JPS6193923A - 色温度の検出回路 - Google Patents

色温度の検出回路

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JPS6193923A
JPS6193923A JP21558584A JP21558584A JPS6193923A JP S6193923 A JPS6193923 A JP S6193923A JP 21558584 A JP21558584 A JP 21558584A JP 21558584 A JP21558584 A JP 21558584A JP S6193923 A JPS6193923 A JP S6193923A
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JP
Japan
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circuit
current
light
output
photodiodes
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Pending
Application number
JP21558584A
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English (en)
Inventor
Shinya Kawanishi
川西 信也
Hiroaki Fukuda
福田 宏昭
Yoshihei Tani
谷 善平
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Publication of JPS6193923A publication Critical patent/JPS6193923A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/02016Circuit arrangements of general character for the devices
    • H01L31/02019Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)発明の目的 〔産業上の利用分野〕 この発明は、色温度の検出回路に係り、とくに、各種カ
ラーカメラの色温度の測定や補正などに用いる色温度の
検出回路に関する。
〔従来技術〕
色温度の検出回路は、ホトダイオードとその出力する光
電流を信号処理する処理回路とがプリント配線板上に設
置されて、ホトダイオードに入射する光の色温度に対応
した信号を出力するようになっている。       
゛ 〔発明が解決しようとする問題点〕 カラーカメラなどに用いる色温度の検出回路は、数万ル
ックスから数ルックスまでの広い照度範囲において動作
する必要がある。とくに数ルックスの低照度の光源を検
知する場合、ホトダイオードの出力電流は数百ピコアン
ペアという微少な値となる。従ってこのホトダイオード
やその信号処理回路をプリント配線板に設置すると、ホ
トダイオードの出力電流がプリント配線板上を漏洩して
検出回路を誤動作させ測定誤差を生じさせるという問題
点がある。
この発明はこのような事情に鑑みなされたもので、プリ
ント配線板上での電流の漏洩を防止して誤動作や測定誤
差の少ない高感度の色温度の検出回路を提供するもので
ある。
(ロ)発明の構成 この発明の構成を第1図を用いて説明する。
第1図に示す色温度の検出回路(101)において、(
102) (102’)は光の波長に対して感度の異な
る一対のホトダイオード、(103)はホトダイオード
(102) (102′)の出力電流を変換処理して端
子(109)(109’)へ出力する変換回路(集積回
路) 、(104)はホトダイオード(102) (1
02”)および変換回路(103)を設置するプリント
′配線板、(105) (105″)はプリント配線板
(104)上に銅ハタを接着して形成され、ホトダイオ
ード(102) (102′)のアノードを各々変換回
路(103)の入力端子(107) (107’)に接
続するアノード用導体、(106)はプリント配線板(
104)上に銅ハクを接着して形成され、ホトダイオー
ド(102) (102’)のカソードを共通にして変
換回路(103)の入力端子(108)に接続すると共
にアノード用導体(5)(5’)に近接して直接包囲す
るカソード共通導体である。
次に第1図の動作を説明する。
ホトダイオード(102) (102’)は光を受光す
ると、その光の波長および照度に対応する出力電流(短
絡電流)を発生する。変換回路(103)はこの電流を
入力して、信号処理を行い、光の波長に対応する信号成
分のみを抽出して出力する。ところでこのカラーセンサ
ー検出回路(101)はホトダイオード(102) (
102’)が数ルックスから数百ルックスの広い範囲の
照度の光に対して出力する電流を検出して忠実に出力す
ることが肝要であるが、ホトダイオード(102) (
102’)は、その受光照度が低い場合には、その出力
が小さく数百ピコアンペア程度になる。出力電流回路の
アノード用導体(105)(105’)に近接して電位
の大きく異なる導体が存在すると、それらの間に漏洩電
流が流れて、所定の電流が変換回路(103)に入力さ
れない。しかし第1図ではほぼ同電位のカソード共通導
体がアノード用導体(105) (105’)を直接に
包囲しているので、ホトダイオード(102) (10
2′)の出力電流は漏洩することなく、変換回路(10
3)に入力され、高精度な光温度の検出が行われる。
なお、前記ホトダイオードには、1つの基板の中に2つ
のPN接合(ホトダイオード)を縦型に組込み、同時に
シリコンの厚さそのものを光学フィルターとして利用す
る1チツプタイプのものが使用される。また変換回路に
は、前記の一対のダイオードの電流を入力して対数圧縮
し、その比を演算し、入力電流の照度成分を消去して、
波長に対応する成分のみを出力する対数変換回路などが
用いられる。
〔実施例〕
以下図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。
なおこれによってこの発明が限定されるものではない。
第2図(a)に正面図、(blに側面部分断面図を示す
色温度の検出回路(モジュール)(1)において、(2
)はカラーセンサー、(3)は変換回路用IC1(4)
はそれらを設置するプリント配線板、(5)はカラーセ
ンサー(2)へ光を入射する入射窓、(6)は出力用リ
ード線、(7)はそのコネクターである。
カラーセンサー(2)は第3図(a)に示すように、1
つの基板の中に2層(13)と、N層(14)と、2層
(15)とを重合して2組のPN接合(ホトダイオード
)を縦型に組込んだ素子であり、絶縁膜(12)、そし
て各電極端子+81 (91QO)を有している。入射
する光は絶縁膜(12)を通って受光されるが、短波長
の光はシリコン層の表面近傍で吸収され、長波長の光は
深い部分で吸収されるため、浅い方のPN接合によるホ
トダイオード(PDI)は短波長感度が大きくなり、深
い方のPN接合によるホトダイオード(PD2)は長波
長感度が大きくなる。この感度特性の一例を示すと第4
図のようになる。
この感度特性より光の波長に対応した信号を取り出す信
号処理方法としてホトダイオード(PDI)と(PD2
)の短絡電流(11)と(I2)との比(12/It)
を取る方法を用いる。第4図より短絡電流比(12/1
1)と入射光の波長(λ)の関係を求めると第5図が得
られ、1つの波長に対して短絡電流比は1対1で対応し
ており、青色光から近赤外までの光の波長(λ)が短絡
電流比から検出されることを示している。また第3図(
blはカラーセンサー(2)の等価回路であり、同図(
C)は受光窓(11)を有するホトセンサー(2)の外
観の正面図である。
次に、変換回路用IC(3)には、第5図の特性から短
絡電流比(11/Iz)を対数圧縮するため、第6図に
その等価回路を示す対数変換回路用IC(ICI)を使
用する。
第6図において、ホトダイオード(PDI)のアノード
はオペアンプ(OP−1)の(−)入力端子とトランジ
スター(Ql)のコレクターに、ホトダイオード(PD
2)のアノードは(OP−2)の(−)入力端子とトラ
ンジスター(C2)のコレクターに接続され、ホトダイ
オード(PD))(PD2)のカソードは共通にして、
オペアンプ(OP−1)と(OP−2)の(+)入力端
子に接続されると共に、抵抗(R1)(R2)を介して
オペアンプ(OP−1)の出力端子に接続されている。
またトランジスタ(Ql)(C2)のエミッターは共通
に接続され抵抗(R3)を介してオペアンプ(OP−2
)の出力端子へ接続されている。トランジスタ(Ql)
(、C2)のへ−スはそれぞれオペアンプ(OP−1)
のく+)入力端子と直列抵抗(R1)(R2)の接続部
とに接続される。コンデンサー(C1)はオペアンプ(
OP−2)の(−)入力端子と出力端子間に、コンデン
サー(C2)はオペアンプ(OP−1)の(−)入力端
子と出力端子間に挿入されている。
オペアンプ(OP−1)の出力端子は入力抵抗(Rs)
を介してオペアンプ(OP−3)の(−)入力端子に接
続され、オペアンプ(OP−3)の出力端子と(−)入
力端子間には帰還抵抗(Rf)が挿入される。そしてオ
ペアンプ(OP−1)の(+)入力端子には調整用電圧
(Vrl )が印加され、オペアンプ(OP−3)の(
+)入力端子には調整用電圧(Vr2)が印加されてい
る。
トランジスタ(Ql)(C2)のベースエ燵ツタ間の電
圧をVtj 、vt2 、逆方向飽和電流を101.1
02とすると、ホトダイオード(PDI)(PD2)の
短絡電流11、I2は、 i (q:電子電荷、に:ボルッマン定数、T :絶対温度
)Q        I 02 となり、 トランジスタQ1、C2のエミッタの接続点の電圧νa
は、オペアンプ(OP−1)について、オペアンプ(O
P−2)について、 で表わされる。
トランジスタ(Ql)  (C2)を同一チップ上に形
成すると 101=102となるので(11+21式よ
りとなり、これがオペアンプ(OP−3)に増幅され、
その出力電圧ν0は Rf Vo= −−(Vl−Vr2)+νr2s Rs   R1q     12 Rs              Rsとなり(3)式
の第1項により(It/12)が対数圧縮されて出力さ
れる(但しVrl 、 Vr2は特性調整用の電圧であ
る)。ここでホトダイオード(PDI)(PD2)に入
射する光源の色温度をTc (”k)とすると、出力電
圧Voと1/Tcの関係の一例は第7図で表わされる。
このようにしてホトダイオード(PD 1)、(PD2
)を組合せて入力光の波長を検出することにより、光源
の色温度が電気信号にて検出される。
次にプリント配線板(4)は、板厚が0.9 w程度の
耐圧ガラスエポキシ基板であり、第8図にカラーセンサ
ー(2)と変換回路用IC(31とを接続する導体部分
について示している。すなわちカラーセンサー(21(
第3図)はそのリード線(8) f9) QOIが、第
8図(a)のスルーホール(16) (17) (18
)に挿入されてハンダ付にて固定され、電気的にそれぞ
れ導体(21)(22) (37)に接続される。パッ
ド(23) (24) 、 (25)(26)には、そ
れぞれノイズ吸収用コンデンサ(cl)(C2)(第6
図)が取付けられる。スルーホール(18) (19)
 (20)は導体(37)、 (21)、、 (22)
を第8図(b)に示す(a)の裏面の導体(38)、 
(36)、 (35)をそれぞれ接続する。一方、変換
回路用IC(3]はICチップ搭載用パッド(29)に
固着されるとともにその変換回路のリード線は金(八U
)線にて各パッド(32)(33) (34)・・・−
・−にポンディングされる。なお、導体(39)は変換
回路用i C(3)の駆動電源供給用導体である。また
、パッド(23) (25)はスルーホール(27)(
2a)を通じてそれぞれ裏面の導体とパッド(図示しな
い)を介して変換回路用IC(3)に接続され、導体(
38)も同様にIC(31に接続されている。
従って、カラーセンサー(3)のホトダイオード(PD
l)の短絡電流(11)は導体(22) (35)およ
び(38) (37)を通じて、ホトダイオード(PD
2)の短絡電流(■2)は導体(21) (36)およ
び(38)(37)を通じて変換回路用IC(3)に供
給される。ところで第8図(b)に示すように短絡電流
用の導体(35) (36)は導体(38)によって包
囲されているが、もしこの導体(38)が存在しないと
きには、電源供給用導体(39)と導体(35)又は(
36)との間には電源電圧例えば12ボルトが印加され
ることになり、それぞれの導体間の絶縁抵抗を1011
オームとしても120ピコアンペアの漏洩電流が生じる
。色温度8000°K、照度5ルツクスのときにはホト
ダイオード(PD2)の短絡電流は260ピコアンペア
程度の微少な値であるので、その約50%に相当する漏
洩電流に影響されることになり、測定結果に大きな誤差
を生ずる。しかしこの実施例では短絡電流用の導体(3
5) (36)は第8図fb)に示すようにカラーセン
サー(2)のカソード共通端子00)の接続された導体
(38)で包囲されており、それらの導体間には高々オ
ペアンプ(OP−1)(OP−2)(第6図)のオフセ
ット電圧±20ミリボルトしか印加されない。従ってそ
の間の漏洩電流も0.2ピコアンペア程度であり、ホト
ダイオードの短絡電流の最低値260ピコアンペアとく
らべても十分無視できる。
このようにして微少電流回路の絶縁が比較的容易に維持
され、検出回路は精度の高い演算を行うことができ、色
温度の測定精度を高めることが可能となる。
(ハ)発明の効果 この発明によれば、ホトダイオードの微小電流回路をほ
ぼ同電位の回路で包囲して、電流の漏洩を防止するので
、測定回路に誤動作がなく、測定誤差の少ない色温度の
検出回路が提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の構成を示す構成図、第2図(alは
この発明に係る一実施例の正面図、第2図(blは同図
(alの部分断面側面図、第3図(alはホトダイオー
ドの構成図、第3図(b)は同図(a)の等価回路図、
第3図(C)は同図(a)の正面図、第4図、第5図は
第3図の特性の説明図、第6図は第2図の電気回路(2
)−・−ホトセンサー、(3)−変換回路用IC2(4
1−プリント配線板、(61−出力用リード線。 □、1  ′: 代理人 弁理士  野 河 信 太 穂;ヒ   シ 才8文1感Jt(’/、)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(a)光の波長に対して感度の異なる一対のホトダ
    イオード、 (b)前記一対のホトダイオードの出力電流を変換処理
    する変換回路、 (c)前記一対のホトダイオードと前記変換回路を設置
    するプリント配線板、 (d)前記プリント配線板上にあつて、前記一対のホト
    ダイオードのアノードを各々前記変 換回路に接続するアノード用導体、 (e)前記プリント配線板上にあつて、前記一対のホト
    ダイオードのカソードを共通にして 前記変換回路に接続すると共に、前記アノ ード用導体の各々に近接して直接包囲する カソード共通導体、 からなる色温度の検出回路。
JP21558584A 1984-10-15 1984-10-15 色温度の検出回路 Pending JPS6193923A (ja)

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