TW201305538A - 光電檢測器 - Google Patents
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Abstract
受光元件接收從投光元件投射的光，輸出受光信號。控制部根據從該受光元件輸出的受光信號來檢測工件的有無。投光元件投射在900nm以上的波長處具有峰值功率的近紅外光。該受光元件係與近紅外光對應的光電二極體。在該受光元件的前級設置有將波長為900nm以下的光去除的截止濾波器。
Description
本發明有關光電檢測器。
以往，已知有一種光電檢測器，其利用受光元件將從投光元件投射的光接收，根據從該受光元件輸出的受光信號來檢測光路上有無檢測物(例如，參照日本特開2005-285500號公報)。
在受光元件的前級設置有截止濾波器，該截止濾波器僅使從該投光元件投射的光之中的峰值波段的光通過，藉由該截止濾波器，在受光元件的前級將工廠內的螢光燈照明或太陽光等干擾光除去，所以能夠抑制因受光元件接收干擾光而引起的誤檢測。但是，為了藉由截止濾波器將波長處於投光元件的峰值波段以外的光除去，需要採用將比投光元件的峰值波長短的短波長側和比投光元件的峰值波長長的長波長側的波段除去的特殊的濾波器，導致成本增加。
本發明的目的在於，提供一種能夠抑制干擾光的影響且有助於低成本化的光電檢測器。
為了達到上述目的，依據本發明之一態樣，提供一種光電檢測器，以受光元件接收從投光元件投射的光，根據從該受光元件輸出之受光信號來檢測光路上之檢測物之有無，該投光元件投射在900nm以上的波長處具有峰值功率的近紅外光；該受光元件係與該近紅外光對應的光電二極體，在該光路上在該受光元件的前級設置有將波長為900nm以下的光除去的截止濾波器。
在上述態樣中，較佳為所述截止濾波器被一體設置在所述受光元件的受光面上。
在上述態樣中，較佳為所述截止濾波器是被蒸鍍在所述受光元件的受光面上。
根據此結構，由於截止濾波器被蒸鍍在受光元件的受光面上，所以能夠容易地將截止濾波器形成在受光元件的受光面上。
在上述方式中，較佳為所述受光元件被設置在受光器上，所述受光器包括：殼體，內部具有所述受光元件；透鏡部件，由透明部件構成，被設置在所述殼體的受光面側，使來自所述投光元件的光透過；以及對準光軸用的顯示燈，其被設置在所述殼體內，用於顯示所述投光元件和所述受光元件的光軸已對準。
在上述方式中，較佳為所述投光元件投射在900nm～1000nm範圍內的波長處具有峰值功率的近紅外光，所述受光元件是與所述近紅外光對應地具有接收波長在900nm～1000nm範圍內的光時靈敏度為最高的特性的光電二極體。
在上述方式中，較佳為所述投光元件投射在930nm～950nm範圍內的波長處具有峰值功率的近紅外光，所述受光元件是與所述近紅外光對應地具有接收波長在930nm～950nm範圍內的光時靈敏度為最高的特性的光電二極體。
根據本發明，投光元件投射在900nm以上的波長處具有峰值功率的近紅外光。受光元件是與該近紅外光對應的光電二極體。這種光電二極體由於在長波長區域(例如1050nm以上的波段)上的受光靈敏度較低(參見第二圖)，所以不設置用於除去長波長區域的光的濾波器，也能夠抑制由長波長區域的干擾光引起的誤檢測的發生。另一方面，短波長區域的干擾光(900nm以下的波長的光)被設置在受光元件的前級的截止濾波器除去，所以能夠抑制由短波長區域的干擾光引起的誤檢測的發生。由此，不設置特殊的濾波器，只採用由將投光元件的波長比峰值波長(即，受光元件的受光靈敏度的峰值波長)短的短波長側截止的截止濾波器構成的濾波器，就能夠實現低成本化，能夠抑制由短波長側和長波長側的干擾光引起的誤檢測的發生。
因此，根據本發明的光電檢測器，能夠抑制干擾光的影響，並有助於低成本化。
下面，依照圖式，說明本發明的一個實施方式的光電檢測器。
如第一圖所示，本實施方式的光電檢測器10具備投光器11、受光器12、以及用於控制投光器11和受光器12的控制部13。在投光器11的殼體11a內具備投光元件21。投光元件21使用正面發光式的950nm波長的LED。該投光元件21投射在950nm的波長處具有峰值功率的近紅外光R。
在受光器12的殼體12a內具備受光元件22。受光元件22使用用於接收與從投光元件21投射的近紅外光R對應的950nm波長的光的矽光電二極體。在殼體12a的受光面側設置有由透明部件構成的透鏡部件23。來自投光元件21的光透過透鏡部件23，入射到殼體12a內，被殼體12a內的受光元件22的受光面接收。另外，在受光器12的殼體12a內設置有用於光軸對準的顯示燈24。顯示燈24發出的光能夠通過受光器12的受光面側的透鏡部件23來目視確認。
在此，第二圖中繪示受光元件22所使用的矽光電二極體的分光靈敏度特性。如第二圖所示，該矽光電二極體的受光靈敏度根據所要接收的光的波長而不同，接收波長位於950nm附近的光的靈敏度最高，在第二圖的曲線圖中，峰值波長的受光靈敏度被設定為1(基準值)。在波長比受光靈敏度的峰值波長短的短波長側觀看時，所要接收的光的波長越短，受光靈敏度越低，波長為850nm時的光的受光靈敏度約為0.9，波長為750nm時的光的受光靈敏度的值接近0。另一方面，在波長比受光靈敏度的峰值波長長的長波長側觀看時，所要接收的光的波長越長，受光靈敏度越低，波長為1000nm時的光的受光靈敏度約為0.9，波長為1050nm時的光的受光靈敏度約為0.5，波長為1150nm時的光的受光靈敏度的值接近0。
受光元件22在具有上述特性的矽光電二極體的受光面上蒸鍍有截止濾波器22a。截止濾波器22a將波長為900nm以下的光除去。因此，受光元件22的受光面只接收波長比900nm長的光。
作為干擾光的一個例子，第三圖繪示太陽光的分光放射分佈特性。如第三圖所示，太陽光的光強度在可見光區域最高，在波長比可見光長的長波長區域側，波長為900nm以下的區域的光強度仍較高。在此，在本實施方式的受光元件22的受光面上設置有將波長為900nm以下的光除去的截止濾波器22a，所以太陽光之中的、光強度高而容易引起誤檢測的波長為900nm以下的光被截止濾波器22a除去，而不被受光元件22接收。
另一方面，在太陽光中，波長大於900nm的長波長區域中的光強度較小，且該長波長區域上的受光元件22的受光靈敏度較低，所以不易因該長波長區域的太陽光而引起受光元件22的誤檢測。另外，太陽光的光強度具有在900nm～1000nm的波長區域急劇下降的特性，在該波長區域內的大致940nm處最低。而且，本實施方式的受光元件22使用具有接收波長為930nm～950nm的光時靈敏度為最高的特性的光電二極體，所以尤其不易因干擾光(太陽光)而導致誤檢測。
接著，說明本實施方式的作用。
控制部13使投光元件21投射近紅外光R。當在其光路上不存在作為檢測物的工件W時，近紅外光R通過截止濾波器22a被受光元件22的受光面接收。此時，從受光元件22向控制部13輸出的受光信號為預定的閾值以上。根據該受光信號，控制部13判斷為在近紅外光R的光路上不存在工件W。
另一方面，工件W處於將從投光元件21投射的近紅外光R遮住的位置上時，從受光元件22輸出到控制部13的受光信號低於所述閾值。控制部13根據該受光信號而判斷為在近紅外光R的光路上存在工件W。
在此，在本實施方式的光電檢測器10中，在受光元件22的受光面設置有截止濾波器22a。因此，太陽光或工廠內的螢光燈照明的光等干擾光中的波長為900nm以下的光被截止濾波器22a除去，而不被受光元件22接收。由此，不易發生由短波長區域的干擾光引起的工件W的誤檢測。另一方面，對於干擾光中的波長大於900nm的長波長區域的光，因其自身強度較低，而且，由於受光元件22的受光靈敏度特性的原因，該長波長區域的光不易被接收，所以不易發生因長波長區域的干擾光而引起的工件W的誤檢測。也就是說，在本實施方式中，只是採用由將波長為900nm以下的光除去的截止濾波器22a構成的濾波器結構，就能夠抑制干擾光的短波長區域的光及長波長區域的光引起的誤檢測的發生。
接著，說明設置投光器11和受光器12時的光軸對準。首先，受光器12被設置在預定位置上。接著，使用者握持投光器11，在從該投光器11投射了近紅外光R的狀態下，對投光元件21和受光元件22的光軸進行位置對準。當投光元件21與受光元件22的光軸對準時，控制部13根據來自受光元件22的受光信號將顯示燈24點亮。此時，由於顯示燈24通過透鏡部件23(透明部件)在受光器12的受光面側點亮，所以使用者能夠在握持投光器11進行了光軸對準作業的狀態下目視確認到顯示燈24點亮。由此，光軸對準的作業性有所提高。
接著，記載本實施方式的特徵性效果。
(1)受光元件22將從投光元件21投射的光接收。控制部13根據從該受光元件22輸出的受光信號來檢測有無工件W。而且，投光元件21投射在900nm以上的波長處具有峰值功率的近紅外光R。受光元件22是與近紅外光R對應的光電二極體。在該受光元件22的前級設置有截止濾波器22a，該截止濾波器22a將波長為900nm以下的光除去。由此，由於受光元件22的長波長區域(例如：1050nm以上的波段)處的受光靈敏度較小(參照第二圖)，所以即使不設置用於除去長波長區域的光的濾波器，也能夠抑制由長波長區域的干擾光引起的誤檢測的發生。另一方面，短波長區域的干擾光(波長為900nm以下的光)被設置在受光元件22的前級的截止濾波器22a除去，所以能夠抑制由短波長區域的干擾光引起的誤檢測的發生。由此，不使用特殊的濾波器，採用只由將波長比投光元件21的峰值波長(即，受光元件22的受光靈敏度的峰值波長)短的短波長側截止的截止濾波器22a構成的濾波器結構，從而能夠實現低成本化，能夠抑制由短波長側和長波長側的干擾光引起的誤檢測的發生。
(2)由於截止濾波器22a被一體設置在受光元件22的受光面上，所以與將截止濾波器22a和受光元件22分開設置的結構相比，有助於結構的簡化。
(3)由於截止濾波器22a被蒸鍍在受光元件22的受光面上，所以能容易將截止濾波器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：內部具有受光元件22的殼體12a；透鏡部件23，由透明部件構成，被設置在殼體12a的受光面側，使來自投光元件21的光透過；以及設置在殼體12a內的用於光軸對準的顯示燈24。由此，作為受光元件22，使用與在900nm以上的波長處具有峰值功率的近紅外光R對應的光電二極體，從而無需特殊的濾波器。因此，無需採用對受光器12的透鏡部件23實施特殊的濾波加工而不使可見光透過的部件，能夠使用透明部件。因此，能夠通過設置在受光面側的透鏡部件23，目視確認設置在殼體12a內的用於光軸對準的顯示燈24。其結果，光軸對準的作業中的顯示燈24的點亮確認變得容易，能夠提高光軸對準的作業性。
(5)投光元件21投射在900nm～1000nm範圍內的波長處具有峰值功率的近紅外光R。受光元件22是與近紅外光R對應的光電二極體，具有接收波長為900nm～1000nm的光時靈敏度為最高的特性。干擾光的光強度具有在900nm～1000nm的波長區域急劇下降的特性(參照第三圖)。因此，通過將受光元件22的受光靈敏度最高的波長設定在900nm～1000nm，從而能夠抑制因干擾光引起的誤檢測的發生。
(6)投光元件21投射在930nm～950nm的範圍內的波長處具有峰值功率的近紅外光R，受光元件22是與近紅外光R對應的光電二極體，具有接收波長為930nm～950nm的光時靈敏度為最高的特性。干擾光的光強度在900nm～1000nm的波長區域內，在約940nm處最低(參照第三圖)。因此，通過將受光元件22的受光靈敏度最高的波長設定為930nm～950nm，從而能夠進一步抑制干擾光引起的誤檢測的發生。
另外，本發明的實施方式可以採用如下方式變更。
‧在上述實施方式中，作為投光元件21使用波長950nm的LED，作為受光元件22使用用於接收波長為950nm的光的矽光電二極體。除此之外，例如，只要峰值波長在900nm～1000nm的範圍內，也可以使用峰值波長為950nm以外的LED。另外，在這種情況下，受光元件22使用與投光元件21的峰值波長對應的矽光電二極體，該矽光電二極體具有接收900nm～1000nm的範圍內的任一波長的光時靈敏度為最高的特性。藉由這種結構，能夠適當地抑制長波長側的干擾光的影響，其中尤其是，作為投光元件21，使用峰值波長為930～950nm的範圍內的LED，而作為受光元件22，使用具有接收波長為930nm～950nm的光時靈敏度為最高的特性的光電二極體，藉由這種結構，能夠更適當地抑制長波長側的干擾光的影響。
‧在上述實施方式中，截止濾波器22a被蒸鍍在受光元件22的受光面上。除此之外，例如，截止濾波器22a也可以被粘合在受光元件22的受光面上。另外，也可以採用將截止濾波器配置於前級的濾波板。
‧在上述實施方式中，本發明被應用於投光器11和受光器12分開構成的光電檢測器10。除此之外，本發明也可以被應用於例如投光器和受光器形成為一體的光電檢測器。在這種結構中，投光元件和受光元件被收納在殼體內。作為殼體正面(投光面和受光面)的透鏡部件使用透明部件。若在殼體內部設置可見光指示器(pointer)，則能夠將該指示器的光通過透明的透鏡部件射出到殼體外部。
10．．．光電檢測器
11．．．投光器
11a．．．殼體
12．．．受光器
12a．．．殼體
13．．．控制部
21．．．投光元件
22．．．受光元件
22a．．．截止濾波器
23．．．透鏡部件
24．．．顯示燈
R．．．近紅外光
W．．．工件
第一圖是繪示本發明的一個實施方式的光電檢測器的結構的概要圖。
第二圖是繪示第一圖的光電檢測器的受光元件的分光靈敏度特性的曲線圖。
第三圖是繪示太陽光的分光放射分佈的曲線圖。
Claims (6)
- 一種光電檢測器，以受光元件接收從投光元件投射的光，根據從該受光元件輸出之受光信號來檢測光路上之檢測物之有無，該光電檢測器之特徵為：該投光元件投射在900nm以上的波長處具有峰值功率的近紅外光；該受光元件係與該近紅外光對應的光電二極體，在該光路上在該受光元件的前級設置有將波長為900nm以下的光除去的截止濾波器。
- 根據申請專利範圍第1項所述的光電檢測器，其特徵在於，所述截止濾波器被一體設置在所述受光元件的受光面上。
- 根據申請專利範圍第2項所述的光電檢測器，其特徵在於，所述截止濾波器是被蒸鍍在所述受光元件的受光面上。
- 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述的光電檢測器，其特徵在於，所述受光元件被設置在受光器，所述受光器包括：殼體，內部具有所述受光元件；透鏡部件，由透明部件構成，被設置在所述殼體的受光面側，使來自所述投光元件的光透過；以及對準光軸用的顯示燈，其被設置在所述殼體內，用於顯示所述投光元件和所述受光元件的光軸已對準。
- 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述的光電檢測器，其特徵在於，所述投光元件投射在900nm～1000nm範圍內的波長處具有峰值功率的近紅外光，所述受光元件是與所述近紅外光對應地具有接收波長在900nm～1000nm範圍內的光時靈敏度為最高的特性的光電二極體。
- 根據申請專利範圍第5項所述的光電檢測器，其特徵在於，所述投光元件投射在930nm～950nm範圍內的波長處具有峰值功率的近紅外光，所述受光元件是與所述近紅外光對應地具有接收波長在930nm～950nm範圍內的光時靈敏度為最高的特性的光電二極體。
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