(57)【要約】【課題】広範囲の照度に対して、光電変換器の出力電流範囲や周囲温度によらず、光電流を電圧に変換することができる電流電圧変換回路を提供する。【解決手段】フォトダイオード２によって生成される光電流Ｉｐをダイオード４によって電圧Ｖｐに変換し、可変電流源３によって発生される基準電流Ｉｒｅｆをダイオード５によって電圧Ｖｒｅｆに変換した後、電圧Ｖｐと電圧Ｖｒｅｆとの差信号を差動増幅器６によって増幅する。光電流Ｉｐが対数特性を有する電圧信号Ｖｐに変換されることで、低い照度に対する出力を確保することができる。また、ダイオード４の温度特性による誤差をもつ電圧信号Ｖｐは、差動増幅器６において、同様にダイオード５の温度特性による誤差を持つ電圧信号Ｖｒｅｆと差動増幅されることで、周囲温度に影響されない出力を得ることができる。【選択図】図１
2008241518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換器への入射光の照度に応じた光電流を電圧に変換する電流電圧変換回路であって、
前記光電流を生成する前記光電変換器と、
任意の基準電流を生成する可変電流源と、
前記光電変換器に接続され、前記光電流を第１の電圧に変換する第１の素子と、
前記可変電流源に接続され、前記基準電流を第２の電圧に変換する第２の素子と、
前記第１の電圧および第２の電圧の差信号を増幅する差動増幅器と、
を有すること
を特徴とする電流電圧変換回路。
【請求項２】
前記第１の素子は、アノードが前記光電変換器に接続されるとともにカソードが接地される第１のダイオードであり、
前記第２の素子は、アノードが前記可変電流源に接続されるとともにカソードが接地される第２のダイオードである
ことを特徴とする請求項１に記載の電流電圧変換回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電流電圧変換回路と、
発光ダイオードと、
前記電流電圧変換回路の出力に基づいて前記発光ダイオードに流れる電流を制御する発光ダイオード駆動回路と、を有することを
特徴とする自動調光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電変換器の光電流を電圧変換する電流電圧変換回路に関する。また、当該電流電圧変換回路を含む自動調光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流電圧変換回路は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、およびフォトＩＣなどの光電変換器に接続されるとき、当該光電変換器に入射される光の照度に応じて生成される光電流を電圧に変換して出力する。
光電流を電圧に変換する従来の電流電圧変換回路として、特許文献１に示されるものが知られている。特許文献１の電流電圧変換回路は、抵抗によって電圧に変換されたフォトダイオードの光電流を演算増幅器の帰還抵抗に流すことで電圧信号に変換する。
【０００３】
また、従来の電流電圧変換回路として、特許文献２に示されるものがある。特許文献２の電流電圧変換回路は、フォトトランジスタとダイオードとで直列回路を構成し、当該直列回路の両端に電圧を印加したときに、該ダイオードの両端電圧を出力する。
ダイオードの電流−電圧特性は図７に示されるように対数特性を有するため、当該電流電圧変換回路の出力電圧は該フォトトランジスタの光電流に対して対数特性をもつ。
【特許文献１】特開平１１−２１１５６３号公報
【特許文献２】特開２００５−２４１３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電流電圧変換回路は、光電流を抵抗で電圧変換しており、変換された電圧が光電流に対して比例関係をとることから、変換された電圧と入射光の照度も、図８に示されるように比例関係にある。そのため、検出する照度を１ルクス〜１０万ルクス程度の広範囲とした場合に、低照度の光を出力として得ることが困難になる。例えば、１０万ルクスの光に対して１Ｖの出力が得られるとき、１ルクスの光に対しては１０万分の１Ｖという値になってしまい、出力として得ることができない。
特許文献２の電流電圧変換回路は、図９に示されるように、出力信号が対数特性を有することで、低照度に対する分解能が高くなるため、検出する照度範囲を広く取った場合にも、低照度の光に対する出力を確保することができる。しかし、ダイオードの温度特性が考慮されていないため、周囲温度の影響によって出力電圧の値が変化してしまう。
また、従来の電流電圧変換回路は、接続される光電変換器の出力電流範囲に応じて出力信号の範囲も変化するため、出力電流範囲が異なる光電変換器を接続する場合には、その都度、その光電変換器の出力電流範囲に合わせて所望の範囲で出力電圧が得られるように、例えば基準電圧などの設定を変更しなければならなかった。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑み、光電変換器の出力電流範囲や周囲温度によらず、広範囲の照度に対して、光電流を電圧に変換することができる電流電圧変換回路を提供することを目的とする。
また、当該電流電圧変換回路および発光ダイオードを利用し、光電変換器の出力電流範囲によらず、簡単な設定で、周囲の照度に合わせた輝度の光を発する自動調光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の問題点を解決するため、本発明の電流電圧変換回路は、入射光の強度に応じた光電流を生成する光電変換器と、任意の値の基準電流を生成する可変電流源と、前記光電変換器に接続され、前記光電流を第１の電圧に変換する第１の素子と、前記可変電流源に接続され、前記基準電流を第２の電圧に変換する第２の素子と、前記第１の電圧および前記第２の電圧の差信号を増幅する差動増幅器と、を有することを特徴とする。
【０００７】
前記第１の素子は、アノードが前記光電変換器に接続されるとともにカソードが接地される第１のダイオードであり、前記第２の素子は、アノードが前記可変電流源に接続されるとともにカソードが接地される第２のダイオードであることを特徴としてもよい。
【０００８】
本発明に係る自動調光装置は、請求項１または請求項２に記載の電流電圧変換回路と、発光ダイオードと、前記電流電圧変換回路の出力に基づいて前記発光ダイオードに流れる電流を制御する発光ダイオード駆動回路と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光電変換器の出力電流範囲や周囲温度によらず、広範囲の照度に対して、光電流を電圧変換することができる。
また、当該電流電圧変換回路および発光ダイオードを利用し、光電変換器の出力電流範囲によらず、簡単な設定で、周囲の照度に合わせた輝度の光を発する自動調光装置を構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る電流電圧変換回路を、図面に基づいて説明する。図１に、本発明に係る電流電圧変換回路の回路図を示す。本発明に係る電流電圧変換回路は、バイアス電圧源１、フォトダイオード２、可変電流源３、第１のダイオード４（以下、ダイオード４）、第２のダイオード５（以下、ダイオード５）、および、差動増幅器６を備える。
【００１１】
バイアス電圧源１は、フォトダイオード２に逆方向バイアスをかける回路であり、フォトダイオード２のカソードに接続される。
フォトダイオード２は、入射光の照度に応じた光電流Ｉｐをダイオード４に供給する光電変換器であり、アノードがダイオード４に接続される。
可変電流源３は、基準電流Ｉｒｅｆをダイオード５に供給する回路であり、出力端がダイオード５に接続される。
ダイオード４は、フォトダイオード２による光電流Ｉｐを第１の電圧Ｖｐ（以下、電圧Ｖｐ）に変換する第１の素子であり、図７に示される電流‐電圧特性を有する。ダイオード４は、アノードがフォトダイオード２のアノードに接続され、カソードが接地される。
ダイオード５は可変電流源３による基準電流Ｉｒｅｆを第２の電圧Ｖｒｅｆ（以下、電圧Ｖｒｅｆ）に変換する第２の素子であり、ダイオード４と同様に、図７に示される電流‐電圧特性を有する。ダイオード５は、アノードが可変電流源３に接続され、カソードが接地される。
差動増幅器６は、電圧Ｖｐと電圧Ｖｒｅｆとの差信号を増幅する。差動増幅器６は、反転入力端がダイオード４のアノードに接続され、非反転入力端がダイオード５のアノードに接続される。
【００１２】
フォトダイオード２に入射される光の照度と、電圧Ｖｐおよび電圧Ｖｒｅｆとの関係を表したグラフを図２に示す。ダイオード４およびダイオード５の温度特性により、電圧Ｖｐと電圧Ｖｒｅｆの値は、周囲温度の変化に伴ってともに破線で示すように増減する。
次に、照度の対数と出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を図３に示す。両者の差信号を差動増幅器６によって増幅することで、周囲温度による増減値が打ち消され、差動増幅器６の出力信号Ｖｏｕｔは周囲温度に影響されない値となる。
【００１３】
以上のように、フォトダイオード２で生成される光電流Ｉｐは、ダイオード４によって対数特性を有する電圧信号Ｖｐに変換されることで、検出する照度範囲を広く取った場合でも、低照度の光に対する出力を確保することができる。
また、ダイオード４の温度特性によって値が変化する電圧Ｖｐは、同じくダイオード５の温度特性によって値が変化する電圧Ｖｒｅｆとの差信号を取ることにより、Ｖｐ、Ｖｒｅｆの温度特性を打ち消すことができるため、周囲温度によらない出力を得ることができる。
本実施例の電流電圧変換回路は、可変電流源３において基準電流Ｉｒｅｆを設定することで、フォトトランジスタ２の光電流Ｉｐの範囲に関わらず、分解能を確保し、温度特性によらない電流電圧変換を行うことができる。
【００１４】
尚、本実施例では光電変換器にフォトダイオード２が用いられたが、例えばフォトトランジスタや、フォトＩＣなど、入射光強度に応じた光電流を生成する光電変換器が代わりに用いられてもよい。
また、第１の素子はダイオード４によって構成され、第２の素子はダイオード５によって構成されたが、ともに同様の対数特性を有する素子であればよい。
【００１５】
次に、本発明に係る電流電圧変換回路を利用した自動調光装置を、図４に基づいて説明する。図４の自動調光装置は、バイアス電圧源１、フォトダイオード２、可変電流源３、ダイオード４、ダイオード５、差動増幅器６、発光ダイオード駆動回路７、および、発光ダイオード８を備える。
バイアス電圧源１、フォトダイオード２、可変電流源３、ダイオード４、ダイオード５、および、差動増幅器６については、図１で示した構成と同様である。
【００１６】
発光ダイオード駆動回路７は、差動増幅器６の出力信号Ｖｏｕｔに基づいて発光ダイオード８を駆動する回路であり、差動増幅器６の出力端と発光ダイオード８のアノードとカソードとに接続される。
差動増幅器６の出力信号Ｖｏｕｔと、発光ダイオード８を流れる電流ＩＬＥＤは、図５に示すように、比例関係をとる。よって、発光ダイオード８を流れる電流ＩＬＥＤは、図６に示されるように、フォトダイオード２の入射光照度の対数に対して線形に変化する。
【００１７】
このように、本発明に係る自動調光装置は、フォトダイオード２の入射光の照度に基づいて発光ダイオード８の電流ＩＬＥＤが変化するため、周囲の照度に合わせて調光を行うことができる。
また、本発明に係る自動調光装置は、フォトダイオード２に代わって、フォトトランジスタや、フォトＩＣなど、入射光強度に応じた光電流を生成する光電変換器が接続されてもよい。いずれの光電変換器が接続された場合も、可変電流源３の基準電流Ｉｒｅｆを調整するだけで、光電変換器の出力電流範囲に対応して発光ダイオード８を調光することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る電流電圧変換回路の回路図。
【図２】フォトダイオード２の入射光照度と、電圧信号Ｖｐおよび電圧信号Ｖｒｅｆの関係を示す説明図。
【図３】フォトダイオード２の入射光照度の対数と差動増幅器６の出力の関係を示す説明図。
【図４】本発明に係る自動調光装置のブロック図。
【図５】差動増幅器６の出力と発光ダイオード８の電流の関係を示す説明図。
【図６】フォトダイオード２の入射光照度の対数と発光ダイオード８の電流との関係を示す説明図。
【図７】ダイオードの電流‐電圧特性を示す説明図。
【図８】従来例によって変換された出力電圧と照度との関係を示す説明図。
【図９】他の従来例の照度に対する出力電圧を示す説明図。
【符号の説明】
【００１９】
１      バイアス電圧源
２      フォトダイオード
３      可変電流源
４、５  ダイオード
６      差動増幅器
７      発光ダイオード駆動回路
８      発光ダイオード
【図１】
2008241518.tif 000003
【図２】
2008241518.tif 000004
【図３】
2008241518.tif 000005
【図４】
2008241518.tif 000006
【図５】
2008241518.tif 000007
【図６】
2008241518.tif 000008
【図７】
2008241518.tif 000009
【図８】
2008241518.tif 000010
【図９】
2008241518.tif 000011