JPH05164553A - 光学式検出装置 - Google Patents
光学式検出装置Info
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- JPH05164553A JPH05164553A JP33358191A JP33358191A JPH05164553A JP H05164553 A JPH05164553 A JP H05164553A JP 33358191 A JP33358191 A JP 33358191A JP 33358191 A JP33358191 A JP 33358191A JP H05164553 A JPH05164553 A JP H05164553A
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- Japan
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- light
- light emitting
- emitting element
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 単一パッケージ構成の光学式検出装置を提供
する。 【構成】 単一のパッケージに、発光素子と、駆動回路
と、発光素子から出射された光を被検出物体に投射する
投光光学系と、反射光をその入射方向に応じて異なる位
置に集光する受光光学系と、反射光の集光位置に配設さ
れた複数の受光面を有する受光素子と、この受光素子の
出力信号を処理する信号処理回路と、駆動回路と信号処
理回路との動作タイミングを同期させる同期手段とが、
一体に組み付けられている。発光系と受光系が単一のパ
ッケージに組み付けられてモジュール化されるので、光
学系の調整が不要となり、小型化をなし得る。また、こ
のモジュールにはタイミング同期用の同期手段も組み付
けられるので、雑音の影響を受けにくい距離測定が可能
になる。
する。 【構成】 単一のパッケージに、発光素子と、駆動回路
と、発光素子から出射された光を被検出物体に投射する
投光光学系と、反射光をその入射方向に応じて異なる位
置に集光する受光光学系と、反射光の集光位置に配設さ
れた複数の受光面を有する受光素子と、この受光素子の
出力信号を処理する信号処理回路と、駆動回路と信号処
理回路との動作タイミングを同期させる同期手段とが、
一体に組み付けられている。発光系と受光系が単一のパ
ッケージに組み付けられてモジュール化されるので、光
学系の調整が不要となり、小型化をなし得る。また、こ
のモジュールにはタイミング同期用の同期手段も組み付
けられるので、雑音の影響を受けにくい距離測定が可能
になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光によって物体の位置や
傾き、物体までの距離などを検出する光学式検出装置に
関するものである。
傾き、物体までの距離などを検出する光学式検出装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】物体までの距離測定をする装置として、
図６のような三角測量方式の測距システムが知られてい
る。すなわち、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素
子１からのパルス光は、投光レンズ２により細いビーム
とされ、被測定物体３ａ，３ｂに投射される。被測定物
体３ａ，３ｂからの反射光は受光レンズ４によって半導
体光入射位置検出素子（ＰＳＤ）などの受光素子５に集
光される。
図６のような三角測量方式の測距システムが知られてい
る。すなわち、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素
子１からのパルス光は、投光レンズ２により細いビーム
とされ、被測定物体３ａ，３ｂに投射される。被測定物
体３ａ，３ｂからの反射光は受光レンズ４によって半導
体光入射位置検出素子（ＰＳＤ）などの受光素子５に集
光される。
【０００３】ここで、受光素子５における光スポットの
位置は被測定物体３ａ，３ｂまでの距離に応じて異なる
ので、受光素子５の一対の信号出力を処理することで、
距離測定をすることが可能になる。そして、受光素子５
としてＰＳＤの代わりに、複数の受光面を有する分割型
のフォトダイオードを用いることもできる。
位置は被測定物体３ａ，３ｂまでの距離に応じて異なる
ので、受光素子５の一対の信号出力を処理することで、
距離測定をすることが可能になる。そして、受光素子５
としてＰＳＤの代わりに、複数の受光面を有する分割型
のフォトダイオードを用いることもできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な距離測定は、従来は発光素子１およびその駆動系をワ
ンパッケージ化したモジュールと、受光素子５およびそ
の信号処理系をワンパッケージ化したモジュールを別々
に用意し、カメラや医療機器に組み付けていた。このた
め、光学系の調整が複雑となり、またそれぞれのモジュ
ールにおける動作の同期をとることが必要になってい
た。本発明は、このような問題点を解決することを課題
とする。
な距離測定は、従来は発光素子１およびその駆動系をワ
ンパッケージ化したモジュールと、受光素子５およびそ
の信号処理系をワンパッケージ化したモジュールを別々
に用意し、カメラや医療機器に組み付けていた。このた
め、光学系の調整が複雑となり、またそれぞれのモジュ
ールにおける動作の同期をとることが必要になってい
た。本発明は、このような問題点を解決することを課題
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光学式検出
装置は、単一のパッケージに、発光素子と、この発光素
子を駆動する駆動回路と、発光素子から出射された光
を、被検出物体に投射する投光光学系と、被検出物体か
ら反射されてきた光をその入射方向に応じて異なる位置
に集光する受光光学系と、反射光の集光位置に配設され
た複数の受光面を有する受光素子と、この受光素子の出
力信号を処理する信号処理回路と、駆動回路と信号処理
回路との動作タイミングを同期させる同期手段とが、一
体に組み付けられていることを特徴とする。
装置は、単一のパッケージに、発光素子と、この発光素
子を駆動する駆動回路と、発光素子から出射された光
を、被検出物体に投射する投光光学系と、被検出物体か
ら反射されてきた光をその入射方向に応じて異なる位置
に集光する受光光学系と、反射光の集光位置に配設され
た複数の受光面を有する受光素子と、この受光素子の出
力信号を処理する信号処理回路と、駆動回路と信号処理
回路との動作タイミングを同期させる同期手段とが、一
体に組み付けられていることを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明によれば、発光系と受光系が単一のパッ
ケージに組み付けられてモジュール化されるので、光学
系の調整が不要となり、小型化をなし得る。また、この
モジュールにはタイミング同期用の同期手段も組み付け
られるので、雑音の影響を受けにくい距離測定などが可
能になる。
ケージに組み付けられてモジュール化されるので、光学
系の調整が不要となり、小型化をなし得る。また、この
モジュールにはタイミング同期用の同期手段も組み付け
られるので、雑音の影響を受けにくい距離測定などが可
能になる。
【０００７】
【実施例】以下、添付図面により実施例を説明する。
【０００８】図１は第１実施例に係る光学式検出装置の
断面図である。図示の通り、ベース板６１にはキャップ
６２が取り付けられて単一のパッケージ６０が構成され
る。ベース板６１の上面には発光素子１を含む発光素子
チップ１０と、受光素子５を含む受光素子チップ５０が
マウントされ、ベース板６１に貫通して設けられた外部
リードピン７１にワイヤ７２でボンディングされてい
る。ベース板６１の開口とリードピン７１の間にはスペ
ーサ６３が介在され、電気的な絶縁が図られている。
断面図である。図示の通り、ベース板６１にはキャップ
６２が取り付けられて単一のパッケージ６０が構成され
る。ベース板６１の上面には発光素子１を含む発光素子
チップ１０と、受光素子５を含む受光素子チップ５０が
マウントされ、ベース板６１に貫通して設けられた外部
リードピン７１にワイヤ７２でボンディングされてい
る。ベース板６１の開口とリードピン７１の間にはスペ
ーサ６３が介在され、電気的な絶縁が図られている。
【０００９】キャップ６２の頭部には投光および受光用
の窓が形成され、ここに投受光板６４が貼り付けられて
いる。そして、投受光板６４はレンズ状に加工され、投
光レンズ２と受光レンズ４が構成されている。なお、受
光素子チップ５０には受光素子５の出力信号を処理する
回路が形成され、発光素子１の駆動回路とこれらの同期
をとる回路は、発光素子チップ１０または受光素子チッ
プ５０、あるいは図示しない別のチップに形成されてい
る。
の窓が形成され、ここに投受光板６４が貼り付けられて
いる。そして、投受光板６４はレンズ状に加工され、投
光レンズ２と受光レンズ４が構成されている。なお、受
光素子チップ５０には受光素子５の出力信号を処理する
回路が形成され、発光素子１の駆動回路とこれらの同期
をとる回路は、発光素子チップ１０または受光素子チッ
プ５０、あるいは図示しない別のチップに形成されてい
る。
【００１０】上記の構成によれば、距離測定のシステム
が単一のモジュールとして構成されるので、使用する機
器への取り付けや調整が容易であり、また取り扱いも簡
便となる。そして、発光素子１からのパルス光は投光レ
ンズ２で細いビームとされ、投射される。そして、反射
光は受光レンズ４によって受光素子チップ５０の受光素
子５に集光され、検出される。
が単一のモジュールとして構成されるので、使用する機
器への取り付けや調整が容易であり、また取り扱いも簡
便となる。そして、発光素子１からのパルス光は投光レ
ンズ２で細いビームとされ、投射される。そして、反射
光は受光レンズ４によって受光素子チップ５０の受光素
子５に集光され、検出される。
【００１１】図２は第２実施例の断面図である。この場
合には、リードフレーム７４に発光素子チップ１０と受
光素子チップ５０がマウントされ、リードフレーム７４
の外部リードと発光素子チップ１０および受光素子チッ
プ５０は、ワイヤ７２によってボンディングされてい
る。そして、樹脂のモールド成形によりワンパッケージ
化されている。ここで、なお、投光レンズ２と受光レン
ズ４はこのモールド樹脂６５を一部突出成形することで
形成されている。
合には、リードフレーム７４に発光素子チップ１０と受
光素子チップ５０がマウントされ、リードフレーム７４
の外部リードと発光素子チップ１０および受光素子チッ
プ５０は、ワイヤ７２によってボンディングされてい
る。そして、樹脂のモールド成形によりワンパッケージ
化されている。ここで、なお、投光レンズ２と受光レン
ズ４はこのモールド樹脂６５を一部突出成形することで
形成されている。
【００１２】図３は第３実施例の斜視図である。この場
合には、発光素子チップ１０を樹脂モールド成形した発
光素子パッケージ１１と、受光素子チップ５０を樹脂モ
ールド成形した受光素子パッケージ５１が、単一のパッ
ケージ６０に収容されて一体化されている。そして、投
光レンズ２と受光レンズ４はパッケージ６０の上面の、
発光素子チップ１０と受光素子チップ５０に対応する位
置に設けられている。なお、開口６６はボルト、ナット
などにより、パッケージ６０を機器（図示しない）に装
着するためのものである。
合には、発光素子チップ１０を樹脂モールド成形した発
光素子パッケージ１１と、受光素子チップ５０を樹脂モ
ールド成形した受光素子パッケージ５１が、単一のパッ
ケージ６０に収容されて一体化されている。そして、投
光レンズ２と受光レンズ４はパッケージ６０の上面の、
発光素子チップ１０と受光素子チップ５０に対応する位
置に設けられている。なお、開口６６はボルト、ナット
などにより、パッケージ６０を機器（図示しない）に装
着するためのものである。
【００１３】図４は上記第１，第２および第３の実施例
に適用可能な受光素子チップ５０における受光面の分割
態様を示す。同図（ａ）は２分割、同図（ｂ）は３分割
したもので、三角測量方式による距離測定システムに用
いられる。また、同図（ｃ）のものは、例えばチルトセ
ンサのような傾斜検出系に用いられる。いずれの場合
も、受光面５Ａ，５Ｂ，５Ｃから独立して光電流を出力
できる。
に適用可能な受光素子チップ５０における受光面の分割
態様を示す。同図（ａ）は２分割、同図（ｂ）は３分割
したもので、三角測量方式による距離測定システムに用
いられる。また、同図（ｃ）のものは、例えばチルトセ
ンサのような傾斜検出系に用いられる。いずれの場合
も、受光面５Ａ，５Ｂ，５Ｃから独立して光電流を出力
できる。
【００１４】図５は上記実施例に係る光学式検出装置の
回路構成を示している。図示の通り、この実施例では、
パルス光を投射する発光素子１と、被測定物からの反射
光を受光する受光素子５（受光面５Ａ，５Ｂ）と、検出
信号処理および発光駆動をする回路部９から距離測定モ
ジュールが構成される。プリアンプ９１Ａ，９１Ｂはそ
れぞれ受光面５Ａ，５Ｂの光電流出力を増幅し、コンデ
ンサＣA ，ＣB を介して交流（パルス）成分ＶA ，ＶB
のみ差動増幅器９２に与える。差動増幅器９２の差分出
力ＶC はコンパレータ９３で基準レベルＶREF と比較さ
れ、信号処理回路９４に与えられる。
回路構成を示している。図示の通り、この実施例では、
パルス光を投射する発光素子１と、被測定物からの反射
光を受光する受光素子５（受光面５Ａ，５Ｂ）と、検出
信号処理および発光駆動をする回路部９から距離測定モ
ジュールが構成される。プリアンプ９１Ａ，９１Ｂはそ
れぞれ受光面５Ａ，５Ｂの光電流出力を増幅し、コンデ
ンサＣA ，ＣB を介して交流（パルス）成分ＶA ，ＶB
のみ差動増幅器９２に与える。差動増幅器９２の差分出
力ＶC はコンパレータ９３で基準レベルＶREF と比較さ
れ、信号処理回路９４に与えられる。
【００１５】一方、発振回路９５からの一定周波数のク
ロックパルスはタイミング発生回路９６に与えられ、信
号処理回路９４およびドライバ９８（出力はＶPL）に与
えられるドライブパルスが発生される。なお、被測定物
までの遠、近を示す出力ＶOUT は、信号処理回路９４か
らの論理出力にもとづき、出力回路９７から外部に出力
される。
ロックパルスはタイミング発生回路９６に与えられ、信
号処理回路９４およびドライバ９８（出力はＶPL）に与
えられるドライブパルスが発生される。なお、被測定物
までの遠、近を示す出力ＶOUT は、信号処理回路９４か
らの論理出力にもとづき、出力回路９７から外部に出力
される。
【００１６】上記回路構成によれば、被測定物が遠方の
ときは、例えば受光素子５Ａの出力が受光素子５Ｂの出
力よりも大となり、被測定物が近いときはその逆とな
る。したがって、差動増幅器９２からは被測定物までの
距離に応じた差分パルス信号が出力され、これが、コン
パレータ９３で基準レベルＶREF と比較される。このた
め、信号処理回路９４に対しては、被測定物までの距離
の遠、近に応じてパルス信号が与えられる（例えば、近
いときのみパルスが与えられるか、又は遠いときのみパ
ルスが与えられるか、のいずれか一方となる）。信号処
理回路９４はタイミング発生回路９６からのドライブパ
ルスに同期した連続した複数回（回数は内部回路で決め
る）のコンパレータ９３からのパルスを判別し、被測定
物までの遠、近を示す信号（論理出力）を出力回路９７
に与える。
ときは、例えば受光素子５Ａの出力が受光素子５Ｂの出
力よりも大となり、被測定物が近いときはその逆とな
る。したがって、差動増幅器９２からは被測定物までの
距離に応じた差分パルス信号が出力され、これが、コン
パレータ９３で基準レベルＶREF と比較される。このた
め、信号処理回路９４に対しては、被測定物までの距離
の遠、近に応じてパルス信号が与えられる（例えば、近
いときのみパルスが与えられるか、又は遠いときのみパ
ルスが与えられるか、のいずれか一方となる）。信号処
理回路９４はタイミング発生回路９６からのドライブパ
ルスに同期した連続した複数回（回数は内部回路で決め
る）のコンパレータ９３からのパルスを判別し、被測定
物までの遠、近を示す信号（論理出力）を出力回路９７
に与える。
【００１７】以上のようにして、本発明の光学式検出装
置によれば、被測定物までの距離の遠、近を示す信号を
出力できる。
置によれば、被測定物までの距離の遠、近を示す信号を
出力できる。
【００１８】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
学式検出装置によれば、発光系と受光系が単一のパッケ
ージに組み付けられてモジュール化されるので、光学系
の調整が不要となり、小型化をなし得る。また、このモ
ジュールにはタイミング同期用の同期手段も組み付けら
れるので、雑音の影響を受けにくい距離測定などが可能
になる。このため、ＯＡ機器、家電製品、車両、医療
機、工作機械などにおいて、例えば近接スイッチとして
応用することが可能になる。
学式検出装置によれば、発光系と受光系が単一のパッケ
ージに組み付けられてモジュール化されるので、光学系
の調整が不要となり、小型化をなし得る。また、このモ
ジュールにはタイミング同期用の同期手段も組み付けら
れるので、雑音の影響を受けにくい距離測定などが可能
になる。このため、ＯＡ機器、家電製品、車両、医療
機、工作機械などにおいて、例えば近接スイッチとして
応用することが可能になる。
【図１】第１実施例に係る光学式検出装置の断面図であ
る。
る。
【図２】第２実施例に係る光学式検出装置の断面図であ
る。
る。
【図３】第３実施例に係る光学式検出装置の断面図であ
る。
る。
【図４】実施例の光学式検出装置に適用される受光素子
チップ５０の斜視図である。
チップ５０の斜視図である。
【図５】実施例の光学式検出装置の回路構成図である。
【図６】従来のシステムの説明図である。
１…発光素子、１０…発光素子チップ、２…投光レン
ズ、３…被測定物体、４…受光レンズ、５…受光素子、
５０…受光素子チップ、６０…パッケージ、６１…ベー
ス板、６２…キャップ、６３…スペーサ、６４…投光
板、７１…リードピン、７２…ワイヤ、７４…リードフ
レーム。
ズ、３…被測定物体、４…受光レンズ、５…受光素子、
５０…受光素子チップ、６０…パッケージ、６１…ベー
ス板、６２…キャップ、６３…スペーサ、６４…投光
板、７１…リードピン、７２…ワイヤ、７４…リードフ
レーム。
Claims (2)
- 【請求項１】 単一のパッケージに、 発光素子と、この発光素子を駆動する駆動回路と、前記
発光素子から出射された光を被検出物体に投射する投光
光学系と、前記被検出物体から反射されてきた光をその
入射方向に応じて異なる位置に集光する受光光学系と、
前記反射光の集光位置に配設された複数の受光面を有す
る受光素子と、この受光素子の出力信号を処理する信号
処理回路と、前記駆動回路と前記信号処理回路との動作
タイミングを同期させる同期手段とが、 一体に組み付けられていることを特徴とする光学式検出
装置。 - 【請求項２】 前記単一のパッケージは透光性の樹脂を
モールド成型することで構成され、 前記投光光学系および受光光学系は前記樹脂をレンズ状
に成形して構成されている請求項１記載の光学式検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33358191A JPH05164553A (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 光学式検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33358191A JPH05164553A (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 光学式検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05164553A true JPH05164553A (ja) | 1993-06-29 |
Family
ID=18267648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33358191A Pending JPH05164553A (ja) | 1991-12-17 | 1991-12-17 | 光学式検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05164553A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009507235A (ja) * | 2005-09-05 | 2009-02-19 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 電気光学的測定装置 |
| 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 |
| JP2011043433A (ja) * | 2009-08-21 | 2011-03-03 | Sharp Corp | 光学式測距センサ、および、それを搭載した電子機器 |
-
1991
- 1991-12-17 JP JP33358191A patent/JPH05164553A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009507235A (ja) * | 2005-09-05 | 2009-02-19 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 電気光学的測定装置 |
| 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 |
| JP2011043433A (ja) * | 2009-08-21 | 2011-03-03 | Sharp Corp | 光学式測距センサ、および、それを搭載した電子機器 |
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