JP5043052B2 - PULSE MODULATION TYPE PHOTODETECTION DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME - Google Patents
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本発明はパルス変調型光検出装置に関するものである。特に、発光素子からパルス変調された光を投光して物体の有無を検出するパルス変調型光検出装置の発光パルス波形を物体の有無により変更し、バイアス電流を供給するインターフェース回路がバイアス電流の変化を信号として検出することで、物体の有無を伝達する信号ラインを省線化し、パルス変調型光検出装置とインターフェース回路との信号伝達を可能にする、2線式パルス変調型光検出装置において、配線の異常状態が発生し、その後上記異常状態が回復して光検出装置が自動復帰する場合の誤検知防止に関するものである。 The present invention relates to a pulse modulation type photodetector. In particular, an interface circuit that changes the emission pulse waveform of a pulse modulation type photodetection device that detects the presence or absence of an object by projecting pulse-modulated light from a light emitting element according to the presence or absence of an object, In a two-line pulse modulation type photodetection device that detects a change as a signal, saves a signal line for transmitting the presence or absence of an object, and enables signal transmission between the pulse modulation type photodetection device and an interface circuit. The present invention relates to prevention of false detection when an abnormal state of wiring occurs, and then the abnormal state is recovered and the photodetector is automatically restored.
複写機及びプリンタ等のFA及びOA機器、並びにゲーム機といったアミューズメント機器等の電子機器では、所定通路において記録紙、コイン及び玉等の物体の有無を検出する事が必要となる場合がある。このような物体の有無の検出には、物体に対して非接触型であるという理由から、光を用いて物体の有無を検出する光検出装置が好適に使用されている。 In electronic devices such as copying machines and printers such as FA and OA devices, and amusement devices such as game machines, it may be necessary to detect the presence or absence of objects such as recording paper, coins and balls in a predetermined path. For the detection of the presence / absence of such an object, a light detection device that detects the presence / absence of an object using light is preferably used because it is a non-contact type with respect to the object.
図5は従来の3線式に対応したパルス変調型光検出装置101の概略構成を示すブロック図である。パルス変調型光検出装置101は、電源端子102、GND端子103及び出力端子104の3端子で動作している。電源端子102には電源106の出力が接続されており、電源106のGNDは電気的に接地されている。
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional pulse modulation type photodetecting
電源端子102により、発光素子107とパルス変調型光検出装置101とが、それぞれバイアスされて動作する。物体108の有無により、発光素子107からのパルス光が受光素子109へ入射されるか否かの光信号を電気信号に変換する処理を行い、出力端子104より物体の有無に関する情報を出力している。
The
出力端子104に接続された出力回路110は、オープンコレクタ出力であるので、出力端子104と電源端子102との間に出力負荷105を挿入することで、電圧信号として出力が得られる。電源端子102、GND端子103及び出力端子104の3端子をインターフェース回路に接続し、電源電圧の供給と物体の有無の信号を伝達する。
Since the
従来のパルス変調型光検出装置は、図5で示すように3つの端子を有し、物体の有無の検知信号を電圧でインターフェース回路に出力する。このため、出力端子104の電圧が異常となる場合にその異常電圧を検知し、インターフェース回路において電圧異常判定を行い、エラー信号を出力すると共に物体の有無の判定を中断することで、異常時の誤検知を防止していた。
The conventional pulse modulation type photodetector has three terminals as shown in FIG. 5, and outputs a detection signal of the presence / absence of an object to the interface circuit as a voltage. Therefore, when the voltage at the
一方、上述したパルス変調型光検出装置が1つの機器に複数個使用される場合には、パルス変調型光検出装置に対する省線化の要望が強く、出力端子を省き2端子にて構成される2線式パルス変調型光検出装置が提案されている。 On the other hand, when a plurality of the above-mentioned pulse modulation type photo detection devices are used in one device, there is a strong demand for wire saving for the pulse modulation type photo detection device, and the output terminal is omitted and it is configured with two terminals. A two-wire pulse modulation type photodetection device has been proposed.
図6の2線式パルス変調型光検出装置111において、図5のパルス変調型光検出装置101と異なる点は、出力端子が無く、電源端子112と電源116との間に出力負荷115を備えていることである。電源116のGNDはGND端子113に接続され、電気的に接地されている。この構成において物体の有無の検出を行う方法としては、物体118の有無における発光素子117のパルス波形を変更することで電源端子112から流入する消費電流を変化させて出力負荷115により変動する電圧値により物体の有無を判定するものである。受光素子119は、発光素子117からのパルス光が入射される。
6 is different from the pulse
電源端子112に流れる電流は、2線式パルス変調型光検出装置111に通常流れる電源バイアス電流のレベルに対して、ドライブ用トランジスタ114がONした場合は、ドライブ電流が追加される事になるため、ドライブ用トランジスタ114のON/OFFに合せて電流波形がパルス的に変動する事となる。この電源バイアス電流の変化を取り出せば、出力端子が無い構成でも、パルス変調型光検出装置を実現する事ができる。例えば、物体無しの時のパルス周期に対して、物体有りの時のパルス周期を長くするなど、物体の有無によりパルス周期を変動することで、電源端子112の電圧変動周期の変化を検出し、物体の有無を検出することが可能となる。
The current flowing through the
しかしながら図6において提案された2線式パルス変調型光検出装置111の場合、出力負荷115の抵抗値を大きくすると、電源電圧回路120の電位が低下し、出力負荷115の抵抗値を小さくすると電源バイアス電流を供給する配線がGNDなどにショートした場合、大電流が流れる問題がある。
However, in the case of the two-wire pulse modulation type photodetection device 111 proposed in FIG. 6, when the resistance value of the output load 115 is increased, the potential of the power
そこで、上記提案の2線式パルス変調型光検出装置111における出力負荷115の影響を取り除き、電源端子112とGND端子113とのショート等の配線の電位異常時における電流に関する問題を解決したパルス変調型光検出装置が提案されている。
Therefore, the pulse modulation that eliminates the influence of the output load 115 in the proposed two-wire pulse modulation type photo-detecting device 111 and solves the problem related to the current when the potential of the wiring is abnormal, such as a short circuit between the
このパルス変調型光検出装置では、インターフェース回路とパルス変調型光検出回路とは、上記発光素子を介して上記インターフェース回路のバイアス電流を供給する電源ラインと、電気的に接地されたグランドラインとの2ラインのみで接続されている。上記インターフェース回路は、上記パルス変調型光検出回路にバイアス電流を供給し、バイアス電流におけるパルス成分を検出し物体検出状態を判定出力する機能、上記バイアス電流の供給ラインがショートした場合に上記バイアス電流の供給をシャットダウンする機能、及び上記ショートが回復した場合にバイアス電流が自動復帰する機能を有している。 In this pulse modulation type photodetection device, the interface circuit and the pulse modulation type photodetection circuit include a power supply line that supplies a bias current of the interface circuit via the light emitting element, and a ground line that is electrically grounded. Connected with only two lines. The interface circuit supplies a bias current to the pulse modulation photodetection circuit, detects a pulse component in the bias current, and outputs an object detection state, and outputs the bias current when the bias current supply line is short-circuited. And a function for automatically restoring the bias current when the short circuit is recovered.
上記パルス変調型光検出装置では、上記バイアス電流の供給ラインがショートした場合に、上記出力負荷による過電流防止方法とは異なり、上記パルス変調検出回路へのバイアス電流の供給をシャットダウンすることで、ショート時の過電流を防止し、ショートによる異常状態が解消した場合に自動復帰する。この自動復帰機能は、パチンコ玉検出などのアミューズメント向け検出装置に特に求められる機能である。 In the pulse modulation type photodetector, when the bias current supply line is short-circuited, unlike the overcurrent prevention method by the output load, by shutting down the supply of the bias current to the pulse modulation detection circuit, Prevents overcurrent at short-circuit, and automatically recovers when the abnormal state due to short-circuit is resolved. This automatic return function is a function particularly required for amusement detection devices such as pachinko ball detection.
上述した自動復帰するパルス変調型光検出装置に関して、従来の他の2線式パルス変調型光検出装置について図7,図8に基づいて説明すれば、以下の通りである。 Regarding the above-described automatically returning pulse modulation type photodetector, another conventional two-line pulse modulation type photodetector will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.
図7は、従来の他の2線式パルス変調型光検出装置131の概略構成を示すブロック図である。2線式パルス変調型光検出装置131は、パルス変調型光検出デバイス(センサ回路)132と、インターフェース回路133とを備えている。
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of another conventional two-wire type pulse modulation
パルス変調型光検出デバイス132は、バイアス電流端子134、発光素子135、受光素子136、ダミーPD137、アンプ138、ダミーアンプ139、抵抗140、抵抗141、キャパシタ142、キャパシタ143、コンパレータ回路144、定電圧回路145、クロック発生回路146、信号処理回路(パルス信号生成回路)147、電流源回路(電流発生回路)148及びGND端子149を有している。
The pulse modulation
インターフェース回路133は、バイアス電流供給端子150、GND端子151、電源端子152及び信号出力端子153を有し、バイアス電流供給端子150に過電流が流れた場合、バイアス電流供給端子150をシャットダウンする機能を備える。
The
パルス変調型光検出デバイス132において、バイアス電流端子134は、インターフェース回路133のバイアス電流供給端子150へ接続されている。発光素子135のアノードは、バイアス電流端子134に接続され、発光素子135のカソードは、定電圧回路145の入力及び電流源回路148へ接続されている。
In the pulse modulation
受光素子136のカソードは、アンプ138の入力及び抵抗140の一端に接続されている。アンプ138の出力及び抵抗140の他端は、キャパシタ142の一端に接続されている。キャパシタ142の他端は、コンパレータ回路144の第1入力に接続されている。
The cathode of the light receiving
ダミーPD137のカソードは、ダミーアンプ139の入力及び抵抗141の一端に接続されている。ダミーアンプ139の出力及び抵抗141の他端は、キャパシタ143の一端に接続されている。キャパシタ143の他端は、コンパレータ回路144の第2入力に接続されている。
The cathode of the
コンパレータ回路144の出力及びクロック発生回路146の出力は、それぞれ信号処理回路147に接続されている。信号処理回路147の出力は、電流源回路148に接続されている。
The output of the
アンプ138、ダミーアンプ139、コンパレータ回路144、クロック発生回路146及び信号処理回路147は、定電圧回路145から定電圧が印加されている。
A constant voltage is applied from the
受光素子136のアノード、ダミーPD137のアノード、アンプ138のGND端子、ダミーアンプ139のGND端子、コンパレータ回路144のGND端子、定電圧回路145のGND端子、クロック発生回路146のGND端子、信号処理回路147のGND端子、電流源回路148のGND端子及びGND端子149は、電気的に接地されている。
Anode of
インターフェース回路133において、電源端子152は、外部電源154の出力に接続され電源が供給される。外部電源154のGNDは電気的に接地されている。
In the
パルス変調型光検出デバイス132は、インターフェース回路133内に備えられたバイアス電流回路からバイアスを受けて、動作する構成となっている。インターフェース回路133は、バイアス電流供給端子150から流れるバイアス電流におけるパルス成分を電圧変換し、上記電圧変換されたパルス成分を信号として検出する。その後、パルス変調型光検出デバイス132の物体検出状態をインターフェース回路133の信号処理回路によって判定し、信号出力端子153に、物体の有無状態を出力する。また、バイアス電流供給端子150が他電位と接触し過電流が流れる場合、シャットダウンされる。
The pulse modulation
図8は、従来の他の2線式パルス変調型光検出装置における物体検出の有無における発光パルス信号の波形図の一例である。図8(a)は、物体有り(光無し)状態の発光パルス信号の波形図であり、図8(b)は、物体無し(光有り)状態の発光パルス信号の波形図である。図8(c)は、基本クロック信号の波形図である。 FIG. 8 is an example of a waveform diagram of a light emission pulse signal in the presence or absence of object detection in another conventional two-line pulse modulation type photodetection device. FIG. 8A is a waveform diagram of a light emission pulse signal with an object (without light), and FIG. 8B is a waveform diagram of a light emission pulse signal with no object (with light). FIG. 8C is a waveform diagram of the basic clock signal.
図8(a)及び図8(b)の各発光パルス信号は、パルス変調型光検出デバイス132内の信号処理回路147によって生成される。発光パルス信号の波形は、ヘッダーパルス信号165、基準パルス信号166及び状態パルス信号167の3パルス1周期で構成される。
Each light emission pulse signal in FIGS. 8A and 8B is generated by a
上記各発光パルス信号を生成するためには、図8(c)に示される、基準となるクロック信号が必要である。基本クロック信号は、図7におけるクロック発生回路146により生成される。図8(c)に示されるクロック信号は、クロック発生回路146により生成されたクロック信号を示している。
In order to generate each light emission pulse signal, a reference clock signal shown in FIG. 8C is required. The basic clock signal is generated by the
2線式パルス変調型光検出装置131では、電源投入時、またはシャットダウンからの復帰時に、パルス変調型光検出デバイス132は、物体無し状態の発光パルス信号を出力すると即座に物体の有無の検知を始める。
In the two-wire type pulse modulation
つまり、電源投入後またはシャットダウンから復帰後に、物体無し状態のパルス光(パルス信号光)を所定の回数(所定の周期数)検知しない場合、物体は有り(物体により遮光される場合)と検知され、物体無し状態の発光パルス信号が物体有り状態の発光パルス信号に変化する。 In other words, if the pulse light (pulse signal light) in the absence of an object is not detected a predetermined number of times (predetermined number of cycles) after turning on the power or returning from shutdown, the object is detected as being present (if it is blocked by the object). The light emission pulse signal in the absence of the object changes to the light emission pulse signal in the presence of the object.
通常動作状態では、所定回数の発光パルスを検出する/しないことで、物体の有無を示す状態を変化させる。 In the normal operation state, the state indicating the presence / absence of an object is changed by detecting / not detecting a predetermined number of light emission pulses.
上記以外のパルス変調型光検出装置としては、光を用いて物体の有無を検出するものとして、特許文献1では、オン時の出力電圧の低下を図ると共に、光ビームの遮断又は入射時のスイッチング特性にヒステリシスを付加する光電スイッチが開示されている。特許文献2では、消費電流を低減したパルス変調型光検出装置が開示されている。特許文献3では、外乱光による誤検出を抑制できるパルス変調型光検出装置、パルス変調型光検出方法およびそれを用いた電子機器が開示されている。
As a pulse modulation type photodetection device other than the above, as a device for detecting the presence / absence of an object using light, in
エラー検出方法としては、インターフェース回路による異常状態を検知し、直前の状態を維持するかエラー信号を出力する方法が特許文献4に開示されている。 As an error detection method, Patent Document 4 discloses a method of detecting an abnormal state by an interface circuit and maintaining an immediately previous state or outputting an error signal.
図7の負荷抵抗の問題を改善した2線式パルス変調型光検出装置131において、バイアス電流を供給する電源ラインがGNDまたは外部他電位にショートし、上記バイアス電流の供給をシャットダウンする機能が働き、パルス変調型光検出デバイス132を完全にシャットダウンする。
In the two-wire pulse modulation type photo-detecting
しかしながら、2線式パルス変調型光検出装置131において上述した動作が行われた場合に、シャットダウン後自動復帰した時の状態と、実際の物体の有無の検知状態とが異なっていると、物体の有無の検知状態が不明状態となり、自動復帰機能により復帰した後、誤検知の原因となる可能性が生じてくる。
However, when the above-described operation is performed in the two-line pulse modulation
また、シャットダウンと自動復帰とを繰り返すことにより、物体の有無の状態が変化していないにもかかわらず、物体有り状態と物体無し状態とが交互に繰り返される誤検知が生じる可能性がある。このため、パルス変調型光検出回路がシャットダウンし自動復帰する場合、上記誤検知を防止する機能が必要である。 Further, by repeating the shutdown and the automatic return, there is a possibility that an erroneous detection in which the state with the object and the state without the object are alternately repeated although the state of the presence / absence of the object has not changed may occur. Therefore, when the pulse modulation type photodetection circuit shuts down and automatically recovers, a function for preventing the erroneous detection is required.
例えば、図7,8に示される従来例のように、シャットダウン後に自動復帰した時に出力される信号が、物体無し状態パルス信号である場合に、光が遮光された状態(物体有り状態)が同時に発生すると、出力される信号は物体有り状態パルス信号に切り替わる。光が遮光された状態でシャットダウン状態が再度発生すると、シャットダウン後に自動復帰した時、出力される発光パルス信号は物体無し状態パルス信号となる。 For example, as in the conventional example shown in FIGS. 7 and 8, when the signal output when the automatic recovery is performed after the shutdown is an object-less state pulse signal, the state where the light is blocked (the object-present state) is simultaneously performed. When generated, the output signal is switched to an object presence state pulse signal. When the shutdown state occurs again in a state where the light is blocked, the light emission pulse signal that is output when the automatic recovery is performed after the shutdown becomes the no-object state pulse signal.
つまり、この場合、シャットダウンと復帰が繰り返された場合に、物体の有無の状態が遮光状態(物体有り状態)から変化しないにもかかわらず、物体無し状態パルス信号と物体有り状態パルス信号とが繰り返しインターフェース回路に伝達されることになる。 In other words, in this case, when shutdown and return are repeated, the object-free state pulse signal and the object-present state pulse signal are repeated even though the object presence / absence state does not change from the light-shielding state (the object present state). It is transmitted to the interface circuit.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、物体の有無の状態が変化していないにもかかわらず、物体有り状態と物体無し状態とが交互に繰り返される誤検知が起こることなく、省線化を可能としているパルス変調型光検出装置及びこれを備える電子機器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the object thereof is to alternately repeat the state with an object and the state without an object even though the state of the presence or absence of the object has not changed. An object of the present invention is to provide a pulse modulation type photo-detecting device and an electronic device including the same, which can reduce the line without causing erroneous detection.
本発明のパルス変調型光検出装置は、上記課題を解決するために、基本クロック信号を生成する第1発振回路と上記基本クロック信号に基づいて同期タイミングパルス信号を生成するパルス信号生成回路、及び検出すべき物体による上記同期タイミングパルス信号に同期したパルス光の反射光、または物体によって遮断されなかった上記パルス光を受光する受光素子を有するパルス変調型光検出回路、並びに上記パルス光を投光する発光素子を有するパルス変調型光検出デバイスと、上記発光素子と上記パルス変調型光検出回路とにバイアス電流を供給するインターフェース回路であって、上記基本クロック信号と同一の周期を有するクロック信号を生成する第2発振回路、上記バイアス電流におけるパルス成分を電圧変換し、電圧信号として出力するバイアス電流検出回路、上記電圧信号を積分する積分回路、上記積分回路から出力される信号に含まれる、上記電圧信号のヘッダーパルス信号をヘッダー検出用コンパレータ回路により検出するヘッダー検出回路、上記電圧信号を微分する微分回路、上記微分回路から出力される、微分された上記電圧信号を信号検出用コンパレータ回路により検出する信号検出回路、上記ヘッダー検出回路及び上記信号検出回路から出力される信号に基づき上記パルス変調型光検出デバイスの物体検出状態を判定する信号処理回路、並びに上記判定の結果を、電圧信号または電流信号として出力する、出力回路及び出力端子を有し、上記バイアス電流の供給ラインの電圧と、上記インターフェース回路内の第1基準電圧とを比較し、上記バイアス電流の供給ラインがショートしたことを検出するショート検出回路と、上記ショート時に上記バイアス電流の供給をシャットダウンするシャットダウン回路とを有するインターフェース回路とを備え、上記インターフェース回路及び上記パルス変調型光検出回路は、上記発光素子を介して上記インターフェース回路のバイアス電流を供給する電源ラインと、電気的に接地されたグランドラインとの2ラインのみで上記インターフェース回路と接続されたパルス変調型光検出装置において、上記パルス変調型光検出回路は、上記ショートが回復し、上記バイアス電流が復帰した場合に、物体の有無を示す常に同一の状態パルス信号を初期パルス信号として出力し、上記受光素子が受光した上記パルス光の有無の変化を検知することにより、上記物体の有無の判定を開始する判定開始パルス光検知手段を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a pulse modulation type photodetecting device of the present invention includes a first oscillation circuit that generates a basic clock signal, a pulse signal generation circuit that generates a synchronous timing pulse signal based on the basic clock signal, and A pulse modulated light detection circuit having a light receiving element for receiving the reflected light of the pulse light synchronized with the synchronization timing pulse signal by the object to be detected or the pulse light not blocked by the object, and projecting the pulse light A pulse modulation type photo-detecting device having a light-emitting element, and an interface circuit for supplying a bias current to the light-emitting element and the pulse-modulation photo-detection circuit, the clock signal having the same cycle as the basic clock signal The second oscillation circuit to be generated, the pulse component in the bias current is converted into a voltage signal Output bias current detection circuit, integration circuit for integrating the voltage signal, header detection circuit for detecting the header pulse signal of the voltage signal included in the signal output from the integration circuit by a comparator circuit for header detection, the voltage Based on a differentiation circuit for differentiating a signal, a signal detection circuit for detecting a differentiated voltage signal output from the differentiation circuit by a signal detection comparator circuit, a header detection circuit, and a signal output from the signal detection circuit A signal processing circuit for determining an object detection state of the pulse modulation type photodetection device; an output circuit for outputting the result of the determination as a voltage signal or a current signal; and an output terminal; Comparing the voltage with a first reference voltage in the interface circuit, and An interface circuit having a short detection circuit for detecting that a current supply line is short-circuited, and a shutdown circuit for shutting down the supply of the bias current when the short circuit is short-circuited, wherein the interface circuit and the pulse modulation type photo detection circuit include: In the pulse modulation type photodetecting device connected to the interface circuit by only two lines of a power supply line for supplying a bias current of the interface circuit via the light emitting element and a ground line electrically grounded, When the short circuit is recovered and the bias current is restored, the pulse modulation type photodetection circuit always outputs the same state pulse signal indicating the presence or absence of an object as an initial pulse signal, and the pulse received by the light receiving element. By detecting changes in the presence or absence of light, It has a determination start pulse light detection means for starting determination of the presence or absence of a body.
上記発明によれば、上記判定開始パルス光検知手段により、上記ショートが回復し、上記バイアス電流が復帰した場合に、上記物体の有無を示す常に同一の状態信号が初期パルス信号として出力される。これにより、上記物体の有無の判定が即座に開始されることなく、物体の有無を示す状態は変化することはない。 According to the invention, when the short circuit is recovered and the bias current is restored by the determination start pulse light detecting means, the same state signal indicating the presence or absence of the object is always output as the initial pulse signal. Thereby, the determination of the presence / absence of the object is not started immediately, and the state indicating the presence / absence of the object does not change.
次に、上記受光素子が受光した上記パルス光の有無が変化すると、上記初期パルス信号の出力が停止され、物体の有無を判定する通常の状態に移行する。 Next, when the presence or absence of the pulsed light received by the light receiving element changes, the output of the initial pulse signal is stopped, and a normal state for determining the presence or absence of an object is entered.
従って、上記シャットダウンと上記復帰とを繰り返しても、物体の有無の状態が変化していないにもかかわらず、物体有り状態と物体無し状態とが交互に繰り返される誤検知が起こることなく、省線化に対応し、物体検知特性が良好であるパルス変調型光検出装置を提供することが可能となる。 Therefore, even if the shutdown and the return are repeated, the erroneous state in which the object presence state and the object absence state are alternately repeated although the state of the presence / absence of the object does not change does not occur. Therefore, it is possible to provide a pulse modulation type photo-detecting device having good object detection characteristics.
上記パルス変調型光検出装置では、上記初期パルス信号は、物体が無いことを示す物体無し状態パルス信号であり、上記受光素子が同期した上記パルス光を検知することで、上記物体の有無の判定を開始してもよい。 In the pulse modulation type photodetection device, the initial pulse signal is an object-less state pulse signal indicating that there is no object, and the presence or absence of the object is determined by detecting the pulsed light synchronized with the light receiving element. May start.
上記パルス変調型光検出装置の上記インターフェース回路において、上記シャットダウンが行われた後に自動復帰したときに出力される信号が、上記物体無し状態パルス信号である場合を考える。 Let us consider a case where the signal output when the interface circuit of the pulse modulation type photodetection device automatically recovers after the shutdown is the no object state pulse signal.
この場合、受光信号/電圧検知回路40は、自動復帰した後に定電圧回路15の電圧を検知し、電圧復帰信号を生成して信号処理回路17に伝達する。電流源回路18は、電圧復帰信号が入力された信号処理回路17から出力される信号により、電流信号である物体無し状態パルス信号を出力する。
In this case, the light reception signal /
従来の2線式パルス変調型光検出装置では、シャットダウンが行われた後に自動復帰すると、物体の有無の判定を即座に開始し、光を所定回数検知しなかった場合に物体有りと判定し、物体の有無を示す状態(電流源回路18から出力されるパルス信号)が変化する。 In the conventional two-wire type pulse modulation type photodetection device, when the automatic recovery is performed after the shutdown, the determination of the presence / absence of the object is started immediately, and it is determined that there is an object when the light is not detected a predetermined number of times, A state (pulse signal output from the current source circuit 18) indicating the presence or absence of an object changes.
しかし上記パルス変調型光検出装置では、上記判定開始パルス光検知手段により、上記物体の有無を示す状態の変化が常にキャンセルされる状態となる。よって、上記物体の有無の判定が即座に開始されることなく、上記発光素子から出射されて上記受光素子へ入射される光が上記物体よって所定回数検知されなかった場合においても、上記物体の有無を示す状態は、物体無し状態のまま変化することはない。 However, in the pulse modulation type photodetection device, the change in the state indicating the presence or absence of the object is always canceled by the determination start pulse light detecting means. Therefore, the presence / absence of the object is not detected immediately, and the presence / absence of the object is detected even when the light emitted from the light emitting element and incident on the light receiving element is not detected by the object a predetermined number of times. The state indicating “” does not change without the object.
次に、実際に上記物体無し状態となり、パルス光が上記発光素子から出射されて上記受光素子へ入射されると、上記初期パルス信号の出力が停止され、上記物体の有無を判定する通常の状態に移行する。つまり上記受光素子において光を検知するまでは、上記物体の有無の判定が開始されない構成となっている。 Next, when there is actually no object, when the pulsed light is emitted from the light emitting element and incident on the light receiving element, the output of the initial pulse signal is stopped and the normal state for determining the presence or absence of the object Migrate to That is, the determination of the presence / absence of the object is not started until light is detected by the light receiving element.
従って、遮光状態(物体有り状態)で上記シャットダウンと上記復と帰を繰り返す状態が発生しても常に上記物体無し状態で固定され、誤検知は抑制され、良好な物体検知特性を得ることが出来る。 Therefore, even if the state where the shutdown, the return and the return are repeated in the light shielding state (the state with the object) occurs, the state is always fixed in the state without the object, the false detection is suppressed, and a good object detection characteristic can be obtained. .
上記パルス変調型光検出装置では、上記初期パルス信号は、物体が有ることを示す物体有り状態パルス信号であり、上記受光素子が同期した上記パルス光を検知しないことで、上記物体の有無の判定を開始してもよい。 In the pulse modulation type photodetection device, the initial pulse signal is an object presence state pulse signal indicating that an object is present, and the presence or absence of the object is determined by the light receiving element not detecting the synchronized pulsed light. May start.
上記シャットダウンが行われた後に自動復帰したときに出力される信号が、上記物体有り状態パルス信号である場合、従来の2線式パルス変調型光検出装置では、パルス光が照射された状態で、パルス光を所定回数検知すると物体無し状態に切り替わり、更にシャットダウンと自動復帰とを繰り返す状態が発生した場合、物体有り状態と物体無し状態とが交互に繰り返され、誤検知となる。 When the signal that is output when the automatic recovery is performed after the shutdown is performed is the object presence state pulse signal, in the conventional two-line pulse modulation type photodetection device, in a state where the pulse light is irradiated, When the pulsed light is detected a predetermined number of times, the state is switched to the no-object state, and when a state in which the shutdown and the automatic return are repeated occurs, the state with the object and the state without the object are alternately repeated, resulting in erroneous detection.
上記パルス変調型光検出装置では、上記判定開始パルス光検知手段により、上記物体の有無を示す状態の変化が常にキャンセルされる状態となる。よって、上記物体の有無の判定が即座に開始されることなく、上記発光素子から出射されて上記受光素子へ入射される光が所定回数検知された場合においても、上記物体の有無を示す状態は、物体有り状態のまま変化することはない。 In the pulse modulation type photodetection device, the change in the state indicating the presence or absence of the object is always canceled by the determination start pulse light detection means. Accordingly, even when the light emitted from the light emitting element and incident on the light receiving element is detected a predetermined number of times without immediately starting the determination of the presence or absence of the object, the state indicating the presence or absence of the object is The object remains unchanged.
次に、実際に上記物体有り状態となり、上記発光素子から出射されたパルス光が遮光され上記受光素子へ入射されないと、上記初期パルス信号の出力が停止され、上記物体の有無を判定する通常の状態に移行する。つまり上記受光素子において光を検知しない状態になるまでは、上記物体の有無の判定が開始されない構成となっている。 Next, when the object is actually present and the pulsed light emitted from the light emitting element is blocked and is not incident on the light receiving element, the output of the initial pulse signal is stopped, and the normal presence / absence judgment for the presence of the object is performed. Transition to the state. That is, the determination of the presence / absence of the object is not started until the light receiving element is in a state where no light is detected.
従って、透過状態(物体無し状態)で上記シャットダウンと上記復帰とを繰り返す状態が発生しても常に上記物体有り状態で固定され、誤検知は抑制され、良好な物体検知特性を得ることが出来る。 Accordingly, even if a state in which the shutdown and the return are repeated in the transmission state (no object state) occurs, the state is always fixed in the object presence state, erroneous detection is suppressed, and good object detection characteristics can be obtained.
上記いずれかのパルス変調型光検出装置では、上記パルス変調型光検出回路は定電圧回路を有し、上記判定開始パルス光検知手段は、ラッチ回路及びシフトレジスタ回路を有し、上記ラッチ回路の出力が上記シフトレジスタ回路のリセット入力に接続され、上記パルス変調型光検出回路は、上記ショートが回復し、上記バイアス電流が復帰した場合に、上記定電圧回路から上記ラッチ回路のセット入力に電圧を入力して上記ラッチ回路をセットし、上記シフトレジスタ回路は上記ラッチ回路がセットされることによりリセットされ、これにより上記初期パルス信号が出力され、上記シフトレジスタ回路の上記リセットは、上記受光素子が受光した上記パルス光の有無が変化することにより解除され、これにより上記初期パルス信号の出力が停止され、上記物体の有無の判定が開始されてもよい。 In any one of the pulse modulation type photodetection devices, the pulse modulation type photodetection circuit includes a constant voltage circuit, and the determination start pulse light detection unit includes a latch circuit and a shift register circuit. When the output is connected to the reset input of the shift register circuit, and the pulse modulation type photodetection circuit recovers the short circuit and the bias current is restored, the voltage is applied from the constant voltage circuit to the set input of the latch circuit. The shift register circuit is reset when the latch circuit is set, whereby the initial pulse signal is output, and the reset of the shift register circuit is performed by the light receiving element. Is canceled when the presence or absence of the pulse light received is changed, thereby stopping the output of the initial pulse signal. Is, determination of the presence or absence of the object may be initiated.
これにより、上記ショートが回復し、上記バイアス電流が復帰した場合に、上記初期パルス信号が出力され、上記物体の有無の判定が即座に開始されることなく、物体の有無を示す状態は変化することはない。 Accordingly, when the short circuit is recovered and the bias current is restored, the initial pulse signal is output, and the state indicating the presence / absence of the object is changed without immediately starting the determination of the presence / absence of the object. There is nothing.
また、上記シフトレジスタ回路の上記リセットは、上記受光素子が受光した上記パルス光の有無が変化することにより解除され、上記初期パルス信号の出力が停止され、物体の有無を判定する通常の状態に移行する。 The reset of the shift register circuit is canceled when the presence or absence of the pulsed light received by the light receiving element is changed, the output of the initial pulse signal is stopped, and the normal state for determining the presence or absence of an object is entered. Transition.
従って、上記シャットダウンと上記復帰とを繰り返しても、物体の有無の状態が変化していないにもかかわらず、物体有り状態と物体無し状態とが交互に繰り返される誤検知が起こることなく、省線化に対応し、物体検知特性が良好であるパルス変調型光検出装置を提供することが可能となる。 Therefore, even if the shutdown and the return are repeated, the erroneous state in which the object presence state and the object absence state are alternately repeated although the state of the presence / absence of the object does not change does not occur. Therefore, it is possible to provide a pulse modulation type photo-detecting device having good object detection characteristics.
上記パルス変調型光検出装置では、上記判定開始パルス光検知手段は、上記受光素子が上記同期タイミングパルス信号と同期していないパルス光を検知した場合、上記物体の有無の判定を中断する機能を有し、上記ショートが回復し、上記バイアス電流が復帰した場合、上記同期していないパルス光が検知されていない状態が確認されてから、上記物体の有無の判定を開始してもよい。 In the pulse modulation type photodetection device, the determination start pulse light detection means has a function of interrupting the determination of the presence / absence of the object when the light receiving element detects pulse light that is not synchronized with the synchronization timing pulse signal. And when the short circuit is recovered and the bias current is restored, determination of the presence / absence of the object may be started after confirming that the non-synchronized pulsed light is not detected.
これにより、上記シャットダウンより復帰しても上記同期していないパルス光を検知する場合は、上記物体の有無の判定が開始されないので、上記物体の有無の状態を誤って検知することを防ぐことが出来る。 Accordingly, when detecting the non-synchronized pulsed light even after returning from the shutdown, the determination of the presence / absence of the object is not started, so that it is possible to prevent erroneous detection of the presence / absence of the object. I can do it.
本発明の電子機器は、上記いずれかのパルス変調型光検出装置を備えているので、物体の有無の状態が変化していないにもかかわらず、物体有り状態と物体無し状態とが交互に繰り返される誤検知が起こることない。 Since the electronic apparatus according to the present invention includes any one of the above-described pulse modulation type photodetection devices, the object presence state and the object absence state are alternately repeated even though the object presence / absence state has not changed. False positives will not occur.
本発明は、以上のように、パルス変調型光検出回路は、ショートが回復し、バイアス電流が復帰した場合に、物体の有無を示す常に同一の状態パルス信号を初期パルス信号として出力し、受光素子が受光したパルス光の有無の変化を検知することにより、上記物体の有無の判定を開始する判定開始パルス光検知手段を有するものである。 As described above, according to the present invention, when the short circuit is recovered and the bias current is restored, the pulse modulation type photodetector circuit always outputs the same state pulse signal indicating the presence or absence of an object as an initial pulse signal. It has a determination start pulse light detecting means for starting the determination of the presence / absence of the object by detecting a change in the presence / absence of the pulsed light received by the element.
それゆえ、物体の有無の状態が変化していないにもかかわらず、物体有り状態と物体無し状態とが交互に繰り返される誤検知が起こることなく、省線化を可能としているパルス変調型光検出装置及びこれを備える電子機器を提供するという効果を奏する。 Therefore, pulse-modulated photodetection that enables line-saving without false detection that occurs alternately in the presence of an object and in the absence of an object, despite the fact that the presence or absence of the object has not changed. There exists an effect of providing an apparatus and an electronic device provided with the same.
本発明の一実施形態について図1〜図4に基づいて説明すれば、以下の通りである。 One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1は、本発明の実施の形態に係る2線式パルス変調型光検出装置1の概略構成を示すブロック図である。2線式パルス変調型光検出装置1は、従来の2線式パルス変調型光検出装置と同様に、パルス変調型光検出デバイス(センサ回路)2と、インターフェース回路3とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a two-wire pulse
パルス変調型光検出デバイス2は、従来の2線式パルス変調型光検出装置と同様に、バイアス電流端子4、発光素子5、受光素子6、ダミーPD(photodiode:フォトダイオード)7、アンプ8、ダミーアンプ9、抵抗10、抵抗11、キャパシタ12、キャパシタ13、コンパレータ回路14、定電圧回路15、クロック発生回路16、信号処理回路(パルス信号生成回路)17、電流源回路18及びGND端子19を有しており、加えて、受光信号/電圧検知回路40を有している。
The pulse modulation
受光信号/電圧検知回路40の入力は、コンパレータ回路14の出力と定電圧回路15の出力とに接続されている。これにより、コンパレータ回路14から出力される受光信号と、定電圧回路15から出力される電圧との両方を検知する機能を有する。
The input of the light reception signal /
インターフェース回路3は、バイアス電流供給端子20、GND端子21、電源端子32、信号出力端子33、異常信号出力端子51、ロジック反転用端子52、出力イネーブル端子53を有している。詳細については、〔インターフェース回路3〕において図2を用いて述べる。
The
パルス変調型光検出デバイス2において、バイアス電流端子4は、インターフェース回路3のバイアス電流供給端子20へ接続されている。発光素子5のアノードは、バイアス電流端子4に接続され、発光素子5のカソードは、定電圧回路15の入力及び電流源回路18へ接続されている。
In the pulse modulation
受光素子6のカソードは、アンプ8の入力及び抵抗10の一端に接続されている。アンプ8の出力及び抵抗10の他端は、キャパシタ12の一端に接続されている。キャパシタ12の他端は、コンパレータ回路14の第1入力に接続されている。
The cathode of the light receiving element 6 is connected to the input of the amplifier 8 and one end of the resistor 10. The output of the amplifier 8 and the other end of the resistor 10 are connected to one end of the
ダミーPD7のカソードは、ダミーアンプ9の入力及び抵抗11の一端に接続されている。ダミーアンプ9の出力及び抵抗11の他端は、キャパシタ13の一端に接続されている。キャパシタ13の他端は、コンパレータ回路14の第2入力に接続されている。
The cathode of the
受光信号/電圧検知回路40の出力の出力は、信号処理回路17に接続されている。クロック発生回路16の出力は、信号処理回路17に接続されている。信号処理回路17の出力は、電流源回路18に接続されている。
The output of the light reception signal /
アンプ8、ダミーアンプ9、コンパレータ回路14、クロック発生回路16及び信号処理回路17は、定電圧回路15から定電圧が印加されている。
A constant voltage is applied to the amplifier 8, the dummy amplifier 9, the
受光素子6のアノード、ダミーPD7のアノード、アンプ8のGND端子、ダミーアンプ9のGND端子、コンパレータ回路14のGND端子、定電圧回路15のGND端子、クロック発生回路16のGND端子、信号処理回路17のGND端子、電流源回路18のGND端子及びGND端子19は、電気的に接地されている。
The anode of the light receiving element 6, the anode of the
2線式パルス変調型光検出装置1の動作を説明すると以下の通りである。インターフェース回路3においてシャットダウンが行われた後に自動復帰したときに出力される信号が、物体無し状態パルス信号である場合を考える。
The operation of the two-wire pulse
この場合、受光信号/電圧検知回路40は、自動復帰した後に定電圧回路15の電圧を検知し、電圧復帰信号を生成して信号処理回路17に伝達する。電流源回路18は、電圧復帰信号が入力された信号処理回路17から出力される信号により、電流信号である物体無し状態パルス信号を出力する。
In this case, the light reception signal /
従来の2線式パルス変調型光検出装置では、シャットダウンが行われた後に自動復帰すると、物体の有無の判定を即座に開始し、光を所定回数検知しなかった場合に物体有りと判定し、物体の有無を示す状態(電流源回路18から出力されるパルス信号)が変化する。 In the conventional two-wire type pulse modulation type photodetection device, when the automatic recovery is performed after the shutdown, the determination of the presence / absence of the object is started immediately, and it is determined that there is an object when the light is not detected a predetermined number of times, A state (pulse signal output from the current source circuit 18) indicating the presence or absence of an object changes.
しかし2線式パルス変調型光検出装置1では、自動復帰した後に電圧復帰信号が信号処理回路17に入力される。これにより、電流源回路18から物体無し状態パルス信号が出力され続ける結果、物体の有無を示す状態の変化が常にキャンセルされる状態となる。よって、物体の有無の判定が即座に開始されることなく、発光素子5から出射されて受光素子6へ入射される光が遮光物(物体)によって所定回数検知されなかった場合においても、物体の有無を示す状態は、物体無し状態のまま変化することはない。
However, in the two-wire pulse
次に、実際に物体無し状態となり、パルス光が発光素子5から出射されて受光素子6へ入射されると、受光信号/電圧検知回路40が、コンパレータ回路14からの信号を少なくとも一回以上検知する。これにより、電圧復帰信号がキャンセルされ、2線式パルス変調型光検出装置1は従来例と同様の通常判定状態に移行する。つまり受光素子6において光を検知するまでは、物体の有無の判定が開始されない構成となっている。
Next, when there is actually no object, and pulsed light is emitted from the light emitting element 5 and incident on the light receiving element 6, the light receiving signal /
上記構成を有することで、前述した遮光状態(物体有り状態)でシャットダウンと復帰とを繰り返す状態が発生しても常に物体無し状態で固定され、誤検知は抑制され、良好な物体検知特性を得ることが出来る。 By having the above configuration, even if the state where the shutdown and return are repeated in the above-described light shielding state (the state with an object) occurs, the state is always fixed without the object, the false detection is suppressed, and a good object detection characteristic is obtained. I can do it.
シャットダウンが行われた後に自動復帰したときに出力される信号が、物体有り状態パルス信号である場合、従来の2線式パルス変調型光検出装置では、パルス光が照射された状態で、パルス光を所定回数検知すると物体無し状態に切り替わり、更にシャットダウンと自動復帰とを繰り返す状態が発生した場合、物体有り状態と物体無し状態とが交互に繰り返され、誤検知となる。 When the signal output upon automatic recovery after shutdown is an object presence state pulse signal, in the conventional two-wire pulse modulation type photodetection device, the pulse light is irradiated with the pulse light. When a state is detected a predetermined number of times, the state is switched to an object-free state, and when a state in which a shutdown and an automatic return are repeated occurs, the object-present state and the object-free state are alternately repeated, resulting in erroneous detection.
この場合も受光信号/電圧検知回路40は、自動復帰した後に定電圧回路15の電圧を検知し、電圧復帰信号を生成して信号処理回路17に伝達する。電流源回路18は、電圧復帰信号が入力された信号処理回路17から出力される信号により、電流信号である物体有り状態パルス信号を出力する。
Also in this case, the light reception signal /
2線式パルス変調型光検出装置1では、自動復帰した後に電圧復帰信号が信号処理回路17に入力される。これにより、電流源回路18から物体有り状態パルス信号が出力され続ける結果、物体の有無を示す状態の変化が常にキャンセルされる状態となる。よって、物体の有無の判定が即座に開始されることなく、発光素子5から出射されて受光素子6へ入射される光が所定回数検知された場合においても、物体の有無を示す状態は、物体有り状態のまま変化することはない。
In the two-wire pulse
次に、実際に物体有り状態となり、発光素子5から出射されたパルス光が遮光され受光素子6へ入射されないと、受光信号/電圧検知回路40が、コンパレータ回路14からのパルス光を少なくとも一回以上非検知とした場合、電圧復帰信号がキャンセルされ、2線式パルス変調型光検出装置1は通常判定状態に移行する。つまり受光素子6において光を検知しない状態になるまでは、物体の有無の判定が開始されない構成となっている。
Next, when the object is actually present and the pulsed light emitted from the light emitting element 5 is blocked and does not enter the light receiving element 6, the light reception signal /
上記構成を有することで、透過状態(物体無し状態)でシャットダウンと復帰とを繰り返す状態が発生しても常に物体有り状態で固定され、誤検知は抑制され、良好な物体検知特性を得ることが出来る。 By having the above configuration, even if a state where the shutdown and return are repeated in the transmission state (no object state) is always fixed in the object presence state, false detection is suppressed, and good object detection characteristics can be obtained. I can do it.
なお、図1の信号処理回路17は、図7の信号処理回路147と同様に動作し、図8(a)及び図8(b)の各発光パルス信号を生成する。
The signal processing circuit 17 in FIG. 1 operates in the same manner as the
図3(a)は、本発明の実施の形態に係る、受光信号/電圧検知回路40と信号処理回路17の一部との概略構成を示すブロック図である。定電圧回路15の出力は、ラッチ回路68のセットに接続されている。コンパレータ回路14の出力は、NAND回路71の第1入力に接続されている。NAND回路71の出力はインバータ101の入力とNAND回路72の一方の入力に接続されている。インバータ回路101の出力はラッチ回路68のリセットに接続される。ラッチ回路68の出力バーQは、NAND回路72の他方の入力に接続されている。
FIG. 3A is a block diagram showing a schematic configuration of the light reception signal /
NAND回路72の出力は、信号処理回路17が有する状態判定用シフトレジスタ回路69のリセットに接続されている。状態判定用シフトレジスタ回路69の出力Qは、電流源回路18及びインバータ73の入力に接続されている。インバータ73の出力は、状態判定用シフトレジスタ回路69の入力D、AND回路71の第2入力及びインバータ74の入力に接続されている。インバータ74の出力は、AND回路75の第2入力に接続されている。
The output of the
インバータ76を経由したコンパレータ回路14の出力は、AND回路75の第1入力に接続されている。AND回路75の出力は状態判定用シフトレジスタ回路69のセットに接続されている。
The output of the
AND回路71の第3入力には、図1のクロック発生回路16の基本クロックに基づいてパルス信号生成回路17で生成される物体無し状態パルス信号が入力される。AND回路75の第3入力には、パルス信号生成回路17で生成される物体有り状態パルス信号が入力される。状態判定用シフトレジスタ回路69の入力CLKには、判定クロック信号が入力される。状態判定用シフトレジスタ回路69は、電源立上り直後の初期状態ではリセット状態とする。
A third input of the AND
また、定電圧回路15から出力される電圧復帰信号は、立ち上がり時のみハイ電圧となるイニシャル信号であり、コンパレータ回路14の出力は入力信号有り(物体無し)状態でハイ電圧とし、状態判定用シフトレジスタ回路69は、所定の段数を有するものとする。
The voltage return signal output from the
ここで、前述したようにパルス変調型光検出デバイス2がシャットダウン状態となり、その後、配線異常が改善されて自動復帰した場合、定電圧回路15の電圧が回復し(ハイ電圧となり)、ラッチ回路68がセット状態となる。また、ラッチ回路68の出力バーQがロー電圧となり、NAND回路72の入力にロー電圧が入力されるので、状態判定用シフトレジスタ回路69は常にリセット状態で固定される。このため、物体の有無を示す状態の移行は起こらない。
Here, as described above, when the pulse modulation
次に、図1のインターフェース回路3においてシャットダウンが行われた後に自動復帰したときの状態が、物体無し状態パルス信号状態である場合を考える。この場合は、実際に物体無し状態となると、NAND回路71の第3入力に入力される物体無し状態パルス信号がハイ電圧となる。また、図1の受光素子6が同期したパルス光を受光し、NAND回路71の第1入力がコンパレータ回路14からのハイ電圧である出力信号を検知する。さらに、状態判定用シフトレジスタ回路69の出力Qがロー電圧であるので、インバータ73の出力もハイ電圧となり、NAND回路71の第2入力にハイ電圧が入力される。
Next, let us consider a case where the state when the
従って、NAND回路71の出力がロー電圧となりインバータ101の出力がハイ電圧となる。この結果、ラッチ回路68のリセットにハイ電圧が入力され、ラッチ回路68はリセットされる。従って、状態判定用シフトレジスタ回路69はリセット状態から開放され、物体の有無を判定する動作を開始する。
Therefore, the output of the
同様に、図1のインターフェース回路3においてシャットダウンが行われた後に自動復帰したときの状態が、物体有り状態パルス信号状態である場合を考える。
Similarly, let us consider a case where the state when the
図3(b)は、本発明の実施の形態に係る、受光信号/電圧検知回路40と信号処理回路17の一部との概略構成を示すブロック図である。定電圧回路15の出力は、ラッチ回路68のセットに接続されている。インバータ77を経由したコンパレータ回路14の出力は、NAND回路78の第1入力に接続されている。状態判定用シフトレジスタ回路69の出力Qは、電流源回路18及びインバータ79の入力に接続されている。インバータ79の出力は、状態判定用シフトレジスタ回路69の入力D、インバータ80の入力及びAND回路81の第2入力に接続されている。インバータ80の出力は、NAND回路78の第2入力に接続されている。
FIG. 3B is a block diagram showing a schematic configuration of the light reception signal /
NAND回路78の出力は、NAND回路82の一方の入力とインバータ102の入力とに接続される。インバータ102の出力はラッチ回路68のリセットに接続されている。ラッチ回路68の出力バーQは、NAND回路82の他方の入力に接続され、NAND回路82の出力は、信号処理回路17が有する状態判定用シフトレジスタ回路69のセットに接続されている。
The output of the
また、コンパレータ回路14の出力は、AND回路81の第1入力に接続されている。AND回路81の出力は、状態判定用シフトレジスタ回路69のリセットに接続されている。
The output of the
AND回路81の第3入力には、図1のクロック発生回路16の基本クロックに基づいてパルス信号生成回路17で生成される物体無し状態パルス信号が入力される。NAND回路78の第3入力には、パルス信号生成回路17で生成される物体有り状態パルス信号が入力される。状態判定用シフトレジスタ回路69の入力CLKには、判定クロック信号が入力される。状態判定用シフトレジスタ回路69は、電源立上り直後の初期状態ではセット状態とする。
A third input of the AND
この構成において配線異常が改善されて物体有り状態に自動復帰した場合を考える。定電圧回路15の電圧が回復し(ハイ電圧となり)、ラッチ回路68がセット状態となる。また、ラッチ回路68の出力バーQがロー電圧となり、NAND回路82の入力にロー電圧が入力されるので、状態判定用シフトレジスタ回路69は常にセット状態で固定される。このため、物体の有無を示す状態の移行は起こらない。
Consider a case where the wiring abnormality is improved in this configuration and the object is automatically returned to the presence state. The voltage of the
実際に物体有り状態となると、NAND回路78の第3入力に入力される物体有り状態パルス信号がハイ電圧となる。また、図1の受光素子6はパルス光を受光せず、コンパレータ回路14からのローである出力信号により、インバータ77の出力がハイ電圧になり、AND回路75の第1入力にハイ電圧が入力される。さらに、状態判定用シフトレジスタ回路69の出力Qがハイ電圧であるので、インバータ80の出力もハイ電圧となり、NAND回路78の第2入力にハイ電圧が入力される。
When the object present state is actually reached, the object present state pulse signal input to the third input of the
従って、NAND回路78の全ての入力がハイ電圧となり、NAND回路78の出力電圧がロー電圧となり、インバータ102の出力がハイ電圧となる。そして、ラッチ回路68はリセットされる。従って、状態判定用シフトレジスタ回路69はセット状態から開放され、物体の有無を判定する動作を開始する。
Accordingly, all the inputs of the
図4は、本発明の実施の形態に係る他の2線式パルス変調型光検出装置(2線式パルス光変調型物体検出装置)70の概略構成を示すブロック図である。図4は、図1に示す2線式パルス変調型光検出装置1において、受光信号/電圧検知回路40をノイズ光信号/電圧検知回路41に変更した構成である。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of another two-wire pulse modulation type photodetector (two-wire pulse light modulation type object detection device) 70 according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a configuration in which the light reception signal /
ここでノイズ光信号とは、図1のクロック発生回路16から出力されるクロック信号と同期しているパルス光信号と異なるタイミングで受光素子6が受光する光であり、非同期信号を意味する。
Here, the noise light signal is light received by the light receiving element 6 at a timing different from the pulse light signal synchronized with the clock signal output from the
2線式パルス変調型光検出装置70は、2線式パルス変調型光検出装置1と同様に、パルス変調型光検出デバイス2がシャットダウン状態となり、その後、配線異常が改善されて自動復帰した場合、定電圧回路15からの信号により物体の有無の判定はキャンセルされる。
Similar to the two-line
ここで2線式パルス変調型光検出装置70においては、ノイズ光信号/電圧検知回路41が、非同期であるノイズ光信号をコンパレータ回路14から検知する場合は、状態判定用シフトレジスタ回路69をリセット状態とし、ノイズ光信号が検知されていない状態が確認されてから、初めて物体の有無の判定を開始する。
Here, in the two-wire
つまり、シャットダウン状態より復帰しても同期したパルス光以外の光を検知する場合は、物体の有無の判定が開始されないので、物体の有無の状態を誤って検知することを防ぐことが出来る。 That is, when detecting light other than the synchronized pulsed light even after returning from the shutdown state, the determination of the presence / absence of the object is not started, and thus it is possible to prevent erroneous detection of the presence / absence of the object.
なお、ノイズ光信号/電圧検知回路41は、上述した動作と共に、受光信号/電圧検知回路40の動作も行うことが出来る。上述した動作は、例えばロジック回路により実現することが出来る。
The noise light signal / voltage detection circuit 41 can also operate the light reception signal /
〔インターフェース回路3〕
図2は、本発明の実施形態に係るインターフェース回路3のブロック図である。インターフェース回路3は、バイアス電流供給端子20、GND端子21、バイアス電流検出回路22、基準電圧発生回路23、定電圧回路24、ヘッダー検出用コンパレータ回路25、信号検出用コンパレータ回路26、積分回路27、微分回路28、クロック発生回路29、信号処理回路30、出力回路31、電源端子32及び信号出力端子33を有している。
[Interface circuit 3]
FIG. 2 is a block diagram of the
また、インターフェース回路3は、オープン検出用コンパレータ回路44、ショート検出用コンパレータ回路45、電源電圧低下検出用コンパレータ回路46、ロジック反転用コンパレータ回路47、出力イネーブル用コンパレータ回路48、異常信号処理回路(異常検出回路)49、異常信号用出力回路50、異常信号出力端子51、ロジック反転用端子52、出力イネーブル端子53及び抵抗54〜抵抗59を有している。
The
インターフェース回路3において、バイアス電流供給端子20は、バイアス電流検出回路22の電流出力端子へ接続されている。電源端子32は、外部電源34の出力、定電圧回路の入力及びバイアス電流検出回路22の入力に接続されている。
In the
バイアス電流検出回路22の電圧出力は、積分回路27の入力及び微分回路28の入力に接続されている。基準電圧発生回路23の出力は、ヘッダー検出用コンパレータ回路25の第1入力及び信号検出用コンパレータ回路26の第1入力に接続されている。積分回路27の出力は、ヘッダー検出用コンパレータ回路25の第2入力に接続されている。微分回路28の出力は、信号検出用コンパレータ回路26の第2入力に接続されている。
The voltage output of the bias
ヘッダー検出用コンパレータ回路25の出力、信号検出用コンパレータ回路26の出力及びクロック発生回路29の出力は、信号処理回路30に接続されている。信号処理回路30の出力は、出力回路31の入力に接続されており、出力回路31の出力は、信号出力端子33に接続されている。
The output of the header
基準電圧発生回路23、ヘッダー検出用コンパレータ回路25、信号検出用コンパレータ回路26、クロック発生回路29及び信号処理回路30は、定電圧回路24から定電圧が印加されている。
A constant voltage is applied from the
バイアス電流検出回路22のGND端子、基準電圧発生回路23のGND端子、定電圧回路24のGND端子、ヘッダー検出用コンパレータ回路25のGND端子、信号検出用コンパレータ回路26のGND端子、クロック発生回路29のGND端子、信号処理回路30のGND端子、出力回路31のGND端子、GND端子21及び外部電源34の入力は、電気的に接地されている。
The GND terminal of the bias
また、インターフェース回路3において、オープン検出用コンパレータ回路44の第1入力と、ショート検出用コンパレータ回路45の第2入力とは、バイアス電流検出回路22の電圧出力に接続されている。
In the
オープン検出用コンパレータ回路44の第2入力、ショート検出用コンパレータ回路45の第1入力、電源電圧低下検出用コンパレータ回路46の第2入力、ロジック反転用コンパレータ回路47の第1入力、及び出力イネーブル用コンパレータ回路48の第1入力は、基準電圧発生回路23から出力される基準電圧が印加される。電源電圧低下検出用コンパレータ回路46の第1入力は、電源端子32から出力される電圧を抵抗54と抵抗55とで分圧した電圧が入力される。
Second input of open
オープン検出用コンパレータ回路44の出力、ショート検出用コンパレータ回路45の出力、電源電圧低下検出用コンパレータ回路46の出力は、信号処理回路30に接続されている。ロジック反転用コンパレータ回路47の出力及び出力イネーブル用コンパレータ回路48の出力は、信号処理回路30及び異常信号処理回路49に接続されている。
The output of the open
ロジック反転用端子52は、抵抗56の一端に接続され、抵抗56の他端は、抵抗57の一端及びロジック反転用コンパレータ回路47の第2入力に接続されている。出力イネーブル端子53は、抵抗58の一端に接続され、抵抗58の他端は、抵抗59の一端及び出力イネーブル用コンパレータ回路48の第2入力に接続されている。
The
異常信号処理回路49は、信号処理回路30及び異常信号用出力回路50に接続され、異常信号用出力回路50は、異常信号出力端子51に接続されている。
The abnormal
オープン検出用コンパレータ回路44、ショート検出用コンパレータ回路45、電源電圧低下検出用コンパレータ回路46、ロジック反転用コンパレータ回路47、出力イネーブル用コンパレータ回路48及び異常信号処理回路49は、定電圧回路24から定電圧が印加されている。
The open
オープン検出用コンパレータ回路44のGND端子、ショート検出用コンパレータ回路45のGND端子、電源電圧低下検出用コンパレータ回路46のGND端子、ロジック反転用コンパレータ回路47のGND端子、出力イネーブル用コンパレータ回路48のGND端子、異常信号処理回路49のGND端子、異常信号処理回路49のGND端子、異常信号用出力回路50のGND端子、抵抗55の一端、抵抗57の他端及び抵抗59の他端は、電気的に接地されている。図2において一点鎖線で囲まれた部分は、チャンネルユニットブロック60を構成している。
GND terminal of the open
パルス変調型光検出デバイス2は、インターフェース回路3内に備えられたバイアス電流検出回路22からバイアスを受けて、動作する構成となっている。インターフェース回路3における、電源端子32とGND端子21との間に接続された、外部電源34から出力される電圧は、バイアス電流検出回路22に入力され、バイアス電流供給端子20からパルス変調型光検出デバイス2にバイアス電流Iが供給される。
The pulse modulation
バイアス電流供給端子20から流れるバイアス電流Iにおけるパルス成分を電圧変換し、ヘッダー検出用コンパレータ回路25または信号検出用コンパレータ回路26において、上記電圧変換されたパルス成分を信号として検出する。その後、パルス変調型光検出デバイス2の物体検出状態を信号処理回路30によって判定し、出力回路31から信号出力端子33に、電圧信号または電流信号により光の有無状態を出力する。
The pulse component in the bias current I flowing from the bias
また、インターフェース回路3において、異常信号出力端子51は、パルス変調型光検出デバイス2へのバイアス電流Iの供給ラインが、断線した時及びGNDラインにショートしたとき、並びにインターフェース回路3の電源電圧が低下したときに異常信号を発生する。
In the
通常状態において異常信号出力端子51から出力される信号をHighとすると、異常発生時に異常信号出力端子51から出力される信号はLowとなる。
If the signal output from the abnormal
信号出力端子33は、異常発生時には異常時の出力ロジックに伴い出力する必要があるので、異常検出用のコンパレータ回路の出力は、信号処理回路30に入力され、信号出力端子33から異常時の出力信号が出力される。
Since the
信号処理回路30で処理された異常信号は、異常信号処理回路49に入力され、異常信号用出力回路50から出力される。インターフェース回路3は、パルス変調型光検出デバイス2に代表されるセンサデバイスを複数接続できるように、設けたいセンサデバイスの数の、バイアス電流供給端子20、信号出力端子33及びチャンネルユニットブロック60を複数設けることで作成可能である。
The abnormal signal processed by the
その場合の異常信号の出力は、各チャンネルの1つでも異常を検出したら異常信号を出力するように、異常信号処理回路49に全てのチャンネルの信号処理回路30から信号を入力し、信号処理してから異常信号出力端子51から異常信号を出力する。
In this case, the abnormality signal is output by inputting signals from the
バイアス電流Iの供給ラインがオープン(開放)の場合、バイアス電流Iは流れなくなり、バイアス電流検出回路22の出力が低くなるので、基準電圧発生回路23から出力されるオープン用基準電圧よりも低くなったら、オープン検出用コンパレータ回路44によりオープン状態の検出を行う。
When the supply line of the bias current I is open (open), the bias current I stops flowing, and the output of the bias
インターフェース回路3の電源電圧が低下した場合、基準電圧発生回路23から出力される電源電圧低下用基準電圧よりも低くなったら、電源電圧低下検出用コンパレータ回路46により電源電圧低下状態の検出を行う。
When the power supply voltage of the
ロジック反転用端子52に一定の電圧以上が入力されると、ロジック反転用コンパレータ回路47が動作し、各信号処理回路の出力を反転するように処理される。
When a certain voltage or more is input to the
出力イネーブル端子53に一定の電圧以上が入力されると、出力イネーブル用コンパレータ回路48が動作し、各信号処理回路の出力を入力状態に関らず固定するように処理される。
When a voltage equal to or higher than a certain voltage is input to the output enable terminal 53, the output enable
本発明のパルス変調型光検出装置は、物体の有無の状態が変化していないにもかかわらず、物体有り状態と物体無し状態とが交互に繰り返される誤検知が起こることなく、省線化を可能としているので、複写機及びプリンタ等のFA機器及びOA機器、あるいはアミューズメント機器におけるコイン及び玉等の検出機器等の電子機器に好適に用いることができる。 The pulse modulation type photo-detecting device of the present invention reduces the number of lines without causing erroneous detection in which the presence / absence of an object is repeated alternately even though the state of the presence / absence of the object has not changed. Therefore, it can be suitably used for electronic devices such as a detecting device such as coins and balls in an FA device and OA device such as a copying machine and a printer, or an amusement device.
1,70 2線式パルス変調型光検出装置
2 パルス変調型光検出デバイス
3 インターフェース回路
4 バイアス電流端子
5 発光素子
6 受光素子
7 ダミーPD
8 アンプ
9 ダミーアンプ
10,11,54〜59 抵抗
12,13 キャパシタ
14 コンパレータ回路
15 定電圧回路(定電圧回路)
16 クロック発生回路(第1発振回路)
17 信号処理回路(パルス信号生成回路、判定開始パルス光検知手段)
18 電流源回路(判定開始パルス光検知手段)
19,21 GND端子
20 バイアス電流供給端子
22 バイアス電流検出回路
23 基準電圧発生回路
24 定電圧回路
25 ヘッダー検出用コンパレータ回路
26 信号検出用コンパレータ回路
27 積分回路
28 微分回路
29 クロック発生回路(第2発振回路)
30 信号処理回路
31 出力回路
32 電源端子
33 信号出力端子
34 外部電源
40 受光信号/電圧検知回路(判定開始パルス光検知手段)
41 ノイズ光信号/電圧検知回路(判定開始パルス光検知手段)
44 オープン検出用コンパレータ回路
45 ショート検出用コンパレータ回路
46 電源電圧低下検出用コンパレータ回路
47 ロジック反転用コンパレータ回路
48 出力イネーブル用コンパレータ回路
49 異常信号処理回路
50 異常信号用出力回路
51 異常信号出力端子
52 ロジック反転用端子
53 出力イネーブル端子
68 ラッチ回路
69 状態判定用シフトレジスタ回路(シフトレジスタ回路)
71,72,78,82 NAND回路
75,81 AND回路
73,74,76,77,79,80,101,102 インバータ
I バイアス電流
DESCRIPTION OF
8 amplifier 9
16 Clock generation circuit (first oscillation circuit)
17 Signal processing circuit (pulse signal generation circuit, determination start pulse light detection means)
18 Current source circuit (determination start pulse light detection means)
19, 21
30
41 Noise light signal / voltage detection circuit (determination start pulse light detection means)
44 Open
71, 72, 78, 82
Claims (6)
上記発光素子と上記パルス変調型光検出回路とにバイアス電流を供給するインターフェース回路であって、上記基本クロック信号と同一の周期を有するクロック信号を生成する第2発振回路、上記バイアス電流におけるパルス成分を電圧変換し、電圧信号として出力するバイアス電流検出回路、上記電圧信号を積分する積分回路、上記積分回路から出力される信号に含まれる、上記電圧信号のヘッダーパルス信号をヘッダー検出用コンパレータ回路により検出するヘッダー検出回路、上記電圧信号を微分する微分回路、上記微分回路から出力される、微分された上記電圧信号を信号検出用コンパレータ回路により検出する信号検出回路、上記ヘッダー検出回路及び上記信号検出回路から出力される信号に基づき上記パルス変調型光検出デバイスの物体検出状態を判定する信号処理回路、並びに上記判定の結果を、電圧信号または電流信号として出力する、出力回路及び出力端子を有し、
上記バイアス電流の供給ラインの電圧と、上記インターフェース回路内の第1基準電圧とを比較し、上記バイアス電流の供給ラインがショートしたことを検出するショート検出回路と、上記ショート時に上記バイアス電流の供給をシャットダウンするシャットダウン回路とを有するインターフェース回路とを備え、
上記インターフェース回路及び上記パルス変調型光検出回路は、上記発光素子を介して上記インターフェース回路のバイアス電流を供給する電源ラインと、電気的に接地されたグランドラインとの2ラインのみで上記インターフェース回路と接続されたパルス変調型光検出装置において、
上記パルス変調型光検出回路は、上記ショートが回復し、上記バイアス電流が復帰した場合に、物体の有無を示す常に同一の状態パルス信号を初期パルス信号として出力し、上記受光素子が受光した上記パルス光の有無の変化を検知することにより、上記物体の有無の判定を開始する判定開始パルス光検知手段を有することを特徴とするパルス変調型光検出装置。 A first oscillation circuit that generates a basic clock signal, a pulse signal generation circuit that generates a synchronous timing pulse signal based on the basic clock signal, and reflected light of pulsed light synchronized with the synchronous timing pulse signal by an object to be detected; Or a pulse modulation type photodetection circuit having a light receiving element that receives the pulsed light not blocked by an object, and a pulse modulation type photodetection device having a light emitting element that projects the pulsed light, and
An interface circuit for supplying a bias current to the light emitting element and the pulse modulation type photodetection circuit, a second oscillation circuit for generating a clock signal having the same cycle as the basic clock signal, and a pulse component in the bias current A bias current detection circuit that converts the voltage and outputs it as a voltage signal, an integration circuit that integrates the voltage signal, and a header pulse signal of the voltage signal included in the signal output from the integration circuit by a header detection comparator circuit Header detection circuit for detecting, differentiation circuit for differentiating the voltage signal, signal detection circuit for detecting the differentiated voltage signal output from the differentiation circuit by a signal detection comparator circuit, the header detection circuit, and the signal detection Based on the signal output from the circuit, the pulse modulation type photodetection device Of determining the signal processing circuit object detection state, and the result of the determination, and outputs as a voltage signal or a current signal, an output circuit and an output terminal,
A short detection circuit that compares the voltage of the supply line of the bias current with a first reference voltage in the interface circuit and detects that the bias current supply line is short-circuited; and supply of the bias current at the time of the short circuit An interface circuit having a shutdown circuit for shutting down
The interface circuit and the pulse modulation type photodetection circuit include the interface circuit and only the two lines of a power supply line for supplying a bias current of the interface circuit via the light emitting element and an electrically grounded ground line. In the connected pulse modulation type photodetection device,
When the short circuit is recovered and the bias current is restored, the pulse modulation type photodetection circuit always outputs the same state pulse signal indicating the presence or absence of an object as an initial pulse signal, and the light receiving element receives the light. A pulse modulation type photo-detecting device comprising: a determination start pulse light detecting means for starting the determination of the presence / absence of the object by detecting a change in presence / absence of pulsed light.
上記判定開始パルス光検知手段は、ラッチ回路及びシフトレジスタ回路を有し、
上記ラッチ回路の出力が上記シフトレジスタ回路のリセット入力に接続され、
上記パルス変調型光検出回路は、上記ショートが回復し、上記バイアス電流が復帰した場合に、上記定電圧回路から上記ラッチ回路のセット入力に電圧を入力して上記ラッチ回路をセットし、
上記シフトレジスタ回路は上記ラッチ回路がセットされることによりリセットされ、これにより上記初期パルス信号が出力され、
上記シフトレジスタ回路の上記リセットは、上記受光素子が受光した上記パルス光の有無が変化することにより解除され、これにより上記初期パルス信号の出力が停止され、上記物体の有無の判定が開始されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のパルス変調型光検出装置。 The pulse modulation type photodetection circuit has a constant voltage circuit,
The determination start pulse light detection means includes a latch circuit and a shift register circuit,
The output of the latch circuit is connected to the reset input of the shift register circuit,
The pulse modulation type photodetector circuit sets the latch circuit by inputting a voltage from the constant voltage circuit to the set input of the latch circuit when the short circuit is recovered and the bias current is restored.
The shift register circuit is reset by setting the latch circuit, whereby the initial pulse signal is output,
The reset of the shift register circuit is canceled when the presence or absence of the pulsed light received by the light receiving element changes, whereby the output of the initial pulse signal is stopped and the determination of the presence or absence of the object is started. The pulse modulation type photodetection device according to any one of claims 1 to 3.
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