CN104713581A - 反射型光电传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种反射型光电传感器，其能够通过生成不仅在长度方向而且在宽度方向上都被放大的线光束来扩大检测范围并增加平均化的对象。光电传感器(100)是用于对位于与其相距假定距离的位置上的对象物照射光的投射单元，该光电传感器(100)包括LD(51)、光圈部(52b)及投射透镜(53)。光圈部(52b)遮蔽从LD(51)照射的光的外周部分。投射透镜(53)将通过了光圈部(52b)的光变换成大致平行的光束。光束的截面为，在相距假定距离的位置上，长轴和短轴的长度的比在2以上且10以下的椭圆形状。

Description

反射型光电传感器

技术领域

本发明涉及通过对成为对象物的物品等照射光来检测反射光的反射型光电传感器。

背景技术

例如，在专利文献1中，公开了一种光电传感器，其通过安装具有仅在一个轴向上具有曲率的圆柱透镜的选择单元，并且在从投射元件发出的光的光轴方向上使投射透镜前后移动，能够调整圆形光束的束斑直径和一个轴向上的线光束的长度。

根据上述公报公开的结构，在长距离类型的光电传感器中，能够从与投射束相关的各种面来改善设定自由度。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2004-71366号公报。

但是，在上述现有技术的结构中，具有以下所示的问题点。

即，在上述公报公开的反射型光电传感器中，由于根据检测对象物的表面状态，担心在小的光束直径下受到表面凹凸的影响而进行误检测，因此通过照射线光束及平均化光接收量来防止误检测。

但是，在实际使用时，由于存在即使线光束也不能够检测的案例，因此在现场，为了追加透射型、回归反射型等光电传感器，对设备进行改造对应。

发明内容

本发明的课题在于提供一种投射单元和安装它的光电传感器，其能够通过生成不仅在长度方向而且在宽度方向上被放大的线光束来扩大检测范围并增加平均化的对象。

根据第一发明的反射型光电传感器，用于对位于与该反射型光电传感器相距假定距离的位置上的对象物照射光并检测该光的反射光，该反射型光电传感器包括光源部、光圈部及透镜。光圈部用于遮蔽从光源部照射的光的外周部分。透镜用于将通过了光圈部的光变换成大致平行的光束。光束在相距假定距离的位置上的截面为，长轴和短轴的长度比在2以上且10以下的椭圆形状。

在此，通过组合如下的光圈部和透镜来生成期望的椭圆形状的线光束，其中，该光圈部通过遮蔽从光源照射的光的外周部分来限制透过的光的范围，该透镜将通过了光圈部的光变换成大致平行的光束。

这里，例如可以利用表示从光源部照射的激光的波长分布的曲线的半宽来规定椭圆形状的长轴和短轴的长度。所谓椭圆形状不仅包含完全的椭圆形状，还包含大致呈长方形状的形状。大致平行的光束不仅包含完全平行的光束，还包含扩散一些的光束或会聚一些的光束。使大致平行包含使在与光轴垂直的至少一个轴向上会聚或发散的光变成大致平行光的情况。透镜不仅包含聚光透镜，还包含在规定的第一方向具有曲率而在与第一方向垂直的第二方向没有曲率的圆柱透镜、等。

由此，能够调整长轴方向及短轴方向上的尺寸，并且能够对对象物照射截面变成椭圆形状的期望尺寸的线光束。其结果，在将本反射型光电传感器安装到光电传感器上的情况下，能够扩大光电传感器的检测范围并增加平均化的对象。

根据第二发明的反射型光电传感器，在第一发明的反射型光电传感中，光束在相距假定距离的位置上的截面为，长轴和短轴的长度比在2以上且5以下的椭圆形状。

在此，对于对对象物照射的光束的长轴和短轴之间的长度的比，确定了优选的范围。

由此，能够调整长轴方向及短轴方向上的尺寸，并且能够对对象物照射截面变成椭圆形状的期望尺寸的线光束。

根据第三发明的反射型光电传感器，在第一或者第二发明的反射型光电传感中，光圈部具有纵向长度和横向长度不同的开口。透镜使通过了光圈部的开口的光束成为大致平行的光。

在此，通过组合具有纵横比不同的开口的光圈部和生成大致平行的光的透镜，来生成截面为椭圆形状的线光束。

此外，上述光轴是指通过透镜的中心且与透镜面垂直的直线。

由此，通过了光圈部的光束变成与光圈部的开口形状吻合的椭圆形状，并且通过透镜成为大致平行的光。其结果，能够生成与光圈部的开口形状吻合的期望的截面为椭圆形状的线光束。

根据第四发明的反射型光电传感器，在第一或者第二发明的反射型光电传感中，光圈部具有纵向长度和横向长度大致相等的开口。透镜，仅在与光轴方向垂直的平面上的一个轴向具有曲率，使在与该光轴垂直的至少一个轴向上会聚或者发散的光成为大致平行的光。

在此，通过组合具有纵横比几乎相等的开口的光圈部和生成大致平行光的光轴非对称透镜，来生成截面为椭圆形状的线光束。

上述光轴是指通过透镜的中心且与透镜面垂直的直线。

由此，通过了光圈部的光束，与光圈部的开口的形状吻合而变成大致圆形，但是，通过光轴非对称透镜，仅在垂直于光轴的面的第一方向上成为大致平行的光。其结果，由于光束以在与垂直于光轴的表面的第一方向垂直的第二方向上不会受到透镜的影响的方式扩散，因此，能够生成在第二方向上长的期望的截面为椭圆形状的线光束。

根据第五发明的反射型光电传感器，在第一至第四发明中任一项的反射型光电传感中，透镜具有：第一透镜，其具有以光轴为中心旋转对称的表面，用于使从光源部照射的光会聚，第二透镜，其仅在与从第一透镜入射的光垂直的平面上的第一方向上具有曲率，在与第一方向垂直的第二方向上没有曲率。光圈部的短轴方向与第二透镜的第一方向大致平行。该反射型光电传感器还包括移动机构，该移动机构，在从光源部照射的光的光轴方向上，将与光源部的投射面相距第一透镜的焦点距离的位置作为基准位置，使第一透镜的相对于光源部的相对位置以基准位置为基准前后移动。

在此，透镜具有会聚用的第一透镜和仅在与光轴相交的表面上的第一方向上具有曲率的第二透镜。另外，配置为光圈部的短轴方向和第二透镜的第一方向变成大致平行。而且，利用移动机构来调整光源部和第一透镜之间的距离。

上述光轴是指通过透镜的中心且与透镜面垂直的直线。

由此，在第一透镜位于根据第一透镜的焦点距离来设定的基准位置上的情况下，成为焦点在纵向及横向上都位于对象物附近的状态。通过了光圈部的纵及横的比率不同的细长光，通过由第二透镜对比率小的一侧若干扩大，纵及横的比率变成相同程度，从而能够对对象物照射大致圆形的斑点光。

例如，在将第一透镜从基准位置移动到投射面一侧的情况下，就是说，在使第一透镜和投射面之间的距离变小的情况下，通过了第一透镜的光不进行会聚，一边进行若干扩散一边前进到第二透镜。通过了第二透镜的光，根据由第一透镜进行了若干扩散后的状态，仅在通过第二透镜具有曲率的第一方向上进行若干会聚。其结果，通过了第一、第二透镜的光，在第一方向上各自由第一、第二透镜产生的影响几乎相消，并且在仅受到光圈部的形状的影响的状态下从反射型光电传感器中照射。因此，对对象物，能够照射与光圈部的形状相同方向的线光束。

另一方面，例如，在将第一透镜从基准位置移动到与投射面相反一侧的情况下，就是说，在使投射面和第一透镜之间的距离变大的情况下，通过了第一透镜的光，与第一透镜处于基准位置的情况相比，通过第一透镜进行大的会聚，并且前进到第二透镜。因此，对于通过了光圈部的纵、横比率不同的细长光，从第一透镜一侧观察，焦点位置移动到与对象物相比的前表面一侧，并且在第一方向上还受到第二透镜的影响，进行进一步会聚。因此，通过了光圈部的细长光，通过在其短轴方向(第一方向)上焦点位置的移动以及在第二透镜的第一方向上具有曲率的一侧，使光的宽度变宽。通过了光圈部的光的长轴方向(第二方向)的边侧，虽然不会受到第二透镜的影响，但是通过设定初始位置使得在使第一透镜和投射面之间的距离变大时第一透镜的焦点位置出现在对象物附近，能够使其长度变短。其结果，能够照射使光圈部的形状旋转了90度的线光束。

而且，能够根据从上述的基准位置挪动第一透镜的距离的大小来调整线光束的长轴方向的长度。

如上，通过调整光源部的投射面和第一透镜之间的距离，不用改变反射型光电传感器的方向或者更换附属构件，也能够分别照射大致圆形的斑点光和能够调整彼此垂直的两个轴向(第一、第二方向)上的长度的线光束。

根据第六发明的反射型光电传感器，在第五发明的反射型光电传感中，以特定方式配置光源部、第一透镜及第二透镜，该特定方式是指，在第一透镜位于基准位置的情况下，在从第一透镜一侧观察时，使对象物一侧的焦点位置，在第一方向上比对象物更靠近第一透镜，在第二方向上比对象物更远离第一透镜。

在此，以在第一透镜位于基准位置的状态下使通过了第一、第二透镜的光的焦点位置在第一方向上位于对象物的前方而在第二方向上位于对象物的后方的方式，确定光源部和第一、第二透镜的配置关系。

由此，通过使第一透镜相对于光源部的位置在光轴方向上以基准位置为中心前后移动，能够将激光从斑点形状调整到在第一方向上长的线光束或在与第一方向垂直的第二方向上长的线光束。

根据第七发明的反射型光电传感器，在第五或者第六发明的反射型光电传感中，移动机构，使第一透镜沿从光源部照射的光的光轴方向移动。

在此，移动机构通过使第一透镜一方移动，来调整光源部和第一透镜之间的距离。

由此，通过使第一透镜在光轴方向上以基准位置为中心前后移动，能够选择性地投射斑点形状的光束以及横长或纵长的椭圆形状的线光束。

根据第八发明的反射型光电传感器，在第五或者第六发明的反射型光电传感中，移动机构，使光圈部与第一透镜沿从光源部照射的光的光轴方向一起移动。

在此，移动机构通过使光圈部与第一透镜一起移动，来调整光源部和第一透镜之间的距离。

由此，即使在通过移动机构来调整光源部和第一透镜之间的距离的情况下，由于第一透镜和光圈部的距离是一定的，因此也能够使通过了光圈部和第一透镜的光束的形状稳定。

根据第九发明的反射型光电传感器，在第八发明的反射型光电传感中，还包括透镜保持部，该透镜保持部用于保持第一透镜，并且具有在与从光源部照射的光的光轴方向大致垂直的平面上所形成的光圈部。

在此，在与用于保持第一透镜的透镜保持部的光轴方向大致垂直的平面上设置了光圈部。

由此，移动机构通过使透镜保持部在光轴方向上移动，能够使第一透镜和光圈部以一体方式移动。

根据第十发明的反射型光电传感器，在第五到第九发明的任何一项的反射型光电传感中，移动机构，使光源部沿从光源部照射的光的光轴方向移动。

在此，移动机构通过使光源部一方移动，来调整光源部和第一透镜之间的距离。

由此，通过使光源部在光轴方向上以基准位置为中心前后移动，能够选择性地投射斑点形状的光束以及横长或纵长的椭圆形状的线光束。

根据第十一发明的反射型光电传感器，在第五到第十发明的任何一项的该反射型光电传感器还包括壳体部，该壳体部中至少内置有光源部、第一透镜及光圈部。移动机构包括：旋转体，其以露出到壳体部的外部的状态设置；丝杠机构，其借助旋转体的旋转，使第一透镜在光轴方向上移动。

在此，移动机构使露出于内置有光源部、第一透镜、光圈部等的壳体部的外部的旋转体旋转，由此利用丝杠机构使第一透镜移动。

由此，仅通过使设置于壳体部的外部的旋转体旋转，来调整光源部和第一透镜之间的距离，因而能够容易地投射所期望的形状的激光。

根据第十二发明的反射型光电传感器，在第五到第十一发明的任何一项的反射型光电传感中，第二透镜是非球面的复曲面透镜。

在此，利用非球面的复曲面透镜来作为仅在第一方向上具有曲率的第二透镜。

由此，能够利用第二透镜来仅使短轴方向上的激光的宽度变宽。

根据第十三发明的反射型光电传感器，在第十二发明的反射型光电传感中，第二透镜是圆柱透镜。

在此，利用圆柱透镜来作为仅在第一方向上具有曲率的非球面的复曲面透镜(第二透镜)。

由此，通过使用圆柱透镜，能够利用第二透镜仅使短轴方向上的激光的宽度变宽。

根据本发明的投射单元，能够调整长轴方向及短轴方向上的尺寸，因此能够向对象物照射剖面为椭圆形状的期望尺寸的线光束。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的光电传感器的整体结构的立体图。

图2A、图2B、图2C是图1的光电传感器的侧视图、主视图及后视图。

图3是表示图1的光电传感器的主体部的结构的立体图。

图4A、图4B是表示图1光电传感器的主体部所安装的附属构件的结构的立体图。

图5是图2B的A-A线的剖视图。

图6是表示用于保持图5的投射单元上所包含的投射透镜的透镜支架的结构的立体图。

图7是表示在图6的透镜支架上所形成的光圈部的纵横比的示意图。

图8是从图5的光电传感器中抽出移动机构的主要结构后的剖面图。

图9A及图9B是说明了利用图1的光电传感器照射椭圆形状的线光束时的结构的示意图。

图10A是表示图1的光电传感器所安装的投射透镜位于标准位置时的光束形状的示意图，图10B、图10C是表示此时的X方向、Y方向上的各个结构的配置的示意图。

图11A是表示图1的光电传感器中所安装的投射透镜从标准位置移动到靠近LD的位置时的光束形状的示意图，图11B、图11C是表示此时的X方向、Y方向上的各个结构的配置的示意图。

图12A是表示图1的光电传感器中所安装的投射透镜从标准位置移动到远离LD的位置时的光束形状的示意图，图12B、图12C是表示此时的X方向、Y方向上的各个结构的配置的示意图。

图13A及图13B是说明了利用本发明的另一实施方式的光电传感器照射椭圆形状的线光束时的结构的示意图。

图14A是表示本发明的又一实施方式的包含投射单元的光电传感器中所安装的LD从标准位置移动到靠近投射透镜的位置时的光束形状的示意图，图14B、图14C是表示此时的X方向、Y方向上的各个结构的配置的示意图。

图15A是表示本发明的又一实施方式的包含投射单元的光电传感器中所安装的LD从标准位置移动到远离投射透镜的位置时的光束形状的示意图，图15B、图15C是表示此时的X方向、Y方向上的各个结构的配置的示意图。

附图标记的说明

10 主体部

11 壳体部

11a 前表面

11b 背面

11ba 贯通孔

11c 上面

11d 下面

11e 侧面

11f 倾斜面

12a 投射窗

12b 光接收窗

13a，13b 卡槽

20 附属构件

21 平面部

21a 投射部

21b 开口部

22a、22b 夹持部

22aa，22ba 卡合部

23 圆柱透镜(透镜、第二透镜、非球面的复曲面透镜)

30 软电线

31 软电线支架

40 连接部

50 投射单元

51 LD(激光二极管)(光源部)

52 透镜支架(透镜保持部)

52a 主体部

52b 光圈部

52c 轴插入孔

52ca 螺钉部(丝杠机构)

52d 开口部

53 投射透镜(透镜、第一透镜)

60 光接收单元

61 光接收透镜

62 滤光器

63 光接收元件

70 移动机构

71 操作部(旋转体)

71a 齿轮

72 旋转轴

73 环

74 滑动部

74a 凹部

74b 槽

75 轴

75a 螺钉部(丝杠机构)

75b 小直径部

75c 大直径部

76 螺旋弹簧

77 板簧

77a 弯曲部

100 光电传感器

123 圆柱透镜(透镜)

152b 光圈部

B 激光

B0 斑点光

B1 纵长的线光束

B2 横长的线光束

d1、d2 距离

S 检测对象物(对象物)

具体实施方式

下面，适当参照附图，说明本发明的一个实施方式。在以下的说明中，为了避免说明不必要地变成冗长来使本领域技术人员的理解容易，例如，存在省略对已知事项的详细说明和对实质上同一结构的重复说明的情况。

而且，本申请人为了使本领域技术人员充分理解本发明的内容，提供了以下的说明和附图，但并不意味利用这些公开内容来限定权利要求书所记载的主题。

(第一实施方式)

利用图1～图12C，对本发明的一个实施方式相关的光电传感器100，进行如下说明。

在以下的说明中，所谓前后方向，意味着将被光电传感器100投射到激光的一侧设为前方时的前后方向。所谓上下方向和纵横方向，意味着沿光电传感器100的前表面11a的长轴方向的方向，所谓左右方向，意味着与前后方向和长轴方向垂直的方向。

(光电传感器100的整体结构)

本实施方式的光电传感器100是通过接收所投射的光的反射光来对检测对象物(对象物)S的有无进行检测的反射型光电传感器，例如被用作光电开关、光学距离判别传感器、光学位移传感器。如图1所示，光电传感器100包括主体部10、附属构件20及软电线30。

(主体部10)

主体部10内置有后述的连接部40、投射单元50、光接收单元60、移动机构70(全部参照图5)等，并且，如图2A～图2C所示，还具有壳体部11、投射窗12a、光接收窗12b。在主体部10上，在壳体部11上的设置有投射窗12a和光接收窗12b的前表面11a一侧，安装有附属构件20。

壳体部11是构成主体部10的外围的箱型构件，由称为前表面11a、后表面11b、上表面11c、下表面11d、两个侧面11e、及倾斜面11f的7个面形成。

前表面11a是将光投射到检测对象物S并且接收其反射光的一侧的表面，如图2A所示，该前表面11a上安装有附属构件20。另外，如图3所示，在前表面11a上，用于投射光的投射窗12a和用于将所投射的光导入到壳体部11内的光接收窗12b被配置为沿长轴方向(图中纵方向)排列。

如图2A和图2C所示，后表面11b是与用于投射光并且接收光的前表面11a相反的一侧的表面，该后表面11b上设置有后述的移动机构70的操作部71。另外，在后表面11b上，形成有插入了操作部71之旋转轴72的贯通孔11ba(参照图8)。

上表面11c连接前表面11a的上端和后表面11b的上端，并且构成壳体部11的顶面。另外，如图2A和图3所示，在上表面11c的靠近前表面11a的位置上，形成有与附属构件20的夹持部22a的卡合部22aa卡合的卡槽13a。

下表面11d是与上表面11c相反的一侧的表面，用于连接前表面11a的下端和后表面11b的下端，并且形成壳体部11的底面。另外，如图2A所示，在下表面11d的靠近前表面11a的位置上，形成有与附属构件20的夹持部22b的卡合部22ba卡合的卡槽13b。

侧面11e、11e是形成主体部10的侧面的大致呈梯形的平面部分。

倾斜面11f是在后表面11b的下部相对于后表面11b及下表面11d倾斜的表面，在该倾斜面11f上安装有软电线30的软电线支架31。

投射窗12a将从壳体部11内配置的后述的投射单元50(参照图5)照射的光投射到外部。为了防止投射到外部的光的反射光从投射窗12a进入到内部，投射窗12a的表面相对于投射的光的光轴倾斜。

光接收窗12b接收从投射窗12a投射的光的反射光，并导入到壳体部11内配置的后述的光接收单元60(参照图5)。

后面，详述主体部10的内部中配置的各个结构。

(附属构件20)

附属构件20安装在主体部10的前表面11a一侧，具有使从主体部10的投射窗12a投射的光仅沿水平方向的一个轴向会聚的功能。如图4A和图4B所示，附属构件20具有平面部21、夹持部22a、22b、圆柱透镜(cylindricallens：第二透镜，是非球面的复曲面透镜)23。

平面部21是在将附属构件20安装到主体部10上时沿主体部10的前表面11a靠近配置的平板状的构件，如图4A和图4B所示，具有投射部21a、开口部21b。

如图4A所示，投射部21a设置在平面部21的偏上的位置，在主体部10上安装了附属构件20时，该投射部21a配置于主体部10的光接收窗12b的正面。投射部21a上安装有圆柱透镜23。因此，从主体部10的投射窗12a投射的光，通过安装在投射部21a的圆柱透镜23后投射到外部。

如图4A所示，开口部21b设置在平面部21的下半部分的位置，在主体部10上安装了附属构件20时，该开口部21b配置于主体部10的光接收窗12b的正面。开口部21b形成作为贯通平面部21的表面的贯通孔。因此，从主体部10的投射窗12a投射的光的反射光，按原样通过开口部21b后，从光接收窗12b导入到主体部10内。

如图4A和图4B所示，夹持部22a、22b是用于将附属构件20安装到主体部10上的弹性构件，设置为在垂直方向上分别从平面部21的上端及下端突出。夹持部22a、22b分别具有卡合部22aa，22ba，在主体部10上安装了附属构件20时，这些卡合部22aa，22ba位于与主体部10的上表面11c及下表面11d平行的夹持部22a、22b的平面部分的前端。

如图4B所示，卡合部22aa，22ba从夹持部22a、22b的平面部分分别向下及向上突出。如图5所示，在主体部10上安装附属构件20时，夹持部22a、22b一边弹性变形一边沿着上表面11c和下表面11d移动，在安装位置处与卡槽13a、13b卡合。由此，能够保持在主体部10上安装了附属构件20的状态。

如图4A和图4B所示，圆柱透镜23安装在投射部21a，仅在相对于光轴垂直的表面的一个轴向上具有曲率。在本实施方式中，圆柱透镜23安装在平面部21，使得使光沿水平方向汇聚。

(软电线30)

软电线30与未图示的放大器单元和光电传感器100(主体部10)相连。更详细地，如图5所示，软电线30经由软电线支架31与设置在主体部10内的连接部40相连。

由此，经由软电线30接收并发送从放大器单元供给的驱动电压、及在放大器单元和光电传感器100之间交换的各种信号。

(连接部40)

如图5所示，连接部40设置在主体部10的壳体部11内的后表面11b一侧的下部，通过与设置在软电线支架31一侧的多个端子接触，电连接软电线30和主体部10。

由此，通过经由软电线30电连接未图示的放大器单元和光电传感器100，能够通过向光电传感器100供给驱动电压，并且由放大器单元接收从光电传感器100发送的检测信号，来判定检测对象物S的有无、等。

(投射单元50)

投射单元50是用于向检测对象物S投射的光的单元，如图5所示，配置于主体部10的壳体部11内的投射窗12a的内侧部分。投射单元50包括LD(激光二极管)(光源部)51、透镜支架(透镜保持部)52、投射透镜(第一透镜)53。

LD51是用于照射具有规定波长的激光的光源，设置在投射单元50的光轴方向的最下游一侧。更详细地，如图5所示，LD51设置在主体部10的壳体部11内的中央部稍稍靠近上表面11c的位置。在本实施方式中，在主体部10的内部固定配置LD51。

透镜支架52是为了保持投射透镜53而设置的构件，利用后述的移动机构70使透镜支架52在光轴方向上与投射透镜53一起以一体方式前后移动。如图6所示，透镜支架52具有主体部52a、光圈部52b、轴插入孔52c、及开口部52d。

主体部52a是箱状的构件，在内部安装有投射透镜53。

光圈部52b是在主体部52a的光轴通过的位置上所形成的开口，设置于在光轴方向上安装在主体部52a上的投射透镜53相邻的位置。如图6所示，光圈部52b形成作为纵横比不同的开口，限制从LD51照射的激光的透过。更详细地，如图7所示，光圈部52b形成为X方向(短轴方向)对Y方向(长轴方向)的比率在2以上且10以下。由此，从LD51照射的激光变成纵长的激光，入射到投射透镜53。

而且，更优选地，上述X方向对Y方向的比率是2以上且5以下。

轴插入孔52c中插入有后述的移动机构70的轴75。在轴插入孔52c的内周面上，形成有与轴75的螺钉部(丝杠机构)75a(参照图8)螺合的螺钉部(丝杠机构)52ca(参照图6)。

在固定主体部52a的内部所设置的投射透镜53时，向开口部52d导入粘结剂。

投射透镜53是围绕光轴具有旋转对称面的光轴对称透镜，通过从开口部52d导入的粘结剂固定于主体部52a内。如图5所示，投射透镜53设置于与透镜支架52的光圈部52b相邻的位置。投射透镜53使透过了光圈部52b的激光会聚，并将光导向投射窗12a和圆柱透镜23的方向。

在本实施方式中，通过利用后述的移动机构70使投射透镜53在光轴方向上与光圈部52b一起进行前后移动，能够调整投射透镜53和LD51之间的距离，能够改变激光的形状。对于在使投射透镜53的位置沿光轴方向移动的情况下从光电传感器100投射的激光的形状的变化，在后段中详述。

(光接收单元60)

光接收单元60接收从投射单元50向检测对象物S投射的激光的反射光，并检测该反射光的量。如图5所示，光接收单元60具有光接收透镜61、滤光器62、及光接收元件63。

为了使从投射单元50向检测对象物S投射的激光的反射光会聚并将其导入到光接收元件63，将光接收透镜61相邻配置于光接收窗12b的内侧。

滤光器62通过从透过了光接收透镜61的激光当中除去不需要的光，提高了在光接收单元63中被检测的反射光的纯度，从而能够改善测量精度。

光接收元件63接收透过了光接收透镜61和滤光器62的反射光，输出根据其光量生成的光接收信号。将光接收信号经由连接部40和软电线30，发送到未图示的放大器单元。由此，放大器单元能够基于光接收信号的电平等，来判定检测对象物S的有无等。

(移动机构70)

如图5所示，移动机构70是从主体部10的后表面11b沿光轴方向配置于内部的机构，通过使投射透镜53的位置移动，来调整在上述的LD51和投射透镜53之间的沿光轴方向的距离。具体地，移动机构70通过将投射透镜53和LD51之间的距离几乎与投射透镜53的焦点距离一致的投射透镜53的位置设为基准位置，来使投射透镜53相对于LD51在光路上前后移动。如图8所示，移动机构70具有操作部(旋转体)71、旋转轴72、环73、滑动部74、轴75、螺旋弹簧76、以及板簧77、77。

操作部71是从主体部10的后表面11b一侧露出到外部的圆筒状的构件，在相对于主体部10的后表面11b被压入的状态(参照图5等)下，齿轮71a配合于在后表面11b一侧设置的齿轮(未图示)来限制旋转(锁定状态)。由此，为了限制操作部71的旋转，固定投射透镜53的位置。

另一方面，操作部71在相对于主体部10的后表面11b被拉出的状态(参照图8)下，变成能够沿顺时针方向及逆时针方向旋转的状态(能够调整的状态)。因此，通过使操作部71在被拉出的状态下旋转，能够使安装了投射透镜53的透镜支架52在光轴方向上前后移动。

旋转轴72是成为操作部71的旋转中心的圆筒状的构件，如图8所示，其连接从主体部10的后表面11b露出的操作部71和滑动部74。

如图8所示，环73是在旋转轴72的外周安装的橡胶制的圆环(“O”环)，通过在主体部10的后表面11b形成的贯通孔11ba和旋转轴72的外周面之间的间隙处配置该环73并进行密封，来防止来自后表面11b一侧的异物或者水等的浸入。

滑动部74是与操作部71和旋转轴72一体成形的圆筒状的构件，如图8所示，其使后表面11b一侧的端部与旋转轴72连接。在滑动部74的长轴方向的中央部分附近，形成由从两端部分向着中央部分变成尖头的锥状的凹部74a。在滑动部74的凹部74a的后表面11b一侧，形成有沿着圆筒状的外周面所形成的槽74b。

这里，滑动部74的外周面上所形成的凹部74a和槽74b，在上述的拉出操作部71的动作、压入操作部71的动作中联动，从而移动在板簧77、77的前端部分上所形成的弯曲部77a、77a。

轴75与滑动部74的前表面11a一侧的端部以不能相对旋转的状态相连。由此，能够经由旋转轴72和滑动部74，将使操作部71旋转时的旋转转矩可靠地传送到轴75。在轴75的前表面11a一侧的端部，形成有大直径部75c，与大直径部75c相比，在后表面11b一侧的位置上，形成了小直径部75b。小直径部75b，在被插入到透镜支架52的轴插入孔52c内之后，被插入到螺旋弹簧76的内周部分。在轴75的小直径部75b上还形成有螺钉部75a(参照图8)。

螺钉部75a与透镜支架52的轴插入孔52c内所形成的螺钉部52ca(参照图6)螺合。由此，通过使轴75旋转，能够使透镜支架52在光轴方向上移动。其结果，在拉出了操作部71的能够调整的状态中，能够通过使与轴75相连的操作部71旋转，来使透镜支架52沿光轴方向前后移动。即，通过使操作部71沿顺时针方向及逆时针方向旋转，能够调整主体部10内固定配置的LD51和投射透镜53之间的距离。

螺旋弹簧76安装在形成有螺钉部75a的轴75的小直径部75b的外周。螺旋弹簧76被配置为夹在轴75的前表面11a一侧的端部所形成的大直径部75c和透镜支架52的前表面11a一侧的表面之间。因此，螺旋弹簧76始终对透镜支架52向后表面11b一侧施加作用力。由此，能够借助螺旋弹簧76的作用力来压住将在透镜支架52的螺钉部52ca和轴75的螺钉部75a螺合的状态下产生的不稳(wobble)。因此，能够以稳定的状态配置从LD51照射的激光所通过的光圈部52b和投射透镜53。

如图5所示，在剖面视中，板簧77、77以从上下夹住滑动部74的方式固定配置于壳体部11内，配置为板簧77、77的一部分(弯曲部77a、77a)与相对于滑动部74的外周部分接触。更详细地，板簧77、77从上下方向对滑动部74施加向圆筒状的滑动部74的直径方向作用的作用力。在板簧77、77的与滑动部74接触的一侧的端部，具有弯曲部77a、77a。因此，当将操作部71相对于主体部10的后表面11b进行压入或者拉出时，在弯曲部77a、77a与在滑动部74的外周面上形成的凹部74a或槽74b接触并在径向上施加作用力的状态下，使滑动部74沿旋转轴72方向移动。

这里，如图5所示，在将操作部71相对于主体部10的后表面11b压入的锁定状态下，滑动部74移动到主体部10的前表面11a一侧。因此，板簧77、77的前端设置的弯曲部77a、77a嵌入到滑动部74的凹部74a中。

另一方面，如图8所示，在将操作部71从主体部10的后表面11b拉出的能够调整的状态下，滑动部74移动到主体部10的前表面11b一侧。因此，设置在板簧77、77的前端的弯曲部77a、77a嵌入到滑动部74的槽74b中。此时，弯曲部77a、77a嵌入到槽74b中，由此操作者能够听到卡塔声。因此，操作者能够通过卡塔声来确认变成了用于限制操作部71的旋转的锁定状态，并且能够保持锁定状态。

在通过拉出操作部71来解除锁定状态时，操作者也能够通过嵌入到滑动部74的凹部74a中来识别变成了能够调整的状态。在使滑动部74沿轴75移动时，通过使弯曲部77a、77a一边在径向上施加作用力一边以在锥状的凹部74a上滑动的方式移动，能够使弯曲部77a、77a在凹部74a的最小直径部分处稳定下来。因此，通过在锁定状态和能够调整的状态之间的中途半端位置上保持，能够防止错误操作操作部71。

在进行拉出操作部71的动作时，弯曲部77a、77a从槽74b脱离，并在形成滑动部74的凹部74a的两个倾斜面当中，一边与从后表面11b一侧向前表面11a一侧下方倾斜的表面接触一边移动。由此，由于与拉出动作联动地利用板簧77、77对滑动部74向后表面11b一侧施加作用力，因此能够协助拉出操作。

<截面为椭圆形状的线光束的照射>

首先，在本实施方式的光电传感器100中，在从上述的结构中卸掉附属构件20的状态(参照图3)下，能够照射期望的椭圆形状的线光束。

具体地，如图9A和图9B所示，通过将X方向的间隙小且Y方向的间隙比X方向的大的光圈部52b与作为光轴对称透镜的投射透镜53组合，来生成期望的椭圆形状的线光束。

即，如图9A所示，在X方向上，从LD51照射的激光B在通过了光圈部52b的开口之后，由投射透镜53将激光B变成大致平行的光后，投射到检测对象物S。因此，在光圈部52b和投射透镜53之间的距离近的情况下，投射到检测对象物S上的激光B的X方向上的长度，变成几乎与光圈部52b的X方向上的开口的大小几乎相同的程度。

另一方面，如图9B所示，在Y方向上，从LD51照射的激光B在通过了光圈部52b的开口之后，由投射透镜53将激光B变成大致平行光后，投射到检测对象物S。因此，在光圈部52b和投射透镜53之间的距离近的情况下，投射到检测对象物S上的激光B的Y方向上的长度，变成几乎与光圈部52b的Y方向上的开口的大小几乎相同的程度。

因此，投射到检测对象物S上的激光B与光圈部52b的形状同样，变成Y方向的长度比X方向更长的椭圆形状。其结果，能够对对象物照射剖面变成期望的椭圆形状的线光束。其结果，能够通过扩大光电传感器100的检测范围来增加平均化的对象。

<激光的形状的调整>

本实施方式的光电传感器100，能够照射上述的椭圆形状的线光束，并且通过利用移动机构70来调整LD51和投射透镜53之间的距离，能够将对检测对象物(对象物)S投射的激光切换成纵长形状、横长形状以及圆形的斑点形状等。

具体地，下面，利用图10A～图12C，说明将从光电传感器100投射的激光B调整为斑点光B0、纵长的线光束B1、横长的线光束B2时的操作。

此外，如上所述，在本实施方式的光电传感器100中，从LD51照射的激光在通过了投射透镜53之后，通过形成有与X方向(水平方向)相比Y方向(垂直方向)更长的纵长的开口的光圈部52b。因此，即将通过附属构件20的圆柱透镜23的激光变成受到了光圈部52b的形状的影响的纵长形状。圆柱透镜23仅在与光圈部52b的短轴方向相当的X方向上具有曲率。下面，说明在以上的条件下生成各个形状的激光时的操作。

(斑点光B0)

本实施方式的光电传感器100，通过调整LD51和投射透镜53之间的距离，来生成在X方向和Y方向上具有几乎相同长度的激光，投射图10A所示的斑点光B0。

具体地，如图10B和图10C所示，在投射透镜53位于作为与LD51的投射面仅相距投射透镜53的焦点距离的基准位置P0的状态下，通过了上述的与X方向相比在Y方向更长的大致长方形的光圈部52b的激光，通过了投射透镜53后都成为大致平行光。

此时，在X方向上，由于光圈部52b的间隙小，因此通过投射透镜53的光束的宽度窄，在Y方向上，由于与X方向相比光圈部52b的间隙更大，因此通过投射透镜53的光束的宽度与X方向相比更宽。

接着，通过了投射透镜53的激光，借助具有在X方向上圆柱透镜23的曲率的曲面来以从投射透镜53一侧观察时焦点位于检测对象物S的前方的方式会聚之后，投射到检测对象物S的表面。

另一方面，通过了投射透镜53的激光，由于在Y方向上圆柱透镜23没有曲率，因此不会受到圆柱透镜23的影响而按原样透过，并以从投射透镜53一侧观察时焦点位于检测对象物S的里面一侧的方式会聚之后，投射到检测对象物S的表面。

这里，X方向上的从检测对象物S的表面到焦点的距离d1，变成与Y方向上的从检测对象物S的表面到焦点的距离d2几乎相同。

由此，在检测对象物S的表面上照射在X方向及Y方向上具有几乎相同宽度的光。因此，如图10B和图10C所示，在投射透镜53相对于LD51配置于基准位置P0的状态下，能够投射图10A所示的大致圆形的斑点光B0。

(纵长的线光束B1)

本实施方式的光电传感器100，通过调整LD51和投射透镜53之间的距离，来生成具有X方向上短且Y方向上长的纵长形状的激光，由此投射图11A所示的纵长的线光束B1。

具体地，如图11B和图11C所示，在投射透镜53移动到比与LD51的投射面仅相距投射透镜53的焦点距离的基准位置P0更靠近LD51的位置的状态下，通过了上述的与X方向相比在Y方向更长的大致长方形的光圈部52b的激光，都借助投射透镜53来一边变宽一些一边成为大致平行光。

此时，在X方向上，由于光圈部52b的间隙小，因此通过投射透镜53的光束的宽度窄，在Y方向上，由于与X方向相比光圈部52b的间隙更大，因此通过投射透镜53的光束的宽度与X方向相比更宽。

接着，通过了投射透镜53的激光B，借助具有在X方向上圆柱透镜23的曲率的曲面来会聚之后，投射到检测对象物S的表面。

另一方面，通过了投射透镜53的激光，由于在Y方向上圆柱透镜23没有曲率，因此不会受到圆柱透镜23的影响而按原样透过，在光束的宽度大的原样投射到检测对象物S的表面。

由此，在检测对象物S的表面上投射X方向上宽度小且Y方向上宽度宽的纵长的线光束B1。因此，如图11B和图11C所示，通过将投射透镜53移动到比基准位置P0更靠近LD51的位置，能够以反映光圈部52b的形状的原样的方式投射图11A所示的纵长的线光束B1。

此外，通过调整投射透镜53相对于LD51的距离，能够适宜调整图11A所示的纵长的线光束B1的X方向及Y方向上的尺寸。

(横长的线光束B2)

本实施方式的光电传感器100，通过调整LD51和投射透镜53之间的距离，来生成具有X方向上长且Y方向上短的横长形状的激光，由此投射图12A所示的横长的线光束B2。

具体地，如图12B和图12C所示，在投射透镜53移动到比与LD51的投射面仅相距投射透镜53的焦点距离的基准位置P0更远离LD51的位置的状态下，通过了上述的与X方向相比在Y方向更长的大致长方形的光圈部52b的激光，都借助投射透镜53来一边会聚一边入射到圆柱透镜23。

此时，在X方向上，由于光圈部52b的间隙小，因此通过投射透镜53的光束的宽度窄，在Y方向上，由于与X方向相比光圈部52b的间隙更大，因此通过投射透镜53的光束的宽度与X方向相比更宽。

接着，通过了投射透镜53的激光B，借助具有在X方向上圆柱透镜23的曲率的曲面来会聚，由此在从投射透镜53一侧观察时在检测对象物S的前方形成了焦点位置之后，以宽度变宽的状态投射到检测对象物S的表面。

另一方面，通过了投射透镜53的激光B，由于在Y方向上圆柱透镜23没有曲率，因此不会受到圆柱透镜23的影响而按原样透过，并借助投射透镜53来会聚之后，一边将宽度变窄一边投射到检测对象物S的表面。

由此，在检测对象物S的表面上投射在X方向上宽度大且在Y方向上宽度小的横长的线光束B2。因此，如图12B和图12C所示，通过将投射透镜53移动到比基准位置P0更远离LD51的位置，能够如将光圈部52b的形状旋转了90度那样，投射图12A所示的横长的线光束B2。

此外，通过调整投射透镜53相对于LD51的距离，能够适宜调整图12A所示的纵长的线光束B1的X方向及Y方向上的尺寸。

[其他的实施方式]

上面，说明了本发明的一个实施方式，但是本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够进行各种变更。

(A)

在上述实施方式中，说明了如下的例子，即，为了变更激光的形状而配置了用于调整LD(光源部)51和投射透镜53之间的距离的移动机构70的光电传感器100的例子。但是，本发明不限定于此。

例如，只要是通过组合光圈部的形状和透镜的种类等来能够照射椭圆形状的线光束的结构，则如图9A和图9B所示，也可以采用未安装有附属构件(圆柱透镜)或移动机构的简单的结构。

在图9A和图9B所示的简单的结构中，说明了将形成有纵向长度与横向长度不同的开口的光圈部和聚光透镜(第一透镜)进行组合的例子，但是本发明不限定于此。

例如，如图13A和图13B所示，可以采用将形成有纵向长度与横向长度几乎相等的开口的光圈部152b和光轴非对称透镜(圆柱透镜)123进行组合的结构。

在该情况下，光圈部152b的开口成为大致正方形或大致圆形。

由此，X方向和Y方向上的长度几乎相等的激光借助圆柱透镜123来仅在规定的一个方向(在图13A的例子中为X方向)上会聚，由此能够生成期望的椭圆形状的线光束。

(B)

在上述实施方式中，说明了如下的例子，即，在变更从光电传感器100照射的激光B的形状的情况下，为了变更LD51和投射透镜53之间的距离，使投射透镜53在壳体部11内的光路上前后移动的例子。但是，本发明不限定于此。

例如，如图14A～图15C所示，可以固定投射透镜53的位置，而使LD51在光路上前后移动。

具体地，如图14A所示，在照射与X方向(水平方向)相比Y方向(垂直方向)更长的纵长的线光束B1的情况下，如图14B和图14C所示，只要将LD51从基准位置P0前行移动到投射透镜53一侧(图中右侧)即可。

另一方面，如图15A所示，在照射与Y方向相比X方向更长的横长的激光B2的情况下，如图15B和图15C所示，只要将LD51从基准位置P0向远离透镜53的方向(图中左侧)后退移动即可。

即，在本发明中，只要是能够将焦点距离设为基准位置来调整作为光源部的LD51和作为第一透镜的投射透镜53之间的距离的结构，则能够获得与上述同样的效果。

作为使光源部移动的机构，能够利用与在上述实施方式中说明的移动机构70同样的机构。

(C)

在上述实施方式中，说明了圆柱透镜23安装在附属构件20一侧的例子。但是，本发明不限定于此。

例如，可以采用如下结构，即，构成本发明的投射单元的LD(光源部)51、投射透镜(第一透镜)53、圆柱透镜(第二透镜)23、光圈部52b及移动机构70以一体方式设置在一个单元内的结构。

(D)

在上述实施方式中，说明了利用与X方向(水平方向)相比Y方向(垂直方向)更长的纵长的光圈部52b来限制从LD51照射的激光B的光路的一部分的例子。但是，本发明不限定于此。

例如，可以采用如通过形成Y方向比X方向更长的横长的光圈部来限制从LD51照射的激光B的光路的一部分的结构。

但是，在该情况下，与光圈部的方向旋转了90度的情况相对应地，需要将仅在一个轴向上具有曲率的圆柱透镜(非球面的复曲面透镜)的方向也旋转90度。即，为了得到本发明的效果，只要使光圈部的短轴方向和圆柱透镜的具有曲率的表面的方向一致即可。

这样，与上述同样地，通过以基准位置为中心来调整LD和投射透镜之间的距离，能够照射在X方向长的横长的激光和在Y方向长的纵长的激光。

(E)

在上述实施方式中，举例说明了大致呈长方形状的开口，作为光圈部52b的开口的形状。但是，本发明不限定于此。

例如，可以使用大致呈圆形或大致呈椭圆形状的开口，作为光圈部的开口。

(F)

在上述实施方式中，说明了投射透镜53安装在形成有光圈部52b的透镜支架52上并使光圈部52b和投射透镜53以一体方式移动的例子。但是，本发明不限定于此。

例如，可以采用如固定光圈部的位置而使投射透镜以单体方式移动的结构。

但是，如上述实施方式那样，通过使光圈部和投射透镜之间的距离保持一定的状态，获得了能够保持通过了光圈部的光的形状这样的的效果。因此，根据上述观点，更优选地，如上述实施方式那样，采用使光圈部和投射透镜以一体方式移动的结构。

(G)

在上述实施方式中，说明了使用凸状的圆柱透镜23来作为仅在一个轴向上具有曲率的非球面的复曲面透镜的例子。但是，本发明不限定于此。

例如，可以使用凹状的非球面的复曲面透镜来代替凸状的圆柱透镜。

在该情况下，由于透镜仅在一个轴向上具有曲率，因此也能够获得与上述实施方式同样的效果。

(H)

在上述实施方式中，说明了使用LD(激光二极管)51作为光源部的例子。但是，本发明不限定于此。

例如，可以取代LD而使用LED(发光二极管)来作为光源部。

(I)

在上述实施方式中，说明了在所谓回归反射型的光电传感器100上安装的投射单元50的例子。但是，本发明不限定于此。

例如，本发明的投射单元并不限定于反射型，也可以使用采用了扩散反射型、有限反射型等其他形式的光电传感器的投射单元。

(J)

在上述实施方式中，说明了将投射窗12a(投射单元50)和光接收窗12b(光接收单元60)沿垂直方向配置的非同轴类型的光电传感器100的例子。但是，本发明不限定于此。

例如，也可以采用在将投射窗和光接收窗共用的同轴类型的光电传感器中安装的投射单元。

工业实用性

本发明的光电传感器得到了不用变更单元的安装方向或交换线光束用的附属构件也能够自由地变更线光束的长轴方向的方向及长度，因此能够广泛应用于各种投射装置者激光加工装置等中，而并不限定于光电传感器。

Claims (13)

1.一种反射型光电传感器，用于对位于与该反射型光电传感器相距假定距离的位置上的对象物照射光并检测该光的反射光，其特征在于，

包括：

光源部，

光圈部，其遮蔽从所述光源部照射的光的外周部分，

透镜，其将通过了所述光圈部的光变换成大致平行的光束；

所述光束在相距假定距离的所述位置上的截面为，长轴和短轴的长度比在2以上且10以下的椭圆形状。

2.如权利要求1所述的反射型光电传感器，其特征在于，所述光束在相距假定距离的所述位置上的截面为，所述长轴和所述短轴的长度比在2以上且5以下的椭圆形状。

3.如权利要求1或2所述的反射型光电传感器，其特征在于，

所述光圈部具有纵向长度和横向长度不同的开口；

所述透镜使通过了所述光圈部的所述开口的光束成为大致平行的光。

4.如权利要求1或2所述的反射型光电传感器，其特征在于，

所述光圈部具有纵向长度和横向长度大致相等的开口；

所述透镜，仅在与光轴方向垂直的平面上的一个轴向具有曲率，使在与该光轴垂直的至少一个轴向上会聚或者发散的光成为大致平行的光。

5.如权利要求1所述的反射型光电传感器，其特征在于，

所述透镜具有：

第一透镜，其具有以光轴为中心旋转对称的表面，用于使从所述光源部照射的光会聚，

第二透镜，其仅在与从所述第一透镜入射的所述光垂直的平面上的第一方向上具有曲率，在与所述第一方向垂直的第二方向上没有曲率；

所述光圈部的所述短轴方向与所述第二透镜的所述第一方向大致平行；

该反射型光电传感器还包括移动机构，该移动机构，在从所述光源部照射的光的光轴方向上，将与所述光源部的投射面相距所述第一透镜的焦点距离的位置作为基准位置，使所述第一透镜的相对于所述光源部的相对位置以所述基准位置为基准前后移动。

6.如权利要求5所述的反射型光电传感器，其特征在于，以特定方式配置所述光源部、所述第一透镜及第二透镜，该特定方式是指，在所述第一透镜位于所述基准位置的情况下，在从所述第一透镜一侧观察时，使所述对象物一侧的焦点位置，在所述第一方向上比所述对象物更靠近所述第一透镜，在所述第二方向上比所述对象物更远离所述第一透镜。

7.如权利要求5或6所述的反射型光电传感器，其特征在于，所述移动机构，使所述第一透镜沿从所述光源部照射的光的光轴方向移动。

8.如权利要求5或6所述的反射型光电传感器，其特征在于，所述移动机构，使所述光圈部与所述第一透镜沿从所述光源部照射的光的光轴方向一起移动。

9.如权利要求8所述的反射型光电传感器，其特征在于，还包括透镜保持部，该透镜保持部用于保持所述第一透镜，并且具有在与从所述光源部照射的光的光轴方向大致垂直的平面上所形成的所述光圈部。

10.如权利要求5或6所述的反射型光电传感器，其特征在于，所述移动机构，使所述光源部沿从所述光源部照射的光的光轴方向移动。

11.如权利要求5或6所述的反射型光电传感器，其特征在于，

该反射型光电传感器还包括壳体部，该壳体部中至少内置有所述光源部、所述第一透镜及所述光圈部；

所述移动机构包括：

旋转体，其以露出到所述壳体部的外部的状态设置，

丝杠机构，其借助所述旋转体的旋转，使所述第一透镜在所述光轴方向上移动。

12.如权利要求5或6所述的反射型光电传感器，其特征在于，所述第二透镜是非球面的复曲面透镜。

13.如权利要求12所述的反射型光电传感器，其特征在于，所述第二透镜是圆柱透镜。