(57)【要約】【課題】  測距対象物が至近距離範囲内に存在するにもかかわらず、通常の測距範囲内に存在するとの誤った検知が行われる不都合を防止できる光学式測距センサを提供すること。【解決手段】  光学式測距センサ１は、発光ダイオード２と、発光ダイオード２からの光を集光して測距対象物に照射する投光レンズ３と、測距対象物からの反射光を集光する受光レンズ４と、受光レンズ４によって集光された光を受ける受光素子５とを備える。受光素子５から２つの信号電流Ｉ1、Ｉ2を受けた信号処理回路７は、測距対象物までの距離Ｄを表す出力信号Ｓと、測距対象物が至近距離範囲内に有るか否かを示す至近距離信号Ｎとを出力する。出力信号Ｓのうちの所定の閾値Ｔに対応する距離Ｄが、至近距離範囲内と測距範囲Ｌ内との両方に存在する場合においても、至近距離信号Ｎを参照することにより、測距対象物の距離Ｄを正確に検知できる。【選択図】図１
2007101238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三角形測距方式の光学式測距センサであって、
光を出射する発光素子と、
上記発光素子から出射された光を集光して測距対象物に照射する投光用集光部と、
上記測距対象物に照射されて反射された反射光を集光する受光用集光部と、
上記受光用集光部で集光された光を受けて、上記測距対象物までの距離に応じた距離信号を出力する第１受光素子と、
上記測距対象物が所定の至近距離範囲内に有るか否かを検知する至近距離検知回路と
を備えることを特徴とする光学式測距センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式測距センサにおいて、
上記至近距離検知回路の検知結果に基づいて、上記測距対象物の上記至近距離範囲内の有無を意味する至近距離信号を出力する至近距離信号出力部を備えることを特徴とする光学式測距センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の光学式測距センサにおいて、
上記至近距離検知回路が、上記測距対象物が上記至近距離範囲内に無いことを検知したとき、上記第１受光素子からの距離信号を外部に出力する一方、
上記至近距離検知回路が、上記測距対象物が上記至近距離範囲内に有ることを検知したとき、上記至近距離信号出力部からの至近距離信号を外部に出力する出力制御部を備えることを特徴とする光学式測距センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の光学式測距センサにおいて、
第２受光素子を備え、
この第２受光素子は、上記発光素子からの光が、上記至近距離範囲内に有る上記測距対象物で反射された反射光を受けることを特徴とする光学式測距センサ。
【請求項５】
請求項４に記載の光学式測距センサにおいて、
上記第１受光素子と第２受光素子は、互いに同一の基板に形成されていることを特徴とする光学式測距センサ。
【請求項６】
請求項１に記載の光学式測距センサにおいて、
上記第１受光素子と、上記至近距離検知回路とが、互いに同一の基板に形成されていることを特徴とする光学式測距センサ。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の光学式測距センサにおいて、
上記第１受光素子から出力された距離信号と、外部から入力されて所定の基準距離を示す基準信号とに基づいて、上記測距対象物が上記基準距離よりも遠いか否かを判定して出力する判定出力回路を備えることを特徴とする光学式測距センサ。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の光学式測距センサにおいて、
上記第１受光素子から出力された距離信号と、外部から入力されて各々所定の基準距離を示す複数の基準信号とに基づいて、上記基準距離で定義される複数の距離の範囲のうちの上記測距対象物が存在する範囲を特定して出力する距離範囲検知出力回路を備えることを特徴とする光学式測距センサ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の光学式測距センサを備えた電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を測距対象物に投射して反射光を受光することによって、上記測距対象物までの距離を測定する三角測距方式の光学式測距センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学式測距センサとしては、図８に示すように、光を投射してその反射光を受光することにより、三角測距方式によって測距対象物までの距離を検知する測距センサがある(特開２００３‐１５６３２８号公報(特許文献１))。この測距センサ１００は、測距対象物(図示せず)に光を投射するための発光ダイオード１０２と、投射する光を集光する投光レンズ１０３と、上記測距対象物で反射した反射光を集光する受光レンズ１０４と、この受光レンズ１０４によって集光された光を受光する受光素子１０５とで、概略構成されている。
【０００３】
上記受光素子１０５はＰＳＤ(Position Sensitive Device：位置検出素子)で構成されており、上記測距対象物で拡散反射された反射光は、受光素子１０５における受光面１０５ａの前方に配設された受光レンズ１０４によって絞られて受光面１０５ａに導かれる。
【０００４】
上記構成を有する測距センサ１００において、上記測距対象物によって拡散反射された一部の光は、受光レンズ１０４によって絞られて光スポットとして受光面１０５ａに入射される。この入射光の受光面１０５ａにおける入射位置は、上記測距対象物と測距センサ１との距離によって変化する。そして、受光面１０５ａ上における光スポットの位置が基準位置から変化すると、その変化量に応じて受光素子１０５の両端から取り出される信号電流Ｉ１,Ｉ２が変化する。この受光素子１０５からの信号電流Ｉ１，Ｉ２は、制御部(図示せず)における信号処理回路によって、下記の式（１）及び（２）で表される出力信号Ｓ１，Ｓ２に変換される。
【０００５】
Ｓ1＝Ｉ1/(Ｉ1＋Ｉ2)・・・（１）
Ｓ2＝(Ｉ1−Ｉ2)/(Ｉ1＋Ｉ2)・・・（２）
ここで、信号電流Ｉ1,Ｉ2は、下記の式（３）及び（４）のように表される。
【０００６】
Ｉ1＝｛(ｄ＋２ｘ)・Ｉ0｝/(２ｄ)・・・（３）
Ｉ2＝｛(ｄ−２ｘ)・Ｉ0｝/(２ｄ)・・・（４）
但し、ｄ：受光面１０５ａ上における光スポットの移動範囲
Ｉ0：全光電流(Ｉ1＋Ｉ2)
ｘ：受光素子(ＰＳＤ)１０５の中心から光スポットの位置までの距離
【０００７】
また、上記三角測距の原理から、下記の式（５）のような関係が成り立つ。
Ｘ＝(Ａ・ｆ)/Ｌ・・・（５）
但し、Ｘ：受光レンズ１０４の光軸から受光素子(ＰＳＤ)１０５上の光スポットの位置までの距離
Ａ：投光レンズ１０３の光軸と受光レンズ１０４の光軸との距離(基線長)
ｆ：受光レンズ１０４の焦点距離
Ｌ：測距可能範囲
【０００８】
上記式（５）を式（１）乃至（４）に代入すると、
出力信号Ｓ1,Ｓ2は、次のように表すことができる。
Ｓ1＝(２ｘ＋ｄ)/(２ｄ)
＝［｛(Ａ・ｆ/Ｌ)−Ｂ｝/ｄ］＋１/２・・・（６）
Ｓ2＝２ｘ/ｄ
＝２｛(Ａ・ｆ/Ｌ)−Ｂ｝/ｄ・・・（７）
但し、Ｂ：受光用集光手段４の光軸から受光素子(ＰＳＤ)５の中心までの距離
なお、Ｘ＝Ｂ＋ｘの関係を有する。
【０００９】
図９は、測距対象物までの距離の変化に対する測距センサ１００の出力信号Ｓの変化を示す図である。図９から分かるように、測距センサ１００の出力信号Ｓの変動は、基本的に出力信号Ｓ1,Ｓ2を示す式（６），（７）に基づいて、上記測距対象物までの距離Ｄに反比例する。つまり、光学式測距センサから測距対象物までの距離Ｄが大きくなるに連れて、受光素子１０５の受光面１０５ａ上における光スポットの位置が図８の左側に移動すると共に、この光スポットの移動量が小さくなる。これに伴って、図９の出力信号Ｓの変動量（減少量）が小さくなる。一方、光学式測距センサから測距対象物までの距離Ｄが小さくなるに連れて、受光素子１０５の受光面１０５ａ上における光スポットの位置が図８の右側に移動すると共に、光スポットの移動量（増大量）が大きくなる。そして、測距対象物までの距離Ｄが所定の至近距離よりも小さくなって、測距対象物が至近距離範囲内に入ると、光スポットの位置が受光面１０５ａの縁を越えて、受光面１０５ａの外側に移動して、受光素子１０５が受光する光量が急速に減少する。これに伴って、図９の出力信号Ｓが急速に減少する。そこで、一般に、光学式測距センサでは、反射光の光スポットが受光面１０５ａ内にある領域、すなわち出力信号Ｓが上記測距対象物までの距離Ｄに反比例する領域を測距範囲Ｌとして使用している。
【００１０】
しかしながら、上記従来の測距センサ１００においては、以下のような問題がある。すなわち、図９に示すように、出力信号Ｓに対して閾値Ｔを設けて測距対象物までの距離を判断する場合、出力信号Ｓの閾値Ｔは、測距対象物が至近距離範囲内に存在する場合と、測距範囲Ｌ内に存在する場合との両方で互いに同じ値を取りうる。したがって、出力信号Ｓのみに基づいて測距対象物の距離を検知すると、測距対象物が至近距離範囲内に存在するにもかかわらず、通常の測距範囲内に存在するとの誤った検知が行われる不都合がある。
【特許文献１】特開２００３‐１５６３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明の課題は、測距対象物が至近距離範囲内に存在するにもかかわらず、通常の測距範囲内に存在するとの誤った検知が行われる不都合を防止できる光学式測距センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の光学式測距センサは、三角形測距方式の光学式測距センサであって、
光を出射する発光素子と、
上記発光素子から出射された光を集光して測距対象物に照射する投光用集光部と、
上記測距対象物に照射されて反射された反射光を集光する受光用集光部と、
上記受光用集光部で集光された光を受けて、上記測距対象物までの距離に応じた距離信号を出力する第１受光素子と、
上記測距対象物が所定の至近距離範囲内に有るか否かを検知する至近距離検知回路とを備えることを特徴としている。
【００１３】
上記構成の光学式測距センサによれば、上記発光素子から出射された光は、投光用集光部を通過して測距対象物に投光され、測距対象物で拡散反射し、その反射光の一部は、受光用集光部により集光されて、第１受光素子に入射する。この光を受けた第１受光素子から、上記測距対象物までの距離に応じた距離信号が出力される。また、上記至近距離検知回路によって、上記測距対象物が所定の至近距離範囲内に有るか否かが検知される。したがって、至近距離範囲内に有る測距対象物について、上記距離信号に基づいて通常の測距範囲内に有るとの誤った検知が行われる不都合を防止できる。
【００１４】
なお、上記第１受光素子は、光を受ける受光面と、この受光面における受光位置に応じた比の値の信号を出力する少なくとも２つの電極とを有するものが好ましい。また、上記至近距離とは、測距対象物が光学式測距センサに近づいたことにより、第１受光素子に入射する光が受光面から外れることとなった距離をいう。
【００１５】
一実施形態の光学式測距センサは、上記至近距離検知回路の検知結果に基づいて、上記測距対象物の上記至近距離範囲内の有無を意味する至近距離信号を出力する至近距離信号出力部を備える。
【００１６】
上記実施形態によれば、上記至近距離信号出力部から出力された至近距離信号と、上記第１受光素子から出力された距離信号とに基づいて、上記測距対象物までの距離を正確に検知することができる。
【００１７】
一実施形態の光学式測距センサは、上記至近距離検知回路が、上記測距対象物が上記至近距離範囲内に無いことを検知したとき、上記第１受光素子からの距離信号を外部に出力する一方、
上記至近距離検知回路が、上記測距対象物が上記至近距離範囲内に有ることを検知したとき、上記至近距離信号出力部からの至近距離信号を外部に出力する出力制御部を備える。
【００１８】
上記実施形態によれば、この光学式測距センサから、上記出力制御部によって、上記測距対象物が上記至近距離範囲内に無いときは上記距離信号が出力される一方、上記測距対象物が上記至近距離範囲内に有るときは上記至近距離信号が出力される。したがって、上記測距対象物が至近距離範囲内に有るにもかかわらず、至近距離範囲外の距離を示す信号が出力される不都合が、効果的に防止される。
【００１９】
一実施形態の光学式測距センサは、第２受光素子を備え、この第２受光素子は、上記発光素子からの光が、上記至近距離範囲内に有る上記測距対象物で反射された反射光を受ける。
【００２０】
上記実施形態によれば、上記測距対象物が至近距離範囲内に有る場合、上記発光素子からの出射光が測距対象物で反射された反射光を、上記第２受光素子が受ける。この第２受光素子からの信号に基づいて、上記測距対象物が至近距離範囲内に存在することが、確実に検知される。
【００２１】
一実施形態の光学式測距センサは、上記第１受光素子と第２受光素子は、互いに同一の基板に形成されている。
【００２２】
上記実施形態によれば、同一の基板に第１受光素子と第２受光素子を形成することにより、互いの位置を高精度に決定できるので、測距対象物が至近距離範囲内に存在するか否かを高精度に検知できる。また、光学式測距センサの小型化を図ることができる。
【００２３】
一実施形態の光学式測距センサは、上記第１受光素子と、上記至近距離検知回路とが、互いに同一の基板に形成されている。
【００２４】
上記実施形態によれば、出力電力が比較的小さい第１受光素子を、上記至近距離検出回路と共通の基板に形成することにより、ノイズの影響を低減できて、測距精度や至近距離の検知精度を向上できる。また、光学式測距センサの小型化を図ることができる。
【００２５】
一実施形態の光学式測距センサは、上記第１受光素子から出力された距離信号と、外部から入力されて所定の基準距離を示す基準信号とに基づいて、上記測距対象物が上記基準距離よりも遠いか否かを判定して出力する判定出力回路を備える。
【００２６】
上記実施形態によれば、上記判定出力回路によって、上記測距対象物が上記基準距離よりも遠いか否かを判定して出力することにより、上記測距対象物の位置を２値情報で出力することができる。
【００２７】
一実施形態の光学式測距センサは、上記第１受光素子から出力された距離信号と、外部から入力されて各々所定の基準距離を示す複数の基準信号とに基づいて、上記基準距離で定義される複数の距離の範囲のうちの上記測距対象物が存在する範囲を特定して出力する距離範囲検知出力回路を備える。
【００２８】
上記実施形態によれば、上記距離範囲検知出力回路によって、上記複数の距離の範囲のうち、上記測距対象物が存在する範囲を特定して出力することにより、上記測距対象物の位置を３値以上の情報で出力することができる。
【００２９】
本発明の電気機器は、上記光学式測距センサを備える。
【００３０】
上記構成の電気機器は、上記光学式測距センサによって測距対象物が至近距離に有ることが正確に検知されるので、この検知結果に基づいて、正確に動作することができる。上記電気機器としては、例えば、自動水栓装置、自動乾燥装置、自動洗浄便座装置、自動開閉弁座装置及び自動電気掃除機等がある。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明の光学式測距センサは、至近距離検知回路によって、測距対象物が所定の至近距離範囲内に存在するか否かが検知されるので、至近距離範囲内に存在する測距対象物について、第１受光素子からの距離信号に基づいて測距対象物が通常の測距範囲内に存在するとの誤った検知が行われる不都合を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態の光学式測距センサの構成を示す模式図である。
【００３４】
この光学式測距センサ１は、光を出射する発光素子としての発光ダイオード２と、発光ダイオード２から出射された光を集光して測距対象物(図示せず)に照射する投光用集光部としての投光レンズ３と、上記測距対象物からの反射光を集光する受光用集光部としての受光レンズ４と、この受光レンズ４によって集光された光を受ける第１受光素子としての受光素子５と、この受光素子５からの信号が入力される信号処理回路７とを備える。
【００３５】
上記受光素子５はＰＳＤで構成されている。上記測距対象物によって拡散反射された反射光は、受光素子５が有する受光面５ａの前方に配設された上記受光レンズ４によって絞られて、上記受光面５ａにスポット状に入射する。
【００３６】
図２は、上記光学式測距センサ１の受光レンズ４と受光素子５を示す図である。受光素子５は、pinフォトダイオードで形成され、上記投光レンズ３と受光レンズ４とを結ぶ線と略並行に延びる細長矩形状の受光面を有する。この細長矩形状の受光面の両端に、第１電極と第２電極とが形成されており、この第１電極と第２電極から、上記受光面における光スポットの照射位置に対応した信号電流Ｉ1,Ｉ2が出力される。
【００３７】
上記信号処理回路７は、上記受光素子５から出力される信号電流Ｉ1,Ｉ2と、従来技術の式（１）乃至（７）とを用いて、三角測距方式により、測距対象物までの距離を示す出力信号を出力する。図３は、測距対象物の光学式測距センサからの距離Ｄの変化に対応して、上記信号処理回路７が出力する出力信号Ｓの変化を示したグラフである。図３において、縦軸は信号Ｓの値の大きさであり、横軸は測距対象物までの距離Ｄである。図３のグラフに示すような関係から、出力信号Ｓと、外部から入力された基準信号としての閾値Ｔとの比較を行って、この閾値Ｔに対応する距離よりも測距対象物が遠いか否かを判定する。あるいは、出力信号Ｓの値から、測距対象物までの距離Ｄを特定する。
【００３８】
さらに、本実施形態の信号処理回路７は、上記受光素子５からの信号電流Ｉ1,Ｉ2に基づいて、上記測距対象物が所定の至近距離範囲内に存在するか否かを判定して、その判定結果を示す至近距離信号Ｎを出力する。測距対象物が所定の至近距離範囲内に存在するか否かの判定は、以下のようにして行う。
【００３９】
測距対象物が測距範囲Ｌ内にある場合、受光素子５からの信号電流Ｉ1とＩ2の関係は、以下の式（８）のように表される。
Ｉ1＝α・Ｉ2・・・（８）
ここで、αは、受光面上の光スポットの位置に対応した係数である。
【００４０】
一方、測距対象物が測距範囲Ｌよりも投光レンズ３に近い至近距離範囲内にある場合、受光素子の光スポットが受光面の縁を越えて、図２において受光素子５の右側端近傍に位置する。したがって、信号電流Ｉ2の値は殆ど無くなって、Ｉ1≫Ｉ2となる。そこで、上記信号処理回路７は、上記受光素子５からの信号電流Ｉ1,Ｉ2を用いて、以下の式（９）で表される比Ｒを演算する。
Ｒ＝Ｉ2／Ｉ1・・・（９）
この比Ｒの値が所定の基準値より小さい場合、測距対象物が至近距離範囲内に存在すると判定する。なお、上記基準値は、図３において、出力信号Ｓのピークに対応する電流Ｉ2，Ｉ1から求められる値である。
【００４１】
上記信号処理回路７は、上記式（９）から測距対象物が至近距離範囲内に存在すると判定した場合、図３に示すように、Ｈ（ハイ）の至近距離信号Ｎを出力する。一方、測距対象物が至近距離範囲内に存在しないと判定した場合、Ｌ（ロー）の至近距離信号Ｎを出力する。このように、上記信号処理回路７は、本発明の至近距離検知回路及び至近距離信号出力部として機能する。
【００４２】
本実施形態の光学式測距センサによれば、信号処理回路７が、測距対象物までの距離を示す出力信号Ｓを出力すると共に、上記測距対象物が至近距離範囲内に存在するか否かを示す至近距離信号Ｎを出力する。したがって、図３に示すように、出力信号Ｓのうちの所定の閾値Ｔに対応する距離Ｄが、至近距離範囲内と測距範囲Ｌ内との両方に存在する場合においても、至近距離信号Ｎを参照することにより、測距対象物の距離Ｄを正確に検知できる。つまり、至近距離信号ＮがＬの場合は、測距範囲Ｌ内の出力信号Ｓに対応する距離Ｄに存在し、至近距離信号ＮがＨの場合は、至近距離範囲に存在することが検知できる。
【００４３】
なお、本実施形態において、信号処理回路７は、出力信号Ｓと別個に至近距離信号Ｎを出力したが、出力信号Ｓと至近距離信号Ｎとを組み合わせた信号を出力してもよい。すなわち、式（９）で求められた比Ｒが基準値よりも大きくて測距対象物が至近距離範囲内に無いと判定した場合（すなわち、測距対象物が測距範囲Ｌ内に有ると判定した場合）、図４に示すように、受光素子５からの信号電流Ｉ1，Ｉ2に基づいた信号Ｓ１を出力する。一方、測距対象物が至近距離範囲内に有ると判定した場合、測距対象物が至近距離範囲に有ることを示す信号Ｎ１を出力する。上記信号Ｎ１の値を、上記信号Ｓ１の最大値よりも大きくすることにより、信号Ｎ１と信号Ｓ１とを区別可能にして、単一の出力信号Ｓ’によって、測距対象物の距離と至近距離範囲内の有無とを出力することができる。
【００４４】
また、上記受光素子５と信号処理回路７は、互いに同じ基板上に形成して１チップ化することができる。受光素子５から出力される信号電流はｎＡ（ナノアンペア）以下の微小電流であるため、信号処理回路７と同一の基板上に形成することにより、ノイズの影響を低減できる。その結果、測距対象物の距離を示す出力信号Ｓの演算と、測距対象物の至近距離範囲内の有無判定とを、さらに正確に行うことができる。
【００４５】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態の光学式測距センサが備える受光素子を示す模式図である。本実施形態の光学式測距センサは、第１実施形態の受光素子５と同様の第１受光素子５１と、この第１受光素子５１に隣接する第２受光素子５２とを備える。上記第２受光素子５２は、受光の有無を示す単一の出力電流Ｉ3を出力する。上記第２受光素子５２は、第１受光素子５１の受光面と略同一の平面に含まれる受光面を有する。上記第２受光素子５２は、第１受光素子５１に対して、発光ダイオード２から遠い側に配置されている。第２実施形態の光学式測距センサは、第２発光素子５２を備える以外は、第１実施形態の光学式測距センサと同様の構成を有する。第２実施形態において、第１実施形態と同じ部分については第１実施形態の参照番号を引用して、詳細な説明を省略する。
【００４６】
第２実施形態の光学式測距センサでは、測距対象物が測距範囲Ｌ内に有る場合、測距対象物からの反射光は第１受光素子５１に入射する一方、測距対象物が至近距離範囲内に有る場合、測距対象物からの反射光は第２受光素子５２に入射する。これにより、測距対象物が測距範囲Ｌ内に有る場合、第１受光素子５１からの信号電流Ｉ1，Ｉ2に基づいて測距対象物までの距離を検知する一方、測距対象物が至近距離範囲内に有る場合、第２受光素子５２からの信号に基づいて測距対象物が至近距離範囲内に有ることが検知できる。この至近距離範囲内の有無の判定は、例えば、第２受光素子５２からの信号電流Ｉ3が所定の閾値Ｉaを越えた場合、測距対象物が至近距離内に有ると判定する。
【００４７】
なお、本実施形態の光学式測距センサにおいて、第１受光素子５１と第２受光素子５２とを互いに同じ基板上に形成して、１チップ化してもよい。第１受光素子５１と第２受光素子５２とを１チップ化することにより、互いの配置位置を正確に設定できるので、測距対象物の正確な至近距離範囲内の有無判定が可能になる。
【００４８】
また、上記第１受光素子５１、第２受光素子５２及び信号処理回路７を、互いに同じ基板上に形成して１チップ化してもよい。これにより、測距対象物の距離を示す出力信号Ｓの演算と、測距対象物の至近距離範囲内の有無の判定とを、さらに正確に行うことができる。
【００４９】
（第３実施形態）
第３実施形態の光学式測距センサは、第１実施形態の光学式測距センサ１と実質的に同じ構成を有し、信号処理回路７から出力される信号のみが異なる。本実施形態において、第１実施形態と同じ部分については第１実施形態の参照番号を引用して、詳細な説明を省略する。
【００５０】
図６は、本実施形態の光学式測距センサの信号処理回路７から出力される各信号を示した図である。本実施形態の信号処理回路７は、受光素子５からの信号電流Ｉ1，Ｉ2に基づいた出力信号Ｓと、外部から入力された基準信号としての閾値Ｔとの比較を行う。出力信号Ｓが閾値Ｔよりも小さい場合、図６に示すように、上記閾値Ｔに対応する基準距離ＤＴよりも測距対象物が遠いとして、Ｌ（ロー）の遠近判定信号Ｆを出力する。一方、出力信号Ｓが閾値Ｔよりも大きい場合、上記基準距離ＤＴよりも測距対象物が近いとして、Ｈ（ハイ）の遠近判定信号Ｆを出力する。これにより、２値（Ｈ／Ｌ出力）によって、測距対象物の距離Ｄに関する情報を出力することができる。
【００５１】
なお、測距対象物が至近距離範囲内に存在しないと判定した場合、Ｌ（ロー）の至近距離信号Ｎを出力する一方、測距対象物が至近距離範囲内に存在すると判定した場合、Ｈ（ハイ）の至近距離信号Ｎを出力してもよい。これにより、測距対象物が基準距離ＤＴよりも近いか否かに加えて、測距対象物が至近距離範囲内に有るか否かを明らかにすることができる。
【００５２】
なお、本実施形態において、第２実施形態と同様に、第１受光素子５１と第２受光素子５２とを備え、第１受光素子５１からの信号電流Ｉ1，Ｉ2に基づいて出力信号Ｓを得ると共に、第２受光素子５２からの信号電流Ｉ3に基づいて至近距離範囲内の存在を判定してもよい。
【００５３】
（第４実施形態）
第４実施形態の光学式測距センサは、第１実施形態の光学式測距センサ１と実質的に同じ構成を有し、信号処理回路７から出力される信号のみが異なる。本実施形態において、第１実施形態と同じ部分については第１実施形態の参照番号を引用して、詳細な説明を省略する。
【００５４】
図７は、本実施形態の光学式測距センサの信号処理回路７から出力される各信号を示した図である。図７に示すように、本実施形態では、受光素子５からの信号電流Ｉ1，Ｉ2に基づいた出力信号Ｓと、外部から入力された複数の基準信号としての閾値Ｔ１，Ｔ２との比較を行う。出力信号Ｓが閾値Ｔ２よりも小さい場合、図７に示すように、測距対象物が上記閾値Ｔ２に対応する基準距離ＤＴ２よりも遠いとして、値が「１１」の２ビット遠近判定信号Ｆ２を出力する。一方、出力信号Ｓが、閾値Ｔ２よりも大きく、かつ、閾値Ｔ１よりも小さい場合、測距対象物が、上記基準距離ＤＴ２よりも近く、かつ、閾値Ｔ１に対応する基準距離ＤＴ１よりも遠いとして、値が「１０」の２ビット遠近判定信号Ｆ２を出力する。一方、出力信号Ｓが閾値Ｔ１よりも大きい場合、測距対象物が上記基準距離ＤＴ１よりも近いとして、値が「００」の２ビット遠近判定信号Ｆ２を出力する。このようにして、２ビット値により、測距対象物が、基準距離ＤＴ１，ＤＴ２で定義される距離の範囲のうちのいずれの範囲に存在するのかを出力することができる。
【００５５】
なお、測距対象物が至近距離範囲内に存在すると判定した場合、Ｈ（ハイ）の至近距離信号Ｎを出力する一方、測距対象物が至近距離範囲内に存在しないと判定した場合、Ｌ（ロー）の至近距離信号Ｎを出力してもよい。これにより、測距対象物が、基準距離ＤＴ１，ＤＴ２で定義される距離の範囲のうちのいずれに存在するのかに加えて、測距対象物が至近距離範囲内に存在するのか否かを出力することができる。
【００５６】
なお、本実施形態において、第２実施形態と同様に、第１受光素子５１と第２受光素子５２とを備え、第１受光素子５１からの信号電流Ｉ1，Ｉ2に基づいて出力信号Ｓを得ると共に、第２受光素子５２からの信号電流Ｉ3に基づいて至近距離範囲内の存在を判定してもよい。
【００５７】
上記各実施形態の光学式測距センサは、種々の電気機器に用いることができる。電気機器としては、自動水栓装置、自動乾燥装置、自動洗浄便座装置、自動開閉弁座装置及び自動電気掃除機等がある。上記各実施形態の光学式測距センサを用いることにより、測距対象物が至近距離範囲内に有るか否かを正確に検知して、上記電気機器の誤動作を防止することができる。
【００５８】
上記各実施形態において、受光素子５，５１，５２はpinフォトダイオードで形成したが、これに限られず、例えばpnダイオード等の他のもので形成してもよい。要は、測距対象物が測距範囲よりも受光素子に近づくと、出力が急激に変化する出力特性を有する受光素子であれば、広く適用することができる。また、受光面の形状は、細長矩形状に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１実施形態の光学式測距センサの構成を示す模式図である。
【図２】光学式測距センサの受光レンズと受光素子を示す図である。
【図３】測距対象物の距離の変化に対応する出力信号の変化を示したグラフである。
【図４】信号処理回路が出力する信号の他の例を示すグラフである。
【図５】第２実施形態の光学式測距センサが備える受光素子を示す模式図である。
【図６】第３実施形態の光学式測距センサの信号処理回路から出力される信号を示すグラフである。
【図７】第４実施形態の光学式測距センサの信号処理回路から出力される信号を示すグラフである。
【図８】従来の光学式測距センサを示す模式図である。
【図９】従来の光学式測距センサの出力信号を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
１  光学式測距センサ
２  発光ダイオード
３  投光レンズ
４  受光レンズ
５  受光素子
５ａ  受光素子の受光面
７  信号処理回路
【図１】
2007101238.tif 000003
【図２】
2007101238.tif 000004
【図３】
2007101238.tif 000005
【図４】
2007101238.tif 000006
【図５】
2007101238.tif 000007
【図６】
2007101238.tif 000008
【図７】
2007101238.tif 000009
【図８】
2007101238.tif 000010
【図９】
2007101238.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月22日(2006.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
上記構成を有する測距センサ１００において、上記測距対象物によって拡散反射された一部の光は、受光レンズ１０４によって絞られて光スポットとして受光面１０５ａに入射される。この入射光の受光面１０５ａにおける入射位置は、上記測距対象物と測距センサ１００との距離によって変化する。そして、受光面１０５ａ上における光スポットの位置が基準位置から変化すると、その変化量に応じて受光素子１０５の両端から取り出される信号電流Ｉ１,Ｉ２が変化する。この受光素子１０５からの信号電流Ｉ１，Ｉ２は、制御部(図示せず)における信号処理回路によって、下記の式（１）及び（２）で表される出力信号Ｓ１，Ｓ２に変換される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記式（５）を式（１）乃至（４）に代入すると、
出力信号Ｓ1,Ｓ2は、次のように表すことができる。
Ｓ1＝(２ｘ＋ｄ)/(２ｄ)
＝［｛(Ａ・ｆ/Ｌ)−Ｂ｝/ｄ］＋１/２・・・（６）
Ｓ2＝２ｘ/ｄ
＝２｛(Ａ・ｆ/Ｌ)−Ｂ｝/ｄ・・・（７）
但し、Ｂ：受光レンズ１０４の光軸から受光素子(ＰＳＤ)１０５の中心までの距離
なお、Ｘ＝Ｂ＋ｘの関係を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態の光学式測距センサが備える受光素子を示す模式図である。本実施形態の光学式測距センサは、第１実施形態の受光素子５と同様の第１受光素子５１と、この第１受光素子５１に隣接する第２受光素子５２とを備える。上記第２受光素子５２は、受光の有無を示す単一の出力電流Ｉ3を出力する。上記第２受光素子５２は、第１受光素子５１の受光面と略同一の平面に含まれる受光面を有する。上記第２受光素子５２は、第１受光素子５１に対して、発光ダイオード２から遠い側に配置されている。第２実施形態の光学式測距センサは、第２受光素子５２を備える以外は、第１実施形態の光学式測距センサと同様の構成を有する。第２実施形態において、第１実施形態と同じ部分については第１実施形態の参照番号を引用して、詳細な説明を省略する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2007101238.tif 000012
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2007101238.tif 000013