JPH0315129A - 反射型光センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 本発明は、発光素子および受光素子が外装体の内部に設
けられた反射型光センサに関する．く従来の技術〉 従来のこの種の反射型光センサとして第８図に示すよう
なものが知られている． 図例の反射型光センサ５０は、発光ダイオードなどの発
光素子５１と、受光ダイオードなどの受光素子５２と、
発光素子用集束レンズ５３と、受光素子用集束レンズ５
４とを備えた構威であり、これらは外装体としてのモー
ルド樹脂５５の内部に設けられている． そして、発光素子５ｌおよび受光素子５２は、モールド
樹脂５５内において斜め姿勢に取り付けられており、発
光素子５ｌから出射した光を被検出物５６に対して斜め
から照射する一方、被検出物５６により所定の角度で反
射された光が受光素子５２に入射させられるようになっ
ている． 〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来の反射型光センサ５０において
は、発光素子５ｌと受光素子５２のそれぞれに一つずつ
集束レンズ５３．　５４を用いており、部品点数，Ａｌ
ｌ立工数が多い．しかも、発光素子５Ｉと受光素子５２
の対向角度およびそれぞれに対する集束レンズ５３．　
５４の光軸調整を被検出物５６との距離を考慮して設定
する必要があって、組立作業が煩雑な点も指摘される． く発明の目的〉 本発明は、このような事情に鑑みて創案されたもので、
部品点数および組立工数の削減と、組立作業の容易化を
図ることを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、このような目的を達成するために、発光素子
および受光素子が外装体の内部に設けられた反射型光セ
ンサにおいて、次のような構成をとる． 本発明の反射型光センサは、発光素子からの出射光を外
部の被検出物側へ導くレンズ部と、前記被検出物により
反射された反射光を前記受光素子側へ導くレンズ部とを
有する平板形光学素子を備えていることに特徴を有する
。

また、反射型光センサにおいて、前記外装体をモールド
樹脂としたシングルインライン構造に構戒してもよい． さらに、モールド樹脂からなる外装体においては、その
発光素子の光出射面および受光素子の受光面に対応する
部分に、前記平板形光学素子のレンズ部を一体に形成し
てもよい。

く作用〉 上記構成において、発光素子からの出射光は平板形光学
素子の一方レンズ部を通して外部の被検出物側へ投光さ
れる。一方、前記被検出物で反射された光は前記平板形
光学素子の他方レンズ部を通して外装体内部の受光素子
へ集束され、受光される。

そして、複数のレンズ部を持つ平板形光学素子だと、計
二つの集束レンズを用いた従来よりも部品点数および組
立工数が少なくて済む．く実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。第１図ないし第４図に本発明の一実施例を示している
．この実施例では、いわゆるハーメチソクシール構造と
した反射型光センサを例に挙げる． 図例の反射型光センサ１は、円盤状基板ｌＯの上面に形
成された凸部１１の側面中途部に端面出射型発光ダイオ
ード．半導体レーザなどの発光素子２が実装されている
とともに、この円盤状基板１０の凸部１１の上面にフォ
トダイオードなどの受光素子３が実装され、かつ、円盤
状基板ＩＯの上面に装着された鏡面状内周面を有する円
筒状キャノブｌ２の上方開口窓ｌ３側に、二つの凸レン
ズ機能を持つ凸形のフレネルレンズ部４１．　４２を有
する一枚の平板形光学素子４が図示しない支柱を介して
支持された構造である。

平板形光学素子４はフレ不ルレンズ部４１．　４２が発
光素子２，受光素子３側に位置するように配置されてい
る。請求項に記載の外装体は円盤状基板１０および円筒
状キャップｌ２で構成されている。なお、平板形光学素
子４は円筒状キャノプｌ２の開口窓ｌ３に取り付けても
かまわない。

また、図中、５は発光素子２のモニタ用受光素子であり
、このモニタ用受光素子５からの信号に基づいて発光素
子２の駆動電流を図示しない制御回路で制御できるよう
にしている。１４〜１６はビン形のリードであり、その
うちの二本のリード１４１５は発光素子２と受光素子３
の各一方電極に対して適宜のボンディングワイヤ（図示
省略）を介して接続され、残りのり一ド１６は発光素子
２と受光素子３の各他方電極が電気的に接着された円盤
状基板１０に対して電気的に接続されている。

そして、発光素子２の光出射面および受光素子３の受光
面は平板形光学素子４の光軸に対して垂直となるように
配向されているとともに、受光素子３の受光面は発光素
子２の光出射面よりも平板形光学素子４側に位置されて
いる。平板形光学素子４は、ガラスなどの透明基板上に
、所定のレンズ形状を持つよう戒形された樹脂を被着し
てなるものである． ところで、発光素子用のフレネルレンズ部４ｌは、発光
素子２からの出射光を反射板６の所定位置に正確に導く
必要があるので、発光素子用のフレ不ルレンズ部４ｌは
、収差がいわゆるＲＭＳでλ／１４以下の高性能レンズ
とするのが望ましい。一方の受光素子用のフレネルレン
ズ部４２は、反肘板６からの反射光の一部を受光素子３
に対して効率良く導くだけでよいので、受光素子用のフ
レネルレンズ部４２は、前記発光素子用のもののように
高性能とする必要はなく、゛発光素子用のものに比べて
同等もしくはそれ以下にできる。但し、レンズ径に関し
ては、発光素子用のフレネルレンズ部４ｌの直径を５０
０μｍ程度とし、受光素子用のフレネルレンズ部４２の
直径は発光素子用のそれに比べて同等もしくはそれ以上
に大きくして、より多くの反射光を集光できるようにす
るのが望ましい。

また、平板形光学素子４の配置に関しては、発光素子２
の光軸と発光素子用のフレネルレンズ部４１の光軸との
位置合わせを高精度に行えばよく、受光素子３の光軸と
受光素子用のフレネルレンズ部４２の光軸との位置合わ
せはあまり高精度に行う必要はない。したがって、二つ
のフレネルレンズ部４１．　４２の形成時においても、
両者の位置関係を高精度に管理する必要がないので、製
作が容易となる． 次に、反射型光センサ１の動作を説明する。

発光素子２から出射される拡散光が平板形光学素子４の
一方フレネルレンズ部４ｌにより集束されて、反射板６
が存在する外部へ実線矢印のように投光される。この光
は反射板６で反射されて反射型光センサｌｌＩ！！ｌへ
拡散されながら戻ることになるが、破線矢印で示す一部
の反射光が円筒状キャノブ１２内の平板形光学素子４の
他方フレネルレンズ部４２により集束されて、受光素子
３へ入射させられることになる． ここで、第３図に示すように、発光素子用のフレネルレ
ンズ部４ｌを発光素子２からの出射光をコリメート光と
する機能を持つ構造とし、反射板６の前方に物体７を配
置した場合、物体７の外形が大きくなればなる程、物体
７による光散乱量が増加して受光素子３の受光光量が減
少する一方、物体７の外形が小さくなればなる程、物体
７の光散乱量が減少して受光素子３の受光光量が増加す
ることになる。つまり、予め、受光素子３の受光光量と
、物体マの大きさとを対応づけていれば、物体７の大き
さを測定できるようになる。

また、第４図に示すように、発光素子用のフレネルレン
ズ部４１を発光素子２からの出射光を拡散光とする機能
を持つ構造とし、反射板６を矢印方向に進退可能に支持
させておいて、反射板６を反射型光センサｌに対して遠
近移動させた場合、反射板６が発光素子２から遠くなれ
ばなる程、受光素子３への入射光が減少する一方、反射
板６が発光素子２に近づく程、受光素子３への入射光が
増加するようになる。つまり、予め、受光素子３の受光
光量と、反射型光センサ１に対する反射仮６の離間距離
を対応づけていれば、反射型光センサ１に対する反射板
６の遠近距離が測定できるようになる。

ところで、上記実施例のように受光素子３の受光面を発
光素子２の光出射面よりも前方に配置していれば、発光
素子２から出射する光の拡散光が受光素子３へ入射する
のを防ぐことができ、受光素子３から出力される電気信
号のＳ／Ｎ比が向上するといったメリソトがある． 第５図ないし第７図に本発明の他の実施例を示している
。この実施例では、外装体をモールド樹脂としたシング
ルインライン構造の反射型光センサを例に挙げている．
発光素子２としては、発光ダイオードを採用している。

具体的に、いずれの例でも、シリコン基板などの絶縁性
基板８の上面に導電性膜（図示省略）を形戒して、この
導電性膜上に発光素子２および受光素子３を並べて搭載
し、この絶縁性基＋Ｉｉ．８の下面を帯状のリード１４
〜ｌ６の各一端部分上面に跨るように搭載し、各リード
１４〜ｌ６の他端部分のみが露出するように光透過性の
モールド樹脂９でもって被覆した構造になっている。な
お、発光素子２および受光素子３の各一方電極は、それ
ぞれボンディングワイヤ１７．　１８を介して両端のり
ードｌ４１５に対応して個別に電気的に接続され、発光
素子２および受光素子３の各他方電極は絶縁性基板８上
の導電性膜およびボンディングヮイヤｌ９を介して中央
のり一ドｌ６に共通に電気的に接続されている． そして、第５図では、このモールド樹脂９の一面に第２
図に示すような平板形光学素子４をそのフレネルレンズ
部４１．　４２が外側に位置するように透明樹脂などで
接着した構造を示している。また、第６図では、モール
ド゛樹脂９の一面において発光素子２の光出射面および
受光素子３の受光面に対応した位置に二つのフレネルレ
ンズ部４１．　４２を一体に形威した構造を示しており
、さらに、第７図では、モールド樹脂９の一面に凹部９
ｌを形威し、この凹部内にフレネルレンズ部４１．　４
２の突起（ブレーズ）が臨むように平板形光学素子４を
モールド樹脂９に透明樹脂などで接着し、凹部９ｌ内に
Ｎ２などのガスを封入した構造としている．このように
、反射型光センサ１をシングルインライン構造とすれば
、上記ハーメチソクシール構造のものに比べて量産性に
優れているとともに、軽薄化に優れ、しかも平板形光学
素子４の実装作業が簡単になる．このことに加え、第６
図の実施例では、モールド樹脂９と平板形光学素子４と
を一体化しているので、部品点数および組立工数をさら
に削減することができ、また、第７図の実施例では、フ
レネルレンズ部４１．　４２の突起を外部に露出してい
ないので、突起間にゴミなどが詰まることがないととも
に、損傷を回避できる．上記総ての実施例においては、
平板形光学素子４のレンズ部を、凸形のフレネルレンズ
パターンであるとして説明しているが、本発明はこれに
限定されず、凹形のフレネルレンズパターンや一般的な
凹レンズ，凸レンズとしてもかまわない。但し、実施例
で説明したように、平板形光学素子４のレンズ部をフレ
ネルレンズパターンとした場合、焦点距離を通常の凸レ
ンズとした場合に比べて大幅に短くできるので、装置全
体の小型化に貢献できる． 〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明では、従来二つ用いていた
集束レンズを一つの平板形光学素子としたから、部品点
数および組立工数を削減できるようになり、さらに、平
板形光学素子を用いることによって光軸調整作業が行い
やすくなるなどの効果も奏する．

【図面の簡単な説明】

第ｌ図ないし第４図は本発明の一実施例にかかり、第１
図はハーメチックシール構造の反射型光センサを略示し
た縦断面図、第２図は平板形光学素子の平面図、第３図
および第４図は反射型光センサの使用例を説明するため
の説明図である。 第５図ないし第７図は本発明の他の実施例にかかるシン
グルインライン構造の反射型光センサをそれぞれ示して
おり、第５図は平板形光学素子を分離した状態の斜視図
、第６図および第７図は縦断面図である。 また、第８図は従来例にかかる反射型光センサの構戒原
理図である． ２・・・発光素子、　　　　　３・・・受光素子、４・
・・平板形光学素子、 ４１．４２・・・フレネルレンズ部、 ８・・・絶縁性基板、 ９・・・モールド樹脂．

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光素子および受光素子が外装体内部に設けられ
   た反射型光センサにおいて、 発光素子からの出射光を外部の被検出物側へ導くレンズ
   部と、前記被検出物により反射された反射光を前記受光
   素子側へ導くレンズ部とを有する平板形光学素子を備え
   ていることを特徴とする反射型光センサ。
2. （２）前記外装体がモールド樹脂からなるシングルイン
   ライン構造に構成されていることを特徴とする請求項第
   １項に記載の反射型光センサ。
3. （３）前記モールド樹脂からなる外装体において発光素
   子の光出射面および受光素子の受光面に対応する部分に
   、前記平板形光学素子のレンズ部が一体に形成されてい
   ることを特徴とする請求項第２項に記載の反射型光セン
   サ。