JPS61194784A - 光学的物体検知回路 - Google Patents

光学的物体検知回路

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JPS61194784A
JPS61194784A JP60034861A JP3486185A JPS61194784A JP S61194784 A JPS61194784 A JP S61194784A JP 60034861 A JP60034861 A JP 60034861A JP 3486185 A JP3486185 A JP 3486185A JP S61194784 A JPS61194784 A JP S61194784A
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JP
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light
transistor
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collector
currents
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安藤 敏信
Koichi Isaji
光一 伊佐治
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Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
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    • G01V8/12Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver

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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光学的物体検知回路に関し、特に小形化、高
機能化、および低消費電力化が可能な光学的能動素子に
よる物体検知回路に関するものである。
〔発明の背景〕
端末装置、ロボット、キーボード等の機構部においては
、カードや紙幣等の物体の位置を検知するために、従来
より信頼性向上の面から、フォトセンサを用いている。
例えば、フォトセンサを用いてモータの回転数を検知す
る機構では、第5図に示すような構造のものが用いられ
る。すなわち。
モータ11にその位相を検知するための1個所の穴のあ
いた円板12を取付け、その円板12の縁には、円板1
2の穴の位置を光学的に検知するための光学的物体検知
回路13が円板12を挟むようにaF!!され、かつ光
学的物体検知回路13からは2本の信号線L1+L2が
取出されている。第6図は、第5図の一部拡大図であっ
て、光学的物体検知回路14.15は円板12を挟んで
設置されており、供給される電流量に応じて発光量の変
化する発光素子14からの光は、モータ11が回転して
円板2の穴の部分が到来した時のみ、受光素子15に入
射され、受光素子15からは受光量に応じた電流が出力
される。また、光学的物体検知回路13には、トランジ
スタ16.およびバイアス素子17が実装されている。
ところで、従来用いられているフォトセンサは、発光側
と受光側を別個の回路で動作させるものであって、構造
、消費電力が比較的大きいため、このフォトセンサが1
個のときには問題とならなくても、装置が高機能化され
るに伴って、位置検知個所が増加し、駆動・検出回路や
インタフェース信号線の数も増加してくると1機構部の
小形化。
低消費電力化等の障害となり、この問題が無視できなく
なる。
従来、一般に用いられているフォトセンサ等の光学的物
体検知回路(例えば、A pplication  M
 anual (ホトインタラプタ)SHARP (昭
和57年1月)のp、26.図4−7(d)参照)では
、第4図に示すように、一方を電源+VCCから抵抗2
1を介して発光ダイオード14に電流を流し、他方をf
l!g+Vccから別の抵抗22を介してホトレジスタ
】5に電圧を印加しておくことにより、発光ダイオード
14から発光された光がホトレジスタ15に達すると、
ホトレジスタ15がオンして電源+Vccから電流がこ
のホトレジスタ15を流れる。ホトレジスタ15では電
流の増幅率が小さいため、次段のトランジスタ18によ
り増幅して大振幅の波形を取出すが、その波形には歪が
あるため、さらにシュミットトリガ素子19を介して波
形整形する。また、この回路構成では、発光素子と受光
素子の回路が、電源に対して別々の回路となっているた
め、ホトレジスタ15から出力を取出す時のインタフェ
ース信号線は、電源線。
ホトレジスタ15のコレクタ線、およびアース線の3本
が必要である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、このような従来の問題を解決し、駆動
・検出回路とのインタフェース信号線を少なくし、機構
部の小形化、低消費電力化および高機能化を図ることが
できる光学的物体検知回路を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため1本発明の光学的物体検知回路
は、エミッタとコレクタ間にバイアス素子を接続したト
ランジスタと、該トランジスタのエミッタ、コレクタに
直列に接続された発光素子と、該発光素子から発光され
た光を受光して、受光量に応じた電流に変換し、かつコ
レクタ側を上記トランジスタのベースに接続した受光素
子とを具備し、該受光素子と発光素子の間の物体の有無
に応じて発光素子の発光量を変化させることに特徴があ
る。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。
第1図は2本発明の一実施例を示す光学的物体′検知回
路の構成図であり、第2図は第1図の動作タイミングチ
ャートである。
第1図では、光学的物体検知部3と駆動・検出部10と
が各々破線内に示されている。駆動・検出部10は、電
源VCCを供給するための信号線L1と出力線である信
号線L2の2本により、光学的物体検知部3と結合され
ている。信号線L1は、光学的物体検知部3内のトラン
ジスタ6のエミッタとバイアス素子7のa端子に接続さ
れており、またトランジスタ6のコレクタとバイアス素
子7のb端子は、ともに結合されて発光素子4のアノー
ドに接続されている。トランジスタ6のベースは、受光
素子5のコレクタに接続されている。
さらに2発光素子4のカソードと受光素子5のエミッタ
は、ともに結合されており、駆動・検出部10に、信号
線L2を介して接続されている。また、信号線L2は、
駆動・検出部10の負荷抵抗8のa端子とシュミットト
リガ素子9の入力に接続されている。さらに、負荷抵抗
8のb端子は接地されている。このように、第1図の光
学的物体検知部3では、発光素子4を流れる電流回路と
受光素子5を流れる電流回路とがフィードバック回路を
形成しており1発光素子4からの発光量が増加すると、
受光量も増加して受光素子5を流れる電流値は増大する
ため、それがトランジスタ6を介して発光素子4を流れ
る電流回路にフィードバックされ、さらに発光素子4の
発光量を増加させることになる。このように、フィード
バックによる電流の増加が大きいため、従来必要であっ
たアンプ回路は不要となる。また、インタフェース信号
線L2を受光素子5のカソードから取出しているため、
信号線数は2本となり、従来より少なくてすむ。これに
より、装置の小形化、低消費電力化が実現される。以下
、さらに詳細な動作を述べる。
ここで、バイアス素子7の抵抗値と、負荷抵抗8の抵抗
値は1発光素子4に赤外線発光ダイオードを使用した場
合、発光素子4は約1.2vの電圧降下があるため、シ
ュミットトリガ素子9のLoWレベル入力電圧限界値V
□Lと、HIGHレベル入力電圧限界値ViHとの間に
、以下の関係があるものとする。
・・・・・・(1) ■目、<Vcc−1,2・・・・・・(2)(トランジ
スタ6の電圧降下は、無視した場合を考える) 次に、第4図に示すモータ11の回転数検知の動作を説
明する。
円板12の穴のおいていない部分が、光学的物体検知部
3の位置にある時には1発光素子4の光は受光素子5に
到達しないため、出力電流IPは流れない。このため、
トランジスタ6のベース電流はOであり、トランジスタ
6はカットオフしている。一方、発光素子4に流れる電
流IDは、バイアス素子7により流れる電流■Rだけで
1発光量は少量である。従って、シュミットトリガ素子
9の入力電圧Viは、両式(1)よりLOWレベルであ
り、シュミットトリガ素子9の出力電圧V。
はHI G Hレベルとなる。
次に、円板2の穴のおいている部分が光学的物体検知部
3の位置に到来すると、発光素子4の光が受光素子5に
到達し、電流IPが流れ始める。
受光素子5はトランジスタ6のベースに結合されている
ため、トランジスタ6のコレクタ電流Icが流れ始める
。これによって、発光素子4を流れる電流IDは、rD
=IR+Icとなり、9!光量は増加してIPはさらに
増加する。このフィードバックは、トランジスタ6が飽
和するまで続く。
トランジスタ6が飽和した時点では、シュミットトリガ
素子9の入力電圧V工は、V、= (Vcc−1,2)
(V)となり、両式(2)よりシュミットトリガ素子9
の出力電圧voは、LOWレベルとなる。
この関係をタイムチャートで示すと、第2図のようにな
る。第2図において、横軸のa、a’ 。
a#で示す時間は1円FL12の穴のあいた部分が光学
的物体検知部3の位置に到来した期間であり。
その他の時間は、穴のおいていない部分が光学的物体検
知部3の位置に到来した期間である。発光素子4を流れ
る電流IDは、バイアス素子7およびトランジスタ6に
より歪のある波形であるが。
シュミットトリガ素子9に入力された後の出力■0には
、歪のない整形されたパルスが現われる。
また、@初はバイアス素子7を通して流れる電流rDの
みが発光素子4を流れるが、受光素子5で光を受光した
後は、受光素子5の電流IPがトランジスタ6のベース
を介してフィードバックされるため−ID+IPの電流
量は増加されてさらに増大する。これが駆動・検出部1
0のシュミットトリガ素子9の入力電圧V工になって、
シュミットトリガ素子9から出力される時には、整形さ
れたパルス電圧Voとなる。第2図から明らかなように
、発光素子4と受光素子5との間に、物体がある場合に
は、消費電力が極端に少なくなるので。
装置の低消費電力化に有効である。なお第2図において
、シュミットトリガ素子9の出力電圧■0の周期T (
aからa′までの時間)を測定すれば、回転数fは、1
/Tであるから、?1llI定されたTの値の逆数より
、モータ11の回転数が検知できる。
第3図は、本発明の他の実施例を示す光学的物体検知回
路の構成図である9 第3図では、発光素子4の位置を電源(Vcc)側に配
置している。すなわち、信号線L1が発光素子4のアノ
ードに接続され1発光素子4のカソードがトランジスタ
6のエミッタとバイアス素子7のa端子に接続される。
また、トランジスタ6のコレクタとバイアス素子7のb
端子および受光素子5のエミッタが、信号線L2の接続
される。
なお、トランジスタ6のベースに受光素子5のコレクタ
が接続される点は、第1図と同じである。
〔発明の効果〕
以上、説明したように1本発明によれば、インタフェー
ス信号線が最低2本でよいため、装置の小形化、高機能
化が図れるとともに、低消費電力化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す光学的物体検知回路の
構成図、第2図は第1図の動作タイムチャート、第3図
は本発明の他の実施例を示す光学的物体検知回路の構成
図、第4図は従来の光学的物体検知回路の構成図、第5
図、第6図は光学的物体検知回路を用いた応用装置の説
明図である。 3:光学的物体検知部、4.14:発光素子、5.11
受光素子、6:トランジスタ、7:バイアス素子、8:
抵抗29:シュミットトリガ素子、10:駆動・検出部
、Vcc:電源、Ll。 L2:信号線。 第1−図 第   2   図 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)エミッタとコレクタ間にバイアス素子を接続した
    トランジスタと、該トランジスタのエミッタ、コレクタ
    に直列に接続された発光素子と、該発光素子から発光さ
    れた光を受光して、受光量に応じた電流に変換し、かつ
    コレクタ側を上記トランジスタのベースに接続した受光
    素子とを具備し、該受光素子と発光素子の間の物体の有
    無に応じて発光素子の発光量を変化させることを特徴と
    する光学的物体検知回路。
JP60034861A 1985-02-23 1985-02-23 光学的物体検知回路 Granted JPS61194784A (ja)

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