JPH0735614A - Photo detector - Google Patents
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- JPH0735614A JPH0735614A JP17885993A JP17885993A JPH0735614A JP H0735614 A JPH0735614 A JP H0735614A JP 17885993 A JP17885993 A JP 17885993A JP 17885993 A JP17885993 A JP 17885993A JP H0735614 A JPH0735614 A JP H0735614A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 S/N比が低い場合であっても、受光ICを
利用することにより、確実に検出が行なわれる光検出装
置を提供する。
【構成】 光変調式受光IC13を備えている光検出装
置10において、発光素子11のパルス発生周期よりも
十分長い周期のパルス信号を発生させるパルス発生器1
4と、パルス発生器のパルス信号に基づいてオン又はオ
フする電流バイパス用トランジスタ12を備え、発光素
子11が、電流バイパス用トランジスタ12により、少
なくとも光変調式受光IC13の判定時間だけ消灯す
る。
(57) [Abstract] [Problem] To provide a photodetector that reliably performs detection by using a light-receiving IC even when the S / N ratio is low. A pulse generator 1 for generating a pulse signal having a period sufficiently longer than a pulse generation period of a light emitting element 11 in a photodetector 10 including a light modulation type light receiving IC 13
4 and a current bypass transistor 12 that is turned on or off based on the pulse signal of the pulse generator, and the light emitting element 11 is turned off by the current bypass transistor 12 for at least the determination time of the light modulation type light receiving IC 13.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、反射型,透過型光セン
サ等にて、受光素子,受光信号の処理回路及び発光素子
パルス駆動回路が1チップ上に集積され、かつ、パッケ
ージ化された光変調式受光ICを利用した光検出装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is a reflection type or transmission type optical sensor, in which a light receiving element, a light receiving signal processing circuit and a light emitting element pulse driving circuit are integrated on one chip and packaged. The present invention relates to a photodetector using a light modulation type light receiving IC.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、このような光検出装置は、例えば
図6に示すように構成されている。光変調式光検出装置
1は、検出物に対して光を照射するLED等の発光素子
2と、発光素子2から出射され、検出物の表面で反射さ
れまたは検出物の通路等を透過した上記光を検出する受
光IC3とから構成されている。2. Description of the Related Art Conventionally, such a photo-detecting device is constructed, for example, as shown in FIG. The light modulation type photodetector 1 includes a light emitting element 2 such as an LED for irradiating the detection object with light, and the light emitted from the light emitting element 2 and reflected on the surface of the detection object or transmitted through a passage of the detection object. It is composed of a light receiving IC 3 for detecting light.
【0003】ここで、受光IC3は、上記光を受光する
フォトダイオード等の受光素子3aと、受光素子3aの
受光信号を増幅するアンプ3bと、アンプ3bからの出
力信号を基準値と比較するヒステリシス特性を有するコ
ンパレータ3cと、コンパレータ3cの出力を、発振器
3dのクロック信号に同期して検出する同期検出回路3
eと、所定の判定時間で同期検出回路3eからの出力に
基づいてHまたはLレベル電圧を出力する判定回路3f
と、出力バッファ回路3gとから構成されている。な
お、アンプ3b,コンパレータ3c,発振器3d,同期
検出回路3e,判定回路3f及び出力バッファ回路3g
には、定電圧回路3hから駆動電圧が供給されている。Here, the light receiving IC 3 includes a light receiving element 3a such as a photodiode for receiving the above light, an amplifier 3b for amplifying a light receiving signal of the light receiving element 3a, and a hysteresis for comparing an output signal from the amplifier 3b with a reference value. A comparator 3c having characteristics and a synchronization detection circuit 3 for detecting the output of the comparator 3c in synchronization with the clock signal of the oscillator 3d.
e and a determination circuit 3f that outputs an H or L level voltage based on the output from the synchronization detection circuit 3e at a predetermined determination time.
And an output buffer circuit 3g. The amplifier 3b, the comparator 3c, the oscillator 3d, the synchronization detection circuit 3e, the determination circuit 3f, and the output buffer circuit 3g.
The drive voltage is supplied from the constant voltage circuit 3h.
【0004】さらに、発光素子2は、受光IC3内に備
えられたパルス駆動回路3iによって、発振器3dのク
ロック信号に基づいてパルス発光せしめられるようにな
っている。Further, the light emitting element 2 is made to emit pulsed light based on a clock signal of the oscillator 3d by a pulse drive circuit 3i provided in the light receiving IC 3.
【0005】このように構成された光検出装置1によれ
ば、発光素子2から出射したパルス光(図7(A)参
照)は、検出物の表面で反射され、または検出物の通路
を透過した後、受光IC3の受光素子3aに入射する。
これにより、受光素子3aは、入射光の強度に対応した
パルス光により変調された電気信号を出力し(図7
(B)参照)、受光素子3aからの出力信号は、アンプ
3bによって増幅された後、ヒステリシス特性を有する
コンパレータ3c,同期検出回路3e及び判定回路3f
を介して復調され、出力バッファ回路3gを介して、検
出信号として出力される(図7(C)参照)。According to the photodetector 1 thus constructed, the pulsed light emitted from the light emitting element 2 (see FIG. 7A) is reflected on the surface of the object to be detected or transmitted through the path of the object to be detected. After that, the light enters the light receiving element 3a of the light receiving IC 3.
As a result, the light receiving element 3a outputs an electric signal modulated by the pulsed light corresponding to the intensity of the incident light (see FIG. 7).
(See (B)), the output signal from the light receiving element 3a is amplified by the amplifier 3b, and then the comparator 3c having the hysteresis characteristic, the synchronization detection circuit 3e, and the determination circuit 3f.
Is demodulated through the output buffer circuit 3g and output as a detection signal (see FIG. 7C).
【0006】このとき、受光素子3aからの出力信号
が、第一のしきい値を所定の判定時間の全時間に亘って
越えていた場合に、判定回路3fの出力がHレベルとな
り、出力端子4からの出力信号がLレベルとなる。ま
た、受光素子3aからの出力信号が、所定の判定時間の
全時間に亘って、上記第一のしきい値より低い第二のし
きい値以下になった場合に、判定回路3fの出力は、L
レベルとなり、出力端子4からの出力信号が、Hレベル
に反転する。この際、コンパレータ3cが有するヒステ
リシス特性に基づいて、出力端子4からの出力信号が安
定化される。At this time, if the output signal from the light receiving element 3a exceeds the first threshold value for the entire predetermined determination time, the output of the determination circuit 3f becomes H level and the output terminal The output signal from 4 becomes L level. When the output signal from the light receiving element 3a becomes equal to or lower than the second threshold value lower than the first threshold value over the entire predetermined determination time, the output of the determination circuit 3f is , L
The output signal from the output terminal 4 is inverted to the H level. At this time, the output signal from the output terminal 4 is stabilized based on the hysteresis characteristic of the comparator 3c.
【0007】かくして、検出物が在る場合には、受光素
子3aへの入射光量が少なくなることにより、出力端子
4からの出力信号がHレベルに反転するので、上記検出
物が検出されることができる。そして、この出力端子4
からの二値化された出力信号を、例えばTTLなどに対
して直接に入力することにより、適宜の処理を行うこと
ができる。なお、出力バッファ回路3gの論理違いによ
って、受光素子3aからの出力信号が、所定の判定時間
の間に、第一のしきい値を越えた場合には、出力端子4
からの出力信号がHレベルとなり、第二のしきい値以下
になった場合には、出力端子4からの出力信号がLレベ
ルとなるように構成することも可能である。Thus, when there is a detected substance, the output signal from the output terminal 4 is inverted to the H level because the amount of light incident on the light receiving element 3a decreases, so that the detected substance is detected. You can And this output terminal 4
An appropriate process can be performed by directly inputting the binarized output signal from the device to the TTL or the like. If the output signal from the light receiving element 3a exceeds the first threshold value during the predetermined determination time due to the logical difference of the output buffer circuit 3g, the output terminal 4
It is also possible to configure the output signal from the output terminal 4 to be at the L level when the output signal from is at the H level and is below the second threshold value.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の光変調式光検出装置1においては、検出の基
準となる信号レベルは、非検出時には上記第一のしきい
値より大きく、かつ、検出時には、上記第二のしきい値
より小さい必要がある。この第一のしきい値及び第二の
しきい値は、受光IC3の特性によって決まってしま
う。したがって、製品ごとの性能のバラツキが比較的大
きいため、所望の検出精度が得られないことがあった。
さらに、検出基準の信号レベルが、この二つのしきい値
の間になってしまった場合には、検出ができなくなって
しまうという問題があった。However, in the light modulation type photodetector 1 having such a configuration, the signal level serving as a reference for detection is higher than the first threshold value when not detected, and At the time of detection, it must be smaller than the second threshold value. The first threshold value and the second threshold value are determined by the characteristics of the light receiving IC 3. Therefore, there is a case where the desired detection accuracy cannot be obtained because the variation in the performance of each product is relatively large.
Further, when the signal level of the detection reference falls between these two threshold values, there is a problem that detection cannot be performed.
【0009】このため、受光ICを使用せずに、受光素
子と別体に信号処理回路を構成することにより、ヒステ
リシス特性が調整されるが、このような構成では部品点
数が多くなり、部品及び組立のコストが高くなってしま
うという問題があった。Therefore, the hysteresis characteristic is adjusted by forming the signal processing circuit separately from the light receiving element without using the light receiving IC. However, in such a structure, the number of parts is increased, and There was a problem that the assembly cost would be high.
【0010】本発明は、以上の点にかんがみ、受光IC
を利用することにより、S/N比が小さい場合であって
も、確実に検出が行なわれるようにした、簡単でかつ低
コストな光検出装置を提供することを目的としている。In view of the above points, the present invention has a light receiving IC.
It is an object of the present invention to provide a simple and low-cost photodetection device that ensures reliable detection even when the S / N ratio is small by utilizing.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1による光変調式光検出装置は、検出物に対
して光を照射する発光素子と、この発光素子から出射し
検出物の表面を透過または表面で反射した光を受光する
受光素子,受光素子からの受光信号を増幅する増幅回
路,増幅回路からの出力信号を基準値と比較するヒステ
リシス特性を有するコンパレータ,コンパレータの出力
を発振器のクロック信号に同期して検出する同期検出回
路,所定の判定時間で同期検出回路からの出力に基づい
てHまたはL電圧を出力する判定回路,判定回路の出力
電圧に基づいて反転する出力バッファ回路及び発光素子
をパルス発光させるパルス駆動回路から成る光変調式受
光ICとを備えているとともに、発光素子のパルス発生
周期よりも十分長い周期のパルス信号を発生させるパル
ス発生器と、このパルス発生器のパルス信号に基づいて
オン又はオフする電流バイパス用トランジスタを備えて
いる。そして、発光素子が、電流バイパス用トランジス
タにより、少なくとも光変調式受光ICの判定時間だけ
消灯する。In order to achieve the above object, a light modulation type photodetector according to a first aspect of the present invention comprises a light emitting element for irradiating a detection object with light and a detection object emitted from the light emitting element. Light receiving element for receiving light transmitted through the surface or reflected by the surface, amplifier circuit for amplifying light receiving signal from the light receiving element, comparator having hysteresis characteristics for comparing output signal from the amplifier circuit with a reference value, oscillator output of the comparator Detection circuit for detecting in synchronism with the clock signal, a determination circuit for outputting H or L voltage based on the output from the synchronization detection circuit at a predetermined determination time, and an output buffer circuit for inverting based on the output voltage of the determination circuit And a light-modulating light-receiving IC including a pulse drive circuit for causing the light-emitting element to emit light in a pulsed manner, and a period sufficiently longer than the pulse generation period of the light-emitting element. It comprises a pulse generator for generating a pulse signal, a current bypass transistor being turned on and off based on the pulse signal of the pulse generator. Then, the light emitting element is turned off by the current bypass transistor for at least the determination time of the light modulation type light receiving IC.
【0012】また、請求項2の光変調式光検出装置で
は、発光素子が、光変調式受光ICの検出信号が出力さ
れた時点から少なくとも光変調式受光ICの判定回路の
所定の判定時間の間だけ消灯する。Further, in the optical modulation type photodetector of the second aspect, the light emitting element is at least a predetermined determination time of the determination circuit of the optical modulation type photodetection IC from the time when the detection signal of the optical modulation type photodetection IC is output. Turns off only for a while.
【0013】[0013]
【作用】上記構成によれば、LEDパルス発光周期より
も十分長い周期で、少なくとも所定の判定時間だけ消灯
されるから、受光素子による信号レベルは、LEDパル
ス発光周期より十分長い周期である消灯時間ではほぼゼ
ロになる。したがって、検出基準の信号レベルが、処理
回路のヒステリシス特性を構成する第一のしきい値とそ
れより低い第二のしきい値の間にある場合であっても、
LEDパルス発光周期より十分長い周期でヒステリシス
特性の第二のしきい値以下になる。したがって、出力信
号は、検出基準の信号レベルが第一のしきい値と第二の
しきい値の間にある場合であっても、検出時に確実に反
転することになり、受光ICを使用した場合にS/N比
が小さくても、確実に検出が行なわる。According to the above structure, since the light is turned off at least for a predetermined determination time in a cycle that is sufficiently longer than the LED pulse emission cycle, the signal level of the light receiving element is a cycle that is sufficiently longer than the LED pulse emission cycle. Then it becomes almost zero. Therefore, even when the signal level of the detection reference is between the first threshold value and the second threshold value which is lower than that, which constitutes the hysteresis characteristic of the processing circuit,
It becomes less than or equal to the second threshold value of the hysteresis characteristic in a period sufficiently longer than the LED pulse emission period. Therefore, even if the signal level of the detection reference is between the first threshold value and the second threshold value, the output signal will be reliably inverted at the time of detection, and the light receiving IC is used. In this case, even if the S / N ratio is small, the detection is surely performed.
【0014】[0014]
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて、本発
明をより詳細に説明する。図1は、本発明による光変調
式光検出装置の第1の実施例を示している。図1におい
て、光検出装置10は、検出物に対して光を照射するL
ED等の発光素子11と、発光素子11から出射され、
検出物の表面で反射されまたは検出物の通路等を透過し
た上記光を検出する受光IC13とから構成されてい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in more detail based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of a light modulation type photodetector according to the present invention. In FIG. 1, the photo-detecting device 10 has an L that irradiates a detected object with light.
A light emitting element 11 such as an ED and light emitted from the light emitting element 11,
The light receiving IC 13 detects the light reflected on the surface of the object to be detected or transmitted through the passage of the object to be detected.
【0015】ここで、受光IC13は、図6に示した従
来の受光IC3と同様の構成であって、図示の場合、透
過型として構成されており、検出物がない場合に、受光
量が大きくなって、その出力信号がLレベルとなる。ま
た検出物がある場合には、受光量が小さくなって、その
出力信号がHレベルになる。この実施例では、判定回路
13fは発光素子11のパルス発光に対して、その2パ
ルス分、同じ信号が連続して入力された場合に判定動作
を行なって、HレベルまたはLレベルの信号を出力す
る。Here, the light receiving IC 13 has the same structure as the conventional light receiving IC 3 shown in FIG. 6, and in the case shown in the figure, it is of a transmissive type and has a large amount of light received when there is no object to be detected. Then, the output signal becomes L level. Further, when there is a detected object, the amount of received light becomes small and the output signal becomes H level. In this embodiment, the determination circuit 13f performs a determination operation on the pulsed light emission of the light emitting element 11 when the same signal is continuously input for two pulses, and outputs a signal of H level or L level. To do.
【0016】上記の光検出装置10においては、発光素
子11に対して並列に電流バイパス用トランジスタ12
が接続されていて、該トランジスタ12のベースには、
パルス発生器14からのパルス信号が入力されるように
なっている。In the photodetector 10 described above, the current bypass transistor 12 is provided in parallel with the light emitting element 11.
Is connected to the base of the transistor 12,
A pulse signal from the pulse generator 14 is input.
【0017】また、受光IC13の出力信号は、例え
ば、サンプルホールド回路等の出力処理回路15を介し
て、出力端子16から外部に出力され得るようになって
いる。上記パルス発生器14からのパルス信号は、この
出力処理回路15にも入力され、これによって、該出力
処理回路15は、受光IC13からの出力信号を、トラ
ンジスタ12のオンパルス立上り直前に同期させるよう
になっている。The output signal of the light receiving IC 13 can be output to the outside from the output terminal 16 through the output processing circuit 15 such as a sample hold circuit. The pulse signal from the pulse generator 14 is also input to the output processing circuit 15, so that the output processing circuit 15 synchronizes the output signal from the light receiving IC 13 immediately before the on-pulse of the transistor 12 rises. Has become.
【0018】第1の実施例による光検出装置10は以上
のように構成されており、パルス信号(図2(A)参
照)によって駆動される発光素子11から出射したパル
ス光は、検出物の表面で反射されまたは検出物の通路を
透過した後、受光IC13の受光素子13aに入射す
る。The photodetection device 10 according to the first embodiment is configured as described above, and the pulsed light emitted from the light emitting element 11 driven by the pulse signal (see FIG. 2A) is the detected substance. After being reflected on the surface or transmitted through the passage of the detected substance, it is incident on the light receiving element 13a of the light receiving IC 13.
【0019】ここで、該発光素子11に並列に接続され
た電流バイパス用トランジスタ12のベースには、図2
(B)に示すような、発光素子11のパルス発光周期よ
りも十分長い周期のパルス信号がパルス発生器14から
入力されている。これにより、トランジスタ12は、こ
のパルス信号がHレベルにあるときオンとなって、発光
素子11の両端をショートすることになるので、発光素
子11は消灯になる。したがって、該発光素子11の発
光状態は、図2(C)に示すようになる。Here, the base of the current bypass transistor 12 connected in parallel with the light emitting element 11 is shown in FIG.
A pulse signal having a period sufficiently longer than the pulse emission period of the light emitting element 11 as shown in (B) is input from the pulse generator 14. As a result, the transistor 12 is turned on when the pulse signal is at the H level and shorts both ends of the light emitting element 11, so that the light emitting element 11 is turned off. Therefore, the light emitting state of the light emitting element 11 is as shown in FIG.
【0020】かくして、検出物が無→有→無となった場
合、受光IC13の受光素子13aの出力信号は、図2
(D)に示すようになる。すなわち、検出物がない場合
には、出力信号パルスは、第一のしきい値を越える。ま
た検出物がある場合には、検出物によって発光素子11
からの光が遮られることになるので、出力信号パルス
は、S/N比が大きい場合には第二のしきい値以下にな
りすぐに判定され得るが、S/N比が小さい場合には第
一のしきい値と第二のしきい値の間になる。In this way, when the detected object is changed from nothing to yes to nothing, the output signal of the light receiving element 13a of the light receiving IC 13 is as shown in FIG.
As shown in (D). That is, the output signal pulse exceeds the first threshold in the absence of a detected object. Further, when there is a detected object, the light emitting element 11 is used depending on the detected object.
The output signal pulse is below the second threshold when the S / N ratio is large and can be immediately judged because the light from is blocked, but when the S / N ratio is small, It is between the first threshold and the second threshold.
【0021】ここで、受光IC13が判定を行なうので
あるが、該受光IC13は、発光素子11の発光パルス
の2パルス分の判定時間を有している。他方、パルス発
生器14は、この2パルス分の判定時間より十分に長い
パルス信号を出力するので、発光素子11は、このパル
ス信号がHレベルの間消灯する。Here, the light receiving IC 13 makes a determination, and the light receiving IC 13 has a determination time for two light emission pulses of the light emitting element 11. On the other hand, since the pulse generator 14 outputs a pulse signal that is sufficiently longer than the determination time for the two pulses, the light emitting element 11 turns off while the pulse signal is at the H level.
【0022】したがって、電源オン時には、図2(E)
の符号Aで示すように、受光IC13の出力信号は、第
一のしきい値を越える光が発光パルスの2パルス分の間
だけ入射することにより、HレベルからLレベルに反転
する。続いて、符号Bで示すように、発光素子11の消
灯中(図2(C)参照)は、受光信号が第二のしきい値
以下であることから(図2(D)参照)、発光パルスの
2パルス分だけ時間が経過すると、受光IC13の出力
信号はLレベルからHレベルに反転する。再び、符号C
で示すように、受光信号(図2(D)参照)が第一のし
きい値を越えて2パルス分が経過すると、受光IC13
の出力信号は、再度HレベルからLレベルに反転する。Therefore, when the power is turned on, FIG.
As indicated by the symbol A, the output signal of the light receiving IC 13 is inverted from the H level to the L level when the light exceeding the first threshold value is incident only for two light emission pulses. Subsequently, as indicated by the reference sign B, since the light reception signal is equal to or less than the second threshold value while the light emitting element 11 is off (see FIG. 2C), the light emission is performed. When the time of two pulses has elapsed, the output signal of the light receiving IC 13 is inverted from the L level to the H level. Again, the code C
As shown in FIG. 2, when the light receiving signal (see FIG. 2D) exceeds the first threshold value and two pulses elapse, the light receiving IC 13
The output signal of is inverted from the H level to the L level again.
【0023】その後、符号Dで示すように、検出物があ
る状態になって、2パルス分の時間が経過したときに
は、受光信号は第一のしきい値以下にはなるが、第二の
しきい値以下にはならないので、受光IC13の出力信
号はLレベルのままである。続いて、符号Eで示すよう
に、2パルス分経過すると、この間は発光素子11が消
灯しているので、受光IC13の出力信号はLレベルか
らHレベルに反転する。さらに符号Fで示すように、2
パルス分経過しても、検出物があることから、受光信号
は第一のしきい値以上にはならないので、受光IC13
の出力信号はHレベルのままである。After that, as indicated by a symbol D, when the detected object is present and the time for two pulses elapses, the light reception signal becomes equal to or lower than the first threshold value, but the second threshold value. Since it does not fall below the threshold value, the output signal of the light receiving IC 13 remains at the L level. Subsequently, as indicated by a symbol E, when two pulses elapse, the light emitting element 11 is turned off during this period, so that the output signal of the light receiving IC 13 is inverted from the L level to the H level. Further, as indicated by the symbol F, 2
Even if the number of pulses elapses, the light receiving signal does not exceed the first threshold because there is an object to be detected.
The output signal of is still at the H level.
【0024】これにより、出力端子16からの出力信号
は、図2(F)に示すように、検出物がない場合にはL
レベル、また検出物がある場合には、Hレベルになる
が、その際、電源オンから出力判定が行なわれるまでの
遅延時間t1 、その後は発光素子11の消灯時間、すな
わちパルス発生器14のパルス長と、受光IC13内の
判定回路による判定時間に基づいて、遅延時間t2 ,t
3 が発生する。As a result, the output signal from the output terminal 16 is L when there is no detected object, as shown in FIG.
The level, or if there is an object to be detected, goes to the H level. At that time, the delay time t 1 from the power-on to the determination of the output is performed, and then the extinguishing time of the light emitting element 11, that is, the pulse generator 14. Based on the pulse length and the determination time by the determination circuit in the light receiving IC 13, the delay times t 2 and t
3 occurs.
【0025】かくして、S/N比が比較的小さく、検出
物がある場合の受光信号が、ヒステリシス特性を有する
判定回路の第一のしきい値と第二のしきい値の間にある
場合であっても、検出物の有無が確実に検出される。Thus, in the case where the S / N ratio is relatively small and the received light signal when there is a detected object is between the first threshold value and the second threshold value of the determination circuit having the hysteresis characteristic. Even if there is, the presence or absence of the detected substance is surely detected.
【0026】図3は、本発明による光変調式光検出装置
の第2の実施例を示している。すなわち、図3におい
て、光変調式光検出装置20は、図1の光検出装置10
に対して、発光素子11が駆動回路21によって駆動さ
れ発光するとともに、この駆動回路21が、受光IC1
3の発光パルスとパルス発生器14からのパルス信号が
入力しないときのみオンとなるスイッチ回路22を介し
て駆動制御される。FIG. 3 shows a second embodiment of the light modulation type photodetector according to the present invention. That is, in FIG. 3, the light modulation type photodetector 20 is the same as the photodetector 10 of FIG.
On the other hand, the light emitting element 11 is driven by the drive circuit 21 to emit light, and the drive circuit 21 causes the light receiving IC 1 to operate.
Driving control is performed via the switch circuit 22 that is turned on only when the light emission pulse of No. 3 and the pulse signal from the pulse generator 14 are not input.
【0027】このように構成された光変調式光検出装置
20は、図1の光検出装置10と同様に動作する。The light modulation type photo-detecting device 20 thus constructed operates similarly to the photo-detecting device 10 of FIG.
【0028】また、図4は本発明による光変調式光検出
装置の第3の実施例を示している。すなわち、光変調式
光検出装置30は、図1の光検出装置10に対して、パ
ルス発生器14の代わりに、受光IC13の出力信号の
立上り(または立下り)にてトリガーをかけて、トラン
ジスタ12に対してパルス状の信号を送出する、タイマ
回路(またはワンショットマルチバイブレータ回路)3
1を備えているとともに、出力処理回路15の代わり
に、受光IC13の出力信号を、発光素子11の発光パ
ルスの立上り時及び立下がり時から受光IC13の判定
時間後に同期させる、サンプルホールド回路等の出力処
理回路32を備えている。FIG. 4 shows a third embodiment of the light modulation type photodetector according to the present invention. That is, the light modulation type photodetector 30 triggers on the rise (or fall) of the output signal of the light receiving IC 13 instead of the pulse generator 14 in the photodetector 10 of FIG. A timer circuit (or one-shot multivibrator circuit) 3 which sends a pulsed signal to 12
1 is provided, and instead of the output processing circuit 15, the output signal of the light receiving IC 13 is synchronized after the determination time of the light receiving IC 13 from the rise and fall of the light emission pulse of the light emitting element 11, such as a sample hold circuit. The output processing circuit 32 is provided.
【0029】このように構成された光変調式光検出装置
30によれば、パルス信号(図5(A)参照)によって
駆動される発光素子11から出射したパルス光は、検出
物の表面で反射されまたは検出物の通路を透過した後、
受光IC13の受光素子(図示せず)に入射する。According to the light modulation type photodetector 30 having such a configuration, the pulsed light emitted from the light emitting element 11 driven by the pulse signal (see FIG. 5A) is reflected on the surface of the object to be detected. Or after passing through the passage of the detected substance,
The light enters the light receiving element (not shown) of the light receiving IC 13.
【0030】受光素子13aの出力信号が判定時間以上
の間第1のしきい値レベルを越え、受光IC13の出力
信号がHレベルからLレベルになると同時にタイマ回路
31は判定時間よりも十分に長い間Hレベルの信号を出
力する。これにより、該発光素子11に並列に接続され
た電流バイパス用トランジスタ12のベースには、図5
(B)に示すような信号がタイマ回路31から入力さ
れ、トランジスタ12はこのパルス信号がHレベルにあ
るときオンとなって、発光素子11の両端をショートす
ることになるので、発光素子11は消灯される。したが
って、この発光素子11の発光状態は、図5(C)に示
すようになる。The output signal of the light receiving element 13a exceeds the first threshold level for the judgment time or longer, and the output signal of the light receiving IC 13 changes from the H level to the L level. At the same time, the timer circuit 31 is sufficiently longer than the judgment time. The signal of H level is output during the period. As a result, the base of the current bypass transistor 12 connected in parallel to the light emitting element 11 is connected to the base of FIG.
A signal as shown in (B) is input from the timer circuit 31, and the transistor 12 is turned on when the pulse signal is at the H level to short-circuit both ends of the light emitting element 11. It is turned off. Therefore, the light emitting state of the light emitting element 11 is as shown in FIG.
【0031】かくして、検出物が無→有→無となった場
合、受光IC13の受光素子の出力信号は、図5(D)
に示すようになる。すなわち、検出物がない場合には、
出力信号パルスは第一のしきい値を越える。また検出物
がある場合には、検出物によって発光素子11からの光
が遮られることになるので、出力信号パルスは、S/N
比が大きい場合には第二のしきい値以下になりすぐに判
定され得るが、S/N比が小さい場合には、第一のしき
い値と第二のしきい値の間になる。Thus, when the detected object is changed from none → present → none, the output signal of the light receiving element of the light receiving IC 13 is as shown in FIG.
As shown in. That is, if there is no detected substance,
The output signal pulse exceeds the first threshold. Further, when there is a detected object, the light from the light emitting element 11 is blocked by the detected object, so the output signal pulse is S / N.
When the ratio is large, it is less than or equal to the second threshold value and can be determined immediately. When the S / N ratio is small, it is between the first threshold value and the second threshold value.
【0032】ここで、受光IC13が判定を行なうので
あるが、この受光IC13は、発光素子11の発光パル
スの2パルス分の判定時間を有している。他方、タイマ
回路31は、この2パルス分の判定時間より十分に長い
パルス信号を出力するので、発光素子11は、このパル
ス信号がHレベルの間消灯する。Here, the light receiving IC 13 makes the determination, and the light receiving IC 13 has a determination time for two light emission pulses of the light emitting element 11. On the other hand, since the timer circuit 31 outputs a pulse signal that is sufficiently longer than the determination time for the two pulses, the light emitting element 11 turns off while the pulse signal is at the H level.
【0033】したがって、図5(E)に示すように、受
光IC13の出力信号は、電源オン時には、第一のしき
い値を越える光が、発光パルスの2パルス分の間だけ入
射することにより、HレベルからLレベルに反転する。
続いて、発光素子11の消灯中は、受光信号が第二のし
きい値以下であることから、発光パルスの2パルス分だ
け時間が経過すると、出力信号は、LレベルからHレベ
ルに反転する。再び、受光信号が第一のしきい値を越え
て、2パルス分が経過すると、受光IC13の出力信号
は、再度HレベルからLレベルに反転する。その後、発
光素子11が消灯すると、受光信号が第二のしきい値以
下であることから、発光パルスの2パルス分だけ時間が
経過すると、出力信号はLレベルからHレベルに反転す
る。Therefore, as shown in FIG. 5 (E), the output signal of the light receiving IC 13 is such that when the power is turned on, the light exceeding the first threshold value is incident for only two light emission pulses. , H level to L level.
Subsequently, since the light receiving signal is equal to or less than the second threshold value while the light emitting element 11 is off, the output signal is inverted from the L level to the H level when the time of two light emitting pulses elapses. . When the light receiving signal again exceeds the first threshold value and two pulses have passed, the output signal of the light receiving IC 13 is inverted from the H level to the L level again. After that, when the light emitting element 11 is turned off, the light receiving signal is equal to or lower than the second threshold value. Therefore, when the time of two light emitting pulses elapses, the output signal is inverted from the L level to the H level.
【0034】ここで、検出物がある状態になって、2パ
ルス分の時間が経過したときには、受光信号は第一のし
きい値以下にはなるが、第二のしきい値以下にはならな
いので、受光IC13の出力信号はHレベルのままであ
る。Here, when the detected object is present and the time for two pulses elapses, the light reception signal becomes equal to or lower than the first threshold value, but not equal to or lower than the second threshold value. Therefore, the output signal of the light receiving IC 13 remains at the H level.
【0035】また、検出物がなくなった場合には、受信
信号は第一のしきい値以上になるので、2パルス分が経
過したとき出力信号はLレベルに反転する。Further, when the detected object disappears, the received signal becomes equal to or higher than the first threshold value, so that the output signal is inverted to the L level when two pulses have elapsed.
【0036】かくして、出力処理回路32の同期タイミ
ングが、図5(B)に示すように、タイマ回路31から
のパルス信号の立上り時と、立下がり時から2パルス分
経過後に設定されていることにより、出力端子16から
の出力信号は、図5(F)に示すように、検出物がない
場合にはLレベル、また検出物がある場合には、Hレベ
ルに設定されることになる。その際、電源オンから出力
判定が行なわれるまでの遅延時間t4 、その後は発光素
子11の消灯時間、すなわちパルス発生器14のパルス
長と、受光IC13内の判定回路による判定時間に基づ
いて、遅延時間t5 ,t6 が発生することになる。ここ
で、図1の光検出装置10の出力処理回路15の同期タ
イミングが、パルス発生器14のパルス信号の立上り時
のみに設定されていることから、遅延時間t4 ,t5 ,
t6 は、図1の光検出装置10における遅延時間t1 ,
t2 ,t3 と比較して短くなる。かくして、より正確な
検出物の検出が行なわれる。Thus, as shown in FIG. 5B, the synchronization timing of the output processing circuit 32 is set at the rising edge of the pulse signal from the timer circuit 31 and after the lapse of two pulses from the falling edge. As a result, the output signal from the output terminal 16 is set to the L level when there is no detected object and the H level when there is a detected object, as shown in FIG. 5 (F). At that time, based on the delay time t 4 from power-on to output determination, after that, based on the turn-off time of the light emitting element 11, that is, the pulse length of the pulse generator 14 and the determination time by the determination circuit in the light receiving IC 13, Delay times t 5 and t 6 will occur. Here, since the synchronization timing of the output processing circuit 15 of the photodetector 10 of FIG. 1 is set only when the pulse signal of the pulse generator 14 rises, the delay times t 4 , t 5 ,
t 6 is the delay time t 1 in the photodetector 10 of FIG.
It becomes shorter than t 2 and t 3 . Thus, more accurate detection of the detected substance is performed.
【0037】以上のようにして、S/N比が比較的小さ
く、検出物がある場合の受光信号が、ヒステリシス特性
を有する判定回路の第一のしきい値と第二のしきい値の
間にある場合であっても、検出物の有無が確実に検出さ
れる。As described above, the light reception signal when the S / N ratio is relatively small and there is a detected object is between the first threshold value and the second threshold value of the determination circuit having the hysteresis characteristic. Even in the case of, the presence or absence of the detected substance is surely detected.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、発
光素子が、LEDパルス発光周期よりも十分長い周期
で、少なくとも所定の判定時間だけ消灯せしめられるこ
とから、受光素子による信号レベルは、LEDパルス発
光周期より十分長い周期で、ほぼゼロになるので、検出
基準の信号レベルが、処理回路のヒステリシス特性を構
成する第一のしきい値とそれより低い第二のしきい値の
間にある場合であっても、LEDパルス発光周期より十
分長い周期でヒステリシス特性の第二のしきい値以下に
なる。したがって、処理回路の出力信号は、検出基準の
信号レベルが、第一のしきい値と第二のしきい値の間に
ある場合であっても、検出時に確実に反転することにな
り、受光ICを使用した場合に、S/N比が小さくて
も、確実に検出が行なわれる。かくして、本発明によれ
ば、S/N比が小さい場合であっても、受光ICを利用
することにより、確実に検出が行なわれ得るようにした
高精度の検出が可能である光検出装置が提供される。As described above, according to the present invention, since the light emitting element is turned off at least for a predetermined determination time at a period sufficiently longer than the LED pulse light emitting period, the signal level by the light receiving element is reduced. , The signal level of the detection reference is between the first threshold value and the second threshold value lower than the threshold value, which constitutes the hysteresis characteristic of the processing circuit, because the signal level becomes almost zero at a cycle sufficiently longer than the LED pulse emission cycle. Even in the case of, the hysteresis threshold becomes equal to or lower than the second threshold value in a period sufficiently longer than the LED pulse emission period. Therefore, even if the signal level of the detection reference is between the first threshold value and the second threshold value, the output signal of the processing circuit is reliably inverted at the time of detection. When the IC is used, even if the S / N ratio is small, the detection is surely performed. Thus, according to the present invention, even when the S / N ratio is small, by using the light receiving IC, it is possible to perform the detection with high accuracy, which enables the detection with high accuracy. Provided.
【図1】本発明による光検出装置の第1の実施例の構成
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a photodetector according to the present invention.
【図2】(A)〜(F)は図1に示した光検出装置の動
作時における各部の波形を示すタイムチャートである。FIGS. 2A to 2F are time charts showing waveforms of various parts during operation of the photodetector shown in FIG.
【図3】本発明による光検出装置の第2の実施例の構成
を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of the photodetector according to the present invention.
【図4】本発明による光検出装置の第3の実施例の構成
を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a third embodiment of the photodetector device according to the present invention.
【図5】(A)〜(F)は図4に示した光検出装置の動
作時における各部の波形を示すタイムチャートである。5A to 5F are time charts showing waveforms of various parts during operation of the photodetector shown in FIG.
【図6】従来の光変調式受光ICを利用した光検出装置
を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a photodetector using a conventional light-modulation type light-receiving IC.
【図7】図6の光検出装置における入射光量と出力信号
の時間との関係を示し、(A)は発光光量と時間との関
係、(B)は受光素子の出力信号と時間との関係、そし
て(C)は受光ICの出力信号と時間との関係をそれぞ
れ示すグラフである。7 shows the relationship between the amount of incident light and the time of an output signal in the photodetector of FIG. 6, (A) shows the relationship between the amount of emitted light and time, and (B) shows the relationship between the output signal of a light receiving element and time. , And (C) are graphs showing the relationship between the output signal of the light receiving IC and time.
10,20,30 光変調式光検出装置 11 発光素子 12 電流バイパス用トランジスタ 13 受光IC 14 パルス発生器 15,32 出力処理回路 16 出力端子 21 駆動回路 22 スイッチ回路 31 タイマ回路 10, 20, 30 Light modulation type photodetector 11 Light emitting element 12 Current bypass transistor 13 Light receiving IC 14 Pulse generator 15, 32 Output processing circuit 16 Output terminal 21 Drive circuit 22 Switch circuit 31 Timer circuit
Claims (2)
と、該発光素子から出射し検出物の表面を透過または表
面で反射した光を受光する受光素子,受光素子からの受
光信号を増幅する増幅回路,増幅回路からの出力信号を
基準値と比較するヒステリシス特性を有するコンパレー
タ,コンパレータの出力を発振器のクロック信号に同期
して検出する同期検出回路,所定の判定時間で同期検出
回路からの出力に基づいてHまたはL電圧を出力する判
定回路,判定回路の出力電圧に基づいて反転する出力バ
ッファ回路及び上記発光素子をパルス発光させるパルス
駆動回路から成る光変調式受光ICとを含んでいる光検
出装置において、 上記発光素子のパルス発生周期よりも十分長い周期のパ
ルス信号を発生させるパルス発生器と、このパルス発生
器のパルス信号に基づいてオン又はオフする電流バイパ
ス用トランジスタを備えており、 上記発光素子が、上記電流バイパス用トランジスタによ
り、少なくとも上記光変調式受光ICの判定時間だけ消
灯することを特徴とする光検出装置。1. A light emitting element for irradiating a detected object with light, a light receiving element for receiving light emitted from the light emitting element and transmitted through or reflected by the surface of the detected object, and a light receiving signal from the light receiving element is amplified. Amplifier circuit, a comparator having a hysteresis characteristic for comparing the output signal from the amplifier circuit with a reference value, a synchronization detection circuit for detecting the output of the comparator in synchronization with the clock signal of the oscillator, and a synchronization detection circuit from the synchronization detection circuit at a predetermined determination time. The light modulation type light receiving IC includes a determination circuit that outputs an H or L voltage based on the output, an output buffer circuit that inverts based on the output voltage of the determination circuit, and a pulse drive circuit that causes the light emitting element to emit light in a pulsed manner. In the photodetector, a pulse generator that generates a pulse signal having a period sufficiently longer than the pulse generation period of the light emitting element, and the pulse generator. A light detection device comprising a current bypass transistor which is turned on or off based on a pulse signal, wherein the light emitting element is turned off by the current bypass transistor at least for a determination time of the light modulation type photodetection IC. apparatus.
前記発光素子が、光変調式受光ICの検出信号が出力さ
れた時点から少なくとも前記光変調式受光ICの判定回
路の所定の判定時間の間だけ消灯されるようにしたこと
を特徴とする光検出装置。2. The photodetector according to claim 1, wherein
Light detection, wherein the light emitting element is turned off for at least a predetermined determination time of a determination circuit of the light modulation type light receiving IC from the time when the detection signal of the light modulation type light receiving IC is output. apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17885993A JP2761702B2 (en) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | Photodetector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17885993A JP2761702B2 (en) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | Photodetector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0735614A true JPH0735614A (en) | 1995-02-07 |
| JP2761702B2 JP2761702B2 (en) | 1998-06-04 |
Family
ID=16055937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17885993A Expired - Fee Related JP2761702B2 (en) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | Photodetector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2761702B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6486802B2 (en) | 2000-04-11 | 2002-11-26 | Fujitsu Takamisawa Component Limited | Low power consumption encoder, control method therefor and coordinate input device using the same |
| JP2009105548A (en) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Murata Mfg Co Ltd | Threshold measuring method and its apparatus of optical module circuit |
-
1993
- 1993-07-20 JP JP17885993A patent/JP2761702B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6486802B2 (en) | 2000-04-11 | 2002-11-26 | Fujitsu Takamisawa Component Limited | Low power consumption encoder, control method therefor and coordinate input device using the same |
| JP2009105548A (en) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Murata Mfg Co Ltd | Threshold measuring method and its apparatus of optical module circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2761702B2 (en) | 1998-06-04 |
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