TWI434059B - 光學式測距感測器及電子機器 - Google Patents

Description

光學式測距感測器及電子機器

本發明係關於檢測至物體之距離之光學式測距感測器及搭載有該光學式測距感測器之電子機器。

自先前以來，作為檢測至物體之距離之光學式測距感測器，已知有一種光學式移位測定裝置(日本特開2002-195807號公報：專利文獻1)及光學式移位計(日本特開2006-38571號公報)，其將從雷射二極體等發光元件放射之光以投光透鏡集光，將所獲得之射束光照射於被測定物體上，利用受光透鏡將由上述被測定物體表面反射之擴散反射光之一部份集光，於MOS(金屬氧化半導體)圖像感測器之受光面上形成受光點，而檢測上述受光面上之受光點之位置至被測定物體之距離。

將上述專利文獻1所揭示之光學式移位測定裝置及上述專利文獻2所揭示之光學式移位計之概要構成顯示於圖11。如圖11所示，作為受光元件之CMOS(互補金屬氧化物半導體)圖像感測器1與作為發光元件之雷射二極體2非同一平面狀，CMOS圖像感測器1及雷射二極體2各自之封裝亦個別形成。又，處理從CMOS圖像感測器1輸出之信號之信號處理部3、及雷射二極體2之驅動電路部(未圖示)形成於CMOS圖像感測器1之晶片之外部，CMOS圖像感測器1、信號處理部3及上述驅動電路部皆未設於1晶片內。

圖12係顯示上述CMOS圖像感測器1之平面圖。CMOS圖像感測器1中之有效受光部1a之尺寸，考慮到形成於有效受光部1a上之光點4之尺寸及位置等各種偏差，而需要以光點4之位置即使偏差亦落在有效受光部1a內之方式設定。但，關於此點在專利文獻1及專利文獻2中皆無記載，且由隨著被測定物體之移動而移動之光點4之移動範圍及光點4之尺寸推測，有效受光部1a之尺寸應為相當大。

上述專利文獻1所揭示之先前之光學式移位測定裝置，及上述專利文獻2所揭示之先前之光學式移位計有如下問題。

即，如上述之先前之光學式測距感測器中，作為受光元件係使用CMOS圖像感測器1，但CMOS圖像感測器1之有效受光部1a與作為受光元件之雷射二極體2未形成同一平面，CMOS圖像感測器1及雷射二極體2各自之封裝亦個別形成，且CMOS圖像感測器1、信號處理部3及上述驅動電路部皆未形成於1晶片中。因此，光學式測距感測器全體之尺寸變大，因此有生產步驟較多，各步驟之作業亦講求精度故而複雜化，使得製造成本變高之問題。

又，上述CMOS圖像感測器1中之有效受光部1a之尺寸無規定，若由隨著被測定物體之移動而移動之光點4之移動範圍及光點4之尺寸推測，有效受光部1a之尺寸應相當大，故有CMOS圖像感測器1之晶片尺寸變大、成本變高之問題。

再者，就特性面上，由於上述有效受光部1a之尺寸大，因此求取有效受光部1a上之光點4之重心時，亦會將無用部份之受光部資料納入計算。因此，有計算所需要之時間增長、光學式測距感測器之應答時間變長，耗電量亦增大之問題。再者，無用部份之受光部資料成為求得光點4之重心時之雜訊，使得S/N變小而所求得之重心值之誤差變大。因此，有作為光學式測距感測器之性能下降之問題。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2002-195807號公報

[專利文獻2]日本特開2006-38571號公報

因此，本發明之課題係提供一種即使對於位在測距範圍內之遠距離側故而反射光量少之被測定物體，亦可正確地測距之小型、高性能、低耗散功率、高速應答且低價之光學式測距感測器，及搭載有該光學式測距感測器之電子機器。

為解決上述問題，本發明之光學式測距感測器之特徵在於，具備：對被測定物體照射光束之發光部；由上述被測定物體反射之上述光束之反射光所入射且形成上述反射光之光點之受光部；及處理來自上述受光部之輸出信號，而檢測至上述被測定物體之距離之處理電路部，且上述受光部包含有效受光部，其係上述被測定物體於上述發光部之光軸方向移動時在上述光點位置所移動之方向即第1方向及與該第1方向正交之第2方向上，成矩陣狀配置有複數之受光單元，上述有效受光部之上述第2方向上之尺寸為上述光點之半徑以上且直徑以下。

根據上述構成，在從發光部照射之光束由被測定物體予以反射之反射光所入射之受光部上，形成上述被測定物體於上述發光部之光軸方向移動時在第1方向上移動之光點。並且，上述受光部之有效受光部中與上述第1方向正交之第2方向上之尺寸，設定為上述光點之半徑以上且直徑以下。因此，可確保求取上述光點之中心所需之充分之尺寸，且可縮小搭載上述受光部之晶片，並縮小本光學式測距感測器全體之尺寸，而可謀求製造成本之降低。

又，根據一實施形態之光學式測距感測器，上述有效受光部中上述第2方向上之尺寸係上述光點之半徑。

根據該實施形態，將上述有效受光部中上述第2方向上之尺寸作為上述光點之半徑。因此，可使上述受光部之大小成為可求得所形成之光點重心之最低限度之大小。

又，根據一實施形態之光學式測距感測器，上述有效受光部由上述受光部之全體構成。

根據該實施形態，由於上述受光部全體成為上述有效受光部，因此可消除上述受光部中成無用部份之無效受光部。因此，可消除來自上述無效受光部之無用信號，且可縮短利用上述處理電路部之處理時間，進而縮短本光學式測距感測器之應答時間，且可降低耗電量。再者，藉由消除上述無用信號可增大信號處理時之S/N，而可謀求性能之提高。

又，根據一實施形態之光學式測距感測器，上述有效受光部由上述受光部之一部份區域構成，上述受光部之上述有效受光部以外之區域不發揮作為測距用受光部之功能。

根據該實施形態，由於使上述受光部之上述有效受光部以外之區域不發揮作為測距用受光部之功能，因此可消除來自上述有效受光部以外區域之無用信號。因此，可縮短上述處理電路部之處理時間，進而縮短本光學式測距感測器之應答時間，且可降低耗電量。再者，藉由消除上述無用信號可增大信號處理時之S/N，而可謀求性能之提高。

又，根據一實施形態之光學式測距感測器，上述有效受光部係將形成於上述受光部上之上述光點之重心位置或光強度峰值之位置作為上述第2方向之中心，且將從上述光點之設計上之半徑以上且直徑以下之範圍內所選擇之一個值作為上述第2方向之寬度之區域。

根據該實施形態，可基於在上述受光部上實際形成之上述光點之重心位置或光強度峰值之位置而設定上述有效受光部，因此在本光學式測距感測器之製造步驟中可設定上述有效受光部。因此，即使在製造步驟中於上述光點設計上之位置產生偏差之情形時，亦可對每個製品相對於實際之光點位置及尺寸而設定最佳之上述有效受光部。

又，根據一實施形態之光學式測距感測器，上述有效受光部係於已設定上述第2方向之寬度之有效受光部中，由以下設定位置所夾之區域：上述被測定物體位於可測定範圍之最遠距離之情形時，設定在上述第1方向外側、距離形成於上述受光部上之遠距離側之光點重心位置或光強度峰值位置僅為上述光點之設計上之半徑之設定位置；及上述被測定物體位於上述可測定範圍之最近距離之情形時，設定在上述第1方向外側、距離形成於上述受光部上之近距離側之光點重心位置或光強度峰值位置僅為上述光點之設計上之半徑之設定位置。

根據該實施形態，可規定已設有上述第2方向上之寬度之有效受光部之上述第1方向上之長度。因此，即使在製造步驟中於上述光點設計上之位置產生偏差之情形時，亦可對每個製品相對於實際之光點位置，將上述有效受光部設定為最佳且最低限度之大小。

又，根據一實施形態之光學式測距感測器，上述有效受光部係將形成於上述受光部上之上述光點之光強度峰值位置作為上述第2方向之中心，且將上述光點之光強度分佈中相對於上述光強度峰值呈現特定比率之光強度之區域之上述第2方向上所測定之大小作為上述第2方向之寬度之區域。

根據該實施形態，可基於實際形成於上述受光部上之上述光點之光強度峰值位置與光強度分佈而設定上述有效受光部，因此在本光學式測距感測器之製造步驟中可設定上述有效受光部。因此，即使在製造步驟中上述光點之設計上之位置或尺寸產生偏差之情形時，亦可對每個製品相對於實際之光點位置及尺寸而高精度地設定上述有效受光部。

又，根據一實施形態之光學式測距感測器，上述有效受光部係於已設定上述第2方向上之寬度之有效受光部中，由以下設定位置所夾之區域：上述被測定物體位於可測定範圍之最遠距離之情形時，設定在上述第1方向外側、距離形成於上述受光部上之遠距離側之光點之光強度峰值之位置僅為相對於該光強度峰值呈現特定比率之光強度之區域之上述第1方向上所測定之大小的1/2之設定位置；及上述被測定物體位於上述可測定範圍之最近距離之情形時，設定在上述第1方向外側、距離形成於上述受光部上之近距離側之光點之光強度峰值之位置僅為相對於該光強度峰值呈現特定比率之光強度之區域之上述第1方向上所測定之大小的1/2之設定位置。

根據該實施形態，可規定已設定上述第2方向上之寬度之有效受光部之上述第1方向上之長度。因此，即使在製造步驟中上述光點設計上之位置或尺寸產生偏差，亦可對每個製品相對於實際之光點位置及尺寸而將上述有效受光部設定為高精度且最低限度之大小。

又，根據一實施形態之光學式測距感測器，所謂相對於上述光強度峰值之特定比率，係從上述光強度中光強度之10%以上且50%以下之範圍內所選擇之一個值。

根據本實施形態，上述有效受光部之上述第2方向上之寬度，設定為上述光點之光強度分佈中相對於上述光強度峰值呈現上述光強度峰值之光強度之10%以上且50%以下之光強度之區域之上述第2方向上所測定之大小。因此，可將上述有效受光部之上述第2方向上之尺寸設定為上述光點之半徑以上且直徑以下。因此，可縮小搭載上述受光部之晶片。

又，根據一實施形態之光學式測距感測器，其進而具備：收納由上述處理電路部進行信號處理用的程式之信號處理軟體記憶體部；收納包含資料之記憶體部，該資料係由上述處理電路部之信號處理所得之資料；及以特定時序驅動上述發光部之驅動電路部，且上述發光部與上述受光部搭載於同一平面上，上述處理電路部、上述信號處理軟體記憶體部、上述記憶體部及上述驅動電路部與上述受光部共同由一個晶片構成。

根據本實施形態，上述發光部與上述受光部搭載於同一平面上。再者，上述處理電路部、上述信號處理軟體記憶體部、上述記憶體部及上述驅動電路部與上述受光部共同由一個晶片構成。因此，可縮小本光學式測距感測器全體之尺寸，可降低製造成本。

又，本發明之電子機器之特徵在於：其包含本發明之光學式測距感測器。

根據上述構成，由於包含小型、高性能、低耗電量、高速應答及低價之光學式測距感測器，因此本電子機器可高精度且短時間測量至作為測定對象之被測定物體之距離。此時，藉由搭載上述光學式測距感測器，可將大型化、耗電量之提高及價格之上升抑制在最小限度。

如以上發明可明瞭，本發明之光學式測距感測器於從發光部照射之光束由被測定物體予以反射之反射光所入射之受光部之有效受光部中，上述被測定物體於上述發光部之光軸方向移動時與上述光點位置所移動之方向即第1方向正交之第2方向上之尺寸，設定為上述光點之半徑以上且直徑以下。因此，可縮小搭載上述受光部之晶片，縮小本光學式測距感測器全體之尺寸，且可謀求製造成本之降低。

再者，若由上述受光部全體構成上述有效受光部，或使上述受光部中之上述有效受光部以外之區域不發揮作為測距用受光部之功能，可消除自上述有效受光部以外區域之無用信號。因此，可縮短利用處理電路部之處理時間、進而縮短本光學式測距感測器之應答時間，且可降低耗電量。再者，藉由消除上述無用信號可增大信號處理時之S/N，而可謀求性能之提高。

又，本發明之電子機器由於搭載小型、高性能、低耗電量、高速應答及低價之本發明之光學式測距感測器，因此本電子機器可高精度且短時間地測量至作為測定對象之被測定物體之距離。此時，藉由搭載上述光學式測距感測器，而可將大型化、耗電量之提高及價格之上升抑制在最小限度。

本發明由以下詳細說明與添加附圖而可充分理解。添加附圖係僅用以說明者，不限於本發明。

以下，利用圖示之實施形態更詳細地說明本發明。圖1A及圖1B係顯示本實施形態之光學式測距感測器之概要構成之圖。另，圖1A係平面圖，圖1B係圖1A之1B-1B箭視剖面圖。

如圖1B所示，本光學式測距感測器中，於引線框架11上配置有以紅外LED(發光二極體)或紅外面發光雷射等組成之一個發光元件12，與一個受光元件13。此處，如圖2所示，受光元件13以一個晶片構成，其包含：以m行×n列(m≧2，n≧2)之CMOS區域感測器、CCD(電荷耦合元件)區域感測器或光電二極體陣列組成之位置檢測受光部13a；處理從位置檢測受光部13a輸出之信號之處理電路部13b；收納信號處理用的程式之信號處理軟體記憶體部13c；收納信號處理所得之資料之信號處理資料記憶體部13d；由快閃記憶體(或「e-fuse」等記憶體)組成之記憶體部13e；及以特定時序使發光元件12驅動之驅動電路部13f。

即，本實施形態中，藉由上述位置檢測受光部13a而構成專利申請範圍之受光部。

另，上述位置檢測受光部13a構成為，在作為測距對象之被測定物體於發光元件12之光軸方向移動時，以矩陣狀於光點位置在位置檢測受光部13a上移動之方向上排列n(n≧2)個受光單元，在光點移動方向之垂直方向上排列m(m≧2)個受光單元。

上述發光元件12與受光元件13兩元件於引線框架11上以特定間隔並置，且分別藉由轉移模以環氧系透光性樹脂14a、14b予以密封。再者，引線框架11與透光性樹脂14a、14b除透光性樹脂14a、14b之光通過之窗部14c、14d外，藉由射出成形以遮光性樹脂15一體成形。

以上述遮光性樹脂15一體成形之引線框架11與透光性樹脂14a、14b，收納於具有發光側透鏡16及受光側透鏡17之透鏡盒18內。該透鏡盒18中，以含可視光截光材之丙烯酸樹脂或聚碳酸酯樹脂等成形發光側透鏡16及受光側透鏡17，以ABS樹脂或聚碳酸酯樹脂等成形盒部，該等以2色成形而一體成形。

基於以下理由，構成上述位置檢測受光部13a之上述CMOS區域感測器、CCD區域感測器或光電二極體陣列之有效受光部尺寸宜小。第1理由係受光元件13之晶片變小，有助於降低成本。第2理由係若存在無用之無效受光部，則該區域內所得之信號亦需要處理，因此處理時間增加，使得本光學式測距感測器之應答時間變長。第3理由係若存在無用之受光部，則用以處理自上述無效受光部之無用信號之耗電量將徒然變大。第4理由係若存在無用之無效受光部，則用以獲取上述無用信號之信號處理時之S/N變小，使得作為光學式測距感測器之性能下降。

因此，本實施形態中，如圖3所示，以位置檢測受光部13a全體構成上述有效受光部，且將Y方向(至上述被測定物體之距離有所變化之情形時，與光點19移動之X方向垂直之方向)上之上述有效受光部之尺寸設為形成於位置檢測受光部13a上之光點19之設計上之直徑。其理由在於，若有效受光部之面積具有最大到接受光點19全體之面積，則足以求得光點19之重心。惟上述有效受光部之尺寸之單位係構成位置檢測受光部13a之上述CMOS區域感測器、CCD區域感測器或光電二極體陣列之像素。以下說明中亦相同。

再者，本實施形態中，在從上述發光元件12出射經由位於光學式測距感測器之可測定範圍之最遠距離之上述被測定物體反射而入射到受光元件13之位置檢測受光部13a之光的光量充分足夠之情形下，如圖4所示，有效受光部(位置檢測受光部13a)之上述Y方向上之尺寸即使比光點19之設計上之直徑小亦無問題。如圖5所示，例如，即使因組裝偏差等使得光點19之中心與上述有效受光部之上述Y方向之中心的位置偏差，只要上述有效受光部覆蓋光點19之直徑D之一半以上部份，即y≧D/2，便可求得光點19之重心，因此無問題。此處，上述「y」係上述有效受光部中上述Y方向上之寬度。

即，本實施形態中，將上述有效受光部之Y方向上之尺寸設為形成於位置檢測受光部13a上之光點19之設計上之半徑以上且直徑以下。

但，作為上述有效受光部之尺寸之設定方法，除了如圖3~圖5所示基於光點19之設計上之尺寸而設定之方法外，並有如下方法：將m行×n列(m≧2，n≧2)之位置檢測受光部13a之上述Y方向之寬度製作為大於上述光點之上述Y方向之寬度。然後，基於在位置檢測受光部13a上形成之光點之實際位置，設定位置檢測受光部13a之上述有效受光部之尺寸，且使上述有效受光部以外之部份不發揮作為測距用之受光部之功能。

即，如圖6所示，將上述位置檢測受光部13a製作為大於光點19之設計上之直徑D。並且，於本光學式測距感測器之製造步驟中，設定即使上述被測定物體移動亦不會形成光點19之無用部份20a、20b，並使該部份20a、20b不發揮作為測距用之受光部之功能。由此，即使在製造步驟中於光點19之設計上之位置產生偏差之情形時，亦可對每個製品設定相對於實際之光點19之位置之最佳上述有效受光部。

此情形時，使上述位置檢測受光部13a中之上述無用部份20a、20b不發揮作為測距用受光部之功能之方法無特別限制，例如，只要不對處理電路部13b輸入來自排列於上述無用部份20a、20b上之各受光單元之輸出信號即可。

另，將上述位置檢測受光部13a中之無用部份20a、20b作為測距用以外之受光部使用亦無妨。

作為此時之上述無用部份20a、20b之設定方法，係在本光學測式測距感測器之製造步驟中，檢測以下任一方：當上述被測定物體位於可測定範圍之最遠距離之情形時，檢測形成於位置檢測受光部13a上之遠距離側之光點19之實際重心或光強度峰值之位置G1；或者，當上述被測定物體位於可測定範圍之最近距離之情形時，檢測形成於位置檢測受光部13a上之近距離側之光點19之實際重心或光強度峰值之位置G2。並且，對該檢測出之重心或光強度峰值之位置G1、G2，於上述Y方向兩側設定具有預先求得之設計上之光點19之半徑r的寬度之互相鄰接之2個帶狀區域，將兩區域合併而設定上述Y方向上之寬度為2r之上述有效受光部。又，並有將上述有效受光部以外之區域設定作為無用部份20a、20b之方法。

更直接而言，將形成於上述位置檢測受光部13a上之光點19之實際重心或光強度峰值之位置G1、G2作為上述Y方向之中心，且將以光點19之設計上之直徑2r(=D)作為上述Y方向之寬度之區域設定作為上述有效受光部。

又，如圖7所示，上述位置檢測受光部13a之上述無用部份亦會於光點19移動之X方向上產生。作為此情形時之上述X方向之無用部份之設定方法係如下進行。

即，對於如圖6所示設定有上述Y方向上之上述有效受光部(Y方向有效受光部)及上述Y方向上之無用部份20a、20b之位置檢測受光部13a，在本光學式測距感測器之製造步驟中，檢測上述遠距離側之光點19a之實際重心或光強度峰值之位置G1。再者，檢測上述近距離側之光點19b之實際重心或光強度峰值之位置G2。並且，對於上述Y方向有效受光部，將以設定在上述X方向外側距離位置G1僅為預先求得之設計上之光點19之半徑r之設定位置、與設定在上述X方向外側距離位置G2僅為預先求得之設計上之光點19之半徑r之設定位置所夾之區域，設定作為上述有效受光部，而將此外之區域設定作為無用部份21a、21b。

藉此，可將上述位置檢測受光部13a之上述有效受光部設為最低限度之大小。

另，設定向上述無用部份之X方向上之尺寸之情形的重心或光強度峰值之位置G1、G2，使用於設定Y方向上之尺寸之情形時所檢測出之位置G1、G2亦無妨。

再者，上述有效受光部之Y方向上之尺寸「2r」並無限制，如圖5之說明所述，只要為「r以上且2r以下」即可。

但，基於上述實際光點之位置設定上述有效受光部之上述Y方向上之尺寸之方法中，為簡化說明，乃例示遠距離側之光點19與近距離側之光點19之實際重心或光強度峰值之上述Y方向之位置G1、G2及半徑r為相同之情形。但，實際上會因上述被測定物體於發光元件12之光軸方向移動之範圍不同，使得遠距離側之光點19之上述Y方向之位置G1及半徑r1，與近距離側之光點19之上述Y方向之位置G2及半徑r2產生偏差。

此情形時，如圖8所示，例如r1<r2之情形中，對光點之半徑較小一方之遠距離側之光點19a之實際位置G1，於上述Y方向兩側，設定具有預先求得之遠距離側之光點19a之實際半徑r1之寬度之互相鄰接之2個帶狀區域，將兩區域合併而設定上述Y方向上之寬度為2×r1之上述有效受光部。更直接而言，將遠距離側之光點19a之實際位置G1作為上述Y方向之中心，且將以遠距離側之光點19a之實際直徑2×r1為上述Y方向之寬度之區域設定作為上述有效受光部。此情形時，上述位置G1與上述位置G2之差及半徑r1與半徑r2之差極小，即使基於光點半徑較小一方之遠距離側之光點19a之半徑r1而設定上述有效受光部之上述Y方向之尺寸，在實際使用中，亦可充分求得光點半徑較大一方之近距離側之光點19b之重心。

此情形時，基於光點半徑較大一方之近距離側之光點19b之位置G2與半徑r2而設定上述有效受光部之上述Y方向之尺寸亦無妨。此情形時，在實際使用中，當然亦可求得光點半徑較小一方之遠距離側之光點19a之重心。

另，上述論點在r1>r2之情形中亦相同。

又，在遠距離側之光點19a之上述Y方向之位置G1及半徑r1，與近距離側之光點19b之上述Y方向之位置G2及半徑r2不同之情形中，上述有效受光部之上述Y方向上之尺寸之設定，亦可如圖9所示設定。

即，求取位置G1與位置G2之上述Y方向之中間點作為基準點。此情形時，作為基準點而取得之位置係構成位置檢測受光部13a之上述CMOS區域感測器、CCD區域感測器或光電二極體陣列中各像素間之位置。因此，圖9中上述基準點之位置與光點19b之位置G2相同。

接著，利用下式求得半徑r1與半徑r2之中間之長度r3：

r3=(r1+r2)/2

並且，針對上述基準點之位置，於上述Y方向兩側，設定具有上述求得之長度r3之寬度之互相鄰接之2個帶狀區域，將兩區域合併而設定上述Y方向上之寬度為2×r3之上述有效受光部。更直接而言，將上述基準點之位置作為上述Y方向之中心，且將以上述求得之長度r3之2倍(2×r3)為上述Y方向之寬度之區域設定作為上述有效受光部。此情形時，上述位置G1與上述位置G2之差及半徑r1與半徑r2之差極小，即使將與光點半徑較小一方之遠距離側之光點19a之位置G1相同之位置作為上述基準點之位置而設定上述有效受光部之上述Y方向之尺寸，在實際使用中，亦可充分求得光點半徑較大一方之近距離側之光點19b之重心。

另，圖8及圖9之情形亦與圖7之情形相同，可設定上述X方向上之無用部份。

又，作為基於實際之光點而設定上述有效受光部之方法，除使用實際之光點位置外，並有使用位置與光強度分佈之方法。

即，如圖10所示，將上述位置檢測受光部13a預先製作為大於光點19之設計上之直徑D。然後，在本光學式測距感測器製造步驟中，檢測上述遠距離側之光點19之實際光強度峰值之位置P1、與上述近距離側之光點19之實際光強度峰值之位置P2之任一方。再者，求得光點19之光強度分佈，並求得該光強度分佈中呈現光強度峰值之光強度之10%之區域中於上述Y方向上所測定之大小L。並且，對光強度峰值之位置P1、P2，於上述Y方向兩側，設定具有上述求得之大小L之約1/2寬度之互相鄰接之2個帶狀區域，將兩區域合併而設定於上述Y方向上之寬度為L之上述有效受光部。又，將上述有效受光部以外之區域作為無用部份。

更直接而言，將形成於上述位置檢測受光部13a上之光點19之實際光強度峰值之位置P1、P2作為上述Y方向之中心，且將在光點19之光強度分佈中呈現光強度峰值之光強度之10%之光強度之區域之於上述Y方向上所測定之大小L設為上述Y方向之寬度之區域，設定作為上述有效受光部。

根據該方法，即使在製造步驟中光點19之設計上之位置或尺寸產生偏差之情形下，亦可對每個製品根據實際光點19之位置及尺寸而高精度地設定上述有效受光部。

此情形時，用以決定上述有效受光部中於上述Y方向上之寬度之上述光強度之區域，只要從光強度峰值中光強度之約10%以上且約50%以下之範圍選擇一個值之區域即可。只要是基於光強度峰值中光強度之約10%以上之區域所設定之上述有效受光部，則可納入實際之光點19之大致所有區域，可高精度地求得光點19之重心位置。

但，如上述，上述有效受光面盡可能小，在成本、應答時間、耗電量及光學式測距感測性能方面有利。但無論光量如何充分，在基於光強度峰值中大於光強度之約50%大之區域而設定之上述有效受光部之情形下，該上述Y方向上之寬度會變小，且求取形成於位置檢測受光部13a上之光點19之重心位置之精度下降，故而不佳。

因此，本光學式測距感測器製造步驟中，用以決定上述有效受光部之寬度之上述光強度之區域以光強度峰值中光強度之約10%以上且約50%以下之區域為適當。

另，雖未詳述，但如圖10所示，使設定上述Y方向上之寬度之上述有效受光部(Y方向有效受光部)之上述X方向兩端與圖7之情形同樣地基於光點19之光強度分佈中呈現光強度峰值之光強度之10%以上且約50%以下之特定%之光限度之區域而變窄，藉此即使將上述位置檢測受光部13a之上述有效受光部設為最低限度之大小亦無妨。

又，若於上述遠距離側之光點19之上述Y方向之位置P1及半徑，與近距離側之光點19之上述Y方向之位置P2及半徑產生偏差之情形，與圖8相同，只要基於光點半徑較小一方之遠距離側之光點19a，或基於光點半徑較大一方之近距離側之光點19b而設定上述有效受光部之上述Y方向之位置與尺寸即可。或與圖9相同，只要基於遠距離側之光點19a與近距離側之光點19b而設定上述有效受光部之上述Y方向之位置與尺寸即可。

如上述，本實施形態中，將上述發光元件12與受光元件13搭載於同一引線框架11上，且藉由透光性樹脂14a、14b與遮光性樹脂15一體成形，而收納於具有發光側透鏡16及受光側透鏡17之透鏡盒18內。即，構成受光元件13之位置檢測受光部13a之上述有效受光部與發光元件12形成同一平面，將發光元件12與受光元件13形成於同一封裝中，而將搭載有位置檢測受光部13a、處理電路部13b、信號處理軟體記憶體部13c、信號處理資料記憶體部13d及驅動電路部13f之受光元件13形成於1晶片中。因此，可縮小本光學式測距感測器全體之尺寸，且可降低製造成本。

再者，上述位置檢測受光部13a之有效受光部中，在至上述被測定物體之距離產生變化之情形下光點19所移動之與X方向垂直之Y方向上之尺寸，設定為形成於位置檢測受光部13a上之光點19之設計上之半徑以上且直徑以下。再者，使位置檢測受光部13a之上述有效受光部以外之無用部份不發揮作為測距用受光部之功能。因此，可縮小受光元件13之晶片，進而縮小本光學式測距感測器全體之尺寸，而可謀求製造成本之進而降低。再者，可消除位置檢測受光部13a之上述無效受光部，而消除來自上述無效受光部之無用信號，縮短處理電路部13b之處理時間，進而縮短本光學式測距感測器之應答時間，且可降低耗電量。再者，藉由消除上述無用信號而可增大信號處理時之S/N，可謀求作為光學式測距感測器之性能之提高。

再者，將上述位置檢測受光部13a製作為大於光點19之設計上之直徑D，於製造步驟中，基於實際形成於位置檢測受光部13a上之上述遠距離側及上述近距離側之實際光點19而設定上述有效受光部，將此外之區域設定作為無用部份20a、20b、21a、21b。並且，只要使無用部份20a、20b、21a、21b不發揮作為受光部之功能，則可基於形成於位置檢測受光部13a上之實際光點19，將上述有效受光部設為最低限度大小。

因此，即使上述光點19之設計上之位置或尺寸在製造步驟中有所偏差之情形下，亦可對每個製品相對於光點19之實際位置及尺寸而設定最佳之上述有效受光部。

即，根據本實施形態，利用三角測量方式，可實現即使是位在較廣之測距範圍內之遠距離側之低反射性之上述被測定物體，亦可實現可正確地測距之小型、高性能、低耗電量、高度應答及低價之光學式測距感測器。又，即使有組裝偏差，亦可實現高精度之光學式測距感測器。

再者，如上述若將小型、高性能、低耗電量、高速應答及低價之光學式測距感測器搭載於個人電腦上，則可高精度且短時間地檢測位在個人電腦前之人，若無人時則可使個人電腦進入休眠模式。此時，藉由搭載上述光學式測距感測器，可將大型化、耗電量之提高及價格之上升抑制在最小限度，且可高效地進行節能。

又，若將上述光學式測距感測器搭載於附相機之手機中，則可高精度且短時間地測量距離被攝體之距離，可實現高速自動對焦(Auto Focus)之功能。此時，藉由搭載上述光學式測距感測器，可將大型化、耗電量之提高及價格之上升抑制在最小限度。

又，若將上述光學式測距感測器搭載於投影機上，則可高精度且短時間地測量至屏幕之距離，可實現高速自動對焦(Auto Focus)之功能。此時，藉由搭載上述光學式測距感測器。

以上說明了本發明之實施形態，但當可進行各種變更。如此變更而不應視作脫離本發明之精神與範圍，舉凡相關領域業者所明瞭之所有變更，皆包含在以下請求範圍內。

11．．．引線框架

12．．．發光元件

13．．．受光元件

13a．．．位置檢測受光部

13b．．．處理電路部

13c．．．信號處理軟體記憶體部

13d．．．信號處理資料記憶體部

13e．．．記憶體部

13f．．．驅動電路部

14a、14b．．．透光性樹脂

14c、14d．．．透光性樹脂之窗部

15．．．透光性樹脂

16．．．發光側透鏡

17．．．受光側透鏡

18．．．透鏡盒

19、19a、19b．．．光點

20a、20b、21a、21b．．．位置檢測受光部之無用部份

D．．．光點之直徑

G1、G2．．．光點之重心或光強度峰值之位置

P1、P2．．．光點之光強度峰值之位置

r．．．光點之半徑

圖1A及圖1B分別係顯示本發明之光學式測距感測器之概要構成之平面圖與剖面圖；

圖2係顯示圖1B之受光元件之內部構成之圖；

圖3係圖2之位置檢測受光部之有效受光部之尺寸之說明圖；

圖4係與圖3不同之有效受光部之尺寸之說明圖；

圖5係圖4中光點之中心與有效受光部之中心偏差之情形之說明圖；

圖6係相對於圖2之位置檢測受光部之與圖3~圖5不同之有效受光部之設定方法之說明圖；

圖7係與圖6不同之有效受光部之設定方法之說明圖；

圖8係與圖6及圖7不同之有效受光部之設定方法之說明圖；

圖9係與圖6~圖8不同之有效受光部之設定方法之說明圖；

圖10係與圖6~圖9不同之有效受光部之設定方法之說明圖；

圖11係顯示先前之光學式測距感測器之概要構成之圖；及

圖12係圖11之CMOS圖像感測器之平面圖。

11．．．引線框架

12．．．發光元件

13．．．受光元件

14a、14b．．．透光性樹脂

14c、14d．．．透光性樹脂之窗部

15．．．透光性樹脂

16．．．發光側透鏡

17．．．受光側透鏡

18．．．透鏡盒

Claims (12)

1. 一種光學式測距感測器，其特徵在於具備：對被測定物體照射光束之發光部；由上述被測定物體反射之上述光束之反射光所入射且形成上述反射光之光點之受光部；及處理來自上述受光部之輸出信號，而檢測至上述被測定物體之距離之處理電路部；且上述受光部係在上述被測定物體於上述發光部之光軸方向移動時上述光點位置所移動之方向即第1方向及與該第1方向正交之第2方向上，矩陣狀地配置有複數之受光單元而構成，上述受光部之至少一部分之區域構成有效受光部，該有效受光部係作為測距用之受光部而發揮功能；上述有效受光部之上述第2方向上之尺寸為上述光點之半徑以上且直徑以下；上述有效受光部之上述第1方向上之尺寸為上述光點之直徑以上。
2. 如請求項1之光學式測距感測器，其中上述有效受光部之上述第2方向上之尺寸係上述光點之半徑。
3. 如請求項1之光學式測距感測器，其中上述有效受光部由上述受光部之全體構成。
4. 如請求項1之光學式測距感測器，其中上述有效受光部由上述受光部之一部份區域構成，上述受光部之上述有效受光部以外之區域不發揮作為 測距用受光部之功能。
5. 如請求項4之光學式測距感測器，其中上述有效受光部係將形成於上述受光部上之上述光點之重心位置或光強度峰值之位置作為上述第2方向之中心，且將從上述光點之設計上之半徑以上且直徑以下之範圍內所選擇之一個值作為上述第2方向之寬度之區域。
6. 如請求項5之光學式測距感測器，其中上述有效受光部係於已設定上述第2方向之寬度之有效受光部中，由以下設定位置所夾之區域：上述被測定物體位於可測定範圍之最遠距離之情形時，設定在上述第1方向外側、距離形成於上述受光部上之遠距離側之光點重心位置或光強度峰值位置僅為上述光點之設計上之半徑之設定位置；及上述被測定物體位於上述可測定範圍之最近距離之情形時，設定在上述第1方向外側、距離形成於上述受光部上之近距離側之光點重心位置或光強度峰值位置僅為上述光點之設計上之半徑之設定位置。
7. 如請求項4之光學式測距感測器，其中上述有效受光部係將形成於上述受光部上之上述光點之光強度峰值位置作為上述第2方向之中心，且將上述光點之光強度分佈中相對於上述光強度峰值呈現特定比率之光強度之區域之上述第2方向上所測定之大小作為上述第2方向之寬度之區域。
8. 如請求項7之光學式測距感測器，其中上述有效受光部 係於已設定於上述第2方向上之寬度之有效受光部中，由以下設定位置所夾之區域：上述被測定物體位於可測定範圍之最遠距離之情形時，設定在上述第1方向外側、距離形成於上述受光部上之遠距離側之光點之光強度峰值之位置僅為相對於該光強度峰值呈現特定比率之光強度之區域之上述第1方向上所測定之大小的1/2之設定位置；及上述被測定物體位於上述可測定範圍之最近距離之情形時，設定在上述第1方向外側、距離形成於上述受光部上之近距離側之光點之光強度峰值之位置僅為相對於該光強度峰值呈現特定比率之光強度之區域之上述第1方向上所測定之大小的1/2之設定位置。
9. 如請求項7或8之光學式測距感測器，其中所謂相對於上述光強度峰值之特定比率，係從上述光強度中光強度之10%以上且50%以下之範圍內所選擇之一個值。
10. 如請求項1至8中任一項之光學式測距感測器，其中進而具備：收納由上述處理電路部進行信號處理用的程式之信號處理軟體記憶體部；收納包含資料之記憶體部，該資料係由上述處理電路部之信號處理所得之資料；及以特定時序驅動上述發光部之驅動電路部，且上述發光部與上述受光部搭載於同一平面上，上述處理電路部、上述信號處理軟體記憶體部、上述記憶體部及上述驅動電路部與上述受光部共同由一個晶 片構成。
11. 一種電子機器，其包含請求項1至請求項8中任一項之光學式測距感測器。
12. 一種電子機器，其包含請求項10之光學式測距感測器。