(57)【要約】【課題】被検出物からの反射光の検知感度を下げることなく、被検出物以外からの反射光による誤検知を防止する。【解決手段】受光手段が、第１の受光素子２０１、第２の受光素子２０２、および第３の受光素子２０３によって構成される。被検出物以外からの反射光スポット１３１は、第２の受光素子２０２側にずれて形成されるため、第１の受光素子２０１の出力から第２の受光素子２０２の出力を減算することで誤検知を防止する。被検出物からの反射光スポット１３０については、さらに第３の受光素子２０３の出力を加算することで第２の受光素子２０２の検出成分をキャンセルする。【選択図】図１
2011004230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス光を出射する発光手段と、
光を受光する受光手段と、
前記受光手段による光の受光タイミングが、前記発光手段によるパルス光の出射タイミングと一致しているか否かを検出することで、被検出物の有無を検出する検出手段とを備えた物体検出装置において、
前記受光手段は、第１の受光素子と、前記第１の受光素子に隣接して配置される第２の受光素子と、第１の受光素子と隣接し、前記第１の受光素子に対して前記第２の受光素子とは反対側に配置される第３の受光素子とを有しており、
第１の受光素子の出力信号をＩｐｄ１，第２の受光素子の出力信号をＩｐｄ２，第３の受光素子の出力信号をＩｐｄ３とするとき、
前記検出手段は、
Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ２−Ｉｐｄ３）
の式で表される信号Ｉｉｎを増幅し、増幅した信号を所定の基準値と比較することで、受光手段による光の受光タイミングを検知可能であることを特徴とする物体検出装置。
【請求項２】
前記第１ないし第３の受光素子の出力信号を、前記検出手段へ入力するための接続を切り替えることにより、
前記信号Ｉｉｎは、
Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ２−Ｉｐｄ３）
の式で表される信号と、
Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ３−Ｉｐｄ２）
の式で表される信号との間で切り替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の物体検出装置。
【請求項３】
パルス光を出射する発光手段と、
光を受光する受光手段と、
前記受光手段による光の受光タイミングが、前記発光手段によるパルス光の出射タイミングと一致しているか否かを検出することで、被検出物の有無を検出する検出手段とを備えた物体検出装置において、
前記受光手段は、第１の受光素子と、前記第１の受光素子に隣接して配置される第２の受光素子と、第１の受光素子と隣接し、前記第１の受光素子に対して前記第２の受光素子とは反対側に配置される第３の受光素子とを有しており、
第１の受光素子の出力信号をＩｐｄ１，第２の受光素子の出力信号をＩｐｄ２，第３の受光素子の出力信号をＩｐｄ３とするとき、
前記出力信号Ｉｐｄ１を、第１のＩ−Ｖ変換アンプに接続し、該出力信号Ｉｐｄ１に対応する該第１のＩ−Ｖ変換アンプの出力をＶｐｄ１とし、
前記出力信号Ｉｐｄ３を、前記第１のＩ−Ｖ変換アンプに接続し、該出力信号Ｉｐｄ３に対応する該第１のＩ−Ｖ変換アンプの出力をＶｐｄ３とし、
前記出力信号Ｉｐｄ２を、前記第１のＩ−Ｖ変換アンプと抵抗および参照電圧が同一である第２のＩ−Ｖ変換アンプに接続し、該出力信号Ｉｐｄ２に対応する該第２のＩ−Ｖ変換アンプの出力をＶｐｄ２とし、
さらに、前記第２のＩ−Ｖ変換アンプには、前記第１の受光素子の寄生容量値と等しい容量値を持つ容量が、前記第２の受光素子と並列となるように接続された状態を取ることが可能であり、
前記第１および第２のＩ−Ｖ変換アンプ出力を差動増幅回路に入力し、該差動増幅回路は、該差動増幅回路における増幅率をＡｖとすると、
Ｖｏｕｔ＝Ａｖ×｛Ｖｐｄ１−（Ｖｐｄ２−Ｖｐｄ３）｝
の式で表される信号Ｖｏｕｔを前記検出手段へ出力するものであり、
前記検出手段は、前記差動増幅回路から入力された信号Ｖｏｕｔを所定の基準値と比較することで、受光手段による光の受光タイミングを検知可能であることを特徴とする物体検出装置。
【請求項４】
前記出力信号Ｉｐｄ１，Ｉｐｄ２，Ｉｐｄ３を、前記第１または第２のＩ−Ｖ変換アンプへ入力するための接続を切り替えることにより、
前記信号Ｖｏｕｔは、
Ｖｏｕｔ＝Ａｖ×｛Ｖｐｄ１−（Ｖｐｄ２−Ｖｐｄ３）｝
の式で表される信号と、
Ｖｏｕｔ＝Ａｖ×｛Ｖｐｄ１−（Ｖｐｄ３−Ｖｐｄ２）｝
の式で表される信号との間で切り替え可能であることを特徴とする請求項３に記載の物体検出装置。
【請求項５】
前記第２の受光素子および前記第３の受光素子は、複数の領域に細分化されており、
前記出力信号Ｉｐｄ２は、前記第２の受光素子の細分化された複数の領域のうちの任意の領域からの出力に対応させることができ、
前記出力信号Ｉｐｄ３は、前記第３の受光素子の細分化された複数の領域のうちの任意の領域からの出力に対応させることができることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の物体検出装置。
【請求項６】
パルス光を出射する発光手段と、
光を受光する受光手段と、
前記受光手段による光の受光タイミングが、前記発光手段によるパルス光の出射タイミングと一致しているか否かを検出することで、被検出物の有無を検出する検出手段とを備えた物体検出装置において、
前記受光手段は、第１の受光素子と、前記第１の受光素子に隣接して配置される第２の受光素子と、第１の受光素子と隣接し、前記第１の受光素子に対して前記第２の受光素子とは反対側に配置される第３の受光素子とを有しており、
第１の受光素子の出力信号をＩｐｄ１，第２の受光素子の出力信号をＩｐｄ２，第３の受光素子の出力信号をＩｐｄ３とするとき、
さらに、複数の出力段を有するカレントミラー回路と、
前記カレントミラー回路の前記複数の出力段の各出力の接続／非接続を切り替える切り替え手段とを備え、
前記出力信号Ｉｐｄ２は、前記カレントミラー回路を介して出力される信号Ｉｐｄ２’とすることができると共に、前記カレントミラー回路の前記複数の出力段の各出力の接続／非接続を切り替えることによって前記信号Ｉｐｄ２を所定の増幅率となるように調節可能であり、
前記検出手段は、
Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ２’−Ｉｐｄ３）
の式で表される信号Ｉｉｎを増幅し、増幅した信号を所定の基準値と比較することで、受光手段による光の受光タイミングを検知可能であることを特徴とする物体検出装置。
【請求項７】
前記出力信号Ｉｐｄ１，Ｉｐｄ２，Ｉｐｄ３を、前記検出手段へ入力するための接続を切り替えることにより、
前記カレントミラー回路は、前記出力信号Ｉｐｄ２またはＩｐｄ３をその入力とすることで、その出力を信号Ｉｐｄ２’またはＩｐｄ３’とすることでき、
前記信号Ｉｉｎは、
Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ２’−Ｉｐｄ３）
の式で表される信号と、
Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ３’−Ｉｐｄ２）
の式で表される信号との間で切り替え可能であることを特徴とする請求項６に記載の物体検出装置。
【請求項８】
前記第１のＩ−Ｖ変換アンプおよび第２のＩ−Ｖ変換アンプの少なくともどちらか１つが可変抵抗を備えており、その増幅率を可変とすることを特徴とする請求項３または４に記載の物体検出装置。
【請求項９】
前記検出手段は、少なくとも、前記発光手段の発光タイミングを示すタイミング信号を生成するタイミング生成回路、前記受光手段の出力を増幅する増幅回路、前記増幅回路の出力を所定の基準値と比較して２値信号を出力する判定回路、前記判定回路から出力される前記２値信号と前記タイミング生成回路で生成される前記タイミング信号との同期検出を行う同期検出回路、前記同期検出回路において前記２値信号と前記タイミング信号との同期が検出された場合に被検出物が有りとする検出信号を出力する出力回路を含む複数の機能回路から構成され、
前記受光手段と、前記複数の機能回路とは、同一基板上に集積化されることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の物体検出装置。
【請求項１０】
前記基板は、
前記検出手段を構成する各機能回路を制御するための制御信号が入力される第１の外部入力端子と、
クロック信号が入力される第２の外部入力端子と、
前記制御信号を、前記クロック信号の入力に応じて保存／設定するためのシフトレジスタ回路と、
前記制御信号により設定される各機能回路の状態に対して、受信感度測定を行うためのテスト手段とを備えることを特徴とする請求項９に記載の物体検出装置。
【請求項１１】
前記第１の外部入力端子に入力された前記制御信号を記憶可能な不揮発性の記憶手段を備えており、
前記検出手段を構成する各機能回路を、前記記憶手段に記憶された制御信号にて制御可能であることを特徴とする請求項１０に記載の物体検出装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか１項に記載の物体検出装置を筐体内に搭載する電子機器であって、
前記筐体外の被検出物からの反射光によって前記受光手段上に形成される光スポットを第１のスポット、前記筐体からの反射光によって前記受光手段上に形成される光スポットを第２のスポットとする場合、
前記第２の受光素子は、前記第１の受光素子に対して、前記第２のスポットが前記第１のスポットに対してずれる側に配置されることを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
被検出物に光を照射する発光手段と、
前記被検出物からの反射光を受光する第１の受光手段と、
前記第１の受光手段の出力信号に基づき前記被検出物の有無を検知する物体検出装置を備え、前記物体検出装置を筐体内に搭載する電子機器であって、
前記筐体での反射光が前記受光手段にて受光され誤検知することを防止する誤検知防止手段を設けたことを特徴とする電子機器。
【請求項１４】
前記誤検知防止手段は、前記筐体での反射光を受光する第２の受光手段を備え、
前記誤検知防止手段は、前記第２の受光手段が受光した光成分を、前記第１の受光手段が受光した光成分から減算することを特徴とする請求項１３に記載の電子機器。
【請求項１５】
前記誤検知防止手段は、前記筐体での反射光による前記第１の受光手段の出力信号を非検知領域とするように、比較回路の閾値を調整する手段を備えることを特徴とする請求項１４に記載の物体検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス光を投射し物体からの反射光を検出して物体の有無を検知する物体検出装置に関するものであり、特に携帯電話機等のポータブル電子機器に搭載される物体検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動ドア、衛生器具の自動洗浄装置、あるいは、アミューズメント機器などに備えられている、パルス光を投射し物体からの反射光を検出して物体の有無を検知する検出装置が周知である。具体的な構成の例として、特許文献１または特許文献２に開示されているものが挙げられる。
【０００３】
特許文献１には、発光素子が光を投射する前に、受光素子が光を検出した場合は、受光素子が光を検出しなくなるまで待ち、光を検出しなくなったら発光素子から光を投射させる物体検出装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、１周期中に複数回のパルス光を発光し、上記複数回のパルス光を検出した場合に物体の有無を示す検出信号を出力する検出装置が開示されている。
【０００５】
近年、多機能化と小型化あるいは薄型化とが進む携帯電話やメディアプレイヤー等のポータブル機器に、近接する物体の有無を検出するセンサ（物体検出装置、近接センサ）を搭載したものが登場している。その用途として以下のような例がある。
【０００６】
（１）電話機能及び表示画面を有するポータブル機器における表示画面用バックライトのＯＮ／ＯＦＦ制御。例えば、通話時にセンサが人肌の接近を検出すると液晶画面のバックライトをＯＦＦし、非近接状態への変化を検出すると再びバックライトをＯＮする。このようにバックライトのＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、システム全体の低消費電力化を図る。
【０００７】
（２）電話機能及びタッチパネル機能を有するポータブル機器におけるタッチパネル機能のＯＮ／ＯＦＦ制御。例えば、通話する際あるいは機器をポケットに挿入した際に、センサーが近接している物体を検出すると、タッチパネル機能をＯＦＦさせる。このようにタッチパネル機能のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、システムの誤動作を防止する。
【０００８】
（３）無線通信機能を有するポータブル機器におけるタッチレススイッチ。例えば、無線通信によるワイヤレスマウス、ワイヤレスキーボード、ゲーム機のコントローラ等において、その操作者が指や手を近づけると機器が起動し、遠ざけるとスリープする。このように機器のスイッチを制御することにより、機器の低消費電力化を図る。
【０００９】
上記の通り、物体検出装置（近接センサ）は、携帯電話やメディアプレイヤー等の多様な機器への搭載が見込まれており、その搭載位置や電子機器の筐体表面状態等の実装条件は、電子機器のデザイン面または設計上の制約から、メーカー毎または機種毎に様々である。そのため、様々な実装条件であっても、同等の特性（検知距離特性や誤動作）の物体検出装置の実現が強く求められている。
【００１０】
また、上記のようなポータブル機器のアプリケーションに向けた物体検出装置は、従来の光センサー技術と比較して、太陽光や蛍光灯などの外乱光へのより高い耐性を有することが望まれている。それとともに、物体検出装置は、所望の検知距離特性（検知感度）または応答時間等の所望のセンシング特性を極めて小さい実装面積で実現し、近接センサ自身が極めて低消費電力であることも強く望まれている。
【００１１】
図１５に従来の物体検出装置の構成の一例を示す。図１５（ａ）は物体検出装置を前面（光の入射面）から見た図であり、図１５（ｂ）は物体検出装置の断面図を表す。図１５（ｂ）に示すように、赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子１００、フォトダイオード等の受光素子１０２、及び、信号処理用の集積回路１０４を基板１０５上に実装し、それぞれの素子はワイヤー等により接続されている。
【００１２】
発光素子１００、及び、受光素子１０２の上には、赤外線を透過する樹脂により、発光用レンズ１０１、及び、受光用レンズ１０３がそれぞれ形成されている。発光用レンズ１０１は、発光素子１００からの放射光を被検出物に集光するものである。受光用レンズ１０３は、非検出物からの反射光を受光素子１０２上に集光するものである。その他の部分は、赤外線を透過しない樹脂１０７で覆われている。受光素子１０２と発光素子１００の間の樹脂１０７は、発光素子１００からの放射光や迷光成分が受光素子１０２に入射する事を防止する。
【００１３】
図１６（ａ）は、従来の物体検出装置の回路構成の一例を示す図である。図１７には、上記回路構成を用いた場合の信号処理波形の一例を示す。図１６（ａ）および図１７に基づいて、従来の物体検出装置における物体検出／被検出の動作フローの一例を説明する。
【００１４】
まず、発振器等により構成されるタイミング生成回路１０９が生成したタイミング信号に従って、発光素子駆動回路１１０が動作し、発光素子１００からパルス光が放射される（図１７に示す波形Ａ）。被検出物有りの場合、被検出物からの反射光を受光素子１０２が受光してパルス信号を生成し、増幅器１１１がパルス信号を増幅する（図１７に示す波形Ｂ）。そして、比較器等の判定回路１１２がパルス有無の判定を行う（図１７に示す波形Ｃ）。図１７に示す例では、波形Ｂの振幅が閾値電圧Ｖｔｈを超えるところで、波形ＣがＨｉとなる。ここで、発光素子１００の発光タイミングと同期して受光素子１０２がパルス光を受信している場合（つまり、発光しているタイミングで、判定回路１１２が生成する波形ＣがＨｉレベルになっている場合）に、同期検出／信号処理回路１１３は、出力をＬｏレベルからＨｉレベルに反転して（ラッチが掛かり）、「物体検知」状態を示す。被検出物無しの場合は、被検出物からの反射光が無いため、上記動作は行われず、出力はＬｏレベルのままであり、「物体非検知」状態となる。
【００１５】
図１６（ｂ）は、受光素子１０２−増幅回路１１１−判定回路１１２までの回路構成例を示す図である。上記回路は、フォトダイオード１１９（受光素子１０２に対応）、容量１２０、Ｉ−Ｖ変換アンプ回路１５１（電流電圧変換増幅回路）、ダミーＩ−Ｖ変換アンプ回路１５２、差動増幅回路１２３、および比較判定回路１２４で構成される。ダミーＩ−Ｖ変換アンプ回路１５２は、Ｉ−Ｖ変換アンプ回路１５１と同一の構成を有する。差動増幅回路１２３は、Ｉ−Ｖ変換アンプ回路１５１（電流電圧変換増幅回路）およびダミーＩ−Ｖ変換アンプ回路１５２の出力電圧を入力としている。
【００１６】
容量１２０、ダミーＩ−Ｖ変換アンプ回路１５２、および、差動増幅回路１２３からなる構成は、電源電圧に重畳するノイズを除去する事を目的としている。このため、パルス信号用のＩ−Ｖ変換アンプ回路１５１とダミーＩ−Ｖ変換アンプ回路１５２とは、同一構成にしてゲイン周波数特性、及び、出力インピーダンスを合わせておく必要がある。
【００１７】
Ｉ−Ｖ変換アンプ回路１５１は、フォトダイオード１１９が受光した光信号を電圧信号に変換する。一方、ダミーＩ−Ｖ変換アンプ回路１５２には電圧信号は出力されず、ＡＣ振幅はゼロとなっている。次に、差動増幅回路１２３は、Ｉ−Ｖ変換アンプ回路１５１とダミーＩ−Ｖ変換アンプ回路１５２との入力電圧信号の差電圧のみを増幅する。そして、比較判定回路１２４は、増幅された信号と任意の閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、パルス有無を判定する。
【００１８】
Ｉ−Ｖ変換アンプ回路１５１およびダミーＩ−Ｖ変換アンプ回路１５２は、それぞれ演算増幅器１１５・１１７、抵抗１１６・１１８、基準電圧１２１・１２２からなる。Ｉ−Ｖ変換アンプ回路１５１の出力電圧は、反射光を受光する際にフォトダイオード１１９に流れる光電流と、抵抗１１６とを乗算した値となる。また、フォトダイオード１１９（受光素子１０２）の両端に掛かるバイアス電圧は、基準電圧１２１と同電圧となる（理想的な演算増幅器の場合、入力端子は仮想短絡（virtual short）となっており、両ノードのバイアス電圧は等しくなっている）。
【００１９】
このような物体検出装置を携帯電話等のポータブル電子機器（筐体）に実装すると、発光素子１００から出た放射光が電子機器筐体の表面（筐体-空気の境界面）で反射し、その反射光を受光素子１０２が受光することがある。このとき、物体検出装置において、被検出物が無いにも拘わらず「物体検知」状態を示す信号を出力する誤動作、または、「検知」と「非検知」の状態を行ったり来たりするチャタリングのような現象が発生しているため問題となっている。
【００２０】
図１８（ａ）は、従来の物体検出装置を携帯電話等の電子機器（筐体）に実装した場合の概略を示す図である。また、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に示す受光素子１０２を反射光１２８の入射方向から見た図である。図示のように、発光素子１００から放射された放射光１２６は、発光用レンズ１０１を介して被検出物１０８に投射される。被検出物１０８は、発光素子１００から距離ｄ１離れた位置に配置されている。被検出物１０８からの反射光１２８は、受光レンズ１０３で集光され、発光素子１００から距離Ｌ１離れた位置にスポット１３０中心を形成し、受光素子１０２に受光される。
【００２１】
ここで、図１８（ｂ）に示すように、反射光１２８は、受光素子１０２上にスポット１３０を形成しているとする（実際は、被検出物１０８からの反射光１２８を集光し、受光素子１０２上にスポット中心を形成するように、受光素子１０２の位置や受光レンズ１０３の特性を調整して設定・設計する）。この時、発光素子１００からの放射光１２６が、発光素子１００から距離ｄ２（＜ｄ１）離れた筐体表面１２７で反射すると、その反射光１２９もまた受光レンズ１０３で集光され、発光素子１００からＬ２（＞Ｌ１）の位置に反射光１２９のスポット１３１中心を形成する。具体的には、図１８（ｂ）に示すように、被検出物１０８からの反射光１２８のスポット１３０の外側、つまり、発光素子１００から離れる方向にスポット１３１が形成される。図１８（ｂ）に示すように、例えば、ＬＥＤなどのように指向性が低い発光素子を光源に使用している場合、受光面には発光素子１００から様々な角度で投射される放射光１２６の反射光成分が入射するため、スポットの拡がりは受光素子１０２の面積よりも大きく拡がる事となる。
【００２２】
図１８（ｃ）は、図１８（ｂ）に示す受光素子１０２を側面から見た図である。波形１３２は、被検出物１０８からの反射光１２８の強度分布を表し、波形１３３は、筐体表面１２７からの反射光１２９の強度分布を表している（縦方向が強度分布を表す）。図示のように、筐体表面１２７からの反射光１２９のスポット１３１の中心点（強度が最も高い部分）が受光素子１０２から外れていたとしても、通常、スポット内の反射光強度が波形１３３のような強度分布になるため、受光素子１０２は、筐体表面１２７からの反射光１２９を少なからず受光してしまうことになる。
【００２３】
また、上記の筐体表面１２７からの反射光１２９の集光位置は、筐体表面１２７が物体検出装置と水平に設計されている事を前提としている。しかしながら、電子機器の設計やデザイン面の問題から、筐体表面１２７が物体検出装置と水平に設計されるとは限らない。例えば、筐体表面１２７が物体検出装置に対して傾いているような特殊な場合などでは、図１８（ｂ）で示したスポット位置とは異なる位置（例えば、受光素子１０２の内側、つまり発光素子１００に近い方向）にスポットが形成される事も考慮しておく必要がある。
【００２４】
受光素子１０２が被検出物１０８からの反射光１２８と筐体表面１２７からの反射光１２９とを受光する場合の各回路の出力信号波形を図１９に示す。図１９（ａ）は、筐体表面１２７からの反射光１２９成分（図１９（ａ）または（ｂ）に示すＢの破線）が弱く、辛うじて正常動作をしている状態を示す図である。一方、図１９（ｂ）は、筐体表面１２７からの反射光１２９成分が強く、被検出物１０８からの反射光１２８を受光していないにも拘わらず、筐体表面１２７からの反射光１２９だけで「検知」状態となっている状態、つまり誤動作している状態を示す図である。
【００２５】
上記誤動作の発生しやすさは、発光素子１００と筐体表面１２７との距離ｄ２に依存している。例えば、図１８に示すような場合、距離ｄ２が長ければ、発光素子１００と、筐体表面１２７からの反射光１２９のスポット１３１中心との距離Ｌ２は短くなる、すなわち、受光素子１０２の中心とスポット１３１中心とが近づく。そのため、筐体表面１２７からの反射光１２９による受光電流が多くなり、物体検出装置において誤動作が発生する確率が高くなる。逆に距離ｄ２が短ければ距離Ｌ２は長くなる。そのため、筐体表面１２７からの反射光１２９による受光電流は減少し、物体検出装置の誤動作発生確率は低下する。
【００２６】
ここで、発光素子１００と筐体表面１２７との距離ｄ２は、搭載する電子機器のメーカーや機種毎に様々な値となるため、上記問題の根本的な解決が望まれている。上記の問題は、距離ｄ２を極短い距離に限定して実装する、或いは、物体検出装置を剥き出しで実装する（電子機器内部に実装しない）などにより、Ｌ２を長く設定する事ができ、ある程度は回避できるが、この場合は電子機器の設計自由度が低下してしまう事（デザイン面や設計面）となるため問題となっている。また、筐体表面１２７での反射率が突発的に変化するような場合（例えば、筐体表面１２７の汚れや劣化等による反射率の変化）、筐体表面１２７からの反射光１２９成分が増えて誤動作が発生する可能性が残されており、このことからも筐体表面１２７の反射光１２９による誤動作の根本的な解決が望まれている。
【００２７】
特許文献３、４および５では、測距センサ（検出物の距離を測定するセンサ）の方式に三角測量方式を用いる事で、被検出物の正確な位置検出を可能としている。
【００２８】
具体的に、特許文献３には、受光素子の受光面を２分割するとともに、一方の受光面の出力レベルをもう一方の受光面の出力レベルより常に大きく設定し、２つの受光面の出力を演算して物体の位置を検知する光検知センサが開示されている。
【００２９】
また、特許文献４には、複数個の受光面をもつフォトダイオードを、予め定められた複数の作動距離Ｌａ〜Ｌｄ付近にある各被測定面Ａ〜Ｄからの反射光が入射する位置Ｐａ〜Ｐｄに並設したフォトダイオードアレーを備える三角測距式光電センサが開示されている。特許文献４に記載の三角測距式光電センサは、フォトダイオードアレーの各出力を識別することにより、対象物の被測定面がいずれの作動距離Ｌａ〜Ｌｄにあるかを検出することができる。
【００３０】
また、特許文献５には、受光面上の光スポットの位置に応じて一対の出力電流Ｉａ、Ｉｂの比が変動する受光素子を備える光半導体装置が開示されている。特許文献５に記載の光半導体装置は、受光素子の出力電流Ｉａ、Ｉｂを演算することによって、対象物までの距離を測定することができる。
【００３１】
ここで用いられる三角測量方式とは、複数の受光素子（２分割ＰＤ、ＰＳＤ、ＰＤアレイ等）を用いて、それぞれの受光素子で被検出物からの反射光強度を測定し、三角形の相似条件を用いて演算処理を行い、その結果から距離検出を行うものである。この方式は、反射光の入射方向の違いにより、反射物（被検出物）までの距離検出は可能であるが、今回対象としている筐体表面からの反射光（つまり、極近距離での反射）による誤動作防止対策については言及していない。また、反射光が複数になる場合、つまり被検出物からの反射と筐体からの反射がある場合は、検出距離の精度低下や誤動作を引き起こす可能性がある。また、上記方式には、加算、減算、除算といった演算処理が必要であり、部品点数の増大による集積回路チップ面積の増大や消費電流増加は免れない。
【００３２】
特許文献６には、図２０（ａ）（ｂ）に示すように、信号受信用の受光素子１３５の周囲にダミー受光素子１３４を配置して、受光素子１３５およびダミー受光素子１３４で発生する受光電流を演算回路１３８が減算、または、電流-電圧変換後に差動増幅する事により、外乱光１３７（図２０（ａ）に示す破線矢印）が受光素子１３５に一様に入射する場合や、外乱光１３７が任意の強度分布を持って入射する場合について、外乱光成分の除去を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】実開平６−１８９８３号公報（１９９４年３月１１日公開）
【特許文献２】特開２００６−１４５４８３号公報（２００６年６月８日公開）
【特許文献３】特開平１０−３００４１７号公報（１９９８年１１月１３日公開）
【特許文献４】特開平６−２４９６４９号公報（１９９４年９月９日公開）
【特許文献５】特開２００６−２２０４８０号公報（２００６年８月２４日公開）
【特許文献６】特開平１０−２５５３００号公報（１９９８年９月２５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
ここで、特許文献６の受光素子は、レーザー光のように指向性の高い光源からの反射光を受光することを想定している。レーザー光を受光する場合、図２０（ａ）に示すように、反射光スポット径１３６の拡がりが少なく問題はない。しかしながら、低消費電力化、製造コスト低減、安全性などの観点から、発光ダイオード等の比較的指向性の低い光源を発光光源に使用する物体検出装置では、図２０（ｃ）に示すように反射光スポット径１３６’の拡がりは大きくなり、受光素子１３５の受光面をはみ出してしまう場合がある。この場合、ダミー受光素子１３４の受光面にも信号光スポット（被検出物からの反射光）が重なってしまう。そのため、ダミー受光素子１３４で受光した信号成分を、信号用の受光素子１３５で受光した信号成分から減算してしまうことになり、物体検出装置の受光感度が低下してしまう問題がある。
【００３５】
このダミー受光素子１３４による受光感度低下の問題は、増幅器の増幅率を上げる事や、新たな増幅器の追加、または受光素子１３５の受光面の面積拡大により、ある程度補う事ができる。しかし、この場合は、消費電力増加や回路ノイズ増大によるＳ／Ｎ比の低下、ＩＣチップや受光素子のコスト上昇など別の問題が発生する。つまり、この方法では、ポータブル電子機器への搭載が目的である物体検出装置には不適切な対策となる。そのため、より根本的な対策、つまり、筐体からの反射光成分を除去しつつ、信号成分は除去されないような方式を考慮する必要がある。
【００３６】
また、前述のように、電子機器筐体と物体検出装置が平行に実装されていないような特殊な場合、筐体表面からの反射光スポット位置は、上記とは別の位置、例えば、発光素子に近い側等にずれる可能性がある（大半の場合は、図１ｂのように遠ざかる方向にずれている。あくまでも特殊な場合）。このような反射光スポット位置の変動は、上記のように非平行に実装される場合だけに限らず、筐体表面の凹凸が大きい場合の乱反射や、電子機器内の部品等での反射、また、発光素子からの放射光が筐体−物体検出装置間を反射しながら伝播して受光素子に入射する場合などでも起こり得る。つまり、筐体表面からの反射光などの自己発光が起因の不要な反射光ノイズは、物体検出装置が実装される電子機器の種類やメーカーなどにより多種多様となる可能性がある。そのため、特許文献６に開示されている、１個の受光素子と１個のダミー受光素子とを対にする方式では、これら多種多様な位置に形成される不要な反射光成分による影響を除去する事ができない。
【００３７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検出物からの反射光による、受光手段から比較判定手段への出力信号を減少させることなく、受光手段が被検出物以外のものからの反射光を受光することによって、比較判定手段が被検出物を検知したことを示す信号を出力することを防ぐことができる物体検出装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
本発明に係る物体検出装置は、上記課題を解決するために、パルス光を出射する発光手段と、光を受光する受光手段と、前記受光手段による光の受光タイミングが、前記発光手段によるパルス光の出射タイミングと一致しているか否かを検出することで、被検出物の有無を検出する検出手段とを備えた物体検出装置において、前記受光手段は、第１の受光素子と、前記第１の受光素子に隣接して配置される第２の受光素子と、前記第１の受光素子に対して前記第２の受光素子とは反対側に配置される第３の受光素子とを有しており、第１の受光素子の出力信号をＩｐｄ１，第２の受光素子の出力信号をＩｐｄ２，第３の受光素子の出力信号をＩｐｄ３とするとき、前記検出手段は、Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ２−Ｉｐｄ３）の式で表される信号Ｉｉｎを増幅し、増幅した信号を所定の基準値と比較することで、受光手段による光の受光タイミングを検知可能であることを特徴としている。
【００３９】
上記物体検出装置を筐体内に搭載する電子機器において用いる時、前記筐体外の被検出物からの反射光によって前記受光手段上に形成される光スポットを第１のスポット、前記筐体からの反射光によって前記受光手段上に形成される光スポットを第２のスポットとする場合に、前記第２の受光素子が、前記第１の受光素子に対して、前記第２のスポットが前記第１のスポットに対してずれる側に配置されるものとする。
【００４０】
この時、上記の構成によれば、筐体からの反射光による第２のスポットが第２の受光素子２０２側にずれて形成され、第１の受光素子および第２の受光素子によって受光される（第３の受光素子では受光されない）。このため、検出手段での検出に用いられる信号ＩｉｎはＩｉｎ＝Ｉｐｄ１−Ｉｐｄ２となり、すなわち、第１の受光素子の出力から第２の受光素子の出力を減算することで誤検知の元となる筐体からの反射光成分を削減できる。
【００４１】
一方、筐体外の被検出物からの反射光による第１のスポットは、第１ないし第３の受光素子によって受光される。このため、検出手段での検出に用いられる信号ＩｉｎはＩｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ２−Ｉｐｄ３）となり、すなわち、第２の受光素子の検出成分は第３の受光素子の検出成分によってキャンセルされる。これにより、被検出物からの反射光の検知感度を下げることがない。
【００４２】
また、上記物体検出装置では、前記第１ないし第３の受光素子の出力信号を、前記検出手段へ入力するための接続を切り替えることにより、前記信号Ｉｉｎは、Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ２−Ｉｐｄ３）の式で表される信号と、Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ３−Ｉｐｄ２）の式で表される信号との間で切り替え可能である構成とすることができる。
【００４３】
上記の構成によれば、前記の切り替えによって、筐体からの反射光スポット位置が想定の逆側に形成される場合でも対応が可能となり、物体検出装置の汎用性が高くなる。
【００４４】
また、上記物体検出装置では、パルス光を出射する発光手段と、光を受光する受光手段と、前記受光手段による光の受光タイミングが、前記発光手段によるパルス光の出射タイミングと一致しているか否かを検出することで、被検出物の有無を検出する検出手段とを備えた物体検出装置において、前記受光手段は、第１の受光素子と、前記第１の受光素子に隣接して配置される第２の受光素子と、前記第１の受光素子に対して前記第２の受光素子とは反対側に配置される第３の受光素子とを有しており、第１の受光素子の出力信号をＩｐｄ１，第２の受光素子の出力信号をＩｐｄ２，第３の受光素子の出力信号をＩｐｄ３とするとき、前記出力信号Ｉｐｄ１を、第１のＩ−Ｖ変換アンプに接続し、該出力信号Ｉｐｄ１に対応する該第１のＩ−Ｖ変換アンプの出力をＶｐｄ１とし、前記出力信号Ｉｐｄ３を、前記第１のＩ−Ｖ変換アンプに接続し、該出力信号Ｉｐｄ３に対応する該第１のＩ−Ｖ変換アンプの出力をＶｐｄ３とし、前記出力信号Ｉｐｄ２を、前記第１のＩ−Ｖ変換アンプと抵抗および参照電圧が同一である第２のＩ−Ｖ変換アンプに接続し、該出力信号Ｉｐｄ２に対応する該第２のＩ−Ｖ変換アンプの出力をＶｐｄ２とし、さらに、前記第２のＩ−Ｖ変換アンプには、前記第１の受光素子の寄生容量値と等しい容量値を持つ容量が、前記第２の受光素子と並列となるように接続された状態を取ることが可能であり、前記第１および第２のＩ−Ｖ変換アンプ出力を差動増幅回路に入力し、該差動増幅回路は、該差動増幅回路における増幅率をＡｖとすると、Ｖｏｕｔ＝Ａｖ×｛Ｖｐｄ１−（Ｖｐｄ２−Ｖｐｄ３）｝の式で表される信号Ｖｏｕｔを前記検出手段へ出力するものであり、前記検出手段は、前記差動増幅回路から入力された信号Ｖｏｕｔを所定の基準値と比較することで、受光手段による光の受光タイミングを検知可能である構成とすることができる。
【００４５】
上記の構成によれば、筐体からの反射光による第２のスポットが第２の受光素子２０２側にずれて形成され、第１の受光素子および第２の受光素子によって受光される（第３の受光素子では受光されない）。このため、検出手段での検出に用いられる信号ＶｏｕｔはＶｏｕｔ＝Ｖｐｄ１−Ｖｐｄ２となり、すなわち、第１の受光素子の出力から第２の受光素子の出力を減算することで誤検知の元となる筐体からの反射光成分を削減できる。
【００４６】
一方、筐体外の被検出物からの反射光による第１のスポットは、第１ないし第３の受光素子によって受光される。このため、検出手段での検出に用いられる信号ＶｏｕｔはＶｏｕｔ＝Ｖｐｄ１−（Ｖｐｄ２−Ｖｐｄ３）となり、すなわち、第２の受光素子の検出成分は第３の受光素子の検出成分によってキャンセルされる。これにより、被検出物からの反射光の検知感度を下げることがない。
【００４７】
また、第２の受光素子の出力と第３の受光素子の出力とが、参照電圧が同一であるＩ−Ｖ変換アンプに入力される。このため、第２の受光素子の出力をＩ−Ｖ変換する際のバイアス電圧と、第３の受光素子の出力をＩ−Ｖ変換する際のバイアス電圧とを同じに設定できる。したがって、より正確な減算処理が可能となる。
【００４８】
また、前記第２の受光素子が接続されるＩ−Ｖ変換アンプにダミー容量を接続することで、第１のＩ−Ｖ変換アンプと第２のＩ−Ｖ変換アンプとの周波数特性を同じにすることができ、電源ノイズの除去効率がよくなる。
【００４９】
また、上記物体検出装置では、前記出力信号Ｉｐｄ１，Ｉｐｄ２，Ｉｐｄ３を、前記第１または第２のＩ−Ｖ変換アンプへ入力するための接続を切り替えることにより、前記信号Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝Ａｖ×｛Ｖｐｄ１−（Ｖｐｄ２−Ｖｐｄ３）｝の式で表される信号と、Ｖｏｕｔ＝Ａｖ×｛Ｖｐｄ１−（Ｖｐｄ３−Ｖｐｄ２）｝の式で表される信号との間で切り替え可能である構成とすることができる。
【００５０】
上記の構成によれば、前記の切り替えによって、筐体からの反射光スポット位置が想定の逆側に形成される場合でも対応が可能となり、物体検出装置の汎用性が高くなる。
【００５１】
また、第２の受光素子と第３の受光素子を切り替え可能な場合であっても、第２の受光素子の出力をＩ−Ｖ変換する際のバイアス電圧と、第３の受光素子の出力をＩ−Ｖ変換する際のバイアス電圧とを同じに設定でき、第１のＩ−Ｖ変換アンプと第２のＩ−Ｖ変換アンプとの周波数特性を同じにすることで電源ノイズの除去効率がよくなる。
【００５２】
また、上記物体検出装置では、前記第２の受光素子および前記第３の受光素子は、複数の領域に細分化されており、前記信号Ｉｐｄ２は、前記第２の受光素子の細分化された複数の領域のうちの任意の領域からの出力に対応させることができ、前記信号Ｉｐｄ３は、前記第３の受光素子の細分化された複数の領域のうちの任意の領域からの出力に対応させることができる構成とすることができる。
【００５３】
上記の構成によれば、前記第２の受光素子の受光領域面積を調整することができる。すなわち、この調整により、筐体からの反射光による第２のスポットの検出成分をゼロに近づける調整が可能となり、誤動作抑制効果が向上する。
【００５４】
また、上記物体検出装置では、パルス光を出射する発光手段と、光を受光する受光手段と、前記受光手段による光の受光タイミングが、前記発光手段によるパルス光の出射タイミングと一致しているか否かを検出することで、被検出物の有無を検出する検出手段とを備えた物体検出装置において、前記受光手段は、第１の受光素子と、前記第１の受光素子に隣接して配置される第２の受光素子と、前記第１の受光素子に対して前記第２の受光素子とは反対側に配置される第３の受光素子とを有しており、第１の受光素子の出力信号をＩｐｄ１，第２の受光素子の出力信号をＩｐｄ２，第３の受光素子の出力信号をＩｐｄ３とするとき、さらに、複数の出力段を有するカレントミラー回路と、前記カレントミラー回路の前記複数の出力段の各出力の接続／非接続を切り替える切り替え手段とを備え、前記出力信号Ｉｐｄ２は、前記カレントミラー回路を介して出力される信号Ｉｐｄ２’とすることができると共に、前記カレントミラー回路の前記複数の出力段の各出力の接続／非接続を切り替えることによって前記信号Ｉｐｄ２を所定の増幅率となるように調節可能であり、前記検出手段は、Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ２’−Ｉｐｄ３）の式で表される信号Ｉｉｎを増幅し、増幅した信号を所定の基準値と比較することで、受光手段による光の受光タイミングを検知可能である構成とすることができる。
【００５５】
上記の構成によれば、筐体からの反射光による第２のスポットが第２の受光素子２０２側にずれて形成され、第１の受光素子および第２の受光素子によって受光される（第３の受光素子では受光されない）。このため、検出手段での検出に用いられる信号ＩｉｎはＩｉｎ＝Ｉｐｄ１−Ｉｐｄ２’となり、すなわち、第１の受光素子の出力から第２の受光素子の出力を所定倍したものを減算することで誤検知の元となる筐体からの反射光成分をより正確に削減できる。そのため、誤動作抑制効果が向上する。
【００５６】
一方、筐体外の被検出物からの反射光による第１のスポットは、第１ないし第３の受光素子によって受光される。このため、検出手段での検出に用いられる信号ＩｉｎはＩｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ２’−Ｉｐｄ３）となり、すなわち、第２の受光素子の検出成分を調整して、第３の受光素子の検出成分に近づけることによって、第２および第３の受光素子の検出成分がキャンセルされる。これにより、被検出物からの反射光の検知感度を下げることがない。
【００５７】
また、上記物体検出装置では、前記出力信号Ｉｐｄ１，Ｉｐｄ２，Ｉｐｄ３を、前記検出手段へ入力するための接続を切り替えることにより、前記カレントミラー回路は、前記出力信号Ｉｐｄ２またはＩｐｄ３をその入力とすることで、その出力を信号Ｉｐｄ２’またはＩｐｄ３’とすることでき、前記信号Ｉｉｎは、Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ２’−Ｉｐｄ３）の式で表される信号と、Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ３’−Ｉｐｄ２）の式で表される信号との間で切り替え可能である構成とすることができる。
【００５８】
上記の構成によれば、第２の受光素子と第３の受光素子を切り替え可能な場合であっても、出力信号Ｉｐｄ２または出力信号Ｉｐｄ３を前記カレントミラー回路を介して所定倍することで、筐体からの反射光による第２のスポットの検出成分をゼロに近づける調整が可能となり、誤動作抑制効果が向上する。
【００５９】
また、上記物体検出装置では、前記第１のＩ−Ｖ変換アンプおよび第２のＩ−Ｖ変換アンプの少なくともどちらか１つが可変抵抗を備えており、その増幅率を可変とする構成とすることができる。
【００６０】
上記の構成によれば、前記第１のＩ−Ｖ変換アンプおよび第２のＩ−Ｖ変換アンプの少なくともどちらか１つの出力を調整することで、筐体からの反射光による第２のスポットの検出成分をゼロに近づける調整が可能となり、誤動作抑制効果が向上する。
【００６１】
また、上記物体検出装置では、前記検出手段は、少なくとも、前記発光手段の発光タイミングを示すタイミング信号を生成するタイミング生成回路、前記受光手段の出力を増幅する増幅回路、前記増幅回路の出力を所定の基準値と比較して２値信号を出力する判定回路、前記判定回路から出力される前記２値信号と前記タイミング生成回路で生成される前記タイミング信号との同期検出を行う同期検出回路、前記同期検出回路において前記２値信号と前記タイミング信号との同期が検出された場合に被検出物が有りとする検出信号を出力する出力回路を含む複数の機能回路から構成され、前記受光手段と、前記複数の機能回路とは、同一基板上に集積化される構成とすることができる。
【００６２】
上記の構成によれば、前記受光素子と前記検出手段とが同一基板上に形成されることにより、占有面積削減によるコストダウン効果がある。
【００６３】
また、上記物体検出装置では、前記基板は、前記検出回路を構成する各機能回路を制御するための制御信号が入力される第１の外部入力端子と、クロック信号が入力される第２の外部入力端子と、前記制御信号を、前記クロック信号の入力に応じて保存／設定するためのシフトレジスタ回路と、前記制御信号により設定される各機能回路の状態に対して、受信感度測定を行うためのテスト手段を備える構成とすることができる。
【００６４】
上記の構成によれば、シフトレジスタで前記制御信号を設定することにより、各機能回路の制御が容易になるので、実装状態でのテストが可能となる。また、入力端子数も削減でき、コストダウン効果、信頼性向上の効果もある。
【００６５】
また、上記物体検出装置では、前記第１の外部入力端子に入力された前記制御信号を記憶可能な不揮発性の記憶手段を備えており、前記検出回路を構成する各機能回路を、前記記憶手段に記憶された制御信号にて制御可能である構成とすることができる。
【００６６】
上記の構成によれば、物体検出装置に、トリミングヒューズやフラッシュメモリ等の書込み可能な不揮発性メモリを内蔵し、そのメモリを用いて制御電圧を生成し、各機能回路に制御電圧を常時与える事で、通常動作時に外部から制御電圧を与える（設定する）必要がなくなる。
【００６７】
また、本発明に係る電子機器は、上記課題を解決するために、上記記載の物体検出装置を筐体内に搭載する電子機器であって、前記筐体外の被検出物からの反射光によって前記受光手段上に形成される光スポットを第１のスポット、前記筐体からの反射光によって前記受光手段上に形成される光スポットを第２のスポットとする場合、前記第２の受光素子は、前記第１の受光素子に対して、前記第２のスポットが前記第１のスポットに対してずれる側に配置される構成である。
【００６８】
また、本発明に係る他の電子機器は、上記課題を解決するために、被検出物に光を照射する発光手段と、前記被検出物からの反射光を受光する第１の受光手段と、前記第１の受光手段の出力信号に基づき前記被検出物の有無を検知する物体検出装置を備え、前記物体検出装置を筐体内に搭載する電子機器であって、前記筐体での反射光が前記受光手段にて受光され誤検知することを防止する誤検知防止手段を設けた構成である。
【００６９】
上記の構成によれば、物体検出装置における筐体反射による誤検知防止手段を備えることにより、筐体反射光による誤動作を防止できる。
【００７０】
また、上記電子機器では、前記誤検知防止手段は、前記筐体での反射光を受光する第２の受光手段を備え、前記誤検知防止手段は、前記第２の受光手段が受光した光成分を、前記第１の受光手段が受光した光成分から減算する構成とすることができる。
【００７１】
上記の構成によれば、第２の受光手段で受光する筐体反射光成分を、第１の受光手段で受光する筐体反射成分から減算する事で、筐体反射光による誤動作を防止する事ができる。
【００７２】
また、上記電子機器では、前記誤検知防止手段は、前記筐体での反射光による前記第１の受光手段の出力信号を非検知領域とするように、比較回路の閾値を調整する手段を備える構成とすることができる。
【００７３】
上記の構成によれば、第１の受光手段で受光する反射光成分の分だけ、後段の比較回路閾値を調整・最適化する事で、誤動作を防止できる。
【発明の効果】
【００７４】
以上のように、本発明に係る物体検出装置は、パルス光を出射する発光手段と、光を受光する受光手段と、前記受光手段による光の受光タイミングが、前記発光手段によるパルス光の出射タイミングと一致しているか否かを検出することで、被検出物の有無を検出する検出手段とを備えた物体検出装置において、前記受光手段は、第１の受光素子と、前記第１の受光素子に隣接して配置される第２の受光素子と、前記第１の受光素子に対して前記第２の受光素子とは反対側に配置される第３の受光素子とを有しており、第１の受光素子の出力信号またはその増幅信号をＩｐｄ１，第２の受光素子の出力信号またはその増幅信号をＩｐｄ２，第３の受光素子の出力信号またはその増幅信号をＩｐｄ３とするとき、前記検出手段は、Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ２−Ｉｐｄ３）の式で表される信号Ｉｉｎを増幅し、増幅した信号Ｉｉｎを所定の基準値と比較することで、受光手段による光の受光タイミングを検知可能である構成である。
【００７５】
それゆえ、上記物体検出装置を筐体内に搭載する電子機器において用いるにあたって、前記第１〜第３の受光素子を反射スポットの形成位置に対して適切に配置すれば、誤検知の元となる筐体からの反射光成分を削減できると共に、被検出物からの反射光の検知感度を下げることがないといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施例を示すものであり、（ａ）は、物体検出装置を携帯電話等の電子機器（筐体）に実装した場合の概略を示す図である。（ｂ）は、反射光の入射方向から受光素子を見た図である。（ｃ）は、（ｂ）の各受光素子を側面から見た図である。
【図２】第１の実施例を示すものであり、（ａ）は、物体検出装置の回路構成の一例を示す図である。（ｂ）は、各受光素子、演算処理回路および増幅回路の具体的な回路構成の一例を示す図である。
【図３】第１の実施例の物体検出装置の各部の出力信号の波形を示す図である。
【図４】第２の実施例における、各受光素子、演算処理回路および増幅回路の具体的な回路構成の一例を示す図である。
【図５】第２の実施例における、セレクタ回路のスイッチ手段の具体的な回路構成の一例を示す図である。
【図６】第３の実施例である物体検出装置の各受光素子と、Ｉ−Ｖ変換アンプと、差動増幅回路との具体的な回路構成の一例を示す図である。
【図７】第４の実施例である物体検出装置の受光素子と、Ｉ−Ｖ変換アンプと、差動増幅回路と、セレクタ回路との具体的な回路構成の一例を示す図である。
【図８】第５の実施例を示すものであり、（ａ）は、物体検出装置の受光素子と、セレクタ回路と、第１、２のＩ−Ｖ変換アンプとの具体的な回路構成の一例を示す図である。（ｂ）は、物体検出装置の第１の受光素子、第２の受光素子および第３の受光素子を反射光の入射方向から見た図である。
【図９】第６の実施例である物体検出装置の受光素子と、カレントミラー回路の入力段と、カレントミラー回路の出力段と、セレクタ回路との具体的な回路構成の一例を示す図である。
【図１０】第７の実施例である物体検出装置の受光素子と、Ｉ−Ｖ変換アンプと、差動増幅回路との具体的な回路構成の一例を示す図である。
【図１１】第８の実施例であるシフトレジスタ回路を有する物体検出装置の回路構成の一例を示す図である。
【図１２】第９の実施例を示すものであり、トリミングヒューズを備える物体検出装置の制御信号生成回路の一例を示す図である。
【図１３】第１０の実施例である物体検出装置の受光素子−増幅回路−判定回路までの回路構成例を示す図である。
【図１４】第１０の実施例の物体検出装置の各部の出力信号の波形を示す図である。
【図１５】従来技術を示すものであり、物体検出装置の発光素子および受光素子の構成の一例を示す図である。
【図１６】従来技術を示すものであり、（ａ）は、従来の物体検出装置の回路構成の一例を示す図である。（ｂ）は、受光素子−増幅回路−判定回路までの回路構成例を示す図である。
【図１７】従来の物体検出装置の各部の出力信号の波形を示す図である。
【図１８】従来技術を示すものであり、（ａ）は、物体検出装置を携帯電話等の電子機器（筐体）に実装した場合の概略を示す図である。（ｂ）は、反射光の入射方向から受光素子を見た図である。（ｃ）は、（ｂ）の各受光素子を側面から見た図である。
【図１９】従来技術を示すものであり、受光素子が被検出物からの反射光と筐体表面からの反射光とを受光する場合の各回路の出力信号波形を示す図である。
【図２０】従来技術を示すものであり、（ａ）および（ｃ）は、受光素子およびダミー受光素子における反射光の受光状況を示す図である。（ｂ）は、受光素子、ダミー受光素子および演算回路の回路構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７７】
本発明の実施形態について図１から図１４に基づいて説明すると以下の通りである。本発明に係る物体検出装置は、特に携帯電話機などのポータブル電子機器に備えられ、電子機器の筐体表面での反射光などの自発光による誤動作を防止することができるものである。以下、様々な実施例を挙げて、その構成や機能について詳細に説明する。
【００７８】
〔第１の実施例〕
本発明の第１の実施例を図１から図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００７９】
図１は、本発明の第１の実施例の物体検出装置１０の概略を示す図である。図１（ａ）は、物体検出装置１０を携帯電話等の電子機器（筐体）に実装した場合の概略を示す図である。
【００８０】
図示のように、物体検出装置１０は、少なくとも１つの発光素子１００および発光用レンズ１０１からなる発光手段と、第１の受光素子２０１、第２の受光素子２０２、第３の受光素子２０３および受光用レンズ１０２からなる受光手段と、集積回路１０４とを備えている。物体検出装置１０は、電子機器に実装されており、図１（ａ）では、電子機器の筐体表面１２７を実線で示す。
【００８１】
発光素子１００は、例えば赤外線発光ダイオードなどで実現され、被検出物に光（パルス光）を投射する光源である。発光用レンズ１０１は、発光素子１００が投射した光を集光するものである。
【００８２】
第１の受光素子２０１は、被検出物１０８からの反射光１２８を受光するものである。また、第２の受光素子２０２および第３の受光素子２０３は、第１の受光素子２０１に隣接配置されている。図示のように、第２の受光素子２０２は、第１の受光素子２０１と発光素子１００を結ぶ直線上において、発光素子１００から遠い側に隣接配置されている。一方、第３の受光素子２０３は、発光素子１００に近い側に隣接配置される。また、受光用レンズ１０２は、被検出物１０８からの反射光を集光するものである。
【００８３】
集積回路（検出手段）１０４は、発光素子１００を所定のタイミング（出射タイミング）で発光するように制御する回路、受光素子２０１、２０２、２０３の出力を受けて被検出物１０８を検知したかどうかを判定する回路などを含むものである。集積回路１０４の詳細は後述する。なお、第２の受光素子２０２、第３の受光素子および集積回路１０４を含むものを誤検知防止手段と称する。
【００８４】
ここで、物体検出装置１０が発光素子１００から被検出物１０８に対して光（投射光１２６）を投射し、被検出物１０８からの反射光１２８と、電子機器の筐体表面１２７からの反射光１２９とを第１の受光素子２０１、第２の受光素子２０２および第３の受光素子２０３が受光する場合を考える。
【００８５】
このときの各受光素子に対する反射光１２８、１２９の照射状況を図１（ｂ）に示す。図１（ｂ）は、反射光の入射方向から受光素子２０１、２０２および２０３を見た図である。図１（ｂ）では、実線の円が被検出物１０８からの反射光１２８のスポット１３０を示し、破線の円が筐体表面１２７からの反射光１２９のスポット１３１を示す。
【００８６】
図示のように、スポット１３０の中心は、受光素子２０１の中心と一致しており、被検出物１０８からの反射光１２８の大部分を受光素子２０１が受光する。また、スポット１３０は、受光素子２０２および２０３にも一部拡がっており、受光素子２０２、２０３も被検出物１０８からの反射光１２８の一部を受光する。
【００８７】
また、スポット１３１の中心は、受光素子２０１の中心からは外れており、筐体表面１２７からの反射光１２９を受光素子２０１および２０２が受光している。
【００８８】
図１（ｃ）に反射光１２８、１２９の受光面における強度分布を示す。図１（ｃ）は、図１（ｂ）の各受光素子を側面から見た図である。図１（ｃ）では、実線の波形１３２が、反射光１２８の受光面における強度分布を示しており、破線の波形１３３が、反射光１２９の受光面における強度分布を示している。波形１３２、１３３の縦軸は強度を示し、横軸は位置を示す。図示のように、反射光１２８の強度分布のピーク（波形１３２の頂点）は、受光素子２０１の中心にある。一方、反射光１２９の強度分布のピーク（波形１３３の頂点）は、受光素子２０１の中心からは外れている。
【００８９】
次に、物体検出装置１０の回路構成を説明する。図２（ａ）は、物体検出装置１０の回路構成の一例を示す図である。図示のように、物体検出装置１０は、発光素子１００、受光素子２０１・２０２・２０３および集積回路１０４を含む。集積回路１０４は、タイミング生成回路１０９、発光素子駆動回路１１０、演算処理回路５０１、増幅回路１１１、判定回路１１２、同期検出／信号処理回路１１３および出力回路１１４を含む。なお、集積回路１０４が備えるこれらの回路を総称して機能回路と称する。
【００９０】
タイミング生成回路１０９は、発光素子駆動回路１１０および同期検出／信号処理回路に発光素子１００が発光するタイミングを示すパルス信号を出力するものである。タイミング生成回路１０９は、例えば、発振器などで構成される。
【００９１】
発光素子駆動回路１１０は、タイミング生成回路１０９から出力されたパルス信号を受信して、受信したパルス信号が示すタイミングに従って、発光素子１００の光の放射を制御するものである。
【００９２】
発光素子１００は、発光素子駆動回路１１０の指示に基づいて、被検出物１０８に対して光を放射するものである。
【００９３】
受光素子２０１・２０２・２０３は、反射光を受光し、受光電流を演算処理回路５０１に出力する。
【００９４】
演算処理回路５０１は、各受光素子２０１・２０２・２０３の出力を受信して、演算するものである。演算処理回路５０１が行う演算の詳細は後述する。演算処理回路５０１は、演算結果の信号を増幅回路１１１に出力する。
【００９５】
増幅回路１１１は、演算処理回路５０１から信号を受信して、信号を増幅するものである。増幅回路１１１は、増幅した信号を判定回路１１２に出力する。なお、本願では、増幅回路１１１に、演算処理回路５０１の出力である電流信号を電圧信号に変換して増幅するＩ−Ｖ変換アンプを用いる。
【００９６】
判定回路１１２は、増幅回路１１１の出力である電圧信号の値が閾値電圧Ｖｔｈ（基準値）を超えているかどうかを判定するものである。判定回路１１２は、増幅回路１１１の出力の電圧信号が閾値電圧Ｖｔｈを超えているときにＨｉレベルの信号を同期検出／信号処理回路１１３に出力し、増幅回路１１１の出力の電圧信号が閾値電圧Ｖｔｈを超えていないときにＬｏレベルの信号を同期検出／信号処理回路１１３に出力する。判定回路１１２は、例えば、比較器などで構成される。
【００９７】
同期検出／信号処理回路１１３は、タイミング生成回路１０９から出力されたパルス信号がＨｉレベルになっているときに、判定回路１１２の出力信号がＨｉレベルになっているかどうかを検出する。同期検出／信号処理回路１１３は、タイミング生成回路１０９から出力されたパルス信号がＨｉレベルのときに、判定回路１１２の出力信号がＨｉレベルになっていることを検出する（同期を検出する）と、次にタイミング生成回路１０９からＨｉレベルのパルス信号を受信するまでＨｉレベルの信号を出力回路１１４に出力する。一方、同期検出／信号処理回路１１３は、タイミング生成回路１０９から出力されたパルス信号がＨｉレベルのときに、判定回路１１２の出力信号がＨｉレベルになっていないことを検出すると、次にタイミング生成回路１０９からＨｉレベルのパルス信号を受信するまでＬｏレベルの信号を出力回路１１４に出力する。つまり、同期検出／信号処理回路１１３は、判定回路１１２の出力信号のタイミング（受光タイミング）が、タイミング生成回路１０９から出力されたパルス信号のタイミング（出射タイミング）と一致しているか否かを検出するものである。
【００９８】
出力回路１１４は、同期検出／信号処理回路１１３の出力信号を物体検出装置１０の外部へ出力するものである。出力回路１１４が出力する信号がＨｉレベルのとき、物体検出装置１０が被検出物を検知している「物体検知」状態を示す。出力回路１１４が出力する信号がＬｏレベルのとき、物体検出装置１０が被検出物を検知していない「物体非検知」状態を示す。
【００９９】
次に、演算処理回路５０１の具体的な回路構成および演算処理を図２（ｂ）に基づいて説明する。図２（ｂ）は、各受光素子２０１・２０２・２０３、演算処理回路５０１および増幅回路１１１の具体的な回路構成の一例を示す図である。図２（ｂ）では、受光素子２０２で発生する受光電流が、カレントミラー回路２０６を介して演算処理回路５０１に入力される例を示す。また、増幅回路１１１にＩ−Ｖ変換アンプ２１４が、各受光素子２０１・２０２・２０３にフォトダイオードが使用されている例を示す。
【０１００】
カレントミラー回路２０６は、ＰＭＯＳトランジスタ２０４および２０５を含む。Ｉ−Ｖ変換アンプ２１４は、基準電圧（Ｖｒｅｆ）２０７、演算増幅器（オペアンプ）２０８および抵抗２０９から成る。
【０１０１】
第２の受光素子２０２（フォトダイオード）のカソードは、カレントミラー回路２０６におけるＰＭＯＳトランジスタ２０４の入力電流ノードに接続されている。また、第３の受光素子２０３のカソードは、ＰＭＯＳトランジスタ２０５のコレクタ端子（出力電流ノード）と接続している。第３の受光素子２０３カソードは、さらに、第１の受光素子２０１のカソード、及び、Ｉ−Ｖ変換アンプ２１４の入力端子と接続している。
【０１０２】
ここで、第１の受光素子２０１で発生する受光電流をＩｐｄ１、第２の受光素子２０２で発生する受光電流をＩｐｄ２、第３の受光素子２０３で発生する受光電流をＩｐｄ３とし、Ｉ−Ｖ変換アンプ２１４の入力端子に入力する電流をＩｉｎとする。ここでは、各受光電流Ｉｐｄ１、Ｉｐｄ２、Ｉｐｄ３は、フォトダイオードのカソードからアノードへ流れる方向の電流とする。受光素子２０２で発生する受光電流Ｉｐｄ２は、カレントミラー回路２０６で折り返されて、第１、及び、第３の受光素子カソードのノードに流れ込む。このことから、キルヒホッフの法則より、Ｉ−Ｖ変換アンプに入力される電流Ｉｉｎは式（Ａ）の通りとなる。
【０１０３】
Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ２−Ｉｐｄ３）  ・・・（Ａ）
すなわち、演算処理回路５０１は、受光電流Ｉｐｄ２を受光電流Ｉｐｄ３で減算し、減算後の出力電流を用いて、受光電流Ｉｐｄ１をさらに減算する。
【０１０４】
これにより、図１（ｂ）に示すように、筐体表面１２７からの反射光スポット１３１（検知すべきではないノイズ光）が、被検出物１０８からの反射光スポット１３０（検知したい信号光）よりも、発光素子１００から遠ざかる側にずれて形成されている場合、上式（Ａ）より、筐体表面１２７からの反射光１２９による出力信号は、第１の受光素子で発生する受光電流Ｉｐｄ１（筐体反射光）を、第２の受光素子で発生する受光電流Ｉｐｄ２（筐体反射光）で減算した値となる。そのため、筐体表面１２７からの反射光１２９による出力信号は、抑制された値となり、物体検出装置１０が誤検知する可能性が少なくなる。
【０１０５】
さらに、図１（ｂ）に示すように、被検出物１０８からの反射光スポット１３０（信号）の裾が、第１の受光素子２０１の受光面をはみ出して形成されている場合でも、信号スポット裾により第２の受光素子２０２で発生する受光電流Ｉｐｄ２(信号)は、同じく信号スポット裾により第３の受光素子２０３で発生するＩｐｄ３（信号）で減算される（式Ａの括弧内）。そのため、第１の受光素子で発生する受光電流Ｉｐｄ１を減算する事はないため、ダミー受光素子により、受光感度が低下する事は避けられる。
【０１０６】
したがって、上記の構成により、筐体表面１２７からの反射光成分を除去しつつ、被検出物１０８からの反射光成分（信号成分）は除去されない方式が実現可能となる。
【０１０７】
次に、物体検出装置１０の各部の出力信号の値を図３に基づいて説明する。図３は、物体検出装置１０の各部の出力信号の波形を示す図である。図３の各波形の縦軸が出力信号の値を、横軸が時間を表す。
【０１０８】
波形Ｎは、物体検出装置１０が検知できる被検出物１０８が実際にあるかどうかを示す波形である。波形ＮがＨｉレベルのとき、物体検出装置１０の近くに検知できる被検出物１０８が存在することを示し、波形ＮがＬｏレベルのとき、物体検出装置１０の近くに検知できる被検出物１０８が存在しないことを示す。
【０１０９】
波形Ａは、タイミング生成回路１０９が生成したパルス信号の波形である。波形ＡがＨｉレベルのとき、発光素子１００が発光するタイミングを示している。
【０１１０】
波形Ｉｐｄ１は、受光素子２０１で発生する受光電流Ｉｐｄ１の値を示す波形である。同様に、波形Ｉｐｄ２、波形Ｉｐｄ３は、それぞれ受光素子２０２、２０３で発生する受光電流Ｉｐｄ２、Ｉｐｄ３の値を示す波形である。波形Ｉｐｄ１、Ｉｐｄ２、Ｉｐｄ３において、斜線部分は、筐体表面１２７からの反射光１２９によって発生する受光電流の値を示し、白地部分は、被検出物１０８からの反射光１２８によって発生する受光電流の値を示す。
【０１１１】
図示のように、被検出物１０８が物体検出装置１０の近くに存在しない場合、受光素子２０１および２０２は筐体表面１２７からの反射光１２９を受光し、反射光１２９成分に相当する受光電流を発生させる（図３の斜線部分）。なお、このとき発生させる受光電流は、Ｉｐｄ１＝Ｉｐｄ２であったとする。また、受光素子２０３は反射光１２９を受光しないので、受光電流Ｉｐｄ３は発生しない。
【０１１２】
一方、物体検出装置１０の検知できる被検出物１０８が存在する場合、受光素子２０１は、反射光１２８および１２９を受光するため、反射光１２８成分と反射光１２９成分とをあわせたものに相当する受光電流を発生させる。受光素子２０２も反射光１２８および１２９を受光するため、反射光１２８成分と反射光１２９成分とをあわせたものに相当する受光電流を発生させる。受光素子２０３は、反射光１２８のみを受光するため、反射光１２８成分に相当する受光電流を発生させる。なお、受光素子２０１は、受光素子２０２、２０３より反射光１２８を多く受光する。そのため、受光素子２０１が発生させる反射光１２８による受光電流は、受光素子２０２、２０３が発生させる反射光１２８による受光電流よりも大きな値となる。なお、受光素子２０２、２０３が発生させる反射光１２８による受光電流は、同じ値であるとする（図３のＩｐｄ２とＩｐｄ３との白地部分の値が同一）。
【０１１３】
波形Ｉｉｎは、演算処理回路５０１が増幅回路１１１に出力する信号の値を示す波形である。図示のように、被検出物がない場合、上述の式（Ａ）より、Ｉｉｎ＝０となる。一方、被検出物がある場合、Ｉｐｄ１およびＩｐｄ２の斜線部分の値が同じであり、Ｉｐｄ２およびＩｐｄ３の白地部分の値が同じであるので、式（Ａ）より、Ｉｉｎの値は、Ｉｐｄ１の白地部分の値と同じ値となる。つまり、Ｉｉｎは、受光素子２０１が受光した反射光１２８成分に相当する受光電流の値となる。
【０１１４】
波形Ｂは、増幅回路１１１が判定回路１１２に出力する信号の値を示す波形である。破線は、閾値電圧Ｖｔｈの値を示す。また、波形Ｃは、判定回路１１２が同期検出／信号処理回路１１３に出力する信号の値を示す波形である。図示のように、判定回路１１２は、波形Ｂの示す値が閾値電圧Ｖｔｈを超えているときに、Ｈｉレベルとなる信号（波形Ｃ）を出力する。
【０１１５】
波形Ｄは、同期検出／信号処理回路１１３が出力回路１１４に出力する信号の値を示す波形である。図示のように、同期検出／信号処理回路１１３は、波形Ａと波形Ｃとを比較して、Ｈｉレベルが同期している場合に、Ｈｉレベルとなる信号を出力する。
【０１１６】
ここで、第２、第３の受光素子２０２、２０３を備える利点としては、信号光スポット１３０の裾（はみ出し部分）成分を減算処理しないことにより受光感度低下を防ぐ事にあるため、図１（ｂ）のように、形成される信号光スポット位置は、スポットの裾部分を第２、第３の受光素子上で均等に受光できるように、設定・配置しておくことが重要である。具体的には、第２および第３の受光素子を第１の受光素子に隣接して配置し、第３の受光素子は、第１の受光素子に対して前記第２の受光素子とは反対側に配置されることが好ましい。
【０１１７】
また、図２（ｂ）においては第１の受光素子２０１と第３の受光素子２０３とを別構成としたが、上記のように筐体での反射光スポットが第２の受光素子２０２側に形成される場合には、上記２つの受光素子を１つの受光素子（受光素子面積＝受光素子２０１＋受光素子２０３の面積）で構成しても良い。
【０１１８】
〔第２の実施例〕
本発明の第２の実施例を図４および図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。第１の実施例では、図１に示すように、筐体表面１２７からの反射光１２９が発光素子１００から遠い方に（受光素子２０２側に）ずれる場合を想定したものであるが、第２の実施例では、反射光１２９が受光素子２０２側もしくは受光素子２０３側のどちら側にずれても誤動作を防止する物体検出装置について説明する。
【０１１９】
第２の実施例の物体検出装置は、第１の実施例の物体検出装置１０と、演算処理回路５０２の回路構成が異なる。第２の実施例の物体検出装置は、演算処理回路５０２以外の構成は、物体検出装置１０と同様の構成および処理であるので、説明は省略する。
【０１２０】
演算処理回路５０２は、筐体表面１２７からの反射光スポット１３１が、図１（ｂ）とは逆に、発光素子１００側にずれて形成されるような場合は、演算処理回路５０１における、第２の受光素子２０２および第３の受光素子２０３の接続を入れ替える、つまり受光電流Ｉｐｄ２およびＩｐｄ３の演算処理を切り替える。これにより、第２の実施例の物体検出装置は、反射光１２９が受光素子２０２側もしくは受光素子２０３側のどちら側にずれても誤動作を防止することができる。
【０１２１】
以下に、演算処理回路５０２の具体的な回路構成およびその処理について図４に基づいて説明する。図４は、第２の実施例における、各受光素子２０１・２０２・２０３、演算処理回路５０２および増幅回路１１１の具体的な回路構成の一例を示す図である。図４では、受光素子２０２および受光素子２０３で発生する受光電流が、セレクタ回路５１０を介して演算処理回路５０１に入力される例を示す。また、増幅回路１１１にＩ−Ｖ変換アンプ２１４が、各受光素子２０１・２０２・２０３にフォトダイオードが使用されている例を示す。
【０１２２】
セレクタ回路５１０は、ＰＭＯＳトランジスタ２０４、２０５およびスイッチ手段（セレクタ手段）２１１、２１２を含む。スイッチ手段２１１、２１２は、制御信号２１０に従って、接続を切り替えるものである。
【０１２３】
図示のように、第２、第３の受光素子（フォトダイオード）２０２、２０３のカソードは、それぞれＰＭＯＳトランジスタ２０４、２０５のコレクタ端子に接続される。さらに、第２の受光素子２０２または第３の受光素子２０３のカソードは、スイッチ手段２１２を介してＰＭＯＳトランジスタ２０４および２０５のゲート端子と接続される。さらに、第２の受光素子２０２または第３の受光素子２０３のカソードは、スイッチ手段２１１を介して、第１の受光素子２０１のカソード、及び、Ｉ−Ｖ変換アンプ２１４の入力端子に接続される。これにより、制御信号２１０を用いて、第２の受光素子２０２および第３の受光素子２０３の接続を切り替える事が可能となる。つまり、制御信号２１０により、式（Ａ）の演算処理と次式（Ｂ）の演算処理を切り替える事が可能となる。
【０１２４】
Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ３−Ｉｐｄ２）  ・・・（Ｂ）
尚、図４において、スイッチ手段２１１および２１２は、式（Ｂ）の演算処理を行う場合の状態を図示している。図４の状態からスイッチ手段２１１および２１２の両方を切り替えることで、式（Ａ）の演算処理を行う場合の状態となる。
【０１２５】
上述のように、演算処理回路５０２は、受光面に形成される、筐体表面１２７からの反射光スポット１３１の位置に応じて、制御信号２１０に従って式（Ａ）または（Ｂ）に基づく処理を切り替える事が可能である。そのため、筐体表面１２７からの反射光１２９がどちらにずれている場合でも、同じデバイス（第２の実施例の物体検出装置）において反射光１２９による誤動作を防止することが可能となる。また、図１（ｂ）の第１の受光素子２０１の上下方向に、第４、第５の受光素子（図示しない）を設けてもよい。この場合、各受光素子の出力を、上記の構成のような演算処理回路（セレクタ回路）を介して、Ｉ−Ｖ変換アンプ２１４の入力に接続することによって、上下方向（図１（ｂ）の）に筐体反射光が現れる場合でも誤動作を防止することが可能となる。
【０１２６】
また、スイッチ手段２１１、２１２の具体的な回路構成の一例を図５に基づいて説明する。図示のように、スイッチ手段２１１、２１２は、制御信号源（Ｖｃｏｎｔ）３００、ＮＯＴ回路３０１、トランスファーゲート（ＴＧ）３０２、３０３を用いて形成する事ができる。制御信号Ｖｃｏｎｔ＝Ｈｉの場合、ＴＧ３０２のＮＭＯＳゲートにＨｉレベル、ＰＭＯＳゲートにＬｏレベルがかかるため、ＴＧ３０２は導通、逆にＴＧ３０３は非導通となり、端子１が端子２に接続される。制御信号Ｖｃｏｎｔ＝Ｌｏの場合は、ＴＧ３０２は非導通、ＴＧ３０３は導通となり、端子１が端子３に接続される。
【０１２７】
〔第３の実施例〕
本発明の第３の実施例を図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１２８】
第１の実施例の物体検出装置１０では、第２、及び、第３の受光素子２０２、２０３に掛かるバイアス電圧が互いに異なるため、第２、第３の受光素子２０２、２０３が同量の反射光１２８を受光していたとしても、発生する受光電流Ｉｐｄ２、Ｉｐｄ３に違いが生じる。そのため、物体検出装置１０では、電流の演算が正確に行われない問題がある。（第２の受光素子２０２のバイアス電圧は、カレントミラー回路２０６のゲート電圧−ＧＮＤ電位であり、第３の受光素子２０３のバイアス電圧は、Ｖｒｅｆ２０７−ＧＮＤ電位となっている。）
そこで、この問題を解消するために、第３の実施例の物体検出装置は、物体検出装置１０と異なり、受光素子−増幅回路間の回路構成が異なっている。第３の実施例の物体検出装置の受光素子−増幅回路間の回路構成を図６に基づいて説明する。第３の実施例の物体検出装置の構成は、受光素子−増幅回路間の回路構成以外は物体検出装置１０と同様の構成および処理であるので、説明は省略する。
【０１２９】
図６は、第３の実施例である物体検出装置の受光素子２０１、２０２、２０３と、Ｉ−Ｖ変換アンプ２１４、２１４’と、差動増幅回路２１５との具体的な回路構成の一例を示す図である。図示のように、第１の受光素子２０１、及び、第３の受光素子２０３を、第１のＩ−Ｖ変換アンプ２１４に接続する。また、第２の受光素子２０２、及び、容量２１３を、第２のＩ−Ｖ変換アンプ２１４’に接続する。そして、それぞれのＩ−Ｖ変換アンプ２１４、２１４’の出力電圧を差動増幅回路２１５で差動増幅する構成となっている。
【０１３０】
ここで、第１、第２、及び、第３の受光素子２０１、２０２、２０３で発生する受光電流が寄与するＩ−Ｖ変換アンプ出力電圧をそれぞれ、Ｖｐｄ１、Ｖｐｄ２、及び、Ｖｐｄ３とする。また、上記の容量２１３の容量値は、第１の受光素子２０１が持つ寄生容量と同一の値に設定する。これにより、差動増幅回路２１５の差動増幅後の出力電圧Ｖｏｕｔは、増幅率をＡｖとおくと、以下の式（Ｃ）の通りとなる。
【０１３１】
Ｖｏｕｔ＝Ａｖ×｛Ｖｐｄ１−（Ｖｐｄ２−Ｖｐｄ３）｝  ・・・（Ｃ）
このように、それぞれの受光素子で発生する受光電流がＩ−Ｖ変換アンプによって変換された各出力電圧が、式（Ａ）と同様に減算処理される。そのため、第３の実施例の物体検出装置でも、第１の実施例の物体検出装置１０と同等の効果が得られる事がわかる。
【０１３２】
また、第２、第３の受光素子に掛かるバイアス電圧は、それぞれ接続されるＩ−Ｖ変換アンプ２１４’、２１４の参照電圧Ｖｒｅｆ２０７’、及び、Ｖｒｅｆ２０７とＧＮＤ電位との差電圧となり、ここで、Ｖｒｅｆ２０７およびＶｒｅｆ２０７’を同一の値に設定することによって、第２、第３の受光素子に掛かるバイアス電圧を同一にすることができる。そのため、この場合、第３の実施例の物体検出装置は、より正確な減算処理が可能となる。
【０１３３】
さらに、第２のＩ−Ｖ変換アンプ入力に、第１の受光素子が持つ寄生容量と同一の容量を接続することにより、第１、第２のＩ−Ｖ変換アンプのゲイン周波数特性が同等となる。これによって、後段の差動増幅回路２１５における電源電圧ノイズ除去効率を向上させることができる。
【０１３４】
また、第３の実施例の物体検出装置においても、受光素子２０１と受光素子２０３とを１つの受光素子（受光素子面積＝受光素子２０１＋受光素子２０３の面積）で構成しても良い。
【０１３５】
なお、第１のＩ−Ｖ変換アンプ２１４および第２のＩ−Ｖ変換アンプ２１４’が同一構成の場合、Ｉ−Ｖ変換アンプ２１４、２１４’のインピーダンスＺｉｖは等しいので、出力電圧Ｖｏｕｔは以下のように計算できる。
【０１３６】
Ｖｏｕｔ＝Ａｖ×｛Ｖｐｄ１−（Ｖｐｄ２−Ｖｐｄ３）｝
＝Ａｖ×Ｚｉｖ｛Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ２−Ｉｐｄ３）｝
従って、第１のＩ−Ｖ変換アンプ２１４および第２のＩ−Ｖ変換アンプ２１４’が同一構成の場合、第３の実施例における演算処理は、第１の実施例における演算処理と等価になる。
【０１３７】
〔第４の実施例〕
本発明の第４の実施例を図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１３８】
第４の実施例の物体検出装置は、第３の実施例の物体検出装置の受光素子−増幅回路間の回路構成に、受光素子２０２および受光素子２０３の出力を切り替えるスイッチ手段を追加したものである。そのため、第４の実施例の物体検出装置は、反射光１２９が受光素子２０２側もしくは受光素子２０３側のどちら側にずれても誤動作を防止することができる。
【０１３９】
第４の実施例の物体検出装置の受光素子−増幅回路間の具体的な回路構成を図７に基づいて説明する。図７は、第４の実施例である物体検出装置の受光素子２０１、２０２、２０３と、Ｉ−Ｖ変換アンプ２１４、２１４’と、差動増幅回路２１５と、セレクタ回路５２０との具体的な回路構成の一例を示す図である。
【０１４０】
セレクタ回路５２０は、スイッチ手段２１６および２１７を含む。スイッチ手段２１６、２１７は、制御信号２１０に従って、接続を切り替えるものである。
【０１４１】
図示のように、スイッチ手段２１６は、受光素子２０２または２０３のカソードをＩ−Ｖ変換アンプ２１４の入力端子に接続する。さらに、スイッチ手段２１７は、受光素子２０２、２０３のカソードをＩ−Ｖ変換アンプ２１４’の入力端子に接続する。
【０１４２】
このようにスイッチ手段２１６、２１７を介して各受光素子を接続することによって、
筐体表面１２７からの反射光スポット１３１が図１とは逆側（受光素子２０３側）に形成されるような特殊な場合においても、制御信号２１０に従って接続を切り替えることによって、式（Ｄ）に示すような演算処理も行うことができる。この時、差動増幅回路２１５の出力電圧Ｖｏｕｔは、以下の通りとなる。
【０１４３】
Ｖｏｕｔ＝Ａｖ×｛Ｖｐｄ１−（Ｖｐｄ３−Ｖｐｄ２）｝  ・・・（Ｄ）
尚、図７において、スイッチ手段２１６および２１７は、式（Ｃ）の演算処理を行う場合の状態を図示している。図７の状態からスイッチ手段２１６および２１７の両方を切り替えることで、式（Ｄ）の演算処理を行う場合の状態となる。
【０１４４】
第４の実施例の物体検出装置は、式（Ｃ）または（Ｄ）に基づく演算処理を行うことによって、反射光１２９が受光素子２０２側もしくは受光素子２０３側のどちら側にずれても誤動作を防止することができ、且つ、より正確な演算処理を行うことができる。
【０１４５】
なお、第２の実施例と同様に、筐体反射光１２９のスポット位置が図１（ｂ）の上下方向にずれる場合に備えて、上下方向にも第４、第５の受光素子を配置して、接続を切り替えるようにしてもよい。
【０１４６】
〔第５の実施例〕
本発明の第５の実施例を図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１４７】
ここで、第１〜４の実施例において、各受光素子が筐体表面１２７からの反射光１２９しか受光していない場合（反射光１２８を受光していない場合、被検出物がない場合）、式（Ａ）、及び、式（Ｃ）は以下のようになる。
【０１４８】
Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−Ｉｐｄ２  ・・・（Ａ）’
Ｖｏｕｔ＝Ａｖ×（Ｖｐｄ１−Ｖｐｄ２）  ・・・（Ｃ）’
第１〜４の実施例では、反射光１２９によって発生する受光素子２０１、２０２の受光電流Ｉｐｄ１、Ｉｐｄ２が同じ値であるとしている。このとき、筐体表面１２７からの反射光１２９による入力電流Ｉｉｎはゼロである。すなわち、第１〜４の実施例では、筐体表面１２７からの反射光成分を除去する効率が最も高くなる理想的な状況を示している。
【０１４９】
しかしながら、実際には、各受光素子で発生する受光電流は、受光する反射光スポットの面積や、反射光の強度分布、反射光スポットの歪み（レンズや樹脂を通過する事による）等により変動する。そのため、反射光１２９によって発生する受光素子２０１、２０２の受光電流Ｉｐｄ１、Ｉｐｄ２が同じ値にならず、反射光１２９による入力電流Ｉｉｎがゼロにならない場合がある。
【０１５０】
したがって、上式（Ａ）’、（Ｃ）’がゼロとなるように（もしくはゼロに近づくように）、Ｉｐｄ、又は、Ｖｐｄの値を調整する事は、筐体反射光成分を除去する上において非常に有効となる。以下では、Ｉｐｄ、又は、Ｖｐｄの調整方法について示す。
【０１５１】
第５の実施例の物体検出装置は、図８（ａ）に示すように、第４の実施例の物体検出装置における第２および第３の受光素子２０２および２０３を細分化して配置し、それぞれ細分化された各受光素子の接続状態を切り替え可能とするセレクタ回路２２０を介して、第１および第２のＩ−Ｖ変換アンプに接続したものである。すなわち、図８（ａ）の構成では、図１（ｂ）における第２の受光素子２０２の代わりに４つに細分化された第２の受光素子２１８ａ〜２１８ｄを有し、第３の受光素子２０３の代わりに４つに細分化された第３の受光素子２１９ａ〜２１９ｄを有している。無論、第２および第３の受光素子の細分数は、上記例の４つに限定されるものではない。また、細分化された受光素子の各領域は、均等な面積を有するものでなくても良い。
【０１５２】
第５の実施例の物体検出装置の受光素子の具体的な構成を図８（ｂ）に基づいて、また、受光素子−増幅回路間の具体的な回路構成を図８（ａ）に基づいて説明する。図８（ｂ）は、第５の実施例の物体検出装置の第１の受光素子２０１、第２の受光素子２１８ａ〜２１８ｄ、第３の受光素子２１９ａ〜２１９ｄを反射光の入射方向から見た図である。図８（ｂ）に示すように、受光素子２１８ａ〜ｄは、受光素子２０１と発光素子１００とを結ぶ直線状において、発光素子から遠い側に隣接してそれぞれ配列されている。また、受光素子２１９ａ〜ｄは、受光素子２０１と発光素子１００を結ぶ直線状において、発光素子に近い側に隣接してそれぞれ配列されている。
【０１５３】
また、図８（ａ）は、第５の実施例の物体検出装置の受光素子２０１、２１８ａ〜ｄ、２１９ａ〜ｄと、セレクタ回路２２０と、第１、２のＩ−Ｖ変換アンプ２２１、２２２との具体的な回路構成の一例を示す図である。受光素子２１８ａ〜ｄ、２１９ａ〜ｄのカソードは、それぞれセレクタ回路２２０を介して、第１および第２のＩ−Ｖ変換アンプ２２１、２２２と接続している。
【０１５４】
セレクタ回路２２０は、制御信号に従って、各受光素子２１８ａ〜ｄ、２１９ａ〜ｄの接続先を第１のＩ−Ｖ変換アンプ２２１、第２のＩ−Ｖ変換アンプ２２２、または、非接続のどれかに切り替える。つまり、制御信号に従って、第２、第３の受光素子２１８ａ〜ｄ、２１９ａ〜ｄの第１および第２のＩ−Ｖ変換アンプ２２１、２２２との接続／非接続を切り替えることによって、第２、第３の受光素子の受光電流の調整をすることができる。すなわち、第２、第３の受光素子の受光面積の調整を行うのと同等の効果を得る事ができる。
【０１５５】
第５の実施例の物体検出装置は、セレクタ回路２２０に任意の制御信号を与えることで、式（Ａ）’の右辺をゼロにする（もしくはゼロに近づける）よう、第２の受光素子２１８ａ〜ｄの受光電流を調整する事が可能である。そのため、第５の実施例の物体検出装置は、高精度の筐体反射光除去が可能となる。また、この時、信号光（反射光１２８）を受光する場合に受信感度が低下する事を防ぐため、第３の受光素子２１９ａ〜ｄの受光電流を調整することも可能である。また、第５の実施例の物体検出装置の構成は、第４の実施例の場合だけではなく、第１〜３の実施例全てにおいて適用可能である。
【０１５６】
なお、第５の実施例では、図８に示すように、第２、３の受光素子はそれぞれ４分割されている。また、セレクタ回路２２０は、計８個の受光素子入力に対して出力は２端子となる。ここで、合計８個の受光素子２１８ａ〜ｄ、２１９ａ〜ｄの第１および第２のＩ−Ｖ変換アンプ２２１、２２２との接続を、それぞれ独立に制御する場合、セレクタ回路２２０に入る制御信号としては８ｂｉｔの信号が必要となる。
【０１５７】
〔第６の実施例〕
本発明の第６の実施例を図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１５８】
次に、第５の実施例と異なる調整方法によって、Ｉｐｄの値を調整する第６の実施例の物体検出装置について説明する。第６の実施例の物体検出装置は、物体検出装置１０の演算処理回路５０１において、出力段に複数のＰＭＯＳトランジスタを有するカレントミラー回路２２４と、セレクタ回路２２５を有するものである。
【０１５９】
第６の実施例の物体検出装置の演算処理回路５０１の具体的な回路構成を図９に基づいて説明する。図９は、第６の実施例の物体検出装置の受光素子２０１、２０２、２０３と、カレントミラー回路の入力段（ＰＭＯＳトランジスタ）２２３と、カレントミラー回路の出力段２２４と、セレクタ回路２２５との具体的な回路構成の一例を示す図である。図示のように、受光素子２０２のカソードは、カレントミラー回路の入力段２２３に接続されている。また、カレントミラー回路の出力段２２４の各出力は、セレクタ回路２２５に接続されている。セレクタ回路２２５の出力および受光素子２０１、２０３のカソードは、不図示のＩ−Ｖ変換アンプ２１４の入力端子に接続されている。
【０１６０】
第６の実施例の物体検出装置は、制御信号に従って、セレクタ回路２２５がカレントミラー回路の出力段２２４の各出力の接続／非接続を切り替えることによって、カレントミラー回路の出力段２２４の各出力を制御することができる。そのため、第６の実施例の物体検出装置は、第２の受光素子２０２で発生する受光電流Ｉｐｄ２を所定倍して出力することができる。
【０１６１】
ここで、カレントミラー回路を介して出力された電流をＩｐｄ２’とする。電流Ｉｐｄ２’は、受光電流Ｉｐｄ２と同値もしくは受光電流Ｉｐｄ２を所定倍した値となる。このとき、Ｉ−Ｖ変換アンプ２１４に入力する電流Ｉｉｎは、
Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ２’−Ｉｐｄ３）  ・・・（Ａ−２）
となる。また、各受光素子が筐体表面１２７からの反射光１２９しか受光していない場合（反射光１２８を受光していない場合、被検出物がない場合）、式（Ａ−２）は以下のようになる。
【０１６２】
Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−Ｉｐｄ２’  ・・・（Ａ−２）’
なお、図９に示すカレントミラー回路では、出力段２２４のみが複数のＰＭＯＳトランジスタで構成されているが、これに限るものではなく、入力段２２３も複数のＰＭＯＳトランジスタで構成されていてもよい。この場合、受光電流Ｉｐｄ２を複数のＰＭＯＳトランジスタに入力することによって、受光電流Ｉｐｄ２を減少させてセレクタ回路２２５から出力することも可能である。例えば、入力段２２３が２つのＰＭＯＳトランジスタで構成されている場合、セレクタ回路２２５から受光素子２０２で発生した受光電流Ｉｐｄ２を１／２倍して出力することができる。
【０１６３】
この構成により、第６の実施例の物体検出装置は、第２の受光素子２０２で発生する受光電流Ｉｐｄ２の値を調整してＩ−Ｖ変換アンプ２１４に入力することができる。すなわち、第６の実施例の物体検出装置は、式（Ａ−２）’の右辺をゼロに調整する（もしくはゼロに近づくように調整する）事が可能となり、筐体表面１２７からの反射光除去を高精度に行う事が可能となる。
【０１６４】
尚、図９の構成においては、第２の受光素子２０２の出力に対応する信号を所定倍する構成となっている。ここで、第２の実施例で示したように、第２の受光素子２０２と第３の受光素子２０３との接続を切替可能な構成とした場合には、前述した（Ｂ）式での演算を行う接続状態では、第３の受光素子２０３の出力に対応する信号が所定倍されるように接続が切り替えられる。具体的には、受光素子２０３のカソードをカレントミラー回路の入力段２２３に接続し、受光素子２０２のカソードをＩ−Ｖ変換アンプ２１４の入力端子に接続するように切り替えるスイッチ手段を備えればよい。
【０１６５】
受光素子２０３のカソードがカレントミラー回路の入力段２２３に接続している場合、カレントミラー回路を介して出力された電流はＩｐｄ３’となる。電流Ｉｐｄ３’は、受光電流Ｉｐｄ３と同値もしくは受光電流Ｉｐｄ３を所定倍した値である。このとき、Ｉ−Ｖ変換アンプ２１４に入力する電流Ｉｉｎは、
Ｉｉｎ＝Ｉｐｄ１−（Ｉｐｄ３’−Ｉｐｄ２）  ・・・（Ｂ−２）
となる。
【０１６６】
〔第７の実施例〕
本発明の第７の実施例を図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１６７】
次に、第５、６の実施例と異なる調整方法によって、Ｖｐｄの値を調整する第７の実施例の物体検出装置について説明する。第７の実施例の物体検出装置は、図６に示す第３の実施例の構成において、第２のＩ−Ｖ変換アンプ（ゲイン可変のＩ−Ｖ変換アンプ）２２６のゲイン（増幅率）を、制御信号により調整可能としたものである。
【０１６８】
第７の実施例の物体検出装置の具体的な回路構成を図１０に基づいて説明する。図１０は、第７の実施例の物体検出装置の受光素子２０１、２０２、２０３と、Ｉ−Ｖ変換アンプ２１４、２２６と、差動増幅回路２１５との具体的な回路構成の一例を示す図である。図示のように、第３の実施例と異なる点は、第２のＩ−Ｖ変換アンプ２２６が可変抵抗２２７を備え、制御信号に従って、可変抵抗２２７の抵抗値を調整することである。
【０１６９】
第７の実施例の物体検出装置は、制御信号に従って可変抵抗２２７の抵抗値を調整することによって、第２のＩ−Ｖ変換アンプ２２６の出力電圧を調整することができる。すなわち、第７の実施例の物体検出装置は、式（Ｃ）’においてＶｐｄ２（出力振幅）の調整が可能、つまり、Ｖｐｄ１＝Ｖｐｄ２に調整する事が可能となり、より高精度の筐体反射光除去が可能となる。
【０１７０】
上記構成では、信号光（被検出物１０８からの反射光１２８）のスポット１３０が広い場合、Ｖｐｄ２≠Ｖｐｄ３となるため、信号光受信時の感度が低下する可能性がある。しかしながら、第２のＩ−Ｖ変換アンプ２２６におけるＶｐｄ２の調整は僅かなものであり、信号光の受光感度が大幅に低下する事はない。
【０１７１】
また、第７の実施例においても、受光素子２０１と受光素子２０３とを１つの受光素子（受光素子面積＝受光素子２０１＋受光素子２０３の面積）で構成しても良い。
【０１７２】
また、図１０に示す例では、第２のＩ−Ｖ変換アンプ２２６が可変抵抗２２７を備えている場合を説明したが、これに限るものではない。例えば、第１のＩ−Ｖ変換アンプ２１４の抵抗２０９が可変であってもよい。このとき、第１、および第２のＩ−Ｖ変換アンプの両方が可変抵抗を備えていてもよい。上述の高精度の筐体反射光除去を可能にするためには、第１、および第２のＩ−Ｖ変換アンプの少なくともどちらか１つが可変抵抗を備えており、その増幅率を可変とすることができればよい。
【０１７３】
なお、第１〜７の実施例において、上述の受光素子の接続の切り替え手段や、受光感度の調整手段等を複数備える場合、それぞれの調整手段に対する制御信号は、シフトレジスタ回路（図示しない）を用いて設定する事が望ましい。これにより、物体検出装置の外部入力端子数を削減できるばかりではなく、物体検出装置外部から各調整手段を制御する事が容易になる。そのため、物体検出装置を電子機器へ実装した状態において、調整、または、テストが可能となる。
【０１７４】
〔第８の実施例〕
本発明の第８の実施例を図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１７５】
次に、物体検出装置がシフトレジスタ回路を備える場合について説明する。図１１は、第８の実施例であるシフトレジスタ回路２２８を有する物体検出装置（デバイス）２３８の回路構成の一例を示す図である。図示のように、物体検出装置２３８は、受光感度調整手段２３０、セレクタ手段２３１、Ｉ−Ｖ変換アンプ２３２ａ、Ｉ−Ｖ変換アンプ２３２ｂ、差動増幅回路２３３、比較判定回路２３４、ＡＤ変換回路２３９、シフトレジスタ回路２２８、外部入力端子２３５、クロック入力端子２３６および外部出力端子２３７を含む。
【０１７６】
受光感度調整手段（受光素子の面積調整手段）２３０は、式（Ａ）’または式（Ａ−２）’のＩｉｎをゼロにするように、受光電流Ｉｐｄ２（Ｉｐｄ３）を調整するものである。具体的には、第５または第６の実施例における調整方法を実施するものである。
【０１７７】
セレクタ手段２３１は、第２の受光素子２０２および第３の受光素子２０３の接続を切り替えるものである。具体的には、セレクタ手段２３１は、例えば、第２の実施例のセレクタ回路５１０などで実現される。
【０１７８】
Ｉ−Ｖ変換アンプ２３２ｂは、式（Ｃ）’のＶｏｕｔをゼロにするように、出力電圧Ｖｐｄ２（Ｖｐｄ３）を調整するものである。具体的には、Ｉ−Ｖ変換アンプ２３２は、例えば、第７の実施例の第２のＩ−Ｖ変換アンプ２２６などで実現される。なお、以下では、受光電流調整手段２３０、セレクタ手段２３１およびＩ−Ｖ変換アンプ２３２ｂをそれぞれ調整手段とも称する。
【０１７９】
シフトレジスタ回路２２８は、各調整手段に対する制御信号を各調整手段にそれぞれ送信し、受光電流の調整、接続の切り替えまたは増幅率の調整を指示するものである。シフトレジスタ回路２２８は、物体検出装置２３８の外部から、上記各制御信号を外部入力端子２３５を介して受信し、クロック信号をクロック入力端子２３６を介して受信する。そして、シフトレジスタ回路２２８は、外部から受信した制御信号から各調整手段に対する制御信号を生成する。
【０１８０】
シフトレジスタ回路２２８は、複数のフリップフロップ（ＦＦ）回路２２９を含む。各フリップフロップ回路２２９は、各調整手段に送信する制御信号を記憶するものである。フリップフロップ回路２２９は、外部入力端子２３５から制御信号を受信し、クロック入力端子２３６を介して受信したクロック信号に従って、制御信号を記憶する。
【０１８１】
このように、シフトレジスタ回路２２８を用いることによって、各調整手段に制御信号を送信することができる。すなわち、物体検出装置２３８に各制御信号を入力するための入力端子の数を削減することができる。
【０１８２】
ここで、物体検出装置２３８がシフトレジスタ回路を有する場合と有しない場合とについて、物体検出装置２３８の入力端子の数を比較してみる。各調整手段の制御信号が４ｂｉｔとすると、物体検出装置２３８がシフトレジスタ回路を有しない場合は、物体検出装置２３８は、信号入力端子を１２個（４ｂｉｔ×３個）備える必要がある。一方、物体検出装置２３８がシフトレジスタ回路を有する場合は、物体検出装置２３８は、信号入力端子を１個、クロック用端子を１個、合計２端子を備えていればよい。
【０１８３】
このことから、物体検出装置２３８がシフトレジスタ回路を有する場合、入力端子の数を削減できることがわかる。入力端子数を削減することによって、物体検出装置２３８の面積増大を防ぐことだけではなく、入力端子、または、その周辺回路における、静電気ノイズ等による静電破壊確率を低下することができる。従って、物体検出装置２３８の小型化やコストの削減、および、物体検出装置２３８を電子機器に組み込む際に、設計の自由度を増すことができる。また、物体検出装置２３８の動作・処理の信頼性を向上することもできる。
【０１８４】
次に、各調整手段が受光電流または出力電圧を調整して、式（Ａ）’または式（Ａ−２）’のＩｉｎ、もしくは、式（Ｃ）’のＶｏｕｔをゼロに近づける最適化のテスト方法について説明する。
【０１８５】
まず、物体検出装置２３８の外部からシフトレジスタ回路２２８を介して、任意の各制御信号（の組合せ）を各調整手段に入力し、該制御信号に従って各調整手段が調整を行うように設定する。物体検出装置２３８は、設定された状態で、例えば、被検出物が有る場合と、被検出物が無い場合（つまり、筐体反射のみを受光する場合）において、パルス発光してその反射光を受光し、差動増幅回路２３３の出力電圧、または、比較判定回路２３４の出力を測定する。
【０１８６】
図１１に示すように、差動増幅回路２３３の出力電圧、または、比較判定回路２３４の出力は、ＡＤ変換回路２３９でデジタル信号に変換され、シフトレジスタ回路２２８のフリップフロップ回路２４０に記憶される。そして、差動増幅回路２３３の出力電圧、または、比較判定回路２３４の出力は、フリップフロップ回路２４０から外部出力端子２３７に出力される。
【０１８７】
測定が終了すると、物体検出装置２３８は、別の制御信号（の組合せ）を受信し、新たに受信した制御信号に従って各調整手段が調整を行うように再度設定する。物体検出装置２３８は、再設定された状態で、上記と同様に、差動増幅回路２３３の出力電圧、または、比較判定回路２３４の出力を測定する。このように、制御信号（の組合せ）を変えて、物体検出装置２３８の測定を順次行う。そして、被検出物が有る場合と被検出物が無い場合との出力結果の差が最大値になる設定値（制御信号の組合せ）を決定する。
【０１８８】
物体検出装置２３８を備える電子機器の通常使用時（動作時）には、上記テスト方法で得た制御信号の組合せを物体検出装置２３８に入力して、該制御信号に従って各調整手段が調整を行うように常時設定する。これによって、被検出物からの反射光（信号）に対する受光感度を低下することなく、筐体表面からの反射光成分（ノイズ）のみの受光感度を低下させることが可能となる。
【０１８９】
従って、物体検出装置２３８の電子機器への実装状態が様々であっても、それぞれの実装状態に応じて、物体検出装置２３８の受光感度を最適化することが可能となる。すなわち、物体検出装置２３８は、電子機器における、どのような実装条件であっても、電子機器に対して実装して使用することができる。
【０１９０】
〔第９の実施例〕
本発明の第９の実施例を図１２に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１９１】
実施例８の物体検出装置２３８のような構成の場合、テスト方法で得た最適な制御信号の組合せは、物体検出装置２３８を動作させるたびに設定する必要がある。そのため、物体検出装置２３８の構成は、あまり現実的なものではない。例えば、制御信号が数ｂｉｔの信号であれば特に問題はないが、制御信号のｂｉｔ数が大きくなると各調整手段に対する制御信号生成処理が煩雑になる。
【０１９２】
そこで、第９の実施例では、上記テストで得た最適な制御信号を受信する度に、シフトレジスタにおいて各調整手段に対する制御信号を生成する代わりに、物体検出装置が不揮発性メモリを備え、不揮発性メモリにテストで得た最適な制御信号から生成した、各調整手段に対する制御信号を書き込む。第９の実施例の物体検出装置は、各調整手段に対する制御信号を記憶する回路を備えることによって、各調整手段に対して最適な制御信号に基づいて常時設定することができる。なお、不揮発性メモリとして、例えば、フラッシュメモリやトリミングヒューズなどが挙げられる。
【０１９３】
図１２に基づいてトリミングヒューズを備える第９の実施例の物体検出装置の制御信号生成回路４１０を説明する。図１２は、トリミングヒューズを備える第９の実施例の物体検出装置の制御信号生成回路４１０の一例を示す図である。図示のように、制御信号生成回路４１０は、外部入力端子４０１、シフトレジスタ手段４０２、トリミング用ヒューズ素子４０３、ＮＭＯＳスイッチ４０４、抵抗４０５を備える。
【０１９４】
外部入力端子４０１は、テスト時に制御信号Ｖｃｏｎｔの入力を受け付けるものである。
【０１９５】
シフトレジスタ手段４０２は、テスト時に外部入力端子４０１を介して制御信号Ｖｃｏｎｔを受信し、各調整手段に対する制御信号を生成するものである。
【０１９６】
ヒューズ素子４０３は、レーザートリミング等の手法でヒューズ素子４０３自身を溶断することによって、電源とＮＭＯＳスイッチ４０４との接続／非接続の状態を切り替え可能にするものである。
【０１９７】
シフトレジスタ手段４０２の出力は、テスト時はシフトレジスタとして動作し、通常動作時は出力がＨｉレベルとなるよう切り替え可能としておく。例えば、テストモード制御用の信号（Ｖｔｍ）をシフトレジスタに入力して、テスト時／非テスト時（通常動作時）の切り替えができるようにシフトレジスタを設計する。
【０１９８】
まず、制御信号生成回路４１０のテスト時の動作を説明する。
【０１９９】
外部入力端子４０１より入力される制御信号Ｖｃｏｎｔは、シフトレジスタ４０２を介して、各調整手段の制御信号入力部の前に配置されるＮＭＯＳスイッチ４０４のゲートに入力される。Ｖｃｏｎｔ＝Ｈｉの場合は、ＮＭＯＳスイッチ４０４が導通となり、電源Ｖｃｃからヒューズ素子４０３を介して抵抗４０５に電流が流れ、Ｖｃｏｎｔ’＝Ｈｉとなる。一方、Ｖｃｏｎｔ＝Ｌｏの場合は、ＮＭＯＳスイッチが非導通のため、抵抗４０５に電流が流れないので、Ｖｃｏｎｔ’＝Ｌｏとなる。
【０２００】
次に、制御信号生成回路４１０の通常動作時の動作を説明する。
【０２０１】
テスト終了後、最適な制御信号を決定し、制御信号に従ってＶｃｏｎｔ’＝Ｈｉに設定する場合は、ヒューズ素子４０３の溶断を行わない。一方、Ｖｃｏｎｔ’＝Ｌｏに設定する場合は、ヒューズ素子４０３を溶断すればよい。
【０２０２】
通常動作時は、上述のようにシフトレジスタ手段４０２の出力は常時Ｈｉとなっているため、ＮＭＯＳスイッチは常時導通しており、ヒューズ素子４０３が溶断されていなければ、抵抗４０５に電流がながれ、Ｖｃｏｎｔ’＝Ｈｉとなる。一方、ヒューズ素子４０３が溶断されていればＶｃｏｎｔ’＝Ｌｏとなる。したがって、ヒューズ素子４０３の非溶断／溶断を選択する事により、Ｖｃｏｎｔ’をＨｉ／Ｌｏに選択設定する事が可能となる。（このＶｃｏｎｔ’が内部回路の各調整手段に繋がることになる）
〔第１０の実施例〕
本発明の第１０の実施例を図１３および図１４に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０２０３】
第１〜９の実施例では、比較判定回路に入力する信号を調整することによって誤動作を防止する手段について説明してきたが、第１０の実施例では、比較判定回路における判定基準を調整することによって誤動作を防止する手段について説明する。
【０２０４】
図１３は、第１０の実施例である物体検出装置の受光素子−増幅回路−判定回路までの回路構成例を示す図である。図示のように、第１０の実施例では、従来と異なり、比較回路（コンパレータ回路）２４２を含む比較判定回路２４３の閾値電圧（Ｖｔｈ）２４１が可変となっている。第１０の実施例の物体検出装置は、この閾値電圧（Ｖｔｈ）２４１を調整することによって、筐体表面からの反射光による誤検知を防止する構成となっている。
【０２０５】
具体的には、第１０の実施例の物体検出装置は、被検出物がない（筐体表面からの反射光のみを受光している）場合に様々な反射光を受光して、比較判定回路２４３に入力される電圧振幅Ｖｐｄ１のピークの最大値より大きい値に閾値電圧を調整することによって、筐体表面からの反射光による誤動作を防止することができる。
【０２０６】
この時の第１０の実施例の物体検出装置の各回路の出力信号の波形を図１４に示す。波形Ｂにおける破線が調整前の閾値電圧レベル、太実線が調整後の閾値電圧レベルを示す。筐体反射成分の振幅に応じて、閾値レベルを高く調整する事で、誤動作を防止可能なことが明白である。また、図１４の２〜３パルス目の信号受信時（被検出物からの反射光受信時）については、元々、増幅回路出力振幅は、筐体反射成分と信号成分との重ね合わせになっているため、閾値を変更する事による感度の変動はない。
【０２０７】
なお、第１０の実施例では、比較判定回路２４３の判定基準を閾値電圧Ｖｔｈとしているが、これは勿論、閾値電流Ｉｔｈを使用して比較判定回路２４３を構成してもよい。
【０２０８】
また、比較判定回路２４３の閾値電圧Ｖｔｈを調整する場合、差動増幅回路２１５の出力ダイナミックレンジは大きく設定する事が望ましい。これは、ダイナミックレンジが小さい場合、信号光や筐体反射光を受光した際に、出力振幅の上限リミットが低いため、入力光が強い場合、信号と筐体反射成分の区別がつかなくなるためである。
【０２０９】
また、第１０の実施例は、第１〜９の実施例と組み合わせて使用してもよく、この場合、筐体反射光による誤動作抑制効果をより高精度に実現可能となる。さらに、第８または第９の実施例と同様に、外部入力端子からの制御信号の入力設定手段を備え、前記の閾値レベルを調整可能とする構成としてもよい。この時のテスト方法としては、物体検出装置を電子機器に実装した状態、或いは、それに近い状態（擬似的なテスト）で、被検出物が無い状態での増幅器出力振幅Ｖｐｄ１（図１４に示すＢの波形）を測定し、そのピークレベルに合わせて閾値レベルを、制御信号を用いて調整・最適化すればよい。
【０２１０】
なお、本発明の物体検出装置は、発光手段を除く全ての手段と受光素子が、モノリシックに集積化されるとよい。この構成とする事により、構成素子の占有面積を削減する事ができるため、物体検出装置の小型化やコストダウンに繋がる。また集積回路と受光素子とを繋ぐワイヤー（金線）を省略できるため、電磁ノイズ等の外乱ノイズや、出力から入力へのカップリングノイズの影響が軽減される効果がある。
【０２１１】
また、本発明の物体検出装置を搭載する電子機器は、電子機器の筐体表面からの反射光により発生する誤動作確率を、電子機器の製造／テスト工程等において、物体検出装置のテスト／調整を行う事により、その実装状態に応じて誤動作確率を最適化（低減）することが可能なため、物体検出装置の実装位置や筐体の素材等の電子機器の設計／デザインにおいて、設計自由度が増すこととなる。
【０２１２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２１３】
本発明は、携帯電話機等の電子機器に搭載された物体検出装置において、自発光による誤動作を防止する目的に利用することができる。
【符号の説明】
【０２１４】
１０      物体検出装置
２０１          第１の受光素子
２０２          第２の受光素子
２０３          第３の受光素子
２０４、２０５  ＰＭＯＳトランジスタ
２０６          カレントミラー回路
２０７          基準電圧
２０８          演算増幅器
２０９          抵抗
２１０          制御信号
２１１、２１２  スイッチ手段
２１３          容量
２１４          第１のＩ−Ｖ変換アンプ
２１４’        第２のＩ−Ｖ変換アンプ
２１５          差動増幅回路
２１６、２１７  スイッチ手段
２１８ａ〜ｄ    細分化(４分割)された第２の受光素子
２１９ａ〜ｄ    細分化(４分割)された第３の受光素子
２２０          セレクタ回路
２２１          第１のＩ−Ｖ変換アンプ
２２２          第２のＩ−Ｖ変換アンプ
２２３          カレントミラー回路の入力段（参照電流）
２２４          カレントミラー回路の出力段
２２５          セレクタ回路
２２６          ゲイン可変のＩ−Ｖ変換アンプ
２２７          可変抵抗
２２８          シフトレジスタ回路
２２９          フリップフロップ回路
２３０          受光感度調整手段
２３１          セレクタ手段
２３２ａ        Ｉ−Ｖ変換アンプ回路（信号用）
２３２ｂ        ゲイン可変のＩ−Ｖ変換アンプ
２３３          差動増幅回路
２３４          比較判定回路
２３５          制御信号用の外部入力端子
２３６          シフトレジスタ用クロックの外部入力端子
２３７          シフトレジスタデータの外部出力端子
２３８          物体検出装置
２３９          ＡＤ変換回路
２４０          テスト結果読み出し用のフリップフロップ回路
２４１          可変閾値電圧
２４２          比較回路（コンパレータ回路）
２４３          比較判定回路
３００          制御信号源（Ｖｃｏｎｔ）
３０１          ＮＯＴ回路
３０２、３０３  トランスファーゲート
４０１          制御信号用の外部入力端子
４０２          シフトレジスタ手段
４０３          ヒューズ素子（トリミング用、不揮発性メモリ）
４０４          ＮＭＯＳスイッチ
４０５          抵抗
５０１、５０２  演算処理回路
５１０、５２０  セレクタ回路
【図１】
2011004230.tif 000003
【図２】
2011004230.tif 000004
【図３】
2011004230.tif 000005
【図４】
2011004230.tif 000006
【図５】
2011004230.tif 000007
【図６】
2011004230.tif 000008
【図７】
2011004230.tif 000009
【図８】
2011004230.tif 000010
【図９】
2011004230.tif 000011
【図１０】
2011004230.tif 000012
【図１１】
2011004230.tif 000013
【図１２】
2011004230.tif 000014
【図１３】
2011004230.tif 000015
【図１４】
2011004230.tif 000016
【図１５】
2011004230.tif 000017
【図１６】
2011004230.tif 000018
【図１７】
2011004230.tif 000019
【図１８】
2011004230.tif 000020
【図１９】
2011004230.tif 000021
【図２０】
2011004230.tif 000022