(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、光量が十分な所望の形状の光スポットが得られ、透過型光電センサの間の小さな取り付け間隔を満たし、光軸の一致性を確保することもできる透過型光電センサ及び目標検出システムを提供する。【解決手段】透過型光電センサ５０は、受光素子５２２と投光器５１とを含み、前記投光器は、光を放射する発光素子５１１と、前記発光素子が放射する光を平行光に変換する第一のレンズ５１２と、前記発光素子と前記第一のレンズの間に位置する第一のバッフル５１３と、を含み、前記第一のバッフルに第一の貫通孔５１３１が設けられ、前記第一の貫通孔の中心は前記第一のレンズの焦点と一致し、前記第一の貫通孔によって発光素子から放射された光が形成する視野を制御する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射する発光素子と、
前記発光素子が放射する光を平行光に変換する第一のレンズと、
前記発光素子と前記第一のレンズの間に位置する第一のバッフルと、を含み、
前記第一のバッフルに第一の貫通孔が設けられ、前記第一の貫通孔の中心は前記第一のレンズの焦点と一致し、前記第一の貫通孔によって発光素子から放射された光が形成する視野を制御する投光器と、
受光器と、を含むことを特徴とする透過型光電センサ。
【請求項２】
前記受光器は、
入射した前記平行光を集光する第二のレンズと、
前記第二のレンズによって集光された後の光を受光する受光素子と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の透過型光電センサ。
【請求項３】
前記受光器は、
前記第二のレンズと前記受光素子の間に位置する第二のバッフルをさらに含み、前記第二のバッフルに第二の貫通孔が設けられ、前記第二の貫通孔の中心は前記第二のレンズの焦点と一致することを特徴とする請求項２に記載の透過型光電センサ。
【請求項４】
前記第一の貫通孔の形状は、前記発光素子が放射した光によって形成される視野によって決まることを特徴とする請求項１に記載の透過型光電センサ。
【請求項５】
前記第一の貫通孔の形状は、円形を分割した後に形成される形状であることを特徴とする請求項４に記載の透過型光電センサ。
【請求項６】
ｙは前記円形の直径を示し、Ｙは前記受光器が前記第一のレンズと前記第二のレンズの光軸に垂直な方向において平行に移動する平行移動距離を示し、Ｌは前記投光器と前記受光器の間の距離を示し、ｆは前記第一のレンズの焦点距離を示し、前記円形の直径は、
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の関係を満たすことを特徴とする請求項５に記載の透過型光電センサ。
【請求項７】
前記平行移動距離は８０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の透過型光電センサ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の透過型光電センサを複数含む目標検出システム。
【請求項９】
各二つの前記透過型光電センサの間の距離は８０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の目標検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電センサに関し、特に透過型光電センサ及び該透過型光電センサを用いた目標検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現有する技術において、透過型光電センサの投光器の中のレンズの焦点は、一般的に光源にあり、例えば、図１に示すように、ＬＥＤチップにある。しかしながら、ＬＥＤチップのウェハの金属ワイヤボンディング（Ｗ／Ｂ，Ｗｉｒｅ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）部分は発光しないことから、受光器に投影される光スポット中心部の光量は足りず、図２に示すように、Ｗ／Ｂの陰影効果が存在し、透過型光電センサを使用して目標が現れたか否かを検出する時に、誤った判断が生じやすい。
【０００３】
上述の課題を解決するために、図３に示すように、ＬＥＤチップを投光器の中のレンズの方向に移動させて、焦点はずれ状態にして、図４に示すように、Ｗ／Ｂの陰影の影響を克服した。しかしながら、ＬＥＤを移動させる必要のある距離は、現在光学シミュレーションでしかシミュレーションできず、即ち、ＬＥＤをレンズの方へ移動させる移動量は設計上理論的に確定できず、実験検証でしか得られない。
【０００４】
また、地下鉄の改札機の中に設けられる通行人の通過を検出するための透過型光電センサについて、使用面積を削減するための、改札機の薄型化の設計は業界の開発動向である。同時に、目標検出の信頼性を向上させるために、透過型光電センサの取り付け数量を増やす必要がある。この場合隣り合う透過型光電センサの取り付け間隔は小さくなるため、隣り合う透過型光電センサ間の相互干渉を防ぐために、透過型光電センサは小さな投受光視野を有することが求められている。
【０００５】
しかしながら、現在薄型改札機の中の取り付け空間は非常に狭く、受光器の角度を調整する取り付けフレームを取り付けられない。また、設計上単純に視野を小さくする場合、取り付け時の投光器と受光器の光軸のアライメントは非常に困難である。
【０００６】
さらに、投光器と受光器の取り付け時に、受光器の光軸を投光器の光軸にアライメントする必要があるが、ＬＥＤ部品のずれ及び／又は取り付けのずれ及び／又はプリント基板（ＰＷＢ）の組み立てのずれ等の影響を受けて、光軸にずれが引き起こされ、光スポット中心が機械軸に対してシフトし、受光器は光軸に垂直な方向に一定のずれ（即ち、受光器は光軸に対してある距離ずれる）が存在する可能性があり、平行移動特性に影響する。
【０００７】
注意しなければならないこととして、上記技術背景の紹介は、本発明の技術案に対して明確で、完全な説明を行いやすくして、当業者が理解しやすいように詳述したものである。これらの案は、本発明の背景技術部分において、詳述されているだけで、上記技術案は当業者にとって公知であると認定することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の課題を解決するために、光量が十分な所望の形状の光スポットが得られ、Ｗ／Ｂの陰影効果を克服し、透過型光電センサの間の小さな取り付け間隔を満たし（即ち、平行移動特性を満たす）、光軸を容易に調整することもできる透過型光電センサ及び目標検出システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施例の第一の態様によると、光を放射する発光素子と、前記発光素子が放射する光を平行光に変換する第一のレンズと、前記発光素子と前記第一のレンズの間に位置する第一のバッフルと、を含み、前記第一のバッフルに第一の貫通孔が設けられ、前記第一の貫通孔の中心は前記第一のレンズの焦点と一致し、前記第一の貫通孔によって発光素子から放射された光が形成する視野を制御する投光器と、受光器と、を含むことを特徴とする透過型光電センサを提供する。
【００１０】
本発明の実施例の第二の態様によると、前記受光器は、入射した前記平行光を集光する第二のレンズと、前記第二のレンズによって集光された後の光を受光する受光素子と、を含むことを特徴とする第一の態様に記載の透過型光電センサを提供する。
【００１１】
本発明の実施例の第三の態様によると、前記受光器は、前記第二のレンズと前記受光素子の間に位置する第二のバッフルをさらに含み、前記第二のバッフルに第二の貫通孔が設けられ、前記第二の貫通孔の中心は前記第二のレンズの焦点と一致することを特徴とする第二の態様に記載の透過型光電センサを提供する。
【００１２】
本発明の実施例の第四の態様によると、前記第一の貫通孔の形状は、前記発光素子が放射した光によって形成される視野によって決まることを特徴とする第一の態様に記載の透過型光電センサを提供する。
【００１３】
本発明の実施例の第五の態様によると、前記第一の貫通孔の形状は、円形を分割した後に形成される形状であることを特徴とする第四の態様に記載の透過型光電センサを提供する。
【００１４】
本発明の実施例の第六の態様によると、前記円形の直径は以下の関係を満たすことを特徴とする第五の態様に記載の透過型光電センサを提供する。
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ｙは前記円形の直径を示し、Ｙは前記受光器が前記第一のレンズと前記第二のレンズの光軸に垂直な方向において平行に移動する平行移動距離を示し、Ｌは前記投光器と前記受光器の間の距離を示し、ｆは前記第一のレンズの焦点距離を示す。
【００１５】
本発明の実施例の第七の態様によると、前記平行移動距離は８０ｍｍ以下であることを特徴とする第六の態様に記載の透過型光電センサを提供する。
【００１６】
本発明の実施例の第八の態様によると、第一〜第七のいずれか一つの態様に記載の透過型光電センサを複数含む目標検出システムを提供する。
【００１７】
本発明の実施例の第九の態様によると、各二つの透過型光電センサの間の距離は８０ｍｍ以下であることを特徴とする第八の態様に記載の目標検出システムを提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の有益な効果は、本発明の実施例に基づく透過型光電センサは、光量が十分な所望の形状の光スポットが得られ、Ｗ／Ｂの陰影効果を克服し、透過型光電センサの間の小さな取り付け間隔を満たし（即ち、平行移動特性を満たす）、光軸の一致性を確保することもできる。
【００１９】
以下の明細書及び図面を参照すると、本発明の特定の実施方式を詳細に公開して、本発明の原理は採用され得る方式を指摘している。本発明は実施方式の範囲において制限されないことを理解されなければならない。請求項に付属する精神と条項の範囲内で、発明の実施方式は多くの変更、補正及び同意義のものを含む。
【００２０】
実施方式の記述及び／又は示される特徴について、同じ又は相似の方式で一つ以上のその他の実施方式において使用する、その他の実施方式における特徴と組み合わせる、又は、その他の実施方式における特徴に置換することができる。
【００２１】
強調しなければならないこととして、用語「含む／包含する」は本文で使用される時、特徴、全体、工程又は構成要素の存在を指すが、一つ以上のその他の特徴、全体、工程又は構成要素の存在又は追加を排除しない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
含まれる図面は本発明の実施例をさらに理解するために用いるものであり、それは明細書の一部を構成しており、本発明の実施方式を例示して、文言の記述と共に本発明の原理を説明するのに用いられる。自明に、以下の記述中の図面は本発明の実施例にすぎず、当業者にとって、創造性の勤労を払わない前提の下、これらの図面に基づき、その他の図面を得ることもできる。
【００２３】
【図１】現有する技術において、レンズの焦点がＬＥＤチップにある時の投光器側の光路の模式図である。
【図２】現有する技術において、レンズの焦点がＬＥＤチップにある時に形成される光スポットの光路の模式図である。
【図３】現有する技術において、レンズを焦点はずれ状態の時の投光器側の光路の模式図である。
【図４】現有する技術において、レンズを焦点はずれ状態の時に形成される光スポットの光路の模式図である。
【図５】本発明の実施例１の透過型光電センサの構造の模式図である。
【図６】本発明の実施例１の投光器側の光路の模式図である。
【図７ａ】及び
【図７ｂ】本発明の実施例１の貫通孔の形状の一つの模式図である。
【図８】第一の貫通孔５１３１の形状はＤカットである一つの光路の模式図である。
【図９】本発明の実施例１の投光器又は受光器のケースの模式図である。
【図１０】本発明の実施例１の投光器又は受光器の分解組立図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図面を参照すると、以下の明細書によって、本発明の前述及びその他の特徴は明確になる。明細書及び図面において、本発明の特定の実施方式を具体的に公開しており、本発明の原則を採用できる一部の実施方式を示している。理解しなければならないこととして、本発明は、記述された実施方式に制限されず、反対に、本発明は、請求項の範囲内に入る全ての補正、変更及び同意義のものを含む。
【００２５】
実施例１
本発明の実施例１は透過型光電センサを提供する。図５は本発明の実施例１の透過型光電センサの構造の模式図である。図５に示すように、前記透過型光電センサ５０は投光器５１と受光器５２を含む。図６は投光器側の光路の模式図である。
【００２６】
図５と図６に示すように、投光器５１は発光素子５１１、第一のレンズ５１２、第一のバッフル５１３を含む。
【００２７】
前記発光素子５１１は光を放射する。前記第一のレンズ５１２は発光素子５１１が放射した光を平行光に変換する。前記第一のバッフル５１３は発光素子５１１と第一のレンズ５１２の間に位置し、第一のバッフル５１３に第一の貫通孔５１３１が設けられ、第一の貫通孔５１３１の中心は第一のレンズ５１２の焦点と一致し、第一の貫通孔５１３１によって発光素子５１１から放射された光が形成する視野を制御する。
【００２８】
これによって、第一のレンズ５１２の焦点は前記第一の貫通孔５１３１に設けられ、スリット照明光学システムを構成可能であり、また、前記第一の貫通孔５１３１（物側）と光スポット（像側）は光学像関係を満たすことから、前記第一の貫通孔５１３１の形状とサイズの設計によって、所望の光スポットサイズを得ることができ、設計上平行移動の要求を満たすことができる。
【００２９】
本実施例において、発光素子５１１は例えば発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）であってもよい。
【００３０】
本実施例において、受光器５２は投光器５１と同様の構成を有し、図５に示すように、受光器５２は第二のレンズ５２１と受光素子５２２を含み、前記第二のレンズ５２１は投光器５１から入射した平行光を集光し、前記受光素子５２２は第二のレンズ５２１によって集光された後の光を受光する。これによって、第二のレンズ５２１の焦点位置を受光素子５２２に設けることで、所望の光スポット形状を得ることができる。このような状況下では、第二のレンズ５２１と第一のレンズ５１２の曲率半径は異なる。
【００３１】
別の実施方式において、加工の利便性のために、投光器５１と受光器５２のケースの構造を同じにする。即ち、受光器５２中に同様に貫通孔（第二の貫通孔と称する）を有するバッフル（第二のバッフルと称する）を一つ設け、第二のバッフル５２３を第二のレンズ５２１と受光素子５２２の間に設け、第二の貫通孔５２３１の中心は第二のレンズ５２１の焦点と一致させる。即ち、第二のレンズ５２１の焦点位置を第二のバッフル５２３の第二の貫通孔５２３１に設け、これによって、所望の光スポット形状を得ることができる。
【００３２】
本実施例において、第二のレンズ５２１の焦点を第二の貫通孔５２３１の中心に位置させる状況下では、第二のレンズ５２１と第一のレンズ５１２の曲率半径は同じである。即ち、焦点距離は同じであり、この構造を用いても、投光器５１と受光器５２のケースの構造を同じにし、投光器５１と受光器５２のケースを分ける異なる構造を必要とせず、加工成型しやすくする。
【００３３】
本実施例において、前記第一の貫通孔５１３１と前記第二の貫通孔５２３１の形状は投光器５１の発光素子５１１が放射した光によって形成される視野によって決まり、説明しやすくするために、これ以降、第一の貫通孔５１３１と第二の貫通孔５２３１を貫通孔と略称する。
【００３４】
一般的な状況下では、投光器の発光素子が放出する光によって形成される光スポットは円形であり、前記円形の光スポットは前記投光器の投光視野である。特殊な状況下では、例えば、地下鉄の改札機において、複数の透過型光電センサは改札機の中に並列して設けられ、透過型光電センサの間隔距離は小さい（例えば、１００ｍｍ以下）ことから、隣り合う光電センサ間の干渉を防いで、検出精度を向上させる必要がある。このような状況下では、円形の光スポットをその他の形状に変化させて、投光器の投光視野を狭めることで、隣り合う光電センサ間で相互に干渉しない目的を達成する。
【００３５】
本実施例において、例えば、上述の相互干渉等の原因を防ぐために、投光器５１の投光視野を変更することを望んでおり、投光器５１が長方形である状況下では、クライアントは投光器５１の取り付け方向は縦向きであることを要求している。この時、水平方向に垂直な投光器５１の長辺は狭視野であり、水平方向の投光器５１の短辺は広視野である。該投光器の投光視野の要求に基づき、図７ａに示すように、貫通孔を鉛直のＤカット形状に設計する、即ち、円形の二つの弧を対称的に分割した後の残った形状にしてもよい。このように、光学像の関係からわかるように、受光器５２の受光素子５２２で形成される光スポット像は鉛直のＤカット形状であり、受光器の取り付け方向を満たす。これによって、貫通孔の形状によって投光視野の範囲を制御して、隣り合う透過型光電センサの間で干渉しないことを保証する。
【００３６】
また、本実施例において、貫通孔の形状は前記Ｄカット形状に制限されなくてもよく、例えば、図７ｂに示すように、貫通孔の形状は円形の一つの弧を分割した後の残った形状にしてもよい。この構造によって、片側の隣り合う透過型光電センサの干渉を防いでもよい。
【００３７】
本実施例において、取り付け誤差の範囲内では、受光器５２は常に対応する投光器５１が放射する光を受光することができる。このような状況下では、受光器５２が第一のレンズ５１２と第二のレンズ５２１の光軸Ｏに垂直な方向において、平行移動が可能な距離を平行移動距離と称し、平行移動距離の大きさは第一の貫通孔５１３１の大きさを決定する。
【００３８】
本実施例において、貫通孔は円形であるか、円形を分割してなるＤカット形状であるかにかかわらず、前記円形の直径は以下の関係を満たす。
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ｙは円形の直径を示し、Ｙは受光器５２の光軸Ｏに垂直な方向における平行移動距離を示し、Ｌは投光器５１と受光器５２の間の距離を示し、ｆは第一のレンズ５１２の焦点距離を示す。
【００３９】
図８は第一の貫通孔５１３１の形状はＤカットである一つの光路の模式図である。図８に示すように、クライアントが、受光器５２の平行移動距離は６０ｍｍであること、即ち、受光器５２は光軸Ｏの上方に３０ｍｍ移動でき、光軸Ｏの下方に３０ｍｍ移動できることを要求する場合、前記平行移動距離内では、受光器５２はいずれも対応する投光器５１から放射される光を受光でき、投光器５１と受光器５２の間の距離と第一のレンズ５１２の焦点距離に基づき、第一の貫通孔５１３１の大きさが得られる。
【００４０】
例えば、投光器５１と受光器５２の間の距離Ｌは１０００ｍｍであり、第一のレンズ５１２の焦点距離ｆは４．２ｍｍであると、円形の第一の貫通孔５１３１の直径ｙは０．２５ｍｍであり、この時、第一の貫通孔５１３１は、図８に示すように、第一のバッフル５１３における一つの直径が０．２５ｍｍである円孔から分割されてなる形状である。
【００４１】
本実施例の一つの実施方式において、受光器５２の平行移動距離は８０ｍｍ以下であってもよく、これによって、前記透過型光電センサを地下鉄の改札機に設ける時に、各二つの透過型光電センサの受光器の間の干渉要求を満たしてもよい。
【００４２】
本実施例において、前述したように、投光器５１と受光器５２のケースの形状は同じにしてもよい。図９は前記ケースの模式図である。図１０は前記投光器又は受光器の分解組立図である。図９に示すように、前記貫通孔はケースの内部の、レンズと発光素子／受光素子の間に設けられてもよい。即ち、前記貫通孔が設けられたバッフルはケースと一体成型されてもよい。図１０に示すように、前記投光器５１又は受光器５２は上述の部材以外に、ケース（バッフル）１００１、ケーブル１００２、プリント基板（ＰＷＢ）１００３、カバー１００４、レンズカバー１００５、銘板１００６等をさらに含んでもよく、具体的には現有技術を参考にしてもよく、ここでは説明を省略する。
【００４３】
前記実施例において、第一のバッフル５１３における第一の貫通孔５１３１の中心を第一のレンズ５１２の焦点と一致させる。即ち、第一のレンズ５１２の焦点を第一の貫通孔５１３１の中心に位置させて、発光素子５１１を移動させなくとも、光量が十分な所望の形状の光スポットが得られ、Ｗ／Ｂの陰影効果を克服し、透過型光電センサの間の小さな取り付け間隔を満たし（即ち、平行移動特性を満たす）、光軸の一致性を確保することもできる。
【００４４】
実施例２
本発明の実施例２は目標検出システムを提供し、前記目標検出システムは実施例１に記載の透過型光電センサを複数有する。実施例１において、透過型光電センサについてすでに説明されており、その内容はここで結合され、ここでは繰り返し説明しない。
【００４５】
本実施例において、前記目標検出システムは前記複数の透過型光電センサによって目標（通行人又は物体）の通過の有無を検出する。一つの実施方式において、前記目標検出システムは地下鉄の改札機に用いられてもよい。
【００４６】
本実施例において、各二つの透過型光電センサの間の距離は、平行移動特性の要求を満たすように、８０ｍｍ以下であってもよい。
【００４７】
本実施例において、前記複数の透過型光電センサの全ての投光器は改札機の片側に取り付けられ、前記複数の透過型光電センサの全ての受光器は改札機のもう片側に設けられ、これによって、改札機の片側のみにコントローラを取り付けて、検出結果に影響せずに、コントローラの取り付けスペースを削減してもよい。
【００４８】
前記実施例において、前記透過型光電センサを用いた目標検出システムによって、発光素子を移動させなくとも、光量が十分な所望の形状の光スポットが得られ、Ｗ／Ｂの陰影効果を克服し、透過型光電センサの間の小さな取り付け間隔を満たし（即ち、平行移動特性を満たす）、光軸の一致性を確保することもできる。
【００４９】
以上、具体的な実施方式を結合して、本発明を記述しているが、当業者にとって、これらの記述はいずれも典型的なものであり、本発明の保護範囲を制限するものではないことは明確である。当業者は、本発明の精神と原理に基づき、本発明に対して各種変更、補正を行うことができ、これらの変更、補正も本発明の範囲内である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、光量が十分な所望の形状の光スポットが得られ、Ｗ／Ｂの陰影効果を克服し、透過型光電センサの間の小さな取り付け間隔を満たし（即ち、平行移動特性を満たす）、光軸を容易に調整することもできる透過型光電センサ及び目標検出システムを提供する。
【符号の説明】
【００５１】
１００１：ケース（バッフル）
１００２：ケーブル
１００３：プリント基板（ＰＷＢ）
１００４：カバー
１００５：レンズカバー
１００６：銘板
５１：投光器
５１１：発光素子
５１２：第一のレンズ
５１３：第一のバッフル
５１３１：第一の貫通孔
５２：受光器
５２１：第二のレンズ
５２２：受光素子
５２３：第二のバッフル
５２３１：第二の貫通孔
ｆ：焦点距離
Ｌ：距離
Ｏ：光軸
ｙ：円形の直径
Ｙ：平行移動距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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