JPWO2014136242A1

JPWO2014136242A1 - 検出器

Info

Publication number: JPWO2014136242A1
Application number: JP2015504071A
Authority: JP
Inventors: 敦也伊藤; 加藤　哲也; 哲也加藤; 立石　潔; 潔立石; 木村　義則; 義則木村
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2017-02-09
Also published as: WO2014136242A1

Abstract

検出器から出力される信号のＳ／Ｎ比を向上させるために、検出器（１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ）は、基板（１０）と、該基板上に配置され、光を出射する発光部（２０）と、該基板上に配置され、出射された光の対象物からの散乱光を受光する受光部（３１、３２）と、該発光部及び該受光部を覆うように、基板上に配置された封止部（４０、４０ａ、４０ｂ）と、を備える。

Description

本発明は、例えばレーザ光等を用いて計測を行う光学式の計測装置に搭載される検出器の技術分野に関する。

この種の計測装置として、例えば、半導体レーザと受光素子とが同一平面上に配置されたセンサ部を備え、生体組織からの散乱光を利用して該生体組織における血流量、血液量、血流速度、脈拍等を測定する装置が提案されている（特許文献１参照）。

特許第４７１８３２４号

しかしながら特許文献１に記載の技術には、例えばＳ／Ｎ比（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）について改善の余地があるという技術的問題点がある。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる検出器を提供することを課題とする。

請求項１に記載の検出器は、上記課題を解決するために、基板と、前記基板上に配置され、光を出射する発光部と、前記基板上に配置され、前記出射された光の対象物からの散乱光を受光する受光部と、前記発光部及び前記受光部を覆うように、前記基板上に配置された封止部と、を備え、前記受光部は、前記出射された光の前記封止部の界面で反射された内部反射光を更に受光する。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

実施例に係る検出器の構成を示す概略構成図である。実施例に係る光検出装置の斜視図である。実施例に係る光検出装置の構成を示すブロック図である。受光素子に入射する光を示す概念図である。実施例の第１変形例に係る検出器の構成を示す概略構成図である。実施例の第２変形例に係る検出器の構成を示す概略構成図である。実施例の第３変形例に係る検出器の構成を示す概略構成図である。実施例の第３変形例に係る光検出装置の構成を示すブロック図である。実施例の第４変形例に係る検出器の構成を示す概略構成図である。実施例の第４変形例に係る光検出装置の構成を示すブロック図である。実施例の第５変形例に係る検出器の構成を示す概略構成図である。実施例の第５変形例に係る光検出装置の構成を示すブロック図である。

本発明の検出器に係る実施形態について説明する。

実施形態に係る検出器は、例えばサブマウントである基板と、該基板上に配置され、光を出射する発光部と、該基板上に配置され、出射された光の対象物からの散乱光を受光する受光部と、発光部及び受光部を覆うように、基板上に配置された封止部と、を備える。

発光部には、例えば面発光レーザ等の光源を適用可能である。ここで、測定対象物が生体である場合には、該生体による吸収が比較的低い、７００ｎｍ（ナノメートル）〜１３００ｎｍの波長域に含まれる光を出射する光源が望ましい。

上記７００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長域に含まれる光を出射する光源を発光部として用いる場合、封止部には、６５０ｎｍ以下の波長を有する光（即ち、可視光）に対する透過率が１０％以下であり、且つ、７００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長を有する光に対する透過率が９０％以上である樹脂を適用することが望ましい。このように構成すれば、外乱光となり得る可視光の受光部への入射を抑制することができ、実用上非常に有利である。

また、測定対象物が生体である場合、例えばフォトダイオード等である受光部で受光される散乱光には、生体の静止組織（例えば皮膚等）で散乱された光と、生体の移動物体（例えば赤血球等）で散乱された光と、が含まれる。そして、生体の移動物体で散乱された光には、該移動物体の速度に比例したドップラーシフトが生じる。従って、受光部には、生体の静止組織で散乱された光と、生体の移動物体で散乱された光との干渉光が入射する。

ここで、生体の静止組織で散乱された光の電界強度を、下記（１）式で表わし、生体の移動物体で散乱された光の電界強度を、下記（２）式で表わすと、干渉光の強度は、下記（３）式で表わすことができる。

“Ａ_０”及び“Ａ_１”は、光の振幅であり、“ｆ_０”は光の周波数であり、“Δｆ”はドップラーシフトに起因して変動する周波数である。“ｉ”はｉベクトルであり、“ｊ”はｊベクトルである。ｉベクトル及びｊベクトルは、光の進行方向を表わす単位ベクトルである。

上記（３）式の第一項は定常光成分であり、第二項はビート成分である。上記（３）式からわかるように、ｉベクトルの方向とｊベクトルの方向とが近づく程、ビート成分が強くなる。

ところで、発光部から出射された光は、測定対象物によって様々な方向に散乱される。加えて、生体の移動物体で散乱された光は、生体の静止組織で散乱された光に比べて微弱である。このため、散乱光のみでは、上記（３）式のビート成分を十分に強くすることが困難である。

しかるに本実施形態では、封止部により発光部が覆われているので、発光部から出射された光は、その一部が封止部を透過して測定対象物に到達すると共に、他の部分が該封止部の界面で反射される。このため、受光部には、測定対象物からの散乱光と、封止部の界面で反射された内部反射光とが入射することとなる。

内部反射光は、受光部に対して９０度に近い入射角で入射すると共に、上記生体の静止組織で散乱された光と同様に扱うことができる。加えて、内部反射光は、発光部から出射された光に対する割合は少ないものの、界面で反射され受光部に入射する比率は、測定対象物によって散乱され受光部に入射する散乱光の比率に比べれば十分高い。

つまり、本実施形態では、内部反射光を利用することにより、上記（３）式のビート成分を十分に強くすることができる。加えて、内部反射光に起因して、生体の移動物体で散乱された光のうち、受光部に対して９０度に近い入射角で入射する光に係るビート成分が強く計測される。

この結果、本実施形態に係る検出器によれば、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。加えて、当該検出器の空間分解能を向上させることができる。更に、当該検出器では、発光部及び受光部が一体でモールドされているので、例えば製造工程を短縮することができ、実用上非常に有利である。

本実施形態に係る検出器の一態様では、前記受光部は、第１光電変換素子及び第２光電変換素子を含み、前記第１光電変換素子のアノード及び前記第２光電変換素子のアノードが互いに電気的に接続されている、又は、前記第１光電変換素子のカソード及び前記第２光電変換素子のカソードが互いに電気的に接続されている。

この態様によれば、第１光電変換素子が出力する電流のＤＣ成分と、第２光電変換素子が出力する電流のＤＣ成分とを相殺させることができ、当該検出器から出力される信号におけるＳ／Ｎ比を向上させることができる。

本実施形態に係る検出器の他の態様では、封止部の表面の少なくとも一部に反射膜が配置されている。

この態様によれば、内部反射光の量を増加させることができるので、実用上非常に有利である。尚、反射膜としては、例えばアルミニウム等の薄膜を適用可能である。

本実施形態に係る検出器の他の態様では、封止部は、受光部の側から発光部の側に向かって該封止部の厚さ（即ち、基板面と封止部上面との間の距離）が薄くなる第１傾斜面と、発光部の側から受光部の側に向かって封止部の厚さが薄くなる第２傾斜面と、を有し、第１傾斜面と第２傾斜面とは、互いになす角が９０度に近づくように形成されている。

この態様によれば、発光部から出射された光の出射角の大きさと、内部反射光の受光部への入射角の大きさとを、ほぼ同じにすることができる。ここで、出射角はほぼ９０度であるので、入射角もほぼ９０度となり、比較的容易にして、上記（３）式のビート成分を強くすることができる。

この態様では、封止部は、基板の基板面に沿う面である上面を有し、上面の一の辺は第１傾斜面と共有され、該一の辺に対向する、上面の他の辺は第２傾斜面と共有されていてよい。

このように構成すれば、当該検出器の高さを抑制することができ、実用上非常に有利である。

本発明の検出器に係る実施例について、図面に基づいて説明する。

実施例に係る検出器について、図１を参照して説明する。図１は、実施例に係る検出器の構成を示す概略構成図である。尚、図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は下面図であり、図１（ｃ）は側面図である。

図１において、検出器１００は、基板１０と、該基板１０上に配置された面発光レーザ２０と、該基板１０上に配置された受光素子３１と、該面発光レーザ２０及び該受光素子３１を覆うように基板１０上に配置された封止部４０と、を備えて構成されている。

本発明に係る「発光部」の一例としての、面発光レーザ２０は、例えば８５０ｎｍの波長を有する光を出射する。尚、面発光レーザ２０から出射される光の波長は、７００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲内に含まれていればよく、８５０ｎｍに限定されない。

封止部４０は、例えばエポキシ樹脂等の樹脂により構成されている。封止部４０を構成する樹脂には、６５０ｎｍ以下の波長を有する光に対する透過率が１０％以下であり、且つ、７００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長を有する光に対する透過率が９０％以上となるように、染料が混入されている。

面発光レーザ２０のアノード及びカソードは基板１０の上面にある電極（図示せず）にワイヤーボンディング等を用いて電気的に接続されている。基板１０の上面の電極は、該基板１０の下面に貫通している。

図１（ｂ）に示すように、基板１０の下面には、面発光レーザ２０のアノードと電気的に接続された端子２０ａと、該面発光レーザ２０のカソードと電気的に接続された端子２０ｃと、本発明に係る「受光部」の一例としての、受光素子３１のアノードと電気的に接続された端子３１ａと、該受光素子３１のカソードと電気的に接続された端子３１ｃと、が露出している。

検出器１００の大きさは、例えば３ｍｍ×３ｍｍである。面発光レーザ２０の上面から封止部４０の上面までの距離、及び、受光素子３１の上面から封止部４０の上面までの距離は、例えば０．５ｍｍである。面発光レーザ２０の発光点（図１（ａ）参照）と、受光素子３１の受光面中心（図１（ａ）参照）との間の距離は、例えば０．６ｍｍである。

当該検出器１００が、光検出装置に搭載される場合には、図２に示すように、例えばアルミニウム等で形成されたケース３００内に格納された回路基板上に搭載される。ケース３００には、面発光レーザ２０からの出射される光、及び受光素子３１に入射する光を妨げないように、窓３０１が設けられている。

尚、ケース３００の大きさは、例えば１０ｍｍ×１５ｍｍ×３ｍｍである。窓３０１の大きさは、例えば３ｍｍ×３ｍｍである。

次に、光検出装置について、図３を参照して説明を加える。図３は、実施例に係る光検出装置の構成を示すブロック図である。本実施例では、光検出装置の一例として、レーザドップラー血流計を挙げる。

図３において、光検出装置は、検出器１００（即ち、光電流変換部）と、電流電圧変換部２００とを備えて構成されている。検出器１００への入力光（入射光）は、面発光レーザ２０から出射された光が、対象物（例えば人間の指等）によって反射・散乱等された光である。

受光素子３１は、例えばＰＩＮダイオード等のフォトダイオードである。検出器１００は、受光素子３１が出力する電流Ｉｄｔを検出電流Ｉｄｔとして端子３１ａから出力する。また、検出器１００は、端子３１ａから出力される検出電流Ｉｄｔの極性が反転された電流（−Ｉｄｔ）を端子３１ｃから出力する。

電流電圧変換部２００は、入力端子Ｉｎ１及びＩｎ２と、全差動アンプ２３０と、帰還抵抗Ｒｆ１及びＲｆ２と、増幅器２４０と、出力端子Ｏｕｔと、を有して構成されている。電流電圧変換部２００は、検出器１００から入力端子Ｉｎ１及びＩｎ２に入力される検出電流Ｉｄｔを電圧信号に変換して出力端子Ｏｕｔから光検出信号として出力する。

全差動アンプ２３０は、入力端子Ｉｎ１に電気的に接続された入力端子Ｉｎ＋と、入力端子Ｉｎ２に電気的に接続された入力端子Ｉｎ−と、出力端子Ｏｕｔ−と、出力端子Ｏｕｔ＋と、基準電位端子Ｖｒｅｆと、を有する。基準電位は、該基準電位端子Ｖｒｅｆを介して入力される。出力端子Ｏｕｔ−及びＯｕｔ＋は、後述する増幅器２４０の入力端子Ｉｎ−及びＩｎ＋に夫々電気的に接続されている。

帰還抵抗Ｒｆ１は、その一端が全差動アンプ２３０の入力端子Ｉｎ＋と、その他端が該全差動アンプ２３０の出力端子Ｏｕｔ−と、電気的に接続されており、負帰還を施すと共に電流を電圧に変換する。

帰還抵抗Ｒｆ２は、その一端が全差動アンプ２３０の入力端子Ｉｎ−と、その他端が該全差動アンプ２３０の出力端子Ｏｕｔ＋と、電気的に接続されており、負帰還を施すと共に電流を電圧に変換する。

全差動アンプ２３０は、入力端子Ｉｎ１に入力される電流Ｉｄｔを電圧信号−Ｒｆ１・Ｉｄｔに変換し、出力端子Ｏｕｔ−から出力する。同時に、全差動アンプ２３０は、入力端子Ｉｎ２に入力される電流−Ｉｄｔを電圧信号Ｒｆ２・Ｉｄｔに変換し、出力端子Ｏｕｔ＋から出力する。即ち、全差動アンプ２３０は、入力端子Ｉｎ１及びＩｎ２に入力される電流を、夫々独立して電流電圧変換し、差動出力するトランスインピーダンスアンプとして構成されている。

増幅器２４０は、入力端子Ｉｎ−から入力される電圧信号−Ｒｆ１・Ｉｄｔと、入力端子Ｉｎ＋から入力される電圧信号Ｒｆ２・Ｉｄｔとの電位差（２・Ｒｆ・Ｉｄｔ）を増幅して出力する（尚、Ｒｆ１＝Ｒｆ２＝Ｒｆとする）。

電流電圧変換部２００から出力された光検出信号は、配線３０２（図２参照）のうち１本を介して、信号処理装置（図示せず）に入力される。該信号処理装置では、光検出信号を処理することにより、血流値、血流速度及び脈拍等の生体情報を演算する。尚、光検出信号から血流値等を求める方法には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。

上述した電流電圧変換部２００では、帰還抵抗Ｒｆ１及びＲｆ２によって負帰還が施されることにより、全差動アンプ２３０の入力端子Ｉｎ＋と基準電位端子Ｖｒｅｆとの電位差は殆どゼロになっている。同様に、全差動アンプ２３０の入力端子Ｉｎ−と基準電位端子Ｖｒｅｆとの電位差も殆どゼロになっている。この結果、入力端子Ｉｎ＋の電位と入力端子Ｉｎ−の電位とは、殆ど同じとなる。

従って、全差動アンプ２３０の入力端子Ｉｎ＋に、電流電圧変換部２００の入力端子Ｉｎ１を介して電気的に接続されている端子３１ａと、全差動アンプ２３０の入力端子Ｉｎ−に、電流電圧変換部２００の入力端子Ｉｎ２を介して電気的に接続されている端子３１ｃと、の電位差も殆どゼロである。つまり、受光素子３１をゼロバイアスの状態、即ち、所謂発電モードで動作させることができる。このため受光素子３１に発生する暗電流を低減或いは無くすことができる。

この結果、暗電流のゆらぎに起因するノイズ電流を低減することができ、電流電圧変換部２００から出力される光検出信号に係るＳ／Ｎ比を向上させることができる。

次に、検出器１００の受光素子３１に入射する光について、図４を参照して説明する。図４は、受光素子に入射する光を示す概念図である。

面発光レーザ２０から出射されたレーザ光（図４における“射出光”参照）は、大半が封止部４０を透過し、ケース３００の窓３０１を通して、対象物である生体に照射される。生体に照射されたレーザ光は、生体で反射・散乱され、その一部が封止部４０を透過して受光素子３１に入射する。また、面発光レーザ２０から出射されたレーザ光の一部は、封止部４０の界面で反射され、受光素子３１に入射する（図４における“内部反射光”参照）。

生体で反射・散乱された光には、生体の静止組織により反射・散乱された光（図４における“静止組織からの戻り光”参照）と、例えば赤血球等の生体の移動物体により反射・散乱された光（図４における“赤血球からの戻り光”参照）と、が含まれる。ここで、生体の移動物体により反射・散乱された光は、該移動物体の速度に比例したドップラーシフトを生じる。

受光素子３１で受光される光は、上記光が互いに干渉することにより、定常光成分（即ち、生体による反射・散乱によって変動しない成分）と、ビート成分（即ち、ドップラーシフトされた変調成分に起因して生じる成分）と、を含む（上述の（３）式参照）。

封止部４０の界面で反射された光（以降、適宜“内部反射光”と称する）が受光素子３１に入射する比率は、測定対象物（ここでは、生体）によって散乱された光が受光素子３１に入射する比率に比べて十分に強い。そして、内部反射光は、受光素子３１に対して９０度に近い入射角で入射する。このため、生体の移動物体により反射・散乱された光のうち、受光素子３１に対して９０度に近い入射角で入射する光が選択的に強調されることとなる（上述の（３）式参照）。

具体的には例えば、面発光レーザが封止部で覆われていない場合（即ち、内部反射光が無い場合）に比べて、当該検出器１００では、受光素子３１に対して９０度に近い入射角で入射する光のビート成分の信号強度が１５ｄＢも増大する。

＜第１変形例＞
実施例に係る検出器の第１変形例について、図５を参照して説明する。図５は、実施例の第１変形例に係る検出器の構成を示す概略構成図である。

図５において、検出器１００ａは、封止部４０の上面に配置され、例えばアルミニウム等からなる反射膜４１を備えている。該反射膜４１は、封止部４０の上面全てを覆うように配置されていてもよいし、例えば面発光レーザ２０の上方及び受光素子３１の上方のみに配置されていてもよい。

封止部４０の上面全てを覆うように反射膜４１が配置されている場合、該反射膜４１に係るレーザ光の反射率は、例えば２０％等と、レーザ光の透過率は、例えば８０％等と、面発光レーザ２０から出射された光が対象物に確実に照射されるように、反射膜４１に係る反射率及び透過率を設定すればよい。

上述の（３）式からわかるように、生体の移動物体で反射・散乱された光と、生体の静止物体で反射・散乱された光又は内部反射光と、のいずれかが強ければ、ビート成分が強くなる。従って、封止部４０の上面に反射膜４１を配置することにより、内部反射光を強くすることができるので、受光素子３１から出力される信号のＳ／Ｎ比をより向上させることができる。

＜第２変形例＞
実施例に係る検出器の第２変形例について、図６を参照して説明する。図６は、実施例の第２変形例に係る検出器の構成を示す概略構成図である。

図６（ａ）において、検出器１００ｂの封止部４０ａは、受光素子３１の側から面発光レーザ２０の側に向かって下がる第１傾斜面と、該面発光レーザ２０の側から該受光素子３１の側に向かって下がる第２傾斜面とを有する。ここで特に、第１傾斜面と第２傾斜面とは、互いになす角が９０度に近づくように形成されている。

第１傾斜面と第２傾斜面とがなす角が９０度近傍であることにより、面発光レーザ２０から出射される光の出射角と、内部反射光の受光素子３１への入射角とがほぼ同じになる。面発光レーザ２０から出射される光の出射角は９０度に近いため、内部反射光の受光素子３１への入射角も９０度に近くなる。この結果、受光素子３１に対してほぼ垂直に入射する内部反射光の光量を増加することができるので、受光素子３１から出力される信号のＳ／Ｎ比をより向上させることができる。

図６（ｂ）において、検出器１００ｃの封止部４０ｂは、上記第１傾斜面と一の辺を共有すると共に、該一の辺と対向する他の辺を上記第２傾斜面と共有する上面を有する。このように構成すれば、受光素子３１に対してほぼ垂直に入射する内部反射光の光量を増加させつつ、検出器１００ｃの高さを抑制することができ、実用上非常に有利である。

＜第３変形例＞
実施例に係る検出器の第３変形例について、図７及び図８を参照して説明する。図７は、実施例の第３変形例に係る検出器の構成を示す概略構成図である。図８は、実施例の第３変形例に係る光検出装置の構成を示すブロック図である。

図７において、検出器１００ｄは、基板１０上に配置された受光素子３２を更に備えて構成されている。図７（ａ）に示すように、受光素子３２は、該受光素子３２及び面発光レーザ２０の発光点間の距離が、受光素子３１及び面発光レーザ２０の発光点間の距離に、ほぼ等しくなるように配置されている。図７（ｂ）に示すように、基板１０の下面には、受光素子３２のアノードと電気的に接続された端子３２ａと、受光素子３２のカソードと電気的に接続された端子３２ｃと、が露出している。

尚、本変形例に係る「受光素子３１」及び「受光素子３２」は、夫々、本発明に係る「第１光電変換素子」及び「第２光電変換素子」の一例である。

本変形例では特に、図８に示すように、受光素子３１のアノードと電気的に接続された端子３１ａと、受光素子３２のアノードと電気的に接続された端子３２ａとが回路基板２００上で互いに電気的に接続されている。受光素子３１のカソードは端子３１ｃに電気的に接続されている。受光素子３２のカソードは端子３２ｃに電気的に接続されている。

受光素子３１及び３２が直列接続されているので、検出器１００ｄは、受光素子３１が出力する電流Ｉｄｔ１と、受光素子３２が出力する電流Ｉｄｔ２との差分電流（Ｉｄｔ２−Ｉｄｔ１）を検出電流Ｉｄｔとして端子３１ｃから出力する。また、検出器１００ｄは、端子３１ｃから出力される検出電流Ｉｄｔの極性が反転された電流（−Ｉｄｔ）を端子３２ｃから出力する。

このように構成すれば、受光素子３１が出力する電流Ｉｄｔ１のＤＣ成分と、受光素子３２が出力する電流Ｉｄｔ２のＤＣ成分とを相殺させることができ、入力光に含まれる信号光成分に相当するＡＣ成分を主として含む検出電流Ｉｄｔを出力することができる。この結果、電流電圧変換部２００が出力する光検出信号におけるＳ／Ｎ比を向上させることができる。

＜第４変形例＞
実施例に係る検出器の第４変形例について、図９及び図１０を参照して説明する。図９は、実施例の第４変形例に係る検出器の構成を示す概略構成図である。図１０は、実施例の第４変形例に係る光検出装置の構成を示すブロック図である。

本変形例では特に、図１０に示すように、検出器１００ｅの内部で、受光素子３１のアノードと、受光素子３２のアノードとが互いに電気的に接続されている。このように構成すれば、回路基板２００に、受光素子３１のアノードと受光素子３２のアノードとを電気的に接続するための配線を設けることが必要ないので、実用上非常に有利である。

尚、図９に示すように、検出器１００ｅの下面には、受光素子３１のカソードと電気的に接続された端子３１ｃと、受光素子３２のカソードと電気的に接続された端子３２ｃと、が露出される。

＜第５変形例＞
実施例に係る検出器の第５変形例について、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は、実施例の第５変形例に係る検出器の構成を示す概略構成図である。図１２は、実施例の第５変形例に係る光検出装置の構成を示すブロック図である。

本変形例では特に、図１２に示すように、検出器１００ｆの内部で、受光素子３１のカソードと、受光素子３２のカソードとが互いに電気的に接続されている。このように構成すれば、回路基板２００に、受光素子３１のカソードと受光素子３２のカソードとを電気的に接続するための配線を設けることが必要ないので、実用上非常に有利である。加えて、本変形例でも、上述した第３変形例と同様に、受光素子への入射光の定常成分に起因する検出電流のＤＣ成分を抑制することができる。この結果、電流電圧変換部２００が出力する光検出信号におけるＳ／Ｎ比を向上させることができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う検出器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１０…基板、２０…面発光レーザ、３１、３２…受光素子、４０、４０ａ、４０ｂ…封止部、４１…反射膜、１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ…検出器、２００…電流電圧変換部、２３０…全差動アンプ、２４０…増幅器、３００…ケース、３０１…窓

Claims

基板と、
前記基板上に配置され、光を出射する発光部と、
前記基板上に配置され、前記出射された光の対象物からの散乱光を受光する受光部と、
前記発光部及び前記受光部を覆うように、前記基板上に配置された封止部と、
を備え、
前記受光部は、前記出射された光の前記封止部の界面で反射された内部反射光を更に受光する
ことを特徴とする検出器。
前記受光部は、第１光電変換素子及び第２光電変換素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の検出器。
前記第１光電変換素子のアノード及び前記第２光電変換素子のアノードが互いに電気的に接続されている、又は、前記第１光電変換素子のカソード及び前記第２光電変換素子のカソードが互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の検出器。
前記発光部は、波長が、７００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲内に含まれる光を出射する面発光レーザであることを特徴とする請求項１に記載の検出器。
前記封止部の表面の少なくとも一部に反射膜が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の検出器。
前記出射された光の光軸と、前記発光部と前記受光部とを結ぶ線分とがなす角を出射角と規定し、前記内部反射光の光軸と、前記発光部と前記受光部とを結ぶ線分とがなす角を入射角と規定した場合に、前記封止部は、前記出射角の大きさと、前記入射角の大きさとが近づくように、形成されていることを特徴とする請求項１に記載の検出器。
前記封止部は、
前記受光部の側から前記発光部の側に向かって前記封止部の厚さが薄くなる第１傾斜面と、
前記発光部の側から前記受光部の側に向かって前記封止部の厚さが薄くなる第２傾斜面と、
を有し、
前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とは、互いになす角が９０度に近づくように形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の検出器。
前記封止部は、前記基板の基板面に沿う面である上面を有し、
前記上面の一の辺は前記第１傾斜面と共有され、
前記一の辺に対向する、前記上面の他の辺は前記第２傾斜面と共有されている
ことを特徴とする請求項７に記載の検出器。
前記第１光電変換素子及び前記発光部間の距離と、前記第２光電変換素子及び前記発光部間の距離とが、同じ値に近づくように、前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子各々が前記基板上に配置されることを特徴とする請求項２に記載の検出器。