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JP3161847B2 - Optical detector - Google Patents

Optical detector

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Publication number
JP3161847B2
JP3161847B2 JP33708192A JP33708192A JP3161847B2 JP 3161847 B2 JP3161847 B2 JP 3161847B2 JP 33708192 A JP33708192 A JP 33708192A JP 33708192 A JP33708192 A JP 33708192A JP 3161847 B2 JP3161847 B2 JP 3161847B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
amount
time
phototransistor
scanning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP33708192A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06186350A (en
Inventor
哲郎 上野
孝志 鬼王
賢治 川島
有一 伊勢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dowa Holdings Co Ltd
Original Assignee
Dowa Holdings Co Ltd
Dowa Mining Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dowa Holdings Co Ltd, Dowa Mining Co Ltd filed Critical Dowa Holdings Co Ltd
Priority to JP33708192A priority Critical patent/JP3161847B2/en
Publication of JPH06186350A publication Critical patent/JPH06186350A/en
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Publication of JP3161847B2 publication Critical patent/JP3161847B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、物体の有無または位置
を光学的に検出する光学的検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical detection device for optically detecting the presence or absence or position of an object.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来例A 一般に、物体の有無を光学的に検出する装置として図7
に示す回路構成が知られている。この回路は、カソード
が接地された発光ダイオード1のアノードに抵抗2を介
して所定電圧を印加した際に発光する光Aをフォトトラ
ンジスタ3によって受光する。この受光量を光電流Iに
変換して抵抗4を介して電圧出力として取り出し、増幅
器によって増幅してA/D変換することにより発光ダイ
オード1とフォトトランジスタ3の間の遮光物体の有無
を検出している。
BACKGROUND ART Conventional Example A general, FIG. 7 as a device for detecting the presence or absence of an object optically
The following circuit configuration is known. In this circuit, a phototransistor 3 receives light A emitted when a predetermined voltage is applied to the anode of a light-emitting diode 1 whose cathode is grounded via a resistor 2. The amount of received light is converted to a photocurrent I, taken out as a voltage output via a resistor 4, amplified by an amplifier, and A / D converted to detect the presence or absence of a light-blocking object between the light emitting diode 1 and the phototransistor 3. ing.

【0003】フォトトランジスタ3に単位時間当たりに
入射する受光量Pと前記光電流Iとの関係は図8に示さ
れる。図8において、受光量Pの増加に比例して光電流
Iは直線的に増加し、一定の受光量Poに達した後はそ
れ以上受光量Pが増加しても光電流Iは一定値Ioに維
持される。即ち、フォトトランジスタ3は受光量P=P
o、光電流I=Ioの飽和点を有し、この飽和点に到る
までの直線的に増加する不飽和の動作領域を線形領域と
称することにする。
FIG. 8 shows the relationship between the amount of light P incident on the phototransistor 3 per unit time and the photocurrent I. In FIG. 8, the photocurrent I increases linearly in proportion to the increase in the amount of received light P, and after reaching a certain amount of received light Po, even if the amount of received light P further increases, the photocurrent I becomes a constant value Io. Is maintained. That is, the phototransistor 3 receives light P = P
o, an unsaturated operating region having a saturation point of the photocurrent I = Io and increasing linearly up to the saturation point is referred to as a linear region.

【0004】太陽、蛍光灯などの外乱光が強い場合は、
フォトトランジスタ3で受光される受光量Pが飽和受光
量Poを越えるため、光電流1が発光ダイオード1の点
滅にかかわらず一定値Ioになり遮光物の有無の検出が
不可能になる。そこで、従来、フォトトランジスタ3の
前面に外乱光防止用のフィルタを備え、例えば発光ダイ
オード1から発光される近赤外線の周波数帯城の光のみ
を選択的に透過して外乱光の透過を防止した構成が知ら
れている。この構成によると、遮光が無い場合は、発光
ダイオード1からの光のみがフォトトランジスタ3で受
光されて十分な光電流Iが得られ、一方、遮光がある場
合は、受光量Pは著しく減少するから僅かな光電流Iし
か流れないので、光電流Iのレベル差により遮光物体の
有無または位置が検出される。
[0004] When disturbance light such as the sun and fluorescent light is strong,
Since the received light amount P received by the phototransistor 3 exceeds the saturated received light amount Po, the photocurrent 1 becomes a constant value Io regardless of the blinking of the light emitting diode 1, and it becomes impossible to detect the presence or absence of a light shielding object. Therefore, conventionally, a filter for preventing disturbance light is provided on the front surface of the phototransistor 3, and for example, only light in the near-infrared frequency band emitted from the light emitting diode 1 is selectively transmitted to prevent transmission of disturbance light. The configuration is known. According to this configuration, when there is no light shielding, only light from the light emitting diode 1 is received by the phototransistor 3 and a sufficient photocurrent I is obtained. On the other hand, when there is light shielding, the amount of received light P is significantly reduced. , Only a small amount of the photocurrent I flows, and the presence or absence or position of the light-shielding object is detected based on the level difference of the photocurrent I.

【0005】従来例B 図9は光学的検出装置の概略全体システム構成図を示し
ている。図9において、複数の発光素子が配列された発
光素子アレー5から所定距離離間して複数の受光素子が
配列された受光素子アレー6が設けられ、そこには発光
素子としての発光ダイオード1とそれぞれ対をなす受光
素子としてのフォトトランジスタ3が配列されている。
マイクロプロセッサ7は発光素子駆動回路8とマルチプ
レクサ9を順次走査して対をなす発光ダイオード1とフ
ォトトランジスタ3を動作可能にする。動作可能状態に
あるフォトトランジスタ3からマルチプレクサ9を経由
して得られた受光量を表す信号は増幅器10を介して比
較器11に入力されて特定の基準レベルと比較され、そ
の比較出力は、物体の遮光の有無としてマイクロプロセ
ッサ7に入力される。
Conventional example B FIG. 9 shows a schematic overall system configuration diagram of an optical detection apparatus. In FIG. 9, a light-receiving element array 6 in which a plurality of light-receiving elements are arranged is provided at a predetermined distance from a light-emitting element array 5 in which a plurality of light-emitting elements are arranged. Phototransistors 3 as a pair of light receiving elements are arranged.
The microprocessor 7 sequentially scans the light emitting element drive circuit 8 and the multiplexer 9 to enable the light emitting diode 1 and the phototransistor 3 forming a pair. A signal indicating the amount of received light obtained from the operable phototransistor 3 via the multiplexer 9 is input to a comparator 11 via an amplifier 10 and compared with a specific reference level. Is input to the microprocessor 7 as the presence or absence of light shielding.

【0006】図10は図9の増幅器10の詳細な回路構
成図を示している。フォトトランジスタ3に入射された
受光量に応じた光電流が抵抗4に流れ、この抵抗4によ
り生じた電圧が増幅器10に印加される。増幅器10は
入力抵抗12、コンデンサ13およびオペアンプ14に
よって積分増幅器として動作する。増幅器10に印加さ
れた電圧は積分され、抵抗12の値とコンデンサ13の
値の積により定まる、該積分された電圧に比例した電圧
を増幅器10の出力に生じる。この抵抗12およびコン
デンサ13の各値は固定されているため増幅器10の増
幅率もまた固定されている。
FIG. 10 is a detailed circuit configuration diagram of the amplifier 10 shown in FIG. A photocurrent according to the amount of light received by the phototransistor 3 flows through the resistor 4, and the voltage generated by the resistor 4 is applied to the amplifier 10. The amplifier 10 operates as an integrating amplifier by the input resistor 12, the capacitor 13, and the operational amplifier 14. The voltage applied to the amplifier 10 is integrated to produce a voltage at the output of the amplifier 10 proportional to the integrated voltage, determined by the product of the value of the resistor 12 and the value of the capacitor 13. Since the values of the resistor 12 and the capacitor 13 are fixed, the amplification factor of the amplifier 10 is also fixed.

【0007】従来例C 図11は、光学的検出装置の遮光物体の位置を検出する
ための検出パネルの構成を詳細に示している。図11に
おいて、検出パネルの第1辺にm個の発光ダイオード1
が等間隔に配列され、第1辺と隣合う第2辺には発光ダ
イオード1が等間隔にn個配列されている。第1辺に対
向する第3辺及び第2辺と対向する第4辺にはそれぞれ
各発光ダイオード1と対向して対をなすフォトトランジ
スタ3が配列されている。例えば、第1辺をX軸として
各発光ダイオード1の位置を順次、X0、X1、…、X
M-1と定め、第2辺をY軸として各発光ダイオード1の
位置をY0、Y1、…、YN-1と定めて位置検出面を構成
する。この位置検出面に物体15が接触すると、該物体
15により対応する発光ダイオード1からの光が遮光さ
れ、該物体15の素子座標位置(XI、YJ)が検出され
る。
Conventional Example C FIG. 11 shows the configuration of a detection panel for detecting the position of a light-shielding object of an optical detection device in detail. In FIG. 11, m light emitting diodes 1 are arranged on the first side of the detection panel.
Are arranged at equal intervals, and n light emitting diodes 1 are arranged at equal intervals on the second side adjacent to the first side. Phototransistors 3 forming a pair facing each light emitting diode 1 are arranged on a third side facing the first side and a fourth side facing the second side, respectively. For example, the positions of the light emitting diodes 1 are sequentially set as X 0 , X 1 ,.
Defined as M-1, the position of each light emitting diode 1 and the second side as Y axis Y 0, Y 1, ..., constitute a position detecting plane defined as Y N-1. When the object 15 comes into contact with the position detection surface, the light from the corresponding light emitting diode 1 is blocked by the object 15, and the element coordinate position (X I , Y J ) of the object 15 is detected.

【0008】遮光物体の素子座標位置を検出するため
に、従来、例えば図9に示すマイクロプロセッサ7は発
光素子駆動回路8およびマルチプレクサ9を作動させて
一定の時間間隔Tで所定の発光時間tずつ発光ダイオー
ド1およびこれと対をなすフォトトランジスタ3を順次
駆動している。即ち、図11においては、X0、…、X
M-1、Y0、…、YN-1の各位億にある発光ダイオード1
が順次、時間間隔Tで発光時間tだけ、走査(スキャ
ン)される。また、X0〜YN-1の位置にある各発光ダイ
オード1の走査が一通り終了して次回の走査を開始する
まで走査を行わない走査休止時間間隔TSを設けてい
る。この、時間間隔T、発光時間tおよび走査休止時間
間隔TSは、遮光物体検出の時間精度、即ち時間分解能
を決定する時間分解能要素であり、これらの要素は従
来、固定されているため時間分解能は一定に保持されて
いる。
Conventionally, in order to detect the element coordinate position of a light-shielding object, for example, a microprocessor 7 shown in FIG. 9 operates a light-emitting element drive circuit 8 and a multiplexer 9 so that a predetermined light-emitting time t at a predetermined time interval T. The light emitting diode 1 and the phototransistor 3 forming a pair therewith are sequentially driven. That is, in FIG. 11, X 0 ,.
The light emitting diodes 1 at each position of M-1 , Y 0 ,..., Y N- 1
Are sequentially scanned for a light emission time t at a time interval T. Further, there is provided a X 0 to Y N-1 of the scan pause time interval TS is not performed scan to scan of each light-emitting diode 1 to start the next scanned completed is in position. The time interval T, the light emission time t, and the scanning pause time interval TS are time resolution elements for determining the time accuracy of light-shielded object detection, that is, the time resolution. Since these elements are conventionally fixed, the time resolution is It is kept constant.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】課題A 従来例Aに示すようにフォトトランジスタ3は受光量−
光電流特性を有するため、フォトトランジスタ3に受光
される受光量Pのうち、発光ダイオード1から発光され
る光Aの受光量をP1と、外乱光Bの受光量をP2とす
るとP=P1+P2>Poになると光電流が歪んでしま
い、遮光のあるP=P2の場合と遮光の無いP=P1+
P2の場合の区別ができず誤動作が生じる問題がある。
一方、従来のような外乱光(周囲光)防止用に狭い周波
数範囲の光のみを選択して透過するフィルタを使用する
場合はフィルタの価格が高くなる欠点があった。
Problem A As shown in the conventional example A, the phototransistor 3 has a light receiving amount-
Since it has photocurrent characteristics, of the amount of light P received by the phototransistor 3, if the amount of light A emitted from the light emitting diode 1 is P1 and the amount of disturbance light B is P2, P = P1 + P2> When Po is reached, the photocurrent is distorted, and P = P2 with light shielding and P = P1 + without light shielding.
There is a problem that P2 cannot be distinguished and a malfunction occurs.
On the other hand, when a filter that selects and transmits only light in a narrow frequency range to prevent disturbance light (ambient light) as in the related art is used, there is a disadvantage that the price of the filter is increased.

【0010】この発明の目的は、受光素子の受光量−光
電流特性の線形領域を利用することにより安価でしかも
新規な光学的検出装置を提供することである。課題B 通常、発光素子および受光素子の光素子を製造する場
合、複数個の光素子をまとめた一群(ロット)毎に製造
工程に乗せて製造している。従って、同一ロット内の個
々の光素子の特性の比較的小さいばらつきと、異なるロ
ット間の光素子の特性の比較的大きなばらつきを生じ
る。従来例Bに示したように増幅器10の増幅率は固定
されているため、受光素子アレー6に配列された受光素
子から出力される光電流が発光素子および受光素子のば
らつきにより大きく変動すると、増幅器10の出力が遮
光が無いにもかかわらず基準値しベルに達せずに比較器
11により遮光有りと誤検出される問題がある。同一ロ
ット内の光素子のばらつきは比較的小さいため、発光素
子の個別駆動量を変えるなどの補償処理をすることによ
り対処可能であるが、異なるロット間では光素子のばら
つきは大きいので該補償処理では対処できず、例えばあ
るロットの光素子では光学的検出装置は正常に動作する
ものの、異なるロットの光素子を使用した場合は光素子
の組み込みの時点で検出動作不能となる問題があった。
It is an object of the present invention to provide an inexpensive and novel optical detecting device by utilizing a linear region of a light receiving amount-photocurrent characteristic of a light receiving element. Problem B Normally, when an optical element of a light-emitting element and a light-receiving element is manufactured, a plurality of optical elements are manufactured in a manufacturing process for each group (lot). Therefore, a relatively small variation in the characteristics of the individual optical elements in the same lot and a relatively large variation in the characteristics of the optical elements between different lots occur. Since the amplification factor of the amplifier 10 is fixed as shown in the conventional example B, if the photocurrent output from the light receiving elements arranged in the light receiving element array 6 fluctuates greatly due to the variation of the light emitting elements and the light receiving elements, the amplifier 10 There is a problem that the reference value does not reach the bell and the comparator 11 erroneously detects that the light output is present even though the output of No. 10 is not light-shielded. Since the variation of optical elements in the same lot is relatively small, it can be dealt with by performing compensation processing such as changing the individual drive amount of the light emitting element. However, since the variation of optical elements is different between different lots, For example, although the optical detection device normally operates with an optical element of a certain lot, if the optical element of a different lot is used, there is a problem that the detection operation becomes impossible at the time of incorporating the optical element.

【0011】この発明の目的は、異なるロット間におけ
る光素子の特性のばらつきを補償できる光学的検出装置
を提供することである。課題C 従来例Cにおいて、遮光物体の検出が不規則に行われる
場合は、必要な検出精度に合わせた時間分分解能を確保
するために、時間分解能要素を一定にすることは妥当で
ある。しかし、光学的検出装置をマンマシンインターフ
ェイスとして使用する場合は、遮光物体の検出には一定
のパターンがある。即ち、遮光物体が最初に検出される
と、その後比較的短時間に再度の検出がありその検出を
複数回繰り返す、一連の遮光検出がある。この一連の遮
光検出は比較的長時間間隔をあげて不規則に生じる。従
って、光学的検出装置において、一連の遮光検出が生じ
ているのは、装置の全動作時間中の僅かな時間であるた
め、一連の遮光検出動作期間に合わせた高い精度の時間
分解能を設定すると、固定された時間分解能要素により
走査が行われる。このため、遮光検出がないにもかかわ
らず、遮光検出がある場合と同様に装置を走査して発光
ダイオード1を発光させるため、消費電力を無駄にする
と共に装置および素子の寿命を短くする欠点があった。
An object of the present invention is to provide an optical detection device capable of compensating for variations in the characteristics of optical elements between different lots. Problem C In the conventional example C, when the light-shielding object is detected irregularly, it is appropriate to keep the time resolution element constant in order to secure the time resolution corresponding to the required detection accuracy. However, when the optical detection device is used as a man-machine interface, there is a certain pattern for detecting a light-shielding object. That is, when a light-shielding object is first detected, there is a series of light-shielding detections in which detection is performed again in a relatively short time and the detection is repeated a plurality of times. This series of light-shielding detections occurs irregularly at relatively long intervals. Therefore, in the optical detection device, since a series of light-shielding detections occurs during a short time during the entire operation time of the device, it is necessary to set a high-precision time resolution in accordance with a series of light-shielding detection operation periods. , With a fixed time resolution element. For this reason, since the light-emitting diode 1 emits light by scanning the device in the same manner as in the case where there is no light-shielding detection, there is a disadvantage that power consumption is wasted and the life of the device and the element is shortened. there were.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

【0013】課題Bを解決する発明は、受光素子から出
力される光検出アナログ信号を増幅する増幅手段の増幅
率を可変にしたことによって達成される。
The invention for solving the problem B is achieved by making the amplification factor of the amplifying means for amplifying the light detection analog signal output from the light receiving element variable.

【0014】[0014]

【作用】[Action]

【0015】受光素子から出力される光信号を遮光の有
無の判断に適したレベルまで増幅できるように増幅手段
の増幅率を設定できるので、ロット間の光素子のばらつ
きに対処できる。
Since the amplification factor of the amplifying means can be set so that the optical signal output from the light receiving element can be amplified to a level suitable for judging the presence or absence of light shielding, it is possible to cope with the variation of the optical element between lots.

【0016】[0016]

【実施の形態】実施例A 図1は、図8の光量−光電流特性における線形領域にお
いて、受光素子から出力される光電流を処理するための
課題Aを解決する本発明の原理図を示している。図1に
おいて、図7と対応する要素は同一符号によって示して
いる。フォトトランジスタ3の受光量Pのうち発光ダイ
オード1からの光Aの受光量をP1と、外乱光Bによる
受光量をP2とするとP=P1+P2となる。受光量P
が図8に示す飽和受光量Poを越えると光電流Iが歪
み、線形領域における動作が不可能になるから受光量P
をP≦Poになるように設定する必要がある。このた
め、図1に示すように、フォトトランジスタ3の前面に
透過率αの光量減少部材20を設ける。この光量減少部
材20は外乱光Bおよび光Aの種類、即ち周波数にほぼ
無関係に透過する光を減少させるもので、例えばND
(NewtraI Density)フィルタを使用し
ても良い。なお、光量減少部材20はほぼ周波数に関係
無く透過光量を低減できる材料であれば良く、特定の材
料に限定されるものではない。
Embodiment A FIG. 1 is a principle diagram of the present invention for solving a problem A for processing a photocurrent output from a light receiving element in a linear region in a light quantity-photocurrent characteristic of FIG. ing. In FIG. 1, elements corresponding to those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals. P = P1 + P2, where P1 is the amount of light A received from the light-emitting diode 1 and P2 is the amount of light received from the disturbance light B in the amount P of light received by the phototransistor 3. Received light amount P
Exceeds the saturated received light amount Po shown in FIG. 8, the photocurrent I is distorted, and the operation in the linear region becomes impossible.
Must be set so that P ≦ Po. Therefore, as shown in FIG. 1, a light amount reducing member 20 having a transmittance α is provided on the front surface of the phototransistor 3. The light amount reducing member 20 reduces the light transmitted substantially irrespective of the type of the disturbance light B and the light A, that is, the frequency.
(NewtraI Density) filter may be used. The light amount reducing member 20 may be any material that can reduce the amount of transmitted light irrespective of the frequency, and is not limited to a specific material.

【0017】光量減少部材20を透過してフォトトラン
ジスタ3に受光される光量はαPに低減されるから、光
量減少部材20の透過率αを適正に選べば飽和受光量P
o以下に最大受光量Pを抑えることができる。換言すれ
ば、フォトトランジスタ3における適正動作可能な最大
受光量Pは従来では飽和受光量Poと一致したが、光量
減少部材20を備えることにより実質的には同じくPo
であっても見かけ上はPo/αまで増加することにな
る。即ち、Po/αまで光量減少部材20へ入射する光
の強度が許容されることになる。このように、光量減少
部材20を備えることによりフォトトランジスタ3の受
光量Pは図8の線形領域に必ず収まり、受光量Pに比例
する光電流Iは、例えば図9に示されるような増幅器1
0により増幅され、その出力は比較器11において基準
レベルと比較されて遮光物体の有無または位置の検出に
供せられる。
Since the amount of light transmitted through the light amount reducing member 20 and received by the phototransistor 3 is reduced to αP, if the transmittance α of the light amount reducing member 20 is properly selected, the saturated light amount P
The maximum received light amount P can be suppressed below o. In other words, the maximum amount of light received P that can be properly operated in the phototransistor 3 is equal to the saturated amount of received light Po in the related art, but is substantially equal to Po by providing the light amount reducing member 20.
However, the apparent value increases to Po / α. That is, the intensity of light incident on the light amount reducing member 20 up to Po / α is allowed. As described above, by providing the light amount reducing member 20, the light reception amount P of the phototransistor 3 always falls within the linear region of FIG. 8, and the photocurrent I proportional to the light reception amount P is, for example, the amplifier 1 shown in FIG.
The output is amplified by 0, and its output is compared with a reference level in a comparator 11 to be used for detecting the presence or absence or the position of a light shielding object.

【0018】図2は光量減少部材20をフォトトランジ
スタ3に取付けた具体的な取付け構造の実施例を示して
いる。図2において、検出面の周辺には発光ダイオード
1およびフォトトランジスタ3を固定するためにフロン
トパネル21が設けられている。このフロントパネル2
1は通常は不透光性の材料で形成され、該フロントパネ
ル21の先端部内面には断面コ字状のNDフィルタ22
がネジ止めされている。このNDフィルタ22は図1の
光量減少部材20に相当するもので、一定の透過率でほ
ぼ周波数に無関係にフォトトランジスタ3へ向かう光量
を減少させる。フォトトランジスタ3は基坂23に取付
けられており、該基板23には所要の配線が施されてい
る。さらに、基板23とNDフィルタ22の間にはパッ
キン24が介装されて両面接着テープで仮止めされ、基
板23およびパッキン24を貫通してビス25により基
板23はNDフィルタ22に取付けられている。図2の
実施例では、光量減少の機能を果たすことに加えて、フ
ォトトランジスタ3は、基板23およびNDフィルタ2
2により気密に密閉された防塵構造に形成されているの
で、NDフィルタ22の裏面およびフォトトランジスタ
3の受光面への塵挨の付着を防止できる。また、フォト
トランジスタ3を交換する場合には、ビス25を取外す
ことにより基板23と共にフォトトランジスタ3を取外
すことができる。なお、光量減少部材20のフォトトラ
ンジスタ3への取付け構造は、フォトトランジスタ3の
受光量Pを減少させる構造であれば良く、特に防塵構造
までは要求されない。
FIG. 2 shows an embodiment of a specific mounting structure in which the light amount reducing member 20 is mounted on the phototransistor 3. In FIG. 2, a front panel 21 is provided around the detection surface for fixing the light emitting diode 1 and the phototransistor 3. This front panel 2
An ND filter 22 having a generally U-shaped cross section is formed on the inner surface of the front end of the front panel 21.
Is screwed. The ND filter 22 corresponds to the light amount reducing member 20 in FIG. 1, and reduces the amount of light going to the phototransistor 3 at a constant transmittance and almost independently of the frequency. The phototransistor 3 is mounted on the base 23, and the substrate 23 is provided with required wiring. Further, a packing 24 is interposed between the substrate 23 and the ND filter 22 and temporarily fixed with a double-sided adhesive tape. The substrate 23 is attached to the ND filter 22 by screws 25 passing through the substrate 23 and the packing 24. . In the embodiment of FIG. 2, in addition to performing the function of reducing the amount of light, the phototransistor 3 includes a substrate 23 and an ND filter 2.
2, the dustproof structure is hermetically sealed, so that dust can be prevented from adhering to the back surface of the ND filter 22 and the light receiving surface of the phototransistor 3. When replacing the phototransistor 3, the phototransistor 3 can be removed together with the substrate 23 by removing the screw 25. The structure for attaching the light amount reducing member 20 to the phototransistor 3 may be any structure that reduces the amount of light P received by the phototransistor 3, and is not particularly required to be dustproof.

【0019】実施例B 図3は、課題Bを解決するためのこの発明の実施例を示
している。図3は図10に対応し、図10と同一の構成
要素は同一符号により示している。図3が図10と異な
るのは抵抗12に代えて可変抵抗26を使用したことで
ある。増幅器10の増幅率は可変抵抗26の値とコンデ
ンサ13の値の精によって定まるから可変抵抗2 6の
値を変えることにより該増幅率を変えることができる。
図9に示すように、発光素子アレー5および受光素子ア
レー6に配置される発光ダイオード1およびフォトトラ
ンジスタ3の光素子は製造ロット毎に大きくばらつくか
ら、配置される光素子の属する製造ロットの特性に合わ
せて可変抵抗26を調整する。すると、フォトトランジ
スタ3からの光電流は増幅器10によって適正レベルに
増幅され、その増幅出力は遮光がない場合は比較器11
の基準レベルを越え、遮光がある場合は基準レベル以下
になり、この結果、遮光の有無の判断が容易に行われ
る。
Embodiment B FIG. 3 shows an embodiment of the present invention for solving the problem B. FIG. 3 corresponds to FIG. 10, and the same components as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals. FIG. 3 differs from FIG. 10 in that a variable resistor 26 is used instead of the resistor 12. Since the gain of the amplifier 10 is determined by the value of the variable resistor 26 and the value of the capacitor 13, the gain can be changed by changing the value of the variable resistor 26.
As shown in FIG. 9, the optical elements of the light emitting diode 1 and the phototransistor 3 arranged in the light emitting element array 5 and the light receiving element array 6 vary greatly from one production lot to another. The variable resistor 26 is adjusted according to. Then, the photocurrent from the phototransistor 3 is amplified to an appropriate level by the amplifier 10, and the amplified output is output from the comparator 11 when there is no shading.
When the light exceeds the reference level and the light is shielded, the light level is equal to or lower than the reference level. As a result, it is easy to determine whether or not the light is shielded.

【0020】図4は課題Bを解決するための本発明の他
の実施例を示している。図4の実施例は図10の従来の
増幅器10の出力に新たに可変増幅器27を追加したも
のである。この可変増幅器27はオペアンプ28、帰還
抵抗29およびバイアス抵抗30によって構成され、こ
の帰還抵抗29を可変にすることにより可変増幅器27
の増幅率を変えている。図4の実施例の作用は図3の実
施例の場合と全く同様である。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention for solving the problem B. In the embodiment of FIG. 4, a variable amplifier 27 is newly added to the output of the conventional amplifier 10 of FIG. The variable amplifier 27 includes an operational amplifier 28, a feedback resistor 29, and a bias resistor 30. The variable amplifier 27 is made variable by making the feedback resistor 29 variable.
Is changing the amplification factor. The operation of the embodiment of FIG. 4 is exactly the same as that of the embodiment of FIG.

【0021】実施例C 図5は課題Cを解決するための実施例を示し、図9にお
ける光学的検出装置と同様に構成されたシステムにおい
て、マイクロプロセッサ7を本発明に則して詳細に説明
した図である。図5において、比較器11からの遮光の
有無を示す検出信号は、制御回路31に与えられる。マ
イクロプロセッサ7には制御回路31の他に計時回路3
2、カウンタ33、ROM34等が備えられている。計
時回路32は時間を計時して時間信号を制御回路31お
よびカウンタ33に出力する。カウンタ33には発光時
間カウンタ33Aと、ひとつの発光ダイオード1から次
の発光ダイオード1の走査間隔を規定する走査間隔カウ
ンタ33Bが備えられている。また、ROM34には走
査に必要な走査プログラムが記憶されている。制御回路
31は、ROM34の走査プログラムを読出し、該プロ
グラムに従って走査信号を発光素子駆動回路8およびマ
ルチプレクサ9(図9)に出力する。制御回路31には
走査休止時間間隔TSおよび走査休止加算時間TAを記
憶する記憶領域、休止時間追加フラグFを記憶するフラ
グ領域が設けられている。制御回路31は遮光有りを示
す検出信号が入力する都度、休止時間追加フラグFをリ
セットする。
Embodiment C FIG. 5 shows an embodiment for solving the problem C. In a system configured similarly to the optical detection apparatus in FIG. 9, the microprocessor 7 will be described in detail according to the present invention. FIG. In FIG. 5, a detection signal indicating the presence or absence of light shielding from the comparator 11 is given to the control circuit 31. The microprocessor 7 has a clock circuit 3 in addition to the control circuit 31.
2, a counter 33, a ROM 34, and the like. The clock circuit 32 measures the time and outputs a time signal to the control circuit 31 and the counter 33. The counter 33 includes a light emitting time counter 33A and a scanning interval counter 33B for defining a scanning interval between one light emitting diode 1 and the next light emitting diode 1. The ROM 34 stores a scanning program required for scanning. The control circuit 31 reads out a scanning program from the ROM 34 and outputs a scanning signal to the light emitting element drive circuit 8 and the multiplexer 9 (FIG. 9) according to the program. The control circuit 31 is provided with a storage area for storing the scan pause time interval TS and the scan pause addition time TA, and a flag area for storing the pause time addition flag F. The control circuit 31 resets the pause time addition flag F each time a detection signal indicating that light is shielded is input.

【0022】図6は図5の走査動作を示すフローチャー
トである。図6の(A)において、次の走査動作が電源
ON期間中に繰り返される。即ち、ステップS1におい
て、制御回路31はROM34の走査プログラムに従っ
て、発光時間カウンタ33Aおよび走査間隔カウンタ3
3Bから出力される発光時間tおよび時間間隔Tで順
次、発光ダイオード1およびフォトトランジスタ3を走
査する走査信号を出力する。1回分の走査、即ち全ての
光素子が一通り走査されると、ステップS2に移る。ス
テップS2において、制御回路31は走査休止時間間隔
TSだけ走査信号の出力を停止する。この時間は計時回
路32から送られる計時信号に基づいて計時される。次
にステップS3に移り、休止時間追加フラグFがセット
されているか否かが制御回路31において判断される。
休止時間追加フラグFがセットされていない場合は、遮
光状態に有って時間分解能の高い状態で走査すると判断
されてステップS1に戻り、走査休止時間間隔TSの経
過の後、走査信号が出力されて次の走査が開始される。
ステップS3において、休止時間追加フラグFがセット
されていると判断された場合には、遮光が無く時間分解
能の低い状態で走査すると判断されてステップS4に移
る。ステップS4において、制御回路31は走査休止加
算時間TAを読出し、前記走査休止時間間隔TSに加え
て走査休止加算時間TAだけさらに走査を休止し、この
休止時間の経過の後、ステップS1に戻り、次の走査が
開始される。
FIG. 6 is a flowchart showing the scanning operation of FIG. In FIG. 6A, the next scanning operation is repeated during the power-on period. That is, in step S1, the control circuit 31 makes the emission time counter 33A and the scanning interval counter 3 according to the scanning program of the ROM 34.
A scanning signal for scanning the light emitting diode 1 and the phototransistor 3 is sequentially output at a light emitting time t and a time interval T output from the light emitting diode 3B. When scanning is performed once, that is, when all the optical elements are scanned once, the process proceeds to step S2. In step S2, the control circuit 31 stops outputting the scanning signal for the scanning pause time interval TS. This time is measured based on a clock signal sent from the clock circuit 32. Next, the process proceeds to step S3, where the control circuit 31 determines whether or not the pause time addition flag F is set.
If the pause time addition flag F is not set, it is determined that scanning is performed in a state of high time resolution in the light-shielded state, and the process returns to step S1. After the scan pause time interval TS has elapsed, a scan signal is output. Then the next scan is started.
If it is determined in step S3 that the pause time addition flag F is set, it is determined that scanning is performed in a state where there is no light shielding and the time resolution is low, and the process proceeds to step S4. In step S4, the control circuit 31 reads the scan pause addition time TA, pauses the scan for the scan pause addition time TA in addition to the scan pause time interval TS, and returns to step S1 after the lapse of the pause time. The next scan starts.

【0023】上述のように、遮光がある場合は、ステッ
プS1、ステップS2、ステップS3が順次繰り返され
る結果、走査は走査休止時間間隔TSだけ休止した後、
次の走査が開始されることになる。一方、遮光が無い場
合は、ステップS1、S2、S3、S4が順次繰り返さ
れる結果、走査は走査休止時間間隔TSと走査休止加算
時間TAを加えた時間(TS+TA)だけ休止した後、
次の走査が開始されることになる。従って、遮光が無い
場合は、休止期間を加えた一回の全走査期間が走査休止
加算時間TAだけ長くなり、低い精度の時間分解能で動
作される。一方、遮光がある場合は、走査休止加算時間
TAが除かれるから全走査期間は短くなり、高い精度の
時間分解能で動作されることになる。
As described above, when there is light shielding, step S1, step S2, and step S3 are sequentially repeated. As a result, the scan is paused for the scan pause time interval TS,
The next scan will be started. On the other hand, if there is no light blocking, steps S1, S2, S3, and S4 are sequentially repeated. As a result, the scan is paused for a time (TS + TA) obtained by adding the scan pause time interval TS and the scan pause addition time TA.
The next scan will be started. Therefore, when there is no light blocking, one full scanning period including the pause period is lengthened by the scan pause addition time TA, and the operation is performed with low precision time resolution. On the other hand, when there is light shielding, the scanning pause addition time TA is excluded, so that the entire scanning period is shortened, and the operation is performed with high precision time resolution.

【0024】図6の(B)は、制御回路31において遮
光有りの検出信号を受けてリセットされる休止時間加算
フラグFをセットする動作を示すフローチャートであ
る。図6の(B)において、ステップS11で制御回路
31は遮光無し信号を受信してからの時間を計時し、遮
光のない時間が一定時間に達した否か判断する。一定時
間に達していない場合、即ちその一定時間中に遮光有り
の検出信号を受信した場合は休止時間加算フラグFをセ
ットすることなく、高い精度の時間分解能の動作を継続
させる。一定時間に達して遮光がなくなったと判断され
た場合は、ステップS12に移り、制御回路31は、次
回の走査から低い精度の時間分解能により動作できるよ
うに休止時間加算フラグFをセットする。なお、ステッ
プS11においては、一定時間を計時する構成とした
が、遮光無しの信号を受信している走査回数をカウンタ
で計数し、一定計数に達したか否かを判断しても良い。
FIG. 6B is a flowchart showing the operation of the control circuit 31 for setting the pause time addition flag F which is reset in response to a light-shielded detection signal. In FIG. 6B, in step S11, the control circuit 31 measures the time after receiving the non-light-shielded signal, and determines whether or not the non-light-shielded time has reached a predetermined time. If the fixed time has not been reached, that is, if a light-shielded detection signal is received during the fixed time, the operation with a high precision time resolution is continued without setting the pause time addition flag F. If it is determined that the light shielding has been stopped after the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step S12, and the control circuit 31 sets the pause time addition flag F so that the operation can be performed with a low precision time resolution from the next scan. In step S11, a certain period of time is measured. However, the number of scans receiving the signal without light shielding may be counted by a counter to determine whether the count has reached the certain number.

【0025】実施例Cにおいて、遮光物体が所定時間ま
たは所定走査回数中に検出されない場合は、走査終了か
ら次の走査開始までの走査休止期間を一定時間増加する
から、遮光の無い場合の時間分解能を低くして発光電力
の消費を抑えることができる。また、走査休止期間が増
加するからその増加期間は装置の走査が停止することに
なって装置の寿命を長くすることができる。しかも、遮
光物体が有る場合は通常の高精度の時間分解能で動作す
るから遮光物体の位置検出精度は従来通りに維持され
る。
In the embodiment C, if the light-shielding object is not detected during the predetermined time or the predetermined number of scans, the scanning pause period from the end of the scanning to the start of the next scanning is increased by a certain time. And the consumption of light emission power can be suppressed. Further, since the scanning pause period increases, the scanning of the apparatus stops during the increase period, and the life of the apparatus can be extended. In addition, when a light-shielding object is present, the light-shielding object operates with a normal high-precision time resolution, so that the position detection accuracy of the light-shielding object is maintained as before.

【0026】[0026]

【発明の効果】【The invention's effect】

【0027】効果B この発明は、受光素子から出力される光電流を増幅する
増幅手段の増幅率を可変にしたから、製造ロット間に生
じる光素子の大きなばらつきを増幅手段の増幅率を調整
することにより対処できる。従って、光学的検出装置の
出荷時に各製造ロットの光素子のばらつきに合わせた増
幅率に調整しておけば、装置が誤動作するという不都合
を防止することができる。また、この可変増幅器を検出
パネル側に設け、検出信号を処理するコントローラと分
離型に構成すると、検出パネルを交換することによりコ
ントローラに汎用性をもたせることができる。
Effect B In the present invention, since the amplification factor of the amplification means for amplifying the photocurrent output from the light receiving element is made variable, the large variation of the optical element between manufacturing lots is adjusted to adjust the amplification rate of the amplification means. Can be dealt with. Therefore, when the optical detection device is adjusted to the amplification factor according to the variation of the optical element of each production lot at the time of shipment, it is possible to prevent the device from malfunctioning. Further, if this variable amplifier is provided on the detection panel side and is configured separately from the controller for processing the detection signal, the controller can be made versatile by replacing the detection panel.

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

【図1】本発明の受光量を減少させる原理を説明する
図。
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of reducing the amount of received light according to the present invention.

【図2】図1の受光量を減少させる手段の具体的な取付
け構造を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a specific mounting structure of the means for reducing the amount of received light in FIG.

【図3】本発明の増幅率可変構成の一実施例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of a variable amplification factor configuration according to the present invention.

【図4】本発明の増幅率可変構成の別の実施例を示す
図。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the variable amplification factor configuration of the present invention.

【図5】走査計言号を出力する概略要部回路構成を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic main circuit configuration for outputting a scanning message.

【図6】図5の回路の動作を説明するフローチャート。FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation of the circuit in FIG. 5;

【図7】光学的検出装置の発光および受光部を説明する
図。
FIG. 7 is a diagram illustrating a light emission and light reception unit of the optical detection device.

【図8】フォトトランジスタの受光量−光電流特性を示
す図。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the amount of received light and the photocurrent of a phototransistor.

【図9】光学的検出装置の概略全体システム構成図。FIG. 9 is a schematic overall system configuration diagram of an optical detection device.

【図10】図9の増幅器の詳細な回路構成図。FIG. 10 is a detailed circuit configuration diagram of the amplifier in FIG. 9;

【図11】光学的検出装置の検出パネルの構成を説明す
る図。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a detection panel of the optical detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発光ダイオード 3 フォトトランジスタ 5 発光素子アレー 6 受光素子アレー 7 マイクロプロセッサ 8 発光素子駆動回路 9 マルチプレクサ 10 増幅器 20 光量減少部材 21 フロントパネル 22 NDフイルタ 23 基板 24 パッキン 25 ビス 26 可変抵抗 27 可変増幅器 29 帰還抵抗 31 制御回路 32 計時回路 33 力ウンタ REFERENCE SIGNS LIST 1 light emitting diode 3 phototransistor 5 light emitting element array 6 light receiving element array 7 microprocessor 8 light emitting element drive circuit 9 multiplexer 10 amplifier 20 light quantity reducing member 21 front panel 22 ND filter 23 substrate 24 packing 25 bis 26 variable resistance 27 variable amplifier 29 feedback Resistance 31 Control circuit 32 Timing circuit 33 Power counter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊勢 有一 東京都千代田区丸の内1丁目8番2号 同和鉱業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−12986(JP,A) 特開 昭63−289478(JP,A) 実開 昭62−44205(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01V 8/12 G01V 8/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Yuichi Ise 1-8-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Dowa Mining Co., Ltd. (56) References JP-A-63-12986 (JP, A) JP-A-63 289 478 (JP, A) Japanese Utility Model 62-44205 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01V 8/12 G01V 8/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の発光素子と受光素子とを所定距離
離間して配置し、前記発光素子から前記受光素子に向け
て発光された光を遮光する物体の位置または有無を検出
する光学的検出装置において、同一のロットから製造さ
れた複数の発光素子および受光素子を配置し、当該複数
の受光素子から出力される光検出アナログ信号を増幅す
ひとつの増幅手段の増幅率を可変にしたことを特徴と
する光学的検出装置。
1. An optical detector for arranging a plurality of light-emitting elements and a light-receiving element at a predetermined distance from each other, and detecting the position or presence or absence of an object that blocks light emitted from the light-emitting element toward the light-receiving element. Equipment that is manufactured from the same lot
An optical detection device comprising: a plurality of light-emitting elements and a plurality of light-receiving elements; and an amplification unit that amplifies a light detection analog signal output from the plurality of light-receiving elements.
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