一种光电检测装置的制作方法

本发明涉及光电检测技术领域，特别涉及一种光电检测装置。

背景技术：

目前，常用的光电检测设备一般只具有一个发射单元和一个接收单元，即一个光电检测机构，通过该光电检测机构的接收单元输出信号来判断其发射单元和接收单元之间的物体存在情况；然而，当需要判断多个物体的存在情况或者需要对物体的分布情况进行判断时，则需要多个不同方向或者层次上的光电信号来进行判断，此时，则需要具有多个光电检测机构的光电检测设备来进行检测；由于具有多个光电检测机构的光电检测设备，其信号处理电路往往需要包括对应处理多个检测信号的多个信号处理单元，而利用该光电检测设备进行检测时，该多个信号处理单元之间很容易产生信号干扰从而导致检测信号的准确性较差，而且，在检测过程中多个光电检测机构的光信号之间也很容易产生相互干扰从而导致其检测信号的准确性降低，因此，具有多个光电检测机构的光电检测设备往往很容易出现检测结果不准甚至误判的情况。

技术实现要素：

本发明提供了一种光电检测装置，用于提高具有多对发射单元和接收单元的光电检测装置的检测结果的准确性。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种光电检测装置，包括用于发射光信号的发射模块，以及用于接收光信号的接收模块；其中，所述发射模块包括至少两个发射单元；所述接收模块包括与至少两个发射单元一一对应的接收单元，每个接收单元用于接收与其对应的发射单元发出的光信号；

所述光电检测装置还包括：

移位寄存器模块，用于在时钟信号的驱动下根据指令信号，控制所述发射模块中的发射单元分时进行光信号发射、并控制进行光信号发射的发射单元所对应的接收单元进行信号输出；

信号处理模块，与所述接收模块相连，用于对所述接收模块的输出信号进行模数转换处理。

上述光电检测装置中，发射模块包括至少两个发射单元，接收模块包括与至少两个发射单元一一对应的接收单元，即该光电检测装置包括至少两对发射单元和接收单元；通过移位寄存器模块输出信号的控制，上述至少两个发射单元可以分时进行光信号发射，所以，在每一时段，仅有一对发射单元和接收单元进行光电检测操作，其它对发射单元和接收单元不会进行光电检测操作，因此，上述光电检测装置可以避免出现多对发射单元和接收单元之间的光信号相互干扰的情况；并且，移位寄存器模块控制每个发射单元进行光信号发射的同时，控制与该发射单元对应的接收单元同步地进行信号输出，所以，在每一时段，信号处理模块的信号输入端将仅有一对发射单元和接收单元的检测信号输入，因此，该光电检测装置不会出现检测信号相互干扰的情况；综上所述，上述光电检测装置输出的检测信号的准确性较高，所以，上述光电检测装置的检测结果的准确性较高，不容易产生误判。

优选地，所述光电检测装置还包括：主控模块，包括用于输出时钟信号的第一输出端和用于输出指令信号的第二输出端，用于为所述移位寄存器模块提供时钟信号和指令信号。

优选地，所述主控模块，与所述信号处理模块相连，用于根据所述信号处理模块的输出信号判断检测操作是否完成、并根据所述判断结果控制其第一输出端输出时钟信号。

优选地，所述移位寄存器模块包括至少一个移位寄存器，每一个所述移位寄存器包括时钟信号输入端、初始信号输入端和N个输出端，N≥2；当所述移位寄存器模块包括一个所述移位寄存器时，所述移位寄存器的时钟信号输入端与所述主控模块的第一输出端相连，所述移位寄存器的初始信号输入端与所述主控模块的第二输出端相连；当所述移位寄存器模块包括多个所述移位寄存器时，所述多个移位寄存器相级联，相邻两个移位寄存器中后一个移位寄存器的初始信号输入端与前一个移位寄存器的第N输出端相连，多个所述移位寄存器的时钟信号输入端均与所述主控模块的第一输出端相连，第一个移位寄存器的初始信号输入端与所述主控模块的第二输出端相连；每对发射单元和接收单元与所述移位寄存器的一个输出端相连，且每一对发射单元和接收单元所连接的移位寄存器的输出端各不相同。

优选地，所述移位寄存器模块包括两组移位寄存器；每一组移位寄存器包括至少一个移位寄存器；每一个所述移位寄存器包括时钟信号输入端、初始信号输入端和N个输出端，N≥2；当每一组移位寄存器包括一个所述移位寄存器时，所述移位寄存器的时钟信号输入端与所述主控模块的第一输出端相连，所述移位寄存器的初始信号输入端与所述主控模块的第二输出端相连；当每一组移位寄存器包括多个所述移位寄存器时，所述多个移位寄存器相级联，相邻两个移位寄存器中后一个移位寄存器的初始信号输入端与前一个移位寄存器的第N输出端相连，多个所述移位寄存器的时钟信号输入端均与所述主控模块的第一输出端相连，第一个移位寄存器的初始信号输入端与所述主控模块的第二输出端相连；所述发射模块中，每一个所述发射单元与一组移位寄存器的一个输出端相连，且每一个所述发射单元所连接的移位寄存器的输出端各不相同；所述接收模块中，每一个所述接收单元与另一组移位寄存器的一个输出端相连，且每一个所述接收单元所连接的移位寄存器的输出端各不相同。

优选地，每个接收单元包括两个受光元件，一个受光元件用于接收从该接收单元对应的发射单元出射的、不与物体的容置位置交叉地到达的光信号，另一个受光元件用于接收从该接收单元对应的发射单元出射的、与所述物体的容置位置交叉地到达的光信号。

优选地，每个接收单元还包括分别用于控制两个受光元件的检测信号输出的两个第一信号开关，每一个第一信号开关包括：与移位寄存器的输出端相连的开关控制端，与相应的受光元件相连的开关输入端，及与所述信号处理模块相连的开关输出端。

优选地，每个发射单元包括一个发光元件，以及一个用于使该发光元件发出的光束覆盖对应的接收单元中两个受光元件的聚光元件。

优选地，所述主控模块，与所述发射单元相连，用于为所述发射单元的发光元件提供驱动信号；每个发射单元还包括用于控制其发光元件的驱动信号输入的第二信号开关，所述第二信号开关包括：与移位寄存器的输出端相连的开关控制端，与主控模块相连的开关输入端，及与发光元件相连的开关输出端。

优选地，所述发射模块中，每一个所述发射单元为红外光发射单元；所述接收模块中，每一个所述接收单元为红外光接收单元。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种光电检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种光电检测装置的部分结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的一种光电检测装置的部分结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的一种光电检测装置的部分结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1～图4。

如图1～图4所示，本发明实施例提供的一种光电检测装置，包括用于发射光信号的发射模块1，以及用于接收光信号的接收模块2；其中，发射模块1包括多个发射单元10；接收模块2包括与多个发射单元10一一对应的多个接收单元20，每一个接收单元20用于接收与其对应的发射单元10发出的光信号；

光电检测装置还包括：

用于控制每一对发射单元10和接收单元20逐对进行光电检测操作的移位寄存器模块3，具体地，该移位寄存器模块3可以在时钟信号的驱动下、根据指令信号，控制发射模块1中的发射单元10分时进行光信号发射、并控制进行光信号发射的发射单元10所对应的接收单元20进行信号输出；

用于对接收模块2的输出信号进行模数转换处理的信号处理模块4，信号处理模块4的信号输入端与每一个接收单元20的信号输出端信号连接。

上述光电检测装置中，发射模块1包括至少两个发射单元10，接收模块2包括与至少两个发射单元10一一对应的接收单元20，即该光电检测装置包括至少两对发射单元10和接收单元20；通过移位寄存器模块3输出信号的控制，上述至少两个发射单元10可以分时进行光信号发射，即移位寄存器模块3可以控制每一对发射单元10和接收单元20分时进行检测操作，所以，在每一时段，仅有一对发射单元10和接收单元20进行光电检测操作，其它对发射单元10和接收单元20不会产生光信号，因此，上述光电检测装置可以避免出现多对发射单元10和接收单元20之间的光信号相互干扰的情况；并且，移位寄存器模块3控制每一对发射单元10和接收单元20分时进行检测操作的同时，还控制每一时段进行光信号发射的发射单元10所对应的接收单元20同步进行信号输出，即移位寄存器模块3可以控制每一对发射单元10和接收单元20分时进行信号输出，所以，在每一时段，信号处理模块4的信号输入端将仅有一对发射单元10和接收单元20的检测信号输入，因此，该光电检测装置也不会出现检测信号相互干扰的情况；综上所述，上述光电检测装置输出的检测信号的准确性较高，所以，上述光电检测装置的检测结果的准确性较高，不容易产生误判。

另外，由于上述信号处理模块4对多对发射单元10和接收单元20的检测信号是分时接收的，因此，上述信号处理模块4可以只包括一个信号处理单元，进而，上述光电检测装置的结构较简单、且成本也较低。而且，由于该光电检测装置的多对发射单元10和接收单元20的光电检测操作是通过移位寄存器模块3输出的信号进行控制，响应时间很短，所以，可以保证该光电检测装置工作效率较高。

如图1～图4所示，一种具体的实施例中，每一对发射单元10和接收单元20中，发射单元10的驱动信号的输入和接收单元20的检测信号的输出分别通过移位寄存器模块3的输出信号同步控制，即每一对发射单元10和接收单元20中，光信号的发射和检测信号的输出操作为同步开启和关闭；因此，当每一对发射单元10和接收单元20进行光电检测操作时，其它对发射单元10和接收单元20中，发射单元10不会产生光信号、接收单元20也不会输出检测信号，从而，可以有效避免每一次检测操作中出现非有效光信号或者非有效检测信号的干扰，进而，可以有效提高每一个检测信号的准确性。

如图1～图3所示，在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，移位寄存器模块3可以包括至少一个移位寄存器31，且当其包括多个移位寄存器31时，多个移位寄存器31相级联。优选地，本系统中的移位寄存器31可以选取HEF4094B型号的移位寄存器。

如图2和图3所示，每一个移位寄存器31都包括时钟信号输入端(图中用CLK表示)和初始信号输入端(图中用DAT表示)、以及N个输出端30(图中分别用QP1～QPn表示)，其中，N≥2；具体地，当移位寄存器模块3仅包括一个移位寄存器31时，该移位寄存器31的时钟信号输入端输入时钟信号进行驱动、初始信号输入端输入指令信号，每对发射单元10和接收单元20与移位寄存器31的一个输出端30相连，且每一对发射单元10和接收单元20所连接的移位寄存器31的输出端30各不相同；则可以通过N个输出端30每一次输出的移位信号对应控制一对发射单元10和接收单元20开启检测操作，从而通过移位寄存器模块3的多次移位输出可以实现多对发射单元10和接收单元20的逐对检测；当移位寄存器模块3包括多个移位寄存器31时，多个移位寄存器31相级联，即相邻两个移位寄存器31中后一个移位寄存器31的初始信号输入端与前一个移位寄存器31的第N输出端30(图中用QPn表示)相连；此时，第一个移位寄存器31的初始信号输入端用于输入指令信号，每一个移位寄存器31的时钟信号输入端均输入时钟信号进行驱动；每对发射单元10和接收单元20与移位寄存器31的一个输出端相连，且每一对发射单元10和接收单元20所连接的移位寄存器31的输出端30各不相同。

如图2和图3所示，基于上述光电检测装置，移位寄存器模块3的每一个输出端30信号都分别对应控制一对发射单元10和接收单元20的检测操作，进而，移位寄存器模块3中，只需要使每一个移位寄存器31的时钟信号输入端获取到驱动该移位寄存器的输出端30进行移位输出的时钟信号，而第一个移位寄存器31的初始信号输入端获取到指令信号，即可实现控制多对发射单元10和接收单元20进行分时检测操作。进一步地，当光电检测装置需要扩展光电检测机构(即一对发射单元10和接收单元20)的数量时，则只需要增加级联的移位寄存器31的数量即可；并且，每一个级联的移位寄存器31的输出端30数目可以不同，具体可以根据移位寄存器模块3的输出端30数量的需求设置。

另一种具体的实施例中，本发明中的移位寄存器模块3可以包括两组移位寄存器，其中一组移位寄存器用于控制发射模块1中多个发射单元10进行分时发射光信号，另一组移位寄存器用于控制接收模块2中多个接收单元20进行分时输出检测信号；具体地，上述每一组移位寄存器包括至少一个移位寄存器31，且当每一组移位寄存器包括多个移位寄存器31时，每一组的多个移位寄存器31之间相级联；并且，这两组移位寄存器输入的指令信号相同、输入的时钟信号相同且同步；发射模块1中，每一个发射单元10与该发射模块1所对应的一组移位寄存器的一个输出端30相连，且每一个发射单元10所连接的移位寄存器31输出端30各不相同；接收模块2中，每一个接收单元20与该接收模块2对应的一组移位寄存器的一个输出端30相连，且每一个接收单元20所连接的移位寄存器31输出端30各不相同；移位寄存器模块3通过两组移位寄存器分别对发射模块1和接收模块2进行控制，则发射模块1一端和接收模块2一端各配置一组移位寄存器，从而可以避免仅有一组移位寄存器情况下需要设置过多通信电缆的不便；因此，本实施例的实施方式比较适合用于发射模块1和接收模块2之间的检测距离较远的情况。

如图1～图3所示，在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，本发明的光电检测装置还可以包括用于为移位寄存器模块3提供时钟信号和指令信号的主控模块5，该主控模块5可以包括用于输出时钟信号的第一输出端51和用于输出指令信号的第二输出端52；进而，上述移位寄存器模块3中，每一个移位寄存器31的时钟信号输入端与主控模块5第一输出端51相连，用于输入指令信号的初始信号输入端与主控模块5第二输出端52相连。

如图1～图3所示，在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，上述主控模块5还可以与信号处理模块4信号连接，用于接收信号处理模块4的输出信号。

一种优选的实施例中，该主控模块5可以根据信号处理模块4的输出信号判断检测操作是否完成、并根据判断结果控制其第一输出端51输出时钟信号。具体地，主控模块5可以在每接收到一个检测信号(即每一对发射单元10和接收单元20输出其检测信号)之后进行一次检测工作是否完成的判断，如主控模块可以对检测信号进行计数，在每接收一个检测信号后，判断该检测信号所对应的数字是否等于其预设的检测信号数目，若相等，则判断结果为检测工作完成，进而停止输出时钟信号，即停止驱动移位寄存器模块3进行移位输出；若判断结果不相等，则判断结果为检测工作还未完成，则继续输出时钟信号，即继续驱动移位寄存器模块3进行移位输出。

如图1所示，在上述实施例的基础上，一种优选的实施例中，主控模块5还可以与每一个发射单元10信号连接，以用于为每一个发射单元10提供驱动电压；具体地，该主控模块5同时与供电模块6连接从而为每一个发射单元10提供驱动电压；并且，该主控模块5还可以与上位机7(如计算机或服务器)之间信号连接，具体用于将从信号处理模块4获得的检测信号传送给上位机7进行检测结果判断和输出；或者，该主控模块5也可以根据信号处理模块4的输出信号判断每一对发射单元10和输出单元20的检测结果，然后将该检测结果上传给上位机7。具体地，上述主控模块5可以通过一个独立的接口模块与上位机7和供电模块6相连，从而可以根据上位机7接口通信协议的不同而选换不同类型的接口模块。优选地，上述主控模块5可以是单片机、ARM、DSP、FPGA等各种可编程控制器。

如图1、图2和图4所示，在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，每一对发射单元10和接收单元20中，接收单元20可以包括第一受光元件21和第二受光元件22两个受光元件，其中，第一受光元件21用于接收从发射单元10发出的、不与物体的容置位置交叉地到达接收单元20的光信号，第二受光元件22用于接收从发射单元10发出的、与物体的容置位置交叉地到达接收单元20的光信号；优选地，上述第一受光元件21和第二受光元件22可以为光电二极管或者光敏电阻。

进一步地，每一个接收单元20还可以包括分别对应于第一受光元件21和第二受光元件22的两个聚光元件23，以及用于将两个聚光元件23和两个受光元件固定组装起来、以使接收单元20形成模块化结构的支架。

由于第二受光元件22接收到的从发射单元10发出的光信号经过物体的容置位置，所以，容置位置设有物体时，从发射单元10至第二受光元件22的光信号将产生较大的衰减；由于上述第一受光元件21接收到的从发射单元10发出的光信号不经过物体的容置位置，所以，该第一受光元件21接收到的光信号的强度不受物体存在与否的影响，因此第一受光元件21可以作为参考光强、以用于排除额外因素对判断结果的影响；具体地，可以根据上述第一受光元件21和第二受光元件22的输出信号的强度差值来判断物体的存在情况，这样，即使检测物体为半透明物体或者外界环境光的影响较大时，也不易出现误判。

另外，在某些情况下，通过比较上述第一受光元件21和第二受光元件22的输出信号的强度，还可以确定物体的位置设置情况；例如，如图4所示，利用上述光电检测装置对基板容器的多层容置通道内基板分布情况进行检测时，每一层容置通道可以通过一对发射单元10和接收单元20进行检测，而若某一容置通道内的基板发生倾斜(如图4中的基板8所示)而导致从发射单元10至接收单元20的第一受光元件21的光信号也产生了较大的衰减，则可以判断基板容器内基板8的位置出现了异常。

如图4所示，在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，当每一对发射单元10和接收单元20中，接收单元20包括两个受光元件(如上述第一受光元件21和第二受光元件22)时，信号处理模块4可以为包括两个独立信号处理单元的电路板，具体地，该信号处理模块4可以为具有两个信号采集单元的A/D转换芯片；即，信号处理模块4需要具备与接收单元20的受光元件数量相应的信号处理单元、以用于实现同时对每一个接收单元20的多个受光元件的输出信号进行处理。

如图2所示，在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，每一对发射单元10和接收单元20中，接收单元20还可以包括分别用于控制第一受光元件21和第二受光元件22的检测信号输出的两个第一信号开关24，其中，每一个第一信号开关24包括：与移位寄存器31的输出端30相连的开关控制端，与相应的受光元件相连的开关输入端，及与信号处理模块4相连的开关输出端，具体地，每一个第一信号开关24的开关控制端与该对发射单元10和接收单元20对应的移位寄存器模块3的输出端30相连，即两个第一信号开关24的开启和闭合根据移位寄存器模块3的输出端30的输出信号同步驱动，进而实现对与其对应的受光元件的信号输出进行控制。

如图3和图4所示，在上述两个实施例的基础上，一种具体的实施例中，每一对发射单元10和接收单元20中，发射单元10包括一个发光元件11，以及一个用于使该发光元件11发出的光束覆盖接收单元20中两个受光元件(第一受光元件21和第二受光元件22)的聚光元件12(如凸透镜)；进一步地，发射单元10还可以包括用以将发光元件11和聚光元件12固定组装起来、以形成模块化结构的支架。

一种优选的实施例中，每一个发射单元10还可以包括用于控制其发光元件11的驱动信号输入的第二信号开关，该第二信号开关包括：与移位寄存器31的输出端30相连的开关控制端，与主控模块5相连的开关输入端，及与发光元件11相连的开关输出端；具体地，该第二信号开关的开关控制端与该对发射单元10和接收单元20对应的移位寄存器模块3的输出端30相连，即每一对发射单元和接收单元中，第二信号开关与第一信号开关24的开启和闭合操作同步。第二信号开关的开启和闭合根据移位寄存器模块3的输出端30的输出信号驱动，进而可以实现对发光元件11的驱动信号输入进行控制；需要说明的是，发光元件11也可以通过除主控模块5外的其它模块进行驱动，此时，第二信号开关的开关输入端则与该用于驱动的模块相连。

另一种优选的实施例中，每一个发射单元10的发光元件11也可以直接通过移位寄存器模块3的输出端30的信号进行驱动控制，如输出端30输出高电平信号时发光元件11被驱动发射光信号、输出端30输出低电平信号时发光元件11停止工作。

优选地，上述第一信号开关24和第二信号开关可以为模拟开关，如可以选用型号为SN74LVC1G66的模拟开关。

如图2～图4所示，在上述各实施例的基础上，一种具体的实施例中，每一个光电检测机构(一对发射单元10和接收单元20)中，发射单元10可以为红外光发射单元10，即发射单元10中的发光元件11可以选用发射红外波段光的二极管，如SFH4650型号的发光二极管；相应地，接收单元20为红外光接收单元20，即接收单元20中的受光元件可以选用接收红外波段光的二极管，如SFH2400FA型号的光敏二极管；通过红外光信号检测物体的分布情况，可以避免受环境中可见光的影响，进而可以提高检测结果的准确性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。