CN113424034A - 触觉以及接近传感器 - Google Patents

Abstract

提供一种根据光的受光结果来感知由物体造成的接触以及接近的触觉以及接近传感器(1)。触觉以及接近传感器具备光源(11)、受光部(12)、弹性构件(2)以及反射镜(51)。光源对光(L1)进行发光。受光部对光进行受光，并生成示出受光结果的信号(S1)。弹性构件包含根据外力而变形的弹性体，并具备对光进行反射的反射部(21)以及使光透射的透射部(23a、23b)。反射镜与光源对置地配置，使得将来自光源的光导光到反射部以及透射部。

Description

触觉以及接近传感器

技术领域

本发明涉及触觉以及接近传感器。

背景技术

近年来，提出了搭载于机械手等且能够进行包括触觉在内的多种多样的感测的各种传感器(例如，专利文献1至3)。

专利文献1公开了用于装配在进行物体的把持动作等的机械手的指尖面的复合型传感器。专利文献1的复合型传感器分别具有：触觉传感器，具备压敏片；以及接近感觉传感器，包含反射型光电传感器。专利文献1的复合型传感器将两个传感器组合而构成，使得接近感觉传感器的检测表面由压敏片来规定。

专利文献2公开了能够进行6轴力的测量的光学式触觉传感器。专利文献3公开了使用可变框架对剪切力进行检测的力传感器。在专利文献2、专利文献3中，在利用了弹性体的变形的光学机构中，进行感知由物体造成的各种接触力的触觉的感测。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5089774号公报

专利文献2：日本专利第5825604号公报

专利文献3：国际公开第2014/045685号

发明内容

发明要解决的课题

在现有技术中，在与触觉的感测一起进行接近的感测时，存在如下问题，即，搭载不同的传感器而使装置结构变得庞大，且需要复杂的检测原理而使传感器的机构复杂化。

本发明的目的在于，提供一种能够在简单的机构中兼顾由物体造成的接触和接近的感知的触觉以及接近传感器。

用于解决课题的技术方案

本发明涉及的触觉以及接近传感器根据光的受光结果来感知由物体造成的接触以及接近。触觉以及接近传感器具备光源、受光部、弹性构件以及反射镜。光源对光进行发光。受光部对光进行受光，并生成示出受光结果的信号。弹性构件包含根据外力而变形的弹性体，具备对光进行反射的反射部以及使光透射的透射部。反射镜与光源对置地配置，使得将来自光源的光导光到反射部以及透射部。

发明效果

根据本发明涉及的触觉以及接近传感器，能够在反射镜向弹性构件的反射部以及透射部进行导光的简单的机构中兼顾由物体造成的接触和接近的感知。

附图说明

图1是用于说明实施方式1涉及的光学传感器的概要的图。

图2是示出实施方式1涉及的光学传感器的构造的剖视图。

图3是用于说明实施方式1涉及的光学传感器的构造的俯视图。

图4是示出实施方式2涉及的光学传感器的构造的剖视图。

图5是用于说明实施方式2的光学传感器中的受光部的配置的图。

图6是示出实施方式3涉及的光学传感器的构造的剖视图。

图7是用于说明光学传感器中的凹面镜的变形例的图。

图8是示出变形例涉及的光学传感器的剖面构造的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明涉及的触觉以及接近传感器的实施方式进行说明。

各实施方式为例示，能够进行在不同的实施方式中示出的结构的部分置换或组合，这是不言而喻的。在实施方式2以后，省略关于与实施方式1共同的事项的记述，仅对不同点进行说明。特别是，关于基于同样的结构的同样的作用效果，将不在每个实施方式中逐次提及。

(实施方式1)

在实施方式1中，作为本发明涉及的触觉以及接近传感器的一个例子，对通过简单的光学机构来兼顾触觉以及接近的感测的光学传感器进行说明。另外，触觉以及接近传感器对接触的感知也可以不仅感知有无由物体造成的接触，还感知通过物体的接触而作用的力(即，接触力)的程度。

1.结构

参照图1对实施方式1涉及的光学传感器的结构进行说明。图1是用于说明本实施方式涉及的光学传感器1的概要的图。

本实施方式的光学传感器1例如如图1所示具备LED(发光二极管)等光源11、PD(光电二极管)等受光部12、以及覆盖光源11以及受光部12的弹性构件2。本实施方式的光学传感器1是在弹性构件2内部使光源11生成检测光L1并从受光部12输出受光信号S1的光学式的触觉以及接近传感器的一个例子。光学传感器1例如能够应用于在机械手中将把持的对象的各种物体作为感测的对象物4的用途。

光学传感器1的弹性构件2包含根据对象物4接触而作用的接触力等外力而变形的各种弹性体。光学传感器1通过将与弹性构件2的变形对应地变化的受光结果作为受光信号S1而输出，从而进行感知各种接触力的触觉感测。进而，本实施方式的光学传感器1为了实现还根据受光信号S1感知对象物4在弹性构件2附近隔开间隔的状态的接近感测，在弹性构件2中使检测光L1的一部分透射。

在像以上那样的触觉以及接近感测中，检测光L1在为了进行接近感测而射出到光学传感器1外时，有可能扩散。通过本申请发明人的潜心研究，如下问题变得明确，即，扩散的光的强度相对于距离的增大而急剧地变弱，因此在接近感测中难以扩大作为对象的距离范围。因此，在本实施方式中，在光学传感器1中设置对检测光L1进行导光使得抑制扩散的构造，从而使得容易实现可与触觉感测兼顾的接近感测。

以下，对光学传感器1的结构的细节进行说明。

在光学传感器1中，光源11例如对红外区域等具有给定的波长带的光进行发光而作为检测光L1。光源11并不限于LED，例如可以包含单发射极或多发射极的VCSEL(面发光激光器)或各种LD(半导体激光器)等各种固体发光元件。光源11也可以包含多个发光元件。

受光部12包含一个或多个受光元件，在各受光元件中对检测光L1等光进行受光，并生成作为示出受光结果的信号的受光信号S1。受光部12并不限于PD，例如也可以包含PSD(位置检测元件)或CIS(CMOS图像传感器)等各种受光元件。受光部12也可以包含受光元件的线性阵列或二维阵列。

除了上述的结构以外，本实施方式的光学传感器1可以还具备光源驱动电路31以及检测电路32。另外，光学传感器1也可以具备各电路31、32中的一者，还可以作为与各电路31、32独立的模块来提供。

光源驱动电路31驱动光源11而使检测光L1进行发光。光源驱动电路31例如可以包含AM调制等的调制器。例如，光源驱动电路31可以将10Hz至1MHz等中的特定的频率用于使光的振幅周期性地变动的调制频率而对检测光L1进行调制。通过检测光L1的调制，变得容易将检测光L1与外部环境所产生的外部光进行区分。

检测电路32基于来自受光部12的受光信号S1对检测光L1的受光结果进行检测，并进行接触以及接近的分析。检测电路32例如也可以包含使包含检测光L1的调制频率的信号分量通过的带通滤波器等滤波器，还可以使用同步检波。在检测电路32中，通过阻断稳态的DC分量，从而能够从外部光分离来进行检测光L1的分析。

检测光L1的调制频率能够避开例如利用为红外线遥控器的载波的38kHz等在现有的外部系统中利用的频率而适当地设定。由此，能够抑制起因于外部系统的光学传感器1的误动作。

1-1.关于光学传感器的构造

使用图2、图3对实施方式1涉及的光学传感器1的构造进行说明。图2是示出本实施方式涉及的光学传感器1的构造的剖视图。图3示出用于说明光学传感器1的构造的各种俯视图。

如图2所示，本实施方式的光学传感器1在设置于与能够与对象物4等接触的弹性构件2相反侧的反射基板5上具备用于对来自光源11的检测光L1进行导光的凹面镜51。此外，在本实施方式中，在弹性构件2与反射基板5之间设置透明基板10。透明基板10是使检测光L1透射的玻璃基板等，具有与弹性构件2相邻的主面和与反射基板5相邻的主面。

以下，将与透明基板10的主面平行的两个方向分别设为X方向以及Y方向，并将该主面的法线方向设为Z方向。此外，有时将从透明基板10起处于弹性构件2侧的+Z侧称为上侧，将处于反射基板5侧的-Z侧称为下侧。

在本实施方式中，受光部12的各受光元件在透明基板10的上侧的主面上将对光进行受光的受光面朝向上方进行配置。另一方面，光源11例如设置在透明基板10的下侧的主面上，使得将射出检测光L1的方向朝向下方并与凹面镜51对置。在透明基板10形成与光源11以及受光部12连接的金属电极等布线图案等。在图3的(a)所示的透明基板10的俯视图中，对布线图案进行例示。

在图3的(a)的例子中，受光部12在光源11的±X侧以及±Y侧的四个部位以光源11为基准对称地配置。此外，到光源11的布线经由过孔10b形成。光源11以及受光部12的端子电极各自能够通过焊料、导电膏、引线接合、以及倒装芯片等各种方法进行连接。各种电极根据需要通过通孔等馈线与外部端子连接。

在透明基板10中，光源11例如如图3的(a)所示地安装在布线图案的金属电极10a上。由此，能够抑制从光源11发光的光不经由凹面镜51而直接向上方辐射。另外，图3的(a)所示的布线是一个例子，并不特别限定于此，例如，也可以适当地变更过孔10b的位置等。此外，受光部12的数目、配置也不特别限定于图3的(a)的例子。

透明基板10并不特别限于玻璃基板，能够包含使与检测光L1相同波长的光透射的各种硬质材料。例如，对于透明基板10，可以使用丙烯酸、PC(聚碳酸酯)、PI(聚酰亚胺)这样的有机材料，根据检测光L1的波长带还能够利用Si基板、GaAs基板等半导体基板。

返回到图2，反射基板5具有形成凹面镜51的主面，并在该主面处与透明基板10的下侧的主面粘接。凹面镜51例如形成为抛物面状，该抛物面状围绕反射基板5的法线方向即z方向为旋转对称。凹面镜51具有基于抛物面的焦点P1以及沿着Z方向通过焦点P1的中心轴A1。凹面镜51是本实施方式中的第1反射镜的一个例子。

透明基板10和反射基板5例如进行位置对齐并粘合，使得光源11位于凹面镜51的焦点P1。由此，在通过凹面镜51对从光源11发光的检测光L1进行反射并从光学传感器1向上方射出时，能够沿着Z方向平行化。凹面镜51的尺寸可根据光源11的尺寸等而适当地设定。

能够将微透镜阵列的制造技术等利用于反射基板5中的凹面镜51的制作。例如，能够使用湿式蚀刻、模压、或纳米压印等技术在玻璃、石英或树脂等材料所形成的平板状的基板形成凹面，并对该凹面实施金属化，由此制作凹面镜51。另外，凹面镜51并不限于反射基板5，能够通过各种构件适当地进行制作。例如，还能够通过使用压制加工、锻造加工等对金属进行加工，从而制作凹面镜51。反射基板5的材料例如可以具有10以下的CTE(热膨胀率)。

弹性构件2作为透明的弹性体而例如包含多个透明层20a、20b、反射体21、以及遮罩22。例如，在两层的透明层20a、20b中，硬质或比较硬质的透明层20a层叠在透明基板10上，使得覆盖受光部12，比较软质的透明层20b层叠在硬质的透明层20a上。各透明层20a、20b在检测光L1的波长带中具有透光性，且包含各种具有弹性的透明树脂等。根据硬质的透明层20a，能够使得容易保护受光部12不受机械压力的损害。硬质的透明层20a(用于保护受光部12，因此)也可以只覆盖受光部12的各元件及其连接部的周围。此外，弹性构件2中的透明层20a、20b的层数可以是一层。以下，将各透明层20a、20b统称为“透明层20”。

弹性构件2的上表面例如沿着YX平面平坦地形成。由此，能够将来自凹面镜51的光在维持被平行化的状态的同时射出到光学传感器1外，能够使光学传感器1的光学设计容易化。弹性构件2也可以将透明层20成型为给定的形状而进行设置，例如，可以是棱柱状、圆柱状、圆台状、或棱台状。此外，弹性构件2也可以将透明层20均匀地配置在透明基板10的主面上而进行设置。另外，弹性构件2也可以是上表面平坦的形状，例如，可以是半球状等。

反射体21为了进行光学传感器1的触觉感测而设置为在弹性构件2内部对检测光L1进行反射。反射体21例如在透明层20的上部位于凹面镜51的中心轴A1上。反射体21包含如下光学特性的材料，即，对与由光源11发出的检测光L1相同的波长带的光进行漫反射或镜面反射，例如包含金属或反射性树脂等。反射体21的形状可以是突起状，也可以是平坦的或凹状。反射体21是弹性构件2中的反射部的一个例子。

遮罩22例如设置在比反射体21靠上方的透明层20的内部或上表面。遮罩22例如包含黑色树脂等具有对与检测光L1相同的波长带的光进行吸收的光学特性的材料。例如，通过在遮罩22设置多个开口，从而形成发光用的光学窗23a和受光用的光学窗23b。各光学窗23a、23b分别是弹性构件2中的透射部的一个例子。在图3的(b)所示的弹性构件2的俯视图中，示出与图3的(a)的例子对应的各光学窗23a、23b的配置例。

发光用的光学窗23a构成由光源11发光并射出到外部的检测光L1所透射的透射区域。在图3的(b)的例子中，发光用的光学窗23a由在遮罩22中呈环状设置于反射体21的周围的开口形成。该开口并不特别限于环状，也可以形成为包含反射体21的区域的圆状等。发光用的光学窗23a的尺寸可考虑从光源11以及凹面镜51经由该光学窗23a射出到外部的光的光通量等而适当地设定。

受光用的光学窗23b构成像对象物4处的检测光L1的反射光那样的从外部入射到受光部12的光所透射的透射区域。在本例子中，受光用的光学窗23b由四个开口形成，该四个开口与四个部位的受光部12对应地在遮罩22中以光源11的位置为基准而对称地设置。受光用的光学窗23b例如在XY平面中配置为到光源11的距离以给定的比率小于受光部12与光源11间的距离。该比率以及受光用的光学窗23b的尺寸可考虑通过经由了该光学窗23b的受光部12的受光而作为接近感测的对象的Z方向上的距离等而适当地设定。

根据遮罩22，能够在光学传感器1中将受光部12尽可能地从外部光等进行遮光。在外部光极强的情况下，或者在外部光剧烈地变化的情况下，PD等受光元件有可能饱和而引起误动作。相对于此，在本实施方式的光学传感器1中，能够通过遮罩22的遮光来抑制由外部光等造成的误动作。

将来自以上的光学传感器1的光源11的检测光L1用凹面镜51进行反射而将检测光L1沿着Z方向射出。据此，能够降低光学传感器1的光学设计中的光源11的辐射特性以及弹性构件2的折射率等的依赖性，从而使光学设计容易化。此外，根据像以上那样的构造，能够以晶片或面板等单位制造光学传感器1。因而，能够将光学传感器1的制造工序单纯化，并降低制造成本。

进而，在本实施方式的光学传感器1中，因为光源11设置在与弹性构件2相反侧的透明基板10的主面上，所以例如在触觉感测中弹性构件2因接触力等而变形时，能够避免应力等的影响波及到光源11。因而，容易确保对光学传感器1的故障的耐性，即，可靠性。光源11也可以在透明基板10与反射基板5之间被气密密封。由此，能够提高光学传感器1的可靠性。

2.动作

以下对像以上那样构成的光学传感器1的动作进行说明。

光学传感器1的光源11例如通过光源驱动电路31(图1)的驱动而对检测光L1进行发光。例如，如图2所示，来自光源11的检测光L1入射到凹面镜51并从凹面镜51沿着Z方向向上方反射。在通过凹面镜51反射的检测光L1中，例如，中心轴A1附近的光入射到反射体21，周缘的光入射到发光用的光学窗23a。

入射到反射体21的检测光L1被反射而能够到达受光部12。若弹性构件2的形状变化，则反射体21的位置以及方向等变动，反射体21对检测光L1进行反射的方位或角度也变化。因而，根据弹性构件2因由对象物4造成的接触力而变形的状态，受光部12中的来自反射体21的检测光L1的受光结果变化，因此可根据受光信号S1的输出进行触觉的感测。

例如，在检测电路32中，通过对来自受光部12的各受光元件的受光信号S1的信号电平的变动进行分析，从而能够进行各种接触力的检测。作为分析方法，能够适当地应用公知技术(例如，参照专利文献2、专利文献3)。

此外，从凹面镜51入射到发光用的光学窗23a的光透射弹性构件2并射出到光学传感器1的外部。从光学传感器1射出的检测光L1例如到达对象物4并扩散地被反射，由此，对象物4处的检测光L1的反射光能够朝向光学传感器1射出。若来自对象物4的反射光入射到光学传感器1中的受光用的光学窗23b，则根据对象物4与光学传感器1间的位置关系，能够被受光部12受光。在光学传感器1中，对象物4处的检测光L1的反射光的受光结果被信号输出，由此能够进行对象物4的接近感测。

例如，检测电路32能够基于受光信号S1来检测在给定的距离范围中是否存在对象物4。距离也可以基于受光信号S1的信号强度来推定。或者，给定的距离范围也可以按照与各光学窗23a、23b等的配置相应的三角测量进行设定。在该情况下，检测电路32能够进行基于三角测量的运算，计算出到对象物4的距离。此外，检测电路32还能够基于受光信号S1的时间变化来检测对象物4是否正在接近。

像以上那样，根据本实施方式的光学传感器1，能够通过弹性构件2以及凹面镜51所形成的简单的光学机构在单体的光学传感器1中实现触觉感测和接近感测的兼顾。例如，能够通过同一传感器不间断地检测对象物4接近进而接近至接触为止的一系列的动作。

根据本实施方式的光学传感器1，通过凹面镜51将检测光L1平行化并射出到外部，因此在上述的接近感测中，能够抑制与对象物4的距离相应的检测光L1的扩散以及光损耗。因而，可高效地进行接近感测，扩大作为对象的距离范围也变得容易。例如，能够由非镜面体的对象物4反射而被受光的反射光的强度与到对象物4的距离的平方成反比地减弱，但是即使在该情况下，也能够实现接近感测。

此外，在像以上那样的光学传感器1的动作中，为了实现接近感测而将检测光L1导出到外部并将反射光导入到内部时，可认为外部的环境光等外部光会进入到光学传感器1内。相对于此，通过在光源驱动电路31中对检测光L1施加调制，从而能够在检测电路32中对成为外部干扰的外部光和成为信号的检测光L1的反射光进行区分。

3.总结

像以上那样，本实施方式的光学传感器1是根据光的受光结果来感知由物体造成的接触以及接近的触觉以及接近传感器。光学传感器1具备光源11、受光部12、弹性构件2、以及凹面镜51。光源11对检测光L1进行发光。受光部12对光进行受光，并生成示出受光结果的受光信号S1。弹性构件2包含根据外力而变形的透明层20等弹性体。弹性构件2具备作为对光进行反射的反射部的反射体21、以及作为使光进行透射的透射部的各光学窗23a、23b。凹面镜51与光源11对置地配置，使得将来自光源11的检测光L1导光到反射部以及透射部。

根据以上的光学传感器1，能够在由凹面镜51向弹性构件2的反射部以及透射部进行导光的简单的机构中，兼顾由对象物4等物体造成的接触和接近的感知。在触觉感测中，能够在弹性构件2内将来自光源11的检测光L1经由凹面镜51高效地汇聚到反射体21，能够实现发光功率的有效利用以及高效率化。此外，受光功率也提高，还能够提高SN比(信噪比)。

此外，在接近感测中，通过凹面镜51对来自光源11的检测光L1进行导光，并使其从透射部射出到外部，由此向远处也能够不扩散地送出检测光L1，能够使作为感测的对象的距离范围变长。根据本实施方式的光学传感器1，能够进行精度比以往的需要复杂的光学设计的接近感测技术高的安装。进而，能够通过同一装置结构实现以上的两个感测功能，可实现传感器的小型化。

在本实施方式中，作为第1反射镜的一个例子的凹面镜51形成为凹面状，使得将来自光源11的检测光L1平行化。例如，通过将光源11配置在基于抛物面的凹面状的焦点P1的位置，从而从凹面镜51射出的检测光L1成为平行光，能够抑制从光学传感器1一直射出到远处的检测光L1的扩散。凹面镜51的形状以及光源11的位置也可以适当地具有能够在接近感测的距离范围内抑制检测光L1的扩散的程度的允许误差。

在本实施方式中，光学传感器1还具备设置在弹性构件2与凹面镜51之间的作为基板的透明基板10。透明基板10具有弹性构件2侧的主面和凹面镜51。在透明基板10中的凹面镜51侧的主面上设置光源11。即，成为不将光源11置于在对象物4的接触时产生应力的弹性构件2侧的结构。由此，在触觉感测时不会使应力的影响波及到光源11，能够提高光学传感器1的可靠性。此外，能够将光源11封闭在金属薄膜等的反射基板5与玻璃等的透明基板10之间，能够容易地实现等级高的气密构造。

在本实施方式中，受光部12设置在透明基板10中的弹性构件2侧的主面上。由此，使光源11和受光部12的安装位置不同，能够使得有可能从光源11产生的杂散光难以到达受光部12。因而，能够使受光部12中的受光的SN比变好。

在本实施方式中，光学传感器1的透射部包含发光用的光学窗23a和受光用的光学窗23b。发光用的光学窗23a是由光源11发光并射出到外部的检测光L1所透射的第1透射区域的一个例子。受光用的光学窗23b是从外部入射到受光部12的光所透射的第2透射区域的一个例子。相对于检测光L1射出的Z方向的、检测光L1的反射光入射的角度能够根据各光学窗23a、23b的配置以及尺寸等而限制在给定的角度范围内。能够按照该角度范围内的三角测量法进行能够简单地测距的接近感测。

本实施方式的光学传感器1也可以还具备光源驱动电路31和检测电路32。光源驱动电路31是对光源11射出的检测光L1进行调制的调制电路的一个例子。检测电路32基于受光信号S1对由光源驱动电路31进行了调制的光的受光结果进行检测。由此，能够将来自对象物4的检测光L1的反射光与外部光进行区分。

(实施方式2)

在实施方式1中，对具备用于对来自光源11的检测光L1进行导光的凹面镜51的光学传感器1进行了说明。在实施方式2中，参照图4、图5对还具备用于将光导光到受光部12的凹面镜的光学传感器进行说明。

图4是示出实施方式2涉及的光学传感器1A的构造的剖视图。在本实施方式的光学传感器1A中，除了与实施方式1的光学传感器1同样的结构以外，还具备受光用的凹面镜52。受光用的凹面镜52是本实施方式中的第2反射镜的一个例子。

此外，在实施方式1中，受光部12在透明基板10中配置在与光源11相反侧的主面上。在本实施方式中，受光部12在透明基板10中在与光源11相同侧的主面上将受光面朝向下方进行配置。受光部12也可以在透明基板10与反射基板5间被气密密封。

在图4的例子中，与多处受光部12对应地设置有多个受光用的凹面镜52，使得分别与各受光部12对置。受光用的凹面镜52例如与针对光源11的凹面镜51同样地为抛物面状，具有焦点以及中心轴。受光用的凹面镜52的尺寸等能够适当地设定，可以比光源11用的凹面镜51小，也可以是该凹面镜51以上的大小。此外，无论是处于如下的位置关系，还是为如下的形状，都没有关系，该位置关系是，光源11与受光部12的距离近，且各个凹面镜51、52大，光源11用的凹面镜51和受光用的凹面镜52在设计上交叉，该形状是，将凹面镜51、52中的一者或两者的一部分切去，或者进一步设置隔板而使凹面镜的一部分缺损。

图5是用于说明本实施方式的光学传感器1A中的受光部12的配置的图。在图2的例子中，受光部12从受光用的凹面镜52的中心轴A2上的焦点P2错开间隔δ的量配置为远离光源11。间隔δ可基于下式(1)进行设定。

δ＝W×H/D…(1)

在上式(1)中，W是(XY平面中的)光源11用的凹面镜51的中心轴A1与受光用的凹面镜52的中心轴A2间的距离。H是Z方向上的从受光用的凹面镜52的中心点P20到受光部12的距离。D是Z方向上的从受光用的凹面镜52的中心点P20到设想为感测的对象的对象物4的距离。上式(1)基于对象物4处的检测光L1的反射光到达中心点P20的光路与Z方向所成的角度θ，通过W/D＝δ/H＝tanθ而成立。

根据上式(1)，能够在接近感测中在设想的距离D附近将对象物4处的检测光L1的反射光导光到受光部12。此外，通过适当地设定反射体21的位置等，从而还能够为了触觉感测而将反射体21处的检测光L1的反射光导光到受光部12。受光用的凹面镜52的形状以及受光部12的位置能够在允许误差的范围内适当地进行设定。

此外，也可以采用使受光用的凹面镜52的焦点P2模糊的那样的凹面镜上。例如，可以使凹面镜52的形状从抛物面歪曲，或者采用双焦点等多焦点的凹面形状。

像以上那样，本实施方式的光学传感器1A还具备受光用的凹面镜52。受光用的凹面镜52是与受光部12对置地配置而使得将来自对象物4的检测光L1的反射光那样的光导光到受光部12的第2反射镜的一个例子。由此，能够使得容易由受光部12对来自对象物4的反射光进行受光，使得更容易地扩大接近感测的距离范围。此外，受光的效率变好，还能够进行受光部12的小型化。

在本实施方式中，受光部12设置在透明基板10中的凹面镜51侧的主面上。由此，对于受光部12，也能够使得在触觉感测时不受应力的影响，能够提高光学传感器1的可靠性。

(实施方式3)

在实施方式1、实施方式2的光学传感器1、1A中，使用了透明的弹性构件2。在实施方式3中，使用图6对具备另一个例子的弹性构件的光学传感器进行说明。

图6是示出实施方式3涉及的光学传感器1B的构造的剖视图。本实施方式的光学传感器1B例如在与实施方式1同样的结构中，作为弹性体，代替透明层20所形成的弹性构件2(图2)而具备板簧等弹簧构造25所形成的弹性构件2A。弹簧构造25例如是包含金属等的弹性体的一个例子。弹簧构造25的材料没有特别限定，例如也可以是在检测光L1的波长带中不具有透光性的树脂等。

在本实施方式中，弹性构件2的弹簧构造25设置为从透明基板10向上方突出。例如，与实施方式1同样的反射体21能够固定在弹簧构造25的上表面。此外，各光学窗23a、23b能够通过在弹簧构造25的上表面设置开口而形成。

根据本实施方式的光学传感器1B，也与实施方式1、实施方式2的光学传感器1、1A同样地，能够在简单的机构中兼顾触觉感测和接近感测。

(其它实施方式)

虽然在上述的实施方式1至实施方式3中，对凹面镜51为抛物面状的例子进行了说明，但是凹面镜51并不限于抛物面，也可以是各种形状。使用图7对本变形例进行说明。

图7是用于说明光学传感器1中的凹面镜51的变形例的图。像在图7例示的那样，光学传感器1中的凹面镜51A可以是椭圆面状。在该情况下，凹面镜51A具有基于椭圆面的中心轴A11以及两个焦点P11、P12。

例如，光源11在两个焦点P11、P12中配置在更靠近凹面镜51的一个焦点P11。由此，能够将检测光L1聚光在另一个焦点P12附近。能够适当地设定凹面镜51A的椭圆面中的长径以及短径等，使得上述的焦点P12和作为接近感测的对象的距离范围对应。另外，检测光L1通过弹性构件2等时的折射率的影响例如能够通过将检测光L1的入射角设定得充分小来降低，还能够使光学设计容易化。

像以上那样，在本实施方式的光学传感器1中，凹面镜51A可以形成为椭圆面状，使得将来自光源11的检测光L1聚光。此外，凹面镜51A并不限于椭圆面，也可以形成为将来自光源11的检测光L1聚光或平行化的各种凹面状。此外，受光用的凹面镜52也与光源11用的凹面镜51A同样地，可以形成为椭圆面状等各种凹面状。

此外，在光学传感器1中，也可以通过倒装芯片对受光部12等进行安装。使用图8对本变形例进行说明。

图8示出本变形例涉及的光学传感器1C的剖面构造。在本变形例的光学传感器1C中，在与实施方式1同样的结构的基础上，将受光部12设置在透明基板10的下侧的主面。受光部12通过倒装芯片将受光面朝向上方进行配置。由此，也能够确保受光部12的气密性，或者能够抑制来自光源11的杂散光的受光。

另外，受光部12的倒装芯片并不限于上述的结构，例如也可以应用于实施方式2的结构。此外，也可以在各实施方式的结构中通过倒装芯片对光源11进行安装。即使在该情况下，通过适当地设定各种凹面镜51、51A、52的形状，从而也能够将对置的光源11或受光部12与焦点P1、P11、P2附近进行位置对齐。

此外，在上述的各实施方式中，对具备透明基板10的光学传感器1进行了说明。本实施方式的光学传感器1也可以不具备透明基板10。例如，也可以代替透明基板10而通过金属的桥式引线框对光源11以及受光部12进行安装。

此外，虽然在上述的实施方式1、实施方式2中，对具备遮罩22的光学传感器1、1A进行了说明，但是也可以省略遮罩22。例如，也可以由弹性构件2的上表面整体构成透射部。即使在该情况下，通过适当地采用使受光部12对检测光L1的反射光进行受光的结构，从而也能够实现接近感测。

此外，在上述的各实施方式中，对包含一个光学传感器1的触觉以及接近传感器进行了说明。在本实施方式中，触觉以及接近传感器也可以包含多个光学传感器1。例如，本实施方式的触觉以及接近传感器也可以是一维或二维地排列了多个光学传感器1的传感器阵列。在传感器阵列中，多个光学传感器1也可以独立或一体地形成。

附图标记说明

1、1A、1B、1C：光学传感器；

10：透明基板；

11：光源；

12：受光部；

2、2A：弹性构件；

21：反射体；

23a：发光用的光学窗；

23b：受光用的光学窗；

31：光源驱动电路；

32：检测电路；

4：对象物；

51、51A：凹面镜；

52：受光用的凹面镜。

Claims (8)

1.一种触觉以及接近传感器，根据光的受光结果来感知由物体造成的接触以及接近，其中，所述触觉以及接近传感器具备：

光源，对光进行发光；

受光部，对光进行受光，并生成示出受光结果的信号；

弹性构件，包含根据外力而变形的弹性体，并具备对光进行反射的反射部以及使光透射的透射部；以及

第1反射镜，与所述光源对置地配置，使得将来自所述光源的光导光到所述反射部以及所述透射部。

2.根据权利要求1所述的触觉以及接近传感器，其中，

所述第1反射镜形成为凹面状，使得将来自所述光源的光平行化或聚光。

3.根据权利要求1或2所述的触觉以及接近传感器，其中，

还具备：第2反射镜，与所述受光部对置地配置，使得将光导光到所述受光部。

4.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的触觉以及接近传感器，其中，

还具备：基板，设置在所述弹性构件与所述第1反射镜之间，具有所述弹性构件侧的主面和所述第1反射镜侧的主面，

在所述基板中的所述第1反射镜侧的主面上设置所述光源。

5.根据权利要求4所述的触觉以及接近传感器，其中，

所述受光部设置在所述基板中的所述弹性构件侧的主面上。

6.根据权利要求4所述的触觉以及接近传感器，其中，

所述受光部设置在所述基板中的所述第1反射镜侧的主面上。

7.根据权利要求1至权利要求6中的任一项所述的触觉以及接近传感器，其中，

所述透射部包含：所述光源发光并射出到外部的光所透射的第1透射区域；以及从外部入射到所述受光部的光所透射的第2透射区域。

8.根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的触觉以及接近传感器，其中，

还具备：

调制电路，对所述光源所射出的光进行调制；以及

检测电路，基于来自所述受光部的信号，对由所述调制电路进行了调制的光的受光结果进行检测。

Images