JP2007059657A

JP2007059657A - フォトインタラプタ

Info

Publication number: JP2007059657A
Application number: JP2005243918A
Authority: JP
Inventors: Arata Shimozawa; 新下澤
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】発光部では背面又は側面からの発光漏れを防止して出射部からの光量の増加と共に集光率を高め、受光部では前記出射部から出射された光を効率よく入射させることで、前記発光部と受光部の間を通過する被検出物の検出精度の向上を図った表面実装タイプのフォトインタラプタを提供することである。
【解決手段】発光部２３が基板２２上に発光面２９を上向きにして配置される発光素子２８と、この発光素子２８からの出射光を受光部２４に向けて反射させる傾斜背面３２とを有する発光側の透光樹脂体３０とからなり、受光部２４が基板２２上に受光面４１を上向きにして配置される受光素子４０と、この受光素子４０に発光部２３から発せられる光を反射させる傾斜背面４４とを有する受光側の透光樹脂体４２とからなるフォトインタラプタ２１であって、前記発光側及び受光側の透光樹脂体３０，４２の傾斜背面３２，４４を光反射部材３０ａ，４２ａで形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光部と受光部とを基板上に対向して設け、その間の空間を被検出物が通過して光を遮ることにより、前記被検出物の有無や位置を検出する表面実装タイプのフォトインタラプタに関するものである。

従来、この種のフォトインタラプタとしては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。このフォトインタラプタ１は、図８に示すように、発光部２と、受光部３と、レンズ部４と、これらの発光部２、受光部３及びレンズ部４をその内部に収納して一体化させる遮光性のケース５とから構成されている。前記ケース５は、断面凹形状の溝部６を有する略立体形状であり、内部には前記発光部２、受光部３及びレンズ部４を収納する中空部が形成されている。また、前記溝部６の両側面には対向する位置にスリット状の出射部７と入射部８が形成されている。

一方、前記ケース５の中空部内に収納される発光部２及び受光部３は、それぞれがリードフレーム９，１０と、これらリードフレーム９，１０に搭載された発光素子１１又は受光素子１２と、これら発光素子１１及び受光素子１２を封止する透光樹脂体１３，１４とで構成され、発光部２の発光面１５と受光部３の受光面１６とが互いに向かい合うように配設されている。また、レンズ部４は発光部２から出射された光を平行光に近づけるために発光部２の発光面１５上に配置されており、レンズ１７と支持台１８とを備えている。

このような構成からなる従来のフォトインタラプタ１にあっては、発光部２の発光面１５から放出された光はレンズ部４によって平行光に近づけられ、出射部７及び入射部８をすり抜けた光が受光面１６を通じて受光部３に入射される。このとき、ケース５の溝部６を被検出物が通過して光を遮ると、受光部３における受光量が変化するので、これによって位置検出を行なうことができる。
特開２００１−１３５８５２号公報

しかしながら、従来のフォトインタラプタ１にあっては、発光部２の発光面１５と受光部３の受光面１６とが向かい合わせに配置され、発光部２の正面から出射した光の一部のみを直接出射部７からすり抜けさせる構造としているため、発光部２の正面から出射した光であっても出射部７の左右に拡散した光や発光部２の正面以外から出射された光が有効に利用されず、受光量が少なくなる。このため、被検出物の位置検出の信頼性に影響を及ぼすおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、発光部にあっては背面又は側面からの発光漏れを防止して出射部からの光量の増加と共に集光率を高め、受光部にあっては前記出射部から出射された光を効率よく入射させることで、前記発光部と受光部の間を通過する被検出物の検出精度の向上を図った表面実装タイプのフォトインタラプタを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のフォトインタラプタは、基板と、この基板の上部に左右対向して設けられる発光部及び受光部とを備え、前記発光部が前記基板の上面に発光面を上向きにして配置される発光素子と、この発光素子から発せられる光を前記受光部に向けて反射させる傾斜背面とを有する発光側の透光樹脂体とからなり、前記受光部が前記基板の上面に受光面を上向きにして配置される受光素子と、この受光素子に前記発光部から発せられた光を反射させる傾斜背面とを有する受光側の透光樹脂体とからなるフォトインタラプタであって、前記発光側及び受光側の透光樹脂体の少なくとも傾斜背面が光反射部材によって形成されていることを特徴とする。

本発明に係るフォトインタラプタによれば、前記発光側の透光樹脂体には発光素子から放出される光を受光部に向かわせるための傾斜背面を設け、受光側の透光樹脂体には前記発光部から出射された光を受光素子に向かわせるための傾斜背面を設けており、また、前記両傾斜背面が光反射部材によって形成されていることで、前記発光部と受光部との間を透過する光の強さを高められると共に、集光性も向上する。これによって、前記発光部と受光部の間を通過する被検出物の検出精度の向上効果が図られる。また、集光性の向上効果に伴って、光源である発光素子の消費電力を少なく抑えることができる。

また、前記光反射部材が形成された傾斜背面を含む透光樹脂体の外周面を遮光樹脂体で被覆することで、前記透光樹脂体の側面からの出射あるいは入射漏れを抑え、集光性を高めることができる。さらに、前記透光樹脂体の出射部及び入射部を除く外表面全体を前記光反射部材で被覆することで、前記遮光樹脂体を設けることなく、さらなる集光効率の改善効果を得ることが可能となる。

以下、添付図面に基づいて本発明に係るフォトインタラプタの実施形態を詳細に説明する。

図１乃至図３に示すように、第１の実施形態に係るフォトインタラプタ２１は、ブロック状の基板２２と、この基板２２の上面に配置された発光部２３及び受光部２４とを備える。前記基板２２は、断面凹形状の溝部２５を中央部分に有する略立体形状であり、前記溝部２５を挟んで左右両側の上面２６，２７に前記発光部２３及び受光部２４が設けられている。なお、前記上面２６，２７は同一高さに形成されている。

前記発光部２３は、前記基板２２の一方の上面２６に発光面２９を上向きにして配置される発光素子２８と、この発光素子２８を封止するために基板２２の上面２６に形成される発光側の透光樹脂体３０と、この透光樹脂体３０の外周面の一部に形成される光反射部材３０ａと、透光樹脂体３０を覆う遮光樹脂体３１とを有している。前記発光素子２８は、例えば上面に強い発光面を有するチップ状の角形発光ダイオードであり、基板２２の上面２６にプリント形成された電極板（図示せず）の上に配置されている。透光樹脂体３０は、前記発光素子２８から発せられる光を通す透光性の樹脂材が用いられ、発光素子２８の上方位置に受光部２４側に向かって真直ぐに傾斜する傾斜背面３２を有して形成されている。この傾斜背面３２は、前記発光素子２８から放出した光を反射させて受光部２４側に導く。そのため、この傾斜背面３２の傾斜角度も重要となる。また、この傾斜背面３２には高反射率を有する金属薄膜からなる光反射部材３０ａが形成される。この光反射部材３０ａは、例えば、透光樹脂体３０を形成した後、傾斜背面３２の外周面に反射率の高い銀やアルミニウム等の金属薄膜をメッキ又は蒸着することによって形成される。なお、前記光反射部材３０ａは、前記金属薄膜以外に、傾斜背面３２の外周面に塗布される銀やアルミニウム等の微粒子が含有された塗料であってもよい。

また、前記発光素子２８からは発光面２９のみならず側面からも放出されるので、それらの光も効果的に反射させるために、前記透光樹脂体３０全体を遮光樹脂体３１で被覆する。この遮光樹脂体３１の形状は特に制限されないが、小型化及び薄型化を図る場合や成形を容易にするために、外形形状が略直方体であり、基板２２の上面２６と略同じ形状の底面を有するのが好ましい。また、前記透光樹脂体３０及び遮光樹脂体３１の樹脂材料は特に制約を受けることがない。例えば、透光樹脂体３０の樹脂材料としては、透明エポキシや透明シリコンなどを用いることができ、遮光樹脂体３１としては、酸化チタン入りエポキシ樹脂などを用いることができる。

この実施形態において、前記遮光樹脂体３１の溝部２５側の前面３６には前記光反射部材３０ａを設けた傾斜背面３２などで反射した光を受光部２４側に出射するための出射部として、例えば出射スリット３７が形成されている。この出射スリット３７は、前面３６の略中央部に縦方向に形成されるもので、スリット表面には前記透光樹脂体３０の一部が露出している。

一方、受光部２４は、前記基板２２の溝部２５を挟んで発光部２３と対向する位置に設けられ、基板２２の他方の上面２７に受光面４１を上向きにして配置される受光素子４０と、この受光素子４０を封止するために基板２２の上面２７に形成される透光樹脂体４２と、この透光樹脂体４２の外周面の一部に形成される光反射部材４２ａと、透光樹脂体４２を覆う遮光樹脂体４３とを有している。前記受光素子４０は、例えば上面に受光面４１を有するチップ状のフォトトランジスタであり、前記発光ダイオードと同様、基板２２の上面２７にプリント形成された電極板（図示せず）の上に配置されている。透光樹脂体４２の形状は、受光素子４０の上方位置に設けられる前記光反射部材４２ａを有した傾斜背面４４が発光素子２８側に傾斜している以外は、前記発光部２３側の透光樹脂体３０と同様の構成からなるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、遮光樹脂体４３及びこの遮光樹脂体４３の溝部２５側の前面４８に形成される光の入射部としての入射スリット４９も発光部２３側と同様の構成からなるので、ここでは詳細な説明を省略する。

この実施形態のフォトインタラプタ２１にあっては、前記発光部２３の発光素子２８、出射スリット３７と、受光部２４の受光素子４０、入射スリット４９とが、一直線上に位置している。また、前記基板２２の下面には図２で示したマザーボード５１の上面プリント配線（図示せず）に表面実装するための接続電極が四隅に設けられ、この接続電極は基板２２の側面電極５３を介して前記発光素子２８及び受光素子４０が配置される電極板（図示せず）と導通している。

次に、上記構成からなるフォトインタラプタ２１の作用について説明する。図２に示されるように、発光素子２８の発光面２９から放出された光は、透光樹脂体３０の傾斜背面３２に形成されている光反射部材３０ａによって受光部２４側に反射され、この反射光が出射スリット３７及び入射スリット４９をすり抜けて受光部２４内に入射される。受光部２４内に入射された光は、透光樹脂体４２の傾斜背面４４に形成されている光反射部材４２ａによって下向きに反射され、そのまま受光素子４０の受光面４１に入射される。このとき、フォトインタラプタ２１の溝部２５を物体が通過して光を遮ると、受光素子４０の受光量が変化するので、これによって位置検出を行なうことができる。

前記発光部２３の傾斜背面３２は、図２に示されるように、出射スリット３７に対応した狭い部分だけでなく傾斜背面３２全体が光反射部材３０ａで形成されている他、透光樹脂体３０の後面３３及び左右側面３４，３５も前記遮光樹脂体３１で被覆されているために、発光素子２８の上面のみならず側面から放出した光も周囲の遮光面によって反射されるので、発光部２３内での光量が増え、これらが強い光となって出射スリット３７からすり抜けていく。一方、入射スリット４９に導かれて受光部２４内に入射された光も、前記発光部２３と同様、透光樹脂体４２の光反射部材４２ａが設けられている傾斜背面４４のみならず外周面全体が遮光樹脂体４３によって反射作用を有した面となるので、受光素子４０の受光面４１には強い光が入射されることになり、発光部２３のみならず受光部２４でも光の反射を効率的に利用して受光量を増やすことができ、検出精度を向上させることができる。

本実施形態に係るフォトインタラプタ２１によれば、発光素子２８の発光面２９と受光素子４０の受光面４１とを対向させることなく、ともに上向きに配置している。そうすることで、上記した反射光の効率的な利用の他に、同じ基板２２上に両方の素子を配置し、その上方を樹脂封止した構造とすることで、表面実装可能な超小型のフォトインタラプタ２１の形成が可能となる。

図４は、本発明に係るフォトインタラプタの第２の実施形態を示したものである。この実施形態に係るフォトインタラプタ６１は、前記第１の実施形態で示したフォトインタラプタ２１において、出射スリット３７及び入射スリット４９を除いた発光部２３及び受光部２４の透光樹脂体３０，４２の外周面全体を光反射部材３０ａ，４２ａで被覆して形成したものである。このような光反射部材３０ａ，４２ａを前記透光樹脂体３０，４２の傾斜背面３２，４４のみならず後面や左右側面を隙間なく被覆することで、前記発光部２３においては、発光素子２８から発せられる光の外部への漏れを防止し、出射スリット３７からの放出光量が高められ、受光部２４においては、入射スリット４９に入射された光を効率よく受光素子４０に取り込むことができる。前記光反射部材３０ａ，４２ａは、前述したような高反射率を有する金属薄膜をメッキや蒸着によって形成されるか、光反射効果を有する塗料を直接塗装等することによって形成することができる。なお、この実施形態のフォトインタラプタ６１のように、透光樹脂体３０，４２全体が光反射部材３０ａ，４２ａで被覆した場合は、前述したような遮光樹脂体によって被覆する必要がなくなる。

図５及び図６は、本発明に係るフォトインタラプタの第３の実施形態を示したものである。この実施形態に係るフォトインタラプタ７１は、発光素子２８及び受光素子４０を封止する透光樹脂体７５，７６が湾曲状の傾斜背面７５ａ，７６ａを有して形成され、これら傾斜背面７５ａ，７６ａの外周面に光反射部材７５ｂ，７６ｂを形成したものである。前記傾斜背面７５ａ，７６ａは、発光素子２８及び受光素子４０のそれぞれ上方から後方にかけて湾曲する円筒体の１／４形状であるが、たとえば左右側面も湾曲したドーム型の一部形状であってもよい。このように、傾斜背面７５ａ，７６ａを湾曲状にして形成することで、発光部７３では発光素子２８から発せられた光を出射スリット７５ｃ付近に集光し易くなり、一方の受光部７４では入射スリット７６ｃから入射された光を受光素子４０に集光し易い構造となる。また、前記光反射部材７５ｂ，７６ｂ以外の面からの反射作用を得るため、前記透光樹脂体７５，７６が遮光樹脂体７７，７８で被覆される。

また、前記第３実施形態のフォトインタラプタ７１においては、図７に示すように、透光樹脂体７５，７６の外周面全体を前述した光反射部材７５ｂ，７６ｂで被覆して形成してもよい。これによって、前記出射スリット７５ｃにおける出射光量及び入射スリット７６ｃでの入射効率をさらに高めることができる。なお、このような構成にする場合は、前記第２実施形態のフォトインタラプタ６１と同様に遮光樹脂体７７，７８を設けなくてもよい。この実施形態に係るフォトインタラプタ７１は、湾曲状の傾斜背面７５ａ，７６ａを除いた構成が、前記第１の実施形態と略同じなので、それら共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本発明の第１実施形態に係るフォトインタラプタの全体形状を示す斜視図である。前記図１においてＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。前記図１に示したフォトインタラプタの平面図である。本発明の第２実施形態に係るフォトインタラプタの全体形状を示す斜視図である。本発明の第３実施形態に係るフォトインタラプタの全体形状を示す斜視図である。前記図５においてＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。前記図６に示したフォトインタラプタの他の実施形態を示す斜視図である。従来におけるフォトインタラプタの一例を示す断面図である。

符号の説明

２１フォトインタラプタ
２２基板
２３発光部
２４受光部
２５溝部
２６，２７上面
２８発光素子
２９発光面
３０透光樹脂体
３０ａ光反射部材
３１遮光樹脂体
３２傾斜背面
３７出射スリット
４０受光素子
４１受光面
４２透光樹脂体
４２ａ光反射部材
４３遮光樹脂体
４４傾斜背面
４９入射スリット

Claims

基板と、
この基板の上部に左右対向して設けられる発光部及び受光部とを備え、
前記発光部が前記基板の上面に発光面を上向きにして配置される発光素子と、この発光素子から発せられる光を前記受光部に向けて反射させる傾斜背面とを有する発光側の透光樹脂体とからなり、
前記受光部が前記基板の上面に受光面を上向きにして配置される受光素子と、この受光素子に前記発光部から発せられた光を反射させる傾斜背面とを有する受光側の透光樹脂体とからなるフォトインタラプタであって、
前記発光側及び受光側の透光樹脂体の少なくとも傾斜背面が光反射部材によって形成されていることを特徴とするフォトインタラプタ。
前記発光側及び受光側の透光樹脂体の外周面を遮光樹脂体で被覆してなる請求項１記載のフォトインタラプタ。
前記発光側の透光樹脂体の前面にスリット状の出射部が設けられ、この出射部を除く透光樹脂体の外周面が前記光反射部材によって形成されている請求項１記載のフォトインタラプタ。
前記受光側の透光樹脂体の前面にスリット状の入射部が設けられ、この入射部を除く透光樹脂体の外周面が前記光反射部材によって形成されている請求項１記載のフォトインタラプタ。
前記光反射部材は、メッキ又は蒸着によって形成される金属薄膜である請求項１、３、４のいずれかに記載のフォトインタラプタ。
前記傾斜背面が平坦面状又は湾曲面状に形成される請求項１記載のフォトインタラプタ。