JP7003858B2 - 光センサ - Google Patents

Description

本発明は、光センサに関し、特に発光部からの出射光を物体に向けて照射し、物体からの反射光を受光部にて受光する光センサに関する。

従来から、物体が存在するか否かを検出するための光センサとして、物体に向けて発光部から出射光を照射し、物体により反射された反射光を受光部で受光する光センサが提案されている（例えば、特許文献１等を参照）。このような従来の光センサでは、受光部、発光部およびレンズ等の光学部材がケース部内に収容されており、適切な位置に配置された発光部から照射した光が物体により反射されて、適切な位置に配置された受光部に入射するように設計されている。

特開２０１５－８１８０１号公報

したがって、光センサの組立作業時に受光部と発光部の取付位置を間違えると、受光用および発光用に設計された光学部材との組み合わせが不適切になり、光照射と受光を適切に行えず不良品となってしまう。このような誤組付けを防止するために、通常は受光部と発光部を搭載する部材上に位置を確認するためのマーキング等が設けられている。しかし、光センサは小型化される傾向があり、マーキングの視認性を確保することが困難となる。

また、ケース内部に位置決め部を形成しておき、受光部と発光部を誤挿入した場合に位置決め部が干渉して、誤挿入を防止する構造も考えられる。しかし、ケース部等の光センサを構成する各部材は樹脂で構成されているため、一定以上の大きさの力を加えて挿入すると、位置決め部が変形して誤った位置関係でも挿入できてしまうという問題があった。また、ケース部内に受光部と発光部を収容した後の完成品では、収容された内部を視認できないため、受光部と発光部が正しい位置に搭載されているか確認できないという問題もあった。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、受光部と発光部の誤組付けを防止するとともに、組み立て後にも受光部と発光部の位置関係の正誤を容易に確認することが可能な光センサを提供することにある。

上記課題を解決するため本発明の光センサは、発光部から外部に所定波長の出射光を照射し、前記出射光のうち物体によって反射された反射光を受光部で受光する光センサであって、前記受光部と前記発光部を保持する受発光保持部と、下面に挿入口部が形成されて、前記挿入口部から前記受発光保持部が挿入されて内部に前記受発光保持部を収容するケース部を備え、前記挿入口部には第１位置決溝が形成されており、前記受発光保持部の底面部には前記第１位置決溝と対応する形状の第１突起部が形成されていることを特徴とする。

これにより、受発光保持部の底面部に第１突起部が設けられているため、受光部と発光部をそれぞれ搭載する位置が容易に判明し、ケース部に受発光保持部の向きが誤って挿入された場合には、第１突起部がケース部と干渉するため誤挿入を防止できる。また、第１突起部は受発光保持部の底面部に設けられており、第１位置決溝はケース部の挿入口部に形成されているため、両者の嵌挿を外部から確認することで光センサの組み立て後にも、受光部と発光部の位置関係の正誤を容易に確認することが可能となる。

また、本発明の一実施態様では、前記受発光保持部は、前記底面部から上方に突出して前記ケース部内に収容される台座部を備え、前記台座部上に前記受光部および前記発光部を搭載している。

また、本発明の一実施態様では、前記第２位置決溝および前記第２突起部をさらに備え、前記第１位置決溝と前記第２位置決溝は形状が異なり、前記第１突起部と前記第２突起部は形状が異なっている。

また、本発明の一実施態様では、前記第１位置決溝および前記第１突起部は、前記ケース部の側壁よりも外方に突出して設けられている。

また、本発明の一実施態様では、前記ケース部には、第１係止部と第２係止部が形成されており、前記受発光保持部には、前記第１係止部に係止される第１係止爪と、前記第２係止部に係止される第２係止爪が形成されており、前記第１係止爪と前記第２係止爪は、形状が異なっている。

本発明によれば、受光部と発光部の誤組付けを防止するとともに、組み立て後にも受光部と発光部の位置関係の正誤を容易に確認することが可能な光センサを提供することができる。

実施形態１に係る光センサ１００の構成を示す分解斜視図である。 受発光保持部１０の構造を示す模式斜視図であり、図２（ａ）は上方斜視図であり、図２（ｂ）が下方斜視図である。 ケース部２０の構造を示す模式斜視図であり、図３（ａ）は上方斜視図であり、図３（ｂ）は下方斜視図である。 実施形態１の光センサ１００を組み立てた状態を示す模式斜視図である。 本発明の光センサ１００における、受発光保持部１０の底面構造例を示す模式平面図である。

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１について、図面を参照して説明する。図１は、実施形態１に係る光センサ１００の構成を示す分解斜視図である。図１に示すように、本実施形態の光センサ１００は、受発光保持部１０と、ケース部２０と、光学部材３０とを備えている。また、受発光保持部１０の台座部１１にはそれぞれ発光部４０と受光部５０が搭載されており、発光部４０の端子部４１ａ，４１ｂと、受光部５０の端子部５１ａ，５１ｂが台座部１１に沿って下方に延長されている。受発光保持部１０の底面部には、第１突起部１７が突出して形成されている。

受発光保持部１０は、発光部４０と受光部５０を保持してケース部２０内の所定位置に配置するための部材であり、その外形はケース部２０の内部に収容可能な形状と大きさに形成されている。受発光保持部１０は樹脂材料で構成されており、公知の樹脂成形技術を用いて形成されている。受発光保持部１０を構成する樹脂材料は特に限定されない。受発光保持部１０の構造については図２で詳細に説明する。

ケース部２０は、光センサ１００の外形を構成するとともに、内部に受発光保持部１０、発光部４０、受光部５０を収容し、天面に光学部材３０を搭載するための部材である。ケース部２０も樹脂材料で構成され、公知の樹脂成形技術を用いて形成されている。ケース部２０を構成する樹脂材料は特に限定されない。図１では、ケース部２０として略直方体の箱状の例を示しているが、ケース部２０の形状は限定されない。ケース部２０の構造については図３で詳細に説明する。

光学部材３０は、受光部５０から外部に照射される光の波長を透過する部材であり、ケース部２０の天面に搭載される。図１では光学部材３０として略矩形で平板状のものを示しているが、光学部材３０の形状は限定されず、例えばレンズ機能を一体化したものであってもよい。また、光学部材３０としては、受光部５０から照射される光の波長のみを透過する波長フィルタの機能を有するとしてもよい。

発光部４０は、光センサ１００の外部から端子部４１ａ，４１ｂを介して電力および信号が伝達され、所定の波長で発光する部材である。発光部４０の具体的構成は限定されないが、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などが挙げられる。発光部４０が発光する光の波長は、受光部５０の吸収帯域に含まれていればよく、例えば赤外光が用いられる。また、発光部４０はレンズ等の光学部材を備えていてもよく、ＬＥＤチップからの発光を所望の配光特性で照射する。

受光部５０は、所定波長の光を吸収して電気信号に変換し、端子部５１ａ，５１ｂを介して光センサ１００の外部に検出信号を送出する部材である。受光部５０の具体的構成は限定されないが、例えばフォトトランジスタを用いることができる。受光部５０は、発光部４０が照射する光の波長を吸収帯域に含んでいる。また、受光部５０はレンズ等の光学部材を備えていてもよく、入射した光を効率よくフォトトランジスタに集光して検出する。

図２は、受発光保持部１０の構造を示す模式斜視図であり、図２（ａ）は上方斜視図であり、図２（ｂ）が下方斜視図である。図２（ａ）（ｂ）に示すように、受発光保持部１０は樹脂で一体成形された部材であり、台座部１１、分離部１２、搭載面１３ａ，１３ｂ、端子ガイド部１４ａ，１４ｂ、第１係止爪１５ａ、第２係止爪１５ｂ、底面部１６ａ，１６ｂ、第１突起部１７を備えている。

台座部１１は、底面部１６ａ，１６ｂから上方に突出して形成された略直方体形状の部分である。また台座部１１には、上部に分離部１２と搭載面１３ａ，１３ｂが形成され、短辺側の側壁に沿って端子ガイド部１４ａ，１４ｂが形成され、長辺側の側面に第１係止爪１５ａと第２係止爪１５ｂが形成されている。

分離部１２は、台座部１１の上方中央部に立設された壁状の部分であり、搭載面１３ａ，１３ｂを分離している。また分離部１２は、図１に示したように発光部４０と受光部５０の一方の側面に当接して発光部４０と受光部５０を保持する機能も有している。図２では、分離部１２として断面三角形状で搭載面１３ａ，１３ｂを幅方向に横断する形状としているが、形状は限定されない。

搭載面１３ａ，１３ｂは、台座部１１の上方に形成された面であり、それぞれ図１に示したように発光部４０と受光部５０を搭載する領域である。また搭載面１３ａ，１３ｂは、分離部１２方向に所定角度傾斜して設けられており、傾斜によって発光部４０と受光部５０のそれぞれを所定の受発光方向に向けている。

端子ガイド部１４ａ，１４ｂは、台座部１１の短辺側の側壁に沿ってそれぞれ底面部１６ａ，１６ｂから上方に延びる略平板状の部分である。また、端子ガイド部１４ａ，１４ｂの上端は搭載面１３ａ，１３ｂよりも上方に突出して形成されている。図１に示したように、発光部４０と受光部５０をそれぞれ搭載面１３ａ，１３ｂに搭載した際に、端子ガイド部１４ａは端子部４１ａ，４１ｂの間に位置し、端子ガイド部１４ｂは端子部５１ａ，５１ｂの間に位置している。これにより、端子部４１ａ，４１ｂの間および端子部５１ａ，５１ｂの間での絶縁性を確保することができる。

第１係止爪１５ａおよび第２係止爪１５ｂは、台座部１１の長辺側の側面から外方に突出して形成された弾性爪であり、第１係止爪１５ａと第２係止爪１５ｂはそれぞれ反対側の側面に設けられている。また、第１係止爪１５ａおよび第２係止爪１５ｂの形成されている位置は、底面部１６ａ，１６ｂよりも上方であり、搭載面１３ａ，１３ｂよりも下方である。また、第１係止爪１５ａの幅は第２係止爪１５ｂよりも大きく形成されており、第１係止爪１５ａと第２係止爪１５ｂは形状が異なっている。

底面部１６ａ，１６ｂは、受発光保持部１０の底部を形成する部分であり、台座部１１を挟んで両側に設けられている。また、底面部１６ａ，１６ｂと台座部１１との間には間隙が設けられており、図１に示したように底面部１６ａと台座部１１との間から端子部４１ａ，４１ｂが下方に取り出され、底面部１６ｂと台座部１１との間から端子部５１ａ，５１ｂが下方に取り出される。底面部１６ａ，１６ｂと台座部１１で端子部４１ａ，４１ｂ，５１ａ，５１ｂを挟持することで、端子部４１ａ，４１ｂ，５１ａ，５１ｂの位置ズレを抑制し、発光部４０と受光部５０を位置決めして保持することができる。底面部１６ａからは第１突起部１７が側方に突出して形成されており、底面部１６ｂの側面には突起は形成されていない。

第１突起部１７は、受発光保持部１０の短辺側において底面部１６ａから突出して形成された部分であり、本実施形態では略矩形状の突起が所定の幅と高さで形成されている。第１突起部１７の形状は限定されないが、受発光保持部１０の上方や側方、および下方から良好に視認できる形状であることが好ましい。特に底面部１６ａの下方に形成しておき、光センサ１００を組み立てた状態でも下方から視認可能とすることが好ましい。発光部４０を搭載する側に第１突起部１７を形成しておくことで、発光部４０と受光部５０を搭載する際に搭載位置を誤ることを防止できる。

第１突起部１７は、端子部４１ａ，４１ｂ，５１ａ，５１ｂを取り出す位置、つまり底面部１６ａ，１６ｂと台座部１１の間に設けられた間隙よりも外側に設けることが好ましい。この位置に第１突起部１７を設けることで、図１に示したように発光部４０と受光部５０を受発光保持部１０に搭載した状態でも、端子部４１ａ，４１ｂ，５１ａ，５１ｂよりも外側に第１突起部１７が位置するため、第１突起部１７の視認性が向上する。

また、第１突起部１７の突出方向は、ケース部２０の短辺側方向であることが好ましい。また、第１突起部１７の突出量は、ケース部２０の短辺側の側壁よりも外方に突出することが好ましい。ケース部２０の長辺側に第１位置決溝２４ａを設けると、本体部２１の側壁を厚くする必要があり小型化が困難となる。

また、後述するように、ケース部２０に受発光保持部１０を挿入する際に、誤った位置関係で挿入すると第１突起部１７がケース部２０と干渉するため、誤挿入を防止できる。また、正しい位置関係で挿入しても、組み立て後にも光センサ１００の下方から第１突起部１７の位置を確認できるため、発光部４０と受光部５０が正しい位置に配置されていることを容易に確認することができる。ここでは発光部４０を搭載する側にのみ第１突起部１７を形成した例を示したが、受光部５０を搭載する側の底面部１６ｂにのみ形成するとしてもよい。

図３は、ケース部２０の構造を示す模式斜視図であり、図３（ａ）は上方斜視図であり、図３（ｂ）は下方斜視図である。図３（ａ）（ｂ）に示すように、ケース部２０は樹脂で一体成形された部材であり、本体部２１、フランジ部２２、天面部２３、挿入口部２４、第１開口部２５、第２開口部２６を備えている。

本体部２１は、ケース部２０の外形を構成する筐体であり、内部が空洞とされて受発光保持部１０が収容される部分である。本実施形態では本体部２１を略直方体形状とした例を示しているが、形状は限定されない。また、本体部２１の最下部には、短辺側の両側面からフランジ部２２が延伸して形成されている。また、長辺側の一方の側面には第１開口部２５が形成されており、他方の側面には第２開口部２６が形成されている。本体部の上端面は天面部２３が形成されており、下面には本体部２１の内部から連通した挿入口部２４が形成されている。

フランジ部２２は、本体部２１の短辺側の両側面から延伸して形成された略平板状の部分である。フランジ部２２の平坦部には、上下方向に貫通する貫通孔２２ａが形成されている。貫通孔２２ａは、光センサ１００を取り付ける際にネジやボルト等の固定部材を挿入する孔である。

天面部２３は、本体部２１の上端面であり、発光側開口部２３ａと受光側開口部２３ｂが形成されている。また、光学部材保持部２３ｃが形成されている。発光側開口部２３ａは、発光部４０に対応する位置に形成された開口であり、発光部４０から出射した光を光センサ１００の外部に取り出すための部分である。受光側開口部２３ｂは、受光部５０に対応する位置に形成された開口であり、受光部５０に入射する光を光センサ１００の外部から取り入れるための部分である。

光学部材保持部２３ｃは、天面部２３から所定間隔上方に形成された突起であり、本体部２１の側壁内側から天面部２３の内側に突出して形成されている。天面部２３と光学部材保持部２３ｃとの間隔は光学部材３０の厚みと略等しく、天面部２３上に光学部材３０を配置した際に、天面部２３と光学部材保持部２３ｃとの間に光学部材３０が挟持される。

挿入口部２４は、本体部２１の下面に形成され、本体部２１の内部と連通する開口部である。挿入口部２４の形状は、受発光保持部１０の底面部１６ａ，１６ｂと台座部１１の外形と略同一とされている。挿入口部２４は、発光部４０と受光部５０を搭載した受発光保持部１０が挿入される。また、挿入口部２４の一方の短辺側には、第１位置決溝２４ａが形成されている。

第１位置決溝２４ａは、受発光保持部１０の第１突起部１７に対応した位置、深さおよび形状で形成された溝である。受発光保持部１０が正しい向きで挿入口部２４から挿入された場合には、第１位置決溝２４ａに第１突起部１７を嵌挿して、正常位置まで受発光保持部１０を挿入することができる。受発光保持部１０が誤った向きで挿入口部２４から挿入された場合には、第１突起部１７がケース部２０と干渉して、正常位置まで受発光保持部１０を挿入することができない。

ここで、第１位置決溝２４ａは、ケース部２０の短辺側の側壁よりも外方に突出して設けられていることが好ましい。ケース部２０の短辺側には、上述したようにフランジ部２２が存在するため、第１位置決溝２４ａ形成しても強度を確保できる。ケース部２０の長辺側に第１位置決溝２４ａを設けると、本体部２１の側壁を厚くする必要があり小型化が困難となる。

第１開口部２５は、本体部２１の長辺側の一方の側面に形成された略矩形状の開口であり、下方の内周に規制部２５ａ，２５ｂが形成されている。規制部２５ａ，２５ｂは、第１開口部２５の下辺内周に形成された突起状部分であり、規制部２５ａ，２５ｂの間で露出する内周の距離を規定している。規制部２５ａ，２５ｂの間隔は、第１係止爪１５ａの幅と略同程度である。

第２開口部２６は、本体部２１の長辺側の他方の側面に形成された略矩形状の開口であり、下方の内周に規制部２６ａ，２６ｂが形成されている。規制部２６ａ，２６ｂは、第２開口部２６の下辺内周に形成された突起状部分であり、規制部２６ａ，２６ｂの間で露出する内周の距離を規定している。規制部２６ａ，２６ｂの間隔は、第２係止爪１５ｂの幅と略同程度である。

図４は、本実施形態の光センサ１００を組み立てた状態を示す模式斜視図である。図４に示したように、ケース部２０の天面部２３には光学部材３０が搭載されて、光学部材保持部２３ｃによって保持されている。受発光保持部１０は、挿入口部２４からケース部２０に挿入され、規制部２５ａ，２５ｂの間で第１係止爪１５ａが第１開口部２５の下辺に係止されている。また同様に図中裏側では、規制部２６ａ，２６ｂの間で第２係止爪１５ｂが第２開口部２６の下辺に係止されている。したがって、規制部２５ａ，２５ｂの間に露出された第１開口部２５の下辺は、本発明における第１係止部に相当し、規制部２６ａ，２６ｂの間に露出された第２開口部２６の下辺は、本発明における第２係止部に相当している。

規制部２５ａ，２５ｂの間隔と規制部２６ａ，２６ｂの間隔は、それぞれ第１係止爪１５ａと第２係止爪１５ｂの幅に相当しているので、受発光保持部１０の向きを誤って挿入口部２４に挿入した場合には、幅広の第１係止爪１５ａは幅が狭い規制部２６ａ，２６ｂの間には係止されない。これにより、第１突起部１７と第１位置決溝２４ａの嵌挿による誤組付け防止に加えて、幅広の第１係止爪１５ａの係止状態によって誤組付けを防止することができる。

図４に示したように、光センサ１００を正しく組み立てた状態では、第１開口部２５内で第１係止爪１５ａが下辺に係止され、第２開口部２６内で第２係止爪１５ｂが下辺に係止されている。したがって、発光部４０と受光部５０が正しい位置関係で組み立てられていることを外部から容易に確認することができる。また光センサ１００の底面では、挿入口部２４に形成された第１位置決溝２４ａに第１突起部１７が嵌挿されており、発光部４０と受光部５０が正しい位置関係で組み立てられていることを底面側から容易に確認することができる。

以上に述べたように、本実施形態の光センサ１００では、発光部４０と受光部５０の誤組付けを防止するとともに、組み立て後にも発光部４０と受光部５０の位置関係の正誤を容易に確認することが可能となる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２について、図面を参照して説明する。実施形態１と重複する内容は説明を省略する。図５は、本発明の光センサ１００における、受発光保持部１０の底面構造例を示す模式平面図である。

図５（ａ）は、一方の底面部１６ａにのみ第１突起部１７が形成されており、実施形態１と同様の構造例を示している。図５（ｂ）は、底面部１６ａに第１突起部１７が形成され、底面部１６ｂにも略矩形状の第２突起部１８ａが形成された例を示している。図５（ｃ）は、底面部１６ａに第１突起部１７が形成され、底面部１６ｂにも略半円形状の第２突起部１８ｂが形成された例を示している。図５（ｄ）は、底面部１６ａに第１突起部１７が形成され、底面部１６ｂにも略三角形状の第２突起部１８ｃが形成された例を示している。図５（ｂ）～（ｄ）の例では、第２突起部１８ａ～１８ｃに対応した位置と形状の第２位置決溝が挿入口部２４に形成されている。

図５（ｂ）～（ｄ）に示した例では、底面部１６ａとは反対側の底面部１６ｂにも第２突起部１８ａ～１８ｃが形成されており、第１突起部１７と第２突起部１８ａ～１８ｃは形状が異なり、同様に第１位置決溝２４ａと第２位置決溝は形状が異なっている。これにより、受発光保持部１０の向きを誤って挿入口部２４から挿入した場合に、底面部１６ａと底面部１６ｂの両側で第１突起部１７と第２突起部１８ａ～１８ｃを嵌挿できず、誤挿入を確実に防止することができる。

なお、今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０…受発光保持部
１００…光センサ
１１…台座部
１２…分離部
１３ａ…搭載面
１４ａ，１４ｂ…端子ガイド部
１５ａ…第１係止爪
１５ｂ…第２係止爪
１６ａ，１６ｂ…底面部
１７…第１突起部
１８ａ～１８ｃ…第２突起部
２０…ケース部
３０…光学部材
４０…発光部
５０…受光部
２１…本体部
２２…フランジ部
２２ａ…貫通孔
２３…天面部
２３ａ…発光側開口部
２３ｂ…受光側開口部
２３ｃ…光学部材保持部
２４…挿入口部
２４ａ…第１位置決溝
２５…第１開口部
２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ…規制部
２６…第２開口部
４１ａ，４１ｂ，５１ａ，５１ｂ…端子部

Claims (5)

1. 発光部から外部に所定波長の出射光を照射し、前記出射光のうち物体によって反射された反射光を受光部で受光する光センサであって、
   前記受光部と前記発光部を保持する受発光保持部と、
   下面に挿入口部が形成されて、前記挿入口部から前記受発光保持部が挿入されて内部に前記受発光保持部を収容するケース部を備え、
   前記挿入口部には第１位置決溝が形成されており、前記受発光保持部の底面部には前記第１位置決溝と対応する形状の第１突起部が形成されていることを特徴とする光センサ。
2. 請求項１に記載の光センサであって、
   前記受発光保持部は、前記底面部から上方に突出して前記ケース部内に収容される台座部を備え、前記台座部上に前記受光部および前記発光部を搭載していることを特徴とする光センサ。
3. 請求項１または２に記載の光センサであって、
   第２位置決溝および第２突起部をさらに備え、前記第１位置決溝と前記第２位置決溝は形状が異なり、前記第１突起部と前記第２突起部は形状が異なっていることを特徴とする光センサ。
4. 請求項１から３の何れか一つに記載の光センサであって、
   前記第１位置決溝および前記第１突起部は、前記ケース部の側壁よりも外方に突出して設けられていることを特徴とする光センサ。
5. 請求項１から４の何れか一つに記載の光センサであって、
   前記ケース部には、第１係止部と第２係止部が形成されており、
   前記受発光保持部には、前記第１係止部に係止される第１係止爪と、前記第２係止部に係止される第２係止爪が形成されており、
   前記第１係止爪と前記第２係止爪は、形状が異なっていることを特徴とする光センサ。

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