JP2019160664A

JP2019160664A - 小型光電センサ

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Publication number: JP2019160664A
Application number: JP2018047510A
Authority: JP
Inventors: 紘行水崎; Hiroyuki Mizusaki; 智宏辻; Tomohiro Tsuji
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: JP6991462B2; CN110275212A; EP3540489A1; US20190285463A1; CN110275212B; US11112299B2

Abstract

【課題】光学部品を収容する容量を確保しつつ、封止性を担保することができる小型光電センサを提供する。【解決手段】小型光電センサは、前面に、開口部と、開口部を画成する縁部と、前面の四隅に互いに独立に設けられた四つの固定部と、が形成されたホルダーと、四つの固定部に挟まれる位置に設けられ、縁部と重なる領域において縁部に接合されたカバーレンズと、ホルダーに保持されて、開口部を通して光を投光又は受光する光学部品と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、小型光電センサに関する。

物体の有無を検出するための光電センサにおいて、さまざまな検出環境や設置場所に対応できるよう小型化された、小型光電センサが存在する。例えば下記特許文献１には、投光部及び受光部を並設し、投受光部と検出領域を挟んで対向設置した反射板に向けて投光する回帰反射形の光電センサが開示されている。

特開２０１５−１７２５６４号公報

小型光電センサは、投光部及び受光部等の光学部品を備え、光学部品は、ホルダーによって保持される。そして、ホルダーには、光学部品によって光を投光したり受光したりするために開口部が設けられ、開口部はカバーレンズによって封止される。ここで、カバーレンズは、光学要求によって低歪の板状のレンズとする事もあり、ホルダーと平面で接合される場合もある。その様な場合、カバーレンズは、ホルダーの開口部を画成する縁部と重なるように配置され、レーザー溶着や超音波溶着等によって縁部と接合されることがある。

しかしながら、光電センサをより小型にするため、ホルダーの外形を小さくすると、光学部品を収容するための容量（言い換えれば、光学部品を収容するための空間の体積）も小さくなり、収容できる光学部品の大きさが制限されてしまう。ここで、開口部を画成する縁部の幅を狭くして、光学部品を収容するための容量を大きくすることが考えられるが、縁部の幅が十分に確保できないと、カバーレンズとホルダーの接合が不十分となるおそれがあり、封止性の担保が難しくなる。

そこで、本発明は、光学部品を収容する容量を確保しつつ、封止性を担保することができる小型光電センサを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る小型光電センサは、前面に、開口部と、開口部を画成する縁部と、前面の四隅に互いに独立に設けられた四つの固定部と、が形成されたホルダーと、四つの固定部に挟まれる位置に設けられ、縁部と重なる領域において縁部に接合されたカバーレンズと、ホルダーに保持されて、開口部を通して光を投光又は受光する光学部品と、を備える。

この態様によれば、小型光電センサは、ホルダーの前面の四隅に互いに独立に設けられた四つの固定部を備えることで、縁部が固定部により囲まれないようにして、縁部をホルダーの前面の外周に設けて、開口部を広くすることができる。これにより、従来の小型光電センサと比較して、小型光電センサの外形を小さく保ちつつ、光学部品を収容する容量を大きくすることができる。また、縁部の幅を狭めることなく開口部を広くすることができるため、光学部品を収容する容量を確保しつつ、ホルダーとカバーレンズとの接合が確実に行われるようにすることでき、封止性を担保することができる。

上記態様において、四つの固定部は、カバーレンズと縁部とが重なる領域の外側に設けられ、カバーレンズは、四つの固定部により四隅が固定されてもよい。

この態様によれば、ホルダーへのカバーレンズの固定のための部品等を別途設けなくとも、簡易な構成でカバーレンズを固定させることができる。

上記態様において、ホルダーの前面は、略長方形状であり、カバーレンズは、四つの固定部に接する四隅が面取りされた略八角形状を有してもよい。

この態様によれば、光学部品を収容する空間の外形を多角形状とすることで、外形が略円形である従来の小型光電センサと比較して、矩形で構成される回路部品や基板をホルダーの内部に効率的に収容することができる。

上記態様において、ホルダーは、樹脂によって形成されていてもよい。

この態様によれば、ホルダーを樹脂で形成することで、小型光電センサに適するようにホルダーを小型とした場合であっても、微細な構造を容易に造形することができる。

本発明によれば、ホルダー前面の四隅に互いに独立に設けられた四つの固定部によってカバーレンズを固定させることで、光学部品を収容する容量を確保しつつ、封止性を担保することができる小型光電センサを提供することができる。

実施形態に係る小型光電センサを示す斜視図である。図１の小型光電センサの内部構成部品の一部を示す斜視図である。図１の小型光電センサの内部構成部品の一部を示す分解斜視図である。従来の小型光電センサを示す分解斜視図である。従来の小型光電センサを示す斜視図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

図４は、従来の小型光電センサ５０を示す分解斜視図である。小型光電センサ５０は、カバーレンズ５１と、光学部品（不図示）と、ホルダー５３とを備える。小型光電センサ５０は、ホルダー５３内部に光学部品を収容して、ホルダー５３にカバーレンズ５１を取り付けて組み立てられる。

カバーレンズ５１は、ホルダー５３の開口部５４を覆うようにホルダー５３に接合される。カバーレンズ５１は、具体的には、ホルダー５３の開口部５４を画成する縁部５６にはめ込まれて、固定部５５によって位置決めされた状態でレーザー溶着や超音波溶着等（以下、「レーザ溶着等」という）を用いてホルダー５３と接合される。

光学部品は、検出対象の物体に対して、投光又は受光する光学系の部品である。光学部品は、例えば、投光素子及び投光レンズを備える投光部や、受光素子及び受光レンズを備える受光部によって構成される。

ホルダー５３は、前面に光学部品から投光される光を通したり、検出物体又は反射板からの反射光等をホルダー内部に導入したりするための開口部５４と、開口部５４を画成し、ホルダー５３とカバーレンズ５１とを接合するための縁部５６と、カバーレンズ５１を位置決めする固定部５５とが形成されている。

図５は、従来の小型光電センサ５０のカバーレンズ５１がホルダー５３に取り付けられた状態を示す斜視図である。固定部５５は、カバーレンズ５１が固定部５５にはめ込まれた際に、カバーレンズ５１の外周全体を囲んで固定するように形成されている。また、縁部５６は、カバーレンズ５１が固定部５５にはめ込まれて縁部５６に載置された際に、カバーレンズ５１の外周部分と重なるように形成されている。小型光電センサ５０は、固定部５５によってカバーレンズ５１を位置決めした状態で、縁部５６とカバーレンズ５１をレーザー溶着等で接合させることで、ホルダー５３に収容されている光学部品を封止する。

従来の小型光電センサ５０は、ホルダー５３の開口部５４を囲むように縁部５６が設けられ、縁部５６を囲むように固定部５５が設けられている。そのため、縁部５６の幅を保ったままホルダー５３の外形を小さくすると、光学部品を収容するための容量が小さくなってしまう。

（１．全体構成）
図１を用いて、本実施形態に係る小型光電センサ１の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係る小型光電センサ１の使用時の外観を示す斜視図である。説明の便宜上、前後左右及び上下に関しては、図１及び２に示すものを基準とする。

小型光電センサ１は、投光又は受光により、物体の存在等を検出するためのセンサである。小型光電センサ１は、例えば、小型光電センサ１は、図１に示すように、筐体２を備えている。

筐体２は、例えば、樹脂又は金属により形成され、略直方体形状を有している。筐体２の内部には、光学部品（不図示）と、光学部品を保持するためのホルダー１１が収容されている。また、筐体２の外面には、小型光電センサ１の動作状況を表示するための表示灯５ａと、表示灯５ｂ（以下、総称して「表示灯５」という）とが設けられている。当該動作状況には、例えば、小型光電センサ１の電源状況や検出状況等が含まれるが、小型光電センサ１の用途に応じて任意の状況が含まれてよい。表示灯５は、例えば、ＬＥＤ素子等の発光素子を含んで構成されていてもよい。

筐体２の前面には、投光又は受光する光を通過させるための開口部（不図示）が設けられており、当該開口部を覆うカバーレンズ１５と、カバーレンズ１５を四隅で固定する四つの固定部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄ（以下、総称して「固定部１２」という）とがはめ込まれている。この様な構成により、小型光電センサ１は、筐体２に収容された光学部品からカバーレンズ１５を介して光を出射したり、カバーレンズ１５を介して光学部品に光を入射させたりして、物体の存在等を検出する。

次に、筐体２の内部に収容される主な構成部品であるホルダー１１、光学部品及びカバーレンズ１５（以下、これらの部品をまとめて「内部構成部品１０」という）の構成を、図２及び３を用いて説明する。図２は、光学部品を除いた内部構成部品１０の使用時の外観を示す斜視図である。図３は、光学部品を除いた内部構成部品１０を示す分解斜視図である。

（１−１．ホルダー）
ホルダー１１は、光学部品を保持するための部品である。ホルダー１１は、開口部１３と、縁部１４と、固定部１２とを含んで形成されている。ホルダー１１は、例えば、略直方体形状を有していてもよい。なお、ホルダー１１が「略直方体形状」を有するとは、直方体を構成する六面以外の面を含んだり、内角が全て９０度とならなかったりしてもよく、厳密な直方体形状と異なる形状であってもよいことを意味する。また、ホルダー１１の前面１７は、例えば、略長方形状であってもよい。ここで「前面」とは、小型光電センサ１及び内部構成部品１０において、検出対象の物体や反射板と対向する面であり、当該前面１７から光を投光したり、受光したりする。

また、ホルダー１１は、例えば、樹脂によって形成されてもよく、具体的には、ＰＢＴ、ＰＣ、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ、ＰＡＲ等によって形成されてもよい。また、ホルダー１１は、熱可塑性樹脂によって形成されてよく、樹脂を金型に充填することで形成してよい。ホルダー１１を樹脂で形成することで、小型光電センサ１に適するようにホルダー１１を小型とした場合であっても、微細な構造を容易に造形することができる。また、ホルダー１１を樹脂で形成することで、ホルダー１１とカバーレンズ１５との接合を、接着剤を用いずに、レーザー溶着等によって行うことができる。

固定部１２は、ホルダー１１の前面１７の四隅に互いに独立に四つ設けられ、カバーレンズ１５を位置決めする。固定部１２は、カバーレンズ１５と縁部１４とが重なる領域の外側に設けられてよい。また、固定部１２は、例えば、ホルダー１１の前面１７の四隅に設けられたリブであってもよい。ここで、「リブ」とは、縁部１４等の他の構成よりも前面１７に突出した構成をいう。固定部１２がリブの場合、カバーレンズ１５は、リブの間にはめ込まれて固定される。この様な構成によれば、カバーレンズ１５の固定のための部品等を別途設けなくとも、簡易な構成でカバーレンズ１５を固定することができる。

固定部１２がリブの場合、リブの高さ（前面１７から突出している部分の長さ）は、カバーレンズ１５の厚さと略同一であってよい。例えば、リブの高さとカバーレンズ１５の厚さにばらつきがあると段差が生じ、図１に示した小型光電センサ１の使用時の状態において、当該段差に汚れが溜まりやすく、また、当該段差によってカバーレンズ１５に付着した汚れを取り除きにくいことがある。固定部１２の高さをカバーレンズ１５の厚さと略同一とすることで、汚れにくく、また、汚れを取り除きやすい小型光電センサ１を提供することができる。

開口部１３は、ホルダー１１の前面１７に形成され、光学部品から投光される光を通し、また、検出物体又は反射板からの反射光等の光をホルダー１１内部に導入する。開口部１３は、多角形状を有してもよく、本実施形態においては略八角形状の外形を有している。なお、開口部１３は、楕円形状や角丸四角形状であってもよい。

縁部１４は、開口部１３を画成し、カバーレンズ１５とホルダー１１との接合領域となる。縁部１４におけるカバーレンズ１５とホルダー１１の接合により、ホルダー１１に保持されている光学部品が封止される。縁部１４の幅Ｗは、ホルダー１１とカバーレンズ１５とを封止する封止代となる。幅Ｗは、縁部１４に沿って一定であってよい。

（１−２．光学部品）
光学部品（不図示）は、検出対象の物体に対して、投光又は受光する光学系の部品である。光学部品は、例えば、投光素子及び投光レンズを備える投光部や、受光素子及び受光レンズを備える受光部を含んで構成される。光学部品は、ホルダー１１に組付けられて保持される。

（１−３．カバーレンズ）
カバーレンズ１５は、例えば、板状のレンズ等の部品である。カバーレンズ１５は、四つの固定部１２に挟まれる位置に設けられ、縁部１４と重なる領域において縁部１４に接合される。カバーレンズ１５は、四つの固定部１２により四隅が固定されて、ホルダー１１の開口部１３を覆う。カバーレンズ１５は、透光性の材質によって形成されて、光学部品による投光や受光を可能とする。カバーレンズ１５は、例えば、図３に示す破線とカバーレンズ１５の外縁を示す実線とで示される外周部分を縁部１４との重なり領域１６として、重なり領域１６において縁部１４とレーザー溶着等によって接合される。

カバーレンズ１５の開口部１３を覆う面は、例えば、ホルダー１１の前面１７が略長方形状の場合、固定部１２が設けられている四隅を面取りした形状と略一致する形状を有してもよい。すなわち、カバーレンズ１５は、四つの固定部１２に接する四隅が面取りされた略八角形状を有してよい。この場合、縁部１４の外形とカバーレンズ１５の外形は略一致する。この様な構成によれば、光学部品を収容する空間の外形を多角形状とすることができ、外形が略円形である従来の小型光電センサ５０と比較して、矩形で構成される回路部品や基板をホルダー１１の内部に効率的に収容することができる。

本実施形態に係る小型光電センサ１は、ホルダー１１の前面１７の四隅に互いに独立に設けられた四つの固定部１２を備えることで、縁部１４が固定部１２により囲まれないようにして、縁部１４をホルダー１１の前面１７の外周に設けて、開口部１３を広くすることができる。これにより、従来の小型光電センサ５０と比較して、小型光電センサ１の外形を小さく保ちつつ、光学部品を収容する容量（言い換えれば、光学部品を収容するための空間の体積）を大きくすることができる。また、本実施形態に係る小型光電センサ１によれば、縁部１４の幅Ｗを一定に保ったまま狭めることなく開口部１３を広くすることができるため、光学部品を収容する容量を確保しつつ、ホルダー１１とカバーレンズ１５との接合が確実に行われるようにすることでき、封止性を担保することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１、５０…小型光電センサ、２…筐体、５、５ａ、５ｂ…表示灯、１０…内部構成部品、１１、５３…ホルダー、１２、１２ａ、１２ｂ、５５…固定部、１３、５４…開口部、１４、５６…縁部、１５、５１…カバーレンズ、１６…重なり領域、１７…ホルダー１１の前面、Ｗ…幅

Claims

前面に、開口部と、前記開口部を画成する縁部と、前記前面の四隅に互いに独立に設けられた四つの固定部と、が形成されたホルダーと、
前記四つの固定部に挟まれる位置に設けられ、前記縁部と重なる領域において前記縁部に接合されたカバーレンズと、
前記ホルダーに保持されて、前記開口部を通して光を投光又は受光する光学部品と、
を備える小型光電センサ。
前記四つの固定部は、前記カバーレンズと前記縁部とが重なる領域の外側に設けられ、
前記カバーレンズは、前記四つの固定部により四隅が固定される、
請求項１に記載の小型光電センサ。
前記ホルダーの前記前面は、略長方形状であり、
前記カバーレンズは、前記四つの固定部に接する四隅が面取りされた略八角形状を有する、
請求項１又は２に記載の小型光電センサ。
前記ホルダーは、樹脂によって形成されている、
請求項１から３のいずれか一項に記載の小型光電センサ。