JP7338699B2 - 光学センサ - Google Patents

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Description

本発明は、光学式において物体の近接を検知する光学センサに関する。
近年、ロボットハンド等に搭載され、物体の近接或いは接触といった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（例えば特許文献１から３）。
特許文献１は、ロボットが物体を把持する等の動作時において、物体による接触力および物体までの距離等を計測するシステムを開示している。特許文献１のシステムでは、赤外光に対して透光性を有するエラストマーに埋め込まれた赤外線近接センサの信号を用いて、力、距離及び接触の計測を図っている。
特許文献２は、６軸力の計測を可能とする光学式触覚センサを開示している。特許文献３は、可変フレームを用いてせん断力を検出する力センサを開示している。特許文献２，３では、弾性体の変形を利用した光学的な機構において、物体による各種の接触力のセンシングが行われている。
米国特許出願公開第２０１７／０２９７２０６号明細書 特許第５８２５６０４号公報 国際公開第２０１４／０４５６８５号
特許文献１等の従来技術では、赤外線近接センサの信号として物体からの赤外光の反射光量が用いられている。しかしながら、反射光量は対象とする物体の反射率によって変化し、接触したとされる状態の反射光量の絶対値が変化してしまう。このため、種々の物体に関して、接近に伴って光量が変化したのか或いは接触した状態でセンサに押し込まれているのか等を切り分けてセンシングすることは困難となる。
本発明の目的は、物体の反射率に依らずに、物体が特定の距離に到る近接を検知することができる光学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、光の受光結果に応じて、物体の近接を検知する。光学センサは、光源と、受光部と、凸部とを備える。光源は、物体に光を出射する。受光部は、出射した光が物体で反射した反射光を受光して、受光結果を示す信号を生成する。凸部は、光源及び受光部よりも高い高さを有する。光源からの光が、凸部から所定距離の範囲内で反射したときの反射光を、受光部から遮るように、凸部が光源と受光部との間に配置される。受光部は、所定距離の範囲内に到る物体の近接に応じて、反射光が受光されていないことを示すしきい値光量以下の受光結果を示すように信号を出力する。なお、反射光が受光されていないとみなせるしきい値光量は、光源から出力される光出力パワーの１０％以下に予め設定される。
本発明に係る光学センサによると、物体の反射率に依らずに、物体が特定の距離に到る近接を精度良く検知することできる。
実施形態１に係る光学センサの概要を説明するための図 実施形態１に係る光学センサの平面図 実施形態１に係る光学センサの構成を示すブロック図 光学センサにおけるしきい値距離を例示する図 光学センサの動作の概要を説明するための図 光学センサの動作を例示するタイミングチャート 光学センサについての数値シミュレーションの環境を説明するための図 光学センサについての数値シミュレーションの結果を示す図 実施形態２に係る光学センサの構成を示すブロック図 実施形態２に係る光学センサの動作を例示するフローチャート 図１０のステップＳ４の処理の一例を示すフローチャート 実施形態３に係る光学センサの構成を示すブロック図 実施形態３における光学センサの力センサ部を説明するための図 実施形態３に係る光学センサの一例を示す平面図 図１４に例示する光学センサの断面図 実施形態１の変形例に係る光学センサの平面図 光学センサにおけるしきい値距離の変形例を示す図
以下、添付の図面を参照して本発明に係る光学センサの実施の形態を説明する。
各実施形態は例示であり、異なる実施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。実施形態２以降では実施形態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、実施形態毎には逐次言及しない。
（実施形態１）
１．構成
実施形態１に係る光学センサの構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る光学センサ１の概要を説明するための図である。
本実施形態の光学センサ１は、光学式の検知方式において対象物５の近接を検知する近接センサ部１２と、対象物５が接触したときに作用する力（即ち接触力）を検知する力センサ部１３とが一体的に構成されたモジュールである。光学センサ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対象物５として検知する用途に適用可能である。光学センサ１は、近接センサ部１２及び力センサ部１３により、対象物５が近接して接触に到り、力を作用させる等の一連の過程を連続的に検知可能である。
光学センサ１において、近接センサ部１２は、対象物５の近接を検知するための検知光Ｌ１を発光する光源２１と、外部から入射する光を受光する受光部２２とを含む。近接センサ部１２によると、検知光Ｌ１が対象物５において反射された反射光Ｌ２を受光部２２で受光することにより、対象物５の近接が検知される。
一般的な光学式の近接検知方式においては、各種の対象物５が同じ距離まで近接した場合であっても、各々の対象物５の反射率に依存して反射光Ｌ２の光量が変わることから、対象物５がどの程度の距離まで近接したのかを検知し難くなってしまう問題があった。これに対して、本実施形態では、対象物５の反射率に依らず、対象物５が特定の距離まで近接していることの検知を可能とする光学センサ１を提供する。
１－１．構成の詳細
以下、本実施形態に係る光学センサ１の構成の詳細を説明する。
図２は、本実施形態に係る光学センサ１の平面図を示す。光学センサ１は、例えば基板１１上に近接センサ部１２と力センサ部１３とを組み付けて構成される。以下、基板１１の主面に平行な２方向をそれぞれＸ方向及びＹ方向とし、当該主面の法線方向をＺ方向とする。
本実施形態の光学センサ１では、近接センサ部１２の光源２１と受光部２２とが、例えばＸ方向において、力センサ部１３を挟むように基板１１上に配置される。以下、基板１１から力センサ部１３が突出する＋Ｚ側を上側といい、反対側となる－Ｚ側を下側という場合がある。光学センサ１における近接センサ部１２及び力センサ部１３の配置の詳細については後述する。
図３は、本実施形態に係る光学センサ１の構成を示すブロック図である。本実施形態の光学センサ１は、近接センサ部１２、光源駆動回路２３及び近接検知回路２４で構成される近接検知部２と、力センサ部１３及び力検知回路３０で構成される力検知部３とを備える。
近接検知部２において、光源２１は、例えばシングル又はマルチエミッタのＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）等の発光素子を含み、狭指向性を有する。例えば、光源２１は、赤外領域などの所定の波長帯を有する光を発光し、検知光Ｌ１として出射する光出射面２１ａを有する。光源２１は、光出射面２１ａを上側に向けて配置される。
光源２１は、ＶＣＳＥＬに限らず、例えばＬＤ（半導体レーザ）或いはＬＥＤなど種々の固体発光素子を含んでもよい。光源２１は、複数の発光素子を含んでもよい。光源２１には、発光素子からの光をコリメートするレンズ及びミラー等の光学系が設けられてもよい。
受光部２２は、ＰＤ（フォトダイオード）等の１つ又は複数の受光素子を含み、受光素子で構成される受光面２２ａを有する。受光部２２は、受光面２２ａにおいて検知光Ｌ１の反射光Ｌ２等の光を受光して、例えば受光された光量を受光結果として示す受光信号を生成する。
受光部２２は、ＰＤに限らず、例えばフォトトランジスタ、ＰＳＤ（位置検出素子）、ＣＩＳ（ＣＭＯＳイメージセンサ）或いはＣＣＤなど種々の受光素子を含んでもよい。受光部２２は、受光素子のリニアアレイ或いは２次元アレイで構成されてもよい。受光部２２には反射光Ｌ２を集光するためのレンズ等の光学系が設けられてもよい。また、受光部２２の受光面２２ａには、検知光Ｌ１の波長帯とは異なる波長帯の光を遮断するバンドパスフィルタ等が設けられてもよい。これにより、外部環境による外乱光の影響を抑制できる。
光源駆動回路２３は、検知光Ｌ１を発光させる駆動信号を光源２１に供給する。光源駆動回路２３は、例えばＡＭ変調などの変調器を含んでもよい。例えば、光源駆動回路２３は、１０Ｈｚから１ＭＨｚ等における特定の周波数を、光の振幅を周期的に変動させる変調周波数に用いて、検知光Ｌ１を変調してもよい。検知光Ｌ１の変調により、外乱光から検知光Ｌ１及びその反射光Ｌ２を区別し易くなる。
近接検知回路２４は、受光部２２から出力される受光信号に各種の信号処理を行って、近接検知信号を生成する。当該信号処理は、例えば受光結果の光量に応じて対象物５までの距離及びその変動を推定するための各種演算処理を含み、また受光結果から反射光Ｌ２の光量を抽出する処理を含んでもよい。近接検知信号は、各種信号処理に応じて対象物５の近接の検知結果を示す種々の信号に設定可能である。又、近接検知回路２４は、受光部２２を駆動する回路構成を含んでもよく、受光素子から出力される信号を増幅するセンサアンプ等を含んでもよい。こうした回路構成は、受光素子と共に受光部２２に含められてもよい。
近接検知回路２４は、例えば検知光Ｌ１の変調周波数を含む信号成分を通過させるバンドパスフィルタ等のフィルタ処理を行ってもよいし、光源駆動回路２３と同期して同期検波を行ってもよい。例えば、近接検知回路２４において、定常的なＤＣ成分を遮断することにより、外乱光から分離して反射光Ｌ２の解析を行うことができる。検知光Ｌ１の変調周波数は、例えば赤外線リモコンのキャリアとして利用される３８ｋＨｚなど、既存の外部システムにおいて利用される周波数を避けて適宜、設定可能である。これにより、外部システムに起因するような光学センサ１の誤動作を抑制することができる。
本実施形態の力検知部３においては、対象物５からの力を検知するために各種の力検知方式を採用可能である。各種の力検知方式は、例えば圧電式、光学式、ひずみ抵抗式及び静電容量式などを含む。力検知部３は、例えば３軸又は６軸といった多軸における力を検知する。
力センサ部１３は、採用された力検知方式において、対象物５からの力を検知する際に対象物５が接触する部分を構成する。力センサ部１３は、当該力検知方式におけるセンサ素子およびそのパッケージ等を含む。例えば、力センサ部１３は円錐台形状を有し、上面１３ａにおいて対象物５と接触する。力センサ部１３の形状は特に限定されず、種々の凸形状であってもよい。力センサ部１３は、本実施形態の光学センサ１における凸部の一例である。
力検知回路３０は、力センサ部１３中のセンサ素子から出力される信号に基づいて、例えば多軸における力の検知結果を示す力検知信号を生成する。力検知回路３０は、多軸に限らず、一軸の力の検知結果の力検知信号を出力してもよい。力検知回路３０は、センサ素子を駆動する回路構成を含んでもよく、センサ素子から出力される信号を増幅するセンサアンプ等を含んでもよい。
なお、以上に説明した構成は一例であり、光学センサ１は、特に上記の構成に限定されない。例えば、本実施形態の光学センサ１は、各回路２３，２４，３０の何れかを外部構成としてもよいし、各回路２３，２４，３０とは別体のモジュールとして提供されてもよい。
１－２．近接センサ部及び力センサ部の配置について
光学センサ１における近接センサ部１２及び力センサ部１３の配置の詳細を、図４を用いて説明する。
図４は、光学センサ１におけるしきい値距離Ｄ１を例示する図である。本実施形態では、光学センサ１にしきい値距離Ｄ１を持たせるように、光源２１及び受光部２２（近接センサ部１２）と力センサ部１３とが配置される。しきい値距離Ｄ１は、光源２１から出射した検知光Ｌ１の反射光Ｌ２が力センサ部１３によって遮られ、受光部２２の受光面２２ａに入射する反射光Ｌ２が設定されたしきい値光量以下となる境界の距離である。しきい値光量は、反射光Ｌ２が受光されていないとみなせる基準の光量を示す。なお、しきい値光量は、例えば光源２１から出力される光出力パワーの１０％以下に予め設定される。
図４は、光学センサ１をＹ方向から見た側面図に対応する。本実施形態では、力センサ部１３は、上面１３ａが光源２１の光出射面２１ａ及び受光部２２の受光面２２ａよりも上方に突出する高さＨ１を有する。換言すると、光源２１及び受光部２２は、力センサ部１３の上面１３ａよりも低い位置に設けられる。さらに、近接センサ部１２の光源２１及び受光部２２の間に、力センサ部１３が配置され、光源２１は力センサ部１３よりも小さい。また光源２１は、力センサ部１３との距離即ち間隔Ｗ１が力センサ部１３の高さＨ１よりも短い距離になるように配置される。こうした配置により、対象物５と光学センサ１間の距離に応じて、力センサ部１３が反射光Ｌ２の受光を遮る現象を生じさせることができる。
図４では、しきい値距離Ｄ１に対象物５がある場合の検知光Ｌ１及び反射光Ｌ２の光路を例示している。対象物５と光学センサ１間の距離は、力センサ部１３の上面１３ａを基準としてＺ方向に沿って規定できる。
図４の例において、検知光Ｌ１は、光源２１からＺ方向に沿って上方にしきい値距離Ｄ１だけ進み、同距離Ｄ１にある反射位置Ｐ１において反射する。反射位置Ｐ１からの反射光Ｌ２の光路の中で、受光部２２に直線的に向かう光路は、途中で力センサ部１３に重なる。よって、反射光Ｌ２の中で当該光路を進む成分は、力センサ部１３に入射して遮断される。一方、力センサ部１３に重ならない光路を進む反射光Ｌ２の成分は、受光部２２から外れて進み、受光面２２ａに到らない。
以上のように、しきい値距離Ｄ１の反射位置Ｐ１からの反射光Ｌ２は、力センサ部１３によって遮られ、受光部２２に受光されないこととなる。また、しきい値距離Ｄ１よりも光学センサ１に近い反射位置からの反射光Ｌ２についても上記と同様に、受光部２２に受光されない。一方、しきい値距離Ｄ１よりも遠い反射位置からの反射光Ｌ２は、力センサ部１３に重ならず受光部２２に向かう光路を有し、受光面２２ａに到達可能となる。
本実施形態では、上記のようなしきい値距離Ｄ１は、例えば光学センサ１の製造時などに寸法及びレイアウトのパラメータを調整することによって、光学センサ１における各種仕様などに応じた所望の大きさに予め設定可能である。しきい値距離Ｄ１は、本実施形態の光学センサ１における所定距離の一例である。
しきい値距離Ｄ１を調整可能なパラメータは、例えば光源２１と力センサ部１３間の間隔Ｗ１、及び受光部２２と力センサ部１３間の間Ｗ２等を含む。図４の例では、間隔Ｗ１を大きくする程、しきい値距離Ｄ１を大きくすることができる。一方、間隔Ｗ２を小さくする程、しきい値距離Ｄ１を大きくすることができる。また、しきい値距離Ｄ１のパラメータは、間隔Ｗ１，Ｗ２に限らず、例えば力センサ部１３の高さＨ１等のサイズ及び形状、光源２１の高さ等のサイズ及び形状、並びに受光部２２の高さ等のサイズ及び形状を含んでもよい。
また、以上のような光学センサ１によると、力センサ部１３の上面１３ａよりも低い位置に光源２１及び受光部２２が位置することから、対象物５が、光源２１及び受光部２２に接触して破損するような事態を回避し易くすることができる。また、以上のような構成により、小型で低コストの光学センサ１を提供可能である。
２．動作
以上のように構成される光学センサ１の動作について、以下説明する。
２－１．動作の概要
本実施形態に係る光学センサ１の動作の概要を、図５を用いて説明する。
本実施形態の光学センサ１において、光源駆動回路２３は、駆動信号により光源２１を駆動して、検知光Ｌ１を発光させる。光源２１は、例えばＺ方向に沿って上方に検知光Ｌ１を出射する。検知光Ｌ１は、対象物５に入射すると、対象物５が有する反射率に応じて、例えば拡散的に反射する。
図５（Ａ）は、対象物５が光学センサ１から距離Ｄをおいた状態を例示する。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の状態から対象物５が接近して、光学センサ１と接触した状態を例示する。図５（Ａ）に例示する状態において、対象物５までの距離Ｄは、しきい値距離Ｄ１よりも大きい。
図５（Ａ）の例において、対象物５における検知光Ｌ１の反射光Ｌ２は、受光部２２に入射している。光学センサ１において、近接検知回路２４は、受光部２２の受光結果に基づいて、近接検知信号を生成する。受光部２２が受光する反射光Ｌ２の光量は、対象物５までの距離Ｄに応じて変動することから、近接検知回路２４には、受光信号に基づき対象物５までの距離を推定するための各種の演算が適用可能である。
また、例えば図５（Ｂ）に示すように、対象物５が力センサ部１３と接触すると、接触の程度に応じて対象物５から力がかかる。光学センサ１の力検知回路３０は、例えば多軸において力を検知して、力検知信号を生成する。
本実施形態の光学センサ１では、図５（Ａ）の状態から図５（Ｂ）の状態に到る間において、対象物５までの距離がしきい値距離Ｄ１以下になると、検知光Ｌ１の反射光Ｌ２が、力センサ部１３によって遮られ、受光部２２に到達しなくなる。この現象を利用して、本実施形態の光学センサ１は、受光部２２の受光結果に応じて、対象物５がしきい値距離Ｄ１以内に近接したか否かを示す情報を近接検知信号に含めて出力できる。
上記のようなしきい値距離Ｄ１前後の近接の検知結果は、対象物５の反射率に依存することなく精度良く得ることができる。また、しきい値距離Ｄ１は、予め所望の距離に設定可能である。よって、本実施形態の光学センサ１は、しきい値距離Ｄ１を利用して、対象物５が近接してから接触力を及ぼすに到る一連の過程を連続的に検知する精度を良くすることができる。以下、光学センサ１の動作の詳細を説明する。
２－２．動作の詳細
本実施形態の光学センサ１は、例えば、ロボットハンド等に光学センサ１が適用された各種ロボットの制御システムによって対象物５の存在が確認されたときに動作を開始される。このような場合の光学センサ１の動作の一例を、図６（Ａ）～（Ｅ）を用いて説明する。
図６（Ａ）は、対象物５と光学センサ１間の距離の変化の一例を示すグラフである。図６（Ｂ）は、光源２１の駆動信号を例示する。図６（Ｃ）は、受光部２２における受光信号を（近接検知信号の一例として）例示する。図６（Ｄ）は、光学センサ１における近接検知信号の一例の近接フラグを例示する。図６（Ｅ）は、光学センサ１における力検知信号を例示する。図６（Ａ）～（Ｅ）の横軸は時間を示す。
図６（Ａ）では、対象物５が、時刻ｔ１から光学センサ１に接近し始めて、時刻ｔ２に力センサ部１３と接触する状況（図５（Ａ），（Ｂ）参照）を例示している。本例において、光学センサ１は、図６（Ｂ）に例示する駆動信号に基づき検知光Ｌ１を発光して、対象物５に照射する。対象物５における検知光Ｌ１の反射光Ｌ２は、例えば外乱光と共に、受光部２２に入射する。図６（Ｃ）では、光学センサ１において外乱光がフィルタリングされた後の受光信号を例示する。
光学センサ１は、図６（Ｃ）に例示するような受光信号を近接検知信号の一例として上記の制御システム等に出力してもよい。図６（Ａ）の状況において、受光信号の信号レベルは、受光される反射光Ｌ２の光量に応じて時刻ｔ１から徐々に増大する。こうした受光信号の変化により、対象物５が接近中であることが検知できる。
図６（Ａ）の状況において、対象物５までの距離は、力センサ部１３と接触する時刻ｔ２直前の時刻ｔ２０に、しきい値距離Ｄ１に到る。この際、受光信号は、図６（Ｃ）に示すように、時刻ｔ２０前から急峻に減少して時刻ｔ２０にしきい値光量Ａ１となる。こうした受光信号の信号レベルにより、対象物５がしきい値距離Ｄ１に到るタイミング、即ち接触直前のタイミングが検知できる。
更なる近接検知信号の一例として、本実施形態の光学センサ１は、図６（Ｄ）に示すように、近接フラグを生成してもよい。近接フラグは、対象物５がしきい値距離Ｄ１以上に近接したか否かを「１」又は「０」で示すフラグである。図６（Ｃ）の受光信号の信号レベルに応じて、近接フラグは、時刻ｔ２０において「０」から「１」に立ち上がる。
また、図６（Ａ）の例において、対象物５は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの力センサ部１３に接触中の期間Ｔ１１に、各種の接触力を生じさせる。このとき、光学センサ１の力検知部３は、例えば図６（Ｅ）に示すように、接触力の検知結果を示す力検知信号を生成する。
さらに、図６（Ａ）の例の対象物５は、時刻ｔ３に力センサ部１３から離れ、その後の時刻ｔ３１にしきい値距離Ｄ１に到り、光学センサ１から遠ざかっている。光学センサ１において、受光信号の信号レベルは、図６（Ｃ）に示すように、時刻ｔ３１にしきい値光量Ａ１を超えるように急峻に増大する。近接フラグは、図６（Ｄ）に示すように、時刻ｔ３１において「１」から「０」に戻る。なお、以上のような近接フラグは、光学センサ１において生成されなくてもよく、制御システムにおいて管理されてもよい。
以上の光学センサ１の動作によると、光学センサ１の力検知信号（図６（Ｅ））により、対象物５が接触する時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間Ｔ１１において生じた接触力を検知することができる。また、近接検知信号（図６（Ｃ），（Ｄ））により、当該期間Ｔ１１を含む時刻ｔ２０から時刻ｔ３１までの期間Ｔ１０に、対象物５が光学センサ１近傍（しきい値距離Ｄ１以内）にあることが検知できる。例えば、近接フラグが立ち上がる時刻ｔ２１において、光学センサ１が接触する直前のタイミングを検知できる。こうした光学センサ１の動作により、例えば制御システムにおいて対象物５を把持する際の計画を行い易くすることができる。
例えば、多指ハンドやグリッパのようなロボットアームのエンドエフェクタ（即ちロボットハンド）に光学センサ１を適用することにより、不定形物や柔軟物といった対象物５の把持が容易に実現可能なる。一般的にロボットアームにて対象物５を把持するような場合、ロボットの制御システム内におけるカメラなどのビジョンセンサから対象物５が認識され、対象物５を把持できる位置にロボットアームが動かされる。この際に、例えばロボットアームの関節といった可動部の可動誤差やアーム自体の剛性によって、ロボットアームが目標位置からずれてしまい、適切な動作を行えず、不定形物や柔軟物を把持できない事態に陥ることがある。また、ロボットアームを移動させたことで、ビジョンセンサの死角に対象物５が入り、対象物５の位置が把握できない事態もあり得る。
これに対して、本実施形態の光学センサ１が設けられたエンドエフェクタをロボットアームに用いることで、ロボットアームが目標位置からずれが生じても、対象物５にエンドエフェクタがどの程度、近接しているかが検知できる。このため、光学センサ１による近接及び力の検知結果の情報に基づき、ロボットアームの位置やエンドエフェクタの動作を精密に補正するような制御が可能となり、不定形物や柔軟物の把持が可能となる。
加えて、ビジョンセンサの死角に対象物５が入っても光学センサ１による近接の検知結果の情報から、対象物５までの距離が推定可能となる。さらに、対象物５の近接及び力の検知結果の情報が一つのセンサから得られるので、対象物５に触れる前からどのように対象物５を把持するのかを示す把持計画が策定できるだけでなく、対象物５を把持している最中に把持状態が変化しても失敗しないよう把持のフィードバック制御ができる。よって、効率良く、失敗の少ない不定形物や柔軟物の把持が実現可能となる。
２－３．しきい値距離の数値シミュレーション
以上のような光学センサ１のしきい値距離Ｄ１について、本願発明者は数値シミュレーションを行い、その効果を確認した。光学センサ１におけるしきい値距離Ｄ１の数値シミュレーションについて、図７，８を用いて説明する。
図７は、光学センサ１についての数値シミュレーションの環境を説明するための図である。図８は、本シミュレーションの結果を示す図である。
本シミュレーションでは、様々な間隔Ｗ１，Ｗ２において対象物５までの距離Ｄを変化させた場合に、検知光Ｌ１の反射光Ｌ２が受光部２２によって受光される光量に対応する受光パワーを数値計算した。本シミュレーションにおいて、光源２１と力センサ部１３間の間隔Ｗ１は、図７に示すように、Ｘ方向における光源２１の中心位置から力センサ部１３の端部までの距離で規定し、昇順にＷ１１，Ｗ１２，Ｗ１３と増大させた。また、受光部２２と力センサ部１３間の間隔Ｗ２は、Ｘ方向における受光部２２の中心位置から力センサ部１３の端部までの距離で規定し、昇順にＷ２１，Ｗ２２，Ｗ２３と増大させた。
本シミュレーションでは、対象物５の反射率を変更して、上記の数値計算をそれぞれ行った。図８（Ａ）は、対象物５の反射率を９９％に設定したときのシミュレーション結果を示す。図８（Ｂ）は、対象物５の反射率を１４％に設定したときのシミュレーション結果を示す。図８（Ａ），（Ｂ）の横軸は、距離Ｄをｍｍ単位で示す。縦軸は、受光パワーを０以上１以下に規格化して示す。
図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、本シミュレーションにおいて対象物５の反射率が変わると、種々の距離Ｄにおける受光パワーが変動する一方、受光パワーが「０」に到るときの距離Ｄ、即ちしきい値距離Ｄ１は変動していない。よって、本シミュレーションにより、光学センサ１において対象物５の反射率に依らず、しきい値距離Ｄ１の近接検知を行えることが確認された。
また、図８（Ａ），（Ｂ）のシミュレーション結果では、光源２１と力センサ部１３間の間隔Ｗ１を「Ｗ１３」から「Ｗ１１」へと減少させたり、受光部２２と力センサ部１３間の間隔Ｗ２を「Ｗ２１」から「Ｗ２３」へと増大させたりすると、しきい値距離Ｄ１が小さくなっている。よって、間隔Ｗ１，Ｗ２等を調整する等の光源２１、受光部２２及び力センサ部１３のレイアウトにより、しきい値距離Ｄ１を所望の長さに設定可能であることも確認された。こうしたレイアウトによっては、例えば力センサ部１３の高さＨ１等も考慮して、しきい値距離Ｄ１を「０」近傍とすることもでき、対象物５が力センサ部１３に接触する位置を検知対象にすることができる。
３．まとめ
以上のように、本実施形態における光学センサ１は、光の受光結果に応じて、種々の物体である対象物５の近接を検知する。光学センサは、第１光源の一例である光源２１と、第１受光部の一例である受光部２２と、凸部の一例である力センサ部１３とを備える。光源２１は、対象物５に検知光Ｌ１のような光を出射する。受光部２２は、出射した検知光Ｌ１が対象物５で反射した反射光Ｌ２を受光して、受光結果を示す信号として受光信号を生成する。力センサ部１３は、光源２１及び受光部２２よりも高い高さＨ１を有する。光源２１からの検知光Ｌ１が、力センサ部１３からしきい値距離Ｄ１（所定距離）の範囲内で反射したときの反射光Ｌ２を、受光部２２から遮るように、力センサ部１３が光源２１と受光部２２との間に配置される。受光部２２は、しきい値距離Ｄ１の範囲内に到る対象物５の近接に応じて、反射光Ｌ２が受光されていないことを示すしきい値光量Ａ１以下の受光結果を示すように受光信号等の近接検知信号を出力する。なお、反射光Ｌ２が受光されていないとみなせるしきい値光量Ａ１は、例えば光源２１から出力される光出力パワーの１０％以下に予め設定される。
以上の光学センサ１によると、対象物５からの反射光Ｌ２の受光結果に応じて、種々の物体である対象物５の近接を検知する際に、しきい値距離Ｄ１の範囲内に到る対象物５の近接に応じて、反射光Ｌ２が受光されていないとみなせるしきい値光量Ａ１以下の受光結果を得られる。これにより、対象物５からの反射光Ｌ２が受光部２２により受光可能な反射率の範囲内で、対象物５の反射率に依らず、対象物５がしきい値距離Ｄ１まで近接していることを検知することができる。
例えば、受光部２２は、対象物５がしきい値距離Ｄ１の範囲内に近接したときに当該対象物５からの反射光Ｌ２が受光されない結果を示すように受光信号を出力する。また、受光部２２は、しきい値距離Ｄ１の範囲外までの対象物５の近接に応じて、力センサ部１３に遮られずに到達した反射光Ｌ２を受光する。受光部２２は、対象物５がしきい値距離Ｄ１の範囲内にある状態からしきい値距離Ｄ１の範囲外に到ると、反射光Ｌ２が受光されだす受光結果を示すように受光信号を出力する。こうした受光信号により、しきい値距離Ｄ１前後に近接する対象物５の動きを容易に検知することができる。こうした近接検知は、力センサ部１３、光源２１及び受光部２２が、光源２１からの光がしきい値距離Ｄ１の範囲外で反射したときの反射光Ｌ２の少なくとも一部を、受光部２２から遮らないように配置されることで実現できる。
本実施形態において、凸部としての力センサ部１３は、対象物５が接触して生じる力を検知する力検知部３を構成する。こうした光学センサ１によると、対象物５が近接して接触に到り、力を生じさせるといった一連の過程を連続的に検知可能にすることができる。
（実施形態２）
実施形態２では、しきい値距離Ｄ１における近接の検知結果を、力検知部３の電力制御に活用する例について、図９～１１を用いて説明する。
図９は、実施形態２に係る光学センサ１Ａの構成を示すブロック図である。本実施形態の光学センサ１Ａは、例えば実施形態１と同様の構成（図３参照）に加えて、さらに力検知部３及び近接検知部２の動作を制御する制御部１０をさらに備える。
制御部１０は、例えばマイクロコンピュータで構成され、ソフトウェアと協働して所定の機能を実現する。制御部１０は、例えばＲＯＭ及びＲＡＭといった内部メモリを有し、ＲＯＭに格納されたデータ及びプログラムをＲＡＭに読み出して種々の演算処理を行い、各種の機能を実現する。なお、制御部１０は、所定の機能を実現するように設計された専用の電子回路や再構成可能な電子回路などのハードウェア回路であってもよい。制御部１０は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等の種々の半導体集積回路で構成されてもよい。
例えば、制御部１０は、力検知部３及び近接検知部２の動作の開始／停止をそれぞれ制御する機能を有する。制御部１０は、力検知部３及び近接検知部２に供給する電力を制御してもよい。なお、光学センサ１Ａは、外部電源から供給される電力によって駆動されてもよいし、バッテリ等の電源を内蔵してもよい。
図１０は、本実施形態に係る光学センサ１Ａの動作を例示するフローチャートである。以下では、図６（Ａ）～（Ｅ）と同様の状況において本実施形態の光学センサ１Ａが動作する一例について説明する。
図１０のフローチャートに示す処理は、力検知部３の動作が停止された状態において開始される。本フローチャートに示す各処理は、例えば光学センサ１Ａの制御部１０によって実行される。
まず、光学センサ１Ａの制御部１０は、例えば近接検知回路２４から近接フラグを取得して（Ｓ１）、取得した近接フラグが「１」であるか否かを判断する（Ｓ２）。ステップＳ２は、対象物５がしきい値距離Ｄ１の範囲内まで近接したか否かを判断するために行われる。
例えば図６（Ａ）～（Ｅ）と同様の動作例では、対象物５がしきい値距離Ｄ１まで接近する時刻ｔ２０よりも前の期間中、近接フラグは「０」であることから（Ｓ２でＮＯ）、ステップＳ１，Ｓ２の処理が周期的に繰り返される。このとき、力検知部３は、動作を停止した状態で維持され、消費電力を低減できる。その後の時刻ｔ２０において、近接フラグは「１」となり、制御部１０はステップＳ２でＹＥＳに進む。
制御部１０は、取得した近接フラグが「１」であると判断すると（Ｓ２でＹＥＳ）、力検知部３の動作を開始させる（Ｓ３）。例えば、制御部１０は力センサ部１３及び力検知回路３０に動作可能な電力を供給する。本実施形態における力検知部３は、例えばステップＳ３から力検知信号を生成する動作を開始する。
その後、制御部１０は、例えば力検知信号に基づいて、近接検知部２の動作を制御する（Ｓ４）。ステップＳ４によると、近接検知部２の消費電力も低減することができる。ステップＳ４の処理については後述する。なお、ステップＳ４の処理は適宜、省略されてもよい。
次に、制御部１０は、再び近接検知回路２４から近接フラグを取得して（Ｓ５）、例えばステップＳ２と同様に取得した近接フラグが「１」であるか否かを判断する（Ｓ６）。近接フラグが「１」であるとき（Ｓ６でＹＥＳ）、制御部１０は、ステップＳ４以降の処理を再び行う。
図６（Ａ）～（Ｅ）の例では、時刻ｔ２０から時刻ｔ３１までの期間Ｔ１０中、近接フラグは「１」であることから（Ｓ６でＹＥＳ）、ステップＳ４～Ｓ６の処理が行われる。このとき、力検知部３は動作中であることから、本実施形態では図６（Ｅ）において期間Ｔ１０の分の力検知信号が得られる。時刻ｔ３１に、近接フラグは「０」となり、制御部１０はステップＳ６でＮＯに進む。
制御部１０は、取得した近接フラグが「０」であると判断すると（Ｓ６でＮＯ）、力検知部３の動作を停止させる（Ｓ７）。例えば、制御部１０は力センサ部１３及び力検知回路３０への電力の供給を停止する、或いは待機電力に制限する。
制御部１０は、力検知部３の動作を停止した（Ｓ７）後に、本フローチャートに示す処理を終了する。例えば、制御部１０は、以上の処理を所定の周期で繰り返す。
以上の処理によると、近接フラグに基づいて、対象物５がしきい値距離Ｄ１以内まで近接しない限り（Ｓ２でＮＯ）、力検知部３を動作させないといった力検知部３の電力制御が実現される。一方、対象物５がしきい値距離Ｄ１以内に接近すると（Ｓ２，Ｓ６でＹＥＳ）、力検知部３が起動され（Ｓ３）、対象物５の接触により生じる力を検知し損ねることなく省電力化することができる。
以上の説明では、ステップＳ１，Ｓ５において制御部１０が近接フラグを取得する例を説明したが、これに代えて受光信号を取得してもよい。制御部１０は、取得した受光信号に基づき、ステップＳ２，Ｓ６と同様の判断を行うことができる。
以上の説明では、ステップＳ３，Ｓ７において力検知部３の動作を開始／停止させる例を説明したが、特にこれに限らず、力検知部３を省電力化する各種の電力制御が行われてもよい。制御部１０は、ステップＳ３よりも前及びステップＳ７において力検知部３の消費電力を低減するように動作を制限し、ステップＳ３において力検知部３の制限を解除して動作させてもよい。
以上のステップＳ４の処理について、図１１を用いて説明する。図１１に示す処理は、力検知部３の動作中に実行される。
まず、制御部１０は、力検知部３の力検知回路３０から力検知信号を取得し（Ｓ２１）、取得した力検知信号に基づき、接触力が検知されたか否かを判断する（Ｓ２２）。例えば対象物５の接触前など接触力が生じていないとき、制御部１０はステップＳ２２でＮＯに進み、図１０のステップＳ４を終了する。この場合、近接検知部２の動作は継続する（ステップＳ５参照）。
一方、接触力が検知された場合（Ｓ２２でＹＥＳ）、対象物５は力センサ部１３に接触しており、近接検知部２を動作させなくてもよいと考えられる。この場合、制御部１０は、例えば近接検知部２において光源２１を消灯するように光源駆動回路２３を制御する（Ｓ２３）。これにより、近接検知部２の消費電力を低減できる。
その後、制御部１０は、再び力検知回路３０から力検知信号を取得して（Ｓ２４）、例えばステップＳ２２と同様に接触力が検知されたか否かを判断する（Ｓ２５）。接触力が検知されていれば（Ｓ２５でＹＥＳ）、制御部１０は、ステップＳ２４以降の処理を再び行う。
一方、接触力が検知されなくなった場合（Ｓ２５でＮＯ）、対象物５は光学センサ１Ａの近傍にあり得る。この場合は近接検知部２を動作させて対象物５の近接を検知するべく、制御部１０は、例えば消灯された光源２１を点灯するように、光源駆動回路２３を制御する（Ｓ２６）。
制御部１０は、近接検知部２を動作させる（Ｓ２６）と、図１０のステップＳ４を終了して、ステップＳ５に進む。
以上の処理によると、力検知部３の検知結果に基づいて、対象物５が力センサ部１３と接触して接触力が検知されれば（Ｓ２２，Ｓ２５でＹＥＳ）、近接検知部２を動作させない（Ｓ２３）といった近接検知部２の電力制御が実現される。
以上のステップＳ２３では、光源２１が消灯される例を説明したが、特にこれに限らず、制御部１０は、近接検知部２を省電力化する各種の動作制限を行ってもよい。例えば、制御部１０は、光源２１の光量を低減してもよいし、受光部２２のセンサアンプのゲインを低減してもよい。この場合、制御部１０は、ステップＳ２６において、低減した光量又はゲインを戻す。これにより、近接検知部２の動作制限を解除し、動作状態を適切に復帰させることができる。
また、以上の説明では、図１０，１１に示す処理が光学センサ１Ａの制御部１０によって行われる例を説明した。図１０，１１と同様の処理が、光学センサ１Ａが適用される制御システムによって行われてもよい。この場合、同処理を実行するＣＰＵ等は制御部の一例である。
以上のように、本実施形態の光学センサ１Ａは、例えば近接フラグを介して、受光部２２から出力される受光信号に応じて力検知部３の動作を制御する制御部１０をさらに備える。制御部１０は、しきい値光量Ａ１以下の受光結果に応じて（Ｓ２，Ｓ６でＹＥＳ）、力検知部３を動作させる（Ｓ３）。制御部１０は、しきい値光量Ａ１を超える受光結果に応じて（Ｓ２，Ｓ６でＮＯ）、力検知部３の動作を制限する（Ｓ７）。これにより、対象物５がしきい値距離Ｄまで近接していない限り力検知部３の動作を制限して、力検知部３による消費電力を低減することができる。
（実施形態３）
実施形態３では、力検知方式として光学式を採用する例について、図１２～１５を用いて説明する。
図１２は、実施形態３に係る光学センサ１Ｂの構成を示すブロック図である。本実施形態の光学センサ１Ｂは、例えば実施形態２の光学センサ１Ａと同様の構成において、光学式の力検知方式を力検知部３Ｂに採用する。本実施形態の力検知部３Ｂは、光源３１及び受光部３２を備えた光学式の力センサ部１３Ｂと、光源駆動回路３３と、力検知回路３０Ｂとを備える。
図１３は、本実施形態における光学センサ１Ｂの力センサ部１３Ｂを説明するための図である。光学式の力センサ部１３Ｂは、凸状に形成された弾性部材３５で光源３１及び受光部３２を覆って構成される。力センサ部１３Ｂの内部では、例えば受光部３２が光源３１を取り囲むように、光源３１と受光部３２とが基板１１上に配置される。弾性部材３５は、対象物５が接触して作用する接触力などの外力に応じて変形する各種の弾性体で構成される。
図１３（Ａ）は、力センサ部１３Ｂに、Ｚ方向に向いた力が作用した状態を例示する。図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）とは異なる向きの力が作用した状態を例示する。
光学式の力センサ部１３Ｂにおいて、光源３１は光を発光し、受光部３２は、弾性部材３５内部において発光した光の反射光を受光する。ここで、力センサ部１３Ｂに力が作用すると、図１３（Ａ），（Ｂ）に例示するように、弾性部材３５の変形の仕方が、作用する力の違いに応じて変化する。
光学式の力センサ部１３Ｂによると、弾性部材３５の変形に対応して変化する受光部３２の受光結果に基づいて、種々の力を検知可能である。弾性部材３５には、光源３１からの光を反射する反射部が設けられてもよい。又、特に反射部が弾性部材３５に設けられなくてもよく、弾性部材３５と対象物５の接触中などに対象物５からの反射光を受光部３２に受光させるようにしてもよい。
力センサ部１３Ｂの光源３１は、近接センサ部１２の光源２１と同様に、ＶＣＳＥＬ等の各種の発光素子で構成される。力センサ部１３Ｂの受光部３２は、例えば近接センサ部１２の受光部２２と同様に、ＰＤ等の各種受光素子で構成され、受光結果を示す受光信号を生成する。力センサ部１３Ｂの受光部３２の受光素子は、例えば３個以上であり、例えば４個である。
図１２に戻り、力検知部３Ｂの光源駆動回路３３は、例えば近接検知部２の光源駆動回路２３と同様に構成される。本実施形態の力検知回路３０Ｂは、例えば受光部３２に含まれる受光素子を組分けして扱い、各組の受光信号間の差分などを演算することによって、３軸の力を検知可能な力検知信号を生成する。
本実施形態の光学センサ１Ｂに、実施形態２と同様の電力制御を適用する場合、例えば、制御部１０は、図１０のステップＳ３において光源３１を点灯し、ステップＳ７において光源３１を消灯するといった制御を行う。本実施形態において、光学式の力検知部３Ｂの電力制御（Ｓ３，Ｓ７）には、近接検知部２の電力制御（図１１のＳ２３，Ｓ２６）と同様の各種制御を適用可能である。
図１４は、本実施形態に係る光学センサ１Ｂの一例を示す平面図である。図１５は、図１４のＸ方向に沿ったＡ－Ａ’線に対応する、光学センサ１Ｂの断面図を示す。
本実施形態の光学センサ１Ｂにおいて、弾性部材３５は、例えば図１５に示すように、３層の樹脂体３５ａ，３５ｂ，３５ｃを含む。１層目の樹脂体３５ａは、例えば比較的に硬質の樹脂で構成され、光源３１及び受光部３２を封止する。２層目の樹脂体３５ｂは、例えば１層目の樹脂体３５ａよりも軟質の樹脂で構成され、１層目の樹脂体３５ａを封止する。３層目の樹脂体３５ｃは、２層目の樹脂体３５ｂを封止する。
本実施形態において、近接検知部２の光源２１及び受光部２２は、それぞれ樹脂体２１ｂ，２２ｂによって封止されてもよい。図１４，１５では、樹脂体２１ｂ，２２ｂが、弾性部材３５の１層目の樹脂体３５ａと同じ樹脂材料である例を示している。光源２１及び受光部２２を封止する樹脂材料と、弾性部材３５の樹脂材料とを共通にすることにより、製造プロセスを統合でき、光学センサ１Ｂの製造を容易化することができる。
光源２１及び受光部２２を封止する樹脂材料は、検知光Ｌ１及びその反射光Ｌ２（図１参照）を選択的に透過する波長フィルタ特性を有してもよい。樹脂体２１ｂ，２２ｂの波長フィルタ特性は、例えば検知光Ｌ１のピーク波長近傍よりも短い及び／又は長い所定の波長帯の光を遮光する光学特性である。こうした樹脂体２１ｂ，２２ｂにより、光学センサ１Ｂによる近接検知において外乱光の影響を容易に抑制できる。例えば、弾性部材３５の樹脂体３５ａも、上記と同様の波長フィルタ特性を有してもよい。
以上のような樹脂体３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，２１ｂ，２２ｂの樹脂材料としては、例えばメチルシリコーン、フェニルシリコーン及び変形シリコーンといったシリコーン系樹脂、或いはエポキシ樹脂を採用できる。また、光源２１及び受光部２２を封止する樹脂材料は、弾性部材３５の１層目に限らず、他の層の樹脂体３５ｂ、３５ｃと共通化してもよい。弾性部材３５は、３層に限らず、２層以下又は４層以上の樹脂体を含んでもよい。
以上のように、本実施形態の光学センサ１Ｂにおいて、力検知部３Ｂは、第２光源の一例である光源３１と、第２受光部の一例である受光部３２と、凸部の一例である力センサ部１３Ｂの弾性部材３５とを備える。光源３１は、弾性部材３５の内部において光を発光する。受光部３２は、弾性部材３５の内部において光を受光する。弾性部材３５は、外力に応じて変形する。本実施形態の光学センサ１Ｂによると、光学式の力検知方式により、対象物５の接触による力の検知を実現できる。
本実施形態において、弾性部材３５は、第１樹脂体の一例として樹脂体３５ａを含んでもよい。光源２１及び受光部２２は、第１樹脂体と共通の樹脂材料で構成される第２樹脂体の一例として樹脂体２１ｂ，２２ｂによって封止されてもよい。これにより、光学センサ１Ｂの製造時における封止プロセスを容易化できる。
本実施形態において、樹脂体２１ｂ，２２ｂは、光源２１が発光する光を選択的に透過する波長フィルタ特性を有してもよい。これにより、光学センサ１Ｂにおける外乱光の影響を抑制できる。
（他の実施形態）
以上の各実施形態１～３では、近接センサ部１２に受光部２２が設けられたが、さらに追加の受光部が設けられてもよい。この変形例について、図１６を用いて説明する。
図１６は、本変形例に係る光学センサ１Ｃの平面図を示す。本変形例の光学センサ１Ｃは、例えば実施形態１と同様の構成（図２参照）に加えて、追加の受光部２５を備える。図１６では、追加の受光部２５が、光源２１に隣接して配置される例を示している。受光部２５の位置は、しきい値距離Ｄ１における検知光Ｌ１の反射光Ｌ２が受光可能な種々の位置であってもよい。
本変形例において、追加の受光部２５は、例えば近接センサ部１２の受光部２２と同様に構成され、受光信号を生成する。光学センサ１Ｃは、追加の受光部２５からの受光信号を処理する各種の回路構成をさらに備えてもよい。追加の受光部２５からの受光信号によると、近接センサ部１２の受光部２２の受光信号の信号レベルが例えば「０」近傍の場合に、対象物５がしきい値距離Ｄ１にあるのか、それとも対象物５が存在しないのかを判定することができる。
また、追加の受光部２５を光源２１に隣接させることにより、環境温度の変化或いは経年劣化による光源２１の特性変化が、受光部２５の受光信号からモニタでき、光学センサ１Ｃの温度補償や故障の検知に活用できる。
以上の変形例のように、本実施形態の光学センサ１Ｃは、光源２１から出射した検知光Ｌ１がしきい値距離Ｄ１において反射したときの反射光Ｌ２を受光するように配置された第３受光部の一例として受光部２５をさらに備えてもよい。
上記の各実施形態においては、光源２１が狭指向性を有する例を説明したが、光源２１の指向性は特に限定されず、広指向性であってもよい。光源２１が広指向性の場合のしきい値距離Ｄ１を図１７に例示する。本実施形態において、光学センサ１のしきい値距離Ｄ１は、光源２１の指向性も考慮して適宜設定可能である。
また、上記の各実施形態においては、近接センサ部１２の受光部２２の受光信号による反射光Ｌ２の光量に基づいて、対象物５までの距離を検知する光学センサ１について説明した。本実施形態の光学センサは、反射光Ｌ２の光量に限らず、位相差に基づいて対象物５までの距離を検知してもよい。例えば、近接検知回路２４と光源駆動回路２３とを同期させて、光源２１からの検知光Ｌ１の出射時から反射光Ｌ２が受光されるまでの位相差が、受光部２２の受光信号から検知でき、当該位相差は対象物５までの距離に対応している。こうした検知方式においても、対象物５がしきい値距離Ｄ１以内に近接すると受光部２２の受光信号の信号レベルが「０」となることから、こうした受光結果の変化を利用して対象物５の反射率に依らずしきい値距離Ｄ１に到る近接を精度良く検知できる。
また、上記の各実施形態においては、光学センサの凸部が力検知部３を構成する例を説明した。本実施形態において、光学センサの凸部は特に力検知部を構成しなくてもよい。例えば、光学センサの凸部は、力センサ部１３とは別の機能を有する部材であってもよいし、単なる構造体であってもよい。こうした凸部によっても、上記各実施形態と同様に、しきい値距離Ｄ１において受光部２２から反射光Ｌ２を遮る現象を生じさせることができ、しきい値距離Ｄ１における対象物５の近接を精度良く検知できる。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 光学センサ
１０ 制御部
１２ 近接センサ部
１３，１３Ｂ 力センサ部
２１ 光源
２２ 受光部
２５ 受光部
２１ｂ，２２ｂ 樹脂体
２ 近接検知部
３，３Ｂ 力検知部
３１ 光源
３２ 受光部
３５ 弾性部材
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ 樹脂体

Claims (6)

  1. 光の受光結果に応じて、物体の近接を検知する光学センサであって、
    前記物体に光を出射する第１光源と、
    出射した光が前記物体で反射した反射光を受光して、受光結果を示す信号を生成する第１受光部と、
    前記第１光源及び前記第１受光部よりも高い高さを有する凸部とを備え、
    前記第１光源からの光が、前記凸部から所定距離の範囲内で反射したときの前記反射光を、前記第１受光部から遮るように、前記凸部が前記第１光源と前記第１受光部との間に配置され、
    前記第１受光部は、前記所定距離の範囲内に到る前記物体の近接に応じて、前記反射光が受光されていないことを示すしきい値光量以下の受光結果を示すように前記信号を出力し、
    前記凸部は、前記物体が接触して生じる力を検知する力検知部を構成する
    光学センサ。
  2. 前記第１受光部から出力される信号に応じて、前記力検知部の動作を制御する制御部をさらに備え、
    前記制御部は、
    前記しきい値光量以下の受光結果に応じて、前記力検知部を動作させ、
    前記しきい値光量を超える受光結果に応じて、前記力検知部の動作を制限する
    請求項１に記載の光学センサ。
  3. 前記力検知部は、
    前記凸部の内部において光を発光する第２光源と、
    前記凸部の内部において光を受光する第２受光部とを備え、
    前記凸部は、外力に応じて変形する弾性部材で構成される
    請求項１又は２に記載の光学センサ。
  4. 前記弾性部材は、第１樹脂体を含み、
    前記第１光源及び前記第１受光部は、前記第１樹脂体と共通の樹脂材料で構成される第２樹脂体によって封止される
    請求項３に記載の光学センサ。
  5. 前記第２樹脂体は、前記第１光源が発光する光を選択的に透過する波長フィルタ特性を有する
    請求項４に記載の光学センサ。
  6. 前記第１光源から出射した光が前記所定距離において反射したときの反射光を受光するように配置された第３受光部をさらに備える
    請求項１から５のいずれか１項に記載の光学センサ。
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