DE102009002639B4

DE102009002639B4 - Fotoelektrischer Sensor

Info

Publication number: DE102009002639B4
Application number: DE102009002639.8A
Authority: DE
Inventors: Motoharu Okunou
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2020-12-17
Anticipated expiration: 2029-04-25
Also published as: US7869048B2; JP2009289739A; DE102009002639A1; JP5251641B2; CN101571601A; US20090268206A1; CN101571601B

Abstract

Fotoelektrischer Sensor (1), welcher umfasst:einen Lichtprojektionsabschnitt (13) zum Emittieren eines Nachweislichtes;eine Linse (20, 20A, 20B) zur Umwandlung des Nachweislichtes von dem Lichtprojektionsabschnitt in paralleles Licht und zum Ausgeben des parallelen Lichtes (A, A2) auf einer Außenseite als ein externes Nachweislicht (A, A1, A3);einen Abschnitt (16) zur Trennung eines optischen Pfades, der in einem optischen Pfad des Nachweislichtes zwischen dem Lichtprojektionsabschnitt und der Linse angeordnet ist, zur Trennung eines optischen Pfades des Nachweislichtes und eines optischen Pfades eines zurückkehrenden Lichtes (B), das Licht ist, das zurückkehrt, wenn das externe Nachweislicht auf der Außenseite reflektiert wird; undeinen Lichtempfangsabschnitt (24) zum Empfangen des zurückkehrenden Lichtes von dem Abschnitt zur Trennung eines optischen Pfades; wobeidie Linse umfasst:eine gekrümmte Oberfläche (31, 31A, 31B, 32B), die eine Einfallsoberfläche des Nachweislichtes und eine Austrittsoberfläche des zurückkehrenden Lichtes ist und die derart ausgebildet ist, das Nachweislicht in das parallele Licht umzuwandeln, undeine Ebene (32, 32A, 33), die auf einer gegenüberliegenden Seite der gekrümmten Oberfläche als eine Austrittsoberfläche des Nachweislichtes und als eine Einfallsoberfläche des zurückkehrenden Lichtes ausgebildet ist, und die eine Normalenrichtung einer Ebene aufweist, die einen bestimmten Winkel (θ1) unter Bezug auf eine Richtung der optischen Achse des parallelen Lichtes ausbildet;der bestimmte Winkel als ein Winkel ausgewählt ist, dass das Nachweislicht, das durch die Ebene reflektiert wird, einen Abschnitt erreicht, der nicht durch den Lichtempfangsabschnitt empfangen wird; undwobei der fotoelektrische Sensor weiterhin ein Gehäuse (10) zur Aufnahme des Lichtprojektionsabschnittes, des Abschnittes zur Trennung eines optischen Pfades und des Lichtempfangsabschnittes aufweist, das eine flache äußere Oberfläche (35) beinhaltet;die äußere Oberfläche eine Öffnung (30) aufweist, an der die Linse befestigt ist; undder Lichtprojektionsabschnitt und die Linse derart angeordnet sind, dass eine optische Achsenrichtung des externen Nachweislichtes, wenn es aus der Linse austritt, senkrecht zu der äußeren Oberfläche ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet
Die vorliegenden Erfindung bezieht sich auf fotoelektrische Sensoren und insbesondere auf einen fotoelektrischen Sensor mit koaxialer zurückgeführter Reflexion.
Stand der Technik
Ein fotoelektrischer Sensor vom Reflexionstyp, der die Reflexion von Licht ausnützt, ist als ein fotoelektrischer Sensor bekannt, der dazu verwendet wird, das Vorhandensein eines Objektes festzustellen. Die fotoelektrischen Sensoren vom Reflexionstyp umfassen einen sogenannten fotoelektrischen Sensor mit zurückgeführter Reflexion.
Der fotoelektrische Sensor des Typs mit zurückgeführter Reflexion umfasst allgemein einen Lichtprojektor/-empfänger, die ein lichtemittierendes Element und ein lichtempfangendes Element mit einbeziehen. Wenn solch ein Sensor verwendet wird, wird eine zurückführende Reflexionsplatte zum Reflektieren des Lichtes, das von dem Lichtprojektor/- empfänger emittiert wird, und zum Zurückführen des Lichtes zu dem Lichtprojektor/-empfänger derart angeordnet, dass sie dem Lichtprojektor/-empfänger gegenüberliegt. Wenn ein Objekt in einem optischen Pfad des Lichtes, das von dem lichtemittierenden Element emittiert wird, nicht vorhanden ist, wird das Licht durch die zurückführende Reflexionsplatte reflektiert und fällt auf das lichtempfangende Element. Wenn ein Objekt in dem optischen Pfad vorhanden ist, fällt andererseits das Licht, das von dem lichtemittierenden Element emittiert wird, nicht auf das lichtempfangende Element, weil das Licht durch das Objekt abgeschirmt wird. Mit anderen Worten unterscheidet sich die Menge des von dem lichtempfangenden Element empfangenen Lichtes abhängig davon, ob das Objekt in dem optischen Pfad vorhanden ist oder nicht, und folglich stellt der Sensor vom Typ mit zurückgeführter Reflexion das Vorhandensein des Objektes beruhend auf einem Unterschied in der empfangenen Lichtmenge fest.
Der fotoelektrische Sensor vom Typ mit zurückgeführter Reflexion umfasst einen fotoelektrischen Sensor vom Doppellinsentyp und einen fotoelektrischen Sensor vom Koaxialtyp. In dem Fall des Typs mit Doppellinse sind der Lichtprojektionspfad und ein Lichtempfangspfad physisch getrennt. In dem Fall des Koaxialtyps sind der Lichtprojektionspfad und der Lichtempfangspfad nahezu überlagert und solche optischen Pfade werden durch ein optisches Element (Polarisationsstrahlenteiler, Halbspiegel etc.) getrennt.
Der fotoelektrische Sensor vom Doppellinsentyp mit zurückgeführter Reflexion ist z. B. in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung mit der Nummer JP H10- 255 611 A (Patentdokument 1) offenbart. Gemäß diesem Dokument umfasst der fotoelektrische Sensor eine Lichtprojektionslinse und eine Lichtempfangslinse. Die Lichtprojektionslinse ist nur in einem Bereich angeordnet, dass eine Möglichkeit besteht, dass der Lichtstrahl, der die Lichtprojektionslinse durchläuft, auf die Lichtempfangslinse trifft, nachdem er durch einen Reflektor reflektiert wurde. Die Lichtempfangslinse ist nur in einem Bereich angeordnet, dass eine Möglichkeit besteht, dass der aus einem Lichtprojektionsabschnitt ausgetretene Lichtstrahl auf die Lichtempfangslinse trifft, nachdem er durch den Reflektor reflektiert wurde.
Der fotoelektrische Sensor vom Koaxialtyp mit zurückgeführter Reflexion ist z. B. in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung mit der Nummer JP H10- 255 612 A (Patentdokument 2) offenbart. Gemäß der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung mit der Nummer JP H10- 255 612 A ist ein Schlitz zur Begrenzung des Lichtprojektionsbereiches an einem Lichtprojektionselement vorgesehen, um die Nutzeffizienz des Lichtes, das von der Platte mit zurückführender Reflexion reflektiert wurde, zu verbessern und eine Fehlfunktion aufgrund der Brechung an einem transparenten Objekt zu verhindern. Der Lichtprojektionsstrahl wird auf die Platte mit zurückführender Reflexion über einen Mittenabschnitt der Linse ausgestrahlt. Das Verhältnis des Lichtes, das an dem Lichtempfangselement nicht empfangen wird, zu dem Licht, das durch die Platte mit zurückführender Reflexion reflektiert wird, wird dadurch vermindert und folglich wird die Nutzeffizienz des Lichtes verbessert.
Die Druckschrift US 3,214,596 A offenbart ebenfalls einen fotoelektrischen Sensor vom Koaxialtyp. Der fotoelektrische Sensor umfasst eine beschichtete Linse. Die beschichtete Linse ist ausgebildet, um in Abhängigkeit ihrer Ausrichtung eine störende Rückreflexion von Licht in den Empfänger zu verringern.
Aus der Druckschrift US 2002/0064191 A1 ist ein Verbinder für eine optische Faser bekannt, der ein Prisma und eine asphärische Linse umfasst. Die integrierte asphärische Linse ist derart positioniert, dass das Prisma dazu dient, einen Lichtstrahl in einem Winkel relativ zu einer Achse der optischen Quelle umzulenken.
Überblick
In dem Fall des fotoelektrischen Sensors des Typs mit koaxial zurückgeführter Reflexion sind der Lichtprojektionspfad und der Lichtempfangspfad physisch nicht getrennt. Folglich kann ein Anteil des Lichtes, das von dem Lichtprojektionselement emittiert wird, als Streulicht in das Lichtempfangselement eintreten. Das Streulicht sollte unterbunden werden, weil das Streulicht die Leistung des Sensors beeinflusst. Jedoch ist das Problem des Streulichtes nicht spezifisch in den japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen mit den Nummern JP H10- 255 611 A und JP H10- 255 612 A beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, die oben beschriebenen Probleme zu lösen und zielt darauf ab, einen fotoelektrischen Sensor vom Typ mit koaxial zurückgeführter Reflexion zu schaffen, der fähig ist, die Nachweisleistung zu verbessern.
Kurzum wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein fotoelektrischer Sensor geschaffen, der umfasst: einen Lichtprojektionsabschnitt zum Emittieren eines Nachweislichtes; eine Linse zur Umwandlung des Nachweislichtes von dem Lichtprojektionsabschnitt in paralleles Licht und zum Ausgeben des parallelen Lichtes auf eine Außenseite als ein externes Nachweislicht; einen Trennabschnitt zur Trennung eines optischen Pfades, der in einem optischen Pfad des Nachweislichtes zwischen dem Lichtprojektionsabschnitt und der Linse angeordnet ist, zur Trennung eines optischen Pfades des Nachweislichtes und eines optischen Pfades eines zurückkehrenden Lichtes, das Licht ist, das zurückkehrt, wenn das externe Nachweislicht auf der Außenseite reflektiert wird; und einen Lichtempfangsabschnitt zum Empfang des zurückkehrenden Lichtes von dem Trennabschnitt zur Trennung eines optischen Pfades. Die Linse umfasst eine gekrümmte Oberfläche, die eine Einfallsoberfläche des Nachweislichtes und eine Austrittsoberfläche des zurückkehrenden Lichtes ist, die derart ausgebildet ist, das Nachweislicht in paralleles Licht umzuwandeln, und eine Ebene, die auf einer gegenüberliegenden Seite der gekrümmten Oberfläche als eine Austrittsoberfläche des Nachweislichtes und als eine Eintrittsoberfläche des zurückkehrenden Lichtes ausgebildet ist und die eine Normalenrichtung einer Ebene aufweist, die einen bestimmten Winkel unter Bezug auf eine optische Achsenrichtung des parallelen Lichtes ausbildet. Der bestimmte Winkel ist als ein Winkel ausgewählt, dass das Nachweislicht, das durch die Ebene reflektiert wird, einen Abschnitt erreicht, der nicht durch den Lichtempfangsabschnitt empfangen wird. Der fotoelektrische Sensor umfasst weiterhin ein Gehäuse zur Aufnahme des Lichtprojektionsabschnittes, des Trennabschnittes zur Trennung eines optischen Pfades und des Lichtempfangsabschnittes, und zur Ausbildung einer flachen äußeren Oberfläche auf wenigstens einer Oberfläche. Die äußere Oberfläche weist eine Öffnung auf, an der die Linse befestigt ist. Der Lichtprojektionsabschnitt und die Linse sind derart angeordnet, dass eine Richtung einer optischen Achse des externen Nachweislichtes, wenn es aus der Linse austritt, senkrecht zu der äußeren Oberfläche ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Nachweisleistung des fotoelektrischen Sensors bei dem fotoelektrischen Sensor des Typs mit koaxial zurückgeführter Reflexion verbessert werden, weil das Eintreten des Streulichtes im Inneren des Gehäuses, das das Lichtprojektionselement und das Lichtempfangselement aufnimmt, in das Lichtempfangselement vermindert werden kann.
Figurenliste

1 zeigt eine Ansicht eines Gesamtaufbaus eines fotoelektrischen Sensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine vergrößerte Ansicht einer Platte 5 mit zurückführender Reflexion;
3 ist eine perspektivische Ansicht einer äußeren Erscheinung eines Sensorkopfes 2, der in 1 gezeigt ist, gesehen von einer Seite mit einem Lichtprojektions/-empfangsabschnitt;
4 ist ein Blockdiagramm des Sensorkopfes 2, der in 3 gezeigt ist;
5 ist eine Ansicht, die das Problem beschreibt, das auftritt, wenn die Ebene der Linse senkrecht zu der Achse X1 ist;
6 ist eine Ansicht, die ein erstes untersuchtes Beispiel zur Verhinderung des Streulichtes in dem Sensorkopf zeigt;
7 ist eine Ansicht, die ein zweites untersuchtes Beispiel zur Unterdrückung des Streulichtes des Sensorkopfes zeigt;
8 ist eine Ansicht, die einen optischen Pfad der reflektierten Lichtkomponente des parallelen Lichtes A2, das im Innenraum des Sensorkopfes erzeugt wurde, gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
9 ist eine Ansicht, die einen Aufbau eines Sensorkopfes 52 gemäß einer Variante der vorliegenden Ausführungsform zeigt; und
10 ist eine Ansicht, die den Einfluss des Streulichtes auf die Nachweisleistung des fotoelektrischen Sensors beschreibt.

Detaillierte Beschreibung
Hiernach werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Einzelnen unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder entsprechende Abschnitte durchgehend in den Zeichnungen und deren Beschreibung wird nicht wiederholt werden.
1 ist eine Ansicht des Gesamtaufbaus eines fotoelektrischen Sensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Unter Bezug auf 1 umfasst ein fotoelektrischer Sensor 1 einen Sensorkopf 2, eine Verstärkereinheit 3, ein Kabel 4 und eine Platte 5 mit zurückführender Reflexion.
Der Sensorkopf 2 emittiert ein Nachweislicht A, das paralleles Licht ist. Die Platte 5 mit zurückführender Reflexion ist derart angeordnet, das sie dem Sensorkopf 2 zugewandt ist, sodass das Nachweislicht A, das aus dem Sensorkopf 2 austritt, durch die Platte 5 mit zurückführender Reflexion reflektiert wird und ein zurückkehrendes Licht B darstellt. Das Nachweislicht A ist beispielsweise sichtbares Licht, aber braucht lediglich Licht zu sein, das durch die Platte 5 mit zurückführender Reflexion zurückführend reflektiert wird, und der Wellenlängenbereich ist daher insbesondere nicht eingeschränkt.
2 ist eine erhöhte Ansicht der Platte 5 mit zurückführender Reflexion. Unter Bezug auf 2 sind zahlreiche Würfelecken in der Platte 5 mit zurückführender Reflexion angeordnet.
Zurückkehrend zu 1 wird das Nachweislicht A an drei Oberflächen der Platte 5 mit zurückführender Reflexion reflektiert und wird letztendlich das zurückkehrende Licht B. Das zurückkehrende Licht B ist Licht mit der selben Axialrichtung wie das Nachweislicht A und breitet sich in der entgegengesetzten Richtung zu der Ausbreitungsrichtung des Nachweislichtes A auf einem Pfad parallel zu dem Pfad des Nachweislichtes A aus.
Der Sensorkopf 2 empfängt das zurückkehrende Licht und erzeugt ein elektrisches Signal, das eine Intensität aufweist, die einer Menge des empfangenen zurückkehrenden Lichtes B entspricht. Der Sensorkopf 2 ist mit der Verstärkereinheit 3 über das Kabel 4, das eine Spannungsversorgungsader, eine Signalader und dergleichen aufnimmt, verbunden und gibt das erzeugte elektrische Signal zu der Verstärkereinheit 3 über das Kabel 4 aus.
Die Verstärkereinheit 3 führt eine Ansteuerspannung dem Sensorkopf 2 über das Kabel 4 zu. Der Sensorkopf 2 empfängt die Ansteuerspannung und emittiert das Nachweislicht A und erzeugt ebenfalls ein elektrisches Signal, das die Menge des empfangenen zurückkehrenden Lichtes B angibt. Die Verstärkereinheit 3 empfängt ebenfalls ein Signal von dem Sensorkopf 2 über das Kabel 4. Die Verstärkereinheit 3 stellt das Vorhandensein des Objektes beruhend auf solch einem Signal fest oder gibt ein Signal, das die Menge des empfangenen Lichtes an dem Sensorkopf 2 angibt, aus. Der Sensorkopf 2 und die Verstärkereinheit 3 sind voneinander gemäß dem in 1 gezeigten Aufbau getrennt, können aber ineinander integriert sein.
Der fotoelektrische Sensor 1 stellt das Vorhandensein des Objektes beruhend auf der Menge des an dem Sensorkopf 2 empfangenen Lichtes fest. Wenn ein Messzielobjekt 6 nicht in einem Bereich 7 in dem optischen Pfad des Nachweislichtes A angeordnet ist, wird das Nachweislicht A, das von der Sensoreinheit 2 austritt, durch die Platte 5 mit zurückführender Reflexion reflektiert und wird das zurückkehrende Licht B und tritt in den Sensorkopf 2 ein. Wenn das Messzielobjekt 6 in dem Bereich 7 angeordnet ist, wird das von dem Sensorkopf 2 kommende Nachweislicht A durch das Messzielobjekt 6 abgeschirmt und folglich vermindert sich die Menge des zurückkehrenden Lichtes B, das durch den Sensorkopf 2 empfangen wird. Wenn die Menge des empfangenen Lichtes an dem Sensorkopf 2 abhängig davon abweicht, ob das Messzielobjekt 6 in dem Bereich 7 angeordnet ist oder nicht, kann das Vorhandensein des Objektes über die Menge des empfangenen Lichtes festgestellt werden. Die Verstärkereinheit 3 empfängt das elektrische Signal, das die Menge des empfangenen Lichtes von der Sensoreinheit 2 angibt und stellt z. B. das Vorhandensein des Messzielobjektes 6 in dem Bereich 7 durch Vergleichen der Menge des empfangenen Lichtes mit einem vorbestimmten Schwellwert fest.
Der fotoelektrische Sensor ist ein fotoelektrischer Sensor vom Typ mit koaxial zurückgeführter Reflexion, bei dem der Lichtprojektionspfad und der Lichtempfangspfad über ein optisches Element im Inneren des Sensorkopfes 2 getrennt werden. Der fotoelektrische Sensor vom Typ mit zurückgeführter Reflexion umfasst einen fotoelektrischen Sensor vom Typ mit Doppellinse, bei dem der Lichtprojektionspfad und der Lichtempfangspfad physisch getrennt sind. In dem Fall des fotoelektrischen Sensors vom Doppellinsentyp mit zurückgeführter Reflexion kann nur ein Teil des Lichtes, das durch die Platte mit zurückführender Reflexion reflektiert wurde, in das Lichtempfangselement eintreten, wenn der Abstand zwischen dem Sensorkopf und der Platte mit zurückführender Reflexion kurz ist. Mit einem fotoelektrischen Sensor des Typs mit koaxialer zurückgeführter Reflexion kann solch ein Problem vermieden werden und folglich kann die Verringerung der empfangenen Lichtmenge vermieden werden. Daher kann der fotoelektrische Sensor vom Typ mit koaxialer zurückgeführter Reflexion die Nachweisleistung verbessern gegenüber dem fotoelektrischen Sensor vom Doppellinsentyp mit zurückgeführter Reflexion.
3 ist eine perspektivische Ansicht der äußeren Erscheinung des Sensorkopfes 2, der in 1 gezeigt ist, gesehen von einer Seite des Lichtprojektions/-empfangsabschnittes. Unter Bezug auf 3 umfasst der Sensorkopf 2 ein Gehäuse 10, ein Fenster 11 und eine Schutzabdeckung 12. Das Gehäuse 10 nimmt den Lichtprojektionsabschnitt, den Lichtempfangsabschnitt und dergleichen auf und beinhaltet ebenfalls eine Öffnung für das Durchlaufen des Nachweislichtes A, das von dem Lichtprojektionsabschnitt emittiert wird, und des zurückkehrenden Lichtes B, das durch den Lichtempfangsabschnitt empfangen wird.
Das Fenster 11 ist durch ein lichtdurchlässiges Element (z. B. transparenter Kunstharz) aufgebaut. Obwohl nicht gezeigt, ist ein Anzeigelicht, das das Vorhandensein der Spannungsversorgung und/oder das Vorhandensein des Messzielobjektes in einem aufleuchtenden Zustand oder einem nicht aufleuchtenden Zustand angibt, in dem Gehäuse 10 vorgesehen. Das Fenster 11 ist vorgesehen, damit es einem Anwender ermöglicht wird, den Leuchtzustand und den Nicht-Leuchtzustand des Anzeigelichtes zu erfassen.
Das Schutzgehäuse 12 ist an dem Gehäuse 10 befestigt, um die Öffnung des Gehäuses 10 abzudecken. Das Schutzgehäuse 12 umfasst eine Linse 20, die an einem der Öffnung des Gehäuses 10 entsprechenden Ort angeordnet ist. Die Linse 20 hat eine konvexe Oberfläche auf der Innenseite des Sensorkopfes 2. Die Linse hat ebenso eine Ebene auf der Außenseite des Sensorkopfes. Das Nachweislicht A tritt aus der Ebene aus und das zurückkehrende Licht B tritt in die Ebene ein.
4 ist ein Blockdiagramm des Sensorkopfes 2, der in 3 gezeigt ist. Unter Bezug auf 4 umfasst der Sensorkopf 2 das Gehäuse 10, eine lichtemittierende Diode 13, eine Fotodiode 14, eine Halterung 15, einen Halbspiegel 16 und die Linse 20.
Die lichtemittierende Diode 13 ist ein Lichtprojektionsabschnitt, die einen lichtemittierenden Diodenchip 17, der ein Nachweislicht A1 emittiert, beinhaltet. Das Nachweislicht A1 von der lichtemittierenden Diode 13 breitet sich durch den Innenraum der Halterung 15, während es streut, aus, durchläuft den Halbspiegel 16 und tritt in die Linse 20 ein. Das Nachweislicht A1 ist derart dargestellt, dass es sich zum Zwecke der Dienlichkeit der Beschreibung von der Oberfläche einer lichtdurchlässigen Kunstharzschicht 26 in 4 ausbreitet, aber das Ausbreiten des Nachweislichtes A1, das in 4 gezeigt ist, umfasst ebenfalls einen Fall, in dem das Nachweislicht A1 fortschreitet, während es sich von der lichtemittierenden Oberfläche des lichtemittierenden Diodenchips 17 ausbreitet. Dies ist der gleiche Fall in den Figuren, die unten beschrieben werden.
Die Halterung 15 wird durch das Nachweislicht A1 und das zurückkehrende Licht B durchlaufen. Die Halterung 15 ist mit einer Öffnung in einer Richtung von der lichtemittierenden Diode 13 zu der Linse 20 im Innenraum ausgebildet, die als ein optischer Pfad dient, den das Nachweislicht A1 und das zurückkehrende Licht B durchlaufen. Die Halterung 15 umfasst ebenfalls einen optischen Pfad 18 im Innenraum, der mit der Öffnung in Verbindung steht und der eine Öffnung aufweist, die in dem Innenraum gebildet ist, durch die das zurückkehrende Licht B läuft.
Die Linse 20 ist an einer Öffnung 30, die in dem Gehäuse 10 gebildet ist, befestigt. Die Linse 20 umfasst eine konvexe Oberfläche 31, die dem Halbspiegel 16 zugewandt ist, und eine Fläche 32, die auf der gegenüberliegenden Seite zu der konvexen Oberfläche 31 ausgebildet ist. Das Nachweislicht A1 durchläuft die konvexe Oberfläche 31, die eine Grenzfläche zwischen Luft und der Linse 20 ist, und wird in paralleles Licht A2 umgewandelt. Das parallele Licht A2 läuft durch den Innenraum der Linse 20 und tritt aus der Fläche 32 zur Außenseite des Gehäuses 10 als ein externes Nachweislicht A3 aus. Das externe Nachweislicht A3, das aus der Linse 20 austritt, wird durch die Platte 5 mit zurückführender Reflexion (siehe 1) reflektiert und wird das zurückkehrende Licht B.
Das zurückkehrende Licht B breitet sich auf dem Pfad des externen Nachweislichtes A3 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Ausbreitungsrichtung des externen Nachweislichtes A3 aus und tritt in die Linse 20 über die Ebene 32 ein. Das zurückkehrende Licht B, das die Linse 20 transmittiert, tritt aus der konvexen Oberfläche 31 aus. Das zurückkehrende Licht B, das aus der konvexen Oberfläche 31 austritt, wird durch den Halbspiegel 16 reflektiert und durchläuft den im Innenraum liegenden optischen Pfad 18, der in der Halterung 15 ausgebildet ist, wie es mit einer gestrichelten Linie in der Figur dargestellt ist, und tritt in die Fotodiode 14 ein.
Der Halbspiegel 16 ist auf dem optischen Pfad des Nachweislichtes A1 zwischen der lichtemittierenden Diode 13 und der Linse 20 angeordnet. Der Halbspiegel 16 ist ein Abschnitt zur Trennung des optischen Pfades, das den optischen Pfad (Lichtprojektionspfad) des Nachweislichtes A1, des parallelen Lichtes A2 und des externen Nachweislichtes A3 und den optischen Pfad (Lichtempfangspfad) des Rückkehrlichtes B trennt.
Die Fotodiode 14 empfängt das zurückkehrende Licht B, das durch die Linse 20 gesammelt wird. Die Fotodiode 14 umfasst ein Trägermaterial 21, einen Fotodiodenchip 22, der auf einer Hauptoberfläche des Trägermaterials 21 montiert ist, und eine lichtdurchlässige Kunstharzschicht 23, die die Hauptoberfläche des Trägermaterials 21 und den Fotodiodenchip 22 versiegelt und die eine Lichtempfangsoberfläche 24, die dem Halbspiegel 16 zugewandt ist, aufweist.
Das zurückkehrende Licht B tritt aus der Linse 20 aus und wird reflektiert durch den Halbspiegel an der Lichtempfangsoberfläche 24 der lichtdurchlässigen Kunstharzschicht 23 gesammelt. Das Licht tritt von einem Austrittsende des internen optischen Pfades 18 in einen Lichtempfangsbereich des Fotodiodenchips 22 ein. Ein Lichtempfangsbereich 25 ist ein Bereich kleiner als oder gleich einem Durchmesser des Austrittsendes des internen optischen Pfades 18 an der Lichtempfangsoberfläche 24.
Das Gehäuse 10 entspricht einer äußeren Kontur des Sensorkopfes 2. Das Gehäuse 10 nimmt die lichtemittierende Diode 13, die Fotodiode 14 und den Halbspiegel 16 auf und weist eine äußere Oberfläche 35, in der die Öffnung 30 gebildet ist, auf. Eine Achse X1 gibt die optische Achse des parallelen Lichtes A2, das als ein paralleles Licht durch die lichtemittierende Diode 13 eingestellt wird, und einen Mittenabschnitt der konvexen Oberfläche 31 der Linse 20 an.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Ebene 32 der Linse 20 gegenüber einer senkrechten Richtung unter Bezug auf die Achse X1 geneigt. Wie in 4 gezeigt, annehmend einen Winkel, der durch eine erweiterte Linie der Achse X1 und die Ebene 32 ausgebildet ist, als θ1, ist der Winkel θ1 ein von 90° unterschiedlicher Winkel.
Die Richtung senkrecht zu der äußeren Oberfläche 35 wird „vorrichtungsaxiale Richtung des Sensors“ genannt. In der vorliegenden Ausführungsform überlagert sich die Achse X1 mit der Achse in der vorrichtungsaxialen Richtung des Sensors.
Die Menge des Streulichtes, das durch die Fotodiode 14 empfangen wird, erhöht sich, wenn die Ebene 32 senkrecht zu der Achse X1 ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Ebene 32 unter Bezug auf die Achse X1 geneigt. Das Eintreten des Streulichtes in die Fotodiode 14 wird hierdurch verhindert. Weil das parallele Licht A2 parallel zu der Achse X1 ist, ist das Neigen der Ebene 32 unter Bezug auf die Achse X1 gleichzusetzen mit dem Neigen der Ebene 32 unter Bezug auf das parallele Licht A2.
5 ist eine Ansicht, die das Problem beschreibt, das auftritt, wenn die Ebene der Linse senkrecht zu der Achse X1 ist. Unter Bezug auf 5 umfasst eine Linse 20A eine konvexe Oberfläche 31A, die dem Halbspiegel 16 zugewandt ist, und eine Ebene 32A, die auf der gegenüberliegenden Seite der konvexen Oberfläche 31A ausgebildet ist. Der Aufbau anderer Abschnitte, die in 5 gezeigt sind, ist mit dem Aufbau der entsprechenden Abschnitte aus 4 gleich. Das Nachweislicht A1 von der lichtemittierenden Diode 13 wird in paralleles Licht A2 durch die konvexe Oberfläche 31A der Linse 20A umgewandelt. Die optische Achse des parallelen Lichtes A2 und die Achse X1 überlagern einander.
Das Nachweislicht A1 von der lichtemittierenden Diode 13 durchläuft den Halbspiegel und wird in paralleles Licht A2 umgewandelt, indem es gebrochen wird, wenn es die konvexe Oberfläche 31A, die die Grenzfläche zwischen Luft und der Linse 20A ist, durchläuft. Das parallele Licht A2 läuft durch den Innenraum der Linse 20A und erreicht die Ebene 32A. Wenn das parallele Licht A2 die Ebene 32 erreicht, wird ein Teil des parallelen Lichtes A2 durch die Ebene 32A reflektiert und wird reflektiertes Licht C1.
Im Innenraum der Linse 20A breitet sich das parallele Licht A2 in der senkrechten Richtung unter Bezug auf die Ebene 32A aus und wird in einer Richtung entgegengesetzt zu der Einfallsrichtung durch die Ebene 32A reflektiert. Das reflektierte Licht C1, das durch solch eine Reflexion erzeugt wird, breitet sich auf dem optischen Pfad des parallelen Lichtes A2 in der Richtung entgegengesetzt zu der Ausbreitungsrichtung des parallelen Lichtes A2 aus. Mit anderen Worten ist das reflektierte Licht C1 das Licht gleicher axialer Richtung wie das externe Nachweislicht A3. Daher folgt das reflektierte Licht C1 dem gleichen optischen Pfad wie das Rückkehrlicht B. Das reflektierte Licht C1, das aus der Linse 20A austritt, wird durch den Halbspiegel 16 reflektiert und in dem Lichtempfangsbereich 25 der Lichtempfangsoberfläche 24 gesammelt und tritt darauffolgend in den Fotodiodenchip 22 ein. Mit anderen Worten wird das reflektierte Licht C1 das Streulicht, das in den Fotodiodenchip 22 eintritt.
Bei dem Aufbau, der in 5 gezeigt ist, wird angenommen, dass fast die gesamte reflektierte Komponente (reflektiertes Licht C1) des parallelen Lichtes A2, das an der Ebene 32A der Linse 20A erzeugt wird, in die Fotodiode 14 eintritt und folglich wird die Menge an Streulicht, das durch den Fotodiodenchip 22 empfangen wird, groß. Um solch ein Problem zu lösen, muss der optische Pfad des reflektierten Lichtes derart berücksichtigt werden, dass das reflektierte Licht, das durch die Reflexion des parallelen Lichtes an der Ebene der Linse erzeugt wird, nicht in die Fotodiode eintritt. Das nachgeprüfte Beispiel der vorliegenden Ausführungsform zur Lösung des obigen Problems wird unten beschrieben werden.
6 ist eine Ansicht, die ein erstes nachgeprüftes Beispiel zur Unterbindung des Streulichtes in dem Sensorkopf zeigt. Unter Bezug auf 6 und 4 unterscheidet sich der Sensorkopf 2A von dem Sensorkopf 2 dadurch, dass er eine Linse 20B anstatt der Linse 20 beinhaltet. Der Aufbau der anderen Abschnitte des Sensorkopfes 2A ist gleich mit dem Sensorkopf 2.
Die Linse 20B ist eine bikonvexe Linse, die eine konvexe Oberfläche 31B, die dem Halbspiegel 16 zugewandt ist, und eine konvexe Oberfläche 32B, die auf der gegenüberliegenden Seite gebildet ist, aufweist. Die konvexe Oberfläche 32B steht zur Außenseite des Gehäuses 10 von dem Gehäuse 10 (äußere Oberfläche 35) vor.
Gemäß dem in 6 gezeigten Aufbau ist eine gekrümmte Oberfläche, die auf der gegenüberliegenden Seite der konvexen Oberfläche 31B, die dem Halbspiegel 16 zugewandt ist, gebildet. Wenn die gekrümmte Oberfläche (konvexe Oberfläche 32B) das parallele Licht A2 reflektiert, wird die Wahrscheinlichkeit klein, dass das parallele Licht A2 in der gleichen Richtung wie die Einfallsrichtung des parallelen Lichtes A2 reflektiert wird, und folglich wird die Wahrscheinlichkeit klein, dass das reflektierte Licht C1 in die Fotodiode 14, dem optischen Pfad des parallelen Lichtes A2 folgend, eintritt. Folglich wird angenommen, dass das Streulicht, das in die Fotodiode 14 eintritt, reduziert werden kann.
Jedoch besteht, weil die konvexe Oberfläche 32B von dem Gehäuse 10 (äußere Oberfläche 35) vorsteht, die Möglichkeit, dass die konvexe Oberfläche 32B zerkratzt wird, wenn der Sensorkopf 2A verwendet wird. Es wird angenommen, dass das Verkratzen der konvexen Oberfläche 32B beispielsweise verursacht, dass das externe Nachweislicht A3, das aus der Linse 20B austritt, streut oder abgeschwächt wird. In diesem Fall kann sich die Nachweisleistung des Sensors verringern, weil sich die Menge des zurückkehrenden Lichtes reduziert. Daher wird berücksichtigt, den in 6 gezeigten Aufbau dahingehend zu ändern, das die konvexe Oberfläche 32B nicht verkratzt wird.
7 ist eine Ansicht, die ein zweites nachgeprüftes Beispiel zur Unterdrückung des Streulichtes des Sensorkopfes zeigt. Unter Bezug auf 7 und 6 unterscheidet sich der Sensorkopf 2B von dem Sensorkopf 2A dadurch, dass er weiterhin eine Linsenschutzabdeckung 20C, die an der Öffnung 30 vorgesehen ist, umfasst. Andere Abschnitte des Sensorkopfes 2B sind mit dem Aufbau der entsprechenden Abschnitte des Sensorkopfes 2A gleich.
Die Linsenschutzabdeckung 20C weist eine Ebene 33 senkrecht zu der Achse X1 (die Achse, die einen Punkt der lichtemittierenden Oberfläche des lichtemittierenden Diodenchipes 17 und einen Punkt in einem Mittenabschnitt der konvexen Oberfläche 31B verbindet), die durch die lichtemittierende Diode 13 und den Mittenabschnitt der konvexen Oberfläche 31B definiert ist, auf. Es wird verhindert, dass die konvexe Oberfläche 32B der Linse 20B zur Außenseite des Gehäuses 10 freiliegt, indem die Linsenschutzabdeckung 20 vorgesehen wird. Jedoch durchläuft das Nachweislicht A1 die Linse 20B und wird das parallele Licht A2, und etwas des parallelen Lichtes A2 wird durch die Ebene 33 reflektiert und wird das reflektierte Licht C1. Das reflektierte Licht C1 wird in dem Lichtempfangsbereich 25 der Lichtempfangsoberfläche 24 gesammelt, weil das reflektierte Licht C1 sich über den optischen Pfad des parallelen Lichtes A2 in der Richtung entgegensetzt zu der Ausbreitungsrichtung des parallelen Lichtes A2 ausbreitet. Daher tritt gemäß dem Aufbau, der in 7 gezeigt ist, das gleiche Problem auf, wie das Problem, das bei dem Aufbau aus 5, d. h. das Problem, dass die Menge des Streulichtes, das durch den Fotodiodenchip 22 empfangen wird, groß wird, auf.
8 ist eine Ansicht, die einen optischen Pfad der reflektierten Lichtkomponente des parallelen Lichtes A2, das in dem Innenraum des Sensorkopfes 2 erzeugt wird, gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Unter Bezug auf 8 wird das Nachweislicht A1, das in die Linse 20 eintritt, in paralleles Licht A2 durch die konvexe Oberfläche 31 umgewandelt und erreicht die Ebene 32. Ein Teil des parallelen Lichtes A2, das die Ebene 32 erreicht, wird reflektiert und wird zu dem reflektierten Licht C1. Die Ebene 32 ist unter Bezug auf die Achse X1 geneigt, aber weil das parallele Licht A2 parallel zu der Achse X1 ist, ist die Ebene 32 unter Bezug auf das parallele Licht A2 geneigt. Daher breitet sich das reflektierte Licht C1 in einer Richtung, die unterschiedlich von der Richtung entgegengesetzt zu der Ausbreitungsrichtung des parallelen Lichtes A2 ist, aus und wird durch den Halbspiegel 16 reflektiert und erreicht die Innenwand des im Innenraum liegenden optischen Pfades 18. In anderen Worten erreicht das reflektierte Licht C1 nicht den Lichtempfangsbereich 25.
Das parallele Licht A2 wird an der Ebene 32 gebrochen, die die Grenzfläche der Linse 20 und der Luft ist, und tritt aus der Linse 20 aus und wird zu dem externen Nachweislicht A3, das sich in einer Richtung unter einem vorbestimmten Winkel θ2 unter Bezug auf die Achse X1 ausbreitet. Wie in 4 gezeigt, folgt das zurückkehrende Licht B, das erzeugt wird, wenn das externe Nachweislicht A3 durch die Platte mit zurückführender Reflexion reflektiert wird, dem gleichen optischen Pfad wie dem optischen Pfad des parallelen Lichtes A2. Mit anderen Worten wird das zurückkehrende Licht B gebrochen, wenn es die Ebene 32 der Linse 20 erreicht und breitet sich durch den Innenraum der Linse 20 aus. Das zurückkehrende Licht B, das aus der Linse 20 austritt, erreicht den Halbspiegel 16. Das zurückkehrende Licht B, das durch den Halbspiegel 16 reflektiert wird, wird an dem lichtempfangenden Bereich 25 der Lichtempfangsoberfläche 24 der Fotodiode 14 gesammelt.
Folglich tritt das zurückkehrende Licht B in den Lichtempfangsbereich 25 ein, obwohl das reflektierte Licht C1 nicht in den Lichtempfangsbereich 25 eintritt. Daher kann das Eintreten des Streulichtes in die Fotodiode 14 gemäß dem Aufbau der vorliegenden Ausführungsform unterdrückt werden.
Der Winkel θ2 ist nicht insbesondere eingeschränkt und kann geeignet definiert werden, beispielsweise beruhend auf dem Installationszustand, dem Verwendungszustand oder dergleichen des Sensorkopfes 2. Ein Verfahren zur Einstellung des Winkels θ2 umfasst ein Verfahren zur Anpassung des Einfallsbereiches des Nachweislichtes A1 auf die konvexe Oberfläche 31 der Linse 20, ein Verfahren zur Einstellung der Neigung (Winkel θ1) der Ebene 32 unter Bezug auf die Achse X1 und dergleichen. Es kann eines der Verfahren oder eine Vielzahl der Verfahren in Kombination verwendet werden.
Die Richtung der Achse X1 ist vorzugsweise derart definiert, dass die optische Achse des externen Nachweislichtes A3 senkrecht zu der äußeren Oberfläche 35 ist, und ist insbesondere vorzugsweise definiert, so dass sie mit der Achse, die durch die Mitte der Öffnung 30 läuft, zusammenfällt. Wenn der Sensorkopf 2 hergestellt wird, kann z. B. die Richtung des externen Nachweislichtes A3 leicht angepasst werden, indem die Richtung der Achse X1 im Voraus definiert wird.
9 ist eine Ansicht, die einen Aufbau eines Sensorkopfes 52 gemäß einer Abänderung der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Unter Bezug auf 9 bildet die Achse X1 einen vorbestimmten Winkel θ, der größer als 0° ist, unter Bezug auf die Vorrichtungsachse des Sensors aus. Die optische Achse des externen Nachweislichtes A3, das aus der Linse 20 austritt, fällt folglich mit der Vorrichtungsachse des Sensors zusammen. Gemäß solch einem Aufbau wird verhindert, dass das Streulicht in die Fotodiode eintritt, und darüber hinaus kann die Bedienbarkeit durch einen Anwender verbessert werden. Ähnlich zu den Konfigurationen, die in 4 und 8 gezeigt sind, ist der Winkel 01, der durch die erweiterte Linie der Achse X1 und die Ebene 32 ausgebildet wird, ein Winkel, der unterschiedlich von 90° ist.
Die Bedienbarkeit durch einen Anwender ist z. B. die Anpassung der Ausrichtung der optischen Achse des externen Nachweislichtes A3 in Richtung der Platte 5 mit zurückführender Reflexion. Weil die Richtung der optischen Achse des externen Nachweislichtes A3 mit der vorrichtungsaxialen Richtung des Sensors zusammenfällt, kann die Platte 5 mit zurückführender Reflexion in der Richtung der optischen Achse des externen Nachweislichtes A3 angeordnet werden, indem die Richtung des Gehäuses 10 derart angepasst wird, dass die Platte 5 mit zurückführender Reflexion in der Vorrichtungsaxialrichtung angeordnet ist. Der Anwender kann leicht die Richtung der optischen Achse des externen Nachweislichtes A3, das aus dem Sensorkopf 2 austritt, anpassen, wodurch die Bedienbarkeit durch den Anwender verbessert werden kann.
Umfassend den Sensorkopf 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschreibend, während Bezug auf 4 und 8 genommen wird, umfasst der Sensorkopf 2 die lichtemittierende Diode 13 zum Emittieren des Nachweislichtes A1, die Linse 20 zum Umwandeln des Nachweislichtes A1 in paralleles Licht A2 und zum Ausstrahlen des parallelen Lichtes A2 nach außen als das externe Nachweislicht A3, den Halbspiegel 16 zur Trennung des optischen Pfades des Nachweislichtes A1 und des optischen Pfades des von der Platte 5 mit zurückführender Reflexion zurückkehrenden Lichtes B und die Fotodiode 14 zum Empfangen des von dem Halbspiegel 16 zurückkehrenden Lichtes B. Die Linse 20 ist die Einfallsoberfläche des Nachweislichtes A1 und die Austrittsoberfläche des zurückkehrenden Lichtes B und umfasst die konvexe Oberfläche 31, die gebildet ist, um das Nachweislicht A1 in paralleles Licht A2 umzuwandeln, und die Ebene 32, die auf der gegenüberliegenden Seite der konvexen Oberfläche 31 als die Austrittsoberfläche des parallelen Lichtes A2 und als die Einfallsoberfläche des zurückkehrenden Lichtes B ausgebildet ist und die gegenüber der senkrechten Richtung unter Bezug auf das parallele Licht A2 oder die Achse XI, die den lichtemittierenden Diodenchip 17, der in der lichtemittierenden Diode 13 enthalten ist, und den Schwerpunkt der konvexen Oberfläche 31 (d. h. der Scheitelpunktabschnitt der gekrümmten Oberfläche der Linse) verbindet, geneigt ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das parallele Licht A2 parallel zu der Achse X1 und folglich, obwohl beschrieben als „geneigt gegenüber der senkrechten Richtung unter Bezug auf das parallele Licht A2 oder die Achse X1“, sind „geneigt gegenüber der senkrechten Richtung unter Bezug auf das parallele Licht A2“ und „geneigt gegenüber der senkrechten Richtung unter Bezug auf die Achse X1“ im Wesentlichen gleich.
Die Ebene 32 ist eine Ebene, deren Normalenrichtung einen bestimmten Winkel unter Bezug auf die Richtung der optischen Achse des parallelen Lichtes A2 ausbildet. Der bestimmte Winkel ist derart ausgewählt, dass er ein Winkel ist, unter dem das Nachweislicht A1, das durch die Ebene 32 reflektiert wird, d. h. das reflektierte Licht C1, den Abschnitt erreicht, der nicht durch die Fotodiode 14 empfangen wird. Der Sensorkopf 2 umfasst weiterhin das Gehäuse 10 zur Aufnahme der lichtemittierenden Diode 13, den Halbspiegel 16 und die Fotodiode 14 und zum Beinhalten einer flachen äußeren Oberfläche auf wenigstens einer Oberfläche. Die äußere Oberfläche des Gehäuses 10 umfasst die Öffnung 30, an der die Linse 20 befestigt ist.
Darüber hinaus sind unter Bezug auf 9 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die lichtemittierende Diode 13 und die Linse 20 derart angeordnet, dass die Richtung der optischen Achse des externen Nachweislichtes A3, wenn es aus der Linse 20 austritt, senkrecht zu der äußeren Oberfläche des Gehäuses 10 wird.
Das an der Ebene 32 reflektierte Licht C1 des parallelen Lichtes A2 wird außerhalb des Lichtempfangsbereiches 25 der Lichtempfangsoberfläche 24 der Fotodiode 14 gesammelt, indem es über den optischen Pfad läuft, der von dem unterschiedlich ist, über den das zurückkehrende Licht B läuft und folglich wird es verhindert, dass es in den Fotodiodenchip 22 eindringt. Es wird folglich verhindert, dass das reflektierte Licht C1, dass das Streulicht darstellt, in die Fotodiode eindringt, wodurch die Nachweisleistung des fotoelektrischen Sensors verbessert werden kann.
10 ist eine Ansicht, die die Beeinflussung des Streulichtes auf die Nachweisleistung des fotoelektrischen Sensors beschreibt. Unter Bezug auf 10 stellt der fotoelektrische Sensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Vorhandensein des Messzielobjektes fest, wenn die Menge des zurückkehrenden Lichtes, das durch die Fotodiode 14 empfangen wird, kleiner als ein Schwellwert wird. Die Menge des empfangenen Lichtes des doppelten Streulichtes, das die Fotodiode 14 empfängt, wird als Schwellwert zum Feststellen des Vorhandenseins des Messzielobjektes 6 angenommen. Der Schwellwert, der in 10 gezeigt ist, ist lediglich ein Beispiel und nicht darauf beschränkt.
Der Spielraum des Sensors ist das Verhältnis des Schwellwertes unter Bezug auf die gesamte Menge des empfangenen Lichtes der Fotodiode (Summe der Menge des empfangenen zurückkehrenden Lichtes, das die Nachweissignalkomponente ist, und die Menge des empfangenen Lichtes der Streulichtkomponente). Wenn Bezug auf den Spielraum, der x (x ist ein beliebiger numerischer Wert) ist, genommen wird, bedeutet das, dass das Vorhandensein des Objektes nachgewiesen werden kann, bis die gesamte Menge des empfangenen Lichtes der Fotodiode sich auf 1/x vermindert.
Unter Bezug auf das lichtemittierende Element, wie z. B. die lichtemittierende Diode, vermindert sich die Menge des emittierten Lichtes des lichtemittierenden Elementes, wenn die Betriebszeit länger wird. Aufgrund solch einer Verminderung der Menge des emittierten Lichtes oder aufgrund von Änderungen der Umgebung nach der Installation des Sensors, wie z. B. Flecken auf der Linsenoberfläche und der Linsenschutzabdeckung, vermindert sich die Lichtmenge des Nachweissignalanteils (rückkehrendes Licht), das durch die Fotodiode empfangen wird. In solch einem Fall kann auch die Langzeitstabilität der Nachweisfunktion sichergestellt werden, wenn der Spielraum groß ist. Daher kann die Verminderung der Menge des emittierten Lichtes und die Verminderung der Nachweisleistung, die durch Umgebungsänderungen nach der Installation des Sensors verursacht wird, verhindert werden. Die Nachweisentfernung wird größer je größer der Spielraum ist. Mit anderen Worten wird die Nachweisleistung des Sensors besser je größer der Spielraum ist.
Zum Beispiel, wenn die Menge des empfangenen Lichtes des Streulichtanteiles an der Fotodiode zwei ist, ist die Menge des empfangenen Lichtes, die den Schwellwert angibt, 4. Wenn die Menge des empfangenen Lichtes des Nachweissignalanteils 10 ist, ist der Spielraum des fotoelektrischen Sensors 3 (=12/4). Wenn die Menge des empfangenen Lichtes des Streulichtanteiles an der Fotodiode sich von 2 auf 1 reduziert, wird die Menge des empfangenen Lichtes, die den Schwellwert angibt, 2. Wenn die Menge des empfangenen Lichtes des Nachweissignalanteils 10 ist, wird der Spielraum des Sensors 5.5 (= 11/2). Wenn der Streulichtanteil sich reduziert, kann der Spielraum des Sensors erhöht werden, selbst wenn die Größe des Signalanteils die gleiche ist. Mit anderen Worten kann die Nachweisleistung des Sensors verbessert werden.
Die hierin offenbarte Ausführungsform ist in allen Aspekten darstellend und sollte nicht als einschränkend interpretiert werden. Der Umfang der Erfindung ist vielmehr durch die Ansprüche als durch die obige Beschreibung angegeben und alle äquivalenten Änderungen im Sinne der Ansprüche und innerhalb des Umfanges der Erfindung sind beabsichtigt, mit umfasst zu sein.

Claims

Fotoelektrischer Sensor (1), welcher umfasst: einen Lichtprojektionsabschnitt (13) zum Emittieren eines Nachweislichtes; eine Linse (20, 20A, 20B) zur Umwandlung des Nachweislichtes von dem Lichtprojektionsabschnitt in paralleles Licht und zum Ausgeben des parallelen Lichtes (A, A2) auf einer Außenseite als ein externes Nachweislicht (A, A1, A3); einen Abschnitt (16) zur Trennung eines optischen Pfades, der in einem optischen Pfad des Nachweislichtes zwischen dem Lichtprojektionsabschnitt und der Linse angeordnet ist, zur Trennung eines optischen Pfades des Nachweislichtes und eines optischen Pfades eines zurückkehrenden Lichtes (B), das Licht ist, das zurückkehrt, wenn das externe Nachweislicht auf der Außenseite reflektiert wird; und einen Lichtempfangsabschnitt (24) zum Empfangen des zurückkehrenden Lichtes von dem Abschnitt zur Trennung eines optischen Pfades; wobei die Linse umfasst: eine gekrümmte Oberfläche (31, 31A, 31B, 32B), die eine Einfallsoberfläche des Nachweislichtes und eine Austrittsoberfläche des zurückkehrenden Lichtes ist und die derart ausgebildet ist, das Nachweislicht in das parallele Licht umzuwandeln, und eine Ebene (32, 32A, 33), die auf einer gegenüberliegenden Seite der gekrümmten Oberfläche als eine Austrittsoberfläche des Nachweislichtes und als eine Einfallsoberfläche des zurückkehrenden Lichtes ausgebildet ist, und die eine Normalenrichtung einer Ebene aufweist, die einen bestimmten Winkel (θ1) unter Bezug auf eine Richtung der optischen Achse des parallelen Lichtes ausbildet; der bestimmte Winkel als ein Winkel ausgewählt ist, dass das Nachweislicht, das durch die Ebene reflektiert wird, einen Abschnitt erreicht, der nicht durch den Lichtempfangsabschnitt empfangen wird; und wobei der fotoelektrische Sensor weiterhin ein Gehäuse (10) zur Aufnahme des Lichtprojektionsabschnittes, des Abschnittes zur Trennung eines optischen Pfades und des Lichtempfangsabschnittes aufweist, das eine flache äußere Oberfläche (35) beinhaltet; die äußere Oberfläche eine Öffnung (30) aufweist, an der die Linse befestigt ist; und der Lichtprojektionsabschnitt und die Linse derart angeordnet sind, dass eine optische Achsenrichtung des externen Nachweislichtes, wenn es aus der Linse austritt, senkrecht zu der äußeren Oberfläche ist.