CN100446146C - 多光轴光电传感器 - Google Patents

Abstract

提供对应危险区域的宽度、最小检出物体的直径等，能灵活改变投受光用柱体的长度、光轴数和光轴间距等的多光轴光电传感器。投受光器列含有光学模块列、公共导电线和邻接模块间导电线，光学模块列由只把多个光学模块排成一列而形成，光学模块由1光轴的光学系、1光轴的投光电路、相当于移位寄存器的1级的触发器一体化而构成，公共导电线共同地连接从投光用模块列的一端到另一端的投光用模块，该邻接模块间导电线只互相连接相邻的投光用模块，构成光学模块列的各光学模块，分别与带状电缆电连接，进而用邻接模块间导电线从属连接相邻光学模块内的触发器构成移位寄存器，由此根据由移位寄存器依次传送的数据，构成光学模块列的各光学模块依次工作。

Description

多光轴光电传感器

技术领域

本发明涉及用于监视闯入危险区域的人体等的多光轴光电传感器，特别是对应作为对象的危险区域的宽度、最小检出物体的直径等，能够灵活地改变投受光用柱体的长度、光轴数和光轴间距等的多光轴光电传感器。

背景技术

这种多光轴光电传感器，众所周知，具有把投光器列收纳在柱状容器内做成的投光用柱体、和把受光器列收纳在柱状容器内做成的受光用柱体，通过使那些投受光用柱体空出适当的间隔、以投受光面对置的方式配置，在投受光用柱体间生成物体检出用光幕。

目前，柱状容器内收纳的投受光器列，一般由具有单位光轴数(例如，4光轴、8光轴、16光轴等)的多轴光学模块的组合来构成。这个多轴光学模块是，把单位光轴数的光学要素(投光器的话就是发光元件和投光透镜，受光器的话就是受光元件和受光透镜)，通过光学间距固定的树脂架，一体地保持了的装置。

可是，这样现有的多光轴光电传感器，因为是根据光轴数和光轴间距固定的多轴光学模块的组合，来决定投受光用柱体的长度、光轴数、光轴间距等的装置，所以对应作为对象的危险区域的宽度、最小检出物体的直径等，要灵活地改变投受光用柱体的长度、光轴数和光轴间距等是非常困难的。

因此，本申请人，首先提出有收纳在柱状容器内的投光器列以及受光器列是用1轴光学模块的集合体来构成的新多光轴光电传感器的提案(参照专利文献1)。

根据这种新多光轴光电传感器，因为收纳在柱状容器内的投光器列以及受光器列，由1轴光学模块的集合体构成，能够以1光轴单位选择投受光用柱体的长度并制造，所以有能够生成与作为对象的危险区域的宽度精准适合的光幕的优点。

专利文献1：JP特开2002-124170号公报。

这样与先前本申请人的提案相关的多光轴光电传感器，构成投光用光学系或者受光用光学系的光学零件，收纳在个自的模块里，与现有的光幕相比，能够更容易生成与作为对象的危险区域的宽度精准适合的光幕，但对于对应每个模块的、称为投光电路和受光电路的电气零件，因为要预先准备对应多个不同数目的光学模块的电路基板，通过它们组合而使其与任意数目的光学模块相对应，所以有必要预先保持有多个种类的电路基板作为库存。因此，对于电路基板，库存管理零件数目不能减少到一定数目以下。

发明内容

本发明提供了一种多光轴光电传感器，其对于用于各光轴的相同的电气零件，使每1光轴进行模块化，为了生成与作为对象的危险区域的宽度精准适合的光幕，能够减少预先准备的电路基板的种类的数目。

关于本发明还具有的其他目的及作用效果，通过参照以下说明书的记载，若是专业人员的话应该是比较容易理解的。

本发明的多光轴光电传感器是，具有把投光器列收纳在柱状容器内做成的投光用柱体、和把受光器列收纳在柱状容器内做成的受光用柱体，通过使那些投光用柱体和受光用柱体空出适当的间隔、以投受光面对置的方式配置，从而在投光用柱体和受光用柱体之间生成物体检出用光幕的装置。

在这个多光轴光电传感器里，投光器列含有投光用模块列和投光用信号传送构件，该投光用模块列是只把多个投光用模块排成一列而形成的，该投光用模块由1光轴的投光光学系、1光轴的投光电路、相当于移位寄存器的1级的触发器一体化而构成，该投光用信号传送构件，其具有公共导电线和邻接模块间导电线，该公共导电线用于将从位于投光用模块列的一端的投光用模块到位于投光用模块列的另一端的投光用模块的所有投光用模块连接在一起，该邻接模块间导电线，只在相邻的投光用模块之间互相连接，并且构成投光用模块列的各投光用模块，分别与投光用信号传送构件电连接。

受光器列含有受光用模块列和受光用信号传送构件，该受光用模块列是只把多个受光用模块排成一列而形成的，该受光用模块由1光轴的受光光学系、1光轴的受光电路、相当于移位寄存器的1级的触发器一体化而构成，该受光用信号传送构件，其具有公共导电线和邻接模块间导电线，该公共导电线用于将从位于受光用模块列的一端的受光用模块到位于受光用模块列的另一端的受光用模块的所有受光用模块连接在一起，该邻接模块间导电线，只在相邻的受光用模块之间互相连接，并且构成受光用模块列的各受光用模块，分别与受光用信号传送构件电连接。

并且，邻接的投光用模块内的触发器之间利用投光用信号传送构件所具有的邻接模块间导电线进行连接，邻接的受光用模块内的触发器之间利用受光用信号传送构件所具有的邻接模块间导电线进行连接，来构成移位寄存器。

由此，根据由移位寄存器依次传送的数据，构成投光用模块列的各投光用模块、以及构成受光用模块列的各受光用模块依次工作。

根据这样的结构，分别在投光用模块以及受光用模块上，不仅收纳了1光轴的光学系(投光光学系或者受光光学系)，甚至还收纳了相当于移位寄存器的1级的触发器和1光轴的电气电路(投光电路或者受光电路)。邻接的投光用模块内的触发器之间，以及邻接的受光用模块内的触发器之间，用邻接模块间导电线进行从属连接，从而构成移位寄存器，基于该移位寄存器的比特的有无，使光轴有选择地有效化，进行光幕的多个光轴的依次工作。因此，通过把每个1轴模块(投光用模块或者受光用模块)用期望的数目及间隔重复排列，并与信号传送构件(投光用信号传送构件或者受光用信号传送构件)的各导电线(公共导电线和邻接模块间导电线)连接，对于不论光轴数多少、用于每个光轴至少所必要的零件，能够汇集在投光用模块以及受光用模块来制作光幕。即，能够减少零件种类数目。没有必要准备对应多个种类的光轴数的不同的电路基板的库存是不言而喻的。并且，对于每个光轴不重复使用的那种构件，对于信号传送构件以适当的长度切断，柱状容器和投光用柱体以及受光用柱体，使用在柱的纵向方向的任意位置垂直于纵向方向的断面呈同一形状的构件(例如挤压成形构件)和、与柱的纵向方向相关的周期的构件，通过以适当的长度切断，能够把零件种类数目减到最小限度。

另外，信号传送构件也可是将公共导电线和邻接模块间导电线在保持各自的导电线的绝缘状态下一体化而成的。

根据这样的结构，用于投光用信号传送构件与投光用模块、或者受光用信号传送构件与受光用模块的电连接的作业变得容易。特别地，邻接模块间导电线，因为在没有一体化时，只是七零八落的多个短线，数量管理和操作很麻烦，但是如果一体化了，作为一个有条理的信号传送构件来处理会比较容易，也可以通过信号传送构件的长度来简单而准确地把握其线的数目。

这时，也可以是投光用信号传送构件为带状电缆，该带状电缆具有多个芯线，该多个芯线中包含有由多个穿孔分割的芯线作为特定的芯线，该特定的芯线作为只在相邻模块间相互连接的邻接模块间导电线来发挥作用。同样的，受光用信号传送构件也可以为带状电缆，该带状电缆具有多个芯线，该多个芯线中包含有由多个穿孔分割的芯线作为特定的芯线，该特定的芯线作为只在相邻模块间相互连接的邻接模块间导电线来发挥作用。

如果采用这样的带状电缆，在特定的芯线上以适当的间距开穿孔，只对其实施称为分割的加工，就能够在带状电缆上简单的实现公共导电线和邻接模块间导电线。

另外，投光光学系含有投光元件，并在把相当于投光元件、投光电路以及触发器的电路零件收纳进IC封装的同时，可以把IC封装的引脚作为带状电缆连接用的压焊引脚，使IC封装能够压焊连接在带状电缆上。同样，受光光学系含有受光元件，并在把相当于受光元件、受光电路以及触发器的电路零件收纳进IC封装的同时，可以把IC封装的引脚作为带状电缆连接用的压焊引脚，使IC封装能够压焊连接在带状电缆上。

根据这样的结构，就算带状电缆侧没有设置任何插座结构，也能够把IC封装简单地连接到带状电缆上的任意位置，使投受光用柱体的长度、光轴数和光轴间距等能够更加灵活地改变。

并且，投光用模块是，在使构成投光光学系的透镜构件与收纳光学元件的IC封装进行光轴耦合的状态下，通过光学零件架来一体化的投光用光学模块，在IC封装中，在引线框上至少安装有投光元件，并且使引线框和引脚为同一构件，在该引脚的弯曲部开设有定位用的孔，在光学零件架中，可以在与开设在引脚的弯曲部的定位用的孔相对应的位置形成有定位用的突起。

同样，受光用模块是，在使构成受光光学系的透镜构件与收纳光学元件的IC封装进行光轴耦合的状态下，通过光学零件架来一体化的受光用光学模块，在IC封装中，在引线框上至少安装有受光元件，并且使引线框和引脚为同一构件，在该引脚的弯曲部开设有定位用的孔，在光学零件架中，可以在与开设在引脚的弯曲部的定位用的孔相对应的位置形成有定位用的突起。

根据这样的结构，在带状电缆上安装此IC封装时，对于光学元件(投光元件和受光元件)的透镜构件的定位，不利用IC封装的铸型体等的外形，而通过使与对于光学零件架的定位用突起的设置在引脚的弯曲部的定位用的孔保持一致，能够提高定位的精确度。

这时，也可以把定位用的孔作为开在引脚的弯曲部的孔。根据这样的结构，如果把IC封装定义为上侧、带状电缆定义为下侧的话，由于孔的内周下侧的边，起到作为把引脚扎入带状电缆时的接触部的作用，同时，对于上下方向存在于垂直面内的边，起到定位左右前后方向用的连接部的作用，所以把此IC封装扎入带状电缆时，由于引脚从正上方压入而不容易引起引脚的挠曲，所以不容易发生引线框上的光学元件的微小错位，有维持光轴性能的优点。

定位用的孔的形状为四方孔的话，可以对于前后左右上下的各个方向，分别用直线的边构成孔。

另外，在投光用信号传送构件中，投光用信号传送构件的公共导电线含有投光电流供给线和变换时钟线和地线，并且可以将触发器的D输入端连接到相邻的邻接模块间导电线的其中一个上，将触发器的Q输出端连接到相邻的邻接模块间导电线的其中另一个上。同样，在受光用信号传送构件中，受光用信号传送构件的公共导电线含有受光电流供给线和变换时钟线和地线，并且可以将触发器的D输入端连接到相邻的邻接模块间导电线的其中一个上，将触发器的Q输出端连接到相邻的邻接模块间导电线的其中另一个上。

根据这样的结构，只通过适当的设计对IC封装的引脚的排列，就能使IC封装内的电气电路适当的工作。

根据本发明，通过把每个1轴模块(投光用模块或者受光用模块)用期望的数目及间隔重复排列，并与信号传送构件(投光用信号传送构件或者受光用信号传送构件)的各导电线(公共导电线和邻接模块间导电线)连接，对于不论光轴数多少、用于每个光轴至少所必要的零件，能够汇集在投光用模块以及受光用模块来制作光幕。

附图说明

图1是与本发明相关的投光用(或者受光用)柱体的外观立体图。

图2是从传感器装配体的正面一侧看的立体图。

图3是从传感器装配体的背面一侧看的立体图。

图4是传感器装配体的分解立体图。

图5是多光轴装配体的分解立体图。

图6是1轴光学模块的分解立体图(其1)。

图7是1轴光学模块的分解立体图(其2)。

图8是1轴光学模块(一体型)的剖面图。

图9(a)、图9(b)是表示封装光IC的内部构造的剖面图。

图10是光学零件架和封装光IC的定位结构说明图(其1)。

图11是光学零件架和封装光IC的定位结构说明图(其2)。

图12(a)、图12(b)是光学零件架和封装光IC的定位结构说明图(其3)。

图13(a)、图13(b)是表示1轴光学模块的变形例的说明图。

图14是表示带状电缆和压焊式引脚的接续状态的剖面图。

图15是带状电缆的保持结构的说明图。

图16是表示屏蔽构件组装前的状态的分解立体图。

图17是屏蔽构件和支持框架的导通结构的说明图。

图18是表示屏蔽构件组装后的状态的分解立体图。

图19是表示电路零件装配体的构造的立体图。

图20(a)、图20(b)是柱状容器的前面闭塞构造的说明图。

图21是投光用(或者受光用)柱体的剖面图。

图22是表示屏蔽构造的变形例的说明图(其1)。

图23(a)、图23(b)是表示屏蔽构造的变形例的说明图(其2)。

图24是与本发明相关的多光轴光电传感器的全体电路图。

图25是显示电路全体的工作的时序图。

图26是变换时钟的时刻的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明适宜的一个实施方式。本发明涉及的投光用(或者受光用)柱体的外观立体图如图1所示。同图所示，本发明涉及的多光轴光电传感器，具有使用时对向配置的投光用和受光用的柱体10。

这个柱体10的容器，具有柱状容器本体101、挡住此柱状容器本体一端部开口的端盖102、挡住另一端部开口的端盖103、挡住前面一侧的前面板104。如后述的详细说明，柱状容器本体101、端盖102、103是金属制的，并且剖面略呈U字形。前面板104采用对被使用的光线透明的塑料板。在此柱体10的内部收纳有传感器装配体10A。

分别在图2表示了从传感器装配体的正面一侧看的立体图，在图3表示了从传感器装配体的背面一侧看的立体图。由这些图看来很明显，传感器装配体10A，是由多光轴装配体200A、和用螺钉固定在此多光轴装配体的背面一侧的电路零件装配体300作为主体而构成的。如后述的详细说明，多光轴装配体200A，是由排成一列而一体化的多个1轴光学模块作为中心而构成的。一方面，电路零件装配体300，是由装载了CPU等的电路基板作为主体而构成的。另外，在这些图里，400是连接器零件装配体。

传感器装配体的分解立体图如图4所示。另外，图中也同时描绘了刚才说明的容器本体101，端盖102、103，前面板104。

如先前说明那样的，收纳传感器装配体10A的容器，含有剖面略呈U字形的柱状容器本体101，挡住两端开口的同样的剖面大致呈U字形状的端盖102、103，挡住前面一侧的前面板104。

更详细来说，柱状容器本体101一端部，使密封构件105介于其中并被端盖102挡住，用螺钉110固定。同样的，柱状容器本体101的另一端部，使密封构件106介于其中并被端盖103挡住，用螺钉112固定。插销109插进端盖102，用螺钉固定。在从这个插销109引出的电线107的前端，安装电线间连接器108。这个电线107，在连接1台或2台以上的投光用(或者受光用)柱体10时被利用。

一方面，在作为另一端部的端盖103，对应插销109的插座111通过小螺钉113来固定。在这样构成的剖面略呈U字形的柱状容器的前面一侧的开口，使橡皮垫120、粘着片材121、密封构件116、117、118、119、以及绝缘片材114、115介于其中，把前面板104粘结固定住。

一方面，多光轴装配体200A，含有对应光轴数个数的1轴光学模块200、带状电缆220、对应光轴数个数的电缆架230、支持框架250并由此构成。

多光轴装配体的放大分解立体图如图5所示。在图中，只放大表示4个光轴的部分。由图看来很明显，1轴光学模块200，是把含有透镜构件201的若干光学零件通过树脂制的光学零件架203结合为一体而成的，如后述的详细说明，其下面一侧的压焊式引脚205a呈突出状态。

带状电缆220是，树脂制带状覆盖层内部收纳了互相平行的多条芯线，并能够用剪刀或刀具等任意地切割调整其长度的电缆。在本例里含有由第1芯线220-1、第2芯线220-2、第3芯线220-3、第4芯线220-4、第5芯线220-5、第6芯线220-6、第7芯线220-7、第8芯线220-8组成的8根芯线。其中，关于被D型触发器的D输入和Q输出兼用的第5芯线220-5，由以等间隔开的穿孔220-5a被分割。这是因为，就其他芯线来说，能够对多个1轴光学模块220作为公共线来分配，与其相对的是只有第5芯线220-5，必须作为各1轴光学模块200内的D型触发器的D输入和Q输出兼用。

电缆架230是树脂一体成形品，含有位于中央并表面具有波状沟槽的衬垫部230a、从这个衬垫部230a的四角直立起来的4根起立部230c、230c、230c、230c。这些起立部230c，分别形成突部230d。这个突部230d，如后述详细说明，嵌入到形成在支持框架250一侧的起立部250a的左右两侧边缘部的凹部250c并被卡定。

支持框架250是金属制品(例如，磷青铜)，沿着其纵向方向形成把多个剖面呈コ字形状部分连接起来的形状。在构成コ字形状部分的互相对置的一对起立部250a、250a的左右两侧边缘部形成凹部250b，此凹部250b与形成在电缆架230上的各起立部250c的突部230d嵌合并被卡定。另外，在支持框架250的各起立部250a的底部形成孔250c，此孔250c与形成在电缆架230下面的突部230b嵌合并使两者定位。

由以上看来很明显，由于在支持框架250形成的相对置的起立部250a、250b的部分安装有电缆架230，电缆架230是按等间距定位并被固定的。另外，电缆架230的衬垫部230a的上面置有带状电缆220，从上面重叠1轴光学模块200，由于从上面被按压，可使1轴光学模块200和带状电缆220电连通。

这时的重点是，如后述详细说明，由于相当于光零件(发光元件或受光元件)、其驱动电路、移位寄存器的1级的D型触发器等的电气电路元件全部收纳在光学零件架203一侧，所以沿着各1轴光学模块200的带状电缆220的纵向方向的安装位置，可以说是不受任何制约的。因此，在支持框架250上形成的相对置的一对起立部250a、250a的邻接个数及邻接间距能够自由设定的同时，由于这个邻接个数及邻接间距直接对应多光轴光电传感器的光轴数及光轴间距，根据本发明，可以显著提高光轴数及光轴间距的设计自由度。

接下来，说明1轴光学模块200的几个具体结构。1轴光学模块的分解立体图(其1)由图6所示。这个例子中，1轴光学模块200，含有透镜构件201、阱202、光学零件架203、屏蔽板204、封装光IC205并由此构成。另外，图中201a是透镜构件定位用的突起，204a是光束剖面整形孔，205a是压焊式引脚，205b是双列直插式封装(DIP)。

透镜构件201是常说的塑料透镜，其一侧形成定位用的突起201a。阱202，是相当于光学系的镜身的装置，与透镜构件201轴心耦合。光学零件架203是塑料一体成形品，其内部收纳了同轴耦合的透镜构件201和阱202。一方面，在光学零件架203的底面一侧，重叠安装有屏蔽板204和封装光IC205。另外以后详细说明具体的安装结构。屏蔽板204是对封装光IC205起屏蔽作用的装置，由例如磷青铜等金属零件构成。在屏蔽板204的大致中央部形成光束剖面整形孔204a。

封装光IC205，具有用透明树脂做成的双列直插式封装(DIP)205b。从这个双列直插式封装205b的两侧边缘部，压焊式引脚205a以向下突出的状态支持着。这样，把双列直插式封装205b的各引脚作为压焊式引脚205a的构想是本发明者等的独特见解，是非常新颖的。当然，关于压焊式引脚205a这个东西，作为封装IC的支脚以外，还例如用于基板间的导通等的连接用途，但这样把压焊式引脚205a作为封装光IC205的引脚来使用，通过把它插入带状电缆220，则能够在带状电缆220的纵向方向的任意位置安装封装光IC205，根据这样的构成，不仅限于在多光轴光电传感器，还可以在各种各样的光学装置上，显著地提高光元件(发光元件或者受光元件)的配置自由度。

在封装光IC205的内部，后面以参照图24说明的方式，收纳了光元件(发光元件或者受光元件)、光元件的驱动电路、使驱动电路依次工作的D型触发器等。

这样的内部电路的一个具体例子如图24所示。由图看来很明显，在投光用柱体的情况收纳电路20，在受光用柱体的情况收纳电路30。电路20含有构成移位寄存器的1级的D型触发器(记作D型FF)21、输入此D型触发器21的Q输出的驱动电路22、用驱动电路22的输出来驱动的发光元件23。D型触发器21经多个连接构成移位寄存器，其结果，使各电路20呈依次逐个工作状态(能动状态)。

一方面，电路30含有受光元件31、放大受光元件31输出的放大电路32、构成移位寄存器的1级的D型触发器(记作D型FF)34、和介于放大电路输出一侧的，由D型触发器34的Q输出来控制开关的模拟开关33。在这时，D型触发器34经连接构成移位寄存器，每个D型触发器34依次逐个工作。

这样，对于本发明，封装光IC205内收纳这些电路20或者30，作为1轴光学模块200而一体化。对于本发明的1轴光学模块，关于不仅光学零件还有电路零件也是，因为各光轴使用的零件，都收纳在1轴光学模块一侧，所以，对于不论光轴数多少、用于每个光轴至少所必要的零件，能够汇集在投光用模块以及受光用模块来制作光幕。即，能够减少零件种类数目。

还有，这样的称为提高设计自由度的作用效果可这样理解：因为基于图24所示电路20或30被收纳在1轴光学模块一侧，所以该被收纳的电路20或30作为封装光IC是否集成化未必是必要条件。

即，对于本发明，关于图24所示电路20或30，也可搭载在专用的电路基板小片上，收纳在1轴光学模块200内。另外，带状电缆其自身的功能，因为只要具有必要的互相平行的导电图形就足够了，若存在适当的长度的，就能够代替柔性电路基板等。这时，为了在柔性基板上的导体图形的任意位置，安装1轴光学模块以及使其导通，也可任意地采用穿孔连接等自由连接构造。

1轴光学模块的分解立体图(其2)如图7所示。对于这个例子，双列直插式封装205b的上面一侧设有具有窗孔205d的蒙版印刷205c。这样，由于蒙版印刷205c和窗孔205d，也能具有光束整形功能。另外，根据蒙版印刷205c，尽管使用透明树脂作为封装材料，还是可以回避混入对内置的光元件的干扰成分。

1轴光学模块(一体型)的剖面图如图8所示。这个例子，不是象图6及图7那样把每个个别零件收纳在光学零件架203内，而是通过预先插入成形，把那些零件结合成一体的。在图上，205a是压焊式引脚，205e是引线框，206是带透镜的封装，206a是透镜构造，207是蒙片构件，208是狭缝，209是光元件。

由图看来很明显，这个例子，是在插在带透镜的封装206内的引线框205e上，搭载了光元件209和其他电路零件，通过使其用树脂一体成形，随着透镜构造206a一起成形的。

下面，显示使用图6及图7的构造使用的封装光IC的内部构造的剖面图，如图9(a)、图9(b)所示。同图9(a)是引线框组装型，同图9(b)是基板组装型。

如先前说明那样地，对于任何东西，具有这样的压焊式引脚205a的称为封装光IC的装置，是非常新颖的构造，是本发明者等独自的创作。

对于图9(a)所示的引线框架组装型的封装光IC205，在与压焊式引脚205a一体化的引线框205i上，直接装载了光元件205j和电路零件205k。特别对于本例，在引线框205i上，经冲压加工形成研钵状凹部的反射器构造205h，由于其底部中心配置有光元件205j，起到提高投光或者受光效率的作用。还有，符号205g是透明的密封树脂。另外，关于压焊式引脚205a的前端形状是公知的，即前端分成两股状的同时使左右分歧部的前端尖锐，在两分歧部间的狭缝压入带状电缆的芯线，使两者电导通。还有对于本例，通过在引线框205i的平面形状上冲压适宜带状的导电线路，确保对于每个电路零件和光元件的导通路。

对于图9(b)所示的基板组装型，设有与引线框205i不同的两面型的电路基板2051，在电路基板2051上装载光元件205j和电路零件205k的同时，在电路基板2051的下面一侧形成压焊式引脚205a各自导通的导体图形，通过它和各引线框205i焊接在一起，使每个压焊式引脚205a和光元件205j以及电路零件205k相导通。

对于本例，有以下优点：因为具有与引线框205i不同的基板2051，而使刚性提高，即使有压焊式引脚205a的连接时的压力，由于电路基板2051的刚性，也不会发生光元件205j的错位。

即，对于同图(a)所示的引线框组装型，因为引线框205i其自身上装载了光元件205j，由于加在压焊式引脚205a上的压力，有发生内部引线框挠曲、光元件205j的微小错位等问题之虞，但是对于同图(b)所示的基板组装体具有这样的优点：由于基板2051的刚性，即使压焊式引脚205a发生挠曲，也不易发生光元件205j的错位。

下面，说明光学零件架和封装光IC的定位构造。如图9(a)所示，引线框205i上装载光元件205j以及电路零件205k，把它用密封树脂205g插入成形，并且使用把从引线框205i突出的引脚作为压焊式引脚205a的封装光IC205，且如图6及图7所示，采用在光学零件架203下面一侧装载的构成时，必须使封装光IC205内的光元件205j的位置，与内置在光学零件架203内的透镜201的光轴正确耦合。

可以考虑如下的方法作为实现的方法：例如在封装光IC205的双列直插式封装205b设有定位突部，使其与设置在光学零件架203一侧的定位凹部嵌合等。可是如果采用这样的定位构造，由于双列直插式封装205b的成形误差，未必能够使光元件205f的位置与透镜201的光轴正确耦合。

因此，对于本发明，不是在封装光IC205的封装205b上，而是在从封装205b突出的引线框的任意部分和光学零件架203之间进行定位，从而能够实现封装205b内的光元件205f和透镜201的光轴间的正确定位。

光学零件架和封装光IC的定位构造说明图(其1～其3)如图10～图12(a)、图12(b)所示。从图10所示的封装光IC205和光学零件架203稍稍上下脱离了的状态来看很明显地，在光学零件架203的左右两侧边缘部分，向下形成多个配合突部203b。

一方面，在从封装光IC205向下突出的压焊式引脚205a的底部(弯曲拐角部)，对应封装光IC205一侧的配合突部203b，形成卡合孔205f。而且，如图11所示，如果把封装光IC205完全装在光学零件架203上，封装205b一侧的多个配合突部203b，分别插入位于压焊式引脚205a的底部的卡合孔205f，由此实现封装205b和压焊式引脚205a的底部的正确定位。

然而，若是这样定位两者，压焊式引脚205a是与引线框205i一体的，并且这个引线框205i上装载了光元件205j，并且为了根据装配精度正确地保持着相对于引线框205i的光元件205j的装载位置，如果严格管理光学零件架203和透镜201的定位精度及相对光学零件架203的配合突部203b的成形精度，就能够实现封装光IC205内的光元件205j和透镜201的光轴的正确对位。

这时，定位用的孔205f可以作为引脚的弯曲部上开的四方孔。根据这样的结构，在位于四方口的内周的下边、上边、右边、左边当中，水平的下边，一方面起引脚插入时的接触部的作用，一方面右边及左边起左右方向的定位用的连接部的作用，因此，有下列优点：此电子零件插入带状电缆时，因从引脚正上方压下而不易使引脚挠曲，由此也不易发生引线框上的光学元件的微小错位，维持光轴性能。

另外，关于设在压焊式引脚205a的底部的卡合孔205f的位置，在图12(a)、图12(b)里也有较详细表示。即，卡合孔205f，正确地形成于引线框205i和压焊式引脚205a的弯曲部的拐角位置。为此，如图11所示，如果封装光IC205正确地装在光学零件架203的下面一侧，则配合突部203b与压焊式引脚205a的垂直延伸部205m的上端相接。因此，具有以下优点：如果将压焊式引脚205a的前端部扎在带状电缆上为了刺破其被覆而按压，各配合突部203b，分别把卡合孔205f的内周下面一侧从其正上方压下，对光学零件架203施与的向下的按压力，毫无损耗的传到簧片205a的垂直延伸部205m上，从而压焊式引脚205a不易挠曲。

即，虽然如果垂直延伸部205m挠曲，由于受它牵引，封装光IC205内的引线框205i也挠曲，其上装载的光元件205j也有发生错位之虞，但是根据这样的配合突部203b和卡合孔205f的位置关系，压焊式引脚205a不易挠曲，从而有不易发生这样的光元件错位的优点。

下面，表示1轴光学模块的变形例的说明图如图13(a)、图13(b)所示。另外，同图13(a)是使用压焊式引脚接受插座的例子，同图13(b)是弹簧端子片接受插座的使用例。如刚才参照图24的电路图进行的说明那样地，作为本发明1轴光学模块的主要特征的地方，有一点是不仅收纳光学零件还对电气电路进行收纳，还有一点是能够把这个1轴光学模块，简单地装载在没有带状电缆的柔性电路基板的纵向方向的任意位置。

由此，特别是后者，只要压焊式端子和自由接触点从1轴光学模块的底面一侧突出出来，关于光学零件收纳或者电路零件集合体，应该是以任何形态收纳都没关系得。看来，把1轴光学模块分为上下2部分。如果把下侧作为插座、把上侧作为零件收纳部的话，则可以谋求故障时的更换和维护的简单性。

由此观点得到的设计例如图13(a)、(b)所示。在同图13(a)的例子里，虽然1轴光学模块200其自身与先前说明的一样，但是使插座200A介于它与带状电缆220之间。在这个插座200A的上面一侧，设有接受1轴光学模块200的压焊式引脚205a的引脚接受孔205A-1，扎在带状电缆的各芯线的压焊式引脚205A-2从底面一侧突出来。

一方面，在图13(b)的例子里，1轴光学模块200从底面一侧突出弹簧接触端子(图上没有显示)。一方面，1轴光学模块200和带状电缆之间设有插座200A。在这个插座200A的上面一侧，形成从1轴光学模块200的底面一侧突出的没有图示的、和弹簧接触端子相接的导体图形205A-3。这些导体图形205A-3，分别导通到突出在底面一侧的压着式引脚205A-2，从这些插座200A突出来的压着式引脚205A-2扎入带状电缆220的各芯线而被导通。这样作为1轴光学模块，能够采用各种各样的构造。

下面，表示带状电缆和压焊式引脚的接续状态的剖面图如图14所示。在图中，201是透镜构件，202是阱，205是封装光IC，220是带状电缆，220a是带状电缆的弯曲部，205a是压焊式引脚，230是电缆架。从图看来很明显，压焊式引脚205a扎入带状电缆220而贯穿它并向下面一侧穿通。这时，通过在各压焊式引脚205a的前端狭缝，压入带状电缆220的相应相应芯线，使两者通电。带状电缆220，在排成一列的1轴光学模块的最边上，通过弯曲部220a折弯并沿着电缆架230的底部折叠。

带状电缆保持构造的说明图如图15所示。在图中201是透镜构件，203是光学零件架，230是电缆架，203d是光学零件架的卡合爪，230e是电缆架的卡合用段，220a是带状电缆的弯曲部，220b是电缆连接器，220-1～220-8是带状电缆的第1芯线～第8芯线。

由图来看很明显，带状电缆220，保持着上下地夹在光学零件架203的底部和电缆架230的衬垫部230a之间的状态。光学零件架203和电缆架230，通过卡合爪203d和段部230e的卡合牢牢的固定来防止被拔起。

下面，就即使生产现场是在恶劣的干扰环境下，也能够用来回避对多光轴光电传感器的干扰产生的影响的、屏蔽构件的构成进行说明。表示屏蔽构件组装前的状态的分解立体图如图16所示，屏蔽构件和支持框架的导通构造的说明图如图17所示，表示屏蔽构件组装后的状态的分解立体图如图18所示。

如图16所示，本发明多光轴光电传感器的特征是能够进行如下配置：在象带状电缆等的平行导体构件上，不需要对在其纵向方向的任意的位置上的1轴光学模块进行特别是复杂的加工。相反的，这是产生1个缺点的原因。即，在邻接的1轴光学模块与1轴光学模块的间隙里生成空间250e，由于在这个空间250e里露出平行导体图形，如果由容器的前面一侧发生电磁干扰等，会对直接导体图形有影响，成为干扰混入的起因。

因此如图16所示的例子，设有上面屏蔽构件260，通过此构件遮蔽模块间的间隙，防止干扰混入平行导体模块(例如，带状导体的各芯线等)。

同图所示，上面屏蔽构件260，具有向模块排列方向延伸的中央部260a、从其两侧边缘部向左右方向延伸的侧方延出部260b、260b。在侧方延出部206b和侧方延出部206b之间，形成卡合爪260c、260c。而且，把这个上面屏蔽构件260盖在一连串的1轴光学模块装配体上，根据卡合爪260c与1轴光学模块的光学零件架203的上面角部卡合来决定两者的定位，同时由侧方延出部260b挡住模块间的空间250e，起必要的遮蔽作用。

这时如图17所示，侧方延出部260b如图中箭头所示，向左右方向扩展的方向施以弹性，由此侧方延出部250b的前端部与支持框架250的起立部250d的内表面相接触，形成接触导通部260e。因此，由电磁干扰影响而生成的涡流，由于接触导通部260e的作用而向支持框架250一侧流散，结果起到促进遮蔽效果的作用。如图18所示，在屏蔽构件装配后，模块间的空间由侧方延出部260b以及中央部260a完全塞住，不过由于窗孔260d的存在，可确保投光或者受光的光轴。

这样，根据图16～图18的例子，通过设置金属制(例如，磷青铜)的上面屏蔽构件260，邻接模块间生成的空间250e被完全遮蔽，能够可靠地防止对其下面的导体图形(带状电缆等)的干扰的混入。

下面，表示电路零件装配体的构造的立体图如图19所示。同图所示，电路零件装配体300，具有CPU基板301、连接器基板302、基板架303。基板架303，在其下面一侧保持CPU基板301以及连接器基板302的同时，其上面一侧保持着多光轴装配体200A。

在CPU基板301上，装载了图24所示的电路40或者电路50。即，在投光柱体一侧的电路40上，装载了处理电路(CPU)41、门电路42、显示电路43，输入输出电路44、通信电路45。同样的，在受光用柱体的电路50上，装载了处理电路(CPU)51、放大电路52、显示电路53，输入输出电路54、通信电路55。

显示电路43、53各自具备显示用的发光元件，这些发光元件301a，如图19所示，以适当的间隔排列在CPU基板301的一侧边缘部。在相当于这些发光元件301a的各自正上方的位置，向垂直方向延伸的导光部303e与基板架303形成为一体，这些导光部303e的前端303f，通过光学零件架203的间隙露出到上面一侧。由于这个原因，虽然发光元件301a设置在基板上，但是从其发出的光由导光部303e导向上方，从其前端303f照到外部，成为显示的视认性良好的装置。

基板架303，具有左右方向对置的一对支持突起303a、303b。在邻接的支持突起303a、303a之间存在沟槽303c，通过在此沟槽303c插入光学零件架203的相应部分，把光学零件架203定位并固定在基板架303的上面一侧。其结果，参照图2，如前说明那样地，完成了电路零件装配体300结合在多光轴装配体200A的下面一侧的传感器装配体10A。

下面，柱状容器的前面闭塞构造的说明图如图20(a)、图20(b)所示。如同图20(a)所示，挡住容器的前面开口的前面板104，是用由塑料等做成的比较具有刚性的投光板104a和其背面一侧层压的导电性薄膜104b做成。而且，如图20(b)所示，投光板104a和导电性薄膜104b构成的层压体，嵌入柱状容器本体101的前面开口部，由没有图示的胶带等固定。这样由于在投光板104a的背面一侧具有导电性薄膜104b，因此能够减轻对内部平行导体(带状电缆等)干扰的影响

下面，投光用(或者受光用)柱体的端面图如图21所示。图中，101是柱状容器本体，104是前面板，114是绝缘片材，203是光学零件架，220是带状电缆，230是电缆架，302是连接器基板，302a是连接器，303是基板架。先前说明的这些零件，如图所示收纳在柱状容器本体101内，两端部由先前已说明的端盖102、103挡住。

下面，表示屏蔽构造的变形例的说明图(其1)如图22所示，同说明图(其2)如图23(a)、图23(b)所示。如先前说明的，邻接的1轴光学模块200、200间生成空间250e，有这些干扰混入带状电缆之虞。所以图16～图18所示的先前的例子，通过这上盖有金属制上面屏蔽板260，发挥遮蔽作用。可是，这种情况，根据光学模块的连接个数，必须每次都重做上面屏蔽板260。对此，在图22～图23(a)、图23(b)所示的例子里，通过在那些空间分别装有屏蔽片273或者274、或者虚拟模块271或272，能够分别屏蔽每个空间。根据这样的构成，只要模块间距是一定的，就与模块连接个数无关，能够遮蔽模块间的空间。

虚拟模块271的放大图如图23(b)所示。同图所示，虚拟模块271，具有非导电性本体、和在其下面一侧突出的具有弹性的金属制的脚部271e、271e。模块本体是具有上面271a和左右侧面271b的非导电性构件，从其两端部形成4个突部271c、271c、271d、271d。其中突部271c、271c是压下用的突部，突部271d、271d是防止被拔起的突部。如果把这样的虚拟模块271压入模块间各自的空间250e，压下用的突部271c、271c与支持框架250的相应部分相接，并且脚部271e、271e就算有反作用也使其相挨，虚拟模块271通过脚部271e、271e，与支持框架250贴紧，同时由防拔起用的段部271d、271d固定住来防止被拔起。

一方面，屏蔽片273如图23(a)放大表示。同图所示，屏蔽片273，由金属薄板材(例如，磷青铜)等构成、具有上面板273a、侧面板273b。在上面板273a的两端部形成向左右分开的分支部273c，273c以及分支部273d，273d，通过这两个分支部把支持框架上的相应突部从其上面填入，使屏蔽片273装在空间上。另外，图中弯曲的接触片273e具有弹性，由于它与支持框架250的内表面相接触，使两者间导通。还有符号273e是防止被拔起的突起，由此起到防止屏蔽片被拔起的作用。

回到图22，虚拟模块272是在具有同样构造的树脂制本体的外表面镀有金属膜的构件，同样具有压下用突部272a和防止上下拔起用突部272b。另外，屏蔽片274，是由最单纯的冲压加工形成的剖面呈コ字形状的金属片，具有防止被拔起片274a。

这样，在本发明里，用装载的虚拟模块271、272或者屏蔽片273、274来把模块间的间隙乃至空间250e挡住，防止从其空间以及间隙向带状电缆内的芯线混入干扰。而且根据这样的分别装载方式，只要事先准备某种类的符合光轴间距的虚拟模块或者屏蔽片，就能够与光轴数无关的屏蔽模块间的间隙。

最后，参照图24以及图25，就与本发明相关的多光轴光电传感器的全体图进行说明。如先前说明的，与本发明相关的多光轴光电传感器，含有内置于投光用柱体的电路部和内置于受光用柱体的电路部。在投光用柱体内，含有对应各光轴的电路20和对应CPU基板的电路40，同样发光用柱体，也具有对应各光轴的电路30和对应CPU基板的电路50。

如果从投光用柱体来说明，电路部20就那样内置于1轴光学模块200内。作为内置以及收纳的方式，可以在各个电路基板小片上，装载相应电路零件，也可以如图6、图7、图9(a)、图9(b)等所示，构成封装光IC205。另外，各1轴光学模块200和成为其连接对象的带状电缆、平行导体柔性基板等的连接构造，还是使其符合导体图形侧的构造来决定的好。

1轴光学模块应连接的平行导体构件一侧，如果是如图5所示的带状电缆220的话，则作为连接构造而采用图10～图12(a)、图12(b)所示的压焊式引脚205a。与此相对，如果平行导体构件一侧是柔性电路基板的话，可以采用能够在其导体图形上的任意位置上连接的弹簧式接触端子和通孔结构等。

无论做什么，最好应该在平行导体构件上的任意纵向方向的位置，不需要特别的繁杂的加工那样地安装1轴光学模块。由此，因为能够在平行导体构件上的纵向方向的任意位置装载1轴光学模块，应该使光轴间距以及光轴数的设计自由度有所提高。还有，图中信号a～d的时刻以及波形，应参照图25的时序图。

一方面，CPU基板上装载的电路40，含有处理电路(CPU)41、门电路42、显示电路43、输入输出电路44。通过带状电缆等平行导体与邻接的一连串电路20相连接，就会由一连串的D型触发器21、21、…构成移位寄存器，通过各等级的输出的D型触发器21的Q输出使驱动电路6工作，使发光元件依次点亮。这时由信号d来控制驱动时刻。

下面，关于受光用柱体，各电路30各自收纳在1轴光学模块里。关于其收纳方式，可以如先前说明的装载在电路基板小片上或者作为封装光IC。

电路30含有以下零件来构成：受光元件31、放大电路32、模拟开关33、D型触发器34。另外，关于1轴光学模块和平行导体构件的连接，用带状电缆也可以，用柔性电路基板也可以。而且，和投光侧同样，邻接的1轴光学模块之间一连串的通过导体图形相连接，从而构成移位寄存器，响应相当于各段输出的D型触发器的Q输出，打开模拟门44，从而把各模块的发光元件的输出装入处理电路51。

如以上的详细说明，根据本发明的实施方式，作为构成多光轴装配体200A的1轴光学模块200，因为不光收纳光学零件，甚至还收纳有电路20、30的零件，同时，应该与光学模块200相连接的平行导体构件与它的连接是单键操作的连接构造，因此能够在平行导体构件一侧的纵向方向的任意的位置装载1轴光学模块200，并显著提高光轴间距以及光轴数的设计自由度。

另外特别的，因为在采用压焊式引脚205a作为1轴光学模块200一侧的端子构造的同时，采用带状电缆220作为对应它的平行导体构件，所以两者间的连接变得越发容易，能够灵活对应任意的光轴间距以及光轴数。

还有，关于在1轴光学模块200内收纳电气电路零件，把它作为电路基板小片和封装光IC205，由于这个原因达到提高成品率以及生产率的目的。特别的，在把电路零件作为封装光IC205的例子里，通过采用设在其压焊式端子销205a的底部的卡合孔205f和光学零件架203一侧的卡合突部203b的卡合构造，能够达到使封装内的光元件205f与透镜构件201的光轴的耦合位置相符合的高精度化。

另外，在平行导体构件上以任意间距配置1轴光学模块时，关于在邻接的模块间生成的空间，把它用上面屏蔽构件260挡住，或者分别用虚拟模块271、272或者屏蔽片273、274来挡住，由此能够可靠地防止从容器前面一侧来的干扰混入露出在空间上的平行导体(带状电缆的芯线等)。

另外，特别在作为平行导体构件使用带状电缆时，如图5所示，在D型触发器的D输入和Q输出兼用的芯线220-5上把穿孔220-5a用一定间隔标明，由此分割相应芯线，为此可以在同一芯线上装载不同的2根引脚，成为能够对应完全平行导体图形的D型触发器。即，在分割的邻接芯线部分，由于前段的带状电缆的Q输出和后段的带状电缆的D输入互相连接，只要使同一线路上的2根引脚位置相符合，就能够对应电路构成。

Claims (13)

1.一种多光轴光电传感器，具有把投光器列收纳在柱状容器内做成的投光用柱体、和把受光器列收纳在柱状容器内做成的受光用柱体，通过使那些投光用柱体和受光用柱体空出适当的间隔、以投光面和受光面对置的方式配置，从而在投光用柱体和受光用柱体之间生成物体检出用光幕，其特征在于，

投光器列含有，

投光用模块列，其是只把多个投光用模块排成一列而形成的，该投光用模块由1光轴的投光光学系、1光轴的投光电路、相当于移位寄存器的1级的触发器一体化而构成，

投光用信号传送构件，其具有公共导电线和邻接模块间导电线，该公共导电线用于将从位于投光用模块列的一端的投光用模块到位于投光用模块列的另一端的投光用模块的所有的投光用模块连接在一起，该邻接模块间导电线只在相邻的投光用模块之间互相连接，

构成投光用模块列的各投光用模块，分别与投光用信号传送构件进行电连接；

受光器列含有，

受光用模块列，其是只把多个受光用模块排成一列而形成的，该受光用模块由1光轴的受光光学系、1光轴的受光电路、相当于移位寄存器的1级的触发器一体化而构成，

受光用信号传送构件，其具有公共导电线和邻接模块间导电线，该公共导电线用于将从位于受光用模块列的一端的受光用模块到位于受光用模块列的另一端的受光用模块的所有的受光用模块连接在一起，该邻接模块间导电线只在相邻的受光用模块之间互相连接，

构成受光用模块列的各受光用模块，分别与受光用信号传送构件进行电连接，并且

邻接的投光用模块内的触发器之间利用投光用信号传送构件所具有的邻接模块间导电线进行连接，邻接的受光用模块内的触发器之间利用受光用信号传送构件所具有的邻接模块间导电线进行连接，来构成移位寄存器，

由此，根据由移位寄存器依次传送的数据，构成投光用模块列的各投光用模块、以及构成受光用模块列的各受光用模块依次工作。

2.如权利要求1所述的多光轴光电传感器，其特征在于，

投光用信号传送构件，是将公共导电线和邻接模块间导电线在保持各自的导电线的绝缘状态下一体化而成的。

3.如权利要求1所述的多光轴光电传感器，其特征在于，

受光用信号传送构件，是将公共导电线和邻接模块间导电线在保持各自的导电线的绝缘状态下一体化而成的。

4.如权利要求1所述的多光轴光电传感器，其特征在于，

投光用信号传送构件为带状电缆，该带状电缆具有多个芯线，该多个芯线中包含有由多个穿孔分割的芯线作为特定的芯线，该特定的芯线作为只在相邻模块间相互连接的邻接模块间导电线来发挥作用。

5.如权利要求1所述的多光轴光电传感器，其特征在于，

受光用信号传送构件为带状电缆，该带状电缆具有多个芯线，该多个芯线中包含有由多个穿孔分割的芯线作为特定的芯线，该特定的芯线作为只在相邻模块间相互连接的邻接模块间导电线来发挥作用。

6.如权利要求4所述的多光轴光电传感器，其特征在于，

投光光学系含有投光元件，

在把相当于投光元件、投光电路以及触发器的电路零件收纳进IC封装的同时，把IC封装的引脚作为带状电缆连接用的压焊引脚，使IC封装能够压焊连接在带状电缆上。

7.如权利要求5所述的多光轴光电传感器，其特征在于，

受光光学系含有受光元件，

在把相当于受光元件、受光电路以及触发器的电路零件收纳进IC封装的同时，把IC封装的引脚作为带状电缆连接用的压焊引脚，使IC封装能够压焊连接在带状电缆上。

8.如权利要求6所述的多光轴光电传感器，其特征在于，

投光用模块是，在使构成投光光学系的透镜构件与收纳光学元件的IC封装进行光轴耦合的状态下，通过光学零件架来一体化的投光用光学模块，

在IC封装中，在引线框上至少安装有投光元件，并且使引线框和引脚为同一构件，在该引脚的弯曲部开设有定位用的孔；

在光学零件架中，在与开设在引脚的弯曲部的定位用的孔相对应的位置形成有定位用的突起。

9.如权利要求7所述的多光轴光电传感器，其特征在于，

受光用模块是，在使构成受光光学系的透镜构件与收纳光学元件的IC封装进行光轴耦合的状态下，通过光学零件架来一体化的受光用光学模块，

在IC封装中，在引线框上至少安装有受光元件，并且使引线框和引脚为同一构件，在该引脚的弯曲部开设有定位用的孔；

在光学零件架中，在与开设在引脚的弯曲部的定位用的孔相对应的位置形成有定位用的突起。

10.如权利要求8所述的多光轴光电传感器，其特征在于，定位用的孔是四方孔。

11.如权利要求9所述的多光轴光电传感器，其特征在于，定位用的孔是四方孔。

12.如权利要求1所述的多光轴光电传感器，其特征在于，

在投光用信号传送构件中，

投光用信号传送构件的公共导电线含有投光电流供给线和变换时钟线和地线，并且

触发器的D输入端连接到相邻的邻接模块间导电线的其中一个上，而触发器的Q输出端连接到相邻的邻接模块间导电线的其中另一个上。

13.如权利要求1所述的多光轴光电传感器，其特征在于，

在受光用信号传送构件中，

受光用信号传送构件的公共导电线含有受光电流供给线和变换时钟线和地线，并且

触发器的D输入端连接到相邻的邻接模块间导电线的其中一个上，而触发器的Q输出端相连接到相邻的邻接模块间导电线的其中另一个上。

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