(57)【要約】【課題】ノイズ耐性が高く、省線化が可能な光センサ信号処理装置を提供する。【解決手段】光センサ信号処理装置（１）は、光電変換素子（ＰＤ）から得られる光センサ信号の出力（Ｉｐｄ）を増幅する増幅回路（１１）に電圧を付与する電源端子（Ｔ１）に２値信号（Ｖｃｃ）を与え、この２値信号（Ｖｃｃ）にて増幅回路（１１）からゲイン抵抗（Ｒ１）に流れる電流の導通を制御して増幅器（１２）の増幅率を変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子から得られる光センサ信号を増幅する増幅器と、当該増幅器と並列に配置された電流源と、を有する増幅回路と、
上記増幅回路からの電流が流れ込むゲイン抵抗と、
上記増幅回路に電圧を付与する電源部に入力する２値信号を発生させる２値信号発生部と、を備え、
上記２値信号にて上記増幅回路から上記ゲイン抵抗に流れる電流の導通を制御して上記増幅器の増幅率を変更することを特徴とする光センサ信号処理装置。
【請求項２】
上記２値信号は、上記光電変換素子から得られる光センサ信号がＡＤ変換された信号であることを特徴とする請求項１に記載の光センサ信号処理装置。
【請求項３】
上記２値信号発生部は、上記光電変換素子とは別の１つの光電変換素子である２値信号発生用光電変換素子を有し、当該２値信号発生用光電変換素子から得られる光センサ信号がＡＤ変換された信号を、上記２値信号として発生させることを特徴とする請求項１に記載の光センサ信号処理装置。
【請求項４】
上記２値信号発生部は、上記光電変換素子とは別の光電変換素子である複数の２値信号発生用光電変換素子と、上記複数の２値信号発生用光電変換素子から得られる光センサ信号がＡＤ変換された信号を論理合成して上記２値信号を発生させる論理合成部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光センサ信号処理装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の光センサ信号処理装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサ信号処理装置および光センサ信号処理装置を有する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
受光素子にフォトダイオードまたはフォトトランジスタを用いた光センサは、物体検出等の用途において、様々な電気製品に利用されている。これらの電気製品において、光センサは広い検出感度範囲を有し、かつ、その検出感度範囲内で高精度な検出を行うことが要求される。
【０００３】
他方、光センサの検出感度を向上させるために、光センサ内の増幅器のゲインを増加させた場合、光センサの通常動作時における検出感度が高くなりすぎるために、誤動作が生じることがある。さらに、光センサの検出電流が増幅されたことにより、機器の消費電力が増加するという問題も発生する。また、光センサの経年劣化に対して、検出感度の切替が求められる場合もある。
【０００４】
これらの問題に対して、下記の方法が提案されている。
【０００５】
特許文献１では、フォトトランジスタの出力を増幅する増幅器のゲインを変更する方法が開示されている。
【０００６】
特許文献２では、フォトダイオードの出力を増幅する増幅器のゲインを変更する方法が開示されている。
【０００７】
特許文献３では、光電変換素子の出力電流をフィードバックし、光電変換素子の逆バイアス電圧を制御する方法が開示されている。
【０００８】
特許文献４では、半導体レーザを射出するための電流を計測し、フィードバック制御によりレーザの光量を制御する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−３２４５４２号公報（１９９４年１１月２５日公開）
【特許文献２】特開２００６−３１７３８３号公報（２００６年１１月２４日公開）
【特許文献３】特開２０１１−１８７６４７号公報（２０１１年９月２２日公開）
【特許文献４】特開２０１１−４３７５７号公報（２０１１年３月３日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の技術には次のような問題がある。
【００１１】
すなわち、特許文献１〜特許文献４に開示されているような従来の増幅器のゲイン切替方法は、同一ＩＣ（Integrated Circuit）内で制御を行う場合には有効であるが、外部ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から光センサの制御を行う場合には、制御ラインからのラインノイズにより誤動作が発生することがある。また、特許文献１〜特許文献４に開示されているような従来の増幅器のゲイン切替方法は、配線数の増加を伴う。これらの問題について、図２に示す、特許文献１と同様の従来のゲイン切替方法を用いた光センサ信号処理システムの一例を用いて、具体的に説明する。
【００１２】
図２に示す光センサ信号処理装置２において、フォトダイオードＰＤの光電流Ｉｐｄは、増幅器１２によって増幅される。増幅器１２の電流増幅率をαとすれば、増幅された光電流α×Ｉｐｄの値は、ゲイン抵抗Ｒ１によって電圧値Ｖｏｕｔ＝α×Ｉｐｄ１×Ｒ１へと変換される。電圧値Ｖｏｕｔは、ＡＭＰ出力電圧として出力される。
【００１３】
ここで、光センサ信号処理装置２では、増幅器１２のゲイン切替、すなわち、フォトダイオードＰＤの光電流Ｉｐｄの値を、ＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔの値へと変換する倍率を変更するには、ゲイン抵抗Ｒ１とは異なるゲイン抵抗Ｒ１１、ゲイン切替スイッチ２２、および切替端子Ｔ２を用いる。
【００１４】
まず、ゲイン切替スイッチ２２が投入されず、ゲイン抵抗Ｒ１とＲ１１とが接続されないときは、上記したように、ＡＭＰ出力電圧は、Ｖｏｕｔ（Ｒ１）＝α×Ｉｐｄ１×Ｒ１となる。他方、増幅器１２のゲイン切替を行う際には、ゲイン切替スイッチ２２が投入され、ゲイン抵抗Ｒ１とＲ１１とが並列接続されるとき、ＡＭＰ出力電圧は、Ｖｏｕｔ（Ｒ１＋Ｒ１１）＝α×Ｉｐｄ１×（Ｒ１×Ｒ１１）／（Ｒ１＋Ｒ１１）となる。
【００１５】
このように、光センサ信号処理装置２においては、ゲイン切替のために、ゲイン抵抗Ｒ１１、ゲイン切替スイッチ２２、および切替端子Ｔ２が必要であり、端子数を増やすことによる配線数の増加が生じる。
【００１６】
また、ゲイン抵抗Ｒ１およびＲ１１には、数百ｋΩ〜数ＭΩの高抵抗を用いる必要があるため、ＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔの外部ノイズに起因する電圧変動は大きい。よって、光センサ信号処理装置２の出力と接続される回路において、外部ノイズによる誤動作が発生することがある。
【００１７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ノイズ耐性が高く、配線数の削減を可能とする光センサ信号処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光センサ信号処理装置は、光電変換素子から得られる光センサ信号を増幅する増幅器と、当該増幅器と並列に配置された電流源と、を有する増幅回路と、上記増幅回路からの電流が流れ込むゲイン抵抗と、上記増幅回路に電圧を付与する電源部に入力する２値信号を発生させる２値信号発生部と、を備え、上記２値信号にて上記増幅回路から上記ゲイン抵抗に流れる電流の導通を制御して上記増幅器の増幅率を変更する。
【発明の効果】
【００１９】
上記構成によれば、光電変換素子から得られる光センサ信号を増幅する増幅器と、増幅器と並列に配置された電流源とを有する増幅回路に電圧を付与する電源部に２値信号を与える。そのため、この２値信号にて増幅回路からゲイン抵抗に流れる電流の導通を制御することができ、増幅器の増幅率を変更することができる。つまり、上記構成によれば、ゲイン抵抗の切り替えといった方法を用いずに、２値信号にて増幅器の増幅率を変更することで、増幅回路の増幅率を変更することができる。よって、ノイズ耐性が高く、配線数の削減を可能とする光センサ信号処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光センサ信号処理装置の一構成例を示す回路図である。
【図２】従来の光センサ信号処理装置の一構成例を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光センサ信号処理装置の詳細な構成を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る光センサ信号処理装置の構成を示す回路図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る光センサ信号処理装置の構成を示す回路図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る光センサ信号処理装置の構成を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る光センサ信号処理装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔実施形態１〕
本発明の実施の一形態について図１および図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００２２】
（光センサ信号処理装置１の回路構成）
図１は、本実施形態の光センサ信号処理装置１の一構成例を示す図である。
【００２３】
光センサ信号処理装置１は、増幅回路１１、ゲイン抵抗Ｒ１、電源端子（電源部）Ｔ１、２値信号発生器（２値信号発生部）１００を備えている。光センサ信号処理装置１は、フォトダイオード（光電変換素子）ＰＤ１から得られた光電流（光センサ信号、電気信号）を増幅して出力する装置である。なお、光センサ信号処理装置１は、フォトダイオードＰＤ１から得られる電気信号を処理するが、フォトダイオードＰＤ１の代わりにフォトトランジスタ、あるいは他の光電変換素子から得られる電気信号を処理してもよい。
【００２４】
増幅回路１１は、フォトダイオードＰＤ１から得られる光センサ信号を増幅する増幅器１２と、電流源１３とを備える。電流源１３は、光センサ信号処理装置１の回路構成において、増幅器１２と並列に配置される。
【００２５】
電源端子Ｔ１は、増幅回路１１に印加される電圧の電源の端子である。電源端子Ｔ１には、Ｖｃｃが印加される。電源端子Ｔ１には２値信号を発生させる２値信号発生器１００が接続しており、２値信号発生器は、Ｖｃｃとして、ローレベル値／ハイレベル値の２値を有する電圧パルス信号を与える。
【００２６】
フォトダイオードＰＤ１は、カソード側が増幅器１２に接続され、アノード側が接地されている。フォトダイオードＰＤ１は、光入力を受光した際に光電流Ｉｐｄを発生させる。
【００２７】
増幅回路１１、すなわち増幅器１２および電流源１３は、電源端子Ｔ１から２値信号の電圧であるＶｃｃが印加され、駆動される。
【００２８】
ゲイン抵抗Ｒ１は、一方が増幅回路１１の出力と接続され、他方が接地されている。ゲイン抵抗Ｒ１は、増幅回路１１によって増幅された光電流Ｉｐｄを、ＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔへ変換する。ＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔは、光センサ信号処理装置１から出力される。
【００２９】
図３は、本実施形態の光センサ信号処理装置１の詳細な構成を示す図であり、増幅回路１１の構成を具体的に示している。
【００３０】
増幅器１２は、トランジスタＴｒ１およびＴｒ２（ＭＯＳトランジスタ）から構成されている。入力側のトランジスタＴｒ１のドレインおよびゲートは、フォトダイオードＰＤ１のカソードに接続されている。また、トランジスタＴｒ１のソースは、電源端子Ｔ１に接続されている。出力側のトランジスタＴｒ２のドレインは、ゲイン抵抗Ｒ１に接続されている。トランジスタＴｒ２のゲートは、トランジスタＴｒ１のゲートに接続されている。トランジスタＴｒ２のソースは、電源端子Ｔ１に接続されている。
【００３１】
電流源１３は、トランジスタＴｒ３およびＴｒ４（バイポーラトランジスタ）から構成されている。トランジスタＴｒ３のコレクタは、ゲイン抵抗Ｒ１およびトランジスタＴｒ２のドレインに接続されている。トランジスタＴｒ３のベースは、トランジスタＴｒ４のベースに接続されている。トランジスタＴｒ３のエミッタは、電源端子Ｔ１に接続されている。トランジスタＴｒ４のコレクタとベースは、互いに接続されている。また、トランジスタＴｒ４のコレクタは、抵抗Ｒ２を介して接地されている。トランジスタＴｒ４のエミッタは、電源端子Ｔ１に接続されている。
【００３２】
（光センサ信号処理装置１の動作）
電源端子Ｔ１に接続した２値信号発生器１００から、２値信号の電圧であるＶｃｃとして、ローレベル値／ハイレベル値の２値を有する電圧パルス信号を与える。例えば、Ｖｃｃとして、３．３Ｖ／０．５Ｖの矩形波を増幅回路１１に与える。
【００３３】
ここで、増幅器１２を構成するＭＯＳトランジスタＴｒ１およびＴｒ２の閾値電圧Ｖｔｈは、Ｖｃｃのローレベル値より低いものとする。例えば、Ｖｔｈ＝０．３Ｖである。
【００３４】
また、電流源１３を構成するバイポーラトランジスタＴｒ３およびＴｒ４のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥは、Ｖｃｃのローレベル値より高く、かつＶｃｃのハイレベル値より低いものとする。例えば、ＶＢＥ＝０．７Ｖである。
【００３５】
Ｖｃｃがハイレベル値であるとき、ＶｃｃはＶｔｈおよびＶＢＥの両方よりも大きいため、トランジスタＴｒ１に光電流Ｉｐｄが流れているとき、全てのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４はＯＮ状態となる。増幅器１２の電流増幅率は、トランジスタＴｒ２のドレイン−ソース間電圧が上昇することで増加される。また、電流源１３が駆動することにより、ゲイン抵抗Ｒ１の端子間における電位差、すなわちＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔが上昇し、光感度が向上する。従って、増幅回路１１の増幅率が上昇したことと同等の効果が得られる。電流源１３が駆動されているとは、電流源１３はＯＮになっているということである。
【００３６】
他方、Ｖｃｃがローレベル値であるとき、ＶｃｃはＶｔｈよりも大きいが、ＶＢＥより小さい。このため、トランジスタＴｒ１およびＴｒ２はＯＮ状態となる一方、トランジスタＴｒ３およびＴｒ４はＯＦＦとなる。増幅器１２の電流増幅率は、トランジスタＴｒ２のドレイン−ソース間電圧が低下することで減少する。また、増幅器１２がＶｃｃによって駆動される一方で、電流源１３はＶｃｃによって駆動されない、つまり、電流源１３はＯＦＦになる。これにより、ゲイン抵抗Ｒ１の端子間における電位差、すなわちＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔが低下し、光感度が低減する。従って、増幅回路１１の増幅率が低下したことと同等の効果が得られる。
【００３７】
（光センサ信号処理装置１の効果）
光センサ信号処理装置１では、２値信号の電圧であるＶｃｃを増幅回路１１に電源端子Ｔ１から印加することにより電流源１３をＯＮ／ＯＦＦすることで、増幅回路１１の電流増幅率を切替えることができる。具体的には、Ｖｃｃがハイレベル値であるとき（このとき電流源１３はＯＮ）、増幅回路１１の電流増幅率は大であり、Ｖｃｃがローレベル値であるとき（このとき電流源１３はＯＦＦ）、増幅回路１１の電流増幅率は小である。
【００３８】
また、ＭＯＳトランジスタのＩＤＳ−ＶＤＳの特性から増幅器１２の増幅率も変更し、増幅回路１１の電流増幅率も同様に変動する。
【００３９】
光センサ信号処理装置１は、このように増幅回路１１の電流増幅率を、２値信号に基づく増幅回路１１の増幅率変動と、電流源１３のＯＮ／ＯＦＦにより切替えることにより、図２に示されるゲイン切替方法を用いる光センサ信号処理装置２と異なり、ゲイン切替スイッチ２２および切替端子Ｔ２なしに、フォトダイオードＰＤ１の光電流Ｉｐｄを、所定の倍率でＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔへ変換することができる。
【００４０】
以上からわかるように、光センサ信号処理装置１は、従来のゲイン切替方法に比べて、端子数を削減することが可能であり、従来よりも少ない配線数で製作することができる。
【００４１】
さらに、光センサ信号処理装置１では、ＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔのゲイン切替において、増幅回路１１の電流増幅率を増幅するため、ゲイン抵抗として、従来の数百ｋΩ〜数ＭΩの高抵抗よりも抵抗値が低い抵抗を使用することが可能である。
【００４２】
これにより、光センサ信号処理装置１において、低抵抗のゲイン抵抗を使用すれば、ＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔにおける、外部ノイズに起因する電圧変動は小さくなる。よって、光センサ信号処理装置１の出力と接続される回路において、外部ノイズによる誤動作が発生する可能性は低下する。すなわち、ノイズ耐性が高い光センサ信号処理装置を提供することができる。
【００４３】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
（光センサ信号処理装置４の回路構成）
図４は、本実施形態の光センサ信号処理装置４の構成を示す図である。
【００４５】
図４に示すように、光センサ信号処理装置４は、図１に示される光センサ信号処理装置１の２値信号発生器１００に替えて、２値信号発生部４００を備えている。２値信号発生部４００は、トランジスタＴｒ５およびＴｒ６（ＭＯＳトランジスタ）、抵抗Ｒ３、および抵抗ＲＬを備えている。また、光センサ信号処理装置４は、電源端子Ｔ１に替えて、直流電圧Ｖｄｄが印加される電源端子Ｔ３を備えている。
【００４６】
光センサ信号処理装置４において、２値信号発生部４００および電源端子Ｔ３以外の構成は、光センサ信号処理装置１と同様の構成である。
【００４７】
トランジスタＴｒ５のゲートは、増幅回路１１の出力に接続され、ＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔが印加される。トランジスタＴｒ５のソースは接地されている。トランジスタＴｒ５のドレインは、トランジスタＴｒ６のゲートおよび抵抗Ｒ３に接続されている。
【００４８】
トランジスタＴｒ６のゲートは、トランジスタＴｒ５のゲートおよび抵抗Ｒ３に接続されている。トランジスタＴｒ６のソースは接地されている。トランジスタＴｒ６のドレインは、抵抗ＲＬを介して、電源端子Ｔ３に接続されている。
【００４９】
（光センサ信号処理装置４の動作）
光センサ信号処理装置４において、フォトダイオードＰＤ１に光が入射したとき、光電流Ｉｐｄが発生する。光電流Ｉｐｄは、増幅回路１１で増幅され、ゲイン抵抗Ｒ１によって、ＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔへ変換される。
【００５０】
ここで、フォトダイオードＰＤ１へ入射する光量がある一定量より大きければ、光電流Ｉｐｄに基づき出力されるＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔは、トランジスタＴｒ５の閾値電圧Ｖｔｈよりも大きなものとなる。このとき、トランジスタＴｒ５はＯＮ状態となり、トランジスタＴｒ５のソースとドレインは導通する。このため、抵抗Ｒ３に電流が流れ、抵抗Ｒ３における電圧降下が発生し、トランジスタＴｒ６のゲート電圧は低下する。
【００５１】
これにより、トランジスタＴｒ６のゲート電圧は、閾値電圧Ｖｔｈを下回り、トランジスタＴｒ６はＯＦＦ状態となり、トランジスタＴｒ６のソースとドレインは不導通となる。このとき、増幅回路１１を駆動する電圧として印加される電圧Ｖｃｃは、Ｖｃｃ≒Ｖｄｄ×Ｒ３／（ＲＬ＋Ｒ３）となる。
【００５２】
他方、フォトダイオードＰＤ１へ入射する光量がある一定量より小さければ、光電流Ｉｐｄに基づき出力されるＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔは、トランジスタＴｒ５の閾値電圧Ｖｔｈよりも小さなものとなる。このとき、トランジスタＴｒ５はＯＦＦ状態となり、トランジスタＴｒ５のソースとドレインは不導通となる。このため、抵抗Ｒ３には電流が流れず、抵抗Ｒ３における電圧降下は発生しない。よって、トランジスタＴｒ６のゲート電圧は低下しない。
【００５３】
これにより、トランジスタＴｒ６のゲート電圧は、閾値電圧Ｖｔｈを上回り、トランジスタＴｒ６はＯＮ状態となり、トランジスタＴｒ６のソースとドレインは導通する。
【００５４】
このとき、増幅回路１１を駆動する電圧として印加される電圧Ｖｃｃは、Ｖｃｃ≒トランジスタＴｒ６のＶｔｈ、となる。
【００５５】
すなわち、フォトダイオードＰＤ１に入射する光量がある一定量より大きいとき、ＶｏｕｔならびにＶｃｃはハイレベル値となる。よって、増幅器１２および電流源１３の両方がＶｃｃにより駆動され、増幅器１２の電流増幅率は、トランジスタＴｒ２のドレイン−ソース間電圧の増大により、上昇する。また、電流源１３の駆動により、ゲイン抵抗Ｒ１の端子間における電位差、すなわちＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔが上昇するため、増幅回路１１の増幅率が向上する。
【００５６】
他方、フォトダイオードＰＤ１に入射する光量がある一定量より小さいとき、ＶｏｕｔならびにＶｃｃはローレベル値となる。よって、増幅器１２がＶｃｃによって駆動される一方で、電流源１３はＶｃｃにより駆動されない。これにより、増幅器１２の電流増幅率は、トランジスタＴｒ２のドレイン−ソース間電圧の減少により、低下する。また、電流源１３の駆動により、ゲイン抵抗Ｒ１の端子間における電位差、すなわちＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔが低下するため、増幅回路１１の増幅率が低下する。
【００５７】
以上からわかるように、２値信号発生部４００は、増幅回路１１の増幅率を変更させるための２値信号の電圧Ｖｃｃを出力しており、実施形態１における２値信号発生器１００に相当する。
【００５８】
（光センサ信号処理装置４の効果）
光センサ信号処理装置４では、ＡＭＰ出力電圧Ｖｏｕｔによって、増幅回路１１の電流増幅率を切替えることができる。すなわち、Ｖｏｕｔがハイレベル値であるとき、Ｖｃｃもハイレベル値となり、増幅回路１１の電流増幅率は大である。また、Ｖｏｕｔがローレベル値であるとき、Ｖｃｃもローレベル値となり、増幅回路１１の電流増幅率は小である。
【００５９】
つまり、光センサ信号処理装置４では、電流増幅率は２値信号であるＶｃｃによって制御され、かつ、ＶｃｃはフォトダイオードＰＤ１から得られる光電流を増幅したＡＭＰ出力電圧ＶｏｕｔをＡＤ（Analog-Digital）変換したものであると言える。
【００６０】
このような回路構成により、光センサ信号処理装置４は、２値のパルス電圧信号を出力する外部電源を必要とせず、直流電源のみで２値信号であるＶｃｃを得ることができ、有益である。
【００６１】
また、光センサ信号処理装置４では、電源部とＡＭＰ出力部が共用されているため、従来のゲイン切替方法に比べて、端子数を削減することが可能であり、従来よりも少ない配線数で製作することができる。
【００６２】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００６３】
（光センサ信号処理装置５の回路構成）
図５は、本実施形態の光センサ信号処理装置５の構成を示す図である。光センサ信号処理装置５は、実施形態２の光センサ信号処理装置４の回路構成に加え、トランジスタＴｒ７およびＴｒ８（ＭＯＳトランジスタ）、抵抗Ｒ４をさらに備えている。
【００６４】
トランジスタＴｒ７のソースは接地されている。トランジスタＴｒ７のゲートは、トランジスタＴｒ７のドレインおよびトランジスタＴｒ８のゲートに接続されている。トランジスタＴｒ７のドレインは、抵抗Ｒ４を介して、電源端子Ｔ３に接続されている。
【００６５】
トランジスタＴｒ８のソースは、フォトダイオードＰＤ１のカソードに接続されている。トランジスタＴｒ８のドレインは、増幅回路１１の入力側に接続されている。
【００６６】
（光センサ信号処理装置５の動作）
光センサ信号処理装置５では、トランジスタＴｒ７およびＴｒ８はゲート接地回路を構成している。これにより、トランジスタＴｒ７のＶＧＳ（ゲート−ソース間電圧）およびＧＮＤ電位（ソース側）により、トランジスタＴｒ８のソース側もＧＮＤ電位となる。したがって、フォトダイオードＰＤ１のアノード−カソード間の電位差が０となる。
【００６７】
このとき、フォトダイオードＰＤ１のアノード−カソード間の電位差が０であるため、フォトダイオードＰＤは、受光時において、自身の静電容量を充電することなしに、光電流Ｉｐｄを発生させる。
【００６８】
（光センサ信号処理装置５の効果）
一般的に、フォトダイオードＰＤ１の光電流Ｉｐｄによって増幅回路１１のスイッチング制御を行う構成においては、光電流ＩｐｄのＯＮ／ＯＦＦの切替時に、フォトダイオードＰＤ１自身の静電容量による動作遅延が生じるため、応答特性が低下しうる。
【００６９】
これに対し、光センサ信号処理装置５では、フォトダイオードＰＤ１のアノード−カソード間の電位差を０とすることにより、フォトダイオードＰＤ１は、光電流Ｉｐｄの発生時において、自身の静電容量を充電する必要が無くなる。
【００７０】
これにより、光電流ＩｐｄのＯＮ／ＯＦＦの切替時において、フォトダイオードＰＤ１の動作遅延は発生せず、高い応答速度を実現することが可能となる。
【００７１】
また、フォトダイオードＰＤ１の静電容量を充電する必要がないことから、より小さい光電流Ｉｐｄで光センサ信号処理装置６を駆動することが可能であるので、検出感度を上げることができ、有益である。
【００７２】
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００７３】
（光センサ信号処理装置６の回路構成）
図６は、本実施形態の光センサ信号処理装置６の構成を示す図である。光センサ信号処理装置６は、図１に示される光センサ信号処理装置１の２値信号発生器２に替えて、２値信号発生部６００を備えている。２値信号発生部６００は、コンパレータ６１、およびフォトダイオード（２値信号発生用光電変換素子）ＰＤ２をさらに備えている。
【００７４】
なお、光センサ信号処理装置６は、２値信号発生部６００以外の構成は、光センサ信号処理装置１と同様の構成である。
【００７５】
フォトダイオードＰＤ２は、フォトダイオードＰＤ１とは別の光電変換素子であり、カソード側がコンパレータ６１に接続され、アノード側が接地されている。フォトダイオードＰＤ２は、光入力を受光した際に光電流Ｉｐｄ２を発生させる。なお、本実施形態では別の光電変換素子としてフォトダイオードＰＤ２を用いているが、フォトダイオードＰＤ２の代わりにフォトトランジスタを用いてもよい。
【００７６】
コンパレータ６１は、入力側がフォトダイオードＰＤ２のカソードに接続され、出力側が電源端子Ｔ１に接続されている。
【００７７】
コンパレータ６１は、フォトダイオードＰＤ２から入力された光電流Ｉｐｄ２を、その大きさに応じて、ハイレベル値またはローレベル値のいずれかの電圧に変換し、２値信号であるＶｃｃを生成する装置である。
【００７８】
なお、ここでは、コンパレータ６１として、例えば、シュミットトリガによるヒステリシスコンパレータを用いているが、ヒステリシスコンパレータの代わりに、ＣＭＯＳトランジスタ回路やバイポーラトランジスタによって構成された、コンパレータまたは１ビットＡＤ変換器を用いてもよい。
【００７９】
電源端子Ｔ１は、コンパレータ６１から入力された２値信号の電圧であるＶｃｃを、増幅回路１１に出力する。
【００８０】
（光センサ信号処理装置６の動作）
光センサ信号処理装置６において、増幅回路１１の駆動電圧であるＶｃｃは、フォトダイオードＰＤ２に入射する光量の大きさによって定まる２値信号である。
【００８１】
すなわち、フォトダイオードＰＤ２に入射する光量がある一定量より大きいとき、Ｉｐｄ２の値は大であるため、Ｖｃｃはハイレベル値となる。よって、増幅器１２および電流源１３の両方がＶｃｃにより駆動され、増幅器１２の電流増幅率は、Ｖｃｃがハイレベルであることと電流源１３とにより増加される。
【００８２】
他方、フォトダイオードＰＤ２に入射する光量がある一定量より小さいとき、Ｉｐｄ２の値は小であるため、Ｖｃｃはローレベル値となる。よって、増幅器１２がＶｃｃによって駆動され、増幅率は低下する。一方で、電流源１３はＶｃｃにより駆動されない。これらにより、増幅器１２の電流増幅率は増加されない。
【００８３】
（光センサ信号処理装置６の効果）
光センサ信号処理装置６では、２値信号の電圧であるＶｃｃ、すなわち、フォトダイオードＰＤ２に入射する光量の大きさに応じて、増幅回路１１の電流増幅率を切替えることができる。
【００８４】
すなわち、フォトダイオードＰＤ２に入射する光量がある一定量より大きいとき、増幅回路１１の電流増幅率は大であり、フォトダイオードＰＤ２に入射する光量がある一定量より小さいとき、増幅回路１１の電流増幅率は小である。
【００８５】
一般に、複写機等の電子機器には、光電変換素子が複数個配置される。そこで、そのような複写機等の電子機器に光センサ信号処理装置６を用いることで、機器内の光電変換素子のいずれか一つから得られる光センサ信号を基準として、他の光電変換素子の光センサ信号の電流増幅率を制御し、光検出感度の調整を行うことができ、有益である。
【００８６】
〔実施形態５〕
本発明の他の実施形態について、図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００８７】
（光センサ信号処理装置７の回路構成）
図７は、本実施形態の光センサ信号処理装置７の構成を示す図である。光センサ信号処理装置７は、図６に示される光センサ信号処理装置６の２値信号発生部６００に替えて、２値信号発生部７００を備えている。２値信号発生部７００は、論理回路（論理合成部）７１、コンパレータ７２、７３、およびフォトダイオード（２値信号発生用光電変換素子）ＰＤ２、ＰＤ３を備えている。ここで、光センサ信号処理装置７におけるフォトダイオードＰＤ２およびコンパレータ７２は、光センサ信号処理装置６におけるフォトダイオードＰＤ２およびコンパレータ６１とそれぞれ同様のものである。よって、２値信号発生部７００は、２値信号発生部６００の構成に加え、論理回路７１、コンパレータ７３、およびフォトダイオード（２値信号発生用光電変換素子）ＰＤ３を備えていると言ってもよい。
【００８８】
なお、光センサ信号処理装置７は、２値信号発生部７００以外の構成は、光センサ信号処理装置６と同様の構成である。
【００８９】
フォトダイオードＰＤ３は、フォトダイオードＰＤ１、およびフォトダイオードＰＤ２とは別の光電変換素子であり、カソード側がコンパレータ７３に接続され、アノード側が接地されている。フォトダイオードＰＤ３は、光入力を受光した際に光電流Ｉｐｄ３を発生させる。
【００９０】
コンパレータ７２は、入力側がフォトダイオードＰＤ２のカソードに接続され、出力側が論理回路７１の入力側に接続されている。コンパレータ７２は、フォトダイオードＰＤ２から入力された光電流Ｉｐｄ２を、その大きさに応じて、ハイレベル値またはローレベル値のいずれかの電圧に変換し、２値電圧信号（すなわち、１ビットデジタル信号）Ｖｄｉｇ２を生成する。コンパレータ７３は、入力側がフォトダイオードＰＤ３のカソードに接続され、出力側が論理回路７１の入力側に接続されている。コンパレータ７３は、フォトダイオードＰＤ３から入力された光電流Ｉｐｄ３を、その大きさに応じて、ハイレベル値またはローレベル値のいずれかの電圧に変換し、２値電圧信号Ｖｄｉｇ３を生成する。
【００９１】
論理回路７１には、コンパレータ７２の出力である２値電圧信号Ｖｄｉｇ２およびコンパレータ７３の出力である２値電圧信号Ｖｄｉｇ３が入力されている。論理回路７１の出力は電源端子Ｔ１に接続されている。
【００９２】
論理回路７１は、入力された２つの１ビットデジタル信号である２値電圧信号Ｖｄｉｇ２およびＶｄｉｇ３を用いて論理演算を行い、演算結果として１ビットデジタル信号であるＶｃｃを生成する装置である。
【００９３】
なお、ここでは論理回路７１として、２入力１出力の排他的論理和（ＥＸ−ＯＲ）の論理ゲートを用いているが、回路構成に応じて、３入力以上の論理ゲートや、ＡＮＤ、ＮＡＮＤ、ＯＲ、ＮＯＲ、ＥＸ−ＯＲ、ＮＯＴ等の各種論理ゲートの組み合わせによって、論理回路を構成してもよい。
【００９４】
電源端子Ｔ１は、論理回路７１から入力された１ビットデジタル信号であるＶｃｃを、増幅回路１１に出力する。
【００９５】
（光センサ信号処理装置７の動作）
光センサ信号処理装置７にでは、増幅回路１１の駆動電圧であるＶｃｃは、Ｖｃｃ＝ＸＯＲ（Ｖｄｉｇ２，Ｖｄｉｇ３）によって与えられる。ここで、“ＸＯＲ（Ａ，Ｂ）”は、論理Ａと論理Ｂの排他的論理和を表す。
【００９６】
よって、Ｖｄｉｇ２とＶｄｉｇ３の論理値が互いに等しいとき、つまり、（ｉ）Ｖｄｉｇ２＝０かつＶｄｉｇ３＝０、または、（ｉｉ）Ｖｄｉｇ２＝１かつＶｄｉｇ３＝１のとき、Ｖｃｃ＝０となる。他方、Ｖｄｉｇ２とＶｄｉｇ３の論理値がそれぞれ異なるとき、つまり、（ｉｉｉ）Ｖｄｉｇ２＝１かつＶｄｉｇ３＝０、または、（ｉｖ）Ｖｄｉｇ２＝０かつＶｄｉｇ３＝１のとき、Ｖｃｃ＝１となる。
【００９７】
すなわち、フォトダイオードＰＤ２とＰＤ３の両方に、ある一定量より大きい、または小さい光量が、入射光として入力された場合、Ｖｃｃはローレベル値となる。よって、増幅器１２がＶｃｃによって駆動される一方で、電流源１３はＶｃｃにより駆動されない。これにより、増幅器１２の電流増幅率は、電流源１３により増加されない。
【００９８】
他方、フォトダイオードＰＤ２とＰＤ３のいずれか一方のみに、ある一定量より大きい光量が入射光として入力された場合、Ｖｃｃはハイレベル値となる。よって、増幅器１２および電流源１３の両方がＶｃｃにより駆動され、増幅器１２の電流増幅率は、電流源１３により増加される。
【００９９】
（光センサ信号処理装置７の効果）
光センサ信号処理装置７では、フォトダイオードＰＤ２とＰＤ３の光検出結果によって規定される２値信号の電圧であるＶｃｃによって、増幅回路１１の電流増幅率が切替えられる。
【０１００】
すなわち、フォトダイオードＰＤ２とＰＤ３の両方の光検出結果が等しいとき、増幅回路１１の電流増幅率は小であり、フォトダイオードＰＤ２とＰＤ３の光検出結果が互いに異なるとき、増幅回路１１の電流増幅率は大である。
【０１０１】
互いに近傍に配置されたフォトダイオードＰＤ２およびＰＤ３について、その光検出結果は通常一致する。よって、フォトダイオードＰＤ２とＰＤ３の光検出結果が互いに異なるとき、フォトダイオードＰＤ２とＰＤ３のうちの片方は誤動作していると判断される。
【０１０２】
よって、光センサ信号処理装置７では、増幅回路１１の電流増幅率が大であるとき、フォトダイオードＰＤ２とＰＤ３の片方は誤動作していると判断される。
【０１０３】
このように、光センサ信号処理装置７では、増幅回路１１の電流増幅率の大きさによって、フォトダイオードＰＤ２とＰＤ３が誤検知していないかどうかを検証することができ、有益である。
【０１０４】
〔まとめ〕
本発明の一態様に係る光センサ信号処理装置は、光電変換素子から得られる光センサ信号（Ｉｐｄ）を増幅する増幅器と、当該増幅器と並列に配置された電流源と、を有する増幅回路と、上記増幅回路からの電流が流れ込むゲイン抵抗（Ｒ１）と、上記増幅回路に電圧を付与する電源部に入力する２値信号を発生させる２値信号発生部と、を備え、上記２値信号にて上記増幅回路から上記ゲイン抵抗に流れる電流の導通を制御して上記増幅器の増幅率を変更する。
【０１０５】
上記構成によれば、光電変換素子から得られる光センサ信号を増幅する増幅器と、増幅器と並列に配置された電流源とを有する増幅回路に電圧を付与する電源部に２値信号を与える。そのため、この２値信号にて増幅回路からゲイン抵抗に流れる電流の導通を制御することができ、増幅器の増幅率を変更することができる。つまり、上記構成によれば、ゲイン抵抗の切り替えといった方法を用いずに、２値信号にて増幅器の増幅率を変更することで、増幅回路の増幅率を変更することができる。よって、ノイズ耐性が高く、配線数の削減を可能とする光センサ信号処理装置を提供することができる。
【０１０６】
また、本発明の一様態に係る光センサ信号処理装置では、上記２値信号は、上記光電変換素子から得られる光センサ信号がＡＤ変換された信号であってもよい。
【０１０７】
上記の構成によれば、光センサ信号処理装置は、電変換素子から得られる光センサ信号の出力がＡＤ変換された２値信号によって、増幅器の増幅率を変更することができる。
【０１０８】
それゆえ、光センサ信号処理装置において、２値信号を与えるための構成を別途設けることなく、増幅回路を制御することが可能となる。
【０１０９】
また、本発明の一様態に係る光センサ信号処理装置において、上記２値信号発生部は、上記光電変換素子とは別の１つの光電変換素子である２値信号発生用光電変換素子を有し、当該２値信号発生用光電変換素子から得られる光センサ信号（Ｉｐｄ２）がＡＤ変換された信号を、上記２値信号として発生させてもよい。
【０１１０】
上記の構成によれば、光センサ信号処理装置は、１つの２値信号発生用光電変換素子から得られる光センサ信号がＡＤ変換された２値信号によって、増幅回路を制御することができる。
【０１１１】
それゆえ、光センサ信号処理装置において、２値信号発生用光電変換素子の出力を基準として、増幅対象の光電変換素子から得られる光センサ信号の増幅率を制御することが可能となる。
【０１１２】
また、本発明の一様態に係る光センサ信号処理装置では、上記２値信号発生部は、上記光電変換素子とは別の光電変換素子である複数の２値信号発生用光電変換素子と、上記複数の２値信号発生用光電変換素子から得られる光センサ信号（Ｉｐｄ２，Ｉｐｄ３）がＡＤ変換された信号（Ｖｄｉｇ２，Ｖｄｉｇ３）を論理合成して２値信号を発生させる論理合成部と、を備えてもよい。
【０１１３】
上記の構成によれば、光センサ信号処理装置は、２値信号発生用光電変換素子から得られる光センサ信号がＡＤ変換された信号を合成することによって得られる２値信号によって、増幅回路を制御することができる。
【０１１４】
それゆえ、光センサ信号処理装置において、複数の２値信号発生用光電変換素子から得られる光センサ信号を用いて、増幅対象の光電変換素子から得られる光センサ信号の増幅率を制御することが可能となる。
【０１１５】
なお、上記の光センサ信号処理装置を用いた電子機器も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【０１１７】
なお、本発明は、以下のようにも表現してもよい。
【０１１８】
すなわち、本発明の一様態に係る信号処理装置は、フォトトランジスタもしくはフォトダイオードから得られる光センサ信号の電流増幅器を有する信号処理回路の電源部に、デジタル信号を与え、前記光センサ信号電流増幅器の制御をする、と表現してもよい。
【０１１９】
また、本発明の一様態に係る信号処理装置において、前記デジタル信号は前記光センサ信号をＡＤ変換した信号であってもよい。
【０１２０】
また、本発明の一様態に係る信号処理装置において、前記デジタル信号は他の光センサ信号をＡＤ変換した信号であってもよい。
【０１２１】
また、本発明の一様態に係る信号処理装置において、前記デジタル信号は他の複数の光センサ信号をＡＤ変換した信号を論理合成した信号であってもよい。
【０１２２】
また、本発明の一様態に係る電子機器は、前記のいずれか一つに記載の信号処理装置を用いた電子機器である。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、光電変換素子から得られる光センサ信号を処理する光センサ信号処理装置やそれを用いた電子機器等に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１，４，５，６，７  光センサ信号処理装置
１１  増幅回路
１２  増幅器
１３  電流源
７１  論理回路（論理合成部）
Ｉｐｄ，Ｉｐｄ１  光電流（光センサ信号）
ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３  フォトダイオード（光電変換素子）
Ｒ１  ゲイン抵抗
Ｔ１，Ｔ３  電源端子（電源部）
Ｖｃｃ  電圧（２値信号）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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