CN104813196A - 光传感器单元 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种构造简单、并且也不会引起检测精度的降低的光传感器单元。该光传感器单元通过将发光元件(1)与受光元件(2)收容在单元壳体(3)内而成，且利用受光元件(2)检测从发光元件(1)向单元壳体(3)外部投射的检测光的、来自单元壳体(3)外部的反射光，所述发光元件(1)在受光元件(2)的周围配置多个，并且通过适当的隔壁(4)将所述单元壳体(3)内的反射光的通过空间从检测光的通过空间中划分出。

Description

光传感器单元

技术领域

本发明涉及一种光传感器单元。

背景技术

作为在单元壳体内收容有发光元件与受光元件的光传感器单元，公知有专利文献1所述的结构。在该现有例中，在单元壳体中将一个受光元件与一个发光元件排列配置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-150690号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在上述的现有例中，由于来自单一的发光元件的照射光量受到限制，因而，在将检测区域设定为车外等室外的情况下，来自检测对象的反射光量也降低，因此存在检测精度降低这样的问题。

为了解决该问题，考虑到使用多个发光元件是有效的，然而，在这种情况下存在如下问题：为了使来自各发光元件的检测光有效地聚光于检测区域，并且使反射光聚光于受光区域，需要与各自配置相适地设计光学系统，在此基础上，构造也变得复杂。

本发明是为了消除以上的缺点而作出的，其目的在于提供一种能够利用简单的结构使检测光朝向检测区域的光量增加的光传感器单元。

另外，本发明的其他目的在于，提供一种使用了上述光传感器单元的车辆的门控制装置。

用于解决课题的方案

根据本发明，通过提供下述的光传感器单元来达成上述目的，该光传感器单元通过将发光元件1与受光元件2收容在单元壳体3内而成，且利用受光元件2检测从发光元件1向单元壳体3外部投射的检测光的、来自单元壳体3外部的反射光，

所述发光元件1在受光元件2的周围配置多个，并且

通过适当的隔壁4将所述单元壳体3内的反射光的通过空间从检测光的通过空间中划分出。

光传感器单元在单元壳体3内收容受光元件2与发光元件1而实现单元化，来自发光元件1的照射光(检测光)向单元壳体3外部投射，并利用受光元件2来接受来自单元壳体3外部的反射光，从而对检测对象的有无进行检测。

通过在单元壳体3内收容多个发光元件1，能够增加朝向单元壳体3外部供给的检测光量，并且将反射光的通过空间从照射光的通过空间中划分出，从而防止来自发光元件1的照射光直接向受光元件2输入，因此能够提高检测精度。

另外，由于发光元件1配置在受光元件2的周围，仅通过在受光元件2的周围竖立设置筒状的隔壁4就能够简单地将反射光的通过空间从检测光的通过空间中划分出。

另外，通过在受光元件2的周围配置多个发光元件1，无须使用复杂的光学系统，就能够在反射光的光路上、或者其周围使检测光聚光，因此能够使构造变得简单、并且降低制造成本。

另外，在构成使所述发光元件1等间隔地配置在以受光元件2为中心的同一圆周上的光传感器单元的情况下，能够向反射光的光路周围、即检测区域或者其周围均匀地照射检测光，因此能够减少检测区域内的检测精度的偏差。

另外，当构成在所述单元壳体3上设有将来自各发光元件1的照射光向检测区域聚光的聚光透镜5的光传感器单元时，能够使检测光有效地集中于检测区域，因此检测效率提高。

在这种情况下，当所述聚光透镜5具备与各发光元件1分别对应的多个投射用凸透镜部6而形成为一体时，组装作业性提高，在此基础上，不需要透镜位置的单独调整等，能够减少品质的偏差。

另外，以上的光传感器单元能够用于车辆7的门控制装置，该门控制装置具有：安装于车辆7的上述任一项所述的光传感器单元；以及门控制部8，其在根据受光元件2的受光等级而检测出检测物体时开始门的操作准备动作。

发明效果

根据本发明，能够通过简单的结构来使检测光朝向检测区域的光量增加。

附图说明

图1表示使用了门控制装置的车辆，(a)是从后方观察车辆的图，(b)是车辆的侧视图，(c)是(a)的1C-1C线剖视图。

图2是表示光传感器单元的图，(a)是侧视图，(b)是(a)的2B方向向视图。

图3是光传感器单元的剖视图，(a)是图2(b)的3A-3A线剖视图，(b)是图2(b)的3B-3B线剖视图。

图4是光传感器单元的分解图，(a)是侧视图，(b)是(a)的4B方向向视图。

图5是表示隔壁构件的图，(a)是立体图，(b)是表示与安装基板之间的关系的图，(c)是表示安装有安装基板的状态的俯视图。

图6是表示隔壁构件的安装的图，(a)是表示O型环的安装状态的图，(b)是从6B方向观察(a)的主要部分放大图，(c)是表示限位体的图。

图7是表示凸轮部的动作的图，(a)是表示在隔壁构件上组装有安装基板的状态的俯视图，(b)是表示使安装基板旋转的状态的俯视图，(c)是从7C方向观察(a)的局部剖面向视图，(d)是从7D方向观察(b)的局部剖面向视图，(e)是(c)的7E部放大图，(f)是(d)的7F部放大图。

图8是表示透镜的图，(a)是侧视图，(b)是(a)的8B方向向视图，(c)是(b)的8C-8C线剖视图，(d)是表示朝向隔壁构件的安装状态的图。

图9是表示光传感器单元的检测区域的图。

具体实施方式

在图1中示出使用了门控制装置的车辆7。在本例中，门控制装置构成为用于控制通过阻尼装置等的驱动装置9来驱动的电动尾门的开闭动作的尾门控制装置，且具有固定于车辆7的尾门10的光传感器单元(A)、和用于控制驱动装置9的门控制部8。

如后所述，光传感器单元(A)构成为，当检测出检测对象12朝向投射检测光的规定的检测区域11内的进入时，输出检测信号，且该光传感器单元(A)固定于由车牌架13围住的车牌安装凹部14的顶壁部。需要说明的是，在图1中附图标记15表示车牌。

另外，在本例中，为了使光传感器单元(A)的检测区域11的中心位于车牌安装凹部14内，从而将检测光的光轴稍微向车辆7内侧倾斜(角度θ)。由此，由于车牌安装凹部14以外的检测能力降低，因而能够防止光传感器单元(A)在利用者以外的人、动物、垃圾等接近车辆7的状态下意外反应。

在本例中，当从上述光传感器单元(A)输出检测信号时，首先，在进行了利用者所持的电子钥匙的认证、尾门的状态检测、上锁解锁动作等准备动作之后，车门控制部8使驱动装置9驱动。电子钥匙的认证是通过与图外的认证装置进行通信来认证从电子钥匙输出的认证密码而进行的，若认证成立，则在尾门10处于关闭状态的条件下对尾门10进行解锁操作，之后，使驱动装置9驱动而开始开门动作。

因而，在该实施方式中，即便在手被货物等占满的状态下，仅通过使货物12等靠近被设定为检测区域11的车牌安装凹部14内、或者其附近就能够进行尾门10的打开操作，因此便利性提高。

在图2以下表示光传感器单元(A)。光传感器单元(A)构成为具有固定于车辆7的单元壳体3、容纳在单元壳体3内的发光元件1以及受光元件2。

单元壳体3由突出设置有朝向车辆7的固定用凸缘16a的托架16、和固定于托架16的内壳体17构成。内壳体17形成为由透明的合成树脂材料堵塞一端的筒形状，且从托架16的前端开口插入开放端而进行安装。

为了将内壳体17保持在托架16内，在内壳体17的侧壁处设有钩状的突起17a，在托架16处设有供上述突起17a卡止的卡止开口16b(参照图4)。

将投射红外线等不可见光脉冲的红外线LED用作上述发光元件1，将光电二极管用作受光元件2，且将这些发光元件1与受光元件2表面安装在相同的安装基板18上。

关于发光元件1与受光元件2，如图5所示，受光元件2配置在安装基板18的中心部，并且发光元件1等间隔地配置在以受光元件2为中心的圆周上。

需要说明的是，图5表示在安装基板18上安装单一的受光元件2的情况，而在安装有多个受光元件2的情况下，受光元件2集中配置在由后述的O型环19包围的受光区域内，且发光元件1均匀地配置在以受光区域为中心的同一圆周上、或者同心圆上。

为了防止来自上述发光元件1的照射光(检测光)直接射入到受光元件2，在单元壳体3内安装有隔壁构件20。如图5(a)所示，隔壁构件20由不透明的合成树脂材料形成，且具有外周与安装基板18的外周大致一致的矩形框部20a、配置在矩形框部20a的中心且形成为上下开放的筒形状的隔壁4、以及用于将隔壁4与矩形框部20a连结的分隔壁20b。

如图5(c)所示，在将上述隔壁构件20安装于安装基板18的状态下，受光元件2的周围被隔壁4包围，且作为来自检测对象的反射光用的通过空间而从单元壳体3内的其他空间中划分出。如图3所示，在隔壁4的内周壁面上形成有随着从供受光元件2安装的安装基板18上朝向上方而逐渐扩径的锥形部4a，从而实现隔壁4内壁处的基于镜面效果的反射光的聚光效率的提高。

另一方面，单元壳体3内的矩形框部20a内的空间被分隔壁20b划分而用作从发光元件1照射的检测光的通过空间。在本例中，检测光的通过空间与发光元件1的数量相适地形成四个，发光元件1配置在各通过空间的中心部。

另外，如图6所示，在上述隔壁构件20的下端面形成有O型环安装槽20c而供O型环19嵌合，并且在与O型环安装槽20c同心且直径大于O型环安装槽20c的圆周上形成两个卡止部21。

如图6(a)所示，卡止部21在背面看具有圆弧形状，且如图6(b)所示，该卡止部21具有从基部21a朝背面方向突出的支柱部21b和从支柱部21b沿圆周方向延伸的按压部21c而形成为钩形状。按压部21c的基端与基部21a之间的间隙形成为与安装基板18的板厚大致相等，且按压部21c在前端部形成有凸轮部21d，该凸轮部21d通过将上表面设为倾斜面而使得与基部21a之间的间隔随着朝向前端而逐渐扩宽。

另一方面，如图5(b)所示，在安装基板18的中心部开设有卡止孔18a。卡止孔18a作为能够供上述按压部21c嵌合的圆弧状孔而在点对称位置形成两个。

因而，在该实施方式中，安装基板18与隔壁构件20的连结如下所述，首先，如图6(a)所示，在向隔壁构件20安装O型环19之后，如图7(a)所示，在卡止孔18a中嵌合卡止部21。在嵌合状态下，如图7(c)、(e)所示，安装基板18的卡止孔18a的端面与按压部21c的自由端正上方位置面对，当从该状态使安装基板18如图7(b)所示顺时针旋转时，安装基板18被凸轮部21d的倾斜面按压，如图7(d)、(f)所示，导入到卡止部21的基部侧。

其结果是，由于将O型环19以规定的压缩量进行按压，因而隔壁构件20与安装基板18的分界部经由O型环19而成为紧贴状态，从而完全防止从该分界部漏光。

在该状态下，从受光元件2的安装面到隔壁构件20的前端为止的区域成为与被发光元件1的投射光照射的区域完全隔离的状态，因此不会发生投射光直接进入受光元件2的情况，检测精度提高。

另外，在单元壳体3上安装盖体22。如图6所示，盖体22形成为从安装于托架16的底部的盖板部22a竖立设置限位体22b。该盖体22在与单元壳体3连结的状态下，如图7(b)、(f)所示，将限位体22b插入到由安装基板18的旋转操作而出现的卡止孔18a与按压部21c之间的间隙，从而防止安装基板18与隔壁构件20恢复到安装开始时的姿势。

并且，在隔壁构件20的上端部安装聚光透镜5。如图8所示，聚光透镜5由丙烯酸类树脂形成为俯视正方形形状，在上表面侧(物侧)在表面的大致整面范围内具有单一凸透镜面5a，并且在相反面(光源侧)具有一个受光用凸透镜面5b与多个投射用凸透镜面5c。

各凸透镜面5a、5b、5c由球面形成，上述受光用凸透镜面5b具有与隔壁构件20的隔壁4的内径大致相等的口径而配置于聚光透镜5的中心位置。该受光用凸透镜面5b与单一凸透镜面5a位于共用形成球面的旋转轴的位置，以上述共用旋转轴与隔壁构件20的隔壁4的中心轴一致的方式进行定位安装，所述共用旋转轴成为在上述单一凸透镜面5a与受光用凸透镜面5b各自为平凸透镜的情况下的光轴。

为了进行聚光透镜5的定位，在隔壁构件20的上端设置与聚光透镜5的四角部抵接的定位支柱。

另一方面，与上述单一凸透镜5a的一部分配合而形成投射用凸透镜部6的投射用凸透镜面5c形成为光轴与上述受光用凸透镜面5b的光轴平行、并且口径与由隔壁构件20的分隔壁20b划分出的区划的一边长度大致相等，且以各发光元件1位于各个光轴上的方式配置。在投射用凸透镜面5c与受光用凸透镜面5b的分界部形成有槽5d，防止从投射用凸透镜面5c导入的照射光向受光用凸透镜面5b的区域侵入。

因而，在该实施方式中，若使发光元件1位于投射用凸透镜面5c的前侧焦点位置(f5c)，则来自发光元件1的照射光借助投射用凸透镜面5c变换为平行光而在聚光透镜5内行进之后，借助单一凸透镜面5a向该单一凸透镜面5a的后侧焦点位置(f5a)聚光。

其结果是，如图9所示，若在固定了光传感器单元(A)的状态下在单一凸透镜面5a的后侧焦点位置(f5a)附近预先设定检测区域11，则能够使该检测区域11的检测光的光量增加，并且由于来自被检测体的反射光被单一凸透镜面5a以及受光用凸透镜面5b聚光而向受光元件2高效地供给，因此能够实现高检测精度。

附图标记说明：

1   发光元件

2   受光元件

3   单元壳体

4   隔壁

5   聚光透镜

6   投射用凸透镜部

7   车辆

8   门控制部

Claims (5)

1.一种光传感器单元，其通过将发光元件与受光元件收容在单元壳体内而成，且利用受光元件检测从发光元件向单元壳体外部投射的检测光的、来自单元壳体外部的反射光，其中，

所述发光元件在受光元件的周围配置多个，并且

通过适当的隔壁将所述单元壳体内的反射光的通过空间从检测光的通过空间中划分出。

2.根据权利要求1所述的光传感器单元，其中，

所述发光元件等间隔地配置在以受光元件为中心的同一圆周上。

3.根据权利要求1所述的光传感器单元，其中，

在所述单元壳体上设有将来自各发光元件的照射光向检测区域聚光的聚光透镜。

4.根据权利要求3所述的光传感器单元，其中，

所述聚光透镜具备与各发光元件分别对应的多个投射用凸透镜部而形成为一体。

5.一种车辆的门控制装置，具有：

安装于车辆的权利要求1所述的光传感器单元；和

门控制部，其在根据受光元件的受光等级而检测出检测物体时开始门的操作准备动作。