201105922 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種光學感應裝置,特別是指一種 具有南感應靈敏度之光學感應裝置。 【先前技術】 在曰常生活中,為了掌握物件的傾斜角度或位移 • 情況,通常會利用到各種感應器,而且這些感應器通 常包含水平位移感應功能、垂直位移感應功能或傾角 感應功能。在實務運用上,這些感應器通常會運用到 許多感應技術,諸如光學感應技術、聲波感應技術或 電學感應技術等。其中,由於光學感應技術具有感應 速度快的優點,故逐漸被應用於製作高靈敏度之感應 用途。 在此前提下,以下將列舉兩種較具代表性的習知 光學感應技術加以具體說明。請參閱第一圖至第三 • 圖,第一圖係顯示在一第一習知實施例之一光學感應 裝置中,第二殼體自第一殼體分解後之立體示意圖; 第二圖係顯示當第一圖中之第二殼體組合於第一殼 體後,沿A-A視角之剖視圖;第三圖係顯示在第一習 知實施例中,發光元件、遮蔽元件、遮蔽區域與光學 感應元件間之相對位置關係。 如第一圖與第二圖所示,一光學感應裝置1包含 一殼體10,且殼體10係由一第一殼體11與一第二殼 體12組合而成。同時,光學感應裝置1更包含一發 光元件13、二組光學感應元件14、14a與一遮蔽元件 201105922 15。 第一殼體11與一第二殼體12係彼此組合而在其 内部形成一黑體條件空間BBS0 ;換以言之,殼體10 内部係具有上述之黑體條件空間BBS0。在本說明書 中,黑體條件空間係泛指不受外界光線干擾的封閉空 間。光學感應元件14與14a係設置在10殼體之第一 殼體11内之底部。遮蔽元件15係可移動地設置在黑 體條件空間BBS0,為一實質圓柱狀結構,且該實質 圓柱狀結構具有一第一半徑R0。同時,遮蔽元件15 具有二端面151與152。端面151係與殼體10之第一 殼體Π相接觸,端面152係與殼體10之第二殼體12 相接觸;其中,端面151與第一殼體11相接觸之接 觸面積CA0為π·Ι102。 在利用光學感應裝置1感應一待感應物件(未顯 示)之傾角或位移時,可將光學感應裝置1設置於待 感應物件,並可使發光元件13朝向黑體條件空間 BBS0投射出一光束LB0。光束LB0係在黑體條件空 間BBS0中,經由第一殼體11、第二殼體12或遮蔽 元件15進行多次反射,使黑體條件空間BBS0被光 束LB0所照亮。 如第三圖所示,當待感應物件沿一第一方向D0 移動或揚升時,遮蔽元件15會受一慣性力或重力作 用,當慣性力或重力沿第一殼體11所在平面之分量 大於遮蔽元件15之端面151與第一殼體11間之摩擦 力時,遮蔽元件15就會沿一與第一方向D0相反之第 二方向D0’移動。 當遮蔽元件.15在黑體條件空間BBS0中移動到 一遮蔽區域SR0時,光學感應元件14係被遮蔽元件 201105922 靡遮^此時’由於該另—遮蔽區域SRG,中,光 並未被遮蔽7^15所遮蔽,·因此 件可以感應到光束ωο,並據以傳出 時;當遮蔽元件15離開遮蔽區域sr〇 就不會遮蔽元件15所遮蔽;此 以傳件14也可以感應到光束刷’並據 S閱”其係顯示在—第二習知
遮蔽元件、遮蔽區域與光學感應元件 相對位置關係。如第四圖所示,在與 =中’係以另-光學感應裝置la取代上述之光二^ 在光學感應裝置1&中,係以第—殼體予ifa 取代上述之第一殼體u,並以 ;目2配合之第二殼體(未顯示)取代上述以二 第一叙體lla與第二殼體係彼此組合而在其内部 二更:1„牛㈣BBSa0。同時,光學感應裝置 已3 —么光70件13a、二組光學感應元件14b、
St上b述Ϊ气蔽元件15,且光元件13卜光學感應 m與上述之遮蔽元件15間之相對位置關5 第四圖所示。由於在第二習知實施例中,各元件 不再ΚΐΪ與第一習知實施例相同或相似,以下則 舉凡在所屬技術領域中具有通常知識者皆能理 在以上所列舉的習知技術中,由於端面Η〗盥 「,體11相接觸之接觸面積CAO為pro2 ;因此:在 元件15與第一殼體u間會存在較大之摩擦力。 在這樣的情況下,當光學感應裝置1設置於上述之待 $應物件,且待感應物件的位移加速度或傾角較小 日守,上述之慣性力或重力將無法克服遮蔽元件15與 201105922 第一殼體11間之摩擦力而使遮蔽元件15相對於第一 殼體11移動。換以言之,光學感應裝置1將無法反 應待感應物件的位移或傾角的微幅變化,亦即光學感 應裝置1對位移或傾角變化的感應靈敏度將會變得較 差。 【發明内容】 本發明所欲解決之技術問題與目的: 有鑒於習知技術所提供之光學感應裝置普遍存 9 在對位移加速度或傾角變化的感應靈敏度將會變得 較差之問題;緣此,本發明之主要目的在於提供一種 光學感應裝置,其係利用減少遮蔽元件與殼體間之接 觸面積以減小遮蔽元件與殼體間之摩擦力。 本發明解決問題之技術手段: 本發明為解決習知技術之問題,所採用之技術手 段係提供一種光學感應裝置,該光學感應裝置包含一 • 殼體、至少一發光元件、至少一光學感應元件與一遮 蔽元件。殼體内部具有一黑體條件空間,且發光元件 係朝向黑體條件空間投射出一光束。光學感應元件係 設置在殼體,並鄰接於黑體條件空間。遮蔽元件係可 移動地設置在該黑體條件空間中,並具有至少一端 面,且端面係與殼體相接觸,並且開設至少一凹槽。 當遮蔽元件移動到黑體條件空間中之至少一遮蔽區 域時,光學感應元件係被遮蔽元件所遮蔽;當遮蔽元 件離開遮蔽區域時,光學感應元件係感應光束,據以 傳出一感應信號。 201105922 在本發明較佳實施例中,發光元件可為一發光二 極體(Light Emitting Diode; LED);光學感應元件可 為光電晶體(Photo Transistor)或光二極體(Photo Diode);殼體可由一第一殼體與一第二殼體所組合而 成;遮蔽元件可為一實質圓柱結構;且凹槽可為一柱 狀凹槽、一錐狀凹槽、一杯狀凹槽或一凹面凹槽。 本發明對照先前技術之功效: 相較於習知技術所提供之光學感應裝置,由於在 • 本發明所提供之光學感應裝置中,係在遮蔽元件之至 少一與殼體相接觸之端面開設至少一凹槽;因此,可 有效減少遮蔽元件與殼體間之接觸面積,藉以減小遮 蔽元件與殼體間之摩擦力。更重要的是,由於遮蔽元 件與殼體間之摩擦力較小的緣故,故可大幅提升光學 感應裝置對位移或傾角變化的感應靈敏度。 本發明所採用的具體實施例,將藉由以下之實施 例及圖式作進一步之說明。 * 【實施方式】 由於本發明所提供之光學感應裝置可廣泛運用 於感應各種待感應物件的位移或傾角,特別是應用於 感應待感應物件的傾角,而且相關之組合實施方式更 是不勝枚舉,故在此不再——贅述,僅列舉其中五個 較佳實施例加以具體說明。 請參閱第五圖至第七圖,第五圖係顯示在本發明 第一實施例之光學感應裝置中,第二殼體自第一殼體 分解後之立體示意圖;第六圖係顯示當第五圖中之第 二殼體組合於第一殼體後,沿B-B視角之剖視圖;第 201105922 七圖係顯示在本發明第一實施例中,發光元件、遮蔽 元件、遮蔽區域與光學感應元件間之相對位置關係。 如第五圖與第六圖所示,一光學感應裝置2包含一殼 體20,且殼體20係由一第一殼體21與一第二殼體 22組合而成。同時,光學感應裝置2更包含一發光元 件23、二組光學感應元件24、24a與一遮蔽元件25。 第一殼體21與一第二殼體2 2係彼此組合而在其 内部形成一黑體條件空間BBS1 ;換以言之,殼體20 内部係具有上述之黑體條件空間BBS1。光學感應元 件24與24a係設置在20殼體之第一殼體21内之底 部,並且鄰接於黑體條件空間BBS1。遮蔽元件25係 可移動地設置在黑體條件空間BBS1,為一實質圓柱 狀結構,且該實質圓柱狀結構具有與習知技術所述之 遮蔽元件15相同之第一半徑R0。同時,遮蔽元件25 具有二端面251與252。端面251係與殼體20之第一 殼體21相接觸,端面252係與殼體20之第二殼體22 相接觸。此外,端面251係開設一柱狀凹槽253,端 面252係開設另一柱狀凹槽254。 在本實施例中,柱狀凹槽253與254係特別指圓 柱狀凹槽;發光元件23可為發光二極體(Light Emitting Diode; LED );且光學感應元件24與24a可 為光電晶體(Photo Transistor)或光二極體(Photo Diode)。 由第五圖可知,端面251與第一殼體21相接觸 之區域係為環狀區域,且該環狀區域之外半徑係為上 述之第一半徑R0,該環狀區域之内半徑則為一小於 第一半徑R0之第二半徑R1。在此前提下,端面251 與第一殼體21相接觸之接觸面積CA1為π·(ΙΙ()2-Ι112)。 201105922 一在利用光學感應裝置2感應一待感應物件(未顯 之傾角或位移時’可將光學感應裝置2設置於待 件/並可使發光元件23朝向黑體條件空間 η i光束Lm。光束lbi係在黑體條件空 間,BS1中’經由第一殼體21、第二殼體22或遮蔽 進行至少一次反射,使黑體條件空間 被光束LB 1所照亮。 如第七圖所示,當待感應物件沿一第一方向Di J動J揚升時,遮蔽元件25會受-慣性力或重力作 用,、虽,性力或重力沿第一殼體21所在平面之分 士^遮蔽元件25之端面25丨與第一殼體2 ^犄’遮蔽元件25就會沿一與第一方向m相反 一方向D1’移動。 當遮蔽元件25在黑體條件空間BBS1中 二t ^區域S R ^時,光學感應元件2 4係被遮蔽元^ 日士所局^或完全遮蔽’據以傳送出一弱感應信號。同 了另一遮蔽區域SRPt,光學感應元件24a Ϊ未ΐί蔽兀件25所遮蔽;因此,光學感應元件24a 應到光束LB1據以傳出一感應信號’且感應传 =為-強感應信號’其係表示光學感應元件n 強度比光學感應元件24感應到i 之強度為強。此外,當遮蔽元件25離 敝區域SR1時,光學感應元件24就 *、·、 所遮蔽;此時,光學感應元件24:不可 LB1,並據以傳送出強感應信號。 …光束 巧務運用層面上’上述之強/弱感應信號不僅 可以用來待錢物件驗移或傾肖, 信號來對待感應物件或其他系統進二》 控制或其他一般性控制,譬如:可利用控制信號控制 201105922 待感應物件的位移或傾角;抑或利用控制信號控制其 他的工作系統。 請參閱第八圖,其係顯示本發明第二實施例之遮 蔽元件結構示意圖。如第八圖所示,在本發明第二實 施例中,係以另一遮蔽元件25a取代第一實施例中所 述之遮蔽元件25。遮蔽元件25a具有二端面251a與 252a。與第一實施例中所述之遮蔽元件25不同的是, 在端面251a係開設一錐狀凹槽253a,端面252a係開 設另一錐狀凹槽254a。在本實施例中,錐狀凹槽253a 與254a係特別指圓錐狀凹槽。 請參閱第九圖,其係顯示本發明第三實施例之遮 蔽元件結構示意圖。如第九圖所示,在本發明第三實 施例中,係以另一遮蔽元件25b取代第一實施例中所 述之遮蔽元件25。遮蔽元件25b具有二端面251b與 252b。與第一實施例中所述之遮蔽元件25不同的是, 在端面251b係開設一杯狀凹槽253b,端面252b係開 設另一杯狀凹槽254b。 請參閱第十圖,其係顯示本發明第四實施例之遮 蔽元件結構示意圖。如第十圖所示,在本發明第四實 施例中,係以另一遮蔽元件25c取代第一實施例中所 述之遮蔽元件25。遮蔽元件25c具有二端面251c與 252c。與第一實施例中所述之遮蔽元件25不同的是, 在端面251c係開設一曲面凹槽253c,端面252c係開 設另一曲面凹槽254c。 請繼續參閱第十一圖與第十二圖,第十一圖係顯 示在本發明第五實施例之光學感應裝置中,第二殼體 與遮蔽元件自第一殼體分解後之立體示意圖;第十二 圖係顯示在本發明第五實施例中,將遮蔽元件設置於 201105922 黑體條件空間後之立體示意圖。 如第十一圖與第十二圖所示,一光學感應裝置3 包含一殼體30,殼體30係由一第一殼體31與一第二 殼體32組合而成。同時,光學感應裝置3更包含一 發光元件33、三組光學感應元件34、34a與一遮蔽元 件35。光學感應裝置3與上述光學感應裝置2之主要 不同處在於殼體30具有一方形外觀,且内部具有一 近似菱形之黑體條件空間BBS2。除此之外,發光元 件33、光學感應元件34與34a係鄰近於黑體條件空 間BBS2的三個角落。除了以上差異之外,在本發明 第五實施例中,各元件之作用原理係與本發明第一實 施例相同或相似,以下則不再予以贅述。 舉凡在所屬技術領域中具有通常知識者皆能理 解,由於在上述本發明第一實施例中,端面251與第 一殼體21相接觸之接觸面積CA1為;t.(ro2-ri2);因 此,相較於習知技術中所述接觸面積CA0為;r · R02, 接觸面積CA1明顯較接觸面積CA0小,致使遮蔽元 件25與第一殼體21間的摩擦力小於遮蔽元件15與 第一殼體11間的摩擦力。如此一來,即便待感應物 件的位移或傾角較小,亦足以克服遮蔽元件25與第 一殼體21間之摩擦力而使遮蔽元件25相對於第一殼 體21移動。換以言之,光學感應裝置2將可有效反 應待感應物件的位移加速度或傾角的微幅變化,亦即 光學感應裝置2對位移或傾角變化的感應靈敏度將可 獲得有效的提升。 舉凡在所屬技術領域中具有通常知識者更能理 解,由於端面251與第一殼體21相接觸之接觸面積 CA1為;t,(ro2-ri2)係於遮蔽元件25與第一殼體21間 之摩擦力息息相關;因此,在第一半徑R0為一固定 201105922 値時,可以藉由調整第二半徑R1而調整接觸面積 CA1,據以調整光學感應裝置2對位移或傾角變化的 感應靈敏度。 藉由上述之本發明實施例可知,本發明確具產業 上之利用價值。惟以上之實施例說明,僅為本發明之 較佳實施例說明,舉凡所屬技術領域中具有通常知識 者當可依據本發明之上述實施例說明而作其它種種 之改良及變化。然而這些依據本發明實施例所作的種 種改良及變化,當仍屬於本發明之發明精神及界定之 φ 專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖係顯示在一第一習知實施例之一光學感應裝 置中,第二殼體自第一殼體分解後之立體示意 圖; 第二圖係顯示當第一圖中之第二殼體組合於第一殼 體後,沿A-A視角之剖視圖; • 第三圖係顯示在第一習知實施例中,發光元件、遮蔽 元件、遮蔽區域與光學感應元件間之相對位置 關係; 第四圖係顯示在一第二習知實施例中,發光元件、遮 蔽元件、遮蔽區域與光學感應元件間之相對位 置關係; 第五圖係顯示在本發明第一實施例之光學感應裝置 中,第二殼體自第一殼體分解後之立體示意 圖, 12 201105922 第六圖係顯示當第七圖中之第二殼體組合於第一殼 體後,沿B-B視角之剖視圖; 第七圖係顯示在本發明第一實施例中,發光元件、遮 蔽元件、遮蔽區域與光學感應元件間之相對位 置關係; 第八圖係顯示本發明第二實施例之遮蔽元件結構示 意圖; 第九圖係顯示本發明第三實施例之遮蔽元件結構示 •意圖; 第十圖係顯示本發明第四實施例之遮蔽元件結構示 意圖; 第十一圖係顯示在本發明第五實施例之光學感應裝 置中,第二殼體與遮蔽元件自第一殼體分解後 之立體示意圖;以及 第十二圖係顯示在本發明第五實施例中,將遮蔽元件 φ 設置於黑體條件空間後之立體示意圖。 【主要元件符號說明】 光學感應裝置 殼體 第一殼體 第二殼體 發光元件 1〜lc 10 11 〜11c 12 13〜13c 13 201105922 14〜14h 光學感應元件 15 遮蔽元件 151 、 152 端面 2 光學感應裝置 20 殼體 21 第一殼體 22 第二殼體 23 發光元件 24、24a 光學感應元件 25〜25c 遮蔽元件 251 〜251c、252〜252c 端面 253 ' 254 柱狀凹槽 253a ' 254a 錐狀凹槽 253b ' 254b 杯狀凹槽 253c ' 254c 曲面凹槽 3 光學感應裝置 30 殼體 31 第一殼體 32 第二殼體 33 發光元件 34、34a 光學感應元件 35 遮蔽元件 14 201105922 LBO、LBl BBSO、BBSaO BBS1 > BBS2 SRO、SRO, SRI、SRI, CAO、CA1
RO R1 光束 黑體條件空間 黑體條件空間 遮蔽區域 遮蔽區域 接觸面積 第一半徑 第二半徑
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