CN211740241U - 非可见光传感器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种非可见光传感器，所述非可见光传感器包括：电路基板；检测光源，所述检测光源设置在所述电路基板上并且发射不可见光；检测透镜，所述检测透镜设置在所述检测光源的投光方向上；指示光源，所述指示光源设置在所述电路基板上并且发射可见光；以及指示光透镜，所述指示光透镜设置在所述指示光源的发光方向上；其中，所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴倾斜。根据本申请实施例，追加了与非可见光的检测光轴倾斜的可见光指示光轴，指示光斑覆盖检测范围内的检测光斑，由此，用户可以根据指示光斑直观的判断检测光斑的位置，提升了用户可操作检出范围，降低了操作难度，减少了安装工时，降低了产品应用上的成本。

Description

非可见光传感器

技术领域

本申请涉及传感器的技术领域。

背景技术

普通光电传感器的投光光源分为可见光光源和非可见光光源两种。对于非可见光光源产品，例如红外投光光源产品，产品检出机理为TOF(Time of flight，飞行时间)原理，由于小型TOF IC技术的限制，投入市场的投受光集成化IC全部为红外投光光源产品；因此，现有的TOF产品均为不可见投光光斑产品，这类产品的投光不可见并且无指示光斑辅助，用户进行光轴调整时非常不便利。

此外，由于无法直观的判断投光光斑是否照射在了被测物体上，而只能通过动作指示灯判断，对作业者要求非常高，需要熟悉产品的动作原理，普通工人没有办法实施调整安装。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请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申请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。

实用新型内容

发明人发现，现有的光电传感器产品，投光光斑不可见，安装调试时无法直观判断光轴是否对准被测检出体，需要具备光电传感器产品知识的技术人员，根据动作指示灯的变化判断投光光轴是否对准检出体，对操作工人来说存在很大的技术挑战。

为了解决上述问题或其他类似问题，本申请实施例提供了一种非可见光传感器。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种非可见光传感器，所述非可见光传感器包括：

电路基板；

检测光源，所述检测光源设置在所述电路基板上并且发射不可见光；

检测透镜，所述检测透镜设置在所述检测光源的投光方向上；

指示光源，所述指示光源设置在所述电路基板上并且发射可见光；以及

指示光透镜，所述指示光透镜设置在所述指示光源的发光方向上；

其中，所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴倾斜。

在一些实施例中，所述非可见光传感器还包括：

受光光源，所述受光光源设置在所述电路基板上并且接收所述检测光源发射的经检出物反射的反射光；以及

受光透镜，所述受光透镜设置在所述受光光源的受光方向上。

在一些实施例中，所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴的倾斜角度α由所述检测透镜和所述指示光透镜的中心距d_lens，预定义的最近检出位置L1，以及所述预定义的最近检出位置处的所述检测光源的检测光斑和所述指示光源的指示光斑的中心距d_spot确定。

在一些实施例中，所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴的倾斜角度α由以下公式确定：

α＝atan((d_lens-d_spot)/L1)；

其中，d_lens为所述检测透镜和所述指示光透镜的中心距，d_spot为预定义的最近检出位置处的所述检测光源的检测光斑和所述指示光源的指示光斑的中心距，L1为所述预定义的最近检出位置。

在一些实施例中，所述指示光源和所述检测光源的中心距d_led由所述预定义的最近检出位置L1，所述检测透镜和所述检测光源之间的距离l，所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴的倾斜角度α，以及所述预定义的最近检出位置处的所述检测光源的检测光斑和所述指示光源的指示光斑的中心距d_spot确定。

在一些实施例中，所述指示光源和所述检测光源的中心距d_led由以下公式确定：

d_led＝(L1+l)×tanα+d_spot；

其中，L1为所述预定义的最近检出位置，l为检测透镜和检测光源之间的距离，α为所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴的倾斜角度，d_spot为预定义的最近检出位置处的所述检测光源的检测光斑和所述指示光源的指示光斑的中心距。

在一些实施例中，在所述非可见光传感器的检测范围内，所述指示光源的指示光斑覆盖所述检测光源的检测光斑。

在一些实施例中，所述非可见光传感器的检测范围为50mm～900mm，所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴的倾斜角度小于或等于2度。

在一些实施例中，所述非可见光传感器的检测范围为50mm～900mm，在预定义的最近检出位置50mm处，所述检测光源的检测光斑的直径为4mm，所述指示光源的指示光斑的直径为9mm，所述检测光斑和所述指示光斑的中心距为2.5mm，所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴的倾斜角度为1.8度。

在一些实施例中，所述非可见光传感器为红外光传感器、光电传感器、光纤传感器、激光位移传感器、飞行时间(TOF)位移传感器。

本申请实施例的有益效果之一在于：根据本申请实施例，追加了与非可见光的检测光轴倾斜的可见光指示光轴，指示光斑覆盖检测范围内的检测光斑，由此，用户可以根据指示光斑直观的判断检测光斑的位置，提升了用户可操作检出范围，降低了操作难度，减少了安装工时，降低了产品应用上的成本。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因此而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请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/包含”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申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它的附图。在附图中：

图1a是本申请实施例的非可见光传感器的一个示例的外观示意图；

图1b是图1a所示的非可见光传感器的内部构造示意图；

图2是图1b所示的非可见光传感器的局部放大示意图；

图3是指示光轴相对于检测光轴平行的一个示意图；

图4是指示光轴相对于检测光轴倾斜的一个示意图；

图5是0～80mm光路和0～900mm光路的一个示意图；

图6是0～80mm光路和0～900mm光路的一个具体示例的示意图。

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理的部分实施方式，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权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

在本申请实施例中，此外，术语“所述”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……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，术语“由……确定”应理解为“至少部分由……确定”，除非上下文另外明确指出。

下面结合附图对本申请实施例进行说明。

本申请实施例提供一种非可见光传感器，该非可见光传感器例如为红外光传感器、光电传感器、光纤传感器、激光位移传感器、飞行时间(TOF，Time of Flight)位移传感器等。

图1a是本申请实施例的非可见光传感器的一个示例的外观示意图，图1b是图1a所示的非可见光传感器的内部构造示意图，图2是图1b所示的非可见光传感器的局部放大示意图。

如图1b和图2所示，本申请实施例的非可见光传感器包括：电路基板10；设置在电路基板10上并且发射不可见光的检测光源20；设置在检测光源20的投光方向上的检测透镜30；设置在电路基板10上并且发射可见光的指示光源40；以及设置在指示光源40的发光方向上的指示光透镜50。在本申请实施例中，如图2所示，指示光源40的指示光轴S2相对于检测光源20的检测光轴S1倾斜。

根据本申请实施例，追加了与非可见光的检测光轴S1倾斜的可见光指示光轴S2，指示光斑覆盖检测范围内的检测光斑，由此，用户可以根据指示光斑直观的判断检测光斑的位置，提升了用户可操作检出范围，降低了操作难度，减少了安装工时，降低了产品应用上的成本。

图3是指示光轴S2与检测光轴S1平行的一个示例的示意图，图4是指示光轴S2与检测光轴S1倾斜的一个示例的示意图，如图3和图4所示，相对于图3所示的指示光轴S2与检测光轴S1平行的情况，在图4所示的指示光轴S2与检测光轴S1倾斜的情况下，其最小检测指示距离从100mm减小到了50mm，由此实现了更近距离的检出物的检测指示。

在本申请实施例中，检测光源20作为投光光源使用，该非可见光传感器还包括受光光源(图中未示出)和受光透镜(图中未示出)。受光光源也设置在电路基板10上并且接收检测光源20发射的经检出物反射的反射光，受光透镜设置在受光光源的受光方向上。本申请对该受光光源的设置方式不做限制，例如，该受光光源可以独立于检测光源20设置，也可以与检测光源20集成设置，例如设置到同一个IC中，本申请不限于此。

在一些实施例中，在该非可见光传感器的检测范围内，指示光源40的指示光斑覆盖检测光源20的检测光斑。

图5是0～80mm光路和0～900mm光路的示意图，示出了该非可见光传感器的检测范围D1～D2，指示光源40和检测光源20的中心距d_led，检测透镜30和指示光透镜50的中心距d_lens，预定义的最近检出位置L1，以及预定义的最近检出位置处的检测光源20的检测光斑和指示光源40的指示光斑的中心距d_spot。

在图5的示例中，检出距离的范围(也即非可见光传感器的检测范围)是D1～D2，预定义的最近检出位置L1与上述检测范围中的D1重合，在预定义的最近检出位置L1处，检测光斑的直径为φj，指示光斑的直径为φz，两光斑的中心距离d_spot为：d_spot＝(φz-φj)/2，由此，在预定义的最近检出位置L1处，指示光斑下边缘能够和检测光斑下边缘相切，指示光斑能够完全覆盖检测光斑。

在一些实施例中，指示光源40的指示光轴S2相对于检测光源20的检测光轴S1的倾斜角度α由检测透镜30和指示光透镜50的中心距d_lens，预定义的最近检出位置L1，以及预定义的最近检出位置处的检测光源20的检测光斑和指示光源40的指示光斑的中心距d_spot确定。这里，预定义的最近检出位置L1可以是用户需求的最近检出位置，但本申请不限于此，预定义的最近检出位置L1也可以是根据其他原则或策略而定义的最近检出位置。并且，该预定义的最近检出位置L1可以和上述检出距离的范围D1～D2中的检出距离D1处重合，也可以不重合，本申请对此不做限制。

例如，指示光源40的指示光轴相对于检测光源20的检测光轴的倾斜角度α可以由以下公式(1)确定：

α＝atan((d_lens-d_spot)/L1)公式(1)

其中，d_lens为检测透镜30和指示光透镜50的中心距，d_spot为预定义的最近检出位置处的检测光源20的检测光斑和指示光源40的指示光斑的中心距，L1为预定义的最近检出位置。

由此，在预定义的最近检出位置L1固定的情况下，可以通过调整检测透镜30和指示光透镜50的中心距d_lens和/或L1处的两个光斑的中心距d_spot改变倾斜角度α，使得指示光源40的指示光斑从预定义的最近检出位置L1起覆盖检测光源20的检测光斑，由此，从预定义的最近检出位置L1起即可使指示光斑覆盖检测光斑，从而实现更近距离的检出物检测的指示。

以上只是举例说明，本申请不限于此，例如，在d_lens固定的情况下，也可以通过调整L1和/或L1处的d_spot改变倾斜角度α；或者，在L1处的d_spot固定的情况下，也可以通过调整L1和/或d_lens改变倾斜角度α，实现从预定义的最近检出位置L1起的检出物检测的指示。

在一些实施例中，指示光源40和检测光源20的中心距d_led由预定义的最近检出位置L1，检测透镜30和检测光源20之间的距离l，指示光源40的指示光轴S2相对于检测光源20的检测光轴S1的倾斜角度α，以及预定义的最近检出位置处的检测光源20的检测光斑和指示光源40的指示光斑的中心距d_spot确定。

例如，指示光源40和检测光源20的中心距d_led可以由以下公式(2)确定：

d_led＝(L1+l)×tanα+d_spot公式(2)

其中，L1为所述预定义的最近检出位置，l为检测光源20和检测透镜30之间的距离，α为指示光源40的指示光轴相对于检测光源20的检测光轴的倾斜角度，d_spot为预定义的最近检出位置处的检测光源20的检测光斑和指示光源40的指示光斑的中心距。

由此，在预定义的最近检出位置L1、检测透镜30和检测光源20之间的距离l以及L1处的两个光斑的中心距d_spot固定的情况下，基于指示光源40的指示光轴S2相对于检测光源20的检测光轴S1的倾斜角度α，可以确定指示光源40和检测光源20的中心距d_led，从而确定指示光源40和检测光源20的位置，使得指示光源40的指示光斑从预定义的最近检出位置L1起覆盖检测光源20的检测光斑，由此，从预定义的最近检出位置L1起即可使指示光斑覆盖检测光斑，从而实现更近距离的检出物检测的指示。

以上只是举例说明，本申请不限于此，例如，在l固定的情况下，也可以基于L1和/或α和/或L1处的d_spot确定d_led；或者，在L1处的d_spot固定的情况下，也可以基于L1和/或α和/或l确定d_led；或者，在α固定的情况下，也可以基于L1和/或L1处的d_spot和/或l确定d_led，实现从预定义的最近检出位置L1起的检出物检测的指示。

图6是0～80mm光路和0～900mm光路的一个具体示例的示意图。在图6中，D1＝50mm，D2＝900mm，L1＝50mm，d_led＝4.3mm，d_lens＝4.1mm，L1处的d_spot＝2.5mm，l＝6.2。

在一些实施例中，如图6所示，该非可见光传感器的预定义的检测范围为50mm～900mm，这里，预定义的检测范围可以是用户需求的检测范围，其中，50mm为用户需求的最近检出位置，900mm是用户需求的最远检出位置。指示光源40的指示光轴相对于检测光源20的检测光轴的倾斜角度小于或等于2度。由此，在50mm～900mm范围内，指示光源40的指示光斑能够覆盖检测光源20的检测光斑。

在一些实施例中，如图6所示，该非可见光传感器的预定义的检测范围为50mm～900mm，在预定义的最近检出位置50mm处，检测光源20的检测光斑的直径为4mm，指示光源40的指示光斑的直径为9mm，预定义的最近检出位置50mm处的检测光斑和指示光斑的中心距为2.5mm，指示光源40的指示光轴相对于检测光源20的检测光轴的倾斜角度为1.8度。

在图6的示例中，指示光源40的指示光轴相对于检测光源20的检测光轴的倾斜角度α可以由前述公式(1)计算获得，也即：

α＝atan((d_lens-d_spot)/L1)＝atan((4.1-2.5)/50)≈1.83°

在图6的示例中，指示光源40和检测光源20的中心距d_led可以由前述公式(2)计算获得，也即：

d_led＝(L1+l)×tanα+d_spot＝56.2×tan(1.8)+2.5≈4.3mm

由此，指示光轴S2和检测光轴S1可以在128mm处相交，即4.1/tan(1.83°)＝128mm；此外，在检出距离900mm时，两光斑中心距为24.7mm，(900-128)×tan(1.83°)＝24.7mm，并且，由于24.7mm+18mm＝42.7mm＜58mm，因此，指示光斑能够在900mm处覆盖检测光斑。其中，18mm为900mm处检测光斑的半径，58mm为900mm处指示光斑的半径。

在本申请实施例中，对指示光斑和检测光斑的形状不做限制，图5和图6中示出了圆形的指示光斑和检测光斑，根据需要，该指示光斑和检测光斑也可以是其他形状，例如正方形，或其他正多边形，或其他形状。

在一些实施例中，检出物的尺寸大于指示光斑的尺寸，由此对检出物的检测更加可靠，但本申请不限于此。

在本申请实施例中，对检测光源20和指示光源40的实现方式不做限制，检测光源20可以是任意的非可见光光源，例如LED、LD、TOF-IC等；指示光源40可以是任意的可见光光源，例如LED等。

在本申请实施例中，该非可见光传感器还可以包括处理器，该处理器例如为MPU，本申请实施例通过MPU驱动脉冲信号控制指示光源40发光，该指示光源例如为LED，由此可以在低消费状态下实现LED高亮度点灯。

以上仅对与本申请的非可见光传感器相关的构成做了说明，除了上述构成以外，该非可见光传感器还可以包括其他构成，例如容纳上述电路基板10、检测光源20、检测透镜30、指示光源40、指示光透镜50等的壳体，设置在电路基板10上的处理器、控制电路等，具体可以参考相关技术，在此不再赘述。

根据本申请实施例，追加了与非可见光的检测光轴倾斜的可见光指示光轴，指示光斑覆盖检测范围内的检测光斑，由此，用户可以根据指示光斑直观的判断检测光斑的位置，提升了用户可操作检出范围，降低了操作难度，减少了安装工时，降低了产品应用上的成本。

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精神和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)

1.一种非可见光传感器，其特征在于，所述非可见光传感器包括：

电路基板；

检测光源，所述检测光源设置在所述电路基板上并且发射不可见光；

检测透镜，所述检测透镜设置在所述检测光源的投光方向上；

指示光源，所述指示光源设置在所述电路基板上并且发射可见光；以及

指示光透镜，所述指示光透镜设置在所述指示光源的发光方向上；

其中，所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴倾斜。

2.根据权利要求1所述的非可见光传感器，其特征在于，所述非可见光传感器还包括：

受光光源，所述受光光源设置在所述电路基板上并且接收所述检测光源发射的经检出物反射的反射光；以及

受光透镜，所述受光透镜设置在所述受光光源的受光方向上。

3.根据权利要求1所述的非可见光传感器，其特征在于，所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴的倾斜角度α由所述检测透镜和所述指示光透镜的中心距d_lens，预定义的最近检出位置L1，以及所述预定义的最近检出位置处的所述检测光源的检测光斑和所述指示光源的指示光斑的中心距d_spot确定。

4.根据权利要求3所述的非可见光传感器，其特征在于，所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴的倾斜角度α由以下公式确定：

α＝atan((d_lens-d_spot)/L1)；

其中，d_lens为所述检测透镜和所述指示光透镜的中心距，d_spot为预定义的最近检出位置处的所述检测光源的检测光斑和所述指示光源的指示光斑的中心距，L1为所述预定义的最近检出位置。

5.根据权利要求1所述的非可见光传感器，其特征在于，所述指示光源和所述检测光源的中心距d_led由预定义的最近检出位置L1，所述检测透镜和所述检测光源之间的距离l，所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴的倾斜角度α，以及所述预定义的最近检出位置处的所述检测光源的检测光斑和所述指示光源的指示光斑的中心距d_spot确定。

6.根据权利要求5所述的非可见光传感器，其特征在于，所述指示光源和所述检测光源的中心距d_led由以下公式确定：

d_led＝(L1+l)×tanα+d_spot；

其中，L1为所述预定义的最近检出位置，l为检测透镜和检测光源之间的距离，α为所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴的倾斜角度，d_spot为预定义的最近检出位置处的所述检测光源的检测光斑和所述指示光源的指示光斑的中心距。

7.根据权利要求1所述的非可见光传感器，其特征在于，在所述非可见光传感器的检测范围内，所述指示光源的指示光斑覆盖所述检测光源的检测光斑。

8.根据权利要求7所述的非可见光传感器，其特征在于，所述非可见光传感器的检测范围为50mm～900mm，所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴的倾斜角度小于或等于2度。

9.根据权利要求8所述的非可见光传感器，其特征在于，所述非可见光传感器的检测范围为50mm～900mm，在预定义的最近检出位置50mm处，所述检测光源的检测光斑的直径为4mm，所述指示光源的指示光斑的直径为9mm，所述检测光斑和所述指示光斑的中心距为2.5mm，所述指示光源的指示光轴相对于所述检测光源的检测光轴的倾斜角度为1.8度。

10.根据权利要求1至9任一项所述的非可见光传感器，其特征在于，所述非可见光传感器为红外光传感器、光电传感器、光纤传感器、激光位移传感器、飞行时间位移传感器。

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