有限区域反射型光电传感器的制造方法

有限区域反射型光电传感器的制造方法
【专利摘要】提供有限区域反射型光电传感器，其通过扩大检测范围来能够高精度地检测如与被测定面之间的距离发生变化的物体，且结构简单。有限区域反射型光电传感器（1A）包括具有激光二极管（11）的投光部（10）和具有光电二级管（21）的受光部（20）。就投光部和受光部而言，以从投光部向物体探测有限区域（S1～S3）照射投射光束且使受光部能够接收与来自存在于该物体探测有限区域的物体（M）的反射光相对应的接收光束的方式，设定有投射光束的光轴和接收光束的光轴之间的交叉角度。基于光电二级管的受光强度判别物体的有无。在来自激光二极管（11）投射光束的光路上设有用于将投射光束分割成多个方向的光束的衍射光栅（13）。
【专利说明】有限区域反射型光电传感器

【技术领域】
[0001] 本发明涉及物体的检测区域被限定的有限区域反射型光电传感器。

【背景技术】
[0002] 以往，作为用于检测物体是否存在于规定位置上的光电传感器，已知有物体的检 测区域被限定的有限区域反射型光电传感器。
[0003] 如图13的（a)部分和（b)部分所示，该有限区域反射型光电传感器100具有发光 元件101及受光元件102,并且以从发光元件101向物体探测有限区域S照射投射光束而 且使受光元件102能够接收与该投射光束仅在该物体探测有限区域S交叉的物体的反射光 的方式，设定了发光元件101和受光元件102的光轴的角度。因此，在物体通过用剖面线 (hatching)表示的物体探测有限区域S时，由受光元件102检测来自物体的反射光来判别 物体。
[0004] 详细地，在上述有限区域反射型光电传感器100中，在与该有限区域反射型光电 传感器100相距的距离L2?L4的物体探测有限区域S中存在物体的情况下，来自发光元 件101的投射光束在物体上镜面反射，其镜面反射产生的接收光束入射至受光元件102。然 而，在物体存在于距离L2?L4的物体探测有限区域S之外的情况下，判断为物体不存在。 因此，距离L2?L4的范围是物体检测范围。这样，在有限区域反射型光电传感器100中， 由于在物体到达距离L2?L4的物体探测有限区域S的情况下，受光元件102可取得信号， 因而基于该信号来判别物体的有无。
[0005] 在此，就有限区域反射型光电传感器100而言，在投射光束和接收光束分别不发 生扩散的情况下，探测到物体来输出探测信号的动作电平（level)和物体移动来成为非探 测状态的非动作电平之间的距离之差较小，而且背景的影响也较少。另外，还具有能够通过 变更发光元件101及受光元件102的光轴的角度来设定检测距离这样的特征。
[0006] 这样的以往的有限区域反射型光电传感器100例如用于检测逐渐接近的物体并 使该物体在规定的位置上停止。因此，如图13的（a)部分和（b)部分所示，特别地，需要 使与有限区域反射型光电传感器1〇〇远离的位置即距离L4上的投射光束及接收光束锐利 (sharp)〇
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特开平6 - 241783号公报（1994年09月02日公开）
[0010] 然而，上述以往的有限区域反射型光电传感器存在不能扩大检测范围这样的问 题。
[0011] 在此，作为能够扩大检测范围的光电传感器200,例如在专利文献1中公开了如下 方法，即，如图14所示，并排设置用于对检测位置P上的各被测定面A?D分别进行检测的 多个反射式光传感器201A?201D，利用各反射式光传感器201A?201D独立地检测各被测 定面A?D。即，该光电传感器200具有用于分别检测各被测定面A?D的各反射式光传 感器201A?201D、各投光器202及各受光器203,其结果，能够通过这些部件来扩大检测范 围。
[0012] 然而，专利文献1所公开的光电传感器200需要设置与被测定面的数目相对应的 传感器，因而存在导致装置大型化这样的问题。另外，若接近地设置各传感器，则存在接近 的传感器之间相互干扰而容易产生错误动作这样的问题。


【发明内容】

[0013] 本发明是鉴于上述以往问题而做出的，其目的在于，提供一种通过扩大检测范围 来能够高精度地检测如与被测定面之间的距离发生变化这样的物体而且结构简单的有限 区域反射型光电传感器。
[0014] 为了解决上述问题，本发明的一个实施方式的有限区域反射型光电传感器，包括 具有发光元件的投光部和具有受光元件的受光部，就上述投光部和受光部而言，以从该投 光部向物体探测区域照射投射光束并且使该受光部能接收与来自存在于该物体探测有限 区域的物体的反射光相对应的接收光束的方式，设定有该投射光束的光轴和该接收光束的 光轴之间的交叉角度，基于上述受光元件的受光强度来判别物体的有无，该有限区域反射 型光电传感器的特征在于，在来自上述发光元件的投射光束的光路上设有光束分割部件， 该光束分割部件用于将该投射光束分割成多个方向的光束。
[0015] 根据上述结构，有限区域反射型光电传感器包括具有发光元件的投光部和具有受 光元件的受光部，就上述投光部和受光部而言，以从该投光部向物体探测区域照射投射光 束并且使该受光部能够接收与来自存在于该物体探测有限区域的物体的反射光相对应的 接收光束的方式，设定有该投射光束的光轴和该接收光束的光轴之间的交叉角度，并且，基 于上述受光元件的受光强度来判别物体的有无。
[0016] 但是，在这种有限区域反射型光电传感器中，由于投射光束是单一的光线，因而存 在不能扩大物体探测有限区域这样的问题。
[0017] 因此，在本发明的一个实施方式中，在来自发光兀件的投射光束的光路上设有用 于将该投射光束分割成多个方向的光束的光束分割部件。因此，投射光束通过光束分割部 件分割成多个方向的光束，因而能够生成投射光束的光轴和接收光束的光轴之间的交叉角 度不同的多种光束。这意味着在与物体相向的方向上生成多种物体探测有限区域，由此扩 大了检测范围。而且，为了扩大检测范围，只是设置了光束分割部件，因而结构简单。
[0018] 因此，能够提供通过扩大检测范围来能够高精度地检测如与被测定面之间的距离 发生变化这样的物体而且结构简单的有限区域反射型光电传感器。
[0019] 在本发明的一个实施方式的有限区域反射型光电传感器中，优选地，所述光束分 割部件由衍射光栅构成。
[0020] 由此，在向衍射光栅照射投射光束时，从衍射光栅出射0次光、±1次光…，投射光 束被分割成多个方向的光束。另外，能够在市场上容易地购入衍射光栅。
[0021] 因此，能够容易地由低价且结构简单的衍射光栅构成光束分割部件。
[0022] 在本发明的一个实施方式的有限区域反射型光电传感器中，优选地，所述受光部 能够包括一个多光束受光单兀，该一个多光束受光单7Π 用于接收由光束分割部件分割成多 个方向的光束的投射光束在物体上反射时的多个接收光束。
[0023] 由此，由于能够利用一个多光束受光单元接收多个接收光束，因而能够实现受光 部的零件数目的消减。
[0024] 在本发明的一个实施方式的有限区域反射型光电传感器中，所述受光部能够具有 至少三个单一光束受光单兀，所述至少三个单一光束受光单兀用于分别接收由光束分割部 件分割成至少三个方向的光束的投射光束在物体上反射时的接收光束。
[0025] 由此，能够将有限区域反射型光电传感器用作用于判断物体的位置的变位传感 器。
[0026] 在本发明的一个实施方式的有限区域反射型光电传感器中，能够在所述发光兀件 和光束分割部件之间设有用于使投射光束会聚的凸透镜。
[0027] S卩，通过在发光元件和光束分割部件之间设置凸透镜，能够使光强度分布陡峭。其 结果，能够容易地设定用于判断物体是否存在的阈值。
[0028] 在本发明的一个实施方式的有限区域反射型光电传感器中，优选地，设有交叉角 度变更单元，该交叉角度变更单元用于变更所述投射光束的光轴和接收光束的光轴之间的 交叉角度。
[0029] 由此，能够利用交叉角度变更单元，来变更投射光束的光轴和接收光束的光轴之 间的交叉角度。其结果，能够扩大检测范围，从而能够高精度地检测如与被测定面之间的距 离大幅发生变化这样的物体。
[0030] 在本发明的一个实施方式的有限区域反射型光电传感器中，所述交叉角度变更单 元能够由用于变更所述投光部和受光部中的至少一个的倾斜角度的倾斜角度变更单元构 成，以变更所述投射光束的光轴和接收光束的光轴之间的交叉角度。
[0031] 由此，能够利用倾斜角度变更单元来变更投射光束的光轴和接收光束的光轴之间 的交叉角度。具体地，能够变更投光部和受光部中的至少一个的倾斜角度。因此，能够大幅 变更交叉角度，从而能够容易地调整物体探测有限区域的远近。
[0032] 在本发明的一个实施方式的有限区域反射型光电传感器中，所述受光部能够接收 来自使入射的投射光束镜面反射的物体的接收光束。
[0033] 由此，能够检测镜面反射物体，而且，不仅能够确认物体的存在有无，还能够如后 述那样掌握与物体的移动相关的信息。
[0034] 在本发明的一个实施方式的有限区域反射型光电传感器中，优选地，设有物体间 距离计算单元，该物体间距离计算单元用于基于所述受光元件的受光强度的大小来计算有 限区域反射型光电传感器与物体之间的距离。
[0035] 由此，能够利用物体间距离计算单元来计算有限区域反射型光电传感器和物体之 间的距离。
[0036] 在本发明的一个实施方式的有限区域反射型光电传感器中，优选地，设有物体移 动方向检测单元，该物体移动方向检测单元用于根据所述受光元件的受光强度由大变小还 是由小变大来检测所述物体正在接近还是正在远离。
[0037] 由此，能够利用物体移动方向检测单元，根据受光元件的受光强度由大变小还是 由小变大来检测物体正在接近还是正在远离。
[0038] 在本发明的一个实施方式的有限区域反射型光电传感器中，优选地，具有移动速 度计算单元，该移动速度计算单元用于基于所述受光元件的受光强度的随时间的变化来计 算所述物体接近的速度或远离的速度。
[0039] 由此，能够利用移动速度计算单元，基于受光元件的受光强度的随时间的变化来 计算物体接近的速度或远离的速度。
[0040] 发明效果
[0041] 根据本发明的一个实施方式，能够起到如下效果，即，提供一种通过扩大检测范围 来能够高精度地检测如与被测定面之间的距离发生变化这样的物体而且结构简单的有限 区域反射型光电传感器。

【专利附图】

【附图说明】
[0042] 图1A、图1B及图1C是示出了本发明的第一实施方式的有限区域反射型光电传感 器的图，是示出了在分别不同的物体探测有限区域中的物体的探测状态的剖视图。
[0043] 图2A是示出了利用有限区域反射型光电传感器探测物体时的物体探测有限区域 的图，图2B是示出了物体探测有限区域中的检测信号的波形图。
[0044] 图3是示出了上述有限区域反射型光电传感器的结构的立体图。
[0045] 图4是示出了上述有限区域反射型光电传感器的结构的剖视图。
[0046] 图5是示出了上述有限区域反射型光电传感器的由一个受光元件构成的受光部 的剖视图。
[0047] 图6A、图6B及图6C是示出了在上述有限区域反射型光电传感器中利用一个受光 元件检测不同的物体探测有限区域的物体的情况的投射光束及接收光束的光路的剖视图。
[0048] 图7A、图7B及图7C是示出了上述有限区域反射型光电传感器具有由多个受光元 件构成的受光部的情况的投射光束及接收光束的光路的剖视图。
[0049] 图8是示出了在投射光束的光路上设有凸透镜的会聚型、未设有凸透镜的平行 型、设有凹透镜的扩散型及本实施方式的设有衍射光栅的有限区域反射型光电传感器的受 光元件的检测信号的分布的曲线图。
[0050] 图9是在投射光束的光路上设有凸透镜的会聚型、未设有凸透镜的平行型、设有 凹透镜的扩散型及本实施方式的设有衍射光栅的有限区域反射型光电传感器的、在受光兀 件的检测信号的分布上以角度变动表示物体的检测位置的容许范围的曲线图。
[0051] 图10A、图10B及图10C是示出了本发明的第二实施方式的有限区域反射型光电传 感器的图，是示出了分别不同的物体探测有限区域中的物体的探测状态的剖视图。
[0052] 图11是示出了上述有限区域反射型光电传感器的受光元件在分别不同的物体探 测有限区域中的物体的探测输出的图表。
[0053] 图12是说明基于上述有限区域反射型光电传感器的受光元件在分别不同的物体 探测有限区域中的物体的探测输出来计算物体的移动速度的机构的剖视图。
[0054] 图13的（a)部分是示出了以往的有限区域反射型光电传感器的结构的示意图，图 13的（b)部分是示出了与有限区域反射型光电传感器之间的各距离的位置上的投射光束 和接收光束之间的关系的俯视图。
[0055] 图14是示出了以往的另一反射型光电传感器的结构的示意图。
[0056] 其中，附图标记的说明如下：
[0057] 1A有限区域反射型光电传感器
[0058] 1B有限区域反射型光电传感器
[0059] 2 箱体
[0060] 2a箱体开口
[0061] 10投光部
[0062] 11激光二极管(发光元件）
[0063] 12投光用透镜（凸透镜）
[0064] 13衍射光栅
[0065] 20 受光部
[0066] 21 光电二级管(受光元件）
[0067] 21a光电二级管(受光元件）
[0068] 21b光电二级管(受光元件）
[0069] 2 lb2光电二级管(受光元件）
[0070] 2 lb3光电二级管(受光元件）
[0071] 22 受光用透镜

【具体实施方式】
[0072] [第一实施方式]
[0073] 基于图1A?图9,对本发明的一个实施方式说明如下。
[0074] 如图2A所示，本实施方式的有限区域反射型光电传感器利用于检测在有限范围 内有无物体，如探测物体的高低差或检测是否存在纸张等。因此，无论来自检测物体的反射 光是通过镜面反射或漫反射中的某种反射而产生，如图2B所示，在指定的物体探测有限区 域S的范围内都需要使信号输出的边界明确。此时，优选地使物体探测有限区域S的范围 尽可能大。
[0075] 即，在这种有限区域反射型光电传感器中，投射光束是单一的光线，因而存在不能 扩大物体探测有限区域这样的问题。
[0076] 因此，本实施方式的有限区域反射型光电传感器是为了使这样的物体探测有限区 域S尽可能大而进行改良得到的。
[0077] 基于图3,说明本实施方式的有限区域反射型光电传感器1A的结构。图3是示出 了本实施方式的有限区域反射型光电传感器1A的结构的立体图。
[0078] 如图3所示，本实施方式的有限区域反射型光电传感器1A具有投光部10和受光 部20,这些投光部10及受光部20容置在箱体2内。
[0079] 投光部10包括作为发光元件的激光二极管11、由设在该激光二极管11的前方的 凸透镜构成的投光用透镜12以及衍射光栅13。
[0080] 另外，受光部20包括作为受光元件的光电二级管21以及由设在该光电二级管21 的前方的凸透镜构成的受光用透镜22。另外，在本发明中，能够省略上述投光用透镜12及 受光用透镜22。
[0081] 上述箱体2的投光用透镜12及受光用透镜22的前方是箱体开口 2a，能够使投射 光束及接收光束通过。
[0082] 就上述投光部10和受光部20而言，以从投光部10向所述物体探测有限区域S照 射投射光束而且使受光部20能够接收在存在于该物体探测有限区域S的物体上反射产生 的接收光束的方式，设定有该投射光束的光轴和该接收光束的光轴之间的交叉角度。然后， 有限区域反射型光电传感器1A基于光电二级管21中的受光强度（level)来判别物体的有 无。
[0083] 在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1A中，在来自投光部10的投射光束 的光路上，设有衍射光栅13作为用于将该投射光束分割成多个方向的光束的光束分割部 件。另外，在本实施方式中，光束分割部件由衍射光栅13构成，但本发明中并不一定限定于 衍射光栅13,而只要可将投射光束分割成多个方向的光束就能够利用其他部件。
[0084] 基于图1A、图1B、图1C及图4,说明上述结构的有限区域反射型光电传感器1A检 测物体是否存在的物体检测方法。图1A、图1B及图1C是示出了上述有限区域反射型光电 传感器的图，是示出了在分别不同的物体探测有限区域中的物体的探测状态的剖视图。图 4是示出了上述有限区域反射型光电传感器的结构的剖视图。
[0085] 如图4所示，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1A的投光部10中，在来 自该激光二极管11的投射光束的光路上，设有衍射光栅13作为用于将该投射光束分割成 多个方向的光束的光束分割部件。因此，就投射光束而言，通过衍射光栅13, 一个光线如0 次光、± 1次光、±2次光、±3次光…那样分割成多个方向的光束。因此，能够生成投射光 束的光轴和接收光束的光轴之间的交叉角度不同的多种光束。在此，衍射光栅13理论上能 够出射±3次光…以后的光束，但现实上±3次光…以后的光束的光强度极低。因此，能够 使用的是〇次光、±1次光、±2次光这五个光束左右，从实用精度的角度出发，优选地实用 0次光及±1次光这三个分割光束。
[0086] 这意味着在与有限区域反射型光电传感器相向的方向上生成了三种物体探测有 限区域S。即，如图1B所示，通过了衍射光栅13的0次光的光束能够在与衍射光栅13不存 在的情况相同的物体探测有限区域S1上探测物体M。另一方面，如图1A和图1C所示，通过 了衍射光栅13的± 1次光的光束能够在物体探测有限区域S2及物体探测有限区域S3上 探测物体M。
[0087] 其结果，物体探测有限区域S扩大至物体探测有限区域S2、物体探测有限区域S1 及物体探测有限区域S3。即，扩大了检测范围。
[0088] 在此，在本实施方式中，物体Μ是使入射的投射光束镜面反射的物体。其结果，能 够检测镜面反射物体。另外，在本实施方式中，虽然物体Μ由使入射的投射光束镜面反射 的物体构成，但在本发明中并不一定限定于此，也可以是使入射的投射光束漫反射的物体。 艮Ρ，即使物体Μ为漫反射物体，也能够利用光电二级管21接收被漫反射的一些接收光束，因 而能够探测物体Μ。
[0089] 另外，在本实施方式中，受光部20的光电二级管21也能够利用各种各样的部件。 基于图5至图7Α、图7Β及图7C，说明这些部件的一个例子。图5是示出了上述有限区域反 射型光电传感器的由一个受光元件构成的受光部的剖视图。图6Α、图6Β及图6C是示出了 在上述有限区域反射型光电传感器中利用一个受光元件检测不同的物体探测有限区域的 物体的情况的投射光束及接收光束的光路的剖视图。图7Α、图7Β及图7C是示出了上述有 限区域反射型光电传感器具有由多个受光元件构成的受光部的情况的投射光束及接收光 束的光路的剖视图。
[0090] 例如，如图5所示，光电二级管21可以是作为多光束受光单元的一个光电二级管 21a，用于接收由衍射光栅13分割成多个方向的光束的投射光束在物体Μ上反射时产生的 多个接收光束。即，能够利用一个受光元件。
[0091] 由此，如图6Α所示，通过在与有限区域反射型光电传感器1Α最近的物体探测有限 区域S2使用衍射光栅13的一 1次光的光束，能够利用光电二级管21a接收光束。另外，如 图6B所示，通过在物体探测有限区域S1使用衍射光栅13的0次光的光束，能够利用光电 二级管21a在同一位置接收光束。进而，如图6C所示，通过在与有限区域反射型光电传感 器1A最远的物体探测有限区域S3使用衍射光栅13的+ 1次光的光束，能够利用光电二级 管21a在同一位置接收光束。
[0092] 相对于此，例如，就光电二级管21而言，如图7A、图7B及图7C所示，受光部20能 够具有至少三个作为单一光束受光单元的光电二级管21bi、21b 2、21b3，用于分别接收由光 束分割部件分割成至少三个方向的光束的投射光束在物体Μ上反射时产生的接收光束。
[0093] 由此，如图7Α所示，通过在与有限区域反射型光电传感器1Α最近的物体探测有限 区域S2使用衍射光栅13的一 1次光的光束，能够利用光电二级管211^接收光束。另外， 如图7Β所示，通过在物体探测有限区域S1使用衍射光栅13的0次光的光束，能够利用光 电二级管21b 2在同一位置接收光束。进而，如图7C所示，通过在与有限区域反射型光电传 感器1A最远的物体探测有限区域S3利用衍射光栅13的+ 1次光的光束，能够利用光电二 级管21b3在同一位置接收光束。
[0094] 其结果，在利用光电二级管211^探测出信号的情况下能够判断为物体Μ存在于 与有限区域反射型光电传感器1Α最近的物体探测有限区域S2的位置，在利用光电二级管 2113 2探测出信号的情况下能够判断为物体Μ存在于物体探测有限区域S1的位置，在利用光 电二级管21b3探测出信号的情况下能够判断为物体Μ存在于与有限区域反射型光电传感 器1Α最远的物体探测有限区域S3的位置。因此，能够将有限区域反射型光电传感器1Α用 作变位传感器。
[0095] 在此，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Α中，在作为发光元件的激光 二极管11和作为光束分割部件的衍射光栅13之间，能够设置由使投射光束会聚的凸透镜 构成的投光用透镜12。
[0096] 即，通过在激光二极管11和衍射光栅13之间设置由凸透镜构成的投光用透镜12， 能够使光强度分布变得陡峭。其结果，能够容易地设定用于判定物体Μ是否存在的阈值。
[0097] 基于图8,说明设置由上述凸透镜构成的投光用透镜12以及设置衍射光栅13所起 到的效果。图8是示出了在投射光束的光路上设有凸透镜的会聚型、未设有凸透镜的平行 型、设有凹透镜的扩散型及本实施方式的设有衍射光栅的有限区域反射型光电传感器的受 光元件的检测信号的分布的曲线图。
[0098] -般而言，如图8所示，光电二级管21的检测信号的分布为高斯分布（Gaussian distribution)，但在检测信号时，优选使其分布变得陡峭。这是因为，由此能够容易设定用 于位置检测的阈值。就该阈值而言，在采用由凸透镜构成的投光用透镜12的情况下，如在 图8中描画的会聚型的曲线那样，信号的上升变得陡峭，因而具有容易设定用于位置检测 的阈值的优点。另外，在图8中描画的平行型的曲线表示不使用由凸透镜构成的投光用透 镜12的情况，从该图可知，使用由凸透镜构成的投光用透镜12的情况以及利用了本实施方 式的衍射光栅13的有限区域反射型光电传感器1A的情况下，其信号检测峰值都与不使用 由该凸透镜构成的投光用透镜12的平行型以及使用了凹透镜的扩散型相比更加陡峭。另 夕卜，还可了解到如下情况，即，就利用了本实施方式的衍射光栅13的有限区域反射型光电 传感器1Α而言，与仅利用了仅由凸透镜构成的投光用透镜12的汇聚型或使用了凹透镜的 扩散型相比，检测范围变得更宽广。
[0099] 接着，基于图9,说明本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Α的、物体在物体 探测有限区域S的检测容许范围。图9是将在投射光束的光路上设有凸透镜的会聚型、未 设有凸透镜的平行型、设有凹透镜的扩散型及本实施方式的设有衍射光栅的有限区域反射 型光电传感器的、在受光元件的检测信号的分布上以角度变动表示物体的检测位置的容许 范围的曲线图。
[0100] 若将本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Α的物体Μ在物体探测有限区域 S中的检测位置的容许范围，在受光元件的检测信号的分布上表示为角度变动，则如图9所 表不。
[0101] 其结果，如从图9可知，就本实施方式的设有衍射光栅13的有限区域反射型光电 传感器1Α的物体Μ在物体探测有限区域S中的检测位置的容许范围而言，若在受光元件的 检测信号的分布上以角度变动进行解析，则可了解到比未设有凸透镜的平行型、设有凹透 镜的扩散型的情况更加优秀。即，可了解到：就本实施方式的设有衍射光栅13的有限区域 反射型光电传感器1Α的角度特性而言，在未设有凸透镜的平行型及设有凹透镜的扩散型 的情况下，角度的绝对值增加时信号的输出会下降，而相对于此，在本实施方式的设有衍射 光栅13的有限区域反射型光电传感器1Α中，即使角度的绝对值增加，信号的输出的下降也 变得缓慢。这表示物体探测有限区域S的范围比未设有凸透镜的平行型及设有凹透镜的扩 散型的情况更大。因此，能够理解本实施方式的设有衍射光栅13的有限区域反射型光电传 感器1Α，与未设有凸透镜的平行型及设有凹透镜的扩散型的情况相比，检测范围更大。另 夕卜，在投射光束的光路上设有凸透镜的会聚型的角度特性，与本实施方式的设有衍射光栅 13的有限区域反射型光电传感器1Α的角度特性大致相同。
[0102] 接着，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Α中，为了进一步提升功能， 例如能够变更物体探测有限区域S的位置。
[0103] 即，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Α中，为了变更物体探测有限区 域S的位置，设有用于变更投射光束的光轴和接收光束的光轴之间的交叉角度的交叉角度 变更单元。由此，能够利用交叉角度变更单元，来变更投射光束的光轴和接收光束的光轴之 间的交叉角度。其结果，能够扩大检测范围，从而能够高精度地检测如与被测定面之间的距 离大幅发生变化这样的物体Μ。
[0104] 具体地，为了变更投射光束的光轴和接收光束的光轴之间的交叉角度，交叉角度 变更单元能够由用于变更投光部10和受光部20中的至少一个的倾斜角度的倾斜角度变更 单元构成。
[0105] 由此，利用倾斜角度变更单元来变更投射光束的光轴和接收光束的光轴之间的交 叉角度。具体地，变更投光部10和受光部20中的至少一个的倾斜角度。例如，能够采用如 下方法，即，以使投光部10能够以未图示的轴为中心转动的方式在箱体2的侧面安装该投 光部10,并且使该投光部10能够固定在任意的转动位置上。其结果，通过该方法，能够大幅 变更交叉角度。因此，能够容易地调整物体探测有限区域S的远近。
[0106] 这样，本实施方式的有限区域反射型光电传感器1A包括具有激光二极管11的投 光部10和具有光电二级管21的受光部20,就投光部10和受光部20而言，以从该投光部 10向物体探测有限区域S照射投射光束而且使该受光部20能够接收在存在于该物体探测 有限区域S的物体Μ上反射产生的接收光束的方式，设定有该投射光束的光轴和该接收光 束的光轴之间的交叉角度，基于光电二级管21的受光强度来判别物体Μ的有无。而且，在 来自激光二极管11的投射光束的光路上，设有将该投射光束分割成多个方向的光束的光 束分割部件。
[0107] 因此，投射光束通过光束分割部件分割成多个方向的光束，因而能够生成投射光 束的光轴和接收光束的光轴之间的交叉角度不同的多种光束。这意味着在与物体Μ相向的 方向上生成多种物体探测有限区域SI、S2、S3,由此能够扩大检测范围。而且，为了扩大检 测范围，只是设置了光束分割部件，因而结构简单。
[0108] 因此，能够提供通过扩大检测范围来能够高精度地检测如与被测定面之间的距离 发生变化这样的物体Μ而且结构简单的有限区域反射型光电传感器1Α。
[0109] 另外，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Α中，光束分割部件由衍射光 栅13构成。由此，在向衍射光栅13照射投射光束时，从衍射光栅13出射0次光、±1次 光…，投射光束分割成多个方向的光束。另外，能够在市场上容易地购入衍射光栅13。因 此，能够容易地由低价且结构简单的衍射光栅13构成光束分割部件。
[0110] 另外，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Α中，受光部20具有作为多光 束受光单元的一个光电二级管21a，用于接收由光束分割部件分割成多个方向的光束的投 射光束在物体Μ上反射而产生的多个接收光束。
[0111] 由此，能够利用作为多光束受光单元的一个光电二级管21a来接收多个接收光 束，因而能够实现受光部20的零件数目的消减。
[0112] 另外，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1A中，受光部20能够具有至少 三个作为单一光束受光单兀的光电二级管，用于分别接收由光束分割部件 分割成至少三个方向的光束的投射光束在物体上反射而产生的接收光束。
[0113] 由此，能够将有限区域反射型光电传感器1A用作用于判断物体的位置的变位传 感器。
[0114] 另外，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1A中，能够在激光二极管11和 光束分割部件之间设有由使投射光束会聚的凸透镜构成的投光用透镜12。
[0115] 即，通过在激光二极管11和光束分割部件之间设置由凸透镜构成的投光用透镜 12,能够使光强度分布陡峭。其结果，能够容易地设定用于判定物体Μ是否存在的阈值。
[0116] 另外，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Α中，能够设有用于变更投射 光束的光轴和接收光束的光轴之间的交叉角度的交叉角度变更单元。由此，能够利用交叉 角度变更单元，变更投射光束的光轴和接收光束的光轴之间的交叉角度。其结果，能够扩大 检测范围，从而能够高精度地检测如与被测定面之间的距离大幅发生变化这样的物体。
[0117] 另外，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Α中，能够设有用于变更投射 光束的光轴和接收光束的光轴之间的交叉角度的交叉角度变更单元。
[0118] 由此，能够利用交叉角度变更单元，变更投射光束的光轴和接收光束的光轴之间 的交叉角度。其结果，能够扩大检测范围，从而能够高精度地检测如与被测定面之间的距离 大幅发生变化这样的物体M。
[0119] 另外，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1A中，为了变更投射光束的光 轴和接收光束的光轴之间的交叉角度，交叉角度变更单元能够由用于变更投光部10和受 光部20中的至少一个的倾斜角度的倾斜角度变更单元构成。
[0120] 由此，利用倾斜角度变更单元来变更投射光束的光轴和接收光束的光轴之间的交 叉角度。具体地，变更投光部10和受光部20中的至少一个的倾斜角度。因此，能够大幅变 更交叉角度，从而能够容易地调整物体探测有限区域S的远近。
[0121] [第二实施方式]
[0122] 基于图10A至图12,说明本发明的另一实施方式如下。另外，在本实施方式中说明 的结构以外的结构与所述第一实施方式相同。另外，为了说明方便，对于具有与在所述第一 实施方式的附图示出的部件相同的功能的部件，标注同一附图标记，并省略说明。
[0123] 所述第一实施方式的有限区域反射型光电传感器1A的目的在于检测物体Μ是否 存在于物体探测有限区域S1，而物体Μ可以是镜面反射物体或漫反射物体中的任意物体。
[0124] 相对于此，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Β中，物体Μ限定于镜面 反射物体。由此，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Β中，不仅检测物体Μ的存 在的有无，还能够掌握物体Μ的距离变动。
[0125] 即，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Β中，物体Μ由镜面反射物体构 成，因而如图10Α、图10Β及图10C所示，能够利用光电二级管21来检测在物体探测有限区 域SI、S2、S3存在的物体Μ。此时，如图11所示，光电二级管21的输出按照与有限区域反 射型光电传感器1Β之间的距离近的物体探测有限区域S2、S1、S3的顺序由大变小。因此， 通过获取该输出与物体探测有限区域S2、S1、S3的各距离之间的相关关系，能够容易地掌 握物体Μ相对于有限区域反射型光电传感器1Β的位置。
[0126] 另外，如图12所示，在物体Μ在前后方向上移动时，能够根据输出向从大到小的方 向发生变化还是输出向从小到大的方向发生变化，来掌握物体Μ相对于有限区域反射型光 电传感器1Β而远离还是接近。
[0127] 具体地，在光电二级管21的输出向从大到小的方向发生变化的情况下，能够判断 为物体Μ正在远离，在光电二级管21的输出向从小到大的方向发生变化的情况下，能够判 断为物体Μ正在接近。
[0128] 另外，在物体Μ在前后方向上移动的情况下，只要测定移动该距离所需的时间，就 能够容易地求出物体Μ的移动速度。
[0129] 这样，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Β中，受光部20能够接收来自 使入射的投射光束镜面反射的物体Μ的接收光束。
[0130] 由此，能够检测镜面反射物体，而且不仅能够确认物体Μ的存在有无，还能够掌握 与物体Μ的移动相关的信息。
[0131] 另外，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Β中，能够设有基于光电二级 管21的受光强度的大小来计算与物体Μ之间的距离的物体间距离计算单元。
[0132] 由此，能够利用物体间距离计算单元来计算有限区域反射型光电传感器1Β和物 体Μ之间的距离。
[0133] 另外，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1B中，能够设有根据光电二级 管21的受光强度由大变小还是由小变大来检测物体Μ正在接近还是正在远离的物体移动 方向检测单元。
[0134] 由此，能够利用物体移动方向检测单元，根据光电二级管21的受光强度由大变小 还是由小变大来检测物体正在接近或正在远离。
[0135] 另外，在本实施方式的有限区域反射型光电传感器1Β中，能够具有基于光电二级 管21的受光强度的随时间的变化来计算物体Μ接近的速度或远离的速度的移动速度计算 单元。
[0136] 由此，能够利用移动速度计算单元，基于光电二级管21的受光强度的随时间的变 化来计算物体Μ接近的速度或远离的速度。
[0137] 另外，本发明并不限定于上述的各实施方式，能够在由权利要求示出的范围内进 行各种变更，并且适当组合在不同的实施方式中分别公开的技术手段而得到的实施方式， 也包含在本发明的技术范围内。
[0138] 产业上的可利用性
[0139] 本发明能够适用于物体的检测区域被限定的有限区域反射型光电传感器。具体 地，用于检测有限的范围内的物体有无，如物体的高低差探测或纸张的存在有无检测等。进 而，还能够适用于掌握物体探测有限区域内的物体的移动信息的情况。
【权利要求】
1. 一种有限区域反射型光电传感器，包括具有发光元件的投光部和具有受光元件的受 光部，就上述投光部和受光部而言，以当从该投光部向物体探测有限区域照射投射光束时 能够使该受光部接收由来自存在于该物体探测有限区域的物体的反射光形成的接收光束 的方式，设定有该投射光束的光轴和该接收光束的光轴之间的交叉角度，基于上述受光元 件的受光强度来判别物体的有无， 该有限区域反射型光电传感器的特征在于， 在来自上述发光元件的投射光束的光路上设有光束分割部件，该光束分割部件用于将 该投射光束分割成多个方向的光束。
2. 如权利要求1所述的有限区域反射型光电传感器，其特征在于，所述光束分割部件 由衍射光栅构成。
3. 如权利要求1或2所述的有限区域反射型光电传感器，其特征在于，所述受光部包括 一个多光束受光单元，该多光束受光单元用于接收由光束分割部件分割成多个方向的光束 的投射光束在物体上反射而成的多个接收光束。
4. 如权利要求1或2所述的有限区域反射型光电传感器，其特征在于，所述受光部具有 至少三个单一光束受光单兀，所述至少三个单一光束受光单兀用于分别接收由光束分割部 件分割成至少三个方向的光束的投射光束在物体上反射而成的接收光束。
5. 如权利要求1或2所述的有限区域反射型光电传感器，其特征在于，在所述发光元件 和光束分割部件之间设有用于使投射光束会聚的凸透镜。
6. 如权利要求1或2所述的有限区域反射型光电传感器，其特征在于，设有交叉角度变 更单元，该交叉角度变更单元用于变更所述投射光束的光轴和接收光束的光轴之间的交叉 角度。
7. 如权利要求6所述的有限区域反射型光电传感器，其特征在于，所述交叉角度变更 单元由倾斜角度变更单元构成，该倾斜角度变更单元变更所述投光部和受光部中的至少一 个的倾斜角度，来变更所述投射光束的光轴和接收光束的光轴之间的交叉角度。
8. 如权利要求1或2所述的有限区域反射型光电传感器，其特征在于，所述受光部接收 来自使入射的投射光束镜面反射的物体的接收光束。
9. 如权利要求8所述的有限区域反射型光电传感器，其特征在于，设有物体间距离计 算单元，该物体间距离计算单元用于基于所述受光元件的受光强度的大小来计算该有限区 域反射型光电传感器与物体之间的距离。
10. 如权利要求9所述的有限区域反射型光电传感器，其特征在于，设有物体移动方向 检测单元，该物体移动方向检测单元用于根据所述受光元件的受光强度由大变小还是由小 变大来检测所述物体正在接近还是正在远离。
11. 如权利要求10所述的有限区域反射型光电传感器，其特征在于，具有移动速度计 算单元，该移动速度计算单元用于基于所述受光元件的受光强度随时间的变化来计算所述 物体接近的速度或远离的速度。
【文档编号】G01V8/10GK104062690SQ201410018123
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2013年3月19日
【发明者】太子芳爵, 细川速美, 田中雅之, 室田胜幸 申请人:欧姆龙株式会社