專利名稱：光電探測器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光電探測器，其包括發射光信號的元件和接收反射光信號的元件，用于傳送表示沿著光信號的路徑的待檢測目標的存在或待檢測目標的距離的輸出信息。
背景技術：
光電探測器裝置是眾所周知的，并通常可分為兩種。在包括稱為“光束穿過(thru-beam)”型系統的第一種類中，裝置的發射元件和接收元件位于間隔一定距離的兩點上，且當目標穿過這兩點之間的光信號時該目標被檢測到。在第二種類中，裝置的發射元件和接收元件通常位于同一殼體中。該第二種類包括所謂的反射系統(可以是偏振的或者可以是不偏振的)和鄰近系統(proximity system)(具有或沒有背景消除(background elimination))，在反射系統中，當目標未出現時遠程反射體可將發射光信號反射到接收元件，鄰近系統利用待檢測目標對發射光信號的漫反射進行操作。
因此在第二種類中，發射和接收元件彼此非常接近，特別是小型光電探測器的情況。因此無論如何必需防止干擾現象，這種干擾的危險會在進入的光束和發出的光束之間產生，并且該干擾大大地降低了探測器輸出信息的可靠性。此外，光電探測器通常包括布置在發射和接收元件前方的透鏡，以提高它們的靈敏度和性能，這些透鏡也增加了干擾的危險。同樣地，探測器不同元件之間的微小定位差異以及從一個制造批次到另一個制造批次的公差值的離散會增加這種現象發生的可能性。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種簡單且廉價的解決方案，使光電探測器的進入光束和發出光束在小空間內可令人滿意地進行隔離。本發明還可使探測器不同元件相互之間的定位有效且可靠，并且可容易地以工業規模重復生產，以確保制造出的探測器正確操作。
為了實現這個目的，本發明描述了一種光電探測器，其包括電子卡和帽，用于發射至少第一光信號的發射元件和用于接收由第一光信號反射的至少第二光信號的接收元件固定到電子卡，帽安裝有發射透鏡和接收透鏡，發射透鏡和接收透鏡由半透明材料(translucent material)制成并分別位于發射元件和接收元件的前方。根據本發明，卡和帽固定到由不透明材料制成的固定支承件，該支承件具有插入到發射透鏡和接收透鏡之間的帽中的分隔狹縫中的突出中心片。
根據一個特點，該支承件具有垂直于中心片并包括用于固定電子卡的裝置的橫向基板。中心片包括與帽上的互補裝置相配合以將帽固定到支承件的咬接-固定裝置。
根據另一特點，該探測器包括位于發射和接收透鏡上方的半透明蓋，該蓋包括用于發射和接收光信號的偏振濾光片，并密封帽中的狹縫。
結合作為示例給出并由附圖所示的一個實施例，從下面的詳細描述中可以看出本發明的其它特點和優點，附圖中圖1示出根據本發明優選實施例的探測器的由帽和固定支承件構成的組件；圖2示出支承探測器的接收和發射元件的電子子卡；圖3和4是探測器的固定支承件的兩個詳細視圖；圖5和6是探測器的帽的兩個詳細視圖；圖7示出不帶有帽的圖1的組件；以及圖8是由探測器的帽、支承件和電子卡構成的組件的縱向截面的簡化示意圖。
具體實施例方式
如圖所示，光電探測器(也稱為光電管)包括發射元件12和接收元件14，發射元件12能夠在基本平行于探測器的縱軸X的方向發射至少第一光信號，接收元件14能夠接收至少第二光信號。根據檢測器的使用，接收到的第二光信號源于所發射的第一光信號被反射體或被待檢測目標的反射。接收元件14具有至少一個感光部件，該感光部件可傳送表示第二光信號的電信號。
探測器可工作在反射式探測器模式或鄰近式探測器模式。其還可工作在這兩種模式。為此，發射元件12可包括能夠發射波長位于紅光內的光信號的光電發射部件和能夠發射波長位于紅外線內的光信號的光電發射部件。同樣地，接收元件14可包括能夠接收波長位于紅光內的光信號的感光部件和能夠接收波長位于紅外線內的光信號的感光部件。位于紅光內的波長優選地用于反射式探測器模式的操作，而位于紅外線內的波長優選地用于鄰近式探測器模式的操作。
元件12、14焊接到探測器的電子卡10，該電子卡稱為子卡(daughtercard)并垂直于X軸設置(參見圖2、7和8)。子卡10連接到探測器的電子母卡(mothercard)5，該母卡具體包括用于處理和分析由接收元件14傳送的電信號的裝置，以從探測器傳送輸出信息。母卡縱向布置在X軸上，子卡10和母卡5之間的連接例如由SMC型的連接器19提供。該連接器19提供子卡10和母卡5之間良好的電連接以及兩個卡5、10之間相對柔性的機械聯接。探測器的母卡5的操作將不在本說明書中作詳細描述。
探測器包括帽20、發射透鏡22和接收透鏡24，帽20由單一件形成并包括近似圓柱管形狀的縱向外部筒(skirt)25，發射透鏡22和接收透鏡24布置在垂直于X軸的平面中帽20的一個端部處(參見圖5和6)。發射透鏡22和接收透鏡24由半透明材料(translucent material)制成，并分別位于發射元件12和接收元件14的前方，這樣第一光信號和第二光信號可分別穿過它們。由于透鏡22和24由單一半透明件制成，因此帽20具有在兩個透鏡22、24之間、在帽的大部分直徑上的分隔狹縫21，以隔離由探測器發射和接收的光信號。
根據本發明，探測器還包括固定支承件30，卡10和帽20固定到該固定支承件30，從而提供堅固的子卡10/支承件30/帽20組件，同時有利地減小探測器的一系列尺寸。這使發射和接收元件可以相對于發射和接收透鏡在全部三個尺寸上可靠且有效地定位，即在橫向平面中和在縱向方向上。特別地，這確保了發射和接收焦距保持得非常穩定。
支承件30是由不透明材料制成的單一件構成。其具有近似圓柱形的縱向主體35和垂直于X軸的橫向基板39(參見圖3和4)。支承件30還具有平行于X軸的平面中的突出的中心片(central blade)31。該中心分隔片31的目的是確保探測器中發射和接收的光束進行有效地隔離，以避免干擾的危險。中心片31連接在圓柱形主體35的內壁的每側上，并且其一個端部支承在基板39上，從而將帽30分成兩個近似半圓柱形的空間，該兩空間引導元件12、14和透鏡22、24之間的光束。
另一方面，當帽20與支承件30進行組裝時，片31有利地具有插入到帽20中的分隔狹縫21中的突起部，以改善發射光束和接收光束之間的分隔，從而防止由透鏡22、24引起的任何光擴散。因此通過本發明，光束的隔離自發射/接收元件12、14直到發射/接收透鏡22、24得以持續維持。
為了確保帽20適當地固定到支承件30，本發明提供了設置在中心片31上并與帽20上的互補裝置相配合的咬接-固定裝置(snap-fastening means)38。這些有彈性的咬接-固定裝置例如位于片31的每側上，并與狹縫21的相應邊緣配合。此外，支承件30的圓柱形主體35可具有用作定位槽并使帽/支承件組件更牢固的縱向槽37，當帽20安裝到支承件30上時，帽20的套筒25上的互補部件可插入到該縱向槽37中。
為了確保電子卡10適當地固定到支承件30，本發明在橫向基板39的后壁上設置固定裝置。這些固定裝置包括例如由多個塊36a和咬接-固定凸爪(snap-fastening prong)36b組成的咬接-固定裝置，多個塊36a分布在基板39的外圍周圍以確保卡10保持穩固地定位在垂直于X軸的橫向平面中，咬接-固定凸爪36b與卡10中的凹口16配合以使卡壓靠支承件30上。
用于將卡10固定到支承件30的裝置還包括定位裝置，該定位裝置防止卡10圍繞X軸轉動。該定位裝置保證接收元件14和接收透鏡24之間的正確對準，以較好地接收第二光信號。例如，該定位裝置由從橫向基板39的外壁突出的至少一個雙頭螺栓(stud)33a、33b組成，當卡10抵靠支承件30固定時，該定位裝置能夠插入到接收元件14中的至少一個相應的凹口13a、13b中。在所示的實施例中，該裝置具有插入到位于接收元件14兩側上的兩個凹口13a、13b中的兩個雙頭螺栓33a、33b。
如果接收元件14的管腳不穿過子板10而只是表面安裝焊接到卡10，在這種情況下根據制造批次接收元件14的定位會存在偏差，則此時這種定位裝置是特別有利的。因此雙頭螺栓33a、33b總使接收透鏡24依賴于接收元件14而定位。
橫向基板39在突出片31的兩側上具有開口32、34，開口32、34面對發射元件12和接收元件14以使發射和接收的光信號通過。該基板還可具有圍繞發射元件12和接收元件14的部件，這些部件使光束更好地相互隔離。
根據另一實施例，帽20和支承件30可僅包括單一塑料件，該單一塑料件通過使用半透明材料和不透明材料進行雙頭注射模制(two-shot injectionmoulding)操作而生產。實際上支承件30的突出片31和主體35需要不透明材料，而帽20的透鏡22、24需要半透明材料。
該探測器還包括覆蓋透鏡22、24和帽20的狹縫21的半透明蓋29。該蓋29設置在帽20的橫向外表面上方(僅在圖8中示出)，并且如果探測器使用需要還可包括用于發射和接收光信號的偏振濾光片。蓋29還具有改善在狹縫21處的探測器的密封的目的。其還可通過超聲焊接到帽20的肩上而固定到探測器。
在探測器的制造期間，首先將子卡10固定到支承件30。接下來，將支承件30/卡10的預組裝件置于由套筒25形成的管中，并通過咬接-固定裝置38固定到帽20。然后可通過連接器19將母卡5連接到子卡10，這是因為母卡5與子卡10/帽20/支承件30組件的各種元件的適當定位無關。然后附上總體的外殼(圖中未示出)，以形成最終的探測器。還可在各種元件之間引入密封樹脂以使探測器更牢固。
當然，在不偏離本發明的范圍的條件下，可以構造詳細的其它實施例和改進，甚至可以構想出等同裝置的使用。
權利要求
1.光電探測器，其包括-電子卡(10)，用于發射至少一第一光信號的發射元件(12)和用于接收至少一第二光信號的接收元件(14)固定到所述電子卡(10)，所述第二光信號由所述第一光信號反射得到；和-帽(20)，其安裝有發射透鏡(22)和接收透鏡(24)，所述發射透鏡(22)和接收透鏡(24)由半透明材料制成并分別定位在所述發射元件(12)和所述接收元件(14)的前方，其特征在于，所述探測器包括由不透明材料制成的固定支承件(30)，所述卡(10)和所述帽(20)固定到所述固定支承件(30)，所述支承件(30)具有插入到所述發射透鏡(22)和所述接收透鏡(24)之間的所述帽(20)中的分隔狹縫(21)中的突出中心片(31)。
2.根據權利要求1的光電探測器，其特征在于，所述支承件(30)具有垂直于所述中心片(31)并包括用于固定所述電子卡(10)的裝置的橫向基板(39)。
3.根據權利要求2的光電探測器，其特征在于，所述固定裝置包括用于咬接-固定所述卡(10)的裝置和用于相對于所述接收透鏡(24)定位所述接收元件(14)的裝置。
4.根據權利要求3的光電探測器，其特征在于，所述定位裝置包括所述支承件(30)的所述橫向基板(39)上的至少一個雙頭螺栓(33a，33b)，所述雙頭螺栓(33a，33b)可插入到所述接收元件(14)中的至少一個相應的凹口(13a，13b)中。
5.根據權利要求1的光電探測器，其特征在于，所述中心片(31)包括咬接-固定裝置(38)，所述咬接-固定裝置(38)與所述帽(20)中的互補裝置相配合，以將所述帽(20)固定到所述支承件(30)上。
6.根據權利要求2的光電探測器，其特征在于，所述支承件(30)還包括垂直于所述橫向基板(39)的近似圓柱形的主體(35)。
7.根據權利要求1的光電探測器，其特征在于，所述探測器包括位于所述發射透鏡(22)和所述接收透鏡(24)上方的半透明蓋(29)，所述半透明蓋(29)包括用于發射和接收光信號的偏振濾光片，并密封所述帽(20)的所述狹縫(21)。
8.根據權利要求1的光電探測器，其特征在于，所述發射元件(12)包括發射紅光光信號的光電發射部件和發射紅外線光信號的光電發射部件，以及所述接收元件(14)包括在反射式探測器模式下進行檢測的感光部件和在鄰近式探測器模式下進行檢測的感光部件。
9.根據權利要求1的光電探測器，其特征在于，所述帽(20)和所述支承件(30)生產為用半透明材料和不透明材料進行雙頭注射模制而制成的單一件。
全文摘要
本發明公開了一種光電探測器，其包括電子卡(10)和帽(20)，用于發射至少第一光信號的發射元件(12)和用于接收由第一光信號反射的至少第二光信號的接收元件(14)固定到電子卡(10)，帽(20)安裝有發射透鏡(22)和接收透鏡(24)，發射透鏡(22)和接收透鏡(24)由半透明材料制成并分別位于發射元件(12)和接收元件(14)的前方。卡(10)和帽(20)固定到由不透明材料制成的固定支承件(30)，支承件(30)具有插入到發射透鏡(22)和接收透鏡(24)之間的帽(20)中的分隔狹縫(21)中的突出中心片(31)。
文檔編號G01S17/02GK1763561SQ20051011812
公開日2006年4月26日 申請日期2005年10月20日 優先權日2004年10月22日
發明者皮埃爾·查里爾, 喬爾·蓋爾萊德拉特 申請人:施耐德電器工業公司