JPH0799339A - 光結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通過路上の被検出物の有無を無接点で検出す
る光結合装置において、製造工程の簡素化並びに外装ケ
ースのコストダウンを図る。 【構成】 通過路８上の被検出物の有無を無接点で検出
する光結合装置において、外装ケース１０に収納される
発光素子２及び受光素子６と、前記発光素子２及び受光
素子６の各上方に配置され、上面にプリズム状の反射面
２４，２５を形成し、前記両反射面２４，２５間を通過
路８とする発光側導光体１６及び受光側導光体１７とを
備え、前記外装ケース１０及び発光側導光体１６並びに
受光側導光体１７とを透光性樹脂にて一体成形してなる
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通過路上の被検出物の
有無を無接点にて検出する透過型光結合装置（フォトイ
ンタラプタ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の外部接続用コネクタ１を搭載した
光結合装置は、図３の如く、発光素子２をリードフレー
ム３に搭載し、金線等のボンデイングワイヤ４にて電気
的接続をとり、これを透光性樹脂にてモールドして発光
側透光樹脂体５を形成し、同様に、受光素子６をリード
フレーム３に搭載し、ボンデイングワイヤ４にて電気的
接続をとり、これを透光性樹脂にてモールドして受光側
透光樹脂体７を形成し、両透光樹脂体５，７を通過路８
を挟んで対向し、基板９上に実装し、これらを遮光性樹
脂からなる外装ケース１０に収納していた。

【０００３】ここで、コネクタ１およびリードフレーム
３は、前記基板９に半田付けされていた。

【０００４】なお、図中、１１ａ，１１ｂは光の通過窓
（スリット）であり、１２は基板９を外装ケースに固定
する封止樹脂であり、１４ａ，１４ｂは集光レンズであ
り、１５は半田である。

【０００５】上記の光結合装置において、通過路８内に
被検出物が存在しないときは、発光素子２からの光は、
発光側透光樹脂体５、スリット１１ａ、通過路８および
スリット１１ｂを通過して、受光素子６に入射される。
一方、通過路８内に被検出物が存在するときは、発光素
子２からの光は、通過路８内で被検出物に遮られ、受光
素子６に入射しない。これにて、通過路８内の被検出物
の有無を無接点で検出する。

【０００６】上述したように、従来のコネクタ付光結合
装置においては、発光側透光樹脂体５と受光側透光樹脂
体７が別々に製造されるため、製造工程の短縮化の制約
となっていた。

【０００７】また、これらの電気的な接続をとるには、
専用の基板９が必要となるが、この基板９の実装作業で
は、両リードフレーム３を電気的に接続するだけでな
く、その下端部を機械的に支持する必要がある。このた
め、リードフレーム３の基板９への挿入工程および半田
付け工程等が必要となる。そうすると、自動組立て対応
は際めて難しいものであった。

【０００８】このような従来技術の欠点を解消するもの
として、同出願人の実願平４−２６２０６号（１９９２
年４月２２日出願）に示される光結合装置がある。

【０００９】該光結合装置は、図４の如く、外装ケース
１０内のリードフレーム３に発光素子２及び受光素子６
が面一に搭載され、各素子２，６の上方に光学的に結合
するよう光を導く発光側導光体１６及び受光側導光体１
７を設け、各導光体１６，１７の各素子２，６に対向す
る各下面に集光レンズ１８，１９を形成し、かつ各素子
２，６を封止する各透光樹脂体５，７の上面に集光レン
ズ２０，２１を形成してなる構成である。

【００１０】上記構成によれば、発光素子２及び受光素
子６をリードフレーム３に面一に搭載できるため、これ
らの搭載工程及びその後のワイヤボンディング工程を同
時にしかも自動的に行い得る。しかも、図３の従来例の
ように、リードフレーム３を基板９に挿入する工程や半
田付け工程を省略でき、製造工程の大幅な短縮化を達成
できる。加えて、各導光体１６，１７の下面及び各透光
樹脂体５，７の上面にレンズ１８，１９，２０，２１を
形成しているので、受発光素子２，６間の光路が長くな
ることによる光の減衰率を軽減できる。

【００１１】以上では、外部接続用コネクタを有する光
結合装置について説明したが、以下に、前記外部接続用
コネクタを有さない光結合装置について図５に従って説
明する。なお、図５（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）
は縦断面図であり、同図（ｃ）は下面図である。

【００１２】該光結合装置は、同出願人の特願平４−２
５０９７５号（１９９２年９月２１日出願）に示される
ものである。

【００１３】図５に示すように、本提案例の光結合装置
は、外装ケース１０の下部に樹脂モールドタイプの発光
素子２及び受光素子６が並置して収納され、さらに、前
記両素子２，６の発光面側及び受光面側をそれぞれ外方
に開放する発光側開放部３１及び受光側開放部３２が形
成されている。なお図中、３３，３４は両素子２，６の
りードであり、３５は両素子２，６を外装ケース１０に
固定する樹脂である。そして、前記外装ケース１０の上
部には、発光素子２からの照射光を通過路８上に導く発
光側導光体１６と、該発光側導光体１６にて通過路８上
に導かれた光を反射させて受光素子６に導く受光側導光
体１７が上方に突出して形成されている。ここで、外装
ケース１０は遮光性樹脂により形成されている。

【００１４】また、前記発光側導光体１６及び受光側導
光体１７は、透光性樹脂によって形成され、前記両導光
体１６，１７の先端部は発光素子２からの光を反射する
ようにプリズム状の反射面２４，２５が形成されてい
る。

【００１５】なお、被検出物の有無は、上記照射光が通
過路８にて遮断されるか否かによって検知される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４，
５に示す光結合装置は、前記発光側導光体１６及び受光
側導光側１７を、外装ケース１０の形成時に、二色金型
成形法、すなわち二種の異なる樹脂を順次成形する方
法、ここでは前記両導光体１６，１７を透光性樹脂にて
形成後、これらを二色成形金型の所定の位置に対向さ
せ、この周囲に遮光性樹脂を射出して外装ケース１０を
つくり、一体的に形成している。このため、図４に示す
光結合装置では図３に示す光結合装置に比較して、製造
工程の大幅な短縮化が達成できる一方、外装ケース１０
を二色成形で形成する必要があるため、前記外装ケース
１０はコストアップとなった。また、図５に示す光結合
装置においても、外装ケース１０を二色成形で形成する
必要があり、コストアップとなった。これは、二色成形
品が部材として高価ものとなるためである。

【００１７】本発明は、上記課題に鑑み、製造工程の簡
素化並びに外装ケースのコストダウンを図り、低価格の
光結合装置の提供を目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の光結合装置は、
通過路上の被検出物の有無を無接点で検出する光結合装
置において、外装ケースに収納される発光素子及び受光
素子と、前記発光素子及び受光素子の各上方に配置さ
れ、上面にプリズム状の反射面を形成し、前記両反射面
間を通過路とする発光側導光体及び受光側導光体とを備
え、前記外装ケース及び発光側導光体並びに受光側導光
体とを透光性樹脂にて一体成形してなることを特徴とす
るものである。

【００１９】また、請求項１記載の光結合装置におい
て、前記発光素子と受光素子とを外装ケースに収納保持
し、かつ、前記受発光素子の載置間を遮光する遮光性樹
脂を有してなることを特徴とするものである。

【００２０】

【作用】このように本発明の請求項１記載の光結合装置
は、外装ケースに収納される発光素子及び受光素子と、
前記発光素子及び受光素子の各上方に配置され、上面に
プリズム状の反射面を形成し、前記両反射面間を通過路
とする発光側導光体及び受光側導光体とを備え、前記外
装ケース及び発光側導光体並びに受光側導光体とを透光
性樹脂にて一体成形してなる構成なので、製造工程の簡
素化が可能となり、また二色成形にたいして、一色成形
にて形成できることから、外装ケースのコストダウンが
図れるため、低価格の光結合装置を提供できる。

【００２１】また、請求項２記載の光結合装置は、発光
素子と受光素子とを外装ケースに収納保持し、かつ、前
記受発光素子の載置間を遮光する遮光性樹脂を有してな
る構成なので、発光素子からの照射光が両導光体を介さ
ずに直接受光素子に入射するという不都合を防止でき
る。さらに、別途、両素子の収納保持用の部材または両
素子の載置間における遮光用の部材を必要とせず、コス
トメリットがある。

【００２２】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す光結合装置の
縦断面図である。

【００２３】図示の如く、本実施例のコネクタ付透過型
光結合装置（フォトインタラプタ）は、通過路８の被検
出物の有無を無接点で検出するものであって、外装ケー
ス１０内の同一平面上に並置されたリードフレーム３上
に、発光素子２及び受光素子６が面一に搭載され、前記
発光素子２及び受光素子６の各上方には、前記発光素子
２からの光を前記通過路８へ導く発光側導光体１６及び
前記通過路８からの光を受光素子６に導く受光側導光体
１７を備えており、これにより前記発光素子２及び受光
素子６の光学的結合を行うものである。

【００２４】前記外装ケース１０及び発光側導光体１６
並びに受光側導光体１７は、可視光カット（赤外光透
過）の透光性樹脂、例えばポリカーボネイト，アクリル
樹脂等を用いて射出成形等の方法により一体成形してな
る構成である。

【００２５】上記構成によれば、図４に示す先願の光結
合装置では二色金型成形法にて一体的に形成していた導
光体１６，１７及び外装ケース１０を、透光性樹脂を用
いて射出成形等の方法により一体成形してなる構成なの
で、製造工程が簡略化されるとともに、二色成形にたい
して、一色成形にて形成できることから、外装ケース１
０のコストダウンが図れる。

【００２６】また、図中、２２は、発光素子２からの直
接光が受光素子６に進入するのを防止する遮光柱であ
り、該遮光柱２２間近傍はリードフレーム３の外装ケー
ス１０への装置後、リードフレーム固定用兼遮光用の遮
光性樹脂２３にて封止される。このように、発光素子２
と受光素子６とを外装ケース１０に収納保持し、かつ、
前記受発光素子２，６の載置間を遮光する遮光性樹脂２
３を有する構成なので、発光素子２からの照射光が両導
光体１６，１７を介さずに直接受光素子６に入射すると
いう不都合を防止できる。さらに、別途、外装ケース１
０に両素子２，６の収納保持用の部材または両素子２，
６の載置間における遮光用の部材を必要とせず、コスト
メリットがある。

【００２７】前記リードフレーム３の一端部には、後述
する透光樹脂体５，７をモールドした後に、外部装置と
の出入力を行うコネクタ１が半田付けされ、前記遮光性
樹脂２３にて封止される。

【００２８】前記発光素子２は、例えば赤外発光ダイオ
ードが用いられ、また前記受光素子６は、例えばアナロ
グ出力用のフォトトランジスタが用いられ、これらは、
前記リードフレーム３の上面に銀ペースト等によりダイ
ボンドされる。ここで、前記発光素子２と受光素子６と
は通常面一にダイボンドされる。

【００２９】尚、前記発光素子２及び受光素子６は、そ
れぞれ金線等にてワイヤボンドした後、各素子２，６周
囲は透光性樹脂にて被覆されて発光側透光樹脂体５及び
受光側透光樹脂体７が形成される。該発光側透光樹脂体
５及び受光側透光樹脂体７の上面には、それぞれ内方の
発光素子２からの光を前記発光側導光体１６へ集光する
レンズ２０及び前記受光側導光体１７からの光を内方の
受光素子６へ集光する集光レンズ２１が形成される。前
記発光側透光樹脂体５及び受光側透光樹脂体７は、それ
ぞれ前記発光素子側導光体１６及び受光側導光体１７の
下方の位置に配置される。

【００３０】前記各導向体１６，１７の前記各素子２，
６に対向する下面には、発光素子２からの光を上方へ集
光し、あるいは受光側導光体１７内の光を受光素子６へ
集光するための集光レンズ１８，１９が夫々形成されて
おり、また前記各導向体１６，１７の上面には、発光素
子２からの上方への光を受光側導光体１７方向へ反射さ
せ、あるいは発光側導光体１６方向からの光を受光素子
６の下方へ反射させるよう、４５°に傾斜されたプリズ
ム効果を有する反射面２４，２５が夫々形成されてい
る。これは、前記導光体１６，１７の材料たる樹脂と周
囲空気との屈折率の比率により、臨界角４５°の傾斜角
度で光を全反射させている。なお、図中、２６は光路で
ある。

【００３１】図２は本発明の他の実施例を示す図であ
り、図（ａ）は平面図であり、図（ｂ）は縦断面図であ
り、図（ｃ）は下面図である。本実施例の光結合装置は
外部接続用コネクタを有さない光結合装置であり、図５
に示す先願の光結合装置と相違する点のみ説明する。

【００３２】図２の如く、本実施例の光結合装置は、外
装ケース１０及び発光側導光体１６並びに受光側導光体
１７とを、上記実施例と同様、可視光カットの透光性樹
脂を用いて射出成形等の方法により一体成形してなる構
成である。

【００３３】ここで、前記外装ケース１０を透光性樹脂
にて形成した場合には、発光素子２からの照射光が両導
光体１６，１７を介さずに直接受光素子６に入射すると
いう光が発生し、不都合を生じる。この光を遮断するた
め、前記外装ケース１０は、該外装ケース１０における
両素子２，６の載置間に相当する部分に溝部４１が設け
られ、該溝部４１には遮光性樹脂２３が注入されてな
る。ここで、該遮光性樹脂２３は両素子２，６を外装ケ
ースに固定するための固定用の樹脂を兼ねている。

【００３４】上記構成によれば、図５に示す光結合装置
では二色金型成形法にて一体的に形成していた導光体１
６，１７及び外装ケース１０を、透光性樹脂を用いて射
出成形等の方法により一体成形してなる構成なので製造
工程の簡素化が可能となり、また二色成形にたいして、
一色成形にて形成できることから、外装ケースのコスト
ダウンが図れるため、低価格の光結合装置を提供でき
る。

【００３５】また、発光素子２と受光素子６とを外装ケ
ースに収納保持し、かつ、前記受発光素子２，６の載置
間を遮光する遮光性樹脂２３を有してなる構成なので、
発光素子２からの照射光が両導光体１６，１７を介さず
に直接受光素子６に入射するという不都合を防止でき
る。さらに、別途、両素子２，６の収納保持用の部材ま
たは両素子２，６の載置間における遮光用の部材を必要
とせず、コストメリットがある。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１記載の
光結合装置によれば、外装ケース及び発光側導光体並び
に受光側導光体とを透光性樹脂にて一体成形してなる構
成なので、製造工程の簡素化が可能となり、また外装ケ
ースのコストダウンが図れ、安価が光結合装置が得られ
る。

【００３７】また、請求項２記載の光結合装置によれ
ば、発光素子からの照射光が両導光体を介さずに直接受
光素子に入射するという不都合が防止される。さらに、
別途、両素子の収納保持用の部材または両素子の載置間
における遮光用の部材を必要とせず、コストメリットが
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光結合装置の縦断面図
である。

【図２】本発明の他の実施例を示す図であり、図（ａ）
は平面図であり、図（ｂ）は縦断面図であり、図（ｃ）
は下面図である。

【図３】従来の光結合装置を示す縦断面図である。

【図４】先願の光結合装置を示す縦断面図である。

【図５】先願の光結合装置を示す図であり、図（ａ）は
平面図であり、図（ｂ）は縦断面図であり、図（ｃ）は
下面図である。

【符号の説明】

２ 発光素子 ６ 受光素子 ８ 通過路 １０ 外装ケース １６ 発光側導光体 １７ 受光側導光体 ２３ 遮光性樹脂 ２４，２５ 反射面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通過路上の被検出物の有無を無接点で検
   出する光結合装置において、外装ケースに収納される発
   光素子及び受光素子と、前記発光素子及び受光素子の各
   上方に配置され、上面にプリズム状の反射面を形成し、
   前記両反射面間を通過路とする発光側導光体及び受光側
   導光体とを備え、前記外装ケース及び発光側導光体並び
   に受光側導光体とを透光性樹脂にて一体成形してなるこ
   とを特徴とする光結合装置。
2. 【請求項２】 前記発光素子と受光素子とを外装ケース
   に収納保持し、かつ、前記受発光素子の載置間を遮光す
   る遮光性樹脂を有してなることを特徴とする請求項１記
   載の光結合装置。