JP2007013050A - Reflective photosensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検出物を光の反射によって検出する反射型フォトセンサに関するものである。 The present invention relates to a reflective photosensor that detects an object to be detected by reflection of light.
反射型フォトセンサは、非接触で物体の有無を検出する光センサであり、モータ等の回転体や紙、フィルム等の位置や端部の検出などに使用されている。図6及び図7は、従来の反射型フォトセンサの構成例を示したものである(特許文献1参照)。この反射型フォトセンサ1は、回路パターンが形成された基板2と、この基板2上に実装される発光部材(発光ダイオード)3及び受光部材(フォトトランジスタ)4と、前記基板2上に接合され、前記発光ダイオード3とフォトトランジスタ4が実装された領域を仕切る枠体5とで構成されている。前記基板2は、エポキシ等の樹脂材で四角形状に形成され、表面又は裏面に電極パターン6、側面にスルーホールによって形成された外部接続端子7が前記発光ダイオード3及びフォトトランジスタ4に対応して設けられている。前記発光ダイオード3及びフォトトランジスタ4は、前記電極パターン6上に表面実装されている。また、前記外部接続端子7は、前記発光ダイオード3に対して2箇所、フォトトランジスタ4に対して2箇所の計4箇所に設けられている。枠体5は、カーボン等の遮光性を有した材料を含んだ樹脂材で形成され、前記発光ダイオード3及びフォトトランジスタ4の外周を囲う外壁9と、発光ダイオード3とフォトトランジスタ4との間を仕切る内壁8とによって一体形成されている。なお、前記枠体5は、前記基板2上に接着剤等を介して接合される。
A reflective photosensor is an optical sensor that detects the presence or absence of an object in a non-contact manner, and is used to detect the position and edge of a rotating body such as a motor, paper, and film. 6 and 7 show a configuration example of a conventional reflective photosensor (see Patent Document 1). The
図7に示したように、前記内壁8を有した枠体5によって、発光ダイオード3による発光領域と、フォトトランジスタ4による受光領域とが分離され、上方を通過あるいは接近する被検出物10で反射されてきた光のみを前記フォトトランジスタ4で検出することができるようになっている。
As shown in FIG. 7, the light emitting region by the
図8は、上記反射型フォトセンサ1の等価回路を示したものである。前記フォトトランジスタ4は、フォトダイオード4aの後段にトランジスタ4bを付加した構造となっている。また、ON/OFFによるスイッチング出力が得られることでデジタル的な用途に用いられている。なお、前記発光ダイオード3とフォトトランジスタ4は、基板2上に独立して実装され、それぞれ2端子からなる外部接続端子7a〜7dを備えている。
FIG. 8 shows an equivalent circuit of the
一方、センサシステムの小型化や高機能化を図るために、前記フォトトランジスタ4に代えてフォトICを使用する場合が多くなっている。このフォトICを用いた反射型フォトセンサの等価回路を図9に示す。前記フォトIC14は、フォトダイオード14aとトランジスタ14bとの間に信号処理回路(IC)14cを設けて構成されている。このフォトIC14を用いて構成された反射型フォトセンサ11によれば、前記IC14に電圧を供給する電源電圧パターンや接地パターンに接続される外部接続端子17d,17eが別途必要となり、前記発光ダイオード13とフォトIC14とを完全に独立して基板2上に実装させる場合は、最低5箇所の外部接続端子17a〜17eが必要となる。このため、4箇所の外部接続端子7a〜7dを備えた反射型フォトセンサ1と、5箇所以上の外部接続端子17a〜17eを備えた反射型フォトセンサ11とでは、実装に関する互換性がなく、マザーボードを含むセンサシステムの設計変更が必要となっている。
On the other hand, a photo IC is often used in place of the
前記5箇所以上の外部接続端子を有する反射型フォトセンサ11を前記反射型フォトセンサ1のように、4箇所の外部接続端子を備えた構成にする場合は、前記電源電圧パターンや接地パターンを発光ダイオード13とフォトIC14とで共用化させることで実現が可能であるが、基板上に形成される電極パターンが増えることになる。
ところで、上記反射型フォトセンサ1にあっては、発光ダイオード3とフォトトランジスタ4とが基板2上に独立した実装領域を有しているものの、前記基板2の製造上のバラツキ等によって、表面にわずかながら凹凸が生じている場合がある。一方、前記枠体5は、外壁9と内壁8が略同じ高さで形成されている。このため、前記枠体5を基板2上に載置した際に、内壁8の下端部に隙間が生じ、この隙間から前記発光ダイオード3から発せられた光がフォトトランジスタ4側に漏れるおそれがある。また、前記隙間は、使用環境の温度変化等による枠体5の伸縮によって生じる場合もある。このような光漏れが発生すると、フォトダイオード4で反応してしまい、誤った検出信号を発生させたり、検出の感度を低くさせてしまったりする場合がある。
By the way, in the
また、図9に示したような、フォトIC14を備えた、反射型フォトセンサ11にあっては、前述したように、外部接続端子の数を4端子に抑えた構造にすることは可能であるが、VINやGNDを発光ダイオード13とフォトIC14とで共用させるため、配線パターンが枠体5の内壁8の下を通ることになる。このため、前記内壁8の下端部と基板2との間に隙間が生じ、この隙間からフォトIC14側に発光ダイオード13から発せられた光が漏れ出すといった問題があり、検出の誤作動や検出感度の低下を引き起こすおそれがあった。
Further, as described above, the
そこで、本発明の目的は、基板上に配置される発光部材と受光部材との間の生じる光漏れを確実に防止することによって、誤作動を防止して検出精度の向上を図ることが可能な遮光構造を備えた反射型フォトセンサを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to reliably prevent light leakage between a light emitting member and a light receiving member disposed on a substrate, thereby preventing malfunction and improving detection accuracy. To provide a reflective photosensor having a light shielding structure.
上記課題を解決するために、本発明の反射型フォトセンサは、電極パターン及び外部接続端子が形成された基板と、この基板上に配置される発光部材及び受光部材と、該発光部材と受光部材との間に設けられる遮光壁とを備えた反射型フォトセンサにおいて、前記基板の表面に前記発光部材と受光部材との間を仕切る溝状の凹部を設け、この凹部内に前記遮光壁の下端部を嵌め込んで形成したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a reflective photosensor of the present invention includes a substrate on which an electrode pattern and external connection terminals are formed, a light emitting member and a light receiving member disposed on the substrate, and the light emitting member and the light receiving member. A reflection-type photosensor provided with a light-shielding wall provided between the light-emitting member and the light-receiving member. It is characterized by being formed by fitting the part.
また、本発明の反射型フォトセンサは、電極パターン及び外部接続端子が形成された基板と、この基板上に配置される発光部材及び受光部材と、該発光部材と受光部材の周囲を囲う外壁及び前記発光部材と受光部材との間を仕切る遮光壁からなる枠体とを備えた反射型フォトセンサにおいて、前記基板の表面に前記発光部材と受光部材との間を仕切る溝状の凹部が設けられ、この凹部内に前記遮光壁の下端部を嵌め込むことによって、前記枠体を基板上に配置したことを特徴とする。 The reflective photosensor of the present invention includes a substrate on which an electrode pattern and external connection terminals are formed, a light emitting member and a light receiving member disposed on the substrate, an outer wall surrounding the light emitting member and the light receiving member, In a reflection type photosensor having a frame made of a light shielding wall for partitioning between the light emitting member and the light receiving member, a groove-shaped recess for partitioning between the light emitting member and the light receiving member is provided on the surface of the substrate. The frame is disposed on the substrate by fitting the lower end of the light shielding wall into the recess.
本発明に係る反射型フォトセンサによれば、基板上に実装される発光部材と受光部材との間を仕切る遮光壁と基板面との間に隙間が生じることなく、確実に遮光されるので、発光部材から漏れた光による誤検出を有効に防止することができ、被検出物の検出精度の向上効果が得られる。 According to the reflection type photosensor according to the present invention, light is reliably shielded without causing a gap between the light shielding wall that partitions the light emitting member and the light receiving member mounted on the substrate and the substrate surface. An erroneous detection due to light leaking from the light emitting member can be effectively prevented, and an effect of improving the detection accuracy of the detection object can be obtained.
また、前記受光部材に各種の信号処理回路が付加されたフォトICを用いた場合にあっても、前記発光部材と受光部材との電源電圧やグランド等の配線パターンを共用させると共に、この共用させた配線パターンを前記基板の裏面側に形成することによって、前記遮光壁と基板面との密着性を妨げずに確実に光漏れを防止することができる。 Even when a photo IC in which various signal processing circuits are added to the light receiving member is used, the power supply voltage and ground wiring patterns of the light emitting member and the light receiving member are shared and shared. By forming the wiring pattern on the back side of the substrate, light leakage can be reliably prevented without impeding the adhesion between the light shielding wall and the substrate surface.
以下、添付図面に基づいて本発明に係る反射型フォトセンサの実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a reflective photosensor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1乃至図3に示すように本発明の反射型フォトセンサ21は、回路パターンが形成された基板22と、この基板22上に隣接して設けられる発光部材(発光ダイオード)23及び受光部材(フォトIC)24と、前記発光ダイオード23とフォトIC24との間を仕切る遮光壁(内壁)25を備えた枠体26とで構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, a
前記基板22は、エポキシ等の樹脂材で四角形状に形成され、その表面に前記発光ダイオード23とフォトIC24を実装するための電極パターン23a,24a、裏面に前記電極パターン23a,24aとそれぞれ導通する電極パターン23b,24bが形成されている。また、前記基板22の側面には、表面側の電極パターン23a,24aと裏面側の電極パターン23b,24bとを導通させると共に、マザーボード等に半田部材を介して実装するためのスルーホールとして形成された外部接続端子27が4箇所に設けられている。また、前記基板22の表面には、後述する枠体26の内壁25の下端部が嵌り込む溝状の凹部28が形成されている。この凹部28は、前記電極パターン23aが形成されている実装領域と電極パターン24aが形成されている実装領域との間を仕切る位置に設けられる。
The
前記反射型フォトセンサ21の回路構成例を図4及び図5に示す。この図4及び図5に示されている回路Aと回路Bは、発光ダイオード23とフォトIC24と4個の外部接続端子27a〜27dで構成されている点で共通しているが、外部接続端子27a〜27dの機能に違いがある。前記回路Aは、外部接続端子27bが発光ダイオード23のカソード電極とフォトIC24の接地電極(GND)との共通の端子となっており、外部接続端子27aが発光ダイオード23のアノード電極、外部接続端子27cがフォトIC24の電源電圧端子(VIN)、そして、外部接続端子27dがフォトIC24のセンサ出力端子となっている。これに対して、回路Bは、外部接続端子27aが発光ダイオード23のアノード電極とフォトIC24のVINとの共通の端子で、外部接続端子27cがフォトIC24のセンサ出力端子、外部接続端子27dがフォトIC24のGND端子となっている。回路Aと回路Bは、外部接続端子の構成が異なるが、センサとしての機能は同一である。前記発光ダイオード23とフォトIC24との共通の配線パターン30は、図2及び図3に示されるように、前記凹部28が形成されていない基板22の裏面側に形成される。
Examples of the circuit configuration of the
図1乃至図3に示した枠体26は、カーボン等の遮光性を有した材料を含んだ液晶ポリマー等からなる樹脂材で形成され、前記発光ダイオード23及びフォトIC24の側面を囲う外壁29と、前記発光ダイオード23とフォトIC24とが対向する間を仕切る内壁25とで一体形成されている。前記内壁25は、下端部が外壁29より下側に突出して形成され、前記基板22に形成された凹部28に嵌り込んで固定される。これによって、前記外壁29の下端部が基板22の外周縁に沿って載置され、内壁25は下端部が凹部28内に嵌り込んだ状態で密着されることになる。なお、前記外壁29は、外部からの光を遮り、被検出物31への集光性を高めるために設けられる。
The
図2に示したように、本実施形態の反射型フォトセンサ21は、基板22の裏面側にVINやGNDの共通ラインが形成され、表面側には前記発光ダイオード23とフォトIC24との間を導通させるための電極パターンがなく、それぞれが前記凹部28を挟んで独立して設けられている。これによって、前記内壁25の下端部を基板22の表面を凹設した凹部28に嵌め込んで密着固定することが可能となり、前記発光ダイオード23からフォトIC24側への発光漏れによる誤作動を有効に防止することができる。その結果、被検出物31によって反射された光のみをフォトIC24で検出することができ、誤作動が確実に防止される。
As shown in FIG. 2, in the
上記図1乃至図5に示した反射型フォトセンサ21は、受光部材にフォトIC24を用い、内部の配線パターンの一部を共用化することで、外部接続端子を4端子にして構成してある。これ以外にも、発光部材と受光部材の回路が分離可能な5端子以上の外部接続端子を備えた反射型フォトセンサや、受光部材がフォトダイオードやフォトトランジスタで構成された反射型フォトセンサに対しても、前記枠体26の内壁25を基板22に設けた凹部28に嵌め込ませることで、前記内壁25の下端部と基板22との間に隙間が生じるのを有効に防止することができる。
The
以上、説明したように、本発明の反射型フォトセンサ21によれば、発光ダイオード23からなる発光部材とフォトIC24やフォトトランジスタ、フォトダイオードのいずれかからなる受光部材との間を仕切る内壁25の下端部が基板22に設けた凹部28に嵌め込まれているため、前記発光部材から発せられる光の側面方向への漏れを完全に遮断することができる。このため、意図しない発光に伴う誤検出が減少し、検出の精度を高めることができる。また、前記受光部材が各種の信号処理回路が付加されたフォトIC24で構成され、それに伴って内部の配線パターンの一部を共用化した場合にあっても、その共用化した配線パターンを基板22の裏面に形成することで、前記内壁25の下端部に配線に伴う隙間を生じることがない。さらに、前記配線パターンの一部を共用化したことによって、外部接続端子の数を増やさなくて済むため、フォトダイオードやフォトトランジスタで構成された反射型フォトセンサから上記実施形態のフォトICで構成された反射型フォトセンサ21への切り替えがマザーボード等の設計変更を伴わずにスムーズに行えるといった利点がある。
As described above, according to the
なお、上記実施形態では、発光部材と受光部材との間を仕切る遮光壁が枠体26の内壁25として一体形成したものであるが、前記枠体26とは別に独立した遮光壁を用いて構成してもよい。
In the above-described embodiment, the light shielding wall that partitions the light emitting member and the light receiving member is integrally formed as the
21 反射型フォトセンサ
22 基板
23 発光ダイオード(発光部材)
23a 電極パターン
23b 電極パターン
24 フォトIC(受光部材)
24a 電極パターン
24b 電極パターン
25 内壁(遮光壁)
26 枠体
27 外部接続端子
28 凹部
29 外壁
30 配線パターン
31 被検出物
21 reflection
26
Claims (9)
前記基板の表面に前記発光部材と受光部材との間を仕切る溝状の凹部を設け、この凹部内に前記遮光壁の下端部を嵌め込んで形成したことを特徴とする反射型フォトセンサ。 In a reflective photosensor comprising a substrate on which an electrode pattern and an external connection terminal are formed, a light emitting member and a light receiving member disposed on the substrate, and a light shielding wall provided between the light emitting member and the light receiving member ,
A reflection type photosensor comprising a groove-like recess for partitioning between the light-emitting member and the light-receiving member on the surface of the substrate, and the lower end portion of the light shielding wall is fitted into the recess.
前記基板の表面に前記発光部材と受光部材との間を仕切る溝状の凹部が設けられ、この凹部内に前記遮光壁の下端部を嵌め込むことによって、前記枠体を基板上に配置したことを特徴とする反射型フォトセンサ。 A substrate on which an electrode pattern and external connection terminals are formed, a light emitting member and a light receiving member arranged on the substrate, an outer wall surrounding the light emitting member and the light receiving member, and the light emitting member and the light receiving member are partitioned. In a reflection type photosensor having a frame made of a light shielding wall,
A groove-like recess for partitioning the light emitting member and the light receiving member is provided on the surface of the substrate, and the frame is disposed on the substrate by fitting the lower end of the light shielding wall into the recess. A reflective photosensor characterized by
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