JP3790659B2 - Optical detector - Google Patents

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JP3790659B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は自動水栓,自動洗浄便器,洗面器,自動開閉便座,便器の局部洗浄装置,自動照明,自動暖房等において使用者が設定距離範囲内にいるか否かをの検出するための装置に適用して好適な光学的検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
この種器具において設定距離範囲内に測定対象物があるか否か、即ち設定距離範囲内に使用者がいるか否かを検出する装置として、赤外線拡散反射方式の検出装置が従来から広く用いられている。
【0003】
図4はその原理図を示したものである。
この光学的検出装置は、赤外線発光ダイオード(発光素子)200にて発光した光を測定対象物(使用者)204に当て、その反射光(拡散光)をフォトダイオード(受光素子)208に入射させるもので、この場合測定対象物204が近い位置にあればフォトダイオード208への入射光量が多くなり、逆に測定対象物204が遠ければフォトダイオード208への入射光量は少なくなる。
これを利用して、即ちフォトダイオード208に入射する反射光量の大小に応じて、測定対象物204の距離を判定することができる。
【0004】
しかしながらこの赤外線拡散反射方式の光学的検出装置の場合、測定対象物204の色によって、具体的には使用者の着ている服の色等の違いによって、フォトダイオード208への入射光量が大きく変化するといった問題がある。
【0005】
例えば測定対象物204の色が白色であると、フォトダイオード208に入射する反射光量は多くなり、また逆に黒色の場合にはフォトダイオード208に入射する反射光量は少なくなる。
従って白色の場合で距離を合わせておくと、測定対象物204が黒色である場合、フォトダイオード208に入射する反射光量が少な過ぎて、測定対象物204が同じ距離にあるにも拘わらずこれを検知できなくなってしまう。
【0006】
一方、光学的検出装置として入射位置に応じた光電流を両端から出力する半導体位置検出素子(PSD:Position Scnsitivc Photo Dctcctor)を利用した赤外線測距式の光学的検出装置が公知である。
図5はその原理図を示したものである。
この光学的検出装置は、半導体の対数特性を利用した「対数変換+差分取り出し」方式のもので、発光ダイオード200から発したパルス光が投光レンズ(集光レンズ)202を通して測定対象物204に投射される。そしてその反射光が受光レンズ(集光レンズ)206を通して半導体位置検出素子(受光素子)210の表面に入射し結像する。
【0007】
ここで半導体位置検出素子210は連続的な分解能を有するPINフォトダイオードであって、受光表面上のスポット結像位置によって比率が決まる2つの光電流を発生させる光電変換素子であり、半導体位置検出素子210に入射した光は光電変換され、光電流として両端に付けられた電極から分割出力される。
即ち半導体位置検出素子210にスポット光が入射すると、入射位置に光エネルギーに比例した電荷が発生し、そしてその発生した電荷が光電流として表面層を通り、各端の電極のそれぞれから出力される。
表面の抵抗層は全長且つ全面に亘り均一な抵抗値を持つように作られていることから、光電流は各端の電極までの距離、即ち各端までの距離に逆比例して分割されて取り出される。
【0008】
例えば図6(A)のように受光面の中央位置にスポット光が入射した場合、半導体位置検出素子210の各端からの2つの光電流の比率は
L1:IL2=1:1
となる。
また同図(B)のように両端から1:2の比率の位置にスポット光が入射した場合には
L1:IL2=1:2
となり、更に同図(C)に示しているように、両端から1:3の位置にスポット光が入射した場合には
L1:IL2=1:3
となる。
【0009】
従って判定したい距離を図5の距離Xとした場合、半導体位置検出素子210の光電流のしきい値をIL1/IL2=a/bとし、IL1/IL2がa/bより大きければ測定対象物204はXより遠く、IL1/IL2がa/bよりも小さければ測定対象物204はXより近くにあると判定することができる。
【0010】
この図5に示す光学的検出装置では、光電流比のしきい値を判定する回路として、半導体位置検出素子210の2つの光電流を、ダイオードなどの対数特性を持った半導体212,214で電流電圧変換し、引き算器216で対数変換された2つの電圧の差を取ってIL1/IL2に対応した値log(IL1)−log(IL2)に変換し、それを比較器(マイクロコンピュータ)218で電圧のしきい値Vと比較して距離を判定するもので、例えば図5で距離判定したい距離をXとした場合、V
=log(a/b)
とすると、測定対象物204がXより遠いか否かを判定することができる。
【0011】
この図5に示す光学的検出装置の場合、半導体位置検出素子210の受光スポット位置を読み取るものであるので、距離の検出値が測定対象物204の色、即ち反射率に左右されない利点を有する。
しかしながらこの図5に示す光学的検出装置の場合、消費電力が大きいことからこれを電池駆動の携帯機器まで用途を広げることが困難であるといった問題点を内包している。
【0012】
この図5に示す光学的検出装置の場合、半導体位置検出素子210から流れ出る光電流値は、黒色等の反射率の低い測定対象物204の場合には数百nA程度、また白色等の反射率の高い測定対象物204の場合には数百μA流れることもあり、測定対象物204の反射率と距離とによって電流範囲が大きく異なる。
【0013】
図5の「対数変換+差分取り出し」による方法では、光電流が小さい場合には光電流が流れ始めてから対数変換された電圧が発生するまでの時間が長くなるといった現象がある。
これを図7で説明すると、流れ始めた光電流IL1,IL2は、対数変換をする半導体212,214を流れる前に対数変換をする半導体212,214が接続された回路に寄生したコンデンサ成分の浮遊容量を充電するため、半導体212,214の電圧を観測しても対数変換された電圧値が得られない時間(不安定時間)tが存在する。
【0014】
浮遊容量をC、光電流をI、対数変換された電圧をVとすると、浮遊容量Cの充電に必要な時間t
=V×C÷I ・・・式(1)
となり、その浮遊容量Cの充電時間t中は電圧が上昇しているため、対数変換された値を読み取ることができない。
【0015】
例えば本発明者の実測例では、図7で黒色の測定対象物204の場合の光電流IL2=155nA,155nAでのダイオードの順方向電圧V≒0.36V,回路の浮遊容量≒60pF,浮遊容量を0.36Vまで充電するための時間tは、式(1)より
=140μSEC
となり、少なくとも140μSEC以上の「発光時間」がなければ対数変換された値を読み取ることができない。
【0016】
発光に必要な電流は数十〜数百mAと受光信号処理回路の数mAに比べて大きく、このため装置全体の消費電流を小さくできないのである。
即ち安定した検出値を得るために発光ダイオード200から長い時間パルス光を照射し続けなければならないのであり、その際に大きな電力を消費してしまうのである。
このためこの種半導体位置検出素子を利用した光学的検出装置は、電池を電源としたものには従来適用されていないのが実情である。
【0017】
そこで本出願人は、半導体位置検出素子からの光電流を別の方式で信号処理するようになした光学的検出装置を提案した(特開平7−209435)。
図8はその原理図を示したものである。
この光学的検出装置は、同図に示しているように半導体位置検出素子210の両端からの2つの光電流を、増幅器220,222で増幅し、その際に片側の増幅器222だけ増幅率を設定可能として、半導体位置検出素子210における設定入射位置から各端までの距離の比率に反比例した比率で各光電流を増幅し、増幅後に電圧レベルが同レベルになったかどうかを比較器218で比較することにより、半導体位置検出素子210から流れる2つの光電流比が設定された一定の電流比より大きいか小さいかを判別するものである。
【0018】
しかしながらこの図8に示す光学的検出装置の場合、増幅後の信号を正確に比較するため、増幅器220,222の飽和を避ける必要がある。
そこで増幅器222の出力最大振幅を半導体位置検出素子210から流れ出る光電流値IL2の最大値、つまり白色等の反射率の高い対象物204に対応する光電流である数百μAに設定すると、黒色等の反射率の低い対象物204の場合には光電流IL2が1/1000になるので、増幅器222の出力も最も大きい振幅の1/1000になってしまう。
【0019】
例えば電源電圧5Vの場合、白色対象物での出力を5Vに設定しても黒色対象物の場合には出力が5mVとなり、信号ノイズとの見分けがつかない程小さくなってしまい、正確な比較ができない。
そこで特開平7−209435の光学的検出装置では、光電流の小さい状態でも増幅できるように増幅率を上げ、光電流が大きくなると出力の飽和を検知して発光レベルを下げるための「発光レベル低減回路」を回路に組み込む工夫がなされている。
図9は具体的な回路構成を示したもので、同図に示しているようにここでは発光レベル低減回路224を回路に組み込んである。
【0020】
しかしながらこのようにした場合においても、発光レベルを下げるために必要な時間、所謂負帰還の反応時間がかかり、その負帰還の反応時間中は出力が飽和している可能性があるため、1回の発光時間を長くして積分するか、または何回か発光を繰り返して積分することで、負帰還の反応時間中に出力が飽和しても影響が小さくなるようにしなければならない。
【0021】
負帰還の反応時間は半導体位置検出素子210の反応時間が最大30μSECであるため、負帰還回路全体では約125μSEC以上必要であり、1回の測定結果を得るための積算発光時間は125μSECより短くできないので、装置全体の消費電力が大きくなってしまう。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学的検出装置はこのような課題を解決するために案出されたものである。
而して請求項1のものは、(a)測定対象物に向けてパルス光を発光する発光素子と、(b)該対象物からの反射光を受けて両端より光電流を出力し且つ該反射光の入射位置から各端までの距離の大小に応じて、それら各端からの光電流を比例的に減少又は増大する半導体位置検出素子から成る受光素子と、(c)該受光素子における各端からの光電流を電圧変換する第1及び第2の電流電圧変換コンデンサと、(d)それら第1及び第2の電流電圧変換コンデンサの各電圧比を検出して比較し、設定距離範囲内における対象物の有無を判定して検知信号を出力する電圧比検出手段と、を有しており、且つ該電圧比検出手段が前記第1及び第2の電流電圧変換コンデンサの電荷を第1及び第2の放電器により定電流放電したときの放電時間の長短を比較して、前記設定距離範囲内の対象物の有無を判定するものであることを特徴とする。
【0023】
請求項2のものは、請求項において、前記第1及び第2の電流電圧変換コンデンサが同容量となしてあるとともに、前記第1の電流電圧変換コンデンサと第2の電流電圧変換コンデンサに各対応した第1及び第2の放電器の放電量の比率が、前記受光素子における設定入射位置から各端までの距離の比率のしきい値に対応した比率となしてあり、前記反射光が該設定入射位置に入射したときに放電が同時に終了するようになしてあることを特徴とする。
【0024】
請求項3のものは、請求項1,2の何れかにおいて、前記電圧比検出手段が、前記第1及び第2の電流電圧変換コンデンサにそれぞれ対応した第1及び第2の比較コンデンサに且つ各対応した電圧でバッファを介して充電した上、それら第1及び第2の比較コンデンサの電荷を前記第1及び第2の放電器にて放電するものとなしてあることを特徴とする。
【0025】
請求項4のものは、請求項1〜の何れかにおいて、前記光学的検出装置が自動水栓,自動洗浄便器,洗面器,自動開閉便座,便器の局部洗浄装置,自動照明,自動暖房における使用者の検出装置であることを特徴とする。
【0026】
【作用及び発明の効果】
上のように本発明の光学的検出装置は、半導体位置検出素子の各端からの光電流を電圧変換する手段として第1及び第2の電流電圧変換コンデンサを用い、そしてそれら第1及び第2の電流電圧変換コンデンサの各電圧比を電圧比検出手段により比較し、設定距離範囲内における対象物の有無を判定して検知信号を出力するもので、本発明によれば図5に示す光学的検出装置、即ち半導体位置検出素子からの光電流を半導体によって対数変換により電圧変換する場合のように、半導体を接続した回路に寄生するコンデンサ成分の浮遊容量を充電するまでの時間が不安定時間となり、その後において初めて正しい電圧比検出、即ち実際の測定を行い得るといった問題がなく、短時間で検出動作を終えることができる。
【0027】
従って発光素子からの1回当りのパルス発光時間を短くすることができ、消費電力を少なくすることができる。
それ故本発明によれば乾電池を電源とした携帯機器の検出装置への適用が可能となるといった大きな効果がもたらされる。
【0028】
ここで上記電圧比検出手段は、電流電圧変換コンデンサの電荷を放電器により定電流放電したときの放電時間の長短を比較して、設定距離範囲内の対象物の有無を判定するものとなしてある
【0029】
の場合において、第1及び第2の電流電圧変換コンデンサを同容量となすとともに、第1の電流電圧変換コンデンサと第2の電流電圧変換コンデンサに対応した第1及び第2の放電器の放電量の比率を、受光素子における設定入射位置から各端までの距離の比率のしきい値に対応した比率となし、反射光が設定入射位置に入射したとき、放電が同時に終了するようになしておくことができる(請求項)。
このようにしておけば、放電が同時に終了しているか否かを見ることによって簡単に且つ正確に設定距離範囲内に対象物があるか否かを検出することができる。
【0030】
本発明ではまた、上記電圧比検出手段を、第1及び第2の電流電圧変換コンデンサの電圧に対応した電圧で第1及び第2の比較コンデンサにバッファを介して充電し、それら比較コンデンサの電荷を上記第1及び第2の放電器にて放電するようになすことができる(請求項)。
この場合、第1及び第2の電流電圧変換コンデンサと第1及び第2の比較コンデンサの静電容量を変えることにより、放電時間の測定精度を自由に決めることができる利点が得られる。
【0031】
更にまた本発明は、自動水栓,自動洗浄便器,洗面器,自動開閉便座,便器の局部洗浄装置,自動照明,自動暖房における検出装置として好適に適用可能である(請求項)。
ここで便器の局部洗浄装置とは、洗浄ノズルから洗浄水を噴射して便器使用者の局部を洗浄する装置を意味する。
【0032】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
図1において、10は本例の光学的検出装置で、12は測定対象物14に向けてパルス光を投射する赤外線発光ダイオードから成る発光素子である。
この発光素子12からの光は投光レンズ(集光レンズ)16を通して測定対象物14に投射される。
【0033】
18は半導体位置検出素子(以下PSDと略す)から成る受光素子で、対象物14からの反射光は受光レンズ(集光レンズ)22を通してこの受光素子18に入射される。
受光素子18は入射位置に応じた光電流を、詳しくは入射位置から両端までの距離に反比例した光電流を各端より出力する。
【0034】
図2はこの光学的検出装置10における回路構成を具体的に示したものである。
図中Q1はそれぞれ発光素子12のドライブのためのトランジスタであり、またR2はトランジスタQ1のドライブのための抵抗である。更にR1は発光電流設定のための抵抗であり、C7は発光電流を充電するためのコンデンサである。
【0035】
20はトランジスタQ1の動作タイミングを制御することによって測定のタイミングを設定する測定タイミング設定回路で、コンデンサC50,C51が接続されている。
ここでコンデンサC50は発光タイミング(電源オンから発光までの待ち時間)を設定するためのものであり、またコンデンサC51はパルス光の発光時間(発光の長さ)を設定するためのものである。
【0036】
上記発光素子12はこのようにして設定されたタイミング(周期)で且つ設定された発光時間でパルス発光する。
発光素子12からパルス発光された光は、図1に示しているように測定対象物14で反射され、その反射光がPSDから成る受光素子18に入射する。
【0037】
その入射位置は、図1から明らかなように測定対象物14までの距離が近ければ同図中下端に近い位置に入射し、また距離が遠ければ同図中上端に近い位置に入射する。
そしてその入射位置に応じた、即ちその入射位置から各端までの距離に反比例した大きさの光電流を各端から出力する。
【0038】
受光素子18の各端から取り出された光電流は、それぞれ光電流増幅回路23,24で増幅され、第1及び第2の初段コンデンサ(電流電圧変換コンデンサ)C1,C2にそれぞれ充電される。そしてこれら初段コンデンサC1,C2において光電流がそれぞれ電圧に変換される。
ここで初段コンデンサC1及びC2はそれぞれ容量が等しくされている。
【0039】
尚C3,C4は周囲光記憶コンデンサ、26,28は周囲光キャンセラで、受光素子18からの光電流のうち外乱光成分が周囲光記憶コンデンサC3,C4の記憶に基づいて周囲光キャンセラ26,28により同量抜取りされ、図3(A)に示しているように第1及び第2の初段コンデンサC1,C2の電圧が基準電圧に保持される。
【0040】
本例の装置では、光電流がこれら初段コンデンサC1,C2によって電圧変換された後、それらの電圧比が後述する電圧比検出手段により検出され、測定対象物14が設定距離範囲内にあるか否かが判定される。
【0041】
C5,C6はそれぞれその電圧比検出手段の要素を成す第1及び第2の比較コンデンサであって、初段コンデンサC1,C2への充電開始と同時に定電流充電アンプ30,32を介してこれら比較コンデンサC5,C6への充電が行われる。
ここで定電流充電アンプ30,32は増幅率1のアンプであって、バッファとしての機能を有し、発光素子12からパルス光が発光している間だけ動作し、発光素子12からパルス光が発光していないときには停止しているものである。
【0042】
初段コンデンサC1,C2及び比較コンデンサC5,C6は、発光素子12からパルス光が発光し続けている間、即ち初段コンデンサC1,C2に光電流が流れ込んでいる間、これに比例して電圧が上昇し、そして発光が終わった時点で比較コンデンサC5,C6の電荷が定電流放電回路34,36によって定電流放電される。
尚比較コンデンサC5,C6はそれぞれ等しい容量とされている。詳しくは、この例では比較コンデンサC5,C6はそれぞれ1000pFとされている。
【0043】
これに対し定電流放電回路34と36とは互いに異なった放電量に設定されている。
詳しくは、図1において対象物14有りと判定するときの設定距離範囲がXであり、そして対象物14が設定距離範囲Xの位置にあるときに受光素子18への入射位置がa/b=3/1であるとしたとき、定電流放電回路34の放電量が、定電流放電回路36のそれに対し3倍となるように設定してある。
即ち比較コンデンサC5の充電電圧が比較コンデンサC6の充電電圧に対し3倍の電圧であるとき、放電が同時に終了するようにそれら定電流放電回路34,36の放電能力が設定してある。
【0044】
従って若し遠距離側の光電流IL1によって充電する遠距離側の比較コンデンサC6の方が、近距離側の光電流IL2によって充電する近距離側の比較コンデンサC5よりも早く放電終了すれば、対象物14は設定距離範囲X以内にあること、即ち設定した検知距離範囲X内に対象物14があることを判定できる。
【0045】
38はこれら比較コンデンサC5,C6の電圧を監視し比較する電圧比較回路であって、この電圧比較回路38は、上記のように遠距離側の比較コンデンサC6の電圧が近距離側の比較コンデンサC5の電圧に対し早く元の電圧に戻ったとき、即ち早く放電終了したときに信号を出力し、スイッチングトランジスタ40をオン動作させる。ここにおいて設定距離範囲X内に対象物14有りとの検知信号が出力される。
【0046】
このように本例では定電流充電アンプ30,32、比較コンデンサC5,C6、定電流放電回路34,36、電圧比較回路38、スイッチングトランジスタ40等によって電圧比検出手段が構成されている。
尚、図中42は検知距離設定回路であって、検知距離設定のための抵抗R3〜R6を有している。
44は距離設定入力端子であり、C100はラインノイズ吸収のためのバイパスコンデンサである。
【0047】
次に本例の装置の動作を図3のタイムチャートに基づいて以下に詳しく説明する。
図3(A)は測定対象物14が存在していないときの状態を表しており、この場合発光素子12がパルス光を発光しても受光素子18に対し反射光が入射しないために、初段コンデンサC1,C2は基準電圧を保持するのみであり、反射光の入射により発生する光電流による電圧上昇を生じない。
また比較コンデンサC5,C6は、それぞれ初段コンデンサC1,C2の基準電圧分の充電は行うものの、同様に反射光の入射により発生する光電流に起因する電圧上昇は行わない。
【0048】
他方図3(B)は設定距離範囲X内に測定対象物14が存在しているときの状態を表しており、この場合対象物14からの反射光が受光素子18に入射するため、その入射位置に応じた光電流が受光素子18の両端から出力される。これを受けて初段コンデンサC1,C2はそれぞれの光電流に基づいて電圧上昇する。
この電圧上昇はパルス光が発光している時間連続して行われる。
【0049】
このとき比較コンデンサC5,C6も同時に電圧上昇し、そしてパルス光の発光が停止した時点から定電流充電アンプ30,32を停止し、定電流放電回路34,36によってそれら比較コンデンサC5,C6の放電が行われる。
このとき比較コンデンサC5の放電と比較コンデンサC6の放電とが同時に終了したとき、詳しくは図3(B)中破線で示す元の電圧に同時にそれらコンデンサC5,C6の電圧が低下したとき、測定対象物14が丁度設定距離範囲Xの距離にあること、即ち図1中受光素子18に対しa/bが3/1の位置に入射していると判定できる。そして比較コンデンサC6側の放電の終了がこれよりも早ければ設定距離範囲X内に測定対象物14が位置していること、即ち設定距離範囲X内に測定対象物14があると判定することができる。
【0050】
以上のような本例の光学的検出装置によれば、図5に示す従来の光学的検出装置、即ち半導体位置検出素子からの光電流を半導体によって対数変換により電圧変換する場合のように、半導体を接続した回路に寄生するコンデンサ成分の浮遊容量を充電するまでの時間が不安定時間となり、その後において初めて本来の電圧比検出が行えるといった問題を生じず、短時間で迅速に対象物の検出動作を終えることができる。これにより発光素子からの1回当りのパルス発光時間を短くでき、消費電力を少なく抑えることができる。
従ってこの装置によれば乾電池を電源とした検出装置を容易に構成できる。
【0051】
従来、水回りの設備ないし機器にあっては100Vの電源を用いることが難しく、従って乾電池を電源として検出装置を構成することが望まれていたにも拘わらず、半導体位置検出素子を用いた検出装置を構成することは電力消費が多いことから困難であったのが、本例の光学的検出装置によれば乾電池を電源とし且つ半導体位置検出素子を用いた光学的検出装置を容易に構成でき、従って対象物の色による影響を受けることなく正確に且つ少ない消費電力で対象物を判定・検出できるようになるといった大きな効果がもたらされる。
【0052】
また本例では、第1及び第2の初段コンデンサ(電流電圧変換コンデンサ)C1,C2の電圧を一旦比較コンデンサC5,C6に移し替えた後に、それら比較コンデンサC5,C6を放電させ、その放電に必要な時間を見ることによって電圧比検出を行うようにしているため、極めて容易に且つ正確に設定距離範囲内の対象物の有無を検出することができる。
【0053】
以上本発明の実施例を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば上例では初段コンデンサC1,C2の電圧を比較コンデンサC5,C6に移し替えた後、それらを放電させるようにしているが、場合によって初段コンデンサC1,C2に充電を行った後、スイッチ手段によって定電流放電回路に接続し、それらによって放電させるとともに、その放電終了までの時間を見ることによって、設定距離範囲内に対象物があるか否かを検出するようになすこともできる。
の他本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例である光学的検出装置の全体構成を示す図である。
【図2】 図1における光学的検出装置の回路構成を示す図である。
【図3】 同じ実施例の検出装置の動作をタイムチャートで表す図である。
【図4】 従来の光学的検出装置の一例を示す図である。
【図5】 従来の光学的検出装置の図4とは異なる例を示す図である。
【図6】 図5の光学的検出装置における半導体位置検出素子の作用説明図である。
【図7】 図5の光学的検出装置の不具合の説明図である。
【図8】 従来の光学的検出装置の図4及び図5とは異なる例を示す図である。
【図9】 図8の光学的検出装置の具体的回路構成を示す図である。
【符号の説明】
10 光学的検出装置
12 発光素子
14 測定対象物
18 受光素子
30,32 定電流充電アンプ(バッファ)
34,36 定電流放電回路
38 電圧比較回路
40 スイッチングトランジスタ
C1,C2 初段コンデンサ(電流電圧変換コンデンサ)
C5,C6 比較コンデンサ
L1,IL2 光電流
X 設定距離範囲
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention is an apparatus for detecting whether or not a user is within a set distance range in an automatic faucet, an automatic washing toilet, a washbasin, an automatic opening / closing toilet seat, a toilet flushing device, automatic lighting, automatic heating, etc. The present invention relates to an optical detection device suitable for application.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
  In this type of instrument, as a device for detecting whether there is a measurement object within a set distance range, that is, whether there is a user within the set distance range, an infrared diffuse reflection type detection device has been widely used conventionally. Yes.
[0003]
  FIG. 4 shows the principle diagram.
  This optical detection device applies light emitted from an infrared light emitting diode (light emitting element) 200 to a measurement object (user) 204 and causes the reflected light (diffused light) to enter a photodiode (light receiving element) 208. In this case, however, the amount of light incident on the photodiode 208 increases if the measurement object 204 is close, and conversely, the amount of light incident on the photodiode 208 decreases if the measurement object 204 is far away.
  By using this, that is, according to the amount of reflected light incident on the photodiode 208, the distance of the measurement object 204 can be determined.
[0004]
  However, in the case of this infrared diffuse reflection type optical detection device, the amount of light incident on the photodiode 208 varies greatly depending on the color of the measurement object 204, specifically the color of the clothes worn by the user. There is a problem such as.
[0005]
  For example, when the color of the measurement object 204 is white, the amount of reflected light incident on the photodiode 208 increases. Conversely, when the color is black, the amount of reflected light incident on the photodiode 208 decreases.
  Therefore, if the distance is adjusted in the case of white, when the measurement object 204 is black, the amount of reflected light incident on the photodiode 208 is too small, so that the measurement object 204 is at the same distance. It becomes impossible to detect.
[0006]
  On the other hand, as an optical detection device, an infrared ranging optical detection device using a semiconductor position detection element (PSD: Position Scnsitivc Photo Dctcctor) that outputs a photocurrent corresponding to an incident position from both ends is known.
  FIG. 5 shows the principle diagram.
  This optical detection device is of the “logarithmic conversion + difference extraction” method utilizing the logarithmic characteristics of a semiconductor, and the pulsed light emitted from the light emitting diode 200 passes through a light projection lens (condensing lens) 202 to the measurement object 204. Projected. The reflected light enters the surface of the semiconductor position detecting element (light receiving element) 210 through the light receiving lens (condensing lens) 206 and forms an image.
[0007]
  Here, the semiconductor position detection element 210 is a PIN photodiode having continuous resolution, and is a photoelectric conversion element that generates two photocurrents whose ratio is determined by the spot image formation position on the light receiving surface. The light incident on 210 is photoelectrically converted and divided and output from electrodes attached to both ends as a photocurrent.
  That is, when the spot light is incident on the semiconductor position detecting element 210, a charge proportional to the light energy is generated at the incident position, and the generated charge passes through the surface layer as a photocurrent and is output from each of the electrodes at each end. .
  Since the resistance layer on the surface is made to have a uniform resistance value over the entire length and the entire surface, the photocurrent is divided in inverse proportion to the distance to the electrode at each end, that is, the distance to each end. It is taken out.
[0008]
  For example, when spot light is incident on the center position of the light receiving surface as shown in FIG. 6A, the ratio of two photocurrents from each end of the semiconductor position detecting element 210 is
        IL1: IL2= 1: 1
  It becomes.
  When spot light is incident at a ratio of 1: 2 from both ends as shown in FIG.
        IL1: IL2= 1: 2
  Furthermore, as shown in FIG. 5C, when spot light is incident at a position of 1: 3 from both ends.
        IL1: IL2= 1: 3
  It becomes.
[0009]
  Accordingly, when the distance to be determined is the distance X in FIG. 5, the threshold of the photocurrent of the semiconductor position detecting element 210 is IL1/ IL2= A / b, IL1/ IL2Is larger than a / b, the measurement object 204 is farther than X and IL1/ IL2Is smaller than a / b, it can be determined that the measurement object 204 is closer to X.
[0010]
  In the optical detection device shown in FIG. 5, two photocurrents of the semiconductor position detecting element 210 are used as circuits for determining the threshold of the photocurrent ratio, and the currents are converted into currents in the semiconductors 212 and 214 having logarithmic characteristics such as diodes. The voltage is converted and the difference between the two voltages logarithmically converted by the subtractor 216 is calculated as IL1/ IL2The value log (I corresponding toL1) -Log (IL2), And the voltage threshold value V is compared with a comparator (microcomputer) 218.0For example, if the distance to be determined in FIG.0The
        V0= Log (a / b)
  Then, it can be determined whether or not the measurement object 204 is farther than X.
[0011]
  In the case of the optical detection device shown in FIG. 5, since the light receiving spot position of the semiconductor position detection element 210 is read, there is an advantage that the detected value of the distance does not depend on the color of the measurement object 204, that is, the reflectance.
  However, in the case of the optical detection device shown in FIG. 5, since the power consumption is large, it is difficult to expand the application to battery-driven portable devices.
[0012]
  In the case of the optical detection device shown in FIG. 5, the photocurrent value flowing out of the semiconductor position detection element 210 is about several hundred nA in the case of the measurement object 204 having a low reflectance such as black, and the reflectance such as white. In the case of the measurement object 204 having a high value, a current of several hundred μA may flow, and the current range varies greatly depending on the reflectance and distance of the measurement object 204.
[0013]
  In the method based on “logarithmic conversion + difference extraction” in FIG. 5, when the photocurrent is small, there is a phenomenon that the time from when the photocurrent starts to flow until the logarithmically converted voltage is generated becomes longer.
  This will be explained with reference to FIG.L1, IL2Observes the voltages of the semiconductors 212 and 214 in order to charge the stray capacitance of the capacitor component parasitic in the circuit to which the semiconductors 212 and 214 that perform logarithmic conversion are connected before flowing through the semiconductors 212 and 214 that perform logarithmic conversion. The time when the logarithmically converted voltage value cannot be obtained (unstable time) t1Exists.
[0014]
  When the stray capacitance is C, the photocurrent is I, and the logarithmically converted voltage is V, the time t required to charge the stray capacitance C1Is
        t1= V × C ÷ I (1)
  And the charge time t of the stray capacitance C1Since the voltage rises inside, the logarithmically converted value cannot be read.
[0015]
  For example, in the actual measurement example of the present inventor, the photocurrent I in the case of the black measurement object 204 in FIG.L2= Forward voltage V of diode at 155 nA, 155 nA2≒ 0.36V, circuit stray capacitance ≒ 60pF, time t for charging stray capacitance to 0.36V1From equation (1)
        t1= 140μSEC
  Thus, the logarithmically converted value cannot be read unless there is a “light emission time” of at least 140 μSEC or more.
[0016]
  The current required for light emission is several tens to several hundreds mA, which is larger than the several mA of the received light signal processing circuit. Therefore, the current consumption of the entire apparatus cannot be reduced.
  That is, in order to obtain a stable detection value, it is necessary to continuously irradiate pulsed light from the light emitting diode 200 for a long time, which consumes a large amount of power.
  For this reason, an optical detection apparatus using this kind of semiconductor position detection element has not been applied to a conventional battery powered device.
[0017]
  Therefore, the present applicant has proposed an optical detection device that performs signal processing on the photocurrent from the semiconductor position detection element by another method (Japanese Patent Laid-Open No. 7-209435).
  FIG. 8 shows the principle diagram.
  In this optical detection device, as shown in the figure, two photocurrents from both ends of the semiconductor position detection element 210 are amplified by the amplifiers 220 and 222, and at that time, the amplification factor is set only by the amplifier 222 on one side. As possible, each photocurrent is amplified at a ratio inversely proportional to the ratio of the distance from the set incident position to each end in the semiconductor position detecting element 210, and whether or not the voltage level becomes the same level after the amplification is compared by the comparator 218. Thus, it is determined whether the ratio of the two photocurrents flowing from the semiconductor position detecting element 210 is larger or smaller than a set constant current ratio.
[0018]
  However, in the case of the optical detection device shown in FIG. 8, it is necessary to avoid saturation of the amplifiers 220 and 222 in order to accurately compare the amplified signals.
  Therefore, the maximum output amplitude of the amplifier 222 is set to the photocurrent value I flowing out of the semiconductor position detecting element 210.L2Is set to several hundred μA, which is a photocurrent corresponding to an object 204 with high reflectivity such as white, in the case of the object 204 with low reflectivity such as black, the photocurrent IL2Is 1/1000, the output of the amplifier 222 is also 1/1000 of the largest amplitude.
[0019]
  For example, when the power supply voltage is 5V, even if the output of the white object is set to 5V, the output of the black object is 5 mV, which is so small that it cannot be distinguished from the signal noise. Can not.
  Therefore, in the optical detection apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-209435, the “amplification level reduction” is performed to increase the amplification factor so that amplification can be performed even when the photocurrent is small. Ingenuity has been made to incorporate the “circuit” into the circuit.
  FIG. 9 shows a specific circuit configuration. As shown in FIG. 9, a light emission level reduction circuit 224 is incorporated in the circuit.
[0020]
  However, even in this case, the time required for lowering the light emission level, that is, the so-called negative feedback reaction time is required, and the output may be saturated during the negative feedback reaction time. It is necessary to integrate by increasing the light emission time of the light source, or by integrating the light emission repeatedly several times so that the influence is reduced even if the output is saturated during the negative feedback reaction time.
[0021]
  Since the reaction time of the negative feedback circuit is a maximum of 30 μSEC, the negative feedback reaction time requires about 125 μSEC or more in the entire negative feedback circuit, and the integrated light emission time for obtaining one measurement result cannot be shorter than 125 μSEC. As a result, the power consumption of the entire apparatus increases.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
  The optical detection device of the present invention has been devised to solve such problems.
  Thus, according to the first aspect of the present invention, (a) a light emitting element that emits pulsed light toward an object to be measured; (b) receiving a reflected light from the object and outputting a photocurrent from both ends; and A light receiving element comprising a semiconductor position detecting element that proportionally decreases or increases the photocurrent from each end in accordance with the distance from the incident position of the reflected light to each end; and (c) each of the light receiving elements in the light receiving element. First and second current-voltage conversion capacitors for converting the photocurrent from the end, and (d) detecting and comparing the respective voltage ratios of the first and second current-voltage conversion capacitors, and within the set distance range Voltage ratio detection means for determining the presence or absence of an object and outputting a detection signalAnd theThe voltage ratio detection means compares the length of the discharge time when the electric charges of the first and second current-voltage conversion capacitors are discharged at a constant current by the first and second dischargers, and the object within the set distance range It is characterized by determining the presence or absence of an object.
[0023]
  Claim 2 claims claim1The first and second current / voltage conversion capacitors have the same capacity, and the first and second dischargers respectively correspond to the first and second current / voltage conversion capacitors. The discharge amount ratio is a ratio corresponding to the threshold value of the ratio of the distance from the set incident position to each end of the light receiving element, and discharge occurs when the reflected light is incident on the set incident position. It is characterized in that it ends at the same time.
[0024]
  The third aspect is the first aspect., 2In any one of the above, the voltage ratio detection means charges the first and second comparison capacitors corresponding to the first and second current-voltage conversion capacitors, respectively, through the buffers with the corresponding voltages, The charge of the first and second comparison capacitors is discharged by the first and second dischargers.
[0025]
  The fourth aspect is the first aspect.3In any of the above, the optical detection device is an automatic faucet, an automatic flush toilet, a washbasin, an automatic open / close toilet seat, a toilet flushing device, automatic lighting, and a user detection device in automatic heating.The
[0026]
[Operation and effect of the invention]
  Less thanAs described above, the optical detection device of the present invention uses the first and second current-voltage conversion capacitors as means for converting the photocurrent from each end of the semiconductor position detecting element into voltage, and the first and second current and voltage conversion capacitors. The voltage ratios of the current-voltage conversion capacitors are compared by the voltage ratio detection means, the presence / absence of an object within the set distance range is determined and a detection signal is output. According to the present invention, the optical ratio shown in FIG. The time until the stray capacitance of the capacitor component parasitic to the circuit connected to the semiconductor is charged becomes unstable, as in the case where the photocurrent from the detection device, that is, the semiconductor position detection element is converted into voltage by logarithmic conversion by the semiconductor. After that, there is no problem that correct voltage ratio detection, that is, actual measurement can be performed for the first time, and the detection operation can be completed in a short time.
[0027]
  Accordingly, the pulse emission time per one time from the light emitting element can be shortened, and the power consumption can be reduced.
  Therefore, according to the present invention, there is a great effect that it can be applied to a detection device of a portable device using a dry battery as a power source.
[0028]
  Here, the voltage ratio detection means compares the discharge time when the charge of the current-voltage conversion capacitor is discharged with a constant current by a discharger, and determines the presence or absence of an object within the set distance range.Have.
[0029]
  ThisIn this case, the first and second current-voltage conversion capacitors have the same capacity, and the discharge amounts of the first and second dischargers corresponding to the first current-voltage conversion capacitor and the second current-voltage conversion capacitor The ratio is a ratio corresponding to the threshold value of the ratio of the distance from the set incident position to each end of the light receiving element, and discharge is terminated simultaneously when reflected light enters the set incident position. (Claims)2).
  In this way, whether or not there is an object within the set distance range can be detected easily and accurately by checking whether or not the discharge has been completed at the same time.
[0030]
  In the present invention, the voltage ratio detection means is charged to the first and second comparison capacitors via a buffer at a voltage corresponding to the voltages of the first and second current-voltage conversion capacitors, and the charge of the comparison capacitors is charged. Can be discharged by the first and second dischargers.3).
  In this case, there is an advantage that the measurement accuracy of the discharge time can be freely determined by changing the capacitances of the first and second current-voltage conversion capacitors and the first and second comparison capacitors.
[0031]
  Furthermore, the present invention can be suitably applied as a detection device in an automatic faucet, an automatic washing toilet, a washbasin, an automatic opening / closing toilet seat, a toilet flushing device, automatic lighting, and automatic heating (claims).4).
  Here, the toilet bowl local cleaning device refers to an apparatus for cleaning the toilet user's local area by spraying cleaning water from the cleaning nozzle.
[0032]
【Example】
  Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
  In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an optical detection apparatus of the present example, and reference numeral 12 denotes a light emitting element composed of an infrared light emitting diode that projects pulsed light toward a measurement object 14.
  The light from the light emitting element 12 is projected onto the measurement object 14 through the light projecting lens (condensing lens) 16.
[0033]
  Reference numeral 18 denotes a light receiving element composed of a semiconductor position detecting element (hereinafter abbreviated as PSD). Reflected light from the object 14 enters the light receiving element 18 through a light receiving lens (condensing lens) 22.
  The light receiving element 18 outputs a photocurrent corresponding to the incident position, more specifically, a photocurrent inversely proportional to the distance from the incident position to both ends.
[0034]
  FIG. 2 specifically shows the circuit configuration of the optical detection device 10.
  In the figure, Q1 is a transistor for driving the light emitting element 12, and R2 is a resistor for driving the transistor Q1. Further, R1 is a resistor for setting the light emission current, and C7 is a capacitor for charging the light emission current.
[0035]
  Reference numeral 20 denotes a measurement timing setting circuit for setting the measurement timing by controlling the operation timing of the transistor Q1, to which capacitors C50 and C51 are connected.
  The capacitor C50 is for setting the light emission timing (waiting time from power-on to light emission), and the capacitor C51 is for setting the light emission time (length of light emission) of the pulsed light.
[0036]
  The light emitting element 12 emits pulses at the timing (cycle) set in this way and at the set emission time.
  The light pulse-emitted from the light emitting element 12 is reflected by the measurement object 14 as shown in FIG. 1, and the reflected light enters the light receiving element 18 made of PSD.
[0037]
  As is clear from FIG. 1, the incident position enters the position near the lower end in the figure if the distance to the measurement object 14 is short, and enters the position near the upper end in the figure if the distance is long.
  A photocurrent having a magnitude corresponding to the incident position, that is, inversely proportional to the distance from the incident position to each end, is output from each end.
[0038]
  Photocurrents extracted from the respective ends of the light receiving element 18 are amplified by the photocurrent amplifier circuits 23 and 24, respectively, and charged to the first and second first stage capacitors (current / voltage conversion capacitors) C1 and C2, respectively. The photocurrents are converted into voltages in the first stage capacitors C1 and C2.
  Here, the first stage capacitors C1 and C2 have the same capacity.
[0039]
  C3 and C4 are ambient light storage capacitors, and 26 and 28 are ambient light cancellers. Ambient light components of the photocurrent from the light receiving element 18 are ambient light cancellers 26 and 28 based on the storage of the ambient light storage capacitors C3 and C4. As shown in FIG. 3A, the voltages of the first and second first stage capacitors C1 and C2 are held at the reference voltage.
[0040]
  In the apparatus of this example, after the photocurrent is voltage-converted by these first stage capacitors C1 and C2, the voltage ratio thereof is detected by voltage ratio detection means described later, and whether or not the measurement object 14 is within the set distance range. Is determined.
[0041]
  C5 and C6 are first and second comparison capacitors, respectively, constituting elements of the voltage ratio detection means. These comparison capacitors are connected via the constant current charge amplifiers 30 and 32 simultaneously with the start of charging of the first stage capacitors C1 and C2. C5 and C6 are charged.
  Here, the constant current charge amplifiers 30 and 32 are amplifiers having an amplification factor of 1 and have a function as a buffer. When it is not emitting light, it is stopped.
[0042]
  The first stage capacitors C1 and C2 and the comparison capacitors C5 and C6 increase in proportion to the voltage while the pulsed light continues to be emitted from the light emitting element 12, that is, while the photocurrent flows into the first stage capacitors C1 and C2. When the light emission ends, the charges of the comparison capacitors C5 and C6 are discharged with constant current by the constant current discharge circuits 34 and 36.
  The comparison capacitors C5 and C6 have the same capacity. Specifically, in this example, the comparison capacitors C5 and C6 are each 1000 pF.
[0043]
  On the other hand, the constant current discharge circuits 34 and 36 are set to discharge amounts different from each other.
  Specifically, in FIG. 1, the set distance range when determining that the object 14 is present is X, and when the object 14 is in the position of the set distance range X, the incident position on the light receiving element 18 is a / b = Assuming 3/1, the discharge amount of the constant current discharge circuit 34 is set to be three times that of the constant current discharge circuit 36.
  That is, when the charging voltage of the comparison capacitor C5 is three times as high as the charging voltage of the comparison capacitor C6, the discharge capacities of the constant current discharge circuits 34 and 36 are set so that the discharge ends simultaneously.
[0044]
  Therefore, the photocurrent I on the far sideL1The comparison capacitor C6 on the long-distance side that is charged by theL2If the discharge is completed earlier than the short-distance comparison capacitor C5 to be charged, it can be determined that the object 14 is within the set distance range X, that is, the object 14 is within the set detection distance range X.
[0045]
  Reference numeral 38 denotes a voltage comparison circuit for monitoring and comparing the voltages of the comparison capacitors C5 and C6. The voltage comparison circuit 38 is configured such that the voltage of the comparison capacitor C6 on the long distance side is compared with the comparison capacitor C5 on the short distance side as described above. When the voltage is quickly returned to the original voltage, that is, when the discharge is completed earlier, a signal is output to turn on the switching transistor 40. Here, a detection signal indicating that the object 14 exists within the set distance range X is output.
[0046]
  As described above, in this example, the constant current charging amplifiers 30 and 32, the comparison capacitors C5 and C6, the constant current discharge circuits 34 and 36, the voltage comparison circuit 38, the switching transistor 40, and the like constitute voltage ratio detection means.
  In the figure, reference numeral 42 denotes a detection distance setting circuit having resistors R3 to R6 for setting the detection distance.
  44 is a distance setting input terminal, and C100 is a bypass capacitor for absorbing line noise.
[0047]
  Next, the operation of the apparatus of this example will be described in detail based on the time chart of FIG.
  FIG. 3A shows a state where the measurement object 14 does not exist. In this case, even if the light emitting element 12 emits pulsed light, no reflected light is incident on the light receiving element 18. Capacitors C1 and C2 only hold a reference voltage and do not cause a voltage increase due to a photocurrent generated by incident reflected light.
  The comparison capacitors C5 and C6 charge the reference voltage of the first stage capacitors C1 and C2, respectively, but do not increase the voltage due to the photocurrent generated by the incidence of the reflected light.
[0048]
  On the other hand, FIG. 3B shows a state when the measurement object 14 is present within the set distance range X. In this case, the reflected light from the object 14 is incident on the light receiving element 18. A photocurrent corresponding to the position is output from both ends of the light receiving element 18. In response, the first stage capacitors C1 and C2 rise in voltage based on their respective photocurrents.
  This voltage increase is continuously performed for the time during which the pulsed light is emitted.
[0049]
  At this time, the voltages of the comparison capacitors C5 and C6 are also increased at the same time, and the constant current charge amplifiers 30 and 32 are stopped from the time when the emission of the pulsed light is stopped, and the comparison capacitors C5 and C6 are discharged by the constant current discharge circuits 34 and 36. Is done.
  At this time, when the discharge of the comparison capacitor C5 and the discharge of the comparison capacitor C6 are completed at the same time, more specifically, when the voltages of the capacitors C5 and C6 simultaneously drop to the original voltage indicated by the broken line in FIG. It can be determined that the object 14 is just within the set distance range X, that is, that a / b is incident on the light receiving element 18 in FIG. If the discharge on the comparison capacitor C6 side ends earlier than this, it can be determined that the measurement object 14 is located within the set distance range X, that is, the measurement object 14 is within the set distance range X. it can.
[0050]
  According to the optical detection device of the present example as described above, the conventional optical detection device shown in FIG. 5, that is, a semiconductor in which the photocurrent from the semiconductor position detection element is converted into a voltage by logarithmic conversion by a semiconductor. The time to charge the stray capacitance of the capacitor component that is parasitic to the circuit connected to the circuit becomes unstable time, and after that, the original voltage ratio detection can be performed for the first time, and the target object can be detected quickly in a short time. Can finish. Thereby, the pulse emission time per one time from the light emitting element can be shortened, and the power consumption can be reduced.
  Therefore, according to this apparatus, a detection apparatus using a dry battery as a power source can be easily configured.
[0051]
  Conventionally, it is difficult to use a 100 V power source for equipment or equipment around water, and therefore it has been desired to configure a detection device using a dry battery as a power source, but detection using a semiconductor position detection element Although it was difficult to configure the device because of the high power consumption, according to the optical detection device of this example, an optical detection device using a dry cell as a power source and using a semiconductor position detection element can be easily configured. Therefore, a great effect is brought about such that the object can be determined and detected accurately and with less power consumption without being affected by the color of the object.
[0052]
  In this example, the voltages of the first and second first stage capacitors (current-voltage conversion capacitors) C1 and C2 are once transferred to the comparison capacitors C5 and C6, and then the comparison capacitors C5 and C6 are discharged. Since the voltage ratio detection is performed by observing the necessary time, the presence or absence of an object within the set distance range can be detected very easily and accurately.
[0053]
  Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, this is merely an example.
  For example, in the above example, the voltages of the first stage capacitors C1 and C2 are transferred to the comparison capacitors C5 and C6 and then discharged. However, in some cases, the first stage capacitors C1 and C2 are charged and then switched by the switch means. It is possible to detect whether there is an object within the set distance range by connecting to a constant current discharge circuit and discharging with them, and watching the time until the end of the discharge.The
  SoIn addition, the present invention can be configured in various modifications without departing from the spirit of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an optical detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of the optical detection device in FIG. 1;
FIG. 3 is a time chart showing the operation of the detection device of the same embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a conventional optical detection device.
FIG. 5 is a view showing an example of a conventional optical detection device different from FIG.
6 is an operation explanatory diagram of a semiconductor position detection element in the optical detection device of FIG. 5;
FIG. 7 is an explanatory diagram of a problem of the optical detection device of FIG.
8 is a diagram showing an example of a conventional optical detection device different from those shown in FIGS. 4 and 5. FIG.
9 is a diagram showing a specific circuit configuration of the optical detection device of FIG. 8. FIG.
[Explanation of symbols]
        10 Optical detector
        12 Light emitting element
        14 Measurement object
        18 Light receiving element
        30, 32 Constant current charge amplifier (buffer)
        34, 36 Constant current discharge circuit
        38 Voltage comparison circuit
        40 switching transistors
        C1, C2 First stage capacitor (current-voltage conversion capacitor)
        C5 and C6 comparison capacitors
        IL1, IL2  Photocurrent
        X Set distance range

Claims (4)

(a)測定対象物に向けてパルス光を発光する発光素子と、
(b)該対象物からの反射光を受けて両端より光電流を出力し且つ該反射光の入射位置から各端までの距離の大小に応じて、それら各端からの光電流を比例的に減少又は増大する半導体位置検出素子から成る受光素子と、
(c)該受光素子における各端からの光電流を電圧変換する第1及び第2の電流電圧変換コンデンサと、
(d)それら第1及び第2の電流電圧変換コンデンサの各電圧比を検出して比較し、設定距離範囲内における対象物の有無を判定して検知信号を出力する電圧比検出手段と、
を有しており、且つ該電圧比検出手段が前記第1及び第2の電流電圧変換コンデンサの電荷を第1及び第2の放電器により定電流放電したときの放電時間の長短を比較して、前記設定距離範囲内の対象物の有無を判定するものであることを特徴とする光学的検出装置。
(A) a light emitting element that emits pulsed light toward the measurement object;
(B) receiving reflected light from the object and outputting a photocurrent from both ends, and proportionally changing the photocurrent from each end according to the distance from the incident position of the reflected light to each end. A light receiving element comprising a semiconductor position detecting element that decreases or increases;
(C) first and second current-voltage conversion capacitors that convert the photocurrent from each end of the light receiving element into a voltage;
(D) voltage ratio detection means for detecting and comparing the voltage ratios of the first and second current-voltage conversion capacitors, determining the presence or absence of an object within a set distance range, and outputting a detection signal;
The has, and with the voltage ratio detecting means compares the length of discharge time when the constant current discharge by the first and second discharger charges of said first and second current-voltage conversion capacitor An optical detection device for determining the presence or absence of an object within the set distance range.
請求項において、前記第1及び第2の電流電圧変換コンデンサが同容量となしてあるとともに、前記第1の電流電圧変換コンデンサと第2の電流電圧変換コンデンサに各対応した第1及び第2の放電器の放電量の比率が、前記受光素子における設定入射位置から各端までの距離の比率のしきい値に対応した比率となしてあり、前記反射光が該設定入射位置に入射したときに放電が同時に終了するようになしてあることを特徴とする光学的検出装置。2. The first and second current-voltage conversion capacitors according to claim 1 , wherein the first and second current-voltage conversion capacitors have the same capacity, and the first and second current-voltage conversion capacitors respectively correspond to the first current-voltage conversion capacitor and the second current-voltage conversion capacitor. The discharge amount ratio of the discharger is a ratio corresponding to a threshold value of the ratio of the distance from the set incident position to each end of the light receiving element, and the reflected light is incident on the set incident position The optical detection device is characterized in that the discharge ends at the same time. 請求項1,2の何れかにおいて、前記電圧比検出手段が、前記第1及び第2の電流電圧変換コンデンサにそれぞれ対応した第1及び第2の比較コンデンサに且つ各対応した電圧でバッファを介して充電した上、それら第1及び第2の比較コンデンサの電荷を前記第1及び第2の放電器にて放電するものとなしてあることを特徴とする光学的検出装置。 3. The voltage ratio detection means according to claim 1 , wherein the voltage ratio detection means is connected to the first and second comparison capacitors respectively corresponding to the first and second current-voltage conversion capacitors via a buffer at each corresponding voltage. The optical detection device is characterized in that the first and second comparison capacitors are discharged by the first and second dischargers. 請求項1〜の何れかにおいて、前記光学的検出装置が自動水栓,自動洗浄便器,洗面器,自動開閉便座,便器の局部洗浄装置,自動照明,自動暖房における使用者の検出装置であることを特徴とする光学的検出装置。The optical detection device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the optical detection device is an automatic faucet, an automatic washing toilet, a washbasin, an automatic opening / closing toilet seat, a toilet flushing device, automatic lighting, and a user detection device in automatic heating. An optical detection device.
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