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WO2021005952A1 - 光学センサ、及び、それを備えた近接センサ - Google Patents

光学センサ、及び、それを備えた近接センサ Download PDF

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Publication number
WO2021005952A1
WO2021005952A1 PCT/JP2020/023039 JP2020023039W WO2021005952A1 WO 2021005952 A1 WO2021005952 A1 WO 2021005952A1 JP 2020023039 W JP2020023039 W JP 2020023039W WO 2021005952 A1 WO2021005952 A1 WO 2021005952A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
resin body
light receiving
optical sensor
emitting element
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/023039
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
博 渡邊
滉平 菅原
加藤　貴敏
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Publication of WO2021005952A1 publication Critical patent/WO2021005952A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F55/00—Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto

Definitions

  • the present invention relates to an optical sensor and a proximity sensor including the optical sensor.
  • Such a sensor includes, for example, a proximity sensor having a tactile sensor function, as described in Patent Document 1.
  • Patent Document 1 discloses a composite sensor for attaching to the fingertip surface of a robot hand that grips an object.
  • the composite sensor of Patent Document 1 irradiates a flexible plate-shaped portion that transmits light, a light receiving portion arranged on the flexible plate-shaped portion, and a flexible plate-shaped portion from the back surface of the light receiving portion. It is composed of a light emitting unit and an electric circuit that controls a light emitting / receiving unit.
  • An elastic body is covered on the light receiving portion, and a light shielding layer that allows light from the light emitting portion to pass through is provided on the back surface side of the flexible plate-shaped portion in which the light receiving portion is arranged. ..
  • An object of the present invention is to provide an optical sensor and a proximity sensor that reduce the influence of ambient light.
  • the optical sensor according to the present invention includes a light emitting element that emits light and A light receiving element that receives the emitted light from the light emitting element and A first resin body that seals the light emitting element and the light receiving element, transmits the light emitted from the light emitting element, and emits the light to the outside.
  • a wavelength filter that transmits the wavelength of the emitted light from the light emitting element between the light receiving element and the outer surface of the first resin body and absorbs the light on the short wavelength side with respect to the peak wavelength of the emitted light. , Equipped with.
  • the proximity sensor according to the present invention is A light emitting element that emits light, a light receiving element that receives the light emitted from the light emitting element, the light emitting element, and the light receiving element are sealed, and the light emitted from the light emitting element is transmitted and emitted to the outside.
  • the wavelength of the emitted light from the light emitting element is transmitted between the first resin body, the light receiving element, and the outer surface of the first resin body, and is on the short wavelength side with respect to the peak wavelength of the emitted light.
  • An optical sensor with a wavelength filter that absorbs light, It includes a control unit that detects the proximity and contact of an object based on the signal of the light receiving element.
  • optical sensor it is possible to provide an optical sensor and a proximity sensor with reduced influence of ambient light.
  • FIG. 2A a vertical sectional view taken along the line IIB.
  • Diagram to illustrate the detection of proximity of an object Diagram to illustrate the detection of the load of an object Graph showing the amount of light received by the light receiving part during the proximity and contact process of an object
  • a graph showing the total output of the light receiving part during the proximity and contact process of an object The figure for demonstrating the deformation example of the internal structure of an optical sensor
  • each embodiment is an example, and partial replacement or combination of the configurations shown in different embodiments is possible.
  • the modified example the description of the matters common to those of the first embodiment will be omitted, and only the differences will be described. In particular, similar actions and effects with the same configuration will not be mentioned sequentially for each embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of the proximity sensor 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2A shows a top view of the optical sensor 3.
  • FIG. 2B shows a vertical cross-sectional view of the optical sensor 3.
  • the proximity sensor 1 includes an optical sensor 3, a drive unit 15, an amplifier circuit unit 17, and a control unit 19.
  • the proximity sensor 1 can be applied to applications in which various objects to be gripped are objects to be sensed, for example, in a robot hand.
  • the optical sensor 3 includes a light emitting element 5, a light receiving unit 7, a substrate 9, a first resin body 11, and a second resin body 13.
  • the first resin body 11 is an example of a cover member arranged so as to cover the light emitting element 5 and the light receiving portion 7.
  • the direction in which the first resin body 11 protrudes is referred to as the “Z direction”, and the two directions orthogonal to the Z direction and orthogonal to each other are referred to as the “X direction” and the “Y direction”.
  • the positive direction of Z is upward, and the negative direction of Z is downward.
  • the optical sensor 3 of the first embodiment causes the light emitting element 5 to emit light inside the second resin body 13, and transmits the reflected light transmitted through the second resin body 13 and the first resin body 11 and reflected by the object. Detected by the light receiving unit 7, the light receiving unit 7 outputs a light receiving signal P1 according to the amount of light received.
  • the light emitting element 5 is, for example, a solid-state light emitting element such as a surface emitting laser (VCSEL) or an LED.
  • a surface emitting laser is used as the light emitting element 5
  • a laser having a narrow emission angle can be emitted.
  • the offset of the light receiving unit 7 can be reduced, and the S / N can be improved.
  • the light emitting element 5 may be a solid-state light emitting element other than the surface emitting laser and the LED.
  • the optical sensor 3 may include a collimating lens that collimates the light from the light emitting element 5.
  • the light emitting element 5 emits light having a wavelength in the near infrared region, for example.
  • the peak wavelength of the light emitted from the light emitting element 5 is included, for example, between 700 nm and 1000 nm, and here is 850 nm.
  • Light whose peak wavelength is included in this range can be received by a light receiving element made of Si-based material.
  • the light receiving unit 7 detects the amount of reflected light reflected by the object Bt (see FIG. 4) from the light emitted from the light emitting element 5.
  • the light receiving unit 7 that detects the reflected light includes, for example, a light receiving element composed of a photodiode (PD).
  • the light receiving unit 7 includes at least one light receiving element. In FIG. 1, the light receiving unit 7 includes four light receiving elements 7a to 7d.
  • the light receiving unit 7 receives light and generates a light receiving signal P1 indicating the light receiving result.
  • the generated light receiving signal P1 is transmitted to the amplifier circuit unit 17.
  • the light receiving unit 7 is not limited to the photodiode, and may include various light receiving elements such as a position detection element (PSD) or a CMOS image sensor (CIS).
  • the substrate 9 is, for example, a resin substrate.
  • the substrate 9 supports the light emitting element 5 arranged on the same plane and the light receiving elements 7a to 7d of the light receiving unit 7.
  • the light emitting element 5 is arranged at the center of the disk-shaped substrate 9.
  • the four light receiving elements 7a to 7d of the light receiving unit 7 are arranged so as to surround the light emitting element 5 around the light emitting element 5, and two of the four light receiving elements are paired with the light receiving elements 7a and 7d, and 7b and 7c. Are arranged diagonally.
  • the substrate 9 supports a second resin body 13 that seals the light emitting element 5 and the light receiving portion 7, and a first resin body 11 that covers the side portions and the upper portion of the second resin body 13. Since the light emitting element 5 and the light receiving elements 7a to 7d are arranged on the same plane, the optical sensor 3 can be miniaturized and reduced in height.
  • the first resin body 11 seals the second resin body 13 including the light emitting element 5 and the light receiving portion 7.
  • the first resin body 11 is formed in, for example, a rotating body shape, and has, for example, a truncated cone shape.
  • the first resin body 11 having a truncated cone shape is arranged so that its central axis coincides with the central axis of the second resin body 13 having a cylindrical shape, and the substrate 9 includes the second resin body 13 inside.
  • the first resin body 11 is formed of an elastic body that deforms in response to an external force such as an external stress.
  • the first resin body 11 is made of, for example, a silicone-based or epoxy-based resin.
  • the diameter of the lower surface of the first resin body 11 is, for example, 0.5 to 50 mm.
  • the diameter of the upper surface of the first resin body 11 is equal to or smaller than the diameter of the lower surface.
  • the thickness Th1 of the first resin body 11 is the thickness from the upper surface of the substrate 9 to the outer surface of the first resin body 11 in the central axis direction of the emitted light of the light emitting element 5.
  • the thickness Th1 of the first resin body 11 is, for example, 5 mm.
  • the second resin body 13 seals the light emitting element 5 arranged on the substrate 9 and the light receiving portion 7.
  • the side surface and the upper surface of the second resin body 13 are covered with the first resin body 11.
  • the second resin body 13 is formed in, for example, a rotating body shape, and has, for example, a cylindrical shape. In the second resin body 13 having a cylindrical shape, the light emitting element 5 is located at the center thereof.
  • the second resin body 13 includes light receiving elements 7a to 7d surrounding the light emitting element 5, and is provided on the substrate 9.
  • the second resin body 13 is formed of a silicone-based resin containing a wavelength filter that cuts a wavelength region on the lower wavelength side than the peak wavelength of the light emitted from the light emitting element 5.
  • silicone-based resins examples include modified silicones having an organic substituent other than a methyl group and a phenyl group as substituents, and more specifically, for example, AIR-7051A / B manufactured by Shinetsu Silicone Co., Ltd. Can be mentioned.
  • the diameter of the second resin body 13 is smaller than the diameter of the lower surface of the first resin body 11.
  • the thickness Th2 of the second resin body 13 is thicker than the thickness of the light emitting element 5 and the light receiving elements 7a to 7d.
  • the shape of the second resin body 13 may be a rectangular parallelepiped, a truncated cone shape, or a hemispherical shape in addition to the above-mentioned shapes.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the light transmittance of the second resin body 13. Due to the second resin body 13, the transmittance of light in the wavelength region from the near ultraviolet region to 680 nm is almost zero, and ambient light mainly in the visible light wavelength region of about 380 nm to 780 nm is incident on the light receiving unit 7. Can be significantly reduced. In such a wavelength filter, for example, the transmittance of light on the short wavelength side from the peak wavelength is 10% or less with respect to the transmittance of the peak wavelength emitted from the light emitting element 5.
  • the second resin body 13 also attenuates the peak wavelength of the light emitted from the light emitting element 5 by about 10%.
  • the thickness Th2 of the second resin body 13 is small, the light emitted from the light emitting element 5 is reflected by the object Bt and is incident on the light receiving portion 7, and the attenuation of the light in the second resin body 13 is suppressed.
  • the light receiving sensitivity can be increased.
  • the thickness Th2 of the second resin body 13 is smaller than, for example, the thickness Th3 which is the difference between the thickness Th1 of the first resin body 11 and the thickness Th2 of the second resin body 13.
  • the thickness Th3 is small, the absorption of the light emitted from the light emitting element 5 and reflected by the object Bt is reduced, which is useful for improving the accuracy of the proximity sensor. Further, when the thickness Th3 is large, the deformable range of the first resin body 11 by pushing after the object Bt comes into contact with the first resin body 11 is large, so that the detection range of the pushing amount of the object Bt is expanded. Can be done. Therefore, it is useful for improving the function as a contact sensor.
  • the thickness Th2 is the thickness from the upper surface of the substrate 9 to the outer surface of the second resin body 13 in the central axis direction of the emitted light of the light emitting element 5.
  • the thickness Th2 can be said to be the shortest distance from the upper surface of the substrate 9 to the interface between the first resin body 11 and the second resin body 13 by the light emitted from the light emitting element 5.
  • the second resin body 13 has, for example, a cylindrical shape or a truncated cone shape, it is the length of the rotation center axis of the second resin body 13.
  • the thickness Th2 is the length of the radius.
  • the second resin body 13 is harder than the first resin body 11.
  • the hardness of the first resin body 11 is, for example, shore A20 to shore A80, and for example, shore A30 to shore A50.
  • the hardness of the second resin body 13 is, for example, shore D40 to shore D90, and for example, shore D60 to shore D80.
  • the glass transition temperature Tg2 of the second resin body 13 may be higher than the glass transition temperature Tg1 of the first resin body 11.
  • the glass transition temperature Tg2 of the second resin body 13 is 50 ° C. or higher. In this case, even if the optical sensor 3 is used in a high temperature environment, the deformation of the second resin body 13 can be prevented and the load of the object Bt can be detected.
  • first resin body 11 and the second resin body 13 are made of the same material, the adhesion between the first resin body 11 and the second resin body can be improved. As a result, even if an environmental load, a repeated load from the object Bt over a long period of time, or an excessive load is applied, the occurrence of peeling is suppressed at the resin interface between the first resin body 11 and the second resin body 13. It is possible to realize a sensor having excellent durability and reliability.
  • Both the first resin body 11 and the second resin body 13 can be formed of, for example, a silicone-based material.
  • the first resin body 11 is formed of, for example, methyl silicone in which all the substituents are composed of methyl groups, or phenyl silicone in which the substituents are composed of methyl groups and phenyl groups.
  • the second resin body 13 is formed of, for example, a modified silicone having an organic substituent other than a methyl group and a phenyl group as a substituent.
  • the drive unit 15 supplies electric power to the light emitting element 5 according to the timing signal from the control unit 19 to drive the light emitting element 5. As a result, the light emitting element 5 can emit light at a predetermined cycle.
  • the amplifier circuit unit 17 amplifies the light receiving signal P1 detected by each light receiving element 7a-7d of the light receiving unit 7 and transmits it to the control unit 19.
  • the control unit 19 analyzes the light receiving signal P1 from the light receiving unit 7 to detect the proximity and load of the object Bt. Further, the control unit 19 controls the light emission cycle of the light emitting element 5 and the light detection cycle of the light receiving unit 7.
  • the control unit 19 is composed of a CPU, a microprocessor, or an FPGA.
  • the optical sensor 3 may be provided as a module separate from the drive unit 15, the amplifier circuit unit 17, and the control unit 19.
  • FIG. 4 illustrates a state in which the object Bt is close to the optical sensor 3.
  • the optical sensor 3 of the first embodiment performs proximity sensing in which the state in which the object Bt is spaced near the first resin body 11 is sensed from the light receiving signal P1.
  • the light emitting element 5 emits light L1 inside the second resin body 13 as illustrated in FIG.
  • the light L1 emitted from the light emitting element 5 passes through the second resin body 13 and the first resin body 11 and is reflected on the object Bt to generate the reflected light L2.
  • the reflected light L2 passes through the first resin body 11 and the second resin body 13 again and is incident on the light receiving portion 7.
  • the reflected light L2 is diffused toward the light receiving unit 7.
  • the light receiving elements 7a-7d are designed so that the diameter Ls of the spot size of the reflected light L2 is larger than the arranged diameter Ld between the light receiving elements 7b-7c or 7a-7d facing each other of the light receiving unit 7.
  • FIG. 5 illustrates a state in which the object Bt comes into contact with the optical sensor 3 and is pushed further downward.
  • the first resin body 11 of the optical sensor 3 is deformed so as to expand laterally (in the XY plane direction) according to the contact force acting in contact with the object Bt.
  • the optical sensor 3 outputs a light receiving result that changes in response to such deformation as a light receiving signal P1 to perform tactile sensing that senses various contact forces in addition to the proximity sensing described above.
  • FIG. 6 is a graph showing the amount of light received by the light receiving unit 7 during the proximity and contact process of the object Bt.
  • the graph shows the case where the object Bt is brought closer to the optical sensor 3 from a place about 13 mm away from the upper surface of the optical sensor 3, and even after the object Bt comes into contact with the upper surface of the first resin body 11 of the optical sensor 3, it is pushed further.
  • the change of the output value of the optical sensor 3 is shown.
  • circles indicate changes in the amount of light received by the light receiving unit 7 when the illuminance of the ambient light irradiating the optical sensor 3 is 150 lux.
  • the x mark indicates a change in the amount of light received by the light receiving unit 7 under the condition that the illuminance of the ambient light is 3000 lux.
  • 3000lux is the result of positively irradiating the optical sensor 3 with indoor lighting such as a fluorescent lamp as an example of increasing the influence of ambient light.
  • the section La shows the process from the upper side of the optical sensor 3 to the contact with the upper surface of the first resin body 11 of the optical sensor 3 in the process of the object Bt approaching the optical sensor 3.
  • the diameter Ls of the spot size of the reflected light L2 in this section La is larger than the arrangement diameter Ld of the light receiving elements 7a-7d.
  • the control unit 19 can estimate the distance from the optical sensor 3 to the object Bt.
  • the light receiving element 7a-7d has the arrangement diameter Ld of the light receiving element 7a-7d and the reflected light when the object Bt just contacts the upper surface of the first resin body 11. It is designed so that the diameter Ls of the spot size of L2 is equal to that of the spot size Ls. As a result, when the object Bt just comes into contact with the optical sensor 3, the amount of light received by the light receiving unit 7 is maximized. Therefore, the contact between the object Bt and the optical sensor 3 can be detected by detecting the inflection point of the change in the amount of light.
  • the section Lc indicates a section from when the object Bt comes into contact with the upper surface of the first resin body 11 until it is further pushed down. After the object Bt comes into contact with the upper surface of the first resin body 11, the more the object Bt pushes down the first resin body 11, the more the spot size diameter Ls of the reflected light L2 is larger than the arrangement diameter Ld of the light receiving element 7a-7d. Also becomes smaller, so the amount of light to be detected decreases.
  • the tactile sensation is sensed by the light receiving signal P1 from the light receiving unit 7.
  • various contact forces can be detected by analyzing the received light signal P1.
  • a known technique can be appropriately applied.
  • the optical sensor 3 according to the first embodiment is a sensor that is extremely less susceptible to the influence of the ambient light. Shown.
  • FIG. 7 is a graph showing the total output of the light receiving unit 7 in the proximity and contact process of the object Bt when the reflecting surface of the object Bt is a mirror surface.
  • the graph Ps1 showing the total output of the four light receiving elements 7a-7d gradually increases in the section La where the object Bt approaches the upper surface of the first resin body 11, and the object Bt is on the upper surface of the first resin body 11. It becomes an inflection point at the position Lb where it just contacts, and gradually decreases in the section Lc where the object Bt pushes down the upper surface of the first resin body 11.
  • the graph Fs1 showing the load applied to the first resin body 11 is calculated by the control unit 19.
  • the graph Fs1 showing the load increases in the interval Lc.
  • FIG. 8 is a graph showing the total output of the light receiving unit 7 in the proximity and contact process of the object Bt when the reflecting surface of the object Bt is a scatterer.
  • the absolute value of the reflected light amount is smaller than that in the case of a mirror surface.
  • the reflected light L2 passes through the object Bt ⁇ air ⁇ the first resin body 11 and their respective media.
  • the object Bt comes into contact with the optical sensor 3 as in the position Lb and the section Lc, the object Bt ⁇ the first resin body 11.
  • the air layer disappears in the optical path at the position Lb and the section Lc, the reflection conditions change greatly, and when the reflection surface of the object Bt is a scatterer, the influence is particularly large.
  • the spot size of the reflected light does not easily decrease even if the object Bt approaches the light receiving portion 7, so that the object The closer the Bt is to the light receiving unit 7, the more the reflected light amount increases.
  • the light emitting element 5 that emits light
  • the light receiving element 7a-7d that receives the light emitted from the light emitting element 5
  • the light emitting element 5 and the light receiving element 7a- Between the first resin body 11 that seals the 7d and transmits the light emitted from the light emitting element 5 and emits it to the outside, and the light receiving element 7a-7d and the outer surface 11a of the first resin body 11.
  • a wavelength filter that transmits the wavelength of the emitted light from the light emitting element 5 and absorbs the light on the short wavelength side with respect to the peak wavelength of the emitted light is provided.
  • a wavelength filter that transmits the wavelength of the emitted light of the light emitting element 5 and cuts the wavelength of light on the shorter wavelength side than the peak wavelength of the emitted light is between the light receiving element 7a-7d and the outer surface 11a of the first resin body 11. It is in.
  • the first resin body 11 that is deformed according to the distance from the change in the amount of reflected light to the object Bt and the force applied to the sensor is transmitted without being affected by the disturbance light and the light transmission of the object Bt.
  • the reflected light can be detected accurately.
  • the second resin body 13 may seal the light emitting element 5 and the light receiving element 7a-7d, and the second resin body 13 may be harder than the first resin body 11. According to this configuration, the hardness of the resin of the second resin body 13 that directly seals the light emitting element 5 and the light receiving element 7a-7d is high, and the periphery thereof is covered with the first resin body 11, which is a flexible resin. As a result, it is possible to reduce the direct influence of the strain due to the external force on the light emitting element 5 and the light receiving element 7a-7d, enhance the overload resistance, and improve the durability.
  • the second resin body 13 may contain the same material as the first resin body 11. Since the first resin body 11 and the second resin body 13 are made of the same material system, the adhesive force between the resins is strong, and the resin is hard to peel off due to strong external force, repeated external force, and environmental load. Therefore, the reliability during long-term operation can be improved.
  • the optical sensor 3 includes the second resin body 13, but the optical sensor 3 is not limited to this.
  • the light emitting element 5 and the light receiving portion 7 may be directly sealed by the first resin body 11A.
  • the first resin body 11A includes, in addition to the characteristics of the first resin body 11 of the first embodiment, a wavelength filter that absorbs a wavelength on the short wavelength side instead of the second resin body 13. It may have wavelength filter performance.
  • the first resin body 11A is made of AIR-7051A / B manufactured by Shinetsu Silicone Co., Ltd.
  • the optical sensor 3 includes the second resin body 13, but the optical sensor 3 is not limited to this.
  • the optical sensor 3B may be provided with a bandpass filter 23 on the light receiving surface of the light receiving elements 7a to 7d of the light receiving unit 7.
  • the bandpass filter 23 is, for example, a thin film formed by vapor deposition.
  • the thin film is, for example, SiO 2 or SiN.
  • the bandpass filter 23 is a thin film, the bandpass filter 23 with an accuracy of about ⁇ 60 nm with respect to the peak wavelength of the light emitting element 5 can be formed, so that the noise immunity to ambient light can be further improved.
  • the number of light emitting elements is not particularly limited to one, and a plurality of light emitting elements may be adopted. Further, the position of the light emitting element 5 is not limited to the center, and can be appropriately set to various positions.
  • the light receiving elements 7b and 7c are located on both sides of the light emitting element 5 in the X direction.
  • the position of the light receiving unit 7 is not limited to the straight line centered on the light emitting element 5, and can be appropriately set to various positions.
  • the light receiving unit 7 may be configured by arranging a plurality of light receiving elements around the light emitting element 5. Further, instead of the plurality of light receiving elements, a plurality of light emitting elements 5 may be caused to emit light from a plurality of positions in a time division manner as a light emitting unit, and sensing by the optical sensor 3 may be performed.
  • the shape of the first resin body 11 of the optical sensor 3 is not limited to the rotating body, and may be formed by using various curved surfaces such as a spherical surface.
  • the side portion of the second resin body 13 is also covered with the first resin body 11, but the present invention is not limited to this.
  • the side portion of the second resin body 13 may be exposed to the outside.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

光を出射する発光素子（５）と、発光素子（５）からの出射光を受光する受光素子（７ａ－７ｄ）と、発光素子（５）と受光素子（７ａ－７ｄ）とを封止し、発光素子（５）からの出射光を透過して外部に出射する第１の樹脂体（１１）と、受光素子（７ａ－７ｄ）と第１の樹脂体（１１）の外面（１１ａ）との間に、発光素子（５）からの出射光の波長を透過し、出射光のピーク波長に対して短波長側の光を吸収する波長フィルタと、を備える、光学センサ（３）である。

Description

光学センサ、及び、それを備えた近接センサ
　本発明は、光学センサ、及び、それを備えた近接センサに関する。
　近年、ロボットハンド等に搭載され、触覚を含んだ多様なセンシングを可能とする各種センサが提案されている。このようなセンサには、例えば、特許文献１に記載されているように、触覚センサの機能を備えた近接センサがある。
　特許文献１は、物体の把持動作などを行うロボットハンドの指先面に取り付けるための複合型センサを開示している。特許文献１の複合型センサは、光透過性の可とう性板状部と、可とう性板状部上に配置された受光部と、受光部の背面から可とう性板状部を照射する発光部と、受発光部を制御する電気回路とで構成されている。受光部の上には弾性体が覆われ、受光部が配置されている可とう性板状部の裏面側には、発光部からの光を限定的に通すような遮光層が設けられている。
　発光部から出射された光がスリットと弾性体を通って、対象物に当たって返ってくる反射光量をスリットが裏面に形成されている板状部の表面に配置される受光部にて検出することで近接センサとしての機能と接触センサとしての機能を得ることができる。
特開昭６０－６２４９６号公報
　しかしながら、従来技術においては、光学センサの受光部に外乱光が入射することにより、物体で反射した反射光以外の光が入射することで誤動作する問題があった。
　本発明の目的は、外乱光の影響を低減した光学センサ及び近接センサを提供することにある。
　本発明に係る光学センサは、光を出射する発光素子と、
　前記発光素子からの出射光を受光する受光素子と、
　前記発光素子と前記受光素子とを封止し、前記発光素子からの出射光を透過して外部に出射する第１の樹脂体と、
　前記受光素子と前記第１の樹脂体の外面との間に、前記発光素子からの出射光の波長を透過し、前記出射光のピーク波長に対して短波長側の光を吸収する波長フィルタと、を備える。
　本発明に係る近接センサは、
　光を出射する発光素子と、前記発光素子からの出射光を受光する受光素子と、前記発光素子と前記受光素子とを封止し、前記発光素子からの出射光を透過して外部に出射する第１の樹脂体と、前記受光素子と前記第１の樹脂体の外面との間に、前記発光素子からの出射光の波長を透過し、前記出射光のピーク波長に対して短波長側の光を吸収する波長フィルタと、を備える光学センサと、
　前記受光素子の信号に基づいて、物体の近接及び接触を検出する制御部と、を備える。
　本発明に係る光学センサによると、外乱光の影響を低減した光学センサ及び近接センサを提供することができる。
実施の形態１に係る近接センサの概要を説明するための図 実施の形態１に係る光学センサの上面図 図２ＡのＩＩＢ矢視縦断面図 実施の形態１に係る第２の樹脂体の光透過率を示すグラフ 物体の近接の検出を説明するための図 物体の荷重の検出を説明するための図 物体の近接及び接触過程で受光部が受光する光量を示すグラフ 物体の近接及び接触過程で受光部の出力の総和を示すグラフ 物体の近接及び接触過程で受光部の出力の総和を示すグラフ 光学センサの内部構造の変形例を説明するための図 光学センサの内部構造の変形例を説明するための図
　以下、添付の図面を参照して本発明に係る光学センサ及び近接センサの実施の形態を説明する。
　各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。変形例については実施の形態１と共通の事項についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施の形態ごとには逐次言及しない。
（実施の形態１）
　実施の形態１では、本発明に係る近接センサの一例として、光学センサを用いて簡単な光学的機構による物体の近接の検出について説明する。
１．構成
　実施の形態１に係る近接センサの構成について、図１－２Ｂを参照して説明する。図１は、実施の形態１に係る近接センサ１の概要を説明するための図である。図２Ａは、光学センサ３の上面図を示す。図２Ｂは、光学センサ３の縦断面図を示す。
　図１に示すように、実施の形態１に係る近接センサ１は、光学センサ３と、駆動部１５と、アンプ回路部１７と、制御部１９とを備える。近接センサ１は、例えばロボットハンドにおいて、把持する対象の各種物体をセンシングの対象物とする用途に適用可能である。
　光学センサ３は、発光素子５と、受光部７と、基板９と第１の樹脂体１１と、第２の樹脂体１３とを備える。第１の樹脂体１１は、発光素子５及び受光部７を覆うように配置されたカバー部材の一例である。以下では、光学センサ３において、第１の樹脂体１１が突出する方向を「Ｚ方向」とし、Ｚ方向に直交して且つ互いに直交する２方向を「Ｘ方向」及び「Ｙ方向」とする。なお、Ｚのプラス方向を上方、Ｚのマイナス方向を下方とする。
　実施の形態１の光学センサ３は、第２の樹脂体１３内部で発光素子５を発光させて、第２の樹脂体１３及び第１の樹脂体１１を透過して物体に反射した反射光を受光部７により検出して、受光部７から受光量に応じた受光信号Ｐ１を出力する。
　発光素子５は、例えば、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）やＬＥＤのような固体発光素子である。発光素子５として面発光レーザを用いると、狭出射角のレーザを発光することができる。これにより、発光素子５からの出射光が物体で反射することなく受光部７に直接入射するのを低減することができる。この結果、受光部７のオフセットを低減することができ、Ｓ／Ｎを向上することができる。なお、発光素子５として、ＬＥＤを用いる場合は、ＬＥＤにリフレクタを備えることでＬＥＤから照射される光に指向性をもたせることができる。発光素子５は、面発光レーザ及びＬＥＤ以外の固体発光素子であってもよい。また、光学センサ３は、発光素子５からの光をコリメートするコリメートレンズを備えてもよい。
　発光素子５は、例えば、近赤外線領域の波長を有する光を発光する。実施の形態１において、発光素子５から出射される光のピーク波長は、例えば、７００ｎｍから１０００ｎｍの間に含まれ、ここでは８５０ｎｍである。ピーク波長がこの範囲に含まれる光は、Ｓｉ系材料の受光素子で受光可能である。
　受光部７は、発光素子５から出射した光が物体Ｂｔ（図４参照）で反射した反射光の光量を検出する。反射光を検出する受光部７は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）で構成された受光素子を含む。受光部７は、少なくとも１個の受光素子を備える。図１では、受光部７は４個の受光素子７ａ～７ｄを備える。受光部７は、光を受光して、受光結果を示す受光信号Ｐ１を生成する。生成した受光信号Ｐ１は、アンプ回路部１７へ送信される。受光部７は、フォトダイオードに限らず、例えば、位置検出素子（ＰＳＤ）あるいはＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ）など種々の受光素子を含んでもよい。
　基板９は、例えば、樹脂基板である。基板９は、同一平面上に配置された発光素子５と受光部７の受光素子７ａ～７ｄとを支持する。例えば、円板状の基板９の中心には、発光素子５が配置される。受光部７の４つの受光素子７ａ～７ｄは、発光素子５を中心に発光素子５を取り囲むように配置され、４つの受光素子のうち２つをペアとして受光素子７ａと７ｄ、及び７ｂと７ｃがそれぞれ対角に配置される。さらに、基板９は、発光素子５及び受光部７を封止する第２の樹脂体１３と、第２の樹脂体１３の側部及び上部を覆う第１の樹脂体１１と、を支持する。発光素子５と受光素子７ａ～７ｄとが同一平面上に配置されているので、光学センサ３の小型化及び低背化を実現できる。
　第１の樹脂体１１は、発光素子５及び受光部７を含む第２の樹脂体１３を封止する。第１の樹脂体１１は、例えば回転体形状に形成され、例えば円錐台形状を有する。円錐台形状を有する第１の樹脂体１１は、その中心軸が円柱形状の第２の樹脂体１３の中心軸に一致するように配置され、第２の樹脂体１３を内部に含んで基板９上に設けられる。第１の樹脂体１１は、外部応力等の外力に応じて変形する弾性体で形成される。第１の樹脂体１１は、例えば、シリコーン系またはエポキシ系樹脂で形成されている。第１の樹脂体１１の下面の直径は、例えば、０．５～５０ｍｍである。第１の樹脂体１１の上面の直径は下面の直径以下である。第１の樹脂体１１の厚みＴｈ１は、基板９の上面から発光素子５の出射光の中心軸方向における第１の樹脂体１１の外面までの厚みである。第１の樹脂体１１の厚みＴｈ１は、例えば、５ｍｍである。
　第２の樹脂体１３は、基板９上に配置された発光素子５と受光部７とを封止する。第２の樹脂体１３の側面及び上面は第１の樹脂体１１に覆われている。第２の樹脂体１３は、例えば回転体形状に形成され、例えば円柱形状を有する。円柱形状を有する第２の樹脂体１３において、その中心に発光素子５が位置している。第２の樹脂体１３は、発光素子５を取り囲む受光素子７ａ～７ｄを含み、基板９上に設けられている。第２の樹脂体１３は、発光素子５から出射される光のピーク波長よりも低波長側の波長領域をカットする波長フィルタを含むシリコーン系樹脂で形成されている。このようなシリコーン系樹脂として、例えば、置換基にメチル基及びフェニル基以外の有機置換基を備える変性シリコーンが挙げられ、より具体的には、例えば、信越シリコーン社製のＡＩＲ－７０５１Ａ／Ｂが挙げられる。第２の樹脂体１３の直径は、第１の樹脂体１１の下面の直径未満である。第２の樹脂体１３の厚みＴｈ２は、発光素子５および受光素子７ａ～７ｄの厚みよりも厚い。第２の樹脂体１３の形状は、上述した他にも、直方体や、円錐台形状、または、半球状であってもよい。
　図３は、第２の樹脂体１３の光透過率の一例を示すグラフである。第２の樹脂体１３により、近紫外線領域から６８０ｎｍの波長領域の光の透過率はほぼゼロであり、約３８０ｎｍ～７８０ｎｍの可視光波長領域を主とする環境光が受光部７に入射するのを大幅に低減することができる。このような波長フィルタは、例えば、発光素子５から出射されるピーク波長の透過率に対して、ピーク波長から短波長側の光の透過率が１０％以下である。
　図３に示すように、第２の樹脂体１３は、発光素子５から出射される光のピーク波長も１０数パーセント程度減衰する。第２の樹脂体１３の厚みＴｈ２が小さいと、発光素子５から出射した光が物体Ｂｔに反射して受光部７に入射する光路において、第２の樹脂体１３における光の減衰を抑制し、受光感度を高めることができる。第２の樹脂体１３の厚みＴｈ２は、例えば、第１の樹脂体１１の厚みＴｈ１と第２の樹脂体１３の厚みＴｈ２との差である厚みＴｈ３よりも小さい。なお、厚みＴｈ３が小さい場合、発光素子５から発光して物体Ｂｔで反射した光の吸収が低減するので近接センサとしての精度を向上するのに有益である。また、厚みＴｈ３が大きい場合、物体Ｂｔが第１の樹脂体１１に接触してから押し込みによる第１の樹脂体１１の変形可能な範囲が大きいので、物体Ｂｔの押し込み量の検出範囲を拡げることができる。したがって、接触センサとしての機能を向上するのに有益である。ここで、厚みＴｈ２は、基板９の上面から発光素子５の出射光の中心軸方向における第２の樹脂体１３の外面までの厚みである。厚みＴｈ２は、基板９の上面から、発光素子５より発光した光が第１の樹脂体１１と第２の樹脂体１３の界面までの最短距離の長さともいえる。第２の樹脂体１３が、例えば、円柱形状や円錐台形状の場合、第２の樹脂体１３の回転中心軸の長さである。第２の樹脂体１３が、例えば、半球状の場合、厚みＴｈ２は、半径の長さである。
　第２の樹脂体１３は、第１の樹脂体１１よりも硬い。第１の樹脂体１１の硬度は、例えば、ショアＡ２０～ショアＡ８０であり、例えば、ショアＡ３０～ショアＡ５０である。第２の樹脂体１３の硬度は、例えば、ショアＤ４０～ショアＤ９０であり、例えば、ショアＤ６０～ショアＤ８０である。このように、発光素子５及び受光部７は、高硬度の第２の樹脂体１３で封止され、さらに、その周りを第２の樹脂体１３よりも柔軟な第１の樹脂体１１で封止されている。これにより、外力が光学センサ３に印加されて第１の樹脂体１１が変形しても、第２の樹脂体１３は変形しにくいので、発光素子５及び受光素子７ａ－７ｄに直接歪みが加わるのを低減し、耐久性、信頼性を向上することができる。
　第２の樹脂体１３のガラス転移温度Ｔｇ２は、第１の樹脂体１１のガラス転移温度Ｔｇ１よりも高くてもよい。例えば、第２の樹脂体１３のガラス転移温度Ｔｇ２は、５０℃以上である。この場合、光学センサ３が高い温度環境下で使用されても、第２の樹脂体１３の変形を防止し、物体Ｂｔの荷重を検出することができる。
　第１の樹脂体１１と第２の樹脂体１３とが同一系統の材料であれば、第１の樹脂体１１と第２の樹脂体との密着性を向上させることができる。これにより、環境負荷や長期間にわたる物体Ｂｔからの繰り返し荷重や過度な荷重が印加されても、第１の樹脂体１１と第２の樹脂体１３との樹脂界面において剥離の発生を抑制し、耐久性及び信頼性に優れたセンサを実現することができる。
　第１の樹脂体１１及び第２の樹脂体１３は、例えば、どちらもシリコーン系材料で形成することができる。さらに、第１の樹脂体１１が、例えば、置換基が全てメチル基で構成されたメチルシリコーン、又は、置換基がメチル基及びフェニル基で構成されたフェニルシリコーンで形成される。第２の樹脂体１３は、例えば、置換基にメチル基、フェニル基以外の有機置換基を備える変性シリコーンで形成される。このような第１の樹脂体１１及び第２の樹脂体１３を採用することで、同一系統の材料で、第１の樹脂体１１よりも硬い第２の樹脂体１３を実現することができる。なお、シリコーン系樹脂の他にも硬さの異なるエポキシ系樹脂を用いてもよい。
　駆動部１５は、制御部１９からのタイミング信号にしたがって、発光素子５に電力を供給して発光素子５を駆動する。これにより、発光素子５は、予め定められた周期で発光することができる。
　アンプ回路部１７は、受光部７の各受光素子７ａ－７ｄが検出した受光信号Ｐ１を増幅して制御部１９へ送信する。
　制御部１９は、受光部７からの受光信号Ｐ１を解析して、物体Ｂｔの近接及び荷重を検出する。また、制御部１９は、発光素子５の発光周期及び受光部７の光検出周期を制御する。制御部１９は、ＣＰＵ、マイクロプロセッサ、または、ＦＰＧＡで構成される。なお、光学センサ３が、駆動部１５、アンプ回路部１７及び制御部１９とは別体のモジュールとして提供されてもよい。
２．動作
　次に、近接センサ１の動作について以下に説明する。図４は、物体Ｂｔが光学センサ３に近接した状態を例示している。実施の形態１の光学センサ３は、物体Ｂｔが第１の樹脂体１１の近傍で間隔をあけた状態を受光信号Ｐ１から感知される近接センシングを行う。
　光学センサ３において発光素子５は、図４に例示するように、第２の樹脂体１３の内部で光Ｌ１を発光する。発光素子５から出射された光Ｌ１は、第２の樹脂体１３及び第１の樹脂体１１を透過して、物体Ｂｔに反射することで反射光Ｌ２が生じる。反射光Ｌ２は再び第１の樹脂体１１及び第２の樹脂体１３を透過して、受光部７に入射する。
　物体Ｂｔと光学センサ３とがまだ接触しておらず物体Ｂｔと光学センサ３との間に距離がある場合、反射光Ｌ２は受光部７に向けて拡散する。反射光Ｌ２のスポットサイズの直径Ｌｓは、受光部７の向かい合う受光素子７ｂ－７ｃ間又は７ａ－７ｄ間の配置直径Ｌｄよりも大きくなるように受光素子７ａ－７ｄが設計されている。これにより、物体Ｂｔが光学センサ３の第１の樹脂体１１に接触していない場合、第１の樹脂体１１が変形していない状態に対応した受光結果を示す受光信号Ｐ１が生成される。
　図５は、物体Ｂｔが光学センサ３に接触してさらに下方に押し下げた状態を例示している。図５の例では、光学センサ３の第１の樹脂体１１は、物体Ｂｔが接触して作用する接触力に応じて側方（ＸＹ平面方向）に拡がるように変形している。光学センサ３は、このような変形に対応して変化する受光結果を受光信号Ｐ１として出力することにより、上述した近接センシングに加えて、種々の接触力を感知する触覚センシングを行う。
　図６は、物体Ｂｔの近接及び接触過程での受光部７が受光する光量を示すグラフである。グラフは、光学センサ３の上面から約１３ｍｍ離した場所から物体Ｂｔを光学センサ３に近づけていき、光学センサ３の第１の樹脂体１１の上面に接触した後も、さらに押し込んだ場合の、光学センサ３の出力値の変化を示す。図６において、丸印は、光学センサ３に照射している外乱光の照度が１５０ｌｕｘの状況下での、受光部７が受光する光量の変化を示す。また、×印は、外乱光の照度が３０００ｌｕｘの状況下での、受光部７が受光する光量の変化を示す。３０００ｌｕｘは、外乱光の影響を増した例として、蛍光灯のような室内照明を光学センサ３に積極的に照射した結果である。
　図６において、区間Ｌａは、物体Ｂｔが光学センサ３に近づく過程において、光学センサ３の上方から光学センサ３の第１の樹脂体１１の上面に接触するまでを示す。この区間Ｌａにおける反射光Ｌ２のスポットサイズの直径Ｌｓは、受光素子７ａ－７ｄの配置直径Ｌｄよりも大きい。区間Ｌａにおいて、物体Ｂｔが光学センサ３に近づくほど、直径Ｌｓが小さくなるので、受光素子７ａ－７ｄが受光する光量が増加する。このような光量の変化から制御部１９は、光学センサ３から物体Ｂｔまでの距離を推定することができる。
　実施の形態１において、位置Ｌｂに示すように、受光素子７ａ－７ｄは、物体Ｂｔが第１の樹脂体１１の上面にちょうど接触するときに、受光素子７ａ－７ｄの配置直径Ｌｄと反射光Ｌ２のスポットサイズの直径Ｌｓとが等しくなるように設計されている。これにより、物体Ｂｔが光学センサ３にちょうど接触するときが、受光部７が検出する受光量が最大となる。したがって、光量変化の変曲点を検出することで、物体Ｂｔと光学センサ３との接触を検出することができる。
　区間Ｌｃは、物体Ｂｔが第１の樹脂体１１の上面に接触した後、さらに、下方に押し下げるまでの区間を示す。物体Ｂｔが第１の樹脂体１１の上面に接触した後は、物体Ｂｔが第１の樹脂体１１を押し下げるほど、反射光Ｌ２のスポットサイズの直径Ｌｓが受光素子７ａ－７ｄの配置直径Ｌｄよりも小さくなるので、検出する光量が減少する。
　このように、物体Ｂｔによる接触力で第１の樹脂体１１が変形する状態に応じて、反射光Ｌ２の受光結果が変化することから、受光部７からの受光信号Ｐ１によって触覚のセンシングを行うことができる。例えば、受光信号Ｐ１を解析することにより、各種接触力の検出を行うことができる。解析方法としては適宜、公知技術を適用可能である。また、外乱光の照度が１５０ｌｕｘの場合と３０００ｌｕｘの場合との結果がほぼ一致していることにより、実施の形態１による光学センサ３は、外乱光の影響を非常に受けにくいセンサであることを示している。
　図７は、物体Ｂｔの反射面が鏡面の場合における、物体Ｂｔの近接及び接触過程で受光部７の出力の総和を示すグラフである。物体Ｂｔの反射面に、例えば、鏡面部を設けることで、反射光量の絶対値を増やすことができる。４つの受光素子７ａ－７ｄの出力総和を示すグラフＰｓ１は、物体Ｂｔが第１の樹脂体１１の上面に接近する区間Ｌａでは徐々に増加し、物体Ｂｔが第１の樹脂体１１の上面にちょうど接触する位置Ｌｂにおいて変曲点となり、物体Ｂｔが第１の樹脂体１１の上面を押し下げる区間Ｌｃで徐々に減少する。
　また、区間Ｌｃにおける光量の減少を解析することで、第１の樹脂体１１に付加される荷重を示すグラフＦｓ１が制御部１９により算出される。荷重を示すグラフＦｓ１は、区間Ｌｃにおいて増加する。
　図８は、物体Ｂｔの反射面が散乱体の場合における、物体Ｂｔの近接及び接触過程で受光部７の出力の総和を示すグラフである。物体Ｂｔの反射面が散乱体の場合、鏡面の場合に比べて、反射光量の絶対値が小さい。
　物体Ｂｔが光学センサ３に接近している区間Ｌａにおいて、反射光Ｌ２は、物体Ｂｔ→空気→第１の樹脂体１１とそれぞれの媒質を通る。位置Ｌｂ及び区間Ｌｃのように、物体Ｂｔが光学センサ３に接触すると、物体Ｂｔ→第１の樹脂体１１となる。このように、位置Ｌｂ及び区間Ｌｃにおける光路に空気層がなくなるので反射条件が大きく変化し、物体Ｂｔの反射面が散乱体の場合、特に影響が大きい。
　また、物体Ｂｔが第１の樹脂体１１を押し込む区間Ｌｃにおいて、物体Ｂｔの反射面が散乱体の場合、物体Ｂｔが受光部７に近づいても反射光のスポットサイズが小さくなりにくいので、物体Ｂｔが受光部７に近づくほど、反射光量が増加する。
　以上のように、実施の形態１の光学センサ３によると、光を出射する発光素子５と、発光素子５からの出射光を受光する受光素子７ａ－７ｄと、発光素子５と受光素子７ａ－７ｄとを封止し、発光素子５からの出射光を透過して外部に出射する第１の樹脂体１１と、受光素子７ａ－７ｄと第１の樹脂体１１の外面１１ａとの間に、発光素子５からの出射光の波長を透過し、出射光のピーク波長に対して短波長側の光を吸収する波長フィルタと、を備える。発光素子５の出射光の波長を透過し、出射光のピーク波長よりも短波長側の光の波長をカットする波長フィルタが受光素子７ａ－７ｄと第１の樹脂体１１の外面１１ａとの間にある。これにより、外乱光の影響や物体Ｂｔの光透過性の影響を受けることなく、反射光量の変化から物体Ｂｔまでの距離やセンサに加わる力に応じて変形する第１の樹脂体１１を透過する反射光を正確に検知することが出来る。
　また、第２の樹脂体１３は、発光素子５と受光素子７ａ－７ｄとを封止し、第２の樹脂体１３は、第１の樹脂体１１よりも硬い構成でもよい。この構成によれば、発光素子５及び受光素子７ａ－７ｄを直接封止する第２の樹脂体１３の樹脂の硬度が高く、その周りを柔軟な樹脂である第１の樹脂体１１で覆う。これにより、外力に伴うひずみが直接、発光素子５及び受光素子７ａ－７ｄに影響するのを低減し、過負荷耐性を強化し、耐久性を向上することができる。
　また、第２の樹脂体１３は、第１の樹脂体１１と同一系材料を含んでもよい。第１の樹脂体１１と第２の樹脂体１３とが、同一材料系にて構成されているため、樹脂同士の密着力が強く、強い外力や繰り返しの外力、環境負荷によって、樹脂が剥がれにくいので、長期間動作時の信頼性を向上することができる。
（他の実施の形態）
　本発明は、上記実施の形態のものに限らず、次のように変形実施することができる。
　（１）上記実施の形態において、光学センサ３は、第２の樹脂体１３を備えていたがこれに限らない。図９に示すように、例えば、光学センサ３Ａは、発光素子５および受光部７を直接、第１の樹脂体１１Ａが封止してもよい。また、第１の樹脂体１１Ａは、実施の形態１の第１の樹脂体１１の特徴に加えて、第２の樹脂体１３の代わりに、短波長側の波長を吸収する波長フィルタを含み、波長フィルタ性能を有してもよい。例えば、第１の樹脂体１１Ａは、信越シリコーン社製のＡＩＲ－７０５１Ａ／Ｂで形成されている。
　（２）上記実施の形態において、光学センサ３は、第２の樹脂体１３を備えていたがこれに限らない。図１０に示すように、例えば、光学センサ３Ｂは、受光部７の受光素子７ａ～７ｄの受光面にバンドパスフィルタ２３を設けてもよい。バンドパスフィルタ２３は、例えば、蒸着により形成される薄膜である。薄膜は、例えば、ＳｉＯ２、または、ＳｉＮである。バンドパスフィルタ２３が薄膜の場合、発光素子５のピーク波長に対して±６０ｎｍ程度の精度のバンドパスフィルタ２３を形成することできるので、より環境光に対するノイズ耐性を向上させることができる。
　（３）上記実施の形態では、発光部として１つの発光素子５を用いる例を説明したが、発光素子の個数は特に１つに限定されず、複数の個数を採用してもよい。また、発光素子５の位置は中央に限定されず、種々の位置に適宜、設定可能である。
　（４）図１の例において、受光素子７ｂ及び７ｃは、Ｘ方向における発光素子５の両側に位置する。このように、受光部７の位置は発光素子５を中心とした直線上に限らず、種々の位置に適宜、設定可能である。受光部７は、発光素子５の周囲に複数の受光素子を並べて構成されてもよい。また、複数の受光素子の代わりに、発光部として複数の発光素子５を複数の位置から時分割で発光させて、光学センサ３によるセンシングが行われてもよい。
　（５）上記実施の形態において、光学センサ３の第１の樹脂体１１の形状は、回転体に限定されず、球面など各種曲面を用いて構成されてもよい。
　（６）上記実施の形態では、第２の樹脂体１３の側部も第１の樹脂体１１に覆われていたがこれに限らない。第２の樹脂体１３の側部が外部に露出していてもよい。
　　　１　　近接センサ
　　　３　　光学センサ
　　　５　　発光素子
　　　７　　受光部
　　　７ａ－７ｄ　受光素子
　　　９　　基板
　　１１　　第１の樹脂体
　　１１ａ　外面
　　１３　　第２の樹脂体
　　１５　　駆動部
　　１７　　アンプ回路部
　　１９　　制御部
　　Ｂｔ　　物体

Claims (10)

  1. 　光を出射する発光素子と、
    　前記発光素子からの出射光を受光する受光素子と、
    　前記発光素子と前記受光素子とを封止し、前記発光素子からの出射光を透過して外部に出射する第１の樹脂体と、
    　前記受光素子と前記第１の樹脂体の外面との間に、前記発光素子からの出射光の波長を透過し、前記出射光のピーク波長に対して短波長側の光を吸収する波長フィルタと、
    　を備える、光学センサ。
  2. 　前記波長フィルタは、前記ピーク波長の透過率に対して、前記短波長側の光の透過率が１０％以下である、
    　請求項１に記載の光学センサ。
  3. 　前記波長フィルタは、前記第１の樹脂体と前記受光素子との間に設けられた第２の樹脂体である、
    　請求項１または２に記載の光学センサ。
  4. 　前記第２の樹脂体は、前記発光素子と前記受光素子とを封止し、
    　前記第２の樹脂体は、前記第１の樹脂体よりも硬い、
    　請求項３に記載の光学センサ。
  5. 　前記第２の樹脂体の厚みは、前記第１の樹脂体の厚みと前記第２の樹脂体の厚みとの差よりも小さい、
    　請求項３または４に記載の光学センサ。
  6. 　前記第２の樹脂体は、前記第１の樹脂体と同一系材料を含む、
    　請求項３から５のいずれか１つに記載の光学センサ。
  7. 　前記同一系材料は、シリコーン系樹脂である、
    　請求項６に記載の光学センサ。
  8. 　前記第１の樹脂体の中に前記波長フィルタが含まれる、
    　請求項１または２に記載の光学センサ。
  9. 　前記波長フィルタは、前記受光素子の受光面に設けられている、
    　請求項１または２に記載の光学センサ。
  10. 　請求項１から９のいずれか１つに記載の光学センサと、
    　前記受光素子の信号に基づいて、物体の近接及び接触を検出する制御部と、を備える、
    　近接センサ。
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