CN1763561B - 光电探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电探测器，其包括电子卡(10)和帽(20)，用于发射至少第一光信号的发射元件(12)和用于接收由第一光信号反射的至少第二光信号的接收元件(14)固定到电子卡(10)，帽(20)安装有发射透镜(22)和接收透镜(24)，发射透镜(22)和接收透镜(24)由半透明材料制成并分别位于发射元件(12)和接收元件(14)的前方。卡(10)和帽(20)固定到由不透明材料制成的固定支承件(30)，支承件(30)具有插入到发射透镜(22)和接收透镜(24)之间的帽(20)中的分隔狭缝(21)中的突出中心片(31)。

Description

光电探测器

技术领域

本发明涉及一种光电探测器，其包括发射光信号的元件和接收反射光信号的元件，用于传送表示沿着光信号的路径的待检测目标的存在或待检测目标的距离的输出信息。

背景技术

光电探测器装置是众所周知的，并通常可分为两种。在包括称为“光束穿过(thru-beam)”型系统的第一种类中，装置的发射元件和接收元件位于间隔一定距离的两点上，且当目标穿过这两点之间的光信号时该目标被检测到。在第二种类中，装置的发射元件和接收元件通常位于同一壳体中。该第二种类包括所谓的反射系统(可以是偏振的或者可以是不偏振的)和邻近系统(proximity system)(具有或没有背景消除(background elimination))，在反射系统中，当目标未出现时远程反射体可将发射光信号反射到接收元件，邻近系统利用待检测目标对发射光信号的漫反射进行操作。

因此在第二种类中，发射和接收元件彼此非常接近，特别是小型光电探测器的情况。因此无论如何必需防止干扰现象，这种干扰的危险会在进入的光束和发出的光束之间产生，并且该干扰大大地降低了探测器输出信息的可靠性。此外，光电探测器通常包括布置在发射和接收元件前方的透镜，以提高它们的灵敏度和性能，这些透镜也增加了干扰的危险。同样地，探测器不同元件之间的微小定位差异以及从一个制造批次到另一个制造批次的公差值的离散会增加这种现象发生的可能性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种简单且廉价的解决方案，使光电探测器的进入光束和发出光束在小空间内可令人满意地进行隔离。本发明还可使探测器不同元件相互之间的定位有效且可靠，并且可容易地以工业规模重复生产，以确保制造出的探测器正确操作。

为了实现这个目的，本发明描述了一种光电探测器，其包括电子卡和帽，用于发射至少第一光信号的发射元件和用于接收由第一光信号反射的至少第二光信号的接收元件固定到电子卡，帽安装有发射透镜和接收透镜，发射透镜和接收透镜由半透明材料(translucent material)制成并分别位于发射元件和接收元件的前方。根据本发明，卡和帽固定到由不透明材料制成的固定支承件，该支承件具有插入到发射透镜和接收透镜之间的帽中的分隔狭缝中的突出中心片。

根据一个特点，该支承件具有垂直于中心片并包括用于固定电子卡的装置的横向基板。中心片包括与帽上的互补装置相配合以将帽固定到支承件的咬接-固定装置。

根据另一特点，该探测器包括位于发射和接收透镜上方的半透明盖，该盖包括用于发射和接收光信号的偏振滤光片，并密封帽中的狭缝。

附图说明

结合作为示例给出并由附图所示的一个实施例，从下面的详细描述中可以看出本发明的其它特点和优点，附图中：

图1示出根据本发明优选实施例的探测器的由帽和固定支承件构成的组件；

图2示出支承探测器的接收和发射元件的电子子卡；

图3和4是探测器的固定支承件的两个详细视图；

图5和6是探测器的帽的两个详细视图；

图7示出不带有帽的图1的组件；以及

图8是由探测器的帽、支承件和电子卡构成的组件的纵向截面的简化示意图。

具体实施方式

如图所示，光电探测器(也称为光电管)包括发射元件12和接收元件14，发射元件12能够在基本平行于探测器的纵轴X的方向发射至少第一光信号，接收元件14能够接收至少第二光信号。根据检测器的使用，接收到的第二光信号源于所发射的第一光信号被反射体或被待检测目标的反射。接收元件14具有至少一个感光部件，该感光部件可传送表示第二光信号的电信号。

探测器可工作在反射式探测器模式或邻近式探测器模式。其还可工作在这两种模式。为此，发射元件12可包括能够发射波长位于红光内的光信号的光电发射部件和能够发射波长位于红外线内的光信号的光电发射部件。同样地，接收元件14可包括能够接收波长位于红光内的光信号的感光部件和能够接收波长位于红外线内的光信号的感光部件。位于红光内的波长优选地用于反射式探测器模式的操作，而位于红外线内的波长优选地用于邻近式探测器模式的操作。

元件12、14焊接到探测器的电子卡10，该电子卡称为子卡(daughtercard)并垂直于X轴设置(参见图2、7和8)。子卡10连接到探测器的电子母卡(mothercard)5，该母卡具体包括用于处理和分析由接收元件14传送的电信号的装置，以从探测器传送输出信息。母卡纵向布置在X轴上，子卡10和母卡5之间的连接例如由SMC型的连接器19提供。该连接器19提供子卡10和母卡5之间良好的电连接以及两个卡5、10之间相对柔性的机械联接。探测器的母卡5的操作将不在本说明书中作详细描述。

探测器包括帽20、发射透镜22和接收透镜24，帽20由单一件形成并包括近似圆柱管形状的纵向外部套筒(skirt)25，发射透镜22和接收透镜24布置在垂直于X轴的平面中帽20的一个端部处(参见图5和6)。发射透镜22和接收透镜24由半透明材料(translucent material)制成，并分别位于发射元件12和接收元件14的前方，这样第一光信号和第二光信号可分别穿过它们。由于透镜22和24由单一半透明件制成，因此帽20具有在两个透镜22、24之间、在帽的大部分直径上的分隔狭缝21，以隔离由探测器发射和接收的光信号。

根据本发明，探测器还包括固定支承件30，卡10和帽20固定到该固定支承件30，从而提供坚固的子卡10/支承件30/帽20组件，同时有利地减小探测器的一系列尺寸。这使发射和接收元件可以相对于发射和接收透镜在全部三个尺寸上可靠且有效地定位，即在横向平面中和在纵向方向上。特别地，这确保了发射和接收焦距保持得非常稳定。

支承件30是由不透明材料制成的单一件构成.其具有近似圆柱形的纵向主体35和垂直于X轴的横向基板39(参见图3和4).支承件30还具有平行于X轴的平面中的突出的中心片(central blade)31。该中心分隔片31的目的是确保探测器中发射和接收的光束进行有效地隔离，以避免干扰的危险。中心片31连接在圆柱形主体35的内壁的每侧上，并且其一个端部支承在基板39上，从而将帽30分成两个近似半圆柱形的空间，该两空间引导元件12、14和透镜22、24之间的光束。

另一方面，当帽20与支承件30进行组装时，片31有利地具有插入到帽20中的分隔狭缝21中的突起部，以改善发射光束和接收光束之间的分隔，从而防止由透镜22、24引起的任何光扩散。因此通过本发明，光束的隔离自发射/接收元件12、14直到发射/接收透镜22、24得以持续维持。

为了确保帽20适当地固定到支承件30，本发明提供了设置在中心片31上并与帽20上的互补装置相配合的咬接-固定装置(snap-fastening means)38。这些有弹性的咬接-固定装置例如位于片31的每侧上，并与狭缝21的相应边缘配合。此外，支承件30的圆柱形主体35可具有用作定位槽并使帽/支承件组件更牢固的纵向槽37，当帽20安装到支承件30上时，帽20的套筒25上的互补部件可插入到该纵向槽37中。

为了确保电子卡10适当地固定到支承件30，本发明在横向基板39的后壁上设置固定装置。这些固定装置包括例如由多个块36a和咬接-固定凸爪(snap-fastening prong)36b组成的咬接-固定装置，多个块36a分布在基板39的外围周围以确保卡10保持稳固地定位在垂直于X轴的横向平面中，咬接-固定凸爪36b与卡10中的凹口16配合以使卡压靠支承件30上。

用于将卡10固定到支承件30的装置还包括定位装置，该定位装置防止卡10围绕X轴转动。该定位装置保证接收元件14和接收透镜24之间的正确对准，以较好地接收第二光信号。例如，该定位装置由从横向基板39的外壁突出的至少一个双头螺栓(stud)33a、33b组成，当卡10抵靠支承件30固定时，该定位装置能够插入到接收元件14中的至少一个相应的凹口13a、13b中。在所示的实施例中，该装置具有插入到位于接收元件14两侧上的两个凹口13a、13b中的两个双头螺栓33a、33b。

如果接收元件14的管脚不穿过子板10而只是表面安装焊接到卡10，在这种情况下根据制造批次接收元件14的定位会存在偏差，则此时这种定位装置是特别有利的。因此双头螺栓33a、33b总使接收透镜24依赖于接收元件14而定位。

横向基板39在突出片31的两侧上具有开口32、34，开口32、34面对发射元件12和接收元件14以使发射和接收的光信号通过。该基板还可具有围绕发射元件12和接收元件14的部件，这些部件使光束更好地相互隔离。

根据另一实施例，帽20和支承件30可仅包括单一塑料件，该单一塑料件通过使用半透明材料和不透明材料进行双头注射模制(two-shot iniectionmoulding)操作而生产。实际上支承件30的突出片31和主体35需要不透明材料，而帽20的透镜22、24需要半透明材料。

该探测器还包括覆盖透镜22、24和帽20的狭缝21的半透明盖29。该盖29设置在帽20的横向外表面上方(仅在图8中示出)，并且如果探测器使用需要还可包括用于发射和接收光信号的偏振滤光片。盖29还具有改善在狭缝21处的探测器的密封的目的。其还可通过超声焊接到帽20的肩上而固定到探测器。

在探测器的制造期间，首先将子卡10固定到支承件30.接下来，将支承件30/卡10的预组装件置于由套筒25形成的管中，并通过咬接-固定装置38固定到帽20.然后可通过连接器19将母卡5连接到子卡10，这是因为母卡5与子卡10/帽20/支承件30组件的各种元件的适当定位无关.然后附上总体的外壳(图中未示出)，以形成最终的探测器.还可在各种元件之间引入密封树脂以使探测器更牢固.

当然，在不偏离本发明的范围的条件下，可以构造详细的其它实施例和改进，甚至可以构想出等同装置的使用。

Claims (9)

1.光电探测器，其包括：

-电子卡(10)，用于发射至少一第一光信号的发射元件(12)和用于接收至少一第二光信号的接收元件(14)固定到所述电子卡(10)，所述第二光信号由所述第一光信号反射得到；和

-帽(20)，其安装有发射透镜(22)和接收透镜(24)，所述发射透镜(22)和接收透镜(24)由半透明材料制成并分别定位在所述发射元件(12)和所述接收元件(14)的前方，

其特征在于，所述探测器包括由不透明材料制成的固定支承件(30)，所述卡(10)和所述帽(20)固定到所述固定支承件(30)，所述支承件(30)具有插入到所述发射透镜(22)和所述接收透镜(24)之间的所述帽(20)中的分隔狭缝(21)中的突出中心片(31)，且所述突出中心片(31)由不透明材料制造。

2.根据权利要求1的光电探测器，其特征在于，所述支承件(30)具有垂直于所述中心片(31)并包括用于固定所述电子卡(10)的装置的横向基板(39)。

3.根据权利要求2的光电探测器，其特征在于，所述用于固定所述电子卡(10)的装置包括用于咬接-固定所述卡(10)的装置和用于相对于所述接收透镜(24)定位所述接收元件(14)的装置。

4.根据权利要求3的光电探测器，其特征在于，所述定位装置包括所述支承件(30)的所述横向基板(39)上的至少一个双头螺栓(33a，33b)，所述双头螺栓(33a，33b)可插入到所述接收元件(14)中的至少一个相应的凹口(13a，13b)中。

5.根据权利要求1的光电探测器，其特征在于，所述中心片(31)包括咬接-固定装置(38)，所述咬接-固定装置(38)与所述帽(20)中的互补装置相配合，以将所述帽(20)固定到所述支承件(30)上。

6.根据权利要求2的光电探测器，其特征在于，所述支承件(30)还包括垂直于所述横向基板(39)的近似圆柱形的主体(35)。

7.根据权利要求1的光电探测器，其特征在于，所述探测器包括位于所述发射透镜(22)和所述接收透镜(24)上方的半透明盖(29)，所述半透明盖(29)包括用于发射和接收光信号的偏振滤光片，并密封所述帽(20)的所述狭缝(21)。

8.根据权利要求1的光电探测器，其特征在于，所述发射元件(12)包括发射红光光信号的光电发射部件和发射红外线光信号的光电发射部件，以及所述接收元件(14)包括在反射式探测器模式下进行检测的感光部件和在邻近式探测器模式下进行检测的感光部件。

9.根据权利要求1的光电探测器，其特征在于，所述帽(20)和所述支承件(30)生产为用半透明材料和不透明材料进行双头注射模制而制成的单一件。

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