(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一指向性を持たない発光素子を有する発光部と、前記発光素子から照射された光束を受光する受光素子を有する受光部とを備え、前記発光部の光軸と前記受光部の光軸とが一致するように配置された受発光装置であって、
前記発光部と前記受光部との両方を、光軸を中心として回動可能に支持する支持手段と、
前記受光部の回動を操作する操作手段とを具備し、
前記支持手段は、前記発光部と前記受光部とを収納するケースであり、
当該ケースには、前記操作手段の一部を表出させる開口が形成されていることを特徴とする受発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光部と受光部とを備えたフォトセンサー等の受発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フォトセンサー等の受発光装置は、搬送される用紙の検知する用紙センサーや、赤外光をトナー像面へ照射してトナー濃度を測定する濃度センサー等に用いられている。このような受発光装置は、図４を参照すると、光束を照射する発光部１０と、発光部１０から照射された光束を受光する受光部２０とを備えている。発光部１０としては、例えばＬＥＤが用いられる。発光部１０は、リードフレーム１１と１２とが、絶縁性部材１３によりモールド固定され、リードフレーム１１の反射板が形成された先端部１４に発光素子１５としてＬＥＤ素子がマウントされている。リードフレーム１１、１２の先端部は、樹脂１６によりモールドされ保護されている。受光部２０としては、例えばフォトダイオードが用いられる。受光部２０は、リードフレーム２１と２２とが、絶縁性部材２３によりモールド固定され、リードフレーム２１の先端部２４に受光素子２５としてフォトダイオードがマウントされている。リードフレーム２１、２２の先端部は、樹脂２６によりモールドされ保護されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−１６６７３７号公報
【特許文献２】特開２００８−２９３６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＬＥＤやフォトダイオード等の微小発光受光素子をリードフレーム上にマウントした形で提供されるデバイスの場合、発光受光素子のマウント位置のばらつき等により、対象の光束にずれが生じてしまうことがある。ＬＥＤの場合には発光素子１５の反射板が形成されたリードフレーム１１の先端部１４へのマウント位置及び反射板の傾き、フォトダイオードの場合にはリードフレーム２１の先端部２４への受光素子２５のマウント位置等が主に影響する。図５は、受光素子であるデバイスＸ〜Ｚの指向性を測定したグラフであり、デバイスＸは、受光感度の中心角である指向性中心軸が光軸と一致しているが、デバイスＹ、Ｚでは、指向性中心軸が光軸からずれている状態が示されている。
【０００５】
このように指向性中心軸がずれた場合には、受光素子２５で発生する光電流が装置間で大きなばらつきがでてしまうという問題点があった。図６（ａ）に示すように、発光部１０の発光素子１５から照射される光束の発光側指向性中心軸Ａが光軸からずれている場合には、受光対象の光束が受光部２０の正面から入射されないため、受光素子２５で発生する光電流が低下してしまう。特に、光の照射位置と受光素子２５のマウント位置が、受光対象の光束とは逆方向にずれ、受光側指向性中心軸Ｂと発光側指向性中心軸Ａとがずれてしまっている場合には、受光素子２５で発生する光電流がほとんどなくなってしまう。また、図６（ｂ）に示すように、入射光が反射経路を持つ場合には、さらにばらつき要因が増えることが考えられる。
【０００６】
なお、光学素子の光軸調整機構としては、特許文献１、２のように発光側の素子を回転させ受光面での位置を補正する方法が提案されている。しかし、特許文献１、２の補正方法は、特にレーザー光のような単一指向性を持つ光の光軸合わせに用いられ、受光面は光束の照射スポットより十分大きいため光軸位置の調整はできても受光素子の光電流値のばらつきは考慮されていない。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来技術の問題を解決し、受光素子で発生する光電流のばらつき最小限に抑制することができる受発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の受発光装置は、単一指向性を持たない発光素子を有する発光部と、前記発光素子から照射された光束を受光する受光素子を有する受光部とを備え、前記発光部の光軸と前記受光部の光軸とが一致するように配置された受発光装置であって、前記発光部と前記受光部との両方を、光軸を中心として回動可能に支持する支持手段と、前記受光部の回動を操作する操作手段とを具備し、前記支持手段は、前記発光部と前記受光部とを収納するケースであり、当該ケースには、前記操作手段の一部を表出させる開口が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、受光側指向性中心軸と発光側指向性中心軸とを略一致させることができ、受光素子で発生する光電流のばらつき最小限に抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る受発光装置の実施の形態の構成例を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る受発光装置の実施の形態における指向性中心軸の調整例を示す図である。
【図３】本発明に係る受発光装置の実施の形態における反射経路を有する場合の指向性中心軸の調整例を示す図である。
【図４】従来の受発光装置の構成例を示す模式断面図である。
【図５】従来の受発光装置に用いられる受光素子の指向性中心軸のバラツキ例を示す図である。
【図６】従来の受発光装置において指向性中心軸がずれている例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施の形態の受発光装置３０は、図１を参照すると、発光部１０と、受光部２０と、発光部１０及び受光部２０を組込むケース３１とで構成された透過型フォトインタラプタである。なお、図１（ａ）は、受発光装置３０の外観斜視図であり、図１（ｂ）は、ケース内に収納された発光部１０及び受光部２０の構成を示す斜視図である。また、発光部１０及び受光部２０は、図１に示す従来例と同一の構成であり、以下、同一の構成には同一の符号を付与して説明を省略する。
【００１２】
ケース３１は、対向配置された発光収納部３１ａと、受光収納部３１ｂとが一体成型されている。発光収納部３１ａには発光部１０が、受光収納部３１ｂには受光部２０がそれぞれ収納され、発光部１０の発光面と、受光部２０の受光面とが対向し、光軸が一致するように配置されている。発光収納部３１ａと受光収納部３１ｂとの対向面には、スリット３２（受光収納部３１ｂのスリット３２は不図示）がそれぞれ形成されており、発光部１０から照射された光束は、スリット３２を通って、受光部２０に至る。これにより、発光収納部３１ａと受光収納部３１ｂと間を物体が通過して光束をさえぎることで物体の検出を行なうことができる。なお、本実施の形態における光軸は、図４を参照すると、発光部１０において、リードフレーム１１の先端部１４に発光素子１５が正しくマウントされた状態での発光側指向性中心軸であると共に、受光部２０において、リードフレーム２１の先端部２４に受光素子２５が正しくマウントされた状態での受光側指向性中心軸である。
【００１３】
ケース３１の発光収納部３１ａの下部には、発光部１０のリードフレーム１１、１２とケーブル３３によってそれぞれ接続されたリードピン３４、３５が導出されている。また、ケース３１の受光収納部３１ｂの下部には、受光部２０のリードフレーム２１、２２と可撓性のあるケーブル３６によってそれぞれ接続されたリードピン３７、３８が導出されている。
【００１４】
受光収納部３１ｂに収納された受光部２０は、図１（ｂ）に矢印Ｒで示すように、光軸を中心に回動可能に支持されている。すなわち、受光収納部３１ｂは、受光部２０を回動可能に支持する受光部支持手段として機能する。なお、受光部２０のリードフレーム２１、２２とリードピン３７、３８とを接続するケーブル３６には、可撓性を有するものが採用されているため、受光部２０を回動が妨げられることがない。
【００１５】
受光部２０には、受光部２０の回動を操作する円盤状の操作部４０が設けられている。また、受光収納部３１ｂの上部には、開口３９が形成されており、開口３９から操作部４０の一部が表出されている。これにより、操作部４０を操作することで、光軸を中心にして受光部２０を回動させることができる。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、発光部１０の発光素子１５から照射される光束の発光側指向性中心軸Ａが正面からずれていると共に、受光部２０の受光素子２５のマウント位置が、受光対象の光束とは逆方向にずれ、受光側指向性中心軸Ｂと発光側指向性中心軸Ａとがずれてしまっている場合には、操作部４０を操作して、矢印Ｒで示すように、光軸を中心にして受光部２０を回動させる。これにより、図２（ｂ）に示すように、受光側指向性中心軸Ｂと発光側指向性中心軸Ａとがほぼ一致するように調整することできる。
【００１７】
受光部２０の回動させる指向性中心軸の調整動作は、発光部１０を発光させると共に、受光部２０で発生する光電流を監視しながら行うと良い。まず、発光部１０を発光させると共に、受光部２０で発生する光電流を検出する。この状態で、所定の光電流を得ることができない場合には、受光側指向性中心軸Ｂと発光側指向性中心軸Ａとがずれていると判断されるため、受光部２０の回動させる指向性中心軸の調整動作を行う。受光部２０を回動させ、最も大きな光電流を得ることができる箇所で停止させる。これにより、受光側指向性中心軸Ｂと発光側指向性中心軸Ａとをほぼ一致させることができる。
【００１８】
なお、本実施の形態では、受光部２０のみを回動可能に構成したが、発光部１０のみを回動可能に構成しても良く、さらに発光部１０と受光部２０との両方を回動可能に構成しても良い。発光部１０と受光部２０との両方を回動可能に構成した場合には、まず、発光部１０と受光部２０とのいずれか一方を回動させて最も大きな光電流を得ることができる箇所で停止させ、その後、他方を回動させて最も大きな光電流を得ることができる箇所で停止させると良い。
【００１９】
また、本実施の形態では、発光部１０の発光面と受光部２０の受光面とが対向配置された透過型フォトインタラプタについて説明したが、発光部１０の発光面と受光部２０の受光面とが検出体に向き合う方向に配置された反射型フォトセンサーや回帰反射型フォトセンサーにも適用することができる。この場合にも、図３（ａ）に示すように、操作部４０を操作して、矢印Ｒで示すように、光軸を中心にして受光部２０を回動させることで、図３（ｂ）に示すように、受光側指向性中心軸Ｂと発光側指向性中心軸Ａとがほぼ一致するように調整することできる。
【００２０】
以上説明したように本実施の形態においては、単一指向性を持たない発光素子１５を有する発光部１０と、発光素子１５から照射された光束を受光する受光素子２５を有する受光部２０とを備え、発光部１０の光軸と受光部２０の光軸とが一致するように配置された受発光装置において、光軸を中心として発光部１０と受光部２０とのいずれか一方又は両方を回動可能に支持するケース３１を備えている。この構成により、受光側指向性中心軸Ｂと発光側指向性中心軸Ａとがずれている場合でも、発光部１０と受光部２０とのいずれか一方又は両方を、ケース３１から開口３９を介して表出されている操作部４０を操作して回動させることで、受光側指向性中心軸Ｂと発光側指向性中心軸Ａとを略一致させることができる。従って、単一指向性を持たないＬＥＤ光源を受光するフォトダイオード等の受光素子２５において、発光側指向性、反射経路、光学チップマウント位置、フレーム傾きにかかわらず、発生する光電流のばらつきを最小限に抑制することができ、後段の信号処理回路を容易に構成し装置自体の歩留りを向上させることである。
【００２１】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【符号の説明】
【００２２】
１０  発光部
１１、１２  リードフレーム
１３  絶縁性部材
１４  先端部
１５  発光素子
１６  樹脂
２０  受光部
２１、２２  リードフレーム
２３  絶縁性部材
２４  先端部
２５  受光素子
２６  樹脂
３０  受発光装置
３１  ケース
３１ａ  発光収納部
３１ｂ  受光収納部
３２  スリット
３３  ケーブル
３４、３５  リードピン
３６  ケーブル
３７、３８  リードピン
３９  開口
４０  操作部
【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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