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WO2015049908A1 - 入力装置 - Google Patents

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WO2015049908A1
WO2015049908A1 PCT/JP2014/068667 JP2014068667W WO2015049908A1 WO 2015049908 A1 WO2015049908 A1 WO 2015049908A1 JP 2014068667 W JP2014068667 W JP 2014068667W WO 2015049908 A1 WO2015049908 A1 WO 2015049908A1
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WO
WIPO (PCT)
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core
cladding layer
input
optical waveguide
layer
Prior art date
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Application number
PCT/JP2014/068667
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕介 清水
良真 吉岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
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Priority to US15/024,130 priority patent/US20160209946A1/en
Priority to KR1020167004573A priority patent/KR20160065808A/ko
Priority to EP14851381.5A priority patent/EP3029557A1/en
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
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    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths

Definitions

  • the present invention relates to an input device provided with an optical position detecting means.
  • a position sensor that optically detects a pressed position has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • a plurality of linear cores serving as optical paths are arranged in the vertical and horizontal directions, and a sheet-like optical waveguide is formed by covering the peripheral edge portions of the cores with a clad.
  • the light that has propagated through each core is detected by the light receiving element at the other end surface of each core.
  • the core of the pressed portion is crushed (the cross-sectional area of the core in the pressing direction is reduced). Since the light detection level at the lowering is reduced, the pressed position can be detected.
  • the optical waveguide may be damaged by a tip input portion (such as a pen tip) of the input body in some cases.
  • a tip input portion such as a pen tip
  • the thickness of the portion of the over clad layer positioned above the core is made thin (for example, 200 ⁇ m or less).
  • the pressing force is larger than a set value (a value set in consideration that the average pressing force of a person is about 1.5 N) when pressed by the tip input portion of the input body,
  • the tip input portion sinks deeply into the quadrangular portion of the clad surrounded by the core, which may cause a crack in the clad portion, and the crack may spread to the surrounding core. Further, if the tip input portion is moved in a state where the pressing force is large, the tip input portion is caught on the linear core, which may cause the core to crack.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an input device including an optical waveguide that prevents the core from being cracked due to pressing or movement of the tip input portion of the input body.
  • an input device of the present invention includes a sheet-like optical waveguide in which a plurality of linear cores formed in a lattice shape are sandwiched between a sheet-like underclad layer and an overclad layer, and the optical waveguide.
  • a light emitting element connected to one end face of the core of the waveguide and a light receiving element connected to the other end face of the core, and the light emitted by the light emitting element passes through the core of the optical waveguide,
  • the surface portion of the over cladding layer corresponding to the lattice-shaped core portion of the optical waveguide is used as the input region, and the pressing position by the tip input portion of the input body in the input region is changed by the pressing.
  • An input device that specifies the amount of propagation, wherein the elastic modulus of the core is set to be greater than or equal to the elastic modulus of the under-cladding layer and the over-cladding layer, and In the core, the gap between the adjacent linear core, is in the range of 10 ⁇ 300 [mu] m with a configuration that is adapted to prevent the cracking of the core due to the pressing of the tip input unit.
  • the present inventors When inputting characters or the like into the input device with an input body such as a pen, the present inventors form the over clad layer located above the core with a thickness of 200 ⁇ m or less, for example, 10 to 100 ⁇ m. Even so, research was conducted on the structure of the optical waveguide in order to prevent the core of the optical waveguide from being cracked by pressing or moving the tip input portion of the input body. As a result, the elastic modulus of the core is set to be equal to or higher than the elastic modulus of the under-cladding layer and the over-cladding layer.
  • the tip input part (pen tip, etc.) is very thin even if characters are entered by increasing the pressing force with an input body such as a pen. Even so, it was found out that it would not sink deeply into the gap. Furthermore, even if the tip input portion is moved as it is, the tip input portion does not sink deeply into the gap, so that the core is not caught and the core is not cracked, and the present invention has been achieved. .
  • the elastic modulus of the core is set to be equal to or higher than the elastic modulus of the under-cladding layer and the over-cladding layer, and in the lattice-shaped core, the gap between adjacent linear cores is 10 It is set narrowly in the range of up to 300 ⁇ m. Therefore, even if the portion surrounded by the linear core is subjected to a strong pressing force by the tip input portion of the input body, it does not undergo a large deformation that sinks deeply. The input part is not caught by the core, and the core does not crack.
  • the optical waveguide has a core embedded in the surface portion of the under cladding layer, and the surface of the under cladding layer and the top surface of the core are formed flush with each other.
  • An embodiment of the input device of the present invention is shown typically, (a) is the top view, and (b) is the principal section expanded sectional view.
  • (A) is the top view which showed typically the conventional lattice-shaped core
  • (b) is the top view which showed typically the lattice-shaped core of the said embodiment.
  • It is an expansion partial sectional view showing typically the use condition of the above-mentioned input device.
  • (A)-(d) is explanatory drawing which shows typically the manufacturing method of the optical waveguide which comprises the said input device.
  • It is a principal part expanded sectional view which shows typically the optical waveguide which comprises other embodiment of the input device of this invention.
  • (A) to (f) are enlarged plan views schematically showing a crossing form of lattice-like cores in the input device.
  • (A), (b) is an enlarged plan view which shows typically the course of the light in the cross
  • FIG. 1 (a) is a plan view showing an embodiment of the input device of the present invention
  • FIG. 1 (b) is an enlarged view of the cross section of the central portion thereof.
  • the input device according to this embodiment includes a rectangular sheet-shaped optical waveguide W in which a lattice-shaped core 2 is sandwiched between a rectangular sheet-shaped underclad layer 1 and an overclad layer 3, and the lattice-shaped core 2.
  • a light emitting element 4 connected to one end face of the linear core 2 and a light receiving element 5 connected to the other end face of the linear core 2. The light emitted from the light emitting element 4 passes through the core 2 and is received by the light receiving element 5.
  • the surface portion of the over clad layer 3 corresponding to the lattice-like core 2 is an input region.
  • the core 2 is indicated by a chain line, and the thickness of the chain line indicates the thickness of the core 2.
  • the number of cores 2 is omitted.
  • the arrow of Fig.1 (a) has shown the direction where light travels.
  • the gap B between the adjacent linear cores 2 is set within a range of 10 to 300 ⁇ m, which is narrower than the conventional one (a gap of 450 ⁇ m or more in the past).
  • FIG. 2 (a) shows a conventional one
  • FIG. 2 (b) shows this embodiment.
  • the width (thickness) A of the linear core 2 is set in a range of 300 to 590 ⁇ m, which is thicker than the conventional (conventional thick but 150 ⁇ m or less in width).
  • the elastic modulus of the core 2 is set to be equal to or higher than the elastic modulus of the under cladding layer 1 and the over cladding layer 3.
  • the elastic modulus of the core 2 is set within a range of 1 to 10 GPa
  • the elastic modulus of the over cladding layer 3 is set within a range of 0.1 to 10 GPa
  • the elastic modulus of the under cladding layer 1 is set. Is set within the range of 0.1 to 1 GPa.
  • the reason why the elastic modulus of the core 2 is set to be equal to or higher than the elastic modulus of the under-cladding layer 1 and the over-cladding layer 3 is vice versa.
  • the gap B between the adjacent linear cores 2 is set to be narrow within the range of 10 to 300 ⁇ m in the lattice-like core 2. Therefore, when inputting characters and the like with an input body such as a pen, the pressing force against the input region on the surface of the over clad layer 3 increases, and even if the tip input portion such as the pen tip is quite thin, It does not sink deeply into the gap B. Further, even if the tip input portion (pen nib or the like) of the input body is moved as it is, the tip input portion does not sink deeply into the gap B, so that the core 2 is not caught. As a result, the core 2 is not cracked. If the gap B is too small, it becomes difficult to form the gap B. If the gap B is too large, the tip input portion such as a pen tip may sink deeply into the gap B.
  • the optical waveguide W has a lattice-like core 2 embedded in the surface portion of the sheet-like under cladding layer 1 so that the surface of the under cladding layer 1 and the top surface of the core 2 are provided.
  • the sheet-like over-cladding layer 3 is formed in a state in which the surface of the under-cladding layer 1 and the top surface of the core 2 are covered.
  • the over clad layer 3 can be made to have a uniform thickness, and in combination with the deformation suppressing action by the arrangement of the linear core 2, the pressure applied by the tip input portion of the input body. The position can be easily detected and the writing quality by the input body can be improved.
  • the thickness of each layer is set, for example, in the range of 20 to 2000 ⁇ m for the under cladding layer 1 and in the range of 5 to 100 ⁇ m for the core 2. Further, the thickness of the over clad layer 3 is set within a range of 1 to 200 ⁇ m, preferably within a relatively thin range of 10 to 100 ⁇ m, so that the pressing position by an input body such as a pen can be easily detected.
  • the input device is placed on a flat table 30 such as a table, and information such as characters is written in the input area with an input body 10 such as a pen. Used. And by the writing, the surface of the over clad layer 3 of the optical waveguide W is pressed by the tip input part 10a such as a pen tip. As a result, the core 2 bends so as to sink into the underclad layer 1 along the tip input portion 10a such as the pen tip at the pressing portion by the tip input portion 10a such as the pen tip. Then, light leakage (scattering) occurs from the bent portion of the core 2.
  • the tip input unit 10a such as a pen tip
  • the light detection level at the light receiving element 5 is reduced, and the position of the tip input unit 10a such as the pen tip is reduced due to the decrease in the light detection level. (Coordinates) and its movement trajectory can be detected.
  • the submerged depth D of the core 2 into the under cladding layer 1 is preferably up to 2000 ⁇ m. If it exceeds that, the under cladding layer 1, the core 2 and the over cladding layer 3 may not return to their original state, or the optical waveguide W may be cracked.
  • the input device includes a CPU (Central Processing Unit) (not shown) for controlling the input device, and the CPU has a pen tip due to a decrease in the light detection level of the light receiving element 5.
  • a program for specifying the position and movement trajectory of the tip input unit 10a is incorporated.
  • data indicating the position and movement locus of the tip input unit 10a is stored (stored) in a storage unit such as a memory as electronic data.
  • information such as memos stored (stored) in the storage means can be played back (displayed) using a playback terminal (personal computer, smartphone, tablet terminal, etc.), and further for the above playback. It can also be stored in the terminal.
  • the reproduction terminal and the input device are connected by a connection cable such as a micro USB cable, for example.
  • the storage (memory) of the storage means is performed in a versatile file format such as pdf, for example.
  • the forming material of the under cladding layer 1, the core 2 and the over cladding layer 3 constituting the optical waveguide W include a photosensitive resin, a thermosetting resin, and the like, and the optical waveguide W is manufactured by a manufacturing method corresponding to the forming material.
  • the under cladding layer 1 is formed on the upper surface of the over cladding layer 3 so as to cover the core 2. Then, as shown in FIG. 4D, the obtained structure is turned upside down so that the under cladding layer 1 is on the lower side and the over cladding layer 3 is on the upper side. In this way, the optical waveguide W is obtained.
  • the refractive index of the core 2 is set larger than the refractive indexes of the under cladding layer 1 and the over cladding layer 3.
  • the elastic modulus and refractive index can be adjusted by, for example, selecting the type of each forming material and adjusting the composition ratio.
  • the width (thickness) A of the core 2 is set in the range of 300 to 590 ⁇ m, which is thicker than the conventional one, but the gap B between the cores 2 is in the range of 10 to 300 ⁇ m.
  • the width (thickness) A of the core 2 may be out of the above range.
  • the structure of the optical waveguide W may be other than that of the above-described embodiment.
  • the core 2 protrudes from the surface of the sheet-like underclad layer 1 having a uniform thickness. It is good also as a thing of the structure where the over clad layer 3 was formed in the surface of the said under clad layer 1 in the state which formed in the predetermined pattern in the state and coat
  • the core 2 protrudes from the surface of the sheet-like underclad layer 1 having a uniform thickness. It is good also as a thing of the structure where the over clad layer 3 was formed in the surface of the said under clad layer 1 in the state which formed in the predetermined pattern in the state and coat
  • an elastic layer R such as a rubber layer may be provided on the back surface of the under cladding layer 1 of the optical waveguide W.
  • the elastic layer R is provided in the optical waveguide W whose sectional view is shown in FIG. 1B.
  • the elastic layer R has a thickness in the range of 20 to 2000 ⁇ m and an elastic modulus in the range of 0.1 M to 1 GPa.
  • the input body 10 only needs to be able to press the optical waveguide W as described above.
  • the input body 10 may be a writing tool that can be written on paper with ink or the like, or a simple rod that does not emit ink.
  • lattice-like core 2 is normally formed in the state where all the four directions which cross
  • Others are acceptable.
  • only one intersecting direction may be divided by the gap G and discontinuous.
  • the gap G is formed of a material for forming the under cladding layer 1 or the over cladding layer 3.
  • the width d of the gap G exceeds 0 (zero), and is usually set to 20 ⁇ m or less.
  • two intersecting directions are discontinuous. As shown in FIG.
  • the three intersecting directions may be discontinuous, or as shown in FIG. 7 (f), all the four intersecting directions may be discontinuous. It may be discontinuous.
  • the light crossing loss can be reduced. That is, as shown in FIG. 8 (a), in an intersection where all four intersecting directions are continuous, if one of the intersecting directions [upward in FIG. 8 (a)] is focused, the light incident on the intersection Part of the light reaches the wall surface 2a of the core 2 orthogonal to the core 2 through which the light has traveled, and is transmitted through the core 2 because the reflection angle at the wall surface is large [two points in FIG. (See chain line arrow). Such light transmission also occurs in the direction opposite to the above intersecting direction (downward in FIG. 8A). On the other hand, as shown in FIG.
  • Component a 75 parts by weight of an epoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation, YL7410).
  • Component b 25 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, JER1007).
  • Component c 2 parts by weight of a photoacid generator (manufactured by Sun Apro, CPI101A).
  • Component d 75 parts by weight of an epoxy resin (manufactured by Daicel Corporation, EHPE3150).
  • Component e 25 parts by weight of epoxy resin (KI-3000-4, manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd.)
  • Component f 1 part by weight of a photoacid generator (manufactured by ADEKA, SP170).
  • Component g 50 parts by weight of ethyl lactate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., solvent).
  • a core forming material was prepared by mixing these components d to g.
  • an over clad layer was formed on the surface of a glass substrate by spin coating using the above-mentioned over clad layer forming material.
  • the over clad layer had a thickness of 25 ⁇ m and an elastic modulus of 3 MPa.
  • the elastic modulus was measured using a viscoelasticity measuring device (TA instruments Japan Inc., RSA3).
  • a lattice-like core was formed on the surface of the over clad layer by photolithography using the core forming material.
  • the core had a thickness of 50 ⁇ m and an elastic modulus of 2 GPa.
  • the core width (thickness) and the gap between the cores were the values shown in Table 1 below.
  • an under clad layer was formed on the upper surface of the over clad layer by spin coating using the under clad layer forming material so as to cover the core.
  • the under cladding layer had a thickness of 300 ⁇ m and an elastic modulus of 3 MPa.
  • Examples 1 to 7 the optical waveguide is shown in a sectional view in FIG. 1B, but the optical waveguide is shown in the sectional view in FIG. 5 as in Examples 1 to 7. An evaluation result showing the tendency was obtained.
  • the input device of the present invention is used to maintain the function as an input device so that the optical waveguide is not cracked even when the pressing force when inputting information such as characters with an input body such as a pen is large. Is possible.

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Abstract

　入力体の先端入力部の押圧や移動によるコアの割れを防止した光導波路を備えた入力装置を提供する。この入力装置は、格子状のコア２が四角形シート状のアンダークラッド層１とオーバークラッド層３とで挟持された四角形シート状の光導波路Ｗを備え、格子状のコア２の部分に対応するオーバークラッド層３の表面部分を入力領域とし、格子状のコア２において、隣り合う線状のコア２の間の隙間Ｂが、従来よりも狭い１０～３００μｍの範囲内に設定されているとともに、コア２の弾性率が、アンダークラッド層１およびオーバークラッド層３の弾性率以上に設定されることにより、入力領域における入力体の先端入力部の押圧や移動によるコア２の割れを防止するようになっている。

Description

入力装置
　本発明は、光学的な位置検出手段を備えた入力装置に関するものである。
　従来より、押圧位置を光学的に検知する位置センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このものは、光路となる複数の線状のコアを縦横方向に配置し、それらコアの周縁部をクラッドで覆うことによりシート状の光導波路を形成し、上記各コアの一端面に発光素子からの光を入射させ、各コア内を伝播してきた光を、各コアの他端面で受光素子により検出するようになっている。そして、そのシート状の位置センサの表面の一部を指等で押圧すると、その押圧部分のコアがつぶれ（押圧方向のコアの断面積が小さくなり）、その押圧部分のコアでは、上記受光素子での光の検出レベルが低下することから、上記押圧位置を検知できるようになっている。
特開平８－２３４８９５号公報
　しかしながら、上記特許文献１のシート状の位置センサの表面に、ペン等の入力体で文字等を入力すると、場合によって、その入力体の先端入力部（ペン先等）により、上記光導波路を損傷することがある。すなわち、上記光導波路では、押圧によってコアを変形し易くして押圧位置を検知し易くするために、コアよりも上側に位置するオーバークラッド層の部分の厚みを薄く（例えば２００μｍ以下に）形成する場合がある。その場合、入力体の先端入力部による押圧時に、その押圧力が設定値（人の平均押圧力が１．５Ｎ程度であることを考慮して設定される値）よりも大きいと、線状のコアで囲まれたクラッドの四角形部分に、先端入力部が深く沈み込み、それが原因で、そのクラッド部分に割れが生じ、その割れが周囲のコアまで拡大することがある。また、押圧力が大きい状態のままでの先端入力部を移動させると、その先端入力部が線状のコアに引っ掛かり、それが原因で、そのコアに割れが生じることがある。これらのようにコアに割れが生じると、コア内を光が適正に伝播しなくなり、位置センサとしての機能を失う。
　本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、入力体の先端入力部の押圧や移動によるコアの割れを防止した光導波路を備えた入力装置の提供をその目的とする。
　上記の目的を達成するため、本発明の入力装置は、格子状に形成された複数の線状のコアをシート状のアンダークラッド層およびオーバークラッド層により挟持したシート状の光導波路と、この光導波路のコアの一端面に接続される発光素子と、上記コアの他端面に接続される受光素子とを備え、上記発光素子で発光された光が、上記光導波路のコアを経て、上記受光素子で受光され、上記光導波路の格子状のコア部分に対応するオーバークラッド層の表面部分を入力領域とし、その入力領域における入力体の先端入力部による押圧位置を、その押圧により変化したコアの光伝播量によって特定する入力装置であって、上記コアの弾性率が、上記アンダークラッド層およびオーバークラッド層の弾性率以上に設定されているとともに、格子状のコアにおいて、隣り合う線状コア間の隙間が、１０～３００μｍの範囲内に設定されて上記先端入力部の押圧によるコアの割れを防止するようになっているという構成をとる。
　本発明者らは、入力装置にペン等の入力体で文字等を入力する際に、コアよりも上側に位置するオーバークラッド層の部分の厚みが２００μｍ以下、例えば１０～１００μｍのように薄く形成されていても、入力体の先端入力部の押圧や移動により光導波路のコアに割れが生じないようにすべく、光導波路の構造について研究を重ねた。その結果、コアの弾性率を、アンダークラッド層およびオーバークラッド層の弾性率以上に設定するとともに、格子状のコアにおいて、隣り合う線状コア間の隙間を、従来（従来は狭くても４５０μｍ以上の隙間）よりも狭い１０～３００μｍの範囲内に設定すると、ペン等の入力体で押圧力を大きくして文字等を入力しても、その先端入力部（ペン先等）は、かなり細いものであっても、上記隙間に深く沈み込まなくなることを突き止めた。さらに、先端入力部をそのまま移動させても、その先端入力部が上記隙間に深く沈み込まないことから、コアに引っ掛からず、コアに割れが生じないようになることを見出し、本発明に到達した。
　本発明の入力装置は、コアの弾性率が、アンダークラッド層およびオーバークラッド層の弾性率以上に設定されているとともに、格子状のコアにおいて、隣り合う線状のコアの間の隙間が、１０～３００μｍの範囲内と狭く設定されている。そのため、線状のコアで囲まれた部分は、入力体の先端入力部により強い押圧力を受けても、深く沈み込むような大きな変形はせず、先端入力部をそのまま移動させても、先端入力部はコアに引っ掛からず、コアに割れが生じない。
　特に、上記光導波路が、アンダークラッド層の表面部分に、コアが埋設されて、上記アンダークラッド層の表面とコアの頂面とが面一に形成され、それらアンダークラッド層の表面とコアの頂面とを被覆した状態で、オーバークラッド層が形成された構造を有している場合には、その光導波路の構造と、上記コア等の弾性率の設定および隣り合う線状コア間の隙間の設定による変形抑制作用とが相俟って、入力体の先端入力部による押圧位置を検知し易くなっているとともに、書き味が良好になる。
本発明の入力装置の一実施の形態を模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその要部拡大断面図である。 （ａ）は、従来の格子状のコアを模式的に示した平面図であり、（ｂ）は、上記実施の形態の格子状のコアを模式的に示した平面図である。 上記入力装置の使用状態を模式的に示す拡大部分断面図である。 （ａ）～（ｄ）は、上記入力装置を構成する光導波路の製法を模式的に示す説明図である。 本発明の入力装置の他の実施の形態を構成する光導波路を模式的に示す要部拡大断面図である。 上記入力装置の変形例を模式的に示す要部拡大断面図である。 （ａ）～（ｆ）は、上記入力装置における格子状のコアの交差形態を模式的に示す拡大平面図である。 （ａ），（ｂ）は、上記格子状のコアの交差部における光の進路を模式的に示す拡大平面図である。
　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。
　図１（ａ）は、本発明の入力装置の一実施の形態を示す平面図であり、図１（ｂ）は、その中央部の断面を拡大した図である。この実施の形態の入力装置は、格子状のコア２が四角形シート状のアンダークラッド層１とオーバークラッド層３とで挟持された四角形シート状の光導波路Ｗと、上記格子状のコア２を構成する線状のコア２の一端面に接続された発光素子４と、上記線状のコア２の他端面に接続された受光素子５とを備えている。そして、上記発光素子４から発光された光は、上記コア２の中を通り、上記受光素子５で受光されるようになっている。また、格子状のコア２の部分に対応するオーバークラッド層３の表面部分が、入力領域となっている。なお、図１（ａ）では、コア２を鎖線で示しており、鎖線の太さがコア２の太さを示している。また、図１（ａ）では、コア２の数を略して図示している。また、図１（ａ）の矢印は、光の進む方向を示している。
　そして、上記格子状のコア２において、隣り合う線状のコア２の間の隙間Ｂが、従来（従来は狭くても４５０μｍ以上の隙間）よりも狭い１０～３００μｍの範囲内に設定されている。その格子状のコア２を模式的に示した平面図として、従来のものを図２（ａ）に、この実施の形態のものを図２（ｂ）に示す。この実施の形態では、上記線状のコア２の幅（太さ）Ａが、従来（従来は太くても幅１５０μｍ以下）よりも太い３００～５９０μｍの範囲内に設定されている。
　また、上記光導波路Ｗにおいて、上記コア２の弾性率が、上記アンダークラッド層１およびオーバークラッド層３の弾性率以上に設定されている。例えば、上記コア２の弾性率は、１～１０ＧＰａの範囲内に設定され、上記オーバークラッド層３の弾性率は、０．１～１０ＧＰａの範囲内に設定され、上記アンダークラッド層１の弾性率は、０．１～１ＧＰａの範囲内に設定される。なお、上記のように、コア２の弾性率がアンダークラッド層１およびオーバークラッド層３の弾性率以上に設定されている理由は、その逆であると、コア２の周辺が硬くなるため、押圧に対し、コア２が適正に変形し難くなり、押圧位置を正確に検知し難くなるからである。
　上記格子状のコア２において、隣り合う線状のコア２の間の隙間Ｂを１０～３００μｍの範囲内と狭く設定することが、本発明の大きな特徴である。そのため、ペン等の入力体で文字等を入力する際に、オーバークラッド層３の表面の入力領域に対する押圧力が大きくなり、しかも、ペン先等の先端入力部がかなり細いものであっても、上記隙間Ｂに深く沈み込まない。さらに、上記入力体の先端入力部（ペン先等）をそのまま移動させても、その先端入力部が上記隙間Ｂに深く沈み込まないことから、コア２に引っ掛からない。その結果、コア２に割れが生じないようになる。上記隙間Ｂが小さ過ぎると、その隙間Ｂの形成が困難になり、上記隙間Ｂが大き過ぎると、ペン先等の先端入力部が上記隙間Ｂに深く沈み込むおそれがある。
　また、この実施の形態では、上記光導波路Ｗは、シート状のアンダークラッド層１の表面部分に、格子状のコア２が埋設されて、上記アンダークラッド層１の表面とコア２の頂面が面一に形成され、それらアンダークラッド層１の表面とコア２の頂面とを被覆した状態で、シート状のオーバークラッド層３が形成されたシート状のものとなっている。このような特定構造の光導波路Ｗは、オーバークラッド層３を均一厚みにすることができ、上記線状のコア２の配置による変形抑制作用と相俟って、入力体の先端入力部による押圧位置を検知し易くなっているとともに、入力体による書き味を良好にすることができる。また、上記のような構造の光導波路Ｗの場合、各層の厚みは、例えば、アンダークラッド層１が２０～２０００μｍの範囲内、コア２が５～１００μｍの範囲内に設定される。また、オーバークラッド層３の厚みは１～２００μｍの範囲内、好適には１０～１００μｍの比較的薄い範囲内に設定され、ペン等の入力体による押圧位置を検知し易くしている。
　上記入力装置は、例えば、図３に断面図で示すように、テーブル等の平面台３０の上に載置されて、上記入力領域に、ペン等の入力体１０で文字等の情報を書き込むようにして使用される。そして、その書き込みにより、光導波路Ｗのオーバークラッド層３の表面が、ペン先等の先端入力部１０ａで押圧される。それにより、ペン先等の先端入力部１０ａによる押圧部分では、コア２が、ペン先等の先端入力部１０ａに沿って、アンダークラッド層１に沈むように曲がる。そして、そのコア２の曲がった部分から、光の漏れ（散乱）が発生する。そのため、ペン先等の先端入力部１０ａで押圧されたコア２では、受光素子５での光の検出レベルが低下し、その光の検出レベルの低下から、ペン先等の先端入力部１０ａの位置（座標）やその移動軌跡を検知することができる。
　そして、上記先端入力部１０ａによる押圧が解除される（入力が終了する）と、上記アンダークラッド層１，コア２およびオーバークラッド層３は、各自の復元力により、元の状態〔図１（ｂ）参照〕に戻る。なお、上記コア２の、アンダークラッド層１への沈み込み深さＤは、最大で２０００μｍまでとすることが好ましい。それを超えると、上記アンダークラッド層１，コア２およびオーバークラッド層３が元の状態に戻らなくなったり、光導波路Ｗに割れが発生したりするおそれがある。
　さらに、上記入力装置は、その入力装置を制御するＣＰＵ（中央処理装置）（図示せず）を備えており、そのＣＰＵには、上記受光素子５での光の検出レベルの低下から、ペン先等の先端入力部１０ａの位置や移動軌跡を特定するプログラムが組み込まれている。そして、例えば、上記先端入力部１０ａの位置や移動軌跡を示すデータは、電子データとしてメモリ等の記憶手段に保存（記憶）される。
　また、その記憶手段に保存（記憶）されたメモ等の情報は、再生用端末（パーソナルコンピュータ，スマートフォン，タブレット型端末等）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装置とは、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。なお、上記記憶手段のメモリへの保存（記憶）は、例えば、ｐｄｆ等の汎用性のあるファイル形式で行われる。
　つぎに、上記光導波路Ｗの製法について説明する。上記光導波路Ｗを構成するアンダークラッド層１，コア２およびオーバークラッド層３の形成材料としては、感光性樹脂，熱硬化性樹脂等があげられ、その形成材料に応じた製法により、光導波路Ｗを作製することができる。すなわち、まず、図４（ａ）に示すように、オーバークラッド層３を均一厚みのシート状に形成する。ついで、図４（ｂ）に示すように、そのオーバークラッド層３の上面に、コア２を、突出した状態で所定パターンに形成する。つぎに、図４（ｃ）に示すように、そのコア２を被覆するように、上記オーバークラッド層３の上面に、アンダークラッド層１を形成する。そして、図４（ｄ）に示すように、その得られた構造体を上下逆にし、アンダークラッド層１を下側、オーバークラッド層３を上側にする。このようにして、上記光導波路Ｗが得られる。
　また、上記コア２の屈折率は、上記アンダークラッド層１およびオーバークラッド層３の屈折率よりも大きく設定されている。そして、上記弾性率および屈折率の調整は、例えば、各形成材料の種類の選択や組成比率を調整して行うことができる。
　なお、上記実施の形態では、コア２の幅（太さ）Ａを、従来よりも太い３００～５９０μｍの範囲内に設定したが、コア２の間の隙間Ｂが１０～３００μｍの範囲内であれば、コア２の幅（太さ）Ａは、上記範囲を外れていてもよい。
　また、上記光導波路Ｗの構造は、上記実施の形態の他でもよく、例えば、図５に断面図で示すように、均一厚みのシート状のアンダークラッド層１の表面に、コア２が突出した状態で所定パターンに形成され、そのコア２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が形成された構造のものとしてもよい。
　また、図６に断面図で示すように、上記光導波路Ｗのアンダークラッド層１の裏面に、ゴム層等の弾性層Ｒを設けてもよい。なお、図６では、図１（ｂ）に断面図を示す光導波路Ｗに弾性層Ｒを設けたが、図５に断面図を示す光導波路Ｗに弾性層Ｒを設けても同様である。この場合、アンダークラッド層１，コア２およびオーバークラッド層３の復元力が弱くなったり、それらが元々復元力の弱い材料からなるものであったりしても、上記弾性層Ｒの弾性力を利用して、上記弱い復元力を補助し、入力体１０の先端入力部１０ａ（図３参照）による押圧が解除された後、元の状態に戻すことができる。上記弾性層Ｒは、例えば、厚みが２０～２０００μｍの範囲内、弾性率が０．１Ｍ～１ＧＰａの範囲内に設定される。
　さらに、上記入力体１０は、上記のように光導波路Ｗを押圧できればよく、例えば、インク等で用紙に書き込める筆記具でも、インク等が出ない単なる棒体でもよい。
　そして、上記実施の形態において、格子状のコア２の各交差部は、通常、図７（ａ）に拡大平面図で示すように、交差する４方向の全てが連続した状態に形成されているが、他でもよい。例えば、図７（ｂ）に示すように、交差する１方向のみが、隙間Ｇにより分断され、不連続になっているものでもよい。上記隙間Ｇは、アンダークラッド層１またはオーバークラッド層３の形成材料で形成されている。その隙間Ｇの幅ｄは、０（零）を超え（隙間Ｇが形成されていればよく）、通常、２０μｍ以下に設定される。それと同様に、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、交差する２方向〔図７（ｃ）は対向する２方向、図７（ｄ）は隣り合う２方向〕が不連続になっているものでもよいし、図７（ｅ）に示すように、交差する３方向が不連続になっているものでもよいし、図７（ｆ）に示すように、交差する４方向の全てが不連続になっているものでもよい。さらに、図７（ａ）～（ｆ）に示す上記交差部のうちの２種類以上の交差部を備えた格子状としてもよい。すなわち、本発明において、複数の線状のコア２により形成される「格子状」とは、一部ないし全部の交差部が上記のように形成されているものを含む意味である。
　なかでも、図７（ｂ）～（ｆ）に示すように、交差する少なくとも１方向を不連続とすると、光の交差損失を低減させることができる。すなわち、図８（ａ）に示すように、交差する４方向の全てが連続した交差部では、その交差する１方向〔図８（ａ）では上方向〕に注目すると、交差部に入射する光の一部は、その光が進んできたコア２と直交するコア２の壁面２ａに到達し、その壁面での反射角度が大きいことから、コア２を透過する〔図８（ａ）の二点鎖線の矢印参照〕。このような光の透過が、交差する上記と反対側の方向〔図８（ａ）では下方向〕でも発生する。これに対し、図８（ｂ）に示すように、交差する１方向〔図８（ｂ）では上方向〕が隙間Ｇにより不連続になっていると、上記隙間Ｇとコア２との界面が形成され、図８（ａ）においてコア２を透過する光の一部は、上記界面での反射角度が小さくなることから、透過することなく、その界面で反射し、コア２を進み続ける〔図８（ｂ）の二点鎖線の矢印参照〕。このことから、先に述べたように、交差する少なくとも１方向を不連続とすると、光の交差損失を低減させることができるのである。その結果、ペン先等による押圧位置の検知感度を高めることができる。
　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。
〔アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料〕
　成分ａ：エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＹＬ７４１０）７５重量部。
　成分ｂ：エポキシ樹脂（三菱化学社製、ＪＥＲ１００７）２５重量部。
　成分ｃ：光酸発生剤（サンアプロ社製、ＣＰＩ１０１Ａ）２重量部。
　これら成分ａ～ｃを混合することにより、アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料を調製した。
〔コアの形成材料〕
　成分ｄ：エポキシ樹脂（ダイセル社製、ＥＨＰＥ３１５０）７５重量部。
　成分ｅ：エポキシ樹脂（東都化成社製、ＫＩ－３０００－４）２５重量部。
　成分ｆ：光酸発生剤（ＡＤＥＫＡ社製、ＳＰ１７０）１重量部。
　成分ｇ：乳酸エチル（和光純薬工業社製、溶剤）５０重量部。
　これら成分ｄ～ｇを混合することにより、コアの形成材料を調製した。
〔光導波路の作製〕
　まず、ガラス製基材の表面に、上記オーバークラッド層の形成材料を用いて、スピンコート法により、オーバークラッド層を形成した。このオーバークラッド層の厚みは２５μｍ、弾性率は３ＭＰａであった。なお、弾性率の測定は、粘弾性測定装置（TA instruments Japan Inc. 社製、ＲＳＡ３）を用いた。
　ついで、上記オーバークラッド層の表面に、上記コアの形成材料を用いて、フォトリソグラフィ法により、格子状のコアを形成した。このコアの厚みは５０μｍ、弾性率は２ＧＰａであった。また、コアの幅（太さ）およびコア間の隙間は、下記の表１に示した値とした。
　つぎに、上記コアを被覆するように、上記オーバークラッド層の上面に、上記アンダークラッド層の形成材料を用いて、スピンコート法により、アンダークラッド層を形成した。このアンダークラッド層の厚みは３００μｍ、弾性率は３ＭＰａであった。
　そして、上記オーバークラッド層を上記ガラス製基材から剥離した。ついで、接着剤を介して、アルミニウム板の表面に、上記アンダークラッド層を接着した。このようにして、アルミニウム板の表面に、接着剤を介して、光導波路〔図１（ｂ）参照〕を作製した。 
〔光導波路の評価〕
　オーバークラッド層の表面の任意の１０個所において、ボールペンの先端（先端直径０．５ｍｍ）で、下記の表１に示す荷重をかけた状態で文字を書いた。その結果、オーバークラッド層にもコアにもアンダークラッド層にも割れが生じなかったものを合格と評価し○を、それらいずれかに割れが生じたものを不合格と評価し×を、下記の表１に示した。 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記表１の結果から、実施例１～７の光導波路は、大きな押圧力に対する耐割れ性に優れ、比較例の光導波路は、その耐割れ性に劣ることがわかる。そして、その結果の違いは、コア間の隙間に依存していることがわかる。
　また、上記実施例１～７では、光導波路を図１（ｂ）に断面図で示すものとしたが、光導波路を図５に断面図で示すものとしても、上記実施例１～７と同様の傾向を示す評価結果が得られた。
　また、アンダークラッド層の下面に、ゴム層を設け、そのゴム層を、厚み２０～２０００μｍの範囲内、弾性率０．１Ｍ～１ＧＰａの範囲内に設定した場合でも、上記実施例１～７と同様の傾向を示す評価結果が得られた。
　上記実施例においては、本発明における具体的な形態について示したが、上記実施例は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。当業者に明らかな様々な変形は、本発明の範囲内であることが企図されている。
　本発明の入力装置は、文字等の情報をペン等の入力体で入力する際の押圧力が大きい場合でも、光導波路に割れが生じないようにし、入力装置としての機能を維持する場合に利用可能である。
　Ｂ　隙間
　Ｗ　光導波路
　１　アンダークラッド層
　２　コア
　３　オーバークラッド層

Claims (2)

  1. 　格子状に形成された複数の線状のコアをシート状のアンダークラッド層およびオーバークラッド層により挟持したシート状の光導波路と、この光導波路のコアの一端面に接続される発光素子と、上記コアの他端面に接続される受光素子とを備え、上記発光素子で発光された光が、上記光導波路のコアを経て、上記受光素子で受光され、上記光導波路の格子状のコア部分に対応するオーバークラッド層の表面部分を入力領域とし、その入力領域における入力体の先端入力部による押圧位置を、その押圧により変化したコアの光伝播量によって特定する入力装置であって、上記コアの弾性率が、上記アンダークラッド層およびオーバークラッド層の弾性率以上に設定されているとともに、格子状のコアにおいて、隣り合う線状コア間の隙間が、１０～３００μｍの範囲内に設定されて上記先端入力部の押圧によるコアの割れを防止するようになっていることを特徴とする入力装置。
  2. 　上記光導波路が、アンダークラッド層の表面部分に、コアが埋設されて、上記アンダークラッド層の表面とコアの頂面とが面一に形成され、それらアンダークラッド層の表面とコアの頂面とを被覆した状態で、オーバークラッド層が形成された構造を有している請求項１記載の入力装置。
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