DE4015597A1 - Photosensorzelle - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Photosensorzelle,
die geeignet ist, in einem Photosensor zur Detektion einer geradlinigen
oder winkelmäßigen Position oder Verschiebung verwendet zu werden,
wenn eine Anzahl von Photosensoren auf einem einzigen Chip integriert
sind.
Fig. 1 zeigt ein typisches Beispiel eines Photosensorschaltkreises
nach dem Stand der Technik, der ein lichtempfindliches Element und
einen Signalverarbeitungsschaltkreis umfaßt, so daß er auf einem einzigen
Chip integriert ist, wie er offengelegt ist im "SHARP TECHNICAL REPORT",
Nr. 26, Seite 127-130, Juni 1982. In Fig. 1 umfaßt jeder Photosensorschalt
kreis eine Photodiode 1, einen Verstärker 2, der mit der Photodiode 1
verbunden ist, einen Schmitt-Trigger-Schaltkreis 3, der von einem spe
ziellen Ausgangssignal des Verstärkers 2 getriggert wird, so daß er eine
Hysterese erzeugt, einen Ausgangstransistor 4 zum Verstärken des Aus
gangssignals des Schmitt-Trigger-Schaltkreises 3, einen mit dem Kollektor
des Ausgangstransistors 4 verbundenen Lastwiderstand 5 und einen
Spannungsversorgungsstabilisator 6 zum Erzeugen einer stabilisierten
Versorgungsspannung für den Photosensorschaltkreis. Der Schmitt-Trig
ger-Schaltkreis erzeugt ein Ausgangssignal mit hohem Spannungswert
(z. B. "1"), wenn eine Eingangssignalspannung über einen vorgegebenen
Gleichspannungswert (z. B. durch einen Emitterwiderstand bestimmt) steigt,
und ein Ausgangssignal mit niedrigem Spannungswert (z. B. "0"), wenn die
Eingangssignalspannung unter denselben Gleichspannungswert fällt, so
daß er aufgrund der Einschaltspannung (z. B. Basis-Emitter-Spannung) ei
nes Schaltelements (z. B. eines Transistors) eine Hysterese erzeugt.
Wenn daher ein schwaches Licht auf eine in Rückwärtsrichtung
vorgespannte Photodiode 1 fällt, wird der Schmitt-Trigger 3 nicht ange
schaltet, obwohl ein kleiner Lichtstrom durch die Photodiode 1 fließt.
Wenn jedoch ein helles Licht auf die Photodiode 1 fällt, wird der Schmitt-
Trigger 3 angeschaltet, da ein relativ starker Lichtstrom durch die
Photodiode 1 fließt, so daß es möglich ist, daß man in Abhängigkeit von
der auf die Photodiode 1 einfallenden Lichtintensität ein Ausgangssignal
von "0" erhält. Da ein digitales Ausgangssignal durch Vergleich der ein
fallenden Lichtintensität (umgewandelt in eine Eingangsspannung) mit ei
ner Bezugsspannung erhalten werden kann, ist es beim Photosensor nach
dem Stand der Technik möglich, einen unstabilen Betrieb zum Beispiel
aufgrund von Rauschen auszuschließen.
Da bei dem Photosensor nach dem Stand der Technik jedoch der
Lichtdetektierbereich aus einem Verstärker und einem Schmitt-Trigger-
Schaltkreis besteht, besteht, wenn eine Anzahl von Schaltkreisen auf ei
nem einzigen Chip integriert sind, darin ein Problem, daß die Anzahl der
Elemente groß ist und daß daher durch Vergrößerung des Chips eine
große Fläche verbraucht wird. Da einfallendes, detektiertes Licht mit ei
ner Referenzspannung verglichen wird, nachdem es durch die Photodiode
und den Verstärker von Licht in elektrischen Strom umgewandelt worden
ist, bestehen zusätzlich weitere Probleme dadurch, daß die Lichtempfind
lichkeit der Photosensorzelle aufgrund der Temperturabhängigkeit insta
bil ist, wenn die Referenzspannung aufgrund eines Temperaturunter
schieds schwankt. Die oben erwähnte temperaturabhängige Instabilität ist
ernst, insbesondere dann, wenn die Anzahl von in Reihe geschalteten
Photodioden und Schmitt-Trigger-Schaltkreisen in einem Mehrkanalbetrieb
zunimmt.
Unter Beachtung dieser Probleme ist es daher die primäre Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Photosensorzelle zur Verfügung zu
stellen, die aus Standard-Gatterschaltkreisen besteht, so daß sie einfach
auf einem einzigen, kompakten Chip mit stabiler Empfindlichkeit integriert
werden kann, ohne von Temperaturschwankungen abhängig zu sein.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfaßt die Photosensorzelle nach
der vorliegenden Erfindung:
- (a) einen ersten optischen Flip-Flop-Sensor (10) zum Erzeugen zweier verschiedener binärer Signalwerte durch eine gepulste Versor gungsspannung, wenn die darauf fallende Lichtintensität über eine erste Schwelle (L 1) für einfallendes Licht steigt oder entsprechend darunter fällt;
- (b) einen zweiten optischen Flip-Flop-Sensor (18) zum Erzeugen zweier verschiedener binärer Signalwerte durch eine gepulste Versor gungsspannung, wenn die darauf fallende Lichtintensität über eine zweite Schwelle (L 2) für einfallendes Licht, die höher als die erste Schwelle (L 1) ist, steigt oder entsprechend darunter fällt;
- (c) eine erste logische Zelle (11), die von dem ersten optischen Flip-Flop-Sensor abhängt, zum Festhalten der beiden verschiedenen, durch den ersten optischen Flip-Flop-Sensor erzeugten binären Signal werte und zum Erzeugen zweier verschiedener, binärer Signalwerte, die den festgehaltenen Signalen entsprechen, wenn der erste optische Flip- Flop-Sensor zwei gleiche binäre Signalwerte gleichzeitig erzeugt, während die erste logische Zelle die beiden vorhergehenden, verschiedenen binären Signalwerte festhält;
- (d) eine zweite logische Zelle (19), die von dem zweiten optischen Flip-Flop-Sensor abhängt, zum Festhalten der beiden verschiedenen, durch den zweiten optischen Flip-Flop-Sensor erzeugten binären Signal werte und zum Erzeugen zweier verschiedener, binärer Signalwerte, die den festgehaltenen Signalen entsprechen, wenn der zweite optische Flip- Flop-Sensor zwei gleiche binäre Signalwerte gleichzeitig erzeugt, während die zweite logische Zelle die beiden vorhergehenden, verschiedenen binären Signalwerte festhält; und
- (e) eine logische Ausgangszelle (22), die von der ersten und zwei ten Zelle abhängt, zum Erzeugen eines binären Ausgangssignals auf der Basis der vier festgehaltenen Signale der ersten und der zweiten logi schen Zelle von, wenn die auf den zweiten optischen Flip-Flop-Sensor auffallende Lichtintensität über die zweite Schwelle (L 2) steigt, bis, wenn auf den ersten optischen Flip-Flop-Sensor einfallende Intensität unter die erste Schwelle (L 1) fällt, so daß eine Hysterese für die optische Sen sorzelle erzeugt wird.
In der Photosensorzelle nach der vorliegenden Erfindung ist es
möglich, da alle Elemente im Herstellungsprozeß von integrierten Schal
tungen standardisiert sind, die Photosensorzelle auf einen einzigen, kom
pakten Chip zu integrieren. Wenn weiterhin die optischen Flip-Flop-Sen
soren durch eine gepulste Versorgungsspannung betrieben werden, wer
den herkömmlicherweise Synchronisationstaktsignale zwischen den Flip-
Flop-Sensoren und ihrer signalverarbeitenden Logik erforderlich, und da
her nimmt die Chipfläche zu, und eine komplizierte Schaltungskonfigu
ration ist erforderlich. Bei der vorliegenden Erfindung ist es jedoch mög
lich, da nur zwei binäre Signale mit unterschiedlichen Werten des stabil
geschalteten optischen Flip-Flop-Sensors durch die logische Zelle festge
halten werden, ohne zwei binäre Signale mit dem gleichen Wert des insta
bilen optischen Flip-Flop-Sensors aufgrund der instabil gepulsten Versor
gungsspannung festzuhalten, seriell oder parallel geschaltete Photosen
sorzellen ohne synchronisierende Taktsignale zwischen dem Sensor und
der signalverarbeitenden Logikeinheit zu betreiben, wodurch die In
tegration der Photosensoranordnung weiter erleichtert wird. Da die umge
wandelte, die einfallende Lichtintensität anzeigende Spannung nicht mit
einer Referenz-Gleichspannung verglichen wird, ist es außerdem möglich,
eine stabile Photosensorzelle zur Verfügung zu stellen, die nicht von
Temperaturschwankungen beeinflußt wird.
Fig. 1 ist Schaltbild, das einen Photosensorschaltkreis nach dem
Stand der Technik zeigt.
Fig. 2 ist eine komplette Schaltkreisanordnung, die ein Ausfüh
rungsbeispiel einer Photosensorzelle nach der vorliegenden Erfindung
zeigt.
Fig. 3 ist ein Schaltbild, das einen optischen Flip-Flop-Sensor
schaltkreis zeigt, der in der in Fig. 2 gezeigten Photosensorzelle ange
ordnet ist.
Fig. 4 ist ein Taktdiagramm, das die Ausgangswellenformen an den
Eingangs- und Ausgangsknoten des in Fig. 3 gezeigten optischen Flip-
Flop-Sensorschaltkreises zur Unterstützung der Erklärung dessen Be
triebs zeigt. Die
Fig. 5(A) und 5(B) sind logische Tabellen, die die Beziehung
zwischen den binären Eingangs- und Ausgangssignalen der ersten und
zweiten in der in Fig. 2 gezeigten Photosensorzelle angeordneten logi
schen Zelle zeigt.
Fig. 6 ist eine ähnliche logische Tabelle, die die Beziehung zwischen
den binären Eingangs- und Ausgangssignalen der in der in Fig. 3 ge
zeigten Photosensorzelle angeordneten logischen Ausgangszelle zeigt.
Fig. 7 ist ein weiteres Taktdiagramm, das die Wellenform der
binären Signale in Abhängigkeit des auf verschiedene Anschlüsse der in
Fig. 2 gezeigten Photosensorzelle einfallenden Lichts zur Erklärung ihrer
Arbeitsweise zeigt.
Fig. 8 ist ein weiteres Schaltbild, das eine erste Modifikation des in
dem Photosensor nach der vorliegenden Erfindung angeordneten Flip-
Flop-Sensors zeigt.
Fig. 9 ist ein weiteres Schaltbild, das eine erste Modifikation des in
dem Photosensor nach der vorliegenden Erfindung angeordneten Flip-
Flop-Sensors zeigt.
Ein Ausführungsbeispiel der Photosensorzelle nach der vorliegenden
Erfindung wird hiernach unter Bezugnahme auf die Zeichnun
gen gezeigt.
In Fig. 2 umfaßt die Photosensorzelle eine erste Zelle 20, eine zweite
Zelle 21 und logische Ausgangszelle 22, die alle nach einem Standardver
fahren zur Herstellung digitaler, integrierter Schaltungen hergestellt und
in einem einzigen, kompakten Chip integriert werden können. Die erste
Zelle 20 umfaßt einen ersten optischen Flip-Flop-Sensorschaltkreis 10 und
eine erste logische Zelle 11. Die zweite Zelle 21 umfaßt in ähnlicher Weise
einen zweiten optischen Flip-Flop-Sensorschaltkreis und eine zweite logi
sche Zelle 19.
Fig. 3 zeigt den ersten oder zweiten optischen Flip-Flop-Sensor
schaltkreis, der aus zwei ersten und zweiten Transistoren 7 und 8 und
zwei jeweils höher- und niederwertigen Widerständen 39 und 40, die mit
den beiden Kollektoren 29 und 30 oder 31 und 32 jeweils der beiden
Transistoren 7 und 8 verbunden sind, besteht. In Fig. 3 bezeichnen die
beiden Knoten 27 und 28 einen gepulsten Spannungsversorgungsanschluß
Vcc und einen Erdpotentialanschluß; die beiden Knoten 29 und 30 oder 31
und 32 bezeichnen zwei erste und zweite Ausgangs- (Kollektor) An
schlüsse jeweils des ersten und zweiten Transistors 7 und 8.
Die Transistoren 7 und 8 sind so ausgebildet, daß sie eine relativ
breite Basisfläche bilden, jedoch ist der erste Transistor 7 so ausgebil
det, daß er als Phototransistor arbeitet, wenn die Basisfläche beleuchtet
wird. Im Gegensatz dazu ist der zweite Transistor 8 so ausgebildet, daß
er als normaler Schalttransistor arbeitet, indem die Basisfläche mit einem
lichtdichten Film wie etwa einem Aluminiumfilm bedeckt ist.
Der Lastwiderstand des zweiten Transistors 8 ist unter unausgegli
chenen, verschobenen Lastbedingungen höher festgelegt als der des er
sten Transistors 7. Daher bleibt der erste Phototransistor 7 normalerweise
ausgeschaltet (der Ausgangsanschluß 29 wird auf "1" gehalten), und der
zweite Transistor 8 bleibt normalerweise angeschaltet (der Ausgangsan
schluß 30 wird auf "0" gehalten), wenn kein Licht auf die Basisfläche des
Phototransistors 7 fällt, unabhängig von dem an dem Flip-Flop-Schaltkreis
10 oder 18 anliegenden Rauschen (vorausgesetzt, die Lastdifferenz ist
ausreichend groß, um Rausch- und anderes Störschalten des Flip-Flop-
Schaltkreises zu überwinden).
Ohne auf das Verfahren des Verbindens zweier verschiedener Last
widerstände mit den beiden Transistoren 7 und 8 beschränkt zu sein, ist
es auch möglich, den Transistor 8 ständig anzuschalten, wenn kein Licht
auf den Phototransistor 7 fällt, indem die Fläche des Emitterbereichs des
Transistors 8 größer als die des Transistors 7 festgelegt wird.
Wenn also, wie in Fig. 4 gezeigt, eine gepulste Spannungsversor
gung an den Knoten des optischen Flip-Flop-Sensors 10 oder 18 angelegt
wird, ist der normale Transistor 8 angeschaltet, so daß der Ausgangsan
schluß 30 auf "0" liegt, und der Phototransistor ist ausgeschaltet, so daß
der Ausgangsanschluß 29 auf "1" liegt. Bei der obigen An- und Aus
schaltoperation gibt es solche unerwünschte Zustände, daß beide An
schlüsse 29 und 30 denselben Wert besitzen, nämlich "0" (d. h. die gepul
ste Spannung 27 ist niedrig) und der unstabile Zustand (siehe Fig. 4(B)),
der hiernach als "1" behandelt wird. Dieser unerwünschte Zustand könnte
eine 1-1-Spitze für die Anschlüsse 29 und 30 erzeugen, die in weitere
Teile des Schaltkreises übertragen wird. Diese unerwünschten Zustände
können jedoch entfernt werden durch die beiden logischen Funktionszel
len 11 oder 19 die, wie oben beschrieben, mit einer Festhaltefunktion ver
sehen sind.
Weiterhin ist der erste optische Flip-Flop-Sensor 10 so eingestellt,
daß er in Abhängigkeit von einem schwachen, einfallenden Licht (untere
Schwelle) (L 1 in Fig. 7) an- oder ausgeschaltet wird, und der zweite op
tische Flip-Flop-Sensor 18 ist so eingestellt, daß er in Abhängigkeit von
einem starken, einfallenden Licht (hohe Schwelle) (L 2 in Fig. 7) an- oder
ausgeschaltet wird. Mit anderen Worten ist der Unterschied im Lastwider
stand zwischen den beiden Transistoren 7 und 8 (unausgeglichene Last
bedingung) des zweiten optischen Flip-Flop-Sensors 18 größer eingestellt
als der des ersten Flip-Flop-Sensors 10.
Die erste logische Zelle 11 umfaßt zwei erste und zweite Inverter
12 a und 13 a und vier erste bis vierte NOR-Gatter 14 a, 15 a, 16 a, 17 a. Die
ersten und vierten NOR-Gatter 18 a und 17 a bilden einen ersten R-S-Flip-
Flop-Schaltkreis mit einer Festhaltefunktion. Festhaltefunktion bedeutet
hier eine Art Speicherschaltkreis zum Speichern bestimmter, momentaner
Daten. Weiterhin bezeichnen die beiden Referenzzeichen 33 und 34 zwei
erste und zweite Ausgangsanschlüsse der ersten logischen Zelle 11.
Der Ausgangsanschluß 29 des ersten Phototransistors 7 des ersten
optischen Flip-Flop-Sensors 10 ist mit einem Eingangsanschluß des ersten
Inverters 12 a und einem ersten Eingangsanschluß des zweiten NOR-Gatters
15 a verbunden, und der Ausgangsanschluß 30 des zweiten, gewöhnlichen
Transistors 8 des ersten optischen Flip-Flop-Sensors 10 ist mit einem
Eingangsanschluß des zweiten Inverters 13 a und einem ersten Eingangs
anschluß des ersten NOR-Gatters 14 a verbunden. Weiterhin ist ein Aus
gangsanschluß des ersten Inverters 12 a mit einem zweiten Eingangsan
schluß des ersten NOR-Gatters 14 a verbunden, und ein Ausgangsanschluß
des zweiten Inverters 13 a ist mit einem zweiten Eingangsanschluß des
zweiten NOR-Gatters 15 a verbunden. Weiterhin ist ein Ausgangsanschluß
des ersten NOR-Gatters 14 a mit einem ersten Eingangsanschluß des dritten
NOR-Gatters 16 a verbunden, und ein Ausgangsanschluß des zweiten NOR-
Gatters 15 a ist mit einem ersten Eingangsanschluß des vierten NOR-Gat
ters 17 a verbunden. Weiterhin ist ein Ausgangsanschluß des dritten NOR-
Gatters 16 a mit einem zweiten Eingangsanschluß des vierten NOR-Gatters
17 a verbunden, und ein Ausgangsanschluß des vierten NOR-Gatters 17 a ist
mit einem zweiten Eingangsanschluß des dritten NOR-Gatters 16 kreuz
weise verbunden.
Wie später beschrieben, werden in der ersten Zelle 20 zwei ver
schiedene, binäre Ausgangssignale des ersten optischen Flip-Flop-Sensors
10 durch die erste logische Zelle 11 festgehalten. Jedoch hält die erste
logische Zelle 11 den vorangehenden Wert fest, bis der Flip-Flop-Sensor
10 zwei verschiedene, binäre Ausgangssignale erzeugt.
In der gleichen Weise umfaßt die zweite logische Zelle 19 zwei erste
und zweite Inverter 12 b und 13 b und vier erste bis vierte NOR-Gatter
14 b, 15 b, 16 b und 17 b. Das dritte und vierte NOR-Gatter 16 b und 17 b bil
den ein zweites R-S-Flip-Flop mit einer Festhaltefunktion. Weiterhin be
zeichnen die Bezugszeichen 35 und 36 zwei erste und zweite Ausgangsan
schlüsse der zweiten logischen Zelle 19. Der zweite optische Flip-Flop-
Sensor 18 ist mit dieser zweiten logischen Zelle 19 zum Festhalten zweier
verschiedener, binärer Signale des zweiten optischen Flip-Flop-Sensors 18
verbunden.
Die logische Ausgangszelle 22 umfaßt vier erste bis vierte NOR-Gat
ter 23, 24, 25 und 26. Das dritte und vierte NOR-Gatter 25 und 26 bilden
einen dritten R-S-Flip-Flop-Schaltkreis. Weiterhin bezeichnet das Bezugs
zeichen 38 einen Ausgangsanschluß der logischen Ausgangszelle 22. Die
beiden ersten Ausgangsanschlüsse 33 und 35 der ersten und zweiten logi
schen Zelle 11 und 19 sind mit den beiden Eingangsanschlüssen des
zweiten NOR-Gatters 23 verbunden. Die beiden zweiten Ausgangsan
schlüsse 34 und 36 der ersten und zweiten logischen Zelle 11 und 19 sind
mit den beiden Eingangsanschlüssen des zweiten NOR-Gatters 24 verbun
den. Weiterhin ist ein Ausgangsanschluß des ersten NOR-Gatters 23 mit
einem ersten Eingangsanschluß des dritten NOR-Gatters 25 verbunden,
und ein Ausgangsanschluß des zweiten NOR-Gatters 24 ist mit einem er
sten Eingangsanschluß des vierten NOR-Gatters 26 verbunden. Weiterhin
ist ein Ausgangsanschluß des dritten NOR-Gatters 25 mit einem zweiten
Eingangsanschluß des vierten NOR-Gatters 26 verbunden, und ein Aus
gangsanschluß des vierten NOR-Gatters 26 ist mit einem zweiten Eingangs
anschluß des dritten NOR-Gatters 25 kreuzweise verbunden.
Diese logische Ausgangszelle 22 erzeugt ein mit einer Hysterese
versehenes, binäres Signal in Abhängigkeit der beiden Ausgaben der er
sten und zweiten logischen Zellen 11 und 19. Diese Hysterese entspricht
einem Schaltwertunterschied (Schwelle) zwischen den beiden optischen
Flip-Flop-Sensoren 10 und 18, ohne den Einflüssen von Rauschen oder
Temperaturfluktuationen unterworfen zu sein.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 7 wird der Betrieb der
Photosensorzelle entsprechend der vorliegenden Erfindung hiernach be
schrieben.
Wenn, wie in Fig. 4 gezeigt, eine gepulste Versorgungsspannung an
den Versorgungsspannungsknoten 27 des ersten optischen Flip-Flop-Sen
sors 10 angelegt wird, wird, da es einen Unterschied im Widerstand zwi
schen den beiden Widerständen 39 und 40 gibt (der Widerstand 39 ist
kleiner als der Widerstand 40), der gewöhnliche Transistor 8 angeschaltet,
so daß der zweite Kollektoranschluß 30 auf "0" gesetzt wird, wie in Fig. 4
gezeigt. Auf der anderen Seite wird der erste Phototransistor 7 ausge
schaltet, so daß der erste Kollektoranschluß 29 auf "1" gesetzt wird, wie
ebenfalls in Fig. 4 gezeigt. Bei Anlegen der gepulsten Versorgungsspan
nung an den optischen Flip-Flop-Sensor gibt es unerwünschte Zustände
der Versorgungsspannung. In diesem Fall sind die Spannungen an beiden
Anschlüssen 29 und 30 gleichzeitig auf "0" oder im transienten Zustand.
Dieser "0" oder transiente Zustand wird durch die Festhaltefunktion der
ersten logischen Zelle 11 beseitigt. Auf die gleiche Weise wird bei Anlegen
einer gepulsten Versorgungsspannung am Versorgungsspannungsknoten 27
des zweiten optischen Flip-Flop-Sensors 18 der zweite, gewöhnliche Tran
sistor 8 angeschaltet, so daß der zweite Kollektoranschluß 32 auf "0" ge
setzt wird, und der erste Phototransistor 7 wird ausgeschaltet, so daß
der erste Kollektoranschluß 31 auf "1" gesetzt wird.
Unter diesen Bedingungen wird bei Einfall eines Lichtstrahls auf
die Phototransistoren der beiden optischen Flip-Flop-Sensoren 10 und 18,
wie in Fig. 7 gezeigt, der erste optische Flip-Flop-Sensor 10 geschaltet,
wenn die Intensität des einfallenden Lichts einen ersten, in Fig. 7 ge
zeigten Intensitätswert L 1 übersteigt, so daß der erste Ausgangsanschluß
29 auf "0" gesetzt wird und der zweite Ausgangsanschluß 30 im ersten
optischen Sensor 10 auf "1" gesetzt wird. Auf der anderen Seite wird der
zweite optische Flip-Flop-Sensor 18 geschaltet, wenn die Intensität des
einfallenden Lichts einen zweiten Intensitätswert L 2 (gezeigt in Fig. 7)
übersteigt, der größer ist als der erste Intensitätswert L 1, so daß der
erste Ausgangsanschluß 31 auf "0" gesetzt wird und der zweite Aus
gangsanschluß im zweiten optischen Sensor 18 auf "1" gesetzt wird.
Fig. 5(A) zeigt eine logische Tabelle, die die Beziehung zwischen
den Eingangsanschlüssen 29 und 30 und den Ausgangsanschlüssen 33 und
34 der ersten logischen Zelle zeigt. In der ersten logischen Zelle 11 in
vertiert jeder der beiden Inverter 12 a und 13 a jeweils ein binäres Signal;
jedes der beiden NOR-Gatter 14 a und 15 a erzeugt ein Oder-Signal und in
vertiert das Oder-Signal; und die beiden NOR-Gatter 16 a und 17 a arbeiten
als R-S-Flip-Flop-Schaltkreis mit einer Festhaltefunktion.
Wenn, unter Bezugnahme auf die in Fig. 5(A) gezeigte Tabelle ein
Lichtstrahl auf den ersten optischen Sensor 10 fällt, wird der Anschluß
29 auf "0" gehalten und der Anschluß 30 wird auf "1" gehalten, so daß
der Ausgangsanschluß 33 auf "1" gesetzt oder festgehalten wird und der
Ausgangsanschluß 34 auf "0" gesetzt oder festgehalten wird. Wenn kein
Licht auf den ersten optischen Sensor 10 fällt, wird der erste Anschluß
29 auf "1" und der Anschluß 30 auf "0" gehalten, so daß der Ausgangs
anschluß 33 auf "0" zurückgesetzt oder festgehalten wird und der Aus
gangsanschluß 34 auf "1" zurückgesetzt oder festgehalten wird.
Wenn die Anschlüsse 29 und 30 gleichzeitig auf "0" oder "1" liegen,
werden die Ausgangsanschlüsse 33 und 34 der ersten logischen Zelle 11
nicht gesetzt oder zurückgesetzt, das heißt, sie werden unverändert auf
dem Wert "1" oder "0" gehalten, der schon durch die vorhergehenden
binären Signals BS n - 1 bestimmt wurde, so daß es möglich ist, den uner
wünschten Zustand zu entfernen.
Fig. 5(B) zeigt eine ähnliche logische Tabelle, die die Beziehung
zwischen den Eingangsanschlüssen 31 und 32 und den Ausgangsanschlüs
sen 35 und 36 der zweiten logischen Zelle 19. Die Elemente und Funkio
nen der zweiten logischen Zelle 19 sind ziemlich die gleichen wie die der
ersten Zelle 11, so daß ähnliche und entsprechende Bezugszeichen für
ähnliche Teile mit den gleichen Funktionen verwendet werden, ohne ihre
Beschreibung zu wiederholen. Zusammenfassend: wenn ein Lichtstrahl auf
den zweiten optischen Sensor 18 fällt, wird der Anschluß 31 auf "0" ge
halten und der Anschluß 32 wird auf "1" gehalten, so daß der Ausgangs
anschluß 35 auf "1" gesetzt oder festgehalten wird und der Ausgangsan
schluß 36 auf "0" gesetzt oder festgehalten wird. Wenn kein Licht auf
den zweiten optischen Sensor 18 fällt, wird der erste Anschluß 31 auf "1"
und der Anschluß 32 auf "0" gehalten, so daß der Ausgangsanschluß 35
auf "0" zurückgesetzt oder festgehalten wird und der Ausgangsanschluß
36 auf "1" zurückgesetzt oder festgehalten wird.
In der gleichen Weise werden unter der Bedingung eines uner
wünschten Zustands die beiden Ausgangsanschlüsse 33 und 34 der zwei
ten logischen Zelle 19 unverändert auf dem Wert "1" oder "0" gehalten,
der schon durch die vorhergehenden binären Signale BS n - 1 bestimmt
wurde.
Fig. 6 zeigt eine logische Tabelle, die die Beziehung zwischen den
vier Eingangsanschlüssen 33, 34, 35 und 36 und dem Ausgangsanschluß 38
der logischen Ausgangszelle 22 zeigt. In der logischen Ausgangszelle 22
erzeugt jedes der beiden ersten und zweiten NOR-Gatter 23 und 24 ein
Oder-Signal und invertiert das Oder-Signal, und die dritten und vierten
NOR-Gatter 25 und 26 arbeiten als R-S-Flip-Flop-Schaltkreis zum Erzeu
gen einer Hysterese für den Sensorschaltkreis.
Unter Bezugnahme auf die in Fig. 6 gezeigte logische Tabelle wird
bei Auffallen eines Lichtstrahls auf den ersten und zweiten optischen
Sensor 10 und 18, da die Ausgangsanschlüsse 33 und 34 der ersten logi
schen Zelle auf "1" und auf "0" und die Anschlüsse 35 und 36 der zwei
ten logischen Zelle 22 ebenfalls auf "1" und auf "0" liegen, der Aus
gangsanschluß 38 der logischen Ausgangszelle 22 auf "1" gehalten. Wenn
auf der anderen Seite kein Lichtstrahl auf die ersten und zweiten opti
schen Sensoren 10 und 18 fällt, wird, da die Ausgangsanschlüsse 33 und
34 der ersten logischen Zelle 11 auf "0" und "1" und die Ausgangsan
schlüsse 35 und 36 der zweiten logischen Zelle 19 ebenfalls auf "0" und
"1" liegen, der Ausgangsanschluß 38 der logischen Ausgangszelle 22 auf
"0" gehalten.
Wenn jedoch die Ausgangsanschlüsse 33 und 34 der ersten logi
schen Zelle 11 auf "1" und "0" liegen und die Ausgangsanschlüsse 35 und
36 der zweiten logischen Zelle 19 auf "0" und "1" liegen, wird der Aus
gangsanschluß 38 der logischen Ausgangszelle 22 durch die vorherge
hende Bedingung BS n - 1 bestimmt, da der R-S-Flip-Flop-Schaltkreis und
25 und 26 weder gesetzt noch zurückgesetzt wird.
Die Funktion der Tabelle 6 ist besser verständlich unter Bezug
nahme auf das in Fig. 7 gezeigte Taktdiagramm. Fig. 7 zeigt an, daß das
Ausgangssignal 38 auf "1" steigt, wenn die Intensität über einen oberen
Schwellwert L 2 steigt, und fällt auf "0", wenn die Lichtintensität unter
einen unteren Schwellwert L 1 fällt, so daß eine Hysterese auf die gleiche
Weise wie in dem in Fig. 1 gezeigten Photosensor nach dem Stand der
Technik mit einem Schmitt-Trigger-Schaltkreis erzeugt wird.
Genauer wird am Punkt A in Fig. 7, da die Ausgangsanschlüsse 33,
34, 35 und 36 auf "1", "0", "1" und "0" liegen, der Ausgangsanschluß 38
auf "1" gelegt. Jedoch wird an Punkt B, da die Ausgangsanschlüsse 33,
34, 35 und 36 auf "0", "1", "0" und "1" liegen, der Ausgangsanschluß 38
auf "0" gebracht. Andere unstabile Bedingungen als die obigen werden
unverändert gehalten, entsprechend der Festhaltefunktion der R-S-Flip-
Flop-Schaltkreise 16 a und 17 a und 16 a und 17 b.
Eine Anzahl von Photosensorzellen nach der vorliegenden Erfindung
kann in Reihe in einer Matrix geschaltet werden, um eine geradlinige oder
Drehposition, oder in einer Ringform geschaltet werden, um eine Winkelpo
sition zu detektieren, oder in Reihe und parallel in einer Platte geschaltet
werden, um eine Koordinatenposition zu detektieren. Wenn jede dieser
Photosensorzellen durch eine gepulste Versorgungsspannung aktiviert
wird, wäre es normalerweise notwendig, ein synchronisierendes Taktsignal
für die Sensorzellen und die Signalverarbeitungslogik zu erzeugen, wo
durch die Chipfläche vergrößert und die Schaltkreiskonfiguration kompli
ziert wird. Da jedoch bei der vorliegenden Erfindung die instabilen Flip-
Flop-Sensorzustände jeder Zelle mit den vorangehenden, stabil geschalte
ten Sensorzuständen unabhängig von den anderen Zellen festgehalten
werden, ist es möglich, das synchronisierende Taktsignal zu eliminieren.
In dieser Verbindung resultieren die instabilen Flip-Flop-Sensorzu
stände von hoher oder niedriger, gepulster Versorgungsspannung oder
von Rauschen. Das heißt, wenn die gepulste Spannung zu niedrig ist,
werden zwei Niedrigwertsignale ("0") vom optischen Flip-Flop-Sensor aus
gegeben, und wenn die gepulste Spannung zu hoch ist, werden zwei
hochwertige Signale ("1") vom optischen Flip-Flop-Sensor ausgegeben.
Da die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Lichtstrahls in der vor
liegenden Erfindung im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem die
durch Umwandlen einer Lichtintensität in Elektrizität erhaltene Spannung
in analoger Weise mit einer Referenzspannung verglichen wird, mit der
Hysteresefunktion digital detektiert werden kann, ist es möglich, die Ge
nauigkeit des Photosensors zu verbessern, ohne dem Einfluß von Tempe
raturschwankungen und Rauschen unterworfen zu sein.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausbildung des optischen Flip-Flop-Sen
sors 10 oder 18, bei der zwei gewöhnliche Transistoren 8 a und 8 b kreuz
weise verbunden sind und eine zusätzliche Photodiode 37 zwischen den
Basis- und Emitteranschlüssen des Transistors 8 b als lichtempfindliches
Element angeschlossen ist.
Wenn bei dieser Ausbildung kein Licht auf die Photodiode 37 fällt,
wird, da der Widerstand über die Photodiode 37 hoch ist, der Transistor
8 a ausgeschaltet und der Transistor 8 b angeschaltet, so daß der erste
Kollektor- (Ausgangs-) Anschluß 29 (30) auf "1" liegt und der zweite Kol
lektor- (Ausgangs-) Anschluß 30 (32) auf "0" liegt. Wenn jedoch die In
tensität des einfallenden Lichts einen vorgegebenen Schwellwert über
steigt, wird, da der Widerstand über die Photodiode 37 abnimmt und da
her die Basis und der Emitter des zweiten Transistors 8 b kurzgeschlossen
werden, der optische Flip-Flop-Sensor umgedreht oder so geschaltet, daß
der erste Transistor 8 a angeschaltet und der zweite Transistor 8 b ausge
schaltet wird, so daß der erste Kollektor- (Ausgangs-) Anschluß 29 (31)
auf "0" liegt und der zweite Kollektor- (Ausgangs-) Anschluß 30 (32) auf
"1" liegt.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausbildung des optischen Flip-Flop-Sen
sors, bei zwei in Fig. 8 gezeigte NPN-Transistoren 8 a und 8 b durch zwei
NMOS- (n-Kanal Metall-Oxyd-Halbleiter) FETs (Feldeffekttransistoren) 9 a
und 9 b ersetzt sind und außerdem die Kollektorwiderstände 39 und 40
durch zwei NMOS FETs 9 c und 9 d ersetzt sind. Die Arbeitsweise dieses
optischen Flip-Flop-Sensors ist im wesentlichen die gleiche wie die des in
Fig. 8 gezeigten. In diesem Zusammenhang entsprechen die Basis, der
Emitter und der Kollektor eines in Fig. 8 gezeigten NPN-Transistors dem
Gate, der Source und dem Drain eines in Fig. 9 gezeigten NMOS FETs.
In dem obigen Ausführungsbeispiel bestehen die ersten und zweiten
logischen Zellen und die logische Ausgangszelle hauptsächlich aus NOR-
Gattern. Ohne darauf beschränkt zu sein, ist es natürlich möglich, die lo
gischen Schaltkreise mittels anderer logischer Elemente, wie etwa NAND-
Gattern, aufzubauen.
Wie oben beschrieben ist es in der Photosensorzelle nach der vor
liegenden Erfindung, da zwei optische Flip-Flop-Sensoren als die beiden
optischen Sensorvorrichtungen verwendet werden können und außerdem die
beiden logischen Zellen und die logische Ausgangszelle aus standardisier
ten Gatterschaltkreisen gebildet werden können, möglich, alle Zellen auf
einem einzigen, kompakten IC-Chip zu integrieren. Da außerdem nur zwei
verschiedene, binäre durch den ersten und zweiten optischen Sensor er
zeugte Signale durch die erste und zweite logische Zelle festgehalten
werden, bevor sie an eine logische Ausgangszelle angelegt werden, sind
keine synchronisierenden Taktsignale für die gepulste Versorgungsspan
nung für aufeinanderfolgende Stufen erforderlich. Daher ist es möglich
die Anordnung des integrierten Schaltkreises weiter zu vereinfachen. Da
die Hysteresefunktion, in Unterschied zum Photosensor nach dem Stand
der Technik, bei dem die Lichtintensität zunächst in eine Spannung um
gewandelt wird und dann analog mit einer Referenzspannung verglichen
wird, digital erreicht wird, ist es möglich, einen Photosensor mit hoher
Empfindlichkeit und hoher Stabilität zur Verfügung zu stellen, der nicht
dem Einfluß von Temperaturschwankungen und externem Rauschen unter
liegt.
Claims (11)
1. Photosensorzelle mit:
- (a) einer ersten Lichtsensorvorrichtung (10) zum Erzeugen zweier verschieden geschalteter, digitaler Signale, wenn einfallendes Licht über eine erste Schwelle steigt oder darunter fällt;
- (b) einer zweiten Lichtsensorvorrichtung (18) zum Erzeugen zweier verschieden geschalteter, digitaler Signale, wenn einfallendes Licht über eine zweite Schwelle, die höher ist als die erste Schwelle, steigt oder darunter fällt;
- (c) einer ersten Festhaltevorrichtung (11), die von der ersten Lichtsensorvorrichtung abhängt, zum Festhalten von nur zweien, ver schieden gehaltenen, digitalen Signalen, ohne zwei die gleichen digitalen Signale festzuhalten;
- (d) einer zweiten Festhaltevorrichtung (19), die von der zweiten Lichtsensorvorrichtung abhängt, zum Festhalten von nur zweien, ver schieden geschalteten, digitalen Signalen, ohne zwei die gleichen digitalen Signale festzuhalten; und
- (e) eine logische Ausgangsvorrichtung (22), die von der ersten und zweiten Festhaltevorrichtung abhängt, zum Erzeugen eines digitalen Aus gangssignals mit einer Hysterese von, wenn das einfallende Licht über die zweite Schwelle steigt, bis, wenn es unter die erste Schwelle fällt.
2. Photosensorzelle mit:
- (a) einem ersten optischen Flip-Flop-Sensor (10) zum Erzeugen zweier verschiedener binärer Signalwerte durch eine gepulste Versor gungsspannung, wenn die darauf fallende Lichtintensität über eine erste Schwelle (L 1) für einfallendes Licht steigt oder entsprechend darunter fällt;
- (b) einem zweiten optischen Flip-Flop-Sensor (18) zum Erzeugen zweier verschiedener binärer Signalwerte durch eine gepulste Versor gungsspannung, wenn die darauf fallende Lichtintensität über eine zweite Schwelle (L 2) für einfallendes Licht, die höher als die erste Schwelle (L 1) ist, steigt oder entsprechend darunter fällt;
- (c) einer ersten logischen Zelle (11), die von dem ersten optischen Flip-Flop-Sensor abhängt, zum Festhalten der beiden verschiedenen, durch den ersten optischen Flip-Flop-Sensor erzeugten binären Signal werte und zum Erzeugen zweier verschiedener, binärer Signalwerte, die den festgehaltenen Signalen entsprechen, wenn der erste optische Flip- Flop-Sensor zwei gleiche binäre Signalwerte gleichzeitig erzeugt, während die erste logische Zelle die beiden vorhergehenden, verschiedenen binären Signalwerte festhält;
- (d) einer zweiten logischen Zelle (19), die von dem zweiten opti schen Flip-Flop-Sensor abhängt, zum Festhalten der beiden verschie denen, durch den zweiten optischen Flip-Flop-Sensor erzeugten binären Signalwerte und zum Erzeugen zweier verschiedener, binärer Signalwerte, die den festgehaltenen Signalen entsprechen, wenn der zweite optische Flip-Flop-Sensor zwei gleiche binäre Signalwerte gleichzeitig erzeugt, während die zweite logische Zelle die beiden vorhergehenden, ver schiedenen binären Signalwerte festhält; und
- (e) einer logischen Ausgangszelle (22), die von der ersten und zweiten Zelle abhängt, zum Erzeugen eines binären Ausgangssignals auf der Basis der vier festgehaltenen Signale der ersten und der zweiten lo gischen Zelle von, wenn die auf den zweiten optischen Flip-Flop-Sensor auffallende Lichtintensität über die zweite Schwelle (L 2) steigt, bis, wenn die auf den ersten optischen Flip-Flop-Sensor einfallende Intensität unter die erste Schwelle (L 1) fällt, so daß eine Hysterese für die optische Sen sorzelle erzeugt wird.
3. Photosensorzelle nach Anspruch 2, wobei jeder ersten und
zweiten Flip-Flop-Sensoren (10, 18) umfaßt:
- (a) ein erstes Schaltelement (7) mit einer lichtempfindlichen Fläche; und
- (b) ein zweites Schaltelement (8), das kreuzweise mit dem ersten Schaltelement verbunden ist, so daß ein Eingangsknoten des ersten Ele ments mit einem Ausgangsknoten des zweiten Elements oder umgekehrt unter ungleichen Lasteinstellungsbedingungen verbunden ist, wobei das erste Schaltelement ausgeschaltet bleibt und das zweite Schaltelement an geschaltet bleibt, wenn kein Licht auf die lichtempfindliche Fläche des er sten Elements fällt, aber das erste und zweite Schaltelement umgekehrt geschaltet sind, wenn Licht über eine vorgegebene Schwelle auf das erste Element fällt.
4. Photosensorzelle nach Anspruch 2, wobei jeder der ersten und
zweiten Flip-Flop-Sensoren (10, 18) umfaßt:
- (a) ein erstes Schaltelement (8 a);
- (b) ein zweites Schaltelement (8 b), das kreuzweise mit dem ersten Schaltelement verbunden ist, so daß ein Eingangsknoten des ersten Ele ments mit einem Ausgangsknoten des zweiten Elements oder umgekehrt unter ungleichen Lastwiderstandsbedingungen verbunden ist; und
- (c) eine Photodiode (37), die mit einem Eingangsknoten des zweiten Schaltelements verbunden ist, wobei das erste Schaltelement ausgeschaltet bleibt und das zweite Schaltelement angeschaltet bleibt, wenn kein Licht auf die Photodiode fällt, aber das erste und zweite Schaltelement umge kehrt geschaltet sind, wenn Licht über einer vorgegebenen Schwelle auf die Photodiode fällt.
5. Photosensorzelle nach Anspruch 2, wobei jede der ersten und
zweiten logischen Zellen (11, 19) umfaßt:
- (a) einen ersten Inverter (12 a), der von einem ersten binären Sig nal des optischen Flip-Flop-Sensors abhängt;
- (b) einen zweiten Inverter (13 a), der von einem zweiten binären Sig nal des optischen Flip-Flop-Sensors abhängt;
- (c) ein erstes NOR-Gatter (14 a), das mit dem ersten Inverter ver bunden ist und von dem zweiten Signal des optischen Flip-Flop-Sensors abhängt;
- (d) ein zweites NOR-Gatter (15 a), das mit dem zweiten Inverter ver bunden ist und von dem ersten Signal des optischen Flip-Flop-Sensors abhängt;
- (e) einem Flip-Flop-Festhalteschaltkreis, der aus dritten und vier ten NOR-Gattern (16 a, 17 c) besteht und mit den ersten und zweiten NOR- Gattern verbunden ist, zum Festhalten zweier verschiedener, binärer Sig nale der ersten und zweiten NOR-Gatter, aber zum Halten zweier vorher gehender, verschiedener, festgehaltener, binärer Signale, wenn der opti sche Flip-Flop-Sensor zwei die gleichen binären Signale gleichzeitig er zeugt.
6. Photosensorzelle nach Anspruch 2, wobei die logische Ausgangs
zelle (22) umfaßt:
- (a) ein erstes NOR-Gatter (23), das von zwei ersten binären Signa len der ersten und zweiten logischen Zellen (11, 19) abhängt;
- (b) ein zweites NOR-Gatter (24), das von zwei zweiten binären Sig nalen der ersten und zweiten logischen Zellen (11, 19) abhängt; und
- (c) einem Flip-Flop-Festhalteschaltkreis, der aus dritten und vier ten NOR-Gattern (25, 26) besteht und mit den ersten und zweiten NOR- Gattern verbunden ist, zum Erzeugen eines binären Ausgangssignals, wenn die einfallende Lichtintensität auf den zweiten optischen Flip-Flop- Sensor über die zweite Schwelle steigt und die auf den ersten optischen Flip-Flop-Sensor unter die erste Schwelle fällt, so daß eine Sensor-Hy steresecharakteristik für die optische Sensorzelle erzeugt wird.
7. Photosensorzelle mit:
- (a) einem ersten optischen Flip-Flop-Sensor (10) zum Erzeugen er ster und zweiter binärer Signale "0" und "1" von ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen (29) und (30) davon, wenn die darauf einfallende Lichtintensität über die erste Lichtintensitätsschwelle (L 1) steigt, und zum Erzeugen zweiter und erster binärer Signale "1" und "0" von den selben ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen (29) und (30) davon, wenn die darauf einfallende Lichtintensität unter dieselbe erste Lichtin tensitätsschwelle (L 1) fällt, wobei der erste Sensor durch eine gepulste Versorgungsspannung aktiviert wird;
- (b) ein zweiter optischer Flip-Flop-Sensor (18) zum Erzeugen erster und zweiter binärer Signale "0" und "1" von ersten und zweiten Aus gangsanschlüssen (31) und (32) davon, wenn die darauf einfallende Licht intensität über eine zweite Lichtintensitätsschwelle (L 2), die höher ist als die erste Lichtintensitätsschwelle (L 1), steigt, und zum Er zeugen zweiter und erster binärer Signale "1" und "0" von denselben er sten und zweiten Ausgangsanschlüssen (31) und (32) davon, wenn die darauf einfallende Lichtintensität unter dieselbe zweite Lichtintensitäts schwelle (L 2) fällt, wobei der zweite Sensor durch eine gepulste Versor gungsspannung aktiviert wird;
- (c) eine erste logische Zelle (11), die mit dem ersten optischen Flip- Flop-Sensor (10) verbunden ist, zum Festhalten des durch den ersten optischen Flip-Flop-Sensor (10) erzeugten, binären Signals und zum Er zeugen zweiter und erster binärer Signale "1" und "0" von den ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen (33) und (34) davon in Antwort auf die ersten und zweiten binären Signale "0" und "1" von den ersten und zweiten Anschlüssen (29) und (30) des ersten optischen Flip-Flop-Sensors (10) und die ersten und zweiten binären Signale "0" und "1" von den er sten und zweiten Ausgangsanschlüssen (33) und (34) und in Antwort auf die zweiten und ersten binären Signale "1" und "0" der ersten und zweiten Anschlüsse (29) und (30) des ersten optischen Flip-Flop-Sensors (10), wenn der erste optische Flip-Flop-Sensor (10) zwei gleiche, binäre Signale "0" und "1" erzeugt, wobei die erste logische Zelle zwei vorher gehende, verschiedene, binäre Signale in Antwort auf die binären Signale des ersten optischen Flip-Flop-Sensors festhält;
- (d) eine zweite logische Zelle (19), die mit dem zweiten optischen Flip-Flop-Sensor (18) verbunden ist, zum Festhalten des durch den zwei ten optischen Zelle (18) erzeugten, binären Signals und zum Erzeugen zweiter und erster binärer Signale "1" und "0" von den ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen (35) und (36) davon in Antwort auf die er sten und zweiten binären Signale "0" und "1" von den ersten und zwei ten Anschlüssen (31) und (32) des zweiten optischen Flip-Flop-Sensors (18) und die ersten und zweiten binären Signale "0" und "1" von den er sten und zweiten Ausgangsanschlüssen (35) und (36) und in Antwort auf die zweiten und ersten binären Signale "1" und "0" der ersten und zweiten Anschlüsse (31) und (32) des zweiten optischen Flip-Flop-Sensors (18), wenn der erste optische Flip-Flop-Sensor zwei gleiche, binäre Sig nale "0" und "1" erzeugt, wobei die zweite logische Zelle zwei vorherge hende, verschiedene, binäre Signale in Antwort auf die binären Signale des zweiten optischen Flip-Flop-Sensors festhält;
- (e) eine logische Ausgangszelle (22), die mit der ersten und zweiten logischen Zelle verbunden ist, zum Erzeugen eines zweiten binären Sig nals "1" in Antwort auf die zweiten und ersten binären Signale "1" und "0" der ersten und zweiten Anschlüsse (33) und (34) der ersten logischen Zelle (11) und der ersten und zweiten Anschlüsse (35) und (36) der zweiten logischen Zelle (19), wenn das einfallende Licht über die zweite Schwelle (L 2) des zweiten optischen Flip-Flop-Sensors (18) steigt und unter die erste Schwelle (L 1) des ersten optischen Flip-Flop-Sensors (10) fällt, und zum Erzeugen eines ersten binären Signals "0" in Antwort auf die zweiten und ersten binären Signale "1" und "0" der ersten und zweiten Anschlüsse (33) und (34) der ersten logischen Zelle (11) und der ersten und zweiten Anschlüsse (35) und (36) der zweiten logischen Zelle (19), wenn das einfallende Licht unter die zweite Schwelle (L 2) des zwei ten optischen Flip-Flop-Sensors (18) und unter die erste Schwelle (L 1) des ersten optischen Flip-Flop-Sensors (10) fällt.
8. Photosensorzelle nach Anspruch 2, wobei die ersten und zweiten
optischen Flip-Flop-Sensoren, die ersten und zweiten logischen Zellen und
die logischen Ausgangszellen auf einem einzigen, integrierten Chip ange
ordnet sind.
9. Photosensorzelle nach Anspruch 2, wobei eine Anzahl von Photo
sensorzellen in einer Matrix in Reihe geschaltet sind, um eine geradlinige
Position ohne synchronisierende Taktsignale zwischen den in Reihe ge
schalteten optischen Sensorzellen und einem Signalverarbeitungsschalt
kreis zu detektieren.
10. Photosensorzelle nach Anspruch 2, wobei eine Anzahl von Photo
sensorzellen in einem Ring in Reihe geschaltet sind, um eine Winkelposi
tion ohne synchronisierende Taktsignale zwischen den im Ring geschalte
ten optischen Sensorzellen und einem Signalverarbeitungsschaltkreis zu
detektieren.
11. Photosensorzelle nach Anspruch 2, wobei eine Anzahl von Photo
sensorzellen in einem Ring in Reihe und parallel geschaltet sind, um eine
Koordinatenposition ohne synchronisierende Taktsignale zwischen den in
Reihe und parallel geschalteten optischen Sensorzellen und einem Signal
verarbeitungsschaltkreis zu detektieren.
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