(57)【要約】【課題】微弱光を受光できる低コストな光センサおよびそれを備えた電子機器を提供する。【解決手段】光センサ(１)は、被検出物(５０)に向けて光を出射する発光素子１１と、発光素子１１から出射された光の一部を透過すると共に、発光素子(１１)から出射された光の他の一部を反射する光学部材(１２)と、被検出物(５０)からの反射光を受光する第１受光部(１４ａ)と、第２受光部１４ｂ,１０２Ｂとを有する受光素子(１４)と、光学部材(１２)からの反射光を反射して受光素子(１４)の第２受光部(１４ｂ)へ案内する反射光案内部材(１５,１６)とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出物に向けて光を出射する発光素子と、
上記発光素子から出射された光の一部を透過すると共に、上記発光素子から出射された光の他の一部を反射する光学部材と、
上記被検出物からの反射光を受光する第１受光部と、第２受光部とを有する受光素子と、
上記光学部材からの反射光を反射して上記受光素子の上記第２受光部へ案内する反射光案内部材と
を備えることを特徴とする光センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の光センサにおいて、
上記反射光案内部材は、上記被検出物から上記第１受光部へ向かう反射光が通る第１導光路と、上記光学部材から上記第２受光部へ向かう反射光が通る第２導光路とを形成し、
上記第１導光路と上記第２導光路とは互いに分離されていることを特徴とする光センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光センサにおいて、
上記反射光案内部材は、上記発光素子の上面上に搭載し、かつ、上記受光素子が下面に接続された基板を有し、
上記基板には、上記受光素子の上記第１,第２受光部の少なくとも一部に重なるように、上記上面から上記下面まで貫通する第１,第２貫通穴が設けられていることを特徴とする光センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の光センサにおいて、
上記発光素子と上記受光素子の上記第１受光部との間は、上記基板の一部が介在することを特徴とする光センサ。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の光センサを備えた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】
この発明は、光センサおよびそれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光センサとしては、発光素子の後端面から出射された光を受光するモニタ用受光素子を備え、モニタ用受光素子の受光量に基づいて、発光素子の前端面から出射される光をモニタするものがある(例えば特開２００１−２５０２５４号公報(特許文献1)参照)。
【０００３】
また、他の光センサとしては、発光素子から出射された光の一部を透過すると共に、上記光の入射方向に交差する方向に上記光の残部を反射する光分離素子と、この光分離素子からの反射光を受光するモニタ用受光素子とを備えたものがある(特開２０１４-７２４７０号公報(特許文献２)参照)。
【０００４】
このようなモニタ用受光素子を用いれば、被検出物からの反射光の光量変動を抑制できるので、有益である。
【０００５】
しかしながら、上記モニタ用受光素子で微弱光をモニタする場合、特開２０１１-２５８６４５(特許文献３)に開示されているような光減衰器が必要となるため、製造コストが増大してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５０２５４号公報
【特許文献２】特開２０１４−７２４７０号公報
【特許文献３】特開２０１１−２５８６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明の課題は、微弱光を受光できる低コストな光センサおよびそれを備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明の光センサは、
被検出物に向けて光を出射する発光素子と、
上記発光素子から出射された光の一部を透過すると共に、上記発光素子から出射された光の他の一部を反射する光学部材と、
上記被検出物からの反射光を受光する第１受光部と、第２受光部とを有する受光素子と、
上記光学部材からの反射光を反射して上記受光素子の上記第２受光部へ案内する反射光案内部材と
を備えることを特徴としている。
【０００９】
一実施形態の光センサでは、
上記反射光案内部材は、上記被検出物から上記第１受光部へ向かう反射光が通る第１導光路と、上記光学部材から上記第２受光部へ向かう反射光が通る第２導光路とを有し、
上記第１導光路と上記第２導光路とは互いに分離されている。
【００１０】
一実施形態の光センサでは、
上記反射光案内部材は、上記発光素子の上面上に搭載し、かつ、上記受光素子が下面に接続された基板を有し、
上記基板には、上記受光素子の上記第１,第２受光部の少なくとも一部に重なるように、上記上面から上記下面まで貫通する第１,第２貫通穴が設けられている。
【００１１】
一実施形態の光センサでは、
上記発光素子と上記受光素子の上記第１受光部との間には、上記基板の一部が介在する。
【００１２】
この発明の電子機器は、
この発明または一実施形態のうちのいずれか１つの光センサを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の光センサは、光学部材からの反射光を反射して受光素子の第２受光部へ案内する反射光案内部材を備えるので、受光素子の第２受光部で微弱光を受光することができると共に、製造コストを低減できる。
【００１４】
また、この発明の電子機器は、上記光センサを備えるので、受光素子の第２受光部で微弱光を受光することができると共に、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の第１実施形態の光センサを説明するための模式断面図である。
【図２】アバランシェフォトダイオードをガイガーモードで使用するときの回路図である。
【図３】上記第１実施形態の光センサの一変形例のブロック図である。
【図４】この発明の第２実施形態の光センサを説明するための模式断面図である。
【図５】光路変更部入力口高さと基準側入力光量との関係を示すシミュレーショングラフである。
【図６】上記第２実施形態の受光素子の第２受光部への入射光線数のシミュレーション図である。
【図７】上記第２実施形態の受光素子の第２受光部への入射光線数の他のシミュレーション図である。
【図８】この発明の第３実施形態の光センサを説明するための模式断面図である。
【図９】上記第３実施形態の光センサの一変形例を説明するための模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の光センサおよびそれを備えた電子機器を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１７】
〔第１実施形態〕
図１は、この発明の第１実施形態の光センサ１を説明するための模式断面図である。
【００１８】
上記光センサ１は、発光素子１１と、出射側窓ガラス１２と、入射側窓ガラス１３と、受光素子１４と、基板１５と、蓋１６とを備えている。なお、出射側窓ガラス１２は光学部材の一例である。また、基板１５および蓋１６は反射光案内部材の一例である。
【００１９】
上記発光素子１１は、基板１５の上面上に搭載され、被検出物５０に向けて光を出射する。また、発光素子１１の下面の電極は、基板１５の上面に設けられた配線パターン(図示せず)に例えばダイボンドペーストで電気的に接続されている。一方、発光素子１１の上面の電極は、上記配線パターンにワイヤ２１を介して電機的に接続されている。このような発光素子１１として、例えば、ＶＣＳＥＬ(面発光レーザー)、ＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)などが用いられる。
【００２０】
上記出射側窓ガラス１２は、発光素子１１と被検出物５０の間の光路上に配置されている。より詳しくは、出射側窓ガラス１２は、発光素子１１から出射された光の一部を透過すると共に、発光素子１１から出射された光の他の一部を反射する。ここで、例えば、発光素子１１から出射された光の約９０％を透過すると共に、発光素子１１から出射された光の約１０％を反射するガラスが、出射側窓ガラス１２として用いられてもよい。
【００２１】
上記受光素子１４は、発光素子１１と所定間隔を空けて隣り合うように、基板１５の上面上に搭載されている。この受光素子１４は、被検出物５０からの反射光を受光する第１受光部１４ａと、第２受光部１４ｂとを有している。この第１受光部１４ａの受光面積は、第２受光部１４ｂの受光面積と同じまたは略同じとなっている。ここで、被検出物５０からの反射光は、入射側窓ガラス１３を介して、受光素子１４の第１受光部１４ａに入射するようになっている。また、発光素子１１から出射された光のうち、出射側窓ガラス１２を通過せずに反射された光が、さらに複数回反射されて、第２受光部１４ｂに入射する。また、第１受光部１４ａと第２受光部１４ｂのうちの少なくとも一方は、アバランシェフォトダイオードの構造を有するようにしてもよい。
【００２２】
上記基板１５および蓋１６は、出射側窓ガラス１２からの反射光を反射して受光素子１４の第２受光部１４ｂへ案内する。この基板１５は平板形状に形成されており、基板１５の上面に平行な方向において、発光素子１１が受光素子１４と隣り合っている。一方、蓋１６には、基板１５の上面に取り付けられ、基板１５の上面の大部分を覆っている。この蓋１６には、発光素子１１上に位置するように出射側窓ガラス１２が取り付けられていると共に、受光素子１４の第１受光部１４ａ上に位置するように入射側窓ガラス１３が取り付けられている。
【００２３】
また、上記光センサ１は、被検出物５０から受光素子１４の第１受光部１４ａへ向かう反射光が通る第１導光路３１と、出射側窓ガラス１２から受光素子１４の第２受光部１４ｂへ向かう反射光が通る第２導光路３２と備えている。この第１導光路３１と第２導光路３２は互いに光学的に分離されている。ここで、第１導光路３１は蓋１６の内面で形成されている。一方、第２導光路３２は基板１５の上面と蓋１６の内面とで形成されている。
【００２４】
また、上記蓋１６は、例えば、樹脂、セラミックなどの絶縁材料で形成されており、発光素子１１と受光素子１４の第１受光部１４ａの間に介在する隔壁部１６ａを有している。より詳しくは、隔壁部１６ａは、受光素子１４の上面の一部であって第１受光部１４ａと第２受光部１４ｂの間の部分に当接している。
【００２５】
上記構成の光センサ１では、発光素子１１から出射された光の一部が出射側窓ガラス１２を透過するとき、その光の他の一部は、出射側窓ガラス１２によって反射された後、基板１５の上面と蓋１６の内面とでさらに反射される。これにより、上記光の他の一部を微弱光にして受光素子１４の第２受光部１４ｂに入射させることができる。したがって、発光素子１１から出射された光に対応する微弱光を受光素子１４の第２受光部１４ｂで受光することができる。
【００２６】
また、上記出射側窓ガラス１２からの反射光を反射で減衰させることによって、特開２０１１-２５８６４５に開示されているような光減衰器を用いなくてもよいので、製造コストを低減できる。
【００２７】
また、上記被検出物５０が受光素子１４の第１受光部１４ａから遠く離れているとき、受光素子１４の第１受光部１４ａの受光量が小さくなるが、受光素子１４の第２受光部１４ｂで微弱光を受光し、この微弱光を基準光としてモニタすれば、遠くの被検出物５０であっても高精度に検出することができる。
【００２８】
また、上記受光素子１４の第２受光部１４ｂで微弱光を受光できるので、第１受光部１４ａと第２受光部１４ｂの両方に同等特性のアバランシェフォトダイオードの構造を採用することができる。
【００２９】
また、上記第１導光路３１と第２導光路３２が互いに光学的に分離されているので、第１導光路３１の反射光が第２導光路３２の反射光と干渉するのを防ぐことができる。したがって、受光素子１４の第１受光部１４ａの受光量に基づいて、被検出物５０の検出を行ったとき、その検出の精度の信頼性を高めることができる。
【００３０】
また、上記蓋１６の隔壁部１６ａが発光素子１１と受光素子１４の第１受光部１４ａとの間に介在するので、発光素子１１によって出射される光の一部が被検出物５０に経由せずに受光素子１４の第１受光部１４ａに直接入射するのを蓋１６の隔壁部１６ａで確実に防ぐことができる。
【００３１】
また、上記第２導光路３２は、基板１５の上面と蓋１６の内面とで形成された空間である。すなわち、第２導光路３２にはフィルタ材料などを配置していない。したがって、光センサ１の製造コストの増大を抑制することができる。
【００３２】
ところで、光通信やＴＯＦ(time of flight：飛行時間)計測において、フォトダイオードのアバランシェ効果を利用し、微弱光を高速に検出する手法で、アバランシェフォトダイオードが用いられている。このアバランシェフォトダイオードは、逆バイアス電圧を降伏電圧(ブレークダウン電圧)以下で動作させると受光量に対して追従して出力電流が変動するリニアモードとなり、ブレークダウン電圧以上で動作させるとガイガーモードとなる。このガイガーモードでは、単一フォトンの入射でもアバランシェ現象を起こし、大きな出力電流を得ることができることから、ＳＰＡＤ(シングルフォトンアバランシェダイオード）と呼ばれる。
【００３３】
図２は、ＳＰＡＤ６１をガイガーモードで使用するときの回路図である。
【００３４】
上記ＳＰＡＤ６１はクエンチング抵抗６２に直列接続されており、トランジスタ６３のゲートがＳＰＡＤ６１とクエンチング抵抗６２の間に接続されている。これにより、ＳＰＡＤ６１に定以上の電流が流れると、ＳＰＡＤ６１に印加される電圧が低下し、アバランシェ現象が停止する。
【００３５】
上記ＳＰＡＤ６１の構造を第１受光部１４ａと第２受光部１４ｂの両方に採用した場合、受光素子１４は高速動作が可能であり、第２受光部１４ｂが反射光を検出した時点から、第１受光部１４ａが反射光を検出した時点までの時間tを用いて、光センサ１と被検出物５０までの距離Ｌを、Ｌ＝Ｃ(光速)×ｔ÷２で高精度に算出することが可能である。
【００３６】
図３は上記光センサ１の一変形例のブロック図である。ここで、１０１は高電圧源回路、１０２Ａは第１受光部の一例としての検出側ＳＰＡＤアレイ部、１０２Ｂは第２受光部の一例としての基準側ＳＰＡＤアレイ部、１０３Ａは検出側ＳＰＡＤアレイ部接続部、１０３Ｂは基準側ＳＰＡＤアレイ部接続部、１０４は発振器、１０５はフェイズロックループ回路、１０６はディレイロックループ回路、１０７Ａは検出側パルスカウンタ回路、１０７Ｂは基準側パルスカウンタ回路、１０８はレンジカウンタ回路、１０９はデータレジスタ・Ｉ２Ｃ(Inter Integrated Circuit)回路、１１０はエミッタドライバ、１１１は発光素子、１１２は入出力回路である。
【００３７】
上記エミッタドライバ１１０でパルス駆動した発光素子１１１による光信号を、高電圧の逆バイアスを印加した検出側ＳＰＡＤアレイ部１０２Ａおよび基準側ＳＰＡＤアレイ部１０２Ｂで受光する。このとき、検出側ＳＰＡＤアレイ部１０２Ａの検出信号と基準側ＳＰＡＤアレイ部１０２Ｂの検出信号との時間差を約１万発のパルス分ディレイロックループ１０６で平均化する。この時間差に依存するパルス信号数をレンジカウンタ回路１０８で検出し、データレジスタ・Ｉ２Ｃ回路１０９にて距離値または距離値に変換可能なカウント値(検知時間)として出力する。したがって、検出側ＳＰＡＤアレイ部１０２Ａの特性と基準側ＳＰＡＤアレイ部１０２Ｂの特性とを互いに同等にすることは、有益である。
【００３８】
なお、図３において、ＡＶＤＤはアナログ電圧用端子、ＡＶＤＤはアナログ電源端子、ＡＧＮＤはアナロググランド端子、ＤＧＮＤはデジタルグランド端子、ＩＮＴはインタラプタ信号出力端子、ＳＣＬはシリアルクロック、ＳＤＡはシリアルデータ、ＶＣＳＥＬ＿Ａはアノード端子、ＶＣＳＥＬ＿Ｋはカソード端子、ＡＶＤＤ＿ＶＣＳＥＬは発光素子用アナログ電源端子、ＡＶＳＳ＿ＶＣＳＥＬは発光素子用アナロググランド端子である。
【００３９】
上記第１実施形態では、第２導光路３２に何も配置していなかったが、例えばフィルタなどを配置してもよい。第２導光路３２にフィルタを配置する場合、そのフィルタは、基板１５や蓋１６に接着できるし、出射側窓ガラス１２からの反射光の減衰量も調整できる。
【００４０】
［第２実施形態］
図４は、この発明の第２実施形態の光センサ２０１を説明するための模式断面図である。この図４では、上記第１実施形態の構成部と同一の構成部については、上記第１実施形態の構成部の参照番号と同一の参照番号を付している。
【００４１】
上記光センサ２０１は、スタック構造を得るために、上記第１実施形態の基板１５および蓋１６とは異なる形状の基板２１５および蓋２１６を備えている点が、上記第１実施形態と異なっている。なお、基板２１５および蓋２１６は反射光案内部材の一例である。
【００４２】
上記基板２１５は、両端部が被検出物５０側とは反対側に屈曲しており、上面から下面まで貫通する第１,第２貫通穴２１５ａ,２１５ｂを有している。また、基板２１５の上面には発光素子１１が搭載されている。一方、基板２１５の下面には受光素子１４が接続されている。ここで、基板２１５の第１,第２貫通穴２１５ａ,２１５ｂは受光素子１４の第１,第２受光部１４ａ,１４ｂと重ねられる。より詳しくは、第１,第２受光部１４ａ,１４ｂは全部が第１,第２貫通穴３１５ａ３１５ｂと重なって露出している。また、基板２１５の下面への受光素子１４の接続は、例えばフリップチップチップボンディングなどで行ってもよい。
【００４３】
また、上記基板２１５は、一部が発光素子１１と受光素子１４の第１受光部１４ａとの間に介在するように配置されている。
【００４４】
上記蓋２１６は、上記第１実施形態の蓋１６と同様に、例えば、樹脂、セラミックなどの絶縁材料で形成されているが、上記第１実施形態の蓋１６に比べて図中左右方向のサイズが小さくなっている。また、上記第１実施形態と同様に、蓋２１６には出射側窓ガラス１２および入射側窓ガラス１３が取り付けられている。
【００４５】
なお、２１６ａは、発光素子１１と受光素子１４の第１受光部１４ａの間に介在する隔壁部である。
【００４６】
上記構成の光センサ２０１は、上記第１実施形態と同様の効果を奏し、その上、発光素子１１、受光素子１４および基板２１５がスタック構造を形成するので、基板２１５の厚さ方向に垂直な方向のサイズを小さくすることができる。
【００４７】
また、上記基板２１５の下面に受光素子１４を接続していても、基板２１５の第１貫通穴２１５ａが受光素子１４の第１受光部１４ａに重なるので、発光素子１１４側の被検出物５０からの反射光を受光素子１４の第１受光部１４ａに容易に入射させることができる。
【００４８】
また、上記基板２１５の第２貫通穴２１５ｂが受光素子１４の第２受光部１４ｂに重なるので、発光素子１１４側の出射側窓ガラス１２からの反射光を受光素子１４の第２受光部１４ｂに容易に入射させることができる。
【００４９】
また、上記発光素子１１と受光素子１４の第１受光部１４ａとの間に基板２１５の一部が介在するので、発光素子１１によって出射される光の一部が被検出物５０を経由せずに受光素子１４の第１受光部１４ａに直接入射するのを基板２１５の一部で防ぐことができる。
【００５０】
ところで、スマートフォンなどに用いられるカメラにおいては、発光素子近傍にＴＯＦセンサを配置することにより、オートフォーカスの高速化が図られているこれは、上記ＴＯＦセンサで対象物までの距離を計測することより、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)イメージセンサのピント合わせを短時間で実施することが可能となるからである。
【００５１】
上記スマートフォンのようなモバイル機器には、より小型のセンサが求められるため、光センサ２０１のスタック構造は有益である。
【００５２】
図５〜図７は、上記光センサ２０１についてシミュレーションした結果を示す図である。より詳しくは、図５は、図４の高さＨに相当する光路変更部入力口高さと、受光素子１４の第２受光部１４ｂの受光量に相当する基準側入力光量との関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。また、図６は、上記光路変更部入力口高さを１００μｍに設定したとき、受光素子１４の第２受光部１４ｂに入射する光をシミュレーションした結果を示す図である。また、図７は、上記光路変更部入力口高さを２００μｍに設定したとき、受光素子１４の第２受光部１４ｂに入射する光をシミュレーションした結果を示す図である。また、図６,図７の長方形は第２受光部１４ｂの受光面に相当し、この長方形内の点の数で入射光線数が示されている。また、図６,図７の紙面の左右方向は図４の紙面に垂直な方向に対応する。また、図６,図７の紙面の上下方向は図４の紙面の左右方向に対応する。
【００５３】
上記光路変更部入力口高さを１００μｍから徐々に高くして行ったとき、図５に示すように、光路変更部入力口高さが約２００μｍになったところで、出射側窓ガラス１２による直接反射光(出射側窓ガラス１２に反射された後、基板２１５の上面や、蓋２１６の内面に反射されずに、受光素子１４の第２受光部１４ｂに向かう光)の影響が生じる。これは、図６,図７に示すように、受光素子１４の第２受光部１４ｂの受光量の増加を示す黒の濃い線は、光路変更部入力口高さを１００μｍに設定したときは出ていないが、光路変更部入力口高さを２００μｍに設定したときは出ていることから分かる。上記直接反射光が受光素子１４の第２受光部１４ｂに直接入射する場合、外乱光も受光素子１４の第２受光部１４ｂに直接入射できる状態となるので、受光素子１４の第２受光部１４ｂで受光する光を基準光と用いると、被検出物５０の検出精度が低下してしまう。したがって、上記光路変更部入力口高さは約１５０μｍ程度が最適値と考えられる。
【００５４】
特に、ＴＯＦセンサにこの発明を用いる場合、アバランシェフォトダイオードをガイガーモードで用いるとき、図２に示す高電圧ＨＶを最適値に設定する必要がある。この設定には、基準光を受光するための受光部への外乱光の入射を防ぐ必要があるので、上記光路変更部入力口高さの調整は有益である。
【００５５】
［第３実施形態］
図８は、この発明の第３実施形態の光センサ３０１を説明するための模式断面図である。この図８では、上記第１実施形態の構成部と同一の構成部については、上記第１実施形態の構成部の参照番号と同一の参照番号を付している。
【００５６】
上記光センサ３０１は、上記第１実施形態の入射側窓ガラス１３および蓋１６に対応する入射側窓ガラスおよび蓋を備えず、上記第１実施形態の出射側窓ガラス１２および基板１５とは異なる形状の出射側窓ガラス３１２および基板３１５を備えている点が、上記第１実施形態と異なっている。なお、出射側窓ガラス３１２は光学部材の一例である。また、出射側窓ガラス３１２は反射光案内部材の一例も兼ねる。また、基板３１５は反射光案内部材の一例である。
【００５７】
上記出射側窓ガラス３１２は、発光素子１１と被検出物５０の間の光路上に配置されている。より詳しくは、出射側窓ガラス３１２は、発光素子１１から出射された光の一部を透過すると共に、発光素子１１から出射された光の他の一部を反射する。ここで、例えば、発光素子１１から出射された光の約９０％を透過すると共に、発光素子１１から出射された光の約１０％を反射するガラスが、出射側窓ガラス１２として用いられてもよい。
【００５８】
上記基板３１５は、両端部が被検出物５０側とは反対側に屈曲しており、上面から下面まで貫通する第１,第２貫通穴３１５ａ,３１５ｂを有している。また、基板３１５の上面には発光素子１１が搭載されている。一方、基板３１５の下面には受光素子１４が接続されている。ここで、基板３１５の第１,第２貫通穴３１５ａ,３１５ｂは受光素子１４の第１,第２受光部１４ａ,１４ｂと重ねられる。より詳しくは、第１受光部１４ａは全部が第１貫通穴３１５ａと重なって露出しているが、第２受光部１４ｂは一部だけが第２貫通穴３１５ｂと重なって露出している。また、基板３１５の下面への受光素子１４の接続は、例えばフリップチップチップボンディングなどで行ってもよい。
【００５９】
また、上記基板３１５は、一部が発光素子１１と受光素子１４の第１受光部１４ａとの間に介在するように配置されている。
【００６０】
また、上記基板３１５には、発光素子１１および第２貫通穴３１５ｂ上に位置するように出射側窓ガラス３１２が取り付けられている。
【００６１】
上記構成の光センサ３０１では、発光素子１１から出射された光の一部が出射側窓ガラス３１２を透過するとき、その光の他の一部は、出射側窓ガラス３１２によって反射された後、少なくとも基板１５の上面と出射側窓ガラス３１２の下面とでさらに反射されて、受光素子１４の第２受光部１４ｂに向かう。このとき、出射側窓ガラス３１２の下面で反射された反射光が、基板３１５の第２貫通穴３１５ｂの内周面でさらに反射されて、受光素子１４の第２受光部１４ｂに向かうこともある。したがって、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００６２】
また、上記発光素子１１、受光素子１４および基板３１５がスタック構造を形成し、基板３１５の第１,第２貫通穴３１５ａ,３１５ｂの少なくとも一部が受光素子１４の第１,第２受光部１４ａ,１４ｂに重なり、発光素子１１と受光素子１４の第１受光部１４ａとの間に基板３１５の一部が介在するので、上記第２実施形態と同様の作用効果も得られる。
【００６３】
また、上記第１実施形態の入射側窓ガラス１３および蓋１６に対応する入射側窓ガラスおよび蓋が無いので、上記第１実施形態よりも材料が少なくなる。したがって、材料のばらつきや、工程のばらつきにより、特性変動が生じるのを防ぐことができる。
【００６４】
また、上記第１貫通穴３１５ａからは第１受光部１４ａの全部が露出するが、第２貫通穴３１５ｂからは第２受光部１４ｂの一部だけが露出しているので、第２受光部１４ｂの受光面積は第１受光部１４ａの受光面積よりも小さくなっている。したがって、第２受光部１４ｂに外乱光が入射する可能性を下げることができる。
【００６５】
上記第３実施形態では、発光素子１１上に出射側窓ガラス３１２を配置していたが、発光素子１１上に出射側窓ガラス３１２を配置しないようにしてもよい。このようにする場合、例えば、図９に示すように、樹脂ポッティングにより形成した樹脂３４０で発光素子１１を覆ってもよい。樹脂３４０で発光素子１１を覆えば、出射側窓ガラス３１２を安価な樹脂３４０で代用できるので、製造コストをさらに低減することができる。なお、樹脂３４０は光学部材の一例である。
【００６６】
この発明の具体的な実施形態について説明したが、この発明は上記第１〜第３実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第１〜第３実施形態に記載した内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。また、この発明は、光の受光量を検出する近接センサ、照度センサ、もしくは光の伝搬時間を測量するＴＯＦセンサに用いてもよい。また、この発明の電子機器としては、例えば、スマートフォン、プロジェクタ、ロボット掃除機などがある。
【００６７】
以上纏めると、この発明の光センサ１,２０１,３０１は、
被検出物５０に向けて光を出射する発光素子１１,１１１と、
上記発光素子１１,１１１から出射された光の一部を透過すると共に、上記発光素子１１,１１１から出射された光の他の一部を反射する光学部材１２,３１２,３４０と
上記被検出物５０からの反射光を受光する第１受光部１４ａ,１０２Ａと、第２受光部１４ｂ,１０２Ｂとを有する受光素子１４と、
上記光学部材１２,３１２,３４０からの反射光を反射して上記受光素子１４の上記第２受光部１４ｂ,１０２Ｂへ案内する反射光案内部材１５,１６,２１５,２１６,３１２,３１５と
を備えることを特徴としている。
【００６８】
上記構成によれば、上記発光素子１１,１１１から出射された光の一部が光学部材１２,３１２,３４０を透過するとき、上記光の他の一部が光学部材１２,３１２,３４０によって反射される。この光学部材１２,３１２,３４０からの反射光は反射光案内部材１５,１６,２１５,２１６,３１２,３１５に反射されて受光素子１４の第２受光部１４ｂ,１０２Ｂに入射するので、受光素子１４の第２受光部１４ｂ,１０２Ｂへの入射光を微弱光にすることができる。すなわち、上記受光素子１４の第２受光部１４ｂ,１０２Ｂで微弱光を受光することができる。
【００６９】
また、上記光学部材１２,３１２,３４０からの反射光をさらに反射させることで減衰させるので、特開２０１１-２５８６４５に開示されているような光減衰器を用いなくてもよい。したがって、製造コストを低減することができる。
【００７０】
一実施形態の光センサ１,２０１,３０１では、
上記反射光案内部材１５,１６,２１５,２１６,３１２,３１５は、上記被検出物５０から上記第１受光部１４ａへ向かう反射光が通る第１導光路３１と、上記光学部材１２,３１２,３４０から上記第２受光部１４ｂへ向かう反射光が通る第２導光路３２とを有し、
上記第１導光路３１と上記第２導光路３２とは互いに分離されている。
【００７１】
上記実施形態によれば、上記第２導光路３２を通る反射光が、第１導光路３１を通る反射光と干渉するのを防ぐことができるので、受光素子１４の第１受光部１４ａの受光量に基づいて、被検出物５０の検出を行ったとき、その検出の精度の信頼性を高めることができる。
【００７２】
一実施形態の光センサ２０１,３０１では、
上記反射光案内部材２１５,２１６,３１２,３１５は、上記発光素子１１の上面上に搭載し、かつ、上記受光素子１４が下面に接続された基板２１５,３１５を有し、
上記基板２１５,３１５には、上記受光素子１４の上記第１,第２受光部１４ａ１４ｂの少なくとも一部に重なるように、上記上面から上記下面まで貫通する第１,第２貫通穴２１５ａ,２１５ｂ,３１５ａ,３１５ｂが設けられている。
【００７３】
上記実施形態によれば、上記発光素子１１、受光素子１４および基板２１５,３１５でスタック構造が得られるので、基板２１５,３１５の厚さ方向に垂直な方向のサイズを小さくすることができる。
【００７４】
また、上記基板２１５,３１５の下面に受光素子１４を接続してもいても、基板２１５,３１５の第１貫通穴２１５ａ,２１５ｂが受光素子１４の第１受光部１４ａの少なくともに重なるので、発光素子１１側の被検出物５０からの反射光を受光素子１４の第１受光部１４ａに容易に入射させることができる。
【００７５】
また、上記基板２１５,３１５の第２貫通穴３１５ａ,３１５ｂが受光素子１４の第２受光部１４ｂ,１０２Ｂの少なくとも一部に重なるので、発光素子１１側の光学部材１２,３１２,３４０からの反射光を受光素子１４の第２受光部１４ｂに容易に入射させることができる。
【００７６】
一実施形態の光センサ２０１,３０１では、
上記発光素子１１と上記受光素子１４の上記第１受光部１４ａ,との間には、上記基板２１５,３１５の一部が介在する。
【００７７】
上記実施形態によれば、上記発光素子１１と受光素子１４の第１受光部１４ａとの間に基板２１５,３１５の一部を介在させているので、発光素子１１によって出射される光の一部が受光素子１４の第１受光部１４ａに直接入射するのを基板２１５,３１５の一部で防ぐことができる。
【００７８】
この発明の電子機器は、
この発明または一実施形態のうちのいずれか１つの光センサ１,２０１,３０１を備えたことを特徴としている。
【００７９】
上記構成によれば、上記光センサ１,２０１,３０１を備えるので、受光素子１４の第２受光部１４ｂ,１０２Ｂで微弱光を受光することができると共に、製造コストを低減できる。
【符号の説明】
【００８０】
１,２０１,３０１  光センサ
１１  発光素子
１２,３１２  出射側窓ガラス
１３  入射側窓ガラス
１４  受光素子
１４ａ  第１受光部
１４ｂ  第２受光部
１５,２１５,３１５  基板
１６,２１６  蓋
５０  被検出物
１０２Ａ  検出側ＳＰＡＤアレイ部
１０２Ｂは基準側ＳＰＡＤアレイ部
２１５ａ,３１５ａ  第１貫通穴
２１５ｂ,３１５ｂ  第２貫通穴
３４０  樹脂
【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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