入力デバイス
【課題】発光側の光導波路コアが複数の辺状部材の接合により構成されたものであっても、そのコアの光結合部位における光結合損失の変動が小さく、枠内の検知空間における高い検出精度を安定して維持することのできる入力デバイスを提供する。
【解決手段】複数の辺状部材（１０Ａ〜１０Ｄ）を突き合わせて構成された枠状の光導波路１０における発光側の二分岐状の光導波路コアＣ１は、枠の角部１０ｚに位置する共通部１と、共通部１から二股状に分岐する連絡路（２ａ，３ａ）と、枠の２辺に配置される主路（２ｂ，３ｂ）とからなり、上記の１つの主路２ｂと連絡路２ａの光結合が、上記辺状部材どうしの端面の突き合わせにより形成されている。これら主路２ｂと連絡路２ａの光結合部位における光入射側の結合端面２ｄのコア幅（ＷA）は、対向する光出射側の結合端面２ｅのコア幅（ＷB）以上に広く（ＷA≧ＷB）形成されている。
【解決手段】複数の辺状部材（１０Ａ〜１０Ｄ）を突き合わせて構成された枠状の光導波路１０における発光側の二分岐状の光導波路コアＣ１は、枠の角部１０ｚに位置する共通部１と、共通部１から二股状に分岐する連絡路（２ａ，３ａ）と、枠の２辺に配置される主路（２ｂ，３ｂ）とからなり、上記の１つの主路２ｂと連絡路２ａの光結合が、上記辺状部材どうしの端面の突き合わせにより形成されている。これら主路２ｂと連絡路２ａの光結合部位における光入射側の結合端面２ｄのコア幅（ＷA）は、対向する光出射側の結合端面２ｅのコア幅（ＷB）以上に広く（ＷA≧ＷB）形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の辺状部材からなる四角枠状の光導波路内側の検知空間に、物体検出用の光の格子を形成し、この格子状の光の部分的な遮蔽を検知することにより、指やペン等の入力体の位置を検出する入力デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータや各種機器に、指示や座標情報等を入力する入力インターフェースとして、枠状の検知空間内に形成した格子状の光の遮蔽を検出することにより、この検出空間内における指やペン等の入力体の位置を検出する、光学式の入力デバイスが使用されている。
【０００３】
この光学式入力デバイスに用いられる光学的検出手段としては、従来、四角枠状のフレームにおいて、互いに対向する一方の辺に複数の発光素子が並設され、他方の辺に複数の受光素子が並んで配置され、上記発光素子から受光素子に向かって出射された光が、上記フレーム内に、縦横に交差する光の格子を形成し、指等による光の遮蔽を検出して、この指等（入力体）の位置を検出するようになっているものが知られている（例えば、特許文献１等を参照。）。
【０００４】
しかしながら、上記のような多数の光学素子を使用する従来の光学的検出手段は、発光素子と受光素子との間の位置合わせ（アライメント）等の調整や製造の手間が多く、また部品点数も多いため品質がばらつき、歩留りが向上しない、といった数多くの問題があった。
【０００５】
これに対して、本出願人は、特願２０１０−１３９０６３において、一辺に光出射用の発光側コアを有し、対応する他辺に光入射用の受光側コアを有する枠状の光導波路を用い、上記枠において隣接する２つの辺に挟まれた１つの角部の外縁に光源を配設するとともに、この光源の光を、上記隣接する２辺（互いに直交する２つの辺）に分配して、格子状の光の縦方向光および横方向光の両方の形成に利用することにより、光源のアライメント調整等の手間が少なく、軽量、薄形で、かつ、デバイス全体で必要な光を１つの光源で賄うことのできる光学式入力デバイスを提案している。
【０００６】
上記出願人の提案（特願２０１０−１３９０６３）にかかる入力デバイス（光導波路デバイス）は、図７（ａ）に示すように、フラットパネルディスプレイの周囲の額縁部等に配置されるものであり、この額縁部に、発光側の光導波路コア１１および受光側の光導波路コア１２を備える枠状光導波路と、光源２０および受光素子（受光素子アレイ３０）とが配設されている。なお、ここでは説明しないが、図中の符号１４ａ，１５ａは後記の分岐コア部の「連絡路」に、符号１４ｂ，１５ｂは後記の分岐コア部の「主路」に、符号１４ｃ，１５ｃは後記の分岐コア部の「光出射絡路」に相当する部位である。
【０００７】
上記発光側の光導波路コア１１は、光源２０に接して設けられた広幅状の共通部１３と、この共通部１３から分岐して枠の一辺方向（この例では長辺方向）に直線状に延びる第１の分岐コア部１４と、共通部１３の分岐点Ｊから９０°湾曲して枠の他辺（短辺）方向に延びる第２の分岐コア部１５とからなる、二分岐状のコアに形成されており、上記共通部１３の光入射端面（光結合面）１３ａからコアに入射した光源２０の発光が、分岐点Ｊにおける上記第１の分岐コア部１４と第２の分岐コア部１５のコア幅の比（Ｗｘ：Ｗｙ）に応じた所定の比率に分配されるようになっている〔図７（ｂ）参照〕。
【０００８】
また、これら第１の分岐コア部１４および第２の分岐コア部１５の各光出射側端部（出光部１４ｘおよび１５ｙ）から、上記光源２０の光が額縁内の検知空間（領域）Ｓに出射（投射）されることにより、この検知空間Ｓ内に、縦横（ｘｙ方向）に交差する光の格子が形成される。そして、指やペン等による上記光の格子の遮蔽を、上記受光側光導波路コア１２に繋がる受光素子アレイ３０で感知し、感知した受光素子に対応する検知領域上の位置を特定することにより、上記指等が触れた部分の位置情報（座標等）を出力することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３６８２１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、近年のフラットパネルディスプレイ等の大画面化に伴い、上記のような光導波路型の入力デバイスにおいても、その大型化が求められている。そこで、光導波路の形状をそのまま大形化することが考えられるが、光導波路全体を枠状のまま大形化すると、製造設備も大型化してしまううえ、光導波路の寸法精度が低下するおそれがある。そのため、本発明者は、枠状の光導波路を、枠の辺形状（略Ｉ字形状，略Ｌ字形状等）に分割された複数の辺状部材（ピース）を組み合わせて構成し、これら辺状部材の接合面で、それぞれに形成された光導波路コアの端面（光結合面）どうしを突き合わせて光伝搬可能に結合（一体化）することを考えた。
【００１１】
しかしながら、前記のような二分岐状の発光側光導波路コアを備える光導波路を、上記複数の辺状部材を組み合わせて構成しようとする場合、以下のような新たな問題が生じることが分かった。
【００１２】
すなわち、上記複数の辺状部材の組み付け（接合）は、各辺状部材の端部に設けられた接合部（接合用端面）を対面状に突き合わせて行われるため、製作公差やコア周りのクラッド層の影響等により、光導波路コアの端面（光結合面）どうしを密着させる（隙間を０にする）ことは、実際上困難である。そのため、光を受け取る側（光入射側）のコア幅が不適切であると、出射側のコアの端部から出射した光が広がって、突き合わせ部分の隙間から光が漏れだしてしまうおそれがある。
【００１３】
また、上記コアの突き合わせ（調芯）の作業では、その突き合わせ面に沿ってコアが互いにずれるおそれがあり、このずれ（光軸どうしのずれ）が発生すると、コア間の光の伝搬効率が低下（光の結合損失が増大）してしまう。
【００１４】
しかも、上記のような二分岐状の発光側光導波路コアにおいては、分岐後の光導波路コアの一方に光結合部位（辺状部材の接合部）がある場合、この光結合部位の結合損失が増大すると、上記コアの分岐点で設計通りの所定の比（光量比）に分配された光が、上記光結合部位を有する側のコアで低下し、これにより、入力体の検出精度が低下するおそれがある。ここに、改善の余地がある。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、発光側の光導波路コアが複数の辺状部材の接合により構成されたものであっても、そのコアの光結合部位における光結合損失の変動が小さく、枠内の検知空間における高い検出精度を安定して維持することのできる入力デバイスの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するため、本発明の入力デバイスは、複数の辺状部材を突き合わせて形成された枠状体と、この枠に囲われた空間からなる検知空間と、この枠状体の１つの角部の外縁に配設される光源と、複数の受光素子を備える受光手段と、上記光源から出射される光を互いに隣接する上記枠の２辺に分配する二分岐状の発光側光導波路コアと、上記枠の他の２辺に配置されて上記検知空間を通った光を受光手段に導く複数の受光側光導波路コアとを備え、上記二分岐状の発光側光導波路コアが、上記枠の角部に位置する光入射側の共通部と、この共通部に関連して上記枠の２辺に延びる主路と、上記共通部から二股状に分岐してそれぞれ上記主路に繋がる連絡路とを有し、上記共通部および二股状の連絡路の一方と連絡する一方の主路が、一方の辺状部材に形成され、他方の主路が他方の辺状部材に形成され、他方の主路と上記連絡路の他方との光結合が、一方および他方の辺状部材の端面の突き合わせにより形成され、上記他方の主路における連絡路側の光入射端面のコア幅（ＷA）と、これに対向する上記連絡路の他方の光出射端面のコア幅（ＷB）とが、下記の式（１）の関係に設定されている構成をとる。
ＷA≧ＷB ・・・（１）
【００１７】
すなわち、本発明の発明者は、前記課題を解決するために、枠状の光導波路の光路に関する研究の過程で、枠の角部に配置された光源の光を隣接する枠の２辺方向に分配する二分岐状の発光側光導波路コアを備えるとともに、この発光側光導波路コアの一方が、２つ以上の辺状部材に跨る分割状に形成されてなる入力デバイスにおいて、先に述べたように、この分割部位におけるコアどうしの光結合（光軸）にずれが生じると、入力体の検出精度が低下する場合があることに注目した。そして、上記光結合部位における光出射側と光入射側のコア幅のバランスについて着目して実験を重ね、上記分割状の分岐コア部の光結合部位において、光を受け取る側（光入射側の結合端面）のコア幅（ＷA）を、これに向けて光を出射する側（光出射側の結合端面）のコア幅（ＷB）以上に広く形成する（ＷA≧ＷB）ことにより、これら結合端面どうしの間の光伝搬が確実に行われ、結果として、入力体の検出精度が安定することを見出し、本発明に到達した。
【００１８】
なお、本発明におけるコアの「幅」とは、枠状光導波路の辺に沿って延びるコアの長手方向と直交する方向の長さのことをいう。この長さは、枠の辺の面（水平面）上にあらわれる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の入力デバイスは、発光側の二分岐状の光導波路コアの共通部が、光源に接する角部に配置され、この共通部から二股状に分岐する連絡路が形成され、これら各連絡路に続いて、それぞれの主路が上記角部に隣接する２辺にそれぞれ配置されているとともに、上記の１つ（他方）の主路と連絡路の他方との光結合が、上記辺状部材どうしの端面の突き合わせにより形成されている。そして、発光側の光導波路コアにおける他方の主路の連絡路側端面（上記「光入射側の結合端面」に相当）のコア幅（ＷA）と、これに対向する上記連絡路の他方の端面（上記「光出射側の結合端面」に相当）のコア幅（ＷB）とが、式（１）：ＷA≧ＷBを満たすように設定されている。
【００２０】
すなわち、本発明の入力デバイスは、光結合部位における光入射側の主路の端面（コア幅ＷA）が、対向する光出射側の連絡路の端面（コア幅ＷB）以上に幅広に形成されているため、これらの間の光の結合（光伝搬）がスムーズに行われる。また、上記主路側の結合端面と連絡路側の結合端面との間にずれ（光軸のずれ）が生じた場合でも、これらの間の光結合損失が増大せず、結果的に、光源からの光が、設計通りの光量比を維持したまま、主路の末端まで到達する。これにより、本発明の入力デバイスは、検知空間内に形成される格子状の光の強度がばらつかず、この検知空間内における入力体の検出を、高い精度で安定して維持することができる。
【００２１】
また、本発明の入力デバイスにおいて、上記他方の主路と連絡する二股状の連絡路の他方が、その主路側の部分が他の部分より幅広になっている幅狭形状に形成されているものも、上記と同様、これら主路の結合端面と連絡路の結合端面との間に光軸のずれが生じた場合でも、これらの間の光結合損失が増大せず、所定の光量比をもって、上記光源の光が主路まで到達する。
【００２２】
さらに、本発明の入力デバイスのなかでも、上記他方の主路と連絡する二股状の連絡路の他方が、上記主路側の部分が共通部側からコア幅が徐々に拡幅する略三角形状に形成されているものは、上記主路と連絡路との光結合前に、このコア内の光が、コアの幅方向全体に充分に拡散される。これにより、本発明の入力デバイスは、辺の長手方向に光強度の揃った均一な光を、上記検知空間に向けて出射することができる。しかも、これにより、検知空間内における入力体の検出精度を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明の入力デバイスにおいて、上記枠状体を構成する辺状部材が、その辺の長手方向に複数個に分割され、それぞれの光導波路コアが、端面どうしを突き合わせて光結合されている場合も、上記主路と連絡路の間と同様、主路の終端側の結合端面（光入射側）のコア幅（ＷA）と、これに対向する主路の始端側の結合端面（光出射側）のコア幅（ＷB）とが、式（１）：ＷA≧ＷBを満たすように設定する。これにより、上記枠状体が辺方向に長く、その辺上にコアの光結合部位を複数個所含む場合でも、主路の光結合損失を増大させることなく、発光側の光導波路コアを構成することができる。したがって、本発明の入力デバイスは、入力デバイスの大形化にも容易に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態における入力デバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）はそのＰ部拡大図である。
【図２】本発明の第２実施形態における入力デバイスの要部拡大図である。
【図３】本発明の第３実施形態における入力デバイスの要部拡大図である。
【図４】（ａ）は本発明の第４実施形態における入力デバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）はそのＱ部拡大図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の入力デバイスに用いられる枠状光導波路を作製する方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施例における「光結合損失」と、光結合部位における「光出射端面のコア幅」および「光入射端面のコア幅」との関連を示すグラフである。
【図７】（ａ）は従来の入力デバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）はそのＲ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１（ａ）に全体像を示す第１実施形態の入力デバイスは、例えば、フラットパネルディスプレイ等の表示装置（図示せず）の画面の周囲に配置され、その四角枠状の光導波路１０の中央部の空間（検知空間Ｓ）から露呈する上記画面の領域に、指やペン等の入力体で触れることにより、この入力体の位置を、上記検知空間Ｓ内の座標（ｘ−ｙ座標）として取得し、その位置情報をコンピュータやＡＴＭ等の情報機器に出力するものである。
【００２７】
上記枠状の光導波路１０は、別個に作製した４つの辺状部材（辺状光導波路部材）１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを突き合わせて一体に接合したものであり、上記ディスプレイの画面のサイズに合わせて、横長（長辺Ｘの長さ：短辺Ｙの長さ＝１６：９）の長方形状になっている。また、この枠状の光導波路１０は、上記のような枠状のクラッド層４（４つに分割される）と、このクラッド層４に埋没するようにして形成された光路としてのコア（Ｃ１，Ｃ２）とからなり、その１つの角部１０ｚの外縁に、光源２０としての発光素子（２０ａ）が、所定の向きに取り付けられている。
【００２８】
さらに、上記枠状光導波路１０には、上記クラッド層４の角部１０ｚに隣接する枠の２辺（図においては長辺１０Ｘと短辺１０Ｙ）に、上記光源２０から出射される光を、互いに直交する上記２辺１０Ｘ，１０Ｙ方向に所定の比で分配する発光側光導波路コアＣ１が設けられ、上記辺１０Ｘ，１０Ｙにそれぞれ対向する他の２辺（１０Ｘ’，１０Ｙ’）に、上記発光側光導波路コアＣ１からの光を入射させて受光素子（受光素子アレイ３０）に導くための複数の受光側光導波路コアＣ２が設けられている。
【００２９】
また、上記発光側光導波路コアＣ１は、枠状光導波路１０の角部１０ｚに配置された光入射側の共通部１と、上記共通部１の分岐点Ｊで分配された光を枠の一辺１０Ｘ方向および枠の他辺１０Ｙ方向に伝達する第１分岐コア部２および第２分岐コア部３とから形成されており、これら各分岐コア部２，３は、上記共通部１から各辺方向に光を伝達する幅狭状の連絡路（第１連絡路２ａ，第２連絡路３ａ）と、この連絡路２ａ，３ａに続いて枠の辺の長手方向に沿って配置される幅広状の主路（第１主路２ｂ，第２主路３ｂ）と、上記辺の長手方向に沿った所定のピッチごとに上記主路から分岐する複数の光出射路（２ｃおよび３ｃ）とから構成されている。
【００３０】
そして、上記第１実施形態の入力デバイスにおいては、図１（ｂ）のように、上記発光側光導波路コアＣ１は、一方の主路（第２主路３ｂ）が、一方の辺状部材１０Ａに形成され、他方の主路（第１主路２ｂ）が、他方の辺状部材１０Ｄに形成され、この他方の主路（第１主路２ｂ）と上記連絡路の他方（第１連絡路２ａ）のコアどうしが、上記一方の辺状部材１０Ａと他方の辺状部材１０Ｄとの突き合わせにより形成され、上記第１主路２ｂ（光入射側）の結合端面２ｄのコア幅ＷAが、対向する上記第１連絡路２ａ（光出射側）の結合端面２ｅのコア幅ＷB以上に広くなっている（ＷA≧ＷB）。これにより、枠状光導波路１０を構成する辺状部材どうし（１０Ａ，１０Ｄ）の突き合わせ時に、主路２ｂの光軸と第１連絡路２ａの光軸との間に位置ずれを生じても、それを吸収することができるようになる。これが、本発明の第１実施形態の入力デバイスの特徴である。
【００３１】
上記入力デバイスについて、さらに詳しく説明すると、この入力デバイスに用いられる枠状光導波路１０は、例えば、ポリマー系光導波路の場合、樹脂材料を用いて形成された枠状のクラッド層４（オーバークラッド層４ａおよびアンダークラッド層４ｂからなる）の間に、フォトリソグラフィ法等により上記形状にパターニングされた発光側光導波路コアＣ１および上記複数の受光側光導波路コアＣ２が形成されている。
【００３２】
上記第１実施形態（図１）における光導波路１０の発光側光導波路コアＣ１は、上記光源２０から出射される光を、互いに直交する上記２辺１０Ｘ，１０Ｙ方向に所定の比で分配できるように、光源２０に接する光入射側の端部（共通部１）から、枠のｘ方向（長辺１０Ｘ側）の第１連絡路２ａと、ｙ方向（短辺１０Ｙ側）の第２連絡路３ａの２方向に分岐する、二股状に形成されており、これら第１連絡路２ａおよび第２連絡路３ａの終端側（光出射側）にそれぞれ、上記枠の長辺１０Ｘおよび短辺１０Ｙに沿った形状の第１主路２ｂおよび第２主路３ｂが形成されている。
【００３３】
上記発光側光導波路コアＣ１の共通部１は、図１（ｂ）のように、第１連絡路２ａ（コア幅Ｗｘ）と第２連絡路３ａ（コア幅Ｗｙ）とを合わせたコア幅に形成され、その一端側（図示右側）の端面１ａは、光源２０からの光（白抜き矢印）が入射する光結合面（水平方向のコア幅＝Ｗｘ＋Ｗｙ）となっている。上記光入射側の端面１ａのコア幅は、上記光源２０との光結合を容易にするために、通常、光源２０（発光素子２０ａ）の発光部幅よりも広くなっている。これにより、多少の光軸のずれが生じても、対応できるようになっている。例えば、発光素子２０ａの発光部幅が１０μｍ程度である場合、上記光入射端面１ａのコア幅は、４０〜１０００μｍに設計される。また、上記光入射端面１ａと発光素子２０ａの発光部との間の距離（間隙）は、通常３００μｍ程度に設定される。
【００３４】
なお、この実施形態においては、先に述べた分割状の第１分岐コア部２の光結合部位（連絡路２ａ側コアと主路２ｂ側コアとの突き合わせ部位）において発生する光結合損失を見越して、上記分岐点Ｊにおける第１連絡路２ａ（コア幅Ｗｘ）と第２連絡路３ａ（コア幅Ｗｙ）との分配比（コア幅の比）が、Ｗｘ：Ｗｙ＝２：１になるように設計されている。このように、コアの分岐以降に発生する光結合部位の損失を考慮して、上記光結合部位が存在する側の連絡路のコア幅比（光の分配比）を大きくすることは、後記の第２〜第４実施形態でも同様に行われる。
【００３５】
上記共通部１から分岐した一方の第２連絡路３ａ（第２分岐コア部３の一部）は、その分岐後に湾曲する形状に形成されており、この例では、図１（ｂ）のように、分岐点Ｊの直後から、１／４円形状（アーチ形状）に湾曲する形状に形成されている。そして、光出射側の終端が、一方の主路（第２主路３ｂ）に接続されている。また、上記分岐点Ｊで第２連絡路３ａと分かれた他方の第１連絡路２ａ（第１分岐コア部２の一部）は、分岐点Ｊの後に、緩やかに湾曲する形状に形成されており、この湾曲部位を通過する光がコアの断面全体に均一に拡散されるようになっている。なお、この第１連絡路２ａのコア幅Ｗｘは、好ましくは４０〜１０００μｍ、さらに好ましくは８０〜６００μｍに設定される。また、上記第２連絡路３ａのコア幅Ｗｙは、上記第１連絡路２ａのコア幅Ｗｘより狭く、好ましくは２０〜５００μｍ、さらに好ましくは４０〜３００μｍである。
【００３６】
上記第１分岐コア部２（分割状）の第１主路２ｂは、先に述べたように、１つの辺状部材１０Ｄ上に形成されており、この辺状部材１０Ｄの接続用端面を上記辺状部材１０Ａの接続用端面に突き合わせることにより、上記主路２ｂの連絡路２ａ側の端面２ｄ（光入射側の結合端面：コア幅ＷA）と、上記共通部１から分岐した第１連絡路２ａの端面２ｅ（光出射側の結合端面：コア幅ＷB）とが、光伝搬可能に結合（光結合）されている。なお、図１（ｂ）のように、上記各端面（光結合端面）２ｄ，２ｅとの間には、クラッド層４が介在しており、上記光の伝搬（白抜き矢印）は、このクラッド層４を介して行われる。また、このクラッド層４による隙間（間隙）は、通常、２００μｍ程度に設定される。
【００３７】
上記第１主路２ｂは、後記の光出射路２ｃの分岐により終端側に向かって次第に低下してゆく光量に対応するために、その始端側（光入射端面２ｄ側）が幅広（コア幅ＷA）で、かつ、その終端側が徐々に幅の狭くなる、長手方向に延びる細長の三角形状に形成されている。なお、上記例では、上記第１主路２ｂの外縁側が、光入射側の始端部から終端側にかけて徐々に幅が狭くなる（所定角で傾斜する）形状に形成されているが、この第１主路２ｂは、全体のコア幅が長手方向に同じ（同幅）であってもよい。
【００３８】
上記第１主路２ｂの内縁側には、この第１主路２ｂから分岐する多数の光出射路２ｃ，２ｃ，・・・が形成されている。これら光出射路２ｃは、辺１０Ｘの長手方向に沿って所定のピッチごとに第１主路２ｂから次々と分岐する多分岐状に形成されており、その各先端（終端）側に設けられた光出射側端部（出光部２ｘ）が、枠状光導波路１０の検知空間Ｓ側内縁〔図１（ａ）においては上側縁〕の所定位置に、それぞれ位置決めされている。
【００３９】
上記第２連絡路３ａに繋がる第２主路３ｂも、上記第１分岐コア部２と同様、光を枠の一辺（短辺１０Ｙ）に沿って分散させる細長の三角形状に形成されており、その内縁側にも、この第２主路３ｂから分岐する多数の光出射路３ｃ，３ｃ，・・・が形成されている。これら各光出射路３ｃの先端（終端）側に設けられた光出射側端部（出光部３ｙ）は、枠状光導波路１０の検知空間Ｓ側内縁〔図１（ａ）においては右側縁〕の所定位置に、それぞれ位置決めされている。なお、上記第２主路３ｂの外縁側形状も、上記第１主路２ｂと同様、全体のコア幅が長手方向に同じ（同幅）であってもよい。
【００４０】
そして、光源２０からの光が上記各出光部２ｘ，３ｙから出射（投射）されることにより、図１（ａ）のように、上記枠の内側の検知空間Ｓに、枠の縦横（ｘｙ方向）に交差する光の格子（点線、矢印は光の進行方向を示す）が形成される。なお、上記図１（ａ）は、図示が煩雑になるのを避けるため、各光出射路２ｃ，３ｃ（および出光部２ｘ，３ｙ）の本数を減らして図示している（出射される光−点線矢印も同様）。上記光出射路２ｃ，３ｃの本数は、入力デバイスのサイズや解像度等に応じて適宜設計されるが、例えば、上記第１分岐コア部２（長辺１０Ｘ）側の光出射路２ｃの本数は２００〜８００本程度、上記第２分岐コア部３（短辺１０Ｙ）側の光出射路３ｃの本数は１００〜６００本程度のものが多用される。
【００４１】
一方、上記発光側の光導波路コアＣ１に対して、検知空間Ｓを挟んで対向する辺（長辺１０Ｘ’，短辺１０Ｙ’）には、上記各光出射路２ｃ，３ｃの先端（出光部２ｘ，３ｙ）のそれぞれに対応する、受光側光導波路コアＣ２が複数形成されている。これら各受光側光導波路コアＣ２の光入射側の端部（受光部）は、上記発光側光導波路コアＣ１の各光出射側先端対向する枠の内縁〔図１（ａ）においては下側縁と左側縁〕の所定位置にそれぞれ位置決めされており、上記検知空間Ｓを通過して各受光側光導波路コアＣ２の先端（受光部）に入射した光が、これら各受光側光導波路コアＣ２の１本１本を通じて、受光素子アレイ３０中で対応する個々の受光素子に導かれるようになっている。
【００４２】
なお、上記入力デバイスに用いられる受光素子（アレイ３０）としては、ＣＣＤ，ＣＭＯＳ等のイメージセンサや、多数の受光素子が一列に並ぶＣＭＯＳリニアセンサアレイ等を用いることができる。
【００４３】
また、上記入力デバイスに用いられる光源２０には、発光ダイオード（ＬＥＤ）または半導体レーザー等が用いられ、なかでも、光伝送性に優れるＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザー）が好適に用いられる。上記光源２０から出射される光の波長は、近赤外線（波長：７００〜２５００ｎｍ）が好ましい。
【００４４】
そして、この例では、図１（ａ）のように、上記光源２０が枠状光導波路１０の１つの角部１０ｚの所定位置に配置され、その発光が、この角部１０ｚに隣接する枠の２辺（１０Ｘと１０Ｙ）に導かれるようになっている。そのため、このデバイス全体で必要な光を、１つの光源で賄うことができる。
【００４５】
上記第１実施形態の入力デバイスにおいては、先に述べたように、上記２つの辺状部材１０Ａ，１０Ｄの突き合わせ面を挟んで、第１分岐コア部２の第１連絡路２ａと第１主路２ｂとが、光結合されており、この光結合部位における光入射側の主路２ｂの端面２ｄ（コア幅ＷA）が、対向する光出射側の連絡路２ａの端面２ｅ（コア幅ＷB）以上に幅広に形成されている（ＷA≧ＷB）。そのため、この入力デバイスでは、上記光入射側の結合端面２ｄと光出射側の結合端面２ｅとの間に、製作誤差や調芯作業等に起因する光軸のずれが生じた場合でも、これらの間の光結合損失が増大せず、高効率な光伝搬が維持される。これにより、上記共通部１の分岐点Ｊで設計通りに分配された光が、光量（光強度）を保ったまま、各分岐コア部の末端（出光部２ｘ）まで到達する。この結果、第１実施形態における入力デバイスは、検知空間Ｓ内に形成される格子状の光の強度が辺長手方向においてばらつかず、この検知空間Ｓ内における入力体の検出を、高い精度で安定して維持することができる。
【００４６】
また、上記第１実施形態の入力デバイスは、各連絡路（２ａ，３ａ）がそれぞれ主路（２ｂ，３ｂ）より幅狭に形成されているため、それらの必要スペースを少なくすることができ、枠（光導波路）の小形化に貢献できる。
【００４７】
つぎに、本発明の第２実施形態（図２）の入力デバイスについて説明する。
上記第２実施形態における光導波路１０の発光側光導波路コアＣ１も、基本的な構成は、前記第１実施形態（図１）における入力デバイスと同様であり、その要部拡大図である図２に示すように、角部１０ｚに配置された共通部１と、分岐点Ｊから枠の一辺１０Ｘ方向および枠の他辺１０Ｙ方向に分岐する第１分岐コア部２（第１連絡路２ａ，その一部２ｆと第１主路２ｂ）および第２分岐コア部３（第２連絡路３ａ，第２主路３ｂ）とから形成されている。なお、この枠状光導波路１０も、別個に作製した４つの辺状部材１０Ｅ（第１実施形態の１０Ａに相当），１０Ｆ（第１実施形態の１０Ｄに相当），１０Ｂ（図示せず），１０Ｃ（図示せず）を突き合わせ、一体に接合されている。
【００４８】
また、この第２実施形態では、図２のように、発光側光導波路コアＣ１は、一方の第２分岐コア部３の第２連絡路３ａおよび第２主路３ｂと、他方の第１分岐コア部２の第１連絡路２ａ（およびその一部２ｆ）とが、上記光導波路１０を構成する１つの辺状部材１０Ｅ上に形成され、上記第１分岐コア部２の第１主路２ｂが、他の辺状部材１０Ｆ上に形成され、これら辺状部材１０Ｅと辺状部材１０Ｆとを突き合わせることにより、この他方の主路（第１主路２ｂ）と連絡路の他方（第１連絡路２ａの一部２ｆ）とが、光結合されている。
【００４９】
そして、上記第１主路２ｂにおける連絡路２ａ側（光入射側）の結合端面２ｄのコア幅ＷAが、対向する光出射側の結合端面２ｅ（この例においては、幅広となった連絡路の一部２ｆの端面）のコア幅ＷB以上に広くなっている（ＷA≧ＷB）。これにより、枠状光導波路１０を構成する辺状部材どうし（１０Ｅ，１０Ｆ）の突き合わせ時に、主路２ｂの光軸と第１連絡路２ａの光軸との間に位置ずれを生じても、それを吸収することができるようになる。これが、本発明の第２実施形態の入力デバイスの特徴である。なお、その他の構成は、前記第１実施形態の入力デバイスと同様である。
【００５０】
以上の構成によっても、上記分割状の第１分岐コア部２の光結合部位（光入射側の結合端面２ｄと光出射側の結合端面２ｅとの間）における、水平方向の位置ずれに対する許容度が向上する。そのため、製作誤差や調芯作業等に起因する光軸のずれが生じた場合でも、これらの間の光結合損失が増大せず、高効率な光伝搬が維持される。この結果、上記第２実施形態における入力デバイスも、共通部１の分岐点Ｊで設計通りに分配された光が、コアの分割の有無に関わらず、所定の光量（光強度）を保ったまま、分岐コア部の末端（出光部）まで到達する。これにより、上記入力デバイスは、検知空間Ｓ内に形成される格子状の光の強度が辺の長手方向にばらつかず、この検知空間Ｓ内における入力体の検出を、高い精度で安定して維持することが可能になる。また、上記第１実施形態と同様、角部１０ｚの必要スペースが少なく、枠（光導波路）の小形化が可能になる。
【００５１】
つぎに、本発明の第３実施形態（図３）の入力デバイスについて説明する。
上記第３実施形態における光導波路１０の発光側光導波路コアＣ１も、基本的な構成は、前記第１実施形態（図１）における入力デバイスと同様であり、その要部拡大図である図３に示すように、角部１０ｚに配置された共通部１と、分岐点Ｊから枠の一辺１０Ｘ方向および枠の他辺１０Ｙ方向に分岐する第１分岐コア部２（第１連絡路２ａ，その端部２ｇと第１主路２ｂ）および第２分岐コア部３（第２連絡路３ａ，第２主路３ｂ）とから形成されている。なお、この枠状光導波路１０も、別個に作製した４つの辺状部材１０Ｇ（第１実施形態の１０Ａに相当），１０Ｆ（第１実施形態の１０Ｄに相当），１０Ｂ（図示せず），１０Ｃ（図示せず）を突き合わせ、一体に接合されている。
【００５２】
また、この第３実施形態では、図３のように、発光側光導波路コアＣ１は、一方の第２分岐コア部３の第２連絡路３ａおよび第２主路３ｂと、他方の第１分岐コア部２の第１連絡路２ａ（およびその端部２ｇ）とが、上記光導波路１０を構成する１つの辺状部材１０Ｇ上に形成され、上記第１分岐コア部２の第１主路２ｂが、他の辺状部材１０Ｆ上に形成され、これら辺状部材１０Ｇと辺状部材１０Ｆとを突き合わせることにより、この他方の主路（第１主路２ｂ）と連絡路の他方（第１連絡路２ａの端部２ｇ）とが、光結合されている。
【００５３】
そして、この入力デバイスは、上記第１連絡路２ａの終端側の端部２ｇが、第１主路２ｂに向かってコア幅が徐々に拡幅する形状に形成されており、上記第１主路２ｂにおける連絡路２ａ側（光入射側）の結合端面２ｄのコア幅ＷAが、対向する光出射側の結合端面２ｅ（この例においては、幅が徐々に拡幅する連絡路の端部２ｇの端面）のコア幅ＷB以上に広くなっている（ＷA≧ＷB）。これにより、枠状光導波路１０を構成する辺状部材どうし（１０Ｇ，１０Ｆ）の突き合わせ時に、第１主路２ｂの光軸と第１連絡路２ａの光軸との間に位置ずれを生じても、それを吸収することができるようになる。これが、本発明の第３実施形態の入力デバイスの特徴である。なお、その他の構成は、前記第１実施形態の入力デバイスと同様である。
【００５４】
以上の構成によれば、上記分割状の第１分岐コア部２における光結合部位（光入射側の結合端面２ｄと光出射側の結合端面２ｅとの間）に、製作誤差や調芯作業等に起因する光軸のずれが生じた場合でも、これらの間の光結合損失の増大をより抑えることができる。したがって、上記第３実施形態における入力デバイスも、共通部１の分岐点Ｊで分配された光が、所定の光量（光強度）を保ったまま、各分岐コア部の末端（出光部）まで到達する。この結果、上記入力デバイスは、検知空間Ｓ内に形成される格子状の光の強度が辺の長手方向にばらつかず、この検知空間Ｓ内における入力体の検出を、高い精度で安定して維持することができる。また、上記第１実施形態と同様、角部１０ｚの必要スペースが少なく、枠（光導波路）の小形化が可能になる。
【００５５】
なお、上記第１〜第３実施形態においては、枠の他方の辺側の分岐コア部（２）のみが、２つの辺状部材を突き合わせて構成される分割状である例を示したが、分岐後の両方の分岐コア部（２，３）が分割状であってもよい。また、上記例では、枠の四辺に相当する略Ｉ字状の辺状部材を４つ組み合わせて光導波路を構成したものを示したが、略Ｌ字状の辺状部材を２つ組み合わせる等、他の形状の辺状部材を複数組み合わせる構成としてもよい。いずれの場合も、辺状部材を跨いで形成された分割状コアの各光結合部位は全て、対向面における光入射側の結合端面のコア幅が、光出射側の結合端面のコア幅以上に広くなるように形成される。
【００５６】
つぎに、上記枠状の光導波路１０を構成する辺状部材が、その辺の長手方向に複数個に分割された辺状部材をつなぎ合わせて（連結して）形成されている入力デバイスについて説明する。
【００５７】
図４（ａ）は本発明の第４実施形態における入力デバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）はそのＱ部拡大図である。上記第４実施形態における光導波路１０も、基本的な構成は、前記第１実施形態（図１）における入力デバイスと同様であり、光導波路１０の角部１０ｚに配置された光源２０から出射される光を、互いに直交する上記２辺１０Ｘ，１０Ｙ方向に所定の比で分配する発光側光導波路コアＣ１と、この発光側光導波路コアＣ１からの光を入射させて受光素子（受光素子アレイ３０）に導くための複数の受光側光導波路コアＣ２が設けられている。
【００５８】
また、上記発光側光導波路コアＣ１は、光入射側の共通部１と、この共通部１の分岐点Ｊから枠の一辺１０Ｘ方向および枠の他辺１０Ｙ方向に分岐する第１分岐コア部２および第２分岐コア部３とから形成されており、これら各分岐コア部２，３は、上記共通部１から各辺方向に光を伝達する幅狭状の連絡路（第１連絡路２ａ，第２連絡路３ａ）と、この連絡路２ａ，３ａに続いて枠の辺の長手方向に沿って配置される幅広状の主路（第１主路２ｂ，第２主路３ｂ）と、上記辺の長手方向に沿った所定のピッチごとに上記主路から分岐する複数の光出射路（２ｃおよび３ｃ）とから構成されている。
【００５９】
さらに、上記発光側光導波路コアＣ１では、一方の主路（第２主路３ｂ）が、一方の辺状部材１０Ａに形成され、他方の主路（第１主路２ｂ）が、他方の辺状部材１０Ｄに形成され、この他方の主路（第１主路２ｂ）と上記連絡路の他方（第１連絡路２ａ）のコアどうしが、上記一方の辺状部材１０Ａと他方の辺状部材１０Ｄとの突き合わせにより形成され、上記第１主路２ｂの結合端面２ｄのコア幅が、対向する上記第１連絡路２ａの結合端面２ｅのコア幅以上に広くなっている点も同様である。
【００６０】
この第４実施形態における入力デバイスの特徴は、先に述べたように、上記辺状部材の１つ（辺状部材１０Ｄ）が、辺の長手方向途中で分割された辺状部材１０Ｄの端部１０ｕと辺状部材１０Ｄ’の端部１０ｖとをつなぎ合わせて（連結して）形成されており、これらの上に形成された光導波路コア（第１主路２ｂ）も、上記辺状部材１０Ｄと辺状部材１０Ｄ’との突き合わせにより形成されている点である。また、これら辺状部材どうしを突き合わせて形成された光導波路コアの光結合部位では、図４（ｂ）のように、上記第１主路２ｂにおける終端側（光入射側：図示左側）の結合端面２ｊのコア幅ＷAが、対向する始端側（光出射側：図示右側）の結合端面２ｋのコア幅ＷB以上に広く（ＷA≧ＷB）形成されている。
【００６１】
以上の構成によれば、前記第１〜第３実施形態における光導波路コアの光接続部位と同様、上記枠状体が辺方向に長く、その辺上にコアの光結合部位を複数個所含む場合でも、光結合損失を増大させることなく、共通部１の分岐点Ｊで分配された光が、各分岐コア部の末端（出光部）まで充分に到達する。これにより、上記入力デバイスは、上記検知空間Ｓ内における入力体の検出を、高い精度で安定して維持することができる。
【００６２】
なお、上記各実施形態においては、発光側光導波路コアＣ１の光出射側端部（各光出射路２ｃ，３ｃ先端の出光部２ｘ，３ｙ）と、各受光側光導波路コアＣ２の光入射側端部（受光部）とは、枠の内側に向かって反るレンズ状（平面視円弧状）になっていることが望ましい。上記発光側光導波路コアＣ１の光出射側端部を上記レンズ状とすることにより、これら光出射側端部から、枠状光導波路１０の内縁に垂直でかつ互いに平行な光線を出射することができる。また、上記各受光側光導波路コアＣ２の光入射側端部を上記レンズ状とすることにより、これら光入射側端部の集光効率を高めることができる。上記各コアＣ１，Ｃ２の出光部および受光部をレンズ状としない場合は、別体のレンズ体を準備し、これを上記枠状光導波路１０の検知空間Ｓ内の周縁に沿って設置してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態においては、光導波路１０のコアＣ１，Ｃ２が、樹脂材料（高分子材料）を用いて形成されたポリマー系光導波路を例に説明したが、このコアＣ１，Ｃ２を構成する材料は、例えばガラス等、周囲に配設されるクラッド層６より屈折率の高い材料であればよい。ただし、上記コアＣ１，Ｃ２と周囲のクラッド層６との屈折率の差は、０．０１以上であることが好ましく、上記形状のパターンニング性等も考慮すると、紫外線硬化樹脂等の感光性樹脂が最も好ましい。使用する紫外線硬化樹脂としては、アクリル系，エポキシ系，シロキサン系，ノルボルネン系，ポリイミド系等があげられる。
【００６４】
さらに、上記コアＣ１，Ｃ２の周囲のクラッド層４は、上記紫外線硬化樹脂等の感光性樹脂のうち、上記コアＣ１，Ｃ２より屈折率の低い材料を用いればよい。その他にも、クラッド層４には、ガラス，シリコン，金属，樹脂等、平坦性を有する基板を兼用する材料を用いることもできる。さらに、クラッド層４は、コアＣ１，Ｃ２の下側のアンダークラッド層（後記の４ｂ）のみとしてもよく、上記コアＣ１，Ｃ２を覆うオーバークラッド層（後記の４ａ）は、形成しなくてもよい。そして、上記枠状光導波路１０は、プラズマを用いたドライエッチング法，転写法，露光・現像を用いたフォトリソグラフィ法，フォトブリーチ法等により作製することができる。
【００６５】
つぎに、上記入力デバイスの作製方法について、第１実施形態の入力デバイスを例に説明する。図５（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態における入力デバイス用光導波路の製法を模式的に説明する断面図である。なお、図４においては、光導波路の発光側のコアを有する辺状部材（辺状光導波路部材）の１つのみを図示しており、これと並行して作製される他の発光側の辺状部材や受光側の辺状部材の図示を省略している。また、図中の符号Ｃ１はコア（発光側の光導波路コア）、４ａはオーバークラッド層、４ｂはアンダークラッド層、２１は基台、２２は成形型であり、図５の（ａ）〜（ｅ）は、光導波路が作製される工程順を表す。
【００６６】
まず、枠状の光導波路を構成する各辺状部材形成するための基台２１を準備し、平坦な場所に載置する。この基台２１の材質は、作製されるポリマー系光導波路を、後に剥離可能な材質が選択される。
【００６７】
ついで、図５（ａ）に示すように、上記基台２１の表面に、アンダークラッド層４ｂを形成する。このアンダークラッド層４ｂ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４ｂの厚さは、例えば、５〜５０μｍの範囲内に設定される。
【００６８】
つぎに、図５（ｂ）に示すように、上記アンダークラッド層４ｂの表面に、フォトリソグラフィ法により、パターン形状の発光側光導波路コアＣ１および受光側光導波路コアＣ２（図示せず）を形成する。これらコアＣ１（およびＣ２）の形成材料としては、上記アンダークラッド層４ｂおよび後記のオーバークラッド層４ａ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、先に述べたように、上記発光側光導波路コアＣ１および受光側光導波路コアＣ２の枠の内縁部〔各光出射路２ｃ，３ｃ先端の出光部２ｘ，３ｙと各受光側光導波路コアＣ２の光入射側先端の受光部：図１（ａ）参照〕は、平面視レンズ状に形成される。
【００６９】
ついで、オーバークラッド層４ａ形成用の、透光性を有する成形型２２を準備する。この成形型２２には、図５（ｃ）に示すように、オーバークラッド層４ａの表面形状に対応する型面を有する凹部（成形キャビティ）が形成されており、この実施形態では、上記各光出射路２ｃ（３ｃ）の先端側端部を覆う部位〔図５（ｃ）の右端部分〕が、上下方向（光導波路の厚み方向）に１／４円の円弧状のレンズ曲面に形成されているものを使用している。
【００７０】
ついで、この成形型２２を、上記凹部を上にして（天地を逆にして）、成形型２２を成形ステージ（図示せず）の上に設置し、まず、上記凹部内にオーバークラッド層４ａ形成用の感光性樹脂（ワニス状）を充填する。ついで、アンダークラッド層４ｂ上に形成したコアＣ１を、上記成形型２２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４ｂを上記成形型２２に押圧し、上記ワニス状のオーバークラッド層４ａ形成用の感光性樹脂の中にコアＣ１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２２を透して上記感光性樹脂に照射し、その感光性樹脂を露光する。これにより、上記感光性樹脂が硬化して、図５（ｄ）に示すような、コアＣ１（およびＣ２）の内縁側先端部に対応する部位がレンズ状に形成されたオーバークラッド層４ａが形成される。
【００７１】
つぎに、上記感光性樹脂の硬化が完了した後、上記成形型２２からオーバークラッド層４ａをコアＣ１，アンダークラッド層４ｂおよび基台２１とともに脱型し、上記基台２１を剥離させて取り除くことにより、図５（ｅ）に示すような、略Ｉ字状の辺状部材（枠状の光導波路１０の構成材の１つ）を得る。
【００７２】
ついで、所定の形状に形成された上記辺状部材を４つ準備し、これらの接合端面を突き合わせて接合し、図１（ａ）に示すような、枠状の光導波路１０を作製する。得られた枠状光導波路１０の角部１０ｚの所定位置に、コアＣ１の共通部１の端面（光結合面）１ａに正対するように光源２０を配置し、共通部１の光軸と光源２０の光軸とを調芯して位置決めする。また、受光側にも受光素子アレイ３０を取り付け、図示しない配線等を接続することにより、本実施形態における入力デバイスを作製することができる。
【実施例】
【００７３】
つぎに、本発明の入力デバイスの効果を実証する試験として行った「実施例」について説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００７４】
本実施例においては、上記第１実施形態（図１）の入力デバイスにおいて、上記二分岐状の発光側光導波路コアの一方に形成された、分割状の分岐コア部の光結合部位（光結合面）における「主路の光入射側の結合端面」（コア幅ＷAで幅広状。以下「光入射端面」という）と「連絡路の光出射側の結合端面」（コア幅ＷBで幅狭状。以下「光出射端面」という）との比を種々変更した光導波路（辺状部材）を作製し、図１（ｂ）のように、上記光結合部位で第１連絡路２ａの光軸が第１主路２ｂの中心軸に対して水平方向（図中の矢印Ｃ方向または矢印Ｄ方向）にずれた場合の、このずれの光結合損失への影響を検証した。
【００７５】
まず、光導波路（辺状部材）の形成材料を準備した。
〔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。
【００７６】
〔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Ｃ ４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。
【００７７】
〔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（ＡＤＥＫＡ社製，ＥＰ４０８０Ｅ）１００重量部
この成分Ｇと上記成分Ｃ ２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。
【００７８】
＜光導波路（辺状部材）の作製＞
〔アンダークラッド層の形成〕
まず、ステンレス製の基台（平板状）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分間の乾燥処理を行い、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、厚さ２０μｍのアンダークラッド層を形成した〔図５（ａ）参照〕。
【００７９】
〔コアの形成〕
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、溶媒を揮散させてコア形成用の感光性樹脂層を形成した。つぎに、上記分割状になっている分岐コア部の一方（例えば主路側）に相当する所定形状の開口パターンを有する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の露光を行った後、１２０℃×１０分間の加熱処理を行い、樹脂の硬化を完了させた。そして、現像液（γ−ブチロラクトン）を用いてディップ現像することにより、未露光部分を溶解除去した後、１２０℃×５分間の加熱乾燥処理を行うことにより、パターニングされた厚さ（高さ）５０μｍの分岐状コアを形成した。なお、他のコアパターン（例えば連絡路，共通部側）の辺状部材を作製する場合は、そのコアパターンに相当する開口パターンを有するフォトマスクが使用される。
【００８０】
〔オーバークラッド層の形成〕
つぎに、オーバークラッド層形成用の、透光性を有する成形型を準備した。この成形型は、オーバークラッド層の表面形状に対応する成形キャビティを備えている。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、上記凹部に、前記のオーバークラッド層の形成材料を充填した。
【００８１】
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（ワニス状）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、上下方向に略１／４円弧状のレンズ曲面（曲率半径１．５ｍｍ）に形成されたオーバークラッド層を形成した。
【００８２】
つぎに、上記成形型から、上記オーバークラッド層を、アンダークラッド層およびコアとともに脱型させるとともに、上記基台をアンダークラッド層から剥離して、入力デバイス作製用の辺状部材（総厚１ｍｍ）を得た。
【００８３】
＜供試用入力デバイスの作製＞
〔辺状部材の接合および光源の取り付け〕
まず、得られた各辺状部材を位置合わせしながら突き合わせ、連絡路の光軸と主路の結合端面の幅方向中心軸とが一致した状態〔上記「主路２ｂの光入射側の結合端面２ｄ」と「連絡路２ａの光出射側の結合端面２ｅ」とが適正に光結合した理想的な状態：図１（ｂ）参照〕で、これら辺状部材を固定した。ついで、枠状光導波路の角部に位置する、発光側の光導波路コアＣ１の共通部１の端部（光結合面）１ａに対応する所定位置〔図１（ｂ）参照〕に、発光強度（または出力）が３ｍＷのＶＣＳＥＬ光源（波長８５０ｎｍ）を配設し、共通部１の中心軸上に上記光源の発光部（幅１０μｍ）の中心がくるように、調芯・位置合わせしてこの光源を固定し、供試用の入力デバイスを作製した。なお、上記光結合部位における主路２ｂの「光入射端面」と連絡路２ａの「光出射端面」との距離（間隙）を２００μｍとし、上記光源の発光部の発光面とコアＣ１の共通部１の光結合面１ａとの距離（間隙）は３００μｍとした。また、光導波路のコア幅，コア高さの測定には、レーザー顕微鏡（キーエンス社製）を、コア中心および光源のずれ量の測定には、光学顕微鏡（オリンパス社製 ＭＸ５１）を用いた。
【００８４】
〔測定用受光素子ユニットの取り付け〕
ついで、光強度測定用の受光素子ユニット（Ｏｐｔｏｗｅｌｌ社製 ＣＭＯＳリニアセンサアレイ）を準備し、上記発光側光導波路コアＣ１の各光出射路２ｃの先端（出光部２ｘ）から出射される光（信号）が、このセンサアレイの各受光素子に個々に入射するように（すなわち、光出射路１本に対して受光素子１個が対応するように）、上記受光素子ユニットを位置決めし、その状態で、上記枠状光導波路に接着剤等で固定して、枠の辺の一方（この場合は長辺１０Ｘ）側における各出光部２ｘごとの光強度を個別に測定できるように準備した。
【００８５】
＜光強度の測定および評価＞
上記供試用の入力デバイスを用いて、まず、上記連絡路の「光出射端面」（コア幅ＷB：幅狭状）の光軸と、上記主路の「光入射端面」（コア幅ＷA：幅広状）の幅方向中心軸とが一致した状態で、イニシャル（ブランク）となる光結合損失（ｄＢ）を、下記式（２）により計算した。
光結合損失（ｄＢ） ＝ −１０×ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ0） ・・・（２）
ただし、上記式（２）において、Ｉ0は連絡路側から出射（投射）される光の強度、Ｉは主路側に入射する光の強度である。
【００８６】
ついで、上記連絡路の光軸が、主路の中心軸に対して部材の突き合わせ面に沿った水平方向〔図１（ｂ）中の矢印Ｃ方向または矢印Ｄ方向〕に５０μｍずれた状態での光結合損失（ｄＢ）を測定し、先に測定したイニシャル（光軸ずれのない状態）における光結合損失との差（変化量）を計算により求めた。なお、光結合損失の変化量の「１ｄＢ」は、光強度が約７９％になった（約２１％低下した）状態を意味する。また、光強度の測定には、ＣＯＨＥＲＥＮＴ社製のＦｉｅｌｄＭａｘＩＩ−ＴＯを、光源には、Ｏｐｔｏｗｅｌｌ社製のＶＣＳＥＬ ＰＨ８５−Ｆ１Ｐ０Ｓ２を使用した。
【００８７】
用意した入力デバイスの供試品における連絡路の光出射端面のコア幅ＷBと、主路の光入射端面のコア幅ＷAとの組み合わせは、後記の「表１」「表２」および「表３」のとおりである。なお、表中の「光結合損失の変化量」（増加量：ｄＢ）は、上記連絡路の光軸を矢印Ｃ方向または矢印Ｄ方向に５０μｍずらした場合の、光結合損失の増加量の大きい方（すなわち最大値）を記載している。また、上記表１〜３中における適否の判定は、光軸をずらした場合の「光結合損失の変化量」（最大値）が、１ｄＢ以下のものを「○」、「光結合損失の変化量」が１ｄＢを越えるものを「×」と判定した。
【００８８】
上記実施例におけるサンプルの寸法（コア幅）の組み合わせと、実験の結果を以下の「表１」，「表２」，「表３」に示す。また、上記表１，表２の結果と、連絡路の「光出射端面のコア幅」および主路の「光入射端面のコア幅」との関連を示すグラフ（散布図）を図６に示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】
【表２】
【００９１】
【表３】
【００９２】
上記表１，表２および図６のグラフから、本発明の入力デバイスは、上記分割状の分岐コア部における光出射端面のコア幅が５００μｍ（０．５ｍｍ）以下の場合、これに対向する光入射端面のコア幅が下記式（３）を満たすように、上記光出射端面のコア幅より幅広に形成することにより、上記分岐コア部の光結合部位における光結合損失が増大せず、この光結合部位における充分な光量の伝達を維持することが可能なことが分かった〔グラフ中の近似直線（実線）を参照〕。
【００９３】
光入射端面のコア幅（μｍ） ≧ 光出射端面のコア幅（μｍ）×０．７＋１５０μｍ
・・・（３）
【００９４】
また、上記表３の結果から、本発明の入力デバイスは、上記分割状の分岐コア部における光出射端面のコア幅」が５００μｍ（０．５ｍｍ）を越える場合、これに対向する光出射端面のコア幅を、上記光出射端面のコア幅以上に広く形成することにより、上記分岐コア部の光結合部位における光結合損失が増大せず、この光結合部位における充分な光量の伝達が維持されることが確認された。
【００９５】
なお、別の実験により、上記分岐コア部の連絡路における主路側の終端部が、他の部分より幅広になっているもの（第２実施形態に相当）、主路の始端部に向かってコア幅が徐々に拡幅する形状になっているもの（第３実施形態に相当）や、枠状光導波路を構成する辺状部材がその辺の長手方向に複数個に分割され、それぞれの光導波路コアが端面どうしを突き合わせて光結合されているもの（第４実施形態に相当）も、上記と同様、上記分岐コア部の光結合部位における充分な光量の伝達が維持されることが確認されている。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の枠状光導波路を用いた入力デバイスは、発光側の光導波路コアが複数の辺状部材を接合して構成されたものであっても、そのコアの光結合部位における光結合損失の変動が小さく、均一な光の格子の形成に充分な光量が伝達される。これにより、上記入力デバイスは、検知空間内における高い検出精度を安定して維持することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１ 共通部
２ａ，３ａ 連絡路
２ｂ，３ｂ 主路
２ｄ，２ｅ 結合端面
１０ 光導波路
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 辺状部材
１０ｚ 角部
Ｃ１ 光導波路コア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の辺状部材からなる四角枠状の光導波路内側の検知空間に、物体検出用の光の格子を形成し、この格子状の光の部分的な遮蔽を検知することにより、指やペン等の入力体の位置を検出する入力デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータや各種機器に、指示や座標情報等を入力する入力インターフェースとして、枠状の検知空間内に形成した格子状の光の遮蔽を検出することにより、この検出空間内における指やペン等の入力体の位置を検出する、光学式の入力デバイスが使用されている。
【０００３】
この光学式入力デバイスに用いられる光学的検出手段としては、従来、四角枠状のフレームにおいて、互いに対向する一方の辺に複数の発光素子が並設され、他方の辺に複数の受光素子が並んで配置され、上記発光素子から受光素子に向かって出射された光が、上記フレーム内に、縦横に交差する光の格子を形成し、指等による光の遮蔽を検出して、この指等（入力体）の位置を検出するようになっているものが知られている（例えば、特許文献１等を参照。）。
【０００４】
しかしながら、上記のような多数の光学素子を使用する従来の光学的検出手段は、発光素子と受光素子との間の位置合わせ（アライメント）等の調整や製造の手間が多く、また部品点数も多いため品質がばらつき、歩留りが向上しない、といった数多くの問題があった。
【０００５】
これに対して、本出願人は、特願２０１０−１３９０６３において、一辺に光出射用の発光側コアを有し、対応する他辺に光入射用の受光側コアを有する枠状の光導波路を用い、上記枠において隣接する２つの辺に挟まれた１つの角部の外縁に光源を配設するとともに、この光源の光を、上記隣接する２辺（互いに直交する２つの辺）に分配して、格子状の光の縦方向光および横方向光の両方の形成に利用することにより、光源のアライメント調整等の手間が少なく、軽量、薄形で、かつ、デバイス全体で必要な光を１つの光源で賄うことのできる光学式入力デバイスを提案している。
【０００６】
上記出願人の提案（特願２０１０−１３９０６３）にかかる入力デバイス（光導波路デバイス）は、図７（ａ）に示すように、フラットパネルディスプレイの周囲の額縁部等に配置されるものであり、この額縁部に、発光側の光導波路コア１１および受光側の光導波路コア１２を備える枠状光導波路と、光源２０および受光素子（受光素子アレイ３０）とが配設されている。なお、ここでは説明しないが、図中の符号１４ａ，１５ａは後記の分岐コア部の「連絡路」に、符号１４ｂ，１５ｂは後記の分岐コア部の「主路」に、符号１４ｃ，１５ｃは後記の分岐コア部の「光出射絡路」に相当する部位である。
【０００７】
上記発光側の光導波路コア１１は、光源２０に接して設けられた広幅状の共通部１３と、この共通部１３から分岐して枠の一辺方向（この例では長辺方向）に直線状に延びる第１の分岐コア部１４と、共通部１３の分岐点Ｊから９０°湾曲して枠の他辺（短辺）方向に延びる第２の分岐コア部１５とからなる、二分岐状のコアに形成されており、上記共通部１３の光入射端面（光結合面）１３ａからコアに入射した光源２０の発光が、分岐点Ｊにおける上記第１の分岐コア部１４と第２の分岐コア部１５のコア幅の比（Ｗｘ：Ｗｙ）に応じた所定の比率に分配されるようになっている〔図７（ｂ）参照〕。
【０００８】
また、これら第１の分岐コア部１４および第２の分岐コア部１５の各光出射側端部（出光部１４ｘおよび１５ｙ）から、上記光源２０の光が額縁内の検知空間（領域）Ｓに出射（投射）されることにより、この検知空間Ｓ内に、縦横（ｘｙ方向）に交差する光の格子が形成される。そして、指やペン等による上記光の格子の遮蔽を、上記受光側光導波路コア１２に繋がる受光素子アレイ３０で感知し、感知した受光素子に対応する検知領域上の位置を特定することにより、上記指等が触れた部分の位置情報（座標等）を出力することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３６８２１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、近年のフラットパネルディスプレイ等の大画面化に伴い、上記のような光導波路型の入力デバイスにおいても、その大型化が求められている。そこで、光導波路の形状をそのまま大形化することが考えられるが、光導波路全体を枠状のまま大形化すると、製造設備も大型化してしまううえ、光導波路の寸法精度が低下するおそれがある。そのため、本発明者は、枠状の光導波路を、枠の辺形状（略Ｉ字形状，略Ｌ字形状等）に分割された複数の辺状部材（ピース）を組み合わせて構成し、これら辺状部材の接合面で、それぞれに形成された光導波路コアの端面（光結合面）どうしを突き合わせて光伝搬可能に結合（一体化）することを考えた。
【００１１】
しかしながら、前記のような二分岐状の発光側光導波路コアを備える光導波路を、上記複数の辺状部材を組み合わせて構成しようとする場合、以下のような新たな問題が生じることが分かった。
【００１２】
すなわち、上記複数の辺状部材の組み付け（接合）は、各辺状部材の端部に設けられた接合部（接合用端面）を対面状に突き合わせて行われるため、製作公差やコア周りのクラッド層の影響等により、光導波路コアの端面（光結合面）どうしを密着させる（隙間を０にする）ことは、実際上困難である。そのため、光を受け取る側（光入射側）のコア幅が不適切であると、出射側のコアの端部から出射した光が広がって、突き合わせ部分の隙間から光が漏れだしてしまうおそれがある。
【００１３】
また、上記コアの突き合わせ（調芯）の作業では、その突き合わせ面に沿ってコアが互いにずれるおそれがあり、このずれ（光軸どうしのずれ）が発生すると、コア間の光の伝搬効率が低下（光の結合損失が増大）してしまう。
【００１４】
しかも、上記のような二分岐状の発光側光導波路コアにおいては、分岐後の光導波路コアの一方に光結合部位（辺状部材の接合部）がある場合、この光結合部位の結合損失が増大すると、上記コアの分岐点で設計通りの所定の比（光量比）に分配された光が、上記光結合部位を有する側のコアで低下し、これにより、入力体の検出精度が低下するおそれがある。ここに、改善の余地がある。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、発光側の光導波路コアが複数の辺状部材の接合により構成されたものであっても、そのコアの光結合部位における光結合損失の変動が小さく、枠内の検知空間における高い検出精度を安定して維持することのできる入力デバイスの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するため、本発明の入力デバイスは、複数の辺状部材を突き合わせて形成された枠状体と、この枠に囲われた空間からなる検知空間と、この枠状体の１つの角部の外縁に配設される光源と、複数の受光素子を備える受光手段と、上記光源から出射される光を互いに隣接する上記枠の２辺に分配する二分岐状の発光側光導波路コアと、上記枠の他の２辺に配置されて上記検知空間を通った光を受光手段に導く複数の受光側光導波路コアとを備え、上記二分岐状の発光側光導波路コアが、上記枠の角部に位置する光入射側の共通部と、この共通部に関連して上記枠の２辺に延びる主路と、上記共通部から二股状に分岐してそれぞれ上記主路に繋がる連絡路とを有し、上記共通部および二股状の連絡路の一方と連絡する一方の主路が、一方の辺状部材に形成され、他方の主路が他方の辺状部材に形成され、他方の主路と上記連絡路の他方との光結合が、一方および他方の辺状部材の端面の突き合わせにより形成され、上記他方の主路における連絡路側の光入射端面のコア幅（ＷA）と、これに対向する上記連絡路の他方の光出射端面のコア幅（ＷB）とが、下記の式（１）の関係に設定されている構成をとる。
ＷA≧ＷB ・・・（１）
【００１７】
すなわち、本発明の発明者は、前記課題を解決するために、枠状の光導波路の光路に関する研究の過程で、枠の角部に配置された光源の光を隣接する枠の２辺方向に分配する二分岐状の発光側光導波路コアを備えるとともに、この発光側光導波路コアの一方が、２つ以上の辺状部材に跨る分割状に形成されてなる入力デバイスにおいて、先に述べたように、この分割部位におけるコアどうしの光結合（光軸）にずれが生じると、入力体の検出精度が低下する場合があることに注目した。そして、上記光結合部位における光出射側と光入射側のコア幅のバランスについて着目して実験を重ね、上記分割状の分岐コア部の光結合部位において、光を受け取る側（光入射側の結合端面）のコア幅（ＷA）を、これに向けて光を出射する側（光出射側の結合端面）のコア幅（ＷB）以上に広く形成する（ＷA≧ＷB）ことにより、これら結合端面どうしの間の光伝搬が確実に行われ、結果として、入力体の検出精度が安定することを見出し、本発明に到達した。
【００１８】
なお、本発明におけるコアの「幅」とは、枠状光導波路の辺に沿って延びるコアの長手方向と直交する方向の長さのことをいう。この長さは、枠の辺の面（水平面）上にあらわれる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の入力デバイスは、発光側の二分岐状の光導波路コアの共通部が、光源に接する角部に配置され、この共通部から二股状に分岐する連絡路が形成され、これら各連絡路に続いて、それぞれの主路が上記角部に隣接する２辺にそれぞれ配置されているとともに、上記の１つ（他方）の主路と連絡路の他方との光結合が、上記辺状部材どうしの端面の突き合わせにより形成されている。そして、発光側の光導波路コアにおける他方の主路の連絡路側端面（上記「光入射側の結合端面」に相当）のコア幅（ＷA）と、これに対向する上記連絡路の他方の端面（上記「光出射側の結合端面」に相当）のコア幅（ＷB）とが、式（１）：ＷA≧ＷBを満たすように設定されている。
【００２０】
すなわち、本発明の入力デバイスは、光結合部位における光入射側の主路の端面（コア幅ＷA）が、対向する光出射側の連絡路の端面（コア幅ＷB）以上に幅広に形成されているため、これらの間の光の結合（光伝搬）がスムーズに行われる。また、上記主路側の結合端面と連絡路側の結合端面との間にずれ（光軸のずれ）が生じた場合でも、これらの間の光結合損失が増大せず、結果的に、光源からの光が、設計通りの光量比を維持したまま、主路の末端まで到達する。これにより、本発明の入力デバイスは、検知空間内に形成される格子状の光の強度がばらつかず、この検知空間内における入力体の検出を、高い精度で安定して維持することができる。
【００２１】
また、本発明の入力デバイスにおいて、上記他方の主路と連絡する二股状の連絡路の他方が、その主路側の部分が他の部分より幅広になっている幅狭形状に形成されているものも、上記と同様、これら主路の結合端面と連絡路の結合端面との間に光軸のずれが生じた場合でも、これらの間の光結合損失が増大せず、所定の光量比をもって、上記光源の光が主路まで到達する。
【００２２】
さらに、本発明の入力デバイスのなかでも、上記他方の主路と連絡する二股状の連絡路の他方が、上記主路側の部分が共通部側からコア幅が徐々に拡幅する略三角形状に形成されているものは、上記主路と連絡路との光結合前に、このコア内の光が、コアの幅方向全体に充分に拡散される。これにより、本発明の入力デバイスは、辺の長手方向に光強度の揃った均一な光を、上記検知空間に向けて出射することができる。しかも、これにより、検知空間内における入力体の検出精度を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明の入力デバイスにおいて、上記枠状体を構成する辺状部材が、その辺の長手方向に複数個に分割され、それぞれの光導波路コアが、端面どうしを突き合わせて光結合されている場合も、上記主路と連絡路の間と同様、主路の終端側の結合端面（光入射側）のコア幅（ＷA）と、これに対向する主路の始端側の結合端面（光出射側）のコア幅（ＷB）とが、式（１）：ＷA≧ＷBを満たすように設定する。これにより、上記枠状体が辺方向に長く、その辺上にコアの光結合部位を複数個所含む場合でも、主路の光結合損失を増大させることなく、発光側の光導波路コアを構成することができる。したがって、本発明の入力デバイスは、入力デバイスの大形化にも容易に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態における入力デバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）はそのＰ部拡大図である。
【図２】本発明の第２実施形態における入力デバイスの要部拡大図である。
【図３】本発明の第３実施形態における入力デバイスの要部拡大図である。
【図４】（ａ）は本発明の第４実施形態における入力デバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）はそのＱ部拡大図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の入力デバイスに用いられる枠状光導波路を作製する方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施例における「光結合損失」と、光結合部位における「光出射端面のコア幅」および「光入射端面のコア幅」との関連を示すグラフである。
【図７】（ａ）は従来の入力デバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）はそのＲ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１（ａ）に全体像を示す第１実施形態の入力デバイスは、例えば、フラットパネルディスプレイ等の表示装置（図示せず）の画面の周囲に配置され、その四角枠状の光導波路１０の中央部の空間（検知空間Ｓ）から露呈する上記画面の領域に、指やペン等の入力体で触れることにより、この入力体の位置を、上記検知空間Ｓ内の座標（ｘ−ｙ座標）として取得し、その位置情報をコンピュータやＡＴＭ等の情報機器に出力するものである。
【００２７】
上記枠状の光導波路１０は、別個に作製した４つの辺状部材（辺状光導波路部材）１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを突き合わせて一体に接合したものであり、上記ディスプレイの画面のサイズに合わせて、横長（長辺Ｘの長さ：短辺Ｙの長さ＝１６：９）の長方形状になっている。また、この枠状の光導波路１０は、上記のような枠状のクラッド層４（４つに分割される）と、このクラッド層４に埋没するようにして形成された光路としてのコア（Ｃ１，Ｃ２）とからなり、その１つの角部１０ｚの外縁に、光源２０としての発光素子（２０ａ）が、所定の向きに取り付けられている。
【００２８】
さらに、上記枠状光導波路１０には、上記クラッド層４の角部１０ｚに隣接する枠の２辺（図においては長辺１０Ｘと短辺１０Ｙ）に、上記光源２０から出射される光を、互いに直交する上記２辺１０Ｘ，１０Ｙ方向に所定の比で分配する発光側光導波路コアＣ１が設けられ、上記辺１０Ｘ，１０Ｙにそれぞれ対向する他の２辺（１０Ｘ’，１０Ｙ’）に、上記発光側光導波路コアＣ１からの光を入射させて受光素子（受光素子アレイ３０）に導くための複数の受光側光導波路コアＣ２が設けられている。
【００２９】
また、上記発光側光導波路コアＣ１は、枠状光導波路１０の角部１０ｚに配置された光入射側の共通部１と、上記共通部１の分岐点Ｊで分配された光を枠の一辺１０Ｘ方向および枠の他辺１０Ｙ方向に伝達する第１分岐コア部２および第２分岐コア部３とから形成されており、これら各分岐コア部２，３は、上記共通部１から各辺方向に光を伝達する幅狭状の連絡路（第１連絡路２ａ，第２連絡路３ａ）と、この連絡路２ａ，３ａに続いて枠の辺の長手方向に沿って配置される幅広状の主路（第１主路２ｂ，第２主路３ｂ）と、上記辺の長手方向に沿った所定のピッチごとに上記主路から分岐する複数の光出射路（２ｃおよび３ｃ）とから構成されている。
【００３０】
そして、上記第１実施形態の入力デバイスにおいては、図１（ｂ）のように、上記発光側光導波路コアＣ１は、一方の主路（第２主路３ｂ）が、一方の辺状部材１０Ａに形成され、他方の主路（第１主路２ｂ）が、他方の辺状部材１０Ｄに形成され、この他方の主路（第１主路２ｂ）と上記連絡路の他方（第１連絡路２ａ）のコアどうしが、上記一方の辺状部材１０Ａと他方の辺状部材１０Ｄとの突き合わせにより形成され、上記第１主路２ｂ（光入射側）の結合端面２ｄのコア幅ＷAが、対向する上記第１連絡路２ａ（光出射側）の結合端面２ｅのコア幅ＷB以上に広くなっている（ＷA≧ＷB）。これにより、枠状光導波路１０を構成する辺状部材どうし（１０Ａ，１０Ｄ）の突き合わせ時に、主路２ｂの光軸と第１連絡路２ａの光軸との間に位置ずれを生じても、それを吸収することができるようになる。これが、本発明の第１実施形態の入力デバイスの特徴である。
【００３１】
上記入力デバイスについて、さらに詳しく説明すると、この入力デバイスに用いられる枠状光導波路１０は、例えば、ポリマー系光導波路の場合、樹脂材料を用いて形成された枠状のクラッド層４（オーバークラッド層４ａおよびアンダークラッド層４ｂからなる）の間に、フォトリソグラフィ法等により上記形状にパターニングされた発光側光導波路コアＣ１および上記複数の受光側光導波路コアＣ２が形成されている。
【００３２】
上記第１実施形態（図１）における光導波路１０の発光側光導波路コアＣ１は、上記光源２０から出射される光を、互いに直交する上記２辺１０Ｘ，１０Ｙ方向に所定の比で分配できるように、光源２０に接する光入射側の端部（共通部１）から、枠のｘ方向（長辺１０Ｘ側）の第１連絡路２ａと、ｙ方向（短辺１０Ｙ側）の第２連絡路３ａの２方向に分岐する、二股状に形成されており、これら第１連絡路２ａおよび第２連絡路３ａの終端側（光出射側）にそれぞれ、上記枠の長辺１０Ｘおよび短辺１０Ｙに沿った形状の第１主路２ｂおよび第２主路３ｂが形成されている。
【００３３】
上記発光側光導波路コアＣ１の共通部１は、図１（ｂ）のように、第１連絡路２ａ（コア幅Ｗｘ）と第２連絡路３ａ（コア幅Ｗｙ）とを合わせたコア幅に形成され、その一端側（図示右側）の端面１ａは、光源２０からの光（白抜き矢印）が入射する光結合面（水平方向のコア幅＝Ｗｘ＋Ｗｙ）となっている。上記光入射側の端面１ａのコア幅は、上記光源２０との光結合を容易にするために、通常、光源２０（発光素子２０ａ）の発光部幅よりも広くなっている。これにより、多少の光軸のずれが生じても、対応できるようになっている。例えば、発光素子２０ａの発光部幅が１０μｍ程度である場合、上記光入射端面１ａのコア幅は、４０〜１０００μｍに設計される。また、上記光入射端面１ａと発光素子２０ａの発光部との間の距離（間隙）は、通常３００μｍ程度に設定される。
【００３４】
なお、この実施形態においては、先に述べた分割状の第１分岐コア部２の光結合部位（連絡路２ａ側コアと主路２ｂ側コアとの突き合わせ部位）において発生する光結合損失を見越して、上記分岐点Ｊにおける第１連絡路２ａ（コア幅Ｗｘ）と第２連絡路３ａ（コア幅Ｗｙ）との分配比（コア幅の比）が、Ｗｘ：Ｗｙ＝２：１になるように設計されている。このように、コアの分岐以降に発生する光結合部位の損失を考慮して、上記光結合部位が存在する側の連絡路のコア幅比（光の分配比）を大きくすることは、後記の第２〜第４実施形態でも同様に行われる。
【００３５】
上記共通部１から分岐した一方の第２連絡路３ａ（第２分岐コア部３の一部）は、その分岐後に湾曲する形状に形成されており、この例では、図１（ｂ）のように、分岐点Ｊの直後から、１／４円形状（アーチ形状）に湾曲する形状に形成されている。そして、光出射側の終端が、一方の主路（第２主路３ｂ）に接続されている。また、上記分岐点Ｊで第２連絡路３ａと分かれた他方の第１連絡路２ａ（第１分岐コア部２の一部）は、分岐点Ｊの後に、緩やかに湾曲する形状に形成されており、この湾曲部位を通過する光がコアの断面全体に均一に拡散されるようになっている。なお、この第１連絡路２ａのコア幅Ｗｘは、好ましくは４０〜１０００μｍ、さらに好ましくは８０〜６００μｍに設定される。また、上記第２連絡路３ａのコア幅Ｗｙは、上記第１連絡路２ａのコア幅Ｗｘより狭く、好ましくは２０〜５００μｍ、さらに好ましくは４０〜３００μｍである。
【００３６】
上記第１分岐コア部２（分割状）の第１主路２ｂは、先に述べたように、１つの辺状部材１０Ｄ上に形成されており、この辺状部材１０Ｄの接続用端面を上記辺状部材１０Ａの接続用端面に突き合わせることにより、上記主路２ｂの連絡路２ａ側の端面２ｄ（光入射側の結合端面：コア幅ＷA）と、上記共通部１から分岐した第１連絡路２ａの端面２ｅ（光出射側の結合端面：コア幅ＷB）とが、光伝搬可能に結合（光結合）されている。なお、図１（ｂ）のように、上記各端面（光結合端面）２ｄ，２ｅとの間には、クラッド層４が介在しており、上記光の伝搬（白抜き矢印）は、このクラッド層４を介して行われる。また、このクラッド層４による隙間（間隙）は、通常、２００μｍ程度に設定される。
【００３７】
上記第１主路２ｂは、後記の光出射路２ｃの分岐により終端側に向かって次第に低下してゆく光量に対応するために、その始端側（光入射端面２ｄ側）が幅広（コア幅ＷA）で、かつ、その終端側が徐々に幅の狭くなる、長手方向に延びる細長の三角形状に形成されている。なお、上記例では、上記第１主路２ｂの外縁側が、光入射側の始端部から終端側にかけて徐々に幅が狭くなる（所定角で傾斜する）形状に形成されているが、この第１主路２ｂは、全体のコア幅が長手方向に同じ（同幅）であってもよい。
【００３８】
上記第１主路２ｂの内縁側には、この第１主路２ｂから分岐する多数の光出射路２ｃ，２ｃ，・・・が形成されている。これら光出射路２ｃは、辺１０Ｘの長手方向に沿って所定のピッチごとに第１主路２ｂから次々と分岐する多分岐状に形成されており、その各先端（終端）側に設けられた光出射側端部（出光部２ｘ）が、枠状光導波路１０の検知空間Ｓ側内縁〔図１（ａ）においては上側縁〕の所定位置に、それぞれ位置決めされている。
【００３９】
上記第２連絡路３ａに繋がる第２主路３ｂも、上記第１分岐コア部２と同様、光を枠の一辺（短辺１０Ｙ）に沿って分散させる細長の三角形状に形成されており、その内縁側にも、この第２主路３ｂから分岐する多数の光出射路３ｃ，３ｃ，・・・が形成されている。これら各光出射路３ｃの先端（終端）側に設けられた光出射側端部（出光部３ｙ）は、枠状光導波路１０の検知空間Ｓ側内縁〔図１（ａ）においては右側縁〕の所定位置に、それぞれ位置決めされている。なお、上記第２主路３ｂの外縁側形状も、上記第１主路２ｂと同様、全体のコア幅が長手方向に同じ（同幅）であってもよい。
【００４０】
そして、光源２０からの光が上記各出光部２ｘ，３ｙから出射（投射）されることにより、図１（ａ）のように、上記枠の内側の検知空間Ｓに、枠の縦横（ｘｙ方向）に交差する光の格子（点線、矢印は光の進行方向を示す）が形成される。なお、上記図１（ａ）は、図示が煩雑になるのを避けるため、各光出射路２ｃ，３ｃ（および出光部２ｘ，３ｙ）の本数を減らして図示している（出射される光−点線矢印も同様）。上記光出射路２ｃ，３ｃの本数は、入力デバイスのサイズや解像度等に応じて適宜設計されるが、例えば、上記第１分岐コア部２（長辺１０Ｘ）側の光出射路２ｃの本数は２００〜８００本程度、上記第２分岐コア部３（短辺１０Ｙ）側の光出射路３ｃの本数は１００〜６００本程度のものが多用される。
【００４１】
一方、上記発光側の光導波路コアＣ１に対して、検知空間Ｓを挟んで対向する辺（長辺１０Ｘ’，短辺１０Ｙ’）には、上記各光出射路２ｃ，３ｃの先端（出光部２ｘ，３ｙ）のそれぞれに対応する、受光側光導波路コアＣ２が複数形成されている。これら各受光側光導波路コアＣ２の光入射側の端部（受光部）は、上記発光側光導波路コアＣ１の各光出射側先端対向する枠の内縁〔図１（ａ）においては下側縁と左側縁〕の所定位置にそれぞれ位置決めされており、上記検知空間Ｓを通過して各受光側光導波路コアＣ２の先端（受光部）に入射した光が、これら各受光側光導波路コアＣ２の１本１本を通じて、受光素子アレイ３０中で対応する個々の受光素子に導かれるようになっている。
【００４２】
なお、上記入力デバイスに用いられる受光素子（アレイ３０）としては、ＣＣＤ，ＣＭＯＳ等のイメージセンサや、多数の受光素子が一列に並ぶＣＭＯＳリニアセンサアレイ等を用いることができる。
【００４３】
また、上記入力デバイスに用いられる光源２０には、発光ダイオード（ＬＥＤ）または半導体レーザー等が用いられ、なかでも、光伝送性に優れるＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザー）が好適に用いられる。上記光源２０から出射される光の波長は、近赤外線（波長：７００〜２５００ｎｍ）が好ましい。
【００４４】
そして、この例では、図１（ａ）のように、上記光源２０が枠状光導波路１０の１つの角部１０ｚの所定位置に配置され、その発光が、この角部１０ｚに隣接する枠の２辺（１０Ｘと１０Ｙ）に導かれるようになっている。そのため、このデバイス全体で必要な光を、１つの光源で賄うことができる。
【００４５】
上記第１実施形態の入力デバイスにおいては、先に述べたように、上記２つの辺状部材１０Ａ，１０Ｄの突き合わせ面を挟んで、第１分岐コア部２の第１連絡路２ａと第１主路２ｂとが、光結合されており、この光結合部位における光入射側の主路２ｂの端面２ｄ（コア幅ＷA）が、対向する光出射側の連絡路２ａの端面２ｅ（コア幅ＷB）以上に幅広に形成されている（ＷA≧ＷB）。そのため、この入力デバイスでは、上記光入射側の結合端面２ｄと光出射側の結合端面２ｅとの間に、製作誤差や調芯作業等に起因する光軸のずれが生じた場合でも、これらの間の光結合損失が増大せず、高効率な光伝搬が維持される。これにより、上記共通部１の分岐点Ｊで設計通りに分配された光が、光量（光強度）を保ったまま、各分岐コア部の末端（出光部２ｘ）まで到達する。この結果、第１実施形態における入力デバイスは、検知空間Ｓ内に形成される格子状の光の強度が辺長手方向においてばらつかず、この検知空間Ｓ内における入力体の検出を、高い精度で安定して維持することができる。
【００４６】
また、上記第１実施形態の入力デバイスは、各連絡路（２ａ，３ａ）がそれぞれ主路（２ｂ，３ｂ）より幅狭に形成されているため、それらの必要スペースを少なくすることができ、枠（光導波路）の小形化に貢献できる。
【００４７】
つぎに、本発明の第２実施形態（図２）の入力デバイスについて説明する。
上記第２実施形態における光導波路１０の発光側光導波路コアＣ１も、基本的な構成は、前記第１実施形態（図１）における入力デバイスと同様であり、その要部拡大図である図２に示すように、角部１０ｚに配置された共通部１と、分岐点Ｊから枠の一辺１０Ｘ方向および枠の他辺１０Ｙ方向に分岐する第１分岐コア部２（第１連絡路２ａ，その一部２ｆと第１主路２ｂ）および第２分岐コア部３（第２連絡路３ａ，第２主路３ｂ）とから形成されている。なお、この枠状光導波路１０も、別個に作製した４つの辺状部材１０Ｅ（第１実施形態の１０Ａに相当），１０Ｆ（第１実施形態の１０Ｄに相当），１０Ｂ（図示せず），１０Ｃ（図示せず）を突き合わせ、一体に接合されている。
【００４８】
また、この第２実施形態では、図２のように、発光側光導波路コアＣ１は、一方の第２分岐コア部３の第２連絡路３ａおよび第２主路３ｂと、他方の第１分岐コア部２の第１連絡路２ａ（およびその一部２ｆ）とが、上記光導波路１０を構成する１つの辺状部材１０Ｅ上に形成され、上記第１分岐コア部２の第１主路２ｂが、他の辺状部材１０Ｆ上に形成され、これら辺状部材１０Ｅと辺状部材１０Ｆとを突き合わせることにより、この他方の主路（第１主路２ｂ）と連絡路の他方（第１連絡路２ａの一部２ｆ）とが、光結合されている。
【００４９】
そして、上記第１主路２ｂにおける連絡路２ａ側（光入射側）の結合端面２ｄのコア幅ＷAが、対向する光出射側の結合端面２ｅ（この例においては、幅広となった連絡路の一部２ｆの端面）のコア幅ＷB以上に広くなっている（ＷA≧ＷB）。これにより、枠状光導波路１０を構成する辺状部材どうし（１０Ｅ，１０Ｆ）の突き合わせ時に、主路２ｂの光軸と第１連絡路２ａの光軸との間に位置ずれを生じても、それを吸収することができるようになる。これが、本発明の第２実施形態の入力デバイスの特徴である。なお、その他の構成は、前記第１実施形態の入力デバイスと同様である。
【００５０】
以上の構成によっても、上記分割状の第１分岐コア部２の光結合部位（光入射側の結合端面２ｄと光出射側の結合端面２ｅとの間）における、水平方向の位置ずれに対する許容度が向上する。そのため、製作誤差や調芯作業等に起因する光軸のずれが生じた場合でも、これらの間の光結合損失が増大せず、高効率な光伝搬が維持される。この結果、上記第２実施形態における入力デバイスも、共通部１の分岐点Ｊで設計通りに分配された光が、コアの分割の有無に関わらず、所定の光量（光強度）を保ったまま、分岐コア部の末端（出光部）まで到達する。これにより、上記入力デバイスは、検知空間Ｓ内に形成される格子状の光の強度が辺の長手方向にばらつかず、この検知空間Ｓ内における入力体の検出を、高い精度で安定して維持することが可能になる。また、上記第１実施形態と同様、角部１０ｚの必要スペースが少なく、枠（光導波路）の小形化が可能になる。
【００５１】
つぎに、本発明の第３実施形態（図３）の入力デバイスについて説明する。
上記第３実施形態における光導波路１０の発光側光導波路コアＣ１も、基本的な構成は、前記第１実施形態（図１）における入力デバイスと同様であり、その要部拡大図である図３に示すように、角部１０ｚに配置された共通部１と、分岐点Ｊから枠の一辺１０Ｘ方向および枠の他辺１０Ｙ方向に分岐する第１分岐コア部２（第１連絡路２ａ，その端部２ｇと第１主路２ｂ）および第２分岐コア部３（第２連絡路３ａ，第２主路３ｂ）とから形成されている。なお、この枠状光導波路１０も、別個に作製した４つの辺状部材１０Ｇ（第１実施形態の１０Ａに相当），１０Ｆ（第１実施形態の１０Ｄに相当），１０Ｂ（図示せず），１０Ｃ（図示せず）を突き合わせ、一体に接合されている。
【００５２】
また、この第３実施形態では、図３のように、発光側光導波路コアＣ１は、一方の第２分岐コア部３の第２連絡路３ａおよび第２主路３ｂと、他方の第１分岐コア部２の第１連絡路２ａ（およびその端部２ｇ）とが、上記光導波路１０を構成する１つの辺状部材１０Ｇ上に形成され、上記第１分岐コア部２の第１主路２ｂが、他の辺状部材１０Ｆ上に形成され、これら辺状部材１０Ｇと辺状部材１０Ｆとを突き合わせることにより、この他方の主路（第１主路２ｂ）と連絡路の他方（第１連絡路２ａの端部２ｇ）とが、光結合されている。
【００５３】
そして、この入力デバイスは、上記第１連絡路２ａの終端側の端部２ｇが、第１主路２ｂに向かってコア幅が徐々に拡幅する形状に形成されており、上記第１主路２ｂにおける連絡路２ａ側（光入射側）の結合端面２ｄのコア幅ＷAが、対向する光出射側の結合端面２ｅ（この例においては、幅が徐々に拡幅する連絡路の端部２ｇの端面）のコア幅ＷB以上に広くなっている（ＷA≧ＷB）。これにより、枠状光導波路１０を構成する辺状部材どうし（１０Ｇ，１０Ｆ）の突き合わせ時に、第１主路２ｂの光軸と第１連絡路２ａの光軸との間に位置ずれを生じても、それを吸収することができるようになる。これが、本発明の第３実施形態の入力デバイスの特徴である。なお、その他の構成は、前記第１実施形態の入力デバイスと同様である。
【００５４】
以上の構成によれば、上記分割状の第１分岐コア部２における光結合部位（光入射側の結合端面２ｄと光出射側の結合端面２ｅとの間）に、製作誤差や調芯作業等に起因する光軸のずれが生じた場合でも、これらの間の光結合損失の増大をより抑えることができる。したがって、上記第３実施形態における入力デバイスも、共通部１の分岐点Ｊで分配された光が、所定の光量（光強度）を保ったまま、各分岐コア部の末端（出光部）まで到達する。この結果、上記入力デバイスは、検知空間Ｓ内に形成される格子状の光の強度が辺の長手方向にばらつかず、この検知空間Ｓ内における入力体の検出を、高い精度で安定して維持することができる。また、上記第１実施形態と同様、角部１０ｚの必要スペースが少なく、枠（光導波路）の小形化が可能になる。
【００５５】
なお、上記第１〜第３実施形態においては、枠の他方の辺側の分岐コア部（２）のみが、２つの辺状部材を突き合わせて構成される分割状である例を示したが、分岐後の両方の分岐コア部（２，３）が分割状であってもよい。また、上記例では、枠の四辺に相当する略Ｉ字状の辺状部材を４つ組み合わせて光導波路を構成したものを示したが、略Ｌ字状の辺状部材を２つ組み合わせる等、他の形状の辺状部材を複数組み合わせる構成としてもよい。いずれの場合も、辺状部材を跨いで形成された分割状コアの各光結合部位は全て、対向面における光入射側の結合端面のコア幅が、光出射側の結合端面のコア幅以上に広くなるように形成される。
【００５６】
つぎに、上記枠状の光導波路１０を構成する辺状部材が、その辺の長手方向に複数個に分割された辺状部材をつなぎ合わせて（連結して）形成されている入力デバイスについて説明する。
【００５７】
図４（ａ）は本発明の第４実施形態における入力デバイスの構成を示す平面図であり、（ｂ）はそのＱ部拡大図である。上記第４実施形態における光導波路１０も、基本的な構成は、前記第１実施形態（図１）における入力デバイスと同様であり、光導波路１０の角部１０ｚに配置された光源２０から出射される光を、互いに直交する上記２辺１０Ｘ，１０Ｙ方向に所定の比で分配する発光側光導波路コアＣ１と、この発光側光導波路コアＣ１からの光を入射させて受光素子（受光素子アレイ３０）に導くための複数の受光側光導波路コアＣ２が設けられている。
【００５８】
また、上記発光側光導波路コアＣ１は、光入射側の共通部１と、この共通部１の分岐点Ｊから枠の一辺１０Ｘ方向および枠の他辺１０Ｙ方向に分岐する第１分岐コア部２および第２分岐コア部３とから形成されており、これら各分岐コア部２，３は、上記共通部１から各辺方向に光を伝達する幅狭状の連絡路（第１連絡路２ａ，第２連絡路３ａ）と、この連絡路２ａ，３ａに続いて枠の辺の長手方向に沿って配置される幅広状の主路（第１主路２ｂ，第２主路３ｂ）と、上記辺の長手方向に沿った所定のピッチごとに上記主路から分岐する複数の光出射路（２ｃおよび３ｃ）とから構成されている。
【００５９】
さらに、上記発光側光導波路コアＣ１では、一方の主路（第２主路３ｂ）が、一方の辺状部材１０Ａに形成され、他方の主路（第１主路２ｂ）が、他方の辺状部材１０Ｄに形成され、この他方の主路（第１主路２ｂ）と上記連絡路の他方（第１連絡路２ａ）のコアどうしが、上記一方の辺状部材１０Ａと他方の辺状部材１０Ｄとの突き合わせにより形成され、上記第１主路２ｂの結合端面２ｄのコア幅が、対向する上記第１連絡路２ａの結合端面２ｅのコア幅以上に広くなっている点も同様である。
【００６０】
この第４実施形態における入力デバイスの特徴は、先に述べたように、上記辺状部材の１つ（辺状部材１０Ｄ）が、辺の長手方向途中で分割された辺状部材１０Ｄの端部１０ｕと辺状部材１０Ｄ’の端部１０ｖとをつなぎ合わせて（連結して）形成されており、これらの上に形成された光導波路コア（第１主路２ｂ）も、上記辺状部材１０Ｄと辺状部材１０Ｄ’との突き合わせにより形成されている点である。また、これら辺状部材どうしを突き合わせて形成された光導波路コアの光結合部位では、図４（ｂ）のように、上記第１主路２ｂにおける終端側（光入射側：図示左側）の結合端面２ｊのコア幅ＷAが、対向する始端側（光出射側：図示右側）の結合端面２ｋのコア幅ＷB以上に広く（ＷA≧ＷB）形成されている。
【００６１】
以上の構成によれば、前記第１〜第３実施形態における光導波路コアの光接続部位と同様、上記枠状体が辺方向に長く、その辺上にコアの光結合部位を複数個所含む場合でも、光結合損失を増大させることなく、共通部１の分岐点Ｊで分配された光が、各分岐コア部の末端（出光部）まで充分に到達する。これにより、上記入力デバイスは、上記検知空間Ｓ内における入力体の検出を、高い精度で安定して維持することができる。
【００６２】
なお、上記各実施形態においては、発光側光導波路コアＣ１の光出射側端部（各光出射路２ｃ，３ｃ先端の出光部２ｘ，３ｙ）と、各受光側光導波路コアＣ２の光入射側端部（受光部）とは、枠の内側に向かって反るレンズ状（平面視円弧状）になっていることが望ましい。上記発光側光導波路コアＣ１の光出射側端部を上記レンズ状とすることにより、これら光出射側端部から、枠状光導波路１０の内縁に垂直でかつ互いに平行な光線を出射することができる。また、上記各受光側光導波路コアＣ２の光入射側端部を上記レンズ状とすることにより、これら光入射側端部の集光効率を高めることができる。上記各コアＣ１，Ｃ２の出光部および受光部をレンズ状としない場合は、別体のレンズ体を準備し、これを上記枠状光導波路１０の検知空間Ｓ内の周縁に沿って設置してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態においては、光導波路１０のコアＣ１，Ｃ２が、樹脂材料（高分子材料）を用いて形成されたポリマー系光導波路を例に説明したが、このコアＣ１，Ｃ２を構成する材料は、例えばガラス等、周囲に配設されるクラッド層６より屈折率の高い材料であればよい。ただし、上記コアＣ１，Ｃ２と周囲のクラッド層６との屈折率の差は、０．０１以上であることが好ましく、上記形状のパターンニング性等も考慮すると、紫外線硬化樹脂等の感光性樹脂が最も好ましい。使用する紫外線硬化樹脂としては、アクリル系，エポキシ系，シロキサン系，ノルボルネン系，ポリイミド系等があげられる。
【００６４】
さらに、上記コアＣ１，Ｃ２の周囲のクラッド層４は、上記紫外線硬化樹脂等の感光性樹脂のうち、上記コアＣ１，Ｃ２より屈折率の低い材料を用いればよい。その他にも、クラッド層４には、ガラス，シリコン，金属，樹脂等、平坦性を有する基板を兼用する材料を用いることもできる。さらに、クラッド層４は、コアＣ１，Ｃ２の下側のアンダークラッド層（後記の４ｂ）のみとしてもよく、上記コアＣ１，Ｃ２を覆うオーバークラッド層（後記の４ａ）は、形成しなくてもよい。そして、上記枠状光導波路１０は、プラズマを用いたドライエッチング法，転写法，露光・現像を用いたフォトリソグラフィ法，フォトブリーチ法等により作製することができる。
【００６５】
つぎに、上記入力デバイスの作製方法について、第１実施形態の入力デバイスを例に説明する。図５（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態における入力デバイス用光導波路の製法を模式的に説明する断面図である。なお、図４においては、光導波路の発光側のコアを有する辺状部材（辺状光導波路部材）の１つのみを図示しており、これと並行して作製される他の発光側の辺状部材や受光側の辺状部材の図示を省略している。また、図中の符号Ｃ１はコア（発光側の光導波路コア）、４ａはオーバークラッド層、４ｂはアンダークラッド層、２１は基台、２２は成形型であり、図５の（ａ）〜（ｅ）は、光導波路が作製される工程順を表す。
【００６６】
まず、枠状の光導波路を構成する各辺状部材形成するための基台２１を準備し、平坦な場所に載置する。この基台２１の材質は、作製されるポリマー系光導波路を、後に剥離可能な材質が選択される。
【００６７】
ついで、図５（ａ）に示すように、上記基台２１の表面に、アンダークラッド層４ｂを形成する。このアンダークラッド層４ｂ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４ｂの厚さは、例えば、５〜５０μｍの範囲内に設定される。
【００６８】
つぎに、図５（ｂ）に示すように、上記アンダークラッド層４ｂの表面に、フォトリソグラフィ法により、パターン形状の発光側光導波路コアＣ１および受光側光導波路コアＣ２（図示せず）を形成する。これらコアＣ１（およびＣ２）の形成材料としては、上記アンダークラッド層４ｂおよび後記のオーバークラッド層４ａ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、先に述べたように、上記発光側光導波路コアＣ１および受光側光導波路コアＣ２の枠の内縁部〔各光出射路２ｃ，３ｃ先端の出光部２ｘ，３ｙと各受光側光導波路コアＣ２の光入射側先端の受光部：図１（ａ）参照〕は、平面視レンズ状に形成される。
【００６９】
ついで、オーバークラッド層４ａ形成用の、透光性を有する成形型２２を準備する。この成形型２２には、図５（ｃ）に示すように、オーバークラッド層４ａの表面形状に対応する型面を有する凹部（成形キャビティ）が形成されており、この実施形態では、上記各光出射路２ｃ（３ｃ）の先端側端部を覆う部位〔図５（ｃ）の右端部分〕が、上下方向（光導波路の厚み方向）に１／４円の円弧状のレンズ曲面に形成されているものを使用している。
【００７０】
ついで、この成形型２２を、上記凹部を上にして（天地を逆にして）、成形型２２を成形ステージ（図示せず）の上に設置し、まず、上記凹部内にオーバークラッド層４ａ形成用の感光性樹脂（ワニス状）を充填する。ついで、アンダークラッド層４ｂ上に形成したコアＣ１を、上記成形型２２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４ｂを上記成形型２２に押圧し、上記ワニス状のオーバークラッド層４ａ形成用の感光性樹脂の中にコアＣ１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２２を透して上記感光性樹脂に照射し、その感光性樹脂を露光する。これにより、上記感光性樹脂が硬化して、図５（ｄ）に示すような、コアＣ１（およびＣ２）の内縁側先端部に対応する部位がレンズ状に形成されたオーバークラッド層４ａが形成される。
【００７１】
つぎに、上記感光性樹脂の硬化が完了した後、上記成形型２２からオーバークラッド層４ａをコアＣ１，アンダークラッド層４ｂおよび基台２１とともに脱型し、上記基台２１を剥離させて取り除くことにより、図５（ｅ）に示すような、略Ｉ字状の辺状部材（枠状の光導波路１０の構成材の１つ）を得る。
【００７２】
ついで、所定の形状に形成された上記辺状部材を４つ準備し、これらの接合端面を突き合わせて接合し、図１（ａ）に示すような、枠状の光導波路１０を作製する。得られた枠状光導波路１０の角部１０ｚの所定位置に、コアＣ１の共通部１の端面（光結合面）１ａに正対するように光源２０を配置し、共通部１の光軸と光源２０の光軸とを調芯して位置決めする。また、受光側にも受光素子アレイ３０を取り付け、図示しない配線等を接続することにより、本実施形態における入力デバイスを作製することができる。
【実施例】
【００７３】
つぎに、本発明の入力デバイスの効果を実証する試験として行った「実施例」について説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００７４】
本実施例においては、上記第１実施形態（図１）の入力デバイスにおいて、上記二分岐状の発光側光導波路コアの一方に形成された、分割状の分岐コア部の光結合部位（光結合面）における「主路の光入射側の結合端面」（コア幅ＷAで幅広状。以下「光入射端面」という）と「連絡路の光出射側の結合端面」（コア幅ＷBで幅狭状。以下「光出射端面」という）との比を種々変更した光導波路（辺状部材）を作製し、図１（ｂ）のように、上記光結合部位で第１連絡路２ａの光軸が第１主路２ｂの中心軸に対して水平方向（図中の矢印Ｃ方向または矢印Ｄ方向）にずれた場合の、このずれの光結合損失への影響を検証した。
【００７５】
まず、光導波路（辺状部材）の形成材料を準備した。
〔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。
【００７６】
〔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Ｃ ４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。
【００７７】
〔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（ＡＤＥＫＡ社製，ＥＰ４０８０Ｅ）１００重量部
この成分Ｇと上記成分Ｃ ２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。
【００７８】
＜光導波路（辺状部材）の作製＞
〔アンダークラッド層の形成〕
まず、ステンレス製の基台（平板状）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分間の乾燥処理を行い、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、厚さ２０μｍのアンダークラッド層を形成した〔図５（ａ）参照〕。
【００７９】
〔コアの形成〕
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、溶媒を揮散させてコア形成用の感光性樹脂層を形成した。つぎに、上記分割状になっている分岐コア部の一方（例えば主路側）に相当する所定形状の開口パターンを有する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の露光を行った後、１２０℃×１０分間の加熱処理を行い、樹脂の硬化を完了させた。そして、現像液（γ−ブチロラクトン）を用いてディップ現像することにより、未露光部分を溶解除去した後、１２０℃×５分間の加熱乾燥処理を行うことにより、パターニングされた厚さ（高さ）５０μｍの分岐状コアを形成した。なお、他のコアパターン（例えば連絡路，共通部側）の辺状部材を作製する場合は、そのコアパターンに相当する開口パターンを有するフォトマスクが使用される。
【００８０】
〔オーバークラッド層の形成〕
つぎに、オーバークラッド層形成用の、透光性を有する成形型を準備した。この成形型は、オーバークラッド層の表面形状に対応する成形キャビティを備えている。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、上記凹部に、前記のオーバークラッド層の形成材料を充填した。
【００８１】
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（ワニス状）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、上下方向に略１／４円弧状のレンズ曲面（曲率半径１．５ｍｍ）に形成されたオーバークラッド層を形成した。
【００８２】
つぎに、上記成形型から、上記オーバークラッド層を、アンダークラッド層およびコアとともに脱型させるとともに、上記基台をアンダークラッド層から剥離して、入力デバイス作製用の辺状部材（総厚１ｍｍ）を得た。
【００８３】
＜供試用入力デバイスの作製＞
〔辺状部材の接合および光源の取り付け〕
まず、得られた各辺状部材を位置合わせしながら突き合わせ、連絡路の光軸と主路の結合端面の幅方向中心軸とが一致した状態〔上記「主路２ｂの光入射側の結合端面２ｄ」と「連絡路２ａの光出射側の結合端面２ｅ」とが適正に光結合した理想的な状態：図１（ｂ）参照〕で、これら辺状部材を固定した。ついで、枠状光導波路の角部に位置する、発光側の光導波路コアＣ１の共通部１の端部（光結合面）１ａに対応する所定位置〔図１（ｂ）参照〕に、発光強度（または出力）が３ｍＷのＶＣＳＥＬ光源（波長８５０ｎｍ）を配設し、共通部１の中心軸上に上記光源の発光部（幅１０μｍ）の中心がくるように、調芯・位置合わせしてこの光源を固定し、供試用の入力デバイスを作製した。なお、上記光結合部位における主路２ｂの「光入射端面」と連絡路２ａの「光出射端面」との距離（間隙）を２００μｍとし、上記光源の発光部の発光面とコアＣ１の共通部１の光結合面１ａとの距離（間隙）は３００μｍとした。また、光導波路のコア幅，コア高さの測定には、レーザー顕微鏡（キーエンス社製）を、コア中心および光源のずれ量の測定には、光学顕微鏡（オリンパス社製 ＭＸ５１）を用いた。
【００８４】
〔測定用受光素子ユニットの取り付け〕
ついで、光強度測定用の受光素子ユニット（Ｏｐｔｏｗｅｌｌ社製 ＣＭＯＳリニアセンサアレイ）を準備し、上記発光側光導波路コアＣ１の各光出射路２ｃの先端（出光部２ｘ）から出射される光（信号）が、このセンサアレイの各受光素子に個々に入射するように（すなわち、光出射路１本に対して受光素子１個が対応するように）、上記受光素子ユニットを位置決めし、その状態で、上記枠状光導波路に接着剤等で固定して、枠の辺の一方（この場合は長辺１０Ｘ）側における各出光部２ｘごとの光強度を個別に測定できるように準備した。
【００８５】
＜光強度の測定および評価＞
上記供試用の入力デバイスを用いて、まず、上記連絡路の「光出射端面」（コア幅ＷB：幅狭状）の光軸と、上記主路の「光入射端面」（コア幅ＷA：幅広状）の幅方向中心軸とが一致した状態で、イニシャル（ブランク）となる光結合損失（ｄＢ）を、下記式（２）により計算した。
光結合損失（ｄＢ） ＝ −１０×ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ0） ・・・（２）
ただし、上記式（２）において、Ｉ0は連絡路側から出射（投射）される光の強度、Ｉは主路側に入射する光の強度である。
【００８６】
ついで、上記連絡路の光軸が、主路の中心軸に対して部材の突き合わせ面に沿った水平方向〔図１（ｂ）中の矢印Ｃ方向または矢印Ｄ方向〕に５０μｍずれた状態での光結合損失（ｄＢ）を測定し、先に測定したイニシャル（光軸ずれのない状態）における光結合損失との差（変化量）を計算により求めた。なお、光結合損失の変化量の「１ｄＢ」は、光強度が約７９％になった（約２１％低下した）状態を意味する。また、光強度の測定には、ＣＯＨＥＲＥＮＴ社製のＦｉｅｌｄＭａｘＩＩ−ＴＯを、光源には、Ｏｐｔｏｗｅｌｌ社製のＶＣＳＥＬ ＰＨ８５−Ｆ１Ｐ０Ｓ２を使用した。
【００８７】
用意した入力デバイスの供試品における連絡路の光出射端面のコア幅ＷBと、主路の光入射端面のコア幅ＷAとの組み合わせは、後記の「表１」「表２」および「表３」のとおりである。なお、表中の「光結合損失の変化量」（増加量：ｄＢ）は、上記連絡路の光軸を矢印Ｃ方向または矢印Ｄ方向に５０μｍずらした場合の、光結合損失の増加量の大きい方（すなわち最大値）を記載している。また、上記表１〜３中における適否の判定は、光軸をずらした場合の「光結合損失の変化量」（最大値）が、１ｄＢ以下のものを「○」、「光結合損失の変化量」が１ｄＢを越えるものを「×」と判定した。
【００８８】
上記実施例におけるサンプルの寸法（コア幅）の組み合わせと、実験の結果を以下の「表１」，「表２」，「表３」に示す。また、上記表１，表２の結果と、連絡路の「光出射端面のコア幅」および主路の「光入射端面のコア幅」との関連を示すグラフ（散布図）を図６に示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】
【表２】
【００９１】
【表３】
【００９２】
上記表１，表２および図６のグラフから、本発明の入力デバイスは、上記分割状の分岐コア部における光出射端面のコア幅が５００μｍ（０．５ｍｍ）以下の場合、これに対向する光入射端面のコア幅が下記式（３）を満たすように、上記光出射端面のコア幅より幅広に形成することにより、上記分岐コア部の光結合部位における光結合損失が増大せず、この光結合部位における充分な光量の伝達を維持することが可能なことが分かった〔グラフ中の近似直線（実線）を参照〕。
【００９３】
光入射端面のコア幅（μｍ） ≧ 光出射端面のコア幅（μｍ）×０．７＋１５０μｍ
・・・（３）
【００９４】
また、上記表３の結果から、本発明の入力デバイスは、上記分割状の分岐コア部における光出射端面のコア幅」が５００μｍ（０．５ｍｍ）を越える場合、これに対向する光出射端面のコア幅を、上記光出射端面のコア幅以上に広く形成することにより、上記分岐コア部の光結合部位における光結合損失が増大せず、この光結合部位における充分な光量の伝達が維持されることが確認された。
【００９５】
なお、別の実験により、上記分岐コア部の連絡路における主路側の終端部が、他の部分より幅広になっているもの（第２実施形態に相当）、主路の始端部に向かってコア幅が徐々に拡幅する形状になっているもの（第３実施形態に相当）や、枠状光導波路を構成する辺状部材がその辺の長手方向に複数個に分割され、それぞれの光導波路コアが端面どうしを突き合わせて光結合されているもの（第４実施形態に相当）も、上記と同様、上記分岐コア部の光結合部位における充分な光量の伝達が維持されることが確認されている。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の枠状光導波路を用いた入力デバイスは、発光側の光導波路コアが複数の辺状部材を接合して構成されたものであっても、そのコアの光結合部位における光結合損失の変動が小さく、均一な光の格子の形成に充分な光量が伝達される。これにより、上記入力デバイスは、検知空間内における高い検出精度を安定して維持することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１ 共通部
２ａ，３ａ 連絡路
２ｂ，３ｂ 主路
２ｄ，２ｅ 結合端面
１０ 光導波路
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 辺状部材
１０ｚ 角部
Ｃ１ 光導波路コア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の辺状部材を突き合わせて形成された枠状体と、この枠に囲われた空間からなる検知空間と、この枠状体の１つの角部の外縁に配設される光源と、複数の受光素子を備える受光手段と、上記光源から出射される光を互いに隣接する上記枠の２辺に分配する二分岐状の発光側光導波路コアと、上記枠の他の２辺に配置されて上記検知空間を通った光を受光手段に導く複数の受光側光導波路コアとを備え、上記二分岐状の発光側光導波路コアが、上記枠の角部に位置する光入射側の共通部と、この共通部に関連して上記枠の２辺に延びる主路と、上記共通部から二股状に分岐してそれぞれ上記主路に繋がる連絡路とを有し、上記共通部および二股状の連絡路の一方と連絡する一方の主路が、一方の辺状部材に形成され、他方の主路が他方の辺状部材に形成され、他方の主路と上記連絡路の他方との光結合が、一方および他方の辺状部材の端面の突き合わせにより形成され、上記他方の主路における連絡路側の光入射端面のコア幅（ＷA）と、これに対向する上記連絡路の他方の光出射端面のコア幅（ＷB）とが、下記の式（１）の関係に設定されていることを特徴とする入力デバイス。
ＷA≧ＷB ・・・（１）
【請求項２】
上記他方の主路と連絡する二股状の連絡路の他方が、その主路側の部分が他の部分より幅広になっている幅狭形状に形成されている請求項１記載の入力デバイス。
【請求項３】
上記他方の主路と連絡する二股状の連絡路の他方が、上記主路側の部分が共通部側からコア幅が徐々に拡幅する略三角形状に形成されている請求項２記載の入力デバイス。
【請求項４】
上記枠状体を構成する辺状部材が、その辺の長手方向に複数個に分割され、それぞれの光導波路コアが、端面どうしを突き合わせて光結合されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の入力デバイス。
【請求項１】
複数の辺状部材を突き合わせて形成された枠状体と、この枠に囲われた空間からなる検知空間と、この枠状体の１つの角部の外縁に配設される光源と、複数の受光素子を備える受光手段と、上記光源から出射される光を互いに隣接する上記枠の２辺に分配する二分岐状の発光側光導波路コアと、上記枠の他の２辺に配置されて上記検知空間を通った光を受光手段に導く複数の受光側光導波路コアとを備え、上記二分岐状の発光側光導波路コアが、上記枠の角部に位置する光入射側の共通部と、この共通部に関連して上記枠の２辺に延びる主路と、上記共通部から二股状に分岐してそれぞれ上記主路に繋がる連絡路とを有し、上記共通部および二股状の連絡路の一方と連絡する一方の主路が、一方の辺状部材に形成され、他方の主路が他方の辺状部材に形成され、他方の主路と上記連絡路の他方との光結合が、一方および他方の辺状部材の端面の突き合わせにより形成され、上記他方の主路における連絡路側の光入射端面のコア幅（ＷA）と、これに対向する上記連絡路の他方の光出射端面のコア幅（ＷB）とが、下記の式（１）の関係に設定されていることを特徴とする入力デバイス。
ＷA≧ＷB ・・・（１）
【請求項２】
上記他方の主路と連絡する二股状の連絡路の他方が、その主路側の部分が他の部分より幅広になっている幅狭形状に形成されている請求項１記載の入力デバイス。
【請求項３】
上記他方の主路と連絡する二股状の連絡路の他方が、上記主路側の部分が共通部側からコア幅が徐々に拡幅する略三角形状に形成されている請求項２記載の入力デバイス。
【請求項４】
上記枠状体を構成する辺状部材が、その辺の長手方向に複数個に分割され、それぞれの光導波路コアが、端面どうしを突き合わせて光結合されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の入力デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０９０９２（Ｐ２０１３−１０９０９２Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２８５０（Ｐ２０１１−２５２８５０）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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