(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に配線が形成された基板上あるいはリードフレーム上に実装された発光素子と、
上記基板上あるいは上記リードフレーム上に実装されると共に、上記発光素子から出射されて測定対象物で反射された光によって形成される光スポットの位置を検出する受光素子と、
上記受光素子から出力された信号を処理する信号処理部と、
上記発光素子を透光性樹脂によって封止してなる発光側１次モールド部と、
上記発光側１次モールド部,上記受光素子および上記信号処理部を遮光性樹脂によって一体に封止してなる２次モールド部と、
上記発光素子から出射された光を上記測定対象物に向けて投光する発光レンズと、
上記測定対象物で反射された光を集光する受光レンズと、
上記発光レンズを含む発光側光学系と上記受光レンズを含む受光側光学系との間を遮光する遮光壁と、
上記受光レンズと上記受光素子との間に配置されると共に、上記受光レンズによって集光された光束の光軸の向きを変更して上記受光素子に導く第１反射面および第２反射面と
を備え
上記第１反射面と上記第２反射面との間には単一の媒質が存在している
ことを特徴とする光学式測距装置において、
上記発光レンズおよび上記受光レンズと上記２次モールド部との間には、遮光性樹脂からなる上記遮光壁を含む反射体が設けられており、
上記第１反射面および上記第２反射面は、上記反射体に形成されている
ことを特徴とする光学式測距装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式測距装置において、
上記第１反射面は、上記受光レンズによって集光された光束の光軸の向きを上記発光レンズの側に変更し、
上記第２反射面は、上記第１反射面からの光束の光軸の向きを上記受光素子の側に変更する
ことを特徴とする光学式測距装置。
【請求項３】
表面に配線が形成された基板上あるいはリードフレーム上に実装された発光素子と、
上記基板上あるいは上記リードフレーム上に実装されると共に、上記発光素子から出射されて測定対象物で反射された光によって形成される光スポットの位置を検出する受光素子と、
上記受光素子から出力された信号を処理する信号処理部と、
上記発光素子を透光性樹脂によって封止してなる発光側１次モールド部と、
上記発光側１次モールド部,上記受光素子および上記信号処理部を遮光性樹脂によって一体に封止してなる２次モールド部と、
上記発光素子から出射された光を上記測定対象物に向けて投光する発光レンズと、
上記測定対象物で反射された光を集光する受光レンズと、
上記発光レンズを含む発光側光学系と上記受光レンズを含む受光側光学系との間を遮光する遮光壁と、
上記受光レンズと上記受光素子との間に配置されると共に、上記受光レンズによって集光された光束の光軸の向きを変更して上記受光素子に導く第１反射面および第２反射面と
を備え
上記第１反射面と上記第２反射面との間には単一の媒質が存在している
ことを特徴とする光学式測距装置において、
上記受光素子および上記信号処理部を透光性樹脂によって封止してなる受光側１次モールド部を備え、
上記２次モールド部は、上記発光側１次モールド部と上記受光側１次モールド部とを上記遮光性樹脂によって一体に封止することによって、上記発光側１次モールド部,上記受光素子および上記信号処理部を上記遮光性樹脂によって一体に封止しており、
上記第１反射面は、上記基板あるいは上記リードフレームを介して上記受光側１次モールド部と一体に形成されている
ことを特徴とする光学式測距装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光学式測距装置において、
上記第１反射面は、上記受光レンズによって集光された光束の光軸の向きを上記発光レンズの側に変更し、
上記第２反射面は、上記第１反射面からの光束の光軸の向きを上記受光素子の側に変更する
ことを特徴とする光学式測距装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の光学式測距装置において、
上記第１反射面は、第１反射体の一面を構成しており、
上記受光側１次モールド部と上記第１反射体とは互いに分離しており、
上記受光側１次モールド部と上記第１反射体との間には遮光部が形成されている
ことを特徴とする光学式測距装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光学式測距装置において、
上記遮光部は、上記２次モールド部を構成している上記遮光性樹脂の一部でなる
ことを特徴とする光学式測距装置。
【請求項７】
上記請求項１から請求項６までの何れか一つに記載の光学式測距装置を搭載した
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物体までの距離を光学的に検出する光学式測距装置およびそれを搭載した電子機器に関し、特に長距離を高精度に検出可能な小型の光学式測距装置およびそれを搭載した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、図５に示すように、測定対象物にスポット光を照射し、その反射光を受光して、三角測距によって上記測定対象物までの距離を測定する測距装置が、多数提案されている。図５に示すような測距装置においては、発光レンズ２の中心を原点Ｏ(０,０)、発光軸をｙ軸、原点Ｏで発光軸５と直交する軸をｘ軸として、点Ａ(０,−ｄ)に配置された発光素子１から出射された光束は、原点Ｏに配置された発光レンズ２によって略平行光束となり、測定対象物３上の点Ｂ(０,ｙ)に光スポットを照射する。測定対象物３によって反射された光束は点Ｃ(Ｌ,０)に配置された受光レンズ４によって集光され、点Ａからｘ軸方向に延在する線上に配置された位置検出素子(例えば、ＰＳＤ：Position Sensitive Detector)６上の点Ｄ(Ｌ＋ｌ,−ｄ)に結像されて受光スポットを形成する。
【０００３】
ここで、上記受光レンズ４の中心である点Ｃを通るｙ軸に平行な線が位置検出素子６と交差する点を点Ｅ(Ｌ,−ｄ)とすると、三角形ＯＢＣと三角形ＥＣＤとは相似形となる。したがって、位置検出素子６で受光スポットの位置を検出して辺ＥＤ(＝ｌ)を測定し、式(１)を演算することによって、
0005468053.tif 000002
【０００４】
測定対象物３までの距離ｙを検出することができる。これが、一般的な三角測距の原理である。
【０００５】
上記位置検出素子６としては、上記ＰＳＤや複数のフォトダイオードが配置されたリニアセンサやイメージセンサ等が用いられ、位置検出素子６上に照射された受光スポットの光重心位置を検出する。
【０００６】
ここで、上記位置検出素子６の検出分解能をΔｌとすると、測定距離ｙの分解能Δｙは式(２)で表すことができる。
0005468053.tif 000003
【０００７】
つまり、使用する位置検出素子６を選定すると位置検出素子６の検出分解能Δｌが決まるので、測定距離ｙの分解能Δｙは、発光レンズ２と受光レンズ４との間の距離Ｌ(以下、基線長と言う)と受光レンズ４の焦点距離ｄによって決まり、夫々が大きい程測定距離ｙの分解能Δｙは小さくなるため距離検出分解能が高くなる。特に、遠方の測定対象物の距離を測定する場合には、測定距離ｙが大きくなるので、分解能Δｙを小さくするためには基線長Ｌあるいは焦点距離ｄを大きくする必要がある。
【０００８】
図６は、従来の光学式測距装置の概略構成を示す図である。リードフレーム１１上に発光素子１２と受光素子１３とが所定の位置に実装され、夫々が透光性樹脂によって個別に封止されて発光側１次モールド体１４および受光側１次モールド体１５を形成している。両１次モールド体１４,１５は遮光性樹脂によって封止されて２次モールド体１６を形成している。そして、発光レンズ１７と受光レンズ１８とが備えられたレンズホルダ１９を２次モールド体１６に嵌め合わせることによって、光学式測距装置が形成されている。
【０００９】
このような従来の光学式測距装置による遠方の測定対象物の距離の測定は、図７に示すように、受光レンズ１８の焦点距離ｄを大きくするか、図８に示すように、発光レンズ１７と受光レンズ１８との中心間距離である基線長Ｌを大きくすることによって、達成することができる。しかしながら、何れの場合も、光学式測距装置全体が大きくなり、高価になると共に、これらの光学式測距装置を搭載する電子機器にスペースが必要となり、扱いづらいものとなってしまう。
【００１０】
このような問題に対処するため、特開平７‐９８２０５号公報(特許文献１)に開示された距離計測装置、および、特開２０１１‐１４５１１５号公報(特許文献２)に開示された測距装置が提案されている。
【００１１】
上記特許文献１の距離計測装置においては、図９に示すように、２つの受光レンズ２２Ｂ,２２Ｒと２つの光センサ２３Ｂ,２３Ｒを備えた測距モジュール２１の外部に、測距対象物からの２経路の入射光の光束を中心軸に近づく方向に光路変更し、且つ第１レンズ２２Ｂおよび第２レンズ２２Ｒを通過させるように光路変更を行う２対のミラー２４Ｂ,２５Ｂ；２４Ｒ,２５Ｒでなる光路変更手段を備えている。こうして、基線長Ｂを大きくすることによって、精度の高い距離値を計測できるようにしている。
【００１２】
また、上記特許文献２の測距装置においては、図１０に示すように、一対の測距用レンズ２６a,２６bを有するレンズアレイ部材２６と、一対の測距用レンズ２６a,２６bにより撮像素子２７における撮像領域２７a,２７bの夫々に被写体像が形成されるように、各測距用レンズ２６a,２６bからの像形成光束を反射する一対の反射部材２８a,２８bを有するミラーアレイ部材２８および中間ミラー部材２９とを備えている。こうして、焦点距離を大きくし、且つ温度変化による基線長変化を相殺することによって、精度の高い距離値を計測できるようにしている。
【００１３】
しかしながら、上記従来の距離計測装置および測距装置には以下のような問題がある。
【００１４】
すなわち、特許文献１の距離計測装置においては、２つの受光レンズ２２Ｂ,２２Ｒと２つの光センサ２３Ｂ,２３Ｒを備えた測距モジュール２１の外部に上記光路変更手段を備えている。したがって、上記光路変更手段によって光路を変更した後の光を受光レンズ２２Ｂ,２２Ｒで集光することになり、全光学系を含める本距離計測装置のサイズが大きくなってしまうという問題がある。
【００１５】
また、特許文献２の測距装置においては、レンズアレイ部材２６とミラーアレイ部材２８とを組み合わせた光学系となっており、集光効果(曲面)を有するレンズ面は１面のみとなっている。そのため、測距用レンズ２６a,２６bのレンズ径(レンズの大きさ)に対して集光効果を期待できず、光量不足による測距精度低下となるおそれがある。その上、焦点距離の大きな光学系となるので、本測距装置のサイズが大きなものとなってしまうという問題がある。
【００１６】
さらに、反射体として上記ミラーアレイ部材２８と中間ミラー部材２９とを配置しているため、それらの位置調整も難しく、上記位置調整が正しく行われない場合には、ミラーアレイ部材２８における反射部材２８a,２８bの反射面２８c,２８dと中間ミラー部材２９の反射面２９a,２９bとの間にはプラスチックス材料と空気との異なる媒質が存在するため、プラスチックス材料と空気との界面において減衰,屈折,表面反射等の光学上での不具合を生じる可能性があるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平７‐９８２０５号公報
【特許文献２】特開２０１１‐１４５１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
そこで、この発明の課題は、長距離を高精度に検出可能な小型の光学式測距装置およびそれを搭載した電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
上記課題を解決するため、この発明の光学式測距装置は、
表面に配線が形成された基板上あるいはリードフレーム上に実装された発光素子と、
上記基板上あるいは上記リードフレーム上に実装されると共に、上記発光素子から出射されて測定対象物で反射された光によって形成される光スポットの位置を検出する受光素子と、
上記受光素子から出力された信号を処理する信号処理部と、
上記発光素子を透光性樹脂によって封止してなる発光側１次モールド部と、
上記発光側１次モールド部,上記受光素子および上記信号処理部を遮光性樹脂によって一体に封止してなる２次モールド部と、
上記発光素子から出射された光を上記測定対象物に向けて投光する発光レンズと、
上記測定対象物で反射された光を集光する受光レンズと、
上記発光レンズを含む発光側光学系と上記受光レンズを含む受光側光学系との間を遮光する遮光壁と、
上記受光レンズと上記受光素子との間に配置されると共に、上記受光レンズによって集光された光束の光軸の向きを変更して上記受光素子に導く第１反射面および第２反射面と
を備え
上記第１反射面と上記第２反射面との間には単一の媒質が存在している
ことを特徴とする光学式測距装置において、
上記発光レンズおよび上記受光レンズと上記２次モールド部との間には、遮光性樹脂からなる上記遮光壁を含む反射体が設けられており、
上記第１反射面および上記第２反射面は、上記反射体に形成されている。
【００３２】
上記構成によれば、上記第１反射面および上記第２反射面は、遮光性樹脂によって反射体を形成する際に、同時に形成することができる。したがって、上記第１反射面と上記第２反射面とを夫々個別に形成して組み立てる場合に比べて、両反射面の配置精度を高くすることができる。したがって、本光学式測距装置をさらに高精度化することができる。
また、１実施の形態の光学式測距装置では、
上記第１反射面は、上記受光レンズによって集光された光束の光軸の向きを上記発光レンズの側に変更し、
上記第２反射面は、上記第１反射面からの光束の光軸の向きを上記受光素子の側に変更する。
この実施の形態によれば、上記第１反射面は、上記受光レンズによって集光された光束の光軸の向きを上記発光レンズの側に変更するようにしている。したがって、上記受光レンズの下部領域を用いて上記光軸の向きを変更することができ、本光学式測距装置をさらに小型化することができる。
【００３３】
また、この発明の光学式測距装置は、
表面に配線が形成された基板上あるいはリードフレーム上に実装された発光素子と、
上記基板上あるいは上記リードフレーム上に実装されると共に、上記発光素子から出射されて測定対象物で反射された光によって形成される光スポットの位置を検出する受光素子と、
上記受光素子から出力された信号を処理する信号処理部と、
上記発光素子を透光性樹脂によって封止してなる発光側１次モールド部と、
上記発光側１次モールド部,上記受光素子および上記信号処理部を遮光性樹脂によって一体に封止してなる２次モールド部と、
上記発光素子から出射された光を上記測定対象物に向けて投光する発光レンズと、
上記測定対象物で反射された光を集光する受光レンズと、
上記発光レンズを含む発光側光学系と上記受光レンズを含む受光側光学系との間を遮光する遮光壁と、
上記受光レンズと上記受光素子との間に配置されると共に、上記受光レンズによって集光された光束の光軸の向きを変更して上記受光素子に導く第１反射面および第２反射面と
を備え
上記第１反射面と上記第２反射面との間には単一の媒質が存在している
ことを特徴とする光学式測距装置において、
上記受光素子および上記信号処理部を透光性樹脂によって封止してなる受光側１次モールド部を備え、
上記２次モールド部は、上記発光側１次モールド部と上記受光側１次モールド部とを上記遮光性樹脂によって一体に封止することによって、上記発光側１次モールド部,上記受光素子および上記信号処理部を上記遮光性樹脂によって一体に封止しており、
上記第１反射面は、上記基板あるいは上記リードフレームを介して上記受光側１次モールド部と一体に形成されている。
【００３４】
上記構成によれば、上記第１反射面は、上記基板あるいは上記リードフレームを介して上記受光側１次モールド部と一体に形成されているので、上記第１反射面を上記受光側１次モールド部と同時に形成することができる。したがって、上記受光レンズで受光された光束の光軸の向きを上記受光素子に到達するように変更するための特別な付加部材や付加工程を、不要にすることができる。したがって、安価に本光学式測距装置を形成することが可能になる。
また、１実施の形態の光学式測距装置では、
上記第１反射面は、上記受光レンズによって集光された光束の光軸の向きを上記発光レンズの側に変更し、
上記第２反射面は、上記第１反射面からの光束の光軸の向きを上記受光素子の側に変更する。
この実施の形態によれば、上記第１反射面は、上記受光レンズによって集光された光束の光軸の向きを上記発光レンズの側に変更するようにしている。したがって、上記受光レンズの下部領域を用いて上記光軸の向きを変更することができ、本光学式測距装置をさらに小型化することができる。
【００３５】
また、１実施の形態の光学式測距装置では、
上記第１反射面は、第１反射体の一面を構成しており、
上記受光側１次モールド部と上記第１反射体とは互いに分離しており、
上記受光側１次モールド部と上記第１反射体との間には遮光部が形成されている。
【００３６】
この実施の形態によれば、上記受光側１次モールド部と上記第１反射体とは互いに分離しており、両者の間には遮光部が形成されている。そのため、上記第１反射体の内部に侵入して内部反射によって上記受光素子に入射されるノイズ光を低減することができ、本光学式測距装置の高精度化を図ることができる。
【００３７】
また、１実施の形態の光学式測距装置では、
上記遮光部は、上記２次モールド部を構成している上記遮光性樹脂の一部でなる。
【００３８】
この実施の形態によれば、上記受光側１次モールド部と上記第１反射体との間に形成されている遮光部を、上記２次モールド部を構成している上記遮光性樹脂の一部で形成している。こうして、上記遮光部形成用の追加部材を必要とせず、安価に本光学式測距装置を形成することができる。
【００３９】
さらに、上記受光側１次モールド部と上記第１反射体との間に隙間なく上記遮光部を形成することができ、上記第１反射体内に侵入したノイズ光の上記受光素子への入射を効果的に防止することが可能になる。
【００４０】
また、この発明の電子機器は、
上記この発明の光学式測距装置を搭載したことを特徴としている。
【００４１】
上記構成によれば、長距離を高精度に検出可能な小型の光学式測距装置を搭載しているので、人までの距離を検出してオフ制御を行うパソコンやサニタリ機器、スクリーンまでの距離を検出してフォーカスを制御するプロジェクタ、壁までの距離を検出して衝突防止を行う自走型ロボット、人間の手までの距離を計測して制御を行う非接触スイッチ等の電子機器の高機能化を図ることができる。
【発明の効果】
【００４２】
以上より明らかなように、この発明の光学式測距装置は、測定対象物で反射された光を集光する受光レンズと、上記集光された光の光スポットの位置を検出する受光素子との間に、第１反射面および第２反射面を配置したので、上記第１反射面および上記第２反射面によって、上記受光レンズによって集光された光束の光軸の向きを、上記受光素子に到達するように変更することができる。したがって、焦点距離および基線長を大きくとることができる。然も、発光・受光素子および発光・受光レンズを備えた測距モジュールの外部に光路変更手段を備える場合よりも小型化することができる。すなわち、この発明によれば、長距離を高精度に検出可能な光学式測距装置を小型に構成することができる。
【００４３】
さらに、上記第１反射面と上記第２反射面との間には単一の媒質が存在するようにしている。したがって、異なる媒質が存在している場合のように、異なる媒質の界面で発生する光の減衰,屈折,表面反射等の不具合を無くすことができ、長距離の検出精度を、さらに高精度化することができる。
さらに、上記第１反射面および上記第２反射面は、遮光性樹脂によって反射体を形成する際に、同時に形成することができる。したがって、上記第１反射面と上記第２反射面とを夫々個別に形成して組み立てる場合に比べて、両反射面の配置精度を高くすることができる。したがって、本光学式測距装置をさらに高精度化することができる。
【００４４】
また、この発明の電子機器は、長距離を高精度に検出可能な小型の光学式測距装置を搭載しているので、人までの距離を検出してオフ制御を行うパソコンやサニタリ機器、スクリーンまでの距離を検出してフォーカスを制御するプロジェクタ、壁までの距離を検出して衝突防止を行う自走型ロボット、人間の手までの距離を計測して制御を行う非接触スイッチ等の電子機器の高機能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の光学式測距装置における第１実施の形態の縦断面図である。
【図２】第１変形例の光学式測距装置の縦断面図である。
【図３】第２変形例の光学式測距装置の縦断面図である。
【図４】この発明の光学式測距装置における第２実施の形態の縦断面図である。
【図５】三角測距の原理を示す図である。
【図６】従来の光学式測距装置の概略構成を示す図である。
【図７】図６に示す光学式測距装置において受光レンズの焦点距離を大きくする場合の変形例を示す図である。
【図８】図６に示す光学式測距装置において基線長を大きくする場合の変形例を示す図である。
【図９】特許文献１の距離計測装置を示す図である。
【図１０】特許文献２の測距装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４７】
・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の光学式測距装置における縦断面図である。
【００４８】
図１に示すように、リードフレーム３１上に発光素子３２と受光素子３３とが搭載されている。そして、発光素子３２と受光素子３３とが個別に透光性樹脂で封止されて、発光側１次モールド部３４と受光側１次モールド部３５とを形成している。ここで、受光素子３３は、受光スポットの位置を検出して位置情報を出力することができる信号処理部が内蔵された１チップ化された素子である。
【００４９】
さらに、上記両１次モールド部３４,３５は遮光性樹脂で封止されて２次モールド部３６を形成している。この２次モールド部３６(遮光性樹脂体)における発光素子３２の上方と受光素子３３の上方との所定の位置には窓３７,３８が形成されている。そして、発光レンズ３９および受光レンズ４０が設けられると共に、受光素子３３の受光面に対して略４５度の傾斜面を有する第２反射体４１が備えられたレンズホルダ４２が、２次モールド部３６の上方を覆うように２次モールド部３６に係止されている。
【００５０】
ここで、上記受光側１次モールド部３５における受光素子３３に関して発光素子３２側とは反対側の表面には、受光レンズ４０の受光軸に対して略４５度の傾斜面を有する第１反射体４３が設けられている。そして、第１反射体４３は、２次モールド部３６における窓３８から受光レンズ４０側に突出している。以下、受光側１次モールド部３５を第１反射体付受光側１次モールド部３５とも言う。
【００５１】
そして、上記レンズホルダ４２が２次モールド部３６に係止された場合には、発光レンズ３９は、２次モールド部３６の窓３７を介して発光素子３２と発光軸を共有するように配置される。また、受光レンズ４０は、２次モールド部３６の窓３８から突出している第１反射体４３の反射面と対向するように配置される。また、第２反射体４１は、その反射面が、１反射体４３の反射面と対向するように、且つ窓３８を介して受光素子３３の受光面と対向するように配置される。
【００５２】
また、上記レンズホルダ４２には、発光レンズ３９の下側空間と受光レンズ４０の下側空間とを光学的に分離するための遮光壁４４が形成されており、２次モールド部３６の遮光性樹脂と協働して、発光素子３２からの発光光束が直接受光側へ侵入するのを防いでいる。
【００５３】
上記構成を有する光学式測距装置は、上記発光素子３２から出射された発光光束が、発光レンズ３９によって略平行光束とされて、測定対象物(図示せず)に向って出射される。そして、上記測定対象物によって反射された光が受光レンズ４０によって集光されると共に、受光レンズ４０の受光軸に対して略４５度の傾斜面を有する第１反射体４３と受光素子３３の受光面に対して略４５度の傾斜面を有する第２反射体４１との互いに対向する反射面で受光軸の向きが変更されて、受光素子３３に入射される光路を形成している。
【００５４】
このように、上記受光レンズ４０の下に配置された第１反射体４３と受光素子３３の上に配置された第２反射体４１とによって受光軸を折り曲げることによって、受光レンズ４０の下側の空間を有効に利用して焦点距離を大きく取ることができる。また、発光素子３２と受光素子３３との間隔が従来と同じであるとすると、発光レンズ３９と受光レンズ４０との間隔である基線長を大きくとることができる。然も、特許文献１の距離計測装置のごとく、発光・受光素子および発光・受光レンズを備えた測距モジュールの外部に上記光路変更手段を備える場合よりも小型化することができる。したがって、長距離を高精度に検出可能な小型の光学式測距装置を提供することができるのである。
【００５５】
また、図１に示すように、上記第１反射体４３は、受光レンズ４０の受光軸を発光側光学系の方向へ反射するように形成されている。こうすることによって、受光レンズ４０の下側の空間をより有効利用できるので、効果的に本光学式測距装置を小型化できる。
【００５６】
また、図１に示すように、上記第１反射体４３は、受光側１次モールド部３５と一体に形成されている。つまり、トランスファー成形によって受光素子３３を透光性樹脂で１次モールドする際に、同時に第１反射体４３を形成することができるのである。一般に、リードフレーム上に実装された発光素子や受光素子はエポキシ樹脂等の透光性樹脂によって封止されて１次モールド体を形成されるが、このトランスファー成形時に受光素子３３に隣接して第１反射体４３を同時に上記１次モールド体と一体に形成することによって、第１反射体４３形成用の特別な付加部材や付加工程を必要とせずに、安価に本光学式測距装置を形成することができる。
【００５７】
また、図１に示すように、上記第２反射体４１は、射出成形によって透光性樹脂からなる受光レンズ４０を形成する際に同時に且つ一体に形成されている。アクリルやポリカーボネート樹脂等の透光性樹脂による射出成形によって、発光レンズ３９、受光レンズ４０および第２反射体４１が形成され、それに続いてこれらの成形体がＡＢＳ(acrylonitrile butadiene styrene copolymer)樹脂やＰＰＳ(ポリフェニレンスルファイド)樹脂等の遮光性樹脂による２色成形によって一体化されて、レンズホルダ４２が形成される。このように、第２反射体４１を受光レンズ４０と一体に形成することによって、第２反射体４１形成用の特別な付加部材や付加工程を必要とせず安価に本発明の光学式測距装置を形成することができる。
【００５８】
さらに、上記第１反射体４３を受光側１次モールド部３５に形成すると共に、第２反射体４１を受光レンズ４０と一体に形成することによって、受光素子３３と第１反射体４３との位置精度および受光レンズ４０と第２反射体４１との位置精度を、金型レベルの高い精度で配置することができる。したがって、例えば受光レンズ４０と第１反射体４３との位置を合わせれば、第１反射体４３と第２反射体４１との位置および第２反射体４１と受光素子３３との位置は必然的に決まるため、特許文献２の測距装置のごとく、レンズアレイ部材および撮像素子とは別体にミラーアレイ部材および中間ミラー部材を備える場合よりも、受光レンズ４０と第１反射体４３および第２反射体４１と受光素子３３の位置調整が容易であり、本光学式測距装置を高精度化することができ、尚且つ、小型化を図ることができるのである。
【００５９】
また、上記受光レンズ４０と第１反射体４３および第２反射体４１と受光素子３３の位置調整を行う場合に、第１反射体４３の反射面と第２反射体４１の反射面との間に存在する媒質は単一の空気のみであるため、異なる媒質の界面における光の減衰,屈折,表面反射等の不具合を生じることはない。
【００６０】
図２は、本実施の形態における第１変形例の光学式測距装置を示す縦断面図である。本変形例については、図１との比較において異なる部分のみについて説明する。
【００６１】
本変形例においては、上記受光素子３３を透光性樹脂で封止してなる受光側１次モールド部４５と、受光レンズ４０の受光軸に対して略４５度の傾斜面を有すると共に透光性樹脂でなる第１反射体４６とを分離して構成している。第１反射体４６は、リードフレーム３１を含んで構成されており、受光側１次モールド部４５と第１反射体４６との間には、２次モールド部３６を形成する遮光性樹脂が介在している。ここで、発光側１次モールド部３４と受光側１次モールド４５との間の遮光性樹脂を第１遮光部４７とし、受光側１次モールド部４５と第１反射体４６との間の遮光性樹脂を第２遮光部４８とする。
【００６２】
図１に示す光学式測距装置の場合と同様に、上記第１反射体４６はトランスファー成形によって受光側１次モールド部４５と同時に形成することによって、リードフレーム３１を介して受光側１次モールド部４５と一体に形成されることが好ましい。
【００６３】
このように形成された本変形例において、上記受光レンズ４０によって集光された受光光束は第１反射体４６で反射されるが、一部の光束は透光性樹脂でなる第１反射体４６内へ侵入する。この侵入光は第１反射体４６内のリードフレーム３１や第１反射体４６の側壁および底面等によって反射を繰り返すが、受光素子３３を封止する受光側１次モールド部４５と第１反射体４６との間には遮光性樹脂(２次モールド)によって形成された第２遮光部４８があるため、受光側１次モールド４５内へ侵入することはない。
【００６４】
したがって、上記第１反射体４６内へ侵入した光がノイズ光成分となることを防止することができ、図１に示す光学式測距装置よりもさらに高精度化することが可能になる。
【００６５】
図３は、本実施の形態における第２変形例の光学式測距装置を示す縦断面図である。本変形例については、図２に示す第１変形例との比較において異なる部分のみについて説明する。
【００６６】
本変形例においては、第２反射体４９を、上記レンズホルダ４２における発光レンズ３９の下側空間と受光レンズ４０の下側空間とを光学的に分離する遮光壁で構成している。こうすることによって、発光レンズ３９および受光レンズ４０を遮光性樹脂による２色成形によって一体化してレンズホルダ４２を形成する際に同時に形成することができる。したがって、第２反射体４９形成用の特別な付加部材や付加工程を必要とせずに、安価に本光学式測距装置を形成することができる。
【００６７】
さらに、上記受光レンズ４０と第２反射体４９との位置精度を、金型レベルの高い精度で配置することができる。したがって、図１および図２に示す光学式測距装置の場合と同様に、本光学式測距装置を高精度化することができる。
【００６８】
また、上記第２反射体４９は上記遮光性樹脂で形成されるため、第２反射体４９内に受光光束が侵入することはない。したがって、第２反射体４９内への侵入光が受光素子３２に入射してノイズ光成分となることを確実に防止することができ、本光学式測距装置をさらに高精度化することができる。
【００６９】
上記第１実施の形態およびその第１,第２変形例においては、受光素子３３を、受光スポットの位置を検出して位置情報を出力することができるような信号処理部が内蔵された１チップ素子として説明している。当然ながら、この発明はこれに限定されるものではなく、受光スポットの位置を検出する位置検出素子(ＰＳＤ,ラインセンサ,イメージセンサ,フォトダイオード)と、この位置検出素子からの信号を処理して位置情報を生成して出力する信号処理ＩＣ(集積回路)との２素子構成であってもよい。
【００７０】
また、上記第１実施の形態およびその第１,第２変形例においては、発光素子３２と受光素子３３とはリードフレーム３１上に実装されているとして説明しているが、表面に配線が形成された基板上に実装されていてもよい。
【００７１】
尚、以下の実施の形態においては、受光素子は信号処理部内蔵型の１チップ素子であるとして、発光素子および受光素子はリードフレームに実装されているとして説明するが、受光素子は位置検出素子と信号処理ＩＣとの２素子構成であり、発光素子および受光素子は基板上に実装されていても何ら差し支えない。
【００７２】
・第２実施の形態
図４は、本実施の形態の光学式測距装置における縦断面図である。
【００７３】
図４に示すように、リードフレーム５１上に発光素子５２と受光素子５３とが搭載されている。そして、発光素子５２が透光性樹脂で封止されて、発光側１次モールド部５４を形成している。これに対し、受光素子５３は、発光側１次モールド部５４と共に、遮光性樹脂で封止されて２次モールド部５５を形成している。
【００７４】
そして、上記２次モールド部５５(遮光性樹脂体)における発光素子５２の上方と受光素子５３の上方との所定の位置には窓５６,５７が形成されている。そして、この窓５６を介して発光素子５２から光が出射され、窓５７を介して受光素子５３に光が入射される。発光素子５２と受光素子５３との間は遮光性樹脂で遮蔽されており、遮光部５８を形成している。
【００７５】
ここで、本実施の形態においては、上記受光素子５３を透光性樹脂で１次モールドしない場合を示しているが、上記実施の形態の場合と同様に受光素子５３を透光性樹脂で１次モールドしても差し支えない。
【００７６】
上記２次モールド部５５上には反射体５９が形成され、発光レンズ６０および受光レンズ６１が設けられたレンズフレーム６２が、反射体５９の上方と反射体５９および２次モールド部５５の側方とを覆うように２次モールド部５５に係止されている。
【００７７】
上記反射体５９は射出成形によって遮光性樹脂で形成され、受光レンズ６１の受光軸に対して略４５度の傾斜面を有する第１反射面６３と、受光素子５３の受光面に対して略４５度の傾斜面を有すると共に第１反射面６３と対向している第２反射面６４とが設けられている。そして、発光レンズ６０および受光レンズ６１が設けられたレンズフレーム６２によって全体が係止されることによって、本光学式測距装置が形成されている。
【００７８】
上記反射体５９には、発光レンズ６０の下側空間と受光レンズ６１の下側空間とを光学的に分離するための遮光壁６５が形成されており、２次モールド部５５の遮光部５８と協働して、発光素子５２からの発光光束が直接受光側へ侵入するのを防いでいる。ここで、第２反射面６４は、遮光壁６５における受光側の側面に形成されている。
【００７９】
上記構成を有する光学式測距装置は、上記発光素子５２から出射された発光光束が、発光レンズ６０によって略平行光束とされて、測定対象物(図示せず)に向って出射される。そして、上記測定対象物によって反射された光が受光レンズ６１によって集光されると共に、受光レンズ６１の受光軸に対して略４５度の傾斜を有する第１反射面６３と受光素子５３の受光面に対して略４５度の傾斜を有する第２反射面６４で受光軸の向きが変更されて、受光素子５３に入射される光路を形成している。
【００８０】
このように、上記受光レンズ６１の下に配置された第１反射面６３と受光素子５３の上に配置された第２反射面６４とによって受光軸を折り曲げることによって、受光レンズ６１の下側の空間を有効に利用して焦点距離を大きく取ることができる。また、発光素子５２と受光素子５３との間隔が従来と同じであるとすると、発光レンズ６０と受光レンズ６１との間隔である基線長を大きくとることができる。然も、特許文献１の距離計測装置のごとく、発光・受光素子および発光・受光レンズを備えた測距モジュールの外部に上記光路変更手段を備える場合よりも小型化することができる。したがって、長距離を高精度に検出可能な小型の光学式測距装置を提供することができるのである。
【００８１】
また、図４に示すように、上記第１反射面６３および第２反射面６４は、反射体５９形成時に同時に形成された一体部品であるため、両反射面６３,６４の位置精度を非常に高くすることができる。したがって、例えば受光レンズ６１と第１反射面６３との位置を合わせれば、第１反射面６３と第２反射面６４との位置および第２反射面６４と受光素子５３との位置は必然的に決まるため、本光学式測距装置をさらに高精度化させることができる。
【００８２】
また、上記第１反射面６３と第２反射面６４との間に存在する媒質は単一の空気のみであるため、異なる媒質の界面における光の減衰,屈折,表面反射等の不具合を生じることはない。
【００８３】
上記第１実施の形態および第２実施の形態における光学式測距装置は、以下のような電子機器に搭載されることによって、上記電子機器の高機能化に貢献するセンサ,非接触スイッチ,非接触コントローラ等として使用することができる。
【００８４】
例えば、ノート型のパソコンのモニタ額縁部に搭載することによって、当該パソコンの前に人が居るか居ないかを高精度に検知して、人が居ない時にはモニタの電源を自動でオフすることによって、パソコンの省電力化をよりきめ細かく図ることができる。
【００８５】
また、洋式便座等のサニタリ機器に搭載することによって、人の有無を検知して便器洗浄やサニタリ機器の動作を高精度に制御することができる。
【００８６】
また、各種プロジェクタ(据え置き型や携帯型等)に搭載することによって、壁等のスクリーンまでの距離を高精度に検出して、高精度なフォーカス制御を行うことができる。
【００８７】
また、ロボット掃除機に代表される各種自走型ロボットに搭載することによって、衝突防止用センサとして用いることができる。さらに、ドアや部屋の壁に設置することによって、手までの距離を検出してドアの開閉や部屋の照明を行う非接触スイッチとして用いることができる。さらに、調理家電や空調機器に設置することによって、手までの距離を検出して調理家電や空調機器を制御する非接触コントローラとして用いることができる。
【符号の説明】
【００８８】
３１,５１…リードフレーム
３２,５２…発光素子
３３,５３…受光素子
３４,５４…発光側１次モールド部
３５…第１反射体付受光側１次モールド部
３６,５５…２次モールド部
３７,３８,５６,５７…窓
３９,６０…発光レンズ
４０,６１…受光レンズ
４１,４９…第２反射体
４２…レンズホルダ
４３,４６…第１反射体
４４,６５…遮光壁
４５…受光側１次モールド部
４７…第１遮光部
４８…第２遮光部
５８…遮光部
５９…反射体
６２…レンズフレーム
６３…第１反射面
６４…第２反射面
【図１】
0005468053.tif 000004
【図２】
0005468053.tif 000005
【図３】
0005468053.tif 000006
【図４】
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【図５】
0005468053.tif 000008
【図６】
0005468053.tif 000009
【図７】
0005468053.tif 000010
【図８】
0005468053.tif 000011
【図９】
0005468053.tif 000012
【図１０】
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