(57)【要約】【課題】基板上に広い搭載領域を確保できる光電センサを提供する。【解決手段】光を出射する投光部及び光を検出する受光部の少なくともいずれかを備える光電センサ１００であって、投光部及び受光部の少なくともいずれかが搭載される基板２０と、基板２０に対向し、基板２０を保護する保護部１０と保護部１０の周縁から基板２０側に向かって延在する側壁１１とを有するカバー部と、を備え、カバー部の側壁１１は、第１幅で形成された第１部分１２、第１幅よりも小さい第２幅で形成された第２部分１３と、を含み、第１部分１２は、保護部１０と第２部分１３との間に位置し、基板２０の端部２１のうち表面２１ａは、第１部分１２に当接し、基板２０の端部２１のうち側面２１ｂは第２部分１３に対向する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する投光部及び光を検出する受光部の少なくともいずれかを備える光電センサであって、
前記投光部及び前記受光部の少なくともいずれかが搭載される基板と、
前記基板に対向し、前記基板を保護する保護部と前記保護部の周縁から前記基板側に向かって延在する側壁とを有するカバー部と、を備え、
前記カバー部の前記側壁は、第１幅で形成された第１部分、前記第１幅よりも小さい第２幅で形成された第２部分と、を含み、
前記第１部分は、前記保護部と前記第２部分との間に位置し、
前記基板の端部のうち表面は、前記第１部分に当接し、前記基板の端部のうち側面は前記第２部分に対向する、
光電センサ。
【請求項２】
前記基板の端部のうち側面は、前記側壁に当接する、
請求項１に記載の光電センサ。
【請求項３】
前記基板には、ＩＣパッケージが搭載されている、
請求項１又は２に記載の光電センサ。
【請求項４】
前記保護部には、レンズが形成されている、
請求項１から３のいずれか一項に記載の光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検出領域内における物体の有無を検出するために光電センサが使用されている。（例えば、特許文献１等）。光電センサには、光を出射する投光部と光を検出する受光部とを別筐体に収容し、一方の光電センサから出射された光を他方の光電センサで受け取るよう構成された透過形センサが存在する。投光部と受光部との間に物体が存在すると、光が遮られて受光部が受け取る光の量が減少する。透過形センサは、この減少量を分析することで物体の有無を検出する。また、光電センサには、投光部と受光部とが一体の筐体に収容されており、物体に光を反射させ反射光を分析することで物体の有無等を検出する反射形センサも存在する。
【０００３】
投光部や受光部は、それぞれ発光ダイオードやフォトダイオード等の光学素子で構成され、筐体内部の基板に搭載される。これらの光学素子を封止するために、基板を筐体内部に配置した後に樹脂等の封止部材を筐体内部へ充填することがある。しかしながら、光学素子に封止部材が付着すると光学素子が投受光する光の量が減少する等して、正確な物体検出を行えないおそれがある。そこで、図５に示すように、保護部４１と側壁４２からなるカバーを基板４０に被せて、封止部材４４が光学素子４５に付着することを防止している。封止工程において、封止部材４４が基板４０と側壁４２との間から流入しないように、側壁４２の端面４３は基板４０に対して接着剤により接着している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１０７６９８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、側壁４２の端面４３全域を基板４０に接着する上述の方法では、基板上に広い搭載領域を確保することが難しい。そのため、大型のパッケージ部品等を基板に搭載することが困難であった。
【０００６】
そこで、本発明は、基板上に広い搭載領域を確保できる光電センサ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】
【０００７】
本発明の一態様に係る光電センサは、光を出射する投光部及び光を検出する受光部の少なくともいずれかを備える光電センサであって、投光部及び前記受光部の少なくともいずれかが搭載される基板と、基板に対向し、基板を保護する保護部と保護部の周縁から基板側に向かって延在する側壁とを有するカバー部と、を備え、カバー部の前記側壁は、第１幅で形成された第１部分、第１幅よりも小さい第２幅で形成された第２部分と、を含み、第１部分は、保護部と第２部分との間に位置し、基板の端部のうち表面は、第１部分に当接し、基板の端部のうち側面は第２部分に対向する。
【０００８】
この態様によれば、側壁の端面全域を基板の表面に当接させることなく、基板とカバー部との間に封止部材が流入することを防止できるため、基板上に部品の搭載領域を広く確保することができる。そのため、パッケージされた電子部品等の大型部品を基板上に搭載することができる。
【０００９】
上記態様において、基板の端部のうち側面は、側壁に当接してもよい。
【００１０】
この態様によれば、基板の端部とカバー部の側壁との接触面積を大きくすることができ、基板とカバー部との間に設けられる中空領域への封止部材の侵入をより確実に防ぐことができる。また、基板の側面が第２部分の内壁に当接するので、組み立ての際に基板のカバー部に対する位置決めを正確に行うことができる。
【００１１】
上記態様において、基板には、ＩＣパッケージが搭載されてもよい。
【００１２】
この態様によれば、光電センサに含まれる光学素子等の部品がパッケージ化された状態で基板上に搭載される。そのため、光学素子を外部からの衝撃、湿度又は熱等から保護することができる。
【００１３】
上記態様において、保護部には、レンズが形成されてもよい。
【００１４】
この態様によれば、レンズが保護部に形成されるため、基板上にレンズを搭載する領域を確保する必要がない。そのため、レンズ以外の部品を搭載するスペースを広く確保することができ、より大型の部品を基板上に搭載することできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板上に広い搭載領域を確保できる光電センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光電センサの斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光電センサの断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光電センサの断面の拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光電センサの断面の拡大図である。
【図５】従来の光電センサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る光電センサ１００の斜視図である。光電センサは、光を用いて検出領域内の物体の有無や物体の表面状態等を検出する。光電センサを用いた検出方法は複数存在する。例えば、光電センサを２つ用意し、一方の光電センサは光を出射する投光器として使用し、他方の光電センサは光を検出する受光器として使用する。投光器と受光器の間に物体が存在すると受光器が受け取る光の量は減少する。光電センサは、この減少量を分析し物体の有無等を検出する。当該検出方法で使用する光電センサを透過形という。
【００１９】
また、他の検出方法として、投光器及び受光器が一体となった光電センサを使用して検出を行う方法も存在する。光電センサから光を反射板や検出物体等に向かって出射し、反射した光を同一の光電センサが受け取り、分析することで物体の有無等を検出する。このような投光器及び受光器の両方の働きをする光電センサを反射形という。
【００２０】
図１を参照して、光電センサ１００の構成について説明する。本明細書においては、透過形の光電センサのうち受光器として動作する光電センサ１００を例に説明するが、本発明が適用される光電センサは、投光器として動作する光電センサや反射形の光電センサであってもよい。光電センサ１００は、筐体３０、保護部１０、ウィンドウ３８及びケーブル３９を備える。また、保護部１０には、受光レンズ１５が形成されている。
【００２１】
筐体３０は、光電センサ１００内部に含まれる受光素子等の各種部品を外部からの衝撃や汚れから保護する。筐体３０は、例えば金属又は樹脂で形成されている。筐体３０は、前面３１、背面３２、側面３３、側面３４、頂面３５及び底面３６を有している。検出領域からの光が入射する面を前面３１とし、筐体３０内部を挟んで前面３１に対向するように背面３２が位置している。また、側面３３及び側面３４は筐体３０内部を挟んで互いに対向するように位置している。同様に、頂面３５及び底面３６も筐体３０内部を挟んで互いに対向するように位置している。
【００２２】
筐体３０には、取付穴３７が設けられており、取付穴３７にねじ等を差し込み光電センサ１００を壁や床面、天井等に固定することができる。前面３１と背面３２との間隔は、側面３３と側面３４との間隔よりも狭く、側面視における光電センサ１００の厚みが小さくなるよう構成されている。そのため、光電センサ１００を取り付けるスペースが狭い場合であっても容易に光電センサ１００を設置することができる。なお、前面３１と背面３２との間隔は、必ずしも側面３３と側面３４との間隔よりも狭くなくてもよい。
【００２３】
筐体３０の内部には受光部の一部又は全部が収容される。受光部は、検出領域から入射してくる光を検出する部分であり、受光素子及び受光レンズ１５を備える。受光素子は、例えばフォトダイオードや位置検出素子であってよい。受光レンズ１５は、検出領域から入射してくる光を受光素子上で結像させるレンズである。受光レンズ１５は、筐体３０内部に収容されてもよいし、図１に示すように保護部１０に形成され、一部が筐体３０の外部に露出していてもよい。本例のようにレンズを保護部１０に形成すると、基板上にレンズを搭載する領域を確保する必要がない。そのため、レンズ以外の部品の搭載スペースを広く確保することができ、より大型の部品を基板上に搭載することできる。
【００２４】
なお、投光器として動作する光電センサは、光を出射するための投光部を有し、当該投光部は、投光素子及び投光レンズ等から構成される。投光素子は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等であってよい。投光レンズは、筐体内部に収容されてもよいし、図１に示す光電センサ１００と同様に、保護部と一体形成されて一部が筐体外部に露出していてもよい。
【００２５】
保護部１０は、光電センサ１００の内部に収容される受光素子等の部品を保護する。保護部１０は、検出領域から入射してくる光を受ける面に配置されているため、光電センサ１００の内部に位置する受光素子が光を検出できるように、光を透過する材料で構成されている。例えば保護部１０は、樹脂等で構成されていてもよい。なお、保護部１０全体が光を透過する材料で構成されていなくともよく、例えば受光レンズ１５のみが光を透過する部材で構成され、受光素子は受光レンズ１５を通して光を検出してもよい。
【００２６】
ウィンドウ３８は、光電センサ１００の上部に設けられたインジケータ（不図示）を衝撃や汚れから保護する。インジケータは、光電センサ１００の電源状況や検出状況等を表示する。インジケータは、例えば発光ダイオード等の発光素子で構成されてもよい。インジケータは、光電センサ１００の電源がＯＮになっている場合や光電センサ１００がワークを検出した場合に点灯してもよい。また、インジケータは、光電センサ１００が検出したワークの種類に応じて異なった色の光を点灯してもよい。
【００２７】
ケーブル３９は、電源から供給される電力を光電センサ１００へ送電する。また、ケーブル３９は、光電センサ１００を増幅部及び制御部等を含むアンプユニットに接続し、光電センサ１００による検出の結果を伝達することができる。本例において、ケーブル３９は光電センサ１００の底面３６に接続されているが、接続位置は必ずしも底面３６でなくともよく、側面３３、側面３４又は頂面３５等に接続されてもよい。なお、電源及びアンプユニットの少なくともいずれかは、光電センサ１００に内蔵されていてもよい。
【００２８】
図２は、本発明の第１実施形態に係る光電センサ１００の断面図であり、図１のＡ−Ａ線における断面を示している。図２を用いて、本実施形態に係る光電センサ１００の内部構成について説明する。図２は、筐体３０の内部を示す図である。
【００２９】
光電センサ１００は、カバー部（保護部１０、側壁１１）、基板２０及び封止部材２５を有する。基板２０は、保護部１０と封止部材２５に挟まれるように位置する。基板２０には、受光素子２４が搭載されている。
【００３０】
カバー部は、保護部１０及び側壁１１を備える。保護部１０は、基板２０と対向するように位置する。保護部１０の周縁から基板２０側に向かって側壁１１が延在している。保護部１０と側壁１１は同一部材により一体形成されていてもよいし、別部材から形成されていてもよい。
【００３１】
側壁１１は、封止工程において、基板２０と保護部１０との間に設けられた中空領域に封止部材２５が流入することを防止する。側壁１１の端部は、断面視においてＬ字型になるように内側が窪んでいる。
【００３２】
基板２０には、フォトダイオード等の受光素子２４が搭載される。基板２０の端部２１は、側壁１１に形成されたＬ字型の窪みの一部に当接するように位置する。基板２０と保護部１０との間には中空領域が設けられ、基板２０に搭載された受光素子２４等は、当該中空領域に収容される。受光素子２４を中空領域に収容することで、受光素子２４へのヒートショックを緩和し、光電センサ１００の故障を防ぐことができる。なお、基板２０には、受光レンズやＩＣパッケージ等の任意の部品を搭載してもよい。
【００３３】
封止部材２５は、基板２０に搭載された受光素子２４等の内部部品を封止する。封止部材２５による封止は、封止用金型に、カバー部や基板２０等を配置した後、熱した封止部材２５を封止用金型へ流し込むことにより行われる。封止部材２５により封止を行うことで、水分や粉塵等から内部部品を保護することができる。封止部材２５は、例えばホットメルト等の樹脂であってよい。
【００３４】
図３は、本発明の第１実施形態に係る光電センサ１００の断面のうち、側壁１１及び基板２０の端部２１を拡大した図である。
【００３５】
側壁１１は、第１幅ａで形成された第１部分１２と、第１幅ａよりも小さい第２幅ｂで形成された第２部分１３とを含む。第１部分１２は、保護部１０と第２部分１３との間に位置している。第２部分１３は、第１部分１２の端面１２ａにおける外側の領域から、保護部１０と離間する方向に延在している。第１部分１２の端面１２ａと、第２部分１３の内壁１３ａは断面視においてＬ字型の窪みを形成している。
【００３６】
基板２０の端部２１とＬ字型の窪みとの位置関係について説明する。基板２０の端部２１は、表面２１ａと側面２１ｂを備える。ここで、表面２１ａとは、基板２０の表面全域を指すものではなく、基板２０の表面領域のうち周縁部分を指すものである。基板２０とカバー部とを組み合わせたとき、表面２１ａは、第１部分１２の端面１２ａと当接する。また、側面２１ｂは、第２部分１３の内壁１３ａに対向するように位置し、側面２１ｂと内壁１３ａとの間には隙間が設けられている。
【００３７】
次に、封止部材２５による封止について説明する。封止部材２５による封止は、上述のように、封止用金型にカバー部や基板２０等を配置した後、熱した封止部材２５を封止用金型へ流し込むことにより行われる。封止部材２５を封止用金型へ流し込むと、封止部材２５は、側面２１ｂと内壁１３ａとの間に設けられた隙間へ侵入する。その際、封止部材２５の流れる方向は、側面２１ｂと内壁１３ａによってｙ方向（図３における下方向）のみに制限される。そのため、表面２１ａに沿ったｘ方向（側壁１１の外側から内側へと向かう方向）へは封止部材２５が移動せず、表面２１ａと端面１２ａとの間から中空領域へ封止部材２５が流入しない。
【００３８】
本実施形態に係る光電センサ１００によれば、側壁１１の端面全域を基板２０の表面に当接させることなく、基板２０とカバー部との間に封止部材２５が流入することを防止できるため、基板２０上に部品の搭載領域を広く確保することができる。そのため、パッケージされた電子部品等の大型部品を基板２０上に搭載することができる。また、中空領域への封止部材２５の侵入を防止するために、基板２０とカバー部を接着剤により接着する必要がなく、光電センサ１００の製造効率を向上させることができる。
【００３９】
また、本実施形態に係る光電センサ１００によれば、基板２０上に部品の搭載領域を広く確保できるため、大型のＩＣパッケージやモジュール等を基板２０に搭載することができる。例えば、受光素子２４等の光学素子をパッケージ化した状態で基板２０に搭載でき、外部からの衝撃、湿度又は熱等から光学素子を保護することができる。
【００４０】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る光電センサの断面のうち、基板２２の端部を拡大した図である。第２実施形態に係る光電センサは、基板２２の側面２３ｂと第２部分１３の内壁１３ａとが当接している点で第１実施形態に係る光電センサ１００と相違する。その他の構成については、本実施形態に係る光電センサは、第１実施形態に係る光電センサ１００と同様の構成を備える。
【００４１】
基板２２の端部２３は、表面２３ａと側面２３ｂとを備える。ここで、表面２３ａとは、第1実施形態に係る表面２１ａと同様に、基板２２の表面全域を指すものではなく、基板２２の表面領域のうち周縁部分を指すものである。基板２２とカバー部とを組み合わせたとき、表面２３ａは、第１部分１２の端面１２ａと当接する。また、側面２３ｂは、第２部分１３の内壁１３ａと当接しており、この実施形態では面接触している。
【００４２】
この態様によれば、基板２２の端部２３とカバー部の側壁１１との接触面積を大きくすることができる。そのため、封止過程において基板２０とカバー部との間から中空領域へ封止部材２５が侵入することをより確実に防ぐことができる。また、基板２２の側面２３ｂが第２部分１３の内壁１３ａに当接するので、組み立ての際に基板２２のカバー部に対する位置決めを正確に行うことができる。
【００４３】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
【００４４】
（付記）
光を出射する投光部及び光を検出する受光部の少なくともいずれかを備える光電センサ１００であって、
前記投光部及び前記受光部の少なくともいずれかが搭載される基板２０と、
前記基板２０に対向し、前記基板２０を保護する保護部１０と前記保護部１０の周縁から前記基板２０側に向かって延在する側壁１１とを有するカバー部と、を備え、
前記カバー部の前記側壁１１は、第１幅で形成された第１部分１２、前記第１幅よりも小さい第２幅で形成された第２部分１３と、を含み、
前記第１部分１２は、前記保護部１０と前記第２部分１３との間に位置し、
前記基板２０の端部２１のうち表面２１ａは、前記第１部分１２に当接し、前記基板２０の端部２１のうち側面２１ｂは前記第２部分１３に対向する、
光電センサ。
【符号の説明】
【００４５】
１０…保護部、１１…側壁、１２…第１部分、１２ａ…端面、１３…第２部分、１３ａ…内壁、１５…受光レンズ、２０…基板、２１…端部、２１ａ…表面、２１ｂ…側面、２２…基板、２３…端部、２３ａ…表面、２３ｂ…側面、２４…受光素子、２５…封止部材、３０…筐体、３１…前面、３２…背面、３３…側面、３４…側面、３５…頂面、３６…底面、３７…取付穴、３８…ウィンドウ、３９…ケーブル、４０、基板、４１…保護部、４２…側壁、４３…端面、４４…封止部材、４５…光学素子、１００…光電センサ
【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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