发射，并因此光发射器20和光接收器22在一 定程度上看是在"同一方向"上的。布置在光接收器22的、远离光接收面38 -侧上的发射 器20的发射光32在中心处通过光接收器22,从而使得通过在测量装置34处反射产生的接 收光36可环绕孔30落在光接收面38上并因此被光接收器22检测。
[0032] 电子卡24可具有其它未被示出的电子元件，例如用于操纵光发射器20的和/或 用于分析光接收器22的信号的和/或用于处理信号并输出输出信号（例如以角度值形式 输出）的电子兀件。
[0033] 光发射器20可以是LED、LED芯片、激光二极管或激光芯片。
[0034] 图2示出了根据本实用新型的传感器10的示意性结构，其中布置了发射光导向单 元，特别是以圆柱形的孔30形式的发射光导向单元，在其中布置了光接收器22。发射光导 向单元通过机械钻孔、激光钻孔、喷砂或化学蚀刻的方式嵌入，致使其同轴地布置在光发射 器20和测量装置34之间。
[0035] 光发射器20将发射光32在发射光导向单元的方向上发出，从而使得发射光导向 单元中的发射光32在其侧壁以预定角度反射，所述侧壁被加工特别是以金属材料40,特别 是铝、钛、铜、银或金光反射地涂覆，而且所述发射光以由此所得的想要的出射角度重新从 发射光导向单元中出射或以由此所得的想要的入射角度进入测量装置34。
[0036] 相应地，发射光32作为接收光36以预定角度从测量装置34反射回光接收面38， 在这里对接收光36的所有量，例如光强度和偏振角度进行分析。
[0037] 由此可实现预先定义的光路，所述光路使得被改进的分析成为可能。
[0038] 有利地将光接收器22和电子卡24构造成整体式元件，从而能另外产生非常紧凑 的结构。
[0039] 图2A示出了根据本实用新型的实施例，其中光发射器20集成布置在光发射导向 元件中，其中侧壁光反射地以金属材料48涂覆。
[0040] 在这种情况下，将光发射器20布置在光接收器22的孔30内，从而使得可进一步 减小传感器10的轴向尺寸。通过接合线32来实现电接触，所述接合线在示出的实施形式 中与光接收器22直接接合或电连接。
[0041] 在此布置中，光发射器20不是通过光接收器22来部分遮盖的，从而使光发射器20 的全部光强度可用于测量。
[0042] 根据图3,将发射光导向单元构造成圆锥状发散形的孔30,从而使得发射光导向 单元类似于凸透镜作用。这时发射光导向单元，特别是孔30的内直径Φ从光发射器20往 测量装置34的方向上递增。这样一来发射光32的发光角度之和在从发射光导向单元中出 射时比进入发射光导向单元中时要小。因此发射光32趋于集中在光轴方向上，从而可获得 更大的光强度。减小的发光角度相应地从测量装置34反射到光接收面38上，从而使得接 收光36集中在具有更高信号强度的光接收面38上从而导致分析得到改进。
[0043] 与前面描述的实施例不同，也可便利地分散发光角度而不是集中发光角度，从而 使得按图4在光接收器22中设置圆锥状收敛形的发射光导向单元。这时发射光导向单元 的内直径从光发射器20在朝着测量装置34的方向上减小，从而使得发射光32的光束被反 射远离光轴。虽然在本实施例中光接收器的照明强度减小了，但是光接收器的照明范围更 大了，这在某些应用中是有利的。
[0044] 在图5和图6中，将发射光导向单元分别构造成双圆锥形的或椭圆形的孔30。由 此得到预先定义的适当的偏转角度或发光角度，其适用于传感器10的指定用途。
[0045] 有利地将发射光导向单元，特别是孔30的侧壁用光反射材料，特别是用金属材 料，如铝、钛、铜、银、金等涂覆，从而使得侧壁从光学角度看为光导体，因为从侧面射到孔30 中的发射光32 -直以预先定义的偏转角度反射，直到其从孔30的另一端出射。在这种情 况下，可根据发射光导向单元的几何形状来改变整个照明的特点。这时发射光导向单元或 孔30自身为光束整形光学元件。因此在特别的情况下可实现，部分发射光32不在发射光 导向单元的另一侧出射。
[0046] 将定义的孔30制造成在电子卡24中或光接收器22中的发射光导向单元花费太 高，在这种情况下便利的是，使用套筒42作为发射光导向单元，如图7所示。这时，套筒42 具有定义好的适合某一用途的形状，其特别具有圆柱形的、圆锥状发散形的、圆锥状收敛形 的、双圆锥形的或椭圆形的侧壁。所述侧壁优选用光反射材料，特别是用铝、钛、铜、银、金等 涂覆。套筒42自身可全部由上述材料构成，使得通过将套筒42置入电子卡24或光接收器 22中来简化根据本实用新型的传感器10的制造。
[0047] 可将发射光导向单元的侧壁加工成光散射或光部分散射的，从而使得不能获得纯 反射的特征，例如以使得发射光32,特别是传感器10的照明能够均匀化。
[0048] 图8示出了传感器10的另一种实施形式，其中在光发射器20与发射光导向单元 之间布置了光束整形元件44,特别是透镜或衍射元件形式的光束整形元件。以如下方式布 置光束整形元件44,即使得直接在发射光导向单元的入口前面，理想状况是在发射光导向 单元的入口中形成发射光32的聚焦点FP，从而使得借助已知的光学参数，例如各元件间的 间距、光束整形元件的焦距等等来便于精确分析或使精确分析成为可能。
[0049] 有利地在具有集成的光接收器22的电子卡24上布置多个发射光导向单元和所属 的光发射器20。所述单元和光发射器20在预定模式或网格中布置在具有集成式光接收器 22的电子卡24上。
[0050] 因此在生产光电传感器时可布置测量装置34、在发射光方向上发射发射光的光发 射器20、以及具有光接收面38的光接收器22,从而使得光接收面38基本上位于测量装置 34和光发射器20之间且光接收器22接收反射回的发射光32作为接收光36,并且将发射 光导向单元设置在光接收器22中，从而使得发射光32从发射光导向单元中出射时获得到 发射光方向的预定偏转角度。
[0051] 在这种情况下通过机械钻孔、激光钻孔、喷砂或化学蚀刻的方式将孔30作为发射 光导向单元嵌入光接收器22中。如果在出射时偏转的发射光32的预期特征通过在光接收 器22中或具有集成式光接收器22的电子卡24中的孔30无法实现的话，则可将套筒42作 为发射光导向单元置入光接收器22中，其经过相应的整形，以达到发射光32的预期偏转。 套筒42在这里可特别由光反射材料，例如铝、钛、铜、银、金等等制成，或者由光散射的材料 制成。
[0052] 参考标记列表
[0053]
【主权项】
1. 一种用于检测旋转角度的光电传感器，配有测量装置，在发射光方向上发射发射光 的光发射器，以及具有光接收面的光接收器，其中所述光接收面被布置成使得所述光接收 面位于所述测量装置和所述光发射器之间，并且所述光接收器接收被反射回的发射光作为 接收光，其特征在于，布置发射光导向单元，将所述发射光导向单元设计成使得当发射光再 次从发射光导向单元出射时，发射光在发射光方向上产生预先定义好的偏转角度，其中所 述发射光导向单元布置在所述光接收器中，而且其中所述发射光导向单元由至少一个孔构 成，所述至少一个孔嵌入在所述光接收器中，从而使得所述发射光导向单元具有的形状为 圆柱形、圆锥状发散形、圆锥状收敛形、双圆锥形或椭圆形，而且所述发射光导向单元的侧 壁被加工成是以金属材料光反射地涂覆而且还被构造成光散射的或光部分散射的。
2. 如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述至少一个孔通过机械钻孔、激光 钻孔、喷砂或化学蚀刻的方式嵌入在所述光接收器中。
3. 如权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述金属材料是铝、钛、铜、银或金。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的光电传感器，其特征在于，所述孔被构造成具有矩 形底面的金字塔形状。
5. 如权利要求1至3中任一项所述的光电传感器，其特征在于，所述发射光导向单元由 至少一个嵌入在所述光接收器中的套筒组成。
【专利摘要】本实用新型涉及一种光电传感器，特别是用于检测旋转角度的光电传感器，配有测量装置，在发射光方向上发射发射光的光发射器，以及具有光接收面的光接收器，其中光接收面被布置成使得其基本上位于测量装置和光发射器之间，并且光接收器接收被反射回的发射光作为接收光，并且还布置了发射光导向单元，将该单元设计成使得当发射光再次从发射光导向单元出射时，发射光在发射光方向上产生预先定义好的偏转角度，其中发射光导向单元布置在光接收器中，而且其中发射光导向单元由至少一个孔构成，该孔嵌入在光接收器中。该结构的传感器具有更好的照度。
【IPC分类】G01B11-26
【公开号】CN204313806
【申请号】CN201420531739
【发明人】大卫·霍普, 斯特凡·巴斯勒, 雷霍德·穆奇勒
【申请人】西克斯特格曼有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年9月16日
【公告号】EP2860497A1, US20150097111