(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化が可能な光センサを提供する。【解決手段】光センサ１は、基板２、発光素子３、受光素子、電気部品９を備えている。発光素子３は、基板２の表面２Ａに実装されている。受光素子は、発光素子３と異なる位置で、基板２の表面２Ａに実装されている。電気部品９は、基板２の裏面２Ｂに実装されている。電気部品９は、発光素子３および受光素子と電気的に接続されている。電気部品９は、発光素子３および受光素子と重なり合う位置に配置されている。【選択図】図４
2018182253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に実装された発光素子と、
前記基板の表面に実装された受光素子と、
前記基板の裏面に実装され前記発光素子および前記受光素子に電気的に接続された電気部品と、を備え、
前記電気部品は、前記発光素子および前記受光素子と重なり合う位置に配置されたことを特徴とする光センサ。
【請求項２】
前記基板の表面側に設けられ前記発光素子と前記受光素子との間を遮光する枠と、
前記発光素子と前記受光素子とを覆う透明な樹脂部とをさらに備えた請求項１に記載の光センサ。
【請求項３】
前記基板の表面側に設けられ前記発光素子および前記受光素子を覆う光導波路プレートをさらに備え、
前記光導波路プレートは、前記発光素子からの光を外部に導く発光側光導波路と、外部の光を前記受光素子に導く受光側光導波路とを有する請求項１に記載の光センサ。
【請求項４】
前記基板の裏面側に設けられ前記電気部品を覆う樹脂材料からなる底部と、
前記底部の裏面に設けられ前記電子部品に電気的に接続された電極端子とをさらに備えた請求項１ないし３のいずれかに記載の光センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子と受光素子とを備えた光センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光センサとして、被測定物に光を照射する発光素子と、被測定物が反射した光を受光する受光素子とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、基板の表面に、発光素子および受光素子に加え、これらの素子に電気的に接続された集積回路部品が実装された構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８０１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光センサの検出感度を高めるためには、発光素子の受光感度を高めることが好ましい。これに対し、特許文献１に記載された光センサでは、基板の表面に発光素子、受光素子、集積回路部品が実装されているから、基板の面積が大きくなる傾向がある。これに加えて、受光感度を高めるために、大きな受光面積を有する受光素子を用いた場合には、光センサ全体が大型化してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、小型化が可能な光センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明による光センサは、基板と、前記基板の表面に実装された発光素子と、前記基板の表面に実装された受光素子と、前記基板の裏面に実装され前記発光素子および前記受光素子に電気的に接続された電気部品と、を備え、前記電気部品は、前記発光素子および前記受光素子と重なり合う位置に配置されたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明では、前記基板の表面側に設けられ前記発光素子と前記受光素子との間を遮光する枠と、前記発光素子と前記受光素子とを覆う透明な樹脂部とをさらに備えている。
【０００８】
請求項３の発明では、前記基板の表面側に設けられ前記発光素子および前記受光素子を覆う光導波路プレートをさらに備え、前記光導波路プレートは、前記発光素子からの光を外部に導く発光側光導波路と、外部の光を前記受光素子に導く受光側光導波路とを有している。
【０００９】
請求項４の発明では、前記基板の裏面側に設けられ前記電気部品を覆う樹脂材料からなる底部と、前記底部の裏面に設けられ前記電子部品に電気的に接続された電極端子とをさらに備えている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、基板の表面に発光素子と受光素子が実装され、基板の裏面に電気部品が実装されると共に、電気部品は、発光素子および受光素子と重なり合う位置に配置された。このため、電気部品、発光素子および受光素子を基板の表面の異なる位置に配置した場合に比べて、基板の面積を小さくすることができ、光センサ全体を小型化することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、基板の表面側には発光素子と受光素子との間を遮光する枠が設けられるから、枠によって、発光素子からの光が直接的に受光素子に入射されるのを防ぐことができる。また、発光素子および受光素子は、透明樹脂部によって覆われる。このため、透明樹脂部を通して、発光素子からの光を外部に出射することができる。また、透明樹脂部を通して、外部からの光を受光素子に入射することができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、基板の表面側には発光素子および受光素子を覆う光導波路プレートが設けられる。このため、光導波路プレートの発光側光導波路を通じて、発光素子からの光を外部に出射することができる。これに加え、光導波路プレートの受光側光導波路を通じて、外部からの光を受光素子に入射することができる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、基板の裏面側には電気部品を覆う樹脂材料からなる底部が設けられるから、底部の裏面を平坦面にすることができる。このため、電気部品に干渉することなく、光センサを実装基板上に実装することができると共に、底部の裏面に設けられた電極端子を実装基板側の電極に容易に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光センサを示す斜視図である。
【図２】図１中の光センサを裏返した状態で示す斜視図である。
【図３】図１中の光センサを示す平面図である。
【図４】光センサを図３中の矢示IV−IV方向からみた断面図である。
【図５】電気部品の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による光センサを示す斜視図である。
【図７】図６中の光センサを示す平面図である。
【図８】光センサを図７中の矢示VIII−VIII方向からみた断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態による光センサを示す斜視図である。
【図１０】図９中の光センサを示す平面図である。
【図１１】光センサを図１０中の矢示XI−XI方向からみた断面図である。
【図１２】変形例による光センサを示す斜視図である。
【図１３】図１２中の光センサを示す平面図である。
【図１４】光センサを図１３中の矢示XIV−XIV方向からみた断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態による光センサについて、脈波センサに適用した場合を例に挙げて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
図１ないし図４は実施の形態による光センサ１を示している。この光センサ１は、例えば被測定物としての生体から脈拍に応じた光電脈波信号（脈波信号）を検出する。光センサ１は、基板２、発光素子３、受光素子４、電気部品９等を備えている。
【００１７】
基板２は、絶縁材料を用いて形成された平板である。基板２としては、例えばプリント配線基板やセラミック基板が用いられる。基板２は、複数の電極層と絶縁層とが交互に積層された多層基板でもよい。基板２の表面２Ａ（一側主面）には、光部品として、発光素子３と受光素子４が実装されている。基板２の裏面２Ｂ（他側主面）には、電気部品９が実装されている。このため、基板２は、両面実装基板となっている。基板２の表面２Ａには、光部品（発光素子３、受光素子４）および電気部品９のうち、光部品のみが実装されている。
【００１８】
発光素子３は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、共振器型ＬＥＤ等によって形成されている。発光素子３は、例えば５００ｎｍ〜１０００ｎｍ帯の光を発光する。発光素子３は、例えばダイボンディング、ワイヤボンディング等の接合方法を用いて、基板２の表面２Ａに取り付けられている。発光素子３は、電気部品９に電気的に接続されている。
【００１９】
受光素子４は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）等によって形成されている。受光素子４は、基板２の表面２Ａのうち、発光素子３とは異なる位置であって、発光素子３と隣合う位置に配置されている。受光素子４は、電気部品９に電気的に接続されている。
【００２０】
受光素子４は、受光した光信号を例えば電流信号のような電気信号に変換（光電変換）して出力する。具体的には、受光素子４は、発光素子３から照射されて生体で反射した光を受光し、この受光した光を電気信号からなる検出信号Ｓに変換する。受光素子４は、検出信号Ｓを電気部品９に向けて出力する。受光素子４は、例えばダイボンディング、ワイヤボンディング等の接合方法を用いて、基板２の表面２Ａに取り付けられている。なお、受光素子４は、例えばフォトトランジスタを用いて形成してもよい。
【００２１】
枠５は、基板２の表面２Ａ側に設けられ、発光素子３と受光素子４との間を遮光している。枠５と基板２との間には、例えば透明な樹脂材料からなる接合層６が設けられている。枠５は、接合層６を用いて基板２に固定されている。枠５は、発光素子３からの光を遮断するために、例えば黒色等に非透明の樹脂材料によって形成されている。
【００２２】
枠５は、発光素子３と受光素子４とを個別に取り囲んでいる。このため、枠５は、発光素子３と対応した位置に配置され厚さ方向に貫通した収容穴５Ａと、受光素子４と対応した位置に配置され厚さ方向に貫通した収容穴５Ｂとを有している。収容穴５Ａには、発光素子３が収容されている。収容穴５Ｂには、受光素子４が収容されている。また、枠５は、発光素子３と受光素子４との間に位置する遮光壁５Ｃを有している。遮光壁５Ｃは、発光素子３からの光が直接的に受光素子４に入射するのを防止している。収容穴５Ａの開口面積は、発光素子３からの光を枠５で遮蔽しないように、発光素子３の発光面に比べて十分に大きく形成されている。収容穴５Ｂの開口面積は、できるだけ多くの生体からの反射光を受光素子４に入射するために、受光素子４の受光面に比べて十分に大きく形成されている。
【００２３】
透明樹脂部７，８は、発光素子３と受光素子４とを個別に覆っている。透明樹脂部７，８は、発光素子３からの光や被測定物からの反射光が透過可能な樹脂材料（透明な樹脂材料）を用いて形成されている。透明樹脂部７は、枠５の収容穴５Ａ内に位置して、発光素子３の発光面側を覆っている。透明樹脂部８は、枠５の収容穴５Ｂ内に位置して、受光素子４の受光面側を覆っている。
【００２４】
電気部品９は、集積回路部品（ＩＣ部品）によって形成されている。図５に示すように、電気部品９は、例えば駆動部９Ａ、増幅部９Ｂ、信号処理部９Ｃを備えている。電気部品９は、基板２の裏面２Ｂに実装され、発光素子３および受光素子４と重なり合う位置に配置されている。このため、電気部品９と、発光素子３、受光素子４とは、基板２を挟んで高さ方向（基板２の厚さ方向）に積層されている。
【００２５】
駆動部９Ａの入力側は、信号処理部９Ｃに接続されている。駆動部９Ａの出力側は、発光素子３に接続されている。駆動部９Ａは、信号処理部９Ｃからの駆動信号に基づいて、発光素子３に駆動電流Ｉを供給する。駆動電流Ｉは、信号処理部９Ｃからの駆動信号に基づいて、例えば予め決められた所定周波数でパルス変調される。これにより、発光素子３は、点滅発光する。なお、駆動部９Ａは、連続的な駆動電流Ｉを発光素子３に供給してもよい。この場合、発光素子３を連続発光する。
【００２６】
増幅部９Ｂの入力側は、受光素子４に接続されている。増幅部９Ｂの出力側は、信号処理部９Ｃに接続されている。増幅部９Ｂは、例えばトランスインピーダンス・アンプ（ＴＩＡ）によって構成され、受光素子４からの電流信号からなる検出信号Ｓを、電圧信号に変換して増幅する。なお、増幅部９Ｂと信号処理部９Ｃとの間には、ノイズの除去等を行うフィルタを設けてもよい。
【００２７】
信号処理部９Ｃの出力側は、駆動部９Ａに接続されている。信号処理部９Ｃの入力側は、増幅部９Ｂに接続されている。これに加え、信号処理部９Ｃは、実装基板（図示せず）を介して外部に接続されている。
【００２８】
信号処理部９Ｃは、例えばＤＡコンバータ（ＤＡＣ）およびＡＤコンバータ（ＡＤＣ）によって構成されている。信号処理部９Ｃは、ＤＡコンバータによって、外部から入力される駆動信号を、デジタル信号からアナログ信号に変換する。信号処理部９Ｃは、ＡＤコンバータによって、受光素子４から増幅部９Ｂを介して入力される検出信号Ｓを、アナログ信号からデジタル信号に変換する。なお、電気部品９は、単一の部品である必要はない。このため、例えば、駆動部９Ａ、増幅部９Ｂ、信号処理部９Ｃが、個別の電気部品を構成してもよい。
【００２９】
底部１０は、基板２の裏面２Ｂ側に設けられ、電気部品９を覆っている。底部１０は、絶縁性の樹脂材料によって形成されている。底部１０は、平坦面となった裏面１０Ａ（底面）を有している。裏面１０Ａには、複数個の電極端子１１が設けられている。底部１０を形成するときには、基板２の裏面２Ｂに電気部品９および導体ピン１２が取り付けられた状態で、電気部品９を覆うように、流動性を有する樹脂材料を充填する。この樹脂材料を硬化させることによって、底部１０が形成されている。
【００３０】
電極端子１１は、底部１０の裏面１０Ａに露出して設けられている。電極端子１１は、例えば電気部品９の信号処理部９Ｃに電気的に接続されている。具体的には、基板２の裏面２Ｂには、柱状の導体として、例えば導電性金属からなる導体ピン１２が取り付けられている。導体ピン１２の基端側は、基板２に固定されると共に、電気部品９に電気的に接続されている。導体ピン１２の先端面は、底部１０の裏面１０Ａに露出し、電極端子１１を形成している。これにより、電極端子１１は、外部からの駆動信号を信号処理部９Ｃに入力すると共に、信号処理部９Ｃからの検出信号を外部に出力する。
【００３１】
本発明の第１の実施の形態による光センサ１は以上のような構成を有するものであり、次にその動作を説明する。
【００３２】
まず、光センサ１は、表面に電極が設けられた実装基板（図示せず）に実装される。このとき、光センサ１の電極端子１１は、実装基板の電極に接合される。これにより、光センサ１の電気部品９は、実装基板に形成された外部の処理回路に接続される。
【００３３】
電気部品９は、外部の処理回路からの駆動信号に基づいて、駆動電流Ｉを発光素子３に供給する。発光素子３は、駆動電流Ｉに応じて被測定物としての生体に光を照射する。受光素子４は、この光に基づく生体からの反射光を受光し、検出信号Ｓを出力する。電気部品９は、検出信号Ｓをデジタル信号に変換して、外部の処理回路に出力する。
【００３４】
このとき、生体からの反射光は、ヘモグロビン濃度に応じて減衰する。このため、外部の処理回路は、反射光による検出信号Ｓに基づいて、生体の脈拍に応じた光電脈波信号を抽出することができる。
【００３５】
ところで、光センサ１の検出感度を高める方法には、発光素子３に供給する駆動電流Ｉを大きくすること、または、受光素子４の受光感度を高めることが考えられる。駆動電流Ｉを大きくすると、光センサ１の消費電力が増加してしまう。このため、検出感度を高めるためには、受光素子４の受光面積を大きくして、受光素子４の受光感度を高めることが望ましい。
【００３６】
このとき、特許文献１に記載された光センサでは、基板の表面に発光素子、受光素子、集積回路部品が実装されているから、基板の面積が大きくなる傾向がある。これに加えて、受光素子の受光面積を大きくすると、光センサ全体がさらに大型化するという問題がある。また、受光素子を集積回路部品に一体化して形成した場合でも、半導体基板のうち受光素子と信号処理を行う回路部分とが異なる位置に形成される。このため、集積回路部品が大型化して、高価になる。また、受光素子は、例えばシリコン基板を用いて形成されるのに対して、発光素子は、例えばガリウム砒素基板を用いて形成される。このように、受光素子と発光素子は、使用する半導体材料が異なるため、発光素子、受光素子および集積回路部品は、これら全てを一体化して形成することが難しいという問題がある。
【００３７】
これに対し、本実施の形態による光センサ１は、基板２の表面２Ａに発光素子３と受光素子４が実装され、基板２の裏面２Ｂに電気部品９が実装された積層構造となっている。これに加え、電気部品９は、発光素子３および受光素子４と重なり合う位置に配置されている。このため、電気部品９、発光素子３および受光素子４を基板２の表面２Ａの異なる位置に配置した場合に比べて、基板２の面積を小さくすることができ、光センサ１全体を小型化することができる。これに加え、発光素子３、受光素子４と電気部品９との間は、基板２の厚さ方向の延びるスルーホール（図示せず）等を通じて電気的に接続される。このため、電気部品９、発光素子３および受光素子４を基板２の表面２Ａの異なる位置に配置した場合に比べて、発光素子３、受光素子４と電気部品９とを接続する接続線路の長さ寸法を短くすることができ、外部からのノイズの影響を抑制することができる。
【００３８】
また、基板２の表面２Ａ側には発光素子３と受光素子４との間を遮光する枠５が設けられるから、枠５の遮光壁５Ｃによって、発光素子３からの光が直接的に受光素子４に入射されるのを防ぐことができる。これに加え、発光素子３および受光素子４は、透明樹脂部７，８によって覆われる。このため、透明樹脂部７を通して、発光素子３からの光を生体に向けて出射することができると共に、透明樹脂部８を通して、生体からの反射光を受光素子４に入射することができる。
【００３９】
さらに、基板２の裏面２Ｂ側には電気部品９を覆う樹脂材料からなる底部１０が設けられるから、底部１０の裏面１０Ａを平坦面にすることができる。このため、電気部品９に干渉することなく、光センサ１を実装基板上に実装することができる。これに加え、電極端子１１が底部１０の裏面１０Ａに設けられ、電極端子１１を含めて、発光素子３、受光素子４、電気部品９が１つのパッケージに集約されている。このため、底部１０の裏面１０Ａに設けられた電極端子１１を実装基板側の電極に容易に接合することができる。
【００４０】
なお、前記第１の実施の形態では、基板２の表面２Ａ側には、発光素子３と受光素子４との間を遮光する枠５が設けられる構成とした。本発明はこれに限らず、例えば適用対象側で発光素子３と受光素子４との間の遮光が可能な場合には、枠５を省いてもよい。
【００４１】
次に、図６ないし図８を用いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態の特徴は、複数個の発光素子が基板の表面に実装されたことにある。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成要素は同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４２】
第２の実施の形態による光センサ２１は、第１の実施の形態による光センサ１とほぼ同様に構成される。このため、光センサ２１は、基板２、発光素子２２〜２４、受光素子４、電気部品９等を備えている。電気部品９は、基板２の裏面２Ｂに実装されると共に、発光素子２２〜２４および受光素子４と重なり合う位置に配置されている。
【００４３】
発光素子２２〜２４は、第１の実施の形態による発光素子３とほぼ同様に構成されている。これらの発光素子２２〜２４は、互いに同じ波長帯の光を発光してもよく、互いに異なる波長帯の光を発光してもよい。発光素子２２〜２４は、基板２の表面２Ａのうち、受光素子４とは異なる位置であって、受光素子４と隣合う位置に配置されている。発光素子２２〜２４は、例えばダイボンディング、ワイヤボンディング等の接合方法を用いて、基板２の表面２Ａに取り付けられている。発光素子２２〜２４は、電気部品９に電気的に接続されている。発光素子２２〜２４は、電気部品９から供給される駆動電流に基づいて、点滅発光または連続発光する。
【００４４】
発光素子２２〜２４は、互いに同じ波長帯の光を発光するときには、光量の増加が可能となるように、一緒に発光するのが好ましい。発光素子２２〜２４は、互いに異なる波長帯の光を発光するときには、特性の異なる反射光を分離するために、互いに異なるタイミングで発光するのが好ましい。
【００４５】
枠２５は、基板２の表面２Ａ側に設けられ、発光素子２２〜２４と受光素子４との間を遮光している。枠２５と基板２との間には、例えば透明な樹脂材料からなる接合層２６が設けられている。枠２５は、第１の実施の形態による枠５とほぼ同様に構成されている。枠２５は、発光素子２２〜２４を一緒に取り囲むと共に、受光素子４を取り囲んでいる。このため、枠２５は、発光素子２２〜２４と対応した位置に配置され厚さ方向に貫通した収容穴２５Ａと、受光素子４と対応した位置に配置され厚さ方向に貫通した収容穴２５Ｂとを有している。収容穴２５Ａには、発光素子２２〜２４が収容されている。収容穴２５Ｂには、受光素子４が収容されている。また、枠２５は、発光素子２２〜２４と受光素子４との間に位置する遮光壁２５Ｃを有している。
【００４６】
透明樹脂部２７は、発光素子２２〜２４を一緒に覆っている。透明樹脂部２８は、受光素子４を覆っている。透明樹脂部２７，２８は、発光素子２２〜２４からの光や被測定物からの反射光が透過可能な樹脂材料を用いて形成されている。透明樹脂部２７は、枠２５の収容穴２５Ａ内に位置して、発光素子２２〜２４の発光面側を覆っている。透明樹脂部２８は、枠２５の収容穴２５Ｂ内に位置して、受光素子４の受光面側を覆っている。
【００４７】
かくして、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。また、第２の実施の形態では、複数個（例えば３個）の発光素子２２〜２４が基板２に設けられている。このため、発光素子２２〜２４は、互いに同じ波長帯の光を発光することによって、１個の発光素子を用いた場合に比べて、被測定物の照射する光の光量を増加させることができ、光センサ２１の検出感度を高めることができる。
【００４８】
また、発光素子２２〜２４は、互いに異なる波長帯の光を発光することによって、異なる特性の信号を一緒に検出することができる。この場合、例えば１つの波長帯をノイズ検出用に用いることによって、ノイズキャンセルが可能になる。また、複数の波長帯の検出信号を用いることによって、例えば酸素飽和度、加速度脈波、脈拍ゆらぎ等のような各種の生体情報を生成することもできる。
【００４９】
なお、第２の実施の形態では、複数個の発光素子２２〜２４と１個の受光素子４とが基板２に実装されるものとした。本発明はこれに限らず、例えば１個の発光素子と複数個の受光素子とが基板に実装されてもよく、複数個の発光素子と複数個の受光素子とが基板に実装されてもよい。
【００５０】
次に、図９ないし図１１を用いて、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態の特徴は、基板の表面側に発光素子および受光素子を覆う光導波路プレートが設けられたことにある。なお、第３の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成要素は同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
第３の実施の形態による光センサ３１は、第１の実施の形態による光センサ１とほぼ同様に構成される。このため、光センサ３１は、基板２、発光素子３、受光素子４、電気部品９、光導波路プレート３２等を備えている。
【００５２】
光導波路プレート３２は、発光素子３および受光素子４を覆って、基板２の表面２Ａ側に設けられている。光導波路プレート３２は、発光素子３からの光を被測定物に導く発光側光導波路３３と、被測定物からの反射光を受光素子４に導く受光側光導波路３４とを有している。光導波路プレート３２は、屈折率の低い材料（例えば樹脂材料）を用いて平板状に形成されている。光導波路プレート３２は、遮光性を有している。光導波路プレート３２は、光の透過する部分を制限している。
【００５３】
光導波路プレート３２は、発光素子３と受光素子４と対応した位置に形成された貫通孔３２Ａ，３２Ｂを有している。貫通孔３２Ａは、断面円形状に形成されている。貫通孔３２Ａの内部には、光導波路プレート３２に比べて、屈折率の高い材料（例えば樹脂材料）が充填されている。貫通孔３２Ｂは、断面四角形状に形成され、その内部に屈折率の高い材料が充填されている。これにより、光導波路プレート３２には、貫通孔３２Ａの位置に発光側光導波路３３が形成されると共に、貫通孔３２Ｂの位置に受光側光導波路３４が形成されている。
【００５４】
発光側光導波路３３は、例えば発光素子３の発光面の３倍以下の範囲で、発光素子３の発光面よりも大きな開口面積を有している。発光側光導波路３３の開口面積を適宜設定することによって、発光側光導波路３３の開口数を調整することができる。受光側光導波路３４は、例えば受光素子４の受光面よりも大きな開口面積を有している。
【００５５】
光導波路プレート３２と基板２との間には、例えば透明な樹脂材料からなる接合層３５が設けられている。光導波路プレート３２は、接合層３５を用いて基板２に固定されている。
【００５６】
かくして、第３の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。また、第３の実施の形態では、基板２の表面２Ａ側には発光素子３および受光素子４を覆う光導波路プレート３２が設けられている。このため、光導波路プレート３２の発光側光導波路３３を通じて、発光素子３からの光を被測定物に出射することができる。これに加え、光導波路プレート３２の受光側光導波路３４を通じて、被測定物からの反射光を受光素子４に入射することができる。
【００５７】
このように、光導波路プレート３２を使用することで、光が透過する部分を制御することができる。例えば、発光素子３からの光の広がり角が大きいときでも、広がってしまう光を発光側光導波路３３で閉じ込めることができる。このため、スポット径を小さくして、発光密度が高い光線を被測定物に向けて出射することができる。また、受光側では、発光素子３や外乱からの光を遮光樹脂からなる光導波路プレート３２によって遮断することができる。このため、必要な光のみを受光素子４によって受光することができ、ノイズを低減することができる。
【００５８】
光導波路３３，３４は、貫通孔３２Ａ，３２Ｂの内部に位置するコア部分にのみ光を通すことができる。つまり、コア部分に光を閉じ込めることができる。光は、コア部分の内部で全反射を繰り返しながら進行していく。例えば導波路構造では無い状態で、光のエリアを遮光樹脂等で閉じ込めると、導波路と違って光が閉じ込められない。このため、遮光樹脂に入って光が消滅するから、エネルギ効率が低下してしまう。光の減衰を抑制するためには、光のエリアを出来るだけ広くする必要があり、センサの大型化に繋がる。
【００５９】
光導波路３３，３４では、コア径や形状を自由に変えることができる。このため、例えばコア径を小さくすれば単位面積当たりの光量を大きくすることができ、光線密度を高めることができる。また、コアとクラッドの屈折率差で開口数（ＮＡ）を変えることができるので、出射広がり角度や受光角度もある程度調整する事ができる。例えば、受光角度を小さくした場合には、生体からの反射光以外の光として、光センサ３１が横から入ってくる外乱光等もある程度抑制することができる。
【００６０】
なお、第３の実施の形態は、第１の実施の形態と同様に、１個の発光素子３と１個の受光素子４とを備えた光センサ３１に適用した場合を例に挙げて説明した。本発明はこれに限らず、例えば図１２ないし図１４に示す変形例のように、第２の実施の形態と同様に、複数個（例えば３個）の発光素子２２〜２４と１個の受光素子４とを備えた光センサ４１に適用してもよい。この場合、光導波路プレート４２は、複数個（例えば３個）の発光素子２２〜２４に対応して複数個（例えば３個）の発光側光導波路４３〜４５を有し、１個の受光素子４に対応して１個の受光側光導波路４６を有している。
【００６１】
このとき、光導波路プレート４２は、発光素子２２〜２４と対応した位置に貫通孔４２Ａ〜４２Ｃが形成されると共に、受光素子４と対応した位置に貫通孔４２Ｄが形成されている。これらの貫通孔４２Ａ〜４２Ｄに屈折率の高い透明な樹脂材料が充填されることによって、光導波路４３〜４６が形成されている。光導波路プレート４２は、接合層４７を介して基板２の表面２Ａ側に取り付けられている。
【００６２】
また、発光素子の個数と受光素子の個数は、第３の実施の形態や変形例に示したものに限らず、例えば光センサの用途に応じて、任意の個数が選択可能である。
【００６３】
また、前記各実施の形態では、生体の光電脈波信号を検出する光センサ１，２１，３１に適用した場合を例に挙げて説明した。本発明はこれに限らず、例えば近接センサのように、被測定物からの反射光を検出する各種の光センサに適用することができる。近接センサに適用した場合、受光素子と電気部品とが別個の部品であるため、必要な感度に応じて受光素子の大きさを適宜変更することができる。
【００６４】
また、前記各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６５】
１，２１，３１  光センサ
２  基板
３，２２〜２４  発光素子
４  受光素子
５，２５  枠
７，８  透明樹脂部
９  電気部品
１０  底部
１１  電極端子
３２，４２  光導波路プレート
３３，４３〜４５  発光側光導波路
３４，４６  受光側光導波路
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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