JP2002271698A - 光センサ回路 - Google Patents
光センサ回路Info
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- JP2002271698A JP2002271698A JP2001116118A JP2001116118A JP2002271698A JP 2002271698 A JP2002271698 A JP 2002271698A JP 2001116118 A JP2001116118 A JP 2001116118A JP 2001116118 A JP2001116118 A JP 2001116118A JP 2002271698 A JP2002271698 A JP 2002271698A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 入射光量に応じて光電変換素子に流れるセン
サ電流をトランジスタによって弱反転状態で対数特性を
もって電圧信号に変換して、その電圧信号に応じたセン
サ信号を出力させるようにした光センサ回路にあって、
後段の回路に応じた最適な出力特性をもってセンサ信号
を出力させるようにする。 【構成】 入射光量に応じて光電変換素子に流れるセン
サ電流を弱反転状態で対数特性をもって電圧信号に変換
する第１のトランジスタと、その電圧信号を増幅する第
２のトランジスタと、その増幅された電圧信号に応じた
センサ信号を出力させる第３のトランジスタとによって
構成された光センサ回路にあって、第３のトランジスタ
の出力側に基準抵抗を介してバイアス電圧を印加するこ
とによってセンサ信号を電圧値として出力させるように
したうえで、センサ信号の出力範囲を、暗時から明時ま
での間の対数特性をもって変化する電圧信号に対してセ
ンサ信号が直線的に変化する範囲に設定した光センサ回
路。
サ電流をトランジスタによって弱反転状態で対数特性を
もって電圧信号に変換して、その電圧信号に応じたセン
サ信号を出力させるようにした光センサ回路にあって、
後段の回路に応じた最適な出力特性をもってセンサ信号
を出力させるようにする。 【構成】 入射光量に応じて光電変換素子に流れるセン
サ電流を弱反転状態で対数特性をもって電圧信号に変換
する第１のトランジスタと、その電圧信号を増幅する第
２のトランジスタと、その増幅された電圧信号に応じた
センサ信号を出力させる第３のトランジスタとによって
構成された光センサ回路にあって、第３のトランジスタ
の出力側に基準抵抗を介してバイアス電圧を印加するこ
とによってセンサ信号を電圧値として出力させるように
したうえで、センサ信号の出力範囲を、暗時から明時ま
での間の対数特性をもって変化する電圧信号に対してセ
ンサ信号が直線的に変化する範囲に設定した光センサ回
路。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＭＯＳ型イメージセン
サの画素に用いられる光センサ回路に係り、特にセンサ
信号を最適な状態で出力させるようにした光センサ回路
に関する。
サの画素に用いられる光センサ回路に係り、特にセンサ
信号を最適な状態で出力させるようにした光センサ回路
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＭＯＳ型のイメージセンサにあっ
ては、その１画素分の光センサ回路が、図９に示すよう
に、入射光Ｌｓの光量に応じたセンサ電流を生ずる光電
変換素子としてのフォトダイオードＰＤと、そのフォト
ダイオードＰＤに流れるセンサ電流をサブスレッショル
ド領域の特性を利用して弱反転状態で対数出力特性をも
って電圧信号Ｖｐｄに変換するトランジスタＱ１と、そ
の変換された電圧信号Ｖｐｄをハイインピーダンスをも
って増幅するトランジスタＱ２と、画素読出し信号Ｖｓ
のパルスタイミングでもってセンサ信号を出力するトラ
ンジスタＱ３とによって構成され、ダイナミックレンジ
を拡大して光信号の検出を高感度で行わせることができ
るようになっている。そして、光信号の検出に先がけ
て、トランジスタＱ１のドレイン電圧ＶＤを所定時間だ
け定常よりも低く設定して、フォトダイオードＰＤの寄
生容量Ｃの残留電荷を放電させて初期化することによ
り、センサ電流に急激な変化が生じても即座にそのとき
の入射光Ｌｓの光量に応じた電圧信号Ｖｐｄが得られる
ようにして、入射光量が少ない場合でも残像が生ずるこ
とがないようにしている（特開２０００−３２９６１６
号公報参照）。
ては、その１画素分の光センサ回路が、図９に示すよう
に、入射光Ｌｓの光量に応じたセンサ電流を生ずる光電
変換素子としてのフォトダイオードＰＤと、そのフォト
ダイオードＰＤに流れるセンサ電流をサブスレッショル
ド領域の特性を利用して弱反転状態で対数出力特性をも
って電圧信号Ｖｐｄに変換するトランジスタＱ１と、そ
の変換された電圧信号Ｖｐｄをハイインピーダンスをも
って増幅するトランジスタＱ２と、画素読出し信号Ｖｓ
のパルスタイミングでもってセンサ信号を出力するトラ
ンジスタＱ３とによって構成され、ダイナミックレンジ
を拡大して光信号の検出を高感度で行わせることができ
るようになっている。そして、光信号の検出に先がけ
て、トランジスタＱ１のドレイン電圧ＶＤを所定時間だ
け定常よりも低く設定して、フォトダイオードＰＤの寄
生容量Ｃの残留電荷を放電させて初期化することによ
り、センサ電流に急激な変化が生じても即座にそのとき
の入射光Ｌｓの光量に応じた電圧信号Ｖｐｄが得られる
ようにして、入射光量が少ない場合でも残像が生ずるこ
とがないようにしている（特開２０００−３２９６１６
号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、入射光量に応じて光電変換素子に流れるセンサ電
流をトランジスタのサブスレッショルド領域の特性を利
用して弱反転状態で対数特性をもって電圧信号に変換し
て、その変換された電圧信号に応じたセンサ信号を出力
するようにした光センサ回路をイメージセンサの画素に
用いる場合、センサ信号を後段の回路（バッファ増幅
器、サンプルアンドホールド回路、アナログマルチプレ
クサ等）に入力させるに際して、光センサ回路の出力範
囲と後段の回路の入力範囲とが一致しないと画像として
取り出すことができない、ということである。
点は、入射光量に応じて光電変換素子に流れるセンサ電
流をトランジスタのサブスレッショルド領域の特性を利
用して弱反転状態で対数特性をもって電圧信号に変換し
て、その変換された電圧信号に応じたセンサ信号を出力
するようにした光センサ回路をイメージセンサの画素に
用いる場合、センサ信号を後段の回路（バッファ増幅
器、サンプルアンドホールド回路、アナログマルチプレ
クサ等）に入力させるに際して、光センサ回路の出力範
囲と後段の回路の入力範囲とが一致しないと画像として
取り出すことができない、ということである。
【０００４】また、従来の光センサ回路では、その構成
上からくる出力特性のバラツキおよびその温度特性のバ
ラツキに起因して、センサ信号の出力特性が不揃いなも
のになっていることである。
上からくる出力特性のバラツキおよびその温度特性のバ
ラツキに起因して、センサ信号の出力特性が不揃いなも
のになっていることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、入射光量に応
じて光電変換素子に流れるセンサ電流を弱反転状態で対
数特性をもって電圧信号に変換する第１のトランジスタ
と、その電圧信号を増幅する第２のトランジスタと、そ
の増幅された電圧信号に応じたセンサ信号を出力させる
第３のトランジスタとによって構成された光センサ回路
において、後段の回路に応じた最適な出力特性をもって
センサ信号を出力させることができるようにするべく、
第３のトランジスタの出力側に基準抵抗を介してバイア
ス電圧を印加することによってセンサ信号を電圧値とし
て出力させるようにしたうえで、センサ信号の出力範囲
を、暗時から明時までの間の対数特性をもって変化する
電圧信号に対してセンサ信号が直線的に変化する範囲に
設定するようにしている。
じて光電変換素子に流れるセンサ電流を弱反転状態で対
数特性をもって電圧信号に変換する第１のトランジスタ
と、その電圧信号を増幅する第２のトランジスタと、そ
の増幅された電圧信号に応じたセンサ信号を出力させる
第３のトランジスタとによって構成された光センサ回路
において、後段の回路に応じた最適な出力特性をもって
センサ信号を出力させることができるようにするべく、
第３のトランジスタの出力側に基準抵抗を介してバイア
ス電圧を印加することによってセンサ信号を電圧値とし
て出力させるようにしたうえで、センサ信号の出力範囲
を、暗時から明時までの間の対数特性をもって変化する
電圧信号に対してセンサ信号が直線的に変化する範囲に
設定するようにしている。
【０００６】そして、本発明による光センサ回路にあっ
ては、その構成上からくる出力特性のバラツキや温度特
性のバラツキの影響を抑制するべく、センサ信号が直線
的に変化する範囲に対応する電圧信号の領域のバラツキ
を包含するように、センサ信号の出力範囲を設定するよ
うにしている。
ては、その構成上からくる出力特性のバラツキや温度特
性のバラツキの影響を抑制するべく、センサ信号が直線
的に変化する範囲に対応する電圧信号の領域のバラツキ
を包含するように、センサ信号の出力範囲を設定するよ
うにしている。
【０００７】
【実施例】本発明による光センサ回路にあっては、図１
に示すように、従来と同様にその基本的な構成が、入射
光Ｌｓの光量に応じたセンサ電流を生ずる光電変換素子
としてのフォトダイオードＰＤと、そのフォトダイオー
ドＰＤに流れるセンサ電流をサブスレッショルド領域の
特性を利用して弱反転状態で対数出力特性をもって電圧
信号Ｖｐｄに変換するトランジスタＱ１と、その変換さ
れた電圧信号Ｖｐｄをハイインピーダンスをもって増幅
するトランジスタＱ２と、画素読出し信号Ｖｓのパルス
タイミングでもってセンサ信号を出力するトランジスタ
Ｑ３とによって構成され、ダイナミックレンジを拡大し
て光信号の検出を高感度で行わせることができるように
なっている。
に示すように、従来と同様にその基本的な構成が、入射
光Ｌｓの光量に応じたセンサ電流を生ずる光電変換素子
としてのフォトダイオードＰＤと、そのフォトダイオー
ドＰＤに流れるセンサ電流をサブスレッショルド領域の
特性を利用して弱反転状態で対数出力特性をもって電圧
信号Ｖｐｄに変換するトランジスタＱ１と、その変換さ
れた電圧信号Ｖｐｄをハイインピーダンスをもって増幅
するトランジスタＱ２と、画素読出し信号Ｖｓのパルス
タイミングでもってセンサ信号を出力するトランジスタ
Ｑ３とによって構成され、ダイナミックレンジを拡大し
て光信号の検出を高感度で行わせることができるように
なっている。
【０００８】そして、その光センサ回路にあっては、光
信号の検出に先がけて、トランジスタＱ１のドレイン電
圧ＶＤを所定時間だけ定常よりも低く設定することによ
り、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃの残留電荷を放
電させて初期化することによって、センサ電流に急激な
変化が生じても即座にそのときの入射光Ｌｓの光量に応
じた電圧信号Ｖｐｄが得られるようにして、入射光量が
少ない場合でも残像が生ずることがないようにしてい
る。
信号の検出に先がけて、トランジスタＱ１のドレイン電
圧ＶＤを所定時間だけ定常よりも低く設定することによ
り、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃの残留電荷を放
電させて初期化することによって、センサ電流に急激な
変化が生じても即座にそのときの入射光Ｌｓの光量に応
じた電圧信号Ｖｐｄが得られるようにして、入射光量が
少ない場合でも残像が生ずることがないようにしてい
る。
【０００９】図２は、そのときの光センサ回路における
各部信号のタイムチャートを示している。ここで、ｔ１
は初期化のタイミングを、ｔ２は光信号検出のタイミン
グを示している。トランジスタＱ１のドレイン電圧ＶＤ
を定常値（ハイレベルＨ）から低い電圧（ローレベル
Ｌ）に切り換える所定時間ｔｍとしては、例えば１画素
分の読出し速度が１００ｎｓｅｃ程度の場合に５μｓｅ
ｃ程度に設定される。図中、ＴはフォトダイオードＰＤ
の寄生容量Ｃの蓄積期間を示しており、その蓄積期間Ｔ
はＮＴＳＣ信号の場合１／３０ｓｅｃ（または１／６０
ｓｅｃ）程度となる。
各部信号のタイムチャートを示している。ここで、ｔ１
は初期化のタイミングを、ｔ２は光信号検出のタイミン
グを示している。トランジスタＱ１のドレイン電圧ＶＤ
を定常値（ハイレベルＨ）から低い電圧（ローレベル
Ｌ）に切り換える所定時間ｔｍとしては、例えば１画素
分の読出し速度が１００ｎｓｅｃ程度の場合に５μｓｅ
ｃ程度に設定される。図中、ＴはフォトダイオードＰＤ
の寄生容量Ｃの蓄積期間を示しており、その蓄積期間Ｔ
はＮＴＳＣ信号の場合１／３０ｓｅｃ（または１／６０
ｓｅｃ）程度となる。
【００１０】ドレイン電圧ＶＤの切り換えおよび信号Ｖ
ｓによる画素読出しの制御は、光センサ回路を画素に用
いたイメージセンサ全体の制御を行わせるＥＣＵの制御
下において行われることになる。
ｓによる画素読出しの制御は、光センサ回路を画素に用
いたイメージセンサ全体の制御を行わせるＥＣＵの制御
下において行われることになる。
【００１１】図３は、この光センサ回路における入射光
Ｌｓの光量に応じてフォトダイオードＰＤに生ずるセン
サ電流に対するセンサ信号の出力特性を示している。そ
れは、入射光量に応じてフォトダイオードＰＤに生ずる
センサ電流が多いときには対数出力特性を示すが、セン
サ電流が少ないときにはフォトダイオードＰＤの寄生容
量Ｃの充電に応答遅れを生じてほぼ線形の非対数出力特
性を示すことになる。図中、ＷＡは非対数応答領域を示
し、ＷＢは対数応答領域を示している。
Ｌｓの光量に応じてフォトダイオードＰＤに生ずるセン
サ電流に対するセンサ信号の出力特性を示している。そ
れは、入射光量に応じてフォトダイオードＰＤに生ずる
センサ電流が多いときには対数出力特性を示すが、セン
サ電流が少ないときにはフォトダイオードＰＤの寄生容
量Ｃの充電に応答遅れを生じてほぼ線形の非対数出力特
性を示すことになる。図中、ＷＡは非対数応答領域を示
し、ＷＢは対数応答領域を示している。
【００１２】このように構成された光センサ回路にあっ
て、特に本発明では、トランジスタＱ３の出力側に基準
抵抗Ｒｓを介してバイアス電圧Ｖｃｃを印加することに
よってセンサ信号を電圧値Ｖｏとして出力させるように
したうえで、図４に示すように、センサ信号Ｖｏの出力
範囲ＳＯＡを、入射光量が最小となる暗時から入射光量
が最大となる明時までの間の対数特性をもって変化する
電圧信号Ｖｐｄに対してセンサ信号Ｖｏが直線的に変化
する範囲に設定するようにしている。
て、特に本発明では、トランジスタＱ３の出力側に基準
抵抗Ｒｓを介してバイアス電圧Ｖｃｃを印加することに
よってセンサ信号を電圧値Ｖｏとして出力させるように
したうえで、図４に示すように、センサ信号Ｖｏの出力
範囲ＳＯＡを、入射光量が最小となる暗時から入射光量
が最大となる明時までの間の対数特性をもって変化する
電圧信号Ｖｐｄに対してセンサ信号Ｖｏが直線的に変化
する範囲に設定するようにしている。
【００１３】いま、光センサ回路におけるセンサ信号Ｖ
ｏを後段のバッファ増幅器１に与えるような場合、セン
サ信号Ｖｏの出力範囲ＳＯＡとバッファ増幅器１の入力
範囲ＢＩＡとを一致させる必要がある。
ｏを後段のバッファ増幅器１に与えるような場合、セン
サ信号Ｖｏの出力範囲ＳＯＡとバッファ増幅器１の入力
範囲ＢＩＡとを一致させる必要がある。
【００１４】その際、光センサ回路における電圧信号Ｖ
ｐｄは、対数変換用のトランジスタＱ１がサブスレッシ
ョルド領域で動作することから、その変化量がトランジ
スタＱ１のしきい値程度（プロセスに依存するが通常は
０．５〜０．８Ｖ程度）となる。また、トランジスタＱ
１のドレイン電圧ＶＤとゲート電圧ＶＧとの電圧差を一
定にして、両電圧を変化させたときの電圧信号Ｖｐｄの
変化量は同じである。
ｐｄは、対数変換用のトランジスタＱ１がサブスレッシ
ョルド領域で動作することから、その変化量がトランジ
スタＱ１のしきい値程度（プロセスに依存するが通常は
０．５〜０．８Ｖ程度）となる。また、トランジスタＱ
１のドレイン電圧ＶＤとゲート電圧ＶＧとの電圧差を一
定にして、両電圧を変化させたときの電圧信号Ｖｐｄの
変化量は同じである。
【００１５】このことから、電圧信号Ｖｐｄの電圧変化
をトランジスタＱ２で増幅して最大のゲインをもたせて
バッファ増幅器１に入力させるようにすることがＳ／Ｎ
的に有利となる。そのため、基準抵抗Ｒｓとバイアス電
圧Ｖｃｃとの最適設定を行う必要がある。
をトランジスタＱ２で増幅して最大のゲインをもたせて
バッファ増幅器１に入力させるようにすることがＳ／Ｎ
的に有利となる。そのため、基準抵抗Ｒｓとバイアス電
圧Ｖｃｃとの最適設定を行う必要がある。
【００１６】具体的には、下記式を満足するような基準
抵抗Ｒｓの値を設定すればよいことになる。 バッファ増幅器１の入力範囲ＢＩＡ＝（電圧信号Ｖｐｄ
の電圧変化）×（センサ信号Ｖｏの出力範囲ＳＯＡにお
ける直線の傾き）
抵抗Ｒｓの値を設定すればよいことになる。 バッファ増幅器１の入力範囲ＢＩＡ＝（電圧信号Ｖｐｄ
の電圧変化）×（センサ信号Ｖｏの出力範囲ＳＯＡにお
ける直線の傾き）
【００１７】また、この式を利用して基準抵抗Ｒｓの値
を設定した場合、オフセット分を考慮していないため
に、図５に示すように、センサ信号Ｖｏの出力範囲ＳＯ
Ａとバッファ増幅器１の入力範囲ＢＩＡとがずれてしま
うことがある。その場合には、図６に示すように、基準
抵抗Ｒｓのプルアップ電圧となるバイアス電圧Ｖｃｃの
値を加減することによって、センサ信号Ｖｏの出力範囲
ＳＯＡとバッファ増幅器１の入力範囲ＢＩＡとが一致す
るように、センサ信号Ｖｏの出力のオフセット調整を行
わせることが可能になる。
を設定した場合、オフセット分を考慮していないため
に、図５に示すように、センサ信号Ｖｏの出力範囲ＳＯ
Ａとバッファ増幅器１の入力範囲ＢＩＡとがずれてしま
うことがある。その場合には、図６に示すように、基準
抵抗Ｒｓのプルアップ電圧となるバイアス電圧Ｖｃｃの
値を加減することによって、センサ信号Ｖｏの出力範囲
ＳＯＡとバッファ増幅器１の入力範囲ＢＩＡとが一致す
るように、センサ信号Ｖｏの出力のオフセット調整を行
わせることが可能になる。
【００１８】また、イメージセンサの画素に用いられる
各光センサ回路では、その構成上からくる出力特性のバ
ラツキおよびその温度特性のバラツキに起因して、セン
サ信号の出力特性が不揃いなものになっている。
各光センサ回路では、その構成上からくる出力特性のバ
ラツキおよびその温度特性のバラツキに起因して、セン
サ信号の出力特性が不揃いなものになっている。
【００１９】特に、温度の上昇にともなって光センサ回
路におけるトランジスタＱ１〜Ｑ３の抵抗値が低下する
ことから、図７に示すように、温度によってセンサ信号
Ｖｏの出力特性が変化する。図中、ａは入射光量が最小
となる暗時の出力特性を、ｂは入射光量が最大となる明
時の出力特性をそれぞれ示している。
路におけるトランジスタＱ１〜Ｑ３の抵抗値が低下する
ことから、図７に示すように、温度によってセンサ信号
Ｖｏの出力特性が変化する。図中、ａは入射光量が最小
となる暗時の出力特性を、ｂは入射光量が最大となる明
時の出力特性をそれぞれ示している。
【００２０】図８は、光センサ回路の構成上からくる出
力特性のバラツキおよびその温度特性のバラツキに起因
してセンサ信号Ｖｏの出力特性が不揃いになっていると
きの状態の一例を示している。
力特性のバラツキおよびその温度特性のバラツキに起因
してセンサ信号Ｖｏの出力特性が不揃いになっていると
きの状態の一例を示している。
【００２１】このような出力特性のバラツキに対処する
ために、特に本発明では、センサ信号Ｖｏが直線的に変
化する範囲に対応する電圧信号Ｖｐｄにおける領域ＶＡ
のバラツキを包含するように、基準抵抗Ｒｓの値を適宜
調整することによって、センサ信号Ｖｏの出力範囲ＳＯ
Ａを設定するようにしている。
ために、特に本発明では、センサ信号Ｖｏが直線的に変
化する範囲に対応する電圧信号Ｖｐｄにおける領域ＶＡ
のバラツキを包含するように、基準抵抗Ｒｓの値を適宜
調整することによって、センサ信号Ｖｏの出力範囲ＳＯ
Ａを設定するようにしている。
【００２２】現実的に、イメージセンサを構成する各画
素となる光センサ回路の特性に応じてそれぞれ印加する
電圧ＶＧ，ＶＤ，ＶＳ，Ｖｃｃの値を変えることは困難
であり、また各光センサ回路における基準抵抗Ｒｓの値
をそれぞれに応じて最適設定することは困難であり、各
光センサ回路に印加する電圧値を共通にし、同一抵抗値
の基準抵抗Ｒｓを用いるようにしている。そのため、各
センサ回路の出力特性のバラツキを吸収できるようにセ
ンサ信号Ｖｏの出力範囲ＳＯＡを設定して、増幅段の増
幅度を落してマージンをもたせることが現実的な解決手
段となる。
素となる光センサ回路の特性に応じてそれぞれ印加する
電圧ＶＧ，ＶＤ，ＶＳ，Ｖｃｃの値を変えることは困難
であり、また各光センサ回路における基準抵抗Ｒｓの値
をそれぞれに応じて最適設定することは困難であり、各
光センサ回路に印加する電圧値を共通にし、同一抵抗値
の基準抵抗Ｒｓを用いるようにしている。そのため、各
センサ回路の出力特性のバラツキを吸収できるようにセ
ンサ信号Ｖｏの出力範囲ＳＯＡを設定して、増幅段の増
幅度を落してマージンをもたせることが現実的な解決手
段となる。
【００２３】
【発明の効果】以上、本発明は、入射光量に応じて光電
変換素子に流れるセンサ電流を弱反転状態で対数特性を
もって電圧信号に変換する第１のトランジスタと、その
電圧信号を増幅する第２のトランジスタと、その増幅さ
れた電圧信号に応じたセンサ信号を出力させる第３のト
ランジスタとによって構成された光センサ回路にあっ
て、第３のトランジスタの出力側に基準抵抗を介してバ
イアス電圧を印加することによってセンサ信号を電圧値
として出力させるようにしたうえで、センサ信号の出力
範囲を、暗時から明時までの間の対数特性をもって変化
する電圧信号に対してセンサ信号が直線的に変化する範
囲に設定するようにしたもので、後段の回路に応じた最
適な出力特性をもってセンサ信号を出力させることがで
きるという利点を有している。
変換素子に流れるセンサ電流を弱反転状態で対数特性を
もって電圧信号に変換する第１のトランジスタと、その
電圧信号を増幅する第２のトランジスタと、その増幅さ
れた電圧信号に応じたセンサ信号を出力させる第３のト
ランジスタとによって構成された光センサ回路にあっ
て、第３のトランジスタの出力側に基準抵抗を介してバ
イアス電圧を印加することによってセンサ信号を電圧値
として出力させるようにしたうえで、センサ信号の出力
範囲を、暗時から明時までの間の対数特性をもって変化
する電圧信号に対してセンサ信号が直線的に変化する範
囲に設定するようにしたもので、後段の回路に応じた最
適な出力特性をもってセンサ信号を出力させることがで
きるという利点を有している。
【００２４】また、本発明による光センサ回路にあって
は、センサ信号が直線的に変化する範囲に対応する電圧
信号の領域のバラツキを包含するように、センサ信号の
出力範囲を設定するようにしているので、光センサ回路
の構成上からくる出力特性のバラツキや温度特性のバラ
ツキの影響が抑制された、常に一定の特性をもったセン
サ信号を得ることができるという利点を有している。
は、センサ信号が直線的に変化する範囲に対応する電圧
信号の領域のバラツキを包含するように、センサ信号の
出力範囲を設定するようにしているので、光センサ回路
の構成上からくる出力特性のバラツキや温度特性のバラ
ツキの影響が抑制された、常に一定の特性をもったセン
サ信号を得ることができるという利点を有している。
【図１】本発明による光センサ回路の一構成例を示す電
気回路図である。
気回路図である。
【図２】その光センサ回路における各部信号のタイムチ
ャートである。
ャートである。
【図３】その光センサ回路におけるフォトダイオードに
生ずるセンサ電流に対するセンサ信号Ｖｏの出力特性を
示す図である。
生ずるセンサ電流に対するセンサ信号Ｖｏの出力特性を
示す図である。
【図４】その光センサ回路における対数特性をもって変
化する電圧信号Ｖｐｄに対するセンサ信号Ｖｏの出力特
性を示す図である。
化する電圧信号Ｖｐｄに対するセンサ信号Ｖｏの出力特
性を示す図である。
【図５】センサ信号の出力範囲ＳＯＡと後段のバッファ
増幅器の入力範囲ＢＩＡとがずれたときの電圧信号Ｖｐ
ｄに対するセンサ信号の出力特性を示す図である。
増幅器の入力範囲ＢＩＡとがずれたときの電圧信号Ｖｐ
ｄに対するセンサ信号の出力特性を示す図である。
【図６】基準抵抗Ｒｓの値に応じて電圧信号Ｖｐｄに対
するセンサ信号Ｖｏの出力特性が変化する状態を示す図
である。
するセンサ信号Ｖｏの出力特性が変化する状態を示す図
である。
【図７】温度によってセンサ信号Ｖｏの出力特性が変化
するときの暗時および明時の各出力特性を示す図であ
る。
するときの暗時および明時の各出力特性を示す図であ
る。
【図８】光センサ回路の構成上からくる出力特性のバラ
ツキおよびその温度特性のバラツキに起因してセンサ信
号Ｖｏの出力特性が不揃いになっているときの状態の一
例を示す図である。
ツキおよびその温度特性のバラツキに起因してセンサ信
号Ｖｏの出力特性が不揃いになっているときの状態の一
例を示す図である。
【図９】従来の光センサ回路を示す電気回路図である。
１ バッファ増幅器 Ｑ１ 対数変換用の第１のトランジスタ Ｑ２ 増幅用の第２のトランジスタ Ｑ３ 出力用の第３のトランジスタ ＰＤ フォトトランジスタ Ｃ 寄生容量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA02 AA05 AA06 AB01 BA14 CA02 FA42 FA50 5C024 CX27 GX03 GX16 GX18 GX19 GY31 GY39 5F049 MA01 NA20 NB05 UA01
Claims (2)
- 【請求項１】 入射光量に応じて光電変換素子に流れる
センサ電流を弱反転状態で対数特性をもって電圧信号に
変換する第１のトランジスタと、その電圧信号を増幅す
る第２のトランジスタと、その増幅された電圧信号に応
じたセンサ信号を出力させる第３のトランジスタとによ
って構成された光センサ回路において、第３のトランジ
スタの出力側に基準抵抗を介してバイアス電圧を印加す
ることによってセンサ信号を電圧値として出力させるよ
うにしたうえで、センサ信号の出力範囲を、暗時から明
時までの間の対数特性をもって変化する電圧信号に対し
てセンサ信号が直線的に変化する範囲に設定したことを
特徴とする光センサ回路。 - 【請求項２】 センサ信号が直線的に変化する範囲に対
応する電圧信号の領域のバラツキを包含するように、セ
ンサ信号の出力範囲を設定するようにしたことを特徴と
する請求項１の記載による光センサ回路。
Priority Applications (1)
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| JP2001116118A JP2002271698A (ja) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | 光センサ回路 |
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| JP2001116118A JP2002271698A (ja) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | 光センサ回路 |
Publications (1)
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ID=18966900
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|---|---|---|---|
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