JPH06224465A - フォトセンサ - Google Patents

フォトセンサ

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JPH06224465A
JPH06224465A JP1200693A JP1200693A JPH06224465A JP H06224465 A JPH06224465 A JP H06224465A JP 1200693 A JP1200693 A JP 1200693A JP 1200693 A JP1200693 A JP 1200693A JP H06224465 A JPH06224465 A JP H06224465A
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JP
Japan
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light
light emitting
emitting diode
diode led
ambient temperature
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Withdrawn
Application number
JP1200693A
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English (en)
Inventor
Motoomi Goto
元臣 後藤
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光素子からの光を受光素子によりアナログ
量として検出する際に、出力電圧の温度による変動を素
子構成により補償し、減少させる。 【構成】 発光ダイオードLEDおよびフォトトランジ
スタPTrを、各々のピーク発光波長とピーク受光波長
とが近い値となるように組み合わせ、発光ダイオードL
EDとフォトトランジスタPTrとが各素子の温度特性
を相互に補償するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、発光素子と受光素子
とからなり、発光素子から出力される光を検出し測定可
能な量に変換するフォトセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、フォトセンサは、発光素子として
発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)、そ
の発光を受光し感応する受光素子としてフォトトランジ
スタ(もしくはフォトダイオード、あるいはCds)等
が使用されている。また、このようなフォトセンサに
は、光の反射に感応する光反射型フォトセンサと、光の
遮断もしくは透過により感応するフォトインタラプタと
がある。光反射型フォトセンサは、検出物体による反射
光の変化を検出するものであり、フォトインタラプタ
は、対向した発光素子および受光素子間を通過する物体
を検出するものである。
【0003】ここで、図8に、従来のフォトインタラプ
タの回路構成例を示す。ここでは、発光ダイオードLE
Dとして、GaAs(ガリウム砒素)系の素子が使用さ
れている。この図において、BATはDC電源であり、
Lは発光ダイオードLEDの発光強度を制御する抵抗
器である。REは負荷抵抗器であり、IFは発光ダイオー
ドLEDの順方向電流、ICはフォトトランジスタPT
rのコレクタ電流である。ここで、発光ダイオードLE
DとフォトトランジスタPTrは、対向して設けられて
いる。また、10は光遮断部材である。このような構成
において、図8に示す状態の場合は、発光ダイオードL
EDからの光がフォトトランジスタPTrに入力され、
フォトトランジスタPTrがON状態となり、コレクタ
電流ICが流れて出力電圧VOが検出される。一方、光遮
断部材10が発光ダイオードLEDからの光を遮断する
と、発光ダイオードLEDからの光がフォトトランジス
タPTrに入力しなくなるため、フォトトランジスタP
TrはOFF状態となり、コレクタ電流IC≒0とな
る。その結果、出力電圧V0は V0 = RE × IC ≒ 0[v] となる。このように、出力電圧VOを検出することによ
り、非接触での光遮断部材10の有無が検出される。な
お、図7にはフォトインタラプタの例を示したが、光反
射型フォトセンサは、上記光遮断部材10を光反射部材
に代え、素子構成を平面構成とすればよい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のフォトインタラプタは、光遮断部材10が光を遮断
したか否かを検出することを目的とするものであり、光
の「有」「無」に対してデジタル的に感応すればよいも
のであった。一方、光遮断部材10の代わりにグレイス
ケールを使用し、受光量によりグレイスケールの位置、
ひいては該グレイスケールに接続された可動体の位置を
検出するという用途で、上述のフォトインタラプタが用
いられる場合は、出力電圧をアナログ的に検出すること
が必要である。このような場合、素子の温度特性につい
て考慮する必要がある。
【0005】ここで、従来のフォトインタラプタにおけ
る素子の温度特性として、周囲温度Taと、コレクタ電
流ICの相対値との関係を、図9に示す。この図におい
て、実線は公称値を示し、コレクタ・エミッタ間印加電
圧VCEが10[v]であり、発光ダイオードLEDの順
方向電流IFが20[mA]である場合を示す。また、
点線は実測値を示し、コレクタ・エミッタ間印加電圧V
CEが5[v]であり、発光ダイオードLEDの順方向電
流IFが7[mA]である場合を示す。ここでは、周囲
温度Taが25℃である場合のコレクタ電流ICの値を
100%とする。このグラフに示すように、実線は周囲
温度Taが25℃の時に最大値を有し、点線は周囲温度
Taが0℃の時に最大値を有する曲線となる。このよう
に、従来のフォトインタラプタの温度特性は、最大値を
もつ曲線特性となる。従って、温度により素子の特性が
変化すると、グレースケールもしくは可動体等の位置が
正確に検出されないという問題があった。
【0006】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、出力電圧の温度による変動を、素子構成によ
り補償し、減少することができるフォトセンサを提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明によるフォトセ
ンサは、発光素子と、前記発光素子からの光をアナログ
量として検出する受光素子とからなり、前記発光素子の
ピーク発光波長と、前記受光素子のピーク受光波長とが
近い値となるように、前記発光素子と前記受光素子とが
組み合わされたことを特徴としている。
【0008】
【作用】上記構成によれば、発光素子と受光素子とが各
素子の温度特性を相互に補償するため、アナログ量とし
て検出される出力の温度による変動が減少する。
【0009】
【実施例】以下、この発明による一実施例について説明
する。なお、以下では、フォトセンサのうちフォトイン
タラプタを用いて説明する。図1はこの発明の一実施例
によるフォトインタラプタの構成を示すブロック図であ
る。この図において、図8の各部に対応する部分には同
一の符号を付け、その説明を省略する。図1に示すフォ
トインタラプタが図8のものと異なる点は、図8のもの
では発光ダイオードLEDとしてGaAs(ガリウム砒
素)系の素子が使用されていたのに対し、図1のもので
はGaAlAs(ガリウムアルミニウム砒素)系の素子
が使用されている点である。このような素子が使用され
る理由について、以下に述べる。
【0010】まず、従来のフォトインタラプタの各構成
素子の温度特性について述べる。図2に、発光ダイオー
ドLEDにおいて、周囲温度Taが25℃という場合の
順方向電流IFと相対発光出力Poとの関係を示す。こ
こでは、順方向電流IFが50[mA]の時の発光ダイ
オードLEDの出力を100[%]とした場合の、相対
発光出力Poの変化を示す。このグラフに示すように、
順方向電流IFの増加に従って、相対発光出力Poは直
線的に増加する。
【0011】また、図3に、上記発光ダイオードLED
における、順方向電流IFが50[mA]である場合の
周囲温度Taと相対発光出力Poとの関係を示す。ここ
では、周囲温度Taが25[℃]の時の発光ダイオード
LEDの出力を100[%]とした場合の、相対発光出
力Poの変化を示す。このグラフに示すように、相対発
光出力Poは、周囲温度Taが25[℃]より低い場合
は100[%]を超え、周囲温度Taが25[℃]より
高くなると減少しており、直線的に変化している。
【0012】次に、図4に上記発光ダイオードLEDに
おける、周囲温度Taとピーク発光波長λpとの関係を
示す。ここでは、順方向電流IFが50[mA]である
場合のピーク発光波長λpの変化を示す。このグラフに
示すように、周囲温度Taの上昇に従って、ピーク発光
波長λpは直線的に増加している。
【0013】以上、図3および図4に示すグラフより、
従来のフォトインタラプタにおける発光ダイオードLE
Dにおいて、相対発光出力Poおよびピーク発光波長λ
pは、周囲温度Taに対して直線的変化を有する。
【0014】次に、従来のフォトインタラプタにおける
フォトトランジスタPTrの、周囲温度Taと光電流I
L(コレクタ・エミッタ間電流ICE)との関係を、図5
のグラフに示す。これは、コレクタ・エミッタ間印加電
圧VCEが10[v]、色温度Tcが2856[K]の場
合である。そして、光強度Lが1000[lx]の場合
と500[lx]の場合を示す。このグラフに示すよう
に、光電流ILは周囲温度Taの上昇に従って増加して
おり、フォトトランジスタPTrの負荷電流特性は、周
囲温度Taに対して直線性が良好であることが分かる。
【0015】次に、図6に、上記発光ダイオードLED
の相対発光強度と、上記フォトトランジスタPTrの分
光感度特性を示す。この図において、実線が発光ダイオ
ードLEDの発光強度、点線がフォトトランジスタPT
rの分光感度特性を示す。ここで、図4に示す発光ダイ
オードLEDのピーク発光波長λpのピークシフトは、
この図6に示すフォトトランジスタPTrの分光感度特
性の低下曲線に乗ることが推定される。従って、図9に
示す曲線的特性は、図6に示す発光ダイオードLEDの
発光強度と、フォトトランジスタPTrの分光感度と
の、相互特性に起因することが分かる。そのため、図6
において、フォトトランジスタPTrの分光感度特性が
周囲温度の変化に対して一定であるとすると、発光ダイ
オードLEDのピーク発光波長λpをフォトトランジス
タPTrのピーク受光波長である800[nm]に近付
くようにすれば、フォトインタラプタの、ピークシフト
による感度の低下は軽減され得る。
【0016】ところで、従来のフォトインタラプタにお
ける発光ダイオードLEDは、ピーク発光波長λpが約
950[nm]程度の、GaAs(ガリウム砒素)系の
素子が使用されていた。そのため、本実施例では、上記
発光ダイオードLEDの代わりに、ピーク発光波長λp
が約880[nm]程度のGaAlAs(ガリウムアル
ミニウム砒素)系の素子を使用することにより、上述の
フォトインタラプタの周囲温度変化による変動を減少さ
せることが可能となる。
【0017】図7に、従来のフォトインタラプタと、発
光ダイオードLEDとしてGaAlAs系の素子を使用
したフォトインタラプタの、周囲温度Taと出力電圧V
0との関係を示す。この図において、実線は従来のフォ
トインタラプタの出力電圧V0の変化を示し、この場合
コレクタ・エミッタ間印加電圧VCEは5[v]、発光ダ
イオードLEDの順方向電流IFは7[mA]である。
点線はGaAlAs系の素子を使用したフォトインタラ
プタの出力電圧V0の変化を示し、この場合はコレクタ
・エミッタ間印加電圧VCEは同じく5[v]であり、発
光ダイオードLEDの順方向電流IFは6.4[mA]
である。この図に示すように、実線に示す従来のフォト
インタラプタにおいては、周囲温度Taの上昇に伴って
出力電圧VOが減少しているが、点線に示すフォトイン
タラプタにおいては、周囲温度Taの上昇に関わらず出
力電圧VOは変化しない。従って、フォトトランジスタ
PTrに同じものを使用しても、発光ダイオードLED
に例えばGaAlAs系の素子を使用することにより、
非常に温度特性のよいフォトインタラプタを構成するこ
とが可能となる。
【0018】なお、発光ダイオードLEDのピーク発光
波長は上述の実施例に示す数値に限定されない。また、
フォトトランジスタPTrに別の分光感度特性を有する
ものを使用することによっても、同様な効果が得られ
る。
【0019】また、受光の分光特性が図6に示すように
発光の波長分布に比べて十分に広い場合は、受光の分光
カーブが発光側の温度変化によるピークシフトを補正す
ればよいので、受光素子に光学的フィルタリングを施せ
ば、各種の発光波長の発光ダイオードLEDを使用する
こともできる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、発光素子のピーク発光波長と、受光素子のピーク受
光波長とを近い値となるように組み合わせたので、出力
電圧の温度による変動を素子構成により補償し、減少さ
せることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例によるフォトインタラプ
タの構成例を示すブロック図である。
【図2】 従来のフォトインタラプタにおける発光ダイ
オードの、順方向電流と相対発光出力との関係を示すグ
ラフである。
【図3】 同発光ダイオードの、周囲温度と相対発光出
力との関係を示すグラフである。
【図4】 同発光ダイオードの、周囲温度とピーク発光
波長との関係を示すグラフである。
【図5】 従来のフォトインタラプタにおけるフォトト
ランジスタの、周囲温度と光電流との関係を示すグラフ
である。
【図6】 同発光ダイオードの発光強度特性と、同フォ
トトランジスタの分光感度特性を示すグラフである。
【図7】 従来のフォトインタラプタの周囲温度と出力
電圧との関係と、この発明によるフォトインタラプタの
周囲温度と出力電圧との関係を示すグラフである。
【図8】 従来のフォトインタラプタの構成例を示すブ
ロック図である。
【図9】 従来のフォトインタラプタにおける周囲温度
と相対出力電流との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
LED……発光ダイオード(発光素子)、 PTr……フォトトランジスタ(受光素子)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子と、前記発光素子からの光をア
    ナログ量として検出する受光素子とからなり、 前記発光素子のピーク発光波長と、前記受光素子のピー
    ク受光波長とが近い値となるように、前記発光素子と前
    記受光素子とが組み合わされたことを特徴とするフォト
    センサ。
JP1200693A 1993-01-27 1993-01-27 フォトセンサ Withdrawn JPH06224465A (ja)

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JP1200693A JPH06224465A (ja) 1993-01-27 1993-01-27 フォトセンサ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013062468A (ja) * 2011-09-15 2013-04-04 Rohm Co Ltd フォトダイオード内蔵サブマウントおよび発光素子モジュール

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013062468A (ja) * 2011-09-15 2013-04-04 Rohm Co Ltd フォトダイオード内蔵サブマウントおよび発光素子モジュール
US9071032B2 (en) 2011-09-15 2015-06-30 Rohm Co., Ltd. Sub-mount having photodiode and light-emitting element module

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