JPS633229A - 光検出装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば自動車のヘッドライトや街燈等を自動
で点灯・消灯するのに用いられ、受光素子の受光結果に
応じて周囲の明暗を判定する光検出装置に関するもので
おる。

［従来の技術］ 従来この種の装置では、フｔトダイオードやフォトトラ
ンジスタ等の受光素子に流れる電流を電圧信号に変換し
、その変換された電圧を予め設定された基準電圧と比較
することで周囲の明暗を判定するようされている。また
受光素子に流れる電流を電圧信号に変換する検出回路に
は、受光素子に直列接続された抵抗器が用いられ、その
両端に生ずる電圧を検出信号として抽出するようされて
いる。

［発明が解決しようとする問題点コ ところで受光素子は受光光量に応じて流れる電流が変化
するものであるが、明暗判定の対象となるような微弱光
では流れる電流が数μＡと小ざく、これを上記のように
抵抗器を介して検出するには、検出回路に抵抗器両端の
電圧を増幅する増幅回路を設ける必要がおった。つまり
検出回路からの電圧信号に基づき明暗を判定する明暗判
定回路には通常、オペアンプ等からなるコンパレータが
用いられ、上記のように検出回路から出力される電圧信
号を基準電圧と比較することで明暗を判定するよう構成
されているのであるが、受光素子に微少光が入射された
ときの明暗を精度よく判定するには電流の微少な変化に
対して大きく変化する電圧信号を出力することが望まし
く、検出回路には抵抗器による検出電圧を増幅する増幅
回路を設ける必要が生じてくるのである。このため従来
の検出回路ではその回路構成が複雑になり、光検出装置
を１チツプＩＣとして作製することが困難でおった。ま
たこのように増幅回路を用いた場合、出力される電圧信
号が増幅回路のドリフトの影響を受けないよう、増幅回
路のドリフト調整を充分行うことが必要で、調整作業が
面倒でおるといった問題もある。

そこで本発明は、検出回路に増幅回路等を設けることな
く受光素子に流れる電流を充分大きな電圧信号として検
出することができ、容易にＩＣ化することのできる光検
出装置を提供することを目的としてなされた。

［問題点を解決するための手段］ 即ち上記問題点を解決するための手段としての本発明の
構成は、 入射光量に応じて流れる電流が変化する受光素子と、該
受光素子に電圧を印加し、受光素子に流れる電流を電圧
信号に変換して出力する検出回路と、該検出回路からの
電圧信号を予め設定された第１の基準電圧と比較して明
暗を判定する明暗判定手段と、を備えた光検出装置にお
いて、上記検出回路を、少なくとも上記第１の基準電圧
より大きな第２の基準電圧を発生する電圧発生源と、該
第２の基準電圧の印加によって電荷を蓄え、該蓄えだ電
荷を上記受光素子を介して放電するコンデンサと、該コ
ンデンサと上記電圧発生源との間に設けられた開閉スイ
ッチと、該コンデンサと上記明暗判定回路との間に設け
られ、該コンデンサ両端の電圧を上記明暗判定回路に出
力する電圧信号出力スイッチと、上記開閉スイッチをｌ
’４Ｊ閉して上記コンデンサの充放電タイミングを制御
すると共に、該コンデンサが上記受光素子を介して所定
時間放電したとき上記電圧信号出力スイッチを閉じる制
御手段と、を備えた充放電回路として構成してなること
を特徴とする光検出装置。

を要旨としている。

［作用］ 以上のような本発明の光検出装置では、まず開閉スイッ
チを介して検出回路のコンデンサに第２の基準電圧が印
加され、その電圧値に応じた聞の電荷が蓄えられる。そ
の後開閉スイッチを開いて充電を中止すると、今度はそ
の蓄えられた電荷が受光素子を介して放電され、所定時
間経過した復電圧信号出力スイッチを介してコンデンサ
両端の電圧が明暗判定回路に出力される。このため検出
回路から出力される電圧信号は、第２の基準電圧の印加
によってコンデンサに蓄えられた電荷の量から受光素子
に流れた電荷の量、即ち電流量、を差引いた値となり、
増幅回路を用いて増幅することなく受光素子に流れる電
流に対応した大きな電圧信号が得られることとなる。そ
して明暗判定回路では、この電圧信号と基準信号とを比
較することで明暗を判定する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。

第１図は本実施例の光検出装置全体の構成を表す電気回
路図である。

図に示すように本実施例の光検出装置は、前記受光素子
としてのフォトダイオードＤｉと、フォトダイオードＤ
ｊに流れる電流を電圧信号とじて検出する検出回路１と
、検出回路１からの電圧信号を基準電圧Ｖ１と比較して
明暗を判定する明暗判定回路２と、検出回路１及び明暗
判定回路２を所定のタイミングで制御する制御回路３と
、制御回路３の制御タイミングを決定するため所定の間
隔でクロック信号を発生するクロック信号発生回路４と
、当該装置への電源印加によって制御回路４の動作を開
始させるリセット信号発生回路５と、から構成されてい
る。

ここでまず明暗判定回路２は、電源電圧ＶＯを分圧して
明暗の判定基準となる基＊電圧Ｖ１を発生するための抵
抗器Ｒ１及びＲ２と、この抵抗器Ｒ１及びＲ２によって
得られる基準電圧Ｖ１の印加によって電荷を蓄え、明暗
判定時に検出回路１からの電圧信号が入力される明暗判
定用のコンデンサＣ１と、コンデンサＣ１に基準電圧ｖ
１を印加するためコンデンサＣ１と抵抗器Ｒ１及びＲ２
の分圧点ａとの間に設けられたアナログスイッチＳ１と
、コンデンサＣ１のアナログスイッチＳ１とは逆の端子
に接続された論理インバータＮ１と、この論理インバー
タＮ１の入出力端子を断・続するアナログスイッチＳ２
と、により電荷平衡形比較回路として構成されている。

尚この動作については後で詳しく説明する。

また検出回路１は、フォトダイオードＤｉに電圧を印加
して入射光量に応じて変化する電流を電圧信号として検
出するため、フォトダイオードＤｉに抵抗器Ｒ３を介し
て接続されたコンテン４ノＣ２と、このコンデンサＣ２
を充電するため電源電圧ＶＯを分圧して上記明暗判定回
路の基準電圧Ｖ１より大きい第２の基準電圧Ｖ２を発生
する。前記電圧発生源としての可変抵抗器ＶＲＩと、可
変抵抗器ＶＲ１の分圧点すとコンデンサＣ２どの間に設
けられコンデンサＣ２の充放電タイミングを決定する。

前記開閉スイッチとしてのアナログスイッチＳ３と、コ
ンデンサＣ２がフォトダイオードＤｉを介して所定時間
放電したときその端子電圧を上記明暗判定回路２のコン
デンサＣ１に印加して明暗を判定させる。前記電圧信号
出力スイッチとしてのアナログスイッチＳ４と、により
充放電回路として構成されている。

また更に制御回路３は、前記制御手段を含み、上記各ア
ナログスイッチ８１〜Ｓ４を開閉制御してフォトダイオ
ードＤｉに流れる電流から明暗を判定させるためのもの
で市って、クロック信号入力時の入力端子りの２値状態
に応じて２値信号を出力する、６個のＤ−フリップフロ
ップＦ１〜Ｆ６と、フリップフロップＦ１からの２値信
号がそのまま入力され、フリップフロップＦ２からの２
値信号が論理インバータＮ２を介して入力されるアンド
回路Ａ１と、同じくリップフロップＦ１からの２値信号
がそのまま入力され、フリップフロップＦ３からの２値
信号が論理インバータＮ３を介して入力されるアンド回
路Ａ２と、フリップフロップＦ１及びＲ５からの２値信
号がそのまま入力されるアンド回路Ａ３と、から構成さ
れている。

尚、各フリップフロップＦ２〜Ｆ６の入力端子りは各フ
リップフロップＦ１〜Ｆ５の出力端子Ｑに接続され、フ
リップフロップＦ１の入力端子りはフリップフロップＦ
６の反転出力端子Ｑに接続されている。また各フリップ
フロップＦ１〜Ｆ６のクロック信号入力端子Ｃにはクロ
ック信号発生回路４の出力端子に接続され、リセット信
号入力端子Ｒはクロック信号発生回路５の出力端子に接
続されている。また更に各アンド回路Ａ１〜Ａ３の出力
端子は夫々、検出回路１及び明暗判定回路２の、アナロ
グスイッチ５ＬＳ３　、アナログスイッチＳ２、及びア
ナログスイッチＳ４に接続されている。

次に上記のように構成された本実施例の光検出装置の動
作を、第２図に示すノリツブフロップＦ１〜Ｆ６及びア
ナログスイッチ８１〜Ｓ４の動作状態を表すタイミング
チャートに沿って詳しく説明する。

当該装置が起動され、リセット信号発生回路５からリセ
ット信号が発生されると、フリップフロップＦ６の反転
出力端子Ｑが旧ｇｈレベルとなり、これに伴いタロツク
信号発生回路４からのクロック信号によってまずフリッ
プフロップＦ１の出力端子Ｑがｌｌｉｇｈレベルとなる
。このときフリップフロツプＦ２及びＦ３の出力端子は
Ｌｏｗレベルであるので、この時点でアンド回路Ａ１及
びＡ２の各入力端子は共にｔｌｉｇｈレベルとなり、出
力信号がｌｌｉｇｈレベルとなってアナログスイッチ３
１，３２．３３がＯＮ状態となる。すると検出回路１で
は、アナログスイッチＳ３を介してコンデンサＣ２に基
準電圧■２が充電され、明暗判定回路２では、アナログ
スイッチＳ１を介してコンデンサＣ１に基準電圧Ｖ１が
充電されると同時にアナログスイッチＳ２を介して論理
インバータＮ１が通常出力する２値信号の中間レベルに
バイアスされる。尚、この自己バイアスによって論理イ
ンバータＮ１は入力の微少な変化に対して出力が大きく
娠幅する状態となる。

次にクロック信号発生回路４からクロック信号が出力さ
れると、今度はフリップフロップＦ２の出力端子Ｑが旧
ｇｈレベルとなり、アンド回路Ａ１からの出力信号が［
咋レベルとなってアナログスイッチＳ１及びＳ３がＯＦ
Ｆ状態となる。すると検出回路１及び明暗判定回路２の
各コンデンサＣ２及びＣ１への充電が終了され、検出回
路１ではコンデンサＣ２からフォトダイオードＤｉへの
放電が始まる。

そして次にクロック信号発生回路４からクロック信号が
出力されるとフリップフロップＦ３の出力端子ＱがＨｉ
（ｌｈレベルとなり、アンド回路Ａ２の出力信号がＬｏ
ｗレベルとなってアナログスイッチＳ２がＯＦＦ状態に
され、論理インバータの入出力端子が開放される。その
復クロック信号発生回路４からのクロック信号によって
フリップフロップＦ４．Ｆ５の出力端子Ｑが順に旧ｃ）
ｈレベルとなり、これによってアンド回路Ａ３からアナ
ログスイッチＳ４に旧ｇｈレベルの出力信号が出力され
る。すると前回フリップフロップＦ２の出力端子Ｑが旧
ｇｈレベルとなったとき放電し始めた検出回路１のコン
デンサＣ２の端子電圧が明暗判定回路２のコンデンサＣ
１に印加され、これによっていままで中間レベルにバイ
アスされていた論理インバータＮ１の出力端子が旧ｇＬ
Ｌｏｗいずれかの電圧レベルに変化する。つまり、放電
によって低下したコンデンサＣ２の電圧が基準電圧ｖ１
によって充電されたコンデンサＣ１の電圧より低ければ
、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷がコンデンサＣ２側
へ移動して論理インバータＮ１の入力端子レベルが低下
し、論理インバータＮ１の出力端子が旧ｇｈレベルとな
り、逆にコンデンサＣ２の電圧がコンデンサＣ１の電圧
より高ければ、論理インバータＮ１０入力端子レベルが
上昇して論理インバータＮ１の出力端子がＬｏｗレベル
となるのである。従ってこのときの論理インバータＮ１
の出力信号レベルから周囲の明暗が検知できることとな
る。

次にクロック信号発生回路４からクロック信号が出力さ
れるとフリップフロップＦ６の反転出力端子ＱがＬＯＷ
レベルとなり、その後クロック信号発生回路４からクロ
ック信号が出力される度に、フリップフロップＦｌ、Ｆ
２．・・・と出力端子レベルが反転し、上記と同様の動
作が繰返し実行されるようになる。

以上説明したように、本実施例の光検出装置では、検出
回路１が充放電回路として構成され、基準電圧Ｖ２が充
電されたコンデンサＣ２から、クロック信号発生回路４
からのクロック信号で決定される時間フォトダイオード
Ｄ１を介して放電した後の電圧が、明暗判定回路２に出
力される。このため検出回路１に増幅回路を設けること
なくフォトダイオードＤ１に流れる電流を大きな電圧信
号として検出することができ、回路構成を簡単にするこ
とができる。また明暗判定回路２０基準電圧に対する出
力電圧レベルを調整するには、即ち明暗の判定レベルを
調整するには、基準電圧Ｖ２の電圧レベルを決定する可
変抵抗器ＶＲ１を調整することで簡単に行うことができ
、その調整作業も簡単になる。尚この調整は、制御回路
３により決定される放電時間を調整することによっても
行うことができる。

また本実施例では、明暗判定回路２に入力の微少な変化
に対応して出力信号が大きく変化する電荷平衡型の比較
回路が用いられているので、従来より通常用いられてい
るオペアンプ等からなるコンパレータに比べ、明暗の判
定精度を向上することができ、回路構成も簡単になる。

また更に制御信号を出力する制御回路３は勿論のこと、
検出回路１や明暗判定回路２を構成するアナログスイッ
チ、コンデンサ、抵抗器等もＣＭ○ＳのＩＣチップ上に
集積できるので、取扱いを簡単にすることができ、この
検出装置で得られる明暗判定信号により自動車のヘッド
ライト等を点灯・消灯する制御回路と共に１チツプＩＣ
として製造することも可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の光検出装置によれば、検
出回路が充放電回路として構成され、増幅回路を用いる
ことなく受光素子に流れる微少電流を大きな電圧信号と
して検出することが可能となり、その回路構成を簡単に
することができる。

また増幅回路が不要となるので、装置自体のＩＣ化を図
ることができ、その調整作業も簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の光検出装置全体の構成を表す電気回路
図、第２図はその動作を説明するタイミングチャート、
でおる。 １・・・検出回路　２・・・明暗判定回路３・・・制御
回路　４・・・クロック信号発生回路Ｄｉ・・・フォト
ダイオード ＣｌＯ２・・・コンデンサ　ＶＲｌ・・・可変抵抗器Ｒ
ＬＲ２，Ｒ３・・・抵抗器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入射光量に応じて流れる電流が変化する受光素子と、該
   受光素子に電圧を印加し、受光素子に流れる電流を電圧
   信号に変換して出力する検出回路と、該検出回路からの
   電圧信号を予め設定された第１の基準電圧と比較して明
   暗を判定する明暗判定手段と、を備えた光検出装置にお
   いて、 上記検出回路を、 少なくとも上記第１の基準電圧より大きな第２の基準電
   圧を発生する電圧発生源と、 該第２の基準電圧の印加によって電荷を蓄え、該蓄えた
   電荷を上記受光素子を介して放電するコンデンサと、 該コンデンサと上記電圧発生源との間に設けられた開閉
   スイッチと、 該コンデンサと上記明暗判定回路との間に設けられ、該
   コンデンサ両端の電圧を上記明暗判定回路に出力する電
   圧信号出力スイッチと、 上記開閉スイッチを開閉して上記コンデンサの充放電タ
   イミングを制御すると共に、該コンデンサが上記受光素
   子を介して所定時間放電したとき上記電圧信号出力スイ
   ッチを閉じる制御手段と、を備えた充放電回路として構
   成してなることを特徴とする光検出装置。