JP4931202B2 - Ledホルダ及びled装置 - Google Patents

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本発明は、LEDを保持するLEDホルダに関する。特に、本発明は、前面部材及び背面部材を有するサイドビュー型のLEDを保持するLEDホルダに関する。
近年、LEDを用いた光学センサが急速に普及している。LEDは、単純なフォトインタラプタから、レーザなみの高精度なスポット及び光軸についても必要とされている。このような高精度なLEDについては、できるだけ安価に光軸の精度を高めることが求められている。
特許文献1及び特許文献2は、砲弾型のLEDに関して、LEDの光軸を位置決めするため、当該LEDの外形に沿ったガイドを有するLEDホルダを示している。これらのLEDホルダは、光軸が一定範囲内に納まるようなガイドを備えている。特許文献3は、光学センサの配置の自由度を得るとともに、光学センサをセンサ配置部に適正に固定する駆動モジュールのセンサ配置構造を示している。特許文献3に記載のセンサ配置構造は、検査後の光軸の手直しが可能であるため、廃棄する製品を削減しうる。
また、一般的なリモコン等に用いられているサイドビュー型のLEDについても広く普及している。サイドビュー型のLED素子の形状には、砲弾型のLEDと同様に一体成形されるタイプや、前面部材及び背面部材を張り合わせてその中に発光部を封止するタイプがある。一般に、一体成形タイプのLEDは、CD、DVD等のピックアップ制御など、高精度な位置決めを要求する分野で利用される。一方、前面部材及び背面部材を張り合わせた中に発光部を封止するタイプのLEDは、リモコン等、比較的光軸がばらついても問題ない分野へ利用される。
特開平09−79873号公報 特開平09−231486号公報 特開2006−71825号公報
一体成形タイプのLEDは、その構造的特徴から光軸の位置決め精度が出やすい構成となるが、生産コストが高いという問題がある。一方、前面部材及び背面部材を張り合わせた中に発光部を封止するタイプのLEDは、比較的安価での製造が可能であるが、前面部材及び背面部材の組み付け公差に応じて光軸の精度に個体差が出るため、光軸の位置決め精度を高精度に保つことは難しい。
本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであり、安価なサイドビュー型のLEDを好適に保持することによって、光軸の位置決め精度を向上させるLEDホルダを提供することを目的とする。
本発明は、例えば、光の出射端側に球状レンズを有する前面部材と、前面部材に接着又は融着される背面部材と、前面部材及び背面部材により封止される発光部とを有するサイドビュー型のLEDを保持するLEDホルダとして実現できる。本LEDホルダは、球状レンズを受け入れる第一受け入れ部と、第一方向から前面部材に接触する第一保持部と、第一方向に対向する第二方向から前面部材に接触する第二保持部とを有し、前面部材を第一保持部と第二保持部で挟んで保持する保持部と、背面部材における第一方向の側面と第二方向の側面を保持することなく受け入れる第二受け入れ部と、を備え、第一保持部と第二保持部の少なくとも一方が弾性体で形成されたことを特徴とする
本発明は、安価なサイドビュー型のLEDを好適に保持することによって、光軸の位置決め精度を向上させるLEDホルダを提供できる。
以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施の形態は特許請求の範囲に記載された発明を限定するものでなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
まず、図1から図3を参照して、従来から利用されるLED及びLEDホルダについて説明する。図1は、砲弾型のLEDを収容する一体型のLEDホルダの構成を示す断面図である。
一体型のLEDホルダ100は、受け入れ部102、挿入口104、光放出孔105及び回路基板106を含む。受け入れ部102には、挿入口104からLED101が挿入される。LED101は、前面の光放出孔105に光を投射する。LED101から導出されたリード103は、回路基板106にそのまま接続される。
このように、一体型のLEDホルダ100は、受け入れ部102にLED101を挿入して収容保持し、前面に形成された光放出孔105に光を投射する構造であるため投射光量のバラツキがない。これは、図1に示すように、LED101の外形に沿った形で受け入れ部102が形成されるため、LED101を挿入した際に一定範囲内に光軸が収まる。しかしながら、一体型のLEDホルダは、製造が困難であり、歩留まりの観点から一般的に高価である。
図2A及び図2Bは、サイドビュータイプのLEDの構成を示す図である。ここでは、前面部材及び背面部材を張り合わせた中に発光部を有する安価なサイドビュー型のLEDについて説明する。
図2Aは、正確に前面部材204と背面部材205とが接着又は融着されたLED200を示す。LED200は、球状レンズ202を有する前面部材204と、前面部材204に接着又は融着される背面部材205と、前面部材204又は背面部材205の中に封止された発光部(不図示)とを含む。また、203は、LED200から導出されるリードを示す。ここで、LED200は、矢印L方向に光を出射する。前面部材204は、出射端側であるため、透光性の材質により形成されることが望ましい。背面部材205は、発光部及びリード203を挟み込むように前面部材204の出射方向に対して背面方向から前面部材204に接着又は融着される。
図2Bは、前面部材204と背面部材205とがずれた状態で接着又は融着されたLED210を示す。前面部材204及び背面部材205は、製造時の組み付け公差の範囲で、図2Bに示すようにずれた状態で接着または融着されることがある。ここで、組み付け公差とは、機械加工による工作物の許容しうる最大寸法と最小寸法との差を示す。このように、前面部材及び背面部材がずれた状態で接着又は融着されたLED210をLEDホルダに装着すると、光軸にバラツキが生じることとなる。バラツキが生じる原理については、図3を用いて後述する。
図3A乃至図3Cは、従来のLED装置の構成を示す図である。ここでは、LED装置300において、本発明と関係するLEDホルダ301についてのみ説明を記載する。したがって、LED装置300に含まれるフォトセンサ挿入部310については、本発明と関係しないため詳細な説明を省略する。なお、図3Aに示すLED装置300は、上面カバーが外された状態を示す。
図3Aに示すように、LEDホルダ301は、受け入れ部307、球面レンズ保持部304a、304b、光ガイド口305、位置決め部303、後部突き当て凸部302及び光規制ガイド306a、306bを含む。受け入れ部307は、挿入されるLED200を受け入れるように形成される。球面レンズ保持部304a、304bは、LED200が挿入された際に前面部材204の球面レンズ202を保持する。位置決め部303は、前面部材の出射端側における平坦部の位置を決めるガイドとなる。これにより、LED200は、受け入れ部307に挿入された際の位置が決められる。後部突き当て凸部302は、凸部によって背面部材205を押圧することにより、前面部材204を位置決め部303に押し当ててLED200を固定する。光ガイド口305は、LED200から出射された光を規定範囲内の方向へ誘導する。光規制ガイド306a、306bは、LED200から発射した光の方向を規制するために設けられる。
図3Bは、図2Aに示すLED200を受け入れ部307へ挿入した様子を示す。図3Bに示すように、前面部材204及び背面部材205が正確に接着された場合、LED200の光軸は、光ガイド口305の方向へ精度よく一致する。一方、図3Cは、図2Bに示すLED210を受け入れ部307へ挿入した様子を示す。図3Cに示すように、前面部材204及び背面部材205が組み付け公差の範囲で、ずれた状態で接着又は融着された場合、LED210の光軸は、光ガイド口305の方向からずれる可能性が高い。これは、LED210の重心が正確に組み付けられたLED200との重心と異なり、前面部材204の出射端側の平坦部と位置決め部303とがずれた状態でLED210が装着されるために発生する。このように、光軸がずれると、出射する光量にバラツキが生じることとなる。そのため、従来から安価なサイドビュー型のLED200、210は、光軸に個体差があるため、比較的精度が低くとも利用可能なリモコン等のみに利用されていた。
[第1の実施形態]
次に図4及び図5を参照して、第1の実施形態について説明する。図4は、第1の実施形態に対応するLED装置の構成を示す斜視図である。なお、ここでは、図3と同様の構成については、説明を省略する。即ち、従来のLED装置300から異なる構成についてのみ詳細な説明を記載する。
LEDホルダ301と同様に、LEDホルダ401は、受け入れ部407、光ガイド口405、位置決め部403、後部突き当て凸部402及び光規制ガイド406a、406bを含む。さらに、本実施形態によるLEDホルダ401は、球面レンズ保持部304a、304bの代わりに前面部材204を保持するための保持部と、球状レンズ受け入れ部408とを含む。
保持部は、受け入れ部407の一部を形成し、背面部材205を保持することなく前面部材204を少なくとも2方向から挟み込んで保持するための保持部材404a、404bを含む。また、保持部材404a、404bは、少なくとも一方が弾性体で形成されることが望ましい。これにより、サイドビュー型のLED200、210を挿入する際に、弾性力によって容易に挿入が可能となる。球状レンズ受け入れ部408は、LED200、210が挿入された際に、前面部材204の球状レンズ202を受け入れるように形成される。
図5Aは、第1の実施形態に対応するLEDホルダの構成を示す平面図である。図5Aに示すように、LEDホルダ401は、上述した構成に加えて、受け入れ部407内にリード受け入れ部501をさらに含む。リード受け入れ部501には、LED200、210のリード端子が挿入される。その後、LED200、210は、球状レンズ受け入れ部408に球状レンズ202が突き当たるまでLED挿入治具により受け入れ部407に挿入される。
図5B及び図5Cは、第1の実施形態に対応するLEDが挿入されたLEDホルダを示す図である。図5B及び図5Cは、LED210が球状レンズ受け入れ部408にあたり、挿入が完了した状態を示す。また、図5Bは平面図を示し、図5Cは断面図を示す。
LED210は、保持部材404a、404bにより2方向から弾性力を用いて挟み込まれる形で保持される。このように、本実施形態によるLEDホルダ401は、保持部材404a、404bによって背面部材205を保持することなく前面部材204のみを保持する。これにより、LEDホルダ401は、前面部材204及び背面部材205の接着又は融着時に組み付け公差の範囲で発生するズレによる影響を受けない。したがって、本実施形態によるLEDホルダ401は、安価なサイドビュー型のLED210を利用する場合であっても、LED210を光ガイド口405の正対位置に装着して光軸のバラツキを抑制しうる。よって、LEDホルダ401の装着されたLED210は、高精度なLEDが必要とされる製品、例えば光学センサとしても適用可能である。
また、LED210の出射端側の平坦部は、後部突き当て凸部402からの押圧により前部位置決め部403へ突き当てられて当該LED210の位置が決定される。このように、LEDホルダ401は、後部突き当て凸部402、前部位置決め部403及び保持部材404a、404bによってLED210の前後左右の位置を決定する。また、後部突き当て部402をLED210の外形寸法よりも若干内面に形成することにより容易に圧入効果を発揮し、固定することができる。これにより、挿入されたLED210は、リード203の半田付け作業が実施されてもリードストレスが無いため光軸のズレが発生しにくい。
以上説明したように、本実施形態によるLEDホルダは、前面部材及び背面部材が接着又は融着されるサイドビュー型のLEDを保持する。LEDホルダは、背面部材を保持することなく前面部材を少なくとも2方向から挟み込んで保持するための第1保持部材と第2保持部材とを有する保持部を含む。これにより、本LEDホルダは、前面部材及び背面部材における組み付き公差の範囲でのズレによる光軸のズレを抑制しうる。よって、本LEDホルダは、安価なサイドビュー型のLEDであっても、光軸の位置決め精度を向上させうる。
なお、本発明は、上記実施形態に限らず様々な変形が可能となる。第1保持部材及び第2保持部材の少なくとも一方は、弾性体で形成されてもよい。これにより、本LEDホルダは、LEDを容易に挿入しうる。
[第2の実施形態]
次に、図6及び図7を参照して、第2の実施形態について説明する。本実施形態は、第1の実施形態によるLEDホルダに加えて、さらに安定してLEDを装着する構成を追加している。図6は、第2の実施形態に対応するLEDホルダの構成を示す斜視図である。図7Aは、第2の実施形態に対応するLEDホルダの構成を示す拡大図である。図7Bは、第2の実施形態に対応するLEDが挿入されたLEDホルダを示す断面図である。ここでは、第1の実施形態と異なる構成についてのみ詳細な説明を記載する。
図6に示すように、本実施形態によるLEDホルダ600は、図4に示す構成に加えて、レンズ受け部601を含む。図7Aに示すように、レンズ受け部601は、前面部材204の球状レンズの外形に合わせて形成される。LED200、210は、受け入れ部407に挿入される際、LED挿入冶具によってレンズ受け部601に突き当たるまで挿入される。
ここで、図7Bに示すように、レンズ受け部601は、球状レンズ202の外形となる球面の一部に合わせて形成される。これは、球状レンズ202を介して発光部からの光が出射されるため、出射される光を阻害しないように球状レンズ202の一部のみに合わせて形成される。しかしながら、このように、レンズ受け部601が球状レンズ202における球面の一部を保持するように形成されても、図5Cに示す球状レンズ受け入れ部408の形状と比較するとさらにLED200、210が安定して装着されることが理解されるであろう。これにより、LEDホルダ600は、さらに光軸の位置決め精度を向上させうる。
[第3の実施形態]
図8を参照して、第3の実施形態について説明する。本実施形態では、受け入れ部の内壁の寸法が、背面部材の側面と、側面に対向する受け入れ部の内壁との干渉を抑制するために、前面部材と背面部材との組み付け公差を許容するように設計されることを特徴とする。図8は、第3の実施形態に対応するLEDが挿入されたLEDホルダを示す断面図である。ここでは、第2の実施形態の構成から異なる構成についてのみ詳細な説明を記載する。
本実施形態によるLEDホルダ800は、前面部材204と背面部材205との組み付け公差を許容するように受け入れ部407を形成している。例えば、前面部材204と背面部材205とが、図2Aに示すように最小寸法の組み付け誤差(即ち、誤差なしの状態。)で接着又は融着された場合を想定する。この場合に、背面部材の側面801と、側面801に対向する受け入れ部407の内壁802との最短距離Xが前面部材204と背面部材205との組み付け誤差における最大寸法よりも長くなるように内壁の寸法が設計される。即ち、受け入れ部407が前面部材204及び背面部材205の最大組み付け誤差を許容するように空洞部803を形成する。図8では、一例として、一部分の最短距離Xを示したが、受け入れ部407は、背面部材205の側面と、受け入れ部407の内壁とが対向しあうことになる何れの位置においても上述した関係が成立するように形成される。
これにより、LEDホルダ800は、LED210の背面部材205との干渉を抑制しうる。したがって、LEDホルダ800は、組み付け公差によるLEDの個体差に影響を受けることなく、どのようなLEDであっても装着可能である。よって、LEDホルダ800は、歩留まりの観点からみて、廃棄されるLEDの数を削減しうる。
[第4の実施形態]
次に、図9を参照して、第4の実施形態について説明する。本実施形態では、第1保持部材及び第2保持部材が、LEDを受け入れる際に、第1保持部材及び第2保持部材により形成される挿入口とLEDとによって発生しうる摩擦力を緩和することを特徴とする。そのため、挿入口を確定する第1保持部材及び第2保持部材の各縁部には、切り欠き部が設けられている。図9は、第4の実施形態に対応するLEDが挿入されたLEDホルダを示す側面図である。ここでは、第3の実施形態の構成から異なる構成についてのみ詳細な説明を記載する。
本実施形態によるLEDホルダ900は、縁部に切り欠き部902a、902bを有する保持部材901a、902bを含む。切り欠き部902a、902bは、挿入方向側の保持部材901a、901bの各縁部に形成される。このように各縁部が面取りされているので、LEDホルダ900は、受け入れ部407へLED210を挿入する際に、挿入口における摩擦力が緩和される。よって、LED210の挿入が容易に行える。
また、保持部材902a、902bのLED210を保持する保持面903a、903bは、LED210の外形に合わせて形成されてもよい。これにより、LED210の挿入後において、LED210と接する保持面903a、903bは、当該LED210の外形に沿った形状であるため、LED210の固定機構として作用する。よって、LEDホルダ900は、安価なサイドビュー型のLEDを用いた場合であっても、さらに光軸の位置決め精度を向上させうる。
[第5の実施形態]
次に、図10A、Bを参照して、第5の実施形態について説明する。本実施形態は、第4の実施形態の構成から保持部材がLEDを保持する保持面の幅が異なる。図10A、Bは、第5の実施形態に対応するLEDが挿入されたLEDホルダを示す図である。ここでは、第4の実施形態から異なる構成についてのみ詳細な説明を記載する。
本実施形態によるLEDホルダ1000は、保持面の幅が保持される前面部材202の側面の幅よりも狭く形成された保持部材1001a、1001bを含む。具体的に、図10Aに示すLEDの挿入方向に対して直交方向となる保持部材1001bの幅が、保持部材1001bによって保持される前面部材202の幅Yよりも狭く形成される。このように保持部材1001a、100bを形成すると、図10Bに示す前面部材204と背面部材205との接着によって形成される接着剤のはみ出し部分1002を許容することができる。ここで、保持部材1001a、1001bの幅は、はみ出し部分1002を許容する長さであって、さらに、前面部材202を保持することが可能な長さに調整される必要がある。
このように、本実施形態による保持部材1001a、1001bの幅は、前面部材202の側面の幅Yよりも狭く設定される。これにより、LEDホルダ1000は、はみ出し部分1002に保持部材1001a、1001bが干渉することによって発生する光軸のバラツキを抑制しうる。よって、LEDホルダ1000は、さらに光軸の位置決め精度を向上させうる。
砲弾型のLEDを収容する一体型のLEDホルダの構成を示す断面図である。 サイドビュータイプのLEDの構成を示す図である。 従来のLED装置の構成を示す図である。 第1の実施形態に対応するLED装置の構成を示す斜視図である。 第1の実施形態に対応するLEDホルダの構成を示す平面図である。 第1の実施形態に対応するLEDが挿入されたLEDホルダを示す図である。 第2の実施形態に対応するLEDホルダの構成を示す斜視図である。 第2の実施形態に対応するLEDホルダの構成を示す拡大図である。 第2の実施形態に対応するLEDが挿入されたLEDホルダを示す断面図である。 第3の実施形態に対応するLEDが挿入されたLEDホルダを示す断面図である。 第4の実施形態に対応するLEDが挿入されたLEDホルダを示す側面図である。 第5の実施形態に対応するLEDが挿入されたLEDホルダを示す図である。
符号の説明
202:球状レンズ
204:前面部材
205:背面部材
401:LEDホルダ
402:後部突き当て部
403:位置決め部
404a、b:保持部材
405:光ガイド口
406a、b:光規制ガイド
407:受け入れ部
408:球状レンズ受け入れ部

Claims (8)

  1. 光の出射端側に球状レンズを有する前面部材と、前記前面部材に接着又は融着される背面部材と、前記前面部材及び前記背面部材により封止される発光部とを有するサイドビュー型のLEDを保持するLEDホルダであって、
    前記球状レンズを受け入れる第一受け入れ部と、
    第一方向から前記前面部材に接触する第一保持部と、前記第一方向に対向する第二方向から前記前面部材に接触する第二保持部とを有し、前記前面部材を前記第一保持部と前記第二保持部で挟んで保持する保持部と、
    前記背面部材における前記第一方向の側面と前記第二方向の側面を保持することなく受け入れる第二受け入れ部と、を備え、
    前記第一保持部と第二保持部の少なくとも一方が弾性体で形成されたことを特徴とするLEDホルダ。
  2. 前記第保持部及び前記第保持部は、前記LEDを受け入れる際に、前記第保持部及び前記第保持部により形成される挿入口と前記LEDとによって発生しうる摩擦力を緩和するために、前記挿入口を形成する前記第保持部及び前記第保持部の各縁部に切り欠き部が設けられことを特徴とする請求項1に記載のLEDホルダ。
  3. 前記第一受け入れ部は、前記球状レンズの外形の形状にあわせた形状の受け入れ部であることを特徴とする請求項に記載のLEDホルダ。
  4. 前記第保持部及び前記第保持部の各々が前記前面部材に接触する各保持面の幅は、
    前記前面部材と前記背面部材との接着によって形成される接着剤のはみ出し部分を許容するために、記前面部材の側面の幅よりも狭く形成されていることを特徴とする請求項に記載のLEDホルダ。
  5. 出射端側に球状レンズを有する前面部材と、前記前面部材に接着又は融着された背面部材と、前記前面部材及び前記背面部材により封止される発光部とを有するサイドビュー型のLEDと、
    前記LEDを保持するLEDホルダと、を備え、
    前記球状レンズを受け入れる第一受け入れ部と、
    第一方向から前記前面部材に接触する第一保持部と、前記第一方向に対向する第二方向から前記前面部材に接触する第二保持部とを有し、前記前面部材を前記第一保持部と前記第二保持部で挟んで保持する保持部と、
    前記背面部材における前記第一方向の側面と前記第二方向の側面を保持することなく受け入れる第二受け入れ部と、を備え、
    前記第一保持部と第二保持部の少なくとも一方が弾性体で形成されたことを特徴とするLED装置。
  6. 前記第一保持部及び前記第二保持部は、前記LEDを受け入れる際に、前記第一保持部及び前記第二保持部により形成される挿入口と前記LEDとによって発生しうる摩擦力を緩和するために、前記挿入口を形成する前記第一保持部及び前記第二保持部の各縁部に切り欠き部が設けられたことを特徴とする請求項5に記載のLED装置。
  7. 前記第一受け入れ部は、前記球状レンズの外形の形状にあわせた形状の受け入れ部であることを特徴とする請求項5に記載のLED装置。
  8. 前記第一保持部及び前記第二保持部の各々が前記前面部材に接触する各保持面の幅は、
    前記前面部材と前記背面部材との接着によって形成される接着剤のはみ出し部分を許容するために、前記前面部材の各側面の幅よりも狭く形成されていることを特徴とする請求項5に記載のLED装置。
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