JP2761702B2 - Photodetector - Google Patents

Photodetector

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JP2761702B2
JP2761702B2 JP17885993A JP17885993A JP2761702B2 JP 2761702 B2 JP2761702 B2 JP 2761702B2 JP 17885993 A JP17885993 A JP 17885993A JP 17885993 A JP17885993 A JP 17885993A JP 2761702 B2 JP2761702 B2 JP 2761702B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【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 relates to a light-receiving element, a light-receiving signal processing circuit, and a light-emitting element pulse driving circuit which are integrated and packaged in a reflection type or transmission type optical sensor or the like. The present invention relates to a light detection device 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 photodetecting device is configured as shown in FIG. 6, for example. The light modulation type light detection device 1 includes a light emitting element 2 such as an LED that irradiates light to the detected object, and the light emitting element 2 emitted from the light emitting element 2 and reflected on the surface of the detected object or transmitted through a passage or the like of the detected object. And 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。
The light receiving IC 3 includes a light receiving element 3a such as a photodiode for receiving the 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 an output of the comparator 3c in synchronization with a clock signal of an oscillator 3d.
e and a decision circuit 3f that outputs an H or L level voltage based on the output from the synchronization detection circuit 3e at a predetermined decision 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
Is supplied with a drive voltage 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 caused to emit a pulse light based on a clock signal of an oscillator 3d by a pulse driving 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 configured as described above, the pulse light (see FIG. 7A) emitted from the light emitting element 2 is reflected on the surface of the detection object or passes through the passage of the detection object. After that, the light enters the light receiving element 3 a of the light receiving IC 3.
Thereby, the light receiving element 3a outputs an electric signal modulated by the pulse light corresponding to the intensity of the incident light (FIG. 7).
(See (B)), the output signal from the light receiving element 3a is amplified by the amplifier 3b, and then has a comparator 3c having a hysteresis characteristic, a synchronization detection circuit 3e, and a determination circuit 3f.
And is output as a detection signal via the output buffer circuit 3g (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, when the output signal from the light receiving element 3a exceeds the first threshold value over the entire predetermined judgment time, the output of the judgment circuit 3f becomes H level, and the output terminal 4 is at the L level. When the output signal from the light receiving element 3a becomes equal to or less than the second threshold value lower than the first threshold value over the entire predetermined determination time, the output of the determination circuit 3f becomes , L
Level, and 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。
[0007] Thus, when there is an object to be detected, 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 is reduced. Can be. And this output terminal 4
An appropriate process can be performed by directly inputting the binarized output signal from TTL to, for example, TTL. If the output signal from the light receiving element 3a exceeds the first threshold value during a predetermined determination time due to a logical difference between the output buffer circuits 3g, the output terminal 4
It is also possible to configure so that the output signal from the output terminal 4 goes to L level when the output signal from H goes to H level and falls 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 optical modulation type photodetector 1 having such a configuration, the signal level serving as a reference for detection is larger than the first threshold value when no detection is performed, and At the time of detection, it is necessary to 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, since the variation in performance among products is relatively large, a desired detection accuracy may not be obtained.
Furthermore, if the signal level of the detection reference falls between these two threshold values, there is a problem that detection becomes impossible.

【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。
For this reason, the hysteresis characteristic is adjusted by forming the signal processing circuit separately from the light receiving element without using the light receiving IC, but such a configuration increases the number of parts, and There has been a problem that the cost of assembly is increased.

【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, the present invention provides a light receiving IC
It is an object of the present invention to provide a simple and low-cost photodetection device that can reliably detect a signal even when the S / N ratio is small by using the photodetector.

【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とを備えている光検出装置において、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、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
と、パルス発生器からのパルス信号に基づいて受光IC
からの出力信号をトランジスタのオンパルス立ち上がり
直前に同期させ、このときの信号を次のパルス信号まで
維持し出力する出力処理回路とを備えている。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 the present invention comprises a light emitting element for irradiating light to a detection object, and a light emitting element for emitting light from the light emitting element. A light-receiving element that receives light transmitted through or reflected by the surface, an amplifier circuit that amplifies a light-receiving signal from the light-receiving element, a comparator that has a hysteresis characteristic that compares an output signal from the amplifier circuit with a reference value, and an oscillator that outputs the output of the comparator. Detection circuit that detects in synchronization with the clock signal of the above, a determination circuit that outputs an H or L voltage based on an output from the synchronization detection circuit at a predetermined determination time, and an output buffer circuit that inverts based on the output voltage of the determination circuit and an optical detection device and an optical modulation type receiving IC comprising a light-emitting element from the pulse drive circuit for pulse emission, than the pulse generation period of the light emitting element A pulse generator for generating a pulse signal of a minute long cycle, current bypass transistor being turned on and off based on the pulse signal of the pulse generator
And a light receiving IC based on the pulse signal from the pulse generator
Output signal from the transistor on pulse rise
Synchronize immediately before, and the signal at this time until the next pulse signal
And an output processing circuit for maintaining and outputting . And
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 light modulation type light detecting device according to the second aspect, the light emitting element is provided at least for a predetermined judgment time of the judgment circuit of the light modulation type light reception IC from the time when the detection signal of the light modulation type light reception 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 arrangement, since the light is turned off for at least a predetermined judgment time in a cycle sufficiently longer than the LED pulse light emission cycle, the signal level of the light receiving element becomes longer than the LED pulse light 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 lower second threshold value that constitute the hysteresis characteristic of the processing circuit,
In a period sufficiently longer than the LED pulse emission period, the hysteresis characteristic becomes equal to or less than the second threshold value. Therefore, even when the signal level of the detection reference is between the first threshold value and the second threshold value, the output signal is surely 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 reliably 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 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on 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, a light detection device 10 irradiates light to a detection object.
A light emitting element 11 such as an ED, and light emitted from the light emitting element 11;
A light receiving IC 13 for detecting the light reflected on the surface of the detection object or transmitted through a passage or the like of the detection object.

【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 configuration as the conventional light receiving IC 3 shown in FIG. 6, and is configured as a transmission type in the case shown in FIG. As a result, the output signal becomes L level. If there is an object to be detected, the amount of received light is small, and the output signal is at H level. In this embodiment, the determination circuit 13f performs the determination operation when the same signal is continuously input for two pulses of the light emission of the light emitting element 11, and outputs the H level or L level signal. I 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 connected 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 an output terminal 16 via an 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 photodetector 10 according to the first embodiment is configured as described above, and the pulse light emitted from the light emitting element 11 driven by the pulse signal (see FIG. 2A) After being reflected on the surface or passing through the passage of the detection object, the light enters 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
A pulse signal having a cycle sufficiently longer than the pulse emission cycle of the light emitting element 11 as shown in FIG. As a result, the transistor 12 is turned on when the pulse signal is at the H level, and short-circuits 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。
Thus, when the detected object changes from non-existent to present to non-existent, the output signal of the light-receiving element 13a of the light-receiving IC 13 becomes as shown in FIG.
(D) is obtained. That is, when there is no detected object, the output signal pulse exceeds the first threshold. If there is an object to be detected, the light-emitting element 11 depends on the object.
, The output signal pulse is below the second threshold value when the S / N ratio is large, and can be determined immediately. However, when the S / N ratio is small, the output signal pulse can be determined immediately. 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. 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 is turned 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 light exceeding the first threshold is incident for only two light emission pulses. Subsequently, as shown by reference numeral B, while the light emitting element 11 is turned off (see FIG. 2C), the light receiving signal is equal to or lower than the second threshold value (see FIG. 2D). After a lapse of two pulses, the output signal of the light receiving IC 13 is inverted from L level to H level. Again, the code C
As shown by, when the light receiving signal (see FIG. 2D) exceeds the first threshold value and two pulses have elapsed, the light receiving IC 13
Is inverted again from the H level to the L level.

【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。
Thereafter, as shown by the reference symbol D, when the detected object is in the state and there is a lapse of two pulses, the light receiving signal falls below the first threshold, but the light receiving signal falls below the second threshold. Since it does not fall below the threshold, the output signal of the light receiving IC 13 remains at the L level. Subsequently, as shown by a symbol E, when two pulses have elapsed, the light emitting element 11 is turned off during this time, and the output signal of the light receiving IC 13 is inverted from the L level to the H level. Further, as shown by the symbol F, 2
Even after the elapse of the pulse, the light receiving signal does not exceed the first threshold value because there is an object to be detected.
Remains 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, as shown in FIG. 2F, the output signal from the output terminal 16 becomes L when there is no detected object.
When there is an object, the level becomes H level. At that time, a delay time t 1 from power-on to output determination, and thereafter, a light-off time of the light emitting element 11, that is, a pulse generator 14 The delay times t 2 and t 2 are determined based on the pulse length and the determination time by the determination circuit in the light receiving IC 13.
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, the light receiving signal when the S / N ratio is relatively small and the detected object is present 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 object is reliably 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 optical modulation type photodetector according to the present invention. That is, in FIG. 3, the light modulation type light detection device 20 is the light detection device 10 of FIG.
In response to this, the light emitting element 11 is driven by the drive circuit 21 to emit light, and the drive circuit 21
The drive control is performed via a switch circuit 22 which is turned on only when the light emission pulse 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 photodetector 20 thus configured operates in the same manner as the photodetector 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 optical modulation type photodetector according to the present invention. That is, the light modulation type photodetection device 30 triggers the photodetection device 10 of FIG. 1 at the rising (or falling) of the output signal of the light receiving IC 13 instead of the pulse generator 14, A timer circuit (or a one-shot multivibrator circuit) 3 for sending a pulse signal to 12
And a sample-and-hold circuit that synchronizes the output signal of the light receiving IC 13 with the rise and fall of the light emitting pulse of the light emitting element 11 after the determination time of the light receiving IC 13 instead of the output processing circuit 15. An 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 light detecting device 30 configured as described above, the pulse light emitted from the light emitting element 11 driven by the pulse signal (see FIG. 5A) is reflected on the surface of the detection object. Or through the passage of the object,
The light enters a 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。
When the output signal of the light receiving element 13a exceeds the first threshold level for a time equal to or longer than the judgment time, the output signal of the light receiving IC 13 changes from the H level to the L level, and at the same time, the timer circuit 31 is sufficiently longer than the judgment time. During this time, an H level signal is output. As a result, the base of the current bypass transistor 12 connected in parallel to the light emitting element 11 is provided in FIG.
(B) is input from the timer circuit 31, and the transistor 12 is turned on when this pulse signal is at the H level, thereby short-circuiting 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 changes from non-existence to existence to non-existence, the output signal of the light-receiving element of the light-receiving IC 13 is as shown in FIG.
It becomes as shown in. That is, when there is no detected object,
The output signal pulse exceeds the first threshold. Further, when there is a detection object, the light from the light emitting element 11 is blocked by the detection object.
When the ratio is large, the value becomes equal to or less than the second threshold, and the determination can be made immediately. However, when the S / N ratio is small, the value falls between the first threshold and the second threshold.

【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 a determination. The light receiving IC 13 has a determination time for two light emission pulses of the light emitting element 11. On the other hand, the timer circuit 31 outputs a pulse signal that is sufficiently longer than the determination time for the two pulses, so that the light emitting element 11 is turned 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), when the power supply is turned on, the output signal of the light receiving IC 13 is such that light exceeding the first threshold is incident for only two light emission pulses. , From the H level to the L level.
Subsequently, while the light emitting element 11 is turned off, the light receiving signal is equal to or less than the second threshold value. Therefore, when two light emitting pulses have elapsed, the output signal is inverted from the L level to the H level. . Again, when the light receiving signal exceeds the first threshold value and two pulses elapse, the output signal of the light receiving IC 13 is again inverted from the H level to the L level. Thereafter, when the light emitting element 11 is turned off, the output signal is inverted from the L level to the H level after two light emitting pulses have elapsed since the light receiving signal is equal to or less than the second threshold value.

【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 in the state and the time corresponding to two pulses has elapsed, the light receiving signal falls below the first threshold, but does not fall below the second threshold. 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。
When no object is detected, the received signal becomes equal to or higher than the first threshold value. Therefore, when two pulses have elapsed, the output signal is inverted to the L level.

【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
6 は、図1の光検出装置10における遅延時間t1
2 ,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 when the pulse signal from the timer circuit 31 rises and after two pulses have elapsed from the fall. Accordingly, the output signal from the output terminal 16 is set to the L level when there is no detected object, and to the H level when there is the detected object, as shown in FIG. 5 (F). At this time, based on a delay time t 4 from when the power is turned on to when the output determination is performed, and based on the time during which the light emitting element 11 is turned off, that is, the pulse length of the pulse generator 14 and the determination time by the determination circuit in the light receiving IC 13, The delay times t 5 and t 6 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 ,
It is shorter than t 2 and t 3 . Thus, more accurate detection of the detected object 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 receiving signal when the S / N ratio is relatively small and there is an object is determined by the difference between the first threshold value and the second threshold value of the determination circuit having the hysteresis characteristic. , The presence or absence of the detected object is reliably 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, the light emitting element is turned off at least for a predetermined judgment time in a cycle sufficiently longer than the LED pulse light emitting cycle, so that the signal level of the light receiving element is reduced. The signal level of the detection reference is between a first threshold value and a second threshold value lower than the first threshold value, which constitute the hysteresis characteristic of the processing circuit. , It becomes equal to or less than the second threshold value of the hysteresis characteristic in a period sufficiently longer than the LED pulse emission period. Therefore, even when 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 surely inverted at the time of detection, and When an IC is used, detection is reliably performed even if the S / N ratio is small. Thus, according to the present invention, there is provided a photodetection device capable of performing high-accuracy detection by using a light receiving IC even when the S / N ratio is small, so that detection can be performed reliably. Provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
2 (A) to 2 (F) are time charts showing waveforms of respective parts when the photodetector shown in FIG. 1 is operating.

【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 a configuration of a third embodiment of the photodetector 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。
5 (A) to 5 (F) are time charts showing waveforms at various points when the photodetector shown in FIG. 4 is operating.

【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 conventional photodetector using a 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。
7A and 7B show the relationship between the amount of incident light and the time of an output signal in the photodetector of FIG. 6, wherein FIG. 7A shows the relationship between the amount of emitted light and time, and FIG. 7B shows the relationship between the output signal of the light receiving element and time. And (C) are graphs respectively showing the relationship between the output signal of the light receiving IC and time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 検出物に対して光を照射する発光素子
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
ス用トランジスタと、上記パルス発生器からのパルス信
号に基づいて上記受光ICからの出力信号を上記トラン
ジスタのオンパルス立ち上がり直前に同期させ、このと
きの信号を次のパルス信号まで維持し出力する出力処理
回路とを備えており、 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 detection 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 detection object, and amplifying a light-receiving signal from the light-receiving element. Amplifying circuit, a comparator having a hysteresis characteristic for comparing an output signal from the amplifying circuit with a reference value, a synchronization detecting circuit for detecting an output of the comparator in synchronization with a clock signal of an oscillator, It includes a determination circuit that outputs an H or L voltage based on an output, an output buffer circuit that inverts the voltage based on the output voltage of the determination circuit, and a light modulation type light receiving IC that includes a pulse drive circuit that causes the light emitting element to emit a pulse. In the photodetector, a pulse generator for generating a pulse signal having a period sufficiently longer than the pulse generation period of the light emitting element, and the pulse generator A current bypass transistor being turned on and off based on the pulse signal, the pulse signal from the pulse generator
The output signal from the upper Symbol detector IC was synchronized to the on-pulse rise immediately before the transistor based on No., this and
Output processing that maintains the current signal until the next pulse signal and outputs it
And a circuit, wherein the light emitting element is turned off by the current bypass transistor for at least a determination time of the light modulation type light receiving IC.
【請求項2】 請求項1に記載の光検出装置にあって、
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:
The light detection device is characterized in that the light emitting element is turned off at least during a predetermined judgment time of a judgment circuit of the light modulation type light receiving IC from a point in time when a detection signal of the light modulation type light receiving IC is output. apparatus.
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