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JP2013190401A - Optical sensor - Google Patents

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JP2013190401A
JP2013190401A JP2012058862A JP2012058862A JP2013190401A JP 2013190401 A JP2013190401 A JP 2013190401A JP 2012058862 A JP2012058862 A JP 2012058862A JP 2012058862 A JP2012058862 A JP 2012058862A JP 2013190401 A JP2013190401 A JP 2013190401A
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JP
Japan
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light detection
detection unit
light
optical sensor
determination
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Application number
JP2012058862A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironari Maruyama
裕也 丸山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Original Assignee
Asahi Kasei Electronics Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Kasei Electronics Co Ltd filed Critical Asahi Kasei Electronics Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical sensor which has a simple structure easily installable to equipment, and is capable of determining positional relationship between an object and a sensor.SOLUTION: An optical sensor (100) has a light detection section (10) and a determining section (11). The light detection section is equipped with: a member having a hollow for blocking ambient light other than detection light, and a through hole (3a) for leading the detection light into the hollow; and a first light detection section (1) and a second light detection section (2) which is arranged at a predetermined position on the bottom of the hollow. The first light detection section is arranged at a position where the axis of the through hole passes through, and the second light detection section is arranged on a peripheral part and the same plane as the first light detection section. The determining section, in the case where each of the first light detection section and the second light detection section output a signal indicating that they detected an object (7), determines that the object is at a closer position from the optical sensor than a predetermined distance, and in the case where only the first light detection section outputs a signal indicating that it detected the object, determines that the object is at a farther position from the optical sensor than the predetermined distance.

Description

本発明は、光センサに関し、特に、物体と光センサの相対的な位置関係を判定する光センサに関する。   The present invention relates to an optical sensor, and more particularly to an optical sensor that determines a relative positional relationship between an object and the optical sensor.

人体からの熱輻射(熱放射)を検知することにより人体の接近を判別する装置として、受動型の赤外線センサが一般に用いられており、消費電力の低減化を目的としてこれらの赤外線センサを取り入れた電子機器が開発されている。一例として、所定位置に配設された赤外線センサが人体から発せられる赤外線を検出しなくなると、装置の電源を落とすように構成された例えばテレビなどが挙げられる。このような用途に赤外線センサを用いる場合は、赤外線センサの役割は、そのセンサの検出範囲内に被検出物体(例えば、人体)が存在するか否かを検出することにある。   Passive infrared sensors are generally used as devices that determine the approach of the human body by detecting thermal radiation (heat radiation) from the human body, and these infrared sensors have been incorporated for the purpose of reducing power consumption. Electronic devices are being developed. As an example, for example, a television set configured to turn off the power of the apparatus when the infrared sensor disposed at a predetermined position no longer detects infrared rays emitted from the human body. When an infrared sensor is used for such an application, the role of the infrared sensor is to detect whether or not an object to be detected (for example, a human body) exists within the detection range of the sensor.

一方、スマートフォンやタブレット型パソコン(以下、これらを携帯型端末と称する)などの機器においては、赤外線センサを用いて指の動きを読み取らせることで画面上のカーソルを操作する、といった機能を持たせることも可能になる。このような場合、従来の赤外線センサを用いると、人体の頭部や胴などから放射される赤外光も検出してしまい、誤動作が起こるという問題がある。この様な誤動作の問題を解決するには、赤外線センサに対して人体が所定の距離よりも近くに接近した場合のみに操作が有効になるように設定すればよい。このため、検出対象が所定の距離よりも近づいたことを検出することが可能なセンサ装置として特許文献1に示す装置が提案されている。   On the other hand, a device such as a smartphone or a tablet personal computer (hereinafter referred to as a portable terminal) has a function of operating a cursor on the screen by reading a finger movement using an infrared sensor. It becomes possible. In such a case, when a conventional infrared sensor is used, infrared light radiated from the human head or torso is also detected, which causes a problem of malfunction. In order to solve such a malfunction problem, it is only necessary to set the operation to be effective only when the human body approaches the infrared sensor closer than a predetermined distance. For this reason, the apparatus shown in patent document 1 is proposed as a sensor apparatus which can detect that the detection target has come closer than a predetermined distance.

特開2004−267797号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-267997

しかしながら、特許文献1に開示されたような従来方法では、赤外線センサ及びその赤外線センサの視野を制限する貫通孔を有する部材がそれぞれ複数必要であり、そのため複雑な構造になってしてしまうという点がある。更に、そのような従来方法では、それら複数のセンサを立体的に配置する必要があるため、それらセンサを機器に搭載する場合に、特に携帯型端末のような比較的薄型の機器に搭載する場合に、不都合な構造であるという点もある。   However, the conventional method as disclosed in Patent Document 1 requires a plurality of members each having an infrared sensor and a through hole that restricts the field of view of the infrared sensor, resulting in a complicated structure. There is. Furthermore, in such a conventional method, since it is necessary to arrange these sensors three-dimensionally, when these sensors are mounted on a device, particularly when mounted on a relatively thin device such as a portable terminal. In addition, the structure is inconvenient.

本発明は、上述のような従来技術の課題に鑑み、簡易かつ機器に搭載しやすい構造の、物体とセンサとの位置関係を判定することが可能な光センサを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an optical sensor capable of determining the positional relationship between an object and a sensor having a simple structure that can be easily mounted on a device.

上記の課題を解決するために、本発明の光センサは、所定の物体からの放射光を検出する第1の光検出部及び第2の光検出部と、上記第1の光検出部と上記第2の光検出部に異なる視野を与えるための貫通孔を有する部材と、上記第1の光検出部及び上記第2の光検出部からの出力信号に基づいて上記物体と当該光センサの相対的な位置関係の判定を行う判定部とを備える光センサであって、上記第1の光検出部は、上記貫通孔の軸が通過する位置に配置され、上記第2の光検出部は、上記第1の光検出部の周辺部かつ同一平面上に配置され、上記判定部は、上記第1の光検出部と上記第2の光検出部のそれぞれが物体を検知したことを示す信号を出力した場合に、上記物体が上記光センサから所定の距離よりも近い位置にいると判定し、上記第1の光検出部のみが物体を検知したことを示す信号を出力した場合に、上記物体が光センサから所定の距離よりも遠い位置にいると判定することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an optical sensor of the present invention includes a first light detection unit and a second light detection unit that detect radiated light from a predetermined object, the first light detection unit, and the above A member having a through hole for giving a different field of view to the second light detection unit, and a relative relationship between the object and the light sensor based on output signals from the first light detection unit and the second light detection unit; An optical sensor including a determination unit configured to determine a general positional relationship, wherein the first light detection unit is disposed at a position where the axis of the through hole passes, and the second light detection unit is The peripheral portion of the first light detection unit is disposed on the same plane, and the determination unit receives a signal indicating that each of the first light detection unit and the second light detection unit has detected an object. When output, it is determined that the object is closer than the predetermined distance from the optical sensor, and If only the first light detection section outputs a signal indicating the detection of the object, the object is characterized in determining that there from the optical sensor in a position farther than a predetermined distance.

ここで、上記判定部は、上記第2の光検出部のみが物体を検知したことを示す信号を出力した場合に、上記物体が、上記貫通孔の軸から所定の角度以上離れた位置にいると判定することを特徴とすることができる。   Here, when the determination unit outputs a signal indicating that only the second light detection unit has detected the object, the object is located at a position away from the axis of the through hole by a predetermined angle or more. It can be characterized by determining.

また、上記部材は、上記物体からの放射光以外の周辺光を遮断するための空洞と、上記物体からの放射光を上記空洞内に導くための上記貫通孔とを有し、上記記第1の光検出部と上記第2の光検出部は上記貫通孔と対向する上記空洞の底部に配置され、かつ上記第1の光検出部の中心が上記貫通孔の中心軸の延長線上に位置し、上記第2の光検出部が、上記第1の光検出部の周囲を均等に取り囲む位置に配置されていることを特徴とすることができる。   The member includes a cavity for blocking ambient light other than the emitted light from the object, and the through-hole for guiding the emitted light from the object into the cavity. The light detection unit and the second light detection unit are disposed at the bottom of the cavity facing the through hole, and the center of the first light detection unit is located on an extension line of the central axis of the through hole. The second light detection unit may be arranged at a position that uniformly surrounds the periphery of the first light detection unit.

また、上記判定部は、上記第1の光検出部からの信号を増幅するための増幅器と、増幅された上記第1の光検出部1からの信号が所定の閾値以上であるか否かを判定する第1の判定回路と、上記第2の光検出部2からの信号を増幅するための増幅器と、増幅された上記第2の光検出部からの信号が所定の閾値以上であるか否かを判定する第2の判定回路と、上記第1の判定回路からの判定結果と上記第2の判定回路からの判定結果とに基づいて上記物体の相対的な位置を判定するデジタル演算回路とを備えていることを特徴とすることができる。   Further, the determination unit determines whether or not the amplified signal from the first photodetection unit 1 and an amplifier for amplifying the signal from the first photodetection unit are equal to or greater than a predetermined threshold value. A first determination circuit for determining, an amplifier for amplifying the signal from the second light detection unit 2, and whether the amplified signal from the second light detection unit is equal to or greater than a predetermined threshold value A second determination circuit that determines whether or not, a digital arithmetic circuit that determines a relative position of the object based on a determination result from the first determination circuit and a determination result from the second determination circuit; It can be characterized by comprising.

また、上記第1と第2の光検出部は、上記物体からの放射光を検出する受光面にInAsxSb1-x(0≦x≦1)を含むことを特徴とすることができる。 In addition, the first and second light detection units may include InAs x Sb 1-x (0 ≦ x ≦ 1) on a light receiving surface that detects radiated light from the object.

さらに、上記物体は人体であることを特徴とすることができる。   Further, the object may be a human body.

本発明によれば、上記の構成により、従来に比べて、簡易かつ機器に搭載しやすい構造の、物体とセンサとの相対的な位置関係を判定することが可能な光センサが得られる。   According to the present invention, an optical sensor capable of determining the relative positional relationship between an object and a sensor having a structure that is simpler and easier to mount on a device than the related art can be obtained by the above configuration.

さらに、本発明によれば、例えば携帯型端末の非接触入力に適用した場合において、光センサに対し人体が所定の距離よりも近くに接近した場合のみ操作を有効に設定することで、誤作動を防止することができ、その動作信頼性を向上させることができるという効果を奏する。   Furthermore, according to the present invention, for example, when applied to a non-contact input of a portable terminal, the operation is set to be effective only when the human body approaches the optical sensor closer than a predetermined distance. Can be prevented, and the operational reliability can be improved.

本発明の一実施形態の光センサを構成する第1の光検出部及び第2の光検出部、貫通孔を有する部材の位置関係を表す図であって、図1(A)は正面図であり、図1(B)は断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure showing the positional relationship of the member which has the 1st photon detection part and 2nd photon detection part which comprise the photosensor of one Embodiment of this invention, and a through-hole, Comprising: FIG. 1 (A) is a front view. FIG. 1B is a cross-sectional view. 本発明の一実施形態の光センサの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the optical sensor of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の光センサと物体の相対的な位置関係と検出される信号の相関について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the relative positional relationship of the optical sensor and object of one Embodiment of this invention, and the correlation of the detected signal.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

(光検出部)
本発明の実施の形態(以下、本実施形態と称する)において、図1および図2に示すように、光検出部10は、検出光以外の周辺光を遮断するための空洞と、検出光を空洞内に導くための貫通孔3aとを有する部材3と、その空洞の底部の所定位置に配置した第1の光検出部1と第2の光検出部2とを備えている。光検出部10を構成する第1の光検出部1と第2の光検出部2のセンサ素子としては、入射される光に応じた信号を出力することが可能なものであれば特に制限されない。例えば、人体の検出を目的とした、赤外線センサを用いる場合は、フォトダイオードやフォトコンダクタなど、光電変換によって信号を出力する「量子型センサ」や、サーモパイルや焦電型センサなど、赤外線吸収による温度変化を電気信号に変換する「熱型センサ」を用いることができる。人体の検出を目的とする場合、静態検知を容易に行える観点から、量子型センサを用いることがより好ましい。量子型センサの場合、人体から放射される赤外線を効率よく検出するという観点から、受光面にInAsxSb1-x(0≦x≦1)を含むことが好ましい。
(Light detector)
In the embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment), as shown in FIGS. 1 and 2, the light detection unit 10 includes a cavity for blocking ambient light other than detection light, and detection light. A member 3 having a through hole 3a for guiding into the cavity is provided, and a first light detection unit 1 and a second light detection unit 2 arranged at predetermined positions on the bottom of the cavity. The sensor elements of the first light detection unit 1 and the second light detection unit 2 constituting the light detection unit 10 are not particularly limited as long as they can output a signal corresponding to incident light. . For example, when using an infrared sensor for the purpose of detecting the human body, the temperature due to infrared absorption, such as a “quantum sensor” that outputs a signal by photoelectric conversion, such as a photodiode or photoconductor, a thermopile or a pyroelectric sensor, etc. A “thermal sensor” that converts the change into an electrical signal can be used. For the purpose of detecting a human body, it is more preferable to use a quantum sensor from the viewpoint of easily performing static state detection. In the case of a quantum sensor, it is preferable that InAs x Sb 1-x (0 ≦ x ≦ 1) is included in the light receiving surface from the viewpoint of efficiently detecting infrared rays emitted from the human body.

(第1の光検出部)
第1の光検出部1は、部材3の貫通孔3aの中心軸が通過する位置に、第1の光検出部1の少なくともその一部が通過するように配置されていれば特に制限されないが、方位(検出対象の物体に対するセンサの方位)による検出ばらつきを抑えるという観点から、図1(B)に示すように、第1の光検出部1の中心が貫通孔3aの中心軸の延長線上に位置する構造が好ましい。
(First light detection unit)
The first light detection unit 1 is not particularly limited as long as at least a part of the first light detection unit 1 passes at a position where the central axis of the through hole 3a of the member 3 passes. From the viewpoint of suppressing detection variation due to the orientation (the orientation of the sensor with respect to the object to be detected), as shown in FIG. 1B, the center of the first light detection unit 1 is on the extension line of the central axis of the through hole 3a. The structure located at is preferred.

また、方位によって視野に偏りが生じないようにするためには、第1の光検出部1の形状は円形または正多角形であることが好ましい。   In order to prevent the field of view from being biased depending on the orientation, the shape of the first light detection unit 1 is preferably a circle or a regular polygon.

(第2の光検出部)
第2の光検出部2は、第1の光検出部1の周辺部であって、かつ同一平面上に配置されていれば特に制限されないが、方位による検出ばらつきを抑えるという観点から、図1(A)に示すように、第1の光検出部1の外周を取り囲むように配置するのが好ましい。
(Second light detection unit)
The second light detection unit 2 is not particularly limited as long as it is a peripheral part of the first light detection unit 1 and arranged on the same plane, but from the viewpoint of suppressing detection variation due to orientation, FIG. As shown to (A), it is preferable to arrange | position so that the outer periphery of the 1st photon detection part 1 may be surrounded.

第2の光検出部2は、第1の光検出部1と同様に、方位によって視野に偏りが生じないことが望ましく、図1(A)に示すように、第1の光検出部1の周囲を均等に取り囲む配置が好ましい。   As with the first light detection unit 1, it is desirable that the second light detection unit 2 is not biased in the visual field depending on the orientation, and as shown in FIG. An arrangement that uniformly surrounds the periphery is preferred.

(検出対象の物体)
本実施形態において、検出対象となる物体7(図3参照)は、赤外線を放射する物質であれば特に制限されず、例えば人体や指先などの生体や、機械などの人工物が挙げられる。
(Object to be detected)
In the present embodiment, the object 7 to be detected (see FIG. 3) is not particularly limited as long as it is a substance that emits infrared rays, and examples thereof include living bodies such as human bodies and fingertips, and artificial objects such as machines.

(物体からの放射光)
本実施形態において、物体7からの放射光とは、可視光、赤外線など、物体から放射される電磁波を意味する。人を検出対象にする場合、放射光は波長2〜30μm(ピークが10μm付近)の赤外線となる。
(Radiated light from objects)
In the present embodiment, the emitted light from the object 7 means an electromagnetic wave radiated from the object, such as visible light or infrared light. When a person is a detection target, the emitted light becomes infrared rays having a wavelength of 2 to 30 μm (peak is around 10 μm).

(貫通孔を有する部材)
本実施形態において、貫通孔3aを有する部材3は、第1の光検出部1および第2の光検出部2に、それぞれ異なる視野を与えることを目的とした部材である。貫通孔3aを有する部材3の素材としては、検出する光の透過率ができるだけ低い材質のものであることが好ましく、例えば検出する光が赤外線の場合には、金属や樹脂、セラミックスが好ましい。また、放射光の反射、散乱による不具合を防ぐために、貫通孔の内壁は反射率の低い材料であることが好ましい。
(Member with a through hole)
In the present embodiment, the member 3 having the through hole 3a is a member intended to give different views to the first light detection unit 1 and the second light detection unit 2, respectively. The material of the member 3 having the through hole 3a is preferably made of a material having as low a transmittance as possible to detect light. For example, when the detected light is infrared, metal, resin, and ceramic are preferable. Further, in order to prevent problems due to reflection and scattering of radiated light, the inner wall of the through hole is preferably made of a material having low reflectance.

(判定部)
図2および図3に示すように、本実施形態の判定部11は、第1の光検出部1と第2の光検出部2のそれぞれが物体7を検知したことを示す信号を出力した場合に、その物体7が光センサ100から所定の距離よりも近い位置にいると判定し、第1の光検出部のみが物体7を検知したことを示す信号を出力した場合には、その物体7が光センサ100から所定の距離よりも遠い位置にいると判定する機能を有する。判定部11は、さらに、第2の光検出部2のみが物体7を検知したことを示す信号を出力した場合には、その物体7が、貫通孔3aの軸から所定の角度以上離れた位置にいると判定する機能を有することが好ましい。
(Judgment part)
As illustrated in FIGS. 2 and 3, the determination unit 11 according to the present embodiment outputs a signal indicating that the first light detection unit 1 and the second light detection unit 2 have detected the object 7. If it is determined that the object 7 is at a position closer than the predetermined distance from the optical sensor 100 and only the first light detection unit outputs a signal indicating that the object 7 has been detected, the object 7 Has a function of determining that the sensor is at a position farther from the optical sensor 100 than a predetermined distance. Further, when the determination unit 11 outputs a signal indicating that only the second light detection unit 2 has detected the object 7, the position of the object 7 is more than a predetermined angle away from the axis of the through hole 3a. It is preferable to have a function of determining that the user is in

判定部11の具体的な構成としては、図2に示すように、第1の光検出部1からの信号を増幅するための増幅器4aと、その増幅器4aで増幅された第1の光検出部1からの信号が閾値以上であるか否かを判定する第1の判定回路5aと、第2の光検出部2からの信号を増幅するための増幅器4bと、その増幅器4bで増幅された第2の光検出部2からの信号が閾値以上であるか否かを判定する第2の判定回路5bと、第1の判定回路5aからの判定結果S1と第2の判定回路5bからの判定結果S2とに基づいて物体7の相対的な位置を判定するデジタル演算回路6とを備えている判定部11を一例として挙げることができる。第1と第2の判定回路5a、5bとデジタル演算回路6は、一般的な演算処理装置(CPU)とソフトウェア等で置き換えることも可能である。   As shown in FIG. 2, the specific configuration of the determination unit 11 includes an amplifier 4a for amplifying a signal from the first light detection unit 1, and a first light detection unit amplified by the amplifier 4a. A first determination circuit 5a for determining whether or not the signal from 1 is equal to or greater than a threshold value, an amplifier 4b for amplifying the signal from the second photodetecting section 2, and a first amplifier amplified by the amplifier 4b A second determination circuit 5b for determining whether or not the signal from the second light detection unit 2 is equal to or greater than a threshold; a determination result S1 from the first determination circuit 5a; and a determination result from the second determination circuit 5b An example of the determination unit 11 includes the digital arithmetic circuit 6 that determines the relative position of the object 7 based on S2. The first and second determination circuits 5a and 5b and the digital arithmetic circuit 6 can be replaced with a general arithmetic processing unit (CPU) and software.

(動作説明)
次に、図3を用いて、本実施形態の光センサ100の動作について説明する。図3は、図2に示す光センサ100と光源である所定の物体7との相対的な位置関係と、検出される信号S1,S2,S3との相関関係について示す。
(Description of operation)
Next, the operation of the optical sensor 100 of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the relative positional relationship between the optical sensor 100 shown in FIG. 2 and the predetermined object 7 as the light source, and the correlation between the detected signals S1, S2, and S3.

第1の判定回路5aからの検出信号S1、及び第2の判定回路5bからの検出信号S2について、マル印は、第1および/または第2の光検出部1,2からの信号が所定の閾値以上であって、第1および/または第2の光検出部1,2の視野内に物体7が存在することを示す信号S1,S2が出力されたことを示しており、×印は第1および/または第2の光検出部1,2からの信号が所定の閾値未満であって、上記の信号S1,S2が出力せず、第1および/または第2の光検出部1,2の視野内に物体が存在しないことを示している。   With respect to the detection signal S1 from the first determination circuit 5a and the detection signal S2 from the second determination circuit 5b, the mark indicates that the signals from the first and / or second light detection units 1 and 2 are predetermined. This indicates that signals S1 and S2 that are equal to or greater than the threshold and indicate that the object 7 is present in the field of view of the first and / or second light detection units 1 and 2 are output. The signals from the first and / or second light detection units 1 and 2 are less than a predetermined threshold value, and the signals S1 and S2 are not output, and the first and / or second light detection units 1 and 2 are output. Indicates that there is no object in the field of view.

図3(A)に示すような位置関係では、第1の光検出部1と第2の光検出部2のそれぞれが物体7を検知したことを示す信号を出力し、これら信号がそれぞれ所定の閾値を超えることとなるので、第1の判定回路5aからの検出信号S1と第2の判定回路5bからの検出信号S2のそれぞれがON(マル印)となり、これら検出信号S1,S2に基づいて、物体7は、貫通孔3aの軸上付近において、光センサ100から所定の距離よりも近い位置にいると、デジタル演算回路6により判定される。デジタル演算回路6のこの判定結果は、デジタル演算回路6から例えば位置モード1を示す値の位置判定出力信号S3として携帯型端末等の機器(図示しない)へ出力される。   In the positional relationship as shown in FIG. 3A, each of the first light detection unit 1 and the second light detection unit 2 outputs a signal indicating that the object 7 has been detected. Since the threshold value is exceeded, each of the detection signal S1 from the first determination circuit 5a and the detection signal S2 from the second determination circuit 5b is ON (marked), and based on these detection signals S1 and S2. The digital arithmetic circuit 6 determines that the object 7 is located near the predetermined distance from the optical sensor 100 in the vicinity of the axis of the through hole 3a. The determination result of the digital arithmetic circuit 6 is output from the digital arithmetic circuit 6 to a device (not shown) such as a portable terminal as a position determination output signal S3 having a value indicating the position mode 1, for example.

図3(B)に示すような位置関係では、第1の光検出部1のみが物体7を検知したことを示す信号を出力し、その信号のみが所定の閾値を超えることとなるので、第1の判定回路5aからの検出信号S1のみがON(マル印)、第2の判定回路5bからの検出信号S2はOFF(×印)となるので、これら検出信号S1,S2に基づいて、物体7は、貫通孔3aの軸上付近において、光センサ100から所定の距離よりも遠い位置にいるとデジタル演算回路6により判定される。デジタル演算回路6のこの判定結果は、デジタル演算回路6から例えば位置モード2を示す値の位置判定出力信号S3として携帯型端末等の機器へ出力される。   In the positional relationship as shown in FIG. 3B, only the first light detection unit 1 outputs a signal indicating that the object 7 has been detected, and only the signal exceeds a predetermined threshold. Since only the detection signal S1 from the first determination circuit 5a is ON (marked) and the detection signal S2 from the second determination circuit 5b is OFF (×), the object is detected based on these detection signals S1 and S2. 7 is determined by the digital arithmetic circuit 6 to be at a position farther from the optical sensor 100 than the predetermined distance in the vicinity of the axis of the through hole 3a. The determination result of the digital arithmetic circuit 6 is output from the digital arithmetic circuit 6 to a device such as a portable terminal as a position determination output signal S3 having a value indicating the position mode 2, for example.

図3(C)に示すような位置関係では、第2の光検出部2のみが物体7を検知したことを示す信号を出力し、その信号のみが所定の閾値を超えることとなるので、第2の判定回路5bからの検出信号S2のみがON(マル印)、第1の判定回路5aからの検出信号S1はOFF(×印)となるので、これら検出信号S1,S2に基づいて、物体7は、貫通孔3aの軸に対し、所定の角度以上離れた位置にいるとデジタル演算回路6により判定される。デジタル演算回路6のこの判定結果は、デジタル演算回路6から例えば位置モード3を示す値の位置判定出力信号S3として携帯型端末等の機器へ出力される。   In the positional relationship as shown in FIG. 3C, only the second light detection unit 2 outputs a signal indicating that the object 7 has been detected, and only the signal exceeds a predetermined threshold value. Only the detection signal S2 from the second determination circuit 5b is ON (marked), and the detection signal S1 from the first determination circuit 5a is OFF (marked by x). Based on these detection signals S1 and S2, the object 7 is determined by the digital arithmetic circuit 6 to be at a position more than a predetermined angle with respect to the axis of the through hole 3a. The determination result of the digital arithmetic circuit 6 is output from the digital arithmetic circuit 6 to a device such as a portable terminal as a position determination output signal S3 having a value indicating the position mode 3, for example.

図3には図示していないが、第1の光検出部1と第2の光検出部2のいずれも物体7を検知したことを示す信号を出力しない場合には、検出信号S1,S2はいずれもOFF(×印)となるので、これら検出信号S1,S2に基づいて、物体7は、第1の光検出部1と第2の光検出部2のいずれの視野にも位置していないと、デジタル演算回路6により判定される。デジタル演算回路6のこの判定結果は、デジタル演算回路6から例えば位置モード4を示す値の位置判定出力信号S3として携帯型端末等の機器へ出力される。   Although not shown in FIG. 3, when neither the first light detection unit 1 nor the second light detection unit 2 outputs a signal indicating that the object 7 has been detected, the detection signals S1 and S2 are Since both are OFF (x mark), the object 7 is not located in any field of view of the first light detection unit 1 and the second light detection unit 2 based on the detection signals S1 and S2. Is determined by the digital arithmetic circuit 6. The determination result of the digital arithmetic circuit 6 is output from the digital arithmetic circuit 6 to a device such as a portable terminal as a position determination output signal S3 having a value indicating the position mode 4, for example.

(他の実施形態例)
上記では、本発明の好適な実施例を例示して説明したが、本発明の実施例は上記例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内であれば、その構成部材等の置換、変更、追加、個数の増減、形状の設計変更等の各種変形は、全て本発明の実施形態に含まれる。また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、1つの機器からなる装置に適用してもよい。例えば、図1、図2において、光センサ100の光検出部10の筐体は矩形の箱型で示されているが、例えば円形の酒樽状、あるいは円錐形のものであってもよい。このような場合は、第1の光検出部1と第2の光検出部2を同心円状に配置することができる。
(Other embodiment examples)
In the above, the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described. However, the embodiments of the present invention are not limited to the above illustrations, and the constituent members thereof are within the scope of the claims. Various modifications such as replacement, change, addition, increase / decrease in number, change in shape design, etc. are all included in the embodiments of the present invention. In addition, the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices, or may be applied to an apparatus composed of one device. For example, in FIGS. 1 and 2, the housing of the light detection unit 10 of the optical sensor 100 is shown as a rectangular box shape, but may be, for example, a circular liquor shape or a conical shape. In such a case, the 1st photon detection part 1 and the 2nd photon detection part 2 can be arrange | positioned concentrically.

また、判定部11は光検出部10と一体の集積回路の一部として構成してもよいし、有線や無線を介して光検出部10と離れた位置に配置してもよい。   The determination unit 11 may be configured as a part of an integrated circuit integrated with the light detection unit 10 or may be disposed at a position separated from the light detection unit 10 via wired or wireless.

また、図1および図3に示す部材3の内部に形成された空洞(室)内に、光学的に透明な素材、例えばクリスタルガラス、あるいは透明アクリル等を充填し、貫通孔3aの光入射位置に反射防止膜を施してもよい。このような構造を採用する場合、集積回路の一般的な製造技術を利用して製造することも可能であるが、例えば、アクリル等のブロック体の底部位置に第1と第2の光検出部1,2を貼り付けた後で、貫通孔3aの部分を省いてそのブロック全体を光遮断素材で覆う、あるいは塗布するというような比較的簡易な製造方法を採用して形成できるという利点がある。   1 and 3 is filled with an optically transparent material such as crystal glass or transparent acrylic, and the light incident position of the through-hole 3a is filled. An antireflection film may be provided on the surface. When such a structure is employed, it is possible to manufacture using a general manufacturing technique of an integrated circuit. For example, the first and second light detection units are located at the bottom of a block body such as acrylic. After pasting 1 and 2, there is an advantage that it can be formed by adopting a relatively simple manufacturing method such as omitting the portion of the through hole 3a and covering or coating the entire block with a light blocking material. .

また、光センサ100、特に光検出部10の厚さを薄くする目的で、貫通孔3aの部分、あるいはその近傍に広角レンズ体をはめ込んでもよい。   Further, for the purpose of reducing the thickness of the optical sensor 100, particularly the light detection unit 10, a wide-angle lens body may be fitted in the through hole 3a or in the vicinity thereof.

また、図1等において、第1の光検出部1と第2の光検出部2の2つを例示したが、その第2の光検出部2の部分をさらに複数個の光検出部(サブ光検出部)に分割形成することで、光センサ100に対する物体7の傾斜角度(図3(C)参照)をより高精度で検出できることが期待できる。   Further, in FIG. 1 and the like, the first photodetection unit 1 and the second photodetection unit 2 are exemplified, but the second photodetection unit 2 is further divided into a plurality of photodetection units (sub- It can be expected that the inclination angle of the object 7 with respect to the optical sensor 100 (see FIG. 3C) can be detected with higher accuracy by dividing the optical detection unit).

本発明の光センサ100は単体だけでも無論検出目的を達成することが可能であるが、光センサ100を複数個、例えば3個の光センサ100を、それら3個の光センサ100の貫通孔の軸が物体7の目標(ターゲット)検出位置で交差するようにして、配置することで、物体7の位置や運動をより的確に検出できることが期待できる。   Although the optical sensor 100 of the present invention can of course achieve the detection purpose alone, a plurality of optical sensors 100, for example, three optical sensors 100, and the through holes of the three optical sensors 100 are provided. It can be expected that the position and motion of the object 7 can be detected more accurately by arranging the axes so as to intersect at the target (target) detection position of the object 7.

1 第1の光検出部
2 第2の光検出部
3 貫通孔を有する部材
4a,4b 増幅器
5A 第1の判定回路
5B 第2の判定回路
6 デジタル演算回路
7 物体(光源)
10 光検出部
11 判定部
100 光センサ
S1 第1の判定回路の出力信号
S2 第2の判定回路の出力信号
S3 位置判定出力信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st light detection part 2 2nd light detection part 3 Member 4a, 4b which has a through-hole Amplifier 5A 1st determination circuit 5B 2nd determination circuit 6 Digital arithmetic circuit 7 Object (light source)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light detection part 11 Determination part 100 Optical sensor S1 Output signal S2 of 1st determination circuit Output signal S2 of 2nd determination circuit Position determination output signal

Claims (6)

所定の物体からの放射光を検出する第1の光検出部及び第2の光検出部と、
前記第1の光検出部と前記第2の光検出部に異なる視野を与えるための貫通孔を有する部材と、
前記第1の光検出部及び前記第2の光検出部からの出力信号に基づいて前記物体と当該光センサの相対的な位置関係の判定を行う判定部とを備える光センサであって、
前記第1の光検出部は、前記貫通孔の軸が通過する位置に配置され、
前記第2の光検出部は、前記第1の光検出部の周辺部かつ同一平面上に配置され、
前記判定部は、前記第1の光検出部と前記第2の光検出部のそれぞれが物体を検知したことを示す信号を出力した場合に、前記物体が前記光センサから所定の距離よりも近い位置にいると判定し、前記第1の光検出部のみが物体を検知したことを示す信号を出力した場合に、前記物体が光センサから所定の距離よりも遠い位置にいると判定することを特徴とする光センサ。
A first light detection unit and a second light detection unit for detecting emitted light from a predetermined object;
A member having a through hole for giving different visual fields to the first light detection unit and the second light detection unit;
An optical sensor comprising: a determination unit configured to determine a relative positional relationship between the object and the photosensor based on output signals from the first light detection unit and the second light detection unit;
The first light detection unit is disposed at a position where the axis of the through hole passes,
The second photodetecting unit is disposed on the same plane as the periphery of the first photodetecting unit,
When the determination unit outputs a signal indicating that each of the first light detection unit and the second light detection unit has detected an object, the object is closer than a predetermined distance from the light sensor. When it is determined that the object is located, and only the first light detection unit outputs a signal indicating that the object is detected, it is determined that the object is located at a position farther than a predetermined distance from the optical sensor. Features an optical sensor.
前記判定部は、前記第2の光検出部のみが前記物体を検知したことを示す信号を出力した場合に、前記物体が、前記貫通孔の軸から所定の角度以上離れた位置にいると判定することを特徴とする請求項1に記載の光センサ。   When the determination unit outputs a signal indicating that only the second light detection unit has detected the object, the determination unit determines that the object is at a position separated from the axis of the through hole by a predetermined angle or more. The optical sensor according to claim 1. 前記部材は、前記物体からの放射光以外の周辺光を遮断するための空洞と、前記物体からの放射光を前記空洞内に導くための前記貫通孔とを有し、前記第1の光検出部と前記第2の光検出部は前記貫通孔と対向する前記空洞の底部に配置され、かつ前記第1の光検出部の中心が前記貫通孔の中心軸の延長線上に位置し、前記第2の光検出部が、前記第1の光検出部の周囲を均等に取り囲む位置に配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光センサ。   The member includes a cavity for blocking ambient light other than light emitted from the object, and the through-hole for guiding light emitted from the object into the cavity. And the second photodetecting portion is disposed at the bottom of the cavity facing the through hole, and the center of the first photodetecting portion is located on an extension line of the central axis of the through hole, 3. The optical sensor according to claim 1, wherein the two light detection units are arranged at positions that uniformly surround the periphery of the first light detection unit. 前記判定部は、
前記第1の光検出部からの信号を増幅するための増幅器と、
増幅された前記第1の光検出部1からの信号が所定の閾値以上であるか否かを判定する第1の判定回路と、
前記第2の光検出部2からの信号を増幅するための増幅器と、
増幅された前記第2の光検出部からの信号が所定の閾値以上であるか否かを判定する第2の判定回路と、
前記第1の判定回路からの判定結果と前記第2の判定回路からの判定結果とに基づいて前記物体の相対的な位置を判定するデジタル演算回路と
を備えていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光センサ。
The determination unit
An amplifier for amplifying a signal from the first light detection unit;
A first determination circuit that determines whether the amplified signal from the first light detection unit 1 is equal to or greater than a predetermined threshold;
An amplifier for amplifying the signal from the second photodetecting section 2;
A second determination circuit that determines whether or not the amplified signal from the second light detection unit is equal to or greater than a predetermined threshold;
And a digital arithmetic circuit that determines a relative position of the object based on a determination result from the first determination circuit and a determination result from the second determination circuit. The optical sensor according to any one of claims 1 to 3.
前記第1と第2の光検出部は、前記物体からの放射光を検出する受光面にInAsxSb1-x(0≦x≦1)を含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光センサ。 The first and second light detection units include InAs x Sb 1-x (0 ≦ x ≦ 1) on a light receiving surface that detects radiation emitted from the object. 5. The optical sensor according to any one of 4 above. 前記物体は人体であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の光センサ。   The optical sensor according to claim 1, wherein the object is a human body.
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