特開 2024-112081 検知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024112081

(43)【公開日】2024-08-20

(54)【発明の名称】検知装置

(51)【国際特許分類】

   G01V 8/20 20060101AFI20240813BHJP

   H01L 31/12 20060101ALI20240813BHJP

   G01J 1/02 20060101ALI20240813BHJP

【ＦＩ】

G01V8/20 P

H01L31/12 D

G01J1/02 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023016926

(22)【出願日】2023-02-07

(71)【出願人】

【識別番号】391041648

【氏名又は名称】新光電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100170070

【弁理士】

【氏名又は名称】坂田 ゆかり

(72)【発明者】

【氏名】砂原 一徳

【テーマコード（参考）】

2G065

2G105

5F889

【Ｆターム（参考）】

2G065AA18

2G065AB28

2G065BA09

2G065BA33

2G065BA36

2G065BB09

2G065BB23

2G065CA03

2G065CA05

2G065DA15

2G105AA01

2G105BB17

2G105CC03

2G105DD02

2G105EE02

2G105HH04

5F889AB03

5F889GA01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】小さな物体を検知することができる。
【解決手段】第１発光素子及び第２発光素子を含む発光部と、発光部から照射された光が入射する第１レンズ部と、を有する発光ユニットと、第１受光素子及び第２受光素子を含む受光部と、受光部に向けて光を集光する第２レンズ部と、を有する受光ユニットと、を備えた検知装置である。第１発光素子及び第２発光素子は、光軸に沿った第１方向と略直交する第２方向に沿って並べられており、第１レンズ部は、第１発光素子から照射された光が入射する第１レンズと、第２発光素子から照射された光が入射する第２レンズと、を有し、第１レンズと第２レンズとは、第２方向に沿って並べられており、第１方向に沿って見たときに、第１レンズの第２レンズ側の端である第１端と第２レンズの第１レンズ側の端である第２端とが重なっている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１発光素子及び第２発光素子を含む発光部と、前記発光部から照射された光が入射する第１レンズ部と、を有する発光ユニットと、
第１受光素子及び第２受光素子を含む受光部と、前記受光部に向けて光を集光する第２レンズ部と、を有する受光ユニットと、
を備え、
前記第１発光素子及び前記第２発光素子は、光軸に沿った第１方向と略直交する第２方向に沿って並べられており、
前記第１レンズ部は、前記第１発光素子から照射された光が入射する第１レンズと、前記第２発光素子から照射された光が入射する第２レンズと、を有し、
前記第１レンズと前記第２レンズとは、前記第２方向に沿って並べられており、
前記第１方向に沿って見たときに、前記第１レンズの前記第２レンズ側の端である第１端と前記第２レンズの前記第１レンズ側の端である第２端とが重なっており、
前記第１受光素子及び前記第２受光素子は、前記第２方向に沿って並べられており、
前記第２レンズ部は、前記第１受光素子に光を集光する第３レンズと、前記第２受光素子に光を集光する第４レンズと、を有し、
前記第３レンズと前記第４レンズとは、前記第２方向に沿って並べられており、
前記第１方向に沿って見たときに、前記第３レンズの前記第４レンズ側の端である第３端と前記第４レンズの前記第３レンズ側の端である第４端とが重なっている
ことを特徴とする検知装置。

【請求項2】

前記第１発光素子及び前記第２発光素子は、それぞれ発光レンズを有し、
前記発光レンズは、粗面化されている
ことを特徴とする請求項１に記載の検知装置。

【請求項3】

前記受光ユニットは、前記受光部と前記第２レンズ部との間に設けられた厚さが略０．０５ｍｍ以上かつ略０．４ｍｍ以下の板状部材を有し、
前記板状部材は、前記受光部に隣接して設けられており、
前記板状部材には、前記第１方向に沿って見たときに前記第１受光素子及び前記第２受光素子と重なる位置にそれぞれスリットが設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検知装置。

【請求項4】

前記発光ユニットは、前記発光部と前記第１レンズと部の間に設けられた第３レンズ部を有し、
前記第３レンズ部は、前記第１方向に沿って見たときに、前記発光部から照射された光が入射する凸レンズ部を有し、
前記凸レンズ部は、前記第２方向に沿って見たときに前記第１方向の２つの端面の少なくとも一方に凸となる形状を有し、
前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズと前記第４レンズは、前記第１方向及び前記第２方向に沿った面で切断したときに前記第１方向の２つの端面の少なくとも一方に凸となる形を有する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の検知装置。

【請求項5】

前記発光ユニットは、前記発光部及び前記第１レンズ部が内部に設けられた発光側ケースを含み、
前記受光ユニットは、前記受光部、前記第２レンズ部及び前記板状部材が内部に設けられた受光側ケースを含み、
前記発光側ケースは、前記第１レンズ部に隣接した面に、長手方向が前記第２方向に沿った第１外スリットが設けられており、
前記受光側ケースは、前記第２レンズ部に隣接した面に、長手方向が前記第２方向に沿った第２外スリットが設けられており、
前記第２外スリットの大きさは前記第１外スリットの大きさより小さい
ことを特徴とする請求項３に記載の検知装置。

【請求項6】

前記第１端は、前記第１発光素子に向かうにつれて前記第１レンズの前記第２方向に沿った幅が狭くなるように傾斜する第１傾斜面を有し、
前記第２端は、前記第２発光素子に向かうにつれて前記第２レンズの前記第２方向に沿った幅が狭くなるように傾斜する第２傾斜面を有し、
前記第１端の前記第１発光素子から最も離れた先端部が前記第２傾斜面に当接する、又は、前記第２端の前記第２発光素子から最も離れた先端部が前記第１傾斜面に当接する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、発光点アレイの各発光点の径、集光レンズアレイの各集光レンズの焦点距離と間隔、各集光レンズと光学素子の光路長の間で所定の関係を満足させることにより、発光検出装置を小型化すると同時に、高感度と低クロストークを同時に実現する発光検出装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－９７７５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の発明では、集光レンズの焦点距離ｆ、集光レンズとセンサと間の光路長ｇを選定することで、隣り合う発光点の発光点像が互いに重なるクロストークを調整できること、及び、各発光点からの発光を独立に検出するためにクロストークを５０％以下、望ましくは0％とすることがよいと記載されている。しかしながら、特許文献１に記載の発明では、各発光点からの発光を独立して検出することを重視するあまり、各発光点からの発光領域の間にある物体を検知できないおそれがある。特に検知対象の物体が小さい（例えば、直径０．０１ｍｍ～０．０３ｍｍ程度）場合には、特許文献１に記載の発明では高い確率で物体を検知できない。

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、小さな物体を検知することができる検知装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明に係る検知装置は、例えば、第１発光素子及び第２発光素子を含む発光部と、前記発光部から照射された光が入射する第１レンズ部と、を有する発光ユニットと、第１受光素子及び第２受光素子を含む受光部と、前記受光部に向けて光を集光する第２レンズ部と、を有する受光ユニットと、を備え、前記第１発光素子及び前記第２発光素子は、光軸に沿った第１方向と略直交する第２方向に沿って並べられており、前記第１レンズ部は、前記第１発光素子から照射された光が入射する第１レンズと、前記第２発光素子から照射された光が入射する第２レンズと、を有し、前記第１レンズと前記第２レンズとは、前記第２方向に沿って並べられており、前記第１方向に沿って見たときに、前記第１レンズの前記第２レンズ側の端である第１端と前記第２レンズの前記第１レンズ側の端である第２端とが重なっており、前記第１受光素子及び前記第２受光素子は、前記第２方向に沿って並べられており、前記第２レンズ部は、前記第１受光素子に光を集光する第３レンズと、前記第２受光素子に光を集光する第４レンズと、を有し、前記第３レンズと前記第４レンズとは、前記第２方向に沿って並べられており、前記第１方向に沿って見たときに、前記第３レンズの前記第４レンズ側の端である第３端と前記第４レンズの前記第３レンズ側の端である第４端とが重なっていることを特徴とする。これにより、小さな物体を検知することができる。

【0007】

前記第１発光素子及び前記第２発光素子は、それぞれ発光レンズを有し、前記発光レンズは、粗面化されていてもよい。これにより、光の強度ムラを減らし、小さな物体を検知しやすくすることができる。

【0008】

前記受光ユニットは、前記受光部と前記第２レンズ部との間に設けられた厚さが略０．０５ｍｍ以上かつ略０．４ｍｍ以下の板状部材を有し、前記板状部材は、前記受光部に隣接して設けられており、前記板状部材には、前記第１方向に沿って見たときに前記第１受光素子及び前記第２受光素子と重なる位置にそれぞれスリットが設けられていてもよい。これにより、外乱光をカットし、小さな物体を検知しやすくすることができる。

【0009】

前記発光ユニットは、前記発光部と前記第１レンズ部との間に設けられた第３レンズ部を有し、前記第３レンズ部は、前記第１方向に沿って見たときに、前記発光部から照射された光が入射する凸レンズ部を有し、前記凸レンズ部は、前記第２方向に沿って見たときに前記第１方向の２つの端面の少なくとも一方に凸となる形状を有し、前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズと前記第４レンズは、前記第１方向及び前記第２方向に沿った面で切断したときに前記第１方向の２つの端面の少なくとも一方に凸となる形を有してもよい。これにより、発光部から照射された光を有効に活用し平行光の光量を高くして、小さな物体を検知しやすくすることができる。

【0010】

前記発光ユニットは、前記発光部及び前記第１レンズ部が内部に設けられた発光側ケースを含み、前記受光ユニットは、前記受光部、前記第２レンズ部及び前記板状部材が内部に設けられた受光側ケースを含み、前記発光側ケースは、前記第１レンズ部に隣接した面に、長手方向が前記第２方向に沿った第１外スリットが設けられており、前記受光側ケースは、前記第２レンズ部に隣接した面に、長手方向が前記第２方向に沿った第２外スリットが設けられており、前記第２外スリットの大きさは前記第１外スリットの大きさより小さくてもよい。これにより、発光ユニットから発光されていない光が受光部で受光されないようにし、小さな物体を検知しやすくすることができる。

【0011】

前記第１端は、前記第１発光素子に向かうにつれて前記第１レンズの前記第２方向に沿った幅が狭くなるように傾斜する第１傾斜面を有し、前記第２端は、前記第２発光素子に向かうにつれて前記第２レンズの前記第２方向に沿った幅が狭くなるように傾斜する第２傾斜面を有し、前記第１端の前記第１発光素子から最も離れた先端部が前記第２傾斜面に当接する、又は、前記第２端の前記第２発光素子から最も離れた先端部が前記第１傾斜面に当接してもよい。これにより、第１レンズ及び第２レンズの第１方向の位置ずれが微小になり、性能を維持しつつ第１レンズ部を小さくすることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、小さな物体を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】検知装置１の概略を示す図である。

【図2】検知装置１の概略を示す図である。

【図3】発光ユニット１０の部分拡大図であり、（Ａ）は、図１の一部を拡大しており、（Ｂ）は、（Ａ）の一部（２点鎖線で囲んだ部分）を拡大している。

【図4】発光ユニット１０の部分拡大図である。

【図5】発光素子１１１の概略を示す図である。

【図6】内レンズ部１３の概略を示す斜視図である。

【図7】外レンズ１２１の概略を示す斜視図である。

【図8】受光ユニット２０の部分拡大図であり、（Ａ）は、図１の一部を拡大しており、（Ｂ）は、（Ａ）の一部（２点鎖線で囲んだ部分）を拡大している。

【図9】レンズ２２１の概略を示す図であり、（Ａ）、（Ｃ）は側面図であり、（Ｂ）は背面図（＋ｘ方向から見た状態）であり、（Ｄ）は斜視図である。

【図10】（Ａ）～（Ｄ）はスリットの形状の変形例の概略を示す図である。

【図11】発光ユニット１０と受光ユニット２０とが一体となった検知装置１Ａの概略を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。以下、本発明の検知装置を、発光装置、受光装置、発光装置及び受光装置を有するセンサを例に説明する。

【0015】

＜第１の実施の形態＞
図１、２は、本発明の一例である検知装置１の概略を示す図である。検知装置１は、主として、発光ユニット１０と、受光ユニット２０とを備える。

【0016】

発光ユニット１０は、主として、発光部１１と、外レンズ部１２（本発明の第１レンズ部に相当）と、内レンズ部１３（本発明の第３レンズ部に相当）と、ケース１４（本発明の発光側ケースに相当）を有する。

【0017】

発光部１１は、発光素子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と、発光素子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５が設けられた基板１１６と、を有する。発光素子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５は、例えば、赤外線を照射する光源であり、ＬＥＤである。基板１１６には、制御回路が設けられており、また、図示しない電源が接続されている。発光素子１１１～１１５は、制御回路により点灯・消灯が行われる。

【0018】

外レンズ部１２には、発光部１１から照射され、内レンズ部１３を通過した光が入射する。外レンズ部１２は、発光素子１１１から照射された光が入射する外レンズ１２１と、発光素子１１２から照射された光が入射する外レンズ１２２と、発光素子１１３から照射された光が入射する外レンズ１２３と、発光素子１１４から照射された光が入射する外レンズ１２４と、発光素子１１５から照射された光が入射する外レンズ１２５と、を有する。

【0019】

なお、発光部１１が有する発光素子の数及び外レンズ部１２が有する外レンズの数はこれに限られない。発光部１１は少なくとも２つの発光素子１１１、１１２を有すればよく、外レンズ部１２は少なくとも２つの外レンズ１２１、１２２を有すればよい。

【0020】

発光素子１１１～１１５は、光軸に沿った方向であるｘ方向（本発明の第１方向に相当）と略直交するｙ方向（本発明の第２方向に相当）に沿って並べられている。同様に、外レンズ１２１～１２５も、ｙ方向に沿って並べられている。

【0021】

なお、ｘ方向及びｙ方向は便宜上付したものであり、ｘ方向及びｙ方向が水平方向に沿っているとは限らない。また、ｘ方向及びｙ方向に直交する方向をｚ方向（本発明の第３方向に相当）とするが、ｚ方向が鉛直方向に沿っているとは限らない。

【0022】

内レンズ部１３には、発光部１１から照射された光が入射する。内レンズ部１３は、発光部１１と外レンズ部１２との間に設けられている。本実施の形態では、棒状の内レンズ部１３が１つ設けられているが、内レンズの形態はこれに限られない。内レンズ部１３が複数の内レンズを有しており、複数の内レンズがｙ方向に沿って並べられていてもよい。また、内レンズ部１３は必須ではない。

【0023】

ケース１４は、内部が空洞であり、発光部１１と、外レンズ部１２及び内レンズ部１３がケース１４の内部に設けられている。ケース１４には、外レンズ部１２を通過した光が通過する開口部１４ａ（本発明の第１外スリットに相当）が設けられている。

【0024】

受光ユニット２０は、受光部２１と、レンズ部２２（本発明の第２レンズ部に相当）と、板状部材２３と、ケース２４（本発明の受光側ケースに相当）を有する。

【0025】

受光部２１は、受光素子２１１、２１２、２１３、２１４、２１５と、受光素子２１１、２１２、２１３、２１４、２１５が設けられた基板２１６と、を有する。

【0026】

レンズ部２２は、受光部２１に向けて光を集光する部材である。レンズ部２２は、受光素子２１１に向けて光を集光するレンズ２２１と、受光素子２１２に向けて光を集光するレンズ２２２と、受光素子２１３に向けて光を集光するレンズ２２３と、受光素子２１４に向けて光を集光するレンズ２２４と、受光素子２１５に向けて光を集光するレンズ２２５と、を有する。

【0027】

なお、受光部２１が有する受光素子の数及びレンズ部２２が有するレンズの数はこれに限られない。レンズ部２２は少なくとも２つの受光素子２１１、２１２を有すればよく、レンズ部２２は少なくともレンズ２２１、２２２を有すればよい。

【0028】

受光素子２１１～２１５は、ｙ方向に沿って並べられている。同様に、レンズ２２１～２２５も、ｙ方向に沿って並べられている。

【0029】

板状部材２３は、受光部２１とレンズ部２２との間に、かつ、受光部２１に隣接して設けられている。板状部材２３は、板厚が０．０５ｍｍ～０．４ｍｍ程度と薄い板状である。板状部材２３には、ｘ方向に沿って見たときに受光素子２１１、２１２、２１３、２１４、２１５と重なる位置にそれぞれスリット２３ａが設けられている。スリット２３ａは、受光部２１に入射する光を絞る絞りである。

【0030】

なお、本実施の形態では、受光部２１と板状部材２３とが隣接するが、受光部２１と板状部材２３とは離れていてもよい。ただし、受光部２１に入射する光を制限するためには、受光部２１と板状部材２３とが隣接することが望ましい。

【0031】

ケース２４は、内部が空洞であり、受光部２１と、レンズ部２２及び板状部材２３がケース２４の内部に設けられている。ケース１４には、光が通過する開口部２４ａ（本発明の第２外スリットに相当）が設けられている。

【0032】

開口部２４ａの大きさは開口部１４ａの大きさより小さい。したがって、開口部２４ａは、発光ユニット１０から発光されていない光（図２の点線参照）が受光素子２１１～２１５で受光されないようにすることができる。特に、開口部２４ａのｚ方向の幅を１ｍｍ～１．５ｍｍ程度と狭くすることで、不要な光がレンズ部２２に入射し難くすることが望ましい。

【0033】

図３、４は、発光ユニット１０の部分拡大図である。図３（Ａ）は、図１の一部を拡大しており、図４は、図２の一部を拡大している。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の一部（２点鎖線で囲んだ部分）を拡大している。

【0034】

発光素子１１１～１１５から照射された光は、主としてレンズ１１１ｇの中心軸（光軸）に沿って＋ｘ方向に照射される。発光素子１１１～１１５は、拡散光を照射し、指向角は３０°～６０°程度である。

【0035】

図５は、発光素子１１１の概略を示す図である。発光素子１１１～１１５は、同様の構成を有するため、以下、発光素子１１１～１１５について発光素子１１１を用いて説明する。

【0036】

発光素子１１１は、主として、ＬＥＤ素子１１１ａと、電極１１１ｂ、１１１ｃと、レンズ１１１ｇと、電極１１１ｂ及び電極１１１ｃが設けられたプリント基板１１１ｈとを有する。電極１１１ｂはアノードであり、電極１１１ｃはカソードである。ＬＥＤ素子１１１ａは、銀ペースト１１１ｅにより電極１１１ｃと電気的に接続されており、ボンディングワイヤー１１１ｄにより電極１１１ｂと電気的に接続されている。これにより、電極組立体が形成される。

【0037】

レンズ１１１ｇは、金型に樹脂を流し込むことにより形成される。レンズ１１１ｇの樹脂は、主としてエポキシ樹脂である。金型に樹脂を流し込み、プリント基板１１１ｈを当接させた状態で樹脂を硬化させる。これにより、発光素子１１１が形成される。

【0038】

レンズ１１１ｇは、先端が丸い、いわゆる砲弾型である。レンズ１１１ｇが砲弾型に成型されているため、指向性が強く、主として光が前方に照射される。

【0039】

発光素子１１１は、レンズ１１１ｇが粗面化されている。言い換えれば、レンズ１１１ｇの外側の表面１１１ｆの表面粗さが粗い。表面１１１ｆの表面を細かく荒らすことで、発光素子１１１は、例えば、すりガラス越しに差し込む光のようなぼんやりとした拡散光を発する光源となる。

【0040】

本実施の形態では、表面１１１ｆの表面粗さは、最大高さＲｙが３０μｍ程度である。最大高さＲｙとは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜き取った部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向に測定し、この値をマイクロメートルで表したものである。

【0041】

レンズ１１１ｇを粗面化する方法は、様々な方法が考えられる。例えば、レンズ１１１ｇの成形に用いる金型の表面をあえて磨かず仕上げをしないことで、金型の表面粗さは最大高さ３０μｍ程度となる。これにより、レンズ１１１ｇの成型のときに金型の粗さが表面１１１ｆに反映される。通常、拡散光を照射するＬＥＤ光源のレンズ部分は、金型に鏡面仕上げを施し、成型樹脂に拡散材を混ぜて成型することにより製造するが、本実施の形態では鏡面仕上げ及び拡散材が不要となり、製造工程を減らし、かつ製造コストも安くすむ。また、例えば、ブラスト加工等により、鏡面仕上げを施した金型を用いて製造された通常のＬＥＤ光源のレンズ表面の表面粗さを粗くすることもできる。

【0042】

図３、４の説明に戻る。このようにして、レンズ１１１ｇが粗面化されているため、発光素子１１１～１１５からはぼんやりとした拡散光が照射されている（図３、４の１点鎖線参照）。

【0043】

発光素子１１１～１１５から照射された光は、内レンズ部１３に入射する。内レンズ部１３は、棒状であり、長手方向がｙ方向に沿って延設されている。

【0044】

図６は、内レンズ部１３の概略を示す斜視図である。内レンズ部１３は、長手方向（ｙ方向）に沿って延設された凸レンズ部１３ａを有する。内レンズ部１３には、発光部１１から照射された光が入射する。

【0045】

凸レンズ部１３ａは、ｘ方向及びｚ方向に沿った面で切断したときにｘ方向の２つの端面（＋ｘ方向及び－ｘ方向の端面）の少なくとも一方に凸となる形状を有する。本実施の形態では、凸レンズ部１３ａは、＋ｘ方向及び－ｘ方向に凸となる両凸レンズであるが、凸レンズ部１３ａの形状はこれに限られない。また、凸レンズ部１３ａは、ｘ方向及びｙ方向に沿った面で切断した時の形状が矩形状（ここでは、長方形状）である。

【0046】

図３、４の説明に戻る。発光素子１１１～１１５から照射された光線束は、内レンズ部１３に入射し、凸レンズ部１３ａにおいて集光される。凸レンズ部１３ａは、ｘ方向及びｙ方向に沿った面で切断した時の形状が矩形状（ここでは、長方形状）であるため、ｚ方向の光線束の幅のみ狭くする（図４参照）。また、凸レンズ部１３ａはｚ方向の光線束を集光しないため、発光素子１１１～１１５から照射された拡散光のまま光線束が凸レンズ部１３ａを通過する。そして、凸レンズ部１３ａがｙ方向に沿って延設されているため、発光素子１１１～１１５から照射されて内レンズ部１３を通過した光線束は、ｘ方向に沿って見たときにｚ方向の上下端がつぶれた扁平な形となる。

【0047】

内レンズ部１３を通過した光線束は、外レンズ部１２に入射する。図７は、外レンズ１２１の概略を示す斜視図である。外レンズ１２１～１２５は、同様の構成を有するため、以下、外レンズ１２１～１２５について外レンズ１２１を用いて説明する。

【0048】

外レンズ１２１は、ｘ方向及びｙ方向に沿った面で切断したときに＋ｘ方向及び－ｘ方向の端面の少なくとも一方に凸となる形状を有する。本実施の形態では、外レンズ１２１は、＋ｘ方向及び－ｘ方向に凸となる両凸レンズであるが、外レンズ１２１の形状はこれに限られない。外レンズ１２１は、光が出射する面（＋ｘ側の面）に凹部１２ａが設けられている。

【0049】

また、凹部１２ａを除いたときに、外レンズ１２１は、ｘ方向及びｚ方向に沿った面で切断した時の形状が矩形状（ここでは、長方形状）である。

【0050】

図３、４の説明に戻る。外レンズ部１２は、外レンズ１２１～１２５の端がわずかに重なるようにして並べられている。すなわち、ｘ方向に沿って見たときに、外レンズ１２１の外レンズ１２２側の端１２１ｂ（本発明の第１端に相当）と外レンズ１２２の外レンズ１２１側の端１２２ａ（本発明の第２端に相当）とが重なっている（図３（Ｂ）参照）。外レンズ１２１と外レンズ１２２との間に隙間があると、光線束にも隙間が生じるため、小さい物体が検知できないおそれがあるが、外レンズ１２１と外レンズ１２２との端を重ねることで光の隙間の発生を防ぐことができる。

【0051】

図３では図示していないが、外レンズ１２１、１２２と同様に、ｘ方向に沿って見たときに、外レンズ１２２の外レンズ１２３側の端１２２ｂと外レンズ１２３の外レンズ１２２側の端１２３ａとが重なっており、外レンズ１２３の外レンズ１２４側の端１２３ｂと外レンズ１２４の外レンズ１２３側の端１２４ａとが重なっており、外レンズ１２４の外レンズ１２５側の端１２４ｂと外レンズ１２５の外レンズ１２４側の端１２４ａとが重なっている（図１参照）。

【0052】

端１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ（本発明の第１端に相当）は、発光素子１１１～１１４に向かうにつれてｙ方向に沿った幅が狭くなるように傾斜している。また、端１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ、１２５ａ（本発明の第２端に相当）は、発光素子１１２～１１５に向かうにつれてｙ方向に沿った幅が狭くなるように傾斜している。そして、端１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ、１２５ａの発光素子１１２～１１５から最も離れた先端部が端１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂにそれぞれ当接する。このように、外レンズ１２１～１２５の端１２１ａ～１２５ａ、１２１ｂ～１２５ｂを傾斜させて外レンズ１２１～１２５のｘ方向の位置を微小にずらすことで、外レンズ１２１～１２５の端をわずかに重ねることができる。

【0053】

なお、外レンズ１２１～１２５の形態はこれに限られない。例えば、本実施の形態では、端１２１ａ～１２５ａ、１２１ｂ～１２５ｂは発光素子１１１～１１５に向かうにつれてｙ方向に沿った幅が狭くなるように傾斜しているが、端１２１ａ～１２５ａ、１２１ｂ～１２５ｂの傾斜は逆でもよい。また、端１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂの発光素子１１１～１１４から最も離れた先端部が１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ、１２５ａに当接してもよい。

【0054】

外レンズ１２１～１２５は、凹部１２ａを除いた場合におけるｘ方向及びｚ方向に沿った面で切断した時の形状が矩形状であるため、ｚ方向に沿って見たときに、＋ｘ方向にいくにつれて広がる光線束を集光してｘ方向に沿った平行光とする（図３参照）。

【0055】

また、凹部１２ａは、ｙ方向に沿って見たときに、凸レンズ部１３ａを通過した光線束を広げてｘ方向に沿った平行光とする（図４参照）。発光素子１１１からの光を凸レンズ部１３ａで集光しているため、そのまま集光された光を開口部１４ａから出力すると開口部１４ａから出たところで光線束の一部が交差して光線束が広がって出力が低下してしまう。したがって、凹部１２ａで平行光として、出力の低下を防止する。

【0056】

図１、２の説明に戻る。このような構成にすることで、発光ユニット１０は、ぼんやりとした、均一でムラのない光を隙間なく生み出すことができる。

【0057】

外レンズ部１２を通過した光は開口部１４ａを通過して、ケース１４、すなわち発光ユニット１０から照射される。受光ユニット２０は、発光ユニット１０から照射された光を開口部２４ａを介して受光することで、物体を検知する。

【0058】

図８は、受光ユニット２０の部分拡大図である。図８（Ａ）は、図１の一部を拡大しており、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の一部（２点鎖線で囲んだ部分）を拡大している。

【0059】

開口部２４ａを介してケース２４の内部に入射した光線束は、レンズ部２２に入射する。
図９は、レンズ２２１の概略を示す図であり、（Ａ）、（Ｃ）は側面図であり、（Ｂ）は背面図（＋ｘ方向から見た状態）であり、（Ｄ）は斜視図である。なお、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）を紙面右側から見た状態を示し、図９（Ｃ）は、図９（Ａ）を９０度回転させた状態を示す。レンズ２２１～２２５は、同様の構成を有するため、以下、レンズ２２１～２２５についてレンズ２２１を用いて説明する。

【0060】

レンズ２２１は、＋ｘ方向及び－ｘ方向の端面の少なくとも一方に凸となる形状を有する。本実施の形態では、レンズ２２１は、＋ｘ方向及び－ｘ方向の端面、すなわち両側（正面側及び背面側）の面２２１ｃ、２２１ｄが凸となる両凸レンズである。また、面２２１ｃ、２２１ｄは、円錐形状であり、上下方向（ｚ方向）及び左右方向（ｙ方向）共に集光が可能である。また、面２２１ｃ、２２１ｄは、４つの側面２２１ｅ、２２１ｇ及び４つの曲面２２１ｆにより連結されている。４つの側面のうちの２つの側面２２１ｅは傾斜している。なお、側面２２１ｅは、端２２１ａ～２２５ａ、２２１ｂ～２２５ｂ（後に詳述）に該当する。

【0061】

なお、レンズ２２１～２２５の形状は図９に示す形態に限られない。例えば、面２２１ｃ、２２１ｄの突出高さはこれに限られないし、側面２２１ｅと同様に側面２２１ｇが傾斜していてもよい。

【0062】

図８の説明に戻る。レンズ部２２は、レンズ２２１～２２５の端がわずかに重なるようにして並べられている。すなわち、ｘ方向に沿って見たときに、レンズ２２１のレンズ２２２側の端２２１ｂ（本発明の第３端に相当）とレンズ２２２のレンズ２２１側の端２２２ａ（本発明の第４端に相当）とが重なっている。レンズ２２１とレンズ２２２との間に隙間があると、検知できない光線束が生じるため、小さい物体が検知できないおそれがあるが、レンズ２２１とレンズ２２２との端を重ねることで光の隙間の発生を防ぐことができる。

【0063】

図３では図示していないが、レンズ２２１、２２２と同様に、ｘ方向に沿って見たときに、レンズ２２２のレンズ２２３側の端２２２ｂとレンズ２２３のレンズ２２２側の端２２３ａとが重なっており、レンズ２２３のレンズ２２４側の端２２３ｂとレンズ２２４のレンズ２２３側の端２２４ａとが重なっており、レンズ２２４のレンズ２２５側の端２２４ｂとレンズ２２５のレンズ２２４側の端２２４ａとが重なっている（図１参照）。

【0064】

端２２１ｂ、２２２ｂ、２２３ｂ、２２４ｂ（本発明の第３端に相当）は、受光素子２１１～２１４に向かうにつれてｙ方向に沿った幅が狭くなるように傾斜している。また、端２２２ａ、２２３ａ、２２４ａ、２２５ａ（本発明の第４端に相当）は、受光素子２１２～２１５に向かうにつれてｙ方向に沿った幅が狭くなるように傾斜している。そして、端２２２ａ、２２３ａ、２２４ａ、２２５ａの受光素子２１２～２１５から最も離れた先端部が端２２１ｂ、２２２ｂ、２２３ｂ、２２４ｂにそれぞれ当接する。このように、レンズ２２１～２２５の端２２１ａ～２２５ａ、２２１ｂ～２２５ｂを傾斜させてレンズ２２１～２２５のｘ方向の位置を微小にずらすことで、レンズ２２１～２２５の端をわずかに重ねることができる。

【0065】

なお、レンズ２２１～２２５の形態はこれに限られない。たとえば、本実施の形態では、端２２１ａ～２２５ａ、２２１ｂ～２２５ｂは受光素子２１１～２１５に向かうにつれてｙ方向に沿った幅が狭くなるように傾斜しているが、端２２１ａ～２２５ａ、２２１ｂ～２２５ｂの傾斜は逆でもよい。また、端２２１ｂ、２２２ｂ、２２３ｂ、２２４ｂの受光素子２１１～２１４から最も離れた先端部が２２２ａ、２２３ａ、２２４ａ、２２５ａに当接してもよい。

【0066】

レンズ２２１～２２５は、開口部２４ａから入光した平行光のみを板状部材２３のスリット２３ａに集光する。

【0067】

レンズ２２１～２２５を通過した光は、それぞれ、板状部材２３のスリット２３ａを通過して受光素子２１１～２１５に入射する。板状部材２３は、板厚が０．０５ｍｍ～０．４ｍｍ程度であるが、板状部材２３の厚さが厚いとスリット２３ａの内側の面（厚さ方向の面）が光の反射面となるため、厚さは０．１ｍｍ以下とすることが望ましい。また、スリット２３ａをエッチングにより高精度で形成するためにも、板状部材２３の厚さを０．１ｍｍ以下とすることが望ましい。

【0068】

スリット２３ａは、丸孔であり、直径が０．３ｍｍ以下である。レンズ２２１～２２５で光が集光されているため、本実施の形態ではスリット２３ａの直径は０．２５ｍｍである。

【0069】

なお、スリット２３ａは丸孔に限られない。図１０は、スリット２３ａの形状の変形例の概略を示す図である。スリット２３ａは、図１０（Ａ）に示す長孔、図１０（Ｂ）に示す楕円形状の孔、図１０（Ｃ）、（Ｄ）に示す矩形形状（（Ｃ）は長方形状、（Ｄ）は正方形状）であってもよい。スリット２３ａの形状は、光線束の形状や受光素子２１１～２１５に応じて適宜選択することができる。

【0070】

図８の説明に戻る。スリット２３ａは、レンズ２２１～２２５を通過した光のうち、平行光以外を遮る。その結果、対向する発光ユニット１０からの光である平行光のみが受光素子２１１～２１５に入光する。平行光でない光（角度のある光）は外乱光であり、スリット２３ａは外乱光をカットする。

【0071】

発光ユニット１０から照射された平行光が通過する領域が、検知装置１の検知エリアとなる。小さい物体が検知エリアを通過した場合には、出力変化も小さい変化となるが、外乱光も出力を変化させるため、小さい物体を確実に検知するためには開口部２４ａ及びスリット２３ａを用いて外乱光をカットすることが望ましい。

【0072】

本実施の形態によれば、外レンズ１２１～１２５の端がわずかに重なるようにした外レンズ部１２を用い、発光ユニット１０から照射される光線束に隙間を生じさせないようにし、かつ、レンズ２２１～２２５の端がわずかに重なるようにしたレンズ部２２を用いることで、開口部２４ａを通過した平行光が全て受光部２１に入射することで、直径０．０２ｍｍ程度の小さな物体を検知することができる。

【0073】

また、本実施の形態によれば、発光部１１のレンズを粗面化して、発光部１１がぼんやりとした拡散光を発するようにすることで、内レンズ部１３に入射する光の強度ムラを減らすことができる。この結果、小さな物体でも確実に検知できる。

【0074】

また、本実施の形態によれば、受光部２１とレンズ部２２との間にスリット２３ａが設けられた板状部材２３を設けることで、外乱光をカットし、小さな物体を検知しやすくすることができる。また、ケース２４に開口部２４ａを設けることで、発光ユニット１０から発光されていない光が受光素子２１１～２１５で受光されないようにし、小さな物体を検知しやすくすることができる。

【0075】

また、本実施の形態によれば、外レンズ部１２がｙ方向に広がる光線束を集光してｘ方向に沿った平行光とし、内レンズ部１３の凸レンズ部１３ａがｚ方向の光線束の幅を狭くすることで、発光部１１から照射された光を有効に活用することができる。したがって、発光ユニット１０から照射される平行光の光量を高くし、小さな物体を検知しやすくすることができる。

【0076】

また、本実施の形態によれば、端１２１ａ～１２５ａ、１２１ｂ～１２５ｂを傾斜させて外レンズ１２１～１２５のｘ方向の位置を微小にずらすことで、外レンズ部１２を小さくすることができる。同様に、端２２１ａ～２２５ａ、２２１ｂ～２２５ｂを傾斜させてレンズ２２１～２２５のｘ方向の位置を微小にずらすことで、レンズ部２２を小さくすることができる。

【0077】

なお、本実施の形態では、発光素子１１１～１１５のレンズが粗面化されているが、粗面化は必須ではない。ただし、発光素子１１１～１１５のレンズを粗面化しない場合には、ワイヤー等の影が発生してしまい、検知精度が低下するおそれがある。したがって、発光素子１１１～１１５のレンズを粗面化することが望ましい。

【0078】

また、本実施の形態では、発光部１１と外レンズ部１２との間に内レンズ部１３を設けたが、内レンズ部１３は必須ではない。特に、発光ユニット１０と受光ユニット２０の距離が近い場合には、内レンズ部１３が無くても直径０．０２ｍｍ程度の小さな物体を検知することができる。また、凹部１２ａは必須ではない。例えば、発光ユニット１０と受光ユニット２０の距離が近い場合には内レンズ部１３のみで凹部１２ａは不要であり、さらに内レンズ部１３を用いない場合あっても凹部１２ａは不要である。

【0079】

また、本実施の形態では、受光部２１とレンズ部２２との間に板状部材２３を設けたが、板状部材２３及びスリット２３ａは必須ではない。ただし、信号を安定化させて検知精度を高くするためには板状部材２３及びスリット２３ａを設けることが望ましい。

【0080】

また、本実施の形態では、開口部２４ａの大きさが開口部１４ａの大きさより小さいが、開口部２４ａの大きさはこれに限られない。ただし、発光ユニット１０から発光されていない光が受光素子２１１～２１５で受光されないようにして小さな物体を検知しやすくするためには、開口部２４ａの大きさが開口部１４ａの大きさより小さくすることが望ましい。

【0081】

また、本実施の形態では、外レンズ１２１～１２５の端１２１ａ～１２５ａ、１２１ｂ～１２５ｂを傾斜させて、端１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ、１２５ａの発光素子１１２～１１５から最も離れた先端部を端１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂにそれぞれ当接させて、外レンズ１２１～１２５のｘ方向の位置を微小にずらしつつ外レンズ１２１～１２５の端がわずかに重なるように外レンズ１２１～１２５を並べたが、外レンズ１２１～１２５の端がわずかに重なるようにして外レンズ１２１～１２５を並べる形態、すなわち外レンズ１２１～１２５の形態はこれに限られない。例えば、外レンズ１２１～１２５の端を傾斜させず、外レンズ１２１～１２５の厚さ分だけ外レンズ１２１～１２５をｘ方向にずらして、外レンズ１２１～１２５の端がわずかに重なるようにして外レンズ１２１～１２５を並べてもよい。同様に、レンズ２２１～２２５の端がわずかに重なるようにしてレンズ２２１～２２５を並べる形態、すなわちレンズ２２１～２２５の形態はこれに限られない。ただし、光学的な性能を維持するためには外レンズ１２１～１２５及びレンズ２２１～２２５のｘ方向の位置は近ければ近いほどよいため、外レンズ１２１～１２５の端１２１ａ～１２５ａ、１２１ｂ～１２５ｂ及びレンズ２２１～２２５の端２２１ａ～２２５ａ、２２１ｂ～２２５ｂを傾斜させることが望ましい。

【0082】

また、本実施の形態では、発光ユニット１０と受光ユニット２０とが分離していたが、発光ユニット１０と受光ユニット２０とが一体であってもよい。図１１は、発光ユニット１０と受光ユニット２０とが一体となった検知装置１Ａの概略を示す図である。検知装置１Ａでは、発光ユニット１０及び受光ユニット２０がケース３０により一体化されている。

【0083】

発光ユニット１０と受光ユニット２０とが分離している分離型の検知装置１は、発光ユニット１０と受光ユニット２０との距離が自由に変更可能な利点があるが、振動に弱い可能性がある。したがって、振動がある場所に設置する場合には、発光ユニット１０と受光ユニット２０との位置関係がぶれない一体型の検知装置１Ａを用いることが好ましい。例えば、アクチュエータの近傍に取り付ける場合には、検知装置１Ａが有利である。

【0084】

また、検知装置１の場合には発光ユニット１０と受光ユニット２０のそれぞれにハーネス（電源の供給や信号の通信に用いられる複数のケーブルを束にして、端部にコネクタを取り付けた部品）を用意する必要があるが、検知装置１Ａは１本のハーネスで済む。したがって、検知装置１Ａを他の装置に取り付けるときに配線が容易である。

【0085】

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、実施形態の構成に他の構成の追加、削除、置換等をすることが可能である。

【0086】

また、本発明において、「略」とは、厳密に同一である場合のみでなく、同一性を失わない程度の誤差や変形を含む概念である。例えば、「略直交」とは、厳密に直交の場合には限られず、例えば数度程度の誤差を含む概念である。また、例えば、単に直交、平行、一致等と表現する場合において、厳密に直交、平行、一致等の場合のみでなく、略平行、略直交、略一致等の場合を含むものとする。また、本発明において「近傍」とは、基準となる位置の近くのある範囲（任意に定めることができる）の領域を意味する。

【符号の説明】

【0087】

１ ：検知装置
１０ ：発光ユニット
１１ ：発光部
１２ ：外レンズ部
１２ａ ：凹部
１３ ：内レンズ部
１３ａ ：凸レンズ部
１４ ：ケース
１４ａ ：開口部
２０ ：受光ユニット
２１ ：受光部
２２ ：レンズ部
２３ ：板状部材
２３ａ ：スリット
２４ ：ケース
２４ａ ：開口部
３０ ：ケース
１０１ ：検知装置
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５：発光素子
１１１ａ ：ＬＥＤ素子
１１１ｂ、１１１ｃ：電極
１１１ｄ ：ボンディングワイヤー
１１１ｅ ：封止樹脂
１１１ｆ ：表面
１１１ｇ ：レンズ
１１６ ：基板
１２１、１２２、１２３、１２４、１２５：外レンズ
１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２３ａ、１２３ｂ、１２４ａ、１２４ｂ、１２５ａ、１２５ｂ：端
２１１、２１２、２１３、２１４、２１５：受光素子
２１６ ：基板
２２１、２２２、２２３、２２４、２２５：レンズ
２２１ａ、２２１ｂ、２２２ａ、２２２ｂ、２２３ａ、２２３ｂ、２２４ａ、２２４ｂ、２２５ａ、２２５ｂ：端
２２１ｃ、２２１ｄ：面
２２１ｅ、２２１ｇ：側面
２２１ｆ ：曲面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】