JP2007157791A - 光電センサ用ic - Google Patents

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Abstract

【課題】電力消費を抑制して発熱による不具合を少なくすることが可能な光電センサ用ICを提供する。
【解決手段】4つの受光部P1〜P4がCMOSデバイス構造又はBiCMOSデバイス構造を有する受光素子30に設けられており、被検出物Wの距離により、受光部P1が受光可能なスポット径である場合には、受光部P1からの受光量に応じた受光信号により、被検出物Wの有無を検出する。受光部P1で受光可能なスポット径でない場合には、受光部P1〜P3からなる受光部の受光領域における受光量に応じた受光信号により、被検出物Wの有無を検出する。被検出物Wまでの距離を検出する際には、受光部P3,P4のそれぞれの受光量の差分を演算し、差分に応じて検出物までの距離を検出する。
【選択図】図3

Description

本発明は、光電センサ用ICに関する。
従来より、検出精度を安定させ、かつ装置の小型化を実現するために、受光素子やその処理回路が搭載されたIC(以下、「光電センサ用IC」という。)が備えられた光電センサが知られている。
この種の光電センサには、図7に示すように、本体ケーシング2内のプリント基板3に、LEDを具備する投光器4と、光電センサ用IC5とが搭載されている。
また、本体ケーシング2には、投光レンズ6が設けられており、投光器4からの光が投光レンズ6を介して平行光として出射されるとともに、被検出物Wにて反射した光が投光レンズ6と並んで設けられる受光レンズ7により集光されて光電センサ用IC5の受光素子8の受光面にスポット状に受光されるようになってている。そして、受光素子8に受光された光の受光量に応じて被検出物Wの有無等が検出されるようになっている。
特開2002−252368公報
ところで、光電センサ用IC5には、受光素子8に受光された光の受光量に応じた受光信号を処理する処理回路が設けられている。ここで、この処理回路について用いられる素子を、主にバイポーラトランジスタとする場合には、消費電力が大きくなるだけでなく、光電センサ用ICを小型化した際に、発熱による不具合が生じるおそれがある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電力消費を抑制して発熱による不具合を少なくすることが可能な光電センサ用ICを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明に係る光電センサ用ICは、第1の受光素子と、前記第1の受光素子からの受光信号を処理する処理回路と、を備える光電センサ用ICにおいて、前記処理回路は、CMOSデバイス構造又はBiCMOSデバイス構造を有する構成としたところに特徴を有する。
請求項2の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記処理回路に加えて、前記第1の受光素子もCMOSデバイス構造又はBiCMOSデバイス構造を有するところに特徴を有する。
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載のものにおいて、前記処理回路及び前記第1の受光素子に電源を供給する電源回路が備えられており、前記処理回路、前記第1の受光素子及び前記電源回路は、高耐圧CMOSデバイス構造又は高耐圧BiCMOSデバイス構造を有するところに特徴を有する。
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のものにおいて、前記処理回路は、前記受光部からの受光信号を入力可能な1つの入力部を有し、当該入力部から入力された受光信号を処理する第1処理回路を有し、前記第1の受光素子は、1又は隣接する複数の前記受光部の組合せによって、それぞれ大きさの異なる複数の受光領域を形成可能とされるものであって、前記1又は隣接する複数の受光部からの受光信号を前記入力部に選択的に入力可能な第1選択手段を備えるところに特徴を有する。
請求項5の発明は、請求項4に記載のものにおいて、前記複数の受光部は、前記複数の受光領域が、それぞれ異なる大きさの正方形状をなすように形成可能に構成されているところに特徴を有する。
請求項6の発明は、請求項4又は請求項5に記載のものにおいて、前記複数の受光部は、隣接する同一形状の受光領域を形成するように構成されているところに特徴を有する。
請求項7の発明は、請求項6に記載のものにおいて、前記処理回路は、前記隣接する同一形状の受光領域を形成する複数の受光部のうちの、一の受光部から出力される受光信号と、他の受光部から出力される受光信号とが別々に入力される入力部を有し、当該入力部に入力される受光信号のレベルの差を演算処理する第2処理回路を有するものであり、前記第1処理回路及び前記第2処理回路のうち、前記受光信号が入力される処理回路を選択可能な第2選択手段を備えるところに特徴を有する。
請求項8の発明は、請求項7に記載のものにおいて、前記第1処理回路に受光信号が入力される受光部の少なくとも一部と、前記第2処理回路に受光信号が入力される受光部の少なくとも一部と、が兼用されているところに特徴を有する。
請求項9の発明は、請求項4ないし請求項8のいずれかに記載のものにおいて、前記第1の受光素子とは異なる第2の受光素子を接続可能な外部入力端子を備え、前記外部入力端子は、前記第1の受光素子の端子と選択的又は共通に、前記第1処理回路の入力部に接続されるところに特徴を有する。
請求項10の発明は、請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のものにおいて、前記受光部は、フォトダイオードにより構成されるところに特徴を有する。
<請求項1の発明>
本構成によれば、光電センサ用ICの処理回路は、CMOSデバイス構造又はBiCMOSデバイス構造を有する。したがって、例えばバイポーラデバイス構造のみを有するものと比較して、電力消費を抑制することができる。また、内部の発熱量を低減させることができるから、光電センサ用ICを小型化した際の発熱による不具合を少なくすることができる。
<請求項2の発明>
本構成によれば、より電力消費を抑制することができる。
<請求項3の発明>
本構成によれば、処理回路、第1の受光素子及び電源回路にて生じる電圧が高くなっても不具合が生じにくい。
<請求項4の発明>
本構成によれば、第1選択手段により1又は隣接する複数の受光部からの受光信号を第1処理回路の入力部に選択的に入力させることができる。したがって、例えば、1つの受光部の受光領域に収まる光については第1選択手段により当該1つの受光部で受光された光の受光信号のみを第1処理回路に入力させ、1つの受光部の受光領域に収まらない光については複数の受光部が組み合わせられる受光領域で受光された光の受光信号を第1処理回路に入力させる。これにより、受光される光の受光領域に応じた受光信号を第1処理回路に入力させることができるから、光の受光領域に応じた専用の受光素子を用意する必要がなく部品点数を少なくすることができる。
<請求項5の発明>
本構成によれば、受光部を正方形状とすることにより、スポット(円形)状の光を受光しやすくことができる。
ここで、スポット(円形)状の光を受光する場合には、理想的には、円形の受光部(受光面)とした方が、スポット(円形)状の光を受光部いっぱいに受光することができるが、かかる場合には、ウエハをカットする際に、円形にカットする工程が複雑であるだけでなく、円形にカットすると、利用できないウエハの残りかすが生じてしまう。したがって、かかる観点からも受光部を正方形状とすることが望ましい。
<請求項6の発明>
本構成によれば、隣接する同一形状の受光領域を形成する受光部に光が照射された場合には、受光量の割合に応じた受光信号がそれぞれの受光部の端子から出力される。したがって、例えば、当該受光素子を、投光された光のうち被検出物に反射する光を受光することで当該被検出物までの距離検出が可能な光電センサに用いた場合には、当該2つの受光部から出力される受光信号に基づき距離検出を行うことが可能になる。
<請求項7の発明>
本構成によれば、第2選択手段により、第1処理回路により処理を行うか、若しくは、第2処理回路による演算処理を行うかの選択を行うことができる。
また、第2処理回路を選択した場合に、例えば、投光された光のうち被検出物に反射する光を受光することで当該被検出物でまでの距離検出が可能な光電センサに用いると、当該2つの受光部から出力される受光信号に基づき距離検出を行うことが可能になる。
<請求項8の発明>
本構成によれば、受光部を兼用(共通化)することで、光電センサ用ICを光電センサに用いた場合に、兼用(共通化)する分だけ受光部の数の少ない受光素子を用いることが可能になる。
<請求項9の発明>
本構成によれば、第1処理回路は、第1の受光素子だけでなく、第2の受光素子から出力される受光信号の処理を行うことができる。
<請求項10の発明>
本構成によれば、例えば、受光部をフォトトランジスタで構成する場合と比較して、受光した光が受光信号として出力されるまでの応答時間を短くすることができる。
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1ないし図6を参照しつつ説明する。
本実施形態の光電センサ10は、受光量に応じて被検出物Wの有無等を検出する物体検出センサ、及び、受光位置の変化に応じて被検出物Wまでの距離を検出する距離検出センサの両方の機能を有するものである。なお、本実施形態の光電センサ10は、物体検出センサとして用いる場合には、被検出物Wまでの距離が異なる場合であっても、1台の光電センサ10で被検出物Wの有無等が検出可能になっている。
1.光電センサの構成
光電センサ10は、本体ケーシング11内に、プリント基板12が収容されている。プリント基板12上には、LED13を具備する投光器14と、光電センサ用IC20とが搭載されて成る。
本体ケーシング11のうち、投光器14の前方(図1の右下方)に位置する部分には、投光レンズ15が設けられ、LED13からの光を平行光として出射できるようになっている。一方、本体ケーシング11のうち、光電センサ用IC20の前方に位置する部分には、受光レンズ16が設けられ、被検出物Wにて反射した光が受光レンズ16にて収束(集光)されて光電センサ用IC20に1つだけ設けられる受光素子30の受光面30Aにスポット状(受光面上における受光領域が略円形)に受光されるようになっている。
受光素子30(第1の受光素子)はワンチップ上(シリコンなどの半導体)にCMOSデバイス構造(例えば、文献「はじめての半導体プロセス」著者「前田和夫」出版社「工業調査会」P29〜P31記載の構成参照)として構成されるCMOSイメージセンサであって、図2に示すように、全体として長方形状をなし、受光面30Aの全体(全体の受光領域)が5つの受光領域に区画され、4つの受光部P1〜P4のそれぞれが平面状に配置されるフォトダイオードから構成されている(エリアセンサ。受光部P2は、2つの部分が1つの受光部として構成されている)。なお、受光素子30をCMOSデバイス構造に代えて、BiCMOS(Bipolar-CMOS。同一基板上にバイポーラトランジスタとCMOSの両方を使って形成される。例えば、同文献P32記載の構成参照)デバイス構造で構成してもよく、かかる場合には、大電流を駆動したり高速に動作させたりする部分にバイポーラトランジスタを用い、集積度を高めたり消費電力を下げたりする部分にCMOSを使うという使い分けを行うことができる。
各受光部P1〜P4には、それぞれ出力端子T1〜T4が備えられており、各受光部P1〜P4ごとに、受光した光の量に応じた受光信号が対応する出力端子T1〜T4から出力されるようになっている。
なお、詳しくは後述するが、各受光部P1〜P4の出力端子から出力される受光信号に基づき、例えば、受光部P1のみの受光量を検出することが可能であるが、受光部P1を含む複数の受光部、例えば、受光部P1〜P3の出力端子T1〜T3から出力される受光信号を加えることで、受光部P1〜P3の受光領域が合わされた受光量の受光信号に基づき、検出を行うことができる。
4つの受光部P1〜P4のうち、受光部P1(の受光領域)は、正方形状であって受光面30Aの略右半分のうちの中央部に位置し、受光部P2(の受光領域)は、横長の長方形状であって受光部P1の上下に位置する。なお、受光部P2は、上下2箇所が合わせられて1つの受光部として構成されているため、これら2箇所(の受光領域)の全体での受光量が1つの出力端子T2から出力される。
受光部P3及び受光部P4(の受光領域)は、受光素子30の受光面30A全体のうちの略左半分に設けられており、受光部P3及び受光部P4(の受光領域)は、共に縦長の長方形状であって、略左半分のうちの中間を境界として同一形状(同一面積)となっている。そして、受光部P3及び受光部P4の並び(左右)方向に投光器14が位置するようになっている(図1参照)。
これにより、投光器14から斜め(前方よりも受光素子30側)方向に投光した光は、被検出物Wにて反射して受光部P3,P4(の受光領域)にスポット状に受光される。ここで、この受光位置は、被検出物Wまでの距離により異なる(被検出物Wが近くなれば受光部P3側にスポットが形成され、被検出物Wが遠くなれば受光部P4側にスポットが形成される)ため、受光部P3,P4の出力端子のそれぞれから出力される受光信号に基づき光電センサから被検出物Wまでの距離(被検出物Wの前後方向の位置)の検出が行われるようになっている。
一方、物体検出の際には、被検出物Wが比較的近い場合(被検出物Wまでの距離に応じてスポット径の小さい光が受光される場合)には、受光部P1の受光領域のみで受光し、受光部P1の出力端子T1から出力される受光量に応じた受光信号に基づき被検出物Wの有無等が検出されるようになっている。
一方、被検出物Wが遠いためより大きい受光領域が必要な場合(被検出物Wまでの距離に応じてスポット径の大きい光が受光される場合)には、例えば、受光部P1,P2,P3を合わせた受光領域(受光面)にスポットが受光されるようにし、受光部P1,P2,P3の出力端子T1〜T3から出力される受光量の合計に応じた受光信号に基づき被検出物Wの有無等が検出されるようになっている。
2.光電センサ用ICの電気的構成
図3,4に光電センサ用ICの電気的構成を示す。図5は、図3,4の等価回路である。
図3に示すように、光電センサ用IC20は、受光素子30と、受光素子30からの電流を電圧に変換するI−V変換回路21(21A,21B)と、I−V変換回路21からの電圧信号を増幅するアンプ28(28A,28B)と、アンプ28にて増幅された電圧信号が入力される選択回路22(本発明の「第2選択手段」に相当)と、選択回路22から選択的に出力される電圧信号を加算する加算回路23(本発明の「第1処理回路」に相当)と、選択回路22から選択的に出力される電圧信号の差を演算する差動回路24(本発明の「第2処理回路」に相当)と、加算回路23や差動回路24から出力された信号に基づき被検出物Wの検出を行うCPU25(central processing unit) と、CPU25と外部端子Eとの間に接続される入出力回路26と、上記各回路に電力を供給(電圧が印加)する電源回路29と、を備えて構成されている。
受光素子30の4つの受光部P1〜P4の出力端子T1〜T4は、それぞれ対応する外部端子A〜Dに接続されている。
具体的には、受光部P1の出力端子T1は、外部端子Aと電気的に接続され、受光部P2の出力端子T2は、外部端子Bと電気的に接続され、受光部P3の出力端子T3は、外部端子Cと電気的に接続され、受光部P4の出力端子T4は、外部端子Dと電気的に接続されている。
また、受光部P1の出力端子T1は、I−V変換回路21Aに電気的に接続されているとともに、受光部P4の出力端子T4は、I−V変換回路21Bに電気的に接続されている。
I−V変換回路21A,21Bは、図5に示すように、共に、外部端子Aとゲートが電気的に接続されるNチャンネルMOSFET40と、基準電圧(Vref)ラインとNチャンネルMOSFET40のドレインとの間に配される定電流源と、NチャンネルMOSFET40のドレインとゲートとの間に並列に配される抵抗R及びコンデンサCと、を備えて構成され、NチャンネルMOSFET40のソースは接地され、ドレインはアンプ28に接続されている。
これにより、通常時(ゲートに電圧が印加されない状態)には、定電流源からの電流がドレイン−ソース間に流れる。ここで、受光部P1(〜P3)に光が受光された場合には、受光部P1(〜P3)の受光量に応じてゲートに印加される電圧が変化し、これにより、ドレイン−ソース間に流れる電流量が変化するともに、アンプ28の入力電圧が変化する。
このようにして、I−V変換回路21A,21Bに入力される電流変化が電圧変化に変換されてアンプ28に出力されるようになっている。
ここで、NチャンネルMOSFET40は、ドレイン−ソース間の耐圧が高い高耐圧NチャンネルMOSFETが用いられており、他の回路(アンプ等)に用いられる高耐圧PチャンネルMOSFETとで高耐圧CMOSデバイス構造を構成するようになっている。なお、CMOSデバイス構造に代えて、BiCMOSデバイス構造で構成してもよい。
このように、高耐圧FET(高耐圧CMOSデバイス構造)で構成することにより、耐圧を超える電圧が両端子間(ドレイン端子Dとソース端子Sとの間)に印加されることにより生じる降伏現象を防止することができる。
選択回路22は、図3に示すように、アンプ28Aと加算回路23及び差動回路24との接続、並びにアンプ28Bと加算回路23及び差動回路24との接続を切り替えられるようになっている。具体的には、光電センサの操作手段(図示しない)により被検出物の検出又は距離検出が選択可能となっており、かかる選択結果に応じた信号が外部端子E及び入出力回路26を介してCPU25に入力され、CPU25からの信号により選択回路22の接点部22B〜22Dが切り替えられるようになっている。なお、接点部22Aについては、被検出物の検出及び距離検出時の両方で接続(オン)されるようになっている。
加算回路23は、2つの入力部23A,23Bを有し、これら両入力部に電圧信号が入力された場合には、かかる電圧信号を加算してCPU25にデジタル信号を出力する。なお、一方の入力部のみから電圧信号が入力された場合には、加算は行われず、電圧信号に応じたデジタル信号がCPU25に出力されるようになっている。
差動回路24は、2つの入力部24A,24Bを有し、これら両入力部に電圧信号が入力された場合には、かかる電圧信号の差を演算し、CPU25にデジタル信号を出力する。
CPU25は、加算回路23及び差動回路24からの出力に応じて被検出物Wの有無や、被検出物Wまでの距離を検出するようになっている。
入出力回路26は、CPU25からの信号に応じた出力を外部端子Eを介して外部に出力するとともに、外部端子Eを介して入力された信号をCPU25に与える。
ここで、I−V変換回路21だけでなく、アンプ28から入出力回路26に至るまでの回路、即ち、アンプ28、選択回路22、加算回路23、差動回路24、加算回路23、CPU25(central processing unit) 及び入出力回路26は、CMOSデバイス構造又はBiCMOSデバイス構造を用いて構成されている。これにより、光電センサ用IC20全体として、例えば、バイポーラデバイス構造のみを有するものと比較して、電力消費を抑制することができる。また、内部の発熱量を低減させることができるから、光電センサ用ICを小型化した際の発熱による不具合を少なくすることができる。したがって、I−V変換回路21から入出力回路26に至るまでの回路が、本発明の処理回路に相当する。
電源回路29は、高耐圧CMOSデバイス構造又は高耐圧BiCMOSデバイス構造を有して構成されており、外部電源(図示しない)から端子Gを介して供給される電圧Vccを所定の基準電圧Vrefに変換して上記回路に与えるようになっている。なお、この電源回路29は、端子Fを介して接地されている。また、電源回路29からの出力ライン(基準電圧Vref)は、端子Hにより外部と接続可能に構成されている。
次に、本実施形態では、被検出物の検出方法によって回路構成が異なるため、以下に場合を分けて説明する。
(1)被検出物の検出時の電気的構成
本実施形態では、物体検出時には、光電センサから被検出物Wまでの距離(受光面上のスポット径の大きさ)に応じて回路構成が異なるようになっている。
具体的には、受光部P1のみの受光量に基づき被検出物Wの有無を検出する場合(被検出物までの距離が比較的近い場合)には、図3の回路構成を用いる。これにより図6上段に示すように受光部P1の受光領域で被検出物の検出が可能となる。
一方、受光部P1〜P3の受光領域における受光量に基づき被検出物Wの有無を検出する場合(被検出物までの距離が比較的遠い場合)には、図3に示すように、短絡素子αにより外部端子A,B間を短絡させるとともに、短絡素子βにより外部端子A,C間を短絡させる。したがって、短絡素子α,βが本発明の「第1選択手段」に相当する。これにより図6中段に示すように受光部P1〜P3を合わせた受光領域で被検出物の検出が可能となる。なお、図5に示すように、外部端子Xが設けられ、外部端子X(本発明の「外部入力端子」に相当)と外部端子Aとの間に外付けの受光素子35(本発明の「第2の受光素子」に相当)を取付けてもよく、このようにすれば、外付けの受光素子35からの出力をI−V変換回路21Aに入力させることができる。
また、物体検出時には、図3に示すように、選択回路22の接点部22B〜22Dのうち、1つの接点部22Aのみが接続されるように切り替えられる。具体的には、光電センサの操作手段(図示しない)により物体検出が選択されると、かかる信号が外部端子E及び入出力回路26を介してCPU25に入力され、CPU25からの信号により選択回路22の1つの接点部22Aのみがオン(接続)されるようになっている。
これにより、受光素子30における受光量に応じた電圧信号が加算回路23を介してCPU25に入力されるようになっている。なお、物体検出時には、加算回路23の一方の入力部23Aにしか入力されないため、電圧信号の加算は行われず、CPU25に出力されるようになっている。
CPU25は、入力された受光量のレベルを予めメモリ(図示しない)に記憶されている所定の閾値と比較し、受光量のレベルが所定の閾値よりも大きい場合には、被検出物Wを検出したと判断し、かかる検出結果を入出力回路26を介して外部端子Eから表示手段(図示しない)等に出力する。
(2)距離検出時の電気的構成
距離検出時には、図4に示すように、短絡素子βにより外部端子A,C間を短絡させる。
また、選択回路22の全ての接点部22A〜22Dが接続されるように切り替えられる。具体的には、光電センサの操作手段(図示しない)により距離検出が選択されると、かかる信号が外部端子E及び入出力回路26を介してCPU25に入力され、CPU25からの信号により選択回路22の全ての接点部22A〜22Dがオン(接続)されるようになっている。
これにより、加算回路23の一方の入力部23A及び差動回路24の一方の入力部24Aがアンプ28Aと電気的に接続されるとともに、加算回路23の他方の入力部23B及び差動回路24の他方の入力部24Bがアンプ28Bと電気的に接続される。このとき、図6下段に示すように受光部P3,P4の受光領域で被検出物Wの距離(前後方向の位置)検出が可能となる。
加算回路23は、両入力部23A,23Bから入力された受光量を加算し、CPU25に出力する。差動回路24は、両入力部24A,24Bから入力された受光量の差分(P3の受光量とP4の受光量の差)を演算し、CPU25に出力する。
CPU25は、加算回路23から出力された受光量を所定の閾値と比較する。加算された受光量が所定の閾値よりも小さい場合には、受光量が小さすぎて正確に被検出物Wまでの距離が測定されないため、かかる情報を入出力回路26を介して外部端子Eから出力する。
そして、CPU25は、差動回路24から出力された差分に基づき、被検出物Wまでの距離を演算する。例えば、求めれた差分により、受光部P3の受光量が受光部P4の受光量よりも大きい場合には、所定の基準位置(このとき、スポットの中心が受光部P3とP4の中間に位置する)よりも被検出物Wが近く、受光部P4の受光量が受光部P3の受光量よりも大きい場合には、基準位置よりも被検出物Wが遠い。したがって、かかる差分により求められた被検出物Wまでの距離(被検出物Wの位置)の信号を入出力回路26を介して外部端子Eから表示手段(図示しない)等に出力する。
3.本実施形態の効果
(1)受光素子30(第1の受光素子)及びI−V変換回路21から入出力回路26に至るまでの回路(処理回路)は、CMOSデバイス構造又はBiCMOSデバイス構造を有するから、例えばバイポーラデバイス構造のみを有するものと比較して、電力消費を抑制することができる。また、内部の発熱量を低減させることができるから、光電センサ用ICを小型化した際の発熱による不具合を少なくすることができる。
(2)受光素子30(第1の受光素子)、I−V変換回路21から入出力回路26に至るまでの回路(処理回路)及び電源回路29は、高耐圧CMOSデバイス構造又は高耐圧BiCMOSデバイス構造を有するから、これらの回路等にて生じる電圧が高くなっても光電センサ用ICに不具合が生じにくい。
(3)本実施形態によれば、短絡素子α,β(第1選択手段)により1の受光部P1又は複数の受光部P1〜P3からの受光信号を加算回路23(第1処理回路)の1つの入力部23Aに選択的に入力させて受光信号を処理することができる。したがって、例えば、1つの受光部P1のの受光領域に収まる光については短絡素子α,β(第1選択手段)を接続せずに、受光部P1で受光された光の受光信号のみを加算回路23(第1処理回路)に入力させ、受光部P1のの受光領域に収まらない光については、短絡素子α,β(第1選択手段)を接続して受光部P1〜P3で受光された光の受光信号を加算回路23(第1処理回路)に入力させる。これにより、受光される光の受光領域に応じた受光信号を加算回路23(第1処理回路)に入力させることができるから、受光される光の範囲に応じた専用の受光素子30を用意する必要がなく部品点数を少なくすることができる。
(4)本実施形態によれば、受光部P1の受光領域及び受光部P1〜P3が合わせられた受光領域(受光面)は、正方形状とされているから、スポット(円形)状の光を受光しやすくことができる。
ここで、スポット(円形)状の光を受光する場合には、理想的には、円形の受光領域(受光面)とした方が、スポット(円形)状の光を受光領域いっぱいに受光することができるが、かかる場合には、ウエハをカットする際に、円形にカットする工程が複雑であるだけでなく、円形にカットすると、利用できないウエハの残りかすが生じてしまう。したがって、かかる観点からも受光部の受光領域を正方形状とすることが望ましい。
(5)本実施形態によれば、略同一形状(同一面積)の受光領域を有する2つの受光部P3,P4を少なくとも含み、かつ、当該2つの受光部P3,P4が隣り合うように近接配置(隣接)されている。したがって、2つの受光部P3,P4の受光領域に光が照射された場合には、受光量の割合に応じた受光信号がそれぞれの受光部の端子T3,T4から出力される。したがって、例えば、当該受光素子30を、投光された光のうち被検出物Wに反射する光を受光することで当該被検出物までの距離(被検出物の位置)検出が可能な光電センサに用いることができる。
(6)2つの受光部P3,P4のうち、一方の受光部P3から出力される受光信号と、他方の受光部P4から出力される受光信号と、が別々に入力される入力部24A,24Bに入力される受光信号のレベルの差を演算処理する差動回路24(第2処理回路)と、加算回路23(第1処理回路)及び差動回路24のうち、受光信号が入力される処理回路を選択可能な選択回路22(第2選択手段)と、を備える。したがって、選択回路22により、加算回路23により処理を行うか、若しくは、差動回路24による演算処理を行うかの選択を行うことができる。
(7)2つの受光部P3,P4のうち、一方の受光部P3から出力される受光信号は、加算回路23(第1処理回路)及び差動回路24(第2処理回路)の両方の入力部23A,24Aに入力されるから、受光部P3を共通化(兼用)することで、光電センサ用IC20を光電センサに用いた場合に受光部の数を少なくしつつ、物体検出及び距離検出を行うことが可能になる。
(8)第1の受光素子30とは異なる第2の受光素子35を接続可能な外部入力端子Xは、第1の受光素子30の端子T1〜T3と共通に、加算回路23(第1処理回路)の入力部23Aに接続されるから、加算回路23(第1処理回路)は、第1の受光素子30だけでなく、第2の受光素子30から出力される受光信号の処理を行うことができる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)フォトダイオード(第1の受光素子とは異なる第2の受光素子)を外部入力端子に外付けする構成に加えて、例えば、受光部P1から接点Y(図5参照)までの間にスイッチ(図示しない)を設け、外部入力端子Xに接続される受光素子35(フォトダイオード)からの出力又は受光部P1からの出力を選択的に加算回路(第1処理回路)の入力部に入力できるように構成してもよい。
(2)上記実施形態では、受光部P1〜P3や、受光部P3,P4を組み合わせることにより、異なる受光領域を形成する構成としたが、受光領域を形成する組み合わせとしては、種々の組合せが可能である。例えば、受光部P1,P2や受光部P1,P3といった組合せにより異なる受光領域を形成するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、受光素子は、4つの受光部P1〜P4から構成されたが、これら以外の数、即ち、3つ以下又は5つ以上の受光部が設けられる受光素子であってもよく、これらの受光部を任意に組み合わせることにより、異なる受光領域を形成するようにしてもよい。
本発明の実施形態1にかかる光電センサの概略的構成を示す斜視図 受光素子を受光面側から見た図 被検出物の検出時における光電センサ用ICの電気的構成を示す図 距離検出時における光電センサ用ICの電気的構成を示す図 光電センサ用ICの等価回路を示す図 受光素子の異なる受光領域を示す図 従来の光電センサの概略的構成を示す斜視図
符号の説明
10…光電センサ
12…プリント基板
14…投光器(投光手段)
16…受光レンズ(集光レンズ)
20…光電センサ用IC
22…選択回路(第2選択手段)
23…加算回路(第1処理回路)
24…差動回路(第2処理回路)
25…CPU
29…電源回路
30A…受光面
30…受光素子(第1の受光素子)
35…外付け受光素子(第2の受光素子)
A〜E…外部端子
P1〜P4…受光部
T1〜T5…端子
W…被検出物
X…外部入力端子
α,β…短絡素子(第1選択手段)

Claims (10)

  1. 第1の受光素子と、
    前記第1の受光素子からの受光信号を処理する処理回路と、を備える光電センサ用ICにおいて、
    前記処理回路は、CMOSデバイス構造又はBiCMOSデバイス構造を有することを特徴とする光電センサ用IC。
  2. 前記処理回路に加えて、前記第1の受光素子もCMOSデバイス構造又はBiCMOSデバイス構造を有することを特徴とする請求項1記載の光電センサ用IC。
  3. 前記処理回路及び前記第1の受光素子に電源を供給する電源回路が備えられており、
    前記処理回路、前記第1の受光素子及び前記電源回路は、高耐圧CMOSデバイス構造又は高耐圧BiCMOSデバイス構造を有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の光電センサ用IC。
  4. 前記処理回路は、前記受光部からの受光信号を入力可能な1つの入力部を有し、当該入力部から入力された受光信号を処理する第1処理回路を有し、
    前記第1の受光素子は、
    1又は隣接する複数の前記受光部の組合せによって、それぞれ大きさの異なる複数の受光領域を形成可能とされるものであって、
    前記1又は隣接する複数の受光部からの受光信号を前記入力部に選択的に入力可能な第1選択手段を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の光電センサ用IC。
  5. 前記複数の受光部は、
    前記複数の受光領域が、それぞれ異なる大きさの正方形状をなすように形成可能に構成されていることを特徴とする請求項4に記載の光電センサ用IC。
  6. 前記複数の受光部は、
    隣接する同一形状の受光領域を形成するように構成されていることを特徴とする請求項4又は請求項5記載の光電センサ用IC。
  7. 前記処理回路は、
    前記隣接する同一形状の受光領域を形成する複数の受光部のうちの、一の受光部から出力される受光信号と、他の受光部から出力される受光信号とが別々に入力される入力部を有し、当該入力部に入力される受光信号のレベルの差を演算処理する第2処理回路を有するものであり、
    前記第1処理回路及び前記第2処理回路のうち、前記受光信号が入力される処理回路を選択可能な第2選択手段を備えることを特徴とする請求項6記載の光電センサ用IC。
  8. 前記第1処理回路に受光信号が入力される受光部の少なくとも一部と、前記第2処理回路に受光信号が入力される受光部の少なくとも一部と、が兼用されていることを特徴とする請求項7に記載の光電センサ用IC。
  9. 前記第1の受光素子とは異なる第2の受光素子を接続可能な外部入力端子を備え、
    前記外部入力端子は、前記第1の受光素子の端子と選択的又は共通に、前記第1処理回路の入力部に接続されることを特徴とする請求項4ないし請求項8のいずれかに記載の光電センサ用IC。
  10. 前記受光部は、フォトダイオードにより構成されることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の光電センサ用IC。
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