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受光用集成電路以及使用該集成電路的光電傳感器的制造方法
【專利摘要】能夠在光量檢測型以及距離設定型這兩種光電傳感器中使用的受光用集成電路1，具有：一對受光量信號輸入部（例如端子10A、10B），從外部讀入受光量信號；放大電路100，具有對單獨的受光量信號進行放大的功能、對一對受光量信號進行加法放大的功能、對一對受光量信號進行差動放大的功能；設定信號輸入部（例如端子105），輸入用于使放大電路100的3個功能中的一個功能有效的設定信號；切換處理部10，將放大對象的受光量信號轉發至放大電路100；信號處理部16，根據從所述設定信號輸入部接收的設定信號，控制所述切換處理部10的動作，使其轉發與被該設定信號設為有效的功能相對應的放大對象的受光量信號，并且基于由該有效的功能所決定的動作定義，對放大電路所輸出的信號進行處理；輸出部18，輸出用于表示所述信號處理部16的處理結果的信號。
【專利說明】受光用集成電路以及使用該集成電路的光電傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及組裝有用于對接收光的受光元件所輸出的受光量信號進行處理的電路的受光用集成電路以及使用該集成電路的光電傳感器。
【背景技術】
[0002]光電傳感器包括:透過型的傳感器，其在與投光位置相向的部位接收所投入的光；反射型的傳感器，其接收被投入的光照射的物體所反射的反射光。這些傳感器大多根據所接收的光的量來辨別有無物體，但是反射型的傳感器包括利用三角測距的原理來進行檢測處理的距離設定型的光電傳感器。
[0003]在基于受光量的強度來進行檢測的類型的傳感器(下面，稱為“光量檢測型傳感器”)中，受光量信號的放大電路只要一個系統即可。相對于此，在距離設定型的光電傳感器(下面，稱為“距離設定型傳感器”)中，通過二分割光電二極管和PSD (Position SensitiveDetector:位置靈敏探測器)等來生成隨著反射光的成像位置不同而比率也不同的一對受光量信號，利用這些信號的加法電平和差分電平來檢測物體是否在基準位置上等，因此需要對各受光量信號進行加法放大的電路和進行差分放大的電路這兩個系統。
[0004]這樣，在光量檢測型傳感器和距離設定型傳感器中，用于處理受光量信號的電路的結構有很大不同，但是開發了組裝有與哪個傳感器都能夠對應的電路的IC芯片。下面，對于該IC芯片進行說明。
[0005]圖6將能夠與光量檢測型傳感器以及距離設定型傳感器兩者對應的IC芯片的概略結構，和其與外部的投光部60和外置的受光部70之間的關系一同表不。
[0006]該IC芯片5是組裝有一個受光元件50 (光電二極管)的光IC (integratedcircuit，集成電路)，該IC芯片5還具有用于控制投光部60的投光動作的功能。
[0007]在該IC芯片5的芯片主體上設置有用于接收來自外部的受光量信號的一對受光量信號輸入端子TA、TB。
[0008]在芯片內的集成電路上設置有:I/V轉換電路51，其將來自內部的受光元件50的電流信號轉換為電壓信號；前置放大器52。另外，各受光量信號輸入端子TA、TB&分別與I/V轉換電路51A、51B相連接。來自I/V轉換電路51A、51B的信號線路都被分為兩條路徑，一條路徑與加法放大器53相連接，另一條路徑與差動放大器54相連接。
[0009]在受光用IC芯片5內的集成電路上還設置有一對主放大器55A、55B、一對比較部56A、56B、信號處理部57、投光控制部58、輸出部59等。另外，在芯片主體上除了設置有用于與各放大器52、53、54、55A、55B連接的端子T1、T2、T3、T4、T5之外，還設置有投光控制用的端子Τ6、輸出端子Τ7、設定信號的輸入端子Τ8等。投光控制用的端子Τ6與投光控制部58相連接，輸出端子Τ7與輸出部59相連接，設定信號的輸入端子Τ8與信號處理部57相連接。
[0010]在芯片外配置有包括發光元件6及其驅動電路61的投光部60，并且該投光部60與投光控制用的端子Τ6相連接。在信號處理部57的控制之下，使投光控制部58輸出用于指示投光的時刻的控制信號，從而使發光元件6接收該信號來進行發光。
[0011]信號處理部57根據該投光控制來驅動比較部56A、56B。比較部56A、56B分別對從前段的主放大器55A、55B接收的電壓信號和規定的基準電壓進行比較,輸出用于表不相對于基準電壓的大小關系的信號。信號處理部57基于各比較部56A、56B所輸出的信號來生成用于表示有無物體的兩個值的檢測信號。該檢測信號經由輸出部59、輸出用的端子T7以及與端子T7相連接的輸出電路71向外部輸出。
[0012]向端子T8輸入用于表示執行光量檢測型以及距離設定型的某一種處理的設定信號。
[0013]另外，在用作光量檢測型傳感器的情況下，如圖中的實線所示，前置放大器52和主放大器55A經由端子T1、T4以及安裝在端子Τ1、Τ4之間的耦合電容器Cl相連接。由此，向主放大器55Α輸入內部的受光元件50所接收的受光量信號，并且由比較部56Α比較該信號的等級和基準電壓之間的關系。
[0014]另一方面，用于與加法放大器53或差動放大器54相連接的端子Τ2、Τ3處于斷開狀態，因此來自這些放大器53、54的信號是無效的。
[0015]信號處理部57根據設定信號僅驅動比較部56Α，來生成用于表示有無物體的檢測信號。
[0016]在距離設定型傳感器中，如圖中的虛線所示，作為外置的受光部70，進行兩個系統的輸出的類型的受光元件7 (二分割光電二極管、PSD等)與受光量信號輸入端子TA、Tb相連接，并且加法放大器53和主放大器55Α經由端子Τ2、Τ4和安裝在Τ2、Τ4之間的耦合電容器C2相連接，差動放大器54和主放大器55Β經由端子Τ3、Τ5和安裝在Τ3、Τ5之間的耦合電容器C3來相連接。另一方面，與前置放大器52相對應的端子Tl處于斷開狀態。
[0017]通過這些連接，向主放大器55Α輸入對來自受光部70的一對受光量信號進行加法放大后的信號，向主放大器55Β輸入對該一對受光量信號進行差動放大后的信號。由比較部56Α、57Β對在各主放大器55Α、55Β中進行了放大的信號分別與基準電壓進行比較，并且將用于表示該結果的信號輸入至信號處理部57。
[0018]信號處理部57基于來自端子Τ8的設定信號，對來自兩個比較部56Α、56Β的信號進行處理，從而生成檢測信號。
[0019]此外，在下述的專利文獻I中，詳細地記載了上述的受光用IC芯片的具體的結構。另外，在專利文獻I中，除了兩個分割受光元件和PSD之外，還記載了輸出系統為外置了一個受光元件的方式(參照專利文獻I的第0075段?第0077段、圖10)。
[0020]現有技術文獻
[0021]專利文獻
[0022]專利文獻1:日本特開2002 - 252368號公報
【發明內容】

[0023]發明所要解決的問題
[0024]圖6所示的受光用IC芯片5的集成電路具有能夠用于光量檢測型以及距離設定型兩種光電傳感器中的優點，但是包括很多針對外置的受光元件的專用電路(由圖中的單點劃線框包圍的部分)，因此在導入至光量檢測型傳感器的情況下，經濟性差。而且，包括很多電路，因此難以使IC芯片變小。
[0025]近幾年，使用光電傳感器的用途逐漸擴大至各種領域。由此，光量檢測型傳感器的需求遠遠超過距離設定型傳感器的需求，而且希望傳感器更小且成本更低，而上述結構的IC芯片5的電路結構不能滿足上述期望。但是，若將光量檢測型傳感器用的受光用集成電路和距離設定型傳感器用的受光用集成電路分別單獨制作，則會導致生產效率低，難以降低成本。
[0026]本發明是鑒于上述問題而提出的，其第一課題在于，以小型以及低成本實現能夠在光量檢測型以及距離設定型這兩種光電傳感器中使用的受光用集成電路。
[0027]另外，本發明的第二課題在于，能夠以合適的價格提供使用上述受光用集成電路而功能優異的光電傳感器。
[0028]用于解決問題的手段
[0029]為了解決上述第一課題，本發明提供的受光用集成電路具有:放大電路，其具有對單獨的受光量信號進行放大的功能、對一對受光量信號進行加法放大的功能、對一對受光量信號進行差動放大的功能；切換處理部，其接收要由放大電路的3個功能中的一個功能所處理的放大對象的受光量信號，并將其轉發至放大電路；設定信號輸入部，其從外部接收用于使放大電路的3個功能中的一個功能有效的設定信號；信號處理部，其根據從設定信號輸入部接收的設定信號，控制切換處理部的動作，以使其轉發要由根據該設定信號變為有效的功能所處理的放大對象的受光量信號，并且，基于通過該有效的功能而決定的動作定義，來對從放大電路輸出的信號進行處理；輸出部，其輸出用于表不信號處理部的處理結果的信號；一對受光量信號輸入部，讀入由外部的受光元件生成的受光量信號，并將其導入切換處理部。
[0030]在將上述結構的受光用集成電路組裝在光量檢測型傳感器的情況下，例如，使光量檢測型傳感器用的受光元件與一對受光量信號輸入部中的一個受光量信號輸入部相連接，并且向設定信號輸入部輸入用于使對單獨的受光量信號進行放大的功能有效的設定信號。由此，上述的受光元件所生成的受光量信號由切換處理部轉發至放大電路并進行放大之后，對放大后的信號進行處理。
[0031]另一方面，在制作距離設定型傳感器的情況下，導入兩個上述的受光用集成電路，將包括進行兩個系統的輸出的類型的受光元件的受光部連接在各受光用集成電路的各受光量信號輸入部上。并且，向一個受光用集成電路的設定信號輸入部，輸入用于使對一對受光量信號進行加法放大的功能有效的設定信號，向另一個受光用集成電路的設定信號輸入部，輸入用于使對一對受光量信號及進行差動放大的功能有效的設定信號。
[0032]通過這樣組合兩個受光用集成電路，能夠對受光量信號進行加法運算處理和差分運算處理，從而能夠進行距離設定型的信號處理。
[0033]與圖6以及專利文獻I所記載的結構同樣地，在上述的受光用集成電路上，還能夠組裝受光量檢測型傳感器用的受光元件。在該情況下，響應于用于使對單獨的受光量信號進行放大的功能有效的設定信號的輸入，將來自內部的受光元件的信號引導至放大電路。
[0034]在上述的受光用集成電路的第一實施方式中，來自一對受光量信號輸入部中的一個受光量信號輸入部的信號線路被分支為兩個路徑。切換處理部包括:第一開關部，其與來自一對受光量信號輸入部中未被分支信號線路的受光量信號輸入部的信號線路相連接；第二開關部以及第三開關部；分別與來自信號線路分支的受光量信號輸入部的各信號線路相連接。另外，放大電路包括差動放大器，該差動放大器將經由第一開關部以及第二開關部的信號的加算信號作為一側的輸入信號，將經由第三開關部的信號作為另一側的輸入信號。
[0035]響應于用于使對單獨的受光量信號進行放大的功能有效的設定信號的輸入，信號處理部閉合第一開關部并開放其它開關部；響應于用于使對一對受光量信號進行加法放大的功能有效的設定信號的輸入，信號處理部閉合第一開關部以及第二開關部并開放第三開關部；響應于用于使對一對受光量信號進行差動放大的功能有效的設定信號的輸入，信號處理部閉合第一開關部以及第三開關部并開放第二開關部。
[0036]在通過上述的實施方式的受光用集成電路來制作光量檢測型傳感器的情況下，組裝一個該受光用集成電路，并且將進行一個系統的輸出的類型的受光部連接在信號線路未分支的受光量信號輸入部上。并且，通過輸入使對單獨的受光量信號進行放大的功能有效的設定信號，僅將來自連接有受光部的受光量信號輸入部的信號引導至差動放大器。
[0037]另外，在制作距離設定型傳感器的情況下，組裝一對受光用集成電路，并且將來自進行兩個系統的輸出的類型的受光部的各輸出線路分別連接在各受光用集成電路的各受光量信號輸入部上。并且，向一個受光用集成電路輸入用于使對一對受光量信號進行加法放大的功能有效的設定信號，由此將各受光量信號的加算信號引導至差動放大器；向另一個受光用集成電路輸入用于使對一對受光量信號進行差動放大的功能有效的設定信號，由此將各受光量信號分別作為單獨的輸入信號來引導至差動放大器。
[0038]在第二實施方式的受光用集成電路上還組裝有包括輸出為一個系統的受光元件的受光部。
[0039]來自一對受光量信號輸入部中的一個受光量信號輸入部的信號線路被分支為兩個路徑。切換處理部包括:第一開關部，其與內部的受光部相連接；第二開關部，其與來自一對受光量信號輸入部中未被分支信號線路的受光量信號輸入部的信號線路相連接；第三開關部以及第四開關部，其分別與來自信號線路分支的受光量信號輸入部的各信號線路相連接。放大電路包括差動放大器，該差動放大器將經由第一開關部、第二開關部、第三開關部的信號的加算信號作為一側的輸入信號，將經由第四開關部的信號作為另一側的輸入信號。
[0040]響應于用于使對單獨的受光量信號進行放大的功能有效的設定信號的輸入，信號處理部閉合第一開關部并開放其它開關部；響應于用于使對一對受光量信號進行加法放大的功能有效的設定信號的輸入，信號處理部閉合第二開關部以及第三開關部并開放第一開關部以及第四開關部；響應于用于使對一對受光量信號進行差動放大的功能有效的設定信號的輸入，信號處理部閉合第二開關部以及第四開關部并開放第一開關部以及第三開關部。
[0041]在用上述第二實施方式的受光用集成電路來制作光量檢測型傳感器的情況下，組裝一個該受光用集成電路，通過輸入用于使對單獨的受光量信號進行放大的功能有效的設定信號，來僅將來自受光用集成電路內的受光部的受光量信號弓I導至差動放大器。
[0042]另外，在制作距離設定型傳感器的情況下，組裝一對受光用集成電路，并且將來自進行兩個系統的輸出的類型的受光部的各輸出線路連接在各受光用集成電路的各受光量信號輸入部上。并且，向一個受光用集成電路輸入用于使對一對受光量信號進行加法放大的功能有效的設定信號，由此將各受光量信號的加算信號引導至差動放大器；向另一個IC芯片輸入用于使對一對受光量信號進行差動放大的功能有效的設定信號，由此將各受光量信號分別作為單獨的輸入信號來引導至差動放大器。
[0043]根據第一、第二實施方式，能夠通過輸入3種設定信號來設定放大處理，并且在共用的電路上執行所設定的全部放大處理，因此能夠大幅度減少包括在受光用集成電路內的電路構件。另外，在將第二實施方式的受光用集成電路導入于光量檢測型傳感器的情況下，能夠使用內部的受光元件，因此提高便利性。
[0044]第三實施方式的受光用集成電路還具有通信部，該通信部用于與同類的其它受光用集成電路進行通信。另外，信號處理部響應于以下兩個信號中的任意一個信號的輸入，一邊經由通信部而與其它受光用集成電路之間收發用于匹配動作時刻的信號，一邊對從放大電路輸出的信號進行處理；兩個信號是指，用于使對一對受光量信號進行加法放大的功能有效的設定信號，以及用于使對一對受光量信號進行差動放大的功能有效的設定信號。
[0045]根據上述的實施方式，在組裝在距離設定型傳感器上的一對受光用集成電路中，在兩者之間進行用于使時刻相匹配的信號處理，因此能夠調整匹配對受光量信號進行加算信號的處理的時刻和進行差分信號的處理的時刻，從而能夠確保檢測的精度。
[0046]而且，在第三實施方式中，也可以使對一對受光量信號進行加法放大的功能有效的設定信號以及使對一對受光量信號進行差動放大的功能有效的設定信號中的一個設定信號，使接收該設定信號的受光用集成電路的信號處理部發揮主設備的功能，另一個設定信號使接收該設定信號的受光用集成電路的信號處理部發揮從設備的功能。在該情況下，主設備的信號處理部經由通信部向從設備的信號處理部，輸出用于表示讀入來自放大電路的輸出來進行處理的時刻的控制信號，并且與該輸出相匹配地讀入來自自身電路的放大電路的輸出來進行處理。從設備的信號處理部根據經由通信部接收的來自主設備的信號處理部的控制信號，讀入來自自身電路的放大電路的輸出來進行處理。
[0047]根據上述的結構，一對受光用集成電路中的一個受光用集成電路的信號處理部成為主設備，在與自身電路的動作相匹配的時刻使另一個受光用集成電路動作，由此能夠容易地調整匹配對受光量信號進行加算信號的處理的時刻和進行差分信號的處理的時刻。
[0048]而且，在第三實施方式中，還能夠在一個IC芯片的信號處理部中對各受光用集成電路的信號處理的結果進行集成，來生成輸出用的檢測信號。
[0049]本發明的光量檢測型傳感器具有投光部和受光用集成電路，投光部用于投入光，受光用集成電路內置有受光部，該受光部接收來自投光部的光或者與該光相對應的檢測對象物的反射光，來輸出單獨的受光量信號，因此，以受光部連接在切換處理部的狀態組裝在上述結構的受光用集成電路上。另外，向受光用集成電路的設定信號輸入部輸入用于使對單獨的受光量信號進行放大的功能有效的設定信號。
[0050]如上所述，向內置有受光部的受光用集成電路的設定信號輸入部，輸入用于使對單獨的受光量信號進行放大的功能有效的設定信號，由此能夠使該受光用集成電路發揮光量檢測型傳感器用的受光信號處理電路的功能。因此，能夠容易地制作光量檢測型傳感器。
[0051]此外，在該傳感器制作為反射型的光電傳感器的情況下，將投光部和受光用集成電路組裝在相同的框體上，在制作為透過型的光電傳感器的情況下，將投光部和受光用集成電路分別組裝在不同的框體上。[0052]本發明的距離設定型傳感器具有投光部、受光部、一對受光用集成電路，投光部用于投入光，受光部包括受光元件，受光元件接收來自檢測對象物的反射光來輸出一對受光量信號，反射光是檢測對象物對來自投光部的光進行反射而成的，一對受光用集成電路與受光部相連接。各受光用集成電路具有上述結構，因此向一個受光用集成電路的設定信號輸入部輸入用于使對一對受光量信號進行加法放大的功能有效的設定信號，并且向另一個受光用集成電路的設定信號輸入部輸入用于使對一對受光量信號進行差動放大的功能有效的設定信號。
[0053]如上所述，將一對受光用集成電路的各受光量信號輸入部分別與用于輸出一對受光量信號的類型的受光元件相連接，一個受光用集成電路進行各受光量信號的加法放大和放大后的信號處理，另一個受光用集成電路進行各受光量信號的差動放大和放大后的信號處理，從而能夠容易地制作距離檢測型傳感器。
[0054]發明的效果
[0055]根據本發明，能夠生產大幅度減少了光量檢測型傳感器不需要的電路的受光用集成電路，因此能夠使受光用集成電路更小和成本更低。尤其，能夠大量生產與需求多的光量檢測型傳感器相匹配的受光量集成電路，因此能夠大幅度降低成本，來提供小型且合適的價格的光量檢測型傳感器。
[0056]對于距離設定型傳感器，雖然需要導入兩個上述的受光量集成電路，但是由于縮小了各電路，因此能夠防止傳感器變大。另外，能夠通過大量生產統一的規格的受光量集成電路來降低成本，因此還能夠以合適的價格提供距離設定型傳感器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0057]圖1是示出適用本發明的受光用IC芯片的結構例的框圖。
[0058]圖2是示出將圖1的受光用IC芯片應用于光量檢測型傳感器中的例子的框圖。
[0059]圖3是示出將圖1的受光用IC芯片應用于距離設定型傳感器中的例子的框圖。
[0060]圖4是示出距離設定型傳感器的各IC芯片之間的主要的動作的時序圖，以及示出時序圖內的信號的流動的圖。
[0061]圖5是示出其它結構的受光用IC芯片的切換處理部的結構的圖。
[0062]圖6是示出能夠適用于光量檢測型以及距離設定型這兩種光電傳感器中的受光用IC芯片的現有例的框圖。
【具體實施方式】
[0063]圖1示出組裝有適用本發明的受光用集成電路的IC芯片I的結構例。
[0064]該實施例的IC芯片I是光1C，具有一個受光元件11以及一個I/V轉換電路(電流/電壓轉換電路)12。而且，在該IC芯片I上設置有切換處理部10、由前置放大器13以及主放大器14形成的放大電路100、比較部15、信號處理部16、投光控制部17、輸出部18以及通信部19等。比較部15是比較儀，投光控制部17是模擬電路，信號處理部16、通信部19分別由邏輯電路構成。在輸出部18中包括緩沖電路等。
[0065]在芯片主體上設置有一對受光量信號輸入端子10A、10B、投光控制用的端子101、通信線路的連接用端子103、檢測信號的輸出端子104以及設定信號的輸入端子105等端子。端子101與投光控制部17相連接，端子103與通信部19相連接，端子104與輸出部18相連接，端子105與信號處理部16相連接。
[0066]通過放大電路100的各放大器13、14進行放大的信號，被輸入至比較部15并與規定的基準電壓進行比較，由此生成用于表示該比較結果的信號。
[0067]此外，根據需要，有時會在放大器13、14之間設置耦合電容器。在該情況下，也可以在芯片主體上設置一對端子，并且在這些端子之間連接耦合電容器，也可以與圖6所示的現有例同樣地，經由各端子以及耦合電容器來連接放大器13、14。
[0068]信號處理部16經由投光控制部17向端子101傳輸后述的投光控制信號(圖4的(B))，并且信號處理部16驅動比較部15，來讀入用于表示上述的比較結果的信號來進行處理，從而生成用于表示該處理結果的檢測信號。檢測信號經由輸出部18輸出至IC芯片I的外部。
[0069]IC芯片I內的受光元件11是如下的類型的光電二極管，即，將用于輸出由光電轉換而得到的電流信號的路徑設為一個系統。輸出的電流信號(基本的受光量信號)由Ι/v轉換部12轉換為電壓信號(處理對象的受光量信號)，進而被引導至切換處理部10。
[0070]該實施例的IC芯片I除了對上述的受光元件11的受光量信號進行處理之外，還對從受光量信號輸入端子10AU0B接收的一對受光量信號進行處理。處理對象的受光量信號由切換處理部10進行切換。
[0071]來自各受光量信號輸入端子10AU0B的信號線路被引導至切換處理部10，但是來自一個端子IOB的信號線路在途中分支為兩個路徑。
[0072]切換處理部10包括4個開關部SWl、Sff2, Sff3, SW4，其中，開關部SWl與I/V轉換部12相連接，開關部SW2與來自受光量信號輸入端子IOA的信號線路相連接。開關部SW3與從受光量信號輸入端子IOB分支的兩條信號線路中的一條信號線路相連接，另一條信號線路與開關部SW4相連接。
[0073]前置放大器13是差動放大器。開關部SW1、SW2、SW3的后段的信號線路連接在一起并與前置放大器13的負(一)側端子相連接。剩下的開關部SW4的后段的信號線路單獨與前置放大器13的正(+)側端子相連接。通過開關部SWl?SW4的開閉狀態，使前置放大器13所輸出的信號的性質發生變化。
[0074]通過來自信號處理部16的切換控制信號來控制各開關部SW1、SW2、Sff3, SW4的開閉動作。在圖1中，為了便于圖示，用一條線表示各開關部SWl?SW4的切換控制信號的路徑，但是實際上，對開關部SWl?SW4分別單獨地提供有用于控制各開關的開閉的信號(高電平或者低電平)。
[0075]各開關部SWl?SW4的切換控制信號的內容包括3個模式，根據從端子105向信號處理部16提供的設定信號，來設定通過哪種模式來進行控制。
[0076]3個控制模式如下所述。
[0077]首先，在第一個控制模式下，僅閉合開關部SW1，開放其它開關部SW2、SW3、SW4 (下面，將這稱為“模式I”)。在第二個控制模式下，閉合開關部SW2以及SW3，開放開關部SWl以及SW4 (下面，將這稱為“模式2”)。在第三個控制模式下，閉合開關部SW2以及SW4，開放開關部SWl以及開關部SW3 (下面，將這稱為“模式3”)。
[0078]如上所述，通過來自信號處理部16的切換控制信號來切換切換處理部10的各開關部SWl?SW4的開閉狀態，由此使轉發至前置放大器13的信號的內容分別變為每個模式。結果，前置放大器13所輸出的信號的性質在每個模式下都不同。
[0079]此外，該實施例的設定信號是包括OV的3種電壓信號，通過將端子105連接在未圖示的電源線上，一直向信號處理部16施加設定信號。例如，在設定模式I的情況下，使端子105連接在OV的線路上；在設定模式2的情況下，使端子105連接在電壓為規定電壓Vl的線路上；在設定模式3的情況下，使端子105連接在電壓為比Vl高的電壓v2的線路上。但是，設定信號的結構并不限定于上述的結構，也可以在向IC芯片I接通電源時等，輸入幾位(bit)結構的數字信號的設定信號，維持與該輸入相對應的設定直到電源斷開。或者也能夠設置兩個用于輸入設定信號的端子，向每個端子施加OV以及規定電壓中的某一個，從而通過各電壓的組合來表示3個模式。
[0080]下面，依次參照圖2以及圖3，對于組裝有上述的IC芯片I的光電傳感器的具體例進行說明。此外，在圖2、圖3中，用粗線表示在IC芯片I內使用的結構的功能框(模塊)和信號線路。
[0081]首先，圖2是使用了上述IC芯片I的光量檢測型傳感器的結構例。
[0082]在光量檢測型傳感器上，組裝有包括LED等發光元件2和發光元件2的驅動電路21的投光部20，并且，上述的IC芯片I被作為受光部而引入。投光部20的驅動電路21與投光控制用的端子101相連接。
[0083]輸出用的端子104與輸出電路110相連接。另一方面,將受光量信號輸入端子10A、IOB和通信用的端子103設定為斷開狀態。
[0084]從端子105接收用于指定模式I的控制的設定信號，與該設定相對應的內容的切換控制信號被從信號處理部17提供至各開關部SWl?SW4。由此，閉合開關部SWl并開放其它開關部SW2、Sff3, Sff4,因此，僅有經由開關部SWl的信號傳輸至后段。
[0085]根據圖1所示的切換處理部10和前置放大器13，當開放開關部SW4而使向前置放大器13的正(+)側端子輸入的輸入電壓成為內部基準電壓時，前置放大器13發揮對來自開關部SW1、SW2、SW3的信號進行加法放大的電路的功能。但是，在圖2的例子中，除了開放開關SW4之外，還開放開關部SW2、SW3，因此只對經由開關部SWl的信號即內部的受光元件11所接收的受光量信號進行放大。
[0086]前置放大器13所輸出的受光量信號,在主放大器14中被進一步放大之后,被輸入至比較部15并與基準電壓進行比較。因此，向信號處理部16輸入用于表示內部的受光元件11所接收的受光量相對于基準的等級的大小關系的信號。
[0087]接著，圖3是示出在距離設定型傳感器上使用了上述的IC芯片I的例子。
[0088]在距離設定型傳感器上組裝有兩個上述IC芯片I。在圖3中，用附圖標記IM表示一個IC芯片,用附圖標記IS表不另一個IC芯片。
[0089]在該光電傳感器上除了 IC芯片1M、1S以及投光部20之外，還組裝有外置的受光部30。該受光部30是安裝有受光元件3 (二分割光電二極管或者PSD等)和一對用于處理各受光量信號的I/V轉換電路3A、3B等的基板，其中，受光元件3具有如下的功能，S卩，輸出根據所述反射光的入射位置不同而光量比不同的一對受光量信號。I/V轉換電路3A與各IC芯片1M、IS的受光量信號輸入端子IOA相連接，另一個I/V轉換電路3B與各IC芯片1M、IS的受光量信號輸入端子IOB相連接。[0090]各IC芯片1M、1S的各通信用端子103、103經由通信線路相連接。
[0091]在IC芯片IM中，在投光控制用的端子101上連接有投光部20的驅動電路21，在輸出用端子104上連接有輸出電路110，但是IC芯片IS的端子101、104均設定為斷開狀態。
[0092]向IC芯片IM的端子105輸入用于指示模式2的控制的設定信號。IC芯片IM的信號處理部16根據該設定信號來輸出模式2用的切換控制信號，因此在IC芯片IM的切換處理部10中形成閉合開關部SW2和SW3且開放開關部SWl和SW4的狀態。通過該開閉狀態，在前置放大器13中，對經由開關部SW2的信號和經由開關部SW3的信號進行加法放大處理。
[0093]在外部的受光元件3所接收的一對受光量信號中，從端子IOA接收的受光量信號流過開關部SW2，從另一個端子IOB接收的受光量信號流過開關部SW3，因此，通過上述的開關控制，從前置放大器13輸出用于表示各受光量信號的加法電平的信號(下面，稱為“加算信號”)。該加算信號在主放大器14進行放大而被輸入至比較部15，并與基準電壓進行比較。因此，向信號處理部16輸入用于表示來自外部的受光部30的一對受光量信號的加法電平和基準電平之間的大小關系的信號。
[0094]向IC芯片IS的端子105輸入用于指示模式3的控制的設定信號。IC芯片IS的信號處理部16根據該設定信號，輸出模式3用的切換控制信號，因此，在IC芯片IS的切換處理部10中形成閉合開關部SW2和SW4且開放開關部SWl和SW3的狀態。結果，形成僅向前置放大器13的負(一)側端子輸入來自開關部SW2的信號，且向正(+ )側端子輸入來自開關部SW4的信號的狀態，從而對這兩種信號進行差動放大處理。
[0095]在外部的受光元件3所接收的一對受光量信號中，從端子IOA接收的受光量信號流過開關部SW2，從另一個端子IOB接收的受光量信號流過開關部SW4，因此，通過上述的開關控制，從前置放大器13輸出用于表示各受光量信號的差分電平的信號(下面，稱為“差分信號”)。該差分信號在主放大器14中被放大進而被輸入至比較部15，并與基準電壓進行比較。因此，向信號處理部16輸入表示來自外部的受光部30的一對受光量信號的差分電平和基準電平之間的大小關系的信號。
[0096]向端子105輸入的設定信號，不僅表示用于開閉切換處理部10的開關部SWl?SW4的模式，而且還具有用于定義信號處理部16的動作的功能。具體地說，如圖2的例子那樣，在接收到模式I的設定信號的情況下的信號處理部16中，設定光量檢測型傳感器的動作定義，執行僅將來自前段的比較部15的信號作為對象的信號處理。
[0097]相對于此，如圖3的例子那樣，在接收到模式2或者模式3的設定信號的情況下的信號處理部16，被定義為一邊經由通信部19與其它IC芯片I的信號處理部16之間收發信號一邊進行動作。具體地說，接收到模式2的設定信號的信號處理部16成為主設備，接收到模式3的設定信號的信號處理部16成為從設備，從而使從設備的信號處理部16在主設備的信號處理部16的主導下進行處理，并將該處理結果發送主設備的信號處理部16。在圖3的例子中，上段的IC芯片IM的信號處理部16成為主設備，下段的IC芯片IS的信號處理部16成為從設備。
[0098]下面，為了使表現簡單，將具有主設備動作的信號處理部16的IC芯片IM稱為“主設備的IC芯片1M”，將具有從設備動作的信號處理部16的IC芯片IS稱為“從設備的IC芯片1S”，并且以IC芯片I為單位來，對于兩者之間的信號的收發和動作進行說明。
[0099]圖4中左右并列表示了，用于示出各IC芯片I的內外的主要的信號之間的關系的時序圖(圖4中的(I))和，用于不出該時序圖內的各彳目號和IC芯片I之間的關系的不意圖(圖4中的⑵)。
[0100]在主設備的IC芯片IM中，一邊按恒定的周期產生動作時鐘脈沖(A)，一邊向投光部20輸出投光控制信號(B)。另外，向從設備的IC芯片IS輸出動作時鐘脈沖(A)以及投光同步信號(C)。在從設備的IC芯片IS中，使用于表示差分信號的處理結果的信號(E)，不通過自身電路的輸出部18，而是經由通信部19而輸出至主設備的IC芯片1M。
[0101]如圖4中的(I)所示，在該實施例中，將投光控制信號(B)的高電平(ON)期間設為動作時鐘脈沖(A)的3個周期的長度，使投光控制信號(B)在與規定時刻的動作時鐘脈沖(A)的上升同步的時刻上升。另外，使投光同步信號(C)的上升時刻與該投光控制信號(B)即將上升之前的動作時鐘脈沖的下降相吻合，在該上升時刻上升后的投光同步信號(C)保持高電平狀態，直到將投光控制信號(B)的上升作為基準的動作時鐘脈沖下降為止。
[0102]如果根據投光控制信號(B)從投光部20投入檢測用的光，來自物體的反射光入射至受光兀件3,則向各IC芯片1M、IS的受光量信號輸入端子10A、IOB輸入的信號也發生變化，響應于此，前置放大器13所輸出的加算信號和差分信號也發生變化。
[0103]在圖4中的(I)中，將從設備的IC芯片IS的通過放大處理所產生的差分信號(D)和在比較部15 (比較儀)中用于進行比較的基準電平(虛線)一同表示。
[0104]在從設備的IC芯片IS中，響應于接收到來自主設備的IC芯片IM的投光同步信號(C)，使比較部15進行動作。而且，當比較部15檢測到大于基準值的信號而使輸出為高電平時，在從接收到投光同步信號(C)開始經過一定(規定)時間之后，使得用于表示處理結果的信號(E)上升。
[0105]在主設備的IC芯片IM中，也在與向從設備的IC芯片IS發送投光同步信號相對應的時刻驅動比較部15，從而獲取用于表示受光量信號的加法電平和基準電平之間的大小關系的信號。并且，通過進行將在該自身電路中獲取的信號和從從設備的IC芯片IS接收的信號(E)綜合(集成)的處理(例如進行兩者的AND運算)，來決定檢測信號(F)的等級并進行輸出。
[0106]如上所述，該實施例的IC芯片I包括用作光量檢測型傳感器時所需的全部電路，但是并未組裝距離設定型專用的放大器和比較部。因此，與圖6所示的現有例比較，能夠大幅度減少電路，從而能夠使IC芯片I變小。
[0107]另外，該IC芯片I具有適于需求多的光量檢測型傳感器結構，因此能夠進行大量生產，從而能夠大幅度降低成本。因此，能夠以合適的價格提供小型且性能良好的光量檢測型傳感器。
[0108]另外，若使用兩個上述的IC芯片1，則能夠制作距離設定型傳感器。在距離設定型傳感器中，在一個IC芯片I上生成來自受光部30的一對受光量信號的加算信號，在另一個IC芯片I上生成各受光量信號的差分信號，并且使對加算信號進行的處理和對差分信號進行的處理與處理的時刻相對應(相吻合、匹配)地執行，因此能夠確保檢測信號的精度。
[0109]雖然需要兩個IC芯片1，但是由于縮小了單個IC芯片I的尺寸，因此能夠防止距離設定型傳感器變大。另外，如上所述，能夠大量生產該IC芯片I來降低成本，因此還能夠以合適的價格提供距離設定型傳感器。
[0110]此外，在圖3、圖4的例子中，將對受光量信號進行加法運算處理的IC芯片IM設為主設備，將對受光量信號進行差分運算處理的IC芯片IS設為從設備，但是主設備和從設備之間的關系也可以相反。
[0111]另外，也可以不區分主設備和從設備來使兩者分擔主要的功能。例如也可以在進行加法運算處理的IC芯片IM中，進行投光控制和用于使IC芯片1M、1S之間的動作時刻相匹配的控制，而在進行差分運算處理的IC芯片IS中，將來自另一個IC芯片IM的處理結果和在自身電路所獲取的處理結果綜合并輸出檢測信號。
[0112]另外，在上述內容中，根據用于表示3個控制模式的設定信號，來使切換處理部10的切換動作和信號處理部16的動作定義變更的情況進行了說明，但是也可以進一步根據信號處理部16進行的切換處理，來使比較部15的基準電壓按每個模式進行切換。
[0113]而且，在上述實施例的IC芯片I上組裝有光量檢測型傳感器用的受光部(受光元件11以及Ι/ν轉換部12)，但是也能夠不設置該受光部，而外置該受光部。在該情況下，如圖5所示，只要在切換處理部10上設置SW11、SW12、Sff13這3個開關部即可。
[0114]在圖5的例子中，來自受光量信號輸入端子IOA的信號線路與開關部SWll相連接。另外，來自受光量信號輸入端子IOB的兩條信號線路中的一條信號線路與開關部SW12相連接，另一條信號線路與開關部SW13相連接。開關部SWll的后段的信號線路和開關部SW12的后段的信號線路連接在一起，進而與前置放大器13的負(一)側端子相連接。開關部SW13的后段的信號線路單獨與前置放大器13的正(+)側端子相連接。
[0115]此外，該實施例的IC芯片內的其它電路與圖1相同，因此省略圖示以及說明。
[0116]在將圖5的實施例的IC芯片用于光量檢測型傳感器中的情況下，將輸出為單一系統的受光部連接到受光量信號輸入端子IOA上，并且閉合開關部SWll且開放開關部SW12以及SW13。由此前置放大器13成為單獨地放大來自受光部的受光量信號的電路。
[0117]另一方面，在距離設定型傳感器中導入了兩個上述的IC芯片1，并且在各IC芯片I的受光量信號輸入端子10AU0B上連接用于輸出一對受光量信號的類型的受光部30。并且，在一個IC芯片I中，閉合開關部SWll和SW12且開放開關部SW13，由此使前置放大器13發揮對從各端子10AU0B接收的受光量信號進行加法放大的電路的功能。另外，在另一個IC芯片I中，閉合開關部SW12和SW13且開放開關部SWl I，由此使前置放大器13對從各端子10AU0B接收的受光量信號進行差動放大處理。
[0118]即使在使用圖5的例子的IC芯片的情況下，也能夠與前一實施例同樣地，向信號處理部16輸入用于指定3個控制模式中的某一個模式的設定信號，根據該設定信號來設定信號處理部16的動作定義和開關部SW11、SW12、Sff13開閉的模式。另外，在組裝在距離設定型傳感器上的一對IC芯片中，一個IC芯片進行加法放大處理，另一個IC芯片進行差動放大處理，并且一個IC芯片成為主設備來使對放大后的信號進行信號處理的時刻相匹配。由此，使對差分信號進行的處理和對加算信號進行的處理的時刻相匹配，從而能夠生成精度良好的檢測信號。
[0119]除了上述結構之外，還能夠考慮到以如下方式變更了切換處理部10的電路結構的IC芯片，即，在切換處理部10的后段配置加法放大器以及差動放大器這兩種前置放大器，通過加法放大器來對來自輸出為一個系統的受光部的信號進行放大以及對一對受光量信號進行加法放大，通過差動放大器來對一對受光量信號進行差動放大。或者，也可以配置3個前置放大器，使其中一個前置放大器對來自輸出為一個系統的受光部的信號進行放大處理，使剩下的兩個前置放大器中的一個前置放大器對一對受光量信號進行加法放大處理，使另一個前置放大器對一對受光量信號進行差動放大處理。
[0120]根據這些結構，會使電路稍稍變大，但是由于只要有一個主放大器和一個比較部即可，因此與現有例相比，能夠充分地使IC芯片變小。
[0121]適用上面舉例示出的各種結構的集成電路的范圍并不僅限定于IC芯片。例如，也能將安裝有相同的集成電路的基板組裝在傳感器的框體內來使用。
[0122]附圖標記說明:
[0123]I (1M、1S):受光用 IC 芯片
[0124]2;發光元件
[0125]3:外置的受光元件
[0126]10:切換處理部
[0127]11:1C芯片內的受光元件
[0128]13:前置放大器
[0129]16:信號處理部
[0130]19:通信部
[0131]20:投光部
[0132]30:受光部
[0133]10A、IOB:受:光量信號輸入端子
[0134]100:放大電路
[0135]105:設定信號的輸入端子
【權利要求】
1.一種受光用集成電路，用于處理受光元件所生成的受光量信號，其特征在于， 具有: 放大電路，其具有對單獨的受光量信號進行放大的功能、對一對受光量信號進行加法放大的功能、對一對受光量信號進行差動放大的功能， 切換處理部，其接收要由所述放大電路的3個功能中的一個功能所處理的放大對象的受光量信號，并將其轉發至所述放大電路， 設定信號輸入部，其從外部接收用于使所述放大電路的3個功能中的一個功能有效的設定信號， 信號處理部，其根據從所述設定信號輸入部接收的設定信號，控制所述切換處理部的動作，以使其轉發要由根據該設定信號變為有效的功能所處理的放大對象的受光量信號，并且，基于通過該有效的功能決定的動作定義，來對從放大電路輸出的信號進行處理，輸出部，其輸出用于表示所述信號處理部的處理結果的信號， 一對受光量信號輸入部，讀入由外部的受光元件生成的受光量信號，并將其導入所述切換處理部。
2.根據權利要求1所述的受光用集成電路，其特征在于 來自所述一對受光量信號輸入部中的一個受光量信號輸入部的信號線路，被分支為兩個路徑， 所述切換處理部包括第一開關部、第二開關部以及第三開關部，所述第一開關部與來自所述一對受光量信號輸入部中未被分支信號線路的受光量信號輸入部的信號線路相連接，所述第二開關部以及第三開關部分別與來自被分支了所述信號線路的受光量信號輸入部的各信號線路相連接， 所述放大電路包括差動放大器，該差動放大器將經由第一開關部以及第二開關部的信號的加算信號作為一個輸入信號，將經由第三開關部的信號作為另一個輸入信號， 所述信號處理部，響應于用于使對單獨的受光量信號進行放大的功能有效的設定信號的輸入，閉合第一開關部并開放其它開關部，響應于用于使對一對受光量信號進行加法放大的功能有效的設定信號的輸入，閉合第一開關部以及第二開關部并開放第三開關部，響應于用于使對一對受光量信號進行差動放大的功能有效的設定信號的輸入，閉合第一開關部以及第三開關部并開放第二開關部。
3.根據權利要求1所述的受光用集成電路，其特征在于， 還具有包括輸出為一個系統的受光元件的受光部， 來自所述一對受光量信號輸入部中的一個受光量信號輸入部的信號線路，被分支為兩個路徑， 所述切換處理部包括:第一開關部，其與所述受光部相連接；第二開關部，其與來自所述一對受光量信號輸入部中未被分支信號線路的受光量信號輸入部的信號線路相連接；第三開關部以及第四開關部，分別與來自被分支了所述信號線路的受光量信號輸入部的各信號線路相連接， 所述放大電路包括差動放大器，該差動放大器將經由第一開關部、第二開關部、第三開關部的信號的加算信號作為一個輸入信號，將經由所述第四開關部的信號作為另一個輸入信號，所述信號處理部，響應于用于使對所述單獨的受光量信號進行放大的功能有效的設定信號的輸入，閉合第一開關部并開放其它開關部，響應于用于對一對受光量信號進行加法放大的功能有效的設定信號的輸入，閉合第二開關部以及第三開關部并開放第一開關部以及第四開關部，響應于用于使對一對受光量信號進行差動放大的功能有效的設定信號，閉合第二開關部以及第四開關部并開放第一開關部以及第三開關部。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的受光用集成電路，其特征在于， 還具有通信部，該通信部用于與同類的其它受光用集成電路進行通信， 所述信號處理部，響應于以下兩個信號中的任意一個信號的輸入，一邊經由所述通信部而與其它受光用集成電路之間收發用于匹配動作時刻的信號，一邊對從所述放大電路輸出的信號進行處理， 所述兩個信號是指，用于使對所述一對受光量信號進行加法放大的功能有效的設定信號，以及用于使對所述一對受光量信號進行差動放大的功能有效的設定信號。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的受光用集成電路，其特征在于， 還具有通信部，該通信部用于與同類的其它受光用集成電路進行通信， 用于使對一對受光量信號進行加法放大的功能有效的設定信號以及用于使對一對受光量信號進行差動放大的功能有效的設定信號中的一個設定信號，使接收該設定信號的受光用集成電路的信號處理部發揮主設備的功能，另一個設定信號使接收該設定信號的受光用集成電路的信號處理部發揮從設備的功能， 主設備的信號處理部，經由所述通信部，向從設備的信號處理部輸出控制信號，該控制信號表示讀入來自放大電路的輸出信號來進行處理的時刻，并且，主設備的信號處理部與該輸出信號相匹配 地讀入來自自身電路的放大電路的輸出信號來進行處理， 從設備的信號處理部，響應于經由所述通信部接收的來自主設備的信號處理部的控制信號，讀入來自自身電路的放大電路的輸出信號來進行處理。
6.一種光電傳感器，其特征在于， 具有投光部和受光用集成電路，所述投光部用于投入光，所述受光用集成電路內置有受光部，該受光部接收來自所述投光部的光或者與該光相對應的檢測對象物的反射光，來輸出單獨的受光量信號， 所述受光用集成電路具有: 放大電路，其具有對單獨的受光量信號進行放大的功能、對一對受光量信號進行加法放大的功能、對一對受光量信號進行差動放大的功能， 切換處理部，其接收要由所述放大電路的3個功能中的一個功能所處理的放大對象的受光量信號，并將其轉發至所述放大電路， 設定信號輸入部，其從外部接收用于使所述放大電路的3個功能中的一個功能有效的設定信號， 信號處理部，其根據從所述設定信號輸入部所接收的設定信號，控制所述切換處理部的動作，以使其轉發要由根據該設定信號變為有效的功能所處理的放大對象的受光量信號，并且，基于通過該有效的功能而決定的動作定義，來對從放大電路輸出的信號進行處理， 輸出部，其輸出用于表示所述信號處理部的處理結果的信號，一對受光量信號輸入部，讀入由外部的受光元件生成的受光量信號，并將其導入所述切換處理部； 所述受光部，以與所述切換處理部相連接的狀態組裝在所述受光用集成電路上， 向所述受光用集成電路的設定信號輸入部，輸入用于使對單獨的受光量信號進行放大的功能有效的設定信號。
7.一種光電傳感器，其特征在于 具有投光部、受光部、一對受光用集成電路，所述投光部用于投入光，所述受光部包括受光元件，所述受光元件接收來自檢測對象物的反射光來輸出一對受光量信號，所述反射光是檢測對象物對來自所述投光部的光進行反射而成的，所述一對受光用集成電路與所述受光部相連接， 所述一對受光用集成電路具有: 放大電路，其具有對單獨的受光量信號進行放大的功能、對一對受光量信號進行加法放大的功能、對一對受光量信號進行差動放大的功能， 切換處理部，其接收要由所述放大電路的3個功能中的一個功能所處理的放大對象的受光量信號，并將其轉發至所述放大電路， 設定信號輸入部，其從外部接收用于使所述放大電路的3個功能中的一個功能有效的設定信號， 信號處理部，其根據從所述設定信號輸入部接收的設定信號，控制所述切換處理部的動作，以使其轉發要由根據 該設定信號變為有效的功能所處理的放大對象的受光量信號，并且，基于通過該有效的功能而決定的動作定義，來對從放大電路輸出的信號進行處理，輸出部，其輸出用于表示所述信號處理部的處理結果的信號， 一對受光量信號輸入部，其與所述受光部相連接，將來自該受光部的一對受光量信號導入所述切換處理部； 向所述一對受光用集成電路中的一個受光用集成電路的設定信號輸入部，輸入用于使對一對受光量信號進行加法放大的功能有效的設定信號，并且，向另一個受光用集成電路的設定信號輸入部，輸入用于使對一對受光量信號進行差動放大的功能有效的設定信號。
8.根據權利要求7所述的光電傳感器，其特征在于， 所述一對受光用集成電路還具有用于與另一個受光用集成電路進行通信的通信部， 所述信號處理部，一邊經由所述通信部而與另一個受光用集成電路之間收發用于匹配動作時刻的信號，一邊對從所述放大電路輸出的信號進行處理。
9.根據權利要求8所述的光電傳感器，其特征在于， 用于使對一對受光量信號進行加法放大的功能有效的設定信號以及用于使對一對受光量信號進行差動放大的功能有效的設定信號中的一個設定信號，使接收該設定信號的受光用集成電路的信號處理部發揮主設備的功能，另一個設定信號使接收該設定信號的受光用集成電路的信號處理部發揮從設備的功能， 主設備的信號處理部，經由所述通信部，向從設備的信號處理部輸出控制信號，該控制信號表示讀入來自放大電路的輸出信號來進行處理的時刻，并且，主設備的信號處理部與該輸出信號相匹配地讀入來自自身電路的放大電路的輸出信號來進行處理， 從設備的信號處理部，響應于經由所述通信部接收的來自主設備的信號處理部的控制信號， 讀入來自自身電路的放大電路的輸出信號來進行處理。
【文檔編號】G01C3/06GK103547882SQ201380001403
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年1月10日 優先權日:2012年3月15日
【發明者】都筑良介, 河合武宏, 奧濃基晴, 清水徹 申請人:歐姆龍株式會社