特許 7118825 近接センサ

(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】

(24)【登録日】2022-08-05

(45)【発行日】2022-08-16

(54)【発明の名称】近接センサ

(51)【国際特許分類】

   H01H 35/00 20060101AFI20220808BHJP

【ＦＩ】

H01H35/00 C

【請求項の数】 21

(21)【出願番号】P 2018169778

(22)【出願日】2018-09-11

(65)【公開番号】P2020042986

(43)【公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-08-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】特許業務法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上平 祥嗣

【審査官】片岡 弘之

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－３０１５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２４１７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／１４６９３８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－００５４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７８９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／３７８０１３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出対象に光を照射する発光部と、第１クロストーク特性を持ち第１検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第１受光部と、前記第１クロストーク特性と異なる第２クロストーク特性を持ち前記第１検出範囲よりも遠方の第２検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第２受光部と、前記第１受光部への内部反射光や内部漏洩光を軽減する遮光壁を有する、近接センサ。

【請求項2】

検出対象に光を照射する発光部と、第１クロストーク特性を持ち第１検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第１受光部と、前記第１クロストーク特性と異なる第２クロストーク特性を持ち前記第１検出範囲よりも遠方の第２検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第２受光部と、を有し、
前記第２受光部の出力積分時間は、前記第１受光部の出力積分時間よりも長い、近接センサ。

【請求項3】

検出対象に光を照射する発光部と、第１クロストーク特性を持ち第１検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第１受光部と、前記第１クロストーク特性と異なる第２クロストーク特性を持ち前記第１検出範囲よりも遠方の第２検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第２受光部と、を有し、
前記第２受光部の出力積算回数は、前記第１受光部の出力積算回数よりも多い、近接センサ。

【請求項4】

検出対象に光を照射する発光部と、第１クロストーク特性を持ち第１検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第１受光部と、前記第１クロストーク特性と異なる第２クロストーク特性を持ち前記第１検出範囲よりも遠方の第２検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第２受光部と、を有し、
前記発光部、前記第１受光部、及び、前記第２受光部は、それぞれ、個別のチップに形成されている、近接センサ。

【請求項5】

検出対象に光を照射する発光部と、第１クロストーク特性を持ち第１検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第１受光部と、前記第１クロストーク特性と異なる第２クロストーク特性を持ち前記第１検出範囲よりも遠方の第２検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第２受光部と、前記第２受光部への内部反射光や内部漏洩光を遮断する遮光壁と、を有し、
前記第２受光部は、前記遮光壁の下面よりも低い位置に設けられている、近接センサ。

【請求項6】

前記遮光壁は、前記第１受光部の上面よりも高い位置まで設けられている、請求項５に記載の近接センサ。

【請求項7】

前記遮光壁の下面は、前記第２受光部が形成されるチップの上面と接している、請求項５又は６に記載の近接センサ。

【請求項8】

断面視において、前記第１受光部が形成されるチップ、前記遮光壁が形成される構造部材、及び、前記第２受光部が形成されるチップは、縦方向に重なっている、請求項７に記載の近接センサ。

【請求項9】

断面視において、前記発光部が形成されるチップ、前記遮光壁が形成される構造部材、及び、前記第２受光部が形成されるチップは、縦方向に重なっている、請求項７又は８に記載の近接センサ。

【請求項10】

検出対象に光を照射する発光部と、第１クロストーク特性を持ち第１検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第１受光部と、前記第１クロストーク特性と異なる第２クロストーク特性を持ち前記第１検出範囲よりも遠方の第２検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第２受光部と、を有し、
前記発光部から前記第１受光部の前記発光部側の端辺までの距離をｄ１とし、前記発光部から前記第２受光部の前記発光部側の端辺までの距離をｄ２として、距離比ｄ２／ｄ１が３以上である、近接センサ。

【請求項11】

検出対象に光を照射する発光部と、第１クロストーク特性を持ち第１検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第１受光部と、前記第１クロストーク特性と異なる第２クロストーク特性を持ち前記第１検出範囲よりも遠方の第２検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第２受光部と、を有し、
前記発光部から前記第１受光部の前記発光部とは逆側の端辺までの距離をｄ１’とし、前記発光部から前記第２受光部の前記発光部とは逆側の端辺までの距離をｄ２’として、距離比ｄ２’／ｄ１’が１２以下である、近接センサ。

【請求項12】

前記第２受光部から透過窓までの距離は、前記第１受光部から前記透過窓までの距離よりも長い、請求項１～１１のいずれか一項に記載の近接センサ。

【請求項13】

前記第２受光部から前記発光部までの距離は、前記第１受光部から前記発光部までの距離よりも長い、請求項１～１２のいずれか一項に記載の近接センサ。

【請求項14】

前記発光部は、垂直共振器面発光レーザである、請求項１～１３のいずれか一項に記載の近接センサ。

【請求項15】

ＴＯＦ［Time-of-Flight］方式により検出対象が前記第２検出範囲に存在するか否かを判定する、請求項１～１４のいずれか一項に記載の近接センサ。

【請求項16】

前記発光部と前記第１受光部は、共通のチップに形成されている、請求項１～３及び５～１１のいずれか一項に記載の近接センサ。

【請求項17】

前記第１受光部と前記第２受光部は、共通のチップに形成されている、請求項１～３及び５～１１のいずれか一項に記載の近接センサ。

【請求項18】

前記発光部、前記第１受光部、及び、前記第２受光部は、共通のチップに形成されている、請求項１～３及び５～１１のいずれか一項に記載の近接センサ。

【請求項19】

前記第１検出範囲は０～５ｃｍであり、前記第２検出範囲は３～６０ｃｍである、請求項１～１８のいずれか一項に記載の近接センサ。

【請求項20】

前記第２受光部は、前記第１受光部の下面よりも低い位置に設けられている、請求項１～１９のいずれか一項に記載の近接センサ。

【請求項21】

請求項１～２０のいずれか一項に記載の近接センサと、
前記近接センサに対向する透過窓を備えた筐体と、
を有する、電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書中に開示されている発明は、光学式の近接センサに関する。

【背景技術】

【0002】

光学式の近接センサは、これを搭載するセット（スマートフォンなど）の外部に向けて赤外光を照射し、セットの外部から戻ってくる反射光を検出することにより、検出対象の近接有無（＝検出対象による反射有無）を検出する。

【0003】

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献１を挙げることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３７８０１３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の近接センサでは、近距離検出動作（０～５ｃｍ程度）と中長距離検出動作（３～６０ｃｍ程度）を両立することが難しかった。

【0006】

本明細書中に開示されている発明は、本願の発明者により見出された上記課題に鑑み、近距離検出動作と中長距離検出動作を両立することのできる近接センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書中に開示されている近接センサは、検出対象に光を照射する発光部と、第１クロストーク特性を持ち第１検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第１受光部と、前記第１クロストーク特性と異なる第２クロストーク特性を持ち前記第１検出範囲よりも遠方の第２検出範囲に存在する検出対象からの外部反射光を検出する第２受光部と、を有する構成（第１の構成）とされている。

【0008】

なお、第１の構成から成る近接センサは、前記第２受光部への内部反射光や内部漏洩光を遮断する第１遮光壁をさらに有する構成（第２の構成）にするとよい。

【0009】

また、第１または第２の構成から成る近接センサは、前記第１受光部への内部反射光や内部漏洩光を軽減する第２遮光壁をさらに有する構成（第３の構成）にするとよい。

【0010】

また、第１～第３いずれかの構成から成る近接センサにおいて、前記第２受光部から透過窓までの距離は、前記第１受光部から前記透過窓までの距離よりも長い構成（第４の構成）にするとよい。

【0011】

また、第１～第４いずれかの構成から成る近接センサにおいて、前記第２受光部から前記発光部までの距離は、前記第１受光部から前記発光部までの距離よりも長い構成（第５の構成）にするとよい。

【0012】

また、第１～第５いずれかの構成から成る近接センサにおいて、前記発光部は、垂直共振器面発光レーザである構成（第６の構成）にするとよい。

【0013】

また、第１～第６いずれかの構成から成る近接センサにおいて、前記第２受光部の出力積分時間は、前記第１受光部の出力積分時間より長い構成（第７の構成）にするとよい。

【0014】

また、第１～第７いずれかの構成から成る近接センサにおいて、前記第２受光部の出力積算回数は、前記第１受光部の出力積算回数より多い構成（第８の構成）にするとよい。

【0015】

また、第１～第８いずれかの構成から成る近接センサは、ＴＯＦ［Time-of-Flight］方式により検出対象が前記第２検出範囲に存在するか否かを判定する構成（第９の構成）にするとよい。

【0016】

また、第１～第９いずれかの構成から成る近接センサにおいて、前記発光部、前記第１受光部、及び、前記第２受光部は、それぞれ、個別のチップに形成されている構成（第１０の構成）にするとよい。

【0017】

また、第１～第９いずれかの構成から成る近接センサにおいて、前記発光部と前記第１受光部は、共通のチップに形成されている構成（第１１の構成）にしてもよい。

【0018】

また、第１～第９いずれかの構成から成る近接センサにおいて、前記第１受光部と前記第２受光部は、共通のチップに形成されている構成（第１２の構成）にしてもよい。

【0019】

また、第１～第９いずれかの構成から成る近接センサにおいて、前記発光部、前記第１受光部、及び、前記第２受光部は、共通のチップに形成されている構成（第１３の構成）にしてもよい。

【0020】

また、第１～第１３いずれかの構成から成る近接センサにおいて、前記第１検出範囲は０～５ｃｍであり、前記第２検出範囲は３～６０ｃｍである構成（第１４の構成）にするとよい。

【0021】

また、第２の構成から成る近接センサにおいて、前記第１遮光壁は、前記第１受光部の上面よりも高い位置まで設けられている構成（第１５の構成）にするとよい。

【0022】

また、第１～第１５いずれかの構成から成る近接センサにおいて、前記第２受光部は、前記第１受光部の下面よりも低い位置に設けられた構成（第１６の構成）にするとよい。

【0023】

また、第２または第１５の構成から成る近接センサにおいて、前記第２受光部は、前記第１遮光壁の下面よりも低い位置に設けられている構成（第１７の構成）にするとよい。

【0024】

また、第１７の構成から成る近接センサにおいて、前記第１遮光壁の下面は、前記第２受光部が形成されるチップの上面と接している構成（第１８の構成）にするとよい。

【0025】

また、第１８の構成から成る近接センサの断面視において、前記第１受光部が形成されるチップ、前記第１遮光壁が形成される構造部材、及び、前記第２受光部が形成されるチップは、縦方向に重なっている構成（第１９の構成）にするとよい。

【0026】

また、第１８または第１９の構成から成る近接センサの断面視において、前記発光部が形成されるチップ、前記第１遮光壁が形成される構造部材、及び、前記第２受光部が形成されるチップは、縦方向に重なっている構成（第２０の構成）にするとよい。

【0027】

また、第１～第２０いずれかの構成から成る近接センサは、前記発光部から前記第１受光部の前記発光部側の端辺までの距離をｄ１とし、前記発光部から前記第２受光部の前記発光部側の端辺までの距離をｄ２として、距離比ｄ２／ｄ１が３以上である構成（第２１の構成）にするとよい。

【0028】

また、第１～第２１の構成から成る近接センサは、前記発光部から前記第１受光部の前記発光部とは逆側の端辺までの距離をｄ１’とし、前記発光部から前記第２受光部の前記発光部とは逆側の端辺までの距離をｄ２’として、距離比ｄ２’／ｄ１’が１２以下である構成（第２２の構成）にするとよい。

【0029】

また、本明細書中に開示されている電子機器は、上記第１～第２２いずれかの構成から成る近接センサと、前記近接センサに対向する透過窓を備えた筐体と、を有する構成（第２３の構成）とされている。

【発明の効果】

【0030】

本明細書中に開示されている発明によれば、近距離検出動作と中長距離検出動作を両立することのできる近接センサを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】第１実施形態の近接センサを搭載した電子機器の一構成例を示す図

【図2】近距離検出動作の一例を示す図

【図3】中長距離検出動作の一例を示す図

【図4】発光部及び受光部それぞれの動作シーケンスを示す図

【図5】近接センサの第２実施形態を示す図

【図6】近接センサの第３実施形態を示す図

【図7】近接センサの第４実施形態を示す図

【図8】近接センサの第５実施形態を示す図

【図9】近接センサの第６実施形態を示す図

【図10】スマートフォンの外観図

【発明を実施するための形態】

【0032】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の近接センサを搭載した電子機器を模式的に示す断面図である。本構成例の電子機器１は、光学式の近接センサ１００と、これを担持する筐体２００を有する。筐体２００には、近接センサ１００に対向する透過窓２１０が形成されている。なお、電子機器１としては、スマートフォン（詳細は後述）などを想定することができる。

【0033】

近接センサ１００は、これを搭載する電子機器１の外部に向けて光を出射し、電子機器１の外部から戻ってくる反射光を検出することにより、検出対象の近接有無（＝検出対象による反射有無）を検出するモジュールであり、発光部１１０と、第１受光部１２０と、第２受光部１３０と、構造部材１４０と、を有する。

【0034】

なお、発光部１１０、第１受光部１２０、及び、第２受光部１３０は、それぞれ、個別のチップ１５１～１５３に集積化されている。

【0035】

発光部１１０は、電子機器１の外部に向けて光（例えば、波長６５０～１３００ｎｍの赤外光）を出射する発光デバイスであり、チップ１５１に集積化されている。発光部１１０としては、例えば、出射光の共振方向が基板面に対して垂直な垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ［Vertical Cavity Surface Emitting LASER］）を用いるとよい。

【0036】

ＶＣＳＥＬは、発光ダイオードと比べて出射光の指向角が狭い（一般には基板面に垂直な方向に対して５～２０°）。従って、発光部１１０としてＶＣＳＥＬを用いれば、近接センサ１００の内部を伝わる内部漏洩光に起因したクロストークを考慮せずに済むので、発光部１１０と第１受光部１２０との距離ｄ２１、及び、発光部１１０と第２受光部１２０との距離ｄ２２を縮めることが可能となる。これにより、透過窓２１０の直径を小さくすることができるので、電子機器１の意匠性を高めることが可能となる。また、発光部１１０の出射光を収束させるための集光部材も不要となる。

【0037】

ただし、発光部１１０は、ＶＣＳＥＬに限らず、共振器を外部に持つ外部共振器型垂直面発光レーザ（ＶＥＣＳＥＬ［Vertical External Cavity Surface Emitting Laser］）を用いてもよいし、若しくは、へき開した端面から光を出射する端面発光レーザ（ＥＥＬ［Edge Emitting Laser］）を用いてもよい。若しくは、発光ダイオード（ＬＥＤ［Light Emitting Diode］）を用いることも可能である。

【0038】

第１受光部１２０は、検出対象が第１検出範囲（例えば０～５ｃｍ程度）に存在するか否かを検出する近距離検出動作（ＮＰＳ［Near Proximity Sensing］）用の受光デバイスであり、チップ１５２に集積化されている。

【0039】

第２受光部１３０は、検出対象が第１検出範囲よりも遠方の第２検出範囲（例えば３～６０ｃｍ程度）に存在するか否かを検出する中長距離検出動作（ＦＰＳ［Far Proximity Sensing］）用の受光デバイスであり、チップ１５３に集積化されている。

【0040】

なお、第１受光部１２０及び第２受光部１３０としては、それぞれ、発光部１１０が出射する光の波長帯域にピーク感度を持ち、その受光強度に応じた電流信号を出力するフォトダイオードやフォトトランジスタなどを用いるとよい。また、チップ１５２及び１５３には、それぞれ、不図示の信号処理回路（電流アンプ、フィルタ、または、ＡＤコンバータなど）を集積化しておくことが望ましい。

【0041】

構造部材１４０は、近接センサ１００を形成する躯体（骨組）であり、例えば、ガラスエポキシ等の硬質樹脂またはセラミックから成る。

【0042】

なお、第２受光部１３０を集積化したチップ１５３は、透過窓２１０から第２受光部１３０に至る井戸型導光領域αを除いて、その表面及び側面がいずれも構造部材１４０により覆われている。

【0043】

また、チップ１５３の上部に形成された構造部材１４０の表面側（＝透過窓２１０と対向する一面側）には、枡形状（凹形状）のチップ搭載領域βが形成されている。なお、発光部１１０を集積化したチップ１５１、及び、第１受光部１２０を集積化したチップ１５２は、それぞれ、チップ搭載領域βの内部に並べて載置されている。

【0044】

また、井戸型導光領域αとチップ搭載領域βは、それぞれ、図示しない透光性の樹脂部材（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂など）により封止しておけばよい。

【0045】

上記したように、本実施形態の近接センサ１００では、下段に第２受光部１３０を配置し、上段に発光部１１０と第１受光部１２０をそれぞれ配置した多段構造（縦積み構造）が採用されている。その結果、第２受光部１３０から透過窓２１０までの距離ｄ１２は、第１受光部１２０から透過窓２１０までの距離ｄ１１よりも長くなっている。

【0046】

また、水平方向（＝紙面左右方向）の配置に着目すると、紙面右側から左側に向けて、発光部１１０、第１受光部１２０、及び、第２受光部１３０の順序で並べられている。従って、第２受光部１３０から発光部１１０までの距離ｄ２２は、第１受光部１２０から発光部１１０までの距離ｄ２１よりも長くなっている。

【0047】

このようなデバイス構造は、近距離検出動作に用いられる第１受光部１２０と、中長距離検出動作に用いられる第２受光部１３０について、それぞれのクロストーク特性を最適化するために採用されている。

【0048】

以下では、近接センサ１００による近距離検出動作と中長距離検出動作について、それぞれ、図示を交えながら詳細に説明する。

【0049】

＜近距離検出動作（ＮＰＳ）＞
図２は、近接センサ１００による近距離検出動作の一例を示す図である。検出対象２が透過窓２１０から第１検出範囲Ｄ１（例えば０ｃｍ≦Ｄ１≦５ｃｍ）に存在する場合、発光部１１０から出射されて検出対象２に反射された光が、外部反射光Ｌ１として第１受光部１２０で検出される。一方、検出対象２が第１検出範囲Ｄ１に存在しない場合には、第１受光部１２０で外部反射光Ｌ１が検出されなくなる。従って、第１受光部１２０による外部反射光Ｌ１の検出有無に応じて、検出対象２の近距離検出を行うことができる。

【0050】

ところで、近接センサ１００内部でのクロストークは、主に、透過窓２１０から戻ってくる内部反射光Ｌ２と、近接センサ１００の内部を伝わる内部漏洩光Ｌ３により生じる。

【0051】

なお、内部漏洩光Ｌ３に起因するクロストークについては、ＶＣＳＥＬの採用、受発光間距離の調整、ないしは、遮光壁の設置などにより、ほぼ０レベルまで低減することが可能である。

【0052】

また、内部反射光Ｌ２に起因するクロストークについては、第１受光部１２０から透過窓２１０までの距離ｄ１１を調整したり、遮光壁を設けたりすることにより、ほぼ０レベルまで低減することが可能である。ただし、赤外光を反射しにくい物体の近接を正しく検出するために、当該クロストークを敢えて０レベルまで低減しない場合もある。

【0053】

例えば、第１受光部１２０では、黒い髪の毛が透過窓２１０に張り付いた状態（いわゆる「黒髪０ｃｍ近接」）を正しく検出するために、内部反射光Ｌ２に起因するクロストークを敢えて０レベルまで低減せずに、その影響を残しつつ外部反射光Ｌ１を検出する構成（＝非近接時でもクロストークの影響を受けて一定の受光量が検出されている状態から、黒髪０ｃｍ近接による受光量の僅かな増大を検出する構成）が採用されている。

【0054】

＜中長距離検出動作（ＦＰＳ）＞
図３は、近接センサ１００による中長距離検出動作の一例を示す図である。検出対象２が透過窓２１０から第１検出範囲Ｄ１よりも遠方の第２検出範囲Ｄ２（例えば、３ｃｍ≦Ｄ２≦６０ｃｍ）に存在する場合、発光部１１０から出射されて検出対象２に反射された光が、外部反射光Ｌ１として第２受光部１３０で検出される。一方、検出対象２が第２検出範囲Ｄ２に存在しない場合には、第２受光部１３０で外部反射光Ｌ１が検出されなくなる。従って、第２受光部１３０による外部反射光Ｌ１の検出有無に応じて、検出対象２の中長距離検出を行うことができる。

【0055】

ところで、中長距離検出動作では、遠方に存在する検出対象２からの微弱な外部反射光Ｌ１を検出する必要がある。そのため、第２受光部１３０では、ノイズ成分となり得るクロストークを０レベルまで低減し、その影響を受けずに外部反射光Ｌ１のみを検出することが重要となる。

【0056】

なお、内部漏洩光Ｌ３に起因するクロストークについては、先にも述べたように、ＶＣＳＥＬの採用、受発光間距離の調整、ないしは、遮光壁の設置などにより、ほぼ０レベルまで低減することが可能である。

【0057】

また、内部反射光Ｌ２に起因するクロストークについては、第２受光部１３０から透過窓２１０までの距離ｄ１２を調整したり、遮光壁を設けたりすることにより、ほぼ０レベルまで低減することが可能である。

【0058】

特に、本実施形態の近接センサ１００では、構造部材１４０の一部（＝チップ搭載領域βの周囲を取り囲むように形成された壁の一部）が、第２受光部１３０への内部反射光Ｌ２や内部漏洩光Ｌ３を遮断する第１遮光壁１４１として機能する。

【0059】

また、本実施形態の近接センサ１００では、先の多段構造（縦積み構造）を採用したことにより、第１受光部１２０から透過窓２１０までの距離ｄ１１と第２受光部１３０から透過窓２１０までの距離ｄ１２をそれぞれ異なる長さに設計することができる。従って、近距離検出動作に用いられる第１受光部１２０と、中長距離検出動作に用いられる第２受光部１３０について、それぞれのクロストーク特性を個別に最適化することができる。

【0060】

なお、上記の中長距離検出動作に際しては、ＴＯＦ方式により検出対象２が第２検出範囲Ｄ２に存在するか否かを判定することが望ましい。上記のＴＯＦ方式では、発光部１１０が光を出射してから第２受光部１３０が外部反射光Ｌ１を検出するまでの時間を測定して検出対象２までの距離を算出する。本手法を採用すれば、検出対象２の反射率にＡＤコンバータの出力結果が依存しないので、中長距離検出動作の精度を高めることができる。

【0061】

＜補足＞
図１～図３について補足する。第１遮光壁１４１は、第１受光部１２０の上面よりも高い位置まで設けておくことが望ましい。

【0062】

また、第２受光部１３０は、第１受光部１２０の下面よりも低い位置に設けておくことが望ましい。

【0063】

また、第２受光部１３０は、第１遮光壁１４１の下面（＝構造部材１４０の下面）よりも低い位置に設けておくことが望ましい。

【0064】

また、第１遮光壁１４１の下面（＝構造部材１４０の下面）は、第２受光部１３０が形成されるチップ１５３の上面と接していることが望ましい。

【0065】

また、近接センサ１００の断面視において、第１受光部１２０が形成されるチップ１５２、第１遮光壁１４１が形成される構造部材１４０、及び、第２受光部１３０が形成されるチップ１５３は、縦方向（垂直方向）に重なっていることが望ましい。

【0066】

また、近接センサ１００の断面視において、発光部１１０が形成されるチップ１５１、第１遮光壁１４１が形成される構造部材１４０、及び、第２受光部１３０が形成されるチップ１５３についても、縦方向（垂直方向）に重なっていることが望ましい。

【0067】

また、近接センサ１００は、発光部１１０から第１受光部１２０の発光部１１０側の端辺（紙面では右辺）までの距離をｄ１とし、発光部１１０から第２受光部１３０の発光部側の端辺（紙面では右辺）までの距離をｄ２としたとき、距離比ｄ２／ｄ１が３以上であることが望ましい。これは、第１受光部１２０が１ｃｍの近接に対応し、第２受光部１３０が３ｃｍの近接に対応しているとき、距離比ｄ２／ｄ１が最小値３となるからである。

【0068】

また、近接センサ１００は、発光部１１０から第１受光部１２０の発光部１１０とは逆側の端辺（紙面では左辺）までの距離をｄ１’とし、発光部１１０から第２受光部１３０の発光部１１０とは逆側の端辺（紙面では左辺）までの距離をｄ２’としたとき、距離比ｄ２’／ｄ１’が１２以下であることが望ましい。これは、第１受光部１２０が５ｃｍの近接に対応し、第２受光部１３０が６０ｃｍの近接に対応しているとき、距離比ｄ２’／ｄ１’が最大値１２となるからである。

【0069】

＜動作シーケンス＞
図４は、発光部１１０と第１受光部１２０及び第２受光部１３０それぞれの動作シーケンスを示す図である。本図で示したように、発光部１１０は、一定の時間間隔で周期的に赤外光を出射するように駆動される。一方、第１受光部１２０と第２受光部１３０では、それぞれ、発光部１１０による赤外光出射期間の前後を含むように、入射光の検出が行われる。すなわち、１回の測定ステージ毎に、周囲光（太陽光や室内光など）の検出→外部反射光の検出→周囲光の再検出が１セットで実施される。

【0070】

そして、外部反射光の検出値から周囲光の検出値（例えば、外部反射光の前後で検出された周囲光の平均検出値）を差し引くことにより、周囲光に含まれる赤外成分（ノイズ成分）を除去することが可能となる。

【0071】

本図に即して述べると、１回目の測定ステージでは、外部反射光の検出値がＳ１２であり、その前後における周囲光の検出値がＳ１１及びＳ１３であることから、最終的な検出値をＳとすると、Ｓ＝Ｓ１２－（Ｓ１１＋Ｓ１３）／２として算出することができる。２回目以降の測定ステージについても、上記と同様の演算により、最終的な検出値Ｓを算出すればよい。

【0072】

ところで、検出対象２から近接センサ１００に戻ってくる外部反射光は、当然ながら、検出対象２が遠方にあるほど弱くなる。特に、第２受光部１３０による中長距離検出動作では、第１受光部１２０による近距離検出動作と比べて、外部反射光がかなり微弱（１／１００程度）となることが想定される。

【0073】

そこで、第２受光部１３０の出力積分時間（＝外部反射光の受光時間）は、第１受光部１２０の出力積分時間よりも長く設定するとよい。このような構成とすることにより、外部反射光が微弱であっても、中長距離検出動作の精度を落とさずに済む。

【0074】

ただし、第２受光部１３０の出力積分時間を長く設定し過ぎると、周囲光に含まれる赤外成分の除去に支障を来すおそれがある。このような背反を避けるためには、例えば、第２受光部１３０の出力積分時間を際限なく伸ばすのではなく、第２受光部１３０の出力積算回数を第１受光部１２０の出力積算回数よりも多く設定しておくとよい。本図に即して述べると、例えば、３回分の測定ステージで得られた外部反射光の検出値（Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１６）を足し合わせて１回分の検出値とすればよい。

【0075】

＜第２実施形態＞
図５は、近接センサ１００の第２実施形態を示す図である。本図で示したように、第１実施形態（図１）をベースとしつつ、発光部１１０と第１受光部１２０との間に、第１受光部１２０への内部反射光や内部漏洩光を軽減する第２遮光壁１４２を追加してもよい。

【0076】

＜第３実施形態＞
図６は、近接センサ１００の第３実施形態を示す図である。本実施形態の近接センサ１００では、第１実施形態（図１）及び第２実施形態（図５）と異なり、発光部１１０と第１受光部１２０が共通のチップ１５４に形成されている。従って、モジュールの簡略化やコストダウンを図ることが可能となる。もちろん、このようなデバイス構造を採用した場合でも、近距離検出動作と中長距離検出動作を両立することは可能である。

【0077】

＜第４実施形態＞
図７は、近接センサ１００の第４実施形態を示す図である。本実施形態の近接センサ１００では、第１実施形態（図１）及び第２実施形態（図５）、並びに、第３実施形態（図６）のいずれとも異なり、発光部１１０と第１受光部１２０を共通のチップ１５５に形成した結果、先述の多段構造（縦積み構造）が解消されている。このようなデバイス構造を採用した場合でも、第１受光部１２０と第２受光部１３０との間に第１遮光壁１４１を設けたり、第２受光部１３０から発光部１１０までの距離を、第１受光部１２０から発光部１１０までの距離よりも長くしたりして、各受光部のクロストーク特性を個別に最適化することにより、近距離検出動作と中長距離検出動作を両立することは可能である。

【0078】

＜第５実施形態＞
図８は、近接センサ１００の第５実施形態を示す図である。本図で示したように、第４実施形態（図７）をベースとしつつ、発光部１１０と第１受光部１２０との間に第２遮光壁１４２を追加してもよい。

【0079】

＜第６実施形態＞
図９は、近接センサ１００の第６実施形態を示す図である。本実施形態の近接センサ１００では、第１実施形態（図１）、第２実施形態（図５）、第３実施形態（図６）、第４実施形態（図７）、及び、第５実施形態（図８）のいずれとも異なり、発光部１１０、第１受光部１２０、及び、第２受光部１３０が共通のチップ１５６に形成されている。従って、近接センサ１００を１チップで実現することができるので、モジュールのさらなる簡略化やコストダウンを図ることが可能となる。なお、このようなデバイス構造を採用した場合でも、第１遮光壁１４１及び第２遮光壁１４２を設けたり、その高さを調整（例えば第１遮光壁１４１を第２遮光壁１４２よりも高く調整）したり、或いは、第２受光部１３０から発光部１１０までの距離を、第１受光部１２０から発光部１１０までの距離よりも長くしたりして、各受光部のクロストーク特性を個別に最適化することにより、近距離検出動作と中長距離検出動作を両立することは可能である。

【0080】

＜スマートフォンへの適用＞
図１０は、スマートフォンの外観図である。スマートフォンＸは、これまでに説明してきた電子機器１の一具体例であり、外観的には、タッチパネル機能を備えた表示画面Ｘ１（液晶ディスプレイや有機ＥＬ［electro-luminescence］ディスプレイ）と、光学式の近接センサＸ２と、スピーカＸ３及びマイクＸ４と、カメラＸ５と、を有する。

【0081】

スマートフォンＸでの音声通話時には、ユーザの耳と口がそれぞれスピーカＸ３とマイクＸ４に近付けられる。このとき、表示画面Ｘ１にはユーザの頬が肉薄する。このような近距離近接（例えば０～５ｃｍ程度）を近接センサＸ２で検出したときに、表示画面Ｘ１のタッチパネル機能をオフさせれば、音声通話時の意図しないタッチ操作を未然に防止することができる。また、音声通話時に表示画面Ｘ１をオフしておけば、スマートフォンＸの消費電力を削減することも可能となる。

【0082】

また、スマートフォンＸでの顔認証時には、ユーザの顔が撮影に適した距離までカメラＸ５に近付けられる。このような中長距離近接（例えば３～６０ｃｍ程度）を近接センサＸ２で検出したときに、顔認証用モジュールを起動させれば、スマートフォンＸの消費電力を削減することができる。

【0083】

なお、近接センサＸ２としては、これまでに説明してきた近接センサ１００を好適に用いることが可能である。

【0084】

＜その他の変形例＞
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

【産業上の利用可能性】

【0085】

本明細書中に開示されている発明は、例えば、スマートフォン向けの近接センサに利用することが可能である。

【符号の説明】

【0086】

１ 電子機器
２ 検出対象
１００ 近接センサ
１１０ 発光部
１２０ 第１受光部
１３０ 第２受光部
１４０ 構造部材
１４１ 第１遮光壁
１４２ 第２遮光壁
１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６ チップ
２００ 筐体
２１０ 透過窓
α 井戸型導光領域
β チップ搭載領域
Ｄ１ 第１検出範囲
Ｄ２ 第２検出範囲
Ｌ１ 外部反射光
Ｌ２ 内部反射光
Ｌ３ 内部漏洩光
Ｘ スマートフォン
Ｘ１ 表示画面
Ｘ２ 近接センサ
Ｘ３ スピーカ
Ｘ４ マイク
Ｘ５ カメラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】