(57)【要約】【課題】  フォトインタラプタとしての製品精度を高めると共に、発光素子から放出した光を効率的に利用することで発光量及び受光量を増やし、位置検出の信頼性の向上を図ることである。【解決手段】  絶縁基板２２と、この絶縁基板２２の上部に左右対向して設けられる発光部２３及び受光部２４とを備え、前記発光部２３が前記絶縁基板２２の上面２６に発光面２９を上向きにして配置される発光素子２８と、この発光素子２８の周囲に位置し発光素子２８から放出された光を前記受光部２４側に反射させる発光側反射面３２とを有する一方、前記受光部２４が前記絶縁基板２２の上面２７に受光面４１を上向きにして配置される受光素子４０と、この受光素子４０の周囲に位置し前記受光部２４に入射された光を受光素子４０側に反射させる受光側反射面４４とを有する。【選択図】  図１
2006147944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
この基板の上部に左右対向して設けられる発光部及び受光部とを備え、
前記発光部が前記基板の上面に発光面を上向きにして配置される発光素子と、
この発光素子の周囲に位置し発光素子から放出された光を前記受光部側に反射させる発光側反射面とを有する一方、
前記受光部が前記基板の上面に受光面を上向きにして配置される受光素子と、
この受光素子の周囲に位置し前記受光部に入射された光を受光素子側に反射させる受光側反射面とを有することを特徴とするフォトインタラプタ。
【請求項２】
前記発光部が発光素子を封止する透光性樹脂体と、この透光性樹脂体の外周面を被覆する遮光性樹脂体とを備え、これら透光性樹脂体と遮光性樹脂体との境界面に前記発光側反射面が形成されると共に、前記遮光性樹脂体の前記受光部に対向する面には光の出射部が形成されてなる請求項1記載のフォトインタラプタ。
【請求項３】
前記受光部が受光素子を封止する透光性樹脂体と、この透光性樹脂体の外周面を被覆する遮光性樹脂体とを備え、これら透光性樹脂体と遮光性樹脂体との境界面に前記受光側反射面が形成されると共に、前記遮光性樹脂体の前記発光部に対向する面には光の入射部が形成されてなる請求項1記載のフォトインタラプタ。
【請求項４】
前記出射部及び入射部が発光素子及び受光素子を含めて同一線上に配置されている請求項２又は３に記載のフォトインタラプタ。
【請求項５】
前記出射部及び入射部がそれぞれスリットである請求項２又は３に記載のフォトインタラプタ。
【請求項６】
前記発光側反射面が前記発光素子の上方において受光部側に傾斜する傾斜面である請求項1記載のフォトインタラプタ。
【請求項７】
前記受光側反射面が前記受光素子の上方において発光部側に傾斜する傾斜面である請求項1記載のフォトインタラプタ。
【請求項８】
前記発光側反射面が前記発光素子の上方から後方にかけて受光部側に湾曲する湾曲面である請求項1記載のフォトインタラプタ。
【請求項９】
前記受光側反射面が前記受光素子の上方から後方にかけて発光部側に湾曲する傾斜面である請求項1記載のフォトインタラプタ。
【請求項１０】
前記基板がブロック状に形成され、前記発光部及び受光部が設けられる左右両側の上面に対して中央部分の上面が凹設され、発光部と受光部との間に溝部が形成されてなる請求項1記載のフォトインタラプタ。
【請求項１１】
前記発光部及び受光部が配置される基板の上面と、マザーボードに表面実装される基板の下面とにそれぞれ接続電極が形成され、これら上下の接続電極が基板の側面電極によって導通されている請求項1記載のフォトインタラプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子と受光素子とを対向して設け、その間の空間を物体が通過して光を遮ることにより、物体の有無や位置を検出する透過形フォトインタラプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のフォトインタラプタとしては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。このフォトインタラプ１は、図１０に示すように、発光素子２と、受光素子３と、レンズ部４と、これらの発光素子２、受光素子３およびレンズ部４をその内部に収納して一体化させる遮光性のケース５とから構成されている。前記ケース５は、断面凹形状の溝部６を有する略立体形状であり、内部には前記発光素子２、受光素子３およびレンズ部４を収納する中空部が形成されている。また、前記溝部６の両側面には対向する位置に出射スリット７と入射スリット８が形成されている。
【０００３】
一方、前記ケース５の中空部内に収納される発光素子２および受光素子３は、それぞれがリードフレーム９，１０と、これらリードフレーム９，１０に搭載された発光チップ１１又は受光チップ１２と、これらチップ１１，１２を被覆する透光性樹脂１３，１４とで構成され、発光素子２の発光面１５と受光素子３の受光面１６とが互いに向かい合うように配設されている。また、レンズ部４は発光素子２から放出された光を平行光に近づけるために発光素子２の発光面１５上に配置されており、レンズ１７と支持台１８とを備えている。
【０００４】
このような構成からなる従来のフォトインタラプタ１にあっては、発光素子２の発光面１５から放出された光はレンズ部４によって平行光に近づけられ、出射スリット７及び入射スリット８をすり抜けた光が受光面１６を通じて受光素子３に入射される。このとき、ケース５の溝部６を物体が通過して光を遮ると、受光素子３の受光量が変化するので、これによって位置検出を行なうことができる。
【特許文献１】特開２００１−１３５８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のフォトインタラプタ１にあっては、発光素子２および受光素子３がケース５とは別々に形成され、これら発光素子２及び受光素子３をケース５の中空部内に差し込んで固定する構造であるため、組込みの工数が掛かるのに加えて、組込み時の誤差などによって製品精度が低下するおそれがあった。また、従来のフォトインタラプタ１にあっては、発光素子２の発光面１５と受光素子３の受光面１６とが向かい合わせに配置され、発光素子２の正面から放出した光の一部のみを直接出射スリット７からすり抜けさせる構造としているため、発光素子２の正面から放出した光であっても出射スリット７の左右に拡散した光や発光素子２の正面以外から放出された光が有効に利用されず、受光量が少ないことから位置検出の信頼性に影響を及ぼすおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、従来のような発光素子や受光素子のケースへの組込み工程をなくして、フォトインタラプタとしての製品精度を高めると共に、発光素子から放出した光を効率的に利用することで発光量及び受光量を増やし、位置検出の信頼性を向上させるフォトインタラプタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のフォトインタラプタは、基板と、この基板の上部に左右対向して設けられる発光部及び受光部とを備え、前記発光部が前記基板の上面に発光面を上向きにして配置される発光素子と、この発光素子の周囲に位置し発光素子から放出された光を前記受光部側に反射させる発光側反射面とを有する一方、前記受光部が前記基板の上面に受光面を上向きにして配置される受光素子と、この受光素子の周囲に位置し前記受光部に入射された光を受光素子側に反射させる受光側反射面とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るフォトインタラプタによれば、同一基板上に発光素子と受光素子とを配置し、発光面が上向き配置された発光素子から放出した光を発光部の内部で一旦反射させ、この反射光を受光部に導くようにしたので、従来のように発光素子から放出した光をそのまま受光部に導く場合に比べて、受光部内に入射される光の量を増やすことができる。
【０００９】
また、本発明に係るフォトインタラプタによれば、同一基板上に発光素子と受光素子とを配置し、その上方を樹脂封止することで超小型の表面実装型フォトインタラプタを形成することができる。また、同一基板上に発光部と受光部とを一体に設けることで、高精度且つ高品質のフォトインタラプタが得られることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面に基づいて本発明に係るフォトインタラプタの実施形態を詳細に説明する。図１乃至図５は本発明に係るフォトインタラプタの一実施形態を示したもので、図１はフォトインタラプタの全体形状を示す斜視図、図２は図１に示したフォトインタラプタの反射構造をわかり易く表わした説明図、図３は図１に示したフォトインタラプタの平面図、図４は図１においてＡ−Ａ線に沿って切断した断面図、図５は図１に示したフォトインタラプタの底面図である。
【００１１】
上記図１乃至図５に示されるように、この実施形態に係るフォトインタラプタ２１は、ブロック状の絶縁基板２２と、この絶縁基板２２の上面に配置された発光部２３及び受光部２４とを備える。前記絶縁基板２２は、断面凹形状の溝部２５を中央部分に有する略立体形状であり、溝部２５を挟んで左右両側の上面２６，２７に前記発光部２３および受光部２４が設けられている。なお、前記上面２６，２７は同一高さである。
【００１２】
前記発光部２３は、前記絶縁基板２２の一方の上面２６に発光面２９を上向きにして配置される発光素子２８と、この発光素子２８を封止するために絶縁基板２２の上面２６に形成される透光性樹脂体３０と、この透光性樹脂体３０の外周面を被覆する遮光性樹脂体３１とを有している。発光素子２８は、例えば上面に強い発光面を有するチップ状の角形発光ダイオードであり、絶縁基板２２の上面２６にプリント形成された電極板（図示せず）の上に配置されている。透光性樹脂体３０の形状は、特に制約を受けないが、例えば、図２に示したように、発光素子２８の上方位置に受光部２４側に向かって傾斜面３２を有する台形状とすることができる。遮光性樹脂体３１は、外形形状が略直方体であり、絶縁基板２２の上面２６と略同じ形状の底面を有する。また、遮光性樹脂体３１と前記透光性樹脂体３０との境界面には前記発光素子２８から放出した光を効率的に反射する反射面が形成されている。この反射面は少なくとも前記傾斜面３２に形成されることが重要であり、発光素子２８から放出した光を傾斜面３２で反射させて受光部２４側に導く。そのためこの傾斜面３２の傾斜角度も重要となる。また、発光素子２８からは前記発光面２９のみならず側面からも放出されるので、それらの光も効果的に反射させるために、前記傾斜面３２だけでなく、発光素子２８の周囲の面、即ち、透光性樹脂体３０の後面３３及び左右側面３４，３５にも反射面を形成することが好ましい。反射面の形成手段としては、例えば、透光性樹脂体３０を形成した後、遮光性樹脂体３１を形成する前に、透光性樹脂体３０の外周面に反射率の高い塗膜や蒸着膜を形成したり、あるいは遮光性樹脂体３１を赤外線反射率の高い樹脂材料で形成する。前記透光性樹脂体３０及び遮光性樹脂体３１の樹脂材料は特に制約を受けることがない。例えば、透光性樹脂体３０の樹脂材料としては、透明エポキシや透明シリコンなどを用いることができ、遮光性樹脂体３１としては、酸化チタン入りエポキシなどを用いることができる。
【００１３】
この実施形態において、前記遮光性樹脂体３１の溝部２５側の前面３６には前記傾斜面３２などで反射した光を受光部２４側に出射するための出射部として、例えば出射スリット３７が形成されている。この出射スリット３７は、前記前面３６の略中央部に縦方向に形成されるもので、スリット表面には前記透光性樹脂体３０の一部が露出している。
【００１４】
一方、受光部２４は、前記絶縁基板２２の溝部２５を挟んで発光部２３と対向する位置に設けられ、絶縁基板２２の他方の上面２７に受光面４１を上向きにして配置される受光素子４０と、この受光素子４０を封止するために絶縁基板２２の上面２７に形成される透光性樹脂体４２と、この透光性樹脂体４２の外周面を被覆する遮光性樹脂体４３とを有している。受光素子４０は、例えば上面に受光面４１を有するチップ状のフォトトランジスタであり、前記発光ダイオードと同様、絶縁基板２２の上面にプリント形成された電極板（図示せず）の上に配置されている。透光性樹脂体４２の形状は、受光素子４０の上方位置に設けられる傾斜面４４が発光素子２８側に傾斜し、この傾斜面４４、後面４５及び左右側面４６，４７が反射面として形成されている以外は、前記発光部２３側の透光性樹脂体３０と同様の構成からなるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、遮光性樹脂体４３及びこの遮光性樹脂体４３の溝部２５側の前面４８に形成される光の入射部としての入射スリット４９も発光部２３側と同様の構成からなるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１５】
この実施形態にあっては、図３に示されるように、前記発光部２３の発光素子２８、出射スリット３７と、受光部２４の受光素子４０、入射スリット４９とが、一本の直線５０上に位置している。また、図５に示されるように、絶縁基板２２の下面には図３で示したマザーボード５１の上面プリント配線（図示せず）に表面実装するための接続電極５２ａ〜５２ｄが四隅に設けられ、この接続電極５２ａ〜５２ｄは絶縁基板２２の側面電極５３ａ〜５３ｄを介して前記発光素子２８及び受光素子４０が配置される電極板（図示せず）と導通している。
【００１６】
次に、上記構成からなるフォトインタラプタ２１の作用について説明する。図４に示すように、発光素子２８の発光面２９から放出された光は、透光性樹脂体３０の傾斜面３２で受光部２４側に反射され、この反射光が出射スリット３７及び入射スリット４９をすり抜けて受光部２４内に入射される。受光部２４内に入射された光は、透光性樹脂体４２の傾斜面４４で下向きに反射され、そのまま受光素子４０の受光面４１に入射される。この時、フォトインタラプタ２１の溝部２５を物体が通過して光を遮ると、受光素子４０の受光量が変化するので、これによって位置検出を行なうことができる。
【００１７】
前記発光部２３の傾斜面３２は、図２に示されるように、出射スリット３７に対応した狭い部分だけでなく傾斜面３２全体が反射面として形成されている他、透光性樹脂体３０の後面３３及び左右側面３４，３５も反射面として形成されているために、発光素子２８の上面のみならず側面から放出した光も周囲の反射面によって反射されるので、発光部２３内での光量が増え、これらが強い光となって出射スリット３７からすり抜けていく。一方、入射スリット４９に導かれて受光部２４内に入射された光も、前記発光部２３と同様、透光性樹脂体４２の傾斜面４４のみならず外周面全体が反射面として形成されているので、受光素子４０の受光面４１には強い光が入射されることになり、発光部２３のみならず受光部２４でも光の反射を効率的に利用して受光量を増やすことができ、検出精度を向上させることができる。
【００１８】
本実施形態に係るフォトインタラプタ２１によれば、発光素子２８の発光面２９と受光素子４０の受光面４１とを対向させることなく、ともに上向きに配置している。そうすることで、上記した反射光の効率的な利用の他に、同じ基板上に両方の素子を配置し、その上方を樹脂封止した構造とすることで、表面実装可能な超小型のフォトインタラプタ２１の形成が可能となる。
【００１９】
図６及び図７は、本発明に係るフォトインタラプタの第２の実施形態を示したものである。この実施形態に係るフォトインタラプタ６１は、発光部６３に形成される発光側反射面及び受光部６４に形成される受光側反射面が、いずれも透光性樹脂体３０，４２の外周面に形成された湾曲面６５，６６によって構成されている。この湾曲面６５，６６はこの実施形態では発光素子２８及び受光素子４０のそれぞれ上方から後方にかけて湾曲する円筒体の１／４形状であるが、たとえば左右側面も湾曲したドーム型の一部形状であってもよい。このように、反射面を湾曲面６５，６６として形成することで、発光部６３では湾曲面６５で反射させた光を出射スリット３７付近に集光し易くなり、一方の受光部６４では入射スリット４９から入射された光を湾曲面６６によって受光素子４０に集光し易い構造となる。なお、透光性樹脂体３０，４２の左右側面を反射面として形成すれば、さらに反射効率がよくなる。この実施形態に係るフォトインタラプタ６１は、前述の湾曲状の反射面を除いた構成が、前記第１の実施形態とほぼ同じなので、それら共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２０】
図８及び図９は、本発明に係るフォトインタラプタの第３の実施形態を示したものである。この実施形態に係るフォトインタラプタ７１は、発光部７３に形成される発光側反射面及び受光部７４に形成される受光側反射面が、いずれも透光性樹脂体３０，４２の外周面に形成された平面状の上面７５，７６及び後面７７，７８として構成されている。即ち、前記実施形態のように、傾斜面や湾曲面を形成することなく、透光性樹脂体３０，４２の外周面を平面状に形成しただけの反射面である。しかし、このような平面状の反射面であっても、発光素子２８から放出した光は、一旦上面７５や後面７７に反射されてから出射スリット３７からすり抜けていくので、上記実施形態と同様の反射効果が得られることになる。なお、透光性樹脂体３０，４２の左右側面を反射面として形成すれば、さらに反射効率がよくなることは言うまでもない。この実施形態に係るフォトインタラプタ７１は、前述の平面状の反射面を除いた構成が、前記第１の実施形態とほぼ同じなので、それら共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフォトインタラプタの全体形状を示す斜視図である。
【図２】前記図１に示したフォトインタラプタの反射構造をわかり易く表わした説明図である。
【図３】前記図１に示したフォトインタラプタの平面図である。
【図４】前記図１においてＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図５】前記図１に示したフォトインタラプタの底面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るフォトインタラプタの反射構造をわかり易く表わした説明図である。
【図７】前記図６においてＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るフォトインタラプタの反射構造をわかり易く表わした説明図である。
【図９】前記図８においてＣ−Ｃ線に沿って切断した断面図である。
【図１０】従来におけるフォトインタラプタの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
２１  フォトインタラプタ
２２  絶縁基板
２３  発光部
２４  受光部
２５  溝部
２６，２７  絶縁基板の上面
２８  発光素子
２９  発光面
３０  発光部の透光性樹脂体
３１  発光部の遮光性樹脂体
３２  傾斜面（発光側反射面）
３７  出射スリット（出射部）
４０  受光素子
４１  受光面
４２  受光部の透光性樹脂体
４３  受光部の遮光性樹脂体
４４  傾斜面（受光側反射面）
４９  入射スリット（入射部）
５１  マザーボード
５２ａ〜５２ｄ  基板下面の接続電極
５３ａ〜５３ｄ  基板の側面電極
【図１】
2006147944.tif 000003
【図２】
2006147944.tif 000004
【図３】
2006147944.tif 000005
【図４】
2006147944.tif 000006
【図５】
2006147944.tif 000007
【図６】
2006147944.tif 000008
【図７】
2006147944.tif 000009
【図８】
2006147944.tif 000010
【図９】
2006147944.tif 000011
【図１０】
2006147944.tif 000012