JPH0514140A - 受光回路 - Google Patents

受光回路

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JPH0514140A
JPH0514140A JP16701191A JP16701191A JPH0514140A JP H0514140 A JPH0514140 A JP H0514140A JP 16701191 A JP16701191 A JP 16701191A JP 16701191 A JP16701191 A JP 16701191A JP H0514140 A JPH0514140 A JP H0514140A
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Yoshiki Shibuya
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な回路構成で、一定のデューティ比を有
する出力信号を得る。 【構成】 受光素子41,42は、それに対して相対的
にスリット光hを一定方向に移動させることによって受
光面積比が一定の割合で変化する構成になっている。そ
のため、スリット光hが受光素子41,42に照射され
ると、その受光素子41,42の受光面積比に応じた割
合の出力がI/V変換アンプ51,52へ送られる。I
/V変換アンプ51,52では、受光素子41,42の
出力をそれぞれ電圧値に変換し、その電圧値が差動アン
プ60で差動増幅された後、出力トランジスタ70がオ
ン,オフ動作する。そのため、スリット光hの強弱によ
って変化しない、一定のデューティ比の出力信号VO1
0が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンコ―ダ等に用いら
れ、ディジタル信号を出力する光集積回路等で構成され
た受光回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来のディジタル信号を出力す
る受光回路の構成図である。
【0003】この受光回路は、光集積回路で構成される
もので、受光素子1と、該受光素子1と等価な容量値を
有する基準電圧用のキャパシタ2とを備えている。受光
素子1およびキャパシタ2には、それぞれ同一ゲインの
電流/電圧変換増幅器(以下、I/V変換アンプとい
う)11,12がそれぞれ接続され、それらの出力電圧
V1,V2が差動増幅器(以下、差動アンプという)2
0に接続されている。
【0004】差動アンプ20の出力側には、出力トラン
ジスタ30が接続され、その出力トランジスタ30のコ
レクタが、抵抗31を介して電源電位VCCに接続され
ている。そして、出力トランジスタ30のコレクタか
ら、高レベル(以下、Hレベルという)または低レベル
(以下、Lレベルという)の出力信号VOが出力される
ようになっている。
【0005】図3は、図2の各部の電圧波形図であり、
横軸に時間t、縦軸に電圧がとられている。なお、V1
aは入力光Hが弱いときのI/V変換アンプ11の出力
電圧、V1bは入力光Hが強いときのI/V変換アンプ
11の出力電圧である。VOaは入力光Hが弱いときの
出力電圧であり、VObは入力光Hが強いときの出力電
圧である。この図を参照しつつ、図2の動作を説明す
る。
【0006】移動するスリット等を通った入力光Hが、
受光素子1に照射されると、該受光素子1の受光電流
が、I/V変換アンプ11で電圧変換され、該出力電圧
V1が差動アンプ20に入力される。一方、基準電圧と
して受光素子1と等価なキャパシタ2の電荷を、I/V
変換アンプ12で増幅し、該出力電圧V2を差動アンプ
20へ入力する。
【0007】入力光Hが受光素子1に照射され、該入力
光Hが弱いときには、I/V変換アンプ11から出力さ
れる出力電圧V1bが大きな振幅となり、該入力光Hが
弱いときには、I/V変換アンプ11の出力電圧V1a
のように小さな振幅となる。I/V変換アンプ12の出
力電圧V2は変化せず、該出力電圧V2を出力電圧V1
a,V1bが越えたとき、出力トランジスタ30のコレ
クタからHレベルの出力電圧VOaまたはVObが出力
される。出力電圧V1a,V1bが出力電圧V2よりも
低いときには、出力トランジスタ30のコレクタからL
レベルの出力電圧VOが出力される。
【0008】図4は、従来の他の受光回路の構成図であ
る。
【0009】この受光回路は、図2と同様に光集積回路
で構成されるもので、同一の受光素子1−1,1−2を
有し、それらの出力側には、I/V変換アンプ11,1
2がそれぞれ接続されている。各I/V変換アンプ1
1,12の出力電圧V1,V2は、差動アンプ20に入
力され、該差動アンプ20からHレベルまたはLレベル
の出力電圧VOが出力されるようになっている。
【0010】図5は、図4の受光素子1−1,1−2付
近の構成図である。
【0011】受光素子1−1と1−2は、平行に、かつ
極近接して配置されている。そして、この受光素子1−
1,1−2の近くには、スリット41を有する回転円板
40が設けられ、該回転円板40のスリット41を通過
した入力光Hが、図5の左から右方向に移動して受光素
子1−1,1−2に照射されるようになっている。
【0012】図6は、図4の各部の電圧波形図であり、
横軸に時間t、縦軸に電圧がとられている。この図を参
照しつつ、図4および図5の動作を説明する。
【0013】入力光Hが回転円板40のスリット41を
通して受光部に照射されると、その光は受光素子1−1
から受光素子1−2へと順次移動する。各受光素子1−
1,1−2で発生した電流は、I/V変換アンプ11,
12を通して数十mVの電圧V1,V2にそれぞれ変換
された後、差動アンプ20に入力される。受光素子1−
1と1−2に入力光Hが照射される時刻にはずれがある
ため、I/V変換アンプ11,12から出力される出力
電圧V1,V2には、図6に示すような位相差が生じ
る。この位相差により、差動アンプ20の出力電圧VO
のLレベルおよびHレベルが決定される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
受光回路では、次のような課題があった。
【0015】(a)図2の受光回路では、入力光Hの強
弱により、図3に示すように出力電圧VOがVOa,V
Obのようにそのデュ―ティ比が大きく変わり、該出力
電圧VOを用いて電気的処理を行う場合、その処理が複
雑になるという問題があった。
【0016】(b)図4の受光回路では、入力光Hの位
相差により出力電圧VOを得るようにしているので、必
ず2個の受光素子1−1,1−2が必要となる。しか
も、出力電圧V1,V2の位相差は、入力光Hの照射さ
れる時間、および該入力光Hの透過するスリット41の
幅などによって変化してしまう。そのため、出力電圧V
Oのデュ―ティ比も変化し、一定のデュ―ティ比を有す
る出力電圧VOを簡単な回路構成で得ることが困難であ
った。
【0017】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、簡単な回路構成で、一定のデュ―ティ比を有す
る出力電圧を得ることが困難な点について解決した受光
回路を提供するものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、前記課題
を解決するために、入力光を第1および第2の受光素子
でそれぞれ受光し、該第1および第2の受光素子の出力
を比較してその比較結果に応じたHレベル/Lレベルの
出力信号を出力する受光回路において、前記第1および
第2の受光素子を次のように構成している。
【0019】すなわち、この第1の発明の第1および第
2の受光素子は、それに対して相対的に前記入力光を一
定方向に移動させることによって受光面積比が一定の割
合で変化する構成にしている。
【0020】第2の発明では、第1の発明の受光回路に
おいて、前記入力光を、一定方向に移動する長方形のス
リット光を用いて前記第1および第2の受光素子に照射
する構成にしている。さらに、前記第1の受光素子は円
形の受光面を有し、前記第2の受光素子は前記円形の受
光面の周囲に配置された所定幅のリング状の受光面を有
する構成にしている。
【0021】第3の発明では、一定方向に移動する入力
光を受光してHレベル/Lレベルの出力信号を出力する
受光回路において、前記入力光を受光して電流値に変換
する単一の受光素子と、前記受光素子のアノ―ド側出力
を電圧値に変換増幅する第1のI/V変換アンプと、前
記第1のI/V変換アンプと同一のゲインを有し、前記
受光素子のカソ―ド側出力を電圧値に変換増幅する第2
のI/V変換アンプと、前記第1および第2のI/V変
換アンプの各出力信号の変化分のみをそれぞれ出力する
同一容量値の第1および第2のキャパシタと、前記第1
および第2のキャパシタの各出力を差動増幅してHレベ
ル/Lレベルの出力信号を出力する差動アンプとを、備
えている。
【0022】
【作用】第1の発明によれば、以上のように受光回路を
構成したので、入力光が第1及び第2の受光素子の受光
面に照射されると、該第1及び第2の受光素子から、そ
の受光面積比に応じた割合の出力がでる。そして、この
両出力が比較されてHレベル/Lレベルの出力信号が出
力される。これにより、入力光の強弱によって変化しな
い一定のデューティ比を有する出力信号が得られる。
【0023】第2の発明によれば、長方形のスリット光
が第1,第2の受光素子に照射されると、第1の受光素
子では円形の受光面で該入力光を電気信号に変換し、さ
らに第2の受光素子では、リング状の受光面で該入力光
を電気信号に変換する。その変換された2つの電気信号
は比較されてHレベル/Lレベルの出力信号が出力され
る。そのため、簡単な回路構成で、入力光の強弱に影響
されない、一定のデューティ比を有する的確な出力信号
が得られる。
【0024】第3の発明によれば、入力光が1つの受光
素子に照射されると、該受光素子では、入力光を電流値
に変換して相補的な出力を第1及び第2のI/V変換ア
ンプへ送る。第1,第2のI/V変換アンプでは、受光
素子からの相補的な出力を電圧値に変換増幅する。これ
らの相補的な電圧値は、第1及び第2のキャパシタで変
化分のみがとりだされ、差動アンプで差動増幅され、出
力波形の時間的ずれのない一定のデューティ比を有する
出力信号が得られる。従って、前記課題を解決できるの
である。
【0025】第1の実施例 図1は、本発明の第1の実施例を示す受光回路の構成図
である。
【0026】この受光回路は、光集積回路で構成される
もので、例えばスリット光hをそれぞれ受光して電流値
に変換する第1及び第2の受光素子41,42を有し、
その出力側には、第1,第2のI/V変換アンプ51,
52がそれぞれ接続されている。各I/V変換アンプ5
1,52は、受光素子41,42の出力を出力電圧V1
1,V12にそれぞれ変換増幅する機能を有し、それら
の出力側には、差動アンプ60が接続されている。
【0027】差動アンプ60は、出力電圧V11とV1
2を差動増幅する回路であり、その出力側には、出力ト
ランジスタ70のベースが接続されている。出力トラン
ジスタ70のエミッタはグランドに接続され、コレクタ
が抵抗71を介して電源電位VCCに接続されている。
この出力トランジスタ70のコレクタから、Hレベル/
Lレベルの出力電圧VO10が出力されるようになって
いる。
【0028】図7(a),(b)は図1の受光素子4
1,42付近の構成図であり、同図(a)が斜視図、同
図(b)が平面図である。
【0029】第1,第2の受光素子41,42は、受光
面41a,42aをそれぞれ有し、それらの受光面41
a,42aが、例えば基板75上に形成されている。第
1の受光素子41の受光面41aは直径L1の円形をな
し、その周囲に、第2の受光素子42における幅L2の
リング状受光面42aが配置されている。直径L1は、
幅L2の約4倍の大きさである。
【0030】基板75の近傍には、長方形のスリット7
6aを有する回転円板76が設けられ、入力光Hが該回
転円板76上に照射されると、スリット76aを通った
長方形のスリット光hが、図7(b)に示すように、左
から右方向に受光面41a,42a上を移動するように
なっている。
【0031】図8は、図1の各部の電圧波形図であり、
横軸に時間t、縦軸に電圧がとられている。この図を参
照しつつ、図1及び図7の動作を説明する。
【0032】入力光Hが回転円板81上に照射される
と、その回転円板81のスリット81aを通ったスリッ
ト光hが、回転円板76の回転によって図7(b)に示
すように、第1,第2の受光素子41,42の受光面4
1a,42a上を、左から右方向に移動していく。
【0033】各受光面41a,42aでは、スリット光
hの受光量に応じた電流値を出力する。これらの電流値
は、第1,第2のI/V変換アンプ51,52で出力電
圧V11,V12にそれぞれ変換される。この出力電圧
V11,V12は、受光面41a,42aに照射される
長方形のスリット光hの量に依存する。そのため、スリ
ット光hの照射される受光エリアの形状及び面積によ
り、出力電圧V11,V12が決定される。
【0034】即ち、図7(b)及び図8に示すように、
スリット光hが左から右方向に移動し、該スリット光h
がリング状の受光面42a上にくると、出力電圧V12
が立上がり、その後スリット光hが円形の受光面41a
上に達すると、出力電圧V11が上昇していく。この
際、リング状の受光面42aに照射されるスリット光h
の量はほぼ一定であるため、出力電圧V12が緩かな凹
状の波形となる。
【0035】このような出力電圧V11とV12は、差
動アンプ60で差動増幅され、その出力で出力トランジ
スタ70がオン,オフ制御され、図8に示すような出力
電圧VO10を得る。つまり、内側の受光面41aに
は、放物線のようにスリット光hが照射されるのに対
し、外側の受光面42aでは、ほぼ一定量のスリット光
hしか照射されず、しかも内側の受光面41aの照射光
よりも少ない。
【0036】この第1の実施例では、次のような利点を
有している。
【0037】第1の受光素子41の円形の受光面41a
の外側に、第2の受光素子42のリング状の受光面42
aを設け、I/V変換アンプ51,52の出力電圧V1
1,V12により、出力電圧VO10を決定するように
しているので、受光面41a,42aの受光面積比のみ
により、出力電圧VO10のデューティ比が決定され
る。そのため、入力光Hの強弱によってデューティ比の
変動がなく、簡単な回路構成で、一定のデューティ比を
有する出力電圧VOを的確に得ることができる。第2の実施例 図9は、本発明の第2の実施例を示す図1の第1,第2
の受光素子41,42の平面図である。
【0038】この実施例の第1の受光素子41は、四角
形の受光面41a−1を有し、さらに第2の受光素子4
2が、三角形の4つの受光面42a−1〜42a−4を
有している。そして、基板76上に受光面42a−1が
形成され、その四隅に、4つの受光面42a−1〜42
a−4が配置され、該4つの受光面42a−1〜42a
−4が相互に接続されている。
【0039】このような受光面41a−1,42a−1
〜42a−4を有する第1,第2の受光素子41,42
に、長方形のスリット光hが、図9の左から右方向に移
動して照射されると、図8の電圧波形図に示すように、
I/V変換アンプ52の出力電圧V12がそのHレベル
のほぼ中間で0レベルに立下がった形状となる。このよ
うな構成にしても、第1の実施例とほぼ同様の作用、効
果が得られる。
【0040】第3の実施例 図10は、本発明の第3の実施例を示す受光回路の構成
図である。
【0041】この受光回路は、光集積回路により構成さ
れるもので、図7のスリット光hを受光して電流値に変
換する1つの受光素子80を有し、そのアノード側とカ
ソード側には、それぞれ第1,第2のI/V変換アンプ
81,82が接続されている。第1,第2のI/V変換
アンプ81,82は、同一のゲインを有し、受光素子8
0の相補的な出力を電圧値にそれぞれ変換増幅する回路
であり、それらの出力側には、同一容量値の第1,第2
のキャパシタ91,92を介して差動アンプ100が接
続されている。
【0042】第1,第2のキャパシタ91,92は、第
1,第2のI/V変換アンプ81,82の各出力信号の
変化分のみをそれぞれ出力する機能を有している。差動
アンプ100は、第1,第2のキャパシタ91,92の
出力電圧V21,V22を差動増幅してHレベル/Lレ
ベルの出力電圧VO20を出力する回路である。
【0043】図11は、図10の各部の電圧波形図であ
り、横軸に時間t、縦軸に電圧がとられている。この図
を参照しつつ、図10の動作を説明する。
【0044】図7に示す長方形のスリット光hが受光素
子80に照射されると、該受光素子80から、受光量に
応じた電流が出力され、第1,第2のI/V変換アンプ
81,82へ与えられる。第1,第2のI/V変換アン
プ81,82は、受光素子80から出力される相補的な
電流値を電圧値に変換増幅する。この第1,第2のI/
V変換アンプ81,82からは、互いに逆符号の同レベ
ルの変化分が出力電圧として得られることになる。この
各出力電圧は、第1,第2のキャパシタ91,92によ
って変化分のみがとりだされ、その出力電圧V21,V
22が差動アンプ100へ送られる。
【0045】ここで、スリット光hが入射していない無
信号時の出力電圧V21,V22のレベルは、ほぼ同じ
で、この値を基準電圧VRとすると、第1,第2のキャ
パシタ91,92の出力電圧V21,V22は、基準電
圧VRを中心に交流的(AC的)に変化した信号とな
る。この際、第1,第2のキャパシタ91,92は同一
の容量値であり、第1,第2のI/V変換アンプ81,
82も同一のゲインであるため、出力電圧V21,V2
2の基準電圧VRに対する振幅値は、180度位相がず
れた同一の振幅値となる。そのため、出力電圧V21と
V22の波形のクロスポイントは、基準電圧VR上とな
る。
【0046】このクロスポイントは、スリット76aの
スリット幅や、スリット光hの強弱による影響を受けな
いので、位相のずれが生じない。従って、差動アンプ1
00の出力電圧VO20は、前記クロスポイントの点に
より決定され、オン,オフのデューティ比が等しい位相
ずれのない的確な出力電圧VO20が得られる。
【0047】この第3の実施例では、次のような利点を
有している。
【0048】一つの受光素子80を用い、その出力を第
1,第2のI/V変換アンプ81,82で電圧値に変換
し、第1,第2のキャパシタ91,92により、変化分
のみをとりだした後、差動アンプ100で差動増幅す
る。そのため、出力電圧VO20の位相のずれが生じ
ず、しかもスリット光hの強弱による影響も受けない。
しかも、スリット光hが照射していない時に暗電流が生
じても、第1,第2のキャパシタ91,92で信号の大
きな変化分のみを取り出すようにしているので、出力電
圧VO20には影響がなく、位相ずれのない的確な出力
電圧VO20を、簡単な回路構成で得ることができる。
【0049】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。
【0050】(a) 図1に示す第1,第2の受光素子
41,42の受光面の形状は、図7及び図9の形状に限
定されず、スリット光hの通過時に該受光面積比が変化
するような形状であれば、種々の形状に変形できる。し
かも、スリット光hは、長方形に限らず、受光面の形状
に対応して円形等の他の形状の光に変更することも可能
である。
【0051】(b) 図10では、差動アンプ100か
ら出力電圧VO20を出力するようにしたが、この差動
アンプ100の出力側に、例えば図1のような出力トラ
ンジスタ70を設けてHレベル/Lレベルの出力電圧を
出力するようにしてもよい。
【0052】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
によれば、第1及び第2の受光素子は、それに対して相
対的に入力光を一定方向に移動させることによって受光
面積比が一定の割合で変化する構成にしたので、その第
1及び第2の受光素子の出力を比較することにより、受
光面積比のみにより決定されるデューティ比の出力信号
を得ることができる。そのため、入力光の強弱があって
も、出力信号のデューティ比の変動がなく、簡単な回路
構成で、一定のデューティ比を有する出力信号を的確に
得ることができる。
【0053】第2の発明によれば、入射光として長方形
のスリット光を用い、第1の受光素子の受光面を円形に
し、その受光面の周囲に第2の受光素子のリング状の受
光面を配置する構成にしたので、スリット光の生成が簡
単になると共に、第1,第2のI/V変換アンプの出力
電圧の比較が的確に行え、より簡単な構成で、的確なデ
ューティー比を有する出力信号を得ることができる。
【0054】第3の発明によれば、一つの受光素子を用
い、その相補的な出力を第1,第2のI/V変換アンプ
を介して第1,第2のキャパシタにより、変化分のみを
取り出すため、差動アンプの出力信号において位相のず
れが生じず、しかも入力光の強弱による影響や、暗電流
の影響を受けることなく、簡単な回路構成で、一定のデ
ューティ比を有する出力信号を的確に得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す受光回路の構成図
である。
【図2】従来の受光回路の構成図である。
【図3】図2の電圧波形図である。
【図4】従来の他の受光回路の構成図である。
【図5】図4の受光素子1−1,1−2付近の構成図で
ある。
【図6】図4の電圧波形図である。
【図7】図1の受光素子41,42付近の構成図であ
る。
【図8】図1の電圧波形図である。
【図9】本発明の第2の実施例を示す受光素子41,4
2の平面図である。
【図10】本発明の第3の実施例を示す受光回路の構成
図である。
【図11】図10の電圧波形図である。
【符号の説明】 41,42 第1,第2の受光素子 51,52 第1,第2のI/V変換アンプ 60 差動アンプ 70 出力トランジスタ 80 受光素子 81,82 第1,第2のI/V変換アンプ 91,92 第1,第2のキャパシタ 100 差動アンプ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力光を第1および第2の受光素子でそ
    れぞれ受光し、該第1および第2の受光素子の出力を比
    較してその比較結果に応じた高レベル/低レベルの出力
    信号を出力する受光回路において、 前記第1および第2の受光素子は、それに対して相対的
    に前記入力光を一定方向に移動させることによって受光
    面積比が一定の割合で変化する構成にしたことを特徴と
    する受光回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の受光回路において、 前記入力光は、一定方向に移動する長方形のスリット光
    を用いて前記第1および第2の受光素子に照射する構成
    にし、 かつ、前記第1の受光素子は円形の受光面を有し、前記
    第2の受光素子は前記円形の受光面の周囲に配置された
    所定幅のリング状の受光面を有する構成にした受光回
    路。
  3. 【請求項3】 一定方向に移動する入力光を受光して電
    流値に変換する単一の受光素子と、 前記受光素子のアノ―ド側出力を電圧値に変換増幅する
    第1の電流/電圧変換増幅器と、 前記第1の電流/電圧変換増幅器と同一のゲインを有
    し、前記受光素子のカソ―ド側出力を電圧値に変換増幅
    する第2の電流/電圧変換増幅器と、 前記第1および第2の電流/電圧変換増幅器の各出力信
    号の変化分のみをそれぞれ出力する同一容量値の第1お
    よび第2のキャパシタと、 前記第1および第2のキャパシタの各出力を差動増幅し
    て高レベル/低レベルの出力信号を出力する差動増幅器
    とを、 備えたことを特徴とする受光回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210113670A (ko) 2019-03-19 2021-09-16 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 개공 비트 및 그것을 이용한 출선구의 개공 방법

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