JP5178592B2 - Photoelectric sensor device - Google Patents
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Description
本発明は、可視、不可視光線の反射または遮光の何れかによって物体を検出する光電センサ装置に関する。 The present invention relates to a photoelectric sensor device that detects an object by either reflection or shielding of visible and invisible light.
この種の光電センサ装置は、可視、不可視光線の反射または遮光の何れかによって物体を検出し、長距離検出を可能とするものが知られ、発光ダイオード(発光素子)やフォトダイオード(受光素子)などの光素子と、配線パターンが形成され、光素子が実装される回路基板と、回路基板が収納されるケースと、ケースに組み付けられ、光素子の光学系を決定するレンズが設けられたカバーとを具備している。 This type of photoelectric sensor device is known to detect an object by either reflection or shading of visible or invisible light, and enable long distance detection. A light emitting diode (light emitting element) or a photodiode (light receiving element) is known. A circuit board on which an optical element is mounted, a circuit board on which the optical element is mounted, a case that houses the circuit board, and a cover that is assembled to the case and includes a lens that determines the optical system of the optical element It is equipped with.
そして、光素子やレンズを光素子の光学的中心軸である光軸に沿って移動させるスライド調整手段を備え、スライド調整手段によって光素子とレンズとの距離を変化させ、光軸調整を容易に行うことによって光電センサ装置の高性能化を図る技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, a slide adjusting means for moving the optical element or the lens along the optical axis that is the optical central axis of the optical element is provided, and the distance between the optical element and the lens is changed by the slide adjusting means, so that the optical axis can be easily adjusted. A technique for improving the performance of the photoelectric sensor device by performing the technique is disclosed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、上記従来技術では、スライド調整手段がホルダ、ホルダの内部に摺動自在に保持されるベース、ベースを回転させる回転機構から構成され、ベース上に回路基板が取り付けられており、光素子とレンズとの距離を回転機構、ベース、回路基板を介して変化させるため、スライド調整手段の上記各構成部品の寸法誤差や組み付け誤差によって光軸を高精度に調整できないおそれがあり、光電センサ装置の更なる高性能化につき依然として課題が残されている。 However, in the above prior art, the slide adjusting means is composed of a holder, a base that is slidably held inside the holder, and a rotating mechanism that rotates the base, and a circuit board is mounted on the base. Since the distance to the lens is changed via the rotation mechanism, the base, and the circuit board, there is a possibility that the optical axis cannot be adjusted with high accuracy due to the dimensional error and assembly error of each of the above components of the slide adjusting means. There are still issues to be addressed with further performance improvements.
また、上記従来技術では、上記各構成部品から構成されるスライド調整手段によって光電センサ装置の部品点数が増加し、光電センサ装置の構成が複雑になるため、光電センサ装置の生産コストが増大するとの問題がある。
更に、光電センサ装置内にスライド調整手段の上記各構成部品のためのスペースを確保する必要があるため、光電センサ装置を容易に小型化できないとの問題がある。
Further, in the above-described prior art, the number of parts of the photoelectric sensor device is increased by the slide adjusting means constituted by each of the above-described components, and the configuration of the photoelectric sensor device becomes complicated, so that the production cost of the photoelectric sensor device increases. There's a problem.
Furthermore, since it is necessary to secure a space for each of the above components of the slide adjusting means in the photoelectric sensor device, there is a problem that the photoelectric sensor device cannot be easily downsized.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、簡易にして小型化及び高性能化の両方を実現することができる光電センサ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a photoelectric sensor device that can be simplified and can realize both downsizing and high performance.
上記の目的を達成するべく、請求項1記載の光電センサ装置は、光素子が実装される回路基板と、回路基板が収容されるケースと、ケースに組み付けられ、光素子の光学系を決定するレンズが設けられたカバーとを具備する光電センサ装置であって、ケースに対して回路基板を組み付けて位置決めすることによってレンズに対する光素子の距離をケース側にて規定する位置決め手段を備え、位置決め手段は、光素子に当接され、回路基板を光素子の光軸に沿って移動させて距離を調整する第1可動部材を有することを特徴としている。
In order to achieve the above object, a photoelectric sensor device according to
また、請求項2記載の発明では、請求項1において、ケースは、第1可動部材を光軸に沿って移動自在に支持する支持部を有することを特徴としている。
更に、請求項3記載の発明では、請求項2において、支持部は、第1可動部材の光軸に沿う摺動を許容する摺動孔であることを特徴としている。
更にまた、請求項4記載の発明では、請求項2において、支持部は、第1可動部材の光軸に沿う螺進を許容するねじ孔であることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the case has a support portion that supports the first movable member so as to be movable along the optical axis.
Furthermore, the invention according to claim 3 is characterized in that, in
Furthermore, the invention according to
また、請求項5記載の発明では、請求項1において、第1可動部材は磁石からなり、位置決め手段は、ケース外にて発生される磁力によって第1可動部材を光軸に沿って移動させて距離を調整することを特徴としている。
更に、請求項6記載の発明では、請求項1において、第1可動部材は、距離を規定する規定部と離脱部とからなり、離脱部は規定部と切り離し可能に構成されていることを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, the first movable member is made of a magnet, and the positioning means moves the first movable member along the optical axis by a magnetic force generated outside the case. It is characterized by adjusting the distance.
Furthermore, the invention according to
更にまた、請求項7記載の発明では、請求項1において、位置決め手段は、回路基板に当接され、回路基板の傾きを調整する第2可動部材を有することを特徴としている。
また、請求項8記載の発明では、請求項1乃至7の何れかにおいて、ケースに第1可動部材を固定する固定手段を備えることを特徴としている。
更に、請求項9記載の発明では、請求項1乃至8の何れかにおいて、複数組の対応する光素子、回路基板、レンズ、位置決め手段を具備することを特徴としている。
Further, the invention according to claim 7 is characterized in that, in
The invention according to
Furthermore, the invention described in
本発明の光電センサ装置によれば、ケースに対して回路基板を組み付けて位置決めすることによってレンズに対する光素子の距離をケース側にて規定する位置決め手段を備え、位置決め手段は、光素子に当接され、回路基板を光素子の光軸に沿って移動させて距離を調整する第1可動部材を有する。これにより、第1可動部材によって光素子をその光軸方向に直接に移動させることができるため、1部品でスペースを要することなくレンズに対する光素子の距離を高精度に調整することができる。従って、光電センサ装置の生産コストを低減しつつ、光電センサ装置の高性能化を図ることができ、簡易にして光電センサ装置の小型化及び高性能化の両方を実現することができる。 According to the photoelectric sensor device of the present invention, it is provided with positioning means for defining the distance of the optical element with respect to the lens on the case side by assembling and positioning the circuit board with respect to the case, and the positioning means is in contact with the optical element. And a first movable member that adjusts the distance by moving the circuit board along the optical axis of the optical element. Accordingly, since the optical element can be directly moved in the optical axis direction by the first movable member, the distance of the optical element with respect to the lens can be adjusted with high accuracy without requiring a single component. Therefore, it is possible to improve the performance of the photoelectric sensor device while reducing the production cost of the photoelectric sensor device, and it is possible to easily realize both downsizing and higher performance of the photoelectric sensor device.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る光電センサ装置について先ず第1実施形態から説明する。
図1は、本実施形態に係る光電センサ装置1の構造を示す分解斜視図である。
光電センサ装置1は、可視、不可視光線の反射または遮光の何れかによって光素子2を介して物体を検出する検出器であって、光素子2が電気的に実装され、配線パターンが形成される回路基板4と、回路基板4が収容されるケース6と、ケース6に組み付けられるカバー8とから概略構成されている。
Hereinafter, a photoelectric sensor device according to an embodiment of the present invention will be described from the first embodiment with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of the
The
光素子2は、シリコン等の基板上に電子部品を実装し、表面をエポキシ樹脂等で封止した表面実装パッケージ部品であって、発光ダイオード(発光素子)やフォトダイオード(受光素子)などとして用いられ、図1の向きにて例えば縦横幅2mm、高さ0.4mm程度の外形寸法を有し、回路基板4において光素子2が実装される被実装面4aの略中央に搭載されている。
The
ケース6及びカバー8は、何れも合成樹脂等から箱体に形成され、図1の向きにて例えば縦幅10mm、横幅20mm、高さ4mm程度の外形寸法を有している。
図2の、図1のA−A方向からみた光電センサ装置1の組立状態を示す縦断面図も参照すると、カバー8には、その箱体の底面8aにレンズ10が設けられ、光素子2と共に光学系を形成する。本実施形態の場合には、レンズ10はケース6及びカバー8の高さ方向に光素子2と正対して位置付けられ、これより、光素子2の発光や受光が被実装面4aと平行な面にて可能な、いわゆるフラットビュー型の光電センサ装置1が構成される。
Each of the
Referring also to the longitudinal sectional view showing the assembled state of the
ところで、本実施形態では、ケース6に対し回路基板4を組み付けて位置決めすることによってレンズ10に対する光素子2の距離Dをケース6側にて規定する位置決め機構(位置決め手段)12が設けられている。
位置決め機構12は光素子2に、好ましくは光素子2の発光または受光を行う電子部品が実装された面(光学面)2aとは反対側の背面2bに当接される。位置決め機構12は回路基板4を光素子2の光学的中心軸である光軸14に沿って移動させて距離Dを調整する例えば樹脂製の円柱形状の可動ピン(第1可動部材)16から構成され、可動ピン16は、その上端面16aが光素子2の背面2bに当接、固定されている。
By the way, in this embodiment, a positioning mechanism (positioning means) 12 is provided that defines the distance D of the
The
また、ケース6の底壁6aには、可動ピン16が所定のはめあい、好ましくは、すきまばめとしまりばめとの中間の中間ばめで嵌入可能な径を有する摺動孔(支持部)18が穿孔され、嵌摺動孔18は、可動ピン16を光軸14に沿って移動自在に支持し、可動ピン16の光軸14に沿う摺動を許容している。
更に、回路基板4には摺動孔18と同じかまたは若干大きな径を有する貫通孔20が形成され、貫通孔20は摺動孔18に嵌入された可動ピン16の背面2bへの直接の当接を可能としている。
Further, the
Further, a
ここで、上端面16aは光電センサ装置1の組立前に背面2bに接着剤等によって予め接着されていても良いし、光電センサ装置1の組立後に、上端面16aに接着剤等を塗布して可動ピン16を摺動孔18に嵌入させ、背面2bに当接させて接着しても良い。
このように、本実施形態の場合には、位置決め機構12は可動ピン16のみから構成され、可動ピン16及び摺動孔18は光素子2の光軸14上に設けられ、光軸14は光素子2の平面視略中央に位置づけられる。換言すると、上述したようにレンズ10は光素子2と正対する位置関係にあり、光素子2の光軸14はレンズ10の光軸と一致していることから、可動ピン16及び摺動孔18は光素子2及びレンズ10の共通の光軸14上に設けられるともいえる。
Here, the
Thus, in the case of this embodiment, the
以下、光電センサ装置1の組立調整手順について説明する。
先ず、回路基板4がその被実装面4aとは反対側の面である背面4bからケース6の底面6bに載置されてケース6に収容される。この際に、可動ピン16が背面2bに予め接着されている場合には、可動ピン16が摺動孔18に嵌入される。
次に、ケース6及びカバー8の各箱体の開口端面6c、8bを互いに当接させたうえでケース6及びカバー8の外周部をそれぞれ冶具で固定するなどして各開口端面6b、8b間にずれが生じないようにし、例えばレーザ溶着などの適当な接合方法でケース6及びカバー8の当接面間を接合することによって、ケース6とカバー8との組立において大きな組立誤差を生じることなく、すなわちカバー8がケース6との互いの外形基準に基づいてケース6に組み付けられ、光電センサ装置1の組立が完了する。
Hereinafter, the assembly adjustment procedure of the
First, the
Next, the opening end surfaces 6c and 8b of the
次に、組立が完了した光電センサ装置1において、可動ピン16に係止した図示しない所定治具を手動で操作するなどして、摺動孔18に対する可動ピン16の押入れや引出しが行われて距離Dが調整され、光電センサ装置1の光軸調整が完了する。
なお、光電センサ装置1の組立の際に摺動孔18に対する可動ピン16の嵌入長を所定長さに予め設定することによって可動ピン16の押入れのみで距離Dを調整できるようにしても良いし、或いは、光電センサ装置1の組立完了後に可動ピン16を摺動孔18から嵌入して回路基板4を位置決めするとともに背面2bに当接、固定し、可動ピン16の押入れのみで距離Dを調整できるようにしても良い。
Next, in the
When the
以上のように、本実施形態では、ケース6に対して回路基板4を組み付けて位置決めすることによってレンズ10に対する光素子2の距離Dをケース6側にて規定する位置決め機構12を備え、位置決め機構12は、光素子2の光学面2aとは反対側の背面2bに当接され、回路基板4を光素子2の光軸14方向に移動させて距離Dを調整する可動ピン16からなる。これにより、可動ピン16のみによって光素子2をその光軸14方向に直接に移動させることができるため、距離Dを高精度に調整することができる。
As described above, the present embodiment includes the
また、ケース6には、可動ピン16を光軸14に沿って移動自在に支持する摺動孔18が形成され、摺動孔18は可動ピン16の光軸14に沿う摺動を許容しており、可動ピン16は摺動孔18に支持される。これにより、部材としては可動ピン16のみでスペースを要することなく位置決め機構12を構成することができる。従って、光電センサ装置1の生産コストを低減しつつ、光電センサ装置1の高性能化を図ることができ、簡易にして光電センサ装置1の小型化及び高性能化の両方を実現することができる。
The
次に、図3を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。
当該第2実施形態では、上記第1実施形態とは異なる位置決め機構12を構成するものであり、他は上記第1実施形態とは同様の構成をなしている。
図3に示される光センサ装置1の縦断面図を参照すると、位置決め機構12は、背面2bに当接され、回路基板4を光軸14に沿って移動させて距離Dを調整するねじ(第1可動部材)22から構成され、ケース6の底壁6aには、ねじ22を光軸14に沿って移動自在に支持し、ねじ22の光軸14に沿う螺進を許容するねじ孔(支持部)24が貫通して螺設されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, a
Referring to the longitudinal sectional view of the
本実施形態の光軸調整では、ねじ22の螺進を所定の治具で調整することによって距離Dをより厳密に調整することができる。
次に、図4を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。
当該第3実施形態では、上記各実施形態とは異なる位置決め機構12を構成するものであり、他は上記各実施形態とは同様の構成をなしている。
In the optical axis adjustment of the present embodiment, the distance D can be adjusted more strictly by adjusting the screwing of the
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the third embodiment, a
図4に示される光センサ装置1の縦断面図を参照すると、位置決め機構12は、背面2bに当接され、回路基板4を光軸14に沿って移動させて距離Dを調整する可動ピン(第1可動部材)26を磁石により形成したものを備えて構成され、ケース6の底壁6aには、可動ピン26の下端部26aが中間ばめ等で嵌合される凹部(支持部)28が凹設されている。
Referring to the longitudinal sectional view of the
本実施形態の光軸調整では、凹部28における可動ピン26の嵌合力に抗する所定の磁力を発生する磁性体30をケース6の外方において可動ピン26側に近づけたり遠ざけたりし、磁力によって可動ピン26を操作することにより、ケース6を密封状態にしたまま距離Dを調整することができるため、光電センサ装置1の防水性等を向上することができる。
In the optical axis adjustment of this embodiment, the
次に、図5を参照して、本発明の第4実施形態について説明する。
当該第4実施形態では、上記第1実施形態とは異なる可動ピン(第1可動部材)32を構成するものであり、他は上記第1実施形態とは同様の構成をなしている。
図5に示される光センサ装置1の縦断面図を参照すると、可動ピン32は、摺動孔18に対する可動ピン32の押入れや引出しを治具を用いることなく容易に行うための取手部(離脱部)32aが設けられ、可動ピン32は、取手部32aと距離Dを規定するべくケース6に対して固定される規定部32bとの間が縮径されて形成されている。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the fourth embodiment, a movable pin (first movable member) 32 different from that in the first embodiment is configured, and the other configurations are the same as those in the first embodiment.
Referring to the longitudinal sectional view of the
本実施形態の光軸調整では、取手部32aを押入れ、引出しすることによって可動ピン16の押入れや引出しを容易に行うことができ、また、光軸調整後には取手部32aを引っ張ることによって規定部32bを残して取手部32aのみを可動ピン32から離脱させることができる。従って、いわば可動ピン32に一体化された治具によって、別途治具を用いなくとも距離Dを容易に調整することができる。
In the optical axis adjustment of the present embodiment, the
次に、図6を参照して、本発明の第5実施形態について説明する。
当該第5実施形態では、上記第1実施形態の可動ピン16とは異なる機能を有する可動ピン(第2可動部材)34を有し、上記各実施形態とは異なる位置決め機構12を構成するものであり、他は上記第1実施形態とは同様の構成をなしている。
図6に示される光センサ装置1の縦断面図を参照すると、可動ピン34は、その上端面34aが回路基板4の好ましくは側面4c近傍の背面4bに当接、固定されている。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The fifth embodiment includes a movable pin (second movable member) 34 having a function different from that of the
Referring to the longitudinal sectional view of the
また、ケース6の底壁6aには、好ましくはケース6の側壁6c近傍に、摺動孔18と同様に可動ピン34が中間ばめ等で嵌入可能な径を有する摺動孔(支持部)36が穿孔され、摺動孔36は、可動ピン34を光軸14と平行に移動自在に支持し、可動ピン16の摺動を許容している。
ここで、上端面34aは光電センサ装置1の組立前に背面4bに接着剤等によって予め接着されていても良いし、光電センサ装置1の組立後に、上端面34aに接着剤等を塗布して可動ピン34を摺動孔36に嵌入させ、背面4bに当接させて接着しても良い。
Further, a sliding hole (supporting portion) having a diameter in which the
Here, the
このように、本実施形態の場合には、位置決め機構12は可動ピン16の他に更に可動ピン34を有して構成され、摺動孔36に対して可動ピン34の押入れや引き出しを行うことにより回路基板4の傾きを調整することができる。これにより、レンズ10の光軸に対する光素子2の光軸14の傾斜角度を調整することができるため、光軸調整をより厳密に行うことができ、特に光電センサ装置1が斜め投光型やサイドビュー型の場合の光軸調整を行うのに好適である。
As described above, in this embodiment, the
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記各実施形態では、光素子2は回路基板4の上面である被実装面4aに実装されるが、これに限らず、図7の光電センサ装置1の縦断面図に示されるように、回路基板4の背面4bに光素子2を実装しても良い。この場合には、光素子2の光学面2aの少なくとも中央部を回路基板4に覆われることなくレンズ10に正対させるために回路基板4に開口部38を設けることにより、可動ピン16によって距離Dを規定することが可能である。
Although the description of one embodiment of the present invention has been completed above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in each of the embodiments described above, the
また、上記各実施形態では、可動ピン16を摺動孔18とのはめあいやねじ孔24によって固定しているが、これに限らず、図8〜11の光電センサ装置1の縦断面図に示されるように、距離Dの調整後に接着剤やケース6の二次成形によって可動ピン16を固定するようにしても良い(固定手段)。
具体的には、図8に示されるように、光電センサ装置1の組立の際に、ケース6の側壁6cに穿孔された注入孔40から接着剤を注入して摺動孔18に接着部42を形成し、接着部42の形成に伴い可動ピン16を固定しても良い。
Moreover, in each said embodiment, although the
Specifically, as shown in FIG. 8, when the
また、図9に示されるように、カバー8と回路基板4との間の適所に所定の弾性力を発生するゴム、エラストマー、或いはばね等からなる弾性部材44を設け、回路基板4をケース6側に押圧させることによって、図8の可動ピン16の固定に加えて回路基板4を固定するようにしても良い。
更に、図10に示されるように、回路基板4の側面4cとケース6の側壁6cとの間に予めUV(紫外線)接着剤による接着部46を介在させ、光電センサ装置1の組立後に接着部46に紫外線を照射して接着部46を硬化することによって回路基板4、ひいては可動ピン16を固定しても良い。
Further, as shown in FIG. 9, an
Further, as shown in FIG. 10, an
更にまた、図11に示されるように、接着部46が形成され、距離Dが規定された後には可動ピン16を引き抜いて撤去しても良く、この場合の可動ピン16は摺動孔18から容易に引き抜き可能なはめあい寸法で形成するのが好ましい。
また、上記各実施形態での光電センサ装置1に限らず、レンズ10をカバー8の外側面に設けたり、レンズ10と正対しない位置に設け、更にカバー8に光素子2とレンズ10との間の導光を行う導光部材を設けて、光素子2の発光、受光が水平や斜め方向にて可能な光電センサ装置にも適用可能である。
Furthermore, as shown in FIG. 11, after the
In addition to the
最後に、上記各実施形態では、1組の対応する光素子2、回路基板4、レンズ10、位置決め機構12が設けられるが、これに限らず、複数組の対応する光素子2、回路基板4、レンズ10、位置決め機構12を設けても良い。例えば、発光素子とそれに対応する回路基板、レンズ、位置決め機構、及び、受光素子とそれに対応する回路基板、レンズ、位置決め機構を設けても良く、或いは、1つの回路基板を各位置決め機構の配置される2つの部位に分け、各位置決め機構の変位干渉を回避するために、各部位を各部位ごとに変位可能なフレキシブルな接続部材によって接続するようにしても良い。
Finally, in each of the above embodiments, one set of corresponding
1 光電センサ装置
2 光素子
4 回路基板
6 ケース
8 カバー
10 レンズ
12 位置決め機構(位置決め手段)
14 光軸
16 可動ピン(第1可動部材)
18 摺動孔(支持部)
22 ねじ(第1可動部材)
24 ねじ孔(支持部)
26 可動ピン(第1可動部材)
28 凹部(支持部)
32 可動ピン(第1可動部材)
32a 取手部(離脱部)
32b 規定部
34 可動ピン(第2可動部材)
36 摺動孔(支持部)
DESCRIPTION OF
14
18 Sliding hole (support part)
22 Screw (first movable member)
24 Screw hole (support)
26 Movable pin (first movable member)
28 Concave part (support part)
32 Movable pin (first movable member)
32a Handle part (detachment part)
36 Sliding hole (support part)
Claims (9)
前記ケースに対して前記回路基板を組み付けて位置決めすることによって前記レンズに対する前記光素子の距離を前記ケース側にて規定する位置決め手段を備え、
前記位置決め手段は、前記光素子に当接され、前記回路基板を前記光素子の光軸に沿って移動させて距離を調整する第1可動部材を有することを特徴とする光電センサ装置。 A photoelectric sensor device comprising: a circuit board on which an optical element is mounted; a case in which the circuit board is accommodated; and a cover that is assembled to the case and provided with a lens that determines an optical system of the optical element. And
Positioning means for defining the distance of the optical element with respect to the lens on the case side by assembling and positioning the circuit board with respect to the case;
The photoelectric sensor device, wherein the positioning means includes a first movable member that is in contact with the optical element and adjusts the distance by moving the circuit board along the optical axis of the optical element.
前記位置決め手段は、前記ケース外にて発生される磁力によって前記第1可動部材を前記光軸に沿って移動させて前記距離を調整することを特徴とする請求項1に記載の光電センサ装置。 The first movable member comprises a magnet;
2. The photoelectric sensor device according to claim 1, wherein the positioning unit adjusts the distance by moving the first movable member along the optical axis by a magnetic force generated outside the case. 3.
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