CN110411487B

CN110411487B - 光电传感器

Info

Publication number: CN110411487B
Application number: CN201910307833.5A
Authority: CN
Inventors: 细井贵之; 高宫知広; 田中実
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2039-04-17
Also published as: JP2019193183A; JP7085885B2; CN110411487A

Abstract

本发明的光电传感器能够避免光轴偏离的发生。本发明的光电传感器包括：投光部(2)，具有发出红外光的发光元件(21)、及将由所述发光元件(21)所发出的红外光投射至外部的投光透镜(22)；以及投光部(3)，具有与发光元件(21)排列配置而发出可见光的发光元件(31)、及将由所述发光元件(31)所发出的可见光投射至外部的投光透镜(32)，投光部(3)朝向与由投光部(2)所投射的红外光相同的方向来投射可见光。

Description

光电传感器

技术领域

本发明涉及一种接收由检测体形成的反射光的光电传感器(sensor)。

背景技术

以往，已知有一种投光元件发出红外光的光电传感器(例如参照专利文献1)。红外光相对于可见光(红色光)而言，发光效率高而检测性能佳，因此有时会用于光电传感器。但是，在投光元件发出红外光的情况下，无法目测到所述发出的光及照射至检测体的光。

因此，以往已知有一种光电传感器，其除了具备发出红外光的红外光用投光元件以外，还具备发出可见光的可见光用投光元件(例如参照专利文献2、专利文献3)。专利文献2所公开的光电传感器中，可见光用投光元件是以相对于红外光用投光元件可装卸的方式而构成。而且，专利文献3所公开的光电传感器中，在基板上排列配置有红外光用投光元件与可见光用投光元件，对于这两个投光元件，共用单个投光透镜(lens)。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利特开2012-74412号公报

专利文献2：日本专利特开平05-62573号公报

专利文献3：日本专利特开平05-274967号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

但是，专利文献2所公开的以往的光电传感器中，红外光用投光元件与可见光用投光元件是设于不同的结构物，因此会在红外光用投光元件的光轴与可见光用投光元件的光轴之间发生偏离。

而且，专利文献3所公开的以往的光电传感器中，红外光用投光元件与可见光用投光元件共用单个投光透镜，因此会在红外光用投光元件的光轴与可见光用投光元件的光轴之间发生偏离。即，当使用为了用于红外光用投光元件而经最佳化的投光透镜时，若在基板上排列配置红外光用投光元件与可见光用投光元件，则通过红外光用投光元件和投光透镜中心的轴、与通过可见光用投光元件和投光透镜中心的轴将变得不平行，而发生光轴偏离。

本发明是为了解决如上所述的问题而完成，其目的在于在包括红外光用投光元件及可见光用投光元件的光电传感器中，提供一种能够避免光轴偏离的发生的光电传感器。

[解决问题的技术手段]

本发明的光电传感器包括：第一投光部，具有发出红外光的第一发光元件、及将由所述第一发光元件所发出的红外光投射至外部的第一投光透镜；以及第二投光部，具有与第一发光元件排列配置且发出可见光的第二发光元件、及将由所述第二发光元件所发出的可见光投射至外部的第二投光透镜，第二投光部朝向与由第一投光部所投射的红外光相同的方向来投射可见光。

[发明的效果]

根据本发明，由于以所述方式构成，因此在包括红外光用投光元件及可见光用投光元件的光电传感器中，能够避免光轴偏离的发生。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的距离设定型光电传感器的结构例的图。

图2是表示本发明的实施方式1中的红外光用投光部、可见光用投光部、受光部及元件支架(holder)的结构例的侧面图。

图3是表示本发明的实施方式1中的红外光用投光透镜及可见光用投光透镜的结构例的图，图3的(A)为侧面图，图3的(B)为正面图。

图4是表示本发明的实施方式1中的红外光用投光透镜及可见光用投光透镜的另一结构例的图，图4的(A)为侧面图，图4的(B)为正面图。

图5是表示本发明的实施方式1中的受光元件上的受光位置与直至检测体为止的距离的关系的一例的图。

图6是表示本发明的实施方式1中的判定部的结构例的图。

图7是表示本发明的实施方式1中的元件支架的结构例的正面图。

符号的说明

1：基板

2：投光部(第一投光部)

3：投光部(第二投光部)

4：受光部

5：判定部

6：控制部

7：元件支架

10：检测体

21：发光元件(第一发光元件)

22：投光透镜(第一投光透镜)

31：发光元件(第二发光元件)

32：投光透镜(第二投光透镜)

41：受光透镜

42：受光元件

51：位置判定部

71：投光收容部

72：投光收容部

73：受光收容部

221：凹部

711：开口部

712：透镜安装部

713：阶差部

721：开口部

722：透镜安装部

731：开口部

732：透镜安装部

733：阶差部

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边详细说明本发明的实施方式。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1的距离设定型光电传感器的结构例的图，图2是表示本发明的实施方式1中的投光部2、投光部3、受光部4及元件支架7的结构例的侧面图。实施方式1中，表示使用距离设定型光电传感器来作为光电传感器的情况。

距离设定型光电传感器利用三角测距原理，来判定检测区域中的检测体10的有无。距离设定型光电传感器如图1、图2所示，包括基板1、红外光用投光部(第一投光部)2、可见光(红色光)用投光部(第二投光部)3、受光部4、判定部5、控制部6及元件支架7。投光部2具有发光元件(第一发光元件)21及投光透镜(第一投光透镜)22。投光部3具有发光元件(第二发光元件)31及投光透镜(第二投光透镜)32。受光部4具有受光透镜41及受光元件42。另外，图1中，表示了使用二分割光电二极管(photodiode)来作为受光元件42的情况。

发光元件21是配置于基板1上，发出红外光。另外，理想的是，发光元件21发出具备规定占空(duty)的脉冲光。

投光透镜22将由发光元件21所发出的红外光投射至外部。所述投光透镜22是与检测区域相向配置，将由发光元件21所发出的红外光投射至检测区域。

发光元件31是在基板1上跟发光元件21排列配置，发出可见光。发光元件31是在发光元件21与受光元件42之间配置于中央(包含大致中央的含义)。另外，理想的是，发光元件31以不会对发光元件21发出的光的脉冲波形造成影响的方式来发出直流光。

投光透镜32将由发光元件31所发出的可见光投射至外部。所述投光透镜32是与检测区域相向配置，将由发光元件31所发出的可见光投射至检测区域。即，投光部3朝向与由投光部2所投射的红外光相同(包含大致相同的含义)的方向投射可见光。

图3表示了投光透镜22及投光透镜32的结构例。图3中，投光透镜22及投光透镜32是一体地构成。而且，投光透镜22在一部分具有凹部221，投光透镜32配置在所述凹部221的区域内。

另外，与投光透镜22相比，投光透镜32非常小。而且，通过在投光透镜22的一部分(上侧的两端)残留凸部，从而能够抑制投光透镜32对投光透镜22的性能造成的影响。

而且，投光透镜32的形状并不限于图3的(B)所示的矩形型，例如也可为图4的(B)所示的圆型。而且，关于凹部221的形状，也同样地，并不限于图3的(B)所示的矩形型，例如也可为图4的(B)所示的具有圆弧的形状。

受光透镜41对光进行聚光。所述受光透镜41是与检测区域相向配置，对来自检测区域的光进行聚光。

受光元件42是配置在基板1上，接收通过受光透镜41来聚光的光。受光元件42具有N侧受光面(近(Near)侧)及F侧受光面(远(Far)侧)。N侧受光面在检测体10位于比设定距离近的区域(近距离区域)的情况下，可接收由所述检测体10形成的扩散反射光。而且，F侧受光面在检测体10位于比设定距离远的区域(远距离区域)的情况下，可接收由所述检测体10所形成的扩散反射光。

将受光元件42上的受光位置与从距离设定型光电传感器直至检测体10为止的距离的关系示于图5。

如图5所示，在直至检测体10为止的距离为距离b(设定距离)的情况下，由所述检测体10所形成的反射光被N侧受光面(PD_Near)与F侧受光面(PD_Far)的边界附近接收。而且，在直至检测体10为止的距离为比距离b靠近距离设定型光电传感器的距离a(近距离区域上)的情况下，由所述检测体10所形成的反射光被N侧受光面接收。而且，在直至检测体10为止的距离为比距离b远离距离设定型光电传感器的距离c(远距离区域上)的情况下，由所述检测体10所形成的反射光被F侧受光面接收。

判定部5基于利用受光部4所得的受光结果，来判定检测区域中的检测体10的有无。所述判定部5如图6所示，具有位置判定部51。

位置判定部51判定由受光部4(受光元件42)所接收的光的受光位置。此时，位置判定部51对表示由N侧受光面所接收的光的信号I_Near、与表示由F侧受光面所接收的光的信号I_Far进行比较，在信号I_Near取较大值时，判定受光位置为N侧受光面。

判定部5根据位置判定部51所作出的判定结果，来判定检测体10的有无。此处，判定部5在由位置判定部51判定受光位置为N侧受光面的情况下，判定为有检测体10。而且，判定部5在未由位置判定部51判定受光位置为N侧受光面的情况下，判定为无检测体10。

控制部6控制发光元件21及发光元件31的发光。所述控制部6在距离设定型光电传感器的动作模式为调整模式的情况下，使发光元件21及发光元件31发光。调整模式是在对距离设定型光电传感器进行灵敏度调整时，由用户对距离设定型光电传感器进行设定的动作模式。而且，控制部6在距离设定型光电传感器的动作模式为通常模式的情况下，使发光元件21发光。通常模式是在运用距离设定型光电传感器时，由用户对距离设定型光电传感器进行设定的动作模式。

另外，判定部5及控制部6是通过系统级大规模集成电路(Large ScaleIntegration，LSI)等处理电路、或者执行存储在存储器等中的程序(program)的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)等而实现。

元件支架7如图2、图7所示，具有收容投光部2(发光元件21及投光透镜22)的投光收容部71、收容投光部3(发光元件31及投光透镜32)的投光收容部72、及收容受光部4(受光透镜41及受光元件42)的受光收容部73。图7中，仅图示了距离设定型光电传感器中的元件支架7的结构。

投光收容部71构成为一面开口的框体结构。如图2、图7所示，在投光收容部71的内部里侧，设有设在配置发光元件21的位置处的开口部711。而且，在投光收容部71的与开口部711为相反侧的开口端，设有安装投光透镜22的透镜安装部712。而且，在投光收容部71的内表面(上表面、底面及左右面)，设有阶差部713。阶差部713构成为从开口部711侧沿着透镜安装部712侧而展开的阶梯状。

投光收容部72构成为一面开口的框体结构。如图2、图7所示，在投光收容部72的内部里侧，设有设在配置发光元件31的位置处的开口部721。而且，在投光收容部72的与开口部721为相反侧的开口端，设有安装投光透镜32的透镜安装部722。

受光收容部73构成为一面开口的框体结构。如图2、图7所示，在受光收容部73的内部里侧，设有设在配置受光元件42的位置处的开口部731。而且，在受光收容部73的与开口部731为相反侧的开口端，设有安装受光透镜41的透镜安装部732。而且，在受光收容部73的内表面(上表面、底面及左右面)，设有阶差部733。阶差部733构成为从开口部731侧沿着透镜安装部732侧而展开的阶梯状。

元件支架7，在发光元件21与发光元件31(投光侧)之间具备分隔壁。在投光侧设置分隔壁是为了避免来自发光元件21的光通过投光透镜32投射至外部而对检测性能造成影响，以及为了避免来自发光元件31的光通过投光透镜22投射至外部而对投光点(spot)的外观造成影响。

另外，不在发光元件31与受光元件42(受光侧)之间设置分隔壁是因为：由于受光元件42是检测光的脉冲波形来动作，因此在由发光元件31所发出的光为直流光的情况下，即使由发光元件31所发出的光入射至受光元件42，也不会对检测性能造成影响。另一方面，也可在发光元件31与受光元件42之间设置分隔壁。

接下来，对实施方式1的距离设定型光电传感器的效果进行说明。

在实施方式1的距离设定型光电传感器中，为了在对距离设定型光电传感器进行灵敏度调整时，表示出由投光部2所投射的红外光照射至哪个区域，而追加有朝与此红外光相同的方向投射可见光的投光部3。另外，投光部2与投光部3是设在单个元件支架7内。进而，实施方式1中，投光部3具有与投光部2所具有的投光透镜22独立的专用投光透镜32。由此，实施方式1的距离设定型光电传感器中，能够使投光部3的光轴与投光部2的光轴一致(包含大致一致的含义)，从而能够避免光轴偏离。

而且，图2中，发光元件21及发光元件31是配置在单个基板1上。由此，能够容易地避免发光元件21与发光元件31的位置关系的偏离。而且，图2～图4中，投光透镜22及投光透镜32是一体地构成。由此，能够容易地避免投光透镜22及投光透镜32的位置关系的偏离。

另外，图2中，发光元件21及发光元件31是配置在单个基板1上，但并不限于此，发光元件21及发光元件31也可配置在不同的基板上。而且，图2～图4中，投光透镜22及投光透镜32是一体地构成，但并不限于此，投光透镜22及投光透镜32也可独立。

另外，在投光部2与受光部4之间配置可见光用投光部3的情况下，当投光部2与受光部4之间的间隙扩大时，近距离死(dead)区域扩大。所谓近距离死区域，是指由于检测体10过于接近距离设定型光电传感器而判定为无检测体10的距离区域。因此，如图3、图4所示，在投光透镜22的一部分形成凹部221，在所述凹部221的区域内配置投光透镜32，由此，能够抑制所述间隙扩大。

另外，控制部6在调整模式的情况下，实施由投光部3所进行的可见光的投光，在运转模式的情况下，停止由投光部3所进行的可见光的投光，由此，能够实现节能。

另外，以上表示了使用二分割光电二极管来作为受光元件42的情况。但是，并不限于此，也可使用位置敏感器件(Position Sensitive Device，PSD)或多分割光电二极管等位置检测元件来作为受光元件42。

另外，在投光部2所投射的光为脉冲光且投光部3所投射的光为直流光的情况下，控制部6例如在最初将光电传感器设置在工场的线(line)等上而进行投受光的调谐(tuning)时等，也能够并用投光部2与投光部3。因而，此时，用户能够一边借助直流光来目测是否准确地投射至对象物，一边进行投光部2与受光部4对红外光的投受光的调谐。

另外，以上表示了使用距离设定型光电传感器来作为光电传感器的情况。但是，并不限于此，只要是接收由检测体10所形成的反射光的光电传感器即可。作为光电传感器，也可使用反射型光电传感器，能够获得与所述同样的效果。

如上所述，根据所述实施方式1，构成为，包括：投光部2，具有发出红外光的发光元件21、及将由所述发光元件21所发出的红外光投射至外部的投光透镜22；以及投光部3，具有与发光元件21排列配置且发出可见光的发光元件31、及将由所述发光元件31所发出的可见光投射至外部的投光透镜32，投光部3朝向与由投光部2所投射的红外光相同的方向投射可见光，因此能够使投光部3的光轴与投光部2的光轴一致，从而能够避免光轴偏离的发生。

另外，本申请发明能够在本发明的范围内进行实施方式的任意构成元件的变形、或实施方式的任意构成元件的省略。

Claims

1.一种光电传感器，其特征在于，包括：

第一投光部，具有发出红外光的第一发光元件、及将由所述第一发光元件所发出的红外光投射至外部的第一投光透镜；

第二投光部，具有与所述第一发光元件排列配置且发出可见光的第二发光元件、及将由所述第二发光元件所发出的可见光投射至外部的第二投光透镜，所述第二投光部朝向与由所述第一投光部所投射的红外光相同的方向来投射可见光；以及

受光部，所述受光部与所述第一投光部之间具有间隙，并且，所述第二投光部配置在所述第一投光部与所述受光部之间，

其中，所述第一投光透镜在一部分具有凹部，

所述第二投光透镜是配置在所述凹部的区域内；

在所述第一投光透镜的上侧的两端，残留凸部。

2.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，包括：

配置有所述第一发光元件及所述第二发光元件的单个基板。

3.根据权利要求1或2所述的光电传感器，其特征在于，

所述第一投光透镜及所述第二投光透镜是一体地构成。