光傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光傳感器。在基板(2)的表面(2A)設(shè)置有3個發(fā)光元件(3)～(5)和1個感光元件(6)。感光元件(6)配置于連結(jié)3個發(fā)光元件(3)～(5)的三角形區(qū)域(TA1)的范圍內(nèi)。形成與三角形區(qū)域(TA1)相接的長方形(RA1)。從3個發(fā)光元件(3)～(5)射出的光束的光軸(V1)～(V3)和假定的XY平面(Sxy)的交點(diǎn)垂直地投影到基板(2)的表面(2A)時形成三角形(TA0)，形成與該三角形(TA0)相接的長方形(RA0)。對從3個發(fā)光元件(3)～(5)射出的光的方向進(jìn)行設(shè)定，以使得長方形(RA0)的縱向和橫向尺寸(X0)、(Y0)與長方形(RA1)的縱向和橫向尺寸(X1)、(Y1)相比，縱向和橫向中至少有一個方向的尺寸較大。
【專利說明】光傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用發(fā)光元件和感光元件對被檢測物體的存在、移動進(jìn)行檢測的光傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知一種利用發(fā)光元件和感光元件對手指或手等被檢測物體的移動進(jìn)行檢測的光傳感器(例如參照專利文獻(xiàn)I?3)。專利文獻(xiàn)I所記載的光傳感器中，以包圍I個感光元件的周圍的方式設(shè)有9個發(fā)光元件，通過在9個發(fā)光元件之中確定產(chǎn)生了經(jīng)被檢測物體反射的反射光的發(fā)光元件，由此檢測出被檢測物體的移動。專利文獻(xiàn)2所記載的光傳感器中，設(shè)有多對發(fā)光兀件和感光兀件，來自發(fā)光兀件的光被設(shè)于傳感器內(nèi)部的鏡片和被檢測物體反射，利用這2個反射光的多普勒頻移(doppler shift)來檢測出被檢測物體的移動。專利文獻(xiàn)3所記載的光傳感器中，以包圍I個感光元件周圍的方式設(shè)有3個發(fā)光元件，對于3個發(fā)光元件的每一個，對來自被檢測物體的反射光進(jìn)行感光，根據(jù)3個反射光的相位差來檢測被檢測物體的移動。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2001-188087號公報專利文獻(xiàn)2:日本專利第4094424號公報
專利文獻(xiàn)3:日本專利特開2011-227574號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在專利文獻(xiàn)I所記載的光傳感器中，為了增加能夠檢測的被檢測物體的移動方向，需要增加發(fā)光元件，導(dǎo)致制造成本提高。在專利文獻(xiàn)2所記載的光傳感器中，由于發(fā)光元件和感光元件相互靠近地配置，因而傳感器內(nèi)所產(chǎn)生的雜散光容易射入感光元件，導(dǎo)致S/N (Signalto Noise rat1:信噪比)降低。在專利文獻(xiàn)3所記載的光傳感器中，通常發(fā)光兀件向著與基板垂直的方向射出光。因此存在如下問題:由于3個反射光的相位差取決于3個發(fā)光元件的間隔大小，所以若使光傳感器小型化，則相位差變小而導(dǎo)致檢測精度下降。
[0005]本發(fā)明是鑒于上述問題而得到的，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高S/N和檢測精度的光傳感器。
[0006](I).為了解決上述問題，本發(fā)明的光傳感器具備:基板；安裝于基板的表面的至少3個發(fā)光元件；對該至少3個發(fā)光元件的發(fā)光動作進(jìn)行控制的發(fā)光控制單元；以及位于連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的三角形區(qū)域內(nèi)且安裝于所述基板的表面的至少I個感光元件，利用所述感光元件對從所述發(fā)光元件射出的光經(jīng)由被檢測物體反射后的光進(jìn)行感光，由此檢測出該被檢測物體的存在和移動，該光傳感器的特征在于，對于所述至少3個發(fā)光元件，當(dāng)假定有與所述基板的表面平行且相互垂直的X軸和Y軸時，從所述至少3個發(fā)光元件射出的光束的光軸和假定的XY平面的交點(diǎn)垂直地投影到所述基板的表面時形成投影三角形，與該投影三角形相接且具有大致平行于所述X軸和所述Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸相比于與連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的所述三角形相接且具有大致平行于所述X軸和所述Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸，其縱向和橫向中至少有一個方向上的尺寸更大。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，由于使用至少3個發(fā)光元件，因此例如在3個發(fā)光元件的光經(jīng)由被檢測物體反射時，通過檢測出各個反射光的相位差，從而能夠檢測到在與基板的表面平行且相互垂直的X軸方向和Y軸方向上的動作。另外，通過檢測出反射光的強(qiáng)度，還能夠檢測到在與基板垂直的Z軸方向上的動作。
[0008]除此之外，構(gòu)成為如下結(jié)構(gòu):從3個發(fā)光元件射出的光束的光軸和假定的XY平面的交點(diǎn)垂直地投影到基板的表面時形成投影三角形，與該投影三角形相接且具有大致平行于X軸和Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸相比于與連結(jié)3個發(fā)光元件的三角形相接且具有大致平行于X軸和Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸，其縱向和橫向中至少有一個方向上的尺寸更大。因此，垂直投影所形成的長方形變大多少，3個反射光的相位差就能擴(kuò)大多少，從而能夠提高被檢測物體的動作的檢測精度。
[0009]另外，從發(fā)光元件射出的光束的光軸朝向連結(jié)3個發(fā)光元件的三角形的區(qū)域外。因此，能夠抑制從發(fā)光元件射出的光不經(jīng)由被檢測物體反射而成為雜散光射入感光元件，能夠提高S/N且能夠降低誤檢測。
[0010](2).本發(fā)明的光傳感器具備:基板；安裝于該基板的表面的至少3個發(fā)光元件；對該至少3個發(fā)光元件的發(fā)光動作進(jìn)行控制的發(fā)光控制單元；以及位于連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的三角形區(qū)域之外且安裝于所述基板的表面的至少I個感光元件，利用所述感光元件對從所述發(fā)光元件射出的光經(jīng)由被檢測物體反射后的光進(jìn)行感光，由此檢測出該被檢測物體的存在和移動，該光傳感器的特征在于，對于所述至少3個發(fā)光元件，當(dāng)假定有與所述基板的表面平行且相互垂直的X軸和Y軸時，從所述至少3個發(fā)光元件射出的光束的光軸和假定的XY平面的交點(diǎn)垂直地投影到所述基板的表面時形成投影三角形，與該投影三角形相接具有大致平行于所述X軸和所述Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸相比于與連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的所述三角形相接且具有大致平行于所述X軸和所述Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸，其縱向和橫向中至少有一個方向上的尺寸更大，所述感光元件配置于從所述發(fā)光元件射出的光束的光軸的延長線以外的區(qū)域中。
[0011 ] 在本發(fā)明中，也能夠檢測出被檢測物體在X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向上的動作。另外，能夠擴(kuò)大3個反射光的相位差，能夠提高被檢測物體的動作的檢測精度。而且，由于感光元件配置于從發(fā)光元件射出的光束的光軸的延長線以外的區(qū)域中，因此，能夠抑制雜散光，能夠提高S/N且能夠降低誤檢測。
[0012](3).本發(fā)明中，連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的所述三角形為等腰三角形，且該等腰三角形的底邊與高之比設(shè)為1:1時，從所述至少3個發(fā)光元件射出的光束的光軸和假定的XY平面的交點(diǎn)垂直地投影到所述基板的表面時形成投影三角形，與該投影三角形相接且具有大致平行于所述X軸和所述Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸大致相等。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，從3個發(fā)光元件射出的光束的光軸和假定的XY平面的交點(diǎn)垂直地投影到基板的表面時形成投影三角形，與該投影三角形相接且具有大致平行于X軸和Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸大致相等。因此，只要在能得到檢測所需的S/N的范圍內(nèi)，都能夠在Z軸方向的任意位置上使X軸和Y軸兩個方向上的檢測精度相同，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的檢測。
[0014](4).本發(fā)明的光傳感器具備:基板；安裝于該基板的表面的至少3個發(fā)光元件；對該至少3個發(fā)光元件的發(fā)光動作進(jìn)行控制的發(fā)光控制單元；以及位于連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的三角形區(qū)域內(nèi)且安裝于所述基板的表面的至少I個感光元件，利用所述感光元件對從所述發(fā)光元件射出的光經(jīng)由被檢測物體反射后的光進(jìn)行感光，由此檢測出該被檢測物體的存在和移動，該光傳感器的特征在于，所述發(fā)光控制單元使所述至少3個發(fā)光元件分別以脈沖發(fā)光的方式進(jìn)行分時發(fā)光，對于所述至少3個發(fā)光元件，當(dāng)假定有與所述基板的表面平行且相互垂直的X軸和Y軸時，從所述至少3個發(fā)光元件射出的光束的光軸和假定的XY平面的交點(diǎn)垂直地投影到所述基板的表面時形成投影三角形，與該投影三角形相接且具有大致平行于所述X軸和所述Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸相比于與連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的所述三角形相接且具有大致平行于所述X軸和所述Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸，其縱向和橫向中至少有一個方向上的尺寸更大。
[0015]在本發(fā)明中，也能夠檢測出被檢測物體在X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向上的動作。另外，能夠擴(kuò)大3個反射光的相位差，能夠提高被檢測物體的動作的檢測精度，并且能夠抑制雜散光。除此之外，由于發(fā)光控制單元使至少3個發(fā)光元件分別以脈沖發(fā)光的方式進(jìn)行分時發(fā)光，因此利用I個感光元件就能檢測出來自各個發(fā)光元件的反射光。因此，能夠減少感光元件的個數(shù)，能夠削減元件數(shù)量以降低制造成本。
[0016](5).本發(fā)明的光傳感器具備:基板；安裝于該基板的表面的至少3個發(fā)光兀件；對該至少3個發(fā)光元件的發(fā)光動作進(jìn)行控制的發(fā)光控制單元；以及位于連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的三角形區(qū)域之外且安裝于所述基板的表面的至少I個感光元件，利用所述感光元件對從所述發(fā)光元件射出的光經(jīng)由被檢測物體反射后的光進(jìn)行感光，由此檢測出該被檢測物體的存在和移動，該光傳感器的特征在于，所述發(fā)光控制單元使所述至少3個發(fā)光元件分別以脈沖發(fā)光的方式進(jìn)行分時發(fā)光，對于所述至少3個發(fā)光元件，當(dāng)假定有與所述基板的表面平行且相互垂直的X軸和Y軸時，從所述至少3個發(fā)光元件射出的光束的光軸和假定的XY平面的交點(diǎn)垂直地投影到所述基板的表面時形成投影三角形，與該投影三角形相接且具有大致平行于所述X軸和所述Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸相比于與連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的所述三角形相接且具有大致平行于所述X軸和所述Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸，其縱向和橫向中至少有一個方向上的尺寸更大，所述感光元件配置于從所述發(fā)光元件射出的光束的光軸的延長線以外的區(qū)域中。
[0017]在本發(fā)明中，也能夠檢測出被檢測物體在X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向上的動作。另外，能夠擴(kuò)大3個反射光的相位差，能夠提高被檢測物體的動作的檢測精度，并且能夠抑制雜散光。除此之外，由于發(fā)光控制單元使至少3個發(fā)光元件分別以脈沖發(fā)光的方式進(jìn)行fenshi發(fā)光，因此利用I個感光元件就能檢測出來自各個發(fā)光元件的反射光。
[0018](6).本發(fā)明中，所述發(fā)光控制單元能夠改變所述至少3個發(fā)光元件各自的脈沖發(fā)光的發(fā)光間隔，所述感光元件與所述至少3個發(fā)光元件各自的脈沖光同步地對由所述被檢測物體所反射的光進(jìn)行感光。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，由于發(fā)光控制單元能夠改變至少3個發(fā)光元件各自的脈沖發(fā)光的發(fā)光間隔，因此在例如被檢測物體的移動速度較快時能夠縮短發(fā)光間隔，在移動速度較慢時能夠延長發(fā)光間隔。由此，能夠進(jìn)行與檢測物體的移動速度相應(yīng)的檢測。
[0020](7).本發(fā)明中，還具有信號處理單元，該信號處理單元利用所述感光元件對來自所述至少3個發(fā)光元件的光經(jīng)由所述被檢測物體反射后得到的光進(jìn)行感光，使用流過所述感光元件的3個電流值的波形整體來求出各自的相位差，并根據(jù)2個相位差來判定所述被檢測物體的移動方向。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，信號處理單元使用流過感光元件的3個電流值的波形整體來求出各個相位差,并且根據(jù)2個相位差來判定被檢測物體的移動方向。因此，即使流過感光元件的3個電流值的波形互不相同，也能夠考慮它們的波形整體的相關(guān)性來求出各自的相位差，從而能夠降低移動方向的誤檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是表示第一實(shí)施方式所涉及的光傳感器的立體圖。
圖2是表示圖1中的光傳感器的俯視圖。
圖3是從圖2中的箭頭II1-1II方向觀察光傳感器后得到的剖視圖。
圖4是示意性地表示第一實(shí)施方式所涉及的光傳感器的俯視圖。
圖5是從圖4中的箭頭V-V方向觀察光傳感器后得到的正視圖。
圖6是從圖4中的箭頭V1- VI方向觀察光傳感器后得到的側(cè)視圖。
圖7是表示第一、第六、第七實(shí)施方式所涉及的光傳感器的框圖。
圖8是表示發(fā)光信號和反射光信號的時間變化的特性曲線圖。
圖9是表示使被檢測物體在X軸方向上移動的狀態(tài)的說明圖。
圖10是表示使被檢測物體在X軸方向上移動時反射光信號的時間變化的特性曲線圖。 圖11是表示使被檢測物體在Y軸方向上移動的狀態(tài)的說明圖。
圖12是表示使被檢測物體在Y軸方向上移動時反射光信號的時間變化的特性曲線圖。 圖13是表示被檢測物體覆蓋光傳感器上方的狀態(tài)的說明圖。
圖14是從圖13中的箭頭XIV — XIV方向觀察后得到的說明圖。
圖15是表示被檢測物體通過光傳感器的上方時反射光信號的時間變化的特性曲線圖。
圖16是示意性地表示第一比較例所涉及的光傳感器的俯視圖。
圖17是從圖16中的箭頭XVI1- XVII方向觀察光傳感器后得到的正視圖。
圖18是從圖16中的箭頭XVII1- XVIII方向觀察光傳感器后得到的側(cè)視圖。
圖19是示意性地表示第一比較例所涉及的光傳感器的俯視圖。
圖20是從圖19中的箭頭XX - XX方向觀察光傳感器后得到的正視圖。
圖21是從圖19中的箭頭XX1- XXI方向觀察光傳感器后得到的側(cè)視圖。
圖22是示意性地表示第二比較例所涉及的光傳感器的俯視圖。
圖23是從圖22中的箭頭XXII1- XXIII方向觀察光傳感器后得到的正視圖。
圖24是從圖22中的箭頭XXIV - XXIV方向觀察光傳感器后得到的側(cè)視圖。
圖25是示意性地表示第三比較例所涉及的光傳感器的俯視圖。
圖26是從圖25中的箭頭XXV1- XXVI方向觀察光傳感器后得到的正視圖。
圖27是從圖25中的箭頭XXVI1- XXVII方向觀察光傳感器后得到的側(cè)視圖。 圖28是示意性地表示第二比較例所涉及的光傳感器的俯視圖。
圖29是從圖28中的箭頭XXIX - XXIX方向觀察光傳感器后得到的正視圖。
圖30是從圖28中的箭頭XXX - XXX方向觀察光傳感器后得到的側(cè)視圖。
圖31是示意性地表示第二實(shí)施方式所涉及的光傳感器的俯視圖。
圖32是從圖31中的箭頭XXXI1- XXXII方向觀察光傳感器后得到的正視圖。
圖33是從圖31中的箭頭XXXII1- XXXIII方向觀察光傳感器后得到的側(cè)視圖。
圖34是示意性地表示第三實(shí)施方式所涉及的光傳感器的俯視圖。
圖35是示意性地表示第四實(shí)施方式所涉及的光傳感器的俯視圖。
圖36是示意性地表示第五實(shí)施方式所涉及的光傳感器的俯視圖。
圖37是表示在第六實(shí)施方式中對被檢測物體的移動方向進(jìn)行確定的處理的流程圖。
圖38是表示使被檢測物體在X軸方向上移動的狀態(tài)的說明圖。
圖39是表示使被檢測物體在X軸方向上移動時反射光信號的時間變化的特性曲線圖。 圖40是表示在第七實(shí)施方式中對脈沖發(fā)光的發(fā)光間隔進(jìn)行調(diào)整的處理的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明實(shí)施方式所涉及的光傳感器。
[0024]在圖1至圖7中示出了第一實(shí)施方式所涉及的光傳感器I。光傳感器I具有基板
2、發(fā)光元件3?5、感光元件6等。
[0025]基板2是利用絕緣材料來形成的平板。作為基板2，例如采用印刷布線基板。在基板2的表面2A上安裝發(fā)光兀件3?5和感光兀件6。
[0026]發(fā)光兀件3?5安裝于基板2的表面2A上，且射出紅外光或可見光。發(fā)光兀件3?5的光軸通常為例如與基板2的表面2A垂直的方向(Z軸方向)。作為發(fā)光元件3?5，例如使用發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL =VerticalCavity Surface Emitting Laser)。為了提高檢測分辨率且提高S/N,優(yōu)選采用原本出射角較小的VCSEL來作為發(fā)光元件3?5。
[0027]在基板2的表面2A上，3個發(fā)光元件3?5配置于不排成一條直線的位置上。因此，在基板2的表面2A上，在3個發(fā)光元件3?5的內(nèi)部形成有三角形區(qū)域TA1。
[0028]感光兀件6安裝于基板2的表面2A上,且對紅外光或可見光進(jìn)行感光。作為感光兀件6,例如米用光電二極管(PD)、光電三極管等。感光兀件6配置在基板2的表面2A中的三角形區(qū)域TAl的范圍內(nèi)。
[0029]在基板2的表面2A形成有透明樹脂層7。透明樹脂層7覆蓋基板2的整個表面2A，且對發(fā)光元件3?5和感光元件6進(jìn)行密封。在透明樹脂層7上，在與各個發(fā)光元件3?5相對應(yīng)的位置形成有發(fā)光元件用透鏡7A?7C。發(fā)光元件用透鏡7A?7C形成為朝上方突起的大致半球形。
[0030]發(fā)光元件用透鏡7A?7C的中心和發(fā)光元件3?5的安裝位置錯開。因此，來自發(fā)光元件3?5的光束的光軸因發(fā)光元件用透鏡7A?7C而彎曲，且向著傾斜于Z軸方向的方向射出。
[0031]此處，如圖4所示，對于3個發(fā)光元件3?5，假定與基板2的表面2A平行且互相垂直的X軸和Y軸。并形成長方形RAl，該長方形RAl與連接3個發(fā)光元件3?5的三角形(三角形區(qū)域TAl)相接，且具有大致平行于X軸及Y軸的邊。還形成長方形RAO，該長方形RAO與從3個發(fā)光元件3?5射出的光束的光軸Vl?V3和假定的XY平面Sxy的交點(diǎn)垂直地投影到基板2的表面2A上時所形成的投影三角形TAO相接，且具有大致平行于X軸及Y軸的邊。此時，對從3個發(fā)光元件3?5射出的光的方向進(jìn)行設(shè)定，以使得長方形RAO縱向和橫向的尺寸X0、YO與長方形RAl縱向和橫向的尺寸X1、Y1相比，縱向和橫向中至少有一個方向的尺寸較大。即，長方形RAO縱向和橫向的尺寸X0、YO與長方形RAl縱向和橫向的尺寸X1、Y1相比，滿足如下數(shù)學(xué)式I?數(shù)學(xué)式3之中的任一個條件。
[0032][數(shù)學(xué)式I]
XO > XI, YO > Yl
[0033][數(shù)學(xué)式2]
XO = XI, YO > Yl
[0034][數(shù)學(xué)式3]
XO > XI, YO = Yl
[0035]將包含有與從3個發(fā)光元件3?5射出的光束的光軸Vl?V3相交的點(diǎn)的平面設(shè)為假定的XY平面Sxy，但實(shí)際上是被檢測物體Obj移動的平面，并非僅限于與基板2的表面2A平行的面(XY平面Sxy)。被檢測物體Obj移動的移動面也可以是傾斜于基板2的表面2A的傾斜面。另外移動面不僅限于平面，也可以是凸曲面或者凹曲面。
[0036]若被檢測物體Obj遠(yuǎn)離基板2的上方，則來自發(fā)光元件3?5的光變?nèi)?，?dǎo)致無法利用感光元件6來檢測出來自被檢測物體Obj的反射光。因此，將假定的XY平面Sxy配置在能夠利用感光元件6來檢測出來自被檢測物體Obj的反射光的高度范圍內(nèi)。
[0037]在透明樹脂層7上，在與感光元件6相對應(yīng)的位置形成感光元件用透鏡7D。感光元件用透鏡7D也與發(fā)光元件用透鏡7A?7C —樣形成為半球形。感光元件用透鏡7D使從外部射入的光集中于感光元件6。
[0038]發(fā)光元件用透鏡7A?7C及感光元件用透鏡7D與對發(fā)光元件3?5及感光元件6進(jìn)行密封的透明樹脂層7形成為一體，但也可以與透明樹脂層7分開設(shè)置。雖然構(gòu)成為利用發(fā)光元件用透鏡7A?7C使來自發(fā)光元件3?5的光相對于基板2的鉛直方向傾斜，但也可以構(gòu)成為在相對于基板2的表面2A傾斜的狀態(tài)下安裝發(fā)光元件3?5，從而使從發(fā)光元件3?5射出的光直接與基板2的鉛直方向傾斜。
[0039]接著，對與發(fā)光元件3?5及感光元件6相連接的信號處理電路11進(jìn)行說明。
[0040]如圖7所示，信號處理電路11具有發(fā)光元件驅(qū)動部12、光檢測信號放大部13、濾波部14以及運(yùn)算處理部15。
[0041]發(fā)光元件驅(qū)動部12以與運(yùn)算處理部15協(xié)作的方式來構(gòu)成發(fā)光控制單元。發(fā)光元件驅(qū)動部12與發(fā)光元件3?5相連接，并根據(jù)來自運(yùn)算處理部15的控制信號來輸出發(fā)光信號Stl?St3。具體而言,發(fā)光兀件驅(qū)動部12將用于使發(fā)光兀件3?5發(fā)光的驅(qū)動電流提供給發(fā)光兀件3?5。
[0042]光檢測信號放大部13與感光元件6相連接，對由感光元件6所提供的光檢測信號SO進(jìn)行電流一電壓轉(zhuǎn)換，且對經(jīng)電流一電壓轉(zhuǎn)換后的光檢測信號SO進(jìn)行放大。濾波部14與光檢測信號放大部13的后級相連接，并從由光檢測信號放大部13所輸出的光檢測信號SO中除去噪聲。
[0043]然后，信號處理電路11利用發(fā)光元件驅(qū)動部12來驅(qū)動發(fā)光元件3?5，并利用光檢測信號放大部13和濾波部14，將與來自被檢測物體Obj的反射光相對應(yīng)的光檢測信號SO輸出到運(yùn)算處理部15。
[0044]運(yùn)算處理部15例如是微機(jī)處理器，進(jìn)行如下處理或控制:對發(fā)光元件3?5的發(fā)光進(jìn)行控制的處理；從光檢測信號SO分離出與發(fā)光兀件3?5相對應(yīng)的3個反射光信號Srl?Sr3的處理；根據(jù)3個反射光信號Srl?Sr3來檢測被檢測物體Obj的存在或移動的處理；以及對光傳感器I的整體控制等。
[0045]具體而言，運(yùn)算處理部15將用于控制發(fā)光元件3?5的檢測光的強(qiáng)度或時序的控制信號提供給發(fā)光元件驅(qū)動部12，以對應(yīng)于該控制信號的方式來使發(fā)光元件3?5發(fā)光。此處，發(fā)光元件驅(qū)動部12分別向發(fā)光元件3?5提供脈沖狀的驅(qū)動電流，以作為發(fā)光信號Stl?St3。發(fā)光信號Stl?St3具有一定的發(fā)光間隔TO，且每個發(fā)光元件3?5按照不同的時序來進(jìn)行輸出。由此，發(fā)光元件3?5分別以脈沖發(fā)光的方式進(jìn)行分時發(fā)光(參照圖8)。
[0046]另外，只要發(fā)光元件3?5分時地進(jìn)行脈沖發(fā)光即可。因此，也可以例如在發(fā)光元件3停止發(fā)光的同時，下一個發(fā)光元件4開始發(fā)光。
[0047]另外，運(yùn)算處理部15將從感光元件6經(jīng)由光檢測信號放大部13及濾波部14所提供的光檢測信號SO分離出3個反射光信號Srl?Sr3。此處，由于發(fā)光兀件3?5以互不相同的時序進(jìn)行分時發(fā)光，所以對于發(fā)光兀件3?5的每個發(fā)光時刻,都會對來自各發(fā)光兀件3?5的光經(jīng)由被檢測物體Obj進(jìn)行反射后得到的反射光進(jìn)行感光。因此，通過從光檢測信號SO獲取與發(fā)光信號Stl?St3同步的3個信號，能夠分離出基于分別來自發(fā)光元件3?5的光的反射光的信號。
[0048]因此，運(yùn)算處理部15在發(fā)光元件3?5的每個發(fā)光時刻獲取光檢測信號S0，且分離出與發(fā)光兀件3?5的反射光相對應(yīng)的3個反射光信號Srl?Sr3。此時，反射光信號Srl?Sr3相當(dāng)于對在每個發(fā)光時刻提取出的脈沖狀的光檢測信號SO進(jìn)行包絡(luò)線檢波后得到的信號。
[0049]在此情況下，由于利用I個感光元件6能夠檢測出各個發(fā)光元件3?5的反射光，因此，能夠降低感光元件6的個數(shù)，且能夠減少元器件的個數(shù)并降低制造成本。
[0050]運(yùn)算處理部15根據(jù)3個反射光信號Srl?Sr3對2個相位差T21、T32進(jìn)行運(yùn)算。具體而言，在求出例如發(fā)光兀件3的反射光信號Srl和發(fā)光兀件4的反射光信號Sr2的相位差T21的情況下，對反射光信號Srl的峰值和反射光信號Sr2的峰值的時間差進(jìn)行運(yùn)算，將該時間差作為相位差T21。同樣地，發(fā)光元件4的反射光信號Sr2和發(fā)光元件5的反射光信號Sr3的相位差T32利用這些反射光信號Sr2、Sr3的峰值間的時間差來求出。運(yùn)算處理部15根據(jù)這2個相位差T21、T32，來確定被檢測物體Obj的移動方向。另外，運(yùn)算處理部15從3個反射光信號Srl?Sr3的強(qiáng)度(大小)檢測出被檢測物體Obj在Z軸方向上的位置、移動方向。
[0051]根據(jù)反射光信號Srl?Sr3峰值的時間差，來求出相位差T21、T32。然而，本發(fā)明并不僅限于此，例如可根據(jù)反射光信號Srl?Sr3大于規(guī)定閾值的上升沿時刻的時間差來求出相位差T21、T32，也可根據(jù)反射光信號Srl?Sr3小于規(guī)定閾值的下降沿時刻的時間差來求出相位差T21、T32。
[0052]另外，以使用反射光信號Sr1、Sr2之間的相位差T21和反射光信號Sr2、Sr3之間的相位差T32來確定被檢測物體Obj的移動方向等的情況為例，進(jìn)行了說明。然而，本發(fā)明不僅限于此，例如可以使用反射光信號Srl、Sr3之間的相位差T31，或者使用這3個相位差T21、T32、T31，來取代相位差T21、T32之中的任一個。
[0053]接著，利用圖9至圖15，來說明光傳感器I進(jìn)行的被檢測物體Obj的檢測動作。
[0054]若驅(qū)動光傳感器1，則發(fā)光兀件3?5向著基板2的上方射出光。在該狀態(tài)下，若手或手指等被檢測物體Obj通過基板2的上方，則被檢測物體Obj將遮住發(fā)光元件3?5的光路。由此，被檢測物體Obj對來自發(fā)光元件3?5的光進(jìn)行反射。由感光元件6來接收該反射光，感光兀件6輸出與反射光的強(qiáng)度相對應(yīng)的電流來作為光檢測信號S0。
[0055]運(yùn)算處理部15從來自感光元件6的光檢測信號SO分離出3個反射光信號Srl?Sr3，并運(yùn)算出它們的相位差T21、T32。然后，運(yùn)算處理部15根據(jù)這2個相位差T21、T32，來確定被檢測物體Obj的移動方向、位置、移動速度等。
[0056]移動方向等的確定方法如下所述。如圖9及圖10所示，當(dāng)被檢測物體Obj沿著X軸方向移動時，被檢測物體Obj依次通過發(fā)光元件3、4、5的上方。因此，由于按照反射光信號Srl、Sr2、Sr3的順序依次產(chǎn)生峰值，所以相位差T21、T32也成為與這些峰值的產(chǎn)生順序相對應(yīng)的值。其結(jié)果是，根據(jù)相位差T21、T32，能夠檢測出被檢測物體Obj沿著X軸方向移動，且能夠檢測出被檢測物體Obj的移動速度。
[0057]另一方面，如圖11及圖12所示，當(dāng)被檢測物體Obj沿著Y軸方向移動時，被檢測物體Obj依次通過發(fā)光元件5、3、4的上方。此時，由于相位差T21、T32也成為與該通過順序相對應(yīng)的值，所以根據(jù)相位差T21、T32，能夠檢測出被檢測物體Obj沿著Y軸方向移動，且能夠檢測出被檢測物體Obj的移動速度。
[0058]另外，如圖13至圖15所示，反射光信號Srl?Sr3的大小會隨著被檢測物體Obj在Z軸方向上的位置而發(fā)生變化。即，當(dāng)被檢測物體Obj配置于靠近光傳感器I的位置時，反射光變強(qiáng)，反射光信號Srl?Sr3也變大。另一方面，當(dāng)被檢測物體Obj配置于遠(yuǎn)離光傳感器I的位置時，反射光變?nèi)?，反射光信號Srl?Sr3也變?nèi)?。因此，根?jù)反射光信號Srl?Sr3的大小，能夠檢測出Z軸方向上的位置，并且根據(jù)反射光信號Srl?Sr3大小的變化，能夠檢測出被檢測物體Obj沿著Z軸方向移動，且能夠檢測出被檢測物體Obj的移動速度。
[0059]如圖16至圖18所不,在發(fā)光兀件22?24向著基板2的鉛直方向射出光的第一比較例中，相位差Τ2Γ、T32’僅僅取決于發(fā)光元件22?24之間的間隔尺寸。因此，在使第一比較例所涉及的光傳感器21小型化時，由于相位差Τ21’、Τ32’變小，所以在檢測被檢測物體Obj的移動方向、移動速度時，它們的檢測精度有下降的趨勢。
[0060]與此相對地，在第一實(shí)施方式所涉及的光傳感器I中，發(fā)光兀件3?5向著三角形區(qū)域TAl的外側(cè)射出光。此時，與投影三角形TAO相接且具有大致平行于X軸和Y軸的邊長方形RAO縱向和橫向的尺寸Χ0、Υ0相比于與三角形區(qū)域TAl相接的長方向RAl縱向和橫向的尺寸X1、Yl，其縱向和橫向中至少有一個方向上的尺寸較大，其中，投影三角形TAO是從3個發(fā)光元件3?5射出的光束的光軸Vl?V3與假定的XY平面Sxy的交點(diǎn)垂直地投影到基板2的表面2Α上時形成的。
[0061]因此，如圖10所示，相比于第一比較例所涉及的相位差Τ21’、Τ32’，第一實(shí)施方式所涉及的相位差Τ21、Τ32較大。其結(jié)果是，在檢測被檢測物體Obj的移動方向、移動速度時，能夠提高它們的檢測精度。
[0062]另外，將感光元件6配置在三角形區(qū)域TAl的范圍內(nèi)，并且發(fā)光元件3?5向著三角形區(qū)域TAl的外側(cè)射出光。因此，由于能夠抑制雜散光，所以能夠提高S/N，并且降低誤檢測。
[0063]另外，在圖4至圖6中，以長方形RAO縱向和橫向的尺寸Χ0、Υ0都大于與三角形區(qū)域TAl相接的長方形RAl縱向和橫向的尺寸X1、Yl的情況，即滿足數(shù)學(xué)式I的條件的情況為例，進(jìn)行了說明。
[0064]然而，本發(fā)明并不僅限于此，如圖19至圖21所示的第一變形例的光傳感器31那樣，可以是如下結(jié)構(gòu):相比于與三角形區(qū)域TAl相接的長方向RAl縱向和橫向的尺寸X1、Yl，長方形RAO縱向和橫向的尺寸Χ0、Υ0之中僅尺寸YO大于尺寸Yl。在第一變形例中，滿足數(shù)學(xué)式2的條件。
[0065]另外，如圖22至圖24所示的第二變形例的光傳感器32那樣，可以是如下結(jié)構(gòu):相比于與三角形區(qū)域TAl相接的長方向RAl縱向和橫向的尺寸X1、Υ1，長方形RAO縱向和橫向的尺寸Χ0、YO之中僅尺寸XO大于尺寸XI。在第二變形例中，滿足數(shù)學(xué)式3的條件。
[0066]而且，在圖4至圖6中，長方形RAO構(gòu)成為包圍與三角形區(qū)域TAl相接的長方形RAl，其中，長方形RAO基于從發(fā)光元件3?5射出的光束的光軸Vl?V3和假定的XY平面Sxy的交點(diǎn)而得到。然而，本發(fā)明并不僅限于此，例如如圖25至圖27所示的第三變形例的光傳感器33那樣，可將長方形RAO和長方形RAl構(gòu)成為部分重合，也可以將長方形RAO和長方形RAl構(gòu)成為完全不重合。
[0067]然而，發(fā)光元件3?5除了要向著三角形區(qū)域TAl的外側(cè)射出光以外，還需要使長方形RAO縱向和橫向的尺寸Χ0、YO滿足上述數(shù)學(xué)式I至數(shù)學(xué)式3中的任一個條件。
[0068]在圖28至圖30所示的第二比較例中，光傳感器41的發(fā)光元件42?44在相對于基板2的鉛直方向傾斜的方向上，向著三角形區(qū)域TAl的外側(cè)射出光。然而，在第二比較例中，發(fā)光元件42?44的光軸VI’?V3’向著長方向RAl的內(nèi)側(cè)延伸。因此，長方形RA0’縱向和橫向的尺寸Χ0’、Υ0’相比于與三角形區(qū)域TAl相接的長方向RAl的縱向和橫向的尺寸X1、Yl，至少有一個方向上的尺寸較小，其中，該長方形RAO’與從3個發(fā)光元件42?44射出的光束的光軸VI’?V3’和假定的XY平面Sxy的交點(diǎn)垂直地投影到基板2的表面2Α上時所形成的投影三角形TAO’相接且具有大致平行于X軸及Y軸的邊。因此，第二比較例的結(jié)構(gòu)不包含于本發(fā)明之中。
[0069]接著，利用圖31至圖33來說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。在第二實(shí)施方式中，連結(jié)3個發(fā)光元件的三角形區(qū)域形成為等腰三角形。在第二實(shí)施方式中，對于與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的符號，并省略對其的說明。
[0070]在第二實(shí)施方式所涉及的光傳感器51中，連結(jié)3個發(fā)光元件3?5的三角形區(qū)域TAl形成為等腰三角形。此時，發(fā)光元件3和發(fā)光元件5分別配置于例如底邊的兩端，發(fā)光元件4配置于頂點(diǎn)的位置。因此，發(fā)光元件3和發(fā)光元件4之間的距離尺寸等于發(fā)光元件5和發(fā)光元件4之間的距離尺寸。
[0071]發(fā)光兀件3、5在Y軸方向上配置于相同的位置,且在X軸方向上相互分開。此處，在三角形區(qū)域TAl中，沿著X軸的底邊的長度尺寸大于沿著Y軸的高度尺寸，且設(shè)定成例如2:1左右的比率。在三角形區(qū)域TAl的范圍內(nèi)配置感光元件6。感光元件6配置于發(fā)光元件3和發(fā)光元件5的中間位置。
[0072]發(fā)光元件3?5的光的射出方向是離開三角形區(qū)域TAl的方向。例如發(fā)光元件3、5向著相對于X軸方向相互分離的方向射出光，發(fā)光兀件4向著相對于Y軸方向離開發(fā)光兀件3、5的方向射出光。
[0073]來自發(fā)光元件3?5的光束的光軸Vl?V3相互所成的角度Θ 12、Θ 23、Θ 31在基板2的表面2A上均為120°的情況相比于角度Θ 12、Θ 23為90°、角度Θ 31為180°的情況，能夠提高被檢測物體Obj在Y軸方向上移動時的檢測精度。此處，角度Θ 12是光軸Vl與光軸V2所成的角度，角度Θ 23是光軸V2和光軸V3所成的角度，角度Θ 31是光軸V3和光軸Vl所成的角度。
[0074]對于角度Θ 12、Θ 23、Θ 31均為例如120。的情況和Θ 12、Θ 23為90。的情況，利用直徑為1mm的木棒來作為被檢測物體Obj,并且進(jìn)行使其以10cm/sec的規(guī)定速度沿著Y軸方向通過在Z軸方向上距離傳感器2cm的位置的實(shí)驗(yàn)。其結(jié)果是，角度Θ12、Θ23、Θ31均為120°的情況相比于Θ 12、Θ 23為90°的情況，相位差Τ21、Τ31增大至1.7倍左右。
[0075]由此，第二實(shí)施方式也能夠獲得與第一實(shí)施方式幾乎相同的作用和效果。
[0076]接著，利用圖34來說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式。在第三實(shí)施方式中，將感光元件配置在連結(jié)3個發(fā)光元件的三角形區(qū)域的范圍外。在第三實(shí)施方式中，對于與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的符號，并省略對其的說明。
[0077]在第三實(shí)施方式所涉及的光傳感器61中，將感光兀件6配置在連結(jié)3個發(fā)光兀件3?5的三角形區(qū)域TAl的范圍外。此時，發(fā)光元件3?5位于三角形區(qū)域TAl的外側(cè)，向著滿足上述數(shù)學(xué)式I至數(shù)學(xué)式3之中任一個條件的方向射出光。另外，感光元件6配置于從發(fā)光元件3?5射出的光束的光軸Vl?V3的延長線以外的區(qū)域。
[0078]由此，第三實(shí)施方式也能夠獲得與第一實(shí)施方式幾乎相同的作用和效果。在圖34中示出了感光元件6配置在三角形區(qū)域TAl的范圍外且配置于發(fā)光元件3、4之間。然而，本發(fā)明并不僅限于此，如圖34中的虛線所示，可將感光元件6配置于發(fā)光元件4、5之間，也可配置于發(fā)光元件3、5之間，只要在三角形區(qū)域TAl的范圍外且在光軸Vl?V3的延長線以外的區(qū)域，可配置于基板2的任意位置。另外，第三實(shí)施方式還能夠適用于第二實(shí)施方式。
[0079]接著，利用圖35來說明本發(fā)明的第四實(shí)施方式。在第四實(shí)施方式中，與3個發(fā)光元件相對應(yīng)地具有3個感光元件。在第四實(shí)施方式中，對于與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的符號，并省略對其的說明。
[0080]在第四實(shí)施方式所涉及的光傳感器71中，在基板2上安裝有3個感光元件72?74。3個感光元件72?74配置于連結(jié)3個發(fā)光元件3?5的三角形區(qū)域TAl的范圍內(nèi)。感光元件72位于發(fā)光元件3的附近，且對基于來自發(fā)光元件3的光的反射光進(jìn)行感光。感光元件73位于發(fā)光元件4的附近，且對基于來自發(fā)光元件4的光的反射光進(jìn)行感光。感光兀件74位于發(fā)光兀件5的附近,且對基于來自發(fā)光兀件5的光的反射光進(jìn)行感光。
[0081]在此情況下，發(fā)光元件3?5無需以脈沖發(fā)光的方式進(jìn)行分時發(fā)光，也可以連續(xù)發(fā)光。
[0082]由此，第四實(shí)施方式也能夠獲得與第一實(shí)施方式幾乎相同的作用和效果。在第四實(shí)施方式中，構(gòu)成為將3個感光元件72?74配置在連結(jié)3個發(fā)光元件3?5的三角形區(qū)域TAl的范圍內(nèi)，但也可以將3個發(fā)光元件72?74配置在連結(jié)3個發(fā)光元件3?5的三角形區(qū)域TAl的范圍外。在此情況下，與第三實(shí)施方式相同，可將3個感光元件72?74配置在從發(fā)光元件3?5射出的光束的光軸Vl?V3的延長線以外的區(qū)域。
[0083]在第四實(shí)施方式中，以具有3個感光元件72?74的情況為例進(jìn)行了說明，但是也可以是具有2個感光元件的結(jié)構(gòu)，或者也可以是具有4個以上感光元件的結(jié)構(gòu)。
[0084]接著，利用圖36來說明本發(fā)明的第五實(shí)施方式。在第五實(shí)施方式中，在根據(jù)從3個發(fā)光元件射出的光束的光軸和XY平面的交點(diǎn)來形成長方形時，該長方形縱向和橫向的尺寸大致相等。在第五實(shí)施方式中，對于與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的符號，并省略對其的說明。
[0085]在第五實(shí)施方式所涉及的光傳感器81中，將連結(jié)3個發(fā)光元件3?5的三角形區(qū)域TAl形成為等腰三角形。此時，將三角形區(qū)域TAl形成為底邊與高之比為1:1的等腰三角形。另外，發(fā)光元件3和發(fā)光元件5分別配置于例如底邊的兩端，發(fā)光元件4配置于頂點(diǎn)的位置。感光元件6配置于三角形區(qū)域TAl的范圍內(nèi)。
[0086]形成長方形RAO，該長方形RAO與從3個發(fā)光元件3?5射出的光束的光軸Vl?V3和假定的XY平面Sxy的交點(diǎn)垂直地投影到基板2的表面2A上時所形成的投影三角形TAO相接，且具有大致平行于X軸及Y軸的邊。此時，確定發(fā)光元件3?5的光的射出方向，以使得長方形RAO縱向和橫向的尺寸X0、YO大致相等。
[0087]其結(jié)果是，光軸V1、V2所成的角度Θ 12和光軸V2、V3所成的角度Θ 21均為127°。光軸V1、V3所成角度Θ 31為106°。另外，感光元件6配置于長方形RAO的中心位置。
[0088]由此，第五實(shí)施方式也能夠獲得與第一實(shí)施方式幾乎相同的作用和效果。除此之夕卜，在第五實(shí)施方式中，只要在能得到檢測所需的S/N的范圍內(nèi)，在Z軸方向的任意位置上都能夠使X軸和Y軸兩個方向上的檢測精度相同，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的檢測。另外，第五實(shí)施方式還能夠適用于第三或第四實(shí)施方式。
[0089]接著，利用圖7及圖37來說明本發(fā)明的第六實(shí)施方式。在第六實(shí)施方式中，信號處理電路使用流過感光元件的3個電流值的波形整體來求出各個相位差，并且根據(jù)2個相位差來判定被檢測物體的移動方向。在第六實(shí)施方式中，對于與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的符號，并省略對其的說明。
[0090]第六實(shí)施方式所涉及的光傳感器91的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式所涉及的光傳感器I基本相同。因此，在基板2上設(shè)置有3個發(fā)光元件3?5和感光元件6，并且安裝有信號處理電路92。信號處理電路92的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式所涉及的信號處理電路11基本相同，具有發(fā)光元件驅(qū)動部12、光檢測信號放大部13、濾波部14以及運(yùn)算處理部15。
[0091]第六實(shí)施方式所涉及的運(yùn)算處理部15執(zhí)行圖37所示的程序。在該程序中，通過下面所示的步驟來確定被檢測物體Obj的移動方向。
[0092]在步驟I中，讀取光檢測信號S0，在步驟2中，從光檢測信號SO分離出3個反射光信號Srl?Sr3。在接下去的步驟3中，運(yùn)算出反射光信號Sr1、Sr2之間的相位差T21，在步驟4中，運(yùn)算出反射光信號Sr2、Sr3之間的相位差T32。然后，在步驟5中，根據(jù)這些相位差T21、T32，來確定被檢測物體Obj的移動方向。具體而言，根據(jù)相位差T21、T32的正負(fù)、大小，確定被檢測物體Obj的移動方向。此時，可以通過將相位差T21、T32的正負(fù)、大小應(yīng)用于預(yù)先準(zhǔn)備的映射中來確定移動方向，也可以通過對相位差T21、T32實(shí)施各種運(yùn)算處理來確定移動方向。
[0093]在第六實(shí)施方式中，利用反射光信號Srl?Sr3的波形整體來運(yùn)算相位差T21、T32。具體而言，導(dǎo)入下面的數(shù)學(xué)式4所示的函數(shù)Zl(X)，將函數(shù)Zl(X)為最小的偏移量X設(shè)為相位差T21。同樣地，導(dǎo)入下面的數(shù)學(xué)式5所示的函數(shù)Z2(x)，將函數(shù)Z2(x)為最小的偏移量X設(shè)為相位差T32。
[0094][數(shù)學(xué)式4]
Zl(x) = / (Sr2 (t-χ) -Srl (t) 2dt
[0095][數(shù)學(xué)式5]
Z2 (X) =/ (Sr3 (t-χ) -Sr2 (t) 2dt
[0096]為了提高相位差T21、T32的精度，可將積分的范圍和偏移量x的范圍設(shè)定為盡可能大的值。然而，隨著積分的范圍和偏移量X的范圍變大，運(yùn)算量會增大，處理速度會降低。因此，在相位差T21、T32的精度所允許的范圍內(nèi)，將積分的范圍和偏移量X的范圍設(shè)定為盡可能小的值。
[0097]由于第六實(shí)施方式所涉及的光傳感器91如上所述地構(gòu)成，因此，下面說明檢測被檢測物體Obj時的具體例。
[0098]如圖38所示，當(dāng)例如以手作為被檢測物體Obj時，對于每個發(fā)光元件3?5，被來自發(fā)光元件3?5的光照射的部分的形狀有時會不同。在圖38所示的示例中，來自發(fā)光元件3、5的光照射到5根手指上，而來自發(fā)光元件4的光僅照射到食指、中指、無名指這3根手指上。在此情況下，如圖39所示，反射光信號Sr1、Sr3和反射光信號Sr2各自的峰值數(shù)不同。因此，在利用反射光信號Srl?Sr3的峰值、上升沿、下降沿等時，有時無法求出正確的相位差T21、T32。
[0099]與此相對地，在第六實(shí)施方式中，由于使用反射光信號Srl?Sr3的波形整體來求出它們的相位差T21、T32，因此即使在反射光信號Srl?Sr3的波形互不相同的情況下，也能夠求出正確的相位差T21、T32。其結(jié)果是，不僅能夠正確地檢測X軸方向和Y軸方向，還能正確地檢測相對于X軸方向或Y軸方向傾斜的移動方向。
[0100]另外，函數(shù)Zl (X)、Ζ2(χ)不僅限于連續(xù)值的積分。例如若反射光信號Srl?Sr3以規(guī)定的采樣周期而離散時，則函數(shù)Zl(X)、Z2(x)也可以是離散值的總和。另外，如數(shù)學(xué)式4及數(shù)學(xué)式5所示，利用對2個波形的差分的平方進(jìn)行積分后得到的值為最小的偏移量，來求出相位差T21、T32。然而，本發(fā)明并不僅限于此，例如也可利用2個波形的相關(guān)性為最大的偏移量，來求出相位差。
[0101]由此，第六實(shí)施方式也能夠獲得與第一實(shí)施方式幾乎相同的作用和效果。另外，第六實(shí)施方式還能夠適用于第二至第五實(shí)施方式。
[0102]接著，利用圖7及圖40來說明本發(fā)明的第七實(shí)施方式。在第七實(shí)施方式中，發(fā)光元件驅(qū)動部使3個發(fā)光元件各自的脈沖發(fā)光的發(fā)光間隔發(fā)生變化。在第七實(shí)施方式中，對于與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的符號，并省略對其的說明。
[0103]第七實(shí)施方式所涉及的光傳感器101的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式所涉及的光傳感器I基本相同。因此，在基板2上設(shè)置有3個發(fā)光元件3?5和感光元件6，并且安裝有信號處理電路102。信號處理電路92的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式所涉及的信號處理電路11基本相同，具有發(fā)光元件驅(qū)動部12、光檢測信號放大部13、濾波部14以及運(yùn)算處理部15。
[0104]發(fā)光元件3?5分別以脈沖發(fā)光的方式進(jìn)行分時發(fā)光。另外，運(yùn)算處理部15執(zhí)行圖40所示的發(fā)光間隔的調(diào)整處理。具體而言，在步驟11中，根據(jù)反射光信號Srl?Sr3的相位差T23、T31，對被檢測物體Obj的移動速度進(jìn)行運(yùn)算。在接下去的步驟12中，根據(jù)在步驟11中運(yùn)算得到的移動速度，使從發(fā)光元件驅(qū)動部12輸出的發(fā)光信號Stl?St3的脈沖間隔(發(fā)光間隔T0)發(fā)生變化。
[0105]由此，發(fā)光元件3?5的脈沖發(fā)光的發(fā)光間隔TO會隨著被檢測物體Obj的移動速度而變化。例如，當(dāng)被檢測物體Obj的移動速度較快時，發(fā)光元件3?5的脈沖發(fā)光的發(fā)光間隔TO變短，當(dāng)被檢測物體Obj的移動速度較慢時，發(fā)光元件3?5的脈沖發(fā)光的發(fā)光間隔TO變長。由此，能夠進(jìn)行與被檢測物體Obj的移動速度相應(yīng)的檢測。另外，能夠抑制發(fā)光兀件3?5的不必要發(fā)光,能夠力圖降低耗電。
[0106]由此，第七實(shí)施方式也能夠獲得與第一實(shí)施方式幾乎相同的作用和效果。另外，第七實(shí)施方式還能夠適用于第二至第六實(shí)施方式。
[0107]在上述各個實(shí)施方式中，以具有3個光源元件3?5的情況為例進(jìn)行了說明，但也可以是4個以上發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)。在此情況下，只要4個以上的發(fā)光元件之中的任意3個發(fā)光元件向著滿足數(shù)學(xué)式I至數(shù)學(xué)式3中任一個的條件的方向射出光即可。
[0108]另外，X軸方向和Y軸方向不僅限于所述各個實(shí)施方式所示出的情況，也可以設(shè)定為與基板2的表面2A平行且互相垂直的任意2個軸方向。
[0109]在上述各個實(shí)施方式中，構(gòu)成為將作為信號處理單元的信號處理電路11、92、102安裝于基板2，但信號處理電路11、92、102也可以與基板2分開設(shè)置。
標(biāo)號說明
[0110]1、31 ?33、51、61、71、81、91、101 光傳感器
2基板 2A表面
3?5發(fā)光兀件
6、72?74感光元件
11、92、102信號處理電路(信號處理單元)
12發(fā)光元件驅(qū)動部(發(fā)光控制單元)
15運(yùn)算處理部
【權(quán)利要求】
1.一種光傳感器，具有: 基板； 安裝于該基板的表面的至少3個發(fā)光元件； 對該至少3個發(fā)光元件的發(fā)光動作進(jìn)行控制的發(fā)光控制單元；以及位于連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的三角形區(qū)域內(nèi)且安裝于所述基板的表面的至少I個感光元件， 利用所述感光元件對從所述發(fā)光元件射出的光經(jīng)由被檢測物體反射后的光進(jìn)行感光，由此檢測出該被檢測物體的存在和移動，該光傳感器的特征在于， 對于所述至少3個發(fā)光元件，當(dāng)假定有與所述基板的表面平行且相互垂直的X軸和Y軸時，從所述至少3個發(fā)光元件射出的光束的光軸和假定的XY平面的交點(diǎn)垂直地投影到所述基板的表面時形成投影三角形，與該投影三角形相接且具有大致平行于所述X軸和Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸相比于與連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的所述三角形相接且具有大致平行于所述X軸和Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸，其縱向和橫向中至少有一個方向上的尺寸更大。
2.一種光傳感器，具有: 基板； 安裝于該基板的表面的至少3個發(fā)光元件； 對該至少3個發(fā)光元件的發(fā)光動作進(jìn)行控制的發(fā)光控制單元；以及位于連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的三角形區(qū)域外且安裝于所述基板的表面的至少I個感光元件， 利用所述感光元件對從所述發(fā)光元件射出的光經(jīng)由被檢測物體反射后的光進(jìn)行感光，由此檢測出該被檢測物體的存在和移動，該光傳感器的特征在于， 對于所述至少3個發(fā)光元件，當(dāng)假定有與所述基板的表面平行且相互垂直的X軸和Y軸時，從所述至少3個發(fā)光元件射出的光束的光軸和假定的XY平面的交點(diǎn)垂直地投影到所述基板的表面時形成投影三角形，與該投影三角形相接且具有大致平行于所述X軸和Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸相比于與連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的所述三角形相接且具有大致平行于所述X軸和Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸，其縱向和橫向中至少有一個方向上的尺寸更大， 所述感光元件配置于從所述發(fā)光元件射出的光束的光軸的延長線以外的區(qū)域中。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光傳感器，其特征在于， 連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的所述三角形為等腰三角形，該等腰三角形的底邊與高之比為1:1，此時， 從所述至少3個發(fā)光元件射出的光束的光軸和假定的XY平面的交點(diǎn)垂直地投影到所述基板的表面時形成投影三角形，與該投影三角形相接且具有大致平行于所述X軸和Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸大致相等。
4.一種光傳感器，其特征在于，具有: 基板； 安裝于該基板的表面的至少3個發(fā)光元件； 對該至少3個發(fā)光元件的發(fā)光動作進(jìn)行控制的發(fā)光控制單元；以及 位于連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的三角形區(qū)域內(nèi)且安裝于所述基板的表面的至少I個感光元件， 利用所述感光元件對從所述發(fā)光元件射出的光經(jīng)由被檢測物體反射后的光進(jìn)行感光，由此檢測出該被檢測物體的存在和移動，該光傳感器的特征在于， 所述發(fā)光控制單元使所述至少3個發(fā)光元件分別以脈沖發(fā)光的方式進(jìn)行分時發(fā)光，對于所述至少3個發(fā)光元件，當(dāng)假定有與所述基板的表面平行且相互垂直的X軸和Y軸時，從所述至少3個發(fā)光元件射出的光束的光軸和假定的XY平面的交點(diǎn)垂直地投影到所述基板的表面時形成投影三角形，與該投影三角形相接且具有大致平行于所述X軸和Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸相比于與連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的所述三角形相接且具有大致平行于所述X軸和Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸，其縱向和橫向中至少有一個方向上的尺寸更大。
5.一種光傳感器，其特征在于，具有: 基板； 安裝于該基板的表面的至少3個發(fā)光元件； 對該至少3個發(fā)光元件的發(fā)光動作進(jìn)行控制的發(fā)光控制單元；以及位于連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的三角形區(qū)域外且安裝于所述基板的表面的至少I個感光元件， 利用所述感光元件對從所述發(fā)光元件射出的光經(jīng)由被檢測物體反射后的光進(jìn)行感光，由此檢測出該被檢測物體的存在和移動，該光傳感器的特征在于， 所述發(fā)光控制單元使所述至少3個發(fā)光元件分別以脈沖發(fā)光的方式進(jìn)行分時發(fā)光，對于所述至少3個發(fā)光元件，當(dāng)假定有與所述基板的表面平行且相互垂直的X軸和Y軸時，從所述至少3個發(fā)光元件射出的光束的光軸和假定的XY平面的交點(diǎn)垂直地投影到所述基板的表面時形成投影三角形，與該投影三角形相接且具有大致平行于所述X軸和Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸相比于與連結(jié)所述至少3個發(fā)光元件的所述三角形相接且具有大致平行于所述X軸和Y軸的邊的長方形的縱向和橫向的尺寸，其縱向和橫向中至少有一個方向上的尺寸更大， 所述感光元件配置于從所述發(fā)光元件射出的光束的光軸的延長線以外的區(qū)域中。
6.如權(quán)利要求4或5所述的光傳感器,其特征在于， 所述發(fā)光控制單元能夠改變所述至少3個發(fā)光元件各自的脈沖發(fā)光的發(fā)光間隔， 所述感光元件與所述至少3個發(fā)光元件各自的脈沖光同步地對由所述被檢測物體所反射的光進(jìn)行感光。
7.如權(quán)利要求1、2、4或5中任一項(xiàng)所述的光傳感器,其特征在于， 還具有信號處理單元，該信號處理單元利用所述感光元件對來自所述至少3個發(fā)光元件的光經(jīng)由所述被檢測物體反射后得到的光進(jìn)行感光，使用流過所述感光元件的3個電流值的波形整體來求出各自的相位差，并根據(jù)2個相位差來判定所述被檢測物體的移動方向。
【文檔編號】G06F3/042GK104205027SQ201280071632
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月19日
【發(fā)明者】花田要, 梶敦次, 山崎力, 石川寬人, 園田富哉 申請人:株式會社村田制作所