DE112011103016T5 - Optischer Sensor - Google Patents

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DE112011103016T5
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Takamitsu Ookura
Noboru Endoh
Yasuaki Makino
Takanori Makino
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Abstract

Ein optischer Sensor weist auf: ein erstes und ein zweites Lichtempfangselement (20) auf einem Halbleitersubstrat (10); einen lichtblockierenden Film (40), der über einen lichtdurchlässigen Film (30) oberhalb des Halbleitersubstrats (10) angeordnet ist; und eine erste und eine zweite Öffnung (41) entsprechend den Lichtempfangselementen (20) und in dem lichtblockierenden Film (40) angeordnet. Eine erste und eine zweite virtuelle Linie (A bis C) sind derart definiert, dass sie sich jeweils von den Mitten des ersten und des zweiten Lichtempfangselements (20a bis 20h) erstrecken und die Mitten der ersten und der zweiten Öffnung (41a bis 41h) durchlaufen. Höhenwinkel und/oder Links-Rechts-Winkel der ersten und der zweiten virtuellen Linie (A bis C) unterscheiden sich. Die lichtempfindliche Fläche des ersten Lichtempfangselements (20a bis 20h) ist größer als die Aperturfläche der ersten Öffnung (41a bis 41h). Die lichtempfindliche Fläche des zweiten Lichtempfangselements (20a bis 20h) ist größer als die Aperturfläche der zweiten Öffnung (41a bis 41h).

Description

  • (Querverweis auf verwandte Anmeldungen)
  • Diese Anmeldung basiert auf den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2010-203294 , die am 10. September 2010 eingereicht wurde, Nr. 2010-203295, die am 10. September 2010 eingereicht wurde, Nr. 2010-206974, die am 15. September 2010 eingereicht wurde, Nr. 2010-252170, die am 10. November 2010 eingereicht wurde, Nr. 2011-1100, die am 6. Januar 2011 eingereicht wurde, Nr. 2011-1101, die am 6. Januar 2011 eingereicht wurde, Nr. 2011-1102, die am 6. Januar 2011 eingereicht wurde, Nr. 2011-1103, die am 6. Januar 2011 eingereicht wurde, und Nr. 2011-15417, die am 27. Januar 2011 eingereicht wurde, auf deren Offenbarungen hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
  • (Technisches Gebiet)
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Sensor, bei dem mehrere Lichtempfangselemente, die jeweils dazu dienen, Licht in ein elektrisches Signal zu wandeln, auf einem Halbleitersubstrat gebildet sind, ein lichtblockierender. Film oberhalb der Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist, wo die Lichtempfangselemente über einen lichtdurchlässigen Film gebildet sind, und Öffnungen zur Übertragung von Licht entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen in dem lichtblockierenden Film gebildet sind.
  • (Stand der Technik)
  • Bei einem herkömmlichen optischen Sensor, so wie er beispielsweise in dem Patentdokument 1 vorgeschlagen wird, sind mehrere Photodioden auf einem Halbleitersubstrat gebildet, ist eine lichtdurchlässige Schicht mit einer lichtdurchlässigen Eigenschaft auf der Oberfläche hiervon gebildet, wo die Photodioden gebildet sind, ist eine lichtblockierende Maske mit einer lichtblockierenden Eigenschaft auf der oberen Oberfläche der lichtdurchlässigen Schicht gebildet und sind mehrere Lichtausbreitungsbereiche in der lichtblockierenden Maske gebildet. In dem optischen Sensor wird, durch die Lichtausbreitungsbereiche der lichtblockierenden Maske, der Bereich von Licht, das auf die Lichtempfangsoberfläche von jeder der Photodioden fällt, insbesondere der Höhenwinkel hiervon, definiert.
  • Bei dem im Patentdokument 1 aufgezeigten optischen Sensor ist die Fläche der Lichtempfangsoberfläche von jeder der Photodioden, wie in der 1 des Patentdokuments 1 gezeigt, im Wesentlichen gleich derjenigen von jedem der Lichtausbreitungsbereiche. Folglich ist der Winkelbereich (Richtcharakteristik) des Lichts, das auf die Lichtempfangsoberfläche von jeder der Photodioden fällt, schmal, was dahingehend ein Problem verursachen kann, dass Licht in einem bestimmten Winkel nicht mit der Photodiode erfasst werden kann. Folglich kann es im Falle des Aufbaus des im Patentdokument 1 beschriebenen optischen Sensor schwierig sein, die Intensität von Licht (Betrag von einfallendem Licht) oder die Winkel (Höhenwinkel und Links-Rechts-Winkel) hiervon auf der Grundlage eines Ausgangssignals von jeder der Photodioden zu erfassen.
  • Ferner ist, bei dem im Patentdokument 1 beschriebenen optischen Sensor, die einschichtige lichtblockierende Maske auf der oberen Oberfläche der lichtdurchlässigen Schicht gebildet. Im Falle diesen Aufbaus kann es passieren, dass Licht, das von einem bestimmten der Lichtausbreitungsbereiche einfällt, über die lichtdurchlässige Schicht auf die Photodiode fällt, die nicht dem bestimmten Lichtausbreitungsbereich entspricht. Dies führt dazu, dass ein Ausgangssignal von der Photodiode gegebenenfalls einen Lichtausgang (Störausgang) von dem nicht beabsichtigten Lichtausbreitungsbereich aufweist.
  • Ferner sind, bei dem im Patentdokument 1 aufgezeigten optischen Sensor, die zwei paarweise angeordneten Photodioden in einer Rechts-Links-Richtung benachbart angeordnet und wird der Bereich von Licht, das auf die Lichtempfangsoberfläche von jeder der zwei Photodioden fällt, durch den einen der Lichtausbreitungsbereiche definiert, der oberhalb der zwei Photodioden angeordnet ist. Folglich ist dann, wenn Licht von der linken Seite auf den optischen Sensor fällt, ein Ausgangssignal von der rechten Photodiode größer als ein Ausgangssignal von der linken Photodiode. Demgegenüber ist dann, wenn Licht von der rechten Seite auf den optischen Sensor fällt, das Ausgangssignal von der linken Photodiode größer als das Ausgangssignal von der rechten Photodiode. Folglich kann dadurch, dass die Ausgangssignale von den zwei paarweise angeordneten Photodioden miteinander verglichen werden, erfasst werden, ob Licht von der linken oder der rechten Seite einfällt.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann ein Wert (erster Wert) berechnet werden, indem das Ausgangssignal von der linken Photodiode durch die Gesamtsumme der Ausgangssignale von den zwei paarweise angeordneten Photodioden geteilt wird, ein Wert (zweiter Wert) berechnet werden, indem das Ausgangssignal von der rechten Photodiode durch die Gesamtsumme der Ausgangssignale von den zwei paarweise angeordneten Photodioden geteilt wird, ein Verhältnis zwischen den zwei Werten bestimmt werden und folglich erfasst werden, wie viel Licht von der linken Seite oder von der rechten Seite auf den optischen Sensor fällt. D. h., es kann das Rechts-Links-Verhältnis von Licht erfasst werden.
  • Das Rechts-Links-Verhältnis weist jedoch eine Eigenschaft auf, nach der es sich in Übereinstimmung mit dem Höhenwinkel von Licht ändert, und nur mit dem Rechts-Links-Verhältnis ist eine genaue Erfassung der Einfallsrichtung (Höhenwinkel und Rechts-Links-Winkel) von Licht nicht möglich.
  • Wenn es einen Winkel von Licht gibt, der insbesondere erfasst werden soll, um einem Verwendungszweck gerecht zu werden, sollten die Lichtausbreitungsbereiche erneut in Übereinstimmung mit dem Verwendungszweck erzeugt werden, was in dem Problem einer geringen Einsatzflexibilität resultiert.
  • Ferner ist, in dem Patentdokument 1, die lichtblockierende Maske auf der Oberfläche (rechte Empfangsoberfläche), wo die Photodioden gebildet sind, über die lichtdurchlässige Schicht gebildet, und sind die Lichtausbreitungsbereiche, in dem Patentdokument 1, in der lichtblockierenden Maske gebildet. Licht, das schräg von oben kommt und auf die Lichtempfangsoberfläche von jeder der Photodioden fällt, wird durch die lichtblockierende Maske blockiert, der Bereich, in dem das Licht auf die Oberfläche fällt, wo die Photodioden gebildet sind, hängt jedoch von dem Abstand zwischen der Lichtempfangsoberfläche und dem Lichtausbreitungsbereich ab. In dem Patentdokument 1 wird der Abstand dazwischen durch die Dicke der lichtdurchlässigen Schicht bestimmt und ist, da die Dicke schmal ist, der Bereich des Lichts, das auf die Oberfläche fällt, wo die Photodioden gebildet sind, schmal.
  • Dies ergibt einen Fall, in dem, in Abhängigkeit der Einfallsrichtung von Licht, das Licht auf die Lichtempfangsoberfläche der linken Photodiode fällt, jedoch nicht auf die Lichtempfangsoberfläche der rechten Photodiode fällt. In diesem Fall ist das Ausgangssignal von der rechten Photodiode null, so dass die Gesamtsumme der Ausgangssignale von den zwei Photodioden gleich dem Ausgangssignal von der linken Photodiode ist, d. h. der erste Wert 1 ist und der zweite Wert 0 ist. Demgegenüber ist dann, wenn das Licht auf die Lichtempfangsoberfläche der rechten Photodiode fällt, jedoch nicht auf die Lichtempfangsoberfläche der linken Photodiode fällt, das Ausgangssignal von der linken Photodiode null, so dass die Gesamtsumme der Ausgangssignale von den zwei Photodioden gleich dem Ausgangssignal von der rechten Photodiode ist, der erste Wert 0 ist und der zweite Wert 1 ist. Folglich ist jeder der Wert konstant (Sättigung ist erreicht), so dass auch dann, obgleich erfasst werden kann, ob das Licht von der linken oder der rechten Seite einfällt, das Rechts-Links-Verhältnis des Lichts entsprechend den Einfallswinkeln des Lichts nicht erfasst werden kann.
  • Ferner offenbart das Patentdokument 2 eine herkömmliche Halbleitervorrichtung, bei der ein Photosensor und eine Signalverarbeitungsschaltung in einem Halbleiterchip gebildet sind. Bei dieser Halbleitervorrichtung sind oberhalb des Photosensors und der Signalverarbeitungsschaltung ein erster lichtdurchlässiger Isolierfilm, ein lichtdurchlässiger Zwischenschicht-Isolierfilm, ein lichtblockierender Film mit einem Fenster, das darin geöffnet ist, um eine Lichtempfangsoberfläche freizulegen, und ein lichtdurchlässiger Chip-Schutzfilm nacheinander in Schichten übereinander angeordnet, und sind die anderen Schichten, die auf der Lichtempfangsoberfläche des ersten lichtdurchlässigen Isolierfilms übereinander angeordnet sind, entfernt, um den ersten lichtdurchlässigen Isolierfilm freizulegen. Hierdurch kann die Intensität von Licht, das auf die Halbleitervorrichtung fällt, auch dann genau erfasst werden, wenn die Intensität des Lichts äußerst niedrig ist. Ferner schreitet das Licht dann, wenn es auf den mehrschichtigen Film fällt, fort, während es zwischen den Schichten reflektiert und übertragen wird, bevor es den Photosensor erreicht, so dass das auf den Photosensor fallende Licht Intensitätsschwankungen aufgrund von Interferenz erfährt. Da die anderen Schichten, die auf der Lichtempfangsoberfläche des ersten lichtdurchlässigen Isolierfilms übereinander angeordnet sind, jedoch entfernt worden sind, wird verhindert, dass das auf den Photosensor fallende Licht die durch Interferenz bedingten Intensitätsschwankungen aufweist.
  • Der Betrag von Licht (Intensität von Licht), das auf den Photosensor fällt, hängt von den Einfallswinkeln des Lichts ab. Die im Patentdokument 2 aufgezeigte Halbleitervorrichtung weist jedoch nicht die Funktion zur Erfassung der Einfallswinkel von Licht auf. Folglich weist die erfasste Lichtintensität Intensitätsschwankungen in Übereinstimmung mit den Einfallswinkeln des Lichts auf, so dass die Genauigkeit bei einer Erfassung der Lichtintensität ein Problem darstellt.
  • Ferner offenbart beispielsweise das Patentdokument 3 einen herkömmlichen optischen Sensor, der Lichtempfangselemente, die jeweils ein Signal in Übereinstimmung mit dem Betrag von Licht ausgeben, und ein Lichtbetragsänderungselement, das oberhalb der Lichtempfangselementen gehalten wird, um den Betrag von Licht auf jedes der Lichtempfangselemente in Übereinstimmung mit den Einfallswinkeln des Lichts zu ändern, auf. Mit jedem der Lichtempfangselemente ist eine Strom-Spannungs-Wandlungsschaltung mit einem Operationsverstärker und Laserabgleichswiderständen verbunden. Durch Abgleichen des Widerstandswerts von jedem der Laserabgleichswiderstände wird die Verstärkung eines Ausgangssignals von jedem der Lichtempfangselemente abgestimmt.
  • Bei dem im Patentdokument 3 aufgezeigten optischen Sensor ist die Strom-Spannungs-Wandlungsschaltung, wie vorstehend beschrieben, mit jedem der Lichtempfangselemente verbunden und werden die Widerstandswerte der Laserabgleichswiderstände, deren Anzahl gleich derjenigen der Lichtempfangselemente ist, durch einen Laserabgleich abgestimmt. Folglich kann das Problem zunehmende Kosten auftreten.
  • Ferner offenbart beispielsweise das Patentdokument 4 einen herkömmlichen optischen Sensor, der aufweist: eine Lichtempfangseinrichtung, in der mehrere Lichtempfangselemente in der Form einer Matrix angeordnet sind, eine Definiereinrichtung zum Definieren des Bereichs einer Strahlung von einfallendem Licht, das in Richtung der mehreren Lichtempfangselemente gestrahlt wird, in Übereinstimmung mit den Einfallswinkeln von Licht, das auf die Lichtempfangseinrichtung fällt, und eine Verstärkungseinrichtung zur Verstärkung eines Erfassungssignals, das von jedem der mehreren Lichtempfangselemente ausgegeben wird, mit einem Verstärkungsfaktor, der auf der Grundlage der Position des Lichtempfangselements festgelegt wird, und Ausgabe des verstärkten Erfassungssignals. Eine Abdeckung ist, die in den 1 bis 3 des Patentdokuments 4 gezeigt, oberhalb der Lichtempfangseinrichtung vorgesehen und weist eine lichtblockierende Platte (Definiereinrichtung) auf, die ein Lichtdurchlassloch aufweist, das in deren Mitte hiervon gebildet ist. Der optische Sensor weist einen Aufbau auf, bei dem die Aperturfläche des Lichtdurchlasslochs größer als die Lichtempfangsfläche von jedem der Lichtempfangselemente ist und Licht, das durch das Lichtdurchlassloch auf die Lichtempfangseinrichtung fällt, auf die mehreren Lichtempfangselemente fällt.
  • Bei dem im Patentdokument 4 aufgezeigten optischen Sensor entspricht das eine Lichtdurchlassloch, wie vorstehend beschrieben, den mehreren Lichtempfangselementen und ist die Aperturfläche größer als die Lichtempfangsfläche. Folglich ist der Winkelbereich (Richtcharakteristik) von Licht, das auf die Lichtempfangsoberfläche von jedem der Lichtempfangselemente fällt, breit, so dass eine Differenz weniger wahrscheinlich zwischen den Richtcharakteristikeigenschaften der jeweiligen Lichtempfangselemente auftritt. Folglich kann dann, wenn die Einfallswinkel von Licht auf der Grundlage von jeweiligen Ausgangssignalen von den mehreren Lichtempfangselementen zu erfassen sind, die Genauigkeit bei einer Erfassung der Einfallswinkel ein Problem darstellen.
  • (Dokumente aus dem Stand der Technik)
  • (Patentdokumente)
    • Patentdokument 1: US 6 875 974
    • Patentdokument 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer S63-116458
    • Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldung Nr. 3 882 378
    • Patentdokument 4: ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2005-249478
  • (Zusammenfassung der Erfindung)
  • Die vorliegende Erfindung ist angesichts der obigen Probleme geschaffen worden, und es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Sensor bereitzustellen, bei dem die Richtcharakteristik verbreitert ist, um zu verhindern, dass die Erfassung der Intensität und der Winkel von Licht schwierig wird. Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Sensor bereitzustellen, bei dem verhindert wird, dass ein Ausgangssignal von jedem von Lichtempfangselementen einen Störausgang aufweist. Es ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Sensor bereitzustellen, der eine verbesserte Genauigkeit bei einer Erfassung der Lichtintensität aufweist. Es ist eine vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Sensor bereitzustellen, bei dem verhindert wird, dass das Links-/Rechts-Verhältnis von Licht in die Sättigung kommt. Es ist eine fünfte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Sensor bereitzustellen, bei dem eine Kostenzunahme verhindert wird, während die Verstärkung eines Ausgangssignals von jedem von Lichtempfangselementen abgestimmt wird. Es ist eine sechste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Sensorvorrichtung bereitzustellen, die eine verbesserte Genauigkeit bei einer Erfassung der Einfallsrichtung von Licht aufweist. Es ist eine siebte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Sensor bereitzustellen, bei dem die Richtcharakteristik verschmälert ist, um eine Verbesserung in der Genauigkeit bei einer Erfassung der Einfallswinkel von Licht zu ermöglichen. Es ist eine achte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Sensor mit einer verbesserten Einsatzflexibilität bereitzustellen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein optischer Sensor auf: mehreren Lichtempfangselemente, die auf einer Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats angeordnet sind und Licht in ein elektrisches Signal wandeln; einen lichtdurchlässigen Film, der auf der einen Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist und eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweist; einen lichtblockierenden Film, der über den lichtdurchlässigen Film auf der einen Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist und eine lichtblockierende Eigenschaft aufweist; und mehrere Öffnungen, die in dem lichtblockierenden Film zum Einleiten von Licht in jeweilige Lichtempfangselemente angeordnet sind. Die Lichtempfangselemente weisen ein erstes Lichtempfangselement und ein zweites Lichtempfangselement auf. Die Öffnungen weisen eine erste Öffnung entsprechend dem ersten Lichtempfangselement und eine zweite Öffnung entsprechend dem zweiten Lichtempfangselement auf. Eine erste virtuelle Linie ist so definiert, dass sie sich von einer Mitte des ersten Lichtempfangselements aus erstreckt und eine Mitte der ersten Öffnung durchläuft. Eine zweite virtuelle Linie ist so definiert, dass sie sich von einer Mitte des zweiten Lichtempfangselements aus erstreckt und eine Mitte der zweiten Öffnung durchläuft. Die erste virtuelle Linie und die zweite virtuelle Linie weisen einen unterschiedlichen Höhenwinkel und/oder einen unterschiedlichen Rechts-Links-Winkel auf. Eine Lichtempfangsfläche des ersten Lichtempfangselements ist größer als eine Aperturfläche der ersten Öffnung, und eine Lichtempfangsfläche des zweiten Lichtempfangselements ist größer als eine Aperturfläche der zweiten Öffnung.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen optischen Sensor weisen die virtuellen Linien, welche die Mitten der mehreren Lichtempfangselemente und die Mitten der Öffnungen entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen verbinden, unterschiedliche Höhenwinkel und/oder unterschiedliche Links-Rechts-Winkel auf. Hierdurch können mehrere Ausgangssignale mit verschiedenen Werten, einschließlich der Intensität und Winkel von Licht, erhalten werden. Ferner sind die lichtempfindlichen Flächen der Lichtempfangselemente größer als die Aperturflächen der entsprechenden Öffnungen. Dementsprechend ist der Winkelbereich (Richtcharakteristik) von Licht, das auf die Lichtempfangsoberfläche von jedem der Lichtempfangselemente fällt, breiter als bei einem Aufbau, bei dem die lichtempfindliche Fläche und die Aperturfläche gleich sind, und wird verhindert, dass das Problem auftritt, gemäß dem Licht in einem bestimmten Winkel nicht mit den Lichtempfangselementen erfasst werden kann. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Erfassung der Intensität von Licht (Betrag von einfallendem Licht) und der Winkel (Höhenwinkel und Links-Rechts-Winkel) hiervon auf der Grundlage des Ausgangssignals von jedem der Lichtempfangselemente schwierig wird.
  • Alternativ können sowohl der lichtblockierende Film als auch der lichtdurchlässige Film einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Eine Öffnung, die in jeder Schicht des lichtblockierenden Films angeordnet ist, definiert den Höhenwinkel von Licht. Eine Aperturfläche einer Öffnung, die in jeder Schicht des lichtblockierenden Films angeordnet ist, nimmt zu dem Halbleitersubstrat hin graduell zu. Hierdurch wird verhindert, dass Licht, das von einer bestimmten der Öffnungen einfällt, auf das Lichtempfangselement fällt, das sich von dem Lichtempfangselement entsprechend der bestimmten Öffnung unterscheidet. Folglich kann verhindert werden, dass das Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente einen Störausgang von dem ungewollten einfallenden Licht aufweist. Ferner nimmt die Aperturfläche der Öffnung, die in jeder der Schichtender lichtblockierenden Filme gebildet ist, zu der Bildungsoberfläche des Halbleitersubstrats hin zu. Folglich kann, ungleich einem Aufbau, bei dem die Aperturflächen der Öffnungen in den jeweiligen Schichten der lichtblockierenden Filme gleich sind, oder einem Aufbau, bei dem die Aperturflächen zu der Bildungsoberfläche hin abnehmen, verhindert werden, dass die Richtcharakteristik von Licht durch die Öffnung, die in jeder Schicht des lichtblockierenden Films gebildet ist, verschmälert wird.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein optischer Sensor auf: mehrere Lichtempfangselemente, die auf einer Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats angeordnet sind und Licht in ein elektrisches Signal wandeln; einen lichtblockierenden Film, der über einen lichtdurchlässigen Film oberhalb der Lichtempfangselemente auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist; mehrere Öffnungen zur Übertragung von Licht, die in dem lichtblockierenden Film angeordnet sind und jeweils den Lichtempfangselementen entsprechen; und einen lichtblockierenden Abschnitt. Jede Öffnung definiert einen Höhenwinkel von Licht. Der Höhenwinkel ist einen Winkel zwischen einer Linie parallel zu einer Lichtempfangsoberfläche eines entsprechenden Lichtempfangselements und einer Ausbreitungsrichtung von Licht. Der lichtblockierende Abschnitt verhindert, das Licht, das von einer der Öffnungen entsprechend einem jeweiligen Lichtempfangselement einfällt, in ein anderes Lichtempfangselement benachbart zu dem jeweiligen Lichtempfangselement eintritt. Der lichtblockierende Abschnitt ist in dem lichtdurchlässigen Film zwischen den benachbarten Öffnungen angeordnet.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen optischen Sensor ist der lichtblockierende Abschnitt gebildet, um einen Bereich zu überspannen, über sich die jeweils benachbarten Öffnungen gegenüberliegen. Hierdurch wird verhindert, dass Licht, das von einer bestimmten der Öffnungen einfällt, auf das Lichtempfangselement fällt, das nicht der bestimmten Öffnung entspricht. Folglich wird verhindert, dass das Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente einen Lichtausgang (Störausgang) von der ungewollten Öffnung aufweist.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein optischer Sensor auf: mehrere Lichtempfangselemente, die auf einer Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats angeordnet sind und Licht in ein elektrisches Signal wandeln; einen lichtblockierenden Film, der über einen lichtdurchlässigen Film oberhalb der Lichtempfangselemente auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist; und mehreren Öffnungen zur Übertragung von Licht, die in dem lichtblockierenden Film angeordnet sind und jeweils den Lichtempfangselementen entsprechen. Die Lichtempfangselemente weisen ein Lichtempfangselement zur Erfassung einer Intensität von Licht und ein Lichtempfangselement zur Erfassung eines Einfallswinkels von Licht auf. Sowohl der lichtdurchlässige Film als auch der lichtblockierende Film, die oberhalb des Lichtempfangselements zur Erfassung der Intensität von Licht angeordnet sind, sind entfernt.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen optischen Sensor sind sowohl der lichtdurchlässige Film als auch der lichtblockierende Film oberhalb des Lichtempfangselements zur Erfassung der Intensität von Licht entfernt worden. Hierdurch kann die Intensität von Licht, das auf das Halbleitersubstrat fällt, auch dann mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden, wenn die Intensität von Licht sehr schwach ist. Ferner wird verhindert, dass ein Ausgangssignal von dem Lichtempfangselement zur Erfassung der Intensität von Licht den Effekt einer Interferenz von Licht aufweist, der aus der Reflexion von Licht zwischen den einzelnen Schichten resultiert, die oberhalb der einen Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet sind. Der vorstehend beschriebene optische Sensor weist ferner die Lichtempfangselemente auf, die jeweils zur Erfassung des Einfallswinkels von Licht dienen. Hierdurch kann die Lichtintensität auf der Grundlage des Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement zur Erfassung der Lichtintensität und der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen, die jeweils zur Erfassung des Einfallswinkels von Licht dienen, erfasst werden. Folglich wird verhindert, dass die erfasste Lichtintensität Intensitätsschwankungen in Übereinstimmung mit dem Einfallswinkel von Licht aufweist. Dies führt dazu, dass die Genauigkeit bei einer Erfassung der Lichtintensität verbessert wird.
  • Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein optischer Sensor auf: mehrere Lichtempfangselemente, die auf einer Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats angeordnet sind und Licht in ein elektrisches Signal wandeln; einen lichtblockierenden Film, der über einen lichtdurchlässigen Film oberhalb der Lichtempfangselemente auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist; und mehrere Öffnungen, die in dem lichtblockierenden Film angeordnet sind und jeweils den Lichtempfangselementen entsprechen. Die mehreren Lichtempfangselemente weisen ein Paar von Lichtempfangselemente auf, das liniensymmetrisch bezüglich einer virtuellen Linie angeordnet ist. Die virtuelle Linie ist entlang der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats angeordnet. Ein Paar der Öffnungen entsprechend dem Paar der Lichtempfangselemente ist liniensymmetrisch bezüglich der virtuellen Linie angeordnet. Jedes von dem Paar der Lichtempfangselemente weist eine vertiefte Form auf, die sich von einem Ende der virtuellen Linie in Richtung des anderen Endes der virtuellen Linie erstreckt und in einer Mitte der vertieften Form vertieft ist. Die vertiefte Form weist eine laterale Breite auf, die mit einem Abstand von einem Endabschnitt der vertieften Form in Richtung des anderen Endabschnitts der vertieften Form zunimmt. Jede von dem Paar der Öffnungen bildet einen Projektionsabschnitt, der vorbereitet wird, indem eine jeweilige Öffnung durch Licht, das auf die eine Oberflächenseite des Halbleitersubstrats fällt, auf die eine Oberflächenseite des Halbleitersubstrats projiziert wird. Wenigstens ein Teil des Projektionsabschnitts ist in einem Bereich angeordnet, der durch ein entsprechendes Lichtempfangselement und eine Linie, die eine Verbindung zwischen einem Endabschnitt des entsprechenden Lichtempfangselements und dem anderen Endabschnitt des entsprechenden Lichtempfangselements herstellt, umschlossen ist.
  • Nachstehend sind, um die Beschreibung zu vereinfachen, eine Richtung entlang der virtuellen Linie als Vorne-Hinten-Richtung und eine Richtung, welche die Vorne-Hinten-Richtung schneidet und in der das Paar von Lichtempfangselementen und das Paar von Öffnungen angeordnet sind, als Links-Rechts-Richtung gezeigt. Ferner ist eine Seite vor einer Referenzlinie, die parallel zu der Links-Rechts-Richtung und durch das Paar von Öffnungen verläuft, als Vorderseite und eine Seite hinter der Referenzlinie als Rückseite gezeigt. Von dem Paar von Lichtempfangselementen ist das Lichtempfangselement, das auf der linken Seite angeordnet ist, als ein linkes Lichtempfangselement gezeigt, und das Lichtempfangselement, das auf der rechten Seite angeordnet ist, als ein rechtes Lichtempfangselement gezeigt. Gemäß dem vorstehend beschriebenen optischen Sensor sind das Paar von Lichtempfangselementen und das Paar von Öffnungen liniensymmetrisch bezüglich der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet und entsprechen die einzelnen Öffnungen den einzelnen Lichtempfangselementen in einer Eins-zu-eins-Beziehung. Jedes der Lichtempfangselemente ist in der vertieften Form gebildet, die sich von der Vorderseite zur Rückseite erstreckt, während es in der Mitte dazwischen vertieft ist. Wenigstens ein Teil des Projektionsabschnitts von jeder der Öffnungen ist in dem Bereich angeordnet, der von dem entsprechenden Lichtempfangselement und die Linie, die den einen Endabschnitt des Lichtempfangselements und den anderen Endabschnitt hiervon verbindet, umschlossen wird. Dies führt dazu, dass Licht, das von der Rückseite auf den optischen Sensor fällt, nicht unbedingt auf jedes von dem Paar von Lichtempfangselementen fällt, sondern Licht, das von der Vorderseite auf den optischen Sensor fällt, auf jedes von dem Paar von Lichtempfangselementen fällt. Wenn Licht beispielsweise von der rechten vorderen Seite auf den optischen Sensor fällt, fällt das Licht auf die jeweiligen linken hinteren Abschnitte des linken Lichtempfangselements und des rechten Lichtempfangselements, und wenn Licht von der linken vorderen Seite auf den optischen Sensor fällt, fällt das Licht auf die jeweiligen rechten hinteren Abschnitte des linken Lichtempfangselements und des rechten Lichtempfangselements. Hierdurch wird verhindert, dass das Licht von der Vorderseite nur auf eines von dem Paar von Lichtempfangselementen fällt, und verhindert, dass das Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente zu null wird. Ferner nimmt die laterale Breite von jedem von dem Paar von Lichtempfangselementen mit einem Abstand von einem Endabschnitt hiervon in Richtung des anderen Endabschnitts hiervon zu. Demgemäß unterscheiden sich dann, wenn beispielsweise Licht von der rechten vorderen Seite auf den optischen Sensor fällt, die lichtempfindlichen Flächen des Lichts, das auf die jeweiligen linken hinteren Abschnitte des linken Lichtempfangselements und des rechten Lichtempfangselements fällt, derart, dass die Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen verschieden sind. Gleiches gilt für die umgekehrte Situation. Wenn Licht von der linken vorderen Seite auf den optischen Sensor fällt, unterscheiden sich die lichtempfindlichen Flächen des Lichts, das auf die jeweiligen rechten hinteren Abschnitte des linken Lichtempfangselements und des rechten Lichtempfangselements fällt, derart, dass die Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen verschieden sind. Dementsprechend ist, ungleich einem Aufbau, bei dem die laterale Breite von jedem von dem Paar von Lichtempfangselementen konstant ist, ein Wert (erster Wert), der erhalten wird, indem das Ausgangssignal von dem linken Lichtempfangselement durch die Gesamtsumme der Ausgangssignale von den zwei Lichtempfangselementen geteilt wird, von einem Wert (zweiter Wert) verschieden, der erhalten wird, indem das Ausgangssignal von dem rechten Lichtempfangselement durch die Gesamtsumme der Ausgangssignale von den zwei Lichtempfangselementen geteilt wird. Folglich kann dadurch, dass ein Verhältnis zwischen den zwei Werten bestimmt wird, erfasst werden, wie viel Licht von der linken Seite auf den optischen Sensor fällt, oder wie viel Licht von der rechten Seite auf den optischen Sensor fällt. D. h., es kann das Links-Rechts-Verhältnis des Lichts erfasst werden. Gemäß dem vorstehend beschriebenen optischen Sensor wird, wie vorstehend beschrieben, verhindert, dass das Ausgangssignal von jedem von dem Paar von Lichtempfangselementen einen Wert von null annimmt. Da deren Ausgangssignale verschieden sind, wird verhindert, dass das Links-Rechts-Verhältnis von Licht in die Sättigung kommt. Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn Licht von der Vorderseite auf den optischen Sensor fällt, die lichtempfindlichen Flächen des Lichts, das auf die jeweiligen hinteren Abschnitte des linken Lichtempfangselements und des rechten Lichtempfangselements fällt, gleich sind, so dass die zwei Werte, die vorstehend beschrieben werden, gleich sind.
  • Alternativ können die mehreren Lichtempfangselemente wenigstens zwei Paare der Lichtempfangselemente aufweisen. Die Öffnungen weisen zwei Paare der Öffnungen entsprechend den wenigstens zwei Paaren der Lichtempfangselemente auf. Ferner kann sich ein Abstand zwischen einem von einem Paar der Lichtempfangselemente und einer jeweiligen Öffnung entsprechend dem einen des einen Paares der Lichtempfangselemente von einem Abstand zwischen einem des anderen Paares der Lichtempfangselemente und einer jeweiligen Öffnung entsprechend dem einen des anderen Paares der Lichtempfangselemente unterscheiden. Der Höhenwinkel von Licht, das auf jedes der Lichtempfangselemente fällt, hängt von dem Abstand zwischen dem Lichtempfangselement und der Öffnung ab. Folglich kann dadurch, dass die jeweiligen Ausgangssignale von dem einen Lichtempfangselement und dem anderen Lichtempfangselement, wie vorstehend beschrieben, miteinander verglichen werden, der Höhenwinkel des Lichts, das auf den optischen Sensor fällt, erfasst werden. Ferner sind die wenigstens zwei Paare der Lichtempfangselemente auf dem Halbleitersubstrat gebildet. Folglich können, ungleich einem Aufbau, bei dem ein Paar von Lichtempfangselementen und ein unabhängiges Lichtempfangselement auf einem Halbleitersubstrat gebildet sind, wenigstens zwei Paare von Ausgangssignalen mit verschiedenen Höhenwinkelcharakteristika erhalten werden. Dies verbessert die Genauigkeit bei einer Erfassung von Höhenwinkeln.
  • Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein optischer Sensor auf: mehrere Lichtempfangselemente zur Speicherung von Ladungen entsprechend einem Betrag von empfangenem Licht; einen Definierabschnitt zum Definieren von Einfallswinkeln von Licht, das auf jeweilige Lichtempfangsoberflächen der Lichtempfangselemente fällt, derart, dass die Einfallswinkel von Licht verschieden sind; einem Speicherabschnitt, der mit jedem der Lichtempfangselemente elektrisch verbunden ist, die von den Lichtempfangselementen ausgegebenen Ladungen speichert und die gespeicherten Ladungen in eine Spannung wandelt; mehrere Übertragungsschalter, die zwischen jeweiligen Lichtempfangselementen und dem Speicherabschnitt angeordnet sind; einen Rücksetzabschnitt zum Zurücksetzen der in dem Speicherabschnitt gespeicherten Ladungen; und einen Steuerabschnitt zur Steuerung eines Öffnens und Schließens von jedem der Übertragungsschalter und zur Ansteuerung des Rücksetzabschnitts. Der Steuerabschnitt stimmt ein Intervall zwischen dem Öffnen und Schließen von jedem der Übertragungsschalter derart ab, dass der Betrag der Ladungen, der von jedem der Lichtempfangselemente an den Speicherabschnitt ausgegeben wird, abgestimmt wird.
  • Folglich wird, gemäß dem vorstehend beschriebenen optischen Sensor, das Intervall zwischen dem Öffnen und Schließen von jedem der Übertragungsschalter abgestimmt, um so den Betrag der Ladungen abzustimmen, die von jedem der Lichtempfangselemente an den Speicherabschnitt gegeben werden, d. h. die Verstärkung des Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement. Dementsprechend kann, verglichen mit einem Aufbau, bei dem eine Strom-Spannungs-Wandlungsschaltung mit einem Operationsverstärker und Laserabgleichswiderständen mit jedem der Lichtempfangselemente verbunden ist und die Widerstandswerte der Laserabgleichswiderstände abgestimmt werden, die Verstärkung des Ausgangssignals von jedem der Lichtempfangselemente abgestimmt werden, während eine Kostenzunahme niedergehalten wird.
  • Alternativ kann der Rücksetzabschnitt ein Rücksetzschalter sein, der zwischen dem Speicherabschnitt und einer Energiequelle angeordnet ist. Der Steuerabschnitt gibt ein Rücksetzsignal zur Steuerung eines Öffnens und Schließens des Rücksetzschalters an den Rücksetzschalter. Der Steuerabschnitt gibt ein Übertragungssignal zur Steuerung des Öffnens und Schließens der Übertragungsschalter zusammen mit dem Rücksetzsignal an jeden der Übertragungsschalter. Der Betrag von Ladungen, der von jedem der Lichtempfangselemente ausgegeben wird, hängt von dem Intervall zwischen dem Öffnen und Schließen des Übertragungsschalters ab. Der Betrag von Ladungen, der von jedem der Lichtempfangselemente ausgegeben und in dem Speicherabschnitt gespeichert wird, hängt jedoch nicht nur von dem Intervall zwischen dem Öffnen und Schließen des Übertragungsschalters ab, sondern ebenso von einem Timing für das Öffnen/Schließen des Rücksetzschalters. In dem vorstehend beschriebenen Fall wird, an jeden der Übertragungsschalter, das Übertragungssignal zusammen mit dem Rücksetzsignal gegeben. Wenn das Rücksetzsignal von dem Steuerabschnitt ausgegeben wird, sind das Lichtempfangselement und der Speicherabschnitt über den Übertragungsschalter elektrisch miteinander verbunden und sind der Speicherabschnitt und die Energiequelle über den Rücksetzschalter elektrisch miteinander verbunden. Die im Lichtempfangselement gespeicherten Ladungen werden an den Speicherabschnitt ausgegeben (übertragen), da die Spannung über dem Speicherabschnitt gleich einer Energiequellenspannung gesetzt wird, wobei die von dem Lichtempfangselement ausgegebenen Ladungen nicht in dem Speicherabschnitt gespeichert werden. Folglich befinden sich zu dem Zeitpunkt, an dem das Rücksetzsignal von dem Steuerabschnitt ausgegeben wird, sowohl das Lichtempfangselement als auch der Speicherabschnitt in einem Zustand, indem keine Ladung darin gespeichert wird. Wenn die Ausgabedes Rücksetzsignals abgeschlossen ist, wird der Übertragungsschalter in einem offenen Zustand versetzt und beginnen Ladungen, wieder in dem Lichtempfangselement gespeichert zu werden. Eine Zeit für die Speicherung reicht von der Ausgabe des Rücksetzsignals bis zu einem erneuten Versetzen des Übertragungsschalters in den offenen Zustand. Wenn das Übertragungssignal von dem Steuerabschnitt ausgegeben wird, bevor das nächste Rücksetzsignal ausgegeben wird, werden die Ladungen, die in dem Lichtempfangselement für die Speicherzeit gespeichert werden, zu dem Speicherabschnitt übertragen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Speicherabschnitt elektrisch nicht mit der Energiequelle verbunden, so dass die von dem Lichtempfangselement ausgegebenen Ladungen in dem Speicherabschnitt gespeichert werden. Dementsprechend hängt der Betrag der Ladungen, der in dem Steuerabschnitt gespeichert wird, von der Speicherzeit ab. Folglich kann dadurch, dass die Speicherzeit in jedem der Lichtempfangselemente abgestimmt wird, die Verstärkung des Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement abgestimmt werden.
  • Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein optischer Sensor auf: mehrere Lichtempfangselemente zur Speicherung von Ladungen entsprechend einem Betrag von empfangenem Licht; einen Definierabschnitt zum Definieren von Einfallswinkeln von Licht, das auf jeweilige Lichtempfangsoberflächen der Lichtempfangselemente fällt, derart, dass die Einfallswinkel von Licht verschieden sind; eine gemeinsame elektrische Leitung, die gemeinsam mit jedem der Lichtempfangselemente elektrisch verbunden ist; mehrere Übertragungsschalter, die jeweils zwischen den Lichtempfangselementen und der gemeinsamen elektrischen Leitung angeordnet sind; einen Rücksetzabschnitt zum Zurücksetzen der in jedem der Lichtempfangselemente gespeicherten Ladungen; und einen Steuerabschnitt zur Steuerung eines Öffnens und Schließens von jedem der Übertragungsschalter und zur Ansteuerung des Rücksetzabschnitts. Der Steuerabschnitt stimmt das Öffnen und Schließen von jedem der Übertragungsschalter und die Ansteuerung des Rücksetzabschnitts derart ab, dass der Betrag der Ladungen, die von jedem der Lichtempfangselemente auf die gemeinsame elektrische Leitung gegeben wird, abgestimmt wird.
  • Die Zeit (Speicherzeit), während der Ladungen in jedem der Lichtempfangselemente gespeichert werden, entspricht einer Zeit, während der der Rücksetzabschnitt nicht ansteuert und der Übertragungsschalter den offenen Zustand aufweist. Folglich kann dadurch, dass das Öffnen und Schließen des Übertragungsschalters und die Ansteuerung des Rücksetzabschnitts wie bei dem vorstehend beschriebenen optischen Sensor abgestimmt werden, der Betrag von Ladungen, der von dem Lichtempfangselement auf die gemeinsame Leitung gegeben wird, d. h. die Verstärkung des Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement, abgestimmt werden. Folglich kann, verglichen mit einem Aufbau, bei dem eine Strom-Spannungs-Wandlungsschaltung mit einem Operationsverstärker und Laserabgleichswiderständen mit jedem der Lichtempfangselemente verbunden ist und die Widerstandswerte der Laserabgleichswiderstände abgestimmt werden, die Verstärkung des Ausgangssignals von jedem der Lichtempfangselemente abgestimmt werden, während eine Kostenzunahme niedergehalten wird.
  • Alternativ kann der Rücksetzabschnitt Rücksetzschalter darstellen, die jeweils zwischen den Lichtempfangselementen und einer Masse angeordnet sind. Der Steuerabschnitt gibt Rücksetzsignale zur Steuerung eines Öffnens und Schließens der Rücksetzschalter zu verschiedenen Zeiten jeweils an die Rücksetzschalter entsprechend den Lichtempfangselementen aus. Der Steuerabschnitt gibt gleichzeitig Übertragungssignale zur Steuerung eines Öffnens und Schließens der Übertragungsschalter jeweils an die Übertragungsschalter entsprechend den Lichtempfangselementen aus. Die Speicherzeit entspricht einer Zeit, während der jeder der Rücksetzschalter und der Übertragungsschalter den offenen Zustand aufweist. Folglich kann dadurch, dass die Rücksetzsignale von dem Steuerabschnitt an die Rücksetzschalter entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen zu verschiedenen Zeitpunkten ausgegeben werden und die Übertragungssignale von dem Steuerabschnitt an die Übertragungsschalter entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen zum gleichen Zeitpunkt ausgegeben werden, der Betrag von Ladungen, die von jedem der Lichtempfangselemente auf die gemeinsame Leitung gegeben werden, d. h. die Verstärkung des Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement, abgestimmt werden. Ferner werden, da die Übertragungssignale von dem Steuerabschnitt an die Übertragungsschalter entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen zum gleichen Zeitpunkt ausgegeben werden, die Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen mit abgestimmten Verstärkungen gleichzeitig auf die gemeinsame Leitung gegeben. Dies führt dazu, dass die Ausgangssignale mit abgestimmten Verstärkungen von den jeweiligen Lichtempfangselementen einer Addition auf der gemeinsamen Leitung unterzogen werden und ein aus der Addition resultierendes Signal von der gemeinsamen Leitung ausgegeben wird. Dies vereinfacht den Schaltungsaufbau des optischen Sensors und unterdrückt eine Kostenzunahme.
  • Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine optische Sensorvorrichtung auf: einen optischen Sensor; und eine Winkelrecheneinheit. Der optische Sensor weist auf: mehrere Lichtempfangselemente; die auf einem Halbleitersubstrat angeordnet sind und Licht in ein elektrisches Signal wandeln; einen lichtdurchlässigen Film, der oberhalb der Lichtempfangselemente auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist und eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweist; einen lichtblockierenden Film, der auf dem lichtdurchlässigen Film angeordnet ist und eine lichtblockierende Eigenschaft aufweist; und mehrere Öffnungen, die jeweils in dem lichtblockierenden Film entsprechend den Lichtempfangselementen angeordnet sind und jeweils Winkel von Licht definieren, das auf Lichtempfangsoberflächen der Lichtempfangselemente fällt. Die Winkelrecheneinheit berechnet Höhenwinkel von Licht und Rechts-Links-Winkel von Licht jeweils auf der Grundlage von Ausgangssignalen von den Lichtempfangselementen. Die mehreren Lichtempfangselemente weisen mehrere Gruppen von Lichtempfangselementen auf, welche die Rechts-Links-Winkel von Licht, die zueinander gleich sind, und die Höhenwinkel von Licht, die sich voneinander unterscheiden, aufweisen. Die mehreren Lichtempfangselementgruppen weisen verschiedene Rechts-Links-Winkel auf. Die Winkelrecheneinheit vergleicht Intensitäten der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen derart miteinander, dass das Lichtempfangselement bestimmt wird, welches das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt. Die Winkelrecheneinheit bestimmt den Winkel des Lichts, das auf die Lichtempfangsoberfläche eines bestimmten Lichtempfangselements fällt.
  • Folglich werden, gemäß der vorstehend beschriebenen Vorrichtung, die mehreren Lichtempfangselementgruppen aus den mehreren Lichtempfangselementen gebildet, die den gleichen Links-Rechts-Winkel von Licht, der durch die entsprechenden Öffnungen definiert wird, und die verschiedenen Höhenwinkel hiervon aufweist. Ferner sind die Links-Rechts-Winkel der mehreren Lichtempfangselementgruppen verschieden. Dies führt dazu, dass die Beträge des Lichts, das auf die jeweiligen Lichtempfangselemente fällt, verschieden sind, und dass das Ausgangssignal von dem Lichtempfangselement mit der Lichtempfangsoberfläche, auf die Licht in einem Winkel gleich dem Winkel von Licht fällt, das auf das Halbleitersubstrat fällt, oder diesem am nächsten ist, maximal ist. Folglich wird dadurch, dass die Intensitäten der Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen verglichen werden, das Lichtempfangselement, welches das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt, bestimmt. Indem der Winkel von Licht bestimmt wird, das auf die Lichtempfangsoberfläche des bestimmten Lichtempfangselements fällt, kann die Einfallsrichtung (Höhenwinkel und Links-Rechts-Richtung) des Lichts erfasst werden, das auf das Halbleitersubstrat fällt. Dies verbessert die Genauigkeit bei einer Erfassung der Einfallsrichtung von Licht. Es sollte beachtet werden, dass der Höhenwinkel von Licht ein Winkel ist, der durch eine Richtung parallel zu der Lichtempfangsoberfläche von jedem der Lichtempfangselemente und eine Lichtausbreitungsrichtung gebildet wird, und dass der Links-Rechts-Winkel von Licht ein Winkel um eine vertikale Linie ist, die vertikal zur Lichtempfangsoberfläche verläuft.
  • Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein optischer Sensor auf: mehrere Lichtempfangselemente, die auf einer Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats angeordnet sind und Licht in ein elektrisches Signal wandeln; einen lichtblockierenden Film, der über einen lichtdurchlässigen Film oberhalb einer Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet ist; und mehrere Öffnungen zur Übertragung von Licht, die in dem lichtblockierenden Film angeordnet sind und den jeweiligen Lichtempfangselementen entsprechen. Höhenwinkel und/oder Rechts-Links-Winkel von drei virtuellen Linien, die Mitten von drei Lichtempfangselementen und Mitten der Öffnungen entsprechend den drei Lichtempfangselementen verbinden, unterscheiden sich. Eine Lichtempfangsfläche von jedem der Lichtempfangselemente ist im Wesentlichen gleich einer Aperturfläche der entsprechenden Öffnung.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen optischen Sensor können wenigstens drei Ausgangssignale mit jeweils verschiedenen Werten einschließlich der Intensitäten und Winkel von Licht erhalten werden. Folglich können die Einfallswinkel von Licht erfasst werden. Ferner ist die lichtempfindliche Fläche von jedem der Lichtempfangselemente gewöhnlich gleich der Aperturfläche der entsprechenden Öffnung. Folglich wird, verglichen mit einem Aufbau, bei dem eine Öffnung mehreren Lichtempfangselementen entspricht und die Aperturfläche größer als die lichtempfindliche Fläche ist, der Winkelbereich (Richtcharakteristik) von Licht, das auf die Lichtempfangsoberfläche von jedem der Lichtempfangselemente fällt, verschmälert. Dies führt dazu, dass die Richtcharakteristik von jedem der Lichtempfangselemente derart verbessert wird, dass dann, wenn der Einfallswinkel von Licht auf der Grundlage des Ausgangssignals von jedem der Lichtempfangselemente erfasst wird, die Genauigkeit bei einer Erfassung des Einfallswinkels von Licht verbessert wird. Es sollte beachtet werden, dass der vorstehend beschriebene Höhenwinkel ein Winkel ist, der durch eine Linie parallel zur Lichtempfangsoberfläche des Lichtempfangselements und eine Lichtausbreitungsrichtung gebildet wird, und dass der vorstehend beschriebene Links-Rechts-Winkel ein Winkel um einen Referenzpunkt auf dem Halbleitersubstrat ist. Es sollte ferner beachtet werden, dass die Bezeichnung „gewöhnlich gleich” dazu dient, klarzustellen, dass dann, wenn versucht wird, den optischen Sensor derart zu fertigen, dass die Lichtempfangselemente exakt die gleichen lichtempfindlichen Flächen aufweisen und die Öffnungen exakt die gleichen Aperturflächen aufweisen, die Lichtempfangselemente mit exakt den gleichen lichtempfindlichen Flächen und die Öffnungen mit exakt den gleichen Apterturflächen aufgrund von Fertigungsfehlern nicht erzeugt werden können und folglich ein Fertigungsfehler mit enthalten ist. Dementsprechend zeigt die Bezeichnung „gewöhnlich gleich”, dass selbiger darin enthalten ist und der Bereich der Einbeziehung ungefähr dem Bereich des Fertigungsfehlers entspricht.
  • Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein optischer Sensor auf: mehrere Lichtempfangselemente; mehrere Definierabschnitte zum Definieren von Einfallswinkeln von Licht, das auf Lichtempfangsoberflächen der jeweiligen Lichtempfangselemente fällt, derart, dass sich die Einfallswinkel von Licht voneinander unterscheiden; einen Rechenabschnitt zur Berechnung der Einfallswinkel von Licht auf der Grundlage von Ausgangssignalen von den Lichtempfangselementen; mehrere Wählschalter, die zwischen den jeweiligen Lichtempfangselementen und dem Rechenabschnitt vorgesehen sind; und einen Steuerabschnitt zur Steuerung jedes der Wählschalter, um zu öffnen und zu schließen.
  • Folglich kann, gemäß dem vorstehend beschriebenen optischen Sensor, ein beliebiges Lichtempfangselement gewählt werden. Folglich ist es auch dann, wenn es einen Winkel von Licht gibt, der insbesondere zu erfassen ist, ausreichend, lediglich die Einstellungen des Steuerabschnitts auf der Grundlage des Verwendungszwecks hiervon umzuschreiben. Hierdurch kann die Einsatzflexibilität verglichen mit einem Aufbau, bei dem die Definierabschnitte auf der Grundlage des Verwendungszwecks hiervon neu erzeugt werden, verbessert werden.
  • (Kurze Beschreibung der Zeichnungen)
  • Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gemacht wurde, näher ersichtlich sein. In den Zeichnungen zeigt:
  • 1 eine Draufsicht eines optischen Sensors gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in der 1;
  • 3 einer Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in der 1;
  • 4 einen Schaltplan zur Veranschaulichung eines Rechenabschnitts;
  • 5 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung des Winkelbereichs von Licht der vorliegenden Ausführungsform, und 5B eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung des Winkelbereichs, wenn die Lichtempfangsfläche eines Lichtempfangselements gleich der Aperturfläche einer Öffnung entsprechend diesem ist;
  • 6 eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Modifikation des optischen Sensors;
  • 7 eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Modifikation des optischen Sensors;
  • 8 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer Modifikation der Öffnung;
  • 9 eine Draufsicht eines optischen Sensors gemäß einer zweiten Ausführungsform;
  • 10 eine Querschnittsansicht des optischen Sensors entlang der Linie X-X in der 9;
  • 11 eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Modifikation des optischen Sensors;
  • 12 eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Modifikation des optischen Sensors;
  • 13 eine Querschnittsansicht eines optischen Sensors gemäß einer dritten Ausführungsform;
  • 14 eine Draufsicht zur Veranschaulichung der jeweiligen Positionen von Lichtempfangselementen zur Erfassung der Einfallswinkel von Licht und Öffnungen;
  • 15 eine Querschnittsansicht des optischen Sensors entlang der Linie XV-XV in der 14;
  • 16 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer Modifikation des optischen Sensors;
  • 17 eine Draufsicht eines optischen Sensors gemäß einer vierten Ausführungsform;
  • 18 eine Querschnittsansicht des optischen Sensors entlang der Linie XVIII-XVIII in der 17;
  • 19 eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung eines Höhenwinkels und eines Azimutwinkels;
  • 20 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Rechts-Links-Verhältnisses;
  • 21 eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Modifikation des optischen Sensors;
  • 22 eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Modifikation des optischen Sensors;
  • 23 eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Modifikation des optischen Sensors;
  • 24 einen Schaltplan zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus einer optischen Sensorvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform;
  • 25 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Definierabschnitts und von Lichtempfangselementen;
  • 26 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung von Signalen in dem optischen Sensor;
  • 27 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Signale in dem optischen Sensor;
  • 28 einen Schaltplan zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus einer optischen Sensorvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform;
  • 29 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Definierabschnitts und von Lichtempfangselementen;
  • 30 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung von Steuersignalen;
  • 31 einen Schaltplan zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus einer optischen Sensorvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform;
  • 32 eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Verteilung von Lichtempfangselementen;
  • 33 eine Querschnittsansicht einer optischen Sensorvorrichtung entlang der Linie XXXIII-XXXIII in der 32;
  • 34 eine konzeptionellen Ansicht zur Veranschaulichung von Ausgangssignalen von den jeweiligen Lichtempfangselementen, einer ersten Matrix und einer zweiten Matrix;
  • 35 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung von Signalen in einer Winkelrecheneinheit;
  • 36 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Signale in der Winkelrecheneinheit;
  • 37 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus eines optischen Sensors gemäß einer achten Ausführungsform;
  • 38 eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus eines Sensorabschnitts;
  • 39 eine Querschnittsansicht des Sensorabschnitts;
  • 40 einen schematischen Schaltplan zur Veranschaulichung eines Rechenabschnitts;
  • 41 einen Schaltplan zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus eines optischen Sensors gemäß einer neunten Ausführungsform;
  • 42 eine Draufsicht zur Veranschaulichung der Anordnung von Lichtempfangselementen und Öffnungen;
  • 43 eine Querschnittsansicht eines optischen Sensors entlang der Linie XLIII-XLIII in der 42;
  • 44 einen Schaltplan zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus eines Rechenabschnitts; und
  • 45 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung der Verformungseigenschaft eines Definierabschnitts.
  • (Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung)
  • (Erste Ausführungsform)
  • 1 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus eines optischen Sensors gemäß einer ersten Ausführungsform. 2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in der 1. 3 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in der 1. 4 zeigt einen schematischen Schaltplan zur Veranschaulichung eines Rechenabschnitts. 5A zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung des Winkelbereichs von Licht der vorliegenden Ausführungsform, und 5B zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung des Winkelbereichs, wenn die Lichtempfangsfläche eines Lichtempfangselements gleich der Aperturfläche einer Öffnung entsprechend hierzu ist. Es sollte beachtet werden, dass in der 1 Lichtempfangselemente 20a bis 20c, die nachstehend noch beschrieben werden, durch die gestrichelten Linien gezeigt sind, und in den 2 und 3 die Bereich von Licht, das, in lichtdurchlässigen Filmen, über Öffnungen 41a bis 41c auf eine Bildungsoberfläche 10a fällt, als die Höhlräume gezeigt sind. In den 1 und 3 ist ein Rechenabschnitt 50 nicht gezeigt.
  • Ein optischer Sensor 100 weist, wie in den 1 bis 4 gezeigt, als Hauptabschnitte hiervon, ein Halbleitersubstrat 10, Lichtempfangselemente 20, die lichtdurchlässigen Filme 30, die lichtblockierenden Filme 40 und einen Rechenabschnitt 50 auf. Auf einer Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 10 sind die Lichtempfangselemente 20 gebildet. Oberhalb der Bildungsoberfläche 10a hiervon, wo die Lichtempfangselemente 20 gebildet sind, sind die lichtdurchlässigen Filme 30 gebildet, und in den lichtdurchlässigen Filmen 30 sind die lichtblockierenden Filme 40 gebildet. In den lichtblockierenden Filmen 40 sind Öffnungen 41 zur Übertragung von Licht gebildet, und über die Öffnungen 41 fällt Licht auf die Lichtempfangselemente 20. Die Lichtempfangselemente 20 sind derart elektrisch mit dem Rechenabschnitt 50 verbunden, dass ein Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente 20 durch den Rechenabschnitt 50 verarbeitet wird. Nachstehend wird zunächst ein schematischer Aufbau der Hauptabschnitte 10 bis 50 des optischen Sensors 100 aufgezeigt und werden anschließend die charakteristische Eigenschaft des optischen Sensors 100 und der Betrieb/Effekt hiervon beschrieben.
  • Das Halbleitersubstrat 10 ist in einer rechteckigen Form gebildet, und die vorstehend beschriebenen Lichtempfangselemente 20 und elektronische Elemente (nicht gezeigt), welche den in der 4 gezeigten Rechenabschnitt 50 bilden, sind darauf gebildet. Diese elektronischen Elemente sind über ein Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt), das in dem Halbleitersubstrat 10 gebildet ist, elektrisch verbunden.
  • Jedes der Lichtempfangselemente 20 dient zum Wandeln von Licht in ein elektrisches Signal. Jedes der Lichtempfangselemente 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Photodiode mit einem pn-Übergang. Die drei Lichtempfangselemente 20a bis 20c sind, wie in den 1 bis 3 gezeigt, auf dem Halbleitersubstrat 10 gebildet.
  • Die lichtdurchlässigen Filme 30 sind aus einem Material mit einer lichtdurchlässigen Eigenschaft und einer isolierenden Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten einen Zwischenschichtisolierfilm SiO2, der in einem Halbleiterprozess verwendet wird. Die lichtdurchlässigen Filme 30 sind, wie in den 2 und 3 gezeigt, in mehreren Schichten oberhalb der Bildungsoberfläche 10a gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die dreischichtigen lichtdurchlässigen Filme 30 oberhalb der Bildungsoberfläche 10a gebildet.
  • Die lichtblockierenden Filme 40 sind aus einem Material mit einer lichtblockierenden Eigenschaft und einer elektrisch leitfähigen Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten Aluminium. Jeder der lichtblockierenden Filme 40 ist, wie in den 2 und 3 gezeigt, zwischen den zwei Schichten der lichtdurchlässigen Filme 30 gebildet, und die mehrschichtigen lichtblockierenden Filme 40 sind über die lichtdurchlässigen Filme 30 oberhalb der Bildungsoberfläche 10a gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die zweischichtigen lichtblockierenden Filme 40 in den lichtdurchlässigen Filmen 30 gebildet und sind die Öffnungen 41a bis 41c entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen 20a bis 20c in jeder der Schichten der lichtblockierenden Filme 40 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Aperturflächen der Öffnungen 41a bis 41c, die in jeder der Schichten der lichtblockierenden Filme 40 gebildet sind, gleich. Die Öffnungen 41a bis 41c in jeder der Schichten definieren die Höhenwinkel von Licht, die durch Linien parallel zu den Lichtempfangsoberflächen 21 der jeweiligen Lichtempfangselemente 20a bis 20c und eine Lichtausbreitungsrichtung gebildet werden. Es sollte beachtet werden, dass die lichtblockierenden Filme 40 elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster verbunden sind, das in dem Halbleitersubstrat 10 gebildet ist, um ebenso als Verdrahtung zu dienen, die elektrisch mit den einzelnen elektronischen Elementen verbunden ist, obgleich dies nicht gezeigt ist.
  • Der Rechenabschnitt 50 dient zur Berechnung des Betrags von Licht, das auf den optischen Sensor 100 fällt, und des Höhenwinkels und des Rechts-Links-Winkels hiervon auf der Grundlage der Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 20a bis 20c. Der Rechenabschnitt 50 weist, wie in 4 gezeigt, auf: Verstärkungsabschnitte 51a bis 51c zur Verstärkung der Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 20a bis 20c und einen Rechenoperationsabschnitt 52 zum Ausführen einer Rechenoperation an den Ausgangssignalen von den Verstärkungsabschnitten 51a bis 51c, um den Betrag des Lichts, das auf den optischen Sensor 100 fällt, und den Höhenwinkel und den Rechts-Links-Winkel hiervon zu berechnen.
  • Nachstehend werden die charakteristische Eigenschaft des optischen Sensors 100 der vorliegenden Ausführungsform und der Betrieb/Effekt hiervon beschrieben. Das erste Lichtempfangselement 20a ist, wie in 1 gezeigt, an einem Referenzpunkt P des Halbleitersubstrats 10 angeordnet, der durch das Kreuz markiert ist. Das zweite Lichtempfangselement 20b ist auf einer Referenzlinie Q angeordnet, die durch den Referenzpunkt P und parallel zur Bildungsoberfläche 10a verläuft. Das dritte Lichtempfangselement 20c ist auf einer Rotationslinie R angeordnet, die erhalten wird, indem die Referenzlinie Q im Uhrzeigersinn um 90 Grad um den Referenzpunkt P als den Mittelpunkt der Rotation gedreht wird. Die erste Öffnung 41a entsprechend dem ersten Lichtempfangselement 20a ist an dem Referenzpunkt P angeordnet. Die zweite Öffnung 41b entsprechend dem zweiten Lichtempfangselement 20b ist auf der Referenzlinie Q angeordnet. Die dritte Öffnung 41c entsprechend dem dritten Lichtempfangselement 20c ist auf der Rotationslinie R angeordnet. Wenn ein Winkel (Rechts-Links-Winkel) um den Referenzpunkt P als ein Winkel definiert ist, der durch die Referenzlinie Q und irgendeine Linie, die durch den Referenzpunkt P verläuft, gebildet wird, beträgt der Rechts-Links-Winkel von Licht, das auf die Lichtempfangsoberfläche 21 von sowohl dem ersten Lichtempfangselement 20a als auch dem zweiten Lichtempfangselement 20b fällt, 0 Grad, während der Rechts-Links-Winkel von Licht, das auf die Lichtempfangsoberfläche 21 des dritten Lichtempfangselements 20c fällt, 90 Grad beträgt.
  • Die Mitte des ersten Lichtempfangselements 20a und die Mitte der ersten Öffnung 41a sind, wie in den 1 bis 3 gezeigt, an dem Referenzpunkt P angeordnet, und der Winkel (Höhenwinkel), der durch eine erste virtuelle Linie A, die die jeweiligen Mitten hiervon und die Bildungsoberfläche 10a verbindet, beträgt 90 Grad. Demgegenüber sind die Mitte des zweiten Lichtempfangselements 20b und die Mitte der zweiten Öffnung 41b getrennt voneinander auf der Referenzlinie Q angeordnet, um das zweite Lichtempfangselement 20b näher an dem Referenzpunkt P anzuordnen, und beträgt der Höhenwinkel einer zweiten virtuellen Linie B, die die jeweiligen Mitten hiervon verbindet, 45 Grad. Ferner sind die Mitte des dritten Lichtempfangselements 20c und die Mitte der dritten Öffnung 41c getrennt voneinander auf der Rotationslinie R angeordnet, um das dritte Lichtempfangselement 20c näher an dem Referenzpunkt P anzuordnen, und beträgt der Höhenwinkel einer dritten virtuellen Linie C, die die jeweiligen Mitten hiervon verbindet, 45 Grad.
  • Auf diese Weise beträgt der Höhenwinkel der ersten virtuelle Linie A 90 Grad, der Rechts-Links-Winkel hiervon 0 Grad, der Höhenwinkel der zweiten virtuellen Linie B 45 Grad, der Rechts-Links-Winkel hiervon 0 Grad, der Höhenwinkel der dritten virtuellen Linie C 45 Grad und der Rechts-Links-Winkel hiervon 90 Grad. Folglich weist der Winkelbereich (Richtcharakteristik) von Licht, das auf die Lichtempfangsoberfläche 21 des ersten Lichtempfangselements 20a fällt, den Höhenwinkel von 90 Grad und den Rechts-Links-Winkel von 0 Grad auf, weist die Richtcharakteristik des zweiten Lichtempfangselements 20b den Höhenwinkel von 45 Grad und den Rechts-Links-Winkel von 0 Grad auf und weist die Richtcharakteristik des dritten Lichtempfangselements 20c den Höhenwinkel von 45 Grad und den Rechts-Links-Winkel von 90 Grad auf. Dementsprechend können im Falle des vorstehend beschriebenen Aufbaus die drei Ausgangssignale erhalten werden, die sich wenigstens entweder im Höhenwinkel oder im Rechts-Links-Winkel unterscheiden. Folglich können dadurch, dass eine Rechenoperation an diesen drei Ausgangssignalen in dem Rechenabschnitt 50 ausgeführt wird, die Intensität von Licht (der Betrag von einfallendem Licht) und die Winkel (Höhenwinkel und Rechts-Links-Winkel) hiervon erfasst werden.
  • Ferner sind die Lichtempfangsflächen bzw. Lichtempfangsbereiche der jeweiligen Elemente 20a bis 20c, wie in den 2, 3, 5A und 5B gezeigt, größer als die Aperturflächen der entsprechenden Öffnungen 41a bis 41c. Folglich ist, wie in den 5A und 5B gezeigt, der Winkelbereich (Richtcharakteristik) von auf jede der Lichtempfangsoberflächen 21 fallenden Lichts, der durch einen Winkel θ definiert wird, der durch die zwei Linien gebildet wird, die als gestrichelte Linien gezeigt sind, breiter bzw. größer als bei einem Aufbau, bei dem die Lichtempfangsflächen und die Aperturflächen gleich sind. D. h., ein Winkel θ1 ist größer als ein Winkel θ3, und ein Winkel θ2 ist größer als ein Winkel θ4. Folglich wird verhindert, dass das Problem auftritt, gemäß dem Licht in einem bestimmten Winkel mit den Lichtempfangselementen 20a bis 20c nicht erfasst werden kann, und wird unterdrückt, dass die Erfassung der Intensität von Licht (des Betrags von einfallendem Licht) und der Winkel (Höhenwinkel und Rechts-Links-Winkel) hiervon schwierig wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die lichtblockierenden Filme 40 in mehreren Schichten in den lichtdurchlässigen Filmen 30 gebildet und sind zwischen den benachbarten Öffnungen 41 die mehrschichtigen lichtblockierenden Filme 40 gebildet. Folglich können, verglichen mit einem Aufbau, bei dem Öffnungen in einem einschichtigen lichtblockierenden Film gebildet sind, die Bereiche von Licht, das auf das Halbleitersubstrat 10 fällt, verschmälert werden. Dies verhindert, dass beispielsweise Licht mit dem Höhenwinkel, der durch die durchgezogene Pfeillinie in der 2 gezeigt ist, über die zweite Öffnung 41b auf das erste Lichtempfangselement 20a fällt, das nicht der zweiten Öffnung 41b entspricht. Folglich kann verhindert werden kann, dass ein Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente 20 einen Störausgang von dem unbeabsichtigten einfallenden Licht aufweist.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt das Beispiel auf, bei dem die drei Lichtempfangselemente 20a bis 20c auf dem Halbleitersubstrat 10 gebildet sind. Die Anzahl von Lichtempfangselemente 20 ist jedoch nicht auf diejenige in dem vorstehend beschriebenen Beispiel beschränkt, solang deren Anzahl größer als eins ist. Ferner ist es dann, wenn sowohl die Anzahl von Lichtempfangselementen 20 als auch die Anzahl der Öffnungen 41 entsprechend hiervon nicht kleiner als vier ist, ausreichend, sofern sich virtuellen Linien, die die jeweiligen Mitten der mehreren Lichtempfangselemente 20 und diejenigen der Öffnungen 41 entsprechend hierzu wenigstens entweder im Höhenwinkel oder im Rechts-Links-Winkel unterscheiden. Es ist beispielsweise möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem, wie in 6 gezeigt, vier Lichtempfangselemente 20a bis 20d auf dem Halbleitersubstrat 10 gebildet sind, oder ein Aufbau zu verwenden, bei dem, wie in 7 gezeigt, acht Lichtempfangselemente 20a bis 20h auf dem Halbleitersubstrat 10 gebildet sind.
  • Bei einer Modifikation gemäß der 6 sind das vierte Lichtempfangselement 20d und die vierte Öffnung 41d auf einer Rotationslinie S gebildet, die erhalten wird, indem die Referenzlinie Q entgegen dem Uhrzeigersinn um 90 Grad (–90 Grad) um den Referenzpunkt P als die Mitte der Rotation gedreht wird. Um das vierte Lichtempfangselement 20d näher am Referenzpunkt P anzuordnen, sind die Mitte des vierten Lichtempfangselements 20d und die Mitte der vierten Öffnung 41d beabstandet voneinander auf der Rotationslinie S angeordnet, und beträgt der Höhenwinkel einer vierten virtuellen Linie (nicht gezeigt), die die jeweiligen Mitten hiervon verbinden, 45 Grad. Folglich beträgt der Höhenwinkel der vierten virtuellen Linie 45 Grad und beträgt der Rechts-Links-Winkel hiervon –90 Grad und weist die Richtcharakteristik des vierten Lichtempfangselements 20d den Höhenwinkel von 45 Grad und der Rechts-Links-Winkel von –90 Grad auf. 6 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung der Modifikation des optischen Sensors.
  • Demgegenüber sind, bei einer Modifikation gemäß der 7, um die Öffnungen 41 näher an dem Referenzpunkt P anzuordnen, die Lichtempfangselemente 20 und die Öffnungen 41 auf mehreren virtuellen Linien (nicht gezeigt) angeordnet, die sich von dem Referenzpunkt P radial erstrecken, derart, dass sich die Höhenwinkel, die durch Öffnungen 41a bis 41h entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen 20a bis 20h definiert werden, unterscheiden. Der Aufbau gemäß der 7 ermöglicht es, dass Licht, das von der Seite des Referenzpunkts P einfällt, mit den acht Lichtempfangselementen 20 erfasst werden kann, die verschiedene Richtcharakteristika aufweisen. Auf diese Weise kann die Genauigkeit bei einer Erfassung des Betrags von Licht, das von der Seite des Referenzpunkts P einfällt, und des Höhenwinkels und Rechts-Links-Winkels hiervon erhöht werden. 7 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung der Modifikation des optischen Sensors.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die lichtdurchlässigen Filme 30 in drei Schichten und die lichtblockierenden Filme 40 in zwei Schichten angeordnet sind. Die jeweiligen Anzahlen der Schichten der lichtdurchlässigen Filme 30 und der lichtblockierenden Filme 40 sind jedoch nicht auf diejenigen in dem vorstehend beschriebenen Beispiel beschränkt. Es ist beispielsweise, wie in 8 gezeigt, möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem die lichtdurchlässigen Filme 30 in vier Schichten und die lichtblockierenden Filme 40 in drei Schichten angeordnet sind.
  • Ferner zeigt die vorliegende Ausführungsform vorstehend das Beispiel auf, bei dem die Aperturflächen der Öffnungen 41 in den jeweiligen Schichten der lichtblockierenden Filme 40 gleich ist. Die Aperturflächen der Öffnungen 41 in den jeweiligen Schichten können jedoch ebenso verschieden sein. Die Aperturflächen der Öffnungen 41 in den jeweiligen Schichten können beispielsweise, wie in 8 gezeigt, zu der Bildungsoberfläche 10a hin zunehmen. Genauer gesagt, die Aperturfläche der Öffnung 41 näher zur Bildungsoberfläche 10a kann ebenso größer als die Aperturfläche der Öffnung 41 weiter entfernt von der Bildungsoberfläche 10a sein. Gemäß dem Aufbau wird, ungleich einem Aufbau, bei dem die Aperturflächen der Öffnungen 41 in den jeweiligen Schichten der lichtblockierenden Filme 40 gleich sind, oder einem Aufbau, bei dem die Aperturflächen zu der Bildungsoberfläche 10a hin abnehmen, durch die Öffnungen 41, die in den jeweiligen Schichten der lichtblockierenden Filme 40 gebildet sind, verhindert, dass die Richtcharakteristik von Licht signifikant verschmälert wird (verhindert, dass die Bereiche von Licht, das auf die Bildungsoberfläche 10a fällt, kleiner als die Lichtempfangsflächen der Lichtempfangsoberflächen 21 wird). 8 zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer Modifikation der Öffnungen. Es sollte beachtet werden, dass in der 8 die Bereiche von Licht, das in den lichtdurchlässigen Filmen 30 über die Öffnungen 41 auf die Bildungsoberfläche 10a fällt, als Hohlräume gezeigt sind.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die lichtblockierenden Filme 40 aus einem Material mit einer lichtblockierenden Eigenschaft und einer elektrisch leitfähigen Eigenschaft aufgebaut sind. Für den Fall, dass die einzelnen elektronischen Elemente, die auf dem Halbleitersubstrat 10 gebildet sind, jedoch nicht durch die lichtblockierenden Filme 40 elektrisch verbunden werden müssen, können die lichtblockierenden Filme 40 ebenso aus einem Material mit einer lichtabsorbierenden Eigenschaft aufgebaut sein.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • 9 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus eines optischen Sensors gemäß einer zweiten Ausführungsform. 10 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X in der 9. Es sollte beachtet werden, dass, in der 9, Ränder, welche die Öffnungen 41 bilden, die nachstehend noch beschrieben werden, durch die durchgezogenen Linien gezeigt sind und lichtblockierende Wände 51 durch die gestrichelten Linen gezeigt sind.
  • Ein optischer Sensor 1100 weist, wie in den 9 und 10 gezeigt, als Hauptabschnitte hiervon ein Halbleitersubstrat 1010, Lichtempfangselemente 1020, lichtdurchlässige Filme 1030, lichtblockierende Filme 1040 und lichtblockierende Abschnitte 1050 auf. Auf einer Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 1010 sind die Lichtempfangselemente 1020 gebildet. Oberhalb einer Bildungsoberfläche 1010a hiervon, wo die Lichtempfangselemente 1020 gebildet sind, sind die lichtdurchlässigen Filme 1030 gebildet, und in den lichtdurchlässigen Filmen 1030 sind die lichtblockierenden Filme 1040 und die lichtblockierenden Abschnitte 1050 gebildet. In den lichtdurchlässigen Filmen 1030 sind Öffnungen 1041 zur Übertragung von Licht gebildet, und über die Öffnungen 1041 fällt Licht auf die Lichtempfangselemente 1020. Es sollte beachtet werden, dass, in der 10, die Bereiche der lichtdurchlässigen Filme 1030, in die Licht einfällt, als Hohlräume gezeigt sind.
  • Das Halbleitersubstrat 1010 ist rechteckig ausgebildet, und die vorstehend beschriebenen Lichtempfangselemente 1020 und elektronische Elemente (nicht gezeigt), die eine Schaltung zur Verarbeitung von Ausgangssignalen von den Lichtempfangselementen 1020 bilden, sind auf diesem gebildet. Diese elektronischen Elemente sind über ein Verdrahtungsmuster 1011, das in dem Halbleitersubstrat 1010 gebildet ist, elektrisch verbunden. Es sollte beachtet werden, dass die lichtblockierenden Filme 1040, wie nachstehend noch beschrieben wird, derart aus einem Material mit einer elektrisch leitfähigen Eigenschaft aufgebaut sind, dass Teile der lichtblockierenden Filme 1040 die Funktion zur elektrischen Verbindung der einzelnen elektronischen Elemente gemäß obiger Beschreibung ausführen.
  • Jedes der Lichtempfangselemente 1020 dient zum Wandeln von Licht in ein elektrisches Signal. Jedes der Lichtempfangselemente 1020 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Photodiode mit einem pn-Übergang. Die mehreren Lichtempfangselemente 1020 sind, wie in 10 gezeigt, in vorbestimmten Raumintervallen auf dem Halbleitersubstrat 1010 gebildet.
  • Die lichtdurchlässigen Filme 1030 sind aus einem Material mit einer lichtdurchlässigen Eigenschaft und einer isolierenden Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften enthalten Siliziumdioxid SiO2 auf. Die lichtdurchlässigen Filme 1030 sind, wie in 10 gezeigt, in mehreren Schichten oberhalb der Bildungsoberfläche 1010a gebildet. In jedem der lichtdurchlässigen Filme 1030 mit Ausnahme des lichtdurchlässigen Films 1030, der an einer obersten Position angeordnet ist, ist ein Durchgangsloch 1031 gebildet, um sich durch das Halbleitersubstrat 1010 in einer Dickenrichtung hiervon zu erstrecken. Jedes der Durchgangslöcher 1031 ist mit einem leitfähigen Element 1053 gefüllt, das nachstehend noch beschrieben wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind die vier lichtdurchlässigen Filme 1030 oberhalb der Bildungsoberfläche 1010a gebildet und sind die Durchgangslöcher 1031 in den drei jeweiligen lichtdurchlässigen Filmen 1030 näher zur Bildungsoberfläche 1010a gebildet.
  • Die lichtblockierenden Filme 1040 sind aus einem Material mit einer lichtblockierenden Eigenschaft und einer elektrisch leitfähigen Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten Aluminium. Jeder der lichtblockierenden Filme 1040 ist, wie in 10 gezeigt, zwischen den zwei Schichten der lichtdurchlässigen Filme 1030 gebildet, und die mehrschichtigen lichtblockierenden Filme 1040 sind über die lichtdurchlässigen Filme 1030 oberhalb der Bildungsoberfläche 1010a gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die dreischichtigen lichtblockierenden Filme 1040 in den lichtdurchlässigen Filmen 1030 gebildet und sind die Öffnungen 1041 entsprechend den Lichtempfangselementen 1020 in jeder der Schichten der lichtblockierenden Filme 1040 gebildet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Aperturflächen der Öffnungen 1041, die in jeder der Schichten der lichtblockierenden Filme 1040 gebildet sind, gleich. Die Öffnungen 1041 in jeder der Schichten definieren die Höhenwinkel von Licht, die durch Linien parallel zu Lichtempfangsoberflächen 1020a der Lichtempfangselemente 1020 und eine Lichtausbreitungsrichtung gebildet werden. Ferner ist ein Teil eines Endabschnitts 1042, der den Rand der Öffnung 1041 bildet, geneigt, um einer Richtung entgegenzusehen, in der Licht einfällt, und sind die einzelnen Schichten der lichtblockierenden Filme 1040 über lichtblockierende Wände 1051, die nachstehend noch beschrieben werden, miteinander verbunden.
  • Jeder der lichtblockierenden Abschnitte 1050 führt die Funktion zur Verhinderung aus, dass Licht, das von der Öffnung 1041 entsprechend einem bestimmten der Lichtempfangselemente 1020 einfällt, auf das Lichtempfangselement 1020 benachbart hierzu fällt. Der lichtblockierende Abschnitt 1050 weist die lichtblockierende Wand 1051 und einen lichtabsorbierenden Film 1052 auf und ist zwischen der Öffnung 1041 in den lichtdurchlässigen Filmen 1030 entsprechend dem bestimmten Lichtempfangselement 1020 und der Öffnung 1041 entsprechend dem Lichtempfangselement 1020 benachbart hierzu gebildet. Es sollte beachtet werden, dass die lichtblockierende Wand 1051, wie durch die gestrichelten Linien in der 9 gezeigt, in jedem der lichtdurchlässigen Filme 1030 gebildet, um eine im Wesentlichen ebene Ringform aufzuweisen und den Umfang der Öffnung 1041 entsprechend einem der Lichtempfangselemente 1020 zu umgeben. Folglich ist ein Teil der lichtblockierenden Wand 1051 gebildet, um einen Bereich zu überspannen, über den sich die benachbarten Öffnungen 1041 gegenüberliegen, und wird der Bereich, über den sich die benachbarten Öffnungen 1041 gegenüberliegen, von der lichtblockierenden Wand 1051 durchlaufen.
  • Jede der lichtblockierenden Wände 1051 ist aus dem leitfähigen Material 1053 gebildet, welches das Durchgangsloch 1031 füllt. Die leitfähigen Materialien 1053 sind aus dem gleichen Material wie die lichtblockierenden Filme 1040 aufgebaut und integral mit den lichtblockierenden Filmen 1040 verbunden. Folglich sind die jeweiligen Schichten der lichtblockierenden Filme 1040 über die lichtblockierenden Wände 1051 mechanisch und elektrisch verbunden. Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 10 gezeigt, das leitfähige Element 1053, welches das Durchgangsloch 1031 des lichtdurchlässigen Films 1030 nahe der Bildungsoberfläche 1010a füllt, elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster 1011 verbunden. Folglich sind die lichtblockierenden Filme 1040 und das Verdrahtungsmuster 1011 über die leitfähigen Elemente 1053 (lichtblockierenden Wände 1051) elektrisch verbunden und ist ein Teil von jedem der lichtblockierenden Filme 1040 dazu ausgelegt, die Funktion zur elektrischen Verbindung der einzelnen elektronischen Elemente, die auf dem Halbleitersubstrat 1010 gebildet sind, auszuführen.
  • Die lichtabsorbierenden Filme 1052 sind aus einem Material mit einer lichtabsorbierenden Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit einer solchen Eigenschaft beinhalten Kohlenstoff. Jeder der lichtabsorbierenden Filme 1052 ist, wie in 10 gezeigt, oberhalb einer oberen Oberfläche 1040a von jedem der lichtblockierenden Filme 1040 und einem Endabschnitt 1042, der den Rand der Öffnung 1041 bildet, gebildet.
  • Nachstehend wird der Betrieb/Effekt des optischen Sensors 1100 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Jede der lichtblockierenden Wände 1051 ist in dem lichtdurchlässigen Film 1030 gebildet, um den Bereich zu überspannen, über den sich die Öffnungen 1041 benachbart zueinander gegenüberliegen. Hierdurch wird verhindert, dass Licht, das von einer bestimmten der Öffnungen 1041 einfällt, auf das Lichtempfangselement 1020 fällt, das nicht der bestimmten Öffnung 1041 entspricht. Folglich wird verhindert, dass das Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente 20 einen Lichtausgang (Störausgang) von der unbeabsichtigten Öffnung 1041 aufweist.
  • Durch die lichtblockierende Wand 1051 wird, wie in 9 gezeigt, jeder der drei lichtdurchlässigen Filme 1030 näher zur Bildungsoberfläche 1010a gegen Licht zwischen einem bestimmten der Lichtempfangselemente 1020 und dem Lichtempfangselement 1020 benachbart hierzu abgeschirmt. Folglich kann Licht zwischen dem bestimmten Lichtempfangselement 1020 und dem Lichtempfangselement 1020 benachbart hierzu unter Verwendung der lichtblockierenden Wände 51 vollständig blockiert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist jede der lichtblockierenden Wände 1051 in dem lichtdurchlässigen Film 1030 gebildet, um eine im Wesentlichen ebene Ringform aufzuweisen und den Rand der Öffnung 1041 entsprechend einem der Lichtempfangselemente 1020 zu umgeben. Hierdurch kann verhindert werden, dass Licht, das in die Öffnung 1041 fällt, die von der lichtblockierenden Wand 1051 umgeben wird, auf das Lichtempfangselement 1020 fällt, das nicht der Öffnung 1041 entspricht. Ferner wird verhindert, dass Licht, das in die Öffnung 1041 (die Öffnung 1041 auf der linken Seite der Blattoberfläche) fällt, die sich von der Öffnung 1041 unterscheidet, die von der lichtblockierenden Wand 1051 umgeben wird, auf das Lichtempfangselement 1020 entsprechend der Öffnung 1041 fällt, die von der lichtblockierenden Wand 1051 umgeben wird. Ferner wird verhindert, dass Licht, das von der Randseite des Halbleitersubstrats 1010 einfällt, auf das Lichtempfangselement 1020 fällt, das der Öffnung 1041 entspricht, die von der lichtblockierenden Wand 1051 umgeben wird.
  • Jeder der lichtblockierenden Filme 1040 und der lichtblockierenden Wände 1051 (leitfähige Elemente 1053) weist eine elektrisch leitfähige Eigenschaft auf, und ein Teil der lichtblockierenden Wand 1053 ist elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster 1011 verbunden. Hierdurch können die elektrischen Elemente, die auf dem Halbleitersubstrat 1010 gebildet sind, über die lichtblockierenden Wände 1051 und die lichtblockierenden Filme 1040 elektrisch verbunden werden.
  • Jeder der lichtblockierenden Abschnitte 1050 weist den lichtabsorbierenden Film 1052 mit der lichtabsorbierenden Eigenschaft auf, und der lichtabsorbierende Film 1052 ist auf der oberen Oberfläche des lichtblockierenden Films 1040 gebildet. Hierdurch kann verhindert werden, dass Licht, das über die Öffnungen 1041 auf den lichtdurchlässigen Film 1030 fällt, durch die Grenzfläche zwischen dem lichtdurchlässigen Film 1030 und dem Halbleitersubstrat 1010 und durch die Grenzflächen zwischen den lichtdurchlässigen Filmen 1030 und die lichtblockierenden Filme 1040 wiederholt reflektiert wird und sich in den lichtdurchlässigen Filmen 1030 ausbreitet. Folglich kann verhindert werden, dass Licht, das aus einer bestimmten der Öffnungen 1041 einfällt, auf das Lichtempfangselement 1020 fällt, das nicht der bestimmten Öffnung 1041 entspricht, und dass das Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente 1020 einen Störausgang aufweist.
  • Ferner ist der lichtabsorbierende Film 1052 in der vorliegenden Ausführungsform auf dem Endabschnitt 1042 gebildet, der den Rand von jeder der Öffnungen 1041 in den lichtblockierenden Filmen 1040 bildet. Wenn Licht (wie beispielsweise das Licht, das in der 10 durch die gestrichelte Pfeillinie gezeigte ist) mit einem Höhenwinkel kleiner dem Höhenwinkel, der durch die Öffnung 1041 in jeder der Schichten der lichtblockierenden Filme 1040 definiert wird, in die Öffnung 1041 fällt, fällt ein Teil des Lichts auf den vorstehend erwähnten Endabschnitt 1042. Folglich kann, wie in der vorliegenden Ausführungsform aufgezeigt, dadurch, dass der lichtabsorbierende Film 1052 auf dem Endabschnitt 1042 gebildet ist, verhindert werden, dass sich Störlicht in den lichtdurchlässigen Filmen 1030 ausbreitet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Teil des Endabschnitts 1042 geneigt, um einer Richtung entgegenzuschauen, in der Licht einfällt, und ist der lichtabsorbierende Film 1052 auf dem geneigten Endabschnitt 1042 gebildet. Dies führt dazu, dass der Bereich des Endabschnitts 1042, auf den Licht fällt, derart zunimmt, dass die Ausbreitung des Störlichts in den lichtdurchlässigen Filmen 1030 effektiver verhindert wird. Ferner kann, da der vorstehend beschriebene Endabschnitt 1042 geneigt ist, um der Richtung entgegenzusehen, in der Licht einfällt, ein Teil des auf den Endabschnitt 1042 fallenden Lichts, das nicht von dem lichtabsorbierenden Film 1052 absorbiert wird, sondern reflektiert wird, in einer Richtung nach außen gerichtet werden (wie beispielsweise die Richtung entgegengesetzt zu derjenigen der gestrichelten Pfeillinie). Hierdurch kann effektiver verhindert werden, dass sich Störlicht in den lichtdurchlässigen Filmen 1030 ausbreitet.
  • Oberhalb der Bildungsoberfläche 1010a des Halbleitersubstrats 1010 sind die lichtdurchlässigen Filme 1030 gebildet, und in den lichtdurchlässigen Filmen 1030 sind die lichtblockierenden Filme 1040 in mehreren Schichten gebildet. In den jeweiligen Schichten der lichtblockierenden Filme 1040 sind die Öffnungen 1041 zur Übertragung von Licht entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen 1020 gebildet. Folglich ist durch die Öffnungen 1041, die in den jeweiligen Schichten der lichtblockierenden Filme 1040 gebildet sind, der Bereich von Licht, das auf das Halbleitersubstrat 1010 fällt, verschmälert. Dies verhindert, das Licht, das von einer bestimmten der Öffnungen 1041 einfällt, auf das Lichtempfangselement 1020 fällt, das nicht der bestimmten Öffnung 1041 entspricht. Dies führt dazu, dass effektiver verhindert wird, dass das Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente 1020 den Störausgang aufweist.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt das Beispiel auf, bei dem die lichtdurchlässigen Filme 1030 oberhalb der Bildungsoberfläche 1010a des Halbleitersubstrats 1010 gebildet sind und die lichtblockierenden Filme 1040 in mehreren Schichten in den lichtdurchlässigen Filmen 1030 gebildet sind. Es ist jedoch ferner möglich, den einschichtigen lichtblockierenden Film 1040 zu bilden. In diesem Fall ist jedes der Durchgangslöcher 1031 gebildet, um sich von der Bildungsoberfläche 1010a zu erstrecken und den einschichtigen lichtblockierenden Film 1040 zu erreichen. Das Durchgangsloch 1031 ist mit dem leitfähigen Element 1053 gefüllt, um die lichtblockierende Wand 1051 zu bilden.
  • Die vorliegende Erfindung zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem, wie durch die gestrichelten Linien in der 9 gezeigt, die lichtblockierende Wand 1051 in jedem der lichtdurchlässigen Filme 1030 gebildet ist, um eine im Wesentlichen ebene Ringform aufzuweisen, um den Umfang der Öffnung 1041 entsprechend einem der Lichtempfangselemente 1020 zu umgeben. Die Form der lichtblockierenden Wand 1051 und die Position, an der die lichtblockierende Wand 1051 gebildet ist, sind jedoch nicht auf diejenigen des vorstehend beschriebenen Beispiels beschränkt. Es ist beispielsweise, wie in 11 gezeigt, ferner möglich, die lichtblockierende Wand 1051 zu bilden, die eine im Wesentlichen ebene U-Form in dem Bereich einschließlich der Abschnitte der lichtdurchlässigen Filme 1030 aufweist, die zwischen den Öffnungen 1041 entsprechend beliebigen zweien der Lichtempfangselemente 1020 angeordnet sind, und Teile der lichtdurchlässigen Filme 1030, die um die Öffnung 1041 entsprechend einem der Lichtempfangselemente 1020 angeordnet sind, umgibt. Alternativ können, wie in 12 gezeigt, ferner die mehreren lichtblockierenden Wände 1051, die jeweils eine im Wesentlichen ebene Rechteckform aufweisen, in den Abschnitten der lichtdurchlässigen Filme 1030 gebildet werden, die zwischen den Öffnungen 1041 entsprechend beliebigen zweien der Lichtempfangselemente 1020 angeordnet sind, um es so den mehreren lichtblockierenden Wänden 1051 zu ermöglichen, den Bereich zu durchlaufen, über den sich die benachbarten Öffnungen 1041 gegenüberliegen. Die 11 und 12 zeigen Draufsichten zur Veranschaulichung von Änderungen des optischen Sensors.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem ein Teil des Endabschnitts 1042, der den Rand der Öffnung 1041 bildet, geneigt ist, um der Richtung entgegenzusehen, in der Licht einfällt. Es ist jedoch ferner möglich, dass der gesamte Endabschnitt 1042 geneigt ist, um der Richtung entgegenzusehen, in der Licht einfällt.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem der lichtabsorbierende Film 1052 auf der oberen Oberfläche 1040a von jedem der lichtblockierenden Filme 1040 gebildet ist. Es ist jedoch ausreichend, wenn der lichtabsorbierende Film 1052 auf einer Oberfläche des lichtblockierenden Films 1040 gebildet ist. Der lichtabsorbierende Film 1052 kann beispielsweise ebenso auf einer unteren Oberfläche 1040b von jedem der lichtblockierenden Filme 1040 gebildet sein.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die Aperturflächen der Öffnungen 1041 in den jeweiligen Schichten gleich sind. Die Aperturflächen der Öffnungen 1041 in den jeweiligen Schichten können jedoch verschieden sind. Die Aperturflächen der Öffnungen 1041 in den jeweiligen Schichten können ebenso zu der Bildungsoberfläche 1010a hin verringert werden.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die lichtblockierenden Filme 1040 aus einem Material mit einer lichtblockierenden Eigenschaft und einer elektrisch leitfähigen Eigenschaft aufgebaut sind. Für den Fall, dass die einzelnen elektronischen Elemente, die auf dem Halbleitersubstrat 1010 gebildet sind, jedoch nicht durch die lichtblockierenden Filme 1040 elektrisch verbunden werden müssen, können die lichtblockierenden Filme 1040 ebenso aus einem Material mit einer lichtabsorbierenden Eigenschaft aufgebaut sein.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • 13 zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus eines optischen Sensors gemäß einer dritten Ausführungsform. 14 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung der jeweiligen Positionen von Lichtempfangselementen zur Erfassung der Einfallswinkel von Licht und von Öffnungen. 15 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie XV-XV in der 14. Es sollte beachtet werden, dass, in der 14, Lichtempfangselemente 2022 zur Erfassung der Einfallswinkel von Licht, die nachstehend noch beschrieben werden, durch die gestrichelten Linien gezeigt sind, und dass, in der 15, die Schichten 2030 bis 2040 vereinfacht dargestellt sind. In der 15 sind die virtuellen Linien, die die Mitten der jeweiligen Lichtempfangselemente 2022 zur Erfassung der Einfallswinkel von Licht und die Mitten von Öffnungen 2041 entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen 2022 verbinden, durch die gestrichelten Linien gezeigt.
  • Ein optischer Sensor 2100 weist, wie in den 13 bis 15 gezeigt, als Hauptabschnitte hiervon ein Halbleitersubstrat 2010, Lichtempfangselemente 2020, die lichtdurchlässigen Filme 2030 und die lichtblockierenden Filme 2040 auf. Auf einer Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 2010 sind die Lichtempfangselemente 2020 gebildet. Oberhalb einer Bildungsoberfläche hiervon, wo die Lichtempfangselemente 2020 gebildet sind, sind die lichtdurchlässigen Filme 2030 gebildet, und in den lichtdurchlässigen Filmen 2030 sind die lichtblockierenden Filme 2040 gebildet. In den lichtblockierenden Filmen 2040 sind die Öffnungen 2041 zur Übertragung von Licht gebildet, und über die Öffnungen 2041 fällt Licht auf die Lichtempfangselemente 2020. Die Lichtempfangselemente 2020 sind elektrisch derart mit einem Rechenabschnitt (nicht gezeigt) verbunden, dass ein Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente 2020 in dem Rechenabschnitt verarbeitet wird. Der Rechenabschnitt berechnet die Intensität von Licht, das auf den optischen Sensor 2100 fällt, und den Höhenwinkel und den Rechts-Links-Winkel hiervon auf der Grundlage von Ausgangssignalen von den Lichtempfangselementen 2021 und 2022, die nachstehend noch beschrieben werden. Nachstehend wird zunächst ein schematischer Aufbau der Hauptabschnitte 2010 bis 2040 des optischen Sensors 2100 aufgezeigt und werden anschließend die charakteristische Eigenschaft des optischen Sensors 2100 und der Betrieb/Effekt des Sensors beschrieben.
  • Das Halbleitersubstrat 2010 ist in einer Rechteckform gebildet, und die vorstehend beschriebenen Lichtempfangselemente 2020 und elektronischen Komponenten (nicht gezeigt), welche den vorstehend beschriebenen Rechenabschnitt bilden, sind darauf gebildet. Diese elektronischen Elemente sind über ein im Halbleitersubstrat 2010 gebildetes Verdrahtungsmuster 2011 elektrisch verbunden.
  • Jedes der Lichtempfangselemente 2020 dient zum Wandeln von Licht in ein elektrisches Signal, und das Lichtempfangselement 2021 (nachstehend als das Intensitätslichtempfangselement 2021 gezeigt) zur Erfassung der Intensität von Licht und die Lichtempfangselemente 2022 (nachstehend als das Winkellichtempfangselement 2022 gezeigt) zur Erfassung der Einfallswinkel von Licht sind auf dem Halbleitersubstrat 2010 gebildet. Jedes der Lichtempfangselemente 2021 und 2022 ist eine Photodiode mit einem pn-Übergang, und die Lichtempfangsfläche des Intensitätslichtempfangselements 2021 ist größer als die Lichtempfangsfläche von jedem der Winkellichtempfangselemente 2022.
  • Die lichtdurchlässigen Filme 2030 sind aus einem Material mit einer lichtdurchlässigen Eigenschaft und einer isolierenden Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten Siliziumoxid. Die lichtdurchlässigen Filme 2030 sind, wie in 13 gezeigt, in mehreren Schichten oberhalb der Bildungsoberfläche des Halbleitersubstrats 2010 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die vierschichtigen lichtdurchlässigen Filme 2030 oberhalb der Bildungsoberfläche gebildet und entspricht der lichtdurchlässige Film 2030, der unmittelbar oberhalb der Bildungsoberfläche angeordnet ist, einem Schutzfilm.
  • Die lichtblockierenden Filme 2040 sind aus einem Material mit einer lichtblockierenden Eigenschaft und einer elektrisch leitfähigen Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten Aluminium. Jeder der lichtblockierenden Filme 2040 ist, wie in 13 gezeigt, zwischen den zwei Schichten der lichtdurchlässigen Filme 2030 gebildet, und die mehrschichtigen lichtblockierenden Filme 2040 sind über die lichtdurchlässigen Filme 2030 oberhalb der Bildungsoberfläche des Halbleitersubstrats 2010 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die dreischichtigen lichtblockierenden Filme 2040 in den lichtdurchlässigen Filmen 2030 gebildet und sind die Öffnungen 2041 entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen 2021 und 2022 in den jeweiligen Schichten der lichtblockierenden Filme 2040 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Aperturflächen der Öffnung 2041, die in den jeweiligen lichtblockierenden Filmen 2040 gebildet ist, gleich. Die Öffnungen 2041 in jeder der Schichten definieren die Höhenwinkel von Licht, die durch Linien parallel zu den Lichtempfangsoberflächen der jeweiligen Lichtempfangselemente 2021 und 2022 und eine Lichtausbreitungsrichtung gebildet werden. Die lichtblockierenden Filme 2040 sind, wie in 13 gezeigt, elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster 2011 verbunden und erfüllen ferner die Funktion von Leitungen, welche die auf dem Halbleitersubstrat 2010 gebildeten elektronischen Elemente elektrisch verbinden.
  • Die Lichtempfangselemente 2022 und die Öffnungen 2041 sind, wie in den 14 und 15 gezeigt, auf mehreren virtuellen Linien (nicht gezeigt) angeordnet, die sich von dem Referenzpunkt P, der durch das Kreuz dargestellt wird, radial erstrecken. Mit einem Abstand von dem Referenzpunkt P werden die räumlich getrennten Abstände zwischen den Winkellichtempfangselementen 2022 und den Öffnungen 2041 größer. Aufgrund diesen Aufbaus sind die durch die Öffnungen 2041 entsprechend den jeweiligen Winkellichtempfangselementen 2022 definierten Höhenwinkel verschieden und werden neun Ausgangssignale erhalten, die sich wenigstens entweder im Höhenwinkel oder im Rechts-Links-Winkel unterscheiden. Der Rechenabschnitt erfasst die Winkel (Höhenwinkel und Rechts-Links-Winkel) von Licht auf der Grundlage der neun Ausgangssignale und erfasst die Intensität von Licht auf der Grundlage der erfassten Winkel von Licht und eines Ausgangssignals von dem Intensitätslichtempfangselement 2021. Insbesondere berechnet der Rechenabschnitt ein Verhältnis zwischen den neun Ausgangssignalen von den Winkellichtempfangselementen 2022, um die Einfallswinkel von Licht zu berechnen, und berechnet der Rechenabschnitt die Intensität von Licht auf der Grundlage der berechneten Einfallswinkel von Licht und des Ausgangssignals von dem Intensitätslichtempfangselement 2021.
  • Nachstehend werden die charakteristische Eigenschaft des optischen Sensors 2100 der vorliegenden Ausführungsform und der Betrieb/Effekt hiervon beschrieben, Die drei Schichten der vierschichtigen lichtdurchlässigen Filme 2030, die oberhalb des Intensitätslichtempfangselements 2021 zur Erfassung der Intensität von Licht angeordnet sind, und alle der drei Schichten der lichtblockierenden Filme 2040 sind entfernt worden, und auf der Lichtempfangsoberfläche des Intensitätslichtempfangselements 2021 ist einzig der einschichtige lichtdurchlässige Film 2030 gebildet. Hierdurch kann die Intensität von Licht, das auf das Halbleitersubstrat 2010 fällt, auch dann mit hoher Genauigkeit erfasst werden, wenn die Intensität von Licht sehr schwach ist. Ferner wird verhindert, dass das Ausgangssignal von dem Intensitätslichtempfangselement 2021 den Effekt einer Interferenz von Licht aufweist, der aus der Reflexion des Lichts zwischen den einzelnen Schichten resultiert, die oberhalb der Bildungsoberfläche des Halbleitersubstrats 2010 gebildet sind. Ferner werden in der vorliegenden Ausführungsform die Einfallswinkel von Licht auf der Grundlage der Ausgangssignale von den Winkellichtempfangselementen 2022 berechnet und wird die Intensität von Licht auf der Grundlage der berechneten Einfallswinkel von Licht und auf der Grundlage des Ausgangssignals von dem Intensitätslichtempfangselement 2021 berechnet. Folglich wird verhindert, dass die Intensität von Licht Intensitätsschwankungen in Übereinstimmung mit den Einfallswinkeln von Licht aufweist und wird die Genauigkeit bei einer Erfassung der Lichtintensität verbessert.
  • Von den Lichtempfangselementen 2021 und 2022 befindet sich, wie vorstehend beschrieben, nur das Intensitätslichtempfangselement 2021 in einem Zustand, in dem die lichtdurchlässigen Filme 2030 hiervon entfernt worden sind. Genauer gesagt, die Winkellichtempfangselemente 2022 befinden sich in einem Zustand, in dem die lichtdurchlässigen Filme 2030 hiervon entfernt worden sind. Da die Winkellichtempfangselemente 2022 die jeweiligen Ausgänge von den mehreren Winkellichtempfangselementen 2022 miteinander vergleichen und die Winkel (relative Werte) von Licht ausgeben, weisen auch dann, wenn die Lichtempfangselemente 2022 den Effekt einer Interferenz von Licht gemäß obiger Beschreibung empfangen, solange jedes der Winkellichtempfangselemente 2022 den gleichen Einfluss empfangen hat, die Ausgänge hiervon kein Problem auf. Folglich sind die Winkellichtempfangselemente 2022 in einem Zustand versetzt worden, in dem sie absichtlich nicht exponiert werden, und sind die lichtdurchlässigen Filme 2030 übrig. Demgegenüber gibt das Intensitätslichtempfangselement 2021 nicht solche relativen Werte wie die Winkelerfassungselemente 2022 aus, sondern geben einen Absolutwert aus. Folglich verhindert ein Einfluss, der aus dem Effekt einer Interferenz von Licht resultiert, eine Verbesserung in der Genauigkeit bei einer Erfassung der Lichtintensität. Dementsprechend befindet sich in der vorliegenden Ausführungsform nur das Intensitätslichtempfangselement 2021 in einem exponierten Zustand. Folglich ist die charakteristische Eigenschaft der vorliegenden Ausführungsform nicht nur in der Tatsache zu sehen, dass sich in dem optischer Sensor 2100 mit den mehreren Lichtempfangselementen 2021 und 2022 irgendeines der Lichtempfangselemente in einem exponierten Zustand befindet, sondern in der Tatsache, dass sich einzig das Intensitätslichtempfangselement 2021 in dem exponierten Zustand befindet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Lichtempfangsfläche des Intensitätslichtempfangselements 2021 größer als die Lichtempfangsfläche von jedem der Winkellichtempfangselemente 2022. Hierdurch kann der Betrag von Licht, das auf das Intensitätslichtempfangselement 2021 fällt, erhöht werden.
  • Die Lichtempfangsoberflächen der Lichtempfangselemente 2021 und 2022 sind mit den lichtdurchlässigen Filmen 2030 bedeckt. Hierdurch wird verhindert, dass die Lichtempfangsoberflächen zur Außenseite exponiert sind, so dass die Lebensdauer von jedem der Lichtempfangselemente 2021 und 2022 verbessert wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die lichtblockierenden Filme 2040 in mehreren Schichten in den lichtdurchlässigen Filmen 2030 gebildet und sind, zwischen den Öffnungen 2041, die benachbart zueinander angeordnet sind, die mehrschichtigen lichtblockierenden Filme 2040 gebildet. Hierdurch wird verhindert, dass Licht, das von einer bestimmten der Öffnungen 2041 einfällt, auf das Lichtempfangselement 2020 fällt, dass sich von dem Lichtempfangselement 2020 entsprechend der bestimmten Öffnung 2041 unterscheidet. Folglich wird verhindert, dass das Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente 2020 einen Störausgang aufweist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 13 gezeigt, ein vertiefter Abschnitt 2050 unter Verwendung der Lichtempfangsoberfläche des Intensitätslichtempfangselements 2021 als die Bildungsoberfläche hiervon und unter Verwendung von sowohl den lichtdurchlässigen Filmen 2030 als auch den lichtblockierenden Filmen 2040 als die Seitenwände hiervon gebildet und ist die Aperturfläche des vertieften Abschnitts 2050 konstant. Es ist jedoch, wie in 16 gezeigt, möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem die Seitenwände des vertieften Abschnitts 2050 derart geneigt sind, dass die Aperturfläche des vertieften Abschnitts 2050 oberhalb des Intensitätslichtempfangselements 2021 aufwärts graduell zunimmt. Dies erhöht den Betrag von Licht, das auf das Intensitätslichtempfangselement 2021 fällt. 16 zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer Modifikation des optischen Sensors.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend, wie in 13 gezeigt, das Beispiel auf, bei dem das eine Intensitätslichtempfangselement 2021 auf dem Halbleitersubstrat 2010 gebildet ist. Es ist jedoch ebenso möglich, dass mehrere Intensitätslichtempfangselemente 2021 auf dem Halbleitersubstrat 2010 gebildet sind. In diesem Fall ist es ebenso möglich, die Dicke des lichtdurchlässigen Films 2030 zu ändern, der unmittelbar oberhalb der Bildungsoberfläche angeordnet ist und die Funktion des Schutzfilms in den mehreren Intensitätslichtempfangselementen 2021 ausführt, um so die spektrale Empfindlichkeitsverteilung von jedem der Intensitätslichtempfangselemente 2021 zu ändern. Alternativ ist es ebenso möglich, die Dicke der Diffusionsschicht von jedem der Intensitätslichtempfangselemente 2021 zu ändern, welche die Photodioden sind, die jeweils den pn-Übergang aufweisen, um so die spektrale Empfindlichkeitsverteilung von jedem der Intensitätslichtempfangselemente 2021 zu ändern.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die neun Winkellichtempfangselemente 2022 auf dem Halbleitersubstrat 2010 gebildet sind. Die Anzahl der Winkellichtempfangselemente 2022 ist jedoch geeignet, solange sie nicht kleiner als drei ist, und ist nicht auf die Anzahl in dem vorstehend beschriebenen Beispiel beschränkt.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die lichtdurchlässigen Filme 2030 in vier Schichten angeordnet sind und die lichtblockierenden Filme 2040 in drei Schichten angeordnet sind. Die jeweilige Anzahl der Schichten der lichtdurchlässigen Filme 2030 und der lichtblockierenden Filme 2040 ist jedoch nicht auf diejenigen des vorstehend beschriebenen Beispiels beschränkt. Es ist ebenso möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem die lichtdurchlässigen Filme 2030 in drei Schichten und die lichtblockierenden Filme 2040 in zwei Schichten angeordnet sind.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die lichtblockierenden Filme 2040 aus einem Material mit einer lichtblockierenden Eigenschaft und einer elektrisch leitfähigen Eigenschaft aufgebaut sind. Für den Fall, dass die einzelnen elektronischen Elemente, die auf dem Halbleitersubstrat 2010 gebildet sind, jedoch nicht durch die lichtblockierenden Filme 2040 elektrisch verbunden werden müssen, können die lichtblockierenden Filme 2040 ebenso aus einem Material mit einer lichtabsorbierenden Eigenschaft aufgebaut sein.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • 17 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus eines optischen Sensors gemäß einer vierten Ausführungsform. 18 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVIII-XVIII in der 17. 19 zeigt eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung eines Höhenwinkels und eines Azimutwinkels. 20 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Rechts-Links-Verhältnisses. Es sollte beachtet werden, dass, in der 17, Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 und Öffnungen 3051 bis 3054, die nachstehend noch beschrieben werden, durch die durchgezogenen Linien gezeigt sind, und eine Linie, die jeweilige Positionen definiert, an denen die Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 und die Öffnungen 3051 bis 3054 gebildet sind, durch die Strichdoppelpunktlinie als eine virtuelle Linie VL gezeigt ist. Nachstehend ist eine Richtung, die sich entlang einer Bildungsoberfläche 3010a, wo Lichtempfangselemente 3020 gebildet sind, die nachstehend noch beschrieben werden, und durch ein Fahrzeug zwischen der Front und dem Heck hiervon erstreckt, als eine Vorne-Hinten-Richtung gezeigt, und ist eine Richtung, die sich entlang der Bildungsoberfläche 3010a und durch das Fahrzeug zwischen der linken und der rechten Seite hiervon erstreckt, als Rechts-Links-Richtung gezeigt. Es sollte beachtet werden, dass sich die vorstehend beschriebene virtuelle Linie VL entlang der Vorne-Hinten-Richtung erstreckt.
  • Ein optischer Sensor 3100 ist auf dem Kühlerblech bzw. Frontverkleidung des Fahrzeugs befestigt und wird hauptsächlich zur Erfassung der Position der Sonne verwendet. Der optische Sensor 3100 weist, wie in den 17 und 18 gezeigt, als Hauptabschnitte hievon ein Halbleitersubstrat 3010, die Lichtempfangselemente 3020, lichtdurchlässige Filme 3030, lichtblockierende Filme 3040 und Öffnungen 3050 auf. Auf einer Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 3010 sind die Lichtempfangselemente 3020 gebildet. Oberhalb der Bildungsoberfläche 3010a, wo die Lichtempfangselemente 3020 gebildet sind, sind die lichtdurchlässigen Filme 3030 gebildet, und in den lichtdurchlässigen Filmen 3030 sind die lichtblockierenden Filme 3040 gebildet. In den lichtblockierenden Filmen 3040 sind die Öffnungen 3050 zur Übertragung von Licht gebildet, und über die Öffnungen 3050 fällt Licht auf die Lichtempfangselemente 3020. Der optische Sensor 3100 weist einen Rechenabschnitt zur Verarbeitung von Ausgangssignalen von den Lichtempfangselementen 3020 auf, obgleich diese nicht gezeigt sind. Der Rechenabschnitt berechnet annähernd den Höhenwinkel von Licht, das auf den optischen Sensor 3100 fällt, und den Azimutwinkel hiervon. Nachstehend wird zunächst ein schematischer Aufbau der Hauptabschnitte 3010 bis 3050 des optischen Sensors 3100 aufgezeigt und wird anschließend die charakteristische Eigenschaft des optischen Sensors 3100 beschrieben.
  • Das Halbleitersubstrat 3010 ist in einer rechteckigen Form gebildet, und die vorstehend beschriebenen Lichtempfangselemente 3020 und elektronische Elemente (nicht gezeigt), welche den Rechenabschnitt bilden, sind darauf gebildet. Diese elektronischen Elemente sind über ein Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt), das in dem Halbleitersubstrat 3010 gebildet ist, elektrisch verbunden.
  • Jedes der Lichtempfangselemente 3020 dient zum Wandeln von Licht in ein elektrisches Signal. Jedes der Lichtempfangselemente 3020 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Photodiode mit einem pn-Übergang und oberhalb der Seite der Bildungsoberfläche 3010a des Halbleitersubstrats 3010 gebildet. Auf der Bildungsoberfläche 3010a sind zwei Paare von Lichtempfangselementen 3021 bis 3024 gebildet. Die Lichtempfangselemente 3021 und 3022 sind paarweise angeordnet, während die Lichtempfangselementen 3023 und 3024 paarweise angeordnet sind. Diese Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 sind die charakteristische Eigenschaft des optischen Sensors 3100 und werden nachstehend folglich näher beschrieben.
  • Die lichtdurchlässigen Filme 3030 sind aus einem Material mit einer lichtdurchlässigen Eigenschaft und einer isolierenden Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten einen Zwischenschichtisolierfilm SiO2, der in einem Halbleiterprozess verwendet wird. Die lichtdurchlässigen Filme 3030 sind, wie in 18 gezeigt, in mehreren Schichten oberhalb der Bildungsoberfläche 3010a gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die lichtdurchlässigen Filme 3031 bis 3033 in drei Schichten oberhalb der Bildungsoberfläche 3010a übereinander angeordnet.
  • Die lichtblockierenden Filme 3040 sind aus einem Material mit einer lichtblockierenden Eigenschaft und einer elektrisch leitfähigen Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten Aluminium. Jeder der lichtblockierenden Filme 3040 ist, wie in 18 gezeigt, zwischen den zwei Schichten der lichtdurchlässigen Filme 3030 gebildet, und die mehrschichtigen lichtblockierenden Filme 3040 sind über die lichtdurchlässigen Filme 3030 oberhalb der Bildungsoberfläche 3010a gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei blockierende Filme bzw. Schichten 3041 und 3042 in den lichtdurchlässigen Filmen 3030 gebildet und sind die Öffnungen 3050 in jedem der lichtblockierenden Filme 3041 und 3042 gebildet. Es sollte beachtet werden, dass die lichtblockierenden Filme 3040 elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster verbunden sind, das in dem Halbleitersubstrat 3010 gebildet ist, um ebenso als Verdrahtung zu dienen, welche die einzelnen elektronischen Elemente elektrisch verbindet, obgleich dies nicht gezeigt ist.
  • Die Öffnungen 3050 dienen zum Definieren von Licht, das auf die Lichtempfangselemente 3020 fällt. In jedem der lichtblockierenden Filme 3041 und 3042 sind die zwei Paare von Öffnungen 3051 bis 3054 gebildet. Die Öffnungen 3051 und 3052 sind paarweise angeordnet, während die Öffnungen 3053 und 3054 paarweise angeordnet sind. Die Öffnungen 3051 bis 3054 sind die charakteristische Eigenschaft des optischen Sensors 3100 und werden nachstehend folglich näher beschrieben.
  • Der Rechenabschnitt dient dazu, annähernd den Höhenwinkel von externem Licht, das auf den optischen Sensor 3100 (Fahrzeug) fällt, und den Azimutwinkel hiervon auf der Grundlage der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 3020 zu berechnen. Genauer gesagt, der Rechenabschnitt dient dazu, annähernd die Höhe der Sonne zu berechnen und annähernd zu berechnen, in welchem Grad sich die Sonne entweder links oder rechts vom Fahrzeug (Rechts-Links-Verhältnis) befindet. Die annähernde Höhe der Sonne wird berechnet, indem Ausgangssignale von den nicht paarweise angeordneten Lichtempfangselementen 3021 und 3023 oder von den nicht paarweise angeordneten Lichtempfangselementen 3022 und 3024 miteinander verglichen werden. Das Rechts-Links-Verhältnis wird berechnet, um ein Verhältnis zwischen einem Wert (erster Wert), der erhalten wird, indem das Ausgangssignal von dem ersten Lichtempfangselement 3021 durch die Gesamtsumme der Ausgangssignale von den zwei Lichtempfangselementen 3021 und 3022 geteilt wird, und einem Wert (zweiter Wert), der erhalten wird, indem das Ausgangssignal von dem zweiten Lichtempfangselement 3022 durch die Gesamtsumme der Ausgangssignale von den zwei Lichtempfangselementen 3021 und 3022 geteilt wird, bestimmt wird. Alternativ wird das Rechts-Links-Verhältnis berechnet, indem ein Verhältnis zwischen einem Wert (dritter Wert), der erhalten wird, indem das Ausgangssignal von dem dritten Lichtempfangselement 3023 durch die Gesamtsumme der Ausgangssignale von den zwei Lichtempfangselementen 3023 und 3024 geteilt wird, und einem Wert (vierter Wert), der erhalten wird, indem das Ausgangssignal von dem vierten Lichtempfangselement 3024 durch die Gesamtsumme der Ausgangssignale von den zwei Lichtempfangselementen 3023 und 3024 geteilt wird, bestimmt wird. Der Grund hierfür wird beschrieben, wenn der Betrieb/Effekt des optischen Sensors 3100 beschrieben wird. Es sollte beachtet werden, dass ein Höhenwinkel θ, wie in 19 gezeigt, einen Aufwärtswinkel von einer horizontalen Ebene zeigt und ein Azimutwinkel φ einen Winkel um das Fahrzeug herum zeigt.
  • Nachstehend wird die charakteristische Eigenschaft des optischen Sensors 3100 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die paarweise angeordneten Lichtempfangselemente 3021 und 3022 sind, wie in 17 gezeigt, liniensymmetrisch bezüglich der virtuellen Linie VI angeordnet, und die paarweise angeordneten Lichtempfangselementen 3023 und 3024 sind, wie in 17 gezeigt, liniensymmetrisch bezüglich der virtuellen Linie VL angeordnet. Das erste Lichtempfangselement 3021 und das dritte Lichtempfangselement 3023 sind links von der virtuellen Linie VL angeordnet, während das zweite Lichtempfangselement 3022 und das vierte Lichtempfangselement 3024 rechts von der virtuellen Linie VL angeordnet sind. Jedes der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 ist in einer vertieften Form (für gewöhnlich eine C-Form) gebildet, die sich von vorne nach hinten erstreckt, während sie in dem mittleren Abschnitt dazwischen liegend vertieft ist. Die lateralen Breiten der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 nehmen mit einem Abstand von den Endabschnitten 3021a bis 3024a hiervon weiter entfernt von der virtuellen Linie VL in Richtung der Endabschnitte 3021b bis 3024b hiervon näher zur virtuellen Linie VL kontinuierlich zu. Die Endabschnitte 3021b bis 3024b weisen lineare Formen auf, und Linien (durch die gestrichelten Linien in der 17 gezeigte Linien), die durch die jeweiligen Mitten der lateralen Breiten der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 laufen, weisen Bogenformen auf, die jeweils einen vorbestimmten Radius aufweisen. Folglich weist die Gesamtform von jedem der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 eine hornähnliche Form auf. Es sollte beachtet werden, dass der Mittelpunktswinkel eines Fächers, der durch die Linie gebildet wird, welche die Linie, welche den Bogen bildet, und den Mittelpunkt des Bogens verbindet, 180 Grad beträgt. Jede der lateralen Breiten, die vorstehend beschrieben wurde, zeigt eine Länge in einer Richtung, welche die Linie kreuzt (die Linie, die durch den Mittelpunkt der lateralen Breite verläuft), welche den Bogen bildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die paarweise angeordneten Lichtempfangselemente 3021 und 3022 größer als die paarweise angeordneten Lichtempfangselemente 3023 und 3024.
  • Die paarweise angeordneten Öffnungen 3051 und 3052 sind, wie in 17 gezeigt, liniensymmetrisch bezüglich der virtuellen Linie VL angeordnet, und die paarweise angeordneten Öffnungen 3053 und 3054 sind, wie in 17 gezeigt, liniensymmetrisch bezüglich der virtuellen Linie VL angeordnet. Jede der Öffnungen 3051 bis 3054 des lichtblockierenden Films 3042 weiter entfernt von der Bildungsoberfläche 3010a weist eine kreisrunde Form auf, während die Öffnungen 3051 bis 3054, die in dem lichtblockierenden Film 3041 gebildet sind, Formen entsprechend den jeweiligen Formen der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 aufweisen, obgleich dies nicht gezeigt ist. D. h., jede der Öffnungen 3051 bis 3054, die in dem lichtblockierenden Film 3041 gebildet ist, weist eine hornähnliche Form auf.
  • Ferner sind, wie in 17 gezeigt, Teile der Projektionsabschnitte der Öffnungen 3051 bis 3054, die durch Licht auf der Bildungsoberfläche 3010a projiziert werden, welches die Bildungsoberfläche 3010a kreuzt, in Bereichen angeordnet, die durch die entsprechenden Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 und die Linien, welche die Endabschnitte 3021a bis 3024a der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 verbinden, und die Endabschnitte 3021b bis 3024b hiervon umschlossen. Ferner sind, in der vorliegenden Ausführungsform, die Mitten der Projektionsabschnitte der Öffnungen 3051 bis 3054 an den Mitten der Bögen angeordnet, die durch die gestrichelten Linien gezeigt sind, und die Abstände zwischen den Mitten der Öffnungen 3051 bis 3054 und den Mitten der lateralen Breiten der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 konstant. Ferner sind die Abstände zwischen den paarweise angeordneten Lichtempfangselementen 3021 und 3022 und den Öffnungen 3051 und 3052 entsprechend hierzu von den Abständen zwischen den paarweise angeordneten Lichtempfangselementen 3023 und 3024 und den Öffnungen 3053 und 3054 entsprechend hierzu verschieden.
  • Nachstehend wird der Betrieb/Effekt des optischen Sensors 3100 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Jedes der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 ist, wie vorstehend beschrieben, in der vertieften Form gebildet, die sich von vorne nach hinten erstreckt, während es in dem mittleren Abschnitt dazwischen vertieft ist, und der Mittelpunktswinkel des Fächers, der durch die Linie gebildet wird, welche die Linie, die durch die Mitte der lateralen Breite von jedem der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 verläuft und den Bogen bildet, und den Mittelpunkts des Bogens verbindet, beträgt 180 Grad. Folglich fällt Licht, das von der hinteren Seite auf den optischen Sensor 3100 (das Fahrzeug) fällt, nicht auf jedes der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024, sondern fällt Licht, das von der vorderen Seite auf den optischen Sensor 3100 fällt, über die Öffnungen 3051 bis 3054 auf den hinteren Abschnitt von jedem der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024. Folglich ist das Licht, das von der vorderen Seite auf den optischen Sensor 3100 fällt, vollständig im Erfassungsbereich enthalten. Dementsprechend wird verhindert, dass das Licht von der vorderen Seite nur auf eines der paarweise angeordneten Lichtempfangselemente 3021 und 3022 (3023 und 3024) fällt und das Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 einen Wert von null annimmt.
  • Ferner nehmen, wie vorstehend beschrieben, die jeweiligen lateralen Breiten der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 mit einem Abstand von den Endabschnitten 3021a bis 3024a hiervon in Richtung der Endabschnitte 3021b bis 3024b hiervon kontinuierlich zu. Folglich fällt dann, wenn beispielsweise Licht von der rechten vorderen Seite einfällt, wie durch die durchgezogenen Pfeillinien in der 17 gezeigt, das Licht über die Öffnungen 3051 bis 3054 auf die linken hinteren Abschnitte der jeweiligen Lichtempfangselemente 3021 bis 3024. Der Bereich, in dem Licht empfangen wird, ist in dem zweiten Lichtempfangselement 3022 größer als in dem ersten Lichtempfangselement 3021 und in dem vierten Lichtempfangselement 3024 größer als in dem dritten Lichtempfangselement 3023. Demgegenüber sind dann, wenn Licht von der linken vorderen Seite einfällt, wie durch die gestrichelten Pfeillinien in der 17 gezeigt, die Größenverhältnisse, die mit dem Bereich verknüpft sind, in dem Licht empfangen wird, umgekehrt. D. h., der Bereich, in dem Licht empfangen wird, ist im ersten Lichtempfangselement 3021 größer als im zweiten Lichtempfangselement 3022 und im dritten Lichtempfangselement 3023 größer als im vierten Lichtempfangselement 3024 ist. Dies führt dazu, dass dann, wenn Licht von der rechten vorderen Seite einfällt, das Ausgangssignal von dem zweiten Lichtempfangselement 3022 größer als das Ausgangssignal von dem ersten Lichtempfangselement 3021 ist und das Ausgangssignal von dem dritten Lichtempfangselement 3023 größer als das Ausgangssignal von dem vierten Lichtempfangselement 3024 ist. Umgekehrt ist dann, wenn Licht von der linken vorderen Seite einfällt, das Ausgangssignal von dem ersten Lichtempfangselement 3021 größer als das Ausgangssignal von dem zweiten Lichtempfangselement 3022 und das Ausgangssignal von dem vierten Lichtempfangselement 3024 größer als das Ausgangssignal von dem dritten Lichtempfangselement 3023.
  • Folglich kann dadurch, dass ein Verhältnis zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert oder ein Verhältnis zwischen dem dritten Wert und dem vierten Wert bestimmt wird, das in der Beschreibung des Rechenabschnitts definiert wird, erfasst werden, wie viel Licht von der linken Seite auf den optischen Sensor 3100 fällt oder wie viel Licht von der rechten Seite auf den optischen Sensor 3100 fällt. D. h., das Rechts-Links-Verhältnis von Licht kann berechnet werden. Es wird ersichtlich, dass dann, wenn das Verhältnis zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert beispielsweise 2:3 ist, die Sonne in einem Maße entsprechend dem Wert rechts (nach rechts) von der vorderen Seite positioniert ist, und dann, wenn das Verhältnis hierzwischen beispielsweise 8:1 ist, die Sonne in einem Maße entsprechend dem Wert links (nach links) von der vorderen Seite positioniert ist. Die Azimutwinkelcharakteristik des vom optischen Sensor 3100. berechneten Rechts-Links-Verhältnisses ist in der 20 gezeigt. Die Abszisse des in der 20 gezeigten Diagramms zeigt den Azimutwinkel, während die Ordinate hiervon das Rechts-Links-Verhältnis zeigt. Der erste Wert wird durch die durchgezogene Linie beschrieben, während der zweite Wert durch die gestrichelte Linie beschrieben wird. Hieraus wird ersichtlich, dass im Falle des optischen Sensors 3100 der vorliegenden Erfindung auch dann, wenn der Azimutwinkel ±90 Grad beträgt, das Rechts-Links-Verhältnis nicht in die Sättigung tritt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie vorstehend beschrieben, verhindert, dass jedes der Ausgangssignale von den paarweise angeordneten Lichtempfangselementen 3021 und 3022 (3023 und 3024) einen Wert von 0 (null) annimmt. Da die jeweiligen Ausgangssignale hiervon verschieden sind, wird verhindert, dass das Rechts-Links-Verhältnis von Licht in die Sättigung kommt. Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn Licht aus einer Richtung geradeaus voraus des Fahrzeugs auf das Fahrzeug fällt, die Lichtempfangsflächen von Licht, das auf die jeweiligen hinteren Abschnitte der paarweise angeordneten Lichtempfangselemente 3021 und 3022 (3023 und 3024) fällt, gleich sind, so dass sowohl der erste Wert als auch der zweite Wert (der dritte Wert und der vierte Wert) 0,5 betragen und zueinander gleich sind. In diesem Fall ist das Rechts-Links-Verhältnis 1:1.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die zwei Paare von Lichtempfangselementen 3021 bis 3024 auf dem Halbleitersubstrat 3010 gebildet und sind die zwei Paare von Öffnungen 3051 bis 3054 entsprechend hierzu in den lichtblockierenden Filmen 3040 gebildet. Bei dem Aufbau können, ungleich einem Aufbau, bei dem ein Paar von Lichtempfangselementen auf einem Halbleitersubstrat gebildet ist, wenigstens zwei Rechts-Links-Verhältnisse derart berechnet werden, dass die Genauigkeit bei einer Erfassung der Rechts-Links-Verhältnisse verbessert wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Abstände zwischen den paarweise angeordneten Lichtempfangselementen 3021 und 3022 und den Öffnungen 3051 und 3052 entsprechend hierzu verschieden von den Abständen zwischen den paarweise angeordneten Lichtempfangselementen 3023 und 3024 und den Öffnungen 3053 und 3054 entsprechend hierzu. Folglich sind die Höhenwinkel von Licht, das auf die Lichtempfangsoberflächen der Lichtempfangselemente fällt, die durch die Positionen definiert werden, wo die Lichtempfangselemente und die Öffnungen gebildet sind, bei den nicht paarweise angeordneten Lichtempfangselementen 3021 und 3023 (3022 und 3024) verschieden (siehe 18). Folglich kann dadurch, dass die Ausgangssignale von den zwei Lichtempfangselementen 3021 und 3023 (3022 und 3024) miteinander verglichen werden und das stärkere Ausgangssignal erfasst wird, annähernd die Höhe der Sonne berechnet werden. Ferner können, ungleich einem Aufbau, bei dem ein Paar von Lichtempfangselementen und ein unabhängiges Lichtempfangselement auf einem Halbleitersubstrat gebildet sind, wenigstens zwei Paare von Ausgangssignalen mit verschiedenen Höhenwinkelcharakteristika derart erhalten werden, dass die Genauigkeit bei einer Erfassung der Höhenwinkel verbessert wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Linien, die durch die Mitten der lateralen Breiten der jeweiligen Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 verlaufen, die Bogenformen hervor, die jeweils den vorbestimmten Radius aufweisen, und sind an den Mitten der Bögen die Mitten der Projektionsabschnitte der Öffnungen 3051 bis 3054 angeordnet. Dementsprechend sind die Abstände zwischen den Mitten der Öffnungen 3051 bis 3054 und den Mitten der lateralen Breiten der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 konstant. Folglich hängen auch dann, wenn sich die Richtung von Licht, das von der vorderen Seite einfällt, ändert, die Beträge von Licht, das auf die jeweiligen Lichtempfangsoberflächen der paarweise angeordneten Lichtempfangselemente 3021 und 3022 (3023 und 3024) fällt, einzig von den lateralen Breiten der jeweiligen Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 ab. Dies führt dazu, dass dann, wenn sich das von der vorderen Seite einfallende Licht geändert hat, die Beträge von Licht, das auf die jeweiligen Lichtempfangsoberflächen der paarweise angeordneten Lichtempfangselemente 3021 und 3022 (3023 und 3024) fällt, nicht länger nur von den lateralen Breiten der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 abhängen. Folglich wird verhindert, dass sich die Genauigkeit bei einer Erfassung des Rechts-Links-Verhältnisses von Licht verschlechtert.
  • In der vorliegenden Ausführungsform nehmen die lateralen Breiten der jeweiligen Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 mit einem Abstand von den Endabschnitten 3021a bis 3024a hiervon in Richtung der Endabschnitte 3021b bis 3024b hiervon kontinuierlich zu. Gemäß dem Aufbau kann, ungleich dem Aufbau, bei dem die Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 mit einem Abstand von den Endabschnitten 3021a bis 3024a hiervon in Richtung der Endabschnitte 3021b bis 3024b hiervon diskontinuierlich breiter werden, die Einfallswinkelcharakteristik von jedem der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 3021 bis 3024 einer linearen Form näher gebracht werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die lichtblockierenden Filme 3040 in mehreren Schichten in den lichtdurchlässigen Filmen 3030 gebildet und werden die Höhenwinkel von Licht durch die Öffnungen 3051 bis 3054 definiert, die in den lichtblockierenden Filmen 3041 und 3042 gebildet sind. Dies führt dazu, dass die zweischichtigen lichtblockierenden Filme 3041 und 3042 derart zwischen beliebigen zweien der Lichtempfangselemente angeordnet sind, dass verhindert wird, dass Licht, das von einer bestimmten der Öffnungen einfällt, auf das Lichtempfangselement fällt, das sich von dem Lichtempfangselement entsprechend der bestimmten Öffnung unterscheidet. Hierdurch wird verhindert, dass das Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 Rauschen aufweist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Formen der jeweiligen Öffnungen 3051 bis 3054, die in dem lichtblockierenden Film 3041 gebildet sind, den Formen der jeweiligen Lichtempfangselemente 3021 bis 3024. Bei dem Aufbau wird, ungleich einem Aufbau, bei dem die Formen der jeweiligen Öffnungen 3051 bis 3054, die in dem lichtblockierenden Film 3041 gebildet sind, nicht den Formen der jeweiligen Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 entsprechen, verhindert, dass der lichtblockierende Film 3041 Licht blockiert, das auf die Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 fällt.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem der optische Sensor 3100 an dem Fahrzeug befestigt ist. Die Anwendung des optischen Sensors 3100 ist jedoch nicht auf das obige Beispiel beschränkt.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die zwei Paare von Lichtempfangselementen 3021 bis 3024 auf dem Halbleitersubstrat 3010 gebildet sind. Die Anzahl der Paare der paarweise angeordneten Lichtempfangselemente 2020 ist jedoch ausreichend, solange sie nicht kleiner als eins ist, und nicht auf diejenige des vorstehend beschriebenen Beispiels beschränkt.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die jeweiligen lateralen Breiten der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 mit einem Abstand von den Endabschnitten 3021a bis 3024a hiervon zu den Endabschnitten 3021b bis 3024b hiervon kontinuierlich zunehmen. Es ist jedoch ferner möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem die lateralen Breiten der jeweiligen Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 mit einem Abstand von den Endabschnitten 3021a bis 3024a hiervon in Richtung der Endabschnitte 3021b bis 3024b hiervon diskontinuierlich abnehmen. In diesem Fall ist die Einfallswinkelcharakteristik von jedem der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 3021 bis 3024 jedoch weit entfernt davon, eine lineare Form aufzuweisen, so dass eine Form bevorzugt wird, die sich, wie in der vorliegenden Ausführungsform aufgezeigt, kontinuierlich verbreitert.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die lateralen Breiten der jeweiligen Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 mit einem Abstand von den Endabschnitten 3021a bis 3024a hiervon in Richtung der Endabschnitte 3021b bis 3024b hiervon kontinuierlich zunehmen. Es ist jedoch, wie in 21 gezeigt, ebenso möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem die lateralen Breiten der jeweiligen Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 mit einem Abstand von den Endabschnitten 3021a bis 3024a hiervon in Richtung der Endabschnitte 3021b bis 3024b hiervon kontinuierlich abnehmen. 21 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Modifikation des optischen Sensors.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem, wie in 17 gezeigt, der Mittelpunktswinkel eines Fächers, der durch die Linie gebildet wird, welche die Linie, die durch die Mitten der lateralen Breiten der jeweiligen Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 verläuft und den Bogen bilden, und die Mitte des Bogens verbindet, 180 Grad beträgt. Der Mittelpunktswinkel kann jedoch ebenso, wie in 22 gezeigt, größer oder gleich 180 Grad sein. Dies ermöglicht es einem Teil des Lichts, das von der hinteren Seite des optischen Sensors 3100 auf den optischen Sensor 3100 fällt, in dem Erfassungsbereich enthalten zu sein. 22 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Modifikation des optischen Sensors.
  • In der vorliegenden Ausführungsform weist jeder der Endabschnitte 3021b bis 3024b die lineare Form auf und ist die Gesamtform von jedem der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 die hornähnliche Form. Die Gesamtform von jedem der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 ist jedoch nicht auf diejenige des obigen Beispiels beschränkt. Es ist beispielsweise, wie in 23 gezeigt, ebenso möglich, dass jeder der Endabschnitte 3021b bis 3024b eine gekrümmte Form aufweist und die Gesamtform von jedem der Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 eine kommaähnliche Form ist. Es sollte beachtet werden, dass, in diesem Fall, die lateralen Breiten der jeweiligen Endabschnitte 3021b bis 3024b in der Mitte beginnen, sich zu verringern. Die Bereiche der jeweiligen Endabschnitte 3021b und 3022b, die beginnen, sich zu verschmälern, sind auf der vorderen Seite der Linie angeordnet, welche die zwei Öffnungen 3051 und 3052 verbindet, und die Bereiche der jeweiligen Endabschnitte 3023b und 3024b, die beginnen, sich zu verschmälern, sind auf der vorderen Seite der Linie angeordnet, die die zwei Öffnungen 3053 und 3054 verbindet. Folglich wird Licht, das von der vorderen Seite auf den optischen Sensor 3100 fällt, weniger wahrscheinlich auf die Bereiche fallen, die in der Mitte beginnen, sich zu verschmälern, und werden die Bereiche, der beginnen, sich zu verschmälern, weniger wahrscheinlich zu der Erfassung des Rechts-Links-Verhältnisses des von der vorderen Seite einfallenden Lichts beitragen. 23 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Modifikation des optischen Sensors.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die lichtdurchlässigen Filme 3030 in drei Schichten und die lichtblockierenden Filme 3040 in zwei Schichten angeordnet sind. Die jeweiligen Anzahlen von Schichten der lichtdurchlässigen Filme 3030 und der lichtblockierenden Filme 3040 sind nicht auf diejenigen in dem obigen Beispiel beschränkt. Es ist ebenso möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem beispielsweise die lichtdurchlässigen Filme 3030 in vier Schichten und die lichtblockierenden Filme 3040 in drei Schichten angeordnet sind.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem jede der Öffnungen 3051 bis 3054, die in dem lichtblockierenden Film 3041 gebildet ist, die hornähnliche Form aufweist. Es ist jedoch ausreichend, wenn die Öffnungen 3051 bis 3054, die in dem lichtblockierenden Film 3041 gebildet sind, Formen entsprechend den Formen der jeweiligen Lichtempfangselemente 3021 bis 3024 aufweisen. Die Formen der jeweiligen Öffnungen 3051 bis 3054, die in dem lichtblockierenden Film 3041 gebildet sind, sind nicht auf diejenigen des obigen Beispiels beschränkt. Die Öffnungen 3051 bis 3054, die in dem lichtblockierenden Film 3041 gebildet sind, können beispielsweise, wie bei den Lichtempfangselementen 3021 bis 3024, die in der 23 gezeigt sind, kommaähnliche Formen aufweisen.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die lichtblockierenden Filme 3040 aus einem Material mit einer lichtblockierenden Eigenschaft und einer elektrisch leitfähigen Eigenschaft aufgebaut sind. Für den Fall, dass die einzelnen elektronischen Elemente, die auf dem Halbleitersubstrat 3010 gebildet sind, jedoch nicht durch die lichtblockierenden Filme 3040 elektrisch verbunden werden müssen, können die lichtblockierenden Filme 3040 ebenso aus einem Material mit einer lichtabsorbierenden Eigenschaft aufgebaut sein.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Erfassung des Betrags einer Sonneneinstrahlung vorstehend nicht insbesondere erwähnt worden. Es ist jedoch beispielsweise möglich, die Ausgangssignale von den nicht paarweise angeordneten Lichtempfangselementen 3021 und 3023 (3022 und 3024) miteinander zu vergleichen und annähernd den Betrag der Sonneneinstrahlung auf der Grundlage des stärkeren Ausgangssignals zu berechnen.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • 24 zeigt einen Schaltplan zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus einer optischen Sensorvorrichtung. 25 zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Definierabschnitts und von Lichtempfangselementen. 26 zeigt ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung von Signalen in einem optischen Sensor. Es sollte beachtet werden, dass in der 25 die virtuellen Linien, welche die Mitten von Lichtempfangselementen 4010 und die Mitten von Öffnungen 4022 entsprechend den Lichtempfangselementen 4010 verbinden, als die gestrichelten Linien gezeigt sind.
  • Ein optischer Sensor 4100 weist, wie in den 24 und 25 gezeigt, als Hauptabschnitte hiervon, die Lichtempfangselemente 4010, einen Definierabschnitt 4020, einen Speicherabschnitt 4030, Übertragungsschalter 4040, einen Rücksetzschalter 4050, einen Wählschalter 4060 und einen Steuerabschnitt 4070 auf. Wenn Licht auf die Lichtempfangselemente 4010 fällt, werden Ladungen entsprechend dem Betrag des Lichts in jedem der Lichtempfangselemente 4010 gespeichert. Wenn jeder der Übertragungsschalter 4040 in einen geschlossenen Zustand versetzt wird, werden die im Lichtempfangselement 4010 gespeicherten Ladungen über den Übertragungsschalter 4040 an den Speicherabschnitt 4030 gegeben. Der Speicherabschnitt 4030 speichert die vom Lichtempfangselement 4010 übertragenen Ladungen und wandelt die gespeicherten Ladungen in eine Spannung entsprechend hierzu um. Wenn der Wählschalter 4060 in den geschlossenen Zustand versetzt wird, wird die aus der Wandlung im Speicherabschnitt 4030 resultierende Spannung über den Wählschalter 4060 nach außen gegeben.
  • Jedes der Lichtempfangselemente 4010 dient zur Speicherung von Ladungen entsprechend dem Betrag von empfangenem Licht und ist eine Photodiode mit einem pn-Übergang. Die Lichtempfangselemente 4010 sind, wie in 25 gezeigt, auf einer Seite einer Oberfläche 4011a eines Halbleitersubstrats 4011 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind drei Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c als repräsentative Beispiele gezeigt. Auf der einen Oberfläche 4011a ist ein lichtdurchlässiger Film 4012 gebildet, und auf dem lichtdurchlässigen Film 4012 ist der Definierabschnitt 4020 gebildet. Der lichtdurchlässige Film 4012 ist aus einem Material mit einer isolierenden Eigenschaft und einer lichtdurchlässigen Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten Siliziumdioxid SiO2. In dem Halbleitersubstrat 4011 sind die Komponenten 4030 bis 4070 des optischen Sensors 4100 gebildet, obgleich dies nicht gezeigt ist. Diese Komponenten sind über ein im Halbleitersubstrat 4011 gebildetes Verdrahtungsmuster elektrisch verbunden.
  • Der Definierabschnitt 4020 dient zum Definieren der Einfallswinkel von Licht derart, dass die Einfallswinkel des Lichts, das auf die Lichtempfangsoberflächen der jeweiligen Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c fällt, verschieden sind. Der Definierabschnitt 4020 weist einen lichtblockierenden Film 4021, der auf dem lichtdurchlässigen Film 4012 gebildet ist, und die Öffnungen 4022 zum Projizieren von Licht, die in dem lichtblockierenden Film 4021 gebildet sind, auf. Der lichtblockierende Film 4021 ist aus einem Material mit einer lichtblockierenden Eigenschaft und einer elektrisch leitfähigen Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten Aluminium. Die Linien, welche die Mitten der Lichtempfangsoberflächen der jeweiligen Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c und die Mitten der entsprechenden Öffnungen 4022 verbinden, weisen, wie durch die gestrichelten Linien in der 25 gezeigt, verschiedene Neigungen auf, derart, dass sich die Einfallswinkel der jeweiligen Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c unterscheiden. In der vorliegenden Ausführungsform wird, durch die Öffnungen 4022, der Höhenwinkel des ersten Lichtempfangselements 4010a auf 90 Grad festgelegt, der Höhenwinkel des zweiten Lichtempfangselements 4010b auf 45 Grad festgelegt und der Höhenwinkel des dritten Lichtempfangselements 4010c auf 30 Grad festgelegt.
  • Der Speicherabschnitt 4030 ist ist elektrisch mit jedem der Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c verbunden, um Ladungen zu speichern, die von den Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c ausgegeben werden, und die gespeicherten Ladungen in eine Spannung zu wandeln. Insbesondere ist der Speicherabschnitt 4030 eine Floating-Diffusion-Pumpe.
  • Die Übertragungsschalter 4040 dienen zur Steuerung des Öffnens/Schließens der Verbindung zwischen den Lichtempfangselementen 4010 und dem Speicherabschnitt 4030. Die Übertragungsschalter 4040 weisen Übertragungsschalter 4040a bis 4040c auf. Der erste Übertragungsschalter 4040a ist zwischen dem ersten Lichtempfangselement 4010a und dem Speicherabschnitt 4030 vorgesehen. Der zweite Übertragungsschalter 4040b ist zwischen dem zweiten Lichtempfangselement 4010b und dem Speicherabschnitt 4030 vorgesehen. Der dritte Übertragungsschalter 4040c ist zwischen dem dritten Lichtempfangselement 4010c und dem Speicherabschnitt 4030 vorgesehen. Die Übertragungsschalter 4040 der vorliegenden Ausführungsform sind n-Kanal-MOSFETs.
  • Der Rücksetzschalter 4050 dient zur Steuerung des Öffnens/Schließens der Verbindung zwischen dem Speicherabschnitt 4030 und einer Energiequelle und ist zwischen dem Speicherabschnitt 4030 und der Energiequelle vorgesehen. Der Rücksetzschalter 4050 der vorliegenden Ausführungsform ist ein n-Kanal-MOSFET und entspricht einem Rücksetzabschnitt.
  • Der Wählschalter 4060 dient zur Steuerung des Öffnens/Schließens der Verbindung zwischen dem Ausgangsanschluss des Speicherabschnitts 4030 und einem externen Anschluss (nicht gezeigt) und ist zwischen dem Speicherabschnitt 4030 und dem externen Anschluss vorgesehen. Der Wählschalter 4060 der vorliegenden Ausführungsform ist ein n-Kanal-MOSFET.
  • Der Steuerabschnitt 4070 dient zur Steuerung des Öffnens/Schließens der Schalter 4040 und 4060 und ist ein Adressdecoder. Von dem Steuerabschnitt 4070 werden impulsförmige Steuersignale an die jeweiligen Schalter 4040 bis 4060 gegeben. Die Steuersignale weisen Übertragungssignale zur Steuerung des Öffnens/Schließens der Übertragungsschalter 4040, ein Rücksetzsignal zur Steuerung des Öffnens/Schließens des Rücksetzschalters 4050 und ein Wählsignal zur Steuerung des Öffnens/Schließens des Wählschalters 4060 auf. Die Impulsperioden und Tastverhältnisse der drei jeweiligen Steuersignale, die vorstehend erwähnt werden, sind gleich, deren Impulsanstiegszeiten jedoch verschieden.
  • Nachstehend wird der Betrieb des optischen Sensors 4100 unter Bezugnahme auf die 26 und 27 beschrieben. 26 zeigt ein Zeitdiagramm, wenn einzig die Übertragungssignale an die Übertragungsschalter 4040 gegeben werden. 27 zeigt ein Zeitdiagramm, wenn die Übertragungssignale und das Rücksetzsignal an die Übertragungsschalter 4040 gegeben werden.
  • Zunächst wird der Fall aufgezeigt, bei dem einzig die Übertragungssignale an die Übertragungsschalter 4040 gegeben werden. In diesem Fall hängt der Betrag von Ladungen, die von jedem der Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c ausgegeben werden, von dem Intervall zwischen dem Öffnen und Schließen von jedem der Übertragungsschalter 4040a bis 4040c ab, und hängt der Betrag von Ladungen, die in dem Speicherabschnitt 4030 gespeichert werden, ebenso von dem Intervall zwischen dem Öffnen und Schließen von jedem der Übertragungsschalter 4040a bis 4040c ab. Eine Zeitspanne, in der Ladungen in jedem der Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c gespeichert werden, hängt von der Impulsperiode des Übertragungssignals ab, und die Verstärkungsverhältnisse der Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c sind gleich. Die Intensitäten der Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c hängen von dem Höhenwinkel von Licht ab, das auf die eine Oberfläche 4011a des Halbleitersubstrats 4011 fällt. Wenn Licht beispielsweise auf die eine Oberfläche 4011a fällt, um senkrecht zu der einen Oberfläche zu verlaufen, weist das Ausgangssignal von dem ersten Lichtempfangselement 4010a einen Höchstwert auf, weist das Ausgangssignal von dem dritten Lichtempfangselement 4010c einen Tiefstwert auf und weist das Ausgangssignal von dem zweiten Lichtempfangselement 4010b einen dazwischen liegenden Wert auf.
  • Wenn ein Signal hohen Spannungspegels (nachstehend als Signal hohen Pegels bezeichnet), wie in 26 gezeigt, an den Rücksetzschalter 4050 gegeben wird, wird der Speicherabschnitt 4030 über den Rücksetzschalter 4050 elektrisch mit der Energiequelle verbunden, so dass die Spannung über dem Speicherabschnitt 4030 gleich einer Energiequellenspannung ist. Wenn die Signale hohen Pegels der Übertragungssignale an die jeweiligen Übertragungsschalter 4040a bis 4040c gegeben werden, werden dann, wenn das Signal hohen Pegels das nächste Mal an den Rücksetzschalter 4050 gegeben wird, die Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c über die Übertragungsschalter 4040a bis 4040c elektrisch mit dem Speicherabschnitt 4030 verbunden und die Ladungen, die in den Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c gespeichert werden, an den Speicherabschnitt 4030 ausgegeben (übertragen). Dies führt dazu, dass die Spannung über dem Speicherabschnitt 4030 von der Energiequellenspannung in Übereinstimmung mit dem Betrag der übertragenen Ladungen sinkt. Wenn das Signal hohen Pegels des Wählsignals an den Wählschalter 4060 gegeben wird, wird der Speicherabschnitt 4030 über den Wählschalter 4060 elektrisch mit dem externen Anschluss (nicht gezeigt) verbunden und wird eine Spannung entsprechend dem Betrag der Ladungen nach außen ausgegeben. Wenn das Signal hohen Pegels des Rücksetzsignals erneut an den Rücksetzschalter 4050 in diesem Zustand gegeben wird, wird die Spannung über dem Speicherabschnitt 4030 gezielt auf die Energiequellenspannung gesetzt und nehmen die im Speicherabschnitt 4030 gespeicherten Ladungen einen Wert von null an. Anschließend wird dadurch, dass der vorstehend beschriebene Betrieb wiederholt wird, ein Signal (Additionssignal), das aus der Addition der Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c resultiert, nach außen ausgegeben.
  • Nachstehend wird der Fall aufgezeigt, bei dem nicht nur die Übertragungssignale, sondern ebenso das Rücksetzsignal an die Übertragungsschalter 4040 gegeben wird. In diesem Fall hängt der Betrag von Ladungen, der von jedem der Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c ausgegeben wird, von dem Intervall zwischen dem Öffnen und Schließen von jedem der Übertragungsschalter 4040a bis 4040c ab. Der Betrag von Ladungen, der in dem Speicherabschnitt 4030 gespeichert wird, hängt jedoch nicht nur von dem Intervall zwischen dem Öffnen und Schließen von jedem der Übertragungsschalter 4040a bis 4040c ab, sondern ebenso von einem Timing für das Öffnen/Schließen des Rücksetzschalters 4050. Die Zeitspanne, in der Ladungen in jedem der Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c gespeichert werden, weist, wie in 27 gezeigt, eine erste Speicherzeit von der abfallenden Flanke des Rücksetzsignals bis zu der ansteigenden Flanke von jedem der Übertragungssignale und eine zweite Speicherzeit von der abfallenden Flanke des Übertragungssignals bis zu der ansteigenden Flanke des Rücksetzsignals auf. Die in jedem der Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c während der zweiten Speicherzeit der zwei Speicherzeiten gespeicherten Ladungen werden gleichzeitig mit der Eingabe des Rücksetzsignals an jeden der Übertragungsschalter 4040a bis 4040c zum Speicherabschnitt 4030 übertragen. Da der Speicherabschnitt 4030 zu diesem Zeitpunkt jedoch mit der Energiequelle verbunden ist, wird die Spannung über dem Speicherabschnitt 4030 gezielt auf die Energiequellenspannung gesetzt, so dass keine Ladung im Speicherabschnitt 4030 gespeichert wird. Folglich werden, während der zweiten Speicherzeit, die in den Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c gespeicherten Ladungen nicht im Speicherabschnitt 4030 gespeichert. Demgegenüber werden, während der ersten Speicherzeit, die in den Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c gespeicherten Ladungen im Speicherabschnitt 4030 gespeichert, worauf nachstehend näher eingegangen wird.
  • Wenn das Signal hohen Pegels des Rücksetzsignals an die Schalter 4040 bis 4050 gegeben wird, werden die Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c, wie in 27 gezeigt, über die Übertragungsschalter 4040a bis 4040c elektrisch mit dem Speicherabschnitt 4030 verbunden und wird der Speicherabschnitt 4030 über den Rücksetzschalter 4050 elektrisch mit der Energiequelle verbunden. Da die Spannung über dem Speicherabschnitt 4030 gleich der Energiequellenspannung ist, werden die Ladungen, die von den Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c zum Speicherabschnitt 4030 übertragen werden, nicht im Speicherabschnitt 4030 gespeichert. Wenn die Signale hohen Pegels der Übertragungssignale an die jeweiligen Übertragungsschalter 4040a bis 4040c gegeben werden, werden dann, wenn das Signal hohen Pegels das nächste Mal an den Rücksetzabschnitt 4050 gegeben wird, die Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c über die Übertragungsschalter 4040a bis 4040c elektrisch mit dem Speicherabschnitt 4030 verbunden. Dies führt dazu, dass die Ladungen, die während der ersten Speicherzeit in den Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c gespeichert werden, zum Speicherabschnitt 4030 übertragen werden, und dass die Spannung über dem Speicherabschnitt 4030 von der Energiequellenspannung in einem Maße entsprechend dem Betrag der übertragenen Ladungen abfällt. Wenn das Signal hohen Pegels des Wählsignals an den Wählschalter 4060 gegeben wird, wird die Spannung entsprechend dem Betrag der Ladungen von dem Speicherabschnitt 4030 nach außen ausgegeben. Wenn das Signal hohen Pegels des Rücksetzsignals erneut an die Schalter 4040 bis 4050 in diesem Zustand gegeben wird, wird die Spannung über dem Speicherabschnitt 4030 gezielt auf die Energiequellenspannung gesetzt und nehmen die in dem Speicherabschnitt 4030 gespeicherten Ladungen einen Wert von null an, während die in den jeweiligen Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c gespeicherten Ladungen ebenso einen Wert von null annehmen. Anschließend wird dadurch, dass der vorstehend beschriebene Betrieb wiederholt wird, ein Addiersignal, das aus der Addition der Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c resultiert, nach außen ausgegeben. Es sollte beachtet werden, dass, in der 27, die jeweiligen ersten Speicherzeiten der Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c unterschieden werden und die Verstärkungsverhältnisse der Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c unterschieden werden.
  • Nachstehend wird der Betrieb/Effekt des optischen Sensors 4100 beschrieben. Indem, wie vorstehend beschrieben, das Intervall (erste Speicherzeit) zwischen dem Öffnen und Schließen von jedem der Übertragungsschalter 4040 abgestimmt wird, wird der Betrag von Ladungen, der von jedem der Lichtempfangselemente 4010 an den Speicherabschnitt 4030 ausgegeben wird, d. h. die Verstärkung des Ausgangssignals von jedem der Lichtempfangselemente 4010 abgestimmt. Folglich kann, verglichen mit einem Aufbau, bei dem eine Strom-Spannungs-Wandlungsschaltung mit einem Operationsverstärker und Laserabgleichswiderständen mit jedem der Lichtempfangselemente verbunden ist und die Widerstandswerte der Laserabgleichswiderstände abgestimmt werden, die Verstärkung des Ausgangssignals von jedem der Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c abgestimmt werden, während eine Kostenzunahme verhindert werden kann.
  • Der Wählschalter 4060 ist zwischen dem Speicherabschnitt 4030 und dem externen Anschluss vorgesehen, und das Öffnen/Schließen des Wählschalters 4060 wird durch den Steuerabschnitt 4070 gesteuert. Hierdurch kann das Timing, gemäß dem die Ladungen, die in dem Speicherabschnitt 4030 gespeichert werden, ausgegeben werden, durch das Öffnen/Schließen des Wählschalters 4060 abgestimmt werden.
  • Die Lichtempfangselemente 4010 sind auf der Seite der einen Oberfläche 4011a des Halbleitersubstrats 4011 gebildet, und der Definierabschnitt 4020 weist den lichtblockierenden Film 4021, der über den lichtdurchlässigen Film 4012 oberhalb der einen Oberfläche 4011a gebildet ist, und die Öffnungen 4022, die in dem lichtblockierenden Film 4021 gebildet sind, auf. Folglich weist der Definierabschnitt 4020 den dünnen Film auf, der auf dem Halbleitersubstrat 4011 gebildet ist. Dementsprechend wird, verglichen mit einem Aufbau, bei dem ein Abschirmblech, das mit einem Öffnungsfenster oder dergleichen oberhalb eines Halbleitersubstrats gebildet ist, eine Zunahme in der Baugröße des optischen Sensors 4100 verhindert.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind, als die repräsentativen Beispiele, die drei Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c gezeigt. Es ist jedoch ebenso möglich, dass eine höhere Anzahl der Lichtempfangselemente 4010 auf dem Halbleitersubstrat 4010 gebildet ist.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend, wie in 25 gezeigt, das Beispiel auf, bei dem der lichtdurchlässige Film 4012 in einer Schicht und der lichtblockierende Film 4021 in einer Schicht angeordnet sind. Die jeweilige Anzahl der Schichten der lichtdurchlässigen Filme 4012 und der lichtblockierenden Filme 4021 ist jedoch nicht auf diejenigen des vorstehend beschriebenen Beispiels beschränkt. Es ist beispielsweise ebenso möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem beispielsweise die lichtdurchlässigen Filme 4012 in zwei Schichten und die lichtdurchlässigen Filme 4012 in zwei Schichten angeordnet sind. Folglich kann dann, wenn die lichtblockierenden Filme 4021 in mehreren Schichten in den lichtdurchlässigen Schichten 4012 gebildet sind, verglichen mit dem Aufbau, bei dem die Öffnungen 4022 in dem einschichtigen lichtblockierenden Film 4021 gebildet sind, der Bereich von Licht, das auf das Halbleitersubstrat 4011 fällt, verschmälert werden. Hierdurch wird verhindert, dass Licht, das von einer bestimmten der Öffnungen 4022 einfällt, auf das Lichtempfangselement 4010 fällt, das sich von dem Lichtempfangselement 4010 entsprechend der bestimmten Öffnung 4022 unterscheidet, und verhindert, dass das Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente 4010 einen Lichtausgang (Störausgang) von der unbeabsichtigten Öffnung 4022 aufweist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Verhältnisse zwischen den Lichtempfangsflächen der jeweiligen Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c und den Aperturflächen der entsprechenden Öffnungen 4022 nicht speziell erwähnt worden. Die Lichtempfangsflächen der jeweiligen Lichtempfangselemente 4010a bis 4010c und die Aperturflächen der entsprechenden Öffnungen 4022 können jedoch beispielsweise gleich oder verschieden voneinander sein. Alternativ können die Aperturflächen der Öffnungen 4022 entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c gleich oder verschieden voneinander festgelegt sein. Insbesondere können dann, wenn die Aperturflächen der Öffnungen 4022 entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c unterschieden bzw. unterschiedlich ausgelegt werden, die Verstärkungsverhältnisse der Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 4010a bis 4010c ebenso in vorteilhafter Weise mit den Aperturflächen zwischen den einzelnen Öffnungen 4022 abgestimmt werden.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die jeweiligen Tastverhältnisse der Übertragungssignale, des Rücksetzsignals und des Wählsignals gleich sind. Die jeweiligen Tastverhältnisse hiervon können jedoch ebenso verschieden sein. Das Wählsignal kann ebenso eine Impulsdauer verschieden von denjenigen der Übertragungssignale und des Rücksetzsignals aufweisen.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • 28 zeigt einen Schaltplan zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus einer optischen Sensorvorrichtung. 29 zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Definierabschnitts und von Lichtempfangselementen. 30 zeigt ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung von Steuersignalen. Es sollte beachtet werden, dass, in der 28, ein Definierabschnitt 5020 nicht gezeigt ist und, in der 29, die virtuellen Linien, welche die Mitten von Lichtempfangselementen 5010 und die Mitten von Öffnungen 5022 entsprechend den Lichtempfangselementen 5010 verbinden, als die gestrichelten Linien gezeigt sind.
  • Ein optischer Sensor 5100 weist als seine Hauptabschnitte, wie in den 28 und 29 gezeigt, die Lichtempfangselemente 5010, den Definierabschnitt 5020, Rücksetzschalter 5030, Übertragungsschalter 5040, einen Steuerabschnitt 5050 und eine Verstärkungsschaltung 5060 auf. Wenn Licht auf die Lichtempfangselemente 5010 fällt, werden Ladungen entsprechend dem Betrag des Lichts in jedem der Lichtempfangselemente 5010 gespeichert. Wenn jeder der Übertragungsschalter 4040 in einen geschlossenen Zustand versetzt wird, werden die Ladungen, die in dem Lichtempfangselement 5010 gespeichert werden, über den Übertragungsschalter 5040 an den Verstärkungsabschnitt 5060 gegeben. Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn die Rücksetzschalter 5030 in den geschlossenen Zustand versetzt werden, die Ladungen, die in den Lichtempfangselementen 5010 gespeichert werden, über den Rücksetzschalter 5030 zur Masse fließen, und dass der Betrag von Ladungen, die in jedem der Lichtempfangselemente 5010 gespeichert werden, einen Wert von null annimmt.
  • Jedes der Lichtempfangselemente 5010 dient zur Speicherung von Ladungen entsprechend dem Betrag von empfangenem Licht und ist eine Photodiode mit einem pn-Übergang. Die Kathodenelektrode von jedem der Lichtempfangselemente 5010 ist, wie in 28 gezeigt, mit einer Energiequelle verbunden, und die Anodenelektrode hiervon ist über die Rücksetzschalter 5030 mit der Masse verbunden. Die Lichtempfangselemente 5010 sind, wie in 29 gezeigt, auf einer Seite einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats 5011 gebildet. In der 29 sind drei Lichtempfangselemente 5010a bis 5010c als repräsentative Beispiele gezeigt. In der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch neun Lichtempfangselemente 5010a bis 5010i auf der Seite der einen Oberfläche 5011a gebildet.
  • Auf der einen Oberfläche 5011a ist ein lichtdurchlässiger Film 5012 gebildet, und auf dem lichtdurchlässigen Film 5012 ist der Definierabschnitt 5020 gebildet. Der lichtdurchlässige Film 5012 ist aus einem Material mit einer isolierenden Eigenschaft und einer lichtdurchlässigen Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten Siliziumdioxid SiO2. In dem Halbleitersubstrat 5011 sind die Komponenten 5030 bis 5060 des optischen Sensors 5100 gebildet, obgleich dies nicht gezeigt ist. Diese Komponenten sind über ein im Halbleitersubstrat 5011 gebildetes Verdrahtungsmuster elektrisch verbunden.
  • Der Definierabschnitt 5020 dient zum Definieren der Einfallswinkel von Licht derart, dass die Einfallswinkel von Licht, das auf die Lichtempfangsoberflächen der jeweiligen Lichtempfangselemente 5010a bis 5010i fällt, verschieden sind. Der Definierabschnitt 5020 weist einen lichtblockierenden Film 5021, der auf dem lichtdurchlässigen Film 5012 gebildet ist, und Öffnungen 5022 zum Projizieren von Licht, die in dem lichtblockierenden Film 5021 gebildet sind, auf. Der lichtblockierende Film 5021 ist aus einem Material mit einer lichtblockierenden Eigenschaft und einer elektrisch leitfähigen Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten Aluminium. Die Linien, welche die Mitten der Lichtempfangsoberflächen der jeweiligen Lichtempfangselemente 5010a bis 5010c und die Mitten der entsprechenden Öffnungen 5022 verbinden, weisen, wie durch die gestrichelten Linien in der 29 gezeigt, unterschiedliche Neigungen auf, so dass die Einfallswinkel der jeweiligen Lichtempfangselemente 5010a bis 5010c verschieden sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist, durch die Öffnungen 5022, der Höhenwinkel des ersten Lichtempfangselements 5010a auf 90 Grad festgelegt, der Höhenwinkel des zweiten Lichtempfangselements 5010b auf 80 Grad festgelegt und der Höhenwinkel des dritten Lichtempfangselements 5010c auf 70 Grad festgelegt. Es sollte beachtet werden, dass, durch die Öffnungen 5022, der Höhenwinkel des vierten Lichtempfangselements 5010d auf 60 Grad festgelegt ist, der Höhenwinkel des fünften Lichtempfangselements 5010e auf 50 Grad festgelegt ist, der Höhenwinkel des sechsten Lichtempfangselements 5010f auf 40 Grad festgelegt ist, der Höhenwinkel des siebten Lichtempfangselements 5010g auf 30 Grad festgelegt ist, der Höhenwinkel des achten Lichtempfangselements 5010h auf 20 Grad festgelegt ist und der Höhenwinkel des neunten Lichtempfangselements 5010i auf 10 Grad festgelegt ist.
  • Die Rücksetzschalter 5030 dienen zur Steuerung des Öffnens und Schließens der Verbindung zwischen den Lichtempfangselementen 5010 und der Masse und sind zwischen den Lichtempfangselementen 5010 und der Masse vorgesehen. Die Rücksetzschalter 5030 weisen, wie in 28 gezeigt, neun Rücksetzschalter 5030a bis 5030i auf, und die Lichtempfangselemente 5010a bis 5010i sind über die entsprechenden Rücksetzschalter 5030a bis 5030i mit der Masse verbunden. Die Rücksetzschalter 5030 der vorliegenden Ausführungsform sind p-Kanal-MOSFETs und entsprechen dem Rücksetzabschnitt.
  • Die Übertragungsschalter 5040 dienen zur Steuerung des Öffnens und Schließens der Verbindung zwischen dem Lichtempfangselementen 5010 und der Verstärkungsschaltung 5060 (gemeinsame Leitung 5061) und sind zwischen den mittleren Punkten zwischen den Lichtempfangselementen 5010 und den Rücksetzschaltern 5030 und der gemeinsamen Leitung 5061 vorgesehen. Die Übertragungsschalter 5040 weisen, wie in 28 gezeigt, neun Übertragungsschalter 5040a bis 5040i auf, und die Lichtempfangselemente 5010a bis 5010i sind über die entsprechenden Übertragungsschalter 5040a bis 5040i mit der gemeinsamen Leitung 5061 verbunden. Die Übertragungsschalter 5040 der vorliegenden Ausführungsform sind p-Kanal-MOSFETs.
  • Der Steuerabschnitt 5050 dient zur Steuerung des Öffnens und Schließens der Schalter 5030 und 5040 und ist ein Adressdecoder. Von dem Steuerabschnitt 5050 werden impulsförmige Steuersignale an die einzelnen Schalter 5030 und 5040 ausgegeben. Die Steuersignale weisen Rücksetzsignale zur Steuerung des Öffnens und Schließens der Rücksetzschalter 5030 und Übertragungssignale zur Steuerung des Öffnens und Schließens der Übertragungsschalter 5040 auf. Die Impulsdauern und Tastverhältnisse der zwei jeweiligen Steuersignale sind gleich, deren Impulsabfallzeitpunkte (Impulsanstiegszeitpunkte) jedoch verschieden.
  • Die Verstärkungsschaltung 5060 ist über die gemeinsame Leitung 5061 elektrisch mit jedem der Lichtempfangselemente 5010a bis 5010i verbunden und führt die Funktion zur Verstärkung eines Additionssignals, das aus der Addition der Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 5010a bis 5010i resultiert, und zum Ausgeben des verstärkten Additionssignals nach außen aus.
  • Nachstehend wird der Betrieb des optischen Sensors 5100 unter Bezugnahme auf die 30 beschrieben. In der 30 sind, um Verkomplizierungen zu vermeiden, nur drei Rücksetzsignale, die an die drei Rücksetzschalter 5030a bis 5030c gegeben werden, von neun Rücksetzsignalen, die an die neun Rücksetzschalter 5030a bis 5030i gegeben werden, gezeigt. Da neun Übertragungssignale, die an die neun Übertragungsschalter 5040a bis 5040i gegeben werden, gleich sind, sind diese gemeinsam als ein Übertragungssignal gezeigt.
  • Die Rücksetzschalter 5030 und die Übertragungsschalter 5040 sind, wie vorstehend beschrieben, p-Kanal-MOSFETs. Folglich ist dann, wenn ein Signal mit einem niedrigen Spannungspegel (nachstehend als Signal niedrigen Pegels bezeichnet) an jeden der Rücksetzschalter 5030 gegeben wird, das Lichtempfangselement 5010 über den Rücksetzschalter 5030 mit der Masse verbunden und werden die im Lichtempfangselement 5010 gespeicherten Ladungen zurückgesetzt. Wenn das Signal niedrigen Pegels an jeden der Übertragungsschalter 5040 gegeben wird, wird das Lichtempfangselement 5010 über den Übertragungsschalter 5040 mit dem gemeinsamen Leitung 5061 verbunden und werden die im Lichtempfangselement 5010 gespeicherten Ladungen auf die gemeinsame Leitung 5061 gegeben.
  • Gemäß obiger Beschreibung sind die Impulsdauern und Tastverhältnisse der zwei jeweiligen Steuersignale gleich, deren Impulsabfallzeiten (Impulsanstiegszeiten) jedoch verschieden. Es wird ersichtlich, dass, in einer Impulsdauer von jedem der Übertragungssignale zwei Zeiten vorhanden sind, in denen Ladungen in dem Lichtempfangselement 5010 gespeichert werden. Die zwei Zeiten sind eine erste Speicherzeit von der ansteigenden Flanke des Übertragungssignals bis zu der abfallenden Flanke des Rücksetzsignals und eine zweite Speicherzeit von der ansteigenden Flanke des Rücksetzsignals bis zu der abfallenden Flanke des Übertragungssignals. Die erste Speicherzeit ist eine Zeitspanne von dem Zeitpunkt, an dem jeder der Übertragungsschalter 5040 aus dem geschlossenen Zustand in einen offenen Zustand wechselt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Rücksetzschalter 5030 aus dem offenen Zustand in den geschlossenen Zustand wechselt. Die zweite Speicherzeit ist eine Zeitspanne von dem Zeitpunkt, an dem der Rücksetzschalter 5030 aus dem geschlossenen Zustand in den offenen Zustand wechselt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Übertragungsschalter 5040 aus dem offenen Zustand in den geschlossenen Zustand wechselt.
  • Die Übertragungssignale, die an die jeweiligen Übertragungsschalter 5040a bis 5040i gegeben werden, stimmen, wie in 30 gezeigt, überein, die Impulsabfallzeiten (Impulsanstiegszeiten) der Rücksetzsignale, die an die jeweiligen Schalter 5030a bis 5030i gegeben werden, unterscheiden sich jedoch. Folglich sind die Gesamtspeicherzeiten (die Summe der ersten Speicherzeit und der zweiten Speicherzeit) der jeweiligen Lichtempfangselemente 5010a bis 5010i zueinander gleich, deren ersten Speicherzeiten und zweiten Speicherzeiten jedoch verschieden.
  • Die Ladungen, die während der ersten Speicherzeit gespeichert werden, werden zurückgesetzt, da dann, wenn das Signal niedrigen Pegels an jeden der Rücksetzschalter 5030 gegeben wird, das Lichtempfangselement 5010 über den Rücksetzschalter 5030 mit der Masse verbunden wird. Folglich werden die Ladungen, die während der ersten Speicherzeit gespeichert werden, nicht auf die gemeinsame Leitung gegeben. Demgegenüber werden die Ladungen, die während der zweiten Speicherzeit gespeichert werden, auf die gemeinsame Leitung 5061 gegeben, da dann, wenn das Signal niedrigen Pegels an jeden der Übertragungsschalter 5040 gegeben wird, das Lichtempfangselement 5010 über den Übertragungsschalter 5040 mit der gemeinsamen Leitung 5061 verbunden wird. Folglich wird von jedem der Lichtempfangselemente 5010a bis 5010i ein Signal (Signal mit einer abgestimmten Verstärkung) entsprechend dem Betrag von Ladungen in Abhängigkeit der zweiten Speicherzeit ausgegeben.
  • Die Übertragungssignale, die an die jeweiligen Übertragungsschalter 5040a bis 5040i gegeben werden, sind, wie vorstehend beschrieben, gleich. Folglich werden die Ausgangssignale mit abgestimmten Verstärkungen von den jeweiligen Lichtempfangselementen 5010a bis 5010i gleichzeitig auf die gemeinsame Leitung 5061 gegeben und einer Addition auf der gemeinsamen Leitung 5061 unterzogen. Ein Signal, das aus der Addition resultiert, wird an die Verstärkungsschaltung 5060 gegeben. Es sollte beachtet werden, dass in der 30 die zweiten Speicherzeiten (ersten Speicherzeiten) der jeweiligen Lichtempfangselemente 5010a bis 5010i unterschieden werden, und dass die Verstärkungsverhältnisse der Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 5010a bis 5010i unterschieden werden.
  • Nachstehend wird der Betrieb/Effekt des optischen Sensors 5100 beschrieben. Indem das Öffnen und Schließen (zweite Speicherzeit) der Rücksetzschalter 5030 und der Übertragungsschalter 5040, wie vorstehend beschrieben, abgestimmt wird, kann der Betrag von Ladungen, der von jedem der Lichtempfangselemente 5010a bis 5010i auf die gemeinsame Leitung 5061 gegeben wird, d. h. die Verstärkung des Ausgangssignals von jedem der Lichtempfangselemente 5010a bis 5010i abgestimmt werden. Folglich kann, verglichen mit einem Aufbau, bei dem eine Strom-Spannungs-Wandlungsschaltung mit einem Operationsverstärker und Laserabgleichswiderständen mit jedem der Lichtempfangselemente verbunden ist und die Widerstandswerte der Laserabgleichswiderstände abgestimmt werden, die Verstärkung des Ausgangssignals von jedem der Lichtempfangselemente 5010a bis 5010i abgestimmt werden, während eine Kostenzunahme verhindert werden kann.
  • Die an die jeweiligen Übertragungsschalter 5040a bis 5040i gegebenen Übertragungssignale sind gleich. Folglich werden die Ausgangssignale mit abgestimmten Verstärkungen von den jeweiligen Lichtempfangselementen 5010a bis 5010i einer Addition auf der gemeinsamen Leitung 5061 unterzogen und wird das Signal, das aus der Addition resultiert, von der gemeinsamen Leitung 5061 ausgegeben. Hierdurch kann der Schaltungsaufbau des optischen Sensors 5100 vereinfacht und eine Kostenzunahme verhindert werden.
  • Die Lichtempfangselemente 5010 sind auf der Seite der einen Oberfläche 5011a des Halbleitersubstrats 5011 gebildet, und der Definierabschnitt 5020 weist den lichtblockierenden Film 5021, der über den lichtdurchlässigen Film 5012 oberhalb der einen Oberfläche 5011a gebildet ist, und die Öffnungen 5022, die in dem lichtblockierenden Film 5021 gebildet sind, auf. Folglich weist der Definierabschnitt 5020 den dünnen Film auf, der auf dem Halbleitersubstrat 5011 gebildet ist. Dementsprechend kann, verglichen mit einem Aufbau, bei dem eine Abschirmplatte, die mit einem Öffnungsfenster oder dergleichen gebildet ist, oberhalb eines Halbleitersubstrats vorgesehen ist, eine Zunahme in der Größe des optischen Sensors 5100 verhindert werden.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die neun Lichtempfangselemente 5010a bis 5010c auf dem Halbleitersubstrat 5011 gebildet sind. Die Anzahl der Lichtempfangselemente 5010 ist jedoch nicht auf diejenige des vorstehend beschriebenen Beispiels beschränkt, solange sie nicht unter drei liegt.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem, wie in 29 gezeigt, der lichtdurchlässige Film 5012 in einer Schicht und der lichtblockierende Film 5021 in einer Schicht angeordnet sind. Die jeweilige Anzahl der Schichten der lichtdurchlässigen Filme 5012 und der lichtblockierenden Filme 5021 ist jedoch nicht auf diejenigen im vorstehend beschriebenen Beispiel beschränkt. Es ist beispielsweise ebenso möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem die lichtdurchlässigen Filme 5012 in zwei Schichten und die lichtblockierenden Filme 5021 in zwei Schichten angeordnet sind. Folglich kann dann, wenn die lichtblockierenden Filme 5021 in mehreren Schichten in den lichtdurchlässigen Filmen 5012 gebildet sind, verglichen mit dem Aufbau, bei dem die Öffnungen 5022 in der einschichtigen lichtblockierenden Film 5021 gebildet sind, der Bereich von Licht, das auf das Halbleitersubstrat 5011 fällt, verschmälert werden. Hierdurch wird verhindert, das Licht, das von einer bestimmten der Öffnungen 5022 einfällt, auf das Lichtempfangselement 5010 fällt, das sich von dem Lichtempfangselement 5010 entsprechend der bestimmten Öffnung 5022 unterscheidet, und verhindert, dass das Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente 5010 einen Lichtausgang (Störausgang) von der nicht beabsichtigen Öffnung 5022 aufweist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Verhältnisse zwischen den Lichtempfangsflächen der jeweiligen Lichtempfangselemente 5010a bis 5010i und den Aperturflächen der entsprechenden Öffnungen 5022 nicht speziell erwähnt worden. Die Lichtempfangsflächen der jeweiligen Lichtempfangselemente 5010a bis 5010i und die Aperturflächen der entsprechenden Öffnungen 5022 können jedoch beispielsweise gleich oder verschieden voneinander sein. Alternativ können die Aperturflächen der Öffnungen 5022 entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen 5010a bis 5010i gleich oder verschieden voneinander eingestellt sein. Insbesondere können dann, wenn die Aperturflächen der Öffnungen 5022 entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen 5010a bis 5010i unterschieden werden, d. h. verschieden voneinander ausgelegt werden, die Verstärkungsverhältnisse der Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 5010a bis 5010i ebenso in vorteilhafter Weise mit den Aperturflächenverhältnissen zwischen den einzelnen Öffnungen 5022 abgestimmt werden.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die jeweiligen Tastverhältnisse der Rücksetzsignale und der Übertragungssignale gleich sind. Die jeweiligen Tastverhältnisse hiervon können jedoch ebenso verschieden sein.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die Rücksetzschalter 5030 und die Übertragungsschalter 5040 als p-Kanal-MOSFETs aufgebaut sind. Als die Rücksetzschalter 5030 und die Übertragungsschalter 5040 können jedoch ebenso n-Kanal-MOSFETs verwendet werden. In diesem Fall werden die Rücksetzschalter 5030 zwischen die Kathodenelektroden der Lichtempfangselemente 5010 und die Energiequelle geschaltet und werden die Übertragungsschalter 5040 zwischen die mittleren Punkte zwischen den Lichtempfangselementen 5010 und der Energiequelle und die gemeinsame Leitung 5061 geschaltet. Wenn jeder der Rücksetzschalter 5030 in den geschlossenen Zustand versetzt wird, wird die Energiequellenspannung an das Lichtempfangselement 5010 gelegt, um die im Lichtempfangselement 5010 gespeicherten Ladungen zurückzusetzen. Es sollte beachtet werden, dass die Spannungspegel der Steuersignale (der Rücksetzsignale und der Übertragungssignale) umgekehrt sind.
  • (Siebte Ausführungsform)
  • 31 zeigt einen Schaltplan zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus einer optischen Sensorvorrichtung. 32 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer Verteilung von Lichtempfangselementen. 33 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie XXXIII-XXXIII in der 32. 34 zeigt eine konzeptionelle Ansicht zur Veranschaulichung von Ausgangssignalen von den jeweiligen Lichtempfangselementen, einer ersten Matrix und einer zweiten Matrix. Die 35 und 36 zeigt Zeitdiagramme jeweils zur Veranschaulichung von Signalen in einer Winkelrecheneinheit. Nachstehend ist eine Richtung, die sich entlang einer Bildungsoberfläche 6010a eines Halbleitersubstrats 6010, das nachstehend noch beschrieben wird, und zwischen der Front und dem Heck eines Fahrzeuges durch das Fahrzeug erstreckt, als Vorne-Hinten-Richtung gezeigt, und eine Richtung, die sich entlang der Bildungsoberfläche 6010a und zwischen der linken und rechten Seite des Fahrzeugs durch das Fahrzeug erstreckt, als eine Rechts-Links-Richtung gezeigt. Ein Winkel, der zwischen einer Richtung parallel zu einer Lichtempfangsoberfläche 6020a von jedem der Lichtempfangselemente 6020 und einer Lichtausbreitungsrichtung gebildet ist, ist als Höhenwinkel gezeigt, und ein Winkel um eine senkrechte Linie senkrecht zur Lichtempfangsoberfläche 6020a ist als der Rechts-Links-Winkel von Licht gezeigt.
  • Es sollte beachtet werden, dass in der 32, um eine Verkomplizierung zu vermeiden, von 171 Lichtempfangselementen 6021a bis 6039a nur die Lichtempfangselemente gezeigt sind, die durch die Bezugszeichen 6021a bis 60211 und 6039a bis 6039i gekennzeichnet sind. Ferner ist in der 33 zur klaren Veranschaulichung der Höhenwinkel von Licht, die durch Öffnungen 6070 definiert werden, Licht, das über die Öffnungen 6070 auf die Lichtempfangselemente 6021a bis 6021i und 6039a bis 6039i fällt, durch die durchgezogenen Linien gezeigt ist.
  • Eine optische Sensorvorrichtung 6020 weist, wie in 31 gezeigt, als seine Hauptabschnitte, einen optischen Sensor 6100, eine Winkelrecheneinheit 6110 und eine Strahlungsbetragsrecheneinheit 6180 auf. Der optische Sensor 6100 führt die Funktion zum Wandeln von Licht, das auf die optische Sensorvorrichtung 6200 (Fahrzeug) fällt, in ein elektrisches Signal entsprechend den Einfallswinkeln (Höhenwinkel und Rechts-Links-Winkel) hiervon und dem Betrag einer Strahlung des Lichts aus. Die Winkelrecheneinheit 6110 führt die Funktion zur Berechnung der Winkel von Licht, das auf die optische Sensorvorrichtung 6200 (Fahrzeug) fällt, auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem optischen Sensor 6100 aus. Die Strahlungsbetragsrecheneinheit 6180 führt die Funktion zur Berechnung des Betrags einer Strahlung des Lichts, das auf die optische Sensorvorrichtung 6200 (Fahrzeug) fällt, auf der Grundlage des Ausgangssignals von dem optischen Sensor 6100 und eines Ausgangssignals von der Winkelrecheneinheit 6110 aus.
  • Der optische Sensor 6100 weist, wie in den 32 und 33 gezeigt, ein Halbleitersubstrat 6010, die Lichtempfangselemente 6020, einen lichtdurchlässigen Film 6050, lichtblockierende Filme 6060 und die Öffnungen 6070 auf. Auf dem Halbleitersubstrat 6010 sind die Lichtempfangselemente 6020 gebildet. Auf der Oberfläche 6010a, wo die Lichtempfangselemente 6020 gebildet sind, ist der lichtdurchlässige Film 6050 gebildet. In dem lichtdurchlässigen Film 6050 sind die lichtblockierenden Filme 6060 gebildet. In den lichtblockierenden Filmen 6060 sind die Öffnungen 6070 gebildet, und über die Öffnungen 6070 fällt Licht auf die Lichtempfangselemente 6020.
  • Das Halbleitersubstrat 6010 ist in einer rechteckigen Form gebildet, und nicht nur die Lichtempfangselemente 6020, sondern ebenso elektronische Elemente (nicht gezeigt), welche die Winkelrecheneinheit 6110 und die Strahlungsbetragsrecheneinheit 6180 bilden, sind darauf gebildet. Diese elektronischen Elemente sind über ein Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt), das in dem Halbleitersubstrat 6010 gebildet ist, elektrisch verbunden.
  • Jedes der Lichtempfangselemente 6020 dient zum Wandeln von Licht in ein elektrisches Signal und ist eine Photodiode mit einem pn-Übergang. Die Lichtempfangselemente 6020 weisen die 171 Lichtempfangselemente 6021a bis 6039i mit den gleichen Lichtempfangsflächen und ein Lichtempfangselement 6040 zur Strahlungsbetragserfassung mit einer Lichtempfangsfläche größer derjenigen von jedem der Lichtempfangselemente 6021a bis 6039i auf. Die Anordnung der Lichtempfangselemente 6021a bis 6039i und 6040 ist die charakteristische Eigenschaft der optischen Sensorvorrichtung 6200 und wird nachstehend folglich näher beschrieben.
  • Der lichtdurchlässige Film 6050 ist aus einem Material mit einer lichtdurchlässigen Eigenschaft und einer isolierenden Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten Siliziumdioxid SiO2. Die lichtblockierenden Filme 6060 sind aus einem Material mit einer lichtblockierenden Eigenschaft und einer elektrisch leitfähigen Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten Aluminium. In der vorliegenden Ausführungsform sind die zweischichtigen lichtblockierenden Filme 6060 in dem lichtdurchlässigen Film 6050 gebildet.
  • Die Öffnungen 6070 dienen zum Definieren der Winkel (Höhenwinkel und Rechts-Links-Winkel) von Licht, das auf die Lichtempfangsoberflächen 6020a der Lichtempfangselemente 6020 fällt. In der vorliegenden Ausführungsform sind die 172 Öffnungen 6070 in jeder der zwei Schichten der lichtblockierenden Filme 6060 gebildet. Die Winkel von Licht, das auf die Lichtempfangsoberflächen 6020a fällt, werden durch die Positionen der Öffnungen 6070 und der Lichtempfangselemente 6020 bestimmt. Die bestimmten Positionsverhältnisse hierzwischen sind die charakteristische Eigenschaft der optischen Sensorvorrichtung 6200 und werden nachstehend folglich näher beschrieben.
  • Die Winkelrecheneinheit 6110 weist, wie in 31 gezeigt, Schalter 6120, einen Vergleichsabschnitt 6140, einen Referenzspannungserzeugungsabschnitt 6150, einen Verteilungsbildungsabschnitt 6160 und einen Adressdecoder 6170 auf. Da die Winkelrecheneinheit 6110 die charakteristische Eigenschaft der optischen Sensorvorrichtung 6200 ist, wird ein schematischer Aufbau von jeder der Komponenten 6120 bis 6170 hierin beschrieben und deren Operationen nachstehend noch näher beschrieben.
  • Die Schalter 6120 dienen zur Steuerung des Öffnens und Schließens einer elektrischen Verbindung zwischen den Lichtempfangselementen 6020 und dem Vergleichsabschnitt 6140. Die Schalter 6120 weisen 171 Schalter 6121a bis 6139i auf. Einer der 171 Schalter 6121a bis 6139i ist zwischen dem entsprechenden einen der Lichtempfangselemente 6021a bis 6039i und dem Vergleichsabschnitt 6140 angeordnet. Die Schalter 6120 entsprechen ersten Schaltern.
  • Der Vergleichsabschnitt 6140 dient zum Vergleichen der Spannung eines Ausgangssignals von jedem der Lichtempfangselemente 6021a bis 6039i mit einer Schwellenwertspannung. Der Vergleichsabschnitt 6140 ist ein Komparator und gibt das Signal hohen Pegels aus, wenn die Spannung des Ausgangssignals von jedem der Lichtempfangselemente 6021a bis 6039i, die an ihn gegeben werden, über der Schwellenwertspannung liegt, und gibt das Signal niedrigen Pegels aus, wenn die Spannung des Ausgangssignals, das an ihn gegeben wird, unter der Schwellenwertspannung liegt.
  • Der Referenzspannungserzeugungsabschnitt 6150 weist eine Referenzspannungsschaltung 6151 zur Erzeugung der Schwellenwertspannung und eine Schwellenwertabstimmschaltung 6152 zur Steuerung der von der Referenzspannungsschaltung 6151 erzeugten Schwellenwertspannung auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement 6040 zur Strahlungsbetragserfassung auf. Die Schwellenwertabstimmschaltung 6152 führt eine Abstimmung derart aus, dass dann, wenn der Wert des Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement 6040 zur Strahlungsbetragserfassung über einem vorbestimmten Wert liegt, die Schwellenwertspannung erhöht wird, und dann, wenn der Wert des Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement 6040 zur Strahlungsbetragserfassung unter dem vorbestimmten Wert liegt, die Schwellenwertspannung verringert wird. Es sollte beachtet werden, dass der vorbestimmte Wert ein Wert ist, der dem halben Wert des Signals entspricht, das von dem Lichtempfangselement 6040 zur Strahlungsbetragserfassung ausgegeben wird, wenn der Höhenwinkel von Licht, das auf die optische Sensorvorrichtung 6200 (Fahrzeug) fällt, 90 Grad beträgt.
  • Der Verteilungsbildungsabschnitt 6160 dient zum Bilden von Matrizen mit den Spannungen der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 6020 als deren Elemente und somit zum Bilden einer Verteilung der Intensitäten der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 6020 in Übereinstimmung mit den Winkeln von Licht, das auf die optische Sensorvorrichtung 6200 fällt. Der Verteilungsbildungsabschnitt 6160 weist Flipflops 6161, Umschalter 6162 zur Steuerung des Öffnens und Schließens einer elektrischen Verbindung zwischen den Flipflops 6161 und dem Vergleichsabschnitt 6140 und einen Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Verarbeitungsabschnitt 6163 zum Bilden von Matrizen mit den Spannungen von Ausgangssignalen von den Lichtempfangselementen 6021a bis 6039i als deren Elemente und zum Bestimmen des Höhenwinkels und des Rechts-Links-Winkels auf der Grundlage der durch die Matrizen beschriebenen Verteilung. Die Umschalter 6162 entsprechen zweiten Schaltern.
  • Jedes der Flipflops 6161 ist ein RS-Flipflop, das ein Flag von „0” hält, wenn das Signal hohen Pegels von dem Vergleichsabschnitt 6140 noch nicht an es gegeben wurde, und ein Flag von „1” hält, wenn das Signal hohen Pegels auch nur einmal an es gegeben wird, bis ein Rücksetzsignal zum Zurücksetzen des Flags auf „0” an es gegeben wird. Die Flipflops 6161 weisen 19 erste Flipflops 6164a bis 6164s zur Rechts-Links-Winkel-Erfassung und neun zweite Flipflops 6165a bis 6165i zur Höhenwinkelerfassung auf. Die Umschalter 6162 weisen 19 erste Umschalter 6166a bis 6166s entsprechend den ersten Flipflops 6164a bis 6164s und neun zweite Umschalter 6167a bis 6167i entsprechend den zweiten Flipflops 6165a bis 6165i auf. Einer der 19 ersten Umschalter 6166a bis 6166s ist zwischen dem entsprechenden einen der ersten Flipflops 6164a bis 6164s und dem Vergleichsabschnitt 6140 angeordnet. Einer der neun zweiten Umschalter 6167a bis 6167i ist zwischen dem entsprechenden einen der zweiten Flipflops 6165a bis 6165i und dem Vergleichsabschnitt 6140 angeordnet.
  • An die ersten Flipflops 6164a bis 6164s werden die Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 6020 mit den Lichtempfangsoberflächen 6020a, auf die Licht in dem gleichen Rechts-Links-Winkel und in verschiedenen Höhenwinkeln fällt, nacheinander über den Vergleichsabschnitt 6140 eingegeben. An die zweiten Flipflops 6165a bis 6165i werden die Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 6020 mit den Lichtempfangsoberflächen 6020a, auf die Licht in dem gleichen Höhenwinkel und in verschiedenen Rechts-Links-Winkeln fällt, nacheinander über den Vergleichsabschnitt 6140 eingegeben.
  • Der Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Verarbeitungsabschnitt 6163 erzeugt, wie in 34 gezeigt, eine erste Matrix mit den Flags der ersten Flipflops 6164a bis 6164s als deren Elemente und mit 19 Reihen und einer Spalte und erzeugt eine zweite Matrix mit den Flags der zweiten Flipflops 6165a bis 6165i als deren Elemente und mit einer Reihe und neun Spalten. Anschließend bestimmt der Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Verarbeitungsabschnitt 6163 auf der Grundlage der erzeugten ersten und zweiten Matrix das Lichtempfangselement 6020, welches das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt.
  • Der Adressdecoder 6170 dient zur Eingabe eines Öffnen-/Schließen-Signals an jeden der Schalter 6120 und die Umschalter 6162. Der Adressdecoder 6170 führt ferner die Funktion zur Eingabe des Rücksetzsignals an jedes der Flipflops 6161 aus.
  • Die Strahlungsbetragsrecheneinheit 6180 weist eine Strom-Spannungs-Wandlungsschaltung 6181 zum Wandeln des Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement 6040 zur Strahlungsbetragserfassung von einem Strom in eine Spannung und einen Strahlungsbetragsverarbeitungsabschnitt 6182 zur Berechnung des Betrags einer Lichteinstrahlung auf der Grundlage eines Ausgangssignals von der Strom-Spannungs-Wandlungsschaltung 6181 und eines Ausgangssignals (Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Information) von dem Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Verarbeitungsabschnitt 6163 auf.
  • Nachstehend werden die charakteristische Eigenschaft und der Betrieb der optischen Sensorvorrichtung 6200 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die 171 Lichtempfangselemente 6021a bis 6039i sind, wie in 32 gezeigt, auf jeder von mehreren virtuellen Linien (nicht gezeigt, um eine Verkomplizierung zu vermeiden) angeordnet, die sich von einem Mittelpunkt C1 (das Kreuz in der 32) des Lichtempfangselements 6040 zur Strahlungsbetragserfassung radial erstrecken, um radial angeordnet zu sein. Ferner sind die Öffnungen 6070 entsprechend den Lichtempfangselementen 6021a bis 6039i ebenso, obgleich dies nicht gezeigt ist, auf den virtuellen Linien angeordnet und sind, von der Öffnung 6070 entsprechend dem Lichtempfangselement 6040 zur Strahlungsbetragserfassung, die 171 Öffnungen 6070 radial angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform erstrecken sich die 19 virtuellen Linien von dem Mittelpunkt C1 und sind auf jeder der 19 virtuellen Linien die neun Lichtempfangselemente angeordnet. Die Rechts-Links-Winkel der neun Lichtempfangselemente, die auf jeder der virtuellen Linien angeordnet sind, sind gleich, während die Höhenwinkel von Licht voneinander verschieden sind. Die Höhenwinkel von Licht, das auf die Lichtempfangsoberflächen der neun Lichtempfangselemente fällt, die auf jeder der virtuellen Linien angeordnet sind, sind, wie in 33 gezeigt, durch die entsprechenden Öffnungen 6070 definiert, um sich mit einem Abstand von dem Mittelpunkt C1 jeweils um 10 Grad zu verringern. Ein Winkel, der durch die benachbarten virtuellen Linien um den Mittelpunkt C1 herum gebildet wird, beträgt 10, und die Rechts-Links-Winkel von Licht, das auf die Lichtempfangsoberflächen der neun Lichtempfangselemente fällt, die auf jeder der virtuellen Linien angeordnet sind, unterscheiden sich nur um 10 Grad von den Rechts-Links-Winkeln von Licht, das auf die Lichtempfangsoberflächen der neun Lichtempfangselemente fällt, die auf der virtuellen Linie benachbart zu der virtuellen Linie angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt ein Winkel um den Mittelpunkt C1 herum, der durch die erste virtuelle Linie, die sich vom Mittelpunkt C1 nach links erstreckt, und die neunzehnte virtuelle Linien, die sich vom Mittelpunkt C1 nach rechts erstrecken, gebildet wird, 180 Grad. Der Aufbau dient dazu, die Winkel von Licht zu erfassen, das von der vorderen Seite des Fahrzeugs einfällt.
  • Nachstehend sind, um das Verständnis zu erleichtern, die neun Lichtempfangselemente, die auf der n-ten virtuellen Linie angeordnet sind (n ist eine natürliche Zahl von 1 bis 19) als eine n-te Gruppe der Lichtempfangselemente gezeigt. Ferner sind die neun Lichtempfangselemente, welche die n-te Gruppe bilden, derart als k-te Lichtempfangselemente gezeigt (k ist eine natürliche Zahl von 1 bis 9), dass deren Anzahlen zunehmen, wenn die Höhenwinkel abnehmen. Ferner ist der Winkel um den Mittelpunkt C1 herum, der durch die erste virtuelle Linie und irgendeine der anderen virtuellen Linien gebildet wird, als der Rechts-Links-Winkel gezeigt. Gemäß den obigen Definitionen betragen die Rechts-Links-Winkel der n-ten Gruppe von Lichtempfangselementen 10(n – 1) Grad und betragen die Höhenwinkel der k-ten Lichtempfangselemente 10(10 – k) Grad. Es sollte beachtet werden, dass aus den neuen Lichtempfangselementen, die auf jeder der virtuellen Linien angeordnet sind, eine Lichtempfangselementgruppe gemäß den Ansprüchen gebildet wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind 19 Lichtempfangselementgruppen 6021 bis 6039 gebildet.
  • Nachstehend wird der Betrieb der optischen Sensorvorrichtung 6200 unter Bezugnahme auf die 34 bis 36 beschrieben. Die in der 34 gezeigte Matrix mit 19 Reihen und neun Spalten zeigt die Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 6021a bis 6039i über den Vergleichsabschnitt 6140. Ausgangssignale von der n-ten Gruppe von Lichtempfangselementen sind in der n-ten Reihe vorgesehen, und Ausgangssignale von den k-ten Lichtempfangselementen sind in der k-ten Spalte vorgesehen. Jede der „0en” in der Matrix zeigt, dass das Ausgangssignal von dem Vergleichsabschnitt 6140 das Signal niedrigen Pegels ist, und jede der „1en” in der Matrix zeigt, dass das Ausgangssignal von dem Vergleichsabschnitt 6140 das Signal hohen Pegels ist. Es sollte beachtet werden, dass bei dem in der 34 gezeigten Beispiel 13 Elemente „1en” aufweisen, während die anderen 158 Elemente „ 0en” aufweisen. Die Verteilung der „1en” ist zu einer Mitte um eines der Elemente punktsymmetrisch. Dies liegt daran, dass Licht, das auf die optische Sensorvorrichtung 6200 fällt, einen Peak um das Lichtempfangselement entsprechend den Einfallswinkeln hiervon aufweist.
  • 35 zeigt Signale, die an die Schalter 6120 und die ersten Umschalter 6166 gegeben werden, und Ausgangssignale (Flags) von den ersten Flipflops 6164. In der 35 sind, als die repräsentativen Beispiele hiervon, Signale, die an die jeweiligen Schalter 6121a bis 6121i und 6122a und die jeweiligen ersten Umschalter 6166a und 6166b gegeben werden, und Ausgangssignale (Flags) von den jeweiligen ersten Flipflops 6164a und 6164b gezeigt.
  • 36 zeigt Signale, die an die Schalter 6120 und die zweiten Umschalter 6167 gegeben werden, und Ausgangssignale (Flags) von den zweiten Flipflops 6165. In der 36 sind, als repräsentative Beispiele hiervon, Signale, die an die jeweiligen Schalter 6121a bis 6139a und 6121b und die jeweiligen zweiten Umschalter 6167a und 6167b gegeben werden, und Ausgangssignale (Flags) von den jeweiligen zweiten Flipflops 6165a und 6165b gezeigt.
  • Wenn die optische Sensorvorrichtung 6200 arbeitet, wird das Rücksetzsignal zunächst von dem Adressdecoder 6170 an jedes der Flipflops 6161 gegeben und das Flag des Flipflops 6161 auf „0” gesetzt. Ferner wird die Schwellenwertspannung durch den Referenzspannungserzeugungsabschnitt 6150 bestimmt.
  • Nach einer Ausgabe des Rücksetzsignals gibt der Adressdecoder 6170 das Schließen-Signal an den ersten Umschalter 6166a, um den Vergleichsabschnitt 6140 elektrisch mit dem ersten Flipflop 6164a zu verbinden, wie in 35 gezeigt. In einem Zustand, in dem die elektrische Verbindung zwischen dem Vergleichsabschnitt 6140 und dem ersten Flipflop 6164a aufrechterhalten wird, werden die Schließen-Signale nacheinander und individuell an die Schalter 6121a bis 6121i entsprechend der ersten Gruppe von Lichtempfangselementen 6021a bis 6021i gegeben. Dies führt dazu, dass die neun Ausgangssignale in der ersten Reihe in der Matrix mit den 19 Reihen und den neun Spalten gemäß der 34 nacheinander an das erste Flipflop 6164a gegeben werden. Infolge des Wechsels von jedem der Schalter 6121a bis 6121e in einen Ein-Zustand werden die Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 6021a bis 6021e, wie in 35 gezeigt, nacheinander an das erste Flipflop 6164a gegeben. In diesem Fall wird jedoch einzig das Signal niedrigen Pegels von dem Vergleichsabschnitt 6140 ausgegeben, so dass das Flag des ersten Flipflops 6164a bei „0” verbleibt. Wenn der Schalter 6121f jedoch in den Ein-Zustand wechselt, wird das Signal hohen Pegels von dem Vergleichsabschnitt 6140 ausgegeben und wechselt das Flag des ersten Flipflops 6164a zu „1”. Das erste Flipflop 6164a hält diesen Zustand aufrecht, bis das Rücksetzsignal an selbiges gegeben wird.
  • Anschließend wird der gleiche Betrieb wie vorstehend beschrieben nacheinander an den Schaltern 6122a bis 6139i entsprechend der zweiten bis neunzehnten Gruppe von Lichtempfangselementen 6022a bis 6039i und an den ersten Umschaltern 6166b bis 6166i ausgeführt, um so die Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 6021a bis 6039i an die ersten Flipflops 6134a bis 6164s zu geben. D. h., an die ersten Flipflops 6164 entsprechend den Elementen in der n-ten Reihe in der ersten Matrix werden nacheinander die Ausgangssignale von der n-ten Gruppe von Lichtempfangselementen gegeben. Der Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Verarbeitungsabschnitt 6163 erzeugt die erste Matrix auf der Grundlage der jeweiligen Flags (Ausgangssignale) von den ersten Flipflops 6164a bis 6164s.
  • Anschließend gibt der Adressdecoder 6170 das Schließen-Signal an den zweiten Umschalter 6167a, um den Vergleichsabschnitt 6140 und das zweite Flipflop 6165a elektrisch zu verbinden. In einem Zustand, in dem die elektrische Verbindung zwischen dem Vergleichsabschnitt 6140 und dem zweiten Flipflop 6165a aufrechterhalten wird, werden die Schließen-Signale nacheinander von dem Adressdecoder 6170 an die Schalter 6121a bis 6139a entsprechend den ersten Lichtempfangselementen 6021a bis 6039a gegeben. Dies führt dazu, dass die 19 Ausgangssignale in der ersten Spalte in der Matrix mit den 19 Reihen und den neun Spalten in der 4 nacheinander an das zweite Flipflop 6165a gegeben werden. Infolge des Wechsels von jedem der Schalter 6121a bis 6139a in den Ein-Zustand werden, wie in 36 gezeigt, die Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 6021a bis 6039a nacheinander an das zweite Flipflop 6165a gegeben. In diesem Fall wird jedoch einzig das Signal niedrigen Pegels von dem Vergleichsabschnitt 6140 ausgegeben, so dass das Flag des zweiten Flipflops 6165a bei „0” verbleibt.
  • Anschließend wird der gleiche Betrieb wie vorstehend beschrieben nacheinander an den Schaltern 6121b bis 6139i entsprechend dem zweiten bis neunten Lichtempfangselement 6021b bis 6039i und an den zweiten Umschaltern 6167b bis 6167i ausgeführt, um so Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 6021a bis 6039i an die jeweiligen zweiten Flipflops 6165a bis 6165i zu geben. D. h., an die zweiten Flipflops 6165 jeweils entsprechend dem Element in der k-ten Reihe in der zweiten Matrix werden nacheinander Ausgangssignale von den jeweiligen k-ten Lichtempfangselementen in der ersten bis n-ten Gruppe eingegeben. Der Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Verarbeitungsabschnitt 6163 erzeugt die zweite Matrix auf der Grundlage der jeweiligen Flags (Ausgangssignale) von den zweiten Flipflops 6165a bis 6165i.
  • Der Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Verarbeitungsabschnitt 6163 bestimmt das Lichtempfangselement, welches das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt, auf der Grundlage der Verteilungen von „0en” und „1en” in der erzeugten ersten und zweiten Matrix. Insbesondere bestimmt der Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Verarbeitungsabschnitt 6163 die Reihe und Spalte, in der die mittige „1” in der Anordnung von „1en” in sowohl der ersten als auch der zweiten Matrix angeordnet ist und bestimmt so das Lichtempfangselement, welches das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt. D. h., der Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Verarbeitungsabschnitt 6163 vergleicht die Elemente, die jeweils in der ersten und zweiten Matrix gezeigt sind, miteinander, um so die Mitte der Anordnung (Verteilung) von „1en” zu berechnen und das Lichtempfangselement an der Position entsprechend der Reihennummer und der Spaltennummer zu bestimmen. Nach der Bestimmung gibt der Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Verarbeitungsabschnitt 6163 Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Information mit dem Rechts-Links-Winkel und dem Höhenwinkel nach außen und an den Strahlungsbetragsverarbeitungsabschnitt 6182.
  • In der Anordnung (Verteilung) von „1en”, die in der ersten Matrix gezeigt ist, ist die mittige „1”, wie in 34 gezeigt, in der dritten Reihe angeordnet, und in der Anordnung (Verteilung) von „1en”, die in der zweiten Matrix gezeigt ist, ist die mittige „1” in der sechsten Spalte angeordnet. Hieraus wird ersichtlich, dass das Lichtempfangselement, welches das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt, das sechste Lichtempfangselement 6023f in der dritten Gruppe ist. Der Rechts-Links-Winkel von Licht, das auf das Lichtempfangselement 6023f fällt, beträgt 20 Grad, und der Höhenwinkel hiervon beträgt 40 Grad. Folglich wird ersichtlich, dass der Rechts-Links-Winkel von Licht, das auf den optischen Sensor 6100 (Fahrzeug) fällt, 20 Grad beträgt, und dass der Höhenwinkel hiervon 40 Grad beträgt. Folglich wird von dem Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Verarbeitungsabschnitt 6163 die Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Information, welche den Rechts-Links-Winkel von 20 Grad und den Höhenwinkel von 40 beschreibt, ausgegeben.
  • Der Strahlungsbetragsverarbeitungsabschnitt 6182 erfasst den Betrag einer Lichteinstrahlung auf der Grundlage der Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Information (des Rechts-Links-Winkels von 20 Grad und des Höhenwinkels von 40 Grad), die von dem Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Verarbeitungsabschnitt 6163 an ihn gegeben wird, und auf der Grundlage des Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement 6040 zur Strahlungsbetragserfassung, das über die Strom-Spannungs-Wandlungsschaltung 6181 an ihn gegeben wird, und gibt ihn nach außen aus.
  • Nachstehend wird ein Betrieb/Effekt der optischen Sensorvorrichtung 6200 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Aus den neun Lichtempfangselementen mit den gleichen Rechts-Links-Winkeln von Licht und den verschiedenen Höhenwinkeln ist, wie vorstehend beschrieben, jede der 19 Lichtempfangselementgruppen 6021 bis 6039 gebildet. Die Rechts-Links-Winkel der 19 jeweiligen Lichtempfangselementgruppen 6021 bis 6039 sind verschieden. Folglich sind die Beträge von Licht, das auf die jeweiligen Lichtempfangselemente 6021a bis 6039i fällt, verschieden und ist ein Ausgangssignal von dem Lichtempfangselement mit der Lichtempfangsoberfläche, auf die Licht in Winkeln gleich den Winkeln von Licht, das auf die optische Sensorvorrichtung 6200 (Fahrzeug) fällt, oder diesen am nächsten fällt, maximal. Folglich kann dadurch, dass die Intensitäten der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 6021a bis 6039i miteinander verglichen werden, das Lichtempfangselement bestimmt werden, welches das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt. Indem die Winkel von Licht bestimmt werden, das auf die Lichtempfangsoberfläche des bestimmten Lichtempfangselements fällt, kann die Einfallsrichtung (Höhenwinkel und Rechts-Links-Winkel) des Lichts erfasst werden, das auf die optische Sensorvorrichtung 6200 (Fahrzeug) fällt. Hierdurch kann die Genauigkeit bei einer Erfassung der Einfallsrichtung von Licht verbessert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden dadurch, dass die Matrizen mit den Spannungen der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 6020 gebildet werden, die Verteilungen der Intensitäten der optischen Signale von den Lichtempfangselementen 6020 in Übereinstimmung mit den Winkeln von Licht, das auf die optische Sensorvorrichtung 6200 fällt, gebildet.
  • Die Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 6021a bis 6039i weisen einiges Rauschen auf. Folglich kann sich dann, wenn die Intensitäten der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 6021a bis 6039i einfach nacheinander miteinander verglichen werden, die Genauigkeit bei einer Erfassung der Winkel von Licht verschlechtern. Demgegenüber werden, in der vorliegenden Ausführungsform, die Verteilungen der Intensitäten der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 6020 in Übereinstimmung mit den Winkeln des Lichts, das auf die optische Sensorvorrichtung 6200 fällt, gebildet. Hierdurch kann auch dann, wenn jedes der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 6021a bis 6039i mit Rauschen überlagert ist, das Lichtempfangselement, welches das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt, bestimmt werden. Hierdurch wird ebenso verhindert, dass sich die Genauigkeit bei einer Erfassung der Winkel verschlechtert. Ferner kann verglichen mit dem Fall, dass die Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 6021a bis 6039i nacheinander miteinander verglichen werden, die erforderliche Zeit zur Erfassung der Einfallsrichtung von Licht verringert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird die erste Matrix mit 19 Reihen und einer Spalte unter Verwendung der Flags der ersten Flipflops 6164a bis 6164s als deren Elemente erzeugt und die zweite Matrix mit einer Reihe und neun Spalten unter Verwendung der Flags der zweiten Flipflops 6165a bis 6165i als deren Elemente erzeugt. Bei dem Aufbau sind die Anzahlen der Elemente der Matrizen geringer als bei einem Aufbau, bei dem, nachdem eine Matrix mit 19 Reihen und neun Spalten gemäß der 34 erzeugt wurde, die Einfallswinkel von Licht aus den Verteilungen von „0en” und „1en” in der Matrix erfasst werden. Folglich kann eine Rechenoperation zur Erfassung der Einfallswinkel von Licht vereinfacht werden.
  • In Abhängigkeit des Betrags einer Lichteinstrahlung und einer externen Umgebung (Wetter) ist es gegebenenfalls möglich, dass der Hauptteil der Intensitätsverteilung zu „1en” oder „0en” wird, und kann die Erfassung der Einfallswinkel von Licht gegebenenfalls schwierig werden. Durch eine Abstimmung der Schwellenwertspannung auf der Grundlage des Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement 6040 zur Strahlungsbetragserfassung kann jedoch, wie in der vorliegenden Ausführungsform ausgezeigt, verhindert werden, dass der Hauptteil der Intensitätsverteilung zu „1en” oder „0en” wird. Hierdurch wird verhindert, dass die Erfassung der Einfallswinkel von Licht schwierig wird.
  • Der Strahlungsbetragsverarbeitungsabschnitt 6182 erfasst den Betrag einer Lichteinstrahlung auf der Grundlage des Ausgangssignals (Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Information) von dem Höhenwinkel-/Rechts-Links-Winkel-Verarbeitungsabschnitt 6163 und auf der Grundlage des Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement 6040 zur Strahlungsbetragserfassung, das über die Strom-Spannungs-Wandlungsschaltung 6181 an ihn gegeben wird. Bei dem Aufbau kann, verglichen mit dem Aufbau, bei dem der Betrag einer Lichteinstrahlung auf der Grundlage von nur dem Ausgangssignal von dem Lichtempfangselement 6040 zur Strahlungsbetragserfassung erfasst wird, die Genauigkeit bei einer Erfassung des Betrags einer Lichteinstrahlung verbessert werden.
  • Die Lichtempfangselemente 6021a bis 6039i sind auf den 19 virtuellen Linien angeordnet, die sich vom Mittelpunkt C1 radial erstrecken, um radial angeordnet zu sein. Die Höhenwinkel von Licht, die durch die jeweiligen Öffnungen entsprechend den mehreren radial angeordneten Lichtempfangselementen angeordnet sind, nehmen mit einem Abstand vom Mittelpunkt C1 ab. Dies ermöglicht ein einfaches Design der elektrischen Verbindung zwischen den Lichtempfangselementen 6021a bis 6039i und der Winkelrecheneinheit 6110. Ferner werden der Höhenwinkel und der Rechts-Links-Winkel von Licht auf einfache Weise erkannt, da die Position des Lichtempfangselements, das dahingehend bestimmt wird, dass es das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt, den Höhenwinkel und den Rechts-Links-Winkel von Licht zeigt.
  • Von dem Mittelpunkt C1 aus erstrecken sich die 19 virtuellen Linien und beträgt der Winkel, der durch die benachbarten virtuellen Linien um den Mittelpunkt C1 herum gebildet wird, 10 Grad. Auf jeder der virtuellen Linien sind die neun Lichtempfangselemente derart angeordnet, dass die Höhenwinkel von Licht, das auf die Lichtempfangsoberflächen fällt, mit einem Abstand von dem Mittelpunkt C1 jeweils um 10 Grad abnehmen. Hierdurch können der Rechts-Links-Winkel und der Höhenwinkel von Licht innerhalb eines Fehlerbereichs von ±5 Grad erfasst werden.
  • Die zweischichtigen lichtblockierenden Filme 6060 sind in dem lichtdurchlässigen Film 6050 gebildet. Hierdurch wird verhindert, dass Licht, das von einer bestimmten der Öffnungen 6070 einfällt, auf das Lichtempfangselement 6020 fällt, das sich von dem Lichtempfangselement 6020 entsprechend der bestimmten Öffnung 6070 unterscheidet. Hierdurch kann verhindert werden, dass das Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente 6021a bis 6039i einen Lichtausgang (Störausgang) von der nicht gewünschten Öffnung 6070 aufweist.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die Intensitätsverteilung gebildet wird, um die Einfallswinkel von Licht zu erfassen. Es ist jedoch ebenso möglich, die Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 6021a bis 6039i nacheinander miteinander zu vergleichen, um so das Lichtempfangselement zu bestimmen, welches das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt, und die Einfallswinkel von Licht zu erfassen.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die Intensitätsverteilung von „0en” und „1en” (digitale Signale) gebildet wird, um die Einfallswinkel von Licht zu erfassen. Es ist jedoch ebenso möglich, eine Verteilung der Intensitäten von analogen Signalen zu bilden und die Einfallswinkel von Licht zu erfassen.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die Intensitätsverteilung unter Verwendung der ersten Matrix mit den 19 Reihen und der einen Spalte und der zweiten Matrix mit der einen Reihe und den neun Spalten gebildet wird. Es ist jedoch, wie in 34 gezeigt, ebenso möglich, eine Matrix mit 19 Reihen und neun Spalten zu erzeugen und die Intensitätsverteilung zu bilden. Es sollte wahrgenommen werden, dass die jeweiligen Anzahlen von Reihen und die jeweiligen Anzahlen von Spalten in der ersten Matrix und in der zweiten Matrix nicht auf diejenigen in dem vorstehend beschriebenen Beispiel beschränkt sind. Es ist beispielsweise ebenso möglich, eine erste Matrix mit einer Reihe und 19 Spalten und eine zweite Matrix mit neun Reihen und einer Spalte zu erzeugen.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die 171 Lichtempfangselemente 6021a bis 6039i radial angeordnet sind. Die Anzahl der Lichtempfangselemente 6021a bis 6039i und deren Anordnung ist jedoch nicht auf diejenigen in dem vorstehend beschriebenen Beispiel beschränkt. Wenn die Genauigkeit bei einer Erfassung der Einfallswinkel von Licht zu verbessern ist, kann die Anzahl der Lichtempfangselemente in geeigneter Weise erhöht werden. Als die Anordnung der mehreren Lichtempfangselemente kann ebenso eine gitterförmige Konfiguration verwendet werden.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die Lichtempfangselemente 6020 das Lichtempfangselement 6040 zur Strahlungsbetragserfassung aufweisen, das die Lichtempfangsfläche aufweist, der größer als diejenige von jedem der Lichtempfangselemente 6021a bis 6039i ist. Es ist jedoch ebenso möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem die Lichtempfangselemente 6020 nicht das Lichtempfangselement 6040 zur Strahlungsbetragserfassung aufweisen. In diesem Fall berechnet die Strahlungsbetragsrecheneinheit 6180 den Betrag einer Lichteinstrahlung auf der Grundlage des Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement (in der ersten Ausführungsform auf der Grundlage des Ausgangssignals von dem sechsten Lichtempfangselement 6023f in der dritten Gruppe und den Winkeln (der Rechts-Links-Winkel von 20 Grad und der Höhenwinkel von 40 Grad) von Licht, das auf die Lichtempfangsoberfläche der Lichtempfangselemente 6023f fällt), welches das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt. Bei dem Aufbau wird die Genauigkeit bei einer Erfassung des Betrags einer Lichteinstrahlung verbessert, verglichen mit einem Aufbau, bei dem der Betrag einer Lichteinstrahlung auf der Grundlage von nur dem Ausgangssignal von dem Lichtempfangselement 6023f erfasst wird, welches das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die lichtblockierenden Filme 6060 in zwei Schichten angeordnet sind. Die Anzahl der lichtblockierenden Filme 6060 ist jedoch nicht auf diejenige des vorstehend beschriebenen Beispiels beschränkt, sondern kann ebenso bei eins oder drei oder mehr als drei liegen.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem der Winkel, der durch die benachbarten virtuellen Linien um den Mittelpunkt C1 herum gebildet wird, 10 Grad beträgt. Der Winkel, der durch die benachbarten virtuellen Linien um den Mittelpunkt C1 herum gebildet wird, ist jedoch nicht auf denjenigen des vorstehend beschriebenen Beispiels beschränkt, sondern kann ebenso beispielsweise bei 5 Grad liegen.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die neun Lichtempfangselemente derart auf jeder der virtuellen Linien angeordnet sind, dass die Höhenwinkel von Licht, das auf die Lichtempfangsoberflächen fällt, mit einem Abstand vom Mittelpunkt C1 jeweils um 10 Grad abnimmt. Es ist jedoch ebenso möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem neun Lichtempfangselemente derart auf jeder der virtuellen Linien angeordnet sind, dass die Höhenwinkel von Licht, das auf die Lichtempfangsoberflächen fällt, mit einem Abstand von dem Mittelpunkt C1 jeweils um 10 Grad zunimmt. Ferner ist die Anzahl der Lichtempfangselemente, die auf jeder der virtuellen Linien angeordnet sind, nicht auf diejenige in dem vorstehend beschriebenen Beispiel beschränkt. Es ist ebenso möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem beispielsweise 18 Lichtempfangselemente darauf angeordnet sind. In diesem Fall sind die 18 Lichtempfangselemente derart auf jeder der virtuellen Linien angeordnet, dass die Höhenwinkel des Lichts, das auf die Lichtempfangsoberflächen fällt, mit einem Abstand von dem Mittelpunkt C1 jeweils um 5 Grad zunimmt oder abnimmt.
  • (Achte Ausführungsform)
  • 37 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus eines optischen Sensors gemäß einer achten Ausführungsform. 38 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus eines Sensorabschnitts. 39 zeigt eine Querschnittsansicht des Sensorabschnitts. 40 zeigt einen schematischen Schaltplan zur Veranschaulichung eines Rechenabschnitts. Es sollte beachtet werden, dass, in der 38. zur klaren Veranschaulichung von Positionen, an denen Lichtempfangselemente 7020 gebildet sind, die Lichtempfangselemente 7020 durch die durchgezogenen Linien gezeigt sind, und Öffnungen 7041 durch die gestrichelten Linien gezeigt sind. Ferner sind, um Verkomplizierungen zu vermeiden, einige der Lichtempfangselemente 7020 und der Öffnungen 7041 nicht gezeigt. Ferner sind, in der 39, die virtuellen Linien, welche die Mitten der Lichtempfangselemente 7020 und die Mitten der Öffnungen 7041 entsprechend den jeweiligen Lichtempfangselementen 7020 verbinden, durch die gestrichelten Linien gezeigt. Es sollte beachtet werden, dass ein Höhenwinkel, der nachstehend aufgezeigt wird, ein Winkel ist, der durch eine Linie parallel zu der Lichtempfangsoberfläche von jedem der Lichtempfangselemente 7020 und jede der Richtungen (virtuellen Linien in der 39), in der sich Licht ausbreitet, gebildet wird, und dass ein Rechts-Links-Winkel, der nachstehend aufgezeigt wird, ein Winkel um den Referenzpunkt (Mittelpunkt P in der 38) eines Halbleitersubstrats 7011 ist.
  • Ein optischer Sensor 7100 weist, wie in 37 gezeigt, als seine Hauptabschnitte, einen Sensorabschnitt 7010 und einen Rechenabschnitt 7050 auf. Der Sensorabschnitt 7010 weist, wie in den 38 bis 40 gezeigt, das Halbleitersubstrat 7011, die Lichtempfangselemente 7020, einen lichtdurchlässigen Film 7030 und einen lichtblockierenden Film 7040 auf, während der Rechenabschnitt 7050 einen Verstärkungsabschnitt 7051 und einen Rechenoperationsabschnitt 7052 aufweist. Auf einer Oberflächenseite des Halbleitersubstrats 7011 sind die Lichtempfangselemente 7020 gebildet. Auf einer Oberfläche 7011a hiervon, wo die Lichtempfangselemente 7020 gebildet sind, ist der lichtdurchlässige Film 7030 gebildet. Auf dem lichtdurchlässigen Film 7030 ist ein lichtblockierender Film 7040 gebildet. In dem lichtblockierenden Film 7040 sind die Öffnungen 7041 zur Lichtübertragung derart gebildet, dass Licht über die Öffnungen 7041 auf die Lichtempfangselemente 7020 fällt. Die Lichtempfangselemente 7020 und der Rechenabschnitt 7050 sind elektrisch verbunden, und Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 7020 werden von dem Rechenabschnitt 7050 verarbeitet.
  • Das Halbleitersubstrat 7011 ist in einer rechteckigen Form ausgebildet, und die Lichtempfangselemente 7020, die vorstehend beschrieben werden, und elektronische Elemente (nicht gezeigt), welche den Rechenabschnitt 7050 bilden, sind darauf gebildet. Diese elektronischen Elemente sind über ein Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt), das in dem Halbleitersubstrat 7011 gebildet ist, elektrisch verbunden.
  • Jedes der Lichtempfangselemente 7020 dient zum Wandeln von Licht in ein elektrisches Signal. Jedes der Lichtempfangselemente 7020 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Photodiode mit einem pn-Übergang. Die mehreren Lichtempfangselemente 7020 sind, wie in den 37 bis 39 gezeigt, in der Form einer Matrix gebildet, und aus den 81 Lichtempfangselementen 7020 wird eine Matrix mit neun Reihen und neun Spalten gebildet. Die Matrix mit den neun Reihen und den neun Spalten ist in vier Lichtempfangselementgruppen 21 bis 24 unterteilt, durch zwei kreuzweise angeordnete Linien (Linien, die in der 38 als Strichpunktlinien gezeigt sind), einschließlich einer in einer Richtung (nachstehend als eine Reihenrichtung bezeichnet), in der die Reihennummern zunehmen/abnehmen, und der anderen in einer Richtung (nachstehend als eine Spaltenrichtung bezeichnet), in der die Spaltennummern zunehmen/abnehmen, wobei sich die zwei kreuzweise angeordneten Linien im Mittelpunkt P der Matrix schneiden. Die Reihennummern und Spaltennummern der Lichtempfangselemente 7020, die eine erste Lichtempfangselementgruppe 7021 bilden, sind jeweils klein, während die Reihennummern der Lichtempfangselemente 7020, die eine zweite Lichtempfangselementgruppe 7022 bilden, groß sind und deren Spaltennummern klein. Demgegenüber sind die Reihennummern der Lichtempfangselemente 7020, die eine dritte Lichtempfangselementgruppe 7023 bilden, klein und deren Spaltennummern groß, während die Reihennummern und Spaltennummern der Lichtempfangselemente 7020, die eine vierte Lichtempfangselementgruppe 7024 bilden, jeweils groß sind. Die Lichtempfangselementgruppen 7021 und 7022 teilen sich die Lichtempfangselemente 7020 in der fünften Spalte mit den Reihennummern von nicht größer als 5, während sich die Lichtempfangselementgruppen 7023 und 7024 die Lichtempfangselemente 7020 in der fünften Spalte mit den Reihennummern von nicht kleiner als 5 teilen. Ferner teilen sich die Lichtempfangselementgruppen 7021 und 7023 die Lichtempfangselemente 7020 in der fünften Reihe mit den Spaltennummern von nicht größer als 5, während sich die Lichtempfangselementgruppen 7022 und 7024 die Lichtempfangselemente 7020 in der fünften Reihe mit den Spaltennummern von nicht kleiner als 5 teilen. In der 38 sind, um Verkomplizierungen zu vermeiden, nur die dritte Lichtempfangselementgruppe 7023 und die Öffnungen 7041 entsprechend den Lichtempfangselementen 7020, welche die dritte Lichtempfangselementgruppe 7023 bilden, genau gezeigt.
  • Der lichtdurchlässige Film 7030 ist aus einem Material mit einer lichtdurchlässigen Eigenschaft und einer isolierenden Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten einen Siliziumoxidfilm. Der einschichtige lichtdurchlässige Film 7030 ist, wie in 39 gezeigt, auf der Bildungsoberfläche 7011a gebildet.
  • Der lichtblockierende Film 7040 ist aus einem Material mit einer lichtblockierenden Eigenschaft und einer elektrisch leitfähigen Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten Aluminium. Der lichtblockierende Film 7040 ist, wie in 39 gezeigt, auf dem lichtdurchlässigen Film 7030 gebildet, und der einschichtige lichtblockierende Film 7040 ist über den lichtdurchlässigen Film 7030 oberhalb der Bildungsoberfläche 7011a gebildet. In dem lichtblockierenden Film 7040 sind die 81 Öffnungen 7041 entsprechend den 81 jeweiligen Lichtempfangselementen 7020 gebildet, und die Aperturfläche von jeder der Öffnungen 7041 ist im Wesentlichen gleich der Lichtempfangsfläche von jedem der Lichtempfangselemente 7020. In der vorliegenden Ausführungsform sind die 81 Öffnungen 7041, wie in 38 gezeigt, in dem lichtblockierenden Film 7040 gebildet, entlang von virtuellen Linien (nicht gezeigt), die sich von dem Mittelpunkt P radial erstrecken, um weiter entfernt von den entsprechenden Lichtempfangselementen 7020 zu gehen. Der Raumtrennungsabstand zwischen jeder der Öffnungen 7041 und dem Lichtempfangselement 7020 entsprechend der Öffnung 7041 ist proportional zum Abstand zwischen dem Mittelpunkt P und dem Lichtempfangselement 7020. Es sollte beachtet werden, dass der lichtblockierende Film 7040 elektrisch mit dem Verdrahtungsmuster verbunden ist, das in dem Halbleitersubstrat 7011 gebildet ist, um ebenso als Verdrahtung zu dienen, welche die einzelnen elektronischen Elemente elektrisch verbindet, obgleich dies nicht gezeigt ist.
  • Der Rechenabschnitt 7050 dient zur Berechnung des Höhenwinkels von Licht, das auf das Halbleitersubstrat 7011 fällt, und des Rechts-Links-Winkels hiervon auf der Grundlage der Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 7020. Der Rechenabschnitt 7050 weist, wie in 40 gezeigt, die vier Verstärkungsabschnitte 7051 zur Verstärkung der Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 7020 und den Rechenoperationsabschnitt 7052 zum Ausführen einer Rechenoperation an den Ausgangssignalen von den Verstärkungsabschnitten 7051, um den Betrag von Licht, das auf den optischen Sensor 7100 fällt, und den Höhenwinkel und den Rechts-Links-Winkel hiervon zu berechnen, auf. Ein erster Verstärkungsabschnitt 7051a verstärkt die Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 7020, welche die erste Lichtempfangselementgruppe 7021 bilden, während eine Addition hiervon vornimmt. Ein zweiter Verstärkungsabschnitt 7051b verstärkt die Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 7020, welche die zweite Lichtempfangselementgruppe 7022 bilden, während er eine Addition hiervon vornimmt. Ein dritter Verstärkungsabschnitt 7051c verstärkt die Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 7020, welche die dritte Lichtempfangselementgruppe 7023 bilden, während er eine Addition hiervon vornimmt. Ein vierter Verstärkungsabschnitt 7051d verstärkt die Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 7020, welche die vierte Lichtempfangselementgruppe 7024 bilden, während er eine Addition hiervon vornimmt.
  • Wenn Ausgangssignale von den jeweiligen Verstärkungsabschnitten 7051a bis 7051d an den Rechenoperationsabschnitt 7052 gegeben werden, führt der Rechenoperationsabschnitt 7052 eine Addition hiervon aus, um den Betrag von einfallendem Licht mittels der Rechenoperation zu bestimmen, während er die vier Ausgangssignale miteinander vergleicht, um annähernd die Lichteinfallsrichtung zu berechnen. Es wird beispielsweise ersichtlich, dass dann, wenn das Ausgangssignal von der ersten Lichtempfangselementgruppe 7021 einen Höchstwert aufweist, das Licht so einfällt, dass es von der ersten Lichtempfangselementgruppe 7021 in Richtung des Mittelpunkts P verläuft, und dann, wenn das Ausgangssignal von der zweiten Lichtempfangselementgruppe 7022 einen Höchstwert aufweist, das Licht so einfällt, dass es von der zweiten Lichtempfangselementgruppe 7022 in Richtung des Mittelpunkts P verläuft. Es wird ferner ersichtlich, das dann, wenn das Ausgangssignal von der dritten Lichtempfangselementgruppe 7023 einen Höchstwert aufweist, das Licht so einfällt, dass es von der dritten Lichtempfangselementgruppe 7023 in Richtung des Mittelpunkts P verläuft, und dann, wenn das Ausgangssignal von der vierten Lichtempfangselementgruppe 7024 maximale ist, das Licht so einfällt, dass es von der vierten Lichtempfangselementgruppe 7024 in Richtung des Mittelpunkts P verläuft. Folglich vergleicht der Rechenoperationsabschnitt 7052 die vier Ausgangssignale (die Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementgruppen 7021 bis 7024) miteinander, um so annähernd die Lichtausbreitungsrichtung zu berechnen.
  • Die Beträge von Licht entlang der Reihenrichtung, das auf die Lichtempfangselementgruppen 7021 und 7023 fällt, unterscheiden sich von den Beträgen von Licht entlang der Reihenrichtung, das auf die Lichtempfangselementgruppen 7022 und 7024 fällt, und die Beträge von Licht entlang der Spaltenrichtung, das auf die Lichtempfangselementgruppen 7021 und 7022 fällt, unterscheiden sich von den Beträgen von Licht entlang der Spaltenrichtung, das auf die Lichtempfangselementgruppen 7023 und 7024 fällt. Folglich berechnet der Rechenoperationsabschnitt 7052 den Rechts-Links-Winkel von Licht auf der Grundlage der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementgruppen 7021 und 7022 oder der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementgruppen 7023 und 7024 und berechnet der Rechenoperationsabschnitt 7052 den Höhenwinkel von Licht auf der Grundlage der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementgruppen 7021 und 7023 oder der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementgruppen 7022 und 7024.
  • Nachstehend wird der Betrieb/Effekt des optischen Sensors 7100 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die Lichtempfangsfläche von jedem der Lichtempfangselemente 7020 ist, wie vorstehend beschrieben, für gewöhnlich gleich der Aperturfläche der entsprechenden Öffnung 7041. Folglich wird, verglichen mit einem Aufbau, bei dem eine Öffnung mehreren Lichtempfangselementen entspricht und die Aperturfläche größer als die Lichtempfangsfläche ist, der Winkelbereich (Richtcharakteristik) von Licht, das auf die Lichtempfangsoberfläche von jedem der Lichtempfangselemente 7020 fällt, verschmälert. Dies führt dazu, dass die Richtcharakteristikeigenschaft von jedem der Lichtempfangselemente 7020 und die Genauigkeit bei einer Erfassung der Einfallswinkel von Licht verbessert werden.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die vier Lichtempfangselementgruppen 7021 bis 7024 gebildet sind. Die Anzahl der Gruppen ist jedoch geeignet, solange sie größer oder gleich drei ist.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die 81 Lichtempfangselemente 7020 auf dem Halbleitersubstrat 7011 gebildet sind. Die Anzahl der Lichtempfangselemente 7020 ist jedoch geeignet, solange sie größer oder gleich drei ist, und ist nicht auf diejenige des vorstehend beschriebenen Beispiels beschränkt.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem der lichtdurchlässige Film 7030 in einer Schicht und der lichtblockierende Film 7040 in einer Schicht angeordnet sind. Die jeweiligen Anzahlen der Schichten der lichtdurchlässigen Filme 7030 und der lichtblockierenden Filme 7040 sind jedoch nicht auf diejenigen des vorstehend beschriebenen Beispiels beschränkt. Es ist beispielsweise ebenso möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem die lichtdurchlässigen Filme 7030 in zwei Schichten und die lichtblockierenden Filme 7040 in zwei Schichten angeordnet sind. Wenn die lichtblockierenden Filme 7040 auf diese Weise in mehreren Schichten in den lichtdurchlässigen Filmen 7030 gebildet sind, kann der Bereich von Licht, das auf das Halbleitersubstrat 7011 fällt, verglichen mit einem Aufbau, bei dem die Öffnungen 7041 in dem einschichtigen lichtblockierenden Film 7040 gebildet sind, verschmälert werden. Hierdurch kann verhindert werden, dass Licht, das von einer bestimmten der Öffnungen 7041 einfällt, auf das Lichtempfangselement 7020 fällt, das sich von dem Lichtempfangselement 7020 entsprechend der bestimmten Öffnung 7041 unterscheidet, und verhindert werden, dass das Ausgangssignal von jedem der Lichtempfangselemente 7020 einen Störausgang aufweist.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem der lichtblockierende Film 7040 aus einem Material mit einer lichtblockierenden Eigenschaft und einer elektrisch leitfähigen Eigenschaft aufgebaut ist. Für den Fall, dass die einzelnen elektronischen Elemente, die auf dem Halbleitersubstrat 7011 gebildet sind, jedoch nicht durch den lichtblockierenden Film 7040 elektrisch verbunden werden müssen, kann der lichtblockierende Film 7040 ebenso aus einem Material mit einer lichtabsorbierenden Eigenschaft aufgebaut sein.
  • (Neunte Ausführungsform)
  • 41 zeigt einen Schaltplan zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus eines optischen Sensors. 42 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung der Anordnung von Lichtempfangselementen und Öffnungen. 43 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie XLIII-XLIII in der 42. 44 zeigt einen Schaltplan zur Veranschaulichung eines schematischen Aufbaus eines Rechenabschnitts. Es sollte beachtet werden, dass, in der 42, zur klaren Veranschaulichung von Positionen, an denen Lichtempfangselemente 8010 gebildet sind, die Lichtempfangselemente 8010 durch die durchgezogenen Linien und Öffnungen 8023 durch die gestrichelten Linien gezeigt sind. Ferner sind, in der 43, die virtuellen Linien, welche die Mitten der Lichtempfangselemente 8010 und die Mitten der Öffnungen 8023 entsprechend den Lichtempfangselementen 8010 verbinden, durch die gestrichelten Linien gezeigt.
  • Nachstehend wird eine Richtung entlang der Reihen einer Matrix, die aus den mehreren Lichtempfangselementen 8010 gebildet wird, als Rechts-Links-Richtung gezeigt, und eine Richtung entlang der Spalten hiervon als Vorne-Hinten-Richtung gezeigt. Es sollte beachtet werden, dass eine linke Seite nachstehend eine Seite mit kleineren Spaltennummern und eine rechte Seite nachstehend eine Seite mit größeren Spaltennummern ist. Ferner ist eine vordere Seite eine Seite mit kleineren Reihennummern und eine hintere Seite eine Seite mit größeren Reihennummern.
  • Ein optischer Sensor 8100 weist als seine Hauptabschnitt, wie in den 41 bis 43 gezeigt, die Lichtempfangselemente 8010, Definierabschnitte 8020, einen Rechenabschnitt 8030, Wählschalter 8040 und einen Steuerabschnitt 8050 auf. Die Lichtempfangselemente 8010 und der Rechenabschnitt 8030 sind über die Wählschalter 8040 elektrisch verbunden. Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 8010 werden über die Wählschalter 8040, die durch den Steuerabschnitt 8050 in einem geschlossenen Zustand versetzt werden, an den Rechenabschnitt 8030 gegeben.
  • Jedes der Lichtempfangselemente 8010 dient zum Wandeln von Licht in ein elektrisches Signal und ist eine Photodiode mit einem pn-Übergang. Die 28 Lichtempfangselemente 8010 sind, wie in den 42 und 43 gezeigt, auf einer Seite einer Oberfläche 8011a des Halbleitersubstrats 8011 gebildet, um eine Matrix mit vier Reihen und sieben Spalten zu bilden. in der vorliegenden Ausführungsform wird die Matrix durch eine Trennlinie (Linie, die durch die Strichdoppelpunktlinie in der 42 gezeigt ist) in eine erste Lichtempfangselementgruppe 8010a, die aus den Lichtempfangselementen 8010 in der ersten bis vierten Spalte gebildet sind, und eine zweite Lichtempfangselementgruppe 8010b, die aus den Lichtempfangselementen 8010 in der vierten bis siebten Spalte gebildet wird, halbiert. Es sollte beachtet werden, dass die Komponenten 8030 bis 8050 des optischen Sensors 8100 auf dem Halbleitersubstrat 8011 gebildet und über ein Verdrahtungsmuster, das in dem Halbleitersubstrat 8011 gebildet ist, elektrisch verbunden sind, obgleich dies nicht gezeigt ist.
  • Die Definierabschnitte 8020 dienen jeweils zum Definieren der Einfallswinkel von Licht, das auf die Lichtempfangsoberflächen der 28 jeweiligen Lichtempfangselemente 8010 fällt, derart, dass die Einfallswinkel des Lichts verschieden sind. Jeder der Definierabschnitte 8020 weist, wie in 43 gezeigt, einen lichtdurchlässigen Film 8021, der auf der einen Oberfläche 8011a gebildet ist, einen lichtblockierenden Film 8022, der auf dem lichtdurchlässigen Film 8021 gebildet ist, und die Öffnungen 8023 zum Projizieren von Licht, die in dem lichtblockierenden Film 8022 gebildet sind, auf. Wie durch die gestrichelten Linien in der 43 gezeigt, sind die Neigungen der Linien, die die Mitten der Lichtempfangsoberflächen der jeweiligen Lichtempfangselemente 8010 und die Mitten der entsprechenden Öffnungen 8023 verbinden, verschieden und sind die Winkel von Licht, das auf die jeweiligen Lichtempfangselemente 8010 fällt, verschieden. Der lichtdurchlässige Film 8021 ist aus einem Material mit einer isolierenden Eigenschaft und einer lichtdurchlässigen Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten Siliziumdioxid SiO2. Der lichtblockierende Film 8022 ist aus einem Material mit einer lichtblockierenden Eigenschaft und eine elektrisch leitfähige Eigenschaft aufgebaut. Beispiele für ein Material mit solchen Eigenschaften beinhalten Aluminium.
  • Wie in 42 gezeigt, sind die mehreren Definierabschnitte 8020 in dem lichtblockierenden Film 8022 und entlang von virtuellen Linien (nicht gezeigt) gebildet, die sich von dem Lichtempfangselement 8010 (Referenzpunkt P) aus erstrecken, das in der vierten Reihe und der vierten Spalte angeordnet ist, um weiter weg von den entsprechenden Lichtempfangselementen 8010 zu gehen. Der Raumtrennungsabstand zwischen jeder der Öffnungen 8023 und dem Lichtempfangselement 8010 entsprechend der Öffnung 8023 ist proportional zum Abstand zwischen dem Referenzpunkt P und dem Lichtempfangselement 8010. Folglich ist, in der ersten Lichtempfangselementgruppe 8010a, Licht, das von der linken Seite einfällt, leicht zu erfassen und Licht, das von der rechten Seite einfällt, schwer zu erfassen. Demgegenüber ist in der zweiten Lichtempfangselementgruppe 8010b Licht, das von der rechten Seite einfällt, leicht zu erfassen, und Licht, das von der linken Seite einfällt, schwer zu erfassen. Ferner ist, in jedem der Lichtempfangselemente 8010, Licht, das von der hinteren Seite einfällt, schwer zu erfassen, und wenn die Spaltennummern von den Lichtempfangselementen 8010 in der vierten Spalte zunehmen/abnehmen, Licht, das von der vorderen Seite einfällt, schwer zu erfassen. Wie vorstehend aufgezeigt, erfassen die Lichtempfangselemente 8010, welche die erste Lichtempfangselementgruppe 8010a bilden, problemlos Licht, das von der linken Seite einfällt, die Lichtempfangselemente 8010, welche die zweite Lichtempfangselementgruppe 8010b bilden, problemlos Licht, das von der linken Seite einfällt, und die Lichtempfangselemente 8010 in der vierten Spalte problemlos Licht, das von der vorderen Seite einfällt.
  • Der Rechenabschnitt 8030 berechnet die Einfallswinkel von Licht auf der Grundlage der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen 8010. Der Rechenabschnitt 8030 weist, wie in 44 gezeigt, auf: zwei Verstärkungsabschnitte 8031a und 8031b zur Verstärkung der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementgruppen 8010a und 8010b und einen Rechenoperationsabschnitt 8032 zum Ausführen einer Rechenoperation an Ausgangssignalen von den Verstärkungsabschnitten 8031a und 8031b, um so die Einfallsrichtung von Licht zu erfassen, das auf den optischen Sensor 8100 fällt. Der erste Verstärkungsabschnitt 8031a verstärkt die Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 8010, welche die erste Lichtempfangselementgruppe 8010a bilden, während er eine Addition dieser ausführt. Der zweite Verstärkungsabschnitt 8031b verstärkt die Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen 8010, welche die zweite Lichtempfangselementgruppe 8010b bilden, während er eine Addition dieser ausführt.
  • Wenn die Ausgangssignale von den jeweiligen Verstärkungsabschnitten 8031a und 8031b an den Rechenoperationsabschnitt 8032 gegeben werden, führt der Rechenoperationsabschnitt 8032 eine Addition hiervon aus, um den Betrag von einfallendem Licht durch die Rechenoperation zu bestimmen, während er die zwei Ausgangssignale miteinander vergleicht, um annähernd die Einfallsrichtung von Licht zu berechnen. Es wird beispielsweise ersichtlich, dass dann, wenn das Ausgangssignal von der ersten Lichtempfangselementgruppe 8010a größer als das Ausgangssignal von der zweiten Lichtempfangselementgruppe 8010b ist, das Licht von der linken Seite einfällt. Es wird ferner ersichtlich, dass demgegenüber dann, wenn das Ausgangssignal von der zweiten Lichtempfangselementgruppe 8010b größer als das Ausgangssignal von der ersten Lichtempfangselementgruppe 8010a ist, das Licht von der rechten Seite einfällt. Indem so die Ausgangssignale von den zwei jeweiligen Lichtempfangselementgruppen 8010a und 8010b miteinander verglichen werden, kann die Einfallsrichtung von Licht annähernd berechnet werden.
  • Der Rechenoperationsabschnitt 8032 der vorliegenden Ausführungsform berechnet einen Wert, der erhalten wird, indem das Ausgangssignal von der ersten Lichtempfangselementgruppe 8010a durch die Gesamtsumme der Ausgangssignale von den zwei Lichtempfangselementgruppen 8010a und 8010b geteilt wird, und einen Wert, der erhalten wird, indem das Ausgangssignal von der zweiten Lichtempfangselementgruppe 8010b durch die Gesamtsumme der Ausgangssignale von den zwei Lichtempfangselementgruppen 8010a und 8010b geteilt wird, und bestimmt ein Verhältnis zwischen den zwei Werten, um zu erfassen, wie viel Licht von sowohl der linken als auch der rechten Richtung auf den optischen Sensor 8100 fällt.
  • Die Wählschalter 8040 dienen zur Steuerung des Öffnens und Schließens der Verbindung zwischen den Lichtempfangselementen 8010 und dem Rechenabschnitt 8030 und sind zwischen den jeweiligen Lichtempfangselementen 8010 und dem Rechenabschnitt 8030 vorgesehen. Die Wählschalter 8040 der vorliegenden Ausführungsform sind n-Kanal-MOSFETs.
  • Der Steuerabschnitt 8050 dient zur Steuerung des Öffnens und Schließens der Wählschalter 8040 und ist ein Adressdecoder. Der Steuerabschnitt 8050 weist einen Speicherabschnitt, wie beispielsweise ein ROM, auf und auf der Grundlage von Information, die in dem Speicherabschnitt gespeichert wird, ist bestimmt worden, an welchen der Wählschalter ein Signal hohen Spannungspegels konstant ausgegeben wird und welches der Lichtempfangselemente 8010 elektrisch mit dem Rechenabschnitt 8040 verbunden ist. Die Information in dem Speicherabschnitt wird in Übereinstimmung mit dem Verwendungszweck hiervon bestimmt. Wenn beispielsweise Licht, von dem die Winkel (Höhenwinkel), die durch die Lichtempfangsoberflächen der Lichtempfangselemente 8010 und die virtuellen Linien, die in der 43 als die gestrichelten Linien gezeigt sind, gebildet werden, groß sind, zu erfassen ist, werden einzig die Wählschalter 8040 entsprechend den Lichtempfangselementen 8010 in der dritten bis fünften Spalte konstant in dem geschlossenen Zustand gehalten, und wenn Licht, von dem die vorstehend beschriebenen Winkel klein sind, zu erfassen sind, werden einzig die Wählschalter 8040 entsprechend den Lichtempfangselementen 8010 in der ersten, zweiten, sechsten und siebten Spalte konstant in dem geschlossenen Zustand gehalten. Folglich werden die Wählschalter 8040 derart gewählt, dass sie bezüglich der Trennlinie symmetrisch sind. Wenn dies durch Zahlen beschrieben werden soll, wobei n eine natürliche Zahl von 1 bis 4 und m eine natürliche Zahl von 1 bis 3 ist, werden die Wählschalter 8040 entsprechend den Lichtempfangselementen 8010 in der n-ten Reihe und der (4 – m)-ten Spalte und die Wählschalter 8040 entsprechend den Lichtempfangselementen 8010 in der n-ten Reihe und der (4 + m)-ten Spalte gewählt.
  • Nachstehend wird der Betrieb/Effekt des optischen Sensors 8100 beschrieben. Die Lichtempfangselemente 8010 und der Rechenabschnitt 8030 sind, wie vorstehend beschrieben, über die Wählschalter 8040 elektrisch verbunden, und das Öffnen und Schließen der Wählschalter 8040 wird durch den Steuerabschnitt 8050 gesteuert. Folglich ist es auch dann, wenn es einen Winkel von Licht gibt, der insbesondere erfasst werden soll, ausreichend, die Information in dem Speicherabschnitt des Steuerabschnitts 8050 auf der Grundlage des Verwendungszwecks hiervon umzuschreiben. Folglich kann, verglichen mit einem Aufbau, bei dem Definierabschnitte auf der Grundlage des Verwendungszwecks hiervon erneut gefertigt werden, die Einsatzflexibilität verbessert werden.
  • Die Lichtempfangselemente 8010 sind auf der Seite der einen Oberfläche 8011a des Halbleitersubstrats 8011 gebildet, und jeder der Definierabschnitte 8020 ist aus den mehreren dünnen Filmen 8021 und 8022 gebildet, die oberhalb der einen Oberfläche 8011a gebildet sind. Folglich wird, verglichen mit einem Aufbau, bei dem eine Abschirmplatte, die mit einem Öffnungsfenster oder dergleichen gebildet ist, oberhalb eines Halbleitersubstrats vorgesehen ist, eine Zunahme in der Größe des optischen Sensors 8100 verhindert.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die 28 Lichtempfangselemente 8010 auf dem Halbleitersubstrat 8011 gebildet sind. Die Anzahl der Lichtempfangselemente 8010 ist jedoch nicht auf diejenige des vorstehend beschriebenen Beispiels beschränkt.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem die mehreren Lichtempfangselemente 8010 in der Form einer Matrix angeordnet sind. Das Beispiel der Anordnung der Lichtempfangselemente 8010 ist jedoch nicht auf das vorstehend beschriebene Beispiel beschränkt. Es ist beispielsweise ebenso möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem die Lichtempfangselemente 8010 in der Form von virtuellen Linien angeordnet sind, die sich von dem Referenzpunkt P aus radial erstrecken.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem, wie in 42 gezeigt, die mehreren Lichtempfangselemente 8010, welche die Lichtempfangsflächen aufweisen, die zueinander gleich sind, auf dem Halbleitersubstrat 8011 gebildet sind. Es ist jedoch ebenso möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem, um den Betrag von einfallendem Licht zu erfassen, ein Lichtempfangselement zur Erfassung des Betrags von einfallendem Licht, das eine Lichtempfangsfläche aufweist, die größer als diejenige von jedem der anderen Lichtempfangselemente 8010 ist, auf dem Halbleitersubstrat 8011 gebildet ist.
  • Die vorliegende Ausführungsform zeigt vorstehend das Beispiel auf, bei dem, wie in 42 gezeigt, der lichtdurchlässige Film 8021 in einer Schicht und der lichtblockierende Film 8022 in einer Schicht angeordnet sind. Die jeweiligen Anzahlen der Schichten der lichtdurchlässigen Filme 8021 und der lichtblockierenden Filme 8022 sind jedoch nicht auf diejenigen im obigen Beispiel beschränkt. Es ist beispielsweise, wie in 45 gezeigt, ebenso möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem die lichtdurchlässigen Filme 8021 in zwei Schichten und die lichtblockierenden Filme 8022 in zwei Schichten angeordnet sind. Wenn die lichtblockierenden Filme 8022 auf diese Weise in mehreren Schichten in den lichtdurchlässigen Filmen 8021 gebildet sind, kann, verglichen mit einem Aufbau, bei dem die Öffnungen 2023 in dem einschichtigen lichtblockierenden Film 8022 gebildet sind, der Bereich von Licht, das auf das Halbleitersubstrat 8011 fällt, verschmälert werden. Hierdurch wird verhindert, dass Licht, das von einer bestimmten der Öffnungen 8023 einfällt, auf das Lichtempfangselement 8010 fällt, das sich von dem Lichtempfangselement 8010 entsprechend der bestimmten Öffnung 8023 unterscheidet, und verhindert, dass das Ausgangssignal von dem Lichtempfangselement 8010 einen Lichtausgang (Störausgang) von der unbeabsichtigten Öffnung 8023 aufweist. 45 zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung der Verformbarkeitseigenschaft der Definierabschnitte.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte wahrgenommen werden, dass sie nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen und Strukturen hiervon beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen mit umfassen. Ferner sollen bevorzugte oder verschiedene andere Kombinationen und Formen, die lediglich eine größere oder kleinere Anzahl von einer der Komponenten aufweisen, ebenso als mit im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung beinhaltet verstanden werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2010-203294 [0001]
    • US 6875974 [0018]
    • JP 63-116458 [0018]
    • JP 3882378 [0018]
    • JP 2005-249478 [0018]

Claims (70)

  1. Optischer Sensor mit: – mehreren Lichtempfangselementen (20), die auf einer Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats (10) angeordnet sind und Licht in ein elektrisches Signal wandeln; – einem lichtdurchlässigem Film (30), der auf der einen Oberfläche des Halbleitersubstrats (10) angeordnet ist und eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweist; – einem lichtblockierenden Film (40), der über den lichtdurchlässigen Film (30) auf der einen Oberfläche des Halbleitersubstrats (10) angeordnet ist und eine lichtblockierende Eigenschaft aufweist; und – mehreren Öffnungen (41), die in dem lichtblockierenden Film (40) zum Einleiten von Licht in jeweilige Lichtempfangselemente (20) angeordnet sind, wobei – die Lichtempfangselemente (20) ein erstes Lichtempfangselement (20a bis 20h) und ein zweites Lichtempfangselement (20a bis 20h) aufweisen, – die Öffnungen eine erste Öffnung (41a bis 41h) entsprechend dem ersten Lichtempfangselement (20a bis 20h) und eine zweite Öffnung (41a bis 41h) entsprechend dem zweiten Lichtempfangselement (20a bis 20h) aufweisen, – eine erste virtuelle Linie (A bis C) so definiert ist, dass sie sich von einer Mitte des ersten Lichtempfangselements (20a bis 20h) aus erstreckt und eine Mitte der ersten Öffnung (41a bis 41h) durchläuft, – eine zweite virtuelle Linie (A bis C) so definiert ist, dass sie sich von einer Mitte des zweiten Lichtempfangselements (20a bis 20h) aus erstreckt und eine Mitte der zweiten Öffnung (41a bis 41h) durchläuft, – die erste virtuelle Linie (A bis C) und die zweite virtuelle Linie (A bis C) einen unterschiedlichen Höhenwinkel und/oder einen unterschiedlichen Rechts-Links-Winkel aufweisen, und – eine Lichtempfangsfläche des ersten Lichtempfangselements (20a bis 20h) größer als eine Aperturfläche der ersten Öffnung (41a bis 41h) ist, und eine Lichtempfangsfläche des zweiten Lichtempfangselements (20a bis 20h) größer als eine Aperturfläche der zweiten Öffnung (41a bis 41h) ist.
  2. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Lichtempfangselemente (20) ferner ein drittes Lichtempfangselement (20a bis 20h) aufweisen, – die Öffnungen (41a bis 41h) ferner eine dritte Öffnung (41a bis 41h) entsprechend dem dritten Lichtempfangselement (20a bis 20h) aufweisen, – eine dritte virtuelle Linie (A bis C) so definiert ist, dass sie sich von einer Mitte des dritten Lichtempfangselements (20a bis 20h) aus erstreckt und eine Mitte der dritten Öffnung (41a bis 41h) zu durchläuft, – die dritte virtuelle Linie (A bis C), die erste virtuelle Linie (A bis C) und die zweite virtuelle Linie (A bis C) einen unterschiedlichen Höhenwinkel und/oder einen unterschiedlichen Rechts-Links-Winkel aufweisen, und – eine Lichtempfangsfläche des dritten Lichtempfangselements (20a bis 20h) größer als eine Aperturfläche (41a bis 41h) der dritten Öffnung ist.
  3. Optischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die Lichtempfangselemente (20) ferner ein viertes Lichtempfangselement (20d bis 20h) aufweisen; – die Öffnungen (41a bis 41h) ferner eine vierte Öffnung (41d bis 41h) entsprechend dem vierten Lichtempfangselement (20d bis 20h) aufweisen; – eine vierte virtuelle Linie (A bis C) so definiert ist, dass sie sich von einer Mitte des vierten Lichtempfangselements (20d bis 20h) aus erstreckt und eine Mitte der vierten Öffnung (41d bis 41h) durchläuft; – die vierte virtuelle Linie und die erste bis dritte virtuelle Linie einen unterschiedlichen Höhenwinkel und/oder einen unterschiedlichen Rechts-Links-Winkel aufweisen; und – eine Lichtempfangsfläche des vierten Lichtempfangselements (20d bis 20h) größer als eine Aperturfläche der vierten Öffnung (41d bis 41h) ist.
  4. Optischer Sensor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner aufweist: – einen Rechenabschnitt (50) zur Berechnung des Höhenwinkels und des Rechts-Links-Winkels von auf das Halbleitersubstrat (10) fallenden Lichts und eines Betrags des einfallenden Lichts in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal von jedem Lichtempfangselement (20).
  5. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass – sowohl der lichtblockierende Film (40) als auch der lichtdurchlässige Film (30) einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen; – eine Öffnung (41), die in jeder Schicht des lichtblockierenden Films (40) angeordnet ist, den Höhenwinkel von Licht definiert; und – eine Aperturfläche einer Öffnung (41), die in jeder Schicht des lichtblockierenden Films (40) angeordnet ist, zu dem Halbleitersubstrat (10) hin graduell zunimmt.
  6. Optischer Sensor mit: – mehreren Lichtempfangselementen (1020), die auf einer Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats (1010) angeordnet sind und Licht in ein elektrisches Signal wandeln; – einem lichtblockierenden Film (1040), der über einen lichtdurchlässigen Film (1030) oberhalb der Lichtempfangselemente (1020) auf dem Halbleitersubstrat (1010) angeordnet ist; – mehreren Öffnungen (1041) zur Übertragung von Licht, die in dem lichtblockierenden Film (1040) angeordnet sind und jeweils den Lichtempfangselementen (1020) entsprechen; und – einem lichtblockierenden Abschnitt (1050), wobei – jede Öffnung (1041) einen Höhenwinkel von Licht definiert, – der Höhenwinkel einen Winkel zwischen einer Linie parallel zu einer Lichtempfangsoberfläche eines entsprechenden Lichtempfangselements (1020) und einer Ausbreitungsrichtung von Licht ist, – der lichtblockierende Abschnitt (1050) verhindert, das Licht, das von einer der Öffnungen (1041) entsprechend einem jeweiligen Lichtempfangselement (1020) einfällt, in ein anderes Lichtempfangselement (1020) benachbart zu dem jeweiligen Lichtempfangselement (1020) eintritt, und – der lichtblockierende Abschnitt (1050) in dem lichtdurchlässigen Film (1030) zwischen den zueinander benachbarten Öffnungen (1041) angeordnet ist.
  7. Optischer Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtblockierende Abschnitt (1050) eine lichtblockierende Wand (1051) aufweist, die sich von der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (1010) aus erstreckt und den lichtblockierenden Film (1040) erreicht.
  8. Optischer Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass – die lichtblockierende Wand (1051) ringförmig ausgebildet ist; und – jede der Öffnungen (1041) von der ringförmigen lichtblockierenden Wand (1051) umgeben ist.
  9. Optischer Sensor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der lichtblockierende Film (1040) als auch die lichtblockierende Wand (1050) eine elektrisch leitfähige Eigenschaft aufweisen.
  10. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass – der lichtblockierende Abschnitt (1050) einen lichtabsorbierenden Film (1052) mit einer lichtabsorbierenden Eigenschaft aufweist; und – der lichtabsorbierende Film (1052) auf einer Oberfläche des lichtblockierenden Films (1050) angeordnet ist.
  11. Optischer Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtabsorbierende Film (1052) am Rande von jeder der Öffnungen (1041) angeordnet ist.
  12. Optischer Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endabschnitt des lichtblockierenden Films (1050), der am Rande jeder Öffnung (1041) angeordnet ist, entlang einer Einfallsrichtung von Licht geneigt ist.
  13. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass – sowohl der lichtblockierende Film (1050) als auch der lichtdurchlässige Film (1030) einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen; und – eine Öffnung (1041), die in jeder Schicht des lichtblockierenden Films (1050) angeordnet ist, den Höhenwinkel definiert.
  14. Optischer Sensor mit: – mehreren Lichtempfangselementen (2020), die auf einer Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats (2010) angeordnet sind und Licht in ein elektrisches Signal wandeln; – einem lichtblockierenden Film (2040), der über einen lichtdurchlässigen Film (2030) oberhalb der Lichtempfangselemente (2020) auf dem Halbleitersubstrat (2010) angeordnet ist; und – mehreren Öffnungen (2041) zur Übertragung von Licht, die in dem lichtblockierenden Film (2040) angeordnet sind und jeweils den Lichtempfangselementen (2020) entsprechen, wobei – die Lichtempfangselemente (2020) ein Lichtempfangselement (2021) zur Erfassung einer Intensität von Licht und ein Lichtempfangselement (2022) zur Erfassung eines Einfallswinkels von Licht aufweisen, und – sowohl der lichtdurchlässige Film (2030) als auch der lichtblockierende Film (2040), die oberhalb des Lichtempfangselements (2021) zur Erfassung der Intensität von Licht angeordnet sind, entfernt sind.
  15. Optischer Sensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der lichtdurchlässige Film (2030) als auch der lichtblockierende Film (2040), die oberhalb des Lichtempfangselements (2022) zur Erfassung des Einfallswinkels von Licht angeordnet sind, zurückbleiben.
  16. Optischer Sensor nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass – ein vertiefter Abschnitt (2050) durch eine Lichtempfangsoberfläche des Lichtempfangselements (2021) zur Erfassung der Intensität von Licht als eine Bodenoberfläche von diesem und den lichtdurchlässigen Film (2030) und den lichtblockierenden Film (2040) als Seitenwände von diesem vorgesehen ist; und – die Seitenwände des vertieften Abschnitts (2050) derart geneigt sind, dass eine Aperturfläche des vertieften Abschnitts (2050) aufwärts entlang des Lichtempfangselements (2021) zur Erfassung der Intensität von Licht graduell zunimmt.
  17. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtempfangsfläche des Lichtempfangselements (2021) zur Erfassung der Intensität von Licht größer als eine Lichtempfangsfläche des Lichtempfangselements (2022) zur Erfassung des Einfallswinkels von Licht ist.
  18. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner aufweist: – einen lichtdurchlässigen Schutzfilm (2030), der auf der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (2010) angeordnet ist und eine Lichtempfangsoberfläche jedes Lichtempfangselements (20) schützt, wobei – der lichtdurchlässige Film (2030) und der lichtblockierende Film (2040) oberhalb des Schutzfilms (2030) angeordnet sind.
  19. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner einen Rechenabschnitt aufweist, wobei – der Rechenabschnitt einen Winkel von Licht, das auf das Halbleitersubstrat (2010) fällt, auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement (2022) zur Erfassung des Einfallswinkels von Licht berechnet, und – der Rechenabschnitt ferner die Intensität von Licht auf der Grundlage eines berechneten Winkels von Licht und eines Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement (2021) zur Erfassung der Intensität von Licht berechnet.
  20. Optischer Sensor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass – eine virtuelle Linie, die eine Mitte von einem Lichtempfangselement (2022) zur Erfassung des Einfallswinkels von Licht und eine Mitte der Öffnung (2041) entsprechend dem einen Lichtempfangselement (2022) verbindet, definiert ist; und – wenigstens drei virtuelle Linien einen unterschiedlichen Höhenwinkel und/oder einen unterschiedlichen Rechts-Links-Winkel aufweisen.
  21. Optischer Sensor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechenabschnitt den Einfallswinkels von Licht anhand von Rechenverhältnisses zwischen Ausgangssignalen von wenigstens drei Lichtempfangselementen (2022) zur Erfassung des Einfallswinkels von Licht berechnet.
  22. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass – sowohl der lichtblockierende Film (2040) als auch der lichtdurchlässige Film (2030) einen mehrschichtigen Aufbau aufweist; und – jede der Öffnungen (2041), die in einer jeweiligen Schicht des lichtblockierenden Films (2040) angeordnet ist, den Höhenwinkel von Licht definiert.
  23. Optischer Sensor mit: – mehreren Lichtempfangselementen (3020), die auf einer Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats (3010) angeordnet sind und Licht in ein elektrisches Signal wandeln; – einem lichtblockierenden Film (3040), der über einen lichtdurchlässigen Film (3030) oberhalb der Lichtempfangselemente (3020) auf dem Halbleitersubstrat (3010) angeordnet ist; und – mehreren Öffnungen (3050), die in dem lichtblockierenden Film (3040) angeordnet sind und jeweils den Lichtempfangselementen (3020) entsprechen, wobei – die mehreren Lichtempfangselemente (3020) ein Paar von Lichtempfangselementen (3020) aufweisen, das liniensymmetrisch bezüglich einer virtuellen Linie angeordnet ist, – die virtuelle Linie entlang der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (3010) verläuft, – ein Paar der Öffnungen (3050) entsprechend dem Paar der Lichtempfangselemente (3020) liniensymmetrisch bezüglich der virtuellen Linie angeordnet ist, – jedes von dem Paar der Lichtempfangselemente (3020) eine vertiefte Form aufweist, die sich von einem Ende der virtuellen Linie in Richtung des anderen Endes der virtuellen Linie erstreckt und in einer Mitte der vertieften Form vertieft ist, – die vertiefte Form eine laterale Breite aufweist, die mit einem Abstand von einem Endabschnitt der vertieften Form in Richtung des anderen Endabschnitts der vertieften Form zunimmt, – jede von dem Paar der Öffnungen (3050) einen Projektionsabschnitt bildet, der vorbereitet wird, indem eine jeweilige Öffnung (3050) durch Licht, das auf die eine Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (3010) fällt, auf die eine Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (3010) projiziert wird, und – wenigstens ein Teil des Projektionsabschnitts in einem Bereich angeordnet ist, der durch ein entsprechendes Lichtempfangselement (3020) und eine Linie, die eine Verbindung zwischen einem Endabschnitt des entsprechenden Lichtempfangselements (3020) und dem anderen Endabschnitt des entsprechenden Lichtempfangselements (3020) herstellt, umschlossen ist.
  24. Optischer Sensor nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass – die mehreren Lichtempfangselemente (3020) wenigstens zwei Paare der Lichtempfangselemente (3020) aufweisen; und – die Öffnungen (3050) zwei Paare der Öffnungen (3050) entsprechend den wenigstens zwei Paaren der Lichtempfangselemente (3020) aufweisen.
  25. Optischer Sensor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Abstand zwischen einem von einem Paar der Lichtempfangselemente (3020) und einer jeweiligen Öffnung (3050) entsprechend dem einen des einen Paares der Lichtempfangselemente (3020) von einem Abstand zwischen einem des anderen Paares der Lichtempfangselemente (3020) und einer jeweiligen Öffnung (3050) entsprechend dem einen des anderen Paares der Lichtempfangselemente (3020) unterscheidet.
  26. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass – eine gekrümmte Linie, die jeweilige Mitten des einen Paares der Lichtempfangselemente (3020) in einer lateralen Breite durchläuft, eine Bogenform mit einem vorbestimmten Radius aufweist; und – der Projektionsabschnitt von jeder der Öffnungen (3050) in einer Mitte der bogenförmigen gekrümmten Linie angeordnet ist.
  27. Optischer Sensor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Fächer durch eine Linie gebildet wird, welche die bogenförmige gekrümmte Linie und eine Mitte der Bogenform verbindet; und – ein Mittelpunktswinkel des Fächers größer oder gleich 180 Grad ist.
  28. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass jedes von dem Paar der Lichtempfangselemente (3020) eine Form aufweist, die sich mit einem Abstand von dem einen Endabschnitt des Lichtempfangselements (3020) in Richtung des anderen Endabschnitts des Lichtempfangselements (3020) kontinuierlich verbreitert.
  29. Optischer Sensor nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass – jedes von dem Paar der Lichtempfangselemente (3020) den anderen Endabschnitt mit einer Linienform aufweist; und – jedes von dem Paar der Lichtempfangselemente (3020) eine Hornform aufweist.
  30. Optischer Sensor nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass – jedes von dem Paar von Lichtempfangselementen (3020) den anderen Endabschnitt mit einer gekrümmten Form aufweist; und – jedes von dem Paar von Lichtempfangselementen (3020) eine kommaförmige Tropfenform aufweist.
  31. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass – sowohl der lichtblockierende Film (3040) als auch der lichtdurchlässige Film (3030) einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen; – jede der Öffnungen (3050), die in einer jeweiligen Schicht des lichtblockierenden Films (3040) angeordnet sind, den Höhenwinkel von Licht definiert; – jede der Öffnungen (3050) mit Ausnahme von einer der Öffnungen (3050) in einer Schicht, die am weitesten von der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (3010) entfernt angeordnet ist, eine vertiefte Form aufweist; – sich die vertiefte Form von dem einen Ende der virtuellen Linie in Richtung des anderen Endes der virtuellen Linie erstreckt und in einer Mitte der vertieften Form vertieft ist; und – sich eine laterale Breite der vertieften Form mit einem Abstand von einem Endabschnitt der vertieften Form in Richtung des anderen Endabschnitts der vertieften Form aufweitet.
  32. Optischer Sensor nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Öffnungen (3050) mit Ausnahme von einer der Öffnungen (3050) in einer Schicht, die am weitesten von der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (3010) entfernt angeordnet ist, eine Form aufweist, die sich mit einem Abstand von einem Endabschnitt der Form zu dem anderen Endabschnitt der Form kontinuierlich aufweitet.
  33. Optischer Sensor nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass – jede der Öffnungen (3050) mit Ausnahme von einer der Öffnungen (3050) in einer Schicht, die am weitesten von der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (3010) entfernt angeordnet ist, den anderen Endabschnitt mit einer Linienform aufweist; und – jede der Öffnungen (3050) eine Hornform aufweist.
  34. Optischer Sensor nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass – jede der Öffnungen (3050) mit Ausnahme von einer der Öffnungen (3050) in einer Schicht, die am weitesten von der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (3010) entfernt angeordnet ist, den anderen Endabschnitt mit einer gekrümmten Form aufweist; und – jede der Öffnungen (3050) eine kommaförmige Tropfenform aufweist.
  35. Optischer Sensor mit: – mehreren Lichtempfangselementen (4010) zur Speicherung von Ladungen entsprechend einem Betrag von empfangenem Licht; – einem Definierabschnitt (4020) zum Definieren von Einfallswinkeln von Licht, das auf jeweilige Lichtempfangsoberflächen der Lichtempfangselemente (4010) fällt, derart, dass die Einfallswinkel von Licht verschieden sind; – einem Speicherabschnitt (4030), der mit jedem der Lichtempfangselemente (4010) elektrisch verbunden ist, die von den Lichtempfangselementen (4010) ausgegebenen Ladungen speichert und die gespeicherten Ladungen in eine Spannung wandelt; – mehreren Übertragungsschaltern (4040), die zwischen jeweiligen Lichtempfangselementen (4010) und dem Speicherabschnitt (4030) angeordnet sind; – einem Rücksetzabschnitt (4050) zum Zurücksetzen der in dem Speicherabschnitt (4030) gespeicherten Ladungen; und – einem Steuerabschnitt (4070) zur Steuerung eines Öffnens und Schließens von jedem der Übertragungsschalter (4040) und Ansteuerung des Rücksetzabschnitts (4050), wobei – der Steuerabschnitt (4070) ein Intervall zwischen dem Öffnen und Schließen von jedem der Übertragungsschalter (4040) derart abstimmt, dass der Betrag der Ladungen, der von jedem der Lichtempfangselemente (4010) an den Speicherabschnitt (4030) ausgegeben wird, abgestimmt wird.
  36. Optischer Sensor nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass – der Rücksetzabschnitt (4050) ein Rücksetzschalter (4050) ist, der zwischen dem Speicherabschnitt (4030) und einer Energiequelle angeordnet ist; – der Steuerabschnitt (4070) ein Rücksetzsignal zur Steuerung eines Öffnens und Schließens des Rücksetzschalters (4050) an den Rücksetzschalter (4050) gibt; und – der Steuerabschnitt (4070) ein Übertragungssignal zur Steuerung des Öffnens und Schließens der Übertragungsschalter (4040) zusammen mit dem Rücksetzsignal an jeden der Übertragungsschalter (4040) gibt.
  37. Optischer Sensor nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner aufweist: – einen Wählschalter (4060), der an einem Ausgangsanschluss des Speicherabschnitts (4030) angeordnet ist, wobei – der Steuerabschnitt (4070) ein Wählsignal zur Steuerung eines Öffnens und Schließens des Wählschalters (4060) an den Wählschalter (4060) gibt.
  38. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherabschnitt (4030) eine Floating-Diffusion-Pumpe ist.
  39. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 35 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass – die Lichtempfangselemente (4010) auf einer Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats (4011) angeordnet sind; und – der Definierabschnitt (4020) einen lichtblockierenden Film (4021), der über einen lichtdurchlässigen Film (4012) oberhalb der einen Oberflächenseite angeordnet ist, und mehrere Öffnungen (4022) zum Einstrahlen von Licht, die in dem lichtblockierenden Film (4021) angeordnet sind und jeweils den Lichtempfangselementen (4010) entsprechen, aufweist.
  40. Optischer Sensor nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (4022) jeweilige Aperturflächen aufweisen, die sich voneinander unterscheiden.
  41. Optischer Sensor nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass – sowohl der lichtblockierende Film (4021) als auch der lichtdurchlässige Film (4012) einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen; und – jede der Öffnungen (4022), die in einer jeweiligen Schicht der lichtblockierenden Filme (4021) angeordnet sind, den Winkel des Lichts, das auf die Lichtempfangsoberfläche fällt, definiert.
  42. Optischer Sensor mit: – mehreren Lichtempfangselementen (5010) zur Speicherung von Ladungen entsprechend einem Betrag von empfangenem Licht; – einem Definierabschnitt (5020) zum Definieren von Einfallswinkeln von Licht, das auf jeweilige Lichtempfangsoberflächen der Lichtempfangselemente (5010) fällt, derart, dass die Einfallswinkel von Licht verschieden sind; – einer gemeinsamen elektrischen Leitung (5061), die gemeinsam mit jedem der Lichtempfangselemente (5010) elektrisch verbunden ist; – mehreren Übertragungsschaltern (5040), die jeweils zwischen den Lichtempfangselementen (5010) und der gemeinsamen elektrischen Leitung (5061) angeordnet sind; – einem Rücksetzabschnitt (5030) zum Zurücksetzen der in jedem der Lichtempfangselemente (5010) gespeicherten Ladungen; und – einem Steuerabschnitt (5050) zur Steuerung eines Öffnens und Schließens von jedem der Übertragungsschalter (5040) und Ansteuerung des Rücksetzabschnitts (5030), wobei – der Steuerabschnitt (5050) das Öffnen und Schließen von jedem der Übertragungsschalter (5040) und die Ansteuerung des Rücksetzabschnitts (5030) derart abstimmt, dass der Betrag der Ladungen, die von jedem der Lichtempfangselemente (5010) auf die gemeinsame elektrische Leitung (5061) gegeben wird, abgestimmt wird.
  43. Optischer Sensor nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass – der Rücksetzabschnitt (5030) Rücksetzschalter (5030) darstellt, die jeweils zwischen den Lichtempfangselementen (5010) und einer Masse angeordnet sind; – der Steuerabschnitt (5050) Rücksetzsignale zur Steuerung eines Öffnens und Schließens der Rücksetzschalter (5030) zu verschiedenen Zeiten jeweils an die Rücksetzschalter (5030) entsprechend den Lichtempfangselementen (5010) ausgibt; und – der Steuerabschnitt (5050) Übertragungssignale zur Steuerung eines Öffnens und Schließens der Übertragungsschalter (5040) jeweils gleichzeitig an die Übertragungsschalter (5040) entsprechend den Lichtempfangselementen (5010) ausgibt.
  44. Optischer Sensor nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Rücksetzschalter (5030) ein p-Kanal-MOSFET ist.
  45. Optischer Sensor nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass – der Rücksetzabschnitt (5030) Rücksetzschalter (5030) darstellt, die jeweils zwischen den Lichtempfangselementen (5010) und einer Energiequelle angeordnet sind; – der Steuerabschnitt (5050) Rücksetzsignale zur Steuerung eines Öffnens und Schließens der Rücksetzschalter (5030) zu verschiedenen Zeiten jeweils an die Rücksetzschalter (5030) entsprechend den Lichtempfangselementen (5010) ausgibt; und – der Steuerabschnitt (5050) Übertragungssignale zur Steuerung eines Öffnens und Schließens der Übertragungsschalter jeweils gleichzeitig an die Übertragungsschalter (5040) entsprechend den Lichtempfangselementen (5010) ausgibt.
  46. Optischer Sensor nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Rücksetzschalter (5030) ein n-Kanal-MOSFET ist.
  47. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 42 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass – die Lichtempfangselemente (5010) auf einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats (5011) angeordnet sind; und – der Definierabschnitt (5020) einen lichtblockierenden Film (5012), der über einen lichtdurchlässigen Film (5012) oberhalb der einen Oberfläche angeordnet ist, und mehrere Öffnungen (5022) für einen Lichteinfall, die jeweils in dem lichtblockierenden Film (5012) gebildet sind und den Lichtempfangselementen (5010) entsprechen, aufweist.
  48. Optischer Sensor nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Öffnungen (5022) verschiedene Aperturflächen aufweisen.
  49. Optischer Sensor nach Anspruch 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, dass – sowohl der lichtblockierende Film (5021) als auch der lichtdurchlässige Film (5012) einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen; und – jede der Öffnungen (5022), die in einer jeweiligen Schicht der lichtblockierenden Filme (5021) angeordnet sind, den Winkel des Lichts definiert, das auf die Lichtempfangsoberfläche einfällt.
  50. Optische Sensorvorrichtung mit: – einem optischen Sensor (6100); und – einer Winkelrecheneinheit (6110), wobei – der optische Sensor (6100) aufweist: – mehrere Lichtempfangselemente (6020), die auf einem Halbleitersubstrat (6010) angeordnet sind und Licht in ein elektrisches Signal wandeln; – einen lichtdurchlässigen Film (6050), der oberhalb der Lichtempfangselemente (6020) auf dem Halbleitersubstrat (6010) angeordnet ist und eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweist; – einen lichtblockierenden Film (6060), der auf dem lichtdurchlässigen Film (6050) angeordnet ist und eine lichtblockierende Eigenschaft aufweist; und – mehrere Öffnungen (6070), die jeweils in dem lichtblockierenden Film (6060) entsprechend den Lichtempfangselementen (6020) angeordnet sind und jeweils Winkel von Licht definieren, das auf Lichtempfangsoberflächen der Lichtempfangselemente (6020) fällt, wobei – die Winkelrecheneinheit (6110) Höhenwinkel von Licht und Rechts-Links-Winkel von Licht jeweils auf der Grundlage von Ausgangssignalen von den Lichtempfangselementen (6020) berechnet, – die mehreren Lichtempfangselemente (6020) mehrere Gruppen (6021 bis 6039) von Lichtempfangselementen aufweisen, welche die Rechts-Links-Winkel von Licht, die zueinander gleich sind, und die Höhenwinkel von Licht, die sich voneinander unterscheiden, aufweisen, – die mehreren Lichtempfangselementgruppen (6021 bis 6039) verschiedene Rechts-Links-Winkel aufweisen, – die Winkelrecheneinheit (6110) Intensitäten der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen (6020) derart miteinander vergleicht, dass das Lichtempfangselement (6020) bestimmt wird, welches das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt, und – die Winkelrecheneinheit (6110) den Winkel des Lichts bestimmt, das auf die Lichtempfangsoberfläche eines bestimmten Lichtempfangselements (6020) fällt.
  51. Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass – die Winkelrecheneinheit (6110) einen Verteilungsbildungsabschnitt (6160) aufweist, zum Bilden einer Matrix mit Spannungen der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen (6020) als Elemente der Matrix, um eine Verteilung der Intensitäten der Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen (6020) zu bilden, in Übereinstimmung mit den Winkeln des Lichts, das auf die Lichtempfangsoberflächen fällt; – der Verteilungsbildungsabschnitt (6160) eine erste Matrix und eine zweite Matrix bildet; – in der ersten Matrix die Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen (6020), welche die Lichtempfangsoberflächen aufweisen, auf die das Licht in den verschiedenen Rechts-Links-Winkeln fällt, derart angeordnet sind, dass die Rechts-Links-Winkel zunehmen oder abnehmen, wenn die Reihennummer oder Spaltennummer zunehmen; und – in der zweiten Matrix die Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen (6020), welche die Lichtempfangsoberflächen aufweisen, auf die das Licht in den verschiedenen Höhenwinkeln fällt, derart angeordnet sind, dass die Höhenwinkel zunehmen oder abnehmen, wenn die Reihennummer oder Spaltennummer zunehmen.
  52. Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass – die Winkelrecheneinheit (6110) ferner einen Vergleichsabschnitt (6140) aufweist; – der Vergleichsabschnitt (6140) ein Signal hohen Pegels ausgibt, wenn eine Spannung des Ausgangssignals von einem Lichtempfangselement (6020) über einer Schwellenwertspannung liegt, und ein Signal niedrigen Pegels ausgibt, wenn die Spannung des Ausgangssignals von dem einen Lichtempfangselement unter der Schwellenwertspannung liegt; – der Verteilungsbildungsabschnitt (6160) mehrere Flipflops (6161) aufweist; – jedes der Flipflops (6161) ein Flag von „0” weiterhin hält, wenn das Signal hohen Pegels niemals an das Flipflop (6161) gegeben worden ist; – jedes der Flipflops (6161) ein Flag von „1” weiterhin hält, wenn das Signal hohen Pegels auch nur einmal an das Flipflop (6161) gegeben worden ist, bis ein Rücksetzsignal zum Setzen des Flags auf „0” an das Flipflop (6161) gegeben wird; – ein Wert von jedem der Elemente der ersten Matrix und der zweiten Matrix das Flag von einem der Flipflops (6161) darstellt; – sowohl die erste Matrix als auch die zweite Matrix eine Matrix mit einer Spalte oder einer Reihe ist; – die Ausgangssignale von den Lichtempfangselementen (6020), welche die Lichtempfangsoberflächen aufweisen, auf die Licht in dem gleichen Rechts-Links-Winkel und in den verschiedenen Höhenwinkeln fällt, über den Vergleichsabschnitt (6140) aufeinanderfolgend an die Flipflops (6161) gegeben werden, welche die erste Matrix bilden; und – die Ausgangssignale von den jeweiligen Lichtempfangselementen (6020), welche die Lichtempfangsoberflächen aufweisen, auf die Licht in dem gleichen Höhenwinkel und in den verschiedenen Rechts-Links-Winkeln fällt, über den Vergleichsabschnitt (6140) aufeinanderfolgend an die Flipflops (6161) gegeben werden, welche die zweite Matrix bilden.
  53. Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelrecheneinheit (6110) aufweist: – mehrere erste Schalter (6120) zur Steuerung einer elektrischen Verbindung zwischen den jeweiligen Lichtempfangselementen (6020) und dem Vergleichsabschnitt (6140), um zu öffnen und zu schließen; – mehrere zweite Schalter (6162) zur Steuerung einer elektrischen Verbindung zwischen den jeweiligen Flipflops (6161) und dem Vergleichsabschnitt (6140), um zu öffnen und zu schließen; und – einen Adressdecoder (6170) zum aufeinanderfolgenden Schalten von jedem der mehreren ersten Schalter (6120) einen nach dem anderen in einen geschlossenen Zustand und Schalten des zweiten Schalters (6162) entsprechend dem ersten Schalter (6120), der in den geschlossenen Zustand geschaltet wird, in den geschlossenen Zustand.
  54. Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 52 oder 53, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: – ein Lichtempfangselement (6040) zur Strahlungsbetragserfassung mit einer Lichtempfangsfläche, die größer als diejenige von jedem der mehreren Lichtempfangselemente (6020) ist, wobei – das Lichtempfangselement (6040) zur Strahlungsbetragserfassung auf dem Halbleitersubstrat (6010) angeordnet ist, und – die Winkelrecheneinheit (6110) einen Referenzspannungserzeugungsabschnitt (6150) aufweist, zur Erzeugung der Schwellenwertspannung auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement (6040) zur Strahlungsbetragserfassung.
  55. Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: – eine Strahlungsbetragsrecheneinheit (6180), zur Berechnung eines Betrags einer Strahlung von Licht, das in Richtung des Halbleitersubstrats (6010) gestrahlt wird, auf der Grundlage das Ausgangssignals von dem Lichtempfangselement (6040) zur Strahlungsbetragserfassung und des Winkels des Lichts, das auf die Lichtempfangsoberfläche von einem der mehreren Lichtempfangselemente (6020) fällt, welches das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt.
  56. Optische Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 50 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner aufweist: – eine Strahlungsbetragsrecheneinheit (6180), zur Berechnung eines Betrags einer Strahlung von Licht, das in Richtung des Halbleitersubstrats (6010) gestrahlt wird, auf der Grundlage das Ausgangssignals von einem der mehreren Lichtempfangselemente (6020), welches das Ausgangssignal höchster Intensität ausgibt, und des Winkels des Lichts, das auf die Lichtempfangsoberfläche des einen der mehreren Lichtempfangselemente fällt.
  57. Optische Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 50 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass – die mehreren Lichtempfangselemente (6020) derart auf jeder von mehreren virtuellen Linien angeordnet sind, die sich von einem beliebigen Punkt auf dem Halbleitersubstrat (6010) radial erstrecken, dass die mehreren Lichtempfangselemente (6020) radial angeordnet sind; und – die Höhenwinkel von Licht, die durch die jeweiligen Öffnungen (6070) entsprechend den mehreren Lichtempfangselementen (6020) definiert werden, die radial angeordnet sind, mit einem Abstand von dem beliebigen Punkt abnehmen oder zunehmen.
  58. Optische Sensorvorrichtung nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, dass – sich neunzehn virtuelle Linien von dem beliebigen Punkt erstrecken; – ein Winkel, der durch zwei benachbarte virtuelle Linien gebildet wird, 10 Grad um den beliebigen Punkt beträgt; und – neun Lichtempfangselemente (6020) derart auf jeder der virtuellen Linien angeordnet sind, dass die Höhenwinkel von Licht, das auf die Lichtempfangsoberflächen fällt, um 10 Grad je Element (6020) mit einem Abstand von dem beliebigen Punkt abnehmen oder zunehmen.
  59. Optische Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 50 bis 58, dadurch gekennzeichnet, dass – sowohl der lichtblockierende Film (6060) als auch der lichtdurchlässige Film (6050) einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen; und – die Öffnungen (6070), die in jeder Schicht des lichtblockierenden Films (6060) gebildet sind, jeweils die Winkel des Lichts definieren, das auf die Lichtempfangsoberflächen fällt.
  60. Optischer Sensor mit: – mehreren Lichtempfangselementen (7020), die auf einer Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats (7011) angeordnet sind und Licht in ein elektrisches Signal wandeln; – einem lichtblockierenden Film (7040), der über einen lichtdurchlässigen Film (7030) oberhalb einer Oberfläche (7011a) des Halbleitersubstrats (7011) angeordnet ist; und – mehreren Öffnungen (7041) zur Übertragung von Licht, die in dem lichtblockierenden Film (7040) angeordnet sind und den jeweiligen Lichtempfangselementen (7020) entsprechen, wobei – sich Höhenwinkel und/oder Rechts-Links-Winkel von drei virtuellen Linien, die Mitten von drei Lichtempfangselementen (7020) und Mitten der Öffnungen (7041) entsprechend den drei Lichtempfangselementen (7020) verbinden, unterscheiden, und – eine Lichtempfangsfläche von jedem der Lichtempfangselemente (7020) im Wesentlichen gleich einer Aperturfläche der entsprechenden Öffnung (7041) ist.
  61. Optischer Sensor nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, dass – die mehreren Lichtempfangselemente (7020) matrizenartig auf der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (7011) angeordnet sind; – die mehreren Öffnungen (7041) derart in dem lichtblockierenden Film (7040) angeordnet sind, dass die Öffnungen (7041) entlang einer virtuellen Linie, die sich von einem Mittelpunkt (P) der Matrix radial erstreckt, von den jeweiligen Lichtempfangselementen (7020) beabstandet sind; und – ein Raumabstand zwischen jeder der Öffnungen (7041) und dem Lichtempfangselement (7020) entsprechend der Öffnung (7041) proportional zu einem Abstand zwischen dem Mittelpunkt (P) und dem Lichtempfangselement (7020) ist.
  62. Optischer Sensor nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner aufweist: – einen Rechenabschnitt (7050) zur Berechnung eines Höhenwinkels und eines Rechts-Links-Winkels von Licht, das auf das Halbleitersubstrat (7011) fällt, auf der Grundlage von Ausgangssignalen von den jeweiligen Lichtempfangselementen (7020), wobei – die mehreren Lichtempfangselemente (7020) durch zwei Querlinien in vier Lichtempfangselementgruppen (7021 bis 7024) geteilt werden, einschließlich einer Querlinie, die in einer Richtung verläuft, in der Reihennummern zunehmen oder abnehmen, und der anderen Querlinie, die in einer Richtung verläuft, in der Spaltennummern zunehmen oder abnehmen, wobei sich die eine Querlinie und die andere Querlinie an dem Mittelpunkt (P) kreuzen, – die vier Lichtempfangselementgruppen (7021 bis 7024) eine erste Lichtempfangselementgruppe (7021) mit kleinen Reihennummern und kleinen Spaltennummern, eine zweite Lichtempfangselementgruppe (7022) mit großen Reihennummern und kleinen Spaltennummern, eine dritte Lichtempfangselementgruppe (7023) mit kleinen Reihennummern und großen Spaltennummern und eine vierte Lichtempfangselementgruppe (7024) mit großen Reihennummern und großen Spaltennummern aufweisen, und – der Rechenabschnitt (7050) Ausgangssignale von den jeweiligen vier Lichtempfangselementgruppen (7021 bis 7024) miteinander vergleicht, um annähernd eine Einfallsrichtung von Licht zu berechnen.
  63. Optischer Sensor nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, dass – der Rechenabschnitt (7050) den Rechts-Links-Winkel von Licht auf der Grundlage der Ausgangssignale von der ersten Lichtempfangselementgruppe (7021) und der zweiten Lichtempfangselementgruppe (7022) oder auf der Grundlage der Ausgangssignale von der dritten Lichtempfangselementgruppe (7023) und der vierten Lichtempfangselementgruppe (7024) berechnet; und – der Rechenabschnitt (7050) den Höhenwinkel von Licht auf der Grundlage der Ausgangssignale von der ersten Lichtempfangselementgruppe (7021) und der dritten Lichtempfangselementgruppe (7023) oder auf der Grundlage der Ausgangssignale von der zweiten Lichtempfangselementgruppe (7022) und der vierten Lichtempfangselementgruppe (7024) berechnet.
  64. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 60 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass – sowohl der lichtblockierende Film (7040) als auch der lichtdurchlässige Film (7030) einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen; und – jede der Öffnungen (7041), die in jeder Schicht des lichtblockierenden Films (7040) angeordnet ist, den Höhenwinkel von Licht definiert.
  65. Optischer Sensor mit: – mehreren Lichtempfangselementen (8010); – mehreren Definierabschnitten (8020) zum Definieren von Einfallswinkeln von Licht, das auf Lichtempfangsoberflächen der jeweiligen Lichtempfangselemente (8010) fällt, derart, dass sich die Einfallswinkel von Licht voneinander unterscheiden; – einem Rechenabschnitt (8030) zur Berechnung der Einfallswinkel von Licht auf der Grundlage von Ausgangssignalen von den Lichtempfangselementen (8010); – mehreren Wählschaltern (8040), die zwischen den jeweiligen Lichtempfangselementen (8010) und dem Rechenabschnitt (8030) vorgesehen sind; und – einem Steuerabschnitt (8050) zur Steuerung jedes der Wählschalter (8040), um zu öffnen und zu schließen.
  66. Optischer Sensor nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, dass – die Lichtempfangselemente (8010) auf einer Oberflächenseite eines Halbleitersubstrats (8011) angeordnet sind; und – jeder der Definierabschnitte (8020) einen lichtdurchlässigen Film (8021), der auf der einen Oberflächenseite angeordnet ist, einen lichtblockierenden Film (8022), der über den lichtdurchlässigen Film (8021) oberhalb der einen Oberflächenseite angeordnet ist, und eine Öffnung (8023), die Licht projiziert und in dem lichtblockierenden Film (8022) angeordnet ist, aufweist.
  67. Optischer Sensor nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, dass – die mehreren Lichtempfangselemente (8010) matrizenartig auf der einen Oberflächenseite des Halbleitersubstrats (8011) angeordnet sind; – die mehreren Öffnungen (8023) derart in dem lichtblockierenden Film (8022) angeordnet sind, dass die Öffnungen (8023) entlang einer virtuellen Linie, die sich von einem Referenzpunkt (P) radial erstreckt, der auf einer Trennlinie angeordnet ist, welche die Matrix halbiert, von den jeweiligen Lichtempfangselementen (8010) beabstandet sind; und – ein Raumabstand zwischen jeder der Öffnungen (8023) und dem Lichtempfangselement (8010) entsprechend der Öffnung (8023) proportional zu einem Abstand zwischen dem Referenzpunkt (P) und dem Lichtempfangselement (8010) ist.
  68. Optischer Sensor nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, dass – die Matrix durch die Trennlinie in eine erste Lichtempfangselementgruppe (8010a) und eine zweite Lichtempfangselementgruppe (8010b) halbiert wird; und – der Rechenabschnitt (8030) jeweilige Ausgangssignale von der ersten Lichtempfangselementgruppe (8010a) und der zweiten Lichtempfangselementgruppe (8010b) miteinander vergleicht, um annähernd eine Einfallsrichtung von Licht zu berechnen.
  69. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 66 bis 68, dadurch gekennzeichnet, dass – sowohl der lichtblockierende Film (8022) als auch der lichtdurchlässige Film (8021) einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen; und – die Öffnungen (8023), die in jeder Schicht des lichtblockierenden Films (8022) gebildet sind, die Winkel von Licht definieren, das auf die jeweiligen Lichtempfangsoberflächen fällt.
  70. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 65 bis 69, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerabschnitt (8050) ein Adressdecoder ist.
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