CN204203494U - 光投射头、光学传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供光投射头和光学传感器，抑制从光投射头出射外圈光。该光投射头包括：投光部，其输出光；以及光学部件，其在所述投光部的输出方向上配置在该投光部的前方，并具有多个反射面和台阶部，所述多个反射面沿着所述输出方向排列在同轴上，所述各反射面呈越远离所述投光部而开口直径越增大的环状形状，位于前侧的反射面的后端与位于后侧的反射面的前端相比，开口直径小，并经由所述台阶部结合于该位于后侧的反射面的前端。

Description

光投射头、光学传感器

技术领域

本实用新型涉及光投射头和光学传感器。

背景技术

以往以来，已知有包括光投射头和光接收头，并通过用光接收头接收从光投射头出射的光来检测测定对象物的有无的光学传感器。光投射头具有例如透镜等光学部件，并将沿着该光学部件的光轴的光朝向检测区域出射。但是，在光投射头中，构造上，不仅出射沿着光轴的光，还存在将从光轴扩散到侧方的光、即所谓的外圈光出射的情况。这样，例如有可能外圈光被光接收头接收，对测定对象物的有无产生误检测。因此，以往以来，已知有通过在光纤的端部配置设有光阑的非球面透镜来减弱外圈光的技术(例如，专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-20351号公报

实用新型内容

本实用新型欲解决的技术问题

但是，即使是上述的以往的构成，由于从光纤等投光部件出射的光也会在非球面透镜内扩散，并被光接收头接收，因此不能充分地减弱外圈光。

在本说明书中，公开了能够抑制从光投射头出射外圈光的技术。

用于解决问题的技术方案

本说明书所公开的光投射头包括：投光部，其输出光；以及光学部件，其在上述投光部的输出方向上配置在该投光部的前方，并具有多个反射面和台阶部，上述多个反射面沿着上述输出方向排列在同轴上，上述各反射面呈越远离上述投光部而开口直径越增大的环状形状，位于前侧的反射面的后端与位于后侧的反射面的前端相比，开口直径小，并经由上述台阶部结合于该位于后侧的反射面的前端。

该光投射头包括光学部件，该光学部件在投光部的输出方向上配置在该投光部的前方，并具有多个反射面和台阶部。该光学部件的多个反射面沿着输出方向排列在同轴上，各反射面呈越远离投光部而开口直径越增大的环状形状。并且，位于前侧的反射面的后端与位于后侧的反射面的前端相比，开口直径小，并经由台阶部结合于该位于后侧的反射面的前端。因此，台阶部具有越远离投光部而开口直径越缩小的环状形状。由此，能够抑制来自投光部从输出方向向侧方扩散地出射、以及在台阶部被反射的光沿着输出方向前进，能够减弱外圈光。

本说明书所公开的光投射头也可以是，上述位于前侧的反射面与上述位于后侧的反射面相比，相对于上述输出方向的倾斜角度小。该光投射头的位于输出方向的前则的反射面与位于后侧的反射面相比，相对于输出方向的倾斜角度小，因此，能够使在各反射部被反射的光成为沿着光轴的光。

本说明书所公开的光投射头也可以是，上述光学部件具有聚光部，该聚光部配置在上述多个反射面和台阶部的前方，并将从上述投光部输出的光向与上述输出方向正交的方向聚光。由于该光投射头的光学部件具有聚光部，因此，通过将从投光部输出的光聚光，能够减弱外圈光。

本说明书所公开的光投射头也可以是，上述光学部件设有保持部，该保持部配置在上述多个反射面和台阶部的后方，并对上述投光部的前端部进行保持。由于该光投射头在光学部件上设有对投光部进行保持的保持部，因此，能够抑制导光部与投光部件的相对位置变化，能够抑制由于相对位置的变化导致产生外圈光。

本说明书所公开的光投射头也可以是，上述光学部件是将从上述投光部输出的光向上述输出方向引导的导光部件，上述多个反射面是上述导光部件的与上述输出方向正交的方向上的侧面。由于该光投射头的光学部件由导光部件构成，且多个反射面是该导光部件的侧面，因此，易于形成具有多个反射面和台阶部的光学部件。

本说明书所公开的光投射头也可以是，所述光投射头包括遮光壳体，该遮光壳体对上述投光部和上述光学部件进行保持，并具有遮光性。由于该光投射头包括具有遮光性的遮光壳体，因此，能够抑制杂散光从投光部以外进入光学部件以及由于该杂散光导致产生外圈光。

在本说明书中，还公开使用了上述的光投射头的光学传感器。本说明书所公开的光学传感器包括：上述的光投射头；光接收头，其接收从上述光投射头出射的光；以及控制部，其基于用上述光接收头接收的光来判断测定对象物的有无。在该光学传感器中，由于从光投射头出射的光的外圈光被减弱，因此，能够高精度地检测测定对象物的有无。

本说明书所公开的光学传感器也可以是，上述光接收头配置在至少在与上述输出方向正交的方向上与上述光投射头偏移的位置，接收从上述光投射头出射并被测定对象物反射的光。根据该光学传感器，在反射型的光学传感器中，能够高精度地检测测定对象物的有无。

本说明书所公开的光学传感器也可以是，所述光学传感器包括透光性的罩，该罩覆盖使上述光投射头的光出射的出射面和将上述光接收头的光接收的受光面。由于该光投射头具有罩，因此，能够抑制例如尘土、药品等附着于出射面、受光面而光学传感器变得不能使用。另外，在该光投射头中，由于从光投射头出射的光的外圈光被减弱，因此，能够抑制从出射面出射的外圈光被罩反射并到达受光面以及光学传感器对测定对象物误判断。

实用新型的效果

根据本说明书所公开的实用新型，能够抑制从光投射头出射外圈光。

附图说明

图1是光纤传感器的简图。

图2是光纤头的剖视图。

图3是光纤头的主视图。

图4是导光部件的立体图。

图5是光纤头的剖视图。

图6是光纤头的剖视图。

图7是现有技术的光纤终端单元。

图8是光投射头的光学部件的主视图。

图9是光投射头的光学部件的后视图。

图10是光投射头的光学部件的俯视图。

图11是光投射头的光学部件的右视图。

附图标记说明

10：光纤传感器、20：传感器主体部、21：发光部、22：投光回路、23：受光部、24：受光回路、27：控制回路、30：光纤头、31、32：光纤、33：出射面、34：受光面、40：导光部件、41：***孔、42：主体部、43：第1台阶部、44：第1反射部、44A、46A：反射面、45：第2台阶部、46：第2反射部、47：聚光部、48：缺口、49：光轴、50：遮光壳体、53：突出部、60：主体壳体、61：前表面罩。

具体实施方式

<实施方式>

利用图1至图11说明一实施方式。

1.光纤传感器的构造

图1是示出光纤传感器10的构成的简图。光纤传感器10包括传感器主体部20、以及经由光纤31、32连接于传感器主体部20的反射型的光纤头30。

传感器主体部20包括呈概略箱型的壳体20A。在壳体20A的内部设有发光部21、投光回路22、受光部23、受光回路24、以及控制回路27。发光部21例如由LED、激光二极管等发光元件构成，起到通过投光用的光纤31将光LA从光纤头30的出射面33照射到预定的检测区域的功能。投光回路22是响应来自控制回路27的指令而驱动发光部21的驱动回路。光纤31及发光部21是投光部的一个例子。

受光部23例如由光电晶体管等光电元件构成，起到通过光纤头30的受光面34及受光用的光纤32接收来自检测区域的反射光LB的功能。受光回路24起到将与受光部23的受光量相应的等级的受光信号输出的功能。控制回路27起到通过将从受光回路24输出的受光信号的等级与预定的阈值比较来判断检测区域中的物体的位置、有无的功能。控制回路27是控制部的一个例子。

光纤头30在呈概略圆柱状的金属性或者树脂性的主体壳体60的内部包括投光用的光纤31、受光用的光纤32、导光部件40、遮光壳体50以及前表面罩61。在光纤头30的前表面上形成有将光LA向检测区域出射的出射面33、以及接收来自检测区域的反射光LB的受光面34。光纤头30是光投射头及光接收头的一个例子，导光部件40是光学部件的一个例子。

图2是光纤头30的剖视图。投光用的光纤31与受光用的光纤32具有相同的线径，并在左右方向并列地配置。导光部件40例如由具有透光性的树脂构成，被安装在投光用的光纤31的前方，起到将从投光用的光纤31输出的光LA引导至出射面33的功能。另外，导光部件40被安装在受光用的光纤32的前方，起到将用受光面34接收的来自检测区域的反射光LB引导至受光用的光纤32的功能。在导光部件40的后表面侧设有用于将光纤31、32***的***孔41。导光部件40是光学部件的一个例子，***孔41是保持部的一个例子。

遮光壳体50例如由遮光性的树脂构成，起到将具有透光性的导光部件40从外部遮光，并且相互遮光的功能。在遮光壳体50的后表面侧设有用于***光纤31、32的***孔51。另外，在遮光壳体50的前表面侧设有用于***导光部件40的***孔52。遮光壳体50通过在***孔51、52中***光纤31、32及导光部件40，从而保持光纤31、32及导光部件40。

前表面罩61例如由具有透光性的树脂构成，起到将形成有出射面33及受光面34的光纤头30的前表面覆盖，并防止尘土、药液向导光部件40附着的功能。前表面罩61是罩的一个例子。

图3是光纤头30的主视图。在制造光纤头30时，首先，将导光部件40压入到遮光壳体50的***孔52中。在***孔52的周围设有前端突出到***孔52的突出部53。由于导光部件40被压入到***孔52，并抵接于突出部53，从而在上下方向及左右方向被定位。

接着，将光纤31、32压入到遮光壳体50的***孔52及导光部件40的***孔41中。由于***孔51与***孔52连通，光纤31、32的前端部经由遮光壳体50的***孔52被压入接合于导光部件40的***孔41，从而光纤31、32相对于导光部件40被不能移动地保持。与***有投光用的光纤31的***孔51连通的***孔52的前表面端相当于出射面33。另外，与***有受光用的光纤32的***孔51连通的***孔52的前表面端相当于受光面34。

2.导光部件的构造

图4是导光部件40的立体图。导光部件40呈概略圆柱状，沿其轴向49(即前后方向)引导光。也就是说，轴向49也能够称作光轴49的方向。导光部件40从光轴49的后表面侧朝向前表面侧，主体部42、第1台阶部43、第1反射部44、第2台阶部45、第2反射部46、以及聚光部47按其顺序在同轴上配置。

主体部42在内部设有***孔41，并且在外表面设有用于表示与光轴49正交的方向的缺口48。聚光部47被形成为朝向前表面侧呈凸状。聚光部47将从投光用的光纤31输出的光向与轴向正交的方向聚光。

第1反射部44及第2反射部46分别被构成为随着从主体部42远离而开口直径φ增大的、所谓的锥形形状。因此，如图5中以L1、L2所示，由于从投光用的光纤31输入到导光部件40、并从光轴49向侧方(即，左右方向、上下方向)扩散的光在第1反射部44的侧面及第2反射部46的侧面、即反射面44A、46A被反射，从而成为沿着光轴49的光。

另一方面，在第1反射部44与第2反射部46，锥形形状相对于光轴49的倾斜角度不同。在本实施方式中，如图5中以θ1、θ2所示，被构成为配置在前表面侧的第2反射部46的倾斜角度θ2比配置在后表面侧的第1反射部44的倾斜角度θ1小。由于第2反射部46配置得比第1反射部44更靠前表面侧，与第1反射部44相比从投光用的光纤31远离地配置，因此，在第2反射部46被反射的光L2相对于光轴49的斜率α2比在第1反射部44被反射的光L1相对于光轴49的斜率α1小。因此，通过将第2反射部46的倾斜角度θ2设定得比第1反射部44的倾斜角度θ1小，使在各反射部44、46被反射的光L1、L2成为沿着光轴49的光。

而且，如图5中以φ1F、φ2B所示，配置在前表面侧的第2反射部46的后端侧的开口直径φ2B比配置在后表面侧的第1反射部44的前端侧的开口直径φ1F小。因此，配置在第1反射部44与第2反射部46之间、并将这些反射部结合的第2台阶部45被构成为随着远离主体部42而开口直径φ减小的、所谓的倒锥形形状。因此，如图6中以L3所示，从投光用的光纤31输入到导光部件40、并从光轴49向侧方扩散的光之中的、在第2台阶部45被反射的光不会成为沿着光轴49的光，从出射面33的出射被抑制。

同样，如图5中以φ1B、φH所示，第1反射部44的后端侧的开口直径φ1B比主体部42的开口直径φH小。因此，配置在主体部42与第1反射部44之间、并将这些部位结合的第1台阶部43被构成为倒锥形形状。因此，如图6中以L4所示，从投光用的光纤31输出到导光部件40、并从光轴49向侧方扩散的光之中的、在第1台阶部43被反射的光不会成为沿着光轴49的光，出从射面33的出射被抑制。

图7示出现有技术的光纤终端单元。在现有技术的光纤终端单元中，在投光用的光纤的前表面侧设有光阑71，而且，配置有非球面透镜70。在该构造中，不能够对通过了光阑71后如图6中以L3、L4所示那样扩散的光进行遮光，而从非球面透镜70的前表面侧出射，不能有效地抑制外圈光。

在本实施方式中，无论有无光阑71，如图6所示，由于抑制了以L3、L4示出的光从出射面33出射，因此，能够抑制外圈光。

图8至图11示出了作为与外观设计相关的物品的光投射头的光学部件。本物品40是将光朝向检测区域出射的光投射头的光学部件。如图1等所示，该本物品40在作为光投射头而发挥功能的光纤头30内，被配置在光纤31、发光部21等投光部的前方，并使从投光部输出的光LA透过而朝向检测区域出射。另外，本物品40整体上呈圆筒状，例如是用丙烯、玻璃等光透过性材料形成的部件。在本物品40的环绕光轴49的外周形成有多个反射面44A、46A，该多个反射面44A、46A沿着该光轴49在同轴上排列、并使在本物品40内透过的光发生内表面反射。各反射面44A、46A呈越朝向光轴49的方向前方而开口直径φ越增大的环状形状，位于前侧的反射面46A的后端与位于后侧的反射面44A的前端相比，开口直径φ小，并经由第2台阶部45结合于该位于后侧的反射面44A的前端。此外，在图8至图11中，用实线表示的部分是想要作为局部外观设计来取得外观设计登记的部分。

3.效果说明

在上述的本实施方式的导光部件40中，配置在前表面侧的第2反射部46的后端侧的开口直径φ2B比配置在后表面侧的第1反射部44的前端侧的开口直径φ1F小。因此，将第1反射部44与第2反射部46相结合的第2台阶部45被构成为倒锥形形状，由于抑制了在第2台阶部45被反射的光从出射面33出射，从而能够减弱外圈光。

在上述的本实施方式的导光部件40中，配置在前表面侧的第2反射部46的倾斜角度θ2比配置在后表面侧的第1反射部44的前端侧的倾斜角度θ1小。因此，能够使从投光用的光纤31输出的光与相对于光轴49的斜率相应地反射，使反射的光成为沿着光轴49的光。

在上述的本实施方式的导光部件40中，由于具有聚光部47，因此，能够将从投光部输出的光向与光轴49正交的方向聚光，能够减弱外圈光。

在上述的本实施方式的导光部件40中，由于设有***投光用的光纤31的***孔41，因此，能够抑制投光用的光纤31与导光部件40的相对位置变化，能够抑制由于相对位置的变化导致产生外圈光。

在上述的本实施方式的导光部件40中，由于反射部44、46的反射面44A、46A由导光部件40的侧面构成，因此，能够容易地形成具有多个反射面44A、46A的光学部件。

在上述的本实施方式的光纤头30中，由于导光部件40被压入到具有遮光性的遮光壳体50中并被保持，因此，能够抑制杂散光从外部进入导光部件40以及由于该杂散光导致产生外圈光。

在上述的本实施方式的光纤传感器10中，具有将光纤头30的前表面覆盖的前表面罩61。若设有前表面罩61，则从出射面33出射的外圈光在前表面罩处被反射而到达受光面34，能够引起对检测区域中的物体的位置、有无的误检测。如上所述，在本实施方式的光纤头30中，减弱外圈光，抑制了外圈光的产生，因此，即使外圈光到达受光面34，其光量也被抑制，从而抑制了对检测区域中物体的位置、有无的误检测。

<其他实施方式>

本实用新型不限定于根据上述记述及附图说明的实施方式，例如如下那样的实施方式也包含于本实用新型的保护范围。

(1)在本实施方式中，使用在光纤头30的前表面设有前表面罩61的例子进行了说明，但是，也可以未必一定设有前表面罩61。

(2)在本实施方式中，使用反射型的光纤头30的例子进行了说明，但是，也可以应用透过型的光纤头，该透过型的光纤头将光投射头与光接收头独立地设置，并将光投射头与光接收头互相对置地配置。

(3)在本实施方式中，使用由导光部件40构成具有多个反射面44A、46A及多个台阶部43、45的光学部件的例子进行了说明，但是，不限于此。例如，也可以在遮光壳体50粘贴反射率高的光学部件而构成反射面44A、46A，并粘贴反射率的低的光学部件而形成台阶部43、45。

(4)在本实施方式中，使用在导光部件40上设有***孔41及聚光部47的例子进行了说明，但是，也可以至少不设有其中一方。

(5)在本实施方式中，使用将从发光部21输出的光经由投光用的光纤31输出至导光部件40的例子进行了说明，但是，不限于此。例如，也可以将发光部21***于导光部件40的***孔41，将光输出至导光部件40。

(6)在本实施方式中，使用在在反射部44、46锥形形状相对于光轴49的斜率是直线的例子进行了说明，但是，本实用新型不限于此，也可以是抛物线等曲线状。

Claims (9)

1.一种光投射头，其包括：

投光部，其输出光；以及

光学部件，其在所述投光部的输出方向上配置在该投光部的前方，并具有多个反射面和台阶部，

所述多个反射面沿着所述输出方向排列在同轴上，

所述各反射面呈越远离所述投光部而开口直径越增大的环状形状，

位于前侧的反射面的后端与位于后侧的反射面的前端相比，开口直径小，并经由所述台阶部结合于该位于后侧的反射面的前端。

2.如权利要求1所述的光投射头，其中，

所述位于前侧的反射面与所述位于后侧的反射面相比，相对于所述输出方向的倾斜角度小。

3.如权利要求1或权利要求2所述的光投射头，其中，

所述光学部件具有聚光部，该聚光部配置在所述多个反射面和台阶部的前方，并将从所述投光部输出的光向与所述输出方向正交的方向聚光。

4.如权利要求1或权利要求2所述的光投射头，其中，

所述光学部件设有保持部，该保持部配置在所述多个反射面和台阶部的后方，并对所述投光部的前端部进行保持。

5.如权利要求1或权利要求2所述的光投射头，其中，

所述光学部件是将从所述投光部输出的光向所述输出方向引导的导光部件，

所述多个反射面是所述导光部件的与所述输出方向正交的方向上的侧面。

6.如权利要求1或权利要求2所述的光投射头，其中，

所述光投射头包括遮光壳体，该遮光壳体对所述投光部和所述光学部件进行保持，并具有遮光性。

7.一种光学传感器，其检测测定对象物的有无，其中，

所述光学传感器包括：

权利要求1或权利要求2所述的光投射头；

光接收头，其接收从所述光投射头出射的光；以及

控制部，其基于用所述光接收头接收的光来判断测定对象物的有无。

8.如权利要求7所述的光学传感器，其中，

所述光接收头配置在至少在与所述输出方向正交的方向上从所述光投射头偏移的位置，接收从所述光投射头出射并被测定对象物反射的光。

9.如权利要求8所述的光学传感器，其中，

所述光学传感器包括透光性的罩，该罩覆盖使所述光投射头的光出射的出射面和将所述光接收头的光接收的受光面。