JP2002071457A - 光センサのフィルタ取付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルタの有効面積を最大限に確保しつつ、
フィルタの位置決めを容易に行うことができると共に、
容易に加工可能であり、ケース内の気密性の信頼性が確
保できる光センサのフィルタ取付構造を提供する。 【解決手段】 取付窓３７は、キャップ３の上面に内側
へ向かって略円形状又は楕円形状に凹んで形成された段
部３１内に略矩形状に形成されたフィルタ２が嵌合され
る大きさで、且つ、段部３１を形成する円又は楕円の円
弧によって四隅を切り落とされた略矩形状に穿設され、
該キャップの内側から取付窓３７にフィルタ２を嵌合す
ることにより該フィルタ２の四隅をキャップ３の内表面
に密着させて支持すると共に、該フィルタ２の側面を取
付窓３７の側面に密接させて支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線、紫外線、
可視光線等の光センサのフィルタ取付構造に関し、更に
詳しくは、光センサのキャップの上面に穿設された取付
窓にフィルタを装着するための光センサのフィルタ取付
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】光センサは、位置センサ、長さ・幅等の
寸法センサ、変位センサ、温度センサとして精密工作機
器、精密測定機器、自動ドア、照明機器、セキュリティ
機器、耳式体温計、電子レンジの食品温度検知などに広
く使用されている。従来の光センサの一例としては、図
８に示すような赤外線センサがある。この赤外線センサ
５０は、概略として、円筒形のキャップ６１とそれと組
み合わされるステム６３とにより形成されるケース６５
内に赤外線を吸収する吸収膜５３を内装して形成されて
いる。すなわち、キャップ６１及びステム６３は金属材
料、例えば、鉄または、鉄・ニッケル・コバルトより構
成された導電性の金属材料よりなり、必要に応じてメッ
キが施され、キャップ６１とステム６３を組み合わせた
ケース６５内にシリコン等によって形成された基台５５
が収納されており、その基台５５に赤外線を吸収する吸
収膜５３が取着されて内装されている。そして、吸収膜
５３側にある図示しない温接点と基台５５側にある図示
しない冷接点とがポリシリコン及びアルミニウムから構
成される熱電対により直列に接続されている。赤外線を
吸収する吸収膜５３は、熱容量が小さく、温度の変化に
敏感に反応させるために薄膜構造とされている。また、
基台５５の中央部の下側には空間部が設けられ、温接点
と冷接点の温度差が確保されるようになっている。基台
５５の下部には熱電対により得られた電圧の感度を増幅
するアンプ回路を備えた回路基板５７が配置され、回路
基板５７からは複数の端子７１、７１が伸びている。
尚、キャップ６１及びステム６３にはそれぞれ半径方向
に突出するノーズ６１ａ、６３ａが形成されており、こ
のノーズ６１ａ、６３ａを一致させることにより両者の
位置合わせが行なわれる。

【０００３】一方、円筒形のキャップ６１の上面には円
形状のフィルタ取付窓６７が穿設され、キャップの内側
からフィルタ５１が装着されている。フィルタ５１は、
所望の波長領域の赤外線を透過させ、それ以外の波長の
光を除去するものであり、例えば、平行に配置されたシ
リコン板に形成された干渉膜等により形成されている。
フィルタ５１と取付窓６７とは樹脂製の接着剤により封
止され、赤外線センサ５０内部の気密性が確保されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】フィルタ５１は製造・
加工のしやすさから略矩形又は、一般的には略正方形に
形成されているが、キャップ６１に穿設された取付窓６
７が円形状である場合には取付窓６７から外れたフィル
タ５１の四隅部分は全く使用されないこととなる。フィ
ルタ５１は高価であるため使用されない部分があるのは
好ましくなく、また、赤外線センサのコストにも影響す
る。従って、フィルタ５１の形状を取付窓６７の形状に
合わせて円形にすることも考えられる。しかし、円形に
型取りしたフィルタウエハの残りの部分は使用されない
ことには変りがなく結果的にはコストはあまり変わらな
い。そこで、取付窓６７をフィルタ５１の形状に合わせ
て四角形にすることが考えられるが、取付窓６７を四角
形にすると今度はフィルタ５１が取付窓６７に正し位置
に装着されるように位置決めを行う必要がある。フィル
タ５１の位置決めの方法としては、例えば図９に示すよ
うに、取付窓６７の四隅の角を丸抜きし、丸抜きした取
付窓６７の角部にフィルタ５１の四隅を当接させて配置
することにより位置決めを行うことが考えられる。しか
し、この方法では、フィルタ５１と取付窓６７との接触
は側面のみであるためフィルタ５１の水平の位置決めが
しにくく、また四隅に空間６７ａが形成されるため、樹
脂製の接着剤がキャップ６１の外側へ流れ出してしまう
という問題がある。近年の技術の進展に伴って赤外線セ
ンサの大きさもさらに小型化する傾向にあり、キャップ
にフィルタの位置決めのための加工を行うのも困難とな
ってきている。尚、四角形のフィルタの形状としては、
長辺と短辺の比が２：１〜１：１の略矩形のものが採用
されるが、一般的には略正方形状とされている。

【０００５】本発明は、かかる問題点に鑑みなされたも
ので、フィルタの有効面積を最大限に確保しつつ、フィ
ルタの位置決めを容易に行うことが可能な光センサのフ
ィルタ取付構造を提供することを目的とする。また、本
発明は、小型化された光センサであってもそのキャップ
をプレス加工により容易に成型可能な光センサのフィル
タ取付構造を提供することを目的とする。さらに、本発
明は、ケース内の気密性の信頼性が確保できる光センサ
のフィルタ取付構造を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、光センサのキャップの上面に
穿設された取付窓にフィルタを装着するための光センサ
のフィルタ取付構造であって、取付窓は、キャップの上
面に内側へ向かって略円形状又は楕円形状に凹んで形成
された段部内に略矩形状に形成されたフィルタが嵌合さ
れる大きさで、且つ、段部を形成する円又は楕円の円弧
によって四隅を切り落とされた略矩形状に穿設され、該
キャップの内側から取付窓にフィルタを嵌合することに
より該フィルタの四隅をキャップの内表面に密着させて
支持すると共に、該フィルタの側面を取付窓の側面に密
接させて支持することを特徴とする。

【０００７】上記課題を解決するために請求項２記載の
発明は、請求項１に記載の光センサのフィルタ取付構造
において、取付窓は略正方形状に形成されたフィルタが
嵌合可能な略正方形状に穿設されていることを特徴とす
る。

【０００８】上記課題を解決するために請求項３記載の
発明は、請求項１又は２に記載の光センサのフィルタ取
付構造において、取付窓は段部を形成する円又は楕円の
円弧より外側部分の四隅を切り落とされた略矩形状又は
略正方形状に穿設されると共に、取付窓の各辺の長さは
該取付窓の各辺に密接するフィルタの辺の長さの９５％
以下とされていることを特徴とする。

【０００９】上記課題を解決するために請求項４記載の
発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の光セン
サのフィルタ取付構造において、取付窓に嵌合されたフ
ィルタの各辺はそれぞれの辺が接する該取付窓の側面に
該フィルタの各辺の長さの７５〜９５％の長さで密接さ
れることを特徴とする。

【００１０】上記課題を解決するために請求項５記載の
発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の光セン
サのフィルタ取付構造において、キャップはプレス加工
により成型されることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光センサのフ
ィルタ取付構造の一実施形態について図面を参照して説
明する。図１は本発明に係る光センサのフィルタ取付構
造の一実施形態を適用した赤外線センサの斜視図、図２
は図１に示した赤外線センサのキャップの側面断面図、
図３は図２に示した赤外線センサのキャップの平面図で
ある。初めに、本発明に係る光センサのフィルタ取付構
造の一実施形態を適用した赤外線センサ１は、概略とし
て、円筒形状のキャップ３とそれと組み合わされるステ
ム５とにより形成されるケース１０内に赤外線を吸収す
る図示しない吸収膜を内装して形成されている。ここ
で、赤外線センサ１に内装される吸収膜等の内部構造は
従来のものと同様であるため詳しい説明は省略する。

【００１２】キャップ３及びステム５は金属材料、例え
ば、鉄または、鉄・ニッケル・コバルトより構成された
導電性の金属材料により形成されており、この金属製材
料には必要に応じてメッキが施される。キャップ３は、
図２及び図３に示すように、底部が開放された形の円筒
形状を有しており、底部にはフランジ部３５が形成され
ている。そして、フランジ部３５には直径方向に突出す
るノーズ３ａが形成されている。このフランジ部３５に
後述するステム５が組み合わされてケース１０が形成さ
れる。尚、キャップ３の上面の直径は用途や性能等によ
って種々のものがあるが、本実施形態では、その直径は
約４〜１０ｍｍである。

【００１３】円筒形のキャップ３の上面には内側へ向か
って凹んだ形をした略円形状の段部３１が形成されてお
り、その段部３１内にフィルタ２が嵌合される大きさ
で、且つ、段部３１を形成する円の円弧２１ａ、２１ａ
によって四隅を切り落とされた形をした略正方形状の取
付窓３７が穿設されている。換言すれば、キャップ３の
上面に内側へ向かって弓状に凹んだ４つの弓状部３３、
３３が形成されている。そして、この取付窓３７に嵌合
されるフィルタ２はフィルタ２の各辺の長さの７５〜９
５％の長さでそれぞれの辺が接する取付窓３７の側面に
密接される。すなわち、図５に示すように、フィルタ２
のある一辺の長さをＷ１、その辺と密接する取付窓３７
の側面の長さをｗ１とすると、ｗ１の長さはＷ１の長さ
の７５〜９５％とされる。フィルタ２の側面と取付窓３
７の側面とをこの長さで密接させるのは、フィルタ２を
キャップ３の内側から挿入して取付窓３７に装着したと
きにフィルタ２の四隅の角２１、２１をキャップ３の内
表面に密着させて支持するために必要な部分の面積を確
保するためである。ｗ１の長さがＷ１の長さの９５％を
超えるとフィルタ２の四隅の角２１、２１をキャップ３
の内表面に密着させる面積が少なくなりフィルタ２の取
り付け時にフィルタ２が取付窓３７から落下する問題が
出る一方、ｗ１の長さがＷ１の長さの７５％を下回る
と、段部３３とフィルタ２の側面との接触面積が小さく
なるのでフィルタ２の位置決め誤差が大きくなり、また
フィルタ２の有効面積が小さくなるためである。尚、取
り付け時の作業性、位置決め精度の観点から取付窓３７
に嵌合されるフィルタ２はフィルタ２の各辺の長さの８
０〜９０％の長さでそれぞれの辺が接する取付窓３７の
側面に密接するのが好ましい。このようにして取付窓３
７に装着されたフィルタ２は樹脂製の接着剤４０により
封止することにより固着され、赤外線センサ１内部の気
密性が確保される。

【００１４】上述の本発明に係る光センサのフィルタ取
付構造の一実施形態を適用したキャップ３は、プレス加
工により容易に製造・加工される。すなわち、フィルタ
２の有効面積をできるだけ大きく取ると共に、フィルタ
２をキャップ３に正しく位置決めして取り付けることが
できる構造とするために複雑な形状を採用したのではか
えって加工コストをアップさせてしまう。例えば、キャ
ップ３を形成する金属材料の厚みは約０．２ｍｍであ
り、そこにフィルタ２の位置決め構造を形成しようとす
れば構造にかなりの制約を受ける。そのため、上述した
ような形状を採用することによりプレス加工によって簡
単に製造することができ、加工コストを抑えることが可
能となる。

【００１５】ステム５は、キャップ３と組み合わされる
ことによりケース１０を形成し、その内部に赤外線、紫
外線、可視光線を吸収する吸収膜、基板等の部品が内装
される。ステム５の側面にはノーズ５ａが突出して形成
されており、キャップ側のノーズ３ａとステム５側のノ
ーズ５ａを併せることによりキャップ３とステム５の位
置決めが行なわれる。尚、基板からはステム５を貫通し
て複数の端子７、７が伸びている。また、フィルタ２
は、所望の波長領域の赤外線、紫外線、可視光線を透過
させ、それ以外の波長の光を除去するものであり、平行
に配置されたシリコン板に形成された干渉膜等により略
正方形状に形成されている。

【００１６】一方、上述したように取付窓３７の形状が
略正方形状のもののほか、長辺と短辺の比が２：１の略
矩形とされたのものを図６に示す。図６に示された第二
の実施形態におけるキャップ３には楕円形状の取付窓３
７が形成され、長辺と短辺の比が２：１の略矩形とされ
たフィルタ２が嵌合されている。このフィルタ２はフィ
ルタ２の各辺の長さの７５〜９５％の長さでそれぞれの
辺が接する取付窓３７の側面に密接されている。尚、そ
れ以外の構造は基本的に図５に示すキャップ３と同様で
ある。

【００１７】さらに、本発明に係る光センサのフィルタ
取付構造の第三の実施形態を適用したキャップ３を図７
に示す。図７は、キャップ３内に装着されるフィルタ２
の四隅のうちの一つの角２１を拡大して示した底面図で
ある。すなわち、第三の実施形態の取付窓３７は、キャ
ップ３に形成された円形状の段部３１の円弧より外側部
分の四隅が切り落とされて形成された略正方形状に穿設
されおり、そして、その取付窓３７の各辺の長さは取付
窓３７の各辺に密接するフィルタ２の辺の長さの９５％
以下とされている。かかる構造とすることによりフィル
タ２の有効面積を増やして効率的に入射光を取り入れる
ことができる。但し、角２１の面積があまりに少なくな
ると上述したようなフィルタ２の取り付け時にフィルタ
２が取付窓３７から落下する問題が出るおそれがあるこ
とから取付窓３７の各辺の長さは取付窓３７の各辺に密
接するフィルタ２の辺の長さの９５％以下とされる。
尚、それ以外の構造は基本的に図５に示すキャップ３と
同様である。

【００１８】次に、光センサのフィルタ取付構造におけ
るフィルタの取り付け手順について説明する。まず、略
矩形状又は略正方形状に形成されると共に、キャップ３
の上面に形成された略矩形状又は略正方形状の取付窓３
７に嵌合する大きさに形成されたフィルタ２を、図５又
は図６に示すように、キャップ３の底部から挿入する。
そして、キャップ３の上面に内側へ向かって凹んだ形を
した弓状部３３、３３のうち弦に相当する部分にフィル
タ２の側面が密着するようにして装着する。尚、図５及
び図６において弓状部３３、３３は、手前側に突出した
形状となっている。この状態においてフィルタ２の四隅
の角２１、２１はキャップ３の上部側の内表面に接して
おり、この四隅を樹脂製の接着剤により固着する。ま
た、フィルタ２の側面と弓状部３３、３３の弦の部分が
接する部分を樹脂製の接着剤で固着してキャップ３とフ
ィルタ２を接合する。これにより、キャップ３の取付窓
３７にフィルタ２を位置決めを行うと共に、気密性を確
保しつつ装着される。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る光センサの
フィルタ取付構造によれば、取付窓を、キャップの上面
に内側へ向かって略円形状又は楕円形状に凹んで形成さ
れた段部内に略矩形状又は略正方形状に形成されたフィ
ルタが嵌合される大きさで、且つ、段部を形成する円又
は楕円の円弧によって四隅を切り落とされた略矩形状又
は略正方形状に穿設し、該キャップの内側から取付窓に
フィルタを嵌合することにより該フィルタの四隅をキャ
ップの内表面に密着させて支持すると共に、該フィルタ
の側面を取付窓の側面に密接させて支持することとした
ので、フィルタの有効面積を最大限に確保しつつ、フィ
ルタの位置決めを容易に行うことが可能となるという効
果を有する。

【００２０】また、本発明は、小型化された光センサで
あってもそのキャップをプレス加工により容易に成型す
ることができるという効果がある。

【００２１】さらに、本発明は、フィルタをキャップに
密着させて取着することができるのでケース内の気密性
の信頼性を確保することができるという効果がある。取
付窓を段部を形成する円又は楕円の円弧より外側部分の
四隅を切り落とされた略矩形状又は略正方形状に穿設さ
れると共に、取付窓の各辺の長さは該取付窓の各辺に密
接するフィルタの辺の長さの９５％以下とし、また、段
部を取付窓の対角線の交点を中心としてフィルタの対角
線の長さの７５〜９５％の直径を有して形成することと
したのでフィルタの有効面積を大きく取ることができる
のでコストを抑えた光センサを提供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】本発明に係る光センサのフィルタ取付構造の一
実施形態を適用した赤外線センサの斜視図である。

【図２】図２は、図１に示した赤外線センサのキャップ
の側面断面図である。

【図３】図３は、図２に示した赤外線センサのキャップ
の平面図である

【図４】フィルタを取着した状態の赤外線センサのキャ
ップの側面断面図である。

【図５】フィルタを取着した状態の赤外線センサのキャ
ップの底面図である。

【図６】図５とは異なる実施形態の赤外線センサのキャ
ップの底面図である。

【図７】第三の実施形態の赤外線センサのキャップの一
部拡大底面図である。

【図８】従来の赤外線センサの構造を示す側面断面図で
ある。

【図９】従来の取付窓の形状を示す平面図である

【符号の説明】

１ 赤外線センサ ２ フィルタ ３ キャップ ３ａ ノーズ ５ ステム ５ａ ノーズ ７ 端子 １０ ケース ２１ 角 ２１ａ 円弧 ３１ 段部 ３３ 弓状部 ３５ フランジ部 ３７ 取付窓

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光センサのキャップの上面に穿設された
   取付窓にフィルタを装着するための光センサのフィルタ
   取付構造であって、 前記取付窓は、前記キャップの上面に内側へ向かって略
   円形状又は楕円形状に凹んで形成された段部内に略矩形
   状に形成された前記フィルタが嵌合される大きさで、且
   つ、前記段部を形成する円又は楕円の円弧によって四隅
   を切り落とされた略矩形状に穿設され、 該キャップの内側から前記取付窓に前記フィルタを嵌合
   することにより該フィルタの四隅を前記キャップの内表
   面に密着させて支持すると共に、該フィルタの側面を前
   記取付窓の側面に密接させて支持することを特徴とする
   光センサのフィルタ取付構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光センサのフィルタ取
   付構造において、 前記取付窓は略正方形状に形成された前記フィルタが嵌
   合可能な略正方形状に穿設されていることを特徴とする
   光センサのフィルタ取付構造。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の光センサのフィ
   ルタ取付構造において、 前記取付窓は前記段部を形成する円又は楕円の円弧より
   外側部分の四隅を切り落とされた略矩形状又は略正方形
   状に穿設されると共に、前記取付窓の各辺の長さは該取
   付窓の各辺に密接する前記フィルタの辺の長さの９５％
   以下とされていることを特徴とする光センサのフィルタ
   取付構造。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項に記載の
   光センサのフィルタ取付構造において、 前記取付窓に嵌合された前記フィルタの各辺はそれぞれ
   の辺が接する該取付窓の側面に該フィルタの各辺の長さ
   の７５〜９５％の長さで密接されることを特徴とする光
   センサのフィルタ取付構造。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項に記載の
   光センサのフィルタ取付構造において、 前記キャップはプレス加工により成型されることを特徴
   とする光センサのフィルタ取付構造。