TWI479177B - 反射型光電感測器 - Google Patents

Description

反射型光電感測器

本發明係有關於具有將檢測用之光(以下稱為「檢測光」)投光，並接受對該檢測光之反射光的構成之光學系統的反射型光電感測器。尤其，本發明係有關於進行限定成為檢測對象之範圍的檢測處理之「限定反射型」的反射型光電感測器。

在限定反射型光電感測器，一般在一個筐體內配備包含投光元件與投光透鏡的投光部、及包含受光元件與受光透鏡的受光部，藉受光部對從投光部所射出之檢測光的反射光受光，根據所產生之受光量信號，檢測出有無物體。

又，在限定反射型感測器，有使用聚光光學系統之型式的感測器與使用發散光學系統之型式的感測器之2種。使用聚光光學系統之型式的感測器係例如於專利文獻1所揭示者，使用發散光學系統之型式的感測器係例如於專利文獻2所揭示者。

在任一型式的感測器，都是從投光部所射出之檢測光所行進的範圍、與射入受光部並成像於受光元件之檢測光所行進的範圍所重疊的部分成為檢測區域， 但是因光學系統之特性的差異，在檢測區域之範圍或檢測性能亦產生差異。

第12圖及第13圖係分別在模式上表示發散光學系統及聚光光學系統之檢測原理的圖。在各圖，101係投光元件，102係受光元件，100A係投光透鏡，100B係受光透鏡。投光透鏡100A及受光透鏡100B係連結成一個透鏡構件，並安裝於在內部具有2條導光路105A、105B之透鏡夾具103的開放端面。投光透鏡100A成為配置於導光路105A之狀態，受光透鏡100B成為配置於導光路105B之狀態。投光元件101及受光元件102係分別在導光路105A、105B之後端位置搭載於未圖示之基板的狀態受到支撐。

在第12圖及第13圖，藉一點鏈線表示來自投光元件101的檢測光，並藉二點鏈線表示射入受光元件102的光。

如第12圖所示，在發散光學系統，從投光透鏡100A所射出之檢測光擴大於廣大之範圍，受光透鏡100B亦從廣大之範圍聚光。藉此，如第12圖中之斜線部分所示，可設定在感測器之附近大為擴大的檢測區域。

另一方面，在聚光光學系統，如第13圖所示，從投光透鏡100A所射出之檢測光聚光於既定位置。因為受光對象之反射光的範圍亦隨著遠離感測器而變窄，所以如第13圖中之斜線部分所示，檢測區域係被限定於光學系統之中心軸附近。又，在感測器之附近的位置，因為投光之範圍與受光之範圍不相交，所以產生成為無感帶的區域(圖中之區域110)。

在上述之專利文獻2，表示在發散光學系統的感測器亦產生相同的無感帶，但是如在專利文獻2的記載所示，在發散光學系統的情況，藉調整透鏡之光軸或曲率等，變更檢測光所擴散的範圍，藉此，可使無感帶變小。

如上述所示，使用發散光學系統之感測器適合在相對地較接近感測器之位置的檢測(以下稱為「在近距離之檢測」)，但是因為檢測光係愈遠離感測器愈擴散而變弱，所以難確保在相對地較遠離感測器之位置之檢測(以下稱為「在遠距離之檢測」)的精度。

而，使用聚光光學系統之感測器可使提高了光量密度的檢測光行進至遠方。又，因為檢測光之光束徑變小，所以即使在接受檢測光之面傾斜的情況，亦不會受到該傾斜影響，可使檢測光反射至可射入受光元件的方向。

因此，若依據聚光光學系統，可穩定地進行在遠距離之檢測，但是因為在感測器之附近位置產生無感帶，所以在近距離之檢測產生障礙。

依此方式，在兩者之光學系統，分別具有優點與缺點。鑑於這一點，在專利文獻3，記載藉由裝入遠距離用的投光元件與近距離用的投光元件，而且將受光元件配置於比這些投光元件更後方，藉此，可實現在近距離之檢測及在遠距離之檢測的兩者。

先行專利文獻 專利文獻

專利文獻1 專利第3297968號公報

專利文獻2 特開2011-107019號公報

專利文獻3 特開2010-258237號公報

近年來，為了適用於各種應用，要求開發小型、性能佳的感測器。又，為了在市場競爭上求勝，需要在不增加費用下生產滿足該要求的感測器。

在專利文獻3所記載之發明，藉由裝入2個投光元件，或挪移受光元件的位置，可實現在近距離之檢測及在遠距離之檢測的兩者，但是這種構成，對招致光學系統的擴大。又，增加投光元件時，因為不僅電路亦擴大，耗電力也增加，所以耗費變貴。

本發明之課題在於著眼於上述的問題，提供一種反射型光電感測器，該感測器係藉由在光學系統追加簡單的構成，可實現在近距離之檢測及在遠距離之檢測的兩者，而且小型、削減耗費。

本發明係適用於以對從投光元件經由投光透鏡所射出的光之反射光的一部分經由受光透鏡被引導至受光元件的關係配備安裝於投光元件及受光元件、安裝於透鏡夾具之投光透鏡及受光透鏡的反射型光電感測器。在該反射型光電感測器，藉投光元件及投光透鏡，射出聚光於與投光透鏡隔著既定距離之位置的第1檢測 光，而且進入受光透鏡之光的光路與在該聚光位置之前後的既定範圍之第1檢測光的光路交叉。進而，將投光元件作為光源，並產生在比第1檢測光對進入受光透鏡之光的光路所交叉之範圍更前面的位置與該受光透鏡的光路交叉之第2檢測光的手段安裝於透鏡夾具或配備成透鏡夾具的一部分。

若依據該構成，根據第1檢測光，將檢測區域設定於稍微遠離感測器之範圍，而且將第2檢測光之檢測區域設定於比該第1檢測光之檢測區域前面的位置。因此，可執行在近距離之檢測及在遠距離之檢測的兩者。又，因為第2檢測光係將與第1檢測光相同的投光元件作為光源，所以光學系統不會大幅度擴大，投光用的電路亦不會變得複雜。因此，可防止感測器大型化。

在該反射型光電感測器之第1實施形態的投光透鏡係包括：藉聚光透鏡之透鏡本體、及從該透鏡本體的背面之一部分所突出的投光側突出部。在投光側突出部，包含沿著投光透鏡與受光透鏡之排列方向傾斜的傾斜面，該投光側突出部及與其連接之透鏡本體的一部分作用為產生第2檢測光的手段。

進而，在第1實施形態，關於受光透鏡亦一樣，可作成包括藉聚光透鏡之透鏡本體、及從該透鏡本體的背面之一部分所突出的受光側突出部的構成。在此情況之受光側突出部，亦包含沿著投光透鏡與受光透鏡之排列方向傾斜的傾斜面，該受光側突出部及與其連接之透鏡本體的一部分作用為將進入受光透鏡之第2檢測光的反射光引導至受光元件的手段。

上述之投光側突出部或受光側突出部係將傾斜面之傾斜方向作為長度方向之寬度窄的透鏡體較佳。該透鏡體係可對對應之透鏡至少設置一個。又，在設置複數個突出部的情況，亦可作成因應於各個的位置，調整傾斜面的方向，使經由各傾斜面的光集中於透鏡本體的中央部。

第1實施形態係藉由將投光側突出部設置於將聚光透鏡作為本體之投光透鏡的背面，對該投光透鏡添加使光發散的功能。只要是在透鏡之背面的突出，因為可將突出部定位於投光元件與投光透鏡之間的導光路，所以光學系統不會擴大。又，加工亦容易。

另一方面，在第2、第4實施形態，作為投光透鏡及受光透鏡，使用聚光透鏡，並利用其他的構件，產生第2檢測光。

在第2實施形態，在透鏡夾具的前端部，安裝具有從與投光透鏡的一部分相對向之位置所突出之投光側突出部的蓋體。在該投光側突出部，包含沿著投光透鏡與受光透鏡之排列方向傾斜的傾斜面，該投光側突出部及與其連接之蓋體的一部分作用為產生該第2檢測光的手段。

進而，在第2實施形態，在該蓋體之與受光透鏡的一部分相對向之位置亦可設置具有相同之傾斜面的受光側突出部。該受光側突出部及與其連接之蓋體的一部分作用為將進入蓋體之第2檢測光之反射光的光路變更成朝向經由受光透鏡往受光元件之方向的手段。

在第2實施形態之投光側突出部或受光側突出部都是作成將傾斜面之傾斜方向作為長度方向之寬度窄的透鏡體較佳。該透鏡體係可對對應之透鏡至少各設置一個。又，突出部係亦可設置於蓋體的背面(與投光透鏡或受光透鏡相對向之側的面)，亦可設置於蓋的前面(檢測光所射出之面)。

若依據第2實施形態，藉由在安裝於透鏡夾具之前端部的蓋體追加簡單的構成，不必變更透鏡夾具內之主要之光學系統的構成，就可產生第2檢測光。

在第3實施形態，在透鏡夾具之投光元件側的內壁面，設置使從投光元件往內壁面之光朝向往投光透鏡之方向折射的光學元件。該光學元件及投光透鏡中之接受該光學元件所折射之光的部分作用為產生第2檢測光的手段。

進而，在第3實施形態，在透鏡夾具之受光元件側的內壁面，設置用以將在進入受光透鏡後往受光元件側之內壁面的光導向受光元件的第2光學元件。

若依據第3實施形態，因為藉設置於透鏡夾具之內壁面的光學元件與藉聚光透鏡的投光透鏡產生第2檢測光，所以不必變更透鏡夾具內之主要之光學系統的構成，就可產生第2檢測光。

若依據本發明，藉由將第2檢測光引導至藉聚光光學系統的第1檢測光無法檢測之感測器之附近的區域，可實現在近距離之檢測及在遠距離之檢測的兩 者。第2檢測光係將與第1檢測光相同的投光元件作為光源，藉由對安裝於透鏡夾具之構件(透鏡或蓋等)或透鏡夾具本身追加簡單的構成，可產生第2檢測光。

因此，不會使感測器變成大型，並可提高檢測性能。進而，因為耗費不會變貴，所以能以適當的價格提供。

1‧‧‧投光元件

2‧‧‧受光元件

3‧‧‧透鏡構件

3A‧‧‧投光透鏡

3B‧‧‧受光透鏡

4‧‧‧透鏡夾具

7‧‧‧蓋

30‧‧‧透鏡本體

31、71、71a‧‧‧突出部

32、72、72a‧‧‧傾斜面

8A、8B‧‧‧反射鏡

9‧‧‧光圈構件

第1圖係表示適用本發明之反射型光電感測器的光學系統之第1實施例的構成及檢測原理的圖。

第2圖係表示第1圖之光學系統之具體構成的立體圖。

第3圖係表示光學系統所裝入之透鏡構件之構成的立體圖。

第4圖(1)~(3)係表示排列地表示該透鏡構件之正視圖、後視圖及側視圖的圖。

第5圖係表示第1及第2檢測光之光路與檢測區域之關係的圖。

第6圖係將裝入使光發散的功能之光學系統之其他的例子與其問題點一起表示的圖。

第7圖(1-a)、(1-b)、(2)~(4)係與對透鏡本體之突出部的基本構成一起表示突出部之個數或配置位置之變形例的圖。

第8圖(1)、(2)係表示適用本發明之反射型光電感測器的光學系統之第2實施例的構成及檢測原理的圖。

第9圖係表示適用本發明之反射型光電感測器的光學系統之第3實施例的構成及檢測原理的圖。

第10圖係表示適用本發明之反射型光電感測器的光學系統之第4實施例的構成及檢測原理的圖。

第11圖係表示適用本發明之反射型光電感測器的光學系統之第5實施例的構成及檢測原理的圖。

第12圖係表示發散光學系統之檢測原理的圖。

第13圖係表示聚光光學系統之檢測原理的圖。

第1圖係與檢測原理一起表示適用本發明之反射型光電感測器的光學系統之構成。

在本實施例的光學系統，包含：投光元件1與受光元件2、配備於這些元件1、2之前的透鏡構件3、及在前端部支撐透鏡構件3的透鏡夾具4。投光元件1與受光元件2係搭載於後述的電路板5，並配備於透鏡夾具4的背後。在透鏡夾具4的背面，開口部41、42分別設置於與投光元件1及受光元件2對應的位置。又，壁部40設置於透鏡夾具4的內部，藉該壁部40將透鏡夾具4內的空間二分割成投光用的導光路43A與受光用的導光路43B。鑑於該透鏡夾具4的構成，在以第1圖為首的各圖，在與壁部40之中心位置對應的位置，設定光學系統的中心軸C。

本實施例之透鏡構件3係使投光透鏡3A與受光透鏡3B連結的構成。在兩透鏡3A、3B的邊界部分，形成寬度與壁部40對應的孔部36(參照後述之第3圖、 第4圖)，將壁部40插入該孔部36後使兩側邊與透鏡夾具4之內壁面的段部(未圖示)抵接，藉此，透鏡構件3成為被透鏡夾具4之前端部支撐的狀態。

因為投光透鏡3A與受光透鏡3B成為以中心軸C為基準對稱的形狀，所以以相同的符號表示細部的構成。本實施例的透鏡3A、3B分別具有將前面作成凸面的透鏡本體30、及從該透鏡本體30之背面的一部分所突出的突出部31。透鏡本體30的背面之除了突出部31以外的部分成為平坦面。

突出部31係將沿著透鏡3A、3B之排列方向的方向作為長度方向之寬度窄的透鏡體，其厚度隨著接近另一方之透鏡而增加。具體而言，突出部31之兩側面成為三角形，各側面之間之寬度窄的背面32成為沿著透鏡3A、3B之排列方向傾斜的傾斜面。

各透鏡本體30之主要部是聚光透鏡，但是藉在厚度方向與突出部31連接之處與突出部31產生使光發散的功能。來自投光元件1的光一面在導光路43A擴散，一面行進並照射於投光透鏡3A的背面整體，但是在通過突出部31的光與通過其他的位置的光，所通過的光路分別相異。在受光透鏡3B，亦一樣，在對應於突出部31的位置與除此以外的位置，聚光對象之光的光路相異。

在第1圖，將藉投光透鏡3A內之聚光透鏡的功能所產生之檢測光作為「第1檢測光」，並藉一點鏈線表示其主要的光路，將藉通過突出部31之光所產生 的檢測光作為「第2檢測光」，並藉點線表示其主要的光路(在後述之第8圖~第11圖亦相同)。又，在圖中，作為檢測對象物，顯示平板形狀的工件W_F 、W_N 。

從投光元件1進入投光透鏡3A之光的大部分係緩和地折射，並一面逐漸接近中心軸C一面行進，在遠離感測器的地點到達中心軸C。來自接受到達接近中心軸C之位置的第1檢測光之工件W_F 的反射光係一面逐漸遠離中心軸C一面行進，並進入受光透鏡3B後，被導向受光元件2。

另一方面，被引導至投光透鏡3A的背面之突出部31的光係因為其傾斜面32作用為稜鏡，所以大為折射，進入透鏡本體30後，被導向凸狀的前面。結果，從與前面之突出部31對應的帶區域射出以比周圍更陡的角度所折射的光。該光成為在比可接受第1檢測光之範圍更前方的位置與中心軸C或受光側之光路交叉的第2檢測光。

在受光透鏡3B，亦藉相同的功能，將位於比藉第1檢測光可檢測之範圍更前面的工件W_N 所反射的第2檢測光從透鏡本體30經由突出部31導向受光元件2。

如上述所示，本實施例之投光透鏡3A及受光透鏡3B係在具有聚光功能之透鏡本體30的一部分附加發散功能者。換言之，藉這些透鏡3A、3B、投光元件1及受光元件2，設定同時具有聚光光學系統與發散光學系統之兩者元件之混合型的光學系統。

在本光學系統，可藉來自一個投光元件1的光產生2種檢測光，而且可對各檢測光的反射光受光。

因為各透鏡本體30的主要部是聚光透鏡，所以使第1檢測光以充分之強度聚光，而可使在遠距離的檢測變成穩定。

具有使光發散的功能之位置的比例小，但是藉由調整背面之突出部31的傾斜角度或前面的曲率等，如後述所示，可在僅藉第1檢測光之檢測時成為無感帶之感測器附近的區域使第2檢測光發散。因此，亦可確保在近距離的檢測精度。

以下，詳細說明具體實現第1圖所示之光學系統的實施例。

第2圖係表示光學系統之整體構成(透鏡夾具4內的構成)的立體圖，第3圖係表示在該光學系統所使用之透鏡構件3的背面側之構成的立體圖。進而，第4圖係表示排列地表示該透鏡構件3之正視圖(1)、後視圖(2)及側視圖(3)的圖。

在第2圖，10係包含投光元件1的封裝，20係包含受光元件2的封裝。此外，收容受光元件2的封裝20能構成以被裝入處理受光量信號之電路的光IC。

各封裝10、20係被電路板5支撐並與其電性連接。又，在第2圖的例子，透鏡夾具4之周壁稍微延長，並該延長部分一體地設置用以保護封裝10、20的保護座6。電路板5係在透鏡夾具4之背面側的開口端面與未圖示的基板夾具之間受到支撐，藉此，將電路板5上之封裝10、20定位於保護座6內。

本實施例的透鏡構件3係藉在兩側緣所延伸之一對連結部33、34連結投光透鏡3A與受光透鏡3B的構成。投光透鏡3A與受光透鏡3B係藉各連結部33、34在隔著稍微的間隙36相對向之狀態所連結。該間隙36作用為用以插入壁部40的孔部。又，在一方之連結部33的中央部，形成突出至外側的突片35。

該構成的透鏡構件3係在比透鏡夾具4之前面的開口端緣更稍進入內部的位置受到支撐。各連結部33、34係由設置於透鏡夾具4之內壁的段部所支撐。又，在與形成突片35之連結部33對應的段部，連續形成用以插入突片35的凹部。藉該凹部與突片35的卡合、及藉由貫穿壁部40，而對透鏡夾具4之透鏡構件3的位置對準結束。

此外，在第2圖未圖示，如後述所示，在透鏡夾具4之前面的開口端緣，安裝具有透光性的蓋7。該蓋7係用以防止灰塵等附著於透鏡構件3或透鏡夾具4的內部，亦可將具有稍微之曲率的透鏡構件3作為蓋，調整各檢測光的光路。

又，若依據第3圖之立體圖或第4圖(3)的側視圖，在本實施例的透鏡構件3，突出部31之傾斜面32中切掉中心軸C側的端部(最厚之位置)，作成平坦面，但是與第1圖之例子一樣，亦可將突出部31的背面整體作成傾斜面。又，傾斜面32之傾斜的變化係未限定為直線狀，亦可曲面狀地變化。

在第4圖(2)的後視圖，藉符號DL表示各透鏡3A、3B之具有光之發散功能的位置，並分別藉符號CL1、CL2表示其兩側之射出收歛光的位置。以下，為了便於說明，將DL稱為發散透鏡，將CL1、CL2稱為聚光透鏡。

如第4圖(2)所示，在本實施例的透鏡3A、3B，寬度窄的發散透鏡DL(在突出部31及透鏡本體30中沿著厚度方向與突出部31連接的部分)位於透鏡本體30之寬度方向側之寬度的中心部，隔著發散透鏡DL，面積寬之聚光透鏡CL1、CL2存在。若依據本構成之投光透鏡3A，因為可從各聚光透鏡CL1、CL2以充分的強度射出第1檢測光，所以可確保在遠距離的檢測精度。又，因為可從透鏡本體30之前面中突出至最前方之中心部的帶區域射出發散光，所以即使是小的區域，亦可確保充分的發散功能，亦可確保第2檢測光的檢測精度。

第5圖係在模式上表示在該構成的光學系統之各檢測光的光路與藉這些光路所設定之檢測區域的關係。具體而言，以一點鏈線表示藉聚光透鏡CL1、CL2的第1檢測光，並以二點鏈線表示其反射光，另一方面，分別藉相異之塗抹圖案表示藉發散透鏡DL的第2檢測光與其反射光。

又，在第5圖，僅藉外側之輪廓線表示透鏡夾具4內的透鏡構件3。從該輪廓線得知，投光透鏡3A及受光透鏡3B之各傾斜面32係分別定位於與投光元件1及受光元件2之光路的寬度整體對應之範圍。

若依據第5圖，藉投光透鏡3A內之聚光透鏡CL1、CL2的第1檢測光聚光於光學系統之以中心軸C上的a點為中心之範圍。該第1檢測光之行進範圍(以一點鏈線所示之範圍)、與經由受光透鏡3B內之聚光透鏡CL1、CL2可受光的光所行進之範圍(以二點鏈線所示之範圍)所重疊的區域R1(以斜線圖案表示)成為第1檢測光的檢測區域。

以下，將該檢測區域R1稱為第1檢測區域R1，將在該第1檢測區域R1之前方與中心軸C相交的點設為b點。

來自投光透鏡3A內之發散透鏡DL的第2檢測光係在從前面的帶狀凸面朝向中心軸C的方向大為折射。在第5圖的例子，將突出部31之傾斜角度或透鏡本體30之前面的曲率調整成該第2檢測光的光束在比第1檢測區域R1前方的位置與中心軸C及受光透鏡3B的光路交叉。因為受光透鏡3B亦具有與投光透鏡3A相同的構成，所以經由受光透鏡3B側之發散透鏡DL被導向受光元件2之反射光的範圍亦在比第1檢測區域R1前方的位置與中心軸C交叉。

在第5圖，以極粗線表示第2檢測光之行進範圍(以點線的圖案表示)、與藉受光透鏡3B內之發散透鏡DL可受光的光所行進之範圍(以網點圖案表示)所重疊之區域R2的邊界線。該區域R2成為藉第2檢測光的檢測區域。以下，將該檢測區域R2稱為第2檢測區域R2。

因為第2檢測區域R2係從感測器之最近位置擴大並與第1檢測區域R1連接，所以可在將雙方之檢測區域R1、R2合在一起之範圍，即從第2檢測區域R2之前端位置至第1檢測區域R1之後端位置(在第5圖未表示)的範圍檢測出物體。

藉2個檢測區域R1、R2可保證的檢測距離係根據條件而多樣地變動，例如，在第1檢測光聚光於距離感測器約40mm之位置的情況，係可在從感測器至距離70~80mm之範圍穩定地檢測。又，在從感測器之最近位置至第1檢測光之聚光點的範圍，亦可穩定地檢測。

另一方面，對位於從感測器至距離100mm以上之位置的工件，未得到「有物體」之檢測結果。

此外，若依據第5圖，因為第2檢測光之行進範圍係在比第1檢測區域R1前面的位置，穿過經由受光透鏡3B內之聚光透鏡CL1、CL2所受光之光的範圍(二點鏈線)，所以可在該二點鏈線之範圍與第2檢測光之行進範圍所交叉的區域內檢測出物體。因此，即使在受光透鏡3B不設置發散功能，而只有聚光功能，亦若是稍大的工件，可在比第1檢測區域R1前方檢測。

可是，若將發散透鏡DL設置於受光透鏡3B內，可在感測器之附近的廣大範圍穩定地檢測。又，即使在感測器附近，亦因為確保在中心軸C附近的檢測精度，所以即使是微小的物體，亦可穩定地檢測。

其次，作為該實施例的比較例，在第6圖表示並具聚光光學系統與發散光學系統之光學系統之其他的例子。

在本例，使用在本體的背面一列地形成複數個凹部301之構成的透鏡300A、300B。各凹部301係沿著透鏡本體之厚度方向的一面形成傾斜的形狀。

若依據本構成，在投光透鏡300A，藉該傾斜面使從投光元件1被引導至凹部301的光折射至中心軸C側。又，在受光透鏡300B，亦使從第6圖中的斜下方進入透鏡本體並到達凹部301之傾斜面的光折射後，向受光元件2側引導。因此，藉在厚度方向與凹部301之排列連接的位置與凹部301的排列，可將發散光射出至感測器的附近。

可是，如第6圖中之極粗箭號P所示，在本構成的投光透鏡3A，在微小之凹部301內所多重反射的光從與往中心軸C之方向相異的方向射入透鏡本體等，而具有在偏離作為各檢測光之光路所設想之範圍的方向射出光的可能性。在受光透鏡3B，來自與作為可受光之反射光光路的範圍之方向的光具有在凹部301反射等而被導向受光元件2的可能性。

依此方式，若採用藉透鏡本體的背面之凹部301的排列使光發散的構成，難確保檢測精度。而且，要使具有微小之凹部301的透鏡構件成形，需要複雜的模具，而引起費用貴。

而，在第1圖~第5圖所示的透鏡構件3，因為在透鏡本體30的背面，形成沿著其徑向一連串地延伸的突出部31，所以模具不必作成複雜，就可成形。又，藉由在突出部31之大致整個區域形成傾斜面32，如第5 圖所示，因為可使傾斜面配合來自投光元件1之光或往受光元件2之光所擴大的範圍全區域，所以照射於傾斜面32與缺口部分之邊界的角部等的光亦不可能朝向設想外的方向行進。因此，可確保檢測精度。

此外，在上述的實施例，僅一個突出部31形成於透鏡本體30的中央部，但是突出部31之個數或形成位置係未限定如此。

在第7圖，表示將透鏡構件3內之一個透鏡(投光透鏡3A或受光透鏡3B)作為圖示的對象，關於突出部31之形成的變形例。

首先，第7圖(1-a)及第7圖(1-b)係根據前面之第1圖~第4圖之實施例的構成之透鏡的後視圖及側視圖。突出部31係形成於透鏡本體30之寬度方向之寬度的中央，藉由使厚度部分逐漸變化，背面32傾斜。這是突出部31的基本構成。

第7圖(2)、第7圖(3)的例子係一面維持該基本構成，一面增加突出部的個數。

在第7圖(2)的例子，不是配置於透鏡本體30的中央部，而沿著透鏡本體30之各側邊配置一對突出部31a、31b。在第7圖(3)的例子，配置與第7圖(1)一樣之中央部的突出部31、與第7圖(2)所示之突出部31a、31b之共3個。

未限定為第7圖(2)、第7圖(3)的例子，藉由在對聚光光學系統之檢測無影響的範圍，增加突出部31的個數，提高發散反射型的光學系統之第2檢測光的強度，而可使在近距離的檢測變成穩定。

又，在增加突出部31之個數的情況，如第7圖(4)所示，亦可將兩側之突出部31a、31b的截面形狀設為直角三角形，使與其斜面對應的面位於外側，並使該面傾斜。依此方式，在投光透鏡3A，可使通過各突出部31、31a、31b之傾斜面的光集中地射出至透鏡本體30的中心部。又，在受光透鏡3B，亦按照與投光透鏡3A相反的路徑，使射入透鏡本體30的中心部後到達各突出部31、31a、31b之傾斜面的反射光向受光元件2集中。

綜合上述之第1實施例的優點。

在本第1實施例，因為使用在背面具有突出部31的透鏡構件3，所以可將投光透鏡3A及受光透鏡3B之透鏡本體30的大小維持與以往一樣。又，因為突出部31係可進入透鏡夾具4之導光路43A、43B內的大小，所以亦不必變更透鏡夾具4的構成或大小。

因此，可將光學系統之大小維持成與以往大致相同。另一方面，因為可藉2種檢測光實施在遠距離之檢測與在近距離之檢測的兩者，所以與以往之限定反射型感測器或擴散反射型感測器相比，檢測性能大幅度提高。

又，因為該透鏡構件3的成形係容易，所以耗費亦不會變貴。因此，能以適當的價格提供小型、檢測性能提高的反射型感測器。

其次，參照第8圖~第11圖，說明4例之關於藉透鏡構件3以外的手段產生相同之2種檢測光的光學系統的實施例。此外，因為任一例子之光學系統的基本構成係與第1圖相同，所以藉由以相同的符號表示對 應的位置，而省略或簡化說明。在各圖，一點鏈線係第1檢測光及其反射光的光路，二點鏈線係第2檢測光及其反射光的光路。又，將位於遠離感測器之位置的工件設為W_F ，將位於接近感測器之位置的工件設為W_N 。

第8圖所示之實施例的光學系統係在安裝於透鏡夾具4的前面之蓋7的背面，形成一對突出部71、71。在第8圖，表示光學系統整體的構成圖(第8圖(1))，而且表示蓋7的後視圖(第8圖(2))。

如第8圖(2)所示，各突出部71係在蓋7之寬度方向之寬度的中心部所排列。與前面之實施例之透鏡構件3的突出部31一樣，各突出部71係隨著接近另一方之突出部71而厚度增加，因此，背面72成為傾斜面。

蓋7被安裝於透鏡夾具4時，如第8圖(1)所示，成為一方之突出部71位於投光透鏡3A的前方，另一方之突出部71位於受光透鏡3B之前方的狀態。

透鏡構件3係與前面之實施例一樣，連接投光透鏡3A與受光透鏡3B所構成，但是在本實施例的透鏡3A、3B，使用一般的聚光透鏡。

從投光元件1射出後進入投光透鏡3A之光的大部分和緩地折射後通過蓋7，作為第1檢測光，朝向遠方射出。來自接受行進至接近中心軸C之位置的第1檢測光之工件W_F 的反射光係一面逐漸遠離中心軸C一面行進，通過蓋7及受光透鏡3B後，被導向受光元件2。

經由投光元件1及投光透鏡3A之光的一部分係照射於蓋7之突出部71的傾斜面72，藉其稜鏡作用大為折射後，在感測器之附近位置與中心軸C或受光側的光路交叉。該光作用為第2檢測光。

在位於感測器之附近的工件W_N 所反射的第2檢測光係在無法導向受光元件2的方向行進，但是進入蓋7之突出部71的反射光係在傾斜面72大為折射後進入受光透鏡3B，並被導向受光元件2。藉此，可藉第2檢測光檢測出位於比藉第1檢測光可檢測出之範圍更前方的工件W_N 。

第9圖之實施例亦使用具有突出部的蓋7，但是在本例，一對突出部71a、71a形成於蓋7的前面側。各突出部71a的厚度係與第8圖之例子相反，隨著接近另一方之突出部71a而變薄。因此，傾斜面72a之傾斜方向亦與第8圖之傾斜面72相反。

在上述的構成，亦從投光元件1射出後進入投光透鏡3A之光的大部分和緩地折射後通過蓋7，作為第1檢測光，朝向遠方射出。來自接受行進至接近中心軸C之位置的第1檢測光之工件W_F 的反射光係一面逐漸遠離中心軸C一面行進，通過蓋7及受光透鏡3B後，被導向受光元件2。

從投光透鏡3A進入蓋7之突出部71a的光係在該傾斜面72a大為折射後，成為在感測器之附近位置與中心軸C或受光側之光路交叉的狀態。該光作用為第2檢測光。

在位於感測器之附近的工件W_N 所反射的第2檢測光係在無法導向受光元件2的方向行進，但是到受光側之突出部71a的反射光係藉該傾斜面72a大為折射後，經由受光透鏡3B被轉換成導向受光元件2的光。藉此，可藉第2檢測光檢測出位於比藉第1檢測光可檢測出之範圍更前方的工件W_N 。

在第10圖之實施例，係藉由將反射鏡8A、8B分別設置於透鏡夾具4內的各導光路43A、43B，可確保第2檢測光的光路。各反射鏡8A、8B係分別安裝於對應之導光路43A、43B之周壁側的內壁面，或在使前面露出之狀態埋入內壁面。

本實施例之投光透鏡3A及受光透鏡3B亦是一般的聚光透鏡CL。又，在第10圖未圖示，安裝於透鏡夾具4之開口端面的蓋7亦是無突出部之一般的形態。

進入投光透鏡3A之光的大部分和緩地折射後，作為逐漸接近中心軸C的第1檢測光射出，並聚光於遠方的地點。可是，從投光元件1朝向導光路43A之周壁的光係在反射鏡8A正反射，而大為折射。藉此，產生與最初之第1圖的實施例之傾斜面32相同的效果，從透鏡3A射出大為折射的光。該光作用為第2檢測光。

來自接受行進至感測器之附近之第1檢測光之工件W_N 的反射光係一面逐漸遠離中心軸C一面通過受光透鏡3B後，被導向受光元件2。在感測器之附近所反射的第2檢測光係通過受光透鏡3B後被導向導光路43B之周壁的可能性高，但是可藉內壁面的反射鏡8B使該光向受光元件2側反射後，成像於受光元件2。

因此，在本構成，亦與將突出部設置於透鏡構件3或蓋7的構成一樣，產生第2檢測光，而且以高的準確度接受該反射光，而可實現在遠距離之檢測與在近距離之檢測。

在第11圖之實施例，亦與第10圖之實施例一樣，使用使從投光元件1往周壁的光朝向往投光透鏡3A之方向折射的光學元件。在本實施例之投光側的導光路43A，替代反射鏡8A，設置在前後具有開口部91、92的光圈構件9。該光圈構件9係藉由限定光通路來聚光，並一體地設置於導光路43A之後端部之周壁的內壁面。

根據本構成，在光圈構件9，從背面側的開口部92接受從投光元件1朝向透鏡夾具4之周壁行進的光並使其聚光，再使其經由前方的開口部91導向前方。根據本方式，使來自與第10圖的例子之來自反射鏡8A之反射光相同之方向的光射入投光透鏡3A，在投光透鏡3A使其大為折射後，可作為在感測器之附近位置穿過中心軸C的第2檢測光射出。

在受光側的導光路43B，將反射鏡8B設置於與第10圖之例子相同的位置。因此，與與第10圖之例子一樣，可在反射鏡8B使在感測器之附近反射後經由受光透鏡3B到達周壁側之內壁面的光反射後，導向受光元件2。

第10圖及第11圖所示的實施例係不是變更聚光光學系統的構成，而是藉由對透鏡夾具4附加簡單的光學元件，確保近距離檢測用之第2檢測光的光路。 因為任一光學元件都設置於透鏡夾具4的內部，所以能以以往之大小維持透鏡夾具4。又，因為都是構成簡單的構件，所以耗費亦不會大為上漲。

因此，在第10圖、第11圖的實施例，亦能以適當的價格提供小型且檢測性能提高的反射型感測器。

此外，在第10圖、第11圖的實施例，在對第2檢測光，不是往導光路43B的周壁部，而是經由受光透鏡3B射入受光元件2之反射光的比例高的情況，亦可不將反射鏡8B配備於導光路43B。又，在第8圖、第9圖所示的實施例，亦一樣，亦可止於僅在與蓋7之投光側對應的位置，安裝突出部71或突出部71a。

在任一實施例，關於發散光學系統之受光側的功能係都可為了提高在近距離之檢測精度而導入。

1‧‧‧投光元件

2‧‧‧受光元件

3‧‧‧透鏡構件

4‧‧‧透鏡夾具

3A‧‧‧投光透鏡

3B‧‧‧受光透鏡

30‧‧‧透鏡本體

31‧‧‧突出部

32‧‧‧傾斜面

40‧‧‧壁部

41‧‧‧開口部

42‧‧‧開口部

43A、43B‧‧‧導光路

W_F ‧‧‧工件

W_N ‧‧‧工件

C‧‧‧中心軸

Claims (9)

1. 一種反射型光電感測器，係以對從投光元件經由投光透鏡所射出的光之反射光的一部分經由受光透鏡被引導至受光元件的關係配備投光元件及受光元件、安裝於透鏡夾具之投光透鏡及受光透鏡的反射型光電感測器，其特徵為：藉該投光元件及投光透鏡，射出聚光於與投光透鏡隔著既定距離之位置的第1檢測光，而且進入該受光透鏡之光的光路與第1檢測光的光路交叉；將該投光元件作為光源，將產生在比該第1檢測光對進入該受光透鏡之光的光路所交叉之範圍更前面的位置與進入該受光透鏡之光的光路交叉之第2檢測光的手段安裝於該透鏡夾具或配備成透鏡夾具的一部分。
2. 如申請專利範圍第1項之反射型光電感測器，其中該投光透鏡係包括：聚光透鏡之透鏡本體、及從該透鏡本體的背面之一部分所突出的投光側突出部；在該投光側突出部，包含沿著該投光透鏡與受光透鏡之排列方向傾斜的傾斜面，該投光側突出部及與其連接之透鏡本體的一部分作用為產生該第2檢測光的手段。
3. 如申請專利範圍第2項之反射型光電感測器，其中該受光透鏡係包括：聚光透鏡之透鏡本體、及從該透鏡本體的背面之一部分所突出的受光側突出部；在該受光側突出部，包含沿著該投光透鏡與受光 透鏡之排列方向傾斜的傾斜面，該受光側突出部及與其連接之透鏡本體的一部分作用為將進入該受光透鏡之第2檢測光的反射光引導至受光元件的手段。
4. 如申請專利範圍第1項之反射型光電感測器，其中該投光透鏡及受光透鏡係聚光透鏡；在該透鏡夾具的前端部，安裝具有從與投光透鏡的一部分相對向之位置所突出之投光側突出部的蓋體；在該投光側突出部，包含沿著該投光透鏡與受光透鏡之排列方向傾斜的傾斜面，該投光側突出部及與其連接之蓋體的一部分作用為產生該第2檢測光的手段。
5. 如申請專利範圍第4項之反射型光電感測器，其中在該蓋體，更包含從與該受光透鏡的一部分相對向之位置所突出之受光側突出部，而且在受光側突出部，包含沿著該投光透鏡與受光透鏡之排列方向傾斜的傾斜面；該受光側突出部及與其連接之蓋體的一部分作用為將進入該蓋體之第2檢測光之反射光的光路變更成朝向經由受光透鏡往受光元件之方向的手段。
6. 如申請專利範圍第2或4項之反射型光電感測器，其中該投光側突出部係將該傾斜面之傾斜方向作為長度方向之寬度窄的透鏡體，並對投光透鏡至少設置一個。
7. 如申請專利範圍第3或5項之反射型光電感測器，其中該投光側突出部及受光側突出部係將該傾斜面之傾 斜方向作為長度方向之寬度窄的透鏡體，並對投光透鏡及受光透鏡分別至少各設置一個。
8. 如申請專利範圍第1項之反射型光電感測器，其中該投光透鏡及受光透鏡係聚光透鏡；在該透鏡夾具之投光元件側的內壁面，設置使從該投光元件往內壁面之光朝向往投光透鏡之方向折射的光學元件，該光學元件及該投光透鏡中之接受該光學元件所折射之光的部分作用為產生該第2檢測光的手段。
9. 如申請專利範圍第8項之反射型光電感測器，其中在該透鏡夾具之受光元件側的內壁面，設置用以將在進入該受光透鏡後往受光元件側之內壁面的光導向受光元件的第2光學元件。