DE19621428A1

DE19621428A1 - Photoelektrischer Sensor mit einer eingebauten Lichtführung

Info

Publication number: DE19621428A1
Application number: DE19621428A
Authority: DE
Inventors: Mayumi Masui; Yoshiki Shibuya
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1995-05-29
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 1996-12-05
Also published as: GB9611161D0; JPH08330608A; GB2303964A; US5767508A; GB2303964B

Description

Die Erfindung betrifft einen photoelektrischen Sensor, der als Positionsfühler verwendbar ist und eine kleine lichtempfindliche Fläche aufweist.

Es gibt lichtempfindliche Vorrichtungen mit einem Aufbau, wie ihn beispielsweise lichtempfindliche Vorrichtungen vom Becher-Typ aufweisen. Bei einem derartigen Aufbau befindet sich gegenüber der lichtempfindlichen Oberfläche der Vorrichtung eine Glasscheibe, die ungefähr 1 mm dick ist. Die Glasscheibe weist in ihrer Mitte eine lichtdurchlässige kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser von ungefähr 0,6 mm auf. Um die Öffnung zu bilden, wird auf die Oberfläche der Glasscheibe, die der lichtempfindlichen Oberfläche der Vorrichtung gegenüberliegt, mit Aus nahme ihrer Mitte schwarze Farbe gedruckt. Die Vorrichtung wird so auf einem Substrat positioniert, daß sie der Öffnung oder Lichtführung gegenüberliegt, und am Substrat festgelötet. Die Achse der Lichtführung und die der lichtempfindlichen Oberfläche der Vorrichtung werden aufeinander ausgerichtet. Wenn von außerhalb des Aufbaus über die Lichtführung Licht auf die Vorrichtung fällt, erzeugt die Vorrichtung ein elektrisches Signal. Auf diese Weise dient der obige Aufbau als photoelektrischer Sensor.

Ebenfalls bekannt ist, den photoelektrischen Sensor mit einer Leuchtvorrichtung zusammenarbeiten zu lassen, um einen Gegenstand abzufühlen. Wird der Leucht vorrichtung Strom zugeführt, so emittiert sie Licht in Richtung auf den ihr gegen überliegenden photoelektrischen Sensor. Als Antwort gibt der Photosensor ein elektrisches Signal aus.

Bei dem oben beschriebenen bekannten photoelektrischen Sensor sind folgende Probleme noch ungelöst. Zunächst läßt sich die Glasscheibe nicht leicht an der lichtempfindlichen Vorrichtung befestigen, und man benötigt z. B. Klebstoff oder eine Klemmvorrichtung oder ähnliche Halterung. Ferner ist es wahrscheinlich, daß die optischen Achsen der Lichtführung der Glasscheibe und der lichtempfindlichen Oberfläche der Vorrichtung gegeneinander verschoben sind, wodurch das Abfühl vermögen des Sensors verschlechtert wird.

Wenn die lichtempfindliche Vorrichtung an dem Substrat befestigt wird, werden zu der Vorrichtung gehörende Leiter mit dem Substrat verlötet. Das Löten nimmt be sondere Zeit und einen besonderen Verfahrensschritt in Anspruch und vergrößert die Abmessungen des photoelektrischen Sensors. Voraussetzung bei dieser Art Sensor ist, daß die lichtempfindliche Vorrichtung und das Substrat parallel zueinander angeordnet werden. In der Praxis wird der Sensor jedoch häufig an einem Gebrauchsgerät befestigt, wobei seine lichtempfindliche Vorrichtung in einer schrägen Stellung festgehalten wird, was das Abfühlvermögen des Sensors weiter verschlechtert.

Andererseits sind der photoelektrische Sensor und die Leuchtvorrichtung phy sikalisch unabhängig voneinander und müssen in einem Abstand voneinander angeordnet werden, der größer als die Breite eines abzufühlenden Gegenstandes ist. Eine solche Kombination nimmt daher viel Platz in Anspruch. Außerdem ist es schwierig, die optische Achse des photoelektrischen Sensors und die der Leucht vorrichtung aufeinander auszurichten. Falls die zwei optischen Achsen schlecht ausgerichtet sind, kann der Sensor keine ausreichende Lichtmenge empfangen oder empfängt gar kein Licht. Dies verringert die Betriebssicherheit des Sensors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen photoelektrischen Sensor in Kleinstbauweise zu schaffen, der leicht zusammengebaut und in einem Gebrauchs gerät eingebaut werden kann und der betriebssicher positioniert und vor Ort befestigt werden kann.

Mit der Erfindung soll außerdem ein integraler Aufbau aus einer lichtempfindlichen Vorrichtung und einer Leuchtvorrichtung geschaffen werden, der leicht zusammen gebaut und in einem Gebrauchsgerät eingebaut werden kann und der betriebs sicher positioniert und vor Ort befestigt werden kann.

Gemäß der Erfindung enthält ein photoelektrischer Sensor eine lichtempfindliche Vorrichtung zur Ausgabe eines elektrischen Signals, das darauf auffallendem Licht entspricht. Ein Substrat trägt die lichtempfindliche Vorrichtung. Ein Gehäuse hält das Substrat in einer darin gebildeten Bohrung fest und enthält einen aus einem lichtdurchlässigen Material gebildeten Lichtführungsteil zur Führung von auffallen dem Licht an die lichtempfindliche Vorrichtung.

Gemäß der Erfindung enthält außerdem ein photoelektrischer Sensor eine Leucht vorrichtung, die als Antwort auf einen ihr zugeführten Strom Licht emittiert. Eine lichtempfindliche Vorrichtung erzeugt als Antwort auf darauf auffallendes Licht ein elektrisches Signal. Ein Substrat weist zwei Hauptflächen auf, an deren einer die Leuchtvorrichtung und die lichtempfindliche Vorrichtung durch Preßverbindung befestigt sind. Ein Dichtungsteil ist für eine luftdichte Abdichtung der Leuchtvor richtung und der lichtempfindlichen Vorrichtung mit Ausnahme eines in der Leucht vorrichtung enthaltenen Lichtführungsteils und eines in der lichtempfindlichen Vorrichtung enthaltenen Lichtführungsteils geformt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung sind

Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Teil-Längsschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform;

Fig. 3 bis 6 Teil-Längsschnitte, die jeweils eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigen;

Fig. 7 eine Perspektivansicht, die einen für die Ausführungsform von Fig. 6 geeigneten Einsatz zeigt;

Fig. 8 ein Teil-Längsschnitt, der eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 9 eine Teil-Seitenansicht, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 10 ein Längsschnitt, der ein Abschirmteil zeigt, das in einer schrägen Stellung in ein Gehäuse eingesetzt ist;

Fig. 11 eine Teil-Seitenansicht, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 12 ein Teil-Längsschnitt, der eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 13 eine Draufsicht, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 14 ein Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 13;

Fig. 15 eine Teil-Seitenansicht, die die Anordnung einer Leuchtvorrichtung und einer lichtempfindlichen Vorrichtung zeigt, die zusammenarbeiten;

Fig. 16 und 17 Teil-Seitenansichten, die jeweils eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigen;

Fig. 18 eine Seitenansicht, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 19 eine Teil-Seitenansicht, die noch eine Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 20 ein Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 18;

Fig. 21 ein Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 18;

Fig. 22 eine Teil-Seitenansicht, die noch eine Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 23 eine Teil-Seitenansicht, die eine Modifikation der Ausführungsform von Fig. 22 zeigt; und

Fig. 24 und 25 Teil-Längsschnitte, die jeweils eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigen.

In den Figuren sind gleiche oder ähnliche Bestandteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

In Fig. 1 und 2 der Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird, ist ein photoelek trischer Sensor mit einer eingebauten Lichtführung gemäß der Erfindung gezeigt. Wie gezeigt, enthält der Sensor ein Substrat 10, das als flache Platte mit zwei parallelen Hauptflächen ausgeführt ist. In dem Ausführungsbeispiel ist das Sub strat 10 aus einer Legierung gebildet, die 58% Eisen und 42% Nickel enthält, d. h. einer sogenannten 42-Legierung. Eine lichtempfindliche Vorrichtung 12 enthält einen Chip 11, der mit einer Hauptfläche des Substrats 10 verbunden ist. Der Chip 11 ist z. B. aus einem Halbleiter auf der Basis von GaAs (Galliumarsenid) gebildet und von einem lichtdurchlässigen halbkugelförmigen Kunstharz umschlossen, wodurch die lichtempfindliche Vorrichtung 12 gebildet wird. Die Vorrichtung 12 wandelt darauf auffallendes Licht in ein entsprechendes elektrisches Signal um und gibt das elektrische Signal aus. Der nicht mit dem Kunstharz bedeckte Teil des Substrats 10 stellt einen elektrischen Leiterteil 10a dar.

Die lichtempfindliche Vorrichtung 12 ist zusammen mit dem Substrat 10 in einem Gehäuse 13 aufgenommen, wie dargestellt. Das Gehäuse 13 ist aus einem licht durchlässigen Kunstharz und mit einer Bohrung darin gebildet. Die Bohrung besteht aus einer allgemein zylindrischen Hauptbohrung 50 und einer Hilfsbohrung 52, die mit der Hauptbohrung 50 in Verbindung steht und allgemein senkrecht dazu ver läuft. Die Vorrichtung 12 ist in der Bohrung 50 aufgenommen, während der Leiter teil 10a des Substrats 10 in der Bohrung 52 aufgenommen ist, wie dargestellt. Eine rückseitige Abdeckung 14 verschließt das offene Ende der Rückseite der Bohrung 50 und hält das Substrat 10 in der Bohrung des Gehäuses 13 fest. Die Abdeckung 14 ist aus einem schwarzen Kunstharz gebildet.

Wie in Fig. 2 gezeigt, weist die zylindrische Hauptbohrung 50 einen Kopfbereich e auf. Auf der Innenseite des Kopfbereichs e ist eine Dichtung 15 gebildet, die aus einem lichtabschirmenden Material besteht. In der Dichtung 15 ist ein Fenster 16 gebildet, durch das Licht in das Gehäuse 13 eintreten kann. Das Fenster 16 bildet daher einen Lichtführungsteil f, der Licht an die lichtempfindliche Vorrichtung 12 leitet. Das Fenster 16 ist beispielsweise kreisförmig. In einem bevorzugten Aufbau beträgt der Durchmesser der Öffnung 16 ungefähr 0,6 mm.

Die Dichtung 15 ist aus einem lichtundurchlässigen schwarzen Material oder einem Material gebildet, das Licht reflektiert. Speziell kann die Dichtung 15 schwarz gefärbt sein, um kein Licht durchzulassen, oder silberfarben sein, um Licht zu reflektieren. Falls gewünscht, kann die Dichtung 15 durch eine kreisförmige Glasscheibe ersetzt werden, die mit Ausnahme ihres Lichtführungsteils f mit einem lichtabschirmenden oder lichtreflektierenden Material bedruckt ist.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, die der Ausführungsform von Fig. 1 und 2 mit Ausnahme des Folgenden ähnlich ist. Wie gezeigt, ist auf den Kopfbereich e der Hauptbohrung 50 mit Ausnahme des Lichtführungsteils f ein lichtabschirmendes Material 17-1 und/oder ein lichtabschirmendes Material 17-2 gedruckt. In dem Ausführungsbeispiel sind die Materialien 17-1 und 17-2 so darge stellt, daß sie auf die Außenseite bzw. die Innenseite des Kopfbereichs e gedruckt sind. Das Material 17-1 und/oder das Material 17-2 bedeckt den Kopfbereich e mit Ausnahme der Mitte oder des Lichtführungsteils f, so daß nur über den Teil f Licht in das Gehäuse 13 eintreten kann. Anstelle des Materials 17-1 oder 17-2 oder zusätzlich kann der Kopfbereich e mit Ausnahme des Lichtführungsteils f mit Aluminium bedampft sein.

Eine weitere Ausführungsform, die der Ausführungsform von Fig. 1 und 2 ebenfalls ähnlich ist, wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Wie gezeigt, enthält die Ausführungsform ein Abschirmteil 18, das in der Hauptbohrung 50 aufgenommen ist und das mit einem kreisförmigen Loch 19 gebildet ist, das eine erforderliche lichtempfindliche Fläche aufweist. Das Abschirmteil 18 besteht aus einem schwarzen Kunstharz oder einem ähnlichen lichtabschirmenden Kunstharz. Das kreisförmige Loch 19 hat einen Durchmesser, der dem Durchmesser des Licht führungsteils f entspricht und je nach der Anwendung veränderbar ist. Man beachte, daß auf dem Kopfbereich e des Gehäuses 13 eine Schicht aus lichtab schirmendem Material fehlt. Licht, das auf die Außenseite des Gehäuses 13 fällt, wird zwar in das Gehäuse 13 hereingelassen, das Abschirmteil 18 verhindert aber, daß es die lichtempfindliche Vorrichtung 12 anders als über sein Loch 19 erreicht.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, die der Ausführungsform von Fig. 4 mit Ausnahme des Folgenden ähnlich ist. Wie gezeigt, weist das im Abschirmteil 18 gebildete kreisförmige Loch 19 ein Längenmaß oder eine Tiefe b auf, die größer als die Tiefe des in Fig. 4 gezeigten Lochs 19 ist. Die Oberseite 18a des Abschirmteils 18 wird im Kontakt mit der Kopfwand der zylindrischen Bohrung 50 gehalten. Mit diesem Aufbau verhindert die Ausführungsform, daß auf das Gehäuse 13 fallendes Nebensprechlicht 54 streut.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, die der unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschriebenen Ausführungsform ähnlich ist. Wie gezeigt, ist das Abschirmteil 18 so aufgebaut, daß der untere Rand des Lochs 19, wie in Fig. 6 gesehen, die licht empfindliche Vorrichtung 12 berührt. Das Abschirmteil 18 weist an seinem unteren Ende, wie in Fig. 6 gesehen, eine halbkugelförmige Bohrung auf, die mit dem Loch 19 in Verbindung steht und komplentär zu dem halbkugelförmigen Teil oder konvexen Linsenteil der Vorrichtung 12 ist. In diesem Zustand wird das untere Ende des Abschirmteils 18 in engem Kontakt mit dem Linsenteil der Vorrichtung 12 gehalten. Die Hauptbohrung 50 wird vollständig von dem Abschirmteil 18 ausgefüllt. Licht, das sich durch das Loch 19 hindurch ausbreitet, kann die Vor richtung 12 erreichen, ohne zu streuen. Da sich das Abschirmteil 18 und die Vor richtung 12 eng anliegend berühren, wird verhindert, daß die optische Achse des Lochs 19 und die der Vorrichtung 12 nach dem Zusammenbau des lichtempfind lichen Sensors verschoben werden.

Das in Fig. 6 gezeigte Abschirmteil 18 ist als Formteil ausgeführt. Fig. 7 zeigt einen speziellen Formen-Einsatz 20 zur Herstellung des Abschirmteils 18. Wie gezeigt, besteht der Einsatz 20 aus einem halbkugelförmigen Teil 20a und einem zylindrischen Teil 20b, der sich von dem Teil 20a weg erstreckt. Die Teile 20a und 20b entsprechen dem konvexen Linsenteil der lichtempfindlichen Vorrichtung 12 bzw. dem langgestreckten Loch 19 des Abschirmteils 18. Der Teil 20 b weist beispielsweise einen Durchmesser von 0,6 cm auf.

In der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform streut aus dem Loch 19 mit der Länge b austretendes Licht etwas, wie experimentell festgestellt wurde. In Anbetracht dessen ist in einer weiteren Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben wird, ebenfalls das Loch 19 mit der Länge b vorgesehen. Wie in Fig. 8 gezeigt, ist das Abschirmteil 18 aber so aufgebaut, daß das untere Ende des Lochs 19 in einen kegelstumpfförmigen Raum 21 mündet, der wiederum in einen zylindrischen Raum an seinem unteren Ende mündet. Der Raum unterhalb des Raums 21 weist den gleichen Durchmesser wie der konvexe Linsenteil der licht empfindlichen Vorrichtung 20 auf, so daß seine Wand den Linsenteil berührt. Mit diesem Aufbau ist es möglich, einen auf die Vorrichtung 12 fallenden Lichtstrahl mit im wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie das Loch 19 zu erzeugen und zu verhindern, daß die Vorrichtung 12 und das Loch 19 gegeneinander verschoben werden. Außerdem kann das aus dem Loch 19 in Richtung auf die Vorrichtung 12 austretende Licht zwar streuen, wird aber von der Wand des konisch nach unten erweiterten Raums 21 reflektiert. Als Folge fällt im wesentlichen das gesamte Licht auf die Mitte der Vorrichtung 12.

In jeder der in Fig. 6 und 8 gezeigten Ausführungsformen sind die optische Achse des Lochs 19 und die der lichtempfindlichen Vorrichtung 12 aufeinander ausge richtet, wobei der untere Rand des Lochs 19 oder die Wand des Raums unterhalb des kegelstumpfförmigen Raums 21 die Vorrichtung 12 berührt. Dadurch wird das Loch 19 zuverlässig in bezug auf die Vorrichtung 12 positioniert.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform, die eine alternative Positionier einrichtung enthält. Wie gezeigt, sind auf der lichtempfindlichen Vorrichtung 12 mehrere Nasen 22 gebildet, während im Abschirmteil 18 mehrere Aussparungen gebildet sind, die komplementär zu den Nasen 22 sind. Die Vorrichtung 12 und das Abschirmteil 18 sind mit den zueinander passenden Nasen 22 und Ausspa rungen zuverlässig relativ zueinander positioniert. Die Nasen 22 der Vorrichtung 12 und die Aussparungen des Abschirmteils 18 können natürlich gegeneinander ausgetauscht werden.

In den in Fig. 5, 6 und 8 gezeigten Ausführungsformen ist es wahrscheinlich, daß sich das Abschirmteil 18 schräg stellt, während es in das Gehäuse 13 eingeführt wird, wie in Fig. 10 gezeigt. In der schrägen Stellung kann das Abschirmteil 18 nicht leichtgängig in die Bohrung 50 des Gehäuses 13 eingeführt werden. Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform, die zu verhindern imstande ist, daß sich das Abschirmteil 18 schräg stellt. Wie gezeigt läuft die Schulter des Abschirmteils 18, die zwischen den beiden angrenzenden Teilen liegt, wie bei 24 spitz zu. Das Spitzzulaufen bei 24 ermöglicht es, daß das Abschirmteil 18 leichtgängig in die Bohrung 50 eintritt, ohne den Rand der Bohrung 50 zu berühren.

Es wird nun auf Fig. 12 Bezug genommen, um eine weitere Ausführungsform zu beschreiben. Wie gezeigt, ist ein Substrat 31 als flache Platte mit zwei parallelen Hauptflächen ausgeführt und außerdem aus der früher erwähnten 42-Legierung gebildet. Ein Leuchtvorrichtungs-Chip 32 und ein Chip 33 mit einer lichtempfind lichen Vorrichtung sind mittels Preßverbindung an einem Hauptteil 31b des Substrats 31 befestigt. Die beiden Chips 32 und 33 sind z. B. aus einem Halbleiter auf GaAs-Basis gebildet. Der Leuchtvorrichtungs-Chip 32 emittiert Licht, wenn ein Strom daran angelegt wird. Der Chip 33 mit der lichtempfindlichen Vorrichtung wandelt darauf auffallendes Licht in ein entsprechendes elektrisches Signal um und gibt es aus. Der Leuchtvorrichtungs-Chip 32 und der Chip 33 mit der lichtempfind lichen Vorrichtung sind jeder mittels Preßspritzen von einem lichtdurchlässigen halbkugelförmigen Kunstharz umschlossen. Die Chips 32 und 33 bilden eine Leuchtvorrichtung 34 bzw. eine lichtempfindliche Vorrichtung 35. Das Substrat 31 dient mit Ausnahme seines mit dem Kunstharz bedeckten Hauptteils 31b als ein elektrischer Leiterteil 31a. Die Vorrichtungen 34 und 35 sind so ausgerichtet, daß ihre optischen Achsen im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

Die Leuchtvorrichtung 34 und die lichtempfindliche Vorrichtung 35, die von dem Kunstharz umschlossen sind, sind zusammen mit dem Hauptteil 31b des Substrats 31 in einem Gehäuse 30 aufgenommen. Das Gehäuse 30, das ebenfalls aus einem lichtdurchlässigen Kunstharz gebildet ist, weist eine Hauptbohrung 60 und eine Hilfsbohrung 62 für einen Steckverbinder auf, wie dargestellt. Die Hauptbohrung 60 ist aus zwei zylindrischen Teilen 64 und 66 aufgebaut, die jeder einen kreis förmigen Kopfbereich e aufweisen. Die Kopfbereiche e bilden beispielsweise Torus linsen. Die beiden Vorrichtungen 34 und 35 sind in der Hauptbohrung 60 unterge bracht und so angeordnet, daß die optischen Achsen ihrer sphärischen Linsenteile jeweils auf die Mittelachsen durch die Kopfbereiche e der Hauptbohrung 60 ausgerichtet sind. Die Hilfsbohrung 62 wird verwendet, um eine nicht gezeigte Steckbuchse mechanisch festzuhalten. Der in der Hilfsbohrung 62 angeordnete Teil 31a des Substrats 31 spielt die Rolle eines Steckerstiftes zur Verbindung des lichtempfindlichen Sensors mit einem Gebrauchsgerät.

Nachdem die Vorrichtungen 34 und 35 in der Hauptbohrung 60 positioniert worden sind, wird in das offene oder rückseitige Ende der Bohrung 60 eine aus schwarzem Kunstharz gebildete rückseitige Abdeckung 36 eingesetzt, wie dargestellt. Die rückseitige Abdeckung 36 hält das Substrat 31 in der Bohrung 60 fest, während sie das offene Ende der Bohrung 60 verschließt. In diesem Zustand wird verhindert, daß von der Rückseite des Aufbaus her Licht die Vorrichtungen 34 und 35 erreicht.

Beim Zusammenbau wird die Kombination aus den Vorrichtungen 34 und 35 auf eine solche Weise, daß sie sich nicht schräg stellt, in die Hauptbohrung 60 des Gehäuses 30 eingeführt. Danach wird die rückseitige Abdeckung 36 in das offene Ende der Bohrung 60 eingeführt, um die obige Kombination vor Ort zu befestigen. Dies vervollständigt einen photoelektrischen Sensor 37. Nachdem der Sensor 37 in einem Gebrauchsgerät installiert worden ist, wird ein Prisma 38 so angeordnet, daß es den lichtemittierenden und lichtempfindlichen Seiten e des Sensors 37 gegenüberliegt. In diesem Zustand fällt ein von der Vorrichtung 34 ausgegebener Lichtstrahl 68 auf das Prisma 38, wie durch Pfeile in Fig. 12 angezeigt. Der von dem Prisma 38 reflektierte und daraus austretende Strahl 68 fällt auf die Vorrich tung 35.

Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform. Fig. 14 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A in Fig 13. Wie gezeigt, ist der Hauptteil 31b des Substrats 31 mit Nuten 39 gebildet, die einen V-förmigen Querschnitt aufweisen. Die Nuten 39 auf einer Oberfläche des Substrats 31 und die Nuten 39 auf der anderen Oberfläche des Substrats wechseln miteinander ab. Die Nuten 39 erstrecken sich in der Längs richtung des Substrats 31 und verhindern, daß es sich biegt, verdreht oder auf andere Weise verformt. Das Substrat 31 ist beispielsweise ungefähr 0,25 mm dünn.

In dem Ausführungsbeispiel weist das Substrat 31 an seinem dem Verbindungsteil 31a entgegengesetzten Ende einen weiteren Verbindungsteil 31c auf. An den Stellen, an denen die Verbindungsteile 31a und 31c an den Hauptteil 31b angren zen, sind in Richtung der Breite Nuten 40 gebildet, die ebenfalls einen V-förmigen Querschnitt aufweisen. Die Nuten 40 fangen Wasser ab, das sich von den Verbin dungsteilen 31a und 31c in Richtung auf den Hauptteil 31b bewegen möchte.

Das Substrat 31 sollte in der Umgebung der darauf befestigten Vorrichtungen 34 und 35 vorzugsweise so schmal wie möglich sein, so daß das Eindringen von Wasser noch zuverlässiger verhindert werden kann. Die anderen Teile des Substrats 31 sollten vorzugsweise so breit wie möglich sein, um zu verhindern, daß sie sich biegen, verdrehen oder auf andere Weise verformen.

Fig. 15 ist eine Teil-Seitenansicht, die die Kombination der Vorrichtungen 34 und 35 zeigt. Wie gezeigt, ist die Kombination an vier Seiten mit angrenzenden Schultern versehen, so daß sie in bezug auf ein nicht gezeigtes Gehäuse nicht verschoben wird.

Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform. Wie gezeigt, sind die Formteile, die den Leuchtvorrichtungs-Chip 32 bzw. den lichtempfindlichen Chip 33 umschlie ßen, voneinander getrennt. Das Formteil auf der lichtemittierenden Seite weist schräge Seiten auf, um das vom Chip 32 ausgegebene Licht mit Ausnahme des Lichts, das auf den Linsenteil der Leuchtvorrichtung 34 gerichtet ist, zu reflek tieren. Ähnlich weist das Formteil auf der lichtempfindlichen Seite schräge Seiten auf, um anderes als das auf den Linsenteil der lichtempfindlichen Vorrichtung 35 fallende Licht auszuschließen. Die beiden Formteile werden in einem einzigen Preß spritzvorgang hergestellt. Mit diesem Aufbau verhindert die Ausführungsform, daß das vom Chip 32 ausgegebene Licht über die Formteile auf den Chip 33 fällt, d. h. ohne durch den Linsenteil der Vorrichtung 35 geleitet zu werden.

Fig. 17 zeigt eine weitere Ausführungsform. Diese Ausführungsform ist der Aus führungsform von Fig. 16 im wesentlichen ähnlich, mit Ausnahme des Folgenden. Wie gezeigt, ist zwischen den Leuchtvorrichtungs-Chip 32 und den lichtempfind lichen Chip 33 eine aus schwarzem Kunstharz gebildete Abschirmplatte 41 gelegt.

An der Rückseite des Gehäuses 30 ist eine ebenfalls aus schwarzem Kunstharz gebildete rückseitige Abdeckung 42 angebracht. Dieser Aufbau schirmt außerdem erfolgreich anderes als das auf den Linsenteil der lichtempfindlichen Vorrichtung 35 fallende Licht ab. Falls gewünscht, kann die Lücke zwischen dem lichtemit tierenden Teil und dem lichtempfindlichen Teil mit schwarzem Silikonharz gefüllt werden.

Fig. 18 zeigt eine weitere Ausführungsform, die der Ausführungsform von Fig. 17 mit Ausnahme des Folgenden ähnlich ist. Wie gezeigt, ist das Gehäuse 30 mit ringförmigen Aussparungen an seinen die offenen Enden der zylindrischen Räume 64 und 66 umgebenden Teilen gebildet. Die Abschirmplatte 41 ist mit ringförmigen Nasen gebildet, die jeweils den ringförmigen Aussparungen des Gehäuses 30 entsprechen. Die Nasen sind in den zugehörigen Aussparungen aufgenommen, so daß das Gehäuse 30 und die Abschirmplatte 41 vor gegenseitiger Verschiebung geschützt sind. Die ringförmigen Nasen, die die Linsenteile der Leuchtvorrichtung 34 bzw. der lichtempfindlichen Vorrichtung 35 umgeben, verbessern außerdem das Lichtabschirmvermögen. In Fig. 19 ist das durch die Nasen abgefangene Licht durch Pfeile 72 dargestellt. Wie in Fig. 18 gezeigt, sind die Formteile, die die Vor richtungen 34 und 35 tragen, jeweils mit Schultern 74 gebildet. Die Abschirm platte 41 hält die Formteile mittels der Schultern 74 dauerhaft fest und verhindert dadurch eine Verschiebung der Vorrichtungen 34 und 35 noch zuverlässiger.

Fig. 20 ist ein Schnitt entlang der Linie B-B von Fig. 18. Wie gezeigt, weisen die Abschirmplatte 41 und die rückseitige Abdeckung 42 einen konkaven bzw. einen konvexen Aufbau auf. Der zwischen den beiden Formteilen liegende Teil des Substrats 31, d. h. ein Leiterteil 43, liegt enganliegend zwischen der Konkavität der Abschirmplatte 41 und der Konvexität der Abdeckung 42. In diesem Zustand wird verhindert, daß der Leiterteil 43 des Substrats 31 gebogen oder auf andere Weise verformt wird.

Fig. 21 ist ein Schnitt entlang der Linie C-C von Fig. 18. Wie gezeigt, liegt der andere Leiterteil 44 des Substrats 31 ebenfalls enganliegend zwischen der Abschirmplatte 41 und der rückseitigen Abdeckung 42, so daß der Leiterteil 44 vor Verformung geschützt ist. Zusätzlich verhindert dieser Aufbau, daß Staub und andere Verunreinigungen in die Vorrichtung eindringen.

Fig. 22 zeigt eine weitere Ausführungsform. Im Falle, daß das Gehäuse 30 form gepreßt wird, können in den Linsenteilen des Gehäuses 30 leicht Blasen auftreten. Wie in Fig. 22 gezeigt, bläst diese Ausführungsform die Blasen ab, indem am runden Teil jedes Linsenteils eine Trennlinie L zum Trennen einer Form vorgesehen wird. Wie in Fig. 23 gezeigt, kann die Trennlinie L alternativ an der Oberseite des Linsenteils vorgesehen werden. Dadurch werden die Luftblasen ebenfalls erfolg reich aus dem Gehäuse 30 abgeblasen.

Fig. 24 zeigt noch eine Ausführungsform und entspricht einem in Fig. 18 enthalte nen Teil D. Falls das an einem Gebrauchsgerät angebrachte Gehäuse 30 Metall beschlagteile 45 nicht auf einer ausreichenden Fläche berührt, neigt es aus dem Gebrauchsgerät herausrutschen. In Anbetracht dessen weist das Gehäuse 30 im Ausführungsbeispiel eine sich stufenweise ändernde Dicke auf, um die erwähnte Berührungsfläche zu vergrößern. Speziell ist die Dicke des Gehäuses an seinem an einem Gebrauchsgerät zu befestigenden Teil kleiner als an dem anderen Teil.

Fig. 25 zeigte eine weitere Ausführungsform. Wie gezeigt, weist die Wand der Abschirmplatte 41, die die Leuchtvorrichtung 32 und die lichtempfindliche Vorrich tung 33 voneinander trennt, eine Höhe auf, die größer als die Höhe der Fläche 76 des Substrats 31 gegenüber der Preßverbindungsfläche ist. Speziell erstreckt sich die erwähnte Wand in einer Richtung, die in Fig. 25 durch einen Pfeil E angezeigt ist.

Zusammengefaßt sieht man, daß die Erfindung einen photoelektrischen Sensor mit einem Substrat, eine mittels Preßverbindung auf dem Substrat befestigte lichtemp findliche Vorrichtung und eine Lichtführung liefert, die integral in einem einzelnen Gehäuse zusammengebaut sind, das einen lichtdurchlässigen Bereich enthält. Speziell werden sämtliche Bestandteile des Sensors relativ zueinander positioniert und dauerhaft vor Ort befestigt, bevor der Sensor in einem Gebrauchsgerät angebracht wird. Der Sensor kann daher leicht zusammengebaut und installiert werden und wird betriebssicher positioniert und vor Ort befestigt. Dies schützt die Bestandteile vor Verschiebung, verringert die Zeit für den Zusammenbau und die Montagezeit und verkleinert das Gebrauchsgerät.

Gemäß der Erfindung ist auf dem gleichen Substrat wie der photoelektrische Sensor außerdem eine Leuchtvorrichtung befestigt. Die Leuchtvorrichtung und die lichtempfindliche Vorrichtung werden von einem Formteil umschlossen, um einen einzelnen Aufbau zu bilden. Sämtliche Bestandteile der beiden Vorrichtungen wer den daher relativ zueinander positioniert und dauerhaft vor Ort befestigt, bevor der Aufbau an einem Gebrauchsgerät angebracht wird. Dieser Aufbau kann ebenfalls leicht zusammengebaut und installiert werden und wird betriebssicher positioniert und vor Ort befestigt. Dies schützt die Bestandteile der beiden Vorrichtungen vor Verschiebung, verringert die Zeit für den Zusammenbau und die Montagezeit und verkleinert das Gebrauchsgerät.

Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf die speziellen Ausführungs beispiele beschrieben, ist aber nicht darauf beschränkt. Man erkennt, daß der Fachmann die Ausführungsformen ändern oder modifizieren kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Photoelektrischer Sensor, gekennzeichnet durch
eine lichtempfindliche Vorrichtung (12) zur Ausgabe eines elektrischen Signals, das darauf auffallendem Licht entspricht,
ein Substrat (10), das die lichtempfindliche Vorrichtung (12) trägt, und
ein Gehäuse (13), das das Substrat (10) in einer im Gehäuse (13) gebildeten Bohrung (50) festhält und einen aus einem lichtdurchlässigen Material gebildeten Lichtführungsteil (e) zur Führung von auffallendem Licht an die lichtempfindliche Vorrichtung enthält.

2. Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin eine Dichtung (15) zur Abschirmung von Licht enthält, die mit Ausnahme einer Öffnung (f) mit einer vorgewählten lichtempfindlichen Fläche an einer Innenseite des Lichtführungsteils (e) haftet.

3. Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin ein lichtabschirmendes Material (17-1, 17-2) aufweist, das durch Druck oder durch Bedampfung mit Ausnahme einer vorgewählten lichtempfind lichen Fläche auf dem Lichtführungsteils (e) gebildet ist.

4. Photoelektrischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin ein Abschirmteil (18) aufweist, das aus einem lichtabschirmenden Kunstharz gebildet ist, wobei das Abschirmteil (18) mit einer Bohrung (19) gebildet ist, die einen Durchmesser aufweist, der einer vorgewählten lichtempfindlichen Fläche entspricht, und in dem Lichtführungsteil (e) angeordnet ist.

5. Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmteil (18) an einer Außenseite spitz zulaufende Ecken aufweist.

6. Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (19) in dem Abschirmteil (18) eine Tiefe (b) aufweist, die groß genug ist, um zu verhindern, daß darauf auffallendes Licht streut.

7. Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmteil (18) eine Einrichtung (23) zum Positionieren des Abschirmteils (18) relativ zu der lichtempfindlichen Vorrichtung (12) aufweist.

8. Photoelektrischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin eine rückseitige Abdeckung (14) aufweist, die aus einem lichtabschirmenden Material gebildet und in die Bohrung (50) des Gehäuses (13) eingefügt ist, wodurch das Substrat (10) in dem Gehäuse (13) festgehalten wird.

9. Photoelektrischer Sensor, gekennzeichnet durch
eine Leuchtvorrichtung (34), die als Antwort auf einen ihr zugeführten Strom Licht emittiert,
eine lichtempfindliche Vorrichtung (35), die als Antwort auf darauf auffallendes Licht ein elektrisches Signal erzeugt,
ein Substrat (31) mit zwei Hauptflächen, an deren einer die Leuchtvorrichtung (34) und die lichtempfindliche Vorrichtung (35) durch Preßverbindung befestigt sind, und
ein Dichtungsteil, das für eine luftdichte Abdichtung der Leuchtvorrichtung (34) und der lichtempfindlichen Vorrichtung (35) mit Ausnahme eines Lichtführungsteils der Leuchtvorrichtung (34) und eines Lichtführungsteils der lichtempfindlichen Vorrichtung (35) geformt ist.

10. Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in anderen als geformten Teilen der beiden Hauptflächen des Substrats (31) Nuten (39) in einer abwechselnden Anordnung gebildet sind, die jede einen V-förmigen Querschnitt aufweisen.

11. Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsteil einen ersten Teil, der die Leuchtvorrichtung (34) abdichtet, und einen von dem ersten Teil getrennten zweiten Teil enthält, der die lichtemp findliche Vorrichtung (35) abdichtet.

12. Photoelektrischer Sensor nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsteil geformte Oberflächen aufweist, die schräg stehen, um Licht nach innen zu reflektieren.

13. Photoelektrischer Sensor nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin ein Abschirmteil (41) aufweist, das auf einer Außenseite des Dichtungsteils gebildet ist.

14. Photoelektrischer Sensor nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin ein Gehäuse (30) mit einer Bohrung (60) darin aufweist, das das Substrat in der Bohrung (60) festhält, wobei das Gehäuse (30) Lichtführungsteile (e) enthält, die zumindest an einer Stelle zur Führung von Ausgangslicht aus der Leuchtvorrichtung (34) heraus und einer Stelle zur Führung von Eingangslicht in die lichtempfindliche Vorrichtung (35) hinein aus einem lichtdurchlässigen Material gebildet sind.

15. Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin ein Abschirmteil (41) zur Abschirmung von Licht von dem Dichtungsteil mit Ausnahme der Leuchtvorrichtung (34) und der lichtempfindlichen Vorrichtung (35) aufweist.

16. Photoelektrischer Sensor nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, daß das Abschirmteil (41), das Gehäuse (30) und das Dichtungsteil für eine Positionierung stufenweise angeordnet sind.

17. Photoelektrischer Sensor nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch ge kennzeichnet, daß er weiterhin eine rückseitige Abdeckung (42) aufweist, die aus einem lichtabschirmenden Material gebildet ist und das Substrat (31) in dem Gehäuse (30) festhält.

18. Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (31), das Abschirmteil (41) und die rückseitige Abdeckung (42) Konkavitäten und Konvexitäten aufweisen, die in einander berührenden Teilen zusammen passen.

19. Photoelektrischer Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (30) an Enden der Lichtführungsteile eine Trennlinie (L) für eine Form aufweist.

20. Photoelektrischer Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmteil (41) Nasen (70) aufweist, die an Stellen, an denen das Abschirmteil (41) das Gehäuse (30) berührt, jeweils einen Lichtaus gangsteil und einen Lichteingangsteil umgeben.

21. Photoelektrischer Sensor nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (30) eine Dicke aufweist, die sich stufenweise ändert, so daß die Dicke in einem Teil zur Befestigung an einem Gebrauchsgerät kleiner als in dem anderen Teil ist.

22. Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmteil (41) eine Wand aufweist, die höher als eine Fläche des Substrats gegenüber einer Preßverbindungsfläche ist.

23. Photoelektrischer Sensor nach einem der Ansprüche 9 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtvorrichtung (34) und die lichtempfindliche Vorrichtung (35) so auf dem Substrat positioniert sind, daß ihre optischen Achsen parallel zueinander verlaufen.

24. Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin ein Prisma (38) mit einer Lichteingangsfläche aufweist, die im wesent lichen senkrecht zu den optischen Achsen liegt, zum Empfang von Licht von der Leuchtvorrichtung (34) und zum Zurücksenden des Lichts an die lichtempfindliche Vorrichtung (35).