JP2013125049A

JP2013125049A - 光検出回路

Info

Publication number: JP2013125049A
Application number: JP2011272018A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Tabuchi; 善久田渕; Yasunobu Nagata; 康宜永田
Original assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Current assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2013-06-24
Also published as: US8809762B2; US20130256507A1

Abstract

【課題】光検出器の出力を効果的に補正する。
【解決手段】フォトダイオード１０からの光をフォトトランジスタ１２で検出する。起動時に、通信インターフェース７０により、前記検出電流についての設定データを受け取り、受け取った設定データと、検出電流を比較する。そして、制御部６０は、前記検出電流が設定データと一致するように、前記フォトトランジスタの電流を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトダイオードからの光をフォトトランジスタで検出する光検出回路に関する。

従来より、各種のカメラの手ぶれ補償機能が搭載されている。この手ぶれ補償では、カメラの動きに応じてレンズを移動させることで手ぶれ補償がなされた画像を得る。この手ぶれ補償を行うためには、レンズを適切に駆動する必要があり、レンズ位置の正確な検出が必要となる。

ここで、各種部材の位置検出には、対象物に磁石などを設置してこれを検出するホール素子が用いられており、レンズに位置検出にもホール素子が用いられている。

特開２００９−１２８４００号公報特開２００９−１５６９４７号公報特開２００６−２２７２７４号公報

しかし、ホール素子は、比較的高価であり、また携帯電話、スマートフォン搭載カメラ用途などのため省スペースや、ユーザ要望の特殊な機構形状が望まれる場合に、十分対応できない場合もあり、他の検出手段も検討することが必要である。他の検出手段としては、例えば光学的な検出手段が考えられ、フォトレフレクタやフォトインタラプタなどの光検出器を利用することが考えられる。フォトレフレクタは、フォトダイオードから射出された光の対象物による反射光を、フォトトランジスタにより検出するものであり、レンズ位置によりフォトトランジスタでの受光量が変化するようにすることで、レンズ位置を検出することができる。

このようなフォトレフレクタでは、その出力において、素子の経年劣化、電源電圧の変化や、温度変化の影響を受ける。そこで、これらを補正することが望まれる。

本発明は、フォトダイオードからの光をフォトトランジスタで検出する光検出回路であって、起動時に、検出した電流についての設定データを受け取る通信手段と、通信手段によって受け取った設定データと、検出した電流を比較する比較手段と、前記検出した電流が設定データと一致するように、前記フォトトランジスタの電流を調整する調整手段と、を含み、起動時においてフォトトランジスタに流れる電流を設定データと一致するように制御する。

本発明によれば、起動時にフォトトランジスタに流れる電流を調整することができ、素子の劣化などにも対応することができる。

実施形態に係る光検出回路の構成を示す図である。電流の補正の処理の一例を示すフローチャートである。電流の補正の処理の他の例を示すフローチャートである。図２に対応するハード構成を示す図である。図３に対応するハード構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、実施形態に係る光検出回路の構成を示す図である。光検出器としてのフォトリフレクタは、フォトダイオード１０、フォトトランジスタ１２を有し、これらが半導体集積回路２０の外部に設けられる。フォトダイオード１０から射出された光が、検出対象物で反射され、反射光がフォトトランジスタ１２に入射することで、フォトトランジスタ１２に入射光量に応じた電流が流れる。フォトダイオード１０の発光量が一定であっても、レンズの位置に応じて検出対象物が移動し、フォトトランジスタ１２での受光量が変化するようになっており、フォトトランジスタ１２の電流量を検出することでレンズ位置を検出する。なお、レンズ位置はｘ，ｙ方向の２方向検出するため、フォトレフレクタを２つ設け、ｘ，ｙ両方向のレンズ位置を検出する。また、検出対象物としては、レンズに取り付けた反射板などが利用される。

半導体集積回路２０内において、ＤＡＣ２２は、フォトダイオード１０に流す定電流についての入力データに基づき、対応する定電圧を出力する。ＤＡＣ２２の出力は、アンプ２４において安定化された後、ｎチャネルの出力トランジスタ２６のゲートに供給される。出力トランジスタ２６のドレインは電源に接続されており、ソースは端子２８を介し外部のフォトダイオード１０のアノードに接続されている。フォトダイオード１０のカソードはアースに接続されており、従ってＤＡＣ２２に供給されるデータに応じた定電流ＩＦが電源から出力トランジスタ２６を介し、フォトダイオード１０に供給される。なお、出力トランジスタ２６に流れる電流を検出し、ＤＡＣ２２の入力データをフィードバック制御するなど、定電流ＩＦの制御手段を有しておくことも好適である。

フォトトランジスタ１２のコレクタは電源に接続され、エミッタは電流検出抵抗３０を介しアースに接続されている。従って、上述したように、フォトトランジスタ１２の受光量に応じた電流がフォトトランジスタ１２、電流検出抵抗３０に流れ、電流検出抵抗３０の上側であるＸ点（フォトトランジスタ１２と電流検出抵抗３０の接続点）にフォトトランジスタ１２に流れる電流に応じた検出電圧（Ｘ点電圧）が得られる。

Ｘ点電圧は、端子３２を介し、半導体集積回路２０に取り入れられ、抵抗３４を介し、オペアンプ３６の負入力端に入力される。オペアンプ３６の正入力端は、抵抗３８，端子４０、外付け抵抗４２を介し半導体集積回路２０の外部でアースに接続される。また、オペアンプ３６の正入力端には、抵抗４４の一端も接続されており、この抵抗４４の他端には、ＤＡＣ２２からレンズが基準位置にある場合のフォトトランジスタ１２の電流を示す基準電圧が供給される。従って、オペアンプ３６の正入力端の電圧は、基準電圧を抵抗４４と、抵抗３８および外付け抵抗４２の和、とで分圧された電圧（設定電圧）になる。なお、基準電圧は、ＤＡＣ２２に供給する基準電圧データに応じて設定される。オペアンプ３６の正入力端の設定電圧は、ＤＡＣ２２に入力する基準電圧データを変更したり、外付け抵抗４２の抵抗値を変更することで調整が可能である。

オペアンプ３６の出力端は、抵抗４６を介し負入力端に帰還されている。従って、オペアンプ３６の出力端の電圧は、正負入力端の差を抵抗３４、抵抗４６の抵抗値に応じて増幅した電圧となる。

また、オペアンプ３６の出力端は、抵抗４８、端子５０を介し、半導体集積回路２０の外側で他端がアースに接続されたコンデンサ５２に接続されている。従って、オペアンプ３６の出力を積分（ローパス）した電圧信号が端子５０に得られる。そして、端子５０の電圧信号がＡＤＣ５４に入力される。すなわち、フォトトランジスタ１２に流れる受光量に応じた電流量に対応する検出電圧と、設定電圧との差に応じた電圧がＡＤＣ５４に入力されることになる。このため、ＡＤＣ５４の出力において、レンズの位置に応じたデータを得ることができる。

ＡＤＣ５４の出力は、制御部６０に供給され、制御部６０においてレンズ位置が把握される。制御部６０は、得られたレンズ位置に応じて、レンズ駆動用アクチュエータを制御するなど各種の制御を行う。なお、アクチュエータは、例えばＨ−ＢｒｉｄｇｅドライバをＰＷＭパルスにより駆動することにより制御される。

なお、実施形態の構成では、フォトトランジスタ１２の電流Ｉｏを電圧に変換し、設定電圧と比較してその比較結果からレンズ位置を検出しているが、電流Ｉｏからレンズ位置を検出していることに変わりはない。

また、外部のマイコンから、各種の制御データなどが半導体集積回路２０に送られてくる。そこで、半導体集積回路２０内には、通信インターフェース６２が備えられており、外部から送られてくる制御データを、通信インターフェース６２で受信する。そして、受信した制御データは制御部６０に供給される。

本実施形態では、起動時において、電源から出力トランジスタ２６を介し、フォトダイオード１０に供給される定電流(電流ＩＦ）を変更するため、ＤＡＣ２２のデータを変更する。これによってフォトトランジスタ１２に流れる電流Ｉｏが、設定値（設定電圧に対応する値）になるように起動時調整を行う。ここで、この起動時調整には、２つの方式があり、外部からの設定によっていずれかを選択できるようになっている。この選択もマイコンからのデータにより設定することが好適である。

図２には、この一例が示されている。起動時において、まず設定電流についての制御データを受信したかを判定する（Ｓ１１）。制御データを受信した場合には、アクチュエータを駆動して、レンズを定点に移動する（Ｓ１２）。この定点についても、マイコンから通信で設定データを送るとよい。また、この定点は、レンズの初期位置とすることが好適である。例えば、起動時にレンズを∞位置や、移動範囲の中点に移動するように初期プログラムを設定しておき、そのレンズ初期位置でのバイアス電流値を抵抗４４に供給する基準電圧に設定することができる。

定点に移動した場合には、その時のフォトトランジスタの電流Ｉｏを検出し（Ｓ１３）、検出したＩｏが設定値に等しいかを判定する（Ｓ１４）。この等しいかの判定は、設定値に対し、所定の範囲内か否かの判定とするとよい。

Ｓ１４の判定で、ＮＯの場合には、Ｉｏが設定値より大きいかを判定し（Ｓ１５）、大きい場合には、予め定められている１ステップ分ＩＦ電流の基準値を減少し（Ｓ１６）、小さい場合には予め定められている１ステップ分ＩＦ電流の基準値を増加し（Ｓ１７）、Ｓ１３に戻る。そして、Ｓ１４において、ＹＥＳとなった場合に、処理を終了する。

このように、図２の処理においては、ＩＦ電流を予め定められているステップだけ順次変更して、フォトトランジスタ１２の電流値の初期設定を行う。

図３には、他の例が示されている。上述の場合と同様に、起動時において、制御データを受信した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）には、レンズを定点に移動して（Ｓ２２）、電流Ｉｏを検出する（Ｓ２３）。そして、検出したＩｏが設定値に等しいかを判定する（Ｓ２４）。

Ｓ１４の判定で、ＮＯの場合には、Ｉｏと設定値との差分を計算する（Ｓ２５）。そして、得られた差分に応じて、例えば差分の１／２などに調整値を設定し、ＩＦ電流を調整する（Ｓ２６）。このバイアス電流の調整は、上述の場合と同様に出力トランジスタ２６に出力する基準値を、ＤＡＣ２２のデータを変更することで行う。そして、Ｓ１３に戻り、Ｓ１４において、ＹＥＳとなった場合に、処理を終了する。

図４は、図２のような制御部６０の処理をハードウェアで構成した場合を示している。起動時におけるレンズ位置についてのデータが記憶部８６，９６に記憶される。この状態で、所定のタイミングでレンズ位置が検出され、その検出値が、比較器８０，９０に入力され、それぞれ上限値または下限値と比較される。比較結果において、入力位置が上限値より大きかった場合には、比較器８０からの出力がアクティブとなり、これによって予め定めた記憶部８２に記憶されている１ステップ分のデータが加算器８４に供給される。この加算器８４には、記憶部８６に記憶されているデータが供給されており、記憶部８２から１ステップ分のデータが供給されることで、加算されたデータが記憶部８６に記憶されて記憶部８６の記憶内容が更新される。そして、記憶部８６に記憶される更新したデータに基づき、フォトダイオード１０に供給されるＩＦ電流が制御され、次のタイミングでは、1ステップ分大きなＩＦ電流に応じた発光量で検出されたレンズ位置のデータが入力され、上下限値の間に入ったことで処理が終了する。

一方、比較結果において、入力位置が下限値より小さかった場合には、比較器９０からの出力がアクティブとなり、上述の場合と同様にして、１ステップずつ、記憶部８６の記憶内容が小さくなり、入力値が上下限値の間に入ったことで処理が終了する。

記憶部８６，９６のいずれの出力を用いるかは、比較器８０，９０の比較結果によって決定しておけばよい。

図５、図３のような制御部６０の処理をハードウェアで構成した場合を示している。この場合、記憶部８２，９２に代えて、調整部８８，９８が設けられている。この調整部８８，９８は、比較器８０，９０の比較結果の差分信号をもらい、差分に応じて出力する調整値を変更する。従って、図３と同様の処理が行える。

１０フォトダイオード、１２フォトトランジスタ、２０半導体集積回路、２４アンプ、２６出力トランジスタ、２８，３２，４０，５０端子、３０電流検出抵抗、３４，３８，４２，４４，４６，４８抵抗、３６オペアンプ、５２コンデンサ、６０制御部、７０通信インターフェース、８０，９０比較器、８２，９２，８６，９６記憶部、８４，９４加算器、８８，９８調整部。

Claims

フォトダイオードからの光をフォトトランジスタで検出する光検出回路であって、
起動時に、前記検出電流についての設定データを受け取る通信手段と、
通信手段によって受け取った設定データと、検出した電流を比較する比較手段と、
前記検出した電流が設定データと一致するように、前記フォトトランジスタの電流を調整する調整手段と、
を含み、
起動時においてフォトトランジスタに流れる電流を設定データと一致するように制御する光検出回路。