具体实施方式

将参考附图来具体地描述本发明的实施例。以下实施例中描述的构成元件的尺寸、材料、形状和相对布置应取决于应用本发明的光学传感器的结构和各种条件而被适当地改变，并且本发明的范围不旨在限于此。

[实施例1]

将使用图1来描述根据本发明的实施例1的光学传感器。图1的部分(a)是实施例1中的光学传感器的透视图，并且图1的部分(b)是实施例1中的光学传感器的俯视图。

根据实施例1的光学传感器100包括发光元件101、光接收元件103和电子电路元件102，该发光元件101用于发射光，该光接收元件103用于通过检测物体(要被检测的物体)106(图2)经过的空间110接收来自发光元件101的光。光学传感器100以来自发光元件101的光在空间110中被检测物体106阻挡并且因此由光接收元件103接收的光量改变的这样的方式来对检测物体106进行检测。

发光元件101包括发光源101a。在该实施例中，作为发光元件101，使用表面安装型的LED。发光元件101是光在垂直方向上朝着基板104发射的垂直光轴型的LED。光接收元件103包括光接收区域103a。在该实施例中，作为光接收元件103，使用光电晶体管(Ptr)。光接收元件103是朝着基板104行进的光被接收的垂直光轴型的光电晶体管。

在基板104上，除了构成透射(透光)型光电遮断器的发光元件101和光接收元件103之外，电子电路元件102、CPU 121和存储器122也被安装在同一表面(平面)上。在基板104的安装表面上，电子电路元件102被设置在发光元件101和光接收元件103之间。构成作为光学传感器的光电遮断器的发光元件101和光接收元件103与诸如上述电子电路元件102之类的其它组成部件一起被回流焊(relow)安装在基板104上。即，电子电路元件102是回流焊可安装元件(组成部件)，并且通过用于将元件安装在基板104的预定位置的自动安装设备(未示出)与发光元件101和光接收元件103一起被安装在基板104的同一表面上。

在基板104的安装表面上，电子电路元件102被部署在发光元件101和光接收元件103之间。电子电路元件102被部署在线DL上，该线DL连接发光元件101的发光源101a的中心和光接收元件103的光接收区域103a的中心。在该实施例中，作为电子电路元件102，使用未电连接到安装在基板104上的发光元件101和光接收元件103的片式电阻器(chipresistor)。此外，用作电子电路元件102的片式电阻器具有与用作发光元件101的LED相同的大小。

光学传感器100包括作为导光构件的光导105。光导105随后安装在发光元件101、电子电路元件102和光接收元件103已被回流焊安装在其上的基板104上。光导105由丙烯酸树脂材料制成，并且通过倾斜表面部的内表面反射将从发光元件101在垂直方向上发射的光在垂直方向上朝着光接收元件103引导。具体地说，通过一体地形成第一导光部105a、第二导光部105b以及连接第一导光部105a和第二导光部105b的连接部105c来制备光导105。第一导光部105a将从发光元件101发射的光引导到光通过空间110的方向。第二导光部105b被设置为通过空间110与第一导光部105a相对，并且将通过空间110的光引导到光接收元件103。连接部105c在基板104的安装表面侧是中空的。在基板104的安装表面上，电子电路元件102被部署在发光元件101和光接收元件103之间与基板104上的光导105的连接部105c相对应的位置处。

空间110形成在被设置为彼此相对的第一导光部105a和第二导光部105b之间，并且被定位在从发光元件101在垂直方向上发射的光被沿着其引导到光接收元件103的光路上。当检测物体106在该空间110中时，光路被阻挡，因此，从发光元件101发射的光不到达光接收元件103(图2)。由此，由光接收元件103接收的光量改变，使得检测物体106被检测到。

图3的部分(a)和(b)是示出光学传感器的截面图。图3的部分(a)是示出比较例中的光学传感器的截面图，并且示出在发光元件和光接收元件之间没有电子电路元件的构造。图3的部分(b)是示出该实施例(实施例1)中的光学传感器的截面图，并且示出电子电路元件被部署在发光元件和光接收元件之间的构造。在这些图中，由实线指示的箭头表示从发光元件在垂直方向上发射的光被沿着其引导到光接收元件103的光路。由点划线指示的箭头表示从发光元件101在水平方向上发射的光沿着其朝着光接收元件103行进的光路。

在发光元件101是垂直光轴型的LED的情况下，尽管大部分发射的光在垂直方向上行进，但是光还在除了垂直方向以外的方向上行进。此外，尽管作为光接收元件103的垂直光轴型的光电晶体管对于从垂直方向入射在其上的光具有高灵敏度，但是该光电晶体管对于从除了垂直方向以外的方向入射在其上的光也具有高灵敏度。

如图3的部分(a)中由点划线的箭头所示，在基板104的安装表面上，在电子电路元件未被部署在发光元件101和光接收元件103之间的情况下，从发光元件101在水平方向上发射的光进入光接收元件103，而不管检测物体106在空间110中的存在或不存在。

如图3的部分(b)中由点划线的箭头所示，在基板104的安装表面上，在电子电路元件102被部署在发光元件101和光接收元件103之间的情况下，从发光元件101在水平方向上发射的光被电子电路元件102阻挡，因此不进入光接收元件103。

将分别使用图4和图5来描述该实施例中的光学传感器的等效电路和输出特性。图4是示出该实施例中的光学传感器的等效电路的电路图。图5是示出该实施例中的光学传感器的输出特性的曲线图。

如图4所示，发光元件101是LED，其阳极通过限流电阻器111连接到DC电压源，并且其阴极连接到地(GND)。光接收元件103是光电晶体管(Ptr)，并且其集电极通过上拉电阻器112连接到电压源，其发射极连接到地。

电压输出部113连接到作为光接收元件103的光电晶体管的集电极，并且示出集电极端子和地之间的电压。在光电晶体管接通的状态下，即，在光进入光电晶体管的状态下，电压输出部113变为输出L。另一方面，在光电晶体管关断的状态下，即，在光不进入光电晶体管的状态下，电压输出部113变为输出H。

在图5中，横坐标表示流过发光元件101的电流(mA)。发光元件101的发光量与流过发光元件101的电流(量)成比例。在图5中，纵坐标表示电压输出部113的电压(V)。在该实施例中，在实验期间，DC输入电压为3.3V，并且使用具有50mA的额定电流的LED。在实验期间，使用具有40mA的电流的LED。

在图5中，由实线指示的数据示出检测物体106在光学传感器的空间110中“不存在(否)”并且电子电路元件102在发光元件101和光接收元件103之间“存在(是)”的状态。由虚线指示的数据示出检测物体106在光学传感器的空间110中“存在(是)”并且电子电路元件102在发光元件101和光接收元件103之间“不存在(否)”的状态。由点划线指示的数据示出检测物体106在光学传感器的空间110中“存在(是)”并且电子电路元件102在发光元件101和光接收元件103之间“存在(是)”的状态。

在检测物体106在光学传感器的空间110中存在的情况下，来自发光元件101的光被检测物体106阻挡，因此，光接收元件103处于光不进入光接收元件103的状态，使得电压输出部113为输出H。另一方面，在检测物体106在光学传感器的空间110中不存在的情况下，来自发光元件101的光不被检测物体106阻挡，因此，光接收元件103处于光进入光接收元件103的状态，使得电压输出部113为输出L。光学传感器被要求取决于检测物体106的存在或不存在产生输出，而不依赖于发光元件101的发光量。

关于由实线指示的数据，在来自发光元件101的光之中，从发光元件101在水平方向上发射的光被发光元件101和光接收元件103之间的电子电路元件102阻挡(图3的部分(b))。由于这个原因，由光接收元件103接收的光量不依赖于流过作为发光元件101的LED的电流，即，不依赖于发光元件101的发光量，使得产生输出L。由于这个原因，光学传感器能够辨别检测物体106的不存在(“否”)。

关于由虚线指示的数据，不仅来自发光元件101的光通过光导105的内表面反射间接地进入光接收元件103，而且从发光元件101在水平方向上发射的光也直接地进入光接收元件103。由于这个原因，由光接收元件103接收的光量取决于流过发光元件101的电流，即，发光元件101的发光量，使得输出H和输出L改变。由于这个原因，光学传感器受到从发光元件101直接地进入光接收元件103的光的影响，使得光学传感器不能辨别检测物体106的存在或不存在。

关于由点划线指示的数据，在来自发光元件101的光之中，从发光元件101在水平方向上发射的光被发光元件101和光接收元件103之间的电子电路元件102阻挡(图3的部分(b))。由于这个原因，由光接收元件103接收的光量不依赖于流过作为发光元件101的LED的电流，即，不依赖于发光元件101的发光量，使得产生输出H。由于这个原因，光学传感器能够辨别检测物体106的存在(“是”)。

电压输出部113连接到逻辑IC，并且其电压被与逻辑IC中的基准电压进行比较，以使得电压被辨别为输出H和输出L的两个值。例如，以3.3V的输入操作的逻辑IC将2.6V或更大识别为输出H，并且将0.6V或更小识别为输出L，以使得逻辑IC不能正确地将0.6V至2.6V识别为输出H或输出L。

发光元件101的发光量取决于周围温度条件和累积接通时间而改变。除此之外，发光元件101的发光量取决于发光元件101的发光效率、光轴、光接收元件103的灵敏度、光导105的内表面反射等的变化而改变。由于这个原因，需要取决于检测物体106的存在或不存在来产生输出，而不依赖于发光元件101的发光量。

然而，如上所述，在光学传感器中，当存在从发光元件101直接地进入光接收元件103的光时，空间110中的检测物体106的存在或不存在不能被正确地辨别(图5中的由虚线指示的数据)。

因此，理解电子电路元件102被部署在发光元件101和光接收元件103之间，因此，通过电子电路元件102阻挡从发光元件101直接地进入光接收元件103的光是有效的。

如该实施例中那样，当电子电路元件102由片式寄存器构成时，在通过作为自动机器的自动安装设备将发光元件101和光接收元件103安装在基板104上期间，电子电路元件102被同时安装，并且然后能够通过回流焊炉。此外，通用的片式寄存器价格便宜，使得存在各种大小可选的优点。由于这个原因，通过在基板的安装表面(同一表面)上将电子电路元件部署在发光元件和光接收元件之间，检测物体106的检测可以被正确地执行，而不受到从发光元件直接地进入光接收元件的光的影响，使得可以提供具有便宜且简单的构造的光学传感器。

此外，在光导随后被与基板组装的构造中，不需要提供用于防止从发光元件在水平方向上直接地进入光接收元件的光的机构，并且因此，光导可以被构造成便宜且简单。

顺便提及，在该实施例中，作为电子电路元件102，安装在基板的同一表面上的片式寄存器被描述为示例，但是本发明不限于此。电子电路元件可以仅被要求是通过自动安装设备可安装并且可以通过回流焊炉的遮光组成部件，包括电连接到发光元件和光接收元件的诸如片式陶瓷电容器、片式磁珠、连接器、线圈、片式跳线之类的电子电路元件、以及除了电子电路元件之外的耐热组成部件等。

此外，当部署在发光元件101和光接收元件103之间的电子电路元件102具有在基板的安装表面上阻挡发光元件和光接收元件之间的一部分的构造时，可以获得效果。然而，作为电子电路元件102，优选的是比发光元件101或光接收元件103的高度厚(高)的构件。

此外，同样地，在由透明树脂材料制成的光导被用作导光构件的情况下，不需要提供用于防止从发光元件在水平方向上直接地进入光接收元件的光的机构。由于这个原因，可以通过便宜且简单的构造来提供光学传感器。

[实施例2]

将参考图6和图7来描述根据本发明的实施例2的光学传感器。在实施例2中，与实施例1中的构件(部)类似的构件(部)将被从描述省略。图6的部分(a)是该实施例中的光学传感器的透视图，并且图6的部分(b)是该实施例中的光学传感器的俯视图。图7是示出该实施例中的光学传感器的组成部件布局和布线图案的示意图。

该实施例中的光学传感器的等效电路在内容上与在实施例1中参考图4描述的等效电路是相同的，因此，将被从描述省略。

在实施例2中，部署在发光元件101和光接收元件103之间的电子电路元件是构成用于驱动发光元件101或光接收元件103的驱动电路的组成部件的一部分。具体地说，用于发光元件101的限流电阻器111和用于光接收元件103的上拉电阻器112也用作部署在发光元件101和光接收元件103之间的电子电路元件。如图6和图7所示，在基板104上，除了发光元件101、限流电阻器111、上拉电阻器112和光接收元件103之外，CPU 121和存储器122被安装在同一表面上。作为电子电路元件的限流电阻器111和上拉电阻器112被部署在基板104的安装表面(同一表面)上在发光元件101和光接收元件103之间。在该实施例中，限流电阻器111和上拉电阻器112用作阻挡从发光元件101直接地进入光接收元件103的光的电子电路元件。

此外，在该实施例中，提供部署在发光元件101和光接收元件103之间的多个电子电路元件。作为多个电子电路元件的限流电阻器111和上拉电阻器112被部署在发光元件101和光接收元件103之间的不同的位置处。具体地说，限流电阻器111和上拉电阻器112在图6的部分(b)的垂直方向上位置偏移的同时被安装。限流电阻器111和上拉电阻器112相对于与线DL交叉的方向被部署在不同的位置处，该线DL连接发光元件101的发光源101a的中心和光接收元件103的光接收区域103a的中心。在该实施例中，限流电阻器111和上拉电阻器112相对于与线DL交叉的方向被部署在不同的位置处的构造被描述为示例，但是本发明不限于此。在多个电子电路元件相对于与连接发光元件101的发光源101a的中心和光接收元件103的光接收区域103a的中心的线DL交叉的方向被部署在不同的位置处的情况下，在发光元件101和光接收元件103之间，至少一个电子电路元件可以仅被部署在线DL上。此外，该实施例中使用的限流电阻器111和上拉电阻器112是在大小上比发光元件101和光接收元件103小的组成部件。通过在偏移这些寄存器的位置的同时将限流电阻器111和上拉电阻器112安装在基板104的同一表面上，从发光元件101在水平方向上发射的光在水平方向上沿着其进入光接收元件103的光路被阻挡。

如上所述，采用作为构成用于驱动发光元件101和光接收元件103的驱动电路的组成部件的限流电阻器111和上拉电阻器112用作部署在发光元件101和光接收元件103之间的电子电路元件的构造。由此，可以消除由于添加电子电路元件而导致的成本增加。

此外，作为多个电子电路元件的限流电阻器111和上拉电阻器112在偏移它们的位置的同时被安装在基板104的同一表面上。由此，即使在大小上比发光元件101和光接收元件103小的组成部件被用作限流电阻器111和上拉电阻器112的情况下，也可以使限流电阻器111和上拉电阻器112用作部署在发光元件101和光接收元件103之间的电子电路元件。

[实施例3]

将参考图8来描述根据本发明的实施例3的光学传感器。在实施例3中，与实施例1和实施例2中的构件(部)类似的构件(部)将被从描述省略。图8是该实施例中的光学传感器的截面图。

实施例3中的光学传感器设置有包括反射表面109a和109b的黑色壳体108，代替随后与基板组装的作为导光构件的光导。下面，这将被具体地描述。

在该实施例中，在基板104的同一表面上，发光元件101、电子电路元件102和光接收元件103提早地被安装，并且壳体108随后被安装在基板104上。黑色壳体108是通过一体地形成包括第一反射表面109a的第一中空部108a、包括第二反射表面109b的第二中空部108b，以及连接第一中空部108a和第二中空部108b的连接部108c而制备的构件。第一中空部108a包括第一反射表面109a和第一狭缝108d，第一反射表面109a用于反射从发光元件101发射的光，并且第一狭缝108d用于允许由第一反射表面109a反射的光朝着空间110通过。第二中空部108b被设置为通过空间110与第一中空部108a相对。第二中空部108b包括第二狭缝108e和第二反射表面109b，第二狭缝108e用于接收通过空间110的光，并且第二反射表面109b用于使通过第二狭缝108e的光朝着光接收元件103反射。

在包括反射表面109a和109b的壳体108随后被与基板104组装的情况下，为了将光从发光元件101引导到光接收元件103，需要执行反射表面109a和109b的适当的定位。由于这个原因，在壳体108随后被与基板104组装的情况下，如图8所示，在壳体108的连接部108c和基板104之间产生间隙。为了在不产生间隙的情况下组装壳体108与基板，需要设计壳体108的形状，但是这不容易。当在壳体108的连接部108c和基板104之间产生间隙时，如图8中由点划线箭头所示，形成从发光元件101在水平方向上发射的光沿着其通过间隙并且然后直接地进入光接收元件103的路径。

如上所述，在光学传感器中，当存在从发光元件101直接地进入光接收元件103的光时，检测物体106在空间110中的存在或不存在不能被正确地辨别。

因此，在该实施例中的光学传感器中，在基板104的安装表面(同一表面)上，电子电路元件102被部署在发光元件101和光接收元件103之间。由此，可以通过部署电子电路元件102来阻挡从发光元件101直接地进入光接收元件103的光的路径。

如上所述，在发光元件和光接收元件被安装在基板的同一表面上并且壳体随后被与基板组装的构造中，电子电路元件被安装在发光元件和光接收元件之间。由此，即使在基板和壳体之间产生间隙的情况下，也可以以便宜且简单的构造实现没有杂散光的影响的光学传感器。

此外，不需要为壳体提供用于防止从发光元件直接地进入光接收元件的光的机构，并且因此，壳体可以被便宜且简单地构造。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是要理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围要被赋予最广泛的解释，以便包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。