JP7365124B2 - 近接センサおよびこれを用いた電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、近接センサおよびこれを用いた電子機器に関する。
例えば物体の有無や被検出物までの距離の検出を行うために、近接センサが用いられる。近接センサは、発光素子および受光素子をパッケージに収容して構成される。発光素子から照射された光が被検出物で反射し、この反射光が受光素子で検知されると、被検出物の存在が検出される。発光素子としては、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）や垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が用いられる。近接センサにおいては、被検出物からの反射光以外の、近接センサが組み込まれた電子機器やパッケージ内部での散乱光や反射光に起因するクロストークを低減することが、検出精度を向上させるうえで必要である。また、近接センサは、これが組み込まれる電子機器の小型化、薄型化の要請にあわせ、さらなる小型化、薄型化が要請される。
パッケージ内での散乱光や反射光に起因するクロストークを低減するように構成された近接センサの例が特許文献１に記載されている。
同文献に示された近接センサにおいては、発光素子からの出射光のパッケージ境界面での反射光が受光素子に向かわないように、パッケージに例えばＶ字状の溝を形成している。このようにすることにより、上記Ｖ字状の溝を形成する傾斜面が発光素子からの出射光をパッケージの外部に向けて屈折させるとともに、傾斜面での反射光が受光素子に向かわない方向に変化させることができる。これにより、発光素子からの出射光のパッケージ内部での反射光が受光素子で検知される確率を低減し、クロストークを低減することができる。
しかしながら、クロストークは、パッケージ内部での反射光に起因するもののほか、近接センサが組み込まれる電子機器における光学窓（近接センサからの出射光を電子機器の外部に向けて出射させ、被検出物からの反射光を近接センサに入射させるための光学窓）での反射光に起因するもの、あるいは、光学窓での反射光とパッケージ内部での反射光が複合的に起因するものがある。
同文献に示された近接センサにおいては、電子機器の光学窓での反射光がパッケージの底部の基板で反射し、この反射光が上記したＶ字状の溝を避けて受光素子近くのパッケージ表面に至り、当該パッケージ表面での反射光が受光素子に到達してこれがクロストークの原因となることがある。
特開２０１７－１１１２０号公報
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、クロストークをさらに低減することができる近接センサおよびこれを用いた電子機器を提供することをその課題とする。
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。
本発明の第１の側面に係る近接センサは、主面を有する基板と、上記主面上に搭載された発光素子および受光素子と、上記基板の上記主面側において上記発光素子および上記受光素子を包み込み、上記主面から離間する境界面を有する樹脂体と、を有する近接センサであって、上記樹脂体の上記境界面において、第１の傾斜面を有する第１のクロストーク低減手段と、第２の傾斜面を有する第２のクロストーク低減手段と、を含むことを特徴とする。
好ましい実施の形態では、上記第１のクロストーク低減手段は、上記発光素子と上記受光素子との間に位置し、上記第２のクロストーク低減手段は、上記第１のクロストーク低減手段よりも上記受光素子側に位置している。
好ましい実施の形態では、上記境界面における上記第１のクロストーク低減手段および第２のクロストーク低減手段が設けられた領域以外の領域は、上記基板の上記主面と平行な平坦面である。
上記第１の傾斜面および上記第２の傾斜面は、上記基板の主面から遠ざかるほど上記発光素子側に変位する傾斜面である。
好ましい実施の形態では、上記第１のクロストーク低減手段は、上記発光素子と上記受光素子が並ぶ方向と交差する方向に延びるように上記境界面に形成された第１の溝により形成され、当該第１の溝における上記発光素子側の内面が上記第１の傾斜面を構成している。
好ましい実施の形態では、上記第１の傾斜面は、上記第１の溝の底部から上記境界面に向かうほど上記発光素子側に変位する平坦な面である。
好ましい実施の形態では、上記第１の溝は、断面Ｖ字状または断面逆台形状である。
好ましい実施の形態では、上記第１の傾斜面は、上記第１の溝の底部から上記境界面に向かうほど上記発光素子側に変位する凹曲面である。
好ましい実施の形態では、上記第１の溝は、断面Ｕ字状または断面半円状である。
好ましい実施の形態では、上記第１のクロストーク低減手段は、上記発光素子と上記受光素子が並ぶ方向と交差する方向に延びるように上記境界面に形成された第１の凸条により形成され、当該第１の凸条における上記受光素子側の面が上記第１の傾斜面を構成している。
好ましい実施の形態では、上記第１の傾斜面は、上記第１の凸条の頂部から上記境界面に向かうほど上記受光素子側に変位する平坦な面である。
好ましい実施の形態では、上記第１の凸条は、断面三角状または断面台形状である。
好ましい実施の形態では、上記第１の傾斜面は、上記第１の凸条の頂部から上記境界面に向かうほど上記受光素子側に変位する凸曲面である。
好ましい実施の形態では、上記第１の凸条は、断面逆Ｕ字状または断面半円状である。
好ましい実施の形態では、上記第２のクロストーク低減手段は、上記発光素子と上記受光素子が並ぶ方向と交差する方向に延びるように上記境界面に形成された第２の溝により形成され、当該第２の溝における上記発光素子側の内面が上記第２の傾斜面を構成している。
好ましい実施の形態では、上記第２の傾斜面は、上記第２の溝の底部から上記境界面に向かうほど上記発光素子側に変位する平坦な面である。
好ましい実施の形態では、上記第２の溝は、断面Ｖ字状または断面逆台形状である。
好ましい実施の形態では、上記第２の傾斜面は、上記第２の溝の底部から上記境界面に向かうほど上記発光素子側に変位する凹曲面である。
好ましい実施の形態では、上記第２の溝は、断面Ｕ字状または断面半円状である。
好ましい実施の形態では、上記第２のクロストーク低減手段は、上記発光素子と上記受光素子が並ぶ方向と交差する方向に延びるように上記境界面に形成された第２の凸条により形成され、当該第２の凸条における上記受光素子側の面が上記第２の傾斜面を構成している。
好ましい実施の形態では、上記第２の傾斜面は、上記第２の凸条の頂部から上記境界面に向かうほど上記受光素子側に変位する平坦な面である。
好ましい実施の形態では、上記第２の凸条は、断面三角状または断面台形状である。
好ましい実施の形態では、上記第２の傾斜面は、上記第２の凸条の頂部から上記境界面に向かうほど上記受光素子側に変位する凸曲面である。
好ましい実施の形態では、上記第２の凸条は、断面逆Ｕ字状または断面半円状である。
好ましい実施の形態では、上記基板の上記主面における上記発光素子と上記受光素子との間の領域には、反射率低減手段が設けられている。
好ましい実施の形態では、上記反射率低減手段は、上記発光素子から照射される光を吸収する手段である。
好ましい実施の形態では、上記反射率低減手段は、所定の色の塗装である。
好ましい実施の形態では、上記反射率低減手段は、上記主面に形成された微小な凹凸である。
好ましい実施の形態では、上記発光素子は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。
好ましい実施の形態では、上記発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
好ましい実施の形態では、上記受光素子は、フォトダイオードである。
本発明の第２の側面に係る電子機器は、本発明の第１の側面に係る近接センサが組み込まれていることを特徴とする。
好ましい実施の形態では、上記電子機器は、上記近接センサからの出射光を透過させ、被検出物からの反射光を上記近接センサに向けて透過させる光学窓を有する。
好ましい実施の形態では、上記近接センサは、上記樹脂体の上記境界面が上記光学窓の内側に対向するように配置され、上記光学窓には、上記発光素子と対向する領域と上記受光素子と対向する領域との間に遮光膜が設けられている。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
本発明の第１実施形態に係る近接センサおよび電子機器の略示構成図である。 図１のII-II線矢視図である 図１のIII-III線矢視図である。 図１に示す近接センサおよび電子機器の作用説明図である。 図１に示す近接センサおよび電子機器の作用説明図である。 図１に示す近接センサおよび電子機器の作用説明図である。 図１に示す近接センサおよび電子機器の作用説明図である。 図１に示す近接センサおよび電子機器の作用説明図である。 本発明の第２実施形態に係る近接センサおよび電子機器の略示構成図である。 本発明の第３実施形態に係る近接センサおよび電子機器の略示構成図である。 本発明の第４実施形態に係る近接センサおよび電子機器の略示構成図である。 図１１に示す近接センサおよび電子機器の作用説明図である。 図１１に示す近接センサおよび電子機器の作用説明図である。 図１１に示す近接センサおよび電子機器の作用説明図である。 図１１に示す近接センサおよび電子機器の作用説明図である。 本発明の第５実施形態に係る近接センサおよび電子機器の略示構成図である。 本発明の第６実施形態に係る近接センサおよび電子機器の略示構成図である。 本発明の第７実施形態に係る近接センサおよび電子機器の略示構成図である。 図１８に示す近接センサおよび電子機器の作用説明図である。 図１８に示す近接センサおよび電子機器の作用説明図である。 図１８に示す近接センサおよび電子機器の作用説明図である。 図１８に示す近接センサおよび電子機器の作用説明図である。
以下、本開示の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
図１～図８は、本発明の第１実施形態に係る近接センサＡ１およびこれを用いた電子機器Ｂ１を示す。
近接センサＡ１は、基板１００と、これに搭載された発光素子２００および受光素子と、基板１００の主面１１０（図１において上面）側において発光素子２００および受光素子３００を包み込む樹脂体４００とを有する。電子機器は、筐体５００および光学窓６００を有する。以下においては、説明の便宜上、発光素子２００と受光素子３００が並ぶ方向をｘ方向、ｘ方向に対して平面的に直交する方向をｙ方向、ｘ－ｙ平面と直交する方向をｚ方向とする。
基板１００は、例えばガラスエポキシ等の硬質樹脂またはセラミック等のリジッド基板またはポリイミド等の軟質材料からなるフレキシブル基板が用いられ、上面側の主面１１０を有するとともに、ｙ方向寸法よりもｘ方向寸法が長い長矩形状の平面形状を有する。基板１００の寸法は、ｘ方向が例えば３ｍｍ、ｙ方向が例えば１．６ｍｍ、ｚ方向（厚み）はリジッド基板の場合１００μｍ、フレキシブル基板の場合５０μｍであるが、これに限定されない。基板１００の主面１１０における発光素子２００と受光素子３００との間には、反射率低減手段１２０が設けられるが、これについては後述する。
発光素子２００は、基板１００の主面１１０上に、当該主面１１０のｘ方向一方側において、当該主面１１０のｘ方向中心線上にボンディングされている。発光素子２００としては、例えば垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）２００ａが用いられる。ＶＣＳＥＬ２００ａは、矩形の平面形状と、所定の厚み寸法を有する。ＶＣＳＥＬ２００ａの平面的寸法は、例えば２５０μｍ×２５０μｍ、厚み寸法は、例えば１５０μｍであるが、これに限定されない。このＶＣＳＥＬ２００ａは、光出射面２１０を上向きにして、かつ側面２２０が基板１００の側縁１３０と平行となるようにして基板１００にボンディングされている。ＶＣＳＥＬ２００ａの光出射面２１０は基板１００の主面１１０に対して平行である。光出射面２１０は、その中央部に発光部２１１を有する。
受光素子３００は、基板１００の主面１１０上に、当該主面１１０のｘ方向他方側に、すなわち、発光素子２００に対してｘ方向に離間した位置において、当該主面１１０のｘ方向中心線ＣＬ上にボンディングされている。受光素子３００としては、例えばＬＳＩに組み込まれたフォトダイオード３００ａが用いられる。フォトダイオード３００ａは、全体として、矩形の平面形状と、所定の厚み寸法を有する。フォトダイオード３００ａを含むＬＳＩの平面的寸法は、例えば３００μｍ×１００μｍ、厚み寸法は、例えば２３０μｍであるが、これに限定されない。このフォトダイオード３００ａは、受光面３１０を上向きにして、かつＬＳＩの側面３２０が基板１００の側縁１３０と平行となるようにして基板１００にボンディングされている。フォトダイオード３００ａの受光面３１０は、基板１００の主面１１０に対して平行である。なお、ＶＣＳＥＬ２００ａとフォトダイオード３００ａとの離間距離は、例えば１０００～２０００μｍとされるが、これに限定されない。受光面３１０は、その中央部に受光部３１１を有する。
樹脂体４００は、ＶＣＳＥＬ２００ａおよびフォトダイオード３００ａを水分、大気、汚染、衝撃等から保護するために設けられる。樹脂体４００は、基板１００の主面１１０側において、ＶＣＳＥＬ２００ａおよびフォトダイオード３００ａを包み込むように形成され、基板１００と同一の平面形状と、所定の厚みを有し、上面は境界面４１０とされる。当該境界面４１０のうち、後記する第１のクロストーク低減手段７００および第２のクロストーク低減手段８００が設けられる領域を除く領域は、基板１００の主面１１０に対して平行かつ平坦である。樹脂体４００の平面的寸法は、基板１００と同じであり、本実施形態では、例えば３ｍｍ×１．６ｍｍである。樹脂体４００の厚み寸法は、限定されないが、例えば５００μｍである。その結果、近接センサＡ１の厚み寸法は、例えば６００μｍとなる。樹脂体４００の材料としては、ＶＣＳＥＬ２００ａから出射される光を透過する光透過性樹脂が用いられる。光透過性樹脂としては、例えば、透明または半透明な樹脂が用いられる。このような樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。
電子機器Ｂ１は、その筐体５００の適部に光学窓６００を有する。近接センサＡ１は、光学窓６００の内側において、樹脂体４００の境界面４１０が光学窓６００に平行状態で対向するようにして配置される。光学窓６００は、例えば光透過性樹脂により形成される。光学窓６００のその余の構成は、後述する。
樹脂体４００の境界面４１０には、第１のクロストーク低減手段７００および第２のクロストーク低減手段８００が設けられる。以下、説明する。
第１のクロストーク低減手段７００として、本実施形態に係る近接センサＡにおいては、ＶＣＳＥＬ２００ａとフォトダイオード３００ａとの間に、断面三角状（Ｖ字状）でｙ方向に一様に延びる第１の溝７１０を境界面４１０に設けて構成している。第１の溝７１０は、その底部から境界面４１０に向かうほどＶＣＳＥＬ２００ａ側に変位するように傾斜する平坦な内面７１１を有し、この平坦な内面７１１が本発明における第１の傾斜面７１１ａに相当する。第１の溝７１０はまた、その底部から境界面４１０に向かうほどフォトダイオード３００ａ側に変位するように傾斜する平坦な内面７１２をも有する。第１の溝７１０の深さは、好ましくは、樹脂体４００の厚みの１／２以上とされる。また、第１の溝７１０を形成する上記２つの内面７１１，７１２間の角度は、ＶＣＳＥＬ２００ａの光出射面２１０から樹脂体４００の境界面４１０までの距離、境界面４１０から光学窓６００の内面６１０までの距離、光学窓６００の厚み、ＶＣＳＥＬ２００ａとフォトダイオード３００ａとの間の距離、フォトダイオード３００ａの受光面３１０から樹脂体４００の境界面４１０までの距離等に応じて適切に設定されるが、例えば２０～５０度とされる。
第２のクロストーク低減手段８００として、本実施形態に係る近接センサＡ１においては、第１の溝７１０よりもｘ方向フォトダイオード３００ａ側に離隔し、フォトダイオード３００ａの受光部３１１よりもｘ方向ＶＣＳＥＬ２００ａ側に変位した位置において、断面三角状（Ｖ字状）でｙ方向に一様に延びる第２の溝８１０を境界面４１０に設けて構成している。第２の溝８１０は、その底部から境界面４１０に向かうほどＶＣＳＥＬ２００ａ側に変位するように傾斜する平坦な内面８１１を有し、この平坦な内面８１１が本発明における第２の傾斜面８１１ａに相当する。第２の溝８１０はまた、その底部から境界面４１０に向かうほどフォトダイオード３００ａ側に変位するように傾斜する平坦な内面８１２をも有する。第２の溝８１０の深さは、好ましくは、樹脂体４００の厚みの１／２以下とされる。また、第２の溝８１０を形成する上記２つの内面８１１，８１２間の角度は、ＶＣＳＥＬ２００ａの光出射面２１０から樹脂体４００の境界面４１０までの距離、境界面４１０から光学窓６００の内面６１０までの距離、光学窓６００の厚み、ＶＣＳＥＬ２００ａとフォトダイオード３００ａとの間の距離、フォトダイオード３００ａの受光面３１０から樹脂体４００の境界面４１０までの距離等に応じて適切に設定されるが、例えば６０～１００度とされる。
電子機器Ｂ１の光学窓６００は、近接センサＡ１の樹脂体４００の境界面４１０に対して所定距離離間して位置している。この離間距離は、限定されないが、例えば０．２～０．５ｍｍである。光学窓６００は内面６１０と外面６２０を有する光透過性樹脂製であり、その厚みは、限定されないが、例えば０．５～１．０ｍｍである。光学窓６００の内面６１０には、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光を透過させないための遮光膜６１１が形成されている。この遮光膜６１１は、後記するように、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が光学窓６００の内面６１０から光学窓６００の内部を通り、外面６２０で内部反射した後に内面６１０から出てフォトダイオード３００ａの受光面３１０に向かい、クロストークの一因となる光を遮光するためのものである。遮光膜６１１におけるこのような遮光機能を発揮する部位６１１ａは、光学窓６００の内面における、平面的に見てＶＣＳＥＬ２００ａとフォトダイオード３００ａとの間の所定領域に位置するが、本実施形態では、図３に平面的に示すように、ＶＣＳＥＬ２００ａと対応する円形の光透過領域６１２およびフォトダイオード３００ａと対応する円形の光透過領域６１３以外の領域を遮光領域とし、この遮光領域のうち、上記２つの光透過領域６１２，６１３の間に位置する部位６１１ａを、上記したクロストークを防止するための遮光機能を発揮する部位としている。このような遮光膜６１１は、例えば黒色の塗膜により形成することができる。
すでに述べたように、基板１００の主面１１０には、反射率低減手段１２０が設けられる。この反射率低減手段１２０は、基板１００の主面１１０におけるＶＣＳＥＬ２００ａとフォトダイオード３００ａとの間の領域に設けられる。反射率低減手段１２０は、第１のクロストーク低減手段７００、すなわち、本実施形態では第１の溝７１０と平面的に対応して設けられることになる。反射率低減手段１２０は、ＶＣＳＥＬ２００ａの出射光を吸収する、例えば黒色の塗装や、微小な凹凸により構成することができる。
次に、本実施形態に係る近接センサＡ１および電子機器Ｂ１の作用について説明する。
被検出物Ｐの存否は、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が図４に（ａ）で示す経路でフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達するか否かによって検出される。すなわち、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光は、樹脂体４００の境界面４１０、光学窓６００の内面６１０、外面６２０の順に通過して電子機器Ｂ１の外部に出射させられる。被検出物Ｐが存在する場合には、この出射光は被検出物Ｐの表面で反射し、この反射光は光学窓６００の外面６２０、内面６１０、樹脂体４００の境界面４１０の順に通過してフォトダイオード３００ａの受光部３１１に至る。光学窓６００の内面６１０に設けられた遮光膜６１１は、このような被検出物Ｐからフォトダイオード３００ａの受光部３１１に至る反射光の経路を遮ることはない。被検出物Ｐが存在しない場合には、フォトダイオード３００ａは、被検出物Ｐからの反射光を受光することはない。
ところで、樹脂体４００の境界面４１０、光学窓６００の内面６１０および外面６２０は、空気層との境界を形成し、この境界では、光の反射が起こる。樹脂体４００の境界面４１０で内部反射する光、光学窓６００の内面で外部反射する光、光学窓６００の外面で内部反射する光は、いずれも近接センサＡ１の樹脂体４００に向けて戻ってくるのであり、これらの戻り光が、近接センサＡ１のクロストークの原因となる。本実施形態では、次のようにして、クロストークの低減が図られている。
まず、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が樹脂体４００の境界面４１０で内部反射することによるクロストークを考える。
図５に（ｂ）で示す経路の出射光は、第１のクロストーク低減手段７００（第１の溝７１０）がなければ、樹脂体４００の境界面４１０で内部反射してフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達してクロストークの原因となる可能性がある（図５の（ｂ）の経路中に仮想線で示す）。しかしながら、本実施形態では、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光は、第１の溝７１０の内面７１１（第１の傾斜面７１１ａ）から樹脂体４００の外部に出射されるので、樹脂体４００の境界面４１０で内部反射してフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達するといった事態は回避され、これによりクロストークは抑制される。
次に、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が光学窓６００の内面で外部反射することによるクロストークを考える。
図６に（ｃ）で示す経路は、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が光学窓６００の内面６１０で外部反射し、樹脂体４００の内部に戻って基板１００の主面１１０で反射し、第１の溝７１０の下方を潜って再び樹脂体４００の境界面４１０に向かい、この境界面４１０で内部反射してフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達してクロストークの原因となる可能性を示している（図６の（ｃ）の経路中に仮想線で示す）。しかしながら、本実施形態では、第１の溝７１０を潜って樹脂体４００の境界面４１０に向かう光は、第２の溝８１０の内面８１１（第２の傾斜面８１１ａ）から樹脂体４００の外部に出射されるので、樹脂体４００の境界面４１０で内部反射してフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達するといった事態は回避され、これによりクロストークは抑制される。なお、本実施形態では、ＶＣＳＥＬ２００ａとフォトダイオード３００ａとの間の基板１００の主面１１０に設けられている反射率低減手段１２０により、図６に（ｃ）で示す経路中、基板１００の主面１１０での光の反射自体が抑制されるので、クロストークの抑制効果はさらに高められる。
図７に（ｄ）で示す経路は、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が光学窓６００の内面６１０で外部反射し、フォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達してクロストークの原因となる可能性を示している（図７の（ｄ）の経路中に仮想線で示す）。しかしながら、本実施形態では、光学窓６００の内面６１０に遮光膜６１１が形成されているので、この遮光膜６１１が上記の経路を遮り、光学窓６００の内面６１０で外部反射した光がフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達することが回避され、これによりクロストークは抑制される。
次に、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が光学窓６００の外面６２０で内部反射することによるクロストークを考える。
図８に（ｅ）で示す経路は、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が光学窓６００の外面６２０で内部反射し、フォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達してクロストークの原因となる可能性を示している（図８の（ｅ）の経路中に仮想線で示す）。しかしながら、本実施形態では、光学窓６００の内面６１０に遮光膜６１１が形成されているので、この遮光膜６１１が上記の経路を遮り、光学窓６００の外面６２０で反射した光がフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達することが回避され、これによりクロストークは抑制される。
図９は、本発明の第２実施形態に係る近接センサＡ２およびこれを用いた電子機器Ｂ２を示す。これらの図において、図１～図８に示した第１実施形態と同一または同等の部材または部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
第２実施形態に係る近接センサＡ２およびこれを用いた電子機器Ｂ２は、第１のクロストーク低減手段７００を構成する第１の溝７１０および第２のクロストーク低減手段８００を構成する第２の溝８１０が断面逆台形状である点のみが第１実施形態と異なる。第２実施形態においても、第１の溝７１０には第１実施形態と同様の第１の傾斜面７１１ａが存在し、第２の溝８１０には第１の実施形態と同様の第２の傾斜面８１１ａが存在する。したがって、第２の実施形態に係る近接センサＡ１およびこれを用いた電子機器Ｂ２においても、第１実施形態について上述したのと同様のクロストーク低減作用を奏することができる。
図１０は、本発明の第３実施形態に係る近接センサＡ３およびこれを用いた電子機器Ｂ３を示す。これらの図において、図１～図８に示した第１実施形態と同一または同等の部材または部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
第３実施形態に係る近接センサＡ３およびこれを用いた電子機器Ｂ３は、第１のクロストーク低減手段７００を構成する第１の溝７１０および第２のクロストーク低減手段８００を構成する第２の溝８１０が断面Ｕ字状ないし断面半円状である点のみが第１実施形態と異なる。第３実施形態では、第１の溝７１０の第１の傾斜面７１１ａは凹曲面状となっており、第２の溝８１０の第２の傾斜面８１１ａも凹曲面状となっているが、クロストークの原因となる可能性のある光をこれら第１の傾斜面７１１ａおよび第２の傾斜面８１１ａで樹脂体４００の外部に向かわせ、樹脂体４００の境界面４１０での内部反射を回避することができる点は第１実施形態と同様である。したがって、第３の実施形態に係る近接センサＡ３およびこれを用いた電子機器Ｂ３においても、第１実施形態について上述したのと同様のクロストーク低減作用を奏することができる。
図１１～図１５は、本発明の第４実施形態に係る近接センサＡ４およびこれを用いた電子機器Ｂ４を示す。これらの図において、図１～図８に示した第１実施形態と同一または同等の部材または部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
第４実施形態に係る近接センサＡ４およびこれを用いた電子機器Ｂ４は、第１のクロストーク低減手段７００および第２のクロストーク低減手段８００の構成が第１実施形態と異なる。以下、説明する。
第１のクロストーク低減手段７００として、本実施形態に係る近接センサＡ４においては、ＶＣＳＥＬ２００ａとフォトダイオード３００ａとの間に、断面三角状でｙ方向に一様に延びる第１の凸条７２０を境界面４１０に設けて構成している。第１の凸条７２０は、境界面４１０から当該第１の凸条７２０の頂部に向かうほどＶＣＳＥＬ２００ａ側の変位するように傾斜する平坦な外面７２１を有し、この平坦な外面７２１が本発明における第１の傾斜面７１１ａに相当する。第１実施形態では、三角状の第１の溝７１０の内面７１１，７１２のうち、ＶＣＳＥＬ２００ａ側の内面７１１が本発明における第１の傾斜面７１１ａに相当しているが、本実施形態では、第１の凸条７２０の外面のうち、フォトダイオード３００ａ側の外面７２１が本発明における第１の傾斜面７１１ａとなる。第１の凸条７２０の高さは、好ましくは、樹脂体４００の厚みの１／２以下とされる。また、第１の凸条７２０の２つの外面７２１，７２２間がなす角度は、ＶＣＳＥＬ２００ａの光出射面２１０から樹脂体４００の境界面４１０までの距離、境界面４１０から光学窓６００の内面６１０までの距離、光学窓６００の厚み、ＶＣＳＥＬ２００ａとフォトダイオード３００ａとの間の距離、フォトダイオード３００ａの受光面３１０から樹脂体４００の境界面４１０までの距離等に応じて適切に設定される。
第２のクロストーク低減手段８００として、本実施形態に係る近接センサＡ４においては、第１の凸条７２０よりもｘ方向フォトダイオード３００ａ側に離隔し、フォトダイオード３００ａの受光部３１１よりもｘ方向ＶＣＳＥＬ２００ａ側に変位した位置において、断面三角状でｙ方向に一様に延びる第２の凸条８２０を境界面４１０に設けて構成している。第２の凸条８２０は、境界面４１０から当該第２の凸条８２０の頂部に向かうほどＶＣＳＥＬ２００ａ側の変位するように傾斜する平坦な外面８２１を有し、この平坦な外面８２１が本発明における第２の傾斜面８１１ａに相当する。第１実施形態では、三角状の第１の溝７１０の内面７１１，７１２のうち、ＶＣＳＥＬ２００ａ側の内面７１１が本発明における第１の傾斜面７１１ａに相当しているが、本実施形態では、第２の凸条８２０の外面のうち、フォトダイオード３００ａ側の外面８２１が本発明における第２の傾斜面８１１ａとなる。第２の凸条８２０の高さは、好ましくは、樹脂体４００の厚みの１／３以下とされる。また、第２の凸条８２０の２つの外面８２１，８２２間がなす角度は、ＶＣＳＥＬ２００ａの光出射面２１０から樹脂体４００の境界面４１０までの距離、境界面４１０から光学窓６００の内面６１０までの距離、光学窓６００の厚み、ＶＣＳＥＬ２００ａとフォトダイオード３００ａとの間の距離、フォトダイオード３００ａの受光面３１０から樹脂体４００の境界面４１０までの距離等に応じて適切に設定される。
次に、第４実施形態に係る近接センサＡ４および電子機器Ｂ４の作用について、第１のクロストーク低減手段７００および第２のクロストーク低減手段８００に関係する作用を中心に説明する。
被検出物Ｐの存否の検出については、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が図１１に（ａ）で示す経路でフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達するか否かによって行われるのであり、この作用は、第１実施形態について図４を参照して説明したのと同様である。
次に、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が樹脂体４００の境界面４１０で内部反射することによるクロストークを考える。
図１２に（ｂ）で示す経路の出射光は、第１のクロストーク低減手段７００（第１の凸条７２０）がなければ、樹脂体４００の境界面４１０で内部反射してフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達してクロストークの原因となる可能性がある（図１２の（ｂ）の経路中に仮想線で示す）。しかしながら、本実施形態では、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光は、第１の凸条７２０の外面７２１（第１の傾斜面７１１ａ）から樹脂体４００の外部に出射されるので、樹脂体４００の境界面４１０で内部反射してフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達するといった事態は回避され、これによりクロストークは抑制される。
次に、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が光学窓６００の内面６１０で外部反射することによるクロストークを考える。
図１３に（ｃ）で示す経路は、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が光学窓６００の内面６１０で外部反射し、樹脂体４００の内部に戻って基板１００の主面１１０で反射し、第１の凸条７２０の下方を通過して再び樹脂体４００の境界面４１０に向かい、この境界面４１０で内部反射してフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達してクロストークの原因となる可能性を示している（図１３の（ｃ）の経路中に仮想線で示す）。しかしながら、本実施形態では、第１の凸条７２０の下方を通過して樹脂体４００の境界面４１０に向かう光は、第２の凸条８２０の外面８２１（第２の傾斜面８１１ａ）から樹脂体４００の外部に出射されるので、樹脂体４００の境界面４１０で内部反射してフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達するといった事態は回避され、これによりクロストークは抑制される。なお、本実施形態では、ＶＣＳＥＬ２００ａとフォトダイオード３００ａとの間の基板１００の主面１１０に設けられている反射率低減手段１２０により、図１３に（ｃ）で示す経路中、基板１００の主面１１０での光の反射自体が抑制されるので、クロストークの抑制効果はさらに高められる。
図１４に（ｄ）で示す経路は、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が光学窓６００の内面６１０で外部反射し、フォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達してクロストークの原因となる可能性を示している（図１４の（ｄ）の経路中に仮想線で示す）。しかしながら、本実施形態においても、光学窓６００の内面６１０に遮光膜６１１が形成されているので、この遮光膜６１１が上記の経路を遮り、光学窓６００の内面６１０で反射した光がフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達することが回避され、これによりクロストークは抑制される。
図１５に（ｅ）で示す経路は、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が光学窓６００の外面６２０で内部反射し、フォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達してクロストークの原因となる可能性を示している（図１５の（ｅ）の経路中に仮想線で示す）。しかしながら、本実施形態においても、光学窓６００の内面６１０に遮光膜６１１が形成されているので、この遮光膜６１１が上記の経路を遮り、光学窓６００の外面６２０で反射した光がフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達することが回避され、これによりクロストークは抑制される。
図１６は、本発明の第５実施形態に係る近接センサＡ５およびこれを用いた電子機器Ｂ５を示す。これらの図において、図１～図８に示した第１実施形態および図１１～図１５に示した第４実施形態と同一または同等の部材または部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
第５実施形態に係る近接センサＡ５およびこれを用いた電子機器Ｂ５は、第１のクロストーク低減手段７００を構成する第１の凸条７２０および第２のクロストーク低減手段８００を構成する第２の凸条８２０が断面台形状である点のみが第４実施形態と異なる。第５実施形態においても、第１の凸条７２０には第４実施形態と同様の第１の傾斜面７１１ａが存在し、第２の凸条８２０には第４の実施形態と同様の第２の傾斜面８１１ａが存在する。したがって、第５実施形態に係る近接センサＡ５およびこれを用いた電子機器Ｂ５においても、第４実施形態について上述したのと同様のクロストーク低減作用を奏することができる。
図１７は、本発明の第６実施形態に係る近接センサＡ６およびこれを用いた電子機器Ｂ６を示す。これらの図において、図１～図８に示した第１実施形態および図１１～図１５に示した第４実施形態と同一または同等の部材または部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
第６実施形態に係る近接センサＡ６およびこれを用いた電子機器Ｂ６は、第１のクロストーク低減手段７００を構成する第１の凸条７２０および第２のクロストーク低減手段８００を構成する第２の突条が断面逆Ｕ字状ないし断面半円状である点のみが第４実施形態と異なる。第６実施形態では、第１の凸条７２０の第１の傾斜面７１１ａは凸曲面状となっており、第２の凸条８２０の第２の傾斜面８１１ａも凸曲面状となっているが、クロストークの原因となる可能性のある光をこれら第１の傾斜面７１１ａおよび第２の傾斜面８１１ａで樹脂体４００の外部に向かわせ、樹脂体４００の境界面４１０での内部反射を回避することができる点は第４実施形態と同様である。したがって、第６の実施形態に係る近接センサＡ６およびこれを用いた電子機器Ｂ６においても、第４実施形態について上述したのと同様のクロストーク低減作用を奏することができる。
図１８～図２２は、本発明の第７実施形態に係る近接センサＡ７およびこれを用いた電子機器Ｂ７を示す。これらの図において、図１～図８に示した第１実施形態および図１１～図１５に示した第４実施形態と同一または同等の部材または部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
第７実施形態に係る近接センサＡ７およびこれを用いた電子機器Ｂ７は、第１のクロストーク低減手段７００の構成が第１実施形態と異なる。以下、説明する。
第１のクロストーク低減手段７００として、本実施形態に係る近接センサＡ７においては、基板１００の主面１１０に対して平行な境界面４１０を、ＶＣＳＥＬ２００ａ側において段上げした第１部分４１１と、フォトダイオード３００ａ側の第２部分４１２とに分け、第１部分４１１と第２部分４１２との間を平坦な傾斜面４１３でつなぎ、当該傾斜面４１３を本発明における第１の傾斜面７１１ａとしている。第２のクロストーク低減手段８００は、第１実施例における第２の溝８１０と同様に三角状（Ｖ字状）の溝の形態としている。
被検出物Ｐの存否の検出については、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が図１８に（ａ）で示す経路でフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達するか否かによって行われるのであり、この作用は、第１実施形態について図４を参照して説明したのと同様である。
本実施形態においても、出射光の経路を図１９に（ｂ）で示すように、第１のクロストーク低減手段７００がなければ、樹脂体４００の境界面４１０で内部反射してフォトダイオード３００ａの受光部３１１に光が到達してクロストークの原因となる可能性があるが（図１９の（ｂ）の経路中に仮想線で示す）、樹脂体４００の境界面４１０の高位の第１部分４１１と低位の第２部分４１２との間に傾斜面４１３を設けたことから、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光は、傾斜面４１３（第１の傾斜面７１１ａ）から樹脂体４００の外部に出射される。そのため、出射光が樹脂体４００の境界面４１０で内部反射してフォトダイオード３００ａの受光部３１１に到達するといった事態は回避され、これによりクロストークは抑制される。
なお、ＶＣＳＥＬ２００ａの出射経路を図２０に（ｃ）で、図２１に（ｄ）で、図２２に（ｅ）で、それぞれ示すように、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が光学窓６００の内面６１０で外部反射する場合、および、ＶＣＳＥＬ２００ａからの出射光が光学窓６００の外面６２０で内部反射する場合にも、クロストークが適正に抑制されることは、上記した各実施形態と同様である。
もちろん、本発明の範囲は上述した各実施形態に限定されず、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に含まれる。
発光素子２００は、ＶＣＳＥＬ２００ａのほかにも、発光ダイオードを採用してもよい。
各実施形態の説明から理解されるように、第１のクロストーク低減手段７００として、(1)断面三角状（Ｖ字状）の溝（第１実施形態）、(2)断面逆台形状の溝（第２実施形態）、(3)断面Ｕ字状または半円状の溝（第３実施形態）、(4)断面三角状の凸条（第４実施形態）、(5)断面台形状の凸条（第５実施形態）、(6)断面逆Ｕ字状または半円状の凸条（第６実施形態）、および、(7)樹脂体の高位第１部分と低位第２部分とをつなぐ傾斜面（第７実施形態）、の態様があり、第２のクロストーク低減手段８００として、(8)断面三角状（Ｖ字状）の溝（第１実施形態）、(9)断面逆台形状の溝（第２実施形態）、(10)断面Ｕ字状または半円状の溝（第３実施形態）、(11)断面三角状の凸条（第４実施形態）、(12)断面台形状の凸条（第５実施形態）、および、(13)断面逆Ｕ字状または半円状の凸条（第６実施形態）、の形態があるが、第１のクロストーク低減手段７００の態様として、上記(1)～(7)のいずれを採用する場合であっても、第２のクロストーク低減手段８００として、上記(8)～(13)のいずれの態様を組み合わせてもよい。
また、第１のクロストーク低減手段７００または第２のクロストーク低減手段８００として、溝の形態をとるにせよ、凸条の形態をとるにせよ、溝の内面または凸条の外面に、基板の主面から遠ざかるほど発光素子（ＶＣＳＥＬ）側に変位する平坦または曲面状の傾斜面を有することが重要であり、溝のその他の内面、凸条のその他の外面の態様は問われない。
Ａ１～Ａ７ 近接センサ
Ｂ１～Ｂ７ 電子機器
ＣＬ 中心線（基板の）
Ｐ 被検出物
１００ 基板
１１０ 主面（基板の）
１２０ 反射率低減手段
１３０ 側縁（基板の）
２００ 発光素子
２００ａ ＶＣＳＥＬ
２１０ 光出射面
２１１ 発光部
２２０ 側面（ＶＣＳＥＬの）
３００ 受光素子
３００ａ フォトダイオード
３１０ 受光面
３１１ 受光部
３２０ 側面（フォトダイオードの）
４００ 樹脂体
４１０ 境界面
４１１ 第１部分
４１２ 第２部分
４１３ 傾斜面
５００ 筐体
６００ 光学窓
６１０ 内面（光学窓の）
６１１ 遮光膜（遮光領域）
６１１ａ 遮光部位
６１２ 光透過領域
６１３ 光透過領域
６２０ 外面（光学窓の）
７００ 第１のクロストーク低減手段
７１０ 第１の溝
７１１ 内面（第１の溝の）
７１１ａ 第１の傾斜面
７１２ 内面（第１の溝の）
７２０ 第１の凸条
７２１ 外面（第１の凸条の）
７２２ 外面（第１の凸条の）
８００ 第２のクロストーク低減手段
８１０ 第２の溝
８１１ 内面（第２の溝の）
８１１ａ 第２の傾斜面
８１２ 内面（第２の溝の）
８２０ 第２の凸条
８２１ 外面（第２の凸条の）
８２２ 外面（第２の凸条の）

Claims (29)

  1. 第1方向に延びる主面を有する基板と、上記主面上に上記第１方向に並んで搭載された発光素子および受光素子と、上記基板の上記主面に接して上記発光素子および上記受光素子を包み込み、上記主面から当該主面と直交する第３方向に離間する境界面を有する単一の樹脂体と、を有する近接センサであって、
    上記樹脂体の上記境界面において、第１の傾斜面を有する第１のクロストーク低減手段と、第２の傾斜面を有する第２のクロストーク低減手段と、を含み、
    上記第１のクロストーク低減手段は、上記発光素子と上記受光素子が並ぶ上記第１方向と交差する第２方向に延びるように上記境界面に形成された第１の溝により形成され、
    上記第１のクロストーク低減手段は、上記発光素子と上記受光素子との間に位置し、当該第１のクロストーク低減手段における上記基板の主面に最も近い端点は、上記受光素子よりも上記発光素子側に位置するとともに、上記第１方向視において上記発光素子と重なっており、
    上記第２のクロストーク低減手段は、上記発光素子と上記受光素子が並ぶ上記第１方向と交差する上記第２方向に延びるように上記境界面に形成された第２の溝により形成されていることを特徴とする、近接センサ。
  2. 上記第１のクロストーク低減手段の上記端点と上記境界面との間の距離は、上記基板の上記主面から上記境界面までの距離の１／２以上である、請求項１に記載の近接センサ。
  3. 上記第２のクロストーク低減手段は、上記第１のクロストーク低減手段よりも上記受光素子側に位置している、請求項１または２に記載の近接センサ。
  4. 上記第２のクロストーク低減手段における上記基板の主面に最も近い端点と上記境界面との間の距離は、上記第１のクロストーク低減手段の上記端点と上記境界面との間の距離よりも短い、請求項３に記載の近接センサ。
  5. 上記第２のクロストーク低減手段の上記端点は、上記第３方向視において上記受光素子と重なっている、請求項４に記載の近接センサ。
  6. 上記第１の傾斜面および上記第２の傾斜面は、上記基板の主面から遠ざかるほど上記発光素子側に変位する傾斜面である、請求項５に記載の近接センサ。
  7. 上記境界面における上記第１のクロストーク低減手段および第２のクロストーク低減手段が設けられた領域以外の領域は、上記基板の上記主面と平行な平坦面である、請求項６に記載の近接センサ。
  8. 上記第１の溝における上記発光素子側の内面が上記第１の傾斜面を構成している、請求項７に記載の近接センサ。
  9. 上記第１の傾斜面は、上記第１の溝の底部から上記境界面に向かうほど上記発光素子側に変位する平坦な面である、請求項８に記載の近接センサ。
  10. 上記第１の溝は、断面Ｖ字状または断面逆台形状である、請求項９に記載の近接センサ。
  11. 上記第１の傾斜面は、上記第１の溝の底部から上記境界面に向かうほど上記発光素子側に変位する凹曲面である、請求項８に記載の近接センサ。
  12. 上記第１の溝は、断面Ｕ字状または断面半円状である、請求項１１に記載の近接センサ。
  13. 上記第２の溝における上記発光素子側の内面が上記第２の傾斜面を構成している、請求項８に記載の近接センサ。
  14. 上記第２の傾斜面は、上記第２の溝の底部から上記境界面に向かうほど上記発光素子側に変位する平坦な面である、請求項１３に記載の近接センサ。
  15. 上記第２の溝は、断面Ｖ字状または断面逆台形状である、請求項１４に記載の近接センサ。
  16. 上記第２の傾斜面は、上記第２の溝の底部から上記境界面に向かうほど上記発光素子側に変位する凹曲面である、請求項１３に記載の近接センサ。
  17. 上記第２の溝は、断面Ｕ字状または断面半円状である、請求項１６に記載の近接センサ。
  18. 上記基板の上記主面における上記発光素子と上記受光素子との間の領域には、上記主面に沿う反射率低減手段が設けられている、請求項１に記載の近接センサ。
  19. 上記反射率低減手段は、上記第３方向視において上記第１のクロストーク低減手段の上記端点と重なっている、請求項１８に記載の近接センサ。
  20. 上記反射率低減手段は、上記発光素子から照射される光を吸収する手段である、請求項１９に記載の近接センサ。
  21. 上記反射率低減手段は、所定の色の塗装である、請求項２０に記載の近接センサ。
  22. 上記反射率低減手段は、上記主面に形成された微小な凹凸である、請求項２０に記載の近接センサ。
  23. 上記発光素子は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である、請求項１に記載の近接センサ。
  24. 上記発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項１に記載の近接センサ。
  25. 上記受光素子は、フォトダイオードである、請求項１に記載の近接センサ。
  26. 主面を有する基板と、
    上記主面上に第１方向に並んで配置された発光素子および受光素子と、
    上記主面に接して上記発光素子および受光素子を封止し、上記主面から離間する境界面を有する単一の樹脂体と、
    上記境界面から上記基板方向に窪ませて形成された第１の溝および第２の溝と、を備え、
    上記第１の溝は上記受光素子よりも上記発光素子側に位置するとともに、上記第１方向視において、上記発光素子と上記第１の溝とが部分的に重なっている、近接センサ。
  27. 請求項１ないし請求項２６のいずれかに記載の近接センサが組み込まれた電子機器。
  28. 上記電子機器は、上記近接センサからの出射光を透過させ、被検出物からの反射光を上記近接センサに向けて透過させる光学窓を有する、請求項２７に記載の電子機器。
  29. 上記近接センサは、上記樹脂体の上記境界面が上記光学窓の内側に対向するように配置され、上記光学窓には、上記発光素子と対向する領域と上記受光素子と対向する領域との間に遮光膜が設けられている、請求項２８に記載の電子機器。
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