本發(fā)明涉及一種光電傳感器，其為遵循三角測(cè)距的原理的距離設(shè)定型的光電傳感器，該光電傳感器將聚光透鏡安裝于投光元件來(lái)構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

一直以來(lái)，已知有遵循三角測(cè)距原理的距離設(shè)定型的光電傳感器。

首先，使用圖1，說(shuō)明在一般的距離設(shè)定型的光電傳感器中采用的三角測(cè)距的原理、以及通過(guò)將聚光透鏡安裝于距離設(shè)定型的光電傳感器來(lái)有效利用投射的光的機(jī)理。

如圖1的(b)所示，在距離設(shè)定型的光電傳感器中，例如通過(guò)投光透鏡102將作為發(fā)光源的投光led等投光元件101發(fā)出的光投射到檢測(cè)區(qū)域，并照射到檢測(cè)體20的表面。然后，在檢測(cè)體20的表面漫反射的光(的一部分)通過(guò)受光透鏡103會(huì)聚，并被受光元件104接收。

受光元件104例如為多段光電二極管等受光元件，如圖1的(b)所示，分別在檢測(cè)體20存在于比較近距離的距離a的情況、存在于比較遠(yuǎn)距離的距離b的情況中，在相應(yīng)于距離的位置接收在檢測(cè)體20的表面漫反射的光。即，受光元件104上的受光位置因到檢測(cè)體20的距離而發(fā)生變化。

因此，能夠通過(guò)檢測(cè)受光元件104上的受光位置來(lái)測(cè)定到檢測(cè)體20的距離。

另一方面，在以前公開(kāi)了在光電傳感器中，將球面的聚光透鏡安裝于發(fā)光元件或受光元件，構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)1)。

通過(guò)粘貼聚光透鏡，能夠使投射的光會(huì)聚來(lái)提高光量，因此也在圖1的(a)所示的距離設(shè)定型的光電傳感器中應(yīng)用該技術(shù)，將球面的聚光透鏡105安裝于圖1的(b)所說(shuō)明的投光元件101，有效利用來(lái)自投光元件101的光。

圖2為對(duì)聚光透鏡的效果進(jìn)行說(shuō)的圖。

如圖2所示，通過(guò)將聚光透鏡105安裝于投光元件101，能夠有效利用投射的光，大幅提高投光功率。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)平4-13989號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

在此，圖3的(a)為表示在例如圖1所說(shuō)明的那樣的光電傳感器中，將球面的聚光透鏡105安裝于投光元件101的情況下的受光元件104上的受光范圍的變化的圖。另外，在圖3的(a)中a所表示的為檢測(cè)體20在距離a處的情況下的受光元件104上的受光范圍，b所表示的為檢測(cè)體20在距離b處的情況下的受光元件104上的受光范圍。另外，在圖3的(a)中c所表示的為受光范圍a與受光范圍b重疊的部分。

若將球面的聚光透鏡105安裝于投光元件101的話，則如圖3的(a)所示，受光范圍變大。

即，若將球面的聚光透鏡105安裝于投光元件101的話，則受光元件104上的受光分布的寬度在x方向和y方向上、即在接收通過(guò)了光透鏡103的光的表面的橫向和縱向上，共同變大。

相對(duì)于此，圖3的(b)為表示在一般的距離設(shè)定型的光電傳感器中，沒(méi)有將圖1的(a)所示的聚光透鏡105安裝于發(fā)光元件以及受光元件的情況、即圖1的(b)的受光元件上的受光范圍的變化的圖。

若與圖3的(a)所示的受光范圍相比，在圖3的(b)中，相比于圖3的(a)，受光元件上的受光范圍變窄(參照?qǐng)D3(b)的a’、b’)。

然而，若通過(guò)安裝聚光透鏡105而導(dǎo)致y方向的受光寬度增大的話，則存在著在例如檢測(cè)體20的位置變化小的情況下，可能無(wú)法正確地檢測(cè)該檢測(cè)體20的位置變化這樣的問(wèn)題。

具體的，在檢測(cè)體20的位置從距離b變化為距離a的情況下，如圖3的(a)所示，受光元件104上的受光范圍也從b向a變化，但是由于在圖3的(a)的c所示的范圍中b與a重疊，因此受光元件104表面的受光信號(hào)的變化量小，難以獲得到檢測(cè)體20的距離變化了的判斷。

本發(fā)明正是為了解決上述那樣的問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種光電傳感器，該光電傳感器通過(guò)提高來(lái)自投光元件的光量，并且防止受光元件上的受光光斑尺寸變大，來(lái)提高針對(duì)檢測(cè)體的位置變化的靈敏度，進(jìn)一步提高性能。

解決問(wèn)題的技術(shù)手段

本發(fā)明所涉及的光電傳感器具有：投光元件，其經(jīng)由投光透鏡將光投射到檢測(cè)體；以及受光元件，其經(jīng)由受光透鏡接收在檢測(cè)體上漫反射的光，該光電傳感器根據(jù)受光元件上的受光位置測(cè)定或判定到檢測(cè)體的距離，該光電傳感器具備透鏡，所述透鏡被安裝于投光元件的、與投光透鏡相對(duì)的位置，且與通過(guò)投光透鏡的中心和受光透鏡的中心的直線垂直方向的曲率大于與通過(guò)投光透鏡的中心和受光透鏡的中心的直線平行方向的曲率。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供通過(guò)提高來(lái)自投光元件的光量，并且防止受光元件上的受光光斑尺寸變大來(lái)進(jìn)一步提高性能的光電傳感器。

附圖說(shuō)明

圖1為對(duì)距離設(shè)定型的光電傳感器進(jìn)行說(shuō)明的圖，圖1的(b)為對(duì)在一般的距離設(shè)定型的光電傳感器中采用的三角測(cè)距的原理進(jìn)行說(shuō)明的圖，圖1的(a)為說(shuō)明將聚光透鏡安裝于距離設(shè)定型的光電傳感器的情況的圖。

圖2為對(duì)聚光透鏡的效果進(jìn)行說(shuō)明的圖。

圖3為表示在如圖1所說(shuō)明的光電傳感器中，將球面的聚光透鏡安裝于投光元件的情況下的受光元件上的受光位置的變化的圖。

圖4為本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的光電傳感器的截面圖。

圖5為對(duì)在本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的光電傳感器中采用的三角測(cè)距的原理進(jìn)行說(shuō)明的圖。

圖6為對(duì)一般的雙錐形狀(バイコーニック形狀)的透鏡進(jìn)行說(shuō)明的圖。

圖7為表示將雙錐形狀的聚光透鏡粘貼在投光元件上而成的、本實(shí)施方式1的光電傳感器的受光元件上的受光位置的變化的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。

實(shí)施方式1

圖4為本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的光電傳感器100的截面圖。

圖4所示，光電傳感器100將投光元件11以及受光元件14安裝于光電傳感器100的支架200的背面?zhèn)人邆涞挠∷㈦娐钒?6。

另外，光電傳感器100將投光透鏡12和受光透鏡13一體成型而成的透鏡體17安裝于光電傳感器100的支架200的前面部所設(shè)置的透鏡安裝部170。

與使用圖1說(shuō)明的現(xiàn)有的距離設(shè)定型的光電傳感器同樣，實(shí)施方式1所涉及的光電傳感器100為遵循三角測(cè)距的原理的光電傳感器100，其遵循該三角測(cè)距的原理，測(cè)定到檢測(cè)體20的距離(詳細(xì)后述)。

投光元件11經(jīng)由投光透鏡12將光投射到檢測(cè)體。投光元件11由例如發(fā)光二極管(led)構(gòu)成。

投光透鏡12將由投光元件11發(fā)射的光投射到檢測(cè)區(qū)域。

受光透鏡13將在檢測(cè)體20的表面漫反射的、從光源即投光元件11投射的光會(huì)聚。

受光元件14經(jīng)由受光透鏡13接收由受光透鏡13會(huì)聚的光。受光元件14由例如多段光電二極管構(gòu)成。

另外，根據(jù)受光元件14受光的受光范圍，光電傳感器100的距離算出部(省略圖示)算出到檢測(cè)體20的距離。

另外，在該實(shí)施方式1所涉及的光電傳感器100中，在投光元件11的前方、即與投光透鏡12相對(duì)的位置，安裝有雙錐形狀的聚光透鏡15。與球面的聚光透鏡105同樣，雙錐形狀的聚光透鏡15會(huì)聚由投光元件11投射的光。

另外，在該實(shí)施方式1中，聚光透鏡15通過(guò)粘貼在投光元件11上而被安裝，但是并不限于此，例如，也可以使用安裝工具安裝于投光元件11，只要設(shè)置于投光元件11的前方、即投光元件11的與投光透鏡12相對(duì)的位置即可。

圖5為對(duì)在本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的光電傳感器100中采用的三角測(cè)距的原理進(jìn)行說(shuō)明的圖。遵循該原理，光電傳感器100測(cè)定到檢測(cè)體20的距離。

如圖5所示，通過(guò)投光透鏡12將作為發(fā)光源的投光元件11發(fā)出的光投射到檢測(cè)區(qū)域，并照射到檢測(cè)體20的表面。然后，在檢測(cè)體20的表面漫反射的光的一部分由受光透鏡13會(huì)聚，通過(guò)該受光透鏡13，被受光元件14接收。

受光元件14為例如多段光電二極管等受光元件，如圖5所示，分別在檢測(cè)體20存在于比較近距離的距離a處的情況下、存在于比較遠(yuǎn)距離的距離b處的情況下，在相應(yīng)于距離的位置上接收在檢測(cè)體20的表面漫反射的光。即，受光位置因到檢測(cè)體20的距離而發(fā)生變化。

因此，能夠通過(guò)檢測(cè)受光元件14上的受光位置，測(cè)定到檢測(cè)體20的距離。

另外，在本發(fā)明所涉及的光電傳感器中，在遵循上述的方法測(cè)定到檢測(cè)體20的距離的基礎(chǔ)上，也可以為用于將該距離的值提供給用戶的裝置，或者，用于判定該距離的值是否屬于預(yù)先規(guī)定的一定的范圍，并將該判定結(jié)果提供給用戶的裝置。

在此，對(duì)設(shè)置于投光元件11的雙錐形狀的聚光透鏡15進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。

圖6為對(duì)一般的雙錐形狀的透鏡進(jìn)行說(shuō)明的圖。

所謂的雙錐形狀為在透鏡的正交的方向、即將透鏡的凸面朝上的狀態(tài)下的x方向和y方向上，分別具有不同的曲率的形狀(參照?qǐng)D6的(a))。

在此，如圖6所示，聚光透鏡15被形成為x方向的曲率大于y方向的曲率(參照?qǐng)D6的(b)(c))。

在該實(shí)施方式1中，將如圖6所示的雙錐形狀的透鏡作為聚光透鏡15，以與通過(guò)投光透鏡12的中心和受光透鏡13的中心的直線垂直的方向?yàn)閤方向，與通過(guò)投光透鏡12的中心和受光透鏡13的中心的直線平行的方向?yàn)閥方向的方式，粘貼安裝于投光元件11上。

即，在與投光透鏡12相對(duì)的表面中，以聚光透鏡15的、與通過(guò)投光透鏡12的中心和受光透鏡13的中心的直線垂直的方向的曲率大于與通過(guò)投光透鏡12的中心和受光透鏡13的中心的直線平行的方向的曲率的方式，將聚光透鏡15粘貼在投光元件11上。

另外，在此，所謂的垂直沒(méi)有必要為必須垂直，包括大致垂直。另外，在此，所謂的平行沒(méi)有必要為必須平行，包括大致平行。

圖7為表示將雙錐形狀的聚光透鏡15粘貼在投光元件11上的、該實(shí)施方式1的光電傳感器100的受光元件14上的受光范圍的變化的圖。另外，在圖7中a所表示的為檢測(cè)體20在距離a處的情況下的受光元件14上的受光范圍，b所表示的為檢測(cè)體20在距離b處的情況下的受光元件14上的受光范圍。

如圖7所示，通過(guò)將聚光透鏡15作為雙錐形狀的透鏡，y方向、即接收通過(guò)了受光透鏡13的光的表面上的縱向的受光范圍寬度變得小于x方向、即接收通過(guò)了受光透鏡13的光的表面上的橫向的受光范圍寬度，在例如檢測(cè)體20的位置從距離b變化到距離a的情況下(參照?qǐng)D5)，由于在受光位置重疊的部分消失，與圖3的(a)的情況相比較，受光元件14表面上的受光信號(hào)的變化量增大。具體來(lái)說(shuō)，能夠確切地檢測(cè)從距離b向距離a的檢測(cè)體20的位置變化。

如此，通過(guò)將雙錐形狀的聚光透鏡15粘貼在投光元件11上，能夠提高來(lái)自投光元件11的光量，并且使受光元件14上的縱向的受光寬度直徑小于橫向的受光寬度直徑，能夠提高針對(duì)位置變化的靈敏度。

另外，雖然在該實(shí)施方式1中將聚光透鏡15作成了雙錐形狀，但是不限于此，例如也可以將柱面透鏡安裝于投光元件11上，只要安裝于投光元件11的透鏡被形成為x方向的曲率大于y方向的曲率即可。即，只要在與投光透鏡12相對(duì)的表面中，與通過(guò)投光透鏡12的中心和受光透鏡13的中心的直線垂直的方向的曲率大于與通過(guò)投光透鏡12的中心和受光透鏡13的中心的直線平行的方向的曲率即可。

如上所述，根據(jù)實(shí)施方式1，以具備如下透鏡(聚光透鏡15)的方式而構(gòu)成，該透鏡被安裝于投光元件11的、與投光透鏡12相對(duì)的位置，且與通過(guò)投光透鏡12的中心和受光透鏡13的中心的直線垂直方向的曲率大于與通過(guò)投光透鏡12的中心和受光透鏡13的中心的直線平行方向的曲率，因此能夠提供通過(guò)提高來(lái)自投光元件11的光量，并且抑制受光元件14上的縱向的受光寬度直徑的增大來(lái)進(jìn)一步提高性能的光電傳感器100。

另外，本申請(qǐng)發(fā)明在該發(fā)明的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行實(shí)施方式的任意的構(gòu)成要素的變形，或?qū)嵤┓绞降娜我獾臉?gòu)成要素的省略。

符號(hào)說(shuō)明

11、101投光元件

12、102投光透鏡

13、103受光透鏡

14、104受光元件

15、105聚光透鏡

17透鏡體

20檢測(cè)體

100光電傳感器

170透鏡安裝部

200支架。