JP2008151577A - 光電センサ - Google Patents

Abstract

【課題】白色発光装置を光源として採用した場合にも、装置の大型化を防止しつつ光芒の広がりを小さくし、小型で高性能のマークセンサにする。
【解決手段】反射型マークセンサ１００は、光源としての青色ＬＥＤ１１２およびこの青色ＬＥＤ１１２を封止するとともに蛍光体材料が含有された透光性樹脂層１１３を含む白色発光装置である発光部１１０と、発光部１１０から出射された白色光を検出対象物１６０に投光する投受光レンズ１２０と、検出対象物１６０に照射された白色光の反射光を受光する受光部１５０と、透光性樹脂層１１３の外表面である出射面１１３ａの一部を覆い隠すことによって出射面１１３ａから出射される白色光の広がりを制限する遮光部１３１とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、検出対象物に光を投光してその反射光または透過光を受光することにより、検出対象物の有無、色、反射率、表面状態等を検出する反射型または透過型の光電センサに関し、より特定的には、光源として白色光を出射する白色発光装置を利用した反射型または透過型の光電センサに関する。

従来、検出対象物の有無、色、反射率、表面状態等に代表される検出対象物に関する情報を検出する光電センサとして、光源に半導体発光素子であるＬＥＤ（light emitting diode）を利用したものが知られている（たとえば特開平８−２５５５３６号公報（特許文献１）等参照）。この種の光電センサにおいては、検出対象物の色等に応じて、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤのいずれかが光源として採用されている。しかしながら、光源としてこれら単色ＬＥＤを採用した場合には、選択したＬＥＤから発せられる光の色と検出対象物の色との組み合わせにより、検出対象物の情報が検出できない場合が存在する。たとえば、光源として赤色ＬＥＤを採用したマークセンサにあっては、白地に赤のマークが付されたものや赤地に白のマークが付されたものを検出することができない。

そこで、上記問題点を解決すべく、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤのすべてを搭載し、これらＬＥＤから出射される光を混色して白色光とした白色発光装置を光源として利用した光電センサが知られている（たとえば特開２００５−１６４２６１号公報（特許文献２）等参照）。当該白色発光装置を光源として利用すれば、どのような検出対象物に対してもその検出対象物の情報が検出可能になる。その反面、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤのすべての光源をダイクロイックミラーを用いて同軸上に配置すること等が必要であり、光学系が大型化し、光電センサ全体としての小型化を図ることが非常に困難となる問題がある。

ところで、近年、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤのすべてを搭載した白色発光装置とは別に、単一のＬＥＤを搭載し、このＬＥＤから発せられる光を蛍光体材料に当て、ＬＥＤから発せられる光と蛍光体材料から発せられる光とを混色して白色光とした白色発光装置が実用化されている。この種の白色発光装置としては、光源として青色ＬＥＤを用いたもの（たとえば特開２０００−２２３７５０号公報（特許文献３）、特開２０００−２８６４５５号公報（特許文献４）等参照）や、光源として近紫外ＬＥＤを用いたもの（たとえば特開平１１−２４６８５７号公報（特許文献５）、特開２００３−１１０１５０号公報（特許文献６）等参照）等が知られている。
特開平８−２５５５３６号公報 特開２００５−１６４２６１号公報 特開２０００−２２３７５０号公報 特開２０００−２８６４５５号公報 特開平１１−２４６８５７号公報 特開２００３−１１０１５０号公報

上述した、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤのすべてを搭載し、これらＬＥＤから出射される光を混色して白色光とする白色発光装置や、単一のＬＥＤを搭載し、このＬＥＤから発せられる光を蛍光体材料に当て、ＬＥＤから発せられる光と蛍光体材料から発せられる光とを混色して白色光とする白色発光装置は、白色光が出射される出射面を有する、いわゆる面光源に該当する。これは、白色発光装置が複数の波長帯の光を混色して白色光とするものであることに起因するものであり、混色のための空間が必要になる結果、所定の広がりをもった出射面全体から白色光が出射されることになるためである。

ここで、検出対象物上に投光される光のスポットサイズは検出性能に大きな影響を及ぼす。一般的には、検出性能を高めるにはスポットサイズは小さい方がよい。そのため、検出対象物上に投光される投光スポットは、光電センサから検出対象物までの距離等の如何に関わらず、所望のサイズにまで絞られていることが必要である。しかしながら、光電センサの光源として上述の白色発光装置を利用した場合には、光源が面光源となり、通常のＬＥＤと比べ発光部の大きさが非常に大きくなる。そのため、通常のＬＥＤと同様の光学系にて上記白色発光装置を光源として用いた場合、投光スポットのサイズは非常に大きなものになり、検出性能の低下を招来する。このような問題を解決するためには、光源から投光レンズまでの距離を長く設定する必要があり、装置の大型化を免れることはできない。

そこで、本発明は、上述の問題点を解決すべくなされたものであり、白色発光装置を光源として採用した光電センサにおいて、装置の大型化を防止しつつ、光芒の広がりを小さくすることを目的とする。

本発明に基づく光電センサは、光を出射する発光部と、上記発光部から出射された光を検出対象物に投光する投光レンズと、検出対象物に照射された光の反射光または透過光を受光する受光部とを備え、上記受光部における受光量に基づいて検出対象物に関する情報の検出を行なうものである。上記発光部は、光源としての半導体発光素子および当該半導体発光素子を封止する封止層を含み、上記封止層において複数の波長帯の光が混色されることによって生成された白色光が当該封止層の外表面である出射面から出射されるように構成された白色発光装置からなる。そして、本発明に基づく光電センサにおいては、上記出射面の一部を覆い隠すことによって上記出射面から出射される白色光の広がりを制限する遮光部が、上記発光部と上記投光レンズとを結ぶ光学経路上に設けられている。

このように構成することにより、白色発光装置の出射面の大きさを遮光部によって減じることが可能になるため、発光部と投光レンズとの間の距離を大きくすることなく、投光スポットを必要な小ささにまで絞ることが可能になる。したがって、白色発光装置を光源として採用した場合にも、装置の大型化を防止しつつ、光芒の広がりを小さくした光電センサとすることができる。したがって、小型で高性能の光電センサとすることができる。

上記本発明に基づく光電センサにあっては、上記投光レンズに入射する白色光の広がりを制限する絞り部が、上記遮光部と上記投光レンズとを結ぶ光学経路上にさらに設けられていることが好ましい。

このように構成することにより、光電センサ内における迷光の発生を防止しつつ、投光レンズに入射する白色光の広がりを制限することが可能になる。したがって、より確実に投光スポットを必要な小ささにまで絞ることが可能になる。

上記本発明に基づく光電センサにおいては、当該光電センサが、上記遮光部と上記投光レンズとを結ぶ光学経路上に配置され、上記発光部からの白色光を上記投光レンズに導き、検出対象物からの反射光を上記受光部に導くハーフミラーをさらに備えていてもよい。その場合には、上記遮光部が、上記発光部と上記ハーフミラーとを結ぶ光学経路上に設けられていることが好ましく、また、上記投光レンズに入射する白色光の広がりを制限する絞り部が、上記遮光部と上記ハーフミラーとを結ぶ光学経路上に設けられていてもよい。

このように、ハーフミラーを用いた反射型光電センサとした場合にも、発光部とハーフミラーとを結ぶ光学経路上に遮光部またはこれに加えて絞り部を設けることにより、確実に投光スポットを必要な小ささにまで絞ることが可能になる。また同時に、受光部に入射する迷光を制限し、検出性能を向上させることができる。

上記本発明に基づく光電センサにあっては、上記出射面の最大外形寸法をＡ、上記出射面から上記投光レンズまでの距離をｆ、上記投光レンズから検出対象物が配置される位置までの距離をＬ、検出対象物が配置される位置での要求される投光スポットの最大外形寸法をｂ、および、上記出射面の上記遮光部によって覆い隠されていない露出部分の最大外形寸法をａとした場合に、Ａ＞ａ＝ｂ×ｆ／Ｌの条件を満たしていることが好ましい。

上記条件を満たす光学配置を採用することにより、確実に投光スポットを必要な小ささにまで絞ることが可能になる。

上記本発明に基づく光電センサにおいては、上記半導体発光素子が、青色光を発する青色発光ダイオードであり、上記封止層が、上記青色発光ダイオードから発せられた青色光を吸収して黄色光を発する蛍光体材料と、上記蛍光体材料を含有する透光性樹脂層とを含んでいることが好ましい。

このように、青色発光ダイオードを利用した白色発光装置を光源として採用した場合にも、遮光部またはこれに加えて絞り部を設けることにより、確実に投光スポットを必要な小ささにまで絞ることが可能になる。

本発明によれば、光電センサにおいて白色発光装置を光源として採用した場合にも、装置の大型化を防止しつつ、光芒の広がりを小さくすることが可能となる。したがって、小型で高性能の光電センサとすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、検出対象物の情報を検出する光電センサとして、検出対象物に設けられたカラーマークを検出する反射型マークセンサを例示して説明を行なう。

まず、具体的な実施の形態について説明するに先立ち、光源として白色発光装置を利用した場合の検出対象物への投光の仕組みについて説明する。図１は、白色発光装置を光源として利用した場合の反射型マークセンサの投光器部分の概念図である。

図１に示すように、白色発光装置である発光部１０は、基材１１と、この基材１１の主面に実装された半導体発光素子としての青色ＬＥＤ１２と、この青色ＬＥＤ１２および基材１１の主面を封止する封止層としての透光性樹脂層１３とを備えている。透光性樹脂層１３には、図示しない蛍光体材料が含有されており、その投光レンズ２０側の主面が白色光の出射面１３ａとして構成されている。投光レンズ２０は、発光部１０から出射された白色光を検出対象物６０に投光する。

青色ＬＥＤ１２から発せられた青色光は、透光性樹脂層１３を通過する。その際、青色ＬＥＤ１２から発せられた青色光の一部が透光性樹脂層１３に含有された蛍光体材料によって吸収され、波長変換されて黄色光となって蛍光体材料から発せられる。この青色ＬＥＤ１２から発せられた青色光と蛍光体材料から発せられた黄色光とが透光性樹脂層１３中において混色されることにより、白色光となって出射面１３ａから出射される。このとき、出射面１３ａ上の各点において白色光が一定の広がりをもった出射光として投光レンズ２０に向けて出射される。投光レンズ２０に照射された白色光は、投光レンズ２０によって集光されて検出対象物６０に照射される。

ここで、検出対象物６０に設けられたマークを正確に検出するためには、検出対象物６０上に形成される投光スポットがマークの大きさに応じて所定の小ささにまで絞られている必要がある。検出対象物６０上に形成される投光スポットが必要以上に大きい場合には、マーク以外の部分において反射した光が反射光中に必要以上に多く含まれることになり、適切なマークの検出が行なえなくなってしまう。なお、出射面１３ａから投光レンズ２０までの距離をｆ、投光レンズ２０から検出対象物６０が配置される位置までの距離をＬ、出射面１３ａの最大外形寸法をＡとした場合には、検出対象物６０上において形成される投光スポットの最大外形寸法Ｂは、Ｂ＝Ａ×Ｌ／ｆとなる。

実際のマークセンサの設計に際しては、使用環境に応じて、投光レンズから検出対象物が配置される位置までの距離Ｌや検出対象物上において形成される投光スポットの最大外形寸法Ｂが決められており、これを考慮して設計を行なうことが必要である。その一方、装置を大型化させないためには、出射面から投光レンズまでの距離ｆについても実質的な制約が存在しており、これを考慮した設計が必要である。したがって、これら限られた条件のもとに検出対象物上において形成される投光スポットを適度な小ささにまで絞るためには、上記式から理解されるように、出射面の最大外形寸法を小さくすることが必要である。すなわち、要求される出射面の最大外形寸法をａとすると、Ａ＞ａ＝ｂ×ｆ／Ｌの条件を満たしていることが必要である。

たとえば、投光レンズから検出対象物が配置される位置までの距離Ｌが１２．５ｍｍで、検出対象物上において形成される投光スポットの最大外形寸法Ｂが１．５ｍｍという条件のもとに、出射面から投光レンズまでの距離ｆを８．３ｍｍとしたい場合には、要求される出射面の最大外形寸法ａは、上記式より０．９９６ｍｍとなる。しかしながら、上述のように、現在実用化されている白色発光装置はすべて面光源であるため、その出射面の大きさは比較的大きいものとなっており、最もその出射面の最大外形寸法Ａが小さいものでも、その大きさは２．０ｍｍ程度である。したがって、このような白色発光装置をそのまま光源として適用した場合には、微小なマークの検出が行なえない結果となってしまう。仮に、上記条件のもとに出射面の最大外形寸法Ａが２．０ｍｍの白色発光装置を利用した場合には、検出対象物上に形成される投光スポットの最大外形寸法Ｂは、上記式より３．０１２ｍｍとなり、約２倍の大きさの投光スポットとなってしまう。

そこで、本発明においては、後述する遮光部を設けることにより、出射面の最大外形寸法が大きい白色発光装置を利用した場合にも装置を大型化することなく、上記条件が満たされるように構成している。以下に、具体的な実施の形態について詳説する。

（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１における反射型マークセンサの光学配置を示す模式図であり、図３は、図２に示す反射型マークセンサに搭載される白色発光装置および遮光部の拡大図である。ここで、図３（Ａ）は、遮光部側から白色発光装置を見た場合の模式上面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）中に示すＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿った模式断面図である。なお、図２中に示す鎖線１０２Ａ，１０２Ｂは、発光部１１０から出射された白色光の主光軸を示している。

図２に示すように、本実施の形態における反射型マークセンサ１００は、発光部１１０と、投受光レンズ１２０と、遮光部１３１と、ハーフミラー１４０と、受光部１５０とを主に備えている。

発光部１１０は、基材１１１、青色ＬＥＤ１１２、透光性樹脂層１１３および蛍光体材料１１４からなる白色発光装置であり、透光性樹脂層１１３のハーフミラー１４０側の主面に白色光を出射する出射面１１３ａを有している。遮光部１３１は、開口部１３１ａが設けられたスリットからなり、発光部１１０と投受光レンズ１２０とを結ぶ光学系路上において発光部１１０とハーフミラー１４０との間に配置されている。遮光部１３１は、発光部１１０の出射面１１３ａを覆うように設けられ、発光部１１０に近接配置されている。

投受光レンズ１２０は、発光部１１０から出射された白色光を集光して検出対象物１６０に投光し、また検出対象物１６０に照射された白色光の反射光を受光部１５０に集光する。ハーフミラー１４０は、遮光部１３１と投受光レンズ１２０とを結ぶ光学経路上に配置され、発光部１１０からの白色光を反射して投受光レンズ１２０に導き、検出対象物１６０からの反射光を透過して受光部１５０に導く。

受光部１５０は、基材１５１と、この基材１５１の主面に実装された半導体受光素子としてのＰＤ（photodiode）１５２と、このＰＤ１５２および基材１５１の主面を封止する透光性樹脂層１５３とを含んでおり、投受光レンズ１２０によって集光された検出対象物１６０からの反射光を受光する。

図２、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、本実施の形態における反射型マークセンサ１００にあっては、発光部１１０の出射面１１３ａの一部を覆い隠すように遮光部１３１が設けられている。具体的には、遮光部１３１の開口部１３１ａの外形を発光部１１０の出射面１１３ａの外形よりも小さい形状とし、開口部１３１ａが出射面１１３ａに重なるように遮光部１３１を配置することにより、遮光部１３１の開口部１３１ａの周縁に位置する部分において出射面１１３ａが覆われるように構成している。このように構成することにより、出射面１１３ａから出射された白色光のうち、開口部１３１ａに入射した白色光のみが遮光部１３１を通過して投受光レンズ１２０側（ハーフミラー１４０側）に向けて進むことになる。したがって、出射面１１３ａから出射される白色光の広がりを遮光部１３１によって制限することが可能となり、検出対象物１６０上に形成される投光スポットをマーク１６１の大きさに適した小ささにまで絞ることが可能になる。

なお、発光部１１０の出射面１１３ａと遮光部１３１との間の距離Ｄ（図３（Ｂ）参照）は可能な限り小さく設定することが好ましく、組付け精度を考慮すれば０．１ｍｍ程度に設定することが好適である。しかしながら、遮光部１３１を出射面１１３ａに密着させることとしてもよいし、上記距離Ｄが０．１ｍｍを超えた大きさとなるように設定してもよい。なお、通常、青色発光ダイオードを用いた白色発光装置においては、出射面を構成する透光性樹脂層が比較的軟質な材料で構成されるため、その破損の防止を図るためには、上記距離Ｄを０．１ｍｍ以上に設定することが好ましい。

以上において説明したように、本実施の形態における反射型マークセンサ１００とすることにより、発光部１１０である白色発光装置の出射面１１３ａの大きさを遮光部１３１によって減じることが可能になるため、発光部１１０と投受光レンズ１２０との間の距離を大きくすることなく、投光スポットを必要な小ささにまで絞ることが可能になる。したがって、白色発光装置を光源として採用した場合にも、装置の大型化を防止しつつ、光芒の広がりを小さくすることが可能となる。その結果、小型で高性能の反射型マークセンサとすることができる。

図４は、上記光学配置を具体的に実現した反射型マークセンサの断面図である。図４に示すように、上記光学配置を具体的に実現するためには、たとえば、射出成形等によって所望の形状に形成されたホルダ１３０を準備し、当該ホルダ１３０に各種光学部品を組付けることによって反射型マークセンサ１００Ａを構成する。

具体的には、ホルダ１３０の内部の所定位置にハーフミラー１４０を配置し、押さえ部材１３６をホルダ１３０に組付けることによってハーフミラー１４０をホルダ１３０に固定する。また、ホルダ１３０の前面に投受光レンズ１２０を組付ける。さらに、ホルダ１３０の下面に発光部１１０としての白色発光装置が組付けられた実装基板１２２を組付け、ホルダ１３０の背面に受光部１５０が組付けられた実装基板１２４を組付ける。遮光部１３１は、ホルダ１３０に一体的に設けられており、ホルダ１３０に実装基板１２２を組付けた状態において、発光部１１０の出射面１１３ａに対面配置される。このように構成することにより、投光器および受光器が一体的に組付けられた一眼の反射型マークセンサとすることができる。なお、ホルダ１３０の前面には、投受光レンズ１２０を保護するためのレンズカバー１３８が設けられる。

上述の実施の形態１においては、光源として利用される白色発光装置として、青色ＬＥＤを搭載し、この青色ＬＥＤから発せられる青色光を蛍光体材料に当て、青色ＬＥＤから発せられる青色光と蛍光体材料から発せられる黄色光とを混色して白色光とした白色発光装置を例示して説明を行なった。しかしながら、複数の波長帯の光を混色することによって白色光を生成する白色発光装置であれば、どのような白色発光装置を利用してもよい。このような混色により白色光を生成する白色発光装置としては、近紫外ＬＥＤを搭載し、この近紫外ＬＥＤから発せられる近紫外光を蛍光体材料に当てて白色光とするものや、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを搭載し、これらＬＥＤから出射される赤色光、緑色光および青色光を混色して白色光とする白色発光装置等が挙げられる。

図５は、このうちの後者の白色発光装置の模式断面図である。図５に示すように、赤色ＬＥＤ１１２Ａ、緑色ＬＥＤ１１２Ｂおよび青色ＬＥＤ１１２Ｃが同一基材１１１上に実装され、これを封止するように透光性樹脂層１１３が設けられてなる白色発光装置を利用する場合にも、その出射面１１３ａを一部覆い隠すように遮光部１３１を設けることにより、上述した効果と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における反射型マークセンサの光学配置を示す模式図である。なお、上述の実施の形態１における反射型マークセンサ１００と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。

図６に示すように、本実施の形態における反射型マークセンサ１００は、上述の実施の形態１における反射型マークセンサと同様に、発光部１１０の出射面１１３ａを一部覆い隠すように設けられた遮光部１３１を備えている。これに加え、本実施の形態における反射型マークセンサ１００にあっては、発光部１１０からハーフミラー１４０を介して投受光レンズ１２０に入射する白色光の広がりを制限する絞り部１３２が、遮光部１３１とハーフミラー１４０とを結ぶ光学経路上に設けられている。絞り部１３２は、開口部１３２ａが設けられたスリットからなり、遮光部１３１と投受光レンズ１２０とを結ぶ光学系路上において遮光部１３１とハーフミラー１４０との間に配置されている。絞り部１３２は、ハーフミラー１４０に近接配置されている。

絞り部１３２は、遮光部１３１とは区別されるものであり、投受光レンズ１２０に入射する白色光の広がりを制限するとともに、検出対象物１６０上に形成される投光スポットの形状を所定の形状に成形するものである。また、絞り部１３２の開口部１３２ａとしては、発光部１１０からの白色光が投受光レンズ１２０の有効径部分に入射する光を遮らない大きさおよび形状とすることが好ましい。

このように構成することにより、上述の実施の形態１において説明した効果に加え、発光部１１０から投受光レンズ１２０に入射する白色光の広がりを制限する効果がさらに得られるようになる。したがって、遮光部１３１によって制限された発光部１１０より出射される白色光のうちの設計上意図していない光、すなわちホルダ等によって反射した後に投光レンズ１２０を通過する白色光や、遮光部１３１の開口部１３１ａの周縁において回折された白色光等の迷光が、投受光レンズ１２０に入射することを防止することができる。したがって、より確実に投光スポットを必要な小ささにまで絞ることが可能になる。

図７は、上記光学配置を具体的に実現した反射型マークセンサの断面図である。図７に示すように、上記光学配置を具体的に実現するためには、たとえば、射出成形等によって所望の形状に形成されたホルダ１３０を準備し、当該ホルダ１３０に各種光学部品を組付けることによって反射型マークセンサ１００Ｂを構成する。

具体的には、ホルダ１３０の内部の所定位置にハーフミラー１４０を配置し、押さえ部材１３６をホルダ１３０に組付けることによってハーフミラー１４０をホルダ１３０に固定する。また、ホルダ１３０の前面に投受光レンズ１２０を組付ける。さらに、ホルダ１３０の下面に発光部１１０としての白色発光装置が組付けられた実装基板１２２を組付け、ホルダ１３０の背面に受光部１５０が組付けられた実装基板１２４を組付ける。遮光部１３１および絞り部１３２は、いずれもホルダ１３０に一体的に設けられており、ホルダ１３０に実装基板１２２を組付けた状態において、遮光部１３１は発光部１１０の出射面１１３ａに対面配置され、絞り部１３２はハーフミラー１４０に近接配置される。このように構成することにより、投光器および受光器が一体的に組付けられた一眼の反射型マークセンサとすることができる。なお、ホルダ１３０の前面には、投受光レンズ１２０を保護するためのレンズカバー１３８が設けられる。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３における反射型マークセンサの光学配置を示す模式図である。本実施の形態における反射型マークセンサ２００は、上述の実施の形態１および２における反射型マークセンサ１００と異なり、投光レンズと受光レンズとが別体にて構成された二眼の反射型マークセンサである。なお、図８中に示す鎖線２０２Ａ，２０２Ｂは、発光部から出射された白色光の主光軸を示している。

図８に示すように、本実施の形態における反射型マークセンサ２００は、発光部２１０と、投光レンズ２２１と、受光レンズ２２２と、遮光部２３１と、絞り部２３２と、受光部２５０とを主に備えている。

発光部２１０は、基材２１１、青色ＬＥＤ２１２、透光性樹脂層２１３および蛍光体材料からなる白色発光装置であり、透光性樹脂層２１３の投光レンズ２２１側の主面に白色光を出射する出射面２１３ａを有している。

投光レンズ２２１は、発光部２１０から出射された白色光を集光して検出対象物２６０に投光する。受光レンズ２２２は、検出対象物２６０に照射された白色光の反射光を受光部２５０に集光する。

受光部２５０は、基材２５１と、この基材２５１の主面に実装されたＰＤ２５２と、このＰＤ２５２および基材２５１の主面を封止する透光性樹脂層２５３とを含んでおり、受光レンズ２２２によって集光された検出対象物２６０からの反射光を受光する。

遮光部２３１は、開口部２３１ａが設けられたスリットからなり、発光部２１０と投光レンズ２２１とを結ぶ光学系路上に配置されている。遮光部２３１は、発光部２１０の出射面２１３ａを覆うように設けられ、発光部２１０に近接配置されている。絞り部２３２は、開口部２３２ａが設けられたスリットからなり、遮光部２３１と投光レンズ２２１とを結ぶ光学系路上に配置されている。絞り部２３２は、投光レンズ２２１に近接配置されている。なお、本実施の形態における反射型マークセンサ２００の遮光部２３１および絞り部２３２は、上述の実施の形態１および２における反射型マークセンサ１００の遮光部１３１および絞り部１３２と同様の形状および機能を有するものである。

このように、遮光部２３１および絞り部２３２を発光部２１０と投光レンズ２２１とを結ぶ光学経路上に配置することにより、二眼の反射型マークセンサとした場合にも、上述の実施の形態１および２における効果と同様の効果を得ることができる。すなわち、発光部２１０と投光レンズ２２０との間の距離を大きくすることなく、投光スポットをマーク２６１に対応した必要な小ささにまで絞ることが可能になる。したがって、白色発光装置を光源として採用した場合にも、装置の大型化を防止しつつ、光芒の広がりを小さくすることが可能となる。その結果、小型で高性能の反射型マークセンサとすることができる。

図９は、上記光学配置を具体的に実現した反射型マークセンサの断面図である。図９に示すように、上記光学配置を具体的に実現するためには、たとえば、射出成形等によって所望の形状に形成されたホルダ２３０を準備し、当該ホルダ２３０に各種光学部品を組付けることによって反射型マークセンサ２００Ａを構成する。

具体的には、ホルダ２３０の前面に投光レンズ２２１および受光レンズ２２２を組付け、ホルダ２３０の背面に発光部２１０としての白色発光装置および受光部２５０が組付けられた実装基板２２４を組付ける。遮光部２３１および絞り部２３２は、いずれもホルダ２３０に一体的に設けられており、ホルダ２３０に実装基板２２４を組付けた状態において、遮光部２３１は発光部２１０の出射面２１３ａに対面配置され、絞り部２３２は投光レンズ２２１に近接配置される。このように構成することにより、投光器および受光器が分離された二眼の反射型マークセンサとすることができる。なお、ホルダ２３０の前面には、投光レンズ２２１および受光レンズ２２２を保護するためのレンズカバー２３８が設けられる。

上述の本実施の形態における反射型マークセンサ２００においても、光源として利用される白色発光装置として、青色ＬＥＤを搭載し、この青色ＬＥＤから発せられる青色光を蛍光体材料に当て、青色ＬＥＤから発せられる青色光と蛍光体材料から発せられる黄色光とを混色して白色光とする白色発光装置を例示して説明を行なったが、複数の波長帯の光を混色することによって白色光を生成する白色発光装置であれば、どのような白色発光装置を利用してもよい。

また、本実施の形態における反射型マークセンサ２００においては、遮光部２３１に加えて絞り部２３２を設けた場合を例示して説明を行なったが、遮光部２３１のみが設けられる構成としてもよい。

さらに、上述の実施の形態１ないし３においては、光電センサとして反射型マークセンサを例示して説明を行なったが、検出対象物に光を投光してその反射光を受光することにより、検出対象物の有無、色、反射率、表面状態等を検出するものであればどのような反射型光電センサにも本発明を適用することができる。

また、本発明の適用対象は、このような反射型光電センサに限られるものではなく、検出対象物に光を投光してその透過光を受光することにより、検出対象物の有無、色、反射率、表面状態等を検出する透過型光電センサにも当然に適用可能である。このような透過型光電センサとしては、たとえば着色透明部材を検出するための検出センサ（一例として、赤色に着色が施された透明なプラスチック部材の検出などを行なう透過型光電センサ）等が挙げられる。なお、透過型光電センサとは、発光部および投光レンズを含む投光器と、受光部および受光レンズを含む受光器とを備え、投光器から出射されて検出対象物に照射された光の透過光が受光器によって受光されるように、受光器を検出対象物から見て投光器とは反対側に配置してなる光電センサのことである。

このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

白色発光装置を光源として利用した場合の反射型マークセンサの投光器部分の概念図である。 本発明の実施の形態１における反射型マークセンサの光学配置を示す模式図である。 図２に示す反射型マークセンサに搭載される白色発光装置および遮光部の拡大図であり、（Ａ）は、遮光部側から白色発光装置を見た場合の模式上面図、（Ｂ）は、（Ａ）中に示すＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿った模式断面図である。 図２に示す光学配置を具体的に実現した反射型マークセンサの断面図である。 赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを搭載した白色発光装置の模式断面図である。 本発明の実施の形態２における反射型マークセンサの光学配置を示す模式図である。 図６に示す光学配置を具体的に実現した反射型マークセンサの断面図である。 本発明の実施の形態３における反射型マークセンサの光学配置を示す模式図である。 図８に示す光学配置を具体的に実現した反射型マークセンサの断面図である。

符号の説明

１０ 発光部、１１ 基材、１２ 青色ＬＥＤ、１３ 透光性樹脂層、１３ａ 出射面、２０ 投光レンズ、６０ 検出対象物、１００，１００Ａ，１００Ｂ 反射型マークセンサ、１１０ 発光部、１１１ 基材、１１２ 青色ＬＥＤ、１１２Ａ 赤色ＬＥＤ、１１２Ｂ 緑色ＬＥＤ、１１２Ｃ 青色ＬＥＤ、１１３ 透光性樹脂層、１１３ａ 出射面、１１４ 蛍光体材料、１２０ 投受光レンズ、１２２，１２４ 実装基板、１３０ ホルダ、１３１ 遮光部、１３１ａ 開口部、１３２ 絞り部、１３２ａ 開口部、１３６ 押さえ部材、１３８ レンズカバー、１４０ ハーフミラー、１５０ 受光部、１５１ 基材、１５２ ＰＤ、１５３ 透光性樹脂層、１６０ 検出対象物、１６１ マーク、２００，２００Ａ 反射型マークセンサ、２１０ 発光部、２１１ 基材、２１２ 青色ＬＥＤ、２１３ 透光性樹脂層、２１３ａ 出射面、２２１ 投光レンズ、２２２ 受光レンズ、２２４ 実装基板、２３０ ホルダ、２３１ 遮光部、２３１ａ 開口部、２３２ 絞り部、２３２ａ 開口部、２３８ レンズカバー、２５０ 受光部、２５１ 基材、２５２ ＰＤ、２５３ 透光性樹脂層、２６０ 検出対象物、２６１ マーク。

Claims (6)

1. 光を出射する発光部と、
   前記発光部から出射された光を検出対象物に投光する投光レンズと、
   検出対象物に照射された光の反射光または透過光を受光する受光部とを備え、
   前記受光部における受光量に基づいて検出対象物に関する情報の検出を行なう光電センサであって、
   前記発光部は、光源としての半導体発光素子および当該半導体発光素子を封止する封止層を含み、前記封止層において複数の波長帯の光が混色されることによって生成された白色光が当該封止層の外表面である出射面から出射されるように構成された白色発光装置からなり、
   前記出射面の一部を覆い隠すことによって前記出射面から出射される白色光の広がりを制限する遮光部が、前記発光部と前記投光レンズとを結ぶ光学経路上に設けられてなる、光電センサ。
2. 前記投光レンズに入射する白色光の広がりを制限する絞り部が、前記遮光部と前記投光レンズとを結ぶ光学経路上にさらに設けられてなる、請求項１に記載の光電センサ。
3. 前記遮光部と前記投光レンズとを結ぶ光学経路上に配置され、前記発光部からの白色光を前記投光レンズに導き、検出対象物からの反射光を前記受光部に導くハーフミラーをさらに備え、
   前記遮光部が、前記発光部と前記ハーフミラーとを結ぶ光学経路上に設けられてなる、請求項１に記載の光電センサ。
4. 前記投光レンズに入射する白色光の広がりを制限する絞り部が、前記遮光部と前記ハーフミラーとを結ぶ光学経路上に設けられてなる、請求項３に記載の光電センサ。
5. 前記出射面の最大外形寸法をＡ、前記出射面から前記投光レンズまでの距離をｆ、前記投光レンズから検出対象物が配置される位置までの距離をＬ、検出対象物が配置される位置での要求される投光スポットの最大外形寸法をｂ、および、前記出射面の前記遮光部によって覆い隠されていない露出部分の最大外形寸法をａとした場合に、Ａ＞ａ＝ｂ×ｆ／Ｌの条件を満たす、請求項１から４のいずれかに記載の光電センサ。
6. 前記半導体発光素子は、青色光を発する青色発光ダイオードであり、
   前記封止層は、前記青色発光ダイオードから発せられた青色光を吸収して黄色光を発する蛍光体材料と、前記蛍光体材料を含有する透光性樹脂層とを含む、請求項１から５のいずれかに記載の光電センサ。

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