CN100350214C - 光学式测距传感器、自行式吸尘器及空气调节器 - Google Patents

光学式测距传感器、自行式吸尘器及空气调节器 Download PDF

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Abstract

一种光学式测距传感器，具有：基板(10)；多个发光元件(1)，其安装于上述基板(10)上；多个发光侧透镜(2)，其与上述发光元件(1)对应配置；一个位置检测光接收元件(3)，其安装于上述基板(10)上；一个光接受侧环形透镜(4)，其与上述位置检测光接收元件(3)对应配置；控制部(6)，其安装于上述基板(10)上。该控制部(6)以规定的定时驱动上述各发光元件(1)，同时，处理从上述位置检测光接收元件(3)输出的信号。

Description

光学式测距传感器、自行式吸尘器及空气调节器
技术领域
本发明涉及检测在规定范围内存在的测距对象物，同时，测定上述测距对象物存在的方向和到上述测距对象物的距离的光学式测距传感器。另外，本发明涉及具有上述光学式测距传感器的自行式吸尘器。本发明涉及具有上述光学式测距传感器的空气调节器。
背景技术
目前，作为以检测物体为目的的传感器，使用超声波传感器、反射型红外线传感器、及红外线方式测距传感器等。
超声波传感器具有宽视角，检测距离长。但是，由于柔软的物体(布团、毛布、窗帘、沙发)吸收声波，故不能检测。另外，物体存在的方向也不能被检测到。
反射型红外线传感器是检测从传感器发光的红外线的反射光的方式，结构简单。但是，由于根据检测对象物的颜色而使检测距离改变，故由于检测对象物的颜色等影响，而使检测结果不稳定。
如图11所示，利用红外线的测距传感器具有一个发光元件101及一个光接收元件103，从上述发光元件101向测距对象物B进行照射，由上述光接收元件103接收来自该测距对象物B的反射光，测定上述测距对象物B存在的方向和到上述测距对象物B的距离(例如参照特开平5-312948号公报)。
在使用有该红外线的测距传感器中，难以受到上述测距对象物B的颜色的影响，而可高精度地检测出至上述测距对象物B的距离。
但是，在该测距传感器中，为把来自上述发光元件101的发光束缩小光圈，将检测到的视角缩小到±数°。另外，在一束型即仅具有一个发光元件101的传感器中，不能检测到上述测距对象物B存在的方向，而为了检测该方向则需要使用多个测距传感器，使其大型化。
另外，在一个测距传感器中，可设置一个发光侧的透镜，使用多个发光元件制作多束。但是，来自发光元件的光束从透镜的光轴离开，由于色差，而使形成于测距对象物上的光点模糊地增大，对测距精度有影响。因此，将可实现的视角减小到30度左右。
发明内容
因此，本发明的课题在于提供一种光学式测距传感器、及具有这种传感器的自行式吸尘器和空气调节器，该光学式测距传感器具有宽范围的视角，可检测在该宽范围的视角内存在的测距对象物的方向及距离。
为解决上述课题，本发明的光学式测距传感器，包括：基板；多个发光元件，其安装于所述基板上，且配置于相对上述基板平行的同一平面上；多个发光侧透镜，其相对于所述各发光元件以一一对应的关系配置，其中，在相互对应的发光元件和发光侧透镜构成的组中，该发光侧透镜使从该发光元件射出的多个光相互平行；一个位置检测光接收元件，其安装于所述基板上；一个光接收侧环形透镜，其对应所述位置检测光接收元件配置；控制部，其安装于所述基板上，在规定的定时驱动所述各发光元件，同时，处理从所述位置检测光接收元件输出的信号。
另外，本说明书中使用的“平行”不仅是指“完全平行”而且还是指“大致平行”，在视为“实用上平行”的程度上则解释为平行。
根据本发明的光学式测距传感器，由于具有所述多个发光元件、所述多个发光侧透镜、所述一个位置检测光接收元件、所述一个光接收侧环形透镜以及所述控制部，因此，在规定的定时驱动所述各发光元件，处理从所述位置检测元件输出的信号，通过三角测量方式在宽范围内检测到测距对象物的距离及方向。
这样，具有宽范围的视角，可检测在该宽范围的视角内存在的测距对象物的方向及距离。另外，所述位置检测光接收元件及所述光接收侧环形透镜由于是一个，故可谋求小型化及低成本化。
所述多个发光元件、所述一个位置检测光接收元件及所述控制部由于安装在同一所述基板上，故可容易地进行组装，可谋求零件数量的减少。
所述多个发光元件由于配置于相对所述基板平行的同一平面上，故可减小与所述基板垂直的方向的尺寸(高度尺寸)，可谋求薄型化。另外，可使连接于所述各发光元件的配线(例如连接所述各发光元件和所述控制部的配线)的长度大致均匀。
另外，由于具有所述光接收侧环形透镜，故提高焦点与所述位置检测光接收元件重合的精度，大幅提高测距的精度。
另外，在一实施方式的光学式测距传感器中，在相互对应的一组发光元件及发光侧透镜、和相邻该一组发光元件及发光侧透镜的另一组发光元件及发光侧透镜之间具有遮光板。
根据该一实施方式的光学式测距传感器，可不使从对应该一发光侧透镜的一发光元件以外的其它发光元件射出的光入射到一发光侧透镜上，可准确地进行测距。
另外，在一实施方式的光学式测距传感器中具有支承部件，其一体地支承所述多个发光侧透镜和所述一个光接收侧环形透镜，同时，在安装有所述基板的状态下收纳所述多个发光元件、所述一个位置检测光接收元件及所述控制部。
根据该一实施方式的光学式测距传感器，通过将所述基板安装于所述支承部件上，可将上述发光元件和所述发光侧透镜之间的距离、和所述位置检测光接收元件和所述光接收侧环形透镜之间的距离同时调整为所希望的值。
另外，在一实施方式的光学式测距传感器中，所述发光元件为五个，该五个发光元件被排列于同一直线上，相邻的所述发光元件的光轴构成的角度大致为22.5度。在此，“大致22.5度”是指在22.5度中含有容许误差的数值，是22.5度±2.5度的范围内的角度。
根据该一实施方式的光学式测距传感器，位于两端的所述发光元件的光轴构成的角度大致构成90度，可增大视野角度。
另外，在一实施方式的光学式测距传感器中，所述支承部件由导电性材料形成，所述基板具有接地端子，所述支承部件与所述基板的所述接地端子电连接。
根据该一实施方式的光学式测距传感器，通过所述支承部件的屏蔽效果，消除来自外部的电磁噪声的影响，从所述发光元件及所述位置检测发光元件得到稳定的输出。
另外，在一实施方式的光学式测距传感器中，具有搭载所述多个发光元件的引线架和密封所述多个发光元件的光透过性密封部，所述引线架具有相对于所述基板大致平行地从所述密封部突出的突出部，该突出部至少具有一个孔部，所述支承部件具有插入所述突出部的所述孔部的突起部。
根据该一实施方式的光学式测距传感器，通过将所述支承部件的所述突出部插入所述引线架的所述突出部的所述孔部，可将所述引线架乃至所述多个发光元件相对于所述支承部件乃至所述多个发光侧透镜定位。其结果可提高来自所述各发光元件的射出光的方向精度。因此，从所述各发光元件射出的光不会从所述各发光侧透镜的光轴偏离，而可到达测距对象物，故可进行高精度的测距。
另外，在一实施方式的光学式测距传感器中，所述位置检测光接收元件具有从一端至另一端微小区间内的电阻值增加的光接收面。
在此，从一端至另一端的方向是指，通过来自所述测距对象物的反射光在所述光接收面上形成的光点随着从所述发光元件到所述测距对象物的距离的变长而移动的方向。
根据该一实施方式的光学式测距传感器，到所述测距对象物的距离和自所述位置检测光接收元件的输出的关系为大致直线状(线性)。因此，在到所述测距对象物的距离远的范围内，可增大相对于距离变化的输出变化，可进行高精度的测距。
另外，在一实施方式的光学式测距传感器中，所述位置检测光接收元件为具有两个光接收面的二分割光敏二极管。
在此，所述两个光接收面的分界在从所述发光元件到所述测距对象物的距离改变时，使通过来自所述测距对象物的反射光而在所述光接收面上形成的光点位于横穿的位置。
根据该一实施方式的光学式测距传感器，在通过来自所述测距对象物的反射光而在所述光接收面上形成的光点横穿所述两个光接收面的分界时，来自所述位置检测光接收元件的输出迅速变化。因此，可高精度地测定所述光点位于所述两个光接收面的分界时的到所述测距对象物的距离附近。
另外，在一实施方式的光学式测距传感器中，所述控制部进一步输出所述位置检测光接收元件的光接收量之和得到的信号。
根据该一实施方式的光学式测距传感器，可另外检测光的全部强度。这样，可另外检测干扰光的强度，可测定准确的距离。
另外，在一实施方式的光学式测距传感器中，具有与所述位置检测光接收元件不同的其他光接收元件，所述控制部进一步输出所述其他光接收元件的信号。
根据该一实施方式的光学式测距传感器，还能够检测光的全部强度。这样，可另外检测干扰光的强度，可测定准确的距离。
另外在一实施方式的光学式测距传感器中，具有热电传感器，该热电传感器具有与由所述多个发光元件形成的视野角度对应的视野角度。
在此，“对应”是指，“视为实用上的同一，例如即使不同，在实用上也没有问题”。
根据该一实施方式的光学式测距传感器，可检测由所述发光元件形成的测距范围内的移动热源，例如可区分处于测距范围内的测距对象物是物体还是人体。
另外，在一实施方式的光学式测距传感器中，所述多个发光元件至少分开排列于两条直线上，而不是排列于同一直线上。
根据该一实施方式的光学式测距传感器，可从所述发光元件不二维而是三维地射出光，可三维地检测所述测距对象物的方向及距离。
另外，本发明的自行式吸尘器，具有所述光学式测距传感器。
本发明的自行式吸尘器可在检测屋内的障碍物或墙壁等的同时，高效地自动吸尘。
另外，本发明的空气调节器，具有所述光学式测距传感器。
根据本发明的空气调节器，由于可检测人位于屋内何处，可在风向、强度及温度等方面进行最佳状态的控制，因此，故舒适宜人，可节省能源。
附图说明
本发明可从以下详细的说明和附图进一步理解。附图仅用于说明，不限定本发明。
图1A是表示本发明的光学式测距传感器的第一实施方式的正面剖面图；
图1B是光学式测距传感器的侧面剖面图；
图2是表示基板和支承部件的连接部位的放大图；
图3A是发光侧器件的平面图；
图3B是发光侧器件的侧面图；
图4A是表示位置检测光接收元件的第一种类的侧面图；
图4B是表示测距对象物的位置和光点的位置的关系的说明图；
图4C是模式地表示来自位置检测光接收元件的输出和到测距对象物的距离的关系的图表；
图5A是表示位置检测光接收元件的第二种类的侧面图；
图5B是模式地表示来自位置检测光接收元件的输出和到测距对象物的距离的关系的图表；
图6A是表示位置检测光接收元件的第三种类的侧面图；
图6B是模式地表示来自位置检测光接收元件的输出和到测距对象物的距离的关系的图表；
图7A是表示具有热电传感器的光学式测距传感器的正面图；
图7B是表示具有热电传感器的光学式测距传感器的侧面图；
图8A是表示可三维测距的发光元件的配置的立体图；
图8B是表示可三维测距的发光元件的配置的侧面图；
图9是表示本发明的自行式吸尘器的侧面图；
图10是表示本发明的空气调节器的正面图；
图11是现有的测距传感器的侧面剖面图。
具体实施方式
下面，通过图示的实施方式详细说明本发明。
第一实施方式
图1A表示本发明的光学式测距传感器的一实施方式的正面剖面图。图1B表示本发明的光学式测距传感器的侧面剖面图。图1A是图1B的A-A剖面图。
该光学式测距传感器是所谓的多束光学式测距传感器，其具有：基板10；多个发光元件1，其安装于上述基板10上；多个发光侧透镜2，其对应上述各发光元件配置；一个位置检测光接收元件3，其安装于所述基板10上；一个光接收侧环形透镜4，其对应所述位置检测光接收元件3配置；一个控制部6，其安装于所述基板10上。
上述发光元件1使用例如LED(发光二极管)。上述发光元件1有五个。这五个发光元件1配置于相对上述基板10大致平行的同一平面上，同时，排列在同一直线上。
上述发光侧透镜2使从上述发光元件1射出的光构成大致平行的光。上述发光侧透镜2的个数与上述发光元件1相同(五个)。这五个发光侧透镜2配置在上述多个发光元件1的上侧(射出方向)，相对于上述基板10大致垂直的同一平面上。另外，这五个发光侧透镜2排列成以上述发光元件1侧为中心的大致圆弧状。
上述位置检测光接收元件3例如使用PSD(ポジシヨンセシングデイテスタ一：位置检测元件)。上述位置检测光接收元件3位于与上述多个发光元件1的排列方向垂直的方向。上述光接收侧环形透镜4位于上述位置检测光接收元件3的上侧。
上述位置检测光接收元件3和上述光接收侧环形透镜4之间的距离，比上述发光元件1和上述发光侧透镜2之间的距离大。
上述控制部6例如使用IC(集成电路)。该控制部6以规定的定时驱动上述各发光元件1，同时，处理从上述位置检测光接收元件3输出的信号。
上述多个发光侧透镜2及上述一个光接收侧环形透镜4被支承部件5一体地支承。该支承部件5例如使用套筒。该支承部件5在安装有上述基板10的状态下，收纳上述多个发光元件1、上述一个位置检测光接收元件3及上述控制部6。
在上述支承部件5的内部，在相互对应的一组发光元件1及发光侧透镜2、和相邻该一组发光元件1及发光侧透镜2的另一组发光元件1及发光侧透镜2之间具有作为隔板的遮光板5a。
相邻的上述发光元件1的光轴构成的角度大致为22.5度。而且，位于两端的上述发光元件1的光轴构成的角度(即传感器的视野角度)大致构成90度。
其次，说明上述结构的光学式测距传感器的作用。
通过上述控制部6以规定的周期将上述多个发光元件顺序点亮。同时，通过上述控制部6与上述规定的周期同步，对上述位置检测光接收元件3的输出进行信号处理，作为传感器的输出进行输出。
然后，检测在规定范围内存在的测定对象物，同时，测定上述测定对象物存在的方向和到上述测定对象物的距离。到上述测距对象物的距离通过三角测量方式检测。
通过上述结构的光学式测距传感器，具有宽范围的视角，可检测存在于该宽范围视角内的测距对象物的方向及距离。另外，上述位置检测光接收元件3及上述光接收侧环形透镜4为一个，因此，可谋求小型化及低成本。
另外，由于上述多个发光元件1、上述一个位置检测光接收元件3及上述控制部6安装于同一上述基板10上，故可容易地组装，可减少零件数量。
由于上述多个发光元件1相对于上述基板10配置于大致平行的同一平面上，故可减少与上述基板10垂直的方向的尺寸(高度尺寸)，可谋求薄型化。另外，可使与上述发光元件1连接的配线(例如连接上述各发光元件1和上述控制部6的配线)的长度大致均匀。
另外，由于具有上述光接收侧环形透镜4，故使焦点与上述位置检测光接收元件3吻合的精度提高，测距精度大幅提高。
由于具有上述遮光板5a，故从与该一个发光侧透镜2对应的一个发光元件1以外的其它发光元件1射出的光不会射入一发光侧透镜2上，可准确地进行测距。
由于具有一体地支承上述多个发光侧透镜2和上述一个光接收侧环形透镜4的支承部件5，故可通过将上述基板10安装在上述支承部件5上，将上述发光元件1和上述发光侧透镜2之间的距离、和上述位置检测光接收元件3和上述光接收侧环形透镜4之间的距离同时调整为所希望的值。
另外，上述五个发光元件1排列在同一直线上，相邻的上述发光元件1的光轴构成的角度大致为22.5度，因此，位于两端的上述发光元件1的光轴构成的角度大致构成90度，可增大视野角度。
其次，如图2的主要部分放大图所示，上述基板10具有作为接地端子的接地图案10a。上述支承部件5由导电性树脂等导电性材料形成。上述支承部件5通过金属螺丝7与上述基板10的上述接地图案10a电连接。
这样，上述支承部件5由导电性材料形成，上述支承部件5与上述基板10的上述接地图案10a电连接，因此，通过上述支承部件5的屏蔽效果，消除来自外部的电磁噪声的影响，从上述发光元件1及上述位置检测发光元件3得到稳定的输出。因此，可进一步提高测距的精度。
其次，如图3A的平面图和图3B的侧面图所示，上述多个发光元件1搭载于引线架8上，且被光透过性的密封部12密封。即，利用上述多个发光元件1、上述引线架8及上述密封部12形成一封装的发光侧器件9。
上述引线架8具有相对于上述基板10大致平行地从上述密封部12突出的突出部80。该突出部80至少具有一个孔部80a。上述支承部件5具有插入上述引线架8的上述突出部80的上述孔部80a内的突起部5b。
这样，通过将上述支承部件5的上述突起部5b插入上述引线架8的上述突出部80的上述孔部80a内，可将上述发光侧器件9相对于上述发光侧透镜2定位。即，可将上述引线架8乃至上述多个发光元件1相对于上述支承部件5乃至上述多个发光侧透镜2定位。此时，上述引线架8相对于上述基板10大致平行地配置。
因此，从上述各发光元件1射出的光不会从上述各发光侧透镜2的光轴偏离，而可到达测距对象物，故可进行高精度的测距。即，可提高来自上述各发光元件1的射出光的方向精度。
其次，将上述位置检测光接收元件3分成以下第一种～第三种进行说明。
在第一种中，上述位置检测光接收元件3具有从一端至另一端电阻值均匀的光接受面。
如图4A所示，上述位置检测光接收元件3的光接受面30的电阻值R从一端3a至另一端3b均匀。而且，从上述一端3a及上述另一端3b取出输出电流。
在此，如图4B所示，从上述一端3a至上述另一端3b的方向是指：由自上述测距对象物B的反射光在上述光接受面30上形成的光点S，随着从上述发光元件1到上述测距对象物B的距离增长以使测定对象物B从假想线表示的位置向实线表示的位置移动，而移动的方向。
如图4A所示，将从上述一端3a侧取出的电流设为I2。将从上述另一端3b侧取出的电流设为I1。在形成于上述光接受面30上的上述光点的位置，将距上述一端3a侧的距离设为X2，将距上述另一端3b侧的距离设为X1。此时，I1∶I2＝X2∶X1的关系成立。
而且，如图4C所示，自上述位置检测光接收元件3的输出和到上述测距对象物B的距离构成反比例的关系。即，由于形成于上述光接受面30上的上述光点的位置，而使自上述位置检测光接收元件3两端的输出产生差，为将该输出之比(I1/(I1+I2))作为位置检测光接收元件3的输出而得到，使距离和输出构成反比例关系。
在第二种中，上述位置检测光接收元件3具有从一端至另一端微小区间内的电阻值增加的光接受面。
如图5A所示，上述位置检测光接收元件3的光接受面30的电阻值从一端3a至另一端3b阶段性增加。具体地说，当从上述另一端3b至上述一端3a的电阻值为R1、R2…、Rn时，构成R1＞R2…＞Rn。
而且，如图5B所示，自上述位置检测光接收元件3的输出和到上述测距对象物B的距离构成大致直线状(线性)的关系。因此，在到上述测距对象物B的距离远的范围，增大相对于距离变化的输出变化，可进行高精度的测距。
在第三种中，上述位置检测光接收元件3是具有两个光接受面的二分割光敏二极管。
如图6A所示，上述位置检测光接收元件3具有一端3a侧的第一光接受面31和另一端3b侧的第二光接受面32。上述第一光接受面31和上述第二光接受面32之间的分界33在从上述发光元件1到上述测距对象物B的距离变化时，使由来自上述测距对象物B的反射光而形成于上述光接受面31、32上的光点位于横穿的位置。
而且，在上述光点横穿上述第一光接受面31和上述第二光接受面32之间的分界33时，如图6B所示，自上述位置检测光接收元件3的输出迅速变化。因此，可高精度地检测上述光点位于上述分界33时的到上述测距对象物B的距离L1的附近。
另外，图中未图示，但也可以通过上述控制部6将上述位置检测光接收元件3的光接受量之和得到的信号输出。即，也可以输出从上述一端3a侧取出的电流和从上述另一端3侧取出的电流之和。或者，也可以具有与上述位置检测光接收元件3不同的其它光接收元件，通过上述控制部6将该其它光接收元件产生的信号输出。这样，由于还可检测到光的总强度，故还可检测干扰光的强度，可测定准确的距离。
其次，如图7A的正面图和图7B的侧面图所示，也可以具有热电传感器11，该热电传感器具有与由上述多个发光元件1形成的视野角度(实线的箭头标记表示)大致相同的视野角度(虚线的箭头标记表示)。具体地说，上述热电传感器11关于上述发光元件1位于与上述位置检测光接收元件3相反的一侧。
这样，通过设置上述热电传感器11，可检测由上述多个发光元件1形成的测距范围内的移动热源，例如，可区分处于测距范围内的测距对象物B是物体还是人体。
其次，如图8A的立体图及图8B的侧面图所示，上述多个发光元件1可以至少分开排列于两条直线上，不排列于同一直线上。即，上述多个发光元件1大致V字形排列。图8B是从图8A的箭头标记C方向看到的图。
通过这样排列发光元件1，可从上述多个发光元件1介由圆弧状排列的上述多个发光侧透镜2，不二维而是三维地将光射出，能够三维地检测上述测距对象物B的方向及距离。另外，也可以将上述多个发光元件1圆弧状排列。
第二实施方式
图9表示本发明的自行式吸尘器。该自行式吸尘器例如在行进方向具有上述第一实施方式的光学式测距传感器50。这样，由于具有上述光学式测距传感器50，故可在检测作为上述测距对象物B的屋内的障碍物或墙壁等的同时，有效且自动地进行吸尘。
第三实施方式
图10表示本发明的空气调节器。该空气调节器例如在前面具有上述第一实施方式的光学式测距传感器50。这样，由于具有上述光学式测距传感器50，故可检测人位于屋内何处，可在风向、强度及温度等方面进行最佳状态的控制，因此，故舒适宜人，可节省能源。
以上说明了本发明的实施方式，但其也可以进行各种变更。这些变更不能看做从本发明的精神和范围脱离，对于本领域技术人员来说自然明了的变更全部包含于本发明的权利要求中。

Claims (14)

1、一种光学式测距传感器，其特征在于，包括：基板；多个发光元件，其安装于所述基板上，且配置于相对所述基板平行的同一平面上；多个发光侧透镜，其相对于所述各发光元件以一一对应的关系配置，其中，在相互对应的发光元件和发光侧透镜构成的组中，该发光侧透镜使从该发光元件射出的多个光线相互平行；一个位置检测光接收元件，其安装于所述基板上；一个光接收侧环形透镜，其与所述位置检测光接收元件对应配置；控制部，其安装于所述基板上，以规定的定时驱动所述各发光元件，同时，处理从所述位置检测光接收元件输出的信号。
2、如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，在相互对应的一组发光元件及发光侧透镜、和与该一组发光元件及发光侧透镜相邻的另一组发光元件及发光侧透镜之间具有遮光板。
3、如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，具有支承部件，其一体地支承所述多个发光侧透镜和所述一个光接收侧环形透镜，该支承部件在与所述基板围成的空间中收纳所述多个发光元件、所述一个位置检测光接收元件及所述控制部。
4、如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，所述发光元件为五个，这五个发光元件排列于同一直线上，相邻的所述发光元件的光轴构成的角度为22.5度±2.5度。
5、如权利要求3所述的光学式测距传感器，其特征在于，所述支承部件由导电性材料形成，所述基板具有接地端子，所述支承部件与所述基板的所述接地端子电连接。
6、如权利要求3所述的光学式测距传感器，其特征在于，具有搭载所述多个发光元件的引线架和密封所述多个发光元件的光透过性密封部，所述引线架具有相对于所述基板平行地从所述密封部突出的突出部，该突出部至少具有一个孔部，所述支承部件具有插入所述突出部的所述孔部的突起部。
7、如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，所述位置检测光接收元件具有如下的光接收面，即，从该光接收面的一端至另一端，微小区间内的电阻值增加。
8、如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，所述位置检测光接收元件上是具有两个光接收面的二分割光敏二极管。
9、如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，所述控制部还输出由所述位置检测光接收元件接收的光量之和得到的信号。
10、如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，具有与所述位置检测光接收元件不同的其它光接收元件，所述控制部还输出基于上述其它光接收元件的信号。
11、如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，具有热电传感器，其具有与由所述多个发光元件形成的视野角度对应的视野角度。
12、如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，所述多个发光元件至少分开排列于两条直线上，而不排列于同一直线上。
13、一种自行式吸尘器，其特征在于，具有权利要求1～12中任一项所述的光学式测距传感器。
14、一种空气调节器，其特征在于，具有权利要求1～12中任一项所述的光学式测距传感器。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005037320A (ja) * 2003-07-18 2005-02-10 Sharp Corp 人体検出装置およびそれを備えた電子機器
JP2005241340A (ja) * 2004-02-25 2005-09-08 Sharp Corp マルチ測距装置
JP2009097872A (ja) * 2007-10-12 2009-05-07 Sharp Corp 光学式測距センサ、物体検出装置、洗浄便座、および光学式測距センサの製造方法
KR101638974B1 (ko) 2009-06-17 2016-07-13 삼성전자주식회사 광 변조기와 그 제조 및 동작방법과 광 변조기를 포함하는 광학장치
TWI412725B (zh) * 2010-12-17 2013-10-21 Univ Nat Taiwan Normal 距離量測與定位方法
JP6103179B2 (ja) * 2012-09-13 2017-03-29 株式会社リコー 距離測定装置
US9642214B2 (en) 2012-10-22 2017-05-02 Whirlpool Corporation Sensor system for refrigerator
EP2910970B1 (de) * 2014-02-25 2016-10-05 Sick Ag Laserscanner
DE102015223024A1 (de) * 2015-11-23 2017-05-24 Robert Bosch Gmbh Laserentfernungsmessgerät
JP2017207303A (ja) * 2016-05-16 2017-11-24 日本精工株式会社 近接覚センサ
US10365351B2 (en) * 2017-03-17 2019-07-30 Waymo Llc Variable beam spacing, timing, and power for vehicle sensors
EP3470872B1 (en) * 2017-10-11 2021-09-08 Melexis Technologies NV Sensor device
CN108302695B (zh) * 2018-01-03 2020-05-05 广东美的制冷设备有限公司 人体检测方法、人体检测设备和空调器
CN108302729B (zh) * 2018-01-03 2020-06-05 广东美的制冷设备有限公司 人体检测方法、人体检测设备和空调器
DE102018129972A1 (de) 2018-11-27 2020-05-28 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung von Objekten
JP2021081320A (ja) * 2019-11-20 2021-05-27 コイト電工株式会社 エリアセンサ
CN110988898A (zh) * 2019-12-02 2020-04-10 北京石头世纪科技股份有限公司 激光测距装置和机器人

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05107054A (ja) * 1991-10-15 1993-04-27 Olympus Optical Co Ltd 測距装置
US5264892A (en) * 1990-07-04 1993-11-23 Olympus Optical Co., Ltd. Camera distance measuring apparatus
JPH06100463B2 (ja) * 1990-11-13 1994-12-12 チノン株式会社 カメラにおける測距装置
US6704099B2 (en) * 1998-05-25 2004-03-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Range finder device and camera
CN1493845A (zh) * 2002-09-26 2004-05-05 夏普株式会社 光学位移传感器

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58201015A (ja) * 1982-05-20 1983-11-22 Canon Inc 測距装置
JPH067051B2 (ja) * 1986-07-11 1994-01-26 浜松ホトニクス株式会社 半導体位置検出器
JPH0778538B2 (ja) * 1988-02-20 1995-08-23 綜合警備保障株式会社 光ビーム物体検出装置
JP2763041B2 (ja) * 1988-03-02 1998-06-11 株式会社ニコン 自動焦点カメラ
DE3942770A1 (de) * 1989-12-23 1991-07-11 Dornier Luftfahrt Entfernungsbildkamera
JP2939045B2 (ja) 1992-05-06 1999-08-25 シャープ株式会社 測距センサ
JPH05264890A (ja) * 1992-03-17 1993-10-15 Seikosha Co Ltd 焦電型赤外線センサ付測距装置
JPH0674524A (ja) * 1992-08-24 1994-03-15 Sanyo Electric Co Ltd 空気調和装置
JPH0792377A (ja) * 1993-09-24 1995-04-07 Olympus Optical Co Ltd 測距装置
JP3224711B2 (ja) * 1994-11-22 2001-11-05 富士通株式会社 測距装置
US5913082A (en) * 1995-10-27 1999-06-15 Canon Kabushiki Kaisha Image signal processing apparatus
JP3265449B2 (ja) * 1996-01-25 2002-03-11 シャープ株式会社 測距センサ
JPH1082633A (ja) * 1996-09-09 1998-03-31 Toyota Autom Loom Works Ltd 測距センサ
JP2000298017A (ja) * 1999-04-15 2000-10-24 Matsushita Electric Works Ltd マルチビーム式光電センサおよびその実装方法
JP2003280737A (ja) * 2002-03-25 2003-10-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 移動装置
JP2003287420A (ja) * 2002-03-27 2003-10-10 Sharp Corp 測距センサおよびこれを備えた電子機器、測距センサの製造方法
JP2004053306A (ja) * 2002-07-17 2004-02-19 Nidec Copal Corp 光学式測距装置
JP2004188091A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Daio Paper Corp 拭取り用シート
JP2006010506A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Sharp Corp 光学式測距センサおよび自走式掃除機

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5264892A (en) * 1990-07-04 1993-11-23 Olympus Optical Co., Ltd. Camera distance measuring apparatus
JPH06100463B2 (ja) * 1990-11-13 1994-12-12 チノン株式会社 カメラにおける測距装置
JPH05107054A (ja) * 1991-10-15 1993-04-27 Olympus Optical Co Ltd 測距装置
US6704099B2 (en) * 1998-05-25 2004-03-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Range finder device and camera
CN1493845A (zh) * 2002-09-26 2004-05-05 夏普株式会社 光学位移传感器

Also Published As

Publication number Publication date
US20060087640A1 (en) 2006-04-27
US7330241B2 (en) 2008-02-12
JP2006125862A (ja) 2006-05-18
CN1766521A (zh) 2006-05-03

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