JP2006133022A

JP2006133022A - 反射式センサ

Info

Publication number: JP2006133022A
Application number: JP2004320722A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Hirose; 洋一廣瀬; Hiroshi Oshima; 博大▲嶋▼; Hiroshi Urae; 博志浦江; Toshiya Ide; 俊哉井出
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】背景光による誤動作を防止すると共に、発光素子、駆動回路及び検出回路により消費電流を削減できる反射式センサを提供する。
【解決手段】発光素子１４と、発光素子１４を駆動する回路と、発光素子１４を駆動するタイミングを生成する回路２２と、受光素子１３と、受光素子１３からの信号を電圧信号に変換する回路と、この電圧信号のレベルを検出する回路と、この検出回路からの信号のタイミングと発光素子が発光するタイミングを比較する回路と、発光素子１４が発光していないある一定期間の受光素子１３からの信号を積分し、電圧に変換する回路と、その積分された信号のレベルを検出する回路と、これらの信号から物体の有無を判定する回路から成ることを特徴とする反射式センサ。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に近距離での異物などの反射物の存在を検知できる反射式センサに関する。

一般に、印字データを光検出により読み取るようにした光検出回路は知られている（下記、特許文献１参照。）。

また、図５（ａ），（ｂ）に従来例の反射式センサを示す。

図において１は発光素子で例えば発光ダイオードなど、２は受光素子で例えばフォトダイオード、３は遮光板、４は所望の反射物を示す。

即ちこの反射式センサは、発光素子１から出力され、反射物４により反射された光を受光素子２で検出する装置である（図５（ａ）参照）。これを実現するための回路を図５（ｂ）に示す。同期回路により制御されたタイミングで発光素子１は点灯し、この時点での受光素子２からの出力を測定することにより、反射物４の有無を判定する。

回路動作としては、図５（ｂ）において、タイミング生成回路１１によりタイミングを生成し、タイミング生成回路１１からの信号により発光素子駆動回路９を制御し、発光素子１を発光させる。反射物４が存在する場合、発光素子１から放出された光は反射物４により反射され、受光素子２に入射する。受光素子２に入射した光は受光素子２により電流に変換され、その電流は受光回路８により電圧信号に変換され、検出回路１０により受光素子２にある一定値以上の光が入射されたか否かを判定する。ここで、検出回路１０により検出された信号のタイミングと、発光素子１が発光したタイミングを比較し、これが一致した場合に信号を出力して反射物４が存在するものと判定する。
特公平６−７０６６号公報

ところで、上述の従来例にあって、発光素子１から放出された光と相関を持たず、且つ受光素子２に入射される光を背景光と呼ぶものとすると、通常、発光素子１の点灯前における受光素子２の出力と、点灯後における受光素子２の出力を比較することにより反射物４を検出するため、背景光の強度が発光素子１の点灯前と点灯後で変化し、その変化量が受光素子２、受光回路８及び検出回路１０により構成される反射光を検出する回路の検出レベルより大きい場合、誤動作する可能性がある。

本発明は叙上の点に着目して成されたもので、背景光による誤動作を防止すると共に、発光素子、駆動回路及び検出回路により消費電流を削減できる反射式センサを提供することを目的とする。

本発明は、以下の構成により上記課題を解決できる。

（１）発光素子と、発光素子を駆動する回路と、発光素子を駆動するタイミングを生成する回路と、受光素子と、受光素子からの信号を電圧信号に変換する回路と、この電圧信号のレベルを検出する回路と、この検出回路からの信号のタイミングと発光素子が発光するタイミングを比較する回路と、発光素子が発光していないある一定期間の受光素子からの信号を積分し、電圧に変換する回路と、その積分された信号のレベルを検出する回路と、これらの信号から物体の有無を判定する回路から成ることを特徴とする反射式センサ。

（２）前記（１）に記載の反射式センサであって、発光素子が発光していないある一定期間の受光素子からの信号を積分し、電圧に変換する回路と、その積分された信号のレベルを検出する回路により、背景光を検出した場合、発光素子駆動回路、及び受光素子からの信号を電圧信号に変換する回路のいずれか、あるいは両方を停止することにより消費電流を低減する機能を含むことを特徴とする反射式センサ。

本発明は、叙上の構成より成るので、背景光による誤動作を防止すると共に、ある設定値以上の背景光が存在する場合には、従来回路と比較し、発光素子駆動回路及び検出回路が動作しないため、発光素子、発光素子駆動回路及び検出回路により消費される電流を削減でき、また、発光素子は、その発光時間により寿命が定まるが、本発明では、発光素子に電流が流れる時間も減少するため、発光素子の寿命を長くすることができるという効果を有する。したがって、本発明によれば、携帯電話，ノート型パソコン等の蓋の開閉検出用とかタッチセンサとして利用できる。

以下に本発明の実施例を説明する。

図1は、本発明に係る反射式センサの一実施例を示す回路図、図２は発光素子出力，積分回路および受光回路出力を夫々示すグラフである。

図において、１２は反射物、１３は受光素子、１４は発光素子を示す。１５は積分回路、１６は受光回路で、前記積分回路１５は、受光素子１３からの電流をある一定時間ｔ１で積分して、その積分値を検出回路１８に出力する。この検出回路１８により積分回路１５からの出力を処理することで、一定時間ｔ１の期間において受光素子１３に入力された光の積分値を求めることができる。そして、積分回路１５からの出力電圧が、検出回路１８の閾値電圧より高くなった場合には、背景光強度がある一定値を上回っていると判定回路２１で判定する。この判定回路２１を背景光検出装置として用いる。そしてこの背景光検出装置は、少なくとも発光素子１４が発光している期間においては、積分を行わない。

また、検出回路１９は発光素子１４から出力され、反射物１２により反射された光が受光素子１３に入力され、それにより受光素子１３から発光する電流を検出するための回路であり、これを反射光検出装置として用いる。

背景光が受光素子１３、積分回路１５および検出回路１８により構成される背景光検出装置により検出されるレベルより低い場合は、従来回路と同様、発光素子１４から光が放出され、それが反射物により反射され、受光素子に入力される。

その反射光により受光素子１３から発生した信号は、受光回路１６により電圧信号に変換され、その電圧信号を検出回路１９により検出し、その検出された信号のタイミングと、発光のタイミング生成回路２２で生成された信号を比較することにより、反射物の有無を判定する。この際、発光のタイミングと一致して、受光素子１３からの信号を検出した場合には反射物が存在すると判定回路２１で判定する。これは、図４における領域２４の状態に相当する。一方、発光素子１４が発光するタイミングと一致した信号が、受光回路１６の出力から検出されなかった場合、反射物は存在しないと判定する。これは、図４における領域２３の状態に相当する。

ここで、受光素子１３に近接する位置に光の透過率が低い物体が存在する場合、その物体により受光素子１３に入射する光は減少するので、受光素子１３、積分回路１５及び検出回路１８により構成される背景光検出装置は、背景光を検出しない。これを言い換えれば、受光素子１３及び検出回路１８により構成される背景光検出装置が背景光を検出する場合には、近接する位置に、光の透過率が低い物体が存在しないということである。従って、背景光が、受光素子１３及び検出回路１８により構成される背景光検出装置により検出されるレベル以上の場合には、反射物が存在しないものと判定する。これは、図４における領域２５の状態に相当する。この、背景光の強度が強い場合には反射物が存在しないとする機能の追加により、従来回路の問題点であった、背景光による誤動作を防ぐ。そして受光素子１３及び検出回路１８により背景光が検出された場合、反射光の有無を確認する必要が無いので、発光素子駆動回路１７及び受光回路１６を停止する。以上の動作を、周期的に繰り返す。

［その他の実施例］
上述した実施例に加え、図３及び図４に、その他の実施例を示す。

この実施例は、いずれも広域通過フィルタとして働く低周波除去フィルタＦ１またはＦ２を加えたもので、その他の構成は図１の回路図と同一であるので同一の符号を付し、説明の詳細は省く。

要するに、背景光の周期が積分回路１５での積分時間に対して長い場合には、その背景光を除去できない。従って、図３及び図４に示すように低周波除去フィルタＦ１又はＦ２を設けて高周波のみを通過させて、低周波信号を除去することにより、背景光を確実に除去することができる。

本発明の一実施例を示す反射式センサの回路図同上の発光素子出力，積分回路出力及び受光回路出力の相関グラフ他の実施例を示す回路図さらに他の実施例を示す回路図（ａ）（ｂ）従来の反射式センサの説明図と回路図

符号の説明

１２反射物
１３受光素子
１４発光素子
１５積分回路
１７発光素子駆動回路
１８検出回路
１９検出回路
２０制御回路
２１判定回路
２２タイミング生成回路
Ｆ１，Ｆ２低周波除去フィルタ

Claims

発光素子と、発光素子を駆動する回路と、発光素子を駆動するタイミングを生成する回路と、受光素子と、受光素子からの信号を電圧信号に変換する回路と、この電圧信号のレベルを検出する回路と、この検出回路からの信号のタイミングと発光素子が発光するタイミングを比較する回路と、発光素子が発光していないある一定期間の受光素子からの信号を積分し、電圧に変換する回路と、その積分された信号のレベルを検出する回路と、これらの信号から物体の有無を判定する回路から成ることを特徴とする反射式センサ。
請求項１に記載の反射式センサであって、発光素子が発光していないある一定期間の受光素子からの信号を積分し、電圧に変換する回路と、その積分された信号のレベルを検出する回路により、背景光を検出した場合、発光素子駆動回路、及び受光素子からの信号を電圧信号に変換する回路のいずれか、あるいは両方を停止することにより消費電流を低減する機能を含むことを特徴とする反射式センサ。