(57)【要約】  外乱光によって誤動作することなく物体を検知する。本発明の一態様の光センサ（１０１）は、１期間毎に消灯および点灯を交互に行う発光素子（ＬＥＤ）と、反射光を受光して光電流を発生する受光素子（ＰＤ１）と、発光素子の点灯期間に光電流を正方向に積分し、消灯期間に光電流を負方向に積分する積分回路（１１）とを備える。最初の期間および最後の期間における積分期間の長さの和は、他の１つの積分期間の長さと同じである。
2015037293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続する複数の期間からなる期間群において、上記期間毎に消灯および点灯を交互に行う発光素子と、
上記発光素子の出射光が検知対象物に反射された反射光を受光して光電流を発生する受光素子と、
上記発光素子が点灯している上記期間においては、上記光電流を第１極性方向に積分し、上記発光素子が消灯している上記期間においては、上記光電流を上記第１極性方向とは逆の第２極性方向に積分する積分部とを備え、
上記期間群の最初の上記期間における積分期間の長さおよび上記期間群の最後の上記期間における積分期間の長さの和は、上記期間群の他の上記期間における１つの積分期間の長さと同じであることを特徴とする光センサ。
【請求項２】
ｎを自然数として、上記期間群は連続する２ｎ＋１個の上記期間からなり、
上記発光素子は、第１期間から第（２ｎ＋１）期間において上記期間毎に消灯および点灯を交互に行い、
上記第１期間における上記積分期間の長さと、上記第（２ｎ＋１）期間における上記積分期間の長さとは、同じであることを特徴とする請求項１に記載の光センサ。
【請求項３】
上記光センサは、連続する偶数個の上記期間群を有し、
上記発光素子は、各期間群の最初の上記期間において点灯し、または、各期間群の最初の上記期間において消灯することを特徴とする請求項１または２に記載の光センサ。
【請求項４】
上記光センサは、上記期間群である第１期間群および第２期間群と、上記第１期間群および上記第２期間群の間に設けられる休止期間とを有し、
上記発光素子は、上記第１期間群の最初の上記期間において点灯し上記第２期間群の最初の上記期間において消灯し、または、上記第１期間群の最初の上記期間において消灯し上記第２期間群の最初の上記期間において点灯し、
上記積分部は、上記休止期間においては積分を行わないことを特徴とする請求項１または２に記載の光センサ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の光センサを備え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、近接センサやジェスチャーセンサとして好適に用いられる光センサおよびそれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光センサは、検知対象物を検知したり、検知対象物との距離等を検出したりする機能を備えており、応用の分野が広がっている。【０００３】
携帯電話（スマートフォンを含む）やデジタルカメラ等の電子機器は、画像を表示するための液晶パネルを備えている。また、このような電子機器には、液晶パネル上でタッチ操作が可能となるように、タッチパネルを備えた機種がある。このように液晶パネルおよびタッチパネルを備えた電子機器では、通常のタッチ操作を行うときにタッチパネルを動作させる必要があるが、顔が近づいたときにはタッチパネルを動作させる必要がない。【０００４】
したがって、上記の電子機器に対して、低消費電力化およびタッチパネルの誤動作防止のために、液晶パネルに顔が近づいたときに、タッチパネル動作をオフさせるように近接センサを搭載する要望が増している。このような要望に対し、例えば、携帯電話では、通話時にタッチパネルの動作をオフするために、携帯電話において耳を当てる音声出力部には、携帯電話に対する人の顔が近づいたことを検知する近接センサが搭載されている。【０００５】
また、近接センサの出力値は、近接距離に反比例するため、近接センサを測距センサとして利用する要望がある。【０００６】
物体の位置を検知する光センサとして、例えば、特許文献１には、複数の受光素子を用いて、光源からの光を受光して、光源の方向および光源までの距離を検出することにより、光源の位置を検知することが記載されている。【０００７】
さらに、光センサの受光部において複数のフォトダイオードを配置することにより、フォトダイオードの各出力値の変化量から、物体の動きを検知する要望がある。【０００８】
物体の動きを検知する光センサとして、例えば、特許文献１には、反射型の光センサが開示されている。この光センサは、図２０に示すように、発光素子３０１と、２つの受光素子３０２，３０３とを備えており、受光素子３０２，３０３が発光素子３０１の両側に配置されている。検知対象物３０４が右側にある場合、受光素子３０３に検知対象物３０４からの反射光が強く当たる。一方、検知対象物３０４が左側にある場合、受光素子３０２に検知対象物３０４からの反射光が強く当たる。そして、２つの受光素子３０２，３０３で発生する光電流の差を読み取って、検知対象物３０４の位置や動きを検出することができる。【０００９】
物体の動きを検知するセンサとしては、手の動きを検知するジェスチャーセンサとして光センサを利用する要望もある。このようなジェスチャーセンサは、近接センサの付加機能として利用され、タッチパネル上の手の動きを非接触で検知する。これにより、濡れた手や汚れた手でも、液晶パネルの表面を汚さずに、液晶パネルに表示された画面をスクロールするように操作することができる。【００１０】
特許文献３には、１つの発光素子と分割されたフォトダイオードとからなるセンサで、検知対象物の移動方向の検知を可能とする技術が記載されている。特許文献３に記載の構成では、４分割されたフォトダイオード上に多層のメタルを積層し、４つの受光素子のそれぞれに上下または左右の４方向の感度の指向性を持たせる。４つの受光素子からの信号について、上下の差分および左右の差分を取ることにより、検知対象物の移動方向を特定することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】日本国公開特許公報「特開２００８−８８４９号公報（２００８年１月１７日公開）」
【特許文献２】日本国公開特許公報「特開２０００−７５０４６号公報（２０００年３月１４日公開）」
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／０２８０９０４号明細書（２０１２年１１月８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のような近接センサを搭載した電子機器は、野外や室内で使用されることが多い。このため、自然光や照明光による外乱光成分が近接センサに入射した場合においても、正しく近接センサを動作させることが電子機器に求められる。したがって、近接センサは、外部の光で誤動作しないようにする必要がある。このように、自然光や照明光等の強い外乱光が照射される環境において使用される近接センサは、一般の近接センサと比較して外乱光に対する耐量が大きい必要がある。【００１３】
しかしながら、特許文献１〜３には、それぞれ光センサついて、外乱光に対して誤動作を防止するための具体的な対策が示されていない。【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、外乱光によって誤動作することなく物体を検知することができる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】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光センサは、連続する複数の期間からなる期間群において、上記期間毎に消灯および点灯を交互に行う発光素子と、上記発光素子の出射光が検知対象物に反射された反射光を受光して光電流を発生する受光素子と、上記発光素子が点灯している上記期間においては、上記光電流を第１極性方向に積分し、上記発光素子が消灯している上記期間においては、上記光電流を上記第１極性方向とは逆の第２極性方向に積分する積分部とを備え、上記期間群の最初の上記期間における積分期間の長さおよび上記期間群の最後の上記期間における積分期間の長さの和は、上記期間群の他の上記期間における１つの積分期間の長さと同じであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様によれば、外乱光による影響を低減し、誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る光センサの構成を示すブロック図である。
【図２】上記光センサの受発光ユニットの断面構成を示す縦断面図である。
【図３】上記光センサにおける積分回路の構成を示すブロック図である。
【図４】変形例の積分回路の構成を示すブロック図である。
【図５】外乱光が一定割合で減少する場合における比較例の光センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図６】外乱光が周期的に変化する場合における比較例の光センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図７】外乱光が一定割合で減少する場合における他の比較例の光センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図８】外乱光が周期的に変化する場合における他の比較例の光センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図９】外乱光が一定割合で減少する場合における上記実施形態の光センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】外乱光が周期的に変化する場合における上記実施形態の光センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】上記光センサの分割受光素子の平面構成を示す平面図である。
【図１２】上記光センサの受発光ユニットが検知対象物からの反射光を受光する様子を模式的に示す図である。
【図１３】上記分割受光素子の動作を模式的に示す図である。
【図１４】上記光センサが検知対象物の移動を検知する際の動作を模式的に示す図である。
【図１５】外乱光が一定割合で減少する場合における本発明の他の実施形態に係る光センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図１６】外乱光が周期的に変化する場合における本発明の他の実施形態に係る光センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図１７】外乱光が一定割合で減少する場合における本発明のさらに他の実施形態に係る光センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図１８】外乱光が周期的に変化する場合における本発明のさらに他の実施形態の光センサの動作を示すタイミングチャートである。
【図１９】本発明のさらに他の実施形態に係るスマートフォンの構成を示す平面図である。
【図２０】従来技術に係る光センサの断面構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態について図に基づいて以下に説明する。説明の便宜上、各項目において、上述の項目に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略することがある。
【００１９】
〔実施形態１〕
＜光センサの構成＞
図１は、本実施形態に係る光センサ１０１の構成を示すブロック図である。光センサ１０１は、複数の積分回路１１〜１４（積分部）、複数のＡＤコンバータ２１〜２４、レジスタ３、Ｉ２Ｃインターフェース４、積分制御信号発生回路５、発振器６、駆動信号発生回路７、駆動回路８および受発光ユニット９０を備える。受発光ユニット９０は、分割受光素子ＤＰＤおよび発光素子ＬＥＤを備える。分割受光素子ＤＰＤは、ここでは受光面が４分割された受光素子であり、４つの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を備える。
【００２０】
この光センサ１０１は、発光素子ＬＥＤが発する光を検知対象物１００に照射し、当該検知対象物１００からの反射光を複数の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４で受光する。光センサ１０１は、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４で光電変換された光電流に所定の処理を施すことにより、検知対象物１００が近接していることまたは検知対象物１００の移動方向を検出する。なお、検知対象物１００は、例えば光センサ１０１を備えたスマートフォンを操作する指やペンなどであってもよい。
【００２１】
（受発光ユニットの構成）
図２は、受発光ユニット９０の断面構成を示す縦断面図である。受発光ユニットは、発光素子ＬＥＤ、分割受光素子ＤＰＤ、基板９１、透明性樹脂部９２、および遮光性樹脂部９３を備えている。なお、ＸＹＺで示す座標軸の方向は、他の図に示す座標軸と対応している。
【００２２】
発光素子ＬＥＤは、基板９１上に、分割受光素子ＤＰＤから間隔を空けて実装されている。ここで、発光素子ＬＥＤは、発光ダイオード（ＬＥＤ；Light-Emitting Diode）によって構成されている。しかしながら、この構成に限定されるわけではなく、発光素子ＬＥＤとして、発光ダイオード以外の光源を利用してもよい。
【００２３】
分割受光素子ＤＰＤは、フォトダイオード、フォトトランジスタ、または、オプティカルＩＣ（Optical IC）によって構成されている。オプティカルＩＣとは、受光素子ＰＤと、信号処理用回路およびＬＥＤドライバ回路とを一体化したものである。
【００２４】
透明性樹脂部９２は、発光素子ＬＥＤおよび分割受光素子ＤＰＤを覆うように、基板９１上に形成されている。透明性樹脂部９２は、透明な樹脂材料、あるいは、発光素子ＬＥＤの発光波長を透過させて可視光成分をカットする可視光カット樹脂材料によって形成されている。透明性樹脂部９２は、表面に発光レンズ部９２ａおよび受光レンズ部（レンズ形状の凸部）９２ｂを有している。
【００２５】
発光レンズ部９２ａは、発光素子ＬＥＤの光出射側に半球状をなすように形成された凸レンズである。発光レンズ部９２ａは、発光素子ＬＥＤから放射される光を所定位置に集束するかまたは平行光に変換する。
【００２６】
受光レンズ部９２ｂは、分割受光素子ＤＰＤの光入射側に半球状をなすように形成された凸レンズである。受光レンズ部９２ｂは、検知対象物１００から反射された光を分割受光素子ＤＰＤ上に集束する。受光レンズ部９２ｂにより、検知対象物１００で反射された反射光を集光できるため、光センサ１０１は、受発光ユニット９０と検知対象物１００との間の距離に依存する、検知対象物１００の移動方向の検知感度を大きくすることができる。
【００２７】
なお、上述の構成に限定されるわけではなく、受発光ユニット９０は、発光レンズ部９２ａを備えていなくてもよい。しかしながら、発光素子ＬＥＤ側にて、発光レンズ部９２ａにより光を集光することで、受光レンズ部９２ｂの効果と同様に受発光ユニット９０と検知対象物１００との間の距離に依存する、検知対象物１００の移動方向の検知感度を大きくすることができる。さらに、光センサ１０１は、発光レンズ部９２ａによって、検知可能範囲（図２のＸＹ平面と平行な方向へ広がる範囲）を変化させることができる。
【００２８】
遮光性樹脂部９３は、透明性樹脂部９２の、発光レンズ部９２ａおよび受光レンズ部以外の部分を覆っている。
【００２９】
（積分回路の構成）
図３は、光センサ１０１における積分回路１１〜１４の構成を示すブロック図である。積分回路１１〜１４のそれぞれは、同じ構成であるので、以下では積分回路１１について説明する。積分回路１１は、入力切替回路１ａ、複数の積分器ｂ１〜ｂ９、複数の遅延回路ｄ１〜ｄ８および加算回路１ｅを有している。複数の積分器は、積分する期間の数に応じて設けられる。遅延回路は、複数の積分器より１つ少ない数設けられる。ここでは積分する積分期間の数は９であり、積分回路１１は、９つの積分器と８つの遅延回路を有する。
【００３０】
積分器ｂ１・ｂ３・ｂ５・ｂ７・ｂ９は、入力された光電流を負方向（負極性の方向）に積分する回路である。積分器ｂ２・ｂ４・ｂ６・ｂ８は、入力された光電流を正方向（正極性の方向）に積分する回路である。正および負は逆であってもよい。
【００３１】
入力切替回路１ａは、分割受光素子ＤＰＤからの光電流を積分器ｂ１〜ｂ９のいずれか一つに入力するように、積分期間毎に積分器への入力経路を切り替える回路である。この入力切替回路１ａは、上述の積分制御信号発生回路５から与えられる積分制御信号によって、光電流の入力を切り替えるように制御される。
【００３２】
積分制御信号は、積分を実行する複数の積分期間を規定しており、複数の積分期間を１周期とする積分周期も規定している。
【００３３】
遅延回路ｄ１〜ｄ８は、それぞれ対応する積分器ｂ１〜ｂ８から出力された積分値を、最後の積分期間が終わるまで遅延させる回路である。
【００３４】
加算回路１ｅは、遅延回路ｄ１〜ｄ８および積分器ｂ９から出力されるそれぞれの積分値を加算する回路である。加算回路１ｅは、積分回路１１の出力として、加算された積分値を外部に出力する。
【００３５】
上述のように構成される積分回路１１において、入力切替回路１ａが積分器ｂ１・ｂ３・ｂ５・ｂ７・ｂ９に光電流を入力するように入力経路を切り替えている状態では、該積分器によって光電流が負方向に積分される。また、入力切替回路１ａが積分器ｂ２・ｂ４・ｂ６・ｂ８に光電流を入力するように入力経路を切り替えている状態では、該積分器によって光電流が正方向に積分される。複数の遅延回路ｄ１〜ｄ８は、遅延させる期間がそれぞれ異なる。複数の遅延回路ｄ１〜ｄ８は、対応する積分器ｂ１〜ｂ８から入力された積分値を、積分器ｂ９から出力される積分値と同じタイミングで、加算回路１ｅに出力する。
【００３６】
遅延回路ｄ１〜ｄ８から出力される積分値、および積分器ｂ９から出力される積分値は、加算回路１ｅによって加算される。このように、正方向の積分値と負方向の積分値とが加算されることにより、両積分値の差の積分値が得られる。
【００３７】
（積分回路の変形例）
図４は、図３に示す積分回路１１の変形例に係る積分回路１Ａの構成を示すブロック図である。光センサ１０１の積分回路として、図４に示すような積分回路１Ａを用いることもできる。図４に示すように、積分回路１Ａは、電流極性切替回路１Ａａ、積分器１Ａｂ、出力切替回路１Ａｃ、遅延回路１Ａｄ１〜１Ａｄ８および加算回路１Ａｅを有している。遅延回路は、積分する積分期間の数より１つ少ない数設けられる。
【００３８】
電流極性切替回路１Ａａは、分割受光素子ＤＰＤからの光電流の極性を積分期間毎に切り替える回路である。この電流極性切替回路１Ａａは、上述の積分制御信号によって、光電流の極性を切り替えるように制御される。
【００３９】
積分器１Ａｂは、電流極性切替回路１Ａａから出力される光電流を積分する回路である。
【００４０】
出力切替回路１Ａｃは、積分器１Ａｂから出力された積分値を遅延回路１Ａｄ１〜１Ａｄ８および加算回路１Ａｅのいずれか一つに出力するように、積分期間毎に積分器からの出力経路を切り替える回路である。この出力切替回路１Ａｃは、積分制御信号によって、出力経路を切り替えるように制御される。
【００４１】
遅延回路１Ａｄ１〜１Ａｄ８は、出力切替回路１Ａｃから出力された積分値を最後の積分期間が終わるまで遅延させる回路である。
【００４２】
加算回路１Ａｅは、遅延回路１Ａｄ１〜１Ａｄ８および出力切替回路１Ａｃから出力されるそれぞれの積分値を加算する回路である。加算回路１Ａｅは、積分回路１Ａの出力として、加算された積分値を外部に出力する。
【００４３】
上述のように構成される積分回路１Ａにおいて、光電流が電流極性切替回路１Ａａから負（または正）極性の光電流として出力されるとき、その光電流が積分器１Ａｂによって積分される。積分器１Ａｂから出力される積分値は、出力切替回路１Ａｃと遅延回路１Ａｄ１〜１Ａｄ８のいずれかを介して、加算回路１Ａｅに出力される。または、積分器１Ａｂから出力される積分値は、遅延回路を介さず出力切替回路１Ａｃから加算回路１Ａｅに出力される。複数の遅延回路１Ａｄ１〜１Ａｄ８は、遅延させる期間がそれぞれ異なる。複数の遅延回路１Ａｄ１〜１Ａｄ８は、出力切替回路１Ａｃから入力された積分値を、出力切替回路１Ａｃから直接加算回路１Ａｅへ出力される積分値と同じタイミングで、加算回路１ｅに出力する。
【００４４】
遅延回路１Ａｄ１〜１Ａｄ８から出力される積分値、および出力切替回路１Ａｃから直接加算回路１Ａｅへ出力される積分値は、加算回路１ｅによって加算される。このように、正方向の積分値と負方向の積分値とが加算されることにより、両積分値の差の積分値が得られる。
【００４５】
このような積分回路１Ａは、図３に示す積分回路１１と同等の積分値を出力することができる。また、積分回路１Ａは、９つの積分器ｂ１〜ｂ９を有する積分回路１１と異なり、積分器１Ａｂを１つ有するので、回路構成を簡素化することができる。
【００４６】
（ＡＤコンバータ、レジスタ、およびＩ２Ｃインターフェースの構成）
図１に示すＡＤコンバータ２１〜２４は、積分回路１１〜１４から出力される積分値をデジタル値にそれぞれ変換する回路である。このＡＤコンバータ２１〜２４は、それぞれ積分回路１１〜１４から出力された積分値をデジタルのデジタル積分値に変換して、出力する。
【００４７】
レジスタ３は、ＡＤコンバータ２１〜２４から出力されたデジタル積分値を格納（記憶）する。レジスタ３に格納されたデジタル積分値は、Ｉ２Ｃインターフェース４により外部に取り出すことができる。
【００４８】
Ｉ２Ｃインターフェース４は、外部からのシリアルクロックＳＣＬと同期してレジスタ３から出力されるデジタル積分値をシリアルデータＳＤＡとして出力する回路である。
【００４９】
（発振器および積分制御信号発生回路の構成）
発振器６は、所定周期の基準クロックを発生する回路である。
【００５０】
積分制御信号発生回路５は、発振器６からの基準クロックに基づいて、積分を行う各積分期間にハイレベル（Ｈ）となり、積分を行わない非積分期間にローレベル（Ｌ）となる積分制御信号を出力する。後述する積分期間は、発光素子ＬＥＤがＯＮまたはＯＦＦする後述する第１期間Ｔ１〜第９期間Ｔ９より短い期間として設定されている。
【００５１】
（駆動信号発生回路および駆動回路の構成）
駆動信号発生回路７は、発振器６からの基準クロックに基づいて発光素子ＬＥＤを駆動するための駆動信号を生成する回路である。この駆動信号は、第１期間Ｔ１から第９期間Ｔ９までを１単位とする周期で発光素子ＬＥＤをオンおよびオフさせる信号である。第１期間Ｔ１〜第９期間Ｔ９は、それぞれ発光素子ＬＥＤのオン期間またはオフ期間に相当する。
【００５２】
駆動回路８は、発光素子ＬＥＤを駆動するための駆動電流を駆動信号発生回路７で発生した駆動信号に基づいて生成する回路である。この駆動電流は、パルス電流であり、光パルス信号として発光素子ＬＥＤに与えられる。
【００５３】
＜光センサの動作＞
（基本動作）
発光素子ＬＥＤは、駆動回路８からの光パルス信号に基づいて所定周期で発光して、赤外線の光パルスを出力する。
【００５４】
検知対象物１００が発光素子ＬＥＤから出射される光の光路に位置していないとき、発光素子ＬＥＤから出射される光はそのまま進行していく。このため、分割受光素子ＤＰＤは、検知対象物１００からの反射光を受けることがなく、周囲光が入射するのみであるので、分割受光素子ＤＰＤへの入射光量は小さい。この場合、検知対象物１００が検知されないことになる。
【００５５】
検知対象物１００が、光センサ１０１に近づいて、発光素子ＬＥＤから出射される光の光路の位置に達すると、発光素子ＬＥＤから出射される光は検知対象物１００によって反射される。検知対象物１００が光センサ１０１に近づくほど、検知対象物１００からの反射光の光量が増大していく。分割受光素子ＤＰＤの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４は、それぞれの受光素子への入射光量に比例した光電流を発生する。
【００５６】
光センサ１０１において、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４が発生した光電流は、それぞれ対応する積分回路１１〜１４によって積分される。積分回路１１〜１４からの積分値は、ＡＤコンバータ２１〜２４によってデジタル積分値に変換される。レジスタ３に格納された受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４のそれぞれに対応するデジタル積分値は、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４によって検知対象物１００の近接が検知されたか否かを示す検知信号である。Ｉ２Ｃインターフェース４から、当該検知信号に基づくシリアルデータＳＤＡが、外部からのシリアルクロックＳＣＬに同期して出力される。
【００５７】
光センサ１０１は、近接センサとして用いられる場合、検知対象物１００が近づくと、検知対象物１００が近接したことを示す検知信号を出力する。一方、光センサ１０１は、ジェスチャーセンサとして用いられる場合、検知対象物１００の移動を検知する。
【００５８】
＜比較例１＞
比較のための例として、長さが等しい８つの積分期間ＩＮＴ１〜ＩＮＴ８において、正方向および負方向の積分を行う光センサの動作について説明する。
【００５９】
図５は、外乱光が一定割合で減少する場合における比較例１の光センサの動作を示すタイミングチャートである。発光素子ＬＥＤは、供給される駆動電流にしたがって、第１期間Ｔ１から第８期間Ｔ８の期間毎に、点灯（ＯＮ）と消灯（ＯＦＦ）とを交互に繰り返す。発光素子ＬＥＤは、第１期間Ｔ１、第３期間Ｔ３、第５期間Ｔ５、および第７期間Ｔ７においてＯＮになり、第２期間Ｔ２、第４期間Ｔ４、第６期間Ｔ６、および第８期間Ｔ８においてＯＦＦになる。
【００６０】
積分回路は、積分制御信号にしたがって、８つの積分期間ＩＮＴ１〜ＩＮＴ８のそれぞれにおいて光電流の積分を行う。ここで、積分回路は、奇数回目の積分期間ＩＮＴ１・ＩＮＴ３・ＩＮＴ５・ＩＮＴ７については正方向に積分を行い、偶数回目の積分期間ＩＮＴ２・ＩＮＴ４・ＩＮＴ６・ＩＮＴ８については負方向に積分を行う。すなわち、積分回路は、発光素子ＬＥＤが発光している積分期間に、正方向に積分を行い、発光素子ＬＥＤが発光していない積分期間に、負方向に積分を行う。
【００６１】
例えば、検知対象物１００がなく、かつ外乱光が一定の場合、受光素子ＰＤが出力する光電流は第１期間Ｔ１〜第８期間Ｔ８において一定となる。そのため、各積分期間ＩＮＴ１〜ＩＮＴ８における積分値は同じ値となる。その結果、正方向および負方向の積分値が加算によって相殺され、積分回路は加算された積分値として０（積分回路の基準電圧に等しい）を出力する。すなわち、一定の外乱光による光電流の積分値は相殺される。
【００６２】
なお、検知対象物１００が受発光ユニット９０の近くに存在する場合、発光素子ＬＥＤの出射光が検知対象物１００によって反射されるため、発光素子ＬＥＤがＯＮの期間において光電流が大きくなる。その結果、積分回路は加算された積分値として０より大きい値を出力する。最後の積分期間ＩＮＴ８の後において、積分回路が出力する積分値は、ＡＤコンバータによってデジタル積分値に変換される。光センサは、積分回路が出力する積分値がある閾値以上であれば、検知対象物１００が近接していると判断することができる。
【００６３】
（外乱光が一定の割合で変化する場合）
次に図５を参照し、検知対象物１００がなく、かつ外乱光が一定の割合で減少する場合について説明する。外乱光の変動に応じて、第１期間Ｔ１〜第８期間Ｔ８において、光電流は一定の割合で減少する。
【００６４】
積分回路は、積分期間ＩＮＴ１において正方向の積分を行い、続く積分期間ＩＮＴ２において負方向の積分を行う。積分期間ＩＮＴ１よりも積分期間ＩＮＴ２の方が、光電流は小さい。そのため、積分期間ＩＮＴ１および積分期間ＩＮＴ２の積分値の和は、０よりも大きくなる。同様に、積分期間ＩＮＴ３〜ＩＮＴ８において、奇数回目の積分値の絶対値が、続く偶数回目の積分期間の積分値の絶対値より大きくなるので、変動する外乱光による光電流の積分値を相殺できない。
【００６５】
その結果、検知対象物１００がないにも関わらず、積分回路は、０より大きな積分値を出力する。そのため、光センサは、変動する外乱光のせいで、検知対象物１００が存在すると誤検出してしまう可能性がある。
【００６６】
（外乱光が周期的に変化する場合）
次に図６を参照し、検知対象物１００がなく、かつ外乱光が周期的に変化する場合について説明する。図６は、外乱光が周期的に変化する場合における比較例１の光センサの動作を示すタイミングチャートである。発光素子のＯＮ／ＯＦＦのタイミング、および積分のタイミングは、図５に示す場合と同じである。外乱光の変動に応じて、第１期間Ｔ１〜第８期間Ｔ８において、光電流は周期的に変化する。ここで、図６に示すように、外乱光の変動周波数が、発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの周波数と一致している場合について考える。すなわち、外乱光の変動周波数は、正方向の積分の周波数と一致している。外乱光（または光電流）は、奇数回目の積分期間において大きく、偶数回目の積分期間において小さい。
【００６７】
積分回路は、積分期間ＩＮＴ１において正方向の積分を行い、続く積分期間ＩＮＴ２において負方向の積分を行う。積分期間ＩＮＴ１よりも積分期間ＩＮＴ２の方が、光電流は小さい。そのため、積分期間ＩＮＴ１および積分期間ＩＮＴ２の積分値の和は、０よりも大きくなる。同様に、積分期間ＩＮＴ３〜ＩＮＴ８において、奇数回目の積分値の絶対値が、続く偶数回目の積分期間の積分値の絶対値より大きくなるので、変動する外乱光による光電流の積分値を相殺できない。
【００６８】
その結果、検知対象物１００がないにも関わらず、積分回路は、０より大きな積分値を出力する。そのため、光センサは、変動する外乱光のせいで、検知対象物１００が存在すると誤検出してしまう可能性がある。
【００６９】
＜比較例２＞
比較例１とは発光素子ＬＥＤの発光タイミングが異なる比較例２について、以下に説明する。図７に示すように、発光素子ＬＥＤの発光タイミングについて、ＯＦＦ期間−ＯＮ期間−ＯＮ期間−ＯＦＦ期間（Ｔ１〜Ｔ４）を１周期とすることにより、一定割合で減少する外乱光の影響を相殺することができる。
【００７０】
図７は、外乱光が一定割合で減少する場合における比較例２の光センサの動作を示すタイミングチャートである。発光素子ＬＥＤは、供給される駆動電流にしたがって、第１期間Ｔ１から第８期間Ｔ８の期間に、ＯＦＦ期間−ＯＮ期間−ＯＮ期間−ＯＦＦ期間の周期を繰り返す。発光素子ＬＥＤは、第２期間Ｔ２、第３期間Ｔ３、第６期間Ｔ６、および第７期間Ｔ７においてＯＮになり、第１期間Ｔ１、第４期間Ｔ４、第５期間Ｔ５、および第８期間Ｔ８においてＯＦＦになる。
【００７１】
ここで、積分回路は、積分期間ＩＮＴ２・ＩＮＴ３・ＩＮＴ６・ＩＮＴ７については正方向に積分を行い、積分期間ＩＮＴ１・ＩＮＴ４・ＩＮＴ５・ＩＮＴ８については負方向に積分を行う。すなわち、積分回路は、発光素子ＬＥＤが発光している積分期間に、正方向に積分を行い、発光素子ＬＥＤが発光していない積分期間に、負方向に積分を行う。
【００７２】
（外乱光が一定の割合で変化する場合）
図７を参照し、検知対象物１００がなく、かつ外乱光が一定の割合で減少する場合について説明する。外乱光の変動に応じて、第１期間Ｔ１〜第８期間Ｔ８において、光電流は一定の割合で減少する。
【００７３】
積分回路は、積分期間ＩＮＴ１において負方向の積分を行い、続く積分期間ＩＮＴ２において正方向の積分を行う。積分期間ＩＮＴ１よりも積分期間ＩＮＴ２の方が、光電流は小さい。そのため、積分期間ＩＮＴ１および積分期間ＩＮＴ２の積分値の和は、０よりも小さくなる。続いて、積分期間ＩＮＴ３において正方向の積分を行い、続く積分期間ＩＮＴ４において負方向の積分を行う。積分期間ＩＮＴ３よりも積分期間ＩＮＴ４の方が、光電流は小さい。そのため、積分期間ＩＮＴ３および積分期間ＩＮＴ４の積分値の和は、０よりも大きくなる。
【００７４】
外乱光は線形に減少するので、積分期間ＩＮＴ１および積分期間ＩＮＴ２の光電流の差と、積分期間ＩＮＴ３および積分期間ＩＮＴ４の光電流の差とは、同じである。そして、積分期間ＩＮＴ１および積分期間ＩＮＴ２と、積分期間ＩＮＴ３および積分期間ＩＮＴ４とは、それぞれ積分を行う方向が逆である。そのため、積分期間ＩＮＴ１および積分期間ＩＮＴ２の積分値の和と、積分期間ＩＮＴ３および積分期間ＩＮＴ４の積分値の和とは、互いに相殺される。そのため、積分期間ＩＮＴ１〜ＩＮＴ４の積分値の和は０となる。同様に、積分期間ＩＮＴ５〜ＩＮＴ８の積分値の和は０となる。
【００７５】
その結果、積分回路は、積分値として、検知対象物１００がないことを示す０を出力することができる。このように、複雑な信号演算を行うことなく、発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦのタイミングを変えることで、一定の割合で変化する外乱光の影響を相殺することができる。外乱光が線形に増加する場合でも同じである。
【００７６】
（外乱光が周期的に変化する場合）
ただし、比較例２においても、外乱光が周期的に変化する場合、検知対象物１００を誤検出する場合がある。図８を参照し、検知対象物１００がなく、かつ外乱光が周期的に変化する場合について説明する。図８は、外乱光が周期的に変化する場合における比較例２の光センサの動作を示すタイミングチャートである。発光素子のＯＮ／ＯＦＦのタイミング、および積分のタイミングは、図７に示す場合と同じである。外乱光の変動に応じて、第１期間Ｔ１〜第８期間Ｔ８において、光電流は周期的に変化する。ここで、図８に示すように、外乱光の変動周波数が、発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの周波数と一致している場合について考える。すなわち、外乱光の変動周波数は、正方向の積分の周波数と一致している。外乱光（および光電流）は、発光素子ＬＥＤのＯＮ期間において大きく、発光素子ＬＥＤのＯＦＦ期間において小さい。
【００７７】
積分回路は、積分期間ＩＮＴ１において負方向の積分を行い、続く積分期間ＩＮＴ２において正方向の積分を行う。積分期間ＩＮＴ１よりも積分期間ＩＮＴ２の方が、光電流は大きい。そのため、積分期間ＩＮＴ１および積分期間ＩＮＴ２の積分値の和は、０よりも大きくなる。続いて、積分期間ＩＮＴ３において正方向の積分を行い、続く積分期間ＩＮＴ４において負方向の積分を行う。積分期間ＩＮＴ３よりも積分期間ＩＮＴ４の方が、光電流は小さい。そのため、積分期間ＩＮＴ３および積分期間ＩＮＴ４の積分値の和は、０よりも大きくなる。積分期間ＩＮＴ５〜ＩＮＴ８においても同様である。
【００７８】
正方向に積分をする積分期間における光電流が、負方向に積分をする積分期間における光電流より常に大きいので、積分回路は、変動する外乱光による光電流の積分値を相殺することができない。
【００７９】
その結果、検知対象物１００がないにも関わらず、積分回路は、０より大きな積分値を出力する。そのため、光センサは、周期的に変動する外乱光のせいで、検知対象物１００が存在すると誤検出してしまう可能性がある。
【００８０】
このような高周波数で変動する外乱光の光源としては、数十ｋＨｚの周波数で動作するインバータ蛍光灯等が考えられる。比較例２の光センサは、線形に変化する外乱光に強い代わりに、比較例１よりも低い（半分の）周波数で変動する外乱光によって、誤検出をしてしまう。
【００８１】
＜本実施形態の動作例＞
本実施形態の光センサ１０１の動作例について、以下に説明する。
【００８２】
図９は、外乱光が一定割合で減少する場合における本実施形態の光センサ１０１の動作を示すタイミングチャートである。連続する第１期間Ｔ１から第９期間Ｔ９を１つの期間群とみなす。ＡＤコンバータ２１は、１つの期間群において加算された積分値をデジタル積分値に変換する。発光素子ＬＥＤは、供給される駆動電流にしたがって、第１期間Ｔ１から第９期間Ｔ９の期間毎に、消灯（ＯＦＦ）と点灯（ＯＮ）とを交互に繰り返す。発光素子ＬＥＤは、奇数回目の第１期間Ｔ１、第３期間Ｔ３、第５期間Ｔ５、第７期間Ｔ７、および第９期間Ｔ９においてＯＦＦになり、偶数回目の第２期間Ｔ２、第４期間Ｔ４、第６期間Ｔ６、および第８期間Ｔ８においてＯＮになる。第１期間Ｔ１から第９期間Ｔ９のそれぞれの長さは、同じである。
【００８３】
なお、発光素子ＬＥＤの発光は、消灯期間において点灯期間より暗ければよく、消灯期間において完全に消えていなくてもよい。
【００８４】
積分回路は、積分制御信号にしたがって、９つの積分期間ＩＮＴ１〜ＩＮＴ９のそれぞれにおいて光電流の積分を行う。１つの積分期間は１つのＯＮ期間（またはＯＦＦ期間）より短い。積分期間ＩＮＴ１〜ＩＮＴ９のそれぞれは、第１期間Ｔ１〜第９期間Ｔ９の対応する期間に含まれる。ここで、積分回路は、奇数回目の積分期間ＩＮＴ１・ＩＮＴ３・ＩＮＴ５・ＩＮＴ７・ＩＮＴ９については負方向（第２極性方向）に積分を行い、偶数回目の積分期間ＩＮＴ２・ＩＮＴ４・ＩＮＴ６・ＩＮＴ８については正方向（第１極正方向）に積分を行う。すなわち、積分回路は、発光素子ＬＥＤが発光している積分期間に、正方向に積分を行い、発光素子ＬＥＤが発光していない積分期間に、負方向に積分を行う。
【００８５】
さらに、最初の積分期間ＩＮＴ１および最後の積分期間ＩＮＴ９の長さは、他の１つの積分期間の長さの半分である。他の積分期間ＩＮＴ２〜ＩＮＴ８のそれぞれの長さは、同じである。また、各積分期間ＩＮＴ１〜ＩＮＴ９の間の間隔（積分しない期間の長さ）は、同じである。
【００８６】
例えば、検知対象物１００がなく、かつ外乱光が一定の場合、受光素子ＰＤが出力する光電流は第１期間Ｔ１〜第９期間Ｔ９において一定となる。そのため、各積分期間ＩＮＴ２〜ＩＮＴ８における積分値は同じ値となる。また、長さが半分である積分期間ＩＮＴ１・ＩＮＴ９における積分値は、他の１つの積分期間ＩＮＴ２〜ＩＮＴ８の半分の値となる。その結果、正方向および負方向の積分値が加算によって相殺され、積分回路１１は加算された積分値として０（積分回路の基準電圧に等しい）を出力する。すなわち、一定の外乱光による光電流の積分値は相殺される。
【００８７】
なお、検知対象物１００が受発光ユニット９０の近くに存在する場合、発光素子ＬＥＤの出射光が検知対象物１００によって反射されるため、発光素子ＬＥＤがＯＮの期間において光電流が大きくなる。その結果、積分回路１１は加算された積分値として０より大きい値を出力する。最後の積分期間ＩＮＴ９の後において、積分回路が出力する積分値は、ＡＤコンバータ２１によってデジタル積分値に変換される。光センサ１０１は、積分回路１１が出力する積分値がある閾値以上であれば、検知対象物１００が近接していると判断することができる。
【００８８】
（外乱光が一定の割合で変化する場合）
次に図９を参照し、検知対象物１００がなく、かつ外乱光が一定の割合で減少する場合について説明する。図９に示す光電流は、外乱光によるものである。外乱光の変動に応じて、第１期間Ｔ１〜第９期間Ｔ９において、光電流は一定の割合で減少する。
【００８９】
積分回路１１は、時間幅が半分の積分期間ＩＮＴ１において負方向の積分を行う。積分回路１１は、続いて積分期間ＩＮＴ２〜ＩＮＴ８において正方向の積分および負方向の積分を交互に行う。積分回路１１は、最後に時間幅が半分の積分期間ＩＮＴ９において負方向の積分を行う。
【００９０】
ここで、積分期間ＩＮＴ１から積分期間ＩＮＴ３の真ん中までの間に、時間幅が半分の積分期間（ＩＮＴ１）を単位として、負方向積分−正方向積分−正方向積分−負方向積分のセットが行われる。積分期間ＩＮＴ１の積分値の絶対値と積分期間ＩＮＴ２の前半の積分値の絶対値との差は、積分期間ＩＮＴ２の後半の積分値の絶対値と積分期間ＩＮＴ３の前半の積分値の絶対値との差と同じである。そのため、積分期間ＩＮＴ３の前半終了時点において、加算された積分値は０となる。時間幅が半分の積分期間を単位とする負方向積分−正方向積分−正方向積分−負方向積分のセットが、積分期間ＩＮＴ１から積分期間ＩＮＴ９の間で繰り返されている。各セットにおいて一定の割合で減少する外乱光の積分値は相殺されるので、最終的に積分回路１１は加算された積分値として０を出力する。外乱光が線形に増加する場合でも同じである。すなわち、線形に変化する外乱光による光電流の積分値は相殺される。
【００９１】
また、本実施形態の光センサ１０１では、積分回路１１は最初に時間幅が半分の積分期間ＩＮＴ１において負方向の積分を行い、その後、交互に逆方向に積分を行う。そのため、積分回路１１の出力する積分値は積分器基準電圧に対して上下に変化する。そのため、ある強度の光が受光素子ＰＤに入射するときの、積分回路１１の正方向または負方向の最大動作レンジを、比較例１、２に比べて小さくすることができる。すなわち、積分回路１１が使用可能な動作レンジが大きくなる。それゆえ、積分回路１１では、太陽光等の強い外乱光が入射する場合であっても、積分回路１１の積分値（電圧）が飽和しにくい。すなわち、比較例１、２に比べて、本実施形態では、外乱光の飽和照度を約２倍に大きくすることができる。
【００９２】
なお、商用電源の周波数５０Ｈｚ〜６０Ｈｚで動作する照明器具による外乱光は、その倍の１００Ｈｚ〜１２０Ｈｚの周波数で明暗が変化する。このような照明器具による外乱光は、光センサ１０１にとっては線形に変化する外乱光と見なすことができる。光センサ１０１が検出動作を行う期間（ＩＮＴ１からＩＮＴ９までの期間）は、このような照明器具の明暗の周期に対して十分に小さいためである。また、一定の外乱光（例えば太陽光）が存在する場合に、移動する検知対象物１００によって遮られる外乱光の量が変化する場合は、そのような外乱光は線形に変化する外乱光と見なすことができる。
【００９３】
（動作のまとめ）
上述の動作例では、９つの積分期間を設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本実施形態の光センサ１０１は、ｎを自然数として、連続する第１期間から第（２ｎ＋１）期間において２ｎ＋１回の積分を行う構成とすることができる。図９に示す動作例では、ｎ＝４であり、第９期間Ｔ９が第（２ｎ＋１）期間に相当する。
【００９４】
第１期間から第（２ｎ＋１）期間の各期間において、発光素子ＬＥＤは交互にＯＦＦ／ＯＮされる。そして、第１期間から第（２ｎ＋１）期間の各期間において、発光素子ＬＥＤのＯＦＦ／ＯＮに合わせて、負方向／正方向の積分が交互に行われる。ただし、最初の第１期間および最後の第（２ｎ＋１）期間のそれぞれにおいては、積分を行う積分期間の長さは所定の長さｐである。一方、その間の第２期間から第２ｎ期間のそれぞれにおいては、積分期間の長さはｐの２倍である。
【００９５】
（外乱光が周期的に変化する場合）
本実施形態の光センサ１０１は、図８に示す周波数で変化する外乱光による影響も相殺することができる。図８に示す外乱光は、４つの期間（第１期間Ｔ１〜第４期間Ｔ４）を１周期とする。光センサ１０１（図９参照）では、４つの期間（外乱光の１周期）の中に正方向の積分期間と負方向の積分期間とが交互に２つずつ含まれる。そのため、光センサ１０１は、図８に示す周波数で変化する外乱光による影響を相殺することができる。
【００９６】
このように周期的に変化する外乱光の例として、数十ｋＨｚの周波数で動作するインバータ蛍光灯等による外乱光が挙げられる。
【００９７】
ただし、外乱光の変動周波数がさらに大きくなった場合には、外乱光による影響を相殺することができなくなる場合がある。図１０を参照し、検知対象物１００がなく、かつ外乱光が高い周波数で周期的に変化する場合について説明する。
【００９８】
図１０は、外乱光が周期的に変化する場合における本実施形態の光センサ１０１の動作を示すタイミングチャートである。発光素子のＯＮ／ＯＦＦのタイミング、および積分のタイミングは、図９に示す場合と同じである。図１０に示す光電流は、外乱光によるものである。外乱光の変動に応じて、第１期間Ｔ１〜第９期間Ｔ９において、光電流は周期的に変化する。ここで、図１０に示すように、外乱光の変動周波数が、発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの周波数と一致している場合について考える。図１０に示す外乱光の変動周波数は、図８に示す外乱光の変動周波数の２倍である。このとき、外乱光の変動周波数は、正方向の積分の周波数と一致している。外乱光（および光電流）は、発光素子ＬＥＤのＯＮ期間において大きく、発光素子ＬＥＤのＯＦＦ期間において小さい。
【００９９】
正方向に積分をする積分期間（ＩＮＴ２・ＩＮＴ４・ＩＮＴ６・ＩＮＴ８）における光電流が、負方向に積分をする積分期間（ＩＮＴ１・ＩＮＴ３・ＩＮＴ５・ＩＮＴ７・ＩＮＴ９）における光電流より常に大きい。そのため、積分期間ＩＮＴ９が終了した時点で積分値の差分が残ってしまう。そのため、積分回路１１は、高い周波数（発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの周波数）で変動する外乱光による光電流の積分値を相殺することができない。
【０１００】
ただし、上述したように、本実施形態の光センサ１０１は、４つの積分期間を含む期間（例えば第２期間Ｔ２から第５期間Ｔ５）を１周期として周期的に変動する外乱光（図８に示す周期の外乱光）の影響は相殺することができる。
【０１０１】
これに対して、比較例２では、４つの積分期間を含む期間を１周期として周期的に変動する外乱光の影響は相殺することができない。なお、比較例２の各積分期間および発光期間を短くすると、積分周波数は高くなるが、積分期間が短くなるために検知対象物１００によって得られる信号強度（加算された積分値）も小さくなってしまう。得られる信号強度を維持するためには積分回数を増やす必要があるが、検出動作期間および消費電流が増加してしまう。
【０１０２】
本実施形態では、比較例と比べて、検出動作期間は実質的に同じでありながら、正方向（または負方向）の積分周波数（すなわち発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの周波数）を２倍にすることができる。ここで、検出動作期間とは、最初の積分の開始から最後の積分の終了までの期間を意味する。そのため、本実施形態の光センサ１０１は、比較例と比べて、約２倍の周波数の外乱光による誤検出を防止することができる。そのため、本実施形態の光センサ１０１は、比較例と比べて、インバータ蛍光灯のような数十ｋＨｚの動作周波数を避けるために、積分周波数を高速化する点において有利である。
【０１０３】
（動作の変形例）
なお、上記では最初の積分期間ＩＮＴ１および最後の積分期間ＩＮＴ９において発光素子ＬＥＤがＯＦＦとなる場合について説明したが、最初の積分期間ＩＮＴ１および最後の積分期間ＩＮＴ９において発光素子ＬＥＤがＯＮとなってもよい。この場合、積分期間ＩＮＴ２・ＩＮＴ４・ＩＮＴ６・ＩＮＴ８では発光素子ＬＥＤがＯＦＦとなり、積分期間ＩＮＴ３・ＩＮＴ５・ＩＮＴ７・ＩＮＴ９では発光素子ＬＥＤがＯＮとなる。
【０１０４】
各積分期間における正方向の積分と負方向の積分とは、逆であってもよい。その場合、積分回路１１が出力する積分値の極性が逆になるだけである。
【０１０５】
また、最初の積分期間ＩＮＴ１と最後の積分期間ＩＮＴ９とは等しくなくてもよい。正確な信号（加算された積分値）を得るためには、正方向の各積分期間の和と、負方向の各積分期間の和とは同じであることが必要である。なお、積分期間ＩＮＴ１から積分期間ＩＮＴ９にかけて、積分の正負の方向は、交互になることが必要である。その上で、最初の積分期間ＩＮＴ１と最後の積分期間ＩＮＴ９との和が、他の積分期間（ＩＮＴ２等）と等しければよい。例えば、最初の積分期間ＩＮＴ１の長さが他の積分期間（ＩＮＴ２等）の１／４であり、最後の積分期間ＩＮＴ９の長さが他の積分期間（ＩＮＴ２等）の３／４であってもよい。この場合でも、比較例１に比べて、線形に変化する外乱光の影響を低減することができる。最初の積分期間ＩＮＴ１および最後の積分期間ＩＮＴ９が、他の積分期間（ＩＮＴ２等）より小さければ、比較例１に比べて、外乱光の影響を低減することができる。ただし、最初の積分期間ＩＮＴ１および最後の積分期間ＩＮＴ９が他の積分期間（ＩＮＴ２等）の半分である場合に、最も正負の積分期間の対称性がよくなるので、外乱光の影響を低減する効果が高い。
【０１０６】
＜検知対象物の移動方向の検知＞
図１１は、分割受光素子ＤＰＤの平面構成を示す平面図である。分割受光素子ＤＰＤの、検知対象物１００からの反射光が入射する領域は、平面的に４個に分割されており、各分割領域に受光素子（ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４）が配されている。そして、光センサ１０１では、これらの受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４を検知対象物１００の移動方向の検知に利用する。
【０１０７】
図１２は、受発光ユニット９０が検知対象物１００からの反射光を受光する様子を模式的に示す図である。図１２の（ａ）は、検知対象物１００が一方向に移動する様子を示す。図１２の（ｂ）は（ａ）に対応して、分割受光素子ＤＰＤに投影される像ＰＳが変化する様子を示す図である。ここで、分割受光素子ＤＰＤに投影される像ＰＳとは、発光素子ＬＥＤの出射光が検知対象物１００に反射した反射光が入射する領域を表す。
【０１０８】
図１２の（ａ）に示すように、発光素子ＬＥＤから出射された光が形成する光スポットＳを横切るように、検知対象物１００が一方向に移動している。当該移動にともなって、光スポットＳの検知対象物１００により反射される部位が変化する。そして、当該変化に対応して、図１２の（ｂ）に示すように、分割受光素子ＤＰＤに投影される像ＰＳが変化する。
【０１０９】
検知対象物１００からの反射光は、受光レンズ部９２ｂによって、倒立像として分割受光素子ＤＰＤ上に投影される。したがって光スポットＳの左側に検知対象物１００が存在する場合、受光素子ＰＤ１・ＰＤ４に反射光が投影され、受光素子ＰＤ１・ＰＤ４は、入射する光の強度に比例した光電流を発生する。検知対象物１００が移動すると、光スポットＳの右側の部分まで検知対象物１００によって反射されるようになる。検知対象物１００が光スポットＳの全体を反射する位置に移動すると、分割受光素子ＤＰＤの全体（大部分）に反射光が入射される。さらに検知対象物１００が移動すると、光スポットＳの右側部分のみが検知対象物１００に反射され、受光素子ＰＤ２・ＰＤ３のみに反射光が投影されるようになる。
【０１１０】
図１３は、分割受光素子ＤＰＤの動作を模式的に示す図である。図１３の（ａ）は、光センサ１０１が検知対象物１００の左右方向の移動を検知する際の構成を示し、図１３の（ｂ）は、光センサ１０１が検知対象物１００の上下方向の移動を検知する際の構成を示す。図１３においてＸＹで示す座標軸は、図２に示す座標軸と対応している。ここで、左右方向とは、図１３の（ａ）に示すＸ軸の負または正方向を表す。また、上下方向とは、図１３の（ｂ）に示すＹ軸の正または負方向を表す。
【０１１１】
光センサ１０１が検知対象物１００の左右方向の移動を検知する際には、分割受光素子ＤＰＤを、図１３の（ａ）において、符号「Ｌ」で示すＬ群（ＰＤ２、ＰＤ３）と符号「Ｒ」で示すＲ群（ＰＤ１、ＰＤ４）とに分ける。そして、Ｌ群に含まれる受光素子から発生する光電流と、Ｒ群に含まれる受光素子から発生する光電流とを利用して、検知対象物１００の左右方向の移動を検知する。
【０１１２】
また、光センサ１０１が検知対象物１００の上下方向の移動を検知する際には、分割受光素子ＤＰＤを、図１３の（ｂ）において、符号「Ｔ」で示すＴ群（ＰＤ１、ＰＤ２）と符号「Ｄ」で示すＤ群（ＰＤ３、ＰＤ４）とに分ける。そして、Ｔ群に含まれる受光素子から発生する光電流と、Ｄ群に含まれる受光素子から発生する光電流とを利用して、検知対象物１００の上下方向の移動を検知する。
【０１１３】
すなわち、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の光電流の差を検出することにより、受発光ユニット９０に対する検知対象物１００の相対的な位置を検出することができる。そして、検知対象物１００の位置の時間変化を検出することにより、検知対象物１００の移動速度および移動方向を特定することができる。
【０１１４】
図１４は、光センサ１０１が検知対象物１００の移動を検知する際の動作を模式的に示す図である。ＰＤ１〜ＰＤ４から得られる光電流の実際の差出力として、例えば、図１４に示すような信号が得られる。左右（Ｘ）方向検出信号として、分割受光素子ＤＰＤの左右（Ｌ、Ｒ）から得られる光電流の出力差Ｘ＝（Ｉ＿ＰＤ１＋Ｉ＿ＰＤ４）−（Ｉ＿ＰＤ２＋Ｉ＿ＰＤ３）を、分割受光素子ＤＰＤに含まれる４個の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の全てからの出力和Ｚ＝（Ｉ＿ＰＤ１＋Ｉ＿ＰＤ２＋Ｉ＿ＰＤ３＋Ｉ＿ＰＤ４）で割った比の信号（Ｘ／Ｚ）を用いる。ここで、Ｉ＿ＰＤ１とは、受光素子ＰＤ１から得られる光電流を示すデジタル積分値を表している。Ｉ＿ＰＤ２〜Ｉ＿ＰＤ４についても同様である。そして、Ｘ／Ｚの値の時間変化を検出すれば、検知対象物１００のＸ軸における移動方向と移動速度とを検出することができる。
【０１１５】
同様に上下（Ｙ）方向検出信号として、分割受光素子ＤＰＤの上下（Ｔ、Ｄ）からの出力差Ｙ＝（Ｉ＿ＰＤ１＋Ｉ＿ＰＤ２）−（Ｉ＿ＰＤ３＋Ｉ＿ＰＤ４）を、分割受光素子ＤＰＤに含まれる４個の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の全てからの出力和Ｚ＝（Ｉ＿ＰＤ１＋Ｉ＿ＰＤ２＋Ｉ＿ＰＤ３＋Ｉ＿ＰＤ４）で割った比の信号（Ｙ／Ｚ）を用いればよい。同様に、Ｙ／Ｚの値の時間変化を検出すれば、検知対象物１００のＹ軸における移動方向と移動速度とを検出することができる。
【０１１６】
〔実施形態２〕
本実施形態では、実施形態１の第１期間から第（２ｎ＋１）期間までを１つの期間群とし、期間群を偶数回繰り返す。光センサ１０１の構成は実施形態１と同様である。ただし、積分回路１１の積分器および遅延器の数は、積分期間の数に応じて変化する。
【０１１７】
図１５は、外乱光が一定割合で減少する場合における本実施形態の光センサ１０１の動作を示すタイミングチャートである。光センサ１０１は、検出動作を行う期間において、第１期間群Ｇ１とそれに続く第２期間群Ｇ２とを含む。光センサ１０１は、１つの期間群の処理を偶数回連続で繰り返す。ここでは、期間群の処理を２回繰り返す。
【０１１８】
第１期間群Ｇ１は、第１期間Ｔ１から第５期間Ｔ５を含む。発光素子ＬＥＤは、第１期間Ｔ１から第５期間Ｔ５の期間毎に、非発光（ＯＦＦ）と発光（ＯＮ）とを交互に繰り返す。発光素子ＬＥＤは、第１期間Ｔ１、第３期間Ｔ３、および第５期間Ｔ５においてＯＦＦになり、第２期間Ｔ２、および第４期間Ｔ４においてＯＮになる。
【０１１９】
第１期間群Ｇ１は、第１期間Ｔ１から第５期間Ｔ５にそれぞれ対応する積分期間ＩＮＴ１〜ＩＮＴ５を含む。積分回路は、積分期間ＩＮＴ１・ＩＮＴ３・ＩＮＴ５については負方向に積分を行い、積分期間ＩＮＴ２・ＩＮＴ４については正方向に積分を行う。すなわち、積分回路は、発光素子ＬＥＤが発光している積分期間に、正方向に積分を行い、発光素子ＬＥＤが発光していない積分期間に、負方向に積分を行う。
【０１２０】
さらに、第１期間群Ｇ１における最初の積分期間ＩＮＴ１および第１期間群Ｇ１における最後の積分期間ＩＮＴ５の長さは、他の１つの積分期間（ＩＮＴ２等）の長さの半分である。他の積分期間ＩＮＴ２〜ＩＮＴ４のそれぞれの長さは、同じである。また、第１期間群Ｇ１において、各積分期間ＩＮＴ１〜ＩＮＴ５の間の間隔（積分しない期間の長さ）は、同じである。
【０１２１】
第１期間群Ｇ１における処理は、図９の動作例と比べて、中間（２〜２ｎ）の積分期間の数が異なる点以外は同じである。
【０１２２】
第２期間群Ｇ２では、第１期間群Ｇ１と同じ処理を繰り返す。すなわち、第２期間群Ｇ２は、第６期間Ｔ６から第１０期間Ｔ１０を含む。発光素子ＬＥＤは、第６期間Ｔ６、第８期間Ｔ８、および第１０期間Ｔ１０においてＯＦＦになり、第７期間Ｔ７、および第９期間Ｔ９においてＯＮになる。
【０１２３】
第５期間Ｔ５から第６期間Ｔ６にかけてはＯＦＦ期間が連続する。第１期間Ｔ１から第１０期間Ｔ１０のそれぞれの長さは、同じである。
【０１２４】
第２期間群Ｇ２は、第６期間Ｔ６から第１０期間Ｔ１０にそれぞれ対応する積分期間ＩＮＴ６〜ＩＮＴ１０を含む。積分回路は、積分期間ＩＮＴ６・ＩＮＴ８・ＩＮＴ１０については負方向に積分を行い、積分期間ＩＮＴ７・ＩＮＴ９については正方向に積分を行う。
【０１２５】
第２期間群Ｇ２における最初の積分期間ＩＮＴ６および第２期間群Ｇ２における最後の積分期間ＩＮＴ１０の長さは、他の１つの積分期間（ＩＮＴ６等）の長さの半分である。他の積分期間ＩＮＴ７〜ＩＮＴ９のそれぞれの長さは、同じである。また、第２期間群Ｇ２においても、各積分期間ＩＮＴ６〜ＩＮＴ１０の間の間隔（積分しない期間の長さ）は、同じである。ただし、積分期間ＩＮＴ５と積分期間ＩＮＴ６との間の間隔（積分しない期間の長さ）は、他とは異なる。
【０１２６】
検知対象物１００が存在する場合に、光センサ１０１の積分回路１１が検知対象物１００の反射光に応じた積分値を出力できることは、実施形態１と同様である。
【０１２７】
（外乱光が一定の割合で変化する場合）
次に図１５を参照し、検知対象物１００がなく、かつ外乱光が一定の割合で減少する場合について説明する。外乱光の変動に応じて、第１期間Ｔ１〜第１０期間Ｔ１０において、光電流は一定の割合で減少する。
【０１２８】
実施形態１（図９）で説明した場合と同様に、第１期間群Ｇ１において、時間幅が半分の積分期間ＩＮＴ１・ＩＮＴ５の作用により、線形に変化する外乱光による光電流の積分値は相殺される。そのため、第１期間群Ｇ１の終了時点において、加算された積分値は０となる。
【０１２９】
同様に、第２期間群Ｇ２においても、線形に変化する外乱光による光電流の積分値は相殺される。最終的に積分回路１１は加算された積分値として０を出力し、ＡＤコンバータ２１によってデジタル積分値に変換される。
【０１３０】
（外乱光が周期的に変化する場合）
次に図１６を参照し、検知対象物１００がなく、かつ外乱光が周期的に変化する場合について説明する。図１６は、外乱光が周期的に変化する場合における本実施形態の光センサ１０１の動作を示すタイミングチャートである。発光素子のＯＮ／ＯＦＦのタイミング、および積分のタイミングは、図１５に示す場合と同じである。外乱光の変動に応じて、第１期間Ｔ１〜第１０期間Ｔ１０において、光電流は周期的に変化する。ここで、図１６に示すように、外乱光の変動周波数が、発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの周波数と一致している場合について考える。図１６に示す外乱光の変動周波数は、図１０に示す外乱光の変動周波数と同じである。
【０１３１】
このとき、外乱光の変動周波数は、正方向の積分の周波数と一致している。第１期間群Ｇ１において、外乱光（および光電流）は、正方向の積分期間において小さく、負方向の積分期間において大きい。一方、第２期間群Ｇ２においては、外乱光（および光電流）は、正方向の積分期間において大きく、負方向の積分期間において小さい。これは、第１期間群Ｇ１の最後の積分期間ＩＮＴ５と、第２期間群Ｇ２の最初の積分期間ＩＮＴ６とで負方向の積分期間が続くためである。
【０１３２】
第１期間群Ｇ１において、正方向に積分をする積分期間（ＩＮＴ２・ＩＮＴ４）における光電流が、負方向に積分をする積分期間（ＩＮＴ１・ＩＮＴ３・ＩＮＴ５）における光電流より常に小さい。そのため、第１期間群Ｇ１の最後の積分期間ＩＮＴ５が終了した時点で積分値の差分が残ってしまう。
【０１３３】
しかしながら、第２期間群Ｇ２においては、第１期間群Ｇ１とは光電流の位相が１８０°ずれる。そのため、第２期間群Ｇ２における積分値は、第１期間群Ｇ１における積分値に対して、逆極性かつ絶対値が同じになる。そのため、第２期間群Ｇ２における積分によって、第１期間群Ｇ１における積分値が相殺される。最終的に積分回路１１は加算された積分値として０を出力する。
【０１３４】
なお、以上では発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの周波数と外乱光の変動周波数とが完全に一致する場合について説明したが、これに限らず、発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの周波数と外乱光の変動周波数とが近い場合でも、本実施形態の光センサ１０１は、外乱光による影響を低減することができる。第１期間群Ｇ１による積分値と第２期間群Ｇ２による積分値とは、互いに相殺するような値になる。
【０１３５】
まとめると、本実施形態の光センサ１０１は、線形に変化する外乱光による影響を低減し、誤検出（誤動作）を防止することができる。さらに、本実施形態の光センサ１０１は、発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの周波数と同程度の周波数で変動する外乱光による影響をも低減することができる。そのため、光センサ１０１はインバータ蛍光灯のような外乱光の下でも、安定した検知信号を生成することができる。
【０１３６】
〔実施形態３〕
本実施形態では、実施形態１の第１期間から第（２ｎ＋１）期間までを１つの期間群とし、期間群を偶数回繰り返す。ただし、本実施形態では、期間群の間に積分の休止期間を設ける。光センサ１０１の構成は実施形態１と同様である。ただし、積分回路１１の積分器および遅延器の数は、積分期間の数に応じて変化する。
【０１３７】
図１７は、外乱光が一定割合で減少する場合における本実施形態の光センサ１０１の動作を示すタイミングチャートである。光センサ１０１は、検出動作を行う期間において、第１期間群Ｇ１と、休止期間（第６期間Ｔ６）と、第２期間群Ｇ２とを含む。
【０１３８】
本実施形態の第１期間群Ｇ１は、実施形態２の第１期間群Ｇ１とは、発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦおよび積分方向が逆になっている点が異なるだけで、実質的に同じように作用する。第１期間群Ｇ１は、第１期間Ｔ１から第５期間Ｔ５を含む。発光素子ＬＥＤは、第１期間Ｔ１から第５期間Ｔ５の期間毎に、発光（ＯＮ）と非発光（ＯＦＦ）とを交互に繰り返す。発光素子ＬＥＤは、第１期間Ｔ１、第３期間Ｔ３、および第５期間Ｔ５においてＯＮになり、第２期間Ｔ２、および第４期間Ｔ４においてＯＦＦになる。
【０１３９】
第１期間群Ｇ１は、第１期間Ｔ１から第５期間Ｔ５にそれぞれ対応する積分期間ＩＮＴ１〜ＩＮＴ５を含む。積分回路は、積分期間ＩＮＴ１・ＩＮＴ３・ＩＮＴ５については正方向に積分を行い、積分期間ＩＮＴ２・ＩＮＴ４については負方向に積分を行う。すなわち、積分回路は、発光素子ＬＥＤが発光している積分期間に、正方向に積分を行い、発光素子ＬＥＤが発光していない積分期間に、負方向に積分を行う。
【０１４０】
さらに、第１期間群Ｇ１における最初の積分期間ＩＮＴ１および第１期間群Ｇ１における最後の積分期間ＩＮＴ５の長さは、他の１つの積分期間（ＩＮＴ２等）の長さの半分である。
【０１４１】
第１期間群Ｇ１に続いて、休止期間として第６期間Ｔ６が設けられる。第６期間Ｔ６においては、積分回路は積分を行わない。なお、第６期間Ｔ６においては、発光素子ＬＥＤは発光していてもしていなくてもよいが、消費電力の低減のため、ここでは発光素子ＬＥＤは非発光である。
【０１４２】
第６期間Ｔ６に続いて、第２期間群Ｇ２が設けられる。第２期間群Ｇ２は、第１期間群Ｇ１と比べて、発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦおよび積分方向が逆になっている点が異なる。第２期間群Ｇ２は、第７期間Ｔ７から第１１期間Ｔ１１を含む。発光素子ＬＥＤは、第７期間Ｔ７、第９期間Ｔ９、および第１１期間Ｔ１１においてＯＦＦになり、第７期間Ｔ８、および第１０期間Ｔ１０においてＯＮになる。
【０１４３】
第１期間Ｔ１から第１１期間Ｔ１１のそれぞれの長さは、同じである。
【０１４４】
第２期間群Ｇ２は、第７期間Ｔ７から第１１期間Ｔ１１にそれぞれ対応する積分期間ＩＮＴ６〜ＩＮＴ１０を含む。積分回路は、積分期間ＩＮＴ６・ＩＮＴ８・ＩＮＴ１０については負方向に積分を行い、積分期間ＩＮＴ７・ＩＮＴ９については正方向に積分を行う。
【０１４５】
第２期間群Ｇ２における最初の積分期間ＩＮＴ６および第２期間群Ｇ２における最後の積分期間ＩＮＴ１０の長さは、他の１つの積分期間（ＩＮＴ７等）の長さの半分である。他の積分期間ＩＮＴ７〜ＩＮＴ９のそれぞれの長さは、同じである。
【０１４６】
検知対象物１００が存在する場合に、光センサ１０１の積分回路１１が検知対象物１００の反射光に応じた積分値を出力できることは、実施形態１と同様である。
【０１４７】
（外乱光が一定の割合で変化する場合）
次に図１７を参照し、検知対象物１００がなく、かつ外乱光が一定の割合で減少する場合について説明する。外乱光の変動に応じて、第１期間Ｔ１〜第１１期間Ｔ１１において、光電流は一定の割合で減少する。
【０１４８】
実施形態１（図９）で説明した場合と同様に、第１期間群Ｇ１において、時間幅が半分の積分期間ＩＮＴ１・ＩＮＴ５の作用により、線形に変化する外乱光による光電流の積分値は相殺される。そのため、第１期間群Ｇ１の終了時点において、加算された積分値は０となる。
【０１４９】
同様に、第２期間群Ｇ２においても、線形に変化する外乱光による光電流の積分値は相殺される。最終的に積分回路１１は加算された積分値として０を出力し、ＡＤコンバータ２１によってデジタル積分値に変換される。
【０１５０】
（外乱光が周期的に変化する場合）
次に図１８を参照し、検知対象物１００がなく、かつ外乱光が周期的に変化する場合について説明する。図１８は、外乱光が周期的に変化する場合における本実施形態の光センサ１０１の動作を示すタイミングチャートである。発光素子のＯＮ／ＯＦＦのタイミング、および積分のタイミングは、図１７に示す場合と同じである。外乱光の変動に応じて、第１期間Ｔ１〜第１１期間Ｔ１１において、光電流は周期的に変化する。ここで、図１８に示すように、外乱光の変動周波数が、発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの周波数と一致している場合について考える。図１８に示す外乱光の変動周波数は、図１０に示す外乱光の変動周波数と同じである。
【０１５１】
このとき、外乱光の変動周波数は、正方向の積分の周波数と一致している。第１期間群Ｇ１において、外乱光（および光電流）は、正方向の積分期間において大きく、負方向の積分期間において小さい。一方、第２期間群Ｇ２においては、外乱光（および光電流）は、正方向の積分期間において小さく、負方向の積分期間において大きい。これは、第１期間群Ｇ１の最後の積分期間ＩＮＴ５と第２期間群Ｇ２の最初の積分期間ＩＮＴ６との間に、積分を行わない休止期間（第６期間Ｔ６）が存在するためである。
【０１５２】
第１期間群Ｇ１の最後の積分期間ＩＮＴ５が終了した時点で、差分として正の積分値が残ってしまう。
【０１５３】
しかしながら、第２期間群Ｇ２においては、第１期間群Ｇ１とは光電流の位相が１８０°ずれる。そのため、第２期間群Ｇ２における積分値は、第１期間群Ｇ１における積分値に対して、逆極性かつ絶対値が同じになる。そのため、第２期間群Ｇ２における積分によって、第１期間群Ｇ１における積分値が相殺される。最終的に積分回路１１は加算された積分値として０を出力する。
【０１５４】
なお、以上では発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの周波数と外乱光の変動周波数とが完全に一致する場合について説明したが、これに限らず、発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの周波数と外乱光の変動周波数とが近い場合でも、本実施形態の光センサ１０１は、外乱光による影響を低減することができる。第１期間群Ｇ１による積分値と第２期間群Ｇ２による積分値とは、互いに相殺するような値になる。
【０１５５】
また、本実施形態では、時間幅が半分である積分期間が、発光素子ＬＥＤがＯＮの期間と、ＯＦＦの期間との両方に存在する。それゆえ、積分時間幅の誤差がある場合であっても、正負の積分期間の対称性がよくなるため、精度のよい積分が可能となる。
【０１５６】
なお、休止期間（第６期間Ｔ６）の長さは、他の期間（第２期間Ｔ２等）と異なっていてもよい。休止期間の長さに応じて周期的に変化する外乱光による光電流の位相のずれが変化するが、休止期間の長さが他の期間と同じでなくても外乱光による影響を低減することができる。ただし、発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの周波数と一致するような高い変動周波数の外乱光に対しては、休止期間と他の期間（第２期間Ｔ２等）と同じである場合に、最も外乱光による影響を低減する効果が高い。
【０１５７】
また、期間群を４つ設ける場合、第１期間群Ｇ１と第２期間群Ｇ２との間には休止期間を設け、第３期間群Ｇ３と第４期間群Ｇ４との間にも休止期間を設ける。第２期間群Ｇ２と第３期間群Ｇ３との間には休止期間を設けても設けなくてもよい。第３期間群Ｇ３と第４期間群Ｇ４とでは、各期間の点灯／消灯が互いに逆になる。また、光センサは、第３期間群Ｇ３および第４期間群Ｇ４において、それぞれ第１期間群Ｇ１および第２期間群Ｇ２と同様の動作を行ってもよいし、それぞれ第２期間群Ｇ２および第１期間群Ｇ１と同様の動作を行ってもよい。期間群が４つより多い偶数の場合でも、同様である。
【０１５８】
まとめると、本実施形態の光センサ１０１は、線形に変化する外乱光による影響のみならず、発光素子ＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦの周波数と同程度の周波数で変動する外乱光による影響をも低減することができる。そのため、光センサ１０１はインバータ蛍光灯のような外乱光の下でも、安定した検知信号を生成することができる。
【０１５９】
〔実施形態４〕
図１９は、本実施形態に係るスマートフォンの構成を示す平面図である。電子機器としてのスマートフォン２０１は、筐体２０２に液晶パネル２０３およびタッチパネル２０４が組み込まれることによって構成されている。このスマートフォン２０１において、液晶パネル２０３は、筐体２０２の操作面側に設けられている。また、タッチパネル２０４は、液晶パネル２０３の上に設けられている。
【０１６０】
筐体２０２における操作面の上部には、音声出力部２０５と受発光ユニット９０とが配置されている。音声出力部２０５は、スマートフォン２０１を電話として使用する場合の音声や、アプリケーションプログラムの動作に応じた各種の音を出力するために設けられている。
【０１６１】
受発光ユニット９０は、検知対象物１００（例えばユーザの顔）の近接を検知したり、ジェスチャー動作を検知したりするために設けられている受発光部である。また、スマートフォン２０１は、光センサ１０１を内蔵している。
【０１６２】
スマートフォン２０１は、上記のように、光センサ１０１を備えることにより、外乱光が生じている環境下で使用しても、検知対象物１００を外乱光の影響を受けることなく、検知対象物１００の位置や動きを正確に検知することができる。
【０１６３】
また、スマートフォンだけではなく、デジタルカメラ、カーナビゲーションシステムなどの様々な電子機器に光センサ１０１を適用することにより、これらの電子機器に、外乱光が存在しても、検知対象物の位置または移動方向を正確に検知可能なセンシング機能を実装することができる。
【０１６４】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る光センサ１０１は、連続する複数の期間からなる期間群において、上記期間毎に消灯および点灯を交互に行う発光素子ＬＥＤと、上記発光素子の出射光が検知対象物１００に反射された反射光を受光して光電流を発生する受光素子ＰＤ１と、上記発光素子が点灯している上記期間においては、上記光電流を第１極性方向（正方向または負方向）に積分し、上記発光素子が消灯している上記期間においては、上記光電流を上記第１極性方向とは逆の第２極性方向（負方向または正方向）に積分する積分部（積分回路１１、１Ａ）とを備え、上記期間群の最初の上記期間における積分期間（ＩＮＴ１）の長さおよび上記期間群の最後の上記期間における積分期間（ＩＮＴ９）の長さの和は、上記期間群の他の上記期間における１つの積分期間（ＩＮＴ２）の長さと同じである。
【０１６５】
上記の構成によれば、正方向の積分および負方向の積分によって、線形に変化する外乱光による光電流の影響を相殺することができる。また、最初と最後の積分期間が、それぞれ他の積分期間より短いことにより、より高い周波数で変動する外乱光による光電流の影響を低減することができる。また、最初の積分期間が次の積分期間より短いため、外乱光による光電流の積分値の飽和を防ぐことができる。
【０１６６】
なお、発光素子の発光は、消灯している期間において点灯している期間より暗ければよく、消灯している期間において完全に消えていなくてもよい。
【０１６７】
本発明の態様２に係る光センサでは、上記態様１において、ｎを自然数として、上記期間群は連続する２ｎ＋１個の上記期間からなり、上記発光素子は、第１期間から第（２ｎ＋１）期間において上記期間毎に消灯および点灯を交互に行い、上記第１期間における上記積分期間の長さと、上記第（２ｎ＋１）期間における上記積分期間の長さとは、同じである構成であってもよい。
【０１６８】
上記の構成によれば、最初の積分期間の長さおよび最後の積分期間の長さは、それぞれ他の積分期間の長さの半分になる。期間群において第１極性方向の積分期間と第２極性方向の積分期間との対称性がよくなるので、外乱光による光電流の影響をより低減することができる。
【０１６９】
本発明の態様３に係る光センサでは、上記態様１または２において、上記期間群の最初および最後以外の各期間における積分期間の長さは同じとすることができる。
【０１７０】
本発明の態様４に係る光センサでは、上記態様１から３において、上記期間群において、各積分期間の間の間隔は同じとすることができる。
【０１７１】
上記の構成によれば、期間群において第１極性方向の積分期間と第２極性方向の積分期間との対称性がよくなるので、外乱光による光電流の影響をより低減することができる。
【０１７２】
本発明の態様５に係る光センサでは、上記態様１から４において、上記光センサは、連続する偶数個の上記期間群を有し、上記発光素子は、各期間群の最初の上記期間において点灯し、または、各期間群の最初の上記期間において消灯する構成であってもよい。
【０１７３】
上記の構成によれば、上記発光素子および上記積分部は、上記期間群の動作を偶数回連続で繰り返す。そのため、外乱光の変動周波数が第１極性方向の積分の周波数と一致しているような場合でも、連続する複数の期間群において、外乱光による光電流の位相がずれる。それゆえ、連続する複数の期間群同士で、外乱光による光電流の影響を相殺することができる。
【０１７４】
本発明の態様６に係る光センサでは、上記態様１から４において、上記光センサは、上記期間群である第１期間群および第２期間群と、上記第１期間群および上記第２期間群の間に設けられる休止期間とを有し、上記発光素子は、上記第１期間群の最初の上記期間において点灯し上記第２期間群の最初の上記期間において消灯し、または、上記第１期間群の最初の上記期間において消灯し上記第２期間群の最初の上記期間において点灯し、上記積分部は、上記休止期間においては積分を行わない構成であってもよい。
【０１７５】
上記の構成によれば、外乱光の変動周波数が第１極性方向の積分の周波数と一致しているような場合でも、休止期間があるために、複数の期間群において、外乱光による光電流の位相がずれる。そのため、連続する複数の期間群同士で、外乱光による光電流の影響を相殺することができる。
【０１７６】
本発明の態様７に係る電子機器は、上記態様１から６のいずれかの光センサを備えている。
【０１７７】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１７８】
本発明は、光センサ、およびそれを備える電子機器に利用することができる。
【符号の説明】
【０１７９】
３    レジスタ
４    Ｉ２Ｃインターフェース
５    積分制御信号発生回路
６    発振器
７    駆動信号発生回路
８    駆動回路
１１〜１４、１Ａ    積分回路
ｂ１〜ｂ９、１Ａｂ    積分器
ｄ１〜ｄ８、１Ａｄ１〜１Ａｄ８    遅延回路
１ｅ、１Ａｅ    加算回路
１ａ    入力切替回路
１Ａｃ    出力切替回路
１Ａａ    電流極性切替回路
２１〜２４    ＡＤコンバータ
９０    受発光ユニット
９１    基板
９２    透明性樹脂部
９２ａ    発光レンズ部
９２ｂ    受光レンズ部
９３    遮光性樹脂部
１００    検知対象物
１０１    光センサ
２０１    スマートフォン
ＤＰＤ    分割受光素子
ＰＤ１〜ＰＤ４    受光素子
ＬＥＤ    発光素子
【図１】
2015037293.tif 000003
【図２】
2015037293.tif 000004
【図３】
2015037293.tif 000005
【図４】
2015037293.tif 000006
【図５】
2015037293.tif 000007
【図６】
2015037293.tif 000008
【図７】
2015037293.tif 000009
【図８】
2015037293.tif 000010
【図９】
2015037293.tif 000011
【図１０】
2015037293.tif 000012
【図１１】
2015037293.tif 000013
【図１２】
2015037293.tif 000014
【図１３】
2015037293.tif 000015
【図１４】
2015037293.tif 000016
【図１５】
2015037293.tif 000017
【図１６】
2015037293.tif 000018
【図１７】
2015037293.tif 000019
【図１８】
2015037293.tif 000020
【図１９】
2015037293.tif 000021
【図２０】
2015037293.tif 000022
【国際調査報告】
2015037293.tif 000023
2015037293.tif 000024
2015037293.tif 000025
2015037293.tif 000026