受光回路および受光回路を用いたシステム
【課題】光量変化を検出する受光回路であり、次段の入力回路が小型で安価で、しかも、消費電流が少ない受光回路を提供する。
【解決手段】入射光量に応じた電流を流す光電変換素子と、該光電変換素子からの電流がドレインに供給されるＮチャネル型ＭＯＳトランジスタと、該Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタのドレイン電圧が所望の電圧となるように、ロウパスフィルタを介して該ＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧を制御する制御回路と、を有する受光回路であり、前記制御回路は、前記ロウパスフィルタを介して制御されるＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧の制御遅延量が所望の遅延量未満の場合は、ＧＮＤ端子電圧となり、前記ロウパスフィルタを介して制御されるＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧の制御遅延量が所望の遅延量以上の場合は、前記ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧となる制御状態出力信号を出力する構成であり、該制御状態出力信号を出力信号とする構成とした。
【解決手段】入射光量に応じた電流を流す光電変換素子と、該光電変換素子からの電流がドレインに供給されるＮチャネル型ＭＯＳトランジスタと、該Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタのドレイン電圧が所望の電圧となるように、ロウパスフィルタを介して該ＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧を制御する制御回路と、を有する受光回路であり、前記制御回路は、前記ロウパスフィルタを介して制御されるＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧の制御遅延量が所望の遅延量未満の場合は、ＧＮＤ端子電圧となり、前記ロウパスフィルタを介して制御されるＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧の制御遅延量が所望の遅延量以上の場合は、前記ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧となる制御状態出力信号を出力する構成であり、該制御状態出力信号を出力信号とする構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光量の変化を検出する受光回路に係わり、特に周囲の明るさに関係なく、安定して光量の変化を検出できる受光回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
受光回路は、赤外線リモコン通信や可視光通信の光信号受光用や、フォトインタラプタや三角法を用いた光反射タイプの距離センサ等に用いられる。この受光回路の機能は、光のオンオフによる光量変化や、入射や反射される光量の変化を検出する機能が必要なのはもちろんであるが、周囲の明るさによらず光量変化が検出できる機能が必要である。
【０００３】
図１１に従来の受光回路を示す。構成は、光電変換機能により光信号や光量の変化を電流の変化に変換するフォトダイオード１０１と、フォトダイオード１０１の光電変換による電流変化を電圧の変化に変換する抵抗素子１５０と、ロウパスフィルタ５０１と、ドレイン電圧がロウパスフィルタ５０１を介してゲートに供給されるＮチャネル型ＭＯＳトラジスタ（以降ＮＭＯＳトランジスタと略称する。）１０２と、抵抗素子１５０の両端に発生した電圧変化を出力する出力端子１０４とで構成される。
【０００４】
フォトダイオード１０１は、Ｎ型端子がＶＤＤ端子に接続され、Ｐ型端子が出力端子１０４と抵抗素子１５０の片側電極とＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインとロウパスフィルタ５０１の入力端子５０５とに接続される。抵抗素子１５０のもう片方の電極はＧＮＤ端子に接続される。ロウパスフィルタ５０１は、出力端子５０６がＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲートに接続される。ＮＭＯＳトランジスタ１０２のソースは、ＧＮＤ端子に接続される。なお、図示はしないが、ＶＤＤ端子には電源からプラスの電圧が供給され、ＧＮＤ端子には電源から基準電圧が供給される。
上述したように構成された受光回路は、以下のように動作して入射する光量の変化を検出する。
【０００５】
周囲が暗い場合では、フォトダイオード１０１に定常的な電流が流れないので、出力端子の電圧は、ほぼＧＮＤ端子電圧となり、ＮＭＯＳトランジスタ１０２はオフしている。従って、フォトダイオード１０１に入射される光量が変化することで変化するフォトダイオード１０１の電流変化が抵抗素子１５０に流れる際に発生する電圧が、出力端子１０４から出力される。一方、周囲が明るい場合は、フォトダイオード１０１に定常的な電流が流れるため、抵抗素子１５０の電位差がこの電流により上昇し、フォトダイオード１０１に、抵抗素子１５０の電位差がＮＭＯＳトランジスタ１０２のしきい値電圧を超える以上の電流が定常的に流れる場合は、出力端子１０４はＮＭＯＳトランジスタ１０２のしきい値電圧付近にＮＭＯＳトランジスタ１０２によって制御される。つまり、周囲がいくら明るくても、出力端子１０４の電圧は、ＶＤＤ端子電圧まで上昇することはなく、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のしきい値電圧付近までしか上昇しない。従って、出力端子１０４から出力される電圧波形が、ＶＤＤ端子電圧で頭打ちとなることが無いので、周囲が非常に明るくても光量変化により出力電圧が変化する。つまり、周囲の明るさによらず光量変化が検出できる。
【０００６】
なお、周囲が明るく、出力端子１０４の電圧がＮＭＯＳトランジスタ１０２のしきい値電圧付近に制御されている場合、ＮＭＯＳトランジスタ１０２にも電流が流れているが、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲート電圧は、ロウパスフィルタ５０１を介して変化するため、変化速度が遅い。しかも、ロウパスフィルタ５０１は、非常に遅い周波数の信号しか通さない設定である。従って、ＮＭＯＳトランジスタ１０２に流れる電流は、瞬間的な電流変化には定電流となるため、このＮＭＯＳトランジスタ１０２により受光感度の低下はほとんど無い。
【０００７】
さらに、人が横切るとか、人の手が近づくとか、カーテンが風で揺れる等で発生する遅い変化速度の光量変化を検出しないために、これら、光量変化で発生する電流変化による電圧変化の周波数成分はパスできる様にロウパスフィルタ５０１のパス周波数を設定している。
また、図示していないが、従来の受光回路の出力には、従来の受光回路の出力端子から出力されるＣＭＯＳレベル未満の信号を、ＣＭＯＳレベルに変換する入力回路が必要である。
【０００８】
以上説明した従来の受光回路は、ソースがＧＮＤ端子に接続され、ドレイン電圧がロウパスフィルタを介してゲート電圧に供給されるＮＭＯＳトランジスタに、フォトダイオードの電流を流すことで、周囲が明るく、フォトダイオード１０１の電流が多くても、出力電圧がＮＭＯＳトランジスタ１０２のしきい値電圧付近より高くならない構成であった。従って、周囲の明るさによらず、光量変化により出力電圧が変化する構成であった。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−８３４５２号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上述べてきたように、従来の受光回路は、周囲の明るさによらず光量変化に対して出力電圧が変動する構成である。しかしながら、従来の受光回路は、上記したように、周囲が暗い場合の出力は、ＧＮＤ端子電圧付近を中心に光量変化に応じて電圧が変化し、一方、周囲が明るい場合の出力は、内蔵するＮＭＯＳトランジスタのしきい値電圧付近を中心に光量変化に応じて電圧が変化する構成である。このため、従来の受光回路の出力をＣＭＯＳインバータ等の簡単な構造のＣＭＯＳレベル入力回路に入力した場合、周囲が暗い場合は、入力信号レベルが低く、光量変化に対する電圧変化も非常に小さいため、入力信号を検出できない。また、周囲が明るい場合は、入力信号レベルがＣＭＯＳレベル以上の信号では無いため、ＣＭＯＳレベル入力回路に貫通が流れてしまう。従って、次段の入力回路はアンプ回路等を用い、入力電圧の直流電圧範囲の広い入力回路とする必要があるが、この場合、次段の入力回路の構成が、複雑で高価となるだけでなく、アンプ等を用いるため、このアンプ回路で定常的に電流が消費されてしまう。つまり、従来の受光回路は、次段の入力部が複雑で高価となるだけでなく、次段の入力部の消費電流も増大してしまうといった課題があった。また、フォトダイオードの電流が全てＧＮＤ端子へ流れてしまうため、周囲が明るい場合に受光回路の消費電流が増大してしまう課題もあった。そしてさらには、離れた場所から出力される光信号等の弱い光量変化を従来の受光回路で検出するためには、受光感度を高くする必要がある。しかし、従来の受光回路で受光感度を高めるには、上記抵抗素子の抵抗値を高くする必要がある。つまり、従来の受光回路は、受光感度を高めるために上記抵抗素子を高抵抗とする必要があり、そのため、上記抵抗素子の占有面積が大きすぎてＩＣチップ内部に作ることが出来なくなる。従って、高価で場所を必要とする外付け抵抗素子を追加する必要がある課題もあった。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みてなされ、従来の受光回路よりも、次段の入力回路が小型で安価で、しかも、消費電流がほとんど無い構成を採用できる受光回路を提供する。そしてさらには、従来の受光回路よりも、高価で場所を必要とする外付け抵抗素子を用いなくても、受光感度が高くコストも安い受光回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の受光回路は、上記従来の受光回路の課題を解決するために、入射光量に応じた電流を流す光電変換素子と、光電変換素子の電流がドレインに供給されるＮＭＯＳトランジスタと、ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧が入力端子に供給され、制御信号によってＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧を制御する制御回路と、を備えた受光回路であって、制御回路は、遅延回路を備えており、ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧が変化したときに、遅延回路における遅延量に応じた制御状態出力信号を出力し、受光回路は、制御状態出力信号を入射光量の変化の検出信号として出力する構成とした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の受光回路は、従来の受光回路よりも小型化と受光感度の向上が図れ、更に周辺回路も小型で低消費電流となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
【図２】第２の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
【図３】受光回路に用いられる制御回路の一例を示す回路図である。
【図４】受光回路に用いられる制御回路の他の例を示す回路図である。
【図５】第３の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
【図６】第４の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
【図７】受光回路に用いられるロウパスフィルタの一例を示す回路図である。
【図８】受光回路に用いられる検出回路の一例を示す回路図である。
【図９】受光回路の出力段に設けるレベルシフト回路の一例を示す回路図である。
【図１０】受光回路に用いられる定電流回路の一例を示す回路図である。
【図１１】従来の受光回路の回路構成を示す概略回路図である。
【図１２】本発明の受光回路を用いたシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
【００１６】
第１の実施形態の受光回路は、フォトダイオード１０１と、ＮＭＯＳトランジスタ１０２と、制御回路１０３と、出力端子１０４と、レベルシフト回路１０８と、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１と、を備える。
【００１７】
フォトダイオード１０１は、Ｎ型端子がＶＤＤ端子に接続され、Ｐ型端子がＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインと制御回路１０３の入力端子１０５とに接続される。制御回路１０３は、制御状態信号出力端子１０６が出力端子１０４と、レベルシフト回路１０８の入力端子１０９と、に接続され、制御端子１０７がＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲートに接続される。ＮＭＯＳトランジスタ１０２は、ソースがＧＮＤ端子に接続される。レベルシフト回路１０８は、出力端子１１０がＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１に接続される。なお、図示はしないが、ＶＤＤ端子には電源からプラスの電圧が供給され、ＧＮＤ端子には電源から基準電圧が供給される。
【００１８】
フォトダイオード１０１は、光電変換特性により、入射される光量に応じた電流を供給する。ＮＭＯＳトランジスタ１０２は、フォトダイオード１０１からの電流をドレインからソースに流す。制御回路１０３は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧を入力端子１０５でモニターし、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が所望の電圧となるように、内部のロウパスフィルタと制御端子１０７を介してＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲートを制御する。さらに、制御回路１０３は、内部のロウパスフィルタによる制御動作遅延状態を知らせる信号を制御状態信号出力端子１０６から出力する。そして、レベルシフト回路１０８は、入力端子１０９から入力される信号をＣＭＯＳレベル信号に変換し、この変換したＣＭＯＳレベル信号を、出力端子１１０から出力する。
【００１９】
なお、制御回路１０３の制御状態信号出力端子１０６から出力される信号は、制御回路１０３の制御遅延が所定の遅延量未満であれば、ＧＮＤ端子電圧の信号が出力される。そして、この制御遅延が所定の遅延量以上であれば、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧レベルのハイ信号が出力される。また、レベルシフト回路１０８の出力端子１１０からＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１へ出力されるＣＭＯＳレベル信号は、出力端子１０４から出力される信号がＧＮＤ端子電圧の場合は、ＶＤＤ端子電圧のハイ信号が出力される。そして、出力端子１０４から出力される信号がＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧レベルのハイ信号の場合は、ＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。
上述したように構成された受光回路は、以下のように動作して入射する光量の変化を検出する。
【００２０】
周囲が暗い場合は、フォトダイオード１０１に定常的な電流が流れないので、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインは、ほぼＧＮＤ端子電圧となる。そのため、制御回路１０３の入力端子１０５は、ほぼＧＮＤ端子電圧となる。従って、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲートがほぼＧＮＤ端子となり、ＮＭＯＳトランジスタ１０２はオフすると共に、出力端子１０４も、ほぼＧＮＤ端子電圧となる。よって、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１には、ＶＤＤ端子電圧のハイ信号が出力される。
【００２１】
そして、上記周囲が暗い状態から、光信号が入射されたり、周囲が急に明るくなったりして、フォトダイオード１０１からの電流が急に流れ出せば、ＮＭＯＳトランジスタ１０２に流れる電流が、フォトダイオード１０１からの電流まで増加するまでの間、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧は上昇する。そして、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が上昇している期間は、制御回路１０３の制御が遅延している期間なので、この期間では、制御回路１０３の制御状態信号出力端子１０６の電圧は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧となっている。従って、上記期間では、出力端子１０４は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のハイ信号となり、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１にＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。
【００２２】
一方、周囲が明るい場合は、フォトダイオード１０１に定常的な電流が流れるので、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインは、制御回路１０３により、所望の電圧付近に制御される。さらに、この場合、制御回路１０３の制御も遅延していないので、制御回路１０３の制御状態出力端子１０６は、ほぼＧＮＤ端子電圧となる。よって、出力端子１０４はＧＮＤ端子電圧レベルのロウ信号となり、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１には、ＶＤＤ端子電圧のハイ信号が出力される。
【００２３】
そして、上記周囲が明るい状態から、光信号が入射されたり、周囲がさらに明るくなったりして、フォトダイオード１０１からの電流が急に増加すれば、ＮＭＯＳトランジスタ１０２に流れる電流が、フォトダイオード１０１の電流まで増加するまでの間、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧は上昇する。そして、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が上昇している期間は、制御回路１０３の制御が遅延している期間なので、この期間では、制御回路１０３の制御状態信号出力端子１０６の電圧も、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧となる。従って、上記期間では、出力端子１０４は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のハイ信号となり、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１にＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。
【００２４】
なお、光信号が入射されたり、周囲が急に明るくなったりしてから、しばらく時間が経過すると、急に増加したフォトダイオード１０１の電流増加分を、ＮＭＯＳトランジスタ１０２が流せるようになる。このため、上記した様な、光信号が入射されたり、周囲が急に明るくなったりする前の状態に戻ることは言うまでも無い。
【００２５】
なお、光信号が入射されたり、周囲がさらに明るくなったりして、増加するＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が、ＶＤＤ端子電圧レベルまで上昇する場合には、出力端子１０４の信号がＣＭＯＳレベル信号となるので、レベルシフト回路が必要なくなることは言うまでも無い。
【００２６】
以上述べたように、第１の実施形態の受光回路は、瞬間的に変化する電流に対して抵抗値が非常に高いＮＭＯＳトラジスタに、瞬間的に変化するフォトダイオードの電流を流すので、受光感度が高くなる。また、このＮＭＯＳトランジスタは、ＩＣ内部に作成できるので、外付け部品が省略でき、その分、小型化できコストダウンが図れる。さらに、出力端子の電圧がＧＮＤ端子電圧となるため、次段の入力回路の構成を簡単で消費電流が定常的には流れないレベルシフト回路等で構成できる。従って、次段の入力回路を小型化できると共に定常的な消費電流も無くすることができる。
【００２７】
＜第２の実施形態＞
図２は、第２の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
図２に示す様に、図１で示した第１の実施形態の受光回路とほとんど同じ構成である。なお、異なる点は、本発明の第１の実施形態では、フォトダイオード１０１のＮ型端子がＶＤＤ端子に接続される構成であるのに対し、本発明の第２の実施形態では、フォトダイオード１０１のＮ型端子がＧＮＤ端子に接続されている点のみである。
また、接続も、上記したフォトダイオード１０１の接続以外は、本発明の第１の実施形態と同じ接続である。
【００２８】
さらに、動作も、図１で示した本発明の第１の実施形態とほとんど同じ動作であり、異なる点は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が、本発明の第１の実施形態では、ＶＤＤ端子電圧付近まで上昇する場合があったのに対して、本発明の第２に実施形態では、フォトダイオード１０１の発電電圧までしか上昇しない点である。このため、本発明の第２の実施形態では、制御回路１０３の制御状態信号出力端子１０６から出力される制御状態信号の電圧もフォトダイオード１０１の発電電圧以下となる。従って、この発電電圧より高いＣＭＯＳレベル信号を出力する必要がある場合は、レベルシフト回路１０８が必要となる構成である。
【００２９】
以上述べたように、前記第１の実施形態の受光回路では、フォトダイオードの電流が、ＶＤＤ端子からＧＮＤ端子へ流れてしまうため、フォトダイオードの電流がこの受光回路の消費電流となる。そのため、周囲が明るい場合では、このフォトダイオードの電流が多くなり、その結果、消費電流も多くなってしまう。しかし、上記第２の実施形態の受光回路では、フォトダイオードの発電電流を用いるので、フォトダイオードの電流はＶＤＤ端子からＧＮＤ端子へは流れない。また、レベルシフト回路も入射光量に変化が無い場合は、入力端子にＧＮＤ端子電圧が入力されるため、消費電流を全く消費しない。従って、第２の実施形態の受光回路では、前記第１の実施形態の受光回路の特徴に加え、消費電流をほとんど消費しない特徴がある。
【００３０】
以下に、制御回路１０３の詳細な構成と動作を、具体的な回路例を示して説明する。
図３は、受光回路に用いられる制御回路１０３の一例を示す回路図である。制御回路１０３は、抵抗素子３０１と、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ（以降ＰＭＯＳトランジスタと略称する。）３０２、３０３と、定電流回路３０４、３０５と、容量３０４と、を備える。なお、定電流回路３０４と定電流回路３０５の流す電流は同じ値である。また、ＰＭＯＳトランジスタ３０３よりＰＭＯＳ３０２の方が、Ｋ値が小さい構成である。
【００３１】
抵抗素子３０１は、片方の電極が入力端子１０５に接続され、もう片方の電極が制御端子１０７に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ３０２は、ドレインが定電流回路３０４の電流流入端子と、制御状態信号出力端子１０６と、に接続され、ゲートがＰＭＯＳトランジスタ３０３のゲートと、ドレインと、定電流回路３０５の電流流入端子と、に接続され、ソースが入力端子１０５に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ３０３は、ソースが制御端子１０７に接続される。定電流回路３０４、３０５の電流流出端子はＧＮＤ端子に接続される。容量３０４は、片側電極が制御端子１０７に接続され、もう片方の電極がＧＮＤ端子に接続される。
上述したように構成された制御回路は、以下のように動作して入力される電流変化を検出する。
【００３２】
先ず、入力端子１０５から、定電流回路３０４と３０５の合計電流値が流入している場合を説明する。抵抗素子３０１には定電流回路３０５の電流によるΔＶが発生している。
このため、ＰＭＯＳトランジスタ３０３のソースとゲート間の電位差よりも、ＰＭＯＳトランジスタ３０２のソースとゲート間電位差の方がΔＶ分高くなる。しかし、ＰＭＯＳト
ランジスタ３０２は、ＰＭＯＳトランジスタ３０３よりＫ値を小さくしているので、このΔＶ分ソースとゲート間電圧が上昇しても、ＰＭＯＳトランジスタ３０３より流せるドレ
イン電流が少ない。従って、ＰＭＯＳトランジスタ３０２が流せるドレイン電流よりも、定電流回路３０４の定電流値の方が多いので、制御状態信号出力端子１０６はＧＮＤ端子電圧のロウ信号となる。
【００３３】
次に、入力端子１０５からの電流が、急に増えた場合について説明する。入力端子１０５の電圧は、急に増加した電流で一気に増加するが、制御端子１０７の電圧は容量３０４があるため、急には増加しない。このため、ＰＭＯＳトランジスタ３０３のソースとゲート間の電位差よりも、ＰＭＯＳトランジスタ３０２のソースとゲート間電位差の方がさらに高くなる。従って、ＰＭＯＳトランジスタ３０２が流せるドレイン電流の方が、ＰＭＯＳトランジスタ３０３のドレイン電流よりも多くなる。よって、ＰＭＯＳトランジスタ３０２が流せるドレイン電流が、定電流回路３０４の定電流値よりも多くなり、制御状態出力端子１０６は、入力端子１０５の電圧まで上昇する。
【００３４】
そして、しばらくたつと、制御端子１０７の電圧が上昇し、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電流が、入力端子１０５からの電流増加分増えるまで上昇したら、再び、入力端子１０５から、定電流回路３０４と３０５の合計電流値が流入している場合に戻る。
【００３５】
以上述べたように、図３で示す制御回路は、入力端子電圧が所望の電圧に制御されている状態では、制御状態出力端子からＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。また、入力端子から流入する電流が急に増加することで、入力端子電圧の制御が遅延した場合には、制御状態出力端子から入力端子電圧のハイ信号が出力される。
【００３６】
なお、図３で示す第１ないし第２の実施形態で用いた制御回路では、定電流回路３０４と３０５の定電流値を同じとし、ＰＭＯＳトランジスタ３０２と３０３のＫ値を異なる値とすることで、検出電流値を調整した。しかし、ＰＭＯＳトランジスタ３０２と３０３のＫ値を同じとし、定電流回路３０４と３０５の定電流値を異なる値とすることで検出電流値を調整する方法もあることは言うまでも無い。
【００３７】
図４は、受光回路に用いられる制御回路の他の例を示す回路図である。図４に示す様に、定電流回路４０２、４０９と、ＮＭＯＳトランジスタ４０３、４０５、４０７、４０８と、ＰＭＯＳトランジスタ４０１、４０４，４０６と、容量３０４と、を備える。なお、ＰＭＯＳトランジスタ４０６よりもＰＭＯＳトランジスタ４０１の方が、Ｋ値が小さく、さらに、ＰＭＯＳトランジスタ４０１よりもＰＭＯＳトランジスタ４０４の方が、Ｋ値が小さい構成である。また、定電流回路４０２の定電流値は、ＮＭＯＳトランジスタ４０３が流すドレイン電流値の２倍とした構成である。さらに、ＮＭＯＳトランジスタ４０３、４０５，４０７には、同じ電流がミラーされる構成である。
【００３８】
定電流回路４０９は、電流流入端子が入力端子１０５に接続され、電流流出端子がノードＮ１に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ４０１は、ドレインが定電流回路４０２の電流流入端子に接続され、ゲートがＰＭＯＳトランジスタ４０４のゲートとＰＭＯＳトランジスタ４０６のゲートとドレインに接続され、ソースが入力端子１０５に接続される。定電流回路４０２は、電流流出端子がＮＭＯＳトランジスタ４０３のドレインと制御端子１０７とに接続される。ＰＭＯＳトランジスタ４０４は、ドレインがＮＭＯＳトランジスタ４０５のドレインと制御状態出力端子１０６とに接続され、ソースが入力端子１０５に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ４０６は、ソースがノードＮ１に接続される。ノードＮ１は、ＮＭＯＳトランジスタ４０８のドレインと、ＮＭＯＳトランジスタ４０８、４０７、４０５、４０３のゲートに接続される。ＮＭＯＳトランジスタ４０８、４０７、４０５、４０３は、ソースがＧＮＤ端子に接続される。容量３０４は、片方の電極が制御端子１０７に接続され、もう片方の電極がＧＮＤ端子に接続される。
【００３９】
先ず、入力端子１０５から流入する電流に、変動がない場合の動作について説明する。制御端子１０７の電圧が所望の値に制御され、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電流が制御されている。この場合、ＰＭＯＳトランジスタ４０１とＮＭＯＳトランジスタ４０３のドレイン電流が同じとなっている。つまり、ＰＭＯＳトランジスタ４０６とＰＭＯＳトランジスタ４０１が同じドレイン電流となるように、ノードＮ１より入力端子１０５の電圧が少し高い状態に制御されている。しかし、ＰＭＯＳトランジスタ４０４のドレイン電流は、ＰＭＯＳトランジスタ４０１よりＫ値が小さいので、ＮＭＯＳトランジスタ４０５のドレイン電流より少ない。従って、制御状態信号出力端子１０６はＧＮＤ端子電圧が出力される。
【００４０】
次に、入力端子１０５から流入する電流が、急激に増加した場合の動作について説明する。入力端子１０５の電圧が一気に上昇するが、制御端子１０７の電圧は定電流回路４０２と容量３０４があるため、急には増加しない。このため、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電流が、この増加した入力端子１０５の電流分増加するまで、入力端子１０５の電圧は上昇したままとなる。従って、ＰＭＯＳトランジスタ４０１、４０４がフルオンする状態がしばらく続き、この間はＰＭＯＳトランジスタ４０４のドレイン電流の方が、ＮＭＯＳトランジスタ４０５のドレイン電流よりも多く流せるので、制御状態出力端子１０６は入力端子１０５の電圧が出力される。
【００４１】
そしてしばらくたつと、制御端子１０７の電圧が上昇し、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電流が、入力端子１０５からの電流増加分増えるまで上昇したら、再び前記した入力端子１０５からの流入電流に変動が無い場合の状態に戻る。
【００４２】
以上述べたように、図４で示した制御回路１０３は、図３で示した制御回路１０３とは異なる構成で、全く同じ機能を実現できる。しかも、図３で示した抵抗素子３０１に対して、図４で示す定電流回路４０９は、等価的な抵抗値が非常に高いので、入力端子１０５の電流変化に対する感度が向上する。また、図３で示す抵抗素子３０１よりも図４で示す定電流回路４０９の方が、同じ抵抗値の場合の占有面積が小さくなる。従って、図３で示す制御回路よりも、図４で示す制御回路の方が、同じ性能で設計した場合、コストダウンが可能となる。
【００４３】
＜第３の実施形態＞
図５は、第３の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
図５に示す様に、フォトダイオード１０１と、ＮＭＯＳトランジスタ１０２と、制御回路１０３と、ロウパスフィルタ５０１と、抵抗素子５０２と、容量素子５０３と、検出回路５０４と、出力端子１０４と、レベルシフト回路１０８と、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１と、を備える。
【００４４】
フォトダイオード１０１は、Ｎ型端子がＶＤＤ端子に接続され、Ｐ型端子がＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインと、ロウパスフィルタ５０１の入力端子５０５と、抵抗素子５０２の片側端子と、検出回路５０４の第１の入力端子５０７と、に接続される。ロウパスフィルタ５０１は、出力端子５０６がＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲートに接続される。ＮＭＯＳトランジスタ１０２は、ソースがＧＮＤ端子に接続される。抵抗素子１０４は、フォトダイオード１０１のＰ型端子に接続される片側端子以外の片側端子が、容量素子５０３の片側端子と、検出回路５０４の第２の入力端子５０９に接続される。容量素子１０５は、抵抗素子１０４の片側端子と接続された片側端子以外の片側端子が、ＧＮＤ端子に接続される。検出回路５０４は、遅延状態信号出力端子５０８が出力端子１０４と、レベルシフト回路１０８の入力端子１０９と、に接続される。レベルシフト回路１０８は、出力端子１１０がＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１に接続される。なお、図示はしないが、ＶＤＤ端子には電源からプラスの電圧が供給され、ＧＮＤ端子には電源から基準電圧が供給される。
【００４５】
フォトダイオード１０１は、光電変換特性により、入射される光量に応じた電流を供給する。ＮＭＯＳトランジスタ１０２は、フォトダイオード１０１からの電流をドレインからソースに流す。ロウパスフィルタ５０１は、入力端子５０５から入力されるＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のＤＣ成分のみを出力端子５０２に出力する。抵抗素子５０２は、容量素子５０３とでロウパスフィルタを構成しており、このロウパスフィルタは、ロウパスフィルタ５０１より高い周波数のＡＣ成分を通すことができる。検出回路５０４は、第１の入力端子５０７と第２の入力端子５０９とで、抵抗素子５０２の両端子間に発生する電圧を検出し、この検出結果を遅延状態信号出力端子５０８から出力する。そして、レベルシフト回路１０８は、入力端子１０９から入力される信号をＣＭＯＳレベル信号に変換し、この変換したＣＭＯＳレベル信号を、出力端子１１０から出力する。
【００４６】
なお、検出回路５０４の遅延状態信号出力端子５０８から出力される信号は、抵抗素子５０２の両端子の電圧が、所定レベル未満の場合は、ＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力され、所定レベル以上の場合は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のハイ信号が出力される。
上述したように構成された受光回路は、以下のように動作して入射する光量の変化を検出する。
【００４７】
先ず、周囲が暗い場合の動作について説明する。フォトダイオード１０１に定常的な電流が流れないので、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインは、ほぼＧＮＤ端子電圧となる。そのため、ロウパスフィルタ５０１の入力端子５０５は、ほぼＧＮＤ端子電圧となる。従って、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲートがほぼＧＮＤ端子となり、ＮＭＯＳトランジスタ１０２はオフする。また、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインが、ほぼＧＮＤ端子電圧となっているので、検出回路５０４の遅延状態信号出力端子５０８は、検出条件に関係なく、ＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。従って、出力端子１０４には、ＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力されるので、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１には、ＶＤＤ端子電圧のハイ信号が出力される。
【００４８】
そして、上記周囲が暗い状態から、光信号が入射されたり、周囲が急に明るくなったりして、フォトダイオード１０１からの電流が急に流れ出せば、ＮＭＯＳトランジスタ１０２に流れる電流が、フォトダイオード１０１からの電流まで増加するまでの間、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧は上昇する。そして、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が上昇している期間は、抵抗素子５０２の両端子間に電圧が発生するので、検出回路５０４は、抵抗素子５０２両端子間に所定レベル以上の電圧が発生していると判断する。従って、検出回路５０４の遅延状態信号出力端子５０８には、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のハイ信号が出力される。よって、上記期間では、出力端子１０４は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のハイ信号となり、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１にＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。
【００４９】
次に、周囲が明るい場合の動作について説明する。フォトダイオード１０１に定常的な電流が流れるので、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインは、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のしきい値より多少高いで電圧に制御される。さらに、この場合、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧は変化していないので、抵抗素子５０２の両端子間に電圧は生じない。従って、検出回路５０４は、抵抗素子５０２の両端子間の電圧が所定レベル未満であると判断し、遅延状態信号出力端子５０８に、ＧＮＤ端子電圧のロウ信号を出力する。よって、上記期間では、出力端子１０４は、ＧＮＤ端子電圧のロウ信号となり、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１にＶＤＤ端子電圧のハイ信号が出力される。
【００５０】
そして、上記周囲が明るい状態から、光信号が入射されたり、周囲がさらに明るくなったりして、フォトダイオード１０１からの電流が急に増加すれば、ＮＭＯＳトランジスタ１０２に流れる電流が、フォトダイオード１０１の電流まで増加するまでの間、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧は上昇する。そして、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が上昇している期間は、抵抗素子５０２の両端子間に電圧が発生するので、検出回路５０４は、抵抗素子５０２両端子間に所定レベル以上の電圧が発生していると判断する。従って、検出回路５０４の遅延状態信号出力端子５０８には、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のハイ信号が出力される。よって、上記期間では、出力端子１０４は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のハイ信号となり、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１にＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。
【００５１】
なお、光信号が入射されたり、周囲が急に明るくなったりしてから、しばらく時間が経過すると、抵抗素子５０２を介して容量素子５０３が充電されるため、抵抗素子５０２の両端子間に発生した電圧が低下して行き、やがて電圧が無くなる。そして、さらに時間が経過すると、急に増加したフォトダイオード１０１の電流増加分を、ＮＭＯＳトランジスタ１０２が流せるようになるので、上記した様な、光信号が入射されたり、周囲が急に明るくなったりする前の状態に戻ることは言うまでも無い。
【００５２】
また、光信号が入射されたり、周囲がさらに明るくなったりして、増加するＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が、ＶＤＤ端子電圧レベルまで上昇する場合には、出力端子１０４の信号がＣＭＯＳレベル信号となるので、レベルシフト回路が必要なくなることは言うまでも無い。
【００５３】
以上述べたように、前記した第１と第２の実施形態の受光回路では、光量の増加で急激に増えたフォトダイオードの光電流を、ＮＭＯＳトランジスタが流せるようになるまでの時間で、ＮＭＯＳトランジスタのドレインとゲートの電圧差が所定電圧以上上昇すれば、所望の光量変化があったことを検出する構成である。しかし、光量の増加で急激に増えたフォトダイオードの光電流を、ＮＭＯＳトランジスタが流せるようになるまでの時間は、ＮＭＯＳトランジスタが流す電流により変化してしまう。例えば、周囲が明るい場合で、フォトダイオードに流れる電流が多く、ＮＭＯＳトランジスタが流す電流が多い場合は、この時間は非常に短くなる。これは、ＮＭＯＳトランジスタが流す電流が増加するにつれて、ＮＭＯＳトランジスタの電流を所望量増加するのに必要なゲート電圧の上昇量が小さくなるためである。つまり、この上昇量が少ないため、ＮＭＯＳトランジスタの電流が早く増加するためである。従って、周囲が明るい場合は、光量の増加で急激に増えたフォトダイオードの光電流を、ＮＭＯＳトランジスタが流せるようになるまでの時間が非常に短くなる。このため、ＮＭＯＳトランジスタのドレインとゲートの電圧差の上昇量も小さくなる。よって、周囲が明るい場合は、ＮＭＯＳドレインとゲートの電圧差が所定電圧以上上昇するためには、より大きな光量変化が必要となる。つまり、本発明の第１と第２の実施形態では、周囲の明るさにより、検出される光量変化量が変わってしまう問題があった。このため、人が横切るとか、人の手が近づくとか、カーテンが風で揺れる等で発生する遅く少ない光量変化を、周囲が暗い場合でも検出しない設定とした場合、周囲が明るい場合に、非常に大きな光量変化しか検出できなくなる課題があった。
【００５４】
上記課題を解決するためには、上記ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電流に応じて、検出する上記ＮＭＯＳトランジスタのドレインとゲートの電圧差を補正する方法がある。しかし、この方法は回路構成が複雑になってしまう。
【００５５】
そこで、第３の実施形態の受光回路では、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインとゲートの電圧差を検出するのではなく、別に設けた抵抗素子５０２と容量素子５０３とで構成されるロウパスフィルタの、抵抗素子５０２の両端子間の電圧差を検出する構成とした。また、ロウパスフィルタ５０１のパスできる周波数よりも、抵抗素子５０２と容量素子５０３とで構成されるロウパスフィルタのパスできる周波数の方が高くなる構成とした。そして、人が横切るとか、人の手が近づくとか、カーテンが風で揺れる等で発生した光量変化による遅い周波数の電圧変化は、抵抗素子５０２と容量素子５０３とで構成されるロウパスフィルタでパスできる構成とした。
【００５６】
上記構成とすることで、本発明の第３の実施形態では、前記本発明の第１の実施形態の特徴に加え、周囲の明るさによらず、一定の光量変化を検出することができる特徴を有することができる。つまり、本発明の第３の実施形態では、前記本発明の第１の実施形態の特徴に加え、人が横切るとか、人の手が近づくとか、カーテンが風で揺れる等で発生した光量変化を検出することがなく、周囲の明るさが変化しても一定の光量変化を検出することができる特徴を有することができる。
【００５７】
＜第４の実施形態＞
図６は、第４の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
第４の実施形態の受光回路は、図５で示した第３の実施形態の受光回路とほとんど同じ構成である。なお、異なる点は、本発明の第３の実施形態では、フォトダイオード１０１のＮ型端子がＶＤＤ端子に接続される構成であるのに対し、本発明の第４の実施形態では、フォトダイオード１０１のＮ型端子がＧＮＤ端子に接続されている点のみである。
また、接続も、上記したフォトダイオード１０１の接続以外は、図５で示した本発明の第３の実施形態と同じ接続である。
【００５８】
さらに、動作も、本発明の第３の実施形態とほとんど同じ動作であり、異なる点は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が、頭５で示す本発明の第３の実施形態では、ＶＤＤ端子電圧付近まで上昇する場合があったのに対して、本発明の第４の実施形態では、フォトダイオード１０１の発電電圧までしか上昇しない点である。このため、本発明の第４の実施形態では、出力端子１０４から出力されるハイ信号は、フォトダイオード１０１の発電電圧以上にはならない。従って、この発電電圧より高いＣＭＯＳレベル信号を出力する必要がある場合は、レベルシフト回路１０８が必要となる構成である。
【００５９】
以上述べたように、第３の実施形態の受光回路では、フォトダイオードの電流が、ＶＤＤ端子からＧＮＤ端子へ流れてしまうため、フォトダイオードの電流がこの受光回路の消費電流となる。そのため、周囲が明るい場合では、このフォトダイオードの電流が多くなり、その結果消費電流も多くなってしまう。しかし、第４の実施形態の受光回路では、フォトダイオードの発電電流を用いるので、フォトダイオードの電流はＶＤＤ端子からＧＮＤ端子へは流れない。また、レベルシフト回路も入射光量に変化が無い場合は、入力端子にＧＮＤ端子電圧が入力されるため、消費電流を全く消費しない。従って、第４の実施形態の受光回路は、前記第３の実施形態の受光回路の特徴に加え、消費電流をほとんど消費しない特徴がある。
【００６０】
以下に、ロウパスフィルタ５０１の詳細な構成を、具体的な回路例を示して説明する。
図７は、受光回路に用いられるロウパスフィルタ５０１の一例を示す回路図である。図７に示すように、ロウパスフィルタ５０１は、抵抗素子７０１と、容量素子７０２と、を備える。
【００６１】
抵抗素子７０１は、片側の電極が入力端子５０５に接続され、もう片方の電極が出力端子５０６と、容量素子７０２の片側電極に接続される。容量素子７０２のもう片方電極は、ＧＮＤ端子に接続される。なお、動作の説明は、一般的な抵抗素子と容量素子を用いたロウパスフィルタの構成であるので省略する。
【００６２】
以下に、検出回路５０４の詳細な構成と動作を、具体的な回路例を示して説明する。
図８は、受光回路に用いられる検出回路の一例を示す回路図である。図８に示す様に、検出回路５０４は、ＰＭＯＳトランジスタ８０１、８０２と、定電流回路８０３、８０４と、を備える。なお、定電流回路８０３と定電流回路８０４の流す電流は同じ値である。また、ＰＭＯＳトランジスタ８０２よりＰＭＯＳトランジスタ８０１の方が、Ｋ値が小さい構成である。
【００６３】
ＰＭＯＳトランジスタ８０１は、ドレインが、定電流回路８０３の電流流入端子と、遅延状態信号出力端子５０８と、に接続され、ゲートが、ＰＭＯＳトランジスタ８０２のゲートと、ドレインと、定電流回路８０４の電流流入端子と、に接続され、ソースが第１の入力端子５０７に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ８０２は、ソースが、第２の入力端子５０９に接続される。定電流回路８０３、８０４の電流流出端子は、ＧＮＤ端子に接続される。
【００６４】
先ず、第２の出力端子５０９の電圧に対して、第１の入力端子５０７の電圧が所定電圧以上高くない場合の動作について説明する。ＰＭＯＳトランジスタ８０１が流せるドレイン電流よりも、定電流回路８０３が流せる電流の方が大きくなる。従って、遅延状態信号出力端子５０８には、ＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。
【００６５】
次に、第２の出力端子５０９の電圧に対して、第１の入力端子５０７の電圧が所定電圧以上高くなった場合の動作について説明する。ＰＭＯＳトランジスタ８０１が流せるドレイン電流の方が、定電流回路８０３が流せる電流よりも大きい。従って、遅延状態信号出力端子５０８には、第１の入力端子５０７に入力される電圧レベルのハイ信号が出力される。
【００６６】
なお、上記所定電圧は、定電流回路８０３の電流を流すために必要なＰＭＯＳトランジスタ８０１のゲートとソース間電圧から、定電流回路８０４の電流が流れるＰＭＯＳトランジスタ８０２のゲートとソース間電圧を引いた値である。定電流回路８０３と定電流回路８０４が流せる電流値が同じであり、ＰＭＯＳトランジスタ８０２よりもＰＭＯＳトランジスタ８０１の方が小さいＫ値であるので、上記ＰＭＯＳトランジスタ８０２のゲートとソース間電圧よりも、上記ＰＭＯＳトランジスタ８０１のゲートとソース間電圧の方が高い電圧となる。従って、上記所定電は正の値であり、ＰＭＯＳトランジスタ８０２のＫ値に対して、ＰＭＯＳトランジスタ８０１のＫ値を小さくすればするほど、上記所定電圧は増加する。
【００６７】
また、第３ないし第４の実施形態の検出回路は、定電流回路８０３と８０４の電流値を同じとし、ＰＭＯＳトランジスタ８０１と８０２のＫ値を異なる値とすることで、上記所定電圧値を調整した。しかし、ＰＭＯＳトランジスタ８０１と８０２のＫ値を同じとし、定電流回路８０３と８０４の定電流値を異なる値とすることで上記所定電圧値を調整できることは言うまでも無い。
【００６８】
以下に、レベルシフト回路１０８の詳細な構成と動作を、具体的な回路例を示して説明する。
図８は、受光回路に用いられるレベルシフト回路の一例を示す回路図である。
図８に示すように、レベルシフト回路１０８は、ＮＭＯＳトランジスタ９０２と定電流回路９０１と、を備える。
【００６９】
ＮＭＯＳトランジスタ９０２は、ドレインが、反転信号出力端子１１０と、定電流回路９０１の電流流出端子に接続され、ゲートは、入力端子１０９に接続され、ソースは、ＧＮＤ端子に接続される。定電流回路５０１は、電流流入端子がＶＤＤ端子に接続される。なお、図示はしないが、ＶＤＤ端子には電源からプラスの電圧が供給され、ＧＮＤ端子には電源から基準電圧が供給される。
【００７０】
先ず、入力端子１０９の電圧が低く、ＮＭＯＳトランジスタ９０２のドレイン電流が、定電流回路９０１が流せる電流より少ない場合は、反転信号出力端子１１０にＶＤＤ端子電圧が出力される。
【００７１】
次に、入力端子１０９の電圧が高く、ＮＭＯＳトランジスタ５０２のドレイン電流が、定電流回路９０１が流せる電流より多い場合は、反転信号出力端子１１０にＧＮＤ端子電圧が出力される。
【００７２】
また、レベルシフト回路１０８の消費電流は、入力端子１０９がＧＮＤ端子電圧の場合、ほぼゼロである。従って、第１から４の実施形態の受光回路は、入射光量の変化が無い定常状態では、レベルシフト回路１０８の消費電流がほぼゼロとなる。
【００７３】
図１０は、受光回路に用いられる定電流回路の一例を示す回路図である。図１０に示す定電流回路は、ディプレッション型ＮＭＯＳトランジスタ１３２で構成され、ドレインが電流流入端子１３１となり、ゲートとソースが電流流出端子１３３となる構成である。この構成により、ディプレッション型ＮＭＯＳトランジスタ１３２は、ソースとゲート間電圧が一定となるので、飽和動作する条件であれば、ドレイン電流が定電流となる。従って、電流流入端子１３１から電流流出端子１３３へ定電流を流す構成となる。
【００７４】
なお、第１から第２の実施形態の受光回路では、フォトダイオード１０１を用いた場合で説明したが、ＬＥＤや太陽電池のような光電変換特性を有する光電変換素子を用いても同じ機能や特徴が得られることは言うまでもない。また、各ＮＭＯＳトランジスタの役割を各ＰＭＯＳトランジスタに変更し、各ＰＭＯＳトランジスタの役割を各ＮＭＯＳトランジスタに変更した場合でも、上記した機能や特徴が得られることも言うまでもない。さらに、上記各定電流回路を、ある定電流回路の定電流をミラー回路にてミラーした場合でも同じ機能や特徴が得られることは言うまでもない。
【００７５】
＜第５の実施形態＞
図１２は、本発明の受光回路を用いたシステムを示すブロック図である。本発明の受光回路を用いたシステムは、メインシステムが動作を停止している状態（以降、スタンバイ状態と略称する）で、赤外リモコン等から光信号が入力されると、メインシステムに電源が供給され、動作を開始する。従って、スタンバイ状態の消費電力が極めて少ないシステムが実現できる。
本発明の受光回路を用いたシステムは、本発明の受光回路１２０１と、タイマー回路１２０２と、光信号読み出し回路１２０３と、メインシステム１２０４とを備えている。
【００７６】
次に、本発明の受光回路を用いたシステムの動作について説明する。
受光回路１２０１は、赤外リモコン等から入力された光信号を検出して、タイマー回路１２０２に信号を出力する。タイマー回路は、受光回路１２０１からの信号を検出して動作を開始し、所定時間タイマーをカウントする。そして、カウントをしている間、光信号読み出し回路１２０３に信号を出力する。光信号読み出し回路１２０３は、タイマー回路１２０２からの信号を受け動作を開始すると共に光信号の読み取り動作を行い、読み取った光信号に応じたシステム制御信号１２２１をメインシステム１２０４に出力する。メインシステム１２０４は、システム制御信号１２２１に応じた動作を行う。タイマー回路１２０２および光信号読み出し回路１２０３は、所定時間のタイマーのカウントが終了後動作を停止し、受光回路１２０１のみが動作する状態となる。
【００７７】
なお、光読み出し回路１２０３は、受光回路１２０１が光信号を検出した場合に出力される信号で起動しても良い。
また、タイマー回路１２０２ないし光信号読み出し回路１２０３は、メインシステム１２０４が動作している間は、カウント及び動作を持続させても良い。
【００７８】
上記構成により、システムがスタンバイ状態のときに、赤外リモコン等から光信号が入力されると、光信号読み出し回路１２０３が所定時間動作する。そして、光信号読み出し回路１２０３がメインシステム１２０４の電源をオンする命令の光信号を読み出した場合、メインシステム１２０４が動作を開始する動作が実現できる。また、所定時間動作している光信号読み出し回路１２０３が、メインシステム１２０４の電源をオンする命令信号以外の光信号を読み出した場合には、メインシステム１２０４の電源はオフしたままで、所定時間後に光信号読み出し回路１２０３とタイマー回路１２０２が動作を停止する動作も実現できる。
【００７９】
以上によりシステムがスタンバイ状態で、赤外リモコンなどから光信号が入力されていない場合は、電力をほとんど消費しない受光回路１２０１のみが動作し、電力をほとんど消費しないシステムが実現できる。さらに、システムがスタンバイ状態で赤外リモコンなどから光信号が入力されても、入力された光信号がメインシステム１２０４の電源をオンする命令信号以外の場合は、タイマー回路１２０２と光信号読み出し回路１２０３が所定時間後に動作を停止するため、システムがスタンバイ状態での消費電力からの追加消費電力の少ないシステムが実現できる。
【符号の説明】
【００８０】
１０１ フォトダイオード
１０２ Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ
１０３ 制御回路
１０４ 出力端子
１０８ レベルシフト回路
１１１ ＣＭＯＳレベル信号出力端子
５０１ ロウパスフィルタ
５０４ 検出回路
１２０１ 受光回路
１２０２ タイマー回路
１２０３ 光信号読み出し回路
１２０４ メインシステム
１２２１ システム制御信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光量の変化を検出する受光回路に係わり、特に周囲の明るさに関係なく、安定して光量の変化を検出できる受光回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
受光回路は、赤外線リモコン通信や可視光通信の光信号受光用や、フォトインタラプタや三角法を用いた光反射タイプの距離センサ等に用いられる。この受光回路の機能は、光のオンオフによる光量変化や、入射や反射される光量の変化を検出する機能が必要なのはもちろんであるが、周囲の明るさによらず光量変化が検出できる機能が必要である。
【０００３】
図１１に従来の受光回路を示す。構成は、光電変換機能により光信号や光量の変化を電流の変化に変換するフォトダイオード１０１と、フォトダイオード１０１の光電変換による電流変化を電圧の変化に変換する抵抗素子１５０と、ロウパスフィルタ５０１と、ドレイン電圧がロウパスフィルタ５０１を介してゲートに供給されるＮチャネル型ＭＯＳトラジスタ（以降ＮＭＯＳトランジスタと略称する。）１０２と、抵抗素子１５０の両端に発生した電圧変化を出力する出力端子１０４とで構成される。
【０００４】
フォトダイオード１０１は、Ｎ型端子がＶＤＤ端子に接続され、Ｐ型端子が出力端子１０４と抵抗素子１５０の片側電極とＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインとロウパスフィルタ５０１の入力端子５０５とに接続される。抵抗素子１５０のもう片方の電極はＧＮＤ端子に接続される。ロウパスフィルタ５０１は、出力端子５０６がＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲートに接続される。ＮＭＯＳトランジスタ１０２のソースは、ＧＮＤ端子に接続される。なお、図示はしないが、ＶＤＤ端子には電源からプラスの電圧が供給され、ＧＮＤ端子には電源から基準電圧が供給される。
上述したように構成された受光回路は、以下のように動作して入射する光量の変化を検出する。
【０００５】
周囲が暗い場合では、フォトダイオード１０１に定常的な電流が流れないので、出力端子の電圧は、ほぼＧＮＤ端子電圧となり、ＮＭＯＳトランジスタ１０２はオフしている。従って、フォトダイオード１０１に入射される光量が変化することで変化するフォトダイオード１０１の電流変化が抵抗素子１５０に流れる際に発生する電圧が、出力端子１０４から出力される。一方、周囲が明るい場合は、フォトダイオード１０１に定常的な電流が流れるため、抵抗素子１５０の電位差がこの電流により上昇し、フォトダイオード１０１に、抵抗素子１５０の電位差がＮＭＯＳトランジスタ１０２のしきい値電圧を超える以上の電流が定常的に流れる場合は、出力端子１０４はＮＭＯＳトランジスタ１０２のしきい値電圧付近にＮＭＯＳトランジスタ１０２によって制御される。つまり、周囲がいくら明るくても、出力端子１０４の電圧は、ＶＤＤ端子電圧まで上昇することはなく、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のしきい値電圧付近までしか上昇しない。従って、出力端子１０４から出力される電圧波形が、ＶＤＤ端子電圧で頭打ちとなることが無いので、周囲が非常に明るくても光量変化により出力電圧が変化する。つまり、周囲の明るさによらず光量変化が検出できる。
【０００６】
なお、周囲が明るく、出力端子１０４の電圧がＮＭＯＳトランジスタ１０２のしきい値電圧付近に制御されている場合、ＮＭＯＳトランジスタ１０２にも電流が流れているが、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲート電圧は、ロウパスフィルタ５０１を介して変化するため、変化速度が遅い。しかも、ロウパスフィルタ５０１は、非常に遅い周波数の信号しか通さない設定である。従って、ＮＭＯＳトランジスタ１０２に流れる電流は、瞬間的な電流変化には定電流となるため、このＮＭＯＳトランジスタ１０２により受光感度の低下はほとんど無い。
【０００７】
さらに、人が横切るとか、人の手が近づくとか、カーテンが風で揺れる等で発生する遅い変化速度の光量変化を検出しないために、これら、光量変化で発生する電流変化による電圧変化の周波数成分はパスできる様にロウパスフィルタ５０１のパス周波数を設定している。
また、図示していないが、従来の受光回路の出力には、従来の受光回路の出力端子から出力されるＣＭＯＳレベル未満の信号を、ＣＭＯＳレベルに変換する入力回路が必要である。
【０００８】
以上説明した従来の受光回路は、ソースがＧＮＤ端子に接続され、ドレイン電圧がロウパスフィルタを介してゲート電圧に供給されるＮＭＯＳトランジスタに、フォトダイオードの電流を流すことで、周囲が明るく、フォトダイオード１０１の電流が多くても、出力電圧がＮＭＯＳトランジスタ１０２のしきい値電圧付近より高くならない構成であった。従って、周囲の明るさによらず、光量変化により出力電圧が変化する構成であった。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−８３４５２号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上述べてきたように、従来の受光回路は、周囲の明るさによらず光量変化に対して出力電圧が変動する構成である。しかしながら、従来の受光回路は、上記したように、周囲が暗い場合の出力は、ＧＮＤ端子電圧付近を中心に光量変化に応じて電圧が変化し、一方、周囲が明るい場合の出力は、内蔵するＮＭＯＳトランジスタのしきい値電圧付近を中心に光量変化に応じて電圧が変化する構成である。このため、従来の受光回路の出力をＣＭＯＳインバータ等の簡単な構造のＣＭＯＳレベル入力回路に入力した場合、周囲が暗い場合は、入力信号レベルが低く、光量変化に対する電圧変化も非常に小さいため、入力信号を検出できない。また、周囲が明るい場合は、入力信号レベルがＣＭＯＳレベル以上の信号では無いため、ＣＭＯＳレベル入力回路に貫通が流れてしまう。従って、次段の入力回路はアンプ回路等を用い、入力電圧の直流電圧範囲の広い入力回路とする必要があるが、この場合、次段の入力回路の構成が、複雑で高価となるだけでなく、アンプ等を用いるため、このアンプ回路で定常的に電流が消費されてしまう。つまり、従来の受光回路は、次段の入力部が複雑で高価となるだけでなく、次段の入力部の消費電流も増大してしまうといった課題があった。また、フォトダイオードの電流が全てＧＮＤ端子へ流れてしまうため、周囲が明るい場合に受光回路の消費電流が増大してしまう課題もあった。そしてさらには、離れた場所から出力される光信号等の弱い光量変化を従来の受光回路で検出するためには、受光感度を高くする必要がある。しかし、従来の受光回路で受光感度を高めるには、上記抵抗素子の抵抗値を高くする必要がある。つまり、従来の受光回路は、受光感度を高めるために上記抵抗素子を高抵抗とする必要があり、そのため、上記抵抗素子の占有面積が大きすぎてＩＣチップ内部に作ることが出来なくなる。従って、高価で場所を必要とする外付け抵抗素子を追加する必要がある課題もあった。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みてなされ、従来の受光回路よりも、次段の入力回路が小型で安価で、しかも、消費電流がほとんど無い構成を採用できる受光回路を提供する。そしてさらには、従来の受光回路よりも、高価で場所を必要とする外付け抵抗素子を用いなくても、受光感度が高くコストも安い受光回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の受光回路は、上記従来の受光回路の課題を解決するために、入射光量に応じた電流を流す光電変換素子と、光電変換素子の電流がドレインに供給されるＮＭＯＳトランジスタと、ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧が入力端子に供給され、制御信号によってＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧を制御する制御回路と、を備えた受光回路であって、制御回路は、遅延回路を備えており、ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧が変化したときに、遅延回路における遅延量に応じた制御状態出力信号を出力し、受光回路は、制御状態出力信号を入射光量の変化の検出信号として出力する構成とした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の受光回路は、従来の受光回路よりも小型化と受光感度の向上が図れ、更に周辺回路も小型で低消費電流となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
【図２】第２の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
【図３】受光回路に用いられる制御回路の一例を示す回路図である。
【図４】受光回路に用いられる制御回路の他の例を示す回路図である。
【図５】第３の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
【図６】第４の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
【図７】受光回路に用いられるロウパスフィルタの一例を示す回路図である。
【図８】受光回路に用いられる検出回路の一例を示す回路図である。
【図９】受光回路の出力段に設けるレベルシフト回路の一例を示す回路図である。
【図１０】受光回路に用いられる定電流回路の一例を示す回路図である。
【図１１】従来の受光回路の回路構成を示す概略回路図である。
【図１２】本発明の受光回路を用いたシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
【００１６】
第１の実施形態の受光回路は、フォトダイオード１０１と、ＮＭＯＳトランジスタ１０２と、制御回路１０３と、出力端子１０４と、レベルシフト回路１０８と、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１と、を備える。
【００１７】
フォトダイオード１０１は、Ｎ型端子がＶＤＤ端子に接続され、Ｐ型端子がＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインと制御回路１０３の入力端子１０５とに接続される。制御回路１０３は、制御状態信号出力端子１０６が出力端子１０４と、レベルシフト回路１０８の入力端子１０９と、に接続され、制御端子１０７がＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲートに接続される。ＮＭＯＳトランジスタ１０２は、ソースがＧＮＤ端子に接続される。レベルシフト回路１０８は、出力端子１１０がＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１に接続される。なお、図示はしないが、ＶＤＤ端子には電源からプラスの電圧が供給され、ＧＮＤ端子には電源から基準電圧が供給される。
【００１８】
フォトダイオード１０１は、光電変換特性により、入射される光量に応じた電流を供給する。ＮＭＯＳトランジスタ１０２は、フォトダイオード１０１からの電流をドレインからソースに流す。制御回路１０３は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧を入力端子１０５でモニターし、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が所望の電圧となるように、内部のロウパスフィルタと制御端子１０７を介してＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲートを制御する。さらに、制御回路１０３は、内部のロウパスフィルタによる制御動作遅延状態を知らせる信号を制御状態信号出力端子１０６から出力する。そして、レベルシフト回路１０８は、入力端子１０９から入力される信号をＣＭＯＳレベル信号に変換し、この変換したＣＭＯＳレベル信号を、出力端子１１０から出力する。
【００１９】
なお、制御回路１０３の制御状態信号出力端子１０６から出力される信号は、制御回路１０３の制御遅延が所定の遅延量未満であれば、ＧＮＤ端子電圧の信号が出力される。そして、この制御遅延が所定の遅延量以上であれば、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧レベルのハイ信号が出力される。また、レベルシフト回路１０８の出力端子１１０からＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１へ出力されるＣＭＯＳレベル信号は、出力端子１０４から出力される信号がＧＮＤ端子電圧の場合は、ＶＤＤ端子電圧のハイ信号が出力される。そして、出力端子１０４から出力される信号がＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧レベルのハイ信号の場合は、ＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。
上述したように構成された受光回路は、以下のように動作して入射する光量の変化を検出する。
【００２０】
周囲が暗い場合は、フォトダイオード１０１に定常的な電流が流れないので、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインは、ほぼＧＮＤ端子電圧となる。そのため、制御回路１０３の入力端子１０５は、ほぼＧＮＤ端子電圧となる。従って、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲートがほぼＧＮＤ端子となり、ＮＭＯＳトランジスタ１０２はオフすると共に、出力端子１０４も、ほぼＧＮＤ端子電圧となる。よって、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１には、ＶＤＤ端子電圧のハイ信号が出力される。
【００２１】
そして、上記周囲が暗い状態から、光信号が入射されたり、周囲が急に明るくなったりして、フォトダイオード１０１からの電流が急に流れ出せば、ＮＭＯＳトランジスタ１０２に流れる電流が、フォトダイオード１０１からの電流まで増加するまでの間、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧は上昇する。そして、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が上昇している期間は、制御回路１０３の制御が遅延している期間なので、この期間では、制御回路１０３の制御状態信号出力端子１０６の電圧は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧となっている。従って、上記期間では、出力端子１０４は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のハイ信号となり、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１にＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。
【００２２】
一方、周囲が明るい場合は、フォトダイオード１０１に定常的な電流が流れるので、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインは、制御回路１０３により、所望の電圧付近に制御される。さらに、この場合、制御回路１０３の制御も遅延していないので、制御回路１０３の制御状態出力端子１０６は、ほぼＧＮＤ端子電圧となる。よって、出力端子１０４はＧＮＤ端子電圧レベルのロウ信号となり、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１には、ＶＤＤ端子電圧のハイ信号が出力される。
【００２３】
そして、上記周囲が明るい状態から、光信号が入射されたり、周囲がさらに明るくなったりして、フォトダイオード１０１からの電流が急に増加すれば、ＮＭＯＳトランジスタ１０２に流れる電流が、フォトダイオード１０１の電流まで増加するまでの間、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧は上昇する。そして、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が上昇している期間は、制御回路１０３の制御が遅延している期間なので、この期間では、制御回路１０３の制御状態信号出力端子１０６の電圧も、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧となる。従って、上記期間では、出力端子１０４は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のハイ信号となり、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１にＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。
【００２４】
なお、光信号が入射されたり、周囲が急に明るくなったりしてから、しばらく時間が経過すると、急に増加したフォトダイオード１０１の電流増加分を、ＮＭＯＳトランジスタ１０２が流せるようになる。このため、上記した様な、光信号が入射されたり、周囲が急に明るくなったりする前の状態に戻ることは言うまでも無い。
【００２５】
なお、光信号が入射されたり、周囲がさらに明るくなったりして、増加するＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が、ＶＤＤ端子電圧レベルまで上昇する場合には、出力端子１０４の信号がＣＭＯＳレベル信号となるので、レベルシフト回路が必要なくなることは言うまでも無い。
【００２６】
以上述べたように、第１の実施形態の受光回路は、瞬間的に変化する電流に対して抵抗値が非常に高いＮＭＯＳトラジスタに、瞬間的に変化するフォトダイオードの電流を流すので、受光感度が高くなる。また、このＮＭＯＳトランジスタは、ＩＣ内部に作成できるので、外付け部品が省略でき、その分、小型化できコストダウンが図れる。さらに、出力端子の電圧がＧＮＤ端子電圧となるため、次段の入力回路の構成を簡単で消費電流が定常的には流れないレベルシフト回路等で構成できる。従って、次段の入力回路を小型化できると共に定常的な消費電流も無くすることができる。
【００２７】
＜第２の実施形態＞
図２は、第２の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
図２に示す様に、図１で示した第１の実施形態の受光回路とほとんど同じ構成である。なお、異なる点は、本発明の第１の実施形態では、フォトダイオード１０１のＮ型端子がＶＤＤ端子に接続される構成であるのに対し、本発明の第２の実施形態では、フォトダイオード１０１のＮ型端子がＧＮＤ端子に接続されている点のみである。
また、接続も、上記したフォトダイオード１０１の接続以外は、本発明の第１の実施形態と同じ接続である。
【００２８】
さらに、動作も、図１で示した本発明の第１の実施形態とほとんど同じ動作であり、異なる点は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が、本発明の第１の実施形態では、ＶＤＤ端子電圧付近まで上昇する場合があったのに対して、本発明の第２に実施形態では、フォトダイオード１０１の発電電圧までしか上昇しない点である。このため、本発明の第２の実施形態では、制御回路１０３の制御状態信号出力端子１０６から出力される制御状態信号の電圧もフォトダイオード１０１の発電電圧以下となる。従って、この発電電圧より高いＣＭＯＳレベル信号を出力する必要がある場合は、レベルシフト回路１０８が必要となる構成である。
【００２９】
以上述べたように、前記第１の実施形態の受光回路では、フォトダイオードの電流が、ＶＤＤ端子からＧＮＤ端子へ流れてしまうため、フォトダイオードの電流がこの受光回路の消費電流となる。そのため、周囲が明るい場合では、このフォトダイオードの電流が多くなり、その結果、消費電流も多くなってしまう。しかし、上記第２の実施形態の受光回路では、フォトダイオードの発電電流を用いるので、フォトダイオードの電流はＶＤＤ端子からＧＮＤ端子へは流れない。また、レベルシフト回路も入射光量に変化が無い場合は、入力端子にＧＮＤ端子電圧が入力されるため、消費電流を全く消費しない。従って、第２の実施形態の受光回路では、前記第１の実施形態の受光回路の特徴に加え、消費電流をほとんど消費しない特徴がある。
【００３０】
以下に、制御回路１０３の詳細な構成と動作を、具体的な回路例を示して説明する。
図３は、受光回路に用いられる制御回路１０３の一例を示す回路図である。制御回路１０３は、抵抗素子３０１と、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ（以降ＰＭＯＳトランジスタと略称する。）３０２、３０３と、定電流回路３０４、３０５と、容量３０４と、を備える。なお、定電流回路３０４と定電流回路３０５の流す電流は同じ値である。また、ＰＭＯＳトランジスタ３０３よりＰＭＯＳ３０２の方が、Ｋ値が小さい構成である。
【００３１】
抵抗素子３０１は、片方の電極が入力端子１０５に接続され、もう片方の電極が制御端子１０７に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ３０２は、ドレインが定電流回路３０４の電流流入端子と、制御状態信号出力端子１０６と、に接続され、ゲートがＰＭＯＳトランジスタ３０３のゲートと、ドレインと、定電流回路３０５の電流流入端子と、に接続され、ソースが入力端子１０５に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ３０３は、ソースが制御端子１０７に接続される。定電流回路３０４、３０５の電流流出端子はＧＮＤ端子に接続される。容量３０４は、片側電極が制御端子１０７に接続され、もう片方の電極がＧＮＤ端子に接続される。
上述したように構成された制御回路は、以下のように動作して入力される電流変化を検出する。
【００３２】
先ず、入力端子１０５から、定電流回路３０４と３０５の合計電流値が流入している場合を説明する。抵抗素子３０１には定電流回路３０５の電流によるΔＶが発生している。
このため、ＰＭＯＳトランジスタ３０３のソースとゲート間の電位差よりも、ＰＭＯＳトランジスタ３０２のソースとゲート間電位差の方がΔＶ分高くなる。しかし、ＰＭＯＳト
ランジスタ３０２は、ＰＭＯＳトランジスタ３０３よりＫ値を小さくしているので、このΔＶ分ソースとゲート間電圧が上昇しても、ＰＭＯＳトランジスタ３０３より流せるドレ
イン電流が少ない。従って、ＰＭＯＳトランジスタ３０２が流せるドレイン電流よりも、定電流回路３０４の定電流値の方が多いので、制御状態信号出力端子１０６はＧＮＤ端子電圧のロウ信号となる。
【００３３】
次に、入力端子１０５からの電流が、急に増えた場合について説明する。入力端子１０５の電圧は、急に増加した電流で一気に増加するが、制御端子１０７の電圧は容量３０４があるため、急には増加しない。このため、ＰＭＯＳトランジスタ３０３のソースとゲート間の電位差よりも、ＰＭＯＳトランジスタ３０２のソースとゲート間電位差の方がさらに高くなる。従って、ＰＭＯＳトランジスタ３０２が流せるドレイン電流の方が、ＰＭＯＳトランジスタ３０３のドレイン電流よりも多くなる。よって、ＰＭＯＳトランジスタ３０２が流せるドレイン電流が、定電流回路３０４の定電流値よりも多くなり、制御状態出力端子１０６は、入力端子１０５の電圧まで上昇する。
【００３４】
そして、しばらくたつと、制御端子１０７の電圧が上昇し、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電流が、入力端子１０５からの電流増加分増えるまで上昇したら、再び、入力端子１０５から、定電流回路３０４と３０５の合計電流値が流入している場合に戻る。
【００３５】
以上述べたように、図３で示す制御回路は、入力端子電圧が所望の電圧に制御されている状態では、制御状態出力端子からＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。また、入力端子から流入する電流が急に増加することで、入力端子電圧の制御が遅延した場合には、制御状態出力端子から入力端子電圧のハイ信号が出力される。
【００３６】
なお、図３で示す第１ないし第２の実施形態で用いた制御回路では、定電流回路３０４と３０５の定電流値を同じとし、ＰＭＯＳトランジスタ３０２と３０３のＫ値を異なる値とすることで、検出電流値を調整した。しかし、ＰＭＯＳトランジスタ３０２と３０３のＫ値を同じとし、定電流回路３０４と３０５の定電流値を異なる値とすることで検出電流値を調整する方法もあることは言うまでも無い。
【００３７】
図４は、受光回路に用いられる制御回路の他の例を示す回路図である。図４に示す様に、定電流回路４０２、４０９と、ＮＭＯＳトランジスタ４０３、４０５、４０７、４０８と、ＰＭＯＳトランジスタ４０１、４０４，４０６と、容量３０４と、を備える。なお、ＰＭＯＳトランジスタ４０６よりもＰＭＯＳトランジスタ４０１の方が、Ｋ値が小さく、さらに、ＰＭＯＳトランジスタ４０１よりもＰＭＯＳトランジスタ４０４の方が、Ｋ値が小さい構成である。また、定電流回路４０２の定電流値は、ＮＭＯＳトランジスタ４０３が流すドレイン電流値の２倍とした構成である。さらに、ＮＭＯＳトランジスタ４０３、４０５，４０７には、同じ電流がミラーされる構成である。
【００３８】
定電流回路４０９は、電流流入端子が入力端子１０５に接続され、電流流出端子がノードＮ１に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ４０１は、ドレインが定電流回路４０２の電流流入端子に接続され、ゲートがＰＭＯＳトランジスタ４０４のゲートとＰＭＯＳトランジスタ４０６のゲートとドレインに接続され、ソースが入力端子１０５に接続される。定電流回路４０２は、電流流出端子がＮＭＯＳトランジスタ４０３のドレインと制御端子１０７とに接続される。ＰＭＯＳトランジスタ４０４は、ドレインがＮＭＯＳトランジスタ４０５のドレインと制御状態出力端子１０６とに接続され、ソースが入力端子１０５に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ４０６は、ソースがノードＮ１に接続される。ノードＮ１は、ＮＭＯＳトランジスタ４０８のドレインと、ＮＭＯＳトランジスタ４０８、４０７、４０５、４０３のゲートに接続される。ＮＭＯＳトランジスタ４０８、４０７、４０５、４０３は、ソースがＧＮＤ端子に接続される。容量３０４は、片方の電極が制御端子１０７に接続され、もう片方の電極がＧＮＤ端子に接続される。
【００３９】
先ず、入力端子１０５から流入する電流に、変動がない場合の動作について説明する。制御端子１０７の電圧が所望の値に制御され、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電流が制御されている。この場合、ＰＭＯＳトランジスタ４０１とＮＭＯＳトランジスタ４０３のドレイン電流が同じとなっている。つまり、ＰＭＯＳトランジスタ４０６とＰＭＯＳトランジスタ４０１が同じドレイン電流となるように、ノードＮ１より入力端子１０５の電圧が少し高い状態に制御されている。しかし、ＰＭＯＳトランジスタ４０４のドレイン電流は、ＰＭＯＳトランジスタ４０１よりＫ値が小さいので、ＮＭＯＳトランジスタ４０５のドレイン電流より少ない。従って、制御状態信号出力端子１０６はＧＮＤ端子電圧が出力される。
【００４０】
次に、入力端子１０５から流入する電流が、急激に増加した場合の動作について説明する。入力端子１０５の電圧が一気に上昇するが、制御端子１０７の電圧は定電流回路４０２と容量３０４があるため、急には増加しない。このため、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電流が、この増加した入力端子１０５の電流分増加するまで、入力端子１０５の電圧は上昇したままとなる。従って、ＰＭＯＳトランジスタ４０１、４０４がフルオンする状態がしばらく続き、この間はＰＭＯＳトランジスタ４０４のドレイン電流の方が、ＮＭＯＳトランジスタ４０５のドレイン電流よりも多く流せるので、制御状態出力端子１０６は入力端子１０５の電圧が出力される。
【００４１】
そしてしばらくたつと、制御端子１０７の電圧が上昇し、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電流が、入力端子１０５からの電流増加分増えるまで上昇したら、再び前記した入力端子１０５からの流入電流に変動が無い場合の状態に戻る。
【００４２】
以上述べたように、図４で示した制御回路１０３は、図３で示した制御回路１０３とは異なる構成で、全く同じ機能を実現できる。しかも、図３で示した抵抗素子３０１に対して、図４で示す定電流回路４０９は、等価的な抵抗値が非常に高いので、入力端子１０５の電流変化に対する感度が向上する。また、図３で示す抵抗素子３０１よりも図４で示す定電流回路４０９の方が、同じ抵抗値の場合の占有面積が小さくなる。従って、図３で示す制御回路よりも、図４で示す制御回路の方が、同じ性能で設計した場合、コストダウンが可能となる。
【００４３】
＜第３の実施形態＞
図５は、第３の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
図５に示す様に、フォトダイオード１０１と、ＮＭＯＳトランジスタ１０２と、制御回路１０３と、ロウパスフィルタ５０１と、抵抗素子５０２と、容量素子５０３と、検出回路５０４と、出力端子１０４と、レベルシフト回路１０８と、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１と、を備える。
【００４４】
フォトダイオード１０１は、Ｎ型端子がＶＤＤ端子に接続され、Ｐ型端子がＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインと、ロウパスフィルタ５０１の入力端子５０５と、抵抗素子５０２の片側端子と、検出回路５０４の第１の入力端子５０７と、に接続される。ロウパスフィルタ５０１は、出力端子５０６がＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲートに接続される。ＮＭＯＳトランジスタ１０２は、ソースがＧＮＤ端子に接続される。抵抗素子１０４は、フォトダイオード１０１のＰ型端子に接続される片側端子以外の片側端子が、容量素子５０３の片側端子と、検出回路５０４の第２の入力端子５０９に接続される。容量素子１０５は、抵抗素子１０４の片側端子と接続された片側端子以外の片側端子が、ＧＮＤ端子に接続される。検出回路５０４は、遅延状態信号出力端子５０８が出力端子１０４と、レベルシフト回路１０８の入力端子１０９と、に接続される。レベルシフト回路１０８は、出力端子１１０がＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１に接続される。なお、図示はしないが、ＶＤＤ端子には電源からプラスの電圧が供給され、ＧＮＤ端子には電源から基準電圧が供給される。
【００４５】
フォトダイオード１０１は、光電変換特性により、入射される光量に応じた電流を供給する。ＮＭＯＳトランジスタ１０２は、フォトダイオード１０１からの電流をドレインからソースに流す。ロウパスフィルタ５０１は、入力端子５０５から入力されるＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のＤＣ成分のみを出力端子５０２に出力する。抵抗素子５０２は、容量素子５０３とでロウパスフィルタを構成しており、このロウパスフィルタは、ロウパスフィルタ５０１より高い周波数のＡＣ成分を通すことができる。検出回路５０４は、第１の入力端子５０７と第２の入力端子５０９とで、抵抗素子５０２の両端子間に発生する電圧を検出し、この検出結果を遅延状態信号出力端子５０８から出力する。そして、レベルシフト回路１０８は、入力端子１０９から入力される信号をＣＭＯＳレベル信号に変換し、この変換したＣＭＯＳレベル信号を、出力端子１１０から出力する。
【００４６】
なお、検出回路５０４の遅延状態信号出力端子５０８から出力される信号は、抵抗素子５０２の両端子の電圧が、所定レベル未満の場合は、ＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力され、所定レベル以上の場合は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のハイ信号が出力される。
上述したように構成された受光回路は、以下のように動作して入射する光量の変化を検出する。
【００４７】
先ず、周囲が暗い場合の動作について説明する。フォトダイオード１０１に定常的な電流が流れないので、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインは、ほぼＧＮＤ端子電圧となる。そのため、ロウパスフィルタ５０１の入力端子５０５は、ほぼＧＮＤ端子電圧となる。従って、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲートがほぼＧＮＤ端子となり、ＮＭＯＳトランジスタ１０２はオフする。また、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインが、ほぼＧＮＤ端子電圧となっているので、検出回路５０４の遅延状態信号出力端子５０８は、検出条件に関係なく、ＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。従って、出力端子１０４には、ＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力されるので、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１には、ＶＤＤ端子電圧のハイ信号が出力される。
【００４８】
そして、上記周囲が暗い状態から、光信号が入射されたり、周囲が急に明るくなったりして、フォトダイオード１０１からの電流が急に流れ出せば、ＮＭＯＳトランジスタ１０２に流れる電流が、フォトダイオード１０１からの電流まで増加するまでの間、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧は上昇する。そして、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が上昇している期間は、抵抗素子５０２の両端子間に電圧が発生するので、検出回路５０４は、抵抗素子５０２両端子間に所定レベル以上の電圧が発生していると判断する。従って、検出回路５０４の遅延状態信号出力端子５０８には、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のハイ信号が出力される。よって、上記期間では、出力端子１０４は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のハイ信号となり、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１にＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。
【００４９】
次に、周囲が明るい場合の動作について説明する。フォトダイオード１０１に定常的な電流が流れるので、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインは、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のしきい値より多少高いで電圧に制御される。さらに、この場合、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧は変化していないので、抵抗素子５０２の両端子間に電圧は生じない。従って、検出回路５０４は、抵抗素子５０２の両端子間の電圧が所定レベル未満であると判断し、遅延状態信号出力端子５０８に、ＧＮＤ端子電圧のロウ信号を出力する。よって、上記期間では、出力端子１０４は、ＧＮＤ端子電圧のロウ信号となり、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１にＶＤＤ端子電圧のハイ信号が出力される。
【００５０】
そして、上記周囲が明るい状態から、光信号が入射されたり、周囲がさらに明るくなったりして、フォトダイオード１０１からの電流が急に増加すれば、ＮＭＯＳトランジスタ１０２に流れる電流が、フォトダイオード１０１の電流まで増加するまでの間、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧は上昇する。そして、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が上昇している期間は、抵抗素子５０２の両端子間に電圧が発生するので、検出回路５０４は、抵抗素子５０２両端子間に所定レベル以上の電圧が発生していると判断する。従って、検出回路５０４の遅延状態信号出力端子５０８には、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のハイ信号が出力される。よって、上記期間では、出力端子１０４は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧のハイ信号となり、ＣＭＯＳレベル信号出力端子１１１にＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。
【００５１】
なお、光信号が入射されたり、周囲が急に明るくなったりしてから、しばらく時間が経過すると、抵抗素子５０２を介して容量素子５０３が充電されるため、抵抗素子５０２の両端子間に発生した電圧が低下して行き、やがて電圧が無くなる。そして、さらに時間が経過すると、急に増加したフォトダイオード１０１の電流増加分を、ＮＭＯＳトランジスタ１０２が流せるようになるので、上記した様な、光信号が入射されたり、周囲が急に明るくなったりする前の状態に戻ることは言うまでも無い。
【００５２】
また、光信号が入射されたり、周囲がさらに明るくなったりして、増加するＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が、ＶＤＤ端子電圧レベルまで上昇する場合には、出力端子１０４の信号がＣＭＯＳレベル信号となるので、レベルシフト回路が必要なくなることは言うまでも無い。
【００５３】
以上述べたように、前記した第１と第２の実施形態の受光回路では、光量の増加で急激に増えたフォトダイオードの光電流を、ＮＭＯＳトランジスタが流せるようになるまでの時間で、ＮＭＯＳトランジスタのドレインとゲートの電圧差が所定電圧以上上昇すれば、所望の光量変化があったことを検出する構成である。しかし、光量の増加で急激に増えたフォトダイオードの光電流を、ＮＭＯＳトランジスタが流せるようになるまでの時間は、ＮＭＯＳトランジスタが流す電流により変化してしまう。例えば、周囲が明るい場合で、フォトダイオードに流れる電流が多く、ＮＭＯＳトランジスタが流す電流が多い場合は、この時間は非常に短くなる。これは、ＮＭＯＳトランジスタが流す電流が増加するにつれて、ＮＭＯＳトランジスタの電流を所望量増加するのに必要なゲート電圧の上昇量が小さくなるためである。つまり、この上昇量が少ないため、ＮＭＯＳトランジスタの電流が早く増加するためである。従って、周囲が明るい場合は、光量の増加で急激に増えたフォトダイオードの光電流を、ＮＭＯＳトランジスタが流せるようになるまでの時間が非常に短くなる。このため、ＮＭＯＳトランジスタのドレインとゲートの電圧差の上昇量も小さくなる。よって、周囲が明るい場合は、ＮＭＯＳドレインとゲートの電圧差が所定電圧以上上昇するためには、より大きな光量変化が必要となる。つまり、本発明の第１と第２の実施形態では、周囲の明るさにより、検出される光量変化量が変わってしまう問題があった。このため、人が横切るとか、人の手が近づくとか、カーテンが風で揺れる等で発生する遅く少ない光量変化を、周囲が暗い場合でも検出しない設定とした場合、周囲が明るい場合に、非常に大きな光量変化しか検出できなくなる課題があった。
【００５４】
上記課題を解決するためには、上記ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電流に応じて、検出する上記ＮＭＯＳトランジスタのドレインとゲートの電圧差を補正する方法がある。しかし、この方法は回路構成が複雑になってしまう。
【００５５】
そこで、第３の実施形態の受光回路では、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレインとゲートの電圧差を検出するのではなく、別に設けた抵抗素子５０２と容量素子５０３とで構成されるロウパスフィルタの、抵抗素子５０２の両端子間の電圧差を検出する構成とした。また、ロウパスフィルタ５０１のパスできる周波数よりも、抵抗素子５０２と容量素子５０３とで構成されるロウパスフィルタのパスできる周波数の方が高くなる構成とした。そして、人が横切るとか、人の手が近づくとか、カーテンが風で揺れる等で発生した光量変化による遅い周波数の電圧変化は、抵抗素子５０２と容量素子５０３とで構成されるロウパスフィルタでパスできる構成とした。
【００５６】
上記構成とすることで、本発明の第３の実施形態では、前記本発明の第１の実施形態の特徴に加え、周囲の明るさによらず、一定の光量変化を検出することができる特徴を有することができる。つまり、本発明の第３の実施形態では、前記本発明の第１の実施形態の特徴に加え、人が横切るとか、人の手が近づくとか、カーテンが風で揺れる等で発生した光量変化を検出することがなく、周囲の明るさが変化しても一定の光量変化を検出することができる特徴を有することができる。
【００５７】
＜第４の実施形態＞
図６は、第４の実施形態の受光回路を示す概略回路図である。
第４の実施形態の受光回路は、図５で示した第３の実施形態の受光回路とほとんど同じ構成である。なお、異なる点は、本発明の第３の実施形態では、フォトダイオード１０１のＮ型端子がＶＤＤ端子に接続される構成であるのに対し、本発明の第４の実施形態では、フォトダイオード１０１のＮ型端子がＧＮＤ端子に接続されている点のみである。
また、接続も、上記したフォトダイオード１０１の接続以外は、図５で示した本発明の第３の実施形態と同じ接続である。
【００５８】
さらに、動作も、本発明の第３の実施形態とほとんど同じ動作であり、異なる点は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電圧が、頭５で示す本発明の第３の実施形態では、ＶＤＤ端子電圧付近まで上昇する場合があったのに対して、本発明の第４の実施形態では、フォトダイオード１０１の発電電圧までしか上昇しない点である。このため、本発明の第４の実施形態では、出力端子１０４から出力されるハイ信号は、フォトダイオード１０１の発電電圧以上にはならない。従って、この発電電圧より高いＣＭＯＳレベル信号を出力する必要がある場合は、レベルシフト回路１０８が必要となる構成である。
【００５９】
以上述べたように、第３の実施形態の受光回路では、フォトダイオードの電流が、ＶＤＤ端子からＧＮＤ端子へ流れてしまうため、フォトダイオードの電流がこの受光回路の消費電流となる。そのため、周囲が明るい場合では、このフォトダイオードの電流が多くなり、その結果消費電流も多くなってしまう。しかし、第４の実施形態の受光回路では、フォトダイオードの発電電流を用いるので、フォトダイオードの電流はＶＤＤ端子からＧＮＤ端子へは流れない。また、レベルシフト回路も入射光量に変化が無い場合は、入力端子にＧＮＤ端子電圧が入力されるため、消費電流を全く消費しない。従って、第４の実施形態の受光回路は、前記第３の実施形態の受光回路の特徴に加え、消費電流をほとんど消費しない特徴がある。
【００６０】
以下に、ロウパスフィルタ５０１の詳細な構成を、具体的な回路例を示して説明する。
図７は、受光回路に用いられるロウパスフィルタ５０１の一例を示す回路図である。図７に示すように、ロウパスフィルタ５０１は、抵抗素子７０１と、容量素子７０２と、を備える。
【００６１】
抵抗素子７０１は、片側の電極が入力端子５０５に接続され、もう片方の電極が出力端子５０６と、容量素子７０２の片側電極に接続される。容量素子７０２のもう片方電極は、ＧＮＤ端子に接続される。なお、動作の説明は、一般的な抵抗素子と容量素子を用いたロウパスフィルタの構成であるので省略する。
【００６２】
以下に、検出回路５０４の詳細な構成と動作を、具体的な回路例を示して説明する。
図８は、受光回路に用いられる検出回路の一例を示す回路図である。図８に示す様に、検出回路５０４は、ＰＭＯＳトランジスタ８０１、８０２と、定電流回路８０３、８０４と、を備える。なお、定電流回路８０３と定電流回路８０４の流す電流は同じ値である。また、ＰＭＯＳトランジスタ８０２よりＰＭＯＳトランジスタ８０１の方が、Ｋ値が小さい構成である。
【００６３】
ＰＭＯＳトランジスタ８０１は、ドレインが、定電流回路８０３の電流流入端子と、遅延状態信号出力端子５０８と、に接続され、ゲートが、ＰＭＯＳトランジスタ８０２のゲートと、ドレインと、定電流回路８０４の電流流入端子と、に接続され、ソースが第１の入力端子５０７に接続される。ＰＭＯＳトランジスタ８０２は、ソースが、第２の入力端子５０９に接続される。定電流回路８０３、８０４の電流流出端子は、ＧＮＤ端子に接続される。
【００６４】
先ず、第２の出力端子５０９の電圧に対して、第１の入力端子５０７の電圧が所定電圧以上高くない場合の動作について説明する。ＰＭＯＳトランジスタ８０１が流せるドレイン電流よりも、定電流回路８０３が流せる電流の方が大きくなる。従って、遅延状態信号出力端子５０８には、ＧＮＤ端子電圧のロウ信号が出力される。
【００６５】
次に、第２の出力端子５０９の電圧に対して、第１の入力端子５０７の電圧が所定電圧以上高くなった場合の動作について説明する。ＰＭＯＳトランジスタ８０１が流せるドレイン電流の方が、定電流回路８０３が流せる電流よりも大きい。従って、遅延状態信号出力端子５０８には、第１の入力端子５０７に入力される電圧レベルのハイ信号が出力される。
【００６６】
なお、上記所定電圧は、定電流回路８０３の電流を流すために必要なＰＭＯＳトランジスタ８０１のゲートとソース間電圧から、定電流回路８０４の電流が流れるＰＭＯＳトランジスタ８０２のゲートとソース間電圧を引いた値である。定電流回路８０３と定電流回路８０４が流せる電流値が同じであり、ＰＭＯＳトランジスタ８０２よりもＰＭＯＳトランジスタ８０１の方が小さいＫ値であるので、上記ＰＭＯＳトランジスタ８０２のゲートとソース間電圧よりも、上記ＰＭＯＳトランジスタ８０１のゲートとソース間電圧の方が高い電圧となる。従って、上記所定電は正の値であり、ＰＭＯＳトランジスタ８０２のＫ値に対して、ＰＭＯＳトランジスタ８０１のＫ値を小さくすればするほど、上記所定電圧は増加する。
【００６７】
また、第３ないし第４の実施形態の検出回路は、定電流回路８０３と８０４の電流値を同じとし、ＰＭＯＳトランジスタ８０１と８０２のＫ値を異なる値とすることで、上記所定電圧値を調整した。しかし、ＰＭＯＳトランジスタ８０１と８０２のＫ値を同じとし、定電流回路８０３と８０４の定電流値を異なる値とすることで上記所定電圧値を調整できることは言うまでも無い。
【００６８】
以下に、レベルシフト回路１０８の詳細な構成と動作を、具体的な回路例を示して説明する。
図８は、受光回路に用いられるレベルシフト回路の一例を示す回路図である。
図８に示すように、レベルシフト回路１０８は、ＮＭＯＳトランジスタ９０２と定電流回路９０１と、を備える。
【００６９】
ＮＭＯＳトランジスタ９０２は、ドレインが、反転信号出力端子１１０と、定電流回路９０１の電流流出端子に接続され、ゲートは、入力端子１０９に接続され、ソースは、ＧＮＤ端子に接続される。定電流回路５０１は、電流流入端子がＶＤＤ端子に接続される。なお、図示はしないが、ＶＤＤ端子には電源からプラスの電圧が供給され、ＧＮＤ端子には電源から基準電圧が供給される。
【００７０】
先ず、入力端子１０９の電圧が低く、ＮＭＯＳトランジスタ９０２のドレイン電流が、定電流回路９０１が流せる電流より少ない場合は、反転信号出力端子１１０にＶＤＤ端子電圧が出力される。
【００７１】
次に、入力端子１０９の電圧が高く、ＮＭＯＳトランジスタ５０２のドレイン電流が、定電流回路９０１が流せる電流より多い場合は、反転信号出力端子１１０にＧＮＤ端子電圧が出力される。
【００７２】
また、レベルシフト回路１０８の消費電流は、入力端子１０９がＧＮＤ端子電圧の場合、ほぼゼロである。従って、第１から４の実施形態の受光回路は、入射光量の変化が無い定常状態では、レベルシフト回路１０８の消費電流がほぼゼロとなる。
【００７３】
図１０は、受光回路に用いられる定電流回路の一例を示す回路図である。図１０に示す定電流回路は、ディプレッション型ＮＭＯＳトランジスタ１３２で構成され、ドレインが電流流入端子１３１となり、ゲートとソースが電流流出端子１３３となる構成である。この構成により、ディプレッション型ＮＭＯＳトランジスタ１３２は、ソースとゲート間電圧が一定となるので、飽和動作する条件であれば、ドレイン電流が定電流となる。従って、電流流入端子１３１から電流流出端子１３３へ定電流を流す構成となる。
【００７４】
なお、第１から第２の実施形態の受光回路では、フォトダイオード１０１を用いた場合で説明したが、ＬＥＤや太陽電池のような光電変換特性を有する光電変換素子を用いても同じ機能や特徴が得られることは言うまでもない。また、各ＮＭＯＳトランジスタの役割を各ＰＭＯＳトランジスタに変更し、各ＰＭＯＳトランジスタの役割を各ＮＭＯＳトランジスタに変更した場合でも、上記した機能や特徴が得られることも言うまでもない。さらに、上記各定電流回路を、ある定電流回路の定電流をミラー回路にてミラーした場合でも同じ機能や特徴が得られることは言うまでもない。
【００７５】
＜第５の実施形態＞
図１２は、本発明の受光回路を用いたシステムを示すブロック図である。本発明の受光回路を用いたシステムは、メインシステムが動作を停止している状態（以降、スタンバイ状態と略称する）で、赤外リモコン等から光信号が入力されると、メインシステムに電源が供給され、動作を開始する。従って、スタンバイ状態の消費電力が極めて少ないシステムが実現できる。
本発明の受光回路を用いたシステムは、本発明の受光回路１２０１と、タイマー回路１２０２と、光信号読み出し回路１２０３と、メインシステム１２０４とを備えている。
【００７６】
次に、本発明の受光回路を用いたシステムの動作について説明する。
受光回路１２０１は、赤外リモコン等から入力された光信号を検出して、タイマー回路１２０２に信号を出力する。タイマー回路は、受光回路１２０１からの信号を検出して動作を開始し、所定時間タイマーをカウントする。そして、カウントをしている間、光信号読み出し回路１２０３に信号を出力する。光信号読み出し回路１２０３は、タイマー回路１２０２からの信号を受け動作を開始すると共に光信号の読み取り動作を行い、読み取った光信号に応じたシステム制御信号１２２１をメインシステム１２０４に出力する。メインシステム１２０４は、システム制御信号１２２１に応じた動作を行う。タイマー回路１２０２および光信号読み出し回路１２０３は、所定時間のタイマーのカウントが終了後動作を停止し、受光回路１２０１のみが動作する状態となる。
【００７７】
なお、光読み出し回路１２０３は、受光回路１２０１が光信号を検出した場合に出力される信号で起動しても良い。
また、タイマー回路１２０２ないし光信号読み出し回路１２０３は、メインシステム１２０４が動作している間は、カウント及び動作を持続させても良い。
【００７８】
上記構成により、システムがスタンバイ状態のときに、赤外リモコン等から光信号が入力されると、光信号読み出し回路１２０３が所定時間動作する。そして、光信号読み出し回路１２０３がメインシステム１２０４の電源をオンする命令の光信号を読み出した場合、メインシステム１２０４が動作を開始する動作が実現できる。また、所定時間動作している光信号読み出し回路１２０３が、メインシステム１２０４の電源をオンする命令信号以外の光信号を読み出した場合には、メインシステム１２０４の電源はオフしたままで、所定時間後に光信号読み出し回路１２０３とタイマー回路１２０２が動作を停止する動作も実現できる。
【００７９】
以上によりシステムがスタンバイ状態で、赤外リモコンなどから光信号が入力されていない場合は、電力をほとんど消費しない受光回路１２０１のみが動作し、電力をほとんど消費しないシステムが実現できる。さらに、システムがスタンバイ状態で赤外リモコンなどから光信号が入力されても、入力された光信号がメインシステム１２０４の電源をオンする命令信号以外の場合は、タイマー回路１２０２と光信号読み出し回路１２０３が所定時間後に動作を停止するため、システムがスタンバイ状態での消費電力からの追加消費電力の少ないシステムが実現できる。
【符号の説明】
【００８０】
１０１ フォトダイオード
１０２ Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ
１０３ 制御回路
１０４ 出力端子
１０８ レベルシフト回路
１１１ ＣＭＯＳレベル信号出力端子
５０１ ロウパスフィルタ
５０４ 検出回路
１２０１ 受光回路
１２０２ タイマー回路
１２０３ 光信号読み出し回路
１２０４ メインシステム
１２２１ システム制御信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光量に応じた電流を流す光電変換素子と、
前記光電変換素子の電流がドレインに供給されるＮＭＯＳトランジスタと、
前記ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧が入力端子に供給され、制御信号によって前記ＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧を制御する制御回路と、を備えた受光回路であって、
前記制御回路は、遅延回路を備えており、前記ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧が変化したときに、前記遅延回路における遅延量に応じた制御状態出力信号を出力し、
前記受光回路は、前記制御状態出力信号を前記入射光量の変化の検出信号として出力することを特徴とする受光回路。
【請求項２】
前記遅延回路は、ロウパスフィルタである請求項１記載の受光回路。
【請求項３】
入射光量に応じた電流を流す光電変換素子と、
前記光電変換素子の電流がドレインに供給されるＮＭＯＳトランジスタと、
前記ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧が所望の電圧となるように、前記ＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧を制御する第１の遅延回路と、
前記ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧を所望時間遅延させて出力する第２の遅延回路と、を備えた受光回路であって、
前記ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧が変化したときに、前記第２の遅延回路における遅延量に応じた遅延状態出力信号を出力し、
前記受光回路は、前記遅延状態出力信号を前記入射光量の変化の検出信号として出力することを特徴とする受光回路。
【請求項４】
前記第１及び第２の遅延回路は、ロウパスフィルタである請求項３記載の受光回路。
【請求項５】
前記光電変換素子は、ＰＮダイオードであり、Ｐ型端子が前記ＮＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、Ｎ型端子がＶＤＤ端子に接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の受光回路。
【請求項６】
前記光電変換素子は、ＰＮダイオードであり、Ｐ型端子が前記ＮＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、Ｎ型端子がＧＮＤ端子に接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の受光回路。
【請求項７】
入射光量に応じた電流を流す光電変換素子と、該光電変換素子に入射される光量が変化した際に変化する電流変化を検出し、入射光量の変化の検出信号として出力する請求項１から６のいずれかに記載の受光回路と、
前記検出信号を受けて、所定時間をカウントするタイマー回路と、
前記検出信号を読み取り、前記検出信号に応じたシステム制御信号を出力する光信号読み出し回路と、を有し、
前記タイマー回路と前記光信号読み出し回路は、前記検出信号が出力されてから動作を開始し、前記タイマー回路が所定時間カウントした後に動作を停止することを特徴とするシステム。
【請求項１】
入射光量に応じた電流を流す光電変換素子と、
前記光電変換素子の電流がドレインに供給されるＮＭＯＳトランジスタと、
前記ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧が入力端子に供給され、制御信号によって前記ＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧を制御する制御回路と、を備えた受光回路であって、
前記制御回路は、遅延回路を備えており、前記ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧が変化したときに、前記遅延回路における遅延量に応じた制御状態出力信号を出力し、
前記受光回路は、前記制御状態出力信号を前記入射光量の変化の検出信号として出力することを特徴とする受光回路。
【請求項２】
前記遅延回路は、ロウパスフィルタである請求項１記載の受光回路。
【請求項３】
入射光量に応じた電流を流す光電変換素子と、
前記光電変換素子の電流がドレインに供給されるＮＭＯＳトランジスタと、
前記ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧が所望の電圧となるように、前記ＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧を制御する第１の遅延回路と、
前記ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧を所望時間遅延させて出力する第２の遅延回路と、を備えた受光回路であって、
前記ＮＭＯＳトランジスタのドレイン電圧が変化したときに、前記第２の遅延回路における遅延量に応じた遅延状態出力信号を出力し、
前記受光回路は、前記遅延状態出力信号を前記入射光量の変化の検出信号として出力することを特徴とする受光回路。
【請求項４】
前記第１及び第２の遅延回路は、ロウパスフィルタである請求項３記載の受光回路。
【請求項５】
前記光電変換素子は、ＰＮダイオードであり、Ｐ型端子が前記ＮＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、Ｎ型端子がＶＤＤ端子に接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の受光回路。
【請求項６】
前記光電変換素子は、ＰＮダイオードであり、Ｐ型端子が前記ＮＭＯＳトランジスタのドレインに接続され、Ｎ型端子がＧＮＤ端子に接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の受光回路。
【請求項７】
入射光量に応じた電流を流す光電変換素子と、該光電変換素子に入射される光量が変化した際に変化する電流変化を検出し、入射光量の変化の検出信号として出力する請求項１から６のいずれかに記載の受光回路と、
前記検出信号を受けて、所定時間をカウントするタイマー回路と、
前記検出信号を読み取り、前記検出信号に応じたシステム制御信号を出力する光信号読み出し回路と、を有し、
前記タイマー回路と前記光信号読み出し回路は、前記検出信号が出力されてから動作を開始し、前記タイマー回路が所定時間カウントした後に動作を停止することを特徴とするシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１２０１４５（Ｐ２０１２−１２０１４５Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２３５３（Ｐ２０１１−９２３５３）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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