JPH07117451B2 - ライトコントロ−ルシステムの受光回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば車載用として用いられるライトコント
ロールシステムの受光回路に関するものである。

［従来の技術と問題点］ 車載用のライトコントロールシステムとは、周囲の照度
を検出して、スモール・ランプ（車幅灯）やヘッド・ラ
イトを制御するものである。

第７図に、一般的な受光量検出の基本的構成をブロック
図で示す。受光素子１に電流電圧変換回路２が接続さ
れ、前記変換回路２に増幅回路３が接続され、増幅回路
３の出力を帰還回路４で帰還させた状態で出力が取り出
される。

従来、この種の増幅回路は、後述により、第６図（イ）
に示すように線形素子である抵抗で帰還をかけるように
構成されていたので、入力の光電流が増加するとそれに
比例して出力が増加（または減少）し、ダイナミックレ
ンジが狭いという問題があった。

また、後述により第６図（ロ）に示すように、この種の
増幅回路は、オペアンプに非線形素子であるダイオード
やトランジスタで帰還をかけるように構成されていたの
で、全受光量範囲にわたり、対数増幅されるので、検出
したい領域が充分に取り出せないなどの問題があった。

第６図（イ）は線形素子である抵抗で帰還をかける受光
回路を示す。

（イ）図に示すように、本回路はフォト・ダイオードPD
のアノードと抵抗R₄が接続され、フォト・ダイオードPD
のカソードは電源に接続され、抵抗R₄の他端は接地さ
れ、抵抗R₄の接続点に接続された抵抗R₃の他端は、オペ
アンプのプラス入力端子に接続されている。オペアンプ
のマイナス入力端子は抵抗R₁に接続され、他端は接地さ
れている。帰還回路はオペアンプのマイナス入力端と出
力端との間に抵抗R₂を接続して構成される。

また、第６図（ロ）は非線形素子であるトランジスタを
帰還回路に用いた受光回路を示し、前記（イ）図の帰還
回路における抵抗R₂にかえ、トランジスタTr1を接続し
たものである。

［発明の構成］ 本発明は上述の、この種ライトコントロールシステムの
受光装置におけるダイナミックレンジの狭いこと、対数
増幅によるため検出したい領域が充分に取り出せないこ
とを改善とする目的でなされたものであって、端的に
は、帰還回路は線形素子と非線形素子を並列に配して、
問題を解消しようとするものである。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す。第６図と同一部分
は同一符号で示す。

フォト・ダイオードPDのアノードと抵抗R₄とが接続さ
れ、フォト・ダイオードPDのカソードは電源に接続さ
れ、抵抗R₄の他端は接地され、抵抗４の接続点に抵抗３
が接続され、その他端はオペアンプのプラス入力端子に
接続される。オペアンプのマイナス入力端子は抵抗R₁に
接続され、他端は接地されている。帰還回路はオペアン
プのマイナス入力端子と出力端子との間に接続される。
帰還回路は、非線形回路Ｎと線形回路Ｌの並列回路によ
って構成される。

第２図（イ），（ロ）は本発明の帰還回路を示し、第２
図（イ）は抵抗R₂₂と抵抗R₂₁及びダイオードDiが直列に
入った回路が並列に接続されるもの、（ロ）図は抵抗R
₂₂と抵抗R₂₁とツエナー・ダイオードZDが直列に入った
回路が並列に接続したものである。

第１図において、フォト・ダイオードPDに光が当ると、
その光量に応じた光電流I_PDが流れる。この光電流I_PDが
抵抗R₄を流れることで、電流電圧変換される。オペアン
プの入力インピーダンスが充分大きいものとすると、オ
ペアンプのプラス入力端子の入力電圧はV_in＝P₄×I_PDで
表わせる。オペアンプの場合、入力端子間は、イマージ
ナリ・ショートと考えることができるので、マイナス入
力端子の電圧もR₄×I_PDとなる。

帰還回路について第２図（イ）の回路を適用して、回路
動作を第３図、第４図を用いて説明する。

接合ダイオードの等価回路は第３図に示すように、ダイ
オードD_ioに対するシャント抵抗R_shと直列抵抗R_Sの回路
となる。

第３図のダイオードの等価回路を含めて、第２図（イ）
の回路を等価回路で示せば、第４図（イ）のようにな
る。

V_inが小さい時は、ダイオードD_ioにはほとんど電流が流
れないので、R₂₂と（R₂₁→R_sh）に電流が流れる。

オペアンプの場合、出力電圧（V_out）は入力電圧
（V_in）に抵抗の比をかけたものとなる。第１図では、
非線形回路と線形回路の合成抵抗をR₁で割ったものとな
る。

ゆえに、V_out≒（R_shR₂₂）/R₁×V_in なお、は並列の合成抵抗である。

実際には、R_shはR₂₂に比べて大きいことが多いので、 V_out≒R₂₂/R₁×V_in 逆に、V_inが大きい時は、D_ioに電流が流れるので、 V_out≒（（R_s＋R₂₁）R₂₂）/R₁×V_in となる。

第４図（ロ）で、D_i1、D_i2は本発明の帰還回路のダイオ
ード数を変えた実施例と従来の抵抗、トランジスタによ
るものの出力特性を一般的に示す。

２つのモードの境界は、用いるダイオードや抵抗によっ
ても異なるが、（V_out−V_in）が数百mVの点にある。こ
の点を移動させるにはダイオードの数を増やすか、また
ツエナー・ダイオードにより設定することが可能であ
る。一般にR_shはR_sに比べ、10⁴倍以上であり、R₂₂をR_sh
とR_sの間にとれば、入力電圧が小さい時は、出力は著し
く変化し、入力が大きくなると出力はゆるやかに変化す
る。

第５図は、オペアンプの代わりトランジスタT_rを用いた
実施例である。

フォト・ダイオードPDのカソードに電源が接続され、ト
ランジスタのコレクタは電源に、ベースはフォト・ダイ
オードPDのベースに接続され、エミッタに第２図の並列
回路が接続され、接地される。この回路は第７図の基本
回路に基くもので、前記の実施例と同じような特性をも
たせることができる。

本発明は車載用のライトコントロールシステムを受光回
路のほか、室内照明のライトコントロールシステム等に
適用できる。

［効果］ 以上説明したように、本発明は簡単な回路構成で広ダイ
ナミックレンジの増幅回路を実現することができ、微弱
信号部は充分に増幅して出力されるので、微弱信号を扱
う車載用などのライトコントロールシステムの受光回路
として利用すると効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す。 第２図（イ）、（ロ）は第１図実施例の帰還回路の例を
示す。 第３図は、接合ダイオードの等価回路を示す。 第４図（ロ）は各アンプによる出力特性比較図であり、
第４図（イ）は入力電圧V_inと出力電圧V_outの位置説明
図である。 第５図は、本発明の他の実施例を示す。 第６図（イ）、（ロ）は、従来の回路例を示す。 第７図は、基本回路図を示す。 １……受光素子、２……電流電圧変換回路、３……増幅
回路、４……帰還回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受光素子と、該素子により受光した光電流
   を電流電圧変換する回路と、該電圧を増幅する回路と、
   該増幅回路の入出力端子を結ぶ帰還回路よりなるライト
   コントロールシステム受光回路において、前記帰還回路
   を線形素子回路と、ダイオードと線形素子を組み合わせ
   た回路との並列回路で構成することを特徴とするライト
   コントロールシステムの受光回路。