株式会社アントンパール・ジャパン
アナログ・デバイセズ株式会社

【2021年版】光学センサー メーカー2社一覧

光学センサーのメーカー2社を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。


目次


光学センサーとは

光学センサーとは、太陽光など目に見える可視光や、可視光より波長の長い赤外線をレンズで集め、光の情報を画像データなどに変換する装置のことです。光には波長があり、人が直接目で確認できる波長帯は380nm~780nmと非常に限定的です。赤外線は780nmより高波長帯の光で、人が検知することはできません。しかし、光学センサーを使うことにより、赤外線を検出し電子データとして、保存することができます。つまり、可視光が存在しない暗い場所でも問題なく使用できるのです。

光学センサーの使用用途

光学センサーの主な用途として、デジタルカメラの画像データ取得を担う受光装置や防犯カメラ、人工衛星、自動ドアなどが挙げられます。もっとも単純な光学センサーは、自動ドアなどに使用される人感センサーです。光が人に当たったかどうかだけを検出し、光が人によって阻止されれば、ドアが開閉する原理です。一方で、デジタルカメラなどに使用される光学センサーは非常に高度で、光を電気信号に変換し、データを取得しています。また、防犯カメラは、暗闇での使用を想定しており、赤外線を検知できる利点を活かした応用例と言えます。

光学センサーの原理

光学センサーは、光電効果と呼ばれる現象を利用したセンサーです。光電効果とは、物質に光が照射されると、光と電子の相互作用により、光エネルギーが電子に与えられ物質の表面から電子が放出される現象のことです。通常、光センサーは光を放出する投光部と光を受け取る受光部から構成されます。投光部から放出された光が対象物質により、反射もしくは阻止されると、受光部に届く光量が変化します。この変化を検出して、電気信号に変換していますが、検出方式の違いにより、2種類に大別されます。検出原理が異なるため、使用用途によって選択する必要があります。

  • 透過型

透過型とは、投光部に赤外線LEDを、受光部にフォトダイオードを設置した検出方式です。投光部と受光部間で光の阻止具合を検出し、人や物質が透過したことが確認できます。

  • 反射型

反射型は、投光部と受光部が一体になっており、検出したい物質に光を照射し、その反射光を受け取り、検出します。

光学センサーの種類

光学センサは赤外線及び可視光線を観測することができます。光学センサを用いた観測方法は2種類あります。
1. 可視・近赤外リモートセンシング
可視・近赤外リモートセンシングは太陽光が地上の物体に当たり、反射した可視光線や近赤外線をとらえて観測します。光の反射の強さを調べりことで、森林・植物・川や湖沼・市街地などの地表状態を調べることができます。この方法は太陽光が必要になるため、夜の観測や雲の下の観測をすることができません。
2.熱赤外リモートセンシング
太陽光を浴びて温められた地表から放出される熱赤外線を観測します。熱を観測するため、火山活動・山火事の状況の把握も可能です。この方法は、雲がない場合であれば夜でも観測可能です。

光学センサーの衛星での活用

人工衛星には観察のために光学センサが搭載されています。ですが、光学センサは反射をもとに状況を把握するため、大気内の水蒸気の影響を受けます。この影響や太陽光の照射条件を揃えるために太陽同期準回帰軌道を用います。

鉛直方向に対して高分解能で大気観察を行う気象衛星では、大気の各層の温度変化・圧力変化によって得られる吸収曲線から温度・水蒸気の量の鉛直分布を推定します。光学的手法の方がマイクロ波を用いた手法よりも高精度かつ簡単に扱えるが、雲の影響を多く受けるためマイクロ波の情報と組み合わせて考察する必要があります。

オゾンや地球温暖化ガスの挙動を知るために使用される宇宙用フーリエ変換型分光計という光学センサがあります。こちらの装置ではメタン・オゾン・窒素酸化物・一酸化炭素のデータが得られますが、温暖化で問題となる炭酸ガスの分布解析にはまだ十分でないと言われています。

光学センサーを使用したマウス

光学式マウスは手軽な価格で購入ができることに加えて、使用に際してドライバが不要になるためレーザ式・ブルーLED・IRセンサなどの他のマウスよりも手軽に使用できます。デメリットとしては、光沢素材上や規則的なパターンでの認識能力が下がりうまく動作しないという点があります。こちらのデメリットはマウスパッドの使用で改善することが可能です。

参考文献
https://www.sensor-sk.com/hikari/hika01_hikari.html
https://www.klv.co.jp/iot/iot-optical-sensor.html
https://www.eorc.jaxa.jp/rs_knowledge/mecha_sensortype.html#:~:text=%E5%85%89%E5%AD%A6%E3%82%BB%E3%83%B3%E3%82%B5%E3%81%AF%E3%80%81%E5%8F%AF%E8%A6%96%E5%85%89%E7%B7%9A,%E3%81%AE2%E7%A8%AE%E9%A1%9E%E3%81%8C%E3%81%82%E3%82%8A%E3%81%BE%E3%81%99%E3%80%82
https://www.fa.omron.co.jp/guide/technicalguide/43/2/index.html
https://annex.jsap.or.jp/photonics/kogaku/public/35-09-kaisetsu4.pdf
https://www.eorc.jaxa.jp/rs_knowledge/mecha_sensortype.html
https://www.kenkai.jaxa.jp/publication/radio/contrast/radio_18.html
https://www.sanwa.co.jp/product/input/mouse/info.html

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