(57)【要約】【課題】製造コストの増加を抑え、また、特性の安定した光学センサーを提供することを課題とする。【解決手段】表面電極の中央部に発光用の窓を備えた発光素子２と、複数の受光領域を一方向に配列した受光素子３とを備え、前記発光素子２から発せられて検出物６によって遮られ、もしくは検出物６によって反射されることによって変化する前記発光素子２の光を前記受光素子３によって受光し、前記複数の受光領域の出力によって検出物を検出する光学センサーにおいて、前記発光用の窓に前記表面電極の一部を線状に配置し、この線状の電極は前記受光領域の配列方向と同方向に配置したことを特徴とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面電極の中央部に発光用の窓を備えた発光素子と、受光素子とを備え、前記発光素子から発せられて検出物によって遮られ、もしくは検出物によって反射されることによって変化する前記発光素子の光を前記受光素子によって受光する光学センサーにおいて、前記発光用の窓に前記表面電極の一部を線状に配置したことを特徴とする光学センサー。
【請求項２】
表面電極の中央部に発光用の窓を備えた発光素子と、複数の受光領域を一方向に配列した受光素子とを備え、前記発光素子から発せられて検出物によって遮られ、もしくは検出物によって反射されることによって変化する前記発光素子の光を前記受光素子によって受光し、前記複数の受光領域の出力によって検出物の傾きを検出する光学センサーにおいて、前記発光用の窓に前記表面電極の一部を線状に配置し、この線状の電極は前記受光領域の配列方向と同方向に配置したことを特徴とする光学センサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子と受光素子とを備える光学センサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
検出物の傾きを検出することができる光学センサーは、例えば特公平８−２０２３３号公報に示されているように、受光素子が複数の受光領域を備えている。発光素子には、複数の受光領域に均一に光を与えることができるように、出力特性の均一性が要求される。
【０００３】
このような要求を満たすため、エピタキシャル成長層を厚くした発光素子を用いることによって出力特性の均一性を図ることができる。また、図７に平面図を示すように、表面電極１００に発光用の窓１０１を設けた発光素子を用いることによっても出力特性の均一性を図ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、エピタキシャル成長層を厚くすると、コストの上昇を招く。また、図７に示すように、表面電極１００に発光用の窓１０１を設けたのみの構成では、電極１００に近い表示窓１０１の周辺部と電極１００から離れた表示窓１０１の中央部とでは、図８に示すように発光強度に相違が生じやすい。
【０００５】
そこで本発明は、製造コストの増加を抑えた光学センサーを提供することを課題の１つとする。また、特性の安定した光学センサーを提供することを課題の１つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学センサーは、表面電極の中央部に発光用の窓を備えた発光素子と、受光素子とを備え、前記発光素子から発せられて検出物によって遮られ、もしくは検出物によって反射されることによって変化する前記発光素子の光を前記受光素子によって受光する光学センサーにおいて、前記発光用の窓に前記表面電極の一部を線状に配置したことを特徴とする。
【０００７】
本発明の光学センサーは、表面電極の中央部に発光用の窓を備えた発光素子と、複数の受光領域を一方向に配列した受光素子とを備え、前記発光素子から発せられて検出物によって遮られ、もしくは検出物によって反射されることによって変化する前記発光素子の光を前記受光素子によって受光し、前記複数の受光領域の出力によって検出物の傾きを検出する光学センサーにおいて、前記発光用の窓に前記表面電極の一部を線状に配置し、この線状の電極は前記受光領域の配列方向と同方向に配置したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について光学センサーの一例であるフォトインタラプタを例に取り、図面を参照して説明する。このフォトインタラプタ１は、図１に示すように、発光素子２と、その光を受光する受光素子３を備えている。発光素子２と受光素子３は、ケース４に位置決めして固定されている。フォトインタラプタ１が反射型であるため、発光素子２と受光素子３は、ケース４の一面、この例では底面に一定間隔をおいて固定されている。ケース４の上面部には、レンズ５を取り付けている。レンズ５は、発光素子２から発せられる光を拡大して検出物６に導き、検出物によって反射された光を受光素子３に導くように作用する。
【０００９】
発光素子２は、半導体発光素子、例えば、図２、図３（図３は、図２のＡ１−Ａ２に沿った断面図）に示すような発光ダイオードによって構成している。発光素子２は、表と裏面に一対の電極７，８を備えている。表側の電極７は、素子２の表面全体を覆うように形成され遮光性の金属で構成され、その中央部に発光用の円窓９を備えている。この窓９には、表面電極７の一部を線状に残すことによって形成した補助電極１０を配置している。補助電極１０は、受光素子の後述する受光領域の配列方向と同方向に配置した補助電極１０Ｘと、この補助電極と直行する方向の補助電極１０Ｙを備えている。
【００１０】
発光素子２は、一導電型半導体基板１１の上に、一導電型半導体層１２と逆導電型半導体層１３をエピタキシャル成長して構成している。一導電型半導体層１２と逆導電型半導体層１３の間には、発光層１４を形成している。発光層１４は、ホモ接合、シングルへテロ接合、ダブルヘテロ接合等によって構成することができる。一導電型半導体層１２の途中には、電流を狭搾するための電流ブロック層１５を配置している。電流ブロック層１５は、逆導電型の半導体層によって構成することができる。電流ブロック層１５の平面形状は、表面電極７（補助電極１０を除く）の平面形状と同等の平面形状に形成され、中央部に表面電極７の窓９と同等か、若干小さな窓が開くようにしている。
【００１１】
発光素子の一対の電極７，８間に所定の駆動電圧を供給すると、一方の電極から他方の電極、例えば電極７から電極８に向かって電流が流れる。この電流が発光層１４を通過する際、発光層１４において電流が光に変換され、発光層の組成によって定まる所定波長の光が発生する。この光は、素子表面の電極７の窓９部分から外に取り出される。電極７の窓９がある部分は、本来なら電流が拡がりにくいが、補助電極１０が窓１０の内部にＸＹ方向に延びているので、窓９の中心部に対応して位置する発光層１４まで均一に電流を拡散することができる。また、電流は、電流ブロック層１５によって中央部に集まるように狭搾されるので、窓９から出る光の発光強度分布を図５に示すように、平均化することができる。
【００１２】
受光素子３は、図４に示すように、半導体基板の表面に受光部１６を配置している。受光部１６は、互いに独立した複数の矩形の受光領域１７を一方向に配列した構成としている。
【００１３】
発光素子２からでて検出物６によって反射される光は、図４に一点鎖線Ｌ９で示すように、受光素子３に投射される。補助電極１０Ｘ、１０Ｘによる輝度低下線Ｌ１０Ｘ、Ｌ１０Ｘは、受光部１６を避けるように、受光部１６の両側に位置している。補助電極１０Ｙによる輝度低下線Ｌ１０Ｙは、受光部１６の中心（発光領域１７の数を２分するような中心）を通るように位置している。
【００１４】
補助電極１０Ｘ、１０Ｘ、１０Ｙが存在する部分は、発光素子の光がそれらによって遮光されるので、輝度低下が生じる。しかしながら、輝度低下線Ｌ１０Ｘ、Ｌ１０Ｘが受光部１６を避け受光部１６の両側に位置するように、発光素子２の電極形状や、発光素子２と受光素子３の配置に工夫を施しているので、輝度低下の問題は回避することができる。また、補助電極１０Ｘ、１０Ｘ、１０Ｙによって発光層１４に供給される電流量が増大するので、補助電極１０Ｘ、１０Ｘ、１０Ｙの近傍は、発光強度が増加する。したがって、この発光強度増加によっても輝度低下の問題は回避することができる。補助電極１０Ｙによる輝度低下線Ｌ１０Ｙが受光部１６を通る場合においても、その影響が最も少ない個所、すなわち受光部１６の中心（発光領域１７の数を２分するような中心）を通るように、発光素子２の電極形状や、発光素子２と受光素子３の配置に工夫を施しているので、輝度低下の問題は回避することができる。
【００１５】
検出物６の傾きや位置によって、投射光Ｌ９は、その形状が変化する。この光の変化状態によって、各受光領域１７における受光量が変化し、それに応じて受光領域１７から取り出される信号出力が変化する。そして、各受光領域１７の信号出力を外部の信号処理回路に供給し、信号処理を行うことによって、検出物６の傾きや位置を判別することが可能となる。
【００１６】
上記実施形態は、発光素子２の光を検出物６によって反射する反射型のフォトインタラプタを例にとったが、本発明はこれ以外にも適用することができ、例えば、図６に示すように発光素子２の光を検出物６によって遮蔽する透過型のフォトインタラプタにも適用することができる。透過型のフォトインタラプタにおいては、発光素子２と受光素子３が検出物６の通過可能な空間を隔てて対面するように配置される。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、製造コストの増加を抑えた光学センサーを提供することができる。また、特性の安定した光学センサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すフォトインタラプタの断面図である。
【図２】同実施形態における発光素子の平面図である。
【図３】図２のＡ０−Ａ１の断面図である。
【図４】同実施形態における受光素子の平面図である。
【図５】同実施形態における発光素子の発光強度特性を示す図である。
【図６】本発明の別の実施形態を示すフォトインタラプタの断面図である。
【図７】従来の発光素子の平面図である。
【図８】従来の発光素子の発光強度特性を示す図である。
【符号の説明】
１　フォトインタラプタ
２　発光素子
３　受光素子
７　表面電極
８　裏面電極
９　窓
１０　補助電極
１６　受光部
１７　受光領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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