JPS607498Y2 - 光電変換素子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は光電検出装置に用いる光電変換素子に関する
。

光電検出装置は投光部・受光部間で光の投受を行い、こ
の投受が物体による反射によってなされたり、遮光によ
って中断されたりすることを検出し、これに基づいて当
該物体を検知するものである。

投光部では電気エネルギを光エネルギに変換する発光ダ
イオード等の光電変換素子が、受光部では光エネルギを
電気エネルギに変換するフォトトランジスタ等の光電変
換素子がそれぞれ用いられる。

光電検出装置には透過型および反射型がある。

透過型光電検出装置は、例えば第１図に示すように、投
光器１ａおよび受光器２ａを対向して配置する。

投光器１ａは受光器２ａに光線を照射し、受光器２ａは
それを受光し、この間をよぎる物体による受光の中断を
検出して、この物体を検出するのである。

この投光器１ａの発光素子（例えば発光ダイオード）１
０ａは第２図のように形成される。

すなわち発光素子のペレット１００が台座１０１の中央
に据えられ、金線等のワイヤ１０４で端子１０３に接続
されている。

このワイヤ１０４は２５〜４０μの径であり非常に弱く
、振動、衝撃等で断線しやすい。

そのため透明なシリコン樹脂脂１０５をを台座１０１上
に落とし、ワイヤ１０４を保護するとともにペレット１
００の酸化防止を行っている。

この樹脂１０５は当初流動性があるので表面張力によっ
て所定半径の球面をもって固着する。

この半径は樹脂の滴下量により任意に設定できる。

なお、１０２は台座１０１のつば部、１０６．１０７は
リードである。

ペレット１００からは樹脂１０５の球面に向って光線が
照射され、その一部が矢印イに示すように屈折されてこ
の球面から放射状に進行する。

この放射状の光線はレンズ等により収束され一様な光線
として光軸上の受光器２ａ（第１図参照）に投射される
。

ところで、ペレット１００から発射された光線は樹脂１
０５の球状の界面−反射する。

例えば、入射角が臨界角θ。（樹脂の屈折率・ １ ｎを１．４０とするとθ。

＝ｓｔｎ ’Ｙ祐＝４５．５°）以上のときか、矢印口
に示すようにまず球面で反射し、そののち台座１０１で
反射し、再び球面に入射する。

そして、この入射角は臨界角以下であるから、光線の一
部が屈折して球面から放射されるのである。

ところが、この屈折光線は前述した放射状の光線とちが
い光軸上に収束されない。

したがって、第１図に示すように、このように発光素子
１０ａを用いた投光器１ａ円正規な光軸から角度θだけ
傾けていくと、第３図に示すように受光器２ａの出力は
３つの極大値を有してしまう。

すなわちθ＝０付近の極大は、前述した直接に球面から
放射状に進行する光軸によるものであり、傾むいた角度
での極大は一旦この球面で反射したのち球面から放射さ
れた光線によるものである。

このように、従来の発光素子１０ａを用いた投光器１ａ
は、銃脂１０５の界面での反射によって、第３図に示す
ような、指向特性を有する。

ここで、例えば受光器１ａの動作レベルを３９ｍＶとす
れば、投光器１ａがイの角度範囲の他に、口。

への範囲でも動作することになり、誤って口、への角度
で投光器１ａを取付けてしまうこともある。

その結果、動作不安定を招くことになる。また、フォト
トランジスタ等の受光素子も構造としては第２図と同様
であるため、樹脂界面の反射による上述の不具合が同様
に生じる。

（なぜならば、この場合、光線は第２図に矢印４９口の
示す光路を逆進するからである）。

この考案は、上記に鑑み、樹脂界面の反射に起因する不
具合を除去した光電検出装置の光電変換素子を提供する
ことを目的とする。

以下、この考案の実施例について説明する。

第４図はこの考案に係る発光素子を用いた透過型光電検
出装置の投光器１を示している。

第４図において、投光器１は、発光素子１０およびレン
ズ１１３等を有して所定光線を発射するヘッド１１と、
回路部を収納するケース１２と、外部との電気的な接続
を行うケーブル１３とからなっている。

ヘッド１１では、レンズホルダ１１２がレンズ１１３等
の光学系および発光素子１０が実装されたプリント基板
１１５を挟着支持するとともに、光路１１４を形成して
いる。

このレンズホルダ１１２はカバー１１１に覆われている
。

なお、プリント基板１２３は図示しない回路部を実装す
るためのものである。

またネジ穴１２１，１２２はケース１２を取付部材１４
に取付けるためのもので、投光器１はこの部材１４によ
って所定箇所に取り付けられる。

またケーブルホルダ１３１はケーブル１３を保護するた
めのものである。

第５図は発光素子１０を示している。

なお、第５図において第２図と対応する箇所には対応す
る番号を付し説明を省略する。

すなわち、発光素子１０の特徴とするところは、台座１
０１にキャップ１０８を嵌入している点である。

このキャップ１０８は第６図にも示すように、黒い樹脂
で円筒形に成形されている。

また、イで示す光軸上に円形の透光穴１０９が設けられ
ている。

この穴１０９は樹脂１０５表面に接近して配置され、か
つ樹脂１０５表面側の穴径が小さくなつようにテーパを
付けて、樹脂１０５界面で反射されず直接に放射される
光線をより多くの穴１０９から透過させている。

すなわち第６図に示すように、テーパがない場合には点
線のように光線が制限されてしまうが、テーパを設けた
ことにより実線のようにより多くの直接放射光線を発射
することができ、光量の増大に寄与している。

また、穴１０９の径を大きくすると、台座１０１で反射
した光線がより透過してしまう、逆に余りこの穴径を小
さくすると、透過する光量が小さくなってしまう。

実験によれば、径を０．８ｍｍとしたとき、最も好まし
い動作結果を得ることができた。

第３図の点線は、第１図に示す実験とこの実施例につい
て行った結果を示している。

この図から明らからように、θ＝０の受光出力がやや低
下するものの、従来両サイドに現われていた極大部が除
去されている。

したがって、指向性が向上し、投光器１の方向を誤って
取り付けて動作を不安定とすることがない。

また、複数の光電検出装置を並列させる場合でも相互干
渉をおこすことがないため取り付はスペースを大とする
必要がない。

穴１０９の直径を同一としてテーパを設けない場合には
、第３図の一点鎖線に示すように光の強度が点線の場合
と比較して劣ってしまう。

このよううにテーパを設けてことは光強度の改善につい
て著しい効果をもたらしいる。

第７図はこの考案をマーク検出用の反射型光電検出装置
３に適用した他の実施例を示している。

なお、第７図において第４図と対応する箇所には対応す
る番号を付し説明を省略する。

すなわち、この発光素子１０は第５図および第６図に示
すようなキャップ１０８を有するものであり、樹脂１０
５の界面（第２図参照）で反射した光線の放射は減衰さ
れている。

したがってレンズ１１３ａからは第３図点線で示すよう
な指向性で光線が発射され、この光線が図示しない被検
出面に投射される。

この被検出面には地色と異なる色でマークが付けらてい
る。

受性素子１１６はこの被検出綿で反射された光線をレン
ズ１１３ｂを介して受光器マークと地色とを検出する。

前述したように、レンズ１１３ａから放射される光線は
指向性が優れているから、マークが小さくてもまた、マ
ークと地色の色差が小さでも確実にこのマークを検出す
ることができ、精度の向上が図れる。

なお、１１６はスペーサである。

以上、実施例について説明したように、この考案によれ
ば、透明樹脂の界面の光線反射に起因すれば指向性の低
下を改善した光電変換素子を実現でき、それに起因して
生じていた光電検出装置の動作不安定が検出精度の低等
を改善することができる。

なお、この考案は発光素子に限られるものでなく、透明
樹脂を用いてワイヤおよびペレットの保護を行う構成の
受光素子にも適用できることはもちろんである。

また、キャップ１０８の色は黒に限限られるものではな
く、要するにキャップ１０８表面の光学的反射係数を小
として不必要な反射を減少させるものであればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を説明するための模式図、第２図は従来
の発光素子を示す正面図、第３図は従来例および第１の
実施例例の指向性を示すグラフ、第４図は第１の実施例
を一部を切り欠いて示す側面図、第５図は第４図の発光
素子１０を一部切り欠いて示す斜視図、第６図は孫５図
のキャップ１０８を示す断面図、第７図は第２の実施例
を一部切り欠いて示す側面図である。 １ａ、１・・・・・・投光器、２ａ、２・・・・・・受
光器、３・・・・・・反射型光電検出装置、１０・・・
・・・発光素子、１１・・・・・・ヘッド、１２・・・
・・・ケース、１３・・・ケーブル、２０・・・・・・
受光素子、１００・・・・・・ペレット、１０１・・・
・・・台座、１０２・・・・・・つば部、１０３・・・
・・・端子、１０４・・・・・・ワイヤ、１０５・・・
・・・透明樹脂、１０６．１０７・・・・・・リード、
１０８・・・・・・キャップ、１０９・・・・・・透光
穴。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 台座と、この台座に固着された半導体ペレットと、この
   半導体ペレットを覆うようにこの台座上に設けられた透
   明樹脂部材と、前記台座に嵌入され全表面について光学
   的反射係数を小さくしたキャップとを有し、このキャッ
   プの光軸上に透光穴を設け、かつこの透光穴は円形状に
   形成され、かつその穴径がキャップの内側にいくにつれ
   て小さくなるようにテーパを付けたことを特徴とする光
   電変換素子。