JPH1090058A - 光センサ回路 - Google Patents

光センサ回路

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JPH1090058A
JPH1090058A JP8239503A JP23950396A JPH1090058A JP H1090058 A JPH1090058 A JP H1090058A JP 8239503 A JP8239503 A JP 8239503A JP 23950396 A JP23950396 A JP 23950396A JP H1090058 A JPH1090058 A JP H1090058A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 残像現象の発生を防止し、高感度でダイナミ
ックレンジが広い光センサ回路を提供する。 【解決手段】 タイマ手段４、切替手段５を備えた初期
設定手段２と、フォトダイオードＰＤ、このフォトダイ
オードＰＤに直列に接続されたｎチャネルＭＯＳトラン
ジスタＱ１、フォトダイオードＰＤとｎチャネルＭＯＳ
トランジスタＱ１の接続点Ｐ（センサ検出端子）にゲー
トが接続されたｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ２、ｎ
チャネルＭＯＳトランジスタＱ２と直列に接続されたｎ
チャネルＭＯＳトランジスタＱ３、コンデンサＣを備え
た光センサ３と、から構成する光センサ回路１。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、照度に応じたセ
ンサ出力を検出する光センサ回路に係り、特にダイナミ
ックレンジが広く、感度が高い光センサ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光センサ回路において、照度（光
信号）に対応したセンサ電流を検出するフォトダイオー
ド（ＰＤ）と、フォトダイオードが検出したセンサ電流
に応じて線形特性の検出電圧に変換する抵抗負荷Ｒとを
備え、照度（光信号）をセンサ出力として電圧で検出す
るものは知られている。
【０００３】図８に従来の一般的な光センサ回路構成図
を示す。図８において、一般的な光センサ回路は、フォ
トダイオードＰＤ、演算増幅器ＯＰ、抵抗器Ｒを基本構
成とし、フォトダイオードＰＤは光信号ＬSの照度に比
例したセンサ電流ＩDに変換し、演算増幅器ＯＰでセン
サ電流ＩDを抵抗器Ｒを負荷として所定ゲイン増幅し、
センサ電流ＩDに比例したセンサ出力（検出電圧ＶD）を
出力することにより、フォトダイオードＰＤで検出した
光信号ＬSに対応した検出電圧ＶDを線形（リニア）特性
で検出する。
【０００４】また、従来の光センサ回路において、照度
（光信号）に対応したセンサ電流を検出するフォトダイ
オード（ＰＤ）と、フォトダイオードが検出したセンサ
電流に応じて対数特性の検出電圧に変換するＭＯＳトラ
ンジスタとを備え、照度（光信号）をセンサ出力として
電圧で検出するものは知られている。
【０００５】図９に従来の光センサ回路構成図を示す。
図９において、従来の光センサ回路１０は、フォトダイ
オードＰＤ、このフォトダイオードＰＤに直列に接続さ
れたｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１、フォトダイオ
ードＰＤとｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１の接続点
Ｐ（センサ検出端子）にゲートが接続されたｎチャネル
ＭＯＳトランジスタＱ２、ｎチャネルＭＯＳトランジス
タＱ２と直列に接続されたｎチャネルＭＯＳトランジス
タＱ３から構成される。
【０００６】また、接続点Ｐには、フォトダイオードＰ
Ｄ、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１、ｎチャネルＭ
ＯＳトランジスタＱ２およびこれらの部品を相互に接続
する配線等によって生じる浮遊容量の合成された等価コ
ンデンサＣ、または半導体製造プロセスで形成されたコ
ンデンサ等が接続される。
【０００７】フォトダイオードＰＤは、光信号ＬSを検
出し、光信号ＬSの照度に比例したセンサ電流ＩDに変換
する。
【０００８】ｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１は、フ
ォトダイオードＰＤの負荷を形成し、フォトダイオード
ＰＤで検出したセンサ電流ＩDを電圧に変換してセンサ
検出端子Ｐに検出電圧ＶDを発生する。
【０００９】また、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１
は、センサ電流ＩDが小さな範囲の弱反転状態で対数特
性を有するＭＯＳトランジスタ負荷を形成し、フォトダ
イオードＰＤで検出したセンサ電流ＩDを対数特性を有
する検出電圧ＶDに変換し、センサ電流ＩDが数桁変化し
ても対数処理を行い、入力に対する出力のダイナミック
レンジを広くすることができる。
【００１０】ｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ２は、出
力トランジスタを形成し、検出電圧ＶDをセンサ電流信
号として光センサ回路１０の外部に取り出すために電圧
−電流変換を行う。
【００１１】ｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ３は、ｎ
チャネルＭＯＳトランジスタＱ２で変換されたセンサ電
流信号を外部回路に接続または切断するためのスイッチ
を形成する。
【００１２】次に、従来の光センサ回路１０の動作につ
いて説明する。ｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１のド
レインＤおよびゲートＧは共通の電源ＶＤ（例えば、５
Ｖ）に接続されており、光信号ＬSが検出されない状態
（フォトダイオードＰＤが不動作状態）では、電源ＶＤ
からｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１を介して充電電
流ＩJがコンデンサＣに流れ、コンデンサＣが充電され
てセンサ検出端子Ｐの検出電圧ＶDは電源ＶＤに近い所
定値までしか上昇せず、この所定値はフォトダイオード
ＰＤが光信号ＬSを検出していない初期状態となる。
【００１３】なお、初期状態における検出電圧ＶDの所
定値は、コンデンサＣが充電されてセンサ検出端子Ｐの
検出電圧ＶDが上昇して電源ＶＤに近付くにつれて、ｎ
チャネルＭＯＳトランジスタＱ１のゲートＧ−ソースＳ
間の電圧ＶGS（ドレインＤ−ソースＳ間の電圧ＶDSと同
じ値）が低下し、ドレインＤ−ソースＳ間のインピーダ
ンスが急激に増加するために充電電流ＩJが減少してし
まい、電源ＶＤより小さな値に設定される。
【００１４】光センサ１０の初期状態から、フォトダイ
オードＰＤが光信号ＬSを検出すると、フォトダイオー
ドＰＤにセンサ電流ＩDが流れ、センサ検出端子Ｐの検
出電圧ＶDは光信号ＬSの増加に対応してｎチャネルＭＯ
ＳトランジスタＱ１のドレインＤ−ソース間のインピー
ダンスに対応した対数特性で減少し、所定値よりも低下
していく。
【００１５】フォトダイオードＰＤのセンサ電流ＩDは
光信号ＬSに比例し、一方、センサ検出端子Ｐの検出電
圧ＶDはセンサ電流ＩDに対数特性を有するドレインＤ−
ソース間のインピーダンスを乗算した値なので、検出電
圧ＶDの絶対値を検出することにより、光信号ＬSを検出
することができる。
【００１６】図１０に従来の光センサ回路のセンサ電流
ＩD−検出電圧ＶD特性図を示す。図１０において、光セ
ンサ回路１０の初期状態に近い（センサ電流ＩD＝１０-
12Ａ）の検出電圧ＶDの所定値は、例えば４.５Ｖであ
り、センサ電流ＩDが５桁増加した１０-7Ａ（センサ電
流ＩD＝１０-7Ａ）では、検出電圧ＶDは４.２Ｖとな
る。
【００１７】このように、従来の光センサ回路１０は、
光信号ＬSの５桁（１０万倍）の変化を検出電圧ＶDの
０.３Ｖの範囲で検出することができるため、光信号ＬS
入力に対してダイナミックレンジの広い光センサ回路を
構成することができる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】図８に示す従来の一般
的な光センサ回路は、光信号ＬSに対応した検出電圧ＶD
を線形（リニア）特性で検出するため、検出対象とする
光信号ＬSのレンジが広範囲（例えば、５桁）に亘る場
合には、検出電圧ＶDが電源電圧で制限されて飽和し、
光センサのダイナミックレンジが広くできない課題があ
る。
【００１９】また、図９に示す従来の光センサ回路１０
は、フォトダイオードＰＤが光信号ＬSを検出しなくな
った場合、フォトダイオードＰＤが遮断され、コンデン
サＣには充電電流ＩJが流れてセンサ検出端子Ｐの検出
電圧ＶDは上昇していくが、既に説明したｎチャネルＭ
ＯＳトランジスタＱ１のドレインＤ−ソースＳ間のイン
ピーダンスが急激に増加して所定値（図１０参照）以上
は増加しなくなる。
【００２０】図１１に従来の光センサ回路の時間ｔ−検
出電圧ＶD特性図を示す。図１１において、検出電圧ＶD
はフォトダイオードＰＤが遮断されてから時間経過ｔに
対して所定値近傍までは急速に増加（検出電圧ＶD＝４.
５Ｖ近傍）するが、それ以後は時間ｔが長く経過しても
検出電圧ＶDは、所定値４.５Ｖ以上に増加しなくなる。
【００２１】光センサ回路を複数マトリクス状に配置し
た光センサ・アレーとして表示器に適用する場合、検出
電圧ＶDが所定値（４.５Ｖ）に到達する応答時間が遅い
ため、表示器には長時間の残像として表示される課題が
ある。
【００２２】また、従来の光センサ回路１０は、図１０
に示すように、光信号ＬSが微小（センサ電流ＩS＝１０
-12〜１０-11Ａ）な範囲でも、検出電圧ＶDは対数特性
を示すため、微小光信号ＬSの最小検出レベル値が大き
な値となってセンサ感度が低下する課題がある。
【００２３】さらに、従来の光センサ回路１０は、ノイ
ズに対してｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１およびコ
ンデンサＣがピークホールド回路を形成し、振幅の大き
なノイズレベルを光信号ＬSとして誤検出し、信号／雑
音比（Ｓ／Ｎ比）が低下することによって検知できる照
度の下限を上昇させて感度低下を招く課題がある。
【００２４】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その第１の目的は、Ｓ／Ｎ比が大き
く、微小光信号を検出することができる高感度でダイナ
ミックレンジの広い光センサ回路を提供することにあ
る。
【００２５】また、第２の目的は、残像現象を発生しな
い光センサ回路を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る光センサ回路は、光信号を電流で検出す
る光−電気変換手段と、この光−電気変換手段が検出し
たセンサ電流を弱反転状態で対数特性を有する検出電圧
に変換するｎチャネルＭＯＳトランジスタとを備え、光
信号を検出した後、ｎチャネルＭＯＳトランジスタのゲ
ート電圧を所定時間だけ高い値に設定してドレイン−ソ
ース間のインピーダンスを低下させ、検出端子に接続さ
れたコンデンサの充電または放電を制御する初期設定手
段を備えたことを特徴とする。
【００２７】この発明に係る光センサ回路は、光信号を
検出した後、ｎチャネルＭＯＳトランジスタのゲート電
圧を所定時間だけ高い値に設定してドレイン−ソース間
のインピーダンスを低下させ、検出端子に接続されたコ
ンデンサの充電または放電を制御する初期設定手段を備
えたので、待機時の検出電圧の設定値を検出可能な最低
光信号レベルに対応する値よりも高い値に設定すること
ができ、残像現象の発生を防止することができる。
【００２８】また、この発明に係る光センサ回路は、光
信号を電流で検出する光−電気変換手段と、この光−電
気変換手段が検出したセンサ電流を弱反転状態で対数特
性を有する検出電圧に変換するｐチャネルＭＯＳトラン
ジスタと、このｐチャネルＭＯＳトランジスタに並列に
接続されたスイッチング用のｐチャネルＭＯＳトランジ
スタとを備え、光信号を検出した後、スイッチング用の
ｐチャネルＭＯＳトランジスタのゲート電圧を所定時間
だけ低い値に設定してドレイン−ソース間のインピーダ
ンスを低下させ、検出端子に接続されたコンデンサの充
電または放電を制御する初期設定手段を備えたことを特
徴とする。
【００２９】この発明に係る光センサ回路は、スイッチ
ング用のｐチャネルＭＯＳトランジスタのゲート電圧を
所定時間だけ低い値に設定してドレイン−ソース間のイ
ンピーダンスを低下させ、検出端子に接続されたコンデ
ンサの充電または放電を制御する初期設定手段を備えた
ので、ｐチャネルＭＯＳトランジスタで構成しても、ｎ
チャネルＭＯＳトランジスタで構成した場合と同様に、
待機時の検出電圧の設定値を検出可能な最低光信号レベ
ルに対応する値よりも高い値に設定することができ、残
像現象の発生を防止することができる。
【００３０】さらに、この発明に係る光センサ回路は、
光−電気変換手段のセンサ電流が微小電流の場合には、
コンデンサの放電電流に比例した検出電圧を検出する線
形応答領域を備えるとともに、光−電気変換手段のセン
サ電流が大電流の場合には、ＭＯＳトランジスタの負荷
特性に対応した対数特性を有する検出電圧を検出する対
数応答領域を備えることを特徴とする。
【００３１】この発明に係る光センサ回路は、光−電気
変換手段のセンサ電流が微小電流の場合には、コンデン
サの放電電流に比例した検出電圧を検出する線形応答領
域を備えるとともに、光−電気変換手段のセンサ電流が
大電流の場合には、ＭＯＳトランジスタの負荷特性に対
応した対数特性を有する検出電圧を検出する対数応答領
域を備えたので、微小光信号を線形応答領域で検出する
ことができ、微小光信号を精度よく検出してダイナミッ
クレンジを広くすることができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る光セ
ンサ回路構成図である。なお、図１の光検出回路は、ｎ
チャネルＭＯＳトランジスタを採用し、浮遊容量、また
は半導体製造プロセスで形成されたコンデンサ等はセン
サ検出端子Ｐと接地（ＧＮＤ）間に配置された場合の構
成例を示す。図１において、光センサ回路１は、初期設
定手段２と、光センサ３とから構成する。
【００３３】初期設定手段２は、タイマ手段、切替手段
で構成し、光センサ３の動作期間と待機期間とで、それ
ぞれ異なる値のゲート電圧ＶＧを光センサ３のｎチャネ
ルＭＯＳトランジスタＱ１のゲートＧに供給するよう構
成する。
【００３４】図２はこの発明に係る初期設定手段の要部
ブロック構成図である。図２において、初期設定手段２
は、タイマ手段４、切替手段５を備える。タイマ手段４
はタイマ等の計時手段で構成し、光センサ３が光信号Ｌ
Sを検出可能な時間Ｔ１と待機時間Ｔ２とを周期Ｔ（＝
Ｔ１＋Ｔ２）としたタイマ信号ＴSを切替手段５に提供
する。
【００３５】切替手段５は、例えば電子スイッチで構成
し、タイマ手段４から供給されるタイマ信号ＴSに基づ
いてｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１のドレイン電圧
ＶＤ、またはドレイン電圧ＶＤよりも充分高い値の電圧
ＶＨを選択し、ドレイン電圧ＶＤまたは電圧ＶＨのいず
れかをゲート電圧ＶＧとしてｎチャネルＭＯＳトランジ
スタＱ１のゲートＧに供給する。
【００３６】なお、ゲート電圧ＶＧは、タイマ信号ＴS
が光信号ＬSを検出可能な時間Ｔ１にはドレイン電圧Ｖ
Ｄに設定し、タイマ信号ＴSが待機時間Ｔ２には電圧Ｖ
Ｈに設定する。
【００３７】図３はこの発明に係る初期設定手段のタイ
マ信号ＴSおよびゲート電圧ＶＧタイムチャートであ
る。図３において、タイマ手段４は、光信号ＬSを検出
可能な比較的長い時間Ｔ１の期間には、例えばＨレベル
のタイマ信号ＴSを出力し、短い待機時間Ｔ２の期間に
はＬレベルのタイマ信号ＴSを切替手段５に供給する。
【００３８】切替手段５は、Ｈレベルのタイマ信号ＴS
が出力される期間（時間Ｔ１）には、ドレイン電圧ＶＤ
を選択してドレイン電圧ＶＤに等しいゲート電圧ＶＧを
出力する。
【００３９】一方、切替手段５は、Ｌレベルのタイマ信
号ＴSが出力される期間（時間Ｔ２）には、ドレイン電
圧ＶＤよりも充分高い値の電圧ＶＨを選択してゲート電
圧ＶＧとして出力する。
【００４０】時間Ｔ１のドレイン電圧ＶＤおよび時間Ｔ
２の電圧ＶＨで形成されるゲート電圧ＶＧは周期Ｔ（＝
Ｔ１＋Ｔ２）で繰返して出力し、光センサ３の動作を制
御する。
【００４１】光センサ３は、光−電気変換手段は、例え
ばフォトダイオードＰＤで構成した例をであり、ｎチャ
ネルＭＯＳトランジスタＱ１のゲートＧを初期設定手段
２に接続する以外は、図９に示す光センサ回路１０と全
く同じ構成を有する。
【００４２】なお、光−電気変換手段は、フォトダイオ
ードの他に、例えばフォトトランジスタ、ＭＯＳトラン
ジスタ等で構成してもよい。また、光センサ３の出力お
よびスイッチにｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ
３を用いたが、ｎチャネルＭＯＳトランジスタに限定す
ることなく出力およびスイッチを形成する素子であれば
よい。
【００４３】次に、光センサ回路１の動作について説明
する。図３に示す光信号ＬSを検出可能な時間Ｔ１から
待機時間Ｔ２に切り替ると、初期設定手段２からｎチャ
ネルＭＯＳトランジスタＱ１のゲートＧにドレイン電圧
ＶＤよりも充分高い電圧ＶＨがゲート電圧ＶＧとして供
給されるため、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１のド
レインＤ−ソースＳ間のインピーダンスは低抵抗となっ
て、コンデンサＣは急速に充電され、センサ検出端子Ｐ
の検出電圧ＶDOは、Ｔ２期間内に電源ＶＤ（例えば、ド
レイン電圧ＶＤ＝５Ｖ）にほぼ等しい値（例えば、４.
９５Ｖ）まで上昇する。
【００４４】図４はこの発明に係る光センサ回路の時間
ｔ−検出電圧ＶDO特性図である。図４において、検出電
圧ＶDO（実線表示）は、短時間（１ｍｓ以内）の内に電
源ＶＤ（５Ｖ）に限りなく近い値まで上昇する。
【００４５】待機期間Ｔ２の検出電圧ＶDO（実線表示）
は、従来の光センサ回路１０の検出電圧ＶD（破線表
示）よりも高い値（偏差ΔＶD＝ＶDO−ＶD）に初期設定
される。
【００４６】したがって、光信号ＬSを検出可能な時間
Ｔ１から待機時間Ｔ２に切り替ると、検出電圧ＶDOは直
ちに電源ＶＤ（５Ｖ）に限りなく近い値まで上昇し、検
出電圧ＶDOを光信号ＬSの最小検出レベルに対応した値
よりも大きな値に設定することができるので、従来の光
検出回路のように、検出電圧ＶDの初期設定電圧が低く
て光信号ＬSの最小検出レベル範囲内にあることに起因
する残像を発生しない。
【００４７】また、光信号ＬSを検出可能な時間Ｔ１に
おいて、コンデンサＣの積分作用によってノイズが平均
化されるため、ノイズレベルに急俊な変化があっても、
光センサ回路１は、ノイズを光信号ＬSとして検出しな
いため、信号／雑音（Ｓ／Ｎ）比の高いセンサを構成す
ることができる。
【００４８】この状態から、図３に示す光信号ＬSを検
出可能な時間Ｔ１に移行すると、初期設定手段２からｎ
チャネルＭＯＳトランジスタＱ１のゲートＧにドレイン
電圧ＶＤが供給されてドレインＤ−ソースＳ間のインピ
ーダンズが高いため、光信号ＬSが微小でセンサ電流ＩD
も小さい範囲では、センサ電流ＩDはｎチャネルＭＯＳ
トランジスタＱ１から供給される電流よりもコンデンサ
Ｃから放電される放電電流ＩLが支配的となる。
【００４９】したがって、センサ検出端子Ｐの検出電圧
ＶDOは、放電電流ＩLに比例して減少し、線形領域を形
成する。
【００５０】光信号ＬSが増加してフォトダイオードＰ
Ｄのセンサ電流ＩDが増加すると、センサ電流ＩDはＭＯ
ＳトランジスタＱ１から供給される電流が支配的とな
り、センサ検出端子Ｐの検出電圧ＶDOは、ｎチャネルＭ
ＯＳトランジスタＱ１の負荷特性に対応した対数特性の
値を示す対数領域を形成しながら減少する。
【００５１】図５はこの発明に係る光センサ回路のセン
サ電流ＩD−検出電圧ＶDO特性図である。図５におい
て、検出電圧ＶDOは、センサ電流ＩDが微小範囲ではコ
ンデンサＣの放電電流ＩLに比例した線形領域を形成
し、センサ電流ＩDが大きくなる範囲ではＭＯＳトラン
ジスタＱ１の負荷特性に対応した対数領域を形成する。
【００５２】なお、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１
のゲート電圧ＶＧを常時ドレイン電圧ＶＤに設定した従
来の光センサ回路は、センサ電流ＩDが微小範囲でも線
形領域を形成せず、検出電圧ＶD（破線）で表わされる
対数領域を形成する。
【００５３】図５において、検出電圧ＶDOの非線形領域
から線形領域への切り替わりは、フォトダイオードＰＤ
に流れるセンサ電流ＩDとｎチャネルＭＯＳトランジス
タＱ１に流れる電流が等しくなった点（図５ではセンサ
電流ＩD＝１０-11Ａに相当）であり、この電圧を負荷を
形成するｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１の負荷ＭＯ
Ｓ制限電圧と呼ぶ。
【００５４】なお、図１に示す光センサ回路１は、通常
マトリクス状に複数配置した表示アレーとして表示器に
適用するものである。
【００５５】したがって、本発明の光センサ回路は、従
来の光センサ回路と比較して微小センサ電流ＩD領域で
検出電圧ＶDOの変化が大きいため、微小光信号ＬSに対
する検出分解性能が高く、センサの感度を高くすること
ができる。
【００５６】また、微小センサ電流ＩDの検出電圧ＶDO
の範囲を広くすることができるので、ダイナミックレン
ジを広くすることができる。
【００５７】さらに、ノイズを平均化することができる
ので、Ｓ／Ｎ比を高くすることができる。
【００５８】図６はこの発明に係るｎチャネルＭＯＳト
ランジシタを用いた光センサ回路の別要部構成図であ
る。なお、図６の光検出回路は、浮遊容量、または半導
体製造プロセスで形成されたコンデンサ等はセンサ検出
端子Ｐと電源（ＶＤ）間に配置された場合の構成例を示
す。
【００５９】図３に示す光信号ＬSを検出可能な時間Ｔ
１から待機時間Ｔ２に切り替ると、ｎチャネルＭＯＳト
ランジスタＱ１はオン状態となってドレインＤ−ソース
Ｓ間のインピーダンスは低抵抗値となるため、コンデン
サＣ１からｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１のドレイ
ンＤ−ソースＳを介して放電電流ＩHOが流れ、検出電圧
ＶDOは図４に示す特性と同様に、電源ＶＤ（例えば、ド
レイン電圧ＶＤ＝５Ｖ）にほぼ等しい値（例えば、４.
９５Ｖ）まで上昇する。
【００６０】この状態から検出可能な時間Ｔ１（図３参
照）に切り替ると、センサ電流ＩDが微小な線形領域で
は、コンデンサＣ１を介してフォトダイオードＰＤに流
れる充電電流ＩLが支配的となり、センサ電流ＩDが大き
な非線形領域では、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１
を流れる電流が支配的となって図５の特性となる。
【００６１】このように、コンデンサＣ１をセンサ検出
端子Ｐと電源（ＶＤ）間に配置しても、図１のコンデン
サＣをセンサ検出端子Ｐと接地（ＧＮＤ）間に配置した
光センサ回路１と同様な特性が得られる。
【００６２】図７はこの発明に係るｐチャネルＭＯＳト
ランジシタを用いた光センサ回路の要部構成図である。
なお、図７の光センサ回路は、図１に示す光センサ回路
１のｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１に代えて２個の
ｐチャネルＭＯＳトランジスタＱ５、Ｑ６で構成した
点、および図１に示す初期設定手段２のゲート電圧ＶＧ
を電圧ＶＨに代えて低い値の電圧ＶＬに変更した点が異
なる。
【００６３】図７において、フォトダイオードＰＤの負
荷を形成するｐチャネルＭＯＳトランジスタＱ５と、ｐ
チャネルＭＯＳトランジスタＱ５に並列に接続されたス
イッチング用のｐチャネルＭＯＳトランジスタＱ６で、
図１に示すｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１に相当す
る負荷を形成し、スイッチング用のｐチャネルＭＯＳト
ランジスタＱ６のゲートＧには、初期設定手段２からソ
ース電圧に相当する電圧ＶＤ、または充分低い電圧ＶＬ
をゲート電圧ＶＧとして選択的に供給する。
【００６４】例えば、図３に示す光信号ＬSを検出可能
な時間Ｔ１には、ソース電圧に相当する電圧ＶＤを供給
してｐチャネルＭＯＳトランジスタＱ６をオフ状態に保
ち、待機時間Ｔ２には、ドレイン電圧よりも充分低い電
圧ＶＬを供給してｐチャネルＭＯＳトランジスタＱ６を
オン状態に保つ。
【００６５】したがって、光信号ＬSを検出可能な時間
Ｔ１間には、ｐチャネルＭＯＳトランジスタＱ５は図１
のｎチャネルＭＯＳトランジスタＱ１と同様に対数特性
を有する負荷を形成し、待機時間Ｔ２には、ｐチャネル
ＭＯＳトランジスタＱ６がオンとなりソースＳ−ドレイ
ンＤ間のインピーダンスは低抵抗となるので、図１の光
センサ回路１と同じ特性を実現することができる。
【００６６】このように、ｐチャネルＭＯＳトランジス
タで構成しても、ｎチャネルＭＯＳトランジスタで構成
した場合と同様に、待機時の検出電圧の設定値を検出可
能な最低光信号レベルに対応する値よりも高い値に設定
することができ、残像現象の発生を防止することができ
る。
【００６７】また、図７において、コンデンサＣの配置
を図６に示すように、コンデンサＣ１をセンサ検出端子
Ｐと電源（ＶＤ）間に配置しても、同様な特性を実現す
ることができる。
【００６８】
【発明の効果】このように、この発明に係る光センサ回
路は、光信号を検出した後、ｎチャネルＭＯＳトランジ
スタのゲート電圧を所定時間だけ高い値に設定してドレ
イン−ソース間のインピーダンスを低下させ、検出端子
に接続されたコンデンサの充電または放電を制御する初
期設定手段を備えたので、待機時の検出電圧の設定値を
検出可能な最低光信号レベルに対応する値よりも高い値
に設定することができ、残像現象の発生を防止すること
ができる。
【００６９】また、この発明に係る光センサ回路は、ス
イッチング用のｐチャネルＭＯＳトランジスタのゲート
電圧を所定時間だけ低い値に設定してドレイン−ソース
間のインピーダンスを低下させ、検出端子に接続された
コンデンサの充電または放電を制御する初期設定手段を
備えたので、ｐチャネルＭＯＳトランジスタで構成して
も、ｎチャネルＭＯＳトランジスタで構成した場合と同
様に、待機時の検出電圧の設定値を検出可能な最低光信
号レベルに対応する値よりも高い値に設定することがで
き、残像現象の発生を防止することができる。
【００７０】また、この発明に係る光センサ回路は、光
−電気変換手段のセンサ電流が微小電流の場合には、コ
ンデンサの放電電流に比例した検出電圧を検出する線形
応答領域を備えるとともに、光−電気変換手段のセンサ
電流が大電流の場合には、ＭＯＳトランジスタの負荷特
性に対応した対数特性を有する検出電圧を検出する対数
応答領域を備えたので、微小光信号を線形応答領域で検
出することができ、微小光信号を精度よく検出してダイ
ナミックレンジを広くすることができる。
【００７１】さらに、この発明に係る光センサ回路は、
コンデンサの積分作用によってノイズを平均化できるの
で、信号／雑音（Ｓ／Ｎ）比を向上することができ、検
知できる照度の下限をより低下させて高感度化を実現す
ることができる。
【００７２】よって、Ｓ／Ｎ比が高く、残像現象の発生
を防止し、高感度でダイナミックレンジが広い光センサ
回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るｎチャネルＭＯＳトランジシタ
を用いた光センサ回路構成図
【図２】この発明に係る初期設定手段の要部ブロック構
成図
【図３】この発明に係る初期設定手段のタイマ信号ＴS
およびゲート電圧ＶＧタイムチャート
【図４】この発明に係る光センサ回路の時間ｔ−検出電
圧ＶDO特性図
【図５】この発明に係る光センサ回路のセンサ電流ＩD
−検出電圧ＶDO特性図
【図６】この発明に係るｎチャネルＭＯＳトランジシタ
を用いた光センサ回路の別要部構成図
【図７】この発明に係るｐチャネルＭＯＳトランジシタ
を用いた光センサ回路の要部構成図
【図８】従来の一般的な光センサ回路構成図
【図９】従来の光センサ回路構成図
【図１０】従来の光センサ回路のセンサ電流ＩD−検出
電圧ＶD特性図
【図１１】従来の光センサ回路の時間ｔ−検出電圧ＶD
特性図
【符号の説明】
１…光センサ回路、２…初期設定手段、３…光センサ、
４…タイマ手段、４…切替手段。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光信号を電流で検出する光−電気変換手
    段と、この光−電気変換手段が検出したセンサ電流を弱
    反転状態で対数特性を有する検出電圧に変換するｎチャ
    ネルＭＯＳトランジスタとを備え、光信号を検出する光
    センサ回路において、 光信号を検出した後、前記ｎチャネルＭＯＳトランジス
    タのゲート電圧を所定時間だけ高い値に設定してドレイ
    ン−ソース間のインピーダンスを低下させ、検出端子に
    接続されたコンデンサの充電または放電を制御する初期
    設定手段を備えたことを特徴とする光センサ回路。
  2. 【請求項２】 光信号を電流で検出する光−電気変換手
    段と、この光−電気変換手段が検出したセンサ電流を弱
    反転状態で対数特性を有する検出電圧に変換するｐチャ
    ネルＭＯＳトランジスタと、このｐチャネルＭＯＳトラ
    ンジスタに並列に接続されたスイッチング用のｐチャネ
    ルＭＯＳトランジスタとを備え、光信号を検出する光セ
    ンサ回路において、 光信号を検出した後、前記スイッチング用のｐチャネル
    ＭＯＳトランジスタのゲート電圧を所定時間だけ低い値
    に設定してドレイン−ソース間のインピーダンスを低下
    させ、検出端子に接続されたコンデンサの充電または放
    電を制御する初期設定手段を備えたことを特徴とする光
    センサ回路。
  3. 【請求項３】 前記光−電気変換手段のセンサ電流が微
    小電流の場合には、前記コンデンサの充電電流または放
    電電流に比例した検出電圧を検出する線形応答領域を備
    えるとともに、前記光−電気変換手段のセンサ電流が大
    電流の場合には、前記ＭＯＳトランジスタの負荷特性に
    対応した対数特性を有する検出電圧を検出する対数応答
    領域を備えることを特徴とする請求項１または請求項２
    記載の光センサ回路。
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