CN104781640A - 光电传感器用透镜 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种光电传感器用透镜，在使用多个发光元件来形成反射型光电传感器的情况下，能够以简单的构造通过发光元件尽可能地提高辐照效率。该光电传感器用透镜将来白收容在单元壳体(1)内的多个发光元件(2)的照射光聚光于单元壳体(1)外的检测区域(3)，并将来自该检测区域(3)的反射光聚光于所述单元壳体(1)内的受光元件(4)，该光电传感器用透镜将其一面侧由单一凸透镜面(5)形成，并且在所述一面的对置面上一体地形成光轴与所述单一凸透镜面(5)共用的受光用凸透镜面(6)、以及具有与该受光用凸透镜面(6)的光轴平行的光轴的多个投光用凸透镜面(7)。

Description

光电传感器用透镜
技术领域
本发明涉及光电传感器用透镜。
背景技术
作为一体形成有投光透镜部和受光透镜部的光电传感器用透镜，已知有专利文献1中记载的光电传感器用透镜。在该现有例中，透镜具有对置面由平面构成的长方体形状，形成为在面向壳体内侧的平面部上设置有凸透镜面，该凸透镜面与配置于该壳体内部的发光元件和受光元件对应。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-150690号公报
发明要解决的技术问题
但是，在上述的现有例中，由于接物侧由平面形成，所以，在壳体内配置多个发光元件并分别使它们对应的情况下，由于与各发光元件对应的凸透镜面的光轴(在本说明书中，所谓“凸透镜面的光轴”是指，针对在一个面上具有凸透镜面的平凸透镜的光轴。)和与受光元件对应的凸透镜面的光轴不一致，因此存在即使增加发光元件也无法有效地增加向目标的辐照光量这样的问题。
发明内容
为了解决该问题，也可以将与发光元件对应的凸透镜面的接物面(面向目标的一侧的面)作为凸透镜面，使各发光元件的照射光聚焦于与受光元件对应的凸透镜面的光轴上，但是，在光源侧的凸透镜面的接物侧分别形成凸透镜面会产生透镜的构造变得复杂这样的问题。
本发明正是为了解决上述缺点而完成的，其目的在于，提供一种光电传感器用透镜，在使用多个发光元件来形成反射型光电传感器的情况下，能够以简单的构造通过发光元件尽可能地提高辐照效率。
此外，本发明的另一目的在于，提供使用上述透镜的反射型光电传感器、以及车辆的门控制装置。
解决方案
根据本发明，通过提供如下的光电传感器用透镜而达到上述目的，该光电传感器用透镜将来自收容在单元壳体1内的多个发光元件2的照射光聚光于单元壳体1外的检测区域3内，并将来自该检测区域3的反射光聚光于所述单元壳体1内的受光元件4，该光电传感器的一面侧由单一凸透镜面5形成，并且，在所述一面的对置面上一体地形成光轴与所述单一凸透镜面5共用的受光用凸透镜面6、以及具有与该受光用凸透镜面6的光轴平行的光轴的多个投光用凸透镜面7。
如图4(c)所示，若在由投光用凸透镜面7形成的平凸透镜7a的前侧焦点位置(f7)配置作为点光源的发光元件2，则在由投光用凸透镜面7形成的平凸透镜7a内形成与光轴7b平行的平行光线。该平行光线在与单一凸透镜面5的边界处折射而大致聚焦于该单一凸透镜面5的后侧焦点位置(f5)。单一凸透镜面5整体上由相同的曲率形成，所以，来自各发光元件2的照射光聚集于该单一凸透镜面5的后侧焦点位置(f5)附近，从而能够有效地增加向该后侧焦点位置(f5)的辐照光量。
其结果是，由于向后侧焦点位置(f5)或设定在其附近的检测区域3供给的供给光量增加，所以来自插入于检测区域3内的被检测体11的反射光量也增加。来自被检测体11的反射光从单一凸透镜面5导入到透镜体内后，聚焦于由受光用凸透镜面6形成的平凸透镜6a的后侧焦点位置(f6)，所以，向配置于该焦点位置(f6)的受光元件4供给的供给光量也增加，检测精度提高。
能够适当地设定投光用凸透镜面7和受光用凸透镜面6的配置，但是，在构成了所述投光用凸透镜面7配置在以受光用凸透镜面6为中心的圆周上的光电传感器用透镜的情况下，通过相互补充球面像差等的影响，能够确保向单一凸透镜面5的后侧焦点位置(f5)的投光量。
另外，在构成了在所述受光用凸透镜面6与投光用凸透镜面7的边界形成槽8的光电传感器用透镜的情况下，不会发生从发光元件2向投光用凸透镜面7的入射光成为杂散光而入射到受光用凸透镜面6并被受光元件4读取的情况，所以检测精度提高。
槽8设置于受光用凸透镜面6与投光用凸透镜面7的边界即可，但是，也可以在受光用凸透镜面6的周围的整周范围内形成。
此外，使用了上述透镜的光电传感器单元将来自收容在单元壳体1内的发光元件2的照射光照射到单元壳体1外，并通过单元壳体1内的受光元件4检测来自单元壳体1外部的反射光，该光电传感器单元能够构成为：在所述单元壳体1的开口处固定技术方案1或2所述的光电传感器用透镜，并且在该光电传感器用透镜的受光用凸透镜面6的对置位置处配置受光元件4，在各投光用凸透镜面7的对置位置处配置发光元件2。
如上述那样，来自单元壳体1内的发光元件2的照射光通过上述光电传感器用透镜而聚焦于单一凸透镜面5的后侧焦点位置(f5)，或者，通过球面像差等的影响，进而通过使发光元件2从各投光用凸透镜面7的前侧焦点位置(f7)稍微偏移而配置，能够使来自发光元件2的照射光集中在单一凸透镜面5的后侧焦点(f5)附近。如图5所示，其结果是，当将来自发光元件2的照射光的聚光位置设定于检测区域3时，能够根据发光元件2的数量而有效地使向检测区域3的辐照光量增加，还提高受光元件4中的检测精度。
此外，上述的光电传感器单元能够与门控制部10一起使用而用于车辆的门控制装置，其中，该门控制部10在通过受光元件4中的受光电平检测到检测对象时开始门的操作准备动作。
发明效果
根据本发明，在使用多个发光元件来形成反射型光电传感器的情况下，能够以简单的构造通过发光元件尽可能地提高辐照效率。
附图说明
图1是表示光电传感器单元的图，(a)是侧视图，(b)是(a)的1B方向的向视图。
图2是图1的剖视图，(a)是图1(a)的2A-2A线剖视图，(b)是图1(b)的2B-2B线剖视图。
图3是表示隔壁构件的图，(a)是立体图，(b)是表示隔壁构件与安装基板以及光电传感器用透镜之间的位置关系的图，(c)是图2(a)的3C-3C线剖视图。
图4是表示光电传感器用透镜的图，(a)是侧视图，(b)是(a)的4B方向的向视图，(c)是(b)的4C-4C线剖视图。
图5是表示光电传感器单元的检测区域的图。
图6是表示应用了本发明的车辆的图，(a)是从后方观察到车辆的图，(b)是车辆的侧视图，(c)是(a)的6C-6C线剖视图。
具体实施方式
图1以下表示本发明的光电传感器单元。光电传感器单元(A)构成为，具有固定于车辆9的单元壳体1、存放于单元壳体1内的发光元件2、以及受光元件4。
单元壳体1由具备固定用凸缘12a的支架12和固定于支架12的内壳13构成。内壳13由透明的合成树脂材料形成为一端闭塞的筒状，并且以从支架12的前端开口插入打开端的方式装配。
上述发光元件2使用投射红外线等不可见光脉冲的红外线LED，受光元件4使用光电二极管，这些发光元件2和受光元件4被表面安装在同一安装基板14上。
对于发光元件2和受光元件4，如图3所示，受光元件4配置在安装基板14的中心部，并且发光元件2等间隔地配置在以受光元件4为中心的圆周上。
为了防止来自上述发光元件2的照射光(检测光)直接射入受光元件4，在单元壳体1内装配有隔壁构件15。如图3(a)所示，隔壁构件15由不透明的合成树脂材料形成，并具有外周与安装基板14的外周几乎一致的矩形框部15a、配置在矩形框部15a的中心的上下开放的遮挡筒部15b、以及用于将遮挡筒部15b与矩形框部15a连结的分隔壁15c。
如图3(c)所示，在将上述隔壁构件15装配于安装基板14的状态下，受光元件4的周围被遮挡筒部15b包围，作为来自检测对象的反射光用的通过空间而与单元壳体1内的其他空间划分开来。如图2所示，在遮挡筒部15b的内周壁面上，形成有随着从安装受光元件4的安装基板14上向上方移动而逐渐扩径的锥形部15d，从而实现遮挡筒部15b内壁上的由镜面效果引起的反射光的聚光效率的提高。
另一方面，单元壳体1内的矩形框部15a内的空间被分隔壁15c划分而用作从发光元件2照射的检测光的通过空间。在本例中，与发光元件2的数量对应地形成四个检测光的通过空间，发光元件2配置在各通过空间的中心部。
此外，如图2所示，在上述隔壁构件15的下端面上装配有O型密封圈16，从而完全地防止来自隔壁构件15与安装基板14的边界部的漏光，其结果是，从受光元件4的安装面到隔壁构件15的前端为止的区域成为与被发光元件2的投射光照射的区域完全隔离的状态，所以可靠地防止投射光直接进入到受光元件4。
另外，在上述隔壁构件15的上端部装配有光电传感器用透镜17。
如图4所示，光电传感器用透镜17由丙烯酸系树脂形成为俯视呈正方形形状，在上表面侧(接物侧)的表面的几乎整个面内具有单一凸透镜面5，并且在相反面(光源侧)具有一个受光用凸透镜面6和多个投光用凸透镜面7。
各凸透镜面5、6、7由球面形成，上述受光用凸透镜面6具有与隔壁构件15的遮挡筒部15b的内径几乎相等的口径，并且配置在光电传感器用透镜17的中心位置。该受光用凸透镜面6和单一凸透镜面5以共有形成球面的旋转轴的方式设置，并以如下的方式定位安装：使成为分别将这些单一凸透镜面5和受光用凸透镜面6设为平凸透镜时的光轴的上述共有旋转轴与隔壁构件15的遮挡筒部15b的中心轴一致。
为了进行光电传感器用透镜17的定位，在隔壁构件15的上端设置有与光电传感器用透镜17的四角部抵接的定位支柱15e。
另一方面，投光用凸透镜面7形成为，光轴与上述受光用凸透镜面6的光轴平行且口径与被隔壁构件15的分隔壁15c划分的区域的一个边长几乎相等，并且以各发光元件2位于各个光轴上的方式配置。在投光用凸透镜面7与受光用凸透镜面6的边界部形成有槽8，以防止从投光用凸透镜面7导入的照射光侵入到受光用凸透镜面6的区域。
因此，在该实施方式中，若使发光元件2位于投光用凸透镜面7的前侧焦点位置(f7)，则来自发光元件2的照射光通过投光用凸透镜面7转换成平行光并在光电传感器用透镜17内行进后，通过单一凸透镜面5聚光于该单一凸透镜面5的后侧焦点位置(f5)。
如图5所示，其结果是，若预先在固定了光电传感器单元(A)的状态下将检测区域3设定于单一凸透镜面5的后侧焦点位置(f5)附近，则能够使该检测区域3的检测光的光量增加，并且，来自进入到该检测区域3的被检测体11的反射光被单一凸透镜面5和受光用凸透镜面6聚光而有效地供给至受光元件4，所以能够实现较高的检测精度。
图6表示使用了上述的光电传感器单元(A)的门控制装置。
门控制装置构成为用于对被减振器装置等驱动装置18驱动的电动后门的开闭动作进行控制的后门控制装置，并且具有固定于车辆9的后门19的光电传感器单元(A)和用于控制驱动装置18的门控制部10。
光电传感器单元(A)构成为，当检测出被检测体进入到投射检测光的规定的检测区域3时输出检测信号，光电传感器单元(A)固定于由车牌固定部(License plate finisher)20包围的车牌安装凹部21的顶壁部上。需要说明的是，在图6中，22表示车牌。
另外，在本例中，为了使光电传感器单元(A)的检测区域3的中心位于车牌安装凹部21内，而将检测光的光轴稍稍向车辆9内侧倾斜(角度θ)。由此，在车牌安装凹部21外的检测能力下降，所以能够防止在利用者之外的人、动物、垃圾等与车辆9接近的状态下光电传感器单元(A)意外地作出反应。
在本例中，若从上述光电传感器单元(A)输出检测信号，则门控制部10首先进行利用者所持的电子钥匙的认证、后门的状态检测、上锁解锁动作等准备动作，之后使驱动装置18驱动。电子钥匙的认证通过与未图示的认证装置通讯来认证从电子钥匙输出的认证码而进行，当认证成立时，将后门19处于闭门状态这一情况作为条件而对后门19进行解锁操作，之后使驱动装置18驱动而开始开门动作。
因此，在该实施方式中，即使在手里塞满行李等的状态下，仅通过将行李等靠近设定为检测区域3的车牌安装凹部21内或者其附近，光电传感器单元(A)也能够将行李等作为被检测体11而进行检测，从而进行后门19的打开操作，所以便利性提高。
附图标记说明如下：
1：单元壳体
2：发光元件
3：检测区域
4：受光元件
5：单一凸透镜面
6：受光用凸透镜面
7：投光用凸透镜面
8：槽
9：车辆
10：门控制部。

Claims (5)

1.一种光电传感器用透镜，其将来自收容在单元壳体内的多个发光元件的照射光聚光于单元壳体外的检测区域内，并将来自该检测区域的反射光聚光于所述单元壳体内的受光元件，
其中，
所述光电传感器用透镜的一面侧由单一凸透镜面形成，并且，
在所述一面的对置面上一体地形成光轴与所述单一凸透镜面共用的受光用凸透镜面、以及具有与该受光用凸透镜面的光轴平行的光轴的多个投光用凸透镜面。
2.根据权利要求1所述的光电传感器用透镜，其中，
所述投光用凸透镜面配置在以受光用凸透镜面为中心的圆周上。
3.根据权利要求1所述的光电传感器用透镜，其中，
在所述受光用凸透镜面与投光用凸透镜面的边界处形成有槽。
4.一种光电传感器单元，其将来自收容在单元壳体内的发光元件的照射光照射到单元壳体外，并通过单元壳体内的受光元件检测来自单元壳体外部的反射光，
其中，
在所述单元壳体的开口处固定权利要求1所述的光电传感器用透镜，并且，
在该透镜的受光用凸透镜面的后侧焦点位置处配置有受光元件，在各投光用凸透镜面的前侧焦点位置处配置有发光元件。
5.一种车辆的门控制装置，其中，
所述车辆的门控制装置具有：
安装于车辆上的权利要求4所述的光电传感器单元；以及
门控制部，其在通过受光元件中的受光电平检测到检测对象时开始门的操作准备动作。
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