CN206177326U - 光传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供能够抑制因杂散光而产生的噪声的光传感器。光传感器(1)具有检测是否存在被检测物体Obj的光传感器(2)，位于覆盖该光传感器(2)的部位且在与该光传感器(2)之间设置并配置有空间(S)的透光性盖板(9)。光传感器(2)具有：基板(3)；设置于基板(3)且从基板(3)的表面侧射出光的发光元件(4)；设置于基板(3)且接收基于从发光元件(4)射出的光的反射光的感光元件(5)；设置成围住感光元件(5)的感光面(5A)，且在发光元件(4)与感光元件(5)之间遮断光的第一遮光部(8)；以及设置于透光性盖板(9)与光传感器(2)之间的空间(S)，且在发光元件(4)与感光元件(5)之间遮断光的第二遮光部(10)。
Description
技术领域
本发明涉及将发光元件和感光元件安装于基板的光传感器。
背景技术
一般而言，作为光传感器，已知的是将发光元件和感光元件安装于基板的情况(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开昭63－33886号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在这样的光传感器中，为了防止从发光元件射出的光直接射入感光元件的情况，考虑了在发光元件与感光元件之间设置遮光部的结构。另一方面，还有在光传感器的覆盖发光元和感光元件的部位设置玻璃板的结构。
然而，在这样的结构中，在利用玻璃板覆盖发光元件和感光元件时，可能会导致在发光元件及感光元件与玻璃板之间产生空间。在此情况下，当油等弄脏玻璃板时，可能会因该油污导致来自发光元件的出射光发生散射。该散射光可能通过玻璃板与感光元件之间的空间穿越过遮光部而射入感光元件，从而存在因该杂散光而产生噪声的问题。
本发明正是鉴于上述问题而完成的，本发明的目的在于提供一种能够抑制因杂散光而产生的噪声的光传感器及其制造方法。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述问题，本发明第一方面的光传感器的结构为隔开空间被透光性盖板覆盖，且用于检测是否存在被检测物体，该光传感器的结构具有：基板；设置于所述基板且从所述基板的表面侧射出光的发光元件；设置于所述基板且接收基于从所述发光元件射出的光的反射光的感光元件；以及设置成围住所述感光元件的感光面，且在所述发光元件与所述感光元件之间遮断光的第一遮光部；以及设置于所述透光性盖板与所述传感器之间的空间，且在所述发光元件与所述感光元件之间遮断光的第二遮光部。
本发明第二方面的光传感器构成为，所述第二遮光部由可弹性形变的材料来形成。
本发明第三方面的光传感器构成为还具有使从所述发光元件射出的光向着远离所述感光元件的方向倾斜的光学构件。
本发明第四方面的光传感器构成为隔开空间被透光性盖板覆盖，且用于检测是否存在被检测物体，该光传感器的结构具有：基板；设置于所述基板且从所述基板的表面侧射出光的发光元件；设置于所述基板且接收基于从所述发光元件射出的光的反射光的感光元件；以及设置成围住所述感光元件的感光面，且在所述发光元件与所述感光元件之间遮断光的遮光部，所述遮光部包括：具有一定的高度尺寸且设置于所述发光元件及所述感光元件的周围的周壁部；以及位于所述发光元件与所述感光元件之间且比所述周壁部向着所述透光性盖板突出的突壁部。
本发明第五方面的光传感器的制造方法的特征在于，该光传感器隔开空间被透光性盖板覆盖，且用于检测是否存在被检测物体，该光传感器的制造方法的特征在于，所述光传感器具有：基板；设置于所述基板且从所述基板的表面侧射出光的发光元件；设置于所述基板且接收基于从所述发光元件射出的光的反射光的感光元件；以及设置成围住所述感光元件的感光面，且在所述发光元件与所述感光元件之间遮断光的第一遮光部；以及设置于所述透光性盖板与所述传感器之间的空间，且在所述发光元件与所述感光元件之间遮断光的第二遮光部，所述第二遮光部通过对所述第一遮光部的表面涂布软质树脂材料来形成。
发明效果
根据第一方面的发明，在透光性盖板与光传感器之间的空间设置有用于在发光元件与感光元件之间将光遮断的第二遮光部。由此，即使在因透光性盖板的污渍而使来自发光元件的出射光发生散射的情况下，也能够利用第二遮光部来遮断进入空间内的散射光。其结果是，由于能够利用第二遮光部来降低散射光射入感光元件5的情况，所以能够抑制因杂散光而产生的噪声。
根据第二方面的发明，第二遮光部构成为具有利用可弹性形变的材料形成的结构。由此，在利用透光性盖板覆盖光传感器的情况下，通过使与透光性盖板相接触的第二遮光部发生形变，从而能够使透光性盖板与第二遮光部相互接触。其结果是，由于能够消除透光性盖板与第二遮光部之间的间隙，所以能够利用第二遮光部来遮断进入空间内的散射光。例如，作为可弹性形变的材料，通过对第一遮光部涂布软质树脂材料，从而能够形成第二遮光部。
根据第三方面的发明，利用光学构件来使从发光元件射出的光向着远离感光元件的方向倾斜。由此，即使在射出光在透光性盖板的表面发生散射的情况下，在远离感光元件的位置也会产生散射光。因此，能够减少向着感光元件的散射光，能够抑制杂散光。
根据第四方面的发明，遮光部包括具有一定高度尺寸的周壁部和比周壁部向着透光性盖板突出的突壁部。由此，即使在因透光性盖板的污渍而使来自发光元件的出射光发生散射的情况下，也能够利用遮光部的突壁部来遮断散射光。其结果是，由于能够利用突壁部来降低散射光射入感光元件的情况，所以能够抑制因杂散光而产生的噪声。另外，由于遮光部将周壁部与突壁部形成为一体而构成，所以能够减少构件数量，能够降低制造成本。
根据第五方面的发明，第二遮光部通过对第一遮光部的表面涂布软质树脂材料来形成。由此，由于无需预先量产准备第二遮光部，所以能够降低构成光传感的构件，能够力图实现低成本化。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的光传感器装置的剖视图。
图2是从图1中的箭头II－II方向观察光传感器装置得到的剖视图。
图3是表示本发明实施方式2的光传感器装置的剖视图。
图4是从图3中的箭头IV－IV方向观察实施方式2的光传感器装置得到的剖视图。
图5是表示本发明实施方式3的光传感器装置的剖视图。
图6是从图5中的箭头VI－VI方向观察实施方式3的光传感器装置得到的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明使用了本发明实施方式的光传感器的光传感器装置。
首先，图1至图2中示出了本发明的实施方式1。实施方式1的光传感器装置1具有：检测出被检测物体Obj的存在的光传感器2，以及覆盖光传感器2的透光性盖板9。
光传感器2位于光传感器装置的一端侧(图1中的下侧)，例如收纳于传感器壳体SC。该光传感器2具有基板3、发光元件4、感光元件5、透镜6、第一遮光部8、第二遮光部10等。光传感器2在厚度方向上的尺寸(上下方向的尺寸)设定为例如1mm左右的尺寸。
基板3位于光传感器2的一端，例如利用印刷布线基板等绝缘材料来形成为平板状。在基板3的表面(上表面)3A安装有发光元件4和感光元件5。
发光元件4安装于基板3的表面3A，例如射出红外线或可见光。通常，发光元件4的光轴位于垂直于例如基板3的表面3A的垂直方向(上下方向)。作为发光元件4，使用例如发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、面发光激光器(VCSEL)。为了提高检测分辨率，并提高S/N，优选使用元件本身的出射角(光束广角)较小的VCSEL来作为发光元件4。
感光元件5例如以在图1中的左右方向上与发光元件4分离的方式配置于发光元件4的附近，安装于基板3的表面3A。在此情况下，在感光元件5的表面设置有感光面5A。该感光元件5是利用感光面5A来接收从发光元件4射出的光经由被检测物体Obj反射后的光的元件。作为感光元件5，使用例如光电二极管(PD)、光晶体管等。
透镜6位于基板3的表面3A，设置为覆盖发光元件4。透镜6是由被形成为例如向上方突出的大致半球形状的凸透镜构成的光学构件，且密封发光元件4。该透镜6由具有透光性的绝缘性树脂材料来形成，且将从发光元件4射出的光发射到外部。在此情况下，透镜6的中心被配置为从发光元件4的发光面的中心位置向远离感光元件5的方向偏离。由此，透镜6使来自发光元件4的光折射，使与来自发光元件4的光束的光轴从与基板3垂直的垂直方向起倾斜。此时，经由透镜6而射出的光的光轴向着远离感光元件5的方向倾斜。
平坦部7位于基板3的表面3A，覆盖并密封感光元件5。平坦部7由具有透光性的绝缘性树脂材料来形成为平板状。在此情况下，从发光元件4射出并被被检测物体Obj反射的光通过平坦部7而射入感光元件5的感光面5A。为了易于取出模具，平坦部7的角落部位成为倾斜的倒角形状。
此处，示出了发光元件4和感光元件5分别被单独的透镜6和平坦部7密封的情况，但是也可以将这些透镜6和平坦部7形成为一体，并将发光元件4和发光元件5密封在一起。
第一遮光部8围住感光元件5的感光面5A，且设置于平坦部7的外周缘侧。具体而言，将第一遮光部8形成为围住感光面5A的大致呈四边形的筐状体。另外，第一遮光部8具有向着透镜6延伸的2个腕部，且以C字形来覆盖透镜6的周围。因此，第一遮光部8形成有用于配置透镜6的凹部8A。
另一方面，在第一遮光部8的大致中央处，在感光面5A的上侧形成有向着光传感器2的表面侧(透光性盖板9一侧)开口的开口部8B。另外，位于凹部8A与开口部8B之间，在发光元件4与感光元件5之间形成有遮光避8C，从发光元件4射出的光不被被检测物体Obj反射，而由该被遮光壁8C遮断其直接射入感光元件5。
由此，第一遮光部8利用遮光壁8C来遮断未被被检测物体Obj反射的光、即杂散光射入感光元件5。另外，第一遮光部8是允许被被检测物体Obj反射的光经由开口部8B射入感光元件5的构件。即，第一遮光部8的开口部8B构成了将从发光元件4射出且被被检测物体Obj反射的反射光引导至感光元件5的光透过路径。
透光性盖板9位于覆盖光传感器2的部位，装载并设置于传感器壳体SC。在此情况下，将透光性盖板9配置为，通过使该透光性盖板9与光传感器2隔开一定的间隔(例如0.1mm以上0.7mm以下)，从而在该透光性盖板9与光传感器2之间设置空间S。透光性盖板9由例如透明的玻璃、树脂材料等来形成为平板状。透光性盖板9通过覆盖光传感器2，从而构成使光传感器2不受灰尘影响的保护膜。在此情况下，作为不超过1mm的范围，将透光性盖板9的厚度尺寸设定为例如0.5mm以上0.7mm以下。
第二遮光部10设置于透光性盖板9与光传感器2之间的空间S。具体而言，第二遮光部10位于第一遮光部8的遮光壁8C的上表面，由透光性盖板9和遮光壁8C来夹持。第二遮光部10可通过例如粘接剂固定于遮光壁8C，也可以由收纳光传感器2的传感器壳体SC的空腔的壁面来进行定位和固定。第二遮光部10由例如黑色的抑制光反射的低反射率树脂材料来形成为棒状或者长方体形。另外，第二遮光部10由例如橡胶等能进行弹性形变的树脂材料来形成。
因此，在将光传感器2安装于光传感器装置1时，第二遮光部10的突出端部与透光性盖板9相接触，第二遮光部10发生形变。由此，第二遮光部10与透光性盖板9紧密接触，且位于发光元件4与感光元件5之间，从而填满第一遮光部8(遮光壁8C)与透光性盖板9之间的间隙。在此情况下，将第二遮光部10的长度方向尺寸L1(图1中的深度方向尺寸)设定为大于感光元件5的感光面5A的长度方向尺寸L2。即，在从发光元件4观察感光元件5时，第二遮光部10配置于使得感光面5A被挡住的位置。其结果是，在从发光元件4射出的光发生散射的情况下，第二遮光部10能够在发光元件4与感光元件5之间遮断杂散光。
光传感器装置1具有如上所述的结构，接着，说明该光传感器装置1的动作。
若驱动光传感器装置1，则发光元件4从基板3的表面3A侧沿着垂直方向射出光。然后，从发光元件4射出的光(出射光)因透镜6而向着远离感光元件5的方向倾斜，通过透光性盖板7，照射至例如手掌、手指等被检测物体Obj。另外，被被检测物体Obj反射而成的光(反射光)透过透光性盖板9，经由开口部8B被感光元件5所接收。由此，光传感器2能够检测出被检测物体Obj是否位于光传感器2的上部，即是否存在被检测物体Obj。
此处，来自发光元件4的射出光的一部分因附着于透光性盖板9的油等污渍D而发生反射或散射，可能会导致发生漫反射而返回感光元件5。另外，离开发光元件4的光在光传感器2的内部直接传播，可能产生进入感光元件5的直接辐射波。将进入感光元件5的、来自透光性盖板9的反射光或散射光、以及在光传感器2内等传播的光统称为杂散光。
在此情况下，第一遮光部8的遮光壁8C能够在发光元件4与感光元件5之间遮断直接在光传感器2的内部传播的杂散光。另外，第二遮光部10能够在发光元件4与感光元件5之间遮断因附着于透光性盖板9的污渍D而发生散射的杂散光。
因而，根据实施方式1，在透光性盖板9与光传感器2之间的空间S设置有在发光元件4与感光元件5之间遮断光的第二遮光部10。由此，即使在因透光性盖板9的污渍D而使来自发光元件4的出射光发生散射的情况下，也能够利用第二遮光部10来遮断进入空间S内的散射光。其结果是，由于能够利用第二遮光部10来降低散射光射入感光元件5的可能性，所以能够抑制因杂散光而产生的噪声。
另外，第二遮光部10具有利用可弹性形变的材料形成的结构。由此，在利用透光性盖板9覆盖光传感器2的情况下，通过使与透光性盖板9相接触的第二遮光部10发生形变，从而能够使透光性盖板9与第二遮光部10相互接触。其结果是，由于能够消除透光性盖板9与第二遮光部10之间的间隙，所以能够利用第二遮光部10来遮断进入空间S内的散射光。
另外，光传感器装置1利用透镜6使从发光元件4射出的光向着远离感光元件5的方向倾斜。由此，即使在射出光在透光性盖板9的表面发生散射的情况下，在远离感光元件5的位置也会产生散射光。因此，能够减少向着感光元件5的散射光，能够抑制杂散光。
接着，在图3和图4中示出了本发明实施方式2的光传感器装置。实施方式2的特征在于利用软质树脂来形成第二遮光部。另外，在实施方式2中，对于与上述实施方式1相同的构成要素标注相同的标号，并省略其说明。
实施方式2的光传感器装置11与实施方式1相同，具有：检测出被检测物体Obj的存在的光传感器12，以及覆盖光传感器2的透光性盖板9。在此情况下，光传感器12与实施方式1几乎相同，具有基板3、发光元件4、感光元件5、透镜6、第一遮光部8、第二遮光部13等。此处，实施方式2的光传感器12与实施方式1的光传感器2的不同点在于，利用软质树脂材料来形成第二遮光部13。
第二遮光部13设置于透光性盖板9与光传感器2之间的空间。将第二遮光部13的长度方向尺寸L1(图3中的深度方向尺寸)设定为大于感光元件5的感光面5A的长度方向尺寸L2。即，在从发光元件4观察感光元件5时，第二遮光部13配置于使得感光面5A被挡住的位置。该第二遮光部13由例如黑色的抑制光反射的低反射率的软质树脂材料来形成。
此处，位于发光元件4与感光元件5之间，第二遮光部13由喷射机(jet dispenser)等涂布机涂布在成为平坦面的遮光壁8C上。第二遮光部13所使用的软质树脂材料具有触变性(thixotropy)，适用T1值在例如4以上的规定值(优选5以上7以下)、且粘度在例如70Pa﹒s以上的规定值(优选8Pa﹒s以上130Pa﹒s以下)。由此，若在遮光壁8C上涂布软质树脂材料，则由于软质树脂材料的粘度变高，所以能够抑制软质树脂材料向着发光元件4或感光元件5流出的情况。另外，第二遮光部13所使用的软质树脂材料适用具有热固化性的材料。由此，通过对涂布于遮光壁8C上的第二遮光部13进行加热，第二遮光壁13被固定于第一遮光部(遮光壁8C)。
另外，软质树脂材料不仅限于具有热固化性的材料，也可以利用例如紫外线等来使其固化。即，可以在将软质树脂材料涂布于第一遮光部8之后，使其固化，从而被固定于第一遮光部8。为了加强第二遮光部13与透光性盖板9之间的紧密接触，优选在固化后也可弹性形变的构件。
因此，实施方式2也能得到与实施方式1几乎相同的作用效果。根据实施方式2，通过在第一遮光部8的表面涂布软质树脂材料，从而能够形成第二遮光部10。其结果是，由于无需预先量产准备第二遮光部，从而能减少构成光传感器12的构件，能够力图实现低成本化。
接着，在图5和图6中示出了本发明实施方式3的光传感器装置。实施方式3的特征在于，利用周壁部和突壁部来构成遮光部。另外，在实施方式3中，对于与上述实施方式1相同的构成要素标注相同的标号，并省略其说明。
实施方式3的光传感器装置21具有：检测出被检测物体Obj的存在的光传感器22，以及覆盖光传感器22的透光性盖板9。在此情况下，光传感器22与实施方式1几乎相同，具有基板3、发光元件4、感光元件5、透镜6、遮光部23等。此处，实施方式3的光传感器22与实施方式1的光传感器2的不同点仅在于，设置一个遮光部。
遮光部23围住感光元件5的感光面5A，且设置于平坦部7的外周缘侧。具体而言，遮光部23具有设置于发光元件4和感光元件5的周围的周壁部23A，以及设置于发光元件4与感光元件5之间的突壁部23B。周壁部23A和突壁部23B利用硬质的树脂材料形成为一体。
周壁部23A具有一定的高度尺寸，且形成为围住发光元件5的发光面5A的大致呈四边形的框状体。另外，周壁部23A具有向着透镜6延伸的2个腕部，且以C字形来覆盖透镜6的周围。因此，周壁部23A上形成有用于配置透镜6的凹部23A1。另一方面，在周壁部23A的大致中央处，在感光面5A的上侧形成有向着光传感器2的表面侧(透光性盖板9一侧)开口的开口部23A2。
突壁部23B位于发光元件4与感光元件5之间，且设置为从周壁部23A的上端面向着透光性盖板9突出。将该突壁部23B的长度方向尺寸L1(图5上的深度方向)设定为比感光元件5的长度方向尺寸L2稍长。即，在从发光元件4观察感光元件5时，突壁部23B配置于使得感光面5A被挡住的位置。另外，将突壁部23B的突出尺寸(上下方向尺寸)设定为比空间S的高度尺寸要短，从而使突壁部23B与透光性盖板9不接触。在从发光元件4射出的光发生散射的情况下，该突壁部23B能够在发光元件4与感光元件5之间遮断杂散光。
因此，实施方式3也能得到与实施方式1几乎相同的作用效果。根据实施方式3，遮光部23包括：具有一定的高度尺寸的周壁部23A，以及比周壁部23A更向透光性盖板9突出的突壁部23B。由此，即使在因透光性盖板9的污渍D而使来自发光元件4的射出光发生散射的情况下，也能够利用遮光部23的突壁部23B来遮断散射光。其结果是，由于能够利用突壁部23B来减少散射光射入感光元件5的情况，所以能够抑制因杂散光而产生的噪声。
另外，由于遮光部23将周壁部23A与突壁部23B形成为一体，所以能够减少构件数量，能够抑制制造成本。
而且，由于仅在发光元件4与感光元件5之间设置突壁部23B，所以能够使遮断杂散光的构件小型化。由此，在利用密封材等将透光性盖板9密封于传感器壳体SC的情况下，能够抑制突壁部23B对密封材的干扰。
在上述实施方式1中构成为如下结构：即，透镜6的中心从发光元件4的发光面的中心位置向远离感光元件5的方向偏离。然而，不仅限于本发明，也可以配置成使透镜的中心与发光元件的发光面的中心位置相一致的结构。由此，可以构成为来自发光元件的出射光向着与基板垂直的垂直方向射出，而不会向着远离感光元件的方向倾斜。这一点在实施方式2和实施方式3中相同。
另外，在上述实施方式1中，通过配置成使透镜6的中心从发光元件4的发光面的中心位置向远离感光元件5的方向偏离，从而得到使来自发光元件4的出射光向着远离感光元件5的方向倾斜的结构。然而，不仅限于本发明，通过以发光元件倾斜的状态将该发光元件安装于基板，从而也可以构成为使来自发光元件的光直接向着与感光元件相反一侧的方向倾斜的结构。在此情况下，透镜无需使来自发光元件的光的光轴发生折射，仅覆盖发光元件的上部即可。另外，通过利用厚度尺寸随着向着感光元件侧而变大的斜面状的光学构件来覆盖发光元件，从而也可以构成为使来自发光元件的光向着与感光元件相反侧的方向倾斜的结构。这些点在实施方式2和实施方式3中相同。
另外，在上述实施方式1和实施方式2中，第二遮光部10、13由可弹性形变的材料来形成。然而，本发明并不仅限于此，也可以利用硬质的材料来形成第二遮光部。
标号说明
1、11、21 光传感器装置
2、12、22 光传感器装置
3 基板
4 发光元件
5 感光元件
6 透镜(光学构件)
8 第一遮光部
9 透光性盖板
10、13 第二遮光部
23 遮光部
23A 周壁部
23B 突壁部。
Claims (4)
1.一种光传感器，隔开空间被透光性盖板覆盖，且用于检测是否存在被检测物体，该光传感器的特征在于，具有：
基板；
设置于所述基板且从所述基板的表面侧射出光的发光元件；
设置于所述基板且接收基于从所述发光元件射出的光的反射光的感光元件；
设置成围住所述感光元件的感光面，且在所述发光元件与所述感光元件之间遮断光的第一遮光部；以及
设置于所述透光性盖板与所述光传感器之间的空间，且在所述发光元件与所述感光元件之间遮断光的第二遮光部。
2.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，
所述第二遮光部利用可弹性形变的材料来形成。
3.如权利要求1或2所述的光传感器，其特征在于，
还具有使从所述发光元件射出的光向着远离所述感光元件的方向倾斜的光学构件。
4.一种光传感器，隔开空间被透光性盖板覆盖，且用于检测是否存在被检测物体，该光传感器的特征在于，具有：
基板；
设置于所述基板且从所述基板的表面侧射出光的发光元件；
设置于所述基板且接收基于从所述发光元件射出的光的反射光的感光元件；以及
设置成围住所述感光元件的感光面，且在所述发光元件与所述感光元件之间遮断光的遮光部，
所述遮光部包括：
具有一定的高度尺寸且设置于所述发光元件及所述感光元件的周围的周壁部；以及
位于所述发光元件与所述感光元件之间且比所述周壁部向着所述透光性盖板突出的突壁部。
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