光学式测距传感器、物体检测装置、具清洗功能的坐便器制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光学式测距传感器。该光学式测距传感器具备：发出照射光的发光元件、把照射光会聚并向测距对象物照射的发光侧透镜、把照射光被测距对象物反射的反射光进行会聚的受光侧透镜、接受被会聚的反射光来检测测距对象物位置的位置检测受光元件、控制发光元件的发光并处理位置检测受光元件的检测电流的控制处理用集成电路。发光元件由面发光激光器构成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及检测到达测距对象物的距离的光学式测距传感器、应用该 光学式测距传感器的物体检测装置、具清洗功能的坐便器以及该光学式测 距传感器的制造方法。
技术介绍
已知有如下光学式测距传感器从发光元件向测距对象物照射照射光， 由位置检测受光元件检测来自测距对象物的反射光的位置，利用三角测量 方式来测定到测距对象物的距离。图7A和图7B是示意地表示现有光学式测距传感器的概略结构和作用 的说明图，图7A是俯视图，图7B是透视表示的透视侧视图。图8是说明现有光学式测距传感器的三角测量方式的情况的示意图。现有的光学式测距传感器101包括发出照射光Ls的发光元件102、 才巴照射光Ls会聚并向测距对象物MO照射的发光侧透镜103、 4巴照射光Ls 被测距对象物MO反射的反射光Lr进行聚光的受光侧透镜105、接受被会 聚的反射光Lr并检测测距对象物MO位置的位置检测受光元件104 ( PSD: Position Sensitive Detector )、控制发光元件102的发光并处理来自位置检 测受光元件104的检测电流11 、 12的控制处理用集成电路107 。照射光Ls被测距对象物MO反射而成为反射光Lr，反射光Lr在位置 4企测受光元件104的受光面形成光点，并从位置检测受光元件104的输出 端子作为检测电流II 、检测电流12被检测。现有的发光元件102由半导体发光二极管(LED: Light Emitting Diode)构成。由于半导体发光二极管向元件的整个方向发出照射光Ls，所 以为了向测距对象物MO照射所需要的照射光Ls,需要增大发光元件102 的发光量(照射光Ls的光量)、增大发光侧透镜103的作用。即为了对从半导体发光二极管发出的照射光Ls进行会聚，发光侧透镜 103的焦距和直径就需要相当大，为了得到利用受光侧的位置检测受光元件104进行测距所需要的光量，需要增大发光侧透镜103的直径，而且需要增 大脉冲驱动半导体发光二极管时正向电流与发光时间的乘积。如上所述，由于半导体发光二极管向元件的整个方向发出照射光Ls, 所以不能够将其与位置检测受光元件104、控制处理用集成电路107密封在 同 一个透光性树脂密封封装中。即树脂密封发光元件102的透光性树脂密封封装109e与树脂密封位置 检测受光元件104和控制处理用集成电路107的透光性树脂密封封装109r 被分别单独形成，把透光性树脂密封封装109e和透光性树脂密封封装109r 利用由遮光性密封树脂形成的遮光性树脂密封封装109s连结/ 一体化后， 与传感器壳体101c嵌合。图9是示意地表示现有光学式测距传感器的位置检测受光元件对到测 距对象物的距离进行检测输出的状态的特性曲线。反射光Lr因测距对象物MO的位置不同而使位置检测受光元件104的 光点的位置变动，/人而佳j企测电流11、检测电流I2变动。因此，构成为通 过检测由检测输出Ps—企测电流I1 / (检测电流I1+检测电流I2)所定义的 检测输出Ps (参照图9)，从而检测从光学式测距传感器101到测距对象物 MO的距离Dis。现有的位置检测受光元件4的受光面(受光区域)是一个，由于受光 区域的电阻值均匀，所以检测输出Ps与距离Dis成反比，图中表示出作为 反比例曲线的相关特性Cre。即难于高精度地测定测距对象物MO的距离。图IO是说明由来自现有光学式测距传感器的发光元件的照射光的扩散 而产生测距误差的说明图。虽然想利用发光侧透镜103将来自发光元件102 (半导体发光二极管) 的照射光Ls会聚而成为平行光，但由于半导体发光二极管不是点光源，所 以照射光Ls成为具有一定程度扩散的形态。相对于由发光元件102和发光侧透镜103所划定的传感器光轴Lax，测 距对象物MO例如位于离开位置4企测受光元件104的相反侧的情况下，来 自测距对象物MO的反射光Lr向位置检测受光元件104入射而形成的光点 的位置，作为与位于比本来的距离Dis更近的距离Disi的测距对象物MOi 对应的位置而被测距，从而存在产生测距误差的问题。如上所述，现有的光学式测距传感器101中，作为发光元件102而适用半导体发光二极管。因此，测距所需要的、朝向测距对象物MO方向的 照射光Ls的光量少，所以为了实现测距所需要的光量，需要采取如下对策 增大发光侧透镜103的焦距和发光侧透镜103的直径，而且增大脉冲驱动 半导体发光二极管时正向电流与发光时间的乘积等。另外，由于在密封发光元件102的透光性树脂密封封装109e与密封位 置检测受光元件104的透光性树脂密封封装109r之间，需要配置将它们遮 光的遮光性树脂密封封装109s(遮光部)，因此难于把光学式测距传感器101 (传感器壳体101c)小型化。而且在对位于远位置的黑的测距对象物MO进行测距时，随着照射光 Ls的光量不足而存在测距精度降低的问题。作为适用位置检测受光元件的光学式测距传感器，例如在特开平 9-318315号公报、特开昭63-198817号公报中公开过。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述状况而作出的，目的在于提供一种光学式测距传感 器，其具备发出照射光的发光元件、发光侧透镜、受光侧透镜、接受反 射光并检测测距对象物位置的位置检测受光元件、控制发光元件的发光并 处理位置检测受光元件的检测电流的控制处理用集成电路，通过将发光元 件设定为面发光激光器，由此能够实现小型化、高精度化、低耗电量、低成本。本专利技术的其他目的在于提供一种物体检测装置，其适用光学式测距传 感器来检测被检测物体的存在，通过利用本专利技术的光学式测距传感器构成 光学式测距传感器，从而能够高精度地检测测距对象物的存在，且可实现 小型化。本专利技术的另一目的在于提供一种具清洗功能的坐便器，其使用物体检 测装置来检测坐便器的利用状态并进行清洗准备，通过利用本专利技术的物体 检测装置来构成物体检测装置，从而能够高精度地发挥作用且具有良好的 便利性和设计性。本专利技术的其他目的在于提供一种光学式测距传感器的制造方法，将发 光元件、位置检测受光元件和控制处理用集成电路由透光性密封树脂一并 密封而形成透光性树脂密封封装，并将透光性树脂密封封装与具有发光侧透镜和受光侧透镜的传感器壳体嵌合，由此将发光侧透镜、受光側透镜和 透光性树脂密封封装高精度地对位并结合，从而容易地形成能够实现小型 化、高精度化的光学式测距传感器。本专利技术的光学式测距传感器具备发出照射光的发光元件、把照射光 会聚并向测距对象物照射的发光侧透镜、把照射光被测距对象物反射的反 射光进行会聚的受光侧透镜、接受被会聚的反射光来检测测距对象物位置 的位置检测受光元件、控制所述发光元件的发光并处理所述位置检测受光 元件的检测电流的控制处理用集成电路，其中，所述发光元件是面发光激 光器。根据该结构，由于能够将方向性强的照射光向测距对象物照射并从测 距对象物接受方向性强的反射光，所以在以小驱动电流测距时能够确保足 够的发光量，提高位置检测受光元件的位置检测精度，能够使光学系统小 型化，因此能够形成小型且具有优良测距特性的光学式测距传感器。即能 够形成小型化、高精度化、低耗电量、低成本的光学式测距传感器。另外，本专利技术的光学式测距传感器中，所述发光元件、所述位置^r测 受光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学式测距传感器，其特征在于，具备：发出照射光的发光元件、把照射光会聚并向测距对象物照射的发光侧透镜、把照射光被测距对象物反射的反射光进行会聚的受光侧透镜、接受被会聚的反射光来检测测距对象物位置的位置检测受光元件、控制所述发光元件的发光并处理所述位置检测受光元件的检测电流的控制处理用集成电路，其中，所述发光元件是面发光激光器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山口阳史，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]