CN101408622A - 光学式测距传感器、物体检测装置、具清洗功能的坐便器 - Google Patents

光学式测距传感器、物体检测装置、具清洗功能的坐便器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学式测距传感器。该光学式测距传感器具备：发出照射光的发光元件、把照射光会聚并向测距对象物照射的发光侧透镜、把照射光被测距对象物反射的反射光进行会聚的受光侧透镜、接受被会聚的反射光来检测测距对象物位置的位置检测受光元件、控制发光元件的发光并处理位置检测受光元件的检测电流的控制处理用集成电路。发光元件由面发光激光器构成。

Description

光学式测距传感器、物体检测装置、具清洗功能的坐便器
技术领域
本发明涉及检测到达测距对象物的距离的光学式测距传感器、应用该光学式测距传感器的物体检测装置、具清洗功能的坐便器以及该光学式测距传感器的制造方法。
背景技术
已知有如下光学式测距传感器：从发光元件向测距对象物照射照射光，由位置检测受光元件检测来自测距对象物的反射光的位置，利用三角测量方式来测定到测距对象物的距离。
图7A和图7B是示意地表示现有光学式测距传感器的概略结构和作用的说明图，图7A是俯视图，图7B是透视表示的透视侧视图。
图8是说明现有光学式测距传感器的三角测量方式的情况的示意图。
现有的光学式测距传感器101包括：发出照射光Ls的发光元件102、把照射光Ls会聚并向测距对象物MO照射的发光侧透镜103、把照射光Ls被测距对象物MO反射的反射光Lr进行聚光的受光侧透镜105、接受被会聚的反射光Lr并检测测距对象物MO位置的位置检测受光元件104(PSD：Position Sensitive Detector)、控制发光元件102的发光并处理来自位置检测受光元件104的检测电流I1、I2的控制处理用集成电路107。
照射光Ls被测距对象物MO反射而成为反射光Lr，反射光Lr在位置检测受光元件104的受光面形成光点，并从位置检测受光元件104的输出端子作为检测电流I1、检测电流I2被检测。
现有的发光元件102由半导体发光二极管(LED：Light EmittingDiode)构成。由于半导体发光二极管向元件的整个方向发出照射光Ls，所以为了向测距对象物MO照射所需要的照射光Ls，需要增大发光元件102的发光量(照射光Ls的光量)、增大发光侧透镜103的作用。
即为了对从半导体发光二极管发出的照射光Ls进行会聚，发光侧透镜103的焦距和直径就需要相当大，为了得到利用受光侧的位置检测受光元件104进行测距所需要的光量，需要增大发光侧透镜103的直径，而且需要增大脉冲驱动半导体发光二极管时正向电流与发光时间的乘积。
如上所述，由于半导体发光二极管向元件的整个方向发出照射光Ls，所以不能够将其与位置检测受光元件104、控制处理用集成电路107密封在同一个透光性树脂密封封装中。
即树脂密封发光元件102的透光性树脂密封封装109e与树脂密封位置检测受光元件104和控制处理用集成电路107的透光性树脂密封封装109r被分别单独形成，把透光性树脂密封封装109e和透光性树脂密封封装109r利用由遮光性密封树脂形成的遮光性树脂密封封装109s连结/一体化后，与传感器壳体101c嵌合。
图9是示意地表示现有光学式测距传感器的位置检测受光元件对到测距对象物的距离进行检测输出的状态的特性曲线。
反射光Lr因测距对象物MO的位置不同而使位置检测受光元件104的光点的位置变动，从而使检测电流I1、检测电流I2变动。因此，构成为通过检测由检测输出Ps＝检测电流I1/(检测电流I1+检测电流I2)所定义的检测输出Ps(参照图9)，从而检测从光学式测距传感器101到测距对象物MO的距离Dis。
现有的位置检测受光元件4的受光面(受光区域)是一个，由于受光区域的电阻值均匀，所以检测输出Ps与距离Dis成反比，图中表示出作为反比例曲线的相关特性Cre。即难于高精度地测定测距对象物MO的距离。
图10是说明由来自现有光学式测距传感器的发光元件的照射光的扩散而产生测距误差的说明图。
虽然想利用发光侧透镜103将来自发光元件102(半导体发光二极管)的照射光Ls会聚而成为平行光，但由于半导体发光二极管不是点光源，所以照射光Ls成为具有一定程度扩散的形态。
相对于由发光元件102和发光侧透镜103所划定的传感器光轴Lax，测距对象物MO例如位于离开位置检测受光元件104的相反侧的情况下，来自测距对象物MO的反射光Lr向位置检测受光元件104入射而形成的光点的位置，作为与位于比本来的距离Dis更近的距离Disi的测距对象物MOi对应的位置而被测距，从而存在产生测距误差的问题。
如上所述，现有的光学式测距传感器101中，作为发光元件102而适用半导体发光二极管。因此，测距所需要的、朝向测距对象物MO方向的照射光Ls的光量少，所以为了实现测距所需要的光量，需要采取如下对策：增大发光侧透镜103的焦距和发光侧透镜103的直径，而且增大脉冲驱动半导体发光二极管时正向电流与发光时间的乘积等。
另外，由于在密封发光元件102的透光性树脂密封封装109e与密封位置检测受光元件104的透光性树脂密封封装109r之间，需要配置将它们遮光的遮光性树脂密封封装109s(遮光部)，因此难于把光学式测距传感器101(传感器壳体101c)小型化。
而且在对位于远位置的黑的测距对象物MO进行测距时，随着照射光Ls的光量不足而存在测距精度降低的问题。
作为适用位置检测受光元件的光学式测距传感器，例如在特开平9-318315号公报、特开昭63-198817号公报中公开过。
发明内容
本发明是鉴于上述状况而作出的，目的在于提供一种光学式测距传感器，其具备：发出照射光的发光元件、发光侧透镜、受光侧透镜、接受反射光并检测测距对象物位置的位置检测受光元件、控制发光元件的发光并处理位置检测受光元件的检测电流的控制处理用集成电路，通过将发光元件设定为面发光激光器，由此能够实现小型化、高精度化、低耗电量、低成本。
本发明的其他目的在于提供一种物体检测装置，其适用光学式测距传感器来检测被检测物体的存在，通过利用本发明的光学式测距传感器构成光学式测距传感器，从而能够高精度地检测测距对象物的存在，且可实现小型化。
本发明的另一目的在于提供一种具清洗功能的坐便器，其使用物体检测装置来检测坐便器的利用状态并进行清洗准备，通过利用本发明的物体检测装置来构成物体检测装置，从而能够高精度地发挥作用且具有良好的便利性和设计性。
本发明的其他目的在于提供一种光学式测距传感器的制造方法，将发光元件、位置检测受光元件和控制处理用集成电路由透光性密封树脂一并密封而形成透光性树脂密封封装，并将透光性树脂密封封装与具有发光侧透镜和受光侧透镜的传感器壳体嵌合，由此将发光侧透镜、受光侧透镜和透光性树脂密封封装高精度地对位并结合，从而容易地形成能够实现小型化、高精度化的光学式测距传感器。
本发明的光学式测距传感器具备：发出照射光的发光元件、把照射光会聚并向测距对象物照射的发光侧透镜、把照射光被测距对象物反射的反射光进行会聚的受光侧透镜、接受被会聚的反射光来检测测距对象物位置的位置检测受光元件、控制所述发光元件的发光并处理所述位置检测受光元件的检测电流的控制处理用集成电路，其中，所述发光元件是面发光激光器。
根据该结构，由于能够将方向性强的照射光向测距对象物照射并从测距对象物接受方向性强的反射光，所以在以小驱动电流测距时能够确保足够的发光量，提高位置检测受光元件的位置检测精度，能够使光学系统小型化，因此能够形成小型且具有优良测距特性的光学式测距传感器。即能够形成小型化、高精度化、低耗电量、低成本的光学式测距传感器。
另外，本发明的光学式测距传感器中，所述发光元件、所述位置检测受光元件和所述控制处理用集成电路也可以被单一的透光性树脂密封封装密封。
根据该结构，由于在发光元件与位置检测受光元件之间不需要配置遮光部，所以能够提高发光元件、位置检测受光元件和控制处理用集成电路的安装密度，能够形成小型化的光学式测距传感器。
本发明的光学式测距传感器中，所述发光元件、所述位置检测受光元件和所述控制处理用集成电路也可以安装在引线框中。
根据该结构，由于能够把安装构造简单化，所以能够得到可靠性高且能够便宜制造的光学式测距传感器。
本发明的光学式测距传感器中，所述透光性树脂密封封装也可与保持所述发光侧透镜和所述受光侧透镜的传感器壳体嵌合。
根据该结构，能够把发光侧透镜、受光侧透镜和透光性树脂密封封装高精度地对位并结合，可容易地实现小型化、高精度化。
本发明的光学式测距传感器中，所述位置检测受光元件构成为以相等面积分割成多个受光区域，受光区域的分割数和各受光区域的电阻值设定为使到测距对象物的距离与所述位置检测受光元件的检测输出之间的相关特性呈直线状。
根据该结构，由于即使在到测距对象物的距离远的情况下，也能够随着距离的变动而增大检测输出的变动，所以即使缩小发光元件与位置检测受光元件的间隔，也能够对远距离进行高精度的测距。
本发明的光学式测距传感器中，所述分割数也可设定为3以上。
根据该结构，能够把到测距对象物的距离与位置检测受光元件的检测输出之间的相关特性切实地形成直线状。
本发明的光学式测距传感器也可以把所述面发光激光器的方向角设定为5度到25度。
根据该结构，能够在使发光侧透镜小型化的状态下把向位于远距离的测距对象物的照射光充分地进行会聚，能够得到高精度的小型化光学式测距传感器。
本发明的光学式测距传感器也可以把所述发光侧透镜的焦距设定为1mm到4mm。
根据该结构，能够兼顾小型化、高精度化。
本发明的光学式测距传感器也可以把所述发光侧透镜的直径设定为0.5mm到2mm。
根据该结构，能够兼顾小型化、高精度化。
本发明的光学式测距传感器中，所述面发光激光器的发光波长也可以是红外区域的波长。
根据该结构，由于能够排除可见光干扰的影响，所以能够高精度且高可靠性地进行测距。
本发明的光学式测距传感器中，也可以是所述面发光激光器被脉冲驱动，所述控制处理用集成电路构成为调整所述面发光激光器的正向电流与发光时间的乘积，并处理来自所述位置检测受光元件的检测电流。
根据该结构，向测距对象物发出与距离对应的照射光，能够得到可检测的反射光。
本发明的物体检测装置是适用光学式测距传感器并检测被检测物体存在的物体检测装置，所述光学式测距传感器是本发明的光学式测距传感器。
根据该结构，能够高精度地检测被检测物体的存在，能够得到可小型化的物体检测装置。
本发明的具清洗功能的坐便器是使用物体检测装置来检测坐便器的利用状态并进行清洗准备的具清洗功能的坐便器，所述物体检测装置是本发明的物体检测装置。
根据该结构，能够提供一种能够高精度地发挥作用且具有良好的便利性和设计性的具清洗功能的坐便器。
本发明光学式测距传感器的制造方法中，光学式测距传感器具备：发出照射光的发光元件、把照射光会聚并向测距对象物照射的发光侧透镜、把照射光被测距对象物反射的反射光进行会聚的受光侧透镜、接受被会聚的反射光来检测测距对象物位置的位置检测受光元件、控制所述发光元件的发光并处理所述位置检测受光元件的检测电流的控制处理用集成电路，该制造方法具备如下工序：引线框准备工序，其准备用于安装所述发光元件、所述位置检测受光元件和所述控制处理用集成电路的引线框；元件安装工序，其把所述发光元件、所述位置检测受光元件和所述控制处理用集成电路安装到所述引线框中；封装形成工序，其把所述发光元件、所述位置检测受光元件和所述控制处理用集成电路用透光性密封树脂一并密封而形成透光性树脂密封封装；封装嵌合工序，其把所述透光性树脂密封封装与具有所述发光侧透镜和所述受光侧透镜的传感器壳体嵌合。
根据该结构，能够将发光侧透镜、受光侧透镜和透光性树脂密封封装高精度地对位并结合，从而容易地形成能够实现小型化、高精度化的光学式测距传感器。
附图说明
图1A是示意地表示本发明实施例1的光学式测距传感器的概略结构和作用的俯视图，图1B是示意地表示本发明实施例1的光学式测距传感器的概略结构和作用的侧视图；
图2是示意地表示本发明实施例1的光学式测距传感器的发光元件和发光侧透镜的概略结构和作用的说明图；
图3是示意地表示本发明实施例1的光学式测距传感器的位置检测受光元件的概略平面结构和作用的说明图；
图4是示意地表示图3所示的位置检测受光元件对到测距对象物的距离进行检测输出的状态的特性曲线；
图5是表示驱动本发明实施例1的光学式测距传感器的发光元件的驱动波形的波形图；
图6是示意地表示本发明实施例3的具清洗功能的坐便器的立体图；
图7A是示意地表示现有光学式测距传感器的概略结构和作用的俯视图；图7B是示意地表示现有光学式测距传感器的概略结构和作用的透视侧视图；
图8是说明现有光学式测距传感器的三角测量方式的情况的示意图；
图9是示意地表示现有光学式测距传感器的位置检测受光元件对到测距对象物的距离进行检测输出的状态的特性曲线；
图10是说明由现有光学式测距传感器的发光元件的照射光的扩散而产生测距误差的说明图。
具体实施方式
以下根据附图说明本发明的实施例。
<实施例1>
根据图1A到图5说明本发明实施例1的光学式测距传感器及其制造方法。
图1A和图1B分别是示意地表示本发明实施例1的光学式测距传感器的概略结构和作用的说明图，图1A是俯视图，图1B是透视表示的侧视图。
本实施例的光学式测距传感器1包括：发出照射光Ls的发光元件2、把照射光Ls会聚并向测距对象物MO照射的发光侧透镜3、把照射光Ls被测距对象物MO反射的反射光Lr进行会聚的受光侧透镜5、接受被会聚的反射光Lr并检测测距对象物MO位置的位置检测受光元件4(PSD：Position Sensitive Detector)、控制发光元件2的发光并处理位置检测受光元件4的检测电流I1、I2(参照图3)的控制处理用集成电路7。
发光元件2、发光侧透镜3、位置检测受光元件4、受光侧透镜5、控制处理用集成电路7被传感器壳体1c收纳。因此，可提高机构的强度并排除外部的影响，能够得到高精度的测距特性。
本实施例的发光元件2由面发光激光器构成。因此，能够把方向性强的照射光Ls向测距对象物MO照射并从测距对象物MO接受方向性强的反射光Lr，所以在以小驱动电流测距时能够确保足够的发光量，提高位置检测受光元件4的位置检测精度，并能够使光学系统小型化，因此能够形成小型且具有优良测距特性的光学式测距传感器1。
发光元件2、位置检测受光元件4和控制处理用集成电路7被单一的透光性树脂密封封装9密封。
本实施例中，作为发光元件2，由于不使用现有的半导体发光二极管(LED)而使用面发光激光器，所以照射光Ls的方向性强，不会向元件的整个方向照射。即，即使利用同一透光性树脂将发光元件2与位置检测受光元件4密封，从面发光激光器射出的照射光Ls也不会直接向位置检测受光元件4入射。
因此，由于在发光元件2与位置检测受光元件4之间不需要设置遮光部，所以能够提高发光元件2、位置检测受光元件4和控制处理用集成电路7的安装密度，能够高效率且便宜地制造小型化的光学式测距传感器1。
发光元件2、位置检测受光元件4和控制处理用集成电路7被安装在引线框10中。因此能够使安装构造简单化，所以能够得到可靠性高且能够便宜制造的光学式测距传感器1。发光元件2、位置检测受光元件4和控制处理用集成电路7一并安装(芯片焊接(ダイボンデイング)、引线接合)到以恰当图案进行布置的引线框10后，以单一的透光性树脂密封封装9进行安装。透光性树脂密封封装9可形成为能够适用传递模制。
透光性树脂密封封装9与保持发光侧透镜3和受光侧透镜5的传感器壳体1c嵌合。因此，能够相对发光侧透镜3和受光侧透镜5，将透光性树脂密封封装9高精度地对位，容易地实现小型化、高精度化。在将透光性树脂密封封装9与传感器壳体1c嵌合时也可以使用合适的粘接剂。
通过以双色成型方式一体成型传感器壳体1c，从而同时形成发光侧透镜3和受光侧透镜5。即传感器壳体1c也成为具备发光侧透镜3和受光侧透镜5的透镜壳体。
发光侧透镜3和受光侧透镜5由遮断可见光的材质形成，即使照射作为干扰光的可见光，也不会影响到位置检测受光元件4。另外，除发光侧透镜3和受光侧透镜5以外部分的传感器壳体1c由对可见光和红外光都遮挡的材质形成。
发光元件2(面发光激光器)的发光波长被设定为红外区域的波长(例如0.75～1μm左右)。因此，能够排除可见光干扰的影响，故能够高精度且高可靠性地进行测距。位置检测受光元件4相对红外区域的波长具有受光波长的峰值感光度，该红外区域的波长与发光元件2的发光波长对应。即能够把可见光的干扰在发光侧和受光侧都排除，因此，能够得到高精度且可靠性高的光学式测距传感器1。
光学式测距传感器1利用发光元件2(发光侧透镜3)、测距对象物MO、位置检测受光元件4(受光侧透镜5)构成三角形，因此可适用来自位置检测受光元件4的检测电流I1、检测电流I2(参照图3)，利用所谓的三角测量方式进行测距(距离检测)，该检测电流成为与位置检测受光元件4检测的反射光Lr的位置(光点位置)对应的值。
图2是示意地表示本发明实施例1的光学式测距传感器的发光元件和发光侧透镜的概略结构和作用的说明图。
本实施例的面发光激光器(发光元件2)的方向角θ，优选以被发光元件2和发光侧透镜3划定的传感器光轴Lax为中心设定为5度到25度。
即通过将面发光激光器(发光元件2)的方向角θ设定为5度到25度的范围内，从而能够在使发光侧透镜3小型化的状态下将向位于远距离的测距对象物MO的照射光Ls充分地进行会聚，能够得到高精度的小型化光学式测距传感器1。
对方向角θ设定上限、下限进行限定的理由如下。即在方向角θ比5度小的情况下，照射光Ls的光束过细而有可能对测距对象物MO产生意料之外的影响，或者有可能产生需要对测距对象物MO进行高精度对位的问题。另外，在方向角θ比25度大的情况下，照射光Ls的光束过粗而可能使测距对象物MO的反射光Lr的分布位置(会聚位置)产生偏差，难于进行高精度测距。
发光侧透镜3的焦距Disf优选设定为1mm到4mm。
即通过与发光元件2的方向角θ对应地设定发光侧透镜3的焦距Disf，从而能够谋求兼顾光学式测距传感器1的小型化、高精度化。
发光侧透镜3的直径φ优选设定为0.5mm到2mm。
即通过与发光元件2的方向角θ和发光侧透镜3的焦距Disf对应地设定发光侧透镜3的直径φ，从而能够谋求兼顾光学式测距传感器1的小型化、高精度化。
方向角θ可通过选择发光元件2(面发光激光器)来设定。另外，焦距Disf和直径φ能够根据方向角θ来适当地进行光学调整，通过设定上述数值，能够使从发光侧透镜3向测距对象物MO照射的照射光Ls成为平行光，能够容易地实现小型化、高精度化。
图3是示意地表示本发明实施例1的光学式测距传感器的位置检测受光元件的概略平面结构和作用的说明图。
位置检测受光元件4的受光面以相等面积分割成多个受光区域4r。例如受光区域4r被分割为五个区域，按照相对发光元件2的距离，从远侧开始，由第一受光区域4ra、第二受光区域4rb、第三受光区域4rc、第四受光区域4rd、第五受光区域4re构成。以下当不需要区分第一受光区域4ra、第二受光区域4rb、第三受光区域4rc、第四受光区域4rd、第五受光区域4re时，简称为受光区域4r。
从输出端子4tf和输出端子4ts来看，各受光区域4r的电阻值R分别是不同的值。即第一受光区域4ra具有第一电阻值R1、第二受光区域4rb具有第二电阻值R2、第三受光区域4rc具有第三电阻值R3、第四受光区域4rd具有第四电阻值R4、第五受光区域4re具有第五电阻值R5。以下当不需要区分第一电阻值R1、第二电阻值R2、第三电阻值R3、第四电阻值R4、第五电阻值R5时，简称为电阻值R。
例如将第一电阻值R1、第二电阻值R2、第三电阻值R3、第四电阻值R4、第五电阻值R5加在一起的总电阻值Rt设定为100(输出端子4tf、输出端子4ts间的电阻值)时，本实施例中，第一电阻值R1＝2、第二电阻值R2＝3、第三电阻值R3＝5、第四电阻值R4＝10、第五电阻值R5＝80。
即按照受光区域4r的配置状态而使电阻值R依次逐渐变化。与受光区域4r的配置状态(第一受光区域4ra、第二受光区域4rb、第三受光区域4rc、第四受光区域4rd、第五受光区域4re)对应地利用图3的曲线表示电阻值R按照上述数值进行变化的状态。
在受光区域4r的配置方向的两端，位置检测受光元件4利用受光区域4r的光电转换效应，通过输出端子4tf(配置在远离发光元件2的一侧)检测检测电流I1，通过输出端子4ts(配置在靠近发光元件2的一侧)检测检测电流I2。
从发光元件2发出的照射光Ls被发光侧透镜3会聚并向测距对象物MO照射。向测距对象物MO照射的照射光Ls利用测距对象物MO生成反射光Lr。光学式测距传感器1利用受光侧透镜5将被测距对象物MO反射的反射光Lr会聚，从而使光点形成于位置检测受光元件4的受光区域4r(反射光Lr的入射位置)。
即，所从光学式测距传感器1到测距对象物MO的距离Dis变动，则受光区域4r的光点位置变化，所以相对检测电流I1和检测电流I2，求出由检测输出Ps＝检测电流I1/(检测电流I1+检测电流I2)所定义的检测输出Ps，从而能够测定距离Dis。
在受光区域4r(受光面)是一个且电阻值R单一的情况下，检测输出Ps与从光学式测距传感器1到测距对象物MO的距离Dis成反比(参照现有例的图9)。但本实施例中，如上所述，把受光区域4r分割成多个区域，使受光区域4r的电阻值R依次渐渐产生差异。
在靠近发光元件2侧即测距对象物MO位于远处的情况下，反射光Lr入射的位置(例如受光区域4re)具有大电阻值R，在距发光元件2远的一侧即测距对象物MO位于近处的情况下，反射光Lr入射的位置(例如受光区域4ra)具有小电阻值R。
位置检测受光元件4中第五受光区域4re距发光元件2最近，第一受光区域4ra距发光元件2最远。即如上所述，第五电阻值R5(＝80)＞第四电阻值R4(＝10)、第四电阻值R4(＝10)＞第三电阻值R3(＝5)、第三电阻值R3(＝5)＞第二电阻值R2(＝3)、第二电阻值R2(＝3)＞第一电阻值R1(＝2)。
从光学式测距传感器1到测距对象物MO的距离Dis变动一定距离时，测距对象物MO位于近处时，相比位于远处的情况，位置检测受光元件4(受光区域4r)的光点位置变化量大(参照现有例的图9)。
因此，构成为缩小光点位置变化量大的区域的电阻值R，增大光点位置变化量小的区域的电阻值R(例如如上所述，把第五电阻值R5设定为80，把第一电阻值R1设定为2)。
图4是示意地表示图3所示的位置检测受光元件对到测距对象物的距离进行检测输出的状态的特性曲线。
图4中横轴表示从光学式测距传感器1到测距对象物MO的距离Dis(即作为与距离Dis对应的光点位置的第一受光区域4ra～第五受光区域4re)，纵轴表示检测输出Ps。
如上所述，本实施例的光学式测距传感器1具备的位置检测受光元件4构成为以相等面积分割成多个受光区域4r，受光区域4r的分割数和各受光区域4r的电阻值R设定成使到测距对象物MO的距离Dis与位置检测受光元件4的检测输出Ps之间的相关特性Cre呈直线状。
即通过把位置检测受光元件4设置成图3所示的结构，从而使光学式测距传感器1具有的“距离Dis与检测输出Ps的相关关系”大致成正比，表现出呈直线状的相关特性Cre。另外，为了表示相关特性Cre呈直线状，一并图示了为直线的参考直线Cim。
因此，即使在到测距对象物MO的距离Dis比较远的情况下，也能够相对距离Dis的变动而增大检测输出Ps的变动。即由于能够形成与到测距对象物MO的距离Dis近的情况相同的直线状，所以即使缩小了发光元件2与位置检测受光元件4的间隔，也能够对远位置的距离Dis进行高精度的测距。
在不适用本实施例的位置检测受光元件4的情况(现有例的位置检测受光元件104)下，为了测定到比较远的测距对象物MO的距离Dis，需要将构成光学式测距传感器101的发光元件102与位置检测受光元件104之间的间隔增大，不可避免地导致光学式测距传感器的大型化，但通过适用本实施例的位置检测受光元件4，即使缩小发光元件2与位置检测受光元件4之间的间隔，也能够实现远距离的精度良好的测距特性。
位置检测受光元件4的受光面的分割数优选设定为3以上。即至少能够相对远距离/中间距离/近距离，实现相关特性Cre的直线性，能够可靠地实现到测距对象物MO的距离Dis与位置检测受光元件4的检测输出Ps之间的呈直线状的相关特性。
图5是表示驱动本发明实施例1的光学式测距传感器的发光元件的驱动波形的波形图。
控制处理用集成电路7在适当的期间内仅以适当的次数脉冲驱动发光元件2而使其脉冲发光，另外，与发光元件2的发光时机同步地处理从位置检测受光元件4输出的检测电流I1、I2，把求得的检测输出Ps作为有效信号提取并作为与脉冲发光次数相应的平均值输出。
因此，即使有稳定的干扰光向位置检测受光元件4入射，也能够排除干扰光的影响而进行高精度的测距(检测测距对象物MO)。
作为发光元件2而使用现有的LED(半导体发光二极管)时，由于半导体发光二极管向元件的整个方向发出照射光Ls，所以测距所需要的朝向测距对象物MO方向的光量少，需要增大正向电流If与发光时间Ton。例如，测距范围的最大距离为1.5m时，正向电流If＝300mA、发光时间Ton＝120μs，即，使正向电流If与发光时间Ton的乘积为36μs·A。
与此相对，在本实施例中，在测距范围的最大距离为1.5m时，例如能够将脉冲驱动面发光激光器时的正向电流If与发光时间Ton的乘积(与进行测距所需要的总光量对应)设定在5μsec·A以下(若最大距离变化，则该乘积与其平方成比例地变化)。
即利用面发光激光器构成发光元件2时，能够把照射光Ls的方向性例如设定在5度到25度(整个发射光束位于5度到25度的范围内)左右，所以能够大致将全部的照射光Ls有效地会聚利用。因此，能够减小正向电流If与发光时间Ton的乘积，结果是能够减少所消耗的电流。
如上所述，发光元件2(面发光激光器)被脉冲驱动，控制处理用集成电路7构成为调整面发光激光器的正向电流If与发光时间Ton的乘积，并处理来自位置检测受光元件4的检测电流I1、I2。因此，能够发出与测距对象物MO的距离对应的照射光Ls，并得到可检测的反射光Lr。
本实施例的光学式测距传感器1根据上述结构可知，将下面所示的引线框准备工序、元件安装工序、封装形成工序、封装嵌合工序作为主要工序，则能够制造本实施例的光学式测距传感器1。
即本实施例的光学式测距传感器1的制造方法中，光学式测距传感器1具备：发出照射光Ls的发光元件2、把照射光Ls会聚并向测距对象物MO照射的发光侧透镜3、把照射光Ls被测距对象物MO反射的反射光Lr进行会聚的受光侧透镜5、接受被会聚的反射光Lr来检测测距对象物MO位置的位置检测受光元件4、控制发光元件2的发光并处理位置检测受光元件4的检测电流I1、I2的控制处理用集成电路7。
上述制造方法具备如下工序：引线框准备工序，其准备用于安装发光元件2、位置检测受光元件4和控制处理用集成电路7的引线框10；元件安装工序，其把发光元件2、位置检测受光元件4和控制处理用集成电路7安装到引线框10中；封装形成工序，其把发光元件2、位置检测受光元件4和控制处理用集成电路7用透光性密封树脂一并密封而形成透光性树脂密封封装9；封装嵌合工序，其把透光性树脂密封封装9与具有发光侧透镜3和受光侧透镜5的传感器壳体1c嵌合。
根据该结构，能够把发光侧透镜3、受光侧透镜5和透光性树脂密封封装9高精度地对位并结合，能够容易地形成小型化、高精度化的光学式测距传感器1。
<实施例2>
由于实施例1的光学式测距传感器1检测来自测距对象物MO的反射光Lr，以检测从光学式测距传感器1到测距对象物MO的距离，因此，实施例1的光学式测距传感器1作为检测在规定距离的范围内是否存在测距对象物MO(被检测物体)的物体检测装置21(参照图6)也能够适用。
即适用实施例1的光学式测距传感器1的物体检测装置21能够高精度地检测被检测物体的存在，能够得到小型化的物体检测装置21。
<实施例3>
基于图6说明本发明实施例3的具清洗功能的坐便器。
图6是示意地表示本发明实施例3的具清洗功能的坐便器的立体图。
本实施例的具清洗功能的坐便器30例如将实施例2的物体检测装置21(实施例1的光学式测距传感器1)安装在具清洗功能的坐便器30的本体部31。具清洗功能的坐便器30(特别是温水具清洗功能的坐便器)具有如下系统：检测坐便器上是否坐着人，若坐着人则使规定的功能(例如加热清洗用水)进行动作。
即本实施例的具清洗功能的坐便器30是利用物体检测装置21来检测坐便器的利用状态并进行清洗准备的具清洗功能的坐便器，物体检测装置21是实施例2的物体检测装置21。
如实施例1、实施例2所示，光学式测距传感器1、物体检测装置21能够实现小型化、高精度化。因此，本实施例的具清洗功能的坐便器30能够形成为可高精度地发挥作用且具有良好的便利性和设计性的具清洗功能的坐便器30。
本发明能够在不脱离其精神或主要特点的范围内以其他各种形态实施。因此，上述实施例仅仅是例示，不能被解释为是限定。本发明的范围由请求保护的范围来表示，不受说明书本文的任何限制。而且属于与请求保护的范围相当的范围内的变形或变更也全部包含在本发明的范围内。
本申请根据2007年10月12日在日本申请的特愿2007-266752而要求优先权。据此，其所有的内容被引入本申请。

Claims (15)

1、一种光学式测距传感器，其特征在于，具备：发出照射光的发光元件、把照射光会聚并向测距对象物照射的发光侧透镜、把照射光被测距对象物反射的反射光进行会聚的受光侧透镜、接受被会聚的反射光来检测测距对象物位置的位置检测受光元件、控制所述发光元件的发光并处理所述位置检测受光元件的检测电流的控制处理用集成电路，其中，所述发光元件是面发光激光器。
2、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、所述位置检测受光元件和所述控制处理用集成电路被单一的透光性树脂密封封装密封。
3、如权利要求2所述的光学式测距传感器，其特征在于，
所述发光元件、所述位置检测受光元件和所述控制处理用集成电路被安装在引线框中。
4、如权利要求2所述的光学式测距传感器，其特征在于，
所述透光性树脂密封封装与保持所述发光侧透镜和所述受光侧透镜的传感器壳体嵌合。
5、如权利要求3所述的光学式测距传感器，其特征在于，
所述透光性树脂密封封装与保持所述发光侧透镜和所述受光侧透镜的传感器壳体嵌合。
6、如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，
所述位置检测受光元件构成为：以相等面积分割成多个受光区域，受光区域的分割数和各受光区域的电阻值设定为使到测距对象物的距离与所述位置检测受光元件的检测输出之间的相关特性呈直线状。
7、如权利要求6所述的光学式测距传感器，其特征在于，
所述分割数被设定为3以上。
8、如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，
所述面发光激光器的方向角被设定为5度到25度。
9、如权利要求8所述的光学式测距传感器，其特征在于，
所述发光侧透镜的焦距被设定为1mm到4mm。
10、如权利要求9所述的光学式测距传感器，其特征在于，
所述发光侧透镜的直径被设定为0.5mm到2mm。
11、如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，
所述面发光激光器的发光波长是红外区域的波长。
12、如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于，
所述面发光激光器被脉冲驱动，所述控制处理用集成电路构成为调整所述面发光激光器的正向电流与发光时间的乘积，并处理来自所述位置检测受光元件的检测电流。
13、一种物体检测装置，适用光学式测距传感器并检测被检测物体的存在，该物体检测装置的特征在于，
所述光学式测距传感器是权利要求1到权利要求12中任一项所述的光学式测距传感器。
14、一种具清洗功能的坐便器，使用物体检测装置来检测坐便器的利用状态并进行清洗准备，该具清洗功能的坐便器的特征在于，
所述物体检测装置是权利要求13所述的物体检测装置。
15、一种光学式测距传感器的制造方法，该光学式测距传感器具备：发出照射光的发光元件、把照射光会聚并向测距对象物照射的发光侧透镜、把照射光被测距对象物反射的反射光进行会聚的受光侧透镜、接受被会聚的反射光来检测测距对象物位置的位置检测受光元件、控制所述发光元件的发光并处理所述位置检测受光元件的检测电流的控制处理用集成电路，其中，
该制造方法具备如下工序：
引线框准备工序，其准备用于安装所述发光元件、所述位置检测受光元件和所述控制处理用集成电路的引线框；
元件安装工序，其把所述发光元件、所述位置检测受光元件和所述控制处理用集成电路安装到所述引线框中；
封装形成工序，其把所述发光元件、所述位置检测受光元件和所述控制处理用集成电路用透光性密封树脂一并密封而形成透光性树脂密封封装；
封装嵌合工序，其把所述透光性树脂密封封装与具有所述发光侧透镜和所述受光侧透镜的传感器壳体嵌合。
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