CN104798213B - 光传感器单元 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供构造简单且不会引起检测精度的降低的光传感器单元。光传感器单元通过安装在安装基板(3)上的受光元件(4)对从收容在单元壳体(1)内的发光元件(2)向单元壳体(1)外投射的检测光的从设定在单元壳体(1)外的检测区域反射的反射光进行检测，其中，所述反射光在单元壳体(1)内的通过空间通过分隔壁构件(6)与单元壳体(1)内的其他空间隔开，该分隔壁构件(6)隔着由包围所述受光元件(4)的弹性材料形成的环状填充体(5)而层叠于安装基板(3)，并且，在分隔壁构件(6)上设置按压壁(7)，该按压壁(7)在该分隔壁构件(6)向安装基板(3)层叠时压接于环状填充体(5)的外周壁，向该环状填充体(5)施加与缩径方向上的分力相伴的朝向安装基板(3)的压接力。
Description
技术领域
本发明涉及光传感器单元。
背景技术
作为将发光元件与受光元件收容在单元壳体内的光传感器单元，已知有专利文献1所记载的光传感器单元。
在该现有例中，为了防止发光元件与受光元件之间的干扰，利用由树脂形成体构成的分隔壁对各个光的通过区域进行分隔。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-18110号公报
发明要解决的课题
但是，在上述的现有例中，由于分隔壁通过铸模等而形成，因此存在制造耗费精力这样的问题。另外，虽然为了解决该情况也可以组装另外形成的分隔壁构件，但在这种情况下，产生容易从与分隔壁构件的边界产生漏光且检测精度降低的问题。
发明内容
本发明是为了消除以上缺点而完成的，其目的在于提供构造简单且不会引起检测精度的降低的光传感器单元。
解决方案
根据本发明，上述目的通过如下方式实施，即，
光传感器单元通过受光元件4对从发光元件2向单元壳体1外投光的检测光的从检测区域反射的反射光进行检测，所述受光元件4安装在安装基板3上，所述发光元件2收容在单元壳体1内，所述检测区域设定在单元壳体1外，其中，
所述反射光的在单元壳体1内的通过空间通过分隔壁构件6而与单元壳体1内的其他空间隔离开，该分隔壁构件6隔着由包围所述受光元件4的弹性材料形成的环状填充体5而层叠于安装基板3，
并且，在分隔壁构件6上设置按压壁7，当该分隔壁构件6向安装基板3层叠时，该按压壁7压接于环状填充体5的外周壁，且向该环状填充体5施加与缩径方向上的分力相伴的朝向安装基板3的压接力。
在本发明中，在供受光元件4安装的安装基板3的上表面上层叠分隔壁构件6，并利用适当的方法进行固定。在分隔壁构件6与安装基板3的边界，以包围受光元件4的方式夹设有环状填充体5，从分隔壁构件6与安装基板3的边界漏光的情况得以完全防止。
其结果是，只要层叠分隔壁构件6，就能够从其他区域遮断受光的通路，因此能够同时实现组装工时的减少以及性能提高这两者。
另外，由于在分隔壁构件6向安装基板3层叠时，环状填充体5的外周被分隔壁构件6的按压壁7向中心方向的斜下方按压，因此，分隔壁构件6的固定时的按压力作为朝向缩径方向的变形力而消耗一部分，作为朝向安装基板3的压接力而发挥作用，能够在不使用特殊材料的情况下，使用通用的合成橡胶、合成树脂材等减小表观上的弹性系数。
若弹性系数变小，即便在环状填充体5与分隔壁构件6层叠的方向上的挠曲量增大的情况下，朝向安装基板3的压接力也不会过大，能够通过分隔壁构件6的层叠操作可靠地防止安装基板3的挠曲所导致的印刷布线的断线等不良情况，此外，也不需要过高地维持挠曲量的管理、即分隔壁构件6相对于安装基板3的间隔的精度，准确地说是按压壁7相对于安装基板3的间隔的精度，能够实现成品率、制造效率的提高。
环状填充体5能够使用O型环等，但在构成所述环状填充体5形成为随着趋向上方而内外周壁面逐渐缩径的圆锥筒形状的光传感器单元的情况下，由于缩径方向的变形能力提高，因此能够更高效地降低表观上的弹性系数。
此外，在所述环状填充体5与分隔壁构件6上分别形成临时固定用嵌合部8，临时固定用嵌合部8中一方被压入另一方，在上述情况下，由于能够在暂时将环状填充体5装配于分隔壁构件6的底壁部之后，将分隔壁构件6固定在安装基板3上，因此能够提高组装作业性。
还能够在单元壳体1内收容单一发光元件2，通过收容多个发光元件2，能够增加朝向检测区域的投光量，能够提高检测精度。
此外，在所述单元壳体1中，物镜面由具有通过受光元件4的光轴的单一凸透镜面9形成，并且，在对置面上固定透镜12，该透镜12一体形成有与所述单一凸透镜面9共用光轴的受光用凸透镜面10、以及光轴与所述受光用凸透镜面10的光轴平行且通过各发光元件2的投光用凸透镜面11，在上述情况下，只要将透镜11固定于单元壳体1，就能够使来自发光元件2的检测光在受光元件4的光轴上聚光。其结果是，能够利用检测光更高效地照射检测区域，能够提高检测精度。
发明效果
根据本发明，由于只要将分隔壁构件层叠、固定在安装基板上，就能够防止来自与受光元件收容在相同的单元壳体内的发光元件的放射光向受光元件的漏光，因此，构造变简单，并且还能够增高检测精度。此外，由于可靠地防止因环状填充体向安装基板压接而导致的安装基板的挠曲等，因此不需要用于防止安装基板的挠曲的支撑体等，能够简化构造。
附图说明
图1示出应用了本发明的车辆，(a)是从后方观察车辆时的图，(b)是车辆的侧视图，(c)是(a)的1C-1C线剖视图。
图2是示出光传感器单元的图，(a)是从正面方向观察时的立体图，(b)是主视图，(c)是(b)的2C方向的向视图。
图3是图2的剖视图，(a)是图2(b)的3A-3A线剖视图，(b)是图2(c)的3B-3B线剖视图。
图4是光传感器单元的分解立体图。
图5是示出本发明的主要部分的图，(a)是分隔壁构件的俯视图，(b)是(a)的5B-5B线剖视图，(c)是(a)的5C方向的向视图，(d)是环状填充体的俯视图，(e)是(d)的5E-5E线剖视图。
图6是示出透镜的图，(a)是俯视图，(b)是侧视图，(c)是(a)的6C-6C线剖视图。
具体实施方式
图1示出应用了本发明的车辆13。在本例中，光传感器单元(U)为了控制车辆的后门13a的开闭操作而以固定于该后门13a的方式使用。
如后所述，光传感器单元(U)构成为，当检测到检测物体14向被投射检测光的规定的检测区域(R)内进入时，输出检测信号，且光传感器单元(U)固定于被汽车牌照装饰件13b包围的汽车牌照安装凹部13c的顶壁部。需要说明的是，在图1中，附图标记13d表示汽车牌照。
另外，在本例中，为了使光传感器单元(U)的检测区域(R)的中心位于汽车牌照安装凹部13c内，检测光的光轴略微向车辆内侧倾斜(角度θ)。由此，因汽车牌照安装凹部13c外的检测性能降低，故而能够防止在使用者以外的人、动物、异物接近车辆的状态下，光传感器单元(U)无意中反应的情况。
当从所述光传感器单元(U)输出检测信号时，首先，通过控制装置16来进行使用者所持的电子钥匙的认证、后门13a的状态检测、锁定和解锁动作等准备动作，之后对驱动装置15进行驱动。电子钥匙的认证通过与未图示的认证装置进行通信，对从电子钥匙输出的认证码进行认证来进行，当认证成立时，在以后门处于闭门状态作为条件对后门进行解锁操作之后，对驱动装置15进行驱动，开始进行开门动作。
因此，在该实施方式中，即便是手上塞满货物等的状态，只要使货物等靠近设定为检测区域(R)的汽车牌照安装凹部13c内或其附近，就能够进行后门的开放操作，故而便利性提高。
图2之后示出光传感器单元(U)。光传感器单元(U)构成为具有固定于车辆的单元壳体1、安装在安装基板3上且储存在单元壳体1内的发光元件2、以及受光元件4。
单元壳体1包括使从筒部17a的侧壁朝向车辆的固定用凸缘17b突出设置的托架17、固定于托架17的筒部17a的内侧壳体18、闭塞托架17的后方开口部的盖构件22，且单元壳体1使用贯穿固定凸缘17b的螺栓19而固定于后门13a。在固定凸缘17b与面板之间夹设填充体20。
另外，内侧壳体18由透明的合成树脂材形成为一端闭塞的筒形状，以将开放端从托架17的前端开口插入的方式装配。为了将内侧壳体18保持于托架17内，在内侧壳体18的侧壁上设置有钩状的突起18a，在托架17上设置有将所述突起18a卡止的卡止开口17c(参照图4)。
所述发光元件2使用投射红外线等不可见光脉冲的红外线LED，受光元件4使用光电二极管，这些发光元件2与受光元件4安装在相同的安装基板3的表面上。
如图3、4所示，安装基板3形成为长方形状，受光元件4安装在安装基板3的中心部，发光元件2以受光元件4为中心而在等间隔位置处安装有两个。
为了防止来自所述发光元件2的照射光(检测光)直接向受光元件4射入，在单元壳体1内装配分隔壁构件6。
如图5所示，分隔壁构件6具有由不透明的合成树脂材料形成且外周与安装基板3的外周基本一致的矩形框部6a、配置在矩形框部6a的中心且具有上下开放的筒形状的遮蔽筒部6b、以及用于将遮蔽筒部6b连结于矩形框部6a的隔壁6c。
如图3所示，在将所述分隔壁构件6装配于安装基板3的状态下，受光元件4的周围被遮蔽筒部6b包围，作为来自检测区域(R)的检测物体14的反射光用的通过空间而与单元壳体1内的其他空间划分开来。如图5(b)所示，在遮蔽筒部6b的内周壁面上形成有锥形部6d，该锥形部6d随着从供受光元件4安装的安装基板3上趋向上方而直径逐渐扩大，实现遮蔽筒部6b内壁处的反光镜效果所带来的反射光的聚光效率的提高。
另外，分隔壁构件6的除遮蔽筒部6b之外的矩形框部6a内的空间被隔壁6c划分，用作从发光元件2照射的检测光的通过空间。在本例中，检测光的通过空间与发光元件2的数量相应地形成两个，发光元件2配置在各通过空间的中心部。
此外，如图5所示，在遮蔽筒部6b的下端面形成填充体装配部21。填充体装配部21具有按压壁7，该按压壁7的内周壁面由随着趋向下方而直径逐渐扩大圆锥面形成，在该填充体装配部21装配不透明且由具有适度弹性的合成树脂材形成的环状填充体5。
环状填充体5形成为外周壁由与按压壁7的周壁大致相同的圆锥面形成的大致均匀壁厚的圆锥筒形状。
在该环状填充体5设置有从侧壁鼓出的临时固定用突起部8a，分隔壁构件6借助临时固定用嵌合部8而与该环状填充体5连结，该临时固定用嵌合部8通过将临时固定用突起部8a压入到切除填充体装配部21的周壁的一部分而成的临时固定用凹部8b而形成。在将环状填充体5装配于分隔壁构件6的状态下，环状填充体5的下端部从填充体装配部21的下端缘突出，提供必要的挠曲余量。
所述分隔壁构件6以及安装基板3在将后述的透镜12连结于分隔壁构件6的状态下经由盖构件22而预先形成局部装配件，并组装于托架17。
盖构件22以将安装基板3与分隔壁构件6一起夹住的状态连结于分隔壁构件6，分隔壁构件6与盖构件22的连结通过将向盖构件22突出设置且贯穿安装基板3的角部的连结脚22b压入到分隔壁构件6的压入孔来进行。
如图4所示，为了限制安装基板3的装配位置，在分隔壁构件6与盖构件22上设置与安装基板3的角部抵接且用于从上下夹住安装基板3的按压突起部23，并且在分隔壁构件6上设置嵌合于在安装基板3上切设的凹部3a以进行安装基板3的定位的定位片6e。
为了将分隔壁构件6连结于盖构件22，当将分隔壁构件6按压于安装基板3时，所述环状填充体5的外周缘被分隔壁构件6的按压壁7向中心方向的斜下方按压。其结果是，环状填充体5一边在缩径方向上挠曲一边向下方按压，即按压安装基板3，并且，由于外周壁面与按压壁7紧贴，因而防止在环状填充体5与安装基板3的边界部、以及环状填充体5与按压壁7的边界部产生间隙，从而能够完全防止从该边界部漏光。
如上所述，在分隔壁构件6、安装基板3以及盖构件22相互连结的状态下，在以利用盖构件22闭塞托架17的下方开口部的方式进行固定之后，利用密封树脂等对盖构件22与托架17的边界部进行密封。在进行托架17的固定时，在盖构件22上固定用于使从安装基板3引出的线束3b通过的线束按压件24。
另一方面，在分隔壁构件6的上端部上固定透镜12。为了固定透镜12，在分隔壁构件6的上端面上，用于卡止并保持透镜12的卡止钩6f突出设置。
如图6所示，透镜12利用丙烯酸类树脂形成为俯视大致长方形，在上表面侧(物镜侧)的大致整个表面具有单一凸透镜面9，并且在背面(光源侧)具有一个受光用凸透镜面10和两个投光用凸透镜面11。
各凸透镜面9、10、11由球面形成，所述受光用凸透镜面10具有与分隔壁构件6的遮蔽筒部6b的内径大致相等的直径，且配置在透镜12的中心位置。该受光用凸透镜面10与单一凸透镜面9共用形成球面的旋转轴，使上述单一凸透镜面9与受光用凸透镜面10分别为平凸透镜的情况下的光轴、即所述共用旋转轴以与分隔壁构件6的遮蔽筒部6b的中心轴一致的方式进行定位及安装。
另一方面，投光用凸透镜面11形成为，光轴与所述受光用凸透镜面10的光轴平行，并且直径与由分隔壁构件6的隔壁6c划分出的区域的一边长大致相等，各发光元件2以位于各个光轴上的方式配置在各个光轴上。在投光用凸透镜面11与受光用凸透镜面10的边界部上形成有槽12a，防止从投光用凸透镜面11导入的照射光向受光用凸透镜面10的区域侵入。
因此，在该实施方式中，当使发光元件2位于投光用凸透镜面11的前侧焦点位置(f11)时，来自发光元件2的照射光在被投光用凸透镜面11转换为平行光而在透镜12内行进之后，被单一凸透镜面9聚光在该单一凸透镜面9的后侧焦点位置(f9)处。
其结果是，在固定了光传感器单元(U)的状态下，当在单一凸透镜面9的后侧焦点位置(f9)附近设定检测区域(R)时，能够增加该检测区域(R)的检测光的光量，并且，由于来自检测物体14的反射光被单一凸透镜面9以及受光用凸透镜面10聚光，并高效地向配置在受光用凸透镜面10的焦点位置(f10)的受光元件4供给，因此能够实现高检测精度。
附图标记说明如下：
1 单元壳体
2 发光元件
3 安装基板
4 受光元件
5 环状填充体
6 分隔壁构件
7 按压壁
8 临时固定用嵌合部
9 单一凸透镜面
10 受光用凸透镜面
11 投光用凸透镜面
12 透镜
Claims (5)
1.一种光传感器单元，该光传感器单元通过受光元件对如下所述的反射光进行检测：该反射光是从发光元件向单元壳体外投射的检测光的从检测区域反射的反射光，所述受光元件安装在安装基板上，所述发光元件收容在单元壳体内，所述检测区域设定在单元壳体外，其中，
所述反射光的在单元壳体内的通过空间通过分隔壁构件而与单元壳体内的其他空间隔离开，该分隔壁构件隔着由包围所述受光元件的弹性材料形成的环状填充体而层叠于安装基板，
并且，在分隔壁构件上设置按压壁，当所述分隔壁构件向安装基板层叠时，该按压壁压接于环状填充体的外周壁，且向该环状填充体施加与缩径方向上的分力相伴的朝向安装基板的压接力。
2.根据权利要求1所述的光传感器单元，其中，
所述环状填充体形成为内外周壁面随着趋向上方而逐渐缩径的圆锥筒形状。
3.根据权利要求1所述的光传感器单元，其中，
在所述环状填充体与分隔壁构件上分别形成临时固定用嵌合部，该临时固定用嵌合部中的一方被压入另一方。
4.根据权利要求1所述的光传感器单元，其中，
多个发光元件以包围受光元件的方式收容在所述单元壳体内。
5.根据权利要求1所述的光传感器单元，其中，
在所述单元壳体中，物镜面由具有通过受光元件的光轴的单一凸透镜面形成，并且，在对置面上固定透镜，该透镜一体形成有受光用凸透镜面和投光用凸透镜面，所述受光用凸透镜面与所述单一凸透镜面共用光轴，所述投光用凸透镜面的光轴与所述受光用凸透镜面的光轴平行且通过各发光元件。
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