JPH03229189A - Optical fiber sensor - Google Patents

Optical fiber sensor

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JPH03229189A
JPH03229189A JP2026572A JP2657290A JPH03229189A JP H03229189 A JPH03229189 A JP H03229189A JP 2026572 A JP2026572 A JP 2026572A JP 2657290 A JP2657290 A JP 2657290A JP H03229189 A JPH03229189 A JP H03229189A
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JP
Japan
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light
optical fiber
reflected light
optical
detected
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Application number
JP2026572A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeharu Kita
喜多 重治
Kazuto Nagura
和人 名倉
Koichi Kuwamura
桑村 康一
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To use the optical fiber sensor without any adjustment in assembly or irrelevantly to a secular change by providing a zero-point correcting circuit for detecting and amplifying only reflected light from a body to be detected even if unnecessary reflected light is present. CONSTITUTION:The zero-point correcting circuit 12 is connected to a photosemiconductor device 10. Then when the body X to be detected passes nearby the sensor, the reflected light from the body X to be detected is made incident on an optical fiber cable 4, passed through a condenser lens 11 like an optical path B, and made incident on a photodetecting element 3. In this case, the zero-point correcting circuit 13 is provided, so an output value due to unnecessary reflected light generated by the optical system consisting of the photosemiconductor device 10, optical fiber cable 4, and condenser lens 11 is set to a reference potential to enable signal detection only by the reflected light from the body X to be detected even if there is the reflected light from the optical system.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、光ファイバセンサに関し、特に被検出物体の
有無を無接点で検出する反射型光ファイバセンサに係る
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to an optical fiber sensor, and particularly to a reflective optical fiber sensor that detects the presence or absence of an object to be detected in a non-contact manner.

〈従来技術〉 従来の反射型光ファイバセンサは、第5図の如く、光フ
ァイバセンサ本体1内に、発光素子2と、受光素子3と
、発光素子2からの出射光を被検出物体Xに照射し被検
出物体Xがらの反射光を受光素子3に導くよう2芯のコ
ア4 a、 4.bから成る光ファイバケーブル4とが
光学的に結合されている。
<Prior art> As shown in FIG. 5, a conventional reflective optical fiber sensor includes a light emitting element 2, a light receiving element 3, and a light emitting element 2 in an optical fiber sensor main body 1, and directs the emitted light from the light emitting element 2 to a detected object X. 2 cores 4a, 4. so as to guide the reflected light from the irradiated and detected object X to the light receiving element 3; It is optically coupled to an optical fiber cable 4 consisting of b.

そして、発光素子2より出射された光は、光ファイバケ
ーブル4の発光素子2側のコア4aを伝搬して被検出物
体Xに照射され、被検出物体Xが近くを通過すると、被
検出物体Xからの反射光が受光素子3側のコア4bを伝
搬して受光素子3に導かれる。
The light emitted from the light emitting element 2 propagates through the core 4a of the optical fiber cable 4 on the light emitting element 2 side and is irradiated onto the detected object X. When the detected object X passes nearby, the detected object The reflected light from the light-receiving element 3 propagates through the core 4b on the light-receiving element 3 side and is guided to the light-receiving element 3.

これにより、被検出物体Xの有無を無接点で検出できる
Thereby, the presence or absence of the object to be detected X can be detected without contact.

〈 発明が解決しようとする課題 〉 しかし、従来の光ファイバセンサにおいて、2芯のコア
4a、4bより成る光ファイバケーブル4は、特別な端
面処理等のケーブル加工が必要であり、またこの光ファ
イバケーブル4を使用することにより、コスト高となっ
ている。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in the conventional optical fiber sensor, the optical fiber cable 4 consisting of two cores 4a and 4b requires cable processing such as special end face treatment. The use of the cable 4 increases the cost.

また、発光素子2および受光素子3間のクロストークを
避けるため、発光素子2および受光素子3を別々に樹脂
モールドし、さらにこれらを一定間隔D1だけ離間さけ
て配置する必要があり、その結果、組立工程数が増し、
コスト高および大型化の要因となっている。
Furthermore, in order to avoid crosstalk between the light emitting element 2 and the light receiving element 3, it is necessary to separately mold the light emitting element 2 and the light receiving element 3 with resin and to arrange them at a certain distance D1. The number of assembly processes increases,
This is a factor leading to higher costs and larger sizes.

本発明は、上記に鑑み、製造コストの低減および小型化
が実現でき、しかも発光素子出力のばらつき、受光素子
感度のばらつき、発光素子出力の経時変化および温度特
性等を自動補正することができる光ファイバセンサの提
供を目的とする。
In view of the above, the present invention provides an optical system that can reduce manufacturing costs and downsize, and that can automatically correct variations in light-emitting element output, variations in light-receiving element sensitivity, changes over time in light-emitting element output, temperature characteristics, etc. The purpose is to provide fiber sensors.

〈 課題を解決するための手段 〉 本発明による課題解決手段は、第1図ないし第4図の如
く、光ファイバセンサ本体i内に、発光素子2と受光素
子3とか透光性樹脂によりモールドされて成る光半導体
装置10と、前記発光素子2からの出射光を被検出物体
Xに照射し該被検出物体Xからの反射光を前記受光素子
3に導くための1芯の光ファイバケーブル4と、該光フ
ァイバケーブル4と前記光半導体装置10との間に集光
レンズ11とが光学的に結合され、前記光半導体装置l
O1光ファイバケーブル4および集光レンズItの光学
系で発生ずる不要反射光による出力値を基準電圧に設定
し該光学系からの不要反射光が存在しても前記被検出物
体Xからの反射光のみを検出し増幅させるだめの零点補
正回路12か設けられたものである。
<Means for Solving the Problems> As shown in FIGS. 1 to 4, the means for solving the problems according to the present invention is such that the light emitting element 2 and the light receiving element 3 are molded with a translucent resin in the optical fiber sensor main body i. an optical semiconductor device 10 comprising: a single-core optical fiber cable 4 for irradiating light emitted from the light emitting element 2 onto an object to be detected X and guiding light reflected from the object X to the light receiving element 3; , a condenser lens 11 is optically coupled between the optical fiber cable 4 and the optical semiconductor device 10, and the optical semiconductor device l
The output value due to unnecessary reflected light generated in the optical system of the O1 optical fiber cable 4 and the condenser lens It is set as a reference voltage, so that even if unnecessary reflected light from the optical system exists, the reflected light from the object to be detected A zero point correction circuit 12 is provided to detect and amplify only the signal.

〈作用〉 上記課題解決手段において、光ファイバセンサ本体l内
で、発光素子2より出力された光は、集光レンズ11に
て集束され、光ファイバケーブル4より照射される。
<Operation> In the above problem solving means, the light output from the light emitting element 2 within the optical fiber sensor body 1 is focused by the condenser lens 11 and irradiated from the optical fiber cable 4.

そして、近くに被検出物体Xが通過すると、被検出物体
Xからの反射光が、光ファイバケーブル4に入射され、
集光レンズ!lを通り受光素子3に入射される。
When the detected object X passes nearby, the reflected light from the detected object X enters the optical fiber cable 4,
Condenser lens! 1 and enters the light receiving element 3.

このとき、受光素子2に人力される光信号は、被検出物
体Xからの反射光だけでなく、光半導体装置10、光フ
ァイバケーブル4および集光レンズIIの光学系で発生
する不要反射光成分も人力される。
At this time, the optical signal inputted to the light-receiving element 2 includes not only the reflected light from the object to be detected It is also man-powered.

しかし、零点補正回路12は、光学系で発生する不要反
射光による出力値を基準電位に設定し、被検出物体Xか
らの反射光のみを検出し増幅する。
However, the zero point correction circuit 12 sets the output value due to unnecessary reflected light generated in the optical system as a reference potential, and detects and amplifies only the reflected light from the detected object X.

したがって、光学系からの反射光が存在しても被検出物
体からの反射光のみの信号を検出することができる。
Therefore, even if there is reflected light from the optical system, it is possible to detect a signal of only the reflected light from the object to be detected.

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を第璽図ないし第4図に基づい
て説明する。
<Example> An example of the present invention will be described below with reference to Figs. 4 to 4.

第1図は本発明の一実施例を示す光ファイバセンサの断
面図、第2図は同じくその零点補正回路の電気回路図、
第3図は受光素子の受光状態を示す図、第4図は零点補
正回路の各部の動作を示すタイミングチャートである。
FIG. 1 is a sectional view of an optical fiber sensor showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an electrical circuit diagram of its zero point correction circuit.
FIG. 3 is a diagram showing the light receiving state of the light receiving element, and FIG. 4 is a timing chart showing the operation of each part of the zero point correction circuit.

なお、第5図に示した従来技術と同一機能部品について
は同一符号を付している。
Note that the same reference numerals are given to the same functional parts as those of the prior art shown in FIG. 5.

図示の如く、本実施例の光ファイバセンサは、光ファイ
バセンサ本体l内に、発光素子2と受光素子3とが透光
性樹脂によりモールドされて成る光半導体装置10と、
前記発光素子2からの出射光を被検出物体Xに照射し該
被検出物体Xからの反射光を前記受光素子3に導くため
の1芯の光ファイバケーブル4と、該光ファイバケーブ
ル4と前記光半導体装置IOとの間に集光レンズ11と
が光学的に結合されている。
As shown in the figure, the optical fiber sensor of this embodiment includes an optical semiconductor device 10 in which a light emitting element 2 and a light receiving element 3 are molded with a translucent resin in an optical fiber sensor main body l;
a one-core optical fiber cable 4 for irradiating the light emitted from the light emitting element 2 onto the detected object X and guiding the reflected light from the detected object X to the light receiving element 3; A condensing lens 11 is optically coupled to the optical semiconductor device IO.

そして、前記光半導体装置10、光ファイバケーブル4
および集光レンズ11の光学系で発生ずる不要反射光に
よる出力値を基準電圧に設定し該光学系からの不要反射
光が存在しても前記被検出物体Xからの反射光のみを検
出して増幅させるための零点補正回路12が設けられて
いる。
The optical semiconductor device 10 and the optical fiber cable 4
The output value due to unnecessary reflected light generated in the optical system of the condenser lens 11 is set as a reference voltage, and even if unnecessary reflected light from the optical system exists, only the reflected light from the object to be detected X is detected. A zero point correction circuit 12 for amplification is provided.

前記光ファイバセンサ本体lは、第1図の如く、外乱光
の侵入を防止するための遮光性樹脂により箱形に形成さ
れている。そして、本体lは、発光素子2を収納するた
めの収納室13と、集光レンズIIを保持するための保
持室14と、光ファイバケーブル4を嵌合保持するため
の嵌合孔15とを備えている。該収納室13、保持室1
4および嵌合孔15は、互いに連通して接続されており
、前記収納室13は本体1の後方に、前記嵌合孔15は
本体lの前方に、前記保持室14は収納室13と嵌合孔
15との間に配されている。
As shown in FIG. 1, the optical fiber sensor main body 1 is formed into a box shape made of light-shielding resin to prevent the intrusion of disturbance light. The main body l has a storage chamber 13 for storing the light emitting element 2, a holding chamber 14 for holding the condenser lens II, and a fitting hole 15 for fitting and holding the optical fiber cable 4. We are prepared. The storage chamber 13, holding chamber 1
4 and the fitting hole 15 are connected to each other in communication with each other, the storage chamber 13 is located at the rear of the main body 1, the fitting hole 15 is located at the front of the main body 1, and the holding chamber 14 is connected to the storage chamber 13. It is arranged between the matching hole 15.

前記発光素子2および受光素子3は、前記光半導体装置
10内において一定間隔1)2(D2<DI)を乙って
リードフレームl 6,17に搭載されボンデインクワ
イヤ18を介して内部結線されている。そして、発光素
子2は、第2図の如く、発光ダイオードか使用されてお
り、受光素子3は、フォトダイオード3aと、該フォト
ダイオード3aにて検出した光信号を電圧信号に変換し
増幅するアンプ3bと、発光素子2をパルス駆動させる
だめのパルス発生回路3cとが同一チップ内に集積化さ
れたICか使用されている。
The light-emitting element 2 and the light-receiving element 3 are mounted on lead frames 16 and 17 at a constant interval 1)2 (D2<DI) within the optical semiconductor device 10, and are internally connected via bonded ink wires 18. ing. As shown in FIG. 2, the light-emitting element 2 is a light-emitting diode, and the light-receiving element 3 is a photodiode 3a and an amplifier that converts the optical signal detected by the photodiode 3a into a voltage signal and amplifies it. 3b and a pulse generating circuit 3c for driving the light emitting element 2 in pulses are integrated into the same chip.

前記光ファイバケーブル4は、屈折率の高いI芯のコア
4Cをこれにより低い屈折率を持つクラッド4dで被っ
た二重構造を有している。
The optical fiber cable 4 has a double structure in which an I-core core 4C having a high refractive index is covered with a cladding 4d having a low refractive index.

前記集光レンズ11は、凸状の複合レンズであって、レ
ンズ枠11aにより保持されている。そして、このレン
ズ枠11aが保持室13の室壁に係合することにより集
光レンズIIは本体1内に固定されている。
The condensing lens 11 is a convex compound lens, and is held by a lens frame 11a. The condenser lens II is fixed within the main body 1 by engaging the lens frame 11a with the wall of the holding chamber 13.

前記零点補正回路12は、第2図の如く、光半導体装置
10と接続されており、ピークホールド回路部20、積
分回路部21、初期回路部22、零点復帰回路部23お
よび差動増幅回路部24から構成されている。
The zero point correction circuit 12 is connected to the optical semiconductor device 10 as shown in FIG. 2, and includes a peak hold circuit section 20, an integrating circuit section 21, an initial circuit section 22, a zero point return circuit section 23, and a differential amplifier circuit section. It consists of 24.

前記ピークホールド回路部20は、受光素子3の出力値
を読み取るよう、コンパレータAl、コンデンサCI、
C2、整流ダイオードDI、)ランノスタQlおよび抵
抗R1,R2から成る。
The peak hold circuit section 20 includes a comparator Al, a capacitor CI, and a capacitor CI to read the output value of the light receiving element 3.
C2, a rectifier diode DI, a lannostar Ql, and resistors R1 and R2.

前記積分回路部21は、人力信号を時間に関して積分す
るよう、被検出物体Xの検出信号のみを増幅させるため
の基準電圧を保持するコンデンサC4と、抵抗R5およ
びアナログスイッチSWから成る。
The integration circuit section 21 includes a capacitor C4 that holds a reference voltage for amplifying only the detection signal of the detected object X, a resistor R5, and an analog switch SW so as to integrate the human input signal with respect to time.

前記初期回路部22は、電源投入時に、前記コンデンサ
C4に電源電圧Vce近くまで充電させろよう、コンデ
ンサC3、トランジスタQ2および抵抗R3,R4,R
11から成る。
The initial circuit section 22 includes a capacitor C3, a transistor Q2, and resistors R3, R4, and R to charge the capacitor C4 to near the power supply voltage Vce when the power is turned on.
Consists of 11.

前記零点復帰回路部23は、被検出物体Xが通過した後
に、前記コンデンサC4の保持電圧をピークホールド出
力値V。まて復帰させるよう、コンパレータA3、トラ
ンジスタQ3および抵抗R1Oから成る。
After the detected object X has passed, the zero point return circuit unit 23 sets the holding voltage of the capacitor C4 to a peak hold output value V. It consists of a comparator A3, a transistor Q3, and a resistor R1O.

前記差動増幅回路部24は、前記コンデンサC4の保持
電圧■+ΔVとの差、すな4つち被検出物体Xからの反
射光による光信号Δ■を増幅して出力するよう、コンパ
レータA4、抵抗R6,R7R8,R9から成る。
The differential amplification circuit unit 24 includes a comparator A4, which is configured to amplify and output the difference between the voltage held by the capacitor C4 and the voltage ■+ΔV, that is, the optical signal Δ■ caused by the reflected light from the detected object X. It consists of resistors R6, R7, R8, and R9.

なお、図中、A2はコンパレータである。In addition, in the figure, A2 is a comparator.

上記構成において、光ファイバセンサ本体!内で、発光
素子2より出力された光は、第1図の如く、集光レンズ
目にて集束され、光路Aのように光ファイバケーブル4
の先端より照射される。
In the above configuration, the optical fiber sensor body! The light output from the light emitting element 2 is focused by the condenser lens as shown in FIG.
It is irradiated from the tip of the

そして、近くに被検出物体Xが通過すると、被検出物体
Xからの反射光が、光ファイバケーブル4に入射され、
光路I3のように集光レンズ11を通り、受光素子3に
入射されろ。
When the detected object X passes nearby, the reflected light from the detected object X enters the optical fiber cable 4,
The light passes through the condensing lens 11 as shown in the optical path I3 and enters the light receiving element 3.

なお、発光素子1は、消費電流を少なくするため、また
素子寿命を長くとるため、および後段の零点補正回路1
2と信号検出と同期させるためパルス駆動する。
Note that the light emitting element 1 is equipped with a zero point correction circuit 1 in the subsequent stage in order to reduce current consumption and extend the element life.
2 and pulse driving to synchronize with signal detection.

このとき、受光素子2に入力される光信号は、被検出物
体Xからの反射光だけでなく、本体I内の反射光、また
光ファイバケーブル4の端面での反射光等、不要反射光
成分も入力されている。その様子を第3図に示す。図中
、実線は被検出物体Xからの反射光、破線は光半導体装
置IO内での不要反射光、−点鎖線は集光レンズ11お
よび光ファイバケーブル4の端面からの不要反射光であ
る。
At this time, the optical signal input to the light receiving element 2 includes not only the reflected light from the object to be detected is also entered. The situation is shown in Figure 3. In the figure, the solid line is the reflected light from the object to be detected X, the broken line is the unnecessary reflected light within the optical semiconductor device IO, and the dashed line is the unnecessary reflected light from the condenser lens 11 and the end face of the optical fiber cable 4.

しかし、後段の零点補正回路!2は、第3図に示した被
検出物体Xからの反射光のみによる電気信号を検出し増
幅する。
However, the zero point correction circuit in the latter stage! Reference numeral 2 detects and amplifies an electrical signal based only on the reflected light from the object to be detected X shown in FIG.

次に、被検出物体Xの検出動作を第2図に基づいて説明
する。
Next, the detection operation of the detected object X will be explained based on FIG. 2.

電源投入時、受光素子3内のパルス発生回路3Cに電源
が印加されると、発光素子2かパルス駆動される。また
、受光素子3には、クロストークにより、不要反射光が
入力され、光半導体装置lOの光信号出力は、クロスト
ークによる不要反射光成分による電圧パルスが出力され
る。
When the power is turned on, when power is applied to the pulse generating circuit 3C in the light receiving element 3, the light emitting element 2 is pulse driven. Furthermore, unnecessary reflected light is input to the light receiving element 3 due to crosstalk, and the optical signal output of the optical semiconductor device 10 is a voltage pulse due to the unnecessary reflected light component due to crosstalk.

この光信号出力は、後段の零点補正回路12のピークホ
ールド回路部20において比較される。
The optical signal outputs are compared in the peak hold circuit section 20 of the zero point correction circuit 12 at the subsequent stage.

このとき、初期回路部22により、積分回路部21内の
被検出物体Xの検出光信号のみを増幅させるための基準
電圧を保持するコンデンサC4を電源電圧Vce近くま
で充電させる。
At this time, the initial circuit section 22 charges the capacitor C4, which holds the reference voltage for amplifying only the detected optical signal of the object to be detected X in the integrating circuit section 21, to near the power supply voltage Vce.

何故なら、積分回路部21の動作を極めて長時間の時定
数を確保するため、コンデンサC4は人容積低リークの
コンデンサか必要であり、初期回路部22がなければ、
電源投入時、コンデンサC4の充電電圧がOvよりピー
クホールド回路部20の出力電圧レベルまで充電される
までに、被検出物体Xを検出していないのに信号が出力
されるといった不具合を生じるからである。
This is because, in order to ensure an extremely long time constant for the operation of the integrating circuit section 21, the capacitor C4 needs to be a low leakage capacitor, and without the initial circuit section 22,
This is because when the power is turned on, by the time the charging voltage of the capacitor C4 is charged from Ov to the output voltage level of the peak hold circuit section 20, a problem occurs in which a signal is output even though the object to be detected X is not detected. be.

また、電源投入時、コンデンサc4の端子電圧は、電源
電圧Vce近くまで充電されろが、ピークホールド回路
部20の出力値がコンデンサc4の端子電圧より小さけ
れば、第4図の如く、零点復帰回路部23内のコンパレ
ータA3の出力は低レベルとなり、トランジスタQ3は
パルス出力が低レベル“L”のときONになり、コンデ
ンサc4の保持電圧とピークホールド電圧とが一致した
とき、コンパレータA3の出力は高レベル“■ドとなり
、コンデンサC4の放電は停止する。
Furthermore, when the power is turned on, the terminal voltage of the capacitor c4 is charged to near the power supply voltage Vce, but if the output value of the peak hold circuit section 20 is smaller than the terminal voltage of the capacitor c4, the zero point return circuit as shown in FIG. The output of comparator A3 in section 23 becomes low level, transistor Q3 turns on when the pulse output is low level "L", and when the holding voltage of capacitor c4 and the peak hold voltage match, the output of comparator A3 becomes The high level "■" is reached, and the discharge of the capacitor C4 is stopped.

このとき、コンデンサc4の端子電圧は、不要反射光に
よる出力値を保持し、被検出物体Xの通過があるまで保
持しつづける。その出力値をV。
At this time, the terminal voltage of the capacitor c4 holds the output value due to the unnecessary reflected light and continues to hold it until the object to be detected X passes through. Its output value is V.

とする。shall be.

次に、被検出物体Xが光ファイバセンサの04を通過し
、その反射光が受光素子3に入力されると、光信号出力
は、第4図の如く、被検出物体Xによる反射光による出
力成分△Vだけ高い電圧をピークホールド回路部20が
直ちにホールドし、初期回路部22が積分回路部21内
のコンデンサc4をVo+△Vの電圧まで充電し始める
Next, when the detected object The peak hold circuit unit 20 immediately holds the voltage higher by the component ΔV, and the initial circuit unit 22 starts charging the capacitor c4 in the integrating circuit unit 21 to a voltage of Vo+ΔV.

ただし、積分回路部21は、時定数RXCが極めて大き
く設定されており、また積分回路部21内のアナログス
イッチSWがONするのは、パルス出力が高レベル“H
”レベルときたけてあり、パルス出力のデユーティ(D
uty)比を小さくとれば、さらに積分回路部21の時
定数を長く設定することかできる。また、パルス出力の
デユーティ比を小さくすることは、消費電流および発光
素子2の寿命の確保という点で有利であり、1〜2%の
デユーティが選ばれる。
However, the time constant RXC of the integrating circuit section 21 is set to be extremely large, and the analog switch SW in the integrating circuit section 21 is turned on only when the pulse output is at a high level "H".
"The level is high, and the pulse output duty (D
If the ratio (uty) is made smaller, the time constant of the integrating circuit section 21 can be set even longer. Further, reducing the duty ratio of the pulse output is advantageous in terms of current consumption and securing the life of the light emitting element 2, and a duty ratio of 1 to 2% is selected.

ここで、何故コンデンサC4の積分定数を長くとらねば
ならないかについて説明すると、コンデンサC4の保持
電圧は不要反射光による出力値VOと考えられ、この点
を零として、光信号△Vを後段の差動増幅回路部24に
て増幅させねばならない。すなわち、コンデンサC4へ
の積分時間は、被検出物体Xが先ファイバセンサの前を
通過する時間よりも長く設定する必要があり、被検出物
体Xの移動速度の遅いものに対し、検出動作を確実なら
のにするため、長時間の積分が必要になるからである。
Here, to explain why the integral constant of capacitor C4 must be made long, the holding voltage of capacitor C4 is considered to be the output value VO due to unnecessary reflected light, and with this point set as zero, the optical signal △V is It must be amplified by the dynamic amplification circuit section 24. In other words, the integration time to capacitor C4 needs to be set longer than the time it takes for the detected object This is because a long period of integration is required to obtain .

そして、差動増幅回路部24により、コンデンサC4の
保持電圧■と、光信号検出信号V+△Vとの差を増幅、
すなわち被検出物体Xからの反射光による信号△Vを増
幅した信号が出力される。
Then, the differential amplifier circuit unit 24 amplifies the difference between the holding voltage ■ of the capacitor C4 and the optical signal detection signal V+△V.
That is, a signal obtained by amplifying the signal ΔV due to the reflected light from the object to be detected X is output.

一方、被検出物体Xが光ファイバセンサの前を通過した
後、ピークホールド回路部20の出力は、不要反射光の
レベル■0に戻る。
On the other hand, after the detected object X passes in front of the optical fiber sensor, the output of the peak hold circuit section 20 returns to the unnecessary reflected light level ■0.

このとき、被検出物体Xの信号を検出した時間内で、コ
ンデンサC4は充電されており、Voよりもわずかに高
い電圧を保持している。このような状態が続くと、次の
検出動作にとって、不具合発生の要因となるため、第4
図の如く、すみやかに、コンデンサC4の保持電圧をピ
ークホールド出力値Voまで復帰させろ必要がある。
At this time, the capacitor C4 is charged within the time when the signal of the detected object X is detected, and holds a voltage slightly higher than Vo. If this condition continues, it will cause a problem in the next detection operation, so
As shown in the figure, it is necessary to quickly restore the holding voltage of the capacitor C4 to the peak hold output value Vo.

この動作は、前述にて説明した電源投入時の動作と全く
同じ動作原理に基づき、零点復帰回路部23の動作によ
り実現される。
This operation is realized by the operation of the zero point return circuit section 23 based on exactly the same operating principle as the operation at power-on described above.

ただし、零点まで復帰する時間は、被検出物体Xの応答
速度よりも短い時間に実現される必要があり、零点復帰
回路部23内の抵抗R10の抵抗値を小さくすること、
トランジスタQ3のONする時間を長くとること(すな
わち、パルス出力のデユーティ比小さくすること)にて
実現可能である。
However, the time to return to the zero point must be realized in a shorter time than the response speed of the detected object
This can be achieved by increasing the ON time of the transistor Q3 (that is, by decreasing the duty ratio of the pulse output).

このように、零点補正回路12を設けているので、光半
導体装置10、光ファイバケーブル4および集光レンズ
11の光学系で発生する不要反射光による出力値を基準
電位に設定することにより、光学系からの反射光か存在
してし被検出物体Xからの反射光のみの信号検出を可能
にする方式が実現できろ。
As described above, since the zero point correction circuit 12 is provided, the output value due to unnecessary reflected light generated in the optical system of the optical semiconductor device 10, the optical fiber cable 4, and the condensing lens 11 is set as the reference potential, so that the optical It is possible to realize a method that enables signal detection of only the reflected light from the object to be detected X, even if there is reflected light from the system.

したがって、発光素子出力の経時変化および温度特性、
発光素子出力のばらつき、受光素子感度のばらつき、光
学系寸法のばらつき等も、不要反射光のレベル値、すな
わち基準電位に表イつれるので、自動補正することがで
きる。
Therefore, the temporal change and temperature characteristics of the light emitting element output,
Variations in the output of the light emitting elements, variations in the sensitivity of the light receiving elements, variations in the dimensions of the optical system, etc. are also reflected in the level value of unnecessary reflected light, that is, the reference potential, and can therefore be automatically corrected.

また、信号検出は、零点補正回路12を、第4図の如く
、ピークホールド回路部20、積分回路部21、初期回
路部22、零点復帰回路部23および差動増幅回路部2
4から構成しているので、基準電位からの出力変化分Δ
Vを増幅することにより実現できるため、基準電位はO
Vよりコンパレータ(オペアンプ)A I −A 3の
飽和電圧の間にあれば信号検出は可能であり、広いダイ
ナミックレンジが確保でき、組立時または経時変化に対
し無調整の使用が可能となる。
For signal detection, the zero point correction circuit 12 is used as shown in FIG.
4, the output change from the reference potential Δ
This can be achieved by amplifying V, so the reference potential is O
Signal detection is possible if the signal is between the saturation voltage of the comparator (op-amp) A I - A 3 than V, a wide dynamic range can be ensured, and it can be used without adjustment during assembly or against changes over time.

さらに、集光レンズ11を光半導体装置10と光ファイ
バケーブル4との間に配しているので、l芯のコアより
成る光ファイバケーブルを採用でき、2芯の場合のよう
に、端面処理等2本のコアを同時に仕上げる特殊な工程
等の必要がなくなり、製造コストが低減する。
Furthermore, since the condensing lens 11 is arranged between the optical semiconductor device 10 and the optical fiber cable 4, an optical fiber cable consisting of one core can be used, and the end face treatment etc. can be performed as in the case of two cores. There is no need for a special process to finish two cores at the same time, reducing manufacturing costs.

さらにまた、発光素子2および受光素子2を遮光性樹脂
によりモールドしているため、発光、受光素子を個々に
モールドする場合に比べて小型化が実現できる。
Furthermore, since the light-emitting element 2 and the light-receiving element 2 are molded with light-shielding resin, it is possible to achieve a smaller size than when the light-emitting and light-receiving elements are individually molded.

なお、発光素子2および受光素子3を1つのパッケージ
内にモールドすると、発光素子2、受光素子3間のクロ
ストークか発生するが、光半導体装置10内の発光素子
2、受光素子3間のクロストークについては、クロスト
ークによりピークホールド回路部20内のオペアンプA
1の出力が飽和してしまえば、信号検出は不可能である
か、光半導体装置lO内のクロストークは設計値上のあ
るレベル以下となるよう、形状、構造、素子の配置等設
計すれば問題ない。
Note that when the light-emitting element 2 and the light-receiving element 3 are molded into one package, crosstalk occurs between the light-emitting element 2 and the light-receiving element 3; Regarding the talk, due to crosstalk, the operational amplifier A in the peak hold circuit section 20
If the output of the optical semiconductor device 1 is saturated, signal detection is impossible, or if the shape, structure, and arrangement of elements are designed so that the crosstalk in the optical semiconductor device IO is below a certain level of the design value. no problem.

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変更
を加え得ることは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that many modifications and changes can be made to the above embodiments within the scope of the present invention.

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明によると、零点補
正回路を設けているので、光半導体装置、光ファイバケ
ーブルおよび集光レンズの光学系で発生する不要反射光
による出力値を基準電位に設定することにより、光学系
からの反射光が存在しても被検出物体からの反射光のみ
の信号検出を可能にする方式が実現できる。
<Effects of the Invention> As is clear from the above description, according to the present invention, since a zero point correction circuit is provided, the output value due to unnecessary reflected light generated in the optical system of the optical semiconductor device, optical fiber cable, and condensing lens is reduced. By setting the reference potential to the reference potential, it is possible to realize a system that enables signal detection of only the reflected light from the object to be detected even if reflected light from the optical system is present.

したがって、発光素子出力の経時変化および温度特性、
発光素子出力のばらつき、受光素子感度のばらつき、光
学系寸法のばらつき等も、不要反射光のレベル値、すな
わち基準電位に表われるので、自動補正することができ
る。
Therefore, the temporal change and temperature characteristics of the light emitting element output,
Variations in the output of the light emitting elements, variations in the sensitivity of the light receiving elements, variations in the dimensions of the optical system, etc. are also reflected in the level value of unnecessary reflected light, that is, in the reference potential, and can therefore be automatically corrected.

また、集光レンズを、光半導体装置と光ファイバケーブ
ルとの間に配しているので、l芯の光ファイバケーブル
を採用でき、2芯の場合のように、端面処理等の特殊な
工程等の必要がなくなり、製造コストか低減する。
In addition, since the condenser lens is placed between the optical semiconductor device and the optical fiber cable, it is possible to use a 1-core optical fiber cable, and special processes such as end face treatment are required as in the case of 2-core optical fiber cables. There is no need for this, reducing manufacturing costs.

さらに、発光素子および受光素子を遮光性樹脂によりモ
ールドしているため、発光、受光素子を個々にモールド
する場合に比べて小型化が実現できろ。
Furthermore, since the light-emitting element and the light-receiving element are molded with a light-shielding resin, it is possible to achieve a smaller size than when the light-emitting element and the light-receiving element are individually molded.

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

第1図は本発明の一実施例を示す光ファイバセンサの断
面図、第2図は同じくその零点補正回路の電気回路図、
第3図は受光素子の受光状態を示す図、第4図は零点補
正回路の各部の動作を示すタイミングチャート、第5図
は従来の光ファイバセンサを示す断面図である。 1:光ファイバセンサ本体、2:発光素子、3:受光素
子、4:光ファイバケーブル、lO・光半導体装置、1
1、集光レンズ、12:零点補正回路、20・ピークホ
ールド回路部、21:積分回路部、22:初期回路部、
23:零点復帰回路部、24:差動増幅回路部、X、被
検出物体。 出 願 人  ンヤーブ株式会社
FIG. 1 is a sectional view of an optical fiber sensor showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an electrical circuit diagram of its zero point correction circuit.
FIG. 3 is a diagram showing the light receiving state of the light receiving element, FIG. 4 is a timing chart showing the operation of each part of the zero point correction circuit, and FIG. 5 is a sectional view showing a conventional optical fiber sensor. 1: Optical fiber sensor body, 2: Light emitting element, 3: Light receiving element, 4: Optical fiber cable, lO/optical semiconductor device, 1
1. Condensing lens, 12: Zero point correction circuit, 20. Peak hold circuit section, 21: Integrating circuit section, 22: Initial circuit section.
23: Zero point return circuit section, 24: Differential amplifier circuit section, X: Object to be detected. Applicant: Nyab Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 光ファイバセンサ本体内に、発光素子と受光素子とが透
光性樹脂によりモールドされて成る光半導体装置と、前
記発光素子からの出射光を被検出物体に照射し該被検出
物体からの反射光を前記受光素子に導くための1芯の光
ファイバケーブルと、該光ファイバケーブルと前記光半
導体装置との間に集光レンズとが光学的に結合され、前
記光半導体装置、光ファイバケーブルおよび集光レンズ
の光学系で発生する不要反射光による出力値を基準電圧
に設定し該光学系からの不要反射光が存在しても前記被
検出物体からの反射光のみを検出し増幅させるための零
点補正回路が設けられたことを特徴とする光ファイバセ
ンサ。
An optical semiconductor device includes a light-emitting element and a light-receiving element molded with a translucent resin in an optical fiber sensor body, and an optical semiconductor device that irradiates a detected object with light emitted from the light-emitting element and reflects light from the detected object. A single-core optical fiber cable for guiding the light to the light receiving element, and a condenser lens are optically coupled between the optical fiber cable and the optical semiconductor device, and a condenser lens is optically coupled between the optical semiconductor device, the optical fiber cable, and the condenser. A zero point that sets the output value due to unnecessary reflected light generated in the optical system of the optical lens as a reference voltage and detects and amplifies only the reflected light from the object to be detected even if unnecessary reflected light from the optical system exists. An optical fiber sensor characterized by being provided with a correction circuit.
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