光传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及使用发光元件和受光元件来检测被检测物体存在的光传感器。
【背景技术】
[0002] 使用发光元件和受光元件来检测手指或手等被检测物体存在的光传感器一般已 被公众所知（例如参照专利文献1)。这种光传感器在发光元件发出的出射光被被检测物体 反射时，用受光元件接收该反射光，从而检测出被检测物体的存在。另外，若光传感器中发 光元件发出的出射光没有照射到被检测物体就入射到受光元件，则会导致误检测。
[0003] 为了减小这种杂散光的影响，专利文献1所记载的光传感器在发光元件和受光元 件的上部分别设置透镜，并配置光屏蔽件覆盖这些透镜，利用光屏蔽件的光隔离作用将发 光元件与受光元件在光学上进行分离。 现有技术文献 专利文献
[0004]专利文献1 :日本专利特开2011 - 180121号公报
【发明内容】
[0005] 专利文献1所记载的光传感器中，为了将发光元件与受光元件在光学上进行分 离，需要设置光屏蔽件、光隔离器之类的遮光部件，从而导致制造成本的增加。另外，使用这 些部件还会妨碍光传感器的小型化。
[0006] 本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明的目的在于提供一种既能减少杂散光又 能实现小型化的光传感器。
[0007] (1)为了解决上述问题，本发明的光传感器包括：基板、安装于该基板表面的发光 元件、设置于该发光元件上部的折射率介质、以及安装于所述基板表面的受光元件，从所述 发光元件出射的光经被检测物体反射后而得到的光被所述受光元件所接收，由此来检测该 被检测物体的存在，其特征在于，将经由所述折射率介质而出射的光的光轴在所述受光元 件的相反侧的方向上的仰角设定在47°~89°的范围内，并且将经由所述折射率介质而 出射的光的光束发散角设定在1.8°~42°的范围内。
[0008] 根据本发明，由于将经由折射率介质而出射的光的光轴在受光元件的相反侧的方 向上的仰角设定在47°~89°的范围内，并且将光束发散角设定在1.8°~42°的范围 内，因此能够降低杂散光的水平，能够提高S/N。因此，无需设置光隔离器等，就能够实现光 传感器的小型化。另外，在用透光性的盖子覆盖发光元件或受光元件的上部的情况下，对于 该盖子的上下方向的位置，也能够减小杂散光水平的变动。
[0009] (2)本发明中，所述折射率介质是透镜，将经由该透镜而出射的光的光轴在所述受 光元件的相反侧的方向上的仰角设定在50°~89°的范围内，并且将经由该透镜而出射 的光的光束发散角设定在1.8°~20. 3°的范围内。
[0010] 根据本发明，由于将经由透镜而出射的光的光轴在受光元件的相反侧的方向上的 仰角设定在50°~89°的范围内，并且将光束发散角设定在1.8°~20. 3°的范围内，因 此能够降低杂散光的水平。另外，由于从发光元件出射的光经过透镜聚焦，因此能够减小光 束发散角，从而能够进一步减小杂散光的影响。
[0011] (3)本发明中，使所述发光元件的安装位置相对于所述透镜的中心在接近所述受 光元件的方向上发生偏移，且偏移的范围在所述透镜半径的2%~62%的范围内。
[0012] 根据本发明，由于使发光元件的安装位置相对于透镜的中心在接近受光元件的方 向上发生偏移，且偏移的范围在透镜半径的2%~62%的范围内，因此，能够使经由透镜而 出射的光的光轴向受光元件的相反侧的方向倾斜。
[0013] (4)本发明中，所述折射率介质是具有倾斜面的坡体，将经由该坡体而出射的光的 光轴在所述受光元件的相反侧的方向上的仰角设定在47°~57°的范围内，并且将经由 该坡体而出射的光的光束发散角设定在29°~42°的范围内。
[0014] 根据本发明，由于将经由坡体而出射的光的光轴在受光元件的相反侧的方向上的 仰角设定在47°~57°的范围内，并且将光束发散角设定在29~42°的范围内，因此能够 降低杂散光的水平。
[0015] (5)本发明的光传感器包括：基板、安装于该基板表面的发光元件、设置于该发光 元件上部的折射率介质、以及安装于所述基板表面的多个受光元件，所述多个受光元件配 置于不会夹着所述发光元件的位置，从所述发光元件出射的光经被检测物体反射后而得到 的光被所述受光元件所接收，由此来检测该被检测物体的存在，其特征在于，将经由所述折 射率介质而出射的光的光轴在所述发光元件的相反侧的方向上的仰角设定在47°~89° 的范围内，并且将经由所述折射率介质而出射的光的光束发散角设定在1.8°~42°的范 围内。
[0016] 根据本发明，由于将经由折射率介质而出射的光的光轴在受光元件的相反侧的方 向上的仰角设定在47°~89°的范围内，并且将光束发散角设定在1.8°~42°的范围 内，因此能够降低杂散光的水平。另外，由于具备多个受光元件，因此不仅能够检测被检测 物体的存在，还能同时检测出移动方向。
【附图说明】
[0017]图1是表示实施方式1所涉及的光传感器的剖视图。 图2是将图1中的发光元件和透镜放大来表示的放大剖视图。 图3是表示光传感器的俯视图。 图4是表示通过实测数据得到的盖板与传感器之间的距离尺寸、和来自盖板的杂散光 水平的关系的特性曲线图。 图5是表示通过模拟得到的发光元件偏离透镜中心的偏移量、和来自盖板的杂散光水 平的关系的特性曲线图。 图6是表示通过模拟得到的发光元件偏离透镜中心的偏移量、和透镜表面散射损耗的 关系的特性曲线图。 图7是表示在将发光元件的偏移量设定为0. 21_的情况下，通过模拟得到的盖板与传 感器之间的距离尺寸、和来自盖板的杂散光水平的关系的特性曲线图。 图8是表示在将发光元件的偏移量设定为0. 48mm的情况下，通过模拟得到的盖板与传 感器之间的距离尺寸、和来自盖板的杂散光水平的关系的特性曲线图。 图9是表示通过模拟得到的盖板与传感器之间的距离尺寸、和来自盖板的杂散光水平 的关系的特性曲线图。 图10是表示通过模拟得到的被检测物体与传感器之间的距离尺寸、和信号水平的关 系的特性曲线图。 图11是表示通过实测数据得到的盖板与传感器之间的距离尺寸、和噪声水平的关系 的特性曲线图。 图12是表示通过实测数据得到的被检测物体与传感器之间的距离尺寸、和信号水平 的关系的特性曲线图。 图13是表示实施方式2所涉及的光传感器的剖视图。 图14是表示通过模拟得到的盖板与传感器之间的距离尺寸、和来自盖板的杂散光水 平的关系的特性曲线图。 图15是表示通过模拟得到的被检测物体与传感器之间的距离尺寸、和信号水平的关 系的特性曲线图。 图16是表示通过实测数据得到的盖板与传感器之间的距离尺寸、和噪声水平的关系 的特性曲线图。 图17是表示通过实测数据得到的被检测物体与传感器之间的距离尺寸、和信号水平 的关系的特性曲线图。 图18是表示实施方式3的光传感器的俯视图。
【具体实施方式】
[0018] 下面，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的光传感器进行详细说明。
[0019] 图1~图3中示出了实施方式1所涉及的光传感器1。光传感器1包括基板2、发 光元件3、受光元件4和透镜6等。
[0020] 基板2是用绝缘材料形成的平板。基板2可以使用例如印刷布线基板。基板2的 表面2A安装有发光元件3和受光元件4。
[0021] 发光元件3安装于基板2的表面2A，射出例如红外线或可见光线的光。发光元件 3的光轴通常是例如与基板2的表面2A垂直的方向（Z轴方向）。发光元件3可以使用例 如发光二极管（LED)、激光二极管（LD)、面发光激光器（VCSEL)。为了提高检测分辨率并提 高S/N，优选使用元件本身的出射角（光束发散角）较小的VCSEL作为发光元件3。
[0022] 受光元件4安装于基板2的表面2A，接收红外线或可见光线的光。受光元件4可 以使用例如光电二极管（PD)、光电三极管等。受光元件4例如在图1中的左右方向上与发 光元件3隔开，并配置在发光元件3的附近。
[0023] 基板2的表面2A形成有覆盖发光元件3的透明树脂体5。透明树脂体5将发光元 件3加以密封。透明树脂体5上形成有位于发光元件3上部且作为折射率介质的发光元件 用透镜6。透镜6形成为例如