CN203848850U - 光电传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光电传感器。光电传感器具有相向配置的支架以及盖板，且在支架及盖板之间形成有配置空间，在配置空间内配置有检测用发光元件以及检测用受光元件，并且以表面从支架和/或盖板的表面露出的方式相向配置有投光窗以及受光窗，来自检测用发光元件的检测光线能够经由所述投光窗以及所述受光窗传递至所述检测用受光元件，还具有用于传递检测光线的光学模块，在该光学模块上一体形成有多个光学元件，投光窗以及受光窗也一体形成在光学模块上。根据该结构，光学模块是一体形成的，因此不必分别对各光学元件分别进行定位，使各光学元件的相对位置精度提高，提高了工作可靠性，并且组装作业变得简单，降低了加工成本。

Description

光电传感器

技术领域

本实用新型涉及一种光电传感器。

背景技术

光电传感技术作为信息科学技术的一个重要分支，在光电通信、工业过程控制、环境监测和国家安全等众多方面都有着十分重要的应用。应用光电传感技术的光电传感器具有灵敏度高、体积小、抗电磁干扰能力强、便于集成、可在线检测等众多优点，因此，光电传感器被广泛应用于各种领域。

在电梯领域中，例如，在电梯的轿厢停靠站时，可以利用光电传感器来检测是否有人进入电梯，以防止电梯关门时将人体夹伤。另外，通常，还通过光电传感器来检测边缘或行程终端位置等，以用来确定电梯停靠的层数，或者在电梯的轿厢接近停靠站时，通过定位电梯停止的位置来确保轿厢地坎与层门地坎达到同一平面等。

用于确定楼层或进行电梯运行的平层定位等的光电传感器，对设置于电梯轨道上的与各层相对应的挡片进行检测。就作为这种光电传感器而言，其工作可靠性会影响到是否能够准确地进行检测并定位，严重时，甚至会影响运动物体的安全性。因此，对确保光电传感器的工作可靠性的要求越来越高。光电传感器通常具有多个光学元件（以折射或反射等传递光线的元件），这些光学元件的相对位置精度的要求也随之变高。

以往，为了提高光电传感器的工作可靠性，需要提高各光学元件的相对位置精度，使得组装作业变得复杂，增加了加工成本。

另外，当有灰尘和水蒸气等进入到光电传感器的内部的情况下，也会影响光电传感器的可靠性。这样对光电传感器的密封性的要求也提高。

还有，以往的光电传感器的投光窗以及受光窗均为小的圆形窗，这样由于投光窗以及受光窗的面积小，若有小的灰尘附着在投光窗以及受光窗，则会影响光电传感器的可靠性。

实用新型内容

本实用新型是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种可靠性高且组装作业简单的光电传感器。

为了解决上述的问题，本实用新型提供一种光电传感器，具有相向配置的支架以及盖板，且在所述支架以及所述盖板之间形成有配置空间，在所述配置空间内配置有检测用发光元件以及检测用受光元件，并且以表面从所述支架和/或所述盖板的表面露出的方式配置有投光窗相向，以表面从所述支架和/或所述盖板的表面露出的方式配置有受光窗，并且所述投光窗与所述受光窗相向，来自所述检测用发光元件的检测光线能够经由所述投光窗以及所述受光窗传递至所述检测用受光元件，该光电传感器的特征在于，在所述配置空间内还具有用于传递所述检测光线的光学模块，在该光学模块上一体形成有多个光学元件，所述投光窗以及所述受光窗是所述光学模块的一部分。

根据该结构，光学模块是通过一体形成的，因此不必分别对各光学元件分别进行定位，使各光学元件的相对位置精度提高，从而了提高光电传感器的工作可靠性，并且组装作业变得简单，降低了加工成本。

优选地，所述光学模块形成为平板状，所述光学模块的一主面的周缘部由同一面形成，所述一主面的周缘部和所述盖板被无中断地焊接，所述光学模块的另一主面的周缘部由同一面形成，所述另一主面的周缘部和所述支架被无中断地焊接。这种情况下，所述支架具有上方开口的支架中空部，在所述支架上形成有包围所述支架中空部且用于进行焊接的支架焊接阶梯部，所述盖板具有下方开口的盖板中空部，在所述盖板上形成有包围所述盖板中空部且用于进行焊接的盖板焊接阶梯部，所述支架中空部和所述盖板中空部构成所述配置空间。并且，所述焊接为超声波焊接。

通过该结构，在整周上将光学模块与盖板以及支架密封，从而提高了光电传感器的密封性，从而了提高光电传感器的工作可靠性。

优选地，所述多个光学元件包括：发光侧第一反射构件，位于与所述检测用发光元件相向的位置，能够对光线进行反射，发光侧第二反射构件，在所述检测光线的传播路径上位于所述发光侧第一反射构件的下游侧，能够对光线进行反射，受光侧第二反射构件，在所述检测光线的传播路径上位于所述发光侧第二反射构件的下游侧，能够对光线进行反射，受光侧第一反射构件，位于与所述受光元件相向的位置，能够对光线进行反射；所述投光窗是所述发光侧第二反射构件的出射面，所述受光窗是受光侧第二反射构件的入射面。这种情况下，所述多个光学元件还包括：发光侧柱面镜，在所述检测光线的传播路径上位于所述发光侧第一反射构件与所述发光侧第二反射构件之间，能够使来自所述发光侧第一反射构件的光线形成为平行光，受光侧柱面镜，在所述检测光线的传播路径上位于所述受光侧第一反射构件与所述受光侧第二反射构件之间，能够使来自所述受光侧第二反射构件的光线汇聚。

根据该结构，由于具有发光侧柱面镜和受光侧柱面镜，从而能够使发散的光线变为平行光以及使汇聚的光线变成平行光，能够提高检测精度。

优选地，所述投光窗以及所述受光窗各自的从所述支架和/或所述盖板的表面露出的面分别形成为在上下方向上短的细长形状。

根据该结构，由于投光窗以及受光窗各自的从支架和/或盖板的表面露出的面形成为在上下方向上短的细长形状，所以即使在投光窗以及受光窗附着有灰尘等的情况下，也不会影响光电传感器的正常工作，从而提高可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的光电传感器的立体图。

图2是本实用新型的光电传感器的立体分解图。

图3是本实用新型的光电传感器的盖板的立体图。

图4是本实用新型的光电传感器的光学模块的立体图。

图5是本实用新型的光电传感器的光学模块的另一立体图。

图6是本实用新型的光电传感器的光线传播图。

图7是本实用新型的光电传感器的局部剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本实用新型的具体实施方式进行说明。在附图中，相同的附图标记表示相同或者相当的结构或部件，并不重复进行说明。在本实施方式中，以用于确定楼层的光电传感器1为例进行说明。

在下面的说明中，上、下、左、右、前以及后等方位的规定如图1所示。

图1是本实用新型的光电传感器1的外观立体图，图2是本实用新型的光电传感器1的立体分解图，图3是本实用新型的光电传感器1的盖板的立体图，图4是本实用新型的光电传感器1的光学模块的立体图，图5是本实用新型的光电传感器1的光学模块的另一立体图。

如图1和图2所示，光电传感器1整体呈U字型，主要具有支架10、基板20、光学模块30和盖板40。

如图2所述，支架10是使用ABS树脂注塑而成的，整体呈U字型，内部形成有用于配置后述的基板20以及光学模块30的上方开口的中空部11。中空部11是由形成为U字型的外侧壁12、形成有U字型且位于外侧壁12内侧的内侧壁13、连接外侧壁12和内侧壁13的左侧前端部的左前壁14、连接外侧壁12和内侧壁13的右侧前端部的右前壁15。外侧壁12包括沿着前后方向延伸的左外侧壁、右外侧壁以及沿着左右方向延伸的后外侧壁，内侧壁13包括沿着前后方向延伸的左内侧壁、右内侧壁以及沿着左右方向延伸的后内侧壁，并且，左外侧壁与左内侧壁平行，右外侧壁与右内侧壁平行，后外侧壁、后内侧壁、左前壁14以及右前壁15彼此平行。在外侧壁12的后外侧壁的后方形成有用于将光电传感器1固定到外部设备上的固定安装部。在中空部11内，从底壁向上方立起设置有多个凸台16（在附图2中，仅示出了一个），并且在凸台16上形成有内螺纹孔。多个凸台16的上表面位于同一水平面内。

如图2所示，从外侧壁12、内侧壁13、左前壁14和右前壁15的上表面向下方凹入形成有连续的阶梯面19，从而由外侧壁12、内侧壁13、左前壁14和右前壁15的上表面和阶梯面19构成包围中空部11的焊接阶梯部，也就是说，在支架10上形成有包围中空部11的焊接阶梯部。

并且，在外侧壁12和左前壁14相连接处形成有倾斜连接壁17，该倾斜连接壁17的上表面为与阶梯面19处于同一平面的水平面。在外侧壁12和右前壁15相连接处形成有倾斜连接壁18，该倾斜连接壁18的上表面为与阶梯面19处于同一平面的水平面。

如图2所示，基板20形成为U字型的平板状，在与各凸台16相对应的位置分别形成有通孔。在基板20的左侧脚部的前端具有发光二极管21，并且在右侧脚部的前端具有发光二极管22，在左侧脚部的大致中间位置具有红外光二极管23，且在右侧脚部的大致中间位置具有受光二极管24。

光学模块30形成为U字型的平板状，是使用PMMA树脂注塑而成的。

如图2所示，光学模块30包括左侧脚部31和右侧脚部32，在左侧脚部31和右侧脚部32上分别成有多个光学元件，且左侧脚部31和右侧脚部32的结构左右对称。

在左侧脚部31上形成有：作为发光侧第一反射构件的等腰直角棱镜311，形成在一直角面与基板20上的红外光二极管23相向的位置，入射面为与红外光二极管23相向的直角面，且与从红外光二极管23射出的光线的光轴相垂直，另一直角面为出射面，并且反射面为向前方且向斜上方倾斜，从而能够将从红外光二极管23的光线全反射；柱面镜312，在光路上设置在等腰直角棱镜311的下游侧，并且柱面与等腰直角棱镜311的出射面以隔开一定间隔的方式相向；作为发光侧第二反射构件的全反射棱镜313，连续设置在柱面镜312的另一侧，反射面为与从红外光二极管23射出的光线的光轴平行且以45°向右前方倾斜的平面；投光窗314，为全反射棱镜313的出射面，形成为在在上下方向上短且在前后方向上长的细长形状；表示部315，用于表示光电传感器1的工作状态，形成在全反射棱镜313的左前方，且与倾斜连接壁17的形状相匹配；表示用全反射棱镜316，形成在与基板20上的发光二极管21相对应的位置，且位于表示部315的内侧，入射面为与来自发光二极管21的光线的光轴相垂直的平面，反射面为朝向表示部315以45°向斜上方倾斜的形状，以将来自发光二极管21的光线全反射至表示部315使其发光。

由于投光窗314形成为在上下方向上短且在前后方向上长的细长形状，因此即使在投光窗314上附着有灰尘等的情况下，也能够利用投光窗314的未附着灰尘的部分进行正常的工作。

在右侧脚部32上形成有：作为受光侧第一反射构件的等腰直角棱镜321，形成在一直角面与基板20上的受光二极管24相向的位置，出射面为受光二极管24相向的直角面，且与要投向受光二极管24的光线的光轴垂直，另一直角面为入射面，并且反射面为向前方且向斜上方倾斜，从而能够将光线全反射至受光二极管24；柱面镜322，在光路上设置在等腰直角棱镜321的上游侧，并且柱面与等腰直角棱镜321的入射面以隔开一定间隔的方式相向；作为受光侧第二反射构件的全反射棱镜323，连续设置在柱面镜322的另一侧，反射面为与要投向受光二极管24的光线的光轴平行且以45向左前方倾斜的平面；受光窗324，为全反射棱镜323的入射面，形成为在上下方向上短且在前后方向上长的细长形状；表示部325，用于表示光电传感器1的工作状态，形成在全反射棱镜323的右前方，且与倾斜连接壁18的形状相匹配；表示用全反射棱镜326，形成在与基板20上的发光二极管22相对应的位置，且位于表示部325的内侧，入射面为与来自发光二极管22的光线的光轴相垂直的平面，反射面为朝向表示部325以45°向斜上方倾斜的形状，以将来自发光二极管22的光线反射至表示部325使其发光。

如图2以及图3所述，盖板40是使用ABS树脂注塑而成的，整体形成为U字型，内部形成有下方开口的中空部41，且中空部41与中空部11的开口形状相同，通过将盖板40安装在支架10上，在盖板40与支架10的内部形成用于配置基板20以及光学模块30的配置空间。

如图3所述，中空部41是由形成为U字型的外侧壁42、形成有U字型且位于外侧壁42内侧的内侧壁43、连接外侧壁42和内侧壁43的左侧前端部的左前壁44、连接外侧壁42和内侧壁43的右侧前端部的右前壁45。外侧壁42包括沿着前后方向延伸的左外侧壁、右外侧壁以及沿着左右方向延伸的后外侧壁，内侧壁43包括沿着前后方向延伸的左内侧壁、右内侧壁以及沿着左右方向延伸的后内侧壁，并且，左外侧壁与左内侧壁平行，右外侧壁与右内侧壁平行，后外侧壁、后内侧壁、左前壁44以及右前壁45彼此平行。

从外侧壁42、内侧壁43、左前壁44和右前壁45的下表面向上方凹入形成有连续的阶梯面46，从而由外侧壁42、内侧壁43、左前壁44和右前壁45的上表面和阶梯面46构成包围中空部41的焊接阶梯部，也就是说，在盖板40上形成有包围中空部41的焊接阶梯部。

并且，在外侧壁42和左前壁44相连接处形成有倾斜连接壁47，该倾斜连接壁47的下表面为与阶梯面46处于同一平面的水平面。在外侧壁42和右前壁45相连接处形成有倾斜连接壁48，该倾斜连接壁48的下表面为与阶梯面46处于同一平面的水平面。

下面，对光电传感器1的组装进行说明。

首先，将基板20以使基板20上的多个通孔分别与多个凸台16分别对应的方式配置在支架10中，并用螺钉穿过通孔螺入形成在凸台16上的内螺纹孔内，从而将基板20固定在支架10上。由此，基板20呈水平状。

接着，以通过盖板40的阶梯面46支撑光学模块30的上表面的边缘部的方式将光学模块30配置在盖板40上，然后在阶梯面46处，在除了表示部315和表示部325的整周上，对光学模块30与盖板40进行超声波焊接，从而使得光学模块30与盖板40在大致整周上熔融而形成如图7所示的焊线L。然后，以通过支架10的阶梯面19支撑光学模块30的下表面的边缘部的方式将与盖板40结合了的光学模块30安装在固定有基板20的支架10上，并在在阶梯面19处，在除了表示部315和表示部325的整周上，对光学模块30与支架10进行超声波焊接，从而使得光学模块30与支架10在大致整周上熔融进而形成如图7所示的焊线L’。

由于盖板40和支架10均采用ABS树脂，光学模块30采用PMMA树脂，因此通过对光学模块30与支架10以及盖板40进行超声波焊接，能够使光学模块30与支架10以及盖板40之间的密封等级达到IP67，这样能够防止灰尘、水蒸气等进入到光学模块30与支架10以及盖板40之间，从而提高光电传感器1的可靠性。

下面，对光电传感器1中的光线的传播路径进行说明。

如图6中的箭头所示，向光电传感器1通电时，从红外光二极管23发出的光线大致垂直地从等腰直角棱镜311的入射面入射至等腰直角棱镜311内，并在等腰直角棱镜311的反射面发生全反射而使光线的方向发生改变，被改变了方向的光线从等腰直角棱镜311的出射面射出。从该出射面射出的光线在空气中进行传播。在此，由于来自红外光二极管23的光线虽然具有高指向性，但仍会在某种程度上发散，所以经由等腰直角棱镜311朝向柱面镜312的柱面射出的检测光也为发散光，该发散的检测光经由柱面折射，经折射之后的光线彼此大致平行地射向全反射棱镜313的反射面。全反射棱镜313的反射面使这些大致平行的光线发生全反射，经反射之后的光线从投光窗314大致平行的射出。

接着，在投光窗314与受光窗324之间没有物体遮挡的情况下，从投光窗314大致平行的射出的光线垂直地入射至受光窗324，之后入射来的光线在全反射棱镜323的反射面处发生全反射，经反射后的光线向柱面镜322的柱面射出。大致平行的光线经柱面镜322的柱面折射成更加汇聚的光线，并从等腰直角棱镜321的入射面入射到等腰直角棱镜321内。在等腰直角棱镜321的反射面发生全反射之后，从出射面即朝向受光二极管24射出。

这样，受光二极管24检测到来自红外光二极管23的光线，此时光电传感器1判断为没有检测到物体。

与此相对地，若在投光窗314与受光窗324之间具有物体的情况下，则来自投光窗314的光线不能入射至受光窗324，由此，受光二极管24检测不到来自红外光二极管23的光线，此时光电传感器1判断为检测到物体。

并且，与此同时，在向光电传感器1通电时，基板20上的发光二极管21和发光二极管22都发光。来自发光二极管21的光线从表示用全反射棱镜316的入射面入射到表示用全反射棱镜316，并且在表示用全反射棱镜316的反射面发生全反射，从而改变光线的方向，使光线入射至表示部315，从而表示部315发光。同样地，在向光电传感器1通电时，来自发光二极管22的光线从表示用全反射棱镜326的入射面入射到表示用全反射棱镜326，并且在表示用全反射棱镜326的反射面发生全反射，从而改变光线的方向，使光线入射至表示部325，从而表示部325发光。

在上述实施方式中，例示了光电传感器整体呈U字型的结构，但不限于此，可以光电传感器的整体形状可以是任意的，只要投光窗与受光窗彼此平行并且能够将来自检测用发光二极管的检测光线传递至受光二极管即可。

在上述实施方式中，作为发光侧第一反射构件例示了等腰直角棱镜的情况，但不此案与此，只要能够使来自发光元件的光线的方向改变并向下一光学元件传播即可。

在上述实施方式中，例示了具有柱面镜312和柱面镜322的结构。在这种结构中，由于来自检测用发光元件的检测光线会存在一定程度的发散，因此能够通过投光侧柱面镜对发散的检测光线进行折射，使得经过折射后的检测光线彼此大致平行，能够通过受光侧柱面镜使检测光线汇聚。但是，并不限于此，可以不具有柱面镜312和柱面镜322，而使来自投光侧等腰直角棱镜的检测光线入射至投光侧全反射棱镜，来自受光侧第二反射构件的检测光线入射至受光侧第一反射构件。

在上述实施方式中，例示了投光侧等腰直角棱镜、透光侧全反射棱镜以及受光侧等腰直角棱镜、受光侧全反射棱镜对光线进行全反射的情况，但是不限于此，主要能够反射光线即可，而不限定于全反射。

在上述实施方式中，例示了通过超声波焊机来使光学模块和盖板以及支架相结合的情况，但是不限于此，只要是能够使光学模块和盖板以及支架相结合的焊接方法即可。

Claims (12)

1.一种光电传感器，具有相向配置的支架以及盖板，且在所述支架以及所述盖板之间形成有配置空间，在所述配置空间内配置有检测用发光元件以及检测用受光元件，并且以表面从所述支架和/或所述盖板的表面露出的方式配置有投光窗相向，以表面从所述支架和/或所述盖板的表面露出的方式配置有受光窗，并且所述投光窗与所述受光窗相向，来自所述检测用发光元件的检测光线能够经由所述投光窗以及所述受光窗传递至所述检测用受光元件，该光电传感器的特征在于，

在所述配置空间内还具有用于传递所述检测光线的光学模块，在该光学模块上一体形成有多个光学元件，

所述投光窗以及所述受光窗是所述光学模块的一部分。

2.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，

所述光学模块形成为平板状，

所述光学模块的一主面的周缘部由同一面形成，所述一主面的周缘部和所述盖板被无中断地焊接，

所述光学模块的另一主面的周缘部由同一面形成，所述另一主面的周缘部和所述支架被无中断地焊接。

3.如权利要求2所述的光电传感器，其特征在于，

所述支架具有上方开口的支架中空部，在所述支架上形成有包围所述支架中空部且用于进行焊接的支架焊接阶梯部，

所述盖板具有下方开口的盖板中空部，在所述盖板上形成有包围所述盖板中空部且用于进行焊接的盖板焊接阶梯部，

所述支架中空部和所述盖板中空部构成所述配置空间。

4.如权利要求3所述的光电传感器，其特征在于，所述焊接为超声波焊接。

5.如权利要求1～4中任一项所述的光电传感器，其特征在于，还具有平板状的基板，所述基板以与所述光学模块平行的方式安装在所述配置空间内，在所述基板上安装有所述检查用发光元件以及所述检查用受光元件。

6.如权利要求1～4中任一项所述的光电传感器，其特征在于，

所述多个光学元件包括：

发光侧第一反射构件，位于与所述检测用发光元件相向的位置，能够对光线进行反射，

发光侧第二反射构件，在所述检测光线的传播路径上位于所述发光侧第一反射构件的下游侧，能够对光线进行反射，

受光侧第二反射构件，在所述检测光线的传播路径上位于所述发光侧第二反射构件的下游侧，能够对光线进行反射，

受光侧第一反射构件，位于与所述受光元件相向的位置，能够对光线进行反射；

所述投光窗是所述发光侧第二反射构件的出射面，所述受光窗是受光侧第二反射构件的入射面。

7.如权利要求5所述的光电传感器，其特征在于，

所述多个光学元件包括：

发光侧第一反射构件，位于与所述检测用发光元件相向的位置，能够对光线进行反射，

发光侧第二反射构件，在所述检测光线的传播路径上位于所述发光侧第一反射构件的下游侧，能够对光线进行反射，

受光侧第二反射构件，在所述检测光线的传播路径上位于所述发光侧第二反射构件的下游侧，能够对光线进行反射，

受光侧第一反射构件，位于与所述受光元件相向的位置，能够对光线进行反射；

所述投光窗是所述发光侧第二反射构件的出射面，所述受光窗是受光侧第二反射构件的入射面。

8.如权利要求6所述的光电传感器，其特征在于，

所述多个光学元件还包括：

发光侧柱面镜，在所述检测光线的传播路径上位于所述发光侧第一反射构件与所述发光侧第二反射构件之间，能够使来自所述发光侧第一反射构件的光线形成为平行光，

受光侧柱面镜，在所述检测光线的传播路径上位于所述受光侧第一反射构件与所述受光侧第二反射构件之间，能够使来自所述受光侧第二反射构件的光线汇聚。

9.如权利要求7所述的光电传感器，其特征在于，

所述多个光学元件还包括：

发光侧柱面镜，在所述检测光线的传播路径上位于所述发光侧第一反射构件与所述发光侧第二反射构件之间，能够使来自所述发光侧第一反射构件的光线形成为平行光，

受光侧柱面镜，在所述检测光线的传播路径上位于所述受光侧第一反射构件与所述受光侧第二反射构件之间，能够使来自所述受光侧第二反射构件的光线汇聚。

10.如权利要求1～4、7～9中任一项所述的光电传感器，其特征在于，所述投光窗以及所述受光窗各自的从所述支架和/或所述盖板的表面露出的面分别形成为在上下方向上短的细长形状。

11.如权利要求5所述的光电传感器，其特征在于，所述投光窗以及所述受光窗各自的从所述支架和/或所述盖板的表面露出的面分别形成为在上下方向上短的细长形状。

12.如权利要求6所述的光电传感器，其特征在于，所述投光窗以及所述受光窗各自的从所述支架和/或所述盖板的表面露出的面分别形成为在上下方向上短的细长形状。