(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子および受光部を有する受光素子を備え、前記発光素子から発せられ被検出物で反射した光を受光するように前記受光素子が配置され、被検出物の有無、傾きおよび位置の少なくともいずれかを受光素子の出力変化により検出する光反射型センサにおいて、
前記発光素子からの光を通過させる窓を有する板状の遮光部材を有し、この遮光部材の一方側に前記発光素子が配置され、他方側に前記受光素子が配置され、
前記発光素子には、発光した光を集光し、遮光部材の窓内に配置されるレンズが設けられることを特徴とする光反射型センサ。
【請求項２】
前記受光素子は、発光素子からの光を通過させるための窓を有することを特徴とする請求項１記載の光反射型センサ。
【請求項３】
前記遮光部材は、プリント基板もしくは補強板から成ることを特徴とする請求項１記載の光反射型センサ。
【請求項４】
前記受光素子は、光を受光する受光素子チップが樹脂パッケージされて形成され、樹脂パッケージには、遮光部材の窓に対応する位置に凹部が形成されることを特徴とする請求項１記載の光反射型センサ。
【請求項５】
前記受光素子は、光を受光する受光素子チップが樹脂パッケージされて形成され、樹脂パッケージには、遮光部材の窓に対応する位置に貫通孔が形成されることを特徴とする請求項１記載の光反射型センサ。
【請求項６】
前記凹部に臨む内周面または貫通孔の内周面には、受光素子の樹脂パッケージ内に光が入射しないような処理が施されることを特徴とする請求項４または５記載の光反射型センサ。
【請求項７】
光を受光する受光素子チップを樹脂パッケージした受光素子を、前記プリント基板上に実装するか、または、受光素子チップを直接プリント基板上に実装することを特徴とする請求項３記載の光反射型センサ。
【請求項８】
前記発光素子と遮光部材との位置決めを行う位置決め手段を有することを特徴とする請求項３記載の光反射型センサ。
【請求項９】
前記プリント基板はパターン配線を有し、かつ、このプリント基板上に他の部品を搭載することを特徴とする請求項３記載の光反射型センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検出物の有無、傾き、位置などの検出を行う光反射型センサの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、従来型の光反射型センサ１１０の構成を示す側面図、断面図および平面図である。光反射型センサ１１０では、発光素子３３と受光素子３１とが別々のモールド金型、または、同一のモールド金型であっても金型クランプ時のクランプ部で仕切られた別々の部屋（モールド樹脂充填部）に形成されている。また、発光素子３３と受光素子３１は遮光性の樹脂３８で仕切られている。したがって、この構造では、受光素子３１と発光素子３３とを横並びとするため小型化できない。
【０００３】
また、受光素子３１を多分割（たとえば、４分割）として傾き検出を行う際に、発光素子３３と受光素子３１がＸ軸に横並びとなるために反射板のＸ軸回転方向とＹ軸回転方向での検出特性にひずみが生じる。図１２（ａ）は、被検出物４２がＹ軸回転方向に角度φだけ傾く場合の光路の変化を模式的に示す断面図であり、図１２（ｂ）は被検出物４２がＸ軸回転方向に角度φだけ傾く場合の光路の変化を模式的に示す断面図である。
【０００４】
図１２（ａ）の場合、被検出物４２がＹ軸回転方向に傾いてない場合（実線）であっても、発光素子３３からの光は被検出物４２に角度θ1を有して反射して受光素子３１に入射する。ここで、被検出物４２が点線で示すようにＹ軸回転方向にφだけ傾くと、発光素子３３から被検出物４２への光の入射角度およびそこからの反射角度が、それぞれθ2に変化する。一方、図１２（ｂ）の場合には、被検出物４２がＸ軸方向に傾いていない場合（実線）の光の入射および反射角度は９０度であるが、被検出物４２が点線で示すように角度φだけ傾くことによって、発光素子３３から被検出物４２への光の入射角度およびそこからの反射角度がθ3に変化する。つまり、被検出物４２の回転角度がφで同じであっても、発光素子３３からの光の到達点が異なり、結果的に、Ｘ軸回転とＹ軸回転とで角度検出特性が異なる。
【０００５】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、前記問題に鑑み、構成された従来型の光反射型センサ１３０の構成を示す側面図、断面図および平面図である。光反射型センサ１３０では、発光素子チップ５５を中心として、受光素子チップ５４をその周辺に配置している。このような構成とすると、前記光反射型センサ１３０において発生する角度検出特性の違いによるひずみは解決できる。しかしながら、同一平面に発光素子チップ５５と受光素子チップ５４とを搭載するため、発光素子チップ５５からの側面の光を受光素子５４で直接受けてしまうため、被検出物４２からの反射光で得られる信号成分Ｓと発光素子チップ５５からの側面の光を受光することによる非信号成分（ノイズ成分）Ｎとの比Ｓ／Ｎが低下するという問題点が生じる。
【０００６】
図１４（ａ）および（ｂ）は、前記問題に鑑み特開平９−１４８６２０号公報に開示されている光反射型センサ１４０の構成の一例を示す断面図および平面図である。光反射型センサ１４０では、発光素子チップ６５が搭載された発光素子搭載用リードフレーム６７を、受光素子チップ６４が搭載された受光素子搭載用リードフレーム６６の上部または下部に配置する２段構造とし、同一モールド型の同部屋（金型クランプにより仕切られる樹脂充填部）で同一モールド樹脂にて成形された構造である。なお、受光素子チップ６４を搭載した受光素子搭載用リードフレーム６６に発光素子チップ６５から発した光が通過するように穴７０が設けられている。また、受光素子搭載用リードフレーム６６および発光素子搭載用リードフレーム６７との間には受光素子チップ６４の搭載面に垂直な方向にリードフレーム１枚分の段差が存在する。また、モールド樹脂パッケージ７３の外側に外乱光の遮光および樹脂パッケージ内部の反射光を吸収する構造を施している。上記構造とすることで、発光素子チップ６５と受光素子チップ６４とを２段構造として、同一モールド型の同部屋内で同一モールド樹脂にて成形された小型で、発光素子チップ６５を中心として周辺に受光素子チップ６４を配置する光反射型センサ１４０の実現が可能となった。また、外乱光の入射を防止し、樹脂パッケージ内部の反射光を吸収する構造とすることで、Ｓ／Ｎ比の改善が可能となった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９ー１４８６２０号公報では、発光素子チップ６５または、受光素子チップ６４を搭載したリードフレームを２段構造とすることで小型化はできるが、高さ方向に厚みが増す。また、Ｓ／Ｎ比の改善を図るために、モールド樹脂パッケージ７３の外側に外乱光および内部反射光の対策をする必要があり、作成工程が複雑になるなどの欠点がある。
【０００８】
本発明の目的は、小型化可能で、かつ、簡易な構成でＳ／Ｎ比の改善を図ることができる光反射型センサを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発光素子および受光部を有する受光素子を備え、前記発光素子から発せられ被検出物で反射した光を受光するように前記受光素子が配置され、被検出物の有無、傾きおよび位置の少なくともいずれかを受光素子の出力変化により検出する光反射型センサにおいて、
前記発光素子からの光を通過させる窓を有する板状の遮光部材を有し、この遮光部材の一方側に前記発光素子が配置され、他方側に前記受光素子が配置され、
前記発光素子には、発光した光を集光し、遮光部材の窓内に配置されるレンズが設けられることを特徴とする光反射型センサである。
【００１０】
本発明に従えば、発光素子からの光を通過させる窓を有する板状の遮光部材の一方側に発光素子が配置され、他方側に受光素子が配置されることにより、発光素子から発せされる光の迷光などの不要な成分をカットすることができ、Ｓ／Ｎ比を改善することができ、検出精度を向上させることができる。
【００１１】
また、従来例のように樹脂パッケージの外側を黒く塗装するなどの手間が不要なので、製造工程数を減少することができ、製造コストを抑えることができる。
さらに、発光素子はレンズを有するので、発光した光をレンズで集光できるため発光に必要な電流を少なくでき、機器を低消費電力とすることが可能である。また、前記レンズを遮光部材の窓内に配置するので、光反射型センサが分厚くならず、また位置決めも容易である。
【００１２】
また本発明は、前記受光素子は、発光素子からの光を通過させるための窓を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、受光素子は、発光素子からの光を通過させるための窓を形成することにより、受光素子チップの中央に発光素子を配置することができ、検出精度を向上させることができる。
【００１４】
また本発明は、前記遮光部材は、プリント基板もしくは補強板から成ることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、遮光部材にプリント基板もしくは補強板を用いることによって、他の部品を搭載することも可能となる。
【００１６】
また本発明は、前記受光素子は、光を受光する受光素子チップが樹脂パッケージされて形成され、樹脂パッケージには、遮光部材の窓に対応する位置に凹部が形成されることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、受光素子の樹脂パッケージには、遮光部材の窓に対応する位置に凹部が形成され、発光素子から発せられる光が一度受光素子を通過する部分の樹脂パッケージの厚さを薄くすることで、さらに検出精度を向上させることができる。
【００１８】
また本発明は、前記受光素子は、光を受光する受光素子チップが樹脂パッケージされて形成され、樹脂パッケージには、遮光部材の窓に対応する位置に貫通孔が形成されることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、受光素子の樹脂パッケージには、遮光部材の窓に対応する位置に貫通孔が形成され、発光素子から発せられる光が一度受光素子を通過する部分の樹脂パッケージをなくすことで、さらに検出精度を向上させることができる。
【００２０】
また本発明は、前記凹部に臨む内周面または貫通孔の内周面には、受光素子の樹脂パッケージ内に光が入射しないような処理が施されることを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、前記凹部に臨む内周面または貫通孔の内周面には、受光素子の樹脂パッケージに光が入射しないような処理が施されるので、さらに検出精度を向上させることができる。
【００２２】
また本発明は、光を受光する受光素子チップを樹脂パッケージした受光素子を、前記プリント基板上に実装するか、または、受光素子チップを直接プリント基板上に実装することを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、光を受光する受光チップと樹脂パッケージした受光素子を前記プリント基板上に実装するか、または受光素子チップを直接プリント基板に実装するので、光反射型センサをさらに小型化することが可能となる。
【００２４】
また本発明は、前記発光素子と遮光部材との位置決めを行う位置決め手段を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、位置決め手段を有するので、光反射型センサを精度よく組み立てることができる。
【００２８】
また本発明は、前記プリント基板はパターン配線を有し、かつ、このプリント基板上に他の部品を搭載することを特徴とする。
【００２９】
本発明に従えば、プリント基板はパターン配線を有し、かつ、この基板上に他の部品を搭載するので、光反射型センサを適用した装置の小型化が可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態の光反射型センサ１００の構成を示す断面図である。前記光反射型センサ１００は、受光素子１、板状の遮光部材２および発光素子３を含む。前記光反射型センサ１００は、遮光部材２の、被検出物１２に対向する面側に、受光素子１が配置され、遮光部材２の、被検出物１２とは反対の面側に、発光素子３が配置されて構成される。
【００３１】
前記光反射型センサ１００は、発光素子３から発せられた光が、遮光部材２に設けられた窓１１、および受光素子１の内部を透過して被検出物１２を照射し、被検出物１２で反射した光を受光素子１で受光し、被検出物１２の有無、傾き、位置などを検出する。
【００３２】
図２（ａ）および（ｂ）は、前記受光素子１の構成を示す平面図および側面図である。受光素子１は、光を受光する半導体チップから成る受光素子チップ４、この受光素子チップ４を搭載する受光素子リードフレーム６および受光素子樹脂パッケージ８を含む。受光素子チップ４は１個、または複数個（本実施形態では４個）が受光素子リードフレーム６に搭載され、これらが透明な樹脂によってパッケージされる。また、光反射型センサ１００は、受光素子１の遮光部材２に対向する面側から光を透過させる構造のため、受光素子１の中心の受光素子リードフレーム６に窓１０が設けられている。ただし、この窓１０は、特に受光素子チップ４の中心にある必要はなく、また窓１０の形状は、丸形に限定されるものではなく、たとえば、多角形にしてもよく、被検出物１２の状態および種類に応じて決定される。本実施形態では、受光素子チップ４は４個使用し、その中心の受光素子リードフレーム６に窓１０である丸孔を設けている。
【００３３】
このように、発光素子１からの光を通過させるための窓１０を形成することにより、受光素子チップ４の中央に発光素子３を配置することができ、検出精度を向上させることができる。
【００３４】
また、受光素子１の受光素子樹脂パッケージ８には、受光素子１と遮光部材２とを組み立てる時の位置決め手段として、ピン１３が形成されている。このピン１３を遮光部材２に形成する凹部１６に嵌合することで光反射型センサ１００を精度よく組み立てることが可能となる。
【００３５】
また、受光素子樹脂パッケージ８には、図３に示すように、遮光部材２の窓１１に対応する部分に凹部１４を形成してもよい。このように、発光素子３から発せられた光が一度受光素子１を通過する部分の受光素子樹脂パッケージ８を薄くすることで検出精度を向上させることができる。
【００３６】
また、受光素子樹脂パッケージ８には、凹部１４を形成する部分と同様な場所に、貫通孔１５を形成してもよい。このように、遮光部材２の窓１１に対応する部分の受光素子樹脂パッケージ８をなくすことで、発光素子３から発せられた光が被検出物で反射するまでに受光素子２の内部を通過しないので、さらに検出精度を向上させることができる。
【００３７】
図５（ａ）および（ｂ）は、前記遮光部材２の平面図および側面図である。遮光部材２は、光を通さない板状の部材から成り、本実施形態の遮光部材２には、補強板を用いている。補強板は、たとえば、金属（鉄、マグネシウム）、樹脂、エラストマ、ゴムなどから成る。また、遮光部材２は、光を通過させるための窓（本実施形態では丸孔）１１を遮光部材の中央に設けている。また、窓１１は、遮光部材２の中央にある必要はなく、また形状は丸形と限定されるものではなく、たとえば、多角形にしてもよく、被検出物１２の状態および種類に応じて決定される。発光素子３から発した光が遮光部材２に設けた窓１１、および受光素子１に設けた窓１０を通過するように配置される。
【００３８】
また、遮光部材２には、前記受光素子１のピン１３を嵌合するための凹部１６が形成されている。この凹部１６に前記受光素子１のピン１３を嵌合することで、光反射型センサ１００を精度よく組み立てることができる。
【００３９】
また、遮光部材２には補強板を用いているが、チップ抵抗やＩＣなどを搭載するプリント基板を用いてもよい。遮光部材２にプリント基板を用いると、受光素子と発光素子とを２段構造で一体モールドした従来の光反射型センサ１５０の構造に比べ、搭載面からの高さを低くすることができる。さらに、遮光部材２をプリント基板とした場合には、このプリント基板に直接受光素子１または受光素子チップ４を実装してもよし、また、プリント基板にパターン配線を行ってもよい。このように、プリント基板に直接受光素子チップ４を実装したり、プリント基板にパターン配線を行うことで、光反射型センサ１００の小型化が可能となる。
【００４０】
図６は、前記発光素子３の構成を示す平面図である。発光素子３は、光を発光する発光素子チップ５、この発光素子チップ５を搭載する発光素子リードフレーム７および発光素子樹脂パッケージ９から構成される。発光素子３は発光素子搭載リードフレーム７に搭載され、これらが透明な樹脂によってパッケージされる。また、発光素子３は、光の照射方向にレンズ構造を有するようにパッケージングされてもよい。このように、発光素子３がレンズを有する場合、発光した光をレンズで集光できるため発光に必要な電流を少なくでき、機器を低消費電力とすることが可能である。また、前記レンズを遮光部材２の窓内に配置するので、発光素子３にレンズ構造を持たせるために発光素子樹脂パッケージ９を凸面にしても、遮光部材２の窓内にレンズを収めることができるので、光反射型センサ１００が分厚くならない。
【００４１】
次に、本実施形態の光反射型センサ１００の機能について説明する。
光反射型センサ１００では、発光素子チップ５から発せられた光は、発光素子チップ５の表面や側面から光が発せられるため、かなりの広がりを持つが、光を通過させるための窓１１を有した遮光部材２により、広がった光の不要な成分がカットされる。遮光部材２を通過した光は受光素子１に入り、受光素子１内の受光素子リードフレーム６に設けられた光通過用の窓１０を通過して受光素子１を一度通過する。そして、光は被検出物１２によって反射して再び受光素子１に入射し、受光素子１はその光を検出する。
【００４２】
続いて、光反射型センサ１００の内部リーク（ノイズ成分）の低減について説明する。従来の光反射型センサ１４０では、図１５に示すように、被検出物４２からの信号を受光する信号成分（実線）と受光および発光素子搭載リードフレーム６６，６７やパッケージ７３の内部での反射光が受光素子チップ６４へ入射するために受光するノイズ成分（破線）がある。ここで、被検出物からの信号成分の受光量をＳ、ノイズ成分の受光量をＮとしたときにＳ／Ｎの割合が大きいほど、設計裕度が大きくなり使いやすいセンサであると言える。
【００４３】
たとえば、図７（ａ）のように発光素子１としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を用い、また、受光素子チップ４としてフォトダイオードを用いて、ＬＥＤから発せられた光をフォトダイオードで増幅し、Ａ／Ｄコンバータ１７により量子化する場合、フォトダイオードが出力する電流をＩＳＣ、増幅抵抗をＲとすると、出力電圧は、Ｖ＝ＩＳＣ×Ｒで得られるが、受光素子チップ４には、信号成分Ｓと内部リークによるノイズ成分Ｎがあり、それぞれの電流成分をＩＳＣ（Ｓ），ＩＳＣ（Ｎ）とし出力成分をＶｓ、Ｖｎとすると、フォトダイオードが出力する電流ＩＳＣ、信号成分の出力Ｖｓおよびノイズ成分の出力Ｖｎは、それぞれ次式で表される。
ＩＳＣ  ＝  ＩＳＣ（Ｓ）  ＋  ＩＳＣ（Ｎ）                                                          …（１）
Ｖｓ ＝  ＩＳＣ（Ｓ）  ×  Ｒ                                       …（２）
Ｖｎ ＝  ＩＳＣ（Ｎ）  ×  Ｒ                                       …（３）
【００４４】
Ｓ／Ｎ比は、信号成分とノイズ成分の比であるため、（３）および（４）式より次式で表される。
Ｓ／Ｎ  ＝  Ｖｓ／Ｖｎ  ＝  ＩＳＣ（Ｓ）／ＩＳＣ（Ｎ）                                …（４）
【００４５】
（４）式からＳ／Ｎは、ノイズ成分の電流成分ＩＳＣ（Ｎ）が小さいほど改善されることがわかる。
【００４６】
たとえば、０Ｖから５ＶまでをＡ／Ｄコンバータ１７により量子化することを考える。なお、このときの増幅抵抗をＲ＝１ＭΩとする。ノイズ成分がＩＳＣ（Ｎ）＝２μＡであるとすると、信号成分が取れる幅はΔＩＳＣ（Ｓ）＝３μＡであるが、ノイズ成分ＩＳＣ（Ｎ）を減らすことにより信号成分ＩＳＣ（Ｓ）が取れる幅を増やすことができる。よって、以上のように内部リークをいかに小さくして、ノイズ成分を減らすことにより光反射型センサの設計の裕度が大きく取れる。図７（ｂ）は、この０Ｖから５ＶまでをＡ／Ｄコンバータ１７により量子化した場合の信号成分の出力電圧Ｖｓおよびノイズ成分の出力電圧Ｖｎを表す。
【００４７】
また、遮光部材２をプリント基板とし、受光素子１または受光素子チップ４を直接このプリント基板に実装すると、受光素子１の側面を黒く塗るなどの内部リークを防止する処置よりも確実に不必要な光をカットすることができ、コスト的にも、受光素子１の側面に定着する塗料が不必要なため、安く抑えることができる。なお、図３や図４に示すように遮光部材２の窓１１に対応する部分に凹部１４を形成し、受光素子樹脂パッケージ８の厚みを薄くしたり、貫通孔１５を形成してパッケージをなくすことにより、さらに内部リークを低減することが可能となる。また、前記凹部１４および貫通孔１５の内周面に光が入射しないような処理を行ってもよく、このような処理を行うことで、さらに内部リークを低減することができる。
【００４８】
以上のように、光反射型センサ１００を構成することによって、光反射型センサ１００の小型化が可能であり、またＳ／Ｎ比が改善される。また、発光素子３を中心として受光素子チップ４が配置されるため、被検出物１２の移動および回転方向に影響されない利点があり、物体検出は言うまでもなく、角度検出および位置検出に非常に有効であり、たとえば、コンピュータ、携帯情報端末、ゲーム機などの入力装置、また、ディスクの傾き検出などに使用可能な非常に応用範囲の広いセンサの実現が可能となる。
【００４９】
図８（ａ）は、本発明の第２の実施形態の光反射型センサ１５０をポインティングデバイス（パソコン、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ゲーム機などの入力装置）２００に適用した構成を示す平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。前記実施形態の光反射型センサ１００では、遮光部材２として補強板を用いたが、本実施形態の光反射型センサ１５０は、遮光部材としてプリント基板２２を用いる。また、前記第１の実施形態と同様な部材には同一の参照符を付し、その説明を省略する。
【００５０】
光反射型センサ１５０のプリント基板２２は、マイクロコンピュータや抵抗、コンデンサなどの電子部品を搭載している。なお、このプリント基板２２には、発光素子３から発する光の光路上に光通過用の窓３１を設けている。窓３１の形状は、丸形でも多角形でもよい。また、プリント基板２２の一方面には発光素子３が直接実装され、他方側の面には受光素子１が配置されている。なお、受光素子内部の受光素子リードフレーム６には、光通過用の窓１０が設けられている。
【００５１】
また、受光素子１の受光素子樹脂パッケージ８には、位置決め用のピン１３が立設しており、プリント基板２２にこのピン１３と嵌合するようにプリント基板２２に凹部３６が形成され、受光素子１のピン１３とプリント基板２２の凹部３６とを嵌合して位置決めを行う構成となっている。光反射型センサ１５０を位置変位センサとして用いる場合、被反射物と受光素子１の位置精度が非常に重要であり、本構造のように、受光素子１の位置決めピン１３で位置決めを行うと受光素子１のリードピンなどで位置決めを行うよりも精度よく組み立てることができる。また、組み立て時も、上記のように受光素子１とプリント基板２２に嵌合構造を設けることにより位置決め用の治具など不要で簡単に組み立てることができる。
【００５２】
ポインティングデバイス２００は、大きく分けると板金などから成る補強部２４、プリント基板２２に受光素子１、発光素子３、電子部品２６およびスイッチ（ＳＷ）２８が搭載された部品搭載部２３、操作部２１および操作部２１を固定する部分（以下、ホルダ２５と呼称する）で構成される。ホルダ２５は、操作部２１を図８の紙面に平行な面内での２次元方向に変位可能な弾性構造を有しており、人や機械が操作部２１を２次元方向に変位させることにより、ポインティングデバイス２００は２次元方向の変位に応じた値を出力する。
【００５３】
さらに、ポインティングデバイス２００の構造および処理について詳細に説明する。ポインティングデバイス２００は、操作部２１の基板に対向する側に反射物２７が取付けられており、操作部２１を動かすことにより、光反射型センサ１５０の出力が変化し、その光反射型センサ１５０の出力をマイコンなどで演算処理を行い変位量を出力する構成になっている。
【００５４】
また、図１４に示すような従来からの発光素子と受光素子を垂直方向に配置し、同一モールド成形した光反射型センサ１４０をポインティングデバイスに用いる場合には、プリント基板の上に光反射型センサ１４０を配置する必要があり、厚みが必要であったが、本構造とすることにより、低背化することが可能となる。また、従来の光反射型センサではＳ／Ｎ比の向上のため、側面を黒塗装するなどの処理が必要であったが、プリント基板２２を遮光部材として用いることでそのような処理が不要となり、工程の削減、ひいてはコスト低減にもつながる。
【００５５】
図９は、本発明の第３の実施形態の光反射型センサ１６０をポインティングデバイス３００に適用した構成を示す断面図である。ポインティングデバイス３００と前記ポインティングデバイス２００とは、光反射型センサの構成のみが異なり、本実施形態の光反射型センサ１６０と、前記第２の実施形態の光反射型センサ１５０とは、発光素子のみが異なる。また、前記第１および２の実施形態と同一の部材には同一の参照符を付し、その説明を省略する。
【００５６】
光反射型センサ１６０の発光素子２９は、発光素子樹脂パッケージにレンズ構造を設けている。発光素子２９にレンズ構造を持たせるために、凸面にしてもプリント基板２２の光通過用の窓３１にレンズ部を収めることができるので分厚くならない。また、発光した光をレンズで集光できるため発光に必要な電流を少なくでき、機器の低消費電力化にもつながる。さらに、レンズをプリント基板２２の窓３１内に配置するので、発光素子２９の位置決めが容易になる。
【００５７】
図１０は、本発明の第４の実施形態の光反射型センサ１７０をポインティングデバイス４００に適用した構成を示す断面図である。ポインテイングデバイス４００と前記ポインティングデバイス２００とは、光反射型センサの構成のみが異なり、本実施形態の光反射型センサ１７０と、前記第２の実施形態の光反射型センサ１５０とは受光素子の構成のみが異なる。また、前記第１〜３の実施形態と同様な部材には同一の参照符を付し、その説明を省略する。
【００５８】
光反射型センサ１７０では、遮光部材であるプリント基板２２に直接受光素子チップ４を実装する。本構造とすることで、ポインティングデバイス４００をさらに薄型化することが可能となる。また、遮光部材であるプリント基板２２にパターン配線を形成してあるので、前記第１の実施形態のような受光素子リードフレーム６が不要となり、受光素子チップ４をプリント基板２２に直接実装することが可能となるため受光素子チップ４のはんだ付けが不要となり、工程の削減、および構造の簡略化が可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、発光素子からの光を通過させる窓を有する板状の遮光部材の一方側に発光素子が配置され、他方側に受光素子が配置されるので、発光素子から発せされる光の迷光などの不要な成分をカットすることができ、Ｓ／Ｎ比を改善することができ、検出精度を向上させることができる。
【００６０】
また、従来例のように樹脂パッケージの外側を黒く塗装するなどの手間が不要なので、製造工程数を減少することができ、製造コストを抑えることができる。
さらに、発光素子はレンズを有するので、発光した光をレンズで集光できるため発光に必要電流を少なくでき、機器を低消費電力とすることが可能である。また、前記レンズを遮光部材の窓内に配置するので、光反射型センサが分厚くならない。
【００６１】
また本発明によれば、受光素子には、発光素子からの光を通過させるための窓を形成するので、受光素子チップの中央に発光素子を配置することができ、検出精度が向上する。
【００６２】
また本発明によれば、遮光部材にプリント基板もしくは補強板を用いるので、他の部品を搭載することが可能となる。
【００６３】
また本発明によれば、受光素子の樹脂パッケージには、遮光部材の窓に対応する位置に凹部が形成され、発光素子から発せられた光が一度受光素子を通過する部分の樹脂パッケージの厚さを薄くするので、検出精度が向上する。
【００６４】
また本発明によれば、受光素子の樹脂パッケージには、遮光部材の窓に対応する位置に貫通孔が形成され、発光素子から発せられた光が一度受光素子を通過する部分の樹脂パッケージをなくすので、さらに検出精度が向上する。
【００６５】
また本発明によれば、樹脂パッケージに形成した凹部に臨む内周面または貫通孔の内周面には、受光素子の樹脂パッケージに光が入射しないような処理を施すので、さらに検出精度が向上する。
【００６６】
また本発明によれば、光を受光する受光チップと樹脂パッケージした受光素子を前記プリント基板上に実装するか、または受光素子チップを直接プリント基板に実装するので、光反射型センサをさらに小型化することが可能である。
【００６７】
また本発明によれば、位置決め手段を有するので、光反射型センサを精度よく組み立てることができる。
【００６９】
また本発明によれば、プリント基板はパターン配線を有し、かつ、この基板上に他の部品を搭載するので、光反射型センサを適用した装置の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である光反射型センサ１００の構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、図１の光反射型センサ１００の受光素子１の構成を示す平面図および側面図である。
【図３】図１の光反射型センサ１００の受光素子１の他の構成を示す側面図である。
【図４】図１の光反射型センサ１００の受光素子１のさらに他の構成を示す側面図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、図１の光反射型センサ１００の遮光部材２を示す平面図および側面図である。
【図６】図１の光反射型センサ１００ので発光素子３の構成を示す平面図である。
【図７】（ａ）は、受光素子チップ４からの出力を増幅し量子化を行う回路の一例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の回路によって増幅された信号成分およびノイズ成分の電圧を示す図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の光反射型センサ１５０を適用したポインティングデバイス２００の構成を示す平面図および断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の光反射型センサ１６０を適用したポインティングデバイス３００の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態の光反射型センサ１７０を適用したポインティングデバイス４００の構成を示す断面図である。
【図１１】（ａ）は、従来の光反射型センサ１１０の構成を示す側面図であり、（ｂ）は、その断面図であり、（ｃ）は、その平面図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図１１の光反射型センサ１１０のＹ軸回転方向およびＸ軸回転方向の光の反射特性を示す図である。
【図１３】（ａ）は、従来の光反射型センサ１３０の構成を示す側面図であり、（ｂ）は、その断面図であり、（ｃ）は、その平面図である。
【図１４】（ａ）は、従来の光反射型センサ１４０の構成を示す断面図であり、（ｂ）は、その平面図である。
【図１５】図１４の光反射型センサ１４０の内部リークを示す図である。
【符号の説明】
１  受光素子
２  遮光部材
３，２９  発光素子
４  受光素子チップ
５  発光素子チップ
６  受光素子リードフレーム
７  発光素子リードフレーム
８  受光素子樹脂パッケージ
９  発光素子樹脂パッケージ
１０，１１，３１  窓
１２  被検出物
１３  ピン
１４，１６，３６  凹部
１５  貫通孔
２２  プリント基板
２７  反射物
１００，１５０，１６０，１７０  光反射型センサ
２００，３００，４００  ポインティングデバイス
【図１】
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【図２】
0003617951.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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