【P-Flex® を使うメリット】フレキシブル基板で光学センサーの視野角を広げる

光学センサーを基板に実装して使用する

光学センサーには、主にスマートフォンやタブレットのディスプレイの明るさ調整等を目的にした照度センサー、カメラ等に搭載されるカラーセンサー、その他、自動ドア等に用いられるの近接センサーがあげられます。これらのセンサーの重要な性能としてFOVというものがあります。

Texas_Instruments_OPT3001_Application_Report_SBEA002A図1:Texas Instruments OPT3001 Application Report : SBEA002A:3D Field of View
基板の上にセンサーが実装されており、筐体(グレー部分)の一部を光が透過できるよう開口し防塵のためガラスなどでカバーされている。

FOV (Field of View)、視野角
FOVとは光学センサーが光を感知できる、あるいは近接センサーのLEDから赤外線を照射できる範囲であり、視野角が狭いと、測定できる範囲が狭くなるため多くの最終製品で広いFOVが要求されます。

光学センサーをメイン基板として使用されるリジッド基板に実装する際にはスイッチやディス プレイ等の他の部品も実装される場合も多く、これらの部品が光学センサーよりも厚さがあるためこの厚さが制限となって光学センサーと筐体との距離を短くしづらいというデメリットがあります。

エアギャップ(カバーガラスの底部から光学センサーまでの距離)が大きくなってしまい、それに伴ってFOVも狭くなってしまいます(図2参照)。

リジッド基板に光学センサーを実装した例図2:リジッド基板に光学センサーを実装した例
メイン基板として使用される場合、スイッチやディスプレイ等の他の部品も実装される事が多く、部品の高さが生じるため光学センサーとカバーガラスまでの距離であるエアギャップが大きくなってしまい、それに伴って測定対象を捕捉可能な範囲であるFOVが狭くなってしまう。

薄く曲がる片面フレキシブル基板 P-Flex® を用いるメリット

1. フレキシブル基板のみで実装する
薄く曲がるフレキシブル基板を使うことで、厚さのある他の部品が実装されていても基板を曲げて光学センサーと筐体のギャップを縮めて配置することによって広いFOVを得ることが可能になります。また図2と同程度のFOVで必要な光学特性を満たせるのであれば開口部を狭くすることも可能であり、自由な筐体設計に寄与します。

フレキシブル基板 P-Flex® に光学センサーを実装した例図3:フレキシブル基板 P-Flex® に光学センサーを実装した例

2. リジッド基板とフレキシブル基板を併用して実装する
メイン基板であるリジッド基板にフレキシブル基板を追加することでリジッド基板の特長を活かしつつフレキシブル基板を活用し図3の例と同様に光学センサーと筐体のギャップを縮めて配置することによって広いFOVを得ることが可能になります。

図4:フレキシブル基板 P-Flex® に光学センサーを実装しリジッド基板にコネクタ接続した例

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