JP2016161458A - 光センサ - Google Patents

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Abstract

【課題】配置自由度を向上することができる光センサを提供する。
【解決手段】光センサ１００は、基板２２と遮光膜２６とを備えている。光センサ１００は、表面２００ａを有するフロントガラス２００に対し、表面２００ａと、基板２２の一面２２ａと、が互いに平行となるように、取り付けられる。基板２２の一面２２ａ側には、複数の第１受光素子２８が形成されている。遮光膜２６は、各第１受光素子２８に対応する第１開口部３０を複数有し、各第１受光素子２８に対する入射光の進行方向を規定する。複数の第１受光素子２８は、入射光の進行方向と基板２２の厚さ方向とのなす入射角度が互いに同じ受光素子群３２を少なくとも１つ有している。厚さ方向の投影視において、同じ受光素子群３２を構成する第１受光素子２８と、対応する第１開口部３０と、の位置関係は、厚さ方向を軸として３回以上の回転対称性を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の受光素子が一面側に形成された基板と、基板に対して一面上に配置されるとともに各受光素子に対する入射光の進行方向を規定する遮光膜と、を備える光センサに関する。
従来、特許文献１に記載のように、複数の受光素子が形成された半導体基板と、各受光素子に対する入射光の進行方向を規定する遮光膜と、を備える光センサが知られている。複数の受光素子は、一面における所定の中心点を基準に半円状に並んで配置されている。遮光膜は、各第１受光素子に対応する開口部を有している。
特開２０１２−１０３１２８号公報
ところで、上記した光センサは、フロントガラス等の被取付部材に対して、半導体基板の厚さ方向を軸とする回転角度が所定角度となるように取り付けられる。以下、半導体基板の厚さ方向を軸とする光センサの回転角度を、取り付け角度と示す。この取り付け構造では、取り付け角度に応じて、光センサに対する入射光の進行方向が変わる。
そのため、取り付け角度に応じて、受光素子及び開口部が所定の位置関係となるように光センサを設計する必要がある。言い換えると、受光素子及び開口部が所定の位置関係となるように設計をした光センサについては、取り付け角度が所定の角度に固定されることとなる。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、配置自由度を向上することができる光センサを提供することを目的とする。
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として下記の実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
開示された発明のひとつは、入射光の強度に応じた検出信号を出力する複数の第１受光素子（２８）が一面（２２ａ）側に形成された基板（２２）と、前記基板に対して前記一面上に配置されるとともに、各第１受光素子に対応する第１開口部（３０）を複数有し、各第１受光素子に対する入射光の進行方向を規定する遮光膜（２６）と、を備える光センサであって、複数の前記第１受光素子は、入射光の進行方向が前記基板の厚さ方向と異なるように形成され、且つ、入射光の進行方向と前記厚さ方向とのなす入射角度が互いに同じ受光素子群（３２）を少なくとも１つ有し、前記厚さ方向の投影視において、同じ前記受光素子群を構成する前記第１受光素子と、対応する前記第１開口部と、の位置関係は、前記厚さ方向を軸として３回以上の回転対称性を有することを特徴とする。
以下、光センサをフロントガラス等の被取付部材に対して取り付けた場合において、基板の厚さ方向を軸とする光センサの回転角度を取り付け角度と示す。上記構成では、厚さ方向を軸に光センサを回転させると、第１受光素子及び第１開口部の位置関係が同じとなる取り付け角度が、３つ以上ある。言い換えると、厚さ方向を軸に光センサを回転させると、検出特性が近くなる取り付け角度が、３つ以上ある。したがって、取り付け角度が１つに固定されることなく、光センサの配置自由度を向上することができる。
第１実施形態に係る光センサの概略構成を示す側面図である。 光センサの概略構成を示す平面図である。 検出部の詳細構造を示す平面図である。 図３のIＶ−IＶ線に沿う断面図である。 第２実施形態に係る光センサの検出部の詳細構造を示す平面図であって、図３に対応する。 図５のＶI−ＶI線に沿う断面図である。 第１変形例に係る光センサの概略構成を示す平面図であって、図２に対応する。 第２変形例に係る光センサの検出部の詳細構造を示す断面図であって、図４に対応する。 第３変形例に係る光センサの検出部の詳細構造を示す平面図であって、図３に対応する。 第４変形例に係る光センサの検出部の詳細構造を示す平面図であって、図３に対応する。 第５変形例に係る光センサの検出部の詳細構造を示す断面図であって、図３に対応する。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。基板の厚さ方向をＺ方向、Ｚ方向と直交する特定の方向をＸ方向、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向をＹ方向と示す。Ｘ方向及びＹ方向により規定される平面をＸＹ平面と示す。ＸＹ平面に沿う形状を平面形状と示す。
（第１実施形態）
先ず、図１及び図２に基づき、光センサ１００の概略構成について説明する。
光センサ１００は、入射光を検出する装置である。光センサ１００は、入射光の強度、及び、進行方向に応じた検出信号を出力する。
本実施形態では、光センサ１００は、車両に取り付けられるセンサである。光センサ１００は、検出信号を車両に搭載された外部機器に出力する。光センサ１００の検出信号は、車両の状態を制御するための信号である。
光センサ１００としては、ヘッドライトのオンオフを制御するライトセンサを採用することができる。また、光センサ１００としては、例えば、エアコンを制御するための検出信号を出力する日射センサを採用することもできる。光センサ１００が日射センサとされた例では、光センサがエアコンＥＣＵに検出信号を出力し、エアコンＥＣＵが検出信号に基づきエアコンを制御する。さらに、光センサ１００としては、例えば、ＨＵＤの輝度を調整するための検出信号を出力するセンサを採用することもできる。以下、ＨＵＤの輝度を調整するための検出信号を出力する光センサ１００を、ＨＵＤセンサと示す。
さらに、光センサ１００が、日射センサ、ライトセンサ、及びＨＵＤセンサの機能うち、複数の機能を有するセンサとされた例を採用することもできる。光センサ１００は、入射光の入射角度に応じた検出信号を出力するものである。
光センサ１００が、入射光を検出する検出部２０とは別に、雨滴を検出する検出部を有する例を採用することもできる。この例では、光センサ１００が、入射光を検出するとともに、フロントガラス２００の裏面２００ｂに付着する雨滴を検出する。
光センサ１００は、車両のフロントガラス２００に取り付けられている。フロントガラス２００は、表面２００ａと、表面２００ａと反対の裏面２００ｂと、を有している。表面２００ａは車両室内側の面であり、裏面２００ｂは車両外部側の面である。表面２００ａに光センサ１００が取り付けられている。
表面２００ａ及び裏面２００ｂは、曲面とされている。しかしながら、表面２００ａにおいて光センサ１００が取り付けられる部分は、ＸＹ平面に沿う平面とみなすことができる。以下、表面２００ａにおいて光センサ１００が取り付けられる部分を、表面２００ａと示す。なお、Ｙ方向は、車両が配置された路面に沿う方向とされている。Ｙ方向の投影視において、車両が配置された路面に対して、表面２００ａがなす角度をガラス角度αと示す。入射光は、フロントガラス２００を介して、光センサに入射する。光センサ１００は、ケース１０と、検出部２０と、コネクタ４０と、を備えている。
ケース１０は、光センサ１００の外郭を構成するものであり、検出部２０を収容する部材である。ケース１０は、図示しないブラケットにより、表面２００ａに固定されている。ケース１０は、例えば、樹脂材料を用いて形成されている。
検出部２０は、光センサ１００において、入射光を検出するものである。検出部２０には、フロントガラス２００を介して入射光が入射される。検出部２０は、入射光の強度、及び、進行方向に応じた検出信号を出力する。検出部２０の詳細構造については、下記で説明する。
コネクタ４０は、検出部２０と、ＥＣＵ等の外部機器と、を電気的に中継するものである。コネクタ４０は、ケース１０と一体に成形又はケース１０に装着される。コネクタ４０は、検出部２０と電気的に接続されている。コネクタ４０は、外部機器のコネクタと嵌合する。これにより、検出部２０の検出信号を外部機器に出力することができる。コネクタ４０は、ケース１０に対して、Ｘ方向のうちフロントガラス２００の上端側に形成されている。
所定の基準線に対して、Ｚ方向を軸とする光センサ１００の回転角度が所定の角度となるように、光センサ１００を取り付ける。以下、Ｚ方向を軸として、基準線に対する光センサ１００の回転角度を取り付け角度βと示す。取り付け角度βは、車両外部側からの投影視において、Ｚ方向を軸として、基準線に対して、時計回りに、ケース１０の中心とコネクタ４０の中心とを結ぶ線がなす角度とする。
基準線は、Ｚ方向の投影視において、ケース１０の中心から、Ｙ方向のうち一方の方向へ向かう線である。本実施形態では、取り付け角度βが９０度とされている。なお、取り付け角度βの範囲は、０度以上３６０度未満とする。図２では、基準線を一点鎖線、ケース１０の中心とコネクタ４０とを結ぶ線を二点鎖線で示している。
次に、図３及び図４に基づき、検出部２０の詳細構造について説明する。なお、図３では、第１受光素子２８の平面形状を明確にするために、第１受光素子２８にハッチングを施す。
図３及び図４に示すように、検出部２０は、基板２２と、透光膜２４と、遮光膜２６と、を有している。基板２２におけるフロントガラス２００側の一面２２ａに対して、入射光が入射される。本実施形態において、基板２２は、半導体基板とされている。基板２２の一面２２ａ側には、複数の第１受光素子２８が形成されている。各第１受光素子２８は、入射光の強度に応じた検出信号を出力する。
本実施形態において、第１受光素子２８はフォトダイオードとされている。第１受光素子２８は、基板２２において、イオン注入により形成された拡散層とされている。また、本実施形態では、４個の第１受光素子２８が基板２２に形成されている。詳しくは、基板２２の一面２２ａ側に、第１受光素子２８として、第１フォトダイオード２８ａ、第２フォトダイオード２８ｂ、第３フォトダイオード２８ｃ、第４フォトダイオード２８ｄが形成されている。
また、検出部２０は、図示しない増幅部と処理部とを有している。増幅部は、各第１受光素子２８の検出信号を増幅する。処理部は、増幅部により増幅された検出信号を積算する。処理部により積算された信号は、光センサ１００の検出信号として、外部機器に出力される。一面２２ａ上には、透光膜２４が形成されている。
透光膜２４は、入射光を透過する。透光膜２４は、例えば、アクリル樹脂、酸化シリコンを用いて形成される。透光膜２４は、一面２２ａ上に配置されている。透光膜２４における基板２２と反対側の裏面２４ａ上には、遮光膜２６が配置されている。
遮光膜２６は、入射光を遮光し、各第１受光素子２８に対する入射光の進行方向を規定するものである。遮光膜２６は、例えば、アルミニウムを用いて形成される。遮光膜２６は、透光膜２４側の一面２６ａと、一面２６ａと反対の裏面２６ｂと、を有している。遮光膜２６には、入射光が通過する第１開口部３０が形成されている。第１開口部３０は、一面２６ａから裏面２６ｂにわたって形成された貫通孔である。第１開口部３０は、各第１受光素子２８に対応して複数形成されている。
入射光は、第１開口部３０を通過するとともに、透光膜２４を透過して第１受光素子２８に入射する。Ｚ方向の投影視において、第１受光素子２８と第１開口部３０との位置関係に応じて、第１受光素子２８に対する入射光の進行方向が決定される。詳しくは、第１受光素子２８の中心に対して所定の進行方向の入射光が入射するように、Ｚ方向の投影視において、第１受光素子２８の中心と、第１開口部３０の中心と、の相対位置が決定される。本実施形態において、第１開口部３０の平面形状は、真円形状とされている。
本実施形態では、入射光の入射角度として、第１角度θと、第２角度φと、を採用する。第１角度θとは、Ｚ方向、及び、第１受光素子２８に対する入射光の進行方向がなす角度である。第１角度θは、特許請求の範囲に記載の入射角度に相当する。第１角度θの範囲は、０度以上９０度以下とする。第２角度φとは、車両室外側からの投影視において、所定の基準方向に対して、Ｚ方向を軸として、時計回りに、第１受光素子２８に対する入射光の進行方向がなす角度である。基準方向は、Ｘ方向のうち、フロントガラス２００の下端から上端に向かう方向とする。第２角度φの範囲は、０度以上３６０度未満とする。
複数の第１受光素子２８は、入射光の進行方向がＺ方向と異なるように形成されている。すなわち、第１受光素子２８及び対応する第１開口部３０の位置関係は、第１角度θが０度より大きくなるように形成されている。
複数の第１受光素子２８は、第１角度θが互いに同じ受光素子群３２を、少なくとも１つ有している。言い換えると、遮光膜２６は、複数の第１受光素子２８に対して、第１角度θが互いに同じとなるように形成されている。本実施形態では、全ての第１受光素子２８が、１つの受光素子群３２を構成している。Ｚ方向の投影視において、第１受光素子２８及び対応する第１開口部３０の距離に応じて、第１受光素子２８に対する第１角度θが決定する。よって、各第１受光素子２８及び対応する第１開口部３０の距離は、互いにほぼ同じとされている。
Ｚ方向の投影視において、同じ受光素子群３２を構成する第１受光素子２８と、対応する第１開口部３０と、の位置関係が、Ｚ方向を軸として３回以上の回転対称性を有する。言い換えると、遮光膜２６は、Ｚ方向の投影視において、第１角度θが同じとされた第１受光素子２８に対する入射光の進行方向が、Ｚ方向を軸として３回以上の回転対称性を有するように形成されている。本実施形態では、第１受光素子２８と第１開口部３０との位置関係が、Ｚ方向を軸として４回の回転対称性を有する。
第１フォトダイオード２８ａに対する第２角度φは０度、第２フォトダイオード２８ｂに対する第２角度φは９０度とされている。第３フォトダイオード２８ｃに対する第２角度φは１８０度、第４フォトダイオード２８ｄに対する第２角度φは２７０度とされている。第１受光素子２８及び第１開口部３０が回転対称性を有する構成では、同じ受光素子群３２を構成する第１受光素子２８に対する第２角度φの値が、０度以上３６０度未満の範囲で等間隔となる。
Ｚ方向の投影視において、第１フォトダイオード２８ａに対する入射光の進行方向はＸ方向うち一方、第３フォトダイオード２８ｃに対する入射光の進行方向はＸ方向うち他方とされている。また、Ｚ方向の投影視において、第２フォトダイオード２８ｂに対する入射光の進行方向はＹ方向うち一方、第４フォトダイオード２８ｄに対する入射光の進行方向はＹ方向うち他方とされている。
一面２２ａにおいて、複数の第１受光素子２８は、真円形状をなす円形パターン上に配置されている。図３では、円形パターンを二点鎖線で示す。以下、円形パターンの中心を中心Ｏと示す。Ｚ方向の投影視において、中心Ｏと、各第１受光素子２８と、を結ぶ線上に第１開口部３０が形成されている。
Ｚ方向の投影視において、第１受光素子２８は、対応する第１開口部３０よりも中心Ｏから遠くなるように、第１受光素子２８及び第１開口部３０が形成されている。Ｚ方向の投影視において、第１受光素子２８及び第１開口部３０の位置関係が、中心Ｏを通るとともにＺ方向に沿う方向を軸として、４回の回転対称性を有する。
上記したように、各第１開口部３０は、対応する第１受光素子２８の中心に対して、所定の入射角度の入射光が入射するように形成されている。これに対し、第１受光素子２８の中心以外の部分にも入射光が入射される。第１受光素子２８の平面形状、及び、その面積に応じて、第１受光素子２８に対する入射角度の範囲が決定される。
各第１受光素子２８の平面形状は、Ｚ方向を軸として、互いに回転対称な形状とされている。本実施形態では、各第１受光素子２８の平面形状が、中心Ｏを通るとともにＺ方向に沿う方向を軸として、互いに４回の回転対称な形状とされている。
また、各第１受光素子２８の平面形状は、円環を等分してなる扇形状をなしている。第１受光素子２８の平面形状は、対応する第１開口部３０の中心との最短距離が互いに同じとなるように形成されている。詳しくは、Ｚ方向の投影視において、第１受光素子２８における扇形状の内周における各部分と、第１開口部３０の中心と、の最短距離が互いに同じとされている。Ｚ方向の投影視において、各第１受光素子２８における扇形状の中心角は、９０度とされている。これにより、各第１受光素子２８が受光可能な第２角度φの範囲は、９０度とされている。
第１フォトダイオード２８ａが受光可能な第２角度φの範囲は、０度以上４５度以下、及び、３１５度以上３６０度未満とされている。第２フォトダイオード２８ｂが受光可能な第２角度φの範囲は、４５度以上１３５度以下とされている。第３フォトダイオード２８ｃが受光可能な第２角度φの範囲は、１３５度以上２２５度以下とされている。第４フォトダイオード２８ｄが受光可能な第２角度φの範囲は、２２５度以上３１５度以下とされている。
次に、上記した光センサ１００の効果について説明する。
本実施形態では、同じ受光素子群３２を構成する第１受光素子２８と、対応する第１開口部３０と、の位置関係が、Ｚ方向を軸として３回以上の回転対称性を有する。これによれば、Ｚ方向を軸に光センサ１００を回転させると、第１受光素子２８及び第１開口部３０の位置関係が同じとなる取り付け角度βが、３つ以上ある。言い換えると、Ｚ方向を軸に光センサ１００を回転させると、検出特性が近くなる取り付け角度βが、３つ以上ある。したがって、取り付け角度βが１つに固定されることなく、光センサ１００の配置自由度を向上することができる。
ところで、Ｚ方向を軸として、第１受光素子２８と第１開口部３０との位置関係における回転対称が２回のみとされた構成が考えられる。しかしながら、この構成では、所定の第２角度φとされた入射光が第１受光素子２８に入射し難い虞がある。これに対し、各第１受光素子２８に対する第２角度φの範囲を大きくするため、第１受光素子２８の平面形状の面積を大きくする構成が考えられる。しかしながら、この構成では、光センサ１００が、第２角度φの異なる入射光を判別し難く、第２角度φに対する検出精度が低下する虞がある。
これらに対し、回転対称性が３回以上とされた本実施形態では、第１受光素子２８の平面形状の面積を大きくすることなく、光センサ１００の検出可能な第２角度φの範囲を大きくすることができる。したがって、光センサ１００が、検出可能な第２角度φの範囲を大きくしつつ、第２角度φに対する検出精度の低下を抑制することができる。
また、本実施形態では、各第１受光素子２８の平面形状は、Ｚ方向を軸として、互いに回転対称な形状とされている。これによれば、各第１受光素子２８における検出特性をより近くすることができる。すなわち、互いに異なる取り付け角度βで取り付けた光センサ１００の検出特性をより近くすることができる。よって、光センサ１００を異なる取り付け角度βで取り付け易く、光センサ１００の配置自由度をより向上することができる。
ところで、第１開口部３０を通過する入射光は、遮光膜２６から基板２２へ向かうほど、Ｚ方向の投影視において第１開口部３０から離れる。よって、第１開口部３０を所定の第１角度θで通過する入射光が、一面２２ａに入射可能な範囲は、Ｚ方向の投影視において、円環形状をなす。Ｚ方向の投影視において、この円環形状の中心は、第１開口部の中心と一致している。
これに対し、本実施形態では、各第１受光素子の平面形状は、円環を等分してなる扇形状をなすとともに、対応する第１開口部３０の中心との最短距離が互いに同じとなるように形成されている。言い換えると、第１受光素子２８の平面形状は、対応する第１開口部３０を所定の第１角度θで通過する入射光の入射可能な全ての範囲に合わせた形状とされている。
これによれば、受光素子群３２に対して、第１角度θの範囲を狭くしつつ、第２角度φにおける全ての範囲の入射光が入射される。したがって、光センサ１００において、第１角度θの検出精度を向上することができ、且つ、全ての取り付け角度βで取り付けることができる。すなわち、第１角度θの検出精度を向上しつつ、光センサ１００の配置自由度をより向上することができる。
また、本実施形態では、第１受光素子２８と、対応する第１開口部３０と、の位置関係が、Ｚ方向を軸として、偶数回の回転対称性を有する。これによれば、Ｚ方向を軸として、光センサ１００を１８０度回転させて配置した場合の検出特性を近くすることができる。よって、光センサ１００を、所定の取り付け角度βから、１８０度回転させて配置し易い。
（第２実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した光センサ１００と共通する部分についての説明は割愛する。なお、図５では、第１受光素子２８及び第２受光素子３４の平面形状を明確にするために、第１受光素子２８及び第２受光素子３４にハッチングを施す。
図５及び図６に示すように、複数の第１受光素子２８は、受光素子群３２を複数有している。各受光素子群３２に対する第１角度θは、互いに異なる。本実施形態では、複数の第１受光素子２８が、受光素子群３２として、第１受光素子群３２ａ、第２受光素子群３２ｂ、第３受光素子群３２ｃを有している。
第１受光素子群３２ａに対する第１角度θは、第２受光素子群３２ｂに対する第１角度θよりも大きくされている。よって、Ｚ方向の投影視において、第１受光素子２８と第１開口部３０との距離は、第１受光素子群３２ａの方が、第２受光素子群３２ｂよりも短くされている。第２受光素子群３２ｂに対する第１角度θは、第３受光素子群３２ｃに対する第１角度θよりも大きくされている。そのため、Ｚ方向の投影視において、第１受光素子２８と第１開口部３０との距離は、第２受光素子群３２ｂの方が、第３受光素子群３２ｃよりも短くされている。
各受光素子群３２は、４つの第１受光素子２８により構成されている。全ての受光素子群３２では、Ｚ方向の投影視における第１受光素子２８と第１開口部３０との位置関係が、Ｚ方向を軸として、４回の回転対称性を有する。言い換えると、遮光膜２６は、受光素子群３２毎に、Ｚ方向の投影視における第１受光素子２８に対する入射光の進行方向が、Ｚ方向を軸として、４回の回転対称性を有するように形成されている。
第１実施形態と同様に、一面２２ａにおいて、複数の第１受光素子２８は、真円形状をなす円形パターン上に形成されている。受光素子群３２毎に、互いに異なる円形パターン上に、第１受光素子２８が形成されている。各受光素子群３２の円形パターンの中心は、互いにほぼ一致している。第１受光素子群３２ａの円形パターンの径は、第２受光素子群３２ｂの円形パターンの径よりも短くされている。第２受光素子群３２ｂの円形パターンの径は、第３受光素子群３２ｃの円形パターンの径よりも短くされている。
検出部２０は、第１受光素子２８に対する第１角度θと異なる角度で入射光が入射される第２受光素子３４を有している。基板２２の一面２２ａ側における、第１受光素子２８が形成された箇所と異なる箇所に、第２受光素子３４が形成されている。本実施形態において、第２受光素子３４に対する第１角度θは、０度とされている。第２受光素子３４は、第１受光素子２８と同様に、入射光の強度に応じた検出信号を出力する。本実施形態では、第２受光素子３４が、フォトダイオードとされている。第２受光素子３４の平面形状は、真円形状とされている。
遮光膜２６は、第２受光素子３４に対応して形成された第２開口部３６を有している。Ｚ方向の投影視において、第２開口部３６は、第２受光素子３４とほぼ同じ位置に形成されている。第２受光素子３４の平面形状は、真円形状とされている。第２開口部３６は、第１開口部３０と同様に、一面２６ａから裏面２６ｂにわたって形成された貫通孔である。
ところで、ガラス角度αが互いに異なるフロントガラス２００に光センサ１００を取り付ける構成では、同じ入射光であっても、光センサ１００に対する入射角度が異なる。これによれば、第１受光素子２８及び第１開口部３０が所定の位置関係となるように設計した光センサ１００については、取り付け可能なガラス角度αが固定されることとなる。
これに対し、本実施形態において、複数の第１受光素子２８は、第１角度θが互いに異なる受光素子群３２を複数有している。そのため、光センサ１００は、複数の第１角度θの入射光を検出可能である。言い換えると、ガラス角度αが互いに異なるフロントガラス２００に取り付けた場合であっても、いずれかの受光素子群３２が入射光を受光し易い。したがって、ガラス角度αが互いに異なるフロントガラス２００に対して光センサ１００を取り付け易く、光センサ１００の配置自由度を向上することができる。
また、本実施形態では、第１受光素子２８に対する第１角度θと異なる第１角度θで入射光が入射する第２受光素子３４が、基板２２に形成されている。よって、光センサ１００が検出可能な第１角度θの範囲を広くすることができる。したがって、ガラス角度αが互いに異なるフロントガラス２００に対して光センサ１００を取り付け易く、光センサ１００の配置自由度を向上することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
上記実施形態では、取り付け角度βが９０度とされた例を示したが、これに限定するものではない。図７の第１変形例に示すように、取り付け角度βが２７０度とされた例を採用することもできる。第１変形例では、光センサ１００の検出特性を、上記実施形態における光センサ１００の検出特性と近くすることができる。
また、上記実施形態では、遮光膜２６が１つとされた例を示したが、これに限定するものではない。図８の第２変形例に示すように、検出部２０が、複数の遮光膜２６を有する例を採用することもできる。第２変形例では、検出部２０が、２つの透光膜２４と、２つの遮光膜２６と、を有している。複数の透光膜２４及び複数の遮光膜２６は、互いに積層されている。また、第２変形例では、基板２２に第２受光素子３４が形成されている。
Ｚ方向のうち、検出部２０からフロントガラス２００へ向かう方向において、基板２２、透光膜２４、遮光膜２６、透光膜２４、遮光膜２６の順に積層されている。各遮光膜２６には、第１開口部３０及び第２開口部３６が形成されている。
第１開口部３０は、対応する第１受光素子２８に対して、第１角度θが所定の角度となるように形成されている。そのため、Ｚ方向の投影視において、互いに同じ第１受光素子２８に対応する各遮光膜２６の第１開口部３０は、異なる位置に形成されている。第２開口部３６は、対応する第２受光素子３４に対して、第１角度θが０度となるように形成されている。そのため、Ｚ方向の投影視において、互いに同じ第２受光素子３４に対応する各遮光膜２６の第２開口部３６は、同じ位置に形成されている。
また、検出部２０が、透光膜２４を有さない例を採用することもできる。例えば、一面２２ａ上に遮光膜２６のみが配置され、遮光膜２６の第１開口部３０により各第１受光素子２８に対する入射光の進行方向が規定される。
また、上記実施形態では、第１受光素子２８と第１開口部３０との位置関係が、Ｚ方向を軸として、４回の回転対称性を有する例を示したが、これに限定するものではない。図９の第３変形例に示すように、第１受光素子２８と第１開口部３０との位置関係が、Ｚ方向を軸として、８回の回転対称性を有する例を採用することもできる。また、図１０の第４変形例に示すように、第１受光素子２８と第１開口部３０との位置関係が、Ｚ方向を軸として、３回の回転対称性を有する例を採用することもできる。
また、上記実施形態では、複数の第１受光素子２８が円形パターン上に並んで形成された例を示したが、これに限定するものではない。一面２２ａにおける複数の第１受光素子２８同士の相対位置は、限定されない。図１１の第５変形例に示すように、複数の第１受光素子２８がＹ方向に並んで形成された例を採用することもできる。
第５変形例では、第１実施形態と同様に、４つの第１受光素子２８が基板２２に形成されている。各第１受光素子２８と、対応する第１開口部３０と、の位置関係が、Ｚ方向を軸として、４回の回転対称性を有するように形成されている。第１受光素子２８及び第１開口部３０の位置関係における回転対称性は、Ｚ方向の投影視における第１受光素子２８及び第１開口部３０の相対位置、すなわち第１角度θ及び第２角度φにより決定される。
第５変形例では、各第１受光素子２８に対して、第１角度θが互いに同じとされ、且つ、
第２角度φの値が、０度以上３６０度未満の範囲で、等間隔とされている。そのため、第１受光素子２８及び第１開口部３０の位置関係は、Ｚ方向を軸として回転対称性を有している。
また、上記実施形態では、第１受光素子２８の平面形状が扇形状とされた例を示したが、これに限定するものではない。第１受光素子２８の平面形状が、例えば、真円形状、矩形状とされた例を採用する事もできる。また、上記実施形態では、各第１受光素子２８の平面形状が、Ｚ方向を軸として、互いに回転対称な形状とされた例を示したが、これに限定するものではない。
１０…ケース、２０…検出部、２２…基板、２２ａ…一面、２４…透光膜、２４ａ…裏面、２６…遮光膜、２６ａ…一面、２６ｂ…裏面、２８…第１受光素子、２８ａ…第１フォトダイオード、２８ｂ…第２フォトダイオード、２８ｃ…第３フォトダイオード、２８ｄ…第４フォトダイオード、３０…第１開口部、３２…受光素子群、３２ａ…第１受光素子群、３２ｂ…第２受光素子群、３２ｃ…第３受光素子群、３４…第２受光素子、３６…第２開口部、４０…コネクタ、１００…光センサ、２００…フロントガラス、２００ａ…表面、２００ｂ…裏面

Claims (7)

  1. 入射光の強度に応じた検出信号を出力する複数の第１受光素子（２８）が一面（２２ａ）側に形成された基板（２２）と、
    前記基板に対して前記一面上に配置されるとともに、各第１受光素子に対応する第１開口部（３０）を複数有し、各第１受光素子に対する入射光の進行方向を規定する遮光膜（２６）と、を備える光センサであって、
    複数の前記第１受光素子は、入射光の進行方向が前記基板の厚さ方向と異なるように形成され、且つ、入射光の進行方向と前記厚さ方向とのなす入射角度が互いに同じ受光素子群（３２）を少なくとも１つ有し、
    前記厚さ方向の投影視において、同じ前記受光素子群を構成する前記第１受光素子と、対応する前記第１開口部と、の位置関係は、前記厚さ方向を軸として３回以上の回転対称性を有することを特徴とする光センサ。
  2. 複数の前記第１受光素子は、前記受光素子群を複数有し、
    各受光素子群に対する入射角度は、互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の光センサ。
  3. 前記厚さ方向の投影視において、同じ前記受光素子群を構成する前記第１受光素子は、前記厚さ方向を軸として互いに回転対称な形状とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光センサ。
  4. 前記厚さ方向の投影視において、同じ前記受光素子群を構成する前記第１受光素子は、円環を等分してなる扇形状をなすとともに、対応する前記第１開口部の中心との最短距離が互いに同じとなるように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光センサ。
  5. 前記厚さ方向の投影視において、同じ前記受光素子群を構成する前記第１受光素子と、対応する前記第１開口部と、の位置関係が、前記厚さ方向を軸として偶数回の回転対称性を有するように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光センサ。
  6. 前記基板の一面側における前記第１受光素子が形成された箇所と異なる箇所には、入射光の強度に応じた検出信号を出力する第２受光素子（３４）が形成され、
    前記遮光膜は、前記第２受光素子に対して、前記第１受光素子に対する入射角度と異なる入射角度で入射光を入射させる第２開口部（３６）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光センサ。
  7. 複数の前記遮光膜を備え、
    複数の前記遮光膜は、互いに積層されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光センサ。
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