JP5356123B2 - Object detection device and electronic apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、パルス光を投射し物体からの反射光を検出して物体の有無を検知する物体検出装置に関するものであり、特に携帯電話機等のポータブル電子機器に搭載される物体検出装置に関するものである。 The present invention relates to an object detection device that detects the presence or absence of an object by projecting pulsed light and detecting reflected light from the object, and more particularly to an object detection device mounted on a portable electronic device such as a mobile phone. is there.
従来、自動ドア、衛生器具の自動洗浄装置、あるいは、アミューズメント機器などに備えられている、パルス光を投射し物体からの反射光を検出して物体の有無を検知する検出装置が周知である。具体的な構成の例として、特許文献1または特許文献2に開示されているものが挙げられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a detection device that is provided in an automatic door, an automatic cleaning device for sanitary equipment, an amusement device, or the like that detects the presence or absence of an object by projecting pulsed light and detecting reflected light from the object is well known. Examples of specific configurations include those disclosed in
特許文献1には、発光素子が光を投射する前に、受光素子が光を検出した場合は、受光素子が光を検出しなくなるまで待ち、光を検出しなくなったら発光素子から光を投射させる物体検出装置が開示されている。
In
また、特許文献2には、1周期中に複数回のパルス光を発光し、上記複数回のパルス光を検出した場合に物体の有無を示す検出信号を出力する検出装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses a detection device that emits a plurality of times of pulsed light in one cycle and outputs a detection signal indicating the presence or absence of an object when the plurality of times of pulsed light are detected.
近年、多機能化と小型化あるいは薄型化とが進む携帯電話やメディアプレイヤー等のポータブル機器に、近接する物体の有無を検出するセンサ(物体検出装置、近接センサ)を搭載したものが登場している。その用途として以下のような例がある。 In recent years, portable devices such as mobile phones and media players that are becoming increasingly multifunctional, miniaturized, or thinner have been equipped with sensors (object detection devices, proximity sensors) that detect the presence or absence of nearby objects. Yes. There are the following examples as the application.
(1)電話機能及び表示画面を有するポータブル機器における表示画面用バックライトのON/OFF制御。例えば、通話時にセンサが人肌の接近を検出すると液晶画面のバックライトをOFFし、非近接状態への変化を検出すると再びバックライトをONする。このようにバックライトのON/OFFを制御することにより、システム全体の低消費電力化を図る。 (1) ON / OFF control of a display screen backlight in a portable device having a telephone function and a display screen. For example, when the sensor detects the approach of human skin during a call, the backlight of the liquid crystal screen is turned off, and when the change to the non-proximity state is detected, the backlight is turned on again. By controlling the ON / OFF of the backlight in this way, the power consumption of the entire system is reduced.
(2)電話機能及びタッチパネル機能を有するポータブル機器におけるタッチパネル機能のON/OFF制御。例えば、通話する際あるいは機器をポケットに挿入した際に、センサーが近接している物体を検出すると、タッチパネル機能をOFFさせる。このようにタッチパネル機能のON/OFFを制御することにより、システムの誤動作を防止する。 (2) ON / OFF control of a touch panel function in a portable device having a telephone function and a touch panel function. For example, the touch panel function is turned off when an object close to the sensor is detected during a call or when a device is inserted into a pocket. Thus, the malfunction of the system is prevented by controlling ON / OFF of the touch panel function.
(3)無線通信機能を有するポータブル機器におけるタッチレススイッチ。例えば、無線通信によるワイヤレスマウス、ワイヤレスキーボード、ゲーム機のコントローラ等において、その操作者が指や手を近づけると機器が起動し、遠ざけるとスリープする。このように機器のスイッチを制御することにより、機器の低消費電力化を図る。 (3) A touchless switch in a portable device having a wireless communication function. For example, in a wireless mouse, a wireless keyboard, a game console controller, or the like by wireless communication, the device is activated when the operator brings a finger or hand close thereto, and sleeps when the operator moves away. By controlling the switch of the device in this way, the power consumption of the device is reduced.
上記の通り、物体検出装置(近接センサ)は、携帯電話やメディアプレイヤー等の多様な機器への搭載が見込まれており、その搭載位置や電子機器の筐体表面状態等の実装条件は、電子機器のデザイン面または設計上の制約から、メーカー毎または機種毎に様々である。そのため、様々な実装条件であっても、同等の特性(検知距離特性や誤動作)の物体検出装置の実現が強く求められている。 As described above, the object detection device (proximity sensor) is expected to be mounted on various devices such as mobile phones and media players, and the mounting conditions such as the mounting position and the surface state of the casing of the electronic device are electronic. Due to the design aspects of the equipment or design constraints, it varies from manufacturer to manufacturer or from model to model. Therefore, realization of an object detection device having equivalent characteristics (detection distance characteristics and malfunction) is strongly demanded even under various mounting conditions.
また、上記のようなポータブル機器のアプリケーションに向けた物体検出装置は、従来の光センサー技術と比較して、太陽光や蛍光灯などの外乱光へのより高い耐性を有することが望まれている。それとともに、物体検出装置は、所望の検知距離特性(検知感度)または応答時間等の所望のセンシング特性を極めて小さい実装面積で実現し、近接センサ自身が極めて低消費電力であることも強く望まれている。 Moreover, it is desired that the object detection device for the portable device application as described above has higher resistance to disturbance light such as sunlight and fluorescent light as compared with the conventional optical sensor technology. . At the same time, the object detection device realizes desired sensing characteristics such as desired sensing distance characteristics (sensing sensitivity) or response time in an extremely small mounting area, and it is also strongly desired that the proximity sensor itself has extremely low power consumption. ing.
図15に従来の物体検出装置の構成の一例を示す。図15(a)は物体検出装置を前面(光の入射面)から見た図であり、図15(b)は物体検出装置の断面図を表す。図15(b)に示すように、赤外線発光ダイオード(LED)等の発光素子100、フォトダイオード等の受光素子102、及び、信号処理用の集積回路104を基板105上に実装し、それぞれの素子はワイヤー等により接続されている。
FIG. 15 shows an example of the configuration of a conventional object detection apparatus. FIG. 15A is a diagram of the object detection device viewed from the front (light incident surface), and FIG. 15B is a cross-sectional view of the object detection device. As shown in FIG. 15B, a
発光素子100、及び、受光素子102の上には、赤外線を透過する樹脂により、発光用レンズ101、及び、受光用レンズ103がそれぞれ形成されている。発光用レンズ101は、発光素子100からの放射光を被検出物に集光するものである。受光用レンズ103は、非検出物からの反射光を受光素子102上に集光するものである。その他の部分は、赤外線を透過しない樹脂107で覆われている。受光素子102と発光素子100の間の樹脂107は、発光素子100からの放射光や迷光成分が受光素子102に入射する事を防止する。
On the
図16(a)は、従来の物体検出装置の回路構成の一例を示す図である。図17には、上記回路構成を用いた場合の信号処理波形の一例を示す。図16(a)および図17に基づいて、従来の物体検出装置における物体検出/被検出の動作フローの一例を説明する。 FIG. 16A is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a conventional object detection device. FIG. 17 shows an example of a signal processing waveform when the above circuit configuration is used. An example of the operation flow of object detection / detection in the conventional object detection device will be described with reference to FIGS.
まず、発振器等により構成されるタイミング生成回路109が生成したタイミング信号に従って、発光素子駆動回路110が動作し、発光素子100からパルス光が放射される(図17に示す波形A)。被検出物有りの場合、被検出物からの反射光を受光素子102が受光してパルス信号を生成し、増幅器111がパルス信号を増幅する(図17に示す波形B)。そして、比較器等の判定回路112がパルス有無の判定を行う(図17に示す波形C)。図17に示す例では、波形Bの振幅が閾値電圧Vthを超えるところで、波形CがHiとなる。ここで、発光素子100の発光タイミングと同期して受光素子102がパルス光を受信している場合(つまり、発光しているタイミングで、判定回路112が生成する波形CがHiレベルになっている場合)に、同期検出/信号処理回路113は、出力をLoレベルからHiレベルに反転して(ラッチが掛かり)、「物体検知」状態を示す。被検出物無しの場合は、被検出物からの反射光が無いため、上記動作は行われず、出力はLoレベルのままであり、「物体非検知」状態となる。
First, the light emitting
図16(b)は、受光素子102−増幅回路111−判定回路112までの回路構成例を示す図である。上記回路は、フォトダイオード119(受光素子102に対応)、容量120、I−V変換アンプ回路151(電流電圧変換増幅回路)、ダミーI−V変換アンプ回路152、差動増幅回路123、および比較判定回路124で構成される。ダミーI−V変換アンプ回路152は、I−V変換アンプ回路151と同一の構成を有する。差動増幅回路123は、I−V変換アンプ回路151(電流電圧変換増幅回路)およびダミーI−V変換アンプ回路152の出力電圧を入力としている。
FIG. 16B is a diagram illustrating a circuit configuration example from the
容量120、ダミーI−V変換アンプ回路152、および、差動増幅回路123からなる構成は、電源電圧に重畳するノイズを除去する事を目的としている。このため、パルス信号用のI−V変換アンプ回路151とダミーI−V変換アンプ回路152とは、同一構成にしてゲイン周波数特性、及び、出力インピーダンスを合わせておく必要がある。
The configuration including the
I−V変換アンプ回路151は、フォトダイオード119が受光した光信号を電圧信号に変換する。一方、ダミーI−V変換アンプ回路152には電圧信号は出力されず、AC振幅はゼロとなっている。次に、差動増幅回路123は、I−V変換アンプ回路151とダミーI−V変換アンプ回路152との入力電圧信号の差電圧のみを増幅する。そして、比較判定回路124は、増幅された信号と任意の閾値電圧Vthとを比較し、パルス有無を判定する。
The IV
I−V変換アンプ回路151およびダミーI−V変換アンプ回路152は、それぞれ演算増幅器115・117、抵抗116・118、基準電圧121・122からなる。I−V変換アンプ回路151の出力電圧は、反射光を受光する際にフォトダイオード119に流れる光電流と、抵抗116とを乗算した値となる。また、フォトダイオード119(受光素子102)の両端に掛かるバイアス電圧は、基準電圧121と同電圧となる(理想的な演算増幅器の場合、入力端子は仮想短絡(virtual short)となっており、両ノードのバイアス電圧は等しくなっている)。
The IV
このような物体検出装置を携帯電話等のポータブル電子機器(筐体)に実装すると、発光素子100から出た放射光が電子機器筐体の表面(筐体-空気の境界面)で反射し、その反射光を受光素子102が受光することがある。このとき、物体検出装置において、被検出物が無いにも拘わらず「物体検知」状態を示す信号を出力する誤動作、または、「検知」と「非検知」の状態を行ったり来たりするチャタリングのような現象が発生しているため問題となっている。
When such an object detection device is mounted on a portable electronic device (housing) such as a cellular phone, the emitted light emitted from the
図18(a)は、従来の物体検出装置を携帯電話等の電子機器(筐体)に実装した場合の概略を示す図である。また、図18(b)は、図18(a)に示す受光素子102を反射光128の入射方向から見た図である。図示のように、発光素子100から放射された放射光126は、発光用レンズ101を介して被検出物108に投射される。被検出物108は、発光素子100から距離d1離れた位置に配置されている。被検出物108からの反射光128は、受光レンズ103で集光され、発光素子100から距離L1離れた位置にスポット130中心を形成し、受光素子102に受光される。
FIG. 18A is a diagram showing an outline when a conventional object detection device is mounted on an electronic device (housing) such as a mobile phone. FIG. 18B is a view of the
ここで、図18(b)に示すように、反射光128は、受光素子102上にスポット130を形成しているとする(実際は、被検出物108からの反射光128を集光し、受光素子102上にスポット中心を形成するように、受光素子102の位置や受光レンズ103の特性を調整して設定・設計する)。この時、発光素子100からの放射光126が、発光素子100から距離d2(<d1)離れた筐体表面127で反射すると、その反射光129もまた受光レンズ103で集光され、発光素子100からL2(>L1)の位置に反射光129のスポット131中心を形成する。具体的には、図18(b)に示すように、被検出物108からの反射光128のスポット130の外側、つまり、発光素子100から離れる方向にスポット131が形成される。図18(b)に示すように、例えば、LEDなどのように指向性が低い発光素子を光源に使用している場合、受光面には発光素子100から様々な角度で投射される放射光126の反射光成分が入射するため、スポットの拡がりは受光素子102の面積よりも大きく拡がる事となる。
Here, as shown in FIG. 18B, it is assumed that the reflected light 128 forms a
図18(c)は、図18(b)に示す受光素子102を側面から見た図である。波形132は、被検出物108からの反射光128の強度分布を表し、波形133は、筐体表面127からの反射光129の強度分布を表している(縦方向が強度分布を表す)。図示のように、筐体表面127からの反射光129のスポット131の中心点(強度が最も高い部分)が受光素子102から外れていたとしても、通常、スポット内の反射光強度が波形133のような強度分布になるため、受光素子102は、筐体表面127からの反射光129を少なからず受光してしまうことになる。
FIG. 18C is a view of the
また、上記の筐体表面127からの反射光129の集光位置は、筐体表面127が物体検出装置と水平に設計されている事を前提としている。しかしながら、電子機器の設計やデザイン面の問題から、筐体表面127が物体検出装置と水平に設計されるとは限らない。例えば、筐体表面127が物体検出装置に対して傾いているような特殊な場合などでは、図18(b)で示したスポット位置とは異なる位置(例えば、受光素子102の内側、つまり発光素子100に近い方向)にスポットが形成される事も考慮しておく必要がある。
Further, the condensing position of the reflected light 129 from the
受光素子102が被検出物108からの反射光128と筐体表面127からの反射光129とを受光する場合の各回路の出力信号波形を図19に示す。図19(a)は、筐体表面127からの反射光129成分(図19(a)または(b)に示すBの破線)が弱く、辛うじて正常動作をしている状態を示す図である。一方、図19(b)は、筐体表面127からの反射光129成分が強く、被検出物108からの反射光128を受光していないにも拘わらず、筐体表面127からの反射光129だけで「検知」状態となっている状態、つまり誤動作している状態を示す図である。
FIG. 19 shows output signal waveforms of each circuit when the
上記誤動作の発生しやすさは、発光素子100と筐体表面127との距離d2に依存している。例えば、図18に示すような場合、距離d2が長ければ、発光素子100と、筐体表面127からの反射光129のスポット131中心との距離L2は短くなる、すなわち、受光素子102の中心とスポット131中心とが近づく。そのため、筐体表面127からの反射光129による受光電流が多くなり、物体検出装置において誤動作が発生する確率が高くなる。逆に距離d2が短ければ距離L2は長くなる。そのため、筐体表面127からの反射光129による受光電流は減少し、物体検出装置の誤動作発生確率は低下する。
The ease of occurrence of the malfunction depends on the distance d2 between the light emitting
ここで、発光素子100と筐体表面127との距離d2は、搭載する電子機器のメーカーや機種毎に様々な値となるため、上記問題の根本的な解決が望まれている。上記の問題は、距離d2を極短い距離に限定して実装する、或いは、物体検出装置を剥き出しで実装する(電子機器内部に実装しない)などにより、L2を長く設定する事ができ、ある程度は回避できるが、この場合は電子機器の設計自由度が低下してしまう事(デザイン面や設計面)となるため問題となっている。また、筐体表面127での反射率が突発的に変化するような場合(例えば、筐体表面127の汚れや劣化等による反射率の変化)、筐体表面127からの反射光129成分が増えて誤動作が発生する可能性が残されており、このことからも筐体表面127の反射光129による誤動作の根本的な解決が望まれている。
Here, since the distance d2 between the light emitting
特許文献3、4および5では、測距センサ(検出物の距離を測定するセンサ)の方式に三角測量方式を用いる事で、被検出物の正確な位置検出を可能としている。 In Patent Documents 3, 4 and 5, the triangulation method is used as the method of the distance measuring sensor (sensor for measuring the distance of the detected object), thereby enabling accurate position detection of the detected object.
具体的に、特許文献3には、受光素子の受光面を2分割するとともに、一方の受光面の出力レベルをもう一方の受光面の出力レベルより常に大きく設定し、2つの受光面の出力を演算して物体の位置を検知する光検知センサが開示されている。 Specifically, in Patent Document 3, the light receiving surface of the light receiving element is divided into two and the output level of one light receiving surface is always set higher than the output level of the other light receiving surface, and the outputs of the two light receiving surfaces are An optical detection sensor that calculates and detects the position of an object is disclosed.
また、特許文献4には、複数個の受光面をもつフォトダイオードを、予め定められた複数の作動距離La〜Ld付近にある各被測定面A〜Dからの反射光が入射する位置Pa〜Pdに並設したフォトダイオードアレーを備える三角測距式光電センサが開示されている。特許文献4に記載の三角測距式光電センサは、フォトダイオードアレーの各出力を識別することにより、対象物の被測定面がいずれの作動距離La〜Ldにあるかを検出することができる。 Further, in Patent Document 4, a photodiode having a plurality of light receiving surfaces is arranged at positions Pa to which reflected light from each of measured surfaces A to D near a plurality of predetermined working distances La to Ld is incident. A triangulation photoelectric sensor having a photodiode array arranged in parallel with Pd is disclosed. The triangulation photoelectric sensor described in Patent Document 4 can detect which working distances La to Ld the measurement target surface of the target object is by identifying each output of the photodiode array.
また、特許文献5には、受光面上の光スポットの位置に応じて一対の出力電流Ia、Ibの比が変動する受光素子を備える光半導体装置が開示されている。特許文献5に記載の光半導体装置は、受光素子の出力電流Ia、Ibを演算することによって、対象物までの距離を測定することができる。 Patent Document 5 discloses an optical semiconductor device including a light receiving element in which the ratio of a pair of output currents Ia and Ib varies according to the position of a light spot on the light receiving surface. The optical semiconductor device described in Patent Document 5 can measure the distance to the object by calculating the output currents Ia and Ib of the light receiving elements.
ここで用いられる三角測量方式とは、複数の受光素子(2分割PD、PSD、PDアレイ等)を用いて、それぞれの受光素子で被検出物からの反射光強度を測定し、三角形の相似条件を用いて演算処理を行い、その結果から距離検出を行うものである。この方式は、反射光の入射方向の違いにより、反射物(被検出物)までの距離検出は可能であるが、今回対象としている筐体表面からの反射光(つまり、極近距離での反射)による誤動作防止対策については言及していない。また、反射光が複数になる場合、つまり被検出物からの反射と筐体からの反射がある場合は、検出距離の精度低下や誤動作を引き起こす可能性がある。また、上記方式には、加算、減算、除算といった演算処理が必要であり、部品点数の増大による集積回路チップ面積の増大や消費電流増加は免れない。 The triangulation method used here uses a plurality of light-receiving elements (two-segment PD, PSD, PD array, etc.), measures the reflected light intensity from the object to be detected by each light-receiving element, and uses the triangle similarity condition. Is used to perform arithmetic processing, and the distance is detected from the result. Although this method can detect the distance to the reflecting object (detected object) due to the difference in the incident direction of the reflected light, it reflects the reflected light from the surface of the target case (that is, reflected at a very short distance). ) Does not refer to malfunction prevention measures. In addition, when there are a plurality of reflected lights, that is, when there is reflection from the object to be detected and reflection from the housing, there is a possibility that the detection distance may be reduced in accuracy or malfunction. In addition, the above method requires arithmetic processing such as addition, subtraction, and division, and an increase in the area of the integrated circuit chip and an increase in current consumption due to an increase in the number of components are inevitable.
特許文献6には、図20(a)(b)に示すように、信号受信用の受光素子135の周囲にダミー受光素子134を配置して、受光素子135およびダミー受光素子134で発生する受光電流を演算回路138が減算、または、電流-電圧変換後に差動増幅する事により、外乱光137(図20(a)に示す破線矢印)が受光素子135に一様に入射する場合や、外乱光137が任意の強度分布を持って入射する場合について、外乱光成分の除去を可能としている。
In Patent Document 6, as shown in FIGS. 20A and 20B, a dummy
ここで、特許文献6の受光素子は、レーザー光のように指向性の高い光源からの反射光を受光することを想定している。レーザー光を受光する場合、図20(a)に示すように、反射光スポット径136の拡がりが少なく問題はない。しかしながら、低消費電力化、製造コスト低減、安全性などの観点から、発光ダイオード等の比較的指向性の低い光源を発光光源に使用する物体検出装置では、図20(c)に示すように反射光スポット径136’の拡がりは大きくなり、受光素子135の受光面をはみ出してしまう場合がある。この場合、ダミー受光素子134の受光面にも信号光スポット(被検出物からの反射光)が重なってしまう。そのため、ダミー受光素子134で受光した信号成分を、信号用の受光素子135で受光した信号成分から減算してしまうことになり、物体検出装置の受光感度が低下してしまう問題がある。
Here, it is assumed that the light receiving element of Patent Document 6 receives reflected light from a light source with high directivity such as laser light. When receiving laser light, as shown in FIG. 20A, there is no problem because the reflected
このダミー受光素子134による受光感度低下の問題は、増幅器の増幅率を上げる事や、新たな増幅器の追加、または受光素子135の受光面の面積拡大により、ある程度補う事ができる。しかし、この場合は、消費電力増加や回路ノイズ増大によるS/N比の低下、ICチップや受光素子のコスト上昇など別の問題が発生する。つまり、この方法では、ポータブル電子機器への搭載が目的である物体検出装置には不適切な対策となる。そのため、より根本的な対策、つまり、筐体からの反射光成分を除去しつつ、信号成分は除去されないような方式を考慮する必要がある。
The problem of lowering the light receiving sensitivity due to the dummy
また、前述のように、電子機器筐体と物体検出装置が平行に実装されていないような特殊な場合、筐体表面からの反射光スポット位置は、上記とは別の位置、例えば、発光素子に近い側等にずれる可能性がある(大半の場合は、図1bのように遠ざかる方向にずれている。あくまでも特殊な場合)。このような反射光スポット位置の変動は、上記のように非平行に実装される場合だけに限らず、筐体表面の凹凸が大きい場合の乱反射や、電子機器内の部品等での反射、また、発光素子からの放射光が筐体−物体検出装置間を反射しながら伝播して受光素子に入射する場合などでも起こり得る。つまり、筐体表面からの反射光などの自己発光が起因の不要な反射光ノイズは、物体検出装置が実装される電子機器の種類やメーカーなどにより多種多様となる可能性がある。そのため、特許文献6に開示されている、1個の受光素子と1個のダミー受光素子とを対にする方式では、これら多種多様な位置に形成される不要な反射光成分による影響を除去する事ができない。 Further, as described above, in a special case where the electronic device casing and the object detection device are not mounted in parallel, the reflected light spot position from the casing surface is different from the above, for example, a light emitting element. (In most cases, it is displaced in the direction of moving away as shown in FIG. 1b. It is a special case only). Such fluctuations in the reflected light spot position are not limited to the case where they are mounted non-parallel as described above, but are also irregular reflections when the surface of the housing is large, reflections at parts in electronic equipment, etc. This may occur even when the emitted light from the light emitting element propagates while reflecting between the casing and the object detection device and enters the light receiving element. That is, unnecessary reflected light noise caused by self-emission such as reflected light from the surface of the housing may vary depending on the type of electronic device on which the object detection device is mounted, the manufacturer, and the like. For this reason, the method disclosed in Patent Document 6 in which one light receiving element and one dummy light receiving element are paired eliminates the influence of unnecessary reflected light components formed at various positions. I can't do anything.
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、被検出物からの反射光による、受光手段から比較判定手段への出力信号を減少させることなく、受光手段が被検出物以外のものからの反射光を受光することによって、比較判定手段が被検出物を検知したことを示す信号を出力することを防ぐことができる物体検出装置を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to reduce the output signal from the light receiving means to the comparison determining means due to the reflected light from the object to be detected. The object of the present invention is to realize an object detection device capable of preventing the comparison / determination means from outputting a signal indicating that the detected object has been detected by receiving the reflected light from the object other than the detected object.
本発明に係る物体検出装置は、上記課題を解決するために、パルス光を出射する発光手段と、光を受光する受光手段と、前記受光手段による光の受光タイミングが、前記発光手段によるパルス光の出射タイミングと一致しているか否かを検出することで、被検出物の有無を検出する検出手段とを備えた物体検出装置において、前記受光手段は、第1の受光素子と、前記第1の受光素子に隣接して配置される第2の受光素子と、前記第1の受光素子に対して前記第2の受光素子とは反対側に配置される第3の受光素子とを有しており、第1の受光素子の出力信号をIpd1,第2の受光素子の出力信号をIpd2,第3の受光素子の出力信号をIpd3とするとき、前記検出手段は、Iin=Ipd1−(Ipd2−Ipd3)の式で表される信号Iinを増幅し、増幅した信号を所定の基準値と比較することで、受光手段による光の受光タイミングを検知可能であることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, an object detection apparatus according to the present invention includes a light emitting unit that emits pulsed light, a light receiving unit that receives light, and a light reception timing of the light received by the light receiving unit. In the object detection apparatus including the detection means for detecting the presence or absence of an object to be detected by detecting whether or not it coincides with the emission timing of the light, the light receiving means includes the first light receiving element and the first light receiving element. A second light receiving element disposed adjacent to the light receiving element, and a third light receiving element disposed on the side opposite to the second light receiving element with respect to the first light receiving element. When the output signal of the first light receiving element is Ipd1, the output signal of the second light receiving element is Ipd2, and the output signal of the third light receiving element is Ipd3, the detection means is Iin = Ipd1- (Ipd2- Ipd3) No. Iin amplified, and the amplified signal is compared with a predetermined reference value, and characterized in that it is detecting the receiving timing of the light by the light receiving means.
上記物体検出装置を筐体内に搭載する電子機器において用いる時、前記筐体外の被検出物からの反射光によって前記受光手段上に形成される光スポットを第1のスポット、前記筐体からの反射光によって前記受光手段上に形成される光スポットを第2のスポットとする場合に、前記第2の受光素子が、前記第1の受光素子に対して、前記第2のスポットが前記第1のスポットに対してずれる側に配置されるものとする。 When the object detection device is used in an electronic device mounted in a housing, a light spot formed on the light receiving means by reflected light from an object to be detected outside the housing is a first spot, which is reflected from the housing. In the case where the light spot formed on the light receiving means by the light is the second spot, the second light receiving element is the first light receiving element, and the second spot is the first spot. It shall be arranged on the side deviating from the spot.
この時、上記の構成によれば、筐体からの反射光による第2のスポットが第2の受光素子202側にずれて形成され、第1の受光素子および第2の受光素子によって受光される(第3の受光素子では受光されない)。このため、検出手段での検出に用いられる信号IinはIin=Ipd1−Ipd2となり、すなわち、第1の受光素子の出力から第2の受光素子の出力を減算することで誤検知の元となる筐体からの反射光成分を削減できる。
At this time, according to the above configuration, the second spot due to the reflected light from the housing is formed shifted to the second
一方、筐体外の被検出物からの反射光による第1のスポットは、第1から第3の受光素子によって受光される。このため、検出手段での検出に用いられる信号IinはIin=Ipd1−(Ipd2−Ipd3)となり、すなわち、第2の受光素子の検出成分は第3の受光素子の検出成分によってキャンセルされる。これにより、被検出物からの反射光の検知感度を下げることがない。 On the other hand, the first spot due to the reflected light from the detection object outside the housing is received by the first to third light receiving elements. For this reason, the signal Iin used for detection by the detection means is Iin = Ipd1− (Ipd2−Ipd3), that is, the detection component of the second light receiving element is canceled by the detection component of the third light receiving element. Thereby, the detection sensitivity of the reflected light from the detection object is not lowered.
また、上記物体検出装置では、前記第1から第3の受光素子の出力信号を、前記検出手段へ入力するための接続を切り替えることにより、前記信号Iinは、Iin=Ipd1−(Ipd2−Ipd3)の式で表される信号と、Iin=Ipd1−(Ipd3−Ipd2)の式で表される信号との間で切り替え可能である構成とすることができる。 In the object detection apparatus, the signal Iin is changed to Iin = Ipd1− (Ipd2−Ipd3) by switching the connection for inputting the output signals of the first to third light receiving elements to the detection means. The signal can be switched between a signal represented by the equation (1) and a signal represented by the equation Iin = Ipd1− (Ipd3−Ipd2).
上記の構成によれば、前記の切り替えによって、筐体からの反射光スポット位置が想定の逆側に形成される場合でも対応が可能となり、物体検出装置の汎用性が高くなる。 According to said structure, even if the reflected light spot position from a housing | casing is formed in the reverse side of assumption by said switching, a response | compatibility is attained and the versatility of an object detection apparatus becomes high.
また、上記物体検出装置では、パルス光を出射する発光手段と、光を受光する受光手段と、前記受光手段による光の受光タイミングが、前記発光手段によるパルス光の出射タイミングと一致しているか否かを検出することで、被検出物の有無を検出する検出手段とを備えた物体検出装置において、前記受光手段は、第1の受光素子と、前記第1の受光素子に隣接して配置される第2の受光素子と、前記第1の受光素子に対して前記第2の受光素子とは反対側に配置される第3の受光素子とを有しており、第1の受光素子の出力信号をIpd1,第2の受光素子の出力信号をIpd2,第3の受光素子の出力信号をIpd3とするとき、前記出力信号Ipd1を、第1のI−V変換アンプに接続し、該出力信号Ipd1に対応する該第1のI−V変換アンプの出力をVpd1とし、前記出力信号Ipd3を、前記第1のI−V変換アンプに接続し、該出力信号Ipd3に対応する該第1のI−V変換アンプの出力をVpd3とし、前記出力信号Ipd2を、前記第1のI−V変換アンプと抵抗および参照電圧が同一である第2のI−V変換アンプに接続し、該出力信号Ipd2に対応する該第2のI−V変換アンプの出力をVpd2とし、さらに、前記第2のI−V変換アンプには、前記第1の受光素子の寄生容量値と等しい容量値を持つ容量が、前記第2の受光素子と並列となるように接続された状態を取ることが可能であり、前記第1および第2のI−V変換アンプ出力を差動増幅回路に入力し、該差動増幅回路は、該差動増幅回路における増幅率をAvとすると、Vout=Av×{Vpd1−(Vpd2−Vpd3)}の式で表される信号Voutを前記検出手段へ出力するものであり、前記検出手段は、前記差動増幅回路から入力された信号Voutを所定の基準値と比較することで、受光手段による光の受光タイミングを検知可能である構成とすることができる。 In the object detection device, the light emitting means for emitting the pulsed light, the light receiving means for receiving the light, and the light reception timing of the light by the light receiving means coincide with the emission timing of the pulsed light by the light emitting means. In the object detection apparatus including detection means for detecting the presence or absence of an object to be detected, the light receiving means is disposed adjacent to the first light receiving element and the first light receiving element. A second light receiving element, and a third light receiving element disposed on the opposite side of the first light receiving element from the second light receiving element, and the output of the first light receiving element When the signal is Ipd1, the output signal of the second light receiving element is Ipd2, and the output signal of the third light receiving element is Ipd3, the output signal Ipd1 is connected to the first IV conversion amplifier, and the output signal The first I− corresponding to Ipd1 The output of the conversion amplifier is Vpd1, the output signal Ipd3 is connected to the first IV conversion amplifier, the output of the first IV conversion amplifier corresponding to the output signal Ipd3 is Vpd3, and The output signal Ipd2 is connected to a second IV conversion amplifier having the same resistance and reference voltage as the first IV conversion amplifier, and the second IV conversion corresponding to the output signal Ipd2 The output of the amplifier is Vpd2. Further, the second IV conversion amplifier has a capacitor having a capacitance value equal to the parasitic capacitance value of the first light receiving element in parallel with the second light receiving element. The first and second IV conversion amplifier outputs are input to a differential amplifier circuit, and the differential amplifier circuit amplifies the differential amplifier circuit. If the rate is Av, Vout = A X {Vpd1- (Vpd2-Vpd3)} The signal Vout represented by the equation is output to the detection means, and the detection means uses the signal Vout input from the differential amplifier circuit as a predetermined reference value. As a result, the light receiving timing of the light by the light receiving means can be detected.
上記の構成によれば、筐体からの反射光による第2のスポットが第2の受光素子202側にずれて形成され、第1の受光素子および第2の受光素子によって受光される(第3の受光素子では受光されない)。このため、検出手段での検出に用いられる信号VoutはVout=Vpd1−Vpd2となり、すなわち、第1の受光素子の出力から第2の受光素子の出力を減算することで誤検知の元となる筐体からの反射光成分を削減できる。
According to said structure, the 2nd spot by the reflected light from a housing | casing is shifted | deviated and formed in the 2nd
一方、筐体外の被検出物からの反射光による第1のスポットは、第1から第3の受光素子によって受光される。このため、検出手段での検出に用いられる信号VoutはVout=Vpd1−(Vpd2−Vpd3)となり、すなわち、第2の受光素子の検出成分は第3の受光素子の検出成分によってキャンセルされる。これにより、被検出物からの反射光の検知感度を下げることがない。 On the other hand, the first spot due to the reflected light from the detection object outside the housing is received by the first to third light receiving elements. For this reason, the signal Vout used for detection by the detection means is Vout = Vpd1− (Vpd2−Vpd3), that is, the detection component of the second light receiving element is canceled by the detection component of the third light receiving element. Thereby, the detection sensitivity of the reflected light from the detection object is not lowered.
また、第2の受光素子の出力と第3の受光素子の出力とが、参照電圧が同一であるI−V変換アンプに入力される。このため、第2の受光素子の出力をI−V変換する際のバイアス電圧と、第3の受光素子の出力をI−V変換する際のバイアス電圧とを同じに設定できる。したがって、より正確な減算処理が可能となる。 The output of the second light receiving element and the output of the third light receiving element are input to an IV conversion amplifier having the same reference voltage. For this reason, the bias voltage when the output of the second light receiving element is IV converted and the bias voltage when the output of the third light receiving element is IV converted can be set to be the same. Therefore, more accurate subtraction processing can be performed.
また、前記第2の受光素子が接続されるI−V変換アンプにダミー容量を接続することで、第1のI−V変換アンプと第2のI−V変換アンプとの周波数特性を同じにすることができ、電源ノイズの除去効率がよくなる。 Further, by connecting a dummy capacitor to the IV conversion amplifier to which the second light receiving element is connected, the frequency characteristics of the first IV conversion amplifier and the second IV conversion amplifier are made the same. Power supply noise removal efficiency can be improved.
また、上記物体検出装置では、前記出力信号Ipd1,Ipd2,Ipd3を、前記第1または第2のI−V変換アンプへ入力するための接続を切り替えることにより、前記信号Voutは、Vout=Av×{Vpd1−(Vpd2−Vpd3)}の式で表される信号と、Vout=Av×{Vpd1−(Vpd3−Vpd2)}の式で表される信号との間で切り替え可能である構成とすることができる。 Further, in the object detection device, the signal Vout is changed to Vout = Av × by switching the connection for inputting the output signals Ipd1, Ipd2, and Ipd3 to the first or second IV conversion amplifier. It is possible to switch between a signal represented by the expression {Vpd1- (Vpd2-Vpd3)} and a signal represented by the expression Vout = Av × {Vpd1- (Vpd3-Vpd2)}. Can do.
上記の構成によれば、前記の切り替えによって、筐体からの反射光スポット位置が想定の逆側に形成される場合でも対応が可能となり、物体検出装置の汎用性が高くなる。 According to said structure, even if the reflected light spot position from a housing | casing is formed in the reverse side of assumption by said switching, a response | compatibility is attained and the versatility of an object detection apparatus becomes high.
また、第2の受光素子と第3の受光素子を切り替え可能な場合であっても、第2の受光素子の出力をI−V変換する際のバイアス電圧と、第3の受光素子の出力をI−V変換する際のバイアス電圧とを同じに設定でき、第1のI−V変換アンプと第2のI−V変換アンプとの周波数特性を同じにすることで電源ノイズの除去効率がよくなる。 In addition, even when the second light receiving element and the third light receiving element can be switched, the bias voltage when the output of the second light receiving element is IV converted and the output of the third light receiving element are The bias voltage at the time of IV conversion can be set to be the same, and the frequency characteristics of the first IV conversion amplifier and the second IV conversion amplifier are made the same to improve the power supply noise removal efficiency. .
また、上記物体検出装置では、前記第2の受光素子および前記第3の受光素子は、複数の領域に細分化されており、前記信号Ipd2は、前記第2の受光素子の細分化された複数の領域のうちの任意の領域からの出力に対応させることができ、前記信号Ipd3は、前記第3の受光素子の細分化された複数の領域のうちの任意の領域からの出力に対応させることができる構成とすることができる。 In the object detection apparatus, the second light receiving element and the third light receiving element are subdivided into a plurality of regions, and the signal Ipd2 is divided into a plurality of subdivided plurality of the second light receiving elements. The signal Ipd3 can correspond to an output from an arbitrary region among a plurality of subdivided regions of the third light receiving element. Can be configured.
上記の構成によれば、前記第2の受光素子の受光領域面積を調整することができる。すなわち、この調整により、筐体からの反射光による第2のスポットの検出成分をゼロに近づける調整が可能となり、誤動作抑制効果が向上する。 According to said structure, the light reception area | region area of a said 2nd light receiving element can be adjusted. That is, by this adjustment, it is possible to adjust the detection component of the second spot due to the reflected light from the casing to be close to zero, and the malfunction suppression effect is improved.
また、上記物体検出装置では、パルス光を出射する発光手段と、光を受光する受光手段と、前記受光手段による光の受光タイミングが、前記発光手段によるパルス光の出射タイミングと一致しているか否かを検出することで、被検出物の有無を検出する検出手段とを備えた物体検出装置において、前記受光手段は、第1の受光素子と、前記第1の受光素子に隣接して配置される第2の受光素子と、前記第1の受光素子に対して前記第2の受光素子とは反対側に配置される第3の受光素子とを有しており、第1の受光素子の出力信号をIpd1,第2の受光素子の出力信号をIpd2,第3の受光素子の出力信号をIpd3とするとき、さらに、複数の出力段を有するカレントミラー回路と、前記カレントミラー回路の前記複数の出力段の各出力の接続/非接続を切り替える切り替え手段とを備え、前記出力信号Ipd2は、前記カレントミラー回路を介して出力される信号Ipd2’とすることができると共に、前記カレントミラー回路の前記複数の出力段の各出力の接続/非接続を切り替えることによって前記信号Ipd2を所定の増幅率となるように調節可能であり、前記検出手段は、Iin=Ipd1−(Ipd2’−Ipd3)の式で表される信号Iinを増幅し、増幅した信号を所定の基準値と比較することで、受光手段による光の受光タイミングを検知可能である構成とすることができる。 In the object detection device, the light emitting means for emitting the pulsed light, the light receiving means for receiving the light, and the light reception timing of the light by the light receiving means coincide with the emission timing of the pulsed light by the light emitting means. In the object detection apparatus including detection means for detecting the presence or absence of an object to be detected, the light receiving means is disposed adjacent to the first light receiving element and the first light receiving element. A second light receiving element, and a third light receiving element disposed on the opposite side of the first light receiving element from the second light receiving element, and the output of the first light receiving element When the signal is Ipd1, the output signal of the second light receiving element is Ipd2, and the output signal of the third light receiving element is Ipd3, a current mirror circuit having a plurality of output stages, and the plurality of the current mirror circuits Each output of the output stage Switching means for switching between connection / disconnection of the current mirror circuit, and the output signal Ipd2 can be a signal Ipd2 ′ output through the current mirror circuit, and the output stage of the plurality of output stages of the current mirror circuit. By switching connection / disconnection of each output, the signal Ipd2 can be adjusted to have a predetermined amplification factor, and the detection means is a signal represented by an expression of Iin = Ipd1− (Ipd2′−Ipd3) By amplifying Iin and comparing the amplified signal with a predetermined reference value, the light receiving timing of the light by the light receiving means can be detected.
上記の構成によれば、筐体からの反射光による第2のスポットが第2の受光素子202側にずれて形成され、第1の受光素子および第2の受光素子によって受光される(第3の受光素子では受光されない)。このため、検出手段での検出に用いられる信号IinはIin=Ipd1−Ipd2’となり、すなわち、第1の受光素子の出力から第2の受光素子の出力を所定倍したものを減算することで誤検知の元となる筐体からの反射光成分をより正確に削減できる。そのため、誤動作抑制効果が向上する。
According to said structure, the 2nd spot by the reflected light from a housing | casing is shifted | deviated and formed in the 2nd
一方、筐体外の被検出物からの反射光による第1のスポットは、第1から第3の受光素子によって受光される。このため、検出手段での検出に用いられる信号IinはIin=Ipd1−(Ipd2’−Ipd3)となり、すなわち、第2の受光素子の検出成分を調整して、第3の受光素子の検出成分に近づけることによって、第2および第3の受光素子の検出成分がキャンセルされる。これにより、被検出物からの反射光の検知感度を下げることがない。 On the other hand, the first spot due to the reflected light from the detection object outside the housing is received by the first to third light receiving elements. For this reason, the signal Iin used for detection by the detection means is Iin = Ipd1− (Ipd2′−Ipd3), that is, the detection component of the second light receiving element is adjusted to be the detection component of the third light receiving element. By approaching, the detection components of the second and third light receiving elements are canceled. Thereby, the detection sensitivity of the reflected light from the detection object is not lowered.
また、上記物体検出装置では、前記出力信号Ipd1,Ipd2,Ipd3を、前記検出手段へ入力するための接続を切り替えることにより、前記カレントミラー回路は、前記出力信号Ipd2またはIpd3をその入力とすることで、その出力を信号Ipd2’またはIpd3’とすることでき、前記信号Iinは、Iin=Ipd1−(Ipd2’−Ipd3)の式で表される信号と、Iin=Ipd1−(Ipd3’−Ipd2)の式で表される信号との間で切り替え可能である構成とすることができる。 In the object detection device, the current mirror circuit receives the output signal Ipd2 or Ipd3 as its input by switching the connection for inputting the output signals Ipd1, Ipd2, and Ipd3 to the detection means. Therefore, the output can be the signal Ipd2 ′ or Ipd3 ′, and the signal Iin can be expressed as Iin = Ipd1− (Ipd2′−Ipd3) and Iin = Ipd1− (Ipd3′−Ipd2). It can be set as the structure which can be switched between the signals represented by this formula.
上記の構成によれば、第2の受光素子と第3の受光素子を切り替え可能な場合であっても、出力信号Ipd2または出力信号Ipd3を前記カレントミラー回路を介して所定倍することで、筐体からの反射光による第2のスポットの検出成分をゼロに近づける調整が可能となり、誤動作抑制効果が向上する。 According to the above configuration, even when the second light receiving element and the third light receiving element can be switched, the output signal Ipd2 or the output signal Ipd3 is multiplied by a predetermined value via the current mirror circuit, thereby Adjustment of the detection component of the second spot by reflected light from the body to be close to zero becomes possible, and the malfunction suppression effect is improved.
また、上記物体検出装置では、前記第1のI−V変換アンプおよび第2のI−V変換アンプの少なくともどちらか1つが可変抵抗を備えており、その増幅率を可変とする構成とすることができる。 In the object detection device, at least one of the first IV conversion amplifier and the second IV conversion amplifier includes a variable resistor, and the amplification factor is variable. Can do.
上記の構成によれば、前記第1のI−V変換アンプおよび第2のI−V変換アンプの少なくともどちらか1つの出力を調整することで、筐体からの反射光による第2のスポットの検出成分をゼロに近づける調整が可能となり、誤動作抑制効果が向上する。 According to the above configuration, by adjusting the output of at least one of the first IV conversion amplifier and the second IV conversion amplifier, the second spot due to the reflected light from the housing is adjusted. Adjustment to bring the detection component close to zero becomes possible, and the malfunction suppression effect is improved.
また、上記物体検出装置では、前記検出手段は、少なくとも、前記発光手段の発光タイミングを示すタイミング信号を生成するタイミング生成回路、前記受光手段の出力を増幅する増幅回路、前記増幅回路の出力を所定の基準値と比較して2値信号を出力する判定回路、前記判定回路から出力される前記2値信号と前記タイミング生成回路で生成される前記タイミング信号との同期検出を行う同期検出回路、前記同期検出回路において前記2値信号と前記タイミング信号との同期が検出された場合に被検出物が有りとする検出信号を出力する出力回路を含む複数の機能回路から構成され、前記受光手段と、前記複数の機能回路とは、同一基板上に集積化される構成とすることができる。 In the object detection device, the detection means includes at least a timing generation circuit that generates a timing signal indicating the light emission timing of the light emission means, an amplification circuit that amplifies the output of the light reception means, and an output of the amplification circuit. A determination circuit that outputs a binary signal in comparison with a reference value of the signal, a synchronization detection circuit that detects synchronization between the binary signal output from the determination circuit and the timing signal generated by the timing generation circuit, A plurality of functional circuits including an output circuit for outputting a detection signal that the detected object is present when synchronization between the binary signal and the timing signal is detected in a synchronization detection circuit; and The plurality of functional circuits may be integrated on the same substrate.
上記の構成によれば、前記受光素子と前記検出手段とが同一基板上に形成されることにより、占有面積削減によるコストダウン効果がある。 According to said structure, since the said light receiving element and the said detection means are formed on the same board | substrate, there exists a cost reduction effect by an occupation area reduction.
また、上記物体検出装置では、前記基板は、前記検出回路を構成する各機能回路を制御するための制御信号が入力される第1の外部入力端子と、クロック信号が入力される第2の外部入力端子と、前記制御信号を、前記クロック信号の入力に応じて保存/設定するためのシフトレジスタ回路と、前記制御信号により設定される各機能回路の状態に対して、受信感度測定を行うためのテスト手段を備える構成とすることができる。 In the object detection device, the substrate includes a first external input terminal to which a control signal for controlling each functional circuit constituting the detection circuit is input, and a second external input to which a clock signal is input. In order to perform reception sensitivity measurement on the input terminal, the shift register circuit for storing / setting the control signal according to the input of the clock signal, and the state of each functional circuit set by the control signal The test means can be provided.
上記の構成によれば、シフトレジスタで前記制御信号を設定することにより、各機能回路の制御が容易になるので、実装状態でのテストが可能となる。また、入力端子数も削減でき、コストダウン効果、信頼性向上の効果もある。 According to the above configuration, setting the control signal with the shift register facilitates the control of each functional circuit, so that a test in the mounted state is possible. In addition, the number of input terminals can be reduced, resulting in cost reduction and improved reliability.
また、上記物体検出装置では、前記第1の外部入力端子に入力された前記制御信号を記憶可能な不揮発性の記憶手段を備えており、前記検出回路を構成する各機能回路を、前記記憶手段に記憶された制御信号にて制御可能である構成とすることができる。 Further, the object detection apparatus includes a nonvolatile storage unit capable of storing the control signal input to the first external input terminal, and each functional circuit constituting the detection circuit is stored in the storage unit. It is possible to adopt a configuration that can be controlled by a control signal stored in
上記の構成によれば、物体検出装置に、トリミングヒューズやフラッシュメモリ等の書込み可能な不揮発性メモリを内蔵し、そのメモリを用いて制御電圧を生成し、各機能回路に制御電圧を常時与える事で、通常動作時に外部から制御電圧を与える(設定する)必要がなくなる。 According to the above configuration, the object detection device incorporates a writable nonvolatile memory such as a trimming fuse and a flash memory, generates a control voltage using the memory, and constantly applies the control voltage to each functional circuit. Thus, it is not necessary to apply (set) the control voltage from the outside during normal operation.
また、本発明に係る電子機器は、上記課題を解決するために、上記記載の物体検出装置を筐体内に搭載する電子機器であって、前記筐体外の被検出物からの反射光によって前記受光手段上に形成される光スポットを第1のスポット、前記筐体からの反射光によって前記受光手段上に形成される光スポットを第2のスポットとする場合、前記第2の受光素子は、前記第1の受光素子に対して、前記第2のスポットが前記第1のスポットに対してずれる側に配置される構成である。 In order to solve the above problems, an electronic device according to the present invention is an electronic device in which the object detection device described above is mounted in a housing, and the light reception is performed by reflected light from an object to be detected outside the housing. When the light spot formed on the means is the first spot and the light spot formed on the light receiving means by the reflected light from the housing is the second spot, the second light receiving element is The second spot is arranged on the side shifted from the first spot with respect to the first light receiving element.
また、本発明に係る他の電子機器は、上記課題を解決するために、前記物体検出装置を筐体内に搭載する電子機器であって、前記筐体での反射光が前記第1の受光素子にて受光され誤検知することを防止する誤検知防止手段を設けた構成である。 Another electronic device according to the present invention, in order to solve the above problems, before Symbol object detection apparatus An electronic apparatus mounted in a housing, receiving the reflected light of the first in the housing This is a configuration provided with an erroneous detection preventing means for preventing erroneous detection by receiving light at the element .
上記の構成によれば、物体検出装置における筐体反射による誤検知防止手段を備えることにより、筐体反射光による誤動作を防止できる。 According to said structure, the malfunctioning prevention by housing | casing reflected light can be prevented by providing the erroneous detection prevention means by housing | casing reflection in an object detection apparatus.
また、上記電子機器では、前記誤検知防止手段は、前記筐体での反射光を受光する前記第2の受光素子または前記第3の受光素子を備え、前記誤検知防止手段は、前記第2の受光手段が受光した光成分を、前記第1の受光素子が受光した光成分から減算する構成とすることができる。 In the electronic apparatus, the erroneous detection preventing means includes the second light receiving element or the third light receiving element that receives reflected light from the housing, and the erroneous detection preventing means includes the second light receiving element . The light component received by the light receiving means can be subtracted from the light component received by the first light receiving element .
上記の構成によれば、第2の受光素子または第3の受光素子で受光する筐体反射光成分を、第1の受光素子で受光する筐体反射成分から減算する事で、筐体反射光による誤動作を防止する事ができる。 According to the above configuration, the case reflected light is obtained by subtracting the case reflected light component received by the second light receiving element or the third light receiving element from the case reflected light component received by the first light receiving element. Can prevent malfunction.
また、上記電子機器では、前記誤検知防止手段は、前記筐体での反射光による前記第1の受光素子の出力信号を非検知領域とするように、前記基準値を調整する手段を備える構成とすることができる。 Further, in the electronic apparatus, the erroneous detection preventing unit includes a unit that adjusts the reference value so that an output signal of the first light receiving element by reflected light from the housing is a non-detection region. It can be.
上記の構成によれば、第1の受光素子で受光する反射光成分の分だけ、前記基準値を調整・最適化する事で、誤動作を防止できる。 According to the above configuration, malfunction can be prevented by adjusting and optimizing the reference value by the amount of the reflected light component received by the first light receiving element .
以上のように、本発明に係る物体検出装置は、パルス光を出射する発光手段と、光を受光する受光手段と、前記受光手段による光の受光タイミングが、前記発光手段によるパルス光の出射タイミングと一致しているか否かを検出することで、被検出物の有無を検出する検出手段とを備えた物体検出装置において、前記受光手段は、第1の受光素子と、前記第1の受光素子に隣接して配置される第2の受光素子と、前記第1の受光素子に対して前記第2の受光素子とは反対側に配置される第3の受光素子とを有しており、第1の受光素子の出力信号またはその増幅信号をIpd1,第2の受光素子の出力信号またはその増幅信号をIpd2,第3の受光素子の出力信号またはその増幅信号をIpd3とするとき、前記検出手段は、Iin=Ipd1−(Ipd2−Ipd3)の式で表される信号Iinを増幅し、増幅した信号Iinを所定の基準値と比較することで、受光手段による光の受光タイミングを検知可能である構成である。
As described above, the object detection apparatus according to the present invention includes a light emitting unit that emits pulsed light, a light receiving unit that receives light, and a light reception timing of the light by the light receiving unit. In the object detection apparatus including detection means for detecting the presence / absence of an object to be detected by detecting whether or not they coincide with each other, the light receiving means includes a first light receiving element and the first light receiving element. A second light receiving element disposed adjacent to the first light receiving element, and a third light receiving element disposed on a side opposite to the second light receiving element with respect to the first light receiving element, When the output signal of one light receiving element or its amplified signal is Ipd1, the output signal of its second light receiving element or its amplified signal is Ipd2, and the output signal of its third light receiving element or its amplified signal is Ipd3, the detection means Is Iin =
それゆえ、上記物体検出装置を筐体内に搭載する電子機器において用いるにあたって、前記第1〜第3の受光素子を反射スポットの形成位置に対して適切に配置すれば、誤検知の元となる筐体からの反射光成分を削減できると共に、被検出物からの反射光の検知感度を下げることがないといった効果を奏する。 Therefore, when the object detection device is used in an electronic device mounted in a housing, if the first to third light receiving elements are appropriately arranged with respect to the formation position of the reflection spot, a housing that is a source of erroneous detection. The reflected light component from the body can be reduced and the detection sensitivity of reflected light from the object to be detected is not lowered.
本発明の実施形態について図1から図14に基づいて説明すると以下の通りである。本発明に係る物体検出装置は、特に携帯電話機などのポータブル電子機器に備えられ、電子機器の筐体表面での反射光などの自発光による誤動作を防止することができるものである。以下、様々な実施例を挙げて、その構成や機能について詳細に説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 14 as follows. The object detection apparatus according to the present invention is particularly provided in a portable electronic device such as a mobile phone, and can prevent malfunction due to self-light emission such as reflected light on the surface of the casing of the electronic device. Hereinafter, various configurations and functions will be described in detail with reference to various examples.
〔第1の実施例〕
本発明の第1の実施例を図1から図3に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[First embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 as follows.
図1は、本発明の第1の実施例の物体検出装置10の概略を示す図である。図1(a)は、物体検出装置10を携帯電話等の電子機器(筐体)に実装した場合の概略を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an
図示のように、物体検出装置10は、少なくとも1つの発光素子100および発光用レンズ101からなる発光手段と、第1の受光素子201、第2の受光素子202、第3の受光素子203および受光用レンズ102からなる受光手段と、集積回路104とを備えている。物体検出装置10は、電子機器に実装されており、図1(a)では、電子機器の筐体表面127を実線で示す。
As illustrated, the
発光素子100は、例えば赤外線発光ダイオードなどで実現され、被検出物に光(パルス光)を投射する光源である。発光用レンズ101は、発光素子100が投射した光を集光するものである。
The
第1の受光素子201は、被検出物108からの反射光128を受光するものである。また、第2の受光素子202および第3の受光素子203は、第1の受光素子201に隣接配置されている。図示のように、第2の受光素子202は、第1の受光素子201と発光素子100を結ぶ直線上において、発光素子100から遠い側に隣接配置されている。一方、第3の受光素子203は、発光素子100に近い側に隣接配置される。また、受光用レンズ102は、被検出物108からの反射光を集光するものである。
The first
集積回路(検出手段)104は、発光素子100を所定のタイミング(出射タイミング)で発光するように制御する回路、受光素子201、202、203の出力を受けて被検出物108を検知したかどうかを判定する回路などを含むものである。集積回路104の詳細は後述する。なお、第2の受光素子202、第3の受光素子および集積回路104を含むものを誤検知防止手段と称する。
Whether the integrated circuit (detection means) 104 detects the detected
ここで、物体検出装置10が発光素子100から被検出物108に対して光(投射光126)を投射し、被検出物108からの反射光128と、電子機器の筐体表面127からの反射光129とを第1の受光素子201、第2の受光素子202および第3の受光素子203が受光する場合を考える。
Here, the
このときの各受光素子に対する反射光128、129の照射状況を図1(b)に示す。図1(b)は、反射光の入射方向から受光素子201、202および203を見た図である。図1(b)では、実線の円が被検出物108からの反射光128のスポット130を示し、破線の円が筐体表面127からの反射光129のスポット131を示す。
FIG. 1B shows an irradiation state of the reflected
図示のように、スポット130の中心は、受光素子201の中心と一致しており、被検出物108からの反射光128の大部分を受光素子201が受光する。また、スポット130は、受光素子202および203にも一部拡がっており、受光素子202、203も被検出物108からの反射光128の一部を受光する。
As shown in the figure, the center of the
また、スポット131の中心は、受光素子201の中心からは外れており、筐体表面127からの反射光129を受光素子201および202が受光している。
Further, the center of the
図1(c)に反射光128、129の受光面における強度分布を示す。図1(c)は、図1(b)の各受光素子を側面から見た図である。図1(c)では、実線の波形132が、反射光128の受光面における強度分布を示しており、破線の波形133が、反射光129の受光面における強度分布を示している。波形132、133の縦軸は強度を示し、横軸は位置を示す。図示のように、反射光128の強度分布のピーク(波形132の頂点)は、受光素子201の中心にある。一方、反射光129の強度分布のピーク(波形133の頂点)は、受光素子201の中心からは外れている。
FIG. 1C shows the intensity distribution on the light receiving surface of the reflected
次に、物体検出装置10の回路構成を説明する。図2(a)は、物体検出装置10の回路構成の一例を示す図である。図示のように、物体検出装置10は、発光素子100、受光素子201・202・203および集積回路104を含む。集積回路104は、タイミング生成回路109、発光素子駆動回路110、演算処理回路501、増幅回路111、判定回路112、同期検出/信号処理回路113および出力回路114を含む。なお、集積回路104が備えるこれらの回路を総称して機能回路と称する。
Next, the circuit configuration of the
タイミング生成回路109は、発光素子駆動回路110および同期検出/信号処理回路に発光素子100が発光するタイミングを示すパルス信号を出力するものである。タイミング生成回路109は、例えば、発振器などで構成される。
The
発光素子駆動回路110は、タイミング生成回路109から出力されたパルス信号を受信して、受信したパルス信号が示すタイミングに従って、発光素子100の光の放射を制御するものである。
The light emitting
発光素子100は、発光素子駆動回路110の指示に基づいて、被検出物108に対して光を放射するものである。
The
受光素子201・202・203は、反射光を受光し、受光電流を演算処理回路501に出力する。
The
演算処理回路501は、各受光素子201・202・203の出力を受信して、演算するものである。演算処理回路501が行う演算の詳細は後述する。演算処理回路501は、演算結果の信号を増幅回路111に出力する。
The
増幅回路111は、演算処理回路501から信号を受信して、信号を増幅するものである。増幅回路111は、増幅した信号を判定回路112に出力する。なお、本願では、増幅回路111に、演算処理回路501の出力である電流信号を電圧信号に変換して増幅するI−V変換アンプを用いる。
The
判定回路112は、増幅回路111の出力である電圧信号の値が閾値電圧Vth(基準値)を超えているかどうかを判定するものである。判定回路112は、増幅回路111の出力の電圧信号が閾値電圧Vthを超えているときにHiレベルの信号を同期検出/信号処理回路113に出力し、増幅回路111の出力の電圧信号が閾値電圧Vthを超えていないときにLoレベルの信号を同期検出/信号処理回路113に出力する。判定回路112は、例えば、比較器などで構成される。
The
同期検出/信号処理回路113は、タイミング生成回路109から出力されたパルス信号がHiレベルになっているときに、判定回路112の出力信号がHiレベルになっているかどうかを検出する。同期検出/信号処理回路113は、タイミング生成回路109から出力されたパルス信号がHiレベルのときに、判定回路112の出力信号がHiレベルになっていることを検出する(同期を検出する)と、次にタイミング生成回路109からHiレベルのパルス信号を受信するまでHiレベルの信号を出力回路114に出力する。一方、同期検出/信号処理回路113は、タイミング生成回路109から出力されたパルス信号がHiレベルのときに、判定回路112の出力信号がHiレベルになっていないことを検出すると、次にタイミング生成回路109からHiレベルのパルス信号を受信するまでLoレベルの信号を出力回路114に出力する。つまり、同期検出/信号処理回路113は、判定回路112の出力信号のタイミング(受光タイミング)が、タイミング生成回路109から出力されたパルス信号のタイミング(出射タイミング)と一致しているか否かを検出するものである。
The synchronization detection /
出力回路114は、同期検出/信号処理回路113の出力信号を物体検出装置10の外部へ出力するものである。出力回路114が出力する信号がHiレベルのとき、物体検出装置10が被検出物を検知している「物体検知」状態を示す。出力回路114が出力する信号がLoレベルのとき、物体検出装置10が被検出物を検知していない「物体非検知」状態を示す。
The
次に、演算処理回路501の具体的な回路構成および演算処理を図2(b)に基づいて説明する。図2(b)は、各受光素子201・202・203、演算処理回路501および増幅回路111の具体的な回路構成の一例を示す図である。図2(b)では、受光素子202で発生する受光電流が、カレントミラー回路206を介して演算処理回路501に入力される例を示す。また、増幅回路111にI−V変換アンプ214が、各受光素子201・202・203にフォトダイオードが使用されている例を示す。
Next, a specific circuit configuration and arithmetic processing of the
カレントミラー回路206は、PMOSトランジスタ204および205を含む。I−V変換アンプ214は、基準電圧(Vref)207、演算増幅器(オペアンプ)208および抵抗209から成る。
第2の受光素子202(フォトダイオード)のカソードは、カレントミラー回路206におけるPMOSトランジスタ204の入力電流ノードに接続されている。また、第3の受光素子203のカソードは、PMOSトランジスタ205のコレクタ端子(出力電流ノード)と接続している。第3の受光素子203カソードは、さらに、第1の受光素子201のカソード、及び、I−V変換アンプ214の入力端子と接続している。
The cathode of the second light receiving element 202 (photodiode) is connected to the input current node of the
ここで、第1の受光素子201で発生する受光電流をIpd1、第2の受光素子202で発生する受光電流をIpd2、第3の受光素子203で発生する受光電流をIpd3とし、I−V変換アンプ214の入力端子に入力する電流をIinとする。ここでは、各受光電流Ipd1、Ipd2、Ipd3は、フォトダイオードのカソードからアノードへ流れる方向の電流とする。受光素子202で発生する受光電流Ipd2は、カレントミラー回路206で折り返されて、第1、及び、第3の受光素子カソードのノードに流れ込む。このことから、キルヒホッフの法則より、I−V変換アンプに入力される電流Iinは式(A)の通りとなる。
Here, the light receiving current generated by the first
Iin=Ipd1−(Ipd2−Ipd3) ・・・(A)
すなわち、演算処理回路501は、受光電流Ipd2を受光電流Ipd3で減算し、減算後の出力電流を用いて、受光電流Ipd1をさらに減算する。
Iin = Ipd1- (Ipd2-Ipd3) (A)
That is, the
これにより、図1(b)に示すように、筐体表面127からの反射光スポット131(検知すべきではないノイズ光)が、被検出物108からの反射光スポット130(検知したい信号光)よりも、発光素子100から遠ざかる側にずれて形成されている場合、上式(A)より、筐体表面127からの反射光129による出力信号は、第1の受光素子で発生する受光電流Ipd1(筐体反射光)を、第2の受光素子で発生する受光電流Ipd2(筐体反射光)で減算した値となる。そのため、筐体表面127からの反射光129による出力信号は、抑制された値となり、物体検出装置10が誤検知する可能性が少なくなる。
As a result, as shown in FIG. 1B, the reflected light spot 131 (noise light that should not be detected) from the
さらに、図1(b)に示すように、被検出物108からの反射光スポット130(信号)の裾が、第1の受光素子201の受光面をはみ出して形成されている場合でも、信号スポット裾により第2の受光素子202で発生する受光電流Ipd2(信号)は、同じく信号スポット裾により第3の受光素子203で発生するIpd3(信号)で減算される(式Aの括弧内)。そのため、第1の受光素子で発生する受光電流Ipd1を減算する事はないため、ダミー受光素子により、受光感度が低下する事は避けられる。
Further, as shown in FIG. 1B, even when the bottom of the reflected light spot 130 (signal) from the detected
したがって、上記の構成により、筐体表面127からの反射光成分を除去しつつ、被検出物108からの反射光成分(信号成分)は除去されない方式が実現可能となる。
Therefore, with the above-described configuration, it is possible to realize a method in which the reflected light component (signal component) from the detected
次に、物体検出装置10の各部の出力信号の値を図3に基づいて説明する。図3は、物体検出装置10の各部の出力信号の波形を示す図である。図3の各波形の縦軸が出力信号の値を、横軸が時間を表す。
Next, the value of the output signal of each part of the
波形Nは、物体検出装置10が検知できる被検出物108が実際にあるかどうかを示す波形である。波形NがHiレベルのとき、物体検出装置10の近くに検知できる被検出物108が存在することを示し、波形NがLoレベルのとき、物体検出装置10の近くに検知できる被検出物108が存在しないことを示す。
The waveform N is a waveform indicating whether or not the detected
波形Aは、タイミング生成回路109が生成したパルス信号の波形である。波形AがHiレベルのとき、発光素子100が発光するタイミングを示している。
A waveform A is a waveform of a pulse signal generated by the
波形Ipd1は、受光素子201で発生する受光電流Ipd1の値を示す波形である。同様に、波形Ipd2、波形Ipd3は、それぞれ受光素子202、203で発生する受光電流Ipd2、Ipd3の値を示す波形である。波形Ipd1、Ipd2、Ipd3において、斜線部分は、筐体表面127からの反射光129によって発生する受光電流の値を示し、白地部分は、被検出物108からの反射光128によって発生する受光電流の値を示す。
A waveform Ipd1 is a waveform indicating the value of the light receiving current Ipd1 generated in the
図示のように、被検出物108が物体検出装置10の近くに存在しない場合、受光素子201および202は筐体表面127からの反射光129を受光し、反射光129成分に相当する受光電流を発生させる(図3の斜線部分)。なお、このとき発生させる受光電流は、Ipd1=Ipd2であったとする。また、受光素子203は反射光129を受光しないので、受光電流Ipd3は発生しない。
As shown in the figure, when the detected
一方、物体検出装置10の検知できる被検出物108が存在する場合、受光素子201は、反射光128および129を受光するため、反射光128成分と反射光129成分とをあわせたものに相当する受光電流を発生させる。受光素子202も反射光128および129を受光するため、反射光128成分と反射光129成分とをあわせたものに相当する受光電流を発生させる。受光素子203は、反射光128のみを受光するため、反射光128成分に相当する受光電流を発生させる。なお、受光素子201は、受光素子202、203より反射光128を多く受光する。そのため、受光素子201が発生させる反射光128による受光電流は、受光素子202、203が発生させる反射光128による受光電流よりも大きな値となる。なお、受光素子202、203が発生させる反射光128による受光電流は、同じ値であるとする(図3のIpd2とIpd3との白地部分の値が同一)。
On the other hand, when the
波形Iinは、演算処理回路501が増幅回路111に出力する信号の値を示す波形である。図示のように、被検出物がない場合、上述の式(A)より、Iin=0となる。一方、被検出物がある場合、Ipd1およびIpd2の斜線部分の値が同じであり、Ipd2およびIpd3の白地部分の値が同じであるので、式(A)より、Iinの値は、Ipd1の白地部分の値と同じ値となる。つまり、Iinは、受光素子201が受光した反射光128成分に相当する受光電流の値となる。
A waveform Iin is a waveform indicating a value of a signal output from the
波形Bは、増幅回路111が判定回路112に出力する信号の値を示す波形である。破線は、閾値電圧Vthの値を示す。また、波形Cは、判定回路112が同期検出/信号処理回路113に出力する信号の値を示す波形である。図示のように、判定回路112は、波形Bの示す値が閾値電圧Vthを超えているときに、Hiレベルとなる信号(波形C)を出力する。
A waveform B is a waveform indicating the value of the signal output from the
波形Dは、同期検出/信号処理回路113が出力回路114に出力する信号の値を示す波形である。図示のように、同期検出/信号処理回路113は、波形Aと波形Cとを比較して、Hiレベルが同期している場合に、Hiレベルとなる信号を出力する。
A waveform D is a waveform indicating a value of a signal output from the synchronization detection /
ここで、第2、第3の受光素子202、203を備える利点としては、信号光スポット130の裾(はみ出し部分)成分を減算処理しないことにより受光感度低下を防ぐ事にあるため、図1(b)のように、形成される信号光スポット位置は、スポットの裾部分を第2、第3の受光素子上で均等に受光できるように、設定・配置しておくことが重要である。具体的には、第2および第3の受光素子を第1の受光素子に隣接して配置し、第3の受光素子は、第1の受光素子に対して前記第2の受光素子とは反対側に配置されることが好ましい。
Here, the advantage of including the second and third
また、図2(b)においては第1の受光素子201と第3の受光素子203とを別構成としたが、上記のように筐体での反射光スポットが第2の受光素子202側に形成される場合には、上記2つの受光素子を1つの受光素子(受光素子面積=受光素子201+受光素子203の面積)で構成しても良い。
In FIG. 2B, the first
〔第2の実施例〕
本発明の第2の実施例を図4および図5に基づいて説明すれば、以下の通りである。第1の実施例では、図1に示すように、筐体表面127からの反射光129が発光素子100から遠い方に(受光素子202側に)ずれる場合を想定したものであるが、第2の実施例では、反射光129が受光素子202側もしくは受光素子203側のどちら側にずれても誤動作を防止する物体検出装置について説明する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5 as follows. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, it is assumed that the reflected light 129 from the
第2の実施例の物体検出装置は、第1の実施例の物体検出装置10と、演算処理回路502の回路構成が異なる。第2の実施例の物体検出装置は、演算処理回路502以外の構成は、物体検出装置10と同様の構成および処理であるので、説明は省略する。
The object detection device of the second embodiment is different from the
演算処理回路502は、筐体表面127からの反射光スポット131が、図1(b)とは逆に、発光素子100側にずれて形成されるような場合は、演算処理回路501における、第2の受光素子202および第3の受光素子203の接続を入れ替える、つまり受光電流Ipd2およびIpd3の演算処理を切り替える。これにより、第2の実施例の物体検出装置は、反射光129が受光素子202側もしくは受光素子203側のどちら側にずれても誤動作を防止することができる。
In the case where the reflected
以下に、演算処理回路502の具体的な回路構成およびその処理について図4に基づいて説明する。図4は、第2の実施例における、各受光素子201・202・203、演算処理回路502および増幅回路111の具体的な回路構成の一例を示す図である。図4では、受光素子202および受光素子203で発生する受光電流が、セレクタ回路510を介して演算処理回路501に入力される例を示す。また、増幅回路111にI−V変換アンプ214が、各受光素子201・202・203にフォトダイオードが使用されている例を示す。
Hereinafter, a specific circuit configuration and processing of the
セレクタ回路510は、PMOSトランジスタ204、205およびスイッチ手段(セレクタ手段)211、212を含む。スイッチ手段211、212は、制御信号210に従って、接続を切り替えるものである。
The selector circuit 510 includes
図示のように、第2、第3の受光素子(フォトダイオード)202、203のカソードは、それぞれPMOSトランジスタ204、205のコレクタ端子に接続される。さらに、第2の受光素子202または第3の受光素子203のカソードは、スイッチ手段212を介してPMOSトランジスタ204および205のゲート端子と接続される。さらに、第2の受光素子202または第3の受光素子203のカソードは、スイッチ手段211を介して、第1の受光素子201のカソード、及び、I−V変換アンプ214の入力端子に接続される。これにより、制御信号210を用いて、第2の受光素子202および第3の受光素子203の接続を切り替える事が可能となる。つまり、制御信号210により、式(A)の演算処理と次式(B)の演算処理を切り替える事が可能となる。
As shown, the cathodes of the second and third light receiving elements (photodiodes) 202 and 203 are connected to the collector terminals of the
Iin=Ipd1−(Ipd3−Ipd2) ・・・(B)
尚、図4において、スイッチ手段211および212は、式(B)の演算処理を行う場合の状態を図示している。図4の状態からスイッチ手段211および212の両方を切り替えることで、式(A)の演算処理を行う場合の状態となる。
Iin = Ipd1- (Ipd3-Ipd2) (B)
In FIG. 4, the switch means 211 and 212 show a state in the case of performing the calculation process of the formula (B). By switching both of the switch means 211 and 212 from the state of FIG. 4, a state in which the arithmetic processing of Expression (A) is performed is obtained.
上述のように、演算処理回路502は、受光面に形成される、筐体表面127からの反射光スポット131の位置に応じて、制御信号210に従って式(A)または(B)に基づく処理を切り替える事が可能である。そのため、筐体表面127からの反射光129がどちらにずれている場合でも、同じデバイス(第2の実施例の物体検出装置)において反射光129による誤動作を防止することが可能となる。また、図1(b)の第1の受光素子201の上下方向に、第4、第5の受光素子(図示しない)を設けてもよい。この場合、各受光素子の出力を、上記の構成のような演算処理回路(セレクタ回路)を介して、I−V変換アンプ214の入力に接続することによって、上下方向(図1(b)の)に筐体反射光が現れる場合でも誤動作を防止することが可能となる。
As described above, the
また、スイッチ手段211、212の具体的な回路構成の一例を図5に基づいて説明する。図示のように、スイッチ手段211、212は、制御信号源(Vcont)300、NOT回路301、トランスファーゲート(TG)302、303を用いて形成する事ができる。制御信号Vcont=Hiの場合、TG302のNMOSゲートにHiレベル、PMOSゲートにLoレベルがかかるため、TG302は導通、逆にTG303は非導通となり、端子1が端子2に接続される。制御信号Vcont=Loの場合は、TG302は非導通、TG303は導通となり、端子1が端子3に接続される。
An example of a specific circuit configuration of the switch means 211 and 212 will be described with reference to FIG. As shown, the switch means 211 and 212 can be formed using a control signal source (Vcont) 300, a
〔第3の実施例〕
本発明の第3の実施例を図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Third embodiment]
The third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第1の実施例の物体検出装置10では、第2、及び、第3の受光素子202、203に掛かるバイアス電圧が互いに異なるため、第2、第3の受光素子202、203が同量の反射光128を受光していたとしても、発生する受光電流Ipd2、Ipd3に違いが生じる。そのため、物体検出装置10では、電流の演算が正確に行われない問題がある。(第2の受光素子202のバイアス電圧は、カレントミラー回路206のゲート電圧−GND電位であり、第3の受光素子203のバイアス電圧は、Vref207−GND電位となっている。)
そこで、この問題を解消するために、第3の実施例の物体検出装置は、物体検出装置10と異なり、受光素子−増幅回路間の回路構成が異なっている。第3の実施例の物体検出装置の受光素子−増幅回路間の回路構成を図6に基づいて説明する。第3の実施例の物体検出装置の構成は、受光素子−増幅回路間の回路構成以外は物体検出装置10と同様の構成および処理であるので、説明は省略する。
In the
In order to solve this problem, the object detection device of the third embodiment differs from the
図6は、第3の実施例である物体検出装置の受光素子201、202、203と、I−V変換アンプ214、214’と、差動増幅回路215との具体的な回路構成の一例を示す図である。図示のように、第1の受光素子201、及び、第3の受光素子203を、第1のI−V変換アンプ214に接続する。また、第2の受光素子202、及び、容量213を、第2のI−V変換アンプ214’に接続する。そして、それぞれのI−V変換アンプ214、214’の出力電圧を差動増幅回路215で差動増幅する構成となっている。
FIG. 6 illustrates an example of a specific circuit configuration of the
ここで、第1、第2、及び、第3の受光素子201、202、203で発生する受光電流が寄与するI−V変換アンプ出力電圧をそれぞれ、Vpd1、Vpd2、及び、Vpd3とする。また、上記の容量213の容量値は、第1の受光素子201が持つ寄生容量と同一の値に設定する。これにより、差動増幅回路215の差動増幅後の出力電圧Voutは、増幅率をAvとおくと、以下の式(C)の通りとなる。
Here, the IV conversion amplifier output voltages to which the light receiving currents generated by the first, second, and third
Vout=Av×{Vpd1−(Vpd2−Vpd3)} ・・・(C)
このように、それぞれの受光素子で発生する受光電流がI−V変換アンプによって変換された各出力電圧が、式(A)と同様に減算処理される。そのため、第3の実施例の物体検出装置でも、第1の実施例の物体検出装置10と同等の効果が得られる事がわかる。
Vout = Av × {Vpd1- (Vpd2-Vpd3)} (C)
As described above, each output voltage obtained by converting the light receiving current generated in each light receiving element by the IV conversion amplifier is subjected to subtraction processing in the same manner as in the equation (A). Therefore, it can be seen that the same effect as that of the
また、第2、第3の受光素子に掛かるバイアス電圧は、それぞれ接続されるI−V変換アンプ214’、214の参照電圧Vref207’、及び、Vref207とGND電位との差電圧となり、ここで、Vref207およびVref207’を同一の値に設定することによって、第2、第3の受光素子に掛かるバイアス電圧を同一にすることができる。そのため、この場合、第3の実施例の物体検出装置は、より正確な減算処理が可能となる。
The bias voltages applied to the second and third light receiving elements are the reference voltages Vref207 ′ of the connected
さらに、第2のI−V変換アンプ入力に、第1の受光素子が持つ寄生容量と同一の容量を接続することにより、第1、第2のI−V変換アンプのゲイン周波数特性が同等となる。これによって、後段の差動増幅回路215における電源電圧ノイズ除去効率を向上させることができる。
Furthermore, by connecting the same capacitance as the parasitic capacitance of the first light receiving element to the input of the second IV conversion amplifier, the gain frequency characteristics of the first and second IV conversion amplifiers are equivalent. Become. As a result, the power supply voltage noise removal efficiency in the
また、第3の実施例の物体検出装置においても、受光素子201と受光素子203とを1つの受光素子(受光素子面積=受光素子201+受光素子203の面積)で構成しても良い。
Also in the object detection apparatus of the third embodiment, the
なお、第1のI−V変換アンプ214および第2のI−V変換アンプ214’が同一構成の場合、I−V変換アンプ214、214’のインピーダンスZivは等しいので、出力電圧Voutは以下のように計算できる。
When the first
Vout=Av×{Vpd1−(Vpd2−Vpd3)}
=Av×Ziv{Ipd1−(Ipd2−Ipd3)}
従って、第1のI−V変換アンプ214および第2のI−V変換アンプ214’が同一構成の場合、第3の実施例における演算処理は、第1の実施例における演算処理と等価になる。
Vout = Av × {Vpd1- (Vpd2-Vpd3)}
= Av * Ziv {Ipd1- (Ipd2-Ipd3)}
Therefore, when the first
〔第4の実施例〕
本発明の第4の実施例を図7に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Fourth embodiment]
The fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第4の実施例の物体検出装置は、第3の実施例の物体検出装置の受光素子−増幅回路間の回路構成に、受光素子202および受光素子203の出力を切り替えるスイッチ手段を追加したものである。そのため、第4の実施例の物体検出装置は、反射光129が受光素子202側もしくは受光素子203側のどちら側にずれても誤動作を防止することができる。
The object detection apparatus of the fourth embodiment is obtained by adding switch means for switching the outputs of the
第4の実施例の物体検出装置の受光素子−増幅回路間の具体的な回路構成を図7に基づいて説明する。図7は、第4の実施例である物体検出装置の受光素子201、202、203と、I−V変換アンプ214、214’と、差動増幅回路215と、セレクタ回路520との具体的な回路構成の一例を示す図である。
A specific circuit configuration between the light receiving element and the amplifier circuit of the object detection apparatus of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows specific examples of the
セレクタ回路520は、スイッチ手段216および217を含む。スイッチ手段216、217は、制御信号210に従って、接続を切り替えるものである。
図示のように、スイッチ手段216は、受光素子202または203のカソードをI−V変換アンプ214の入力端子に接続する。さらに、スイッチ手段217は、受光素子202、203のカソードをI−V変換アンプ214’の入力端子に接続する。
As shown in the figure, the switch means 216 connects the cathode of the
このようにスイッチ手段216、217を介して各受光素子を接続することによって、
筐体表面127からの反射光スポット131が図1とは逆側(受光素子203側)に形成されるような特殊な場合においても、制御信号210に従って接続を切り替えることによって、式(D)に示すような演算処理も行うことができる。この時、差動増幅回路215の出力電圧Voutは、以下の通りとなる。
Thus, by connecting each light receiving element via the switch means 216, 217,
Even in a special case where the reflected
Vout=Av×{Vpd1−(Vpd3−Vpd2)} ・・・(D)
尚、図7において、スイッチ手段216および217は、式(C)の演算処理を行う場合の状態を図示している。図7の状態からスイッチ手段216および217の両方を切り替えることで、式(D)の演算処理を行う場合の状態となる。
Vout = Av × {Vpd1- (Vpd3-Vpd2)} (D)
In FIG. 7, the switch means 216 and 217 show the state in the case of performing the calculation process of the formula (C). By switching both of the switch means 216 and 217 from the state of FIG. 7, a state in the case of performing the arithmetic processing of Expression (D) is obtained.
第4の実施例の物体検出装置は、式(C)または(D)に基づく演算処理を行うことによって、反射光129が受光素子202側もしくは受光素子203側のどちら側にずれても誤動作を防止することができ、且つ、より正確な演算処理を行うことができる。
The object detection apparatus according to the fourth embodiment performs a malfunction even if the reflected
なお、第2の実施例と同様に、筐体反射光129のスポット位置が図1(b)の上下方向にずれる場合に備えて、上下方向にも第4、第5の受光素子を配置して、接続を切り替えるようにしてもよい。 As in the second embodiment, the fourth and fifth light receiving elements are arranged in the vertical direction in preparation for the case where the spot position of the case reflected light 129 is shifted in the vertical direction in FIG. The connection may be switched.
〔第5の実施例〕
本発明の第5の実施例を図8に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Fifth embodiment]
The fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
ここで、第1〜4の実施例において、各受光素子が筐体表面127からの反射光129しか受光していない場合(反射光128を受光していない場合、被検出物がない場合)、式(A)、及び、式(C)は以下のようになる。
Here, in the first to fourth embodiments, when each light receiving element receives only the reflected light 129 from the housing surface 127 (when the reflected
Iin=Ipd1−Ipd2 ・・・(A)’
Vout=Av×(Vpd1−Vpd2) ・・・(C)’
第1〜4の実施例では、反射光129によって発生する受光素子201、202の受光電流Ipd1、Ipd2が同じ値であるとしている。このとき、筐体表面127からの反射光129による入力電流Iinはゼロである。すなわち、第1〜4の実施例では、筐体表面127からの反射光成分を除去する効率が最も高くなる理想的な状況を示している。
Iin = Ipd1-Ipd2 (A) ′
Vout = Av × (Vpd1-Vpd2) (C) ′
In the first to fourth embodiments, the light receiving currents Ipd1 and Ipd2 of the
しかしながら、実際には、各受光素子で発生する受光電流は、受光する反射光スポットの面積や、反射光の強度分布、反射光スポットの歪み(レンズや樹脂を通過する事による)等により変動する。そのため、反射光129によって発生する受光素子201、202の受光電流Ipd1、Ipd2が同じ値にならず、反射光129による入力電流Iinがゼロにならない場合がある。
However, actually, the light reception current generated in each light receiving element varies depending on the area of the reflected light spot to be received, the intensity distribution of the reflected light, the distortion of the reflected light spot (by passing through the lens or resin), and the like. . Therefore, the light receiving currents Ipd1 and Ipd2 of the
したがって、上式(A)’、(C)’がゼロとなるように(もしくはゼロに近づくように)、Ipd、又は、Vpdの値を調整する事は、筐体反射光成分を除去する上において非常に有効となる。以下では、Ipd、又は、Vpdの調整方法について示す。 Therefore, adjusting the value of Ipd or Vpd so that the above formulas (A) ′ and (C) ′ become zero (or close to zero) can eliminate the reflected light component of the casing. Is very effective. Hereinafter, a method for adjusting Ipd or Vpd will be described.
第5の実施例の物体検出装置は、図8(a)に示すように、第4の実施例の物体検出装置における第2および第3の受光素子202および203を細分化して配置し、それぞれ細分化された各受光素子の接続状態を切り替え可能とするセレクタ回路220を介して、第1および第2のI−V変換アンプに接続したものである。すなわち、図8(a)の構成では、図1(b)における第2の受光素子202の代わりに4つに細分化された第2の受光素子218a〜218dを有し、第3の受光素子203の代わりに4つに細分化された第3の受光素子219a〜219dを有している。無論、第2および第3の受光素子の細分数は、上記例の4つに限定されるものではない。また、細分化された受光素子の各領域は、均等な面積を有するものでなくても良い。
As shown in FIG. 8 (a), the object detection apparatus of the fifth embodiment arranges the second and third
第5の実施例の物体検出装置の受光素子の具体的な構成を図8(b)に基づいて、また、受光素子−増幅回路間の具体的な回路構成を図8(a)に基づいて説明する。図8(b)は、第5の実施例の物体検出装置の第1の受光素子201、第2の受光素子218a〜218d、第3の受光素子219a〜219dを反射光の入射方向から見た図である。図8(b)に示すように、受光素子218a〜dは、受光素子201と発光素子100とを結ぶ直線状において、発光素子から遠い側に隣接してそれぞれ配列されている。また、受光素子219a〜dは、受光素子201と発光素子100を結ぶ直線状において、発光素子に近い側に隣接してそれぞれ配列されている。
The specific configuration of the light receiving element of the object detection device of the fifth embodiment is based on FIG. 8B, and the specific circuit configuration between the light receiving element and the amplifier circuit is based on FIG. 8A. explain. FIG. 8B shows the first
また、図8(a)は、第5の実施例の物体検出装置の受光素子201、218a〜d、219a〜dと、セレクタ回路220と、第1、2のI−V変換アンプ221、222との具体的な回路構成の一例を示す図である。受光素子218a〜d、219a〜dのカソードは、それぞれセレクタ回路220を介して、第1および第2のI−V変換アンプ221、222と接続している。
8A shows the
セレクタ回路220は、制御信号に従って、各受光素子218a〜d、219a〜dの接続先を第1のI−V変換アンプ221、第2のI−V変換アンプ222、または、非接続のどれかに切り替える。つまり、制御信号に従って、第2、第3の受光素子218a〜d、219a〜dの第1および第2のI−V変換アンプ221、222との接続/非接続を切り替えることによって、第2、第3の受光素子の受光電流の調整をすることができる。すなわち、第2、第3の受光素子の受光面積の調整を行うのと同等の効果を得る事ができる。
In accordance with the control signal, the
第5の実施例の物体検出装置は、セレクタ回路220に任意の制御信号を与えることで、式(A)’の右辺をゼロにする(もしくはゼロに近づける)よう、第2の受光素子218a〜dの受光電流を調整する事が可能である。そのため、第5の実施例の物体検出装置は、高精度の筐体反射光除去が可能となる。また、この時、信号光(反射光128)を受光する場合に受信感度が低下する事を防ぐため、第3の受光素子219a〜dの受光電流を調整することも可能である。また、第5の実施例の物体検出装置の構成は、第4の実施例の場合だけではなく、第1〜3の実施例全てにおいて適用可能である。
The object detection apparatus according to the fifth embodiment provides an arbitrary control signal to the
なお、第5の実施例では、図8に示すように、第2、3の受光素子はそれぞれ4分割されている。また、セレクタ回路220は、計8個の受光素子入力に対して出力は2端子となる。ここで、合計8個の受光素子218a〜d、219a〜dの第1および第2のI−V変換アンプ221、222との接続を、それぞれ独立に制御する場合、セレクタ回路220に入る制御信号としては8bitの信号が必要となる。
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 8, the second and third light receiving elements are each divided into four. The
〔第6の実施例〕
本発明の第6の実施例を図9に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Sixth embodiment]
The sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
次に、第5の実施例と異なる調整方法によって、Ipdの値を調整する第6の実施例の物体検出装置について説明する。第6の実施例の物体検出装置は、物体検出装置10の演算処理回路501において、出力段に複数のPMOSトランジスタを有するカレントミラー回路224と、セレクタ回路225を有するものである。
Next, an object detection apparatus according to a sixth embodiment that adjusts the value of Ipd by an adjustment method different from that of the fifth embodiment will be described. The object detection apparatus according to the sixth embodiment includes a
第6の実施例の物体検出装置の演算処理回路501の具体的な回路構成を図9に基づいて説明する。図9は、第6の実施例の物体検出装置の受光素子201、202、203と、カレントミラー回路の入力段(PMOSトランジスタ)223と、カレントミラー回路の出力段224と、セレクタ回路225との具体的な回路構成の一例を示す図である。図示のように、受光素子202のカソードは、カレントミラー回路の入力段223に接続されている。また、カレントミラー回路の出力段224の各出力は、セレクタ回路225に接続されている。セレクタ回路225の出力および受光素子201、203のカソードは、不図示のI−V変換アンプ214の入力端子に接続されている。
A specific circuit configuration of the
第6の実施例の物体検出装置は、制御信号に従って、セレクタ回路225がカレントミラー回路の出力段224の各出力の接続/非接続を切り替えることによって、カレントミラー回路の出力段224の各出力を制御することができる。そのため、第6の実施例の物体検出装置は、第2の受光素子202で発生する受光電流Ipd2を所定倍して出力することができる。
In the object detection apparatus of the sixth embodiment, the
ここで、カレントミラー回路を介して出力された電流をIpd2’とする。電流Ipd2’は、受光電流Ipd2と同値もしくは受光電流Ipd2を所定倍した値となる。このとき、I−V変換アンプ214に入力する電流Iinは、
Iin=Ipd1−(Ipd2’−Ipd3) ・・・(A−2)
となる。また、各受光素子が筐体表面127からの反射光129しか受光していない場合(反射光128を受光していない場合、被検出物がない場合)、式(A−2)は以下のようになる。
Here, the current output through the current mirror circuit is Ipd2 ′. The current Ipd2 ′ has the same value as the light reception current Ipd2 or a value obtained by multiplying the light reception current Ipd2 by a predetermined value. At this time, the current Iin input to the
Iin = Ipd1- (Ipd2′-Ipd3) (A-2)
It becomes. Further, when each light receiving element receives only the reflected light 129 from the housing surface 127 (when the reflected
Iin=Ipd1−Ipd2’ ・・・(A−2)’
なお、図9に示すカレントミラー回路では、出力段224のみが複数のPMOSトランジスタで構成されているが、これに限るものではなく、入力段223も複数のPMOSトランジスタで構成されていてもよい。この場合、受光電流Ipd2を複数のPMOSトランジスタに入力することによって、受光電流Ipd2を減少させてセレクタ回路225から出力することも可能である。例えば、入力段223が2つのPMOSトランジスタで構成されている場合、セレクタ回路225から受光素子202で発生した受光電流Ipd2を1/2倍して出力することができる。
Iin = Ipd1-Ipd2 ′ (A-2) ′
In the current mirror circuit shown in FIG. 9, only the
この構成により、第6の実施例の物体検出装置は、第2の受光素子202で発生する受光電流Ipd2の値を調整してI−V変換アンプ214に入力することができる。すなわち、第6の実施例の物体検出装置は、式(A−2)’の右辺をゼロに調整する(もしくはゼロに近づくように調整する)事が可能となり、筐体表面127からの反射光除去を高精度に行う事が可能となる。
With this configuration, the object detection apparatus of the sixth embodiment can adjust the value of the light reception current Ipd2 generated by the second
尚、図9の構成においては、第2の受光素子202の出力に対応する信号を所定倍する構成となっている。ここで、第2の実施例で示したように、第2の受光素子202と第3の受光素子203との接続を切替可能な構成とした場合には、前述した(B)式での演算を行う接続状態では、第3の受光素子203の出力に対応する信号が所定倍されるように接続が切り替えられる。具体的には、受光素子203のカソードをカレントミラー回路の入力段223に接続し、受光素子202のカソードをI−V変換アンプ214の入力端子に接続するように切り替えるスイッチ手段を備えればよい。
In the configuration of FIG. 9, the signal corresponding to the output of the second
受光素子203のカソードがカレントミラー回路の入力段223に接続している場合、カレントミラー回路を介して出力された電流はIpd3’となる。電流Ipd3’は、受光電流Ipd3と同値もしくは受光電流Ipd3を所定倍した値である。このとき、I−V変換アンプ214に入力する電流Iinは、
Iin=Ipd1−(Ipd3’−Ipd2) ・・・(B−2)
となる。
When the cathode of the
Iin = Ipd1− (Ipd3′−Ipd2) (B-2)
It becomes.
〔第7の実施例〕
本発明の第7の実施例を図10に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Seventh embodiment]
The seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
次に、第5、6の実施例と異なる調整方法によって、Vpdの値を調整する第7の実施例の物体検出装置について説明する。第7の実施例の物体検出装置は、図6に示す第3の実施例の構成において、第2のI−V変換アンプ(ゲイン可変のI−V変換アンプ)226のゲイン(増幅率)を、制御信号により調整可能としたものである。 Next, an object detection apparatus of a seventh embodiment that adjusts the value of Vpd by an adjustment method different from the fifth and sixth embodiments will be described. The object detection apparatus of the seventh embodiment uses the gain (amplification factor) of the second IV conversion amplifier (gain variable IV conversion amplifier) 226 in the configuration of the third embodiment shown in FIG. The control signal can be adjusted.
第7の実施例の物体検出装置の具体的な回路構成を図10に基づいて説明する。図10は、第7の実施例の物体検出装置の受光素子201、202、203と、I−V変換アンプ214、226と、差動増幅回路215との具体的な回路構成の一例を示す図である。図示のように、第3の実施例と異なる点は、第2のI−V変換アンプ226が可変抵抗227を備え、制御信号に従って、可変抵抗227の抵抗値を調整することである。
A specific circuit configuration of the object detection apparatus of the seventh embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a specific circuit configuration of the
第7の実施例の物体検出装置は、制御信号に従って可変抵抗227の抵抗値を調整することによって、第2のI−V変換アンプ226の出力電圧を調整することができる。すなわち、第7の実施例の物体検出装置は、式(C)’においてVpd2(出力振幅)の調整が可能、つまり、Vpd1=Vpd2に調整する事が可能となり、より高精度の筐体反射光除去が可能となる。
The object detection apparatus of the seventh embodiment can adjust the output voltage of the second
上記構成では、信号光(被検出物108からの反射光128)のスポット130が広い場合、Vpd2≠Vpd3となるため、信号光受信時の感度が低下する可能性がある。しかしながら、第2のI−V変換アンプ226におけるVpd2の調整は僅かなものであり、信号光の受光感度が大幅に低下する事はない。
In the above configuration, when the
また、第7の実施例においても、受光素子201と受光素子203とを1つの受光素子(受光素子面積=受光素子201+受光素子203の面積)で構成しても良い。
Also in the seventh embodiment, the
また、図10に示す例では、第2のI−V変換アンプ226が可変抵抗227を備えている場合を説明したが、これに限るものではない。例えば、第1のI−V変換アンプ214の抵抗209が可変であってもよい。このとき、第1、および第2のI−V変換アンプの両方が可変抵抗を備えていてもよい。上述の高精度の筐体反射光除去を可能にするためには、第1、および第2のI−V変換アンプの少なくともどちらか1つが可変抵抗を備えており、その増幅率を可変とすることができればよい。
In the example illustrated in FIG. 10, the case where the second
なお、第1〜7の実施例において、上述の受光素子の接続の切り替え手段や、受光感度の調整手段等を複数備える場合、それぞれの調整手段に対する制御信号は、シフトレジスタ回路(図示しない)を用いて設定する事が望ましい。これにより、物体検出装置の外部入力端子数を削減できるばかりではなく、物体検出装置外部から各調整手段を制御する事が容易になる。そのため、物体検出装置を電子機器へ実装した状態において、調整、または、テストが可能となる。 In the first to seventh embodiments, when a plurality of light receiving element connection switching means and light receiving sensitivity adjusting means are provided, the control signal for each adjusting means is supplied with a shift register circuit (not shown). It is desirable to use and set. Thereby, not only can the number of external input terminals of the object detection apparatus be reduced, but it is also easy to control each adjusting means from the outside of the object detection apparatus. Therefore, adjustment or testing can be performed in a state where the object detection device is mounted on an electronic device.
〔第8の実施例〕
本発明の第8の実施例を図11に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Eighth embodiment]
The eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
次に、物体検出装置がシフトレジスタ回路を備える場合について説明する。図11は、第8の実施例であるシフトレジスタ回路228を有する物体検出装置(デバイス)238の回路構成の一例を示す図である。図示のように、物体検出装置238は、受光感度調整手段230、セレクタ手段231、I−V変換アンプ232a、I−V変換アンプ232b、差動増幅回路233、比較判定回路234、AD変換回路239、シフトレジスタ回路228、外部入力端子235、クロック入力端子236および外部出力端子237を含む。
Next, a case where the object detection device includes a shift register circuit will be described. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of an object detection device (device) 238 having a
受光感度調整手段(受光素子の面積調整手段)230は、式(A)’または式(A−2)’のIinをゼロにするように、受光電流Ipd2(Ipd3)を調整するものである。具体的には、第5または第6の実施例における調整方法を実施するものである。 The light receiving sensitivity adjusting means (light receiving element area adjusting means) 230 adjusts the light receiving current Ipd2 (Ipd3) so that Iin of the formula (A) 'or the formula (A-2)' is zero. Specifically, the adjustment method in the fifth or sixth embodiment is performed.
セレクタ手段231は、第2の受光素子202および第3の受光素子203の接続を切り替えるものである。具体的には、セレクタ手段231は、例えば、第2の実施例のセレクタ回路510などで実現される。
The selector means 231 switches the connection between the second
I−V変換アンプ232bは、式(C)’のVoutをゼロにするように、出力電圧Vpd2(Vpd3)を調整するものである。具体的には、I−V変換アンプ232は、例えば、第7の実施例の第2のI−V変換アンプ226などで実現される。なお、以下では、受光電流調整手段230、セレクタ手段231およびI−V変換アンプ232bをそれぞれ調整手段とも称する。
The
シフトレジスタ回路228は、各調整手段に対する制御信号を各調整手段にそれぞれ送信し、受光電流の調整、接続の切り替えまたは増幅率の調整を指示するものである。シフトレジスタ回路228は、物体検出装置238の外部から、上記各制御信号を外部入力端子235を介して受信し、クロック信号をクロック入力端子236を介して受信する。そして、シフトレジスタ回路228は、外部から受信した制御信号から各調整手段に対する制御信号を生成する。
The
シフトレジスタ回路228は、複数のフリップフロップ(FF)回路229を含む。各フリップフロップ回路229は、各調整手段に送信する制御信号を記憶するものである。フリップフロップ回路229は、外部入力端子235から制御信号を受信し、クロック入力端子236を介して受信したクロック信号に従って、制御信号を記憶する。
The
このように、シフトレジスタ回路228を用いることによって、各調整手段に制御信号を送信することができる。すなわち、物体検出装置238に各制御信号を入力するための入力端子の数を削減することができる。
Thus, by using the
ここで、物体検出装置238がシフトレジスタ回路を有する場合と有しない場合とについて、物体検出装置238の入力端子の数を比較してみる。各調整手段の制御信号が4bitとすると、物体検出装置238がシフトレジスタ回路を有しない場合は、物体検出装置238は、信号入力端子を12個(4bit×3個)備える必要がある。一方、物体検出装置238がシフトレジスタ回路を有する場合は、物体検出装置238は、信号入力端子を1個、クロック用端子を1個、合計2端子を備えていればよい。
Here, the number of input terminals of the
このことから、物体検出装置238がシフトレジスタ回路を有する場合、入力端子の数を削減できることがわかる。入力端子数を削減することによって、物体検出装置238の面積増大を防ぐことだけではなく、入力端子、または、その周辺回路における、静電気ノイズ等による静電破壊確率を低下することができる。従って、物体検出装置238の小型化やコストの削減、および、物体検出装置238を電子機器に組み込む際に、設計の自由度を増すことができる。また、物体検出装置238の動作・処理の信頼性を向上することもできる。
This shows that the number of input terminals can be reduced when the
次に、各調整手段が受光電流または出力電圧を調整して、式(A)’または式(A−2)’のIin、もしくは、式(C)’のVoutをゼロに近づける最適化のテスト方法について説明する。 Next, each adjustment means adjusts the light reception current or the output voltage, and an optimization test for bringing Iin of the formula (A) ′ or the formula (A-2) ′ or Vout of the formula (C) ′ close to zero. A method will be described.
まず、物体検出装置238の外部からシフトレジスタ回路228を介して、任意の各制御信号(の組合せ)を各調整手段に入力し、該制御信号に従って各調整手段が調整を行うように設定する。物体検出装置238は、設定された状態で、例えば、被検出物が有る場合と、被検出物が無い場合(つまり、筐体反射のみを受光する場合)において、パルス発光してその反射光を受光し、差動増幅回路233の出力電圧、または、比較判定回路234の出力を測定する。
First, arbitrary control signals (combinations thereof) are input to each adjustment means from the outside of the
図11に示すように、差動増幅回路233の出力電圧、または、比較判定回路234の出力は、AD変換回路239でデジタル信号に変換され、シフトレジスタ回路228のフリップフロップ回路240に記憶される。そして、差動増幅回路233の出力電圧、または、比較判定回路234の出力は、フリップフロップ回路240から外部出力端子237に出力される。
As shown in FIG. 11, the output voltage of the
測定が終了すると、物体検出装置238は、別の制御信号(の組合せ)を受信し、新たに受信した制御信号に従って各調整手段が調整を行うように再度設定する。物体検出装置238は、再設定された状態で、上記と同様に、差動増幅回路233の出力電圧、または、比較判定回路234の出力を測定する。このように、制御信号(の組合せ)を変えて、物体検出装置238の測定を順次行う。そして、被検出物が有る場合と被検出物が無い場合との出力結果の差が最大値になる設定値(制御信号の組合せ)を決定する。
When the measurement is completed, the
物体検出装置238を備える電子機器の通常使用時(動作時)には、上記テスト方法で得た制御信号の組合せを物体検出装置238に入力して、該制御信号に従って各調整手段が調整を行うように常時設定する。これによって、被検出物からの反射光(信号)に対する受光感度を低下することなく、筐体表面からの反射光成分(ノイズ)のみの受光感度を低下させることが可能となる。
During normal use (during operation) of an electronic apparatus including the
従って、物体検出装置238の電子機器への実装状態が様々であっても、それぞれの実装状態に応じて、物体検出装置238の受光感度を最適化することが可能となる。すなわち、物体検出装置238は、電子機器における、どのような実装条件であっても、電子機器に対して実装して使用することができる。
Therefore, even if the
〔第9の実施例〕
本発明の第9の実施例を図12に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Ninth embodiment]
The ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
実施例8の物体検出装置238のような構成の場合、テスト方法で得た最適な制御信号の組合せは、物体検出装置238を動作させるたびに設定する必要がある。そのため、物体検出装置238の構成は、あまり現実的なものではない。例えば、制御信号が数bitの信号であれば特に問題はないが、制御信号のbit数が大きくなると各調整手段に対する制御信号生成処理が煩雑になる。
In the case of the configuration like the
そこで、第9の実施例では、上記テストで得た最適な制御信号を受信する度に、シフトレジスタにおいて各調整手段に対する制御信号を生成する代わりに、物体検出装置が不揮発性メモリを備え、不揮発性メモリにテストで得た最適な制御信号から生成した、各調整手段に対する制御信号を書き込む。第9の実施例の物体検出装置は、各調整手段に対する制御信号を記憶する回路を備えることによって、各調整手段に対して最適な制御信号に基づいて常時設定することができる。なお、不揮発性メモリとして、例えば、フラッシュメモリやトリミングヒューズなどが挙げられる。 Therefore, in the ninth embodiment, instead of generating a control signal for each adjusting means in the shift register every time the optimal control signal obtained in the above test is received, the object detection device includes a nonvolatile memory, The control signal for each adjusting means generated from the optimal control signal obtained by the test is written in the memory. The object detection apparatus of the ninth embodiment includes a circuit that stores a control signal for each adjustment unit, so that it can always be set based on an optimum control signal for each adjustment unit. Note that examples of the non-volatile memory include a flash memory and a trimming fuse.
図12に基づいてトリミングヒューズを備える第9の実施例の物体検出装置の制御信号生成回路410を説明する。図12は、トリミングヒューズを備える第9の実施例の物体検出装置の制御信号生成回路410の一例を示す図である。図示のように、制御信号生成回路410は、外部入力端子401、シフトレジスタ手段402、トリミング用ヒューズ素子403、NMOSスイッチ404、抵抗405を備える。
Based on FIG. 12, the control signal generation circuit 410 of the object detection apparatus of the ninth embodiment having a trimming fuse will be described. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the control signal generation circuit 410 of the object detection apparatus according to the ninth embodiment including a trimming fuse. As illustrated, the control signal generation circuit 410 includes an
外部入力端子401は、テスト時に制御信号Vcontの入力を受け付けるものである。
The
シフトレジスタ手段402は、テスト時に外部入力端子401を介して制御信号Vcontを受信し、各調整手段に対する制御信号を生成するものである。
The shift register means 402 receives the control signal Vcont via the
ヒューズ素子403は、レーザートリミング等の手法でヒューズ素子403自身を溶断することによって、電源とNMOSスイッチ404との接続/非接続の状態を切り替え可能にするものである。
The
シフトレジスタ手段402の出力は、テスト時はシフトレジスタとして動作し、通常動作時は出力がHiレベルとなるよう切り替え可能としておく。例えば、テストモード制御用の信号(Vtm)をシフトレジスタに入力して、テスト時/非テスト時(通常動作時)の切り替えができるようにシフトレジスタを設計する。 The output of the shift register means 402 operates as a shift register during a test, and can be switched so that the output becomes a Hi level during a normal operation. For example, the shift register is designed so that a test mode control signal (Vtm) can be input to the shift register to switch between a test time and a non-test time (normal operation time).
まず、制御信号生成回路410のテスト時の動作を説明する。 First, the operation of the control signal generation circuit 410 during testing will be described.
外部入力端子401より入力される制御信号Vcontは、シフトレジスタ402を介して、各調整手段の制御信号入力部の前に配置されるNMOSスイッチ404のゲートに入力される。Vcont=Hiの場合は、NMOSスイッチ404が導通となり、電源Vccからヒューズ素子403を介して抵抗405に電流が流れ、Vcont’=Hiとなる。一方、Vcont=Loの場合は、NMOSスイッチが非導通のため、抵抗405に電流が流れないので、Vcont’=Loとなる。
The control signal Vcont input from the
次に、制御信号生成回路410の通常動作時の動作を説明する。 Next, the operation of the control signal generation circuit 410 during normal operation will be described.
テスト終了後、最適な制御信号を決定し、制御信号に従ってVcont’=Hiに設定する場合は、ヒューズ素子403の溶断を行わない。一方、Vcont’=Loに設定する場合は、ヒューズ素子403を溶断すればよい。
When the optimum control signal is determined after the test is completed and Vcont '= Hi is set according to the control signal, the
通常動作時は、上述のようにシフトレジスタ手段402の出力は常時Hiとなっているため、NMOSスイッチは常時導通しており、ヒューズ素子403が溶断されていなければ、抵抗405に電流がながれ、Vcont’=Hiとなる。一方、ヒューズ素子403が溶断されていればVcont’=Loとなる。したがって、ヒューズ素子403の非溶断/溶断を選択する事により、Vcont’をHi/Loに選択設定する事が可能となる。(このVcont’が内部回路の各調整手段に繋がることになる)
〔第10の実施例〕
本発明の第10の実施例を図13および図14に基づいて説明すれば、以下の通りである。
During normal operation, since the output of the shift register means 402 is always Hi as described above, the NMOS switch is always conductive, and if the
[Tenth embodiment]
The tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
第1〜9の実施例では、比較判定回路に入力する信号を調整することによって誤動作を防止する手段について説明してきたが、第10の実施例では、比較判定回路における判定基準を調整することによって誤動作を防止する手段について説明する。 In the first to ninth embodiments, the means for preventing malfunction by adjusting the signal input to the comparison / determination circuit has been described. In the tenth embodiment, the determination criterion in the comparison / determination circuit is adjusted. A means for preventing malfunction will be described.
図13は、第10の実施例である物体検出装置の受光素子−増幅回路−判定回路までの回路構成例を示す図である。図示のように、第10の実施例では、従来と異なり、比較回路(コンパレータ回路)242を含む比較判定回路243の閾値電圧(Vth)241が可変となっている。第10の実施例の物体検出装置は、この閾値電圧(Vth)241を調整することによって、筐体表面からの反射光による誤検知を防止する構成となっている。
FIG. 13 is a diagram illustrating a circuit configuration example up to the light receiving element-amplifier circuit-determination circuit of the object detection apparatus according to the tenth embodiment. As shown in the figure, in the tenth embodiment, unlike the prior art, the threshold voltage (Vth) 241 of the
具体的には、第10の実施例の物体検出装置は、被検出物がない(筐体表面からの反射光のみを受光している)場合に様々な反射光を受光して、比較判定回路243に入力される電圧振幅Vpd1のピークの最大値より大きい値に閾値電圧を調整することによって、筐体表面からの反射光による誤動作を防止することができる。 Specifically, the object detection apparatus of the tenth embodiment receives various reflected light when there is no object to be detected (only the reflected light from the housing surface is received), and the comparison determination circuit By adjusting the threshold voltage to a value larger than the maximum value of the peak of the voltage amplitude Vpd1 input to 243, malfunction due to reflected light from the housing surface can be prevented.
この時の第10の実施例の物体検出装置の各回路の出力信号の波形を図14に示す。波形Bにおける破線が調整前の閾値電圧レベル、太実線が調整後の閾値電圧レベルを示す。筐体反射成分の振幅に応じて、閾値レベルを高く調整する事で、誤動作を防止可能なことが明白である。また、図14の2〜3パルス目の信号受信時(被検出物からの反射光受信時)については、元々、増幅回路出力振幅は、筐体反射成分と信号成分との重ね合わせになっているため、閾値を変更する事による感度の変動はない。 FIG. 14 shows waveforms of output signals of the respective circuits of the object detection apparatus of the tenth embodiment at this time. The broken line in the waveform B indicates the threshold voltage level before adjustment, and the thick solid line indicates the threshold voltage level after adjustment. It is apparent that malfunction can be prevented by adjusting the threshold level higher in accordance with the amplitude of the housing reflection component. In addition, when the signal of the second to third pulses in FIG. 14 is received (when the reflected light is received from the object to be detected), the amplification circuit output amplitude is originally an overlay of the housing reflection component and the signal component. Therefore, there is no change in sensitivity due to changing the threshold value.
なお、第10の実施例では、比較判定回路243の判定基準を閾値電圧Vthとしているが、これは勿論、閾値電流Ithを使用して比較判定回路243を構成してもよい。
In the tenth embodiment, the determination criterion of the
また、比較判定回路243の閾値電圧Vthを調整する場合、差動増幅回路215の出力ダイナミックレンジは大きく設定する事が望ましい。これは、ダイナミックレンジが小さい場合、信号光や筐体反射光を受光した際に、出力振幅の上限リミットが低いため、入力光が強い場合、信号と筐体反射成分の区別がつかなくなるためである。
Further, when adjusting the threshold voltage Vth of the
また、第10の実施例は、第1〜9の実施例と組み合わせて使用してもよく、この場合、筐体反射光による誤動作抑制効果をより高精度に実現可能となる。さらに、第8または第9の実施例と同様に、外部入力端子からの制御信号の入力設定手段を備え、前記の閾値レベルを調整可能とする構成としてもよい。この時のテスト方法としては、物体検出装置を電子機器に実装した状態、或いは、それに近い状態(擬似的なテスト)で、被検出物が無い状態での増幅器出力振幅Vpd1(図14に示すBの波形)を測定し、そのピークレベルに合わせて閾値レベルを、制御信号を用いて調整・最適化すればよい。 Further, the tenth embodiment may be used in combination with the first to ninth embodiments, and in this case, it is possible to realize the malfunction suppression effect by the case reflected light with higher accuracy. Further, as in the eighth or ninth embodiment, a configuration may be adopted in which input setting means for a control signal from an external input terminal is provided so that the threshold level can be adjusted. As a test method at this time, the amplifier output amplitude Vpd1 (B shown in FIG. 14) in a state in which the object detection device is mounted on an electronic device or in a state close thereto (pseudo test) and there is no object to be detected. And the threshold level may be adjusted and optimized using the control signal in accordance with the peak level.
なお、本発明の物体検出装置は、発光手段を除く全ての手段と受光素子が、モノリシックに集積化されるとよい。この構成とする事により、構成素子の占有面積を削減する事ができるため、物体検出装置の小型化やコストダウンに繋がる。また集積回路と受光素子とを繋ぐワイヤー(金線)を省略できるため、電磁ノイズ等の外乱ノイズや、出力から入力へのカップリングノイズの影響が軽減される効果がある。 In the object detection device of the present invention, it is preferable that all means except the light emitting means and the light receiving element are monolithically integrated. With this configuration, the area occupied by the constituent elements can be reduced, which leads to downsizing and cost reduction of the object detection apparatus. Further, since the wire (gold wire) connecting the integrated circuit and the light receiving element can be omitted, there is an effect that the influence of disturbance noise such as electromagnetic noise and coupling noise from output to input is reduced.
また、本発明の物体検出装置を搭載する電子機器は、電子機器の筐体表面からの反射光により発生する誤動作確率を、電子機器の製造/テスト工程等において、物体検出装置のテスト/調整を行う事により、その実装状態に応じて誤動作確率を最適化(低減)することが可能なため、物体検出装置の実装位置や筐体の素材等の電子機器の設計/デザインにおいて、設計自由度が増すこととなる。 In addition, an electronic device equipped with the object detection device of the present invention can test or adjust the object detection device in the manufacturing / testing process of the electronic device using the probability of malfunction caused by reflected light from the housing surface of the electronic device. By doing so, it is possible to optimize (reduce) the malfunction probability according to the mounting state, so design flexibility in the design / design of electronic equipment such as the mounting position of the object detection device and the material of the housing Will increase.
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 are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、携帯電話機等の電子機器に搭載された物体検出装置において、自発光による誤動作を防止する目的に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for the purpose of preventing malfunction due to self-light emission in an object detection device mounted on an electronic device such as a mobile phone.
10 物体検出装置
201 第1の受光素子
202 第2の受光素子
203 第3の受光素子
204、205 PMOSトランジスタ
206 カレントミラー回路
207 基準電圧
208 演算増幅器
209 抵抗
210 制御信号
211、212 スイッチ手段
213 容量
214 第1のI−V変換アンプ
214’ 第2のI−V変換アンプ
215 差動増幅回路
216、217 スイッチ手段
218a〜d 細分化(4分割)された第2の受光素子
219a〜d 細分化(4分割)された第3の受光素子
220 セレクタ回路
221 第1のI−V変換アンプ
222 第2のI−V変換アンプ
223 カレントミラー回路の入力段(参照電流)
224 カレントミラー回路の出力段
225 セレクタ回路
226 ゲイン可変のI−V変換アンプ
227 可変抵抗
228 シフトレジスタ回路
229 フリップフロップ回路
230 受光感度調整手段
231 セレクタ手段
232a I−V変換アンプ回路(信号用)
232b ゲイン可変のI−V変換アンプ
233 差動増幅回路
234 比較判定回路
235 制御信号用の外部入力端子
236 シフトレジスタ用クロックの外部入力端子
237 シフトレジスタデータの外部出力端子
238 物体検出装置
239 AD変換回路
240 テスト結果読み出し用のフリップフロップ回路
241 可変閾値電圧
242 比較回路(コンパレータ回路)
243 比較判定回路
300 制御信号源(Vcont)
301 NOT回路
302、303 トランスファーゲート
401 制御信号用の外部入力端子
402 シフトレジスタ手段
403 ヒューズ素子(トリミング用、不揮発性メモリ)
404 NMOSスイッチ
405 抵抗
501、502 演算処理回路
510、520 セレクタ回路
DESCRIPTION OF
224 Current mirror
232b Variable gain
243
301
404
Claims (14)
光を受光する受光手段と、
前記受光手段による光の受光タイミングが、前記発光手段によるパルス光の出射タイミングと一致しているか否かを検出することで、被検出物の有無を検出する検出手段とを備えた物体検出装置において、
前記受光手段は、第1の受光素子と、前記第1の受光素子に隣接して配置される第2の受光素子と、第1の受光素子と隣接し、前記第1の受光素子に対して前記第2の受光素子とは反対側に配置される第3の受光素子とを有しており、
第1の受光素子の出力信号をIpd1,第2の受光素子の出力信号をIpd2,第3の受光素子の出力信号をIpd3とするとき、
前記検出手段は、
Iin=Ipd1−(Ipd2−Ipd3)
の式で表される信号Iinを増幅し、増幅した信号を所定の基準値と比較することで、受光手段による光の受光タイミングを検知可能であることを特徴とする物体検出装置。 Light emitting means for emitting pulsed light;
A light receiving means for receiving light;
In an object detection apparatus, comprising: a detection means for detecting the presence or absence of an object to be detected by detecting whether the light reception timing of the light by the light reception means coincides with the emission timing of the pulsed light by the light emission means ,
The light receiving means is adjacent to the first light receiving element, the second light receiving element disposed adjacent to the first light receiving element, and the first light receiving element. A third light receiving element disposed on the opposite side of the second light receiving element,
When the output signal of the first light receiving element is Ipd1, the output signal of the second light receiving element is Ipd2, and the output signal of the third light receiving element is Ipd3,
The detection means includes
Iin = Ipd1- (Ipd2-Ipd3)
An object detection apparatus characterized in that the light reception timing of the light by the light receiving means can be detected by amplifying the signal Iin represented by the following formula and comparing the amplified signal with a predetermined reference value.
前記信号Iinは、
Iin=Ipd1−(Ipd2−Ipd3)
の式で表される信号と、
Iin=Ipd1−(Ipd3−Ipd2)
の式で表される信号との間で切り替え可能であることを特徴とする請求項1に記載の物体検出装置。 By switching the connection for inputting the output signals of the first to third light receiving elements to the detection means,
The signal Iin is
Iin = Ipd1- (Ipd2-Ipd3)
A signal represented by the equation:
Iin = Ipd1- (Ipd3-Ipd2)
The object detection apparatus according to claim 1, wherein the object detection apparatus can be switched between a signal represented by the following formula.
光を受光する受光手段と、
前記受光手段による光の受光タイミングが、前記発光手段によるパルス光の出射タイミングと一致しているか否かを検出することで、被検出物の有無を検出する検出手段とを備えた物体検出装置において、
前記受光手段は、第1の受光素子と、前記第1の受光素子に隣接して配置される第2の受光素子と、第1の受光素子と隣接し、前記第1の受光素子に対して前記第2の受光素子とは反対側に配置される第3の受光素子とを有しており、
第1の受光素子の出力信号をIpd1,第2の受光素子の出力信号をIpd2,第3の受光素子の出力信号をIpd3とするとき、
前記出力信号Ipd1を、第1のI−V変換アンプに接続し、該出力信号Ipd1に対応する該第1のI−V変換アンプの出力をVpd1とし、
前記出力信号Ipd3を、前記第1のI−V変換アンプに接続し、該出力信号Ipd3に対応する該第1のI−V変換アンプの出力をVpd3とし、
前記出力信号Ipd2を、前記第1のI−V変換アンプと抵抗および参照電圧が同一である第2のI−V変換アンプに接続し、該出力信号Ipd2に対応する該第2のI−V変換アンプの出力をVpd2とし、
さらに、前記第2のI−V変換アンプには、前記第1の受光素子の寄生容量値と等しい容量値を持つ容量が、前記第2の受光素子と並列となるように接続された状態を取ることが可能であり、
前記第1および第2のI−V変換アンプ出力を差動増幅回路に入力し、該差動増幅回路は、該差動増幅回路における増幅率をAvとすると、
Vout=Av×{Vpd1−(Vpd2−Vpd3)}
の式で表される信号Voutを前記検出手段へ出力するものであり、
前記検出手段は、前記差動増幅回路から入力された信号Voutを所定の基準値と比較することで、受光手段による光の受光タイミングを検知可能であることを特徴とする物体検出装置。 Light emitting means for emitting pulsed light;
A light receiving means for receiving light;
In an object detection apparatus, comprising: a detection means for detecting the presence or absence of an object to be detected by detecting whether the light reception timing of the light by the light reception means coincides with the emission timing of the pulsed light by the light emission means ,
The light receiving means is adjacent to the first light receiving element, the second light receiving element disposed adjacent to the first light receiving element, and the first light receiving element. A third light receiving element disposed on the opposite side of the second light receiving element,
When the output signal of the first light receiving element is Ipd1, the output signal of the second light receiving element is Ipd2, and the output signal of the third light receiving element is Ipd3,
The output signal Ipd1 is connected to a first IV conversion amplifier, the output of the first IV conversion amplifier corresponding to the output signal Ipd1 is set to Vpd1,
The output signal Ipd3 is connected to the first IV conversion amplifier, and the output of the first IV conversion amplifier corresponding to the output signal Ipd3 is set to Vpd3.
The output signal Ipd2 is connected to a second IV conversion amplifier having the same resistance and reference voltage as the first IV conversion amplifier, and the second IV corresponding to the output signal Ipd2 is connected. The output of the conversion amplifier is Vpd2,
Further, the second IV conversion amplifier has a state in which a capacitor having a capacitance value equal to the parasitic capacitance value of the first light receiving element is connected in parallel with the second light receiving element. Is possible to take
The first and second IV conversion amplifier outputs are input to a differential amplifier circuit, and the differential amplifier circuit has an amplification factor Av in the differential amplifier circuit.
Vout = Av × {Vpd1- (Vpd2-Vpd3)}
A signal Vout represented by the following equation is output to the detection means:
The object detection apparatus characterized in that the detection means can detect the light reception timing of the light by the light reception means by comparing the signal Vout input from the differential amplifier circuit with a predetermined reference value.
前記信号Voutは、
Vout=Av×{Vpd1−(Vpd2−Vpd3)}
の式で表される信号と、
Vout=Av×{Vpd1−(Vpd3−Vpd2)}
の式で表される信号との間で切り替え可能であることを特徴とする請求項3に記載の物体検出装置。 By switching the connection for inputting the output signals Ipd1, Ipd2, and Ipd3 to the first or second IV conversion amplifier,
The signal Vout is
Vout = Av × {Vpd1- (Vpd2-Vpd3)}
A signal represented by the equation:
Vout = Av * {Vpd1- (Vpd3-Vpd2)}
The object detection apparatus according to claim 3, wherein the object detection apparatus can be switched between a signal represented by the following formula.
前記出力信号Ipd2は、前記第2の受光素子の細分化された複数の領域のうちの任意の領域からの出力に対応させることができ、
前記出力信号Ipd3は、前記第3の受光素子の細分化された複数の領域のうちの任意の領域からの出力に対応させることができることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の物体検出装置。 The second light receiving element and the third light receiving element are subdivided into a plurality of regions,
The output signal Ipd2 can correspond to an output from an arbitrary region among a plurality of subdivided regions of the second light receiving element,
5. The output signal Ipd <b> 3 can correspond to an output from an arbitrary region among a plurality of subdivided regions of the third light receiving element. 6. The object detection apparatus described.
光を受光する受光手段と、
前記受光手段による光の受光タイミングが、前記発光手段によるパルス光の出射タイミングと一致しているか否かを検出することで、被検出物の有無を検出する検出手段とを備えた物体検出装置において、
前記受光手段は、第1の受光素子と、前記第1の受光素子に隣接して配置される第2の受光素子と、第1の受光素子と隣接し、前記第1の受光素子に対して前記第2の受光素子とは反対側に配置される第3の受光素子とを有しており、
第1の受光素子の出力信号をIpd1,第2の受光素子の出力信号をIpd2,第3の受光素子の出力信号をIpd3とするとき、
さらに、複数の出力段を有するカレントミラー回路と、
前記カレントミラー回路の前記複数の出力段の各出力の接続/非接続を切り替える切り替え手段とを備え、
前記出力信号Ipd2は、前記カレントミラー回路を介して出力される信号Ipd2’とすることができると共に、前記カレントミラー回路の前記複数の出力段の各出力の接続/非接続を切り替えることによって前記信号Ipd2を所定の増幅率となるように調節可能であり、
前記検出手段は、
Iin=Ipd1−(Ipd2’−Ipd3)
の式で表される信号Iinを増幅し、増幅した信号を所定の基準値と比較することで、受光手段による光の受光タイミングを検知可能であることを特徴とする物体検出装置。 Light emitting means for emitting pulsed light;
A light receiving means for receiving light;
In an object detection apparatus, comprising: a detection means for detecting the presence or absence of an object to be detected by detecting whether the light reception timing of the light by the light reception means coincides with the emission timing of the pulsed light by the light emission means ,
The light receiving means is adjacent to the first light receiving element, the second light receiving element disposed adjacent to the first light receiving element, and the first light receiving element. A third light receiving element disposed on the opposite side of the second light receiving element,
When the output signal of the first light receiving element is Ipd1, the output signal of the second light receiving element is Ipd2, and the output signal of the third light receiving element is Ipd3,
A current mirror circuit having a plurality of output stages;
Switching means for switching connection / disconnection of each output of the plurality of output stages of the current mirror circuit,
The output signal Ipd2 can be a signal Ipd2 ′ output through the current mirror circuit, and the signal can be switched by connecting / disconnecting the outputs of the plurality of output stages of the current mirror circuit. Ipd2 can be adjusted to a predetermined amplification factor,
The detection means includes
Iin = Ipd1− (Ipd2′−Ipd3)
An object detection apparatus characterized in that the light reception timing of the light by the light receiving means can be detected by amplifying the signal Iin represented by the following formula and comparing the amplified signal with a predetermined reference value.
前記カレントミラー回路は、前記出力信号Ipd2またはIpd3をその入力とすることで、その出力を信号Ipd2’またはIpd3’とすることでき、
前記信号Iinは、
Iin=Ipd1−(Ipd2’−Ipd3)
の式で表される信号と、
Iin=Ipd1−(Ipd3’−Ipd2)
の式で表される信号との間で切り替え可能であることを特徴とする請求項6に記載の物体検出装置。 By switching the connection for inputting the output signals Ipd1, Ipd2, Ipd3 to the detection means,
The current mirror circuit can use the output signal Ipd2 or Ipd3 as its input, so that its output can be the signal Ipd2 ′ or Ipd3 ′.
The signal Iin is
Iin = Ipd1− (Ipd2′−Ipd3)
A signal represented by the equation:
Iin = Ipd1− (Ipd3′−Ipd2)
The object detection apparatus according to claim 6, wherein the object detection apparatus can be switched between a signal represented by the following formula.
前記受光手段と、前記複数の機能回路とは、同一基板上に集積化されることを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の物体検出装置。 The detection means includes at least a timing generation circuit for generating a timing signal indicating the light emission timing of the light emission means, an amplification circuit for amplifying the output of the light reception means, and comparing the output of the amplification circuit with a predetermined reference value. A determination circuit that outputs a value signal, a synchronization detection circuit that detects synchronization between the binary signal output from the determination circuit and the timing signal generated by the timing generation circuit, and the binary signal in the synchronization detection circuit And a plurality of functional circuits including an output circuit that outputs a detection signal that the detected object is present when synchronization with the timing signal is detected,
The object detection apparatus according to claim 1, wherein the light receiving unit and the plurality of functional circuits are integrated on the same substrate.
前記検出手段を構成する各機能回路を制御するための制御信号が入力される第1の外部入力端子と、
クロック信号が入力される第2の外部入力端子と、
前記制御信号を、前記クロック信号の入力に応じて保存/設定するためのシフトレジスタ回路と、
前記制御信号により設定される各機能回路の状態に対して、受信感度測定を行うためのテスト手段とを備えることを特徴とする請求項9に記載の物体検出装置。 The substrate is
A first external input terminal to which a control signal for controlling each functional circuit constituting the detection means is input;
A second external input terminal to which a clock signal is input;
A shift register circuit for storing / setting the control signal according to the input of the clock signal;
The object detection apparatus according to claim 9, further comprising: a test unit that performs reception sensitivity measurement with respect to a state of each functional circuit set by the control signal.
前記検出手段を構成する各機能回路を、前記記憶手段に記憶された制御信号にて制御可能であることを特徴とする請求項10に記載の物体検出装置。 Non-volatile storage means capable of storing the control signal input to the first external input terminal,
The object detection device according to claim 10, wherein each functional circuit constituting the detection unit can be controlled by a control signal stored in the storage unit.
前記筐体外の被検出物からの反射光によって前記受光手段上に形成される光スポットを第1のスポット、前記筐体からの反射光によって前記受光手段上に形成される光スポットを第2のスポットとする場合、
前記第2の受光素子は、前記第1の受光素子に対して、前記第2のスポットが前記第1のスポットに対してずれる側に配置されることを特徴とする電子機器。 An electronic device in which the object detection device according to any one of claims 1 to 11 is mounted in a housing,
A light spot formed on the light receiving means by the reflected light from the detection object outside the casing is a first spot, and a light spot formed on the light receiving means by the reflected light from the casing is a second spot. If it ’s a spot,
2. The electronic apparatus according to claim 1, wherein the second light receiving element is arranged on a side where the second spot is shifted from the first spot with respect to the first light receiving element.
前記基準値は、前記受光手段が前記筐体での反射光のみを受光している場合に、前記検出手段が増幅した信号のピークの最大値より大きい値であることを特徴とする電子機器。 The electronic device according to claim 1, wherein the reference value is a value larger than a maximum value of a peak of a signal amplified by the detection unit when the light reception unit receives only reflected light from the casing.
前記基準値は、前記受光手段が前記筐体での反射光のみを受光している場合における前記信号Voutのピークの最大値より大きい値であることを特徴とする電子機器。 The electronic apparatus according to claim 1, wherein the reference value is a value larger than a maximum value of a peak of the signal Vout when the light receiving unit receives only reflected light from the housing.
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