JP5499257B2 - 光センサ用部品及び光センサ - Google Patents

Description

本発明は、光センサ用部品及び光センサに関する。

人体の位置や動作を検知するための赤外線センサが、エアコンなどの家庭電化製品や防犯機器などに広く使用されている。このような赤外線センサを含む光センサは、外部からの光を集光するためのレンズを備えた光センサ用部品と組み合わせて使用される。

図１４は、光センサ１２０１及び光センサ用部品１１０１を組み合わせた従来の構成を示す図である。レンズを含む光センサ用部品１１０１が、光センサ１２０１と係合するように構成されている。このような光センサ及び光センサ用部品は、たとえば、特許文献１に記載されている。

近年、光センサの小型化が進んでいる。しかし、外部からの光を集光するためのレンズの光学性能を維持するには、一定の大きさを維持する必要がある。したがって、小さなサイズの光センサと比較的大きなサイズのレンズを含む光センサ用部品とを組み合わせる必要が生じている。

このため、別のアダプタ用部品を使用することも考えられる。しかしアダプタ用部品を使用すると、製造工程が増加し、製造コストが増加する。

従来、レンズの光学性能を維持しながら、小型の光センサと組み合わせることのできる、一体成形の光センサ用部品は開発されていなかった。

特開平6-160179号公報

したがって、レンズの光学性能を維持しながら、小型のセンサと係合可能な一体成形部品に対するニーズがある。

本発明の第１の態様による光センサ用部品は、光センサと組み合わせて使用される、一体成形された筒状の光センサ用部品である。筒の一方の端面には、該光センサが組み合わされ、筒の他方の端部は、外部からの光を該光センサに集光させるレンズ部からなる。該光センサ用部品は、筒の内側において、筒の周方向の少なくとも３箇所に、該レンズ部及び筒の内側面に連なる複数のリブを備えている。

本態様による光センサ用部品は、レンズ部及び筒の内側面に連なる複数のリブを備えているので、小さなサイズの光センサと組み合わせることができる。また、本発明による光センサ用部品は、一体成形することのできる簡単な構造を有する。

本発明の一実施形態による光センサ用部品は、前記複数のリブは切り欠き部を有し、各リブの切り欠き部の位置によって前記レンズ部と前記光センサとの距離が決定されるように形成されている。

本実施形態による光センサ用部品を光センサと組み合わせることによって、レンズ部と光センサとの距離が決定される。

本発明の一実施形態による光センサ用部品は、前記複数のリブにおいて、前記切り欠き部が前記光センサのパッケージの上面と当たる面の面積の合計をＡ、前記光センサの上面の面積をＢとして、
０．０３ ≦ Ａ／Ｂ ≦ ０．２０ （１）
を満たす。

さらに、
０．０４ ≦ Ａ／Ｂ ≦ ０．１５ （２）
を満たすのがより好ましい。

Ａ／Ｂの値が式（１）の上限を上回ると、リブによって遮光される部分の面積が大きくなり、光学特性が劣化する。Ａ／Ｂの値が式（１）の下限を下回ると、切り欠き部の強度が不足し、レンズ部と光センサとの距離決定の精度が低下するため、光学特性が劣化する。

Ａ／Ｂの値が式（２）を満たせば、光学性能及び切り欠き部の強度がさらに向上する。

本発明の一実施形態による光センサ部品は、直方体形状のパッケージの光センサと組み合わせて使用される光センサ用部品であって、該パッケージの四つの側面のうち少なくとも二つの側面のそれぞれに対し複数のリブが配置されている。

本実施形態による光センサ用部品は、直方体形状のパッケージの光センサと組み合わせて使用される際に、光センサに対する回転が防止される。

本発明の一実施形態による光センサ部品は、直方体形状のパッケージの光センサと組み合わせて使用される光センサ用部品であって、該パッケージの四つの側面のうち少なくとも二つの側面と該パッケージの光入射面との間の辺に対し、それぞれ１５パーセント以上の領域を占めるようにリブが配置されている。

本実施形態による光センサ用部品は、直方体形状のパッケージの光センサと組み合わせて使用される際に、光センサに対する回転が防止される。

本発明の一実施形態による光センサ用部品は、前記レンズ部が複数のレンズセグメントに分割され、前記複数のリブは、前記複数のレンズセグメントの複数の境界に沿って、前記レンズ部に連なるように形成されている。

本実施形態による光センサ用部品において、複数のリブは、レンズ部の複数のレンズセグメントの複数の境界に沿って形成されているので、リブによる遮光の影響は限定的である。

本発明の他の実施形態による光センサ用部品において、前記光センサが焦電型赤外線センサである。

本実施形態による光センサ用部品は、小さなサイズの焦電型赤外線センサと組み合わせて使用することができる。

本発明の第２の態様による光センサ用部品用金型は、光センサと組み合わせて使用される筒状の光センサ用部品であって、筒の一方の端面には、該光センサが組み合わされ、筒の他方の端部は、外部からの光を該光センサに集光させるレンズ部からなり、筒の内側において、筒の周方向の少なくとも３箇所に、該レンズ部及び筒の内側面に連なる複数のリブを備え、前記レンズ部が複数のレンズセグメントに分割され、前記複数のリブは、前記複数のレンズセグメントの複数の境界に沿って、前記レンズ部に連なるように形成された光センサ用部品に使用される光センサ用部品用金型である。本態様による光センサ用部品用金型の、該筒の内側レンズ面、内側側面及び該光センサが組み合わされる開放部分の端面を形成する金型は、前記光センサのレンズ部分に対応する第１の金型部分と、前記光センサのレンズ周縁部分に対応する第２の金型部分と、を含む。第１の金型部分は、前記複数のレンズセグメントに対応する複数の部分からなり、リブに対応する形状が前記複数の部分の周縁部に設けられる。第２の金型部分は貫通孔を有し、第１の金型部分を前記貫通孔に組み込んで使用するように構成されている。

本態様による光センサ用部品用金型は、光センサのレンズ部分に対応する第１の金型部分と、光センサのレンズ周縁部分に対応する第２の金型部分と、に分割されているので、種々のレンズを備えた光センサ用部品を効率的に製造することができる。また、光センサのレンズ部分に対応する第１の金型部分は、複数のセグメントに対応する複数の部分からなり、リブに対応する形状が前記複数の部分の周縁部に設けられるので、金型の加工が容易であり、且つ、高精度の金型の加工を行うことができる。

本発明の一実施形態による光センサ用部品１００の、中心軸を含む断面図である。 本発明の一実施形態による光センサ用部品１００の平面図である。 本発明の一実施形態による光センサ用部品１００の透視図である。 本発明の他の実施形態による光センサ用部品１００Ａの平面図である。 本発明の他の実施形態による光センサ用部品１００Ａの透視図である。 本発明の他の実施形態による光センサ用部品１００Ｂの平面図である。 本発明の他の実施形態による光センサ用部品１００Ｂの透視図である。 本発明の他の実施形態による光センサ用部品１００Ｃの平面図である。 本発明の他の実施形態による光センサ用部品１００Ｃの透視図である。 ３個のリブを備えた光センサ用部品の金型の一実施形態を示す図である。 ６個のリブを備えた光センサ用部品の金型の一実施形態を示す図である。 光センサ用部品の実施例１００Ｄの構成を示す図である。 光センサ用部品の実施例１００Ｄの透視図である。 光センサ及び光センサ用部品を組み合わせた従来の構成を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態による光センサ用部品１００の、中心軸を含む断面図である。

図２は、光センサ用部品１００の平面図である。図２に示すように、光センサ用部品１００の平面図の輪郭は円形である。該円の中心を通り、水平面（平面図の面）に垂直に伸びる軸が中心軸である。図２において、中心軸の方向にＺ軸を定め、水平面内にＸ軸及びＹ軸を定めている。

光センサ用部品１００は、レンズからなる端部１０１と側面１０５とを含む。さらに、光センサ用部品１００は、リブ１０３を含む。本実施形態において、リブ１０３は３個備わり、円周方向に等間隔で隔てられている。３個のリブ１０３は、それぞれ、レンズからなる端部１０１の内側のレンズ面１０２と側面１０５の内側の面に連なる。各リブ１０３には、切り欠き部１０３１が備わり、切り欠き部１０３１は、光センサのパッケージ２０１と係合するように構成されている。本明細書において、光センサのパッケージを単に光センサと呼称する。本実施形態において、光センサ用部品１００及び光センサ２０１の水平断面（ＸＹ断面）は、円形である。

光センサと光センサ用部品とを組み合わせて固定するには、少なくとも３個のリブが存在するのが好ましい。

光センサ用部品１００は、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのプラスチックから形成される。

本実施形態においては、リブ１０３の切り欠き部１０３１とセンサ２０１とが係合するように構成されているので、図２に示すように、内側レンズ面１０２の水平面（ＸＹ平面）への投影面積が、センサ２０１の水平面への投影面積よりも大きな場合であっても、アダプタ部品などを使用せずに光センサ用部品１００とセンサ２０１とを組み合わせることができる。また、切り欠き部１０３１の中心軸方向の位置を調整することによって、レンズとセンサ２０１との間の距離（Ｚ軸方向の距離）を定めることができる。

図３は、光センサ用部品１００の透視図である。

図４は、本発明の他の実施形態による光センサ用部品１００Ａの平面図である。

本実施形態において、光センサ用部品１００Ａの内側レンズ面は、周方向に、６個のレンズセグメント１０２Ａ１、１０２Ａ２、１０２Ａ３、１０２Ａ４、１０２Ａ５及び１０２Ａ６に分割されている。レンズをレンズセグメントに分割するのは、レンズセグメントごとに集光させる位置をかえて、異なるセンサで検出するためである。例として、光センサが、物体が発生する赤外線を検出する焦電型赤外線センサである場合に、このようにレンズセグメントごとに異なるセンサで検出することによって、人体の位置及びその変化を検出することができる。

焦電型赤外線センサは、赤外線による温度変化により電荷が発生する焦電効果を利用したセンサである。光センサ用部品と組み合わせ焦電型赤外線センサは、たとえば、防犯用の壁面の電燈、トイレ、エアコンなどに使用されている。

本実施形態において、光センサ用部品１００Ａは、６個のリブ１０３Ａ１、１０３Ａ２、１０３Ａ３、１０３Ａ４、１０３Ａ５及び１０３Ａ６を備える。６個のリブ１０３Ａ１、１０３Ａ２、１０３Ａ３、１０３Ａ４、１０３Ａ５及び１０３Ａ６は、６個のレンズセグメント１０２Ａ１、１０２Ａ２、１０２Ａ３、１０２Ａ４、１０２Ａ５及び１０２Ａ６の境界に沿ってその周縁部に設けられている。リブがレンズセグメントの境界に沿ってその周縁部に設けられているので、リブによる遮光の影響は限定的である。

図５は、光センサ用部品１００Ａの透視図である。

図６は、本発明の他の実施形態による光センサ用部品１００Ｂの平面図である。

本実施形態において、光センサ用部品１００Ｂは、６個のリブ１０３Ｂ１、１０３Ｂ２、１０３Ｂ３、１０３Ｂ４、１０３Ｂ５及び１０３Ｂ６を備える。本実施形態において、光センサ用部品１００Ｂの水平断面は円形である。本実施形態において、光センサ２０１Ｂは直方体形状であり、その水平断面は長方形である。６個のリブ１０３Ｂ１、１０３Ｂ２、１０３Ｂ３、１０３Ｂ４、１０３Ｂ５及び１０３Ｂ６の切り欠き部は、水平面が長方形のセンサ２０１Ｂの上面と係合するように形成される。

図７は、光センサ用部品１００Ｂの透視図である。

図８は、本発明の他の実施形態による光センサ用部品１００Ｃの平面図である。

本実施形態において、光センサ用部品１００Ｃは、６個のリブ１０３Ｃ１、１０３Ｃ２、１０３Ｃ３、１０３Ｃ４、１０３Ｃ５及び１０３Ｃ６を備える。本実施形態において、光センサ用部品１００Ｂの水平断面は長方形である。本実施形態において、光センサ２０１Ｃは直方体形状であり、その水平断面は長方形である。６個のリブ１０３Ｃ１、１０３Ｃ２、１０３Ｃ３、１０３Ｃ４、１０３Ｃ５及び１０３Ｃ６の切り欠き部は、水平面が長方形のセンサ２０１Ｃの上面と係合するように形成される。

このように、光センサ用部品及び光センサの水平断面は、どのような形状であってもよい。

図９は、光センサ用部品１００Ｃの透視図である。

図１０は、３個のリブを備えた光センサ用部品の金型の一実施形態を示す図である。光センサ用部品は、該金型を使用して、射出成形によって製造される。

本実施形態による金型は、３個のレンズセグメント用金型５０１Ａ１、５０１Ａ２及び５０１Ａ３、周縁部用金型６０１ならびに外側金型７０１から形成される。図３に関連して説明したように、リブはレンズセグメントに沿ってその周縁部に形成されるので、本実施形態において、レンズセグメント用金型５０１Ａ１、５０１Ａ２及び５０１Ａ３の周縁部にそれぞれリブ用金型形状が形成される。

このようにリブ用金型形状がレンズセグメント用金型の周縁部に形成されるので、リブ用金型形状が金型の凹部として形成される場合よりも金型の加工が容易になる。

３個のレンズセグメント用金型５０１Ａ１、５０１Ａ２及び５０１Ａ３ならびに周縁部用金型６０１は、リブの位置を合わせるように位置合わせされ、その外側に外側金型７０１が設置され、射出成形が行われる。

図１１は、６個のリブを備えた光センサ用部品の金型の一実施形態を示す図である。光センサ用部品は、該金型を使用して、射出成形によって製造される。

本実施形態による金型は、６個のレンズセグメント用金型５０１Ｂ１、５０１Ｂ２、５０１Ｂ３、５０１Ｂ４、５０１Ｂ５及び５０１Ｂ６、周縁部用金型６０１ならびに外側金型７０１から形成される。図３に関連して説明したように、リブはレンズセグメントに沿ってその周縁部に形成されるので、本実施形態において、レンズセグメント用金型５０１Ｂ１、５０１Ｂ２、５０１Ｂ３、５０１Ｂ４、５０１Ｂ５及び５０１Ｂ６の周縁部にそれぞれリブ用金型形状が形成される。

このようにリブ用金型形状がレンズセグメント用金型の周縁部に形成されるので、リブ用金型形状が金型の凹部として形成される場合よりも金型の加工が容易になる。

６個のレンズセグメント用金型５０１Ｂ１、５０１Ｂ２、５０１Ｂ３、５０１Ｂ４、５０１Ｂ５及び５０１Ｂ６ならびに周縁部用金型６０１は、リブの位置を合わせるように位置合わせされ、その外側に外側金型７０１が設置され、射出成形が行われる。

上記のような金型を使用することにより、レンズからなる上面と、側面と、リブと、を含む光センサ用部品を、射出成形によって一体的に成形することができる。

ここで留意すべき点は、周縁部用金型６０１及び外側金型７０１は、異なるレンズセグメント用金型に対して共通に使用することができる点である。レンズセグメント用金型と周縁部用金型を分けることにより、用途に合わせて種々のレンズを備えた光センサ用部品を効率的に製造することができる。

図１２は、光センサ用部品の実施例の構成を示す図である。図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）及び図１２（ｄ）は、それぞれ、平面図、側面図、下面図及び平面図におけるＡ−Ａ断面図である。

図１２（ｃ）に示すように、光センサ用部品１００Ｄは、４個のレンズセグメント１０１Ｄの境界に沿って形成された、４個のリブ１０３Ｄを備えている。４個のレンズセグメント１０１Ｄは、個別の形状を備えている。４個のリブ１０３Ｄは、光センサに係合するように形成されている。

本実施例において、切り欠き部が光センサの上面と当たる面の面積の合計Ａは０．９５平方ミリメートル、光センサの上面の面積Ｂは２２．１平方ミリメートルであり、比Ａ／Ｂは０．０４３である。また、光センサのパッケージの光入射面と側面との間の一辺の長さは４．７ミリメートル、該辺に配置されるリブの幅は０．９５ミリメートルであり、該辺の長さに対する該幅の比は、２０．２％である。

図１３は、光センサ用部品１００Ｄの透視図である。

本発明の光センサ用部品は、光電センサなど他の光センサにも広く使用することができる。光電センサは、物体の有無の検出などの用途で広く使用されている。

１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ・・・光センサ用部品
１０１，１０１Ｄ・・・レンズを含む筒部の端部
１０２・・・筒部の端部の内側のレンズ面
１０２Ａ１，１０２Ａ２，１０２Ａ３，１０２Ａ４，１０２Ａ５，１０２Ａ６・・・レンズセグメント
１０３，１０３Ａ１，１０３Ａ２，１０３Ａ３，１０３Ａ４，１０３Ａ５，１０３Ａ６，１０３Ｂ１，１０３Ｂ２，１０３Ｂ３，１０３Ｂ４，１０３Ｂ５，１０３Ｂ６，１０３Ｃ１，１０３Ｃ２，１０３Ｃ３，１０３Ｃ４，１０３Ｃ５，１０３Ｃ６，１０３Ｄ・・・リブ
１０５・・・側面
５０１Ａ１，５０１Ａ２，５０１Ａ３，５０１Ｂ１，５０１Ｂ２，５０１Ｂ３，５０１Ｂ４，５０１Ｂ５，５０１Ｂ６・・・レンズセグメント用金型
６０１・・・周縁部用金型
７０１・・・外側金型

Claims (6)

1. 光センサと組み合わせて使用される、一体成形された筒状の光センサ用部品であって、筒の一方の端面には、該光センサが組み合わされ、筒の他方の端部は、外部からの光を該光センサに集光させるレンズ部からなり、筒の内側において、筒の周方向の少なくとも３箇所に、該レンズ及び筒の内側面に連なる複数のリブを備え、前記レンズが複数のレンズセグメントに分割され、前記複数のリブは、前記複数のレンズセグメントの複数の境界に沿って、前記レンズ部に連なるように形成され、前記筒、前記レンズ部、及び前記複数のリブは一体成形されており、
   前記複数のリブは切り欠き部を有し、各リブの切り欠き部の位置によって前記レンズと前記光センサとの距離が決定されるように、各リブの切り欠き部が前記光センサと係合するように構成された光センサ用部品。
2. 前記複数のリブにおいて、前記切り欠き部が前記光センサのパッケージの上面と当たる面の面積の合計をＡ、前記光センサの上面の面積をＢとして、
   ０．０３ ≦ Ａ／Ｂ ≦ ０．２０
   を満たす請求項１に記載の光センサ用部品。
3. 直方体形状のパッケージの光センサと組み合わせて使用される光センサ用部品であって、該パッケージの四つの側面のうち少なくとも二つの側面のそれぞれに対し複数のリブが配置された請求項１または２に記載の光センサ用部品。
4. 直方体形状のパッケージの光センサと組み合わせて使用される光センサ用部品であって、該パッケージの四つの側面のうち少なくとも二つの側面と該パッケージの光入射面との間の辺に対し、それぞれ１５パーセント以上の領域を占めるようにリブが配置された請求項１または２に記載の光センサ用部品。
5. 前記光センサが焦電型赤外線センサである請求項１から４のいずれかに記載の光センサ用部品。
6. 光センサと、該光センサと組み合わせて使用される、一体成形された筒状の光センサ用部品と、からなるレンズ一体型光センサであって、前記光センサ用部品の筒の一方の端面には、該光センサが組み合わされ、筒の他方の端部は、外部からの光を該光センサに集光させるレンズ部からなり、筒の内側において、筒の周方向の少なくとも３箇所に、該レンズ及び筒の内側面に連なる複数のリブを備え、前記レンズが複数のレンズセグメントに分割され、前記複数のリブは、前記複数のレンズセグメントの複数の境界に沿って、前記レンズ部に連なるように形成され、前記筒、前記レンズ部、及び前記複数のリブは一体成形されており、前記複数のリブは切り欠き部を有し、
   各リブの切り欠き部の位置によって前記レンズと前記光センサとの距離が決定されるように、各リブの切り欠き部が前記光センサと係合するように構成されたレンズ一体型光センサ。

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