专利名称：光学式测距传感器及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学式测距传感器。另外，本发明涉及配备光学式测距传感器的电子 设备，特别涉及配备光学式测距传感器的电脑、配备光学式测距传感器的手机等。
背景技术：
图12是以往的光学式测距传感器的俯视图，图13是图12中AA线的截面图。如图13所示，该光学式测距传感器具有一个发光元件101 ；位置检测光接收元件 的即一个光位置传感器(PSD Position Sensitive Detector) 102 ；发光侧透镜103及光接 收侧透镜104 ；以及一个IC (集成电路)105，IC105在处理从光位置传感器102输出的信号 的同时，还在规定的定时(timing)驱动发光元件101。所述光位置传感器102只有一个光 接收单元，该光接收单元的电阻值在光接收单元内是均衡并且固定的。用所述以往的光学式测距传感器的结构，采用三角测量方式测距时，由于光位置 传感器102(参照图13)的光接收单元只有一个，该光接收单元的电阻值在光接收单元内是 均衡并且固定的，所以如下所述，距物体的距离远的位置，距离测量的精度变差。图14是说明三角测量方式的原理的图。另夕卜，在图14中，X = A· (f/d)的关系成立。其中，X为影像的大小(size)，A为 发光侧透镜103与光接收侧透镜104的中心间距，f为光接收侧透镜104的焦距，因而d为 从包含发光侧透镜103中心的平面到物体100的距离。在用三角测量方式测量物体100的距离d的光学式测距传感器中，距物体100的 距离d和光位置传感器102的输出V、即影像的大小X，如图16所示，为反比关系。也就是说，在距物体的距离d近的位置，距离变动引起的输出V的变化大，反之，在 距物体的距离d远的位置，距离变动引起的输出V的变化�。诰辔锾宓木嗬雂近的位置能 够高精度地测量距离，但在距物体的距离d远的位置距离测量的精度差。在三角测量方式中，距离精度的好坏，依赖于发光侧透镜103和光接收侧透镜104 的中心间距A、光接收侧透镜104的焦距f。具体来说，测量精度通过增大A和f而提高。但 是，这种情况下，有光学式测距传感器体积变大的问题。另外，在距物体距离d远的位置，为了不产生光量不足，还需要增大透镜的直径， 这也是光学式测距传感器体积变大的原因。特开2002-195807号公报公开了使用CMOS图像传感器作为位置测量元件的光学 式测距传感器。但是在该光学式测距传感器中，因为发光元件和光接收元件不在同一平面， 而且，封装(package)也对各个元件分别形成，所以这种情况下，测距传感器的大小也变 大。除此以外，由于从CMOS图像传感器取出的信号的处理单元和发光元件的驱动电路单元 位于CMOS图像传感器芯片的外部，没有将所有的元件和区域(region)装载在一个芯片内， 所以测距传感器的大小变得更大。还有，在该光学式测距传感器中，有生产工序多，各个工 序的作业要求精度时变得复杂，制造成本高的问题。在光量方面，在该光学式测距传感器中进行两次曝光，用第1次曝光检测光量，从而调整发光元件的光量，将下一次的曝光用于测量。光量通过增大发光元件中流过的电流 变大。但是，由于限度以上大小的电流供给发光元件导致发光元件的破损，所以不能显著地 增大供给电流。因此，由于这个原因，不能使透镜的直径那么�。圆饩啻衅鞯奶寤� 以小型化。
发明内容
因此，本发明的课题是，提供能够实现远距离测距范围，并且即使位于该范围内远 处的低反射物体，也能准确检测的光学式测距传感器。另外，本发明的课题是，提供配备这 样的光学式测距传感器的电子设备。为解决该课题，本发明的光学式测距传感器的特征在于，具有红外发光元件；光接收元件，面对所述红外发光元件隔开间隔配置，并且具有光接收单元；信号 处理单元，处理从所述光接收单元输出的信号；信息存储器单元，保存来自光接收单元的信 号包含的信息；以及信号处理软件存储器单元，存储用于处理来自所述光接收单元的信号 的软件；第1透光性树脂部分，密封所述红外发光元件；第2透光性树脂部分，密封所述光接收元件；遮光性树脂构件，接触到所述第1透光性树脂部分和第2透光性树脂部分，并且具 有使来自所述红外发光元件的光通过的第1窗口部分，以及使入射到所述光接收元件的入 射光通过的第2窗口部分；驱动电路单元，驱动所述红外发光元件；光接收元件控制单元，控制所述光接收元件；以及控制单元，控制所述驱动电路单元，以使其按预定间隔时间间歇地驱动所述红外 发光元件，并且控制所述光接收元件控制单元，以使其与驱动所述红外发光元件的定时同 步而使所述光接收元件曝光或动作。所述光接收元件被用于位置的检测，例如，可以将m行Xn列的CMOS区域传感器 作为位置检测的光接收单元。另外，所述光接收元件还可以包括位置检测光接收单元；用 来处理从位置检测光接收单元输出的信号的电路单元；信号处理软件存储器单元；信息存 储器单元(由闪存、e-FUse、0TM(ontime memory)等构成)。光接收元件的各个部分与所述 驱动电路可以包含在一个芯片内。所述驱动电路和所述光接收元件的各部分也可以不包含 在同一芯片内。例如，所述驱动电路单元可以包含在发光元件的芯片内。根据本发明，作为发光元件，由于使用波长比可见光长的红外发光元件，所以可以 降低外界干扰光的影响。另外，由于发光元件的发光波长在红外区域，例如，通过光接收元 件(比如使用CMOS区域传感器作为光接收单元)的光接收波长对红外具有峰值灵敏度 (peak sensitivity)，而且，让光接收侧透镜和发光侧透镜具有截断可见光的光学特性，从 而如果是屋内荧光灯这种程度的光，就可以不受其影响。另外，根据本发明，所述红外发光元件被间歇驱动，进而驱动所述红外发光元件的 定时和光接收元件的曝光或动作定时同步，所以可以将发光时的光产生的电荷多次积蓄在 光接收侧，在用一次发光量进行测距而接收光的光量不足时，也可以补充不足的光量。因此，光接收元件的光接收单元例如是CMOS区域传感器时，根据光接收单元各个元件(cell) 的光量分布，可以精确地求作为该光量分布的重心的位置，从而精确地求从该光接收单元 的规定的位置到该光量重心的相对位置。因此，基于该相对位置，可以获得具有有关距被测 物体距离的精确信息的信号，精确地进行测距。另外，在一实施方式中，所述控制单元交替进行第1控制，在每预先设定的第1期间，连续驱动所述红外发光元件，并且与连续驱 动所述红外发光元件的定时同步，控制所述光接收元件的控制单元，以使所述光接收元件 连续曝光或动作，以及第2控制，在每预先设定的第2期间，停止驱动所述红外发光元件，另一方面，在与 所述第1控制中所述红外发光元件连续驱动时间大致相同的时间期间，控制所述光接收元 件的控制单元，以使所述光接收元件连续曝光或动作，基于所述第1控制期间的来自所述光接收元件的信号和所述第2控制期间的来自 所述光接收元件的信号之间的差，测定距离。在有白炽灯或太阳光等含有红外光源的环境下，使用光学式测距传感器时，这些 白炽灯或太阳光照度较�。佣诓环⒐馐比肷涞焦饨邮赵墓饨邮盏ピ闹芪Ч饨仙� 即可，但在多数情况下，周围光引起的干扰(noise)的光接收信号较大，有时无法精确地检 测来自发光单元的光。根据所述实施方式，通过第2控制，可以检测基于周围光的干扰信号大�。酝� 过从第1控制中的、表示距物体的距离的信息的信号和周围光的干扰信号构成的信号中， 扣除第2控制中的、周围光的干扰信号，可以取出只表示距物体的距离的信息的信号。因 此，在白炽灯或太阳光那样含有红外光的环境下使用的情况下，也可以精确地进行测距。S卩，将在规定的定时驱动红外发光元件的时间和光接收元件的曝光或动作的时间 设为同一定时，而且，在不驱动红外发光元件的期间使光接收元件侧在与所述曝光或动作 时间相同的时间动作，将两个曝光或动作时间内的输出差作为信号来利用，就可以除去周 围光引起的影响。此外，在一实施方式中，所述控制单元进行在预定的时间停止驱动所述红外发光元件，另一方面，控制所 述光接收元件的控制单元，以使所述光接收元件连续曝光或动作的第3控制，所述控制单元基于所述第3控制期间的来自所述光接收元件的信号，控制所述光 接收元件的灵敏度、曝光或动作时间中的至少一项。周围光非常多时，有时光接收单元的输出级别(level)仅因周围光就达到饱和。根据本发明，可以在检测表示距离信息的信号前，基于所述第3控制期间的来自 所述发光元件的信号，检测周围光的级别。因此，可以根据周围光的级别，切换光接收元件 的灵敏度，另外，根据周围光的级别，可以增减发光单元的发光次数和光接收单元的曝光或 动作次数，从而可以在对应周围光的最适合的条件下进行准确的测距。即，在规定的定时， 在红外发光元件的发光和光接收元件的曝光或动作之前，在规定的时间仅进行光接收元件 的曝光或动作，检测周围照度，从而控制光接收灵敏度和光接收元件的曝光或动作时间，所 以可以在对应于周围光的最佳条件下进行准确的测距。
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在一实施方式中，所述控制单元在每预定的第3期间并且在所述第1控制和第2控制之前进行所述 第3控制，并且交替地进行所述第3控制、以及所述第1控制和第2控制构成的控制。根据所述实施方式，交替地进行所述第3控制、所述第1控制和所述第2控制构成 的控制，所以即使测距中周围光级别发生变化，也不受周围光变动的影响，可以准确地进行 测距。即，通过在每进行测距的测距周期进行一次检测周围照度的定时，从而即使测距中周 围光的级别变化，也可以不受周围光变动的影响，准确地进行测距。此外，在一实施方式中，所述控制单元基于在所述第3控制期间的来自所述光接收元件的信号，检测周围 光的照度，在检测出的周围照度比预定的照度小时，提高光接收元件的光接收灵敏度，并且 减少所述红外发光元件的光的发光次数和所述光接收元件的光接收次数。例如，在检测出周围照度为室内照度级别时，提高光接收灵敏度，另外，减少发光 和光接收次数，从而高效而准确地进行测距。根据所述实施方式，可以在对应于周围光的最佳的条件下，进行准确的测距。此外，在一实施方式中，所述控制单元基于在所述第3控制期间的来自所述光接收元件的信号，检测周围 光的照度，在检测出的周围照度比预定的照度大时，降低所述光接收元件的光接收灵敏度， 并且增加所述红外发光元件的光的发光次数和所述光接收元件的光接收次数。例如，如果检测出周围照度为室外照度级别时，降低光接收灵敏度，另外，增加发 光和光接收次数，可以高效而准确地进行测距。根据所述实施方式，可以在对应于周围光的最佳条件下，进行准确的测距。此外，在一实施方式中，所述光接收元件的光接收单元、信号处理电路单元、信号处理软件存储器单元、信 息存储器单元(如闪存单元)以及所述驱动电路单元，都包含在一个芯片内。另外，在一实施方式中，配备具有发光侧透镜和光接收侧透镜的透镜罩(lens case),通过三角测量方式检测距物体的距离。另外，本发明的电子设备的特征在于，配备本发明的光学式测距传感器。就电子设备来说，例如包含个人电脑和移动电话。根据本发明，通过光学式测距传感器，可以精确地进行测距。使用本发明的光学式测距传感器，例如用三角测量方式进行测距的形式中，可以 实现大的测距范围，同时，即使在其范围内位于远端的低反射物，也可以准确地检测到，而 且可以实现小型化、高性能化、降低消耗电流和减少生产成本。另外，若将此光学式测距传感器装载在电脑上，则在该电脑中可以检测到位于电 脑前的人，例如，人不在时可以让电脑进入休眠模式，可以实现节省能耗。另外，若将此传感 器装载在带照相的手机上，可以精确测量被摄体的距离，实现高速驱动自动对焦功能(自 动对准照相机的焦距)。
从以下的详细说明和附图，可以更充分地理解本发明。附图只是用来说明的图，不 是限制本发明的图。在图中，图1是本发明的一实施方式的光学式测距传感器的俯视图。图2是图1的AA线截面图。图3是光接收元件的俯视图。图4是从发光元件发光的光的光量和时间之间的关系的图。图5是光接收元件曝光了的光的光量和时间之间的关系的图。图6是从发光元件发光的光的光量和时间之间的关系的图。图7是曝光了的光的光量和时间之间的关系的图。图8是直观地表示信号光的光量的图。图9是光接收量差的累积量和时间之间的关系的图。图10A、图10B、图10C及图10D是说明在第1次存储信号光的光量前，为检测周围 光而进行曝光的实施方式的图。图11是电荷存储单元的一部分的图。图12是说明以往的光学测距传感器的图。图13是说明以往的光学测距传感器的图。图14是说明三角测量方式的原理的图。图15是说明三角测量方式的原理的图。图16是表示一例本发明的控制单元、驱动电路单元、光接收元件控制单元的框 图。图17是表示一例本发明的控制单元、驱动电路单元、光接收元件控制单元的框 图。标号说明
5红外LED
6光接收元件
6a传感器
6b信号处理电路单元
6c信号处理软件存储器单元
6d数据存储器单元
6e闪存单元
6f驱动电路单元
7透光性树脂部分
7a窗口 (window)部
8遮光性树脂构件
9发光侧透镜
10光接收侧透镜
11透镜外壳
12透光性树脂部分
8
12a 窗口部15引线框架
具体实施例方式图1是本发明的一实施方式的光学式测距传感器的俯视图，图2是图1的AA线截 面图。如图2所示，光学式测距传感器具有引线框架15、作为控制单元示例的IC4、作为 红外发光元件示例的红外发光二极管(以下称红外LED) 5、光接收元件6、第1透光性树脂 部分12、第2透光性树脂部分7、遮光性树脂构件8及透镜外壳11，上述IC4、红外LED5及 光接收元件6装配在引线框架15上，配置在同一平面上。上述红外LED5发射红外线。上述红外LED5，通过转移模(transfer mold)用环氧 类的第1透光性树脂部分12密封，光接收元件6使用转移模用环氧类的第2透光性树脂部 分7密封，分别集成在一个芯片内。上述红外LED5及光接收元件6，以一定的间隔并排放 置。另外，IC4和上述光接收元件6 —起，用第2透光性树脂部分7密封。第1、2透光性树 脂部分12、7可以是由相同的树脂材料组成，也可以由不同树脂材料组成。上述遮光性树脂构件8将第1透光性树脂部分12和第2透光性树脂部分7通过 注射成型而一体形成。上述遮光性树脂构件8具有第1窗口部12a和第2窗口部7a。来自 上述红外LED5的光穿过第1窗口部12a，另一方面，入射到光接收元件6的下述CMOS区域 传感器6a(参照图3)的入射光穿过第2窗口部7a。上述透镜外壳11由透镜单元11a和外壳单元lib组成，透镜单元11包含透镜发 光侧透镜9和光接收透镜10。上述透镜外壳11的透镜单元由可过滤可见光的丙烯酸脂或 聚碳酸酯形成，而外壳部分由ABS树脂或聚碳酸酯形成。上述透镜部分和外壳部分通过双 色成型而一体成形。上述透镜发光侧透镜9和光接收透镜10的各自的透镜轴与上述同一 平面的法线方向一致。图3为上述光接收元件6的俯视图。如图3所示，上述光接收元件6在一个芯片内包括包括了作为光接收单元示一例 的 m 行 Xn 列元件的 CMOS (complementary metal oxidesemiconductor)区域传感器(以 下称传感器)6a、信号处理电路单元6b、信号处理软件存储器单元6c、信号处理数据存储器 单元6d、作为信息存储器单元一例的闪存单元6e。该光接收元件6的芯片内还包含驱动红 外LED5的驱动电路单元6f。上述信号处理软件存储器单元6c存储着处理来自传感器6a 的信号的软件。上述闪存单元6e，将来自传感器6a的信号作为数字信号存储着。另外，在 该实施方式中，使用闪存作为信息存储器单元使用，在本发明中，作为信息存储器单元，也 可以使用E-FUSe、0TM(one time memory)等非闪存类的存储器来代替闪存。另外，信号处 理数据存储器单元6d用来保存在信号处理过程中所计算的数据。上述传感器6a利用光接收检测出物体位置。上述信号处理电路单元6b负责处理 来自传感器6a的输出信号。上述驱动电路单元6f在规定的定时驱动红外LED5。本发明中，为了在透镜口径较小的状态下，可获得能够检测较远距离(2米左右) 低反射物体的级别的信号，控制红外LED5的发光时间，并且控制传感器6a的曝光时间。本光学式测距传感器用三角测量方式检测至物体的距离。具体来说，在所定的位置有检测物时，通过从传感器6a的各单元的光量分布求作为该光量分布的重心的位置，从 而决定传感器6a上光点(light spot)的重心位置。另外，求从该传感器6a的所定的位置 到该光量的重心位置的相对距离，根据该相对位置，进行要输出的信号的处理，通过该信号 的处理检测距检测物的距离。这里，光量不够时，就无法从上述传感器6a的各个单元的光 量分布求该光量分布的重心位置。图4是红外LED5的发光量和时间之间的关系的图，图5是曝光(照射传感器6a 的感光)后的光量和时间之间的关系的图。在本实施方式中，如图4和图5所示，使驱动红 外LED5的驱动电路单元6f发光的定时和传感器6a接受由检测物反射该光的定时同步。例如，可以如下进行。在光学式测距传感器的光接收元件6上，装载作为光接收元 件控制单元的一例的液晶快门(shutter)进行光接收元件6的第2窗口 7a的开闭(图3 中未示出)。然后，如图16所示，通过从上述IC4向驱动电路6f和上述液晶快门6g，同时 并且以相同定时输出信号，从而驱动红外LED5，并且使光接收元件6的传感器6a曝光。本 例中，光接收元件6只在预定的时间曝光。上述IC4的这个控制形成第1控制。图4和图5所示信号，例如也可以如下获得。在光学式测距传感器的光接收元件6 上装载第1开关元件，用来控制是否对红外LED5供电；以及第2开关元件，作为光接收元 件控制单元的一例，用来控制是否激活传感器6a(图3未示出)。如图17所示，通过从上述 IC4向上述两个开关元件6h，6i同时并且以相同定时输出控制信号，从而使驱动红外LED5 的驱动电路6f发光的定时和由传感器6a接受检测物反射该光的定时同步。在本例中，传感 器6a持续地曝光(被暴露在光中)，另一方面，只在预定的时间内输出信号激活(active)。 本例是光接收元件6只在预定的时间动作的例子。上述IC4的这个控制形成第1控制。在本实施方式中，如图4所示，上述IC4的控制下，通过驱动电路4f，在作为每预定 的时间的一例的固定时间间歇驱动红外LED5。由此，发射光产生的电荷多次积蓄在光接收 侧，补充1次发光中不足的光量。由此，测距时间(测距周期)变长，但可以获得足够的光 量用于从传感器6a的各单元光量分布求光量分布的重心位置。该方式在几乎没有周围光 的情况下是有效的。其次，存在周围光时，来自红外LED5以外的光线入射到光接收单元，所以必须除 去来自红外LED5以外的光。在除去来自红外LED5以外的光线的实施方式中，提高光接收单元的传感器6a对 红外线的光接收灵敏度，并且在透镜发光侧透镜9和光接收侧透镜10上使用具有过滤可见 光的光学特性的材料。根据本实施方式，如果是室内荧光灯程度的光线，则可以不受影响而 正确地测量距离。下面，说明适合在白炽灯或太阳光等包含红外光源的光的环境下使用的实施方 式。图6是红外LED5发出的光量和时间之间的关系的图，图7是曝光(照射到CMOS 区域传感器的感光)后的光量和时间之间的关系的图。图6和图7所示的实施方式中，进行使红外LED5的驱动时间和光接收侧的曝光时 间为所定的定时并且是同一定时的第1控制，同时，在不驱动红外LED5的期间，进行使光接 收侧曝光与上述所定的定时并且同一定时的曝光时间相同的时间的第2控制。然后，求基 于驱动红外LED5时的曝光的输出和基于不驱动红外LED5时的曝光的输出之间的输出差，将该输出差作为信号使用。如图8所示，在驱动上述红外LED5的时间(约100 200 u sec)中进行曝光的光 量为，红外LED5发射的光反射到检测物体而入射到传感器6a的光a和周围光入射到传感 器6a的光b之和。另外，在不驱动上述红外LED5的期间(和驱动发光元件的时间约100 200 y sec相同的时间)进行曝光的光量，只是周围光射入到传感器6a的光b。也就是说， 如在图8中可视性地所示，这些光量的差相当于信号光a的光量。图9是光接收光量差的累积量和时间之间的关系的图。由于上述光量之差的一次操作所获得的信号光a的光量不大，所以有时无法精确 地进行测距。这时，如图9所示，反复积累通过一次操作所获得的信号光a的光量。这样就 可以既去除周围光的影响，又能获取足够的光量以便求作为CMOS区域传感器上光量分布 的重心的位置。以下说明适合周围光非常多时的实施方式。周围光非常多时，有时仅周围光就使传感器6a饱和。因此，如图10A 图10D所 示，在第1次积累信号光的光量前，进行用于检测周围光的曝光，检测周围光的级别。然后， 根据该级别，切换传感器6a的灵敏度，进而增减发光次数和光接收侧的曝光次数。由此，在 对应于周围光的最适合的条件下，进行准确的测距。S卩，测距动作之前检测周围光的级别，若该值较小(照度600勒克斯以下)，则提高 传感器6a的灵敏度。例如，在如图11所示的电荷积蓄单元的一部分中，通过减小120、121、 122所示的电容器的合成电容量来进行。例如，减少电容器的合成电容量，例如，可以通过开 关减少使用电容器数量来实现。另外，使发光次数比较少(当然，发光次数也可以和下次降 低灵敏度时的次数相同)，进行测距动作。另外，如果上述数值较大(照度600 1000勒克斯程度)，则降低传感器6a的灵 敏度。例如，在如图11所示的电荷积蓄单元的一部分中，通过加大电容器120、121、122的 合成电容量来进行。例如，可以通过开关增加电容器的数量来实现增大电容器的合成电容 量。另外，使发光次数比较多，进行测距动作。降低灵敏度以不产生饱和，从而多次(10 30次左右)积蓄该部分的、原来测距所需的信号，使其达到所需的级别。上述检测周围光级 别的控制形成第3控制。在一例中，就基于周围光的灵敏度切换级别来说，将周围光较少时的灵敏度设为 周围光较多时的灵敏度的约20倍左右。再有，这时在测距动作前检测周围光级别的测定动作，如图10A 图10D所示，在 每个测距周期进行一次。由此，即使在测距中周围光的级别变化，从下一个测距动作开始， 也可以在对应于周围光的最合适的条件下测距。另外，通过将周围光级别不设为两级而设为3级以上，可以细分优化发光次数、曝 光次数，使测距周期最短。例如，将周围光级别分为0 300、300 600、600 1000勒克 斯3级，0 300克勒斯时，灵敏度可以提高到约为上述分为上述两级的情况下的设为600 克勒斯以下的灵敏度的2倍。由此，可以使发光次数减少二分之一，可以使测距动作所需时 间大约缩减一半。如以上上述，通过控制光接收侧的曝光时间及光接收元件的灵敏度，可以使测距 传感器小型化，同时可以准确测量距长距离的低反射物体的距离。如果延长曝光时间，则可
11以使用发光效率较小的低价的发光元件，关系到降低测距传感器成本。另外，即使是发光效 率较大的红外发光元件，通过延长曝光时间，也可以减少发光量，所以可以减少流过红外发 光元件的电流，可以实现测距传感器的电流低消耗。如上所述，本实施方式通过上述三角测量方式，检测距某个范围内存在的物 体的 距离d。这里，如上面用图15所说明的，在通过三角测量方式检测距物体距离d的光学式测 距传感器中，距物体的距离d和输出为反比关系。也就是说，距物体距离近的位置，距离变动引起的输出变化较大，反之，距物体距 离远的位置，距离变动引起的输出变化较小。因此，为了对距物体的距离长的位置进行测 距，需要相应的光量。为此，虽然有加大透镜直径的方法，但随着透镜直径加大，发光侧透镜 中心和光接收侧透镜中心之间的距离A以及光接收侧透镜的焦距f (即光接收侧透镜和光 接收元件之间的距离)也变大，使光学式测距传感器的大小变大。在这样的背景下，作为装载光学式测距传感器用于电脑的人体检测(检测电脑前 是否有人，无人时控制关闭显示器等，节约能耗)或手机的照相机自动对焦的用途的大�。� 期望发光侧透镜的中心和光接收侧透镜中心之间的距离A大约在IOmm以下，透镜焦距f大 约在5mm以下。在本实施方式中，如上上述，即使距离变动引起的输出变化不大，也可以获得用于 测量距物体的距离长的位置所需要的相应的光量，所以可以满足这些参数所希望的大小。另外，在上述实施方式中，红外LED5用第1透光性树脂部分12密封，并且光接收 元件6用与第1透光性树脂部分12分体的第2透光性树脂部分7密封，但在本发明中，密 封红外发光元件的第1透光性树脂部分和密封光接收元件的第2透光性树脂部分也可以为 一体。此外，在上述实施方式中，红外LED5在第1控制中，每相同的时间间隔被间歇地驱 动，传感器6a在第1、第2、第3控制中，分别每相同的时间间隔间歇地曝光。但是，本发明 中，红外发光元件也可以按全部不相同的时间间隔被间歇地驱动，此外，光接收元件也可以 在第1、第2、第3控制中的至少一个中，按全部不同的时间间隔间歇地曝光。另外，第1控 制和第2控制的曝光时间必须相同，但不言而喻，第1控制和第3控制的曝光时间也可以不 同。此外，在本发明中，成对(即取来自相互的光接收元件的信号的差的组合)的第1控制 和第2控制的曝光时间必须相同是不言而喻的，但形成一对的第1控制和第2控制的曝光 时间与形成另一对的第1控制和第2控制的曝光时间也可以是不同的，这也是不言而喻的。此外，上述实施方式中，红外发光元件是红外LED5，但在本发明中，红外发光元件 也可以是红外发光激光元件。此外，上述实施方式中，将光接收元件6曝光预定的时间，但在本发明中，也可以 如上上述，取代将光接收元件曝光预定的时间，而是将光接收元件一直曝光，只是在预定的 时间使光接收元件动作(激活)。此外，上述实施方式中，传感器6a和红外LED5的驱动电路单元6f都包含在光接 收元件6中，被包含在一个芯片内，但在本发明中，光接收元件和红外发光元件的驱动电路 单元也可以都不包含在一个芯片内。例如，红外发光元件的驱动电路单元，可以与红外发光 元件一起包含在一个芯片内，也可以由别的芯片组成。在本实施方式中，由于使用CMOS图像传感器(用CMOS处理组成了像素单元的区域图像传感器)6a作为光接收元件6的光接收单元，所以可以容易地进行外围电路和信号处理单元的单芯片化，可以实现低电压化和低消耗功率化。此外，如果在电脑、手机等电子设备上装载本发明的光学式测距传感器，既可以精 确地进行测距，也可以实现低电压化和低消耗功率化。以上，说明了本发明的实施方式，但显然本发明的实施方式也可以进行各种变更。 这些变更并不应当被认为是脱离了本发明的精神和范围，对本领域技术人员来说不言而喻 的变更都将包含在权利要求的范围内。
权利要求
一种光学式测距传感器，其特征在于，具有红外发光元件；光接收元件，面对所述红外发光元件隔开间隔配置，并且具有光接收单元；信号处理单元，处理从所述光接收单元输出的信号；信息存储器单元，保存来自光接收单元的信号包含的信息；以及信号处理软件存储器单元，存储用于处理来自所述光接收单元的信号的软件；第1透光性树脂部分，密封所述红外发光元件；第2透光性树脂部分，密封所述光接收元件；遮光性树脂构件，接触到所述第1透光性树脂部分和所述第2透光性树脂部分，并且具有使来自所述红外发光元件的光通过的第1窗口部分，以及使入射到所述光接收元件的入射光通过的第2窗口部分；驱动电路单元，驱动所述红外发光元件；光接收元件控制单元，控制所述光接收元件；以及控制单元，控制所述驱动电路单元，以使其按预定间隔时间间歇地驱动所述红外发光元件，并且控制所述光接收元件控制单元，以使其与驱动所述红外发光元件的定时同步而使所述光接收元件曝光或动作。
2.如权利要求1所述的光学式测距传感器，其特征在于 所述控制单元交替进行第1控制，在每预先设定的第1期间，连续驱动所述红外发光元件，并且与连续驱动所 述红外发光元件的定时同步，控制所述光接收元件的控制单元，以使所述光接收元件连续 曝光或动作，以及第2控制，在每预先设定的第2期间，停止驱动所述红外发光元件，另一方面，在与所述 第1控制中所述红外发光元件连续驱动时间大致相同的时间期间，控制所述光接收元件的 控制单元，以使所述光接收元件连续曝光或动作，基于所述第1控制期间的来自所述光接收元件的信号和所述第2控制期间的来自所述 光接收元件的信号之间的差，测定距离。
3.如权利要求2所述的光学式测距传感器，其特征在于所述控制单元进行在预定的时间停止驱动所述红外发光元件，另一方面，控制所述光 接收元件的控制单元，以使所述光接收元件连续曝光或动作的第3控制，所述控制单元基于所述第3控制期间的来自所述光接收元件的信号，控制所述光接收 元件的灵敏度、曝光或动作时间中的至少一项。
4.如权利要求3所述的光学式测距传感器，其特征在于所述控制单元在每预定的第3期间并且在所述第1控制和所述第2控制之前进行所述 第3控制，并且交替地进行所述第3控制、以及所述第1控制和第2控制构成的控制。
5.如权利要求3和4所述的光学式测距传感器，其特征在于所述控制单元基于在所述第3控制期间的来自所述光接收元件的信号，检测周围光的 照度，在检测出的周围照度比预定的照度小时，提高光接收元件的光接收灵敏度，并且减少 所述红外发光元件的光的发光次数和所述光接收元件的光接收次数。
6.如权利要求3和4所述的光学式测距传感器，其特征在于所述控制单元基于在所述第3控制期间的来自所述光接收元件的信号，检测周围光的 照度，在检测出的周围照度比预定的照度大时，降低所述光接收元件的光接收灵敏度，并且 增加所述红外发光元件的光的发光次数和所述光接收元件的光接收次数。
7.电子设备，其特征在于，配有权利要求1至6中任意一项所述的光学式测距传感器。
全文摘要
光学式测距传感器具有用第1透光性树脂部分密封的红外LED；用第2透光性树脂部分密封的光接收元件；接触到所述第1、第2透光性树脂部分的遮光性树脂部分；驱动红外LED的驱动电路单元；控制光接收元件的光接收元件控制单元；以及用于控制所述驱动电路单元和光接收元件控制单元的控制单元。在该控制单元的控制下，使红外LED的驱动时间和光接收元件侧的曝光时间为同一定时，而且在不驱动红外LED的期间使光接收元件曝光与所述曝光时间相同的时间。求基于驱动红外LED时的曝光的输出和基于不驱动红外LED时的曝光的输出之间的输出差，根据该输出差进行测距。
文档编号G01C3/00GK101839709SQ20101012052
公开日2010年9月22日 申请日期2010年2月22日 优先权日2009年3月16日
发明者久保胜, 山口阳史 申请人:夏普株式会社
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