(57)【要約】【課題】部品点数を増加させることなく低コストにて高精度な光結合装置を提供すること。【解決手段】発光素子１６を有する発光デバイス１１と、この発光デバイス１１からの照射光Ａを受光する受光素子２１を有する受光デバイス１２と、発光デバイス１１と受光デバイス１２とを保持するケース体１３とを備える。発光デバイス１１は、平板状で、受光素子２１とは反対側に位置する面に発光素子１６が配置され、かつスリット１８を有するフレーム１４と、発光素子１６からの照射光Ａがスリット１８を通過して受光素子２１に当たるように導光するための導光手段とを備える。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を有する発光デバイスと、この発光デバイスからの照射光を受光する受光素子を有する受光デバイスと、発光デバイスと受光デバイスとを保持するケース体とを備えた光結合装置において、発光デバイスは、平板状で、受光素子とは反対側に位置する面に発光素子が配置され、かつスリットを有するフレームと、発光素子からの照射光がスリットを通過して受光素子に当たるように導光するための導光手段とを備えたことを特徴とする光結合装置。
【請求項２】
発光素子が、フレームの前記受光素子とは反対側に位置する面と略平行な方向に発光する側面発光型である請求項１に記載の光結合装置。
【請求項３】
導光手段が、ケース体の内面に形成され、発光素子からの照射光を反射してスリットを通過させる反射面である請求項１または２に記載の光結合装置。
【請求項４】
発光素子と共にフレームを覆う透明被覆部をさらに備え、導光手段が、透明被覆部に形成され、発光素子からの照射光を反射してスリットを通過させる反射面である請求項１または２に記載の光結合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光結合装置に関し、さらに詳しくは被検出物の有無を無接触で検出することができる光結合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被検出物の通過路を挟んで発光素子と受光素子を対向配置してなる光結合装置（透過型フォトインタラプタ）としては、▲１▼受光素子の検出幅を制限するために受光側モールドの前面にスリットを有する遮蔽板を配置した状態でケース内にそれらを収納したもの（例えば、実用新案文献１参照）や、▲２▼発光素子の照射光を制限するために発光側モールドの前面にスリットを有する遮蔽板を配置し、さらにその前面にスリットにて絞られた照射光を集光するレンズが組み合わされた形でケース内に収納したものが公知である。
【０００３】
【実用新案文献１】
実開平２−４１４６１号公報（第２図〜第５図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記▲１▼の光結合装置は、分解能を上げるには効果はあるが、組立て時において、リードフレームと一体化され、スリットを有する遮蔽板を受光側モールドの前面側に折り曲げて受光素子の前にスリットを配置してから、それらの遮光板とリードフレームとをケース内に収納しなければならず、組立てに手間を要する。
また、上記▲２▼の光結合装置は、発光側の照射光を高精度に制御可能となるが、構成部品点数が増加すること、受光素子とスリットとレンズの相対的な位置関係を得るための構造が複雑化すること、組立てに手間を要し組立て時間がかかること等によって製造コストが増大する。
【０００５】
そこで、本発明の主要な目的の一つは、部品点数を増加させることなく低コストにて高精度な光結合装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る光結合装置は、発光素子を有する発光デバイスと、この発光デバイスからの照射光を受光する受光素子を有する受光デバイスと、発光デバイスと受光デバイスとを保持するケース体とを備えた光結合装置において、発光デバイスは、平板状で、受光素子とは反対側に位置する面に発光素子が配置され、かつスリットを有するフレームと、発光素子からの照射光がスリットを通過して受光素子に当たるように導光するための導光手段とを備えたものである。
【０００７】
このように構成することによって、発光素子をフレームの裏面（受光素子とは反対側の面）に配置し、それによって発光素子からの照射光を導光手段にてスリットへ導き、このスリットのみに限定され、絞られ高精度に制御された光を受光素子に導き当てることができる高い分解能を有する光結合装置を得ることができる。
【０００８】
本発明において、発光素子は、フレームの裏面と略平行な方向に発光する側面発光型である半導体レーザを用いることができ、これにより発光素子からの照射光の光路をフレームの裏面に沿って略平行に直進させ、スリットの位置で導光手段にて略直角に曲げてスリットを通過させることができ、発光デバイスの薄型化を図ることができる。
【０００９】
本発明において、発光素子は、フレームの一部または全体と共に、絶縁性の透明被覆部にて封止される。この透明被覆部の構成材料としては、例えば透光性のエポキシ樹脂を用いることができる。
また、発光素子を裏面に搭載するフレームは、リード部と一体形成される導電性の平らな金属薄板であり、遮光性を有するため、発光素子からスリットを通過させた照射光に限定して受光素子に照射することができる。
また、外装ケースは、発光デバイスと受光デバイスとを所定間隔をもって対向させた状態で保持し、かつ対向する発光デバイスと受光デバイスの間の光通過路に、これと直交する方向に被検出物が通過できる溝部を有する構成とされている。このケース体の構成材料として、例えば黒色に着色して遮光性を付加したエポキシ樹脂を用いることにより、より一層発光素子からスリットを通過させた光に限定して受光素子に照射することができる。
【００１０】
本発明において、上記導光手段の具体構成としては、（１）発光素子からの照射光を反射してスリットを通過させる反射面を、ケース体の内面に形成する構成と、（２）発光素子からの照射光を反射してスリットを通過させる反射面を、透明被覆部に形成する構成を挙げることができる。上記（１）の場合、発光素子を裏面に搭載するフレームは、スリットを含まない部分が透明被覆部にて被覆される。一方上記（２）の場合、発光素子を裏面に搭載するフレームは、スリットを含む全体が透明被覆部にて被覆される。
上記（１）（２）によれば、部品点数を増加させることなく導光手段を簡素な構成とすることができ、容易に製作することができるとともに、装置全体のコストダウンを図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る光結合装置を図面に基づいて説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
【００１２】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１の光結合装置を示す平断面図であり、図２は同実施の形態１の光結合装置の側面図であり、図３は同実施の形態１における発光デバイスの構造説明図であって、同図（ａ）は正面図であり、同図（ｂ）は平面断面図であり、同図（ｃ）は背面図である。なお、図１において、一点鎖線矢印は発光デバイスの照射光Ａを表している。
【００１３】
この実施の形態１の光結合装置１０は、発光デバイス１１と、受光デバイス１２と、発光デバイス１１と受光デバイス１２とを近接位置に対向させて保持するケース対１３と、発光デバイス１１からの照射光Ａを受光デバイス１２に導く導光手段とを備える。
【００１４】
発光デバイス１１は、導電性の平らな薄板状フレーム１４と、極性の異なる一対のリード部１５ａ、１５ｂと、フレーム１４の所定位置に配置された発光素子１６と、発光素子１６を封止する透明被覆部１７とを有する。
【００１５】
フレーム１４は、銅板からなり、矩形状の幅広部１４ａと、幅広部１４ａの横に延びるように連設された幅狭部１４ｂとを有する横倒凸形に形成されており、幅広部１４ａには縦長矩形状のスリット１８が形成されている。
【００１６】
上下方向に延びる一対のリード部１５ａ、１５ｂは、その一方のリード部１５ａの上端がフレーム１４の幅広部１４ａと一体に形成されており、他方のリード部１５ｂの上端はＴ字形に形成されてフレーム１４の幅狭部１４ｂの下端に近接して配置されている。
【００１７】
発光素子１６は、矩形ブロック状に形成され、その一側面である発光面１６ａから光Ａを照射する側面発光型である。この発光素子１６は、フレーム１４の幅狭部１４ｂにおける受光デバイス１２とは反対側の面である裏面（背面）に電気的に接続されている。このとき、発光素子１６は、スリット１８と横並びの上下高さ位置に、かつ発光面１６ａがスリット１８の方へ向いてスリット１８と平行な状態で、その一方の電極がフレーム１４に電気的に接続されている。また、発光素子１６のもう一方の電極は、導電性ワイヤ１９を介してリード部１５ｂに電気的に接続されている。
【００１８】
透明被覆部１７は、絶縁性を有する透明な例えばエポキシ樹脂からなり、発光素子１６、一対のリード部１５ａ、１５ｂの各上端およびフレーム１４のスリット１８を含まない領域部分を矩形ブロック形に被覆している。この透明被覆部１７の成形に際しては、発光素子１６を搭載したフレーム１４を成形金型に高精度に位置決めすることにより、これと同等の高い精度で透明被覆部１７とスリット１８との相対的な位置決めがなされる。
【００１９】
受光デバイス１２は、極性の異なる一対のリード部２０ａ、２０ｂと、一方の倒立Ｌ字形のリード部２０ａの上端に搭載された受光素子２１と、受光素子２１と共に一対のリード部２０ａ、２０ｂの上端を被覆する透明な例えばエポキシ樹脂からなる矩形ブロック状の透明被覆部２３とを有する。受光素子２１は、その極性の異なる一対の電極が各リード部２０ａ、２０ｂに導電性ワイヤ２２ａ、２２ｂを介してそれぞれ電気的に接続されている。
【００２０】
ケース対１３は、遮光性（例えば黒色に着色した）の例えばエポキシ樹脂からなり、その側面視形状は凹形状であり、発光デバイス１１を収納する発光デバイス収納部２３と、これと所定間隔離間して設けられた受光デバイス１２を収納する受光デバイス収納部２４と、各収納部２３、２４の下端を連結する連結部２５とを備え、各収納部２３、２４の間が被検出物を通過させる溝部２６とされている。
【００２１】
発光デバイス収納部２３は、発光デバイス１１の透明被覆部１７をがたつかせることなく嵌め込むことができる大きさ、形状の第１空間部２７と、透明被覆部１７から突出したフレーム１４の部分を収納する第２空間部２８と、第２空間部２８の正面側にスリット１８と対向して形成された投光窓２９と、発光デバイス１１を第１・第２空間部２７、２８に下方から挿入するための下方開口状の挿入口とからなり、上記第２空間部２８にはフレーム１４のスリット１８を含まない端部を差し込む差込部２８ａが形成されている。また、第１空間部２７と第２空間部２８との間の内面には、透明被腹部１７を位置決めする段部３０が形成されると共に、第２空間部２８の内面におけるフレーム１４のスリット１８と対向する位置には第１空間部２７側へ４５°の角度で傾いた導光手段としての反射面３１が形成されている。
【００２２】
受光デバイス収納部２４は、受光デバイス１２の透明被覆部２２をがたつかせることなく嵌め込むことができる大きさ、形状に形成された空間部３２と、空間部３２の背面側に上記投光窓２９と対向して形成された入射窓３３と、受光デバイス１２を空間部３２に下方から挿入するための下方開口状の挿入口とからなる。
【００２３】
このように構成された光結合装置１０は、発光デバイス１１の発光素子１６から光Ａが照射されると、照射光Ａはフレーム１４の裏面と平行にスリット１８側へ直進し、反射面３１を反射してスリット１８の方へ直角に曲がり、スリット１８を通過して絞られた光Ａが投光窓２９から溝部２６を横切って入射窓３３に入射して受光デバイス１２の受光素子２１の受光面２１ａに到達する。この際、溝部２６を被検出物が通過して照射光Ａを遮ることにより被検出物が検出される。
【００２４】
実施の形態１の光結合装置１０によれば、照射光Ａに対する絞りとしてのスリット１８を、発光素子１６を搭載した平板状のフレーム１４に一体形成し、かつ発光素子１６の照射光Ａをスリット１８に導くための導光手段としての反射面３１をケース体１３の内面に形成したので、高い分解能（高精度に制御できる投光性能）を構成するための構成部品を、少ない部品点数でもって各構成部品の相対的な位置関係を容易に高い精度で位置決めでき、かつ安価に具備することができる。すなわち、従来のように発光デバイスのフレームを折り曲げたりする手間を要することなく、発光デバイス１１と受光デバイス１２をそれぞれケース体１３に組み込むだけで、発光素子１６からの照射光Ａをスリット１８にて絞り、スリット１８を通過した高精度に制御された光Ａを受光素子２１に正確かつ確実に当てることができる高精度な光結合装置１０を得ることができる。これに加えて、発光素子１６が受光素子１２に対して反対側のフレーム１４の裏面に配置されること、フレーム１４が遮光性であることおよびケース体１３が遮光性であることによって、スリット１８を通過してくる以外の光の受光素子２１への漏れを抑制でき、より高い分解能が得られるようにしている。
【００２５】
［実施の形態２］
図４は本発明の実施の形態２の光結合装置を示す平断面図であり、図５は同実施の形態２における発光デバイスの構造説明図であって、同図（ａ）は正面図であり、同図（ｂ）は平面断面図であり、同図（ｃ）は背面図である。なお、図４において、一点鎖線矢印は発光デバイスの照射光Ｂを表している。
【００２６】
この実施の形態２の光結合装置４０は、発光デバイス４１と、受光デバイス４２と、発光デバイス４１と受光デバイス４２とを近接位置に対向させて保持するケース対４３と、発光デバイス４１からの照射光Ｂを受光デバイス４２に導く導光手段とを備え、この導光手段が上記実施の形態１とは異なるものである。以下、この相違点を中心に説明する。なお、受光デバイス４２は、実施の形態１と同一のものであり、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２７】
発光デバイス４１は、そのフレーム４４が、薄い銅板からなり、幅広部４４ａと、幅広部４４ａの横に連設された幅狭部４４ｂとを有する横倒Ｌ字形に形成されている。そして、フレーム４４の裏面において、幅広部４４ａにはスリット４８が形成され、幅狭部４４ｂには発光素子４６が配置されている。発光素子４６は、フレーム４４を介して一方のリード部４５ａに電気的に接続され、かつ導電性ワイヤ４９を介して他方のリード部４５ｂに電気的に接続されている。
【００２８】
発光デバイス４１の透明被覆部４７は、発光素子４６、一対のリード部４５ａ、４５ｂの上端およびフレーム４４のスリット４８を含む全体を矩形ブロック状に被覆している。この透明被覆部４７には、フレーム４４のスリット４８側の角部に切欠凹部４９が形成されており、この切欠凹部４９におけるスリット４８に近接する隅部はフレーム４４に対して４５°の角度で傾斜した勾配面が形成されており、この勾配面が導光手段としての反射面５０とされている。
【００２９】
ケース体４３は、遮光性（例えば黒色に着した）の例えばエポキシ樹脂からなり、発光デバイス収納部５１と、受光デバイス収納部５２と、それらの間の溝部５３とを備える。
発光デバイス収納部５１は、発光デバイス４１の透明被覆部４７をがたつかせることなく嵌め込むことができる大きさ，形状に形成された空間部５４と、この空間部５４の正面側にスリット４８と対向して形成された投光窓５５と、発光デバイス４１を空間部５４に下方から収納する下方開口状の挿入口とを備える。
受光デバイス収納部５２は、受光デバイス４２の透明被覆部２２をがたつかせることなく嵌め込むことができる大きさ，形状に形成された空間部５６と、この空間部５６の背面側に上記投光窓５５と対向して形成された入射窓５７と、受光デバイス４２を空間部５６に下方から収納する下方開口状の挿入口とを備える。
【００３０】
このように構成された光結合装置４０は、発光デバイス４１の発光素子４６から光Ｂが照射されると、照射光Ｂはフレーム４４の裏面と平行にスリット４８側へ直進し、反射面５０を反射してスリット４８の方へ直角に曲がり、スリット４８を通過して絞られた光Ｂが投光窓５５から溝部５３を横切って入射窓５７に入射して受光デバイス４２の受光素子２１の受光面２１ａに到達する。この際、溝部５３を被検出物が通過して照射光Ｂを遮ることにより被検出物が検出される。
【００３１】
実施の形態２の光結合装置４０によれば、照射光Ｂに対する絞りとしてのスリット４８を、発光素子４６を搭載した平板状のフレーム４４に一体形成し、かつ発光素子４６の照射光Ｂをスリット４８に導くための導光手段としての反射面５０を透明被覆部４７に形成したので、高い分解能（高精度に制御できる投光性能）を構成するための構成部品を、少ない部品点数でもって各構成部品の相対的な位置関係を容易に高い精度で位置決めでき、かつ安価に具備することができる。すなわち、発光デバイス４１と受光デバイス４２をそれぞれケース体４３に組み込むだけで、発光素子４６からの照射光Ｂをスリット４８にて絞り、スリット４８を通過した高精度に制御された光Ｂを受光素子２１に正確かつ確実に当てることができる光結合装置４０を得ることができる。これに加えて、発光素子４６が受光素子１２に対して反対側のフレーム４４の裏面に配置されること、フレーム４４が遮光性であることおよびケース体４３が遮光性であることによって、スリット４８を通過してくる以外の光の受光素子２１への漏れを抑制でき、より高い分解能を得ることができる。なお、この実施の形態２は、反射面５０を発光デバイス４１の透明被覆部４７の外面の形成できるので、実施の形態１に比して、反射面５０の形成が容易であり、かつケース体４３の発光デバイス収納部５１の構造が簡素化して製作が容易となる。
【００３２】
［他の実施の形態］
上記実施の形態１および２では、発光素子からの照射光がスリットを通過して受光素子に当たるように導光するための導光手段が、ケース体または発光デバイスの透明被覆部に形成された反射面の場合を例示したが、これ以外に導光手段として、例えば光ファイバを用いることもできる。つまり、光ファイバの一端を発光素子の発光面に接続固定し、他端をフレームに形成したスリットに代わる孔部に差し込んで固定し、この状態で樹脂にて封止して発光デバイスを構成する。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、発光素子をフレームの受光素子とは反対側の面に配置し、それによって発光素子からの照射光を導光手段にて確実にスリットへ導き、このスリットのみに限定され、絞られ高精度に制御された光を受光素子に導き当てることができる高い分解能を有する光結合装置を得ることができる。さらに、上記導光手段の具体構成として、発光素子からの照射光を反射してスリットを通過させる反射面をケース体の内面に形成するか、あるいは発光素子からの照射光を反射してスリットを通過させる反射面を透明被覆部に形成することにより、部品点数を増加させることなく導光手段を簡素な構成とすることができ、容易に製作することができるとともに、装置全体のコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の光結合装置を示す平断面図である。
【図２】同実施の形態１の光結合装置の側面図である。
【図３】同実施の形態１における発光デバイスの構造説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２の光結合装置を示す平断面図である。
【図５】同実施の形態２における発光デバイスの構造説明図である。
【符号の説明】
１６、４６　発光素子
１１、４１　発光デバイス
Ａ、Ｂ　照射光
２１　受光素子
１２、４２　受光デバイス
１３、４３　ケース体
１０、４０　光結合装置
１８、４８　スリット
１４、４４　フレーム
３１、５０　反射面
４７　透明被覆部
【図１】
2004128336.tif 000003
【図２】
2004128336.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004128336.tif 000006
【図５】
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