[實用新型]基于TIR透鏡的零盲區漫反射式光電接收透鏡

有效

• 申請號: 201621159413.5
• 申請日: 2016-11-01
• 公開（公告）號: CN206133048U
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 許用疆
• 申請（專利權）人: 上海蘭寶傳感科技股份有限公司
• 主分類號: G02B3/02
• 分類號: G02B3/02
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司31227
• 代理人: 孟旭彤

技術領域

本實用新型屬于光學傳感器技術領域，特別涉及基于TIR透鏡的零盲區漫反射式光電接收透鏡。

背景技術

漫反射式光電傳感器是工業上應用最普遍的探測物體有無的傳感器之一，它集成發射和接收為一體。當物體進入傳感器設定的檢測區域時，光在物體表面發生漫反射，反射光經過接收端透鏡聚焦后落在光電二極管上，此時傳感器會判斷有物體，輸出一個開關信號。

根據透鏡的成像規則，經過透鏡主點的光線方向不會偏折。假設接收透鏡和光電二極管的相對位置不變，近處物體反射光的入射角較大，在透鏡后的像較大，需要將光電二極管放置于像的位置上，接收這樣的光信號；同理，遠處物體反射光的入射角較小，在透鏡后的像較小，光電二極管也要放在相應的位置上。一般情況下，光電二極管的接收面積有限，無法保證既能接收到近處(10cm以內)的光，又可以接收到遠處(1m以外)的光。這就導致了目前市場上同一系列的漫反射光電傳感器分出多個型號以適用不同距離的應用，實際使用中存在以下問題，檢測距離長的產品盲區大，檢測盲區小的產品距離短。這樣，造成了客戶選擇不便，而企業生產也存在諸多不便。

現有漫反射式光電傳感器都存在檢測盲區，即不能識別目標的范圍，例如：當傳感器檢測距離設定為10cm，理想狀態是10cm以內的所有區域都可以檢測到物體，但物體靠得過進時，光線反射回路被鏡架遮擋，形成一個檢測盲區，可能在小于3cm區域內的物體就無法正常檢測，對于不同規格的漫反射式光電傳感器檢測盲區大小不同，但是普遍存在，傳感器檢測盲區在使用過程中如果不加注意，可能造成檢測的遺漏，一些檢測盲區較大的傳感器應用場合就會受到很多限制，給使用帶來很大的不便。

目前在不增加產品型號的情況下，減小漫反射盲區的產品一般分為兩種：發射接收同軸式光電傳感器和透鏡位置可變的發射接收分離式光電傳感器。同軸式 光電傳感器在設計時需要考慮內部分光鏡反射光對接收端的影響，對裝配的要求較高。而透鏡位置可變的傳感器在用戶的使用過程中調試不方便，給用戶帶來困擾，而企業生產過程中也會消耗更多的工時，影響生產效率。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種基于TIR透鏡的零盲區漫反射式光電接收透鏡。

一種基于TIR透鏡的零盲區漫反射式光電接收透鏡，

包括平面型安裝底面，安裝底面上設有供光電二極管安裝于其內的凹槽，且光電二極管的接收面與光軸相互垂直，

所述透鏡的頂面的平面形成入射面，凹槽內表面形成出射面，透鏡的外壁形成反射面，其中外壁和凹槽內表面至少有一面為非球面，

入射角較大的光入射到透鏡頂面后折射進入透鏡內部，經過外壁反射后入射到位于凹槽后的接收面；入射角較小的光入射到透鏡頂面后折射進入透鏡內部，經過凹槽上方的面匯聚到位于凹槽后的接收面，其中，

角度分配滿足：入射角10°～90°的光經由透鏡外壁反射匯聚到接收面，入射角0°～70°的光經過凹槽上部的內表面匯聚到接收面。

所述透鏡的材料的折射率在1.2～4.0范圍內，凹槽上部凸面匯聚的光的角度和外壁反射的光的角度有部分重疊，角度分配、反射面及匯聚面的面型與接收端光斑的照度的均勻性變化相配合。

本實用新型提供的透鏡用于離軸的漫反射光線匯聚的透鏡，將其安裝在傳感器接收端，反光板由遠及近(從1m移動到2cm)靠近傳感器，光電二極管接收面的照度由小到大均勻變化。在遠處，反光板反射的光的入射角較小，此時的透鏡相當于凸透鏡，將光線聚焦在焦平面上；在近處，反光板反射的光的入射角較大，透鏡相當于一個凹面鏡，將光線匯聚在焦點附近。同時，在通過調節透鏡和接收面的位置，可以使得接收面接收到的光照度隨著距離變化得更加均勻。對于漫反射式光電傳感器智能光電傳感器，實現了在設定檢測距離后，盲區很小的特性。在檢測物體有無時，不會因為物體靠得太近而出現漏檢現象。本方案可以替代原有的在不同檢測距離選用不同傳感器的難題。對安裝來說，選擇更加容易， 操作更加簡單。同時使得產品穩定性高，生產成本低。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的漫反射光電傳感器的接收透鏡的立體結構示意圖。

圖2是本實用新型實施例中的透鏡的上視圖。

圖3是本實用新型實施例中的透鏡的后視圖。

圖4是圖3沿A-A'線剖開后的剖面圖；

圖5是圖3沿B-B'線剖開后的剖面圖；

圖6是反光板在不同位置時對應的接收面上的光照度變化曲線。

其中1——TIR透鏡外壁

2——第一安裝面