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受光用集成电路以及使用该集成电路的光电传感器的制造方法
【专利摘要】能够在光量检测型以及距离设定型这两种光电传感器中使用的受光用集成电路1，具有：一对受光量信号输入部（例如端子10A、10B），从外部读入受光量信号；放大电路100，具有对单独的受光量信号进行放大的功能、对一对受光量信号进行加法放大的功能、对一对受光量信号进行差动放大的功能；设定信号输入部（例如端子105），输入用于使放大电路100的3个功能中的一个功能有效的设定信号；切换处理部10，将放大对象的受光量信号转发至放大电路100；信号处理部16，根据从所述设定信号输入部接收的设定信号，控制所述切换处理部10的动作，使其转发与被该设定信号设为有效的功能相对应的放大对象的受光量信号，并且基于由该有效的功能所决定的动作定义，对放大电路所输出的信号进行处理；输出部18，输出用于表示所述信号处理部16的处理结果的信号。
【专利说明】受光用集成电路以及使用该集成电路的光电传感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及组装有用于对接收光的受光元件所输出的受光量信号进行处理的电路的受光用集成电路以及使用该集成电路的光电传感器。
【背景技术】
[0002]光电传感器包括:透过型的传感器，其在与投光位置相向的部位接收所投入的光；反射型的传感器，其接收被投入的光照射的物体所反射的反射光。这些传感器大多根据所接收的光的量来辨别有无物体，但是反射型的传感器包括利用三角测距的原理来进行检测处理的距离设定型的光电传感器。
[0003]在基于受光量的强度来进行检测的类型的传感器(下面，称为“光量检测型传感器”)中，受光量信号的放大电路只要一个系统即可。相对于此，在距离设定型的光电传感器(下面，称为“距离设定型传感器”)中，通过二分割光电二极管和PSD (Position SensitiveDetector:位置灵敏探测器)等来生成随着反射光的成像位置不同而比率也不同的一对受光量信号，利用这些信号的加法电平和差分电平来检测物体是否在基准位置上等，因此需要对各受光量信号进行加法放大的电路和进行差分放大的电路这两个系统。
[0004]这样，在光量检测型传感器和距离设定型传感器中，用于处理受光量信号的电路的结构有很大不同，但是开发了组装有与哪个传感器都能够对应的电路的IC芯片。下面，对于该IC芯片进行说明。
[0005]图6将能够与光量检测型传感器以及距离设定型传感器两者对应的IC芯片的概略结构，和其与外部的投光部60和外置的受光部70之间的关系一同表不。
[0006]该IC芯片5是组装有一个受光元件50 (光电二极管)的光IC (integratedcircuit，集成电路)，该IC芯片5还具有用于控制投光部60的投光动作的功能。
[0007]在该IC芯片5的芯片主体上设置有用于接收来自外部的受光量信号的一对受光量信号输入端子TA、TB。
[0008]在芯片内的集成电路上设置有:I/V转换电路51，其将来自内部的受光元件50的电流信号转换为电压信号；前置放大器52。另外，各受光量信号输入端子TA、TB&分别与I/V转换电路51A、51B相连接。来自I/V转换电路51A、51B的信号线路都被分为两条路径，一条路径与加法放大器53相连接，另一条路径与差动放大器54相连接。
[0009]在受光用IC芯片5内的集成电路上还设置有一对主放大器55A、55B、一对比较部56A、56B、信号处理部57、投光控制部58、输出部59等。另外，在芯片主体上除了设置有用于与各放大器52、53、54、55A、55B连接的端子T1、T2、T3、T4、T5之外，还设置有投光控制用的端子Τ6、输出端子Τ7、设定信号的输入端子Τ8等。投光控制用的端子Τ6与投光控制部58相连接，输出端子Τ7与输出部59相连接，设定信号的输入端子Τ8与信号处理部57相连接。
[0010]在芯片外配置有包括发光元件6及其驱动电路61的投光部60，并且该投光部60与投光控制用的端子Τ6相连接。在信号处理部57的控制之下，使投光控制部58输出用于指示投光的时刻的控制信号，从而使发光元件6接收该信号来进行发光。
[0011]信号处理部57根据该投光控制来驱动比较部56A、56B。比较部56A、56B分别对从前段的主放大器55A、55B接收的电压信号和规定的基准电压进行比较,输出用于表不相对于基准电压的大小关系的信号。信号处理部57基于各比较部56A、56B所输出的信号来生成用于表示有无物体的两个值的检测信号。该检测信号经由输出部59、输出用的端子T7以及与端子T7相连接的输出电路71向外部输出。
[0012]向端子T8输入用于表示执行光量检测型以及距离设定型的某一种处理的设定信号。
[0013]另外，在用作光量检测型传感器的情况下，如图中的实线所示，前置放大器52和主放大器55A经由端子T1、T4以及安装在端子Τ1、Τ4之间的耦合电容器Cl相连接。由此，向主放大器55Α输入内部的受光元件50所接收的受光量信号，并且由比较部56Α比较该信号的等级和基准电压之间的关系。
[0014]另一方面，用于与加法放大器53或差动放大器54相连接的端子Τ2、Τ3处于断开状态，因此来自这些放大器53、54的信号是无效的。
[0015]信号处理部57根据设定信号仅驱动比较部56�。�来生成用于表示有无物体的检测信号。
[0016]在距离设定型传感器中，如图中的虚线所示，作为外置的受光部70，进行两个系统的输出的类型的受光元件7 (二分割光电二极管、PSD等)与受光量信号输入端子TA、Tb相连接，并且加法放大器53和主放大器55Α经由端子Τ2、Τ4和安装在Τ2、Τ4之间的耦合电容器C2相连接，差动放大器54和主放大器55Β经由端子Τ3、Τ5和安装在Τ3、Τ5之间的耦合电容器C3来相连接。另一方面，与前置放大器52相对应的端子Tl处于断开状态。
[0017]通过这些连接，向主放大器55Α输入对来自受光部70的一对受光量信号进行加法放大后的信号，向主放大器55Β输入对该一对受光量信号进行差动放大后的信号。由比较部56Α、57Β对在各主放大器55Α、55Β中进行了放大的信号分别与基准电压进行比较，并且将用于表示该结果的信号输入至信号处理部57。
[0018]信号处理部57基于来自端子Τ8的设定信号，对来自两个比较部56Α、56Β的信号进行处理，从而生成检测信号。
[0019]此外，在下述的专利文献I中，详细地记载了上述的受光用IC芯片的具体的结构。另外，在专利文献I中，除了两个分割受光元件和PSD之外，还记载了输出系统为外置了一个受光元件的方式(参照专利文献I的第0075段?第0077段、图10)。
[0020]现有技术文献
[0021]专利文献
[0022]专利文献1:日本特开2002 - 252368号公报
【发明内容】

[0023]发明所要解决的问题
[0024]图6所示的受光用IC芯片5的集成电路具有能够用于光量检测型以及距离设定型两种光电传感器中的优点，但是包括很多针对外置的受光元件的专用电路(由图中的单点划线框包围的部分)，因此在导入至光量检测型传感器的情况下，经济性差。而且，包括很多电路，因此难以使IC芯片变小。
[0025]近几年，使用光电传感器的用途逐渐扩大至各种领域。由此，光量检测型传感器的需求远远超过距离设定型传感器的需求，而且希望传感器更小且成本更低，而上述结构的IC芯片5的电路结构不能满足上述期望。但是，若将光量检测型传感器用的受光用集成电路和距离设定型传感器用的受光用集成电路分别单独制作，则会导致生产效率低，难以降低成本。
[0026]本发明是鉴于上述问题而提出的，其第一课题在于，以小型以及低成本实现能够在光量检测型以及距离设定型这两种光电传感器中使用的受光用集成电路。
[0027]另外，本发明的第二课题在于，能够以合适的价格提供使用上述受光用集成电路而功能优异的光电传感器。
[0028]用于解决问题的手段
[0029]为了解决上述第一课题，本发明提供的受光用集成电路具有:放大电路，其具有对单独的受光量信号进行放大的功能、对一对受光量信号进行加法放大的功能、对一对受光量信号进行差动放大的功能；切换处理部，其接收要由放大电路的3个功能中的一个功能所处理的放大对象的受光量信号，并将其转发至放大电路；设定信号输入部，其从外部接收用于使放大电路的3个功能中的一个功能有效的设定信号；信号处理部，其根据从设定信号输入部接收的设定信号，控制切换处理部的动作，以使其转发要由根据该设定信号变为有效的功能所处理的放大对象的受光量信号，并且，基于通过该有效的功能而决定的动作定义，来对从放大电路输出的信号进行处理；输出部，其输出用于表不信号处理部的处理结果的信号；一对受光量信号输入部，读入由外部的受光元件生成的受光量信号，并将其导入切换处理部。
[0030]在将上述结构的受光用集成电路组装在光量检测型传感器的情况下，例如，使光量检测型传感器用的受光元件与一对受光量信号输入部中的一个受光量信号输入部相连接，并且向设定信号输入部输入用于使对单独的受光量信号进行放大的功能有效的设定信号。由此，上述的受光元件所生成的受光量信号由切换处理部转发至放大电路并进行放大之后，对放大后的信号进行处理。
[0031]另一方面，在制作距离设定型传感器的情况下，导入两个上述的受光用集成电路，将包括进行两个系统的输出的类型的受光元件的受光部连接在各受光用集成电路的各受光量信号输入部上。并且，向一个受光用集成电路的设定信号输入部，输入用于使对一对受光量信号进行加法放大的功能有效的设定信号，向另一个受光用集成电路的设定信号输入部，输入用于使对一对受光量信号及进行差动放大的功能有效的设定信号。
[0032]通过这样组合两个受光用集成电路，能够对受光量信号进行加法运算处理和差分运算处理，从而能够进行距离设定型的信号处理。
[0033]与图6以及专利文献I所记载的结构同样地，在上述的受光用集成电路上，还能够组装受光量检测型传感器用的受光元件。在该情况下，响应于用于使对单独的受光量信号进行放大的功能有效的设定信号的输入，将来自内部的受光元件的信号引导至放大电路。
[0034]在上述的受光用集成电路的第一实施方式中，来自一对受光量信号输入部中的一个受光量信号输入部的信号线路被分支为两个路径。切换处理部包括:第一开关部，其与来自一对受光量信号输入部中未被分支信号线路的受光量信号输入部的信号线路相连接；第二开关部以及第三开关部；分别与来自信号线路分支的受光量信号输入部的各信号线路相连接。另外，放大电路包括差动放大器，该差动放大器将经由第一开关部以及第二开关部的信号的加算信号作为一侧的输入信号，将经由第三开关部的信号作为另一侧的输入信号。
[0035]响应于用于使对单独的受光量信号进行放大的功能有效的设定信号的输入，信号处理部闭合第一开关部并开放其它开关部；响应于用于使对一对受光量信号进行加法放大的功能有效的设定信号的输入，信号处理部闭合第一开关部以及第二开关部并开放第三开关部；响应于用于使对一对受光量信号进行差动放大的功能有效的设定信号的输入，信号处理部闭合第一开关部以及第三开关部并开放第二开关部。
[0036]在通过上述的实施方式的受光用集成电路来制作光量检测型传感器的情况下，组装一个该受光用集成电路，并且将进行一个系统的输出的类型的受光部连接在信号线路未分支的受光量信号输入部上。并且，通过输入使对单独的受光量信号进行放大的功能有效的设定信号，仅将来自连接有受光部的受光量信号输入部的信号引导至差动放大器。
[0037]另外，在制作距离设定型传感器的情况下，组装一对受光用集成电路，并且将来自进行两个系统的输出的类型的受光部的各输出线路分别连接在各受光用集成电路的各受光量信号输入部上。并且，向一个受光用集成电路输入用于使对一对受光量信号进行加法放大的功能有效的设定信号，由此将各受光量信号的加算信号引导至差动放大器；向另一个受光用集成电路输入用于使对一对受光量信号进行差动放大的功能有效的设定信号，由此将各受光量信号分别作为单独的输入信号来引导至差动放大器。
[0038]在第二实施方式的受光用集成电路上还组装有包括输出为一个系统的受光元件的受光部。
[0039]来自一对受光量信号输入部中的一个受光量信号输入部的信号线路被分支为两个路径。切换处理部包括:第一开关部，其与内部的受光部相连接；第二开关部，其与来自一对受光量信号输入部中未被分支信号线路的受光量信号输入部的信号线路相连接；第三开关部以及第四开关部，其分别与来自信号线路分支的受光量信号输入部的各信号线路相连接。放大电路包括差动放大器，该差动放大器将经由第一开关部、第二开关部、第三开关部的信号的加算信号作为一侧的输入信号，将经由第四开关部的信号作为另一侧的输入信号。
[0040]响应于用于使对单独的受光量信号进行放大的功能有效的设定信号的输入，信号处理部闭合第一开关部并开放其它开关部；响应于用于使对一对受光量信号进行加法放大的功能有效的设定信号的输入，信号处理部闭合第二开关部以及第三开关部并开放第一开关部以及第四开关部；响应于用于使对一对受光量信号进行差动放大的功能有效的设定信号的输入，信号处理部闭合第二开关部以及第四开关部并开放第一开关部以及第三开关部。
[0041]在用上述第二实施方式的受光用集成电路来制作光量检测型传感器的情况下，组装一个该受光用集成电路，通过输入用于使对单独的受光量信号进行放大的功能有效的设定信号，来仅将来自受光用集成电路内的受光部的受光量信号弓I导至差动放大器。
[0042]另外，在制作距离设定型传感器的情况下，组装一对受光用集成电路，并且将来自进行两个系统的输出的类型的受光部的各输出线路连接在各受光用集成电路的各受光量信号输入部上。并且，向一个受光用集成电路输入用于使对一对受光量信号进行加法放大的功能有效的设定信号，由此将各受光量信号的加算信号引导至差动放大器；向另一个IC芯片输入用于使对一对受光量信号进行差动放大的功能有效的设定信号，由此将各受光量信号分别作为单独的输入信号来引导至差动放大器。
[0043]根据第一、第二实施方式，能够通过输入3种设定信号来设定放大处理，并且在共用的电路上执行所设定的全部放大处理，因此能够大幅度减少包括在受光用集成电路内的电路构件。另外，在将第二实施方式的受光用集成电路导入于光量检测型传感器的情况下，能够使用内部的受光元件，因此提高便利性。
[0044]第三实施方式的受光用集成电路还具有通信部，该通信部用于与同类的其它受光用集成电路进行通信。另外，信号处理部响应于以下两个信号中的任意一个信号的输入，一边经由通信部而与其它受光用集成电路之间收发用于匹配动作时刻的信号，一边对从放大电路输出的信号进行处理；两个信号是指，用于使对一对受光量信号进行加法放大的功能有效的设定信号，以及用于使对一对受光量信号进行差动放大的功能有效的设定信号。
[0045]根据上述的实施方式，在组装在距离设定型传感器上的一对受光用集成电路中，在两者之间进行用于使时刻相匹配的信号处理，因此能够调整匹配对受光量信号进行加算信号的处理的时刻和进行差分信号的处理的时刻，从而能够确保检测的精度。
[0046]而且，在第三实施方式中，也可以使对一对受光量信号进行加法放大的功能有效的设定信号以及使对一对受光量信号进行差动放大的功能有效的设定信号中的一个设定信号，使接收该设定信号的受光用集成电路的信号处理部发挥主设备的功能，另一个设定信号使接收该设定信号的受光用集成电路的信号处理部发挥从设备的功能。在该情况下，主设备的信号处理部经由通信部向从设备的信号处理部，输出用于表示读入来自放大电路的输出来进行处理的时刻的控制信号，并且与该输出相匹配地读入来自自身电路的放大电路的输出来进行处理。从设备的信号处理部根据经由通信部接收的来自主设备的信号处理部的控制信号，读入来自自身电路的放大电路的输出来进行处理。
[0047]根据上述的结构，一对受光用集成电路中的一个受光用集成电路的信号处理部成为主设备，在与自身电路的动作相匹配的时刻使另一个受光用集成电路动作，由此能够容易地调整匹配对受光量信号进行加算信号的处理的时刻和进行差分信号的处理的时刻。
[0048]而且，在第三实施方式中，还能够在一个IC芯片的信号处理部中对各受光用集成电路的信号处理的结果进行集成，来生成输出用的检测信号。
[0049]本发明的光量检测型传感器具有投光部和受光用集成电路，投光部用于投入光，受光用集成电路内置有受光部，该受光部接收来自投光部的光或者与该光相对应的检测对象物的反射光，来输出单独的受光量信号，因此，以受光部连接在切换处理部的状态组装在上述结构的受光用集成电路上。另外，向受光用集成电路的设定信号输入部输入用于使对单独的受光量信号进行放大的功能有效的设定信号。
[0050]如上所述，向内置有受光部的受光用集成电路的设定信号输入部，输入用于使对单独的受光量信号进行放大的功能有效的设定信号，由此能够使该受光用集成电路发挥光量检测型传感器用的受光信号处理电路的功能。因此，能够容易地制作光量检测型传感器。
[0051]此外，在该传感器制作为反射型的光电传感器的情况下，将投光部和受光用集成电路组装在相同的框体上，在制作为透过型的光电传感器的情况下，将投光部和受光用集成电路分别组装在不同的框体上。[0052]本发明的距离设定型传感器具有投光部、受光部、一对受光用集成电路，投光部用于投入光，受光部包括受光元件，受光元件接收来自检测对象物的反射光来输出一对受光量信号，反射光是检测对象物对来自投光部的光进行反射而成的，一对受光用集成电路与受光部相连接。各受光用集成电路具有上述结构，因此向一个受光用集成电路的设定信号输入部输入用于使对一对受光量信号进行加法放大的功能有效的设定信号，并且向另一个受光用集成电路的设定信号输入部输入用于使对一对受光量信号进行差动放大的功能有效的设定信号。
[0053]如上所述，将一对受光用集成电路的各受光量信号输入部分别与用于输出一对受光量信号的类型的受光元件相连接，一个受光用集成电路进行各受光量信号的加法放大和放大后的信号处理，另一个受光用集成电路进行各受光量信号的差动放大和放大后的信号处理，从而能够容易地制作距离检测型传感器。
[0054]发明的效果
[0055]根据本发明，能够生产大幅度减少了光量检测型传感器不需要的电路的受光用集成电路，因此能够使受光用集成电路更小和成本更低。尤其，能够大量生产与需求多的光量检测型传感器相匹配的受光量集成电路，因此能够大幅度降低成本，来提供小型且合适的价格的光量检测型传感器。
[0056]对于距离设定型传感器，虽然需要导入两个上述的受光量集成电路，但是由于缩小了各电路，因此能够防止传感器变大。另外，能够通过大量生产统一的规格的受光量集成电路来降低成本，因此还能够以合适的价格提供距离设定型传感器。
【专利附图】

【附图说明】
[0057]图1是示出适用本发明的受光用IC芯片的结构例的框图。
[0058]图2是示出将图1的受光用IC芯片应用于光量检测型传感器中的例子的框图。
[0059]图3是示出将图1的受光用IC芯片应用于距离设定型传感器中的例子的框图。
[0060]图4是示出距离设定型传感器的各IC芯片之间的主要的动作的时序图，以及示出时序图内的信号的流动的图。
[0061]图5是示出其它结构的受光用IC芯片的切换处理部的结构的图。
[0062]图6是示出能够适用于光量检测型以及距离设定型这两种光电传感器中的受光用IC芯片的现有例的框图。
【具体实施方式】
[0063]图1示出组装有适用本发明的受光用集成电路的IC芯片I的结构例。
[0064]该实施例的IC芯片I是光1C，具有一个受光元件11以及一个I/V转换电路(电流/电压转换电路)12。而且，在该IC芯片I上设置有切换处理部10、由前置放大器13以及主放大器14形成的放大电路100、比较部15、信号处理部16、投光控制部17、输出部18以及通信部19等。比较部15是比较仪，投光控制部17是模拟电路，信号处理部16、通信部19分别由逻辑电路构成。在输出部18中包括缓冲电路等。
[0065]在芯片主体上设置有一对受光量信号输入端子10A、10B、投光控制用的端子101、通信线路的连接用端子103、检测信号的输出端子104以及设定信号的输入端子105等端子。端子101与投光控制部17相连接，端子103与通信部19相连接，端子104与输出部18相连接，端子105与信号处理部16相连接。
[0066]通过放大电路100的各放大器13、14进行放大的信号，被输入至比较部15并与规定的基准电压进行比较，由此生成用于表示该比较结果的信号。
[0067]此外，根据需要，有时会在放大器13、14之间设置耦合电容器。在该情况下，也可以在芯片主体上设置一对端子，并且在这些端子之间连接耦合电容器，也可以与图6所示的现有例同样地，经由各端子以及耦合电容器来连接放大器13、14。
[0068]信号处理部16经由投光控制部17向端子101传输后述的投光控制信号(图4的(B))，并且信号处理部16驱动比较部15，来读入用于表示上述的比较结果的信号来进行处理，从而生成用于表示该处理结果的检测信号。检测信号经由输出部18输出至IC芯片I的外部。
[0069]IC芯片I内的受光元件11是如下的类型的光电二极管，即，将用于输出由光电转换而得到的电流信号的路径设为一个系统。输出的电流信号(基本的受光量信号)由Ι/v转换部12转换为电压信号(处理对象的受光量信号)，进而被引导至切换处理部10。
[0070]该实施例的IC芯片I除了对上述的受光元件11的受光量信号进行处理之外，还对从受光量信号输入端子10AU0B接收的一对受光量信号进行处理。处理对象的受光量信号由切换处理部10进行切换。
[0071]来自各受光量信号输入端子10AU0B的信号线路被引导至切换处理部10，但是来自一个端子IOB的信号线路在途中分支为两个路径。
[0072]切换处理部10包括4个开关部SWl、Sff2, Sff3, SW4，其中，开关部SWl与I/V转换部12相连接，开关部SW2与来自受光量信号输入端子IOA的信号线路相连接。开关部SW3与从受光量信号输入端子IOB分支的两条信号线路中的一条信号线路相连接，另一条信号线路与开关部SW4相连接。
[0073]前置放大器13是差动放大器。开关部SW1、SW2、SW3的后段的信号线路连接在一起并与前置放大器13的负(一)侧端子相连接。剩下的开关部SW4的后段的信号线路单独与前置放大器13的正(+)侧端子相连接。通过开关部SWl?SW4的开闭状态，使前置放大器13所输出的信号的性质发生变化。
[0074]通过来自信号处理部16的切换控制信号来控制各开关部SW1、SW2、Sff3, SW4的开闭动作。在图1中，为了便于图示，用一条线表示各开关部SWl?SW4的切换控制信号的路径，但是实际上，对开关部SWl?SW4分别单独地提供有用于控制各开关的开闭的信号(高电平或者低电平)。
[0075]各开关部SWl?SW4的切换控制信号的内容包括3个模式，根据从端子105向信号处理部16提供的设定信号，来设定通过哪种模式来进行控制。
[0076]3个控制模式如下所述。
[0077]首先，在第一个控制模式下，仅闭合开关部SW1，开放其它开关部SW2、SW3、SW4 (下面，将这称为“模式I”)。在第二个控制模式下，闭合开关部SW2以及SW3，开放开关部SWl以及SW4 (下面，将这称为“模式2”)。在第三个控制模式下，闭合开关部SW2以及SW4，开放开关部SWl以及开关部SW3 (下面，将这称为“模式3”)。
[0078]如上所述，通过来自信号处理部16的切换控制信号来切换切换处理部10的各开关部SWl?SW4的开闭状态，由此使转发至前置放大器13的信号的内容分别变为每个模式。结果，前置放大器13所输出的信号的性质在每个模式下都不同。
[0079]此外，该实施例的设定信号是包括OV的3种电压信号，通过将端子105连接在未图示的电源线上，一直向信号处理部16施加设定信号。例如，在设定模式I的情况下，使端子105连接在OV的线路上；在设定模式2的情况下，使端子105连接在电压为规定电压Vl的线路上；在设定模式3的情况下，使端子105连接在电压为比Vl高的电压v2的线路上。但是，设定信号的结构并不限定于上述的结构，也可以在向IC芯片I接通电源时等，输入几位(bit)结构的数字信号的设定信号，维持与该输入相对应的设定直到电源断开。或者也能够设置两个用于输入设定信号的端子，向每个端子施加OV以及规定电压中的某一个，从而通过各电压的组合来表示3个模式。
[0080]下面，依次参照图2以及图3，对于组装有上述的IC芯片I的光电传感器的具体例进行说明。此外，在图2、图3中，用粗线表示在IC芯片I内使用的结构的功能框(模块)和信号线路。
[0081]首先，图2是使用了上述IC芯片I的光量检测型传感器的结构例。
[0082]在光量检测型传感器上，组装有包括LED等发光元件2和发光元件2的驱动电路21的投光部20，并且，上述的IC芯片I被作为受光部而引入。投光部20的驱动电路21与投光控制用的端子101相连接。
[0083]输出用的端子104与输出电路110相连接。另一方面,将受光量信号输入端子10A、IOB和通信用的端子103设定为断开状态。
[0084]从端子105接收用于指定模式I的控制的设定信号，与该设定相对应的内容的切换控制信号被从信号处理部17提供至各开关部SWl?SW4。由此，闭合开关部SWl并开放其它开关部SW2、Sff3, Sff4,因此，仅有经由开关部SWl的信号传输至后段。
[0085]根据图1所示的切换处理部10和前置放大器13，当开放开关部SW4而使向前置放大器13的正(+)侧端子输入的输入电压成为内部基准电压时，前置放大器13发挥对来自开关部SW1、SW2、SW3的信号进行加法放大的电路的功能。但是，在图2的例子中，除了开放开关SW4之外，还开放开关部SW2、SW3，因此只对经由开关部SWl的信号即内部的受光元件11所接收的受光量信号进行放大。
[0086]前置放大器13所输出的受光量信号,在主放大器14中被进一步放大之后,被输入至比较部15并与基准电压进行比较。因此，向信号处理部16输入用于表示内部的受光元件11所接收的受光量相对于基准的等级的大小关系的信号。
[0087]接着，图3是示出在距离设定型传感器上使用了上述的IC芯片I的例子。
[0088]在距离设定型传感器上组装有两个上述IC芯片I。在图3中，用附图标记IM表示一个IC芯片,用附图标记IS表不另一个IC芯片。
[0089]在该光电传感器上除了 IC芯片1M、1S以及投光部20之外，还组装有外置的受光部30。该受光部30是安装有受光元件3 (二分割光电二极管或者PSD等)和一对用于处理各受光量信号的I/V转换电路3A、3B等的基板，其中，受光元件3具有如下的功能，S卩，输出根据所述反射光的入射位置不同而光量比不同的一对受光量信号。I/V转换电路3A与各IC芯片1M、IS的受光量信号输入端子IOA相连接，另一个I/V转换电路3B与各IC芯片1M、IS的受光量信号输入端子IOB相连接。[0090]各IC芯片1M、1S的各通信用端子103、103经由通信线路相连接。
[0091]在IC芯片IM中，在投光控制用的端子101上连接有投光部20的驱动电路21，在输出用端子104上连接有输出电路110，但是IC芯片IS的端子101、104均设定为断开状态。
[0092]向IC芯片IM的端子105输入用于指示模式2的控制的设定信号。IC芯片IM的信号处理部16根据该设定信号来输出模式2用的切换控制信号，因此在IC芯片IM的切换处理部10中形成闭合开关部SW2和SW3且开放开关部SWl和SW4的状态。通过该开闭状态，在前置放大器13中，对经由开关部SW2的信号和经由开关部SW3的信号进行加法放大处理。
[0093]在外部的受光元件3所接收的一对受光量信号中，从端子IOA接收的受光量信号流过开关部SW2，从另一个端子IOB接收的受光量信号流过开关部SW3，因此，通过上述的开关控制，从前置放大器13输出用于表示各受光量信号的加法电平的信号(下面，称为“加算信号”)。该加算信号在主放大器14进行放大而被输入至比较部15，并与基准电压进行比较。因此，向信号处理部16输入用于表示来自外部的受光部30的一对受光量信号的加法电平和基准电平之间的大小关系的信号。
[0094]向IC芯片IS的端子105输入用于指示模式3的控制的设定信号。IC芯片IS的信号处理部16根据该设定信号，输出模式3用的切换控制信号，因此，在IC芯片IS的切换处理部10中形成闭合开关部SW2和SW4且开放开关部SWl和SW3的状态。结果，形成仅向前置放大器13的负(一)侧端子输入来自开关部SW2的信号，且向正(+ )侧端子输入来自开关部SW4的信号的状态，从而对这两种信号进行差动放大处理。
[0095]在外部的受光元件3所接收的一对受光量信号中，从端子IOA接收的受光量信号流过开关部SW2，从另一个端子IOB接收的受光量信号流过开关部SW4，因此，通过上述的开关控制，从前置放大器13输出用于表示各受光量信号的差分电平的信号(下面，称为“差分信号”)。该差分信号在主放大器14中被放大进而被输入至比较部15，并与基准电压进行比较。因此，向信号处理部16输入表示来自外部的受光部30的一对受光量信号的差分电平和基准电平之间的大小关系的信号。
[0096]向端子105输入的设定信号，不仅表示用于开闭切换处理部10的开关部SWl?SW4的模式，而且还具有用于定义信号处理部16的动作的功能。具体地说，如图2的例子那样，在接收到模式I的设定信号的情况下的信号处理部16中，设定光量检测型传感器的动作定义，执行仅将来自前段的比较部15的信号作为对象的信号处理。
[0097]相对于此，如图3的例子那样，在接收到模式2或者模式3的设定信号的情况下的信号处理部16，被定义为一边经由通信部19与其它IC芯片I的信号处理部16之间收发信号一边进行动作。具体地说，接收到模式2的设定信号的信号处理部16成为主设备，接收到模式3的设定信号的信号处理部16成为从设备，从而使从设备的信号处理部16在主设备的信号处理部16的主导下进行处理，并将该处理结果发送主设备的信号处理部16。在图3的例子中，上段的IC芯片IM的信号处理部16成为主设备，下段的IC芯片IS的信号处理部16成为从设备。
[0098]下面，为了使表现简单，将具有主设备动作的信号处理部16的IC芯片IM称为“主设备的IC芯片1M”，将具有从设备动作的信号处理部16的IC芯片IS称为“从设备的IC芯片1S”，并且以IC芯片I为单位来，对于两者之间的信号的收发和动作进行说明。
[0099]图4中左右并列表示了，用于示出各IC芯片I的内外的主要的信号之间的关系的时序图(图4中的(I))和，用于不出该时序图内的各彳目号和IC芯片I之间的关系的不意图(图4中的⑵)。
[0100]在主设备的IC芯片IM中，一边按恒定的周期产生动作时钟脉冲(A)，一边向投光部20输出投光控制信号(B)。另外，向从设备的IC芯片IS输出动作时钟脉冲(A)以及投光同步信号(C)。在从设备的IC芯片IS中，使用于表示差分信号的处理结果的信号(E)，不通过自身电路的输出部18，而是经由通信部19而输出至主设备的IC芯片1M。
[0101]如图4中的(I)所示，在该实施例中，将投光控制信号(B)的高电平(ON)期间设为动作时钟脉冲(A)的3个周期的长度，使投光控制信号(B)在与规定时刻的动作时钟脉冲(A)的上升同步的时刻上升。另外，使投光同步信号(C)的上升时刻与该投光控制信号(B)即将上升之前的动作时钟脉冲的下降相吻合，在该上升时刻上升后的投光同步信号(C)保持高电平状态，直到将投光控制信号(B)的上升作为基准的动作时钟脉冲下降为止。
[0102]如果根据投光控制信号(B)从投光部20投入检测用的光，来自物体的反射光入射至受光兀件3,则向各IC芯片1M、IS的受光量信号输入端子10A、IOB输入的信号也发生变化，响应于此，前置放大器13所输出的加算信号和差分信号也发生变化。
[0103]在图4中的(I)中，将从设备的IC芯片IS的通过放大处理所产生的差分信号(D)和在比较部15 (比较仪)中用于进行比较的基准电平(虚线)一同表示。
[0104]在从设备的IC芯片IS中，响应于接收到来自主设备的IC芯片IM的投光同步信号(C)，使比较部15进行动作。而且，当比较部15检测到大于基准值的信号而使输出为高电平时，在从接收到投光同步信号(C)开始经过一定(规定)时间之后，使得用于表示处理结果的信号(E)上升。
[0105]在主设备的IC芯片IM中，也在与向从设备的IC芯片IS发送投光同步信号相对应的时刻驱动比较部15，从而获取用于表示受光量信号的加法电平和基准电平之间的大小关系的信号。并且，通过进行将在该自身电路中获取的信号和从从设备的IC芯片IS接收的信号(E)综合(集成)的处理(例如进行两者的AND运算)，来决定检测信号(F)的等级并进行输出。
[0106]如上所述，该实施例的IC芯片I包括用作光量检测型传感器时所需的全部电路，但是并未组装距离设定型专用的放大器和比较部。因此，与图6所示的现有例比较，能够大幅度减少电路，从而能够使IC芯片I变小。
[0107]另外，该IC芯片I具有适于需求多的光量检测型传感器结构，因此能够进行大量生产，从而能够大幅度降低成本。因此，能够以合适的价格提供小型且性能良好的光量检测型传感器。
[0108]另外，若使用两个上述的IC芯片1，则能够制作距离设定型传感器。在距离设定型传感器中，在一个IC芯片I上生成来自受光部30的一对受光量信号的加算信号，在另一个IC芯片I上生成各受光量信号的差分信号，并且使对加算信号进行的处理和对差分信号进行的处理与处理的时刻相对应(相吻合、匹配)地执行，因此能够确保检测信号的精度。
[0109]虽然需要两个IC芯片1，但是由于缩小了单个IC芯片I的尺寸，因此能够防止距离设定型传感器变大。另外，如上所述，能够大量生产该IC芯片I来降低成本，因此还能够以合适的价格提供距离设定型传感器。
[0110]此外，在图3、图4的例子中，将对受光量信号进行加法运算处理的IC芯片IM设为主设备，将对受光量信号进行差分运算处理的IC芯片IS设为从设备，但是主设备和从设备之间的关系也可以相反。
[0111]另外，也可以不区分主设备和从设备来使两者分担主要的功能。例如也可以在进行加法运算处理的IC芯片IM中，进行投光控制和用于使IC芯片1M、1S之间的动作时刻相匹配的控制，而在进行差分运算处理的IC芯片IS中，将来自另一个IC芯片IM的处理结果和在自身电路所获取的处理结果综合并输出检测信号。
[0112]另外，在上述内容中，根据用于表示3个控制模式的设定信号，来使切换处理部10的切换动作和信号处理部16的动作定义变更的情况进行了说明，但是也可以进一步根据信号处理部16进行的切换处理，来使比较部15的基准电压按每个模式进行切换。
[0113]而且，在上述实施例的IC芯片I上组装有光量检测型传感器用的受光部(受光元件11以及Ι/ν转换部12)，但是也能够不设置该受光部，而外置该受光部。在该情况下，如图5所示，只要在切换处理部10上设置SW11、SW12、Sff13这3个开关部即可。
[0114]在图5的例子中，来自受光量信号输入端子IOA的信号线路与开关部SWll相连接。另外，来自受光量信号输入端子IOB的两条信号线路中的一条信号线路与开关部SW12相连接，另一条信号线路与开关部SW13相连接。开关部SWll的后段的信号线路和开关部SW12的后段的信号线路连接在一起，进而与前置放大器13的负(一)侧端子相连接。开关部SW13的后段的信号线路单独与前置放大器13的正(+)侧端子相连接。
[0115]此外，该实施例的IC芯片内的其它电路与图1相同，因此省略图示以及说明。
[0116]在将图5的实施例的IC芯片用于光量检测型传感器中的情况下，将输出为单一系统的受光部连接到受光量信号输入端子IOA上，并且闭合开关部SWll且开放开关部SW12以及SW13。由此前置放大器13成为单独地放大来自受光部的受光量信号的电路。
[0117]另一方面，在距离设定型传感器中导入了两个上述的IC芯片1，并且在各IC芯片I的受光量信号输入端子10AU0B上连接用于输出一对受光量信号的类型的受光部30。并且，在一个IC芯片I中，闭合开关部SWll和SW12且开放开关部SW13，由此使前置放大器13发挥对从各端子10AU0B接收的受光量信号进行加法放大的电路的功能。另外，在另一个IC芯片I中，闭合开关部SW12和SW13且开放开关部SWl I，由此使前置放大器13对从各端子10AU0B接收的受光量信号进行差动放大处理。
[0118]即使在使用图5的例子的IC芯片的情况下，也能够与前一实施例同样地，向信号处理部16输入用于指定3个控制模式中的某一个模式的设定信号，根据该设定信号来设定信号处理部16的动作定义和开关部SW11、SW12、Sff13开闭的模式。另外，在组装在距离设定型传感器上的一对IC芯片中，一个IC芯片进行加法放大处理，另一个IC芯片进行差动放大处理，并且一个IC芯片成为主设备来使对放大后的信号进行信号处理的时刻相匹配。由此，使对差分信号进行的处理和对加算信号进行的处理的时刻相匹配，从而能够生成精度良好的检测信号。
[0119]除了上述结构之外，还能够考虑到以如下方式变更了切换处理部10的电路结构的IC芯片，即，在切换处理部10的后段配置加法放大器以及差动放大器这两种前置放大器，通过加法放大器来对来自输出为一个系统的受光部的信号进行放大以及对一对受光量信号进行加法放大，通过差动放大器来对一对受光量信号进行差动放大。或者，也可以配置3个前置放大器，使其中一个前置放大器对来自输出为一个系统的受光部的信号进行放大处理，使剩下的两个前置放大器中的一个前置放大器对一对受光量信号进行加法放大处理，使另一个前置放大器对一对受光量信号进行差动放大处理。
[0120]根据这些结构，会使电路稍稍变大，但是由于只要有一个主放大器和一个比较部即可，因此与现有例相比，能够充分地使IC芯片变小。
[0121]适用上面举例示出的各种结构的集成电路的范围并不仅限定于IC芯片。例如，也能将安装有相同的集成电路的基板组装在传感器的框体内来使用。
[0122]附图标记说明:
[0123]I (1M、1S):受光用 IC 芯片
[0124]2;发光元件
[0125]3:外置的受光元件
[0126]10:切换处理部
[0127]11:1C芯片内的受光元件
[0128]13:前置放大器
[0129]16:信号处理部
[0130]19:通信部
[0131]20:投光部
[0132]30:受光部
[0133]10A、IOB:受:光量信号输入端子
[0134]100:放大电路
[0135]105:设定信号的输入端子
【权利要求】
1.一种受光用集成电路，用于处理受光元件所生成的受光量信号，其特征在于， 具有: 放大电路，其具有对单独的受光量信号进行放大的功能、对一对受光量信号进行加法放大的功能、对一对受光量信号进行差动放大的功能， 切换处理部，其接收要由所述放大电路的3个功能中的一个功能所处理的放大对象的受光量信号，并将其转发至所述放大电路， 设定信号输入部，其从外部接收用于使所述放大电路的3个功能中的一个功能有效的设定信号， 信号处理部，其根据从所述设定信号输入部接收的设定信号，控制所述切换处理部的动作，以使其转发要由根据该设定信号变为有效的功能所处理的放大对象的受光量信号，并且，基于通过该有效的功能决定的动作定义，来对从放大电路输出的信号进行处理，输出部，其输出用于表示所述信号处理部的处理结果的信号， 一对受光量信号输入部，读入由外部的受光元件生成的受光量信号，并将其导入所述切换处理部。
2.根据权利要求1所述的受光用集成电路，其特征在于 来自所述一对受光量信号输入部中的一个受光量信号输入部的信号线路，被分支为两个路径， 所述切换处理部包括第一开关部、第二开关部以及第三开关部，所述第一开关部与来自所述一对受光量信号输入部中未被分支信号线路的受光量信号输入部的信号线路相连接，所述第二开关部以及第三开关部分别与来自被分支了所述信号线路的受光量信号输入部的各信号线路相连接， 所述放大电路包括差动放大器，该差动放大器将经由第一开关部以及第二开关部的信号的加算信号作为一个输入信号，将经由第三开关部的信号作为另一个输入信号， 所述信号处理部，响应于用于使对单独的受光量信号进行放大的功能有效的设定信号的输入，闭合第一开关部并开放其它开关部，响应于用于使对一对受光量信号进行加法放大的功能有效的设定信号的输入，闭合第一开关部以及第二开关部并开放第三开关部，响应于用于使对一对受光量信号进行差动放大的功能有效的设定信号的输入，闭合第一开关部以及第三开关部并开放第二开关部。
3.根据权利要求1所述的受光用集成电路，其特征在于， 还具有包括输出为一个系统的受光元件的受光部， 来自所述一对受光量信号输入部中的一个受光量信号输入部的信号线路，被分支为两个路径， 所述切换处理部包括:第一开关部，其与所述受光部相连接；第二开关部，其与来自所述一对受光量信号输入部中未被分支信号线路的受光量信号输入部的信号线路相连接；第三开关部以及第四开关部，分别与来自被分支了所述信号线路的受光量信号输入部的各信号线路相连接， 所述放大电路包括差动放大器，该差动放大器将经由第一开关部、第二开关部、第三开关部的信号的加算信号作为一个输入信号，将经由所述第四开关部的信号作为另一个输入信号，所述信号处理部，响应于用于使对所述单独的受光量信号进行放大的功能有效的设定信号的输入，闭合第一开关部并开放其它开关部，响应于用于对一对受光量信号进行加法放大的功能有效的设定信号的输入，闭合第二开关部以及第三开关部并开放第一开关部以及第四开关部，响应于用于使对一对受光量信号进行差动放大的功能有效的设定信号，闭合第二开关部以及第四开关部并开放第一开关部以及第三开关部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的受光用集成电路，其特征在于， 还具有通信部，该通信部用于与同类的其它受光用集成电路进行通信， 所述信号处理部，响应于以下两个信号中的任意一个信号的输入，一边经由所述通信部而与其它受光用集成电路之间收发用于匹配动作时刻的信号，一边对从所述放大电路输出的信号进行处理， 所述两个信号是指，用于使对所述一对受光量信号进行加法放大的功能有效的设定信号，以及用于使对所述一对受光量信号进行差动放大的功能有效的设定信号。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的受光用集成电路，其特征在于， 还具有通信部，该通信部用于与同类的其它受光用集成电路进行通信， 用于使对一对受光量信号进行加法放大的功能有效的设定信号以及用于使对一对受光量信号进行差动放大的功能有效的设定信号中的一个设定信号，使接收该设定信号的受光用集成电路的信号处理部发挥主设备的功能，另一个设定信号使接收该设定信号的受光用集成电路的信号处理部发挥从设备的功能， 主设备的信号处理部，经由所述通信部，向从设备的信号处理部输出控制信号，该控制信号表示读入来自放大电路的输出信号来进行处理的时刻，并且，主设备的信号处理部与该输出信号相匹配 地读入来自自身电路的放大电路的输出信号来进行处理， 从设备的信号处理部，响应于经由所述通信部接收的来自主设备的信号处理部的控制信号，读入来自自身电路的放大电路的输出信号来进行处理。
6.一种光电传感器，其特征在于， 具有投光部和受光用集成电路，所述投光部用于投入光，所述受光用集成电路内置有受光部，该受光部接收来自所述投光部的光或者与该光相对应的检测对象物的反射光，来输出单独的受光量信号， 所述受光用集成电路具有: 放大电路，其具有对单独的受光量信号进行放大的功能、对一对受光量信号进行加法放大的功能、对一对受光量信号进行差动放大的功能， 切换处理部，其接收要由所述放大电路的3个功能中的一个功能所处理的放大对象的受光量信号，并将其转发至所述放大电路， 设定信号输入部，其从外部接收用于使所述放大电路的3个功能中的一个功能有效的设定信号， 信号处理部，其根据从所述设定信号输入部所接收的设定信号，控制所述切换处理部的动作，以使其转发要由根据该设定信号变为有效的功能所处理的放大对象的受光量信号，并且，基于通过该有效的功能而决定的动作定义，来对从放大电路输出的信号进行处理， 输出部，其输出用于表示所述信号处理部的处理结果的信号，一对受光量信号输入部，读入由外部的受光元件生成的受光量信号，并将其导入所述切换处理部； 所述受光部，以与所述切换处理部相连接的状态组装在所述受光用集成电路上， 向所述受光用集成电路的设定信号输入部，输入用于使对单独的受光量信号进行放大的功能有效的设定信号。
7.一种光电传感器，其特征在于 具有投光部、受光部、一对受光用集成电路，所述投光部用于投入光，所述受光部包括受光元件，所述受光元件接收来自检测对象物的反射光来输出一对受光量信号，所述反射光是检测对象物对来自所述投光部的光进行反射而成的，所述一对受光用集成电路与所述受光部相连接， 所述一对受光用集成电路具有: 放大电路，其具有对单独的受光量信号进行放大的功能、对一对受光量信号进行加法放大的功能、对一对受光量信号进行差动放大的功能， 切换处理部，其接收要由所述放大电路的3个功能中的一个功能所处理的放大对象的受光量信号，并将其转发至所述放大电路， 设定信号输入部，其从外部接收用于使所述放大电路的3个功能中的一个功能有效的设定信号， 信号处理部，其根据从所述设定信号输入部接收的设定信号，控制所述切换处理部的动作，以使其转发要由根据 该设定信号变为有效的功能所处理的放大对象的受光量信号，并且，基于通过该有效的功能而决定的动作定义，来对从放大电路输出的信号进行处理，输出部，其输出用于表示所述信号处理部的处理结果的信号， 一对受光量信号输入部，其与所述受光部相连接，将来自该受光部的一对受光量信号导入所述切换处理部； 向所述一对受光用集成电路中的一个受光用集成电路的设定信号输入部，输入用于使对一对受光量信号进行加法放大的功能有效的设定信号，并且，向另一个受光用集成电路的设定信号输入部，输入用于使对一对受光量信号进行差动放大的功能有效的设定信号。
8.根据权利要求7所述的光电传感器，其特征在于， 所述一对受光用集成电路还具有用于与另一个受光用集成电路进行通信的通信部， 所述信号处理部，一边经由所述通信部而与另一个受光用集成电路之间收发用于匹配动作时刻的信号，一边对从所述放大电路输出的信号进行处理。
9.根据权利要求8所述的光电传感器，其特征在于， 用于使对一对受光量信号进行加法放大的功能有效的设定信号以及用于使对一对受光量信号进行差动放大的功能有效的设定信号中的一个设定信号，使接收该设定信号的受光用集成电路的信号处理部发挥主设备的功能，另一个设定信号使接收该设定信号的受光用集成电路的信号处理部发挥从设备的功能， 主设备的信号处理部，经由所述通信部，向从设备的信号处理部输出控制信号，该控制信号表示读入来自放大电路的输出信号来进行处理的时刻，并且，主设备的信号处理部与该输出信号相匹配地读入来自自身电路的放大电路的输出信号来进行处理， 从设备的信号处理部，响应于经由所述通信部接收的来自主设备的信号处理部的控制信号， 读入来自自身电路的放大电路的输出信号来进行处理。
【文档编号】G01C3/06GK103547882SQ201380001403
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年1月10日 优先权日:2012年3月15日
【发明者】都筑良介, 河合武宏, 奥浓基晴, 清水徹 申请人:欧姆龙株式会社