CN202092666U

CN202092666U - 光电传感装置

Info

Publication number: CN202092666U
Application number: CN2011200940979U
Authority: CN
Inventors: 薛冰晶
Original assignee: Omron Shanghai Co Ltd
Current assignee: Omron Shanghai Co Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-03-31

Abstract

一种光电传感装置，包括投光单元和受光单元，投光单元包括发光单元和锯齿形透镜，其中锯齿形透镜包括一行锯齿队列，发光单元位于锯齿队列的一端处，并向锯齿队列发出光束，每个锯齿都包括第一表面和第二表面，每一个锯齿的第一表面比其第二表面更靠近发光单元，在除了距离发光单元最远的一个锯齿之外的每个锯齿的第一表面上，都设置有使发光单元发出的光束部分透射且向受光单元部分反射的反射涂层，在距离发光单元最远的一个锯齿的第一表面上设置有使发光单元发出的光束向受光单元全反射、或者部分透射且向受光单元部分反射的反射涂层。本实用新型的光电传感装置减少了发光单元的数量，降低了制造成本。

Description

光电传感装置

技术领域

本实用新型涉及一种光电传感装置。

背景技术

光电传感装置是采用光电元件作为检测元件的传感器，其利用被检测物体对光束的遮光或入光来对被检测物体进行检测。目前的光电传感装置包括对射型的光电传感装置，即，由面对面放置的投光单元与受光单元构成的光电传感装置。在对射型的光电传感装置中，投光单元包括诸如红外发光二极管(LED)的发光元件，用于投射光，受光单元包括诸如红外光电二极管(PD)的光电元件，用于接受投光单元投射的光。

图1显示了现有的光电传感装置的结构示意图。如图1所示，该光电传感装置1包括投光单元11和受光单元12，其中投光单元11包括多个红外LED111，受光单元12包括多个红外PD121。多个LED111以相等的间距相互间隔排列成一行，多个PD121也以相等的间距相互间隔排列成一行，并且多个LED111与多个PD121之间相互一一对应安装。图1中所示的投光单元11和受光单元12之间的阴影区域是指被检测物体可以被检测出的检测区域B。

对于光电传感装置1而言，由于多个LED111与多个PD121之间需要相互一一对应安装，因此，需要花时间和精力进行对光。

另外，在光电传感装置1中，如图1所示，LED111发出的不是平行光。因此，各个LED111发出的光之间会产生干涉现象，从而影响光电传感装置1的检测结果。而且，由于LED111发出的不是平行光并且多个LED111之间相互间隔排列，因此导致了在每两个相邻的LED111之间都存在检测盲区A。被检测物体在检测盲区A中无法被检测出。

此外，由于光电传感装置1采用了如图1所示的结构，因此被检测物体的尺寸受到了限制。被检测物体的尺寸必须大于等于最小可检测尺寸，否则，可能导致被检测物体无法被检测出。最小可检测尺寸是指被检测物体在投光单元11和受光单元12之间总是能够被检测到的最小尺寸。如图1所示，在光电传感装置1中，最小可检测尺寸等于相邻排列的两个LED111之间的间距D。

当相邻排列的两个LED111之间的间距越小时，被检测物体的最小可检测尺寸也就越小。因此，当需要缩短被检测物体的最小可检测尺寸时，就必须对LED111之间的间距进行调整，即缩短LED111之间的间距，同时还要相应地缩短PD121之间的间距，这样，在不改变光电传感装置1的尺寸的前提下，就必须增加LED111和PD121的个数，从而导致光电传感装置1的制造成本增加。而且，由于每个LED都是贴装在电路基板(图中未显示)上的，因此，当需要对LED111之间的间距进行调整时，就必须调整基板上贴装LED焊盘的位置，这样非常耗费时间和人力。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提供了一种光电传感装置。本实用新型的光电传感装置仅需要一个发光单元，大大地减少了发光单元的数量，降低了制造成本。

本实用新型的一种光电传感装置包括投光单元和受光单元，投光单元和受光单元分别设置在两个相对侧上，投光单元投射光，受光单元接受投光单元投射的光，其中：

投光单元包括发光单元和锯齿形透镜，其中锯齿形透镜包括多个锯齿呈直线排列的一行锯齿队列；

发光单元位于锯齿队列的一端处，并沿多个锯齿的排列方向向锯齿队列发出光束；

多个锯齿中的每一个锯齿都包括第一表面和第二表面，每一个锯齿的第一表面比其第二表面更靠近发光单元，在锯齿形透镜的锯齿形截面中，每一个锯齿形成为由第一表面在锯齿形截面中所对应的边、第二表面在锯齿形截面中所对应的边、以及第三边构成的三角形，其中，

在除了距离发光单元最远的一个锯齿之外的每一个锯齿的第一表面上，都设置有使发光单元发出的光束部分透射且向受光单元部分反射的反射涂层，

在距离发光单元最远的一个锯齿的第一表面上设置有使发光单元发出的光束向受光单元全反射、或者部分透射且向受光单元部分反射的反射涂层，

在每一个锯齿所形成的三角形中，每一个锯齿的第一表面在锯齿形截面中所对应的边与第三边之间的夹角小于90度，每一个锯齿的第二表面在锯齿形截面中所对应的边与第三边之间的夹角小于等于90度，

受光单元是面受光单元，受光单元的光接受区域的大小与需要检测的区域的大小相对应。

在每一个锯齿所形成的三角形中，每一个锯齿的第二表面在锯齿形截面中所对应的边与第三边之间的夹角大于等于每一个锯齿的第一表面在锯齿形截面中所对应的边与第三边之间的夹角。

发光单元为点光源。多个锯齿的齿高相同，发光单元的光轴平行于多个锯齿的排列方向且位于多个锯齿的中心齿高的半高线上。

受光单元的光接受区域的大小与投光单元向受光单元投射的光束的区域的大小相同。

本实用新型的光电传感装置利用锯齿形透镜来反射和折射发光单元发出的光束，因此只需要一个发光单元，从而大大地减少了发光单元的数量，降低了光电传感装置的制造成本。

另外，本实用新型的光电传感装置的投光单元通过利用锯齿形透镜的反射和折射原理来进行投光，可以将线光源转变成面光源，从而扩大了投光范围。又因为发光单元发出的光束经过锯齿形透镜的反射后被转换成了多束平行光，所以可以改善各光轴之间的干涉现象并减小检测盲区。

此外，在本实用新型的光电传感装置中，可以通过更换具有不同锯齿间距和锯齿形状的锯齿形透镜来调整被检测物体的最小可检测尺寸，以便极大地缩短被检测物体的最小可检测尺寸，甚至能够使被检测物体的尺寸不受限制。另外，更换锯齿形透镜，不用改变基板上的相应焊盘，节省了基板修改的时间与成本。

附图说明

图1显示了现有的光电传感装置的结构示意图；

图2显示了根据本实用新型的光电传感装置的结构示意图；

图3显示了根据本实用新型的光电传感装置中的锯齿形透镜的第一实例的立体图；

图4显示了根据本实用新型的光电传感装置中的锯齿形透镜的第一实例的截面图；

图5显示了根据本实用新型的光电传感装置中的锯齿形透镜的第二实例的截面图；

图6显示了根据本实用新型的光电传感装置中的锯齿形透镜的第三实例的截面图。

具体实施方式

下文将参考附图描述根据本实用新型的实施例。

图2显示了根据本实用新型的光电传感装置的结构示意图。如图2所示，本实用新型的光电传感装置2包括投光单元21和受光单元22，投光单元21和受光单元22分别设置在两个相对侧上。投光单元21用于投射光，受光单元22用于接受投光单元21投射的光。

如图2所示，投光单元21包括发光单元211和锯齿形透镜212。发光单元211为点光源。在本实施例中，发光单元211可以是红外发光二极管(LED)。

锯齿形透镜212包括多个锯齿呈直线排列的一行锯齿队列。发光单元211位于锯齿队列的一端处，并沿多个锯齿的排列方向向锯齿队列发出光束。

锯齿形透镜212的多个锯齿中的每一个锯齿都包括第一表面和第二表面，每一个锯齿的第一表面比其第二表面更靠近发光单元211，在锯齿形透镜212的锯齿形截面中，每一个锯齿形成为由第一表面在锯齿形截面中所对应的边、第二表面在锯齿形截面中所对应的边、以及第三边构成的三角形。在除了距离发光单元211最远的一个锯齿之外的每一个锯齿的第一表面上，都设置有使发光单元211发出的光束部分透射且向受光单元22部分反射的反射涂层。在距离发光单元211最远的一个锯齿的第一表面上设置有使发光单元211发出的光束向受光单元全反射、或者部分透射且向受光单元22部分反射的反射涂层。在每一个锯齿所形成的三角形中，每一个锯齿的第一表面在锯齿形截面中所对应的边与第三边之间的夹角小于90度，每一个锯齿的第二表面在锯齿形截面中所对应的边与第三边之间的夹角小于等于90度。

锯齿形透镜212的多个锯齿的齿高相同，发光单元22的光轴平行于多个锯齿的排列方向且位于多个锯齿的中心齿高的半高线上。

受光单元22是面受光单元，受光单元22的光接受区域的大小与需要检测的区域的大小相对应。在本实施例中，受光单元22可以是红外光电二极管(PD)221。

受光单元22的光接受区域的大小与投光单元21向受光单元22投射的光束的区域的大小相同。

另外，本实用新型的光电传感装置的投光单元通过利用锯齿形透镜的反射和折射原理，来进行投光，可以将线光源转变成面光源，从而扩大了投光范围。又因为发光单元发出的光束经过锯齿形透镜的反射后被转换成了多束平行光，所以可以改善各光轴之间的干涉现象，并且可以减小检测盲区。

此外，本实用新型的光电传感装置由于采用发光单元和锯齿形透镜相结合的方式来构成投光单元，因此，当需要调整被检测物体的最小可检测尺寸时，只需要更换锯齿形透镜，而不用改变基板上的相应焊盘，节省了基板修改的时间与成本。

下面结合图3至图6对本实用新型的光电传感装置2中的锯齿形透镜212的结构进行描述。

参照图3和图4说明锯齿形透镜212的第一实例。图3显示了根据本实用新型的光电传感装置2中的锯齿形透镜212的第一实例的立体图。图4显示了根据本实用新型的光电传感装置2中的锯齿形透镜212的第一实例的截面图。

如图3和图4所示，锯齿形透镜212包括多个锯齿呈直线排列的一行锯齿队列。发光单元211位于锯齿队列的一端处，并沿多个锯齿的排列方向向锯齿队列发出光束。锯齿形透镜212的多个锯齿中的每一个锯齿都包括第一表面S1和第二表面S2，每一个锯齿的第一表面S1比其第二表面S2更靠近发光单元211。在除了距离发光单元211最远的一个锯齿之外的每一个锯齿的第一表面S1上，都设置有使发光单元211发出的光束部分透射且向受光单元22部分反射的反射涂层。在距离发光单元211最远的一个锯齿的第一表面S1上设置有使发光单元211发出的光束向受光单元22全反射、或者部分透射且向受光单元22部分反射的反射涂层。

如图4所示，在锯齿形透镜212的锯齿形截面中，每一个锯齿被形成为由第一表面S1在锯齿形截面中所对应的边L1、第二表面S2在锯齿形截面中所对应的边L2、以及第三边L3形成一个三角形。在每一个锯齿所形成的三角形中，第一表面S1在锯齿形截面中所对应的边L1与第三边L3之间的夹角α小于90度，第二表面S2在锯齿形截面中所对应的边L2与第三边L3之间的夹角β大于第一表面S1在锯齿形截面中所对应的边L1与第三边L3之间的夹角α，且第二表面S2在锯齿形截面中所对应的边L2与第三边L3之间的夹角β等于90度。

本实用新型的光电传感装置2通过采用具有上述结构的锯齿形透镜212，能够消除检测盲区，并且不存在被检测物体的最小可检测尺寸，能够使被检测物体的尺寸不受限制。

参照图5说明的锯齿形透镜212的第二实例。图5显示了根据本实用新型的光电传感装置2中的锯齿形透镜212的第二实例的截面图。

如图5所示，在锯齿形透镜212的锯齿形截面中，每一个锯齿被形成为由第一表面S1在锯齿形截面中所对应的边L1、第二表面S2在锯齿形截面中所对应的边L2、以及第三边L3形成一个三角形。在每一个锯齿所形成的三角形中，第一表面S1在锯齿形截面中所对应的边L1与第三边L3之间的夹角α小于90度，第二表面S2在锯齿形截面中所对应的边L2与第三边L3之间的夹角β小于90度，第二表面S2在锯齿形截面中所对应的边L2与第三边L3之间的夹角β大于第一表面S1在锯齿形截面中所对应的边L1与第三边L3之间的夹角α。

参照图6说明的锯齿形透镜212的第三实例。图6显示了根据本实用新型的光电传感装置2中的锯齿形透镜212的第三实例的截面图。

如图6所示，在锯齿形透镜212的锯齿形截面中，每一个锯齿被形成为由第一表面S1在锯齿形截面中所对应的边L1、第二表面S2在锯齿形截面中所对应的边L2、以及第三边L3形成一个三角形。在每一个锯齿所形成的三角形中，第一表面S1在锯齿形截面中所对应的边L1与第三边L3之间的夹角α小于90度，第二表面S2在锯齿形截面中所对应的边L2与第三边L3之间的夹角β等于第一表面S1在锯齿形截面中所对应的边L1与第三边L3之间的夹角α。

本实用新型的光电传感装置2通过采用具有图5和图6所示结构的锯齿形透镜212，与图1所示的现有技术相比，能够极大地减小检测盲区，并且能够极大地缩短被检测物体的最小可检测尺寸。

可应用于本实用新型的锯齿形透镜212的结构不局限于以上说明的第一至第三实例中给出的结构，在不脱离本实用新型的权利要求书限定的范围内可以作各种变化。

虽然经过对本实用新型结合具体实施例进行描述，对于本技术领域的技术人员，根据上文的叙述后作出的许多替代、修改与变化将是显而易见。因此，当这样的替代、修改和变化落入附后的权利要求的精神和范围之内时，应该被包括在本实用新型中。

Claims

1.一种光电传感装置，包括投光单元和受光单元，所述投光单元和所述受光单元分别设置在两个相对侧上，所述投光单元投射光，所述受光单元接受所述投光单元投射的光，其特征在于：

所述投光单元包括发光单元和锯齿形透镜，其中所述锯齿形透镜包括多个锯齿呈直线排列的一行锯齿队列；

所述发光单元位于所述锯齿队列的一端处，并沿所述多个锯齿的排列方向向所述锯齿队列发出光束；

所述多个锯齿中的每一个锯齿都包括第一表面和第二表面，每一个锯齿的第一表面比其第二表面更靠近所述发光单元，在所述锯齿形透镜的锯齿形截面中，每一个锯齿形成为由所述第一表面在所述锯齿形截面中所对应的边、所述第二表面在所述锯齿形截面中所对应的边、以及第三边构成的三角形，其中，

在除了距离所述发光单元最远的一个锯齿之外的每一个锯齿的所述第一表面上，都设置有使所述发光单元发出的光束部分透射且向所述受光单元部分反射的反射涂层，

在距离所述发光单元最远的一个锯齿的所述第一表面上设置有使所述发光单元发出的光束向所述受光单元全反射、或者部分透射且向所述受光单元部分反射的反射涂层，

在每一个锯齿所形成的三角形中，每一个锯齿的所述第一表面在所述锯齿形截面中所对应的边与所述第三边之间的夹角小于90度，每一个锯齿的所述第二表面在所述锯齿形截面中所对应的边与所述第三边之间的夹角小于等于90度，

所述受光单元是面受光单元，所述受光单元的光接受区域的大小与需要检测的区域的大小相对应。

2.如权利要求1所述的光电传感装置，其特征在于，

在每一个锯齿所形成的三角形中，每一个锯齿的所述第二表面在所述锯齿形截面中所对应的边与所述第三边之间的夹角大于等于每一个锯齿的所述第一表面在所述锯齿形截面中所对应的边与所述第三边之间的夹角。

3.如权利要求1所述的光电传感装置，其特征在于，所述发光单元为点光源。

4.如权利要求3所述的光电传感装置，其特征在于，

所述多个锯齿的齿高相同，所述发光单元的光轴平行于所述多个锯齿的排列方向且位于所述多个锯齿的中心齿高的半高线上。

5.如权利要求1所述的光电传感装置，其特征在于，

所述受光单元的光接受区域的大小与所述投光单元向所述受光单元投射的光束的区域的大小相同。