光学式测距传感器以及电子仪器制造技术

本发明专利技术提供了一种光学式测距传感器，其包括：发光部，对被测定物体照射光束；光接收部，形成上述被测定物体对上述光束的反射光的光斑；以及处理电路部，对来自上述光接收部的输出信号进行处理，从而检测到上述被测定物体的距离。上述光接收部包括在第一方向和正交于该第一方向的第二方向上以矩阵状配置多个光接收单元的有效光接收部，该第一方向是当上述被测定物体在上述发光部的光轴方向上移动时上述光斑的位置所移动的方向。上述有效光接收部在上述第二方向上的尺寸为，上述光斑的半径以上并且直径以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对至物体的距离进行检测的光学式测距传感器以及搭载了该光学式测距传感器的电子仪器。
技术介绍
以往，作为对至物体的距离进行检测的光学式测距传感器，存在如下的光学式位移测定装置(特开2002-195807号公报专利文献1)以及光学式位移计(特开2006-38571 号公报专利文献2)由投光镜头(light projecting lens)聚集从激光二极管等发光元件放射的光，并将所得到的光束照射到被测定物体，由光接收镜头聚集由上述被测定物体的表面反射的漫反射光的一部分，从而在MOS (金属氧化物半导体)图像传感器的光接收面上形成光接收斑点，并根据上述光接收面上的光接收斑点的位置检测至被测定物体的距罔。图11表示公开在上述专利文献1的光学式位移测定装置以及公开在上述专利文献2的光学式位移计的概略结构。如图11所示，作为光接收元件的CMOS(互补型金属氧化物半导体)图像传感器1与作为发光元件的激光二极管2没有处于同一平面状，CMOS图像传感器1和激光二极管2各自的封装(package)也分别形成。此外，对从CMOS图像传感器 1输出的信号进行处理的信号处理部3、激光二极管2的驱动电路部(未图示)形成在CMOS 图像传感器1的芯片的外部，CMOS图像传感器1、信号处理部3以及上述驱动电路部没有全部设置在一个芯片内。图12表示上述CMOS图像传感器1的平面图。需要考虑形成在有效光接收部Ia上的光斑4的尺寸和位置等各种偏差，而设定CMOS图像传感器1的有效光接收部Ia的尺寸， 使得光斑4的位置即使散乱也收敛到有效光接收部Ia内。但是关于这一点，在专利文献1 和专利文献2的任何一个都没有记载，根据伴随着被测定物体的移动而移动的光斑4的移动范围以及光斑4的尺寸，可以推测到有效光接收部Ia的尺寸变得相当大。公开在上述专利文献1的以往的光学式位移测定装置以及公开在上述专利文献2 的以往的光学式位移计，存在如下的问题。即，在如上所述的以往的光学式测距传感器中，作为光接收元件使用CMOS图像传感器1，但是CMOS图像传感器1的有效光接收部Ia没有与作为发光元件的激光二极管2形成同一平面，CMOS图像传感器1和激光二极管2各自的封装也分别形成，并且CMOS图像传感器1、信号处理部3以及上述驱动电路部的全部没有形成在一个芯片。从而光学式测距传感器整体的尺寸变大，因此存在生产工序多、由于各工序的作业也要求精度而变得复杂、制造成本变高等问题。此外，对上述CMOS图像传感器1的有效光接收部Ia的尺寸没有规定，并且根据伴随着被测定物体的移动而移动的光斑4的移动范围以及光斑4的尺寸，可以推测到有效光接收部Ia的尺寸变得相当大，从而存在CMOS图像传感器1的芯片尺寸变大、成本提高的问题。而且，在特征方面，由于上述有效光接收部Ia的尺寸变大，因此在求有效光接收部Ia上的光斑4的重心时，也取入不需要的部分的光接收部的数据而进行计算。从而，存在计算所需的时间增大而光学式测距传感器的响应时间变长、耗电也增大的问题。而且，不需要的部分的光接收部的数据成为在求光斑4的重心时的噪声，因此S/N变小，所求的重心值的误差变大。因此，存在作为光学式测距传感器的性能下降的问题。专利文献专利文献1 特开2002-195807号公报专利文献2 特开2006-38571号公报
技术实现思路
因此，本专利技术的课题在于，提供即使是因处于测距范围内的远距离侧而反射光量少的被测定物体也能够准确地进行测距的小型、高性能、低耗电、高速响应以及廉价的光学式测距传感器、以及搭载了该光学式测距传感器的电子仪器。为了解决上述课题，本专利技术的光学式测距传感器包括发光部，对被测定物体照射光束；光接收部，上述被测定物体对上述光束的反射光入射到该光接收部，并且形成上述反射光的光斑；以及处理电路部，对来自上述光接收部的输出信号进行处理，从而检测到上述被测定物体的距离，其特征在于，上述光接收部包括在第一方向和正交于该第一方向的第二方向上以矩阵状配置多个光接收单元(cell)的有效光接收部，该第一方向是当上述被测定物体在上述发光部的光轴方向上移动时上述光斑的位置所移动的方向，上述有效光接收部在上述第二方向上的尺寸为，上述光斑的半径以上并且直径以下。根据上述结构，在从发光部照射的光束在被测定物反射的反射光进行入射的光接收部上，形成当上述被测定物体在上述发光部的光轴方向上移动时在第一方向上移动的光斑。而且，上述光接收部的有效光接收部在正交于上述第一方向的第二方向上的尺寸，被设定成上述光斑的半径以上且直径以下。因此，为求出上述光斑的重心而确保充分的尺寸，并且缩小搭载上述光接收部的芯片，从而能够缩小本光学式测距传感器整体的尺寸，并且降低制造成本。此外，在一个实施方式的光学式测距传感器中，上述有效光接收部在上述第二方向上的尺寸为上述光斑的半径。根据该实施方式，将上述有效光接收部的上述第二方向上的尺寸设定为上述光斑的半径。因此，可以将上述光接收部的大小设定为能够求所形成的光斑的重心所必要的最小限度的大小。此外，在一个实施方式的光学式测距传感器中，上述有效光接收部由上述光接收部的整体构成。根据该实施方式，上述光接收部的整体成为上述有效光接收部，因此能够消除上述光接收部的不需要的部分即无效光接收部。因此消除来自上述无效光接收部的不需要的信号，从而能够缩短上述处理电路部的处理时间、以及本光学式测距传感器的响应时间，并且减少耗电。而且，通过消除上述不需要的信号，从而能够增大信号处理时的S/N，能够提升性能。此外，在一个实施方式的光学式测距传感器中，上述有效光接收部由上述光接收部的一部分区域构成，上述光接收部中上述有效光接收部以外的区域不作为用于测距的光接收部而起作用。根据该实施方式，上述光接收部的上述有效光接收部以外的区域不作为用于测距的光接收部而起作用，因此能够消除来自上述有效光接收部以外的区域的不需要的信号。 因此能够缩短上述处理电路部的处理时间、以及本光学式测距传感器的响应时间，并且减少耗电。而且，通过消除上述不需要的信号，从而能够增大信号处理时的S/N，能够提升性能。此外，在一个实施方式的光学式测距传感器中，上述有效光接收部为，将形成在上述光接收部上的上述光斑的重心的位置或者光强度峰值的位置设为上述第二方向的中心，将从上述光斑的设计的半径以上且直径以下的范围中选择的一个值设为上述第二方向上的宽度的区域。根据该实施方式，能够基于实际形成在上述光接收部上的上述光斑的重心的位置或者光强度峰值的位置设定上述有效光接收部，因此能够在本光学式测距传感器的制造工序中设定上述有效光接收部。因此，即使在制造工序中在上述光斑的设计的位置上产生偏差的情况下，也能够对各个产品的每一个根据实际的光斑位置以及尺寸最适当地设定上述有效光接收部。此外，在一个实施方式的光学式测距传感器中，上述有效光接收部是在设定了上述第二方向上的宽度的有效光接收部中如下的区域由设定在与远距离侧的光斑的重心的位置或者光强度峰值的位置相比、在上述第一方向上向外侧偏离上述光斑的设计的半径程度的位置上的设定位置，和设定在与近距离侧的光斑的重心的位置或者光强度峰值的位置相比、在上述第一方向上向外侧偏离上述光斑的设计的半径程度的位置上的设定位置所夹的区域，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光学式测距传感器，其特征在于，包括：发光部，对被测定物体照射光束；光接收部，上述被测定物体对上述光束的反射光入射到该光接收部，并且形成上述反射光的光斑；以及处理电路部，对来自上述光接收部的输出信号进行处理，从而检测到上述被测定物体的距离，上述光接收部包括在第一方向和正交于该第一方向的第二方向上以矩阵状配置多个光接收单元的有效光接收部，该第一方向是当上述被测定物体在上述发光部的光轴方向上移动时上述光斑的位置所移动的方向，上述有效光接收部在上述第二方向上的尺寸为上述光斑的半径以上并且直径以下。

【技术特征摘要】
2010.02.09 JP 026599/101.一种光学式测距传感器，其特征在于，包括 发光部，对被测定物体照射光束；光接收部，上述被测定物体对上述光束的反射光入射到该光接收部，并且形成上述反射光的光斑；以及处理电路部，对来自上述光接收部的输出信号进行处理，从而检测到上述被测定物体的距离，上述光接收部包括在第一方向和正交于该第一方向的第二方向上以矩阵状配置多个光接收单元的有效光接收部，该第一方向是当上述被测定物体在上述发光部的光轴方向上移动时上述光斑的位置所移动的方向，上述有效光接收部在上述第二方向上的尺寸为上述光斑的半径以上并且直径以下。2.如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，上述有效光接收部在上述第二方向上的尺寸为上述光斑的半径。3.如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于， 上述有效光接收部由上述光接收部的整体构成。4.如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于， 上述有效光接收部由上述光接收部的一部分区域构成，上述光接收部中上述有效光接收部以外的区域不作为用于测距的光接收部起作用。5.如权利要求4所述的光学式测距传感器，其特征在于， 上述有效光接收部为，将形成在上述光接收部上的上述光斑的重心的位置或者光强度峰值的位置设为上述第二方向的中心，将从上述光斑的设计的半径以上且直径以下的范围中选择的一个值设为上述第二方向上的宽度的区域。6.如权利要求5所述的光学式测距传感器，其特征在于，上述有效光接收部是在设定了上述第二方向上的宽度的有效光接收部中如下的区域由设定在与远距离侧的光斑的重心的位置或者光强度峰值的位置相比、在上述第一方向上向外侧偏离上述光斑的设计的半径程度的位置上的设定位置，和设定在与近距离侧的光斑的重心的位置或者光强度峰值的位置相比、在上述第一方向上向外侧偏离上述光斑的设计的半径程度的位置上的设定位置所夹的区域，其中，所述远距离侧的光斑是在上述被测定物体位于可测定范围的最远距离时形成在上述光接收部上的，所述近距离侧的光斑是在上述被...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口阳史，和田秀夫，久保胜，吕志宏，
申请(专利权)人：夏普株式会社，原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP