(57)【要約】【課題】  基板上に配置される発光部材と受光部材との間の生じる光漏れを確実に防止することによって、誤作動を防止して検出精度の向上を図ることが可能な遮光構造を備えた反射型フォトセンサを提供することである。【解決手段】  電極パターン及び外部接続端子２７が形成された基板２２と、この基板２２上に配置される発光ダイオード２３及びフォトＩＣ２４と、該発光ダイオード２３とフォトＩＣ２４との間に設けられる内壁２５とを備えた反射型フォトセンサ２１において、前記基板２２の表面に前記発光ダイオード２３とフォトＩＣ２４との間を仕切る溝状の凹部２８を設け、この凹部２８内に前記内壁２５の下端部を嵌め込んで形成した。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パターン及び外部接続端子が形成された基板と、この基板上に配置される発光部材及び受光部材と、該発光部材と受光部材との間に設けられる遮光壁とを備えた反射型フォトセンサにおいて、
前記基板の表面に前記発光部材と受光部材との間を仕切る溝状の凹部を設け、この凹部内に前記遮光壁の下端部を嵌め込んで形成したことを特徴とする反射型フォトセンサ。
【請求項２】
電極パターン及び外部接続端子が形成された基板と、この基板上に配置される発光部材及び受光部材と、該発光部材と受光部材の周囲を囲う外壁及び前記発光部材と受光部材との間を仕切る遮光壁からなる枠体とを備えた反射型フォトセンサにおいて、
前記基板の表面に前記発光部材と受光部材との間を仕切る溝状の凹部が設けられ、この凹部内に前記遮光壁の下端部を嵌め込むことによって、前記枠体を基板上に配置したことを特徴とする反射型フォトセンサ。
【請求項３】
前記発光部材は、発光ダイオードによって構成される請求項１又は２記載の反射型フォトセンサ。
【請求項４】
前記受光部材は、フォトダイオード、フォトトランジスタ又はフォトＩＣで構成される請求項１又は２記載の反射型フォトセンサ。
【請求項５】
前記遮光壁は、下端部が前記外壁の下端部より下側に突出して形成されている請求項２記載の反射型フォトセンサ。
【請求項６】
前記受光部材は、フォトＩＣで構成され、このフォトＩＣに接続される電源電圧パターン又は接地パターンの少なくとも一方を前記発光ダイオードと共通接続させた請求項１又は２記載の反射型フォトセンサ。
【請求項７】
前記電源電圧パターン又は接地パターンは、前記基板の裏面に形成される請求項６記載の反射型フォトセンサ。
【請求項８】
前記基板には、発光ダイオードのアノード電極端子と、フォトＩＣのセンサ出力端子と、電源電圧端子と、前記発光ダイオードのカソード電極及びフォトＩＣの接地電極が共通のグランド端子とが設けられている請求項１，２，６のいずれかに記載の反射型フォトセンサ。
【請求項９】
前記基板には、発光ダイオードのカソード電極端子と、フォトＩＣのセンサ出力端子と、グランド端子と、前記発光ダイオードのアノード電極及びフォトＩＣの電源電極が共通の電源電圧端子とが設けられている請求項１，２，６のいずれかに記載の反射型フォトセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出物を光の反射によって検出する反射型フォトセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
反射型フォトセンサは、非接触で物体の有無を検出する光センサであり、モータ等の回転体や紙、フィルム等の位置や端部の検出などに使用されている。図６及び図７は、従来の反射型フォトセンサの構成例を示したものである（特許文献１参照）。この反射型フォトセンサ１は、回路パターンが形成された基板２と、この基板２上に実装される発光部材（発光ダイオード）３及び受光部材（フォトトランジスタ）４と、前記基板２上に接合され、前記発光ダイオード３とフォトトランジスタ４が実装された領域を仕切る枠体５とで構成されている。前記基板２は、エポキシ等の樹脂材で四角形状に形成され、表面又は裏面に電極パターン６、側面にスルーホールによって形成された外部接続端子７が前記発光ダイオード３及びフォトトランジスタ４に対応して設けられている。前記発光ダイオード３及びフォトトランジスタ４は、前記電極パターン６上に表面実装されている。また、前記外部接続端子７は、前記発光ダイオード３に対して２箇所、フォトトランジスタ４に対して２箇所の計４箇所に設けられている。枠体５は、カーボン等の遮光性を有した材料を含んだ樹脂材で形成され、前記発光ダイオード３及びフォトトランジスタ４の外周を囲う外壁９と、発光ダイオード３とフォトトランジスタ４との間を仕切る内壁８とによって一体形成されている。なお、前記枠体５は、前記基板２上に接着剤等を介して接合される。
【０００３】
図７に示したように、前記内壁８を有した枠体５によって、発光ダイオード３による発光領域と、フォトトランジスタ４による受光領域とが分離され、上方を通過あるいは接近する被検出物１０で反射されてきた光のみを前記フォトトランジスタ４で検出することができるようになっている。
【０００４】
図８は、上記反射型フォトセンサ１の等価回路を示したものである。前記フォトトランジスタ４は、フォトダイオード４ａの後段にトランジスタ４ｂを付加した構造となっている。また、ＯＮ／ＯＦＦによるスイッチング出力が得られることでデジタル的な用途に用いられている。なお、前記発光ダイオード３とフォトトランジスタ４は、基板２上に独立して実装され、それぞれ２端子からなる外部接続端子７ａ〜７ｄを備えている。
【０００５】
一方、センサシステムの小型化や高機能化を図るために、前記フォトトランジスタ４に代えてフォトＩＣを使用する場合が多くなっている。このフォトＩＣを用いた反射型フォトセンサの等価回路を図９に示す。前記フォトＩＣ１４は、フォトダイオード１４ａとトランジスタ１４ｂとの間に信号処理回路（ＩＣ）１４ｃを設けて構成されている。このフォトＩＣ１４を用いて構成された反射型フォトセンサ１１によれば、前記ＩＣ１４に電圧を供給する電源電圧パターンや接地パターンに接続される外部接続端子１７ｄ，１７ｅが別途必要となり、前記発光ダイオード１３とフォトＩＣ１４とを完全に独立して基板２上に実装させる場合は、最低５箇所の外部接続端子１７ａ〜１７ｅが必要となる。このため、４箇所の外部接続端子７ａ〜７ｄを備えた反射型フォトセンサ１と、５箇所以上の外部接続端子１７ａ〜１７ｅを備えた反射型フォトセンサ１１とでは、実装に関する互換性がなく、マザーボードを含むセンサシステムの設計変更が必要となっている。
【０００６】
前記５箇所以上の外部接続端子を有する反射型フォトセンサ１１を前記反射型フォトセンサ１のように、４箇所の外部接続端子を備えた構成にする場合は、前記電源電圧パターンや接地パターンを発光ダイオード１３とフォトＩＣ１４とで共用化させることで実現が可能であるが、基板上に形成される電極パターンが増えることになる。
【特許文献１】特開平１１−２８９１０５号公報  （第４項、第９図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記反射型フォトセンサ１にあっては、発光ダイオード３とフォトトランジスタ４とが基板２上に独立した実装領域を有しているものの、前記基板２の製造上のバラツキ等によって、表面にわずかながら凹凸が生じている場合がある。一方、前記枠体５は、外壁９と内壁８が略同じ高さで形成されている。このため、前記枠体５を基板２上に載置した際に、内壁８の下端部に隙間が生じ、この隙間から前記発光ダイオード３から発せられた光がフォトトランジスタ４側に漏れるおそれがある。また、前記隙間は、使用環境の温度変化等による枠体５の伸縮によって生じる場合もある。このような光漏れが発生すると、フォトダイオード４で反応してしまい、誤った検出信号を発生させたり、検出の感度を低くさせてしまったりする場合がある。
【０００８】
また、図９に示したような、フォトＩＣ１４を備えた、反射型フォトセンサ１１にあっては、前述したように、外部接続端子の数を４端子に抑えた構造にすることは可能であるが、ＶＩＮやＧＮＤを発光ダイオード１３とフォトＩＣ１４とで共用させるため、配線パターンが枠体５の内壁８の下を通ることになる。このため、前記内壁８の下端部と基板２との間に隙間が生じ、この隙間からフォトＩＣ１４側に発光ダイオード１３から発せられた光が漏れ出すといった問題があり、検出の誤作動や検出感度の低下を引き起こすおそれがあった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、基板上に配置される発光部材と受光部材との間の生じる光漏れを確実に防止することによって、誤作動を防止して検出精度の向上を図ることが可能な遮光構造を備えた反射型フォトセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の反射型フォトセンサは、電極パターン及び外部接続端子が形成された基板と、この基板上に配置される発光部材及び受光部材と、該発光部材と受光部材との間に設けられる遮光壁とを備えた反射型フォトセンサにおいて、前記基板の表面に前記発光部材と受光部材との間を仕切る溝状の凹部を設け、この凹部内に前記遮光壁の下端部を嵌め込んで形成したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の反射型フォトセンサは、電極パターン及び外部接続端子が形成された基板と、この基板上に配置される発光部材及び受光部材と、該発光部材と受光部材の周囲を囲う外壁及び前記発光部材と受光部材との間を仕切る遮光壁からなる枠体とを備えた反射型フォトセンサにおいて、前記基板の表面に前記発光部材と受光部材との間を仕切る溝状の凹部が設けられ、この凹部内に前記遮光壁の下端部を嵌め込むことによって、前記枠体を基板上に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る反射型フォトセンサによれば、基板上に実装される発光部材と受光部材との間を仕切る遮光壁と基板面との間に隙間が生じることなく、確実に遮光されるので、発光部材から漏れた光による誤検出を有効に防止することができ、被検出物の検出精度の向上効果が得られる。
【００１３】
また、前記受光部材に各種の信号処理回路が付加されたフォトＩＣを用いた場合にあっても、前記発光部材と受光部材との電源電圧やグランド等の配線パターンを共用させると共に、この共用させた配線パターンを前記基板の裏面側に形成することによって、前記遮光壁と基板面との密着性を妨げずに確実に光漏れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る反射型フォトセンサの実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１乃至図３に示すように本発明の反射型フォトセンサ２１は、回路パターンが形成された基板２２と、この基板２２上に隣接して設けられる発光部材（発光ダイオード）２３及び受光部材（フォトＩＣ）２４と、前記発光ダイオード２３とフォトＩＣ２４との間を仕切る遮光壁（内壁）２５を備えた枠体２６とで構成されている。
【００１６】
前記基板２２は、エポキシ等の樹脂材で四角形状に形成され、その表面に前記発光ダイオード２３とフォトＩＣ２４を実装するための電極パターン２３ａ，２４ａ、裏面に前記電極パターン２３ａ，２４ａとそれぞれ導通する電極パターン２３ｂ，２４ｂが形成されている。また、前記基板２２の側面には、表面側の電極パターン２３ａ，２４ａと裏面側の電極パターン２３ｂ，２４ｂとを導通させると共に、マザーボード等に半田部材を介して実装するためのスルーホールとして形成された外部接続端子２７が４箇所に設けられている。また、前記基板２２の表面には、後述する枠体２６の内壁２５の下端部が嵌り込む溝状の凹部２８が形成されている。この凹部２８は、前記電極パターン２３ａが形成されている実装領域と電極パターン２４ａが形成されている実装領域との間を仕切る位置に設けられる。
【００１７】
前記反射型フォトセンサ２１の回路構成例を図４及び図５に示す。この図４及び図５に示されている回路Ａと回路Ｂは、発光ダイオード２３とフォトＩＣ２４と４個の外部接続端子２７ａ〜２７ｄで構成されている点で共通しているが、外部接続端子２７ａ〜２７ｄの機能に違いがある。前記回路Ａは、外部接続端子２７ｂが発光ダイオード２３のカソード電極とフォトＩＣ２４の接地電極（ＧＮＤ）との共通の端子となっており、外部接続端子２７ａが発光ダイオード２３のアノード電極、外部接続端子２７ｃがフォトＩＣ２４の電源電圧端子（ＶＩＮ）、そして、外部接続端子２７ｄがフォトＩＣ２４のセンサ出力端子となっている。これに対して、回路Ｂは、外部接続端子２７ａが発光ダイオード２３のアノード電極とフォトＩＣ２４のＶＩＮとの共通の端子で、外部接続端子２７ｃがフォトＩＣ２４のセンサ出力端子、外部接続端子２７ｄがフォトＩＣ２４のＧＮＤ端子となっている。回路Ａと回路Ｂは、外部接続端子の構成が異なるが、センサとしての機能は同一である。前記発光ダイオード２３とフォトＩＣ２４との共通の配線パターン３０は、図２及び図３に示されるように、前記凹部２８が形成されていない基板２２の裏面側に形成される。
【００１８】
図１乃至図３に示した枠体２６は、カーボン等の遮光性を有した材料を含んだ液晶ポリマー等からなる樹脂材で形成され、前記発光ダイオード２３及びフォトＩＣ２４の側面を囲う外壁２９と、前記発光ダイオード２３とフォトＩＣ２４とが対向する間を仕切る内壁２５とで一体形成されている。前記内壁２５は、下端部が外壁２９より下側に突出して形成され、前記基板２２に形成された凹部２８に嵌り込んで固定される。これによって、前記外壁２９の下端部が基板２２の外周縁に沿って載置され、内壁２５は下端部が凹部２８内に嵌り込んだ状態で密着されることになる。なお、前記外壁２９は、外部からの光を遮り、被検出物３１への集光性を高めるために設けられる。
【００１９】
図２に示したように、本実施形態の反射型フォトセンサ２１は、基板２２の裏面側にＶＩＮやＧＮＤの共通ラインが形成され、表面側には前記発光ダイオード２３とフォトＩＣ２４との間を導通させるための電極パターンがなく、それぞれが前記凹部２８を挟んで独立して設けられている。これによって、前記内壁２５の下端部を基板２２の表面を凹設した凹部２８に嵌め込んで密着固定することが可能となり、前記発光ダイオード２３からフォトＩＣ２４側への発光漏れによる誤作動を有効に防止することができる。その結果、被検出物３１によって反射された光のみをフォトＩＣ２４で検出することができ、誤作動が確実に防止される。
【００２０】
上記図１乃至図５に示した反射型フォトセンサ２１は、受光部材にフォトＩＣ２４を用い、内部の配線パターンの一部を共用化することで、外部接続端子を４端子にして構成してある。これ以外にも、発光部材と受光部材の回路が分離可能な５端子以上の外部接続端子を備えた反射型フォトセンサや、受光部材がフォトダイオードやフォトトランジスタで構成された反射型フォトセンサに対しても、前記枠体２６の内壁２５を基板２２に設けた凹部２８に嵌め込ませることで、前記内壁２５の下端部と基板２２との間に隙間が生じるのを有効に防止することができる。
【００２１】
以上、説明したように、本発明の反射型フォトセンサ２１によれば、発光ダイオード２３からなる発光部材とフォトＩＣ２４やフォトトランジスタ、フォトダイオードのいずれかからなる受光部材との間を仕切る内壁２５の下端部が基板２２に設けた凹部２８に嵌め込まれているため、前記発光部材から発せられる光の側面方向への漏れを完全に遮断することができる。このため、意図しない発光に伴う誤検出が減少し、検出の精度を高めることができる。また、前記受光部材が各種の信号処理回路が付加されたフォトＩＣ２４で構成され、それに伴って内部の配線パターンの一部を共用化した場合にあっても、その共用化した配線パターンを基板２２の裏面に形成することで、前記内壁２５の下端部に配線に伴う隙間を生じることがない。さらに、前記配線パターンの一部を共用化したことによって、外部接続端子の数を増やさなくて済むため、フォトダイオードやフォトトランジスタで構成された反射型フォトセンサから上記実施形態のフォトＩＣで構成された反射型フォトセンサ２１への切り替えがマザーボード等の設計変更を伴わずにスムーズに行えるといった利点がある。
【００２２】
なお、上記実施形態では、発光部材と受光部材との間を仕切る遮光壁が枠体２６の内壁２５として一体形成したものであるが、前記枠体２６とは別に独立した遮光壁を用いて構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る反射型フォトセンサの斜視図である。
【図２】上記反射型フォトセンサの断面図である。
【図３】上記反射型フォトセンサの組立断面図である。
【図４】上記反射型フォトセンサのＧＮＤを共用化した回路図である。
【図５】上記反射型フォトセンサのＶＩＮを共用化した回路図である。
【図６】従来の反射型フォトセンサの斜視図である。
【図７】従来の反射型フォトセンサの断面図である。
【図８】従来のアナログ出力対応の反射型フォトセンサの回路図である。
【図９】従来のデジタル出力対応の反射型フォトセンサの回路図である。
【符号の説明】
【００２４】
２１  反射型フォトセンサ
２２  基板
２３  発光ダイオード（発光部材）
２３ａ  電極パターン
２３ｂ  電極パターン
２４  フォトＩＣ（受光部材）
２４ａ  電極パターン
２４ｂ  電極パターン
２５  内壁（遮光壁）
２６  枠体
２７  外部接続端子
２８  凹部
２９  外壁
３０  配線パターン
３１  被検出物
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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