光传感器和电子设备的制造方法_3

文档序号:9221511阅读:来源:国知局
换为数字积分值。然后,由运算电路3基于来自AD转换器2a?2d的数字积分值,输出对检测对象物100的接近进行检测的检测信号。进一步,检测信号被从接口 6向控制部7输出。
[0085]光传感器101在用作接近传感器的情况下,当检测对象物100靠近时,输出检测信号。另一方面,光传感器101在用作手势传感器的情况下,对检测对象物100的移动进行检测。
[0086]<受光元件的光检测>
[0087]接着,图4(a)和图4(c)是表示来自发光元件LED的出射光(照射光)所形成的光点S与检测对象物100的位置关系的变化的俯视图。图4(b)和图4(d)是表示上述光点S的来自检测对象物100的反射光入射到受发光单元的受光元件DPD的状态的俯视图。
[0088]如上所述,受光元件DF1D是4分割型的受光元件,由受光元件PDl?PD4这4个受光元件构成〔参照图4(b)和图4(d)〕。像这样,通过使用4分割型的受光元件DPD,如图4(a)?图4(d)所示,根据检测对象物100的位置不同,来自检测对象物100的反射光(光点S)投影到受光元件DH)的像的形状发生变化。因此,通过测定向构成受光元件DH)的各受光元件PDl?PD4入射的入射光的光量,能够检测检测对象物100相对于受发光单元90存在于哪个位置。其中,本实施方式中,作为受光元件Dro采用了具有受光元件PDI?TO4合计4个ro的分割型的DPD,但是构成受光元件DPD的ro的个数并不限定于4个。例如,本发明的原理上,受光元件DPD只要含有至少2个以上的ro即可。
[0089]在此,如图4(a)所示,对检测对象物100相对于发光元件LED的出射光所形成的光点S从右方向向左方向移动的情况进行说明。首先,来自检测对象物100的光点S的反射光,因受发光单元90的受光透镜部92b (凸透镜)而作为倒影投影到受光元件Dro上。
[0090]如图4(a)的左端和其右侧所示,在检测对象物100从右方向靠近的状态下,反射光投影到受光元件ro2、PD3o此时,受光元件H)2、PD3产生与入射光的强度成比例的光电流。另外,如图4(a)的正中所示,在检测对象物100到达完全反射光点S的位置的状态下,反射光投影于所有受光元件PDl?TO4。此时,受光元件PDl?PD4产生与入射光的强度成比例的光电流。如图4(a)的右端和其左侧所示,在检测对象物100向左方向远离的状态下,反射光投影到受光元件ro1、H)4。此时,受光元件ro1、PD4产生与入射光的强度成比例的光电流。
[0091]在此,对如图4(c)所示,检测对象物100相对于发光元件LED的出射光所形成的光点S从右斜上向左斜下移动的情况进行说明。首先,来自检测对象物100的光点S的反射光,因受发光单元90的受光透镜部92b而作为倒影投影到受光元件Dro上。
[0092]如图4(c)的左端和其右侧所示,在检测对象物100从右斜上靠近的状态下,反射光主要投影到受光元件TO3。此时,受光元件PD3产生与入射光的强度成比例的光电流。另夕卜,如图4(c)的正中所示,在检测对象物100到达完全反射光点S的位置的状态下,反射光投影于所有受光元件PDl?ro4。此时,受光元件PDl?PD4产生与入射光的强度成比例的光电流。如图4(c)的右端和其左侧所示,在检测对象物100向左斜下远离的状态下,反射光投影到受光元件roi。此时,受光元件PDI产生与入射光的强度成比例的光电流。
[0093]如上所述,当根据检测对象物100相对于光点S的位置,投影于受光元件DPD的反射光的像的形状变化时,与此相应地,受光元件Dro的各受光元件PDl?PD4各自的光电流也变化。因此,基于各受光元件PDl?PD4的光电流,可知受发光单元90与检测对象物100的相对位置关系。另外,通过计算检测对象物100的位置的时间变化,也能够检测检测对象物100的移动速度和移动方向。但是,为了正确地检测检测对象物100的位置,需要使其不受照明光或太阳光等的外部干扰光的影响地动作。其中,图4(b)中,投影于受光元件DPD的像的黑色的部分和斜线所示的部分分别表示光强度高的部分和光强度低的部分。
[0094]<光传感器要检测的检测对象物的移动方向>
[0095]接着,光传感器101要检测的检测对象物的移动方向,可以如图4(e)所示的方向X、Y所示,为2方向〔与图4(a)和图4(b)的检测模式对应〕,可以如图4(f)所示,为方向Dl?D8的8方向〔与图4(a)?图4(d)的检测模式对应〕。
[0096]其中,如图4 (C)和图4 (d)所示,在检测从方向d2向d6的移动的情况下,可以计算比=(光电流之差)/(光电流之和)=(11-13)/(11+12+13+14),也可以计算比=(11-13)/(11+13) ο在后者的情况下,最大值为1,最小值为-1,用于移动方向判定的阈值能够与X方向、Y方向共用。由此,不需要将阈值设定为各自不同的值,所以能够减少处理所需的参数的值。另外,在由光传感器101判定的情况下,能够缩小设定阈值的硬件的规模。
[0097]<检测对象物的近距离、远距离的受光信号>
[0098]在反射型的光传感器的情况下,检测对象物100或近或远,受光信号量(受光量)变化。图5(a)?图5(c)表示检测对象物100以一定速度横穿受发光单元90时受光信号量的变化。
[0099]图5(a)是对于与受光兀件PDl?4的输出光电流相应的光电流量Il?14的合计Z = 11+12+13+14,使用受发光单元90以充分的速度测定光电流量的情况的曲线图。图5(a)的横轴是检测对象物100移动的情况下的时间轴。即,表示受发光单元90与检测对象物100的相对位置关系的变化所致的受光信号量的变化。另外,图5(a)的实线表示检测对象物100横穿受发光单元90的近处的状态。另一方面,虚线表示检测对象物100横穿受发光单元90的远处的状态。在反射型传感器的情况下,当检测对象物100位于近距离时受光信号量变大,当检测对象物100远离时受光信号量变小。
[0100]接着,图5(b)是以如图4(a)所示检测对象物100横穿时受光元件PDl?4的变化量根据检测对象物100的位置而变化的方式进行运算而得的结果。例如,如图4(a)和图4(b)所示,当检测对象物从PDl和PD4侧靠近,向PD2和PD3方向穿过的情况下,为了判定检测对象物100的移动方向,执行差X = (12+13)-(11+14)的运算即可。
[0101]根据图5(b)可知,差X的振幅根据检测对象物100是横穿近距离还是横穿远距离而发生变化。这导致在远距离和近距离进行的移动方向的判定出现差异。例如,在对差X设定某个阈值,当超过该阈值时判定检测对象物100的移动方向的情况下,需要降低阈值以使得远距离的小振幅也能够判定。一般的光传感器受到外部干扰光的影响会反应。另外,有时因受光元件或传感器电路的噪声而导致S/N比变差。如果降低阈值则会发生因这种外部干扰光或噪声的影响导致误判定或无法判定检测对象物100的移动方向的情况。
[0102]为了解决这种问题,在光传感器101中,例如计算Rat1_X =〔 (12+13)-(11+14)〕/(I1+I2+I3+I4),图5(c)是以Rat1_X值为纵轴,时间轴为横轴,将Rat1_X的变化制成曲线的图。该图所示的曲线的波形,不依赖于检测对象物100的距离,几乎不发生变化。振幅的最大值为I,最小值为-1。由此,在对Rat1_X设定规定的阈值Rat1_th时,能够不依赖于检测距离地正确判定检测对象物100的移动方向。例如,光传感器由IC芯片制作,存在制造偏差。即使因制造偏差而导致受光灵敏度增减,由于用于判定移动方向的值由比进行判定,所以偏差成分被压缩。Rat1_X与上述的运算电路3的输出0UT2对应,Rat1_Y与OUTl对应。另外,Z与运算电路3的输出0UT3对应。
[0103]另外,当用手横穿光传感器之上时,人的手在光传感器之上未必水平移动。例如在光传感器与手的距离未保持固定的状态,即手相对于与光传感器垂直的方向倾斜地横穿的情况下,Rat1_X或Rat1_Y的值也不依赖于检测对象物的距离地输出,所以能够正确地判定手的移动方向。
[0104]接着,图5(d)表示检测对象物100的移动速度比图5(c)快的情况。如这些图所示,时间间隔tl’ -t2’比时间间隔tl-t2短。时间间隔tl-t2和时间间隔tl’ -t2’分别表示阈值Rat1_X的符号反转的时间间隔。像这样通过测定阈值Rat1_X的符号反转的时间间隔,也能够确定其速度(即,检测对象物100的移动速度)。更具体而言,只要将并列的2个H)间的距离除以上述时间间隔,就能够确定检测对象物100的移动速度。
[0105]<检测对象物的移动方向的判定方法>
[0106]接着,说明检测对象物100的移动方向的判定方法的概念。其中,以下说明中,令实施检测对象物100的移动方向的判定由经接口 6连接的控制部7来执行地进行说明。
[0107]首先,启动光传感器101。光传感器101内置有数字电路时,来自控制部7的初始设定也在此时执行。
[0108]接着,在实际的受光信号的测定被充分实施的期间待机。该测定期间越短,越能够进行充分的数据采样,即使检测对象物100的移动速度快。但是,测定期间变长时,无法应对检测对象物100的移动。例如存在无法检测出如图5(c)的曲线所示的与检测对象物100的位置相应的峰值的可能性。其中,实际设想的人的手的移动速度为lm/s左右,所以期望最低在1msec以内完成测定,尽管也依赖于受光元件的检测角度、发光元件的发光角度。该测定期间在从判定检测对象物100的移动方向的控制部7看来,为采样率,可以说是光传感器101在更新数据前的待机的期间。
[0109]之后,控制部7取得与受光信号相应的数据,执行运算处理。如上所述光传感器101执行运算处理,其结果被控制部7从接口读出。控制部7使用上述的运算处理的结果和各个受光信号的原始数据,判定检测对象物100的移动方向。基本上不论是否进行了判定,反复执行测定、数据取得和运算处理。
[0110]接着,基于图1和图6,对利用光传感器101进行的检测对象物
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