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WO2018012099A1 - 光電センサ及び近接センサ - Google Patents

光電センサ及び近接センサ Download PDF

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WO2018012099A1
WO2018012099A1 PCT/JP2017/018081 JP2017018081W WO2018012099A1 WO 2018012099 A1 WO2018012099 A1 WO 2018012099A1 JP 2017018081 W JP2017018081 W JP 2017018081W WO 2018012099 A1 WO2018012099 A1 WO 2018012099A1
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WO
WIPO (PCT)
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period
light
unit
photoelectric sensor
control
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/018081
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
井上　高広
濱口　弘治
Original Assignee
シャープ株式会社
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 シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
Publication of WO2018012099A1 publication Critical patent/WO2018012099A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H35/00—Switches operated by change of a physical condition
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/78—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled

Definitions

  • the present invention relates to a photoelectric sensor and a proximity sensor.
  • liquid crystal panels such as mobile phones and digital cameras
  • a proximity sensor such as a photoelectric sensor so that it is turned off when the face (detection target) approaches due to low power consumption. Is underway.
  • Patent Document 1 discloses a photoelectric sensor in which an offset is applied to an optical transmission signal.
  • Patent No. 5636195 (issued on Dec. 3, 2014)
  • Patent No. 5395983 (issued on Oct. 25, 2013)
  • Patent Document 2 when an LED is driven at a constant cycle, electromagnetic noise is generated due to its frequency and its harmonics, and other devices arranged around the LED cause malfunction. There is a problem that there is a possibility.
  • Patent Document 2 also describes that periodic noise generated by an electronic device becomes noise to other devices.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a photoelectric sensor in which erroneous detection due to the influence of noise is suppressed.
  • a photoelectric sensor includes a light emitting unit, a control unit that controls on / off of the light emitting unit, and a light receiving unit that receives light and disturbance light from the light emitting unit.
  • the control unit controls the on / off cycle of the light emitting unit in a non-periodic manner.
  • erroneous detection of a photoelectric sensor can be reduced in an environment with optical noise of a fixed frequency such as a fluorescent lamp.
  • Embodiment 1 (Photoelectric sensor)
  • the photoelectric sensor 1 provided in the proximity sensor 11 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the photoelectric sensor 1 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a front view showing the configuration of the proximity sensor 11 according to the first embodiment.
  • the photoelectric sensor 1 includes a control unit 2, a light emitting unit 3, a detecting unit 4, and a light receiving unit 5.
  • the control unit 2 includes a setting unit 6 and a modulation unit 7, and the detection unit 4 includes an integration unit 9 and a determination unit 10.
  • the light emitting unit 3 includes a light emitting diode (LED element) 13 and a lens 15, and the light receiving unit 5 includes a photodiode (PD) 14 and a lens 15.
  • LED element light emitting diode
  • PD photodiode
  • the control unit 2 controls on / off of the light emitting unit 3. More specifically, the control unit 2 controls the lengths of the light emission period (on period) and the non-light emission period (off period) of the light emitting unit 3. Further, the control unit 2 controls the on / off cycle of the light emitting unit 3 in a non-periodic manner. In other words, the on / off phase of the light emitting unit 3 is aperiodically modulated.
  • the control unit 2 sets an on / off basic cycle of the light emitting unit 3.
  • the setting unit 6 supplies the set basic period to the modulation unit 7 as a control signal for controlling the light emitting unit 3.
  • the control signal includes a pulse train for controlling the LED, the control signal is also referred to as an LED pulse train.
  • the on / off period is a period obtained by combining one on period and the subsequent off period.
  • the modulation unit 7 sets the on / off cycle to be non-periodic by modulating the basic cycle of the on / off cycle set in the setting unit 6. More specifically, the modulation unit 7 according to the first embodiment includes a pause period insertion unit 8 and modulates the phase of the LED pulse train by providing a pause period to be described later in the on / off period. The on / off period modulation processing will be described later.
  • the light emitting unit 3 drives the LED element 13 to emit light during the light emission period included in the on / off cycle. As shown in FIG. 2, when there is a detection target, the light emitting unit 3 emits light to the detection target and the reflected light reflected by the detection target is received by the light receiving unit 5. When there is no detection target, the light emitting unit 3 emits light, and the emitted light is emitted outside the proximity sensor 12 without being reflected.
  • the light receiving unit 5 receives light from the light emitting unit 3 and disturbance light. More specifically, when there is an object to be detected, the light receiving unit 5 receives the reflected light in addition to the disturbance light in the light emission period, and receives only the disturbance light in the non-light emission period. In addition, when there is no detection target, the light receiving unit 5 receives only disturbance light in both the light emission period and the non-light emission period.
  • the light receiving unit 5 converts the light received by the PD 14 into a current and transmits the current to the detection unit 4.
  • “disturbance light” is not limited to natural light such as sunlight, and may include artificial light such as a fluorescent lamp.
  • the detecting unit 4 detects the amount of light received by the light receiving unit 5 during the on / off cycle of the light emitting unit 3. Based on the detected amount of received light, the detection unit 4 calculates the difference in the amount of received light between the light emission period and the non-light emission period in each on / off cycle, and the integration unit 9 integrates the difference in the amount of received light in each on / off cycle. The detection unit 4 does not detect the amount of received light during the pause period. Note that the control unit 2 provides the detection unit 4 with information regarding the timing at which the light emitting unit 3 is switched on and off. Thereby, the detection unit 4 can identify whether any timing belongs to the light emission period or the non-light emission period.
  • the integration unit 9 integrates the difference in the amount of light received in the on / off cycle every time the on / off cycle is repeated.
  • the integrating unit 9 integrates the difference between the received light amounts in the on / off period a predetermined number of times, and then supplies the obtained integrated value to the determining unit 10.
  • the number of times of integration by the integration unit 9 is not particularly limited, and can be set as appropriate. The process of integrating the difference in received light amount will be described later.
  • a threshold value is set, and the determination unit 10 determines the proximity of the detection target object by comparing the obtained integrated value with the threshold value. For example, when the integrated value exceeds the threshold, the determination unit 10 determines that the detection target is close, and when the integrated value does not exceed the threshold, the determination unit 10 determines that the detection target is not close.
  • the value of the threshold is not particularly limited, and can be set as appropriate.
  • the detection unit 4 compares the integrated value with the threshold value in the determination unit 10, and after a predetermined period has elapsed, the integration value and the determination result are reset, and a new detection operation is started again.
  • a period denoted by “+” indicates a light emission period T i1 that is a period during which the light emitting unit 3 emits light, and a light emitting unit 3 does not emit light during the period denoted by “ ⁇ ”.
  • a non-light emitting period T i2 that is a period is shown, and a period in which neither “+” nor “ ⁇ ” is written shows a pause period ⁇ T. In the rest period ⁇ T, the light emitting unit 3 does not emit light, and the detection unit 4 does not detect the amount of received light.
  • the on / off period R i includes the light emission period T i1 and the non-light emission period T i2 . Further, the on / off cycle R i includes a rest period ⁇ T in at least one or more on / off cycles among the on / off cycles.
  • light emission period T i1 is the i-th light emission period
  • non-light emission period T i2 is the i-th non-light-emission period
  • on / off cycle R i is the i-th on-off cycle. Point to.
  • the non-light emission period T i2 indicates the amount of light received in the non-light emission period T i2 (the portion indicated by gray in FIG. 3), and the light emission period T i1 includes the light emission period T i2 .
  • the amount of light received indicated in gray in FIG. 3
  • a value obtained by adding the integrated value D out of the difference between the amount of received light is shown in oFF cycle R i.
  • the detection unit 4 since the detection unit 4 does not detect the amount of received light during the pause period ⁇ T, the waveform is flat during the pause period ⁇ T.
  • the determination unit 10 compares the integrated value of the difference in the amount of received light at the timing t d after repeating the on / off cycle a predetermined number of times and the threshold value D th , so that the detection target is close and non-existent. It is determined whether it is close. Note that the timing t d and the threshold value D th can be set as appropriate.
  • FIG. 3 (a) shows an operation waveform when the detection object is close. As illustrated in FIG. 3A, when the detection target is close, the integrated value of the difference in the amount of received light is equal to or greater than the threshold value, so the determination unit 10 determines that the light is close.
  • FIG. 3B shows an operation waveform when the detection object is not in proximity.
  • the integrated value of the difference in the amount of received light is less than the threshold value, so the determination unit 10 determines that it is not close.
  • the integration unit 9 integrates the difference between the received light amounts in the light emission period T i1 and the non-light emission period T i2 of each on / off cycle R i .
  • the pause period insertion unit 8 included in the modulation unit 7 may provide a pause period ⁇ T after the non-light emitting period T i2 in each on / off period R i constituting the repetition of the LED pulse train.
  • the phase of the LED pulse train can be modulated, and the repetition of the LED pulse train can be aperiodic.
  • a pause period ⁇ T is provided in the first on / off cycle R 1 .
  • the rest period ⁇ T provided OFF cycle R 1 ON-OFF cycle R 2 is in a state of phase shifted from the OFF period R 1.
  • 2-time-off period R 2 is offset from the noise of the phase, it is possible to reduce the influence of noise.
  • rest period insertion unit 8 in the repetition of on-off period R i, may be provided rest periods ⁇ T at least one, the temporal position and the number of times of providing a pause period ⁇ T is not particularly limited.
  • the rest period insertion unit 8 can appropriately set the time position and the number of times for providing the rest period ⁇ T at random.
  • the control unit 2 may be configured to include a PN code generator.
  • the PN code generator generates a PN code based on the LED pulse train set by the setting unit 6.
  • the control unit 2 controls the generation of the pause period ⁇ T by using the PN code, so that the pause period ⁇ T can be provided in the on / off period randomly extracted from the LED pulse train, and the phase is randomly modulated. be able to.
  • phase IV Data the phase of the LED pulse train is indicated by using a spread data train of “1” and “ ⁇ 1”.
  • the pause period insertion unit 8 inserts a pause period ⁇ T at the change of the period in which the phase changes.
  • a PN code can be used for the spread data sequence. Examples of the PN code used for the spread data string include an M series and a gold series.
  • the length of the rest period ⁇ T provided off period R i is not particularly limited, rest period insertion unit 8 can be appropriately set the length of the rest period ⁇ T randomly. Rest period insertion unit 8, the length of the rest period ⁇ T by appropriately setting the cycle phase modulated on-off period R i from 45 ° (1/8 cycle) and 90 ° (1/4 cycle), etc. It can be set arbitrarily. When the period of phase modulation is 90 °, the period before and after modulation of the LED pulse train is in an orthogonal state, which is effective. Therefore, the photoelectric sensor 1 according to the present embodiment controls the occurrence of the pause period ⁇ T by using the PN code by setting the 0 ° phase state to “1” and the 90 ° phase state to “ ⁇ 1”.
  • the phase of the LED pulse train can be shifted so as not to match the fixed frequency of various fluorescent lamps.
  • various fluorescent lamps include incandescent lamps (50 Hz, 60 Hz, commercial power supply cycle), white LEDs (200 Hz to 300 Hz), fluorescent lamps (30 kHz to 60 kHz), and the like.
  • the photoelectric sensor 1 controls the on / off cycle to be non-periodic when the control unit 2 provides the pause period ⁇ T in the on / off cycle of the light emitting unit 3. Therefore, the influence of noise can be reduced and erroneous detection of the photoelectric sensor 1 can be suppressed.
  • the provision of the pause period ⁇ T in the on / off cycle of the light emitting unit 3 is an example of the off period extension control by the control unit 2.
  • the control unit 2 may continuously perform the extension control a plurality of times while appropriately changing the timing of entering the suspension period ⁇ T and the length of the suspension period ⁇ T.
  • the photoelectric sensor 1 according to the present embodiment can be provided as a part of the configuration of the proximity sensor 11 shown in FIG. Therefore, when the proximity sensor 11 according to the present embodiment is mounted on a smartphone, false detection can be reduced even when the proximity sensor 11 is attached upward and is easily exposed to optical noise.
  • the photoelectric sensor 1a includes a control unit 2a and a modulation unit 7a instead of the control unit 2 and the modulation unit 7 included in the photoelectric sensor 1.
  • the modulation unit 7 a includes a period modulation unit 11 instead of the idle period insertion unit 8.
  • FIG. 5 shows operation waveforms of the photoelectric sensor 1a according to this embodiment.
  • the i-th light emission period is denoted as a light emission period T ai1
  • the i-th non-light-emission period is denoted as a non-light-emission period T ai2
  • the i-th on-off period is denoted as an on-off period R ai .
  • the cyclic modulation unit 11 repeats on-off cycle R ai sets the length of the OFF cycle R ai to be aperiodic. This may be expressed as modulating the frequency of the light emission period and the non-light emission period. More specifically, the period modulation unit 11 performs extension control for increasing the basic period or reduction control for shortening the basic period with respect to the basic period of the light emission period T ai1 or the non-light emission period T ai2 .
  • the length of the on / off period R ai is set to be non-periodic.
  • the period modulation part 11 should just perform the said extension control and the said shortening control in at least 1 or more on-off period, and the time position and frequency
  • the period modulation unit 11 can appropriately set the time position and the number of times for performing the extension control and the shortening control appropriately at random.
  • alteration part 11 may perform the said extension control and the said shortening control continuously several times.
  • the number of times that the extension control and the shortening control are continuously performed is not particularly limited, and the period modulation unit 11 can appropriately set the number of times that the extension control and the shortening control are continuously performed. .
  • the control unit 2 performs the extension control or the shortening control with respect to the basic cycle of the on / off cycle of the light emitting unit 3, so that the on / off cycle is set. It can be controlled to be non-periodic. Therefore, the influence of noise can be reduced and erroneous detection of the photoelectric sensor can be suppressed.
  • Embodiment 3 A photoelectric sensor 1b according to Embodiment 3 will be described below with reference to FIG. In the following description, description of matters already described in the above embodiment will be omitted, and points different from the above embodiment will be described.
  • the photoelectric sensor 1 b includes a control unit 2 b and a modulation unit 7 b instead of the control unit 2 and the modulation unit 7 included in the photoelectric sensor 1.
  • the modulation unit 7b includes the idle period insertion unit 8 described in the first embodiment and the period modulation unit 11 described in the second embodiment.
  • the photoelectric sensor 1 according to the third embodiment may be combined with the configuration of the photoelectric sensor 1 described in the first and second embodiments. More specifically, the modulation unit 7 according to the present embodiment is described in the first modulation process in which the pause period ⁇ T is inserted into the on / off period as described in the first embodiment, and in the second embodiment. The modulation process may be performed such that the on / off period is aperiodic by combining the second modulation process that modulates the length of the basic period of the on / off period.
  • the photoelectric sensor 1c according to the comparative example has a configuration in which the control unit 2c does not include the modulation unit 7, unlike the control unit 2 included in the photoelectric sensor 1, as illustrated in FIG.
  • the operation waveform of the photoelectric sensor 1 is periodic as shown in FIG.
  • the i-th light emission period is indicated as a light emission period T bi1
  • the i-th non-light-emission period is indicated as a non-light-emission period T bi2
  • the i-th on-off period is indicated as an on-off period R bi .
  • FIG. 9 shows the spectrum of the output data of the received light amount.
  • FIG. 9A shows a spectrum when the photoelectric sensor 1 according to the first embodiment is used
  • FIG. 9B shows a spectrum when the photoelectric sensor 1 according to the second embodiment is used.
  • FIG. 9C shows the spectrum of the field using the photoelectric sensor 1 according to the third embodiment
  • FIG. 9D shows the spectrum when the photoelectric sensor 1 according to the comparative example is used.
  • L 1 , L 3 , L 5, and L 7 indicate average data when the received light amount output data is detected a plurality of times
  • L 2 , L 4 , L 6, and L 8 indicate the received light amount output data.
  • a sharp peak is obtained in the vicinity of 27 kHz and its harmonics in the vicinity of 81 kHz. These peaks are peaks caused by optical noise, and the output data of the amount of received light greatly changes, which may cause the photoelectric sensor to malfunction.
  • the photoelectric sensor 1 according to the first embodiment has a reduced peak in the vicinity of 27 kHz as compared with the comparative example. Moreover, the peak in the vicinity of 81 kHz is significantly reduced.
  • the peak in the vicinity of 27 kHz and the peak in the vicinity of 81 kHz are significantly reduced as compared with the comparative example.
  • the peak in the vicinity of 27 kHz and the peak in the vicinity of 81 kHz are significantly reduced as compared with the comparative example.
  • the photoelectric sensors 1, 1a, and 1b according to the first, second, and third embodiments can reduce the influence of optical noise as compared with the photoelectric sensor 1c according to the comparative example. Malfunctions can be suppressed.
  • controlling the on / off period in a non-period and “modulating the phase of the on / off period” include at least the following examples. included.
  • Example 1 Extend at least one of the on period and off period (extension control) (Example 2) Shortening at least one of the on period and the off period (shortening control) (Example 3) At least one of (Example 1) and (Example 2) is randomly performed. (Example 4) At least one of (Example 1) to (Example 3) is continuously performed a plurality of times.
  • the control blocks (in particular, the control units 2, 2a, 2b and the detection unit 4) of the photoelectric sensors 1, 1a, 1b may be realized by a logic circuit (hardware) formed in an integrated circuit (IC chip) or the like. Alternatively, it may be realized by software using a CPU (Central Processing Unit).
  • the photoelectric sensors 1, 1 a, and 1 b include a CPU that executes instructions of a program that is software that realizes each function, and a ROM (Read CPU) in which the program and various data are recorded so as to be readable by the computer (or CPU). Only Memory) or a storage device (these are referred to as “recording media”), RAM (Random Access Memory) for expanding the program, and the like. And the objective of this invention is achieved when a computer (or CPU) reads the said program from the said recording medium and runs it.
  • a “non-temporary tangible medium” such as a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit, or the like can be used.
  • the program may be supplied to the computer via an arbitrary transmission medium (such as a communication network or a broadcast wave) that can transmit the program.
  • an arbitrary transmission medium such as a communication network or a broadcast wave
  • one embodiment of the present invention can also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave, in which the program is embodied by electronic transmission.
  • the photoelectric sensor 1 includes a light emitting unit 3, a control unit 2 that controls on / off of the light emitting unit 3, and a light receiving unit 5 that receives light from the light emitting unit 3 and disturbance light.
  • the control unit 2 controls the on / off cycle of the light emitting unit 3 in a non-periodic manner.
  • the non-periodic control by the control unit 2 is obtained by extending or shortening the on period or the off period of the light emitting unit 3.
  • the non-periodic control by the control unit 2 is performed by randomly performing the extension control or the shortening control with respect to the basic cycle of on / off of the light emitting unit 3. Do.
  • control unit 2 continuously performs aperiodic control a plurality of times.
  • the photoelectric sensor 1 according to the aspect 5 of the present invention is the photoelectric sensor 1 according to any one of the aspects 1 to 4 described above, in the light reception amount received by the light receiving unit 5 during the on period of the light emitting unit 3 and the off period of the light emitting unit 3
  • the integration unit 9 that integrates the difference from the amount of light received by the light receiving unit 5 every time the light emitting unit 3 is turned on and off, and the determination that determines whether the integrated value integrated in the integration unit 9 is greater than or equal to a threshold value.
  • the proximity sensor 12 according to the sixth aspect of the present invention includes the photoelectric sensor 1 according to any one of the first to fifth aspects. Therefore, the same operational effects as the photoelectric sensor 1 of the first to fifth aspects are obtained.

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  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

ノイズの影響を抑制し、光電センサの誤検知を低減する技術を提供する。光電センサ（１）は、発光部（３）と、発光部（３）のオンオフを制御する制御部（２）と、発光部（３）からの光及び外乱光を受光する受光部（５）と、を備え、制御部（２）は発光部（３）のオンオフ周期を非周期で制御する。

Description

光電センサ及び近接センサ
　本発明は、光電センサ及び近接センサに関する。
　携帯電話及びデジカメ等の液晶パネルでは、低消費電力のために、顔（検知対象物）が近づいた時はＯＦＦさせるように、光電センサ等の近接センサを搭載する要望があり、近接センサについて開発が進められている。
　例えば、そのような光電センサの一例として、特許文献１では、光送信信号にオフセットを適用した光電センサが開示されている。
日本国公開特許公報「特許第５６３６１９５号公報（２０１４年１２月３日発行）」 日本国公開特許公報「特許第５３９５９８３号公報（２０１３年１０月２５日発行）」
　しかしながら、特許文献１に記載の光電センサでは、ＬＥＤを一定の周期で駆動すると、その周波数とその高調波とによって、電磁ノイズが発生し、ＬＥＤの周辺に配置されている他機器が誤動作を引き起こす可能性があるという問題がある。ここで、電子機器が発生する周期ノイズが、他機器へのノイズとなることは、例えば特許文献２にも記載されている。
　また、その他の従来の光電センサにおいても、蛍光灯等の光ノイズの影響を受けやすく、誤動作を引き起こす可能性があるという問題がある。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノイズの影響による誤検知が抑制された光電センサを提供することである。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光電センサは、発光部と、上記発光部のオンオフを制御する制御部と、上記発光部からの光及び外乱光を受光する受光部と、を備え、上記制御部は、上記発光部のオンオフ周期を非周期で制御する。
　本発明の一態様によれば、蛍光灯などの固定周波数の光ノイズのある環境下において、光電センサの誤検知を低減することができる。
本発明の実施形態１に係る光電センサのブロック図である。 本発明の実施形態に係る近接センサの構成を示す正面図である。 本発明の実施形態１に係る光電センサの動作波形の説明図であり、（ａ）は、検知対象物が近接の場合の説明図であり、（ｂ）は、検知対象物が非近接の場合の説明図である。 本発明の実施形態２に係る光電センサのブロック図である。 本発明の実施形態２に係る光電センサの動作波形の説明図であり、（ａ）は、検知対象物が近接の場合の説明図であり、（ｂ）は、検知対象物が非近接の場合の説明図である。 本発明の実施形態３に係る光電センサのブロック図である。 本発明の比較例１に係る光電センサのブロック図である。 本発明の比較例１に係る光電センサの動作波形の説明図であり、（ａ）は、検知対象物が近接の場合の説明図であり、（ｂ）は、検知対象物が非近接の場合の説明図である。 本発明の実施形態及び比較例に係る受光量の出力データのスペクトラムである。
　以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。ただし、本実施形態に記載されている構成は、特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　〔実施形態１〕
　（光電センサ）
　本実施形態１に係る近接センサ１１が備える光電センサ１について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る光電センサ１の構成を示すブロック図である。また、図２は、本実施形態１に係る近接センサ１１の構成を示す正面図である。
　図１に示すように、光電センサ１は、制御部２、発光部３、検出部４、及び受光部５を備えている。制御部２は、設定部６及び変調部７を備えており、検出部４は、積算部９及び判定部１０を備えている。また、図２に示すように、発光部３は、発光ダイオード（ＬＥＤ素子）１３及びレンズ１５を備えており、受光部５は、フォトダイオード（ＰＤ）１４及びレンズ１５を備えている。
　制御部２は、発光部３のオンオフを制御する。より具体的には、制御部２は、発光部３の発光期間（オン期間）及び非発光期間（オフ期間）の長さを制御する。また、制御部２は、発光部３のオンオフ周期を非周期で制御する。換言すれば、発光部３のオンオフの位相を非周期的に変調する。制御部２は、設定部６において、発光部３のオンオフの基本周期を設定する。設定部６は、設定した基本周期を、発光部３を制御する制御信号として変調部７へ供給する。ここで、制御信号はＬＥＤを制御するためのパルス列を含んでいるため、当該制御信号のことをＬＥＤパルス列とも呼ぶ。また、オンオフ周期とは、１つのオン期間とそれに引き続くオフ期間とを合わせた期間である。
　変調部７は、設定部６において設定したオンオフ周期の基本周期を変調することによりオンオフ周期が非周期となるように設定する。より具体的には、本実施形態１に係る変調部７は休止期間挿入部８を備えており、当該オンオフ周期に後述する休止期間を設けることによって、ＬＥＤパルス列の位相を変調する。オンオフ周期の変調処理については後述する。
　発光部３は、オンオフ周期に含まれる発光期間において、ＬＥＤ素子１３を駆動させ、光を出射する。図２に示すように、検知対象物がある場合、発光部３は検知対象物に対して、光を出射し、検知対象物において反射した反射光を受光部５によって受光する。検知対象物がない場合、発光部３は光を出射し、出射光は反射せずに近接センサ１２の外側に出射される。
　受光部５は、発光部３からの光と外乱光を受光する。より具体的には、受光部５は、検知対象物がある場合、発光期間において、外乱光に加えて当該反射光を受光し、非発光期間において、外乱光のみを受光する。また、受光部５は、検知対象物がない場合、発光期間及び非発光期間の両期間において、外乱光のみを受光する。受光部５は、ＰＤ１４によって受光した光を電流に変換し、検出部４へ送電する。ここで「外乱光」は、太陽光等の天然の光に限定されるものではなく、蛍光灯等の人工的な光も含まれ得る。
　検出部４は、受光部５が発光部３のオンオフ周期において受光した受光量を検出する。検出部４は、検出した受光量に基づき、各オンオフ周期における発光期間と非発光期間との受光量の差分を算出し、積算部９において各オンオフ周期における受光量の差分を積算する。なお、検出部４は、休止期間においては、受光量を検出しない。なお、検出部４には、制御部２より、発光部３のオンオフが切り替えられるタイミングに関する情報が提供される。これにより、検出部４は、任意のタイミングが発光期間及び非発光期間の何れに属しているのかを識別することができる。
　積算部９は、オンオフ周期の繰り返し毎に当該オンオフ周期の受光量の差分を積算する。積算部９は、当該オンオフ周期の受光量の差分を所定回数積算した後に、得られた積算値を判定部１０へ供給する。ここで、積算部９が積算する回数は特に限定されておらず、適宜設定することができる。なお、受光量の差分の積算処理については後述する。
　判定部１０では、閾値が設定されており、判定部１０は、得られた積算値と閾値とを比較することによって検知対象物の近接判定を行う。判定部１０は、例えば、積算値が閾値を超えている場合は、検知対象物が近接である判定し、積算値が閾値を超えていない場合は、検知対象物が非近接である判定する。ここで、閾値の値は特に限定されておらず、適宜設定することができる。
　なお検出部４は、判定部１０において積算値と閾値とを比較した後、所定の期間経過後に、積分値及び判定結果がリセットされ、再び新たな検出動作を始める。
　本実施形態１に係る光電センサ１の動作波形について、図３を参照して説明する。
　図３が示す動作波形において、「＋」と表記された期間は、発光部３が発光する期間である発光期間Ｔｉ１を示し、「－」と表記された期間は、発光部３が発光しない期間である非発光期間Ｔｉ２を示し、「＋」及び「－」の何れも表記されていない期間は休止期間ΔＴを示す。休止期間ΔＴでは、発光部３が発光せず、また、検出部４でも受光量を検出しない。
　オンオフ周期Ｒｉは、当該発光期間Ｔｉ１及び非発光期間Ｔｉ２を含む。また、オンオフ周期Ｒｉは、各オンオフ周期のうち少なくとも１つ以上のオンオフ周期において休止期間ΔＴを含む。ここで、「発光期間Ｔｉ１」はｉ回目の発光期間であり、「非発光期間Ｔｉ２」はｉ回目の非発光期間であり、「オンオフ周期Ｒｉ」はｉ回目のオンオフ周期のことを指す。
　また、図３において、非発光期間Ｔｉ２には、非発光期間Ｔｉ２における受光量（図３においてグレーで示す部分）が示されており、発光期間Ｔｉ１には、非発光期間Ｔｉ２における受光量（図３においてグレーで示す部分）に、オンオフ周期Ｒｉにおける受光量の差分の積算値Ｄｏｕｔを加えた値が示されている。なお、休止期間ΔＴでは、検出部４が受光量を検出していないため、休止期間ΔＴでは、フラットな波形となっている。
　また、図３に示すように、判定部１０は、オンオフ周期を所定回数繰り返した後のタイミングｔｄにおける受光量の差分の積算値と閾値Ｄｔｈとを比較して検知対象物が近接及び非近接の何れであるかを判定する。なお、タイミングｔｄ及び閾値Ｄｔｈは、適宜設定することができる。
　図３（ａ）は、検知対象物が近接している場合の、動作波形を示している。図３（ａ）に示すように、検知対象物が近接している場合、受光量の差分の積算値が閾値以上であるため、判定部１０は近接と判定する。
　一方、図３（ｂ）は、検知対象物が近接していない場合の、動作波形を示している。図３（ｂ）に示すように、検知対象物が近接していない場合は、受光量の差分の積算値が閾値未満であるため、判定部１０は非近接と判定する。
　（受光量の積算処理）
　積算部９は、下記（式１）に基づき、各オンオフ周期Ｒｉの発光期間Ｔｉ１と非発光期間Ｔｉ２における受光量の差分を積算する。
　ΔＬ（Ｒｉ）＝Ｌ（Ｔｉ１）－Ｌ（Ｔｉ２）・・・（式１）
　　ΔＬ（Ｒｉ）：オンオフ周期Ｒｉにおける受光量の差分
　　Ｌ（Ｔｉ１）：発光期間Ｔｉ１における受光量
　　Ｌ（Ｔｉ２）：非発光期間Ｔｉ２における受光量
　続いて、積算部９は、（式１）によって得られたオンオフ周期Ｒｉにおける受光量の差分を用いて、下記（式２）に基づき、オンオフ周期Ｒｉにおける受光量の差分の積算値Ｄｏｕｔを算出する。
Ｄｏｕｔ（ｉ）＝Ｄｏｕｔ（ｉ－１）＋ΔＬ（Ｒｉ）・・・（式２）
　　Ｎ：オンオフ周期Ｒｉが繰り返される回数
　なお、本実施形態において、「積算」には「積分」も含まれる。
　（オンオフ周期の変調処理）
　本実施形態１に係るオンオフ周期の変更処理について、再び図３を参照して説明する。
　図３に示すように、変調部７の備える休止期間挿入部８は、ＬＥＤパルス列の繰り返しを構成する各オンオフ周期Ｒｉにおいて、非発光期間Ｔｉ２の後に休止期間ΔＴを設けることがある。当該休止期間ΔＴを設けることによって、ＬＥＤパルス列の位相を変調することができ、ＬＥＤパルス列の繰り返しを非周期的にすることができる。
　例えば、図３では、１回目のオンオフ周期Ｒ１において休止期間ΔＴが設けられている。オンオフ周期Ｒ１に設けられた休止期間ΔＴによって、オンオフ周期Ｒ２はオンオフ周期Ｒ１とは位相がずれた状態となる。これにより、オンオフ周期Ｒ１においてノイズの位相がある場合でも、２回目のオンオフ周期Ｒ２はノイズの位相からずれており、ノイズの影響を低減することができる。
　なお、休止期間挿入部８は、オンオフ周期Ｒｉの繰り返しにおいて、休止期間ΔＴを少なくとも一つ以上設ければよく、休止期間ΔＴを設ける時間的位置及び回数は特に限定されていない。休止期間挿入部８は、休止期間ΔＴを設ける時間的位置及び回数をランダムに適宜設定することができる。
　また制御部２は、ＰＮ符号作成器を備える構成であってもよい。ＰＮ符号作成器は、設定部６によって設定されたＬＥＤパルス列に基づきＰＮ符号を作成する。制御部２は、休止期間ΔＴの発生を当該ＰＮ符号を用いて制御することで、ＬＥＤパルス列のうち、ランダムに抽出されたオンオフ周期に休止期間ΔＴを設けることができ、位相をランダムに変調することができる。
　図３では、Ｐｈａｓｅ Ｄａｔａにおいて、ＬＥＤパルス列の位相を「１」及び「－１」の拡散データ列を用いて示している。図３に示すように、休止期間挿入部８は、位相が変化する期間の変わり目において、休止期間ΔＴを挿入する。ここで、当該拡散データ列はＰＮ符号を用いることができる。拡散データ列に用いるＰＮ符号としては、例えば、Ｍ系列及びゴールド系列等が挙げられる。
　また、オンオフ周期Ｒｉに設けられる休止期間ΔＴの長さは特に限定されておらず、休止期間挿入部８は、休止期間ΔＴの長さをランダムに適宜設定することができる。休止期間挿入部８は、休止期間ΔＴの長さを適宜設定することによって、オンオフ周期Ｒｉの位相が変調する周期を４５°（１／８周期）及び９０°（１／４周期）等から任意に設定することができる。位相が変調する周期が９０°である場合、ＬＥＤパルス列の変調前後の周期が直交状態になるため効果的である。そのため、本実施形態に係る光電センサ１は、０°位相の状態を「１」とし、９０°位相の状態を「－１」として、休止期間ΔＴの発生をＰＮ符号を用いて制御することで、様々な蛍光灯の固定周波数に合わないように、ＬＥＤパルス列の位相をずらすことができる。なお、「様々な蛍光灯」とは、例えば、白熱灯（５０Ｈｚ，６０Ｈｚ、商用電源の周期）、白色ＬＥＤ（２００Ｈｚ～３００Ｈｚ）、蛍光灯（３０ｋＨｚ～６０ｋＨｚ）等が挙げられる。
　以上のように、本実施形態に係る光電センサ１は、制御部２が発光部３のオンオフ周期に休止期間ΔＴを設けることによって、当該オンオフ周期を非周期となるように制御する。そのため、ノイズの影響を低減することができ、光電センサ１の誤検知を抑制することができる。なお、発光部３のオンオフ周期に休止期間ΔＴを設けることは、制御部２によるオフ期間の延長制御の一例である。制御部２は、休止期間ΔＴを入れるタイミングや休止期間ΔＴの長さを適宜変更しつつ当該延長制御を複数回連続して行ってもよい。
　また、本実施形態に係る光電センサ１は、図２に示される近接センサ１１の構成の一部として備えることができる。そのため本実施形態に係る近接センサ１１は、スマートフォンに搭載される場合において、上向きに取り付けられ光ノイズに晒されやすい状態であっても、誤検知を低減することができる。
　〔実施形態２〕
　本実施形態２に係る光電センサ１ａについて、図４及び５を参照して以下に説明する。以下の説明では、上記実施形態において既に説明した事項については説明を省略し、上記実施形態とは異なる点について説明を行う。
　図４に示すように、本実施形態に係る光電センサ１ａは、光電センサ１が備える制御部２及び変調部７に代えて、制御部２ａ及び変調部７ａを備えている。変調部７ａは、休止期間挿入部８に代えて、周期変調部１１を備えている。
　図５は、本実施形態に係る光電センサ１ａの動作波形を示す。なお、本実施形態において、ｉ回目の発光期間を発光期間Ｔａｉ１と示し、ｉ回目の非発光期間を非発光期間Ｔａｉ２と示し、ｉ回目のオンオフ周期をオンオフ周期Ｒａｉと示す。
　図５に示すように、周期変調部１１は、オンオフ周期Ｒａｉの繰り返しが非周期的になるようにオンオフ周期Ｒａｉの長さを設定する。これは、発光期間及び非発光期間の周波数を変調すると表現してもよい。より具体的には、周期変調部１１は、発光期間Ｔａｉ１または非発光期間Ｔａｉ２の基本周期に対して、当該基本周期を長くする延長制御または当該基本周期を短くする短縮制御を行うことによって、オンオフ周期Ｒａｉの長さが非周期となるように設定する。
　なお、周期変調部１１は、当該延長制御及び当該短縮制御を少なくとも１つ以上のオンオフ期間において行えばよく、当該延長制御及び当該短縮制御を行う時間的位置及び回数は特に限定されていない。周期変調部１１は、当該延長制御及び当該短縮制御を行う時間的位置及び回数をランダムに適宜設定することができる。また、周期変調部１１は、当該延長制御及び当該短縮制御を複数回連続して行ってもよい。ここで、当該延長制御及び当該短縮制御を連続して行う回数は特に限定されておらず、周期変調部１１は、当該延長制御及び当該短縮制御を連続して行う回数を適宜設定することができる。
　以上のように、本実施形態に係る本実施形態に係る光電センサ１は、制御部２が発光部３のオンオフ周期の基本周期に対して延長制御または短縮制御を行うことによって、当該オンオフ周期を非周期となるように制御することができる。そのため、ノイズの影響を低減することができ、光電センサの誤検知を抑制することができる。
　〔実施形態３〕
　本実施形態３に係る光電センサ１ｂについて、図６を参照して以下に説明する。以下の説明では、上記実施形態において既に説明した事項については説明を省略し、上記実施形態とは異なる点について説明を行う。
　図６に示すように、本実施形態に係る光電センサ１ｂは、光電センサ１が備える制御部２及び変調部７に代えて、制御部２ｂ及び変調部７ｂを備えている。変調部７ｂは、本実施形態１において説明した休止期間挿入部８と、本実施形態２において説明した周期変調部１１とを備えている。
　このように、本実施形態３に係る光電センサ１は、実施形態１および実施形態２に記載の光電センサ１の構成を組み合わせてもよい。より具体的には、本実施形態に係る変調部７は、本実施形態１に記載したようなオンオフ周期に対して休止期間ΔＴを挿入する第１の変調処理と、本実施形態２に記載したようなオンオフ周期の基本周期の長さを変調する第２の変調処理とを組み合わせることによって、オンオフ周期が非周期的になるよう変調処理を行ってもよい。
　〔比較例との比較〕
　本実施形態１、２及び３に係る光電センサ１、１ａ、１ｂを近接センサ１２に用いた場合と、比較例に係る光電センサ１ｃを近接センサ１２に用いた場合とにおける、受光量の出力データを図９を参照して以下に説明する。
　なお、比較例に係る光電センサ１ｃとは、図７に示すように、制御部２ｃが、光電センサ１が備える制御部２とは異なり、変調部７を備えていない構成である。比較例に係る光電センサ１は、図８に示すように、光電センサ１の動作波形が周期的である。なお、図８において、ｉ回目の発光期間を発光期間Ｔｂｉ１と示し、ｉ回目の非発光期間を非発光期間Ｔｂｉ２と示し、ｉ回目のオンオフ周期をオンオフ周期Ｒｂｉと示す。
　図９は、受光量の出力データのスペクトラムを示す。図９（ａ）は、本実施形態１に係る光電センサ１を用いた場合のスペクトラムを示し、図９（ｂ）は、本実施形態２に係る光電センサ１を用いた場合のスペクトラムを示し、図９（ｃ）は、本実施形態３に係る光電センサ１を用いた場のスペクトラムを示し、図９（ｄ）は、比較例に係る光電センサ１を用いた場合のスペクトラムを示す。
　また、Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５及びＬ７は、受光量の出力データを複数回検出した際の平均データを示し、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６及びＬ８は、受光量の出力データを複数回検出した際のσ（揺れ）を示す。
　比較例に係る光電センサ１ｃは、図９（ｄ）に示すように、２７ｋＨｚ付近及びその高調波８１ｋＨｚ付近において鋭いピークが得られる。これらのピークは光ノイズに起因するピークであり、受光量の出力データが大きく変化することで、光電センサが誤動作を引き起こす要因となり得る。
　本実施形態１に係る光電センサ１は、図９（ａ）に示すように、比較例と比較し、２７ｋＨｚ付近におけるピークが低減されている。また、８１ｋＨｚ付近におけるピークが顕著に低減されている。
　本実施形態２に係る光電センサ１ａは、図９（ｂ）に示すように、比較例と比較し、２７ｋＨｚ付近におけるピーク及び８１ｋＨｚ付近におけるピークが顕著に低減されている。
　本実施形態３に係る光電センサ１ｂは、図９（ｃ）に示すように、比較例と比較し、２７ｋＨｚ付近におけるピーク及び８１ｋＨｚ付近におけるピークが顕著に低減されている。
　以上のように、本実施形態１、２、３に係る光電センサ１、１ａ、１ｂは、比較例に係る光電センサ１ｃと比較して、光ノイズの影響を低減することができ、光電センサの誤動作を抑制することができる。
　〔非周期制御についての付記事項〕
　実施形態１、２、３において説明した事項ではあるが、本明細書において、「オンオフ期間を非周期で制御すること」及び「オンオフ期間の位相を変調すること」には少なくとも以下の各例が含まれる。
　（例１）　オン期間及びオフ期間の少なくとも何れかを長くする（延長制御）
　（例２）　オン期間及びオフ期間の少なくとも何れかを短くする（短縮制御）
　（例３）　（例１）及び（例２）の少なくとも何れかをランダムに行う
　（例４）　（例１）～（例３）の少なくとも何れかを複数回連続して行う
　〔ソフトウェアによる実現例〕
　光電センサ１、１ａ、１ｂの制御ブロック（特に制御部２、２ａ、２ｂ及び検出部４）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
　後者の場合、光電センサ１、１ａ、１ｂは、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラム及び各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
　〔まとめ〕
　本発明の態様１に係る光電センサ１は、発光部３と、上記発光部３のオンオフを制御する制御部２と、上記発光部３からの光及び外乱光を受光する受光部５と、を備え、上記制御部２は、上記発光部３のオンオフ周期を非周期で制御する。
　上記の構成によれば、電子機器が発生する周期ノイズ及び蛍光灯等の固定周波数の光ノイズの影響を抑制することができ、光電センサの誤検知を低減することができる。
　本発明の態様２に係る光電センサ１は、上記態様１において、上記制御部２による非周期制御は、上記発光部３のオン期間またはオフ期間を延長制御または短縮制御してなる。
　上記の構成によれば、電子機器が発生する周期ノイズ及び蛍光灯等の固定周波数の光ノイズの影響を抑制することができ、光電センサの誤検知を低減することができる。
　本発明の態様３に係る光電センサ１は、上記態様２において、上記制御部２による非周期制御は、上記発光部３のオンオフの基本周期に対して、上記延長制御または上記短縮制御をランダムに行う。
　上記の構成によれば、電子機器が発生する周期ノイズ及び蛍光灯等の固定周波数の光ノイズの影響を抑制することができ、光電センサの誤検知を低減することができる。
　本発明の態様４に係る光電センサ１は、上記態様１から３の何れかの態様において、上記制御部２は非周期制御を複数回連続して行う。
　上記の構成によれば、電子機器が発生する周期ノイズ及び蛍光灯等の固定周波数の光ノイズの影響を抑制することができ、光電センサの誤検知を低減することができる。
　本発明の態様５に係る光電センサ１は、上記態様１から４の何れかの態様において、上記発光部３のオン期間において上記受光部５が受光した受光量と上記発光部３のオフ期間において上記受光部５が受光した受光量との差分を、上記発光部３のオンオフの繰り返し毎に積算する積算部９と、上記積算部９において積算した積算値が閾値以上であるかを判定する判定部１０とを更に備えている。
　本発明の態様６に係る近接センサ１２は、上記態様１から５のいずれかの態様の光電センサ１を備えている。よって、前記態様１から５の光電センサ１と同様の作用効果を奏する。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
　１　光電センサ
　２　制御部
　３　発光部
　４　検出部
　５　受光部
　６　設定部
　７　変調部
　８　休止期間挿入部
　９　積算部
　１０　判定部
　１１　周期変調部
　１２　近接センサ
　１３　ＬＥＤ素子（発行ダイオード）
　１４　フォトダイオード（ＰＤ）
　１５　レンズ

Claims (6)

  1. 　発光部と、
    　上記発光部のオンオフを制御する制御部と、
    　上記発光部からの光及び外乱光を受光する受光部と、
    　を備え、
    　上記制御部は、上記発光部のオンオフ周期を非周期で制御する
    ことを特徴とする光電センサ。
  2. 　上記制御部による非周期制御は、上記発光部のオン期間またはオフ期間を延長制御または短縮制御してなることを特徴とする請求項１に記載の光電センサ。
  3. 　上記制御部による非周期制御は、上記発光部のオンオフの基本周期に対して、上記延長制御または上記短縮制御をランダムに行うことを特徴とする請求項２に記載の光電センサ。
  4. 　上記制御部は上記非周期制御を複数回連続して行うことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の光電センサ。
  5. 　上記発光部のオン期間において上記受光部が受光した受光量と上記発光部のオフ期間において上記受光部が受光した受光量との差分を、上記発光部のオンオフの繰り返し毎に積算する積算部と、
    　上記積算部において積算した積算値が閾値以上であるかを判定する判定部と
    を更に備えていることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の光電センサ。
  6. 　請求項１～５の何れか１項に記載の光電センサを備えることを特徴とする近接センサ。
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