CN101042298A - 光学式测距传感器和热水清洗坐便器 - Google Patents

Abstract

一种光学式测距传感器和热水清洗坐便器，接受通过感光用聚光机构(14)聚光的反射光的感光元件(12)具有两个第1，第2电极(15)，(16)，该两个第2电极(15)，(16)沿将发光元件(11)和感光元件连接的基准线，相隔规定间距设置于感光面上；电阻区域(21)，其设置于两个电极之间。在入射到到上述感光元件(12)的感光面的光的入射位置产生的电荷形成光电流，通过电阻区域(21)，由第1，第2电极(15，16)分别输出。上述感光元件(12)的电阻区域(21)的电阻值分布为与从感光用聚光机构(14)的光轴到感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比。

Description

光学式测距传感器和热水清洗坐便器

技术领域

本发明涉及光学式测距传感器，更具体地说，涉及通过投射光并接受其反射光来检测距测距对象的距离的光学式测距传感器和采用它的热水清洗坐便器。

背景技术

目前，作为检测距物体的距离的光学式测距传感器，具有如下结构：如图14所示，从发光体将光投射到物体上，将其漫反射光作为点状光，由感光元件102感光，根据该点状光的位置检测距物体的距离(参照特开2003-156328号公报)。

该光学式测距传感器100如图14所示，包括用于将光投射到测距对象的发光元件101；将所投射的光聚光的投光用聚光机构103；将由测距对象反射的反射光聚光的感光用聚光机构104；接受通过感光用聚光机构104聚光的反射光的感光元件102。

上述发光元件101为发光二极管等光源，从发光元件101射出的光束由设置于射出部前方的光路上的投光用聚光机构103聚光，被投射到测距对象。

上述感光元件102为PSD(Position Sensitive Device：位置检测元件)，通过测距对象扩散反射的反射光由设置于感光面102a的前方的感光用聚光机构104聚光，被导向感光面102a。

上述PSD由位于平板硅的表面的高电阻率的p-层，位于背面的n+层，以及位于中间的i层这3层构成，在光斑照射到PSD的表面上时，产生的电荷(载流子)通过电阻层(p-层)，按照与光的入射位置和取出电极115，116的距离成反比的方式分割，从相应的电极115，116，作为电流而取出。

另外，在上述PSD中，所安装的电极115，116之间的电阻区域(p-层)形成图16的120所示的锯齿状的图案，以使表面电阻层(p-层)的电阻率如图15所示为均匀分布。

在上述结构的光学式测距传感器100中，从发光元件101射出的光通过投光用聚光机构103，投射到测距对象，由测距对象扩散反射的一部分的光作为通过感光用聚光机构104而被聚光的光斑，入射到感光面102a。该入射光入射到感光面102a的位置根据测距对象和光学式测距传感器100的距离而变化。如果入射到上述感光元件102的感光面102a的光斑的入射位置从基准位置变化，则对应于该变化量，从感光元件102的两端取出的信号电流I1和I2变化。从上述感光元件102输出的信号电流通过控制部(未图示)的信号处理电路，变换为输出信号S1，S2。

S1＝I1/(I1+I2)

S2＝(I1-I2)/(I1+I2)

在此，I1，I2为：

I1＝(d+2x)·I0/2d

I2＝(d-2x)·I0/2d

其中，d：PSD(102)的感光面的光斑的移动范围，

I0：全光电流(I1+I2)，

x：从PSD(102)的中心到光斑的入射位置的距离。

另外，根据作为三角测距原理的下述公式，

x＝(A·f)/D

其中，A：投光用聚光机构103的光轴和感光用聚光机构104的光轴的距离(基准线长度)，

f：感光用聚光机构104的焦距，

D：从可测距的范围L的中心到测距对象的位置的距离。

输出信号SI或S2如下述定义：

S1＝(2x+d)/2d

  ＝[{(A·f/D)-B}/d]+1/2

S2＝2x/d

  ＝2{(A·f/D)-B}/d，

其中，B表示从感光用聚光机构104的光轴到PSD(102)的中心的距离，X表示从感光用聚光机构104的光轴到PSD(102)上的光斑的入射位置的距离，此时，具有X＝B+x的关系。

图17表示上述光学式测距传感器100中相对于距测距对象的距离输出信号的变化的一个实例。如图17所示，光学式测距传感器100的输出信号的变化基本上根据上述输出信号SI或输出信号S2的公式，与距测距对象的距离成反比。即，由于基本上随着距测距对象的距离的增加，感光元件102的感光面102a上的光斑的位置变化变小，与之相伴的输出的变化也变少。另一方面，在距测距对象的距离为近距离的场合，由于反射光的光斑脱离感光面，故所接受的光量急速减少，与之相伴的传感器的输出也急速减少。一般，在光学式测距传感器中，以反射光的光斑在感光面上的区域，即，输出信号与距测距对象的距离成反比的区域作为测距范围。

在上述现有的光学式测距传感器100中，由于输出信号与距测距对象的距离成反比，故存在距测距对象的距离越大，输出信号S1，S2的变化量越小，测距精度越低的问题。为此，在远距离且要求测距精度的应用场合，无法利用光学式测距传感器可检测的测距范围的全部区域，必须限定测距范围。

于是，在(日本)特开2003-156328号公报中，如图18所示，提出有通过两个发光元件与1个感光元件，具有两个可测距的距离的光学式测距传感器200。在图18中，211，212表示发光元件，213表示感光元件，213a表示感光面，214表示投光用聚光机构，215表示投光用聚光机构，216表示感光用聚光机构。在该光学式测距传感器200中，若近位侧的可测距的距离表示为L1，远位置侧的可测距的距离表示为L2，感光元件213和发光元件212的基准线长度表示为A1，感光元件213和发光元件211的基准线长度表示为A2，则通过，

L1＝(A1·f)/x

L2＝(A2·f)/x

得到：

L1∶L2＝A1/x∶A2/x。

由此，在近位侧和远位侧这两者的测距范围内检测距物体的距离。

但是，上述光学式测距传感器200具有下述的问题，即，必须有两个发光元件211，212和投光用聚光机构214，215，与现有的光学式测距传感器100相比较，结构复杂，尺寸增加。另外，上述光学式测距传感器200具有在近位侧和远位侧中间的测距范围内测距精度降低的问题。

另外，在(日本)特开平5-5619号公报中，提出有如图19所示的、PSD的电阻区域(p-层)的电阻值的分布与距PSD的一端的距离成比例的结构。例如，如图20的220所示，通过形成PSD的感光面的电阻区域(p-层)，对从电极215，216输出的电流I1，I2进行对数变换，取其差值的方法，可获得与距测定对象的距离的平方成比例的输出信号，可扩大测定的动态范围。

但是，在上述PSD中，具有近位侧和远位侧的测距精度不一定的问题。

发明内容

在此，本发明的课题在于提供一种光学式测距传感器和采用它的热水清洗坐便器，该光学式测距传感器在与现有的光学式测距传感器相比较，在不改变尺寸的情况下，以简单的结构，可在较宽的测距范围内正确地获得与距测距对象的距离成比例的输出信号，可在较宽的测距范围的全部区域内使测距精度均一。

为了解决上述课题，本发明的光学式测距传感器为光学式的三角测距方式的光学式测距传感器，其特征在于，包括：

射出光的发光元件；

投光用聚光机构，其将从上述发光元件射出的光聚光并照射到测距对象上；

感光用聚光机构，其将来自上述测距对象的反射光聚光；

感光元件，其设置为感光面与从上述发光元件射出的光的光轴相垂直，接受通过上述感光用聚光机构聚光的上述反射光；

上述感光元件包括：沿将上述发光元件和上述感光元件连接的基准线在上述感光面上相隔规定间距设置的两个电极，和设置于上述两个电极之间的电阻区域；

在入射到上述感光元件的上述感光面的光的入射位置产生的电荷形成光电流，通过上述电阻区域，从上述两个电极输出；并且

上述感光元件的上述电阻区域的电阻值以与从上述感光用聚光机构的光轴到上述感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比的方式分布。

根据上述结构的光学式测距传感器，从上述发光元件射出的光通过投光用聚光机构投射到测距对象，由测距对象扩散反射，其反射光的一部分由感光用聚光机构聚光，入射到发光元件的感光面，形成光斑。该感光元件的感光面上的光斑的位置根据测距对象和该光学式测距传感器的距离而变化。在入射到上述感光元件的感光面的光的入射位置产生的电荷成为光电流，通过上述电阻区域，从上述两个电极输出。由此，在较宽的测距范围内获得与距测距对象的距离成比例的光电流。于是，在与现有的光学式测距传感器相比较不改变尺寸的情况下，可以简单的结构，实现在较宽的测距范围内正确地获得与距测距对象的距离成比例的输出信号，在较宽的测距范围的全部区域内测距精度匀一的光学式测距传感器。

另外，在一个实施例的的光学式测距传感器中，上述电阻区域呈线宽度和折返间距基本相同的、锯齿状弯曲的折线形状，从上述两个电极中的一个朝向另一个，改变上述折线形状的振幅长度，上述电阻区域的电阻值以与从上述感光用聚光机构的光轴到上述感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比的方式分布。

根据上述实施例的光学式测距传感器，上述感光元件的电阻区域呈线宽度和折返间距基本相同的、锯齿状弯曲的折线形状，通过从上述两个电极中的一个朝向另一个改变上述折线形状的振幅长度，可以容易地形成电阻值与从感光用聚光机构的光轴到感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比的电阻区域。

此外，在一个实施例的光学式测距传感器中，上述电阻区域呈振幅长度和线宽度基本相同的、锯齿状弯曲的折线形状，从上述两个电极中的一个朝向另一个，改变上述折线形状的折返间距，上述电阻区域的电阻值按照与从上述感光用聚光机构的光轴到上述感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比的方式分布。

根据上述实施例的光学式测距传感器，上述电阻区域呈振幅长度和线宽度基本相同的、锯齿状弯曲的折线形状，通过从上述两个电极中的一个朝向另一个改变上述折线形状的折返间距，可以容易地形成电阻值与从感光用聚光机构的光轴到感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比的电阻区域。

还有，在一个实施例的光学式测距传感器中，上述电阻区域呈振幅长度和折返间距基本相同的、锯齿状弯曲的折线形状，从上述两个电极中的一个朝向另一个，改变上述折线形状的线宽度，上述电阻区域的电阻值按照与从上述感光用聚光机构的光轴到上述感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比的方式分布。

按照上述实施例的光学式测距传感器，上述电阻区域呈振幅长度和折返的间距基本相同的、锯齿状弯曲的折线形状，通过从上述两个电极中的一个朝向另一个改变上述折线的线宽度，可以容易地形成电阻值与从感光用聚光机构的光轴到感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比的电阻区域。

再有，在一个实施例的光学式测距传感器中，上述电阻区域为线宽度和振幅长度和折返间距基本相同的、锯齿状弯曲的折线形状的半导体层，从上述两个电极中的一个朝向另一个，改变上述折线形状的半导体层的杂质浓度，上述电阻区域的电阻值按照与从上述感光用聚光机构的光轴到上述感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比的方式分布。

根据上述实施例的光学式测距传感器，通过从上述两个电极中的一个朝向另一个，改变线宽度和振幅长度与折返间距基本相同的、锯齿状弯曲的折线形状的半导体层的杂质浓度，可以容易地形成电阻值与从感光用聚光机构的光轴到感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比的电阻区域。

为了解决上述课题，本发明的另一光学式测距传感器为一种光学式测距传感器，其通过三角测距方式检测距测距对象的距离，其特征在于，包括：

发光元件；

投光用聚光部，其将从上述发光元件射出的光聚光，并照射到上述测距对象；

感光用聚光部，其将来自上述测距对象的反射光聚光；

位置检测感光元件，其设置为具有感光面的平面相对于从上述发光元件射出的光的光轴垂直，接受通过上述感光用聚光部聚光的上述反射光；

集成电路，其进行从上述位置检测感光元件输出的信号的处理，并在规定时刻驱动上述发光元件；

上述位置检测感光元件的感光部被分割成沿将上述发光元件和上述位置检测感光元件连接的基准线排列的多个感光区域；

上述感光部的被分割的上述多个感光区域的电阻值不同。

根据上述结构的光学式测距传感器，从上述发光元件射出的光通过投光用聚光部投射到测距对象上，由测距对象扩散反射，其反射光的一部分通过感光用聚光部聚光，入射到发光元件的感光面，形成光斑。上述位置检测感光元件的感光面上的光斑的聚光位置根据测距对象和该光学式测距传感器之间的距离而变化。在入射到上述位置检测感光元件的感光面的光的入射位置产生的电荷形成光电流而输出。在分割成沿将上述发光元件和位置检测感光元件连接的基准线排列的多个感光区域的位置检测感光元件的感光部中，针对每个感光区域适当设定电阻值，由此，可在较宽的测距范围，获得与距测距对象的距离成比例的光电流。于是，能够以简单的结构，实现在较宽的测距范围内正确地获得与距测距对象的距离成比例的输出，在较宽的测距范围的整个区域内测距精度匀一的光学式测距传感器。另外，对于距测距对象的距离的输出的绝对值，各个传感器的具有差异，但是，由于获得与距离成比例的输出，故如果检测某两个点的位置的输出，将其存储于外部，则可检测第3点的位置的输出，通过上述2点的数据，在传感器外部进行计算，由此，可正确地求出距离。

另外，在一个实施例的光学式测距传感器中，上述位置检测感光元件的上述感光部的分割数和上述多个感光区域的电阻值设定为与距上述测距对象的距离和上述位置检测感光元件的输出基本成比例。

根据上述实施例，上述位置检测感光元件的感光部的分割数和分割的多个感光区域的电阻值设定与距测距对象的距离和位置检测感光元件的输出基本成比例，由此，可进一步提高测距精度。

另外，在一个实施例的光学式测距传感器中，上述位置检测感光元件的上述感光部的分割数为5，被分割的上述多个感光区域的面积相等，并且上述多个感光区域的电阻值的比按照从上述发光元件一侧起的顺序，为80∶10∶5∶3∶2。

根据上述实施例，由于上述位置检测感光元件的感光部的分割数为5，分割的各感光区域的面积相等，并且5个感光区域的电阻值的比按照从上述发光元件侧起的顺序，为80∶10∶5∶3∶2，故可提高检测距离和输出电压的直线性。

此外，在一个实施例的光学式测距传感器中，其特征在于：

上述感光用聚光部根据距上述测距对象的距离，可沿上述位置检测感光元件上的聚光位置移动的方向移动，

通过使上述感光用聚光部移动，可改变上述位置检测感光元件上的聚光位置。

在即使表示光学式测距传感器的检测距离的输出电压的直线性提高，但感光用聚光部和位置检测感光元件的位置关系产生差异，来自位于规定距离的测距对象的反射光不聚光于位置检测感光元件的感光面的规定位置的情况下，认为直线性变差。于是，根据上述实施例，形成可使感光用聚光部运动的结构，改变位于位置检测感光元件上的聚光位置，可在规定位置形成光斑。由此，可调整感光用聚光部和位置检测感光元件之间的位置关系的差异。

另外，本发明的热水清洗坐便器，其特征在于装载有权利要求6所述的光学式测距传感器。

根据上述方案，由于通过装载在较宽的测距范围的整个区域内可使测距精度均一的光学式测距传感器，相对光学式测距传感器的距离的输出差异小，可确实对人进行检测，可正常地实现热水清洗坐便器的功能。

综上所述可知，根据本发明的光学式测距传感器，不改变现有的光学式测距传感器的尺寸，能够以简单的结构，从近距离到远距离使测距精度均一。

根据本发明的另一光学式测距传感器，由于可按照获得与距离成比例的输出的方式，检测距位于规定的距离范围内的测距对象的距离，故即使为位于较远的位置的测距对象，仍可以精度良好地检测距离。

此外，根据本发明的热水清洗坐便器，通过装载可在较宽的测距范围的全部区域内测距精度均一的光学式测距传感器，可正常地实现热水清洗坐便器的功能。

附图说明

可通过下面的具体说明和附图充分地理解本发明。附图仅用于进行说明，其不构成对本发明的限制。在图中：

图1为表示本发明的第1实施例的光学式测距传感器的结构的图；

图2为表示用作上述光学式测距传感器的感光元件的PSD的电阻区域(p-层)的图案的形状的图；

图3为表示用作本发明的第2实施例的光学式测距传感器的感光元件的PSD的电阻区域(p-层)的图案的形状的图；

图4为表示用作本发明的第3实施例的光学式测距传感器的感光元件的PSD的电阻区域(p-层)的图案的形状的图；

图5为表示用作本发明的第4实施例的光学式测距传感器的感光元件的PSD的电阻区域(p-层)的图案的形状的图；

图6为表示用作本发明的第5实施例的光学式测距传感器的感光元件的PSD的电阻区域(p-层)的图案的形状的图；

图7为表示用于上述第1实施例的光学式测距传感器的PSD的结构的剖视图；

图8为表示用于上述第1实施例的光学式测距传感器的PSD的电阻区域的电阻率分布的图；

图9为表示本发明的光学式测距传感器的距离和输出信号之间的关系的图；

图10A为本发明的一实施形式的光学式测距传感器的正视图；

图10B为从图10A中的IB-IB线观看到的上述光学式测距传感器的剖视图；

图11A为表示上述光学式测距传感器的结构的图；

图11B为用于上述光学式测距传感器的位置检测感光元件的感光部的平面图；

图12A为用于说明总电阻值与距上述位置检测感光元件的感光面左端的距离的比的图；

图12B表示上述位置检测感光元件的输出特性；

图13A为表示上述光学式测距传感器的感光用聚光部的可动结构的正视图和剖视图；

图13B为从图13A中的IVB-IVB线观看的剖面的示意图；

图14为表示现有的光学式测距传感器的结构的图；

图15为表示现有的PSD的电阻区域的电阻率分布的图；

图16为表示现有的PSD的电阻区域(p-层)的图案的形状的图；

图17为表示现有的光学式测距传感器的距离和输出信号之间的关系的图；

图18为表示现有的具有多个发光元件的光学式测距传感器的结构的图；

图19为表示现有的PSD的电阻区域的电阻率分布的图；

图20为表示现有的PSD的电阻区域(p-层)的图案的形状的图。

具体实施方式

下面通过图示的实施例，对本发明的光学式测距传感器进行更具体的说明。

(第1实施例)

图1为表示本发明的第1实施例的光学式测距传感器的基本结构的示意图。

该第1实施例的光学式测距传感器10如图1所示，包括射出光的发光元件11；投光用聚光机构13，其将从上述发光元件11射出的光聚光并照射到测距对象；感光用聚光机构14，其将来自上述测距对象(未图示)的反射光聚光；感光元件12，其配置为感光面相对于从上述发光元件11射出的光的光轴垂直，接受通过感光用聚光机构14聚光的反射光。

上述发光元件11为发光二极管等光源，从发光元件11射出的光通过设置于射出部前方的光路上的投光用聚光机构13汇聚，投射到测距对象。

上述感光元件12为PSD(Position Sensitive Device：位置检测元件)，由测距对象扩散反射的反射光通过设置于感光面12a的前方的感光用聚光机构14汇聚，被导向感光面12a。

从上述发光元件11射出的光通过投光用聚光机构13，投射到测距对象，由测距对象扩散反射的一部分的光作为通过感光用聚光机构14而汇聚的光斑，入射到感光面12a。该入射光入射到感光面12a的位置根据测距对象和光学式测距传感器10的距离变化。如果入射到感光面12a中的光斑的入射位置从基准位置(感光面12a的中心)变化，则对应于该变化量，从感光元件12的两端取出的信号电流I1和I2变化。接着，从上述感光元件12输出的信号电流通过控制部(未图示)的信号处理电路，变换为输出信号。

图2表示用作上述实施例1的光学式测距传感器的感光元件12的PSD的感光面。

如图2所示，该PSD为应用硅光电二极管的光斑位置检测用传感器，获得连续的电信号。

上述第1实施例的光学式测距传感器的PSD如图7的剖视图所示，在硅衬底表面上依次扩散生长n+层31，i层32，然后，在i层32上形成具有规定的图案的p-层33，在n+层31的背面侧，形成背面电极30。另外，在i层32上以规定间距而形成第1，第2电极15，16。通过p-层33，将第1，第2电极15，16之间连接。

如图2所示，由上述电阻层(p-层33)形成的电阻区域21设定为：在第1电极15和第2电极16之间，如图8所示，电阻值与从感光用聚光机构14的光轴到感光面12a的光斑的入射位置的距离成反比。

上述电阻区域21通过一般的半导体硅工艺的光刻工序，通过构图处理而形成。

在上述结构的光学式测距传感器的PSD中，如果光斑入射到PSD的感光面12a，则在光斑入射的位置，通过光电转换产生与光能量成比例的电荷。形成的电荷作为光电流通过电阻层(p-层33)从第1，第2电极15，16分别输出。

此时，由于表面的电阻层(p-层33)的电阻值按照在第1，第2电极15，16之间，与距感光用聚光机构14的光轴的距离成反比的方式设定，故从各第1，第2电极15，16输出的光电流I1，I2，与从感光用聚光机构14的光轴到PSD(12)上的光斑的入射位置的距离X(参照图1)的关系通过下述式计算。

第1，第2电极15，16之间的电阻值由R表示。由于该电阻值按照与从感光用聚光机构14的光轴到感光面12a的光斑的入射位置的距离成反比的方式设定，故在感光用聚光机构14的光轴和感光面12a的光斑的入射位置之间的电阻值由R1表示，感光面12a的光斑的入射位置和第2电极16之间的电阻值由R2表示时，则：

R1＝α/X，

R2＝R-R1＝R-α/X。

在这里，α为任意的常数。

由于光电流I1流过电阻R1时产生的电位差与光电流I2流过电阻R2时产生的电位差相等，故：

I1·R1＝I2·R2

I1·α/X＝I2·(R-α/X)。

如果采用I1+I2＝I的关系对上述式进行整理，则

I1＝(1-α/(R·X))·I

I2＝α·I/(R·X)，

流向第1，第2电极15，16的电流I1，I2成为分别与距离X成反比的关系。

按照三角测距的原理(相似形)，从感光用聚光机构14的光轴到PSD(12)上的光斑的入射位置的距离X与到测距对象的位置的距离L之间，如下式所示具有反比的关系。

X＝(A·f)/L

A：投光用聚光机构13的光轴和感光用聚光机构14的光轴的距离(基准线长度)；

f：感光用聚光机构14的焦距；

L：距测距对象的位置的距离；

通过上述两个公式，光电流I如下式所示，具有与距测距对象的位置的距离L成正比的关系。

I∝L(A·f)

第1，第2电极15，16之间的电阻值如上所述，形成为与距感光用聚光机构14的光轴的距离X成反比的关系，由此，从光学式测距传感器输出的光信号I如图9所示，为与PSD的入射点位置成比例的值。

这样，在距测距对象的位置的距离短的场合和长的场合中任一种场合，都能获得以一定的比例变化的输出，故可实现在较宽的距离范围内，精度高的光学式测距传感器。

(第2实施例)

图3为表示用作本发明的第2实施例的光学式测距传感器的感光元件的PSD的感光面。另外，该第2实施例的光学式测距传感器除了PSD以外，采用与第1实施例的光学式测距传感器相同的结构，引用图1，而省略说明。

如图3所示，该第2实施例的光学式测距传感器的PSD以p-层形成呈锯齿状弯曲的折线形状的电阻区域22。该电阻区域22被设计为：折线的线宽和折返间距为一定，使振幅长度变化，第1，第2电极15，16之间的电阻值与距感光用聚光机构14的光轴的距离成反比。

通过从上述第1电极15朝向第2电极16电阻区域22的电阻值变小，在PSD的感光面的第1电极15侧(电阻区域22的电阻值大的一侧)，可相对由于测距对象的变化量而产生的光斑的移动量增加输出电流的变化量，因此，可提高测距对象的位置位于远距离的场合的测距精度。

(第3实施例)

图4表示用作本发明的第3实施例的光学式测距传感器的感光元件的PSD的感光面。另外，该第3实施例的光学式测距传感器除了PSD以外，采用与第1实施例的光学式测距传感器相同的结构，引用图1，省略其说明。

如图4所示，该第3实施例的光学式测距传感器PSD由p-层形成呈锯齿状弯曲的折线形状的电阻区域23。该电阻区域23被设定为：折线的线宽度，振幅长度为一定，使折返间距变化，第1，第2电极15，16之间的电阻值与距感光用聚光机构14的光轴的距离成反比。

在上述光学式测距传感器的PSD中，为了有效地取出光电流，优选光斑入射到电阻区域23附近。

如果采用图3所示的第2实施例的光学式测距传感器，则调整用于感光用聚光机构14的光学透镜，通过将光斑的尺寸缩小，可获得输出精度，但是必须在装配时进行光斑的位置调整。

相对于此，根据图4所示的第3实施例的光学式测距传感器，则可提供不必将光斑的尺寸缩小，不需要装配时的调整的，更加简单且精度高的光学式测距传感器。

(第4实施例)

图5表示用作本发明的第4实施例的光学式测距传感器的感光元件的PSD的感光面。另外，该第4实施例的光学式测距传感器除了PSD以外，与第1实施例的光学式测距传感器的结构相同，引用图1，省略其说明。

如图5所示，该第4实施例的光学式测距传感器PSD由p-层形成呈锯齿状弯曲的折线形状的电阻区域24。该电阻区域24设定为：折线的振幅宽度和折返间距为一定，改变线宽度，第1，第2电极15，16之间的电阻值与距感光用聚光机构14的光轴的距离成反比。

在上述光学式测距传感器PSD中，为了有效地取出光电流，优选光斑入射到电阻区域附近。

如果采用图4所示的第3实施例的光学式测距传感器，由于呈折线形状的电阻区域23的反复间距在第2电极16一侧较宽，故取出光电流的效率不均匀，测距精度降低。

相对于此，如果采用图5所述的第4实施例的光学式测距传感器，由于电阻区域23的反复间距为一定，故可在第1，第2电极15，16之间均匀地取出光电流，可提供测距精度均一的光学式测距传感器。

(第5实施例)

图6表示用作本发明的第5实施例的光学式测距传感器的感光元件的PSD的感光面。另外，该第5实施例的光学式测距传感器除了PSD以外，其结构与第1实施例的光学式测距传感器的结构相同，引用图1，省略其说明。

如图6所示，该第5实施例的光学式测距传感器PSD由p-层形成呈锯齿状弯曲的折线形状的电阻区域25。该电阻区域25设定为：折线的振幅长度、折返间距及线宽度为一定，改变电阻区域24(p-层)的杂质浓度，第1，第2电极15，16之间的电阻值与距感光用聚光机构14的光轴的距离成反比。

在上述光学式测距传感器PSD中，为了有效地取出光电流，优选光斑入射到电阻区域25附近。

如果采用图5所示的第4实施例的光学式测距传感器，由于呈折线形状的电阻区域24的线宽度在第2电极16一侧较粗，故取出光电流的效率不均匀，测距精度降低。

相对于此，如果采用图6所示的第5实施例的光学式测距传感器，由于电阻区域25的线宽度为一定，故可在第1，第2电极15，16之间均匀地取出光电流，可提供测距精度均一的光学式测距传感器。

下面通过图示的实施例，对本发明的另一光学式测距传感器和热水清洗坐便器进行具体说明。

图10A表示本发明的一个实施例的光学式测距传感器的正视图，图10B表示从图10A中的IB-IB线观看的上述光学式测距传感器的剖视图。

该光学式测距传感器如图10A，图10B所示，包括设置于导线架501上的一个发光元件502；一个位置检测感光元件503；1个IC504，其处理从上述位置检测感光元件503输出的信号并在规定时刻驱动发光元件502一侧。上述发光元件502和位置检测感光元件503分别由透光性树脂505模制，通过导线架501以一定间距保持各自的封装(发光元件502和位置检测感光元件503)。

在这里，发光元件502的发光波长在红外区域具有波峰灵敏度，位置检测感光元件503的感光波长在红外区域具有波峰灵敏度。另外，位置检测感光元件503的感光部被分割成沿将发光元件502和位置检测元件503连接的基准线而排列的多个感光区域503a，503b，503c，503d，503e，各自的感光区域503a～503e的电阻值不同。在本实施例中，感光部的分割数为5，各感光区域503a～503e的面积相等，按照从发光元件502一侧起的顺序，5个感光区域503a～503e的电阻值的比为80∶10∶5∶3∶2。

接着，除该透光性树脂模制的发光元件502，和构成位置检测感光元件503的光的通路的窗部505a，505b以外，由透光性树脂506一体模制。将该一体模制的器件安装于衬底507上，将必要的电气元件(电阻，电容器等)安装于衬底507上，然后，通过螺钉511将该衬底507固定于具有投光用聚光部508和感光用聚光部509的壳体510上。

该壳体510中的除投光用聚光部508和感光用聚光部509以外的部分由具有遮光性并且具有导电性的树脂形成，该投光用聚光部508和感光用聚光部509与壳体510通过双色成型而一体成形。另外，投光用聚光部508和感光用聚光部509由具有屏蔽可见光的光学特性的材料形成，即使可见光线作为外部散光存在的情况下，仍不能到达位置检测感光元件503的感光区域503a～503e。另外，在上述壳体510中，为了使来自发光元件2的光不直接入射到感光区域503a～503e，设置将投光用聚光部508一侧和感光用聚光部509一侧之间遮挡的内壁510a。另外，由具有遮光性的树脂形成的壳体510采用导电性树脂材料，通过金属螺钉与光学式测距传感器的接地端子(导线架的接地部)电连接，通过场效应去除外部的电磁噪音的影响，由此获得稳定的输出。

进行从上述位置检测感光元件503输出的信号的处理，并在规定的时刻驱动发光元件502的IC504具有下述功能，即，在规定期间内，按照规定次数，使发光元件502脉冲发光，按照与该发光时刻同步的方式，将位置检测感光元件503一侧的信号作为有效信号而提取，作为脉冲发光次数的平均值而输出。由此，即使在日常的外部散光入射到光学式测距传感器的感光区域503a～503e的情况下，仍消除该外部散光的影响，可进行精度良好的检测。

另外，图11A表示上述光学式测距传感器的结构，图11B表示用于上述光学式测距传感器的位置检测感光元件503的感光区域503a～503e的平面图。

图12A表示用于说明总电阻值与距上述位置检测感光元件503的感光面左端(发光元件502)的距离的比(与距左端的距离相对应的左端的电阻值/从右端到左端的全部电阻值)的图，如图12A所示，由于从感光面左端到感光区域503a～503e(电阻值80∶10∶5∶3∶2)依次排列，故总电阻值的比从左端起逐渐地变化。

此外，图12B表示上述位置检测感光元件503的输出特性。

接着，通过图11A，图11B，图12A，图12B对本发明的具有位置检测感光元件503的光学式测距传感器的特征进行说明。

如图11A所示，从发光元件502射出的光由投光用聚光部508聚光，基本垂直地投射到测距对象512。该光由测距对象512扩散反射，仅仅将入射到感光用聚光部509的光聚光，在位置检测感光元件503的感光面上形成光斑。如果从该光学式测距传感器到测距对象的距离变化，由于感光面上的光斑的位置改变，从位置检测感光元件503的两个端子获得的电流值为I1，I2，获得根据I1/(I1+I2)的公式求出的输出值。在感光面为1个，感光区域503a～503e的电阻值均匀的情况下，该输出值与从光学式测距传感器到测距对象的距离成反比，但是，按照本发明，分割成多个的感光部的感光区域503a～503e的电阻值各自不同，在光学式测距传感器的发光元件502一侧，即，在测距对象远的情况下的反射光入射到的位置有较大的电阻值，在测距对象近的情况下反射光入射到的位置有较小的电阻值。

在测距对象移动一定距离时，在与测距对象远的情况相比较，较近的情况下感光面上的光斑的位置变化量较大，因此，光斑的位置变化量大的位置电阻值小，光斑的位置变化量小的位置电阻值大。具体来说，设定为感光部的分割数为5，各感光区域503a～503e的面积相等，并且5个感光区域503a～503e的电阻值的比从发光元件502一侧起的顺序为80∶10∶5∶3∶2，以使距测距对象的距离和输出基本成比例(参照图11B，12A)。

由此，如图12所示，通过简单的结构，能够实现下述光学式测距传感器，其在较宽测距范围内，可正确地获得与距测距对象的距离成比例的输出，并且在较宽测距范围的整个区域内使测距精度均一。

另外，如果即使这样提高直线性，如果来自位于规定距离的测距对象的反射光不聚光于位置检测感光元件503的规定位置，则无法获得输出的直线性。因此认为，实际上为感光用聚光部509和位置检测感光部503的位置关系产生差异而输出的直线性变差。

相对于此，如图13A，图13B所示，形成能够使感光用聚光部513可活动的结构，改变位于位置检测感光元件503上的聚光位置，可在规定位置形成光斑。由此，可形成距测距对象的距离和输出基本成比例的光学式测距传感器，即使在距测距对象的距离较远的情况下，相对距离变化的输出变化较大，可进行精度良好的检测。

具体来说，在感光用聚光部513上设置位置调整用的突起部513a，其按照沿图中的箭头方向(左右)移动的方式设置，设置盖514。由此，进行感光用聚光部513的位置调整，使来自位于规定距离的测距对象的反射光聚光于位置检测感光元件503的规定位置。通过形成这样的结构，能够以更高的精度形成距测距对象的距离和输出成比例的光学式测距传感器。

装载有现有的光学式测距传感器的热水清洗坐便器形成为如下的系统，即，检测在坐便器上是否坐有人，如果有人坐于其上，则启动规定的功能。但是，人坐于坐便器上的位置由于存在个人差异，故从光学式测距传感器到人的距离不是一定的。同样由于光学式测距传感器的特性也是相对于距离而输出有差异，故存在即使人坐于坐便器上，但仍未检测到人的问题。

相对于此，如果将本发明的光学式测距传感器装载于热水清洗坐便器上，由于光学式测距传感器的输出相对于距离的差异小，故可确实对人进行检测，可按照规定方式实现热水清洗坐便器的功能。

在上述实施例中，对采用光学式测距传感器的热水清洗坐便器进行了说明，但是，并不限于此，也可将本发明的光学式测距传感器用于其它的设备。

以上对本发明的实施例进行了说明，但是，显然，该实施例也可以进行各种变更。这样的变更不应认为脱离了本发明的主旨和范围，对于本领域的普通技术人员来说是明显的变更全部地包含在下面所附的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种光学式三角测距方式的光学式测距传感器，其特征在于，其包括：

射出光的发光元件；

投光用聚光机构，其将从上述发光元件射出的光聚光并照射到测距对象上；

感光用聚光机构，其将来自上述测距对象的反射光聚光；

感光元件，其设置为感光面与从上述发光元件射出的光的光轴相垂直，接受通过上述感光用聚光机构聚光的上述反射光；

上述感光元件包括：沿将上述发光元件和上述感光元件连接的基准线在上述感光面上相隔规定间距设置的两个电极，和设置于上述两个电极之间的电阻区域；

在入射到上述感光元件的上述感光面的光的入射位置产生的电荷形成光电流，通过上述电阻区域，从上述两个电极输出；并且

上述感光元件的上述电阻区域的电阻值以与从上述感光用聚光机构的光轴到上述感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比的方式分布。

2.根据权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，上述电阻区域呈线宽度和折返间距基本相同的、锯齿状弯曲的折线形状，从上述两个电极中的一个朝向另一个，改变上述折线形状的振幅长度，上述电阻区域的电阻值以与从上述感光用聚光机构的光轴到上述感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比的方式分布。

3.根据权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，上述电阻区域呈振幅长度和线宽度基本相同的、锯齿状弯曲的折线形状，从上述两个电极中的一个朝向另一个，改变上述折线形状的折返间距，上述电阻区域的电阻值按照与从上述感光用聚光机构的光轴到上述感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比的方式分布。

4.根据权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，上述电阻区域呈振幅长度和折返间距基本相同的、锯齿状弯曲的折线形状，从上述两个电极中的一个朝向另一个，改变上述折线形状的线宽度，上述电阻区域的电阻值按照与从上述感光用聚光机构的光轴到上述感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比的方式分布。

5.根据权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，上述电阻区域为线宽度和振幅长度以及折返间距基本相同的、锯齿状弯曲的折线形状的半导体层，从上述两个电极中的一个朝向另一个，改变上述折线形状的半导体层的杂质浓度，上述电阻区域的电阻值按照与从上述感光用聚光机构的光轴到上述感光面的光斑的入射位置的距离基本成反比的方式分布。

6.一种光学式测距传感器，其通过三角测距方式检测距测距对象的距离，其特征在于，包括：

发光元件；

投光用聚光部，其将从上述发光元件射出的光聚光，并照射到上述测距对象；

感光用聚光部，其将来自上述测距对象的反射光聚光；

位置检测感光元件，其设置为具有感光面的平面相对于从上述发光元件射出的光的光轴垂直，接受通过上述感光用聚光部聚光的上述反射光；

集成电路，其进行从上述位置检测感光元件输出的信号的处理，并在规定时刻驱动上述发光元件；

上述位置检测感光元件的感光部被分割成沿将上述发光元件和上述位置检测感光元件连接的基准线排列的多个感光区域；

上述感光部的被分割的上述多个感光区域的电阻值不同。

7.根据权利要求6所述的光学式测距传感器，其特征在于，上述位置检测感光元件的上述感光部的分割数和上述多个感光区域的电阻值设定为与距上述测距对象的距离和上述位置检测感光元件的输出基本成比例。

8.根据权利要求7所述的光学式测距传感器，其特征在于，上述位置检测感光元件的上述感光部的分割数为5，被分割的上述多个感光区域的面积相等，并且上述多个感光区域的电阻值的比按照从上述发光元件一侧起的顺序，为80∶10∶5∶3∶2。

9.根据权利要求6所述的光学式测距传感器，其特征在于：

上述感光用聚光部根据距上述测距对象的距离，可沿上述位置检测感光元件上的聚光位置移动的方向移动，

通过使上述感光用聚光部移动，可改变上述位置检测感光元件上的聚光位置。

10.一种热水清洗坐便器，其特征在于，装载有权利要求6所述的光学式测距传感器。

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