(57)【要約】【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(D)をケース側にて規定する位置決め手段(12)を備え、位置決め手段は、光素子に当接され、回路基板を光素子の光軸(14)に沿って移動させて距離を調整する第１可動部材(16,22,26,32)を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子が実装される回路基板と、前記回路基板が収容されるケースと、前記ケースに組み付けられ、前記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、
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、
前記位置決め手段は、前記光素子に当接され、前記回路基板を前記光素子の光軸に沿って移動させて距離を調整する第１可動部材を有することを特徴とする光電センサ装置。
【請求項２】
前記ケースは、前記第１可動部材を前記光軸に沿って移動自在に支持する支持部を有することを特徴とする請求項１に記載の光電センサ装置。
【請求項３】
前記支持部は、前記第１可動部材の前記光軸に沿う摺動を許容する摺動孔であることを特徴とする請求項２に記載の光電センサ装置。
【請求項４】
前記支持部は、前記第１可動部材の前記光軸に沿う螺進を許容するねじ孔であることを特徴とする請求項２に記載の光電センサ装置。
【請求項５】
前記第１可動部材は磁石からなり、
前記位置決め手段は、前記ケース外にて発生される磁力によって前記第１可動部材を前記光軸に沿って移動させて前記距離を調整することを特徴とする請求項１に記載の光電センサ装置。
【請求項６】
前記第１可動部材は、前記距離を規定する規定部と離脱部とからなり、前記離脱部は前記規定部と切り離し可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電センサ装置。
【請求項７】
前記位置決め手段は、前記回路基板に当接され、前記回路基板の傾きを調整する第２可動部材を有することを特徴とする請求項１に記載の光電センサ装置。
【請求項８】
前記ケースに前記第１可動部材を固定する固定手段を備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の光電センサ装置。
【請求項９】
複数組の対応する前記光素子、前記回路基板、前記レンズ、前記位置決め手段を具備することを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の光電センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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する光電センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では、スライド調整手段がホルダ、ホルダの内部に摺動自在に保持されるベース、ベースを回転させる回転機構から構成され、ベース上に回路基板が取り付けられており、光素子とレンズとの距離を回転機構、ベース、回路基板を介して変化させるため、スライド調整手段の上記各構成部品の寸法誤差や組み付け誤差によって光軸を高精度に調整できないおそれがあり、光電センサ装置の更なる高性能化につき依然として課題が残されている。
【０００６】
また、上記従来技術では、上記各構成部品から構成されるスライド調整手段によって光電センサ装置の部品点数が増加し、光電センサ装置の構成が複雑になるため、光電センサ装置の生産コストが増大するとの問題がある。
更に、光電センサ装置内にスライド調整手段の上記各構成部品のためのスペースを確保する必要があるため、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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、位置決め手段は、光素子に当接され、回路基板を光素子の光軸に沿って移動させて距離を調整する第１可動部材を有することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２記載の発明では、請求項１において、ケースは、第１可動部材を光軸に沿って移動自在に支持する支持部を有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２において、支持部は、第１可動部材の光軸に沿う摺動を許容する摺動孔であることを特徴としている。
更にまた、請求項４記載の発明では、請求項２において、支持部は、第１可動部材の光軸に沿う螺進を許容するねじ孔であることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項５記載の発明では、請求項１において、第１可動部材は磁石からなり、位置決め手段は、ケース外にて発生される磁力によって第１可動部材を光軸に沿って移動させて距離を調整することを特徴としている。
更に、請求項６記載の発明では、請求項１において、第１可動部材は、距離を規定する規定部と離脱部とからなり、離脱部は規定部と切り離し可能に構成されていることを特徴としている。
【００１１】
更にまた、請求項７記載の発明では、請求項１において、位置決め手段は、回路基板に当接され、回路基板の傾きを調整する第２可動部材を有することを特徴としている。
また、請求項８記載の発明では、請求項１乃至７の何れかにおいて、ケースに第１可動部材を固定する固定手段を備えることを特徴としている。
更に、請求項９記載の発明では、請求項１乃至８の何れかにおいて、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。
【発明の効果】
【００１２】
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、位置決め手段は、光素子に当接され、回路基板を光素子の光軸に沿って移動させて距離を調整する第１可動部材を有する。これにより、第１可動部材によって光素子をその光軸方向に直接に移動させることができるため、１部品でスペースを要することなくレンズに対する光素子の距離を高精度に調整することができる。従って、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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光電センサ装置の構造を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ方向からみた光電センサ装置の組立状態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る光電センサ装置の縦断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る光電センサ装置の縦断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る光電センサ装置の縦断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る光電センサ装置の縦断面図である。
【図７】本発明の変形例に係る光電センサ装置の縦断面図である。
【図８】本発明に係る位置決め機構の別の固定手段を示す光電センサ装置の縦断面図である。
【図９】本発明に係る位置決め機構の図８とは別の固定手段を示す光電センサ装置の縦断面図である。
【図１０】本発明に係る位置決め機構の図９とは別の固定手段を示す光電センサ装置の縦断面図である。
【図１１】本発明に係る位置決め機構の図１０とは別の固定手段を示す光電センサ装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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も参照すると、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、いわゆるフラットビュー型の光電センサ装置１が構成される。
【００１７】
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（位置決め手段）１２が設けられている。
位置決め機構１２は光素子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に当接される。位置決め機構１２は回路基板４を光素子２の光学的中心軸である光軸１４に沿って移動させて距離Ｄを調整する例えば樹脂製の円柱形状の可動ピン（第１可動部材）１６から構成され、可動ピン１６は、その上端面１６ａが光素子２の背面２ｂに当接、固定されている。
【００１８】
また、ケース６の底壁６ａには、可動ピン１６が所定のはめあい、好ましくは、すきまばめとしまりばめとの中間の中間ばめで嵌入可能な径を有する摺動孔（支持部）１８が穿孔され、嵌摺動孔１８は、可動ピン１６を光軸１４に沿って移動自在に支持し、可動ピン１６の光軸１４に沿う摺動を許容している。
更に、回路基板４には摺動孔１８と同じかまたは若干大きな径を有する貫通孔２０が形成され、貫通孔２０は摺動孔１８に嵌入された可動ピン１６の背面２ｂへの直接の当接を可能としている。
【００１９】
ここで、上端面１６ａは光電センサ装置１の組立前に背面２ｂに接着剤等によって予め接着されていても良いし、光電センサ装置１の組立後に、上端面１６ａに接着剤等を塗布して可動ピン１６を摺動孔１８に嵌入させ、背面２ｂに当接させて接着しても良い。
このように、本実施形態の場合には、位置決め機構１２は可動ピン１６のみから構成され、可動ピン１６及び摺動孔１８は光素子２の光軸１４上に設けられ、光軸１４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１４はレンズ１０の光軸と一致していることから、可動ピン１６及び摺動孔１８は光素子２及びレンズ１０の共通の光軸１４上に設けられるともいえる。
【００２０】
以下、光電センサ装置１の組立調整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６ｂに載置されてケース６に収容される。この際に、可動ピン１６が背面２ｂに予め接着されている場合には、可動ピン１６が摺動孔１８に嵌入される。
次に、ケース６及びカバー８の各箱体の開口端面６ｃ、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。
【００２１】
次に、組立が完了した光電センサ装置１において、可動ピン１６に係止した図示しない所定治具を手動で操作するなどして、摺動孔１８に対する可動ピン１６の押入れや引出しが行われて距離Ｄが調整され、光電センサ装置１の光軸調整が完了する。
なお、光電センサ装置１の組立の際に摺動孔１８に対する可動ピン１６の嵌入長を所定長さに予め設定することによって可動ピン１６の押入れのみで距離Ｄを調整できるようにしても良いし、或いは、光電センサ装置１の組立完了後に可動ピン１６を摺動孔１８から嵌入して回路基板４を位置決めするとともに背面２ｂに当接、固定し、可動ピン１６の押入れのみで距離Ｄを調整できるようにしても良い。
【００２２】
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、位置決め機構１２は、光素子２の光学面２ａとは反対側の背面２ｂに当接され、回路基板４を光素子２の光軸１４方向に移動させて距離Ｄを調整する可動ピン１６からなる。これにより、可動ピン１６のみによって光素子２をその光軸１４方向に直接に移動させることができるため、距離Ｄを高精度に調整することができる。
【００２３】
また、ケース６には、可動ピン１６を光軸１４に沿って移動自在に支持する摺動孔１８が形成され、摺動孔１８は可動ピン１６の光軸１４に沿う摺動を許容しており、可動ピン１６は摺動孔１８に支持される。これにより、部材としては可動ピン１６のみでスペースを要することなく位置決め機構１２を構成することができる。従って、光電センサ装置１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。
【００２４】
次に、図３を参照して、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、上記第１実施形態とは異なる位置決め機構１２を構成するものであり、他は上記第１実施形態とは同様の構成をなしている。
図３に示される光センサ装置１の縦断面図を参照すると、位置決め機構１２は、背面２ｂに当接され、回路基板４を光軸１４に沿って移動させて距離Ｄを調整するねじ（第１可動部材）２２から構成され、ケース６の底壁６ａには、ねじ２２を光軸１４に沿って移動自在に支持し、ねじ２２の光軸１４に沿う螺進を許容するねじ孔（支持部）２４が貫通して螺設されている。
【００２５】
本実施形態の光軸調整では、ねじ２２の螺進を所定の治具で調整することによって距離Ｄをより厳密に調整することができる。
次に、図４を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。
当該第３実施形態では、上記各実施形態とは異なる位置決め機構１２を構成するものであり、他は上記各実施形態とは同様の構成をなしている。
【００２６】
図４に示される光センサ装置１の縦断面図を参照すると、位置決め機構１２は、背面２ｂに当接され、回路基板４を光軸１４に沿って移動させて距離Ｄを調整する可動ピン（第１可動部材）２６を磁石により形成したものを備えて構成され、ケース６の底壁６ａには、可動ピン２６の下端部２６ａが中間ばめ等で嵌合される凹部（支持部）２８が凹設されている。
【００２７】
本実施形態の光軸調整では、凹部２８における可動ピン２６の嵌合力に抗する所定の磁力を発生する磁性体３０をケース６の外方において可動ピン２６側に近づけたり遠ざけたりし、磁力によって可動ピン２６を操作することにより、ケース６を密封状態にしたまま距離Ｄを調整することができるため、光電センサ装置１の防水性等を向上することができる。
【００２８】
次に、図５を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。
当該第４実施形態では、上記第１実施形態とは異なる可動ピン（第１可動部材）３２を構成するものであり、他は上記第１実施形態とは同様の構成をなしている。
図５に示される光センサ装置１の縦断面図を参照すると、可動ピン３２は、摺動孔１８に対する可動ピン３２の押入れや引出しを治具を用いることなく容易に行うための取手部（離脱部）３２ａが設けられ、可動ピン３２は、取手部３２ａと距離Ｄを規定するべくケース６に対して固定される規定部３２ｂとの間が縮径されて形成されている。
【００２９】
本実施形態の光軸調整では、取手部３２ａを押入れ、引出しすることによって可動ピン１６の押入れや引出しを容易に行うことができ、また、光軸調整後には取手部３２ａを引っ張ることによって規定部３２ｂを残して取手部３２ａのみを可動ピン３２から離脱させることができる。従って、いわば可動ピン３２に一体化された治具によって、別途治具を用いなくとも距離Ｄを容易に調整することができる。
【００３０】
次に、図６を参照して、本発明の第５実施形態について説明する。
当該第５実施形態では、上記第１実施形態の可動ピン１６とは異なる機能を有する可動ピン（第２可動部材）３４を有し、上記各実施形態とは異なる位置決め機構１２を構成するものであり、他は上記第１実施形態とは同様の構成をなしている。
図６に示される光センサ装置１の縦断面図を参照すると、可動ピン３４は、その上端面３４ａが回路基板４の好ましくは側面４ｃ近傍の背面４ｂに当接、固定されている。
【００３１】
また、ケース６の底壁６ａには、好ましくはケース６の側壁６ｃ近傍に、摺動孔１８と同様に可動ピン３４が中間ばめ等で嵌入可能な径を有する摺動孔（支持部）３６が穿孔され、摺動孔３６は、可動ピン３４を光軸１４と平行に移動自在に支持し、可動ピン１６の摺動を許容している。
ここで、上端面３４ａは光電センサ装置１の組立前に背面４ｂに接着剤等によって予め接着されていても良いし、光電センサ装置１の組立後に、上端面３４ａに接着剤等を塗布して可動ピン３４を摺動孔３６に嵌入させ、背面４ｂに当接させて接着しても良い。
【００３２】
このように、本実施形態の場合には、位置決め機構１２は可動ピン１６の他に更に可動ピン３４を有して構成され、摺動孔３６に対して可動ピン３４の押入れや引き出しを行うことにより回路基板４の傾きを調整することができる。これにより、レンズ１０の光軸に対する光素子２の光軸１４の傾斜角度を調整することができるため、光軸調整をより厳密に行うことができ、特に光電センサ装置１が斜め投光型やサイドビュー型の場合の光軸調整を行うのに好適である。
【００３３】
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。
例えば、上記各実施形態では、光素子２は回路基板４の上面である被実装面４ａに実装されるが、これに限らず、図７の光電センサ装置１の縦断面図に示されるように、回路基板４の背面４ｂに光素子２を実装しても良い。この場合には、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に正対させるために回路基板４に開口部３８を設けることにより、可動ピン１６によって距離Ｄを規定することが可能である。
【００３４】
また、上記各実施形態では、可動ピン１６を摺動孔１８とのはめあいやねじ孔２４によって固定しているが、これに限らず、図８〜１１の光電センサ装置１の縦断面図に示されるように、距離Ｄの調整後に接着剤やケース６の二次成形によって可動ピン１６を固定するようにしても良い（固定手段）。
具体的には、図８に示されるように、光電センサ装置１の組立の際に、ケース６の側壁６ｃに穿孔された注入孔４０から接着剤を注入して摺動孔１８に接着部４２を形成し、接着部４２の形成に伴い可動ピン１６を固定しても良い。
【００３５】
また、図９に示されるように、カバー８と回路基板４との間の適所に所定の弾性力を発生するゴム、エラストマー、或いはばね等からなる弾性部材４４を設け、回路基板４をケース６側に押圧させることによって、図８の可動ピン１６の固定に加えて回路基板４を固定するようにしても良い。
更に、図１０に示されるように、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４６を介在させ、光電センサ装置１の組立後に接着部４６に紫外線を照射して接着部４６を硬化することによって回路基板４、ひいては可動ピン１６を固定しても良い。
【００３６】
更にまた、図１１に示されるように、接着部４６が形成され、距離Ｄが規定された後には可動ピン１６を引き抜いて撤去しても良く、この場合の可動ピン１６は摺動孔１８から容易に引き抜き可能なはめあい寸法で形成するのが好ましい。
また、上記各実施形態での光電センサ装置１に限らず、レンズ１０をカバー８の外側面に設けたり、レンズ１０と正対しない位置に設け、更にカバー８に光素子２とレンズ１０との間の導光を行う導光部材を設けて、光素子２の発光、受光が水平や斜め方向にて可能な光電センサ装置にも適用可能である。
【００３７】
最後に、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、レンズ１０、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、レンズ１０、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、レンズ、位置決め機構、及び、受光素子とそれに対応する回路基板、レンズ、位置決め機構を設けても良く、或いは、１つの回路基板を各位置決め機構の配置される２つの部位に分け、各位置決め機構の変位干渉を回避するために、各部位を各部位ごとに変位可能なフレキシブルな接続部材によって接続するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１  光電センサ装置
２  光素子
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  光軸
１６  可動ピン（第１可動部材）
１８  摺動孔（支持部）
２２  ねじ（第１可動部材）
２４  ねじ孔（支持部）
２６  可動ピン（第１可動部材）
２８  凹部（支持部）
３２  可動ピン（第１可動部材）
３２ａ  取手部（離脱部）
３２ｂ  規定部
３４  可動ピン（第２可動部材）
３６  摺動孔（支持部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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