JPH1051026A - Optical sensor device - Google Patents

Optical sensor device

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JPH1051026A
JPH1051026A JP20066496A JP20066496A JPH1051026A JP H1051026 A JPH1051026 A JP H1051026A JP 20066496 A JP20066496 A JP 20066496A JP 20066496 A JP20066496 A JP 20066496A JP H1051026 A JPH1051026 A JP H1051026A
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light
light receiving
light emitting
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receiving element
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Hiroya Watabe
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably detect an object even in the case that the distance between a light emitting element and the object or the distance between the object and a light receiving element is increased and the intensity of a light entering the light receiving element is decreased, by a method wherein duty ratio is increased and a driving current driving the light receiving element is controlled to be small. SOLUTION: When the distance between a light emitting element 3 and an object 4 to be detected or the distance between the object 4 and a light receiving element 5 is increased, and the intensity of a light entering the light receiving element 5 is decreased, or when an object of low reflectance is to be detected, control is performed as follows; on the basis of relation between duty ratio and the maximum driving current of the light emitting element, a control signal (c) is input from a control terminal, the duty ratio of a pulse generator 12 is decreased, and the output current of a low current circuit 13 is increased by the control signal (c). Thereby the object can be stably detected, when the distance between the light emitting element and the object or the distance between the object and the light receiving element is increased and the intensity of the light entering the light receiving element is decreased.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光センサー装置に関
し、特に受光素子に入射する光強度が弱い場合に、発光
素子の発光出力を大きくすることにより光センサー装置
のS/N(信号対雑音比)を改善するするとともに、複
数の受光素子が近接して配置された場合、複数の発光素
子の発光タイミングを相互に調整することにより光信号
が干渉し誤動作するのを防止した光センサー装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical sensor device, and more particularly, to an S / N (signal-to-noise ratio) of an optical sensor device by increasing the luminous output of a light-emitting element when the light intensity incident on a light-receiving element is low. The present invention relates to an optical sensor device that improves light transmission timing and adjusts the light emission timing of a plurality of light emitting elements when the plurality of light receiving elements are arranged close to each other, thereby preventing optical signals from interfering with each other and causing malfunction.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、物体を検出する装置として赤
外線やレーザー光を用いた光センサー装置が広く使われ
ている。従来の光センサー装置は図9に示すように、発
振回路1と増幅器2と発光素子3からなる発光ユニット
100と、受光素子5とバンドパスフィルタ6と検波・
整流回路7と増幅器8とコンパレータ9と帰還抵抗10
と出力端子11とからなる受光ユニット200とから構
成される。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for detecting an object, an optical sensor device using infrared light or laser light has been widely used. As shown in FIG. 9, a conventional optical sensor device includes a light emitting unit 100 including an oscillation circuit 1, an amplifier 2, and a light emitting element 3, a light receiving element 5, a bandpass filter 6, and a detector / detector.
Rectifier circuit 7, amplifier 8, comparator 9, and feedback resistor 10
And a light receiving unit 200 including the output terminal 11.

【0003】次に、従来の光センサー装置の動作につい
て説明すると、まず発振回路1で蛍光灯など点滅してい
る光が雑音源とならないように外部光源の周波数から離
れた周波数で発振を行うが、一般的には出力波形は正弦
波である。
Next, the operation of the conventional optical sensor device will be described. First, the oscillation circuit 1 oscillates at a frequency away from the frequency of the external light source so that blinking light such as a fluorescent lamp does not become a noise source. In general, the output waveform is a sine wave.

【0004】増幅器2は、発振信号を増幅してLEDや
発光ダイオードまたはレーザダイオードからなる発光素
子3を電流駆動する。発光素子3は、増幅器2の出力波
形にほぼ比例した赤外線または可視光を発光し、検出物
4に向かって光を放射する。このとき、発光素子3を駆
動する電流は、信頼性を確保する制約条件から発光素子
の定格直流電流を越えない範囲に設定される。
[0004] The amplifier 2 amplifies the oscillation signal and drives the light emitting element 3 composed of an LED, a light emitting diode or a laser diode with a current. The light emitting element 3 emits infrared light or visible light substantially proportional to the output waveform of the amplifier 2 and emits light toward the detection object 4. At this time, the current for driving the light emitting element 3 is set to a range not exceeding the rated DC current of the light emitting element due to the constraint condition for ensuring reliability.

【0005】受光ユニット13では、はじめにフォトト
ランジスタやフォトダイオードなど光を電気信号に変換
する受光素子5で、検出物4を透過または反射した光を
検出し、外部光源による雑音成分を除去するため、バン
ドパスフィルタ6で発振回路1の発振周波数とほぼ等し
い周波数を抜き出す。次に、検波・整流回路7で発振回
路1で発振している発振周波数を検波した後整流し、直
流信号に変換して増幅器8に入力する。コンパレータ9
は、増幅器8の出力信号と基準電圧Vrとを比較して、
増幅器8の出力信号が基準電圧Vrよりも大きい場合、
出力端子11にローレベルを出力する。こうして、反射
光を検出する場合の光センサー装置は、検出物4が存在
すると判定する。ここで帰還抵抗10は、コンパレータ
10のヒステリシスを決める抵抗であり、雑音によりコ
ンパレータ9が誤動作しないようにしている。また、光
センサーの感度調整は、通常増幅器8の利得を調整する
ことにより行われる。
In the light receiving unit 13, a light receiving element 5 such as a phototransistor or a photodiode, which converts light into an electric signal, detects light transmitted or reflected by the object 4, and removes noise components due to an external light source. The band-pass filter 6 extracts a frequency substantially equal to the oscillation frequency of the oscillation circuit 1. Next, the detection and rectification circuit 7 detects and rectifies the oscillation frequency oscillated by the oscillation circuit 1, converts the oscillation frequency into a DC signal, and inputs the DC signal to the amplifier 8. Comparator 9
Compares the output signal of the amplifier 8 with the reference voltage Vr,
When the output signal of the amplifier 8 is larger than the reference voltage Vr,
A low level is output to the output terminal 11. Thus, the optical sensor device that detects the reflected light determines that the detection object 4 exists. Here, the feedback resistor 10 is a resistor that determines the hysteresis of the comparator 10, and prevents the comparator 9 from malfunctioning due to noise. Adjustment of the sensitivity of the optical sensor is usually performed by adjusting the gain of the amplifier 8.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光セン
サー装置は、発光素子3と検出物4との距離または検出
物4と受光素子5との距離が遠く離れていて、受光素子
5に入射する光強度が小さい場合や、検出物の光反射率
が低く受光素子に入射する光強度が小さい場合、発光素
子3に流す電流値を大きくして光出力信号を大きくした
り、受光ユニット13を構成する増幅器8の利得を大き
くして、受光素子5に入射する光強度の低下に対応して
いた。
In the above-described conventional optical sensor device, the distance between the light emitting element 3 and the detection object 4 or the distance between the detection object 4 and the light receiving element 5 is long, and the light is incident on the light receiving element 5. When the light intensity of the light to be detected is low, or when the light reflectance of the detected object is low and the light intensity incident on the light receiving element is small, the value of the current flowing through the light emitting element 3 is increased to increase the light output signal, or the light receiving unit 13 The gain of the constituent amplifier 8 is increased to cope with a decrease in the intensity of light incident on the light receiving element 5.

【0007】発光素子3に流す電流値を大きくしていく
と、発光素子3の光信号出力もほぼ電流値に比例して大
きくなるが、発光素子3に流す電流値を定格電流値を越
えて流した場合、発光素子3で発生する熱により発光素
子3の温度が上昇し、発光素子の寿命が短縮したり、発
光効率が低下するという問題がある。したがって、発光
素子3の光信号出力を大きくする方法も限界がある。
As the value of the current flowing through the light emitting element 3 increases, the optical signal output of the light emitting element 3 also increases substantially in proportion to the current value, but the current value flowing through the light emitting element 3 exceeds the rated current value. When flowing, the temperature of the light emitting element 3 rises due to the heat generated by the light emitting element 3, which causes a problem that the life of the light emitting element is shortened and the luminous efficiency is reduced. Therefore, the method of increasing the optical signal output of the light emitting element 3 also has a limit.

【0008】一方、増幅器9の利得を大きくする方法
は、外部光源から受光素子5に入射してくる雑音成分
や、受光ユニット200自体で発生する雑音も信号と一
緒に増幅してしまい、受光ユニット200のS/Nが低
下し、コンパレータ9の動作が不安定になるという問題
がある。
On the other hand, a method of increasing the gain of the amplifier 9 is to amplify a noise component incident on the light receiving element 5 from an external light source and noise generated in the light receiving unit 200 together with a signal. There is a problem that the S / N of 200 decreases and the operation of the comparator 9 becomes unstable.

【0009】また、複数の発光ユニット100と近接し
た複数の受光ユニット200から構成される光センサー
装置の場合、受光素子5に複数の発光素子3からの光信
号が入射するため、これらの信号間で光の相互干渉が生
じ、もとの光信号の周波数が変化してしまう。このた
め、バンドパスフィルタ6の出力に光干渉で生じた成分
も混入し、検波・整流回路の出力および出力端子11の
レベルが不安定になり、光センサー装置が誤動作を起こ
すという問題がある。
In the case of an optical sensor device comprising a plurality of light-emitting units 100 and a plurality of light-receiving units 200 adjacent to each other, optical signals from the plurality of light-emitting elements 3 are incident on the light-receiving element 5. Causes mutual interference of light, and the frequency of the original optical signal changes. For this reason, a component generated by optical interference is mixed in the output of the band-pass filter 6, and the output of the detection and rectification circuit and the level of the output terminal 11 become unstable, causing a problem that the optical sensor device malfunctions.

【0010】本発明の目的は、発光素子と検出物との距
離または検出物と受光素子との距離が遠くなって、受光
素子に入射する光強度が小さくなった場合も、安定して
検出物を検出することができる光センサー装置を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to stably detect an object even when the distance between the light emitting element and the object to be detected or the distance between the object to be detected and the light receiving element becomes long and the light intensity incident on the light receiving element becomes small. An object of the present invention is to provide an optical sensor device that can detect the light.

【0011】また、本発明の他の目的は、複数の発光ユ
ニットと近接した複数の受光ユニットからなる光センサ
ー装置においても、複数の発光ユニットから発生した光
信号どうしが干渉を起こすことなく動作の安定した光セ
ンサー装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an optical sensor device comprising a plurality of light-emitting units and a plurality of light-receiving units in close proximity to each other without causing interference between optical signals generated from the plurality of light-emitting units. It is to provide a stable optical sensor device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】このため、本発明による
光センサー装置は、発光素子と、前記発光素子に一定電
流を供給する定電流回路と、前記定電流回路に一定周期
のパルス信号を供給するパルスジェネレータと、前記パ
ルスジェネレータから供給されるパルス信号のデューテ
ィ比と前記定電流回路の電流値を制御する制御手段とを
含む発光ユニットと、前記発光素子から放射される光信
号を光電変換する受光素子と、前記受光素子の出力信号
を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号をサンプリ
ングしこの値をホールドするサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路の出力信号を基準電圧と比較
して検出物が存在するかどうかの判定信号を出力する比
較手段とを含む受光ユニットとを備える光センサー装置
において、前記受光素子に入射する光信号の強度が小さ
くなった場合、前記制御手段によりデューティ比を小さ
くするとともに前記受光素子を駆動する駆動電流を大き
くし、逆に前記受光素子に入射する光信号の強度が大き
くなった場合、前記制御手段によりデューティ比を大き
くするとともに前記受光素子を駆動する駆動電流を小さ
くするように制御することを特徴としている。
Therefore, an optical sensor device according to the present invention provides a light emitting element, a constant current circuit for supplying a constant current to the light emitting element, and a pulse signal having a constant period to the constant current circuit. A light emitting unit including a pulse generator that controls the duty ratio of a pulse signal supplied from the pulse generator and a current value of the constant current circuit, and photoelectrically converts an optical signal emitted from the light emitting element. A light receiving element, an amplifier for amplifying an output signal of the light receiving element, a sample and hold circuit for sampling the output signal of the amplifier and holding this value,
A light receiving unit including: a comparing unit that compares an output signal of the sample and hold circuit with a reference voltage and outputs a determination signal as to whether or not a detected object is present. When the intensity of the optical signal decreases, the control means reduces the duty ratio and increases the drive current for driving the light receiving element. Conversely, when the intensity of the optical signal incident on the light receiving element increases, The duty ratio is increased by means and the driving current for driving the light receiving element is controlled to be reduced.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0014】図1は、本発明における光センサー装置の
概略構成図である。なお、従来例と共通の構成要素には
共通の参照文字/数字を付してある。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical sensor device according to the present invention. Note that components common to the conventional example are denoted by common reference characters / numbers.

【0015】本発明の光センサー装置は、発光素子3と
発光素子3に一定電流を流す定電流回路13と定電流回
路13に一定周期のパルス信号を供給するパルスジェネ
レータ12とパルスジェネレータ12から出力されるパ
ルス信号のデューティ比と定電流回路6の電流値を制御
するための制御端子14とからなる発光ユニット110
と、受光素子5と増幅器14とパルスジェネレータ12
のパルス信号により増幅器14の出力信号をサンプリン
グし、その値をホールドするサンプルホールド回路15
とコンパレータ9と帰還抵抗10と出力端子11とから
なる受光ユニット210とを備えている。
The light sensor device of the present invention comprises a light emitting element 3, a constant current circuit 13 for supplying a constant current to the light emitting element 3, a pulse generator 12 for supplying a constant period pulse signal to the constant current circuit 13, and an output from the pulse generator 12. A light emitting unit 110 comprising a duty ratio of a pulse signal to be supplied and a control terminal 14 for controlling a current value of the constant current circuit 6.
, Light receiving element 5, amplifier 14, and pulse generator 12
A sample-and-hold circuit 15 that samples the output signal of the amplifier 14 with the pulse signal of
And a light receiving unit 210 including a comparator 9, a feedback resistor 10, and an output terminal 11.

【0016】次に、本発明の実施の形態の光センサー装
置の動作について図1〜図3を参照して説明する。
Next, the operation of the optical sensor device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0017】最初にパルスジェネレータ12は、図2に
示すように制御端子14に印加される制御信号cによ
り、パルス周期を一定にしデューティ比のみ変更したパ
ルス信号を定電流回路13に供給する。図2において、
デューティ比Dは、D=Ton/(Ton+Toff)
として表すことができ、(a)、(b)、(c)はそれ
ぞれデューティ比が90%,50%,10%の場合のパ
ルスジェネレータ12の出力信号aを表し、制御信号c
によって任意のデューティ比に設定することができる。
ここで、Tonはパルス信号がハイレベルの期間を、T
offはパルス信号がロウレベルの期間を表す。
First, the pulse generator 12 supplies a constant current circuit 13 with a pulse signal having a constant pulse cycle and only a duty ratio changed by a control signal c applied to a control terminal 14 as shown in FIG. In FIG.
The duty ratio D is D = Ton / (Ton + Toff)
(A), (b), and (c) represent the output signal a of the pulse generator 12 when the duty ratio is 90%, 50%, and 10%, respectively, and the control signal c
Can be set to an arbitrary duty ratio.
Here, Ton represents a period in which the pulse signal is at a high level,
“off” indicates a period in which the pulse signal is at a low level.

【0018】定電流回路13は、発光素子3に流れる電
流を図3に示すように制御信号cによりデューティ比の
変化に合わせながら、発光素子3の最大消費電力を越え
ない範囲に設定し、発光素子3を電流駆動する。図3
で、(a)はデューティ比が大きくかつパルス電流値が
小さい場合を示し、(b)はデューティ比が50%の場
合を、(c)はデューティ比が小さくかつパルス電流値
が大きい場合を示している。
The constant current circuit 13 sets the current flowing through the light emitting element 3 to a range not exceeding the maximum power consumption of the light emitting element 3 while adjusting the current flowing through the light emitting element 3 according to the change of the duty ratio by the control signal c as shown in FIG. The element 3 is driven by current. FIG.
(A) shows a case where the duty ratio is large and the pulse current value is small, (b) shows a case where the duty ratio is 50%, and (c) shows a case where the duty ratio is small and the pulse current value is large. ing.

【0019】ところで、発光素子3の最大消費電力Pd
mは、(1)式で表すことができる。
By the way, the maximum power consumption Pd of the light emitting element 3
m can be represented by equation (1).

【0020】 Pdm=Vf・im・D ・・・(1) ここで、Vfは発光素子3の順方向電圧、imは発光素
子3に流し得る最大電流である。(1)式より、Pdm
=一定としてデューティ比Dとimとの関係を図示する
と図4のようになり、デューティ比を小さくすると最大
駆動電流を大きくすることができることがわかる。すな
わち、発光素子3と検出物4との距離や検出物4と受光
素子5との距離が遠くなって受光素子5に入射する光強
度が少なくなった場合や、光反射率が低い検出物を検出
する場合、図4に示すデューティ比Dと発光素子の最大
駆動電流の関係にもとづき、制御端子14から制御信号
cを入力しパルスジェネレータ12のデューティ比Dを
小さくするとともに、制御信号cにより定電流回路13
の出力電流を大きくするように制御する。
Pdm = Vf · im · D (1) Here, Vf is a forward voltage of the light emitting element 3, and im is a maximum current that can flow through the light emitting element 3. From equation (1), Pdm
FIG. 4 shows the relationship between the duty ratio D and im with the constant being constant, and it can be seen that the maximum drive current can be increased by reducing the duty ratio. That is, when the distance between the light emitting element 3 and the detection object 4 or the distance between the detection object 4 and the light receiving element 5 is long and the light intensity incident on the light receiving element 5 is low, In the detection, the control signal c is input from the control terminal 14 to reduce the duty ratio D of the pulse generator 12 based on the relationship between the duty ratio D and the maximum drive current of the light emitting element shown in FIG. Current circuit 13
Is controlled so as to increase the output current.

【0021】次に、図5を参照して定電流回路13の回
路動作についてより詳しく説明する。
Next, the circuit operation of the constant current circuit 13 will be described in more detail with reference to FIG.

【0022】定電流回路13は、可変バイアス回路17
と増幅器18と切り替えスイッチ19と出力端子50と
を備えている。制御端子14から入力した制御信号cに
よって、可変バイアス回路17で発生するバイアス電圧
V1を制御する。増幅器18は、ボルテージフォロアと
して動作するので、増幅器18の出力はV1となる。パ
ルスジェネレータ12からのパルス信号aは、パルス信
号aがハイレベルのとき切り替えスイッチ19を出力端
子50側に、パルス信号aがロウレベルのとき切り替え
スイッチ19を接地側に切り替える。従って、発光素子
3に流れる電流iは、パルス信号aと同じタイミング波
形となり、その電流値は(2)式で与えられる。
The constant current circuit 13 includes a variable bias circuit 17
, An amplifier 18, a changeover switch 19, and an output terminal 50. The bias voltage V1 generated by the variable bias circuit 17 is controlled by the control signal c input from the control terminal 14. Since the amplifier 18 operates as a voltage follower, the output of the amplifier 18 becomes V1. The pulse signal a from the pulse generator 12 switches the switch 19 to the output terminal 50 side when the pulse signal a is at a high level, and switches the switch 19 to the ground side when the pulse signal a is at a low level. Therefore, the current i flowing through the light emitting element 3 has the same timing waveform as the pulse signal a, and the current value is given by the equation (2).

【0023】 i=(V1−Vf)/R ・・・(2) ここで、Rは抵抗20の抵抗値である。制御信号cによ
り、可変バイアス回路17から発生するバイアス電圧V
1を制御し、(2)式で表される任意の電流値に設定す
る。
I = (V1−Vf) / R (2) where R is the resistance value of the resistor 20. The bias voltage V generated from the variable bias circuit 17 by the control signal c
1 is set to an arbitrary current value represented by the equation (2).

【0024】次に、図6を参照して受光ユニット210
の動作について説明する。図6において、パルスジェネ
レータ12の出力信号aが(a)に示すようなデューテ
ィ比に設定された場合、発光素子3の光信号は(b)の
ようになる。受光ユニット210は、受光素子5で検出
物4からの反射光または透過光を光電変換し(c)に示
すような光電流を増幅器15に入力する。ここで、
(c)の波形は(a)または(b)のパルスの4発目に
検出物4からの反射光または透過光が受光素子5に入射
した場合を示している。
Next, referring to FIG.
Will be described. In FIG. 6, when the output signal a of the pulse generator 12 is set to the duty ratio as shown in FIG. 6A, the optical signal of the light emitting element 3 becomes as shown in FIG. The light receiving unit 210 photoelectrically converts reflected light or transmitted light from the detection object 4 by the light receiving element 5 and inputs a photocurrent as shown in FIG. here,
The waveform (c) shows the case where the reflected light or transmitted light from the object 4 enters the light receiving element 5 at the fourth pulse of the pulse (a) or (b).

【0025】サンプルホールド回路16は、(d)に示
すパルスジェネレータ12から出力されるパルス信号b
のタイミングパルスに同期して、(c)に示す受光素子
からの光電流を増幅器15で増幅した信号を(e)に示
すようにサンプリングしホールドする。従って、パルス
ジェネレータ12の出力信号aに同期したタイミングパ
ルスbに合わせて光信号をサンプルホールドするので、
外部光源からの雑音をサンプルホールドすることがな
い。このため、外部光源からの雑音で誤動作を起こすこ
とがない。
The sample and hold circuit 16 generates a pulse signal b output from the pulse generator 12 shown in FIG.
In synchronization with the timing pulse (a), a signal obtained by amplifying the photocurrent from the light receiving element shown in (c) by the amplifier 15 is sampled and held as shown in (e). Therefore, since the optical signal is sampled and held in synchronization with the timing pulse b synchronized with the output signal a of the pulse generator 12,
There is no need to sample and hold noise from an external light source. Therefore, a malfunction does not occur due to noise from the external light source.

【0026】コンパレータ9は、サンプルホールド回路
16の出力信号を基準電圧Vrと比較して、サンプルホ
ールド回路16の出力信号が基準電圧Vrよりも高い場
合、出力端子11にロウレベルを出力する。これによ
り、反射光を利用した光センサー装置は検出物4が存在
すると判定する。
The comparator 9 compares the output signal of the sample and hold circuit 16 with the reference voltage Vr, and outputs a low level to the output terminal 11 when the output signal of the sample and hold circuit 16 is higher than the reference voltage Vr. Accordingly, the optical sensor device using the reflected light determines that the detection object 4 exists.

【0027】次に、図7および図8を参照して本発明の
第2の実施の形態について説明する。なお、図1および
図6と共通の共通の構成要素には共通の参照文字/数字
を付してある。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that common components common to FIGS. 1 and 6 are denoted by common reference characters / numbers.

【0028】本発明の実施の形態においては、発光ユニ
ット120と発光ユニット120’および受光ユニット
210と受光ユニット210’は基本的に同一構成であ
り、発光ユニット120と受光ユニット210は信号b
を介して同期して動作し、発光ユニット120’と受光
ユニット210’は信号b’を介して同期して動作して
いる。さらに、発光ユニット120と発光ユニット12
0’は信号dを介して同期して動作している。また、受
光ユニット210と受光ユニット210’は接近して配
置されているため、発光素子3からの光信号は受光素子
5’にも入射し、発光素子3’からの光信号は受光素子
5にも入射する。
In the embodiment of the present invention, the light emitting unit 120 and the light emitting unit 120 'and the light receiving unit 210 and the light receiving unit 210' have basically the same configuration.
, And the light emitting unit 120 ′ and the light receiving unit 210 ′ operate synchronously via a signal b ′. Further, the light emitting unit 120 and the light emitting unit 12
0 'operates synchronously via the signal d. Further, since the light receiving unit 210 and the light receiving unit 210 'are arranged close to each other, the light signal from the light emitting element 3 also enters the light receiving element 5', and the light signal from the light emitting element 3 'is sent to the light receiving element 5. Also enter.

【0029】図8の(a)および(a)’に示すよう
に、パルスジェネレータ120とパルスジェネレータ1
20’から発生したパルス出力aおよびa’は、パルス
ジェネレータ120から出力されるパルス信号dを介し
て互いに同期がとれており、かつハイレベルが重なり合
わないように位相がシフトされている。すなわち、
(a)に示すパルスジェネレータ120の出力パルス信
号aのハイレベルの期間は、(a)’に示すパルスジェ
ネレータ120’の出力パルス信号a’のハイレベル期
間と重ならない。
As shown in FIGS. 8A and 8A ', the pulse generator 120 and the pulse generator 1
The pulse outputs a and a 'generated from 20' are synchronized with each other via the pulse signal d output from the pulse generator 120, and the phases are shifted so that the high levels do not overlap. That is,
The high-level period of the output pulse signal a of the pulse generator 120 shown in (a) does not overlap with the high-level period of the output pulse signal a 'of the pulse generator 120' shown in (a) '.

【0030】従って、時刻t1でサンプルホールド回路
16は、(c)の波形をサンプルしその値をホールドす
るが、このとき(c)’の波形は0Vであるので発光素
子3’からの光信号は受光ユニット210に影響を及ぼ
さない。同様に、時刻t2でサンプルホールド回路1
6’は、(c)’の波形をサンプルしその値をホールド
するが、このとき(c)の波形は0Vであるので発光素
子3からの光信号は受光ユニット210’に影響を及ぼ
さない。
Therefore, at time t1, the sample and hold circuit 16 samples the waveform (c) and holds the value. At this time, since the waveform (c) 'is 0 V, the optical signal from the light emitting element 3' Does not affect the light receiving unit 210. Similarly, at time t2, the sample and hold circuit 1
6 'samples the waveform of (c)' and holds its value. At this time, since the waveform of (c) is 0 V, the optical signal from the light emitting element 3 does not affect the light receiving unit 210 '.

【0031】このように、発光ユニット110と発光ユ
ニット110’で同期をとって発光素子3と発光素子
3’を電流駆動し、互いに発光素子の光信号が重ならな
いようにすることで相互干渉を防ぐことができる。
As described above, the light emitting unit 3 and the light emitting unit 3 'are driven by current in synchronization with the light emitting unit 110 and the light emitting unit 110' so that the optical signals of the light emitting elements do not overlap each other, thereby causing mutual interference. Can be prevented.

【0032】なお、上記の説明においては、発光ユニッ
トおよび受光ユニットが2つの場合について述べたが、
多数の場合についても同様に適用し得る。また、パルス
信号dはパルス信号aまたはパルス信号bを代用しても
良いし、図7に図示しない別のパルス信号発生器からパ
ルスジェネレータ120,120’にそれぞれパルス信
号を供給して、複数のパルスジェネレータ間の同期をと
っても良い。さらに、発光ユニットと受光ユニットを多
数配列した場合において、近接した発光素子間でのみ相
互に光信号が重ならないようにタイミングを調整するよ
うにしても同様の効果が得られる。
In the above description, two light emitting units and two light receiving units have been described.
The same applies to many cases. The pulse signal d may be replaced with the pulse signal a or the pulse signal b. Alternatively, the pulse signal may be supplied from another pulse signal generator (not shown in FIG. 7) to the pulse generators 120 and 120 ', respectively. Synchronization between pulse generators may be taken. Further, in the case where a large number of light emitting units and light receiving units are arranged, the same effect can be obtained by adjusting the timing so that optical signals do not overlap each other only between adjacent light emitting elements.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による光セ
ンサー装置は、発光素子と検出物との距離や検出物と受
光素子の距離が離れている場合や、検出物の光反射率が
低い場合においても、発光素子を駆動する駆動電流のデ
ューティ比を制御するとともに、デューティ比に合わせ
て駆動電流を最適化することにより、信頼性を損なうこ
となく発光素子の発光光量を最適化することが可能にな
り、高精度で検出物を検出することができる。
As described above, in the optical sensor device according to the present invention, when the distance between the light emitting element and the detection object, the distance between the detection object and the light receiving element is large, or the light reflectance of the detection object is low. Even in such a case, by controlling the duty ratio of the driving current for driving the light emitting element and optimizing the driving current in accordance with the duty ratio, it is possible to optimize the amount of light emitted from the light emitting element without losing reliability. This makes it possible to detect an object with high accuracy.

【0034】また、近接して受光ユニットを設置した場
合でも発光ユニットと受光ユニットを同期して動作させ
るとともに、複数の発光ユニット間で同期をとって複数
の発光素子からの光信号が互いに重なり合わないように
することにより、複数の発光素子から発光する光信号が
相互干渉を起こすことがなく、このため相互干渉に伴う
誤動作も生じない。
Further, even when the light receiving unit is installed close to the light emitting unit, the light emitting unit and the light receiving unit are operated in synchronization with each other, and the light signals from the plurality of light emitting elements are overlapped with each other by synchronizing the plurality of light emitting units. By avoiding this, the optical signals emitted from the plurality of light emitting elements do not cause mutual interference, and therefore, a malfunction due to the mutual interference does not occur.

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

【図1】本発明の光センサー装置を示す概略構成図であ
る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an optical sensor device of the present invention.

【図2】デューティ比の定義を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a definition of a duty ratio.

【図3】パルスジェネレータの出力信号のデューティ比
を変化させた場合の定電流回路の出力電流を表す説明図
である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an output current of a constant current circuit when a duty ratio of an output signal of a pulse generator is changed.

【図4】発光素子の最大駆動電流とデューティ比の相関
図である。
FIG. 4 is a correlation diagram between a maximum drive current of a light emitting element and a duty ratio.

【図5】本発明の定電流回路を含むブロック図である。FIG. 5 is a block diagram including a constant current circuit according to the present invention.

【図6】本発明の光センサー装置の回路動作を説明する
ための信号波形図である。
FIG. 6 is a signal waveform diagram for explaining a circuit operation of the optical sensor device of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施の形態を示す概略構成図で
ある。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施の形態における回路動作を
説明するための信号波形図である。
FIG. 8 is a signal waveform diagram for describing a circuit operation according to the second embodiment of the present invention.

【図9】従来の光センサー装置を示す概略構成図であ
る。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a conventional optical sensor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発振回路 2,8,15,15’,18 増幅器 3,3’ 発光素子 4,4’ 検出物 5,5’ 受光素子 6 バンドパスフィルタ 7 検波・整流回路 9,9’ コンパレータ 10,10’ 帰還抵抗 11,11’ 出力端子 12,120,120’ パルスジェネレータ 13 定電流回路 14,14’ 制御端子 16,16’ サンプルホールド回路 17 可変バイアス回路 19 切り替えスイッチ 20 抵抗 100,110,120,120’ 発光ユニット 200,210,210’ 受光ユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oscillation circuit 2, 8, 15, 15 ', 18 Amplifier 3, 3' Light emitting element 4, 4 'Detected object 5, 5' Light receiving element 6 Band pass filter 7 Detecting / rectifying circuit 9, 9 'Comparator 10, 10' Feedback resistor 11, 11 'Output terminal 12, 120, 120' Pulse generator 13 Constant current circuit 14, 14 'Control terminal 16, 16' Sample hold circuit 17 Variable bias circuit 19 Changeover switch 20 Resistance 100, 110, 120, 120 ' Light emitting unit 200, 210, 210 'Light receiving unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光素子と、前記発光素子に一定電流を
供給する定電流回路と、前記定電流回路に一定周期のパ
ルス信号を供給するパルスジェネレータと、前記パルス
ジェネレータから供給されるパルス信号のデューティ比
と前記定電流回路の電流値を制御する制御手段とを含む
発光ユニットと、 前記発光素子から放射される光信号を光電変換する受光
素子と、前記受光素子の出力信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力信号をサンプリングしこの値をホール
ドするサンプルホールド回路と、前記サンプルホールド
回路の出力信号を基準電圧と比較して検出物が存在する
かどうかの判定信号を出力する比較手段とを含む受光ユ
ニットとを備える光センサー装置において、 前記受光素子に入射する光信号の強度が小さくなった場
合、前記制御手段によりデューティ比を小さくするとと
もに前記受光素子を駆動する駆動電流を大きくし、逆に
前記受光素子に入射する光信号の強度が大きくなった場
合、前記制御手段によりデューティ比を大きくするとと
もに前記受光素子を駆動する駆動電流を小さくするよう
に制御することを特徴とする光センサー装置。
1. A light emitting element, a constant current circuit for supplying a constant current to the light emitting element, a pulse generator for supplying a pulse signal of a constant cycle to the constant current circuit, and a pulse signal supplied from the pulse generator. A light emitting unit including a duty ratio and a control unit for controlling a current value of the constant current circuit; a light receiving element for photoelectrically converting an optical signal emitted from the light emitting element; and an amplifier for amplifying an output signal of the light receiving element. ,
A sample-and-hold circuit that samples the output signal of the amplifier and holds the value; and a comparing unit that compares the output signal of the sample-and-hold circuit with a reference voltage and outputs a determination signal as to whether or not an object exists. In the optical sensor device including the light receiving unit, when the intensity of the optical signal incident on the light receiving element decreases, the duty ratio is reduced by the control means, and the driving current for driving the light receiving element is increased. An optical sensor device, wherein when the intensity of an optical signal incident on the light receiving element increases, the control means controls the duty ratio to increase and the driving current for driving the light receiving element to decrease.
【請求項2】 前記サンプルホールド回路は、前記パル
スジェネレータから出力される一定周期のパルス信号を
位相シフトした信号を用いて前記増幅器の出力信号をサ
ンプリングすることを特徴とする請求項1記載の光セン
サー装置。
2. The light according to claim 1, wherein the sample-and-hold circuit samples an output signal of the amplifier using a signal obtained by phase-shifting a pulse signal of a fixed period output from the pulse generator. Sensor device.
【請求項3】 前記発光ユニットと前記受光ユニットと
を複数備えた光センサー装置において、前記発光素子が
同時に発光しないようにしたことを特徴とする請求項1
記載の光センサー装置。
3. An optical sensor device comprising a plurality of light emitting units and a plurality of light receiving units, wherein the light emitting elements do not emit light at the same time.
The optical sensor device as described in the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102630494A (en) * 2012-04-25 2012-08-15 中国科学院武汉植物园 Cultural method and device for common nostoc
JP5563708B1 (en) * 2013-08-23 2014-07-30 アイリスオーヤマ株式会社 LED lighting device

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