JP2002353496A - 光電センサ - Google Patents
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
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- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被検出物への投光量を高レベルに維持できる
ようにして被検出物の検出精度を高める。 【解決手段】 投光素子１１から投光された光を投光用
ファイバ１１よって案内誌、これを受光用ファイバ１２
を介して受けるようにした光ファイバセンサにおいて、
投光素子１１を、ＩnＧaＡlＰ構造の半導体チップ２０
を備えた発光ダイオード素子によって構成する。表面に
アルミニウム（Ａl）が含まれないから、アルミニウム
の酸化による半導体チップ２０の劣化を防止することが
でき、長期間にわたり発光量が低下しない。従って、光
ファイバセンサからの被検出物への投光量が減少するこ
とがなく、被検出物の検出精度を長期間にわたり高く維
持することができる。
ようにして被検出物の検出精度を高める。 【解決手段】 投光素子１１から投光された光を投光用
ファイバ１１よって案内誌、これを受光用ファイバ１２
を介して受けるようにした光ファイバセンサにおいて、
投光素子１１を、ＩnＧaＡlＰ構造の半導体チップ２０
を備えた発光ダイオード素子によって構成する。表面に
アルミニウム（Ａl）が含まれないから、アルミニウム
の酸化による半導体チップ２０の劣化を防止することが
でき、長期間にわたり発光量が低下しない。従って、光
ファイバセンサからの被検出物への投光量が減少するこ
とがなく、被検出物の検出精度を長期間にわたり高く維
持することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、投光素子と、この
投光素子から投光された光を受光する受光素子とを備え
る光電センサに関する。
投光素子から投光された光を受光する受光素子とを備え
る光電センサに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】この種
の光電センサの一例として、投光素子から投光された光
を投光用ファイバを介して被検出物に照射させて、この
照射された光を受光用ファイバを介して受光素子にて受
光するよう構成された光ファイバセンサがある。これ
は、光ファイバを狭い箇所へ配置することができ、か
つ、光スポットを極めて小さくできるため、微小な被検
出物でも検出できるという利点がある。このため、例え
ば電子部品産業等における利用が進んでおり、電子部品
の一層の小型化の流れを受けて更なる性能向上が求めら
れている。
の光電センサの一例として、投光素子から投光された光
を投光用ファイバを介して被検出物に照射させて、この
照射された光を受光用ファイバを介して受光素子にて受
光するよう構成された光ファイバセンサがある。これ
は、光ファイバを狭い箇所へ配置することができ、か
つ、光スポットを極めて小さくできるため、微小な被検
出物でも検出できるという利点がある。このため、例え
ば電子部品産業等における利用が進んでおり、電子部品
の一層の小型化の流れを受けて更なる性能向上が求めら
れている。
【０００３】この性能向上の一課題として、投光素子の
劣化対策がある。一般に、光ファイバセンサの投光素子
としてはGaAlAs構造の半導体素子を使用した発光ダイオ
ードが用いられているが、この半導体素子は表面に含ま
れるアルミニウムの酸化によって劣化して投光量が次第
に減少していくという問題を抱えている。この種のセン
サにおいては、投光量の減少は微小な受光量変化をとら
えにくくなることにつながり、ひいては検出精度の低下
につながるという問題がある。
劣化対策がある。一般に、光ファイバセンサの投光素子
としてはGaAlAs構造の半導体素子を使用した発光ダイオ
ードが用いられているが、この半導体素子は表面に含ま
れるアルミニウムの酸化によって劣化して投光量が次第
に減少していくという問題を抱えている。この種のセン
サにおいては、投光量の減少は微小な受光量変化をとら
えにくくなることにつながり、ひいては検出精度の低下
につながるという問題がある。
【０００４】このような問題を解決するために、回路的
に種々の工夫がされている。一つは、投光素子の投光量
をモニタするモニタ用受光素子を設け、その受光量が一
定になるように投光電流を制御するというＡＰＣ制御で
ある。しかし、この方法では投光素子の劣化につれて投
光電流を増やすことになるが、その増大にも自ずと限界
があるから、対策としては不十分である。
に種々の工夫がされている。一つは、投光素子の投光量
をモニタするモニタ用受光素子を設け、その受光量が一
定になるように投光電流を制御するというＡＰＣ制御で
ある。しかし、この方法では投光素子の劣化につれて投
光電流を増やすことになるが、その増大にも自ずと限界
があるから、対策としては不十分である。
【０００５】また、投光素子からの投光量が減少して受
光量が減少すると、その分、受光回路の増幅率を増加さ
せていくＡＧＣ制御がある。しかし、この方法では、増
幅率を上げていくと、それに伴い受光回路の自己ノイズ
（ホワイトノイズ）も増加してしまうので、Ｓ／Ｎ比が
低下し、微小な受光量変化を検出することができなくな
るという問題がある。
光量が減少すると、その分、受光回路の増幅率を増加さ
せていくＡＧＣ制御がある。しかし、この方法では、増
幅率を上げていくと、それに伴い受光回路の自己ノイズ
（ホワイトノイズ）も増加してしまうので、Ｓ／Ｎ比が
低下し、微小な受光量変化を検出することができなくな
るという問題がある。
【０００６】なお、以上のような回路的な対策とは別
に、パッケージ構造の面から問題解決を図る試みもあ
る。すなわち、半導体チップを樹脂モールドするのでは
なく、金属パッケージによって封止した投光素子を使用
するのである。
に、パッケージ構造の面から問題解決を図る試みもあ
る。すなわち、半導体チップを樹脂モールドするのでは
なく、金属パッケージによって封止した投光素子を使用
するのである。
【０００７】しかしながら、この構造では、半導体チッ
プからの光を外部に透過させなければならないため、金
属パッケージ部に孔を明けてガラスで覆う構成とせざる
を得ず、投光素子のコストが高くなってしまうだけでな
く、構造上、ガラスの厚みの分だけ半導体チップの発光
面とパッケージの先端面との間に大きな間隔ができてし
まいセンサの小型化の障害にもなり得る。
プからの光を外部に透過させなければならないため、金
属パッケージ部に孔を明けてガラスで覆う構成とせざる
を得ず、投光素子のコストが高くなってしまうだけでな
く、構造上、ガラスの厚みの分だけ半導体チップの発光
面とパッケージの先端面との間に大きな間隔ができてし
まいセンサの小型化の障害にもなり得る。
【０００８】また、特に、光ファイバセンサでは、投光
素子と光ファイバとの間の結合率が悪いと、直ちに被検
出物への投光量の減少につながるから、半導体チップの
発光面とパッケージの先端面との間に隙間ができてしま
うことは重要な問題である。しかるに、金属パッケージ
タイプの投光素子では、光ファイバの入射端面を投光素
子の先端面に接触させたとしても、上述のように半導体
チップの発光面と光ファイバの入射端面との間に大きな
間隔が生じるため、発光面から拡散して放射される光を
効率よくファイバに導くことができないことになってし
まう。このことは、光ファイバセンサからの被検出物へ
の投光量が減少することを意味し、結局、微小物体の検
出精度が低下することになる。
素子と光ファイバとの間の結合率が悪いと、直ちに被検
出物への投光量の減少につながるから、半導体チップの
発光面とパッケージの先端面との間に隙間ができてしま
うことは重要な問題である。しかるに、金属パッケージ
タイプの投光素子では、光ファイバの入射端面を投光素
子の先端面に接触させたとしても、上述のように半導体
チップの発光面と光ファイバの入射端面との間に大きな
間隔が生じるため、発光面から拡散して放射される光を
効率よくファイバに導くことができないことになってし
まう。このことは、光ファイバセンサからの被検出物へ
の投光量が減少することを意味し、結局、微小物体の検
出精度が低下することになる。
【０００９】本発明は上記のような事情に基づいてなさ
れたものであって、被検出物への投光量を高レベルに維
持できるようにして被検出物の検出精度を高めることが
できる光電センサを提供することを目的とする。
れたものであって、被検出物への投光量を高レベルに維
持できるようにして被検出物の検出精度を高めることが
できる光電センサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、請求項１及び請求項２の発明は、投光
素子としてＩnＧaＡlＰ構造の半導体チップを備えた発
光ダイオード素子を利用したところに特徴を有する。
めの手段として、請求項１及び請求項２の発明は、投光
素子としてＩnＧaＡlＰ構造の半導体チップを備えた発
光ダイオード素子を利用したところに特徴を有する。
【００１１】また、請求項３の発明は、請求項２に記載
のものにおいて、発光ダイオード素子の半導体チップ
は、その発光領域の大きさが前記投光用ファイバのファ
イバ径以上に形成されており、かつ、その外縁部にワイ
ヤーパッドが形成されているところに特徴を有する。
のものにおいて、発光ダイオード素子の半導体チップ
は、その発光領域の大きさが前記投光用ファイバのファ
イバ径以上に形成されており、かつ、その外縁部にワイ
ヤーパッドが形成されているところに特徴を有する。
【００１２】更に、請求項４の発明は、請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載の光電センサ（光ファイバセ
ンサを含む）において、投光素子から投光された光を受
けてその受光量に応じた受光信号を出力するモニタ用受
光素子と、このモニタ用受光素子からの受光信号に基づ
き前記モニタ用受光素子での受光量が所定の一定レベル
となるように投光素子に与える駆動信号レベルを制御す
る投光量制御手段とを備えているところに特徴を有す
る。
請求項３のいずれかに記載の光電センサ（光ファイバセ
ンサを含む）において、投光素子から投光された光を受
けてその受光量に応じた受光信号を出力するモニタ用受
光素子と、このモニタ用受光素子からの受光信号に基づ
き前記モニタ用受光素子での受光量が所定の一定レベル
となるように投光素子に与える駆動信号レベルを制御す
る投光量制御手段とを備えているところに特徴を有す
る。
【００１３】
【発明の作用及び効果】＜請求項１及び請求項２の発明
＞本発明のＩnＧaＡlＰ構造の半導体チップは、図１に
模式的に示すようにＮ型のＧaＡｓ基板１を有し、その
基板１上にＮ型ＩnＧaＡlＰのクラッド層２，ＩnＧaＡl
Ｐの活性層３，Ｐ型ＩnＧaＡlＰのクラッド層４を順次
積層し、このクラッド層４の上にＰ型ＧaＡｓ層及びＰ
型ＧaＰからなる第１及び第２電流拡散層５，６を積層
した構造である。Ｎ型ＧaＡｓ基板１にはＮ側電極７が
形成され、第２電流拡散層６にはＰ側電極８が形成され
ており、第２電流拡散層６が発光面となる。なお、Ｐ側
電極８を構成するワイヤーパッドは半導体チップの外縁
部に形成することが好ましい。
＞本発明のＩnＧaＡlＰ構造の半導体チップは、図１に
模式的に示すようにＮ型のＧaＡｓ基板１を有し、その
基板１上にＮ型ＩnＧaＡlＰのクラッド層２，ＩnＧaＡl
Ｐの活性層３，Ｐ型ＩnＧaＡlＰのクラッド層４を順次
積層し、このクラッド層４の上にＰ型ＧaＡｓ層及びＰ
型ＧaＰからなる第１及び第２電流拡散層５，６を積層
した構造である。Ｎ型ＧaＡｓ基板１にはＮ側電極７が
形成され、第２電流拡散層６にはＰ側電極８が形成され
ており、第２電流拡散層６が発光面となる。なお、Ｐ側
電極８を構成するワイヤーパッドは半導体チップの外縁
部に形成することが好ましい。
【００１４】この構成の半導体チップを使用した発光ダ
イオード素子によれば、表面にアルミニウム（Ａl）が
含まれないから、アルミニウムの酸化による半導体チッ
プの劣化を防止することができ、長期間にわたり発光量
が低下しない。従って、光電センサ（光ファイバセン
サ）からの被検出物への投光量が減少することがなく、
被検出物の検出精度を長期間にわたり高く維持すること
ができる。
イオード素子によれば、表面にアルミニウム（Ａl）が
含まれないから、アルミニウムの酸化による半導体チッ
プの劣化を防止することができ、長期間にわたり発光量
が低下しない。従って、光電センサ（光ファイバセン
サ）からの被検出物への投光量が減少することがなく、
被検出物の検出精度を長期間にわたり高く維持すること
ができる。
【００１５】＜請求項３の発明＞また、半導体チップの
発光領域の大きさを投光用ファイバのファイバ径以上に
形成し、その外縁部にワイヤーパッドを形成した発光ダ
イオードを使用する請求項３の発明によれば、光ファイ
バへの光の伝達効率を高くすることができて投光量を一
層多くすることができる。
発光領域の大きさを投光用ファイバのファイバ径以上に
形成し、その外縁部にワイヤーパッドを形成した発光ダ
イオードを使用する請求項３の発明によれば、光ファイ
バへの光の伝達効率を高くすることができて投光量を一
層多くすることができる。
【００１６】＜請求項４の発明＞一般に、投光素子の投
光量は、素子の劣化以外に、周囲温度の変化によっても
影響を受けて変動してしまう。上記した本発明の発光ダ
イオード素子も例外ではなく、周囲温度の変化により投
光量が変動してしまい、やはり高い検出精度を維持する
ことができなくなることがある。
光量は、素子の劣化以外に、周囲温度の変化によっても
影響を受けて変動してしまう。上記した本発明の発光ダ
イオード素子も例外ではなく、周囲温度の変化により投
光量が変動してしまい、やはり高い検出精度を維持する
ことができなくなることがある。
【００１７】そこで、請求項４の発明によれば、投光素
子から投光された光をモニタ用受光素子にて受光して、
その受光量に応じた受光信号に基づいて、モニタ用受光
素子での受光量が所定の一定レベルとなるように投光素
子の投光動作を制御するよう構成した。これにより、投
光素子の劣化による投光量の変動を抑えることができる
ことに加えて、周囲温度変化による投光量の変動をも抑
制することができ、より安定した高い精度の検出が可能
になる。
子から投光された光をモニタ用受光素子にて受光して、
その受光量に応じた受光信号に基づいて、モニタ用受光
素子での受光量が所定の一定レベルとなるように投光素
子の投光動作を制御するよう構成した。これにより、投
光素子の劣化による投光量の変動を抑えることができる
ことに加えて、周囲温度変化による投光量の変動をも抑
制することができ、より安定した高い精度の検出が可能
になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞以下、本発明の
第１実施形態を図１ないし図５に基づいて説明する。図
２は本発明を適用した光ファイバセンサを示している。
これは、図示しない検出ヘッドとセンサ本体１０との間
を投光用光ファイバ１１及び受光用光ファイバ１２で接
続して構成され、検出ヘッドを被検出物の通過領域の近
くに配置するいわゆる反射型の光電センサである。
第１実施形態を図１ないし図５に基づいて説明する。図
２は本発明を適用した光ファイバセンサを示している。
これは、図示しない検出ヘッドとセンサ本体１０との間
を投光用光ファイバ１１及び受光用光ファイバ１２で接
続して構成され、検出ヘッドを被検出物の通過領域の近
くに配置するいわゆる反射型の光電センサである。
【００１９】センサ本体１０内の電気回路部１３には、
図２に示すように、センサ１０の動作を表示する動作表
示灯１４が設けられると共に、ＬＥＤ（発光ダイオー
ド）からなる投光素子１５及び例えばフォトダイオード
からなる受光素子１６が設けられており、投光素子１５
に前記投光用光ファイバ１１が接続され、受光素子１６
に受光用光ファイバ１２が接続されている。
図２に示すように、センサ１０の動作を表示する動作表
示灯１４が設けられると共に、ＬＥＤ（発光ダイオー
ド）からなる投光素子１５及び例えばフォトダイオード
からなる受光素子１６が設けられており、投光素子１５
に前記投光用光ファイバ１１が接続され、受光素子１６
に受光用光ファイバ１２が接続されている。
【００２０】この電気回路部１３の電気的構成は図３に
示すようである。前記投光素子１５は投光素子駆動回路
１７にて駆動され、例えば所定周期でパルス点灯され、
この投光素子１５からの光が投光用光ファイバ１１を通
して被検出物の通過領域に照射される。その通過領域に
被検出物が存在すると、投光用光ファイバ１１から照射
された光が被検出物にて反射し、これが受光用光ファイ
バ１２を通して受光素子１６に入射されることになる。
この受光素子１６からの受光信号は検出回路１８にて増
幅され、受光した光の強度に応じて被検出物の検出動作
を行うようになっている。この検出動作は、受光素子１
６に入射する光の変化に基づき行われるもので、それが
所定レベルを上回るようになったときに被検出物が存在
するとして検出信号を出力回路１９に出力するようにな
っており、これに基づき出力回路１９は前記動作表示灯
１４を点灯させるとともに、外部回路に信号を出力す
る。
示すようである。前記投光素子１５は投光素子駆動回路
１７にて駆動され、例えば所定周期でパルス点灯され、
この投光素子１５からの光が投光用光ファイバ１１を通
して被検出物の通過領域に照射される。その通過領域に
被検出物が存在すると、投光用光ファイバ１１から照射
された光が被検出物にて反射し、これが受光用光ファイ
バ１２を通して受光素子１６に入射されることになる。
この受光素子１６からの受光信号は検出回路１８にて増
幅され、受光した光の強度に応じて被検出物の検出動作
を行うようになっている。この検出動作は、受光素子１
６に入射する光の変化に基づき行われるもので、それが
所定レベルを上回るようになったときに被検出物が存在
するとして検出信号を出力回路１９に出力するようにな
っており、これに基づき出力回路１９は前記動作表示灯
１４を点灯させるとともに、外部回路に信号を出力す
る。
【００２１】さて、上記投光素子１５は、本発明ではＩ
nＧaＡlＰ構造の半導体チップ２０を備えた発光ダイオ
ード素子を利用しており、その半導体チップの詳細な構
造は図１に示して既に説明した通りである。この半導体
チップ２０は図４に示すように例えば矩形をなしてお
り、その上面の外周縁部に一対のワイヤパッド２１，２
１が形成され、そのワイヤパッド２１，２１間に格子状
の電極２１Ａが形成されている。この半導体チップ２０
は、電極２１Ａを形成した上面が発光面であってその発
光領域Ｌの大きさ（径寸法）は、前記投光用光ファイバ
１１のコアのファイバ径Ｄ以上に形成されている。
nＧaＡlＰ構造の半導体チップ２０を備えた発光ダイオ
ード素子を利用しており、その半導体チップの詳細な構
造は図１に示して既に説明した通りである。この半導体
チップ２０は図４に示すように例えば矩形をなしてお
り、その上面の外周縁部に一対のワイヤパッド２１，２
１が形成され、そのワイヤパッド２１，２１間に格子状
の電極２１Ａが形成されている。この半導体チップ２０
は、電極２１Ａを形成した上面が発光面であってその発
光領域Ｌの大きさ（径寸法）は、前記投光用光ファイバ
１１のコアのファイバ径Ｄ以上に形成されている。
【００２２】そして、この半導体チップ２０は図５に示
すようにカソード側ステム２２上に固着され、そのカソ
ード側ステム２２の近傍に設けたアノード側ステム２３
と前記半導体チップ２０の２つのワイヤパッド２１，２
１との間を金線等によるボンディングワイヤ２４により
接続し、さらにこれを例えばトランスファー成型により
透明樹脂２５によってモールドしてある。
すようにカソード側ステム２２上に固着され、そのカソ
ード側ステム２２の近傍に設けたアノード側ステム２３
と前記半導体チップ２０の２つのワイヤパッド２１，２
１との間を金線等によるボンディングワイヤ２４により
接続し、さらにこれを例えばトランスファー成型により
透明樹脂２５によってモールドしてある。
【００２３】このような構造の投光素子１５では、透明
樹脂２５を通して外部から水分が半導体チップ２０の表
面に徐々に浸透することが知られている。半導体チップ
２０を構成する元素のうちアルミニウムは化学的に活性
で水分の存在化で容易に酸化され、半導体チップ２０を
劣化させるおそれがある。
樹脂２５を通して外部から水分が半導体チップ２０の表
面に徐々に浸透することが知られている。半導体チップ
２０を構成する元素のうちアルミニウムは化学的に活性
で水分の存在化で容易に酸化され、半導体チップ２０を
劣化させるおそれがある。
【００２４】しかしながら、本発明の構造によれば、半
導体チップ２０の表面にアルミニウムを含む層が露出し
ないから、アルミニウムの酸化による半導体チップ２０
の劣化を長期間にわたって防止することができる。従っ
て、投光素子１５の発光量は長期間にわたり低下するこ
とがなく、被検出物への投光量を高いレベルに維持する
ことができる。
導体チップ２０の表面にアルミニウムを含む層が露出し
ないから、アルミニウムの酸化による半導体チップ２０
の劣化を長期間にわたって防止することができる。従っ
て、投光素子１５の発光量は長期間にわたり低下するこ
とがなく、被検出物への投光量を高いレベルに維持する
ことができる。
【００２５】このことは、被検出物への投光量を高レベ
ルに維持できるので微小物体の検出精度が高くなること
を意味し、電子部品等の極めて微小な検出物体の検出に
利用される光ファイバセンサにとって極めて有意義であ
る。
ルに維持できるので微小物体の検出精度が高くなること
を意味し、電子部品等の極めて微小な検出物体の検出に
利用される光ファイバセンサにとって極めて有意義であ
る。
【００２６】しかも、特に本実施形態では、半導体チッ
プ２０の発光領域Ｌの大きさを投光用ファイバ１１のフ
ァイバ径以上に形成し、その外縁部にワイヤーパッド２
１，２１を形成する構成であるから、光ファイバ１１へ
の光の伝達効率を高くすることができて投光量を一層多
くすることができる。
プ２０の発光領域Ｌの大きさを投光用ファイバ１１のフ
ァイバ径以上に形成し、その外縁部にワイヤーパッド２
１，２１を形成する構成であるから、光ファイバ１１へ
の光の伝達効率を高くすることができて投光量を一層多
くすることができる。
【００２７】＜第２実施形態＞図６は（請求項４の発明
に対応する）第２実施形態を示す。前記実施形態との相
違は、投光素子１５の投光量をモニタするモニタ用受光
素子３１を設け、その受光量が一定になるように投光素
子１５への投光電流を制御するというＡＰＣ制御を行う
構成を加えたところにあり、その他の点は前記第１実施
形態と同様である。従って、第１実施形態と同一符号を
付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に
説明する。
に対応する）第２実施形態を示す。前記実施形態との相
違は、投光素子１５の投光量をモニタするモニタ用受光
素子３１を設け、その受光量が一定になるように投光素
子１５への投光電流を制御するというＡＰＣ制御を行う
構成を加えたところにあり、その他の点は前記第１実施
形態と同様である。従って、第１実施形態と同一符号を
付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に
説明する。
【００２８】前述の作用効果の説明欄でも述べたよう
に、一般に、投光素子の投光量は、素子の劣化以外に、
周囲温度の変化によっても影響を受けて変動してしま
う。本実施形態の投光素子１５も例外ではなく、周囲温
度の変化によって投光量が変動してしまい、やはり高い
検出精度を維持することができなくなることがある。
に、一般に、投光素子の投光量は、素子の劣化以外に、
周囲温度の変化によっても影響を受けて変動してしま
う。本実施形態の投光素子１５も例外ではなく、周囲温
度の変化によって投光量が変動してしまい、やはり高い
検出精度を維持することができなくなることがある。
【００２９】そこで、本実施形態に係る光ファイバセン
サでは、図６及び図７に示すように、センサ本体１０内
の電気回路部１３には、投光素子１５の近傍にモニタ用
受光素子３１が設けられており、このモニタ用受光素子
３１は、投光素子１５から受けた光を、その受光量に応
じた受光電流（請求項４の「受光信号」に相当）に変換
して次述するＡＰＣ回路３４（請求項４の「投光量制御
手段」に相当）に与える。また、電気回路部１３内に
は、電流電圧変換回路３２及び差動増幅回路３３を備え
てなるＡＰＣ回路３４が設けられている。このうち電流
電圧変換回路３２は、前記モニタ用受光素子３１からの
受光電流をそれに応じた電圧に変換して出力する。差動
増幅回路３３は、その反転入力端子が電流電圧変換回路
３２の出力端子に接続されると共に、その非反転入力端
子が図示しない基準電圧源に接続され、両入力端子の電
位差に応じたレベルの出力電圧を投光素子駆動回路１７
に与える。そして、投光素子駆動回路１７は、差動増幅
回路３３からの出力電圧レベルに応じた投光電流（請求
項４の「駆動信号」に相当）を投光素子１５に供給す
る。
サでは、図６及び図７に示すように、センサ本体１０内
の電気回路部１３には、投光素子１５の近傍にモニタ用
受光素子３１が設けられており、このモニタ用受光素子
３１は、投光素子１５から受けた光を、その受光量に応
じた受光電流（請求項４の「受光信号」に相当）に変換
して次述するＡＰＣ回路３４（請求項４の「投光量制御
手段」に相当）に与える。また、電気回路部１３内に
は、電流電圧変換回路３２及び差動増幅回路３３を備え
てなるＡＰＣ回路３４が設けられている。このうち電流
電圧変換回路３２は、前記モニタ用受光素子３１からの
受光電流をそれに応じた電圧に変換して出力する。差動
増幅回路３３は、その反転入力端子が電流電圧変換回路
３２の出力端子に接続されると共に、その非反転入力端
子が図示しない基準電圧源に接続され、両入力端子の電
位差に応じたレベルの出力電圧を投光素子駆動回路１７
に与える。そして、投光素子駆動回路１７は、差動増幅
回路３３からの出力電圧レベルに応じた投光電流（請求
項４の「駆動信号」に相当）を投光素子１５に供給す
る。
【００３０】このような構成によれば、周囲温度が変化
（例えば、センサの電源投入前後におけるジュール熱に
よる温度変化）して投光素子からの投光量が減少する
と、差動増幅回路３３の反転入力端子及び非反転入力端
子間の電位差が大きくなり、それに応じて投光素子駆動
回路１７からの投光電流量が増加し、これにより投光素
子１５の投光量を増大させる。一方、投光素子からの投
光量が増加すると、差動増幅回路３３の両入力端子間の
電位差が小さくなり、投光素子駆動回路１７からの投光
電流量が減少し、これにより投光素子１５の投光量を減
少させる。このような制御によって、周囲温度が変化し
ても投光素子１５の投光量レベルを一定に保つことでき
る。従って、投光素子１５の劣化による投光量の変動を
抑えることができることに加えて、周囲温度変化による
投光量の変動をも抑制することができ、より安定した高
い精度の検出が可能になる。
（例えば、センサの電源投入前後におけるジュール熱に
よる温度変化）して投光素子からの投光量が減少する
と、差動増幅回路３３の反転入力端子及び非反転入力端
子間の電位差が大きくなり、それに応じて投光素子駆動
回路１７からの投光電流量が増加し、これにより投光素
子１５の投光量を増大させる。一方、投光素子からの投
光量が増加すると、差動増幅回路３３の両入力端子間の
電位差が小さくなり、投光素子駆動回路１７からの投光
電流量が減少し、これにより投光素子１５の投光量を減
少させる。このような制御によって、周囲温度が変化し
ても投光素子１５の投光量レベルを一定に保つことでき
る。従って、投光素子１５の劣化による投光量の変動を
抑えることができることに加えて、周囲温度変化による
投光量の変動をも抑制することができ、より安定した高
い精度の検出が可能になる。
【００３１】なお、上記の従来説明でも述べたように、
従来の光電センサについてＡＰＣ制御を行う構成とする
と、投光素子の劣化につれて投光電流を増やすことにな
り、投光素子に過大な投光電流が流れるおそれがあっ
た。従って、従来のものでは、例えば投光素子への投光
電流値を監視し、これが所定値以上になったときに投光
素子への投光電流供給を停止させる保護回路を備える必
要があった。しかしながら、本実施形態では、投光素子
１５の劣化が長期間にわたって防止されるから、ＡＰＣ
制御において投光素子に過大な投光電流を流すといった
事態は極めて少なく、安定したＡＰＣ制御を行うことが
可能にある。また、前記保護回路を設けない構成とする
ことも可能となる。
従来の光電センサについてＡＰＣ制御を行う構成とする
と、投光素子の劣化につれて投光電流を増やすことにな
り、投光素子に過大な投光電流が流れるおそれがあっ
た。従って、従来のものでは、例えば投光素子への投光
電流値を監視し、これが所定値以上になったときに投光
素子への投光電流供給を停止させる保護回路を備える必
要があった。しかしながら、本実施形態では、投光素子
１５の劣化が長期間にわたって防止されるから、ＡＰＣ
制御において投光素子に過大な投光電流を流すといった
事態は極めて少なく、安定したＡＰＣ制御を行うことが
可能にある。また、前記保護回路を設けない構成とする
ことも可能となる。
【００３２】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。 （１）上記各実施形態では、反射型の光ファイバセンサ
について説明したが、これに限らず透過型の光ファイバ
センサに利用してもよく、或いは、投光用光ファイバか
らの光を液体と透明容器との界面に照射し、そこからの
反射光を受光用光ファイバを介して受光素子で受光する
タイプの漏液センサに利用してもよく、要するに投受光
素子と投受光用の光ファイバとを備えた光ファイバセン
サに適用することができる。更に、投受光用の光ファイ
バを備えていない、他の光電センサであってもよく、要
するに投光素子及び受光素子を備えた光電センサに広く
適用することができる。
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。 （１）上記各実施形態では、反射型の光ファイバセンサ
について説明したが、これに限らず透過型の光ファイバ
センサに利用してもよく、或いは、投光用光ファイバか
らの光を液体と透明容器との界面に照射し、そこからの
反射光を受光用光ファイバを介して受光素子で受光する
タイプの漏液センサに利用してもよく、要するに投受光
素子と投受光用の光ファイバとを備えた光ファイバセン
サに適用することができる。更に、投受光用の光ファイ
バを備えていない、他の光電センサであってもよく、要
するに投光素子及び受光素子を備えた光電センサに広く
適用することができる。
【００３３】（２）上記各実施形態では、図４に示した
ように、半導体チップ２０の発光面Ｌに格子状電極２１
Ａを形成することにより大電流を均一に供給して均一で
強い発光強度を得ることができるが、この格子状電極２
１Ａは省略してもよく、或いは、他の形状の電極として
もよい。
ように、半導体チップ２０の発光面Ｌに格子状電極２１
Ａを形成することにより大電流を均一に供給して均一で
強い発光強度を得ることができるが、この格子状電極２
１Ａは省略してもよく、或いは、他の形状の電極として
もよい。
【００３４】（３）上記各実施形態では、投光用光ファ
イバ１１の端部を投光素子１５の樹脂層２５に突き当て
るようにしたが、これに限らず、投光素子１５から離す
ようにしてもよいし、また、投光素子と光ファイバとの
間に集光レンズを設けて投光素子からの光を光ファイバ
内に集中させるようにしてもよい。
イバ１１の端部を投光素子１５の樹脂層２５に突き当て
るようにしたが、これに限らず、投光素子１５から離す
ようにしてもよいし、また、投光素子と光ファイバとの
間に集光レンズを設けて投光素子からの光を光ファイバ
内に集中させるようにしてもよい。
【図１】本発明の半導体チップの模式的断面図
【図２】本発明の第１実施形態を示す光ファイバセンサ
の断面図
の断面図
【図３】光ファイバセンサの電気的構成を示すブロック
図
図
【図４】半導体チップと光ファイバとの関係を示す斜視
図
図
【図５】投光素子と光ファイバとの関係を示す断面図
【図６】第２実施形態を示す光ファイバセンサの断面図
【図７】光ファイバセンサの電気的構成を示すブロック
図
図
１０…センサ本体 １１…投光用ファイバ １５…投光素子 ２０…半導体チップ ２１…ワイヤーパッド ２４…ボンディングワイヤ ２５…透明樹脂 ３１…モニタ用受光素子 ３４…ＡＰＣ回路３４
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｈ 35/00 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｂ Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｇ０１Ｖ 9/04 Ｆ (72)発明者 森 真人 愛知県春日井市牛山町2431番地の１ サン クス株式会社内 Ｆターム(参考） 2G065 AB28 BA09 BB02 BC21 CA25 DA05 DA15 5F041 AA44 CA04 CA34 CA35 DA07 DA43 EE07 FF16 5F089 BC02 BC17 CA03 CA16 CA20 EA04 FA05 FA10 5G055 AA03 AE07 AE28
Claims (4)
- 【請求項１】 投光素子と、この投光素子から投光され
た光を受光する受光素子とを備える光電センサにおい
て、 前記投光素子は、ＩnＧaＡlＰ構造の半導体チップを備
えた発光ダイオード素子によって構成されることを特徴
とする光電センサ。 - 【請求項２】 投光素子と、この投光素子から投光され
た光を一端側から取り込み他端側から被検出物へ照射す
る投光用ファイバと、この投光用ファイバから照射され
た光を受ける受光用ファイバと、この受光用ファイバを
介して前記投光用ファイバから照射された光を受光する
受光素子とを備える光ファイバセンサにおいて、 前記投光素子は、ＩnＧaＡlＰ構造の半導体チップを備
えた発光ダイオード素子によって構成されることを特徴
とする光ファイバセンサ。 - 【請求項３】 前記ＩnＧaＡlＰ構造の半導体チップ
は、その発光領域の大きさが前記投光用ファイバのファ
イバ径以上に形成され、その外縁部にワイヤーパッドが
形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光フ
ァイバセンサ。 - 【請求項４】 前記投光素子から投光された光を受けて
その受光量に応じた受光信号を出力するモニタ用受光素
子と、このモニタ用受光素子からの受光信号に基づき前
記モニタ用受光素子での受光量が所定の一定レベルとな
るように前記投光素子に与える駆動信号レベルを制御す
る投光量制御手段とを備えていることを特徴とする請求
項１ないし請求項３のいずれかに記載の光電センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002053600A JP2002353496A (ja) | 2001-03-14 | 2002-02-28 | 光電センサ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001071520 | 2001-03-14 | ||
| JP2001-71520 | 2001-03-14 | ||
| JP2002053600A JP2002353496A (ja) | 2001-03-14 | 2002-02-28 | 光電センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002353496A true JP2002353496A (ja) | 2002-12-06 |
Family
ID=26611202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002053600A Pending JP2002353496A (ja) | 2001-03-14 | 2002-02-28 | 光電センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002353496A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005208022A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-08-04 | Sunx Ltd | 検出センサ及びセンサシステム |
| JP2007136855A (ja) * | 2005-11-18 | 2007-06-07 | Seiko Epson Corp | 光学センサ、インクカートリッジ及びインクジェット装置 |
| JP2007298366A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Sunx Ltd | 検出センサ |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03108780A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-08 | Ootatsukusu Kk | 発光素子 |
| JPH04361572A (ja) * | 1991-06-10 | 1992-12-15 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| JPH07176787A (ja) * | 1993-10-25 | 1995-07-14 | Omron Corp | 半導体発光素子、発光装置、光結合装置、光学検知装置、光学的情報処理装置、投光器及び光ファイバモジュール |
| JPH08228022A (ja) * | 1995-02-20 | 1996-09-03 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 半導体発光素子 |
| JPH09329670A (ja) * | 1996-06-11 | 1997-12-22 | Omron Corp | 物体検出装置 |
| JPH10200154A (ja) * | 1997-01-10 | 1998-07-31 | Toshiba Corp | 光半導体素子及びその製造方法 |
| JP2000277800A (ja) * | 1999-03-25 | 2000-10-06 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
-
2002
- 2002-02-28 JP JP2002053600A patent/JP2002353496A/ja active Pending
Patent Citations (7)
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| JP4529878B2 (ja) * | 2005-11-18 | 2010-08-25 | セイコーエプソン株式会社 | 光学センサ、インクカートリッジ及びインクジェット装置 |
| JP2007298366A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Sunx Ltd | 検出センサ |
| JP4719071B2 (ja) * | 2006-04-28 | 2011-07-06 | パナソニック電工Ｓｕｎｘ株式会社 | 検出センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| A521 | Written amendment |
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|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
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| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
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