反射型光电传感器的制造方法
【专利摘要】一种反射型光电传感器，具有投光元件（1）、受光元件（2）、安装在透镜保持架（4）上的投光透镜（3A）及受光透镜（3B），从投光元件（1）及投光透镜（3A）出射在与投光透镜（3A）相距规定距离的位置会聚的第一检测光，该聚光位置前后的规定范围内的第一检测光的光路与进入受光透镜（3B）的光的光路相交叉。进而，将投光元件（1）作为光源来产生第二检测光的单元，安装在透镜保持架（4）上或者配置为透镜保持架（4）的一部分，上述第二检测光，在比进入受光透镜（3B）的光的光路与第一检测光相交叉的范围靠前方的位置，与进入受光透镜（3B）的光的光路相交叉。在一实施方式中，从投光透镜（3A）的透镜主体的里侧的一部分突出并包括沿透镜（3A、3B）的排列方向倾斜的倾斜面（32）的突出部（31）和与突出部（31）相连的透镜主体的一部分发挥产生第二检测光的单元的功能。
【专利说明】反射型光电传感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有投出检测用光(下面，称为“检测光”)并接受该检测光被反射而产生的反射光的结构的光学系统的反射型光电传感器。特别地，本发明涉及进行限定了成为检测对象的范围的检测处理的“限定反射型”的反射型光电传感器。
【背景技术】
[0002]在限定反射型光电传感器中，一般在一个框体内配置有包含投光元件及投光透镜的投光部和包含受光元件及受光透镜的受光部，利用受光部接受从投光部出射的检测光被反射而产生的反射光，并基于所生成的受光量信号来检测物体的有无。
[0003]另外，限定反射型传感器具有使用聚光光学系统的类型的传感器和使用发散光学系统的类型的传感器这两种。例如在专利文献I中公开了使用聚光光学系统的类型的传感器，例如专利文献2中公开了使用发散光学系统的类型的传感器。
[0004]在任何类型的传感器中，都是从投光部出射的检测光传播的范围与入射至受光部而在受光元件中成像的光传播的范围之间的重叠部分成为检测区域，但因光学系统的特性的差异而检测区域的范围及检测能力也产生差异。
[0005]图12及图13是分别示意性示出了发散光学系统及聚光光学系统的检测原理的图。在各图中，附图标记101是投光元件，102是受光元件，100A是投光透镜，100B是受光透镜。投光透镜100A及受光透镜100B连接成一个透镜构件，安装在内部有两个导光路105A、105B的透镜保持架103的开放端面上。投光透镜100A配置在导光路105A的前面，受光透镜100B配置在导光路105B的前面。投光元件101及受光元件102分别在导光路105A、105B的后端位置以安装在未图示的基板上的状态被支撑在该基板上。
[0006]在图12及图13中用单点划线表示来自投光元件101的检测光，并且用双点划线表不入射至受光兀件102的光。
[0007]如图12所示，在发散光学系统中，从投光透镜100A出射的检测光扩散至宽的范围，受光透镜100B也从宽的范围收集光。由此，如图12中的斜线部分所示，能够设定在传感器附近大幅扩散的检测区域。
[0008]另一方面，如图13所示，在聚光光学系统中，从投光透镜100A出射的检测光会聚到规定位置。受光对象的反射光的范围也随着远离传感器而变窄，因而如图13中的斜线部分所示，检测区域被限定为光学系统的中心轴附近。另外，在传感器附近的位置，投光的范围和受光的范围不交叉，因而产生成为盲区的区域(图中的区域110)。
[0009]在前述的专利文献2中，示出了在发散光学系统的传感器中也产生同样的盲区的情况，但如专利文献2所述，在发散光学系统的情况下，通过对透镜的光轴及曲率等进行调整来变更检测光扩散的范围，由此能够使盲区变小。
[0010]如上所述，使用了发散光学系统的传感器适合对与传感器相对近的位置的检测(下面，称为“近距离的检测”)，但检测光越远离传感器则越扩散而变弱，因而难以确保对与传感器相对远的位置的检测(下面，称为“远距离的检测”)的精度。[0011]相对于此，使用了聚光光学系统的传感器能够将光量密度高的检测光传播到远处。另外，检测光的光束直径较小，因而即使在接受检测光的面倾斜的情况下，也不受该倾斜的影响而能够将检测光向能够入射至受光元件的方向反射。
[0012]因而，根据聚光光学系统，能够稳定地进行远距离的检测，但在传感器附近的位置产生盲区，因而难以进行近距离的检测。
[0013]这样，双方的光学系统分别有优势与略势。鉴于该点，在专利文献3中记载有如下技术，即，同时内置有远距离用的投光元件和近距离用的投光元件，并且在这些投光元件的后方配置受光元件，由此能够进行近距离的检测及远距离的检测这双方的技术。
[0014]现有技术文献
[0015]专利文献
[0016]专利文献1:日本专利第3297968号公报
[0017]专利文献2:日本特开2011-107019号公报
[0018]专利文献3:日本特开2010-258237号公报
【发明内容】
[0019]发明要解决的问题
[0020]近年来，为了适用到各种应用，需要开发出小型且性能高的传感器。另外，为了在市场竞争中胜出，需要以低成本生产出满足上述要求的传感器。
[0021]在专利文献3所述的发明中，通过内置两个投光元件并且错开受光元件的位置，能够进行近距离的检测及远距离的检测这双方，但这样的结构导致光学系统的增大。另外，若增加投光元件，则除了电路增多之外耗电量也增大，因而成本上升。
[0022]本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于，提供一种通过对光学系统追加简易的结构来能够进行近距离的检测和远距离的检测这双方的小型且降低成本的反射型光电传感器。
[0023]用于解决问题的手段
[0024]本发明适用于如下结构的反射型光电传感器，该反射型光电传感器设置有投光元件、受光元件、安装在透镜保持架上的投光透镜及受光透镜，这些元件具有以下关系，即，从投光元件经由投光透镜出射的光被反射而产生的反射光的一部分经由受光透镜导入至受光元件。在上述反射型光电传感器中，利用投光元件及投光透镜，来出射在与投光透镜相距规定距离的位置会聚的第一检测光，并且该聚光位置前后的规定范围内的第一检测光的光路与进入受光透镜的光的光路相交叉。进而，将投光元件作为光源来产生第二检测光的单元，安装在透镜保持架上或者配置为透镜保持架的一部分，所述第二检测光，在比进入受光透镜的光的光路与第一检测光相交叉的范围靠前方的位置，与进入该受光透镜的光的光路相交叉。
[0025]根据上述结构，利用第一检测光来在与传感器相距某一程度的范围内设定检测区域，并且在比该第一检测光的检测区域靠前方的位置设定第二检测光的检测区域。因而，能够执行近距离的检测和远距离的检测这双方。另外，第二检测光与第一检测光将同一投光元件作为光源，因而不会导致光学系统大幅增大，或导致投光用电路变得复杂。从而，能够防止传感器的大型化。[0026]上述反射型光电传感器的第一实施方式的投光透镜具有聚光透镜的透镜主体以及从该透镜主体的里侧的一部分突出的投光侧突出部。投光侧突出部包括沿投光透镜和受光透镜的排列方向倾斜的倾斜面，该投光侧突出部及与此相连的透镜主体的一部分发挥产生第二检测光的单元的功能。
[0027]进而，在第一实施方式中，同样地，受光透镜也可具有聚光透镜的透镜主体以及从该透镜主体的里侧的一部分突出的受光侧突出部。该情况的受光侧突出部也包括沿投光透镜和受光透镜的排列方向倾斜的倾斜面，该受光侧突出部及与此相连的透镜主体的一部分发挥将进入到受光透镜中的第二检测光的反射光导入至受光元件的单元的功能。
[0028]优选地，上述的投光侧突出部及受光侧突出部是宽度窄的透镜体，它们将倾斜面的倾斜方向作为长度方向。该透镜体可在相对应的透镜上设置至少一个。另外，在设置多个突出部的情况下，也可以根据各突出部的位置来调整倾斜面的朝向，由此将经由各倾斜面的光集中到透镜主体的中央部。
[0029]在第一实施方式中，通过在将聚光透镜作为主体的投光透镜的里侧设置投光侧突出部，来使该投光透镜还发挥使光发散的功能。若在透镜里侧突出，则能够在投光元件和投光透镜之间的导光路上定位突出部，因而不会导致光学系统的增大。另外，还易于加工。
[0030]另一方面，在第二实施方式及第三实施方式中，使用聚光透镜作为投光透镜及受光透镜，并使用其他构件来产生第二检测光。
[0031]在第二实施方式中，在透镜保持架的前端部安装有罩体，该罩体具有从与投光透镜的一部分相向的部位突出的投光侧突出部。上这投光侧突出部包括沿投光透镜和受光透镜的排列方向倾斜的倾斜面，该投光侧突出部及与此相连的罩体的一部分发挥产生第二检测光的单元的功能。
[0032]进而，在第二实施方式中，还可在罩体的与受光透镜的一部分相向的部位设置具有同样的倾斜面的受光侧突出部。该受光侧突出部及与此相连的罩体的一部分发挥使进入到罩体中的第二检测光的反射光的光路经由受光透镜而变更为朝向受光元件的方向的单元的功能。
[0033]优选地，第二实施方式中的投光侧突出部及受光侧突出部也是宽度窄的透镜体，它们将倾斜面的倾斜方向作为长度方向。该透镜体可在相对应的透镜上设置至少一个。另夕卜，突出部可以设置在罩的背面(与投光透镜及受光透镜相向的一侧的面)，还可以设置在罩的前表面(出射检测光的面)。
[0034]根据第二实施方式，通过在安装在透镜保持架的前端部的罩体上追加简易的结构，无需变更透镜保持架内的主要的光学系统的结构，就能够产生第二检测光。
[0035]在第三实施方式中，在透镜保持架的投光元件一侧的内壁面上设有光学构件，该光学构件用于使从投光元件射向内壁面的光向朝向投光透镜的方向折射。上述光学构件及投光透镜中的接受由该光学构件折射的光的部分，发挥产生第二检测光的单元的功能。
[0036]进而，在第三实施方式中，在透镜保持架的受光元件一侧的内壁面上可设置第二光学构件，该第二光学构件用于将进入到受光透镜中后射向受光元件侧的内壁面的光导入至受光元件。
[0037]根据第三实施方式，利用设在透镜保持架的内壁面上的光学构件和聚光透镜的投光透镜，来产生第二检测光，因而无需变更透镜保持架内的光学系统的结构，就能够产生第二检测光。
[0038]发明效果
[0039]根据本发明，通过将第二检测光导入至利用聚光光学系统的第一检测光是不能检测出的传感器附近的区域，能够进行近距离的检测及远距离的检测这双方。第二检测光与第一检测光将同一投光元件作为光源，因而能够利用安装到透镜保持架上的构件(透镜或罩等)或者通过在透镜保持架自身追加简单的结构，来产生第二检测光。
[0040]因而，无需使传感器大型化，就能够提高检测能力。进而，不会导致成本上升，因而能够以预算的价格提供。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1是示出了本发明所适用的反射型光电传感器的光学系统的第一实施例的结构及检测原理的图。
[0042]图2是示出了图1的光学系统的具体结构的立体图。
[0043]图3是示出了安装到光学系统上的透镜构件的结构的立体图。
[0044]图4是并列示出了上述透镜构件的主视图、后视图及侧视图的图。
[0045]图5是示出了第一检测光及第二检测光的光路和检测区域之间的关系的图。
[0046]图6是将结合了使光发散的功能的光学系统的其他例与其问题点一起示出的图。
[0047]图7是一起示出了透镜主体上的突出部的基本结构、突出部的数目及配置位置的变形例的图。
[0048]图8是示出了本发明所适用的反射型光电传感器的光学系统的第二实施例的结构及检测原理的图。
[0049]图9是示出了本发明所适用的反射型光电传感器的光学系统的第三实施例的结构及检测原理的图。
[0050]图10是示出了本发明所适用的反射型光电传感器的光学系统的第四实施例的结构及检测原理的图。
[0051]图11是示出了本发明所适用的反射型光电传感器的光学系统的第五实施例的结构及检测原理的图。
[0052]图12是示出了发散光学系统的检测原理的图。
[0053]图13是示出了聚光光学系统的检测原理的图。
【具体实施方式】
[0054]图1 一起示出了本发明所适用的反射型光电传感器的光学系统的结构和检测原理。
[0055]在本实施例的光学系统中包含投光元件I及受光元件2、配置在这些元件1、2的前方的透镜构件3以及用前端部支撑透镜构件3的透镜保持架4。投光元件I及受光元件2安装到后述的电路基板5上之后配置在透镜保持架4的背后。在透镜保持架4的背面，在与投光元件I及受光元件2相对应的位置上分别设有开口部41、42。另外，在透镜保持架4的内部设有壁部40，通过该壁部40来将透镜保持架4内的空间分为投光用导光路43A和受光用导光路43B这两部分。鉴于该透镜保持架4的结构，在以图1为首的各图中，在与壁部40的中心位置相对应的位置上设定光学系统的中心轴C。
[0056]本实施例的透镜构件3具有连接了投光透镜3A和受光透镜3B的结构。在两个透镜3A、3B的边界部分形成有具有与壁部40相对应的宽度的孔部36(参照后述的图3、图4)，向该孔部36插入壁部40，使两个侧缘抵接到透镜保持架4的内壁面的阶梯部(未图示)，由此透镜构件3处于被支撑在透镜保持架4的前端部上的状态。
[0057]投光透镜3A和受光透镜3B形成为以中心轴C为基准而对称的形状，因而对这些投光透镜3A和受光透镜3B的详细部位的结构标注相同的附图标记。本实施例的透镜3A、3B分别具有前表面为凸面的透镜主体30和从该透镜主体30的背面的一部分起突出的突出部31。透镜主体30的除了背面的突出部31之外的部分是平坦面。
[0058]突出部31是宽度窄的透镜体，其将沿透镜3A、3B的排列方向的方向作为长度方向，随着与另一个透镜接近而其厚度变厚。具体地，突出部31的两个侧面为三角形，各侧面之间的宽度窄的背面32为沿投光透镜3A和受光透镜3B的排列方向倾斜的倾斜面。
[0059]各透镜主体30的主要部分是聚光透镜，但借助与突出部31在厚度方向上连接的部位及突出部31而产生使光发散的功能。从投光元件I出射的光在导光路43A扩散的同时传播而照射到投光透镜3A的背面整体，但通过了突出部31的光和通过了该突出部31以外的部分的光，分别经由的光路不同。同样地，在受光透镜3B中，在与突出部31相对应的部位和该部位以外的部位，聚光对象的光的光路不同。
[0060]在图1中，将由投光透镜3A中的聚光透镜的功能来产生的检测光作为“第一检测光”，并用单点划线表示其主要的光路，并且，将由通过了突出部31的光来产生的检测光作为“第二检测光”，并用虚线表示其主要的光路(在后述的图8?图11中也同样)。另外，在图中示出平板形状的工件WF、WN，作为检测对象物。
[0061]从投光元件I进入到投光透镜3A的光的大半部分缓慢折射而一边与中心轴C逐渐接近一边传播，并在与传感器相距较远的地点到达中心轴C。传播到与中心轴C接近的位置上的第一检测光在工件Wf上反射产生的反射光，一边与中心轴C逐渐远离一边传播而进入受光透镜3B，并导入到受光元件2。
[0062]另一方面，导入到投光透镜3A的里侧的突出部31上的光，因其倾斜面32发挥棱镜的功能而大幅折射后进入透镜主体30，并导入到凸状的前表面。其结果，从与前表面的突出部31相对应的带区域，出射以比周围更大的角度折射的光。该光是在比能够接受第一检测光的范围位于更前方的位置上与中心轴C或受光侧的光路交叉的第二检测光。
[0063]在受光透镜3B中，也通过同样的功能，将在比能够利用第一检测光来检测的范围位于更前方的工件Wn上反出射的第二检测光，从透镜主体30经由突出部31导入至受光元件2。
[0064]如上所述，本实施例的投光透镜3A及受光透镜3B是在具有聚光功能的透镜主体30的一部分附加了发散功能的结构。即，利用这些透镜3A、3B、投光元件I及受光元件2，设定了一并具有聚光光学系统和发散光学系统这双方的要素的混合式光学系统。
[0065]在该光学系统中，能够利用从一个投光元件I出射的光来产生两种的检测光，并且能够接受各检测光的反射光。
[0066]由于各透镜主体30的主要部分是聚光透镜，因而能够通过以足够的强度会聚第一检测光来使远距离检测变得稳定。[0067]具有使光发散的功能的部位的比例虽小，但通过对里侧的突出部31的倾斜角度或前表面的曲率等进行调整，能够如后述那样使第二检测光发散到仅利用第一检测光检测时是盲区的传感器附近的区域。从而，还能够确保近距离的检测精度。
[0068]下面，详细说明图1所示的光学系统的具体化的实施例。
[0069]图2是示出了光学系统的整体结构(透镜保持架4内的结构)的立体图，图3是示出了在该光学系统中使用的透镜构件3的背面侧的结构的立体图。进而，在图4中并排示出了该透镜构件3的主视图(I)、后视图(2 )及侧视图(3 )。
[0070]在图2中，附图标记10是包含投光元件I的组件，20是包含受光元件2的组件。此外，用于收容受光元件2的组件20可以是内置有用于对受光量信号进行处理的电路的光电集成电路(1C)。
[0071]各组件10、20被支撑在电路基板5上，并且与电路基板5电连接。另外，在图2的例子中，透镜保持架4的周壁稍微延长，并在该延长部分以一体方式设有用于保护组件10、20的保护保持架6。电路基板5被支撑在透镜保持架4的背面侧的开口端面和未图示的基板保持架之间，由此基板5上的组件10、20定位在保护保持架6内。
[0072]本实施例的透镜构件3是将投光透镜3A和受光透镜3B利用在它们的两侧缘延伸的一对连接部33、34来连接而成的结构。将投光透镜3A和受光透镜3B，利用各连接部33、34以隔着一些间隙36相向的状态连接。该间隙36发挥用于插入壁部40的孔部的功能。另外，在一个连接部33的中央部形成有向外侧突出的突片35。
[0073]上述结构的透镜构件3被支撑在从透镜保持架4的前表面的开口端缘起稍微进入到内部的位置。各连接部33、34被支撑在设在透镜保持架4的内壁上的阶梯部上。另外，与形成有突片35的连接部33相对应的阶梯部上，连续形成有用于插入突片35的凹部。通过该凹部和突片35之间的扣合以及向插入孔36中贯通壁部40，来将透镜构件3定位于透镜保持架4上。
[0074]此外，在图2中虽未示出，但如后述那样，在透镜保持架4的前表面的开口端缘安装有具有透光性的罩7。该罩7用于防止尘埃附着到透镜构件3及透镜保持架4的内部，但也可以将具有一些曲率的透镜构件作为罩来调整各检测光的光路。
[0075]另外，根据图3的立体图及图4的(3)部分的侧视图，在本实施例的透镜构件3中，在突出部31的倾斜面32中，通过切削中心轴C侧的端部(最厚的部位)来显出了平坦面，但也可以与图1的例子同样地，将突出部31的背面整体形成为倾斜面。另外，倾斜面32的倾斜的变化并不限定于直线状，也可以使曲面状发生变化。
[0076]在图4的(2)部分的后视图中，用附图标记DL表示各透镜3A、3B的具有使光发散的功能的部位，其两侧的出射会聚的光的部位分别由附图标记CL1、CL2来表示。下面，为了方便说明，将DL称为发散透镜，将CL1、CL2称为聚光透镜。
[0077]如该图4的(2)部分所示，在本实施例的透镜3A、3B中，在透镜主体30的宽度一侧的宽度的中心部设有宽度窄的发散透镜DL(突出部31及在透镜主体30内在厚度方向上与突出部31连接的部分)，夹着该发散透镜DL设有面积大的聚光透镜CL1、CL2。根据该结构的投光透镜3A，能够从各聚光透镜CU、CL2以足够的强度出射第一检测光，因而能够确保远距离的检测精度。另外，能够从透镜主体30的前表面中的向前方最凸出的中心部的带区域出射发散光，因而即使是小的区域也能够确保足够的发散功能，从而还能够确保第二检测光的检测精度。
[0078]图5是示意性示出了上述结构的光学系统中的各检测光的光路和根据这些光路来设定的检测区域之间的关系的图。具体地，用单点划线表示聚光透镜CU、CL2的第一检测光，用双点划线表示该第一检测光的反射光，另一方面，分别用不同的填充图案来表示发散透镜DL的第二检测光和该第二检测光的反射光。
[0079]另外，在图5中，仅用外侧的轮廓线示出了透镜保持架4内的透镜构件3。如用该轮廓线明确表示那样，投光透镜3A及受光透镜3B的各倾斜面32分别定位在与投光元件I及受光元件2的光路的宽度整体相对应的范围内。
[0080]根据图5,投光透镜3A内的聚光透镜CLl、CL2的第一检测光,会聚在以光学系统的中心轴C上的a点为中心的范围内。该第一检测光的传播范围(用单点划线表示的范围)和能够经由受光透镜3B内的聚光透镜CL1、CL2接受的光所传播的范围(用双点划线表示的范围)重叠的区域Rl (用斜线图案表示)，成为用第一检测光进行检测的检测区域。
[0081]下面，将该检测区域Rl称为第一检测区域R1，将在该第一检测区域Rl的前方与中心轴C相交的点称为b点。
[0082]来自投光透镜3A内的发散透镜DL的第二检测光向从前表面的带状凸面朝向中心轴C的方向大幅折射。在图5的例子中，以使该第二检测光的光束在第一检测区域Rl的前方位置与中心轴C及受光透镜3B的光路交叉的方式，对突出部31的倾斜角度及透镜主体30的前表面的曲率进行调整。受光透镜3B也具有与投光透镜3A同样的结构，因而经由受光透镜3B侧的发散透镜DL向受光元件2导入的反射光的范围，也在第一检测区域Rl的前方位置与中心轴C交叉。
[0083]在图5中，将第二检测光的传播范围(用虚线图案表示)和能够由受光透镜3B内的发散透镜DL接受的光所传播的范围(用网点图案表示)相重叠的区域R2的边界线，用极粗的线表示。该区域R2成为用第二检测光进行检测的检测区域。下面，将该检测区域R2称为第二检测区域R2。
[0084]第二检测区域R2从与传感器接近的位置起扩散而与第一检测区域Rl相连，因而能够在将双方的检测区域R1、R2合起来的范围内，即从第二检测区域R2的前端位置至第一检测区域Rl的后端位置(在图5中未示出)为止的范围内，检测物体。
[0085]能够用两个检测区域Rl、R2保证的检测距离根据条件而发生各种变动，但作为一个例子，在第一检测光在从传感器相距约40mm的位置会聚的情况下，在到与传感器相距70?80_的范围为止，能够进行稳定的检测。另外，在从与传感器接近的位置到第一检测光的聚光点为止的范围，也能够进行稳定的检测。
[0086]另一方面，对于放置在从传感器相距IOOmm以上的位置上的工件，不能得到“是物体”的检测结果。
[0087]此外，根据图5，第二检测光的传播范围，在第一检测区域Rl的前方的位置上，与经由受光透镜3B内的聚光透镜CU、CL2接受的光的范围(双点划线)相交叉，因而能够在该双点划线的范围和第二检测光的传播范围相交叉的区域内检测物体。从而，即使对受光透镜3B不设定发散功能而仅用聚光功能，若是大到某一程度的工件，也能够进行第一检测区域Rl的前方的检测。
[0088]然而，若在受光透镜3B内设置发散透镜DL，则能够在传感器附近的宽的范围内进行稳定的检测。另外，能够确保在传感器附近中的尤其是中心轴C附近的检测的精度，因而即使是微小的物体，也能够进行稳定的检测。
[0089]接着，在图6中示出了一并具有聚光光学系统和发散光学系统的功能的光学系统的其他例子，作为上述实施例的比较例。
[0090]在该例子中，使用在主体的里侧以一列形成有多个凹部301的结构的透镜300A、300B。各凹部301形成为沿透镜主体的厚度方向的一个表面倾斜的形状。
[0091]根据该结构，在投光透镜300A中，使从投光元件I导入至凹部301的光通过该倾斜面折射至中心轴C的一侧。另外，在受光透镜300B中，也使从图中的倾斜下方进入透镜主体而到达了凹部301的倾斜面的光折射而导入至受光元件2的一侧。从而，通过与凹部301的阵列在厚度方向上连接的部位和凹部301的阵列，能够将发射光出射至传感器的附近。
[0092]但是，如图6中的极粗的箭头P所示，在该结构的投光透镜3A中，存在如下可能性，即，在微小的凹部301内进行了多重反射的光从与朝向中心轴C的方向不同的方向入射至透镜主体等，因而向从假定为各检测光的光路的范围偏离的方向出射光的可能性。在受光透镜3B中，也存在如下可能性，即，来自与假定为能够受光的反射光光路的范围不同的方向的光，在凹部301被反射等而导入至受光元件2的可能性。
[0093]这样，若采用利用透镜主体的里侧的微小的凹部301的阵列来使光发散的结构，则难以确保检测精度。而且，为了使具有微小的凹部301的透镜构件成型需要复杂的金属模，从而成本变高。
[0094]相对于此，在图1至图5所示的透镜构件3中，由于在透镜主体30的里侧沿着其径向形成延伸为一连串的突出部31，因而能够不需复杂的金属模就能够成型。另外，通过将倾斜面32形成在突出部31的大致整个区域，如图5所示，能够对来自投光元件I的光以及去向受光元件2的光扩散的范围整体区域设置倾斜面，因而不存在照射至倾斜面32和切削部分之间的边界的角部等上的光向假定外的方向传播的可能性。从而，能够确保检测精度。
[0095]此外，在上述的实施例中，在透镜主体30的中央部仅形成了一个突出部31，但突出部31的数目及形成位置并不限定于此。
[0096]在图7中，将透镜构件3内的一个透镜(投光透镜3A或受光透镜3B)作为图示的对象，示出了与突出部31的形成相关的变形例。
[0097]首先，图7的(l_a)部分及图7的(l_b)部分是与之前的图1?图4的实施例相符的结构的透镜的后视图及侧视图。突出部31形成在透镜主体30的宽度方向上的宽度的中央部，通过使厚度部分逐渐变化，来使里侧32倾斜。这是突出部31的基本结构。
[0098]图7的(2)部分及(3)部分的例子，在保持了上述基本结构的基础上，增加了突出部的数目而成的。
[0099]在图7的(2)部分的例子中，不是在透镜主体30的中央部设置突出部，而是沿着透镜主体30的各侧缘配置了一对突出部31a、31b。在图7 (3)的例子中，配置了与图7的
(I)部分同样的中央部的突出部31和在图7的(2)部分示出的突出部31a、31b合计三个突出部。
[0100]并不限定于图7的(2)部分及图7的(3)部分的例子，在对聚光光学系统的检测不带来影响的范围内，通过增加突出部31的数目，能够提高发散反射型的光学系统的第二检测光的强度，从而能够使近距离的检测变得稳定。
[0101]另外，在增加了突出部31的数目的情况下，如图7的(4)部分所示，也可以将两侧的突出部31a、31b的剖面形状设定为直角三角形，并将与该斜边相对应的面定位到外侧并且使该面倾斜。这样，在投光透镜3A中，能够将通过了各突出部31、31a、31b的倾斜面的光会聚到透镜主体30的中心部后出射。另外，在受光透镜3B中，也能够使沿着与投光透镜3A相反的路径入射至透镜主体30的中心部而到达至各突出部31、31a、31b的倾斜面的反射光，会聚到受光元件2上。
[0102]对上面记述的第一实施例的优点进行总结。
[0103]在本第一实施例中，由于使用在里侧具有突出部31的透镜构件3，因而能够将投光透镜3A及受光透镜3B的透镜主体30的大小保持在与以往相同的大小。另外，由于突出部31具有能够进入透镜保持架4的导光路43A、43B内的大小，能够不需变更透镜保持架4的结构及大小。
[0104]从而，能够将光学系统的大小保持在与以下相同的程度。另一方面，能够利用两种检测光来实施远距离的检测及近距离的检测这双方，因而与以下的限定反射型传感器及扩散反射型传感器相比，能够大幅提高检测能力。
[0105]另外，由于上述的透镜构件3的成型容易，因而成本也不会上升。从而，能够以预算的价格提供小型且提高了检测能力的反射型光电传感器。
[0106]接着，参照图8至图11，说明与如下的光学系统相关的四个实施例，该光学系统利用透镜构件3以外的单元来产生同样的两种检测光。此外，任何例子的光学系统的基本结构都与图1同样，因而通过对相对应的部位标注相同的附图标记，来省略说明或简单地进行说明。在各图中，单点划线是第一检测光及其反射光的光路，虚线是第二检测光及其反射光的光路。另外，将位于与传感器远离的位置的工件作为Wf，将位于与传感器相近的位置的工件作为Wn。
[0107]图8所示的实施例的光学系统，在安装在透镜保持架4的前表面上的罩7的里侧，形成有一对突出部71、71。在图8中与示出光学系统整体的结构的图(图8的(I)部分)一起示出了罩7的后视图(图8的(2)部分)。
[0108]如图8的(2)部分所示，各突出部71排列在罩7的宽度方向上的宽度的中心部。与之前的实施例的透镜构件3的突出部31同样地，各突出部71的厚度随着与另一个突出部71接近而增加，由此背面72成为倾斜面。
[0109]如罩7安装到透镜保持架4上，如图8的(I)部分所示，处于如下状态，即，一个突出部71位于投光透镜3A的前方，另一个突出部71位于受光透镜3B的前方。
[0110]透镜构件3与之前的实施例同样地，具有投光透镜3A和受光透镜3B连接而成的结构，但对于本实施例的透镜3A、3B使用一般的聚光透镜。
[0111]从投光元件I出来后进入了投光透镜3A的光的大半部分缓慢折射而通过罩7，作为第一检测光向远方出射。传播到与中心轴C接近的位置上的第一检测光在工件Wf上反射产生的反射光，一边与中心轴C逐渐远离一边传播而通过罩7及受光透镜3B，并导入至受光元件2。
[0112]通过了投光元件I及投光透镜3A的光的一部分，照射至罩7的突出部71的倾斜面72，并因其棱镜作用而被大幅折射，从而处于在传感器附近的位置与中心轴C或受光侧的光路相交叉的状态。该光发挥第二检测光的功能。
[0113]在位于传感器附近的工件Wn上反出射的第二检测光向不能向受光元件2导入的方向传播，但进入到罩7的突出部71的反射光在倾斜面72大幅折射而进入受光透镜3B，并导入至受光元件2。由此，能够利用第二检测光来对位于能够利用第一检测光检测的范围的前方的工件Wn进行检测。
[0114]图9的实施例也使用具有突出部的罩7，但在该例中，在罩7的前表面侧形成有一对突出部71a、71a。各突出部71a的厚度与图8的例子相反地，随着与另一个突出部71a接近而变小。从而，倾斜面72a的倾斜方向也与图8的倾斜面72相反。
[0115]在上述结构中，从投光元件I出来后进入了投光透镜3A的光的大半部分缓慢折射而通过罩7，并作为第一检测光向远方出射。传播到与中心轴C接近的位置上的第一检测光在工件Wf上反射产生的反射光，一边与中心轴C逐渐远离一边传播而通过罩7及受光透镜3B，并导入至受光元件2。
[0116]从投光透镜3A进入至罩7的突出部71a的光在其倾斜面72a上被大幅折射，从而处于在与传感器接近的位置上与中心轴C或受光侧的光路相交叉的状态。该光发挥第二检测光的功能。
[0117]在位于传感器附近的工件Wn上反射的第二检测光向不能向受光元件2导入的方向传播，但到达受光侧的突出部71a上的反射光通过其倾斜面72a被大幅折射，从而经由受光透镜3B转换为向受光元件2导入的光。由此，能够利用第二检测光来对位于能够利用第一检测光检测的范围的前方的工件Wn进行检测。
[0118]在图10的实施例中，通过在透镜保持架4内的各导光路43A、43B分别设置镜8A、8B，来确保第二检测光的光路。各镜8A、8B分别安装在相对应的导光路43A、43B的周壁侧的内壁面，或以露出前表面的状态嵌入在内壁面。
[0119]本实施例的投光透镜3A及受光透镜3B也是通常的聚光透镜。另外，在图10中虽未示出，但安装在透镜保持架4的开口端面上的罩7也采用不具有突出部的通常的方式。
[0120]进入到投光透镜3A的光的大半部分缓慢折射而作为与中心轴C逐渐接近的第一检测光来出射，并在远方的地点会聚。但是，从投光元件I向导光路43A的周壁出射的光在镜8A进行正反射而被大幅折射。由此，产生与最初的图1的实施例的倾斜面32的效果同样的效果，从而从透镜3A处于大幅折射的光。该光发挥第二检测光的功能。
[0121]传播到与中心轴C接近的位置上的第一检测光在工件Wf上反射产生的反射光，一边与中心轴C逐渐远离一边传播而通过受光透镜3B，并导入至受光元件2。在传感器附近反射的第二检测光通过受光透镜3B而导入至导光路43B的周壁上的可能性高，但内壁面的镜8B能够使该光向受光兀件2的一侧反射而在受光兀件2上成像。
[0122]从而，在该结构中，与在透镜构件3或罩7上设置突出部的结构同样地，产生第二检测光，并且以高准确度接受该第二检测光的反射光，从而能够与远距离的检测一起进行近距离的检测。
[0123]图11的实施例也与图10的实施例同样地，利用使从投光元件I向周壁出射的光向朝向投光透镜3A的方向折射的光学构件。在本实施例的投光侧的导光路43A中，取代镜8A而设置在前后具有开口部91、92的光圈构件9。该光圈构件9通过限定光通路来使光会聚，因而能够以一体方式设置在导光路43A的后端部的周壁的内壁面上。[0124]根据该结构，在光圈构件9中，将从投光元件I向透镜保持架4的周壁传播的光从背面侧的开口部92接受而使该光会聚，并使会聚的光经由前方的开口部91向前方导入。通过该方式，使从与来自图10的例的镜8A的反射光同样的方向传播来的光入射至投光透镜3A，并使该光在投光透镜3A上大幅折射，从而能够作为在传感器附近的位置与中心轴C交叉的第二检测光来出射。
[0125]在受光侧的导光路43B上，在与图10的例子同样的位置上设置有镜8B。因此，与图10的例子同样地，能够使在传感器附近的位置反射而经由受光透镜3B到达周壁侧的内壁面上的光，在镜SB上反射而导入至受光元件2。
[0126]在图10及图11所示的实施例中，不变更聚光光学系统的结构，而通过在透镜保持架4上附加简单的光学构件，来确保近距离检测用的第二检测光的光路。任何光学构件均设置在透镜保持架4的内部，因而能够将透镜保持架4保持为以往的大小。另外，均是简单结构的构件，因而不存在成本大幅上升的可能性。
[0127]因此，在图10及图11的实施例中，能够以预算的价格提供小型且提高了检测能力的反射型光电传感器。
[0128]此外，在图10及图11的实施例中，在第二检测光不向导光路43B的周壁部传播而经由受光透镜3B入射至受光元件2的反射光的比例高的情况下，也可以不在导光路43B上配设镜8B。另外，在图8及图9所示的实施例中也同样地，也可以仅在与罩7的投光侧相对应的部位安装突出部71或71a。
[0129]在任何实施例中，只要以提高近距离的检测精度的目的，采用与扩散光学系统相关的受光侧的功能即可。
[0130]附图标记的説明
[0131]1:投光元件
[0132]2:受光元件
[0133]3:透镜构件
[0134]3A:投光透镜
[0135]3B:受光透镜
[0136]4:透镜保持架
[0137]7:罩
[0138]30:透镜主体
[0139]31、71、71a:突出部
[0140]32、72、72a:倾斜面
[0141]8A、8B:镜
[0142]9:光圈构件
【权利要求】
1.一种反射型光电传感器，设置有投光元件、受光元件、安装在透镜保持架上的投光透镜及受光透镜，这些元件具有以下关系，即，从投光元件经由投光透镜出射的光被反射而产生的反射光的一部分，经由受光透镜导入至受光元件，所述反射型光电传感器的特征在于， 利用所述投光元件及投光透镜，来出射在与投光透镜相距规定距离的位置会聚的第一检测光，并且该聚光位置前后的规定范围内的第一检测光的光路与进入所述受光透镜的光的光路相交叉； 将所述投光元件作为光源来产生第二检测光的单元，安装在所述透镜保持架上或者配置为透镜保持架的一部分，所述第二检测光，在比进入所述受光透镜的光的光路与所述第一检测光相交叉的范围靠前方的位置，与进入该受光透镜的光的光路相交叉。
2.如权利要求1所述的反射型光电传感器，其特征在于， 所述投光透镜具有聚光透镜的透镜主体以及从该透镜主体的里侧的一部分突出的投光侧突出部； 所述投光侧突出部包括沿所述投光透镜和受光透镜的排列方向倾斜的倾斜面，该投光侧突出部及与其相连的透镜主体的一部分发挥产生所述第二检测光的单元的功能。
3.如权利要求2所述的反射型光电传感器，其特征在于， 所述受光透镜具有聚光透镜的透镜主体以及从该透镜主体的里侧的一部分突出的受光侧突出部； 所述受光侧突出部包括沿所述投光透镜和受光透镜的排列方向倾斜的倾斜面，该受光侧突出部及与其相连的透镜主体的一部分发挥将进入到所述受光透镜中的第二检测光的反射光导入至受光元件的单元的功能。
4.如权利要求1所述的反射型光电传感器，其特征在于， 所述投光透镜及受光透镜是聚光透镜； 在所述透镜保持架的前端部安装有罩体，该罩体具有从与投光透镜的一部分相向的部位突出的投光侧突出部； 所述投光侧突出部包括沿所述投光透镜和受光透镜的排列方向倾斜的倾斜面，该投光侧突出部及与其相连的罩体的一部分发挥产生所述第二检测光的单元的功能。
5.如权利要求4所述的反射型光电传感器，其特征在于， 所述罩体还包括从与所述受光透镜的一部分相向的部位突出的受光侧突出部，并且，受光侧突出部包括沿所述投光透镜和受光透镜的排列方向倾斜的倾斜面； 所述受光侧突出部及与其相连的罩体的一部分发挥使进入到所述罩体中的第二检测光的反射光的光路经由受光透镜而变更为朝向受光元件的方向的单元的功能。
6.如权利要求2或4所述的反射型光电传感器，其特征在于， 所述投光侧突出部是宽度窄的透镜体，其将所述倾斜面的倾斜方向作为长度方向， 对投光透镜设有至少一个所述投光侧突出部。
7.如权利要求3或5所述的反射型光电传感器，其特征在于， 所述投光侧突出部及受光侧突出部是宽度窄的透镜体，它们将所述倾斜面的倾斜方向作为长度方向， 对投光透镜及受光透镜分别设有至少一个所述投光侧突出部及所述受光侧突出部。
8.如权利要求1所述的反射型光电传感器，其特征在于，所述投光透镜及受光透镜是聚光透镜； 在所述透镜保持架的投光元件一侧的内壁面上设有光学构件，该光学构件用于使从所述投光兀件射向内壁面的光向朝向投光透镜的方向折射，所述光学构件及所述投光透镜中的接受由该光学构件折射的光的部分发挥产生所述第二检测光的单元的功能。
9.如权利要求8所述的反射型光电传感器，其特征在于， 在所述透镜保持架的受光元件一侧的内壁面上设有第二光学构件，该第二光学构件用于将进入到所述受光透镜 后射向受光元件一侧的内壁面的光导入至受光元件。
【文档编号】G02B13/00GK103620799SQ201380001777
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年1月10日 优先权日:2012年3月15日
【发明者】丸本雄基, 奥浓基晴 申请人:欧姆龙株式会社