光电开关制造技术

本发明专利技术提供一种光电开关，该光电开关能够在抑制检测光的光接收量不均匀性和颜色不均匀性的同时减小整个设备的尺寸。光电开关包括：表面安装型LED，其构造为生成包括色相不同的多个颜色分量的光；光遮蔽物，其布置在表面安装型LED与光投射透镜之间以遮蔽光学开口周围的光，从表面安装型LED到光投射透镜的光穿过该光学开口；光接收元件，其构造为选择性地接收光以生成多个光接收信号；控制器，其构造为基于光接收信号控制表面安装型LED的光投射量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电开关，并且更具体地涉及接收来自检测区域的反射光以获取颜色信息并执行工件判断的光电开关的改善。
技术介绍
光电开关是用于使用光来检测工件的检测器。光电开关投射检测光，并且接收由工件反射或透射的光或一些其它的光，从而执行工件判断。光电开关基于工件判断的结果生成检测信号。光电开关的类型包括光接收量型光电开关，其通过使用来自包括工件的检测区域的反射光或透射光的光接收量来执行工件判断；距离测量型光电开关，其测量相距工件的距离以执行工件判断；以及颜色判别型光电开关，其通过判别工件表面的颜色来执行工件判断。光接收量型光电开关通过使用由于以下不同而产生的光接收量的变化来执行工件判别：工件表面的反射率或颜色的不同、相距工件的距离的不同、工件表面的倾斜度(倾斜角)不同等。这是适用于大量使用的通用光电开关。此外，距离测量型光电开关将根据工件的形状测量作为相距工件的距离的特性，从而执行工件判断。这不易受工件表面的反射率和颜色的变化或工件表面的倾斜度(倾斜角)的变化的影响。此外，颜色判别型光电开关通过使用工件表面的颜色来执行工件判断。这不易受工件表面的反射率变化、相距工件的距离的变化或工件表面的倾斜度(倾斜角)的变化的影响。常规的颜色判别型光电开关包括：用于分别生成红色、绿色和蓝色检测光的三个光发射元件(发光元件)；用于接收反射光以生成光接收信号的一个光接收元件；以及用于将检测光导向光投射位置的光缆(例如，未审查的日本专利公开No.2005-134363和未审查的日本专利公开No.H11-330940)。三个光发射元件均具有这样的结构：发光二极管安装在与引导框架形成为一体的杯体中，并且发光二极管的周边由环氧树脂等成型为炮弹形。光电开关还包括：波长选择型分色镜，其用于使从每个光发射元件发射的光对准于同一轴线；以及聚光透镜，其用于将对准于同一轴线的光聚集到光缆。在该光电开关中，基于使各个光发射元件以分时段的方式(时分方式)依次地照射而获得的三个颜色的光接收量水平来判别工件的颜色。此外，从光发射元件发射的检测光通过光缆传送，从而获得具有减少的光量不均匀性的光投射斑。在上述常规的光电开关中，由于需要使用光缆来减少检测光的光量不均匀性(颜色不均匀性)，因此即使可以减少检测器的头部的尺寸，但也难以减小整个检测器的尺寸。当检测光的光量不均匀性较大时，对比光投射斑小的工件进行的颜色判别的精确度降低。此外，上述光电开关的光学系统需要包括三个炮弹型光发射元件、两个波长选择型分色镜以及一个聚光透镜，并且该光学系统因而具有较大的尺寸。因此，难以减小整个检测器的尺寸。此外，上述光电开关的光学系统由于光发射元件被分为三部分因此在散热性能方面具有优势。然而，由于是炮弹型光发射元件，如果增加驱动电流以获得高的光投射强度，则散热问题将变得明显，从而难以同时实现高的光投射强度和减小的尺寸。此外，在前述光电开关中，为使三个光发射元件的光发射强度比率恒定不变，通过监视器PD检测每个光发射元件的光发射强度以控制光投射强度，从而使每个光发射元件的光发射强度恒定不变。因此，存在用于检测的动态范围较小的问题。
技术实现思路
本专利技术是考虑到以上情况而作出的。本专利技术的目的是提供这样的光电开关：能够在抑制检测光的光接收量不均匀性和颜色不均匀性的同时减小整个设备的尺寸。此外，本专利技术的目的是提供这样的光电开关：能够在确保高的光投射强度的同时减小整个设备的尺寸。此外，本专利技术的目的是提供这样的光电开关：能够拓宽用于检测的动态范围。根据本专利技术的一个实施例的光电开关包括：发光二极管，其安装在电路板的表面上并且生成含有色相不同的两个或更多个颜色分量(颜色成分)的检测光；光缝(slit)，其具有小于发光二极管的光发射表面的开口，并且布置为使得开口面向光发射表面；光投射透镜，其用于将已穿过开口的检测光聚集在检测区域中；光接收元件，其用于选择性地接收来自检测区域的与两个或更多个特定波长相关联的反射光，从而生成分别与各个特定波长的光接收量对应的两个或更多个光接收信号；光接收透镜，其用于将来自检测区域的反射光聚集在光接收元件的光接收表面上；光投射量控制单元，其用于基于光接收信号来控制发光二极管的光投射量；颜色信息获取单元，其用于基于分别与特定波长对应的两个或更多个光接收信号而获取颜色信息；一致度计算单元，其用于将所获取的颜色信息与基准颜色的颜色信息进行比较以计算这两个颜色信息的一致度；以及检测信号生成单元，其用于将一致度与预先限定的判断阈值进行比较以执行工件判断，并且基于工件判断的结果生成检测信号。该光电开关是颜色判别型光电开关。通过将用于生成含有色相不同的两个或更多个颜色分量的检测光的发光二极管用作用于光投射的光源，减少了检测光的光量不均匀性和颜色不均匀性。因此，可以在抑制检测光的光接收量不均匀性和颜色不均匀性的同时减小整个设备的尺寸。此外，由于与炮弹型光发射元件相比安装在电路板的表面上的发光二极管具有良好的散热性能，因此可以在确保高的光投射强度的同时减小设备的尺寸。此外，由于确保了高的光投射强度并且基于接收来自检测区域的反射光所得到的光接收信号来控制发光二极管的光投射量，因此可以拓宽用于检测的动态范围。除了上述构造外，根据本专利技术的另一实施例的光电开关包括：金属散热片，其布置为面向电路板的后表面；以及板状间隔件，其由导热树脂制成，并且该板状间隔件与电路板的后表面和金属散热片的前表面接触。该构造使得当从与电路板交叉的方向看去时，该间隔件布置为与发光二极管的光发射表面重叠。利用这种构造，将在发光二极管中生成的热量从电路板经由间隔件传输到散热片，并且利用电路板与散热片之间的空间或散热片的后表面的空间而将热量释放，从而能够改善散热性能。具体地说，由于间隔物布置为与发光二极管的光发射表面重叠，因此在发光二极管中生成的热量被有效地传导到散热片。除了上述构造之外，根据本专利技术的又一实施例的光电开关包括：壳体，其由导热材料制成，并且该壳体容纳发光二极管、光缝、光投射透镜、光接收元件和光接收透镜；以及块状导热部件，其由导热树脂制成。构造为使得导热部件布置在壳体的侧壁与散热片的弯曲部之间。利用这种构造，将在发光二极管中生成的热量从电路板经由间隔件传输到散热片，并且经由导热部件传导到壳体，从而能够进一步改善散热性能。除了上述构造之外，根据本专利技术的又一实施例的光电开关包括：片状屏蔽部件，其具有导热性和绝缘性能，并且片状屏蔽部件沿所述侧壁布置。利用这种构造，可以对壳体的内部空间进行电屏蔽或磁屏蔽而不会阻止热量从电路板和散热片向壳体传导。例如，在壳体附有静电时，在壳体的内部空间中，可以防止由于放电而导致的诸如发光二极管等电路元件的损坏。除了上述构造之外，根据本专利技术的又一实施例的光电开关包括：显示单元，用于将一致度显示在设置于壳体的后表面上的显示面板上。利用这种构造，可以容易地确认根据工件判断的一致度。除了上述构造之外，根据本专利技术的又一实施例的光电开关包括：判断阈值指定单元，其用于基于在操作键上执行的按压操作而指定判断阈值，该操作键设置在壳体的后表面上。构造为使得显示单元将判断阈值显示在显示面板上。利用这种构造，可以任意地指定工件判断的判断阈值，或改变之前限定的判断阈值。除了上述构造之外，根据本专利技术的又一实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电开关，包括：表面安装型LED，其安装在电路板的第一表面上并且构造为生成含有色相不同的多个颜色分量的光；光投射透镜，其构造为将由所述表面安装型LED生成的光朝向检测区域聚集；光遮蔽物，其布置在所述表面安装型LED与所述光投射透镜之间以遮蔽光学开口周围的光，从所述表面安装型LED到所述光投射透镜的光穿过所述光学开口；光接收元件，其构造为选择性地接收来自所述检测区域的与多个特定波长相关联的光，从而生成分别与各个特定波长的光接收量对应的多个光接收信号；光接收透镜，其构造为将来自所述检测区域的光聚集在所述光接收元件的光接收表面上；以及控制器，其构造为基于所述光接收信号控制所述表面安装型LED的光投射量，其中，所述光电开关构造为：基于分别与所述特定波长对应的所述多个光接收信号而获取接收颜色，将所述接收颜色与基准颜色进行比较从而计算所述接收颜色与所述基准颜色二者的一致度，并且将所述一致度与预定阈值进行比较从而生成表示工件判断的检测信号。

【技术特征摘要】
2015.10.08 JP 2015-2005571.一种光电开关，包括：表面安装型LED，其安装在电路板的第一表面上并且构造为生成含有色相不同的多个颜色分量的光；光投射透镜，其构造为将由所述表面安装型LED生成的光朝向检测区域聚集；光遮蔽物，其布置在所述表面安装型LED与所述光投射透镜之间以遮蔽光学开口周围的光，从所述表面安装型LED到所述光投射透镜的光穿过所述光学开口；光接收元件，其构造为选择性地接收来自所述检测区域的与多个特定波长相关联的光，从而生成分别与各个特定波长的光接收量对应的多个光接收信号；光接收透镜，其构造为将来自所述检测区域的光聚集在所述光接收元件的光接收表面上；以及控制器，其构造为基于所述光接收信号控制所述表面安装型LED的光投射量，其中，所述光电开关构造为：基于分别与所述特定波长对应的所述多个光接收信号而获取接收颜色，将所述接收颜色与基准颜色进行比较从而计算所述接收颜色与所述基准颜色二者的一致度，并且将所述一致度与预定阈值进行比较从而生成表示工件判断的检测信号。2.根据权利要求1所述的光电开关，包括：板状间隔件，其由导热树脂制成并且与所述电路板的后表面接触，以及金属散热板，其通过所述板状间隔件与所述电路板的后表面热联接并且布置为面向所述电路板的后表面；其中，所述板状间隔件布置为与所述发光二极管的沿垂直于所述电路板的所述第一表面的方向投射光的光发射表面重叠。3.根据权利要求2所述的光电开关，包括：壳体，其由导热材料制成并且构造为容...

【专利技术属性】
技术研发人员：槻木伸一，叶田壮兵，马场崎雄，
申请(专利权)人：株式会社基恩士，
类型：发明
国别省市：日本;JP