JP2009117515A - 光結合検出装置およびそれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】素子配置に自由度がある。
【解決手段】導電性フレーム１２aに搭載された発光チップ１１に透光性樹脂１３と耐熱性樹脂１４とで２重モールドを行って発光素子部品１５を構成し、導電性フレーム１７bに搭載された受光チップ１６に透光性樹脂１８と耐熱性樹脂１９とによって２重モールドを行って受光素子部品２０を構成し、発光素子部品１５と受光素子部品２０とを、発光チップ１１と受光チップ１６とが互いに対向するように位置固定基板２１に挿入・固定して電気的に接続する。こうすることによって、導電性フレーム１２a１７b用の端子の配置、および、発光素子部品１５と受光素子部品２０とのギャップ距離を、位置固定基板２１の形状を変えるだけで容易に変更でき、素子配置に自由度を設けることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、特にデジタルカメラ,携帯電話およびＤＶＤ(Digital Versatile Disk)装置等の各種電子機器に設けられる光結合検出装置、および、それを備えた電子機器に関する。

各種電子機器には、機構部品の位置を検出しその動きに合わせて各種制御を行うため、上記機構部品に設けられた遮光板の位置あるいは反射板の位置を検出する光結合検出装置(フォトインタラプタ)が使用されている(特開２０００‐１２８９１号公報(特許文献１)参照)。以下、上記光結合検出装置について、構造を簡単に説明する。

上記特許文献１に示す光結合装置と同じ導電性フレームを用いた構造を有すると共に、遮光板等の位置を検出する光結合検出装置の例を、図１１に示す。図１１は、発光素子１を搭載した導電性フレーム２を透光性樹脂でモールドしてなる発光側の透光性樹脂モールド部３と、受光素子４を搭載した導電性フレーム５を透光性樹脂でモールドしてなる受光側の透光性樹脂モールド部６とを向かい合わせにし、この状態で透光性樹脂モールド部３,６を耐熱性樹脂７で一体にモールド成型した２重モールド光結合検出装置である。

上記構成の光結合検出装置は、上記発光素子１から出射された光が受光素子４に入射される構造となっており、機構部品の位置に応じて受光素子４への入射光量が上記機構部品に設けられた遮光板によって遮光されて変化する。そして、その受光素子４への入射光量の変化を受光素子４で検出して、機構部品の位置を検出するのである。

しかしながら、上記従来の光結合検出装置には、以下のような問題がある。すなわち、発光側透光性樹脂モールド部３と受光側透光性樹脂モールド部６とが、耐熱性樹脂７で一体にモールド成型された構造であるため、発光側透光性樹脂モールド部３と受光側透光性樹脂モールド部６とのギャップ距離や発光素子１と受光素子４との配置に自由度がなく、柔軟な光結合検出装置の構築が行えないと言う問題がある。

また、上記発光側透光性樹脂モールド部３および受光側透光性樹脂モールド部６の並びとその距離とに制約があるため、金型の取れ数をより少なくすることができないと言う問題もある。さらに、発光側透光性樹脂モールド部３と受光側透光性樹脂モールド部６とを耐熱性樹脂７で一体に組み合せた後にしか特性検査を行うことができないため、光出力特性のバラツキを吸収し難い構造になっており、発光素子１および受光素子４を導電性フレーム２,５にダイボンドする際に、高精度ダイボンダ等の高価な装置が必要になる。そのために、価格が高くなると言う問題が発生する。
特開２０００‐１２８９１号公報

そこで、この発明の課題は、素子配置に自由度があり、高精度ダイボンダ等が必要でなく組み立て時の工程管理が容易で、安価な光結合検出装置、および、その光結合検出装置を備えた電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の光結合検出装置は、
発光チップを導電性フレームに搭載し、上記発光チップの周囲に樹脂モールドを行って形成された発光素子部品と、
上記発光チップからの光を受光する受光チップを導電性フレームに搭載し、上記受光チップの周囲に樹脂モールドを行って、上記発光素子部品とは独立して形成された受光素子部品と、
上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが装着されて、上記発光素子部品および上記受光素子部品の取り付け固定と、上記発光素子部品および上記受光素子部品との電気的接続とが行われる位置固定基板と
を備え、
上記発光チップから出射されて検出対象物によって一時的に遮断される光、あるいは、上記発光チップから出射されて上記検出対象物によって反射された光を、上記受光チップによって受光し、上記受光チップによる受光量の変化に基づいて、上記検出対象物の位置を検出する
ことを特徴としている。

上記構成によれば、発光チップを搭載した発光素子部品と受光チップを搭載した受光素子部品とを互いに独立して形成し、位置固定基板に対して、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとを装着することによって、上記発光素子部品および上記受光素子部品の取り付け固定と電気的接続とが行われる。したがって、上記位置固定基板における各導電性フレームの装着位置を変更することによって、上記発光素子部品と上記受光素子部品とのギャップ距離、および、上記発光チップと上記受光チップとの配置を、自由に変更することができる。

すなわち、発光素子部品と受光素子部品とを樹脂で一体成型してなる従来の光結合検出装置に比して、上記発光素子部品と上記受光素子部品とのギャップ距離や素子配置に自由度があり、種々の光結合検出方法に柔軟に対応可能な光結合検出装置を構築することが可能になる。

さらに、上記発光素子部品と上記受光素子部品とに対して、上記位置固定基板に装着する前に特性検査を行うことができる。したがって、後に上記位置固定基板に装着する際に光出力特性のバラツキを吸収することができ、発光素子部品と受光素子部品とを樹脂で一体成型する従来の光結合検出装置の場合のように、上記発光チップや上記受光チップを上記導電性フレームに高精度でダイボンディングする必要が無い。そのため、高精度ダイボンダ等の高価な装置を必要とせず、組み立て時の工程管理が容易で安価な光結合検出装置を提供することができる。

また、１実施の形態の光結合検出装置では、
上記位置固定基板に対する上記発光素子部品および上記受光素子部品の取り付け固定と電気的接続とは、上記発光素子部品および上記受光素子部品を上記発光チップの光出射面と上記受光チップの光入射面とが互いに対向するように配置して行われて、
上記受光チップは、上記発光チップから出射されて上記検出対象物によって一時的に遮断される光を受光するようになっている。

この実施の形態によれば、上記発光チップから出射されて上記受光チップに直接入射される光の有無によって上記検出対象物の位置を検出するので、上記検出対象物として遮光板等を用いる光結合検出方法に適用することができる。

また、１実施の形態の光結合検出装置では、
上記位置固定基板に対する上記発光素子部品および上記受光素子部品の取り付け固定と電気的接続とは、上記発光素子部品および上記受光素子部品を上記発光チップの光出射面と上記受光チップの光入射面とが同一方向を向くように配置して行われて、
上記受光チップは、上記発光チップから出射されて上記検出対象物で反射された光を受光するようになっている。

この実施の形態によれば、上記発光チップから出射され、上記検出対象物で反射されて上記受光チップに入射される光の有無によって上記検出対象物の位置を検出するので、上記検出対象物として反射板等を用いる光結合検出方法に適用することができる。

また、１実施の形態の光結合検出装置では、
上記位置固定基板に対する上記発光素子部品および上記受光素子部品の取り付け固定と電気的接続とは、上記発光素子部品および上記受光素子部品を上記発光チップの光出射面と上記受光チップの光入射面とが互いに所定の角度を成して対向するように配置して行われて、
上記受光チップは、上記発光チップから出射されて第１の検出対象物によって一時的に遮断される光と、上記発光チップから出射されて第２の検出対象物で反射された光と、の何れをも受光可能になっている。

この実施の形態によれば、上記発光チップから出射されて上記受光チップに直接入射される光の有無によって第１の検出対象物の位置を検出し、第２の検出対象物で反射されて上記受光チップに入射される光の有無によって上記第２の検出対象物の位置を検出するので、上記検出対象物として遮光板等を用いる光結合検出方法と反射板等を用いる光結合検出方法との両方に適用することができる。

また、１実施の形態の光結合検出装置では、
上記位置固定基板における上記導電性フレームの装着面とは反対側の裏面は平坦になっており、
上記位置固定基板の上記裏面には、上記装着された各上記導電性フレームに電気的に接続された端子が設けられており、
面実装が可能になっている。

この実施の形態によれば、上記位置固定基板の裏面は平坦になっており、この裏面には上記装着された各上記導電性フレームに電気的に接続された端子が設けられている。したがって、本光結合検出装置は他の回路基板等に面実装することができる。

また、１実施の形態の光結合検出装置では、
上記位置固定基板には、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが装着されて貫通するスルーホールが設けられており、
上記位置固定基板の上記スルーホールに装着された上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとは、上記位置固定基板を貫通して上記位置固定基板の裏面から突出している。

この実施の形態によれば、上記位置固定基板には、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが装着されて貫通するスルーホールが設けられている。したがって、上記位置固定基板を、本位置固定基板に変更するだけで、簡単に、リード端子出しの光結合検出装置を実現することができる。

また、１実施の形態の光結合検出装置では、
上記位置固定基板には、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが装着されるスルーホールが設けられており、
上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとの先端部には、切れ目が形成されており、
上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが上記位置固定基板のスルーホールに挿入された際に、上記導電性フレームの先端部が上記切れ目を境に開いて上記位置固定基板のスルーホール内に取り付け固定される。

この実施の形態によれば、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが位置固定基板のスルーホールに挿入された際に、上記導電性フレームの先端部が上記切れ目を境に開いて上記位置固定基板のスルーホール内に取り付け固定されるようになっている。したがって、所謂割りピン方式によって、より簡単に、上記発光素子部品および上記受光素子部品の上記位置固定基板に対する取り付け固定を行うことができる。

また、１実施の形態の光結合検出装置では、
上記位置固定基板には、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが装着されるスルーホールが設けられており、
上記発光素子部品の導電性フレームの先端部と上記受光素子部品の導電性フレームの先端部とを上記位置固定基板のスルーホールに圧入することによって、上記導電性フレームの先端部が上記スルーホール内に取り付け固定されている。

この実施の形態によれば、上記発光素子部品の導電性フレームの先端部と上記受光素子部品の導電性フレームの先端部とを上記位置固定基板のスルーホールに圧入することによって、簡単に、上記発光素子部品および上記受光素子部品の上記位置固定基板に対する取り付け固定を行うことができる。

また、１実施の形態の光結合検出装置では、
上記位置固定基板には、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが装着されるスルーホールが設けられており、
上記発光素子部品の導電性フレームの先端部と上記受光素子部品の導電性フレームの先端部とを、導電性接着剤によって上記位置固定基板のスルーホールに接着することによって、上記導電性フレームの先端部が上記スルーホール内に取り付け固定されている。

この実施の形態によれば、上記発光素子部品の導電性フレームの先端部と上記受光素子部品の導電性フレームの先端部とを導電性接着剤によって上記位置固定基板のスルーホールに接着することによって、簡単に、上記発光素子部品および上記受光素子部品の上記位置固定基板に対する取り付け固定を行うことができる。

また、１実施の形態の光結合検出装置では、
上記位置固定基板には、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが装着されるスルーホールが設けられており、
上記発光素子部品の導電性フレームの先端部と上記受光素子部品の導電性フレームの先端部とを、高融点半田によって上記位置固定基板のスルーホールに半田付けすることによって、上記導電性フレームの先端部が上記スルーホール内に取り付け固定されている。

この実施の形態によれば、上記発光素子部品の導電性フレームの先端部と上記受光素子部品の導電性フレームの先端部とを高融点半田によって上記位置固定基板のスルーホールに半田付けすることによって、簡単に、上記発光素子部品および上記受光素子部品の上記位置固定基板に対する取り付け固定を行うことができる。

また、１実施の形態の光結合検出装置では、
上記発光素子部品の底面と上記受光素子部品の底面とには、この底面に対して垂直方向に突出したボスピンが設けられており、
上記位置固定基板には、上記発光素子部品と上記受光素子部品との上記ボスピンが挿入嵌合される貫通穴が設けられており、
上記発光素子部品と上記受光素子部品との上記ボスピンを上記位置固定基板の上記貫通穴に挿入嵌合することによって、上記発光素子部品と上記受光素子部品との上記位置固定基板への搭載位置がより精度よく設定されている。

この実施の形態によれば、上記発光素子部品と上記受光素子部品との底面に設けられたボスピンを、上記位置固定基板の上記貫通穴に挿入嵌合することによって、上記発光素子部品と上記受光素子部品との上記位置固定基板への搭載位置を、より精度よく設定することができる。

また、１実施の形態の光結合検出装置では、
上記位置固定基板には、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとの装着位置と、上記各導電性フレームを外部装置に電気的に接続するための端子とを、電気的に接続するパターン配線が形成されており、
上記装着位置と上記端子の位置と上記パターン配線の形状とが互いに異なる複数の上記位置固定基板を用いることによって、上記発光素子部品と上記受光素子部品とのギャップ距離、上記発光チップと受光チップとの位置、および、上記位置固定基板上での上記端子の位置を、自由に設定可能になっている。

この実施の形態によれば、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとの装着位置と、上記各導電性フレームを外部装置に電気的に接続するための端子の位置と、上記装着位置と上記端子とを電気的に接続するパターン配線とが、異なる上記位置固定基板に変更することによって、上記発光素子部品と上記受光素子部品とのギャップ距離、上記発光チップと受光チップとの位置、および、上記位置固定基板上での上記端子の位置を、自由に設定することができる。

また、この発明の電子機器は、
この発明の光結合検出装置を備えて、
上記光結合検出装置によって、機構部品に設けられた上記検出対象物の位置を検出することにより、上記機構部品の位置を検出する
ことを特徴としている。

上記構成によれば、上記発光素子部品と上記受光素子部品とのギャップ距離や素子配置に自由度があり、種々の光結合検出方法に柔軟に対応可能な光結合検出装置を備えているので、上記検出対象物として遮光板等を用いる場合や反射板等を用いる場合や上記機構部品が小型の場合等にも上記検出対象物の位置を検出することができる。

以上より明らかなように、この発明の光結合検出装置は、発光チップを搭載した発光素子部品と受光チップを搭載した受光素子部品とを互いに独立して形成し、位置固定基板に対して、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとを装着することによって、上記発光素子部品および上記受光素子部品の取り付け固定と電気的接続とを行うので、上記位置固定基板における各導電性フレームの装着位置を変更することによって、上記発光素子部品と上記受光素子部品とのギャップ距離、および、上記発光チップと上記受光チップとの配置を、自由に変更することができる。

すなわち、この発明によれば、発光素子部品と受光素子部品とを樹脂で一体成型してなる従来の光結合検出装置に比して、上記発光素子部品と上記受光素子部品とのギャップ距離や素子配置に自由度があり、種々の光結合検出方法に柔軟に対応可能な光結合検出装置を構築することができる。

さらに、上記発光素子部品と上記受光素子部品とに対して、上記位置固定基板に装着する前に特性検査を行うことができる。したがって、後に上記位置固定基板に装着する際に光出力特性のバラツキを吸収することができ、発光素子部品と受光素子部品とを樹脂で一体成型する従来の光結合検出装置の場合のように、上記発光チップや上記受光チップを上記導電性フレームに高精度でダイボンディングする必要が無い。そのため、高精度ダイボンダ等の高価な装置を必要とせず、組み立て時の工程管理が容易で安価な光結合検出装置を提供することができる。

また、この発明の電子機器は、上記発光素子部品と上記受光素子部品とのギャップ距離や素子配置に自由度があり、種々の光結合検出方法に柔軟に対応可能な光結合検出装置を備えているので、上記検出対象物として遮光板等を用いる場合や反射板等を用いる場合や上記機構部品が小型の場合等であっても上記検出対象物の位置を検出することができる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

・第１実施の形態
図１は本実施の形態の光結合検出装置における構成を示す。但し、図１(a)は平面図であり、図１(c)は底面図であり、図１(b)は図１(a)におけるＡ‐Ａ'矢視断面図および図１(c)におけるＢ‐Ｂ'矢視断面図である。

図１(b)に示すように、本実施の形態における光結合検出装置は、発光チップ１１を導電性フレーム１２aに搭載し、発光チップ１１の電極と導電性フレーム１２bとにワイヤボンディングを施す。そして、発光チップ１１および導電性フレーム１２a,１２bの周囲に対してエポキシ系等の透光性樹脂１３とＰＰＳ(polyphenylene sulfide：ポリフェニレンサルファイド)等の耐熱性樹脂１４とによって２重モールドを行って、発光素子部品１５を構成している。

同様に、受光チップ１６を導電性フレーム１７bに搭載し、受光チップ１６の電極と導電性フレーム１７aとにワイヤボンディングを施す。そして、受光チップ１６および導電性フレーム１７a,１７bの周囲をエポキシ系等の透光性樹脂１８と上記ＰＰＳ等の耐熱性樹脂１９とによって２重モールドを行って、受光素子部品２０を構成している。

そして、上記発光素子部品１５と受光素子部品２０との２つの部品を、発光チップ１１と受光チップ１６とが互いに対向するように配置して、位置固定基板２１に搭載した構造を有しており、遮光板等の検出対象物の位置を検出可能になっている。

尚、図１(a)は、上記位置固定基板２１に発光素子部品１５と受光素子部品２０とが搭載されている様子を上方から見た平面図である。また、図１(c)は、光結合検出装置を底面側からみた底面図であり、発光素子部品１５の導電性フレーム１２aの先端部２２が位置固定基板２１のスルーホール２４に取り付け固定されている。また、受光素子部品２０の導電性フレーム１７aの先端部２３が位置固定基板２１のスルーホール２５に取り付け固定されている。

図２は、上記位置固定基板２１に発光素子部品１５と受光素子部品２０とを組み付ける前の状態を示しており、発光素子部品１５と受光素子部品２０と位置固定基板２１とは、互いに独立して別々に構成されている。

上記位置固定基板２１には、上記発光素子部品１５および受光素子部品２０との電気的接続を可能にするためのスルーホール２４,２５が形成されている。そして、スルーホール２４に対して、発光素子部品１５の導電性フレーム１２aの先端部２２を、後に詳述するような切れ目加工を行う割りピン方式によって、固定および電気的接続を行うようになっている。同様に、受光素子部品２０の導電性フレーム１７aの先端部２３も、スルーホール２５に対して、同じ割りピン方式によって、固定および電気的接続を行うようになっている。

図３は、上記割りピン方式を説明するための導電性フレーム１２a,１７aの先端部２２,２３の部分断面図である。上記割りピン方式では、導電性フレーム１２a,１７aの先端部２２,２３に切れ目加工によって切れ目２６,２７を形成している。また、スルーホール２４,２５の開口部には、本体部より大径を有する段部２４',２５'を形成している。こうすることによって、スルーホール２４,２５の上記本体部と段部２４',２５'との締め圧力の差によって切れ目２６,２７が形成された先端部２２,２３で構成される割りピンが開き、位置固定基板２１に設けられたスルーホール２４,２５に導電性フレーム１２a,１７aが取り付け固定されて位置決めと電気的接続とが同時に行われるのである。

図４は、上記位置固定基板２１の外周部に、導電性フレーム１２a,１７aに接続された端子を設けた場合における上記光結合検出装置の底面図である。図４に示すように、位置固定基板２１の平坦な底面に導電パターン２８,２９を形成することによって、導電性フレーム１２a,１７a用の端子３０,３１をスルーホール２４,２５の位置から位置固定基板２１の外周部に引き出すことが可能であり、さらに自由度の高い面実装が可能な光結合検出装置の実現が可能になる。

図５は、上記位置固定基板２１の外周部の一辺に、導電性フレーム１２a,１７aに接続された端子を、他の導電性フレームに接続された端子と同列に設けた場合における上記光結合検出装置の底面図である。導電性フレーム１２a,１７a用の導電パターン３２,３３を図５の形状に形成することによって、導電性フレーム１２a,１７a用の端子３４,３５をスルーホール２４,２５の位置から位置固定基板２１の外周部の一辺に引き出すことが可能になり、導電性フレーム１２a,１７aに接続された端子３４,３５を他の導電性フレームに接続された端子と同列に配置することが可能になる。

本実施の形態によれば、図４に示すような導電性フレーム１２a,１７a用の端子３０,３１の配置から、図５に示すような導電性フレーム１２a,１７a用の端子３４,３５の配置への変更が、導電パターン２８,２９から導電パターン３２,３３への変更のみによって可能となる。

尚、上記第１実施の形態においては、上記位置固定基板２１に形成されたスルーホールに対する導電性フレームの先端部の固定および電気的接続と、導電性フレーム用の端子の形成とについて、発光素子部品１５の導電性フレーム１２aと受光素子部品２０の導電性フレーム１７aとスルーホール２４,２５と導電性フレーム１２a,１７a用の端子３０,３１,３４,３５を例に上げて説明しているが、スルーホール３６,３７に対する発光素子部品１５の導電性フレーム１２bと受光素子部品２０の導電性フレーム１７bとの先端部の固定および電気的接続と、導電性フレーム１２b,１７b用の端子３８,３９の形成との場合も同様である。

・第２実施の形態
上記第１実施の形態においては、上記発光素子部品１５の発光チップ１１と受光素子部品２０の受光チップ１６とを向かい合わせに配置しているが、本実施の形態は、発光素子部品の発光チップと受光素子部品の受光チップとを同一方向に向けて配置する光結合検出装置に関する。

図６は本実施の形態の光結合検出装置における構成を示す。但し、図６(a)は平面図であり、図６(b)は正面図であり、図６(c)は底面図である。

図６において、位置固定基板４１上に発光素子部品４２と受光素子部品４３とが搭載されている。ここで、発光素子部品４２は、上記第１実施の形態における発光素子部品１５と同じ構成を有しており、導電性フレームに搭載された発光チップの電極と他の導電性フレームとにワイヤボンディングを施すと共に、透光性樹脂と耐熱性樹脂とで２重モールドすることによって構成されている。また、受光素子部品４３は、上記第１実施の形態における受光素子部品２０と同じ構成を有しており、導電性フレームに搭載された受光チップの電極と他の導電性フレームとにワイヤボンディングを施すと共に、透光性樹脂と耐熱性樹脂とで２重モールドすることによって構成されている。

そして、上記発光素子部品４２と受光素子部品４３とは、上記発光チップの光出射面と上記受光チップの光入射面とが共に反射板等の検出対象物４４の方向を向くように、位置固定基板４１に搭載されている。また、図６(c)から分かるように、本実施の形態における位置固定基板４１には、４つのスルーホール４５〜４８が一列に形成されている。そして、スルーホール４５,４６には、上記第１実施の形態における発光素子部品１５の導電性フレーム１２a,１２bに相当する発光素子部品４２の導電性フレーム(図示せず)の先端部が、上記第１実施の形態の場合と同様の割りピン方式によって、固定および電気的接続されている。さらに、スルーホール４７,４８には、上記第１実施の形態における受光素子部品２０の導電性フレーム１７a,１７bに相当する受光素子部品４３の導電性フレーム（図示せず)の先端部が、上記第１実施の形態の場合と同様の割りピン方式によって、固定および電気的接続されている。

また、図６(c)に示すように、上記位置固定基板４１には、導電パターン４９〜５２が形成されており、発光素子部品４２の導電性フレーム用の端子５３,５４がスルーホール４５,４６の位置から位置固定基板４１の外周部の一辺に引き出されている。さらに、受光素子部品４３の導電性フレーム用の端子５５,５６がスルーホール４７,４８の位置から位置固定基板４１の外周部の上記一辺に引き出されている。

上述したように、上記発光素子部品４２および受光素子部品４３は、上記第１実施の形態における発光素子部品１５および受光素子部品２０と同じ構成を有している。したがって、上記第１実施の形態における位置固定基板２１を本実施の形態における位置固定基板４１に変更するのみで、反射板等の検出対象物４４の位置を検出する光結合検出装置を実現可能となる。

・第３実施の形態
上記第１実施の形態においては、上記発光素子部品１５の発光チップ１１と受光素子部品２０の受光チップ１６とを向かい合わせに配置して、遮光板等の検出対象物を検出可能にしている。また、上記第２実施の形態においては、発光素子部品４２の上記発光チップと受光素子部品４３の上記受光チップとが同一方向を向くように配置して、反射板等の検出対象物４４を検出可能にしている。本実施の形態は、遮光板等の検出対象物でも反射板等の検出対象物での検出可能な光結合検出装置に関する。

図７は本実施の形態の光結合検出装置における構成を示す。但し、図７(a)は平面図であり、図７(b)は底面図である。

発光素子部品６２と受光素子部品６３とは、上記第１実施の形態における発光素子部品１５と受光素子部品２０と同じ構成を有している。そして、図７(a)に示すように、位置固定基板６１上に、発光素子部品６２と受光素子部品６３とが、発光素子部品６２における上記発光チップの光出射面と受光素子部品６３における上記受光チップの光入射面とが略直角を成すように、つまり略直角の角度で向かい合いように、搭載されている。

図７(b)に示すように、本実施の形態における位置固定基板６１には、４つのスルーホール６４〜６７が「ハ」字状に形成されている。そして、スルーホール６４,６５には、上記第１実施の形態における発光素子部品１５の導電性フレーム１２a,１２bに相当する発光素子部品６２の導電性フレーム(図示せず)の先端部が、上記第１実施の形態の場合と同様の割りピン方式によって、固定および電気的接続されている。また、スルーホール６６,６７には、上記第１実施の形態における受光素子部品２０の導電性フレーム１７a,１７bに相当する受光素子部品６３の導電性フレーム(図示せず)の先端部が、上記第１実施の形態の場合と同様の割りピン方式によって、固定および電気的接続されている。

また、図７(b)に示すように、上記位置固定基板６１には、スルーホール６５,６６から位置固定基板６１の外周部の一辺に至る導電パターン６８,６９と、スルーホール６４,６７から位置固定基板６１の上記一辺に至る導電パターン７０,７１とが形成されている。こうして、発光素子部品６２の導電性フレーム用の端子７２,７３がスルーホール６４,６５の位置から位置固定基板４１の上記一辺に引き出されている。さらに、受光素子部品６３の導電性フレーム用の端子７４,７５がスルーホール６６,６７の位置から位置固定基板４１の上記一辺に引き出されている。

上述したように、本実施の形態においては、上記発光素子部品６２の光出射面と受光素子部品６３の光入射面とが略直角の角度で向かい合いように配置されている。そのため、発光素子部品６２の発光チップ(図示せず)から所定の放射角を有して出射される光の一部は、図７(a)に矢印(Ａ)で示すように、受光素子部品６３の受光チップ(図示せず)に直接入射される。また、発光素子部品６２の上記発光チップから出射される光の他の一部は、図７(a)に矢印(Ｂ)および矢印(Ｃ)で示すように、反射板等の検出対象物７６で反射されて受光素子部品６３の上記受光チップに入射される。

したがって、本実施の形態の光結合検出装置によれば、上記発光素子部品６２の発光チップから出射されて受光素子部品６３の受光チップに直接入射される光によって、遮光板等の検出対象物(図示せず)の位置を検出することが可能になる。さらに、上記受光チップに直接入射される光を遮蔽すれば、発光素子部品６２の上記発光チップから出射され、反射板等の検出対象物７６で反射されて受光素子部品６３の上記受光チップに入射される光によって、検出対象物７６の位置を検出することが可能になる。すなわち、同じ光結合検出装置によって、遮光板等の検出対象物および反射板等の検出対象物７６の位置を検出することができるのである。

その場合、上述したように、上記発光素子部品６２および上記受光素子部品６３は、上記第１実施の形態における発光素子部品１５および受光素子部品２０と同じ構成を有している。したがって、上記第１実施の形態における位置固定基板２１を本実施の形態における位置固定基板６１に変更するのみで、遮光板等の検出対象物と反射板等の検出対象物７６との何れの検出対象物の位置でも検出可能な光結合検出装置を実現することができるのである。

・第４実施の形態
上記各実施形態においては、上記位置固定基板２１,４１,６１に対する発光素子部品１５,４２,６２および受光素子部品２０,４３,６３の固定は、発光素子部品１５,４２,６２および受光素子部品２０,４３,６３の導電性フレームの先端部を、上記割りピン方式によって、位置固定基板２１,４１,６１のスルーホールに固定することによって行っている。本実施の形態は、上記導電性フレームの先端部における上記割りピン方式による上記スルーホールへの位置決め固定を、さらに精度よく行う光結合検出装置に関する。

図８は本実施の形態の光結合検出装置における構成を示す。但し、図８(a)は断面図であり、図８(b)は底面図である。尚、図８(a)は、図８(b)におけるＣ‐Ｃ'矢視断面図である。

図８において、位置固定基板９１上に発光素子部品８５と受光素子部品９０とが搭載されている。ここで、発光素子部品８５は、上記第１実施の形態における発光素子部品１５と同じ構成を有しており、導電性フレーム８２aに搭載された発光チップ８１の電極と導電性フレーム８２bとにワイヤボンディングを施し、透光性樹脂８３と耐熱性樹脂８４とによって２重モールドすることによって構成されている。また、受光素子部品９０は、上記第１実施の形態における受光素子部品２０と同じ構成を有しており、導電性フレーム８７bに搭載された受光チップ８６の電極と導電性フレーム８７aとにワイヤボンディングを施し、透光性樹脂８８と耐熱性樹脂８９とによって２重モールドすることによって構成されている。

そして、上記位置固定基板９１に形成されたスルーホール９６,９７には、発光素子部品８５の導電性フレーム８２a,８２bの先端部９２,９３が、上記第１実施の形態の場合と同様の割りピン方式によって、固定および電気的接続されている。さらに、スルーホール９８,９９には、受光素子部品９０の導電性フレーム８７a,８７bの先端部９４,９５が、上記割りピン方式によって、固定および電気的接続されている。

本実施の形態においては、さらに、上記発光素子部品８５の底面に、この底面に対して垂直方向に突出する円柱形のボスピン１００を設けている。同様に、受光素子部品９０の底面に、この底面に対して垂直方向に突出する円柱形のボスピン１０１を設けている。さらに、位置固定基板９１には、発光素子部品８５のボスピン１００が差し込まれて嵌合する貫通穴１０２と、受光素子部品９０のボスピン１０１が差し込まれて嵌合する貫通穴１０３とが設けられている。

このように、本実施の形態においては、上記発光素子部品８５と受光素子部品９０との上記割りピン方式による位置固定基板９１への固定および電気的接続に加えて、発光素子部品８５および受光素子部品９０にはボスピン１００,１０１を設ける一方、位置固定基板９１にはボスピン１００,１０１が差し込まれる貫通穴１０２,１０３を設けている。したがって、上記第１実施の形態のように、上記ボスピンが無い場合に比して、位置固定基板９１に対する発光素子部品８５および受光素子部品９０の位置合わせを高精度に且つ容易に行うことが可能になる。

・第５実施の形態
本実施の形態は、上記導電性フレームの先端部が位置固定基板から突出した光結合検出装置に関する。

図９は、本実施の形態の光結合検出装置における構成を示す断面図である。図９において、発光素子部品１１１および受光素子部品１１２の基本構成は、上記第１実施の形態における発光素子部品１５および受光素子部品２０の場合と同様である。

但し、本実施の形態においては、発光チップ１１３を搭載した導電性フレーム１１４aと、発光チップ１１３の電極とワイヤボンディングされた導電性フレーム１１４bと、受光チップ１１５を搭載した導電性フレーム１１６bと、受光チップ１１５の電極とワイヤボンディングされた導電性フレーム１１６aとの先端部は、位置固定基板１１７に設けられた４つのスルーホール１１８,１１９(図９では、２つしか現れていない)を貫通して裏面側に突出している。こうして、リード端子出しの光結合検出装置を実現している。

尚、上記導電性フレーム１１４a,１１４b,１１６a,１１６bの先端部が位置固定基板１１７のスルーホール１１８,１１９を貫通している場合には、上記先端部に対して上記割りピン方式を適用することは困難である。そこで、本実施の形態においては、導電性フレーム１１４a,１１４b,１１６a,１１６bを４つのスルーホール１１８,１１９に導電性接着剤によって接着して、位置固定基板１１７に固定および電気的接続を行うのである。ここで、導電性フレーム１１４a,１１４b,１１６a,１１６bの位置固定基板１１７への固定方法は、上記導電性接着剤を用いる方法に限らず、高融点半田による半田付けによって位置固定基板１１７に固定および電気的接続を行ってもよい。

・第６実施の形態
本実施の形態は、上記発光素子部品と上記受光素子部品との間隔を上記第１実施の形態の場合よりも広くした光結合検出装置に関する。

図１０は、本実施の形態の光結合検出装置における構成を示す断面図である。図１０において、発光素子部品１２１,受光素子部品１２２および位置固定基板１２３の基本構成は、上記第１実施の形態における発光素子部品１５,受光素子部品２０および位置固定基板２１の場合と同様である。但し、本実施の形態における位置固定基板１２３は、導電性フレーム１２４a,１２４b用の２つのスルーホール１２５(図１０では、１つしか現れていない)と、導電性フレーム１２６a,１２６b用の２つのスルーホール１２７(図１０では、１つしか現れていない)との間隔が、上記第１実施の形態における位置固定基板２１の場合よりも広く設定されている。

したがって、本実施の形態によれば、上記第１実施の形態における発光素子部品１５および受光素子部品２０と全く同じ構造の発光素子部品１２１および受光素子部品１２２を用いると共に、上記第１実施の形態における位置固定基板２１とは異なる形状の位置固定基板１２３を用いることによって、発光素子部品１２１と受光素子部品１２２とのギャップ距離幅を自由に設定することができる柔軟な構成の光結合検出装置を実現することができるのである。

尚、上記各実施の形態においては、上記導電性フレームの位置固定基板への固定方法として、上記割りピン方式による固定方法,導電性接着剤を用いる固定方法および半田付けによる固定方法を用いている。しかしながら、他の固定方法であってもよく、例えば、上記導電性フレームの先端を上記位置固定基板のスルーホールに圧入して、位置固定基板に固定および電気的接続を同時に行うことも可能である。

以上のごとく、上記各実施の形態における光結合検出装置の構造によれば、上記発光素子部品と上記受光素子部品とのギャップ距離および配置の自由度を有して、種々の機構部品の位置検出に対処可能になる。また、上記発光素子部品および上記受光素子部品を上記位置固定基板に容易に組み付けることができ、安価で組み立てが容易な光結合検出装置を実現が可能になる。

さらに、上記発光素子部品および上記受光素子部品に対して、上記位置固定基板と組み合せる前に事前検査を行うことが可能になり、光出力特性のバラツキ不良が発生し難い光結合検出装置が実現可能になる。

尚、上記各実施の形態は、飽くまでも一例であり、同様な効果が得られる変形例は同じ構成に含まれることは言うまでもない。

例えば、上記各実施の形態においては、上記発光素子部品と上記受光素子部品とは、上記発光チップおよび上記受光チップを上記透光性樹脂と上記耐熱性樹脂とで２重モールドして構成している。しかしながら、この発明は上記２重モールドに限定されるものではなく、上記透光性樹脂でモールドした後耐熱性の容器に封入して構成しても差し支えない。

この発明における構成を示す図である。 図１における位置固定基板に発光素子部品と受光素子部品とを組み付ける前の状態を示す図である。 割りピン方式が適用された導電性フレームの先端部の部分断面図である。 位置固定基板の外周部に導電性フレームの端子を設けた光結合検出装置の底面図である。 位置固定基板の外周部の一辺に総ての導電性フレームの端子を設けた光結合検出装置の底面図である。 図１とは異なる光結合検出装置の構成を示す図である。 図１および図６とは異なる光結合検出装置の構成を示す図である。 図１,図６および図７とは異なる光結合検出装置の構成を示す図である。 図１および図６〜図８とは異なる光結合検出装置の構成を示す図である。 図１および図６〜図９とは異なる光結合検出装置の構成を示す図である。 遮光板等の位置を検出する従来の光結合検出装置の構成を示す図である。

符号の説明

１１,８１,１１３…発光チップ、
１２a,１２b,１７a,１７b,８２a,８２b,８７a,８７b,１１４a,１１４b,１１６a,１１６b,１２４a,１２４b,１２６a,１２６b…導電性フレーム、
１３,１８,８３,８８…透光性樹脂、
１４,１９,８４,８９…耐熱性樹脂、
１５,４２,６２,８５,１１１,１２１…発光素子部品、
１６,８６,１１５…受光チップ、
２０,４３,６３,９０,１１２,１２２…受光素子部品、
２１,４１,６１,９１,１１７,１２３…位置固定基板、
２２,２３,９２,９３,９４,９５…先端部、
２４,２５,３６,３７,４５〜４８,６４〜６７,９６〜９９,１１８,１１９,１２５,１２７…スルーホール、
２６,２７…切れ目、
２８,２９,３２,３３,４９〜５２,６８,６９,７０,７１…導電パターン、
３０,３１,３４,３５,３８,３９,５３,５４,５５,５６,７２,７３,７４,７５…端子、
４４,７６…反射板等の検出対象物、
１００,１０１…ボスピン、
１０２,１０３…貫通穴。

Claims (13)

1. 発光チップを導電性フレームに搭載し、上記発光チップの周囲に樹脂モールドを行って形成された発光素子部品と、
   上記発光チップからの光を受光する受光チップを導電性フレームに搭載し、上記受光チップの周囲に樹脂モールドを行って、上記発光素子部品とは独立して形成された受光素子部品と、
   上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが装着されて、上記発光素子部品および上記受光素子部品の取り付け固定と、上記発光素子部品および上記受光素子部品との電気的接続とが行われる位置固定基板と
   を備え、
   上記発光チップから出射されて検出対象物によって一時的に遮断される光、あるいは、上記発光チップから出射されて上記検出対象物によって反射された光を、上記受光チップによって受光し、上記受光チップによる受光量の変化に基づいて、上記検出対象物の位置を検出する
   ことを特徴とする光結合検出装置。
2. 請求項１に記載の光結合検出装置において、
   上記位置固定基板に対する上記発光素子部品および上記受光素子部品の取り付け固定と電気的接続とは、上記発光素子部品および上記受光素子部品を上記発光チップの光出射面と上記受光チップの光入射面とが互いに対向するように配置して行われて、
   上記受光チップは、上記発光チップから出射されて上記検出対象物によって一時的に遮断される光を受光するようになっている
   ことを特徴とする光結合検出装置。
3. 請求項１に記載の光結合検出装置において、
   上記位置固定基板に対する上記発光素子部品および上記受光素子部品の取り付け固定と電気的接続とは、上記発光素子部品および上記受光素子部品を上記発光チップの光出射面と上記受光チップの光入射面とが同一方向を向くように配置して行われて、
   上記受光チップは、上記発光チップから出射されて上記検出対象物で反射された光を受光するようになっている
   ことを特徴とする光結合検出装置。
4. 請求項１に記載の光結合検出装置において、
   上記位置固定基板に対する上記発光素子部品および上記受光素子部品の取り付け固定と電気的接続とは、上記発光素子部品および上記受光素子部品を上記発光チップの光出射面と上記受光チップの光入射面とが互いに所定の角度を成して対向するように配置して行われて、
   上記受光チップは、上記発光チップから出射されて第１の検出対象物によって一時的に遮断される光と、上記発光チップから出射されて第２の検出対象物で反射された光と、の何れをも受光可能になっている
   ことを特徴とする光結合検出装置。
5. 請求項１から請求項４までの何れか１つに記載の光結合検出装置において、
   上記位置固定基板における上記導電性フレームの装着面とは反対側の裏面は平坦になっており、
   上記位置固定基板の上記裏面には、上記装着された各上記導電性フレームに電気的に接続された端子が設けられており、
   面実装が可能になっていることを特徴とする光結合検出装置。
6. 請求項１から請求項４までの何れか１つに記載の光結合検出装置において、
   上記位置固定基板には、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが装着されて貫通するスルーホールが設けられており、
   上記位置固定基板の上記スルーホールに装着された上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとは、上記位置固定基板を貫通して上記位置固定基板の裏面から突出している
   ことを特徴とする光結合検出装置。
7. 請求項１から請求項４までの何れか１つに記載の光結合検出装置において、
   上記位置固定基板には、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが装着されるスルーホールが設けられており、
   上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとの先端部には、切れ目が形成されており、
   上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが上記位置固定基板のスルーホールに挿入された際に、上記導電性フレームの先端部が上記切れ目を境に開いて上記位置固定基板のスルーホール内に取り付け固定される
   ことを特徴とする光結合検出装置。
8. 請求項１から請求項４までの何れか１つに記載の光結合検出装置において、
   上記位置固定基板には、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが装着されるスルーホールが設けられており、
   上記発光素子部品の導電性フレームの先端部と上記受光素子部品の導電性フレームの先端部とを上記位置固定基板のスルーホールに圧入することによって、上記導電性フレームの先端部が上記スルーホール内に取り付け固定されている
   ことを特徴とする光結合検出装置。
9. 請求項１から請求項４までの何れか１つに記載の光結合検出装置において、
   上記位置固定基板には、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが装着されるスルーホールが設けられており、
   上記発光素子部品の導電性フレームの先端部と上記受光素子部品の導電性フレームの先端部とを、導電性接着剤によって上記位置固定基板のスルーホールに接着することによって、上記導電性フレームの先端部が上記スルーホール内に取り付け固定されている
   ことを特徴とする光結合検出装置。
10. 請求項１から請求項４までの何れか１つに記載の光結合検出装置において、
    上記位置固定基板には、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとが装着されるスルーホールが設けられており、
    上記発光素子部品の導電性フレームの先端部と上記受光素子部品の導電性フレームの先端部とを、高融点半田によって上記位置固定基板のスルーホールに半田付けすることによって、上記導電性フレームの先端部が上記スルーホール内に取り付け固定されている
    ことを特徴とする光結合検出装置。
11. 請求項７から請求項１０までの何れか１つに記載の光結合検出装置において、
    上記発光素子部品の底面と上記受光素子部品の底面とには、この底面に対して垂直方向に突出したボスピンが設けられており、
    上記位置固定基板には、上記発光素子部品と上記受光素子部品との上記ボスピンが挿入嵌合される貫通穴が設けられており、
    上記発光素子部品と上記受光素子部品との上記ボスピンを上記位置固定基板の上記貫通穴に挿入嵌合することによって、上記発光素子部品と上記受光素子部品との上記位置固定基板への搭載位置がより精度よく設定されている
    ことを特徴とする光結合検出装置。
12. 請求項１から請求項４までの何れか１つに記載の光結合検出装置において、
    上記位置固定基板には、上記発光素子部品の導電性フレームと上記受光素子部品の導電性フレームとの装着位置と、上記各導電性フレームを外部装置に電気的に接続するための端子とを、電気的に接続するパターン配線が形成されており、
    上記装着位置と上記端子の位置と上記パターン配線の形状とが互いに異なる複数の上記位置固定基板を用いることによって、上記発光素子部品と上記受光素子部品とのギャップ距離、上記発光チップと受光チップとの位置、および、上記位置固定基板上での上記端子の位置を、自由に設定可能になっている
    ことを特徴とする光結合検出装置。
13. 請求項１から請求項１２までの何れか１つに記載の光結合検出装置を備えて、
    上記光結合検出装置によって、機構部品に設けられた上記検出対象物の位置を検出することにより、上記機構部品の位置を検出する
    ことを特徴とする電子機器。

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