JPH0317384B2 - - Google Patents
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- JPH0317384B2 JPH0317384B2 JP60034861A JP3486185A JPH0317384B2 JP H0317384 B2 JPH0317384 B2 JP H0317384B2 JP 60034861 A JP60034861 A JP 60034861A JP 3486185 A JP3486185 A JP 3486185A JP H0317384 B2 JPH0317384 B2 JP H0317384B2
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- JP
- Japan
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- current
- light emitting
- light
- emitting element
- circuit
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
- H10H20/814—Bodies having reflecting means, e.g. semiconductor Bragg reflectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
- G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
- G01V8/12—Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、光学的に通過物体を検知する回路に
関し、特に小形化、低コスト化、および低消費電
力化が可能な光学的能動素子による物体検知回路
に関するものである。
関し、特に小形化、低コスト化、および低消費電
力化が可能な光学的能動素子による物体検知回路
に関するものである。
端末装置、ロボツト、キーボード等の機構部に
おいては、カードや紙幣等の物体の位置を検知す
るために、従来より信頼性向上の面から、フオト
センサを用いている。例えば、フオトセンサを用
いてモータの回転数を検知する機構では、第５図
に示すような構造のものが用いられる。すなわ
ち、モータ１１にその位相を検知するための１個
所の穴のあいた円板１２を取付け、その円板１２
の縁には、円板１２の穴の位置を光学的に検知す
るための光学的物体検知回路１３が円板１２を挟
むように設置され、かつ光学的物体検知回路１３
からは２本の信号線L1，L2が取出されている。
第６図は、第５図の一部拡大図であつて、光学的
物体検知回路１４，１５は円板１２を挟んで設置
されており、供給される電流量に応じて発光量の
変化する発光素子１４からの光は、モータ１１が
回転して円板２の穴の部分が到来した時のみ、受
光素子１５に入射され、受光素子１５からは受光
量に応じた電流が出力される。また、光学的物体
検知回路１３には、トランジスタ１６、およびバ
イアス素子１７が実装されている。
おいては、カードや紙幣等の物体の位置を検知す
るために、従来より信頼性向上の面から、フオト
センサを用いている。例えば、フオトセンサを用
いてモータの回転数を検知する機構では、第５図
に示すような構造のものが用いられる。すなわ
ち、モータ１１にその位相を検知するための１個
所の穴のあいた円板１２を取付け、その円板１２
の縁には、円板１２の穴の位置を光学的に検知す
るための光学的物体検知回路１３が円板１２を挟
むように設置され、かつ光学的物体検知回路１３
からは２本の信号線L1，L2が取出されている。
第６図は、第５図の一部拡大図であつて、光学的
物体検知回路１４，１５は円板１２を挟んで設置
されており、供給される電流量に応じて発光量の
変化する発光素子１４からの光は、モータ１１が
回転して円板２の穴の部分が到来した時のみ、受
光素子１５に入射され、受光素子１５からは受光
量に応じた電流が出力される。また、光学的物体
検知回路１３には、トランジスタ１６、およびバ
イアス素子１７が実装されている。
ところで、従来用いられているフオトセンサ
は、発光側と受光側を別個の回路で動作させるも
のであつて、インターフエース線が最低３本必要
であり、かつ消費電力が比較的大きいため、この
フオトセンサが１個のときには問題とならなくて
も、装置が高機能化されるに伴つて、位置検知個
所が増加し、検出回路やインターフエース信号線
の数も増加してくると、検出部の小形化、低消費
電力化等の障害となり、この問題が無視できなく
なる。
は、発光側と受光側を別個の回路で動作させるも
のであつて、インターフエース線が最低３本必要
であり、かつ消費電力が比較的大きいため、この
フオトセンサが１個のときには問題とならなくて
も、装置が高機能化されるに伴つて、位置検知個
所が増加し、検出回路やインターフエース信号線
の数も増加してくると、検出部の小形化、低消費
電力化等の障害となり、この問題が無視できなく
なる。
従来、一般に用いられているフオトセンサ等の
光学的物体検知回路（例えば、Application
Manual＜ホトインタラプタ＞SHARP（昭和57年
１月）のp.26、図４−7d参照）では、第４図に示
すように、一方を電源＋Vccから抵抗２１を介し
て発光ダイオード１４に電流を流し、他方を電源
＋Vccから別の抵抗２２を介してホトレジスタ１
５に電圧を印加しておくことにより、発光ダイオ
ード１４から発光された光がホトレジスタ１５に
達すると、ホトレジスタ１５がオンして電源＋
Vccから電流がこのホトレジスタ１５を流れる。
ホトレジスタ１５では電流の増幅率が小さいた
め、次段のトランジスタ１８により増幅して大振
幅の波形を取出すが、その波形には歪があるた
め、さらにシユミツトトリガ素子１９を介して波
形整形する。また、この回路構成では、発光素子
と受光素子の回路が、電源に対して別々の回路と
なつているため、ホトレジスタ１５から出力を取
出す時のインターフエース信号線は、電源線、ホ
トレジスタ１５のコレクタ線、およびアース線の
３本が必要である。
光学的物体検知回路（例えば、Application
Manual＜ホトインタラプタ＞SHARP（昭和57年
１月）のp.26、図４−7d参照）では、第４図に示
すように、一方を電源＋Vccから抵抗２１を介し
て発光ダイオード１４に電流を流し、他方を電源
＋Vccから別の抵抗２２を介してホトレジスタ１
５に電圧を印加しておくことにより、発光ダイオ
ード１４から発光された光がホトレジスタ１５に
達すると、ホトレジスタ１５がオンして電源＋
Vccから電流がこのホトレジスタ１５を流れる。
ホトレジスタ１５では電流の増幅率が小さいた
め、次段のトランジスタ１８により増幅して大振
幅の波形を取出すが、その波形には歪があるた
め、さらにシユミツトトリガ素子１９を介して波
形整形する。また、この回路構成では、発光素子
と受光素子の回路が、電源に対して別々の回路と
なつているため、ホトレジスタ１５から出力を取
出す時のインターフエース信号線は、電源線、ホ
トレジスタ１５のコレクタ線、およびアース線の
３本が必要である。
本発明の目的は、このような従来の問題を解決
し、検出回路とのインターフエース信号線を少な
くし、検出部の小形化、低消費電力化および低コ
スト化を図ることができる光学的物体検知回路を
提供することにある。
し、検出回路とのインターフエース信号線を少な
くし、検出部の小形化、低消費電力化および低コ
スト化を図ることができる光学的物体検知回路を
提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の光学的物体
検知回路は、イ第１の電気的ラインに接続された
電流制御回路と、一端が該電流制御回路に接続さ
れ、印加される電流に応じて発光する発光素子
と、発光素子からの光を受光し、受光量に応じた
電流を流すとともに、発光素子とともに他端を第
２の電気的ラインに共通に接続した受光素子とか
らなるセンサ部、および第１の電気ラインの接続
された電源と、第２の電気的ラインに一端を、ア
ース側に他端を、それぞれ接続した負荷抵抗とを
備えた検出部を有し、電流制御回路は受光素子の
一端が接続され、受光素子に流れる電流を増幅
し、増幅された電流を該発光素子に正帰還するよ
うにしたことに特徴がある。また、ロ電流制御回
路は、受光素子に流れる電流を増幅する増幅回路
と、増幅回路に並列に接続され、第１の電気的ラ
インから伝えられた電流を発光素子に印加するバ
イアス素子を含むことにも特徴がある。
検知回路は、イ第１の電気的ラインに接続された
電流制御回路と、一端が該電流制御回路に接続さ
れ、印加される電流に応じて発光する発光素子
と、発光素子からの光を受光し、受光量に応じた
電流を流すとともに、発光素子とともに他端を第
２の電気的ラインに共通に接続した受光素子とか
らなるセンサ部、および第１の電気ラインの接続
された電源と、第２の電気的ラインに一端を、ア
ース側に他端を、それぞれ接続した負荷抵抗とを
備えた検出部を有し、電流制御回路は受光素子の
一端が接続され、受光素子に流れる電流を増幅
し、増幅された電流を該発光素子に正帰還するよ
うにしたことに特徴がある。また、ロ電流制御回
路は、受光素子に流れる電流を増幅する増幅回路
と、増幅回路に並列に接続され、第１の電気的ラ
インから伝えられた電流を発光素子に印加するバ
イアス素子を含むことにも特徴がある。
以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説
明する。
明する。
第１図は、本発明の一実施例を示す光学的物体
検知回路の構成図であり、第２図は第１図の動作
タイミングチヤートである。
検知回路の構成図であり、第２図は第１図の動作
タイミングチヤートである。
第１図では、検知部３と検出部１０とが各々破
線内に示されている。検出部１０は、電源Vccを
供給するための信号線L1と出力線L2の２本によ
り検知部３と結合されている。信号線L1は、検
知部３内のトランジスタ６のエミツタとバイアス
素子７のａ端子に接続されており、またトランジ
スタ６のコレクタとバイアス素子７のｂ端子は、
ともに結合されて発光素子４のアノードに接続さ
れている。トランジスタ６のベースは、受光素子
５のコレクタに接続されている。さらに、発光素
子４のカソードと受光素子５のエミツタは、とも
に結合されており、検出部１０に、信号線L2を
介して接続されている。また、信号線L2は、検
出部１０の負荷抵抗８のａ端子とシユミツトトリ
ガ素子９の入力に接続されている。さらに、負荷
抵抗８のｂ端子は接地されている。このように、
第１図の検知部３では、発光素子４を流れる電流
回路と受光素子５を流れる電流回路とがフイード
バツク回路を形成しており、発光素子４からの発
光量が増加すると、受光量も増加して受光素子５
を流れる電流値は増大するため、それがトランジ
スタ６を介して発光素子４を流れる電流回路にフ
イードバツクされ、さらに発光素子４の発光量を
増加させることになる。このように、フイードバ
ツクによる電流の増加が大きいため、従来必要で
あつた検出部３のアンプ回路は不要となる。ま
た、インターフエース信号線L2を受光素子５の
カソードから取出しているため、信号線数は２本
となり、従来より少なくてすむ。これにより、検
出部の小形化、低消費電力化が実現される。以
下、さらに詳細に動作を述べる。
線内に示されている。検出部１０は、電源Vccを
供給するための信号線L1と出力線L2の２本によ
り検知部３と結合されている。信号線L1は、検
知部３内のトランジスタ６のエミツタとバイアス
素子７のａ端子に接続されており、またトランジ
スタ６のコレクタとバイアス素子７のｂ端子は、
ともに結合されて発光素子４のアノードに接続さ
れている。トランジスタ６のベースは、受光素子
５のコレクタに接続されている。さらに、発光素
子４のカソードと受光素子５のエミツタは、とも
に結合されており、検出部１０に、信号線L2を
介して接続されている。また、信号線L2は、検
出部１０の負荷抵抗８のａ端子とシユミツトトリ
ガ素子９の入力に接続されている。さらに、負荷
抵抗８のｂ端子は接地されている。このように、
第１図の検知部３では、発光素子４を流れる電流
回路と受光素子５を流れる電流回路とがフイード
バツク回路を形成しており、発光素子４からの発
光量が増加すると、受光量も増加して受光素子５
を流れる電流値は増大するため、それがトランジ
スタ６を介して発光素子４を流れる電流回路にフ
イードバツクされ、さらに発光素子４の発光量を
増加させることになる。このように、フイードバ
ツクによる電流の増加が大きいため、従来必要で
あつた検出部３のアンプ回路は不要となる。ま
た、インターフエース信号線L2を受光素子５の
カソードから取出しているため、信号線数は２本
となり、従来より少なくてすむ。これにより、検
出部の小形化、低消費電力化が実現される。以
下、さらに詳細に動作を述べる。
ここで、バイアス素子７の抵抗値と、負荷抵抗
８の抵抗値は、発光素子４に赤外線発光ダイオー
ドも使用した場合、発光素子４は約1.2Vの電圧
降下があるため、シユミツトトリガ素子９の
LOWレベル入力電圧限界値ViLと、HIGHレベル
入力電圧限界値ViHとの間に、以下の関係がある
ものとする。
８の抵抗値は、発光素子４に赤外線発光ダイオー
ドも使用した場合、発光素子４は約1.2Vの電圧
降下があるため、シユミツトトリガ素子９の
LOWレベル入力電圧限界値ViLと、HIGHレベル
入力電圧限界値ViHとの間に、以下の関係がある
ものとする。
ViL＞負荷抵抗８／バイアス素子７の抵抗値＋負荷抵
抗８ ×（Vcc−1.2） ……(1) ViH＜Vcc−1.2 ……(2) （トランジスタ６の電圧降下は、無視した場合を
考える） 次に、第４図に示すモータ１１の回転数検知の
動作を説明する。
抗８ ×（Vcc−1.2） ……(1) ViH＜Vcc−1.2 ……(2) （トランジスタ６の電圧降下は、無視した場合を
考える） 次に、第４図に示すモータ１１の回転数検知の
動作を説明する。
円板１２の穴のあいていない部分が、検知部３
の位置にある時には、発光素子４の光は受光素子
５に到達しないため、出力電流IPは流れない。こ
のため、トランジスタ６のベース電流は０であ
り、トランジスタ６はカツトオフしている。一
方、発光素子４に流れる電流IDは、バイアス素子
７により流れる電流IRだけで、発光量は少量であ
る。従つて、シユミツトトリガ素子９の入力電圧
Viは、前式(1)よりLOWレベルであり、シユミツ
トトリガ素子９の出力電圧VOはHIGHレベルと
なる。
の位置にある時には、発光素子４の光は受光素子
５に到達しないため、出力電流IPは流れない。こ
のため、トランジスタ６のベース電流は０であ
り、トランジスタ６はカツトオフしている。一
方、発光素子４に流れる電流IDは、バイアス素子
７により流れる電流IRだけで、発光量は少量であ
る。従つて、シユミツトトリガ素子９の入力電圧
Viは、前式(1)よりLOWレベルであり、シユミツ
トトリガ素子９の出力電圧VOはHIGHレベルと
なる。
次に、円板２の穴のあいている部分が光学的物
体検知部３の位置に到来すると、発光素子４の光
が受光素子５に到達し、電流IPが流れ始める。受
光素子５はトランジスタ６のベースに結合されて
いるため、トランジスタ６のコレクタ電流ICが流
れ始める。これによつて、発光素子４を流れる電
流IDは、ID＝IR＋ICとなり、発光量は増加してIPは
さらに増加する。このフイードバツクは、トラン
ジスタ６が飽和するまで続く。トランジスタ６が
飽和した時点では、シユミツトトリガ素子９の入
力電圧Viは、Vi＝（Vcc−1.2）〔Ｖ〕となり、前
式(2)よりシユミツトトリガ素子９の出力電圧VO
は、LOWレベルとなる。
体検知部３の位置に到来すると、発光素子４の光
が受光素子５に到達し、電流IPが流れ始める。受
光素子５はトランジスタ６のベースに結合されて
いるため、トランジスタ６のコレクタ電流ICが流
れ始める。これによつて、発光素子４を流れる電
流IDは、ID＝IR＋ICとなり、発光量は増加してIPは
さらに増加する。このフイードバツクは、トラン
ジスタ６が飽和するまで続く。トランジスタ６が
飽和した時点では、シユミツトトリガ素子９の入
力電圧Viは、Vi＝（Vcc−1.2）〔Ｖ〕となり、前
式(2)よりシユミツトトリガ素子９の出力電圧VO
は、LOWレベルとなる。
この関係をタイムチヤートで示すと、第２図の
ようになる。第２図において、横軸のａ，a′，
a″で示す時間は、円板１２の穴のあいた部分が光
学的物体検知部３の位置に到来した期間であり、
その他の時間は、穴のあいていない部分が検知部
３の位置に到来した期間である。発光素子４を流
れる電流IDは、バイアス素子７およびトランジス
タ６により歪のある波形であるが、シユミツトト
リガ素子９に入力された後の出力VOには、歪の
ない整形されたパルスが現われる。また、最初は
バイアス素子７を通して流れる電流IDのみが発光
素子４を流れるが、充光素子５で光を受光した後
は、受光素子５の電流IPがトランジスタ６のベー
スを介してフイードバツクされるため、ID，IPの
電流量は増加されてさらに増大する。これが検出
部１０シユミツトトリガ素子９の入力電圧Viにな
つて、シユミツトトリガ素子９から出力される時
には、整形されたパルス電圧VOとなる。第２付
から明らかなように、発光素子４と受光素子５と
の間に、物体がある場合には、消費電力が極端に
少なくなるので、装置の低消費電力化に有効であ
る。なお第２図において、シユミツトトリガ素子
９の出力電圧VOの周期Ｔ（ａからa′までの時間）
を測定すれば、回転数ｆは、１／Ｔであるから、
測定されたＴの値の逆数より、モータ１１の回転
数が検知できる。
ようになる。第２図において、横軸のａ，a′，
a″で示す時間は、円板１２の穴のあいた部分が光
学的物体検知部３の位置に到来した期間であり、
その他の時間は、穴のあいていない部分が検知部
３の位置に到来した期間である。発光素子４を流
れる電流IDは、バイアス素子７およびトランジス
タ６により歪のある波形であるが、シユミツトト
リガ素子９に入力された後の出力VOには、歪の
ない整形されたパルスが現われる。また、最初は
バイアス素子７を通して流れる電流IDのみが発光
素子４を流れるが、充光素子５で光を受光した後
は、受光素子５の電流IPがトランジスタ６のベー
スを介してフイードバツクされるため、ID，IPの
電流量は増加されてさらに増大する。これが検出
部１０シユミツトトリガ素子９の入力電圧Viにな
つて、シユミツトトリガ素子９から出力される時
には、整形されたパルス電圧VOとなる。第２付
から明らかなように、発光素子４と受光素子５と
の間に、物体がある場合には、消費電力が極端に
少なくなるので、装置の低消費電力化に有効であ
る。なお第２図において、シユミツトトリガ素子
９の出力電圧VOの周期Ｔ（ａからa′までの時間）
を測定すれば、回転数ｆは、１／Ｔであるから、
測定されたＴの値の逆数より、モータ１１の回転
数が検知できる。
第３図は、本発明の他の実施例を示す光学的物
体検知回路の構成図である。
体検知回路の構成図である。
第３図では、発光素子４の位置を電源（Vcc）
側に配置している。すなわち、信号線L1が発光
素子４のアノードに接続され、発光素子４のカソ
ードがトランジスタ６のエミツタとバイアス素子
７のａ端子に接続される。また、トランジスタ６
のコレクタとバイアス素子７のｂ端子および受光
素子５のエミツタが、信号線L2の接続される。
なお、トランジスタ６のベースに受光素子５のコ
レクタが接続される点は、第１図と同じである。
側に配置している。すなわち、信号線L1が発光
素子４のアノードに接続され、発光素子４のカソ
ードがトランジスタ６のエミツタとバイアス素子
７のａ端子に接続される。また、トランジスタ６
のコレクタとバイアス素子７のｂ端子および受光
素子５のエミツタが、信号線L2の接続される。
なお、トランジスタ６のベースに受光素子５のコ
レクタが接続される点は、第１図と同じである。
以上、説明したように、本発明によれば、イン
ターフエース信号線が最低２本でよく、検出部に
アンプ回路が不要なため、装置の小形化、低コス
ト化が図れるとともに低消費電力化も可能とな
る。
ターフエース信号線が最低２本でよく、検出部に
アンプ回路が不要なため、装置の小形化、低コス
ト化が図れるとともに低消費電力化も可能とな
る。
第１図は本発明の一実施例を示す光学的物体検
知回路の構成図、第２図は第１図の動作タイムチ
ヤート、第３図は本発明の他の実施例を示す光学
的物体検知回路の構成図、第４図は従来の光学的
物体検知回路の構成図、第５図、第６図は光学的
物体検知回路を用いた応用装置の説明図である。 ３：検知部、４，１４：発光素子、５，１５：
受光素子、６：トランジスタ、７：バイアス素
子、８：抵抗、９：シユミツトトリガ素子、１
０：検出部、Vcc：電源、L1，L2：信号線。
知回路の構成図、第２図は第１図の動作タイムチ
ヤート、第３図は本発明の他の実施例を示す光学
的物体検知回路の構成図、第４図は従来の光学的
物体検知回路の構成図、第５図、第６図は光学的
物体検知回路を用いた応用装置の説明図である。 ３：検知部、４，１４：発光素子、５，１５：
受光素子、６：トランジスタ、７：バイアス素
子、８：抵抗、９：シユミツトトリガ素子、１
０：検出部、Vcc：電源、L1，L2：信号線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１の電気的ラインに接続された電流制御回
路と、一端が該電流制御回路に接続され、印加さ
れる電流に応じて発光する発光素子と、該発光素
子からの光を受光し、受光量に応じた電流を流す
とともに、該発光素子とともに他端を第２の電気
的ラインに共通に接続した受光素子とからなるセ
ンサ部、および上記第１の電気的ラインに接続さ
れた電源と、上記第２の電気的ラインに一端を、
アース側に他端を、それぞれ接続した負荷抵抗と
を備えた検出部を有し、前記電流制御回路は該受
光素子の一端が接続され、該受光素子に流れる電
流を増幅し、増幅された電流を該発光素子に正帰
還するようにしたことを特徴とする光学的物体検
知回路。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の光学的物体検知
回路において、前記電流制御回路は、受光素子に
流れる電流を増幅する増幅回路と、該増幅回路に
並列に接続され、第１の電気的ラインから伝えら
れた電流を発光素子に印加するバイアス素子を含
むことを特徴とする光学的物体検知回路。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60034861A JPS61194784A (ja) | 1985-02-23 | 1985-02-23 | 光学的物体検知回路 |
| KR1019850009178A KR900004297B1 (ko) | 1985-02-23 | 1985-12-06 | 광학적회로 |
| US06/819,040 US4757190A (en) | 1985-02-23 | 1986-01-15 | Optical circuit |
| CN86100687.9A CN1004102B (zh) | 1985-02-23 | 1986-01-23 | 光电回路 |
| DE19863604603 DE3604603A1 (de) | 1985-02-23 | 1986-02-14 | Optischer schaltkreis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60034861A JPS61194784A (ja) | 1985-02-23 | 1985-02-23 | 光学的物体検知回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61194784A JPS61194784A (ja) | 1986-08-29 |
| JPH0317384B2 true JPH0317384B2 (ja) | 1991-03-07 |
Family
ID=12425947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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