光电传感器以及光测距装置的制作方法

本发明涉及光电传感器以及光测距装置。

背景技术：

1、在专利文献1中公开了一种用于检测监视区域内的物体的光电传感器，其目的在于，在宽的动态范围内对接收信号尽可能忠实地放大信号。

2、该光电传感器具备：用于发送光的发光器；用于将碰到物体而漫反射的光变换成光电流的受光器；和用于根据从所述光电流导出的接收信号来测定物体的特性的评价部，在所述受光器与所述评价部之间，为了在更宽的动态范围检测所述漫反射光，设置具有更高灵敏度的放大器的高灵敏度接收路径和具有更低灵敏度的放大器的低灵敏度接收路径，根据所述漫反射光的强度，在所述高灵敏度接收路径或所述低灵敏度接收路径中，根据被分割到所述接收路径的光电流来生成所述接收信号。

3、而且，构成为至少所述低灵敏度接收路径具备二极管阵列，使用该二极管阵列的正向电压来规定所述漫反射光的强度的阈值，仅在超过所述阈值的情况下，使光电流在所述低灵敏度接收路径中流过。

4、根据上述的光电传感器，接收信号在比各个接收路径的动态范围更宽的动态范围内几乎不丢失信息地被放大。仅在超过正向电压的情况下，电流流入低灵敏度接收路径的放大器，在接收输出小的情况下，光电流整体被导入高灵敏度接收路径，因此不会产生灵敏度损失。

5、在先技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：jp特开2014-142340号公报

技术实现思路

1、-发明所要解决的课题-

2、但是，专利文献1所记载的光电传感器需要在具备二极管阵列的单一或多个低灵敏度接收路径和高灵敏度接收路径分别具备高价的跨阻放大器，存在部件成本增加的问题。

3、本发明的目的在于，提供一种能在不使用多个跨阻放大器的情况下在宽的动态范围内合适地检测光的廉价的光电传感器以及光测距装置。

4、-用于解决课题的手段-

5、为了实现该目的，本发明的光电传感器的第一特征结构是检测监视区域内的物体的光电传感器，具备：投光部，其朝向监视区域输出测定光；受光部，其将测定光碰到物体而漫反射的反射光变换成电流信号；前置放大器，其将被所述受光部变换得到的所述电流信号变换成电压信号；第1信号处理系统，其具备将所述前置放大器的输出信号以第1放大率a1进行放大的第1放大器和将所述第1放大器的输出信号以第1阈值vth1进行二值化的第1二值化电路；和第2信号处理系统，其具备将所述前置放大器的输出信号以第2放大率a2进行放大的第2放大器和将所述第2放大器的输出信号以第2阈值vth2进行二值化的第2二值化电路，所述第1阈值vth1和所述第2阈值vth2、以及所述第1放大率a1和所述第2放大率a2设定成满足以下的关系式1＜(vth2/vth1)＜α＝(a2/a1)。

6、将从投光部输出的测定光碰到物体而漫反射的反射光在受光部进行检测并变换成电流信号，将该电流信号在前置放大器变换成电压信号并输入到第1信号处理系统和第2信号处理系统。在第1信号处理系统中，输出将该电压信号在通过第1放大器以第1放大率a1被放大后在第1阈值vth1的第1二值化电路进行二值化而得到的脉冲信号。同样地，在第2信号处理系统中，输出将该电压信号通过第2放大器以第2放大率a2(a1＜a2)被放大后在第2阈值vth2(vth1＜vth2)的第2二值化电路进行二值化而得到的脉冲信号。进而，由于第1阈值vth1和第2阈值vth2、以及所述第1放大率a1和所述第2放大率a2设定成满足1＜(vth2/vth1)＜α＝(a2/a1)的关系式，因此，即使是在第1信号处理系统中无法得到二值化输出那样的低电平的输入信号，也能在第2信号处理系统中得到二值化输出。

7、该第二特征结构在上述的第一特征结构基础上，具备：距离运算电路，其基于从所述投光部输出的测定光的输出时期和从所述第1信号处理系统或所述第2信号处理系统输出的二值化信号的上升时期，来算出从所述光电传感器到物体的距离。

8、距离运算电路根据测定光的输出时期和二值化信号的上升时期即漫反射光的检测时期来算出光电传感器与物体间的光的传播时间，基于光的传播时间和光的速度来算出从光电传感器到物体的距离。

9、该第三特征结构在上述的第一或第二特征结构基础上，具备：距离补正电路，其基于所述二值化信号的脉冲宽度来补正通过所述距离运算电路算出的距离。

10、二值化信号的上升沿根据向二值化电路输入的电压信号的特性而变动，若电压信号的峰值高，则陡峭地上升，若电压信号的峰值低，则平缓地上升。为此，能基于从二值化信号的上升时期到下降时期的时间即脉冲宽度来推定向二值化电路输入的电压信号的峰值。为此，距离补正电路求取对各二值化信号的上升时期的补正量，以使得成为针对预先设为基准的电压信号的二值化信号的上升时期，将与补正量对应的距离作为补正距离，来补正在距离运算电路算出的距离。

11、该第四特征结构在上述的第二或第三特征结构基础上，具备：时间判定电路，其在所述二值化信号的脉冲宽度为给定的阈值以上的情况下容许所述距离运算电路算出距离，在所述脉冲宽度不足给定的阈值的情况下，禁止所述距离运算电路算出距离。

12、在与在受光部检测到的光对应地得到的二值化信号的脉冲宽度与测定光的脉冲宽度相比非常短的情况下，能判断为干扰。为此，时间判定电路在二值化信号的脉冲宽度为给定的阈值以上的情况下，判断为是真正的漫反射光，从而容许距离运算电路算出距离，在脉冲宽度不足给定的阈值的情况下，判断为干扰，从而禁止距离运算电路算出距离。

13、该第五特征结构在上述的第二到第四任一者特征结构基础上，具备：信号选择电路，其在从所述第1信号处理系统以及所述第2信号处理系统双方同时期输出二值化信号的情况下，选择从所述第1信号处理系统输出的二值化信号，在仅从所述第2信号处理系统输出二值化信号的情况下，选择从所述第2信号处理系统输出的二值化信号，并输出到所述距离运算电路。

14、在从具备增益小的第1放大器的第1信号处理系统和具备增益大的第2放大器的第2信号处理系统分别输出二值化信号的情况下，有可能在第2信号处理系统所具备的第2放大器产生增益压缩从而产生波形钝化。为此，通过信号选择电路选择从第1信号处理系统输出的二值化信号，能得到更正确的距离。此外，在仅从第2信号处理系统输出二值化信号的情况下，通过选择对无法在第1信号处理系统中二值化的微弱的电压信号以增益高的第2放大器恰当进行放大而得到的二值化信号，即使是微弱的电压信号，也能恰当地算出距离。

15、该第六特征结构在上述的第二到第四任一者特征结构基础上，具备：输出选择电路，其在基于从所述第1信号处理系统输出的二值化信号通过所述距离运算电路算出的第1距离与基于从所述第2信号处理系统输出的二值化信号通过所述距离运算电路算出的第2距离的差分不足给定的距离阈值的情况下，输出所述第1距离，在所述第2距离为给定的远程距离阈值以上的情况下，输出所述第2距离。

16、在第1距离与第2距离的差分不足给定的距离阈值的情况下，由于是来自相同物体的漫反射光的可能性高，因此，输出选择电路输出基于被恰当放大的从第1信号处理系统输出的二值化信号得到的第1距离，在第2距离为给定的远程距离阈值以上的情况下，判断为在具备增益小的第1放大器的第1信号处理系统中难以算出正确的距离，通过无论有无算出第1距离都输出第2距离，能在距光电传感器的距离短的范围到长的范围的大范围输出精度高的距离。

17、该第七特征结构在上述的第一特征结构基础上，具备：输出接口电路，其将第1信号处理系统的输出信号以及所述第2信号处理系统的输出信号双方输出到外部。

18、通过经由输出接口电路将第1信号处理系统的输出信号以及所述第2信号处理系统的输出信号双方输出到外部，光电传感器的使用者能根据光电传感器的使用状况，随机应变地进行考虑了第1信号处理系统和第2信号处理系统的各特性的距离运算。

19、本发明的光测距装置的特征结构具备：具备上述的第二到第六任一者的特征结构的光电传感器；光偏转部，其将从所述投光部输出的测定光向给定方向进行偏转；和/或光扫描部，其将从所述投光部输出的测定光向给定方向进行偏转扫描。

20、通过具备将从具备上述的任一者特征结构的光电传感器的投光部输出的测定光进行偏转或进行扫描的光偏转部和/或光扫描部，能实现求取到存在于特定的方向的物体的距离的光测距装置。

21、-发明效果-

22、如以上说明的那样，根据本发明，能提供不使用多个跨阻放大器能在宽的动态范围检测光的廉价的光电传感器以及光测距装置。