CN1082253C - 光电传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明的光电传感器包括用于接收预定光并将其转换成电信号的光感测部件；用于封装光感测部件的外壳；以及装在外壳的前表面、以便在垂直方向和侧面方向的一个预定范围内将照射到光感测部件的光聚集的透镜，其中设定透镜的形状，使其在垂直方向的上段的曲率大于下段的曲率，并且只能够接收必要的信号，而不受干扰光等的影响，从而避免了误操作。

Description

光电传感器
本发明涉及光电传感器，其中在一预定范围内的光被装在外壳中的透镜所聚集，聚集的光被外壳中的光感测部件接收并被转换成电信号。
使用户能在远处进行所需操作的遥控功能常常被用于诸如电视机或磁带录像机等那样的电器设备中。
为了对电视机那样的电器设备进行遥控操作，在电器设备中安装了感测红外光束的光电传感器，并且为用户准备了发射由红外光束构成的信号的命令发送器。
用户选择命令发送器中的一个输入按钮或类似部件，以便进一步选择所需操作，然后从命令发送器发射对应于所需操作的红外线信号。
在电器设备处，从命令发送器发射的红外线信号被安装在电器设备中的光电传感器接收，并被转换成预定的电信号，然后电器设备可以根据这一电信号，进行用户请求的操作。
图1A和1B表示有关的光电传感器。图1A是透视图，而图1B是侧垂直剖面图。
该光电传感器1包括用于接收例如红外光束并将其转换成预定的电信号的光感测部件10；例如由树脂制成的外壳2，用于整体封装光感测部件10；与外壳2中的光感测部件10电相连并从外壳2向下延申的电引线端3；以及安装在外壳2的前表面的透镜4，用于聚集在预定范围内射向光感测部件10的光。
安装在外壳2中的透镜4是例如与外壳2整体模制的，并且透镜具有球形表面，其中从透镜的中心0测量的距离r1、r2和r3两两相等。
利用上述结构，在例如由相对于水平线的上角度α和下角度α构成的角度范围内的光被聚集，以便使光感测部件10能够进行所需的光电转换。
此外，由于透镜4具有球形表面，所以它不仅聚集垂直方向射来的光，而且聚集侧面方向射来的光，于是由该透镜4得到的聚光范围变成通过光电传感器1的单一单元实现的感光范围。
图2是表示光电传感器1使用状态的示意图。
经常发现电器设备11例如电视机或磁带录像机等是放在室内区域5的靠墙壁一侧。
光电传感器1位于电器设备11面板的前表面，便于接收红外线信号。
在上述安排的状态下，用户6可以通过用户侧的命令发送器7选择所需操作，并向电器设备11的光电传感器1发射一个由红外光束构成的信号。
当用户6例如在站立条件下操作命令发送器7时，信号从略高于光电传感器1的位置发出(参见图2的箭头①)。
此外，当用户6坐在地上或某些地方操作命令发送器7时，信号从略低于光电传感器1的位置发出(参见图2的箭头②)。
为了按需要接收从命令发送器7发出的信号，在光电传感器1处设定对应于用户的状态的感光范围。
这就是说，假如要得到宽的感光范围，则减小图1所示的透镜4的曲率，而假如要在窄的感光范围中提高方向性，则增大透镜4的曲率。
另外，假如需要减小透镜4的曲率，则其感光范围变宽，不过聚光率下降，并且从命令发送器7发出的信号的到达距离缩短。
此外，假如提高透镜4的曲率，则其感光范围减小，不过聚光率增大，并且从命令发送器7发出的信号的到达距离变长。
在设计光电传感器1的过程中，正是基于这种观点确定对应于使用状态的透镜4的曲率的。
然而，上述光电传感器具有以下问题。
这就是说，如图2所示，各种发光设备8一般安装在安放了电器设备11的室内区域5中，并且一些干扰光如用于控制发光设备8发光的红外光束或电磁波也散布于室内。
当干扰光如图2箭头③所示到达安装在电器设备11中的光电传感器1时，它们可能干扰由光感测部件30(参照图3A和3B)进行的光电转换，并可能成为产生误操作的原因。
假如是日光而不是从发光设备8发出的干扰光例如从窗户照射进房间，该日光也同样可能引起类似的误操作。
通常干扰光从显著高于光电传感器1的位置射入，因此可以设想增大透镜4的曲率，以便提高方向性，使从高处射入的干扰光位于感光范围以外。然而，接收从命令发送器7发出的必要信号的感光范围也变窄了，并且得到足够的遥控功能变得很困难。
本发明的第一个目的是提供一种降低了杂波如干扰光的光电传感器。
本发明的第二个目的是提供一种具有透镜的外壳，其中设定安装在光感测部件的前表面的透镜中的方向性，并且避免了由干扰光等引起的误操作。
在本发明的光电传感器中，上半部分透镜的曲率大于下半部分透镜的曲率，以致于透镜上半部分的方向性比透镜下半部分的方向性强。
这就是说，透镜上半部分的信号的感受范围窄，其方向性提高，并且可延长必要信号的到达距离，而不会受到从显著高于光电传感器的位置射入的干扰光的影响。
此外，大量的红外光束包含在来自发光设备或太阳光束的干扰光中，如果将上段和下段具有不同曲率的透镜用于接收红外光束的光电传感器中，便能够得到足够量的必要的红外光束，而不会接收任何干扰光，并且能够限制由干扰光引起的误操作。
本发明提供了一种光电传感器，包括：
光感测部件，用于接收预定的光，并将其转换成电信号；
用于封装所述光感测部件的外壳；以及
安装在所述外壳的前表面的透镜，用于聚集照射到所述光感测部件的预定波长范围内的光；
其中所述透镜的形状具有仅在一个预定方向变化的曲率；
所述预定方向是垂直方向，该方向对应于x-y轴平面的y轴方向，x-y轴平面的原点位于所述透镜的中心点；
所述透镜分成上部分和下部分；以及
设定所述透镜的形状，使其在所述垂直方向的上部分的曲率大于下部分的曲率。
本发明还提供了一种光电传感器，包括：
光感测部件，用于接收预定的光，并将其转换成电信号；
用于封装所述光感测部件的外壳；以及
安装在所述外壳的前表面的透镜，用于聚集照射到所述光感测部件的预定波长范围内的光；
其中所述透镜的形状具有仅在一个预定方向变化的曲率；
所述预定方向是垂直方向，该方向对应于x-y轴平面的y轴方向，x-y轴平面的原点位于所述透镜的中心点；
所述透镜分成上部分和下部分；以及
其中所述透镜的上部分的曲率与下部分的曲率相比大1％至20％。
本发明还提供了一种光电传感器，包括：
光感测部件，用于接收预定的光，并将其转换成电信号；
用于封装所述光感测部件的外壳；以及
安装在所述外壳的前表面的透镜，用于聚集照射到所述光感测部件的预定波长范围内的光；
其中所述透镜的形状是椭圆球形表面形状；
x-y轴平面的原点位于所述透镜的中心点；
在外壳的前表面，沿所述x轴以及沿所述原点以下的y轴的下侧，所述透镜的曲率是2.3mm，而沿所述原点以上的y轴的上侧，所述透镜的曲率是2.2mm。
本发明还提供了一种光电传感器，包括：
透镜，用于聚集预定波长范围内的光；以及
光感测部件，用于接收来自所述透镜的所述光，并将其转换成电信号；
其中所述透镜具有上半部分和下半部分；以及
所述上半部分的曲率大于所述下半部分。
图1A和1B表示有关的光电传感器的一个例子。图1A是透视图，而图1B是侧垂直剖面图。
图2是表示光电传感器1使用状态的示意图。
图3A和3B表示本发明的第一最佳实施例的光电传感器。图3A是透视图，而图3B是沿图3A的箭头线A-A剖开的剖面图。
图4A和4B表示本发明的光电传感器。图4A是正视图，而图4B是侧垂直剖面图。
以下参照附图描述本发明的最佳实施例。
图3A和3B表示本发明的第一最佳实施例的光电传感器。图3A是透视图，而图3B是沿图3A的箭头线A-A剖开的剖面图。
图4表示本发明的光电传感器，其中图4A是正视图，而图4B是侧垂直剖面图。
即本发明的光电传感器21包括用于接收例如红外光束并将其转换成预定的电信号的由光电二极管等构成的光感测部件30；例如由树脂制成的外壳22，用于封装光感测部件30；与外壳22中的光感测部件30电相连并从外壳22向下延伸的电引线端23；以及整体形成在外壳22的前表面的透镜24，以便聚集在垂直方向和侧面方向的预定范围内的光。
光电传感器21安装在图2所示的电器设备11面板的前表面，用于接收从用户6操作的命令发送器7发出的由红外光构成的信号，并将该信号转换成预定的电信号。所述光感测部件30设置在比透镜24的中心点低的位置。
设置本发明的光电传感器21的透镜24，使在其垂直方向透镜24的上半部分的曲率大于下半部分的曲率，以便不接收从显著高于光电传感器21的位置射入的发光设备等的干扰光。
这就是说，透镜24的上半部分的曲率较大，这使得透镜24的上半部分的信号感受范围变窄，并且提高了它的方向性。
例如，如图4B所示，透镜24形成椭圆球形表面，到透镜24的中心0的距离r1是2.3mm，距离r2是2.2mm，距离r3是2.3mm，并且透镜24上半部分的曲率大于下半部分的曲率。
利用以上结构，可以设定相对于水平线的透镜24下半部分的聚光角α以及进一步设定透镜上半部分的聚光角β，β小于α。
图4B中的双点划线表示在垂直方向透镜24的曲率相互相等的情况下透镜上半部分的外形和聚光角。
透镜24上半部分的聚光角变为β，使得信号的感受范围变窄，同时还提高了方向性，使得从图2所示的命令发送器7发出的信号的到达距离延长。
换句话说，光电传感器21不接收透镜24的聚光角β以外的干扰光，然而能够按需要接收从命令发送器7发出的必要信号。
根据使用状态设定透镜24的曲率，使得与透镜下半部分的曲率相比，上半部分的曲率提高例如大约1％至20％。
这就是说，选择表示聚光角β的一个值作为透镜24上半部分的曲率，其中当图2所示的用户6站立时命令发送器7发出的信号可以到达，却不接收位于显著高于光电传感器21位置的发光设备8发出的干扰光。
利用以上结构，发光设备8发出的干扰光处于透镜24的聚光范围β以外，并且不会对光感测部件30的光电转换造成任何影响。
即光感测部件30可以仅根据从命令发送器7得到的信号按需要进行光电转换。
此外，透镜24的下半部分的曲率小于上半部分的曲率，并且其聚光角是α，α大于β。
由于这一事实，即使图2所示的用户6坐着操作命令发送器7，也足以将信号经透镜24发射到光感测部件30。
利用以上的结构，电器设备11就能够执行由命令发送器7指定的操作，而不会产生任何误操作。
透镜24上半部分的曲率值大于下半部分意味着在上半部分聚光率较大，而下半部分显示了宽的感光范围。
通常进行遥控操作时从远离图2所示的电器设备11的位置操作命令发送器7，信号从略高于水平线的角度发出，如图2中的箭头①所示。
此外，假如被操作的命令发送器7的位置离电器设备11的位置相对较近，那么信号以较宽角度从低于水平线的位置发出。
在本发明的光电传感器21的情况下，由于透镜24的上半部分的聚光率保持较高，因此在如图2中的箭头①所示的一个角度可以得到长的信号到达距离，非常适于在相对远离电器设备11的位置操作命令发送器7。
另外，由于在透镜24的下半部分的感光范围宽，所以本发明适于在相对靠近电器设备11的位置操作命令发送器7。
这就是说，光电传感器21可以保持对应于上述命令发送器7的信号发射状态的感光范围，其结果是可以进行所需要的遥控操作。
在本发明的最佳实施例中，虽然已经描述了由椭圆球形表面构成的透镜24的情况，但是本发明不限于这种情况，本发明可以类似地用于具有球形表面的透镜24，其中上半部分的曲率大于下半部分的曲率。
此外，作为一个例子已经描述了图2所示的从发光设备产生的干扰光的情况，本发明也可类似地用于太阳光束从窗户射入等其它情况。
由于这些光束包含大量的红外光束，所以在本发明的光电传感器21的光感测部件30接收红外光束的情况下，采用上述透镜24能够进行所需要的光电转换，而不会受到干扰光的不利影响。
如上所述，本发明的光电传感器具有以下效果。
这就是说，使本发明的光电传感器中的透镜上半部分的曲率大于下半部分的曲率，结果，只是上半部分的感光范围窄，并且按需要只接收必要的信号，而不接收在相对高的位置射入的任何干扰光。
利用以上结构，减少了光感测部件的光电转换中的误操作，提供了操作可靠性高的光电传感器。
将本发明用于接收包含在干扰光中的红外光束的光感测部件是特别有效的。

Claims (13)

1.一种光电传感器，包括：
光感测部件，用于接收预定的光，并将其转换成电信号；
用于封装所述光感测部件的外壳；以及
安装在所述外壳的前表面的透镜，用于聚集照射到所述光感测部件的预定波长范围内的光；
其中所述透镜的形状具有仅在一个预定方向变化的曲率；
所述预定方向是垂直方向，该方向对应于x-y轴平面的y轴方向，x-y轴平面的原点位于所述透镜的中心点；
所述透镜分成上部分和下部分；以及
设定所述透镜的形状，使其在所述垂直方向的上部分的曲率大于下部分的曲率。
2.一种光电传感器，包括：
光感测部件，用于接收预定的光，并将其转换成电信号；
用于封装所述光感测部件的外壳；以及
安装在所述外壳的前表面的透镜，用于聚集照射到所述光感测部件的预定波长范围内的光；
其中所述透镜的形状具有仅在一个预定方向变化的曲率；
所述预定方向是垂直方向，该方向对应于x-y轴平面的y轴方向，x-y轴平面的原点位于所述透镜的中心点；
所述透镜分成上部分和下部分；以及
其中所述透镜的上部分的曲率与下部分的曲率相比大1％至20％。
3.一种光电传感器，包括：
光感测部件，用于接收预定的光，并将其转换成电信号；
用于封装所述光感测部件的外壳；以及
安装在所述外壳的前表面的透镜，用于聚集照射到所述光感测部件的预定波长范围内的光；
其中所述透镜的形状是椭圆球形表面形状；
x-y轴平面的原点位于所述透镜的中心点；
在外壳的前表面，沿所述x轴以及沿所述原点以下的y轴的下侧，所述透镜的曲率是2.3mm，而沿所述原点以上的y轴的上侧，所述透镜的曲率是2.2mm。
4.根据权利要求3的光电传感器，其中所述外壳和所述透镜是整体成形的。
5.根据权利要求3的光电传感器，其中在所述光感测部件接收的光是红外光束。
6.根据权利要求3的光电传感器，其中所述光感测部件的中心设置在低于所述透镜中心点的位置。
7.一种光电传感器，包括：
透镜，用于聚集预定波长范围内的光；以及
光感测部件，用于接收来自所述透镜的所述光，并将其转换成电信号；
其中所述透镜具有上半部分和下半部分；以及
所述上半部分的曲率大于所述下半部分。
8.根据权利要求7的光电传感器，其中所述上半部分具有第一聚光角，所述下半部分具有第二聚光角。
9.根据权利要求8的光电传感器，其中所述第二聚光角大于所述第一聚光角。
10.根据权利要求7的光电传感器，其中所述透镜的形状是椭圆球形表面形状。
11.根据权利要求7的光电传感器，其中所述上半部分的曲率与所述下半部分的曲率相比大1％至20％。
12.根据权利要求7的光电传感器，其中在所述光感测部件接收的光是红外光束。
13.根据权利要求7的光电传感器，其中所述光感测部件的中心设置在低于所述透镜中心点的位置。
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