JP2007225565A - 光学式測距センサ - Google Patents
光学式測距センサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007225565A JP2007225565A JP2006050103A JP2006050103A JP2007225565A JP 2007225565 A JP2007225565 A JP 2007225565A JP 2006050103 A JP2006050103 A JP 2006050103A JP 2006050103 A JP2006050103 A JP 2006050103A JP 2007225565 A JP2007225565 A JP 2007225565A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light receiving
- distance measuring
- optical
- measuring sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
【課題】簡単な構成で広い測距範囲において測距対象物までの距離に比例する出力信号を正確に得ることができ、広い測距範囲全域で測距精度を均一にできる光学式測距センサを提供する。
【解決手段】受光用集光手段14により集光された反射光を受光する受光素子12は、発光素子11と受光素子を結ぶ基線に沿って所定の間隔をあけて受光面に設けられた2つの第1,第2電極15,16と、2つの電極間に設けられた抵抗領域21とを有する。上記受光素子12の受光面に入射した光の入射位置において発生した電荷が光電流となって抵抗領域21を介して第1,第2電極15,16より夫々出力される。上記受光素子12の抵抗領域21の抵抗値が、受光用集光手段14の光軸から受光面の光スポットの入射位置までの距離に略反比例するように分布している。
【選択図】図2
【解決手段】受光用集光手段14により集光された反射光を受光する受光素子12は、発光素子11と受光素子を結ぶ基線に沿って所定の間隔をあけて受光面に設けられた2つの第1,第2電極15,16と、2つの電極間に設けられた抵抗領域21とを有する。上記受光素子12の受光面に入射した光の入射位置において発生した電荷が光電流となって抵抗領域21を介して第1,第2電極15,16より夫々出力される。上記受光素子12の抵抗領域21の抵抗値が、受光用集光手段14の光軸から受光面の光スポットの入射位置までの距離に略反比例するように分布している。
【選択図】図2
Description
この発明は、光学式測距センサに関し、詳しくは、光を投光してその反射光を受光することにより測距対象物までの距離を検知する光学式測距センサに関する。
従来、物体までの距離を検知する光学式測距センサとしては、図9に示すように、発光体から光を物体に投光して、その乱反射光をスポット光として受光素子102で受光し、そのスポット光の位置に基づいて物体までの距離を検出するものがある(特開2003−156328号公報(特許文献1)参照)。
この光学式測距センサ100は、図9に示すように、測距対象物に光を投射するための発光素子101と、投射する光を集光する投光用集光手段103と、測距対象物で反射した反射光を集光する受光用集光手段104と、受光用集光手段104によって集光された反射光を受光する受光素子102を備える。
上記発光素子101は、発光ダイオードなどの光源であり、発光素子101から出射された光束は、出射部前方の光路に配設された投光用集光手段103により絞られ、測距対象物に対して投光される。
上記受光素子102は、PSD(Position Sensitive Device:位置検出素子)であり、測距対象物で拡散反射した反射光は、受光面102aの前方に配設された受光用集光手段104により絞られ、受光面102aに導かれる。
上記PSDは、平板シリコンの表面に高比抵抗のp-層、裏面にn+層、そしてその中間にあるi層の3層から構成されており、PSDの表面に光スポットを照射したとき、生成された電荷(キャリア)は、抵抗層(p-層)で光の入射位置と取出電極115,116までの距離に逆比例して分割され、各々の電極115,116から電流として取り出される。
また、上記PSDは、図10に示すように、表面抵抗層(p-層)の比抵抗の分布が一様となるように、取付電極115,116間の抵抗領域(p-層)は、図11の120に示すようなジグザク状のパターンをしている。
上記構成の光学式測距センサ100において、発光素子101から出射された光は、投光用集光手段103を通過して、測距対象物に投光され、測距対象物で拡散反射した一部の光は、受光用集光手段104を通過して絞られた光スポットとして受光面102aに入射する。この入射光が受光面102aに入射する位置は、測距対象物と光学式測距センサ100との距離によって変化する。上記受光素子102の受光面102aに入射する光スポットの入射位置が基準位置から変化すると、この変化量に応じて受光素子102の両端から取り出される信号電流I1とI2が変化する。上記受光素子102から出力される信号電流は、制御部(図示しない)の信号処理回路により、出力信号S1,S2に変換される。
S1=I1/(I1+I2)
S2=(I1−I2)/(I1+I2)
ここで、I1、I2は、
I1=(d+2x)・I0/2d
I2=(d−2x)・I0/2d
ただし、d:PSD(102)の受光面の光スポットの移動範囲
I0:全光電流(I1+I2)
x:PSD(102)の中心から光スポットの入射位置までの距離
で表される。
S1=I1/(I1+I2)
S2=(I1−I2)/(I1+I2)
ここで、I1、I2は、
I1=(d+2x)・I0/2d
I2=(d−2x)・I0/2d
ただし、d:PSD(102)の受光面の光スポットの移動範囲
I0:全光電流(I1+I2)
x:PSD(102)の中心から光スポットの入射位置までの距離
で表される。
また、三角測距の原理となる次式により、
x=(A・f)/D
ただし、A:投光用集光手段103の光軸と受光用集光手段104の光軸との距離(基線長)
f:受光用集光手段104の焦点距離
D:測距可能範囲Lの中心からの測距対象物の位置までの距離
出力信号S1またはS2は次のようになる。
S1=(2x+d)/2d
=[{(A・f/D)−B}/d]+1/2
S2=2x/d
=2{(A・f/D)−B}/d
ただし、Bは受光用集光手段104の光軸からPSD(102)の中心までの距離を表し、Xを受光用集光手段104の光軸からPSD(102)上の光スポットの入射位置までの距離とすると、X=B+xの関係を有する。
x=(A・f)/D
ただし、A:投光用集光手段103の光軸と受光用集光手段104の光軸との距離(基線長)
f:受光用集光手段104の焦点距離
D:測距可能範囲Lの中心からの測距対象物の位置までの距離
出力信号S1またはS2は次のようになる。
S1=(2x+d)/2d
=[{(A・f/D)−B}/d]+1/2
S2=2x/d
=2{(A・f/D)−B}/d
ただし、Bは受光用集光手段104の光軸からPSD(102)の中心までの距離を表し、Xを受光用集光手段104の光軸からPSD(102)上の光スポットの入射位置までの距離とすると、X=B+xの関係を有する。
図12に上記光学式測距センサ100における測距対象物までの距離に対する出力信号の変化の一例を示している。図12に示すように、光学式測距センサ100の出力信号の変動は、基本的に上記出力信号S1または出力信号S2の式に基づき、測距対象物までの距離に反比例する。つまり、基本的には測距対象物までの距離が遠くなるにつれて、受光素子102の受光面102a上の光スポットの位置変化が少なくなるため、それに伴い出力の変動も少なくなっていく。一方、測距対象物までの距離が近距離にある場合、反射光の光スポットが受光面から外れていくため、受光する光量が急速に減少し、それに伴いセンサの出力も急速に減少する。一般に、光学式測距センサでは、反射光の光スポットが受光面にある領域、すなわち出力信号が測距対象物までの距離に反比例する領域を測距範囲として使用する。
上記従来の光学式測距センサ100では、出力信号が測距対象物までの距離に反比例するため、測距対象物までの距離が遠距離になるほど出力信号S1,S2の変化量が小さくなり、測距精度が低くなる課題があった。このため、遠距離で測距精度が必要な用途では、光学式測距センサが検出可能な測距範囲全域を利用することができず、測距範囲を限定する必要があった。
そこで、特開2003−156328号公報(特許文献1)では、図13に示すように2つの発光素子と、1つの受光素子によって、2つの測距可能距離を有する光学式測距センサ200が提案されている。図13において、211,212は発光素子、213は受光素子、213aは受光面、214は投光用集光手段、215は受光用集光手段、216は受光用集光手段である。この光学式測距センサ200では、近位側の測距可能距離をL1、遠位側の測距可能距離をL2、受光素子213と発光素子212の基線長をA1、受光素子213と発光素子211の基線長をA2とすると、
L1=(A1・f)/x
L2=(A2・f)/x
より、
L1:L2=A1/x:A2/x
が得られる。これにより、近位側と遠位側の両方の測距範囲で物体までの距離を検出する。
L1=(A1・f)/x
L2=(A2・f)/x
より、
L1:L2=A1/x:A2/x
が得られる。これにより、近位側と遠位側の両方の測距範囲で物体までの距離を検出する。
しかしながら、上記光学式測距センサ200は、2つの発光素子211,212と投光用集光手段214を必要とし、従来の光学式測距センサ100と比べて構造が複雑で寸法が大きくなるという問題がある。また、上記光学式測距センサ200は、近位側と遠位側の中間の測距範囲の測距精度が低下するという問題がある。
また、特開平5−5619号公報(特許文献2)では、図14に示すように、PSDの抵抗領域(p-層)の抵抗値の分布がPSDの一端からの距離に比例するようにしたものが提案されている。例えば図15の220に示すように、PSDの受光面の抵抗領域(p-層)とし、電極215,216から出力される電流I1,I2を対数変換し、その差をとる方法によって、測定対象物までの距離の2乗に比例した出力信号を得ることができ、測定のダイナミックレンジを広くすることができる。
しかしながら、上記PSDでは、近位側と遠位側の測距精度が一定ではないという問題がある。
特開2003−156328号公報
特開平5−5619号公報
そこで、この発明の課題は、従来の光学式測距センサと比べて寸法を変えることなく、簡単な構成で広い測距範囲において測距対象物までの距離に比例する出力信号を正確に得ることができ、広い測距範囲全域で測距精度を均一にできる光学式測距センサを提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の光学式測距センサは、
光学式の三角測距方式の光学式測距センサであって、
光を出射する発光素子と、
上記発光素子から出射された光を集光して測距対象物に照射する投光用集光手段と、
上記測距対象物からの反射光を集光する受光用集光手段と、
上記発光素子から出射された光の光軸に対して受光面が垂直になるように配置され、上記受光用集光手段により集光された上記反射光を受光する受光素子とを備え、
上記受光素子は、上記発光素子と上記受光素子を結ぶ基線に沿って上記受光面上に所定の間隔をあけて設けられた2つの電極と、上記2つの電極間に設けられた抵抗領域とを有し、
上記受光素子の上記受光面に入射した光の入射位置で発生した電荷が光電流となって上記抵抗領域を介して上記2つの電極から出力されると共に、
上記受光素子の上記抵抗領域の抵抗値が、上記受光用集光手段の光軸から上記受光面の光スポットの入射位置までの距離に略反比例するように分布していることを特徴とする。
光学式の三角測距方式の光学式測距センサであって、
光を出射する発光素子と、
上記発光素子から出射された光を集光して測距対象物に照射する投光用集光手段と、
上記測距対象物からの反射光を集光する受光用集光手段と、
上記発光素子から出射された光の光軸に対して受光面が垂直になるように配置され、上記受光用集光手段により集光された上記反射光を受光する受光素子とを備え、
上記受光素子は、上記発光素子と上記受光素子を結ぶ基線に沿って上記受光面上に所定の間隔をあけて設けられた2つの電極と、上記2つの電極間に設けられた抵抗領域とを有し、
上記受光素子の上記受光面に入射した光の入射位置で発生した電荷が光電流となって上記抵抗領域を介して上記2つの電極から出力されると共に、
上記受光素子の上記抵抗領域の抵抗値が、上記受光用集光手段の光軸から上記受光面の光スポットの入射位置までの距離に略反比例するように分布していることを特徴とする。
上記構成の光学式測距センサによれば、上記発光素子から出射された光は、投光用集光手段を通過して測距対象物に投光され、測距対象物で拡散反射し、その反射光の一部は、受光用集光手段により集光されて、発光素子の受光面に入射して光スポットを形成する。この受光素子の受光面上の光スポットの位置は、測距対象物とこの光学式測距センサとの距離によって変化する。上記受光素子の受光面に入射した光の入射位置で発生した電荷が光電流となって上記抵抗領域を介して上記2つの電極から出力される。それによって、広い測距範囲において測距対象物までの距離に比例した光電流が得られる。したがって、従来の光学式測距センサと比べて寸法を変えることなく、簡単な構成で広い測距範囲において測距対象物までの距離に比例する出力信号を正確に得ることができ、広い測距範囲全域で測距精度を均一にできる光学式測距センサを実現できる。
また、一実施形態の光学式測距センサは、上記抵抗領域は、線幅と折返しのピッチ間隔が略同一のジグザクに折れ曲がった折れ線形状をしており、上記2つの電極の一方から他方に向かって上記折れ線形状の振幅長を変化させて、上記抵抗領域の抵抗値が、上記受光用集光手段の光軸から上記受光面の光スポットの入射位置までの距離に略反比例するように分布している。
上記実施形態の光学式測距センサによれば、上記受光素子の抵抗領域が、線幅と折返しのピッチ間隔が略同一のジグザクに折れ曲がった折れ線形状で、上記2つの電極の一方から他方に向かって上記折れ線の振幅長を変化させることによって、受光用集光手段の光軸から受光面の光スポットの入射位置までの距離に抵抗値が略反比例する抵抗領域を容易に形成できる。
また、一実施形態の光学式測距センサは、上記抵抗領域は、振幅長と線幅が略同一のジグザクに折れ曲がった折れ線形状をしており、上記2つの電極の一方から他方に向かって上記折れ線形状の折返しのピッチ間隔を変化させて、上記抵抗領域の抵抗値が、上記受光用集光手段の光軸から上記受光面の光スポットの入射位置までの距離に略反比例するように分布している。
上記実施形態の光学式測距センサによれば、上記抵抗領域は、振幅長と線幅が略同一のジグザクに折れ曲がった折れ線形状で、上記2つの電極の一方から他方に向かって上記折れ線の折返しのピッチ間隔を変化させることによって、受光用集光手段の光軸から受光面の光スポットの入射位置までの距離に抵抗値が略反比例する抵抗領域を容易に形成できる。
また、一実施形態の光学式測距センサは、上記抵抗領域は、振幅長と折返しのピッチ間隔が略同一のジグザクに折れ曲がった折れ線形状をしており、上記2つの電極の一方から他方に向かって上記折れ線形状の線幅を変化させて、上記抵抗領域の抵抗値が、上記受光用集光手段の光軸から上記受光面の光スポットの入射位置までの距離に略反比例するように分布している。
上記実施形態の光学式測距センサによれば、上記抵抗領域は、振幅長と折返しのピッチ間隔が略同一のジグザクに折れ曲がった折れ線形状で、上記2つの電極の一方から他方に向かって上記折れ線の線幅を変化させることによって、受光用集光手段の光軸から受光面の光スポットの入射位置までの距離に抵抗値が略反比例する抵抗領域を容易に形成できる。
また、一実施形態の光学式測距センサは、上記抵抗領域は、線幅と振幅長と折返しのピッチ間隔が略同一のジグザクに折れ曲がった折れ線形状の半導体層であって、上記2つの電極の一方から他方に向かって上記折れ線形状の半導体層の不純物濃度を変化させて、上記抵抗領域の抵抗値が、上記受光用集光手段の光軸から上記受光面の光スポットの入射位置までの距離に略反比例するように分布している。
上記実施形態の光学式測距センサによれば、上記抵抗領域は、線幅と振幅長と折返しのピッチ間隔が略同一のジグザクに折れ曲がった折れ線形状形状の半導体層の不純物濃度を、上記2つの電極の一方から他方に向かって変化させることによって、受光用集光手段の光軸から受光面の光スポットの入射位置までの距離に抵抗値が略反比例する抵抗領域を容易に形成できる。
以上より明らかなように、この発明の光学式測距センサによれば、従来の光学式測距センサの寸法を変えることなく、簡単な構成で近距離から遠距離まで測距精度を均一にすることができる。
以下、この発明の光学式測距センサを図示の実施の形態により詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1はこの発明の第1実施形態の光学式測距センサの基本的な構成を示す模式図である。
図1はこの発明の第1実施形態の光学式測距センサの基本的な構成を示す模式図である。
この第1実施形態の光学式測距センサ10は、図1に示すように、光を出射する発光素子11と、上記発光素子11から出射された光を集光して測距対象物に照射する投光用集光手段13と、上記測距対象物(図示せず)からの反射光を集光する受光用集光手段14と、上記発光素子11から出射された光の光軸に対して受光面が垂直になるように配置され、受光用集光手段14により集光された反射光を受光する受光素子12とを備えている。
上記発光素子11は、発光ダイオードなどの光源であり、発光素子11から出射された光は、出射部前方の光路に配設された投光用集光手段13により絞られ、測距対象物に投光される。
上記受光素子12は、PSD(Position Sensitive Device:位置検出素子)であり、測距対象物で拡散反射した反射光は、受光面12aの前方に配設された受光用集光手段14により絞られ、受光面12aに導かれる。
上記発光素子11から出射された光は、投光用集光手段13を通過して、測距対象物に投光され、測距対象物で拡散反射した一部の光は、受光用集光手段14を通過して絞られた光スポットとして受光面12aに入射する。この入射光が受光面12aに入射する位置は、測距対象物と光学式測距センサ10との距離によって変化する。受光面12aに入射する光スポットの入射位置が基準位置(受光面12aの中心)から変化すると、この変化量に応じて受光素子12の両端から取り出される信号電流I1とI2が変化する。そして、上記受光素子12から出力される信号電流は、制御部(図示しない)の信号処理回路により、出力信号に変換される。
図2は上記第1実施形態の光学式測距センサの受光素子12として用いられるPSDの受光面を示している。
図2に示すように、このPSDは、シリコンフォトダイオードを応用した光スポットの位置検出用センサであり、連続した電気信号が得られる。
上記第1実施形態の光学式測距センサのPSDは、図7の断面図に示すように、シリコン基板表面にn+層31,i層32を順に拡散成長させた後、i層32上に所定のパターンのp-層33を形成し、n+層31の裏面側に裏面電極30を形成している。さらに、i層32上に第1,第2電極15,16を所定の間隔をあけて形成している。上記第1,第2電極15,16間をp-層33で接続している。
図2に示すように、上記抵抗層(p-層33)からなる抵抗領域21は、第1電極15と第2電極16との間において、図8の如く、受光用集光手段14の光軸から受光面12aの光スポットの入射位置までの距離に抵抗値が反比例するように設定されている。
上記抵抗領域21は、一般的な半導体シリコンプロセスのフォトリソグラフィ工程にてパターンニングにより形成される。
上記構成の光学式測距センサのPSDにおいて、PSDの受光面12aに光スポットが入射すると、光スポットが入射した位置に光電変換により光エネルギーに比例した電荷が発生する。そして、発生した電荷は、光電流として抵抗層(p-層33)を介して第1,第2電極15,16から分割して出力される。
このとき、表面の抵抗層(p-層33)の抵抗値が、第1,第2電極15,16間において受光用集光手段14の光軸からの距離に反比例するように設定しているため、各第1,第2電極15,16から出力される光電流I1,I2と、受光用集光手段14の光軸からPSD(12)上の光スポットの入射位置までの距離X(図1参照)との関係は、次の式で計算される。
第1,第2電極15,16間の抵抗値をRとする。受光用集光手段14の光軸から受光面12aの光スポットの入射位置までの距離に抵抗値が反比例するように設定されているため、受光用集光手段14の光軸と受光面12aの光スポットの入射位置間の抵抗値をR1、受光面12aの光スポットの入射位置と第2電極16との間の抵抗値をR2とすると、
R1=α/X
R2=R−R1=R−α/X
となる。ここでαは任意の定数である。
光電流I1が抵抗R1に流れるときに発生する電位差と、光電流I2が抵抗R2を流れるときに発生する電位差は等しいので、
I1・R1=I2・R2
I1・α/X=I2・(R−α/X)
となる。
I1+I2=Iの関係を用いて上記式を整理すると、
I1=(1−α/(R・X))・I
I2=α・I/(R・X)
となり、第1,第2電極15,16へ流れる電流I1,I2はそれぞれ距離Xに対して反比例の関係となる。
第1,第2電極15,16間の抵抗値をRとする。受光用集光手段14の光軸から受光面12aの光スポットの入射位置までの距離に抵抗値が反比例するように設定されているため、受光用集光手段14の光軸と受光面12aの光スポットの入射位置間の抵抗値をR1、受光面12aの光スポットの入射位置と第2電極16との間の抵抗値をR2とすると、
R1=α/X
R2=R−R1=R−α/X
となる。ここでαは任意の定数である。
光電流I1が抵抗R1に流れるときに発生する電位差と、光電流I2が抵抗R2を流れるときに発生する電位差は等しいので、
I1・R1=I2・R2
I1・α/X=I2・(R−α/X)
となる。
I1+I2=Iの関係を用いて上記式を整理すると、
I1=(1−α/(R・X))・I
I2=α・I/(R・X)
となり、第1,第2電極15,16へ流れる電流I1,I2はそれぞれ距離Xに対して反比例の関係となる。
受光用集光手段14の光軸からPSD(12)上の光スポットの入射位置までの距離Xは、三角測距の原理により、測距対象物の位置までの距離Lと、次の式に示される通り反比例の関係がある。
X=(A・f)/L
A:投光用集光手段13の光軸と受光用集光手段14の光軸との距離(基線長)
f:受光用集光手段14の焦点距離
L:測距対象物の位置までの距離
X=(A・f)/L
A:投光用集光手段13の光軸と受光用集光手段14の光軸との距離(基線長)
f:受光用集光手段14の焦点距離
L:測距対象物の位置までの距離
上記2つの式より、光電流Iは、次の式で示される通り、測距対象物の位置までの距離Lと正比例の関係となる。
第1,第2電極15,16間の抵抗値が上記のように受光用集光手段14の光軸からの距離Xに対して反比例の関係となるように形成されることで、光学式測距センサから出力される光信号Iは、図16に示されたようにPSDの入射スポット位置に対して比例した値となる。
このように、測距対象物の位置までの距離が短い場合と遠い場合のどちらにおいても一定の割合で変化する出力を得られるため、広い距離範囲で精度の高い光学式測距センサを実現することができる。
(第2実施形態)
図3はこの発明の第2実施形態の光学式測距センサの受光素子として用いられるPSDの受光面を示している。なお、この第2実施形態の光学式測距センサは、PSDを除いて第1実施形態の光学式測距センサと同一の構成をしており、図1を援用して説明を省略する。
図3はこの発明の第2実施形態の光学式測距センサの受光素子として用いられるPSDの受光面を示している。なお、この第2実施形態の光学式測距センサは、PSDを除いて第1実施形態の光学式測距センサと同一の構成をしており、図1を援用して説明を省略する。
図3に示すように、この第2実施形態の光学式測距センサのPSDは、ジグザクに折れ曲がった折れ線形状の抵抗領域22をp-層で形成している。この抵抗領域22は、折れ線の線幅,折返しのピッチ間隔を一定とし、振幅長を変化させて、第1,第2電極15,16間の抵抗値が、受光用集光手段14の光軸からの距離に反比例するように設計されている。
上記第1電極15から第2電極16に向かって抵抗領域22の抵抗値が大きくなっていることによって、PSDの受光面の第1電極15側(抵抗領域22の抵抗値が小さい側)において、測距対象物の変化量により生じる光スポットの移動量に対して出力電流の変化量を大きくすることができるので、測距対象物の位置が遠距離にある場合の測距精度を高めることができる。
(第3実施形態)
図4はこの発明の第3実施形態の光学式測距センサの受光素子として用いられるPSDの受光面を示している。なお、この第3実施形態の光学式測距センサは、PSDを除いて第1実施形態の光学式測距センサと同一の構成をしており、図1を援用して説明を省略する。
図4はこの発明の第3実施形態の光学式測距センサの受光素子として用いられるPSDの受光面を示している。なお、この第3実施形態の光学式測距センサは、PSDを除いて第1実施形態の光学式測距センサと同一の構成をしており、図1を援用して説明を省略する。
図4に示すように、この第3実施形態の光学式測距センサのPSDは、ジグザクに折れ曲がった折れ線形状の抵抗領域23をp-層で形成している。この抵抗領域23は、折れ線の線幅,振幅長を一定とし、折返しのピッチ間隔を変化させて、第1,第2電極15,16間の抵抗値が、受光用集光手段14の光軸からの距離に反比例するように設定されている。
上記光学式測距センサのPSDにおいて、光電流を効率よく取り出すためには、抵抗領域23近傍に光スポットが入射されることが望ましい。
図3に示された第2実施形態の光学式測距センサによると、受光用集光手段14に用いられる光学レンズを調整し、光スポットのサイズを小さく絞ることで、出力精度が得られるが、組み立て時に光スポットの位置調整が必要となる。
これに対して、図4に示された第3実施形態の光学式測距センサによると、光スポットのサイズを小さく絞る必要がなく、組み立て時の調整が不要となり、より簡易に精度の高い光学式測距センサを提供できる。
(第4実施形態)
図5はこの発明の第4実施形態の光学式測距センサの受光素子として用いられるPSDの受光面を示している。なお、この第4実施形態の光学式測距センサは、PSDを除いて第1実施形態の光学式測距センサと同一の構成をしており、図1を援用して説明を省略する。
図5はこの発明の第4実施形態の光学式測距センサの受光素子として用いられるPSDの受光面を示している。なお、この第4実施形態の光学式測距センサは、PSDを除いて第1実施形態の光学式測距センサと同一の構成をしており、図1を援用して説明を省略する。
図5に示すように、この第4実施形態の光学式測距センサのPSDは、ジグザクに折れ曲がった折れ線形状の抵抗領域24をp-層で形成している。この抵抗領域24は、折れ線の振幅長と折返しのピッチ間隔を一定とし、線幅を変化させて、第1,第2電極15,16間の抵抗値が、受光用集光手段14の光軸からの距離に反比例するように設定されている。
上記光学式測距センサのPSDにおいて、光電流を効率よく取り出すためには、抵抗領域近傍に光スポットが入射されることが望ましい。
図4に示された第3実施形態の光学式測距センサによると、折れ線形状に形成される抵抗領域23の反復間隔が、第2電極16側が広いため、光電流を取り出す効率が不均一となり、測距精度が低下する。
これに対して、図5に示された第4実施形態の光学式測距センサによると、抵抗領域24の反復の間隔が一定のため、第1,第2電極15,16間で光電流を均一に取り出すことができ、測距精度が均一な光学式測距センサを提供できる。
(第5実施形態)
図6はこの発明の第5実施形態の光学式測距センサの受光素子として用いられるPSDの受光面を示している。なお、この第5実施形態の光学式測距センサは、PSDを除いて第1実施形態の光学式測距センサと同一の構成をしており、図1を援用して説明を省略する。
図6はこの発明の第5実施形態の光学式測距センサの受光素子として用いられるPSDの受光面を示している。なお、この第5実施形態の光学式測距センサは、PSDを除いて第1実施形態の光学式測距センサと同一の構成をしており、図1を援用して説明を省略する。
図6に示すように、この第5実施形態の光学式測距センサのPSDは、ジグザクに折れ曲がった折れ線形状の抵抗領域25をp-層で形成している。この抵抗領域25は、折れ線の振幅長と、折返しのピッチ間隔と、線幅を一定とし、抵抗領域24(p-層)の不純物濃度を変化させて、第1,第2電極15,16間の抵抗値が、受光用集光手段14の光軸からの距離に反比例するように設定されている。
上記光学式測距センサのPSDにおいて、光電流を効率よく取り出すためには、抵抗領域25近傍に光スポットが入射されることが望ましい。
図5に示された第4実施形態の光学式測距センサによると、折れ線形状に形成される抵抗領域24の線幅が、第2電極16側が太いため、光電流を取り出す効率が不均一となり、測距精度が低下する。
これに対して、図6に示された第5実施形態の光学式測距センサによると、抵抗領域25の線幅が一定のため、第1,第2電極15,16間で光電流を均一に取り出すことができ、測距精度が均一な光学式測距センサを提供できる。
10…光学式測距センサ
11…発光素子
12…受光素子
13…投光用集光手段
14…受光用集光手段
15…第1電極
16…第2電極
21〜25…抵抗領域
11…発光素子
12…受光素子
13…投光用集光手段
14…受光用集光手段
15…第1電極
16…第2電極
21〜25…抵抗領域
Claims (5)
- 光学式の三角測距方式の光学式測距センサであって、
光を出射する発光素子と、
上記発光素子から出射された光を集光して測距対象物に照射する投光用集光手段と、
上記測距対象物からの反射光を集光する受光用集光手段と、
上記発光素子から出射された光の光軸に対して受光面が垂直になるように配置され、上記受光用集光手段により集光された上記反射光を受光する受光素子とを備え、
上記受光素子は、上記発光素子と上記受光素子を結ぶ基線に沿って上記受光面上に所定の間隔をあけて設けられた2つの電極と、上記2つの電極間に設けられた抵抗領域とを有し、
上記受光素子の上記受光面に入射した光の入射位置で発生した電荷が光電流となって上記抵抗領域を介して上記2つの電極から出力されると共に、
上記受光素子の上記抵抗領域の抵抗値が、上記受光用集光手段の光軸から上記受光面の光スポットの入射位置までの距離に略反比例するように分布していることを特徴とする光学式測距センサ。 - 請求項1に記載の光学式測距センサにおいて、
上記抵抗領域は、線幅と折返しのピッチ間隔が略同一のジグザクに折れ曲がった折れ線形状をしており、上記2つの電極の一方から他方に向かって上記折れ線形状の振幅長を変化させて、上記抵抗領域の抵抗値が、上記受光用集光手段の光軸から上記受光面の光スポットの入射位置までの距離に略反比例するように分布していることを特徴とする光学式測距センサ。 - 請求項1に記載の光学式測距センサにおいて、
上記抵抗領域は、振幅長と線幅が略同一のジグザクに折れ曲がった折れ線形状をしており、上記2つの電極の一方から他方に向かって上記折れ線形状の折返しのピッチ間隔を変化させて、上記抵抗領域の抵抗値が、上記受光用集光手段の光軸から上記受光面の光スポットの入射位置までの距離に略反比例するように分布していることを特徴とする光学式測距センサ。 - 請求項1に記載の光学式測距センサにおいて、
上記抵抗領域は、振幅長と折返しのピッチ間隔が略同一のジグザクに折れ曲がった折れ線形状をしており、上記2つの電極の一方から他方に向かって上記折れ線形状の線幅を変化させて、上記抵抗領域の抵抗値が、上記受光用集光手段の光軸から上記受光面の光スポットの入射位置までの距離に略反比例するように分布していることを特徴とする光学式測距センサ。 - 請求項1に記載の光学式測距センサにおいて、
上記抵抗領域は、線幅と振幅長と折返しのピッチ間隔が略同一のジグザクに折れ曲がった折れ線形状の半導体層であって、上記2つの電極の一方から他方に向かって上記折れ線形状の半導体層の不純物濃度を変化させて、上記抵抗領域の抵抗値が、上記受光用集光手段の光軸から上記受光面の光スポットの入射位置までの距離に略反比例するように分布していることを特徴とする光学式測距センサ。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006050103A JP2007225565A (ja) | 2006-02-27 | 2006-02-27 | 光学式測距センサ |
US11/710,986 US20070210267A1 (en) | 2006-02-27 | 2007-02-27 | Optical ranging sensor and warm water wash toilet seat |
CN 200710103511 CN101042298A (zh) | 2006-02-27 | 2007-02-27 | 光学式测距传感器和热水清洗坐便器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006050103A JP2007225565A (ja) | 2006-02-27 | 2006-02-27 | 光学式測距センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007225565A true JP2007225565A (ja) | 2007-09-06 |
Family
ID=38547510
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006050103A Withdrawn JP2007225565A (ja) | 2006-02-27 | 2006-02-27 | 光学式測距センサ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007225565A (ja) |
CN (1) | CN101042298A (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101387515B (zh) * | 2008-08-28 | 2011-10-05 | 上海科勒电子科技有限公司 | 距离检测感应装置 |
CN101387512B (zh) | 2008-08-28 | 2010-06-09 | 上海科勒电子科技有限公司 | 距离检测感应装置 |
CN101387514B (zh) | 2008-08-28 | 2010-07-28 | 上海科勒电子科技有限公司 | 距离检测感应装置 |
CN101393262B (zh) | 2008-11-05 | 2011-04-27 | 上海科勒电子科技有限公司 | 距离检测感应装置及其近距离检测方法 |
US8324602B2 (en) * | 2009-04-14 | 2012-12-04 | Intersil Americas Inc. | Optical sensors that reduce specular reflections |
CN102565805B (zh) * | 2011-12-26 | 2015-02-25 | 吉林省明普光学科技有限公司 | 一种避免池外便溺的宽束激光定位装置和定位方法 |
US9525094B2 (en) * | 2015-03-27 | 2016-12-20 | Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas | Proximity and ranging sensor |
-
2006
- 2006-02-27 JP JP2006050103A patent/JP2007225565A/ja not_active Withdrawn
-
2007
- 2007-02-27 CN CN 200710103511 patent/CN101042298A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101042298A (zh) | 2007-09-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007225565A (ja) | 光学式測距センサ | |
KR920009799B1 (ko) | 공간 필터식 속도 측정장치 | |
US20160056310A1 (en) | Tetra-Lateral Position Sensing Detector | |
US7098446B2 (en) | Photoelectric encoder | |
US20200318965A1 (en) | Position-sensitive optoelectronic detector arrangement, and laser beam receiver using same | |
JPH06265370A (ja) | 光学式回転角度検出装置 | |
JP4546485B2 (ja) | 光学位置測定システム用の走査ヘッド | |
JP2931122B2 (ja) | 一次元光位置検出素子 | |
JP3145729B2 (ja) | 多点測距装置 | |
JP3351946B2 (ja) | 受光位置検出回路及びこれを用いた距離検出装置 | |
JP4546047B2 (ja) | 光学距離測定デバイス | |
JPS61180104A (ja) | 位置変位測定装置 | |
JP2002022497A (ja) | 光学式エンコーダ | |
JP3445324B2 (ja) | 光電センサ | |
JPS629841B2 (ja) | ||
JPH0623654B2 (ja) | 距離検出装置 | |
JPH04240511A (ja) | 測距装置 | |
US8559020B2 (en) | Optoelectronic component and light sensor having same | |
JP2572389B2 (ja) | 高速応答光位置検出器 | |
CN115077392A (zh) | 一种光束光斑位移放大测量系统及测量方法 | |
JPH01156694A (ja) | 光電スイッチ | |
JPH0555010U (ja) | 半導体光位置検出器 | |
JPH11145509A (ja) | 半導体位置検出器 | |
JPH11145510A (ja) | 半導体位置検出器 | |
JP2524708Y2 (ja) | ポジションセンサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20090109 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |