように、そのレンズ部３ａの高さ方向に所定の広がり角度θ°を有した状態で、その出射方向（上記光Ｈの広がりの中心方向）Ｄが、その入力デバイス自体を載置する平面に対して上向きに０°〜上記特定のα°の範囲内に設定されている。この光Ｈは、上記四角枠状の光導波路Ｗの入力用中空部Ｓにおいて、格子状に走った状態となる。そして、上記光Ｈは、受光側のオーバークラッド層３のレンズ部３ｂを透過し、光入射用のコア２ｂの先端のレンズ部を経て、上記光入射用のコア２ｂを通り、上記受光素子６に到達する。上記光入射用のコア２ｂに入射した光は、上記オーバークラッド層３のレンズ部３ｂおよび上記光入射用のコア２ｂの先端のレンズ部の屈折作用により、絞られて収束されている。   In such an input device, the light H from the light emitting element 5 passes through the light emitting core 2a, passes through the lens portion at the tip thereof, and from the surface of the lens portion 3a of the over clad layer 3 that covers it. Emitted. The emitted light H is prevented from being diverged by the refractive action of the lens portion at the tip of the light emitting core 2a and the lens portion 3a of the over clad layer 3 covering the same, and the over clad layer 3 With the specific setting of the lens unit 3a, as described above, in the state where the lens unit 3a has a predetermined spread angle θ ° in the height direction, the emission direction (the center of the spread of the light H) (Direction) D is set in the range of 0 ° to the specific α ° in the upward direction with respect to the plane on which the input device itself is placed. The light H travels in a lattice pattern in the input hollow portion S of the rectangular frame-shaped optical waveguide W. The light H passes through the lens portion 3b of the light-receiving side overclad layer 3, passes through the lens portion at the tip of the light incident core 2b, passes through the light incident core 2b, and passes through the light receiving element 6b. To reach. The light incident on the light incident core 2b is focused and converged by the refractive action of the lens portion 3b of the over cladding layer 3 and the lens portion at the tip of the light incident core 2b.

そして、上記入力デバイスを用いて情報を入力する際には、例えば、先に述べたように、上記入力デバイスを用紙Ｋの上に上記保持板７の裏面が接するよう載置し（図１参照）、上記のように光Ｈが格子状に走る上記入力用中空部Ｓから露呈する上記用紙Ｋの表面部分に、ペンや手の指で文字，図，印等を入力することが行われる。これにより、上記格子状に走る光Ｈは、上記ペン先や指先により遮光され、その遮光が上記受光素子６により感知されることにより、上記ペン先や指先の軌跡が検知される。そのペン先や指先の軌跡が文字，図，印等の入力情報となり、その軌跡（入力情報）がデジタルデータ（電子データ）として上記メモリ等の記憶手段に記憶される。   When inputting information using the input device, for example, as described above, the input device is placed on the paper K so that the back surface of the holding plate 7 is in contact (see FIG. 1). ), A character, a figure, a mark, or the like is input to the surface portion of the paper K exposed from the input hollow portion S where the light H travels in a lattice shape as described above. Thereby, the light H traveling in the lattice shape is shielded by the pen tip and the fingertip, and the light-receiving element 6 senses the light shielding, thereby detecting the locus of the pen tip and the fingertip. The locus of the pen tip or fingertip becomes input information such as characters, figures, and marks, and the locus (input information) is stored as digital data (electronic data) in a storage unit such as the memory.

このとき、上記のように、格子状に走る光Ｈが、レンズ部３ａの高さ方向に所定の角度θ°広がった状態で、その出射方向（上記光の広がりの中心方向）Ｄが、上記用紙Ｋに対して上向きに０°〜上記特定のα°の範囲内の方向に出射されるため、枠内の上記用紙Ｋの表面に達する光Ｈが減少し、その結果、その用紙Ｋで反射する光Ｈも減少する。すなわち、枠内における出射光Ｈの反射が少なくなってノイズが減少し、ペン先や指先の検知の正確性が向上する。   At this time, as described above, in a state where the light H running in a lattice shape spreads by a predetermined angle θ ° in the height direction of the lens portion 3a, the emission direction (the center direction of the light spread) D is Since light is emitted upward in the range of 0 ° to the specific α ° with respect to the paper K, the light H reaching the surface of the paper K in the frame is reduced, and as a result, reflected by the paper K. The light H to be reduced also decreases. That is, the reflection of the emitted light H within the frame is reduced, noise is reduced, and the accuracy of detection of the pen tip and the fingertip is improved.

上記メモリ等の記憶手段に保存（記憶）された入力情報は、再生用端末（パソコン，モバイル機等）を利用して再生（表示）することができ、さらに、上記再生用端末に記憶させることもできる。この場合、上記再生用端末と上記入力デバイスとは、例えば、マイクロＵＳＢケーブル等の接続ケーブルで接続される。   The input information saved (stored) in the storage means such as the memory can be reproduced (displayed) using a reproduction terminal (such as a personal computer or a mobile device), and further stored in the reproduction terminal. You can also. In this case, the reproduction terminal and the input device are connected by a connection cable such as a micro USB cable, for example.

また、上記入力の際に、上記入力デバイスをパソコンに接続してもよい。この場合、例えば、上記パソコンのディスプレイに資料等の情報を表示し、その状態で、上記のように、上記入力デバイスの入力用中空部Ｓで、上記文字等の情報をペンや指で入力する。これにより、そのペン先や指先の軌跡が、上記入力デバイスにより、検知されるとともに、信号として上記パソコンに無線または接続ケーブルで伝達され、上記ディスプレイに表示することができる。これにより、上記ディスプレイには、上記資料等の情報に、上記入力デバイスで入力した文字等の情報が重ね合わさった状態で表示される。そして、その表示された内容は、上記パソコン内のハードディスクや外部のＵＳＢメモリ等の情報記憶媒体に記憶することもできる。   In addition, the input device may be connected to a personal computer at the time of the input. In this case, for example, information such as a document is displayed on the display of the personal computer, and in this state, the information such as the characters is input with a pen or a finger in the input hollow portion S of the input device as described above. . Thus, the locus of the pen tip or fingertip is detected by the input device, and is transmitted as a signal to the personal computer by radio or a connection cable, and can be displayed on the display. Thereby, the information such as the characters input by the input device is displayed on the display in a state where the information such as the material is superimposed. The displayed contents can be stored in an information storage medium such as a hard disk in the personal computer or an external USB memory.

ここで使用される上記パソコンには、上記入力デバイスの入力用中空部Ｓで入力した文字等を、その入力した位置に対応するディスプレイの位置に表示させるために、入力デバイスの入力用中空部Ｓ内の領域の座標を、ディスプレイの画面の座標に変換し、入力デバイスで入力した文字等をディスプレイに表示するソフトウェア（プログラム）が組み込まれている。   In the personal computer used here, the input hollow portion S of the input device is displayed in order to display characters or the like input in the input hollow portion S of the input device at the position of the display corresponding to the input position. Software (program) for converting the coordinates of the area into the coordinates of the screen of the display and displaying characters or the like input by the input device on the display is incorporated.

つぎに、上記入力デバイスの作製方法の一例について説明する。この実施の形態では、四角枠状の光導波路Ｗの作製は、その四角枠状の各辺の帯状の光導波路部分を個別に作製し、それを四角枠状に接続することにより行われる。なお、光導波路Ｗの作製方法の説明に引用する図３（ａ）〜（ｃ），図４（ａ）〜（ｃ）は、図２（ａ）のＸ１−Ｘ１断面（光出射側の光導波路部分の断面）に相当する部分を図示している。   Next, an example of a method for manufacturing the input device will be described. In this embodiment, the rectangular frame-shaped optical waveguide W is manufactured by individually manufacturing a strip-shaped optical waveguide portion on each side of the rectangular frame shape and connecting it to the rectangular frame shape. 3A to 3C and FIGS. 4A to 4C cited in the description of the method of manufacturing the optical waveguide W are cross sections taken along the X1-X1 line of FIG. A portion corresponding to the cross section of the waveguide portion is illustrated.

まず、帯状の光導波路部分を形成するための基板１０〔図３（ａ）参照〕を準備する。この基板１０の形成材料としては、例えば、金属，樹脂，ガラス，石英，シリコン等があげられる。   First, a substrate 10 (see FIG. 3A) for forming a strip-shaped optical waveguide portion is prepared. Examples of the material for forming the substrate 10 include metal, resin, glass, quartz, and silicon.

ついで、図３（ａ）に示すように、上記基板１０の表面に、帯状のアンダークラッド層１を形成する。このアンダークラッド層１は、感光性樹脂を形成材料として、フォトリソグラフィ法により形成することができる。アンダークラッド層１の厚みは、例えば、５〜５０μｍの範囲内に設定される。   Next, as shown in FIG. 3A, a strip-like under cladding layer 1 is formed on the surface of the substrate 10. The under cladding layer 1 can be formed by photolithography using a photosensitive resin as a forming material. The thickness of the under cladding layer 1 is set within a range of 5 to 50 μm, for example.

つぎに、図３（ｂ）に示すように、上記アンダークラッド層１の表面に、フォトリソグラフィ法により前記パターンの光出射用のコア２ａおよび光入射用のコア２ｂを形成する。これらコア２ａ，２ｂの形成材料としては、上記アンダークラッド層１および下記オーバークラッド層３〔図４（ｂ）参照〕の形成材料よりも屈折率が高い感光性樹脂が用いられる。なお、図３（ｂ）は光出射側の断面図であるため、この図３（ｂ）に光入射用のコア２ｂは図示されない。これは、下記の図４（ａ）〜（ｃ）でも同様である。   Next, as shown in FIG. 3B, a light emitting core 2a and a light incident core 2b having the pattern are formed on the surface of the under cladding layer 1 by photolithography. As a material for forming the cores 2a and 2b, a photosensitive resin having a refractive index higher than that of the material for forming the under cladding layer 1 and the following over cladding layer 3 (see FIG. 4B) is used. 3B is a cross-sectional view on the light emitting side, the light incident core 2b is not shown in FIG. 3B. The same applies to FIGS. 4A to 4C described below.

一方、図３（ｃ）に示すように、オーバークラッド層形成用の、透光性を有する成形型２０を準備する。この成形型２０には、オーバークラッド層３〔図４（ｂ）参照〕の表面形状に対応する型面を有する凹部２１が形成されている。そして、その凹部２１を上にして、成形型２０を成形ステージ（図示せず）の上に設置し、その凹部２１に、オーバークラッド層３の形成材料である感光性樹脂３Ａを充填する。   On the other hand, as shown in FIG.3 (c), the mold 20 which has translucency for overcladding layer formation is prepared. The mold 20 has a recess 21 having a mold surface corresponding to the surface shape of the overcladding layer 3 (see FIG. 4B). Then, the molding die 20 is placed on a molding stage (not shown) with the concave portion 21 facing up, and the concave portion 21 is filled with a photosensitive resin 3A that is a material for forming the over clad layer 3.

ついで、図４（ａ）に示すように、上記アンダークラッド層１の表面にパターン形成したコア２ａ，２ｂを、上記成形型２０の凹部２１に対して位置決めし、その状態で、上記アンダークラッド層１を上記成形型２０に押圧し、上記オーバークラッド層３の形成材料である感光性樹脂３Ａ内に、上記コア２ａ，２ｂを浸す。そして、この状態で、紫外線等の照射線を、上記成形型２０を透して上記感光性樹脂３Ａに照射し、その感光性樹脂３Ａを露光する。これにより、上記感光性樹脂３Ａが硬化し、コア２ａ，２ｂの先端部に対応するオーバークラッド層３の部分がレンズ部３ａ，３ｂに形成されたオーバークラッド層３が形成される。   Next, as shown in FIG. 4A, the cores 2a and 2b patterned on the surface of the under cladding layer 1 are positioned with respect to the concave portion 21 of the mold 20, and in this state, the under cladding layer 1 is pressed against the mold 20, and the cores 2a and 2b are immersed in the photosensitive resin 3A which is a material for forming the over clad layer 3. In this state, the photosensitive resin 3A is irradiated with ultraviolet rays or the like through the mold 20 to expose the photosensitive resin 3A. Thereby, the photosensitive resin 3A is cured, and the over clad layer 3 is formed in which the portions of the over clad layer 3 corresponding to the tip portions of the cores 2a and 2b are formed in the lens portions 3a and 3b.

つぎに、図４（ｂ）〔図４（ａ）とは上下を逆に図示している〕に示すように、上記成形型２０〔図４（ａ）参照〕から、上記オーバークラッド層３を、上記基板１０，アンダークラッド層１およびコア２ａ，２ｂと共に脱型する。   Next, as shown in FIG. 4 (b) (shown upside down from FIG. 4 (a)), the overcladding layer 3 is formed from the mold 20 (see FIG. 4 (a)). Then, the substrate 10, the under clad layer 1 and the cores 2a and 2b are removed from the mold.

そして、図４（ｃ）に示すように、上記基板１０〔図３（ｂ）参照〕をアンダークラッド層１から剥離し、アンダークラッド層１，コア２ａ，２ｂおよびオーバークラッド層３からなる帯状の光導波路部分を得る。   Then, as shown in FIG. 4C, the substrate 10 (see FIG. 3B) is peeled from the under cladding layer 1 to form a band-shaped structure comprising the under cladding layer 1, the cores 2a and 2b, and the over cladding layer 3. An optical waveguide part is obtained.

他方、図５（ａ）に平面図で示すように、回路基板４を準備し、それに、発光素子５，受光素子６，上記入力デバイスを制御するＣＰＵ（図示せず），上記光導波路Ｗ（図３参照）の入力用中空部Ｓに入力した情報を出力する出力モジュール（図示せず），上記記憶手段（図示せず），電池（図示せず）等を搭載し、前記制御手段Ｃを作製する。   On the other hand, as shown in a plan view of FIG. 5A, a circuit board 4 is prepared, and a light emitting element 5, a light receiving element 6, a CPU (not shown) for controlling the input device, and the optical waveguide W ( An output module (not shown) for outputting information inputted to the input hollow portion S of FIG. 3), a storage means (not shown), a battery (not shown), etc. are mounted, and the control means C is Make it.

ついで、図５（ｂ）に平面図で示すように、入力用中空部Ｓを有する四角枠状の保持板７を準備する。この保持板７の形成材料としては、例えば、金属，樹脂，ガラス，石英，シリコン等があげられる。なかでも、平面性の保持に優れている点で、ステンレスが好ましい。保持板７の厚みは、例えば、０．５ｍｍ程度に設定される。   Next, as shown in a plan view in FIG. 5B, a square frame-shaped holding plate 7 having an input hollow portion S is prepared. Examples of the material for forming the holding plate 7 include metal, resin, glass, quartz, and silicon. Among these, stainless steel is preferable because it is excellent in maintaining flatness. The thickness of the holding plate 7 is set to about 0.5 mm, for example.

そして、図６（ａ）に平面図で示し，図６（ｂ）に断面図〔図６（ａ）のＸ３−Ｘ３断面図〕で示すように、上記四角枠状の保持板７の表面に、上記帯状の光導波路部分を順次貼着し、四角枠状の光導波路Ｗを作製する。このとき、上記発光素子５を光出射用のコア２ａに接続し、上記受光素子６を光入射用のコア２ｂに接続する。   6 (a) is a plan view, and FIG. 6 (b) is a cross-sectional view (X3-X3 cross-sectional view of FIG. 6 (a)). Then, the above-mentioned band-shaped optical waveguide portions are sequentially stuck to produce a rectangular frame-shaped optical waveguide W. At this time, the light emitting element 5 is connected to the light emitting core 2a, and the light receiving element 6 is connected to the light incident core 2b.

その後、図７に断面図で示すように、上記オーバークラッド層３のレンズ部３ａ，３ｂを除く光導波路Ｗの部分と、上記制御手段Ｃとを、蓋状の保護板８で被覆し保護する。この保護板８の形成材料としては、例えば、樹脂，金属，ガラス，石英，シリコン等があげられる。保護板８の厚みは、例えば、金属製であれば、０．５ｍｍ程度、樹脂製であれば、０．８ｍｍ程度に設定される。このようにして、上記入力デバイスを作製することができる。   Thereafter, as shown in a cross-sectional view in FIG. 7, the portion of the optical waveguide W excluding the lens portions 3 a and 3 b of the over clad layer 3 and the control means C are covered and protected by a lid-like protective plate 8. . Examples of the material for forming the protective plate 8 include resin, metal, glass, quartz, and silicon. The thickness of the protective plate 8 is set to, for example, about 0.5 mm if it is made of metal, and about 0.8 mm if it is made of resin. In this way, the input device can be manufactured.

図８は、本発明の入力デバイスの第２の実施の形態における光出射側の光導波路部分を模式的に示す断面図である。この実施の形態の入力デバイスは、先に述べた、図９（ａ），（ｂ）に示す従来の入力デバイスにおいて、光出射側の光導波路部分が、上下逆に設置されているとともに、光出射用のコア２ａの先端面を被覆するオーバークラッド層３のレンズ部３ａのレンズ曲面の曲率中心が、コア２ａの天井面から上方に２５〜３２５μｍの範囲内の高さ位置に設定されている（上記従来のものは、上記曲率中心がコア２ａとアンダークラッド層１との界面と同じの高さ位置にあった）。これにより、図１に示す第１の実施の形態と同様に、上記レンズ部３ａから出射される光Ｈの出射方向Ｄを、その入力デバイス自体を載置する平面に対して上向きに０°〜α°の範囲内に設定している。このα°は、上記第１の実施の形態と同様、下記（Ｂ）の式を満たしており、下記（Ｂ）におけるθ°は、上記レンズ部３ａから出射される光Ｈの、そのレンズ部３ａの高さ方向（上記平面に直角な方向）の広がり角度である。それ以外の部分は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。そして、この第２の実施の形態でも、上記第１の実施の形態と同様の作用・効果を奏する。
（Ｂ）α＝１．５１×（θ／２）＋０．０５ FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an optical waveguide portion on the light emitting side in the second embodiment of the input device of the present invention. The input device according to this embodiment is the same as the above-described conventional input device shown in FIGS. 9A and 9B, in which the optical waveguide portion on the light emission side is installed upside down, and the optical device The center of curvature of the lens curved surface of the lens portion 3a of the over clad layer 3 that covers the distal end surface of the emitting core 2a is set to a height position in the range of 25 to 325 μm upward from the ceiling surface of the core 2a. (The above-mentioned conventional one has the center of curvature at the same height as the interface between the core 2a and the under cladding layer 1). As a result, as in the first embodiment shown in FIG. 1, the emission direction D of the light H emitted from the lens unit 3a is set to 0 ° upward with respect to the plane on which the input device itself is placed. It is set within the range of α °. As in the first embodiment, α ° satisfies the following expression (B). Θ ° in (B) is the lens portion of the light H emitted from the lens portion 3a. 3a is a spread angle in the height direction (a direction perpendicular to the plane). Other parts are the same as those in the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same parts. In the second embodiment, the same operations and effects as in the first embodiment are achieved.
(B) α = 1.51 × (θ / 2) +0.05

なお、上記各実施の形態では、光出射側のオーバークラッド層３のレンズ部３ａのレンズ曲面の曲率中心を、従来のものに対し、レンズ部３ａの高さ方向に適正にずらすことにより、光Ｈの出射方向Ｄを適正な上向き方向に設定したが、他の手段により、そのように設定してもよく、例えば、上記レンズ曲面の形状を適正な形状とすることにより、光Ｈの出射方向Ｄおよび広がり角度θ°を上記のように設定してもよい。   In each of the above-described embodiments, the center of curvature of the lens curved surface of the lens portion 3a of the overcladding layer 3 on the light emitting side is appropriately shifted in the height direction of the lens portion 3a with respect to the conventional one, thereby Although the emission direction D of H is set to an appropriate upward direction, it may be set as such by other means. For example, by setting the shape of the lens curved surface to an appropriate shape, the emission direction of the light H D and the spread angle θ ° may be set as described above.

また、上記各実施の形態では、入力用中空部Ｓ内での光伝送効率を向上させるために、光出射用のコア２ａの先端部および光入射用のコア２ｂの先端部をレンズ部に形成したが、入力用中空部Ｓ内での光伝送効率が充分であれば、いずれか一方のみをレンズ部に形成してもよいし、両方ともレンズ部に形成しなくてもよい。また、光入射用のコア２ｂの先端部を被覆するオーバークラッド層３の先端部もレンズ部３ｂに形成したが、入力用中空部Ｓ内での光伝送効率が充分であれば、レンズ部３ｂに形成しなくてもよい。そして、受光側のオーバークラッド層３にレンズ部３ｂを形成しない場合、別体のレンズ体を準備し、上記光導波路Ｗの入力用中空部Ｓ内の周縁縁の、受光側のオーバークラッド層３の部分に沿って設置してもよい。   In each of the above embodiments, in order to improve the light transmission efficiency in the input hollow portion S, the tip portion of the light emitting core 2a and the tip portion of the light incident core 2b are formed in the lens portion. However, if the light transmission efficiency in the input hollow portion S is sufficient, only one of them may be formed on the lens portion, or both may not be formed on the lens portion. Further, the tip portion of the over clad layer 3 that covers the tip portion of the light incident core 2b is also formed in the lens portion 3b. However, if the light transmission efficiency in the input hollow portion S is sufficient, the lens portion 3b. It does not have to be formed. When the lens portion 3b is not formed in the light-receiving side overclad layer 3, a separate lens body is prepared, and the light-receiving side overclad layer 3 at the peripheral edge in the input hollow portion S of the optical waveguide W is prepared. You may install along the part.

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。   Next, examples will be described together with comparative examples. However, the present invention is not limited to the examples.

〔アンダークラッド層の形成材料〕
成分Ａ：脂環骨格を含むエポキシ樹脂（ダイセル化学工業社製、ＥＨＰＥ３１５０）７５重量部。
成分Ｂ：エポキシ基含有アクリル系ポリマー（日油社製、マープルーフＧ−０１５０Ｍ）２５重量部。
成分Ｃ：光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ−２００Ｋ）４重量部。
これら成分Ａ〜Ｃを、紫外線吸収剤（チバジャパン社製、ＴＩＮＵＶＩＮ４７９）５重量部とともに、シクロヘキサノン（溶剤）に溶解することにより、アンダークラッド層の形成材料を調製した。 [Formation material of under cladding layer]
Component A: 75 parts by weight of an epoxy resin containing an alicyclic skeleton (manufactured by Daicel Chemical Industries, EHPE3150).
Component B: 25 parts by weight of an epoxy group-containing acrylic polymer (manufactured by NOF Corporation, Marproof G-0150M).
Component C: 4 parts by weight of a photoacid generator (manufactured by Sun Apro, CPI-200K).
These components A to C were dissolved in cyclohexanone (solvent) together with 5 parts by weight of an ultraviolet absorber (manufactured by Ciba Japan Co., Ltd., TINUVIN479) to prepare an undercladding layer forming material.

〔コアの形成材料〕
成分Ｄ：ビスフェノールＡ骨格を含むエポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、１５７Ｓ７０）８５重量部。
成分Ｅ：ビスフェノールＡ骨格を含むエポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、エピコート８２８）５重量部。
成分Ｆ：エポキシ基含有スチレン系ポリマー（日油社製、マープルーフＧ−０２５０ＳＰ）１０重量部。
これら成分Ｄ〜Ｆと上記成分Ｃ４重量部とを、乳酸エチルに溶解することにより、コアの形成材料を調製した。 [Core forming material]
Component D: 85 parts by weight of an epoxy resin containing a bisphenol A skeleton (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., 157S70).
Component E: 5 parts by weight of an epoxy resin containing a bisphenol A skeleton (manufactured by Japan Epoxy Resin, Epicoat 828).
Component F: 10 parts by weight of an epoxy group-containing styrene polymer (manufactured by NOF Corporation, Marproof G-0250SP).
A core forming material was prepared by dissolving these components D to F and 4 parts by weight of the component C in ethyl lactate.

〔オーバークラッド層の形成材料〕
成分Ｇ：脂環骨格を有するエポキシ樹脂（アデカ社製、ＥＰ４０８０Ｅ）１００重量部。
この成分Ｇと上記成分Ｃ２重量部とを混合することにより、オーバークラッド層の形成材料を調製した。 [Formation material of over clad layer]
Component G: 100 parts by weight of an epoxy resin having an alicyclic skeleton (manufactured by Adeka, EP4080E).
By mixing this component G and 2 parts by weight of the above component C, a material for forming the over clad layer was prepared.

〔光導波路部分の作製〕
ステンレス製基板（厚み５０μｍ）の表面に、上記アンダークラッド層の形成材料を塗布した後、１６０℃×２分間の加熱処理を行い、感光性樹脂層を形成した。ついで、上記感光性樹脂層に対し、紫外線を照射して積算光量１０００ｍＪ／ｃｍ² の露光を行い、厚み１５μｍのアンダークラッド層（波長８３０ｎｍにおける屈折率１．５１０）を形成した。 [Production of optical waveguide part]
The undercladding layer forming material was applied to the surface of a stainless steel substrate (thickness: 50 μm), followed by heat treatment at 160 ° C. for 2 minutes to form a photosensitive resin layer. Next, the photosensitive resin layer was exposed to ultraviolet rays to be exposed to an integrated light quantity of 1000 mJ / cm ² to form an under cladding layer (refractive index of 1.510 at a wavelength of 830 nm) having a thickness of 15 μm.

ついで、上記アンダークラッド層の表面に、上記コアの形成材料を塗布した後、１７０℃×３分間の加熱処理を行い、感光性樹脂層を形成した。つぎに、フォトマスクを介して（ギャップ１００μｍ）、紫外線を照射し、積算光量３０００ｍＪ／ｃｍ² の露光を行った。つづいて、１２０℃×１０分間の加熱処理を行った。その後、現像液（γ−ブチロラクトン）を用い現像することにより、未露光部分を溶解除去した後、１２０℃×５分間の乾燥処理を行い、幅３０μｍ×高さ５０μｍのコア（波長８３０ｎｍにおける屈折率１．５７０）をパターン形成した。 Next, after the core forming material was applied to the surface of the under cladding layer, a heat treatment was performed at 170 ° C. for 3 minutes to form a photosensitive resin layer. Next, ultraviolet rays were irradiated through a photomask (gap 100 μm), and exposure with an integrated light amount of 3000 mJ / cm ² was performed. Subsequently, a heat treatment at 120 ° C. for 10 minutes was performed. Thereafter, development is performed using a developer (γ-butyrolactone) to dissolve and remove the unexposed portion, followed by drying at 120 ° C. for 5 minutes, and a core having a width of 30 μm and a height of 50 μm (refractive index at a wavelength of 830 nm). 1.570) was patterned.

ここで、光出射側のオーバークラッド層のレンズ部のレンズ曲面の曲率中心の高さ（下記の表１参照）に対応した、オーバークラッド層形成用の成形型を８種類準備した。この成形型は、透光性を有し、オーバークラッド層の表面形状に対応する型面を有する凹部が形成されている。そして、その凹部を上にして、成形型を成形ステージの上に設置し、その凹部に、上記オーバークラッド層の形成材料を充填した。   Here, eight types of molds for forming the over clad layer corresponding to the height of the curvature center of the lens curved surface of the lens portion of the lens portion of the over clad layer on the light emitting side (see Table 1 below) were prepared. This mold has translucency and has a recess having a mold surface corresponding to the surface shape of the overcladding layer. Then, with the concave portion facing up, the mold was placed on the molding stage, and the concave portion was filled with the material for forming the over clad layer.

ついで、上記アンダークラッド層の表面にパターン形成したコアを、上記成形型の凹部に対して位置決めし、その状態で、上記アンダークラッド層を上記成形型に押圧し、上記オーバークラッド層の形成材料内に、上記コアを浸した。そして、この状態で、紫外線を、上記成形型を透して上記オーバークラッド層の形成材料に照射して積算光量８０００ｍＪ／ｃｍ² の露光を行い、コアの先端部に対応するオーバークラッド層の部分が凸状のレンズ部に形成されたオーバークラッド層（アンダークラッド層の表面からの厚み６００μｍ）を形成した。その凸状のレンズ部は、部分球面状のレンズ曲面（曲率半径１．５ｍｍ）を有するものであり、そのレンズ曲面の曲率中心の高さは、下記の表１に示すものであった。なお、コアの先端からオーバークラッド層のレンズ曲面の先端までを４．４ｍｍに設定した。 Next, the core patterned on the surface of the under cladding layer is positioned with respect to the concave portion of the molding die, and in this state, the under cladding layer is pressed against the molding die, The core was soaked. Then, in this state, ultraviolet rays are irradiated through the mold to the over clad layer forming material to perform exposure with an accumulated light amount of 8000 mJ / cm ² , and a portion of the over clad layer corresponding to the tip of the core Was formed on the convex lens portion (thickness 600 μm from the surface of the under cladding layer). The convex lens part has a partially spherical lens curved surface (curvature radius of 1.5 mm), and the height of the center of curvature of the lens curved surface is shown in Table 1 below. Note that the distance from the tip of the core to the tip of the curved surface of the overcladding layer was set to 4.4 mm.

つぎに、上記成形型から、上記オーバークラッド層を、上記基板，アンダークラッド層およびコアと共に脱型した。   Next, the over clad layer was removed from the mold together with the substrate, the under clad layer, and the core.

そして、上記基板をアンダークラッド層から剥離し、アンダークラッド層，コアおよびオーバークラッド層からなる帯状の光導波路部分（総厚１ｍｍ）を得た。   And the said board | substrate was peeled from the under clad layer, and the strip | belt-shaped optical waveguide part (total thickness 1mm) which consists of an under clad layer, a core, and an over clad layer was obtained.

〔入力デバイスの作製〕
つぎに、回路基板を準備し、それに、発光素子（Ｏｐｔｏｗｅｌｌ社製、ＳＭ８５−２Ｎ００１），受光素子（浜松ホトニクス社製、Ｓ−１０２２６），ＣＭＯＳ駆動ＩＣ，水晶振動子，無線モジュール，リチウムイオン電池（３．７Ｖ）等を搭載し、制御手段を作製した。 [Production of input devices]
Next, a circuit board is prepared, and a light emitting element (manufactured by Optiwell, SM85-2N001), light receiving element (manufactured by Hamamatsu Photonics, S-10226), CMOS driving IC, crystal resonator, wireless module, lithium ion battery (3.7V) etc. were mounted and the control means was produced.

ここで、四角枠状のステンレス製保持板（厚み０．５ｍｍ）を準備した。この保持板の入力用中空部は、縦１５ｃｍ×横１５ｃｍの四角形とし、その入力用中空部における光路の長さを１５ｃｍとした。そして、上記保持板の表面のうち、上記入力用中空部の外側部分に、上記帯状の光導波路部分を貼着し、長方形枠状の光導波路を作製するとともに、上記制御手段を固定した。このとき、上記発光素子を光出射用のコアに接続し、上記受光素子を光入射用のコアに接続した。その後、上記オーバークラッド層のレンズ部を除く頂面と、上記制御手段の固定部分とを、長方形枠状のステンレス製保護板（厚み０．５ｍｍ）で被覆した。このようにして、光出射側のオーバークラッド層のレンズ部のレンズ曲面の曲率中心の高さが異なる、図１に示す光出射側の光導波路部分を有する入力デバイスを得た。   Here, a square frame-shaped stainless steel holding plate (thickness 0.5 mm) was prepared. The hollow part for input of this holding plate was a square of 15 cm long × 15 cm wide, and the length of the optical path in the hollow part for input was 15 cm. And the said strip | belt-shaped optical waveguide part was affixed on the outer part of the said input hollow part among the surfaces of the said holding | maintenance board, while producing the rectangular frame-shaped optical waveguide, the said control means was fixed. At this time, the light emitting element was connected to the light emitting core, and the light receiving element was connected to the light incident core. Thereafter, the top surface excluding the lens portion of the over clad layer and the fixing portion of the control means were covered with a rectangular frame-shaped stainless steel protective plate (thickness 0.5 mm). In this way, an input device having an optical waveguide portion on the light emission side shown in FIG. 1 in which the height of the curvature center of the lens curved surface of the lens portion of the overcladding layer on the light emission side is different was obtained.

〔光の出射角度および広がり角度〕
光出射側のオーバークラッド層のレンズ部のレンズ曲面から出射する光の出射角度を測定し、下記の表１に示した。この測定は、放射角度計測光学系（シナジーオプトシステムズ社製）を用いて行った。また、上記出射光の広がり角度は、４．４°だった。 [Light exit angle and spread angle]
The emission angle of the light emitted from the lens curved surface of the lens portion of the overcladding layer on the light emission side was measured and is shown in Table 1 below. This measurement was performed using a radiation angle measurement optical system (manufactured by Synergy Opto Systems). Further, the spread angle of the emitted light was 4.4 °.

〔反射光量比〕
上記保持板の厚みを５００μｍ，１０００μｍ，１５００μｍに設定し、各保持板の厚みの場合の反射光量比を算出した。この算出は、入力デバイスの下に反射率５０％の用紙を置いた状態で、上記受光素子で感知される光量（Ｍ）と、入力デバイスを空中に浮かせた状態で、上記受光素子で感知される光量（Ｎ）とを測定し、下記（Ｃ）の式により算出した。その算出結果（反射光量比）を下記の表１に示した。なお、出射角度が３．５°のものは、上記受光素子で光が充分に感知されなかった。
（Ｃ）反射光量比（％）＝｛（Ｍ−Ｎ）／Ｍ｝×１００ [Reflected light quantity ratio]
The thickness of the holding plate was set to 500 μm, 1000 μm, and 1500 μm, and the reflected light amount ratio in the case of the thickness of each holding plate was calculated. This calculation is detected by the light receiving element with the light amount (M) sensed by the light receiving element in a state where a paper having a reflectance of 50% is placed under the input device and the input device floating in the air. The amount of light (N) to be measured was measured and calculated by the following formula (C). The calculation results (reflected light amount ratio) are shown in Table 1 below. When the emission angle was 3.5 °, light was not sufficiently detected by the light receiving element.
(C) Reflected light quantity ratio (%) = {(MN) / M} × 100

〔評価〕
上記反射光量比が、上記全ての保持板の厚みで３５％未満のものを、反射によるノイズが生じ難く安定しているとして◎、少なくとも一つの保持板の厚みで３５〜４５％のものを、反射によるノイズが小さいとして○、上記全ての保持板の厚みで４５％を超えるものを、反射によるノイズが生じ易いとして×と評価し、下記の表１に示した。 [Evaluation]
When the ratio of the reflected light amount is less than 35% in the thickness of all the holding plates, the noise is less likely to occur due to reflection and is stable, and the thickness of at least one holding plate is 35 to 45%. The case where the noise due to reflection was small was evaluated as ○, and the case where the thickness of all the holding plates exceeded 45% was evaluated as × because the noise due to reflection was likely to occur.

上記表１の結果から、出射光の広がり角度は、４．４°の場合〔この場合における前記式（Ｂ）の式で算出されるα°は３．３°〕、光の出射角度が０°〜３°のものは、その範囲を外れるものと比較して、反射光量比が小さく、ノイズに対する安定性に優れていることがわかる。   From the results of Table 1 above, when the spread angle of the emitted light is 4.4 ° [α ° calculated by the equation (B) in this case is 3.3 °], the light emission angle is 0. It can be seen that the angle of 3 ° to 3 ° is smaller in the reflected light amount ratio and excellent in stability to noise than that outside the range.

なお、出射光の広がり角度を、１°，３°，５°，７°に設定した場合でも、上記と同様に、出射角度が０°から、各広がり角度に対応した所定の角度〔前記（Ｂ）の式で算出されるα°〕までのものは、反射光量比が小さく、ノイズに対する安定性に優れていた。また、図８に示す光出射側の光導波路部分を有する入力デバイスでも、上記と同様の傾向を示す結果が得られた。   Even when the divergence angle of the emitted light is set to 1 °, 3 °, 5 °, and 7 °, similarly to the above, the emission angle is changed from 0 ° to a predetermined angle corresponding to each divergence angle [(( Those up to [alpha] [deg.] Calculated by the equation of B) have a small reflected light amount ratio and excellent stability against noise. Moreover, the result which shows the same tendency as the above was obtained also in the input device which has the optical waveguide part by the side of the light emission shown in FIG.

本発明の入力デバイスは、それ自体の枠内に入力した文字，図，印等の情報を、記憶したり、ディスプレイに出力したりすることに利用可能である。   The input device of the present invention can be used for storing information such as characters, figures, and marks input in its own frame and outputting it to a display.

Ｗ 光導波路
Ｈ 光
Ｋ 用紙
Ｄ 出射方向
α 角度
θ 広がり角度
２ａ コア
３ オーバークラッド層
３ａ レンズ部 W Optical waveguide H Light K Paper D Output direction α angle θ Spread angle 2a Core 3 Overclad layer 3a Lens part

Claims (3)

平面上に載置される、下記（Ａ）の枠状の光導波路を備えた枠状の入力デバイスであって、光出射用のコアの先端面がオーバークラッド層の先端部で被覆されていて、その先端部がレンズ部になっており、そのレンズ部から出射する光が、そのレンズ部の設定により、上記レンズ部の高さ方向に角度θ°広がった状態で、その広がりの中心方向が、上記平面に対して０°から上向きに下記（Ｂ）の式を満たす角度α°までの範囲内に設定されていることを特徴とする入力デバイス。
（Ａ）枠状に形成され、その枠状において互いに対向する一方の部分に、光出射用のコアが所定パターンに形成され、他方の部分に、光入射用のコアが所定パターンに形成され、上記光出射用のコアの先端面と光入射用のコアの先端面とが、上記枠状の内側縁に位置決めされて対向している光導波路。
（Ｂ）α＝１．５１×（θ／２）＋０．０５ A frame-shaped input device having a frame-shaped optical waveguide of the following (A) placed on a plane, wherein the tip surface of the light emitting core is covered with the tip of the over clad layer The tip part is a lens part, and the light emitted from the lens part spreads at an angle θ ° in the height direction of the lens part according to the setting of the lens part. The input device is set within a range from 0 ° to the angle α ° satisfying the following expression (B) with respect to the plane.
(A) A light emitting core is formed in a predetermined pattern on one part facing each other in the frame shape, and a light incident core is formed in a predetermined pattern on the other part. An optical waveguide in which a front end surface of the light emitting core and a front end surface of the light incident core are positioned and opposed to the inner edge of the frame shape.
(B) α = 1.51 × (θ / 2) +0.05 上記α°が、５°である請求項１記載の入力デバイス。   The input device according to claim 1, wherein the α ° is 5 °. 上記レンズ部の設定が、そのレンズ部のレンズ曲面を、曲率半径１．５ｍｍの球面の一部分とし、その曲率中心を、コアとアンダークラッド層との界面から、２５〜３２５μｍの高さ位置とした設定である請求項１または２記載の入力デバイス。   The lens part is set such that the lens curved surface of the lens part is a part of a spherical surface having a curvature radius of 1.5 mm, and the center of curvature is set to a height position of 25 to 325 μm from the interface between the core and the under cladding layer. The input device according to claim 1, wherein the input device is a setting.

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