(57)【要約】【課題】  近距離にある対象物を迅速かつ正確に検出可能な測距センサおよびこれを備えた電子機器を提供する。【解決手段】  本発明の測距センサ１は、ＬＥＤ２と、ＬＥＤ２の発光光１３を対象物に投光する投光レンズ３と、発光光１３から分岐光１４を分岐する導光路１１と、分岐光１４を対象物に投光する投光レンズ１２と、対象物で反射した反射光を集光する受光レンズ４と、反射光を受光し、かつ反射光の受光位置に応じた信号を出力するＰＳＤ５とを備えている。【選択図】        図２
2005195416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子の発光光を対象物に投光する第１の投光用集光部材と、
前記発光光から分岐光を分岐する分岐部材と、
前記分岐光を対象物に投光する第２の投光用集光部材と、
前記対象物で反射した反射光を集光する受光用集光部材と、
前記反射光を受光し、かつ前記反射光の受光位置に応じた信号を出力する受光素子とを備える、測距センサ。
【請求項２】
前記第１の投光用集光部材の光軸と、前記第１の投光用集光部材と前記受光用集光部材との基線とで形成される平面外にある光軸を前記第２の投光用集光部材は有していることを特徴とする、請求項１に記載の測距センサ。
【請求項３】
前記第２の投光用集光部材の前記光軸は、前記第１の投光用集光部材の近距離側の測定限界位置よりも前記基線に近い位置で前記受光用集光部材の視野と交差していることを特徴とする、請求項２に記載の測距センサ。
【請求項４】
前記平面外に前記第２の投光用集光部材が配置されることを特徴とする、請求項２または３に記載の測距センサ。
【請求項５】
前記発光光から他の分岐光を分岐する他の分岐部材と、前記他の分岐光を前記対象物に投光する第３の投光用集光部材とをさらに備え、
前記第３の投光用集光部材の光軸が前記平面に関して前記第２の投光用集光部材の前記光軸と対称となるように、前記第３の投光用集光部材が配置されることを特徴とする、請求項４に記載の測距センサ。
【請求項６】
前記第２の投光用集光部材はレンズよりなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の測距センサ。
【請求項７】
前記第２の投光用集光部材は前記分岐光を透過するための穴が開口された遮光部材よりなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の測距センサ。
【請求項８】
前記第２の投光用集光部材の前記対象物側に配置されたフィルタをさらに備える、請求項７に記載の測距センサ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の測距センサを備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距センサおよびこれを備えた電子機器に関し、特に近距離にある対象物を迅速かつ正確に検出可能な測距センサおよびこれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物の距離を測定する装置として、いわゆる三角測距方式を用いた測距センサが知られている。図１１は、三角測距方式を用いた従来の測距センサの構成を概略的に示す断面図である。
【０００３】
図１１を参照して、従来の測距センサ１０１は、発光ダイオード（Light-Emitting Diode ;ＬＥＤ）１０２と、投光レンズ１０３と、受光レンズ１０４と、半導体光入射位置検出素子（Position Sensitive Detector ;ＰＳＤ）１０５と、ＩＣ１０６とを備えている。リードフレーム１０８上に、ＬＥＤ１０２、ＰＳＤ１０５、およびＩＣ１０６がダイボンドやワイヤーボンドなどによって実装されている。これらの周囲は、光透過性樹脂１０９によってモールドされている。さらにこの光透過性樹脂１０９の外側が遮光性樹脂からなるケース１０７によってモールドされている。ケース１０７の上面には、投光レンズ１０３および受光レンズ１０４が組み付けられている。投光レンズ１０３および受光レンズ１０４は、それぞれＬＥＤ１０２およびＰＳＤ１０５に対向するようにケース１０７に組み付けられている。
【０００４】
続いて、従来の三角測距方式を応用した測距センサにおける対象物の距離の測定原理を説明する。
【０００５】
図１２は、三角測距方式を用いた従来の測距センサにおける対象物の測定原理を説明するための模式図である。
【０００６】
図１２を参照して、ＬＥＤ１０２から出射された光は、投光レンズ１０３によって集光されて位置１５１にある対象物に投光される。対象物によって反射された散乱反射光は、受光レンズ１０４によって集光され、ＰＳＤ１０５で受光される。このとき、受光レンズ１０４とＰＳＤ１０５との距離をｆ、受光レンズ１０４の光軸と投光レンズ１０３の光軸との距離（基線長）をＡ、受光レンズ１０４の光軸からＰＳＤ１０５上の受光位置までの距離をｘ1とすると、受光レンズ１０４と投光レンズ１０３との基線から対象物までの距離Ｄは以下の式で表わされる。
【０００７】
【数１】
2005195416.tif 000003
【０００８】
ＰＳＤ１０５の両端からは、この受光位置に応じた一対の光電流が出力されるので、この出力に基づいてＰＳＤ１０５によって受光された反射光の受光位置（スポット位置）を求めることができる。したがって、これに基づいてＩＣ１０６（図１１）により受光レンズ１０４と投光レンズ１０３との基線から対象物までの距離Ｄが出力される。
【０００９】
しかしながら、従来の測距センサ１０１では、近距離の対象物の測定を行なう場合に限界があった。すなわち、図１２において対象物が位置１５２よりも近い位置にある場合には、ｘ1が大きくなり、反射光がＰＳＤ１０５で受光されなくなる。その結果、基線から対象物までの距離Ｄが測定できなくなっていた。同様の理由により、従来の測距センサ１０１では近距離にある対象物の検出をする場合にも限界があった。
【００１０】
そこで、たとえば特開平７−３８０４８号公報（特許文献１）や特開平１１−６３９７３号公報（特許文献２）などに、近距離にある対象物の検出が可能な技術が開示されている。
【００１１】
上記特許文献１に開示された測距センサにおいては、遠距離用ＬＥＤと近距離用ＬＥＤとの２つのＬＥＤが基線長方向の異なる位置に配置される。そして、それぞれのＬＥＤを選択的に発光し、反射光が受光されたＰＳＤの出力をそれぞれに応じて補正することにより、近距離にある対象物の検出が可能となっている。
【００１２】
また、上記特許文献２に開示された測距センサにおいては、遠距離用ＬＥＤと、広角度の散乱光を照射する近距離用ＬＥＤとが配置され、それぞれのＬＥＤが選択的に発光される。対象物で反射した近距離用ＬＥＤの光の光量に基づいて、近距離にある対象物の測定が可能となっている。
【特許文献１】特開平７−３８０４８号公報
【特許文献２】特開平１１−６３９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献１に開示された測距センサにおいては、対象物の検出の際に遠距離用ＬＥＤと近距離用ＬＥＤとの各々を選択的に発光する必要があるため、対象物の検出を迅速に行なうことができないという問題があった。
【００１４】
また、上記特許文献２に開示された測距センサにおいては、対象物で反射した近距離用ＬＥＤの光の光量に基づいて近距離にある対象物の検出が行なわれるため、対象物の反射率が検出に影響しやすい。すなわち、近距離に反射率が低い対象物がある場合には十分な反射光が得られず、その結果、対象物の存否の判断を誤るおそれがあり、対象物を正確に検出することができないという問題があった。
【００１５】
したがって、本発明の目的は、近距離にある対象物を迅速かつ正確に検出可能な測距センサおよびこれを備えた電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の測距センサは、発光素子と、発光素子の発光光を対象物に投光する第１の投光用集光部材と、発光光から分岐光を分岐する分岐部材と、分岐光を対象物に投光する第２の投光用集光部材と、対象物で反射した反射光を集光する受光用集光部材と、反射光を受光し、かつ反射光の受光位置に応じた信号を出力する受光素子とを備えている。
【００１７】
本発明の測距センサによれば、第１の投光用集光部材から発光光が対象物に投光され、その反射光を受光素子で受光することにより遠距離にある対象物が検出される。また、第２の投光用集光部材から分岐光が対象物に投光され、その反射光を受光素子で受光することにより近距離にある対象物が検出される。また、発光素子は１つで足りるので、複数の発光素子を選択的に発光させる必要がなくなり、迅速な対象物の検出が可能である。さらに、受光素子で受光される反射光の位置に基づいて対象物が検出されるので、対象物の反射率が検出に影響を与えにくい。そして、分岐光は発光光の一部を分岐して用いているので光量が小さい。このため、遠距離にある対象物の検出の際、分岐光の反射光が発光光の反射光に与える影響は少ない。したがって、正確な対象物の検出が可能である。以上により、近距離にある対象物を迅速かつ正確に検出可能となる。
【００１８】
本発明の測距センサにおいて好ましくは、第１の投光用集光部材の光軸と、第１の投光用集光部材と受光用集光部材との基線とで形成される平面外にある光軸を第２の投光用集光部材は有している。
【００１９】
これにより、第２の投光用集光部材から投光される分岐光は、基線からの距離が遠くなるにつれて受光用集光部材の視野から外れる。このため、遠距離に対象物がある場合に、第２の投光用集光部材から投光される分岐光の反射光を受光素子で受光されにくくすることができる。したがって、遠距離にある対象物の検出の際、分岐光の反射光が発光光の反射光に与える影響を少なくすることができ、遠距離にある対象物を正確に検出することができる。また、分岐光の反射光が発光光の反射光に与える影響が少なくなるので、第２の投光用集光部材から投光される分岐光の光量を増やすことができる。したがって、近距離にある対象物を正確に検出することができる。
【００２０】
本発明の測距センサにおいて好ましくは、第２の投光用集光部材の光軸は、第１の投光用集光部材の近距離側の測定限界位置よりも基線に近い位置で受光用集光部材の視野と交差している。
【００２１】
これにより、遠距離にある対象物の検出の際、分岐光の反射光は発光光の反射光にほとんど影響を与えなくなり、遠距離にある対象物を一層正確に検出することができる。また、分岐光の反射光が発光光の反射光にほとんど影響を与えなくなるので、第２の投光用集光部材から投光される分岐光の光量を増やすことができる。したがって、近距離にある対象物を一層正確に検出することができる。
【００２２】
本発明の測距センサにおいて好ましくは、第１の投光用集光部材の光軸と、第１の投光用集光部材と受光用集光部材との基線とで形成される平面外に、第２の投光用集光部材が配置されている。
【００２３】
これにより、第２の投光用集光部材の光軸と受光用集光部材の視野とがなす角を大きくしやすくなる。第２の投光用集光部材の光軸と受光用集光部材の視野とがなす角を大きくすると、対象物の基線からの距離に従って分岐光の反射光の光量が減少する割合が大きくなる。したがって、遠距離にある対象物の検出の際、分岐光の反射光が発光光の反射光に与える影響を容易に少なくすることができ、遠距離にある対象物の正確な検出を容易にすることができる。また、第２の投光用集光部材から投光される分岐光の光量を増やすことができるので、近距離に存在する対象物の正確な検出を容易にすることができる。
【００２４】
本発明の測距センサにおいて好ましくは、発光光から他の分岐光を分岐する他の分岐部材と、他の分岐光を対象物に投光する第３の投光用集光部材とをさらに備えている。第１の投光用集光部材の光軸と、第１の投光用集光部材と受光用集光部材との基線とで形成される平面に関して、第３の投光用集光部材の光軸が第２の投光用集光部材の光軸と対称となるように、第３の投光用集光部材が配置されている。
【００２５】
これにより、第３の投光用集光部材から投光された他の分岐光の反射光は、上述の平面に関して第２の投光用集光部材から投光された分岐光の反射光と対称になるように受光素子に入射する。その結果、これら２つの反射光の受光位置は、基線方向で同一の受光位置となるので、受光素子で異なる２つの信号が出力されることはない。したがって、対象物の検出に影響を及ぼすことなく、近距離にある対象物へ投光される分岐光の光量を他の分岐光により増やすことができるので、近距離に存在する対象物を一層正確に検出することができる。
【００２６】
本発明の測距センサにおいて好ましくは、第２の投光用集光部材はレンズよりなっている。これにより、簡易な構成で分岐光を対象物に投光することができる。また、レンズを設置する位置やレンズの大きさによって、分岐光の光量や光軸の方向を容易に調整することができる。
【００２７】
本発明の測距センサにおいて好ましくは、第２の投光用集光部材は分岐光を透過するための穴が開口された遮光部材よりなっている。これにより、簡易な構成で分岐光を対象物に投光することができる。また、穴の大きさや向きによって、分岐光の光量や光軸の方向を容易に調整することができる。
【００２８】
本発明の測距センサにおいて好ましくは、第２の投光用集光部材の対象物側に配置されたフィルタをさらに備えている。これにより、異物が遮光部材の穴に入り込んで、近距離にある対象物の検出が困難になることがなくなる。また、異物はフィルタに付着するので、フィルタを取り外すことで容易に異物を除去することができる。
【００２９】
本発明における電子機器は、上述のいずれかの測距センサを備えている。これにより、近距離にある対象物を迅速かつ正確に検出可能な電子機器を得ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の測距センサによれば、第１の投光用集光部材から発光光が対象物に投光され、その反射光を受光素子で受光することにより遠距離にある対象物が検出される。また、第２の投光用集光部材から分岐光が対象物に投光され、その反射光を受光素子で受光することにより近距離にある対象物が検出される。また、発光素子は１つで足りるので、複数の発光素子を選択的に発光させる必要がなくなり、迅速な対象物の検出が可能である。さらに、受光素子で受光される反射光の位置に基づいて対象物が検出されるので、対象物の反射率が検出に影響を与えにくい。そして、分岐光は発光光の一部を分岐して用いているので光量が小さい。このため、遠距離にある対象物の検出の際、分岐光の反射光が発光光の反射光に与える影響は少ない。したがって、正確な対象物の検出が可能である。以上により、近距離にある対象物を迅速かつ正確に検出可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における測距センサの構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【００３３】
図１および図２を参照して、測距センサ１は、ＬＥＤ２（発光素子）と、投光レンズ３（第１の投光用集光部材）と、導光路１１（分岐部材）と、投光レンズ１２（第２の投光用集光部材）と、受光レンズ４（受光用集光部材）と、ＰＳＤ５（受光素子）と、ＩＣ６とからなる。ＬＥＤ２とＩＣ６とＰＳＤ５とはリードフレーム８上に配置されていて、ダイボンドやワイヤーボンドなどによって実装されている。ＬＥＤ２と、ＩＣ６およびＰＳＤ５とは、遮光性のケース７によって隔たれている。さらに、ＬＥＤ２とＩＣ６とＰＳＤ５との周囲は、光透過性樹脂９により覆われることによりケース７内に固定されている。投光レンズ３は、図２中左上のケース７の突起部分に固定して配置されている。受光レンズ４は図２中右上のケース７に固定されて配置されている。導光路１１と投光レンズ１２とは一体化していて、ＬＥＤ２と、ＩＣ６およびＰＳＤ５とを隔てているケース７の上に配置されている。
【００３４】
続いて、本実施の形態の測距センサの測定原理について説明する。
【００３５】
図３は、本発明の実施の形態１の測距センサにおける対象物の検出原理を説明するためのｙｚ平面図である。
【００３６】
図３を参照して、投光レンズ３と投光レンズ１２と受光レンズ４との各々がｙｚ平面内に配置されている。ＬＥＤ２の発光光１３は、投光レンズ３によって集光されて、対象物に投光される。また、ＬＥＤ２の発光光１３の一部は導光路１１により分岐されて、この分岐光１４が投光レンズ１２によって集光されて、対象物に投光される。投光レンズ３と投光レンズ１２とはｙｚ平面内に各々の光軸を有している。対象物によって反射された反射光は、受光レンズ４によって集光され、ＰＳＤ５で受光される。ＰＳＤ５によって受光された反射光の受光位置は、基線２０から対象物までの距離によって変化する。ＰＳＤ５の両端５ａ、５ｂからは、この受光位置に応じた一対の光電流Ｉ１、Ｉ２が出力される。この光電流Ｉ１と光電流Ｉ２とは、信号処理回路であるＩＣ６により出力信号Ｓ（Ｓ１またはＳ２）に変換される。この出力信号Ｓに基づいて、対象物の検知が行なわれる。出力信号Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ以下の式（２）および式（３）で表わされる。
【００３７】
Ｓ１＝Ｉ１／（Ｉ１＋Ｉ２）  ・・・（２）
Ｓ２＝（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）  ・・・（３）
ここで、Ｉ１、Ｉ２は以下の式（４）および式（５）で表わされる。
【００３８】
Ｉ１＝（Ｗ＋２Ｘ）×Ｉ０／２Ｗ  ・・・（４）
Ｉ２＝（Ｗ−２Ｘ）×Ｉ０／２Ｗ  ・・・（５）
式（４）および式（５）において、ＷはＰＳＤの両端にある電極間の距離であり、Ｉ０は全光電流（Ｉ１とＩ２との和）であり、ＸはＰＳＤの中心から反射光の受光位置までの距離である。したがって、三角測距の原理となる以下の式（６）から、出力信号Ｓ１、Ｓ２と距離Ｄとの関係は以下の式（７）および式（８）で表わされる。
【００３９】
Ｘ＝（Ａ×ｆ）／Ｄ  ・・・（６）
Ｓ１＝（Ｗ＋２Ｘ）／２Ｗ＝（Ａ×ｆ）／（Ｗ×Ｄ）＋１／２  ・・・（７）
Ｓ２＝２Ｘ／Ｗ＝２（Ａ×ｆ）／（Ｗ×Ｄ）  ・・・（８）
図４（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態１における測距センサからの対象物の距離Ｄと出力信号との関係を示す図である。
【００４０】
図３および図４（ａ）を参照して、Ｓ１およびＳ２の式から明白なように、出力信号Ｓと距離Ｄとの関係は、基本的に反比例の関係にある。しかしながら、図３の位置５２より近距離に対象物がある場合、この関係は成り立たない。対象物が位置５２にある場合に、投光レンズ３から投光される発光光１３の反射光はＰＳＤ５の一端５ｂで受光される。対象物が位置５２より近距離に来ると、受光位置はＰＳＤの一端５ｂから外れていくため、受光する光量が急激に減少し、それに伴ない出力信号Ｓも急激に減少する。
【００４１】
出力信号Ｓに一定の閾値を設け、出力信号Ｓが閾値を超えるか否かに基づいて、距離Ｌ以内に存在する対象物が検出される。以上のようにして、投光レンズ３から投光される発光光１３により、位置５２より遠距離に存在する対象物の検出が可能となる。
【００４２】
一方、位置５２より近距離の範囲Ｌ２にある対象物の検出は、投光レンズ１２から投光された分岐光を用いて以下のように行なわれる。
【００４３】
図３および図４（ｂ）を参照して、投光レンズ１２の光軸は、ｙｚ平面内において投光レンズ３の光軸と交差しており、その交点は位置５２である。さらに、投光レンズ１２から投光される分岐光１４は幅ｄで表わされる広がりを持っている。位置５３に対象物がある場合、分岐光１４の最外部の光線１４ａの拡散反射光は、位置５２と、受光レンズ４と、ＰＳＤ５の一端５ｂとを結ぶ直線上を通る。分岐光１４において、最も強度が強いのは光軸の光であり、光軸の周辺になる程強度は弱くなる。このように、分岐光１４には広がりがあるため、対象物が位置５２にある場合には、ＰＳＤ５上で受光される反射光は一端５ｂから他端５ａまで連続している。この場合には、光の強度が最も強い光軸の反射光により、ＰＳＤ５上での受光位置が決定される。
【００４４】
位置５２より近距離の範囲Ｌ２に対象物がある場合、分岐光１４の拡散反射光には、位置５２と、受光レンズ４と、ＰＳＤ５の一端５ｂとを結ぶ直線状を通る光が存在し、その光の強度が拡散反射光の中で最も強い。すなわち、位置５２より近距離の範囲Ｌ２に対象物がある場合、ＰＳＤ５上の受光位置が常に一端５ｂにある状態ができる。
【００４５】
この状況では、測距センサから対象物までの距離Ｄと出力信号Ｓとの関係は、図４Ｂのようになる。そこで、出力信号が閾値を越えるか否かに基づいて、位置５２より近距離の範囲Ｌ２に存在する対象物が検出される。
【００４６】
位置５２より遠距離にある対象物に対して、投光レンズ１２から投光される分岐光１４の光量を投光レンズ３から投光される発光光１３の光量より十分小さくしておくことで、分岐光１４の反射光は発光光１３の反射光に影響をほとんど与えない。
【００４７】
以上のようにして、投光レンズ１２から投光される分岐光１４により位置５２より近距離の範囲Ｌ２に存在する対象物の検出が可能となる。
【００４８】
本実施の形態における測距センサ１によれば、投光レンズ３から発光光１３が対象物に投光され、その反射光をＰＳＤ５で受光することによって遠距離（範囲Ｌ1）にある対象物が検出される。また、投光レンズ１２から分岐光１４が対象物に投光され、その反射光をＰＳＤ５で受光することによって近距離（範囲Ｌ2）にある対象物が検出される。また、ＬＥＤは１つで足りるので、複数のＬＥＤを選択的に発光させる必要がなくなり、迅速な対象物の検出が可能である。さらに、ＰＳＤ５で受光される反射光の位置に基づいて対象物が検出されるので、対象物の反射率が検出に影響を与えにくい。そして、分岐光１４は発光光１３の一部を分岐して用いているので光量が小さい。このため、遠距離にある対象物の検出の際、分岐光１４の反射光が発光光１３の反射光に与える影響は少ない。したがって、正確な対象物の検出が可能である。以上により、近距離にある対象物を迅速かつ正確に検出可能となる。
【００４９】
本実施の形態の測距センサにおいては、投光レンズ１２により分岐光１４が対象物に投光されている。これにより、簡易な構成で分岐光１４を対象物に投光することができる。また、投光レンズ１２を設置する位置や投光レンズ１２の大きさによって、分岐光１４の光量や光軸の方向を容易に調整することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２の測距センサにおける対象物の検出原理を説明するためのｘｚ平面図である。
【００５１】
図５を参照して、本実施の形態の測距センサにおける投光レンズ１２は、投光レンズ３の光軸と、投光レンズ３と受光レンズ４との基線とで形成される平面（ｙｚ平面）外にある光軸を有している。すなわち、投光レンズ１２から投光される分岐光１４は受光レンズ４の視野１５と交差している。また、投光レンズ１２から投光される分岐光１４は、投光レンズ３の近距離側の測定限界位置である位置５２よりも基線に近い位置（図５中下側）で、受光レンズ４の視野１５と交差している。分岐光１４は幅ｄで表される広がりを持っている。投光レンズ１２から離れるほど、分岐光の幅ｄは大きくなっている。
【００５２】
なお、これ以外の測距センサの構成、ｙｚ平面における各部材の位置関係および測定原理については図１〜図４に示す実施の形態１とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５３】
本実施の形態の測距センサにおいては、受光レンズ４の視野１５と、投光レンズ１２から投光される分岐光１４とが重なる領域（図５中斜線部分）に対象物が存在すると、分岐光１４は対象物で拡散反射し、その反射光の一部が受光レンズ４を介してＰＳＤ５で受光される。これにより、投光レンズ１２から投光される分岐光１４により近距離にある対象物の検出が可能となる。一方、投光レンズ１２から投光される分岐光１４は、基線２０からの距離が遠くなるにつれて受光レンズの視野１５から外れていく。このため、基線２０からの対象物の距離が遠くなるにつれて分岐光１４の反射光の光量は減少する。したがって、遠距離にある対象物の検出の際、投光レンズ１２から投光される分岐光１４が投光レンズ３から投光される発光光１３に与える影響を少なくすることができ、遠距離にある対象物を正確に検出することができる。また、投光レンズ１２から投光される分岐光の光量を増やすことができるので、近距離にある対象物を正確に検出することができる。
【００５４】
本実施の形態の測距センサにおいて、投光レンズ１２の光軸は、位置５２よりも基線２０に近い位置で受光レンズ４の視野１５と交差している。
【００５５】
これにより、位置５２よりも遠い位置にある対象物の検出の際、投光レンズ１２からの分岐光１４の反射光は投光レンズ３からの発光光１３の反射光にほとんど影響を与えなくなり、遠距離にある対象物を一層正確に検出することができる。また、分岐光１４の反射光が発光光１３の反射光にほとんど影響を与えなくなるので、投光レンズ１２から投光される分岐光１４の光量を増やすことができる。したがって、近距離にある対象物を一層正確に検出することができる。
【００５６】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３の測距センサにおける対象物の検出原理を説明するためのｙｚ平面図、図７はｘｚ平面図である。
【００５７】
図６および図７を参照して、本実施の形態の測距センサにおける投光レンズ１２はｙｚ平面外に配置されており、具体的には受光レンズ４のｘ軸の正方向に配置されている。そして、投光レンズ１２は、ｙｚ平面外にある光軸を有している。また、投光レンズ１２から投光される分岐光１４は、投光レンズ３の近距離側の測定限界位置である位置５２よりも基線に近い位置（図７中下側）で、受光レンズ４の視野１５と交差している。
【００５８】
本実施の形態の測距センサにおいては、受光レンズ４の視野１５と、投光レンズ１２から投光される分岐光１４とが重なる領域（図７中斜線部分）、たとえば位置５４に対象物が存在すると、分岐光１４は対象物で拡散反射し、その反射光の一部が受光レンズ４を介してＰＳＤ５で受光される。これにより、投光レンズ１２から投光される分岐光１４により近距離にある対象物の検出が可能となる。
【００５９】
なお、これ以外の測距センサの構成および測定原理は図１〜図４に示す実施の形態１とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
本実施の形態の測距センサにおいては、投光レンズ１２がｙｚ平面外に配置されているので、実施の形態２の場合よりも投光レンズ１２の光軸と受光レンズ４の視野１５とがなす角を大きくしやすくなる。投光レンズ１２の光軸と受光レンズ４の視野とがなす角を大きくすると、対象物の基線２０からの距離に従って分岐光１４の反射光の光量が減少する割合が大きくなる。したがって、遠距離にある対象物の検出の際、分岐光１４の反射光が発光光１３の反射光に与える影響を容易に少なくすることができ、遠距離にある対象物の正確な検出を容易にすることができる。また、投光レンズ１２から投光される分岐光１４の光量を増やすことができるので、近距離に存在する対象物の正確な検出を容易にすることができる。
【００６１】
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４における測距センサの構成を概略的に示す斜視図である。図９は、本発明の実施の形態４の測距センサにおける対象物の検出原理を説明するためのｘｚ平面図である。
【００６２】
図８および図９を参照して、本実施の形態の測距センサは、導光路１１ａ（他の分岐部材）と、投光レンズ１２ａ（第３の投光用集光部材）とをさらに備えている。投光レンズ１２ａはｙｚ平面外に配置されており、より具体的には受光レンズ４のｘ軸の負方向に配置されている。そして、ＬＥＤ２の発光光１３の一部が導光路１１ａに分岐されて、この分岐光１４ａ（他の分岐光）が投光レンズ１２ａによって集光されて、対象物に投光される。投光レンズ１２ａは、投光レンズ１２ａの光軸がｙｚ平面に関して投光レンズ１２の光軸と対称となるように配置されている。
【００６３】
なお、これ以外の測距センサの構成および測定原理は図１〜図４に示す実施の形態１とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６４】
本実施の形態の測距センサ１は、発光光１３から分岐光１４ａを分岐する導光路１１ａと、分岐光１４ａを対象物に投光する投光レンズ１２ａとをさらに備えている。ｚｙ平面に関して、投光レンズ１２ａの光軸が投光レンズ１２の光軸と対称となるように、投光レンズ１２ａが配置されている。
【００６５】
これにより、投光レンズ１２ａから投光された分岐光１４ａの反射光は、ｙｚ平面に関して投光レンズ１２から投光された分岐光１４の反射光と対称になるようにＰＳＤ５に入射する。その結果、これら２つの反射光の受光位置は、ｙ軸方向で同一の受光位置となるので、ＰＳＤ５で異なる２つの信号が出力されることはない。したがって、対象物の検出に影響を及ぼすことなく、近距離にある対象物へ投光される分岐光の光量を分岐光１４ａにより増やすことができるので、近距離に存在する対象物を一層正確に検出することができる。
【００６６】
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５における測距センサの構成を概略的に示す断面図である。
【００６７】
図１０を参照して、本実施の形態の測距センサ１においては、導光路１１の一端が突起形状のケース７（遮光部材）で覆われており、ケース７のこの突起部分にはピンホール２１（穴）が開口されている。分岐光１４はこのピンホール２１から透過され、対象物に投光される。また、ピンホール２１を覆うように（ピンホール２１の対象物側に）光透過性のフィルタ２２が配置されている。
【００６８】
なお、これ以外の測距センサの構成および測定原理は図１〜図４に示す実施の形態１とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６９】
本発明の測距センサにおいて好ましくは、第２の投光用集光部材はレンズよりなっている。これにより、簡易な構成で分岐光を対象物に投光することができる。また、レンズを設置する位置やレンズの大きさによって、分岐光の光量や光軸の方向を容易に調整することができる。
【００７０】
本実施の形態の測距センサにおいては、分岐光を透過するためのピンホール２１が開口されたケース７により分岐光１４が対象物に投光されている。これにより、簡易な構成で分岐光１４を対象物に投光することができる。また、ピンホール２１の大きさや向きによって、分岐光１４の光量や光軸の方向を容易に調整することができる。
【００７１】
本実施の形態の測距センサは、ピンホール２１の対象物側に配置されたフィルタ２２を備えている。これにより異物がピンホール２１に入り込んで、近距離にある対象物の検出が困難になることがなくなる。また、異物はフィルタ２２に付着するので、フィルタ２２を取り外すことで容易に異物を除去することができる。
【００７２】
なお、実施の形態１〜４においては、投光レンズ１２によって分岐光１４が投光される場合について示したが、本発明はこのような場合の他、遮光部材に開口された穴によって分岐光が投光されてもよい。
【００７３】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものと意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態１における測距センサの構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１の測距センサにおける対象物の検出原理を説明するためのｙｚ平面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態１における測距センサからの対象物の距離と出力信号との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２の測距センサにおける対象物の検出原理を説明するためのｘｚ平面図である。
【図６】本発明の実施の形態３の測距センサにおける対象物の検出原理を説明するためのｙｚ平面図である。
【図７】本発明の実施の形態３の測距センサにおける対象物の検出原理を説明するためのｘｚ平面図である。
【図８】本発明の実施の形態４における測距センサの構成を概略的に示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態４の測距センサにおける対象物の検出原理を説明するためのｘｚ平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５における測距センサの構成を概略的に示す断面図である。
【図１１】三角測距方式を用いた従来の測距センサの構成を概略的に示す断面図である。
【図１２】三角測距方式を用いた従来の測距センサにおける対象物の測定原理を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００７５】
１，１０１  測距センサ、２，１０２  ＬＥＤ、３，１０３  投光レンズ、４，１０４  受光レンズ、５，１０５  ＰＳＤ、５ａ  ＰＳＤの他端、５ｂ  ＰＳＤの一端、６，１０６  ＩＣ、７，１０７  ケース、８，１０８  リードフレーム、９，１０９  光透過性樹
脂、１１，１１ａ  導光路、１２，１２ａ  投光レンズ、１３  発光光、１４，１４ａ  分岐光、１５  視野、２０  基線、２１  ピンホール、２２  フィルタ、５１〜５４，１５１，１５２  位置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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