近接センサ
【課題】 ノイズ光を拾いにくくすることができる近接センサを提供すること。
【解決手段】 近接センサＡ１は、発光体２と、発光体２と第１方向（ｘ方向）に並んで位置し、発光体２を出射して外部の物体で反射した光を受ける受光体３と、受光体３を覆う第１透光部材４と、第１透光部材４を覆い、第１透光部材４の表面の一部を光入射面４１として露出させる第１開口部６１を有する遮光部材６と、を備える。光入射面４１は、第１開口部６１の内周壁６１０の外側端縁６１１より深さ方向奥側に設けられている。第１開口部６１の内周壁６１０は、深さ方向奥側になるほど開口中心側へと近づく傾斜状の面からなる。内周壁６１０は、ｘ方向において発光体２から遠くなるほど深さ方向に対する傾斜角が大きくなっている。
【解決手段】 近接センサＡ１は、発光体２と、発光体２と第１方向（ｘ方向）に並んで位置し、発光体２を出射して外部の物体で反射した光を受ける受光体３と、受光体３を覆う第１透光部材４と、第１透光部材４を覆い、第１透光部材４の表面の一部を光入射面４１として露出させる第１開口部６１を有する遮光部材６と、を備える。光入射面４１は、第１開口部６１の内周壁６１０の外側端縁６１１より深さ方向奥側に設けられている。第１開口部６１の内周壁６１０は、深さ方向奥側になるほど開口中心側へと近づく傾斜状の面からなる。内周壁６１０は、ｘ方向において発光体２から遠くなるほど深さ方向に対する傾斜角が大きくなっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接した物体を光学的に検知するための近接センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１６は、従来の近接センサの一例を示している（たとえば特許文献１参照）。同図に示す近接センサＸは、基板９１、発光体９２、受光体９３、第１透光部材９４、第２透光部材９５、および遮光部材９６を備えている。基板９１には、発光体９２および受光体９３がｘ方向に並んで搭載されている。発光体９２は、赤外光を発する。受光体９３は、発光体９２を出射して外部の物体で反射した赤外光を受ける。受光体９３は、受光量に応じた電気信号を出力する。第１透光部材９４は、基板９１上において受光体９３を覆っている。第１透光部材９４は、表面の一部に凸面状の光入射面９４０を有する。第２透光部材９５は、基板９１上において発光体９２を覆っている。第２透光部材９５は、表面の一部に凸面状の光出射面９５０を有する。遮光部材９６は、基板９１上において第１透光部材９４および第２透光部材９５を遮断するとともに、これらを一体に覆っている。遮光部材９６は、第１開口部９６１および第２開口部９６２を有する。第１開口部９６１は、光入射面９４０をｘ方向に直交するｚ方向に向けて露出させている。第２開口部９６２は、第１開口部９６１と同一方向に向けて光出射面９５０を露出させている。光入射面９４０および光出射面９５０の最頂部は、第１開口部９６１および第２開口部９６２の深さ方向（ｚ方向）においてこれらの外縁と同じ高さ位置に設定されている。
【０００３】
近接センサＸは、たとえばタッチパネル方式の携帯電話端末に組み込まれる。近接センサＸは、携帯電話端末における液晶表示部Ｄの近傍に配置され、この液晶表示部Ｄとともにアクリル製などの透光カバーＣによって覆われる。発光体９２から出射した赤外光Ｌは、光出射面９５０を通って透光カバーＣの方へと進む。さらに赤外光Ｌは、透光カバーＣを透過し、その外側に位置する物体Ｍに当たって反射する。物体Ｍで反射した赤外光Ｌは、再び透光カバーＣを透過する。最終的に赤外光Ｌは、光入射面９４０を通って受光体９３に受光される。受光体９３は、受光量に応じた電気信号を図外の制御部に出力する。制御部は、受光体９３の出力レベルがあらかじめ設定されたしきい値を超えると、液晶表示部Ｄに近接する物体Ｍがあると認識する。すなわち、携帯電話端末では、たとえば通話を行うために液晶表示部Ｄ付近に頬を近づけると、近接センサＸにより頬が検知される。これにより、通話時には、液晶表示部Ｄを用いたタッチパネル操作が無効とされ、通話中の誤動作が防止される。通話時にはまた、液晶表示部Ｄが消灯状態とされ、バッテリの電力消費が抑えられる。
【０００４】
しかしながら、図１６に示すように、近接センサＸは、透光カバーＣとの間にある程度間隔を設けて配置される。そのため、光出射面９５０を出る赤外光には、透光カバーＣに対して比較的入射角が大きくなる光も存在する。このような赤外光は、透光カバーＣの内側の表面で反射し、ノイズ光Ｌ’となる。光入射面９４０に入射したノイズ光Ｌ’は、受光体９３によって受光されうる。したがって、従来の近接センサＸは、近接する物体が無いにもかかわらず誤検知してしまうおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３４１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、誤検知を招きにくくすることができる近接センサを提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明により提供される近接センサは、発光体と、上記発光体と第１方向に並んで位置し、上記発光体を出射して外部の物体で反射した光を受ける受光体と、上記受光体を覆う第１透光部材と、上記第１透光部材を覆い、当該第１透光部材の表面の一部を光入射面として露出させる第１開口部を有する遮光部材と、を備えた近接センサであって、上記光入射面は、上記第１開口部の内周壁の外側端縁より深さ方向奥側に設けられていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１開口部の内周壁は、深さ方向奥側になるほど開口中心側へと近づく傾斜状の面からなる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１開口部の内周壁は、上記第１方向において上記発光体から遠くなるほど深さ方向に対する傾斜角が大きくなっている。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１開口部の内周壁は、上記第１方向において上記発光体に最も遠い部分の深さ方向に対する傾斜角が１５°以上である。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１透光部材は、上記第１開口部内に配置される第１凸部を有し、上記光入射面は、上記第１凸部の端面である。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１凸部の端面は、平面状に形成されている。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１凸部は、上記第１開口部の内周壁との間に隙間を設けて配置される。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光体および受光体を上記第１方向に並べて搭載する基板と、上記発光体を覆う第２透光部材と、を備え、上記遮光部材は、上記基板上において上記第１透光部材および第２透光部材を遮断するとともにこれらを一体に覆い、上記第２透光部材の表面の一部を光出射面として露出させる第２開口部を上記第１開口部と同一側に有している。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記光出射面は、上記第２開口部の内周壁の外側端縁より深さ方向奥側に設けられている。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２開口部の内周壁は、深さ方向奥側になるほど開口中心側へと近づく傾斜状の面からなる。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記遮光部材は、上記第１開口部と上記第２開口部との間に光散乱領域を有する。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１開口部および第２開口部の深さ方向は、上記第１方向と直交しており、上記光散乱領域には、上記第１開口部および第２開口部の深さ方向および第１方向の双方と直交する第２方向に延びる複数の溝が形成されている。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の溝は、上記第１方向に対して傾斜した複数の斜面を有する。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記斜面は、上記第１方向に対する傾斜角が５０°〜７０°に設定されている。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２透光部材は、上記第２開口部内に配置される第２凸部を有し、上記光出射面は、上記第２凸部に含まれる。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記光出射面は、凸面状に形成されている。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２凸部は、上記第１方向の両端側に、上記光出射面に連続した一対の平坦な切り欠き面を有する。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２開口部の内周壁は、上記受光体から遠い側の上記切り欠き面を上記第１方向に向けて露出させる一方、上記受光体に近い側の上記切り欠き面に対して対向した部分を有する。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記受光体に近い側の上記切り欠き面は、上記第２開口部の内周壁との間に隙間を設けて配置される。
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光体は、赤外光を発するＬＥＤである。
【００２７】
このような構成の近接センサでは、たとえば光入射面に対向して透光カバーが配置される。発光体から出射された光は、透光カバーの方へと進む。このとき、光の一部は、透光カバーの内側の表面で反射してノイズ光となる。ノイズ光は、第１開口部の方へと進むが、第１開口部の深さ方向に対して斜めに進行する。これにより、ノイズ光は、第１開口部の深さ方向奥側に位置する光入射面に対して入射し難い。したがって、本発明に係る近接センサによれば、ノイズ光を拾いにくく、誤検知を招きにくい。
【００２８】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る近接センサの斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】図１のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】図１に示す近接センサの平面図である。
【図６】図５のVI−VI線に沿う断面図である。
【図７】図５のVII−VII線に沿う断面図である。
【図８】図１に示す近接センサに備えられた受光体の平面図である。
【図９】図８に示す受光体の光検出部を模式的に示す等価回路図である。
【図１０】近接センサの一製造工程を説明するための断面図である。
【図１１】近接センサの作用を説明するための断面図である。
【図１２】近接センサの作用を説明するための断面図である。
【図１３】近接センサの要部における光ノイズの低減効果を説明するための図表である。
【図１４】近接センサの要部における光ノイズの低減効果を説明するための図表である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る近接センサの断面図である。
【図１６】従来の近接センサの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００３１】
図１〜１２は、本発明の第１実施形態に係る近接センサを示している。図２によく示すように、近接センサＡ１は、基板１、発光体２、受光体３、第１透光部材４、第２透光部材５、および遮光部材６を備えている。
【００３２】
図２〜４に示すように、基板１は、搭載面１０と、これとは反対側の背面１１とを有する。搭載面１０および背面１１は、ｘ方向を長辺とし、ｙ方向を短辺とした矩形状の面をなす。搭載面１０および背面１１には、配線パターン（図示略）が形成されている。図２に示すように、搭載面１０には、発光体２および受光体３がｘ方向に並んで搭載されている。
【００３３】
発光体２は、赤外光を発するＬＥＤチップからなる。発光体２は、搭載面１０上の配線パターンにボンディングワイヤ（図示略）を介して接続されている。発光体２は、たとえば０．３５ｍｍ角の方形状からなる。発光体２は、搭載面１０とは反対側に向けてある程度放射状に赤外光を発する。
【００３４】
受光体３は、可視光および赤外光を受光可能な光半導体チップからなる。受光体３は、搭載面１０上の配線パターンにボンディングワイヤ（図示略）を介して接続されている。受光体３は、たとえば１．６×１．８ｍｍ角の方形状である。
【００３５】
図８に示すように、受光体３は、半導体基板３０、可視光検出部３１、赤外光検出部３２、機能素子部３３、および積層光学膜３４を有する。なお、同図において、積層光学膜３４については、便宜上ハッチングにより示している。
【００３６】
半導体基板３０には、可視光検出部３１、赤外光検出部３２、および機能素子部３３が半導体素子として造り込まれている。可視光検出部３１および赤外光検出部３２は、半導体基板３０の中央部に位置する。機能素子部３３は、可視光検出部３１および赤外光検出部３２の周囲に位置する。半導体基板３０上には、半導体素子に導通する配線層が多層形成されている（図示略）。半導体基板３０上の配線層のうち、赤外光検出部３２および機能素子部３３と対応する部分は、積層光学膜３４により覆われている。配線層において可視光検出部３１と対応する部分は、積層光学膜３４に覆われることなく露出している。
【００３７】
可視光検出部３１は、複数のフォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＡ２，ＰＤＡ３，ＰＤＢ１，ＰＤＢ２，ＰＤＢ３を有する。フォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＡ２，ＰＤＡ３は、半導体基板３０内の所定の深さ位置にｐｎ接合領域を設けることにより形成されている。これより、フォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＡ２，ＰＤＡ３は、可視光および赤外光を受光し、その受光量に応じた光電流を光電変換により出力する。フォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＡ２，ＰＤＡ３は、面積が比較的大きく形成されている。一方、フォトダイオードＰＤＢ１，ＰＤＢ２，ＰＤＢ３は、半導体基板３０内において先のフォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＡ２，ＰＤＡ３より深い位置にｐｎ接合領域を設けて形成されている。すなわち、フォトダイオードＰＤＢ１，ＰＤＢ２，ＰＤＢ３は、分光感度特性のピークが長波長側にシフトされている。これにより、フォトダイオードＰＤＢ１，ＰＤＢ２，ＰＤＢ３は、赤外光のみを受光し、その受光量に応じた光電流を光電変換により出力する。フォトダイオードＰＤＢ１，ＰＤＢ２，ＰＤＢ３は、面積が比較的小さく形成されている。
【００３８】
図９（Ａ）に示すように、一対のフォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＢ１は、第１受光ユニット３１１を構成している。一対のフォトダイオードＰＤＡ２，ＰＤＢ２は、第２受光ユニット３１２を構成している。一対のフォトダイオードＰＤＡ３，ＰＤＢ３は、第３受光ユニット３１３を構成している。第１受光ユニット３１１のフォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＢ１は、電源電位Ｖｃｃと接地電位との間に直列に接続されている。第２受光ユニット３１２のフォトダイオードＰＤＡ２，ＰＤＢ２、および第３受光ユニット３１３のフォトダイオードＰＤＡ３，ＰＤＢ３も、電源電位Ｖｃｃと接地電位との間に直列に接続されている。第１ないし第３受光ユニット３１１〜３１３において対をなすフォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＢ１：ＰＤＡ２，ＰＤＢ２：ＰＤＡ３，ＰＤＢ３の組は、それぞれ異なる面積比に設定されている。
【００３９】
第１受光ユニット３１１においては、フォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＢ１間から電流Ｉ１が出力される。この電流Ｉ１は、フォトダイオードＰＤＡ１の可視光成分および赤外光成分を含む光電流からフォトダイオードＰＤＢ１の赤外光成分を含む光電流を差し引いたものとなる。すなわち、第１受光ユニット３１１は、フォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＢ１の面積比に応じた受光量の差分に対応する電流Ｉ１を出力する。同様に、第２受光ユニット３１２では、フォトダイオードＰＤＡ２，ＰＤＢ２間からそれらの面積比に応じた受光量の差分に対応する電流Ｉ２が出力される。第３受光ユニット３１３では、フォトダイオードＰＤＡ３，ＰＤＢ３間からそれらの面積比に応じた受光量の差分に対応する電流Ｉ３が出力される。
【００４０】
赤外光検出部３２は、フォトダイオードＰＤＣを有する。フォトダイオードＰＤＣは、半導体基板３０内において前述したフォトダイオードＰＤＢ１，ＰＤＢ２，ＰＤＢ３と同程度の深さ位置にｐｎ接合領域を設けることにより形成されている。これより、フォトダイオードＰＤＣは、赤外光のみを受光し、その受光量に応じた光電流を光電変換により出力する。フォトダイオードＰＤＣは、可視光検出部３１のフォトダイオードＰＤＡ１などと比べて面積が相当大きく形成されている。図９（Ｂ）に示すように、フォトダイオードＰＤＣは、電源電位Ｖｃｃに接続され、赤外光の受光量に応じた光電流Ｉｃを出力する。
【００４１】
機能素子部３３には、アナログ回路およびデジタル回路が造り込まれている。機能素子部３３は、第１受光ユニット３１１、第２受光ユニット３１２、および第３受光ユニット３１３、ならびにフォトダイオードＰＤＣから電流Ｉ１〜Ｉ３，Ｉｃを取り込む。機能素子部３３は、フォトダイオードＰＤＣからの光電流Ｉｃに基づき、赤外光の受光量をデジタル値として算出する。赤外光の受光量があらかじめ設定されたしきい値を超えると、機能素子部３３は、近接する物体があることを示す近接信号を外部に出力する。機能素子部３３は、第１受光ユニット３１１、第２受光ユニット３１２、および第３受光ユニット３１３からの電流Ｉ１〜Ｉ３に基づき、可視光の受光量をデジタル値として算出する。機能素子部３３は、可視光の受光量に応じた照度を示す照度信号を外部に出力する。
【００４２】
積層光学膜３４は、赤外光に対応する長波長域に対してのみ透光性を有する樹脂からなる。赤外光検出部３２および機能素子部３３は、積層光学膜３４により覆われているため、可視光を受けることなく赤外光のみを受ける。一方、可視光検出部３１は、積層光学膜３４により覆われていないため、可視光を確実に受ける。
【００４３】
図２に示すように、第１透光部材４は、搭載面１０上において受光体３を覆っている。第１透光部材４は、可視光から赤外光までの波長域に対して透光性を有する透明な樹脂からなる。第１透光部材４は、ｚ方向を向く表面において、受光体３の可視光検出部３１および赤外光検出部３２と対向する部分に第１凸部４０を有する。第１凸部４０は、円柱状を呈しており、たとえば外径が１ｍｍである。第１凸部４０は、ｚ方向を向く端面として光入射面４１を有する。光入射面４１は、平面状に形成されている。
【００４４】
図２に示すように、第２透光部材５は、搭載面１０上において発光体２を覆っている。第２透光部材５は、第１透光部材４と同一材料からなる。第２透光部材５は、第１透光部材４とともに、一次モールド樹脂成型工程を経て形成される。第２透光部材５は、ｚ方向を向く表面において、発光体２と対向する部分に第２凸部５０を有する。第２凸部５０は、光出射面５１と、一対の切り欠き面５２Ａ，５２Ｂとを有する。光出射面５１は、ｚ方向に膨出した凸面状のレンズ面をなす。図５に示すように、光出射面５１のｙ方向両側には、平面視円弧状の最外縁が形成される。最外縁間となる光出射面５１の最大径は、たとえば０．４４ｍｍである。一対の切り欠き面５２Ａ，５２Ｂは、ｘ方向の両端側において、光出射面５１に連続した平坦な面をなす。切り欠き面５２Ａ，５２Ｂは、概ねｘ方向を向いている。切り欠き面５２Ａは、受光体３に対して近い側に位置する。切り欠き面５２Ｂは、受光体３に対して遠い側に位置する。
【００４５】
図２に示すように、遮光部材６は、第１透光部材４および第２透光部材５ならびに搭載面１０全体を覆っている。搭載面１０上においてｚ方向に沿う遮光部材６の厚み寸法は、たとえば１ｍｍである。遮光部材６は、第１透光部材４および第２透光部材５をｘ方向に遮断している。遮光部材６は、可視光および赤外光を通さない非透光性を有する樹脂からなる。遮光部材６は、一次モールド樹脂成型工程の後、二次モールド樹脂成型工程を経て形成される。図１に示すように、遮光部材６は、全体的に方形状に形成される。図１および図５に示すように、遮光部材６は、第１面６Ａ、一対の第２面６Ｂ，６Ｃ、および一対の第３面６Ｄ，６Ｅを有する。第１面６Ａは、全体的にｚ方向を向いた面をなす。第１面６Ａは、たとえばｘ方向に沿う長辺が５ｍｍ、ｙ方向に沿う短辺が２．５ｍｍである。第２面６Ｂ，６Ｃは、概ねｘ方向を向いた面をなす。第２面６Ｂは、発光体２に対して近い側に位置する。第２面６Ｃは、受光体３に対して近い側に位置する。第３面６Ｄ，６Ｅは、概ねｙ方向を向いた面をなす。
【００４６】
図１および図２によく示すように、第１面６Ａには、第１開口部６１と第２開口部６２とが設けられている。第１開口部６１および第２開口部６２は、互いにｘ方向に並んでおり、ｚ方向を深さ方向とする。第１開口部６１および第２開口部６２の深さ寸法は、たとえば０．４２ｍｍである。第１開口部６１は、内部に第１凸部４０が配置され、光入射面４１をｚ方向に向けて露出させる。第２開口部６２は、内部に第２凸部５０が配置され、光出射面５１をｚ方向に向けて露出させる。図５に示すように、第１開口部６１は、平面視円形状の内周壁６１０を有する。第１開口部６１の内径は、たとえば１．３ｍｍである。同図に示す平面視において、第２開口部６２は、光出射面５１の最外縁および切り欠き面５２Ａに沿った形状の内周壁６２０を有する。第２開口部６２のｙ方向に沿う最大内径は、たとえば０．５９ｍｍである。図２および図３に示すように、第１凸部４０は、内周壁６１０との間に隙間を設けて配置される。光入射面４１は、内周壁６１０の外側端縁６１１より深さ方向奥側に位置する。図２および図４に示すように、第２凸部５０は、内周壁６２０との間に隙間を設けて配置される。光出射面５１の最頂部は、内周壁６２０の外側端縁６２１より深さ方向奥側に位置する。
【００４７】
図６および図７に示すように、内周壁６１０は、深さ方向奥側になるほど開口中心側へと近づく傾斜状の面からなる。内周壁６１０の深さ方向に対する傾斜角は、ｘ方向において発光体２から遠ざかるほど大きくなっている。たとえば、内周壁６１０には、発光体２に対して最も近い第１部分６１０Ａと、中間に位置する第２部分６１０Ｂと、最も遠い第３部分６１０Ｃとがある。第１部分６１０Ａの傾斜角はほとんど無い。第１部分６１０Ａと第２部分６１０Ｂとの間の部分は、第１部分６１０Ａから第２部分６１０Ｂへと進むにつれて傾斜角が次第に大きくなる。第２部分６１０Ｂの傾斜角α１は、たとえば７．５°である。さらに第２部分６１０Ｂと第３部分６１０Ｃとの間の部分は、第２部分６１０Ｂから第３部分６１０Ｃへと進むにつれて傾斜角が次第に大きくなる。第３部分６１０Ｃの傾斜角α２は、最大傾斜角としてたとえば１５°に設定されている。なお、最大傾斜角は、第１開口部の深さ寸法や内径などに応じて１５°以上に設定してもよい。
【００４８】
図２および図４に示すように、内周壁６２０は、深さ方向奥側になるほど開口中心側へと近づく傾斜状の面からなる。内周壁６２０の深さ方向に対する傾斜角は、全周にわたり概ね一様な角度に設定されている。図１および図５に示すように、内周壁６２０は、一対の第１部分６２０Ａと、第２部分６２０Ｂとを有する。第１部分６２０Ａは、平面視円弧状を呈し、光出射面５１の最外縁に沿っている。第２部分６２０Ｂは、平面状を呈し、切り欠き面５２Ａに対向している。内周壁６２０は、ｘ方向において受光体３から遠い側に壁面を形成せずに開放されている。これにより、内周壁６２０は、ｘ方向に向けて切り欠き面５２Ｂを露出させている。図１および図２に示すように、第２面６Ｂは、第２開口部６２に続く開放部６ｂを有し、この開放部６ｂにおいて第２透光部材５の一部を露出させている。
【００４９】
図１および図２に示すように、第１面６Ａ全体には、ｙ方向に延びる多数の溝６３が形成されている。特に第１開口部６１と第２開口部６２との間には、複数の溝６３によって光散乱領域ＬＳが形成される。図６によく示すように、複数の溝６３は、ｘ方向に対して傾斜した複数の斜面６３０を有する。斜面６３０のｘ方向に対する傾斜角βは、５０°〜７０°に設定されている。なお、図５においては、溝６３を省略している。本実施形態では、第１面６Ａ全体に複数の溝６３を形成しているが、第１開口部６１と第２開口部６２との間にのみ溝６３を形成するようにしてもよい。
【００５０】
図１０に示すように、製造時において、遮光部材６を二次モールド樹脂成型工程により形成する際には、第１開口部６１や第２開口部６２の形状に応じた筒状部分７０を有する金型７が用いられる。同図には、第１開口部６１に対応する筒状部分７０を示している。金型７の筒状部分７０は、第１凸部４０の周囲や第２凸部５０の周囲に配置され、樹脂硬化後に取り除かれる。その結果、第１凸部４０に接することなく第１開口部６１の内周壁６１０が形成される。これにより、光入射面４１には、遮光部材６を構成する樹脂の付着が防止される。同様に、第２凸部５０に接することなく第２開口部６２の内周壁６２０が形成され、光出射面５１には、遮光部材６を構成する樹脂の付着が防止される。
【００５１】
次に、近接センサＡ１の光学的な作用について説明する。
【００５２】
図１１および図１２に示すように、近接センサＡ１は、たとえば液晶タッチパネル方式の液晶表示部Ｄを備えた携帯電話端末に組み込まれる。近接センサＡ１は、液晶表示部Ｄの近傍に配置され、液晶表示部Ｄとともにアクリル製などの透光カバーＣによって覆われる。近接センサＡ１は、透光カバーＣとの間に間隔ｄを設けて配置される。間隔ｄは、たとえば０．２５〜１ｍｍ程度である。本実施形態の近接センサＡ１は、受光体３の可視光検出部３１によって照度を検出するほか、発光体２の赤外光Ｌを用いて液晶表示部Ｄに近接する物体を検知する。
【００５３】
発光体２から出射した赤外光Ｌは、光出射面５１を通って透光カバーＣの方へと進む。さらに赤外光Ｌは、透光カバーＣを透過し、その外側に位置する物体Ｍに当たって反射する。物体Ｍで反射した赤外光Ｌの一部は、再び透光カバーＣを透過する。最終的に赤外光Ｌの一部は、光入射面４１を通って受光体３の赤外光検出部３２に受光される。透光カバーＣの外側に物体が無い場合、外側に向けて透光カバーＣを透過した光は、そのまま進むことによって赤外光検出部３２に受光されない。
【００５４】
赤外光検出部３２は、赤外光Ｌの受光量に応じた光電流Ｉｃを機能素子部３４に出力する。機能素子部３４は、光電流Ｉｃがあらかじめ設定されたしきい値を超えると、液晶表示部Ｄに近接する物体Ｍがあると認識し、近接信号を外部に出力する。
【００５５】
一方、光出射面５１を出た赤外光Ｌには、透光カバーＣに対して比較的入射角が大きくなる光も存在する。このような赤外光Ｌは、透光カバーＣの内側の表面で反射し、ノイズ光Ｌ’となる。ノイズ光Ｌ’の一部は、光散乱領域ＬＳや第１開口部６１の方へと向かう。
【００５６】
このとき、第２開口部６２においては、光出射面５１が内周壁６２０の外側端縁６２１より深さ方向奥側に位置する。そのため、光出射面５１から透光カバーＣに対してより大きい入射角となる方向に進む光は、内周壁６２０により効果的に遮られる。これにより、透光カバーＣの内側の表面で第１開口部６１の方に向けて反射するノイズ光Ｌ’が低減される。
【００５７】
また、第２開口部６２においては、切り欠き面５２Ｂからも赤外光Ｌが出射する。この赤外光Ｌは、内周壁６２０に当たることなくｘ方向において第１開口部６１の反対側へとそのまま進む。これによっても、第１開口部６１の方に向けて進むノイズ光Ｌ’が低減される。
【００５８】
光散乱領域ＬＳにおいては、ノイズ光Ｌ’の一部が溝６３の斜面６３０で反射する。これにより、ノイズ光Ｌ’は、ｘ方向において第２開口部６２の方へと進みやすくなる。したがって、光散乱領域ＬＳによれば、第１開口部６１の方に向けて進むノイズ光Ｌ’が低減される。
【００５９】
図１３は、シミュレーションにより、近接センサＡ１と透光カバーＣとの間隔ｄに対し、斜面６３０の傾斜角に応じて受光体３により受光される光ノイズＬ’の受光量を相対値で表した図表である。同図においては、第１面を平坦な面とした場合における受光体の出力レベルを光ノイズの基準値として「１」としている。同図によれば、斜面６３０の傾斜角を５０°、６０°、７０°とした場合、間隔ｄが０．２５〜１ｍｍの範囲で変化しても、受光体３により受光される光ノイズＬ’が効果的に低減されるのが理解される。
【００６０】
第１開口部６１においては、光入射面４１が内周壁６１０の外側端縁６１１より深さ方向奥側に位置する。そのため、光入射面４１に入射しようとするノイズ光Ｌ’の一部を内周壁６１０の外側端縁６１１により遮ることができる。これにより、光入射面４１を通って受光体３に達するノイズ光Ｌ’が低減される。
【００６１】
図１２に示すように、第１開口部６１においては、その内部にノイズ光Ｌ’の一部が進入する。第１開口部６１内に進入したノイズ光Ｌ’の一部は、内周壁６１０の第３部分６１０Ｃに当たって反射する。第３部分６１０Ｃは、深さ方向奥側になるほど光入射面４１の方に近づき、深さ方向（ｚ方向）に対して比較的大きく傾斜している。そのため、ノイズ光Ｌ’の一部は、光入射面４１から逸れて第１部分６１０Ａの方へと進む。したがって、光入射面４１に入射するノイズ光Ｌ’を減少させることができる。
【００６２】
図１４は、シミュレーションにより、内周壁６１０の第３部分６１０Ｃの傾斜角α２に対し、受光体３により受光される光ノイズＬ’の受光量を相対値で表した図表である。同図においては、内周壁を全周にわたって傾斜角０°とした場合における受光体の出力レベルを光ノイズの基準値として「１００％」としている。同図によれば、傾斜角α２が１５°以上であれば、光ノイズＬ’が概ね下限レベルまで低減されることが理解される。
【００６３】
したがって、第１実施形態に係る近接センサＡ１によれば、透光カバーＣで覆われた状態において、ノイズ光Ｌ’を拾いにくくすることができる。これにより、携帯電話端末に組み込まれた近接センサＡ１では、液晶表示部Ｄ付近に近接する物体が何も無い場合、ノイズ光Ｌ’によってあたかもあるように振る舞う誤検知を少なくすることができる。
【００６４】
図１５は、本発明の第２実施形態に係る近接センサを示している。同図に示す近接センサＡ２では、第１面６Ａ全体に断面矩形状の多数の溝６３が形成されている。なお、近接センサＡ２は、その他の点において先述した第１実施形態による近接センサＡ１と同様である。光散乱領域ＬＳにおいては、断面矩形状の複数の溝６３によってもノイズ光Ｌ’が効果的に散乱される。これにより、第１開口部６１の方に向けて進むノイズ光Ｌ’を低減することができる。
【００６５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る近接センサの具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００６６】
Ａ１，Ａ２ 近接センサ
ＬＳ 光散乱領域
１ 基板
２ 発光体
３ 受光体
４ 第１透光部材
４０ 第１凸部
４１ 光入射面
５ 第２透光部材
５０ 第２凸部
５１ 光出射面
５２Ａ，５２Ｂ 切り欠き面
６ 遮光部材
６１ 第１開口部
６１０ 内周壁
６１１ 外側端縁
６２ 第２開口部
６２０ 内周壁
６２１ 外側端縁
６３ 溝
６３０ 斜面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接した物体を光学的に検知するための近接センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１６は、従来の近接センサの一例を示している（たとえば特許文献１参照）。同図に示す近接センサＸは、基板９１、発光体９２、受光体９３、第１透光部材９４、第２透光部材９５、および遮光部材９６を備えている。基板９１には、発光体９２および受光体９３がｘ方向に並んで搭載されている。発光体９２は、赤外光を発する。受光体９３は、発光体９２を出射して外部の物体で反射した赤外光を受ける。受光体９３は、受光量に応じた電気信号を出力する。第１透光部材９４は、基板９１上において受光体９３を覆っている。第１透光部材９４は、表面の一部に凸面状の光入射面９４０を有する。第２透光部材９５は、基板９１上において発光体９２を覆っている。第２透光部材９５は、表面の一部に凸面状の光出射面９５０を有する。遮光部材９６は、基板９１上において第１透光部材９４および第２透光部材９５を遮断するとともに、これらを一体に覆っている。遮光部材９６は、第１開口部９６１および第２開口部９６２を有する。第１開口部９６１は、光入射面９４０をｘ方向に直交するｚ方向に向けて露出させている。第２開口部９６２は、第１開口部９６１と同一方向に向けて光出射面９５０を露出させている。光入射面９４０および光出射面９５０の最頂部は、第１開口部９６１および第２開口部９６２の深さ方向（ｚ方向）においてこれらの外縁と同じ高さ位置に設定されている。
【０００３】
近接センサＸは、たとえばタッチパネル方式の携帯電話端末に組み込まれる。近接センサＸは、携帯電話端末における液晶表示部Ｄの近傍に配置され、この液晶表示部Ｄとともにアクリル製などの透光カバーＣによって覆われる。発光体９２から出射した赤外光Ｌは、光出射面９５０を通って透光カバーＣの方へと進む。さらに赤外光Ｌは、透光カバーＣを透過し、その外側に位置する物体Ｍに当たって反射する。物体Ｍで反射した赤外光Ｌは、再び透光カバーＣを透過する。最終的に赤外光Ｌは、光入射面９４０を通って受光体９３に受光される。受光体９３は、受光量に応じた電気信号を図外の制御部に出力する。制御部は、受光体９３の出力レベルがあらかじめ設定されたしきい値を超えると、液晶表示部Ｄに近接する物体Ｍがあると認識する。すなわち、携帯電話端末では、たとえば通話を行うために液晶表示部Ｄ付近に頬を近づけると、近接センサＸにより頬が検知される。これにより、通話時には、液晶表示部Ｄを用いたタッチパネル操作が無効とされ、通話中の誤動作が防止される。通話時にはまた、液晶表示部Ｄが消灯状態とされ、バッテリの電力消費が抑えられる。
【０００４】
しかしながら、図１６に示すように、近接センサＸは、透光カバーＣとの間にある程度間隔を設けて配置される。そのため、光出射面９５０を出る赤外光には、透光カバーＣに対して比較的入射角が大きくなる光も存在する。このような赤外光は、透光カバーＣの内側の表面で反射し、ノイズ光Ｌ’となる。光入射面９４０に入射したノイズ光Ｌ’は、受光体９３によって受光されうる。したがって、従来の近接センサＸは、近接する物体が無いにもかかわらず誤検知してしまうおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３４１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、誤検知を招きにくくすることができる近接センサを提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明により提供される近接センサは、発光体と、上記発光体と第１方向に並んで位置し、上記発光体を出射して外部の物体で反射した光を受ける受光体と、上記受光体を覆う第１透光部材と、上記第１透光部材を覆い、当該第１透光部材の表面の一部を光入射面として露出させる第１開口部を有する遮光部材と、を備えた近接センサであって、上記光入射面は、上記第１開口部の内周壁の外側端縁より深さ方向奥側に設けられていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１開口部の内周壁は、深さ方向奥側になるほど開口中心側へと近づく傾斜状の面からなる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１開口部の内周壁は、上記第１方向において上記発光体から遠くなるほど深さ方向に対する傾斜角が大きくなっている。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１開口部の内周壁は、上記第１方向において上記発光体に最も遠い部分の深さ方向に対する傾斜角が１５°以上である。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１透光部材は、上記第１開口部内に配置される第１凸部を有し、上記光入射面は、上記第１凸部の端面である。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１凸部の端面は、平面状に形成されている。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１凸部は、上記第１開口部の内周壁との間に隙間を設けて配置される。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光体および受光体を上記第１方向に並べて搭載する基板と、上記発光体を覆う第２透光部材と、を備え、上記遮光部材は、上記基板上において上記第１透光部材および第２透光部材を遮断するとともにこれらを一体に覆い、上記第２透光部材の表面の一部を光出射面として露出させる第２開口部を上記第１開口部と同一側に有している。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記光出射面は、上記第２開口部の内周壁の外側端縁より深さ方向奥側に設けられている。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２開口部の内周壁は、深さ方向奥側になるほど開口中心側へと近づく傾斜状の面からなる。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記遮光部材は、上記第１開口部と上記第２開口部との間に光散乱領域を有する。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１開口部および第２開口部の深さ方向は、上記第１方向と直交しており、上記光散乱領域には、上記第１開口部および第２開口部の深さ方向および第１方向の双方と直交する第２方向に延びる複数の溝が形成されている。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の溝は、上記第１方向に対して傾斜した複数の斜面を有する。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記斜面は、上記第１方向に対する傾斜角が５０°〜７０°に設定されている。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２透光部材は、上記第２開口部内に配置される第２凸部を有し、上記光出射面は、上記第２凸部に含まれる。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記光出射面は、凸面状に形成されている。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２凸部は、上記第１方向の両端側に、上記光出射面に連続した一対の平坦な切り欠き面を有する。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第２開口部の内周壁は、上記受光体から遠い側の上記切り欠き面を上記第１方向に向けて露出させる一方、上記受光体に近い側の上記切り欠き面に対して対向した部分を有する。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記受光体に近い側の上記切り欠き面は、上記第２開口部の内周壁との間に隙間を設けて配置される。
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光体は、赤外光を発するＬＥＤである。
【００２７】
このような構成の近接センサでは、たとえば光入射面に対向して透光カバーが配置される。発光体から出射された光は、透光カバーの方へと進む。このとき、光の一部は、透光カバーの内側の表面で反射してノイズ光となる。ノイズ光は、第１開口部の方へと進むが、第１開口部の深さ方向に対して斜めに進行する。これにより、ノイズ光は、第１開口部の深さ方向奥側に位置する光入射面に対して入射し難い。したがって、本発明に係る近接センサによれば、ノイズ光を拾いにくく、誤検知を招きにくい。
【００２８】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る近接センサの斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】図１のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】図１に示す近接センサの平面図である。
【図６】図５のVI−VI線に沿う断面図である。
【図７】図５のVII−VII線に沿う断面図である。
【図８】図１に示す近接センサに備えられた受光体の平面図である。
【図９】図８に示す受光体の光検出部を模式的に示す等価回路図である。
【図１０】近接センサの一製造工程を説明するための断面図である。
【図１１】近接センサの作用を説明するための断面図である。
【図１２】近接センサの作用を説明するための断面図である。
【図１３】近接センサの要部における光ノイズの低減効果を説明するための図表である。
【図１４】近接センサの要部における光ノイズの低減効果を説明するための図表である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る近接センサの断面図である。
【図１６】従来の近接センサの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００３１】
図１〜１２は、本発明の第１実施形態に係る近接センサを示している。図２によく示すように、近接センサＡ１は、基板１、発光体２、受光体３、第１透光部材４、第２透光部材５、および遮光部材６を備えている。
【００３２】
図２〜４に示すように、基板１は、搭載面１０と、これとは反対側の背面１１とを有する。搭載面１０および背面１１は、ｘ方向を長辺とし、ｙ方向を短辺とした矩形状の面をなす。搭載面１０および背面１１には、配線パターン（図示略）が形成されている。図２に示すように、搭載面１０には、発光体２および受光体３がｘ方向に並んで搭載されている。
【００３３】
発光体２は、赤外光を発するＬＥＤチップからなる。発光体２は、搭載面１０上の配線パターンにボンディングワイヤ（図示略）を介して接続されている。発光体２は、たとえば０．３５ｍｍ角の方形状からなる。発光体２は、搭載面１０とは反対側に向けてある程度放射状に赤外光を発する。
【００３４】
受光体３は、可視光および赤外光を受光可能な光半導体チップからなる。受光体３は、搭載面１０上の配線パターンにボンディングワイヤ（図示略）を介して接続されている。受光体３は、たとえば１．６×１．８ｍｍ角の方形状である。
【００３５】
図８に示すように、受光体３は、半導体基板３０、可視光検出部３１、赤外光検出部３２、機能素子部３３、および積層光学膜３４を有する。なお、同図において、積層光学膜３４については、便宜上ハッチングにより示している。
【００３６】
半導体基板３０には、可視光検出部３１、赤外光検出部３２、および機能素子部３３が半導体素子として造り込まれている。可視光検出部３１および赤外光検出部３２は、半導体基板３０の中央部に位置する。機能素子部３３は、可視光検出部３１および赤外光検出部３２の周囲に位置する。半導体基板３０上には、半導体素子に導通する配線層が多層形成されている（図示略）。半導体基板３０上の配線層のうち、赤外光検出部３２および機能素子部３３と対応する部分は、積層光学膜３４により覆われている。配線層において可視光検出部３１と対応する部分は、積層光学膜３４に覆われることなく露出している。
【００３７】
可視光検出部３１は、複数のフォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＡ２，ＰＤＡ３，ＰＤＢ１，ＰＤＢ２，ＰＤＢ３を有する。フォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＡ２，ＰＤＡ３は、半導体基板３０内の所定の深さ位置にｐｎ接合領域を設けることにより形成されている。これより、フォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＡ２，ＰＤＡ３は、可視光および赤外光を受光し、その受光量に応じた光電流を光電変換により出力する。フォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＡ２，ＰＤＡ３は、面積が比較的大きく形成されている。一方、フォトダイオードＰＤＢ１，ＰＤＢ２，ＰＤＢ３は、半導体基板３０内において先のフォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＡ２，ＰＤＡ３より深い位置にｐｎ接合領域を設けて形成されている。すなわち、フォトダイオードＰＤＢ１，ＰＤＢ２，ＰＤＢ３は、分光感度特性のピークが長波長側にシフトされている。これにより、フォトダイオードＰＤＢ１，ＰＤＢ２，ＰＤＢ３は、赤外光のみを受光し、その受光量に応じた光電流を光電変換により出力する。フォトダイオードＰＤＢ１，ＰＤＢ２，ＰＤＢ３は、面積が比較的小さく形成されている。
【００３８】
図９（Ａ）に示すように、一対のフォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＢ１は、第１受光ユニット３１１を構成している。一対のフォトダイオードＰＤＡ２，ＰＤＢ２は、第２受光ユニット３１２を構成している。一対のフォトダイオードＰＤＡ３，ＰＤＢ３は、第３受光ユニット３１３を構成している。第１受光ユニット３１１のフォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＢ１は、電源電位Ｖｃｃと接地電位との間に直列に接続されている。第２受光ユニット３１２のフォトダイオードＰＤＡ２，ＰＤＢ２、および第３受光ユニット３１３のフォトダイオードＰＤＡ３，ＰＤＢ３も、電源電位Ｖｃｃと接地電位との間に直列に接続されている。第１ないし第３受光ユニット３１１〜３１３において対をなすフォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＢ１：ＰＤＡ２，ＰＤＢ２：ＰＤＡ３，ＰＤＢ３の組は、それぞれ異なる面積比に設定されている。
【００３９】
第１受光ユニット３１１においては、フォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＢ１間から電流Ｉ１が出力される。この電流Ｉ１は、フォトダイオードＰＤＡ１の可視光成分および赤外光成分を含む光電流からフォトダイオードＰＤＢ１の赤外光成分を含む光電流を差し引いたものとなる。すなわち、第１受光ユニット３１１は、フォトダイオードＰＤＡ１，ＰＤＢ１の面積比に応じた受光量の差分に対応する電流Ｉ１を出力する。同様に、第２受光ユニット３１２では、フォトダイオードＰＤＡ２，ＰＤＢ２間からそれらの面積比に応じた受光量の差分に対応する電流Ｉ２が出力される。第３受光ユニット３１３では、フォトダイオードＰＤＡ３，ＰＤＢ３間からそれらの面積比に応じた受光量の差分に対応する電流Ｉ３が出力される。
【００４０】
赤外光検出部３２は、フォトダイオードＰＤＣを有する。フォトダイオードＰＤＣは、半導体基板３０内において前述したフォトダイオードＰＤＢ１，ＰＤＢ２，ＰＤＢ３と同程度の深さ位置にｐｎ接合領域を設けることにより形成されている。これより、フォトダイオードＰＤＣは、赤外光のみを受光し、その受光量に応じた光電流を光電変換により出力する。フォトダイオードＰＤＣは、可視光検出部３１のフォトダイオードＰＤＡ１などと比べて面積が相当大きく形成されている。図９（Ｂ）に示すように、フォトダイオードＰＤＣは、電源電位Ｖｃｃに接続され、赤外光の受光量に応じた光電流Ｉｃを出力する。
【００４１】
機能素子部３３には、アナログ回路およびデジタル回路が造り込まれている。機能素子部３３は、第１受光ユニット３１１、第２受光ユニット３１２、および第３受光ユニット３１３、ならびにフォトダイオードＰＤＣから電流Ｉ１〜Ｉ３，Ｉｃを取り込む。機能素子部３３は、フォトダイオードＰＤＣからの光電流Ｉｃに基づき、赤外光の受光量をデジタル値として算出する。赤外光の受光量があらかじめ設定されたしきい値を超えると、機能素子部３３は、近接する物体があることを示す近接信号を外部に出力する。機能素子部３３は、第１受光ユニット３１１、第２受光ユニット３１２、および第３受光ユニット３１３からの電流Ｉ１〜Ｉ３に基づき、可視光の受光量をデジタル値として算出する。機能素子部３３は、可視光の受光量に応じた照度を示す照度信号を外部に出力する。
【００４２】
積層光学膜３４は、赤外光に対応する長波長域に対してのみ透光性を有する樹脂からなる。赤外光検出部３２および機能素子部３３は、積層光学膜３４により覆われているため、可視光を受けることなく赤外光のみを受ける。一方、可視光検出部３１は、積層光学膜３４により覆われていないため、可視光を確実に受ける。
【００４３】
図２に示すように、第１透光部材４は、搭載面１０上において受光体３を覆っている。第１透光部材４は、可視光から赤外光までの波長域に対して透光性を有する透明な樹脂からなる。第１透光部材４は、ｚ方向を向く表面において、受光体３の可視光検出部３１および赤外光検出部３２と対向する部分に第１凸部４０を有する。第１凸部４０は、円柱状を呈しており、たとえば外径が１ｍｍである。第１凸部４０は、ｚ方向を向く端面として光入射面４１を有する。光入射面４１は、平面状に形成されている。
【００４４】
図２に示すように、第２透光部材５は、搭載面１０上において発光体２を覆っている。第２透光部材５は、第１透光部材４と同一材料からなる。第２透光部材５は、第１透光部材４とともに、一次モールド樹脂成型工程を経て形成される。第２透光部材５は、ｚ方向を向く表面において、発光体２と対向する部分に第２凸部５０を有する。第２凸部５０は、光出射面５１と、一対の切り欠き面５２Ａ，５２Ｂとを有する。光出射面５１は、ｚ方向に膨出した凸面状のレンズ面をなす。図５に示すように、光出射面５１のｙ方向両側には、平面視円弧状の最外縁が形成される。最外縁間となる光出射面５１の最大径は、たとえば０．４４ｍｍである。一対の切り欠き面５２Ａ，５２Ｂは、ｘ方向の両端側において、光出射面５１に連続した平坦な面をなす。切り欠き面５２Ａ，５２Ｂは、概ねｘ方向を向いている。切り欠き面５２Ａは、受光体３に対して近い側に位置する。切り欠き面５２Ｂは、受光体３に対して遠い側に位置する。
【００４５】
図２に示すように、遮光部材６は、第１透光部材４および第２透光部材５ならびに搭載面１０全体を覆っている。搭載面１０上においてｚ方向に沿う遮光部材６の厚み寸法は、たとえば１ｍｍである。遮光部材６は、第１透光部材４および第２透光部材５をｘ方向に遮断している。遮光部材６は、可視光および赤外光を通さない非透光性を有する樹脂からなる。遮光部材６は、一次モールド樹脂成型工程の後、二次モールド樹脂成型工程を経て形成される。図１に示すように、遮光部材６は、全体的に方形状に形成される。図１および図５に示すように、遮光部材６は、第１面６Ａ、一対の第２面６Ｂ，６Ｃ、および一対の第３面６Ｄ，６Ｅを有する。第１面６Ａは、全体的にｚ方向を向いた面をなす。第１面６Ａは、たとえばｘ方向に沿う長辺が５ｍｍ、ｙ方向に沿う短辺が２．５ｍｍである。第２面６Ｂ，６Ｃは、概ねｘ方向を向いた面をなす。第２面６Ｂは、発光体２に対して近い側に位置する。第２面６Ｃは、受光体３に対して近い側に位置する。第３面６Ｄ，６Ｅは、概ねｙ方向を向いた面をなす。
【００４６】
図１および図２によく示すように、第１面６Ａには、第１開口部６１と第２開口部６２とが設けられている。第１開口部６１および第２開口部６２は、互いにｘ方向に並んでおり、ｚ方向を深さ方向とする。第１開口部６１および第２開口部６２の深さ寸法は、たとえば０．４２ｍｍである。第１開口部６１は、内部に第１凸部４０が配置され、光入射面４１をｚ方向に向けて露出させる。第２開口部６２は、内部に第２凸部５０が配置され、光出射面５１をｚ方向に向けて露出させる。図５に示すように、第１開口部６１は、平面視円形状の内周壁６１０を有する。第１開口部６１の内径は、たとえば１．３ｍｍである。同図に示す平面視において、第２開口部６２は、光出射面５１の最外縁および切り欠き面５２Ａに沿った形状の内周壁６２０を有する。第２開口部６２のｙ方向に沿う最大内径は、たとえば０．５９ｍｍである。図２および図３に示すように、第１凸部４０は、内周壁６１０との間に隙間を設けて配置される。光入射面４１は、内周壁６１０の外側端縁６１１より深さ方向奥側に位置する。図２および図４に示すように、第２凸部５０は、内周壁６２０との間に隙間を設けて配置される。光出射面５１の最頂部は、内周壁６２０の外側端縁６２１より深さ方向奥側に位置する。
【００４７】
図６および図７に示すように、内周壁６１０は、深さ方向奥側になるほど開口中心側へと近づく傾斜状の面からなる。内周壁６１０の深さ方向に対する傾斜角は、ｘ方向において発光体２から遠ざかるほど大きくなっている。たとえば、内周壁６１０には、発光体２に対して最も近い第１部分６１０Ａと、中間に位置する第２部分６１０Ｂと、最も遠い第３部分６１０Ｃとがある。第１部分６１０Ａの傾斜角はほとんど無い。第１部分６１０Ａと第２部分６１０Ｂとの間の部分は、第１部分６１０Ａから第２部分６１０Ｂへと進むにつれて傾斜角が次第に大きくなる。第２部分６１０Ｂの傾斜角α１は、たとえば７．５°である。さらに第２部分６１０Ｂと第３部分６１０Ｃとの間の部分は、第２部分６１０Ｂから第３部分６１０Ｃへと進むにつれて傾斜角が次第に大きくなる。第３部分６１０Ｃの傾斜角α２は、最大傾斜角としてたとえば１５°に設定されている。なお、最大傾斜角は、第１開口部の深さ寸法や内径などに応じて１５°以上に設定してもよい。
【００４８】
図２および図４に示すように、内周壁６２０は、深さ方向奥側になるほど開口中心側へと近づく傾斜状の面からなる。内周壁６２０の深さ方向に対する傾斜角は、全周にわたり概ね一様な角度に設定されている。図１および図５に示すように、内周壁６２０は、一対の第１部分６２０Ａと、第２部分６２０Ｂとを有する。第１部分６２０Ａは、平面視円弧状を呈し、光出射面５１の最外縁に沿っている。第２部分６２０Ｂは、平面状を呈し、切り欠き面５２Ａに対向している。内周壁６２０は、ｘ方向において受光体３から遠い側に壁面を形成せずに開放されている。これにより、内周壁６２０は、ｘ方向に向けて切り欠き面５２Ｂを露出させている。図１および図２に示すように、第２面６Ｂは、第２開口部６２に続く開放部６ｂを有し、この開放部６ｂにおいて第２透光部材５の一部を露出させている。
【００４９】
図１および図２に示すように、第１面６Ａ全体には、ｙ方向に延びる多数の溝６３が形成されている。特に第１開口部６１と第２開口部６２との間には、複数の溝６３によって光散乱領域ＬＳが形成される。図６によく示すように、複数の溝６３は、ｘ方向に対して傾斜した複数の斜面６３０を有する。斜面６３０のｘ方向に対する傾斜角βは、５０°〜７０°に設定されている。なお、図５においては、溝６３を省略している。本実施形態では、第１面６Ａ全体に複数の溝６３を形成しているが、第１開口部６１と第２開口部６２との間にのみ溝６３を形成するようにしてもよい。
【００５０】
図１０に示すように、製造時において、遮光部材６を二次モールド樹脂成型工程により形成する際には、第１開口部６１や第２開口部６２の形状に応じた筒状部分７０を有する金型７が用いられる。同図には、第１開口部６１に対応する筒状部分７０を示している。金型７の筒状部分７０は、第１凸部４０の周囲や第２凸部５０の周囲に配置され、樹脂硬化後に取り除かれる。その結果、第１凸部４０に接することなく第１開口部６１の内周壁６１０が形成される。これにより、光入射面４１には、遮光部材６を構成する樹脂の付着が防止される。同様に、第２凸部５０に接することなく第２開口部６２の内周壁６２０が形成され、光出射面５１には、遮光部材６を構成する樹脂の付着が防止される。
【００５１】
次に、近接センサＡ１の光学的な作用について説明する。
【００５２】
図１１および図１２に示すように、近接センサＡ１は、たとえば液晶タッチパネル方式の液晶表示部Ｄを備えた携帯電話端末に組み込まれる。近接センサＡ１は、液晶表示部Ｄの近傍に配置され、液晶表示部Ｄとともにアクリル製などの透光カバーＣによって覆われる。近接センサＡ１は、透光カバーＣとの間に間隔ｄを設けて配置される。間隔ｄは、たとえば０．２５〜１ｍｍ程度である。本実施形態の近接センサＡ１は、受光体３の可視光検出部３１によって照度を検出するほか、発光体２の赤外光Ｌを用いて液晶表示部Ｄに近接する物体を検知する。
【００５３】
発光体２から出射した赤外光Ｌは、光出射面５１を通って透光カバーＣの方へと進む。さらに赤外光Ｌは、透光カバーＣを透過し、その外側に位置する物体Ｍに当たって反射する。物体Ｍで反射した赤外光Ｌの一部は、再び透光カバーＣを透過する。最終的に赤外光Ｌの一部は、光入射面４１を通って受光体３の赤外光検出部３２に受光される。透光カバーＣの外側に物体が無い場合、外側に向けて透光カバーＣを透過した光は、そのまま進むことによって赤外光検出部３２に受光されない。
【００５４】
赤外光検出部３２は、赤外光Ｌの受光量に応じた光電流Ｉｃを機能素子部３４に出力する。機能素子部３４は、光電流Ｉｃがあらかじめ設定されたしきい値を超えると、液晶表示部Ｄに近接する物体Ｍがあると認識し、近接信号を外部に出力する。
【００５５】
一方、光出射面５１を出た赤外光Ｌには、透光カバーＣに対して比較的入射角が大きくなる光も存在する。このような赤外光Ｌは、透光カバーＣの内側の表面で反射し、ノイズ光Ｌ’となる。ノイズ光Ｌ’の一部は、光散乱領域ＬＳや第１開口部６１の方へと向かう。
【００５６】
このとき、第２開口部６２においては、光出射面５１が内周壁６２０の外側端縁６２１より深さ方向奥側に位置する。そのため、光出射面５１から透光カバーＣに対してより大きい入射角となる方向に進む光は、内周壁６２０により効果的に遮られる。これにより、透光カバーＣの内側の表面で第１開口部６１の方に向けて反射するノイズ光Ｌ’が低減される。
【００５７】
また、第２開口部６２においては、切り欠き面５２Ｂからも赤外光Ｌが出射する。この赤外光Ｌは、内周壁６２０に当たることなくｘ方向において第１開口部６１の反対側へとそのまま進む。これによっても、第１開口部６１の方に向けて進むノイズ光Ｌ’が低減される。
【００５８】
光散乱領域ＬＳにおいては、ノイズ光Ｌ’の一部が溝６３の斜面６３０で反射する。これにより、ノイズ光Ｌ’は、ｘ方向において第２開口部６２の方へと進みやすくなる。したがって、光散乱領域ＬＳによれば、第１開口部６１の方に向けて進むノイズ光Ｌ’が低減される。
【００５９】
図１３は、シミュレーションにより、近接センサＡ１と透光カバーＣとの間隔ｄに対し、斜面６３０の傾斜角に応じて受光体３により受光される光ノイズＬ’の受光量を相対値で表した図表である。同図においては、第１面を平坦な面とした場合における受光体の出力レベルを光ノイズの基準値として「１」としている。同図によれば、斜面６３０の傾斜角を５０°、６０°、７０°とした場合、間隔ｄが０．２５〜１ｍｍの範囲で変化しても、受光体３により受光される光ノイズＬ’が効果的に低減されるのが理解される。
【００６０】
第１開口部６１においては、光入射面４１が内周壁６１０の外側端縁６１１より深さ方向奥側に位置する。そのため、光入射面４１に入射しようとするノイズ光Ｌ’の一部を内周壁６１０の外側端縁６１１により遮ることができる。これにより、光入射面４１を通って受光体３に達するノイズ光Ｌ’が低減される。
【００６１】
図１２に示すように、第１開口部６１においては、その内部にノイズ光Ｌ’の一部が進入する。第１開口部６１内に進入したノイズ光Ｌ’の一部は、内周壁６１０の第３部分６１０Ｃに当たって反射する。第３部分６１０Ｃは、深さ方向奥側になるほど光入射面４１の方に近づき、深さ方向（ｚ方向）に対して比較的大きく傾斜している。そのため、ノイズ光Ｌ’の一部は、光入射面４１から逸れて第１部分６１０Ａの方へと進む。したがって、光入射面４１に入射するノイズ光Ｌ’を減少させることができる。
【００６２】
図１４は、シミュレーションにより、内周壁６１０の第３部分６１０Ｃの傾斜角α２に対し、受光体３により受光される光ノイズＬ’の受光量を相対値で表した図表である。同図においては、内周壁を全周にわたって傾斜角０°とした場合における受光体の出力レベルを光ノイズの基準値として「１００％」としている。同図によれば、傾斜角α２が１５°以上であれば、光ノイズＬ’が概ね下限レベルまで低減されることが理解される。
【００６３】
したがって、第１実施形態に係る近接センサＡ１によれば、透光カバーＣで覆われた状態において、ノイズ光Ｌ’を拾いにくくすることができる。これにより、携帯電話端末に組み込まれた近接センサＡ１では、液晶表示部Ｄ付近に近接する物体が何も無い場合、ノイズ光Ｌ’によってあたかもあるように振る舞う誤検知を少なくすることができる。
【００６４】
図１５は、本発明の第２実施形態に係る近接センサを示している。同図に示す近接センサＡ２では、第１面６Ａ全体に断面矩形状の多数の溝６３が形成されている。なお、近接センサＡ２は、その他の点において先述した第１実施形態による近接センサＡ１と同様である。光散乱領域ＬＳにおいては、断面矩形状の複数の溝６３によってもノイズ光Ｌ’が効果的に散乱される。これにより、第１開口部６１の方に向けて進むノイズ光Ｌ’を低減することができる。
【００６５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る近接センサの具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００６６】
Ａ１，Ａ２ 近接センサ
ＬＳ 光散乱領域
１ 基板
２ 発光体
３ 受光体
４ 第１透光部材
４０ 第１凸部
４１ 光入射面
５ 第２透光部材
５０ 第２凸部
５１ 光出射面
５２Ａ，５２Ｂ 切り欠き面
６ 遮光部材
６１ 第１開口部
６１０ 内周壁
６１１ 外側端縁
６２ 第２開口部
６２０ 内周壁
６２１ 外側端縁
６３ 溝
６３０ 斜面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光体と、
上記発光体と第１方向に並んで位置し、上記発光体を出射して外部の物体で反射した光を受ける受光体と、
上記受光体を覆う第１透光部材と、
上記第１透光部材を覆い、当該第１透光部材の表面の一部を光入射面として露出させる第１開口部を有する遮光部材と、
を備えた近接センサであって、
上記光入射面は、上記第１開口部の内周壁の外側端縁より深さ方向奥側に設けられていることを特徴とする、近接センサ。
【請求項２】
上記第１開口部の内周壁は、深さ方向奥側になるほど開口中心側へと近づく傾斜状の面からなる、請求項１に記載の近接センサ。
【請求項３】
上記第１開口部の内周壁は、上記第１方向において上記発光体から遠くなるほど深さ方向に対する傾斜角が大きくなっている、請求項２に記載の近接センサ。
【請求項４】
上記第１開口部の内周壁は、上記第１方向において上記発光体に最も遠い部分の深さ方向に対する傾斜角が１５°以上である、請求項３に記載の近接センサ。
【請求項５】
上記第１透光部材は、上記第１開口部内に配置される第１凸部を有し、上記光入射面は、上記第１凸部の端面である、請求項１ないし４のいずれかに記載の近接センサ。
【請求項６】
上記第１凸部の端面は、平面状に形成されている、請求項５に記載の近接センサ。
【請求項７】
上記第１凸部は、上記第１開口部の内周壁との間に隙間を設けて配置される、請求項５または６に記載の近接センサ。
【請求項８】
上記発光体および受光体を上記第１方向に並べて搭載する基板と、
上記発光体を覆う第２透光部材と、を備え、
上記遮光部材は、上記基板上において上記第１透光部材および第２透光部材を遮断するとともにこれらを一体に覆い、上記第２透光部材の表面の一部を光出射面として露出させる第２開口部を上記第１開口部と同一側に有している、請求項１ないし７のいずれかに記載の近接センサ。
【請求項９】
上記光出射面は、上記第２開口部の内周壁の外側端縁より深さ方向奥側に設けられている、請求項８に記載の近接センサ。
【請求項１０】
上記第２開口部の内周壁は、深さ方向奥側になるほど開口中心側へと近づく傾斜状の面からなる、請求項８または９に記載の近接センサ。
【請求項１１】
上記遮光部材は、上記第１開口部と上記第２開口部との間に光散乱領域を有する、請求項８ないし１０のいずれかに記載の近接センサ。
【請求項１２】
上記第１開口部および第２開口部の深さ方向は、上記第１方向と直交しており、上記光散乱領域には、上記第１開口部および第２開口部の深さ方向および第１方向の双方と直交する第２方向に延びる複数の溝が形成されている、請求項１１に記載の近接センサ。
【請求項１３】
上記複数の溝は、上記第１方向に対して傾斜した複数の斜面を有する、請求項１２に記載の近接センサ。
【請求項１４】
上記斜面は、上記第１方向に対する傾斜角が５０°〜７０°に設定されている、請求項１３に記載の近接センサ。
【請求項１５】
上記第２透光部材は、上記第２開口部内に配置される第２凸部を有し、上記光出射面は、上記第２凸部に含まれる、請求項８ないし１４のいずれかに記載の近接センサ。
【請求項１６】
上記光出射面は、凸面状に形成されている、請求項１５に記載の近接センサ。
【請求項１７】
上記第２凸部は、上記第１方向の両端側に、上記光出射面に連続した一対の平坦な切り欠き面を有する、請求項１６に記載の近接センサ。
【請求項１８】
上記第２開口部の内周壁は、上記受光体から遠い側の上記切り欠き面を上記第１方向に向けて露出させる一方、上記受光体に近い側の上記切り欠き面に対して対向した部分を有する、請求項１７に記載の近接センサ。
【請求項１９】
上記受光体に近い側の上記切り欠き面は、上記第２開口部の内周壁との間に隙間を設けて配置される、請求項１８に記載の近接センサ。
【請求項２０】
上記発光体は、赤外光を発するＬＥＤである、請求項１ないし１９のいずれかに記載の近接センサ。
【請求項１】
発光体と、
上記発光体と第１方向に並んで位置し、上記発光体を出射して外部の物体で反射した光を受ける受光体と、
上記受光体を覆う第１透光部材と、
上記第１透光部材を覆い、当該第１透光部材の表面の一部を光入射面として露出させる第１開口部を有する遮光部材と、
を備えた近接センサであって、
上記光入射面は、上記第１開口部の内周壁の外側端縁より深さ方向奥側に設けられていることを特徴とする、近接センサ。
【請求項２】
上記第１開口部の内周壁は、深さ方向奥側になるほど開口中心側へと近づく傾斜状の面からなる、請求項１に記載の近接センサ。
【請求項３】
上記第１開口部の内周壁は、上記第１方向において上記発光体から遠くなるほど深さ方向に対する傾斜角が大きくなっている、請求項２に記載の近接センサ。
【請求項４】
上記第１開口部の内周壁は、上記第１方向において上記発光体に最も遠い部分の深さ方向に対する傾斜角が１５°以上である、請求項３に記載の近接センサ。
【請求項５】
上記第１透光部材は、上記第１開口部内に配置される第１凸部を有し、上記光入射面は、上記第１凸部の端面である、請求項１ないし４のいずれかに記載の近接センサ。
【請求項６】
上記第１凸部の端面は、平面状に形成されている、請求項５に記載の近接センサ。
【請求項７】
上記第１凸部は、上記第１開口部の内周壁との間に隙間を設けて配置される、請求項５または６に記載の近接センサ。
【請求項８】
上記発光体および受光体を上記第１方向に並べて搭載する基板と、
上記発光体を覆う第２透光部材と、を備え、
上記遮光部材は、上記基板上において上記第１透光部材および第２透光部材を遮断するとともにこれらを一体に覆い、上記第２透光部材の表面の一部を光出射面として露出させる第２開口部を上記第１開口部と同一側に有している、請求項１ないし７のいずれかに記載の近接センサ。
【請求項９】
上記光出射面は、上記第２開口部の内周壁の外側端縁より深さ方向奥側に設けられている、請求項８に記載の近接センサ。
【請求項１０】
上記第２開口部の内周壁は、深さ方向奥側になるほど開口中心側へと近づく傾斜状の面からなる、請求項８または９に記載の近接センサ。
【請求項１１】
上記遮光部材は、上記第１開口部と上記第２開口部との間に光散乱領域を有する、請求項８ないし１０のいずれかに記載の近接センサ。
【請求項１２】
上記第１開口部および第２開口部の深さ方向は、上記第１方向と直交しており、上記光散乱領域には、上記第１開口部および第２開口部の深さ方向および第１方向の双方と直交する第２方向に延びる複数の溝が形成されている、請求項１１に記載の近接センサ。
【請求項１３】
上記複数の溝は、上記第１方向に対して傾斜した複数の斜面を有する、請求項１２に記載の近接センサ。
【請求項１４】
上記斜面は、上記第１方向に対する傾斜角が５０°〜７０°に設定されている、請求項１３に記載の近接センサ。
【請求項１５】
上記第２透光部材は、上記第２開口部内に配置される第２凸部を有し、上記光出射面は、上記第２凸部に含まれる、請求項８ないし１４のいずれかに記載の近接センサ。
【請求項１６】
上記光出射面は、凸面状に形成されている、請求項１５に記載の近接センサ。
【請求項１７】
上記第２凸部は、上記第１方向の両端側に、上記光出射面に連続した一対の平坦な切り欠き面を有する、請求項１６に記載の近接センサ。
【請求項１８】
上記第２開口部の内周壁は、上記受光体から遠い側の上記切り欠き面を上記第１方向に向けて露出させる一方、上記受光体に近い側の上記切り欠き面に対して対向した部分を有する、請求項１７に記載の近接センサ。
【請求項１９】
上記受光体に近い側の上記切り欠き面は、上記第２開口部の内周壁との間に隙間を設けて配置される、請求項１８に記載の近接センサ。
【請求項２０】
上記発光体は、赤外光を発するＬＥＤである、請求項１ないし１９のいずれかに記載の近接センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１５００２２（Ｐ２０１２−１５００２２Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３６６（Ｐ２０１１−９３６６）
【出願日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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