JP2001068692A

JP2001068692A - 受光ユニット

Info

Publication number: JP2001068692A
Application number: JP24044699A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Nishikawa; 尚之西川; Shinji Kirihata; 慎司桐畑; Hiroshi Yamanaka; 山中　　浩; Toshiyuki Suzuki; 俊之鈴木
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2001-03-16
Anticipated expiration: 2019-08-26
Also published as: JP3800880B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光を利用した機器あるいは装置等に共通に用い
ることができ、位置決めが容易であり且つ小型化が図れ
る受光ユニットを提供する。【解決手段】直方体に形成されたＭＩＤ（Molded Inter
connection Device）の天面に受光素子２及び受光レン
ズ３を実装し、側面に受光素子２の出力信号等の処理を
行うための信号処理手段を構成する電子部品（抵抗やコ
ンデンサ等のチップ部品４並びに信号処理用のＩＣ５
等）を実装する。さらに、ＭＩＤ１の天面と背向する底
面に接続用端子６を設けて受光ユニットＡを構成してい
る。故に、受光素子２と受光レンズ３の位置決めが正確
に行える。しかも、ダストセンサや煙センサあるいは煙
感知器などの光散乱式粒子検知センサ、あるいは光電ス
イッチのように光を利用した機器や装置等の受光部分に
共通して用いることができるから、汎用化が図れてコス
トダウンが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光散乱式粒
子検知センサや光電スイッチのように光を利用した機器
あるいは装置等に用いられる受光ユニットに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、センサやスイッチの分野では
光を利用した機器あるいは装置等が種々実用化されてい
るが、そのうちの一つとして煙粒子による散乱光を利用
して煙の濃度を感知する、いわゆる光電式煙感知器があ
る。図２９は従来の光電式煙感知器の上面断面図を示し
ており、ハウジング１３で構成される暗箱内に設けられ
た発光ダイオード等の発光素子９と、受光軸を発光素子
９の光軸と所定角度だけずらして設けられたフォトダイ
オード等の受光素子２と、受光素子２に光を集光する受
光レンズ３０と、発光素子９、受光素子２並びに後述す
る回路を構成する電子部品が実装されたプリント配線基
板から成る回路基板３１と、回路基板３１との間で発光
素子９や受光レンズ３を挟み込んで固定するとともに回
路基板３１に実装された電子部品３２を覆い隠す光学基
台３３とを備えている。ここで発光素子９から放射され
る光が届く領域を投光領域Ｍ１、受光素子２で光を受光
できる領域を受光領域Ｍ２、投光領域Ｍ１と受光領域Ｍ
２とが重なった部分を検知領域Ｍ３とする。

【０００３】そして、発光素子９から投光された光が、
ハウジング１３内に流入して検知領域Ｍ３に達した煙な
どの粒子に散乱して散乱光が発生する。この散乱光を受
光した受光素子２が受光光量に応じた微少な電流を出力
し、この電流を増幅して受光素子２の受光光量レベルを
知ることで煙の濃度を感知することができる。

【０００４】このような光電式煙感知器は図３０に示す
ような回路構成を有している。まず、クロック回路７か
ら出力される一定周期のパルス信号が発光回路８に入力
されており、発光回路８が入力パルス信号に基づいて発
光素子９をパルス的に発光させる。発光素子９から投光
領域Ｍ１に投光された光は検知領域Ｍ３に存在する煙な
どの粒子に照射され、その一部が散乱により受光レンズ
３に入射して受光素子２に集光される。受光素子２にお
いて受光した光が電流に変換され、受光素子２の出力電
流がＩ／Ｖ変換回路１０で電圧信号に変換された後に増
幅回路１１で増幅される。ここで、散乱による受光素子
２の受光量は非常に微少なため、一般にはクロック回路
７の出力パルス信号に同期して検波する同期検波回路１
２により、受光信号（増幅回路１１で増幅された電圧信
号）が発光素子９のパルス発光との同期検波が行われ
る。そして、同期検波回路１２で検波された信号のレベ
ルから検知領域に存在する煙粒子の濃度が検出できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来例に
おいては、煙粒子のような微粒子による非常に微小な散
乱光を検出するため、受光部では受光素子２及び受光レ
ンズ３の光軸がずれると、検出精度悪化の原因となる。
そのため、各部品の高精度な実装並びに組み立てが必要
となり、生産性が悪くなるとともに、実装や組み立てに
多大なコストがかかることになる。また、粒子の散乱に
より得られる受光量は数１０ｐＷ〜数ｎＷと非常に微小
であるため、信号処理を行うためには非常に大きな増幅
を必要とする。これを一般のプリント基板上に構成され
る回路で行うと、配線長が長くなるために外部から侵入
してくるノイズなどの影響を受けやすい。さらにその対
策に、一般には非常に大きなシールド板を回路基板全体
を覆うように取り付けているためにコストアップの要因
となっている。また、Ｉ／Ｖ変換回路１０や増幅回路１
１等を一般の回路部品で構成するとプリント基板の形状
も大きくなるために小型化が図れない。さらに、ダスト
センサや煙センサあるいは煙感知器などの光散乱式粒子
検知センサの受光部分においては、光学系及び回路系の
構成部品がほぼ同じであるが、一般の回路部品並びに光
学部品で構成すると汎用化が図れず、コストダウンが図
りにくい。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、光散乱式粒子検知セン
サや光電スイッチのように光を利用した機器あるいは装
置等に共通に用いることができ、位置決めが容易であり
且つ小型化が図れる受光ユニットを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、受けた光を電気信号に変換する
受光素子と、外来の光を受光素子に集光する受光レンズ
と、少なくとも受光素子から出力される電気信号を処理
する信号処理手段とをＭＩＤに実装して成ることを特徴
とし、受光素子と受光レンズの位置決めが正確に行え、
しかもＭＩＤが射出成型品のために形状精度を出しやす
く、発光素子等の投光系との位置決めも行いやすくな
る。また、ユニット化によって信号処理部分が小型化さ
れるとともに配線長も短くなるために耐ノイズ性が向上
する。さらに、ＭＩＤによる３次元立体配線を用いるた
め、平面方向のみならず垂直方向などにも実装できて実
装面積が増え、また回路系のみならず光学系も一緒にＭ
ＩＤに実装することで３次元的な実装が可能となり、小
型化が容易になる。しかも、ダストセンサや煙センサあ
るいは煙感知器などの光散乱式粒子検知センサ、あるい
は光電スイッチのように光を利用した機器や装置等の受
光部分に共通して用いることができるから、汎用化が図
れてコストダウンが可能となる。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、多面体に形成されたＭＩＤの一面に受光素子及び受
光レンズを実装し、他の１乃至複数の面に信号処理手段
を構成する電子部品を実装するとともに、さらに他の面
に接続用端子を設けたことを特徴とし、請求項１の発明
と同様の作用を奏する。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、ＭＩＤの受光素子及び受光レンズが実装された面
を、少なくとも接続用端子を設けた面に対して傾斜させ
たことを特徴とし、請求項２の発明の作用に加えて、受
光ユニットとしての取り付けの自由度を増やすことがで
きる。また、ＭＩＤであることから傾斜角度を任意且つ
高精度に設定することが可能である。

【００１０】請求項４の発明は、請求項２又は３の発明
において、ＭＩＤの一面に凹部を形成して凹部の底面に
受光素子を実装するとともに凹部の側面を底面に向けて
徐々に開口径が小さくなるように傾斜するテーパ面とし
たことを特徴とし、請求項２又は３の発明の作用に加え
て、受光素子における受光効率が向上でき、より微弱な
光が検知できる。また、受光レンズと受光素子との間の
距離が稼げるために光学設計の自由度が増える。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、一面に凹所を有する多面体から成るＭＩＤを形成
し、凹所の底面に受光素子を実装し、凹所の底面と背向
するＭＩＤの一面に受光レンズを実装し、他の１乃至複
数の面に信号処理手段を構成する電子部品を実装すると
ともに、さらに何れかの面に接続用端子を設け、周面が
鏡面加工された貫通孔から成る導光管を凹所の底面に設
けて受光素子と受光レンズとを光学的に結合したことを
特徴とし、請求項１の発明の作用に加えて、受光素子を
ＭＩＤの凹所の底面に実装するために貫通孔の形状に影
響されず、導光管の形状の自由度が増える。また、受光
素子はフリップチップ実装などで簡単に実装することが
できる。

【００１２】請求項６の発明は、請求項２又は３の発明
において、ＭＩＤの一面に凹所を形成して凹所の底面に
電子部品を実装し、凹所の底面と背向するＭＩＤの他の
面に受光素子及び受光レンズを実装するとともに凹所の
底面から背向する表面に貫通するスルーホールを用いて
電子部品と受光素子の電気配線を行ったことを特徴と
し、請求項２又は３の発明の作用に加えて、電子部品の
シールドが容易に行えるようになり、シールドされた電
子部品には外部からの輻射ノイズなどが侵入しにくくな
るから耐ノイズ性を高めることができる。

【００１３】請求項７の発明は、請求項６の発明におい
て、ＭＩＤの一面に凹部を形成して凹部の底面に受光素
子を実装するとともに凹部の側面を底面に向けて徐々に
開口径が小さくなるように傾斜するテーパ面としたこと
を特徴とし、請求項６の発明の作用に加えて、受光素子
における受光量を増やすことができる。

【００１４】請求項８の発明は、請求項１の発明におい
て、一面に凹所を有する多面体から成るＭＩＤを形成
し、凹所の底面に受光素子並びに電子部品を実装し、凹
所の底面と背向するＭＩＤの一面に受光レンズを実装
し、他の面に接続用端子を設けるとともに、周面が鏡面
加工された貫通孔から成る導光管を凹所の底面に設けて
受光素子と受光レンズとを光学的に結合したことを特徴
とし、受光素子並びに電子部品をＭＩＤの表面に実装す
る構成に比較して耐ノイズ性を大幅に向上することがで
きる。また、導光管を用いて受光素子に光を導くことに
より、受光領域を簡単に制限することができる。さらに
受光レンズと受光素子との間の距離が稼げるために光学
設計の自由度が増えるとともに受光素子と電子部品との
間の配線が容易に行えるために実装上の自由度も増え
る。

【００１５】請求項９の発明は、請求項８の発明におい
て、貫通孔の周面を凹所の底面に向けて徐々に開口径が
小さくなるように傾斜するテーパ面としたことを特徴と
し、請求項８の発明の作用に加えて、導光管によって受
光素子の受光効率が向上でき、より多くの受光量を確保
することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１〜図５を参照
して本発明の実施形態１を詳細に説明する。

【００１７】本実施形態では、図１に示すように、多面
体（直方体）に形成されたＭＩＤ（Molded Interconnec
tion Device）の一面（以下、この面を「天面」と呼
ぶ）に受光素子２及び受光レンズ３を実装し、天面に隣
り合う他の複数の面（以下、これらの面を「側面」と呼
ぶ）に受光素子２の出力信号等の処理を行うための信号
処理手段を構成する電子部品（抵抗やコンデンサ等のチ
ップ部品４並びに信号処理用のＩＣ５等）を実装すると
ともに、受光素子２及び受光レンズ３の実装面（天面）
と背向する面（以下、この面を「底面」と呼ぶ）に接続
用端子６を設けて受光ユニットＡを構成している。

【００１８】ＭＩＤ１は、合成樹脂の射出成形によって
直方体を形成し、その後に直方体全体に銅スパッタリン
グ法によって銅薄膜を蒸着させ、レーザを利用して回路
として必要な部分と不必要な部分とを分離し、電気めっ
きにより回路として必要な部分にのみめっきを施すなど
の方法により製作される。また、この他にも、回路とし
て必要な部分にめっきが付く樹脂を成形し（１ｓｈｏｔ
目）、その後で回路として不必要な部分にめっきが付か
ない樹脂を１ｓｈｏｔ目の樹脂成形品の上からインサー
ト成形する（２ｓｈｏｔ目）、いわゆる２ショット法で
製作することもできる。

【００１９】また、受光素子２には一般にＰｉｎホトダ
イオード等が用いられるが、Ｓｉ等で形成された受光部
一体型のＩＣでも構わない。また、受光量が大きい場合
には受光レンズ３が不要となり、そのときは受光レンズ
３を省いたり、形状を平面にしてレンズ効果を持たせな
い構造にすることも可能である。

【００２０】ここで、受光素子２と受光レンズ３とは、
入射光の検知精度を確保するために互いの光軸を正確に
合わせることが必要且つ重要となるが、ＭＩＤ１の天面
に受光素子２と受光レンズ３を実装することにより、高
精度な光軸合わせが容易に実現できる。また、受光レン
ズ３の成形にはトランスファモールド成形等が用いられ
る。あるいは受光レンズ３だけ別に成形しておいて、後
でＭＩＤ１の天面に接着することも可能である。このと
きＭＩＤ１は射出成形で形成されるため、受光レンズ３
を正確に位置決めして成形又は接着することが容易であ
り、従来多大な時間を必要とした光軸合わせのための調
整作業を無くすことができる。

【００２１】図１及び図３に示すようにＭＩＤ１の背向
する一対の側面から底面にかけて各々接続用端子６が４
つずつ露設されている。受光素子２、チップ部品４並び
にＩＣ５が、上述のようにしてＭＩＤ１に形成された３
次元立体配線（図示せず）によって互いに且つ接続用端
子６と電気的に接続される。このようにＭＩＤ１による
３次元立体配線を用いるため、平面方向のみならず垂直
方向などに実装面積を増やすことができ、ＭＩＤ１の６
面全てを実装面にすることで上部（天面の方向）からみ
た寸法を大きくすることなく小型化が可能である。ま
た、チップ部品４やＩＣ５等の回路系のみならず、受光
素子２並びに受光レンズ３の光学系も一つのＭＩＤに実
装して１つのユニット（受光ユニットＡ）に構成してい
るから、３次元的な実装が可能となって小型化が容易と
なる。

【００２２】ところで本実施形態の受光ユニットＡは、
従来例で説明した光電式煙感知器やダストセンサに用い
られる。図４に示すように受光ユニットＡは発光素子９
とともに光学基台１４にマウントされてハウジング１３
内に収納される。また、受光ユニットＡと発光素子９と
は、フレキシブルプリント基板あるいは光学基台１４に
同時成形されたリードフレーム等に半田又は導電性接着
剤により接合されて電気的な配線が行われる。また、図
４には図示していないが、煙感知器の場合には一般にハ
ウジング１３内を暗室にするためのラビリンスや、ハウ
ジング１３内への虫の侵入を防ぐための防虫網などがハ
ウジング１３に取り付けられる。さらにハウスダストを
検出するダストセンサの場合には、埃を内部に侵入させ
るための開口部がハウジング１３に設けられる。

【００２３】ここで、上記光電式煙感知器やダストセン
サの回路構成は図５に示すように従来例と共通であっ
て、一定周期のパルス信号を出力するクロック回路７
と、クロック回路７からの入力パルス信号に基づいて発
光素子９をパルス的に発光させる発光回路８と、受光素
子２の出力電流を電圧信号に変換するＩ／Ｖ変換回路１
０と、Ｉ／Ｖ変換回路１０の出力電圧を増幅する増幅回
路１１と、クロック回路７の出力パルス信号に同期して
増幅回路１１で増幅された電圧信号を発光素子９のパル
ス発光と同期検波する同期検波回路１２とを備え、これ
らの各回路を構成する電子部品（チップ部品４やＩＣ５
等）がＭＩＤ１の側面に実装されている。このように従
来例においては平板状の回路基板３１に実装されていた
チップ部品４やＩＣ５と受光素子２をＭＩＤ１に実装し
たので、受光素子２からＩ／Ｖ変換回路１０を経て増幅
回路１１に到るまでの配線長が短くなって耐ノイズ性が
向上するという利点がある。なお、各回路の動作は従来
例と共通であるから説明を省略する。

【００２４】また、上記回路構成及び光学系の構成は煙
感知器やダストセンサあるいは煙センサ等の光散乱式粒
子検知センサとして共通であるので、本実施形態の受光
ユニットＡを上記何れの機器あるいは装置にも用いるこ
とができ、汎用化が図れてコストダウンが可能となる。

【００２５】ところで、図６及び図７に示すように本実
施形態の受光ユニットＡをＴＯ−５のような小型パッケ
ージに収納することで耐ノイズ性を向上させることも可
能である。而して、円盤状のステム１５から突出するス
テム側端子１６に、導電性接着剤や半田などを用いてＭ
ＩＤ１の底面に露出する接続用端子６を接続し、底面に
光学フィルタ１７が付設された略円筒形のキャン１８を
ステム１５に被せることで受光ユニットＡをパッケージ
内に収納すれば、より耐ノイズ性の高い受光ユニットが
完成する。なお、このように構成される受光ユニットも
煙感知器に限らず、他の光散乱を用いたダストセンサや
煙センサにも有効である。

【００２６】また、本実施形態における受光ユニットＡ
の回路構成は、受光素子２とＩ／Ｖ変換回路１０と増幅
回路１１という光を利用した機器や装置等の基本的な構
成を有していることから、光散乱の原理を用いない光電
スイッチや減光式の煙感知器にも本実施形態の受光ユニ
ットＡが利用可能である。

【００２７】図８に本実施形態の受光ユニットＡを用い
た光電スイッチＳの回路構成例を示す。発光ダイオード
等の発光素子９から放射した光が物体Ｘに反射し、その
反射光が受光レンズ３を通して受光素子２に入射する。
物体Ｘからの反射光が受光レンズ３を通して受光素子２
に結像する位置は、物体Ｘが光電スイッチＳから遠ざか
った場合は発光素子９側に移動し、物体Ｘが光電スイッ
チＳに近づいた場合はその反対側に結像点が移動する。
このことから、物体Ｘが光電スイッチＳから所定範囲の
距離にあるときだけ受光素子２に光が入射するため、物
体Ｘの存否や物体Ｘまでの距離が判別できる。受光素子
２に光が入射したか否かは、受光ユニットＡで受光素子
２の出力を発光素子９の放射する光と同期検波すること
によって判別できる。このように散乱式のセンサ以外に
も光を利用した機器や装置全般に本実施形態の受光ユニ
ットＡの応用展開が可能である。

【００２８】（実施形態２）図９〜図１１を参照して本
発明の実施形態２を説明する。但し、本実施形態の基本
的な構成は実施形態１と共通するので、共通する構成に
は同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴
となる構成についてのみ説明する。

【００２９】本実施形態は、ＭＩＤ１の受光素子２及び
受光レンズ３が実装された面（天面）の一部を、接続用
端子６を設けた底面に対して傾斜させた点に特徴があ
る。

【００３０】従来例でも説明したように一般の光散乱式
の煙感知器においては、受光素子２及び受光レンズ３の
受光軸を発光素子９の光軸と所定角度だけずらしてハウ
ジング１３内に収納されるから、実施形態１における受
光ユニットＡの構成では、光学基台１４にマウントして
受光軸を傾ける必要がある。

【００３１】それに対して本実施形態では、図９及び図
１０に示すようにＭＩＤ１の受光素子２及び受光レンズ
３が実装された面（天面）の一部を、接続用端子６を設
けた底面に対して傾斜させているから、図１１に示すよ
うにハウジング１３内に収納する際に光学基台２６に直
接取り付ける必要が無く、発光素子９とともに平板状の
プリント基板２７に実装することができ、取り付けの自
由度を増やすことができる。また、ＭＩＤ１は射出成形
により形成されるため、天面の傾斜角度を任意且つ高精
度に設定することが可能であり、発光素子９との光学的
な位置決めが簡便になるという利点がある。

【００３２】（実施形態３）図１２及び図１３を参照し
て本発明の実施形態３を説明する。但し、本実施形態の
基本的な構成は実施形態１と共通するので、共通する構
成には同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の
特徴となる構成についてのみ説明する。

【００３３】本実施形態は、ＭＩＤ１の天面に凹部１９
を形成し、この凹部１９の底面に受光素子２を実装する
とともに凹部１９の側面１９ａを底面に向けて徐々に開
口径が小さくなるように傾斜するテーパ面とした点に特
徴がある。

【００３４】図１２に示すようにＭＩＤ１の天面に開口
形状が略矩形の凹部１９が形成してあり、開口径が底面
に向けて徐々に小さくなるように凹部１９の４つの側面
１９ａがテーパ面としてあり、さらに、これら４つの側
面１９ａにはそれぞれ鏡面加工が施してある。

【００３５】而して、図１３に示すように受光レンズ３
によって凹部１９の開口端面に集光された光は、凹部１
９の側面１９ａで反射されて凹部１９の底面に実装され
ている受光素子２に入射する。すなわち、光が入射する
凹部１９の開口端面の面積Ｓ２よりも十分小さな受光面
積Ｓ１を有する受光素子２により、凹部１９の開口端面
に当該開口端面と同じ受光面積を有する受光素子を配置
した場合と同じ受光量が得られることになる。これによ
り、より受光面積の小さい受光素子２を使用できるた
め、さらに受光ユニットＡ全体の小型が図れる。また受
光素子２を凹部１９の底面に実装することにより、受光
レンズ３と受光素子２の間隔を稼ぐことができるため、
光学設計上の自由度が増えるという利点がある。なお、
凹部１９の側面１９ａを平面ではなく曲面としても同様
の効果を奏することができる。

【００３６】（実施形態４）図１４〜図１６を参照して
本発明の実施形態４を説明する。但し、本実施形態の基
本的な構成は実施形態１と共通するので、共通する構成
には同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特
徴となる構成についてのみ説明する。

【００３７】本実施形態は、ＭＩＤ１の底面に凹所２０
を形成し、この凹所２０の底面に受光素子２を実装し、
凹所２０の底面と背向するＭＩＤ１の天面に受光レンズ
３を実装するとともに、周面が鏡面加工された貫通孔か
ら成る導光管２１を凹所２０の底面に設けて受光素子２
と受光レンズ３とを光学的に結合した点に特徴がある。

【００３８】実施形態３の構造においては、ＭＩＤ１の
天面に設けた凹部１９の底面に受光素子２を実装してい
るため、凹部１９の底面が小さすぎたり、あるいは凹部
１９の深さが深すぎると実装作業が困難になる。

【００３９】しかしながら、本実施形態では、図１６に
示すようにＭＩＤ１の底面に設けた凹所２０の底面に受
光素子２を実装するとともに、図１４に示すように凹所
２０の底面に設けた断面形状略円形の貫通孔から成る導
光管２１によりＭＩＤ１の天面に実装した受光レンズ３
と受光素子２とを光学的に結合しているため、導光管２
１を形成する貫通孔がどのような深い形状であっても受
光素子２が容易に実装できるという利点がある。なお、
受光素子２はフリップチップ実装などにより凹所２０の
底面に容易に実装することが可能である。

【００４０】また、導光管２１を設けているため、実施
形態３と同様に光が入射する導光管２１の入射口の面積
よりも十分小さな受光面積を有する受光素子２で、導光
管２１の入射口と同じ受光面積を有する受光素子を配置
した場合と同じ受光量が得られることになる。これによ
り、より受光面積の小さい受光素子２を使用できるた
め、さらに受光ユニットＡ全体の小型化が図れる。

【００４１】（実施形態５）図１７〜図１９を参照して
本発明の実施形態５を説明する。但し、本実施形態の基
本的な構成は実施形態１と共通するので、共通する構成
には同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特
徴となる構成についてのみ説明する。

【００４２】本実施形態は、ＭＩＤ１の底面に凹所２０
を形成し、この凹所２０の底面にチップ部品４やＩＣ５
等の電子部品を実装し、凹所２０の底面と背向するＭＩ
Ｄ１の天面に受光素子２及び受光レンズ３を実装すると
ともに凹所２０の底面から天面に貫通するスルーホール
２２を用いて電子部品と受光素子２の電気配線を行った
点に特徴がある。このように電子部品をＭＩＤ１の凹所
２０内に実装すれば、後述するように信号処理を行う電
子部品のシールドが容易に行えるようになり、シールド
された電子部品には外部からの輻射ノイズなどが侵入し
にくくなるから耐ノイズ性を高めることができる。ま
た、実施形態１〜４のように電子部品をＭＩＤ１の側面
に実装する構造に比較して受光ユニットＡの外形寸法の
小型化が図れる。

【００４３】本実施形態においては、図１９に示すよう
にＭＩＤ１の側面にめっきを施し、導電性材料によって
断面形状略コ字形に形成されたシールド板２３をＭＩＤ
１の底面に被せて凹所２０を閉塞するとともに、シール
ド板２３の側片２３ａ，２３ａとＭＩＤ１の側面（めっ
きされた面）とを導電性接着剤などにより接着して機械
的な結合と電気的な導通を同時に行っている。ここで、
ＭＩＤ１の側面はグランドラインと接続されるため、シ
ールド板２３もグランドラインに接続される。その結
果、ＭＩＤ１の凹所２０の底面に実装された電子部品が
シールド板２３並びにＭＩＤ１のめっきされた側面によ
ってシールドされるため、凹所２０内に実装された電子
部品には外部からの輻射ノイズなどが侵入しにくくな
り、耐ノイズ性を高めることができる。その結果、耐ノ
イズ性の向上を図るために図６に示したようなキャンパ
ッケージを施す必要が無く、電子部品のシールドが容易
に行える。

【００４４】なお、シールド板２３の構造は本実施形態
のものに限定する趣旨ではなく、例えばプリント基板に
直接ＭＩＤ１を実装することで凹所２０の開口面をプリ
ント基板に形成されたグランド面で塞ぐようにしたり、
あるいはシールド板をＭＩＤやフレキシブル基板などで
作成しても良い。

【００４５】また、図２０〜図２２に示すように、ＭＩ
Ｄ１の天面に断面形状略円形の凹部１９′を形成し、こ
の凹部１９′の底面に受光素子２を実装するとともに凹
部１９′の側面１９ａ′を底面に向けて徐々に開口径が
小さくなるように傾斜するテーパ面とすれば、実施形態
３と同様に光が入射する凹部１９′の開口端面の面積よ
りも十分小さな受光面積を有する受光素子２で、凹部１
９′の開口端面と同じ受光面積を有する受光素子を配置
した場合と同じ受光量が得られることになるから、小さ
い受光素子２を使用しても十分な受光量を確保すること
ができる。

【００４６】（実施形態６）図２３〜図２５を参照して
本発明の実施形態６を説明する。但し、本実施形態の基
本的な構成は実施形態４及び実施形態５と共通するの
で、共通する構成には同一の符号を付して説明を省略
し、本実施形態の特徴となる構成についてのみ説明す
る。

【００４７】本実施形態は、実施形態５の構造におい
て、実施形態４と同様にＭＩＤ１の凹所２０の底面に受
光素子２を実装するとともに、周面が鏡面加工された貫
通孔から成る導光管２４を凹所２０の底面に設けて受光
素子２と受光レンズ３とを光学的に結合した点に特徴が
ある。

【００４８】而して本実施形態では、実施形態５と同様
にＭＩＤ１の凹所２０の底面に実装された電子部品だけ
でなく受光素子２もシールド板２３並びにＭＩＤ１のめ
っきされた側面によってシールドされるため、凹所２０
内に実装された電子部品及び受光素子２には外部からの
輻射ノイズなどが侵入しにくくなり、耐ノイズ性をより
高めることができる。その結果、耐ノイズ性の向上を図
るために図６に示したようなキャンパッケージを施す必
要が無く、電子部品のシールドが容易に行える。また、
凹所２０の底面に導光管２４を設けているため、受光素
子２の受光範囲を制限することができる。さらに、受光
レンズ３と受光素子２の間隔を稼ぐことができるため、
光学設計上の自由度が増えるという利点や、スルーホー
ル２２による電気配線が不要となるために実装上の自由
度が増すという利点もある。

【００４９】なお、図２６〜図２８に示すように導光管
２４の周面を底面に向けて開口径が小さくなるように傾
斜するテーパ面とすれば、実施形態４と同様に光が入射
する導光管２４の入射口の面積よりも十分小さな受光面
積を有する受光素子２で、導光管２４の入射口と同じ受
光面積を有する受光素子を配置した場合と同じ受光量が
得られることになるから、小さい受光素子２を使用して
も十分な受光量を確保することができる。

【００５０】

【発明の効果】請求項１の発明は、受けた光を電気信号
に変換する受光素子と、外来の光を受光素子に集光する
受光レンズと、少なくとも受光素子から出力される電気
信号を処理する信号処理手段とをＭＩＤに実装して成る
ので、受光素子と受光レンズの位置決めが正確に行え、
しかもＭＩＤが射出成型品のために形状精度を出しやす
く、発光素子等の投光系との位置決めも行いやすくな
り、また、ユニット化によって信号処理部分が小型化さ
れるとともに配線長も短くなるために耐ノイズ性が向上
し、さらに、ＭＩＤによる３次元立体配線を用いるた
め、平面方向のみならず垂直方向などにも実装できて実
装面積が増え、また回路系のみならず光学系も一緒にＭ
ＩＤに実装することで３次元的な実装が可能となり、小
型化が容易になるという効果がある。しかも、ダストセ
ンサや煙センサあるいは煙感知器などの光散乱式粒子検
知センサ、あるいは光電スイッチのように光を利用した
機器や装置等の受光部分に共通して用いることができる
から、汎用化が図れてコストダウンが可能となるという
効果がある。

【００５１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、多面体に形成されたＭＩＤの一面に受光素子及び受
光レンズを実装し、他の１乃至複数の面に信号処理手段
を構成する電子部品を実装するとともに、さらに他の面
に接続用端子を設けたので、請求項１の発明と同様の効
果を奏する。

【００５２】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、ＭＩＤの受光素子及び受光レンズが実装された面
を、少なくとも接続用端子を設けた面に対して傾斜させ
たので、請求項２の発明の効果に加えて、受光ユニット
としての取り付けの自由度を増やすことができるという
効果がある、また、ＭＩＤであることから傾斜角度を任
意且つ高精度に設定することが可能である。

【００５３】請求項４の発明は、請求項２又は３の発明
において、ＭＩＤの一面に凹部を形成して凹部の底面に
受光素子を実装するとともに凹部の側面を底面に向けて
徐々に開口径が小さくなるように傾斜するテーパ面とし
たので、請求項２又は３の発明の効果に加えて、受光素
子における受光効率が向上でき、より微弱な光が検知で
き、また、受光レンズと受光素子との間の距離が稼げる
ために光学設計の自由度が増えるという効果がある。

【００５４】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、一面に凹所を有する多面体から成るＭＩＤを形成
し、凹所の底面に受光素子を実装し、凹所の底面と背向
するＭＩＤの一面に受光レンズを実装し、他の１乃至複
数の面に信号処理手段を構成する電子部品を実装すると
ともに、さらに何れかの面に接続用端子を設け、周面が
鏡面加工された貫通孔から成る導光管を凹所の底面に設
けて受光素子と受光レンズとを光学的に結合したので、
請求項１の発明の効果に加えて、受光素子をＭＩＤの凹
所の底面に実装するために貫通孔の形状に影響されず、
導光管の形状の自由度が増え、また、受光素子はフリッ
プチップ実装などで簡単に実装することができるという
効果がある。

【００５５】請求項６の発明は、請求項２又は３の発明
において、ＭＩＤの一面に凹所を形成して凹所の底面に
電子部品を実装し、凹所の底面と背向するＭＩＤの他の
面に受光素子及び受光レンズを実装するとともに凹所の
底面から背向する表面に貫通するスルーホールを用いて
電子部品と受光素子の電気配線を行ったので、請求項２
又は３の発明の効果に加えて、電子部品のシールドが容
易に行えるようになり、シールドされた電子部品には外
部からの輻射ノイズなどが侵入しにくくなるから耐ノイ
ズ性を高めることができるという効果がある。

【００５６】請求項７の発明は、請求項６の発明におい
て、ＭＩＤの一面に凹部を形成して凹部の底面に受光素
子を実装するとともに凹部の側面を底面に向けて徐々に
開口径が小さくなるように傾斜するテーパ面としたの
で、請求項６の発明の効果に加えて、受光素子における
受光量を増やすことができるという効果がある。

【００５７】請求項８の発明は、請求項１の発明におい
て、一面に凹所を有する多面体から成るＭＩＤを形成
し、凹所の底面に受光素子並びに電子部品を実装し、凹
所の底面と背向するＭＩＤの一面に受光レンズを実装
し、他の面に接続用端子を設けるとともに、周面が鏡面
加工された貫通孔から成る導光管を凹所の底面に設けて
受光素子と受光レンズとを光学的に結合したので、受光
素子並びに電子部品をＭＩＤの表面に実装する構成に比
較して耐ノイズ性を大幅に向上することができ、また、
導光管を用いて受光素子に光を導くことにより、受光領
域を簡単に制限することができ、さらに受光レンズと受
光素子との間の距離が稼げるために光学設計の自由度が
増えるとともに受光素子と電子部品との間の配線が容易
に行えるために実装上の自由度も増えるという効果があ
る。

【００５８】請求項９の発明は、請求項８の発明におい
て、貫通孔の周面を凹所の底面に向けて徐々に開口径が
小さくなるように傾斜するテーパ面としたので、請求項
８の発明の効果に加えて、導光管によって受光素子の受
光効率が向上でき、より多くの受光量を確保することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の斜視図である。

【図２】同上の側面図である。

【図３】同上の底面図である。

【図４】同上を用いた光電式煙感知器の断面図である。

【図５】同上の回路ブロック図である。

【図６】同上をパッケージする分解斜視図である。

【図７】同上をパッケージした斜視図である。

【図８】同上を用いた光電スイッチの概略構成図であ
る。

【図９】実施形態２の斜視図である。

【図１０】同上の側面図である。

【図１１】同上を用いた光電式煙感知器の断面図であ
る。

【図１２】実施形態３の側面断面図である。

【図１３】同上の説明図である。

【図１４】実施形態４の側面断面図である。

【図１５】同上の斜視図である。

【図１６】同上の底面から見た分解斜視図である。

【図１７】実施形態５の側面断面図である。

【図１８】同上の斜視図である。

【図１９】同上の底面から見た分解斜視図である。

【図２０】同上の他の構成を示す側面断面図である。

【図２１】同上の斜視図である。

【図２２】同上の底面から見た分解斜視図である。

【図２３】実施形態６の側面断面図である。

【図２４】同上の斜視図である。

【図２５】同上の底面から見た分解斜視図である。

【図２６】同上の他の構成を示す側面断面図である。

【図２７】同上の斜視図である。

【図２８】同上の底面から見た分解斜視図である。

【図２９】従来の光電式煙感知器の断面図である。

【図３０】同上の回路ブロック図である。

【符号の説明】

Ａ受光ユニット１ＭＩＤ２受光素子３受光レンズ４チップ部品５ＩＣ６接続用端子

フロントページの続き (72)発明者山中浩大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者鈴木俊之大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 5F088 BA15 BA16 BB10 EA06 JA03 JA12 JA14 JA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受けた光を電気信号に変換する受光素子
と、外来の光を受光素子に集光する受光レンズと、少な
くとも受光素子から出力される電気信号を処理する信号
処理手段とをＭＩＤに実装して成ることを特徴とする受
光ユニット。
【請求項２】多面体に形成されたＭＩＤの一面に受光
素子及び受光レンズを実装し、他の１乃至複数の面に信
号処理手段を構成する電子部品を実装するとともに、さ
らに他の面に接続用端子を設けたことを特徴とする請求
項１記載の受光ユニット。
【請求項３】ＭＩＤの受光素子及び受光レンズが実装
された面を、少なくとも接続用端子を設けた面に対して
傾斜させたことを特徴とする請求項２記載の受光ユニッ
ト。
【請求項４】ＭＩＤの一面に凹部を形成して凹部の底
面に受光素子を実装するとともに凹部の側面を底面に向
けて徐々に開口径が小さくなるように傾斜するテーパ面
としたことを特徴とする請求項２又は３記載の受光ユニ
ット。
【請求項５】一面に凹所を有する多面体から成るＭＩ
Ｄを形成し、凹所の底面に受光素子を実装し、凹所の底
面と背向するＭＩＤの一面に受光レンズを実装し、他の
１乃至複数の面に信号処理手段を構成する電子部品を実
装するとともに、さらに何れかの面に接続用端子を設
け、周面が鏡面加工された貫通孔から成る導光管を凹所
の底面に設けて受光素子と受光レンズとを光学的に結合
したことを特徴とする請求項１記載の受光ユニット。
【請求項６】ＭＩＤの一面に凹所を形成して凹所の底
面に電子部品を実装し、凹所の底面と背向するＭＩＤの
他の面に受光素子及び受光レンズを実装するとともに凹
所の底面から背向する表面に貫通するスルーホールを用
いて電子部品と受光素子の電気配線を行ったことを特徴
とする請求項２又は３記載の受光ユニット。
【請求項７】ＭＩＤの一面に凹部を形成して凹部の底
面に受光素子を実装するとともに凹部の側面を底面に向
けて徐々に開口径が小さくなるように傾斜するテーパ面
としたことを特徴とする請求項６記載の受光ユニット。
【請求項８】一面に凹所を有する多面体から成るＭＩ
Ｄを形成し、凹所の底面に受光素子並びに電子部品を実
装し、凹所の底面と背向するＭＩＤの一面に受光レンズ
を実装し、他の面に接続用端子を設けるとともに、周面
が鏡面加工された貫通孔から成る導光管を凹所の底面に
設けて受光素子と受光レンズとを光学的に結合したこと
を特徴とする請求項１記載の受光ユニット。
【請求項９】貫通孔の周面を凹所の底面に向けて徐々
に開口径が小さくなるように傾斜するテーパ面としたこ
とを特徴とする請求項８記載の受光ユニット。