CN115079181A - 光电传感器和物体检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种光电传感器和物体检测方法。所述光电传感器包括，检测光源，指示光源，二向色滤光片，同轴透镜，受光部。本申请实施例使用检测光源进行光电传感器检测范围内的物体检测，使用指示光源指示检测到的物体区域，所述检测光源和所述指示光源在检测到的物体上能够形成同轴光斑，不仅保证出光效率和检测范围，而且提高检测效率和检测精度。

Description

光电传感器和物体检测方法

技术领域

本申请涉及光电传输技术领域，尤其涉及一种光电传感器和物体检测方法。

背景技术

双波投光技术是指对两种波长的光进行投光，并且根据投光的光斑检测投光光路上是否存在物体。在现有的技术中，通常使用两块投光透镜对两种波长的光分别投光；或者使用分光镜将两种波长的光共用一个透镜进行投光。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本申请的发明人发现：若使用两块投光透镜对两种波长的光分别投光，存在两种波长的光的光斑不同轴的问题，即，两种波长的光的光斑仅有部分区域重叠，导致检测投光光路上的物体不准确；若使用分光镜将两种波长的光共用一个透镜进行投光，由于分光镜的出光效率小于50％，存在检测范围下降的问题。

为了解决上述问题或其它类似问题，本申请实施例提供一种光电传感器和物体检测方法。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种光电传感器，所述光电传感器包括，

检测光源，其设置在电路基板上并且发射不可见光，

指示光源，其设置在所述电路基板上并且发射可见光，

二向色滤光片，其设置在所述检测光源和所述指示光源的发射光的光路中，所述二向色滤光片具有接收所述检测光源发射的所述不可见光的第一受光面和接收所述指示光源发射的所述可见光的第二受光面，并且所述二向色滤光片透射或反射接收到的光以对所述可见光和所述不可见光进行合束，

同轴透镜，其设置在所述发射光的光路中，并且透射来自所述二向色滤光片的光，

受光部，其具有波长检测回路并且检测经过所述同轴透镜透射的光。

由此，使用检测光源进行光电传感器检测范围内的物体检测，使用指示光源指示检测到的物体区域，所述检测光源和所述指示光源在检测到的物体上能够形成同轴光斑，不仅保证出光效率和检测范围，而且提高检测效率和检测精度。

在一个实施例中，所述检测光源的光轴与所述指示光源的光轴的夹角为90°。

由此，所述检测光源和所述指示光源经过所述同轴透镜透射的光能够形成同轴同大小的光斑，能够进一步提高检测精度。

在一个实施例中，所述同轴透镜设置在所述指示光源的光轴方向上；

所述检测光源向所述二向色滤光片的所述第一受光面投射所述不可见光，并且所述不可见光经所述第一受光面被反射；

所述指示光源向所述二向色滤光片的所述第二受光面投射所述可见光，并且所述可见光经所述第二受光面被透射，

所述二向色滤光片耦合所述第一受光面反射的光和所述第二受光面透射的光。

由此，指示光源的发射光被透射而检测光源的发射光被反射，使得所述检测光源和所述指示光源经过所述同轴透镜透射的光的光斑同轴，能够进一步提高检测精度。

在一个实施例中，所述同轴透镜设置在所述检测光源的光轴方向上；

所述检测光源向所述二向色滤光片的所述第一受光面投射所述不可见光，并且所述不可见光经所述第一受光面被透射；

所述指示光源向所述二向色滤光片的所述第二受光面投射所述可见光，并且所述可见光经所述第二受光面被反射，

所述二向色滤光片耦合所述第一受光面透射的光和所述第二受光面反射的光。

由此，指示光源的发射光被反射而检测光源的发射光被透射，使得所述检测光源和所述指示光源经过所述同轴透镜透射的光的光斑同轴，能够进一步提高检测精度。

在一个实施例中，所述二向色性滤光片对于所述不可见光的反射率至少大于90％，所述二向色性滤光片对于所述可见光的透过率至少大于90％。

由此，经过所述二向色滤光片的出光效率至少大于90％，不仅能够进一步保证检测范围，而且能够进一步提高检测精度。

在一个实施例中，所述不可见光为红外光，所述可见光为红色光。

由此，使用红外光进行物体检测，使用红色光进行物体区域的指示，并且所述红外光形成的光斑和所述红色光形成的光斑同轴同大小，能够保证出光效率和检测范围，提高检测效率和检测精度，还能够清晰准确地对检测到的物体进行指示。

在一个实施例中，在所述受光部通过所述不可见光检测到物体进入检测范围的情况下，所述指示光源发射所述可见光以对所述物体进行指示；在所述受光部通过所述不可见光在所述检测范围内没有检测到物体的情况下，所述指示光源不发射所述可见光。

由此，不仅能够直观地指示检测到的物体，提高检测效率；而且能够在没有检测到物体的情况下不发射可见光，可以满足某些特殊场景(例如安保场景)下的需求，并且可以减少指示光源的使用以节省功耗。

根据本申请实施例的另一个方面，提供一种物体检测方法，所述方法包括，

通过光电传感器中的检测光源所发射的不可见光，对所述光电传感器的检测范围的物体进行检测；以及

通过所述光电传感器中的指示光源所发射的可见光，对所述光电传感器的检测范围内的所述物体进行指示；

其中，所述不可见光和所述可见光被所述光电传感器中的二向色滤光片透射或反射后合束，并且合束后的所述可见光和所述不可见光被所述光电传感器中的同轴透镜透射。

由此，使用检测光源进行光电传感器检测范围内的物体检测，使用指示光源指示检测到的物体区域，所述检测光源和所述指示光源在检测到的物体上能够形成同轴光斑，不仅保证出光效率和检测范围，而且提高检测效率和检测精度。

在一个实施例中，在所述物体落入所述光电传感器的检测范围时，经过所述同轴透镜透射的所述不可见光投射在所述物体上，所述光电传感器检测到所述物体落入所述检测范围。

由此，在保证检测范围的前提下检测到物体，能够进一步提高检测精度。

在一个实施例中，在所述物体落入所述检测范围时，所述指示光源发射的可见光经过所述同轴透镜投射在所述物体上形成指示光斑，指示所述物体落入所述检测范围。

由此，能够直观地指示检测到的物体，能够进一步提高检测效率。

本申请实施例的有益效果之一在于：使用检测光源进行光电传感器检测范围内的物体检测，使用指示光源指示检测到的物体区域，所述检测光源和所述指示光源在检测到的物体上能够形成同轴光斑，不仅保证出光效率和检测范围，而且提高检测效率和检测精度。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本申请实施例的光电传感器1的一个示意图；

图2示出物体未落入本申请实施例的光电传感器1的检测范围的一个实例；

图3示出物体落入本申请实施例的光电传感器1的检测范围的一个实例；

图4是本申请实施例的物体检测的方法的一个示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附附记的范围内的全部修改、变型以及等同物。下面结合附图对本申请的各种实施方式进行说明。这些实施方式只是示例性的，不是对本申请的限制。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。

在本申请实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“该”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，除非上下文另外明确指出。

第一方面的实施例

本申请第一方面的实施例提供一种光电传感器。

图1是本申请实施例的光电传感器1的一个示意图。如图1所示，光电传感器100包括：检测光源10，指示光源20，二向色滤光片30，同轴透镜40，受光部50。

检测光源10设置在电路基板(图中未示出)上并且发射不可见光101，

指示光源20设置在所述电路基板上并且发射可见光201，

二向色滤光片30设置在所述检测光源10和所述指示光源20的发射光的光路中，所述二向色滤光片30具有接收所述检测光源10发射的不可见光101的第一受光面301和接收所述指示光源20发射的可见光201的第二受光面302，并且所述二向色滤光片30透射或反射接收到的光，以对所述可见光201和所述不可见光101进行合束，

同轴透镜40设置在所述发射光的光路中，并且透射来自所述二向色滤光片30的光，

受光部50具有波长检测回路501并且检测经过所述同轴透镜40透射的光。

由此，使用检测光源进行光电传感器检测范围内的物体检测，使用指示光源指示检测到的物体区域，所述检测光源和所述指示光源在检测到的物体上能够形成同轴光斑，不仅保证出光效率和检测范围，而且提高检测效率和检测精度。

在一些实施例中，如图1所示，在物体进入检测范围的情况下，受光部50通过波长检测回路501检测物体反射的光。如图1所示，受光部50还可以具有第二透镜502，第二透镜502透射经过物体反射的不可见光101和/或可见光201，并且将透射后的光发送到波长检测回路501中，从而对物体进行检测。

如图1所示，同轴透镜40可以对光进行会聚，由物体反射的光可以进入第二透镜502；但本申请不限于此。例如同轴透镜40还可以输出平行光或者发散光，只要足够强度的光能够被物体反射回受光部50进行物体检测即可。在图1中，为简单起见省略了部分光路，但并不影响对本申请的理解。

图1以同轴透镜40输出的光被反射为例进行了说明，但本申请不限于此，例如，波长检测回路501也可以设置在同轴透镜40透射的光的光路中；在物体进入检测范围的情况下，受光部50通过波长检测回路501检测被物体遮挡后剩余的光，从而对物体进行检测。

在一些实施例中，如图1所述，检测光源10的光轴与指示光源20的光轴的夹角为90°。由此，可以使得检测光源和指示光源经过同轴透镜透射的光的光斑同轴，能够进一步提高检测精度。但本申请不限于此，例如检测光源10的光轴与指示光源20的光轴的夹角还可以为其他角度。

在一些实施例中，二向色性滤光片30对于不可见光101的反射率至少大于90％，例如可以为92％、95％、98％等等；二向色性滤光片30对于可见光201的透过率至少大于90％，例如可以为92％、95％、98％等等。由此，经过二向色滤光片的出光效率至少大于90％，能够进一步保证检测范围。

在一些实施例中，不可见光101为红外光，可见光201为红色光。由此，使用红外光进行物体检测，使用红色光进行物体区域的指示，并且所述红外光形成的光斑和所述红色光形成的光斑同轴，不仅保证出光效率和检测范围，而且提高检测效率和检测精度，还能够清晰准确地对检测到的物体进行指示。但本申请不限于此，例如可见光还可以是黄色光或其他颜色的光，不可见光还可以是其他波长的非红外光。

此外，本申请实施例的双波投光技术使用红外波长和可见光波长(例如红色光)共同投光，由于红外波长的受光感度较可见光高(2倍或以上)，相比于只使用可见光进行投光，双波投光技术能够检测出更远的距离；此外，相比于使用激光光源红外波段的人眼保护的安全规格更相对宽松。

在一些实施例中，可以如图1所示，同轴透镜40设置在指示光源20的光轴方向上；检测光源10向二向色滤光片30的第一受光面301投射不可见光，并且所述不可见光经所述第一受光面301被反射；指示光源20向二向色滤光片30的第二受光面302投射可见光，并且所述可见光经所述第二受光面302被透射，二向色滤光片30耦合所述第一受光面301反射的光和所述第二受光面302透射的光。

由此，所述检测光源和所述指示光源经过所述同轴透镜透射的光的光斑同轴，能够进一步提高检测精度。

在另一些实施例中，同轴透镜40还可以设置在检测光源10的光轴方向上；检测光源10向二向色滤光片的第一受光面301投射不可见光，并且所述不可见光经第一受光面301被透射；指示光源20向二向色滤光片的第二受光面302投射可见光，并且所述可见光经第二受光面302被反射，二向色滤光片30耦合所述第一受光面301透射的光和所述第二受光面302反射的光。

由此，使得所述检测光源和所述指示光源经过所述同轴透镜透射的光的光斑同轴，能够进一步提高检测精度。

值得注意的是，以上附图1仅对本申请实施例进行了示意性说明，但本申请不限于此。例如可以适当地调整各个部件，此外还可以增加其他的一些部件或者减少其中的某些部件。本领域的技术人员可以根据上述内容进行适当地变型，而不仅限于上述附图1的记载。

以下再对本申请实施例的检测和指示进行说明。

在一些实施例中，在受光部50通过不可见光101检测到物体进入检测范围的情况下，指示光源20发射可见光201以对所述物体进行指示；在受光部50通过所述不可见光101在所述检测范围内没有检测到物体的情况下，所述指示光源20不发射所述可见光201。

图2是本申请实施例的检测物体的一示意图，示出了物体未进入(或者未落入)本申请实施例的光电传感器100的检测范围的一个实例，图2中为简单起见，光电传感器100中仅示意性示出了光电传感器100的主要部件，其他部件省略说明。

如图2所示，光电传感器100的检测光源10可以持续发射不可见光101，而指示光源20可以先不开启。在物体200未落入本申请实施例的光电传感器100的检测范围时，受光部50不会接受到不可见光101的反射光，即通过不可见光101在所述检测范围内没有检测到该物体200，所述指示光源20可以不发射可见光。

图3是本申请实施例的检测和指示物体的一示意图，示出了物体进入(或者落入)本申请实施例的光电传感器100的检测范围的一个实例，图3中为简单起见，光电传感器100中仅示意性示出了光电传感器100的主要部件，其他部件省略说明。

如图3所示，光电传感器100的检测光源10可以持续发射不可见光101，而指示光源20可以先不开启。在物体200落入本申请实施例的光电传感器100的检测范围时，在受光部50接受到不可见光101的反射光，即通过不可见光检测到该物体200进入检测范围，指示光源20可以开启并发射可见光201，由此，在该物体200上形成指示光斑300，该指示光斑300与检测光源10发射的不可见光形成的检测光斑(因不可见而在图中未示出)同轴。

由此，能够直观地指示检测到的物体，提高检测效率。而且能够在没有检测到物体的情况下不发射可见光，可以满足某些特殊场景(例如安保场景)下的需求，并且可以减少指示光源的使用以节省功耗。

以上各个实施例仅对本申请实施例进行了示例性说明，但本申请不限于此，还可以在以上各个实施例的基础上进行适当的变型。例如，可以单独使用上述各个实施例，也可以将以上各个实施例中的一种或多种结合起来。

根据本申请的上述实施例，使用检测光源进行光电传感器检测范围内的物体检测，使用指示光源指示检测到的物体区域，所述检测光源和所述指示光源在检测到的物体上能够形成的同轴光斑，不仅保证出光效率和检测范围，而且提高检测效率和检测精度。

第二方面的实施例

本申请第二方面的实施例提供一种物体检测的方法，应用第一方面的实施例中的光电传感器1，与第一方面的实施例中相同的内容不再赘述。

图4是本申请实施例的物体检测的方法的一个示意图。如图4所示，该方法包括：

步骤401，通过所述光电传感器中的检测光源所发射的不可见光，对所述光电传感器的检测范围内的物体进行检测；以及

步骤402，通过所述光电传感器中的指示光源所发射的可见光，对所述光电传感器的检测范围中的所述物体进行指示；

其中，所述不可见光和所述可见光被所述光电传感器中的二向色滤光片透射或反射后合束，并且合束后的所述可见光和所述不可见光被所述光电传感器中的同轴透镜透射。

在一些实施例中，该方法还可以包括：在物体落入所述光电传感器的检测范围时，经过所述同轴透镜透射的所述不可见光投射在所述物体上，所述光电传感器检测到所述物体落入所述检测范围。

在一些实施例中，该方法还可以包括：在物体落入所述检测范围时，所述指示光源发射的可见光经过所述同轴透镜投射在所述物体上形成指示光斑，指示所述物体落入所述检测范围。

关于本申请实施例的物体检测方法，还可以参考第一方面的实施例的光电传感器的各部件的说明。

根据本申请的上述实施例，本申请实施例的有益效果之一在于：使用检测光源进行光电传感器检测范围内的物体检测，使用指示光源指示检测到的物体区域，所述检测光源和所述指示光源在检测到的物体上能够形成同轴光斑，不仅保证出光效率和检测范围，而且提高检测效率和检测精度。

结合本发明实施例描述的控制部可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，附图中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于实施例所示的步骤。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(FPGA)将这些软件模块固化而实现。

软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可插入移动终端的存储卡中。例如，若电子设备采用的是较大容量的MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置中。

针对附图描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件、或者其任意适当组合。针对附图描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (10)

1.一种光电传感器，其特征在于，所述光电传感器包括，

检测光源，其设置在电路基板上并且发射不可见光，

指示光源，其设置在所述电路基板上并且发射可见光，

二向色滤光片，其设置在所述检测光源和所述指示光源的发射光的光路中，所述二向色滤光片具有接收所述检测光源发射的所述不可见光的第一受光面和接收所述指示光源发射的所述可见光的第二受光面，并且所述二向色滤光片透射或反射接收到的光以对所述可见光和所述不可见光进行合束，

同轴透镜，其设置在所述发射光的光路中，并且透射来自所述二向色滤光片的光，

受光部，其具有波长检测回路并且检测经过所述同轴透镜透射的光。

2.如权利要求1所述的光电传感器，其中，所述检测光源的光轴与所述指示光源的光轴的夹角为90°。

3.如权利要求1所述的光电传感器，其中，所述同轴透镜设置在所述指示光源的光轴方向上；

所述检测光源向所述二向色滤光片的所述第一受光面投射所述不可见光，并且所述不可见光经所述第一受光面被反射；

所述指示光源向所述二向色滤光片的所述第二受光面投射所述可见光，并且所述可见光经所述第二受光面被透射，

所述二向色滤光片耦合所述第一受光面反射的光和所述第二受光面透射的光。

4.如权利要求1所述的光电传感器，其中，所述同轴透镜设置在所述检测光源的光轴方向上；

所述检测光源向所述二向色滤光片的所述第一受光面投射所述不可见光，并且所述不可见光经所述第一受光面被透射；

所述指示光源向所述二向色滤光片的所述第二受光面投射所述可见光，并且所述可见光经所述第二受光面被反射，

所述二向色滤光片耦合所述第一受光面透射的光和所述第二受光面反射的光。

5.如权利要求1所述的光电传感器，其中，所述二向色性滤光片对于所述不可见光的反射率至少大于90％，所述二向色性滤光片对于所述可见光的透过率至少大于90％。

6.如权利要求1所述的光电传感器，其中，所述不可见光为红外光，所述可见光为红色光。

7.如权利要求1至6任一项所述的光电传感器，其中，在所述受光部通过所述不可见光检测到物体进入检测范围的情况下，所述指示光源发射所述可见光以对所述物体进行指示；

在所述受光部通过所述不可见光在所述检测范围内没有检测到物体的情况下，所述指示光源不发射所述可见光。

8.一种物体检测方法，其特征在于，所述方法包括，

通过光电传感器中的检测光源所发射的不可见光，对所述光电传感器的检测范围内的物体进行检测；以及

通过所述光电传感器中的指示光源所发射的可见光，对所述光电传感器的检测范围内的所述物体进行指示；

其中，所述不可见光和所述可见光被所述光电传感器中的二向色滤光片透射或反射后合束，并且合束后的所述可见光和所述不可见光被所述光电传感器中的同轴透镜透射。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其中，

在所述物体进入所述光电传感器的检测范围时，经过所述同轴透镜透射的所述不可见光投射在所述物体上，所述光电传感器检测到所述物体进入所述检测范围。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括：

在所述物体进入所述检测范围时，所述指示光源发射的可见光经过所述同轴透镜投射在所述物体上形成指示光斑，指示进入所述检测范围的所述物体。

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