JPH05264347A

JPH05264347A - 光電変換回路

Info

Publication number: JPH05264347A
Application number: JP3096596A
Authority: JP
Inventors: Koji Shinomiya; 巧治篠宮
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 1993-10-12

Abstract

(57)【要約】【目的】光電変換により得られた電気信号から、信号
光に対応する電気信号のみを選択的に抽出する。【構成】フォトダイオード９による光電変換によって
得られた電気信号を並列共振回路１に供給する。並列共
振回路１の共振周波数を信号光のパルス変調の周波数に
設定しておくことにより、並列共振回路１は信号光に対
応する電気信号に対してのみ電圧降下を生じさせるの
で、信号光に対応する電気信号のみがＮＭＯＳトランジ
スタＱ１のゲートに入力される。ＮＭＯＳトランジスタ
Ｑ１により増幅された電気信号が出力端子２００から抽
出される。【効果】信号光以外の光に対応する交流成分を除外し
つつ、信号光に対応する電気信号のみを選択的に抽出で
きる。しかもトランジスタによる電気信号の増幅を組合
せているので、抽出が効果的に行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カメラなどにおける
光を用いた自動焦点装置，測距装置や遠隔制御装置，通
信装置等に適用される光電変換回路に関し、特に信号光
に対応する電気信号のみを選択的に抽出する光電変換回
路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２２は特開昭５６−１４９０６号公報
に掲載されたこの種の従来の光電変換回路を示す回路図
である。図において、光電変換回路８０に含まれる脈動
波検出回路５００は、フォトダイオード９が受光する光
に含まれる脈動波，パルスのごとき時間的に変化する成
分を、この成分に対応する電流に変換する。光電変換回
路８０の他の部分は、該電流を電圧に変換する電流・電
圧変換回路として機能する。

【０００３】脈動波検出回路５００は、トランジスタ９
１，９２，９５，９６、定電流源９３、コンデンサ９４
より構成される。トランジスタ９１は、ベースがトラン
ジスタ９２のコレクタに、コレクタがトランジスタ９６
のベースに、エミッタが定電流源９３を介してＧＮＤ９
８に各々接続されている。トランジスタ９２は、ベース
がトランジスタ９１のエミッタに、エミッタがＧＮＤ９
８に、コレクタが定電流源９０を介して電源電圧９７に
各々接続されている。コンデンサ９４は、ＧＮＤ９８と
トランジスタ９２のベースの間に接続されている。トラ
ンジスタ９５は、エミッタが電源電圧９７に、コレクタ
がトランジスタ９１のコレクタに各々接続されている。
トランジスタ９６は、エミッタがトランジスタ９５のベ
ースに、コレクタがＧＮＤ９８に各々接続されている。
以上のように構成された脈動波検出回路５００の前段に
はフォトダイオード９、定電流源８７、トランジスタ８
８，８９より成る入力段が設けられている。

【０００４】トランジスタ９１のベース，トランジスタ
９２のコレクタの共通接続点１００はフォトダイオード
９のアノードに接続されている。定電流源８７と、ダイ
オード接続されたトランジスタ８８，８９とが、電源電
圧９７とＧＮＤ９８の間に直列に接続されている。トラ
ンジスタ８８のコレクタと定電流源８７の共通接続点９
９からは一定電圧が出力される。この共通接続点９９に
フォトダイオード９のカソードが接続されている。

【０００５】次に上記のように構成された脈動波検出回
路５００の動作について説明する。フォトダイオード９
に脈動波を含まない一定強度の光が入射している場合、
この入射光の強度に応じた光電変換電流がフォトダイオ
ード９により発生され、接続点１００に流入する。この
とき、光電変換電流の一部がトランジスタ９１のベース
電流となる。残りの光電変換電流はトランジスタ９２の
コレクタ電流となる。なお、フォトダイオード９に光が
入射しない場合は、定電流源９０からの電流が光電変換
電流のダミーとして機能する。

【０００６】定電流源９０の定電流は、トランジスタ９
１が要求するベース電流よりも若干大きい値に設定して
おく。トランジスタ９１のベース電流は、定電流源９３
の定電流Ｉ_C3の１／ｈ_FE倍に等しい。ただし、ｈ_FEはト
ランジスタ９１の直流電流増幅率である。

【０００７】フォトダイオード９および定電流源９０の
少なくとも一方から接続点１００に一定の電流が流れ込
んでいる場合には、トランジスタ９１は、定電流源９３
が要求する定電流に相当する電流をコレクタ電流として
流す。トランジスタ９２は、接続点１００に流れ込む電
流のうち、トランジスタ９１のベース電流として流れる
電流を除いた残りの電流をコレクタ電流として流す。こ
のときトランジスタ９２は、自身のコレクタに向って流
れ込んで来る電流を流すのにちょうど必要な電圧でバイ
アスされる。トランジスタ９２のベース・エミッタ間電
圧は、キャパシタ９４の平滑作用を受けているので、接
続点１００に流れ込む光電変換電流の変動の周期が比較
的短い場合には、ほとんど変化することなく一定に保た
れる。つまり、トランジスタ９２は、フォトダイオード
９に入射する光の直流成分に対応する光電変換電流を吸
い込む電流吸収体（curent sink ）として機能する。

【０００８】従って、フォトダイオード９に入射する光
に脈動波が含まれる場合には、トランジスタ９１のベー
ス電流は、前述の一定のベース電流（Ｉ_C3／ｈ_FE）を中
心にして脈動波の振動に応じて増減することになる。ま
た、一定強度の光を受けているフォトダイオード９にパ
ルス光が入射した場合にも、フォトダイオード９が発生
するパルス光の強度に応じた光電変換電流がトランジス
タ９１のベースに流れ込む。このようなベース電流はト
ランジスタ９１により増幅され、そのコレクタ電流に変
換されトランジスタ９５を通じて流れる。

【０００９】光電変換回路８０の残りの部分は、脈動波
検出回路５００からの電流を電圧に変換する電流・電圧
変換回路として機能する。トランジスタ１０２は、トラ
ンジスタ９５とカレントミラー回路を構成し、そのエミ
ッタは電源電圧９７に、ベースはトランジスタ９５のベ
ースに各々接続されるとともに、コレクタはトランジス
タ１０３と、ダイオー接続されたトランジスタ１０４，
１０５，１０６の直列回路とを介してＧＮＤ９８に接続
されている。接続点１２０に脈動波検出回路５００から
の出力電流が与えられる。

【００１０】トランジスタ１０７，１０８，１０９，１
１０，１１１，１１２，１１３および定電流源１１４は
演算増幅器ＯＰを構成している。トランジスタ１０７，
１０８はこの演算増幅器ＯＰの入力トランジスタをな
す。演算増幅器ＯＰの入力トランジスタの１つであるト
ランジスタ１０７のベースはトランジスタ１０２のコレ
クタに接続され、コレクタはトランジスタ１０９を介し
て電源電圧９７に接続され、エミッタは演算増幅器ＯＰ
の他方の入力トランジスタ１０８のエミッタ接続され、
このエミッタ共通接続点は定電流源１１４を介してＧＮ
Ｄ９８に接続されている。トランジスタ１０８のコレク
タは電源電圧９７に接続されている。トランジスタ１１
０はエミッタ，ベースがトランジスタ１０９のベース，
コレクタとそれぞれ接続され、コレクタは接地されてい
る。トランジスタ１１１は、エミッタが電源電圧９７
に、ベースがトランジスタ１０９のベースとトランジス
タ１１０のエミッタの共通接続点に各々接続されてい
る。トランジスタ１１１はトランジスタ１０９とカレン
シミラー回路を構成する。トランジスタ１１２は、ベー
スがトランジスタ１１１のコレクタに接続されるととも
コンデンサ１１５を介してＧＮＤ９８に接続されてお
り、コレクタは電源電圧９７に、エミッタはダイオード
接続されたトランジスタ１１３を介してＧＮＤ９８に各
々接続されている。トランジスタ１１３はトランジスタ
１０３とカレントミラー回路を構成する。

【００１１】トランジスタ１０７→トランジスタ１０９
→トランジスタ１１１→トランジスタ１１２→トランジ
スタ１１３→トランジスタ１０３→トランジスタ１０７
のループで負帰還がかかっている。一方、コンデンサ１
１５は、トランジスタ１１１のコレクタ電流が急激に変
化にしても、トランジスタ１１２のベース電位に急激な
変化が生じないように作用する。つまり、演算増幅器Ｏ
Ｐの負帰還ループには遅延特性が付加されている。

【００１２】定電流源１１６，抵抗１１７，ダイオード
接続されたトランジスタ１１８，１１１９の直列接続体
より成る定電圧回路が、電圧電源９７とＧＮＤ９８の間
に接続されている。そして、トランジスタ１０８のベー
スが、この定電圧回路の出力端子１２１に接続されてい
る。出力端子１２１とＧＮＤ９８との間に発生する定電
圧は、トランジスタ１１８，１１９の各ベース・エミッ
タ間電圧の和である２Ｖ_BEに等しい。ただし、Ｖ_BEはト
ランジスタ１１８，１１９のベース・エミッタ間電圧で
ある。

【００１３】定電流源１１６と抵抗１１７の共通接続点
１２２からは、出力端子１２１から出力される電圧より
も抵抗１１７の電圧降下分だけ大きい定電圧Ｖ_Tが出力
される。この電圧Ｖ_Tは電圧比較回路１６１の反転入力
端子に与えられる。電圧比較回路１６１の非反転入力端
子は、脈動波検出回路５００の出力が与えられる接続点
１２０に接続されている。

【００１４】次に、以上のように構成された電流・電圧
変換回路の動作について説明する。まず、フォトダイオ
ード９に一定強度の光が入射している場合について説明
する。この時、トランジスタ９５のコレクタ電流は定電
流源９３の定電流に等しくなり、よって、トランジスタ
９５とカレントミラー回路を構成しているトランジスタ
１０２のコレクタ電流も、その定電流と等しくなる。な
お、トランジスタ９５とトランジスタ１０２の特性が異
なる場合は両トランジスタのコレクタ電流は異なる。

【００１５】トランジスタ１０２のコレクタ電流が一定
である場合、演算増幅器ＯＰの入力の１つである接続点
１２０の電圧レベルは、演算増幅器ＯＰの負帰還作用に
より、もう一方の入力である接続点１２１の電圧レベル
２Ｖ_BEに等しくなる。つまり、ダイオード接続された３
個のトランジスタ１０４，１０５，１０６の直列回路の
両端間に電圧２Ｖ_BEが印加されることになる。この時、
以下の理由により、トランジスタ１０２の一定のコレク
タ電流のほとんどが、トランジスタ１０３のコレクタ電
流として流れる。

【００１６】すなわち、電圧２Ｖ_BEがトランジスタ１０
４，１０５，１０６の直列回路に印加されているので、
これらのトランジスタの各々には（２／３）Ｖ_BEの電圧
が印加されることになる。ここで、例えばＶ_BE＝５４０
ｍＶとすると、トランジスタ１０４，１０５，１０６の
各々に印加される電圧は３６０ｍＶとなり、電圧Ｖ_BEよ
り１８０ｍＶだけ小さい。トランジスタのコレクタ電流
はその対数特性によりベース・エミッタ間電圧の１８０
ｍＶの変化に対して１０００倍程度変化する。従って、
トランジスタ１０２のコレクタ電流が一定の場合、トラ
ンジスタ１０４，１０５，１０６の直列回路にはトラン
ジスタ１１８，１１９を流れる電流の１／１０００程度
の電流しか流れない。例えば、トランジスタ１１８，１
１９に流れる電流が４μＡあれば、上記直列回路に流れ
る電流はわずか４ｎＡである。トランジスタ１０２のコ
レクタ電流も例えば４μＡであるとすれば、そのほとん
どはトランジスタ１０３を流れることになる。

【００１７】次に、フォトダイオード９に入射する光に
脈動波やパルスが含まれている場合について説明する。
この時、脈動波検出回路５００から脈動波やパルスの変
動に応じた変化分を含んだ電流が出力され接続点１２０
に与えられるのは前述した通りである。

【００１８】トランジスタ１０３のベースは、コンデン
サ１１５を含む遅延回路を介して演算増幅器ＯＰの出力
によりバイアスされている。トランジスタ１０２のコレ
クタ電流の急激な変化による接続点１２０の電位の変化
に対し、コンデンサ１１５の充電電圧はそれほど急激に
は変化し得ない。従って、トランジスタ１０３のベース
バイアスもほぼ一定に保たれ、このためトランジスタ１
０３は、トランジスタ１０２のコレクタ電流の増加に対
しては高抵抗を、また減少に対しては低抵抗を示す。

【００１９】そのため、トランジスタ１０２のコレクタ
電流の増加分は、トランジスタ１０４，１０５，１０６
の直列回路に流れ込み、該直列回路の両端には、流れ込
む電流の対数に比例する対数圧縮された電圧が発生す
る。

【００２０】フォトダイオード９に入射する光の強度の
範囲は、ノイズから区別可能な最小強度から最大強度ま
での比にして、ざっと数千倍にもわたる。このように入
射される光の強度に大きな差があるのは、光源からの光
を反射する対象物体までの距離やその反射率によるもの
である。数千倍にわたる光の強度の違いに対して、トラ
ンジスタ１０２のコレクタ電流も数千倍にわたって変化
する。このような電流が対数圧縮特性を有するトランジ
スタ１０４，１０５，１０６の直列回路に入力されるこ
とにより、電源電圧に制限されて飽和してしまうことの
ない、光強度に応じたアナログ信号として出力される。
もし、トランジスタ１０４，１０６，１０７の代わりに
固定抵抗を用いたならば、一定強度よりも高い強度の光
に対する固定抵抗の出力電圧は、すべて電源電圧にほぼ
等しいものとなってしまうであろう。

【００２１】トランジスタ１０２のコレクタ電流が減少
する場合は、トランジスタ１０３の内部抵抗が減少し、
接続点１２０の電位が低下する。以上のようにして、ト
ランジスタ１０２のコレクタ電流が交流成分を含む場合
は、接続点１２０には、交流成分に応じた電位信号が出
力される。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】従来の光電変換回路は
以上のように構成されており、コンデンサ９４の平滑作
用よって選択機能を持たせることにより、脈動波，パル
スの如き時間的に変化する成分を含ませた信号光を変化
のない定常光から区別して抽出している。従って、信号
光以外の交流成分もすべて抽出してしまうという問題点
があった。

【００２３】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、信号光以外の光に対応する交流
成分を抽出することなく、信号光に対応する電気信号の
みを選択的かつ効果的に抽出することができる光電変換
回路を得ることを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光電変換
回路は、受けた光を電気信号に変換する光電変換手続き
と、この電気信号を増幅するトランジスタと、このトラ
ンジスタによる増幅の前あるいは後の少なくとも一方に
おいて前記電気信号の周波数選択を行う並列共振回路と
を備えて構成されている。

【００２５】また、トランジスタによる増幅の後の電気
信号の周波数選択を行う並列共振回路のコイルに中間タ
ップを設け、該中間タップを介して出力信号を導出する
ようにしてもよい。

【００２６】また、トランジスタによる増幅の後の電気
信号の周波数選択を行う並列共振回路のコイルに２次コ
イルを設け、該２次コイルを介して出力信号を導出する
ようにしてもよい。

【００２７】また、電気信号を正弦波に近づけるための
波形整形回路をさらに設け、該波形整形回路により波形
整形した後、並列共振回路により周波数選択を行うよう
にしてもよい。

【００２８】さらに、並列共振回路に並列接続された電
圧制限回路をさらに設け、該電圧制限回路により並列共
振回路の両端間電圧を制限するようにしてもよい。

【００２９】

【作用】この発明においては、光電変換手段により得ら
れた電気信号をトランジスタで増幅するとともに、その
増幅の前あるいは後の少なくとも一方において並列共振
回路により電気信号の周波数選択を行っているので、並
列共振回路の共振周波数の設定により、信号光以外の光
に対応する交流成分は除外しつつ、信号光に対応する電
気信号だけを選択的に抽出することが可能になり、しか
もトランジスタによる増幅との組み合わせによって、抽
出を効果的に行うことができる。

【００３０】また、トランジスタによる増幅の後の電気
信号の周波数選択を行う並列共振回路のコイルに中間タ
ップを設け、該中間タップを介して出力信号を導出する
ようにすれば、次段に接続される負荷とのインピーダン
ス整合をとることが可能になる。

【００３１】また、トランジスタによる増幅の後の電気
信号の周波数選択を行う並列共振回路のコイルに２次コ
イルを設け、該２次コイルを介して出力信号を導出する
ようにすれば、次段に接続される負荷とのインピーダン
ス整合を、上記中間タップの場合よりも効果的にとるこ
とが可能になる。

【００３２】また、電気信号を正弦波に近づけるための
波形整形回路をさらに設け、該波形整形回路により波形
整形した後、並列共振回路により周波数選択を行うよう
にすれば、並列共振回路への抽入損失を少なくすること
ができる。

【００３３】さらに、電圧制限回路により並列共振回路
の両端間電圧を制限するようにすれば、並列共振回路の
発生電圧が過大になることによる誤動作や回路素子の破
損等を防止することができる。

【００３４】

【実施例】図１はこの発明の第１実施例を示す回路図で
ある。図において、並列共振回路１は、コイルＬ１とコ
ンデンサＣ１よりなる。フォトダイオード９のカソード
は電源Ｖ_CCに、アノードはＮチャネルＭＯＳトランジス
タ（以下、ＮＭＯＳトランジスタという）Ｑ１のゲート
に各々接続されている。並列共振回路１はフォトダイオ
ード９のアノードと接地との間に接続されている。

【００３５】周期的に強弱がつけられた信号光（例えば
周期的なパルス変調された信号光または、点灯・消灯の
周期的な信号光）を含む光が照射されるとフォトダイオ
ード９は該光の強度に応じた光電変換電流を発生する。
この光電変換電流には前記信号光に対応した電流の他、
信号光以外の光による種々の周波数を有する電流が含ま
れている。並列共振回路１の共振周波数を信号光の周波
数（周期的強弱の周波数）に一致させておく。並列共振
回路１は、共振周波数と同一周波数の信号に対してはイ
ンピーダンスが無限大（実際は数十ｋオーム〜数百ｋオ
ーム）となり、共振周波数と同一でない周波数の信号に
対しては０（実際は数オーム）となる。そのため、並列
共振回路１は、前記信号光に対応する電流に対してのみ
実質的に電圧降下を生じさせ、信号光に対応する電圧だ
けがＮＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに電圧変化とて
印加される。

【００３６】該ＮＭＯＳトランジスタＱ１のゲートは、
直流的には、コイルＬ１によって接地電位が印加されて
おり、この接地電位に前記信号光に対応する電圧変化が
重畳されて印加される。なお、該ＮＭＯＳトランジスタ
Ｑ１は、ここではディプレッションタイプのものに設定
している。従って該ＮＭＯＳトランジスタＱ１のゲート
電位の変化、即ち、前記信号光に対応する電圧変化は、
ＮＭＯＳトランジスタＱ１のドレインとソース間の反転
層を変化させるので、ドレインとソース間に流れる電流
を制御することができる。このようにして直流的には、
抵抗Ｒ２での電圧降下による変化が、電流変化として抵
抗Ｒ５に伝えられるので、ここでの直流利得は、Ｒ５／
Ｒ２で決定されるのに対して、交流的にはコンデンサＣ
２により決定されるＲ２とＣ２の合成インピーダンスと
抵抗Ｒ５の値により、交流利得はＲ５／（Ｒ２とＣ２の
並列インピーダンス）で決定される。このようにして、
出力端子２００には、直流的に決定された電圧と交流的
に決定された電圧とが重畳されて得られる。

【００３７】この発明は、光電変換素子にて受光した種
々の雑光を含む光のうちから、信号光のみを選択的に抽
出するための基本的な手法に関するもので、ここに使用
する信号光は光電変換された時、正弦波であることが本
質的には必要である。しかし、正弦波でなくとも、抽出
すべき信号光に、一定の周期性を持つ成分を含ませる
（例えば周期的なパルス変調された信号光とする）こと
により、並列共振回路１を通すことで、選択特性を向上
させることが可能になる。

【００３８】図２はこの発明に係る光電変換回路の第２
実施例を示す回路図である。図１に示した回路との相違
点は、並列共振回路１を抵抗Ｒ５の部分に置き換え、さ
らに抵抗Ｒ１を並列共振回路１の部分に置き換えたこと
である。抵抗Ｒ１はフォトダイオード９のアノードと接
地との間に接続されている。並列共振回路１は電源Ｖ_cc
と出力端子２００の間に接続されている。ＮＭＯＳトラ
ンジスタＱ１は、ゲートがフォトダイオード９のアノー
ドと抵抗Ｒ１の共通接続点に、ドレインが出力端子２０
０に各々接続され、ソースが抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２
の並列接続を介して接地されている。

【００３９】抵抗Ｒ１は、フォトダイオード９が発生す
る光電変換電流を電圧に変換しＮＭＯＳトランジスタＱ
１のゲートに与える。ＮＭＯＳトランジスタＱ１は、増
幅された光電変換電流を並列共振回路１に流す。並列共
振回路１は信号光に対応する電流に対してのみ実質的に
電圧降下を生じさせ、その結果、信号光に対応する電圧
信号のみが出力端子２００に得られる。抵抗Ｒ２，コン
デンサＣ２は直流成分に対しては抵抗Ｒ２の抵抗値を示
し、交流成分に対しはコンデンサＣ２の容量値を主とし
て抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２の並列合成インピーダンス
で交流抵抗（インピーダンス）が決定される。

【００４０】この実施例では、光電変換電流をＮＭＯＳ
トランジスＱ１を介して並列共振回路１に与えているの
で、図１のように直接に並列共振回路１に与える場合に
比較して、次のような利点がある。

【００４１】ＮＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに含ま
れる寄生容量が、図１の場合では、等価的にコンデンサ
Ｃ１に並列に接続されるため、並列共振回路１の共振周
波数が低い方へシフトするが、図２の場合は、並列共振
回路１の共振周波数は変化しない。

【００４２】さらに、直流成分に対しては並列共振回路
１のインピーダンスは等価的に０であるため、（コイル
Ｌ１のインピーダンス（数オーム））÷（抵抗Ｒ２の抵
抗値）はほとんど０となり、利得はない。共振していな
い交流成分に対しては（並列共振回路１のインピーダン
ス（数オーム））÷（コンデンサＣ２のインピーダンス
（数十オーム））＜１となり、減衰される。共振してお
り、ＮＭＯＳトランジスタＱ１の増幅率を無限大とした
場合、（並列共振回路１のインピーダンス（数十ｋオー
ム））÷（コンデンサＣ２のインピーダンス（数＋オー
ム））＝（数千倍）の利得が得られるが、実際にはＮＭ
ＯＳトランジスタＱ１の増幅率は有限であるので、利得
は数百倍が限度である。

【００４３】以上のように、この実施例によれば、少な
い部品点数で良好な周波数選択効果と増幅効果とが得ら
れる。

【００４４】図３はこの発明の第３実施例を示す回路図
である。図１に示した回路との相違点は、コンデンサＣ
３、抵抗Ｒ１，Ｒ３を設けたことである。抵抗Ｒ１はフ
ォトダイオード９のアノードと接地との間に接続されて
いる。フォトダイオード９と抵抗Ｒ１の共通接続点はコ
ンデンサＣ３を介してＮＭＯＳトランジスタＱ１のゲー
トに接続されている。コンデンサＣ３とＮＭＯＳトラン
ジスタＱ１のゲートとの共通接続点は並列共振回路１を
介して接地されている。ＮＭＯＳトランジスタＱ１のソ
ースは抵抗Ｒ３を介して接地に、ドレインは電源Ｖ_ccに
各々接続されている。

【００４５】フォトダイオード９からの光電変換電流は
抵抗Ｒ１で電圧に変換される。この電圧はコンデンサＣ
３による容量結合を介して並列共振回路１に与えられ
る。並列共振回路１のインピーダンスは、該電圧に含ま
れる直流成分や共振並列回路１の共振周波数と共振して
いない交流成分に対しては数オームになる。そのため、
直流成分および非共振交流成分は接地へ抜ける。一方、
共振周波数と同一周波数の交流成分に対する並列共振回
路１のインピーダンスは数十〜数百ｋオームとなり、該
交流成分はＮＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに与えら
れる。ＮＭＯＳトランジスタＱ１はゲート入力電圧に応
じた電流（すなわち信号光のみに対応する光電変換電流
が増幅された電流）を抵抗Ｒ３に流す。抵抗Ｒ３は電圧
降下を生じ、出力端子２００には低インピーダンスな出
力電圧を得ることができる。

【００４６】また、この回路の後段に低入力インピーダ
ンスな回路が接続される場合には、ＮＭＯＳトランジス
タＱ１は、バッファ・アンプ（緩衝増幅器）として機能
させることができる。

【００４７】以上のように、この実施例によれば、部品
点数が少なくて周波数選択効果が得られ、かつ、ＮＭＯ
ＳトランジスタＱ１により、バッファ効果が得られると
ともに、低インピーターンス出力を得ることができる。

【００４８】図４はこの発明の第４実施例を示す回路図
である。図２に示した第２実施例と図３に示した第３実
施例とを組み合わせたものとなっている。コイルＬ２０
およびコンデンサＣ２０より成る並列共振回路２が図２
の第２実施例の並列共振回路１に相当する。

【００４９】この実施例では、少ない部品点数で、並列
共振回路１による周波数選択効果と、ＮＭＯＳトランジ
スタＱ２，並列共振回路２による増幅および周波数選択
効果とが得られる。２段階で周波数選択を行うため、選
択性がさらに向上する。また、並列共振回路１，２の共
振周波数を若干ずらしスタガ同調させることにより共振
周波数の帯域幅を広げることができる。

【００５０】図５はこの発明の第５実施例を示す回路図
である。この実施例では図２に示した第１実施例を変形
し、出力端子２００への出力をコイルＬ１の中間タップ
より取り出すようにしている。

【００５１】この実施例によれば、第２実施例の効果を
奏するのは勿論のこと、次段に接続する負荷に対してイ
ンピーダンス整合をとることができるので、エネルギー
損失を防止することができるという効果や、次段に接続
する負荷インピーダンスの影響を軽減させることにより
並列共振回路１のＱの低下を防止し、結果として共振周
波数での選択特性を良好（シャープ）にすることができ
るという効果が得られる。

【００５２】図６はこの発明の第６実施例を示す回路図
である。図５に示した第５実施例では中間タップを介し
て出力を取り出したが、この実施例では２次コイルＬ３
０を介して出力を取り出すようにしている。第５実施例
よりさらに効果的にインピーダンス整合をとることが可
能になる。

【００５３】図７はこの発明の第７実施例を示す回路図
である。図２の第２実施例との相違点は、新たに波形整
形回路４００を設けたことである。波形整形回路４００
は、ＮＭＯＳトランジスタＱ１のゲートと、フォトダイ
オード９，抵抗Ｒ１の共通接続点との間に接続されてい
る。波形整形回路４００は抵抗Ｒ４とコンデンサＣ４の
積分回路よりなる。抵抗Ｒ４はＮＭＯＳトランジスタＱ
１のゲートと、フォトダイオード９，抵抗Ｒ１の共通接
続点の間に接続され、コンデンサＣ４はＮＭＯＳトラン
ジスタＱ１のゲートと接地の間に接続されている。その
他の構成は第１実施例と同様である。

【００５４】例えば信号光が周期的なパルス変調された
ものであるとき、信号光に対応して抵抗Ｒ１により発生
される電圧は方形波となる。方形波は幾種類もの周波数
を有する正弦波で構成されており、その中には特に方形
波の立ち上がり、立ち下がり部分に対応した高調波が存
在する。この高調波成分を波形整形回路４００により除
去し、信号波形をできるだけ正弦波に近づけた上で並列
共振回路１に供給する。このようにすると、並列共振回
路１の除去すべきエネルギーが少なくて済み、並列共振
回路１への抽入損失を低減できるので、第１実施例での
増幅および周波数選択効果をさらに高めることができ
る。

【００５５】図８はこの発明の第８実施例を示す回路図
である。この実施例では図６の第６実施例のコイルＬ３
０の代りにコイルＬ４０，並列共振回路２を設けてい
る。並列共振回路１のコイルＬ１と並列共振回路２のコ
イルＬ２０は、コイルＬ４０を介して接続されている。
並列共振回路を２段構成に設けることにより共振周波数
での選択特性が良くなる。また次段に接続する負荷に対
してインピーダンス整合をとることが可能であるので、
図５や図６の実施例と同様の効果を奏する。さらに、並
列共振回路１，２およびコイルＬ４０は複同調結合回路
を構成するので、スタガ同調を取ることにより共振周波
数の帯域幅を広げることができる。

【００５６】図９はこの発明の第９実施例を示す回路図
である。図８の第８実施例のコイルＬ４０の代りに、カ
ップリングコンデンサＣ１０で並列共振回路１と並列共
振回路２を接続し、並列共振回路２のコイル２０に対し
２次コイルを設けて出力をインピーダンス整合により取
り出している。このような構成にしても第８実施例と同
様の効果がある。

【００５７】図１０はこの発明の第１０実施例を示す回
路図である。この実施例による回路は、図３の第３実施
例の並列共振回路１、コンデンサＣ３の接続位置を、Ｎ
ＭＯＳトランジスタＱ１によるバッファアンプの入力側
から出力側に変えたものとなっている。すなわち、並列
共振回路１を出力端子２００と接地の間に接続し、コン
デンサＣ３を出力端子２００とＮＭＯＳトランジスタＱ
１，抵抗Ｒ３の共通接続点との間に接続している。第２
実施例では並列共振回路１を通過させた後、ＮＭＯＳト
ランジスタＱ１によりバッファして出力しているが、こ
の実施例ではＮＭＯＳトランジスタＱ１でバッファした
後、並列共振回路１を通過させるようにしている。この
ような構成にしても第２実施例と同様の効果がある。

【００５８】図１１はこの発明の第１１実施例を示す回
路図である。図２の第２実施例におけるＮＭＯＳトラン
ジスタＱ１をＮＰＮバイポーラトランジスタＱ２に変
え、カップリングコンデンサＣ３０を介して与えられる
電圧を、抵抗Ｒ２０，Ｒ３０でバイアスされたトランジ
スタＱ２のベースに印加するようにしている。このよう
な構成にしても第２実施例と同様の効果がある。なお他
の実施例においてもＭＯＳトランジスタを適宜バイポー
ラトランジスタに変更し得るのは勿論である。

【００５９】一方、図１２はこの発明の第１２実施例の
一部の回路図である。

【００６０】図１２に示すように、図１ないし図１１に
おける並列共振回路１（あるいは２）に並列に、アノー
ドが互いに接続された２個のダイオード１５ａ，１５ｂ
からなる電圧制限回路１５を接続している。

【００６１】即ち、上記したように、並列共振回路１は
その共振周波数と同じ周波数の電流に対しては高インピ
ーダンスとなり、異なる周波数の電流に対しては低イン
ピーダンスとなり、このときのインピーダンス変化は並
列共振回路１のＱによって決定されるが、Ｑが大きい場
合には、共振時における並列共振回路１の両端間電圧は
非常に大きな値になる。

【００６２】従って、並列共振回路１に対して図１２に
示すような電圧制限回路１５を並列に設けることによ
り、並列共振回路１の発生電圧を適度なレベルに制限す
ることが可能になり、並列共振回路１の発生電圧が過大
になることによる誤動作や回路素子の破損等を防止する
ことができる。

【００６３】このとき、ダイオードの順方向電圧を
Ｖ_F，逆方向ブレークダウン電圧をＢＶ_Rとすると、電
圧制限回路１５により並列共振回路１の発生電圧はＶ_L
（＝Ｖ_F＋ＢＶ_R）に制限される。

【００６４】つぎに、図１３ないし図２０はこの発明の
第１３ないし第２０実施例の一部の回路図であり、図１
２における電圧制限回路の変形例である。

【００６５】図１３においては、互いに逆方向に並列に
接続された２個のダイオード１６ａ，１６ｂにより電圧
制限回路１６を構成しており、このとき並列共振回路１
の発生電圧はＶ_Fに制限される。

【００６６】図１４においては、抵抗１７ａとこれにカ
ソードが接続されたダイオード１７ｂとにより電圧制限
回路１７を構成しており、このとき抵抗１７ａによる電
圧降下分をＶ_Rとすると、並列共振回路１の発生電圧は
Ｖ_L1（＝Ｖ_R＋Ｖ_F）又はＶ_L2（＝Ｖ_R＋ＢＶ_R）に制
限される。

【００６７】また、図１５においては、電圧制限回路を
抵抗１８により構成し、図１６においては、電圧制限回
路をダイオード１９により構成しており、図１５の場
合、並列共振回路１の発生電圧は抵抗１８の電圧降下分
であるＶ_Rに制限され、図１６の場合、並列共振回路１
の発生電圧はダイオード１９の順方向電圧Ｖ_F又は逆方
向ブレークダウン電圧ＢＶ_Rに制限される。

【００６８】一方、図１７においては、４個のダイオー
ド２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを設け、ダイオード
２０ａのアノードとダイオード２０ｂのカソードを接続
し、ダイオード２０ｂ，２０ｃのアノードを互いに接続
し、ダイオード２０ｃのカソードとダイオード２０ｄの
アノードを接続して電圧制限回路２０を構成しており、
このような電圧制限回路２０により、並列共振回路１の
発生電圧はＶ_L（＝２Ｖ_F＋２ＢＶ_R）に制限される。

【００６９】さらに、図１８においては、順方向に接続
された３個のダイオード２１ａ，２１ｂ，２１ｃの直列
回路と、同様に順方向に接続された３個のダイオード２
１ｄ，２１ｅ，２１ｆの直列回路とを、互いに逆方向に
並列接続して電圧制限回路２１を構成しており、このと
き並列共振回路１の発生電圧は３Ｖ_F又は３ＢＶ_Rに制
限される。

【００７０】また、図１９に示すように、図１８におけ
るダイオード２１ａ，２１ｂのアノードそれぞれと、ダ
イオード２１ｄ，２１ｅのカソードそれぞれとを接続し
て電圧制限回路２２を構成してもよく、このときの並列
共振回路１の発生電圧は図１９の場合と同様に３Ｖ_F又
は３ＢＶ_Rに制限される。

【００７１】さらに、図２０においては、互いに逆方向
に並列接続された２個のダイオード２３ａ，２３ｂの逆
並列回路と、同様の２個のダイオード２３ｃ，２３ｄの
逆並列回路とを抵抗２３ｅにより接続して電圧制限回路
２３を構成しており、このとき並列共振回路１の発生電
圧はＶ_L3（＝２Ｖ_F＋Ｖ_R）又はＶ_L4（＝２ＢＶ_R＋Ｖ
_R）に制限される。

【００７２】なお、上記各実施例では光電変換素子とし
てフォトダイオードを用いた場合について説明したが、
光電変換素子は特にこれに限るものではなく、フォトト
ランジスタ，太陽電池など光により起電力を発生するも
のであればよい。

【００７３】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、次に述べるような種々の効果を奏する。

【００７４】請求項１の光電変換回路によれば、光電変
換手段により得られた電気信号をトランジスタで増幅す
るとともに、その増幅の前あるいは後の少なくとも一方
において並列共振回路により電気信号の周波数選択を行
うようにしたので、並列共振回路の共振周波数の設定に
より、信号光以外の光に対応する交流成分は除外しつ
つ、信号光に対応する電気信号だけを選択的に抽出する
ことが可能になり、しかもトランジスタによる増幅との
組み合わせによって、抽出を効果的に行うことができる
という効果がある。

【００７５】また、請求項２の光電変換回路によれば、
トランジスタによる増幅の後の電気信号の周波数選択を
行う並列共振回路のコイルに中間タップを設け、該中間
タップを介して出力信号を導出するようにしたので、次
段に接続される負荷とのインピーダンス整合をとること
が可能になる。その結果、エネルギー損失を防止するこ
とができるという効果や、次段に接続する負荷インピー
ダンスの影響を軽減させることにより並列共振回路のＱ
の低下を防止し、結果として共振周波数での選択特性を
良好にすることができるという効果がある。

【００７６】また、請求項３の光電変換回路によれば、
トランジスタ増幅の後の電気信号の周波数選択を行う並
列共振回路のコイルに２次コイルを設け、該２次コイル
を介して出力信号を導出するようにしたので、次段に接
続される負荷とのインピーダンス整合を、請求項２の中
間タップの場合よりも効果的にとることが可能になり、
請求項２の効果を増大させることができるという効果が
ある。

【００７７】また、請求項４の光電変換回路によれば、
電気信号を正弦波に近づけるための波形整形回路をさら
に設け、該波形整形回路により波形整形した後、並列共
振回路により周波数選択を行うようにしたので、並列共
振回路の除去すべきエネルギーを低減させ、並列共振回
路への抽入損失を少なくすることができる。その結果、
並列共振回路による周波数選択をさらに効率的に行うこ
とができるという効果がある。

【００７８】さらに、請求項５の光電変換回路によれ
ば、電圧制限回路により並列共振回路の両端間電圧を制
限するようにしたので、並列共振回路の発生電圧が過大
になることによる誤動作や回路素子の破損等を防止する
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る光電変換回路の第１実施例を示
す回路図である。

【図２】この発明に係る光電変換回路の第２実施例を示
す回路図である。

【図３】この発明に係る光電変換回路の第３実施例を示
す回路図である。

【図４】この発明に係る光電変換回路の第４実施例を示
す回路図である。

【図５】この発明に係る光電変換回路の第５実施例を示
す回路図である。

【図６】この発明に係る光電変換回路の第６実施例を示
す回路図である。

【図７】この発明に係る光電変換回路の第７実施例を示
す回路図である。

【図８】この発明に係る光電変換回路の第８実施例を示
す回路図である。

【図９】この発明に係る光電変換回路の第９実施例を示
す回路図である。

【図１０】この発明に係る光電変換回路の第１０実施例
を示す回路図である。

【図１１】この発明に係る光電変換回路の第１１実施例
を示す回路図である。

【図１２】この発明に係る光電変換回路の第１２実施例
の一部の回路図である。

【図１３】この発明に係る光電変換回路の第１３実施例
の一部の回路図である。

【図１４】この発明に係る光電変換回路の第１４実施例
の一部の回路図である。

【図１５】この発明に係る光電変換回路の第１５実施例
の一部の回路図である。

【図１６】この発明に係る光電変換回路の第１６実施例
の一部の回路図である。

【図１７】この発明に係る光電変換回路の第１７実施例
の一部の回路図である。

【図１８】この発明に係る光電変換回路の第１８実施例
の一部の回路図である。

【図１９】この発明に係る光電変換回路の第１９実施例
の一部の回路図である。

【図２０】この発明に係る光電変換回路の第２０実施例
の一部の回路図である。

【図２１】従来の光電変換回路を示す回路図である。

【符号の説明】

１並列共振回路９フォトダイオードＱ１ＮＭＯＳトランジスタ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年９月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【００２２】

【００２４】

【００２９】

【００３４】

【００７３】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図２１】従来の光電変換回路を示す回路図である。

【符号の説明】１並列共振回路９フォトダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｈ０１Ｌ 31/10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受けた光を電気信号に変換する光電変換
手段と、前記電気信号を増幅するトランジスタと、前記トランジスタによる増幅の前あるいは後の少なくと
も一方において前記電気信号の周波数選択を行う並列共
振回路とを備えた光電変換回路。
【請求項２】前記トランジスタによる増幅の後の電気
信号の周波数選択を行う並列共振回路のコイルに中間タ
ップを設け、該中間タップを介して出力信号を導出する
ようにした請求項１記載の光電変換回路。
【請求項３】前記トランジスタによる増幅の後の電気
信号の周波数選択を行う並列共振回路のコイルに２次コ
イルを設け、該２次コイルを介して出力信号を導出する
ようにした請求項１記載の光電変換回路。
【請求項４】前記電気信号を正弦波に近づけるための
波形整形回路をさらに備え、該波形整形回路により波形
整形した後、前記並列共振回路により周波数選択を行う
ようにした請求項１記載の光電変換回路。
【請求項５】前記並列共振回路に並列接続された電圧
制限回路をさらに備え、該電圧制限回路により前記並列
共振回路の両端間電圧を制限するようにした請求項１，
２，３又は４記載の光電変換回路。