CN202453518U - 光电传感器 - Google Patents
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Abstract
一种光电传感器，能够抑制环境光的影响且有助于低成本化。该光电传感器包括：投射在900nm以上的波长处具有峰值功率的近红外光的投光元件；接收从投光元件投射的近红外光的受光元件，其由与所述近红外光对应的光电二极管构成；以及根据从所述受光元件输出的受光信号来检测在光路上有无检测物的控制部，在所述光路上的所述受光元件的上游设置有将波长为900nm以下的光截止的截止滤波器。
Description
背景技术
本实用新型涉及光电传感器。
以往，已知有一种光电传感器，其利用受光元件将从投光元件投射的光接收，根据从该受光元件输出的受光信号来检测光路上有无检测物(例如，参照日本特开2005-285500号公报)。
然而，在如上所述的光电传感器中，使用投射可见光或非常接近可见光的波段的光(例如，在860nm的波长处具有峰值功率的光)。并且，在受光元件的上游设置有截止滤波器，通过截止滤波器仅使从该投光元件投射的光之中的峰值波段的光通过。通过该截止滤波器，在受光元件的上游将工厂内的荧光灯照明或太阳光等环境光除去，所以能够抑制因受光元件接收环境光而引起的误检测。但是，为了通过截止滤波器将波长处于投光元件的峰值波段以外的光除去，需要采用将比投光元件的峰值波长短的短波长侧和比投光元件的峰值波长长的长波长侧的波段除去的特殊的滤波器，导致成本增加。
本实用新型的目的在于，提供一种能够抑制环境光的影响且有助于低成本化的光电传感器。
实用新型内容
为了达到上述目的，根据本实用新型的一个方式，提供一种光电传感器，包括：投射在900nm以上的波长处具有峰值功率的近红外光的投光元件；接收从投光元件投射的近红外光的受光元件，其由与所述近红外光对应的光电二极管构成；以及根据从所述受光元件输出的受光信号来检测在光路上有无检测物的控制部，在所述光路上的所述受光元件的上游设置有将波长为900nm以下的光截止的截止滤波器。
在上述方式中，优选所述截止滤波器被一体设置在所述受光元件的受光面上。
在上述方式中，优选所述截止滤波器是蒸镀形成在所述受光元件的受光面上的膜。
根据此结构，由于截止滤波器被蒸镀在受光元件的受光面，所以能够容易地将截止滤波器形成在受光元件的受光面。
在上述方式中，优选所述受光元件被设置在受光器上，所述受光器包括：壳体，内部具有所述受光元件；透镜部件，被设置在所述壳体的受光面侧，使来自所述投光元件的光透过；以及对准光轴用的显示灯，其被设置在所述壳体内，用于显示所述投光元件和所述受光元件的光轴已对准。
在上述方式中，优选所述投光元件投射在900nm～1000nm范围内的波长处具有峰值功率的近红外光，所述受光元件是与所述近红外光对应地具有接收波长在900nm～1000nm范围内的光时灵敏度为最高的特性的光电二极管。
在上述方式中，优选所述投光元件投射在930nm～950nm范围内的波长处具有峰值功率的近红外光，所述受光元件是与所述近红外光对应地具有接收波长在930nm～950nm范围内的光时灵敏度为最高的特性的光电二极管。
根据本实用新型，投光元件投射在900nm以上的波长处具有峰值功率的近红外光。受光元件是与该近红外光对应的光电二极管。这种光电二极管由于在长波长区域(例如1050nm以上的波段)上的受光灵敏度较低(参见图2)，所以不设置用于除去长波长区域的光的滤波器，也能够抑制由长波长区域的环境光引起的误检测的发生。另一方面，短波长区域的环境光(900nm以下的波长的光)被设置在受光元件的上游的截止滤波器除去，所以能够抑制由短波长区域的环境光引起的误检测的发生。由此，不设置特殊的滤波器，只采用由将投光元件的波长比峰值波长(即，受光元件的受光灵敏度的峰值波长)短的短波长侧截止的截止滤波器构成的滤波器，就能够实现低成本化，能够抑制由短波长侧和长波长侧的环境光引起的误检测的发生。
因此，根据本实用新型的光电传感器，能够抑制环境光的影响，并有助于低成本化。
附图说明
图1是示出本实用新型的一个实施方式所涉及的光电传感器的构成的概要图。
图2是表示图1的光电传感器的受光元件的分光灵敏度特性的曲线图。
图3是表示太阳光的分光放射分布的曲线图。
具体实施方式
下面，依照附图，说明本实用新型的一个实施方式所涉及的光电传感器。
如图1所示，本实施方式的光电传感器10具备投光器11、受光器12、以及用于控制投光器11和受光器12的控制部13。在投光器11的壳体11a内设置有投光元件21。投光元件21使用正面发光式的950nm波长的LED。该投光元件21投射在950nm的波长处具有峰值功率的近红外光R。
在受光器12的壳体12a内具备受光元件22。受光元件22使用用于接收与从投光元件21投射的近红外光R对应的950nm波长的光的硅光电二极管。在壳体12a的受光面侧设置有由透明部件构成的透镜部件23。来自投光元件21的光透过透镜部件23，入射到壳体12a内，被壳体12a内的受光元件22的受光面接收。另外，在受光器12的壳体12a内设置有用于光轴对准的显示灯24。显示灯24发出的光能够通过受光器12的受光面侧的透镜部件23来目视确认。
在此，图2中示出受光元件22所使用的硅光电二极管的分光灵敏度特性。如图2所示，该硅光电二极管的受光灵敏度根据所要接收的光的波长而不同，接收波长位于950nm附近的光的灵敏度最高，在图2的曲线图中，峰值波长的受光灵敏度被设定为1(基准值)。从波长比受光灵敏度的峰值波长短的短波长侧观看时，所要接收的光的波长越短，受光灵敏度越低，波长为850nm时的光的受光灵敏度约为0.9，波长为750nm时的光的受光灵敏度的值接近0。另一方面，在波长比受光灵敏度的峰值波长长的长波长侧观看时，所要接收的光的波长越长，受光灵敏度越低，波长为1000nm时的光的受光灵敏度约为0.9，波长为1050nm时的光的受光灵敏度约为0.5，波长为1150nm时的光的受光灵敏度的值接近0。
受光元件22在具有上述特性的硅光电二极管的受光面上设置有截止滤波器22a，该截止滤波器22a是蒸镀形成的膜。截止滤波器22a将波长为900nm以下的光除去。因此，受光元件22的受光面只接收波长比900nm长的光。
作为环境光的一个例子，图3示出太阳光的分光放射分布特性。如图3所示，太阳光的光强度在可见光区域最高，在波长比可见光长的长波长区域侧，波长为900nm以下的区域的光强度仍较高。在此，在本实施方式的受光元件22的受光面上设置有将波长为900nm以下的光除去的截止滤波器22a，所以太阳光之中的、光强度高而容易引起误检测的波长为900nm以下的光被截止滤波器22a除去，而不被受光元件22接收。
另一方面，在太阳光中，波长大于900nm的长波长区域中的光强度较小，且该长波长区域上的受光元件22的受光灵敏度较低，所以不易因该长波长区域的太阳光而引起受光元件22的误检测。另外，太阳光的光强度具有在900nm～1000nm的波长区域急剧下降的特性，在该波长区域内的大致940nm处最低。而且，本实施方式的受光元件22使用具有接收波长为930nm～950nm的光时灵敏度为最高的特性的光电二极管，所以尤其不易因环境光(太阳光)而导致误检测。
接着，说明本实施方式的作用。
控制部13使投光元件21投射近红外光R。当在其光路上不存在作为检测物的工件W时，近红外光R通过截止滤波器22a被受光元件22的受光面接收。 此时，从受光元件22向控制部13输出的受光信号为预定的阈值以上。根据该受光信号，控制部13判断为在近红外光R的光路上不存在工件W。
另一方面，工件W处于将从投光元件21投射的近红外光R遮住的位置上时，从受光元件22输出到控制部13的受光信号低于所述阈值。控制部13根据该受光信号而判断为在近红外光R的光路上存在工件W。
在此，在本实施方式的光电传感器10中，在受光元件22的受光面设置有截止滤波器22a。因此，太阳光或工厂内的荧光灯照明的光等环境光中的波长为900nm以下的光被截止滤波器22a除去，而不被受光元件22接收。由此，完全不会发生由短波长区域的环境光引起的工件W的误检测。另一方面，对于环境光中的波长大于900nm的长波长区域的光，因其自身强度较低，而且，由于受光元件22的受光灵敏度特性的原因，该长波长区域的光不易被接收，所以不易发生因长波长区域的环境光而引起的工件W的误检测。也就是说，在本实施方式中，只是采用由将波长为900nm以下的光除去的截止滤波器22a构成的滤波器结构，就能够抑制环境光的短波长区域的光及长波长区域的光引起的误检测的发生。
接着，说明设置投光器11和受光器12时的光轴对准。首先，受光器12被设置在预定位置上。接着，用户握持投光器11，在从该投光器11投射了近红外光R的状态下，对投光元件21和受光元件22的光轴进行位置对准。当投光元件21与受光元件22的光轴一致时，控制部13根据来自受光元件22的受光信号将显示灯24点亮。此时，由于显示灯24通过透镜部件23(透明部件)在受光器12的受光面侧点亮，所以用户能够在握持投光器11进行了光轴对准作业的状态下确认到显示灯24点亮。由此，光轴对准的作业性有所提高。
接着，记载本实施方式的特征性效果。
(1)受光元件22将从投光元件21投射的光接收。控制部13根据从该受光元件22输出的受光信号来检测有无工件W。而且，投光元件21投射在900nm以上的波长处具有峰值功率的近红外光R。受光元件22是与近红外光R对应的光电二极管。在该受光元件22的上游设置有截止滤波器22a，该截止滤波器22a将波长为900nm以下的光除去。加之，由于受光元件22的长波长区域(例如、1050nm以上的波段)处的受光灵敏度较小(参照图2)，所以即使不设置除去长波长区域的光的滤波器，也能够抑制由长波长区域的环境光引起的误检测的发生。另一方面，短波长区域的环境光(波长为900nm以下的光)被设置在受光元件22的上游的截止滤波器22a除去，所以能够抑制由短波长区域的环境光引起的误检测的发生。由此，不使用特殊的滤波器，采用只由将波长比投光元件21的峰值波长(即，受光元件22的受光灵敏度的峰值波长)短的短波长侧截止的截止滤波器22a构成的滤波器结构，从而能够实现低成本化，能够抑制 由短波长侧和长波长侧的环境光引起的误检测的发生。
(2)由于截止滤波器22a被一体设置在受光元件22的受光面上，所以与将截止滤波器22a和受光元件22分开设置的结构相比，有助于结构的简化。
(3)由于截止滤波器22a被蒸镀在受光元件22的受光面上，所以容易将截止滤波器22a形成在受光元件22的受光面上。
(4)具有受光元件22的受光器12包括：内部具有受光元件22的壳体12a；透镜部件23，被设置在壳体12a的受光面侧，由使来自投光元件21的光透过的透明部件构成；以及设置在壳体12a内的用于光轴对准的显示灯24。由此，作为受光元件22，使用与在900nm以上的波长处具有峰值功率的近红外光R对应的光电二极管，从而无需特殊的滤波器。因此，无需采用对受光器12的透镜部件23实施特殊的滤波加工而不使可见光透过的部件，能够使用透明部件。因此，能够通过设置在受光面侧的透镜部件23，目视确认设置在壳体12a内的用于光轴对准的显示灯24。其结果，光轴对准的作业中的显示灯24的点亮确认变得容易，能够提高光轴对准的作业性。
(5)投光元件21投射在900nm～1000nm范围内的波长处具有峰值功率的近红外光R。受光元件22是与近红外光R对应的光电二极管，具有接收波长为900nm～1000nm的光时灵敏度为最高的特性。环境光的光强度具有在900nm～1000nm的波长区域急剧下降的特性(参照图3)。因此，通过将受光元件22的受光灵敏度最高的波长设定在900nm～1000nm，从而能够抑制因环境光引起的误检测的发生。
(6)投光元件21投射在930nm～950nm的范围内的波长处具有峰值功率的近红外光R，受光元件22是与近红外光R对应的光电二极管，具有接收波长为930nm～950nm的光时灵敏度为最高的特性。环境光的光强度在900nm～1000nm的波长区域内，在约940nm处最低(参照图3)。因此，通过将受光元件22的受光灵敏度最高的波长设定为930nm～950nm，从而能够进一步抑制环境光引起的误检测的发生。
另外，本实用新型的实施方式可以采用如下方式变更。
·在上述实施方式中，作为投光元件21使用波长950nm的LED，作为受光元件22使用用于接收波长为950nm的光的硅光电二极管。除此之外，例如，只要峰值波长在900nm～1000nm的范围内，也可以使用峰值波长为950nm以外的LED。另外，在这种情况下，受光元件22使用与投光元件21的峰值波长对应的硅光电二极管，具有接收900nm～1000nm的范围内的某一波长的光时灵敏度为最高的特性。通过这种结构，能够更好地抑制长波长侧的环境光的影响，其中，作为投光元件21，使用峰值波长为930～950nm的范围内的LED，作为受光元件22，使用具有接收波长为930nm～950nm的光时灵敏度为最高的特性 的光电二极管，通过这种结构，能够更好地抑制长波长侧的环境光的影响。另外，其中，如上述实施方式所述，通过采用作为投光元件21使用950nm的LED、作为受光元件22使用接收950nm波长的光的硅光电二极管的结构，能够更加良好地抑制长波长侧的环境光的影响。
·在上述实施方式中，截止滤波器22a被蒸镀在受光元件22的受光面上。除此之外，例如，截止滤波器22a也可以被粘合在受光元件22的受光面上。另外，也可以采用将截止滤波器配置于上游的滤波板。
·在上述实施方式中，本实用新型被应用于投光器11和受光器12分开构成的光电传感器10。除此之外，本实用新型也可以被应用于例如投光器和受光器形成为一体的光电传感器。在这种构成中，投光元件和受光元件被收纳在壳体内。作为壳体正面(投光面和受光面)的透镜部件使用透明部件。若在壳体内部设置可见光指示器(pointer)，则能够将该指示器的光通过透明的透镜部件射出到壳体外部。
Claims (6)
1.一种光电传感器，其特征在于，包括：
投射在900nm以上的波长处具有峰值功率的近红外光的投光元件；
接收从投光元件投射的近红外光的受光元件，其由与所述近红外光对应的光电二极管构成；以及
根据从所述受光元件输出的受光信号来检测在光路上有无检测物的控制部，
在所述光路上的所述受光元件的上游设置有将波长为900nm以下的光截止的截止滤波器。
2.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，
所述截止滤波器被一体设置在所述受光元件的受光面上。
3.根据权利要求2所述的光电传感器，其特征在于，
所述截止滤波器是被蒸镀形成在所述受光元件的受光面上的膜。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的光电传感器，其特征在于，
所述受光元件被设置在受光器上，
所述受光器包括：
壳体，内部具有所述受光元件；
透镜部件，被设置在所述壳体的受光面侧，使来自所述投光元件的光透过；以及
对准光轴用的显示灯，其被设置在所述壳体内，用于显示所述投光元件和所述受光元件的光轴已对准。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的光电传感器，其特征在于，
所述投光元件投射在900nm～1000nm范围内的波长处具有峰值功率的近红外光，
所述受光元件是与所述近红外光对应地具有接收波长在900nm～1000nm范围内的光时灵敏度为最高的特性的光电二极管。
6.根据权利要求5所述的光电传感器，其特征在于，
所述投光元件投射在930nm～950nm范围内的波长处具有峰值功率的近红外光，
所述受光元件是与所述近红外光对应地具有接收波长在930nm～950nm范围内的光时灵敏度为最高的特性的光电二极管。
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- 2012-01-10 KR KR1020120003094A patent/KR20130014315A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN110411487A (zh) * | 2018-04-27 | 2019-11-05 | 阿自倍尓株式会社 | 光电传感器 |
| CN110411487B (zh) * | 2018-04-27 | 2022-04-05 | 阿自倍尓株式会社 | 光电传感器 |
| CN108663721A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-10-16 | 芜湖懒人智能科技有限公司 | 一种大范围碰撞检测传感器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: PANASONIC SUNX CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: PANASONIC ELECTRIC WORKS SUNX CO., LTD. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Aichi Prefecture, Japan, the spring well city, Niu Shan Ting 2431 times 1 Patentee after: Panasonic Electric Works Sunx Co., Ltd. Address before: Aichi Prefecture, Japan, the spring well city, Niu Shan Ting 2431 times 1 Patentee before: Panasonic Electric Works Sunx Co., Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120926 Termination date: 20141207 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |