JP3423841B2 - 反射型フォトインタラプタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子から照射
された光が物体により反射され、この反射光を受光素子
により検出する反射型フォトインタラプタに係り、より
詳細には、製造コストの低減と製造効率の向上とを図っ
た感度調整が可能な反射型フォトインタラプタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】感度調整が可能な従来の反射型フォトイ
ンタラプタの一例を図１４ないし図１７示す。ただし、
図１４は反射型フォトインタラプタの構成部材を示す分
解斜視図、図１５は正面図、図１６及び図１７は平面よ
り見た断面図である。

【０００３】従来の反射型フォトインタラプタは、発光
チップ６２ａを内蔵した発光素子６２、受光チップ６３
ａを内蔵した受光素子６３、感度調整用機能素子６４及
びコネクタ６５のそれぞれをはんだ付け等により接続配
置した基板６１と、この基板６１を収納する前面が開口
された遮光性のケース本体６６と、ケース本体６６の前
面開口部７３に取り付けられるレンズホルダ６７とで構
成されている。

【０００４】レンズホルダ６７は、発光素子６２の照射
光及び受光素子６３への入射光を導く透光性樹脂からな
るレンズ部６８，６９と、レンズ部６８，６９の周囲に
形成される遮光の役目を果たす遮光性樹脂からなる支持
台７０とで構成されている。つまり、レンズホルダ６７
は、透光性樹脂と遮光性樹脂との２色成形によって形成
されている。

【０００５】また、支持台７０の左右両側縁には、上下
方向の全長にわたってガイドレール部７２，７２が形成
されており、レンズ部６８，６９の間には、その上端側
から支持台７０に達する切り欠き状の差し込み溝７１が
形成されている。

【０００６】ケース本体６６は、前面開口部７３がレン
ズホルダ６７の支持台７０の外周形状に適合する形状に
形成されており、左右両側縁には、上下方向の全長にわ
たって前記レンズホルダ６７のガイドレール部７２，７
２を嵌合するための凹溝部７５，７５が形成されてい
る。また、前面開口部７３の中央部には、ケース本体６
６内を左右の２室に仕切る仕切壁７４が天壁から垂下し
た状態で形成されている。

【０００７】次に、このような構成部材からなる従来の
反射型フォトインタラプタの組み立て手順について説明
する。

【０００８】まず、レンズホルダ６７をケース本体６６
の前面開口部７３に下方側から嵌め込むと、レンズホル
ダ６７の左右のガイドレール部７２，７２が、ケース本
体６６の前面開口部７３の左右の凹溝部７５，７５にそ
れぞれ嵌入されるとともに、ケース本体６６の仕切壁７
４が、レンズホルダ６７の差し込み溝７１に嵌まり込ん
で固定される。

【０００９】この状態で、基板６１をケース本体６６内
に下方側から嵌め込み、感度調整用機能素子６４により
感度調整を行った後、基板６１の底面側より、遮光性樹
脂による封止又は透光性樹脂にて形成された裏蓋等（図
示省略）を取り付けることによって、基板６１をケース
本体６６内に固定する。

【００１０】図１６は、このようにして組み立てられた
反射型フォトインタラプタの検知状態での光学系を示す
平面より見た断面図である。

【００１１】発光チップ６２ａから照射された光ｒ１
は、レンズ部６８を通過して距離Ｌ１の位置にある反射
試料Ｘによって反射され、その反射光ｒ２がレンズ部６
９を介して受光チップ６３ａによって受光される。受光
チップ６３ａは、受光量に対応した電流を発生する。

【００１２】図１７は、反射型フォトインタラプタから
反射試料Ｘまでの距離Ｌ２が、図１６に示す距離Ｌ１よ
り離れた非検知状態での光学系を示す平面より見た断面
図である。

【００１３】発光チップ６２ａから照射された光ｒ１
は、レンズ部６８を通過して非検知距離Ｌ２の位置にあ
る反射試料Ｘによって反射される。この場合、反射光の
うち正反射光ｒ２は、反射試料Ｘが非検知距離Ｌ２にあ
るため、受光側のレンズ部６９へはほとんど入射しな
い。しかしながら、反射試料Ｘ上での乱反射光ｒ３の一
部がレンズホルダ６７の支持台７０に照射され、支持台
７０を通過して受光チップ６３ａによって受光されるこ
とがある。つまり、乱反射光ｒ３が、非検知距離Ｌ２で
の障害（ノイズ）となる。

【００１４】そのため、従来の反射型フォトインタラプ
タでは、支持台７０を遮光性樹脂によって形成すること
により、この乱反射光ｒ３の受光素子６３への進入を防
いでいる。

【００１５】図１８は、このような光学系において、受
光チップ６３ａによる受光量と、反射型フォトインタラ
プタから反射試料Ｘまでの距離Ｌとの関係を示すグラフ
である。

【００１６】図１８中に実線で示す曲線Ｐ１は、支持台
７０を遮光性樹脂によって形成することにより、乱反射
光ｒ３の受光素子６３への進入を防いだ場合の特性曲
線、破線で示す曲線Ｐ２は、乱反射光ｒ３の受光素子６
３への進入を許した場合の特性曲線である。すなわち、
非検出距離Ｌ２での乱反射光ｒ３の進入を防いだ場合の
受光チップ６３ａでの受光量がレベルＮ１、非検出距離
Ｌ２での乱反射光ｒ３の進入を許した場合の受光チップ
６３ａでの受光量がレベルＮ２である。

【００１７】従来の反射型フォトインタラプタでは、支
持台７０の遮光効果により、非検知距離Ｌ２での受光レ
ベルをＮ２からＮ１に落とすことによって、検知距離Ｌ
１での受光レベルＳとの信号比（Ｓ／Ｎ）を高めてい
る。

【００１８】また、このような構成の反射型フォトイン
タラプタは、個々の発光素子６２の発光強度が均一でな
くばらついており、また個々の受光素子６３も受光量に
対応して出力される電流がばらついた状態になっている
ため、製造された多数の反射型フォトインタラプタは感
度が一定せずにばらついている。そのため、基板６１に
配置された感度調整用機能素子６４により、発光強度に
関係する順電流の制限抵抗、又は受光側負荷抵抗等の感
度調整が行われる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】従来の反射型フォトイ
ンタラプタにおいては、不要な乱反射による受光側への
照射光ｒ３を防ぐため、レンズ部６８，６９を透光性樹
脂、その回りの支持台７０を遮光性樹脂により成形する
２色成形とする必要があり、金型費等のイニシャルコス
ト、２種類の樹脂の一体成形による材料費や作業効率の
低下等によって、製造コストが高くなるといった問題が
あった。

【００２０】また、反射型フォトインタラプタの組み立
てに関しても、レンズホルダ６７をケース本体６６に嵌
合し、基板６１をケース本体６６内に嵌め込み、基板６
１の底面側より遮光性樹脂による封止又は裏蓋等を取り
付けることによって、ケース本体６６にレンズホルダ６
７と基板６１とを固定しているため、作業効率が悪いと
いった問題があった。

【００２１】本発明は係る問題点を解決すべく創案され
たもので、その目的は、信号比を低下させることなく、
製造コストの低減と製造効率の向上とを図った反射型フ
ォトインタラプタを提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の反射型フォトインタラプタは、透光性樹脂
によって封止された発光素子と受光素子とが前面を開口
された遮光性のケース本体内に収納され、これら発光素
子と受光素子との前面である前記開口部に、発光素子の
照射光及び受光素子への入射光を導くレンズ部を有する
レンズホルダが設けられた反射型フォトインタラプタに
おいて、前記レンズ部を除くレンズホルダの部分に、乱
反射による入射光の光路を屈折して前記受光素子への照
射を防ぐライトガイド部が設けられるとともに、前記ラ
イトガイド部は、前記レンズ部の内面側の傾斜面に対し
て逆方向に傾斜し、前記乱反射光を前記受光素子から離
れた方向へ屈折させる傾斜面からなり、これらレンズ部
及びライトガイド部を含むレンズホルダが透光性樹脂に
よって一体成形されたものである。

【００２３】

【００２４】また、本発明の反射型フォトインタラプタ
は、上記構成の反射型フォトインタラプタにおいて、前
記レンズホルダには、その両側縁から下方に延設して係
止片が形成されるとともに、その係止片に係合部が形成
され、前記ケース本体には、その両側面に被係合部が形
成されてなり、前記レンズホルダを前記ケース本体の前
面側から嵌め合わせることにより、前記係止片が前記ケ
ース本体の側面に添設された状態で前記係合部と前記被
係合部とが係合固定されるものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２６】図１ないし図６は、本発明の反射型フォト
インタラプタのレンズホルダ１の形状を示しており、図
１は平面図、図２は正面図、図３は側面図、図４は底面
図、図５は図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図、図６は図１
中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【００２７】レンズホルダ１は、発光素子２２（図１１
参照）の照射光及び受光素子２３（図１１参照）への入
射光を導くレンズ部２，３と、レンズ部２，３の周囲に
形成される長方形状の支持台４と、支持台４の長辺側の
両側縁から下方に延設して設けられた係止片５，５とで
構成されており、支持台４の裏面側（発光素子２２及び
受光素子２３と対面する側）には、レンズ部２，３の左
右両側の近傍に、受光素子２３への乱反射による入射光
の進入を制限するライトガイド部６，７が形成されてい
る。

【００２８】ライトガイド部６，７は、図６に示すよう
に、レンズ部２，３の内面側の傾斜面２ａ，３ａに対し
て、逆方向に大きく傾斜させた傾斜面となっており、こ
の傾斜面によって、乱反射による入射光を左右両外方側
へ屈折し、受光素子２３への照射を防ぐようになってい
る。

【００２９】また、支持台４の中央部には、両レンズ部
２，３を区切るように切り欠かれた差し込み溝１１が形
成されている。

【００３０】また、レンズホルダ１の各係止片５，５に
は、支持台４の側縁から係止片５の中程まで達する凹溝
部（係合部）８がそれぞれ２箇所（計４箇所）に形成さ
れている。

【００３１】このような形状のレンズホルダ１は、単色
の透光性樹脂（アクリル樹脂等）による射出成形によっ
て一体的に形成されている。

【００３２】また、ケース本体２０は、図７及び図８に
示すように、発光チップ２２ａを内蔵した発光素子２
２、受光チップ２３ａを内蔵した受光素子２３、感度調
整用機能素子２４及びコネクタ２５のそれぞれをはんだ
付け等により接続配置した基板２１の全体を、遮光性樹
脂によりモールドした構造となっており、発光素子２２
及び受光素子２３の前面側に開口部２７が形成されたも
のである。また、前面開口部２７の中央部には、ケース
本体２０内を左右の２室（発光側空部２８及び受光側空
部２９）に仕切る仕切壁３０が前面側（図では上方側）
に突出して設けられている。

【００３３】また、ケース本体２０の長辺側の両外側面
３２，３２には、レンズホルダ１の係止片５に形成され
た凹溝部８が嵌合する凸状部（被係合部）３３がそれぞ
れ２箇所（計４箇所）に形成されている。

【００３４】次に、上記のような構成のレンズホルダ１
をケース本体２０に取り付ける手順について説明する。

【００３５】すなわち、図８に示すように、レンズホル
ダ１をケース本体２０の前面側から嵌め込み、レンズホ
ルダ１の係止片５，５をケース本体２０の両外側面３
２，３２に沿って下方に摺動させる。レンズホルダ１が
ケース本体２０に完全に嵌め込まれると、ケース本体２
０の外側面３２に形成された凸状部３３が対向する係止
片５の凹溝部８に嵌合されて、レンズホルダ１がケース
本体２０に係止固定される。すなわち、本発明の反射型
フォトインタラプタは、レンズホルダ１をケース本体２
０に嵌め込むだけのスナップイン方式となっている。

【００３６】図９及び図１０は、レンズホルダ１をケー
ス本体２０に嵌合した状態の平面図及び側面図であり、
図１１は図９中のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図１１
に示すように、レンズホルダ１のライトガイド部６，７
は、ケース本体２０の発光側空部２８及び受光側空部２
９内に収納される形となる。

【００３７】なお、本実施形態においては、発光側のレ
ンズ部２と受光側のレンズ部３とは対称形状であるた
め、ライトガイド部６，７もレンズ部２，３の左右両側
に対称形状に設けることによって、嵌合時の方向性が無
視できるような構造としている。しかしながら、ライト
ガイド部６，７の機能からすれば、受光側のレンズ部３
の近傍にのみライトガイド部を設ければよく、発光側の
レンズ部２のライトガイド部６は必ずしも必要なもので
はない。

【００３８】図１２は、このようにして組み立てられた
本発明の反射型フォトインタラプタの検知状態での光学
系を示す平面より見た断面図である。

【００３９】発光チップ２２ａから照射された光ｒ１
は、レンズ部２を通過して距離Ｌ１の位置にある反射試
料Ｘによって反射され、その反射光ｒ２がレンズ部３を
介して受光チップ２３ａによって受光される。受光チッ
プ２３ａは、受光量に対応した電流を発生する。

【００４０】図１３は、反射型フォトインタラプタから
反射試料Ｘまでの距離Ｌ２が、図１２に示す距離Ｌ１よ
り離れた非検知状態での光学系を示す平面より見た断面
図である。

【００４１】発光チップ２２ａから照射された光ｒ１
は、レンズ部２を通過して非検知距離Ｌ２の位置にある
反射試料Ｘによって反射される。この場合、反射光のう
ち正反射光ｒ２は、反射試料Ｘが非検知距離Ｌ２にある
ため、受光側のレンズ部３へはほとんど入射しない。し
かしながら、反射試料Ｘ上での乱反射光ｒ３の一部がレ
ンズホルダ１のレンズ部３より外側の支持台４に照射さ
れる。

【００４２】そして、支持台４に進入した乱反射光ｒ３
の一部は、ライトガイド部７で全反射されて、遮光性樹
脂で形成されたケース本体５の内壁側へ反射される。ま
た、ライトガイド部７を通過して受光側空部２９内に進
入した乱反射光ｒ３は、ライトガイド部７の傾斜角度に
より、受光素子２３の集光レンズ２３ｂから離れた方向
へ屈折されて、受光チップ２３ａへの照射が防止される
ようになっている。

【００４３】これにより、非検知距離Ｌ２での受光量が
低減されるため、受光レベルの特性は図１８中に実線で
示す曲線Ｐ１の場合と同様となる。つまり、非検知距離
Ｌ２での受光レベルをＮ２からＮ１に落とすことができ
るので、検知距離Ｌ１での受光レベルＳとの信号比（Ｓ
／Ｎ）を高めることができるものである。

【００４４】なお、上記実施形態では、レンズホルダ１
とケース本体２０との嵌合構造を、レンズホルダ１の係
止片５側に凹溝部８を形成し、ケース本体２０の外側面
３２側に凸状部３３を形成した構造としているが、係止
片５側に凸状部を形成し、ケース本体２０の外側面３２
側に凹溝部を形成した構造であってもよい。また、係止
片５をケース本体２０の外側面３２に沿って外嵌する構
造としているが、係止片５をケース本体２０の内側面に
沿って内嵌する構造としてもよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明の反射型フォトインタラプタは、
透光性樹脂によって封止された発光素子と受光素子とが
前面を開口された遮光性のケース本体内に収納され、こ
れら発光素子と受光素子との前面である開口部に、発光
素子の照射光及び受光素子への入射光を導くレンズ部を
有するレンズホルダが設けられた構造の反射型フォトイ
ンタラプタに適用されるものであって、レンズ部を除く
レンズホルダの部分に、乱反射による入射光の光路を屈
折して受光素子への照射を防ぐライトガイド部を設けた
ものである。また、レンズ部及びライトガイド部を含む
レンズホルダ全体を透光性樹脂によって一体成形したも
のである。つまり、従来のレンズホルダのように２色成
形する必要がないことから、安価で信号比の高い反射型
フォトインタラプタを提供することができるものであ
る。

【００４６】また、本発明の反射型フォトインタラプタ
は、レンズホルダの両側縁から下方に延設して係止片を
形成するとともに、その係止片に係合部を形成し、ケー
ス本体の両側面に被係合部を形成してなり、レンズホル
ダをケース本体の前面側から嵌め合わせることにより、
係止片がケース本体の側面に添設された状態で係合部と
被係合部とが係合固定するように構成したので、レンズ
ホルダをケース本体に嵌め込むだけで、レンズホルダが
ケース本体に嵌合固定されることから、作業効率すなわ
ち製造効率が向上するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射型フォトインタラプタのレンズホ
ルダの形状を示す平面図である。

【図２】本発明の反射型フォトインタラプタのレンズホ
ルダの形状を示す正面図である。

【図３】本発明の反射型フォトインタラプタのレンズホ
ルダの形状を示す側面図である。

【図４】本発明の反射型フォトインタラプタのレンズホ
ルダの形状を示す底面図である。

【図５】図１に示す反射型フォトインタラプタのＡ−Ａ
線に沿う断面図である。

【図６】図１に示す反射型フォトインタラプタのＢ−Ｂ
線に沿う断面図である。

【図７】本発明の反射型フォトインタラプタのケース本
体の断面図である。

【図８】レンズホルダをケース本体に取り付ける状態を
示す正面図である。

【図９】レンズホルダをケース本体に取り付けた状態の
平面図である。

【図１０】レンズホルダをケース本体に取り付けた状態
の正面図である。

【図１１】図９に示す反射型フォトインタラプタのＣ−
Ｃ線に沿う断面図である。

【図１２】本発明の反射型フォトインタラプタの検知状
態での光学系を示す平面より見た断面図である。

【図１３】本発明の反射型フォトインタラプタの非検知
状態での光学系を示す平面より見た断面図である。

【図１４】従来の反射型フォトインタラプタの構成部材
を分解して示す斜視図である。

【図１５】従来の反射型フォトインタラプタの正面図で
ある。

【図１６】従来の反射型フォトインタラプタの検知状態
での光学系を示す平面より見た断面図である。

【図１７】従来の反射型フォトインタラプタの非検知状
態での光学系を示す平面より見た断面図である。

【図１８】受光チップによる受光量と、反射型フォトイ
ンタラプタから反射試料までの距離との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ レンズホルダ ２，３ レンズ部 ４ 支持台 ５ 係止片 ６，７ ライトガイド部 ８ 凹溝部 ２０ ケース本体 ２１ 基板 ２２ 発光素子 ２３ 受光素子 ３２ 外側面 ３３ 凸状部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性樹脂によって封止された発光素子
   と受光素子とが前面を開口された遮光性のケース本体内
   に収納され、これら発光素子と受光素子との前面である
   前記開口部に、発光素子の照射光及び受光素子への入射
   光を導くレンズ部を有するレンズホルダが設けられた反
   射型フォトインタラプタにおいて、 前記レンズ部を除くレンズホルダの部分に、乱反射によ
   る入射光の光路を屈折して前記受光素子への照射を防ぐ
   ライトガイド部が設けられるとともに、前記ライトガイ
   ド部は、前記レンズ部の内面側の傾斜面に対して逆方向
   に傾斜し、前記乱反射光を前記受光素子から離れた方向
   へ屈折させる傾斜面からなり、これらレンズ部及びライ
   トガイド部を含むレンズホルダが透光性樹脂によって一
   体成形されていることを特徴とする反射型フォトインタ
   ラプタ。
2. 【請求項２】 前記レンズホルダには、その両側縁から
   下方に延設して係止片が形成されるとともに、その係止
   片に係合部が形成され、前記ケース本体には、その両側
   面に被係合部が形成されてなり、前記レンズホルダを前
   記ケース本体の前面側から嵌め合わせることにより、前
   記係止片が前記ケース本体の側面に添設された状態で前
   記係合部と前記被係合部とが係合固定されることを特徴
   とする請求項１記載の反射型フォトインタラプタ。