JP2012018110A - 光学式測距センサ、および、それを搭載した電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】高耐熱性を有してリフローまたはフロー半田による実装を可能にする。
【解決手段】発光素子１２と受光素子１３および信号処理部１４との夫々を透光性樹脂で封止して成る第１,第２樹脂形成体１６,１７を、高耐熱の遮光性熱可塑性樹脂で一体成形して第３樹脂形成体１８を形成し、この第３樹脂形成体１８上に、金属部２５に熱硬化性樹脂で発光レンズ２３および受光レンズ２４が成形されたレンズ板２１を載置する。そして、高耐熱の遮光性熱可塑性樹脂で一体成形して第４樹脂形成体２６を形成し、レンズ板２１を第４樹脂形成体２６によって第３樹脂形成体１８に固定する。このように、第１,第２樹脂形成体１６,１７を、高耐熱の遮光性熱可塑性樹脂でモールドすると共に、発光レンズ２３および受光レンズ２４を熱硬化性樹脂で成形することにより、光学式測距センサの実装時における耐熱性を高め、リフローまたはフロー半田による実装を可能にする。
【選択図】図２

Description

この発明は、物体までの距離を光学的に検出する光学式測距センサ、および、それを搭載した電子機器に関する。

従来、物体までの距離を光学的に検出する光学式測距センサとして、図８に示すようなものがある。但し、図８(a)は平面図であり、図８(b)は図８(a)のＡ‐Ａ'矢視断面図である。この従来の光学式測距センサは、リードフレーム１に、発光素子２と位置検出受光素子３とＩＣ(集積回路)４とを搭載し、発光素子２側および位置検出受光素子３側を夫々個別に透光性樹脂で樹脂封止して透光性樹脂体５,５を形成し、この透光性樹脂体５,５における光通過用の窓部５a,５bを除き遮光性樹脂で一体成形して遮光性樹脂体６を形成することによって得られる。ここで、ＩＣ４は、所定のタイミングで発光素子２を駆動すると共に、位置検出受光素子３から出力される信号の処理を行う。

そして、上述のように構成された光学式測距センサのデバイスに、特開平１０‐２３２１２８号公報(特許文献１)に開示されているような、発光側および受光側に熱可塑性樹脂(例えば、アクリルあるいはポリカーボネート等)で成形されたレンズ７,７を有すると共に、特開平５‐３１２９４８号公報(特許文献２)に開示されているような、熱可塑性樹脂(例えば、ＡＢＳ(アクリロニトリル・ブタジェン・スチレン)等)で構成されたケース８を設けている。

上述のような構成を有する光学式測距センサは、レンズ７,７およびケース８は何れの場合も熱可塑性樹脂ではあるものの、樹脂材料は異なるので、２色成形という射出成形によって一体成形されることが多い。また、ケース８をＡＢＳ等にカーボンを加えた導電性樹脂で成形すると共に、このカーボン入りの導電性樹脂で成形されたケース８をリードフレーム１に設けられたＧＮＤ(グランド)部であるリードフレームＧＮＤ部(図示せず)にネジで接続したり、ケース８の底部に設けられた突起８aを上記リードフレームＧＮＤ部に設けられた穴に圧入したりすることによって、測距センサが外部からの電磁ノイズの影響を受けないような構造を有している。

しかしながら、上記従来の光学式測距センサには、以下のような問題がある。

すなわち、図８に示す光学式測距センサにおいては、レンズ７,７およびケース８に熱可塑性樹脂(レンズ７：アクリルまたはポリカーボネート等、ケース８：ＡＢＳ等)を使用しているためセンサ実装時の耐熱性が低く、例えば半田ディップ時のプリヒート(１２０℃で１分程度)やリフロー(２５０℃程度)による実装を行うことができないという問題がある。

また、図８に示す光学式測距センサは、発光素子２と位置検出受光素子３とＩＣ４とが透光性樹脂および遮光性樹脂で一体成形された光学式測距センサのデバイスに、別に成形されたケース８を嵌め合わせた構造であるため、ケース８の厚みが０.８mm程度必要であり、光学式測距センサの大きさが大きくなるという問題がある。

さらに、上記デバイスにケース８を嵌め合わせた構造であるため、上記デバイスとケース８との位置関係が確実に固定されたものではない。したがって、生産工程において、製品をテストした後に上記デバイス(つまり、発光素子２および位置検出受光素子３)とケース８(つまり、レンズ７,７)との間に相対的なズレが生じ、製品の特性がばらついてしまうという問題もある。

さらに、コスト面では、別に成形したケース８を上記デバイスに嵌め合わせるという手作業の工程が必要となるため、高いコストが免れないという問題もある。

特開平１０‐２３２１２８号公報 特開平５‐３１２９４８号公報

そこで、この発明の課題は、高耐熱性を有してリフローあるいはフロー半田による実装を可能にすると共に、受発光素子と受発光レンズとに相対的な位置ズレが生ずることがない光学式測距センサ、および、それを搭載した電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の光学式測距センサは、
リードフレームと、
上記リードフレームに搭載された発光素子と、
上記リードフレームに搭載されると共に、測距対象物で反射された上記発光素子からの光が入射されて、上記入射された光のスポット位置を検出する受光素子と、
上記リードフレームに搭載されると共に、上記受光素子から出力された信号を処理する信号処理部と、
上記発光素子,上記受光素子および上記信号処理部の夫々を封止する透光性樹脂体と、
遮光性を有すると共に、上記透光性樹脂体の全てを一体に封止する熱変形温度が２００℃以上の第１熱可塑性樹脂体と、
金属で形成されると共に、透光性を有する熱硬化性樹脂で形成された発光レンズおよび受光レンズが設けられて、上記第１熱可塑性樹脂体上に載置されたレンズ板と、
遮光性を有すると共に、上記第１熱可塑性樹脂体および上記レンズ板を一体に封止する熱変形温度が２００℃以上の第２熱可塑性樹脂体と
を備え、
上記第１熱可塑性樹脂体は、上記発光素子から出射された光の通路となる領域に設けられた発光側開口部と、上記受光素子に入射される光の通路となる領域に設けられた受光側開口部とを有しており、
上記レンズ板は、上記発光レンズおよび上記受光レンズを上記第１熱可塑性樹脂体の上記発光側開口部および上記受光側開口部に位置させており、
上記第２熱可塑性樹脂体は、上記発光レンズを通過した光および上記受光レンズに入射される光の通路となる領域に開口部を有すると共に、上記レンズ板における金属の領域に接触している
ことを特徴としている。

上記構成によれば、発光素子,受光素子および信号処理部の夫々を封止する透光性樹脂体の全てが、熱変形温度が２００℃以上の遮光性を有する第１熱可塑性樹脂体で一体に封止されている。さらに、熱硬化性樹脂で形成された発光レンズおよび受光レンズが設けられた金属のレンズ板が上記第１熱可塑性樹脂体上に載置され、上記第１熱可塑性樹脂体および上記レンズ板が、熱変形温度が２００℃以上の遮光性を有する第２熱可塑性樹脂体で一体に封止されている。

このように、上記透光性樹脂体を封止する樹脂と上記発光レンズおよび上記受光レンズを構成する樹脂として、高耐熱の樹脂が用いられている。したがって、光学式測距センサの実装時における耐熱性を高めることができ、リフローあるいはフロー半田による実装が可能になる。

さらに、上記発光レンズおよび上記受光レンズが設けられている上記レンズ板を、上記発光素子および上記受光素子が封止されている上記第１熱可塑性樹脂体に対して、上記第２熱可塑性樹脂体によって封止して固定している。したがって、生産工程において、製品をテストした後に、上記第１熱可塑性樹脂体(つまり、上記発光素子および上記受光素子)と上記レンズ板(つまり、上記発光レンズおよび上記受光レンズ)との間に相対的なズレが生ずることがなく、製品の特性がばらつくことを防止できる。

さらに、上記レンズ板を上記第１熱可塑性樹脂体に対して上記第２熱可塑性樹脂体によって封止するので、手作業によって上記第２熱可塑性樹脂体を上記第１熱可塑性樹脂体に対して嵌め合わせる必要が無く、製造コストの低減を図ることができる。

また、１実施の形態の光学式測距センサでは、
上記レンズ板における上記発光レンズおよび上記受光レンズは、透光性エポキシ樹脂で形成されている。

この実施の形態によれば、上記レンズ板に対して、透光性エポキシ樹脂を用いた成形によって、高耐熱性および透光性を有する上記発光レンズおよび上記受光レンズを容易に形成することができる。

また、１実施の形態の光学式測距センサでは、
上記第２熱可塑性樹脂体は、１０重量％以上且つ４０重量％以下のカーボンを含有している。

この実施の形態によれば、上記第２熱可塑性樹脂体は、１０重量％以上のカーボンを含有しているので、導電性を有している。さらに、上記カーボンを含有量は４０重量％以下であるので熱可塑性を有しており、成形によって上記第１熱可塑性樹脂体および上記レンズ板を容易に封止することができる。

また、１実施の形態の光学式測距センサでは、
上記第２熱可塑性樹脂体は、上記リードフレームの接地端子にパッケージ内で接触している。

この実施の形態によれば、導電性を有している上記第２熱可塑性樹脂体が、上記リードフレームの接地端子に接触されている。したがって、上記レンズ板および上記第２熱可塑性樹脂体によって電波ノイズをシールドすることができ、高性能な光学式測距センサを提供することが可能になる。その際に、上記接触はパッケージ内で行われている。したがって、電波ノイズをシールドするために光学式測距センサが大型化するのを防止でき、光学式測距センサの小型化を図ることができる。

また、１実施の形態の光学式測距センサでは、
上記リードフレームにおける当該光学式測距センサの外部への接続端子部は、上記第１熱可塑性樹脂体にのみ接触している。

この実施の形態によれば、上記リードフレームにおける外部への接続端子部は、上記第１熱可塑性樹脂体にのみ接触しており、導電性を有する上記第２熱可塑性樹脂体には接触していない。したがって、誤動作を防止して、高性能な光学式測距センサを提供することができる。

また、１実施の形態の光学式測距センサでは、
上記第１熱可塑性樹脂体の底面の一部と、上記第２熱可塑性樹脂体の底面の一部とは、同一平面を形成しており、
上記同一平面は、当該光学式測距センサの底面を構成している。

この実施の形態によれば、光学式測距センサの底面が、上記透光性樹脂体の全てを一体に封止する上記第１熱可塑性樹脂体の底面の一部と、上記第１熱可塑性樹脂体および上記レンズ板を一体に封止する上記第２熱可塑性樹脂体の底面の一部とで、形成された同一平面で構成されている。したがって、当該光学式測距センサの高さを、当該光学式測距センサの底面を上記第２熱可塑性樹脂体の底面のみで構成する場合よりも、つまり当該光学式測距センサの底部が上記第１熱可塑性樹脂体と上記第２熱可塑性樹脂体との２層構造になっている場合よりも上記第２熱可塑性樹脂体の高さ分だけ低くすることができる。すなわち、光学式測距センサが大型化するのを防止でき、光学式測距センサの小型化を図ることができるのである。

また、１実施の形態の光学式測距センサでは、
上記レンズ板における上記金属の部分の材質と上記リードフレームの材質とは、共に鉄とニッケルとの合金である。

この実施の形態によれば、上記レンズ板における上記金属の部分と上記リードフレームとを、共に同じ材質で構成している。したがって、環境温度が変化した場合であっても、上記レンズ板に固定されている上記発光レンズと上記受光レンズとの間隔の膨張寸法あるいは収縮寸法と、上記リードフレームに固定されている上記発光素子と上記受光素子との間隔の膨張寸法あるいは収縮寸法とを、略同じにすることができる。その結果、環境温度が変化しても、本光学式測距センサから同一の測距対象物までの距離が変化することが無く、測距精度のよい光学式測距センサを実現することができる。

さらに、上記レンズ板における上記金属の部分と上記リードフレームとを、メッキ無しでも耐食性がよく、尚且つメッキ性もよい金属である鉄とニッケルとの合金で構成している。したがって、上記リードフレームに対しては内部結線や半田接続を行うためにメッキを行うことができる。さらに、メッキを行う必要がない上記レンズ板における上記金属の部分に対しては、メッキ無しでも耐食性を付与することができる。

また、この発明の電子機器は、この発明の光学式測距センサを搭載したことを特徴としている。

上記構成によれば、実装が容易で且つ小型で高性能な光学式測距センサを、電子機器に搭載している。したがって、例えばパーソナルコンピュータに搭載すれば、パーソナルコンピュータの前に人が居るか居ないかを正確に検知して、人が居なくなるとパーソナルコンピュータをスリープモードにすることによって、省エネルギー化を効率よく安価に行うことが可能になる。

また、例えばカメラ付き携帯電話に搭載すれば、被写体までの距離を正確に計測して、上記カメラのフォーカスを自動で高速に且つ正確に合わせる(オートフォーカス)機能を、小型に且つ安価に実現することが可能になる。

以上より明らかなように、この発明の光学式測距センサは、発光素子および受光素子を封止している透光性樹脂体を封止する樹脂と、発光レンズおよび受光レンズを構成する樹脂として、高耐熱の樹脂を用いているので、当該光学式測距センサの実装時における耐熱性を高めることができる。したがって、リフローあるいはフロー半田による実装を行うことができる。

さらに、上記発光レンズおよび上記受光レンズが設けられているレンズ板を、上記発光素子および上記受光素子が封止されている第１熱可塑性樹脂体に対して、第２熱可塑性樹脂体によって封止して固定しているので、生産工程において、製品をテストした後に、上記第１熱可塑性樹脂体(つまり、上記発光素子および上記受光素子)と上記レンズ板(つまり、上記発光レンズおよび上記受光レンズ)との間に相対的なズレが生ずることを防止できる。したがって、製品の特性がばらつくのを防止できる。

さらに、上記レンズ板を上記第１熱可塑性樹脂体に対して上記第２熱可塑性樹脂体によって封止するので、手作業によって上記第２熱可塑性樹脂体を上記第１熱可塑性樹脂体に対して嵌め合わせる必要が無く、製造コストの低減を図ることができる。

また、この発明の電子機器は、小型で高性能で実装が容易なこの発明の光学式測距センサを搭載したので、例えばパーソナルコンピュータに搭載すれば、パーソナルコンピュータの前に人が居るか居ないかを正確に検知して、人が居なくなるとパーソナルコンピュータをスリープモードにすることによって、省エネルギー化を効率よく安価に行うことが可能になる。

あるいは、カメラ付き携帯電話に搭載すれば、被写体までの距離を計測して、上記カメラのフォーカスを自動で高速に且つ正確に合わせる(オートフォーカス)機能を、安価に実現することが可能になる。

この発明の光学式測距センサにおける概略構成を示す図である。 図１に示す光学式測距センサにおける断面図である。 受光素子としてのＣＭＯＳイメージセンサと信号処理部とが１チップで構成された光学式測距センサにおける断面図である。 図２におけるレンズ板の形成方法の説明図である。 レンズ板の測距デバイスへの取り付け方法の説明図である。 測距デバイスにおけるパッケージ底面の形状を示す図である。 レンズ板の金属部における発光レンズおよび受光レンズの周囲が露出している状態を示す図である。 従来の光学式測距センサにおける概略構成を示す図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の光学式測距センサにおける概略構成を示す。但し、図１(a)は平面図であり、図１(b)は正面図であり、図１(c)は側面図であり、図１(d)は裏面図である。

本光学式測距センサは、後に詳述するように、両側面から複数の接続端子２０が突出している第３樹脂形成体１８の上面と４つの側面とを、第４樹脂形成体２６で覆って構成されている。また、第３樹脂形成体１８の上面であって、第４樹脂形成体２６に穿たれた穴の位置には、第３樹脂形成体１８および第４樹脂形成体２６とは別体に構成された発光レンズ２３と受光レンズ２４とが設置されている。

図２は、図１に示す光学式測距センサにおける断面図である。但し、図２(a)は図１(a)におけるＢ‐Ｂ'矢視断面図である。また、図２(b)は図１(a)におけるＣ‐Ｃ'矢視断面図である。

本光学式測距センサにおいては、リードフレーム１１上に、発光素子１２と、この発光素子１２から出射されて測距対象物で反射された光のスポット位置を検出できる受光素子１３と、受光素子１３から出力される信号を処理する信号処理部１４を搭載する。その場合、発光素子１２としては、赤外発光ダイオードや赤外面発光レーザ等が用いられる。また、受光素子１３としては、位置検出素子(ＰＳＤ：Position Sensitive Detector)やＣＭＯＳ(相補型金属酸化膜半導体：Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等が用いられる。

尚、上記受光素子１３がＣＭＯＳイメージセンサである場合には、このＣＭＯＳイメージセンサから出力される信号を処理する信号処理部は、図３に示すように、上記ＣＭＯＳイメージセンサ(受光素子)と共に一つのチップ１５内に含まれ、１チップで構成される場合もある。また、その場合には、上記ＣＭＯＳイメージセンサ(受光素子)と同一チップ１５内に、発光素子１２を所定のタイミングで駆動させる回路やメモリー部等を内蔵する場合もある。

そして、図２に示すように、上記発光素子１２と受光素子１３および信号処理部１４との夫々を透光性樹脂で封止(１次モールド)して第１,第２樹脂形成体１６,１７を形成し、さらに両樹脂形成体１６,１７をその光の窓部１６a,１７aを除いて高耐熱の遮光性熱可塑性樹脂で一体成形(２次モールド)して第３樹脂形成体１８を形成し、測距デバイス１９を得る。

尚、上記高耐熱の遮光性熱可塑性樹脂としては、例えば、ガラス繊維が４０wt％程度含有されたポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)が用いられる。ここで、上記「高耐熱」とは、熱変形温度が２００℃以上であることを指す。また、第３樹脂形成体１８における両樹脂形成体１６,１７の窓部１６a,１７aに対向する箇所には、発光素子１２から出射された光の通路となる領域に設けられた発光側開口部１８aと受光素子１３に入射される光の通路となる領域に設けられた受光側開口部１８bとが形成されている。

上記第３樹脂形成体１８からは、外部への接続端子２０の他に、リードフレーム１１のＧＮＤ端子に繋がっている１つの端子１１aが突出している。こうして形成された測距デバイス１９に対して、測距デバイス１９とは別体に形成されたレンズを有するレンズ板２１が一体成形されて本光学式測距センサが形成される。

以下、図４に従って、上記レンズ板２１について説明する。レンズ板２１は、発光レンズおよび受光レンズが位置する部分に穴２２a,２２bが穿たれた金属フレーム２２を形成し、この金属フレーム２２を金型(図示せず)内に挿入する。そして、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を穴２２a,２２bの箇所に注入して、発光レンズ２３および受光レンズ２４が成形され、多連となったレンズ板２１から個々のレンズ板２１が切り出される。その場合、金属フレーム２２の材質としては、例えば４２％のＮiと５８％のＦeとを主成分とする合金である４２ＡＬＬＯＹが相応しい。

こうして得られた上記レンズ板２１を、図５に示すように、リードフレーム１１上に多連に形成されている測距デバイス１９の第３樹脂形成体１８上に載置し、３次モールド金型(図示せず)内に挿入する。そして、例えばカーボンが１０wt％〜４０wt％程度含有されたポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)等で成る高耐熱の遮光性熱可塑性樹脂であって尚且つ導電性を有する樹脂で一体成形(３次モールド)して第４樹脂形成体２６を形成し、図１および図２に示すような本光学式測距センサが得られる。

ここで、上記「高耐熱」とは、熱変形温度が２００℃以上であることを指す。また、上記ＰＢＴは、カーボンを１０wt％以上含有しているので、導電性を呈することができる。さらに、上記カーボンの含有量は４０wt％以下であるので熱可塑性を有しており、成形によってレンズ板２１および第３樹脂形成体１８を容易に封止することができる。また、第４樹脂形成体２６には、発光レンズ２３を通過した光および受光レンズ２４に入射される光の通路となる領域に開口部２６a,２６bが形成されている。

以上のごとく、上記発光素子１２および受光素子１３を封止している第３樹脂形成体１８と、発光レンズ２３および受光レンズ２４が成形されているレンズ板２１とを、遮光性熱可塑性樹脂で一体成形して第４樹脂形成体２６を形成して固定している。したがって、生産工程におけるテスト後に、第３樹脂形成体１８(つまり発光素子１２および受光素子１３)とレンズ板２１(つまり発光レンズ２３および受光レンズ２４)との間に相対的なズレが生ずることがなく、製品特性のばらつきを小さくすることができる。

その際に、上記第３樹脂形成体１８および第４樹脂形成体２６を高耐熱の樹脂で構成する一方、発光レンズ２３および受光レンズ２４を熱硬化性樹脂で形成している。したがって、光学式測距センサの実装時における耐熱性を高めることができ、リフローあるいはフロー半田による実装が可能になる。

また、上記レンズ板２１における金属部２５と導電性を有する第４樹脂形成体２６とが電気的に接触する構造になっている。さらに、第４樹脂形成体２６の一部に、リードフレーム１１のＧＮＤ端子に繋がっている１つの端子１１aの先端が挿通されている。したがって、レンズ板２１と第４樹脂形成体２６とが内部の測距デバイス１９に対し電波ノイズをシールドする効果を得ることができ、本光学式測距センサの耐電波ノイズ性を向上させることができるのである。

ここで、上記第４樹脂形成体２６は導電性を有しているので、本光学式測距センサの誤動作を防止するために、第４樹脂形成体２６が端子１１a以外の導電生体に接触するのを避けなければならない。そのため、リードフレーム１１から本光学式測距センサの外部への接続端子部２０は、図２(b)に示すように、第３樹脂形成体１８にのみ接触するようにしている。

また、本実施の形態においては、樹脂モールドを３回行ってもパッケージサイズを最小化させるために、本光学式測距センサのパッケージ底面においては、第３樹脂形成体１８の底面と第４樹脂形成体２６の底面とが単一の平面を構成するように、第４樹脂形成体２６は測距デバイス１９の底面の一部だけを覆っている。つまり、図６(特に図６(b))に示すように、測距デバイス１９の底面を構成する第３樹脂形成体１８の底面における両端部の中央を、第３樹脂形成体１８の底面における他の面よりも矩形状に一段落とし込んている。この落とし込み部１８a,１８bにおける上記他の面からの深さは、第１,第２樹脂形成体１６,１７の底面が露出するまでの深さである。したがって、測距デバイス１９の裏面側からは、落とし込み部１８a,１８bにおいて、上記第１,第２樹脂形成体１６,１７の底面１６b,１７bが見えるようになっている。

こうすることによって、次に、上記３次モールドが行われる際に、測距デバイス１９の裏面側においては、導電性を有する遮光性熱可塑性樹脂を落とし込み部１８a,１８bのみに充填することが可能になる。その結果、図２(a)に示すように、本光学式測距センサのパッケージ底面には、第４樹脂形成体２６と第３樹脂形成体１８とによって単一の平面が形成されることになる。

このように、上記第４樹脂形成体２６は、測距デバイス１９の表側では、レンズ板２１を第３樹脂形成体１８に固定するために、第３樹脂形成体１８とレンズ板２１とを覆うように成形されている。それに対して、測距デバイス１９の裏側では、第３樹脂形成体１８のごく一部を覆っているにすぎない。しかしながら、図１から分かるように、第４樹脂形成体２６は、第３樹脂形成体１８の上面と４つの側面とを覆ってモールドしているので、第４樹脂形成体２６における強度上の問題はない。

次に、上記レンズ板２１の材質について述べる。上述したように、レンズ板２１における金属部２５の材質を４２ＡＬＬＯＹとしている。この４２ＡＬＬＯＹは、発光素子１２,受光素子１３および信号処理部１４が搭載されているリードフレーム１１の材質と同一である。このように、レンズ板２１における金属部２５の材質とリードフレーム１１の材質とを同一とする理由は、次の理由による。

すなわち、上記光学式測距センサを使用している際に周囲温度が変化すると、その温度変化によって光学式測距センサのパッケージが膨張したり収縮したりする。その場合に、レンズ板２１における金属部２５の材質とリードフレーム１１の材質とを同一にしておけば、レンズ板２１の金属部２５に固定されている発光レンズ２３と受光レンズ２４との間隔の膨張寸法あるいは収縮寸法と、リードフレーム１１に固定されている発光素子１２と受光素子１３との間隔の膨張寸法あるいは収縮寸法とを、略同じにすることができるからである。

したがって、本光学式測距センサから測距対象物までの距離が同一である場合に、環境温度が変化しても、上記測距対象物からの反射光が受光レンズ２４で集光されて受光素子１３を照射する際に形成される受光素子１３上のスポットの位置が、殆ど変化することがなく、測距精度のよい光学式測距センサを実現することができるのである。

ここで、本実施の形態において上記レンズ板２１の金属部２５およびリードフレーム１１として使用する４２ＡＬＬＯＹは、メッキ無しでも耐食性がよく、メッキ性もよい。そして、リードフレーム１１は、発光素子１２および受光素子１３に対して金線を用いて内部結線を行うために、あるいは、発光素子１２および受光素子１３と外部との半田接続を行うために、メッキ(銀メッキあるいはパラジウムメッキ等)を行う必要がある。一方、レンズ板２１の金属部２５は、図７に示すように、構造上、金属部２５における発光レンズ２３の周囲２５aと受光レンズ２４の周囲２５bとが外気に露出するので耐食性が必要となる。しかしながら、リードフレーム１１のように半田付けは行わないのでメッキは不要である。以上のことから、レンズ板２１の金属部２５およびリードフレーム１１の材料として、メッキ無しでも耐食性がよく、尚且つメッキ性もよい４２ＡＬＬＯＹが適しているのである。

尚、本実施の形態においては、上記レンズ板２１の金属部２５の材料として、４２ＡＬＬＯＹを用いているが、必ずしも４２ＡＬＬＯＹを用いる必要はなく、ＮiとＦeとの比率が４２％と５８％とは異なる他のＮi‐Ｆe合金の如く、メッキ無しでも耐食性がよく、尚且つメッキ性もよい金属であれば差し支えない。

以上のごとく、本実施の形態の光学式測距センサにおいては、上記発光素子１２と受光素子１３および信号処理部１４との夫々を透光性樹脂で封止して成る第１,第２樹脂形成体１６,１７を、高耐熱の遮光性熱可塑性樹脂で一体成形して第３樹脂形成体１８を形成し、この第３樹脂形成体１８上に、熱硬化性樹脂で発光レンズ２３および受光レンズ２４が成形された金属製のレンズ板２１を載置する。そして、高耐熱の遮光性熱可塑性樹脂であって尚且つ導電性を有する樹脂で一体成形して第４樹脂形成体２６を形成し、レンズ板２１を第４樹脂形成体２６によって第３樹脂形成体１８に固定するようにしている。

このように、上記第１,第２樹脂形成体１６,１７を、高耐熱の遮光性熱可塑性樹脂でモールドすると共に、上記発光レンズ２３および受光レンズ２４を熱硬化性樹脂で成形している。したがって、光学式測距センサの実装時における耐熱性を高めることができ、リフローあるいはフロー半田による実装が可能になる。

その際に、上記２次モールドを行う遮光性熱可塑性樹脂および上記３次モールドを行う遮光性熱可塑性樹脂における熱変形温度が２００℃以上であれば、高耐熱性を有するために望ましい。

さらに、上記レンズ板２１を第３樹脂形成体１８に対して第４樹脂形成体２６によって固定すると共に、レンズ板２１における金属部２５の材質をリードフレーム１１の材質とを同一にしている。したがって、生産工程におけるテスト後にも、環境に温度変化が生じても、発光素子１２と発光レンズ２３との位置関係、および、受光素子１３と受光レンズ２４との位置関係が変わることが無く、上記生産工程や膨張収縮による特性変動を小さくすることができる。

さらに、上記レンズ板２１を第３樹脂形成体１８に対して固定する第４樹脂形成体２６は、導電性を有すると共に、リードフレーム１１のＧＮＤ端子に繋がっている１つの端子１１aとレンズ板２１の金属部２５とに電気的に接触している。したがって、レンズ板２１と第４樹脂形成体２６とによって電波ノイズをシールドすることができ、本光学式測距センサの耐電波ノイズ性を向上させることができる。その際に、端子１１aとレンズ板２１の金属部２５との上記接触は、本光学式測距センサのパッケージ内で行われる。したがって、電波ノイズをシールドするために光学式測距センサが大型化するのを防止でき、光学式測距センサの小型化を図ることができる。

・第２実施の形態
本実施の形態は、上記第１実施の形態によって形成された光学式測距センサを搭載した電子機器に関する。

以上のごとく、上記第１実施の形態によれば、小型で、高性能で、実装が容易な光学式測距センサを実現できる。したがって、こうして得られた光学式測距センサは、パーソナルコンピュータに搭載することが容易である。そして、パーソナルコンピュータに搭載された上記光学式測距センサによって、パーソナルコンピュータの前に人が居るか居ないかを正確に検知することを可能にする。その場合には、人が居なくなるとパーソナルコンピュータをスリープモードにすることにより、省エネルギー化を効率よく安価にできるのである。

さらに、こうして得られた光学式測距センサは、カメラ付き携帯電話に搭載することが容易である。そして、カメラ付き携帯電話に搭載された上記光学式測距センサによって、被写体までの距離を計測することが可能になる。その場合には、上記カメラのフォーカスを自動で高速に且つ正確に合わせる(オートフォーカス)機能を、安価に実現することができるのである。

また、上記光学式測距センサは、パーソナルコンピュータおよびカメラ付き携帯電話に限らず、光学式測距結果を必要とする他の電子機器に搭載しても差し支えない。

１１…リードフレーム、
１１a…ＧＮＤ端子に繋がる端子、
１２…発光素子、
１３…受光素子、
１４…信号処理部、
１５…チップ、
１６…第１樹脂形成体、
１７…第２樹脂形成体、
１６a…第１樹脂形成体の窓部、
１７a…第２樹脂形成体の窓部、
１８…第３樹脂形成体、
１９…測距デバイス、
２０…接続端子、
２１…レンズ板、
２２…金属フレーム、
２３…発光レンズ、
２４…受光レンズ、
２５…レンズ板の金属部、
２６…第４樹脂形成体。

Claims (8)

1. リードフレームと、
   上記リードフレームに搭載された発光素子と、
   上記リードフレームに搭載されると共に、測距対象物で反射された上記発光素子からの光が入射されて、上記入射された光のスポット位置を検出する受光素子と、
   上記リードフレームに搭載されると共に、上記受光素子から出力された信号を処理する信号処理部と、
   上記発光素子,上記受光素子および上記信号処理部の夫々を封止する透光性樹脂体と、
   遮光性を有すると共に、上記透光性樹脂体の全てを一体に封止する熱変形温度が２００℃以上の第１熱可塑性樹脂体と、
   金属で形成されると共に、透光性を有する熱硬化性樹脂で形成された発光レンズおよび受光レンズが設けられて、上記第１熱可塑性樹脂体上に載置されたレンズ板と、
   遮光性を有すると共に、上記第１熱可塑性樹脂体および上記レンズ板を一体に封止する熱変形温度が２００℃以上の第２熱可塑性樹脂体と
   を備え、
   上記第１熱可塑性樹脂体は、上記発光素子から出射された光の通路となる領域に設けられた発光側開口部と、上記受光素子に入射される光の通路となる領域に設けられた受光側開口部とを有しており、
   上記レンズ板は、上記発光レンズおよび上記受光レンズを上記第１熱可塑性樹脂体の上記発光側開口部および上記受光側開口部に位置させており、
   上記第２熱可塑性樹脂体は、上記発光レンズを通過した光および上記受光レンズに入射される光の通路となる領域に開口部を有すると共に、上記レンズ板における金属の領域に接触している
   ことを特徴とする光学式測距センサ。
2. 請求項１に記載の光学式測距センサにおいて、
   上記レンズ板における上記発光レンズおよび上記受光レンズは、透光性エポキシ樹脂で形成されている
   ことを特徴とする光学式測距センサ。
3. 請求項１あるいは請求項２に記載の光学式測距センサにおいて、
   上記第２熱可塑性樹脂体は、１０重量％以上且つ４０重量％以下のカーボンを含有している
   ことを特徴とする光学式測距センサ。
4. 請求項３に記載の光学式測距センサにおいて、
   上記第２熱可塑性樹脂体は、上記リードフレームの接地端子にパッケージ内で接触している
   ことを特徴とする光学式測距センサ。
5. 請求項３あるいは請求項４に記載の光学式測距センサにおいて、
   上記リードフレームにおける当該光学式測距センサの外部への接続端子部は、上記第１熱可塑性樹脂体にのみ接触している
   ことを特徴とする光学式測距センサ。
6. 請求項１から請求項５までの何れか一つに記載の光学式測距センサにおいて、
   上記第１熱可塑性樹脂体の底面の一部と、上記第２熱可塑性樹脂体の底面の一部とは、同一平面を形成しており、
   上記同一平面は、当該光学式測距センサの底面を構成している
   ことを特徴とする光学式測距センサ。
7. 請求項１から請求項６までの何れか一つに記載の光学式測距センサにおいて、
   上記レンズ板における上記金属の部分の材質と上記リードフレームの材質とは、共に鉄とニッケルとの合金である
   ことを特徴とする光学式測距センサ。
8. 請求項１から請求項７までの何れか一つに記載された光学式測距センサを搭載したことを特徴とする電子機器。

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