(57)【要約】【課題】２端子型の受光素子を有する受光センサにおいて消費電流を低減する。【解決手段】受光センサ（１）は、受光素子（１１）に光が入力されたときに発生する光電流（Ｉｐｄ）に依存して２端子（Ｔ１，Ｔ２）の間に流れる電流の電流値を制御する電流制御部（Ｔｒ１）を有している。電流制御部（Ｔｒ１）は、光電流（Ｉｐｄ）が生じていない場合には、２端子（Ｔ１，Ｔ２）の間の電位差を降下させるように電流値を大きく制御し、光電流（Ｉｐｄ）が生じている場合には、２端子（Ｔ１，Ｔ２）の間の電位差を上昇させるように電流値を小さく制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端子の固定電位に対して、他方の端子の電位を変動させて信号検出する２端子の受光素子を有する受光センサであって、
上記受光素子に光が入力されたときに発生する光電流に依存して上記２端子の間に流れる電流の電流値を制御する電流制御部を有しており、
上記電流制御部は、上記光電流が生じていない場合には、上記２端子の間の電位差を降下させるように上記電流値を大きく制御し、上記光電流が生じている場合には、上記２端子の間の電位差を上昇させるように上記電流値を小さく制御することを特徴とする受光センサ。
【請求項２】
上記電流制御部はＭＯＳトランジスタで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の受光センサ。
【請求項３】
上記光電流を増幅する光電流増幅器を備え、
上記電流制御部は上記光電流増幅器の出力電流に基づいて制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の受光センサ。
【請求項４】
上記電流制御部は第１トランジスタによって構成され、
上記第１トランジスタのスレッシュホールド電圧が上記光電流増幅器を構成する第２トランジスタのスレッシュホールド電圧より大きいことを特徴とする請求項３に記載の受光センサ。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の受光センサ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、受光量をアナログで検出する２端子型の受光素子を有する受光センサに関わる。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな電子機器において、外部から入射する光を測定し、測定した受光量に応じた信号処理を行っている。このような例としては、照度センサ、赤外線リモコンの受光装置などが挙げられる。上記のようなセンサや装置などを構成する受光素子には、フォトトランジスタやフォトダイオードなどが広く用いられている。
【０００３】
特許文献１には、受光素子にフォトトランジスタを用い、フォトトランジスタの出力電流をカレントミラー回路で受け、複数の電流を出力する受光装置が開示されている。上記受光装置では、カレントミラー回路の出力側に複数のトランジスタが設けられており、これらのトランジスタのベース電流の総和が一定であるように制御されることによって、精度を保った電流増幅率の切り替えを行うことができる。
【０００４】
特許文献２には、受光素子にフォトトランジスタを用い、フォトトランジスタの出力電流により、絶縁ゲート型半導体スイッチをオンオフさせる回路が開示されている。
【０００５】
上述のように、受光素子にフォトトランジスタを用いた光センサは、発光ダイオードの電流に応じて出力電流が変動するため、例えば電源回路において、１次側と２次側との電圧制御などに用いられるフォトカプラに設けられる。
【０００６】
また、特許文献３では、受光素子にフォトダイオードを用い、フォトダイオードの出力電流をカレントミラー回路で受け、電流を出力する光センサが開示されている。上記光センサでは、カレントミラー回路のトランジスタのエミッタの面積および抵抗の温度係数を制限する。これにより、入射光の強度に応じて生じる光電流の広いダイナミックレンジを確保しつつ、出力電流の温度変動を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−９９８２８号公報（２００９年０５月０７日公開）
【特許文献２】特開２００４−３２８２８号公報（２００４年０１月２９日公開）
【特許文献３】特開２０１０−２７８３８３号公報（２０１０年１２月０９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１および２に示されるような受光素子にフォトトランジスタを用いた従来技術は、フォトトランジスタの製造のばらつきやフォトトランジスタ内のノイズなどにより、光電流が上昇した場合に消費電流が増えるという問題がある。また、フォトトランジスタが有する容量により、応答速度が遅延するという問題がある。
【０００９】
さらに、特許文献１では、光電流をカレントミラー回路で増幅し出力するため、光電流に応じて消費電流が増大するという問題がある。特許文献３についても同様の問題があり、特許文献２では、光電流に応じて、半導体スイッチのゲート電圧が上昇するため、消費電力が増大する。
【００１０】
また、特許文献１から３に開示されている技術は、追加で電源端子を必要とする。端子数が増加すると受光センサのパッケージサイズが大きくなり、さらに、端子数の増加に伴い配線数が増加するという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、その目的は、２端子型の受光素子を有する受光センサにおいて消費電流を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る受光センサは、一方の端子の固定電位に対して、他方の端子の電位を変動させて信号検出する２端子の受光素子を有する受光センサであって、上記受光素子に光が入力されたときに発生する光電流に依存して上記２端子の間に流れる電流の電流値を制御する電流制御部を有しており、上記電流制御部は、上記光電流が生じていない場合には、上記２端子の間の電位差を降下させるように上記電流値を大きく制御し、上記光電流が生じている場合には、上記２端子の間の電位差を上昇させるように上記電流値を小さく制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、２端子型の受光素子を有する受光センサにおいて、受光素子が光無入力時に最大消費電力となる。これにより、受光素子の受光時に生じる光電流値に応じて、消費電流を減少させることができ、低消費電流が可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１に係る光センサの構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る光センサの構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施形態３に係る光センサの構成を示す回路図である。
【図４】実施形態３に係る光センサにおいて、光電流の変動に伴う、カレントミラー回路における出力側のトランジスタのドレイン電流と、トランジスタ（電流制御部）のドレイン電流と、出力検出部の電圧の変化とをシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態４に係る光センサの構成を示す回路図である。
【図６】本発明の実施形態５に係る電圧制御回路の構成を示す回路図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は従来のフォトカプラの断面構造図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
〔実施形態１〕
本発明に係る実施形態１について、図１を参照して以下に説明する。
【００１７】
（受光センサ１の回路構成）
図１に示すように、受光センサ１は、受光素子１１および外付け抵抗ＲＬを備えている。
【００１８】
受光素子１１は、２個の端子Ｔ１，Ｔ２、フォトダイオードＰＤ（光電変換素子）、抵抗Ｒ１、およびトランジスタＴｒ１（電流制御部）を有している。受光素子１１は、図示しない発光素子からの光を、直接受けるか、または物体からの反射光として受けて、当該光を電気信号（検出信号）に変換して出力する回路であり、２端子型の半導体素子として構成されている。また、受光素子１１は、光入力時に回路電流を変動することにより、一方の端子Ｔ２の固定電位に対して他方の端子Ｔ１の電位を変動して信号検出する。
【００１９】
以降に説明する他の実施形態における受光素子も、受光素子１１と同様の機能を有する２端子型の半導体素子として構成される。
【００２０】
また、端子Ｔ１（第１端子）は、検出信号を出力する出力端子と電源電圧Ｖｃｃが印加される電源端子とを兼ねており、外付け抵抗ＲＬを介して電源ラインに接続されている。端子Ｔ２（第２端子）は、接地用の端子であり、グランドラインに接続されている。これにより、端子Ｔ２の電位が接地電位（固定電位）に固定されている。
【００２１】
また、フォトダイオードＰＤは、入力される光を受けて光電流Ｉｐｄを流す光電変換素子である。このフォトダイオードＰＤは、アノードが端子Ｔ２に接続されている。さらにフォトダイオードＰＤのカソードは、トランジスタＴｒ１のゲートおよび抵抗Ｒ１の一端に接続されている。また、トランジスタＴｒ１のソースは端子Ｔ２に接続され、トランジスタＴｒ１のドレインは端子Ｔ１に接続されている。抵抗Ｒ１の他端は端子Ｔ１に接続されている。
【００２２】
上記構成により、トランジスタＴｒ１はフォトダイオードＰＤの光電流Ｉｐｄの大きさに応じて、トランジスタＴｒ１のゲート−ドレイン間へ電圧を印加できる。
【００２３】
（受光センサ１の動作）
上記のように構成される受光センサ１の動作を説明する。
【００２４】
図１に示す受光センサ１では、フォトダイオードＰＤに光入力がない場合、フォトダイオードＰＤに光電流Ｉｐｄが流れない。よって、電源電圧Ｖｃｃにより外付け抵抗ＲＬおよび抵抗Ｒ１を介してトランジスタＴｒ１のゲートに電圧が印加されているので、トランジスタＴｒ１は、オンしている。
【００２５】
ここで、トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間の電圧をＶｇｓとし、外付け抵抗ＲＬの抵抗値をＲＬとすると、トランジスタＴｒ１には、（Ｖｃｃ−Ｖｇｓ）／ＲＬのドレイン電流Ｉｄが流れる。トランジスタＴｒ１のスレッシュホールド電圧をＶｔｈとし、オーバードライブ電圧をＶｏｖとすると、Ｖｇｓ＝Ｖｔｈ＋Ｖｏｖであるので、ドレイン電流Ｉｄは次式のように表される。
【００２６】
Ｉｄ＝（Ｖｃｃ−Ｖｔｈ−Ｖｏｖ）／ＲＬ                    …（１）
この場合、大きい電流が外付け抵抗ＲＬに流れるため、端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧が低下する。
【００２７】
逆に、フォトダイオードＰＤに光が入力されて光電流Ｉｐｄが発生したときは、フォトダイオードＰＤに光電流Ｉｐｄが流れる。トランジスタＴｒ１は、光入力がない場合と同様に一定光量以下にてオンしている。
【００２８】
このとき、光電流Ｉｐｄは数ｎＡ〜数ｕＡ程度流れる。一方、光無入力時のドレイン電流Ｉｄは、数百ｕＡ〜数ｍＡ程度流れる。上記により、光無入力時において、外付け抵抗ＲＬでは、既に（ドレイン電流Ｉｄ×外付け抵抗ＲＬ）分の電圧降下をしており、そこにＩｐｄが入力してもほとんど電圧変動は生じない。すなわち、トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間の電圧降下はほぼ抵抗Ｒ１の抵抗値によって決まり、（トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間の電圧降下）＝（抵抗Ｒ１×光電流Ｉｐｄ）となる。
【００２９】
上記トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間の電圧降下により、トランジスタＴｒ１のドレイン電流Ｉｄが減少する。よって、光電流Ｉｐｄが流れると消費電力は減少するので、従来技術のような光電流増幅器に対して、光入力時の消費電力の増加を抑えることができる。この場合、小さい電流が外付け抵抗ＲＬに流れるため、端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧が上昇する。
【００３０】
また、受光素子１１では、トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間の電圧降下が大きくなりすぎて、トランジスタＴｒ１のドレイン電流Ｉｄの制御が適切に行われなくなる。この不都合を回避するため、例えばフォトダイオードサイズを適正値とするなどして、上記のように、（ドレイン電流Ｉｄ）＞（光電流Ｉｐｄ）となるように構成されることが望ましい。
【００３１】
以上により、受光素子１１が光無入力時に最大消費電力となり、受光素子１１の受光時に生じる光電流Ｉｐｄの値に応じて消費電流を減少させることができ、低消費電流となる受光センサ１を構成することが可能となる。
【００３２】
また、トランジスタＴｒ１は、バイポーラトランジスタを用いることもできるが、ＭＯＳトランジスタで構成することが望ましい。バイポーラトランジスタを用いた場合、バイポーラトランジスタのベース−エミッタ間の電圧が約０．７Ｖを超えると、ベース−エミッタ間の電圧変動によるコレクタ電流の変動が少なくなるため、ベース−エミッタ間の電圧が光電流Ｉｐｄ変動に対応し難い。これに対し、ＭＯＳトランジスタを用いると、オーバードライブ電圧Ｖｏｖ分、ＭＯＳトランジスタのドレイン電流Ｉｄが線形に変動するので、光電流Ｉｂｄに応じてゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが線形に変動可能となる。
【００３３】
〔実施形態２〕
本発明に係る実施形態２について、図２を参照して以下に説明する。図２は、本実施形態に係る受光センサ２の構成を示す回路図である。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。
【００３４】
（受光センサ２の回路構成）
図２に示すように、受光センサ２は、受光素子１２、外付け抵抗ＲＬ、トランジスタＴｒ１（電流制御部）、および抵抗Ｒ１を有する。受光素子１２は、フォトトランジスタＰＴおよび２個の端子Ｔ１，Ｔ２を有している。また、端子Ｔ１（第１端子）は、抵抗Ｒ１の一端とトランジスタＴｒ１のゲートに接続されている。
【００３５】
フォトトランジスタＰＴのコレクタは端子Ｔ１に接続され、フォトトランジスタＰＴのエミッタは端子Ｔ２に接続されている。抵抗Ｒ１の他端は、外付け抵抗ＲＬを介して電源ラインに接続されるとともに、トランジスタＴｒ１のドレインと接続されている。トランジスタＴｒ１のソース端子Ｔ２に接続されている。また、出力検出は外付け抵抗ＲＬとトランジスタＴｒ１のドレインとの間で得られる。
【００３６】
すなわち、受光素子１２はフォトトランジスタＰＴを用いた従来の受光素子であり、受光センサ２は、従来の受光素子を用いて、外部で実施形態１の回路構成をとることにより、低消費電流が可能な受光センサの構成を示す。
【００３７】
（受光センサ２の動作）
図２に示す受光センサ２では、フォトトランジスタＰＴに光入力がない場合、フォトトランジスタＰＴに光電流Ｉｐｄが流れない。よって、端子Ｔ１、Ｔ２間はオープンであり電源電圧Ｖｃｃにより外付け抵抗ＲＬおよび抵抗Ｒ１を介してトランジスタＴｒ１のゲートに電圧が印加されているので、トランジスタＴｒ１は、オンしている。ここで、トランジスタＴｒ１には、受光素子１１におけるトランジスタＴｒ１と同様、前述の式（１）で表されるドレイン電流Ｉｄが流れる。この場合、大きい電流が外付け抵抗ＲＬに流れ、検出電圧は下降する。
【００３８】
逆に、フォトトランジスタＰＴに光が入力されて光電流Ｉｐｄが発生したときは、フォトトランジスタＰＴに光電流Ｉｐｄが流れる。トランジスタＴｒ１は、一定光量以下にて光入力がない場合と同様にオンしている。また、トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間は、（抵抗Ｒ１×光電流Ｉｐｄ）分、電圧降下するので、出力検出は上記電圧降下と同じ電圧分、端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧が下降し、検出電圧は上昇する。
【００３９】
よって、上記構成により、従来のフォトトランジスタＰＴを用いて、低消費電流が可能な受光センサ２を構成することが可能となる。
【００４０】
〔実施形態３〕
本発明に係る実施形態３について、図３および図４を参照して以下に説明する。図３は、本実施形態に係る受光センサ３の構成を示す回路図である。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。
【００４１】
（受光センサ３の回路構成）
図３に示すように、受光センサ３は、受光素子１３および、外付け抵抗ＲＬを備えている。
【００４２】
受光素子１３は、２個の端子Ｔ１，Ｔ２、フォトダイオードＰＤ、トランジスタＴｒ４（電流制御部）、抵抗Ｒ２および第１のカレントミラー回路ＣＭ１を有する。
【００４３】
第１のカレントミラー回路ＣＭ１（光電流増幅器）は、１組のトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３を有している。入力側のトランジスタＴｒ２のドレインは、フォトダイオードＰＤのカソードに接続されている。出力側のトランジスタＴｒ３のドレインは、抵抗Ｒ２の一端およびトランジスタＴｒ４のゲートに接続されている。また、トランジスタＴｒ３のソースは端子Ｔ１に接続されている。
【００４４】
トランジスタＴｒ４のソースは、端子Ｔ１に接続されている。また、トランジスタＴｒ４のドレインおよび抵抗Ｒ２の他端は、端子Ｔ２に接続されている。
【００４５】
本受光センサ３は、実施形態１に係る光センサにおいてトランジスタＴｒ４による電流制御を、光電流増幅器（第１のカレントミラー回路ＣＭ１）を介して行うものである。
【００４６】
（受光センサ３の動作）
図３に示す受光センサ３では、光入力がないことで抵抗Ｒ２に電位差が発生しないため、トランジスタＴｒ４は、オンしている。ここで、トランジスタＴｒ４には、実施形態１のトランジスタＴｒ１と同様に、式（１）で表されるドレイン電流Ｉｄが流れる。この場合、大きい電流が外付け抵抗ＲＬに流れるため、端子間電圧が低下する。
【００４７】
逆に、フォトダイオードＰＤに光が入力されて光電流Ｉｐｄが発生したときは、フォトダイオードＰＤに光電流Ｉｐｄが流れる。すると、第１のカレントミラー回路ＣＭ１のトランジスタＴｒ３から抵抗Ｒ２に流れる電流が増大する。これにより、トランジスタＴｒ４のゲート−ソース間電圧は低下する。これにより、トランジスタＴｒ４のドレイン電流Ｉｄが減少する。よって、光電流Ｉｐｄが流れると消費電力は減少するので、消費電力の増加を抑えることができる。また、この場合、小さい電流が外付け抵抗ＲＬに流れるため、端子間電圧が上昇する。
【００４８】
上記構成により、受光時、第１のカレントミラー回路ＣＭ１によって増幅された光電流Ｉｐｄが抵抗Ｒ２に流れる。このとき、抵抗Ｒ２に印加される電圧に応じてトランジスタＴｒ４の電圧を変動させることができるので、光電流Ｉｐｄに応じて受光素子１３の２端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧を変動させることが可能となる。
【００４９】
また、実施形態１に比べ、微小な受光電流を増幅して処理することができるので、微小電流の検出精度が上がる。また、カレントミラー回路は一般的にＭＯＳトランジスタよりも抵抗値が大きくなる。よって、抵抗Ｒ２の抵抗値を下げることができ、受光素子１３の大きさを小さくすることができる。
【００５０】
さらに、光電流Ｉｐｄが増加すると、抵抗Ｒ２にかかる電圧が上昇し、トランジスタＴｒ４のドレイン−ソース間電圧がより低下するので、一定光量以上で、第１のカレントミラー回路ＣＭ１の増幅が停止し、消費電流の増加を軽減できる。よって、本実施形態にかかる受光センサ３は、カレントミラー回路を用いて光電流を増幅出力させる従来の受光センサに比べ、消費電力が抑えられる点について有益である。
【００５１】
また、トランジスタＴｒ４のスレッシュホールド電圧を、第１のカレントミラー回路ＣＭ１によって増幅される電圧より、大きくすることが望ましい。上記構成により、フォトダイオードＰＤのバイアスを逆バイアス方向に上昇させることができる。よって、フォトダイオードＰＤの容量値を低減できることから、応答速度の向上が可能となる。
【００５２】
図４は、実施形態３に係る受光センサ３において、光電流Ｉｐｄの変動に伴う、第１のカレントミラー回路ＣＭ１におけるトランジスタＴｒ３のドレイン電流と、トランジスタＴｒ４のドレイン電流と、出力検出部の電圧の変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。横軸は入射光電流（ｍＡ）を示す。縦軸は上段からトランジスタＴｒ３のドレイン電流（ｕＡ）、トランジスタＴｒ４のドレイン電流（ｕＡ）、検出出力部の電圧（Ｖ）を示す。
【００５３】
本実施形態に係る受光センサ３では、光電流Ｉｐｄが上昇すると、ある一定値までは、トランジスタＴｒ３のドレイン電流と出力検出部の電圧とが線形状に増加し、トランジスタＴｒ４のドレイン電流が線形状に減少することが、図４のシミュレーション結果より明らかである。
【００５４】
〔実施形態４〕
本発明に係る実施形態４について、図５を参照して以下に説明する。図５は、本実施形態に係る受光センサ４の構成を示す回路図である。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。
【００５５】
（受光センサ４の回路構成）
図５に示すように、受光センサ４は、受光素子１４および、外付け抵抗ＲＬを備えている。
【００５６】
受光素子１４は、２個の端子Ｔ１，Ｔ２、フォトダイオードＰＤ、トランジスタＴｒ４、抵抗Ｒ２、第１のカレントミラー回路ＣＭ１、抵抗Ｒ３、トランジスタＴｒ６およびゲート接地回路Ｇ１を有する。
【００５７】
ゲート接地回路Ｇ１（ゼロバイアス部）は、トランジスタＴｒ５，Ｔｒ７からなる。トランジスタＴｒ７のドレインは、第１のカレントミラー回路ＣＭ１におけるトランジスタＴｒ２のドレインと接続されている。トランジスタＴｒ７のソースは、フォトダイオードＰＤのカソードおよびトランジスタＴｒ６のドレインに接続されている。トランジスタＴｒ７のゲートは、トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６のゲートに接続されている。
【００５８】
トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６のソースは、端子Ｔ２に接続されている。トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６は、ゲート同士が接続されることにより、カレントミラー回路を構成している。
【００５９】
抵抗Ｒ３は一端がトランジスタＴｒ５のドレインに接続され、他端は端子Ｔ１に接続される。
【００６０】
本受光センサ４は、実施形態３における受光センサ３に、引き抜き電流回路を含むゲート接地回路Ｇ１を追加したものである。
【００６１】
（受光センサ４の動作）
上記のように構成される受光センサ２において、トランジスタＴｒ５のソースの電位が接地電位であり、これにより、トランジスタＴｒ７のソースの電位も接地電位となる。
【００６２】
したがって、フォトダイオードＰＤのアノード−カソード間の電位差が０となる。また、トランジスタＴｒ７において、ソースに流れる電流がそのままドレインに流れるので、信号の伝送には何ら問題はない。
【００６３】
上記のように、受光センサ４は、ゲート接地回路Ｇ１によって、フォトダイオードＰＤのバイアス電圧をゼロにしている。これにより、フォトダイオードＰＤは、光電流Ｉｐｄの流入時にも、自身の容量を充電する必要がなくなる。それゆえ、受光センサ４の信号応答速度を高速にすることができる。
【００６４】
（電圧制御回路５の構成）
受光センサ４を用いた電圧制御回路５について、図６および図７を参照して以下に説明する。図６は、本実施形態に係る電圧制御回路５の構成を示す回路図である。図７の（ａ）はフォトカプラの断面構造図を示し、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）をＡ方向から見た断面構造図である。
【００６５】
図６に示すように、電圧制御回路５は、受光センサ４、外付け抵抗ＲＬ、１次側制御回路５１、トランスＴ、抵抗Ｒ４および発光ダイオードＬＥＤを備えている。
【００６６】
トランスＴは１次側コイルＬ１および２次側コイルＬ２を有する。１次側コイルＬ１の一端は１次側制御回路５１を介して、端子Ｔ１と接続され、２次側コイルＬ２の他端は端子Ｔ２と接続されている。１次側コイルＬ１の他端は、図示しない電源回路の１次側回路に接続されている。
【００６７】
また、発光ダイオードＬＥＤのカソードは端子Ｔ２に接続され、アノードが抵抗Ｒ４を介して電源回路の２次側回路に接続されている。
【００６８】
電圧制御回路５における受光素子１４および発光ダイオードＬＥＤは、それぞれ、図７の（ａ）に示すフォトカプラ２０における受光素子１０１および発光ダイオード１０２に相当する。受光素子１０１は、端子１０３ａ上に実装されることにより、負極が端子１０３ａに接続されるとともに、正極がワイヤを介して端子１０３ｂに接続されている。当該端子１０３ｂは、外付け抵抗ＲＬに接続されている。一方、発光ダイオード１０２は、端子１０４ａ上に実装されることにより、カソードが端子１０４ａに接続されるとともに、アノードがワイヤを介して端子１０４ｂに接続されている。
【００６９】
ここで、端子１０３ａは端子Ｔ２に相当し、端子１０３ｂは端子Ｔ１に相当する。
【００７０】
（電圧制御回路５の動作）
電圧制御回路５は、電源回路の２次側回路における電圧を発光ダイオードＬＥＤの光に変換し、この光をフォトダイオードＰＤで受光する。フォトダイオードＰＤで光入力された信号（光電流Ｉｐｄ）を、受光素子１４により、１次側制御回路５１にフィードバックする。電源回路の１次側回路と２次側回路は、上記構成により絶縁される。
【００７１】
上記構成により、従来のフォトカプラにおけるフォトトランジスタを受光素子１０１に置き替えることにより、半導体パッケージの材料を変えずに、低消費電流で駆動し、かつ高速応答が可能な受光センサを用いたフォトカプラ２０を得ることができる。また、このようなフォトカプラ２０を上記の電源回路のような電子機器に用いれば、低消費電力化かつ高速動作が可能となる。
【００７２】
〔まとめ〕
本発明の一態様に係る受光センサ（受光センサ１〜４）は、一方の端子（端子Ｔ２）の固定電位に対して、他方の端子（端子Ｔ１）の電位を変動させて信号検出する２端子の受光素子（受光素子１１〜１４）を有する受光センサであって、上記受光素子に光が入力されたときに発生する光電流（光電流Ｉｐｄ）に依存して上記２端子の間に流れる電流の電流値を制御する電流制御部（トランジスタＴｒ１，Ｔｒ４）を有しており、上記電流制御部は、上記光電流が生じていない場合には、上記２端子の間の電位差を降下させるように上記電流値を大きく制御し、上記光電流が生じている場合には、上記２端子の間の電位差を上昇させるように上記電流値を小さく制御することを特徴とする。
【００７３】
上記構成によれば、受光素子が光無入力時に、上記２端子の間の電位差が降下するように電流値が大きく制御されるので、最大消費電力となり、受光素子の受光時に生じる光電流値に応じて消費電流を減少させることができる。これにより、消費電流を低減することが可能となる。
【００７４】
さらに、本発明の一態様に係る受光センサにおいて、上記電流制御部はＭＯＳトランジスタで構成されていることが好ましい。
【００７５】
上記構成によれば、オーバードライブ電圧分、上記電流制御部での電流を変動させることができ、電流を停止する以外の対応も可能となるため、有益となる。
【００７６】
さらに、本発明の一態様に係る受光センサは、上記光電流を増幅する光電流増幅器（第１のカレントミラー回路ＣＭ１）を備え、上記電流制御部は上記光電流増幅器の出力電流に基づいて制御されることが好ましい。
【００７７】
上記構成によれば、受光素子の受光時に生じる光電流値に応じて電流制御部への電圧を変動させることができる。また、光電流増幅器によって微小電流も増幅されるので、微小電流の検出精度が向上する。さらに、ＭＯＳトランジスタに比べ、光電流増幅器の出力電流が大きいため、受光素子内部に設置する抵抗値を下げることができ、受光素子のサイズを縮小することができる。また、一定の光電流以上で光電流増幅器の回路を停止することが可能となるため、消費電流の増加を軽減できる。
【００７８】
さらに、本発明の一態様に係る受光センサにおいて、上記電流制御部は第１トランジスタによって構成され、上記第１トランジスタのスレッシュホールド電圧が上記光電流増幅器を構成する第２トランジスタのスレッシュホールド電圧より大きいことが好ましい。
上記構成により、上記光電流増幅器に入力される光電流を上昇させることができる。すなわち、フォトダイオードにかかる電圧を逆バイアス方向に上昇させることができ、光電流を強めることができる。よって、フォトダイオードの接続容量を小さくでき、応答速度の高速化が可能となる。
【００７９】
さらに、本発明の一態様に係る電子機器は、記載の受光センサを備えていることを特徴とする。
【００８０】
上記構成により、高性能の光センサを電子機器に設けることができる。したがって、電子機器の機能を向上させることができるので、有益である。
【００８１】
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、請求項に示した範囲で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。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、物体検出、物体動作速度を検出することができ、例えば、受光素子が２端子であることが必要とされるフォトインタラプタを用いたデジタルカメラ、複写機、プリンタ、携帯機器、モーターを用いた電気製品等に利用することができる。
【００８３】
また、同様に、受光素子が２端子であることが必要とされるフォトカプラを用いた電源、通信機器等に利用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１  受光センサ
２  受光センサ
３  受光センサ
４  受光センサ
５  電圧制御回路
１１  受光素子
１２  受光素子
１３  受光素子
１４  受光素子
２０  フォトカプラ
１０１  受光素子
１０２  発光ダイオード
１０３ａ  端子
１０３ｂ  端子
１０４ａ  端子
１０４ｂ  端子
ＰＤ  フォトダイオード（光電変換素子）
ＰＴ  フォトトランジスタ
ＣＭ１  第１のカレントミラー回路
Ｇ１  ゲート接地回路
ＬＥＤ  発光ダイオード
Ｖｃｃ  電源電圧
Ｒ１  抵抗
Ｒ２  抵抗
Ｒ３  抵抗
Ｒ４  抵抗
ＲＬ  外付け抵抗
Ｔｒ１  トランジスタ（第１トランジスタ）
Ｔｒ２  トランジスタ（第２トランジスタ）
Ｔｒ３  トランジスタ（第２トランジスタ）
Ｔｒ４  トランジスタ（第１トランジスタ）
Ｔｒ５  トランジスタ
Ｔｒ６  トランジスタ
Ｔｒ７  トランジスタ
Ｔ１  端子
Ｔ２  端子
Ｔ  トランス
Ｌ１  コイル
Ｌ２  コイル
【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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