专利名称：光学式测距传感器以及电子仪器的制作方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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
发明内容
因此，本发明的课题在于，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，本发明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，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测定物体位于可测定范围的最近的距离时形成在上述光接收部上的。根据该实施方式，能够规定设定了上述第二方向上的宽度的有效光接收部的上述第一方向上的长度。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最适当地、且必要的最小限度的大小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，上述有效光接收部为，将形成在上述光接收部上的上述光斑的光强度峰值的位置设为上述第二方向上的中心，将在上述第二方向上对在上述光斑的光强度分布中对于上述光强度峰值呈现规定的比例的光强度的区域进行了测量的大小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光强度峰值的位置和光强度分布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和尺寸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高精度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，上述有效光接收部为，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光强度峰值的位置相比、在上述第一方向上向外侧偏离在上述第一方向上测量对于该光强度峰值呈现规定比例的光强度的区域的大小的1/2 程度的位置上的设定位置，和设定在与近距离侧的光斑的光强度峰值的位置相比、在上述第一方向上向外侧偏离在上述第一方向上测量对于该光强度峰值呈现上述规定比例的光强度的区域的大小的1/2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的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测定物体位于上述可测定范围的最近的距离时形成在上述光接收部上的。根据该实施方式，能够规定设定了上述第二方向上的宽度的有效光接收部的上述第一方向上的长度。因此，即使在制造工序中在上述光斑的设计的位置和尺寸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最适当地、且必要的最小限度的大小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，对于上述光强度峰值的规定的比例为，从上述光强度峰值的光强度的10%以上且 50%以下的范围中选择的一个值。根据该实施方式，上述有效光接收部在上述第二方向上的宽度被设定成，在上述第二方向上对在上述光斑的光强度分布中对于上述光强度分布呈现上述光强度峰值的光强度的10%以上且50%以下的光强度的区域进行了测量的大小。因此，能够将上述有效光接收部在上述第二方向上的尺寸设定成上述光斑的半径以上且直径以下。从而，能够缩小搭载上述光接收部的芯片。此外，在一个实施方式的光学式测距传感器中，还包括信号处理软件存储器部，存储用于上述处理电路部的信号处理的程序；存储器部，存储数据，该数据包含通过上述处理电路部的信号处理所得到的数据； 以及驱动电路部，在规定的定时驱动上述发光部，上述发光部和上述光接收部搭载在同一平面上，上述处理电路部、上述信号处理软件存储器部、上述存储器部以及上述驱动电路部，与上述光接收部一起由一个芯片构成。根据该实施方式，上述发光部和上述光接收部搭载在同一平面上。而且，上述处理电路部、上述信号处理软件存储器部、上述存储器部以及上述驱动电路部，与上述光接收部一起由一个芯片构成。从而，能够缩小本光学式测距传感器整体的尺寸，并能够降低制造成本。此外，该发明的电子仪器，其特征在于，包括该发明的光学式测距传感器。根据上述结构，由于包括小型、高性能、低耗电、高速响应以及廉价的光学式测距传感器，因此本电子仪器能够高精度且短时间地对至作为测定对象的被测定物体的距离进行测量。这时，能够最小限度地抑制因搭载上述光学式测距传感器而导致的大型化、耗电的提升以及价格的提高。通过以上说明所显而易见的那样，该发明的光学式测距传感器，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的有效光接收部中，正交于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即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。从而，缩小搭载上述光接收部的芯片，能够缩小本光学式测距传感器整体的尺寸，并能够降低制造成本。而且，如果由上述光接收部的整体构成上述有效光接收部、或者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，则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，并且能够减少耗电。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，由于该发明的电子仪器包括小型、高性能、低耗电、高速响应以及廉价的光学式测距传感器，因此本电子仪器能够高精度且短时间地对至作为测定对象的被测定物体的距离进行测量。这时，能够最小限度地抑制因搭载上述光学式测距传感器而导致的大型化、耗电的提升以及价格的提高。根据以下的详细的说明和附图，应能够更充分地理解本发明。附图只是用于说明， 并不对本发明进行限制。
图IA以及图IB分别是表示该发明的光学式测距传感器的概略结构的平面图以及截面图。图2是表示图IB的光接收元件的内部结构的图。图3是图2的位置检测光接收部的有效光接收部的尺寸的说明图。图4是与图3不同的有效光接收部的尺寸的说明图。图5是图4的光斑的中心与有效光接收部的中心偏离的情况的说明图。图6是对于图2的位置检测光接收部的、与图3 图5不同的有效光接收部的设定方法的说明图。图7是与图6不同的有效光接收部的设定方法的说明图。图8是与图6以及图7不同的有效光接收部的设定方法的说明图。图9是与图6 图8不同的有效光接收部的设定方法的说明图。图10是与图6 图9不同的有效光接收部的设定方法的说明图。图11是表示以往的光学式测距传感器的概略结构的图
图12是图11的CMOS图像传感器的平面图。标号说明11引线框12发光元件13光接收元件13a位置检测光接收部13b处理电路部13c信号处理软件存储器部13d信号处理数据存储器部13e存储器部13f驱动电路部14a、14b透光性树脂14cU4d透光性树脂的窗部15遮光性树脂16发光侧镜头17光接收侧镜头18镜头盒19、19a、19b 光斑20a、20b、2la、2Ib位置检测光接收部的不需要的部分Gl、G2光斑的重心或者光强度峰值的位置D光斑的直径r光斑的半径PI、P2光斑的光强度峰值的位置
具体实施例方式以下，通过图示的实施方式详细地说明该发明。图IA以及IB是表示本实施方式的光学式测距传感器的概略结构的图。另外，图IA是平面图，图IB是图IA的箭头1B-1B 向截面图。如图IB所示，本光学式测距传感器在引线框(lead frame) 11上配置了由红外 LED(发光二极管)或者红外面发光激光器等组成的一个发光元件12和一个光接收元件 13。这里，如图2所示，光接收元件13包括由m行Xn列(m彡2，η彡2)的CMOS面传感器、CCD(电荷耦合元件)面传感器或者光电二极管列组成的位置检测光接收部13a ；对从位置检测光接收部13a输出的信号进行处理的处理电路部13b ；存储用于信号处理的程序的信号处理软件存储器部13c ；存储通过信号处理得到的数据的信号处理数据存储器部13d ； 由闪存(或者“e-fuse”等存储器)组成的存储器部13e ；以及在规定的定时驱动发光元件 12的驱动电路部13f，并且由一个芯片构成。S卩，本实施方式通过上述位置检测光接收部13a，构成在权利要求书中的光接收部。另外，上述位置检测光接收部13a构成为，以矩阵状在当成为测距对象的被测定物体在发光元件12的光轴方向上移动时光斑的位置在位置检测光接收部13a中所移动的方向上配置排列了 n(n ^ 2)个光接收单元，在光斑的移动方向的垂直方向上配置排列了 m(m^2)个光接收单元。上述发光元件12和光接收元件13的两个元件以规定的间隔附设在引线框11上， 并且分别通过传递模塑(transfer molding)用环氧类的透光性树脂14a、14b进行封闭。而且，除了透光性树脂14a、14b中的光所通过的窗部14c、14d之外，引线框11和透光性树脂 14a、14b通过注塑成型用遮光性树脂15 —体成型。用上述遮光性树脂15 —体成型的引线框11和透光性树脂14a、14b收纳在包括发光侧镜头16以及光接收侧镜头17的镜头盒(case) 18内。该镜头盒18中，对发光侧镜头 16以及光接收侧镜头17用可视光切割(cut)材料组成的丙烯酸树脂或者聚碳酸酯树脂等进行成型，对盒部分用ABS树脂或者聚碳酸酯树脂等进行成型，这些通过二次成型法被一体成型。构成上述位置检测光接收部13a的上述CMOS面传感器、CXD面传感器或者光电二极管列的有效光接收部的尺寸，根据以下的理由优选为较小。第一理由为，光接收元件13 的芯片变小并牵涉到成本降低。第二理由为，如果存在不需要的无效光接收部，则也需要对该区域中取得的信号进行处理，因此处理时间增加从而本光学式测距传感器的响应时间变长。第三理由为，如果存在不需要的无效光接收部，则因对来自上述无效光接收部的不需要的信号进行处理而使耗电没必要地增大。第四理由为，如果存在不需要的无效光接收部，则因取入上述不需要的信号而进行信号处理时的S/N变小，作为光学式测距传感器的性能下降。因此，如图3所示，在本实施方式中由位置检测光接收部13a的整体构成上述有效光接收部，并且将上述有效光接收部在Y方向(垂直于在至上述被测定物体为止的距离变化的情况下光斑19所移动的X方向的方向)上的尺寸设为形成在位置检测光接收部13a上的光斑19的设计的直径。其理由是因为，有效光接收部的面积如果最大有接受光斑19整体的面积，则对求光斑19的重心是充分的。其中，上述有效光接收部的尺寸的单位是构成位置检测光接收部13a的上述CMOS面传感器、CXD面传感器或者光电二极管列的像素。在以下的说明中也是相同的。而且，在本实施方式中，在从上述发光元件12射出并由位于光学式测距传感器的可测定范围的最远距离的上述被测定物体反射，并入射到光接收元件13的位置检测光接收部13a的光的光量充分足够的情况下，如图4那样，有效光接收部(位置检测光接收部 13a)在上述Y方向上的尺寸比光斑19的设计的直径小也没有问题。例如，如图5所示，即使由于安装的偏差等而使光斑19的中心与上述有效光接收部在上述Y方向上的中心的位置偏离，只要上述有效光接收部覆盖光斑19的直径D的一半以上的部分即y彡D/2，则也能够求光斑19的重心，所以没有问题。这里，上述“y”为上述有效光接收部在上述Y方向上的宽度。即，在本实施方式中，将上述有效光接收部在Y方向上的尺寸，设为形成在位置检测光接收部13a的光斑19的设计的半径以上且直径以下。因此，作为设定上述有效光接收部的尺寸的方法，与如图3 图5所示那样，基于光斑19的设计的尺寸进行设定的方法不同地，将m行Xn列(m ^ 2,η ^ 2)的位置检测光接收部13a在上述Y方向上的宽度制作成比上述光斑在上述Y方向上的宽度大。而且存在如下的方法基于形成在位置检测光接收部13a上的光斑的实际位置，设定位置检测光接收部13a的上述有效光接收部的尺寸，并且使上述有效光接收部以外的部分不作为用于测距的光接收部而起作用。S卩，如图6所示，将上述位置检测光接收部13a制作成比光斑19的设计的直径D 还大。然后，在本光学式测距传感器的制造工序中，设定即使上述被测定物体移动也不形成光斑19的不需要的部分20a、20b，并使该部分20a、20b不作为用于测距的光接收部而进行动作。通过如此，即使在制造工艺中在光斑19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最适当地设定上述有效光接收部。该情况下，对于使上述位置检测光接收部13a的上述不需要的部分20a、20b不作为用于测距的光接收部而起作用的方法，没有特别的限定。例如，使来自配置排列在上述不需要的部分20a、20b的各光接收单元的输出信号，不输入到处理电路部13b即可。另外，即使作为测距用以外的光接收部而利用上述位置检测光接收部13a的上述不需要的部分20a、20b，也丝毫不产生影响。作为该情况下的上述不需要的部分20a、20b的设定方法，在本光学式测距传感器的制造工艺中，检测在上述被测定物体位于可测定范围的最远的距离时形成在位置检测光接收部13a的远距离侧的光斑19的实际的重心或者光强度峰值的位置G1、与在上述被测定物体位于可测定范围的最近的距离时形成在位置检测光接收部13a的近距离侧的光斑19 的实际的重心或者光强度峰值的位置G2的其中一个。然后，对该检测出的重心或者光强度峰值的位置G1、G2，在上述Y方向两侧设定具有预先求出的设计的光斑19的半径r的宽度的互相邻接的两个带状的区域，并合并两个区域从而设定在上述Y方向上的宽度为2r的上述有效光接收部。此外，存在将上述有效光接收部以外的区域设定为不需要的部分20a、20b 的方法。更直接地说，将如下的区域设定为上述有效光接收部，该区域将形成在上述位置检测光接收部13a上的光斑19的实际的重心或者光强度峰值的位置Gl、G2设为上述Y方向上的中心、将光斑19的设计的直径2r( = D)设为上述Y方向上的宽度。此外，如图7所示，上述位置检测光接收部13a的上述不需要的部分也产生在光斑 19所移动的X方向。作为该情况下的在上述X方向上的不需要的部分的设定方法，如以下那样进行。S卩，在本光学式测距传感器的制造工艺中，在如图6所示那样设定了上述Y方向上的上述有效光接收部(Y方向有效光接收部)以及上述Y方向上的不需要的部分20a、20b 的位置检测光接收部13a中，检测上述远距离侧的光斑19a的实际的重心或者光强度峰值的位置G1。而且，检测上述近距离侧的光斑19b的实际的重心或者光强度峰值的位置G2。 然后，对上述Y方向有效光接收部，将由设定在比位置Gl在上述X方向上向外侧偏离预先求出的设计的光斑19的半径r程度的位置上的设定位置、和设定在比位置G2在上述X方向上向外侧偏离预先求出的设计的光斑19的半径r程度的位置上的设定位置所夹的区域， 设定为上述有效光接收部，将其以外的区域设定为不需要的部分21a、21b。如此，从而能够将上述位置检测光接收部13a的上述有效光接收部设为必要的最小限度的大小。
另外，在设定上述不必要的部分在X方向上的尺寸时的重心或者光强度峰值的位置Gl、G2，即使利用在设定Y方向上的尺寸时检测出的位置Gl、G2也不产生影响。而且，上述有效光接收部在Y方向上的尺寸不限定于“2r”，如图5的说明中所叙述的那样，为“r以上且2r以下”也不产生影响。而且，在基于上述的实际的光斑的位置设定上述有效光接收部在上述Y方向上的尺寸的方法中，为了简化说明，例示了远距离侧的光斑19与近距离侧的光斑19的实际的重心或者光强度峰值在上述Y方向上的位置G1、G2以及半径r相同的情况。但是，在现实中， 根据上述被测定物体在发光元件12的光轴方向上移动的范围，远距离侧的光斑19在上述 Y方向上的位置Gl以及半径rl、与近距离侧的光斑19在上述Y方向上的位置G2以及半径 r2产生偏离。该情况下，如图8所示，例如rl < r2的情况下，对光斑的半径小的一方的远距离侧的光斑19a的实际的位置G1，在上述Y方向两侧设定具有预先求出的远距离侧的光斑 19a的实际的半径rl的宽度的互相邻接的两个带状的区域，并合并两个区域从而设定上述 Y方向上的宽度为2Xrl的上述有效光接收部。更直接地说，将远距离侧的光斑19a的实际的位置Gl设为上述Y方向上的中心，将远距离侧的光斑19a的实际的直径2Xrl设为上述 Y方向上的宽度的区域设定为上述有效光接收部。该情况下，上述位置Gl与上述位置G2的差以及半径rl与半径r2的差微小，即使基于光斑的半径小的一方的远距离侧的光斑19a 的半径rl设定上述有效光接收部在上述Y方向上的尺寸，在实际使用中也完全能够求光斑的半径大的一方的近距离侧的光斑19b的重心。该情况下，即使基于光斑的半径大的一方的近距离侧的光斑19b的位置G2和半径 r2设定上述有效光接收部在上述Y方向上的尺寸也不产生影响。在该情况下，在实际使用中也当然能够求光斑的半径小的一方的远距离侧的光斑19a的重心。另外，rl > τ2的情况下上述的方案也是相同的。此外，在远距离侧的光斑19a在上述Y方向上的位置Gl以及半径rl、与远距离侧的光斑19b在上述Y方向上的位置G2以及半径r2不同的情况下的上述有效光接收部在上述Y方向上的尺寸的设定，也可以如图9所示那样进行设定。即，求位置Gl与位置G2在上述Y方向上的中间点从而设为基准点。该情况下，能够取作基准点的位置为，构成位置检测光接收部13a的上述CMOS面传感器、CCD面传感器或者光电二极管列的各像素之间的位置。从而，在图9中的上述基准点的位置与光斑19b的位置G2相同。接着，根据下式，求半径rl与半径r2的中间的长度r3。r3 = (rl+r2)/2然后，对上述基准点的位置，在上述Y方向两侧设定具有上述求出的长度r3的宽度的互相邻接的两个带状的区域，并合并两个区域从而设定在上述Y方向上的宽度为 2Xr3的上述有效光接收部。更直接地说，将上述基准点的位置设为上述Y方向上的中心， 将上述求出的长度r3的两倍(2Xr3)设为上述Y方向上的宽度的区域设定为上述有效光接收部。该情况下，上述位置Gl与上述位置G2的差以及半径rl与半径r2的差微小，即使将与光斑的半径小的一方的远距离侧的光斑19a的位置Gl相同的位置作为上述基准点的位置而设定上述有效光接收部分在上述Y方向上的尺寸，在实际使用中也完全能够求光斑的半径大的一方的近距离侧的光斑1%的重心。另外，在图8以及图9的情况下，也能够与图7的情况同样地设定在上述X方向上的不需要的部分。此外，作为基于实际的光斑设定上述有效光接收部的方法，存在除了使用实际的光斑的位置之外还使用位置和光强度分布的方法。S卩，如图10所示，将上述位置检测光接收部13a制作成比光斑19的设计的直径D 还大。而且，在本光学式测距传感器制造工艺中，检测上述远距离侧的光斑19的实际的光强度峰值的位置P1、与上述近距离侧的光斑19的实际的光强度峰值的位置P2的其中一方。 而且，求光斑19的光强度分布，并求在上述Y方向上对在该光强度分布中对于光强度峰值的光强度呈现10%的光强度的区域进行了测量的大小L。然后，对光强度峰值的位置P1、 P2，在上述Y方向两侧设定具有上述求出的大小L的大约1/2的宽度的互相邻接的两个带状的区域，并合并两个区域从而设定上述Y方向上的宽度为L的上述有效光接收部。此外， 将上述有效光接收部以外的区域设为不需要的部分。更直接地说，将如下的区域设定为上述有效光接收部，该区域将形成在上述位置检测光接收部13a上的光斑19的实际的光强度峰值的位置PI、P2设为上述Y方向上的中心，将在上述Y方向上对在光斑19的光强度分布中对于光强度峰值的光强度呈现10%的光强度的区域进行了测量的大小L设为在上述Y方向上的宽度。根据该方法，即使在制造工艺中在光斑19的设计的位置和尺寸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19的位置以及尺寸高精度地设定上述有效光接收部。该情况下，用于决定上述有效光接收部在上述Y方向上的宽度的上述光强度的区域为，从光强度峰值的光强度的大约10%以上且大约50%以下的范围中选择的一个值的区域即可。如果是基于光强度峰值的光强度的大约10%以上的区域设定的上述有效光接收部，则能够取入实际的光斑19的大约全部区域，并能够高精度地求光斑19的重心位置。但是，如上所述，上述有效光接收面尽可能小，有利于成本、响应时间、耗电以及光学式测距传感器性能的方面。但是，不论光量多么充分，在基于比光强度峰值的光强度的大约50%还大的区域而设定的上述有效光接收部的情况下，其在上述Y方向上的宽度也变窄，求形成在位置检测光接收部13a上的光斑19的重心位置的精度也下降，因此不理想。从而，在本光学式测距传感器制造工艺中，用于决定上述有效光接收部的宽度的上述光强度的区域为光强度峰值的光强度的大约10%以上且大约50%以下的区域比较合适。另外，虽然不详细叙述，但是通过将如图10所示那样设定了上述Y方向上的宽度的上述有效光接收部(Y方向有效光接收部)的上述X方向两端，与图7的情况相同地，基于光斑19的光强度分布中呈现光强度峰值的光强度的10%以上且大约50%以下的规定％ 的光强度的区域进行缩窄，从而将上述位置检测光接收部13a的上述有效光接收部设定成必要的最小限度的大小也不产生影响。此外，在上述远距离侧的光斑19在上述Y方向上的位置Pl以及半径、与近距离侧的光斑19在上述Y方向上的位置P2以及半径产生偏离的情况下，与图8相同地基于光斑的半径小的远距离侧的光斑19a、或者基于光斑的半径大的近距离侧的光斑19b，设定上述有效光接收部在上述Y方向上的位置和尺寸即可。或者，与图9相同地基于远距离侧的光斑19a与近距离侧的光斑19b，设定上述有效光接收部在上述Y方向上的位置与尺寸既可。如上所述那样，在本实施方式中，将上述发光元件12和光接收元件13搭载在同一个引线框11上，并且通过透光性树脂14a、14b和遮光性树脂15 —体成型，并收纳到具有发光侧镜头16以及光接收侧镜头17的镜头盒18内。S卩，构成光接收元件13的位置检测光接收部13a的上述有效光接收部与发光元件12形成同一平面，将发光元件12和光接收元件13形成在同一封装内，并且搭载了位置检测光接收部13a、处理电路部13b、信号处理软件存储器部13c、信号处理数据存储器部13d以及驱动电路部13f的光接收元件形成在一个芯片上。从而，能够缩小本光学式测距传感器整体的尺寸，并能够降低制造成本。而且，在上述位置检测光接收部13a的有效光接收部中，将在垂直于当至上述被测定物体的距离变化时光斑19所移动的X方向的Y方向上的尺寸，设定为形成在位置检测光接收部13a上的光斑19的设计的半径以上且直径以下。而且，使位置检测光接收部13a 的上述有效光接收部以外的不需要的部分不作为用于测距的光接收部起作用。从而，能够缩小光接收元件13的芯片，而且缩小本光学式测距传感器整体的尺寸，从而能够进一步降低制造成本。而且，消除位置检测光接收部13a的上述无效光接收部从而消除来自上述无效光接收部的不需要的信号，并能够缩短处理电路部13b的处理时间以及本光学式测距传感器的响应时间，并且降低耗电。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,能够提升作为光学式测距传感器的性能。而且，将上述位置检测光接收部13a制作成比光斑19的设计的直径D还大，在制造工艺中，基于实际形成在位置检测光接收部13a上的上述远距离侧以及上述近距离侧的实际的光斑19设定上述有效光接收部，将其以外的区域设定为不需要的部分20a、20b、 21a、21b。而且，如果使不需要的部分20a、20b、21a、21b不作为光接收部而起作用，则能够基于形成在位置检测光接收部13a上的实际的光斑19，将上述有效光接收部设定成必要的最小限度的大小。从而，即使上述光斑19的设计的位置和尺寸由制造工艺而产生偏差的情况下，也能够对各个产品的每一个，根据光斑19的实际的位置以及尺寸最适当地设定上述有效光接收部。即，根据本实施方式，可实现即使是位于宽的测距范围内的远距离侧的低反射性的上述被测定物体也能够利用三角测量方式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。此外，即使存在组装的偏差，也能够实现高精度的光学式测距传感器。而且，如果将如上所述的小型、高性能、低耗电、高速响应以及廉价的光学式测距传感器搭载到个人计算机，则短时间内高精度地检测位于个人计算机前的人，当人离开时能够将个人计算机设为睡眠模式。这时，能够最小限度地抑制因搭载了上述光学式测距传感器而导致的大型化、耗电的提升以及价格的提高，并且高效地进行节能。此外，将上述光学式测距传感器搭载到附有摄像头的移动电话，则能够短时间内高精度地测量至被摄体的距离，能够实现高速地自动调节焦距(自动对焦)的功能。这时， 能够最小限度地抑制因搭载了上述光学式测距传感器而导致的大型化、耗电的提升以及价格的提高。
此外，如果将上述光学式测距传感器搭载到投影机，则能够短时间内高精度地测量至银幕的距离，能够实现高速地自动调节焦距(自动对焦)的功能。这时，能够最小限度的抑制因搭载了上述光学式测距传感器而导致的大型化、耗电的提升以及价格的提高。以上，对本发明的实施方式进行了说明，但其显然也可以进行各种变更。这样的变更不应被看作脱离了本发明的精神和范围，对于本领域的技术人员来说显而易见的变更全部包含在如上所述的权利要求书中。
权利要求
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。
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测定物体位于可测定范围的最近的距离时形成在上述光接收部上的。
7.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光强度峰值的位置设为上述第二方向上的中心，将在上述第二方向上对在上述光斑的光强度分布中对于上述光强度峰值呈现规定的比例的光强度的区域进行了测量的大小设为上述第二方向上的宽度的区域。
8.如权利要求7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，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光强度峰值的位置相比、在上述第一方向上向外侧偏离在上述第一方向上测量对于该光强度峰值呈现规定比例的光强度的区域的大小的1/2程度的位置上的设定位置，和设定在与近距离侧的光斑的光强度峰值的位置相比、在上述第一方向上向外侧偏离在上述第一方向上测量对于该光强度峰值呈现所述规定比例的光强度的区域的大小的1/2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的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测定物体位于所述可测定范围的最近的距离时形成在上述光接收部上的。
9.如权利要求7或者8所述的光学式测距传感器，其特征在于，对于上述光强度峰值的规定的比例为，从上述光强度峰值的光强度的10%以上且 50%以下的范围中选择的一个值。
10.如权利要求1至8的任一项所述的光学式测距传感器，其特征在于，还包括信号处理软件存储器部，存储用于上述处理电路部的信号处理的程序；存储器部，存储数据，该数据包含通过上述处理电路部的信号处理所得到的数据；以及驱动电路部，在规定的定时驱动上述发光部，上述发光部和上述光接收部搭载在同一平面上，上述处理电路部、上述信号处理软件存储器部、上述存储器部以及上述驱动电路部，与上述光接收部一起由一个芯片构成。
11.一种电子仪器，其特征在于，包括如权利要求1至8的任一项所述的光学式测距传感器。
12.一种电子仪器，其特征在于，包括如权利要求10所述的光学式测距传感器。
全文摘要
本发明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。
文档编号G01C3/00GK102192723SQ201110009510
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月18日 优先权日2010年2月9日
发明者久保胜, 吕志宏, 和田秀夫, 山口阳史 申请人:原相科技股份有限公司, 夏普株式会社