JPH04116431A - 光学式センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 発光素子及び受光素子を備えた光学式センサーに関し、 発光素子の発光電流特性に、製造上の誤差や使用時間経
過による変化が生じても、受光素子の出力電圧を安定さ
せることを目的とし、 被検出体に向けて光を放出する発光素子と、該発光素子
に直列接続される定電流素子と、前記被検出体から反射
された光を受光する受光素子とを含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光学式センサーに関し、より詳しくは、発光
素子及び受光素子を備えた光学式センサーに関する。

（従来の技術］ サーマルプリンタにおける印刷用紙の有無、モータの回
転数検出等を行う場合には、第７図に例示するような光
学式センサーが用いられており、この光学式センサーは
、発光ダイオードＤから放出された光を検出領域に照射
し、ここから光が反射される場合には、その反射光をフ
ォトトランジスタＴのベースに照射するように構成され
ている。

そして、フォト１−ランジスタＴのベースに光が入射し
てそのコレクタ電圧、即ち出力電圧Ｖｏｕｔが基準電圧
Ｖｘより低くなる場合には、次段の被検出体有無判別回
路Ｋによって被検出体Ｗの存在が認識される。

また、被検出体Ｗが存在せずに、フォトトランジスタＴ
に光が当たらない場合にはこれがＯＦＦし、出力電圧Ｖ
ｏｕｔが■×より大きくなるため、被検出体有無判別回
路には、検出領域に被検出体Ｗが存在しないと判断する
。

したがって、フ、ｔ　ｌ−１−ランジスタＴをＯＮした
時の出力電圧Ｖｏｕｔは、次段回路を考慮して基準値Ｖ
Ｘよりも小さくなる必要がある。

なお、図中符号Ｒ，は、発光ダイオードＤのアノードに
接続した電流制限抵抗を示し、また、Ｒ２は、フォトト
ランジスタＴに接続するコレクタ抵抗を示している。

（発明が解決しようとする課題〕 ところで、上記した発光ダイオードＤの発光電流は、製
造上の誤差によりばらつきがイ１−シ、これによって発
光量も相違するため、フォトトランジスタＴの入射光量
が素子毎に変化することになる。

そこで、発光ダイオ−１”　Ｉ）の発光電流をパラメー
ターにして、フォトＩ・ランンスク゛ｒの出力電圧Ｖｏ
ｕｔと電源電圧Ｖｐとの関係を示すと、第８財１（ａ）
に示すようになり、発光ダイオードＤの発光電流ＩＡ〜
１．の相違により出力電圧Ｖｏｕｔ、にもバラツキが生
じることがわかる。

したがって、発光電流ｉＩ。が小さくて光景の少ない発
光ダイオードＤを使用する場合には、フォトトランジス
タＴがＯＮしても、人則光量不足のためにコレクタ電圧
Ｖｏｕｊが基準電圧Ｖｘ以下にならないことがある。

この結果、検出領域において光が反射しているにもかか
わらず、被検出体有無判別回路Ｋが被検出体Ｗの存在を
認識できなくなるといった問題が生じる。

この場合、発光ダイオードの誤差を予め測定して誤差の
少ない素子を用いることも可能であるが、素子が高価に
なるといった不都合がある。

また、発光ダイオードＤは、第８図（ｂ）に示すように
使用時間が長くなるにつれて劣化し易く、所定の時間１
．ｏを経過した後に発光電流が徐々に減少するため、フ
ォトトランジスタＴに充分な光が入らず、そのコレクタ
電圧Ｖｏｕｔが基準電圧Ｖｘ以下にならなくなるといっ
た問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって
、発光素子の電流特性に誤差が生じても、受光素子の出
力電圧を安定させることができる光学式センサーを提供
することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段］ 上記した課題は、第１図に例示するように、被検出体Ｗ
に向けて光を放出する発光素子２と、該発光素子２に直
列に接続される定電流素子４と、前記被検出体Ｗから反
射された光を受光する受光素子３とを存することを特徴
とする光学式センサーによって達成する。

〔作　用］ 本発明によれば、定電流素子４を発光素子３に直列に接
続している。

したがって、発光素子２に流れる電流は定電流素子４に
よって一定の大きさに保持されるために、発光素７−２
から放出される光は常に一定となり、発光素子２の光を
受けた受光素子３の出力電圧と電源電圧との関係は、第
３図の実線に示すよ・うな一定の特性になり、次段の回
路に安定しまた信号を出力することになる。

ところで、発光素子２の使用時間か多くな、ってその発
光電流特性が第４図の破線で示すように低下する場合で
あっても、定電流素子２により発光電流が補正されるた
めに、受光素子３が安定動作することになる。

〔実施例〕

そこで、以下に本発明の詳細を図面に基づいて説明する
。

（ａ）本発明の第１実施例の説明 第１図は、本発明の第１実施例を示す装置の回路図であ
る。

図中符号１は、印刷用紙の有無や、ストロボスコープの
回転数の検出等に用いられる光学式センサーで、この光
学式センサーは１．検出領域Ａに光を照射する発光ダイ
オード２と、検出領域Ａから反射された光を受光するフ
ォトトランジスタ３と、発光ダイオード２のカソードに
直列に接続される定電流ダイオード４を有しており、発
光ダイオード２の発光電流を定電流ダイオード４によっ
て一定に補正するように構成されている。

ここで、定電流ダイオード４の印加電圧・電流特性は第
２図に示すようになり、この定電流ダイオード４の両端
には、発光ダイオード２に要求される定電流■。となる
ような電圧Ｖｌ〜■２が印加されている。

５は、被検出体Ｗの有無を判別する被検出体有無判別回
路で、この被検出体有無判別回路５は、光学式センサ゛
−１の出力端となるフォトトランジスタ３のコレクタに
接続されており、フォトトランジスタ３がＯＮしてその
コレクタ電圧が■×以下に低減した場合に、検出領域Ａ
に被検出体Ｗが存在すると判断するように構成されてい
る。

６は、発光ダイオード２のアノードに接続される電流制
限抵抗で、この電流制限抵抗６を介して発光ダイオード
２に電源電圧Ｖｐを印加するように構成されている。

７は、フォトトランジスタ３のコレクタに接続されるコ
レクタ抵抗で、このコレクタ抵抗７を介して電源電圧Ｖ
ｐを印加するように構成されている。

次に、上記した実施例の作用について説明する。

上記実施例において、電流制限抵抗６及びコレクタ抵抗
７を介して、定電流ダイオード４のアノードとフォトト
ランジスタ３のコレクタに電源電圧Ｖｐを印加するとと
もに、それぞれのカソードとエミッタを接地することに
より、発光ダイオード２に電流を流してこれを発光させ
、その光を検出領域Ａに照射する。

そして、被検出体Ｗを検出領域Ａに向けて移動きせると
、被検出体Ｗが検出領域Ａ内に存在する間は、発光ダイ
オード２から出た光が被検出体Ｗにより反射されてフォ
トトランジスタ３のベースに到達する。

この場合、発光ダイオード２に流れる電流は、定電流ダ
イオード４によって一定値■。に保持されるために、発
光ダイオード２から放出される光は常に一定となり、フ
オｌ−トランジスタ３のコレクタ電圧（出力電圧Ｖｏｕ
ｔ）と電源電圧Ｖｐとの関係は、発光ダイオード２に生
しる誤差の大小にかかわらず、第３図の実線に示すよう
な一定の特性が得られることになる。

このため、光を受けたフォトトランジスタ３はＯＮＬ、
その出力電圧は常に基準電圧Ｖｘ以下となり、その電圧
を入力する被検出体有無判別回路５は被検出体Ｗの存在
を識別することになる。

これに対して、被検出体Ｗが検出領域Ａを通過した後に
は、検出領域Ａから光が反射しないために、フォトトラ
ンジスタ３のベースに光が入射ゼず、フォトトランジス
タ３はＯＦＦしてそのコレクタ電圧Ｖｏｕｔは基準電圧
ＶＸ以上になる。この結果、被検出体有無判別回路５は
、検出領域に被検出体Ｗが存在しないと判断することに
なる。

ところで、発光ダイオード２の使用時間が多くなり、そ
の発光電流特性が第４図の破線で示すように低下する場
合であっても、定電流ダイオード２により発光電流■が
補正されるために、素子特性低下以前と同量の光が発光
ダイオード２から照射されることになり、フォトトラン
ジスタ３の出力電圧Ｖｏｕｔも第４図の実線に示すよう
に一定に保持される。

この場合にも、第３図の実線に示すような特性が得られ
るために、フォトトランジスタ３の出力電圧は使用時間
が長くなっても変化を起こすことがなくなり、被検出体
有無判別回路５に安定した信号を出力することになる。

なお、上記した実施例では、定電流ダイオード４のカソ
ードを直接外部端子に接続するようにしたが、第５図に
示すように、カソードに抵抗８を直列に接続することも
でき、これによれば、電流制限抵抗を内部に実装するタ
イプの光学式センサ１を構成したり、あるいは、定電流
ダイオード４の電流をその抵抗８によって調整すること
もできる。

（ｂ）本発明のその他の実施例の説明 」１記した実施例では、定電流ダイオード４を定電流素
子として使用したが、第６図に示すように、ＭＯ３ｈラ
ンジスタのゲートとソースを、抵抗９を介して接続し、
これを定電流素子として使用することもできる。

即ち、第６図（ａ）に示すように、ＮＭＯ３Ｉ−ランジ
スタ１０のゲーＩ・とソースの間に抵抗９を入れて接続
するとともに、そのドレインを発光ダイオード２のカソ
ードに接続し、そのソースを接地させる。

また、ＰＭＯＳトランジスタ１１の場合には、同図（ｂ
）に示すように、抵抗をゲー　１−・ソース間に接続す
るとともに、そのソースを発光ダイオ−］　１ ド２のカソードに繋げ、そのドレインを接地させる。

〔発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、定電流素子を発光素
子に直列に接続しているので、発光素子−に流れる電流
は定電流素子により一定の大きざに保持されるため、発
光素子の製造」二の電流特性誤差の大小の如何にかかわ
らず、発光素子から放出される光量は常に一定となり、
受光素子を安定動作させろことが可能になる。

また、発光素子の使用時間が多くなってその発光電流が
低下する場合であっても、定電流素子によりその大きさ
が補正されるために、受光素子に安定した光を入射させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例装置を示す回路図、 第２図は、本発明の第１実施例に用いる定電流ダイオ−
１−の電流・電圧特性図、 第３図は、本発明の第１実施例装置の電源電圧・出力電
圧特性図、 第４図は、本発明の第１実施例装置の使用時間に対する
発光電流・出力電圧特性図、 第５図は、本発明の第２実施例装置を示す回１路図、 第６図は、本発明の第３実施例装置を示す回路図、 第７図は、従来装置の一例を示す回路図、第８図は、従
来装置におけるバイアス電圧・出力電圧特性図と、使用
時間に対する発光電流、出力電圧の関係を示す特性図で
ある。 （符号の説明） １・・・光学式センサ ２・・・発光ダイオード（発光素子）、３・・・フォト
トランジスタ（受光素子）、４・・・定電流ダイオード
（定電流素子）、５・・被検出体有無判別回路、 ６・・電流制限抵抗、 ７・・・ヨレフタ抵抗、 ８．９・・・抵抗、 １０・・・ＮＭＯ３Ｉ−ランジスタ、 １１・・・ＰＭＯ３＋−ランジスタ。 出　願　人　　富士通株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検出体（Ｗ）に向けて光を放出する発光素子（
   ２）と、 該発光素子（２）に直列に接続される定電流素子（４）
   と、 前記被検出体（Ｗ）から反射された光を受光する受光素
   子（３）とを有することを特徴とする光学式センサー。
2. （２）前記定電流素子（４）として定電流ダイオード又
   はＭＯＳトランジスタを用いたことを特徴とする請求項
   １の光学式センサー。