DE112016001021T5

DE112016001021T5 - Optischer sensor

Info

Publication number: DE112016001021T5
Application number: DE112016001021.4T
Authority: DE
Inventors: Takamitsu Ookura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2017-11-23
Also published as: CN107430027A; JP2016161458A; US10444066B2; US20180010960A1; WO2016139897A1

Abstract

Ein optischer Sensor enthält ein Substrat (22), das in einer Oberfläche (22a) mehrere erste Lichtempfangselemente (28) aufweist, die jeweils ein Erfassungssignal entsprechend einer Intensität von einfallendem Licht ausgeben, und einen Lichtblockierfilm (26), der benachbart zu der Oberfläche des Substrates angeordnet ist und mehrere ersten Öffnungen (30) entsprechend den ersten Lichtempfangselementen aufweist, um eine Bewegungsrichtung des einfallenden Lichtes in Bezug auf die jeweiligen ersten Lichtempfangselemente zu definieren. Die ersten Lichtempfangselemente sind derart angeordnet, dass sich die Fortpflanzungsrichtung des einfallenden Lichtes von einer Dickenrichtung des Substrates unterscheidet, und bilden mindesten einen Lichtempfangselementesatz (32), in dem ein Einfallswinkel, der zwischen der Bewegungsrichtung des einfallenden Lichtes und der Dickenrichtung definiert ist, in Bezug auf die Lichtempfangselemente derselbe ist. In einer Ansicht, die in der Dickenrichtung projiziert ist, weist eine Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen, die in demselben Lichtempfangselementesatz enthalten sind, und den entsprechenden ersten Öffnungen eine Rotationssymmetrie der Ordnung 3 oder größer um eine Achse entlang der Dickenrichtung auf.

Description

QUERVERWEIS AUF BETREFFENDE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der am 3. März 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-41628 , deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Sensor, der ein Substrat enthält, das mehrere Lichtempfangselemente in einer Oberfläche und einen Lichtblockierfilm, der über der Oberfläche des Substrats angeordnet ist, um die Richtung einer Bewegung von einfallendem Licht in Bezug auf die jeweiligen Lichtempfangselemente zu definieren, aufweist.
STAND DER TECHNIK
Wie es in der Patentliteratur 1 offenbart ist, ist ein optischer Sensor bekannt, der ein Halbleitersubstrat enthält, das mehrere Lichtempfangselemente, die darin ausgebildet sind, und einen Lichtblockierfilm enthält, der die Richtung einer Bewegung von einfallendem Licht in Bezug auf die jeweiligen Lichtempfangselemente definiert. Die Lichtempfangselemente sind in einer Halbkreiskonfiguration um einen vorbestimmten Mittelbezugspunkt auf einer Oberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet. Der Lichtblockierfilm weist Öffnungen auf, die den einzelnen Lichtempfangselementen entsprechen.
LITERATUR DES STANDS DER TECHNIK
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: JP 2012-103 128 A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der oben beschriebene optische Sensor wird an einem Montagezielelement wie beispielsweise einer vorderen Windschutzscheibe derart montiert, dass der Drehwinkel des optischen Sensors um die Dickenrichtung des Halbleitersubstrats gleich einem vorbestimmten Winkel ist. Der Drehwinkel des optischen Sensors um die Dickenrichtung des Halbleitersubstrats wird im Folgenden als Montagewinkel bezeichnet. Bei dieser Montagestruktur variiert die Richtung der Fortpflanzung von einfallendem Licht in Bezug auf den optischen Sensor in Abhängigkeit von dem Montagewinkel.
Dementsprechend ist es notwendig, den optischen Sensor derart auszulegen, dass eine vorbestimmte Positionsbeziehung zwischen den Lichtempfangselementen und den Öffnungen entsprechend dem Montagewinkel erstellt wird. Mit anderen Worten, in dem optischen Sensor, der derart ausgebildet ist, dass die vorbestimmte Positionsbeziehung zwischen den Lichtempfangselementen und den Öffnungen ausgebildet ist, ist der Montagewinkel auf einen vorbestimmten Winkel fixiert.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Sensor zu schaffen, der hinsichtlich der Anordnungsflexibilität verbessert ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein optischer Sensor ein Substrat, das mehrere erste Lichtempfangselemente, die jeweils ein Erfassungssignal entsprechend einer Intensität von einfallendem Licht ausgeben, in seiner Oberfläche aufweist; und einen Lichtblockierfilm, der benachbart zu der Oberfläche des Substrates angeordnet ist und mehrere erste Öffnungen entsprechend den ersten Lichtempfangselementen aufweist, um eine Richtung einer Bewegung des einfallenden Lichtes in Bezug auf die jeweiligen ersten Lichtempfangselemente zu definieren. Die ersten Lichtempfangselemente sind derart angeordnet, dass sich die Richtung der Fortpflanzung des einfallenden Lichtes von einer Dickenrichtung des Substrates unterscheidet, und bilden mindestens einen Lichtempfangselementesatz, bei dem ein Einfallswinkel, der zwischen der Richtung der Fortpflanzung des einfallenden Lichtes und der Dickenrichtung definiert ist, derselbe in Bezug auf die Lichtempfangselemente ist. In einer Ansicht, die in der Dickenrichtung projiziert ist, weist eine Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen, die in demselben Lichtempfangselementesatz enthalten sind, und den entsprechenden ersten Öffnungen eine Rotationssymmetrie der Ordnung 3 oder mehr hinsichtlich einer Achse entlang der Dickenrichtung auf.
Wenn der optische Sensor an einem Montagezielelement wie beispielsweise einer vorderen Windschutzscheibe montiert ist, ist der Drehwinkel des optischen Sensors um die Dickenrichtung des Substrates im Folgenden als Montagewinkel angegeben. In der oben beschriebenen Konfiguration gibt es drei oder mehr Montagewinkel, bei denen die ersten Lichtempfangselemente und die ersten Öffnungen dieselbe Positionsbeziehung zueinander aufweisen, wenn der optische Sensor um die Achse entlang der Dickenrichtung gedreht wird. Mit anderen Worten, es gibt drei oder mehr Montagewinkel, bei denen Erfassungseigenschaften einander ähneln, wenn der optische Sensor um die Achse entlang der Dickenrichtung gedreht wird. Dementsprechend ist es möglich, die Anordnungsflexibilität des optischen Sensors zu verbessern, ohne den Montagewinkel auf einen Winkel zu fixieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht, die eine schematische Konfiguration eines optischen Sensors gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 eine Draufsicht, die die schematische Konfiguration des optischen Sensors zeigt;
3 eine Draufsicht, die eine detaillierte Struktur einer Erfassungseinheit zeigt;
4 eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV der 3;
5 eine Draufsicht, die eine detaillierte Struktur einer Erfassungseinheit eines optischen Sensors gemäß einer zweiten Ausführungsform entsprechend 3 zeigt;
6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VI-VI der 5;
7 eine Draufsicht, die eine schematische Konfiguration eines optischen Sensors gemäß einer ersten Modifikation entsprechend 2 zeigt;
8 eine Querschnittsansicht, die eine detaillierte Struktur der Erfassungseinheit eines optischen Sensors gemäß einer zweiten Modifikation entsprechend 4 zeigt;
9 eine Draufsicht, die eine detaillierte Struktur der Erfassungseinheit eines optischen Sensors gemäß einer dritten Modifikation entsprechend 3 zeigt;
10 eine Draufsicht, die eine detaillierte Struktur der Erfassungseinheit eines optischen Sensors gemäß einer vierten Modifikation entsprechend 3 zeigt; und
11 eine Querschnittsansicht, die eine detaillierte Struktur der Erfassungseinheit eines optischen Sensors gemäß einer fünften Modifikation entsprechend 3 zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Man beachte, dass in jeder im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen gemeinsame oder in Bezug zueinander stehende Elemente dieselben Bezugszeichen aufweisen. Die Dickenrichtung eines Substrates ist als eine Z-Richtung angegeben. Eine spezielle Richtung orthogonal zu der Z-Richtung ist als eine X-Richtung angegeben. Eine Richtung orthogonal zu der X- und der Z-Richtung ist als eine Y-Richtung angegeben. Eine Ebene, die durch die X-Richtung und die Y-Richtung definiert wird, ist als eine XY-Ebene angeben. Eine Gestalt entlang der XY-Ebene ist als eine Ebenengestalt angegeben.
(Erste Ausführungsform)
Zunächst wird eine schematische Konfiguration eines optischen Sensors 100 auf der Grundlage der 1 und 2 beschrieben.
Der optische Sensor 100 ist eine Vorrichtung, die einfallendes Licht erfasst. Der optische Sensor 100 gibt ein Erfassungssignal entsprechend der Intensität des einfallenden Lichtes und der Richtung der Fortpflanzung des einfallenden Lichtes aus.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der optische Sensor 100 ein Sensor, der an einem Fahrzeug zu montieren ist. Der optische Sensor 100 gibt das Erfassungssignal an eine externe Vorrichtung, die an dem Fahrzeug montiert ist, aus. Das Erfassungssignal von dem optischen Sensor 100 ist ein Signal zum Steuern des Zustands des Fahrzeugs.
Als optischer Sensor 100 kann ein Lichtsensor, der die Ein-/Aus-Zustände eines Scheinwerfers steuert, verwendet werden. Als optischer Sensor 100 kann beispielsweise ebenfalls ein Solarsensor, der ein Erfassungssignal zum Steuern einer Klimaanlage ausgibt, verwendet werden. Gemäß einem Beispiel, bei dem der optische Sensor 100 als ein Solarsensor angeordnet ist, gibt der optische Sensor ein Erfassungssignal an eine Klimaanlagen-ECU aus, und die Klimaanlagen-ECU steuert die Klimaanlage auf der Grundlage des Erfassungssignals. Als optischer Sensor 100 kann beispielsweise auch ein Sensor verwendet werden, der ein Erfassungssignal zum Einstellen der Helligkeit einer HUD (Head-up-Anzeige) ausgibt. Der optische Sensor 100, der das Erfassungssignal zum Einstellen der Helligkeit der HUD ausgibt, ist im Folgenden als HUD-Sensor angegeben.
Es ist ebenfalls möglich, ein Beispiel zu verwenden, bei dem der optische Sensor 100 mehrere der jeweiligen Funktionen eines Solarsensors, eines Lichtsensors und eines HUD-Sensors aufweist. Der optische Sensor 100 gibt ein Erfassungssignal entsprechend dem Einfallswinkel von einfallendem Licht aus.
Es ist ebenfalls möglich, ein Beispiel zu verwenden, bei dem der optische Sensor 100 zusätzlich zu der Erfassungseinheit 20, die einfallendes Licht erfasst, eine Erfassungseinheit aufweist, die Regentropfen erfasst. In diesem Beispiel erfasst der optische Sensor 100 einfallendes Licht und erfasst außerdem Regentropfen, die auf eine hintere Fläche 200b einer vorderen Windschutzscheibe 200 auftreffen.
Der optische Sensor 100 ist an der vorderen Windschutzscheibe 200 des Fahrzeugs montiert. Die vordere Windschutzscheibe 200 weist eine obere Fläche (erste Fläche) 200a und eine hintere Fläche (zweite Fläche) 200b, die der oberen Fläche 200a gegenüberliegt, auf. Die obere Fläche 200a ist eine Oberfläche, die zu dem Fahrzeuginneren zeigt, während die hintere Fläche 200b eine Oberfläche ist, die zur Außenseite des Fahrzeugs zeigt. Der optische Sensor 100 ist an der oberen Fläche 200a montiert.
Die obere Fläche 200a und die hintere Fläche 200b sind gekrümmte Flächen. Der Abschnitt der oberen Fläche 200a, an dem der optische Sensor 100 montiert ist, kann jedoch als Ebene entlang der XY-Ebene betrachtet werden. Der Abschnitt der oberen Fläche 200a, an dem der optische Sensor 100 montiert ist, wird im Folgenden als obere Fläche 200a bezeichnet. Man beachte, dass die Y-Richtung hier als eine Richtung entlang der Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug angeordnet ist, angenommen wird. In einer Ansicht, die in der Y-Richtung projiziert wird, wird der Winkel, der zwischen der oberen Fläche 200a und der Straßenoberfläche ausgebildet wird, auf der das Fahrzeug angeordnet ist, als Windschutzscheibenwinkel α bezeichnet. Einfallendes Licht fällt auf den optischen Sensor durch die vordere Windschutzscheibe 200 ein. Der optische Sensor 100 enthält ein Gehäuse 10, die Erfassungseinheit 20 und einen Verbinder 40.
Das Gehäuse 10 ist ein Element, das die Außengestalt des optischen Sensors 100 ausbildet und die Erfassungseinheit 20 enthält. Das Gehäuse 10 ist an der oberen Fläche 200a über eine nicht gezeigte Halterung fixiert. Das Gehäuse 10 wird beispielsweise unter Verwendung eines Harzmaterials ausgebildet.
Die Erfassungseinheit 20 erfasst einfallendes Licht in dem optischen Sensor 100. Auf die Erfassungseinheit 20 trifft einfallendes Licht durch die vordere Windschutzscheibe 200 ein. Die Erfassungseinheit 20 gibt ein Erfassungssignal entsprechend einer Intensität des einfallenden Lichtes und der Richtung der Bewegung des einfallenden Lichtes aus. Eine detaillierte Struktur der Erfassungseinheit 20 wird unten beschrieben.
Der Verbinder 40 koppelt die Erfassungseinheit 20 elektrisch mit einer externen Vorrichtung wie beispielsweise einer ECU. Der Verbinder 40 ist einstückig mit dem Gehäuse 10 ausgeformt oder ist an dem Gehäuse 10 angebracht. Der Verbinder 40 ist mit der Erfassungseinheit 20 elektrisch verbunden. Der Verbinder 40 passt in den Verbinder der externen Vorrichtung. Dieses ermöglicht eine Ausgabe des Erfassungssignals von der Erfassungseinheit 20 an die externe Vorrichtung. Der Verbinder 40 ist auf der Seite des Gehäuses 10 in der X-Richtung ausgebildet, bei der der Verbinder 40 näher bei dem oberen Ende der vorderen Windschutzscheibe 200 ist.
Der optische Sensor 100 wird derart montiert, dass der Drehwinkel des optischen Sensors 100 um die Z-Richtung in Bezug auf eine vorbestimmte Bezugslinie einen vorbestimmten Winkel aufweist. Der Drehwinkel des optischen Sensors 100 um die Z-Richtung in Bezug auf die Bezugslinie wird im Folgenden als Montagewinkel β bezeichnet. Es wird angenommen, dass der Montagewinkel β der Winkel ist, der im Uhrzeigersinn durch die Linie, die die jeweiligen Mitten des Gehäuses 10 und des Verbinders 40 verbindet, in Bezug auf die Bezugslinie um die Z-Richtung in einer Ansicht, die von der Außenseite des Fahrzeugs projiziert wird, ausgebildet wird.
Die Bezugslinie ist eine Linie, die sich von der Mitte des Gehäuses 10 in einer Richtung entlang der Y-Richtung in einer Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Montagewinkel β als 90 Grad angenommen. Man beachte, dass der Bereich des Montagewinkels β als nicht kleiner als 0 Grad und kleiner als 360 Grad angenommen wird. In 2 ist die Bezugslinie durch die Punkt-Strich-Linie angegeben, während die Linie, die die Mitte des Gehäuses 10 und den Verbinder 40 verbindet, durch die Zweipunkt-Strich-Linie angegeben ist.
Im Folgenden wird eine detaillierte Struktur der Erfassungseinheit 20 mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben. Man beachte, dass in 3 die ersten Lichtempfangselemente 28 mit schräger Strichelung dargestellt sind, um deren Ebenengestalten deutlich zu zeigen.
Wie es in den 3 und 4 gezeigt ist, weist die Erfassungseinheit 20 ein Substrat 22, einen Lichtdurchlassfilm 24 und einen Lichtblockierfilm 26 auf. Auf einer Oberfläche 22a des Substrates 22, die näher bei der vorderen Windschutzscheibe 200 liegt, trifft einfallendes Licht auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Substrat 22 ein Halbleitersubstrat. Benachbart zu der Oberfläche 22a des Substrates 22 sind die ersten Lichtempfangselemente 28 ausgebildet. Jedes der ersten Lichtempfangselemente 28 gibt ein Erfassungssignal entsprechend der Intensität des einfallenden Lichtes aus.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jedes der ersten Lichtempfangselemente 28 eine Fotodiode. Das erste Lichtempfangselement 28 besteht aus einer Diffusionsschicht, die mittels Ionenimplantation in dem Substrat 22 ausgebildet wird. Außerdem sind in der vorliegenden Ausführungsform vier erste Lichtempfangselemente 28 in dem Substrat 22 ausgebildet. Insbesondere sind benachbart zu der Oberfläche 22a des Substrates 22 eine erste, zweite, dritte und vierte Fotodiode 28a, 28b, 28c und 28d als erste Lichtempfangselemente 28 ausgebildet.
Die Erfassungseinheit 20 weist eine Verstärkungseinheit und eine Verarbeitungseinheit auf, die nicht gezeigt sind. Die Verstärkungseinheit verstärkt das Erfassungssignal von den jeweiligen ersten Lichtempfangselementen 28. Die Verarbeitungseinheit addiert die Erfassungssignale, die von der Verstärkungseinheit verstärkt wurden, auf. Die Signale, die von der Verarbeitungseinheit aufaddiert wurden, werden als Erfassungssignal von dem optischen Sensor 100 an die externe Vorrichtung ausgegeben. Über der Oberfläche 22a ist der Lichtdurchlassfilm 24 ausgebildet.
Der Lichtdurchlassfilm 24 lässt das einfallende Licht durch. Der Lichtdurchlassfilm 24 wird unter Verwendung von Acrylharz oder Siliziumdioxid ausgebildet. Der Lichtdurchlassfilm 24 ist über der Oberfläche 22a angeordnet. Über einer hinteren Fläche 24a des Lichtdurchlassfilmes 24, die dem Substrat 22 gegenüberliegt, ist der Lichtblockierfilm 26 angeordnet.
Der Lichtblockierfilm 26 blockiert das einfallende Licht und definiert die Fortpflanzungsrichtung des einfallenden Lichtes in Bezug auf die jeweiligen ersten Lichtempfangselemente 28. Der Lichtblockierfilm 26 wird beispielsweise unter Verwendung von Aluminium ausgebildet. Der Lichtblockierfilm 26 weist eine Oberfläche 26a, die näher bei dem Lichtdurchlassfilm 24 ist, und eine hintere Fläche 26b auf, die der Oberfläche 26a gegenüberliegt. In dem Lichtblockierfilm 26 sind erste Öffnungen 30 ausgebildet, durch die das einfallende Licht verläuft. Die ersten Öffnungen 30 sind Durchgangslöcher, die derart ausgebildet sind, dass sie sich von der Oberfläche 26a zu der hinteren Fläche 26b erstrecken. Die ersten Öffnungen 30 sind in Entsprechung zu den einzelnen ersten Lichtempfangselementen 28 ausgebildet.
Das einfallende Licht verläuft durch die ersten Öffnungen 30 und durch den Lichtdurchlassfilm 24 und trifft auf die ersten Lichtempfangselemente 28 auf. In einer Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, wird in Abhängigkeit von der Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28 und den ersten Öffnungen 30 die Fortpflanzungsrichtung des einfallenden Lichtes in Bezug auf die jeweiligen ersten Lichtempfangselemente 28 bestimmt. Um zu ermöglichen, dass das einfallende Licht in einer vorbestimmten Fortpflanzungsrichtung auf die Mitte der jeweiligen Lichtempfangselemente 28 auftrifft, werden die Relativpositionen der jeweiligen Mitten der ersten Lichtempfangselemente 28 und der ersten Öffnungen 30 in der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, bestimmt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Ebenengestalt jeder der ersten Öffnungen 30 eine Form eines exakten Kreises.
In der vorliegenden Ausführungsform werden ein erster Winkel θ und ein zweiter Winkel ϕ als Einfallswinkel des einfallenden Lichtes verwendet. Der erste Winkel θ ist der Winkel, der durch die Bewegungsrichtung des einfallenden Lichtes in Bezug auf eine Achse entlang der Z-Richtung in Bezug auf die jeweiligen ersten Lichtempfangselemente 28 ausgebildet wird. Der erste Winkel θ entspricht dem Einfallswinkel. Der Bereich des ersten Winkels θ wird als nicht kleiner als 0 Grad und nicht größer als 90 Grad angenommen. Der zweite Winkel ϕ wird im Uhrzeigersinn durch die Fortpflanzungsrichtung des einfallenden Lichtes in Bezug auf eine vorbestimmte Bezugsrichtung um die Z-Richtung in Bezug auf die jeweiligen ersten Lichtempfangselemente 28 in einer von außerhalb des Fahrzeuginneren projizierten Ansicht ausgebildet. Die Bezugsrichtung wird als eine Richtung entlang der X-Richtung angenommen, die sich von dem unteren Ende der vorderen Windschutzscheibe 200 in Richtung deren oberes Ende erstreckt. Der Bereich des zweiten Winkels ϕ wird als nicht kleiner als 0 Grad und kleiner als 360 Grad angenommen.
Die ersten Lichtempfangselemente 28 sind derart ausgebildet, dass sich die Fortpflanzungsrichtung des einfallenden Lichtes von der Z-Richtung unterscheidet. Das heißt, die ersten Lichtempfangselemente 28 sind derart ausgebildet, dass sie eine Positionsbeziehung zu den entsprechenden ersten Öffnungen 30 derart aufweisen, dass die ersten Winkel θ größer als 0 Grad sind.
Die ersten Lichtempfangselemente 28 bilden mindestens einen Lichtempfangselementesatz 32, bei dem die ersten Winkel θ in Bezug auf die ersten Lichtempfangselemente 28 dieselben sind. Mit anderen Worten, der Lichtblockierfilm 26 ist derart ausgebildet, dass die ersten Winkel θ in Bezug auf die ersten Lichtempfangselemente 28 dieselben sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind sämtliche ersten Lichtempfangselemente 28 in dem einen Lichtempfangselementesatz 32 enthalten. In der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, wird der erste Winkel θ in Bezug auf die jeweiligen ersten Lichtempfangselemente 28 entsprechend dem Abstand zwischen dem ersten Lichtempfangselement 28 und der entsprechenden ersten Öffnung 30 bestimmt. Dementsprechend sind die jeweiligen Abstände zwischen den einzelnen ersten Lichtempfangselementen 28 und den entsprechenden ersten Öffnungen 30 im Wesentlichen gleich.
In der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, weist die Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28, die in demselben Lichtempfangselementesatz 32 enthalten sind, und den entsprechenden ersten Öffnungen 30 eine Rotationssymmetrie der Ordnung 3 oder mehr um die Z-Richtung auf. Mit anderen Worten, der Lichtblockierfilm 26 ist derart ausgebildet, dass in der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, die Richtung der Fortpflanzung des einfallenden Lichtes in Bezug auf die ersten Lichtempfangselemente 28, in Bezug auf die die ersten Winkel θ dieselben sind, eine Rotationssymmetrie der Ordnung 3 oder mehr um die Z-Richtung aufweist. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28 und den ersten Öffnungen 30 eine Rotationssymmetrie der Ordnung 4 um die Z-Richtung auf.
Der zweite Winkel ϕ in Bezug auf die erste Fotodiode 28a beträgt 0 Grad, während der zweite Winkel ϕ in Bezug auf die zweite Fotodiode 28b 90 Grad beträgt. Der zweite Winkel ϕ in Bezug auf die dritte Fotodiode 28c beträgt 180 Grad, während der zweite Winkel ϕ in Bezug auf die vierte Fotodiode 28d 270 Grad beträgt. In einer Konfiguration, bei der die ersten Lichtempfangselemente 28 und die ersten Öffnungen 30 eine Rotationssymmetrie aufweisen, sind die Werte der zweiten Winkel ϕ in Bezug auf die ersten Lichtempfangselemente 28, die in demselben Lichtempfangselementesatz 32 enthalten sind, äquidistant innerhalb des Bereiches von nicht kleiner als 0 Grad und kleiner als 360 Grad.
Es wird angenommen, dass in der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, die Fortpflanzungsrichtung des einfallenden Lichtes in Bezug auf die erste Fotodiode 28a sich in einer Richtung entlang der X-Richtung erstreckt, während die Bewegungsrichtung des einfallenden Lichtes in Bezug auf die dritte Fotodiode 28c sich in einer anderen Richtung entlang der X-Richtung erstreckt. Es wird auch angenommen, dass in der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, die Bewegungsrichtung des einfallenden Lichtes in Bezug auf die zweite Fotodiode 28b sich in einer Richtung entlang der Y-Richtung erstreckt, während sich die Bewegungsrichtung des einfallenden Lichtes in Bezug auf die vierte Fotodiode 28d in einer anderen Richtung entlang der Y-Richtung erstreckt.
In der Oberfläche 22a sind die ersten Lichtempfangselemente 28 in einem kreisförmigen Muster in der Form eines exakten Kreises angeordnet. In 3 ist das Kreismuster durch die Zweipunkt-Strich-Linie angegeben. Die Mitte des Kreismusters wird im Folgenden als Mitte O bezeichnet. In der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, sind die ersten Öffnungen 30 auf den Linien ausgebildet, die die Mitte O und die einzelnen ersten Lichtempfangselemente 28 verbinden.
In der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, sind die ersten Lichtempfangselemente 28 und die ersten Öffnungen 30 derart ausgebildet, dass die ersten Lichtempfangselemente 28 von der Mitte O weiter entfernt sind als die entsprechenden ersten Öffnungen 30. In der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, weist die Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28 und den ersten Öffnungen 30 eine Rotationssymmetrie der Ordnung 4 um eine Richtung auf, die durch die Mitte O verläuft und sich entlang der Z-Richtung erstreckt.
Wie es oben beschrieben wurde, ist jede der ersten Öffnungen 30 derart ausgebildet, dass einfallendes Licht in einem vorbestimmten Einfallswinkel in Bezug auf die Mitte des entsprechenden ersten Lichtempfangselementes 28 einfällt. Das einfallende Licht fällt auch auf den Abschnitt jedes der ersten Lichtempfangselemente 28 ein, der nicht deren Mitte ist. Der Bereich des Einfallswinkels in Bezug auf das erste Lichtempfangselement 28 wird entsprechend der Ebenengestalt und eines Bereiches bzw. einer Fläche des ersten Lichtempfangselementes 28 bestimmt.
Die ersten Lichtempfangselemente 28 weisen Ebenengestalten auf, die um die Z-Richtung rotationssymmetrisch zueinander sind. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die ersten Lichtempfangselemente 28 Ebenengestalten auf, die eine Rotationssymmetrie der Ordnung 4 um eine Richtung aufweisen, die durch die Mitte O verläuft und sich entlang der Z-Richtung erstreckt.
Die Ebenengestalten der einzelnen ersten Lichtempfangselemente 28 weisen die Form von Fächern auf, die durch gleiches Unterteilen eines Kreises erhalten werden. Die ersten Lichtempfangselemente 28 sind derart ausgebildet, dass sie Ebenengestalten aufweisen, die gleiche kürzeste Abstände zu den jeweiligen Mitten der entsprechenden ersten Öffnungen 30 aufweisen. Insbesondere sind in der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, die kürzesten Abstände zwischen den einzelnen Abschnitten der Innenumfänge der Fächergestalten der ersten Lichtempfangselemente 28 und den jeweiligen Mitten der ersten Öffnungen 30 gleich. In der in der Z-Richtung projizierten Ansicht ist der Mittenwinkel der Fächergestalt jedes der ersten Lichtempfangselemente 28 gleich 90 Grad. Dementsprechend ist der Bereich des zweiten Winkels ϕ, in dem die jeweiligen ersten Lichtempfangselemente 28 Licht empfangen können, gleich 90 Grad.
Der Bereich des zweiten Winkels ϕ, in dem die erste Fotodiode 28a Licht empfangen kann, ist nicht kleiner als 0 Grad und nicht größer als 45 Grad sowie nicht kleiner als 315 Grad und kleiner als 360 Grad. Der Bereich des zweiten Winkels ϕ, in dem die zweite Fotodiode 28b Licht empfangen kann, ist nicht kleiner als 45 Grad und nicht größer als 135 Grad. Der Bereich des zweiten Winkels ϕ, in dem die dritte Fotodiode 28c Licht empfangen kann, ist nicht kleiner als 135 Grad und nicht größer als 225 Grad. Der Bereich des zweiten Winkels ϕ, in dem die vierte Fotodiode 28d Licht empfangen kann, ist nicht kleiner als 225 Grad und nicht größer als 315 Grad.
Im Folgenden werden die Wirkungen des optischen Sensors 100, der oben beschrieben wurde, beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform weist die Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28, die in demselben Lichtempfangselementesatz 32 enthalten sind, und den entsprechenden ersten Öffnungen 30 eine Rotationssymmetrie der Ordnung 3 oder größer auf. Wenn der optische Sensor 100 um einen Achse entlang der Z-Richtung gedreht wird, gibt es dementsprechend drei oder mehr Montagewinkel β, bei denen die ersten Lichtempfangselemente 28 und die ersten Öffnungen 30 dieselbe Positionsbeziehung zueinander aufweisen. Mit anderen Worten, wenn der optische Sensor 100 um die Achse entlang der Z-Richtung gedreht wird, gibt es drei oder mehr Montagewinkel β, bei denen die Erfassungseigenschaften einander ähneln. Dieses kann die Anordnungsflexibilität des optischen Sensors 100 verbessern, ohne den Montagewinkel β auf einen Winkel zu fixieren.
Es kann eine Konfiguration betrachtet werden, bei der die Ordnung der Drehsymmetrie der Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28 und den ersten Öffnungen 30 nur 2 beträgt. Bei dieser Konfiguration trifft jedoch das einfallende Licht in dem vorbestimmten zweiten Winkel ϕ weniger wahrscheinlich auf das erste Lichtempfangselement 28 auf. Andererseits kann eine Konfiguration betrachtet werden, bei dem der Bereich der Ebenengestalt jedes der ersten Lichtempfangselemente 28 vergrößert wird, um den Bereich des zweiten Winkels ϕ in Bezug auf das erste Lichtempfangselement 28 zu erhöhen. Bei dieser Konfiguration ist es jedoch schwierig, zwischen Einfallslichtstrahlen bei den unterschiedlichen zweiten Winkeln ϕ in dem optischen Sensor 100 zu unterscheiden, was die Erfassungsgenauigkeit in Bezug auf den zweiten Winkel ϕ verschlechtern kann.
Im Gegensatz dazu ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform, bei der die Ordnung der Drehsymmetrie 3 oder mehr beträgt, möglich, den Bereich des zweiten Winkels ϕ, in dem der optische Sensor 100 einfallendes Licht erfassen kann, zu vergrößern, ohne den Bereich der Ebenengestalt der jeweiligen ersten Lichtempfangselemente 28 zu vergrößern. Dementsprechend ist es möglich, eine Verschlechterung der Erfassungsgenauigkeit in Bezug auf den zweiten Winkel ϕ zu verhindern, während der Bereich des zweiten Winkels ϕ, in dem der optische Sensor 100 einfallendes Licht erfassen kann, vergrößert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Ebenengestalten der einzelnen ersten Lichtempfangselemente 28 um die Z-Richtung drehsymmetrisch zueinander. Dieses ermöglicht es, dass die einzelnen ersten Lichtempfangselemente 28 eine nahe beieinanderliegende Erfassungseigenschaft aufweisen. Das heißt, es ist möglich, dass der optische Sensor 100 in unterschiedlichen Montagewinkeln β, die dicht beieinanderliegende Erfassungseigenschaften aufweisen, montiert wird. Dieses ermöglicht es, dass der optische Sensor 100 auf einfache Weise in unterschiedlichen Montagewinkeln β montiert werden kann, und kann außerdem die Anordnungsflexibilität des optischen Sensors 100 verbessern.
Wenn das einfallende Licht, das durch die jeweiligen ersten Öffnungen 30 verläuft, sich weiter von dem Lichtblockierfilm 26 in Richtung des Substrates 22 fortpflanzt, befindet sich das einfallende Licht weiter von der ersten Öffnung 30 in der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, entfernt. Dementsprechend weist der Bereich, in dem das einfallende Licht, das durch die erste Öffnung 30 in einem vorbestimmten ersten Winkel θ verläuft, auf die Oberfläche 22a auftreffen kann, eine kreisförmige Gestalt in der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, auf. In der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, stimmt die Mitte der kreisförmigen Gestalt mit der Mitte der ersten Öffnung überein.
Im Gegensatz dazu sind in der vorliegenden Ausführungsform die ersten Lichtempfangselemente derart ausgebildet, dass sie fächerförmige Ebenengestalten aufweisen, die durch gleiches Unterteilen eines Kreises erhalten werden und gleiche kürzeste Abstände zu den jeweiligen Mitten der entsprechenden ersten Öffnungen 30 aufweisen. Mit anderen Worten, die ersten Lichtempfangselemente 28 weisen Ebenengestalten auf, die für den vollen Bereich ausgelegt sind, in den einfallendes Licht, das durch die entsprechenden ersten Öffnungen 30 in dem vorbestimmten ersten Winkel θ verläuft, einfallen kann.
Dieses ermöglicht es, dass einfallendes Licht in dem zweiten Winkel ϕ in dem vollen Bereich auf den Lichtempfangselementesatz 32 einfällt, während der Bereich des ersten Winkels θ eingeschränkt bzw. geschmälert wird. Als Ergebnis ist es möglich, die Erfassungsgenauigkeit des optischen Sensors 100 in Bezug auf den ersten Winkel θ zu verbessern und eine Montage des optischen Sensors 100 in sämtlichen Montagewinkeln β zu ermöglichen. Das heißt, es ist möglich, die Anordnungsflexibilität des optischen Sensors 100 weiter zu verbessern, während die Erfassungsgenauigkeit in Bezug auf den ersten Winkel θ verbessert wird.
Außerdem weist die Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28 und den entsprechenden ersten Öffnungen 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Rotationssymmetrie um die Z-Richtung auf, deren Ordnung eine gerade Zahl ist. Dieses ermöglicht es, dass der optische Sensor 100 dicht beieinanderliegende Erfassungseigenschaften aufweist, wenn er um 180° um die Achse entlang der Z-Richtung gedreht und angeordnet wird. Dementsprechend ist es einfach, den optischen Sensor 100 von dem vorbestimmten Montagewinkel β aus um 180° zu drehen und anzuordnen.
(Zweite Ausführungsform)
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Beschreibung derjenigen Abschnitte, die diejenigen des optischen Sensors 100 der ersten Ausführungsform entsprechen, wegelassen. Man beachte, dass in 5 die ersten Lichtempfangselemente 28 und ein zweites Lichtempfangselement 34 in schräger Strichelung dargestellt sind, um deren Ebenengestalten klar zu zeigen.
Wie es in den 5 und 6 gezeigt ist, bilden die ersten Lichtempfangselemente 28 mehrere Lichtempfangselementesätze 32. Der erste Winkel θ in Bezug auf die ersten Lichtempfangselemente 28 in einem der Lichtempfangselementesätze 32 unterscheidet sich von dem ersten Winkel θ in Bezug auf die ersten Lichtempfangselemente 28 in einem anderen der Lichtempfangselementesätze 32. In der vorliegenden Ausführungsform bilden die ersten Lichtempfangselemente 28 einen ersten Lichtempfangselementesatz 32a, einen zweiten Lichtempfangselementesatz 32b und einen dritten Lichtempfangselementesatz 32c als Lichtempfangselementesätze 32.
Der erste Winkel θ in Bezug auf die ersten Lichtempfangselemente 28 in dem ersten Lichtempfangselementesatz 32a ist größer als der erste Winkel θ in Bezug auf die ersten Lichtempfangselemente 28 in dem zweiten Lichtempfangselementesatz 32b. Dementsprechend sind in der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, die Abstände zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28 und den ersten Öffnungen 30 in dem ersten Lichtempfangselementesatz 32a kleiner als in dem zweiten Lichtempfangselementesatz 32b. Der erste Winkel θ in Bezug auf die ersten Lichtempfangselemente 28 in dem zweiten Lichtempfangselementesatz 32b ist größer als der erste Winkel θ in Bezug auf die ersten Lichtempfangselemente 28 in dem dritten Lichtempfangselementesatz 32c. Dementsprechend sind in der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, die Abstände zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28 und den ersten Öffnungen 30 in dem zweiten Lichtempfangselementesatz 32b kleiner als in dem dritten Lichtempfangselementesatz 32c.
Jeder der Lichtempfangselementesätze 32 enthält vier erste Lichtempfangselemente 28. In jedem der Lichtempfangselementesätze 32 weist die Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28 und den ersten Öffnungen 30 in der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, eine Rotationssymmetrie der Ordnung 4 um die Z-Richtung auf. Mit anderen Worten, der Lichtblockierfilm 26 ist derart ausgebildet, dass für jeden der Lichtempfangselementesätze 32 die Fortpflanzungsrichtung des einfallenden Lichtes in Bezug auf die ersten Lichtempfangselemente 28 in der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, eine Rotationssymmetrie der Ordnung 4 um die Z-Richtung aufweist.
Auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform sind die ersten Lichtempfangselemente 28 über der Oberfläche 22a in einem kreisförmigen Muster in der Form eines exakten Kreises ausgebildet. Die ersten Lichtempfangselemente 28 sind in den kreisförmigen Mustern ausgebildet, die sich von denjenigen eines anderen Lichtempfangselementesatzes 32 unterscheiden. Die jeweiligen Mitten der kreisförmigen Muster der einzelnen Lichtempfangselementesätze 32 stimmen im Wesentlichen überein. Der Durchmesser des kreisförmigen Musters des ersten Lichtempfangselementesatzes 32a ist kleiner als der Durchmesser des kreisförmigen Musters des zweiten Lichtempfangselementesatzes 32b. Der Durchmesser des kreisförmigen Musters des zweiten Lichtempfangselementesatzes 32b ist kleiner als der Durchmesser des kreisförmigen Musters des dritten Lichtempfangselementesatzes 32c.
Die Erfassungseinheit 20 weist das zweite Lichtempfangselement 34 auf, auf das Licht in einem Winkel eintrifft, der sich von dem ersten Winkel θ in Bezug auf die jeweiligen ersten Lichtempfangselemente 28 unterscheidet. Auf der Oberfläche 22a des Substrates 22 ist das zweite Lichtempfangselement 34 an einer Position ausgebildet, die sich von den Positionen unterscheidet, bei denen die ersten Lichtempfangselemente 28 ausgebildet sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Winkel θ in Bezug auf das zweite Lichtempfangselement 34 gleich 0 Grad. Das zweite Lichtempfangselement 34 gibt ein Erfassungssignal entsprechend der Intensität des einfallenden Lichtes ähnlich wie die jeweiligen ersten Lichtempfangselemente 28 aus. In der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite Lichtempfangselement 34 eine Fotodiode. Die Ebenengestalt des zweiten Lichtempfangselementes 34 weist die Form eines exakten Kreises auf.
Der Lichtblockierfilm 26 weist eine zweite Öffnung 36 auf, die entsprechend dem zweiten Lichtempfangselement 34 ausgebildet ist. In der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, ist die zweite Öffnung 36 im Wesentlichen an derselben Position wie das zweite Lichtempfangselement 34 ausgebildet. Die Ebenengestalt des zweiten Lichtempfangselementes 34 weist die Form eines exakten Kreises auf. Die zweite Öffnung 36 ist ein Durchgangsloch, das derart ausgebildet ist, dass es sich von der Oberfläche 26a zu der hinteren Fläche 26b ähnlich wie die jeweiligen ersten Öffnungen 30 erstreckt.
Bei einer Konfiguration, bei der der optische Sensor 100 an der vorderen Windschutzscheibe 200 in unterschiedlichen Windschutzscheibenwinkeln α montiert wird, befindet sogar dasselbe einfallende Licht in unterschiedlichen Einfallswinkeln in Bezug auf den optischen Sensor 100. Dementsprechend ist in dem optischen Sensor 100, der derart ausgelegt ist, dass die ersten Lichtempfangselemente 28 und die ersten Öffnungen 30 eine vorbestimmte Positionsbeziehung zueinander aufweisen, der Windschutzscheibenwinkel α, bei dem der optische Sensor 100 montiert werden kann, fest.
Im Gegensatz dazu bilden in der ersten Ausführungsform die ersten Lichtempfangselemente 28 die Lichtempfangselementesätze 32, in Bezug auf die sich die ersten Winkel θ voneinander unterscheiden. Dementsprechend kann der optische Sensor 100 einfallendes Licht in mehreren ersten Winkeln θ erfassen. Mit anderen Worten, sogar wenn der optische Sensor 100 an der vorderen Windschutzscheibe 200 in unterschiedlichen Windschutzscheibenwinkeln α montiert wird, empfängt jeder der Lichtempfangselementesätze 32 einfallendes Licht. Dieses ermöglicht eine einfache Montage des optischen Sensors 100 an der vorderen Windschutzscheibe 200 in unterschiedlichen Windschutzscheibenwinkeln α und kann die Anordnungsflexibilität des optischen Sensors 100 verbessern.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite Lichtempfangselement 34, auf das einfallendes Licht in dem ersten Winkel θ eintrifft, der sich von dem ersten Winkel θ in Bezug auf die jeweiligen ersten Lichtempfangselemente 28 unterscheidet, in dem Substrat 22 ausgebildet. Dieses kann den Bereich des ersten Winkels θ, in dem der optische Sensor 100 einfallendes Licht erfassen kann, verbreitern. Dieses ermöglicht eine einfache Montage des optischen Sensors 100 an der vorderen Windschutzscheibe 200 in unterschiedlichen Windschutzscheibenwinkeln α und kann die Anordnungsflexibilität des optischen Sensors 100 verbessern.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ihre Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung deckt verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen ab. Zusätzlich zu den verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen sind weitere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr, weniger oder einem einzelnen Element ebenfalls innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung möglich.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ist ein Beispiel gezeigt, bei dem der Montagewinkel β gleich 90 Grad ist. Der Montagewinkel β ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wie es in einer ersten Modifikation in 7 gezeigt ist, ist es ebenfalls möglich, ein Beispiel zu verwenden, bei dem der Montagewinkel β gleich 270 Grad ist. In der ersten Modifikation kann der optische Sensor 100 ähnliche Erfassungseigenschaften wie der optische Sensor 100 in den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen aufweisen.
Außerdem ist in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ein Beispiel gezeigt, das einen Lichtblockierfilm 26 verwendet. Der Lichtblockierfilm 26 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wie es in einer zweiten Modifikation der 8 gezeigt ist, kann auch ein Beispiel verwendet werden, bei dem die Erfassungseinheit 20 mehrere Lichtblockierfilme 26 aufweist. In der zweiten Modifikation weist die Erfassungseinheit 20 zwei Lichtdurchlassfilme 24 und zwei Lichtblockierfilme 26 auf. Die Lichtdurchlassfilme 24 und die Lichtblockierfilme 26 sind abwechselnd geschichtet. In der zweiten Modifikation ist das zweite Lichtempfangselement 34 in dem Substrat 22 ausgebildet.
In einer der Richtungen entlang der Z-Richtung, die sich von der Erfassungseinheit 20 in Richtung der vorderen Windschutzscheibe 200 erstreckt, sind das Substrat 22, der Lichtdurchlassfilm 24, der Lichtblockierfilm 26, der Lichtdurchlassfilm 24 und der Lichtblockierfilm 26 in dieser Reihenfolge geschichtet. In jedem der Lichtblockierfilme 26 sind die ersten und zweiten Öffnungen 30 und 36 ausgebildet.
Jede der ersten Öffnungen 30 ist derart ausgebildet, dass der erste Winkel θ ein vorbestimmter Winkel in Bezug auf das entsprechende erste Lichtempfangselement 28 ist. Dementsprechend sind in der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, die ersten Öffnungen 30 der einzelnen Lichtblockierfilme 26, die demselben ersten Lichtempfangselement 28 entsprechen, an unterschiedlichen Positionen ausgebildet. Die zweite Öffnung 36 ist derart ausgebildet, dass der erste Winkel θ in Bezug auf das entsprechende zweite Lichtempfangselement 34 gleich 0 Grad ist. Demzufolge sind in der Ansicht, die in der Z-Richtung projiziert ist, die zweiten Öffnungen 36 der einzelnen Lichtblockierfilme 26, die demselben zweiten Lichtempfangselement 34 entsprechen, an derselben Position ausgebildet.
Es ist ebenfalls möglich, ein Beispiel zu verwenden, bei dem die Erfassungseinheit 20 keinen Lichtdurchlassfilm 24 aufweist. Es ist beispielsweise nur der Lichtblockierfilm 26 über der Oberfläche 22a angeordnet, und die Fortpflanzungsrichtung des einfallenden Lichtes in Bezug auf die jeweiligen ersten Lichtempfangselemente 28 wird durch die erste Öffnung 30 des Lichtblockierfilms 26 definiert.
In jeder oben beschriebenen Ausführungsformen ist ein Beispiel gezeigt, bei dem die Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28 und den ersten Öffnungen 30 eine Rotationssymmetrie der Ordnung 4 um die Z-Richtung aufweist. Die Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28 und den ersten Öffnungen 30 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wie es in einer dritten Modifikation der 9 gezeigt ist, ist es ebenfalls möglich, ein Beispiel zu verwenden, bei dem die Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28 und den ersten Öffnungen 30 eine Rotationssymmetrie der Ordnung 8 um die Z-Richtung aufweist. Alternativ ist es, wie es in einer vierten Modifikation der 10 gezeigt ist, möglich, ein Beispiel zu verwenden, bei dem die Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28 und den ersten Öffnungen 30 eine Rotationssymmetrie der Ordnung 3 um die Z-Richtung aufweist.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ist ein Beispiel gezeigt, bei dem die ersten Lichtempfangselemente 28 in dem kreisförmigen Muster angeordnet sind. Die Anordnung der ersten Lichtempfangselemente 28 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Relativpositionen der ersten Lichtempfangselemente 28 auf der Oberfläche 22a sind nicht beschränkt. Wie es in einer fünften Modifikation der 11 gezeigt ist, ist es ebenfalls möglich, ein Beispiel zu verwenden, bei dem die ersten Lichtempfangselemente 28 in der Y-Richtung ausgerichtet sind.
In der fünften Modifikation sind die vier ersten Lichtempfangselemente 28 in dem Substrat 22 auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform ausgebildet. Die ersten Lichtempfangselemente 28 sind derart ausgebildet, dass die Positionsbeziehung zwischen den einzelnen ersten Lichtempfangselementen 28 und den entsprechenden ersten Öffnungen 30 eine Rotationssymmetrie der Ordnung 4 um die Z-Richtung aufweist. Die Rotationssymmetrie der Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28 und den ersten Öffnungen 30 wird durch die jeweiligen Relativpositionen der ersten Lichtempfangselemente 28 und der ersten Öffnungen 30 in der in der Z-Richtung projizierten Ansicht, das heißt durch die ersten Winkel θ und die zweiten Winkel ϕ, bestimmt.
In der fünften Modifikation sind die ersten Winkel θ in Bezug auf die einzelnen ersten Lichtempfangselemente 28 gleich, und die Werte der zweiten Winkel ϕ sind innerhalb des Bereiches von nicht kleiner als 0 Grad und kleiner als 360 Grad äquidistant. Dementsprechend weist die Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen 28 und den ersten Öffnungen 30 eine Rotationssymmetrie um die Z-Richtung auf.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ist ein Beispiel gezeigt, bei dem die Ebenengestalt jedes der ersten Lichtempfangselemente 28 die Form eines Fächers aufweist. Die Ebenengestalt des ersten Lichtempfangselementes 28 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es ist ebenfalls möglich, ein Beispiel zu verwenden, bei dem die Ebenengestalt jedes der ersten Lichtempfangselemente 28 die Form beispielsweise eines exakten Kreises oder eines Rechteckes aufweist. Außerdem ist in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ein Beispiel gezeigt, bei dem die einzelnen Lichtempfangselemente 28 Ebenengestalten aufweisen, die um die Z-Richtung rotationssymmetrisch zueinander sind. Die zweidimensionalen Gestalten der einzelnen ersten Lichtempfangselemente 28 sind jedoch nicht darauf beschränkt.

Claims

Optischer Sensor, der aufweist: ein Substrat (22), das in einer Oberfläche (22a) mehrere erste Lichtempfangselemente (28) aufweist, die jeweils ein Erfassungssignal entsprechend einer Intensität von einfallendem Licht ausgeben; und einen Lichtblockierfilm (26), der benachbart zu der Oberfläche des Substrates angeordnet ist und mehrere erste Öffnungen (30) entsprechend den ersten Lichtempfangselementen aufweist, um eine Bewegungsrichtung des einfallenden Lichtes in Bezug auf die jeweiligen ersten Lichtempfangselemente zu definieren, wobei die ersten Lichtempfangselemente derart angeordnet sind, dass sich die Fortpflanzungsrichtung des einfallenden Lichtes von einer Dickenrichtung des Substrates unterscheidet, und mindestens einen Lichtempfangselementesatz (32) ausbilden, in dem ein Einfallswinkel, der zwischen der Fortpflanzungsrichtung des einfallenden Lichtes und der Dickenrichtung definiert ist, in Bezug auf die Lichtempfangselemente derselbe ist, und wobei in einer Ansicht, die in der Dickenrichtung projiziert ist, eine Positionsbeziehung zwischen den ersten Lichtempfangselementen, die in demselben Lichtempfangselementesatz enthalten sind, und den entsprechenden ersten Öffnungen eine Rotationssymmetrie der Ordnung 3 oder größer um eine Achse entlang der Dickenrichtung aufweist.
Optischer Sensor nach Anspruch 1, wobei die ersten Lichtempfangselemente mehrere Lichtempfangselementesätze ausbilden, und wobei der Einfallswinkel in Bezug auf die Lichtempfangselemente in einem der Lichtempfangselementesätze sich von dem Einfallswinkel in Bezug auf die Lichtempfangselemente in einem anderen der Lichtempfangselementesätze unterscheidet.
Optischer Sensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten Lichtempfangselemente, die in demselben Lichtempfangselementesatz enthalten sind, in einer Ansicht, die in der Dickenrichtung projiziert ist, Gestalten aufweisen, die um die Achse entlang der Dickenrichtung rotationssymmetrisch zueinander sind.
Optischer Sensor nach Anspruch 3, wobei die ersten Lichtempfangselemente, die in demselben Lichtempfangselementesatz enthalten sind, in der Ansicht, die in der Dickenrichtung projiziert ist, Fächergestalten aufweisen, die durch gleiches Unterteilen eines Kreises erhalten werden, und in gleichen kürzesten Abständen zu jeweiligen Mitten der entsprechenden ersten Öffnungen angeordnet sind.
Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die ersten Lichtempfangselemente, die in demselben Lichtempfangselementesatz enthalten sind, und die entsprechenden ersten Öffnungen in einer Ansicht, die in der Dickenrichtung projiziert ist, derart angeordnet sind, dass die Positionsbeziehung zwischen diesen eine Rotationssymmetrie um die Dickenrichtung aufweist, deren Ordnung eine gerade Zahl ist.
Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Substrat ein zweites Lichtempfangselement (34) aufweist, das ein Erfassungssignal entsprechend der Intensität von einfallendem Licht ausgibt und das benachbart zu der Oberfläche ist und an einer Position angeordnet ist, die sich von Positionen unterscheidet, bei denen die ersten Lichtempfangselemente angeordnet sind, und wobei der Lichtblockierfilm eine zweite Öffnung (36) aufweist, die es ermöglicht, dass einfallendes Licht auf das zweite Lichtempfangselement in einem Einfallswinkel einfällt, der sich von dem Einfallswinkel in Bezug auf die jeweiligen ersten Lichtempfangselemente unterscheidet.
Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der außerdem aufweist: mehrere der Lichtblockierfilme, wobei die Lichtblockierfilme geschichtet sind.