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光电传感器

阅读：913发布：2020-05-12

IPRDB可以提供光电传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种能够抑制杂散光带来的近距离死角区域的扩大的光电传感器。该光电传感器包括发出光的发光元件(11)、接收光的受光元件(22)、以及具有容纳发光元件(11)的投光容纳部(41)以及容纳受光元件(22)的受光容纳部(42)的元件支架(4)，投光容纳部(41)具有扩散部(414)，该扩散部(414)设置在内表面，使由发光元件(11)发出并入射的光向偏离包含该发光元件(11)的位置和受光元件(22)的位置的假想平面的方向漫射。，下面是光电传感器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光电传感器，其特征在于，包括：发光元件，所述发光元件发出光；

受光元件，所述受光元件接收光；以及元件支架，所述元件支架具有投光容纳部以及受光容纳部，所述投光容纳部容纳所述发光元件，所述受光容纳部容纳所述受光元件，所述投光容纳部具有漫射部，所述漫射部设置在内表面，使由所述发光元件发出并入射的光向偏离包含该发光元件的位置和所述受光元件的位置的假想平面的方向漫射。

2.如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述投光容纳部是一面开口的框体构造，所述漫射部设置在所述投光容纳部中位于所述假想平面上的内表面中的、至少离开所述受光元件的表面。

3.如权利要求1或2所述的光电传感器，其特征在于，所述漫射部构成为山形形状。。

说明书全文

光电传感器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种接收检测体反射的反射光的光电传感器。

背景技术

[0002] 在利用三角测距的原理并基于到检测体10的距离判定物体的有无的光电传感器(以下为距离设定型光电传感器)中，例如如图8所示，基于检测体10反射的反射光在受光元件22上的受光位置(受光分布的重心位置)，判定到检测体10的距离(例如，参见专利文献1)。此外，检测体10反射的反射光仅具有漫反射光。在距离设定型光电传感器中，在设定距离为B(距离b的位置)时，在到检测体10的距离是相比于距离b更靠近距离设定型光电传感器的距离a时，判定存在检测体10，在到检测体10的距离是相比于距离b远离距离设定型光电传感器的距离c时，判定不存在检测体10。此外，在如图8所示的距离设定型光电传感器中，附图标记11表示发光元件，附图标记12表示投光透镜，附图标记21表示受光透镜。

[0003] 另一方面，如图9所示，在检测体10位于距离设定型光电传感器非常近的距离a'的情况下，该检测体10反射的反射光会偏离受光元件22，距离设定型光电传感器判定不存在检测体10。将包含该距离a'在内的、由于检测体10太靠近距离设定型光电传感器而判定不存在检测体10的距离区域称为近距离死角区域。图10中示出近距离死角区域A以及检测范围D的关系的一例。
现有技术文献

[0004] 专利文献1：日本专利特开2017-75868号公报

发明内容

发明要解决的问题

[0005] 近距离死角区域按照光学结构而存在。另一方面，通过距离设定型光电传感器投射的光中除主光之外还包含由元件支架等反射的杂散光。并且，在使检测体10反射的反射光的主光入射到受光元件22的N侧受光面端部的距离a”附近，杂散光的强度很强，因而不能忽视其影响。即，杂散光成为噪声，距离设定型光电传感器的S/N比恶化。其结果，存在有时近距离死角区域会变大这样的问题。

[0006] 本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供一种能够抑制杂散光带来的近距离死角区域的扩大的光电传感器。解决问题的手段

[0007] 本发明的光电传感器的特征在于，包括发出光的发光元件、接收光的受光元件、以及具有容纳发光元件的投光容纳部以及容纳受光元件的受光容纳部的元件支架，投光容纳部具有漫射部，该漫射部设置在内表面，使由发光元件发出并入射的光向偏离包含该发光元件的位置和受光元件的位置的假想平面的方向漫射。发明效果

[0008] 根据本发明，由于具有上述的构成，所以能够抑制杂散光带来的近距离死角区域的扩大。

附图说明

[0009] 图1是表示本发明的实施方式1的距离设定型光电传感器的构成例的图。图2是表示本发明的实施方式1中的受光元件上的受光位置与到检测体的距离之间的关系的一例的图。
图3是表示本发明的实施方式1中的判定部的构成例的图。
图4是表示本发明的实施方式1中的元件支架的构成例的主视图。
图5是表示本发明的实施方式1中的投光容纳部的构成例的侧剖面图。
图6A、图6B是表示本发明的实施方式1的距离设定型光电传感器的效果的图，图6A是表示在使用以往的距离设定型光电传感器的情况下的、对位于距离30mm的白纸投光的投光光斑的一例的图，图6B是表示在使用实施方式1的距离设定型光电传感器的情况下的、对位于距离30mm的白纸投光的投光光斑的一例的图。
图7A、图7B是表示本发明的实施方式1的距离设定型光电传感器的效果的图，图7A是表示以往的距离设定型光电传感器中的近距离死角区域以及检测范围的关系的图，图7B是表示实施方式1的距离设定型光电传感器中的近距离死角区域以及检测范围的关系的图。
图8是说明以往的距离设定型光电传感器的动作的图。
图9是示出在以往的距离设定型光电传感器中，检测体位于近距离死角区域的情况的图。
图10是示出以往的距离设定型光电传感器中的近距离死角区域以及检测范围的关系的一例的图。

具体实施方式

[0010] 以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行详细说明。实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1的距离设定型光电传感器的构成例的图。
距离设定型光电传感器利用三角测距的原理判定检测区域中的检测体10的有无。如图
1所示，距离设定型光电传感器包括投光部1、受光部2、判定部3以及元件支架4(参见图4)。
投光部1具有发光元件11以及投光透镜12，受光部2具有受光透镜21以及受光元件22。此外，在图1中，示出了使用2段光电二极管作为受光元件22的情况。

[0011] 发光元件11发出光。投光透镜12将由发光元件11发出的光投射到外部。该投光透镜12与检测区域相对配置，并将由发光元件11发出的光投射到检测区域。

[0012] 受光透镜21汇聚光。该受光透镜21与检测区域相对配置，并汇聚来自检测区域的光。受光元件22接收由受光透镜21汇聚的光。受光元件22具有N侧受光面(Near侧)以及F侧受光面(Far侧)。在检测体10位于比设定距离近的区域(近距离区域)的情况下，N侧受光面能够接收该检测体10反射的漫反射光。另外，在检测体10位于比设定距离远的区域(远距离区域)的情况下，F侧受光面能够接收该检测体10反射的漫反射光。

[0013] 受光元件22上的受光位置与从距离设定型光电传感器到检测体10的距离之间的关系如图2所示。如图2所示，在到检测体10的距离是距离b(设定距离B)的情况下，该检测体10反射的反射光在N侧受光面(PD_Near)和F侧受光面(PD_Far)的边界附近被接收。另外，在到检测体10的距离是相比于距离b更靠近距离设定型光电传感器的距离a(近距离区域上)的情况下，该检测体10反射的反射光被N侧受光面接收。另外，在到检测体10的距离是相比于距离b远离距离设定型光电传感器的距离c(远距离区域上)的情况下，该检测体10反射的反射光被F侧受光面接收。

[0014] 判定部3基于受光部2的受光结果来判定检测区域中的检测体10的有无。如图3所示，该判定部3具有位置判定部31。此外，判定部3通过系统LSI等的处理电路、执行存储在存储器等的程序的CPU等来实现。

[0015] 位置判定部31判定由受光部2(受光元件22)接收的光的光的受光位置。此时，位置判定部31判定从表示被N侧受光面接收的光的信号I_Near减去表示被F侧受光面接收的光的信号I_Far后的差值是否大于阈值A1(I_Near-I_Far>A1)。阈值A1是位置判定用的阈值，并且设定为距离设定型光电传感器不因电路噪声而振动的水平。并且，在判定上述差值大于阈值A1的情况下，位置判定部31判定受光位置是N侧受光面。

[0016] 判定部3根据位置判定部31的判定结果判定检测体10的有无。在此，在位置判定部31判定受光位置是N侧受光面的情况下，判定部3判定存在检测体10。另外，在位置判定部31没有判定受光位置是N侧受光面的情况下，判定部3判定不存在检测体10。

[0017] 如图4所示，元件支架4具有容纳投光部1(发光元件11以及投光透镜12)的投光容纳部41以及容纳受光部2(受光透镜21以及受光元件22)的受光容纳部42。在图4中，仅图示了距离设定型光电传感器中的元件支架4的构成。另外，在图5中，仅图示了距离设定型光电传感器中的投光容纳部41的构成。

[0018] 投光容纳部41构成为一面开口的框体构造。如图4、图5所示，在投光容纳部41的内部深处设置有用于安装发光元件11的元件安装部411。另外，在投光容纳部41的开口端设置有用于安装投光透镜12的透镜安装部412。另外，在投光容纳部41的内表面(上表面、底表面以及左右表面)设置有台阶部413。台阶部413构成为从元件安装部411侧沿透镜安装部412侧变宽的阶梯形状。另外，在投光容纳部41的内表面设置有漫射部414。漫射部414使由发光元件11发出并入射的光向偏离包含发光元件11的位置和受光元件22的位置的假想平面5的方向漫射。此外，在图4中，由于示出了元件支架4的主视图，所以假想平面5是线状的，但该假想平面5在纸面垂直方向上变宽。该漫射部414设置在投光容纳部41中位于上述假想平面5上的内表面(上表面或底表面)中的、至少离开受光元件22的表面(底表面)。如图4、图5所示的漫射部
414设置在投光容纳部41的上表面以及底表面。另外，如图4、图5所示的漫射部414构成为山形形状，并且设置有多个。另外，如图4、图5所示的漫射部414示出了其顶角被设计为60度的情况，但并不限于此，顶角能够设计为任意的角度。

[0019] 受光容纳部42构成为一面开口的框体构造。如图4所示，在受光容纳部42的内部深处设置有用于安装受光元件22的元件安装部421。另外，在受光容纳部42的开口端设置有用于安装受光透镜21的透镜安装部422。另外，在受光容纳部42的内表面(上表面、底表面以及左右表面)设置有台阶部423。台阶部423构成为从元件安装部421侧沿透镜安装部422侧变宽的阶梯形状。

[0020] 接下来，对实施方式1的距离设定型光电传感器的效果进行说明。距离设定型光电传感器中产生杂散光的主要原因是元件支架4等的反射。并且，由于该反射光入射到受光元件22的F侧受光面，导致距离设定型光电传感器的S/N比恶化，且近距离死角区域增大。元件支架4的反射中、尤其影响近距离死角性能的是投光容纳部41的底表面的反射。
在此，在实施方式1的距离设定型光电传感器中，将具有使由元件支架4(的尤其是投光容纳部41的底表面)反射的光(杂散光)向不影响近距离死角性能的方向分散的效果的机构(漫射部414)设置在元件支架4上。由此，能够减少杂散光对近距离死角性能的影响，并且能够改善近距离死角性能。另外，在如图4、图5所示的元件支架4中，设置有台阶部413，通过该台阶部413，也能谋求杂散光的影响的减少。

[0021] 作为具体示例，在使用以往的距离设定型光电传感器(从如图4所示的元件支架4中去掉漫射部414后的距离设定型光电传感器)的情况下的、向配置在离开距离设定型光电传感器30mm的位置的白纸投射的投光光斑如图6A所示。在图6A中，颜色较深的部分表示投射到白纸的光的强度较强的部分。如图6A所示，在使用以往的距离设定型光电传感器的情况下，由元件支架4反射的杂散光投射到白纸中央的主光的上部(附图标记601)。在这种情况下，入射到受光元件22的F侧受光面的光增加，且近距离死角性能恶化。

[0022] 另一方面，在使用实施方式1的距离设定型光电传感器(具有如图4所示的元件支架4的距离设定型光电传感器)的情况下的、向配置在离开距离设定型光电传感器30mm的位置的白纸投射的投光光斑如图6B所示。在图6B中，颜色较深的部分表示投射到白纸的光的强度较强的部分。如图6B所示，相对于图6A，在实施方式1的距离设置型光电传感器中，由元件支架4反射的杂散光在白纸中央的主光的上部向左右倾斜方向漫射并投射(附图标记602)。由于作为受光元件22的2段光电二极管通常是横向尺寸比纵向尺寸短的形状，所以横向方向上的视野变窄。其结果是，受光元件22上很难受到漫射到这些倾斜方向上的反射光的影响。在这种情况下，入射到受光元件22的F侧受光面的杂散光减少，距离设定型光电传感器的S/N比得到改善，进而近距离死角性能得到改善。此外，在图6B中，和图6A同样，杂散光也投射到白纸中央的主光的左右。然而，由于投射到主光的左右的杂散光偏离受光视野，所以不会给自身(距离设定型光电传感器)的近距离死角性能带来影响。

[0023] 另外，以往的距离设定型光电传感器(从如图4所示的元件支架4中去掉漫射部414后的距离设定型光电传感器)中的近距离死角区域A和检测范围D如图7A所示，而实施方式1的距离设定型光电传感器(具有如图4所示的元件支架4的距离设定型光电传感器)中的近距离死角区域A'和检测范围D'如图7B所示。此外，图7A与图10相同。如该图7所示，在实施方式1的距离设定型光电传感器中，相对于以往的距离设定型光电传感器，近距离死角区域变短，并且检测范围变长。

[0024] 另外，在上述中，示出了漫射部414构成为山形形状的情况。然而，本发明并不限于此，漫射部414只要是能够使由发光元件11发出并入射的光向偏离包含该发光元件11的位置和受光元件22的位置的假想平面5的方向漫射的形状即可。例如，作为漫射部414，也可以构成为带圆角的山形形状。

[0025] 另外，在上述中，如图4所示，示出了在投光容纳部41的上表面以及底表面中的宽度方向上的整个表面形成多个漫射部414的情况。然而，本发明并不限于此，漫射部414也可以是一个，或者漫射部414也可以仅形成在宽度方向上的一部分。例如，可以仅在投光容纳部41的上表面以及底表面中的宽度方向上的中央部分(上述假想平面5附近)形成多个漫射部414。

[0026] 另外，在上述中，如图4、图5所示，示出了漫射部414设置在投光容纳部41的上表面以及底表面的情况。然而，本发明并不限于此，漫射部414也可以设置在投光容纳部41的左、右表面。由此，例如，在多个距离设定型光电传感器接近地配置的情况下，认为能够抑制相邻的距离设定型光电传感器之间的杂散光带来的干扰。

[0027] 另外，在上述中，示出了使用2段光电二极管作为受光元件22的情况。然而，本发明并不限于此，也可以使用PSD(Position Sensitive Device，位置敏感器件)或者多段光电二极管等位置检测元件作为受光元件22。

[0028] 另外，在上述中，示出了使用距离设定型光电传感器作为光电传感器的情况。然而，本发明并不限于此，只要是接收检测体10反射的反射光的光电传感器即可。作为光电传感器，也可以使用反射型光电传感器，并且能够获得与上述相同的效果。

[0029] 如上所述，根据本实施方式1，具备发出光的发光元件11、接收光的受光元件22、以及具有容纳发光元件11的投光容纳部41以及容纳受光元件22的受光容纳部42的元件支架4，投光容纳部41设置在内表面，由于具有使由发光元件11发出并入射的光向偏离包含该发光元件11的位置和受光元件22的位置的假想平面5的方向漫射的漫射部414，所以能够抑制杂散光带来的近距离死角区域的扩大。

[0030] 此外，本申请发明在本发明的范围内能够进行实施方式的任意的构成要素的变形，或者该实施方式的任意的构成要素的省略。符号说明

[0031] 1 投光部2 受光部
3 判定部
4 元件支架
5 假想平面
10 检测体
11 发光元件
12 投光透镜
21 受光透镜
22 受光元件
31 位置判定部
41 投光容纳部
42 受光容纳部
411 元件安装部
412 透镜安装部
413 台阶部
414 漫射部
421 元件安装部
422 透镜安装部
423 台阶部。

标题	发布/更新时间	阅读量
光电传感器-专利编号CN109596151A	2020-05-11	810
光电传感器-专利编号CN107430955B	2020-05-12	463
光电传感器-专利编号CN108917798A	2020-05-13	198
光电传感器-专利编号CN110275216A	2020-05-11	886
光电传感器-专利编号CN104865611B	2020-05-13	813
光电传感器-专利编号CN109506776A	2020-05-12	942
光电传感器-专利编号CN110274616A	2020-05-11	733
光电传感器-专利编号CN110612609A	2020-05-11	841
光电传感器-专利编号CN105588607B	2020-05-13	484
光电传感器-专利编号CN109581392A	2020-05-12	913

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