JPS6024410B2 - 光電変換回路 - Google Patents
光電変換回路Info
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- JPS6024410B2 JPS6024410B2 JP51076270A JP7627076A JPS6024410B2 JP S6024410 B2 JPS6024410 B2 JP S6024410B2 JP 51076270 A JP51076270 A JP 51076270A JP 7627076 A JP7627076 A JP 7627076A JP S6024410 B2 JPS6024410 B2 JP S6024410B2
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- conversion circuit
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Links
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- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 claims 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 11
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
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- 235000007516 Chrysanthemum Nutrition 0.000 description 1
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は応答性の速い光電変換回路に関するものである
。
。
従来、光起電力効果を有する受光素子、例えばホトダィ
オードを用いた光電変換回路においては回路に電源を投
入すると、ホトダイオードの接合容量に電荷が蓄積され
るため、特にホトダィオードの出力電流がＰＡオーダに
なるような受光面照度しかない場合には、その蓄積電荷
がホトダィオードの光世力電流によってのみ放電される
ため、回路の出力が所定の光世力電流に応じた出力レベ
ルになるまでには相当な時間を要し、よって応答速度を
遅くする欠点を有していた。
オードを用いた光電変換回路においては回路に電源を投
入すると、ホトダイオードの接合容量に電荷が蓄積され
るため、特にホトダィオードの出力電流がＰＡオーダに
なるような受光面照度しかない場合には、その蓄積電荷
がホトダィオードの光世力電流によってのみ放電される
ため、回路の出力が所定の光世力電流に応じた出力レベ
ルになるまでには相当な時間を要し、よって応答速度を
遅くする欠点を有していた。
これを更に具体的に説明するために、従来よりある第１
図に示す光電変換回路を取り上げてみる。
図に示す光電変換回路を取り上げてみる。
この回路はろうそくの明りから真夏の太陽の明るさまで
の光量（照度比にして１ぴ〜１０？）を効果的に電気量
に変換する対数式光電変換回路で、自動露出式カメラの
光電変換回路には欠くことのできないものである。
の光量（照度比にして１ぴ〜１０？）を効果的に電気量
に変換する対数式光電変換回路で、自動露出式カメラの
光電変換回路には欠くことのできないものである。
図において、演算増幅器ＯＰ′の出力はその反転入力端
子に帰還されており、その非反転入力端子はアノードが
それに接続されたダイオードＤ２を介して接地されてい
ると共に、電流源１０により電流ｌｋを供給されている
。演算増幅器ＯＰの出力は、アノードがそれに接続され
たダイオードＤ，を介して演算増幅器ＯＰの非反転入力
端子１に接続されている。ホトダイオードＰＤがそのア
ノードを演算増幅器ＯＰの反転入力端子２にそのカソー
ドを非反転入力端子１に接続されて設けられている。ホ
トダィオードＰＤのアノードは抵抗戊，を介して接地さ
れると共に抵抗Ｋ２を介して演算増幅器ＯＰの出力端子
に接続されている。この演算増幅器ＯＰの出力端子にこ
の回路の出力電圧Ｖｏが表われる。ここでダイオードＤ
，‘まホトダィオードＰＤの光出力電流を変換するログ
ダィオード、ダイオードＤ２はログダィオードＤ，の順
方向電圧の温度特性を補償するダイオード、抵抗Ｒ，，
Ｒ２は光電変換回路の電圧利得を決める抵抗であると共
にログダィオードＤ，の順方向電圧の順方向電流によっ
て変わる温度係数を補償する役目も有している。
子に帰還されており、その非反転入力端子はアノードが
それに接続されたダイオードＤ２を介して接地されてい
ると共に、電流源１０により電流ｌｋを供給されている
。演算増幅器ＯＰの出力は、アノードがそれに接続され
たダイオードＤ，を介して演算増幅器ＯＰの非反転入力
端子１に接続されている。ホトダイオードＰＤがそのア
ノードを演算増幅器ＯＰの反転入力端子２にそのカソー
ドを非反転入力端子１に接続されて設けられている。ホ
トダィオードＰＤのアノードは抵抗戊，を介して接地さ
れると共に抵抗Ｋ２を介して演算増幅器ＯＰの出力端子
に接続されている。この演算増幅器ＯＰの出力端子にこ
の回路の出力電圧Ｖｏが表われる。ここでダイオードＤ
，‘まホトダィオードＰＤの光出力電流を変換するログ
ダィオード、ダイオードＤ２はログダィオードＤ，の順
方向電圧の温度特性を補償するダイオード、抵抗Ｒ，，
Ｒ２は光電変換回路の電圧利得を決める抵抗であると共
にログダィオードＤ，の順方向電圧の順方向電流によっ
て変わる温度係数を補償する役目も有している。
か）る構成において、ホトダィオードの受光面照度Ｌに
おける出力電圧Ｖｏは、ｌｐを照度Ｌにおけるホトダィ
オードＰＤの光世力電流、ｌｋを温度補償用ダイオード
Ｄ２に流れる順方向電流、ｋをボルッマン定数、ｑを電
子の電荷量とすれば、− Ｖ。＝三音主‐害Ｔ‐・ｎ〔
母〕 …イ・）で表わされ、ホトダィオードＰＤに流
れる光出力電流ｌｐは広い範囲にわたって対数変換され
ていることが判る。こ）でｌｋは光出力電流ｌｐの最大
値をＩＰＭ＾ｘとするとｌｋ≧１ＰＭ＾ｘになるように
選ぶ。なお演算増幅器ＰＰはｌｐがＰＡオーダーの光世
力電流まで取扱うので絶縁ゲート型電界効果トランジス
ターをその入力にもつような高入力インピーダンス型演
算増幅器であることはいうまでもない。今、回路に電源
が投入されると、ホトダィオードＰＤの接合容量Ｃｊに
は図示のように充電されるため、電源投入後、直ちに演
算増幅器ＯＰの出力はほぼ正電源Ｖ＋に近い高レベルに
保持されたままになる。
おける出力電圧Ｖｏは、ｌｐを照度Ｌにおけるホトダィ
オードＰＤの光世力電流、ｌｋを温度補償用ダイオード
Ｄ２に流れる順方向電流、ｋをボルッマン定数、ｑを電
子の電荷量とすれば、− Ｖ。＝三音主‐害Ｔ‐・ｎ〔
母〕 …イ・）で表わされ、ホトダィオードＰＤに流
れる光出力電流ｌｐは広い範囲にわたって対数変換され
ていることが判る。こ）でｌｋは光出力電流ｌｐの最大
値をＩＰＭ＾ｘとするとｌｋ≧１ＰＭ＾ｘになるように
選ぶ。なお演算増幅器ＰＰはｌｐがＰＡオーダーの光世
力電流まで取扱うので絶縁ゲート型電界効果トランジス
ターをその入力にもつような高入力インピーダンス型演
算増幅器であることはいうまでもない。今、回路に電源
が投入されると、ホトダィオードＰＤの接合容量Ｃｊに
は図示のように充電されるため、電源投入後、直ちに演
算増幅器ＯＰの出力はほぼ正電源Ｖ＋に近い高レベルに
保持されたままになる。
ホトダイオードＰＤの出力電流が大きいと、ホトダィオ
ードの接合容量Ｃｉに蓄積された電荷は速やかに放電し
て回路の出力は式‘１｝で決まる電圧値に復帰するが、
ホトダィオード面の照度が低い場合には、その光出力電
流ｌｐが照度に比例して小さくなるため、接合容量Ｇｉ
に蓄積された電荷の放電時間が長くなり、演算増幅器Ｏ
Ｐの出力は高レベルに保持されたままの状態が続くこと
になり、応答速度が極めて悪くなる。この現象は、カメ
ラの自動露出制御にこの光電変換回路を使用する場合、
応答速度が極めて遅くなるため、実用上致命的な欠陥と
なる。本発明の目的は、応答速度の遠い光電変換回路を
提供することである。
ードの接合容量Ｃｉに蓄積された電荷は速やかに放電し
て回路の出力は式‘１｝で決まる電圧値に復帰するが、
ホトダィオード面の照度が低い場合には、その光出力電
流ｌｐが照度に比例して小さくなるため、接合容量Ｇｉ
に蓄積された電荷の放電時間が長くなり、演算増幅器Ｏ
Ｐの出力は高レベルに保持されたままの状態が続くこと
になり、応答速度が極めて悪くなる。この現象は、カメ
ラの自動露出制御にこの光電変換回路を使用する場合、
応答速度が極めて遅くなるため、実用上致命的な欠陥と
なる。本発明の目的は、応答速度の遠い光電変換回路を
提供することである。
本発明の光電変換回路は、照度に応じた信号を発生する
受光素子と、受光素子の両端に反転及び非反転入力端子
が接続され、この受光素子の出力信号を受けて所定の出
力電圧を発生する演算増幅器とこの演算増幅器の出力電
圧と所定の基準電圧とを比較する比較器とを含んでおり
、更にこの比較器の出力にはこの比較器出力により制御
され、受光素子の両端に寄生する接合容量に蓄積された
電荷を放電するための放電手段とを含むことを特徴とし
ている。
受光素子と、受光素子の両端に反転及び非反転入力端子
が接続され、この受光素子の出力信号を受けて所定の出
力電圧を発生する演算増幅器とこの演算増幅器の出力電
圧と所定の基準電圧とを比較する比較器とを含んでおり
、更にこの比較器の出力にはこの比較器出力により制御
され、受光素子の両端に寄生する接合容量に蓄積された
電荷を放電するための放電手段とを含むことを特徴とし
ている。
か）る構成により、電源が投入されると受光素子の接合
容量には電荷が蓄積されるが、照度が極めて少なく、そ
の電荷が受光素子を介して放電できない場合には演算増
幅器の出力はその蓄積電荷に応答して例えば高レベルを
発生することになる。
容量には電荷が蓄積されるが、照度が極めて少なく、そ
の電荷が受光素子を介して放電できない場合には演算増
幅器の出力はその蓄積電荷に応答して例えば高レベルを
発生することになる。
この高レベル出力よりも基準電圧を小さく設定しておけ
ば、比較器出力は放電手段を導通させるようなレベルを
発生し、よって蓄積電荷は速やかに、放電手段により放
電される。
ば、比較器出力は放電手段を導通させるようなレベルを
発生し、よって蓄積電荷は速やかに、放電手段により放
電される。
その結果、演算増幅器は、受光素子の出力信号の大きさ
で決まる出力を発生することになる。その時の増幅器の
出力レベルが比較器の基準電圧より小となる如く、この
基準電圧を設定してお仇よ、比較器の出力は反転して放
電手段を非導通として、もって光電変換器は正常動作状
態となる。以下、本発明を実施例につき図面を用いて説
明する。
で決まる出力を発生することになる。その時の増幅器の
出力レベルが比較器の基準電圧より小となる如く、この
基準電圧を設定してお仇よ、比較器の出力は反転して放
電手段を非導通として、もって光電変換器は正常動作状
態となる。以下、本発明を実施例につき図面を用いて説
明する。
第２図は本発明の実施例回路図であり、第１図と同等部
分は同一符号をもって示す。
分は同一符号をもって示す。
図において演算増幅器ＯＰの出力６は比較器Ｃの１入力
端に接続され、池入力端には基準電圧Ｖｒけが供給され
ている。比較器の出力７は抵抗Ｒ３を介してトランジス
ターＱのベースに接続されている。トランジスターＱの
コレクタ−はホトダイオードＰＤのカソード‘こ接続さ
れ、ェミッ夕は接地されている。こ）で比較器の１入力
である基準電圧Ｖｒｅｆの値は次の如く選定される。
端に接続され、池入力端には基準電圧Ｖｒけが供給され
ている。比較器の出力７は抵抗Ｒ３を介してトランジス
ターＱのベースに接続されている。トランジスターＱの
コレクタ−はホトダイオードＰＤのカソード‘こ接続さ
れ、ェミッ夕は接地されている。こ）で比較器の１入力
である基準電圧Ｖｒｅｆの値は次の如く選定される。
今、ホトダィオードＰＤの電流のうち光世力電流として
使用するｌｐの最小電流をＩＰＭ，Ｎとすると、Ｖｒｅ
ｆは式‘２１に示す範囲内に設定する。
使用するｌｐの最小電流をＩＰＭ，Ｎとすると、Ｖｒｅ
ｆは式‘２１に示す範囲内に設定する。
三富三‐ｋ守‐・ｎ，Ｐ蔓Ｎ＜Ｖ附くＶｏ…ｘ
……｛２’但し、ＶｏＭｘは演算増幅器
ＯＰの最大出力電圧即ち、非反転端子１の電圧が反転端
子２の電圧よりも大きい場合の出力電圧を意味する。
……｛２’但し、ＶｏＭｘは演算増幅器
ＯＰの最大出力電圧即ち、非反転端子１の電圧が反転端
子２の電圧よりも大きい場合の出力電圧を意味する。
か）る構成により回路に電源を投入すると、ホトダィオ
ードＰＤの接合容量Ｃｉには、第２図に示すように非反
転端子１が正となるような電荷が蓄積される。
ードＰＤの接合容量Ｃｉには、第２図に示すように非反
転端子１が正となるような電荷が蓄積される。
それと同時に演算増幅器ＯＰの出力６はＶｏＭ＾ｘに保
持される。すると、比較器Ｃの出力は高レベルになるの
で、トランジスターＱは導通状態となり、接合容量Ｃｉ
に蓄積された電荷はトランジスターＱを通して速やかに
放電し、演算増幅器ＯＰの出力は、‘１’式で決まるレ
ベルに復帰する。それと同時に比較器Ｃの出力は低レベ
ルになるのでトランジスターＱは遮断状態となり、比較
器Ｃ及びトランジスターＱは光電変換回路から切り離さ
れる。
持される。すると、比較器Ｃの出力は高レベルになるの
で、トランジスターＱは導通状態となり、接合容量Ｃｉ
に蓄積された電荷はトランジスターＱを通して速やかに
放電し、演算増幅器ＯＰの出力は、‘１’式で決まるレ
ベルに復帰する。それと同時に比較器Ｃの出力は低レベ
ルになるのでトランジスターＱは遮断状態となり、比較
器Ｃ及びトランジスターＱは光電変換回路から切り離さ
れる。
なお、光出力電流ｌｐがＰＡオーダーの値になるような
入射光量の場合まで考えると、演算増幅器ＰＰの非反転
端子３のリークは最小光出力電流以下におさえる必要が
あり、またトランジスターＱの非導適時におけるコレク
ター電流も最小光出力電流以下におさえなければならな
い。こ）では、接合容量の蓄積電荷の放電手段としてパ
ィポーラ型トランジスターを対象に説明したが、スイッ
チング素子であればよく、例えば電界効果トランジスタ
ーを用いてもよいことは明白である。従って、本発明に
よれば、比較器Ｃにより、トランジスターＱのＯＮ−Ｏ
ＦＦが速やかに行われるので、接合容量Ｃｉに蓄積され
た電荷は極めて遠く放電し、光電変換回路の応答速度は
、従来に比べて格段に速くなる。
入射光量の場合まで考えると、演算増幅器ＰＰの非反転
端子３のリークは最小光出力電流以下におさえる必要が
あり、またトランジスターＱの非導適時におけるコレク
ター電流も最小光出力電流以下におさえなければならな
い。こ）では、接合容量の蓄積電荷の放電手段としてパ
ィポーラ型トランジスターを対象に説明したが、スイッ
チング素子であればよく、例えば電界効果トランジスタ
ーを用いてもよいことは明白である。従って、本発明に
よれば、比較器Ｃにより、トランジスターＱのＯＮ−Ｏ
ＦＦが速やかに行われるので、接合容量Ｃｉに蓄積され
た電荷は極めて遠く放電し、光電変換回路の応答速度は
、従来に比べて格段に速くなる。
また演算増幅器ＯＰの非反転端子３におけるリーク電流
が小さくできればできる程、光出力電流の最４・値を拡
大、即ち、脚光範囲を拡大することができる。か）る光
電変換回路を、例えばカメラ等の光電変換部に使用すれ
ば、低照度における自動露出制御が極めて容易に実現さ
せることができ、また、自動露出制御範囲も特に低照度
側に拡大することができる。
が小さくできればできる程、光出力電流の最４・値を拡
大、即ち、脚光範囲を拡大することができる。か）る光
電変換回路を、例えばカメラ等の光電変換部に使用すれ
ば、低照度における自動露出制御が極めて容易に実現さ
せることができ、また、自動露出制御範囲も特に低照度
側に拡大することができる。
第１図は従来の光電変換回路、第２図は本発明による光
電変換回路の実施例を示す。 Ｄ．・・・…ログダィオード、Ｄ２……温度補償用ログ
ダィオード、ＯＰ，ＯＰ′・・・・・・演算増幅器、Ｐ
Ｄ・・・・・・ホトダイオード、Ｃｊ……ホトダイオー
ドの接合容量、Ｖ十・・・・・・光電変換回路の正電源
、Ｖ‐・・・・・・光電変換回路の負電源、Ｑ・・・・
・・スイッチングトランジスター、Ｃ……コン／ぐレー
ター。 第１図 菊２図
電変換回路の実施例を示す。 Ｄ．・・・…ログダィオード、Ｄ２……温度補償用ログ
ダィオード、ＯＰ，ＯＰ′・・・・・・演算増幅器、Ｐ
Ｄ・・・・・・ホトダイオード、Ｃｊ……ホトダイオー
ドの接合容量、Ｖ十・・・・・・光電変換回路の正電源
、Ｖ‐・・・・・・光電変換回路の負電源、Ｑ・・・・
・・スイッチングトランジスター、Ｃ……コン／ぐレー
ター。 第１図 菊２図
Claims (1)
- １ 照度に応じた電圧を発生し寄生容量を有する受光素
子と、該受光素子の両端に反転および非反転入力端子が
接続され、該受光素子の出力信号を受けて所定の出力電
圧を発生する演算増幅器と、該演算増幅器の出力電圧と
基準電圧とを比較する比較器と、前記基準電圧として前
記演算増幅器が前記受光素子の出力信号を受けて発生す
る出力電圧よりも高く、かつ前記受光素子に加わる電位
とは独立して固定された電位を発生する基準電圧発生器
と、前記比較器の出力に応じて、前記演算増幅器の出力
が前記基準電圧よりも高い時に前記寄生容量に蓄積され
た電荷を放電する放電手段とを含むことを特徴とする光
電変換回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51076270A JPS6024410B2 (ja) | 1976-06-28 | 1976-06-28 | 光電変換回路 |
| US05/809,773 US4100407A (en) | 1976-06-28 | 1977-06-24 | Photoelectric conversion circuit |
| DE2728808A DE2728808C2 (de) | 1976-06-28 | 1977-06-27 | Photoelektrischer Wandler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51076270A JPS6024410B2 (ja) | 1976-06-28 | 1976-06-28 | 光電変換回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS532094A JPS532094A (en) | 1978-01-10 |
| JPS6024410B2 true JPS6024410B2 (ja) | 1985-06-12 |
Family
ID=13600534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51076270A Expired JPS6024410B2 (ja) | 1976-06-28 | 1976-06-28 | 光電変換回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4100407A (ja) |
| JP (1) | JPS6024410B2 (ja) |
| DE (1) | DE2728808C2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5542034A (en) * | 1978-09-19 | 1980-03-25 | Minolta Camera Co Ltd | Range finder |
| US4313067A (en) * | 1979-07-16 | 1982-01-26 | Miles Laboratories, Inc. | Sensor-integrator system |
| SE449545B (sv) * | 1980-09-01 | 1987-05-04 | Ericsson Telefon Ab L M | Forfarande jemte anordning for att utoka dynamikomradet i ett ingangssteg |
| JPS5892135A (ja) * | 1981-11-28 | 1983-06-01 | Sharp Corp | スイツチ回路 |
| US4473744A (en) * | 1981-12-29 | 1984-09-25 | Olympus Optical Company, Ltd. | Photometric apparatus for camera |
| US4442381A (en) * | 1982-08-30 | 1984-04-10 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Auto strobe control circuit |
| US4567363A (en) * | 1983-06-20 | 1986-01-28 | Santa Barbara Research Center | Switched capacitor transresistance amplifier |
| US5229649A (en) * | 1988-09-28 | 1993-07-20 | Solatrol, Inc. | Light-energized electronics energy management system |
| US4904986A (en) * | 1989-01-04 | 1990-02-27 | Honeywell Inc. | IR flame amplifier |
| FR2658605B1 (fr) * | 1990-02-16 | 1992-06-19 | Schlumberger Ind Sa | Dispositif photodetecteur notamment pour reflectometre. |
| DE4113207A1 (de) * | 1991-04-23 | 1992-10-29 | Licentia Gmbh | Photodetektoranordnung |
| CN112363148A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-02-12 | 广东博智林机器人有限公司 | 光电检测电路及光电探测器 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS493585U (ja) * | 1972-04-10 | 1974-01-12 | ||
| DE2217659C3 (de) * | 1972-04-12 | 1978-09-21 | Gerhard 8200 Rosenheim Krause | Belichtungsmefigerät |
| JPS5520176B2 (ja) * | 1972-10-31 | 1980-05-31 |
-
1976
- 1976-06-28 JP JP51076270A patent/JPS6024410B2/ja not_active Expired
-
1977
- 1977-06-24 US US05/809,773 patent/US4100407A/en not_active Expired - Lifetime
- 1977-06-27 DE DE2728808A patent/DE2728808C2/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS532094A (en) | 1978-01-10 |
| DE2728808C2 (de) | 1983-11-24 |
| US4100407A (en) | 1978-07-11 |
| DE2728808A1 (de) | 1978-01-19 |
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