受光ic、非接触式传感器及电子设备
技术领域
本发明涉及受光IC、非接触式传感器及电子设备。
背景技术
已知有组装了非接触式传感器的OLED(Organic Light Emitting Diode)面板。例如,日本特开2017-27595号公报所记载的OLED面板具有:基板;OLED堆,其配置于基板上且发出可见光;近红外线光传感器阵列,其配置于基板与OLED堆之间,包含发出近红外线光的发光部和受近红外线光的受光部。
但是,在日本特开2017-27595号公报的组装有非接触式传感器的OLED面板中,存在以下那样的问题。从发光部射出的近红外线光的一部分透过OLED堆,被检测物体反射而入射到受光部。从发光部射出的近红外线光的另一部分不透过OLED堆,而从OLED堆返回近红外线光传感器的方向。当发光部和受光部的距离近时,该红外光作为干涉光而入射到受光部。被检测物体反射的红外光被干涉光埋没,非接触式传感器的物体的检测精度降低。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供物体的检测精度高的受光IC、非接触式传感器及电子设备。
本发明是能够搭载于具有OLED面板的电子设备的受光IC,具有:驱动部,其分别驱动射出光的第一光源及第二光源;及受光元件,其检测被反射的光。受光IC、第一光源及第二光源配置于OLED面板的下侧的被OLED面板覆盖的区域。第一光源配置于比第二光源靠近受光元件的位置。驱动部使从第一光源射出的光的强度比从第二光源射出的光的强度小。
优选的是,驱动部通过在相同的定时驱动第一光源和第二光源,第一光源和第二光源在相同的定时射出光。受光IC具有:控制逻辑,其判定受光元件的受光量是否是阈值以上。
优选的是,驱动部通过在不同的定时驱动第一光源和第二光源,第一光源和第二光源在不同的定时射出光。受光IC具有:控制逻辑,其在第一光源射出了光时,执行判定受光元件的受光量是否是第一阈值以上的第一判定,在第二光源射出了光时,执行判定受光元件的受光量是否是第二阈值以上的第二判定,计算第一判定结果和第二判定结果的逻辑和。
优选的是,第一光源是第一LED,第二光源是第二LED。驱动部驱动第一LED及第二LED。
优选的是,驱动部具有:第一驱动器,其驱动第一LED;第二驱动器,其驱动第二LED;及脉冲生成器,其输出对第一驱动器的第一脉宽调制信号、和对第二驱动器的第二脉宽调制信号。第一脉宽调制信号的振幅比第二脉宽调制信号的振幅小。
优选的是,驱动部具有:共同的驱动器,其驱动第一LED及第二LED。第一LED及第二LED与电源连接。从电源供给到第一LED的电流比从电源供给到第二LED的电流小。
优选的是,驱动部具有:共同的驱动器,其驱动第一LED及第二LED。从共同的驱动器供给到第一LED的电流比从共同的驱动器供给到第二LED的电流小。
本发明是能够搭载于具有OLED面板的电子设备的受光IC,具有:驱动部,其分别驱动射出光的第一光源及第二光源;及受光元件,其检测被反射的光。受光IC、第一光源及第二光源配置于OLED面板的下侧的被OLED面板覆盖的区域。第一光源配置于比第二光源靠近受光元件的位置。驱动部使从第一光源射出的光的强度与从第二光源射出的光的强度相同。驱动部在不同的定时驱动第一光源和第二光源,由此,第一光源和第二光源在不同的定时射出光。受光IC具有:控制逻辑,其在第一光源射出了光时,执行判定受光元件的受光量是否是第一阈值以上的第一判定,在第二光源射出了光时,执行判定受光元件的受光量是否是第二阈值以上的第二判定,计算第一判定结果和第二判定结果的逻辑和。
优选的是,第一光源是第一LED,第二光源是第二LED。驱动部驱动第一LED和第二LED。
优选的是,非接触式传感器具有:上述记载的受光IC;第一LED及第二LED;第一限制电阻元件,其配置于第一LED与电源之间;及第二限制电阻元件,其配置于第二LED与电源之间。第一限制电阻元件的电阻值比第二限制电阻元件的电阻值大。
优选的是,非接触式传感器具有:上述记载的受光IC;第一LED和第二LED;及第一限制电阻元件,其配置于第一LED与电源之间。在第二LED与电源之间没有配置限制电阻元件。
优选的是,非接触式传感器具有:上述记载的受光IC;第一LED及第二LED;第一限制电阻元件,其配置于第一LED与共同的驱动器之间;及第二限制电阻元件,其配置于第二LED与共同的驱动器之间。第一限制电阻元件的电阻值比第二限制电阻元件的电阻值大。
优选的是,非接触式传感器具有:上述记载的受光IC;第一LED及第二LED;及第一限制电阻元件,其配置于第一LED与共同的驱动器之间。在第二LED与共同的驱动器之间没有配置限制电阻元件。
优选的是,非接触式传感器具有:上述记载的受光IC、和第一LED及第二LED。
优选的是,受光IC、第一LED及第二LED搭载于彼此不同的模块。
优选的是,电子设备具有:上述记载的OLED面板和上述记载的非接触式传感器。
本发明是能够搭载于具有OLED面板的电子设备的受光IC,具有:驱动部,其分别驱动射出光的3个以上的光源;及受光元件,其检测被反射的光。受光IC及3个以上的光源配置于OLED面板的下侧的被OLED面板覆盖的区域。从距受光元件近的位置的光源射出的光的强度比从距受光元件远的位置的光源射出的光的强度小。
根据本发明,第一光源配置于比第二光源靠近受光元件的位置,通过使从第一光源射出的光的强度比从第二光源射出的光的强度小,能够高精度地检测物体。
此外,根据本发明,第一光源配置于比第二光源靠近受光元件的位置,使从第一光源射出的光的强度和从第二光源射出的光的强度相同,第一光源和第二光源在不同的定时射出光,由此,能够高精度地检测物体。
本发明的上述及其他目的、特征、方面及优点将从与附图相关联地理解的与本发明相关的接下来的详细说明中变得清楚。
附图说明
图1是表示实施方式的智能手机的主要结构的图。
图2是表示OLED面板5的结构的一例的图。
图3是用于对发光部10由1个LED构成的情况下的、光的干涉进行说明的图。
图4是表示LED21与受光元件34的距离近的情况下的、受光元件34的响应特性的图。
图5是表示LED21与受光元件34的距离远的情况下的、受光元件的响应特性的图。
图6是表示第一实施方式的非接触式传感器9的配置的图。
图7是表示第一实施方式的电子设备100中的、比罩面板51靠内部的配置的图。
图8是表示第一实施方式的受光元件34的响应特性的图。
图9是表示第一实施方式的非接触式传感器9的结构的图。
图10是使能信号EN、第一脉宽调制信号PWMa及第二脉宽调制信号PWMb的时序图。
图11是表示第二实施方式的电子设备100中的、比罩面板51靠内部的配置的图。
图12是表示第三实施方式的电子设备100中的、比罩面板51靠内部的配置的图。
图13是表示第四实施方式的电子设备100中的、比罩面板51靠内部的配置的图。
图14是表示第四实施方式的受光元件34的响应特性的图。
图15是表示第五实施方式的非接触式传感器9的结构的图。
图16是表示第六实施方式的非接触式传感器9的结构的图。
图17是表示第七实施方式的非接触式传感器9的结构的图。
图18是表示第八实施方式的非接触式传感器9的结构的图。
图19是表示第九实施方式的非接触式传感器9的结构的图。
图20是第九实施方式中的、使能信号ENa、ENb、第一脉宽调制信号PWMa、及第二脉宽调制信号PWMb的时序图。
图21是表示第九实施方式的非接触式传感器9的动作的过程的流程图。
图22是表示第一判定结果、第二判定结果及综合判定结果的例子的图。
图23是第十实施方式中的使能信号ENa、ENb、第一脉宽调制信号PWMa及第二脉宽调制信号PWMb的时序图。
图24是表示第十实施方式的非接触式传感器9的动作的过程的流程图。
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式进行说明。
在以下的说明中,作为电子设备的一例对智能手机进行说明,但并不限定于此,包含触摸板、电视机、照相机、音乐播放器、智能手机以外的便携通信设备等。
[第一实施方式]
在以下的说明中,作为电子设备的一例,对智能手机进行说明。
图1是表示实施方式的智能手机的主要结构的图。
智能手机100具有:天线2、无线通信部3、触摸面板4、OLED面板5、照度传感器6、扬声器7、麦克风8、非接触式传感器9、加速度传感器16、陀螺仪传感器17、控制电路12及电池15。非接触式传感器9具有发光部10和受光IC(Integrated Circuit)11。控制电路12具有处理器13和存储器14。
天线2向基站发送无线信号,接收来自基站的无线信号。
无线通信部3对从天线2输送的无线信号进行放大处理及下变频,输出给控制电路12。无线通信部3对包含由控制电路12生成的声音信号等的发送信号进行上变频及放大处理,将处理后的无线信号输出给天线2。
触摸面板4检测用户的手指等物体的接触或接近,将与该检测结果对应的检测信号输出给控制电路12。
麦克风8将从智能手机100的外部输入的声音转换为电的声音信号输出给控制电路12。
扬声器7将来自控制电路12的电的声音信号转换为声音输出。
加速度传感器16检测智能手机100的加速度。
陀螺仪传感器17检测智能手机100的转速。
OLED面板5通过控制电路12的控制,显示文字、记号、图形等各种信息。
照度传感器6检测周边环境的照度,将与该检测结果对应的检测信号输出给控制电路12。
非接触式传感器9检测物体的接近,将与该检测结果对应的检测信号输出给控制电路12。控制电路12在检测到物体的接近时,将触摸面板4及OLED面板5设定为断开状态。
发光部10射出红外光。发光部10包含光源。光源例如由LED(Light EmittingDiode)构成。
受光IC11控制由发光部10进行的红外光的射出,并且检测从发光部10射出且被物体反射的红外光。
处理器13由CPU(Central Processing Unit)及DSP(Digital SignalProcessing)等构成。
存储器14存储用于控制智能手机100的控制程序及多个应用程序等。通过由处理器13执行存储器14内的各种程序来实现控制电路12的各种功能。
电池15向智能手机100所包含的电子部件供电。
图2是表示OLED面板5的结构的一例的图。
OLED面板5具有:基板膜71、无机膜72、OLED层76、密封体75、侧部密封体73和密封膜74。
基板膜71由高分子材料形成。无机膜72形成在基板膜71上。无机膜72由无机材料形成。OLED层76形成在无机膜72上。OLED层76具有阳极层、阴极层、发光层等层,具有多个OLED元件。密封体75形成在无机膜72上。密封体75由以高分子材料为主成分的材料形成。密封体75包围OLED层76,保护OLED层76。密封膜74形成为覆盖密封体75的上部。密封膜74由玻璃或金属形成。侧部密封体73形成为覆盖密封体75的侧部。侧部密封体73由高分子材料和添加剂形成。
由这些元件构成的OLED面板5相对于从LED射出的红外光具有1~10%的透射率。
图3是用于对发光部10由1个LED构成的情况下的、光的干涉进行说明的图。
触摸面板4配置成与罩面板51的下侧接触。OLED面板5配置成与触摸面板4的下侧接触。在OLED面板5的下侧的一部分形成有遮光膜24。在OLED面板5的下侧配置有主基板61。在主基板61上配置有受光IC模块54和LED模块53。在受光IC模块54与LED模块53之间配置有遮光壁25。遮光壁25的下表面与主基板61连接,遮光壁25的上表面与OLED面板5连接。
受光IC模块54具有:基底基板60、受光IC11、透明的壳体部件57、及聚光部件55。受光IC11与主基板61电连接。聚光部件55对被物体RF反射的红外光进行聚光,输送给受光IC11内的受光元件34。
LED模块53具有:基底基板59、LED21、透明的壳体部件58、及聚光部件56。LED21与主基板61电连接。聚光部件56对从LED21射出的红外光进行聚光,输出给LED模块53的外部。
从LED21射出的红外光的一部分被物体RF反射,输入到受光IC模块54的受光元件34。从LED模块53的LED21射出的红外光的另一部分不透过OLED面板5而从OLED面板5返回非接触式传感器的方向。
如果LED32与受光元件34的距离近,则该红外光作为强度大的干涉光而入射到受光元件34。被物体RF反射的红外光被强度大的干涉光埋没,非接触式传感器的物体RF的检测精度降低。受光元件34不仅输入来自物体RF的反射光,还输入干涉光,因此,存在非接触式传感器9的物体RF的检测精度降低这样的问题。
另一方面,如果LED32与受光元件34的距离远,则存在无法检测距非接触式传感器9极近的位置的物体RF这样的问题。
图4是表示LED21与受光元件34的距离近的情况下的、受光元件34的响应特性的图。横轴表示受光元件34与物体RF的距离。纵轴表示受光元件34对物体RF的反射光的受光量。受光量是将受光元件34的电流值乘以一定的系数而得到的量。在图4中,受光元件34对干涉光的受光量约为1000。阈值THA设定为约2000。
如图4所示,在受光量为阈值THA以上时,能够判定为物体RF存在于距受光元件34较近的距离(12[mm]以下)。但是,在受光元件34与物体RF的距离为30[mm]以上的情况下,反射光被干涉光埋没,因此,无法判定物体RF存在于距受光元件34较近的距离,还是存在于较远的距离。
图5是表示LED21与受光元件34的距离远的情况下的、受光元件34的响应特性的图。在图5中,受光元件34对干涉光的受光量约为25。阈值THB设定为约150。
如图5所示,在受光量为阈值THB以上时,能够判定为物体RF与受光元件34的距离为7[mm]~30[mm]。但是,在受光量小于阈值THB时,无法判定物体RF与受光元件34的距离小于7[mm]、还是超过30[mm]。
为了解决这样的问题,本实施方式的非接触式传感器9具有射出用于检测距非接触式传感器9近的位置的光的第一光源(第一LED)和射出用于检测距非接触式传感器9远的位置的光的第二光源(第二LED)。从第一光源射出的光的强度比从第二光源射出的光的强度小。
图6是表示第一实施方式的非接触式传感器9的配置的图。
在第一实施方式中,在触摸面板4和OLED面板5的下侧的被OLED面板5覆盖的区域,配置受光IC11、第一LED21-a和第二LED21-b。
在对物体向非接触式传感器9的接近的检测和对触摸面板4的输入同时发生的情况下,能够使物体向非接触式传感器9的接近的检测优先。为了尽可能地避免由非接触式传感器9进行的物体的接近的检测、与对触摸面板4的输入的竞争,也可以仅在被OLED面板5覆盖的区域的角部配置受光IC11、第一LED21-a、第二LED21-b。例如,如图6所示,受光IC11、第一LED21-a、第二LED21-b也可以配置于右上角。此外,也可以在右上角的区域不显示由用户触摸指示的项目。
图7是表示第一实施方式的电子设备100中的、比罩面板51靠内部的配置的图。图7表示与XZ平面平行的面的配置。
触摸面板4配置成与罩面板51的下侧接触。OLED面板5配置成与触摸面板4的下侧接触。在OLED面板5的下侧的一部分形成有遮光膜24。在OLED面板5的下侧配置有主基板61。在主基板61上配置有受光IC模块54、第一LED模块53-a和第二LED模块53-b。在受光IC模块54与第一LED模块53-a之间、及第一LED模块53-a与第二LED模块53-b之间配置有遮光壁25。遮光壁25的下表面与主基板61连接,遮光壁25的上表面与OLED面板5连接。
受光IC模块54具有:基底基板60、受光IC11、透明的壳体部件57、及聚光部件55。受光IC11与主基板61电连接。聚光部件55对被物体RF反射的红外光进行聚光,输送给受光IC11内的受光元件34。
第一LED模块53-a具有:基底基板59-a、第一LED21-a、透明的壳体部件58-a、及聚光部件56-a。第一LED21-a与主基板61电连接。聚光部件56-a对从第一LED21-a射出的红外光进行聚光,输出到第一LED模块53-a的外部。
第二LED模块53-b具有:基底基板59-b、第二LED21-b、透明的壳体部件58-b、及聚光部件56-b。第二LED21-b与主基板61电连接。聚光部件56-b对从第二LED21-b射出的红外光进行聚光,输出到第二LED模块53-b的外部。
从处于距受光元件34近的位置的第一LED21-a射出的光的强度比从处于距受光元件34远的位置的第二LED21-b射出的光的强度小。
根据第一LED21-a与受光元件34的距离及第二LED21-b与受光元件34的距离、遮光壁25的大小等,对从第一LED21-a射出的光的强度与从第二LED21-b射出的光的强度之比进行调整。例如,第一LED21-a与受光元件34的距离设为4[mm],第二LED21-b与受光元件34的距离设为10[mm],可以将从第一LED21-a射出的红外光的强度与从第二LED21-b射出的红外光的强度之比设为1/10~1/5。
从第一LED21-a射出的红外光的一部分被物体RF反射,输入到受光IC模块54的受光元件34。由于OLED面板5的红外光的透射率低,因此从第一LED21-a射出的红外光的一部分不透过OLED面板5而作为干涉光朝向受光元件34射出。
从第二LED21-b射出的红外光的一部分被物体RF反射,输入到受光IC模块54的受光元件34。由于OLED面板5的红外光的透射率低,因此从第二LED21-b射出的红外光的一部分不透过OLED面板5而作为干涉光朝向受光元件34射出。
受光元件34不仅输入来自物体RF的反射光,还输入干涉光。但是,在本实施方式中,由于从第一LED21-a射出的光产生的反射光和从第二LED21-b射出的光产生的反射光合成后的光的强度比干涉光的强度大,因此不会产生非接触式传感器9的物体RF的检测精度降低这样的问题。
图8是表示第一实施方式的受光元件34的响应特性的图。横轴表示受光元件34与物体RF的距离。将第一LED21-a与受光元件34之间的距离、第二LED21-b与受光元件34之间的距离、从第一LED21-a射出的红外光的强度、及从第二LED21-b射出的红外光的强度的比调整为适当的大小。纵轴表示受光元件34对物体RF的反射光的受光量。受光量是将受光元件34的电流值乘以一定的系数而得到的。在图8中,受光元件34对干涉光的受光量约为300。阈值THC设定为约500。
参照图4及图8,物体RF距受光元件34近时的响应特性的主成分是处于距受光元件34近的位置的第一LED21-a的响应特性。参照图5及图8,物体RF距受光元件34远时的响应特性的主成分是处于距受光元件34远的位置的第二LED21-b的响应特性。在受光量为阈值THC以上时,能够判定为物体RF存在于距受光元件近的距离(26[mm]以下)。在受光量小于阈值THC时,能够判定为物体RF存在于距受光元件远的距离(超过26[mm])。
图9是表示第一实施方式的非接触式传感器9的结构的图。
受光IC11包含:控制逻辑31、脉冲生成器32、包含第一驱动器33-a及第二驱动器33-b的驱动部39、受光元件34、放大器35及ADC36。发光部10包含第一LED21-a和第二LED21-b。
控制逻辑31按照来自处理器13的指令,控制第一LED21-a及第二LED21-b的驱动。控制逻辑31通过使能信号EN进行控制,以使从第一LED21-a射出红外光的定时、与从第二LED21-b射出红外光的定时为同时。
脉冲生成器32输出第一脉宽调制信号PWMa和第二脉宽调制信号PWMb。第一脉宽调制信号PWMa的振幅AP小于第二脉宽调制信号PWMb的振幅BP。
第一驱动器33-a按照第一脉宽调制信号PWMa驱动第一LED21-a。第二驱动器33-b按照第二脉宽调制信号PWMb驱动第二LED21-b。由于第一脉宽调制信号PWMa的振幅AP小于第二脉宽调制信号PWMb的振幅BP,因此驱动部39能够将从第一LED21-a射出的红外光的强度设定为比从第二LED21-b射出的红外光的强度小。
驱动部39在相同的定时驱动第一LED21-a和第二LED21-b。控制逻辑31判定受光元件34的受光量是否是阈值THC以上。控制逻辑31在受光元件34的受光量为阈值THC以上时,判定为物体RF存在于距受光元件34近的距离,在受光元件34的受光量小于阈值THC时,能够判定为物体RF存在于距受光元件34远的距离。
受光元件34检测被物体RF反射的红外光。受光元件34由光电二极管构成。
放大器35对受光元件34的输出信号进行放大。
ADC36将放大器35的输出信号转换为数字信号,输出给控制逻辑31。
在本实施方式中,如后述的实施方式那样,具有可以不在发光部10设置限制电阻元件的优点。
图10是使能信号EN、第一脉宽调制信号PWMa及第二脉宽调制信号PWMb的时序图。
在时刻T1,当通过控制逻辑31激活使能信号EN时,在时刻T1,开始脉冲生成器32的第一脉宽调制信号PWMa和第二脉宽调制信号PWMb的生成。由此,驱动部39在相同的定时驱动第一LED21-a和第二LED21-b。其结果是,能够将来自第一LED21-a的红外光的射出的开始定时、和来自第二LED21-b的红外光的射出的开始定时设为同时。
在时刻T2,当通过控制逻辑31使使能信号EN为非激活时,在时刻T2,结束脉冲生成器32的第一脉宽调制信号PWMa和第二脉宽调制信号PWMb的生成。由此,驱动部39在相同的定时结束第二LED21-a的驱动和第二LED21-b的驱动。其结果是,能够将来自第一LED21-a的红外光的射出的结束定时和来自第二LED21-b的红外光的射出的结束定时设为同时。
[第二实施方式]
在第一实施方式中,如图7所示,在受光IC模块54与第二LED模块53-b之间配置有第一LED模块53-b。本实施方式与第一实施方式的不同点是非接触式传感器9的配置。
图11是表示第二实施方式的电子设备100中的、比罩面板51靠内部的配置的图。图11表示与XZ平面平行的面的配置。
如图11所示,在第一LED模块53-a与第二LED模块53-b之间配置受光IC模块54。
即使在本实施方式中,第一LED21-a也配置于距受光元件34近的位置,第二LED21-b配置于距受光元件34远的位置。从第一LED21-a射出的光的强度比从第二LED21-b射出的光的强度小。
[第三实施方式]
图12是表示第三实施方式的电子设备100中的、比罩面板51靠内部的配置的图。图12表示与XZ平面平行的面的配置。
如图12所示,在第三实施方式中,不配置遮光壁25。取而代之,壳体部件157、158-a、158-b由遮光性的壳体部件构成。
[第四实施方式]
图13是表示第四实施方式的电子设备100中的、比罩面板51靠内部的配置的图。图13表示与XZ平面平行的面的配置。
本实施方式的发光部10具有:第一LED模块53-a、第二LED模块53-b和第三LED模块53-c。
在主基板61上配置有受光IC模块54、第一LED模块53-a、第二LED模块53-b、第三LED模块53-c。在受光IC模块54与第一LED模块53-a之间、第一LED模块53-a与第二LED模块53-b之间、及第二LED模块53-b与第三LED模块53-c之间配置有遮光壁25。遮光壁25的下表面与主基板61连接,遮光壁25的上表面与OLED面板5连接。
第一LED模块53-a和第二LED53-b的结构与第一实施方式相同。
第三LED模块53-c具有:基底基板59-c、第三LED21-c、透明的壳体部件58-c及聚光部件56-c。第三LED21-c与主基板61电连接。聚光部件56-c对从第三LED21-c射出的红外光进行聚光,输出到第三LED模块53-c的外部。
从处于距受光元件34近的位置的LED射出的红外光的强度比从处于距受光元件34远的位置的LED射出的红外光的强度小。即,从距受光元件34近的位置起依次配置有第一LED21-a、第二LED21-b、第三LED21-c,因此,射出的红外光的强度从小到大的顺序依次为第一LED21-a的红外光、第二LED21-b的红外光、第三LED21-c的红外光。
根据第一LED21-a与受光元件34的距离、第二LED21-b与受光元件34的距离、第三LED21-c与受光元件34的距离、遮光壁25的大小等,对从第一LED21-a射出的光的强度、从第二LED21-b射出的光的强度、从第三LED21-c射出的光的强度之比进行调整。
图14是表示第四实施方式的受光元件34的响应特性的图。横轴表示受光元件34与物体RF的距离。将第一LED21-a与受光元件34的距离、第二LED21-b与受光元件34的距离、第三LED21-c与受光元件34的距离、从第一LED21-a射出的光的强度、从第二LED21-b射出的光的强度、从第三LED21-c射出的光的强度之比调整为适当的大小。
在图8的响应特性中,在距离为5[mm]时反射光的受光量表示峰值。在距离大于5[mm]的范围内,随着距离变大,反射光的受光量急剧减少后增加。极小值的反射光的受光量维持阈值THC以上,但由于噪声等的影响,存在极小值的反射光的受光量低于阈值THC的危险性。
与之相对地,本实施方式的图14的响应特性在距离大于5[mm]的范围内,随着距离变大,反射光的受光量缓慢减少。因此,即使由于噪声等的影响,反射光的受光量也不存在低于阈值THC的危险性。
在本实施方式中,非接触式传感器具有3个LED,但也可以具有4个以上的LED。LED的个数越多,越是能够使作为响应特性的反射光的受光量的变化平缓。即使在LED的个数为4个以上的情况下,从处于距受光元件34近的位置的LED射出的红外光的强度也比从处于距受光元件34远的位置的LED射出的红外光的强度小。
[第五实施方式]
图15是表示第五实施方式的非接触式传感器9的结构的图。
受光IC11包含:控制逻辑31、脉冲生成器32、包含驱动器233的驱动部39、受光元件34、放大器35及ADC36。发光部10包含第一LED21a-和第二LED21-b。
控制逻辑31按照来自处理器13的指令,控制第一LED21-a及第二LED21-b的驱动。控制逻辑31将有无红外光的受光通知给处理器13。
脉冲生成器32输出脉宽调制信号PWM。
驱动器233按照脉宽调制信号PWM来驱动第一LED21-a和第二LED21-b。
受光元件34检测被物体RF反射的红外光。受光元件34由光电二极管构成。
放大器35对受光元件34的输出信号进行放大。
ADC36将放大器35的输出信号转换为数字信号,输出给控制逻辑31。
第一LED21-a及第二LED21-b与电源VCC连接。从电源VCC供给到第一LED21-a的电流比从电源VCC供给到第二LED21-b的电流小。
更具体而言,发光部10具有第一限制电阻元件R1和第二限制电阻元件R2。第一限制电阻元件R1配置于电源VCC与第一LED21-a之间。第二限制电阻元件R2配置于电源VCC与第二LED21-b之间。第一限制电阻元件R1的电阻值比第二限制电阻元件R2的电阻值大。由此,能够使从电源VCC供给到第一LED21-a的电流比从电源VCC供给到第二LED21-b的电流小。其结果是,能够使从第一LED21-a射出的红外光的强度比从第二LED21-b射出的红外光的强度小。
如上所述,在本实施方式中,通过1个共同的驱动器,能够驱动射出强度小的红外光的第一LED21-a和射出强度大的红外光的第二LED21-b。
[第六实施方式]
图16是表示第六实施方式的非接触式传感器9的结构的图。
第六实施方式的非接触式传感器9与第五实施方式的非接触式传感器9的不同点在于发光部10。
第六实施方式的发光部10具有限制电阻元件R。限制电阻元件R配置于电源VCC与第一LED21-a之间。在电源VCC与第二LED21-b之间不配置限制电阻元件。由此,能够使从电源VCC供给到第一LED21-a的电流比从电源VCC供给到第二LED21-b的电流小。其结果是,能够使从第一LED21-a射出的红外光的强度比从第二LED21-b射出的红外光的强度小。
[第七实施方式]
图17是表示第七实施方式的非接触式传感器9的结构的图。
第七实施方式的非接触式传感器9与第五实施方式的非接触式传感器9的不同点在于发光部10。
第七实施方式的发光部10具有第一限制电阻元件R1和第二限制电阻元件R2。第一限制电阻元件R1配置于驱动器233与第一LED21-a之间。第二限制电阻元件R2配置于驱动器233与第二LED21-b之间。第一限制电阻元件R1的电阻值比第二限制电阻元件R2的电阻值大。由此,能够使从驱动器233供给到第一LED21-a的电流比从驱动器233供给到第二LED21-b的电流小。其结果是,能够使从第一LED21-a射出的红外光的强度比从第二LED21-b射出的红外光的强度小。
[第八实施方式]
图18是表示第八实施方式的非接触式传感器9的结构的图。
第八实施方式的非接触式传感器9与第七实施方式的非接触式传感器9的不同点在于发光部10。
第八实施方式的发光部10具有限制电阻元件R。限制电阻元件R配置于驱动器233与第一LED21-a之间。在驱动器233与第二LED21-b之间不配置限制电阻元件。由此,能够使从驱动器233供给到第一LED21-a的电流比从驱动器233供给到第二LED21-b的电流小。其结果是,能够使从第一LED21-a射出的红外光的强度比从第二LED21-b射出的红外光的强度小。
[第九实施方式]
图19是表示第九实施方式的非接触式传感器9的结构的图。
对第九实施方式的非接触式传感器9与图9的第一实施方式的非接触式传感器9的不同点进行说明。
控制逻辑31按照来自处理器13的指令,控制第一LED21-a及第二LED21-b的驱动。控制逻辑31通过使能信号ENa及ENb进行控制,以使从第一LED21-a射出红外光的定时与从第二LED21-b射出红外光的定时不同。
与第一实施方式同样地,脉冲生成器32输出第一脉宽调制信号PWMa和第二脉宽调制信号PWMb。第一脉宽调制信号PWMa的振幅AP比第二脉宽调制信号PWMb的振幅BP小。
第一驱动器33-a按照第一脉宽调制信号PWMa驱动第一LED21-a。第二驱动器33-b按照第二脉宽调制信号PWMb驱动第二LED21-b。由于第一脉宽调制信号PWMa的振幅AP比第二脉宽调制信号PWMb的振幅BP小,因此驱动部39能够使从第一LED21-a射出的红外光的强度比从第二LED21-b射出的红外光的强度小。
驱动部39在不同的定时驱动第一LED21-a和第二LED21-b。控制逻辑31在第一LED21-a射出了红外光时,执行判定受光元件34的受光量是否是第一阈值THA以上的第一判定。控制逻辑31在第二LED21-b射出了红外光时,执行判定受光元件34的受光量是否是第二阈值THB以上的第二判定。控制逻辑31计算第一判定结果与第二判定结果的逻辑和作为综合判定结果。
控制逻辑31在综合判定结果为H电平时,判定为物体RF存在于距受光元件34近的距离,在综合判定结果为L电平时,能够判定为物体RF存在于距受光元件34远的距离。
图20是第九实施方式中的使能信号ENa、ENb、第一脉宽调制信号PWMa、及第二脉宽调制信号PWMb的时序图。
在时刻T1,当通过控制逻辑31激活使能信号ENa时,在时刻T1,开始脉冲生成器32的振幅AP的第一脉宽调制信号PWMa的生成。
在时刻T2,当通过控制逻辑31使使能信号ENa为非激活时,在时刻T2,结束脉冲生成器32的第一脉宽调制信号PWMa的生成。
在时刻T3,当通过控制逻辑31激活使能信号ENb时,在时刻T3,开始脉冲生成器32的振幅BP的第二脉宽调制信号PWMb的生成。
在时刻T4,当通过控制逻辑31使使能信号ENb为非激活时,在时刻T4,结束脉冲生成器32的第二脉宽调制信号PWMb的生成。
通过以上,能够使来自第一LED21-a的红外光的射出的定时与来自第二LED21-b的红外光的射出的定时不同。
图21是表示第九实施方式的非接触式传感器9的动作的过程的流程图。图22是表示第一判定结果、第二判定结果及综合判定结果的例子的图。
在步骤S101中,控制逻辑31将阈值TH设定为阈值THA。
在步骤S102中,控制逻辑31通过激活使能信号ENa,脉冲生成器32输出振幅AP的第一脉宽调制信号PWMa。由此,从第一LED21-a射出强度小的红外光。
在步骤S103中,在受光元件34的受光量为阈值TH以上时,处理前进到步骤S104,在受光元件34的受光量小于阈值TH时,处理前进到步骤S105。
在步骤S104中,控制逻辑31将第一判定结果DT1设定为H电平。在步骤S105中,控制逻辑31将第一判定结果DT1设定为L电平。
参照图4,在物体RF与受光元件34的距离为0~12mm时,受光元件34的受光量为阈值TH(=THA)以上,第一判定结果为H电平。在物体RF与受光元件34的距离为12~[mm]时,受光元件34的受光量小于阈值TH(=THA),第一判定结果为L电平。
在步骤S106中,控制逻辑31进行控制,以通过使使能信号ENa为非激活,而不从第一LED21-a射出红外光。
在步骤S107中,控制逻辑31将阈值TH设定为阈值THB。
在步骤S108中,控制逻辑31通过激活使能信号ENb,脉冲生成器32输出振幅BP的第二脉宽调制信号PWMb。由此,从第二LED21-b射出强度大的红外光。
在步骤S109中,在受光元件34的受光量为阈值TH以上时,处理前进到步骤S110,在受光元件34的受光量小于阈值TH时,处理前进到步骤S111。
在步骤S110中,控制逻辑31将第二判定结果DT2设定为H电平。在步骤S111中,控制逻辑31将第二判定结果DT2设定为L电平。
参照图5,在物体RF与受光元件34的距离为7~30[mm]时,受光元件34的受光量为阈值TH(=THB)以上,第二判定结果为H电平。在物体RF与受光元件34的距离为0~7、30~[mm]时,受光元件34的受光量小于阈值TH(=THB),第二判定结果为L电平。
在步骤S112中,控制逻辑31进行控制,以通过使使能信号ENb为非激活,而不从第二LED21-b射出红外光。
在步骤S113中,控制逻辑31计算第一判定结果DT1与第二判定结果DT2的逻辑和作为综合判定结果。在物体RF与受光元件34的距离为0~7、7~12、12~30[mm]时,综合判定结果为H电平,在物体RF与受光元件34的距离为30~[mm]时,综合判定结果为L电平。控制逻辑31在综合判定结果为H电平时,判定为物体RF存在于距受光元件34近的距离,在综合判定结果为L电平时,能够判定为物体RF存在于距受光元件34远的距离。
[第十实施方式]
对第十实施方式的非接触式传感器9与第一实施方式的非接触式传感器9的不同点进行说明。
控制逻辑31按照来自处理器13的指令,控制第一LED21-a及第二LED21-b的驱动。与第九实施方式同样地,控制逻辑31通过使能信号ENa及ENb进行控制,以使从第一LED21-a射出红外光的定时与从第二LED21-b射出红外光的定时不同。
脉冲生成器32输出第一脉宽调制信号PWMa和第二脉宽调制信号PWMb。第一脉宽调制信号PWMa的振幅与第二脉宽调制信号PWMb的振幅相等。
第一驱动器33-a按照第一脉宽调制信号PWMa驱动第一LED21-a。第二驱动器33-b按照第二脉宽调制信号PWMb驱动第二LED21-b。由于第一脉宽调制信号PWMa的振幅与第二脉宽调制信号PWMb的振幅相同,因此驱动部39能够使从第一LED21-a射出的红外光的强度与从第二LED21-b射出的红外光的强度相同。
驱动部39与第九实施方式同样地,在不同的定时驱动第一LED21-a和第二LED21-b。控制逻辑31在第一LED21-a射出了红外光时,执行判定受光元件34的受光量是否是第一阈值THA2以上的第一判定。控制逻辑31在第二LED21-b射出了红外光时,执行判定受光元件34的受光量是否是第二阈值THB2以上的第二判定。控制逻辑31计算第一判定结果与第二判定结果的逻辑和作为综合判定结果。
控制逻辑31在综合判定结果为H电平时,判定为物体RF存在于距受光元件34近的距离,在综合判定结果为L电平时,能够判定为物体RF存在于距受光元件34远的距离。
图23是第十实施方式中的使能信号ENa、ENb、第一脉宽调制信号PWMa及第二脉宽调制信号PWMb的时序图。
在时刻T1,当通过控制逻辑31激活使能信号ENa时,在时刻T1,开始脉冲生成器32的振幅P的第一脉宽调制信号PWMa的生成。
在时刻T2,当通过控制逻辑31使使能信号ENa为非激活时,在时刻T2,结束脉冲生成器32的第一脉宽调制信号PWMa的生成。
在时刻T3,当通过控制逻辑31激活使能信号ENb时,在时刻T3,开始脉冲生成器32的振幅P的第二脉宽调制信号PWMb的生成。
在时刻T4,当通过控制逻辑31使使能信号ENb为非激活时,在时刻T4,结束脉冲生成器32的第二脉宽调制信号PWMb的生成。
通过以上,能够使来自第一LED21-a的红外光的射出的定时与来自第二LED21-b的红外光的射出的定时不同。
图24是表示第十实施方式的非接触式传感器9的动作的过程的流程图。
在步骤S201中,控制逻辑31将阈值TH设定为阈值THA2。
在步骤S202中,控制逻辑31通过激活使能信号ENa,脉冲生成器32输出振幅P的脉宽调制信号PWMa。由此,从第一LED21-a射出红外光。
在步骤S203中,在受光元件34的受光量为阈值TH以上时,处理前进到步骤S204,在受光元件34的受光量小于阈值TH时,处理前进到步骤S205。
在步骤S204中,控制逻辑31将第一判定结果DT1设定为H电平。在步骤S205中,控制逻辑31将第一判定结果DT1设定为L电平。
在步骤S206中,控制逻辑31进行控制,以通过使使能信号ENa为非激活,而不从第一LED21-a射出红外光。
在步骤S207中,控制逻辑31将阈值TH设定为阈值THB2。
在步骤S208中,控制逻辑31通过激活使能信号ENb,脉冲生成器32输出振幅P的脉宽调制信号PWMb。由此,从第二LED21-a射出与从第一LED21-b射出的红外光相同强度的红外光。
在步骤S209中,在受光元件34的受光量为阈值TH以上时,处理前进到步骤S210,在受光元件34的受光量小于阈值TH时,处理前进到步骤S211。
在步骤S210中,控制逻辑31将第二判定结果DT2设定为H电平。在步骤S211中,控制逻辑31将第二判定结果DT2设定为L电平。
在步骤S212中,控制逻辑31进行控制,以通过使使能信号ENb为非激活,而不从第二LED21-b射出红外光。
在步骤S213中,控制逻辑31计算第一判定结果DT1与第二判定结果DT2的逻辑和作为综合判定结果DT。
(变形例)
本发明并不限定于上述的实施方式,例如也包括以下那样的变形例。
(1)也可以使用VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)来代替LED。
(2)从LED射出红外光,受光元件检测红外光,但并不限定于此。例如,也可以从LED射出可见光或近红外光,受光元件检测可见光或近红外光。
对本发明的实施方式进行了说明,但应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围由技术方案示出,意在包括与技术方案等同的意思及范围内的所有变更。
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