專利名稱：脈沖調(diào)制型光檢測裝置及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由發(fā)光元件投射脈沖調(diào)制的光而檢測有無物體的脈沖調(diào)制型光檢測裝置及電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，廣泛地使用反射型脈沖調(diào)制型光檢測裝置，它對應(yīng)于根據(jù)時(shí)鐘脈沖信號生成且具有調(diào)制周期的發(fā)光脈沖而投射脈沖調(diào)制的脈沖光，根據(jù)由通過發(fā)光元件和光接收元件前面的目標(biāo)物體被反射的脈沖光的有無光接收而檢測目標(biāo)物體的有無。此外，還廣泛地使用透過型脈沖調(diào)制型光檢測裝置，它根據(jù)發(fā)光元件和光接收元件之間通過的目標(biāo)物體，根據(jù)通過遮斷從發(fā)光元件射向光接收元件的脈沖光的脈沖光有無光接收而檢測目標(biāo)物體的有無。
圖10是示出現(xiàn)有技術(shù)的光檢測裝置900的結(jié)構(gòu)的方框圖，圖11是用于說明設(shè)置在光檢測裝置900中的發(fā)光脈沖生成電路903和信號處理電路914的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖，圖12是用于說明光檢測裝置900的動(dòng)作的時(shí)序圖。
光檢測裝置900具有振蕩電路902。振蕩電路902生成時(shí)鐘脈沖信號S901提供給發(fā)光脈沖生成電路903。發(fā)光脈沖生成電路903將振蕩電路902提供的時(shí)鐘脈沖信號S901進(jìn)行調(diào)制而生成包含具有調(diào)制周期t901和脈沖寬度w903的發(fā)光脈沖p901的發(fā)光脈沖信號S902提供給發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路907。發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路907根據(jù)發(fā)光脈沖生成電路903提供的發(fā)光脈沖信號S902而驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件908，發(fā)光元件908投射脈沖調(diào)制的脈沖光909。
該脈沖調(diào)制的脈沖光909由通過發(fā)光元件908和光接收元件911前面的目標(biāo)物體910被反射而射入光接收元件911。因此，如果周圍沒有外部散亂光等，那么射入到光接收元件911的脈沖光909根據(jù)物體A的通過而進(jìn)行接通或斷開。
光接收元件911將由目標(biāo)物體910反射的脈沖光909進(jìn)行光電變換而生成光接收脈沖信號S903并提供給放大器912。放大器912將由光接收元件911提供的光接收脈沖信號S903進(jìn)行放大，并提供給判斷電路913。判斷電路913將由放大器912放大的光接收脈沖信號S903形成波形而生成判斷信號S904并提供給信號處理電路914。信號處理電路914根據(jù)判斷電路913提供的判斷信號S904，將高或低信號輸出到輸出電路919。
發(fā)光脈沖生成電路903具有4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器904。在4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器904中，設(shè)置有串聯(lián)結(jié)合的觸發(fā)器905a、905b、905c、905d。發(fā)光脈沖生成電路903還具有根據(jù)來自4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器904的各輸出而生成發(fā)光脈沖信號S902的定時(shí)電路906。
信號處理電路914具有鎖定電路915，鎖定由判斷電路913提供的判斷信號S904；狀態(tài)檢測電路916，根據(jù)由定時(shí)電路906生成的發(fā)光脈沖信號S902而檢測鎖定電路915的輸出狀態(tài)；3級移位寄存器917，根據(jù)狀態(tài)檢測電路916的狀態(tài)檢測結(jié)果將高或低信號輸出到輸出電路919。在3級移位寄存器917中，設(shè)置有串聯(lián)連接的觸發(fā)器918a、918b、918c。
定時(shí)電路906將由4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器904的觸發(fā)器905a、905b、905c、905d各自分頻的分頻脈沖信號Q905a、Q905a_、Q905b、Q905b_、Q905c、Q905c_、Q905d、Q905d_細(xì)合，由時(shí)鐘脈沖信號S901的24個(gè)(＝16個(gè))基本時(shí)鐘作為1個(gè)周期(＝調(diào)制周期t901)，生成具有1個(gè)周期中1次發(fā)光時(shí)間(1/(24)Duty(＝1/16Duty＝脈沖寬度w903))的發(fā)光脈沖信號S902。
定時(shí)電路906將該發(fā)光脈沖信號S902提供給發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路907。此外，將與表示發(fā)光時(shí)間的脈沖寬度w903相對應(yīng)的期間作為同步時(shí)間，將除發(fā)光時(shí)間之外的期間作為非同步時(shí)間的發(fā)光脈沖信號S902提供給信號處理電路914。
在沒有外部散亂光，而且從發(fā)光元件908投射的脈沖光也不射入光接收元件911的情況下，從判斷電路913輸出的判斷信號S904輸入到信號處理電路914，因?yàn)闆]有與判斷信號S904同步的脈沖信號，狀態(tài)檢測電路916判斷為無信號、無噪音，3級移位寄存器917的各觸發(fā)器918a、918b、918c的移位寄存器輸出信號Q918a、Q918b、Q918c為低。這樣，僅限沒有外部散亂光且沒有與判斷信號S904同步的脈沖信號的情況下，信號處理電路914輸出低電平信號。
在沒有外部散亂光，從發(fā)光元件908投射的脈沖光由目標(biāo)物體910被反射而射入光接收元件911的情況下，來自判斷電路913的判斷信號S904輸入到信號處理電路914，因?yàn)榇嬖谂c判斷信號S904同步的脈沖信號，判斷信號S904由鎖定電路915被鎖定，由狀態(tài)檢測電路916判斷為有信號、無噪音，移位寄存器917的移位寄存器輸出信號Q918a、Q918b、Q918c分三級順序傳送且由低變?yōu)楦?，向輸出電?19傳送高電平信號。這樣，僅限沒有外部散亂光且有與判斷信號S904同步的脈沖信號的情況下，信號處理電路914輸出高電平信號。
雖然對光調(diào)制型檢測裝置期望低消耗電流，但是流過LED等發(fā)光元件的電流占光調(diào)制型檢測裝置的全部消耗電流的比率大。另一方面，為了在即使噪音光射入發(fā)光元件時(shí)也難以發(fā)生誤動(dòng)作，所以有發(fā)光元件的S/N不能降低的必要，在發(fā)光元件中必須流過一定程度以上的電流值，所以存在發(fā)光元件的低消耗電流化很困難的問題。
此外，為了防止外部散亂光誤檢測和防止無用，在1個(gè)調(diào)制周期中設(shè)定多次發(fā)光時(shí)間的情況下，流入LED等發(fā)光元件的電流增大，發(fā)光元件的低消耗電流更加困難。
在特開平6-209250號公報(bào)(平成6年(1994)7月26日公開)(專利文獻(xiàn)1)中公開了如下結(jié)構(gòu)，由檢測啟動(dòng)電路檢測出光電開關(guān)檢測物體等的狀態(tài)，如果沒有檢測出物體等的可能性，將振蕩電路的振蕩周期設(shè)為長周期T1，如果有檢測出物體的可能性，將設(shè)為短周期T2，以消減發(fā)光元件的消耗電流。
但是，在沒有檢測出物體等的可能性的期間，由于消耗電流依然很大，所以仍存在消耗電流的降低不滿意的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種降低消耗電流的脈沖調(diào)制型光檢測裝置及電子設(shè)備。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的脈沖調(diào)制型光檢測裝置，對應(yīng)于根據(jù)時(shí)鐘脈沖信號生成且具有調(diào)制周期的發(fā)光脈沖而投射脈沖調(diào)制的脈沖光，從而根據(jù)與目標(biāo)物體的通過相對應(yīng)的所述脈沖光的有無光接收而檢測有無所述目標(biāo)物體，其特征在于所述調(diào)制周期包含生成所述發(fā)光脈沖的發(fā)光期間和所述發(fā)光期間之外的非發(fā)光期間，將所述發(fā)光期間中的所述時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度設(shè)為比所述非發(fā)光期間中的脈沖寬度短。
根據(jù)該特征，將發(fā)光期間中的時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度設(shè)為比非發(fā)光期間中的脈沖寬度短，所以由脈沖寬度短的時(shí)鐘脈沖信號生成的發(fā)光脈沖的脈沖寬度也變短。因此，在對應(yīng)于發(fā)光脈沖而投射脈沖調(diào)制的脈沖光的發(fā)光元件中電流流過的時(shí)間變短。因此，無需減小發(fā)光元件中流過的電流值使得降低脈沖光的S/N比，從而可以降低發(fā)光元件的消耗電流。結(jié)果，可以提供降低消耗電流的脈沖調(diào)制型光檢測裝置。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，具有本發(fā)明的脈沖調(diào)制型光檢測裝置。
根據(jù)該特征，將發(fā)光期間中的時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度沒為比非發(fā)光期間中的脈沖寬度短，所以由脈沖寬度短的時(shí)鐘脈沖信號生成的發(fā)光脈沖的脈沖寬度也變短。因此，在對應(yīng)于發(fā)光脈沖而投射脈沖調(diào)制的脈沖光的發(fā)光元件中電流流過的時(shí)間變短，無需減小發(fā)光元件中流過的電流值使得降低脈沖光的S/N比，從而可以降低發(fā)光元件和脈沖調(diào)制型光檢測裝置的消耗電流。結(jié)果，可以提供降低消耗電流的電子設(shè)備。
本發(fā)明的其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)可通過以下的記載來充分地理解。此外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可由附圖的下述說明變得清楚。


圖1是示出實(shí)施方式1的光檢測裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是用于說明設(shè)置在所述光檢測裝置中的發(fā)光脈沖生成電路和信號處理電路的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是示出設(shè)置在所述光檢測裝置中的振蕩電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖4是用于說明所述光檢測裝置動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖5是示出實(shí)施方式2的光檢測裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖6是用于說明設(shè)置在所述光檢測裝置中的發(fā)光脈沖生成電路和信號處理電路的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖7是示出設(shè)置在所述光檢測裝置中的振蕩電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖8是用于說明設(shè)置在所述光檢測裝置中的振蕩控制電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖9是用于說明所述光檢測裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖10是示出現(xiàn)有技術(shù)的光檢測裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖11是用于說明設(shè)置在所述光檢測裝置中的發(fā)光脈沖生成電路和信號處理電路的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖12是用于說明所述光檢測裝置的動(dòng)作的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
(實(shí)施方式1)
根據(jù)圖1至圖4，通過以下內(nèi)容對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是示出實(shí)施方式1的光檢測裝置1的結(jié)構(gòu)的方框圖，圖2是用于說明設(shè)置在光檢測裝置1中的發(fā)光脈沖生成電路3和信號處理電路14的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖，圖3是示出設(shè)置在光檢測裝置1中的振蕩電路2的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖4是用于說明光檢測裝置1的動(dòng)作的時(shí)序圖。
實(shí)施方式1的光檢測裝置1在1個(gè)調(diào)制周期t1中具有1次發(fā)光時(shí)間(發(fā)光脈沖p1)，在3級移位寄存器17中3個(gè)調(diào)制周期連續(xù)且同步的情況下，輸出高電平或者低電平信號，且在1個(gè)調(diào)制周期t1中變化時(shí)鐘脈沖信號S1的脈沖寬度(脈沖寬度w1和w2)。此外，在實(shí)施方式1中對假設(shè)沒有外部散亂光的情況進(jìn)行說明。
光檢測裝置1具有振蕩電路2。振蕩電路2生成時(shí)鐘脈沖信號S1提供給發(fā)光脈沖生成電路3。發(fā)光脈沖生成電路3將振蕩電路2提供的時(shí)鐘脈沖信號S1進(jìn)行調(diào)制，而生成包括具有調(diào)制周期t1及脈沖寬度w3的發(fā)光脈沖p1的發(fā)光脈沖信號S2，并提供給發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路7。發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路7根據(jù)發(fā)光脈沖生成電路3提供的發(fā)光脈沖信號S2來驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件8，發(fā)光元件8投射脈沖調(diào)制的脈沖光9。
該脈沖調(diào)制的脈沖光9被通過發(fā)光元件8和光接收元件11前的目標(biāo)物體10反射而被射入到光接收元件11中。因此，如果周圍沒有外部散亂光等，射入光接收元件11的脈沖光9對應(yīng)目標(biāo)物體10的通過而被接通或斷開。
光接收元件11將由目標(biāo)物體10反射的脈沖光9進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而生成光接收脈沖信號S3，并提供給放大器12。放大器12將從光接收元件11提供的光接收脈沖信號S3放大并提供給判斷電路13。判斷電路13將由放大器12放大的光接收脈沖信號S3形成波形并生成判斷信號S4提供給信號處理電路14。信號處理電路14根據(jù)從判斷電路13提供的判斷信號S4將高或低信號輸出到輸出電路19。
發(fā)光脈沖生成電路3具有4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4。在4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4中，設(shè)置串聯(lián)結(jié)合的觸發(fā)器5a·5b·5c·5d。發(fā)光脈沖生成電路3還具有根據(jù)來自4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4的各輸出生成發(fā)光脈沖信號S2的定時(shí)電路6。
信號處理電路14具有，鎖定從判斷電路13提供的判斷信號S4的鎖定電路15，根據(jù)由定時(shí)電路6生成的發(fā)光脈沖信號S2檢測鎖定電路15的輸出狀態(tài)的狀態(tài)檢測電路16，根據(jù)狀態(tài)檢測電路16的狀態(tài)檢測結(jié)果將高或低信號輸出到輸出電路19的3級移位寄存器17。在3級移位寄存器17中，設(shè)置串聯(lián)連接的觸發(fā)器18a·18b·18c。
定時(shí)電路6將由4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4的觸發(fā)器5a·5b·5c·5d各自分頻的分頻脈沖信號Q5a·Q5a_·Q5b·Q5b_·Q5c·Q5c_·Q5d·Q5d_組合，而由時(shí)鐘脈沖信號S1的24個(gè)(＝16個(gè))基本時(shí)鐘作為1周期(調(diào)制周期t901)，生成具有1個(gè)周期1次的發(fā)光時(shí)間(1/(24)Duty(＝1/16Duty＝脈沖寬度w3))的發(fā)光脈沖信號S2。
定時(shí)電路6將該發(fā)光脈沖信號S2提供給發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路7。此外，將對應(yīng)于表示發(fā)光定時(shí)的脈沖寬度w3的期間作為同步時(shí)間，除發(fā)光時(shí)間之外的期間作為非同步時(shí)間將發(fā)光脈沖信號S2提供給到信號處理電路14。
來自4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4的第4級觸發(fā)器5d的分頻脈沖信號Q5d，在1個(gè)調(diào)制周期t1的中點(diǎn)從低電平反轉(zhuǎn)為高電平。此外，來自觸發(fā)器5d的分頻脈沖信號Q5d在1個(gè)調(diào)制周期t1的中點(diǎn)從高電平反轉(zhuǎn)為低電平。將這樣的分頻脈沖信號Q1D或分頻脈沖信號Q1D輸入到振蕩電路2，以短脈沖寬度w1使具有發(fā)光脈沖p1的1個(gè)調(diào)制周期t1的前半部分(1～8基本時(shí)鐘的期間(發(fā)光期間t2))振蕩，以長脈沖寬度w2使沒有發(fā)光脈沖p1的1個(gè)調(diào)制周期t1的后半部分(9～16基本時(shí)鐘的期間(非發(fā)光期間t3))振蕩。
沒有外部散亂光，以及從發(fā)光元件8投射的光也不射入光接收元件11的情況下，從判斷電路13輸出的判斷信號S4輸入到信號處理電路14，因?yàn)闆]有與判斷信號S4同步的脈沖信號，狀態(tài)檢測電路16判斷為無信號、無噪音，來自3級移位寄存器17的各觸發(fā)器18a·18b·18c的移位寄存器輸出信號Q18a·Q18b·Q18c為低。這樣，僅限在沒有外部散亂光、沒有與判斷信號S4同步的脈沖信號的情況下，從信號處理電路14輸出低電平信號。
沒有外部散亂光，從發(fā)光元件8投射的脈沖光由目標(biāo)物體10反射而射入到光接收元件11的情況下，來自判斷電路13的判斷信號S4輸入到信號處理電路14，因?yàn)榇嬖谂c判斷信號S4同步的脈沖信號，判斷信號S4被鎖定電路15鎖定，由狀態(tài)檢測電路16判斷為有信號、無噪音，移位寄存器17的移位寄存器輸出信號Q18a·Q18b·Q18c分三級順序傳送，并且從低反轉(zhuǎn)為高，向輸出電路19傳送高電平信號。這樣，僅限在沒有外部散亂光、有與判斷信號S4同步的脈沖信號的情況下，從信號處理電路14輸出高電平信號。
在此，為了防止誤動(dòng)作和防止無用動(dòng)作，在具有發(fā)光脈沖p1的發(fā)光期間t2中短時(shí)鐘脈沖寬度w1是[時(shí)鐘脈沖寬度w1]×[k]≠[1個(gè)調(diào)制周期t1]K為2以上的整數(shù)，不從時(shí)鐘脈沖寬度w1讀取調(diào)制周期t1。
參考圖3，說明振蕩電路2的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。如圖3所示，振蕩電路2具有兩個(gè)恒流源，提供用于使電容器C101充放電的恒流I101的恒流源，和提供恒流I102的恒流源。并且，上述振蕩電路2與從設(shè)置在發(fā)光脈沖生成電路3的4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4中的觸發(fā)器5d輸出的分頻脈沖信號Q1D_的狀態(tài)相對應(yīng)地將上述兩個(gè)恒流源各自接通或斷開，由此可以選擇性地切換兩個(gè)振蕩頻率。
如圖3所示，在振蕩電路2中電容器C101設(shè)置在比較器COMP101的反相輸入端子和地之間。比較器COMP101的同相輸入端子連接在恒壓Vs和地之間順序地串聯(lián)連接的電阻器R101、R102、R103中的電阻器R101和R102間的連接點(diǎn)。上述比較器COMP101的輸出端子各自連接到晶體管QN103、QN104、QN105的基極，各自接通或斷開這些晶體管QN103·QN104·QN105。
上述電容器C101沒有被充電時(shí)，因?yàn)樯鲜霰容^器COMP101反相輸入端子的電壓比上述電阻器R101和R102間連接點(diǎn)的電壓更小，所以從上述比較器COMP101的輸出端子輸出高電平信號。相應(yīng)地，因?yàn)樯鲜鼍w管QN105為接通，所以晶體管QN106為斷開，提供給上述比較器COMP101同相輸入端子的電壓最大值Vmax是Vmax＝{(R102+R103)×Vs}/(R101+R102+R103)其中，Vs是上述振蕩電路2內(nèi)的恒壓。
如后面所述，上述電容器C101由恒流(I101+I102)或恒流I101充電，直到比較器COMP101反相輸入端子的電壓達(dá)到上述Vmax。當(dāng)上述反相輸入端子的電壓超過上述Vmax時(shí)，從上述比較器COMP101的輸出端子輸出低電平信號。相應(yīng)地，因?yàn)榫w管QN105為斷開，所以晶體管QN106為接通，提供給上述比較器COMP101同相輸入端子的電壓最小值Vmin是Vmin＝{R102×Vs}/(R101+R102+R103)+Vsat(QN106)其中，Vsat(QN106)表示晶體管QN106的飽和電壓，其值在0.1V以下。
此外，因?yàn)樯鲜霰容^器COMP101的輸出是低電平，所以晶體管QN103為斷開，構(gòu)成電流鏡電路的晶體管QN101和QN102各自為接通。相應(yīng)地，晶體管QN102將來自晶體管QP103和晶體管QP106的恒流(I101+I102)或恒流I101以及充電到上述電容器C101中的電荷以電流(I101+I102)或I101進(jìn)行牽引放電，直到上述同相輸入端子的電壓達(dá)到Vmin。通過上述動(dòng)作，上述振蕩電路2的振蕩頻率fo是fo＝(I101+I102)/{2×C101×(Vmax-Vmin)}此外，在本實(shí)施方式中，上述晶體管QN101和QN102的發(fā)射極面積比設(shè)定為1∶2。
在發(fā)光脈沖生成電路3的4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4中設(shè)置的觸發(fā)器5d發(fā)出的分頻脈沖信號Q1D_的高電平信號提供給上述振蕩電路2內(nèi)的晶體管QN107的基極時(shí)，因晶體管QN107為接通，晶體管QN108為斷開，所以恒流I102流入晶體管QN110。由此，恒流I102流入晶體管QN110和構(gòu)成電流鏡電路的晶體管QN109中，同時(shí)恒流I102流入相互構(gòu)成電流鏡電路的晶體管QP104、QP105、QP106。此外，由于相互構(gòu)成電流鏡電路的晶體管QP101、QP102、QP103中一直流入恒流I101，所以上述電容器C101的充放電變?yōu)橛珊懔?I101+I102)進(jìn)行。此時(shí)，上述振蕩電路10的振蕩頻率fo101變成如下。
fo101＝(I101+I102)/{2×C101×(Vmax-Vmin)}與此對應(yīng)，在發(fā)光脈沖生成電路3的4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4中設(shè)置的觸發(fā)器5d發(fā)出的分頻脈沖信號Q1D_的低電平信號提供給上述振蕩電路2內(nèi)的晶體管QN107的基極時(shí)，因晶體管QN107為斷開，晶體管QN108為接通，所以恒流I102流入晶體管QN108。由此，晶體管QN109和晶體管QN110為斷開。相應(yīng)地，相互構(gòu)成電流鏡電路的晶體管QP104、QP105、QP106為斷開。另一方面，由于相互構(gòu)成電流鏡電路的晶體管QP101、QP102、QP103中一直流入恒流I101。因此，上述電容器C101的充放電僅以恒流I101進(jìn)行。此時(shí)，上述振蕩電路2的振蕩頻率fo102變成如下。
fo102＝(I101)/{2×C101×(Vmax-Vmin)}這樣，與上述電容器C101的充放電相關(guān)的恒流的大小為(I101+I102)時(shí)，從晶體管QN104的集電極引出的輸出端子(fout)輸出的信號的振蕩頻率變快，與上述電容器C101的充放電相關(guān)的恒流的大小為(I101)時(shí)，從晶體管QN104的集電極引出的輸出端子(fout)輸出的信號的振蕩頻率變慢。
雖然在實(shí)施方式1中示出了檢測有無目標(biāo)物體10的反射型光檢測裝置1的例子，該裝置對通過發(fā)光元件8和光接收元件11之前的目標(biāo)物體10反射的脈沖光檢測其有無光接收，但是本發(fā)明并不限定于此。對于通過發(fā)光元件和光接收元件之間的目標(biāo)物體，根據(jù)從發(fā)光元件向光接收元件的脈沖光被遮斷而造成的脈沖光有無光接收來檢測有無目標(biāo)物體的透過型光檢測裝置也可以適用于本發(fā)明，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易理解的。
此外，雖然在實(shí)施方式1中說明了在1個(gè)調(diào)制周期t1的前半部分具有發(fā)光脈沖p1的例子，但是本發(fā)明并不限定于此。也可以在1個(gè)調(diào)制周期t1的后半部分具有發(fā)光脈沖p1。這種情況下，將具有發(fā)光脈沖p1的1個(gè)調(diào)制周期t1的后半部分的時(shí)鐘脈沖寬度w2設(shè)定得短，將沒有發(fā)光脈沖p1的1個(gè)調(diào)制周期t1的前半部分的時(shí)鐘脈沖寬度w1設(shè)定得長。
此外，雖然示出了在分頻脈沖信號Q5d為低時(shí)，提高時(shí)鐘脈沖信號S1的頻率的例子，但是本發(fā)明并不限定于此。也可以構(gòu)成為在分頻脈沖信號Q5d為高時(shí)，提高脈沖信號S1的頻率。
此外，雖然上述實(shí)施方式1的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4是4級，且從第4級取出分頻脈沖信號來控制振蕩電路2，但是本發(fā)明并不限定于此。除4級以外，即使n級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器也沒有問題(n是2以上的整數(shù))。取出分頻脈沖信號的級數(shù)也可以不是最終級的第n級，因?yàn)榘l(fā)光脈沖p1在時(shí)鐘脈沖寬度短的期間存在就可以，所以也可以從第n-1級、第n-2級的觸發(fā)器取出分頻脈沖信號而輸入到振蕩電路中。
(實(shí)施方式2)圖5是示出實(shí)施方式2的光檢測裝置100的結(jié)構(gòu)的方框圖，圖6是用于說明設(shè)置在光檢測裝置100中的發(fā)光脈沖生成電路3和信號處理電路4的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的方框圖，圖7是示出設(shè)置在光檢測裝置100中的振蕩電路110的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖8是用于說明設(shè)置在光檢測裝置100中的振蕩控制電路20的結(jié)構(gòu)的電路圖，圖9是用于說明光檢測裝置100動(dòng)作的時(shí)序圖。在實(shí)施方式1中，與前述的結(jié)構(gòu)元件相同的構(gòu)成元件給出相同的附圖標(biāo)記。相應(yīng)地，省略這些構(gòu)成元件的詳細(xì)說明。
在實(shí)施方式2中，在1個(gè)調(diào)制周期t1中具有兩個(gè)發(fā)光脈沖p1，在3級移位寄存器17中3個(gè)調(diào)制周期連續(xù)同步的情況下，輸出高或低信號，且在1個(gè)調(diào)制周期t1中，時(shí)鐘脈沖信號S101的基本時(shí)鐘脈沖寬度變化。而且，從設(shè)置在信號處理電路14中的3級移位寄存器17的觸發(fā)器18a·18b·18c各自輸出的移位寄存器輸出信號Q18a·Q18b·Q18c從低反轉(zhuǎn)為高的期間，以及移位寄存器輸出信號Q18a·Q18b·Q18c從高反轉(zhuǎn)為低的期間，時(shí)鐘脈沖信號S101的基本時(shí)鐘脈沖寬度也變化。而且，說明是沒有外部散亂光的情況。
光檢測裝置100具有振蕩控制電路20。振蕩控制電路20根據(jù)來自3級移位寄存器17的觸發(fā)器18b的移位寄存器輸出信號Q18b和來自4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4的觸發(fā)器5d的分頻脈沖信號Q5d生成振蕩頻率切換信號fc_1·fc_2·fc_3提供給振蕩電路110。振蕩電路110根據(jù)振蕩控制電路20提供的振蕩頻率切換信號fc_1·fc_2·fc_3來切換時(shí)鐘脈沖信號S101的振蕩頻率。
來自4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4的第4級觸發(fā)器5d的分頻脈沖信號Q5d在1個(gè)調(diào)制周期t1的中點(diǎn)從低反轉(zhuǎn)為高。此外，來自觸發(fā)器5d的分頻脈沖信號Q5d_在1個(gè)調(diào)制周期t1的中點(diǎn)從高反轉(zhuǎn)為低。將該分頻脈沖信號Q5d或分頻脈沖信號Q5d輸入到振蕩控制電路20，進(jìn)一步地從振蕩控制電路20輸入到振蕩電路110，以短脈沖寬度w1使具有發(fā)光脈沖p1的1個(gè)調(diào)制周期t1的前半部分(1～8基本時(shí)鐘(發(fā)光期間t2))振蕩，以長脈沖寬度w2使具有發(fā)光脈沖p1的1個(gè)調(diào)制周期t1的后半部分(9～16基本時(shí)鐘(非發(fā)光期間t3))振蕩。
沒有外部散亂光、從發(fā)光元件8投射的脈沖光9也不射入光接收元件11的情況下，判斷電路13的判斷信號S104輸入到信號處理電路14，因?yàn)闆]有同步脈沖信號，所以由狀態(tài)檢測電路16判斷為無信號、無噪音，3級移位寄存器17的輸出為低。這樣，僅限在沒有外部散亂光、沒有同步信號的情況下，從信號處理電路14輸出低電平。
沒有外部散亂光、從發(fā)光元件8投射的脈沖光9被目標(biāo)物體10反射而射入光接收元件11的情況下，判斷電路13的判斷信號S104輸入到信號處理電路14，脈沖信號因?yàn)榇嬖谕剿杂涉i定電路15鎖定，由狀態(tài)檢測電路16判斷為有信號、無噪音，3級移位寄存器17的觸發(fā)器18a·18b·18c分三級順序傳送，并且從低反轉(zhuǎn)為高，向輸出電路19傳送高電平信號。
在此，將3級移位寄存器17的第2級觸發(fā)器18b的移位寄存器輸出信號Q18b或移位寄存器輸出信號Q18b輸入到振蕩控制電路20中，將振蕩控制電路20的振蕩頻率切換信號fc_1·fc_2·fc_3輸入到振蕩電路110，來改變時(shí)鐘脈沖信號S101的時(shí)鐘脈沖寬度。僅限在沒有外部散亂光、具有脈沖信號的情況下，信號處理電路14輸出高電平的信號。此外，沒有外部散亂光，從脈沖光射入光接收元件11的狀態(tài)到變?yōu)闆]有脈沖光的情況也與上述相同，3級移位寄存器17的觸發(fā)器18a·18b·18c的移位寄存器輸出信號Q18a·Q18b·Q18c與狀態(tài)檢測電路16的信號相對應(yīng)地依次變低，3級移位寄存器17的第2級觸發(fā)器18b的移位寄存器輸出信號Q18b或Q18b被輸入到振蕩控制電路20，將振蕩控制電路20的振蕩頻率切換信號fc_1·fc_2·fc_3輸入到振蕩電路110，改變時(shí)鐘脈沖信號S101的時(shí)鐘脈沖寬度。在此，將目標(biāo)物體10的非檢知狀態(tài)的脈沖寬度w1增大，將檢知狀態(tài)下的脈沖寬度w103縮短。
參考圖7，詳細(xì)說明振蕩電路110的結(jié)構(gòu)。如圖7所示，振蕩電路110中輸入來自振蕩控制電路20的振蕩頻率切換信號fc_1·fc_2·fc_3，該切換信號是根據(jù)在發(fā)光脈沖生成電路3的4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4中設(shè)置的觸發(fā)器5d的分頻脈沖信號Q5D的狀態(tài)、以及信號處理電路14中設(shè)置的3級移位寄存器17的第2級觸發(fā)器18b的移位寄存器輸出信號Q18b·Q18b_來決定的。。
振蕩電路110具有各自提供將圖7的電容器C201充放電的恒流I201·I202·I203·I204的四個(gè)恒流源，根據(jù)振蕩控制電路20的振蕩頻率切換信號fc_1·fc_2·fc_3來分別接通或斷開上述四個(gè)恒流源，由此可以選擇性地切換四個(gè)振蕩頻率。
如圖7所示，在上述振蕩電路110中，上述電容器C201設(shè)置在比較器COMP201的反相輸入端子和地之間。上述比較器COMP201的同相輸入端子被連接到，在恒壓Vs和地之間順序地串聯(lián)連接的電阻器R201·R202·R203中的電阻器R201和R202間的連接點(diǎn)。上述比較器COMP201的輸出端子各自連接到晶體管QN203·QN204·QN205的基極，分別接通或斷開這些晶體管QN203·QN204·QN205。
上述電容器C201在沒有被充電時(shí)，因?yàn)樯鲜霰容^器COMP201的反相輸入端子的電壓比上述電阻器R201和R202間連接點(diǎn)的電壓小，所以從上述比較器COMP201的輸出端子輸出高電平信號。相應(yīng)地，因?yàn)樯鲜鼍w管QN205為接通，所以晶體管QN206為斷開，提供給比較器COMP201同相輸入端子的電壓的最大值Vmax為Vmax＝{(R202+R203)×Vs}/(R201+R202+R203)其中，Vs為上述振蕩電路110內(nèi)的恒壓。如后面所述，上述電容器C201是由恒流I201·I202·I203·I204的組合充電，直到比較器COMP201的反相輸入端子的電壓達(dá)到上述Vmax。上述反相輸入端子的電壓超過上述Vmax時(shí)，從上述比較器COMP201的輸出端子輸出低電平信號。相應(yīng)地，因?yàn)榫w管QN205為斷開，所以晶體管QN206為接通，提供給上述比較器COMP201同相輸入端子的電壓最小值Vmin為Vmin＝{R202×Vs}/(R201+R202+R203)+Vsat(QN206)其中，Vsat(QN206)表示晶體管QN206的飽和電壓，其值在0.1V以下。而且，因?yàn)樯鲜霰容^器COMP201的輸出是低電平，所以晶體管QN203為斷開，構(gòu)成電流鏡電路的晶體管QN201和QN202分別為接通。相應(yīng)地，晶體管QN202將充電到上述電容器201中的電荷如后述地以恒流I201·I202·I203·I204的組合來牽引放電，直到上述比較器COMP201的同相輸入端子的電壓達(dá)到Vmin。通過上述動(dòng)作，上述振蕩電路110的振蕩頻率fo為fo＝(I201+I202+I203+I204)/{2×C201×(Vmax-Vmin)}此外，在本實(shí)施方式中，上述晶體管QN201·QN202的發(fā)射極面積比設(shè)定為1∶2。振蕩控制電路20的振蕩頻率切換信號fc_1·fc_2·fc_3為例如fc_1高、fc_2低、fc_3低時(shí)，因?yàn)樯鲜稣袷庪娐?10將接通晶體管QN207、斷開晶體管QN208、斷開晶體管QN211、接通晶體管QN212、斷開晶體管QN215、接通晶體管QN216，所以恒流I202流向晶體管QN210、恒流I203流向晶體管QN212、恒流I204流向晶體管QN216。
由此，恒流I202流入晶體管QN210和構(gòu)成電流鏡電路的晶體管QN209，同時(shí)恒流I202流入相互構(gòu)成電流鏡電路的晶體管QP204·QP205·QP206。另一方面，因?yàn)榫w管QN213·QN217為斷開，以及晶體管QP201·QP202·QP203中一直流入恒流I201，所以上述電容器C201的充放電由恒流(I201+I202)進(jìn)行。此時(shí)，上述振蕩電路110的振蕩頻率fo201變成如下。
fo201＝(I201+I202)/{2×C201×(Vmax-Vmin)}其中，如圖8所示，振蕩控制電路20中輸入發(fā)光脈沖生成電路3的4級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器4的觸發(fā)器5d的分頻脈沖信號Q5d_；信號處理電路14的3級移位寄存器17的觸發(fā)器18b的移位寄存器輸出信號Q18b·Q18b_。振蕩控制電路20由NAND元件G1、G2和反相器G3、G4構(gòu)成，根據(jù)所述分頻脈沖信號Q5d_、移位寄存器輸出信號Q18b·Q18b_的組合，將如表1所示的振蕩頻率切換信號fc_1·fc_2·fc_3輸出到振蕩電路110中。
(表1)其中，此時(shí)對應(yīng)于振蕩頻率切換信號fc_1·fc_2·fc_3，與上述相同地恒流I201·I202·I203·I204由如表1所示的組合接通或斷開，對電容器C201充放電。此時(shí)，上述振蕩電路110的振蕩頻率fo201·fo202·fo203·fo204為如下。
fo201＝(I201+I202)/{2×C201×(Vmax-Vmin)}fo202＝I201/{2×C201×(Vmax-Vmin)}fo203＝(I201+I203+I204)/{2×C201×(Vmax-Vmin)}fo204＝(I201+I203)/{2×C201×(Vmax-Vmin)}雖然在實(shí)施方式2中，說明了1個(gè)調(diào)制周期t1中的發(fā)光脈沖p1為兩個(gè)的情況，但是本發(fā)明并不限定于此。在構(gòu)成1個(gè)調(diào)制周期t1的時(shí)鐘脈沖信號S101的基本時(shí)鐘次數(shù)允許的情況下，發(fā)光脈沖p1為3個(gè)以上也沒有問題，反而發(fā)光脈沖p1的個(gè)數(shù)越多，越不容易發(fā)生誤動(dòng)作。但是，驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件8的次數(shù)與發(fā)光脈沖p1的個(gè)數(shù)相同，在1個(gè)調(diào)制周期t1中的發(fā)光脈沖p1的個(gè)數(shù)越多，消耗電流越會增大。
而且，雖然在實(shí)施方式2中，從3級移位寄存器17的第2級觸發(fā)器18b中取出移位寄存器輸出信號Q18b而輸入到振蕩控制電路20，但是本發(fā)明并不限定于此。移位寄存器除3級以外的n級也沒有問題(n為2以上的整數(shù))。在配置面積和響應(yīng)速度允許的情況下，反而移位寄存器的級數(shù)越多，越不容易發(fā)生誤動(dòng)作。
本發(fā)明并不限定于上述各實(shí)施方式，在權(quán)利要求表示的范圍中可以進(jìn)行各種變化，將不同的實(shí)施方式中各自公開的技術(shù)手級適當(dāng)組合而得到的實(shí)施方式也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
本發(fā)明可以適用于從發(fā)光元件投射脈沖調(diào)制的光而檢測物體的有無的脈沖調(diào)制型光檢測裝置和電子設(shè)備，尤其適合復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等FA、OA機(jī)器，以及檢測硬幣、球等的娛樂機(jī)器等電子設(shè)備中使用。
在本實(shí)施方式的脈沖調(diào)制型光檢測裝置中，優(yōu)選地，在所述發(fā)光期間中的所述時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度的k倍(k為2以上的整數(shù))不同于所述調(diào)制周期。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，即使在發(fā)光期間的時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度被讀取，也不能根據(jù)讀取的脈沖寬度求出調(diào)制周期。因此，為了檢測作為目標(biāo)物體的硬幣、球，將脈沖調(diào)制型光檢測裝置安裝在娛樂機(jī)器等電子設(shè)備上的情況下，可根據(jù)調(diào)制周期來解析娛樂機(jī)器的動(dòng)作，防止不正確工作的無用動(dòng)作。
優(yōu)選地，在本實(shí)施方式的脈沖調(diào)制型光檢測裝置包括振蕩電路，生成所述時(shí)鐘脈沖信號；發(fā)光脈沖生成電路，根據(jù)由所述振蕩電路生成的所述時(shí)鐘脈沖信號生成所述發(fā)光脈沖，所述發(fā)光脈沖生成電路包括n級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，生成將所述時(shí)鐘脈沖信號分頻的分頻脈沖信號(n為2以上的整數(shù))；定時(shí)電路，根據(jù)由所述n級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器生成的所述分頻脈沖信號生成所述發(fā)光脈沖，所述振蕩電路根據(jù)由所述n級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器生成的所述分頻脈沖信號改變所述時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過簡單的結(jié)構(gòu)，可將生成發(fā)光脈沖的發(fā)光期間的時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度比非發(fā)光期間的脈沖寬度更短。
優(yōu)選地，在本實(shí)施方式的脈沖調(diào)制型光檢測裝置中，所述振蕩電路根據(jù)所述n級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的第n級觸發(fā)器輸出的分頻脈沖信號，改變所述脈沖寬度。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過簡單的結(jié)構(gòu)，可將生成發(fā)光脈沖的發(fā)光期間的時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度比非發(fā)光期間的脈沖寬度更短。
優(yōu)選地，在本實(shí)施方式的脈沖調(diào)制型光檢測裝置進(jìn)一步地包括光接收元件，接受由所述目標(biāo)物體反射的所述脈沖光而生成光接收脈沖；信號處理電路，計(jì)數(shù)根據(jù)由所述光接收元件生成的所述光接收脈沖的信號來檢測有無所述目標(biāo)物體，所述振蕩電路對應(yīng)于由所述信號處理電路的計(jì)數(shù)結(jié)果，改變所述時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，因?yàn)榕c由信號處理電路的計(jì)數(shù)結(jié)果相對應(yīng)地改變時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度，所以可將由信號處理電路的計(jì)數(shù)結(jié)束而檢知目標(biāo)物體的狀態(tài)中的發(fā)光期間的脈沖寬度，比計(jì)數(shù)沒有結(jié)束而未檢知目標(biāo)物體的狀態(tài)中的發(fā)光期間的脈沖寬度設(shè)定得更短。
優(yōu)選地，在本實(shí)施方式的脈沖調(diào)制型光檢測裝置中，所述發(fā)光脈沖在1個(gè)調(diào)制周期中被多次生成。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于在1個(gè)調(diào)制周期中所述發(fā)光脈沖被多次生成，所以脈沖光在1個(gè)調(diào)制周期被多次投射。由此，與脈沖光在1個(gè)調(diào)制周期1次投射的結(jié)構(gòu)相比，更不易發(fā)生誤動(dòng)作，提高了脈沖調(diào)制型光檢測裝置的可靠性。
發(fā)明的詳細(xì)的說明中的具體實(shí)施方式
或?qū)嵤├菫榱耸贡景l(fā)明的技術(shù)內(nèi)容明白，不限定以這樣的具體例子來狹義地解釋，在本發(fā)明的精神和所記載的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種變化。
權(quán)利要求
1.一種脈沖調(diào)制型光檢測裝置，對應(yīng)于根據(jù)時(shí)鐘脈沖信號生成且具有調(diào)制周期的發(fā)光脈沖而投射脈沖調(diào)制的脈沖光，從而根據(jù)與目標(biāo)物體的通過相對應(yīng)的所述脈沖光的有無光接收而檢測有無所述目標(biāo)物體，其特征在于所述調(diào)制周期包含生成所述發(fā)光脈沖的發(fā)光期間和所述發(fā)光期間之外的非發(fā)光期間，將所述發(fā)光期間中的所述時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度設(shè)為比所述非發(fā)光期間中的脈沖寬度短。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖調(diào)制型光檢測裝置，在所述發(fā)光期間中的所述時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度的k倍(k為2以上的整數(shù))與所述調(diào)制周期不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖調(diào)制型光檢測裝置，具有振蕩電路，生成所述時(shí)鐘脈沖信號；發(fā)光脈沖生成電路，根據(jù)由所述振蕩電路生成的所述時(shí)鐘脈沖信號生成所述發(fā)光脈沖；所述發(fā)光脈沖生成電路包括n級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(n為2以上的整數(shù))，生成將所述時(shí)鐘脈沖信號分頻的分頻脈沖信號；定時(shí)電路，根據(jù)由所述n級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器生成的所述分頻脈沖信號而生成所述發(fā)光脈沖；所述振蕩電路根據(jù)由所述n級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器生成的所述分頻脈沖信號而改變所述時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖調(diào)制型光檢測裝置，所述振蕩電路根據(jù)由所述n級二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的第n級觸發(fā)器輸出的分頻脈沖信號而改變所述脈沖寬度
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖調(diào)制型光檢測裝置，具有光接收元件，接收到由所述目標(biāo)物體反射的所述脈沖光而生成光接收脈沖；信號處理電路，根據(jù)由所述光接收元件生成的所述光接收脈沖將信號進(jìn)行計(jì)數(shù)而檢測有無所述目標(biāo)物體；所述振蕩電路根據(jù)由所述信號處理電路的計(jì)數(shù)結(jié)果，改變所述時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖調(diào)制型光檢測裝置，所述發(fā)光脈沖在1個(gè)調(diào)制周期中被多次生成。
7.一種電子設(shè)備，具有脈沖調(diào)制型光檢測裝置，其特征在于，所述脈沖調(diào)制型光檢測裝置是權(quán)利要求1所述的脈沖調(diào)制型光檢測裝置。
全文摘要
一種脈沖調(diào)制型光檢測裝置，對應(yīng)于根據(jù)時(shí)鐘脈沖信號生成且具有調(diào)制周期的發(fā)光脈沖而投射脈沖調(diào)制的脈沖光，從而根據(jù)與目標(biāo)物體的通過相對應(yīng)的所述脈沖光的有無光接收而檢測有無所述目標(biāo)物體，調(diào)制周期包含生成發(fā)光脈沖的發(fā)光期間和發(fā)光期間之外的非發(fā)光期間，將發(fā)光期間中的時(shí)鐘脈沖信號的脈沖寬度設(shè)為比非發(fā)光期間中的脈沖寬度短。
文檔編號H03K17/78GK1971311SQ200610168918
公開日2007年5月30日 申請日期2006年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者丸山康弘 申請人:夏普株式會社