JP2011049473A - 光検出装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体に設けられた窓における反射光に起因する誤検知を抑制した光検出装置を提供する。
【解決手段】透光板１０９と、透光板１０９を介して被検出物に光を照射する発光素子１０２と、該被検出物において反射した該光を透光板１０９を介して受光する受光素子１０３とを備えており、透光板１０９と、発光素子１０２または受光素子１０３との間に、回折格子１０７が設けられている光検出装置１を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子および受光素子を備えた光検出装置において、発光素子から出た光が被検出物によって反射され、その反射光を受光素子によって受光することで、被検出物の検知を行う機能を備えた光検出装置および当該光検出装置を搭載した電子機器に関するものである。

近年、携帯電話などに代表される画面付きモバイル機器が広く利用されている。モバイル機器には、電池寿命を延長して利便性を高めることが求められている。例えば、通話中は携帯電話の画面を見ることがないため、液晶バックライトを消灯させ、液晶パネルの消費電力を低減させることによりバッテリを長時間持たせることが可能となる。

更に、近年の携帯電話では、タッチパネル機能付き画面が採用され、入力ヒューマンインターフェースが向上されている。しかし、タッチパネル機能付きの携帯電話では、通話中にタッチパネル機能が人の肌を検出することがあり、タッチパネル機能が誤作動する問題が生じる恐れがある。

このような背景から、被検出物としての人の肌（主に頬）を検出し、画面の点灯、消灯を自動調整するための近接センサを搭載することが求められている。例えば、光学式で小型の物体検出センサを、近接センサとして用いることが提案されている。

従来技術に係る近接センサ機能を有する光検出装置について、図１２を参照して説明する。図１２は、従来技術に係る光検出装置７の概略構成を示す模式図である。

近接センサ装置７は、パネル７０８と、実装基板７０１とを備えている。

実装基板７０１には、発光素子７０２、受光素子７０３、ならびに発光素子７０２および受光素子７０３の制御用のＩＣ７０４が搭載されている。発光素子７０２および受光素子７０３は、透光樹脂７０５ａおよび７０５ｂによって封止されている。透光樹脂７０５ａおよび７０５ｂの周囲および両者の間は、光を通さない遮光樹脂７０６によって封止されている。

パネル７０８は、例えば、携帯電話などモバイル機器の筐体を構成している。パネル７０８には、発光素子７０２から被検出物７１０への光および被検出物７１０から受光素子７０３へ向かう光を透過させるパネル窓部７０９が備えられている。

すなわち、近接センサ装置７の近接センサとしての動作は、発光素子７０２が発光した光が、パネル窓部７０９を介して被検出物７１０によって反射され、被検出物７１０からの反射光を、パネル窓部７０９を介して受光素子７０３が検出し、予め設定した近接閾値を越えるか否かを判定して、被検出物７１０の有無を検出することにより実現される。

これに関連した技術を報告する文献として、特許文献１および特許文献２がある。

特許文献１には、被検出物の表面状態や材質により、被検出物からの反射光の偏光状態が変わることを利用して、被検出物からの反射光を受光する受光光学系内に偏光ビームスプリッタを備えることにより、被検出物からの反射光の偏光成分を抽出し、物体の有無および物体の材質を検出する技術が記載されている。

特許文献２には、反射型光電センサの本体の前面に、収束度を変える非球面トーリックレンズまたは透過型回折格子を設けたレンズを配置することによって、検出領域を限定する技術が記載されている。

特開平７−３１１３１２号公報（平成７年１１月２８日公開） 特開２００２−２９９６８２号公報（平成１４年１０月１１日公開）

一般に、近接センサの搭載場所は、携帯電話のようなモバイル機器の場合、赤外線無線通信規格ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）デバイスの場合と同様に、モバイル機器を構成するパネルの内側であり、近接センサの光が出入りできるようパネルには専用の窓が設けられている。その場合、近接センサから出力された光は、本来検知すべき被検出物で反射して近接センサへ戻る経路の他、近接センサ近くに配置されたパネルの窓部で反射して戻る光も存在する。

そのため、近接センサから出た光の強度、パネルの透過率、近接センサとパネルとの位置関係などにより、被検出物ではないモバイル機器のパネルの窓部を検知してしまう誤検知が発生する可能性がある。

図１２を用いて説明すれば、発光素子７０２から出射された光が、光検出装置７が搭載されるモバイル機器などを構成するパネル７０８のパネル窓部７０９において反射され、本来検知すべき反射物７１０からの反射光より、パネル窓部７０９からの反射光が強くなる場合に、パネル７０８を検知物としてしまう誤検知が発生する。

特許文献１および２に記載の技術も、パネル窓部における反射光を全く考慮しておらず、同様に誤検知が発生する可能性がある。なお、特許文献１に記載の技術を用いれば、本来検知すべき物体からの反射光と、外乱光とを偏光状態に基づいて判別し、外乱光に起因する誤動作を回避することができる可能性があるが、被検出物とパネルからの偏光成分が同等である場合には、依然誤検知のおそれがある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、筐体に設けられた窓における反射光に起因する誤検知を抑制した光検出装置を提供することを主たる目的とする。

本発明に係る光検出装置は、上記課題を解決するために、透光板と、該透光板を介して被検出物に光を照射する発光素子と、該被検出物において反射した該光を該透光板を介して受光する受光素子とを備えており、該透光板と、該発光素子または該受光素子との間に、回折格子が設けられていることを特徴としている。

上記の構成によれば、上記回折格子は、上記透光板からみて上記発光素子または上記受光素子側に設けられているため、当該回折格子により、上記透光板からみて上記発光素子または上記受光素子側において、上記発光素子が発光する光または上記受光素子が受光する光のうち、特定の方向に向かう光の強度を低減させることができるため、上記発光素子から出射され、上記透光板において反射して上記受光素子に受光される光の強度を低減させることが可能となり、上記透光板における反射光に起因する誤検知を防止することができる。

本発明に係る光検出装置では、上記回折格子は、上記発光素子から出射され、上記透光板に反射され、上記受光素子へと向かう光の経路上に設けられていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記回折格子に、上記発光素子から出射され、上記透光板において反射して上記受光素子に受光される光が入射するため、当該光の強度を首尾よく低減させることができる。これによって、上記光、すなわち、上記透光板における反射光に起因する誤検知を防止することができる。

上記光検出装置は、上記発光素子および上記受光素子が配置される基板を備えており、上記回折格子は、上記光の経路に沿って入射する光の強度の低減率が、上記基板に垂直な方向で入射する光の強度の低減率よりも高いことが好ましい。上記光検出装置はまた、上記光の経路に沿って上記回折格子に入射する光の強度の低減率が、上記発光素子から出射して上記被検出物によって反射されて上記受光素子に入射する第２の光の経路に沿って上記回折格子に入射する光の強度の低減率よりも高いものであってもよい。

上記発光素子から上記透光板を介して上記被検出物に向けて照射され、上記被検出物において反射して、上記透光板を介して上記受光素子が受光する光は、上記被検出物を検出するために用いる光であり、上記発光素子から出射され、上記透光板において反射して上記受光素子に受光される光は、上記被検出物を検出する際にノイズとなる光である。上記構成によれば、上記被検出物を検出するために用いる光の強度をそれ程低減させずに、上記ノイズとなる光の強度を低減させるため、上記透光板における反射光に起因する誤検知を効果的に防止することができる。

本発明に係る光検出装置は、上記発光素子を封止する第１の透光樹脂と、上記受光素子を封止する第２の透光樹脂と、第１の透光樹脂と、第２の透光樹脂とを分断する遮光樹脂とをさらに備えており、上記回折格子が、第１の透光樹脂、第２の透光樹脂または該遮光樹脂の少なくとも何れかに設けられているものであってもよい。

上記の構成によれば、発光素子および受光素子を樹脂封止パッケージに収容することにより、ガラスフィルタ等が不要となることから、小型化が可能となる。

さらに、第１の透光樹脂、第２の透光樹脂または上記遮光樹脂の何れかに回折格子を設けることにより誤検知を防止するため、特許文献１に記載の装置のように偏光ビームスプリッタおよび二つの受光素子を必要とせず、小型化が容易である。

また、特許文献２に記載の装置のように別途筐体に配置されるレンズ部品に回折格子を形成するものではなく、発光素子および受光素子を封止した樹脂に回折格子を設けるため、レンズの位置精度および回折格子の形成精度を向上させることができる。

上記光検出装置では、上記回折格子は、上記発光素子と上記透光板との間であって、上記受光素子よりも上記発光素子に近い位置に設けられていてもよい。

上記の構成によれば、上記回折格子によって、上記発光素子が発光した光のうち、上記透光板によって反射されて上記受光素子に向かう方向の光の強度を弱くすることができるので、上記透光板における反射光に起因する誤検知を防止することができる。

上記光検出装置では、上記回折格子は、第１の透光樹脂に形成されていてもよい。

上記の構成によれば、第１の透光樹脂は上記発光素子を封止しているので、上記回折格子を第１の透光樹脂に設けることにより、上記発光素子が発光した光の強度を好適に変化させることができる。

上記光検出装置では、上記回折格子は、上記遮光樹脂に形成されていてもよい。

上記の構成によれば、上記発光素子から出射され、上記遮光素子を介して上記透光板に到達し、上記透光板によって反射されて上記受光素子に向かう光の強度を弱くすることができる。

上記光検出装置では、上記回折格子は、第１の透光樹脂、第２の透光樹脂または上記遮光樹脂の表面上に一体成型されていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記回折格子を、第１の透光樹脂、第２の透光樹脂または上記遮光樹脂の何れかの樹脂と一体成型するので、容易に低コストで回折格子を形成することができる。また、成型のための金型を変えるだけで、異なるパラメータを持つ回折格子に容易に変更することができる。

上記光検出装置では、上記回折格子は、上記受光素子と上記透光板との間であって、上記発光素子よりも上記受光素子に近い位置に設けられているものであってもよい。

上記の構成によれば、上記回折格子によって、上記透光板から上記受光素子に向かう光のうち、上記発光素子から出射され、上記透光板によって反射されて上記受光素子に向かう方向の光の強度を弱くすることができるので、上記透光板における反射光に起因する誤検知を防止することができる。

上記光検出装置では、上記回折格子は、第２の透光樹脂に形成されていてもよい。

上記の構成によれば、第２の透光樹脂は上記受光素子を封止しているので、上記回折格子を第２の透光樹脂に設けることにより、上記受光素子に入射する光の強度を好適に変化させることができる。

上記光検出装置では、上記回折格子は、上記遮光樹脂に形成されていてもよい。

上記の構成によれば、透光板によって反射されたのち、上記遮光素子を介して上記受光素子に向かう光の強度を弱くすることができる。

上記光検出装置では、上記回折格子は、上記発光素子と上記透光板との間であって、上記受光素子よりも上記発光素子に近い位置、および、上記受光素子と上記透光板との間であって、上記発光素子よりも上記受光素子に近い位置の両方に設けられていてもよい。

上記の構成によれば、上記発光素子から出射され、上記透光板によって反射されて上記受光素子に向かう光の経路上の上記発光素子から上記透光板までの間および上記透光板から上記受光素子までの間の両方に上記回折格子が設けられているため、当該光の経路を通過する光の強度を好適に弱くすることができる。

本発明に係る光検出装置は、上記発光素子を封止する第１の透光樹脂と、上記受光素子を封止する第２の透光樹脂と、第１の透光樹脂と、第２の透光樹脂とを分断する遮光樹脂と、上記発光素子、第１の透光樹脂、上記受光素子、第２の透光樹脂、および該遮光素子を格納する金属からなるシールドケースとを備えており、該シールドケースには、上記発光素子と上記透光板との間に光を通過させるための第１の開口部および上記受光素子と上記透光板との間に光を通過させるための第２の開口部が設けられており、第１の開口部および第２の開口部の少なくとも何れか一方には、上記回折格子が設けられているものであってもよい。

上記の構成によれば、上記発光素子から出射され、第１の開口部を通過し、上記透光板によって反射されて、第２の開口部を通過し、上記受光素子に向かう光の経路上に上記回折格子が設けられているため、当該光の経路を通過する光の強度を弱くすることができる。

上記光検出装置では、上記回折格子が、上記遮光樹脂にさらに設けられていてもよい。

上記の構成によれば、上記発光素子から出射され、上記遮光素子を介して上記透光板に到達し、上記透光板によって反射されて上記受光素子に向かう光の強度、または、上記透光板によって反射されたのち、上記遮光素子を介して上記受光素子に向かう光の強度を弱くすることができる。

本発明に係る光検出装置では、上記回折格子の溝の断面形状が矩形状であってもよい。

上記の構成によれば、上記回折格子の回折効率のピーク波長を、当該回折格子の溝の深さとデューティー比（溝周期に対する溝幅）とにより、容易に設定することができる。よって、上記光検出装置を好適に構成することができる。

本発明に係る光検出装置では、上記回折格子の溝の断面形状が正弦波状であってもよい。

上記の構成によれば、上記回折格子の回折効率が広い波長範囲でブロードに得られる。また、上記回折格子のピーク波長は、溝の深さにより設定することができる。さらに、溝の形成パターンの周期を長くすれば、高い回折効率が得られる場合がある。よって、上記光検出装置を好適に構成することができる。

本発明に係る光検出装置では、上記回折格子の溝の断面形状が鋸歯状であってもよい。

上記の構成によれば、上記回折格子は、特定波長に対して高い回折効率が得られ、ブレーズ角によってブレーズ波長（回折効率のピーク波長）を容易に設定することができる。よって、上記光検出装置を好適に構成することができる。

本発明に係る光検出装置では、上記回折格子は、互いに異なる屈折率を有する第１の回折格子材料と第２の回折格子材料とが、互いに平行かつ交互に隣接するように配置されてなるものであってもよい。

上記の構成によれば、上記回折格子の回折効率、対応波長などを自由度高く設定することができる。よって、上記光検出装置を好適に構成することができる。

本発明に係る電子機器は、本発明に係る光検出装置が搭載されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、上記電子機器は誤検知が少ない光検出装置を備えているため、例えば、人の肌が近接していることを検知して、表示画面を暗くする等の処理を行い、表示画面の表示に要する電力を抑制して電池寿命を延長することができるなど、利便性の高い電子機器とすることができる。

本発明に係る光検出装置の製造方法は、本発明に係る光検出装置の製造方法であって、上記回折格子を、第１の透光樹脂、第２の透光樹脂および上記遮光樹脂のうち少なくとも一つとともに一体成型する工程を包含することを特徴としている。

上記の構成によれば、上記回折格子を透光樹脂または遮光樹脂とともに一体成型するため、低コストかつ少ない工程で上記回折格子を設けることができる。さらに、一体成型に用いる金型を変えるだけで、様々パラメータを持つ回折格子を容易に形成することができる。

本発明によれば、上記回折格子により、上記透光板からみて上記発光素子または上記受光素子側において、上記発光素子が発光する光または上記受光素子が受光する光のうち、特定の方向に向かう光の強度を低減させることができるため、上記発光素子から出射され、上記透光板において反射して上記受光素子に受光される光の強度を低減させることが可能となり、上記透光板における反射光に起因する誤検知を防止することができる。

本発明の一実施形態（実施形態１）に係る光検出装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態（実施形態１）に係る光検出装置における回折格子の特性を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る矩形状溝構造の回折格子の概略構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る正弦波状溝構造の回折格子の概略構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る鋸波状溝構造の回折格子の概略構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る鋸波状溝構造の回折格子の特性を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る屈折率の異なる材質を交互に並べた構造の回折格子の概略構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態（実施形態２）に係る光検出装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態（実施形態３）に係る光検出装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態（実施形態４）に係る光検出装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態（実施形態５）に係る光検出装置の概略構成を示す模式図である。 従来技術に係る光検出装置の概略構成を示す模式図である。

以下、本発明のいくつかの実施形態について、図面を参照して説明する。

〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係る光検出装置１の概略構造を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態に係る光検出装置１は、パネル１０８および実装基板１０１を備えている。

実装基板１０１は、発光素子１０２、受光素子１０３、ＩＣ１０４、透光樹脂１０５、および遮光樹脂１０６を備えており、例えば、セラミックなどからなる。受光素子１０３は発光素子１０２が発光する光の波長を含む波長領域に感度を有する。本実施形態では、発光素子１０２は赤外光を発光し、受光素子１０３は赤外域に感度を有する。ＩＣ１０４は、発光素子１０２および受光素子１０３を制御するためのＩＣである。

発光素子１０２、受光素子１０３およびＩＣ１０４は、半導体を用いて構成することができる。すなわち、光検出装置１を光検出半導体装置として構成することができる。

透光樹脂（第１の透光樹脂）１０５ａおよび透光樹脂（第２の透光樹脂）１０５ｂは、光を透過させる樹脂からなり、発光素子１０２および受光素子１０３をそれぞれ封止している（樹脂封止領域を形成している）。遮光樹脂１０６は、光を通さず吸収する樹脂からなり、透光樹脂１０５ａおよび１０５ｂの周囲と両者の間の領域とを封止している（樹脂封止領域を形成している）。透光樹脂１０５ａおよび１０５ｂならびに遮光樹脂１０６は、例えば、エポキシ樹脂などの合成樹脂から形成することができる。

本実施形態では、後述するような回折格子１０７による放射角制御効果を高めるため、発光素子１０２から放射される赤外光のうち、光軸方向（図１中、太矢印方向）成分が他の成分よりも多くなるように、発光素子１０２の直近のみ透光樹脂１０５ａとして構成し、光軸方向以外の成分については、遮光樹脂１０６に吸収させている。

また、受光素子１０３が透光樹脂１０５ｂに収容されているため、ガラスフィルタが不要な、容易に小型化することができる光検出装置を提供することができる。

パネル１０８は、光検出装置１または光検出装置１が備えられた他の装置（例えば、携帯電話などのモバイル機器）の筐体を構成するものであり、光を透過させるパネル窓部（透光板）１０９を備えている。パネル窓部１０９は、例えば、アクリル樹脂、ガラスなどから形成することができる。

そして、回折格子１０７が、発光素子１０２を封止する透光樹脂１０５ａ上に設けられる。なお、回折格子１０７は、透光樹脂１０５ａの周囲に設けられた遮光樹脂１０６上にも設けてもよい。本実施形態では、回折格子１０７は、発光素子１０２を樹脂封止する際のモールド金型に所望の回折格子パターンを設けておくことにより、透光樹脂１０５ａ上に一体型の回折格子として形成することができる。また、遮光樹脂１０６上への回折格子１０７の形成も同様に行うことができる。

なお、回折格子１０７を透光樹脂１０５ａまたは遮光樹脂１０６と一体成型する場合、金型を変えるだけで、異なるパラメータを持つ回折格子に変更することができる。

また、回折格子１０７を、透光樹脂１０５ａおよび遮光樹脂１０６近の形成後に、粘着シートなどで接着させてもよい。この場合、回折格子の溝の数、幅、深さといったパラメータの異なる回折格子に容易に交換することが可能となる。

光検出装置１の近接センサとしての動作は、ＩＣ１０４が発光素子１０２を発光させ、被検出物からの反射光を受光素子１０３が検出し、受光素子１０３の検出結果が予め設定した近接閾値を越えるか否かをＩＣ１０４が判定して、被検出物の有無を検出することによって実現される。

ここで、回折格子１０７を設けることにより、パネル窓部１０９において反射した光を受光素子１０３が誤検知することを防ぐことができる。

詳しく説明すれば、Ｎ重スリットの回折格子の干渉縞強度分布は、１本のスリットの直進方向の光の強度をＩ_０（０）、スリット間隔をｄ、スリット幅をａ、スリット数をＮ、波長をλとすると、以下のように表される。

明線の条件は以下のようになる。

また、暗線条件は以下のようになる。

例えば、図１において、発光素子１０２と受光素子１０３との間の距離ｄ１が３ｍｍであり、近接センサ天面（回折格子が設けられている面）とパネル窓部１０９との間の距離Ｌ１が０．５ｍｍである場合、発光素子１０２から、パネル窓部１０９にて反射して受光素子１０４へ届く光路（図中、一点鎖線）の角度θ１は約７２ｄｅｇ（度）となる。この時、スリット幅ａ＝１μｍ、スリット間隔ｄ＝１μｍ、スリット数Ｎ＝１０００、波長λ＝９５０ｎｍとして、θ＝０ｄｅｇに対するθ＝７２ｄｅｇでの光強度比を求めると、
Ｉ（７２ｄｅｇ）／Ｉ（０ｄｅｇ）≒１０^-8
となる。なお、本明細書において、θ＝０ｄｅｇは光軸方向を指す。本実施形態において、光軸方向は、パネル窓部１０９に対して垂直な方向となる。図２に、θの値による光強度の低減率を表すグラフを、パネル窓部１０９の反射位置と対応させて示す。図２に示すように、θ＝０ｄｅｇのときよりも、θ＝θ１ｄｅｇのときの方が低減率が高い。このように、回路格子１０７を形成することにより、パネル窓部１０９による誤検知を引き起こす光路上の光強度を弱くすることができ、誤検知を防止することができる。

回路格子１０７の形状としては、例えば、図３に示すような矩形状溝構造、図４に示すような正弦波状溝構造、図５に示すような鋸波状溝構造、図７に示すような屈折率の異なる材質を交互に並べた構造などを用いることができる。

図３に示すような溝の断面が矩形状の回折格子１０７を用いる場合、偶数次光の回折効率が低くなるが、溝の深さとデューティー比（溝周期に対する溝幅）で回折効率のピーク波長を容易に決められる利点がある。

回折格子１０７の溝パターンは、等ピッチに、直線によって構成されており、回折角を大きくするために、ピッチを細かくすることが好ましい。ただし、回折格子１０７を金型を用いて成型する場合には、切削工具を用いて金型に溝を切削加工するため、回折格子の溝ピッチは、切削加工で精度よく作製できる範囲、例えば、０．５〜１０．０μｍの範囲に設計することが好ましい。

図４に示すような溝の断面が正弦波状の回折格子１０７を用いる場合、広い波長範囲で回折効率がブロードに得られ、溝の深さでピーク波長を決めることが可能である。また、周期を大きくすれば高い回折効率が得られる場合があるといった利点がある。

図５に示すような溝の断面が鋸波状の回折格子１０７を用いる場合、後付で所望の位置に回折格子１０７を設けてもよい。また、溝の断面形状が鋸歯状である回折格子（ブレーズド回折格子）は、特定の次数と波長に対して高い回折効率を示すという特長を有している。

図６に示すように、鋸波状溝構造の回折格子に光が角度αで入射した場合、波長λの光が角度βで回折する。なお、角度α・βは回折格子の法線からの、反時計回りを正とする角度を指す。グレーティング方程式は、以下のようになる。

ここで、溝の斜面に対して、入射光とｍ次の回折光が鏡面反射の関係にあるとき、ｍ次の回折光にエネルギーの大部分が集中する。このときの溝の傾きをブレーズ角θ_Bと呼び、以下のようになる。

このように、鋸波状溝構造の回折格子１０７では、特定波長に対して高い回折効率が得られ、ブレーズ角でブレーズ波長（回折効率のピーク波長）が決められる利点がある。

図７に示すような屈折率の異なる材質を交互に並べた回折格子１０７を用いてもよい。図７において、斜線が付された部分と白抜きで示された部分とでは屈折率が異なっている。この構造の回折格子１０７では、作製するための処理が煩雑である反面、回折効率、対応波長などの自由度が大きい利点がある。

その他、パネル窓部１０９による誤検知を引き起こす光路上の光強度を弱くすることができるような回路格子であれば、回折格子１０７として用いることができる。

透光樹脂１０５ａは発光素子１０２を封止しているので、透光樹脂１０５ａに回折格子１０７を設けることで、発光素子１０２を出射した光を好適に制御することができる。回折格子１０７を透光樹脂１０５ａのみに一体化させて成型する場合には、透光樹脂１０５ａの成形時の熱収縮のみを考慮に入れて回折格子１０７を作製すればよい。これにより、回折格子１０７を低コストで容易に作製することが可能である。ただし、回折格子１０７が透光樹脂１０５ａのみに形成されているため、透光樹脂１０５ａからさらに遮光樹脂１０６まで広がった光の反射を十分に減衰する事はできない。

一方、パネル窓部１０９での光の反射を低減させる必要がある場合には、透光樹脂１０５ａだけでなく、遮光樹脂１０６上にも回折格子を形成する。これにより、パネル窓部１０９での反射をより低減し、効率的に、光軸方向（θ＝０ｄｅｇ）において強度が強い光を形成する事が出来る。

なお、パネル窓部１０９からの反射光を低減し、誤検知を防止するため、本実施形態では、回折格子１０７を発光素子１０２側に設置している。これにより、発光素子１０２から出射される光の放射パターンを、光軸方向（θ＝０ｄｅｇ）において強度が強く、パネル窓部１０９で反射し受光素子１０３に届く方向（θ＝θ１ｄｅｇ）において強度を低減するように制御することができる。

〔実施形態２〕
図８は、本発明の実施形態２に係る光検出装置２の概略構造を示す模式図である。図８に示すように、本実施形態に係る光検出装置２は、実施形態１に係る光検出装置１と同様、パネル窓部２０９が設けられたパネル２０８および実装基板２０１を備え、実装基板２０１上に、発光素子２０２、受光素子２０３、ＩＣ２０４、透光樹脂２０５ａ、透光樹脂２０５ｂおよび遮光樹脂２０６を備えている。また、回折格子２０７の構造および被検出物の検出動作についても実施形態１と同様である。

そして、本実施形態に係る光検出装置２では、実施形態１に係る光検出装置１とは異なり、回折格子２０７が受光素子２０３側に設置されている。すなわち、回折格子２０７は、受光素子２０３を封止する透光樹脂２０５ｂ上に設けられる。なお、回折格子２０７は、透光樹脂２０５ｂの周囲に設けられた遮光樹脂２０６上にも設けてもよい。回折格子２０７は、例えば、透光樹脂２０５ｂまたは遮光樹脂２０６と一体成型されている。

発光素子２０２から出射された赤外光のうち、パネル窓部２０９で反射して受光素子２０３に向かう光が回折格子２０７に入射したとき、回折格子２０７を通過し、受光素子２０３へ入射する光路上の光強度が低減されるように、回折格子２０７のパラメータ（回折特性）が設定される。言い換えれば、上記光が回折格子２０７に入射したとき、受光素子２０３上に暗線が位置するような回折素子を用いる。以上により、パネル窓部２０９で反射した光に起因する誤検知を防止することができる。

すなわち、回折格子２０７は、光軸方向（θ＝０ｄｅｇ）に沿って入射する光よりも、パネル窓部２０９からの反射光の方向（θ＝θ１ｄｅｇ）に沿って入射する光をより低減させる。このように、回路格子２０７を形成することにより、パネル窓部２０９による誤検知を引き起こす光路上の光強度を弱くすることができ、誤検知を防止することができる。

また、本実施形態では、受光素子２０３側に回折格子２０７を配置することで、発光素子２０２の直近の位置に精度高く遮光樹脂２０６を配置することが不要であるため、遮光樹脂２０６の形成が容易となる。

なお、透光樹脂２０５ｂは受光素子２０３を封止しているので、透光樹脂２０５ｂに回折格子２０７を設けることで、受光素子２０２に入射する光を好適に制御することができる。また、さらに透光樹脂２０５ｂだけでなく、遮光樹脂２０６上にも回折格子を形成することにより、パネル窓部２０９での反射をより低減し、効率的に、光軸方向（θ＝０ｄｅｇ）において強度が強い光を形成する事が出来る。

〔実施形態３〕
図９は、本発明の実施形態３に係る光検出装置３の概略構造を示す模式図である。図９に示すように、本実施形態に係る光検出装置３は、実施形態１に係る光検出装置１と同様、パネル窓部３０９が設けられたパネル３０８および実装基板３０１を備え、実装基板３０１上に、発光素子３０２、受光素子３０３、ＩＣ３０４、透光樹脂３０５ａ、透光樹脂３０５ｂおよび遮光樹脂３０６を備えている。また、回折格子３０７の構造および被検出物の検出動作についても実施形態１と同様である。

パネル窓部５０９からの反射光を低減し誤検知を防止するため、本実施形態では、回折格子５０７を近接センサ天面（透光樹脂３０５ａ、透光樹脂３０５ｂおよび遮光樹脂３０６のパネル窓部５０９に対向する面）の全面に設置している。これにより、発光素子５０２からでた赤外光と、パネル窓部５０９で反射して受光素子５０３に向かう赤外光の双方の光強度を低減することができ、誤検知を防止することができる。

また、本実施形態では、実施形態２と同様、受光素子３０３側に回折格子３０７を配置することで、発光素子３０２の直近の位置に精度高く遮光樹脂３０６を配置することが不要であるため、遮光樹脂３０６の形成が容易となる。

〔実施形態４〕
図１０は、本発明の実施形態４に係る光検出装置４の概略構造を示す模式図である。図１０に示すように、本実施形態に係る光検出装置４は、実施形態１に係る光検出装置１と同様、パネル窓部４０９が設けられたパネル４０８および実装基板４０１を備え、実装基板４０１上に、発光素子４０２、受光素子４０３、ＩＣ４０４、発光素子４０２または受光素子４０３を封止する透光樹脂４０５および遮光樹脂４０６を備えている。また、回折格子４０７の構造および被検出物の検出動作についても実施形態１と同様である。

本実施形態では、図１０に示すように、発光素子４０２、受光素子４０３、ＩＣ４０４、発光素子４０２または受光素子４０３を封止する透光樹脂４０５および遮光樹脂４０６は、電磁シールドの効果を有する金属性のシールドケース４１１に封止されている。シールドケース４１１には、発光素子４０２が発光した光を、パネル窓部４０９に向けて通過させるための第１の開口部と、パネル窓部４０９からの光（被検出物からの反射光）を受光素子４０３に向けて通過させるための第２の開口部とが設けられている。

パネル窓部４０９からの反射光を低減し誤検知を防止するため、本実施形態では、回折格子４０７が、シールドケース４１１の第１の開口部および第２の開口部にそれぞれ設置されている。これにより、発光素子４０２から出射され、パネル窓部４０９で反射して受光素子４０３に向かう光路上の光の強度を、第１の開口部および第２の開口部において効率よく低減させることができる。具体的には、第１の開口部および第２の開口部に設けられた回折格子４０７は、入射した光について、光軸方向（θ＝０ｄｅｇ）の光の強度が強く、上記光路に沿った方向（θ＝θ１ｄｅｇ）の光の強度が低減されるようにする。以上により、パネル窓部２０９で反射した光に起因する誤検知を防止することができる。

なお、回折格子４０７は、上記第１の開口部および上記第２の開口部の両方に設けられている必要はなく、何れか一方にのみ設けられている構成であってもよいが、両方に設置することにより、より好適に、パネル窓部２０９で反射した光に起因する誤検知を防止することができる。

〔実施形態５〕
図１１は、本発明の実施形態５に係る光検出装置５の概略構造を示す模式図である。図１１に示すように、本実施形態に係る光検出装置５は、実施形態４に係る光検出装置４と同様、パネル窓部５０９が設けられたパネル５０８および実装基板５０１を備え、実装基板５０１上に、発光素子５０２、受光素子５０３、ＩＣ５０４、透光樹脂５０５、遮光樹脂５０６およびシールドケース５１１を備えている。また、シールドケース５１１は、実施形態４に係る光検出装置４と同様、パネル窓部５０９に向かって開口する第１の開口部および第２の開口部が設けられており、それぞれに回折格子５０７が設けられている。また、回折格子５０７の構造および被検出物の検出動作については実施形態１と同様である。

本実施形態では、さらに加えて、実施形態１〜３と同様、遮光樹脂５０６表面への回折格子５０７を形成している。本実施形態では、遮光樹脂５０６は半球面レンズであり、遮光樹脂５０６表面に回折格子５０７を形成することにより、パネル窓部５０９で反射し受光素子７０３に届く方向（θ＝θ１ｄｅｇ）の光の強度をより低減させることができる。

上述した本発明に係る光検出装置は、例えば、電子機器（例えば、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、携帯音楽プレーヤー、ノートＰＣなどのモバイル機器）に搭載することができる。本発明に係る光検出装置が搭載されたモバイル機器は、誤検知が少ない光検出装置を備えているため、例えば、人の肌が近接していることを検知して、表示画面を暗くする等の処理を行い、表示画面の表示に要する電力を抑制して電池寿命を延長することができるなど、利便性の高い電子機器とすることができる。

本発明の構成はまた、以下のように表現することもできる。

（第１の構成）
光を発光する発光素子と、筐体の窓部を介して被検出物から反射した前記光を電流に変換する受光素子と、前記発光素子と前記受光素子をそれぞれ封止する透光樹脂と、前記透光樹脂を分離する遮光樹脂とを備えた光検出半導体装置において、前記発光素子前面に回折格子部を形成したことを特徴とする光検出半導体装置。

（第２の構成）
第１の構成の光検出半導体装置において、前記回折格子部が発光素子を封止する透光樹脂部に形成されていることを特徴とする光検出半導体装置。

（第３の構成）
第１の構成の光検出半導体装置において、前記回折格子部が発光素子を封止する透光樹脂部と隣接する遮光樹脂部に形成されていることを特徴とする光検出半導体装置。

（第４の構成）
第２の構成または第３の構成の光検出半導体装置において、前記回折格子部が発光素子を封止する透光樹脂部と隣接する遮光樹脂部の成形後、表面に形成されていることを特徴とする光検出半導体装置。

（第５の構成）
第１の構成の光検出半導体装置において、前記回折格子部が受光素子を封止する透光樹脂部に形成されていることを特徴とする光検出半導体装置。

（第６の構成）
第１の構成の光検出半導体装置において、前記回折格子部が受光素子を封止する透光樹脂部と隣接する遮光樹脂部に形成されていることを特徴とする光検出半導体装置。

（第７の構成）
光を発光する発光素子と、筐体の窓部を介して被検出物から反射した前記光を電流に変換する受光素子と、前記発光素子と前記受光素子をそれぞれ封止する透光樹脂と、前記透光樹脂を分離する遮光樹脂とを備えた光検出半導体装置において、前記発光素子と前記受光素子の前面に回折格子部を形成したことを特徴とする光検出半導体装置。

（第８の構成）
光を発光する発光素子と、筐体の窓部を介して被検出物から反射した前記光を電流に変換する受光素子と、前記発光素子と前記受光素子をそれぞれ封止する透光樹脂と、前記透光樹脂を分離する遮光樹脂と、これらをシールドするシールドケースを備えた光検出半導体装置において、前記発光素子と前記受光素子の前面のシールドケース開口部の少なくともいずれか一方、または両方に回折格子部を形成したことを特徴とする光検出半導体装置。

（第９の構成）
光を発光する発光素子と、筐体の窓部を介して被検出物から反射した前記光を電流に変換する受光素子と、前記発光素子と前記受光素子をそれぞれ封止する透光樹脂と、前記透光樹脂を分離する遮光樹脂と、これらをシールドするシールドケースを備えた光検出半導体装置において、前記発光素子と前記受光素子の前面のシールドケース開口部の少なくともいずれか一方、または両方に回折格子部を形成し、前記受光素子および前記発光素子の前記遮光樹脂上の少なくともいずれか一方、または両方に回折格子部を形成したことを特徴とする光検出半導体装置。

（第１０の構成）
第１〜６の構成のうち、何れかの構成の光検出半導体装置において、回折格子の断面形状が矩形状となっていることを特徴とする光検出半導体装置。

（第１１の構成）
第１〜６の構成のうち、何れかの構成の光検出半導体装置において、回折格子の断面形状が正弦波状となっていることを特徴とする光検出半導体装置。

（第１２の構成）
第１〜６の構成のうち、何れかの構成の光検出半導体装置において、回折格子の断面形状が鋸歯状となっていることを特徴とする光検出半導体装置。

（第１３の構成）
第１〜６の構成のうち、何れかの構成の光検出半導体装置において、回折格子の配列が、異なる屈折率を有して隣接する前記回折格子部を各々平行にかつ交互に配置したことを特徴とする光検出半導体装置。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、近接センサを備えた様々な機器（例えば、モバイル機器）の製造分野において利用することができる。

１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、７０１ 実装基板
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、７０２ 発光素子
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３、７０３ 受光素子
１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、７０４ 制御用ＩＣ
１０５ａ、１０５ｂ、２０５ａ、２０５ｂ、３０５ａ、３０５ｂ、５０５ａ、５０５ｂ、７０５ａ、７０５ｂ 透光樹脂
１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、７０６ 遮光樹脂
１０７、２０７、３０７、４０７、５０７、５１２、７０７ 回折格子
１０８、２０８、３０８、４０８、５０８、７０８ パネル
１０９、２０９、３０９、４０９、５０９、７０９ パネル窓部
４１０、５１０、７１０ 被検出物
４１１、５１１ シールドケース

Claims (21)

1. 透光板と、
   該透光板を介して被検出物に光を照射する発光素子と、
   該被検出物において反射した該光を該透光板を介して受光する受光素子とを備えており、
   該透光板と、該発光素子および該受光素子のうち少なくとも一つとの間に、回折格子が設けられていることを特徴とする光検出装置。
2. 上記回折格子は、上記発光素子から出射され、上記透光板に反射され、上記受光素子へと向かう光の経路上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
3. 上記発光素子および上記受光素子が配置される基板を備えており、
   上記回折格子は、上記光の経路に沿って入射する光の強度の低減率が、上記基板に垂直な方向で入射する光の強度の低減率よりも高いことを特徴とする請求項２に記載の光検出装置。
4. 上記光の経路に沿って上記回折格子に入射する光の強度の低減率が、上記発光素子から出射して上記被検出物によって反射されて上記受光素子に入射する第２の光の経路に沿って上記回折格子に入射する光の強度の低減率よりも高いことを特徴とする請求項２に記載の光検出装置。
5. 上記発光素子を封止する第１の透光樹脂と、
   上記受光素子を封止する第２の透光樹脂と、
   第１の透光樹脂と、第２の透光樹脂とを分断する遮光樹脂とをさらに備えており、
   上記回折格子が、第１の透光樹脂、第２の透光樹脂および該遮光樹脂の少なくとも何れかに設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の光検出装置。
6. 上記回折格子は、上記発光素子と上記透光板との間であって、上記受光素子よりも上記発光素子に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光検出装置。
7. 上記回折格子は、第１の透光樹脂に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光検出装置。
8. 上記回折格子は、上記遮光樹脂に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光検出装置。
9. 上記回折格子は、第１の透光樹脂、第２の透光樹脂および上記遮光樹脂のうち少なくとも一つの表面上に一体成型されていることを特徴とする請求項５に記載の光検出装置。
10. 上記回折格子は、上記受光素子と上記透光板との間であって、上記発光素子よりも上記受光素子に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光検出装置。
11. 上記回折格子は、第２の透光樹脂に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の光検出装置。
12. 上記回折格子は、上記遮光樹脂に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の光検出装置。
13. 上記回折格子は、上記発光素子と上記透光板との間であって、上記受光素子よりも上記発光素子に近い位置、および、上記受光素子と上記透光板との間であって、上記発光素子よりも上記受光素子に近い位置の両方に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光検出装置。
14. 上記発光素子を封止する第１の透光樹脂と、
    上記受光素子を封止する第２の透光樹脂と、
    第１の透光樹脂と、第２の透光樹脂とを分断する遮光樹脂と、
    上記発光素子、第１の透光樹脂、上記受光素子、第２の透光樹脂、および該遮光素子を格納する、金属からなるシールドケースとを備えており、
    該シールドケースには、上記発光素子と上記透光板との間に光を通過させるための第１の開口部および上記受光素子と上記透光板との間に光を通過させるための第２の開口部が設けられており、
    第１の開口部および第２の開口部の少なくとも何れか一方には、上記回折格子が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の光検出装置。
15. 上記回折格子が、上記遮光樹脂にさらに設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の光検出装置。
16. 上記回折格子の溝の断面形状が矩形状であることを特徴とする請求項１〜１５の何れか一項に記載の光検出装置。
17. 上記回折格子の溝の断面形状が正弦波状であることを特徴とする請求項１〜１５の何れか一項に記載の光検出装置。
18. 上記回折格子の溝の断面形状が鋸歯状であることを特徴とする請求項１〜１５の何れか一項に記載の光検出装置。
19. 上記回折格子は、互いに異なる屈折率を有する第１の回折格子材料と第２の回折格子材料とが、互いに平行かつ交互に隣接するように配置されてなることを特徴とする請求項１〜１５の何れか一項に記載の光検出装置。
20. 請求項１〜１９の何れか一項に記載の光検出装置が搭載されていることを特徴とする電子機器。
21. 請求項５に記載の光検出装置の製造方法であって、
    上記回折格子を、第１の透光樹脂、第２の透光樹脂および上記遮光樹脂のうち少なくとも一つとともに一体成型する工程を包含することを特徴とする光検出装置の製造方法。

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