JPH06103222B2 - 光検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光検出素子を用いて光信号を検出する光検出装
置に関する。

〔従来の技術〕

光検出素子の一種である光導電型検出素子は、光の照射
量に応じてその抵抗値が変化するものであり、これを利
用して光信号を電気信号に変換して出力することが行な
われる。このような光導電型検出素子を用いた光検出装
置は、従来は第３図のように構成されてきた。

第３図は従来の光検出装置の一例の回路構成図である。
図示の通り、この回路では出力ライン１とアースの間に
光導電型検出素子Ｓが直列に接続される。そして、出力
ライン１の出力側には出力抵抗R_Lと電源Ｖが接続されて
いる。

この第３図の回路によれば、光導電型検出素子Ｓに比較
的強い光入力があったときには、十分な大きさの出力信
号が出力ライン１から得られる。しかしながら、光入力
が弱いときには、光導電型検出素子Ｓは十分に低抵抗と
はならず、従って十分な大きさの出力信号を得ることが
できなかった。

そこで、従来は第３図の回路を第４図に示すように変形
し、光信号の検出を行なっていた。この第４図の回路が
第３図の回路と異なる点は、光導電型検出素子Ｓと並列
に容量素子Ｃが接続されていることと、例えばMOSFETか
らなるスイッチング素子Ｑが出力ライン１との間に接続
されていることである。この回路では、スイッチング素
子Ｑが図示しない回路からコントロール信号線２を介し
て与えられるコントロール信号によってオンしている間
に、容量素子Ｃは出力ライン１からの電流によって充電
される。そして、スイッチング素子Ｑがオフしている間
に光導電型検出素子Ｓに光入力があると、容量素子Ｃの
電荷は光導電型検出素子Ｓによって放電される。しかる
後、スイッチング素子Ｑがコントロール信号によってオ
ンすると、上記の放電量に対応する分の充電電流が出力
ライン１に流れ、電気信号としての出力信号が出力抵抗
R_Lを介して得られることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第４図の回路が正常に動作するために
は、スイッチング素子Ｑがオンしたときにの光導電型検
出素子Ｓが十分に高い抵抗値を保っていなければなら
ず、さもなくば容量素子Ｃを十分に充電することができ
ない。ところが通常は、光導電型検出素子に強い光入力
があるとその抵抗値は百〜数百オームとなり、従って第
４図の回路では十分な充電が行なえない。さらには、光
入力の強度によって光導電型検出素子の抵抗値が変化す
るので、光入力の強度に応じて容量素子の充電状態も変
動してしまい、再現性のよい出力信号が得られないとい
う欠点があった。

そこで本発明は、強い光入力があった時にも再現性より
出力信号を得ることができる光検出装置を提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る光検出装置は、容量素子と、この容量素子
を充電する第１のスイッチング素子と、入射光を受けて
容量素子の電荷を放電させる光導電型検出素子とを備え
ると共に、この第１のスイッチング素子をオンさせるこ
とにより、所定の出力ラインに検出信号を出力させる光
検出装置であって、下記のように構成される。すなわ
ち、光導電型検出素子を介する容量素子の放電をオン、
オフする第２のスイッチング素子を有し、少なくともこ
の第２のスイッチング素子がオンしている間は第１のス
イッチング素子はオフしていることを特徴とする。

〔作用〕

本発明の構成によれば、容量素子の充電時には第２のス
イッチング素子をオフさせることにより、光導電型検出
素子からなる放電回路を容量素子から切り離すようにし
たので、常に一定量の充電を行なうことができる。

〔実施例〕

以下、添付図面の第１図および第２図を参照して、本発
明の実施例を説明する。なお、図面の説明において同一
要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

第１図は実施例の回路図である。この実施例では、スイ
ッチング素子はＰチャネルトランジスタからなる第１の
スイッチング素子Q₁と、Ｎチャネルトランジスタからな
る第２のスイッチング素子Q₂とにより構成される。そし
て、光導電型検出素子Ｓの第１電極は第２のスイッチン
グ素子Q₂のソースに接続され、第２のスイッチング素子
Q₂のドレインは第１のスイッチング素子Q₁のソースに接
続され、第１のスイッチング素子Q₁のドレインは出力ラ
イン１に接続される。また、これら第１および第２のス
イッチング素子Q₁，Q₂のゲートはコントロール信号線２
を介して図示しないコントロール回路に接続され、これ
らのソース・ドレインの接続点には容量素子Ｃが接続さ
れている。

次に、上記実施例の回路の動作を、第２図により説明す
る。

いま、コントロール回路から１つのコントロール信号
（パルス）が出力されると、第１のスイッチング素子Q₁
がオンになって、出力ライン１を介して容量素子Ｃが充
電される。このとき、第２のスイッチング素子Q₂はＮチ
ャネルトランジスタであって第１のスイッチング素子
（Ｐチャネルトランジスタ）Q₁とは相補的であるため、
第２のスイッチング素子Q₂は必ずオフしている。従っ
て、このときに光入力があっても第２のスイッチング素
子Q₂の抵抗は理想的には無限大なので、光導電型検出素
子Ｓを介した放電を伴うことなく、容量素子Ｃは電流i₁
によって充電される。

次に、コントロール信号が反転すると、第１のスイッチ
ング素子Q₁はオフになって第２のスイッチング素子Q₂は
オンになる。このため、容量素子Ｃと光導電型検出素子
Ｓは第２のスイッチング素子Q₂を介して導通し、光の入
射量に応じて電流i₂が流れ、容量素子Ｃの電荷が放電さ
れる。このとき、第１のスイッチング素子Q₁はオフにな
っているため、容量素子Ｃが出力ライン１の状態に影響
されることはない。従って、光入力が微弱なときはこの
放電時間を長くすることが可能なので、ダイナミックレ
ンジを大きくとることができる。

しかる後、一定時間が経過すると再びコントロール信号
が反転し、第１のスイッチング素子Q₁はオンになって第
２のスイッチング素子Q₂はオフになる。すると、容量素
子C_iは放電量に応じて第１のスイッチング素子Q₁を流れ
る電流i₁により充電され、従ってこの充電電流i₁が出力
ライン１に流れるので、電気信号としての出力信号が出
力抵抗R_Lを介して得られることになる。

以上の通り、第１および第２のスイッチング素子Q₁，Q₂
は相補型であるため、一方がオンのときは必ず他方はオ
フしており、従って容量素子Ｃは常に一定電圧値に充電
される。このため、光の照射状態によって容量素子Ｃの
充電電圧値がばらつくことはないので、再現性のよい出
力信号が得られる。また、ダイナミックレンジを大きく
して微弱光の検出を行なうことができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の
変形が可能である。

例えば、スイッチング素子に相補型のFETを用いること
は必須ではなく、別々の信号で制御すれば同一導電型で
もよい。また、スイッチング素子としては絶縁ゲート型
や接合ゲート型のFETに限らず、スイッチング機能を有
するものならバイポーラトランジスタなど種々のものと
することができる。さらに、光検出素子は光導電型検出
素子に限らず、焦電型検出素子などでもよい。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り本発明では、容量素子の充電
時には第２のスイッチング素子をオフさせることによっ
て光導電型検出素子からなる放電回路を容量素子から切
り離すようにしたので、常に一定量の充電を行なうこと
ができる。従って、強い光入力があった時にも再現性よ
く出力信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る光検出装置の回路構成
図、第２図は第２実施例の作用を示す図、第３図は従来
の第１例に係る光検出装置の回路構成図、第４図は従来
の第２例に係る光検出装置の回路構成図である。 １…出力ライン、Ｃ…容量素子、Ｓ…光導電型検出素
子、Q₁…第１のスイッチング素子、Q₂…第２のスイッチ
ング素子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容量素子と、この容量素子を充電する第１
   のスイッチング素子と、入射光を受けて前記容量素子の
   電荷を放電させる光導電型検出素子とを備え、前記第１
   のスイッチング素子をオンさせることにより、所定の出
   力ラインに検出信号を出力させる光検出装置において、 前記光導電型検出素子を介する前記容量素子の放電をオ
   ン、オフする第２スイッチング素子を備え、少なくとも
   この第２のスイッチング素子がオンしている間は前記第
   １のスイッチング素子はオフしていることを特徴とする
   光検出装置。
2. 【請求項２】前記第１および第２のスイッチング素子
   は、互いに相補的に動作することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の光検出装置。