(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対応する入力と出力（ｄ１ｅ、ｄ１ａおよびｑ１ｅ、ｑ１ａ）を有するＬＥＤダイオード（発光ダイオード）（Ｄ１）およびフォトトランジスタ（Ｑ１）と、電流端子（Ａ、Ｂ）に接続された接続線（１、２）とを含む信号生成・補正回路であって、ダイオード（Ｄ１）およびフォトトランジスタ（Ｑ１）の入力と出力（ｄ１ｅ、ｄ１ａおよびｑ１ｅ、ｑ１ａ）は、並列回路を形成するように接続され、フォトトランジスタ（Ｑ１）の出力（ｑ１ａ）と接続線（２）とフォトトランジスタ線（３）との接続点であるノード（Ｋ）間のフォトトランジスタ線（３）にレジスタ（Ｒ２）が配置され、ノード（Ｋ）と電流端子（Ｂ）間の接続線（２）にレジスタ（Ｒ１）が配置され、トランジスタ（Ｑ２）が、そのベース（ｑ２ｂ）がフォトトランジスタ線（３）を経由してフォトトランジスタ（Ｑ１）の出力（ｑ１ａ）に接続されるように配置され、接続線（１）にトランジスタ（Ｑ２）のコレクタ端子（ｑ２ｃ）がレジスタ（Ｒ３）を経由して接続され、フォトトランジスタ（Ｑ１）に光電流が流れる場合にはトランジスタ（Ｑ２）のコレクタ側（ｑ２ｃ）に流れる電流値は０であり、光電流が流れない場合にはトランジスタ（Ｑ２）のエミッタ側（ｑ２ｅ）に一定で調節可能な振幅の信号が生成され、接続線（１）が、ＬＥＤダイオード（Ｄ１）につながる接続線（Ｌ１）とトランジスタ（Ｑ２）につながる接続線（Ｌ２）とに分割され、フォトトランジスタ（Ｑ１）の出力が、フォトトランジスタ線（３）を経由してトランジスタ（Ｑ２）のベース（ｑ２ｂ）に接続されるとともに、レジスタ（Ｒ２）を経由してＬＥＤダイオード（Ｄ１）の出力（ｄ１ａ）に接続されることを特徴とする信号生成・補正回路。
【請求項２】
ＬＥＤダイオード（Ｄ１）と該ＬＥＤダイオード（Ｄ１）と並列回路を形成するように接続されたフォトトランジスタ（Ｑ１）との間にタイミングディスクが配置され、ＬＥＤダイオード（Ｄ１）からの光ビームにより光電流がフォトトランジスタ（Ｑ１）で生成され、前記光電流が接続線（１、２）を通じて流れるフォトトランジスタ（Ｑ１）のコレクタ電流を制御することができる信号生成および／または補正方法であって、フォトトランジスタ（Ｑ１）と信号生成器としてのトランジスタ（Ｑ２）とがトランジスタ（Ｑ２）のベース（ｑ２ｂ）がフォトトランジスタ（Ｑ１）のエミッタ側（ｑ１ａ）に接続されるよう並設され、トランジスタ（Ｑ２）のコレクタ（ｑ２ｃ）がレジスタ（Ｒ３）を経由して接続線（１）に接続され、接続線（１）が、ＬＥＤダイオード（Ｄ１）につながる接続線（Ｌ１）とトランジスタ（Ｑ２）につながる接続線（Ｌ２）とに分割され、フォトトランジスタ（Ｑ１）の出力（ｑ１ａ）が、フォトトランジスタ線（３）を経由してトランジスタ（Ｑ２）のベース（ｑ２ｂ）に接続され、且つフォトトランジスタ（Ｑ１）の出力（ｑ１ａ）が、レジスタ（Ｒ２）を経由してＬＥＤダイオード（Ｄ１）の出力（ｄ１ａ）に接続するとともに、レジスタ（Ｒ１）を経由して電流端子（Ｂ）に接続された回路を用いて、ＬＥＤダイオード（Ｄ１）からの光がタイミングディスクを通過してフォトトランジスタ（Ｑ１）のベースに当たりフォトトランジスタ（Ｑ１）に光電流が流れる場合にはトランジスタ（Ｑ２）のコレクタ側（ｑ２ｃ）には電流が流れず、ＬＥＤダイオード（Ｄ１）からの光がタイミングディスクにより遮断されフォトトランジスタ（Ｑ１）に光電流が流れない場合にはトランジスタ（Ｑ２）のエミッタ側（ｑ２ｅ）に一定の電流が流れるようにしたことを特徴とする信号生成および／または補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対応する入力と出力を有するＬＥＤダイオード（発光ダイオード）およびフォトセル（光電池）と、電流端子に接続される接続線とを含む信号生成・補正回路、ならびに信号生成および／または補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
信号は、単純なフォトトランジスタやより高価なマスク・センサーを使用して生成される。これらの素子はさまざまな出力信号を生成するが、単純なフォトトランジスタをベースとする信号生成器は、オフ状態や最大電流が流れている場合には正確な信号値を生成することができない。
【０００３】
現在使用されているタイミングディスク制御を用いた単純な従来型のフォトトランジスタは、周囲の放射線やタイミングディスクの特性のために、常に少なくとも０．１ｍＶの最低作動電圧を必要とする。これは、抵抗値が１０００Ωの場合には、最低電流０．１ｍＡに相当することになる。この値は、たとえばコンピュータ・マウスなどの高性能の用途では許容誤差範囲を超えるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のフォトトランジスタを使用する信号生成器における問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、単純なフォトトランジスタを使用して、少なくともマスク・センサー類の数値に相当する品質の出力信号を生成する信号生成・補正回路を提供することにある。
【０００５】
また、本発明の他の目的は、既存の単純なフォトトランジスタとともに、特に、従来設計のタイミングディスクとエンコーダを使用して、許容制限値の小さい一定の出力信号を生成することができる信号補正方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項１による信号生成・補正回路は、対応する入力と出力（ｄ１ｅ、ｄ１ａおよびｑ１ｅ、ｑ１ａ）を有するＬＥＤダイオード（発光ダイオード）（Ｄ１）およびフォトトランジスタ（Ｑ１）と、電流端子（Ａ、Ｂ）に接続された接続線（１、２）とを含む信号生成・補正回路であって、ダイオード（Ｄ１）およびフォトトランジスタ（Ｑ１）の入力と出力（ｄ１ｅ、ｄ１ａおよびｑ１ｅ、ｑ１ａ）は、並列回路を形成するように接続され、フォトトランジスタ（Ｑ１）の出力（ｑ１ａ）と接続線（２）とフォトトランジスタ線（３）との接続点であるノード（Ｋ）間のフォトトランジスタ線（３）にレジスタ（Ｒ２）が配置され、ノード（Ｋ）と電流端子（Ｂ）間の接続線（２）にレジスタ（Ｒ１）が配置され、トランジスタ（Ｑ２）が、そのベース（ｑ２ｂ）がフォトトランジスタ線（３）を経由してフォトトランジスタ（Ｑ１）の出力（ｑ１ａ）に接続されるように配置され、接続線（１）にトランジスタ（Ｑ２）のコレクタ端子（ｑ２ｃ）がレジスタ（Ｒ３）を経由して接続され、フォトトランジスタ（Ｑ１）に光電流が流れる場合にはトランジスタ（Ｑ２）のコレクタ側（ｑ２ｃ）に流れる電流値は０であり、光電流が流れない場合にはトランジスタ（Ｑ２）のエミッタ側（ｑ２ｅ）に一定で調節可能な振幅の信号が生成され、接続線（１）が、ＬＥＤダイオード（Ｄ１）につながる接続線（Ｌ１）とトランジスタ（Ｑ２）につながる接続線（Ｌ２）とに分割され、フォトトランジスタ（Ｑ１）の出力が、フォトトランジスタ線（３）を経由してトランジスタ（Ｑ２）のベース（ｑ２ｂ）に接続されるとともに、レジスタ（Ｒ２）を経由してＬＥＤダイオード（Ｄ１）の出力（ｄ１ａ）に接続されることを特徴とする。
【０００７】
また、上記の目的を達成するための請求項２による信号生成および／または補正方法は、ＬＥＤダイオード（Ｄ１）と該ＬＥＤダイオード（Ｄ１）と並列回路を形成するように接続されたフォトトランジスタ（Ｑ１）との間にタイミングディスクが配置され、ＬＥＤダイオード（Ｄ１）からの光ビームにより光電流がフォトトランジスタ（Ｑ１）で生成され、前記光電流が接続線（１、２）を通じて流れるフォトトランジスタ（Ｑ１）のコレクタ電流を制御することができる信号生成および／または補正方法であって、フォトトランジスタ（Ｑ１）と信号生成器としてのトランジスタ（Ｑ２）とがトランジスタ（Ｑ２）のベース（ｑ２ｂ）がフォトトランジスタ（Ｑ１）のエミッタ側（ｑ１ａ）に接続されるよう並設され、トランジスタ（Ｑ２）のコレクタ（ｑ２ｃ）がレジスタ（Ｒ３）を経由して接続線（１）に接続され、接続線（１）が、ＬＥＤダイオード（Ｄ１）につながる接続線（Ｌ１）とトランジスタ（Ｑ２）につながる接続線（Ｌ２）とに分割され、フォトトランジスタ（Ｑ１）の出力（ｑ１ａ）が、フォトトランジスタ線（３）を経由してトランジスタ（Ｑ２）のベース（ｑ２ｂ）に接続され、且つフォトトランジスタ（Ｑ１）の出力（ｑ１ａ）が、レジスタ（Ｒ２）を経由してＬＥＤダイオード（Ｄ１）の出力（ｄ１ａ）に接続するとともに、レジスタ（Ｒ１）を経由して電流端子（Ｂ）に接続された回路を用いて、ＬＥＤダイオード（Ｄ１）からの光がタイミングディスクを通過してフォトトランジスタ（Ｑ１）のベースに当たりフォトトランジスタ（Ｑ１）に光電流が流れる場合にはトランジスタ（Ｑ２）のコレクタ側（ｑ２ｃ）には電流が流れず、ＬＥＤダイオード（Ｄ１）からの光がタイミングディスクにより遮断されフォトトランジスタ（Ｑ１）に光電流が流れない場合にはトランジスタ（Ｑ２）のエミッタ側（ｑ２ｅ）に一定の電流が流れるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の信号生成・補正回路は、図１に示すように、ＬＥＤダイオードＤ１を含み、ＬＥＤダイオードＤ１の光によってダイオードＤ１と並列に接続されたフォトトランジスタＱ１で光電流が生成される。光電流が流れると、フォトトランジスタＱ１のコレクタ側に流れた電流はフォトトランジスタを通じて流れ、レジスタＲ２とノードＫを経由して接続線２に戻る。
【０００９】
図１に示すように、トランジスタＱ２は、コレクタ側でレジスタＲ３を経由して接続線１に接続され、ベース端子ｑ２ｂを経由してフォトトランジスタＱ１のフォトトランジスタ線３に接続されている。したがって、フォトトランジスタＱ１に電流が流れない場合には、残余電流がレジスタＲ１を経由して流れてトランジスタＱ２の遮断を解除するため、電流がレジスタＲ３とトランジスタＱ２に流れる。
【００１０】
トランジスタＱ２の出力信号はレジスタＲ３を経由して調節することができ、本発明の回路により狭い制限値内で一定の値に保たれる。実験では、例えば２．６Ｖの電圧値に対して最大誤差は０．０１Ｖだった。これは電流値にも当てはまり、最小電流値は０ｍＡに近いものだった。
【００１１】
全般的に、生成された信号は良好な均一性を示し、最小値と最大値の間で容易に調節することができた。用いる構成部品が安価であるため、デジタル電子装置を利用する信号生成および信号形成の分野で多くの用途に使用することができる。
【００１２】
上述の単一フォトトランジスタの代わりに、フォトトランジスタ線３に、さらに高い電流を生成するために複数のフォトトランジスタを並列に接続したものを使用してもよい。信号生成または信号形成の方法は、矩形波発生器といった付加的な信号整形装置と組み合わせてもよい。この場合、一定の電圧レベル、たとえば０レベルの場合には０．２Ｖから０．４Ｖの電圧、最大レベルの場合には１．８Ｖから２．５Ｖの電圧を維持しなければならない。
【００１３】
図２および図３は、イルミネート・フォトトランジスタベース（図２）およびダーク・フォトトランジスタベース（図３）を用いた実施形態における電流の流れを示す。図２および図３におけるタイミングディスク４は、信号生成中のプロセスを説明するために模式的に示している。
【００１４】
図２に示すように、ＬＥＤダイオードＤ１からの光はタイミングディスクを通過してフォトトランジスタＱ１のベースに突き当たる。電流Ｉ1 は、Ｑ１を通過してレジスタＲ２に流れる。その結果、ベース電圧Ｖが超過しないため、トランジスタＱ２へは電流は流れない。この例では、０．６Ｖのベース電圧には到達せず、トランジスタＱ２はオフ状態のままである。したがって、電流はレジスタＲLoadを経由して流れない。
【００１５】
図３に示すように、ＬＥＤダイオードＤ１から放出される光ビームはタイミングディスクによって遮断され、フォトトランジスタＱ１には光電流が流れない。（図３ではＱ１を省略して示す）電流は、レジスタＲ３とＲ１を通じてのみ流れる。そのため、ベース電圧Ｖ＝０．６Ｖに到達し、定電流がＲLoadを通じて流れる。図３では、この状態が一定の電流値２．６ｍＡを持つ矢印Ｉ2 （定電流）で示されている。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態を列挙すると以下のとおりである。
（１）請求項1記載の信号生成・補正回路において、トランジスタ（Ｑ２）が電流発生器として接続されている。
（２）請求項１または前記（１）記載の信号生成・補正回路において、ダイオード（Ｄ１）の電圧降下をレジスタ（Ｒ１）によって制御できる。
（３）請求項１、前記（１）〜（２）のいずれかに記載の信号生成・補正回路において、レジスタ（Ｒ２）が、光電流が最大値の場合にはフォトトランジスタ線（３）を通過する電流がノード（Ｋ）のみを経由して接続線（２）に流れるよう調節されている。
【００１７】
（４）請求項１、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の信号生成・補正回路において、トランジスタ（Ｑ２）のエミッタの出力信号電流の振幅を、レジスタ（Ｒ３）を経由して調節できる。
（５）請求項１、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の信号生成・補正回路において、複数のフォトトランジスタ（Ｑ１Ａ、Ｑ１Ｂ−−）が並列に接続されている。
（６）請求項１、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の信号生成・補正回路において、接続線（１）が、ダイオード（Ｄ１）につながる線（Ｌ１）と、トランジスタ（Ｑ２）につながる線（Ｌ２）と、フォトトランジスタ（Ｑ１）につながる線（Ｌ３）とに分割され、フォトトランジスタ（Ｑ１）の出力が、線（３）を経由してトランジスタ（Ｑ２）のベースに接続されるとともに、レジスタ（Ｒ２）を経由してダイオード（Ｄ１）の出力に接続される。
【００１８】
（７）請求項１、前記（１）〜（６）のいずれかに記載の信号生成・補正回路において、レジスタ（Ｒ２）の抵抗値に対応する抵抗値を有するレジスタ（Ｒ３）が線（Ｌ２）に配置されている。
（８）請求項１、前記（１）〜（７）のいずれかに記載の信号生成・補正回路において、トランジスタ（Ｑ２）のスイッチング電圧がレジスタ（Ｒ２）の電圧降下より大きい。
（９）請求項１、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の信号生成・補正回路において、レジスタ（Ｒ１）がダイオード（Ｄ１）への電圧供給線（Ｌ１）に配置され、レジスタ（Ｒ１）が、電圧降下によってトランジスタ（Ｑ２）の出力における電圧の振幅を制御する。
【００１９】
（１０）請求項２記載の信号生成・補正方法において、トランジスタ（Ｑ２）のベース電流に対するコレクタ電流の比がレジスタ（Ｒ３）によって調節できる。
（１１）請求項２または前記（１０）記載の信号生成・補正方法において、ダイオード（Ｄ１）の電圧降下が、信号生成器の定電圧を生成するために使用される。
（１２）請求項２または前記（１０）〜（１１）のいずれかに記載の信号生成・補正方法において、レジスタ（Ｒ２）の抵抗値が、トランジスタ（Ｑ２）に必要なバイアス電圧に基づいて調節される。
（１３）請求項２または前記（１０）〜（１２）のいずれかに記載の信号生成・補正方法において、レジスタ（Ｒ１）が、ＬＥＤダイオード（Ｄ１）に必要なバイアス電圧に基づいて調節される。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、従来型のフォトトランジスタを使用して高品質の出力信号を生成する信号生成・補正回路、および既存の単純なフォトトランジスタとともに、従来設計のタイミングディスクとエンコーダを使用して、許容制限値の小さい一定の出力信号を生成することができる信号補正方法が提供される。
【００２１】
本発明により生成された信号は良好な均一性を示し、最小値と最大値の間で容易に調節することができるから、本発明は、デジタル電子装置を利用する信号生成および信号形成の分野で多くの用途に使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による信号生成・補正回路の実施例を示す図である。
【図２】イルミネート・フォトトランジスタベースを用いた本発明の実施形態における電流の流れを示す図である。
【図３】ダーク・フォトトランジスタベースを用いた本発明の実施形態における電流の流れを示す図である。
【符号の説明】
Ｄ１  ＬＥＤダイオード（発光ダイオード）
Ｑ１  フォトトランジスタ
Ｑ２  トランジスタ
Ｋ    ノード
Ｒ１  レジスタ（抵抗）
Ｒ２  レジスタ（抵抗）
Ｒ３  レジスタ（抵抗）
ＲLoadレジスタ（抵抗）
１    接続線
２    接続線
３    フォトトランジスタ線
Ａ    電流端子
Ｂ    電流端子
Ｌ１  接続線（接続線１を構成する線）
Ｌ２  接続線（接続線１を構成する線）
Ｌ３  接続線（接続線１を構成する線）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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