JP4926893B2 - Pulse modulation type photodetection device - Google Patents
Pulse modulation type photodetection device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4926893B2 JP4926893B2 JP2007224838A JP2007224838A JP4926893B2 JP 4926893 B2 JP4926893 B2 JP 4926893B2 JP 2007224838 A JP2007224838 A JP 2007224838A JP 2007224838 A JP2007224838 A JP 2007224838A JP 4926893 B2 JP4926893 B2 JP 4926893B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- output
- pulse
- light
- modulation type
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
本発明は、発光素子からパルス変調された光を投光し物体の有無を検出するパルス変調型光検出装置に関するものである。 The present invention relates to a pulse modulation type photodetection device that projects pulse modulated light from a light emitting element to detect the presence or absence of an object.
複写機及びプリンタ等のFA及びOA機器、並びに、ゲーム機といったアミューズメント機器等の電子機器では、所定通路において記録紙、コイン及び玉等の物体の有無を検出することが必要となる場合がある。このような検出には、光を用いて物体の有無を検出する光検出装置が、物体に対して非接触型であるので好適に使用される。 In electronic devices such as copying machines and printers such as FA and OA equipment, and amusement machines such as game machines, it may be necessary to detect the presence or absence of objects such as recording paper, coins and balls in a predetermined path. For such detection, a light detection device that detects the presence or absence of an object using light is preferably used because it is a non-contact type with respect to the object.
図7に従来のパルス変調型光検出装置100のブロック図を示す。パルス変調型光検出装置100は、定電圧回路101、電源端子102、GND端子103、発振回路104、同期タイミング回路105、発光素子駆動回路106、発光素子107、受光素子108、アンプ109、信号処理回路110、出力回路111、出力端子112、負荷113、及び電源114から構成される。パルス変調型光検出装置100の動作について、以下に説明する。
FIG. 7 shows a block diagram of a conventional pulse modulation
定電圧回路101は、電源端子102とGND端子103との間に接続された電源114により、各回路及びアンプに定電圧を供給する。
The
パルス変調型光検出装置100では、発振回路104で作成された基本クロック(CLK)信号S101が、同期タイミング回路105にて同期タイミングパルス信号S102に変調される。発光素子駆動回路106は、同期タイミング回路105から伝送される同期タイミングパルス信号S102がHiである時に、パルス変調されたパルス光L1或いはパルス光L2を発光素子107から投射させる。但し、パルス光L1及びL2は、投射される方向のみが異なり、その他の性質は同一でもよい。
In the pulse modulation
パルス変調型光検出装置100が、発光素子107及び受光素子108の間を+X方向に通過する物体Aの有無を検出する場合、パルス光L1は、発光素子107から+Y方向に投射され、受光素子108に入射している。物体Aが通過してパルス光L1を横切る時、パルス光L1は、物体Aにより遮断され、受光素子108には入射しない。この場合、パルス変調型光検出装置100は、透過型パルス変調型光検出装置と称される。
When the pulse
パルス変調型光検出装置100が、発光素子107及び受光素子108から+X方向に距離a離れた点を+Y方向に通過する物体Bの有無を検出する場合、パルス光L2は、発光素子107から物体Bの通過位置Pに投射されるが、受光素子108には入射していない。物体Bが通過してパルス光L2を横切る時、パルス光L2は、物体Bにより反射され、反射されたパルス光L3は、受光素子108に入射する。この場合、パルス変調型光検出装置100は、反射型パルス変調型光検出装置と称される。
When the pulse modulation
従って、周囲に外乱光等がなければ、受光素子108に入射するパルス光は、該パルス光を横切る物体A或いは物体Bの有無により、その有無が切り替わることになる。そしてこのように受光素子108へ入射されたパルス光を受光素子108により光電変換して受光パルス信号S103を得る。
Therefore, if there is no disturbance light or the like in the surroundings, the presence or absence of the pulsed light incident on the
受光パルス信号S103は、アンプ109で増幅、波形整形されアンプ出力パルス信号S104として出力される。アンプ出力パルス信号S104は、信号処理回路110で同期タイミングパルス信号S102と比較され、信号処理されて信号処理回路出力信号S105として出力される。
The received light pulse signal S103 is amplified and shaped by the
ここで、図8に従来のパルス変調型光検出装置の信号処理回路のブロック図を、図9に従来のパルス変調型光検出装置100の動作タイミングチャートを示す。
Here, FIG. 8 shows a block diagram of a signal processing circuit of a conventional pulse modulation type photodetector, and FIG. 9 shows an operation timing chart of the conventional pulse
パルス変調型光検出装置100においては、アンプ出力パルス信号S104と同期タイミングパルス信号S102と一致し、比較結果信号S107をシフトレジスタ115へ入力する。シフトレジスタ115で例えば3周期連続同期した場合に物体が有ると判定して、出力回路111へHiまたはLoの信号である信号処理回路出力信号S105を出力する。
In the pulse modulation
出力回路111は、出力トランジスタのドライブ能力、即ち出力トランジスタから出力される電流の最大値を調整し、信号処理回路出力信号S105を外部に出力するのに好適なように調整する。出力回路111には、例えば内部に図示しない出力トランジスタを有しており、出力トランジスタのコレクタから検出信号S106を出力するオープンコレクタ出力方式を採用する。
The
信号処理回路出力信号S105の調整により得られたHi或いはLoの信号は、物体A或いは物体Bの有無を示す検出信号S106として出力される。しかし、パルス変調型光検出装置100が、透過型であるか反射型であるかにより、検出信号S106のHiの信号が物体の有ることを示すのか、あるいは物体の無いことを示すのかが異なってくる。検出信号S106のLoの信号についても同様である。出力回路111は、パルス変調型光検出装置100が、透過型であるか反射型であるかに応じて、検出信号S106のHi及びLoの信号が物体の有ることを示すのか、あるいは物体の無いことを示すのかを決定する。
A Hi or Lo signal obtained by adjusting the signal processing circuit output signal S105 is output as a detection signal S106 indicating the presence or absence of the object A or the object B. However, depending on whether the pulse modulation
上述したように、出力回路111にオープンコレクタ出力方式を採用している場合、出力トランジスタのコレクタに何も接続しないと、出力トランジスタがオフの場合に何も接続されていない状態になり、信号を出力できなくなる。また、出力トランジスタがオンする場合は、出力トランジスタのコレクタは、エミッタに接続されているGNDと接続されるが、コレクタには何も接続されていないので、出力トランジスタが動作出来なくなる。
As described above, when the open collector output method is adopted for the
従って、電源端子102と出力端子112の間にRLの抵抗値を有する負荷113を接続し、出力回路111の出力トランジスタをプルアップする。なお、パルス変調型光検出装置100にプルアップ抵抗が内蔵されている場合は、負荷113は接続しない。これにより、出力トランジスタがオフの場合は、電源114の電圧Vccを、検出信号S106のHiの信号として出力する。出力トランジスタがオンの場合は、電源114の電圧Vccが負荷113の電圧降下分低下して得られる検出信号S106のLoの信号を出力する。
Therefore, a
上記ではパルス変調型光検出装置100において通過する物体の有無を検出する場合について述べたが、例えばパルス変調型光検出装置100が複写機等で紙センサとして使用され、紙詰まりが発生した場合は、紙が無いはずのときに検出され続けるジャム検知を行う。
In the above, the case where the presence or absence of a passing object is detected in the pulse modulation
上記従来の従来のパルス変調型光検出装置100と同様に物体の有無を検出するものとして、例えば、特許文献1に記載された2線式光電スイッチでは、オフ状態における消費電流を小さくした状態でスイッチの安定性を向上している。また、特許文献2に記載された光電スイッチでは、投光パルスの周期が短く検知距離が短い状態と、検知距離が長く応答速度が遅い状態とを切換えることが可能である。また、特許文献3には、フォトインタラプタ等の出力のバラツキ、温度、経時による変動等があっても、かつ検知物有無時の受光量の差が少なくても使用可能な光結合装置及びその制御方法が開示されている。
上記従来のパルス変調型光検出装置は、通常、電源、GND、及び出力の各端子を有するが、1つの機器に多数個使用される場合に省線化の要望が強い。電源とGNDに関しては省略できないので、出力端子を省くしかないが、どのようにして外部へ物体が有る時/物体が無い時を判定する信号を出力するのかという問題がある。 The conventional pulse modulation type photodetection device usually has power supply, GND, and output terminals, but there is a strong demand for wire saving when many devices are used in one device. Since the power supply and GND cannot be omitted, there is no choice but to omit the output terminal. However, there is a problem of how to output a signal for determining when there is an object / when there is no object.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、出力端子及び出力回路を省き縮小された回路により物体の有無を検出することができるパルス変調型光検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a pulse modulation type photo-detecting device capable of detecting the presence or absence of an object with a reduced circuit by omitting an output terminal and an output circuit. It is to provide.
本発明のパルス変調型光検出装置は、上記課題を解決するために、基本クロック信号を生成して出力する発振回路と、上記基本クロック信号に基づいて同期タイミングパルス信号を生成するパルス信号生成手段と、上記同期タイミングパルス信号に同期したパルス光を投光する発光素子と、検出すべき物体による上記パルス光の反射光、または物体によって遮断されなかった上記パルス光を受光する受光素子とを備え、上記受光素子からの受光信号に基づいて物体の有無を検出するパルス変調型光検出装置において、負荷及び上記発光素子に電流を供給する電源が直列に接続される一対の端子と、上記受光信号に基づいて上記物体の有無を検出する検出手段と、物体が有る時に、上記基本クロック信号の周波数を変更する発振周波数制御手段とを備え、上記一対の端子は、上記物体の有無を検出するための出力端子として兼用されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a pulse modulation type photodetecting device of the present invention generates an oscillation circuit that generates and outputs a basic clock signal, and pulse signal generation means that generates a synchronous timing pulse signal based on the basic clock signal And a light emitting element that emits pulsed light synchronized with the synchronization timing pulse signal, and a light receiving element that receives the reflected light of the pulsed light by the object to be detected or the pulsed light not blocked by the object. In the pulse modulation type photo-detecting device for detecting the presence or absence of an object based on a light receiving signal from the light receiving element, a pair of terminals to which a load and a power source for supplying current to the light emitting element are connected in series, and the light receiving signal Detecting means for detecting the presence or absence of the object based on the above, and oscillation frequency control means for changing the frequency of the basic clock signal when the object is present Comprising a said pair of terminals, characterized in that it also serves as an output terminal for detecting the presence or absence of the object.
上記発明によれば、上記基本クロック信号に基づいて生成された上記同期タイミングパルス信号がHiである時に、上記一対の端子に接続された上記電源から上記負荷を介して上記発光素子に電流が流れる。この場合、上記一対の端子に発生する電圧は、上記電源の電圧から上記負荷の電圧降下分低下してLoの電圧となる。従って、上記一対の端子から出力される信号は、上記同期タイミングパルス信号と同期し、上記発光素子に電流が流れる時にLo、上記発光素子に電流が流れない時にHiとなる。 According to the invention, when the synchronization timing pulse signal generated based on the basic clock signal is Hi, a current flows from the power source connected to the pair of terminals to the light emitting element via the load. . In this case, the voltage generated at the pair of terminals decreases to the voltage of the load from the voltage of the power source and becomes a voltage of Lo. Therefore, the signals output from the pair of terminals are synchronized with the synchronization timing pulse signal, and become Lo when current flows through the light emitting element, and becomes Hi when current does not flow through the light emitting element.
これにより、物体が有る時に、上記発振周波数制御手段により上記発振回路の発振周波数が変更されると、同期タイミングパルス信号の周波数が変更されるので、上記一対の端子から出力されるパルス信号のパルス周期またはパルス幅も変更される。 Thereby, when the oscillation frequency of the oscillation circuit is changed by the oscillation frequency control means when there is an object, the frequency of the synchronous timing pulse signal is changed, so that the pulse of the pulse signal output from the pair of terminals The period or pulse width is also changed.
従って、負荷及び電源が直列に接続される一対の端子から出力される信号のパルス周期またはパルス幅の変化により物体の有無を検出できるので、出力端子及び出力回路を別途設ける必要が無く、装置を縮小出来る。 Therefore, since the presence or absence of an object can be detected by a change in the pulse period or pulse width of a signal output from a pair of terminals connected in series with a load and a power supply, there is no need to provide an output terminal and an output circuit separately, Can be reduced.
さらに、上記一対の端子から信号が出力されなくなった場合、断線または短絡等、異常状態であるということが確認できるので、物体の有無を検出すると共に、上記パルス変調型光検出装置に発生した異常状態を確認することが出来る。 Furthermore, when no signal is output from the pair of terminals, it can be confirmed that there is an abnormal state such as a disconnection or a short circuit, so that the presence or absence of an object is detected, and an abnormality that has occurred in the pulse modulation type photodetector You can check the status.
上記パルス変調型光検出装置では、上記発振周波数制御手段は、物体が無い時に、上記基本クロック信号の周波数を、物体が有る時に変更する値と異なる値に変更してもよい。 In the pulse modulation type photodetection device, the oscillation frequency control means may change the frequency of the basic clock signal to a value different from a value changed when there is an object when there is no object.
これにより、受光素子に外乱光が入射された時に、上記一対の端子から出力される信号のパルス周期またはパルス幅が、物体が有る時のパルス周期またはパルス幅と同じとなり、物体が無いにもかかわらず物体が有ると誤って判定することを防ぐことが出来る。 Thus, when disturbance light is incident on the light receiving element, the pulse period or pulse width of the signal output from the pair of terminals is the same as the pulse period or pulse width when there is an object, and there is no object. Regardless of this, it is possible to prevent erroneous determination that there is an object.
上記パルス変調型光検出装置では、検出手段は、上記受光信号のパルスが所定数入力されると最終段の出力を反転させて上記物体の有無を検出するシフトレジスタを有し、
上記発振周波数制御手段は、物体が無い時に、上記検出手段を構成するシフトレジスタの最終段の出力と上記シフトレジスタの途中段の出力からの信号で上記基本クロック信号の周波数を制御してもよい。
In the pulse modulation type photodetection device, the detecting means has a shift register that detects the presence or absence of the object by inverting the output of the final stage when a predetermined number of pulses of the light receiving signal are inputted,
The oscillation frequency control means may control the frequency of the basic clock signal with a signal from the output of the last stage of the shift register and the output of the intermediate stage of the shift register when there is no object. .
これにより、上記シフトレジスタの最終段の出力から出力される信号で物体の有無を検出し、上記シフトレジスタの最終段の出力と上記シフトレジスタの途中段の出力との両方から出力される信号の組合せにより、上記基本クロック信号の周波数を変更できる。 Thus, the presence or absence of an object is detected from the signal output from the output of the last stage of the shift register, and the signal output from both the output of the last stage of the shift register and the output of the intermediate stage of the shift register is detected. The frequency of the basic clock signal can be changed by the combination.
本発明の電子機器は、上記いずれかのパルス変調型光検出装置を備えているので、小型化を図ることができる。 Since the electronic apparatus of the present invention includes any one of the above-described pulse modulation type photodetection devices, it can be miniaturized.
本発明のパルス変調型光検出装置は、以上のように、負荷及び電源が直列に接続される一対の端子と、上記受光信号に基づいて上記物体を検出する検出手段と、物体を検出された時に、上記基本クロック信号の周波数を変更する発振周波数制御手段とを備え、上記一対の端子は、上記物体の有無を検出するための出力端子として兼用されているものである。
As described above, the pulse modulation type photodetection device of the present invention has a pair of terminals to which a load and a power supply are connected in series, a detection unit that detects the object based on the light reception signal, and an object detected sometimes, a oscillation frequency control means for changing the frequency of the basic clock signal, the pair of terminals is shall have been also used as an output terminal for detecting the presence or absence of the object.
それゆえ、出力端子及び出力回路を省き縮小された回路により物体を検出することができるパルス変調型光検出装置を提供するという効果を奏する。 Therefore, there is an effect of providing a pulse modulation type photodetecting device capable of detecting an object by a reduced circuit without the output terminal and the output circuit.
〔実施の形態1〕
本発明に係るパルス変調型光検出装置の実施の一形態について図1ないし図4に基づき説明する。
[Embodiment 1]
An embodiment of a pulse modulation type photodetecting device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に本実施の形態のパルス変調型光検出装置1のブロック図を示す。パルス変調型光検出装置1は、定電圧回路2、電源端子3、GND端子4、発振回路5、同期タイミング回路6、発光素子駆動回路7、発光素子8、受光素子9、アンプ10、信号処理回路11、負荷12、及び電源18から構成される。
FIG. 1 shows a block diagram of a pulse
パルス変調型光検出装置1では、定電圧回路2が、電源端子3とGND端子4との間に直列に接続された電源18及びRLの抵抗値を有する負荷12により、各回路及びアンプに定電圧を供給する。
In the pulse
パルス変調型光検出装置1は、所定波長であり、基本クロック(以下、CLKと略記する)信号S1を生成して出力する発振回路5と、基本CLK信号S1をパルス変調して同期タイミングパルス信号S2を生成する同期タイミング回路(パルス生成回路)6とが設けられている。同期タイミングパルス信号S2は、発光素子駆動回路7に入力される。
The pulse modulation type photo-detecting
また、発光素子8は、発光素子駆動回路7により、同期タイミングパルス信号S2により同期タイミングパルス信号S2に同期した光を所定方向、即ち有無を検出すべき物体A或いは物体Bの通過位置に対し投光する。パルス変調型光検出装置1は、複写機及びプリンタ等のFA機器及びOA機器、あるいはアミューズメント機器におけるコイン及び玉等の有無を検出する機器等の電子機器に搭載される。
In addition, the light emitting element 8 causes the light emitting
さらに、受光素子9は、有無を検出すべき物体Aの透過光、或いは物体Bによる反射光を受光して、対応する検出電気信号である受光パルス信号S3に変換して出力する。
Furthermore, the
物体A或いは物体Bの有無を検出時に受光素子9へ光がどのように入射されるかについて、以下に例を示す。
An example of how light is incident on the
上述したように、発振回路5で基本CLK信号S1が作られ、同期タイミング回路6において基本CLK信号S1が、同期タイミングを有する同期タイミングパルス信号S2に変調される。発光素子8は、発光素子駆動回路7により、パルス変調されたパルス光L1或いはパルス光L2を物体A或いは物体Bの通過位置に向かって投射(投光)する。パルス光L1及びL2は、投射される方向のみが異なり、その他の性質は同一でもよい。
As described above, the basic CLK signal S1 is generated by the
パルス変調型光検出装置1が、発光素子8及び受光素子9の間を+X方向に通過する物体Aの有無を検出する場合、パルス光L1は、発光素子8から+Y方向に投射され、受光素子9に入射している。物体Aが通過してパルス光L1を横切る時、パルス光L1は、物体Aを透過し、受光素子9に入射する。
When the pulse
パルス変調型光検出装置1が、発光素子8及び受光素子9から+X方向に距離a離れた点を+Y方向に通過する物体Bの有無を検出する場合、パルス光L2は、発光素子8から物体Bの通過位置Pに投射されるが、受光素子9には入射していない。物体Bが通過してパルス光L2を横切る時、パルス光L2は、物体Bにより反射され、反射されたパルス光L3は、受光素子9に入射する。
When the pulse modulation
従って、周囲に外乱光等がなければ、受光素子9に入射するパルス光は、該パルス光を横切る物体A或いは物体Bの通過によりその有無が切り替わることになる。そしてこのように受光素子9へ入射されたパルス光を受光素子9により光電変換して受光パルス信号S3を得る。
Accordingly, if there is no disturbance light or the like in the surroundings, the presence or absence of the pulsed light incident on the
アンプ10は、受光素子9から得た受光パルス信号S3を増幅し、波形整形してアンプ出力パルス信号S4として出力する。その上で、信号処理回路(受光側検出回路)11は、アンプ出力パルス信号S4及び同期タイミングパルス信号S2との比較から物体A或いは物体Bの有無の検出結果を示すデジタル信号である判定処理信号S5を発振回路5に出力する。
The
図2に信号処理回路11の1例を示す。信号処理回路11には、アンプ10のアンプ出力パルス信号S4の状態を検出する状態検出回路13、シフトレジスタ14、及び発振制御回路15が設けられている。
FIG. 2 shows an example of the
まず、パルス変調型光検出装置1が反射型である場合について説明する。状態検出回路13は、同期タイミングパルス信号S2とアンプ出力パルス信号S4との波形を比較する。同期タイミングパルス信号S2が入力されていない時にアンプ出力パルス信号S4が入力されていれば、受光素子9にノイズ光が入射していると判定し、シフトレジスタ14へ信号を送らないか或いはシフトレジスタ14をリセットする。
First, the case where the pulse modulation
状態検出回路13は、アンプ出力パルス信号S4と同期タイミングパルス信号S2とが合致していれば、受光素子9に物体が有ることにより反射された反射光が入射したと判定し、シフトレジスタ14へ同期タイミングパルス信号S2に合致したアンプ出力パルス信号S4である比較信号S6を送る。
If the amplifier output pulse signal S4 and the synchronization timing pulse signal S2 match, the
また、状態検出回路13は、シフトレジスタ14の最終段のDフリップフロップ2Jからの出力信号Q2Jを入力され、出力信号Q2Jに応じて、物体が有る時は検出状態を、物体が無い時は非検出状態を保持するように、シフトレジスタ14をセットまたはリセットし、あるいはDフリップフロップ2H、2I、及び2JのCLK入力への比較信号S6の供給を停止する。これにより、物体の大きさや物体の通過スピードが変更されても、検出状態あるいは非検出状態を保持出来る。
Further, the
さらに、状態検出回路13は、出力信号Q2Jを入力されることにより、検出状態あるいは非検出状態を認識出来る。従って、状態検出回路13は、検出状態あるいは非検出状態において外乱光によるノイズが受光素子9及びアンプ10を介して入力された場合に、シフトレジスタ14の出力をどのようにするかを任意に設定できる。
Furthermore, the
例えば、出力信号Q2Jが入力され、状態検出回路13が検出状態であることを認識した状態で、外乱光によるノイズが入力された場合に、状態検出回路13がシフトレジスタ14をセットあるいはリセットすることにより、強制的に非検出状態に設定してもよい。
For example, the
信号処理回路11は、同期タイミングパルス信号S2に合致したアンプ出力パルス信号S4がシフトレジスタ14にその段数分(図2では3段分)入力されると、物体が通過中であると判定して発振制御回路15を介して発振回路5から出力される基本CLK信号S1の周波数を物体が有る時の周波数に変更させる。
When the amplifier output pulse signal S4 that matches the synchronization timing pulse signal S2 is input to the
シフトレジスタ14は、同期タイミングパルス信号S2と合致したHiのアンプ出力パルス信号S4が、シフトレジスタ14に3周期連続で入力された場合に、物体が有ると判定として、Dフリップフロップ2Jの出力信号Q2Jをシフトレジスタ出力信号S7として発振制御回路15へ出力する。発振制御回路15は、シフトレジスタ出力信号S7に応じて基本CLK信号S1の周波数を物体が有る時或いは物体が無い時の周波数に変更させる信号、即ち判定処理信号S5を発振回路5へ出力する。
図3はパルス変調型光検出装置1が反射型である場合のタイミングチャートである。同期タイミングパルス信号S2に合致した、即ちHiであるアンプ出力パルス信号S4が、同期タイミングパルス信号S2の3周期分連続で入力されると、シフトレジスタ出力信号S7がLoからHiへ変化する。Loのアンプ出力パルス信号S4が、同期タイミングパルス信号S2の3周期分連続で入力されると、物体が無くなったと判定してシフトレジスタ出力信号S7がHiからLoへ変化する。
The
FIG. 3 is a timing chart in the case where the pulse modulation
図4はパルス変調型光検出装置1が透過型である場合のタイミングチャートである。Loであるアンプ出力パルス信号S4が、同期タイミングパルス信号S2の3周期分連続で入力されると、物体が有ることによりパルス光が遮断されているとして、シフトレジスタ出力信号S7がHiからLoへ変化する。Hiのアンプ出力パルス信号S4が、同期タイミングパルス信号S2の3周期分連続で入力されると、物体が無くなったと判定してシフトレジスタ出力信号S7がLoからHiへ変化する。
FIG. 4 is a timing chart when the pulse modulation
パルス変調型光検出装置1では、シフトレジスタ14は、例えばDフリップフロップ2H、2I、及び2Jを有する3段のシフトレジスタである。Dフリップフロップ2H、2I、及び2Jは、JKフリップフロップを用いてもよい。Dフリップフロップ2H、2I、及び2Jは、それぞれセット入力S及びリセット入力Rを有しており、電源投入時にセットあるいはリセットされる。これにより、初期状態が非検出状態に設定される。
In the pulse modulation
そしてパルス変調型光検出装置1を使用するときには、電源Vcc及びRLの抵抗値を有する負荷12は、電源端子3とGND端子4の間に直列に接続される。ここで一般的なパルス変調型光検出装置の消費電流は、発光素子に流れる電流を除くと数mA程度以下である。これに対して、発光素子に流れる電流Iは、検出物体までの距離にもよるが数十mA以上である。
When the pulse modulation
従って、出力信号S8は、電源18の電圧Vccから負荷12による電圧降下した波形となる。同期タイミングパルス信号S2がHiの時、発光素子8に電流が流れ、負荷12による電圧降下が大きく、同期タイミングパルス信号S2がLoの時は発光素子8に電流が流れず、パルス変調型光検出装置の消費電流によってのみ電圧降下が発生するので、電圧降下が小さくなる。以上により出力信号S8は、同期タイミングパルス信号S2と同期し、発光素子8に電流が流れる時にLo、発光素子8に電流が流れない時にHiとなる。
Therefore, the output signal S8 has a waveform obtained by dropping the voltage by the
なお、電源18の電圧Vcc及び負荷12の抵抗値RLは、発光素子8に電流が流れ、負荷12による電圧降下により出力信号S8がLoとなった場合でも、電源18から負荷12及び電源端子3を介して定電圧回路2に印加される電圧が、定電圧回路2を動作させるために必要な電圧を下回らないような電圧及び抵抗値に設定される。
Note that the voltage Vcc of the
そして、物体が有る時に、反射型のパルス変調型光検出装置1において同期タイミングパルス信号S2が入力された時にHiであり、透過型のパルス変調型光検出装置1において同期タイミングパルス信号S2が入力された時にLoであるアンプ出力パルス信号S4が、同期タイミングパルス信号S2の3周期分連続で入力されると、発振制御回路15を介して基本CLK信号S1の周波数が物体が有る時の周波数に変更されるので、同期タイミングパルス信号S2の周波数が変更される。これにより、出力信号S8のパルス周期またはパルス幅も同様に変化し、物体が有ることが出力信号S8のパルス周期またはパルス幅の変化により確認できる。
Then, when there is an object, it is Hi when the synchronization timing pulse signal S2 is input in the reflection type pulse
従って、直列に接続された上記パルス変調型光検出装置と電源18と負荷12の内、上記パルス変調型光検出装置と負荷12との接続点から負荷12の値を適切に選択することにより、発光素子8に流れるパルス電流の変化をパルス電位として取り出すことができる。また、物体が有る時/物体が無い時に合わせて同期パルス周期或いは同期パルス幅が変化すると、上記パルス変調型光検出装置1と負荷12との接続点から出力される出力信号S8により物体が有ること/物体が無いことを判定することができる。
Therefore, by appropriately selecting the value of the
以上のように、本実施の形態のパルス変調型光検出装置1は、物体が有る時に発振回路5が生成する基本CLK信号S1の周波数を変更し、出力信号S8の周波数を変化させることにより、物体が有ることを検出する。
As described above, the pulse
ここで、光検出装置は外乱光の影響を受けないようにしなければならない。パルス変調型光検出装置として物体が有る時のパルス周期またはパルス幅を決めておけば、物体が無い時のパルス周期またはパルス幅は検出時のパルス周期またはパルス幅以外で変化させても良い。 Here, it is necessary to prevent the light detection apparatus from being affected by disturbance light. If the pulse period or pulse width when an object is present is determined as the pulse modulation type photodetection device, the pulse period or pulse width when there is no object may be changed other than the pulse period or pulse width at the time of detection.
なお、本実施の形態において、図3及び図4のタイミングチャートに示す論理動作を説明したが、例えばパルス変調型光検出装置1にインバータなどを用いることにより、HiとLoが反転して論理動作が逆になった場合でも、パルス変調型光検出装置1は物体の有無を検出することができる。
In this embodiment, the logical operation shown in the timing charts of FIGS. 3 and 4 has been described. However, for example, by using an inverter or the like in the pulse modulation
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図5に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. Configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the drawings of the first embodiment are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.
本実施の形態では、図5に示すように、信号処理回路16及び発振制御回路17が実施の形態1と異なっている。発振制御回路17は、実施の形態1の発振制御回路15と異なり、2つの信号を入力可能な構成となっている。発振制御回路17へ入力される信号は、シフトレジスタ出力信号S7、及びシフトレジスタ14内においてDフリップフロップ2HとDフリップフロップ2Jとの中間に位置するDフリップフロップ2Iの出力信号、即ちシフトレジスタ出力信号S9である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
上記構成によれば、アンプ10から状態検出回路13へ入ったアンプ出力パルス信号S4が同期タイミング回路6で作られる同期タイミングパルス信号S2に合致すると判定されシフトレジスタ14に入力してきたとき、物体の通過中にシフトレジスタ出力信号S7はまだLoのままであるが、シフトレジスタ出力信号S9がHiである状態において、発振制御回路17は、実施の形態1において発振制御回路15にシフトレジスタ出力信号S7が入力された時の基本CLK信号S1の周波数とは別の周波数になるように発振回路5へデジタル信号S5を出力する。この時のデジタル信号S5は、シフトレジスタ出力信号S7もHiとなった時に出力される信号とは異なる信号である。
According to the above configuration, when it is determined that the amplifier output pulse signal S4 input from the
図6は図5の信号処理回路16を用いた場合のタイミングチャートである。シフトレジスタ出力信号S7がLoでシフトレジスタ出力信号S9がHiである場合(図6の期間T)に、発振回路5から出力される基本クロック信号S1の周波数は、シフトレジスタ出力信号S7がHiになった時と異なる周波数になっている。
FIG. 6 is a timing chart when the
以上のように、本実施の形態の信号処理回路16及び発振制御回路17を用いると、物体が無い状態で、図1のパルス変調型光検出装置1において受光素子9に外乱光が入射された時に、出力信号S8のパルス周期またはパルス幅が、物体が有る時のパルス周期またはパルス幅と同じにはならないので、物体が無いにもかかわらず物体が有ると誤判定することを防ぐことが出来る。
As described above, when the
なお、本実施の形態において、図6のタイミングチャートに示す論理動作を説明したが、例えばパルス変調型光検出装置1にインバータなどを用いることにより、HiとLoが反転して論理動作が逆になった場合でも、パルス変調型光検出装置1は物体の有無を検出することができる。
In the present embodiment, the logical operation shown in the timing chart of FIG. 6 has been described. For example, by using an inverter or the like in the pulse
〔実施形態の総括〕
以上のように、本発明のパルス変調型光検出装置は、上記課題を解決するために、基本CLK信号S1を生成して出力する発振回路5と、基本CLK信号S1に基づいて同期タイミングパルス信号S2を生成する同期タイミング回路6と、同期タイミングパルス信号S2に同期したパルス光を投光する発光素子8と、検出すべき物体による上記パルス光の反射光、または物体によって遮断されなかった上記パルス光を受光する受光素子9とを備え、受光素子9からの受光信号に基づいて物体を検出するパルス変調型光検出装置1において、負荷12及び発光素子8に電流を供給する電源18が直列に接続される一対の端子と、上記受光信号に基づいて上記物体の有無を検出する検出手段と、物体が有る時に、基本CLK信号S1の周波数を変更する発振制御回路15または17とを備えることを特徴とする。
[Summary of Embodiment]
As described above, in order to solve the above-described problem, the pulse modulation type photodetecting device of the present invention generates the basic CLK signal S1 and outputs it, and the synchronous timing pulse signal based on the basic CLK signal S1. A
上記発明によれば、基本CLK信号S1に基づいて生成された同期タイミングパルス信号S2がHiである時に、上記一対の端子に接続された電源18から負荷12を介して発光素子8に電流が流れる。この場合、上記一対の端子に発生する電圧は、電源18の電圧から負荷12の電圧降下分低下してLoの電圧となる。従って、上記一対の端子から出力される信号S8は、同期タイミングパルス信号S2と同期し、発光素子8に電流が流れる時にLo、発光素子8に電流が流れない時にHiとなる。
According to the above invention, when the synchronization timing pulse signal S2 generated based on the basic CLK signal S1 is Hi, a current flows from the
これにより、物体が有る時に、発振制御回路15または17により発振回路5の発振周波数が変更されると、同期タイミングパルス信号S2の周波数が変更されるので、上記一対の端子から出力されるパルス信号のパルス周期またはパルス幅も変更される。
Accordingly, when the oscillation frequency of the
従って、負荷12及び電源18が直列に接続される一対の端子から出力される信号のパルス周期またはパルス幅の変化により物体の有無を検出できるので、出力端子及び出力回路を別途設ける必要が無く、装置を縮小出来る。
Therefore, since the presence or absence of an object can be detected by a change in the pulse period or pulse width of a signal output from a pair of terminals to which the
さらに、上記一対の端子から信号が出力されなくなった場合、断線または短絡等、異常状態であるということが確認できるので、物体の有無を検出すると共に、上記パルス変調型光検出装置に発生した異常状態を確認することが出来る。 Furthermore, when no signal is output from the pair of terminals, it can be confirmed that there is an abnormal state such as a disconnection or a short circuit, so that the presence or absence of an object is detected, and an abnormality that has occurred in the pulse modulation type photodetector You can check the status.
上記パルス変調型光検出装置では、発振制御回路15または17は、物体が無い時に、基本CLK信号S1の周波数を、物体が有る時に変更する値と異なる値に変更してもよい。
In the pulse modulation type photodetection device, the
これにより、受光素子9に外乱光が入射された時に、上記一対の端子から出力される信号S8のパルス周期またはパルス幅が、物体が有る時のパルス周期またはパルス幅と同じとなり、物体が無いにもかかわらず物体が有ると誤って判定することを防ぐことが出来る。
Thus, when disturbance light is incident on the
上記パルス変調型光検出装置では、検出手段は、上記受光信号のパルスが所定数入力されると最終段の出力を反転させて上記物体の有無を検出するシフトレジスタ14を有し、上記発振制御回路17は、物体が無い時に、上記検出手段を構成するシフトレジスタ14の最終段の出力とシフトレジスタ14の途中段の出力からの信号で基本CLK信号S1の周波数を制御してもよい。
In the pulse modulation type photodetection device, the detection means includes a
これにより、シフトレジスタ14の最終段の出力から出力される信号で物体の有無を検出し、シフトレジスタ14の最終段の出力とシフトレジスタ14の途中段の出力との両方から出力される信号の組合せにより、基本CLK信号S1の周波数を変更できる。
Thereby, the presence or absence of an object is detected from the signal output from the output of the last stage of the
本発明の電子機器は、上記いずれかのパルス変調型光検出装置を備えているので、小型化を図ることができる。 Since the electronic apparatus of the present invention includes any one of the above-described pulse modulation type photodetection devices, it can be miniaturized.
なお、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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in different embodiments can be appropriately combined. Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
パルス変調型光検出装置は、出力端子を別途設ける必要が無く、装置を縮小して物体を検出できるので、複写機及びプリンタ等のFA機器及びOA機器、あるいはアミューズメント機器におけるコイン及び玉等の検出機器等の電子機器に好適に用いることができる。 The pulse modulation type photo-detecting device does not require a separate output terminal and can detect an object by reducing the size of the device, so that it can detect coins and balls in an FA device and OA device such as a copying machine and a printer, or an amusement device. It can use suitably for electronic devices, such as an apparatus.
1 パルス変調型光検出装置
2 定電圧回路
2H、2I、2J Dフリップフロップ
3 電源端子
4 GND端子
5 発振回路
6 同期タイミング回路(パルス信号生成手段)
7 発光素子駆動回路
8 発光素子
9 受光素子
10 アンプ
11、16 信号処理回路
12 負荷
13 状態検出回路(検出手段)
14 シフトレジスタ(検出手段)
15、17 発振制御回路(発振周波数制御手段)
18 電源
A、B 物体
L1〜L3 パルス光
P 通過位置
S1 基本CLK信号
S2 同期タイミングパルス信号
S3 受光パルス信号
S4 アンプ出力パルス信号
S5 判定処理信号
S6 比較信号
S7、S9 シフトレジスタ出力信号
S8 出力信号
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
14 Shift register (detection means)
15, 17 Oscillation control circuit (oscillation frequency control means)
18 Power supply A, B Object L1-L3 Pulse light P Passing position S1 Basic CLK signal S2 Synchronization timing pulse signal S3 Light reception pulse signal S4 Amplifier output pulse signal S5 Determination processing signal S6 Comparison signal S7, S9 Shift register output signal S8 Output signal
Claims (4)
上記基本クロック信号に基づいて同期タイミングパルス信号を生成するパルス信号生成手段と、
上記同期タイミングパルス信号に同期したパルス光を投光する発光素子と、
検出すべき物体による上記パルス光の反射光、または物体によって遮断されなかった上記パルス光を受光する受光素子とを備え、
上記受光素子からの受光信号に基づいて物体の有無を検出するパルス変調型光検出装置において、
負荷及び上記発光素子に電流を供給する電源が直列に接続される一対の端子と、
上記受光信号に基づいて上記物体の有無を検出する検出手段と、
物体が有る時に、上記基本クロック信号の周波数を変更する発振周波数制御手段とを備え、
上記一対の端子は、上記物体の有無を検出するための出力端子として兼用されていることを特徴とするパルス変調型光検出装置。 An oscillation circuit that generates and outputs a basic clock signal;
Pulse signal generating means for generating a synchronous timing pulse signal based on the basic clock signal;
A light emitting element that projects pulsed light synchronized with the synchronization timing pulse signal;
A light receiving element for receiving the reflected light of the pulsed light by the object to be detected or the pulsed light not blocked by the object;
In the pulse modulation type photodetection device that detects the presence or absence of an object based on the light reception signal from the light receiving element,
A pair of terminals to which a load and a power source for supplying current to the light emitting element are connected in series;
Detecting means for detecting the presence or absence of the object based on the light reception signal;
An oscillation frequency control means for changing the frequency of the basic clock signal when there is an object ,
The pair of terminals is also used as an output terminal for detecting the presence / absence of the object .
上記発振周波数制御手段は、物体が無い時に、上記検出手段を構成するシフトレジスタの最終段の出力と上記シフトレジスタの途中段の出力からの信号で上記基本クロック信号の周波数を制御することを特徴とする請求項2に記載のパルス変調型光検出装置。 The detection means includes a shift register that detects the presence or absence of the object by inverting the output of the final stage when a predetermined number of pulses of the light reception signal are input,
The oscillation frequency control means controls the frequency of the basic clock signal with signals from the output of the last stage of the shift register constituting the detection means and the output of the intermediate stage of the shift register when there is no object. The pulse modulation type photodetection device according to claim 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007224838A JP4926893B2 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | Pulse modulation type photodetection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007224838A JP4926893B2 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | Pulse modulation type photodetection device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009058305A JP2009058305A (en) | 2009-03-19 |
JP4926893B2 true JP4926893B2 (en) | 2012-05-09 |
Family
ID=40554185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007224838A Active JP4926893B2 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | Pulse modulation type photodetection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4926893B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104316172B (en) * | 2014-10-09 | 2016-09-21 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | Energy detection device for litho machine |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0321828A (en) * | 1989-06-19 | 1991-01-30 | Omron Corp | Light incidence detecting device for photoelectric sensor |
JPH06120796A (en) * | 1992-10-05 | 1994-04-28 | Omron Corp | Two-wire photoelectric switch |
JP3958200B2 (en) * | 2001-12-14 | 2007-08-15 | シャープ株式会社 | Photodetector |
JP4339300B2 (en) * | 2005-11-01 | 2009-10-07 | シャープ株式会社 | Pulse modulation type photodetector and electronic apparatus |
-
2007
- 2007-08-30 JP JP2007224838A patent/JP4926893B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009058305A (en) | 2009-03-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8217335B2 (en) | Optical modulation-type detection device and electronic device | |
JP2010206168A (en) | Photodetector, object detector using same, and disc device | |
ES2325691T3 (en) | APPARATUS AND METHOD FOR INTERCONNECTION VERIFICATION. | |
JP2009124666A (en) | Photoelectric sensor | |
US7528362B2 (en) | Pulse modulating photodetector and electronic device | |
JP5107137B2 (en) | Bias current detection power supply circuit | |
KR102417307B1 (en) | Electronic device | |
JP4926893B2 (en) | Pulse modulation type photodetection device | |
JP2007036773A (en) | Apparatus and method for detecting detection object by optical sensor | |
JP3958200B2 (en) | Photodetector | |
JP2006145483A (en) | Pulse modulation type photodetection system, electronic equipment, and pulse modulation type photodetection method | |
JP2013156085A (en) | Photodetector, object detection sensor, and electronic apparatus | |
JP6359763B2 (en) | Photodetector and electronic device | |
JP2011199448A (en) | Photoelectric switch with communication function, and photoelectric switch system | |
JP5535825B2 (en) | Pulse modulation type photodetector and electronic apparatus | |
JP4846325B2 (en) | Multi-optical axis photoelectric sensor, projector, and light receiver | |
JP5043052B2 (en) | PULSE MODULATION TYPE PHOTODETECTION DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME | |
JP5085450B2 (en) | PULSE MODULATION TYPE PHOTODETECTION DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME | |
JP2004165215A (en) | Opto-electric sensor | |
JP2012090156A (en) | Pulse-modulated light detection device and electronic apparatus | |
JP3893926B2 (en) | Optical sensor | |
JP4047710B2 (en) | Multi-axis photoelectric sensor | |
JP3825671B2 (en) | Multi-axis photoelectric sensor | |
JP2006071621A (en) | Sensor for detecting moving body | |
JP6123024B2 (en) | Optical encoder |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090805 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110914 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111011 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111117 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120110 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120208 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150217 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4926893 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |