JP2013247296A - 光センサおよび電子機器 - Google Patents
光センサおよび電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013247296A JP2013247296A JP2012121248A JP2012121248A JP2013247296A JP 2013247296 A JP2013247296 A JP 2013247296A JP 2012121248 A JP2012121248 A JP 2012121248A JP 2012121248 A JP2012121248 A JP 2012121248A JP 2013247296 A JP2013247296 A JP 2013247296A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor
- optical sensor
- terminal
- current
- emitting element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
Abstract
【解決手段】光センサ1は、発光素子LEDとフォトダイオードPDを含む受光素子11とを備える。受光素子11は、電源ラインに外付け抵抗RLを介して接続される端子T1と、電源ラインに発光素子LEDを介して接続される端子T2と固定電位(接地電位)が付与される端子T3を有している。端子T2,T3の間を抵抗R3で接続し、端子T3の電圧を0.3Vに設定する。
【選択図】図2
Description
本発明に係る実施形態1について、図1を参照して以下に説明する。図2は、光センサ1の詳細な構成を示す回路図である。
図1および図2に示すように、光センサ1は、受光素子11、発光素子LEDおよび外付け抵抗RLを備えている。
検出信号生成部21は、フォトダイオードPD、抵抗R1〜R3、トランジスタTr1〜Tr5(MOSトランジスタ)およびカレントミラー回路41を有している。
バンドギャップ電流源31は、フォトダイオードPDと並列に配置されている。このバンドギャップ電流源31は、トランジスタTr31,Tr32(バイポーラトランジスタ)、Tr33〜Tr38(MOSトランジスタ)、抵抗R31などを有している。
Vt×ln(Ir/2Is))+R×Ir=Vt×ln(Ir/Is)
上式において、Rは抵抗R31の抵抗値を表し、IrはトランジスタTr31を流れる基準電流の値を表し、Isは飽和電流を表している。また、Vtは、ボルツマン定数k、素電荷qおよび絶対温度Tに基づいて、Vt=kT/qと表される。
ここで、Vtは常温で26mVであるので、Rの値を10kΩとすると、基準電流値Irは1.8uAとなる。
=(10−2)/(10−0)
=80%
このように、バンドギャップ電流源31の電流量を適宜調整することにより、出力をローレベル状態からハイレベル状態に変動するために必要な光電流量と、出力をハイレベル状態からローレベル状態に変動するために必要な光電流量とが異なるので、ヒステリシス特性が得られる。これにより、ヒステリシス幅の抵抗値依存性が低下するので、外付け抵抗RLの抵抗値を、より広範囲で使用することが可能となる。それゆえ、後段の増幅器のばらつきや、温度および電圧の変動の影響を排除できる。
上記のように構成される光センサ1の動作を説明する。
まず、発光素子LEDは、電源ラインから電源電圧Vccが印加されているので、抵抗R3へ駆動電流(発光電流)を流すことにより、発光する。
上記のように、トランジスタTr1,Tr2がインバータを構成することにより、トランジスタTr4が高速でスイッチング動作することができる。しかしながら、2端子間の電位差が降下するとき、トランジスタTr2のゲート−ドレイン間では、トランジスタTr4がスイッチング動作してから徐々に電位差が減るので、電流が減少する。このため、受光素子11の応答速度が徐々に低下していく。
受光素子11において、スレッシュホールドレベルの低いトランジスタを用いた場合、高温におけるトランジスタTr4のオフ時にリーク電流が生じることが懸念される。このようなリーク電流が生じると、本来、2端子間の電位差が上昇するときに、2端子間の電位差が低下してしまうという不都合が生じる。
〈受光素子の電圧低下〉
光センサ1は、フォトダイオードPDに光が入力されると、前述のように動作することにより、端子T1の電位が、電源電圧Vccとほぼ同じ値となる。一方、受光センサ1は、フォトダイオードPDへの入力光の光量が減少すると、前述のように動作することにより、端子T1の電位が、端子T3との電位差がトランジスタTr4のスレッシュホールド電圧で決まる電圧まで低下する。したがって、端子T1,T3間の電位差は、電源電圧Vccから上記のスレッシュホールド電圧を減じた値となる。
光センサ1は、受光素子11において、バンドギャップ電流源31を備えている。これにより、前述のように、カレントミラー回路41に常に電流を供給することで光センサ1の応答速度を向上させたり、光センサ1にヒステリシス特性を持たせたりすることが可能である。
本実施形態の比較例について、図3を参照して以下に説明する。
図3に示すように、光センサ100は、前述の光センサ1と同様、発光素子LEDおよび外付け抵抗RLを備えているが、受光素子11に代えて受光素子101を備えている。この受光素子101は、受光素子11と同様、3個の端子T1〜T3を有している。また、受光素子101は、検出信号生成部102と、バンドギャップ電流源103とを有している。
検出信号生成部102は、フォトダイオードPD、抵抗R1,R2、トランジスタTr1,Tr4およびカレントミラー回路41を有している。抵抗R2は、光センサ1における抵抗R2が他端を端子T1と接続されるのと異なり、他端が端子T2に接続されている。
バンドギャップ電流源103は、光センサ1におけるバンドギャップ電流源31にさらにトランジスタTr39(MOSトランジスタ)が追加されている。トランジスタTr39は、ソースが端子T2に接続され、ドレインが端子T3に接続され、ゲートがトランジスタTr33のゲートに接続されている。これにより、トランジスタTr39は、トランジスタTr33とカレントミラー回路を構成している。
上記のように構成される光センサ100においては、発光素子LEDに流れる発光電流が、バンドギャップ電流源103におけるトランジスタTr39に流れる電流(10m程度)で調整される。
本発明に係る実施形態2について、図4を参照して以下に説明する。
図4に示すように、光センサ2は、光センサ1と同様、発光素子LEDおよび外付け抵抗RLを備えているが、受光素子11に代えて受光素子12を備えている。この受光素子12は、受光素子11と同様、3個の端子T1〜T3と、バンドギャップ電流源31とを有しているが、検出信号生成部21に代えて検出信号生成部22を有している。
光検出時および光非検出時に、トランジスタTr1,Tr4の動作によって端子T1,T3の間の電位差を変化させることについては、前述の光センサ1と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
この光センサ2においては、トランジスタTr6スレッシュホールド電圧(0.3V)によって、端子T2の電圧を0.3Vとすることができる。これにより、光センサ2は、光センサ1と同様、電源電圧Vccを1.5V程度に設定することができる。したがって、電源電圧Vccを乾電池などで出力可能な電圧に低下させることができる。
本発明に係る実施形態3について、図5を参照して以下に説明する。
図5に示すように、光センサ3は、光センサ2と同様、発光素子LEDおよび外付け抵抗RLを備えているが、受光素子12に代えて受光素子13を備えている。この受光素子13は、受光素子12と同様、3個の端子T1〜T3と、バンドギャップ電流源31とを有しているが、検出信号生成部22に代えて検出信号生成部23を有している。
光検出時および光非検出時に、トランジスタTr1,Tr4の動作によって端子T1,端子T3の間の電位差を変化させることについては、前述の光センサ1と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
この光センサ3においても、光センサ2と同様、電源電圧Vccを1.5V程度に設定することができる。したがって、電源電圧Vccを乾電池などで出力可能な電圧に低下させることができる。このように、本実施形態によれば、端子数が少なく、かつ低電圧駆動が可能な光センサ1を提供することができる。
本発明に係る実施形態4について、図6を参照して以下に説明する。
図6に示すように、光センサ4は、光センサ3と同様、発光素子LEDおよび外付け抵抗RLを備えているが、受光素子13に代えて受光素子14を備えている。この受光素子14は、受光素子13と同様、3個の端子T1〜T3および検出信号生成部23を有しているが、バンドギャップ電流源31に代えて電流源34を有している。
光検出時および光非検出時に、トランジスタTr1,Tr4の動作によって端子T1,端子T3の間の電位差を変化させることについては、前述の光センサ1と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。また、トランジスタTr6,Tr7の動作については、前述の光センサ3と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
この光センサ4においても、光センサ3と同様、電源電圧Vccを1.5V程度に設定することができる。したがって、電源電圧Vccを乾電池などで出力可能な電圧に低下させることができる。このように、本実施形態によれば、端子数が少なく、かつ低電圧駆動が可能な光センサ1を提供することができる。
上式において、Ithは電流源34の動作スレッシュホールド電流であり、I1は電流源34の電流値であり、I2はバンドギャップ電流源31の電流値であり、Hはヒステリシス幅である。
前述の実施形態1〜4に記載の光センサ1〜4は、フォトインタラプタを用いたデジタルカメラ、複写機、プリンタ、携帯機器等の電子機器に用いると好適である。また、実施形態1〜4に記載の光センサ1〜4は、煙センサ、近接センサ、測距センサ等で十分な容積を確保できないものなどに用いても好適である。煙センサ、近接センサ、測距センサは、ともに発光素子および受光素子を用いた検出器で構成可能である。煙センサは、発光素子と受光素子との間を遮る煙の量による感度の変動をセンシングしており、近接センサおよび測距センサは、ともに発光素子から照射され、検出物により反射した光の光量を受光素子でセンシングしている。よって、いずれのセンサにおいても前述の光センサ1〜4を適用すれば、少ない端子で低電圧駆動が可能となり、有益となる。
ここで、光センサを用いた電子機器の具体例として複写機について説明する。図7は、複写機301の内部構成を示す正面図である。
また、本発明は上述した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る。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を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。
11〜14 受光素子
21〜23 検出信号生成部
31 バンドギャップ電流源(電流源)
34 電流源
301 複写機(電子機器)
LED 発光素子
PD フォトダイオード
T1 端子(第1端子)
T2 端子(第2端子)
T3 端子(第3端子)
R3 抵抗(駆動手段)
Tr1 トランジスタ
Tr4 トランジスタ(電流制御部)
Tr6 トランジスタ(駆動手段)
Tr7 トランジスタ(補助トランジスタ)
Vcc 電源電圧
Claims (7)
- 発光素子と、当該発光素子を駆動する駆動手段を有する受光素子とを備えた光センサにおいて、
前記受光素子は、
電源電圧の印加と検出信号の出力とを兼ねる第1端子と、
前記発光素子を前記駆動手段と接続する第2端子と、
固定電位が付与される第3端子と、
前記固定電位に対して前記第1端子の電位を変動させて前記検出信号を出力するために、光が入力されたときに発生する光電流に基づいてスイッチング制御される電流制御部とを有しており、
前記電流制御部は、前記光電流に応じて、前記第1端子と前記第3端子との間の電位差を昇降する電流を発生または停止し、
前記駆動手段は、前記第2端子と前記第3端子との間に接続されていることを特徴とする光センサ。 - 前記駆動手段は抵抗であることを特徴とする請求項1に記載の光センサ。
- 前記駆動手段として、前記抵抗と並列に設けられ、前記発光素子の発光を検出する前記検出信号が出力されるときにオンするトランジスタが追加されることを特徴とする請求項2に記載の光センサ。
- 前記発光素子は、前記検出信号がローレベルであるときに前記発光素子に駆動電流を流す補助トランジスタを有していることを特徴とする請求項3に記載の光センサ。
- 前記発光素子は、前記発光素子に設けられる光電変換素子と並列に設けられ、前記第2端子の電圧に基づいて、前記電流制御部のスイッチング制御に利用される電流を生成する電流源を有していることを特徴とする請求項1に記載の光センサ。
- 前記発光素子は、前記発光素子に設けられる光電変換素子と並列に設けられ、前記電流制御部のスイッチング制御に利用される電流を生成するバンドギャップ電流源を有していることを特徴とする請求項5に記載の光センサ。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の光センサを備えていることを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012121248A JP2013247296A (ja) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | 光センサおよび電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012121248A JP2013247296A (ja) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | 光センサおよび電子機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013247296A true JP2013247296A (ja) | 2013-12-09 |
Family
ID=49846832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012121248A Pending JP2013247296A (ja) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | 光センサおよび電子機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013247296A (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59226528A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-19 | Hitachi Cable Ltd | アナログ光リンク |
JPS61194784A (ja) * | 1985-02-23 | 1986-08-29 | Hitachi Ltd | 光学的物体検知回路 |
JPS63274819A (ja) * | 1987-05-06 | 1988-11-11 | Sharp Corp | 光結合素子インタフェイス回路 |
JPH08293742A (ja) * | 1995-04-11 | 1996-11-05 | Sgs Thomson Microelectron Sa | 電流増幅器 |
JPH09321337A (ja) * | 1996-05-28 | 1997-12-12 | Sharp Corp | フォトインタラプタ及びその検出感度調整方法 |
JP2013247530A (ja) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Sharp Corp | 光センサ、光学式エンコーダおよび電子機器 |
-
2012
- 2012-05-28 JP JP2012121248A patent/JP2013247296A/ja active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59226528A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-19 | Hitachi Cable Ltd | アナログ光リンク |
JPS61194784A (ja) * | 1985-02-23 | 1986-08-29 | Hitachi Ltd | 光学的物体検知回路 |
JPS63274819A (ja) * | 1987-05-06 | 1988-11-11 | Sharp Corp | 光結合素子インタフェイス回路 |
JPH08293742A (ja) * | 1995-04-11 | 1996-11-05 | Sgs Thomson Microelectron Sa | 電流増幅器 |
JPH09321337A (ja) * | 1996-05-28 | 1997-12-12 | Sharp Corp | フォトインタラプタ及びその検出感度調整方法 |
JP2013247530A (ja) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Sharp Corp | 光センサ、光学式エンコーダおよび電子機器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5529203B2 (ja) | 光センサおよび電子機器 | |
JP5797850B2 (ja) | 光センサおよび電子機器 | |
US8658958B2 (en) | Light sensing circuit having programmable current source and method thereof | |
TWI475198B (zh) | 光感測電路 | |
JP5805884B2 (ja) | 光センサおよび電子機器 | |
US20150048886A1 (en) | Temperature detecting apparatus, switch capacitor apparatus and voltage integrating circuit thereof | |
US5451891A (en) | Potential detecting circuit | |
US8274035B2 (en) | Photosensor circuit having a level shifting circuit for biasing a first node with an operation voltage signal and a phototransistor for modulating the level of the operation voltage signal | |
JP2013247530A (ja) | 光センサ、光学式エンコーダおよび電子機器 | |
CN108204859B (zh) | 光电检测电路和光电检测装置 | |
JP2013247296A (ja) | 光センサおよび電子機器 | |
KR101417617B1 (ko) | 기준전압 발생기 | |
JP2012089738A (ja) | 光センサおよび電子機器 | |
JP2014102213A (ja) | 受光センサおよび電子機器 | |
TWI284456B (en) | Optical sensor circuit | |
CN108696744B (zh) | 图像检测电路及图像检测方法 | |
KR20110053581A (ko) | 안테나 감지기 | |
JP2552254B2 (ja) | 定電圧回路 | |
JP2014099688A (ja) | 光センサ信号処理装置および電子機器 | |
KR20050087354A (ko) | 포토 셀 및 그 이득 제어 방법 | |
JP2024035722A (ja) | 光センサ | |
JP2012104657A (ja) | 光センサおよび電子機器 | |
JPH05335922A (ja) | 光検出装置 | |
JP2008008833A (ja) | 多光軸光電センサ | |
JP2008028473A (ja) | 半導体受光装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150401 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160129 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160216 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160325 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160906 |