(57)【要約】【課題】近接検知を行う機能を備えた小型の撮像装置を提供する。【解決手段】カメラモジュール（１）の備える近接検知判定部（１２３）は、赤外光源（１０１）から出力され、被検知物（１００１）によって反射された赤外光（Ｌ１）である反射光を透過させるカラーフィルタ（１１１）を透過した反射光（Ｌ１）を検知する複数のフォトダイオード（１１２）によって生成される信号を用いて、被検知物（１００１）がカメラモジュール（１）に対して近接しているかどうかを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を備えた撮像装置であって、
上記撮像素子は、
赤外光源から出力され、被検知物によって反射された赤外光である反射光、および可視光を透過させるフィルタと、
上記フィルタを透過した反射光および可視光を検知する複数のフォトダイオードと、を備え、
上記フォトダイオードが上記反射光を検知することによって生成される信号を用いて、上記被検知物が上記撮像装置に近接しているかどうかを判定する近接判定手段をさらに備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記可視光および上記反射光を上記撮像素子に向けて集光するレンズと、
上記レンズを保持する鏡筒と、をさらに備え、
上記鏡筒は、上記可視光を遮断し、かつ、上記反射光を透過させる光の透過特性を有していることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
上記鏡筒は、上記反射光が入射する上記鏡筒の上面において、フレネルレンズ形状を有していることを特徴とする、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
上記撮像素子における上記反射光の受光量の時間変化量を計算する受光量変化計算手段をさらに備え、
上記近接判定手段は、上記受光量変化計算手段によって計算された上記反射光の受光量の時間変化量を、所定の近接検知判定値と比較し、上記反射光の受光量の時間変化量が、上記近接検知判定値以上であったとき、上記被検知物が上記撮像装置に対して近接していると判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置と、
被検知物に向けて赤外光を出力する赤外光源と、を備えており、
上記撮像装置と上記赤外光源とは、同一の基板上に設けられていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、および撮像装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ付き携帯電話などの電子機器の普及に伴い、イメージセンサ（撮像素子）を用いたカメラモジュール（撮像装置）の需要が増大している。
【０００３】
また、タッチパネルによって様々なアプリケーションを操作するタイプの電子機器（例えば、スマートフォン）において、アプリケーションの誤作動を抑制するために、被検知物が接近しているかどうかを検知する、すなわち近接検知を行うための、近接センサが用いられている。
【０００４】
例えば、前面にタッチパネルを備えたスマートフォンにおいて、通話時にユーザの顔がタッチパネルに接触すると、ユーザの意図しないアプリケーションの誤動作が引き起こされる可能性がある。スマートフォンでは、近接センサによって、通話時におけるユーザの顔が接近していることを検知し、タッチパネルの機能を一時的に停止させることにより、アプリケーションの誤動作を抑制している。
【０００５】
近年では、カメラモジュールに加えて、さらに近接センサを備えた電子機器が登場しており、特許文献１には、カメラモジュールおよび近接センサの両方を備えた電子機器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−６０３６２号公報（２０１２年３月２２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている電子機器においては、近接検知を行うためのディテクタは、撮像を行うイメージセンサとは個別に設けられている（後述の図９を参照）。そして、ディテクタは、イメージセンサの撮像画角の外に配置されている。そのため、当該電子機器を小型化することは難しいという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、近接センサとしての機能を備えた小型の撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る撮像装置は、撮像素子を備えた撮像装置であって、上記撮像素子は、赤外光源から出力され、被検知物によって反射された赤外光である反射光、および可視光を透過させるフィルタと、上記フィルタを透過した反射光および可視光を検知する複数のフォトダイオードと、を備え、上記フォトダイオードが上記反射光を検知することによって生成される信号を用いて、上記被検知物が上記撮像装置に近接しているかどうかを判定する近接判定手段をさらに備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様に係る撮像装置によれば、撮像を行う機能と、近接検知を行う機能との両方を備えた撮像装置を、従来よりも小型化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスマートフォンの構成を表す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るカラーイメージセンサの構成を表す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るカメラモジュールの三次元モデルを表す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るカメラモジュールの各部材および赤外光源の光学的特性を示すグラフであり、（ａ）は、カラーフィルタの光の透過率および赤外光源の光出力を示すグラフであり、（ｂ）は、フォトダイオードの光の感度および赤外光源の光出力を示すグラフであり、（ｃ）および（ｄ）は、カバーガラスの光の透過率および赤外光源の光出力を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態１に係るスマートフォンにおける光学系の概略構成を表す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るスマートフォンの概略構成を表す機能ブロック図である。
【図７】発明の実施の形態２に係るカメラモジュールに入射される赤外光との関係と、カメラモジュールによる被検知物の近接検知結果とを示すグラフであり、（ａ）は、被検知物からカラーイメージセンサに向かう外光の光量、赤外光源から出力される赤外光の光量、およびカラーイメージセンサにおける受光量の変化量をそれぞれ表すグラフであり、（ｂ）は、カメラモジュールによる被検知物の近接検知判定結果を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態３に係るスマートフォンの構成を表す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係るスマートフォンの比較例としての、従来のスマートフォンにおける光学系の概略構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔実施形態１〕
本発明の実施の一形態について図１〜図５、および図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００１３】
（スマートフォン１０００の構成）
図１は、本実施形態のスマートフォン１０００（電子機器）の構成を示す図である。スマートフォン１０００は、カメラモジュール１（撮像装置）、および発光部１００を備えている。
【００１４】
スマートフォン１０００は、発光部１００から出力され、かつ、被検知物１００１によって反射された赤外光Ｌ１（反射光）を、カメラモジュール１によって受光し、カメラモジュール１の備える近接検知判定部１２３（近接判定手段）によって、被検知物１００１が近接していることを検知することができる。
【００１５】
以下、本実施形態のカメラモジュール１の構成について、詳細に説明する。なお、カメラモジュール１の備える近接検知判定部１２３（近接判定手段）の詳細な動作については、後述の実施形態２（後述の図６を参照）において説明する。
【００１６】
（カメラモジュール１の構成）
カメラモジュール１は、カラーイメージセンサ１０（撮像素子）、レンズ１１、鏡筒１２、カバーガラス１３（遮断部）、ホルダ１４、および基板１５を備えている。
【００１７】
（カラーイメージセンサ１０の構成）
カラーイメージセンサ１０は、受光した可視光としての撮像光Ｌ２を、電気信号へと変換することにより撮像を行う光電変換デバイスである。カラーイメージセンサ１０の例としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の固体撮像素子が挙げられる。
【００１８】
図２は、本実施形態のカラーイメージセンサ１０の詳細な構成を示す図である。カラーイメージセンサ１０は、マイクロレンズ１１０、カラーフィルタ１１１（フィルタ）、およびフォトダイオード１１２を備えている。
【００１９】
マイクロレンズ１１０は、レンズ１１およびカバーガラス１３を介して、カラーイメージセンサ１０の外部より入射した撮像光Ｌ２を集光する。
【００２０】
カラーフィルタ１１１は、赤色（Red）、緑色（Green）、青色（Blue）の３種類の色に対応するＲＧＢカラーフィルタとして、赤色カラーフィルタ１１１Ｒ、緑色カラーフィルタ１１１Ｇ、および青色カラーフィルタ１１１Ｂを備えている。カラーフィルタ１１１は、マイクロレンズ１１０によって集光された撮像光Ｌ２（可視光）のうち、所定の波長を有する光を透過させる。カラーフィルタ１１１の光の透過特性については、後に詳述する（後述の図４を参照）。
【００２１】
さらに、カラーフィルタ１１１によって、赤外光Ｌ１に対するフィルタリングもまた行われる。この説明についても、カラーフィルタ１１１の光の透過特性とともに後述する（図４を参照）。
【００２２】
フォトダイオード１１２は、カラーフィルタ１１１を介して撮像光Ｌ２を受光し、受光した撮像光Ｌ２の強度に応じた光電流を出力する。つまり、フォトダイオード１１２は、光を電気信号へと変換する光電変換素子である。カラーイメージセンサ１０において、複数のフォトダイオード１１２がマトリクス状に配置されており、これらのフォトダイオード１１２が撮像素子として機能する。
【００２３】
上記の構成によって、カメラモジュール１の備えるカラーイメージセンサ１０において、可視光としての撮像光Ｌ２を受光することによって、撮像対象が撮像される。
【００２４】
さらに、本実施形態のカラーイメージセンサ１０は、発光部１００から出力され、かつ、被検知物１００１によって反射された赤外光Ｌ１を受光する。このとき、カラーイメージセンサ１０の備えるフォトダイオード１１１は、受光した当該赤外光Ｌ１の強度に応じた光電流（信号）を出力する。
【００２５】
カメラモジュール１の備える近接検知判定部１２３は、フォトダイオード１１１によって出力された、赤外光Ｌ１の強度に応じた光電流を用いて、被検知物１００１が近接していることを検知することができる。近接検知判定部１２３の詳細な動作については、後述の実施形態２（図６を参照）において説明する。
【００２６】
なお、本実施形態では、撮像対象をカラー画像として撮像する場合を想定して、ＲＧＢカラーフィルタであるカラーフィルタ１１１を用いているが、カラーフィルタの種類はこれに限定されない。例えば、撮像対象を白黒画像（モノクローム画像）として撮像する場合には、カラーフィルタとして、モノクローム画像を撮像するための好適な公知の光フィルタを用いてもよい。
【００２７】
（レンズ１１）
レンズ１１には、撮像対象をカラーイメージセンサ１０において撮像するための撮像光Ｌ２が入射される。また、レンズ１１には、被検知物１００１が近接していることをカラーイメージセンサ１０検知するための赤外光Ｌ１が入射される。
【００２８】
レンズ１１は、可視光および赤外光の両方を透過させる透過特性を有している。従って、レンズ１１は、カバーガラス１３を介して、可視光としての撮像光Ｌ２と、赤外光Ｌ１との両方を、カラーイメージセンサ１０へ集光することができる。
【００２９】
（鏡筒１２）
鏡筒１２は、レンズ１１を保持するために設けられたレンズホルダであり、レンズ１１の外周と接触している。鏡筒１２は、可視光を遮断する一方で、赤外光を透過させる透過特性を有している。
【００３０】
従って、可視光としての撮像光Ｌ２は、鏡筒１２によって遮断され、カメラモジュール１における撮像画角θは、カラーイメージセンサ１０と、レンズ１１のうち、鏡筒１２によって覆われていない部分（すなわち開口部）との位置関係によって定められる。
【００３１】
他方、赤外光Ｌ１は、鏡筒１２によって遮断されることなく、鏡筒１２を透過することができる。
【００３２】
なお、本実施形態の鏡筒１２は、レンズ１１によって集光された光のスポットの形状に対応する断面形状を有する仮想的な円筒に外接する立方体の形状を有している。本実施形態の鏡筒１２は、この点において、一般的なカメラジュールにおける鏡筒が、レンズによって集光された光のスポットの形状に対応する断面形状を備えた、円筒の形状を有している点と異なっている。
【００３３】
この構造により、本実施形態の鏡筒１２は、一般的なカメラジュールにおける鏡筒に比べて、赤外光を取り込むための開口面積が増加している。
【００３４】
図３に、本実施形態の鏡筒１２を備えたカメラモジュール１の三次元モデルを示す。
【００３５】
（カバーガラス１３）
カバーガラス１３には、レンズ１１によって透過された撮像光Ｌ２が入射される。カバーガラス１３は、所定の波長を有する光を透過させ、それ以外の波長を有する光を遮断する透過特性を有している。撮像光Ｌ２のうち、カバーガラス１３を透過した光が、カラーイメージセンサ１０へ入射される。カバーガラス１３の光の透過特性については、後に詳述する（図４を参照）。
【００３６】
さらに、カバーガラス１３によって、赤外光である反射光Ｌ１と異なる波長範囲の赤外光もまた、遮断される。この説明についても、カバーガラス１３の光の透過特性とともに、後に詳述する（図４を参照）。
【００３７】
（ホルダ１４）
ホルダ１４は、鏡筒１２およびカバーガラス１３を保持するために設けられた保持部材であり、鏡筒１２およびカバーガラス１３の外周と接触している。ホルダ１４は、可視光および赤外光の両方を遮断する透過特性を有している。従って、可視光としての撮像光Ｌ２と、赤外光Ｌ１とは、ホルダ１４によってともに遮断される。
【００３８】
（基板１５）
基板１５は、カメラモジュール１において、カラーイメージセンサ１０およびホルダ１４を配設するための部材であり、例えばプリント基板である。
【００３９】
（発光部１００の構成）
スマートフォン１０００において、カメラモジュール１の外部には、発光部１００が設けられている。発光部１００は、赤外光源１０１、光源用レンズ１０２、光源用レンズホルダ１０３を備えている。
【００４０】
（赤外光源１０１）
赤外光源１０１は、赤外光Ｌ１を出力する光源である。赤外光源は、例えば赤外ＬＥＤ（ＩＲ  ＬＥＤ，Infra-Red Light Emitting Diode）である。なお、赤外光源１０１は、赤外光Ｌ１を射出する射出部を備えているが、この射出部はレンズを備えるように形成されていてもよいし、またはリフレクタ構造を備えるように形成されていてもよい。
【００４１】
（光源用レンズ１０２）
光源用レンズ１０２は、赤外光源１０１から出力された赤外光Ｌ１を集光する。光源用レンズ１０２によって集光された赤外光Ｌ１は、被検知物１００１へ入射する。光源用レンズ１０２は、可視光を遮断する一方で、赤外光を透過させる透過特性を有している。
【００４２】
なお、本実施形態のスマートフォン１０００において、被検知物１００１によって反射された赤外光Ｌ１を、カメラモジュール１によって受光することにより、被検知物１００１が近接していることを検知する方法については、後に詳細に説明する。
【００４３】
（光源用レンズホルダ１０３）
光源用レンズホルダ１０３は、光源用レンズ１０２を保持するために設けられた保持部材であり、光源用レンズ１０２の外周と接触している。光源用レンズホルダ１０３は、可視光および赤外光の両方を遮断する透過特性を有している。
【００４４】
なお、本実施形態では、赤外光源１０１、光源用レンズ１０２、および光源用レンズホルダ１０３は、基板１５の上に配設されている。従って、カメラモジュール１と発光部１００とは、共通の基板１５の上に配設されているが、カメラモジュール１と発光部１００とが、それぞれ別の基板の上に配設される構成であってもよい。
【００４５】
（カメラモジュール１の各部材および赤外光源１０１の光学的特性）
図４は、カメラモジュール１の各部材および赤外光源１０１の光学的特性を示すグラフである。
【００４６】
（カラーフィルタ１１１の光の透過特性）
図４の（ａ）には、カラーフィルタ１１１の光の透過特性として、カラーフィルタ１１１に入射される光の波長（横軸）と、ＲＧＢカラーフィルタであるカラーフィルタ１１１における、各色のカラーフィルタの光の透過率（左側の縦軸）との関係が示されている。
【００４７】
赤色カラーフィルタ１１１Ｒの光の透過特性は、実線（Ｒ）によって示されている。赤色カラーフィルタ１１１Ｒは、６５０ｎｍ付近の波長を有する光（赤色光に相当する光）に対して、特に高い透過率を有しており、かつ、可視光領域の波長を有する光のうち、６５０ｎｍ付近の波長を有しない光に対して、低い透過率を有している。また、赤色カラーフィルタ１１１Ｒは、赤外領域の波長を有する赤外光に対して、比較的高い透過率を有しており、９３５ｎｍ付近の波長を有する赤外光Ｌ１を、ある程度透過させる。
【００４８】
緑色カラーフィルタ１１１Ｇの光の透過特性は、二点鎖線（Ｇ）によって示されている。緑色カラーフィルタ１１１Ｇは、５５０ｎｍ付近の波長を有する光（緑色光に相当する光）に対して、特に高い透過率を有しており、かつ、可視光領域の波長を有する光のうち、５５０ｎｍ付近の波長を有しない光に対して、低い透過率を有している。また、緑色カラーフィルタ１１１Ｇは、赤外領域の波長を有する赤外光に対して、比較的高い透過率を有しており、９３５ｎｍ付近の波長を有する赤外光Ｌ１を、ある程度透過させる。
【００４９】
青色カラーフィルタ１１１Ｂの光の透過特性は、一点鎖線（Ｂ）によって示されている。青色カラーフィルタ１１１Ｂは、４５０ｎｍ付近の波長を有する光（青色光に相当する光）に対して、特に高い透過率を有しており、かつ、可視光領域の波長を有する光のうち、４５０ｎｍ付近の波長を有しない光に対して、低い透過率を有している。また、青色カラーフィルタ１１１Ｂは、赤外領域の波長を有する赤外光に対して、比較的高い透過率を有しており、９３５ｎｍ付近の波長を有する赤外光Ｌ１を、ある程度透過させる。
【００５０】
（赤外光源１０１から出力される赤外光Ｌ１の出力特性）
また、図４の（ａ）には、赤外光源１０１から出力される赤外光Ｌ１の出力特性として、赤外光Ｌ１の波長（横軸）と、赤外光Ｌ１の光出力の大きさ（光強度）との関係が、点線によって示されている。
【００５１】
赤外光Ｌ１は、９３５ｎｍ付近の波長において、光強度のピークを有している。他方、赤外光Ｌ１は、９３５ｎｍ付近以外の波長において、光強度は極めて小さく、可視光領域における光強度は、０とみなすことができる。
【００５２】
なお、図４の（ｂ）〜（ｄ）においても、赤外光Ｌ１の出力特性が示されているが、いずれも図４の（ａ）と同様であるため、以降の説明は省略する。
【００５３】
（フォトダイオード１１２の光の感度特性）
図４の（ｂ）において、フォトダイオード１１２の光の感度特性として、フォトダイオード１１２に入射される光の波長（横軸）と、フォトダイオード１１２の光の感度（左側の縦軸）との関係が、実線によって示されている。
【００５４】
フォトダイオード１１２は、６５０ｎｍ付近の波長において、光の感度のピークを有している。また、フォトダイオード１１２は、短波長の可視光領域、および、長波長の赤外領域においても、ある程度高い光の感度を有している。
【００５５】
従って、フォトダイオード１１２は、可視光領域全体に亘る波長の光を検知することができる。また、フォトダイオード１１２は、９３５ｎｍ付近の波長を有する赤外光Ｌ１をも検知することができる。
【００５６】
（カバーガラス１３の光の透過特性の一例）
図４の（ｃ）において、カバーガラス１３の光の透過特性の一例として、カバーガラス１３に入射される光の波長（横軸）と、カバーガラス１３の光の透過率（左側の縦軸）との関係が、実線によって示されている。
【００５７】
カバーガラス１３は、可視光領域全体に亘る波長の光に対して、特に高い透過率を有している。さらに、カバーガラス１３は、９３５ｎｍ付近の波長を有する赤外光Ｌ１に対しても、特に高い透過率を有している。
【００５８】
他方、カバーガラス１３は、赤外領域の波長を有する光のうち、赤外光Ｌ１よりも短い波長を有する光に対して、特に低い透過率を有している。また、カバーガラス１３は、赤外領域の波長を有する光のうち、赤外光Ｌ１よりも長い波長を有する光に対して、比較的低い透過率を有している。
【００５９】
従って、カバーガラス１３は、可視光および赤外光Ｌ１を選択的に透過させるフィルタとしての役割を果たしている。
【００６０】
（カバーガラス１３の光の透過特性の別の一例）
また、図４の（ｄ）において、カバーガラス１３の光の透過特性について、図４の（ｃ）とは別の一例として、カバーガラス１３に入射される光の波長（横軸）と、カバーガラス１３の光の透過率（左側の縦軸）との関係が、実線によって示されている。
【００６１】
図４の（ｃ）と同様に、カバーガラス１３は、可視光領域全体に亘る波長の光に対して、特に高い透過率を有している。さらに、カバーガラス１３は、９３５ｎｍ付近の波長を有する赤外光Ｌ１に対しても、特に高い透過率を有している。また、カバーガラス１３は、赤外領域の波長を有する光のうち、赤外光Ｌ１よりも短い波長を有する光に対して、特に低い透過率を有している。
【００６２】
他方、図４の（ｄ）において、カバーガラス１３は、赤外領域の波長を有する光のうち、赤外光Ｌ１よりも長い波長を有する光に対しても、特に低い透過率を有している。図４の（ｄ）に示されているカバーガラス１３の光の透過特性は、この点において、図４の（ｃ）に示されているカバーガラス１３の光の透過特性と異なる。図４の（ｄ）に示されているカバーガラス１３の光の透過特性は、例えば、非吸収性のガラスを材料としたカバーガラスによって実現される。また、非吸収性のガラスと同様の光の透過特性を有する、ガラス以外の材料から成るフィルタを、カバーガラス１３の替わりに適用してもよい。
【００６３】
従って、図４の（ｄ）に示されている光の透過特性を有するカバーガラス１３を、カメラモジュール１に設けることにより、赤外光Ｌ１とは異なる波長を有する赤外光を、効果的に遮断することができ、赤外外乱光がカラーイメージセンサ１０へ入射することを防ぐことができる。このため、カラーイメージセンサ１０における赤外光Ｌ１の検出感度を向上させることができる。また、カラーイメージセンサ１０における撮像の性能が低下することを抑制することができる。
【００６４】
（比較例としてのスマートフォン４０００の近接検知における光学系）
本実施形態に係るスマートフォン１０００の比較例である、従来のスマートフォン４０００の近接検知における光学系について、図９を用いて説明する。図９は、スマートフォン４０００における光学系の概略構成の一例を示す図である。
【００６５】
図９に示すように、スマートフォン４０００は、カメラモジュール４００１および発光部４１００を備えている。カメラモジュール４００１は、カラーイメージセンサ４０１０およびレンズ４０１１を備えている。また、発光部４１００は、赤外光Ｌ１を出力する赤外光源４１０１を備えている。
【００６６】
スマートフォン４０００においては、カメラモジュール４００１および発光部４１００の外部に、被検知物４２０１の近接検知を行うためのディテクタ４２００が設けられている。
【００６７】
スマートフォン４０００は、カメラモジュール４００１の備えるカラーイメージセンサ４０１０によって撮像光Ｌ２を受光し、撮像を行う。また、スマートフォン４０００は、発光部４１００の備える赤外光源４１０１から出力され、かつ、被検知物４２０１によって反射された赤外光Ｌ１を、ディテクタ４２００によって受光し、被検知物４２０１の近接検知を行う。
【００６８】
この点において、比較例のスマートフォン４０００は、本実施形態のスマートフォン１０００が、カメラモジュール１の備えるカラーイメージセンサ１０によって、（ｉ）撮像光Ｌ２を受光し、撮像を行うことと、（ｉｉ）赤外光Ｌ１を受光し、近接検知を行うこととの、両方の役割を果たしている点と異なっている。
【００６９】
図９において、光軸Ｄ１は赤外光源４１０１の光軸を示している。すなわち、光軸Ｄ１は、スマートフォン４０００における、光源の光軸である。また、光軸Ｄ２は、レンズ４０１１の光軸を示している。すなわち、光軸Ｄ２は、スマートフォン４０００における、受光系の光軸である。
【００７０】
ここで、レンズ４０１１の焦点から被検知物４２０１までの距離を、近接検知距離ｄとして表す。近接検知距離ｄは、スマートフォン４０００において、被検知物４２０１に対する近接検知が行われる距離を示す。
【００７１】
また、光軸Ｄ１と光軸Ｄ２との間の距離を、基線長ｋとして表す。基線長ｋは、光軸Ｄ１と光軸Ｄ２との間の基線長を示す。
【００７２】
このとき、基線長ｋと近接検知距離ｄとの間の関係は、カメラモジュール４００１の撮像画角θを用いて、本実施形態のスマートフォン１０００の場合と同様に、
ｋ＝ｄ×ｔａｎ（θ／２）
として表される。
【００７３】
スマートフォン４０００において、被検知物４２０１に対する近接検知を行うためには、赤外光源４１０１から出力された赤外光が、赤外光源４１０１に対して、カラーイメージセンサ４０１０よりも遠方に配置されたディテクタ４２００に入射されることが必要である。
【００７４】
ここで、カラーイメージセンサ４０１０の長さをｌとすると、光軸Ｄ１から、ディテクタ４２００までの距離の最小値ｐ２は、カラーイメージセンサ４０１０と、ディテクタ４０２０との間の距離をｅとすれば、以下の式（１）、
ｐ２＝（ｋ＋ｌ／２）＋ｅ
＝ｄ×ｔａｎ（θ／２）＋ｌ／２＋ｅ                              …（１）
によって表される。
【００７５】
（本実施形態のスマートフォン１０００の近接検知における光学系）
次に、本実施形態に係るスマートフォン１０００の近接検知における光学系について、図５を用いて説明する。図５は、スマートフォン１０００における光学系の概略構成の一例を示す図である。
【００７６】
図５において、光軸Ｄ１は赤外光源１０１の光軸を示している。すなわち、光軸Ｄ１は、スマートフォン１０００における、光源の光軸である。また、光軸Ｄ２は、レンズ１１の光軸を示している。すなわち、光軸Ｄ２は、スマートフォン１０００における、受光系の光軸である。
【００７７】
ここで、レンズ１１の焦点から被検知物１００１までの距離を、近接検知距離ｄとして表す。近接検知距離ｄは、スマートフォン１０００において、被検知物１００１に対する近接検知が行われる距離を示す。
【００７８】
また、光軸Ｄ１と光軸Ｄ２との間の距離を、基線長ｋとして表す。基線長ｋは、光軸Ｄ１と光軸Ｄ２との間の基線長を示す。
【００７９】
このとき、基線長ｋと近接検知距離ｄとの間の関係は、カメラモジュール１の撮像画角θを用いて、
ｋ＝ｄ×ｔａｎ（θ／２）
として表される。例えば、ｄ＝３０ｍｍ、θ＝７０°（すなわち、θ／２＝３５°）のとき、ｋ＝３０ｍｍ×ｔａｎ（３５°）≒３０ｍｍ×０．７０＝２１ｍｍ、である。
【００８０】
スマートフォン１０００において、被検知物１００１に対する近接検知を行うためには、赤外光源１０１から出力された赤外光が、カラーイメージセンサ１０に入射されることが必要である。
【００８１】
ここで、カラーイメージセンサ１０の長さをｌとすると、光軸Ｄ１から、カラーイメージセンサ１０までの距離の最小値ｐ１は、以下の式（２）、
ｐ１＝ｋ−ｌ／２
＝ｄ×ｔａｎ（θ／２）−ｌ／２                                  …（２）
によって表される。
【００８２】
従って、上記の式（１）および式（２）により、以下の式（３）、
ｐ２−ｐ１
＝（ｄ×ｔａｎ（θ／２）＋ｌ／２＋ｅ）−（ｄ×ｔａｎ（θ／２）−ｌ／２）
＝ｌ＋ｅ                                                          …（３）
が得られる。
【００８３】
さらに、上記の式（３）により、以下の式（４）、
ｐ１＝ｐ２−（ｌ＋ｅ）                                              …（４）
が導かれる。
【００８４】
上記の式（４）により、本実施形態に係るスマートフォン１０００は、比較例としての従来のスマートフォン４０００に比べて、赤外光を受光する部材（すなわち、カラーイメージセンサ１０）を、さらに赤外光源１０１に近い場所に設けることが可能であることが示される。
【００８５】
（スマートフォン１０００の効果）
スマートフォン１０００においては、カラーイメージセンサ１０は、撮像光Ｌ２を受光する撮像素子としての機能に加えて、赤外光Ｌ１を受光するディテクタとしての機能をも有している。
【００８６】
すなわち、カラーイメージセンサ１０は、比較例としての従来のスマートフォン４０００における、カラーイメージセンサ４０１０およびディテクタ４２００とを同一化したデバイスと考えることができる。
【００８７】
従って、スマートフォン１０００においては、上記の式（４）によって示されるように、赤外光源１０１の光軸Ｄ１から、近接検知のために赤外光Ｌ１を受光する部材（すなわち、カラーイメージセンサ１０）までの距離の最小値ｐ１は、従来のスマートフォン４０００において、赤外光源４１０１の光軸Ｄ１から、近接検知のために赤外光Ｌ１を受光する部材（すなわち、ディテクタ４２００）までの距離の最小値ｐ２よりも小さい。
【００８８】
このような構成により、スマートフォン１０００は、従来のスマートフォン４０００に比べて、さらに小型化されたデバイスとして、カメラモジュールおよび近接センサの両方の機能を実装することが可能となる。
【００８９】
また、スマートフォン１０００は、上記の式（４）によって示されるように、赤外光源と受光系までの距離が、従来のスマートフォン４０００よりも短いため、赤外光源と受光系とを同期されることが、さらに容易化される。
【００９０】
また、スマートフォン１０００において、図４の（ｄ）に示されている光の透過特性を有するカバーガラス１３を、カメラモジュール１に設けることにより、赤外光Ｌ１とは異なる波長を有する赤外光を、効果的に遮断することができ、赤外外乱光がカラーイメージセンサ１０へ入射することを防ぐことができる。
【００９１】
このため、カラーイメージセンサ１０における赤外光Ｌ１の検出感度を向上させ、スマートフォン１０００による近接検知の感度が低下することを防止することができる。そして、カラーイメージセンサ１０における撮像の性能が低下することを抑制することができる。
【００９２】
また、スマートフォン１０００において、鏡筒１２は、赤外光を透過させる透過特性を有している。
【００９３】
カメラモジュール１において、レンズ１１のうち、鏡筒１２によって覆われていない部分（すなわち開口部）の面積は、カメラモジュール１の低背化を目的として撮像対象に近い側に絞りを配置するために、また、カラーイメージセンサ１０による撮像において良好な解像性能を得るために、小さな面積として設けられることが一般的である。
【００９４】
従って、鏡筒１２を、赤外光を透過させる透過特性を有するものとすることにより、カラーイメージセンサ１０による撮像における解像性能を損なうことなく、カラーイメージセンサ１０における近接検知のための赤外光Ｌ１の受光量を確保することができる。
【００９５】
鏡筒１２を用いることによって、カラーイメージセンサ１０における赤外光Ｌ１に対する開口径ＡＲについて、赤外光を透過させる透過特性を有しない従来の鏡筒を用いた場合における開口径をＡとすると、開口径ＡＲとＡとの間には、
３×Ａ≦ＡＲ≦５×Ａ
の関係が、概ね成立している。
【００９６】
また、光学部材の受光量は、開口径の２乗に比例すると考えることができる。従って、鏡筒１２を用いた場合の、カラーイメージセンサ１０における赤外光Ｌ１の受光量ＰＲについて、従来の鏡筒を用いた場合における受光量をＰとすると、受光量ＰＲとＰとの間には、
９×Ｐ≦ＰＲ≦２５×Ｐ
の関係が、概ね成立している。すなわち、鏡筒１２により、従来の鏡筒に比べて、９倍から２５倍程度までの量の赤外光Ｌ１を、カラーイメージセンサ１０に受光させることができる。
【００９７】
このため、カラーイメージセンサ１０における近接検知のための赤外光Ｌ１の受光量を確保し、スマートフォン１０００による近接検知の感度が低下することを防止することができる。
【００９８】
また、鏡筒１２は、上記レンズによって集光された光のスポットの形状に対応する断面形状を有する仮想的な円筒に外接する立方体の形状を有している。本実施形態の鏡筒１２は、この構造により、鏡筒１２は、一般的なカメラジュールにおける鏡筒に比べて、赤外光を取り込むための開口径が増加している。
【００９９】
従って、カラーイメージセンサ１０における近接検知のための赤外光Ｌ１の受光量を確保することができ、スマートフォン１０００における近接検知の感度が低下することを防止することができる。
【０１００】
また、スマートフォン１０００において、カメラモジュール１と赤外光源１０１とは、同一の基板１５上に設けられてよい。
【０１０１】
この場合、スマートフォン１０００の製造時に、カメラモジュール１と赤外光源１０１とを、近接して設ける製作工程が容易化される。
【０１０２】
特に、カメラモジュール１と赤外光源１０１とを、モジュール化された一体型の部品とすることにより、カメラモジュール１と赤外光源１０１とを、スマートフォン１０００に対して個別に実装する製作工程を省略することができるので、スマートフォン１０００における製作工程が簡略化される。
【０１０３】
また、カメラモジュール１と赤外光源１０１とを、同一の基板１５上に設けることにより、カメラモジュール１と赤外光源１０１との電気的な接合をも、より容易に行うことが可能である。
【０１０４】
〔実施形態２〕
本発明の実施の一形態について、図６および図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施形態１と同様の部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【０１０５】
（本実施形態のスマートフォン１０００の概略構成）
次に、図６を用いて、本実施形態のスマートフォン１０００の概略構成について説明する。図６は、スマートフォン１０００の概略構成の一例を表す機能ブロック図である。
【０１０６】
スマートフォン１０００は、カメラモジュール１および発光部１００を備えている。また、スマートフォン１０００は、主制御部１００２、操作部１００３、表示部１００４、および記憶部１００５を備えている。はじめに、主制御部１００２、操作部１００３、表示部１００４、および記憶部１００５について、説明を行う。
【０１０７】
（主制御部１００２）
主制御部１００２は、制御プログラムを実行することにより、カメラモジュール１、発光部１００、および表示部１００４を制御するものである。主制御部１００２は、記憶部１００５に格納されている制御プログラムを、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成される一時記憶部（不図示）に読み出して実行することにより、各種処理を実行する。
【０１０８】
（操作部１００３）
操作部１００３は、カメラモジュール１に対する操作命令を含む、ユーザによる各種の操作命令を入力するためのものである。操作部１００４として、例えば、操作ボタンとそのインターフェースなどが例示できる。
【０１０９】
（表示部１００４）
表示部１００４は、カメラモジュール１によって撮像された画像を含む、各種の画像データを表示する表示装置である。表示部１００４は、例えば、液晶ディスプレイである。
【０１１０】
（記憶部１００５の構成）
記憶部１００５は、主制御部１００２が実行する（１）各部の制御プログラム、（２）ＯＳプログラム、（３）アプリケーションプログラム、および、（４）これらプログラムを実行するときに読み出す各種データを記憶するものである。
【０１１１】
（発光部１００の概略構成）
次に、発光部１００の概略構成について、説明を行う。発光部１００は、赤外光源１０１および赤外光源制御部１３１を備えている。
【０１１２】
（赤外光源１０１）
赤外光源１０１は、赤外光源制御部１３１から与えられた指令信号に基づき、赤外光Ｌ１を、スマートフォン１０００の外部に存在する被検知物１００１（図１を参照）へ向けて出力する。
【０１１３】
（赤外光源制御部１３１）
赤外光源制御部１３１は、赤外光源１０１の動作を制御する制御部である。赤外光源制御部１３１は、赤外光源１０１が出力する赤外光Ｌ１の光出力の大きさ、および、赤外光源１０１が赤外光Ｌ１を出力するタイミング等を制御する指令信号を、赤外光源１０１に与える。また、赤外光源制御部１３１は、スマートフォン１０００の備える主制御部１００２によって制御されている。
【０１１４】
（カメラモジュール１の概略構成）
続いて、カメラモジュール１の概略構成について、説明を行う。カメラモジュール１は、カラーイメージセンサ１０およびカメラモジュール制御部１２１を備えている。
【０１１５】
（カラーイメージセンサ１０）
カラーイメージセンサ１０において、赤外光源１０１から出力され、被検知物１００１によって反射された赤外光Ｌ１を受光することによって、カメラモジュール１による近接検知が行われる。カラーイメージセンサ１０において、赤外光Ｌ１を受光することによって生じた光電流は、カメラモジュール制御部１２１の備える受光量変化計算部１２２（受光量変化計算手段）へ与えられる。
【０１１６】
また、カラーイメージセンサ１０において、撮像光Ｌ２を受光することによって、カメラモジュール１による撮像が行われる。カラーイメージセンサ１０において、撮像光Ｌ２を受光することによって生じた光電流は、カメラモジュール制御部１２１の備える画像処理部１２４へ与えられる。
【０１１７】
（カメラモジュール制御部１２１）
カメラモジュール制御部１２１は、カメラモジュール１の動作を制御する制御部である。カメラモジュール制御部１２１は、主制御部１００２を介して、操作部１００３に対してユーザから入力されたカメラモジュール１に対する操作命令を受け付け、各種の処理を実行する。
【０１１８】
また、カメラモジュール制御部１２１は、カメラモジュール１における近接検知の動作を制御する役割を担っている。
【０１１９】
さらに、カメラモジュール制御部１２１は、受光量変化計算部１２２、近接検知判定部１２３、および画像処理部１２４を備えている。以下、受光量変化計算部１２２、近接検知判定部１２３、および画像処理部１２４について、説明を行う。
【０１２０】
（受光量変化計算部１２２）
受光量変化計算部１２２は、カラーイメージセンサ１０の備えるフォトダイオード１１２において、赤外光Ｌ１を受光することによって生じた光電流に基づき、所定の時間間隔ごとにフォトダイオード１１２の受光量Ｉを算出する。上記の所定の時間間隔は、例えば、カメラモジュール１に与えられるクロック信号の周期である。
【０１２１】
続いて、受光量変化計算部１２２は、所定の時間間隔ごとに計算された受光量Ｉの値から、受光量Ｉの時間変化量として、受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔの値を算出する。
【０１２２】
例えば、時刻ｔ１において算出された受光量がＩ１、時刻ｔ２（＞ｔ１）において算出された受光量がＩ２であったとき、受光量変化計算部１２２は、
ｄＩ／ｄｔ＝（Ｉ２−Ｉ１）／（ｔ２−ｔ１）
として、受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔの値を算出する。
【０１２３】
受光量変化計算部１２２は、算出した受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔの値を、近接検知判定部１２３へ与える。
【０１２４】
（近接検知判定部１２３）
近接検知判定部１２３は、受光量変化計算部１２２から与えられた、受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔの値を、所定の近接検知判定値Ｔと比較することにより、被検知物１００１が近接しているか否かを判定する。
【０１２５】
すなわち、近接検知判定部１２３は、
ｄＩ／ｄｔ≧Ｔ                                              …（判定条件１）
であるとき、被検知物１００１が、カメラモジュール１に対して近接していると判定し、
他方、近接検知判定部１２３は、
ｄＩ／ｄｔ＜Ｔ                                              …（判定条件２）
であるとき、被検知物１００１が、カメラモジュール１に対して近接していないと判定する。
【０１２６】
なお、近接検知判定値Ｔの値は、カメラモジュール１の設計時点において、あらかじめ設定された固有の値であってもよいし、スマートフォン１０００において、ユーザが変更することが可能な値であってもよい。
【０１２７】
近接検知判定部１２３は、被検知物１００１が、カメラモジュール１に対して近接しているかどうかを示す、近接判定結果情報を、スマートフォン１０００の備える主制御部１００２へ与える。
【０１２８】
主制御部１００２は、近接検知判定部１２３から与えられた近接判定結果情報を用いて、スマートフォン１０００の動作を制御することができる。例えば、近接判定結果情報において、被検知物１００１が、カメラモジュール１に対して近接していることが示されている場合に、スマートフォン１０００の表示部１００４の機能を一時的に停止させ、スマートフォン１０００の誤動作を抑制することができる。
【０１２９】
（画像処理部１２４）
画像処理部１２４は、カラーイメージセンサ１０において、撮像光Ｌ２を受光することによって生じた光電流に基づき、画像データを生成する画像ドライバである。画像処理部１２４において生成された画像データは、スマートフォン１０００の備える主制御部１００２へ与えられる。画像処理部１２４において生成された画像データは、主制御部１００２を介して、記憶部１００５に保存されてもよい。
【０１３０】
（本実施形態のカメラモジュール１による受光量の時間変化に基づく近接検知方法）
以下、本実施形態のカメラモジュール１において、赤外光Ｌ１を受光した時に、カラーイメージセンサ１０における受光量の時間変化に基づいて、被検知物１００１の近接検知を行う方法について、図７を用いて説明する。
【０１３１】
図７は、カラーイメージセンサ１０における受光量と、カメラモジュール１による被検知物１００１の近接検知判定結果との関係を示す図である。
【０１３２】
図７の（ａ）には、被検知物１００１からカラーイメージセンサ１０に向かう外光の光量、赤外光源１０１から出力される赤外光Ｌ１の光量、およびカラーイメージセンサ１０における受光量の変化量が、それぞれ示されている。
【０１３３】
赤外光源１０１からは、赤外光Ｌ１がパルス信号として出力される。ここで、赤外光源１０１から出力されるパルス信号としての赤外光Ｌ１の光量を、ＩＲとして表す。
【０１３４】
このとき、被検知物１００１からカラーイメージセンサ１０に向かう外光の光量をＩＯとして表すと、光量ＩＲとＩＯとの間には、
１０×ＩＲ≦ＩＯ≦１１×ＩＲ
の関係が、概ね成立している。すなわち、ＩＯは、±ＩＲ程度のゆらぎを有する光信号である。
【０１３５】
また、このとき、カメラモジュール１の備えるカラーイメージセンサ１０における受光量Ｉについて、Ｉ＝０．２×ＩＲの関係が概ね成立する。
【０１３６】
本実施形態におけるカメラモジュール１では、カラーイメージセンサ１０における受光量Ｉの時間変化に着目し、被検知物１００１の近接検知が行われる。
【０１３７】
すなわち、カメラモジュール１において、受光量変化計算部１２２は、カラーイメージセンサ１０における受光量Ｉの時間変化量として、受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔの値を算出する。
【０１３８】
次に、カメラモジュール１において、近接検知判定部１２３は、上記の判定条件１および判定条件２に基づき、被検知物１００１が近接しているか否かを判定する。
【０１３９】
被検知物１００１がスマートフォン１０００の近傍に存在していないとき、すなわち、赤外光源１０１から出力されるパルス信号としての赤外光Ｌ１の大部分が、被検知物１００１によって反射されず、かつ、カラーイメージセンサ１０に入射されないとき、カラーイメージセンサ１０における受光量Ｉは、外光ＩＯによって主に規定される。
【０１４０】
このとき、カラーイメージセンサ１０における受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔの大きさ（絶対値）、すなわち、｜ｄＩ／ｄｔ｜について、
０≦｜ｄＩ／ｄｔ｜≦０．１×ＩＲ
の関係が、概ね成立している。これは、カメラモジュール１による近接検知における、外光ＩＯによる外乱（ノイズ）と言うことができる。
【０１４１】
従って、例えば、近接検知判定値Ｔの値を、
Ｔ＝０．１５×ＩＲ
として設定することにより、カメラモジュール１は、赤外光源１０１から出力される赤外光Ｌ１に基づく近接検知において、外光ＩＯによる外乱の影響を抑制することができる。これにより、カメラモジュール１における、外光ＩＯに起因する近接検知の誤判定を防止することができる。
【０１４２】
図７の（ｂ）には、カメラモジュール１による被検知物１００１の近接検知判定結果が示されている。
【０１４３】
判定条件１に基づき、ｄＩ／ｄｔ≧０．１５×ＩＲとなる受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔが得られたとき、スマートフォン１０００は、被検知物１００１が近接していると判定する。また、判定条件２に基づき、ｄＩ／ｄｔ≧０．１５×ＩＲとなる受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔが得られないとき（すなわち、ｄＩ／ｄｔ＜０．１５×ＩＲであるとき）、カメラモジュール１は、被検知物１００１が近接していないと判定する。
【０１４４】
なお、本実施形態においては、上記の判定条件１に示されているように、受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔが、近接検知判定値Ｔを一度上回れば、カメラモジュール１は、被検知物１００１が近接していると判定する。
【０１４５】
また、各時刻における受光量Ｉの値、および受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔの値は、受光情報と称される。カラーイメージセンサ１０に入射する光のうち、赤外光のみに着目した受光情報を判定に用いることにより、近接検知において、ＲＧＢカラーフィルタのうち、赤色カラーフィルタのみを使用することができる。このため、近接検知における消費電力の低下および高速動作を実現することが可能である。
【０１４６】
ここで、カメラモジュール１における近接検知の判定条件として、受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔの値が、所定の時間内において近接検知判定値Ｔを上回った回数を、さらに用いてもよい。
【０１４７】
すなわち、受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔの値が、近接検知判定値Ｔ以上であると判定された回数が、所定の時間内において所定の判定回数Ｍ（所定回数）であったとき、カメラモジュール１の備える近接検知判定部１２３は、被検知物１００１がカメラモジュール１に対して近接していると判定するように、追加の判定条件を設けてもよい。
【０１４８】
例えば、所定の時間を０．５秒と設定し、また、判定回数Ｍを、Ｍ＝３と設定する。この場合、受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔの値が、０．５秒の時間範囲において、３回以上近接検知判定値Ｔ以上であったと判定されたとき、近接検知判定部１２３は、被検知物１００１がカメラモジュール１に対して近接していると判定する。なお、上述の判定条件１は、Ｍ＝１として設定されたケースとして考えることができる。
【０１４９】
これにより、一瞬だけ強い外光ＩＯが、スマートフォン１０００の周囲に生じた場合についても、カメラモジュール１における、外光ＩＯに起因する近接検知の誤判定を防止することができる。
【０１５０】
（本実施形態のスマートフォン１０００の効果）
本実施形態のカメラモジュール１は、カラーイメージセンサ１０における受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔの値を、所定の近接検知判定値Ｔと比較することによって、被検知物１００１が近接しているか否かを判定する。
【０１５１】
これにより、スマートフォン１０００における、外光ＩＯに起因する近接検知の誤判定を防止することができる。
【０１５２】
また、本実施形態のカメラモジュール１は、所定の時間範囲において、カラーイメージセンサ１０における受光量Ｉの時間微分ｄＩ／ｄｔの値が、近接検知判定値Ｔを上回った回数を、所定の判定回数Ｍと比較することによって、被検知物１００１が近接しているか否かを判定してもよい。
【０１５３】
これにより、一瞬だけ強い外光ＩＯが生じた場合についても、スマートフォン１０００における、外光ＩＯに起因する近接検知の誤判定を防止することができる。
【０１５４】
〔実施形態３〕
本発明の実施の一形態について、図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１５５】
図８は、本実施形態のスマートフォン３０００（電子機器）の構成を示す図である。スマートフォン３０００は、カメラモジュール３（撮像装置）、および発光部３００を備えており、被検知物３００１の近接検知を行うことができる。
【０１５６】
本実施形態のスマートフォン３０００は、実施形態１のスマートフォンにおける鏡筒１２を、フレネルレンズ形鏡筒３２によって置き換えることによって得られる装置である。なお、図８において示されている本実施形態のスマートフォン３０００における他の各部材は、図１において示されている実施形態１のスマートフォン１０００における各部材と、それぞれ同様であり、本実施形態での説明は省略する。
【０１５７】
以下、本実施形態のスマートフォン３０００の備えるフレネルレンズ形鏡筒３２について、説明を行う。
【０１５８】
（フレネルレンズ形鏡筒３２）
フレネルレンズ形鏡筒３２は、レンズ３１を保持するために設けられたレンズホルダであり、レンズ３１の外周と接触している。また、フレネルレンズ形鏡筒３２は、可視光を遮断する一方で、赤外光を透過させる透過特性を有している。この点において、本実施形態のフレネルレンズ形鏡筒３２は、実施形態１の鏡筒１２と同様である。
【０１５９】
フレネルレンズ形鏡筒３２は、側面の部分については、実施形態１の鏡筒１２と同様の形状を有している。他方、フレネルレンズ形鏡筒３２は、赤外光Ｌ１が入射する上面において、フレネルレンズ形状を有している。この点において、本実施形態のフレネルレンズ形鏡筒３２は、実施形態１の鏡筒１２と異なっている。
【０１６０】
ここで、フレネルレンズ形状とは、平凸レンズ状の部材を同心円状の領域に分割し、分割された部材の各領域において形成されるリング状の面を、概ね同じ高さに揃えることによって得られる形状を指す。フレネルレンズ形状は、通常、凸形状（のこぎり状）の断面を有している。
【０１６１】
フレネルリング形状を有する部材は、正のパワーを有する光学部材であり、光を集光するレンズとして機能する。
【０１６２】
従って、フレネルレンズ形鏡筒３２は、実施形態１の平坦な上面を備えた鏡筒１２に比べて、赤外光である反射光Ｌ１を、さらに効果的にカラーイメージセンサ３０（撮像素子）へ集光することが可能であり、スマートフォン３０００における近接検知の感度を向上させることができる。
【０１６３】
また、フレネルレンズ形状における部材において、部材の分割数を多くすることにより、部材の厚みを低減することができる。
【０１６４】
従って、フレネルレンズ形鏡筒３２における上面は、実施形態１の鏡筒１２における平坦な上面よりも、薄い寸法によって製作することが可能である。
【０１６５】
（スマートフォン３０００の効果）
本実施形態のスマートフォン３０００は、上面において、フレネルレンズ形状を備えた鏡筒としてのフレネルレンズ形鏡筒３２を有している。
【０１６６】
これにより、本実施形態のスマートフォン３０００は、実施形態１のスマートフォン１０００に比べて、さらに高い近接検知の感度を有することが可能である。
【０１６７】
また、本実施形態のスマートフォン３０００は、実施形態１のスマートフォン１０００に比べて、さらなる小型化を実現することが可能である。
【０１６８】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る撮像装置（カメラモジュール１）は、撮像素子（カラーイメージセンサ１０）を備えた撮像装置であって、上記撮像素子は、赤外光源（１０１）から出力され、被検知物（１００１）によって反射された赤外光である反射光（赤外光Ｌ１）、および可視光（撮像光Ｌ２）を透過させるフィルタ（カラーフィルタ１１１）と、上記フィルタを透過した反射光および可視光を検知する複数のフォトダイオード（１１２）と、を備え、上記フォトダイオードが上記反射光を検知することによって生成される信号を用いて、上記被検知物が上記撮像装置に近接しているかどうかを判定する近接判定手段（近接検知判定部１２３）をさらに備えていることを特徴としている。
【０１６９】
上記の構成によれば、撮像装置は、複数のフォトダイオードを有する撮像素子を備えており、当該フォトダイオードが可視光を受光することによって撮像を行うことができる。
【０１７０】
この撮像素子は、赤外光源から出力され、被検知物によって反射された赤外光である反射光、および可視光を透過させるフィルタを備えている。この、フィルタを透過した反射光および可視光は、フォトダイオードによって検知される。
【０１７１】
フォトダイオードから出力された信号は、近接判定手段へ出力され、被検知物が撮像装置に近接しているかどうかが判定される。
【０１７２】
そのため、撮像装置は、被検知物から撮像素子に入射される赤外光である反射光を、フォトダイオードによって検知することにより、被検知物が撮像装置に対して近接しているか否かを検知する、すなわち、近接検知を行うことができる。
【０１７３】
従って、本発明の撮像装置は、１つの撮像素子によって、（ｉ）可視光を撮像光として受光することによって撮像を行う機能と、（ｉｉ）被検知物から入射される赤外光である反射光を受光することによって近接検知を行う機能との、両方の機能を備えることができる。
【０１７４】
従来の撮像装置における撮像素子は、可視光としての撮像光を受光することよって撮像を行う機能のみを有している。従って、従来の撮像装置を備えた電子機器において、近接検知を行う機能を追加するためには、撮像素子に加えて、赤外光である反射光を受光することによって近接検知を行う機能を有するディテクタを、さらに設ける必要がある。
【０１７５】
そのため、本発明の撮像装置を電子機器に搭載することにより、撮像を行う機能と、近接検知を行う機能との、両方の機能を備えた電子機器を、従来よりも小型化することが可能である。
【０１７６】
また、本発明の態様２に係る撮像装置は、上記の態様１において、上記フィルタが、上記反射光の波長範囲とは異なる波長範囲の赤外光を遮断することが好ましい。
【０１７７】
上記の構成によれば、撮像装置において、フィルタを透過した光を検知するフォトダイオードに対して、反射光と異なる波長範囲の赤外光が入射することを抑制することができる。
【０１７８】
そのため、撮像が行われるときの、可視光としての撮像光に近い波長範囲の赤外光の影響が除外され、撮像装置における撮像の性能を確保することが可能となる。
【０１７９】
また、本発明の態様３に係る撮像装置は、上記の態様１または２において、上記可視光および上記反射光が上記撮像素子へ入射する経路上に配置され、当該可視光および当該反射光を透過し、当該可視光および当該反射光とは異なる波長範囲の光を遮断する遮断部（カバーガラス１３）をさらに備えることが好ましい。
【０１８０】
上記の構成によれば、撮像装置の備える遮断部は、可視光および反射光が上記撮像素子へ入射する経路上に配置されており、当該可視光および当該反射光を透過し、当該可視光および当該反射光とは異なる波長範囲の光を遮断する。
【０１８１】
そのため、遮断部によって、撮像が行われるときの、可視光としての撮像光に近い波長範囲の赤外光の影響が除外され、撮像装置における撮像性能を確保することが可能となる。また、近接検知が行われるときの、赤外光である反射光とは異なる波長範囲の赤外光の影響が除外され、撮像装置における近接検知の性能を確保することが可能となる。
【０１８２】
また、本発明の態様４に係る撮像装置は、上記の態様１から３のいずれか１つにおいて、上記可視光および上記反射光を上記撮像素子に向けて集光するレンズと、上記レンズを保持する鏡筒と、をさらに備え、上記鏡筒は、上記可視光を遮断し、かつ、上記反射光を透過させる光の透過特性を有していることが好ましい。
【０１８３】
上記の構成によれば、撮像装置は、可視光および反射光を撮像素子に向けて集光するレンズと、レンズを保持する鏡筒と、をさらに備えている。
【０１８４】
また、鏡筒は、可視光を遮断し、かつ、反射光を透過させる光の透過特性を有している。
【０１８５】
そのため、撮像装置において、レンズによって可視光および反射光を撮像素子に向けて集光することができる。
【０１８６】
また、鏡筒に入射する光のうち、可視光は遮断される一方で、赤外光である反射光は、鏡筒を透過し、撮像素子に入射することができる。
【０１８７】
従って、赤外光である反射光は、レンズを経由する経路に限らず、鏡筒を経由する経路によっても、撮像素子に入射することが可能となる。つまり、鏡筒は、撮像素子に対する反射光の開口面積を向上させる役割を果たしている。
【０１８８】
そのため、撮像素子において赤外光の受光量を確保することができ、撮像装置における、近接検知の感度を向上させることが可能となる。
【０１８９】
また、本発明の態様５に係る撮像装置は、上記の態様４において、上記鏡筒が、上記レンズによって集光された光のスポットの形状に対応する断面形状を有する仮想的な円筒に外接する立方体の形状を有していることが好ましい。
【０１９０】
上記の構成によれば、撮像装置の備える鏡筒は、レンズによって集光された光のスポットの形状に対応する断面形状を有する仮想的な円筒に外接する、立方体の形状を有している。
【０１９１】
他方、従来の撮像装置の備える鏡筒は、レンズによって集光された光のスポットの形状に対応する断面形状を備えた、円筒の形状を有している。
【０１９２】
従って、本発明の撮像装置における鏡筒は、従来の撮像装置における円筒の形状を備えた鏡筒に比べて、赤外光を取り込むための開口面積をさらに向上させることができる。
【０１９３】
そのため、撮像素子において赤外光の受光量を確保することができ、撮像装置における、近接検知の感度を向上させることが可能となる。
【０１９４】
また、本発明の態様６に係る撮像装置は、上記の態様５において、上記鏡筒（フレネルレンズ形鏡筒３２）が、上記反射光が入射する上記鏡筒の上面において、フレネルレンズ形状を有していることが好ましい。
【０１９５】
上記の構成によれば、撮像装置において、鏡筒は、反射光が入射する鏡筒の上面において、フレネルレンズ形状を有している。
【０１９６】
そのため、鏡筒は、フレネルレンズ形状を備えることによって、正のパワーを有する光学部材として機能する、すなわち、光を集光するレンズとして機能する。
【０１９７】
従って、鏡筒は、赤外光である反射光を、さらに効果的に撮像素子へ入射させることが可能となる。
【０１９８】
そのため、撮像素子において赤外光の受光量を確保することができ、撮像装置における、近接検知の感度を向上させることが可能となる。
【０１９９】
また、フレネルレンズ形状を備えた鏡筒における上面は、一般的な鏡筒における平坦な上面に比べて、より薄い寸法によって製作することが可能である。
【０２００】
そのため、本発明の撮像装置を備えた電子機器を、さらに小型化することが可能となる。
【０２０１】
また、本発明の態様７に係る撮像装置は、上記の態様１から６のいずれか１つにおいて、上記撮像素子における上記反射光の受光量（Ｉ）の時間変化量（ｄＩ／ｄｔ）を計算する受光量変化計算手段（受光量変化計算部１２２）をさらに備え、上記近接判定手段は、上記受光量変化計算手段によって計算された上記反射光の受光量の時間変化量を、所定の近接検知判定値（Ｔ）と比較し、上記反射光の受光量の時間変化量が、上記近接検知判定値以上であったとき、上記被検知物が上記撮像装置に対して近接していると判定することが好ましい。
【０２０２】
上記の構成によれば、撮像装置において、受光量変化計算手段は、撮像素子における反射光の受光量の時間変化量ｄＩ／ｄｔを計算する。
【０２０３】
さらに、撮像装置において、近接判定手段は、受光量変化計算手段によって計算された、撮像素子における反射光の受光量の時間変化量ｄＩ／ｄｔを、所定の近接検知判定値Ｔと比較する。
【０２０４】
そして、近接判定手段は、
ｄＩ／ｄｔ≧Ｔ
すなわち、反射光の受光量の時間変化量ｄＩ／ｄｔが、近接検知判定値Ｔ以上であったとき、被検知物が撮像装置に対して近接していると判定する。
【０２０５】
従って、撮像装置は、赤外光である反射光の受光に基づく近接検知において、好適な近接検知判定値Ｔの値を用いることにより、外光による外乱の影響を抑制し、赤外光源から出力され、被検知物によって反射された赤外光である反射光により、近接検知を行うことができる。
【０２０６】
このため、撮像装置において、外光に起因する近接検知の誤判定が生じることを防止することができる。
【０２０７】
また、本発明の態様８に係る撮像装置は、上記の態様７において、上記近接検知手段が、上記受光量変化計算手段によって計算された上記反射光の受光量の時間変化量が、上記近接検知判定値以上であると判定された回数が、所定の時間内に所定回数（判定回数Ｍ）以上であったとき、上記被検知物が上記撮像装置に対して近接していると判定することが好ましい。
【０２０８】
上記の構成によれば、撮像装置の備える近接検知手段は、所定の時間内において、受光量変化計算手段によって計算された、撮像素子における反射光の受光量の時間変化量ｄＩ／ｄｔに対して、
ｄＩ／ｄｔ≧Ｔ
であったと判定された回数が、所定回数以上の回数であったとき、被検知物が撮像装置に対して近接していると判定する。
【０２０９】
従って、撮像装置は、赤外光である反射光の受光に基づく近接検知において、所定の時間に応じて、所定回数として好適な判定回数Ｍの値を設定することにより、一瞬だけ強い外光が生じた場合についても、外光による外乱の影響を抑制し、被検知物によって反射された赤外光である反射光により、近接検知を行うことができる。
【０２１０】
このため、撮像装置において、外光に起因する近接検知の誤判定が生じることを防止することができる。
【０２１１】
また、本発明の態様９に係る電子機器（スマートフォン１０００）は、上記の態様１から８のいずれか１つに記載の撮像装置と、被検知物に向けて赤外光を出力する赤外光源と、を備えており、上記撮像装置と上記赤外光源とは、同一の基板（１５）上に設けられていることが好ましい。
【０２１２】
上記の構成によれば、電子機器は、上記の態様１から８のいずれか１つに記載の撮像装置を備えることによって、撮像を行う機能と、近接検知を行う機能との両方を有することができる。さらに、電子機器は、被検知物に向けて赤外光を出力する赤外光源を備えることによって、被検知物から撮像装置に入射される反射光を得ることができる。
【０２１３】
また、電子機器において、撮像装置と赤外光源とは、同一の基板上に設けられている。
【０２１４】
このため、電子機器の製造時に、撮像装置と赤外光源とを、近接して設ける製作工程が容易化される。
【０２１５】
特に、撮像装置と赤外光源とを、モジュール化された一体型の部品とすることにより、撮像装置と赤外光源とを、電子機器に対して個別に実装する製作工程を省略することができるので、電子機器における製作工程が簡略化される。
【０２１６】
また、撮像装置と赤外光源とを、同一の基板上に設けることにより、撮像装置と赤外光源との電気的な接合をも、より容易に行うことが可能である。
【０２１７】
本発明の態様１に係る撮像装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記撮像装置が備える各手段として動作させることにより上記撮像装置をコンピュータにて実現させる状態撮像装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【０２１８】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【０２１９】
なお、本発明は、以下のようにも表現できる。
【０２２０】
すなわち、本発明の一態様に係るカメラモジュールは、被検物からの赤外光の受光にカメラモジュールを用いたカメラモジュールと近接センサの融合デバイスである。
【０２２１】
また、本発明の一態様に係るカメラモジュールにおいて、カメラモジュールのカバーガラスおよびイメージセンサのカラーフィルタは、近接検知に用いる波長域の赤外光を透過する。
【０２２２】
また、本発明の一態様に係るカメラモジュールにおいて、レンズ鏡筒には可視光を遮光し検出赤外光を透過する材料を適用する。
【０２２３】
また、本発明の一態様に係るカメラモジュールは、受光エリアが四角形のセンサにおいて、レンズ鏡筒の外形は一般的な円筒型ではなく、円筒形に外接する立方体を適用する。
【０２２４】
また、本発明の一態様に係るカメラモジュールにおいては、同一基板上に赤外光源が、カメラモジュールに隣接して配置されている。
【０２２５】
また、本発明の一態様に係るカメラモジュールは、コバ部および鏡筒を、正のパワーを持つ凸形状とし、目的の検出距離においてイメージセンサに集光する領域のみの受光情報を出力させる。
【０２２６】
また、本発明の一態様に係るカメラモジュールは、ＲＧＢカラーセンサを用い、近接検知時にＲ画素のみの受光情報を出力させる。
【産業上の利用可能性】
【０２２７】
本発明は、撮像装置、および撮像装置を備えた電子機器に利用することができる。
【符号の説明】
【０２２８】
１  カメラモジュール（撮像装置）
３  カメラモジュール（撮像装置）
１０  カラーイメージセンサ（撮像素子）
３０  カラーイメージセンサ（撮像素子）
１１  レンズ
３１  レンズ
１２  鏡筒
１３  カバーガラス（遮断部）
１５  基板
３２  フレネルレンズ形鏡筒
１０１  赤外光源
１１１  カラーフィルタ（フィルタ）
１１２  フォトダイオード
１２２  受光量変化計算部（受光量変化計算手段）
１２３  近接検知判定部（近接判定手段）
１０００  スマートフォン（電子機器）
３０００  スマートフォン（電子機器）
１００１  被検知物
３００１  被検知物
４０００  スマートフォン
４００１  カメラモジュール
４０１０  カラーイメージセンサ
４０１１  レンズ
４１０１  赤外光源
４２００  ディテクタ
４２０１  被検知物
Ｌ１  赤外光（反射光）
Ｌ２  撮像光（可視光）
Ｉ  受光量
ｄＩ／ｄｔ  受光量Ｉの時間微分（受光量Ｉの時間変化量）
Ｔ  近接検知判定値
Ｍ  判定回数（所定回数）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014183396.tif 000009
【図８】
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【図９】
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