JPH01279382A - 光学的パターン検出装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は商品に印刷又は貼付された商品識別用のバーコ
ード等の各種バーコードや、その他の認識用の各種パタ
ーンを検出するための光学的パターン検出装置及びその
製造方法に関し、さらに上記光学的パターン検出装置に
好適に利用可能な発光受光素子とその製造方法に関する
ものである。

従来の技術 近年、工場の製品出荷部門やデパート、スーパーなどで
は、大量の商品を識別するため、バーコードを表示した
シールなどを包装箱に貼付け、又は直接印刷し、そのバ
ーコードを光学的に読み取って商品の人出、在庫管理な
どを行うシステムが広く採用されている。又、ビデオテ
ープレコーダでＴＶ番組を録画する場合にも、録画予約
するため、番組が放映されるＴＶ局及び日時などをバー
コード化した表からその番組のバーコードを光学的に読
み取って予約処理するシステムが用いられている。

このようなバーコードを読み取るためのバーコードセン
サとしては種々のものがあるが、その中で手で持ち、静
止しているバーコード面上を動がして読み取る小型のも
のとしては、第１２図に示すように、軸心４０の両側に
発光素子４１と受光素子４２とを先端側に向けて並列配
置し、先端軸心位置に配置したボールレンズ４３によっ
て発光素子４１からの光をパターン検出面５０に集光す
る一方、パターン検出面５０からの反射光を受光素子４
２に集光するように構成されている。

ところで、上記構成では部品点数が多く、かつそれらを
組み合わせて構成しているので、−層小型化を図り、性
能を高めるのは困難であり、またコスト高となるという
問題があった。また、分解能を高めるには集光スポット
径を小さくかつ焦点深度を潔くする必要があるが、それ
も不可能であるという問題があった。

そこで、本出願人は先に、第１１図に示すように、透明
樹脂から成るミラー体１の基端側端面に第１の反射面２
を、先端部の外周に集光用の第２の反射面３を形成する
とともに、先端面に光透過部４と集光レンズ部５を形成
し、かつ発光素子１０と受光素子１１をそれぞれ第１の
反射面２と集光レンズ部５に向かうように、背面を互い
に対向させてミラー体１内に配置したものを提案した。

発明が解決しようとする課題 ところが、上記光学的パターン検出装置の構成では、成
形型内に宙吊り状態で発光素子１０及び受光素子１１を
正確に位置決めし、その状態で成形型内に透明樹脂を注
入してミラー体ｌを成形しなければ簸らないが、発光素
子１０や受光素子１１をインサートした状態で成形する
には成形型が大変複雑になるため製造が困難であるとい
う問題があり、さらに成形時に発光素子１０や受光素子
１１の破壊やワイヤの断線の恐れがあるため、高１成形
ができず、精密成形ができないため、適正な特性を有す
る光学的パターン検出装置を得るのが困難であるという
問題があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、適正な特性を有する
ものを容易に製造できる光学的パターン検出装置と、そ
の製造方法、及びそれに好適に使用できる発光受光素子
とその製造方法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 本発明は上記目的を達成するために、透明体の外面の一
部に少なくとも第１と第２の反射面と集光レンズ部を形
成して成るミラー体と、発光素子と受光素子が透明体で
封止されかつ発光素子と受光素子が互いに背面同士を対
向させるように配置された発光受光手段とを、透明接着
剤にて一体的に接合したことを特徴とする。

又、その製造方法としては、発光受光手段を挿入可能な
挿入空間を有する単一体から成るミラー体を形成し、前
記挿入空間又は発光受光手段に透明接着剤を塗布して挿
入空間に発光受光手段を挿入し、透明接着剤を硬化させ
るか、又はミラー体を複数の分割ミラー体に形成し、発
光受光手段を透明接着剤を介して分割ミラー体の間に介
在させ、透明接着剤を硬化させることによって製造する
前記発光受光手段としては、発光素子と受光素子を一体
的に封止した単一体を用いても、それぞれ別に封止した
発光手段と受光手段を用いてもよい、また、発光受光手
段のリードは一方向に並列させておくのが好ましい。

さらに、ミラー体と発光受光手段の接合時に、発光受光
手段を作動させながらその位置決めを行うとよい。又、
発光受光手段を回路基板に装着した後、ミラー体との接
合を行うとよい。

又、本発明は前記発光受光手段に好適に使用できるもの
として、発光素子と受光素子を、リードフレーム面に対
して主動作方向が垂直となりかつ背面同士が対向するよ
うに配置し、透明樹脂で封止して成る発光受光素子を提
供する。

前記リードフレームは、発光素子と受光素子に共通のも
のでも、それぞれ別のものを重合してもよい。また、リ
ードフレームのリードは一方向に並列させた方がよい。

又、前記発光受光素子は、リードフレームに対して発光
素子と受光素子を装着し、このリードフレームと発光素
子と受光素子の組立品を封止用透明樹脂を収容した注型
枠内に挿入し、リードフレームと注型枠の位置を規制し
て封止用透明樹脂を硬化することによって製造できる。

作　　　用 本発明によると、ミラー体と発光受光手段をそれぞれ別
に形成し、これらを接合して光学的パターン検出装置を
得ており、そのミラー体及び発光受光素子は筒車な成形
型や反射面形成用のマスクを用いて容易にしかも精度良
く製造できるとともに接合も技術的に容易であるため、
適正な特性の光学的バクーン検出装置を容易にかつ安価
に製造できる。また、素子のダメージが少ない条件とミ
ラー体の精度を高める条件の両方を容易に確保でき、又
発光素子や受光素子の封止性能と各成形体の成形サイク
ルタイムの向上を共に図ることが可能となる。さらに、
多様な仕様に対してもミラー体の種類を多くしておくだ
けでよ（、設計変更時にもミラー体だけを変更すれば良
いため、容易にかつ安価に対応できる。

また、ミラー体及び発光受光手段が単一体の場合は接合
面の数が少なくて済み、一般に工数及び精度の上で有利
である。一方、それぞれ別体にして接合すると、ミラー
体１に挿入空間を形成する必要がないので全体の大きさ
をコンパクトにでき、有利な場合もある。また、発光受
光手段のリードを並列させると、回路基板への実装が容
易となるなるとともに、発光受光素子をミラー体の挿入
空間に挿入する場合に、ミラー体の成形型が複雑になら
ず、有利である。

又、発光受光手段を作動させてその位置決めを行いつつ
接合することにより、各構成要素の位置精度等に誤差が
あっても組立時にこれを補正できるので、精度の良い高
性能の光学的パターン検出装置を得ることができ、さら
に発光受光手段を先に回路基板に装着しておくと、リー
ドと回路基板の電極の接続時に受ける熱がミラー体に作
用しないため、ミラー体に熱に弱くても成形性が良く接
合の容易な材料を用いることができる。

さらに、本発明に係る発光受光素子は、互いに背面を対
向させて配置された発光素子と受光素子を備えているの
で、上記光学的バクーン検出装置の単一体から成る発光
受光手段として好適に使用でき、かつ−度に成形できる
ので、材料、工数、型、製造スペースも少なくて済む。

又、複数のフォトカブラを連続的に配置する場合に、こ
の発光受光素子を１個づつ配置すればよいので、スペー
スが小さくて済む。又、リードフレームを発光素子と受
光素子に対して共通にすると構成部品が少なくなるとい
う利点があり、各別にリードフレームを設けると両面に
ワイヤボンディングを行わなくてよいという利点がある
。

また、発光素子と受光素子とリードフレームの組立品を
形成し、これを注型枠に挿入し、リードフレームを位置
規制しながら樹脂を硬化させることによって効率的にか
つ素子の破壊やワイヤの断線を生じずに、精度の良い発
光受光素子を得ることができる。また、リードが一方向
に並列したものを容易に製造でき、上記光学的パターン
検出装置に好適な発光受光素子が簡単に製造できる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。

尚、完成した光学的パターン検出装置の機能的な構成及
び配置は基本的に先に本出願人が提案したもの同一であ
り、第１１図における説明を援用するとともに、第１１
図を一部参照しながら以下説明する。

第１図において、ｌはミラー体であり、ポリカーボネー
ト、ポリメチルメタクリレート、スチレン／メチルメタ
クリレート共重合体等の成形性の良い透明樹脂の射出成
形品にて構成されている。

このミラー体ｌの軸心方向一端の基端面ば、平面状の第
１の反射面２に形成され、他端例の先端部外周には部分
楕円体面から成る第２の反射面３が形成されている（第
１１図参照）。又、先端面には、その外周部の環状の部
分円錐面から成る光透過部４と、中央部のレンズ部５と
が形成されている（第１１図参照）。このミラー体１の
軸心方向の中央部には、直方体状の膨大部６が形成され
、その内部に略直方体状の挿入空間７が形成されている
。この挿入空間７は、膨大部６の一側面に開口し、且つ
奥側に向かって僅かにテーパした形状に形成されている
。

８は発光受光素子であって、第２図に示すように、リー
ドフレーム９の両面に発光素子１０と受光素子１１が互
いに背面をリードフレーム９を介して対向させて装着さ
れ、透明なエポキシ樹脂から成る透明封止体１２にて１
．１止されている。この透明封止体１２は前記挿入空間
７とほぼ同じ略直方体に形成されている。前記リードフ
レーム９は、コモンリード１３と、発光素子１０に接続
されたり一部１４と、受光素子１１に接続されたり一部
１５を備え、これらリード１３．１４．１５は前記透明
封止体１２の一側面から並列して延出されている。

そして、前記発光受光素子８の透明封止体１２の外面に
、前記ミラー体１及び透明封止体１２とほぼ屈折率の等
しい透明接着剤１６を塗布し、この透明封止体１２をミ
ラー体１の挿入空間７内に挿入し、透明接着剤１６を硬
化させ、ミラー体ｌと発光受光素子８を一体的に接合す
ることによって、第１１図に示すような光学的パターン
検出装置が得られる。なお、透明接着剤１６を挿入空間
７内面に塗布してもよく、挿入空間７と透明封止体−１
２の両方に塗布してもよい。

前記透明接着剤１６としては、前記透明封止体１２と同
じエポキシ接着剤を用いてもよいが、紫外線の照射によ
って硬化する接着剤を用いると効率的に接合できる。こ
の紫外線硬化型透明接着剤としては、例えば２・２−ビ
ス（４−メタクリロキシエトキシ−３−クロルフェニル
）プロパン等がある。因みに、この透明接着剤の屈折率
は１゜５６８であり、前記ミラー体１の材料であるスチ
レン／メチルメタクリレート共重合体の屈折率ｌ、５３
乃至１．５７や透明封止体１２の材料であるエポキシ樹
脂の屈折率１．５５乃至１．５６に近い。

このように、ミラー体１、透明封止体１２及びそれらを
接合する透明接着剤工６の屈折率を同−又はほぼ同一と
することによって、挿入空間７の内面や透明封止体１２
の外面の凹凸の状態にかかわらず、光学的パターン検出
装置の内部で光が直進する。そのため、発光素子１０か
ら発した光が第１の反射面２で反射し、広がり角をもっ
て先端部に向かって進んだ光は第２の反射面３に入射し
、この第２の反射面３でパターン検出面５０上に集光す
るように反射し、光透過部４を直進通過してパターン検
出面５０上に集光点を結ぶことになる。このパターン検
出面５０からの反射光は集光レンズ部５にて受光素子ｌ
ｌ上に集光され、反射光の強弱によってパターン検出が
成される。

また、ミラー体１と発光受光素子８の接合時に発光素子
１０及び受光素子１１を動作させて光学的効率を電気的
に検出しながら、ミラー化ｌに対する発光受光素子８の
相対位置を位置決めすることによって、Ｉυ良の位置関
係を保持して接合でき、高性能の検出装置を得ることが
できる。

上記実施例では、ミラー体ｌが単一体から成る場合を例
示したが、第３図に示すように、基端側の第１の反射面
２を有する第１の分割ミラー体２１と、先端側の第２の
反射面３を外周に有する第２の分割ミラー体２２とに分
割し、これらの分割ミラー体２１．２２間に発光受光素
子８を介在させ、これらを透明接着剤１６にて接合する
こともできる。この第３図の実施例では、ミラー体の形
状が一層単純化できて容易に作成でき、かつコンパクト
に構成することができる。また、発光受光素子８として
各リード１３．１４．１５が一方向に並列しているもの
に限らず、第４図に示すように、それぞれ３方向に延出
されているものでも、分割ミラー体２１．２２の形状を
複雑にすることなく使用できる。

又、以上の実施例では、ミラー体１又は分割ミラー体２
１．２２と発光受光素子８とを一体接合して構成した検
出装置を回路基板３０に装着することになるが、第５図
に示すように、発光受光素子８を先に回路基板３０に装
着し、この発光受光素子８に対してミラー体ｌ又は分割
ミラー体２１．２２を上記のように接合してもよい。こ
の第５図の実施例では、回路基板３０に対してリード１
３．１４．１５を接続する際に半田槽やりフロー炉を通
すことになるが、その際にミラー体ｌや分割ミラー体２
１．２２が接合されていないため熱的影響を受けずに済
み、材料選択の自由度が増すとともに、接続作業も容易
となる。

さらに、以上の各実施例では発光素子と受光素子を単一
体とした発光受光素子８を用いた例を示したが、第６図
に示すように、それぞれ独立した発光素子１８ａと受光
素子１８ｂを用い、それぞれの背面が互いに対向するよ
うに配置し、ミラー体１の膨大部６にそれぞれに形成し
た挿入空間１７ａ、１７ｂに挿入して接合してもよい。

尚、第６図では、第５図の実施例に対応する例を示した
が、第１図や第３図の実施例についても同様に実施でき
る。

次に、上記発光受光素子８の製造工程を第７図乃至第９
図に基づいて説明する。第９図において、リードフレー
ム９のコモンリード１３の先端に形成された円形の装着
部１３ａの両面に発光素子１０と受光素子１１の背面を
装着する。前記装着部１３ａは遮光板を兼ねている。次
に、これら発光素子１０と受光素子１１をそれぞれ金ワ
イヤ２４．２５にてリード１４．１５に接続して、リー
ドフレーム９と発光素子１０と受光素子１１の組立品２
６を形成する。一方、前記透明封止体１２の形状に対応
する内部空間を有する注型枠３１内に、第７図に示すよ
うに、透明封止樹脂であるエポキシ樹脂３２を収容し、
この注型枠３１内に前記組立品２６を挿入する。その後
、リードフレーム９と注型枠３１の相対位置を調整して
発光素子１０と受光素子１１の位置決めを行い、その状
態を保持しつつエポキシ樹脂３２を加熱硬化させ、硬化
後注型枠３１から抜き出すことによって発光受光素子８
が得られる。

なお、第８図に示すように、各リード１３．１４．１５
を適当間隔置きに連続的に形成したリードフレーム９を
用い、複数の注型枠３１を並べて配置し、−度に多数の
発光受光素子８を製造できるようにすると、高い生産性
が得られる。

又、上記例ではリードフレーム９に３つのリード１３．
１４．１５を形成し、装着部１３ａの両面に素子１０．
１１を装着した組立品２６を示したが、第１０図に示す
ように、リード１３と１４を形成したリードフレーム２
９ａと、リード１３と１５を形成したリードフレーム２
９ｂを用い、それぞれの装着部１３ａの片面に発光素子
１０と受光素子１１を装着して金ワイヤ２４．２５にて
リード１４．１５にそれぞれ接続し、このリードフレー
ム２９ａと２９ｂを重合わせて前記組立品２６を形成し
てもよい。このようにすると、り一ドフレムの両面にワ
イヤリングを行わなくてよいので、面倒な工程が無くな
る。

以上の実施例のミラー体ｌや分割ミラー体２１．２２に
は、第１と第２の反射面２．３だけが形成されている例
を示したが、さらに反射面を形成して光路長を長くする
こともできる。

発明の効果 本発明によれば、ミラー体と発光受光手段をそれぞれ別
に形成し、これらを接合して光学的パターン検出装置を
構成しているので、そのミラー体及び発光受光素子は簡
単な型やマスクを用いて容易にしかも精度良く製造でき
るとともに接合も技術的に容易であるため、適正な特性
の光学的パターン検出装置を容易にかつ安価に製造でき
る。また、素子のダメージが少ない条件とミラー体の精
度を高める条件の両方を容易に確保でき、又封止性能と
成形サイクルタイムの向上を共に図ることが可能となる
。さらに、多様な仕様に対してもミラー体の種類を多く
しておくだけでよく、設計変更時にもミラー体だけを変
更すれば良いため、容易にかつ安価に対応できる。

また、ミラー体及び発光受光手段が単一体の場合は接合
面の数が少なくて済み、一般に工数及び精度の上で有利
である。一方、ミラー体と発光受光手段をそれぞれ別体
にして接合すると、コンパクトに構成でき、有利な場合
もある。また、発光受光手段のリードを並列させると、
この検出装置を回路基板に実装するのが容易となるとと
もに、発光受光素子をミラー体の挿入空間に挿入する場
合に、ミラー体の成形型が複雑にならず、有利である。

又、発光受光手段を作動させてその位置決めを行いつつ
接合することにより、各構成要素の位置精度等に誤差が
あっても組立時にこれを補正できるので、精度の良い高
性能の光学的パターン検出装置を得ることができる。

さらに、発光受光手段を先に回路基板に装着しておくと
、この回路基板に装着する際に受ける熱がミラー体に作
用せず、ミラー体に熱に弱くても透明性が高く接合の容
易な材料を用いることができる。

さらに、本発明に係る発光受光素子は、互いに背面を対
向させて配置された発光素子と受光素子を備えているの
で、上記光学的パターン検出装置の発光受光手段として
好適に使用でき、かつ材料、工数、型、製造スペースも
少なくて済む。又、複数のフォトカブラを連続的に配置
する場合に、この発光受光素子を１個づつ配置すればよ
いので、スペースが小さくて済む。又、リードフレーム
を発光素子と受光素子に対して共通にすると構成部品が
少なくなるという利点があり、各別にリードフレームを
設けると両面にワイヤボンディングを行わなくてよいと
いう利点がある。

また、発光素子と受光素子とリードフレームの組立品を
形成し、これを注型枠に挿入し、リードフレームを位置
規制しながら樹脂を硬化させることによって効率的にか
つ素子の破壊やワイヤの断線を生じずに、精度の良い発
光受光素子を得ることができる。また、リードが一方向
に並列したものを製造でき、上記光学的パターン検出装
置の実装や製造工程で効果を発揮する等、大なる効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の製造工程の斜視図、第２
図はそれに用いる発光受光素子の断面図、第３図は本発
明の第２実施例の製造工程の斜視図、第４図は本発明の
他の発光受光素子の斜視図、第５図は本発明の第３実施
例の斜視図、第６図は本発明の第４実施例の斜視図、第
７図は本発明に係る発光受光素子の製造工程の縦断正面
図、第８図は同斜視図、第９図はリードフレームと素子
の組立品の部分斜視図、第１０図は同組立品の他の例を
示す斜視図、第１１図は本出願人が先に提案した光学的
パターン検出装置の縦断正面図、第１２図は従来の光学
的パターン検出装置の縦断正面図である。 １・・・・・・ミラー体、２・・・・・・第１の反射面
、３・・・・・・第２の反射面、４・・・・・・光透過
部、５・・・・・・レンズ部、７．１７ａ、１７ｂ・・
・・・・挿入空間、８・・・・・・発光受光素子、９．
２９ａ、２９ｂ・・・・・・リードフレーム、１０・・
・・・・発光素子、１１・・・・・・受光素子、１２・
・・・・・透明封止体、１３．１４．１５・・・・・・
リード、１６・・・・・・透明接着剤、１８ａ・・・・
・・発光素子、１８ｂ・・・・・・受光素子、２１．２
２・・・・・・分割ミラー体、２６・・・・・・組立品
、３０・・・・・・回路基板、３１・・・・・・注型枠
、３２・・・・・・透明封止樹脂。 代理／４弁理士　中足　数カ　ばか１名第２図 第９図 第１０図 第１１図 ５−−−レンズ舒 第１２図

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明体の外面の一部に少なくとも第１と第２の反
   射面と集光レンズ部を形成して成るミラー体と、発光素
   子と受光素子が透明体で封止されかつ発光素子と受光素
   子が互いに背面同士を対向させるように配置された発光
   受光手段とを、透明接着剤にて一体的に接合したことを
   特徴とする光学的パターン検出装置。
2. （２）請求項１記載の光学的パターン検出装置の製造方
   法であって、発光受光手段を挿入可能な挿入空間を有す
   る単一体から成るミラー体を形成し、前記挿入空間又は
   発光受光手段に透明接着剤を塗布して挿入空間に発光受
   光手段を挿入し、透明接着剤を硬化させることを特徴と
   する光学的パターン検出装置の製造方法。
3. （３）請求項１記載の光学的パターン検出装置の製造方
   法であって、ミラー体を複数の分割ミラー体に形成し、
   発光受光手段を透明接着剤を介して分割ミラー体の間に
   介在させ、透明接着剤を硬化させることを特徴とする光
   学的パターン検出装置の製造方法。
4. （４）発光受光手段は、発光素子と受光素子を背面同士
   が対向するように配置した状態で透明樹脂で一体的に封
   止して単一体に形成されている請求項２又は３記載の光
   学的パターン検出装置の製造方法。
5. （５）発光受光手段は、発光素子と受光素子をそれぞれ
   透明樹脂で封止した発光手段と受光手段を、発光素子と
   受光素子の背面同士が互いに対向するように配置して成
   る請求項２又は３記載の光学的パターン検出装置の製造
   方法。
6. （６）発光受光手段のリードが一方向に並列して延出さ
   れている請求項２、３、４又は５記載の光学的パターン
   検出装置の製造方法。
7. （７）発光受光手段を作動させてミラー体に対する位置
   決めを行った後、透明接着剤を硬化させる請求項２、３
   、４、５又は６記載の光学的パターン検出装置の製造方
   法。
8. （８）発光受光手段を回路基板に装着した後、ミラー体
   と接合することを特徴とする請求項２、３、４、５、６
   又は７記載の光学的パターン検出装置の製造方法。
9. （９）発光素子と受光素子を、リードフレーム面に対し
   て主動作方向が垂直となりかつ背面同士が対向するよう
   に配置し、透明樹脂で封止して成る発光受光素子。
10. （１０）発光素子と受光素子が共通のリードフレームの
    両面に装着されている請求項９記載の発光受光素子。
11. （１１）発光素子と受光素子がそれぞれのリードフレー
    ムに装着され、これらリードフレームが重合されている
    請求項９記載の発光受光素子。
12. （１２）リードフレームのリードが、一方向に並列して
    延出されている請求項９、１０又は１１記載の発光受光
    素子。
13. （１３）リードフレームに対して発光素子と受光素子を
    装着する工程と、このリードフレームと発光素子と受光
    素子の組立品を封止用透明樹脂を収容した注型枠内に挿
    入する工程と、リードフレームと注型枠の位置を規制し
    て封止用透明樹脂を硬化する工程とを備えたことを特徴
    とする発光受光素子の製造方法。