[其他]光傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86102577
• 申請日: 1986-04-14
• 公開（公告）號: CN86102577A
• 公開（公告）日: 1986-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 克勞斯·迪特爾·哈斯;托馬斯·邁納特
• 申請（專利權(quán)）人: 歐文-西克電子光學(xué)儀器公司
• 主分類號: G01D5/30
• 分類號: G01D5/30;G02B26/10
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 吳秉芬,杜有文

本發(fā)明涉及一種靈敏的遙測光傳感器，該傳感器具有一個外殼，外殼內(nèi)并排放置一個光發(fā)射器和一個具有光電轉(zhuǎn)換裝置的光接收器。光發(fā)射器發(fā)射一束發(fā)射光束，而光接收器則接收一束很細(xì)的接收光束，該接收光束代表由發(fā)射光束所照射的物體上反射的散射光錐體的極小一部分。發(fā)射光束和接收光束的夾角可變，因此，兩束光可相交于距外殼某一給定距離處，該距離可以通過改變光束夾角加以調(diào)節(jié)。

此種傳感器用于識別在使光導(dǎo)入光傳感器的特定距離處的反光物體。為此，發(fā)射光束和接收光束必須相交于待識別的物體處。為了得到具有一定可調(diào)探測范圍的光傳感器，由德國公開文件2811413，3004691和2924685業(yè)已知道，通過改變發(fā)射光束和/或接收光束的角度，使得兩條光束的交點(diǎn)落在外殼之外的一定距離之內(nèi)，于是，在預(yù)定的距離范圍內(nèi)，即可預(yù)先選擇所希望的掃描距離。

這類已知的光傳感器的缺點(diǎn)在于：光源和/或光電轉(zhuǎn)換裝置必須能在機(jī)殼中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，這一點(diǎn)是十分不利的，特別是由于這些元件都需和電源相聯(lián)，可調(diào)性十分有限。

一種靈敏的遙測光傳感器已為人們所知（德國專利2924685），在此種傳感器機(jī)殼內(nèi)，包含一個光發(fā)射器和一個光接收器，兩者分別帶有成象光學(xué)系統(tǒng)。光發(fā)射器和光接收器兩者的光學(xué)系統(tǒng)的光軸相交于距傳感器機(jī)殼的某一距離處，該距離可以調(diào)節(jié)，以便預(yù)先據(jù)此定出探測范圍。為此，光發(fā)射器和光接收器，連同各自的光學(xué)系統(tǒng)一起，分別通過旋轉(zhuǎn)支架加以調(diào)節(jié)。旋轉(zhuǎn)支架由驅(qū)動軸帶動旋轉(zhuǎn)使得光學(xué)系統(tǒng)的軸交角得以改變。

將光發(fā)射器，光接收器和有關(guān)的光學(xué)元件固定在旋轉(zhuǎn)支架上的這種已知組合方式十分復(fù)雜，裝置相當(dāng)昂貴，且組裝困難，工作時不夠穩(wěn)定。為了給旋轉(zhuǎn)運(yùn)動提供足夠的自由度，電路聯(lián)線必須分布在外面，因此，不得不采用特殊方法對裝置進(jìn)行布線，且導(dǎo)線不可能固定地附在外面。

本發(fā)明的目的，就是要提供開始所說的那種光傳感器，在這種光傳感器中，所有的光電元件，盡可能多的光學(xué)元件，以及整個電子線路，都能固定不動地安放在機(jī)殼內(nèi)，但同時又不必犧牲在距機(jī)殼一定距離處，在具體探測范圍內(nèi)明顯可調(diào)這一優(yōu)點(diǎn)。

為了達(dá)到這一目的，本發(fā)明提出了兩種方案：一種是利用偏轉(zhuǎn)鏡將發(fā)射光束在前發(fā)射透鏡之前偏轉(zhuǎn)到前發(fā)射透鏡上，前發(fā)射透鏡固定在機(jī)殼上，偏轉(zhuǎn)鏡環(huán)繞光源的橫軸旋轉(zhuǎn)，而光源則固定在外殼內(nèi)光軸的側(cè)面;另一種更為可取的方案是，利用偏轉(zhuǎn)鏡將接收光束在前接收透鏡之后偏轉(zhuǎn)到光電轉(zhuǎn)換裝置上，類似地，前接收透鏡固定在機(jī)殼上，偏轉(zhuǎn)鏡環(huán)繞橫軸旋轉(zhuǎn)，而光電轉(zhuǎn)換裝置固定在機(jī)殼內(nèi)光軸的側(cè)面。

因此，本發(fā)明采用一只旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)鏡來調(diào)節(jié)穿過光發(fā)射和光接收的光學(xué)系統(tǒng)的兩條中心光束之間的夾角，而光發(fā)射器、光接收器以及與之有關(guān)的兩個前透鏡，則固定在相應(yīng)的機(jī)殼上不動。

由于本發(fā)明采用的這種結(jié)構(gòu)，只需位于光傳感器機(jī)殼內(nèi)接收光束一側(cè)或發(fā)射光束一側(cè)的偏轉(zhuǎn)鏡可動，而所有其它的電子元件，光電元件以及光學(xué)元件則可固定不動，也就是說可以在機(jī)殼內(nèi)精確調(diào)整后加以固定。依照本發(fā)明的這種光傳感器使得同時能夠通過適當(dāng)旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)鏡，將探測范圍精確調(diào)節(jié)至距機(jī)殼某一預(yù)定的距離處。

對發(fā)射光束而言，最好讓其沿垂直于包含前發(fā)射透鏡的壁由內(nèi)部發(fā)出。

如果前接收透鏡和前發(fā)射透鏡上下或并排地固定在機(jī)殼的一個側(cè)壁上，且最好是用單一的透明材料模壓成型，那樣，就能得到一個非常緊湊的裝置。

如果將光源（最好用發(fā)光二極管）放在前發(fā)射透鏡的焦平面處，那么沿光軸方向裝置就做得非常緊湊。

另外，偏轉(zhuǎn)鏡應(yīng)當(dāng)位于前接收透鏡及其焦平面之間，且最好放在距前接收透鏡焦距的三分之二處。

偏轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)軸，也最好垂直于接收光束和發(fā)射光束所確定的平面。這樣，光源和光電轉(zhuǎn)換裝置就能在機(jī)殼內(nèi)處于同一平面上，實(shí)際上也就與前透鏡處于同一平面，這就使機(jī)殼作得很薄。

為了使光發(fā)射器和光接收器之間留有適當(dāng)?shù)目臻g供偏轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)，根據(jù)進(jìn)一步改善的實(shí)施方案，光電轉(zhuǎn)換裝置安放在偏轉(zhuǎn)鏡的遠(yuǎn)離光源的一邊。

很小的旋轉(zhuǎn)角范圍（比如25°）就足以使探測區(qū)域能覆蓋距機(jī)殼不同距離的各點(diǎn)。偏轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)范圍，通常限制在20°至30°角之間。這時，接收光束就可以偏轉(zhuǎn)足夠遠(yuǎn)，以適應(yīng)實(shí)際發(fā)生的各種情況。

光學(xué)和結(jié)構(gòu)上的優(yōu)選實(shí)施方案是這樣設(shè)計的：即接收光束在偏轉(zhuǎn)鏡的一端被偏轉(zhuǎn)大約90°角，此端最好是最薄端。

為了防止偏轉(zhuǎn)鏡的表面偏離所要求的位置，偏轉(zhuǎn)鏡的表面應(yīng)當(dāng)緊靠其旋轉(zhuǎn)軸。

為了得到調(diào)節(jié)靈敏的偏轉(zhuǎn)鏡，本發(fā)明的一種特別優(yōu)選實(shí)施方案中，偏轉(zhuǎn)鏡是通過蝸輪傳動來調(diào)節(jié)的。為此，偏轉(zhuǎn)鏡方便地固定在與旋轉(zhuǎn)軸同軸的扇形齒輪上。