JP2009272342A - Light-emitting module, photoelectric sensor and optical fiber sensor, and manufacturing method of light-emitting module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光モジュール、光電センサ及び光ファイバセンサ、並びに発光モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a light emitting module, a photoelectric sensor, an optical fiber sensor, and a method for manufacturing the light emitting module.
従来、集光レンズの光軸と発光素子の光軸とを一致させ、発光素子をモールドしているモールド樹脂に集光レンズを接着剤で接着する光電スイッチが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、従来、発光素子を保持する発光素子保持部、及びレンズを保持するレンズ保持部を備え、光ビームの強度が最大となるように発光素子保持部とレンズ保持部の相対位置を調整する光軸アライメント装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
Conventionally, a light that has a light emitting element holding part that holds a light emitting element and a lens holding part that holds a lens, and adjusts the relative position of the light emitting element holding part and the lens holding part so that the intensity of the light beam is maximized An axis alignment apparatus is known (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、集光レンズと接着剤とでは線膨張係数が異なる上、モールド樹脂と接着剤とでも線膨張係数が異なるため、モールド樹脂に集光レンズを接着剤で接着すると周囲の温度変化に伴い微小な位置ずれが生じる。小型レンズを用いる発光モジュールでは微小な位置ずれが光学的特性に影響し易く、結果としてその発光モジュールを用いる光電センサの検出性能に影響をきたし易い。 However, the linear expansion coefficient differs between the condensing lens and the adhesive, and the linear expansion coefficient also differs between the mold resin and the adhesive. Misalignment occurs. In a light emitting module using a small lens, a minute positional deviation tends to affect the optical characteristics, and as a result, the detection performance of a photoelectric sensor using the light emitting module is likely to be affected.
また、近年、レンズの小型化が進んでおり、それによりレンズの保持が困難になっている。そのため従来の光軸アライメント装置によると、発光素子に対するレンズの位置ずれを低減することが困難になっている。 Further, in recent years, the miniaturization of lenses has progressed, which makes it difficult to hold the lenses. Therefore, according to the conventional optical axis alignment device, it is difficult to reduce the positional deviation of the lens with respect to the light emitting element.
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、温度変化による光学的特性の変動が小さい発光モジュール、及びそれを用いた光電センサ並びに光ファイバセンサを提供することを第1の目的とする。
また、本発明は、発光モジュールが小型化しても発光素子に対するレンズの位置ずれを容易に低減できる発光モジュールの製造方法を提供することを第2の目的とする。
The present invention has been completed based on the above-described circumstances, and provides a light emitting module with small variation in optical characteristics due to temperature change, and a photoelectric sensor and an optical fiber sensor using the light emitting module. The purpose.
It is a second object of the present invention to provide a method for manufacturing a light emitting module that can easily reduce the displacement of the lens with respect to the light emitting element even if the light emitting module is downsized.
第1の発明は、発光モジュールであって、発光素子が実装されているベース部と、前記発光素子をオーバーモールドするモールド樹脂と前記発光素子から発光された光を集光するレンズとを有するレンズ部と、を備え、前記レンズ部は前記発光素子に対する前記レンズの位置を合わせた状態で射出成形によって形成されている。
この発明によると、発光素子をオーバーモールドするモールド樹脂とレンズとが射出成形によって形成されている。なお、この射出成形は、予め発光素子を射出成形によってオーバーモールドした上で、オーバーモールドしたモールド樹脂の上にレンズを射出成形によって形成してもよいし、発光素子のオーバーモールドとレンズとを一度の射出成形によって一体形成してもよい。いずれの場合においても、モールド樹脂にレンズを接着剤で接着する必要がないので、温度変化に伴う位置ずれが生じず、光学的特性への影響を低減できる。よってこの発明によると、温度変化による光学的特性の変動が小さい。
更に、この発明によると、レンズ部は発光素子に対するレンズの位置を合わせた状態で射出成形されるので、製造された発光モジュールの光軸のずれを低減できる。
1st invention is a light emitting module, Comprising: The lens which has the base part in which the light emitting element is mounted, the mold resin which overmolds the said light emitting element, and the lens which condenses the light emitted from the said light emitting element And the lens portion is formed by injection molding in a state where the position of the lens with respect to the light emitting element is aligned.
According to this invention, the mold resin and the lens for overmolding the light emitting element are formed by injection molding. In this injection molding, the light emitting element may be overmolded in advance by injection molding, and a lens may be formed by injection molding on the overmolded mold resin, or the light emitting element overmold and the lens may be formed once. It may be formed integrally by injection molding. In any case, since it is not necessary to adhere the lens to the mold resin with an adhesive, there is no displacement due to temperature change, and the influence on the optical characteristics can be reduced. Therefore, according to the present invention, the fluctuation of the optical characteristics due to the temperature change is small.
Furthermore, according to the present invention, since the lens portion is injection-molded in a state where the position of the lens with respect to the light emitting element is matched, the deviation of the optical axis of the manufactured light emitting module can be reduced.
第2の発明は、第1の発明の発光モジュールであって、前記レンズ部は、前記レンズによって集光された光を誘導する光ファイバの一端部を位置決めする位置決め部が、前記位置決め部の中心と当該発光モジュールの光軸とが一致するように位置を合わせた状態で一体形成されている。
この発明によると、位置決め部の中心と発光モジュールの光軸とが一致するように位置を合わせた状態で一体形成するので、光ファイバの光軸と発光モジュールの光軸とのずれを低減できる。
2nd invention is a light emitting module of 1st invention, Comprising: The said lens part has a positioning part which positions the one end part of the optical fiber which guides the light condensed by the said lens, The center of the said positioning part Are integrally formed with their positions aligned so that the optical axis of the light emitting module matches.
According to this invention, since the center of the positioning portion and the optical axis of the light emitting module are integrally formed in a state where they are aligned, the deviation between the optical axis of the optical fiber and the optical axis of the light emitting module can be reduced.
第3の発明は、光電センサであって、請求項1に記載の発光モジュールと、前記レンズ部の外径を基準として前記発光モジュールを保持するホルダと、を備える。
この発明によると、ホルダはレンズ部の外径を基準として発光モジュールを保持するので、ベース部を基準として保持する場合に比べ、ホルダに対する発光素子の位置ずれを低減できる。
3rd invention is a photoelectric sensor, Comprising: The light emitting module of Claim 1, and the holder holding the said light emitting module on the basis of the outer diameter of the said lens part are provided.
According to the present invention, since the holder holds the light emitting module based on the outer diameter of the lens portion, the positional deviation of the light emitting element with respect to the holder can be reduced as compared with the case where the holder is held based on the base portion.
第4の発明は、光ファイバセンサであって、請求項2に記載の発光モジュールと、前記光ファイバを所定の位置に保持するとともに、前記位置決め部の外径を基準として前記発光モジュールを保持するホルダと、を備える。
この発明によると、ホルダは位置決め部の外径を基準として発光モジュールを保持するので、ベース部を基準として保持する場合に比べて、ホルダに対する発光素子の位置ずれを低減できる。
4th invention is an optical fiber sensor, Comprising: While holding the light emitting module of Claim 2, and the said optical fiber in a predetermined position, the said light emitting module is hold | maintained on the basis of the outer diameter of the said positioning part. A holder.
According to the present invention, since the holder holds the light emitting module with reference to the outer diameter of the positioning portion, the positional deviation of the light emitting element with respect to the holder can be reduced as compared with the case where the holder is held with reference to the base portion.
第5の発明は、発光モジュールの製造方法であって、発光素子が実装されているベース部を保持する入れ子であって当該入れ子に対して前記発光素子が所定の位置に位置するように前記ベース部の位置を調整可能な入れ子に前記ベース部を保持させ、前記所定の位置を含む範囲を撮像装置で撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された画像に基づいて、前記発光素子が前記所定の位置に位置するように前記ベース部の位置を調整する調整工程と、前記調整工程の後、前記ベース部を保持している前記入れ子を金型にセットし、前記発光素子から発光された光を集光するレンズを前記ベース部に射出成形する成形工程と、を含む。
この発明によると、入れ子に対するベース部の位置を調整して発光素子の位置を調整し、射出成形によってベース部にレンズを形成することにより発光素子に対するレンズの位置ずれを低減する。したがって別途形成したレンズを保持して発光素子との位置合わせをするといった作業が不要であり、レンズ部の保持に起因する問題は生じない。
ただし、発光モジュールが小型化すると作業者が小さな発光素子の位置を肉眼で確認しながらベース部の位置を調整することは困難である。そこでこの発明では、所定の位置を含む範囲を撮像装置で撮像し、撮像した画像に基づいてベース部の位置を調整する。
よってこの発明によると、発光モジュールが小型化しても発光素子に対するレンズの位置ずれを容易に低減できる。
5th invention is a manufacturing method of a light emitting module, Comprising: It is the nest | insert which hold | maintains the base part in which the light emitting element is mounted, Comprising: The said base so that the said light emitting element may be located in a predetermined position with respect to the said nest | insert The light emitting element is based on an imaging step of holding the base portion in a nesting capable of adjusting the position of the portion and imaging an area including the predetermined position with an imaging device, and an image captured in the imaging step. An adjustment step of adjusting the position of the base portion to be positioned at a predetermined position, and after the adjustment step, the nest holding the base portion is set in a mold and light is emitted from the light emitting element. Forming a lens for condensing light on the base portion.
According to the present invention, the position of the light emitting element is adjusted by adjusting the position of the base portion relative to the nest, and the lens is displaced from the light emitting element by forming the lens on the base portion by injection molding. Therefore, the work of holding the separately formed lens and aligning with the light emitting element is unnecessary, and there is no problem caused by holding the lens portion.
However, when the light emitting module is downsized, it is difficult for an operator to adjust the position of the base portion while checking the position of the small light emitting element with the naked eye. Therefore, in the present invention, a range including a predetermined position is imaged by the imaging device, and the position of the base unit is adjusted based on the captured image.
Therefore, according to the present invention, even if the light emitting module is reduced in size, the positional deviation of the lens with respect to the light emitting element can be easily reduced.
第6の発明は、第5の発明の発光モジュールの製造方法であって、前記成形工程において、前記レンズと前記レンズによって集光された光を誘導する光ファイバの一端部を位置決めする位置決め部とを一体形成する。
この発明によると、発光素子に対する位置決め部の位置ずれを低減できる。
6th invention is the manufacturing method of the light emitting module of 5th invention, Comprising: The positioning part which positions the end part of the optical fiber which guide | induces the light condensed with the said lens in the said formation process, Are integrally formed.
According to the present invention, it is possible to reduce the displacement of the positioning portion with respect to the light emitting element.
第7の発明は、第5又は第6の発明の発光モジュールの製造方法であって、前記調整工程において、自動調整装置が、前記撮像装置で撮像された画像を解析し、前記画像上における前記所定の位置と前記発光素子の光学的中心とのずれ量に基づいて前記ベース部の位置を自動調整する。
この発明によると、調整作業を自動化できる。
7th invention is a manufacturing method of the light emitting module of 5th or 6th invention, Comprising: In the said adjustment process, an automatic adjustment apparatus analyzes the image imaged with the said imaging device, The said on the said image The position of the base portion is automatically adjusted based on the amount of deviation between the predetermined position and the optical center of the light emitting element.
According to the present invention, the adjustment work can be automated.
第8の発明は、第7の発明の発光モジュールの製造方法であって、前記撮像工程において、前記発光素子を発光させて撮像し、前記調整工程において、前記画像の画素値に基づいて前記画像上における前記発光素子の輝度中心を判別し、判別した輝度中心を前記画像上における前記発光素子の光学的中心とする。
発光素子の光学的中心を基準にしてベース部の位置を調整する場合、輝度中心を光学的中心としてもよい。
8th invention is a manufacturing method of the light emitting module of 7th invention, Comprising: The said light emitting element was light-emitted in the said imaging process, and it imaged, In the said adjustment process, based on the pixel value of the said image, the said image The luminance center of the light emitting element on the upper side is determined, and the determined luminance center is set as the optical center of the light emitting element on the image.
In the case where the position of the base portion is adjusted with reference to the optical center of the light emitting element, the luminance center may be used as the optical center.
第9の発明は、第5又は第6の発明の発光モジュールの製造方法であって、前記調整工程において、前記撮像工程で撮像された画像を表示装置に表示し、作業者が、前記表示装置に表示される画像を参照して前記ベース部の位置を調整する。
この発明によると、撮像工程で撮像された画像を適宜に拡大して表示装置に表示することにより、作業者は容易に調整することができる。
A ninth invention is a method for manufacturing a light emitting module according to the fifth or sixth invention, wherein, in the adjustment step, an image picked up in the image pickup step is displayed on a display device, and an operator uses the display device. The position of the base portion is adjusted with reference to the image displayed on the screen.
According to the present invention, the operator can easily adjust the image captured in the imaging process by appropriately enlarging and displaying the image on the display device.
第10の発明は、第9の発明の発光モジュールの製造方法であって、前記表示装置は、前記所定の位置を表示面の中心に表示する。
この発明によると、作業者は発光素子の光学的中心が表示面の中心に位置するようにベース部の位置を調整することにより、発光素子が前記所定の位置に位置するようにベース部の位置を調整できる。
A tenth invention is a method for manufacturing a light emitting module according to the ninth invention, wherein the display device displays the predetermined position at the center of the display surface.
According to the present invention, the operator adjusts the position of the base portion so that the light emitting element is positioned at the predetermined position by adjusting the position of the base portion so that the optical center of the light emitting element is positioned at the center of the display surface. Can be adjusted.
第11の発明は、第9又は第10の発明の発光モジュールの製造方法であって、前記調整工程において、前記撮像装置は前記発光素子を発光させて撮像する。
この発明によると、発光素子を発光させるので、作業者は発光素子の光学的中心を把握し易い。
An eleventh aspect of the invention is a method for manufacturing a light emitting module according to the ninth or tenth aspect of the invention, wherein, in the adjustment step, the imaging device causes the light emitting element to emit light for imaging.
According to the present invention, since the light emitting element emits light, the operator can easily grasp the optical center of the light emitting element.
本発明によれば、温度変化による光学的特性の変動が小さい。
また、本発明によれば、発光モジュールが小型化しても発光素子に対するレンズの位置ずれを容易に低減できる。
According to the present invention, the variation in optical characteristics due to temperature change is small.
In addition, according to the present invention, even when the light emitting module is downsized, the positional deviation of the lens with respect to the light emitting element can be easily reduced.
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1ないし図12によって説明する。
図1は、レンズ部13が形成された後の発光モジュール1の斜視図である。本実施形態の発光モジュール1は光電センサにおいて所謂投光器として用いられるものであり、その中でも本実施形態では光電センサの一つである光ファイバセンサの投光器として用いられる発光モジュールを例に説明する。
<Embodiment 1>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view of the light emitting module 1 after the
図2は、レンズ部13が形成される前の発光モジュール1の側面図である。レンズ部13が形成される前の発光モジュール1は、LEDやレーザダイオードなどの発光素子11と、発光素子11が実装されたベース部であって発光素子11を制御する回路を樹脂モールドしたベース部12とで構成されている。
FIG. 2 is a side view of the light emitting module 1 before the
図3は、レンズ部13が形成された後の発光モジュール1であって光ファイバ17の一端部を位置決めした状態の発光モジュール1の側面図である。なお、図中ではレンズ部13のみ断面を示している。
レンズ部13は、発光素子11をオーバーモールドするモールド樹脂13a、発光素子11から発光された光を集光するレンズ13b、及び発光素子11から発光されてレンズ13bで集光された光を誘導する光ファイバの一端部をベース部12に位置決めする円筒状の位置決め部13cを、透明性を有する樹脂で一体形成したものである。位置決め部13cの内径は光ファイバ17の外径と同径に形成されており、光ファイバ17は一端部が位置決め部13cに嵌合されて位置決めされる。
FIG. 3 is a side view of the light emitting module 1 after the
The
破線16は発光モジュール1の光軸を示している。発光素子11に対するレンズ部13の位置がずれていない場合、発光素子11の光学的中心とレンズ13bの中心とを連ねる直線、すなわち発光モジュール1の光軸は、破線16で示すようにベース部12の上面12aに対して垂直な直線となる。そして、発光モジュール1の光軸16と光ファイバ17においてレンズ部13に保持されている一端部近傍の光軸18とが一致する。なお、図3では理解を容易にするため発光モジュール1の光軸16と光ファイバ17の光軸18とをずらして示している。
A
しかしながら、ベース部12に対する発光素子11の位置は製造公差などにより必ずしも一定しておらず、発光素子11が本来実装されるべき位置からずれた位置に実装されている場合もある。したがって全てのベース部12について同じ位置にレンズ部13を形成すると、発光素子11の位置がずれている場合に発光素子11に対するレンズ部13の位置がずれてしまうことになる。発光素子11に対するレンズ部13の位置がずれると、発光素子11に対するレンズ13bの位置及び発光素子11に対する位置決め部13cの位置がずれ、それにより発光モジュール1の光軸16が傾き、発光モジュール1の光軸16と光ファイバ17の光軸18とが一致しなくなる。発光モジュール1の光軸16と光ファイバ17の光軸18とが一致しないと、光ファイバ17から出力される光の強度が弱くなり、結果として光電センサの感度が低下することになる。
However, the position of the
そこで本実施形態では、発光モジュール1の製造工程において、ベース部12を入れ子に保持させて金型にセットする構成とし、入れ子に対するベース部12の位置を調整することにより、発光素子11に対するレンズ部13の位置ずれを低減する。以下、具体的に説明する。
図4は入れ子21、及び入れ子21がセットされる金型22の分解斜視図であり、図5は金型22を型締めした状態を示す斜視図である。金型22は、第1可動型22a、第2可動型22b及び固定型22cで構成されている。
Therefore, in the present embodiment, in the manufacturing process of the light emitting module 1, the lens unit for the
4 is an exploded perspective view of the
図4に示すように固定型22cには入れ子21が嵌る溝23が形成されている。
図6は、入れ子21の分解斜視図である。入れ子21は、発光素子11が載置される基台24と、入れ子21に対して発光素子11が所定の位置に位置するようにベース部12の位置を調整するための調整機構25とで構成されている。
As shown in FIG. 4, the fixed
FIG. 6 is an exploded perspective view of the
基台24には、ベース部12を載置するための載置台26、載置台26から載置台26の各辺に垂直な方向に延びる4つの溝部28、29、30、31が形成されている。
載置台26は基台24の概ね中央に周囲より僅かに低く形成されている。載置台26の形状はベース部12の底面の形状と概ね同形状であるが、ベース部12の底面よりも広く形成されている。載置台26に載置されたベース部12は載置台26と周囲との段差面27によって移動範囲が規制される。
The
The mounting table 26 is formed in the center of the base 24 slightly lower than the surroundings. The shape of the mounting table 26 is substantially the same as the shape of the bottom surface of the
4つの溝部28〜31には調整機構25の可動部32、33、34、35がそれぞれ載置台26の台面に平行な方向から嵌め込まれ、可動部32〜35をスライド案内する。溝部28〜31の側壁には可動部32〜35に形成されているスライドレール36が嵌まるガイド溝37が形成されている。なお、図6ではスライドレール36の符号及びガイド溝37の符号はそれぞれ2つを除いて省略している。
The
溝部28において載置台26から離間した側の端には、軸受け部38を固定するための凹部42が形成されており、同様に溝部29において載置台26から離間した側の端には軸受け部39を固定するための凹部43が形成されている。
溝部30において載置台26から離間した側の端には、ばね受け部40を固定するための凹部44が形成されており、同様に溝部31において載置台26から離間した側の端にはばね受け部41を固定するための凹部45が形成されている。
A
A
調整機構25は、4つの可動部32〜35、2つの回転軸46、47、回転軸46、47をそれぞれ回転可能に軸支する2つの軸受け部38、39、2つのコイルばね48、49、及び2つのばね受け部40、41で構成されている。
可動部32〜35は互いに同形状であり、前述したスライドレール36が形成されている。可動部32〜35はスライドレール36がガイド溝37に嵌まることによって上下動が規制される。
The
The
可動部32〜35には、例えば可動部32に示すように、可動部32が溝部28に嵌合された状態において載置台26側を向く端面に凸部50が形成されている。凸部50は可動部32が溝部28に嵌合された状態において載置台26よりも高い位置に形成されている。凸部50の端面であって載置台26の中心側を向く端面にはテーパ面51が形成されている。凸部50は図8に示すようにベース部12の上面12aと端面とで形成される稜線をテーパ面51で押圧する。テーパ面51がベース部12の稜線を押圧することにより、ベース部12の上下動が規制される。
For example, as shown in the
また、可動部32〜35には、例えば可動部33に示すように、載置台26側を向く端面とは逆側の端面に有底の穴52が形成されている。可動部32〜35のうち2つの可動部32、33の穴52には回転軸46、47の先端部がそれぞれ挿入され、他の2つの可動部34、35の穴52にはコイルばね48、49の一端部がそれぞれ挿入される。
Further, as shown in the
回転軸46、47は、作業者がベース部12の位置を調整するためのものである。回転軸46、47は略円柱状に形成されており、外径が5段階で順に大きくなる形状に形成されている。図6では外径が2番目に小さい部分が軸受け部38、39にそれぞれ隠れて見えていないが、外径が2番目に小さい部分の外周はネジとして形成されており、このネジは軸受け部38、39に形成されているナットにそれぞれ螺合されている。
The
軸受け部38、39には一部が開口した穴38a、39aが形成されている。一部が開口した穴38a、39aの内周は前述したようにナットとして形成されており、回転軸46、47に形成されているネジがそれぞれ螺合される。
コイルばね48、49は、ばね受け部40、41と可動部34、35との間に圧縮された状態でそれぞれ配置されている。コイルばね48、49の一端部は前述したように可動部34、35の穴52に挿入され、他端部はばね受け部40、41の穴53に挿入される。
The bearing
The coil springs 48 and 49 are arranged in a compressed state between the
ばね受け部40、41は、軸受け部38、39と概ね同じ大きさに形成されており、コイルばね48、49の他端部が収容される有底の穴53が形成されている。図6では見えていないが、穴53の底にはコイルばね48、49の内周に挿入されてコイルばね48、49の座屈を防止する軸部が形成されている。
図7は、入れ子21がセットされた金型22の断面図であり、図8は図7において破線54で示す領域を拡大して示す断面図である。入れ子21を金型22にセットすると図8に示すようにレンズ部13を形成するための有底筒状のキャビティ55がベース部12と第2可動型22bとによって形成される。第1可動型22a及び第2可動型22bにはゲート、ランナ及びスプルからなる流路56が形成されており、溶融した透明性を有する樹脂材料が流路56を通過してキャビティ55に充填される。
The
7 is a cross-sectional view of the
ベース部12に対する発光素子11の位置がずれていない場合、発光素子11の光学的中心はキャビティ55の中心線55a上に位置する。一方、レンズ13bはその中心(「位置決め部の中心」に相当)が中心線55a上に位置するように形成される。ベース部12に対する発光素子11の位置がずれていない場合、発光モジュール1の光軸16と中心線55aとは一致する。
When the position of the
これに対し、ベース部12に対する発光素子11の位置がずれている場合、仮にベース部12の位置を調整しないとすると、発光素子11の光学的中心がキャビティ55の中心線55aから外れ、それにより発光素子11に対するレンズ13bの位置及び発光素子11に対する位置決め部13cの位置がずれることになる。その結果、発光モジュール1の光軸16が傾き、発光モジュール1の光軸16と光ファイバ17の光軸18とが一致しなくなる。
On the other hand, if the position of the
逆にいうと、発光素子11の光学的中心がキャビティ55の中心線55a上に位置するように入れ子21に対するベース部12の位置を調整すれば、ベース部12に対する発光素子11の位置がずれていても、発光素子11に対するレンズ部13の位置がずれず、その結果、発光モジュール1の光軸16と光ファイバ17の光軸18とを一致させることができる。
In other words, if the position of the
発光素子11の光学的中心がキャビティ55の中心線55a上に位置するときの入れ子21に対する発光素子11の位置は、特許請求の範囲に記載の「所定の位置」に相当する。
The position of the
次に、入れ子21に対するベース部12の位置の調整について説明する。
図9は、レンズ部13を形成する前のベース部12を入れ子21に保持させた状態を示す斜視図である。ベース部12の位置を図9に示すX方向に調整するときは、回転軸47を右回りに回転させる。右回りに回転させると回転軸47は回転しつつX方向に移動する。回転軸47がX方向に移動すると可動部33がベース部12をX方向に押圧し、ベース部12がコイルばね49の押圧力に抗してX方向に移動する。逆に、ベース部12の位置を図9に示すY方向に調整するときは、回転軸47を左回りに回転させる。左回りに回転させると回転軸47がY方向に移動する。回転軸47がY方向に移動するとコイルばね49に押圧されて可動部35、ベース部12及び可動部33がY方向に移動する。ベース部12の位置を図9に示すV方向及びW方向に調整する場合も同様である。
Next, adjustment of the position of the
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the
次に、入れ子21に対するベース部12の位置を調整するための調整装置について説明する。
発光モジュール1が小型化すると、作業者が小さな発光素子11を肉眼で確認しながらベース部12の位置を調整することは困難である。そこで、本実施形態では作業者は調整装置を用いて調整を行う。
Next, an adjusting device for adjusting the position of the
When the light emitting module 1 is downsized, it is difficult for an operator to adjust the position of the
図10は、調整装置60の模式図である。調整装置60は、少なくとも「所定の位置」を含む範囲を動画撮像するデジタルカメラ61、入れ子21とデジタルカメラ61とを固定する固定台62、デジタルカメラ61で撮像した動画像を表示する表示装置63などで構成されている。
入れ子21は固定台62の所定の位置に位置ずれしないように固定される。
FIG. 10 is a schematic diagram of the
The
デジタルカメラ61は入れ子21が固定される位置の上方に設置されている。デジタルカメラ61の光軸64は「所定の位置」を通過するように設定されている。本実施形態では発光素子11を発光させた状態で「所定の位置」を含む範囲をデジタルカメラ61で動画撮像する。
The
表示装置63は、LCDやCRTなどのディスプレイ、ディスプレイを制御する制御回路などで構成されている。表示装置63は、デジタルカメラ61で撮像された動画像を、撮像時にデジタルカメラ61の光軸64が通過した点が表示面65の中心に位置するように表示する。
表示面65上に破線で示す円66は発光素子11が発光している様子を模式的に示している。発光素子11の光学的中心は円66の中心となり、発光素子11を発光させて撮像すると作業者は動画像上において発光素子11の光学的中心を認識し易くなる。
The
A
図11は表示装置63に表示される画像の他の一例を示す模式図であって、発光素子11が「所定の位置」に位置するようにベース部12の位置が調整されていない場合を示している。この場合、デジタルカメラ61の光軸64は発光素子11の光学的中心を通過しないので、発光素子11の光学的中心は表示面65の中心に表示されない。
FIG. 11 is a schematic diagram showing another example of an image displayed on the
これに対し、図10は発光素子11が「所定の位置」に位置するようにベース部12の位置が調整されている場合を示しており、この場合、デジタルカメラ61の光軸64は発光素子11の光学的中心を通過するので、発光素子11の光学的中心は表示面65の中心に表示される。
すなわち、作業者は表示装置63によって表示される動画像を見ながら発光素子11の光学的中心が表示面65の中心にくるようにベース部12の位置を調整すれば、発光素子11を「所定の位置」に位置させることができる。
On the other hand, FIG. 10 shows a case where the position of the
That is, when the operator adjusts the position of the
このように調整装置60を用いて調整を行うと、作業者は表示装置63に表示される動画像を見ながらベース部12の位置を調整することができるので、ベース部12を適宜に拡大して表示することにより、小さな発光素子11の位置を肉眼で確認しながら調整する場合に比べて容易に調整できる。
When the adjustment is performed using the
次に、発光モジュール1の製造工程について説明する。
図12は、発光モジュール1の製造工程の流れを示すフローチャートである。
S105では、作業者は入れ子21にベース部12を保持させ、ベース部12を保持させた入れ子21を調整装置60の固定台62に固定する。
S110では、デジタルカメラ61でベース部12を撮像して表示装置63に動画表示する。
Next, the manufacturing process of the light emitting module 1 will be described.
FIG. 12 is a flowchart showing the flow of the manufacturing process of the light emitting module 1.
In S <b> 105, the operator holds the
In S <b> 110, the
S115では、作業者は表示装置63に表示される動画像を参照しながら、発光素子11の光学的中心が表示面65の中心にくるようにベース部12の位置を調整する。
S120では、作業者はベース部12を保持している入れ子21を金型22にセットし、射出成形するための装置に金型22をセットする。
In S <b> 115, the operator adjusts the position of the
In S120, the operator sets the
S130では、射出成形を行うための装置により、キャビティ55に溶融材料を充填する。
In S130, the
以上説明した本発明の実施形態1に係る発光モジュール1によると、発光素子11をオーバーモールドするモールド樹脂13aとレンズ13bとが一体形成されているので、モールド樹脂13aにレンズ13bを接着剤で接着する必要がない。したがって、温度変化に伴う位置ずれが生じず、光学的特性への影響を低減できる。よって発光モジュール1によると、温度変化による光学的特性の変動が小さい。
According to the light emitting module 1 according to the first embodiment of the present invention described above, since the
更に、発光モジュール1によると、レンズ部13は発光素子11に対するレンズ13bの位置を合わせた状態で射出成形されるので、光軸のずれを低減できる。
Furthermore, according to the light emitting module 1, since the
更に、発光モジュール1によると、モールド樹脂13aとレンズ13bとの間に接着剤が存在しないので、モールド樹脂13aとレンズ13bとの間に屈折率が異なる貼り合わせ界面が存在しない。このため貼り合わせ界面で生じるフレネル反射による光の損失がなく、光の伝達効率がよい。
Furthermore, according to the light emitting module 1, since there is no adhesive between the
更に、実施形態1に係る発光モジュールの製造方法によると、入れ子21に対するベース部12の位置を調整して発光素子11の位置を調整し、射出成形によってベース部12にレンズ13bを形成することにより発光素子11に対するレンズ13bの位置ずれを低減する。したがって別途形成したレンズを保持して発光素子との位置合わせをするといった作業が不要であり、レンズの保持に起因する問題は生じない。
ただし、発光モジュール1が小型化すると作業者が小さな発光素子11の位置を肉眼で確認しながらベース部12の位置を調整することは困難である。そこで実施形態1に係る発光モジュールの製造方法では、少なくとも「所定の位置」を含む範囲を撮像装置で撮像し、撮像した画像に基づいてベース部12の位置を調整する。
よって実施形態1に係る発光モジュールの製造方法によると、発光モジュール1が小型化しても発光素子11に対するレンズ13bの位置ずれを容易に低減できる。
Furthermore, according to the method for manufacturing the light emitting module according to the first embodiment, the position of the
However, when the light emitting module 1 is downsized, it is difficult for an operator to adjust the position of the
Therefore, according to the method for manufacturing the light emitting module according to Embodiment 1, even if the light emitting module 1 is downsized, the positional deviation of the
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を図13によって説明する。
図13は、ベース部12の位置を自動調整する自動調整装置67の模式図である。自動調整装置67は、デジタルカメラ61、固定台62、入れ子21の回転軸を回転駆動するモータ68、及びモータ68を制御する制御部69を有している。以下、自動調整装置67による自動調整について説明する。
<Embodiment 2>
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 13 is a schematic diagram of an automatic adjustment device 67 that automatically adjusts the position of the
先ず、制御部69は発光素子11を発光させ、デジタルカメラ61を制御してベース部12を静止画撮像する。デジタルカメラ61は撮像時に光軸64が通過した点が静止画像の中心に位置するように静止画像を生成する。
次に、制御部69は撮像された静止画像を解析して静止画像上における発光素子11の光学的中心を特定する。画像データを255階調で表現するとした場合、発光素子11を発光させて撮像すると、撮像された静止画像を構成する画素の画素値は発光素子11の輝度中心に近い画素ほど255(白)に近くなり、輝度中心から遠くなるほど0(黒)に近くなる。したがってこの画素値の変化を解析することにより輝度中心を特定することができる。制御部69は、特定した輝度中心を静止画像上における発光素子11の光学的中心とする。
First, the
Next, the
次に、制御部69は、光学的中心と静止画像の中心とのずれ量に基づいて、光学的中心が静止画像の中心にくるようにモータ68を制御する。
以上により、発光素子11が入れ子21に対して所定の位置に位置するようにベース部12の位置が自動調整される。
実施形態2はその他の点において実施形態1と実質的に同一である。
Next, the
As described above, the position of the
The second embodiment is substantially the same as the first embodiment in other points.
<実施形態3>
本発明の実施形態3を図14ないし図15によって説明する。なお、以下の説明では実施形態1と実質的に同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図14及び図15は本発明の実施形態3に係る光電センサ70を構成する投光器71の模式図であって、図14は発光モジュール72を保持する前、図15は発光モジュール72を保持した状態の投光器71を示している。図14及び図15では光電センサ70を構成する受光器については省略している。
<Embodiment 3>
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, components substantially the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
14 and 15 are schematic views of a
光電センサ70は上記実施形態1及び実施形態2で説明した光ファイバセンサではなく、光ファイバセンサを介さず直接に光を放射するタイプのものである。
光電センサ70は、上部ケース73aと下部ケース73bとで構成される箱状の筐体73と、ホルダ74と、発光モジュール72とを備えている。
発光モジュール72は実施形態1又は実施形態2に記載の製造方法で製造されたものである。ただし、本実施形態の光電センサ70は光ファイバセンサではないので、光ファイバの一端部を位置決めするための位置決め部は形成されていない。ここでモールド樹脂13aとレンズ13bとは特許請求の範囲に記載の「レンズ部」に相当する。
The
The
The
上部ケース73aは上壁に開口75が形成されており、開口75は透明なカバー76によって閉塞されている。
ホルダ74は発光モジュール72を保持するものであり、レンズ13bの直径と略等しい直径の貫通孔77と、モールド樹脂13aが嵌る空間を形成する固定部78と、ベース部が収容される空間を形成する収容部79とが形成されている。
The
The
貫通孔77は発光素子11から発光された光がカバー76に至る光路を形成する。
固定部78の内周形状はモールド樹脂13aの外周形状と略同形状である。固定部78の内周形状はモールド樹脂13aの外周形状より僅かに小さく形成されており、モールド樹脂13aが圧入される。
The through-
The inner peripheral shape of the fixing
収容部79の内周形状はベース部12の外周形状と略同形状である。収容部79の内周形状はベース部12の外周形状より大きく形成されており、ベース部12が収容されて例えば接着によって固定される。
発光モジュール72は、モールド樹脂13aを固定部78に圧入することによってホルダ74に対する位置が決まる。すなわち、ホルダ74はモールド樹脂13aの外径を基準として発光モジュール72を保持する。
The inner peripheral shape of the
The position of the
実施形態3に係る光電センサ70によると、ホルダ74はモールド樹脂13aの外径を基準として発光モジュール72を保持するので、ベース部12を基準として保持する場合に比べて、ホルダ74に対する発光素子11の位置ずれを低減できる。したがって、ホルダ74に対する発光素子11の位置ずれによる光電センサ70の感度の低下を低減できる。
According to the
<実施形態4>
本発明の実施形態4を図16ないし図18によって説明する。なお、以下の説明では実施形態1と実質的に同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図16は、実施形態4に係る光ファイバセンサ100の断面図である。光ファイバセンサ100は、合成樹脂製の素子ブロック150(「ホルダ」の一例)の後部側に発光モジュール1と受光モジュール130を上下に並べて収容すると共に、素子ブロック150の前部側に発光モジュール1に対応して投光側光ファイバF1を、受光モジュール130に対応して受光側光ファイバF2を取り付けている。尚、以下の説明において、図16の左側を前側、図16の右側を後側として説明を行う。
<Embodiment 4>
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, components substantially the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
FIG. 16 is a cross-sectional view of the
光ファイバセンサ100の具体的構成について説明すると、素子ブロック150は縦長なブロック状をなすと共に、後部中央は後方に張り出している。この張り出した箇所には素子ブロック150の後面側に開口する第一収容部151が凹設され、そこには、発光モジュール1が投光面を前方に向けた状態で収容されている。
The specific configuration of the
第一収容部151は、発光モジュール1の位置決め部13cを保持する固定部152と、ベース部12を収容する収容部155とから構成され、全体として段差状をなしている。固定部152は発光モジュール1の位置決め部13cに対応しており、その大きさは位置決め部13cの外形に比べ、やや小さめに作られている。その一方、収容部155は発光モジュール1のベース部12に対応しており、その大きさはベース部12の外形に比べ、大きめに作られている。収容部155の形状は正方形状をなすと共に、収容部155の4つの内壁面はいずれもフラットに平面加工されている。
The 1st
図16に示すように第一収容部151に対して発光モジュール1を後方から差し込むと、固定部152の内周面に対し、発光モジュール1の位置決め部13cの外周面がその全周に亘って隙間なく嵌合する構成となっている。
As shown in FIG. 16, when the light emitting module 1 is inserted into the first
第一収容部151にはファイバ挿通孔157が設けられている。ファイバ挿通孔157は前方に向けて水平に延びており、素子ブロック150の前面壁を貫通して前方に開口している。このファイバ挿通孔157には、前方側から投光側光ファイバF1が挿通されている。ファイバ挿通孔157の孔径と、投光側光ファイバF1のファイバ径はほぼ同じ寸法に設定してあり、挿通された投光側光ファイバF1の軸線Lが、ファイバ挿通孔157の孔中心位置にほぼ一致する設定となっている。尚、このファイバ挿通孔157の孔中心位置は、この実施形態では第一収容部151の中心に一致している。ファイバ挿通孔157に挿通された投光側光ファイバF1の先端部は発光モジュール1の位置決め部13cに圧入されている。
The first
また、素子ブロック150の後部であって第一収容部151の下側の位置には、第二収容部161が設けられている。この第二収容部161は第一収容部151と同じく段差状をなすと共に、後面が開口しており、内部に受光モジュール130が受光面を前方に向けた状態で収容されている。そして、この第二収容部161の前面壁の中心からも第一収容部151と同様、受光側光ファイバF2を挿通可能な挿通孔167が、前方に向けて水平に延びている。この挿通孔167は、素子ブロック150の前面壁を貫通して前方に開口して形成しており、前方側から受光側光ファイバF2が挿通されている。
In addition, a second
素子ブロック150の前面壁は取付部170とされ、そこには上下2個の保持部材180と、同保持部材180を覆うようにしてロック部材190が装着されている。保持部材180は合成樹脂製であって、図17に示すように一対の挟持片181の上端同士を連結部185によって連結したものであり、連結部185を中心として両挟持片181が開閉可能とされており、更に、両挟持片181の対向面間に光ファイバF1、F2を挿通可能な大きさのファイバ保持孔187が形成されている。
The front wall of the
ロック部材190は合成樹脂製であって、取付部170よりも少し縦長で後方に開口した箱形とされ、図17に示すように保持部材180に対面する内面側には、左右対称形状をなす係合壁195が形成されている。このロック部材190は素子ブロック150の前面壁に対して間に前記保持部材180を収容しつつ、上下方向に移動自在に装着され、素子ブロック150の上面のレバー199に対する操作により、図18に示すロック位置と図17に示す解除位置(前記押圧を解く位置)とに変位操作できる構成となっている。
The
レバー199を操作して解除位置にあるロック部材190をロック位置に変位させてやると、ロック部材190の係合壁195が保持部材180を内向きに押圧して、両挟持片181を弾性変位させる結果、保持部材180のファイバ保持孔187が縮径されて、両光ファイバF1、F2は両保持部材180によって抜け止め状態に保持される構成となっている。
When the
上記の如く構成された光ファイバセンサ100では、発光モジュール1を駆動させて検出光を出射させると、その光は投光側光ファイバF1内を通って検出対象物(不図示)へと導かれ、ファイバ先端から検出対象物(不図示)に向けて出射される。そして、検出対象物にて反射した反射光は受光側光ファイバF2を通って受光モジュール130へと導かれ、ファイバ先端を出た後、受光モジュール130に入光する。以上のことから、受光した光のレベルに基づいて検出対象物の有無を検出することが出来る。
In the
実施形態4に係る光ファイバセンサ100によると、素子ブロック150は位置決め部13cの外径を基準として発光モジュール1を保持する。これにより、ベース部12を基準として保持する場合に比べて素子ブロック150に対する発光素子11の位置ずれを低減でき、その結果、投光側光ファイバF1に対する発光素子11の位置ずれを低減できる。したがって、投光側光ファイバF1に対する発光素子11の位置ずれによる光ファイバセンサ100の感度の低下を低減できる。
According to the
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1)上記実施形態ではレンズ部として、発光素子11から発光された光を集光するレンズ13bとレンズ13bによって集光された光を誘導する光ファイバ17の一端部をベース部12に位置決めする位置決め部13cとが一体化したレンズ部13を例に説明したが、既に発光モジュールにレンズが形成されている場合はレンズの形成は不要であるので、その場合は位置決め部のみを形成してもよい。
(1) In the above embodiment, as the lens unit, the
(2)上記実施形態ではモールド樹脂13aとレンズ13bとが一体である場合を例に説明したが、予め発光素子11を射出成形によってオーバーモールドした上で、オーバーモールドしたモールド樹脂13aの上にレンズ13bを射出成形によって形成してもよい。この場合、モールド樹脂13aにレンズ13bを直に射出成形するので貼り合わせ界面は生じず、温度変化による光学的特性の変動は小さい。
(2) In the above embodiment, the case where the
(3)上記実施形態ではベース部12の位置を載置台26の台面に平行な方向に調整可能な入れ子21を例に説明したが、載置台26の台面に垂直な方向に調整可能であってもよい。
(3) In the above embodiment, the
1…発光モジュール
11…発光素子
12…ベース部
13…レンズ部
13a…モールド樹脂(レンズ部)
13b…レンズ(レンズ部)
13c…位置決め部(レンズ部)
17…光ファイバ
21…入れ子
22…金型
61…デジタルカメラ(撮像装置)
63…表示装置
67…自動調整装置
70…光電センサ
74…ホルダ
100…光ファイバセンサ
150…素子ブロック(ホルダ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
13b ... Lens (lens part)
13c ... Positioning part (lens part)
17 ...
63 ... Display device 67 ...
Claims (11)
前記発光素子をオーバーモールドするモールド樹脂と前記発光素子から発光された光を集光するレンズとを有するレンズ部と、
を備え、前記レンズ部は前記発光素子に対する前記レンズの位置を合わせた状態で射出成形によって形成されている発光モジュール。 A base portion on which a light emitting element is mounted;
A lens unit having a mold resin for overmolding the light emitting element and a lens for collecting light emitted from the light emitting element;
And the lens unit is formed by injection molding in a state in which the position of the lens is aligned with the light emitting element.
前記レンズ部の外径を基準として前記発光モジュールを保持するホルダと、
を備える光電センサ。 The light emitting module according to claim 1;
A holder for holding the light emitting module on the basis of the outer diameter of the lens unit;
A photoelectric sensor comprising:
前記光ファイバを所定の位置に保持するとともに、前記位置決め部の外径を基準として前記発光モジュールを保持するホルダと、
を備える光ファイバセンサ。 The light emitting module according to claim 2;
While holding the optical fiber in a predetermined position, a holder for holding the light emitting module on the basis of the outer diameter of the positioning portion;
An optical fiber sensor comprising:
前記撮像工程で撮像された画像に基づいて、前記発光素子が前記所定の位置に位置するように前記ベース部の位置を調整する調整工程と、
前記調整工程の後、前記ベース部を保持している前記入れ子を金型にセットし、前記発光素子から発光された光を集光するレンズを前記ベース部に射出成形する成形工程と、
を含む発光モジュールの製造方法。 A base for holding a base portion on which a light emitting element is mounted, and the base portion is held in a base that can adjust the position of the base portion so that the light emitting element is positioned at a predetermined position with respect to the base. An imaging step of imaging an area including the predetermined position with an imaging device;
An adjustment step of adjusting the position of the base portion so that the light emitting element is positioned at the predetermined position based on the image captured in the imaging step;
After the adjustment step, a molding step of setting the nesting holding the base portion in a mold and injection molding a lens that collects light emitted from the light emitting element on the base portion;
Manufacturing method of light emitting module containing.
前記調整工程において、前記画像の画素値に基づいて前記画像上における前記発光素子の輝度中心を判別し、判別した輝度中心を前記画像上における前記発光素子の光学的中心とする請求項7に記載の発光モジュールの製造方法。 In the imaging step, the light emitting element is caused to emit light to image,
8. The adjustment step includes determining a luminance center of the light emitting element on the image based on a pixel value of the image, and using the determined luminance center as an optical center of the light emitting element on the image. Method of manufacturing a light emitting module.
The method of manufacturing a light emitting module according to claim 9 or 10, wherein, in the adjustment step, the imaging device captures an image by causing the light emitting element to emit light.
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