特許 5732149 光センサを用いた近接センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5732149

(24)【登録日】2015年4月17日

(45)【発行日】2015年6月10日

(54)【発明の名称】光センサを用いた近接センサ

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/945 20060101AFI20150521BHJP

   G01V 8/20 20060101ALI20150521BHJP

【ＦＩ】

   H03K17/945 K

   G01V9/04 Q

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-10476(P2014-10476)

(22)【出願日】2014年1月23日

(62)【分割の表示】特願2010-71084(P2010-71084)の分割

【原出願日】2010年3月25日

(65)【公開番号】特開2014-116969(P2014-116969A)

(43)【公開日】2014年6月26日

【審査請求日】2014年1月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002325

【氏名又は名称】セイコーインスツル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142837

【弁理士】

【氏名又は名称】内野 則彰

(74)【代理人】

【識別番号】100123685

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 信行

(74)【代理人】

【識別番号】100166305

【弁理士】

【氏名又は名称】谷川 徹

(72)【発明者】

【氏名】宇都宮 文靖

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 太郎

(72)【発明者】

【氏名】藤井 勇

【審査官】 柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−３２９４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１８６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１５９９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２８０８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１７７４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０４６８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３２６４７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｋ １７／９４５

Ｇ０１Ｖ ８／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光センサを用いた近接センサであって、
対象物を検知する光センサと、
前記光センサが入力端子に接続されたレベルシフト回路と、
前記レベルシフト回路の入力端子に接続された電流ミラー回路と、を備え、
前記電流ミラー回路は、
ゲート及びドレインが前記レベルシフト回路の入力端子と接続され、ソースがグラウンド端子に接続された第一のＮチャネルＭＯＳトランジスタと、
ドレインが前記レベルシフト回路の入力端子と接続され、ソースがグラウンド端子に接続された第二のＮチャネルＭＯＳトランジスタと、
前記第一のＮチャネルＭＯＳトランジスタのゲート及びドレインと前記第二のＮチャネルＭＯＳトランジスタのゲートとの間に接続された遅延回路と、を備えたことを特徴とする近接センサ。

【請求項2】

前記光センサは、アノードを前記レベルシフト回路の入力端子に接続され、カソードを電源端子に接続されたＰＮ接合素子で構成した、ことを特徴とする請求項１に記載の近接センサ。

【請求項3】

前記光センサは、アノードを前記レベルシフト回路の入力端子に接続され、カソードをグラウンド端子に接続されたＰＮ接合素子で構成した、ことを特徴とする請求項１に記載の近接センサ。

【請求項4】

前記レベルシフト回路は、
第２のノードを放電する第２の定電流回路と、
ゲートにグラウンド端子の電圧が入力され、ソースに前記第２のノードの電圧が入力され、オン電流により第１のノードを放電するディプレッション型ＮチャネルＭＯＳトランジスタと、
ゲートに前記第１のノードの電圧が入力され、オン電流により第３の定電流回路を介して、出力端子を充電する第１のＰチャネルＭＯＳトランジスタと、
ゲートに前記第２のノードの電圧が入力され、オン電流により出力端子を放電するＮチャネルＭＯＳトランジスタと、
ゲートに前出力端子の電圧が入力され、オン電流により第１の定電流回路を介して、前記第１のノードを充電する第２のＰチャネルＭＯＳトランジスタと、
を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の近接センサ。

【請求項5】

前記レベルシフト回路は、
第１のノードを放電する定電流回路と、
ゲートに前記第１のノードの電圧が入力され、オン電流により出力端子を放電するＮチャネルＭＯＳトランジスタと、
ゲートに前記第１のノードの電圧が入力されるＰチャネルＭＯＳトランジスタと、
ゲートに出力端子の電圧が入力され、オン電流により前記ＰチャネルＭＯＳトランジスタを介して、前記出力端子を充電するディプレッション型ＮチャネルＭＯＳトランジスタと、
を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の近接センサ。

【請求項6】

前記近接センサは、
前記対象物が検知されない場所に位置し、周囲光を検知する請求項１から５のいずれかに記載の近接センサを備えた、ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の近接センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は近接センサに係わり、特に従来よりも消費電力が少ない光センサを用いた近接センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の光センサを用いたい近接センサは、自ら光を照射した光が、近づいた指等で反射する光を光センサで検出することで、指等が近づいたことを検出していた。

【0003】

図１０に従来の近接センサを用いた非接触スイッチの回路ブロック図を示す。受光部２７と投光部２８を有する反射光利用タイプの近接センサ２９と、電気機器の一例である照明器具３０等の負荷に直列に接続されたスイッチ回路３１と、近接センサ２９の出力によってスイッチ回路３１の半導体スイッチ素子を構成するトライアック（スイッチ手段の一例）３２をオンオフするスイッチ制御部３３と、これらに電源を供給する電源部３４とを有している。

【0004】

近接センサ２９は周知の構造となって、発光ダイオードを用いた投光部２８から発する赤外線パルスを、対象物の一例である人の手３５に反射させて、その反射光をフォトトランジスタやフォトダイオードを用いた受光部２７によって受光した場合にオンの出力をスイッチ制御部３３に送るようになっている。

【0005】

スイッチ回路３１に設けられているトライアック３２は、そのゲートに信号が入力されると交流電源に対して、信号が入力された時点から電源の正負が入れ代わる時点まで導通素子であって、近接センサ２９がオンになった場合、スイッチ制御部３３から発する信号によって、オンするようになっている。

【0006】

スイッチ制御部３３には、近接センサ２９が手３５等を検知した場合でかつ手３５を近接センサ２９の前に往復動させた場合には、近接センサ２９が手３５を検知するごとにオンオフすることになり、光センサ２９の応答性が速すぎる場合があり、不自然であるので、例えば、１〜２秒程度のタイマー回路を設けて、近接センサ２９がオンになった直後タイマー回路がカウントアップしない場合には、トライアック３２がオフにならないようにディレイ回路が設けてある。

【0007】

また、スイッチ制御部３３には、近接センサ２９がオンになった場合に点灯する動作表示灯２３が設けられている。この動作表示灯２３は近接センサ２９がオンになってトライアック３２がオンになった場合にのみ点灯するが、この動作表示灯２３に２色の発光ダイオードを用いて、近接センサ２９がオフの場合には緑色（又は黄色）を点灯し、近接センサ２９がオンの場合には赤色を点灯させるようしてもよい。なお、トライアック３２の両端にネオン管を設けてトライアック３２のオフ時の表示としてもよい。

【0008】

従って、この実施の形態に係る非接触スイッチ１０においては、照明器具３０に電源が入っていない状態、即ち、非接触スイッチ１０のトライアック３２が非導通の場合には、トライアック３２の両端に電源電圧がかかるので、これを電源部３４で整流して定電圧にし、スイッチ回路３１、近接センサ２９、及びスイッチ制御部３３に供給する。そして、人の手３５を近接センサ２９が検知して作動した場合には、その出力をスイッチ制御部３３に供給して、スイッチ回路３１に信号を送り、トライアック３２に半波長（１８０度）に対して１５〜２０度の位相角で信号を送り、スイッチ回路３１をオンにする。

【0009】

トライアック３２の両端には、電源電圧の一部からなる小電圧が発生するので、これを電源部３４によって整流して微小電力を得、定電圧の直流に変えてスイッチ回路３１、近接センサ２９、及びスイッチ制御部３３に供給する。これによって、仮にスイッチ回路３１がオンの状態を継続しても、電源を供給することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００４−５６９０５（図１）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

従来の光センサを用いた近接センサは、反射光利用タイプの近接センサを用いており、自ら光照射するため消費電流が非常に多く、反射光を検出する受光部も複雑な回路構成のため消費電流が多いという課題があった。また、電池駆動での電池寿命が非常に短くなり電池駆動が困難という課題もあった。

【0012】

本発明は上記課題に鑑みてなされ、従来の近接センサよりも、消費電流が少ない近接センサを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の近接センサは、上記従来の近接センサの課題を解決するために、対象物を検知する１つ以上の第一の光センサと、対象物が検知されない場所に位置し、周囲光を検知する１つ以上の第二の光センサを備える構成とした。

【発明の効果】

【0014】

本発明の近接センサは、自ら光照射する必要が無く回路構成も簡単なため、従来の近接センサより消費電流を少なく出来る。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の近接センサにおける概略構成図である。

【図2】本発明の近接センサにおける第１の実施形態を示す概略回路図である。

【図3】本発明の近接センサにおける第２の実施形態を示す概略回路図である。

【図4】本発明の近接センサにおける第３の実施形態を示す概略回路図である。

【図5】本発明の近接センサにおける第４の実施形態を示す概略回路図である。

【図6】本発明の近接センサにおける第５の実施形態を示す概略回路図である。

【図7】本発明の近接センサにおける第６の実施形態を示す概略回路図である。

【図8】本発明の近接センサにおけるレベルシフト回路の回路図である。

【図9】本発明の近接センサにおける他のレベルシフト回路の回路図である。

【図10】従来の近接センサの回路構成を示す概略回路ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

【0017】

図１は、本発明の近接センサの概略構成図である。図１は近接センサ１００を側面から見た図であり、第１の光センサ１０１と、第２の光センサ１０２で構成される。

【0018】

第１の光センサ１０１は、近接センサ１００が、指１０３等が近づいたことを検出する際、指１０３等で遮光される部分に設置され、指１０３等による遮光を検出する。第２の光センサ１０２は、近接センサ１００が、指１０３等が近づいたことを検出する際、指１０３等で遮光されない部分に設置され、周囲の明るさを検出する。

【0019】

周囲が明るく近接センサ１００が指１０３等で遮光されている時は、第１の光センサ１０１に入射される光量が少なくなり、第２の光センサ１０２に入射される光量は変化しない。この場合は、近接センサ１００から検出信号が出力される。

【0020】

周囲が明るく近接センサ１００が指１０３等で遮光されていない時は、第１の光センサ１０１に入射される光量も、第２の光センサ１０２に入射される光量も変化しない。この場合は、近接センサ１００から非検出信号が出力される。

【0021】

周囲が暗い時は、第２の光センサ１０２に入射される光量が少なくなる。この場合は、近接センサ１００の第１の光センサ１０１を指１０３等で遮光していても非検出信号を出力する。第１の光センサ１０１は、周囲が暗い事と指１０３等で遮光されている事を区別出来ないため、第２の光センサ１０２で周囲の明るさを検出することで、周囲が暗い事と指１０３等で遮光されている事を区別している。

【0022】

このように、本発明の近接センサは、周囲が明るい場合は、近接センサ１００を指１０３等で遮光した時に検出信号を出力し、指１０３等が離れた時は非検出信号を出力することができる。また、周囲が暗い場合は、非検出信号を出力することができる。

【0023】

なお、上記本発明の近接センサでは、周囲が暗い場合に非検出信号を出力する構成であったが、周囲が暗い場合に検出信号を出力する構成でも良いことは言うまでも無い。また、第１の光センサ１０１と第２の光センサ１０２には複数の光センサを用いても同様に動作させることができることも言うまでも無い。さらに、第１の光センサ１０１や第２の光センサ１０２を近接センサ１００の表面ではなく、近接センサ１００の表面に設けた凹部中央に配置することで、斜めからの進入光による検出感度の悪化を防止できることは言うまでもない。
＜第１の実施形態＞
図２は、本発明の近接センサにおける第１の実施形態を示す概略回路図である。図２に示すように、第１の光センサ１０１は２つのフォトダイオードを並列に用いて構成しており、アノードが基準電源端子ＧＮＤへ接続され、カソードが出力端子２０３に接続されている。第２の光センサ１０２はアノードが出力端子２０３に接続され、カソードがプラス電源端子ＶＤＤに接続されている。

【0024】

次に動作について説明する。例えば、第１の光センサ１０１と第２の光センサ１０２で用いるフォトダイオードが同じ感度のフォトダイオードであった場合、第１の光センサ１０１に２つのフォトダイオードを並列に用いているため、入射される光量が第２の光センサ１０２の半分以下になれば出力端子２０３の信号をロウレベル（以降Ｌと略称する。）からハイレベル（以降Ｈと略称する。）に反転させることができる。つまり、周囲が明るく第１の光センサ１０１に指１０３等を近づけている時、第１の光センサ１０１に入射する光量が半分になる位置で検出できることとなる。このため、指１０３等で光を完全に遮光することなく検出できると共に、周囲の明るさが変化しても、検出距離があまり変化しない。そして、検出させる光量は第１の光センサ１０１と第２の光センサ１０２のフォトダイオード数を変えることで調節できるため、簡単に調節することができる。一方、周囲が暗くなった場合は、第１の光センサ１０１に流れる暗電流が、第２の光センサ１０２に流れる暗電流よりも多くなるので、出力端子２０３の信号はＬとなる。

【0025】

なお、第２の光センサ１０２を２つ以上並列に用いても同様に検出できることは言うまでもない。
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の近接センサにおける第２の実施形態を示す概略回路図である。図３に示すように、第１の光センサ１０１は２つのフォトダイオードを並列に用いて構成しており、アノードが基準電源端子ＧＮＤへ接続され、カソードがレベルシフト回路３０１の入力端子３０２に接続されている。第２の光センサ１０２はアノードがレベルシフト回路３０１の入力端子３０２に接続され、カソードが基準電源端子ＧＮＤに接続されている。レベルシフト回路３０１の反転信号出力端子３０３は出力端子２０３に接続されている。

【0026】

次に動作について説明する。周囲が明るく第１の光センサ１０１に指１０３等を近づけていない時、第１の光センサ１０１のカソードからアノードへ光電流が流れ、第２の光センサ１０２のカソードに発電電圧と発電電流が発生する。しかし、第１の光センサ１０１の光電流は第２の光センサ１０２の発電電流の２倍流れるため、レベルシフト回路３０１の入力端子３０２の電圧はＬになる。従って、レベルシフト回路３０１の反転信号出力端子３０３にＨを出力し、出力端子２０３にＨを出力する。

【0027】

周囲が明るく第１の光センサ１０１に指１０３等を近づけている時、第１の光センサ１０１のカソードからアノードへ光電流が流れ、第２の光センサ１０２のカソードに発電電圧と発電電流が発生する。しかし、第１の光センサ１０１に入射される光量が指１０３等により半分未満となるため、第１の光センサ１０１の光電流は第２の光センサ１０２の発電電流より少なくなる。よって、レベルシフト回路３０１の入力端子３０２の電圧は、第２の光センサ１０２の発電電圧になる。従って、レベルシフト回路３０１の反転信号出力端子３０３にＬを出力し、出力端子２０３にＬを出力する。

【0028】

周囲が暗い時は、第２の光センサ１０２のアノードに発電電圧が発生しないため、レベルシフト回路３０１の入力端子３０２の電圧はＬになる。すると、反転信号出力端子３０３からはＨの信号が出力され、出力端子２０３からもＨの信号が出力される。

【0029】

以上により本発明の近接センサにおける第２の実施形態では、図２で示した本発明の近接センサにおける第１の実施形態と比べ、出力信号の極性は逆だが同じ機能と特徴を有することができる。そして、第１の実施形態で消費電流として流れていた第２の光センサ１０２の光電流が消費されないので、さらに低消費電流化できる。

【0030】

なお、第２の光センサ１０２を２つ以上並列に用いても同様に検出できることは言うまでもない。

【0031】

図８に、上記本発明の近接センサにおける第２の実施形態に用いたレベルシフト回路３０１の回路図を示す。図８に示すように、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ８０１は、ソースがプラス電源端子ＶＤＤに接続され、ゲートがノードＮ１に接続され、ドレインが定電流回路８１１の電流流入端子に接続される。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ８０６は、ソースが基準電源端子ＧＮＤに接続され、ゲートが入力端子３０２に接続され、ドレインが反転信号出力端子３０３に接続される。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ８０２は、ソースがプラス電源端子ＶＤＤに接続され、ゲートが反転信号出力端子３０３に接続され、ドレインが定電流回路８１２の電流流入端子に接続される。ディプレッション型ＮチャネルＭＯＳトランジスタ８０５は、ソースが入力端子３０２に接続され、ゲートが基準電源端子ＧＮＤに接続され、ドレインがノードＮ１に接続される。定電流回路８１０は、電流流入端子が入力端子３０２に接続され、電流流出端子が基準電源端子ＧＮＤに接続される。定電流回路８１１は、電流流出端子が反転信号出力端子３０３に接続される。定電流回路８１２は、電流流出端子がノードＮ１に接続される。図示はしないが、プラス電源端子ＶＤＤに電源からプラスの電圧が供給され、基準電源端子ＧＮＤに電源からゼロボルトの電圧が供給される構成である。なお、定電流回路８１０と定電流回路８１２の定電流値は、定電流回路８１０の方が多くなるように設定される。

【0032】

次に動作について説明する。先ず、入力端子３０２にＬが入力されると、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ８０６をオフさせ、ディプレッション型ＮチャネルＭＯＳトランジスタ８０５をオンさせる。ノードＮ１の電圧はディプレッション型ＮチャネルＭＯＳトランジスタ８０５のオン電流により、基準電源端子ＧＮＤの電圧付近まで放電される。そして、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ８０１をオンさせ、レベルシフト回路３０１の反転信号出力端子３０３の電圧をプラス電源端子ＶＤＤ付近の電圧まで上昇させる。レベルシフト回路３０１の反転信号出力端子３０３をプラス電源端子ＶＤＤの電圧付近まで上昇させるので、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ８０２はオフしていく。こうして、反転信号出力端子３０３にＨを出力する。

【0033】

次に、入力端子３０２に、第２の光センサ１０２の発電電圧が入力されると、ディプレッション型ＮチャネルＭＯＳトランジスタ８０５をオフさせ、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ８０６をオンさせる。反転信号出力端子３０３の電圧はＮチャネルＭＯＳトランジスタ８０６のオン電流により、基準電源端子ＧＮＤの電圧付近まで放電される。そして、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ８０２をオンさせ、ノードＮ１の電圧をプラス電源端子ＶＤＤの電圧付近まで上昇させる。ノードＮ１の電圧をプラス電源端子ＶＤＤの電圧付近まで上昇させるので、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ８０１はオフしていく。こうして、反転信号出力端子３０３にＬを出力する。

【0034】

以上述べてきたように、図８で示すレベルシフト回路は、上記したように第２の光センサ１０２の発電電圧レベルの信号を、ＣＭＯＳレベルの反転信号に変換して出力する機能を有する。また、消費電流は、プラス電源端子ＶＤＤから基準電源端子ＧＮＤへの電流パスに有るいずれかのＭＯＳトランジスタがオフしているため、このオフしているＭＯＳトランジスタのリーク電流のみである。なお、定電流回路８１０の電流値は、非常に小さく設計してあるので、図３で示す第１の光センサ１０１と第２の光センサ１０２が流す電流比にはほとんど影響しない。

【0035】

図９に、上記本発明の近接センサにおける第２の実施形態に用いたレベルシフト回路を、図８と異なる構成で実現した回路図を示す。図９に示すように、ディプレッション型ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９０２は、ドレインがプラス電源端子ＶＤＤに接続され、ソースがノード１に接続され、ゲートが反転信号出力端子３０３に接続される。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ９０３は、ドレインが反転信号出力端子３０３に接続され、ソースがノードＮ１に接続され、ゲートが入力端子３０２に接続される。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９０４は、ドレインが反転信号出力端子３０３に接続され、ソースが基準電源端子ＧＮＤに接続され、ゲートが入力端子３０２に接続される。定電流回路９０１は、電流流入端子が入力端子３０２に接続され、電流流出端子が基準電源端子ＧＮＤに接続される。なお、図示はしないが、プラス電源端子ＶＤＤに電源からプラスの電圧が供給され、基準電源端子ＧＮＤに電源からゼロボルトの電圧が供給される構成である。

【0036】

次に動作について説明する。入力端子３０２にＬが入力されると、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９０４をオフする。そして、ノードＮ１がＰチャネルＭＯＳトランジスタ９０３のしきい値電圧の絶対値となり、ディプレッション型ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９０２のしきい値電圧の絶対値の方が、ノードＮ１の電圧よりも大きくなるので、ディプレッション型ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９０２がオンする。ディプレッション型ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９０２がオンすると、ノードＮ１がＰチャネルＭＯＳトランジスタ９０３のしきい値電圧の絶対値より高くなるので、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ９０３がオンする。ＰチャネルＭＯＳトランジスタ９０３がオンすると、反転信号出力端子３０３は、ノードＮ１と同じ電圧まで上昇する。そして、ノードＮ１は、反転信号出力端子９３０の上昇と共にさらにオンするディプレッション型ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９０２の電流によりプラス電源端子ＶＤＤまで上昇する。従って、反転信号出力端子９３０はＨを出力する。

【0037】

次に、入力端子３０２のＨが入力されると、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９０４がオンするので、反転信号出力端子３０３は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９０４の電流により基準電源端子ＧＮＤまで放電され、反転信号出力端子３０３はＬを出力する。そして、ノードＮ１の電圧が、入力端子３０２の電圧にＰチャネルＭＯＳトランジスタ９０３のしきい値電圧の絶対値をプラスした値となり、この値がディプレッション型ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９０２のしきい値電圧の絶対値を上回るので、ディプレッション型ＮチャネルＭＯＳトランジスタ９０２がオフする。

【0038】

以上述べてきたように、図９で示すレベルシフト回路は、前記した図８で示すレベルシフト回路と同じ機能を有することができる。また消費電流も、プラス電源端子ＶＤＤから基準電源端子ＧＮＤへの電流パスに有るいずれかのＭＯＳトランジスタがオフしているため、前記図８で示すレベルシフト回路の消費電流と同等の消費電流となる。なお、定電流回路９０１の電流値は、非常に小さく設計してあるので、図３で示す第１の光センサ１０１と第２の光センサ１０２が流す電流比にはほとんど影響しない。
＜第３の実施形態＞
図４は、本発明の近接センサにおける第３の実施形態の概略回路図である。図４に示すように、第１の光センサ１０１のアノードがＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１のゲートおよびドレインに接続され、カソードがプラス電源端子ＶＤＤに接続されている。第２の光センサ１０２はアノードがＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２のドレインおよび出力端子２０３に接続され、カソードがプラス電源端子ＶＤＤに接続されている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１のソースは基準電源端子ＧＮＤに接続されている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２は、ソースは基準電源端子ＧＮＤに接続され、ゲートはＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１のゲートに接続される。

【0039】

次に動作について説明する。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１とＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２は電流ミラー回路を構成しており、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１に流れる電流を２倍した電流がＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２にミラーされる。例えば、第１の光センサ１０１と第２の光センサ１０２で用いるフォトダイオードが同じ感度のフォトダイオードであった場合、周囲が明るく第１の光センサ１０１に指１０３等を近づけていない時、第１の光センサ１０１に流れる電流がミラーされるＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２の電流が、第２の光センサ１０２に流れる電流よりも大きくなるため、出力端子２０３にＬを出力する。周囲が明るく光センサ回路１０１に指１０３等を近づけている時、第１の光センサ１０１に入射される光量は、指１０３等により半分未満となる。従って、第１の光センサ１０１に流れる電流がミラーされるＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２の電流が、第２の光センサ１０２に流れる電流よりも少なくなるため、出力端子２０３にＨを出力する。なお、周囲が暗い場合は、第２の光センサ１０２に電流が流れないので、出力端子２０３はＬとなる。このようにして、指１０３等により、第１の光センサ１０１に入射される光量が半分未満となったことを検出する近接センサ１００が実現できる。

【0040】

以上のべてきたように、本発明の近接センサにおける第３の実施形態では、図２で示した本発明の近接センサにおける第１の実施形態と同じ機能と特徴を持ち、第１の光センサ１０１と第２の光センサ１０２の電流比を変える場合、光センサの数を増加させることなく電流ミラー回路のミラー比を変えることで対応できる。従って、小型化が可能となり、さらには、電流ミラー回路のミラー比を変えることで、近接センサの感度が簡単に調節できる。
＜第４の実施形態＞
図５は、本発明の近接センサにおける第４の実施形態の概略回路図である。図５に示すように、第１の光センサ１０１のアノードがＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１のゲートおよびドレインに接続され、カソードが基準電源端子ＧＮＤに接続されている。第２の光センサ１０２はアノードがＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２のドレインおよびレベルシフト回路３０１の入力端子３０２に接続され、カソードが基準電源端子ＧＮＤに接続されている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１のソースは基準電源端子ＧＮＤに接続されている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２は、ソースは基準電源端子ＧＮＤに接続され、ゲートはＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１のゲートに接続される。レベルシフト回路３０１は反転信号出力端子３０３が出力端子２０３に接続される。なお、レベルシフト回路３０１は、前記した本発明の近接センサにおける第２の実施形態で用いたレベルシフト回路３０１と同じ構成であるので、構成と動作の説明は省略する。

【0041】

次に動作について説明する。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１とＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２は電流ミラー回路を構成しており、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１に流れる電流を２倍した電流がＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２にミラーされる。例えば、第１の光センサ１０１と第２の光センサ１０２で用いるフォトダイオードが同じ発電特性のフォトダイオードであるとする。

【0042】

周囲が明るく第１の光センサ１０１に指１０３等を近づけていない時、第１の光センサ１０１に発電電流が発生する。この発電電流がミラーされるＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２の電流が、第２の光センサ１０２からの発電電流よりも大きくなるため、レベルシフト回路３０１の入力端子３０２はＬとなり出力端子２０３はＨとなる。

【0043】

周囲が明るく光センサ回路１０１に指１０３等を近づけている時、第１の光センサ１０１に入射される光量は指１０３等により半分未満となる。従って、第１の光センサ１０１からの発電電流がミラーされるＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２の電流が、第２の光センサ１０２からの発電電流よりも少なくなる。こうして、レベルシフト回路３０１の入力端子３０２は第２の光センサ１０２の発電電圧となり出力端子２０３はＬとなる。

【0044】

周囲が暗い場合は、第２の光センサ１０２に発電電圧が発生しないので、レベルシフト回路３０１の入力端子３０２はＬとなり出力端子２０３はＨとなる。このようにして、指１０３等により、第１の光センサ１０１に入射される光量が半分未満となったことを検出する近接センサが実現できる。

【0045】

以上のように、本発明の近接センサにおける第４の実施形態では、図３で示した本発明の近接センサにおける第２の実施形態と比べ、同じ機能と特徴を持ち、第１の光センサ１０１と第２の光センサ１０２の電流比を変える場合、光センサの数を増加させることなく電流ミラー回路のミラー比を変えることで対応できる。従って、小型化が可能となり、さらには、電流ミラー回路のミラー比を変えることで、近接センサの感度が簡単に調節できる。
＜第５の実施形態＞
図６は、本発明の近接センサにおける第５の実施形態の概略回路図である。図６に示すように、第１の光センサ１０１の光量変化を検出する構成を示している。なお、図６で示す構成と、図１で示す第２の光センサ１０２の光量変化を検出する構成も全く同じ構成で実現するため説明は省略する。

【0046】

先ず接続は、第１の光センサ１０１は、アノードがＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１のゲート及びドレインとレベルシフト回路３０１の入力端子３０２と遅延回路６０３の入力に接続され、カソードがプラス電源端子ＶＤＤに接続されている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１は、ソースが基準電源端子ＧＮＤに接続されている。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２は、ソースが基準電源端子ＧＮＤに接続され、ゲートが遅延回路６０３の出力に接続され、ドレインがレベルシフト回路３０１の入力端子３０２に接続される。レベルシフト回路３０１は、反転信号出力端子３０３が出力端子２０３に接続される。遅延回路６０３は、入力に抵抗６０１が接続され、出力に抵抗６０１の反対側と容量６０２が接続され、容量の反対側は基準電源端子ＧＮＤに接続される。なお、レベルシフト回路３０１は、前記した本発明の近接センサにおける第２の実施形態で用いたレベルシフト回路３０１と同じ構成であるので、構成と動作の説明は省略する。

【0047】

次に動作について説明する。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１とＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２は電流ミラー回路を構成している。第１の光センサ１０１に指１０３等を近づけていない時、第１の光センサ１０１に２Ｉの電流が流れるとし、カレントミラーのミラー比が１対１であるとすると、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１と４０２にはそれぞれＩの電流が流れる。そして、レベルシフト回路３０１の入力端子３０２は、Ｉの電流が流せるＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１のゲート電圧となる。従って、出力端子２０３にＬが出力される。第１の光センサ１０１に指１０３等を近づけ第１の光センサ１０１に流れる電流がＩ未満になったとすると、容量６０２によりＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２のゲートは一定時間一定の電圧を保つため、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２は、Ｉの電流を流すように動作する。従って、第１の光センサ１０１に流れる電流よりも、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２に流れる電流の方が多いため、レベルシフト回路３０１の入力端子３０２はＬとなり、出力端子２０３はＨとなる。そして、しばらくたって容量６０２から電荷が抜けると、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１と４０２にはそれぞれＩ／２の電流が流れ、レベルシフト回路３０１の入力端子３０２は、Ｉ／２の電流が流せるＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０１のゲート電圧まで再び上昇する。従って、出力端子２０３は再びＬとなる。このように、第１の光センサ１０１に指１０３等を近づけることで、第１の光センサ１０１に入力される光量が半分になったことを検出し、出力端子２０３にしばらくの期間Ｈを出力する近接センサが実現できる。

【0048】

また、上記第１の光センサ１０１を用いた構成の近接センサのみでは、周囲の明るさが変化したことと、指１０３等が近づいたこととを区別できない。そこで、指１０３等で隠れない部分に第２の光センサ１０２を用いた全く同じ構成の近接センサをもう一個追加して、この第２の光センサ１０２を用いた近接センサが反応した場合は、周囲の明るさが変化したと判断する。こうして、指１０３等での遮光と周囲が暗くなることを区別する。

【0049】

なお、第１の光センサ１０１にゆっくりと指１０３等を近づけるとＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２のゲートを一定時間一定の電圧を保つ事をせず、ＮＭＯＳトランジスタ４０２に流す電流も徐々に減らしていく。このため、レベルシフト回路３０１の入力がＬになることはない。ＮチャネルＭＯＳトランジスタ４０２のゲートを一定の電圧を保つ一定時間よりも速く指１０３等を近づけたときのみＬを出力することができる。また、この時間は抵抗６０１と容量６０２の大きさで調整可能である。

【0050】

以上述べてきた用に、本発明の近接センサにおける第５の実施形態では、所定の速さ以上でかつ所定の距離まで指等が近づいた事を検出できる近接センサが実現できる。また、第１の光センサ１０１の表面が汚れて第１の光センサ１０１に入射される光量が半分未満となった場合、本発明の近接センサにおける第１から第４の実施形態では誤検出してしまう。しかし、本発明の近接センサにおける第５の実施形態では、指１０３等により所望速度で所望量変化する入射光量を検出する構成であるので誤検出しない。

【0051】

なお、図６で示す抵抗６０１を短絡して、ノードＡとノードＢの間に抵抗を挿入しても同様の機能を実現できることは言うまでも無い。また、遅延回路は抵抗と容量を用いない別の方式でも実現できることは言うまでもない。
＜第６の実施形態＞
図７は、本発明の近接センサにおける第６の実施形態の概略回路図である。図６で示した本発明の近接センサにおける第５の実施形態との構成の違いは、第１の光センサ１０１のカソードを基準電源端子ＧＮＤに接続した点のみである。

【0052】

動作としては、第１光センサ１０１から供給される電流が発電電流となり、この発電電流を検出することで本発明の近接センサにおける第５の実施形態と同様に動作できる。そして、第１の光センサ１０１の発電電流を検出する構成であるため、光電流分消費電流を少なくできる。なお、第５の実施形態と同様に第２の光センサ１０２を用いることで周囲が暗くなる事を区別することができる。

【0053】

以上述べてきたように、本発明の近接センサにおける第１から第６の実施形態では、指１０３等による第１の光センサ１０１による遮光量が半分程度に減少することを検出する場合で説明したが、第１の光センサ１０１ないし第２の光センサ１０２の個数や発電性能を変えたり、電流ミラー回路のミラー比をかえたりすることで、検出する遮光量を変えることができることは言うまでもない。また、本発明の近接センサにおける第１から第４の実施形態は、第１の光センサ１０１と第２の光センサ１０２の電流を、２対１の比で比較する構成であるが、この比率を逆にし、出力信号を反転すれば、周囲が暗くなったことは区別できないが、その他の機能は実現できることは言うまでも無い。

【0054】

なお、第１の光センサ１０１ないし第２の光センサ１０２は、フォトダイオードやＬＥＤ等のダイオード特性と光電変換特性を有するセンサであればどのようなセンサでも良いことは言うまでも無い。

【符号の説明】

【0055】

１０ 非接触スイッチ
２３ 動作表示灯
２７ 受光部
２８ 投光部
２９ 反射型の光センサ
３０ 照明器具
３１ スイッチ回路
３２ トライアック
３３ スイッチ制御部
１００ 近接センサ
１０１ 第１の光センサ
１０２ 第２の光センサ
２０３ 出力端子
３０１ レベルシフト回路
６０３ 遅延回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】