JP2010219202A - Photoelectric sensor device - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易にして小型化及び高性能化の両方を実現することができる光電センサ装置を提供する。
【解決手段】光素子(2)が実装される回路基板(4)と、回路基板が収容されるケース(6)と、ケースに組み付けられ、光素子の光学系を決定するレンズ(10)が設けられたカバー(8)とを具備する光電センサ装置(1)であって、ケースに対して回路基板を組み付けて位置決めすることによってレンズに対する光素子の距離をケース側にて規定する位置決め手段(12)を備える。
【選択図】図2Provided is a photoelectric sensor device that can be realized in a simple manner and can be both downsized and high performance.
A circuit board (4) on which an optical element (2) is mounted, a case (6) in which the circuit board is accommodated, and a lens (10) that is assembled to the case and determines an optical system of the optical element. A photoelectric sensor device (1) having a cover (8) provided, and positioning means for defining the distance of the optical element with respect to the lens on the case side by assembling and positioning the circuit board with respect to the case ( 12) is provided.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、光電センサ装置に関する。 The present invention relates to a photoelectric sensor device.
従来より、可視、不可視光線の反射または遮光の何れかによって物体を検出する光電センサ装置が知られている。この種の光電センサ装置は、可視、不可視光線の反射または遮光の何れかによって物体を検出し、長距離検出を可能とするものが知られ、発光ダイオード(発光素子)やフォトダイオード(受光素子)などの光素子と、配線パターンが形成され、光素子が実装される回路基板と、回路基板が収納されるケースと、ケースに組み付けられ、光素子の光学系を決定するレンズが設けられたカバーとを具備している。 2. Description of the Related Art Conventionally, a photoelectric sensor device that detects an object by either reflection of visible light, invisible light, or light shielding is known. This type of photoelectric sensor device is known to detect an object by either reflection or shading of visible or invisible light, and enable long distance detection. A light emitting diode (light emitting element) or a photodiode (light receiving element) is known. A circuit board on which an optical element is mounted, a circuit board on which the optical element is mounted, a case that houses the circuit board, and a cover that is assembled to the case and includes a lens that determines the optical system of the optical element It is equipped with.
そして、光素子やレンズを光素子の光学的中心軸である光軸に沿って移動させるスライド調整手段を備え、スライド調整手段によって光素子とレンズとの距離を変化させ、光軸調整を容易に行うことによって光電センサ装置の高性能化を図る技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, a slide adjusting means for moving the optical element or the lens along the optical axis that is the optical central axis of the optical element is provided, and the distance between the optical element and the lens is changed by the slide adjusting means, so that the optical axis can be easily adjusted. A technique for improving the performance of the photoelectric sensor device by performing the technique is disclosed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、上記従来技術のスライド調整手段は、光素子とレンズとの距離を調整するための回転機構を要するため、光電センサ装置の部品点数が増加し、ひいては光電センサ装置の生産コストが増大するとともに、光電センサ装置の構成が複雑になり、光電センサ装置を容易に小型化できないとの問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、簡易にして小型化及び高性能化の両方を実現することができる光電センサ装置を提供することを目的とする。
However, since the slide adjusting means of the above prior art requires a rotating mechanism for adjusting the distance between the optical element and the lens, the number of parts of the photoelectric sensor device increases, and as a result, the production cost of the photoelectric sensor device increases. The configuration of the photoelectric sensor device becomes complicated, and there is a problem that the photoelectric sensor device cannot be easily downsized.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a photoelectric sensor device that can be simplified and can realize both downsizing and high performance.
上記の目的を達成するべく、請求項1記載の光電センサ装置は、光素子が実装される回路基板と、回路基板が収容されるケースと、ケースに組み付けられ、光素子の光学系を決定するレンズが設けられたカバーとを具備する光電センサ装置であって、ケースに対して回路基板を組み付けて位置決めすることによってレンズに対する光素子の距離をケース側にて規定する位置決め手段を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a photoelectric sensor device according to
また、請求項2記載の発明では、請求項1において、位置決め手段は、ケースに形成される突起部を有し、レンズと対向する光素子の光学面とは反対側の光素子の背面に突起部を当接させることによって、レンズに対する光素子の距離を規定することを特徴としている。
更に、請求項3記載の発明では、請求項1において、ケースまたはカバーに回路基板を固定する固定手段を備えることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the positioning means has a protrusion formed on the case and protrudes on the back surface of the optical element opposite to the optical surface of the optical element facing the lens. It is characterized in that the distance of the optical element with respect to the lens is defined by contacting the part.
Further, the invention described in claim 3 is characterized in that in
更にまた、請求項4記載の発明では、請求項1において、複数組の対応する光素子、回路基板、レンズ、位置決め手段を具備することを特徴としている。
Furthermore, the invention described in
本発明の光電センサ装置によれば、ケースに対して回路基板を組み付けて位置決めすることによってレンズに対する光素子の距離をケース側にて規定する位置決め手段を備える。これにより、レンズに対する光素子の距離を規定するための別部材を要さないため、光電センサ装置の生産コストを低減しつつ、光電センサ装置の高性能化を図ることができ、簡易にして光電センサ装置の小型化及び高性能化の両方を実現することができる。 According to the photoelectric sensor device of the present invention, it is provided with positioning means for defining the distance of the optical element from the lens on the case side by assembling and positioning the circuit board with respect to the case. This eliminates the need for a separate member for defining the distance of the optical element with respect to the lens, thereby reducing the production cost of the photoelectric sensor device and improving the performance of the photoelectric sensor device. Both downsizing and high performance of the sensor device can be realized.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る光電センサ装置について先ず第1実施形態から説明する。
図1は、本実施形態に係る光電センサ装置1の構造を示す分解斜視図である。
光電センサ装置1は、可視、不可視光線の反射または遮光の何れかによって光素子2を介して物体を検出する検出器であって、光素子2が電気的に実装され、配線パターンが形成される回路基板4と、回路基板4が収容されるケース6と、ケース6に組み付けられるカバー8とから概略構成されている。
Hereinafter, a photoelectric sensor device according to an embodiment of the present invention will be described from the first embodiment with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of the
The
光素子2は、シリコン等の基板上に電子部品を実装し、表面をエポキシ樹脂等で封止した表面実装パッケージ部品であって、発光ダイオード(発光素子)やフォトダイオード(受光素子)などとして用いられ、図1の向きにて例えば縦横幅2mm、高さ0.4mm程度の外形寸法を有し、回路基板4において光素子2が実装される被実装面4aの略中央に搭載されている。
The
ケース6及びカバー8は、何れも合成樹脂等から箱体に形成され、図1の向きにて例えば縦幅10mm、横幅20mm、高さ4mm程度の外形寸法を有している。
図2の、図1のA−A方向からみた光電センサ装置1の組立状態を示す縦断面図を参照すると、カバー8には、その箱体の底面8aにレンズ10が設けられ、光素子2と共に光学系を形成する。本実施形態の場合には、レンズ10はケース6及びカバー8の高さ方向に光素子2と正対して位置付けられ、これより、光素子2の発光や受光が被実装面4aと平行な面にて可能な光電センサ装置1が構成される。
Each of the
Referring to the longitudinal sectional view of the assembled state of the
以下、光電センサ装置1の組立手順について説明する。
先ず、回路基板4がその被実装面4aとは反対側の面である背面4bからケース6の底面6aに載置され、ケース6に収容される。
次に、ケース6及びカバー8の各箱体の開口端面6b、8bを互いに当接させたうえでケース6及びカバー8の外周部をそれぞれ冶具で固定するなどして各開口端面6b、8b間にずれが生じないようにし、例えばレーザ溶着などの適当な接合方法でケース6及びカバー8の当接面間を接合することによって、ケース6とカバー8との組立において大きな組立誤差を生じることなく、すなわちカバー8がケース6との互いの外形基準に基づいてケース6に組み付けられ、光電センサ装置1の組立が完了する。
Hereinafter, the assembly procedure of the
First, the
Next, the
ところで、本実施形態では、ケース6に対し回路基板4を組み付けて位置決めする位置決め機構(位置決め手段)12が設けられている。
詳しくは、ケース6の底面6aには、回路基板4の厚みtと同程度かそれよりも若干大きな高さH、数mm程度の直径dの外形寸法を有する円筒形状のボス(突起部)14が突設され、一方、回路基板4には、ボス14が嵌合可能なボス孔16が貫通されて設けられ、位置決め機構12は、一組の、ボス14及びボス孔16から構成されている。ボス14の先端はケース6の底面6aに対して平行な平面をなしていることが望ましいが、凸面形状あるいは円錐形状をなしていても良い。なお、ボス14はケース6と一体に形成しても良いし、後から底面6aに接合して設けても良い。光素子2は、ボス孔16を塞ぐように回路基板4の被実装面4aに固定される。この固定は接着剤により、あるいは光素子2の電気的端子を被実装面4aの回路パターンにハンダ付けすることにより実施される。ボス孔16は、回路基板4の被実装面4aにおいて光素子2の裏面によって塞がれ、回路基板4の背面4bにおいて開口される。なお、光素子2は、ボス孔16を完全に塞いでいることが望ましいが、ボス孔16の少なくとも一部を塞いでいれば良い。
By the way, in the present embodiment, a positioning mechanism (positioning means) 12 for assembling and positioning the
Specifically, a cylindrical boss (protrusion) 14 having an outer dimension with a height H approximately equal to or slightly larger than the thickness t of the
そして、回路基板4を底面6aに載置する際に、ボス14がボス孔16に嵌合され、この際にボス14の端面14aがレンズ10と対向する光素子2に、好ましくは光素子2の発光または受光を行う電子部品が実装された面(光学面)2aとは反対側の背面2bに当接され、回路基板4がケース6に対し組み付けられる。これにより、底面6aに対する回路基板4、ひいては光素子2の被実装面4a方向(図1の向きでの幅、奥行き)の位置決めがなされ、これと同時にレンズ10に対する光素子2の距離Dがケース6側にて規定される。なお、ボス14のボス孔16に対するはめあいは特に限定されない。よって必ずしもしまりばめである必要はなく、すきまばめや、すきまばめとしまりばめとの中間の中間ばめでも良い。
When the
また、本実施形態の場合には、ボス14及びボス孔16は、理想的にはその中心軸と光素子2の光学的中心軸である光軸18とが重なるように設けられ、光軸18は光素子2の平面視略中央に位置づけられる。換言すると、上述したようにレンズ10は光素子2と正対する位置関係にあり、光素子2の光軸18はレンズ10の光軸と一致していることから、ボス14及びボス孔16は光素子2及びレンズ10の共通の光軸18上に設けられるともいえる。無論、ボス14及びボス孔16の中心軸と光軸18とを完全に重ねることは困難であるが、目安として上記中心軸が光素子2を通る程度の位置関係があれば十分である。
In the present embodiment, the
以上のように、本実施形態では、ケース6に対して回路基板4を組み付けて位置決めすることによってレンズ10に対する光素子2の距離Dをケース6側にて規定する位置決め機構12を備える。具体的には、位置決め機構12は、ケース6に形成されるボス14を有し、レンズ10と対向する光素子2の光学面2aとは反対側の光素子2の背面2bにボス14を当接させることによって、レンズ10に対する光素子2の距離Dを規定する。これにより、レンズ10に対する光素子2の距離Dを規定するための別部材を要さないため、光電センサ装置1を大量生産する際の生産コストを低減しつつ、光電センサ装置1の高性能化を図ることができ、簡易にして光電センサ装置1の小型化及び高性能化の両方を実現することができる。
As described above, the present embodiment includes the
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
当該第2実施形態では、回路基板4の固定手段について説明するものであり、他は上記第1実施形態とは同様の構成をなすため、主としてこの固定手段について説明する。
図3〜6は、回路基板4の種々の固定手段を備えた光センサ装置1の縦断面図を示している。これらの場合には、光センサ装置1にて決定される光学プロファイルに応じて予め設定される距離Dの大きさによって、ボス14の高さHが回路基板4の厚みtよりも大きくなるものの(H≧t)、光素子2が回路基板4に実装され、ボス14の端面14aが光素子2の背面2bに当接されているため、回路基板4の背面4bがケース6の底面6aから離間され、回路基板4とケース6との間に空間20が形成されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, the fixing means for the
3 to 6 show longitudinal sectional views of the
図3の場合には、空間20に、ケース6の側壁6cに穿孔された注入孔22が開口され、空間20の適所に注入孔22を介して接着剤を注入することによって接着部24が形成され、接着部24によって回路基板4が底面6aに接着、固定される。
図4の場合には、カバー8と回路基板4との間の適所に弾性部材26を設け、弾性部材26は、所定の弾性力を発生するゴム、エラストマー、或いはばね等であって、回路基板4をケース6側に押圧することによって回路基板4を固定する。
In the case of FIG. 3, an injection hole 22 drilled in the
In the case of FIG. 4, an
図5の場合には、回路基板4の側面4cとケース6の側壁6cとの間に予めUV(紫外線)接着剤による接着部28を介在させ、光電センサ装置1の組立後に接着部28に紫外線を照射して接着部28を硬化することによって回路基板4が固定される。
図6の場合には、カバー8をケース6に組み付ける前に回路基板4をいわゆるヒートステーク30によってケース6に熱溶着させ、回路基板4をケース6に対して固定する。
In the case of FIG. 5, an
In the case of FIG. 6, before assembling the
以上のように、本実施形態では、ケース6またはカバー8に回路基板4を固定する固定手段を備えることにより、予め設定される距離Dの大きさによって、ボス14の高さHが回路基板4の厚みtよりも大きくなる場合であっても、位置決め機構12によって距離Dを確実に規定することができる。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
As described above, in the present embodiment, by providing the fixing means for fixing the
Although the description of one embodiment of the present invention has been completed above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記各実施形態での光電センサ装置1に限らず、本発明は図7に示される斜め投光型の光電センサ装置1に適用することもできる。具体的には、鉛直方向から所定の傾斜角度で傾斜する光軸18と垂直な傾斜面にボス14の端面14aを形成することにより、斜め投光型の光電センサ装置1であっても、レンズ10と光素子2とを正対させ、距離Dを規定することができる。
For example, the present invention is not limited to the
また、本発明は、図8に示されるような光電センサ装置1に適用することもできる。具体的には、ボス14をケース6の底面6aに立設し、カバー8の側壁8aに設けられたレンズ10に向けてL字状に屈曲させて距離Dを規定しても良い。
更に、図9に示されるように、回路基板4の背面4bに光素子2を実装し、回路基板4の所定領域に開口部32を設けることにより、光素子2の光学面2aの少なくとも中央部を回路基板4に覆われることなくレンズ10に正対させ、ボス14を光素子2の背面2b全体に当接させる形状にして距離Dを規定しても良い。
Further, the present invention can also be applied to a
Further, as shown in FIG. 9, the
更にまた、図10に示されるように、回路基板4の背面4bに光素子2を実装し、回路基板4の所定領域に開口部32を設けることにより、光素子2の光学面2aの少なくとも中央部を回路基板4に覆われることなくレンズ10に正対させ、更に光素子2の背面2bをケース6の底面6aに直接に当接させて、ケース6及びカバー8の箱体の深さを変えることによって距離Dを規定しても良い。
Furthermore, as shown in FIG. 10, by mounting the
また、図11の光電センサ装置1の要部を示す分解斜視図を参照すると、回路基板4に切り欠き部34を設け、切り欠き部34の上に光素子2を実装し、切り欠き部34に嵌合可能な突出部36をケース6の側壁6cから連続形成しても良い。この場合には、ケース6に開口端面6bと面一に形成される突出部36の端面36aが光素子2の背面2bに当接され、突出部36の高さHに応じて距離Dが規定される。
Further, referring to an exploded perspective view showing a main part of the
更に、図12に示されるように、回路基板4の光素子2の実装領域にボス14が貫通可能な貫通孔38を設け、貫通孔38を介したボス14を光素子2に直接に当接、嵌合させても良い。具体的には、ボス14の端面14aに小突部14cを設け、光素子2の背面2bの中央部に小突部14cが嵌合可能な小凹部2cを設けることによって、距離Dをより正確に規定可能である。
Furthermore, as shown in FIG. 12, a through
更にまた、図示は省略するが、ボス14の形状は上述したような円柱形状に限定されるものではなく、断面視多角形状のボス14や、或いはボス14を複数立設したり、或いは円柱に中空部を設けた筒形状のボス14を設けても良い。
また、上記各実施形態では、1組の対応する光素子2、回路基板4、位置決め機構12が設けられるが、これに限らず、複数組の対応する光素子2、回路基板4、位置決め機構12を設けても良い。例えば、発光素子とそれに対応する回路基板、位置決め機構、及び、受光素子とそれに対応する回路基板、位置決め機構を設けても良く、或いは、各位置決め機構の平面方向変位の干渉を回避するために、1つの回路基板を各位置決め機構の配置位置で分けてフレキシブルに接続するつなぎ部材によって接続するようにしても良い。
Furthermore, although not shown in the drawings, the shape of the
In each of the above embodiments, a set of corresponding
最後に、上記各実施形態では、光素子2をシリコン等の基板上に電子部品を実装し、表面をエポキシ樹脂等で封止した表面実装パッケージ部品としているが、光素子2を上記金属を剥き出しにした、いわゆるベアチップとしても良い。
Finally, in each of the above embodiments, the
1 光電センサ装置
2 光素子
2a 光学面
2b 背面
4 回路基板
6 ケース
8 カバー
10 レンズ
12 位置決め機構(位置決め手段)
14 ボス(突起部)
DESCRIPTION OF
14 Boss (projection)
Claims (4)
前記ケースに対して前記回路基板を組み付けて位置決めすることによって前記レンズに対する前記光素子の距離を前記ケース側にて規定する位置決め手段を備えることを特徴とする光電センサ装置。 A photoelectric sensor device comprising: a circuit board on which an optical element is mounted; a case in which the circuit board is accommodated; and a cover that is assembled to the case and provided with a lens that determines an optical system of the optical element. And
A photoelectric sensor device, comprising: positioning means for defining a distance of the optical element with respect to the lens on the case side by assembling and positioning the circuit board with respect to the case.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009062692A JP2010219202A (en) | 2009-03-16 | 2009-03-16 | Photoelectric sensor device |
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Publications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9561479B2 (en) | 2011-01-31 | 2017-02-07 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Apparatus for producing mixed solution and method for preparing mixed solution |
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2009
- 2009-03-16 JP JP2009062692A patent/JP2010219202A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9561479B2 (en) | 2011-01-31 | 2017-02-07 | Asahi Kasei Chemicals Corporation | Apparatus for producing mixed solution and method for preparing mixed solution |
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