特許 6223779 光検知装置および電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6223779

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】光検知装置および電子機器

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20171023BHJP

   G01J 1/02 20060101ALI20171023BHJP

   G01V 8/20 20060101ALI20171023BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/00 B

   G01J1/02 S

   G01J1/02 P

   G01V9/04 N

   G01B11/00 C

【請求項の数】5

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2013-223509(P2013-223509)

(22)【出願日】2013年10月28日

(65)【公開番号】特開2015-87123(P2015-87123A)

(43)【公開日】2015年5月7日

【審査請求日】2016年10月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】高田 敏幸

(72)【発明者】

【氏名】白坂 康之

(72)【発明者】

【氏名】清水 隆行

(72)【発明者】

【氏名】重光 学道

【審査官】 八木 智規

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２３３７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２７６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／２８０１０７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００ −１１／３０

Ｇ０６Ｆ ３／０３３−３／０３９

Ｇ０１Ｊ １／００ − １／６０

Ｇ０１Ｊ １１／００

Ｇ０１Ｖ １／００ −９９／００

Ｈ０１Ｈ ３５／００

Ｈ０１Ｌ ３１／１２ −３１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

照度検知用受光素子群を中心として、その周囲に、被検知物の動きを検知する複数の被検知物検知用受光素子群が配された受光部と、
上記受光部を封止する透明樹脂層と、
上記被検知物による反射光および周辺光を上記受光部に入射させる第１開口部を有するとともに、上記被検知物検知用受光素子群に入射する光の一部が遮光されるように上記透明樹脂層を覆う遮光部材と、を備え、かつ、
上記第１開口部における上記透明樹脂層の表面は、少なくとも、上記照度検知用受光素子群を覆う部分が平坦であることを特徴とする光検知装置。

【請求項2】

上記被検知物検知用受光素子群は、上記照度検知用受光素子群を囲むように、互いに直交する第１方向および第２方向に、上記照度検知用受光素子群を挟んで互いに対向して設けられており、
上記第１方向に配された被検知物検知用受光素子群と上記第２方向に配された被検知物検知用受光素子群とは、受光面積が互いに異なっており、かつ、
上記照度検知用受光素子群を挟んで互いに対向する被検知物検知用受光素子群は、互いに同じ形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の光検知装置。

【請求項3】

上記照度検知用受光素子群は、赤に感度ピークを有する受光素子と、青に感度ピークを有する受光素子と、緑に感度ピークを有する受光素子と、赤外光に感度ピークを有する受光素子とを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の光検知装置。

【請求項4】

上記被検知物に光を照射する発光素子と、
上記発光素子を封止する透明樹脂層と、をさらに備え、
上記遮光部材は、上記発光素子を封止する透明樹脂層をさらに覆うとともに、
上記発光素子から上記被検知物に照射される光を透過させる第２開口部を有していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光検知装置。

【請求項5】

請求項１〜４の何れか１項に記載の光検知装置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、本発明は、被検知物の近接状態、移動方向、および周辺照度を検知するための光検知装置および該光検知装置を備えた電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等の表示画面付きモバイル機器が広く利用されている。これらの機器では、携帯性を向上させる必要があることから、モバイル機器の表示画面には、薄くて軽い特徴を有する液晶パネルが標準的に使用されている。そして、電池寿命を延長して利便性を高めるために、周辺照度に応じた輝度で表示を行うことができるように、モバイル機器に搭載することが可能な、小型で安価な照度センサが求められている。

【0003】

このような背景から、これまで数々の照度センサが提案されている。例えば特許文献１には、表示画面の輝度を自動調整するための照度センサを搭載したモバイル機器が開示されている。

【0004】

また、液晶ディスプレイ等の表示画面を備えたモバイル機器では、機器への人体の接近具合を検出して様々な制御も行われている。

【0005】

これらの機器の表示画面は、タッチパネルとしての情報入力機能も兼ねており、電話の開始や機器をポケット等に挿入する等、何らかの物体がタッチパネルに接近した際、その機能をオフすることで誤動作を防ぐことが必要となる場合がある。また、デジタルカメラでは、ユーザが、表示画面からファインダーに目線を移す際に、自動的に表示画面の明るさを落とすといった制御が行われている。

【0006】

そこで、このような用途に向け、自らパルス発光し、対象物からの反射パルス光を検出して対象物の近接具合を判定する、小型かつ安価な光学式の近接センサの開発が進められている。

【0007】

さらに、現在では、照度センサおよび近接センサ双方の機能を兼ね備えた、小型かつ安価な光学式の近接照度センサが開発され、広く使用されている。

【0008】

このような近接照度センサは、表示画面への物体（人体、例えば耳や頬）の近接を検出するためのものである。このため、近接照度センサは、ディスプレイと同一のＸＹ平面内に実装され、ディスプレイ面の法線方向（Ｚ方向）への物体の近接状態を検出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１０−１２７６３５号公報（２０１０年６月１０日公開）

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１２／０２８０１０７号明細書（２０１２年１１月８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】

【0010】

しかしながら、タッチパネル機能を有するディスプレイを使用していると、操作自体による画面の汚れが避けられず、頻繁に拭き取りが必要と感じるユーザは少なくない。特に、ページ送り等の操作に用いられる、いわゆるスワイプ動作を行うと、油脂汚れが引き伸ばされ、画面の汚れが生じる。

【0011】

そこで、近接照度センサに物体（指）が接近した際、物体のＸＹ平面内での移動方向を同時に検出する機能があれば、上記スワイプ動作をタッチレス化することが可能となる。

【0012】

しかしながら、特許文献１は、近接照度センサについて開示されてはいるが、移動方向の検知については開示がない。

【0013】

移動方向を検知するには、例えば、複数の近接センサや測距センサ、あるいはイメージングデバイスを配置する等の方法が考えられる。しかしながら、このような目的を達成するためだけに、複数の近接センサや測距センサ、あるいは高価なイメージングデバイスを配置し、情報端末が高コスト化することは望ましくない。

【0014】

このため、近接照度センサに方向検知機能を持たせ、照度センサ、近接センサ、および移動方向センサとしての機能を兼ね備えた、小型かつ安価な近接照度／移動方向センサを備えた光検知装置とすることが考えられる。

【0015】

これらのセンサを一体化する方法として考えられるのは、分割フォトダイオードを用いる方法である。

【0016】

例えば、特許文献２、３には、これらのセンサを一体化することについて何ら開示も示唆もされていないが、分割フォトダイオードを、移動方向を検知するためのセンサとして用いることが記載されている。

【0017】

分割フォトダイオードを、移動方向を検知するためのセンサとして用いることで、分割した各フォトダイオードの出力差に基づいて、フォトダイオード面上の信号光スポットの移動方向を知ることができる。

【0018】

しかしながら、分割フォトダイオードの出力を近接センサの信号光として利用する場合、分割された個々のダイオードの出力信号は、必ずそれよりも小さくなる。

【0019】

また、分割フォトダイオードを近接／移動方向センサとして用いる場合には、移動方向を判定することに加えて、ＸＹ方向の移動はないが正面からの（Ｚ方向のみの）近接状態の変化を検出することも必要とされる。このような光検知装置では、不定状態（ＸＹ移動方向の判定結果がチャタリングする状態）を避けるために、近接検知と同様、移動方向検知に用いる信号光に対してもＳ／Ｎで閾値判定する必要がある。

【0020】

さらに、上述したように、近接検知および移動方向検知に加え、照度検知機能を付加するには、フォトダイオードの分割がさらに必要となり、それに伴い、出力信号は小さくなる。

【0021】

したがって、フォトダイオードを分割することで、照度センサ、近接センサ、および移動方向センサを一体化させる（つまり、被検知物の近接状態、移動方向、および周辺照度を検知する機能を兼ね備えた光検知装置を得る）には、フォトダイオード全体の面積を大きくするか、そうでない場合は、発光信号量を相応に大きくしなければならない。その結果、得られた光検知装置（近接センサ／照度センサ／移動方向センサ一体型のセンサ）のサイズ、消費電力およびコストは増大する。

【0022】

また、被検知物の移動方向の検知は、分割したフォトダイオード面上の信号光スポットの移動を、個々のダイオードの出力信号の変化として捉えて判定を行うため、被検知物からの反射パルス光は、被検知物の移動に伴い、フォトダイオード面上を大きく移動する方が好ましい。このためには、被検出物からの反射パルス光の角度が変わると、スポット位置が大きく変わる、反射パルス光の角度依存性が必要となる。このためには、分割フォトダイオード上に、エポキシ樹脂等で形成された、一定の曲率をもったレンズが設けられていることが望ましい。なお、実際に、被検知物の移動方向を検知する光検知装置として、フォトダイオード上にレンズを形成したパッケージが開発されている。

【0023】

ここで、フォトダイオードを用いた移動方向検知原理について説明する。

【0024】

図１０の（ａ）〜（ｃ）は、フォトダイオード３０１による移動方向検知原理を模式的に示す図であり、図１０の（ａ）は側面図、図１０の（ｂ）は斜視図、図１０の（ｃ）は分解図である。

【0025】

なお、図１０の（ｃ）では、信号光スポットの状態を簡易的に説明するため、フォトダイオード３０１を２分割しているが、２分割に代えて、４分割、８分割とする等、任意の分割方法が考えられる。

【0026】

図１０の（ａ）に示すように被検知物２００が光検知装置３００の上を左から右に移動する場合、被検知物２００からの反射パルス光３１１は、図１０の（ｂ）に示すようにフォトダイオード３０１上に形成されたレンズ３０２により集光される。

【0027】

集光された反射パルス光３１１による信号光スポット３１２は、図１０の（ｃ）の左図に示すように分割したフォトダイオード３０１のうち右側のフォトダイオード３０１Ｒ上に最初に投影されて投影像として現れる。図１０の（ｃ）の中央図に示すように被検知物２００がフォトダイオード３０１の真上にあるときは、左右のフォトダイオード３０１Ｌ・３０１Ｒのほぼ中心に信号光スポット３１２（投影像）が現れ、さらに、被検知物２００が右上に移動すると、信号光スポット３１２（投影像）は、左側のフォトダイオード３０１Ｌ上に現れる。

【0028】

被検知物２００の移動方向を検知する場合、このような信号光スポット３１２のフォトダイオード３０１上の移動量を顕著にすることにより、より安定した移動方向検知が可能となる。

【0029】

他方、照度検知に関しては、周辺に存在する光源が光検知装置の真上にあるとは限らず、例えば光検知装置の斜め方向から光検知装置に光が入射する場合もある。周辺の照度が同じでも、光源が光検知装置の真上に合う場合と斜めにある場合とでは、分割したフォトダイオードへの入射状態が変化する。被照射面の照度は、被照射面に入射する光の入射角のｃｏｓθに比例して変化する（コサイン特性）。このため、周辺の照度が同じでも、光源が光検知装置の真上に合う場合と斜めにある場合とでは、検出される照度値は、異なる結果となる（照度と入射角のコサイン特性）。

【0030】

さらに、図１０の（ａ）〜（ｃ）に示すように分割したフォトダイオード３０１上に、エポキシ樹脂等で形成された一定の曲率を持つレンズ３０２がある場合、該フォトダイオード３０１で検出される照度値の変化は、レンズ３０２がない場合と比較して大きくなる。

【0031】

図１１は、フォトダイオード上に、一定の曲率を有するエポキシ製のレンズを配置したときの、該フォトダイオードへの相対的な入射光量の変化を示すグラフである。

【0032】

図１１に示すように、光検知装置の真上に光源がある場合と比較し、光源を傾けると、徐々にフォトダイオードへの入射光量が減少する。しかしながら、フォトダイオード上にレンズがある場合、レンズの効果により、レンズがない場合と比較して、光源を傾けたときの入射光量の低下が顕著になる。

【0033】

したがって、被検知物の移動方向検知には、フォトダイオード上を信号光スポットがより多く移動するために、パッケージをレンズ形状とする等、フォトダイオード上にレンズが設けられていることが好ましいが、照度検知には、光量低下を抑えるために、フォトダイオード上にはレンズが設けられていないことが望ましい。

【0034】

このため、照度センサと移動方向センサとを同一のパッケージ内に収容することで照度センサと移動方向センサとが一体化された光検知装置を実現する場合、どちらかの検知性能を犠牲にするか、あるいは、照度センサ用と移動方向センサ用とに別々に開口窓（アパーチャ）を設ける必要がある。

【0035】

図１２は、照度センサ用と移動方向センサ用とに別々に開口窓を設けた光検知装置４００の概略構成を模式的に示す断面図である。

【0036】

図１２に示す光検知装置４００は、移動方向検知用のフォトダイオード（図示せず）、近接検知および照度検知用のフォトダイオード（図示せず）、および発光素子（図示せず）を同一パッケージ内に封止している。

【0037】

そして、これらフォトダイオードおよび発光素子を覆う封止樹脂４０１に、発光素子用開口部４０１ａを設けるとともに、開口窓として、移動方向検知用開口部４０１ｃとは別に、近接検知および照度検知用の近接／照度検知用開口部４０１ｂを設け、発光素子用開口部４０１ａと移動方向検知用開口部４０１ｃとにのみレンズ部４０２を形成している。

【0038】

このようなパッケージを用いれば、光検知装置４００に、被検知物の近接検知および移動方向検知、並びに、照度検知の３つの検知機能を持たせることが可能になる。

【0039】

しかしながら、この場合、パッケージが大きくなる傾向があることに加え、フォトダイオード用の開口窓に加え、発光素子用の開口窓があるため、３眼（つまり、開口窓が３つ）となり、スマートフォン等の携帯機器に組み込む際のデザイン性の低下が懸念される。

【0040】

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、受光素子用の開口部が１つでも、被検知物の近接検知および移動方向検知、並びに、照度検知の３機能を併せ持ち、良好な被検知物の移動方向検知が可能で、かつ、照度の角度依存性を抑えた、小型の光検知装置を提供することにある。

【0041】

また、本発明のさらなる目的は、このような光検知装置を搭載することにより、被検知物の近接検知機能および移動方向検知機能、並びに、照度検知機能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】

【0042】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様にかかる光検知装置は、照度検知用受光素子群を中心として、その周囲に、被検知物の動きを検知する複数の被検知物検知用受光素子群が配された受光部と、上記受光部を封止する透明樹脂層と、上記被検知物による反射光および周辺光を上記受光部に入射させる第１開口部を有するとともに、上記被検知物検知用受光素子群に入射する光の一部が遮光されるように上記透明樹脂層を覆う遮光部材と、を備え、かつ、上記第１開口部における上記透明樹脂層の表面は、少なくとも、上記照度検知用受光素子群を覆う部分が平坦である。

【0043】

また、本発明の一態様にかかる電子機器は、本発明の一態様にかかる上記光検知装置を備えている。

【0044】

また、本発明の一態様にかかる電子機器は、光検知装置の検知結果に基づいて検知画面上の被検知物の位置を入力する位置情報入力デバイスを備える電子機器であって、上記光検知装置として本発明の一態様にかかる上記光検知装置を搭載することにより、上記検知画面上での被検知物のスワイプ動作をタッチレス化している。

【発明の効果】

【0045】

本発明の一態様によれば、受光素子用の開口部が１つでも、被検知物の近接検知および移動方向検知、並びに、照度検知の３機能を併せ持ち、良好な被検知物の移動方向検知が可能で、かつ、照度の角度依存性を抑えた、小型の光検知装置を提供することができる。

【0046】

また、本発明の一態様によれば、このような光検知装置を搭載することにより、被検知物の近接検知機能および移動方向検知機能、並びに、照度検知機能を備えた電子機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1】（ａ）は、本発明の実施形態１にかかる光検知装置の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態１にかかる光検知装置の概略構成を示す平面図であり、（ｃ）は、本発明の実施形態１にかかる光検知装置におけるセンサチップの概略構成を示す平面図である。

【図2】（ａ）は、本発明の実施形態１にかかる光検知装置における受光部側開口部近傍の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態１にかかる光検知装置における受光部側開口部近傍の概略構成を示す平面図である。

【図3】本発明の実施形態１にかかる光検知装置における照度検知用受光部近傍の概略構成を示す断面図である。

【図4】（ａ）〜（ｃ）は、被検知物が本発明の実施形態１にかかる光検知装置上を移動するときの被検知物の検知方法を模式的に示す図である。

【図5】本発明の実施形態２にかかる光検知装置における受光部の概略構成を示す平面図である。

【図6】本発明の実施形態３にかかる光検知装置の概略構成を示す平面図である。

【図7】（ａ）は、光検知装置における受光部および発光素子の中心が受光部側開口部および発光素子側開口部の中心と一致している場合の発光素子の照射範囲を、該光検知装置の概略構成と併せて示す断面図であり、（ｂ）は、光検知装置における受光部および発光素子の中心位置を受光部側開口部および発光素子側開口部の中心位置に対して偏芯させた場合の発光素子の照射範囲を、該光検知装置の概略構成と併せて示す断面図である。

【図8】（ａ）は、本発明の実施形態４にかかる光検知装置の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態４にかかる光検知装置の概略構成を示す平面図である。

【図9】（ａ）は、光検知装置の受光部側開口部における透明樹脂層の表面が平坦である場合の筐体反射を、該光検知装置の概略構成と併せて示す断面図であり、（ｂ）は、光検知装置の受光部側開口部における透明樹脂層の表面が凹形状を有している場合の筐体反射を、該光検知装置の概略構成と併せて示す断面図である。

【図10】（ａ）〜（ｃ）は、フォトダイオードによる移動方向検知原理を模式的に示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は分解図を示す。

【図11】フォトダイオード上に、一定の曲率を有するレンズを配置したときの、該フォトダイオードへの相対的な入射光量の変化を示すグラフである。

【図12】照度センサ用と移動方向センサ用とに別々に開口窓を設けた光検知装置の概略構成を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0048】

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。

【0049】

なお、本発明は、以下に示す各実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更して得ることができることは当事者であれば容易に理解される。

【0050】

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態にについて、図１の（ａ）〜（ｃ）ないし図４の（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【0051】

〈光検知装置１００の概略構成〉
図１の（ａ）は、本実施形態にかかる光検知装置１００の概略構成を示す断面図であり、図１の（ｂ）は、本実施形態にかかる光検知装置１００の概略構成を示す平面図であり、図１の（ｃ）は、本実施形態にかかる光検知装置１００におけるセンサチップ２の概略構成を示す平面図である。

【0052】

図１に示すように、本実施形態にかかる光検知装置１００（光検知半導体装置）は、実装基板１、センサチップ２、発光素子３、透明樹脂層４、遮光樹脂層５（遮光部材、遮光手段）、および図示しないカラーフィルタおよび赤外線カットフィルタ等を備えている。

【0053】

センサチップ２および発光素子３は、それぞれ、実装基板１上に、互いに離間して実装されている。センサチップ２および発光素子３は、透明樹脂層４により個別に被覆（封止）されている。

【0054】

実装基板１上には、センサチップ２を透明樹脂層４で樹脂封止した第１パッケージ１１と、発光素子３を透明樹脂層４で樹脂封止した第２パッケージ１２とが形成されている。透明樹脂層４は、センサ部としての第１パッケージ１１と、発光部としての第２パッケージ１２とからなる別体（セパレート型）の樹脂封止パッケージを形成している。

【0055】

遮光樹脂層５は、第１パッケージ１１および第２パッケージ１２の周囲を被覆している。遮光樹脂層５は、第１パッケージ１１および第２パッケージ１２をまとめて１つのパッケージとしてモジュール化している。

【0056】

遮光樹脂層５には、図１の（ａ）・（ｂ）に示すように、開口部５ａ（受光部側開口部、第１開口部）および開口部５ｂ（発光素子側開口部、第２開口部）の２つの開口部（開口窓）が設けられている。

【0057】

開口部５ａは、平面視で、センサチップ２に設けられた受光部２１の真上に設けられており、透明樹脂層４で覆われた受光部２１を露出させる。

【0058】

一方、開口部５ｂは、平面視で、発光素子３の真上に設けられており、透明樹脂層４で覆われた発光素子３を露出させる。

【0059】

以下に、上記各構成要素について、図１の（ａ）〜（ｃ）ないし図３を参照してより詳細に説明する。

【0060】

図２の（ａ）は、本実施形態にかかる光検知装置１００における開口部５ａ近傍の概略構成を示す断面図であり、図２の（ｂ）は、本実施形態にかかる光検知装置１００における開口部５ａ近傍の概略構成を示す平面図である。

【0061】

また、図３は、本実施形態にかかる光検知装置１００における照度検知用受光部２２近傍の概略構成を示す断面図である。

【0062】

〈実装基板１〉
実装基板１は、センサチップ２および発光素子３の実装用の基板である。実装基板１としては、例えば、セラミック基板やガラスエポキシ基板等の硬質基板が挙げられる。

【0063】

〈センサチップ２〉
センサチップ２は、いわゆるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサで構成されており、複数種類の受光素子群からなる受光部２１と、センサ回路部２４とを備えている。受光部２１は、センサ回路部２４を含む回路部の一部としてセンサチップ２に集積されており、受光した光（信号パルス光）を電流に変換することで、受光光量に応じた電流を発生させる。

【0064】

センサチップ２は、実装基板１に、図示しない接着剤で固着されている。上記接着剤としては。例えば、Ａｇ（銀）ペースト等の導通性接着剤、絶縁ペースト等の絶縁性接着剤が挙げられる。

【0065】

また、センサチップ２上には、図示しないボンディングパッドが配されている。該ボンディングパッドは、図示しない金線等により、実装基板１に接続（ワイヤボンディング）されている。

【0066】

図１の（ｃ）に示すように、受光部２１は、照度の検出に用いられる、照度検知用受光素子群からなる照度検知用受光部２２と、被検知物の近接やある地点から別の地点への移動（移動方向）といった被検知物の動き（被検知物の近接検知および移動方向）の検知に用いられる、近接／移動方向検知用受光素子群（検知物検知用受光素子群）からなる近接／移動方向検知用受光部２３（検知物検知用受光部）とを備えている。

【0067】

受光部２１におけるこれら受光素子群には、例えば、分割フォトダイードを用いることができる。

【0068】

近接／移動方向検知用受光部２３は、それぞれ近接／移動方向検知用受光素子群からなる近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄの４つの領域に区分されている。

【0069】

近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄは、互いに同一形状を有し、受光部２１の中心部に設けられた照度検知用受光部２２の周りを取り囲むように配置されている。なお、近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄは、互いに同一形状を有していることで、互いに同一の面積を有している。

【0070】

なお、照度検知用受光部２２および近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄは、それぞれ、適度に分割された受光素子を組み合わせて構成されている。

【0071】

例えば、照度検知用受光部２２は、４分割や１６分割等、光検知装置の特性により、分割されている。図１の（ｃ）では、１６分割された受光素子を使用した場合を例に挙げて図示している。

【0072】

図３に示すように、照度検知用受光部２２は、可視光領域に感度ピークをもつ可視光用受光素子２２ＶＲと、赤外光領域に感度ピークを持つ赤外光用受光素子２２ＩＲとを備えている。

【0073】

また、可視光用受光素子２２ＶＲは、赤に感度ピークを有する赤用受光素子２２Ｒ、緑に感度ピークを有する緑用受光素子２２Ｇ、青に感度ピークを有する青用受光素子２２Ｂを備えている。

【0074】

同様に、近接／移動方向検知用受光部２３も複数の受光素子を組み合わせた構造となっている。近接／移動方向検知用受光部２３を構成する近接／移動方向検知用受光素子（近接／移動方向検知用受光素子群）には、赤外光領域に感度ピークを持つ赤外光用受光素子が用いられる。

【0075】

なお、図１の（ｃ）では、近接／移動方向検知用受光部２３の形状の一例を示している。近接／移動方向検知用受光部２３にどのような形状を使用するかは、光検知装置１００の特性により選択することが望ましい。

【0076】

また、可視光用受光素子２２ＶＲ（赤用受光素子２２Ｒ、緑用受光素子２２Ｇ、青用受光素子２２Ｂ）および近接／移動方向検知用受光部２３上には、カラーフィルタ４１が設けられている。

【0077】

カラーフィルタ４１は、赤色フィルタ部４１Ｒ、青色フィルタ部４１Ｂ、緑色フィルタ部４１Ｇ、および黒色フィルタ部４１ＢＬを備えている。

【0078】

赤色フィルタ部４１Ｒは、赤用受光素子２２Ｒに重畳する領域に設けられている。また、青色フィルタ部４１Ｂは、青用受光素子２２Ｂに重畳する領域に設けられている。緑色フィルタ部４１Ｇは、緑用受光素子２２Ｇに重畳する領域に設けられている。黒色フィルタ部４１ＢＬは、赤外光用受光素子２２ＩＲおよび近接／移動方向検知用受光部２３に重畳する領域に設けられている。

【0079】

なお、黒色フィルタ部４１ＢＬには、例えば、赤色フィルタおよび青色フィルタを積層した黒色フィルタが用いられる。

【0080】

このように、可視光用受光素子２２ＶＲおよび近接／移動方向検知用受光部２３は、それぞれカラーフィルタ４１を介して光を受光することから、それぞれの感度ピークを有することができる。

【0081】

なお、照度検知用受光部２２の前方（受光面側）には、赤外線カットフィルタ４２が設けられていてもよい。

【0082】

一般的に、照度センサには、人間の視感度に近い分光特性が要求される。視感度に近い分光特性とは、主に可視光域に感度を有している分光感度特性のことである。

【0083】

このため、照度検知用受光部２２は、人間の視感度に近い分光特性が得られるように、赤外成分を除去し、人間の視感度特性に合わせて周囲の明るさを検出することが望ましい。一方、近接／移動方向検知用受光部２３では、赤外光を利用することにより近接を検知するため、近接／移動方向検知用受光部２３が受光する光には、赤外成分が選択的に含まれていることが好ましい。

【0084】

このため、赤外線カットフィルタ４２は、図３に示すように、照度検知用受光部２２の前方にのみ設けられる。

【0085】

また、このように照度検知用受光部２２の前方に赤外線カットフィルタ４２を設けることで、受光素子３から放射された赤外線が照度検知用受光部２２に入射することを防止することができる。このため、発光素子３と、透明樹脂層４、照度検知用受光部２２を有するセンサチップ２とを、同一実装基板１に実装し、一体型パッケージ内に収容することができるので、小型化された光検知装置１００を得ることができる。

【0086】

なお、上記赤外線カットフィルタ４２は、赤外線を除去する金属多層膜を備えていることが好ましい。

【0087】

金属多層膜は、可視光は透過させるが赤外線は反射する。これにより、照度検知用受光部２２への赤外線の入射をさらに確実に防止することができるので、照度検知用受光部２２による照度測定の精度が向上する。したがってより照度検知精度の高い光検知装置１００を提供することができる。

【0088】

なお、受光部２１による被検知物の検知については、後述する。

【0089】

〈発光素子〉
発光素子３は、赤外光を発光する発光源であり、いわゆるＬＥＤ（発光ダイオード）チップで構成されている。発光素子３は、センサチップ２同様、実装基板１に、図示しない接着剤で固着されている。発光素子３の接着に使用される接着剤層には、例えば、Ａｇペースト等の導通性接着剤、絶縁ペースト等の絶縁性接着剤等、センサチップ２の接着に使用される接着剤と同様の接着剤を用いることができる。

【0090】

また、発光素子３上には、図示しないボンディングパッドが配されている。該ボンディングパッドは、図示しない金線等により、実装基板１に接続（ワイヤボンディング）されている。

【0091】

〈透明樹脂層４〉
センサチップ２および発光素子３を覆っている第１の封止樹脂である透明樹脂層４に用いられる透明樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂等が挙げられる。

【0092】

透明樹脂層４は、発光素子３側とセンサチップ２側とに分割されて第１パッケージ１１と第２パッケージ１２とを形成しており、発光素子３から受光部２１に信号パルス光が直接侵入しない構造となっている。

【0093】

第１パッケージ１１の樹脂形状、つまり、発光素子３を覆う透明樹脂層４の形状としては、発光素子３から射出される赤外光を集光するために、一定の曲率を持つレンズ形状を有していることが望ましい。このレンズ形状（レンズの曲率）、具体的には、開口部５ｂから露出している透明樹脂層４の表面の曲率は、光検知装置１００上の被検出物の検知距離や移動方向の検知範囲により適宜変更される。

【0094】

一方、第２パッケージ１２の樹脂形状、つまり、センサチップ２を覆う透明樹脂層４の形状としては、少なくとも、照度検知用受光部２２に入射する信号光が通過する範囲は、完全に平坦な形状に形成される。つまり、開口部５ａにおける透明樹脂層４の表面は、少なくとも、照度検知用受光部２２を覆う部分が平坦な形状となっている。これは、照度検知時の光源角度依存性を抑制することを目的としている。

【0095】

なお、図１の（ａ）および図２では、透明樹脂層４における受光部２１を覆う部分が平坦であり、開口部５ａにおける透明樹脂層４の表面全体が平坦である場合を例に挙げて図示している。

【0096】

〈遮光樹脂層５〉
第１パッケージ１１および第２パッケージ１２は、その外周が、遮光樹脂層５で覆われている。遮光樹脂層５に用いられる遮光樹脂は、全波長の光を遮断する。

【0097】

これにより、遮光樹脂層５は、発光素子３から受光部２１に直接入射する迷光（クロストーク）を遮断するとともに、受光部２１および発光素子３への外乱光等の不要な外来光の入射を防止する。

【0098】

遮光樹脂層５に用いられる遮光樹脂としては、例えば、可視光および赤外光を遮断する染料や顔料等を含む樹脂が挙げられる。このような遮光樹脂としては、例えば、カーボンブラックを含む樹脂等が挙げられる。

【0099】

遮光樹脂層５には、前述したように、センサチップ２の受光部２１および発光素子３の真上の部分の透明樹脂層４を露出させる開口部５ａ・５ｂが設けられている。

【0100】

これにより、信号パルス光が、開口部５ａ・５ｂを通じて、露出された透明樹脂層４を透過できるようになっている。具体的には、開口部５ａは、被検知物による反射光（反射パルス光）および周辺光を受光部２１に入射させる。また、開口部５ｂは、発光素子３から被検知物に照射される光を透過させる。

【0101】

なお、開口部５ａは、平面視で（つまり、実装基板１の法線方向（Ｚ方向）から見たときに）、受光部２１の中心と開口部５ａの中心とが一致するように形成される。また、開口部５ｂは、平面視で、発光素子３の中心と開口部５ｂの中心とが一致するように形成される。

【0102】

このように、本実施形態では、受光部２１上に、遮光樹脂層５の開口部５ａ（アパーチャ）を設けるが、該開口部５ａは、図２の（ｂ）に示すように、受光部２１の真上から光を照射したときに、近接／移動方向検知用受光部２３に一定量の影３１を作ることができるように形成される。なお、影３１は、被検知物の移動に伴って移動する。

【0103】

このとき、近接／移動方向検知用受光部２３に影３１が形成されるように遮光樹脂層５が形成されていることで、被検知物が移動したときの影３１の移動による、照度検知用受光部２２を挟んで左右または上下に配された近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄに入射する光量の差を、センシティブに検知することが可能となる。

【0104】

なお、仮に、受光部２１の真上から光を照射したときに受光部２１上に影ができない程度に開口部５ａが大きい場合、受光部２１の真上を被検知物が移動したときに、照度検知用受光部２２を挟んで左右または上下に配された近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄに入射する光量変化がない領域が発生する。

【0105】

したがって、たとえ、受光部２１の真上から光を照射したときに受光部２１と開口部５ａから得られるスポットサイズとが同じであったとしても、製造バラツキによる移動方向検知の特性に影響が生じる。

【0106】

上述したように、開口部５ａは、平面視で、受光部２１の中心と開口部５ａの中心とが一致するように形成されるが、±５０μｍ程度は製造バラツキが発生する。

【0107】

このため、受光部２１の中心と開口部５ａの中心とが±５０μｍ程度ずれたとしても十分に移動方向検知特性に影響が発生しない程度に、受光部２１と開口部５ａから得られるスポットサイズとをオーバーラップさせる必要がある。

【0108】

また、遮光樹脂層５における各開口部５ａ・５ｂは、透明樹脂層４側ほど縮径するテーパ形状を有している。すなわち、遮光樹脂層５における各開口部５ａ・５ｂの開口内壁は、庇状の傾斜面を有している。

【0109】

この理由としては、主に、以下の２つの理由が挙げられる。第１に、開口部５ａ・５ｂは、金型成型で形成され、金型から製品を離型する際には、抜きテーパが必要になるためである。また、第２に、被検知物の移動方向の検知において、検知範囲は広い方が望ましいが、開口部５ａに傾斜がない場合、方向検知範囲が狭くなるためである。なお、筺体反射の影響を考慮する必要がなく、金型製造上、問題（成型不良等）がなければ、傾斜は大きくしておいた方が、検知特性が良好となる。

【0110】

図１の（ａ）、図２の（ａ）では、各開口部５ａ・５ｂにおける開口内壁に３５度の傾斜をつけた場合を例に挙げて示しているが、加工の制約や、発光素子３からの筺体反射を防止するために、傾斜を変更する場合も考えられる。

【0111】

例えば、開口部５ａ・５ｂの傾斜を３５度とした場合、成型不良が発生したり、筺体反射が入り込み易かったりする等のデメリットがある。そこで、この改善策として、開口部５ａ・５ｂの傾斜を、例えば１０度あるいは５度程度に変更することにより、このようなデメリットを回避することができる。

【0112】

〈被検知物の近接／移動方向検知〉
ここで、近接／移動方向検知用受光部２３による被検知物の近接および移動方向検知について説明する。

【0113】

光検知装置１００は、センサチップ２と発光素子３とを同一のパッケージ内に備えることで、発光素子３を発光してパルス光を被検知物に照射し、該被検知物から反射または散乱（以下、「反射／散乱」と記す）された受光素子３からの信号パルス光を検出して、被検知物の近接具体を感知する。

【0114】

センサ回路部２４は、近接／移動方向検知用受光部２３への信号パルス光の入射量に基づいて被検知物の近接具合を判断するとともに、近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄへの入射光量の比により、被検知物の移動方向を判定する。

【0115】

センサ回路部２４は、近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄでの信号パルス光の受光電流を受光電圧に変換し、この受光電圧を、予め設定された閾値電圧と比較することによって、被検知物の近接具合および被検知物の移動方向を判断する。

【0116】

より具体的には、発光素子３を発光させ、被検出物からの反射光（赤外光）を近接／移動方向検知用受光部２３で検出し、被検知物で反射された赤外光による近接／移動方向検知用受光部２３での受光電流と周辺照度による近接／移動方向検知用受光部２３での受光電流との受光電流差を、センサ回路部２４により受光電圧に変換し、該受光電圧を、予め設定された近接閾値電圧と比較することによって、被検知物の近接検知が行われる。

【0117】

また、被検知物の移動方向は、近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２３ｄにおける入射光量の比により判定される。

【0118】

以下に、近接／移動方向検知用受光部２３による被検知物の移動方向の検知方法について、図４の（ａ）〜（ｃ）を参照してより詳細に説明する。

【0119】

図４の（ａ）〜（ｃ）は、被検知物が光検知装置１００上を移動するときの被検知物の検知方法を模式的に示す図である。

【0120】

なお、図４の（ａ）〜（ｃ）では、それぞれ、光検知装置１００に対して被検知物が右から左に移動するときの光検知装置１００における受光部２１近傍の概略構成を示す断面図および平面図を並べて示している。ここで、図４の（ａ）は、被検知物が、受光部２１に対し、左上方に位置する場合を示している。また、図４の（ａ）は、被検知物が、受光部２１の真上に位置する場合を示している。図４の（ｃ）は、被検知物が、受光部２１の右上方に位置する場合を示している。

【0121】

図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように被検知物が、光検知装置１００上の検知エリアを左から右へと移動するとき、まず、被検知物は、左側の検知エリアを照射している発光素子３から照射されたパルス光を乱反射し、反射された信号パルス光の一部は、受光部２１（近接／移動方向検知用受光部２３）方向に進むが、遮光樹脂層５で形成された開口部５ａを通る信号パルス光のみ、受光部２１（近接／移動方向検知用受光部２３）に入射する。

【0122】

このとき、図４の（ａ）に示すように、近接／移動方向検知用受光部２３ａには、遮光樹脂層５により作られた庇（つまり、開口部５ａの傾斜した内壁面）により、殆ど信号パルス光は入射しないが、反対側に配置された近接／移動方向検知用受光部２３ｃには、遮光樹脂層５で信号パルス光が遮られることなく入射する。

【0123】

この信号パルス光の照射範囲は、被検知物が移動するにつれて変化する。被検知物が、受光部２１の真上の検知エリアに到達したときには、図４の（ｂ）に示すように、近接／移動方向検知用受光部２３ａと近接／移動方向検知用受光部２３ｃとには、ほぼ同じ光量だけ信号パルス光が入射する。

【0124】

次いで、図４の（ｃ）に示すように、被検知物が光検知装置１００の右側の検知エリアに到達したときには、近接／移動方向検知用受光部２３ａに信号パルス光は多く入射するが、反面、近接／移動方向検知用受光部２３ｃには殆ど信号パルス光が入射しなくなる。

【0125】

本実施形態では、上述したように遮光樹脂層５で信号パルス光を選択的に遮断し、４つの近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２３ｄに到達する信号パルス光の入射量により、被検知物の移動方向を判定する。なお、遮光樹脂層５で形成される開口部５ａは、検出範囲により、適切な傾斜を設けることができる。

【0126】

〈照度検知〉
次に、照度検知用受光部２２による照度検知方法について説明する。

【0127】

前述したように、照度検知用受光部２２は、人間の視感度に近い分光特性が得られるように、赤外成分を除去し、人間の視感度特性に合わせて周囲の明るさを検出することが望ましい。

【0128】

そこで、本実施形態では、センサ回路部２４により、可視光領域である可視光用受光素子２２ＶＲで受光した光量から、赤外光領域である赤外光用受光素子２２ＩＲで受光した光量を差し引くことにより、人間の視感度に合わせるように周辺照度を演算する。

【0129】

これにより、照度検知用受光部２２では、可視光用受光素子２２ＶＲおよび赤外光用受光素子２２ＩＲが検出した受光電流に基づく受光信号出力を演算して周辺照度を検出し、発光素子３を発光させたときに被検出物から反射した赤外光による赤外光用受光素子２２ＩＲでの受光電流と周辺照度による赤外光用受光素子２２ＩＲでの受光電流との受光電流差に基づいて被検出物を検出する。

【0130】

〈効果〉
以上のように、本実施形態によれば、開口部５ａにおける透明樹脂層４の表面、特に、該表面における少なくとも照度検知用受光部２２を覆う部分が平坦であることで、照度検知に際し、レンズ効果を無くすことができる。このため、入射光量の低下を抑制することができるので、照度検知用受光部２２に入射する周辺光量の角度依存性を抑制することができる。

【0131】

また、このように開口部５ａにおける透明樹脂層４がレンズ形状を有していないことで、レンズ効果に起因する角度依存性は無くなるが、上述したように近接／移動方向検知用受光部２３に入射する信号パルス光の一部を選択的に遮断することにより、被検知物の位置変化による角度依存性を確保できる。このため、開口部５ａにおける透明樹脂層４がレンズ形状を有していなくても、良好な移動方向検知特性を得ることができる。

【0132】

また、上述したように、受光部２１が、照度検知用受光部２２を中心として、その周囲に、近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄが配置されており、第１パッケージ１１を覆う遮光樹脂層５に、開口部５ａが１つだけ設けられている（言い換えれば、遮光樹脂層５に、センサチップ２に対し、１つだけ開口部が設けられている）ことで、受光素子３に対する開口部５ｂを含めて２眼（つまり、開口窓が２つ）の光検知装置１００を実現することができる。これにより、光検知装置１００をスマートフォン等の携帯機器に組み込む際のデザイン性の自由度を向上させることができる。

【0133】

したがって、本実施形態によれば、受光素子用の開口部が１つでも、被検知物の近接検知および移動方向検知、並びに、照度検知の３機能を併せ持ち、良好な被検知物の移動方向検知が可能で、かつ、照度の角度依存性を抑えた、小型の光検知装置を提供することができる。

【0134】

〈変形例〉
なお、本実施形態では、透明樹脂層４を覆う遮光部材として、遮光樹脂層５を例に挙げて説明した。しかしながら、該遮光部材としては、可視光および赤外光を遮光することができればよく、遮光樹脂層５に代えて、金属ケース等を用いても構わない。

【0135】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態では、主に、実施形態１との相違点について説明するものとし、同じ構成についてはその説明を省略する。また、実施形態１で用いた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一部分あるいは同様の機能についての説明は省略する。また、本実施形態でも、実施形態１と同様の変形が可能であることは言うまでもない。

【0136】

〈近接／移動方向検知用受光部２３の形状〉
図５は、本実施形態にかかる光検知装置１００における受光部２１の概略構成を示す平面図である。

【0137】

実施形態１では、照度検知用受光部２２の四方に配置された近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２３ｄを何れも同一形状とした。このため、実施形態１における光検知装置１００の近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２３ｄは、何れも同一面積を有していた。

【0138】

これは、前述したように、近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄに入射する信号パルス光の光量により、被検知物の移動方向を検出するためである。

【0139】

ここで、近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄへの入射光量を増やすためには、ある一定以上の受光面積を確保する必要がある。

【0140】

しかしながら、入射光量を増やすために近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄの受光面積を大きくする場合、各近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄで均一な受光面積を確保しようとすると、センサチップ２の面積は必然的に大きくなる。この結果、センサチップ２を封止している透明樹脂層４および遮光樹脂層５で構成されるパッケージの大きさも大きくなる。

【0141】

光検知装置１００は、主にスマートフォンやタブレット等の携帯機器に搭載されるため、光検知装置１００が大きくなった場合、実装する携帯機器等のデザイン性を損ねる可能性がある。

【0142】

このため、本実施形態では、受光面積を確保しつつ、パッケージ、言い換えれば、光検知装置１００の大きさを大きくしないために、照度検知用受光部２２の周辺に配置した近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄ間で、その大きさを変更している。

【0143】

但し、近接／移動方向検知用受光部２３ａと近接／移動方向検知用受光部２３ｃとは同じ形状を有し、互いに同じ受光面積を有している。また、近接／移動方向検知用受光部２３ｂと近接／移動方向検知用受光部２３ｄとは同じ形状を有し、互いに同じ受光面積を有している。

【0144】

〈効果〉
被検知物の移動方向検知は、近接／移動方向検知用受光部２３ａと近接／移動方向検知用受光部２３ｃとの受光量比、および、近接／移動方向検知用受光部２３ｂと近接／移動方向検知用受光部２３ｄとの受光量比を比較することにより行われる。

【0145】

このため、図５に示すように、光検知装置１００の短辺方向（第１方向）の移動方向検知用受光部と長辺方向（第１方向に直交する第２方向）の移動方向検知用受光部とが異なる受光面積を有する（言い換えれば、異なる形状を有する）とともに、照度検知用受光部２２を挟んで向かい合う近接／移動方向検知用受光部を互いに同じ形状にして受光面積を揃えることで、入射する受光量比を正確に検出しつつ、パッケージサイズを小さくすることができる。

【0146】

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図６および図７の（ａ）・（ｂ）に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態では、主に、実施形態１との相違点について説明するものとし、同じ構成についてはその説明を省略する。また、実施形態１で用いた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一部分あるいは同様の機能についての説明は省略する。また、本実施形態でも、実施形態１で示す変形例あるいは実施形態２と同様の変形が可能であることは言うまでもない。

【0147】

〈受光部２１および発光素子３の配置〉
図６は、本実施形態にかかる光検知装置１００の概略構成を示す平面図である。

【0148】

実施形態１では、平面視で、受光部２１の中心と開口部５ａの中心とが一致し、発光素子３の中心と開口部５ｂの中心とが一致するように、開口部５ａ・５ｂが形成されている場合を例に挙げて説明した。

【0149】

これに対し、本実施形態にかかる光検知装置１００では、図６に示すように、平面視で、受光部２１および発光素子３のそれぞれの中心位置を、開口部５ａ・５ｂのそれぞれの中心位置に対してそれぞれ同じ方向に偏芯させている。なお、図６に、平面視での開口部５ａ・５ｂのそれぞれの中心線を二点鎖線で示す。

【0150】

このように、受光部２１および発光素子３のそれぞれの中心（中心位置）を、開口部５ａ・５ｂのそれぞれの中心に対して偏芯させることで、発光素子３の照射範囲（言い換えれば被検知物の検知範囲）をシフトさせることができる。

【0151】

〈検知範囲のシフト〉
ここで、本実施形態にかかる光検知装置１００による検知範囲のシフトについて、図７の（ａ）・（ｂ）を参照して以下に説明する。

【0152】

図７の（ａ）は、平面視での受光部２１および発光素子３の中心が開口部５ａ・５ｂと一致している場合の発光素子３の照射範囲を、光検知装置１００の概略構成と併せて示す断面図であり、図７の（ｂ）は、平面視での受光部２１および発光素子３の中心を平面視での開口部５ａ・５ｂの中心に対して偏芯させた場合の発光素子３の照射範囲を、光検知装置１００の概略構成と併せて示す断面図である。なお、図７の（ｂ）は、図６に示す光検知装置１００のＡ−Ａ線断面に相当する。

【0153】

平面視での受光部２１および発光素子３の中心が平面視での開口部５ａ・５ｂの中心と一致している場合、図７の（ａ）に示すように、被検出物の移動方向検知範囲および近接／非近接検知範囲は、光検知装置１００の直上の中心付近となる。

【0154】

これに対し、平面視での受光部２１および発光素子３の中心を平面視での開口部５ａ・５ｂの中心に対して偏芯させた場合、被検知物の検出範囲を、該偏芯方向と逆方向に移動させることができる。

【0155】

つまり、平面視における発光素子３の中心をレンズ中心（開口部５ｂの中心）に対して偏芯させると、図７の（ｂ）に示すように、発光素子３から照射された信号パルス光は、レンズにより偏芯させた方向と反対側に照射され、図７の（ａ）に示すように光検知装置１００の真上から、一定量ずれた位置に照射される。

【0156】

〈効果〉
例えば、図６に示すように発光素子３としてＬＥＤチップを使用し、受光部２１および発光素子３を、レンズ中心（図６に示す開口部５ａ・５ｂの中心線）から短軸方向（図６中、上方向（Ｙ方向））に７５μｍシフトさせると、被検知物の検知範囲は、偏芯方向（素子シフト方向）と反対側に、２０ｍｍ程度シフトする。

【0157】

このことから、本実施形態にかかる光検知装置１００を、例えば、タッチパネルのように光検知装置の検知結果に基づいて検知画面上の被検知物の位置を入力する位置情報入力デバイスそのもの、あるいは、該位置情報入力デバイスを備えた、スマートフォン等の、電子機器に搭載した場合、光検知装置１００が搭載される位置情報入力デバイスの外周から検知画面上に、検知範囲を移動させることが可能となる。

【0158】

これにより、このような位置情報入力デバイスにおける、検知画面上での被検知物によるスワイプ動作等の位置検出を必要とする動作をタッチレス化することができるとともに、タッチレス化を図りながらも、タッチパネルと同様の操作感を得ることができる。

【0159】

〔実施の形態４〕
本発明の他の実施形態について、図８の（ａ）・（ｂ）および図９の（ａ）・（ｂ）に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態では、主に、実施形態１との相違点について説明するものとし、同じ構成についてはその説明を省略する。また、実施形態１で用いた構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一部分あるいは同様の機能についての説明は省略する。また、本実施形態でも、実施形態１で示す変形例あるいは実施形態２、３と同様の変形が可能であることは言うまでもない。

【0160】

〈開口部５ａにおける透明樹脂層４の表面形状〉
図８の（ａ）は、本実施形態にかかる光検知装置１００の概略構成を示す断面図であり、図８の（ｂ）は、本実施形態にかかる光検知装置１００の概略構成を示す平面図である。

【0161】

光検知装置１００は、携帯電話、スマートフォン、タブレット型情報端末、携帯型コンピュータ、デジタルカメラ等の表示画面付きモバイル機器等の電子機器に好適に搭載することができる。

【0162】

このような電子機器に光検知装置１００を搭載する場合、光検知装置１００上に、ガラスや樹脂等で作製された筺体（筐体カバー）が取り付けられる。

【0163】

しかしながら、このように筺体が取り付けられた状態で、発光素子３から赤外光等を発光した場合、光検知装置１００上に設置された筺体により、光が反射・屈折（筺体反射）し、受光部２１に入射することがある。

【0164】

従来の近接照度センサは、このような筺体反射の影響を軽減するため、検知範囲内（権利エリア内）に被検知物が存在する状態での反射光量から、検知範囲内に被検知物が存在しない状態での反射光量を差し引く対策（オフセットキャンセル）をとっている。

【0165】

しかしながら、筺体反射量が非常に多く、受光素子が飽和してしまった場合には、このような対策では不十分である。このため、筺体反射を受光素子に入射しないような対策が必要である。

【0166】

そこで、本実施形態にかかる光検知装置１００では、透明樹脂層４からなる、実施形態１における受光部２１上のフラットレンズ（受光素子側フラットレンズ）の表面を凹ませている。

【0167】

つまり、実施形態１〜３では、実施形態１において図１の（ａ）、図２、および図４の（ａ）〜（ｃ）で図示したように、透明樹脂層４における受光部２１を覆う部分が平坦であり、開口部５ａにおける透明樹脂層４の表面全体が平坦であるものとして説明した。

【0168】

これに対し、本実施形態では、開口部５ａにおける透明樹脂層４の表面に凹部４ａを設けている。

【0169】

但し、本実施形態でも、開口部５ａにおける透明樹脂層４の表面における照度検知用受光部２２を覆う部分（つまり、照度検知用受光部２２に入射する信号光が通る範囲）は、曲率や傾斜を設けず、平坦な形状としている。

【0170】

これにより、本実施形態でも、開口部５ａにおける透明樹脂層４の表面における照度検知用受光部２２を覆う部分が平坦であることで、照度検知に際し、レンズ効果を無くすことができる。このため、入射光量の低下を抑制することができるので、照度検知用受光部２２に入射する周辺光量の角度依存性を抑制することができる。

【0171】

〈本実施形態に特有の効果〉
本実施形態によれば、上述した効果に加えて、筺体反射を受光部２１から逃がすことができるため、筺体反射を大幅に減らすことが可能となり、上記オフセットキャンセル機能と併用することにより、筺体反射の影響を無くすことが可能となる。このため、電子機器への光検知装置１００の搭載時の制約も少なくなる。

【0172】

以下に、図９の（ａ）・（ｂ）を参照して、本実施形態にかかる光検知装置１００による効果を、より詳細に説明する。

【0173】

図９の（ａ）は、開口部５ａにおける透明樹脂層４の表面が平坦である場合の筐体反射を、光検知装置１００の概略構成と併せて示す断面図であり、図９の（ｂ）は、開口部５ａにおける透明樹脂層４の表面が凹形状を有している場合の筐体反射を、光検知装置１００の概略構成と併せて示す断面図である。

【0174】

図９の（ａ）・（ｂ）に示すように、光検知装置１００を備えた電子機器では、光検知装置１００上に、ガラスや樹脂等で作製された筺体１０１（筐体カバー）が取り付けられている。すなわち、図９の（ａ）・（ｂ）は、光検知装置１００を備えた電子機器の要部の概略構成を示す図でもある。

【0175】

図９の（ａ）・（ｂ）に示すように、光検知装置１００上に筺体１０１（筐体カバー）が取り付けられている状態で周辺照度を検出する場合、照度検知用受光部２２に入射する周辺光は、透明樹脂層４で形成された平坦な樹脂レンズ部分を通過するため、曲率を持つレンズによる集光は無く、照度値の角度依存性は、照度のコサイン特性のみに依存する。このため、周辺光量の入射角度が変化することによる検出照度値の変化は抑えられる。

【0176】

しかしながら、筺体反射を受けやすい近接／移動方向検知用受光部２３、特に、発光源である発光素子３と反対側に配置されている近接／移動方向検知用受光部２３ａは、図９の（ａ）に模式的に示すように、開口部５ａにおける透明樹脂層４の表面が平坦である場合（フラットレンズの場合）、筺体と光検知装置１００との間隔により、筺体反射によるノイズ光量が信号パルス光量よりも多くなる。このため、被検知物の近接や、ある地点から別の地点への移動（移動方向）といった被検知物の動きは、正常に検知できない場合がある。

【0177】

しかしながら、図１２の（ｂ）に模式的に示すように、開口部５ａにおける透明樹脂層４の表面に凹部４ａを形成して筺体反射によるノイズ光を受光部２１以外の領域に逃がすことで、光検知装置１００に入射する、筺体反射によるノイズ光を、受光部２１の外に排除することができ、筺体反射の影響を少なくすることができる。

【0178】

これにより、本実施形態によれば、周辺光源の入射角度による照度の変化を最低限に抑えるとともに、光検知装置１００上に設置する、ガラス等の筺体１０１による反射（筺体反射）が、受光部２１に入射することによる信号光検出不可能状態を防止することができる。

【0179】

したがって、上記光検知装置１００を、上述したモバイル機器等の電子機器に搭載することで、被検知物の近接検知機能および移動方向検知機能、並びに、照度検知機能を備え、良好な被検知物の移動方向検知が可能で、かつ、照度の角度依存性を抑えた、利便性が高い電子機器を提供することができる。

【0180】

〔まとめ〕
本発明の態様１にかかる光検知装置１００は、照度検知用受光素子群（照度検知用受光部２２）を中心として、その周囲に、被検知物の動きを検知する複数の被検知物検知用受光素子群（近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄ）が配された受光部２１と、上記受光部２１を封止する透明樹脂層４（第１パッケージ１１を構成する透明樹脂層４）と、上記被検知物による反射光および周辺光を上記受光部２１に入射させる第１開口部（開口部５ａ）を有するとともに、上記被検知物検知用受光素子群に入射する光の一部が遮光されるように上記透明樹脂層４を覆う遮光部材（例えば遮光樹脂層５あるいは金属カバー等）と、を備え、かつ、上記第１開口部における上記透明樹脂層４の表面は、少なくとも、上記照度検知用受光素子群を覆う部分が平坦である。

【0181】

上記の構成によれば、第１開口部における透明樹脂層４の表面、特に、該表面における少なくとも照度検知用受光素子群を覆う部分が平坦であることで、照度検知に際し、レンズ効果を無くすことができる。このため、入射光量の低下を抑制することができるので、照度検知用受光素子群に入射する周辺光量の角度依存性を抑制することができる。

【0182】

また、被検知物検知用受光素子群は、被検知物の近接や、ある地点から別の地点への移動（移動方向）といった被検知物の動きを検知するための受光素子群である。被検知物検知用受光素子群は、各被検知物検知用受光素子群への光（信号パルス光）の入射量に基づいて被検知物の近接具合を判断することができるとともに、上述したように、照度検知用受光素子群を中心として、その周囲に複数配されていることで、各被検知物検知用受光素子群における入射光量の比により、被検知物の移動方向を検知することができる。すなわち、被検知物検知用受光素子群は、被検知物の近接検知用受光素子（近接検知用受光素子群）としての機能を有するのみならず、被検知物の移動方向を検知する移動方向検知用受光素子（移動方向検知用受光素子群）としての機能を有する。

【0183】

このとき、第１開口部における透明樹脂層４が平坦であり、レンズ形状を有していないことで、レンズ効果に起因する角度依存性は無くなるが、上述したように被検知物検知用受光素子群に入射する信号パルス光の一部を選択的に遮断することにより、被検知物の位置変化による角度依存性を確保できる。このため、第１開口部における透明樹脂層４がレンズ形状を有していなくても、良好な移動方向検知特性を得ることができる。

【0184】

また、上述したように、受光部２１が、照度検知用受光素子群を中心として、その周囲に、複数の被検知物検知用受光素子群が配置されており、該受光部２１を封止する透明樹脂層４を覆う遮光部材に、受光部２１用（受光素子用）の開口部としては第１開口部一つだけしか開口部が設けられていないことで、光検知装置１００をスマートフォン等の携帯機器に組み込む際のデザイン性の自由度を向上させることができる。

【0185】

したがって、上記の構成によれば、受光素子用の開口部が１つでも、被検知物の近接検知および移動方向検知、並びに、照度検知の３機能を併せ持ち、良好な被検知物の移動方向検知が可能で、かつ、照度の角度依存性を抑えた、小型の光検知装置を提供することができる。

【0186】

本発明の態様２にかかる光検知装置１００は、上記態様１において、上記被検知物検知用受光素子群は、上記照度検知用受光素子群を囲むように、互いに直交する第１方向および第２方向に、上記照度検知用受光素子群を挟んで互いに対向して設けられており、上記第１方向に配された被検知物検知用受光素子群と上記第２方向に配された被検知物検知用受光素子群とは、受光面積が互いに異なっており、かつ、上記照度検知用受光素子群を挟んで互いに対向する被検知物検知用受光素子群は、互いに同じ形状を有している構成であってもよい。

【0187】

例えば、平面視で、当該光検知装置１００は矩形状であり、短辺方向の移動方向検知用受光素子群と長辺方向の移動方向検知用受光素子群とが異なる受光面積を有するとともに、上記照度検知用受光素子群を挟んで向かい合う移動方向検知用受光素子群の形状が同じであってもよい。

【0188】

上記の構成によれば、被検出物の移動方向を検知するための受光素子群が大きくなることによるパッケージサイズの拡大を防ぐことができる。

【0189】

本発明の態様３にかかる光検知装置１００は、上記態様１または２において、上記照度検知用受光素子群は、赤に感度ピークを有する受光素子（赤用受光素子２２Ｒ）と、青に感度ピークを有する受光素子（青用受光素子２２Ｂ）と、緑に感度ピークを有する受光素子（緑用受光素子２２Ｇ）と、赤外光に感度ピークを有する受光素子（赤外光用受光素子２２ＩＲ）とを有している構成であってもよい。

【0190】

一般的に、照度センサには、人間の視感度に近い分光特性が要求される。視感度に近い分光特性とは、主に可視光域に感度を有している分光感度特性のことである。

【0191】

このため、上記照度検知用受光素子群は、人間の視感度に近い分光特性が得られるように、赤外成分を除去し、人間の視感度特性に合わせて周囲の明るさを検出することが望ましい。

【0192】

上記の構成によれば、上記照度検知用受光素子群が、可視光用受光素子として、赤に感度ピークを有する受光素子と、青に感度ピークを有する受光素子と、緑に感度ピークを有する受光素子とを有するとともに、赤外光に感度ピークを有する受光素子とを有していることで、各可視光用受光素子で受光した光量から、赤外光に感度ピークを有する受光素子で受光した光量を差し引くことにより、人間の視感度に合わせるように周辺照度を演算することができる。このため、人間の視感度に近い分光特性を得ることができる。

【0193】

本発明の態様４にかかる光検知装置１００は、上記態様１〜３の何れかにおいて、上記被検知物に光を照射する発光素子３と、上記発光素子３を封止する透明樹脂層４（第２パッケージ１２を構成する透明樹脂層４）と、をさらに備え、上記遮光部材は、上記発光素子３を封止する透明樹脂層４をさらに覆うとともに、上記発光素子３から上記被検知物に照射される光を透過させる第２開口部（開口部５ｂ）を有している構成であってもよい。

【0194】

上記の構成によれば、発光素子３と、照度検知用受光素子群（照度検知用受光部２２）を中心として、その周囲に、被検知物の動きを検知する複数の被検知物検知用受光素子群（近接／移動方向検知用受光部２３ａ〜２２ｄ）が配された受光部２１と、上記発光素子３および上記受光部２１をそれぞれ封止する透明樹脂層４と、上記透明樹脂層４を覆うとともに、上記被検知物による反射光および周辺光を上記受光部２１に入射させる第１開口部と、上記発光素子３から上記被検知物に照射される光を透過させる第２開口部とを有する遮光部材と、を備え、上記第１開口部における上記透明樹脂層４の表面は、少なくとも、上記照度検知用受光素子群を覆う部分が平坦であり、かつ、上記遮光部材は、上記被検知物検知用受光素子群に入射する上記反射光の一部が遮光されるように配されている光検知装置１００を提供することができる。

【0195】

したがって、上記の構成によれば、受光素子用の開口部が１つでも、被検知物の近接検知および移動方向検知、並びに、照度検知の３機能を併せ持ち、良好な被検知物の移動方向検知が可能で、かつ、照度の角度依存性を抑え、発光素子３および受光部２１が同一パッケージ内に収容された、２眼の小型の光検知装置１００を提供することができる。

【0196】

本発明の態様５にかかる光検知装置１００は、上記態様４において、平面視で、上記発光素子３および受光部２１の中心位置は、上記第１開口部および上記第２開口部の中心位置に対してそれぞれ同じ方向に偏芯されている構成であってもよい。

【0197】

上記の構成によれば、上記光検知装置１００を、例えば、タッチパネルのように光検知装置の検知結果に基づいて検知画面上の被検知物の位置を入力する位置情報入力デバイスそのもの、あるいは、該位置情報入力デバイスを備えた、スマートフォン等の、電子機器に搭載した場合、光検知装置１００が搭載される位置情報入力デバイスの外周から検知画面上に、検知範囲を移動させることが可能となる。

【0198】

したがって、上記の構成によれば、このような位置情報入力デバイスにおける、検知画面上での被検知物によるスワイプ動作等の位置検出を必要とする動作をタッチレス化することができるとともに、タッチレス化を図りながらも、タッチパネルと同様の操作感を得ることができる。

【0199】

本発明の態様６にかかる光検知装置１００は、上記態様１〜５の何れかにおいて、上記第１開口部における上記透明樹脂層４の表面は凹形状を有している構成であってもよい。

【0200】

上記の構成によれば、上記光検知装置１００をモバイル機器等の電子機器に搭載した場合に、光検知装置１００上に設置する、ガラス等の筺体による反射（筺体反射）によるノイズ光を受光部２１以外の領域に逃がすことができる、筺体反射の影響を少なくすることができる。

【0201】

これにより、上記の構成によれば、周辺光源の入射角度による照度の変化を最低限に抑えるとともに、筺体反射が、受光部２１に入射することによる信号光検出不可能状態を防止することができる。

【0202】

したがって、上記の構成によれば、上記光検知装置１００を、上述したモバイル機器等の電子機器に搭載することで、被検知物の近接検知機能および移動方向検知機能、並びに、照度検知機能を備え、良好な被検知物の移動方向検知が可能で、かつ、照度の角度依存性を抑えた、利便性が高い電子機器を提供することができる。

【0203】

本発明の態様７にかかる電子機器は、上記態様１〜６の何れかに記載の光検知装置１００を備えている。

【0204】

本発明の態様８にかかる電子機器は、光検知装置の検知結果に基づいて検知画面上の被検知物の位置を入力する位置情報入力デバイスを備える電子機器であって、上記光検知装置として上記態様１〜６の何れかに記載の光検知装置１００を搭載することにより、上記検知画面上での被検知物のスワイプ動作をタッチレス化している。

【0205】

これら態様７または８によれば、上記光検知装置１００を、上述した電子機器に搭載することで、被検知物の近接検知機能および移動方向検知機能、並びに、照度検知機能を備え、良好な被検知物の移動方向検知が可能で、かつ、照度の角度依存性を抑えた、利便性が高い電子機器を提供することができる。

【産業上の利用可能性】

【0206】

本発明の光検知装置は、単一の受光部を用いた簡単な構成により、被検知物の近接検知および移動方向検知、並びに、照度検知が可能な、小型かつ低コストな光検知装置であり、携帯電話、スマートフォン、タブレット型情報端末、携帯型コンピュータ、デジタルカメラ等の表示画面付きモバイル機器等の電子機器に好適に利用することができる。

【符号の説明】

【0207】

１ 実装基板
２ センサチップ
３ 受光素子
４ 透明樹脂層
４ａ 凹部
５ 遮光樹脂層
５ａ 開口部（第１開口部）
５ｂ 開口部（第２開口部）
１１ 第１パッケージ
１２ 第２パッケージ
２１ 受光部
２２ 照度検知用受光部
２２Ｂ 青用受光素子
２２Ｇ 緑用受光素子
２２ＩＲ 赤外光用受光素子
２２Ｒ 赤用受光素子
２２ＶＲ 可視光用受光素子
２３、２３ａ〜２２ｄ 近接／移動方向検知用受光部（被検知物検知用受光素子群）
２４ センサ回路部
４１ カラーフィルタ
４１Ｂ 青色フィルタ部
４１ＢＬ 黒色フィルタ部
４１Ｇ 緑色フィルタ部
４１Ｒ 赤色フィルタ部
４２ 赤外線カットフィルタ
１００ 光検知装置
１０１ 筺体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】