JP2589744Y2 - 光電検出装置 - Google Patents
光電検出装置Info
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Description
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この考案は、自動車の光多重通信
等に用いられ、光路を遮ることによりオン或いはオフ状
態となる光スイッチ等に適用される光電検出装置に関す
る。
等に用いられ、光路を遮ることによりオン或いはオフ状
態となる光スイッチ等に適用される光電検出装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、光路を遮ることによりオン状態と
なる光スイッチ等に適用される光電検出装置は、例えば
図３に示すように構成されている。
なる光スイッチ等に適用される光電検出装置は、例えば
図３に示すように構成されている。
【０００３】即ち、発光ダイオード（以下ＬＥＤとい
う）１からの光を受光するフォトトランジスタ２のコレ
クタに、検出回路３のオペアンプ４の反転入力端子が利
得設定用抵抗５を介して接続され、オペアンプ４の非反
転入力端子とアースには基準電源６が接続され、更にオ
ペアンプ４の出力端子と反転入力端子には帰還用抵抗７
が接続され、これらオペアンプ４，基準電源６及び両抵
抗５，７により検出回路３が構成され、フォトトランジ
スタ２が光を受光することによって抵抗７，５を介して
フォトトランジスタ２のコレクタ，エミッタに光電流が
流れる。
う）１からの光を受光するフォトトランジスタ２のコレ
クタに、検出回路３のオペアンプ４の反転入力端子が利
得設定用抵抗５を介して接続され、オペアンプ４の非反
転入力端子とアースには基準電源６が接続され、更にオ
ペアンプ４の出力端子と反転入力端子には帰還用抵抗７
が接続され、これらオペアンプ４，基準電源６及び両抵
抗５，７により検出回路３が構成され、フォトトランジ
スタ２が光を受光することによって抵抗７，５を介して
フォトトランジスタ２のコレクタ，エミッタに光電流が
流れる。
【０００４】また、フォトトランジスタ２のコレクタに
はコンパレータ８の反転入力端子が接続され、コンパレ
ータ８の非反転入力端子に接続された基準電源９の基準
電位とフォトトランジスタ２のコレクタ電位とが比較さ
れ、前者の基準電位が後者のコレクタ電位より高いとき
にコンパレータ８の出力電圧は電源電圧ＶCCとなり、こ
の出力による電流が限流用抵抗１０及び逆流阻止ダイオ
ード１１を介してフォトトランジスタ２のコレクタ，エ
ミッタに光電流として流れる。
はコンパレータ８の反転入力端子が接続され、コンパレ
ータ８の非反転入力端子に接続された基準電源９の基準
電位とフォトトランジスタ２のコレクタ電位とが比較さ
れ、前者の基準電位が後者のコレクタ電位より高いとき
にコンパレータ８の出力電圧は電源電圧ＶCCとなり、こ
の出力による電流が限流用抵抗１０及び逆流阻止ダイオ
ード１１を介してフォトトランジスタ２のコレクタ，エ
ミッタに光電流として流れる。
【０００５】ところで、ＬＥＤ１の発光出力が所定周波
数で変調され、図４（ａ）に示すように、信号期間発光
・消光を繰り返し、信号停止期間消光する場合におい
て、基準電源６，９の出力電圧をそれぞれＶ1 ，Ｖ2 、
各抵抗５，７，１０の抵抗値をそれぞれＲ1 ，Ｒ2 ，Ｒ
3 ，抵抗７，５を介してフォトトランジスタ２のコレク
タに流れる電流をＩ1 ，抵抗１０，ダイオード１１を介
してフォトトランジスタ２のコレクタに流れる電流をＩ
2 ，フォトトランジスタ２のコレクタの電位をＶa ，オ
ペアンプ４の出力電圧をＶ0 とすると、外乱光の影響が
小さく、Ｖa ＞Ｖ2 である場合には、電流Ｉ2 ＝０とな
り、フォトトランジスタ２の光電流ＩL は電流Ｉ1 に等
しくなり、その結果図４（ａ）に示すように変調された
ＬＥＤ１の発光出力をフォトトランジスタ２によって受
光することにより、オペアンプ４の出力電圧Ｖ0 は図４
（ｂ）に示すようにＶ1 と（Ｖ1 ＋Ｉ1 ・Ｒ2 ）との間
で変化する。
数で変調され、図４（ａ）に示すように、信号期間発光
・消光を繰り返し、信号停止期間消光する場合におい
て、基準電源６，９の出力電圧をそれぞれＶ1 ，Ｖ2 、
各抵抗５，７，１０の抵抗値をそれぞれＲ1 ，Ｒ2 ，Ｒ
3 ，抵抗７，５を介してフォトトランジスタ２のコレク
タに流れる電流をＩ1 ，抵抗１０，ダイオード１１を介
してフォトトランジスタ２のコレクタに流れる電流をＩ
2 ，フォトトランジスタ２のコレクタの電位をＶa ，オ
ペアンプ４の出力電圧をＶ0 とすると、外乱光の影響が
小さく、Ｖa ＞Ｖ2 である場合には、電流Ｉ2 ＝０とな
り、フォトトランジスタ２の光電流ＩL は電流Ｉ1 に等
しくなり、その結果図４（ａ）に示すように変調された
ＬＥＤ１の発光出力をフォトトランジスタ２によって受
光することにより、オペアンプ４の出力電圧Ｖ0 は図４
（ｂ）に示すようにＶ1 と（Ｖ1 ＋Ｉ1 ・Ｒ2 ）との間
で変化する。
【０００６】一方、外乱光の影響が大きく、フォトトラ
ンジスタ２の見かけ上のベース電流が増加してＶa ＜Ｖ
2 となる場合には、コンパレータ８の出力電圧がＶCCと
なり、フォトトランジスタ２の飽和が防止されてフォト
トランジスタ２のｈfeの低下が防止され、この状態でＬ
ＥＤ１の発光出力が上記したように所定周波数で変調さ
れているとすると、抵抗７，５を介してフォトトランジ
スタ２のコレクタに流れる電流は、外乱光が増えた分を
考慮して（Ｉ1 ＋ΔＩ1 ）となり、ここでＩ1は上記し
た外乱光の影響の少ない場合の電流であり、又外乱光が
大きい場合のフォトトランジスタ２の光電流の変化分Δ
ＩL はこの電流増加分ΔＩ1 と抵抗１０，ダイオード１
１を介してフォトトランジスタ２に流れる電流ΔＩ2 と
の和となる。
ンジスタ２の見かけ上のベース電流が増加してＶa ＜Ｖ
2 となる場合には、コンパレータ８の出力電圧がＶCCと
なり、フォトトランジスタ２の飽和が防止されてフォト
トランジスタ２のｈfeの低下が防止され、この状態でＬ
ＥＤ１の発光出力が上記したように所定周波数で変調さ
れているとすると、抵抗７，５を介してフォトトランジ
スタ２のコレクタに流れる電流は、外乱光が増えた分を
考慮して（Ｉ1 ＋ΔＩ1 ）となり、ここでＩ1は上記し
た外乱光の影響の少ない場合の電流であり、又外乱光が
大きい場合のフォトトランジスタ２の光電流の変化分Δ
ＩL はこの電流増加分ΔＩ1 と抵抗１０，ダイオード１
１を介してフォトトランジスタ２に流れる電流ΔＩ2 と
の和となる。
【０００７】そして、コンパレータ８の出力電圧はΔＩ
1 ・Ｒ2 の振幅で変動するため、外乱光の影響が大きく
てもＬＥＤ１が発光，消光を繰り返す間はコンパレータ
８の出力電圧が変化し、光スイッチとして正常に動作す
る。
1 ・Ｒ2 の振幅で変動するため、外乱光の影響が大きく
てもＬＥＤ１が発光，消光を繰り返す間はコンパレータ
８の出力電圧が変化し、光スイッチとして正常に動作す
る。
【０００８】
【考案が解決しようとする課題】しかし、上記したよう
に外乱光の影響が大きい状態で、何らかの原因でＬＥＤ
１の発光出力が微少になった場合や、フォトトランジス
タ２のｈfeが小さい場合或いはフォトトランジスタ２の
受光面へのごみの付着などの影響により、フォトトラン
ジスタ２の光電流の変化分ΔＩL が微少となった時に、
検出回路３を流れる電流変化分ΔＩ1 は更に小さくな
り、外乱光の影響が小さい場合に比べて検出回路３のコ
ンパレータ８の出力電圧の変化，即ち振幅が極めて小さ
くなり、この出力電圧の変化を精度よく検出できず、Ｌ
ＥＤ１による光信号の検出精度の低下を招くという問題
点があった。
に外乱光の影響が大きい状態で、何らかの原因でＬＥＤ
１の発光出力が微少になった場合や、フォトトランジス
タ２のｈfeが小さい場合或いはフォトトランジスタ２の
受光面へのごみの付着などの影響により、フォトトラン
ジスタ２の光電流の変化分ΔＩL が微少となった時に、
検出回路３を流れる電流変化分ΔＩ1 は更に小さくな
り、外乱光の影響が小さい場合に比べて検出回路３のコ
ンパレータ８の出力電圧の変化，即ち振幅が極めて小さ
くなり、この出力電圧の変化を精度よく検出できず、Ｌ
ＥＤ１による光信号の検出精度の低下を招くという問題
点があった。
【０００９】また、オペアンプ４の利得を上げるために
抵抗５，７の比（＝Ｒ2 ／Ｒ1 ）を大きくするとオペア
ンプ４がすぐに飽和するため、抵抗比（Ｒ2 ／Ｒ1 ）を
あまり大きくすることができず、検出回路３の検出精度
の低下を招く結果となっている。
抵抗５，７の比（＝Ｒ2 ／Ｒ1 ）を大きくするとオペア
ンプ４がすぐに飽和するため、抵抗比（Ｒ2 ／Ｒ1 ）を
あまり大きくすることができず、検出回路３の検出精度
の低下を招く結果となっている。
【００１０】一方、検出回路３の後段にアンプを設け、
検出回路３の出力電圧を増幅することも考えられるが、
アンプの利得設定が難しく、波形歪や耐ノイズの低下を
招くおそれがある。
検出回路３の出力電圧を増幅することも考えられるが、
アンプの利得設定が難しく、波形歪や耐ノイズの低下を
招くおそれがある。
【００１１】そこでこの考案は、上記のような問題点を
解消するためになされたもので、外乱光の影響の大小に
関係なく最終出力電圧の振幅をほぼ一定にできるように
することを目的とする。
解消するためになされたもので、外乱光の影響の大小に
関係なく最終出力電圧の振幅をほぼ一定にできるように
することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この考案に係る光電検出
装置は、発光素子からの変調された光の受光により光電
流が流れる受光素子からなる受光回路と、前記受光回路
に接続されて、前記受光素子に第１の光電流を供給し、
当該第１の光電流に比例した出力電圧を発生するよう電
流電圧変換を行う第１の電流電圧変換回路からなる第１
の検出回路と、前記第１の検出回路に並列に前記受光回
路に接続されて、前記受光素子への外乱光が増大して当
該受光素子の駆動電圧が所定の電圧しきい値未満となっ
たときにのみ前記受光素子に第２の光電流を供給し、当
該第２の光電流に比例した出力電圧を発生するよう電流
電圧変換を行う第２の検出回路と、前記両検出回路の出
力電圧を加算して加算電圧を出力する加算回路とを備
え、前記第２の検出回路は、所定の基準電圧と前記受光
素子との間に接続されて当該受光素子に前記第２の光電
流が流れるための前記電圧しきい値を規定するための所
定の降下電圧が設定され、前記受光素子への外乱光が増
大して当該受光素子の駆動電圧が前記基準電圧から前記
降下電圧だけ降下した電圧値より小さいときにのみ当該
受光素子に前記第２の光電流を供給するしきい回路と、
前記しきい回路において前記受光素子の駆動電圧が前記
基準電圧から前記降下電圧だけ降下した電圧値より小さ
くなって当該受光素子に前記第２の光電流を供給した際
に、当該第２の光電流に比例した出力電圧を発生するよ
う電流電圧変換を行う第２の電流電圧変換回路とを備え
ることを特徴としている。
装置は、発光素子からの変調された光の受光により光電
流が流れる受光素子からなる受光回路と、前記受光回路
に接続されて、前記受光素子に第１の光電流を供給し、
当該第１の光電流に比例した出力電圧を発生するよう電
流電圧変換を行う第１の電流電圧変換回路からなる第１
の検出回路と、前記第１の検出回路に並列に前記受光回
路に接続されて、前記受光素子への外乱光が増大して当
該受光素子の駆動電圧が所定の電圧しきい値未満となっ
たときにのみ前記受光素子に第２の光電流を供給し、当
該第２の光電流に比例した出力電圧を発生するよう電流
電圧変換を行う第２の検出回路と、前記両検出回路の出
力電圧を加算して加算電圧を出力する加算回路とを備
え、前記第２の検出回路は、所定の基準電圧と前記受光
素子との間に接続されて当該受光素子に前記第２の光電
流が流れるための前記電圧しきい値を規定するための所
定の降下電圧が設定され、前記受光素子への外乱光が増
大して当該受光素子の駆動電圧が前記基準電圧から前記
降下電圧だけ降下した電圧値より小さいときにのみ当該
受光素子に前記第２の光電流を供給するしきい回路と、
前記しきい回路において前記受光素子の駆動電圧が前記
基準電圧から前記降下電圧だけ降下した電圧値より小さ
くなって当該受光素子に前記第２の光電流を供給した際
に、当該第２の光電流に比例した出力電圧を発生するよ
う電流電圧変換を行う第２の電流電圧変換回路とを備え
ることを特徴としている。
【００１３】
【作用】この考案においては、第１の検出回路に並列に
第２の検出回路を設け、第１の検出回路から受光素子に
第１の光電流を供給し、この第１の光電流に比例した出
力電圧を発生するよう第１の電流電圧変換回路で電流電
圧変換を行うとともに、受光素子への外乱光が増大して
その駆動電圧が所定の電圧しきい値未満となったときに
のみ第２の検出回路から受光素子に第２の光電流を供給
し、この第２の光電流に比例した出力電圧を発生するよ
う第２の電流電圧変換回路で電流電圧変換を行うように
し、これらの両検出回路の出力電圧を加算して加算回路
により加算電圧を出力するようにしたため、受光素子を
流れる電流の変化分のすべてが検出されて加算回路の出
力電圧に反映され、例えば発光素子の発光出力を所定周
波数で変調する場合において外乱光の影響の大小に関係
なく加算回路の出力電圧の振幅がほぼ一定になる。
第２の検出回路を設け、第１の検出回路から受光素子に
第１の光電流を供給し、この第１の光電流に比例した出
力電圧を発生するよう第１の電流電圧変換回路で電流電
圧変換を行うとともに、受光素子への外乱光が増大して
その駆動電圧が所定の電圧しきい値未満となったときに
のみ第２の検出回路から受光素子に第２の光電流を供給
し、この第２の光電流に比例した出力電圧を発生するよ
う第２の電流電圧変換回路で電流電圧変換を行うように
し、これらの両検出回路の出力電圧を加算して加算回路
により加算電圧を出力するようにしたため、受光素子を
流れる電流の変化分のすべてが検出されて加算回路の出
力電圧に反映され、例えば発光素子の発光出力を所定周
波数で変調する場合において外乱光の影響の大小に関係
なく加算回路の出力電圧の振幅がほぼ一定になる。
【００１４】
【実施例】図１はこの考案の光電検出装置の一実施例の
詳細な結線図、図２はブロック図である。
詳細な結線図、図２はブロック図である。
【００１５】全体構成の概略について説明すると、図２
に示すように、第１，第２の検出回路２１，２２が並列
に設けられ、両検出回路２１，２２が受光素子に接続さ
れ、両検出回路２１，２２の出力電圧が加算回路２３に
より加算されるようになっている。
に示すように、第１，第２の検出回路２１，２２が並列
に設けられ、両検出回路２１，２２が受光素子に接続さ
れ、両検出回路２１，２２の出力電圧が加算回路２３に
より加算されるようになっている。
【００１６】詳細には、図１に示すように、発光素子で
あるＬＥＤ２４の光を受光する受光素子であるフォトト
ランジスタ２５と、フォトトランジスタ２５のエミッタ
にコレクタが接続されエミッタがアースされたＮＰＮ型
のスイッチングトランジスタ２６と、このトランジスタ
２６のベースに接続されスイッチング制御信号をベース
に与えるベース抵抗２７と、トランジスタ２６のベース
とエミッタとの間に設けられたバイアス抵抗２８とによ
り受光回路２９が構成され、トランジスタ２６のオン時
にフォトトランジスタ２５によりＬＥＤ２４からの光を
受光することによりフォトトランジスタ２５に光電流が
流れる。
あるＬＥＤ２４の光を受光する受光素子であるフォトト
ランジスタ２５と、フォトトランジスタ２５のエミッタ
にコレクタが接続されエミッタがアースされたＮＰＮ型
のスイッチングトランジスタ２６と、このトランジスタ
２６のベースに接続されスイッチング制御信号をベース
に与えるベース抵抗２７と、トランジスタ２６のベース
とエミッタとの間に設けられたバイアス抵抗２８とによ
り受光回路２９が構成され、トランジスタ２６のオン時
にフォトトランジスタ２５によりＬＥＤ２４からの光を
受光することによりフォトトランジスタ２５に光電流が
流れる。
【００１７】そして、フォトトランジスタ２５のコレク
タに利得設定用抵抗３０を介してオペアンプ３１の反転
入力端子が接続され、オペアンプ３１の出力端子と反転
入力端子との間に帰還抵抗３２が接続されると共に、オ
ペアンプ３１の非反転入力端子が電圧ＶD の電源とアー
スとの間に設けられた２個の分圧抵抗３３，３４の接続
点に接続され、これら抵抗３０，３２〜３４及びオペア
ンプ３１により第１の検出回路２１（第１の電流電圧変
換回路）が構成され、フォトトランジスタ２５がある強
度以上の光を受光すると、抵抗３２，３０を介してフォ
トトランジスタ２５のコレクタに電流Ｉ1 （第１の光電
流）が流れる。即ち、この場合、第１の検出回路２１に
関してＬＥＤ２４の駆動電圧Ｖ a についての電圧しきい
値は、抵抗３０での電圧降下を無視すると基準電圧Ｖ b
に等しくなる。
タに利得設定用抵抗３０を介してオペアンプ３１の反転
入力端子が接続され、オペアンプ３１の出力端子と反転
入力端子との間に帰還抵抗３２が接続されると共に、オ
ペアンプ３１の非反転入力端子が電圧ＶD の電源とアー
スとの間に設けられた２個の分圧抵抗３３，３４の接続
点に接続され、これら抵抗３０，３２〜３４及びオペア
ンプ３１により第１の検出回路２１（第１の電流電圧変
換回路）が構成され、フォトトランジスタ２５がある強
度以上の光を受光すると、抵抗３２，３０を介してフォ
トトランジスタ２５のコレクタに電流Ｉ1 （第１の光電
流）が流れる。即ち、この場合、第１の検出回路２１に
関してＬＥＤ２４の駆動電圧Ｖ a についての電圧しきい
値は、抵抗３０での電圧降下を無視すると基準電圧Ｖ b
に等しくなる。
【００１８】なお、ＶE はマイナス側電源の電圧を示
す。
す。
【００１９】また、利得設定用抵抗３５及びしきい回路
３６を介してフォトトランジスタ２５のコレクタにオペ
アンプ３７の反転入力端子が接続され、オペアンプ３７
の出力端子と反転入力端子との間に帰還用抵抗３８が接
続されると共に、オペアンプ３７の非反転入力端子が電
源ＶD とアースとの間に設けられた２個の分圧抵抗３
９，４０の接続点に接続され、これら抵抗３５，３８〜
４０及びオペアンプ３７により第２の電流電圧変換回路
が構成され、フォトトランジスタ２５がさらに強度の高
い光を受光したときに、抵抗３８，３５及びしきい回路
３６を介してフォトトランジスタ２５のコレクタに電流
Ｉ2 （第２の光電流）が流れ、フォトトランジスタ２５
が受光する光の強度が低いと電流Ｉ2 は０となる。
３６を介してフォトトランジスタ２５のコレクタにオペ
アンプ３７の反転入力端子が接続され、オペアンプ３７
の出力端子と反転入力端子との間に帰還用抵抗３８が接
続されると共に、オペアンプ３７の非反転入力端子が電
源ＶD とアースとの間に設けられた２個の分圧抵抗３
９，４０の接続点に接続され、これら抵抗３５，３８〜
４０及びオペアンプ３７により第２の電流電圧変換回路
が構成され、フォトトランジスタ２５がさらに強度の高
い光を受光したときに、抵抗３８，３５及びしきい回路
３６を介してフォトトランジスタ２５のコレクタに電流
Ｉ2 （第２の光電流）が流れ、フォトトランジスタ２５
が受光する光の強度が低いと電流Ｉ2 は０となる。
【００２０】このとき、しきい回路３６はダイオード３
６ａとツェナーダイオード３６ｂとからなり、アノード
が互いに接続され、ダイオード３６ａのカソードがフォ
トトランジスタ２５のコレクタに接続されると共に、ツ
ェナーダイオード３６ｂのカソードが抵抗３５に接続さ
れ、フォトトランジスタ２５の受光する光強度が強く、
基準電圧Ｖ C とフォトトランジスタ２５のコレクタ電圧
Ｖa の差がダイオード３６ａの順方向電圧降下ＶF とツ
ェナーダイオード３６ｂのツェナー電圧ＶZDとの和（降
下電圧：ただし抵抗３５での電圧降下を無視している）
より大きければ、上記したように電流Ｉ2 が流れる。
６ａとツェナーダイオード３６ｂとからなり、アノード
が互いに接続され、ダイオード３６ａのカソードがフォ
トトランジスタ２５のコレクタに接続されると共に、ツ
ェナーダイオード３６ｂのカソードが抵抗３５に接続さ
れ、フォトトランジスタ２５の受光する光強度が強く、
基準電圧Ｖ C とフォトトランジスタ２５のコレクタ電圧
Ｖa の差がダイオード３６ａの順方向電圧降下ＶF とツ
ェナーダイオード３６ｂのツェナー電圧ＶZDとの和（降
下電圧：ただし抵抗３５での電圧降下を無視している）
より大きければ、上記したように電流Ｉ2 が流れる。
【００２１】さらに、両検出回路２１，２２のオペアン
プ３１，３７の出力端子がそれぞれ直流カット用コンデ
ンサ４１，４２及び利得設定用抵抗４３，４４を介して
オペアンプ４５の反転入力端子に接続され、オペアンプ
４５の出力端子と反転入力端子との間に帰還抵抗４６が
接続され、オペアンプ４５の非反転入力端子が電源ＶD
とアースとの間に設けられた２個の分圧抵抗４７，４８
の接続点に接続されており、各抵抗４３，４４，４６〜
４８及びオペアンプ４５により加算回路２３が構成さ
れ、両検出回路２１，２２の出力電圧を加算して出力す
るようになっている。
プ３１，３７の出力端子がそれぞれ直流カット用コンデ
ンサ４１，４２及び利得設定用抵抗４３，４４を介して
オペアンプ４５の反転入力端子に接続され、オペアンプ
４５の出力端子と反転入力端子との間に帰還抵抗４６が
接続され、オペアンプ４５の非反転入力端子が電源ＶD
とアースとの間に設けられた２個の分圧抵抗４７，４８
の接続点に接続されており、各抵抗４３，４４，４６〜
４８及びオペアンプ４５により加算回路２３が構成さ
れ、両検出回路２１，２２の出力電圧を加算して出力す
るようになっている。
【００２２】つぎに、動作について説明する。
【００２３】なお、第２の電流電圧変換回路及びしきい
回路３６を総称して第２の検出回路２２ということとす
る。いま、第２の検出回路２２に関してＬＥＤ２４の駆
動電圧Ｖ a についての電圧しきい値をＶ C −Ｖ F −Ｖ ZD
（ただし抵抗３５での電圧降下を無視している）とし
て、外乱光の影響が少ない場合、即ちＶa ＞（Ｖ C −Ｖ
F −ＶZD）（＝電圧しきい値）の関係が成立している場
合、上記したように第２の検出回路２２の抵抗３８，３
５及びしきい回路３６を介して流れる電流Ｉ2 は０とな
るため、フォトトランジスタ２５の光電流ＩL は第１の
検出回路２１の抵抗３２，３０を介して流れる電流Ｉ1
に等しくなり、両検出回路２１，２２の出力電圧Ｖ1 ，
Ｖ2 はそれぞれ次のように表される。但し、Ｖb ，Ｖc
はそれぞれオペアンプ３１，３７の非反転入力端子の電
位（基準電源）、Ｒ32は抵抗３２の抵抗値である。
回路３６を総称して第２の検出回路２２ということとす
る。いま、第２の検出回路２２に関してＬＥＤ２４の駆
動電圧Ｖ a についての電圧しきい値をＶ C −Ｖ F −Ｖ ZD
（ただし抵抗３５での電圧降下を無視している）とし
て、外乱光の影響が少ない場合、即ちＶa ＞（Ｖ C −Ｖ
F −ＶZD）（＝電圧しきい値）の関係が成立している場
合、上記したように第２の検出回路２２の抵抗３８，３
５及びしきい回路３６を介して流れる電流Ｉ2 は０とな
るため、フォトトランジスタ２５の光電流ＩL は第１の
検出回路２１の抵抗３２，３０を介して流れる電流Ｉ1
に等しくなり、両検出回路２１，２２の出力電圧Ｖ1 ，
Ｖ2 はそれぞれ次のように表される。但し、Ｖb ，Ｖc
はそれぞれオペアンプ３１，３７の非反転入力端子の電
位（基準電源）、Ｒ32は抵抗３２の抵抗値である。
【００２４】 Ｖ1 ＝Ｖb ＋Ｉ1 ・Ｒ32 …（Ｉ） Ｖ2 ＝Ｖc …（ＩＩ） そして、フォトトランジスタ２５の光電流が、ＬＥＤ２
４の発光出力の変調によってＩ0 ，ＩL の間で変化する
と、この光電流の変化による両検出回路２１，２２の出
力電圧の変化分ΔＶ1 ，ΔＶ2 は、ΔＶ1 ＝（ＩL −Ｉ
0 ）・Ｒ32，ΔＶ2 ＝０となり、例えば抵抗４４，４６
の抵抗値を等しくした場合に加算回路２３の出力電圧Ｖ
0 は次のように表される。但し、Ｖd はオペアンプ４５
の非反転入力端子の電位である。
４の発光出力の変調によってＩ0 ，ＩL の間で変化する
と、この光電流の変化による両検出回路２１，２２の出
力電圧の変化分ΔＶ1 ，ΔＶ2 は、ΔＶ1 ＝（ＩL −Ｉ
0 ）・Ｒ32，ΔＶ2 ＝０となり、例えば抵抗４４，４６
の抵抗値を等しくした場合に加算回路２３の出力電圧Ｖ
0 は次のように表される。但し、Ｖd はオペアンプ４５
の非反転入力端子の電位である。
【００２５】 Ｖ0 ＝Ｖd −（ＩL −Ｉ0 ）・Ｒ32 …（ＩＩＩ） 従って、（ＩＩＩ）式より、加算回路２３の出力電圧の
変化分，即ち振幅は、（ＩL −Ｉ0 ）・Ｒ32によって定
まり、このとき上記したようにＩ2 ＝０で、しかもＩL
＝Ｉ1 であることから、光電流の振幅（ＩL −Ｉ0 ）は
電流Ｉ1 の変化分ΔＩ1 に等しくなり、加算回路２３の
出力電圧の振幅はΔＩ1 ・Ｒ32となる。
変化分，即ち振幅は、（ＩL −Ｉ0 ）・Ｒ32によって定
まり、このとき上記したようにＩ2 ＝０で、しかもＩL
＝Ｉ1 であることから、光電流の振幅（ＩL −Ｉ0 ）は
電流Ｉ1 の変化分ΔＩ1 に等しくなり、加算回路２３の
出力電圧の振幅はΔＩ1 ・Ｒ32となる。
【００２６】つぎに、外乱光の影響が大きくなり、Ｖa
＜（ＶD −ＶF −ＶZD）の関係が成立し、オペアンプ３
１，３７がまだ飽和していない場合、第２の検出回路２
２の抵抗３８，３５及びしきい回路３６を介して電流Ｉ
2 が流れるため、フォトトランジスタ２５の光電流ＩL
は、ＩL ＝Ｉ1 ＋Ｉ2 となり、両検出回路２１，２２の
出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 はそれぞれ次のように表される。但
し、Ｒ38は抵抗３８の抵抗値である。
＜（ＶD −ＶF −ＶZD）の関係が成立し、オペアンプ３
１，３７がまだ飽和していない場合、第２の検出回路２
２の抵抗３８，３５及びしきい回路３６を介して電流Ｉ
2 が流れるため、フォトトランジスタ２５の光電流ＩL
は、ＩL ＝Ｉ1 ＋Ｉ2 となり、両検出回路２１，２２の
出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 はそれぞれ次のように表される。但
し、Ｒ38は抵抗３８の抵抗値である。
【００２７】 Ｖ1 ＝Ｖb ＋Ｉ1 ・Ｒ32 …（ＩＶ） Ｖ2 ＝Ｖc ＋Ｉ2 ・Ｒ38 …（Ｖ） そして、フォトトランジスタ２５の光電流がＬＥＤ２４
の発光出力の変調によってＩ0 ，ＩL の間で変化する
と、この光電流の変化による両検出回路２１，２２の出
力電圧の変化分ΔＶ1 ，ΔＶ2 は、ΔＶ1 ＝ΔＩ1 ・Ｒ
32，ΔＶ2 ＝ΔＩ2 ・Ｒ38となり、加算回路２３の出力
電圧Ｖ0 は次のように表される。
の発光出力の変調によってＩ0 ，ＩL の間で変化する
と、この光電流の変化による両検出回路２１，２２の出
力電圧の変化分ΔＶ1 ，ΔＶ2 は、ΔＶ1 ＝ΔＩ1 ・Ｒ
32，ΔＶ2 ＝ΔＩ2 ・Ｒ38となり、加算回路２３の出力
電圧Ｖ0 は次のように表される。
【００２８】 Ｖ0 ＝Ｖd −｛ΔＩ1 ・Ｒ32＋ΔＩ2 ・Ｒ38｝ …（ＶＩ） 従って、加算回路２３の出力電圧の振幅は、両検出回路
２１，２２の出力電圧の変化分ΔＶ1 ，ΔＶ2 の加算値
に等しくなり、従来に比べて第２の検出回路２２の変化
分ΔＶ2 だけ加算回路２３の出力電圧が増加するため、
外乱光の影響が小さい場合と比較しても最終出力電圧の
振幅は減少しない。
２１，２２の出力電圧の変化分ΔＶ1 ，ΔＶ2 の加算値
に等しくなり、従来に比べて第２の検出回路２２の変化
分ΔＶ2 だけ加算回路２３の出力電圧が増加するため、
外乱光の影響が小さい場合と比較しても最終出力電圧の
振幅は減少しない。
【００２９】さらに、外乱光の影響が大きくなって第２
の検出回路２３のオペアンプ３７が飽和した場合、第２
の検出回路２３の出力電圧Ｖ2 は一定の限界値Ｖ2Gとな
り、フォトトランジスタ２５の光電流がＬＥＤ２４の発
光出力の変調によってＩ0 ，ＩL の間で変動した場合
に、コンデンサ４１により直流分に相当する出力電圧Ｖ
2Gがカットされるため、加算回路２３の出力電圧のＶ0
は、Ｖ0 ＝（Ｖd −ΔＩ1 ・Ｒ32）と表され、出力電圧
Ｖ0 の振幅は第１の検出回路２１の出力電圧の変化分Δ
Ｖ1 （＝ΔＩ1 ・Ｒ32）に等しくなる。
の検出回路２３のオペアンプ３７が飽和した場合、第２
の検出回路２３の出力電圧Ｖ2 は一定の限界値Ｖ2Gとな
り、フォトトランジスタ２５の光電流がＬＥＤ２４の発
光出力の変調によってＩ0 ，ＩL の間で変動した場合
に、コンデンサ４１により直流分に相当する出力電圧Ｖ
2Gがカットされるため、加算回路２３の出力電圧のＶ0
は、Ｖ0 ＝（Ｖd −ΔＩ1 ・Ｒ32）と表され、出力電圧
Ｖ0 の振幅は第１の検出回路２１の出力電圧の変化分Δ
Ｖ1 （＝ΔＩ1 ・Ｒ32）に等しくなる。
【００３０】このとき、通常はこのようにオペアンプ３
７が飽和しないように各抵抗の抵抗値設定がなされるた
め、加算回路２３の出力電圧が上記（ＶＩ）式で表され
る状態において使用されるが、オペアンプ３７が飽和し
た場合でも、従来と同様ΔＶ1 の振幅に等しい出力電圧
Ｖ0 の振幅が得られる。
７が飽和しないように各抵抗の抵抗値設定がなされるた
め、加算回路２３の出力電圧が上記（ＶＩ）式で表され
る状態において使用されるが、オペアンプ３７が飽和し
た場合でも、従来と同様ΔＶ1 の振幅に等しい出力電圧
Ｖ0 の振幅が得られる。
【００３１】ところで、図３に示す従来構成と図１に示
す本考案の構成とで、外乱光の有無による最終出力電圧
の振幅を測定したところ、図３の場合、外乱光があると
きの出力電圧の振幅は外乱光がないときの１５％である
のに対し、図１の場合、外乱光があるときとないときの
出力電圧の振幅は同じとなった。
す本考案の構成とで、外乱光の有無による最終出力電圧
の振幅を測定したところ、図３の場合、外乱光があると
きの出力電圧の振幅は外乱光がないときの１５％である
のに対し、図１の場合、外乱光があるときとないときの
出力電圧の振幅は同じとなった。
【００３２】因みに、外乱光がない場合として、ＬＥＤ
によるフォトトランジスタの光電流が１０μＡとなり、
外乱光がある場合として、外乱光によるフォトトランジ
スタの光電流成分が２ｍＡ，ＬＥＤによる光電流成分が
１０μＡとなるように測定条件を設定した。
によるフォトトランジスタの光電流が１０μＡとなり、
外乱光がある場合として、外乱光によるフォトトランジ
スタの光電流成分が２ｍＡ，ＬＥＤによる光電流成分が
１０μＡとなるように測定条件を設定した。
【００３３】従って、第１の検出回路２１の出力電圧の
変化分と、第１の検出回路２１より電圧しきい値の高い
第２の検出回路２２の出力電圧の変化分とを加算回路２
３により加算するようにしたため、フォトトランジスタ
２５を流れる電流の変化分のすべてを加算回路２３の出
力電圧に反映でき、何らかの原因でＬＥＤ２４の発光出
力が低下したときや、フォトトランジスタ２５のｈfeが
小さいときなど、フォトトランジスタ２５の光電流の変
化分が微少となった時でも加算回路の出力電圧の振幅を
ほぼ一定にすることができ、ＬＥＤ２４による光信号の
検出精度の低下を防止でき、従来のような後段の増幅回
路による波形歪などの問題も解消できる。
変化分と、第１の検出回路２１より電圧しきい値の高い
第２の検出回路２２の出力電圧の変化分とを加算回路２
３により加算するようにしたため、フォトトランジスタ
２５を流れる電流の変化分のすべてを加算回路２３の出
力電圧に反映でき、何らかの原因でＬＥＤ２４の発光出
力が低下したときや、フォトトランジスタ２５のｈfeが
小さいときなど、フォトトランジスタ２５の光電流の変
化分が微少となった時でも加算回路の出力電圧の振幅を
ほぼ一定にすることができ、ＬＥＤ２４による光信号の
検出精度の低下を防止でき、従来のような後段の増幅回
路による波形歪などの問題も解消できる。
【００３４】なお、両検出回路２１，２２，受光回路２
９の構成は上記したものに限定されないのは言うまでも
ない。
９の構成は上記したものに限定されないのは言うまでも
ない。
【００３５】
【考案の効果】以上のように、この考案の光電検出装置
によれば、第１の検出回路に並列に第２の検出回路を設
け、第１の検出回路から受光素子に第１の光電流を供給
し、この第１の光電流に比例した出力電圧を発生するよ
う第１の電流電圧変換回路で電流電圧変換を行うととも
に、受光素子への外乱光が増大してその駆動電圧が所定
の電圧しきい値未満となったときにのみ第２の検出回路
から受光素子に第２の光電流を供給し、この第２の光電
流に比例した出力電圧を発生するよう第２の電流電圧変
換回路で電流電圧変換を行うようにし、これらの両検出
回路の出力電圧を加算して加算回路により加算電圧を出
力するようにしたため、発光素子の発光出力を所定周波
数で変調する場合において、外乱光の影響の大小に関係
なく加算回路の出力電圧の振幅をほぼ一定にすることが
でき、発光素子による光信号の検出精度の低下を防止す
ることが可能になり、光スイッチ等に好適である。
によれば、第１の検出回路に並列に第２の検出回路を設
け、第１の検出回路から受光素子に第１の光電流を供給
し、この第１の光電流に比例した出力電圧を発生するよ
う第１の電流電圧変換回路で電流電圧変換を行うととも
に、受光素子への外乱光が増大してその駆動電圧が所定
の電圧しきい値未満となったときにのみ第２の検出回路
から受光素子に第２の光電流を供給し、この第２の光電
流に比例した出力電圧を発生するよう第２の電流電圧変
換回路で電流電圧変換を行うようにし、これらの両検出
回路の出力電圧を加算して加算回路により加算電圧を出
力するようにしたため、発光素子の発光出力を所定周波
数で変調する場合において、外乱光の影響の大小に関係
なく加算回路の出力電圧の振幅をほぼ一定にすることが
でき、発光素子による光信号の検出精度の低下を防止す
ることが可能になり、光スイッチ等に好適である。
【図１】この考案の光電検出装置の一実施例の結線図で
ある。
ある。
【図２】この考案のブロック構成図である。
【図３】従来の光電検出装置の結線図である。
【図４】図３の動作説明図である。
２１，２２ 第１，第２の検出回路 ２３ 加算回路 ２４ ＬＥＤ（発光素子） ２５ フォトトランジスタ（受光素子） ２９ 受光回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−112471（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−176436（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−111034（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−39691（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H03K 17/78 - 17/98
Claims (1)
- 【請求項１】 発光素子からの変調された光の受光によ
り光電流が流れる受光素子からなる受光回路と、 前記受光回路に接続されて、前記受光素子に第１の光電
流を供給し、当該第１の光電流に比例した出力電圧を発
生するよう電流電圧変換を行う第１の電流電圧変換回路
からなる第１の検出回路と、 前記第１の検出回路に並列に前記受光回路に接続され
て、前記受光素子への外乱光が増大して当該受光素子の
駆動電圧が所定の電圧しきい値未満となったときにのみ
前記受光素子に第２の光電流を供給し、当該第２の光電
流に比例した出力電圧を発生するよう電流電圧変換を行
う第２の検出回路と、前記両検出回路の出力電圧を加算して加算電圧を出力す
る加算回路とを備え、 前記第２の検出回路は、 所定の基準電圧と前記受光素子との間に接続されて、当
該受光素子に前記第２の光電流が流れるための前記電圧
しきい値を規定するための所定の降下電圧が設定され、
前記受光素子への外乱光が増大して当該受光素子の駆動
電圧が前記基準電圧から前記降下電圧だけ降下した電圧
値より小さいときにのみ当該受光素子に前記第２の光電
流を供給するしきい回路と、 前記しきい回路において前記受光素子の駆動電圧が前記
基準電圧から前記降下電圧だけ降下した電圧値より小さ
くなって当該受光素子に前記第２の光電流を供給した際
に、当該第２の光電流に比例した出力電圧を発生するよ
う電流電圧変換を行う第２の電流電圧変換回路とを備え
る ことを特徴とする光電検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1992016114U JP2589744Y2 (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 光電検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1992016114U JP2589744Y2 (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 光電検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0629232U JPH0629232U (ja) | 1994-04-15 |
| JP2589744Y2 true JP2589744Y2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=11907492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1992016114U Expired - Fee Related JP2589744Y2 (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 光電検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2589744Y2 (ja) |
-
1992
- 1992-02-17 JP JP1992016114U patent/JP2589744Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0629232U (ja) | 1994-04-15 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
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