(57)【要約】【課題】受光素子の端子数の増加を抑え、かつ低電圧駆動が可能である光センサを提供する。【解決手段】光センサ１は、発光素子ＬＥＤとフォトダイオードＰＤを含む受光素子１１とを備える。受光素子１１は、電源ラインに外付け抵抗ＲＬを介して接続される端子Ｔ１と、電源ラインに発光素子ＬＥＤを介して接続される端子Ｔ２と固定電位（接地電位）が付与される端子Ｔ３を有している。端子Ｔ２，Ｔ３の間を抵抗Ｒ３で接続し、端子Ｔ３の電圧を０．３Ｖに設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、当該発光素子を駆動する駆動手段を有する受光素子とを備えた光センサにおいて、
前記受光素子は、
電源電圧の印加と検出信号の出力とを兼ねる第１端子と、
前記発光素子を前記駆動手段と接続する第２端子と、
固定電位が付与される第３端子と、
前記固定電位に対して前記第１端子の電位を変動させて前記検出信号を出力するために、光が入力されたときに発生する光電流に基づいてスイッチング制御される電流制御部とを有しており、
前記電流制御部は、前記光電流に応じて、前記第１端子と前記第３端子との間の電位差を昇降する電流を発生または停止し、
前記駆動手段は、前記第２端子と前記第３端子との間に接続されていることを特徴とする光センサ。
【請求項２】
前記駆動手段は抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の光センサ。
【請求項３】
前記駆動手段として、前記抵抗と並列に設けられ、前記発光素子の発光を検出する前記検出信号が出力されるときにオンするトランジスタが追加されることを特徴とする請求項２に記載の光センサ。
【請求項４】
前記発光素子は、前記検出信号がローレベルであるときに前記発光素子に駆動電流を流す補助トランジスタを有していることを特徴とする請求項３に記載の光センサ。
【請求項５】
前記発光素子は、前記発光素子に設けられる光電変換素子と並列に設けられ、前記第２端子の電圧に基づいて、前記電流制御部のスイッチング制御に利用される電流を生成する電流源を有していることを特徴とする請求項１に記載の光センサ。
【請求項６】
前記発光素子は、前記発光素子に設けられる光電変換素子と並列に設けられ、前記電流制御部のスイッチング制御に利用される電流を生成するバンドギャップ電流源を有していることを特徴とする請求項５に記載の光センサ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の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、発光素子と受光素子とを備えた光センサに関し、例えばフォトインタラプタとして構成される光センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、物体の有無の検知などに用いられる光センサは、光を出射する発光素子と、発光素子からの光を直接または間接的に受けて検出信号を出力する受光素子とを備えている。このような光センサとしては、発光素子と受光素子とが接続されることによって一体化されたセンサが知られている（例えば特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献１には、発光素子と、パッケージに収容された受光素子とが接続されて一体に構成される一体型の光センサ（光結合装置）が開示されている。このような光センサにおいて、受光素子は、発光素子を接続する端子、電源電圧を印加する端子、接地用の端子といった複数の端子を有している。
【０００４】
例えば、特許文献１には、４端子構成および３端子構成の受光素子を有する光センサが開示されている。図８は、特許文献１（図１）に記載された光センサ５０１の概略構成を示す回路図である。図９は、特許文献１（図１５）に記載された光センサ６０１の概略構成を示す回路図である。
【０００５】
図８に示すように、光センサ５０１は、発光素子ＬＥＤと受光素子５０２とを備えている。受光素子５０２は、フォトダイオードなどの光電変換素子と、この光電変換素子に流れる光電流を電圧に変換して検出信号を生成する検出信号生成回路とを内蔵している。この受光素子５０２は、４個の端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄを有している。端子Ｔａは、検出信号を出力するための端子である。端子Ｔｂは、接地用の端子であり、グランドラインに接続される。端子Ｔｃは、発光素子ＬＥＤの接続用の端子であり、発光素子ＬＥＤのカソードが接続される。端子Ｔｄは、電源端子であり、電源ライン（電源電圧Ｖｃｃ）に接続される。
【０００６】
発光ダイオードからなる発光素子ＬＥＤは、アノードが電源ラインに接続される。また、発光素子ＬＥＤのカソードは、端子Ｔｃを介して受光素子５０２内に設けられた回路（例えば定電流源）に接続されている。
【０００７】
一方、図９に示すように、光センサ６０１は、発光素子ＬＥＤと受光素子６０２とを備えている。受光素子６０２は、上記の受光素子５０２と同様、光電変換素子と、検出信号生成回路とを内蔵している。この受光素子６０２は、前述の３個の端子Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃを有しているが、端子Ｔｄを有していない。これは、受光素子６０２が、発光素子ＬＥＤを介して電源ラインから印加される電圧に基づいて動作するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１７１０７８号公報（２０１０年０８月０５日公開）
【特許文献２】特開昭６２−１５９５３４号公報（１９８７年０７月１５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に、光センサは、電子機器に組み込むために小型化が要求されることから、受光素子の端子数が少ないことが望ましい。この観点から、上記の光センサ５０１，６０１を比較すると、受光素子５０２よりも端子数の少ない受光素子６０２を有する光センサ６０１が小型化には好適である。
【００１０】
また、電子機器が携帯機器である場合は、乾電池などの使用が可能となるように、低電圧駆動が求められる。したがって、このような場合、光センサも低電圧駆動に対応していることが求められる。
【００１１】
光センサ６０１では、例えば、電源電圧Ｖｃｃが５Ｖに設定されているとすると、発光素子ＬＥＤの１．２Ｖの電圧降下によって、端子Ｔｃには３．８Ｖの電圧が印加される。受光素子６０２は、この印加電圧に基づいて受光素子６０２内の増幅器や比較器への電源電圧を発生する定電圧回路を含んでいる。この定電圧回路と比較器とを動作させるために必要な電圧として２．３Ｖが必要であるため、端子Ｔｃの印加電圧を、この２．３Ｖより低くすることができない。したがって、電源電圧Ｖｃｃとしては、２．３Ｖに発光素子ＬＥＤの電圧降下の１．２Ｖを加えた３．５Ｖ以上が必要である。
【００１２】
特許文献２に開示された光センサは、電源電圧端子と出力端子との間に、発光ダイオードと、フォトダイオードと、増幅器とが直列に接続される構成である。このため、発光ダイオード、フォトダイオードおよび増幅器の動作に必要な電圧を加算した値以上の電源電圧が必要となる。
【００１３】
このように、特許文献１，２に開示された光センサは、受光素子側の回路に必要な電圧が高く、より低電圧で駆動するには不向きである。
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、受光素子の端子数の増加を抑え、かつ低電圧駆動が可能である光センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る光センサは、発光素子と、当該発光素子を駆動する駆動手段を有する受光素子とを備えた光センサにおいて、上記の課題を解決するために、前記受光素子が、電源電圧の印加と検出信号の出力とを兼ねる第１端子と、前記発光素子を前記駆動手段と接続する第２端子と、固定電位が付与される第３端子と、前記固定電位に対して前記第１端子の電位を変動させて前記検出信号を出力するために、光が入力されたときに発生する光電流に基づいてスイッチング制御される電流制御部とを有しており、前記電流制御部が、前記光電流に応じて、前記第１端子と前記第３端子との間の電位差を昇降する電流を発生または停止し、前記駆動手段が、前記第２端子と前記第３端子との間に接続されていることを特徴としている。
【００１６】
上記の構成では、例えば、受光素子に光入力がない場合は、電流制御部が動作して第１端子と第３端子との間の電位差を降下させるための電流を生じさせ、検出信号（受光素子の検出出力）がローレベルとなる。また、受光素子に光入力がある場合は、電流制御部が停止するため、第１端子と第３端子との間の電位差が降下せず、検出信号がハイレベルとなる。この場合、検出信号は、電流制御部によって制御される電流に依存するように、受光素子に流れる光電流より大きな電流に設定する必要がある。これにより、上記の２端子間の電位差を電流制御部が動作するための電圧を減じた値まで広く確保することができる。
【００１７】
このように、光電流は、電流制御部のスイッチング制御に使用されるのみであるため、検出信号は光電流には依存しない。検出信号が上記光電流に依存しないことで、ハイレベルまたはローレベルの２値が検出信号として得られるので、高速動作が可能となる。
【００１８】
また、駆動手段が第２端子と第３端子との間に接続されているので、駆動手段の両端間の電圧で第２端子の電圧が決定される。したがって、この電圧を低く設定することにより、この電圧と発光素子の電圧降下とを合わせた電源電圧を低く設定することができる。
【００１９】
前記光センサにおいて、前記駆動手段は抵抗であることが好ましい。
【００２０】
これにより、発光素子から抵抗に流す電流に基づいて抵抗値を設定するので、第２端子の電圧を所望の低い値に設定することができる。
【００２１】
前記光センサにおいて、前記駆動手段として、前記抵抗と並列に設けられ、前記発光素子の発光を検出する前記検出信号が出力されるときにオンするトランジスタが追加されることが好ましい。
【００２２】
これにより、トランジスタが発光素子の発光を検出する検出信号の出力時にオンするので、抵抗およびトランジスタによって発光素子に電流が流される。これにより、発光素子に流れる電流が増大するので、発光素子の発光量が増大する。それゆえ、外乱光の光量が発光素子の発光量に比べて小さくなるので、増大した受光素子の光電流に基づいて光検出することにより、外乱光を発光素子の発光光として誤検出することを抑制できる。
【００２３】
前記光センサにおいて、前記発光素子は、前記検出信号がローレベルであるときに前記発光素子に駆動電流を流す補助トランジスタを有していることが好ましい。
【００２４】
これにより、発光素子ＬＥＤは、検出信号がハイレベルとなるときにトランジスタによって駆動され、検出信号がローレベルとなるときに補助トランジスタによって駆動される。それゆえ、トランジスタによって駆動されるときと、補助トランジスタによって駆動されるときとで、発光素子に流れる電流の比を一定にすることができる。
【００２５】
前記光センサにおいて、前記発光素子は、前記発光素子に設けられる光電変換素子と並列に設けられ、前記第２端子の電圧に基づいて、前記電流制御部のスイッチング制御に利用される電流を生成する電流源を有していることが好ましい。
【００２６】
これにより、電流源は、第２端子の電圧に基づいて動作するので、カレントミラー回路などの簡易な構成で、一定の電流を受光素子に供給することができる。しかも、電流源の動作電圧が第２端子の電圧に固定されるので、電流源の電流は検出信号の変動の影響を受けない。これにより、光センサの応答速度の安定化を図ることができる。
【００２７】
前記光センサにおいて、前記発光素子は、前記発光素子に設けられる光電変換素子と並列に設けられ、前記電流制御部のスイッチング制御に利用される電流を生成するバンドギャップ電流源を有していることが好ましい。
【００２８】
発光素子に電源電圧を印加すると、電源電圧から発光素子による電圧降下を減じた電圧が第２端子に現れ、上記の電流源は、この電源電圧で動作する。ところが、電源電圧が低下すると、第２端子の電圧が低下する。このため、電源電圧の変動に応じて電流源の電流も変動してしまう。一方、バンドギャップ電流源は、電源電圧の影響を受けないものの、検出信号の変動の影響を受ける。
【００２９】
このように、電流源の電流値が電源電圧に依存することから、光センサにおいては、上記の電流源と、バンドギャップ電流源とを併用することが好ましい。
【００３０】
本発明に係る電子機器は、上記のいずれかの光センサを備えていることを特徴としている。
【００３１】
これにより、電子機器は、端子数の増加を抑えて低電圧駆動が可能な光センサを利用することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る光センサは、上記のように構成されることにより、端子数の増加を抑えて省線化を図りながら、低電圧駆動を可能にすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態１に係る光センサの概略構成を示す回路図である。
【図２】図１の光センサの詳細な構成を示す回路図である。
【図３】実施形態１の比較例に係る光センサの構成を示す回路図である。
【図４】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５】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６】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７】本発明の実施形態５に係る複写機の内部構造を示す正面図である。
【図８】従来の光センサの概略構成を示す回路図である。
【図９】従来の他の光センサの概略構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
［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。図２は、光センサ１の詳細な構成を示す回路図である。
【００３５】
図１は、本実施形態に係る光センサ１の構成を示す回路図である。
【００３６】
〔光センサの構成〕
図１および図２に示すように、光センサ１は、受光素子１１、発光素子ＬＥＤおよび外付け抵抗ＲＬを備えている。
【００３７】
発光素子ＬＥＤは、発光ダイオードのような半導体発光素子によって構成されている。発光素子ＬＥＤのアノードは、電源電圧Ｖｃｃが印加される電源ラインに接続されている。
【００３８】
受光素子１１は、３個の端子Ｔ１〜Ｔ３を有している。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、発光素子ＬＥＤのカソードに接続されている。端子Ｔ３（第３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、接地電位（固定電位）が付与されている。
【００３９】
受光素子１１は、発光素子ＬＥＤ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る。この受光素子１１は、検出信号生成部２１と、バンドギャップ電流源３１とを有している。
【００４０】
《検出信号生成部の構成》
検出信号生成部２１は、フォトダイオードＰＤ、抵抗Ｒ１〜Ｒ３、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ５（ＭＯＳトランジスタ）およびカレントミラー回路４１を有している。
【００４１】
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Ｔ３に接続されている。
【００４２】
カレントミラー回路４１は、１組のトランジスタＴｒ１１，Ｔｒ１２（ＭＯＳトランジスタ）を有している。入力側のトランジスタＴｒ１１は、ドレインがフォトダイオードＰＤのカソードおよびトランジスタＴｒ１１のゲートに接続され、ソースが端子Ｔ１に接続されている。出力側のトランジスタＴｒ１２は、ドレインが抵抗Ｒ１の一端およびトランジスタＴｒ１のゲートに接続され、ソースが端子Ｔ１に接続されている。
【００４３】
フォトダイオードＰＤと、トランジスタＴｒ１と、抵抗Ｒ１とからなる回路は、等価的にフォトトランジスタを構成している。
【００４４】
抵抗Ｒ１の他端およびトランジスタＴｒ１のソースは端子Ｔ３に接続されている。トランジスタＴｒ１のドレインは、トランジスタＴｒ２のドレインおよびトランジスタＴｒ４のゲートに接続されている。トランジスタＴｒ２は、ソースがトランジスタＴｒ３のドレインに接続されるとともに、ゲートがトランジスタＴｒ１のゲートに接続されている。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、このように接続されることによりインバータを形成している。
【００４５】
トランジスタＴｒ３は、ソースが端子Ｔ１に接続されるとともに、ゲートがトランジスタＴｒ３のドレインに接続されている。これにより、トランジスタＴｒ３はダイオードとして機能する。
【００４６】
トランジスタＴｒ４（電流制御部）は、ソースが端子Ｔ３に接続され、ドレインがトランジスタＴｒ５のソースに接続されている。トランジスタＴｒ５は、ドレインが端子Ｔ１に接続され、ゲートがトランジスタＴｒ４のゲートおよび抵抗Ｒ２の一端に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は端子Ｔ１に接続されている。
【００４７】
抵抗Ｒ３は、一端が端子Ｔ２に接続され、他端が端子Ｔ３に接続されている。この抵抗Ｒ３は、発光素子ＬＥＤに駆動電流を流すための駆動手段として設けられている。
【００４８】
《バンドギャップ電流源の構成》
バンドギャップ電流源３１は、フォトダイオードＰＤと並列に配置されている。このバンドギャップ電流源３１は、トランジスタＴｒ３１，Ｔｒ３２（バイポーラトランジスタ）、Ｔｒ３３〜Ｔｒ３８（ＭＯＳトランジスタ）、抵抗Ｒ３１などを有している。
【００４９】
トランジスタＴｒ３１は、バンドギャップ電圧を発生するトランジスタであり、エミッタが抵抗Ｒ３１を介して端子Ｔ３に接続され、コレクタとベースとが互いに接続されている。また、トランジスタＴｒ３１のコレクタは、カレントミラー定電流回路を構成するトランジスタＴｒ３３を介して端子Ｔ１に接続されている。一方、トランジスタＴｒ３２は、エミッタが端子Ｔ３に接続され、コレクタがカレントミラー定電流回路を構成する他のトランジスタＴｒ３４を介して端子Ｔ１に接続されている。
【００５０】
トランジスタＴｒ３７は、ソースが端子Ｔ３に接続され、ドレインが、トランジスタＴｒ３７のゲートに接続されるとともに、カレントミラー定電流回路を構成するさらに他のトランジスタＴｒ３６を介して端子Ｔ１に接続されている。トランジスタＴｒ３６は、トランジスタＴｒ３５とカレントミラー定電流回路を構成している。
【００５１】
トランジスタＴｒ３８は、ソースが端子Ｔ３に接続されるとともに、ゲートがトランジスタＴｒ３７のゲートに接続されており、トランジスタＴｒ３７とカレントミラー回路を構成している。トランジスタＴｒ３８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。
【００５２】
上記のように構成されるバンドギャップ電流源３１は、トランジスタＴｒ３８に流れる電流を、常にカレントミラー回路４１に供給している。これにより、端子Ｔ１，Ｔ３の間および端子Ｔ２，Ｔ３の間のそれぞれの電圧（端子間電圧）の最小値を調整すれば、光非入力時にもカレントミラー回路４１を完全にオフすることなく動作させることが可能となる。これにより、光感度を上げるだけでなく、光入力によるオン／オフ動作を速くすることができる。したがって、光センサ１の応答速度を高めることができる。
【００５３】
また、バンドギャップ電流源３１は、外部電源電圧（電源電圧Ｖｃｃ）に依存しない電流を生成することができる。以下に、その理由について説明する。
【００５４】
バンドギャップ電流源３１が出力する電流の値は、バンドギャップ電圧を発生するトランジスタＴｒ３１，Ｔｒ３２および抵抗Ｒ３１で決定される。ここで、バイポーラトランジスタであるトランジスタＴｒ３１，Ｔｒ３２のサイズの比を２：１とすると、トランジスタＴｒ３１のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥ１と、トランジスタＴｒ３２のベース−エミッタ間電圧ＶＢＥ２との関係は、次式のように表される。
【００５５】
ＶＢＥ１＋Ｒ×Ｉｒ＝ＶＢＥ２
Ｖｔ×ｌｎ（Ｉｒ／２Ｉｓ））＋Ｒ×Ｉｒ＝Ｖｔ×ｌｎ（Ｉｒ／Ｉｓ）
上式において、Ｒは抵抗Ｒ３１の抵抗値を表し、ＩｒはトランジスタＴｒ３１を流れる基準電流の値を表し、Ｉｓは飽和電流を表している。また、Ｖｔは、ボルツマン定数ｋ、素電荷ｑおよび絶対温度Ｔに基づいて、Ｖｔ＝ｋＴ／ｑと表される。
【００５６】
上式により、バンドギャップ電流源３１の基準電流値Ｉｒは、次式のように表される。
【００５７】
Ｉｒ＝Ｖｔ×ｌｎ２／Ｒ
ここで、Ｖｔは常温で２６ｍＶであるので、Ｒの値を１０ｋΩとすると、基準電流値Ｉｒは１.８ｕＡとなる。
【００５８】
上式において、電源電圧Ｖｃｃ（外部電源電圧）が含まれていないことから、基準電流値Ｉｒは電源電圧Ｖｃｃの依存性がないことが分かる。また、温度特性はＶｔが−２ｍＶ／℃で変動するため、抵抗Ｒ３１として温度特性を高温で上昇するデバイスを用いれば、温度依存性も抑制することができる。
【００５９】
このように、バンドギャップ電流源３１で生成される基準電流は、電源電圧Ｖｃｃの依存しないので、受光素子１１は、電源電圧Ｖｃｃの変動の影響を受けることなく、安定して光検出をすることができる。
【００６０】
これに対し、電流値が電源電圧Ｖｃｃに依存する電流源を用いた場合、電源電圧Ｖｃｃの変動により、当該電流源の電流が変動してしまう。このため、例えば電源電圧Ｖｃｃが一定値以上になると、電流源の電流が増大することにより、光検出していないにも関わらず、光検出しているときと同じ検出出力が得られる（誤検出）。
【００６１】
また、バンドギャップ電流源３１を用いることにより、光センサ１がヒステリシス特性を備えることができる。また、バンドギャップ電流源３１の電流量を調整することにより、ヒステリシス幅を調整することができる。バンドギャップ電流源３１の電流量は、前述のように抵抗Ｒ３１の抵抗値によって決定されるので、その抵抗値を適宜設定すれば、所望の値に設定される。
【００６２】
例えば、１０ｎＡの光電流に対して、バンドギャップ電流源３１の電流量を２ｎＡとする。また、端子Ｔ１，Ｔ３（２端子）の間および端子Ｔ２，Ｔ３（２端子）の間の電位差が最小となるとき、バンドギャップ電流源３１がオフするため、その電流が０Ａとなる。この場合、上記の２端子間の最大の電位差（Ｖｍａｘ）および２端子間の最小の電位差（Ｖｍｉｎ）は、光電流からバンドギャップ電流源３１の電流量を減じた値に比例する。したがって、ＶｍａｘとＶｍｉｎとの比Ｒ（ヒステリシス）は、次の式で表される。
【００６３】
Ｒ＝Ｖｍａｘ／Ｖｍｉｎ
＝（１０−２）／（１０−０）
＝８０％
このように、バンドギャップ電流源３１の電流量を適宜調整することにより、出力をローレベル状態からハイレベル状態に変動するために必要な光電流量と、出力をハイレベル状態からローレベル状態に変動するために必要な光電流量とが異なるので、ヒステリシス特性が得られる。これにより、ヒステリシス幅の抵抗値依存性が低下するので、外付け抵抗ＲＬの抵抗値を、より広範囲で使用することが可能となる。それゆえ、後段の増幅器のばらつきや、温度および電圧の変動の影響を排除できる。
【００６４】
〔光センサの動作〕
上記のように構成される光センサ１の動作を説明する。
【００６５】
〈基本動作〉
まず、発光素子ＬＥＤは、電源ラインから電源電圧Ｖｃｃが印加されているので、抵抗Ｒ３へ駆動電流（発光電流）を流すことにより、発光する。
【００６６】
フォトダイオードＰＤは、発光素子ＬＥＤの光を受けると、光電流Ｉｐｄを流す。この光電流Ｉｐｄは、カレントミラー回路４１によって増幅されて抵抗Ｒ１に流れ、抵抗Ｒ１によって電圧に変換される。
【００６７】
このため、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のゲートの電位（インバータのスレッシュホールド電圧）が変動する。そこで、光電流Ｉｐｄが一定値以上になると上記のゲート電位がインバータのスレッシュホールド電圧を越えるように抵抗Ｒ１の抵抗値を設定しておく。
【００６８】
光入力時に抵抗Ｒ１に流れる電流が電圧に変換されるとき、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２によって構成されるインバータのスレッシュホールド電圧を超える光が入力されていると、トランジスタＴｒ２がオフし、トランジスタＴｒ１がオンする。これにより、トランジスタＴｒ４がオフするので、トランジスタＴｒ４の電流の流れが停止して、端子Ｔ１，Ｔ３（２端子）の間および端子Ｔ２，Ｔ３（２端子）の間の電位が上昇する。
【００６９】
一方、入力光量が減少することにより光電流Ｉｐｄが減少するときは、カレントミラー回路４１で増幅される電流が減少するので、抵抗Ｒ１の端子間電圧が低下する。すると、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のゲート−ソース間電圧がインバータのスレッシュホールド電圧にまで低下すると、トランジスタＴｒ１がオフし、トランジスタＴｒ２がオンする。これにより、トランジスタＴｒ４がオンするので、上記の２端子間の電位差が低下する。
【００７０】
このように、トランジスタＴｒ４のオフ／オンに応じて２端子間の電位差が昇降する。したがって、光入力があるときに端子Ｔ１，Ｔ２に現れる出力がハイレベル電圧となり、光入力がないときに出力がローレベル電圧となる。具体的には、光入力がある場合には、光電流ＩｐｄとトランジスタＴｒ１の駆動電流とによって、２端子間では微小な電圧降下が生じるだけである。一方、光入力がない場合には、受光素子１１の出力電流はトランジスタＴｒ４の駆動電流で決まり、この電流による電圧降下によって受光素子１１の出力電圧がローレベルとなる。受光素子１１の出力電圧のハイレベルとローレベルとの電位差が大きいほど検出能力が上がるため、トランジスタＴｒ４の駆動電流を大きくすることで光電流の影響が軽減される。
【００７１】
また、トランジスタＴｒ４のオン／オフ時は、必ずトランジスタＴｒ１またはトランジスタＴｒ２のいずれかがオン動作する。これにより、トランジスタＴｒ４は、より高速で動作することが可能となる。したがって、光センサ１の応答速度を向上させることができる。
【００７２】
なお、受光素子１１において、抵抗Ｒ１の端子間電圧に依存してトランジスタＴｒ２をスイッチングさせる必要があるため、トランジスタＴｒ２のソース電圧を下げておく必要がある。つまり、カレントミラー回路４１のソース−ドレイン間電圧に依存して、トランジスタＴｒ２がスイッチングするのを防ぐ必要がある。このため、ダイオードとして機能するトランジスタＴｒ３がトランジスタＴｒ２とに直列に配置されている。
【００７３】
また、これにより、上記の２端子間の電圧下降および電圧上昇に伴って、インバータの動作点を、出力がハイレベル状態からローレベル状態に変動するときと、出力がローレベル状態からハイレベル状態に変動するときとで異ならせることができる。したがって、ヒステリシス特性を得ることが可能となる。
【００７４】
〈応答速度の低下防止〉
上記のように、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２がインバータを構成することにより、トランジスタＴｒ４が高速でスイッチング動作することができる。しかしながら、２端子間の電位差が降下するとき、トランジスタＴｒ２のゲート−ドレイン間では、トランジスタＴｒ４がスイッチング動作してから徐々に電位差が減るので、電流が減少する。このため、受光素子１１の応答速度が徐々に低下していく。
【００７５】
そこで、このような不都合を回避することができるように、受光素子１１では、抵抗Ｒ２が設けられている。これにより、２端子間の電位差の降下が抵抗Ｒ２で補助されるので、応答速度の低下を防ぐことが可能となる。
【００７６】
ところで、受光素子１１の検出信号生成部における各トランジスタをＭＯＳトランジスタで構成すれば、ドーズ量を調整することにより、トランジスタの動作スレッシュホールドレベルを変えることが可能である。例えば、２端子間の電位差を生じさせるために電流を発生させるトランジスタ（受光素子１１においてはトランジスタＴｒ４）の動作スレッシュホールドレベルを０．７Ｖより低く設定しておく。これは、通常、光センサ１の検出信号を受けるデバイスがダイオード電圧である０．７Ｖにスレッシュホールドレベルを設けるためである。
【００７７】
これにより、２端子間の電位差をより大きくすることができる。したがって、受光素子１１の動作範囲を広げることができる。
【００７８】
〈リーク電流の減少〉
受光素子１１において、スレッシュホールドレベルの低いトランジスタを用いた場合、高温におけるトランジスタＴｒ４のオフ時にリーク電流が生じることが懸念される。このようなリーク電流が生じると、本来、２端子間の電位差が上昇するときに、２端子間の電位差が低下してしまうという不都合が生じる。
【００７９】
そこで、このような不都合を回避することができるように、トランジスタＴｒ４と縦続接続されるトランジスタＴｒ５が設けられている。これにより、トランジスタＴｒ４のドレイン電圧を下げると、オフ時のリーク電流を１／１０以上に減少させることが可能となる。それゆえ、トランジスタＴｒ４のオフ時のリーク電流を大幅に減少させることができる。特に、スイッチング動作するトランジスタＴｒ４は、大電流を流すために、大きいサイズに形成される必要があるので、リーク電流がそれだけ大きくなりやすい。したがって、２端子間の電位差の上昇時に２端子間の電位差の低下を抑制することができる。
【００８０】
ところで、トランジスタＴｒ１は、スレッシュホールドレベルの温度特性の変動が大きいと、誤動作する可能性がある。これは、ＭＯＳトランジスタのスレッシュホールドレベルが高温で低下することによる。一方、電流−電圧変化に用いる抵抗は、例えば拡散抵抗を用いると、抵抗値が高温で上昇するため、感度に大きな温度特性を生じてしまう。
【００８１】
そこで、受光素子１１は、このような不都合を回避することができるように、抵抗Ｒ１（バイアス抵抗）が負の温度特性を有する抵抗（例えばポリシリコン抵抗）で構成されている。これにより、ＭＯＳトランジスタであるトランジスタＴｒ１の温度特性と抵抗Ｒ１の温度特性とを相殺することが可能となる。したがって、受光素子１１の温度特性の変動を抑制することができる。
【００８２】
〔実施形態の効果〕
〈受光素子の電圧低下〉
光センサ１は、フォトダイオードＰＤに光が入力されると、前述のように動作することにより、端子Ｔ１の電位が、電源電圧Ｖｃｃとほぼ同じ値となる。一方、受光センサ１は、フォトダイオードＰＤへの入力光の光量が減少すると、前述のように動作することにより、端子Ｔ１の電位が、端子Ｔ３との電位差がトランジスタＴｒ４のスレッシュホールド電圧で決まる電圧まで低下する。したがって、端子Ｔ１，Ｔ３間の電位差は、電源電圧Ｖｃｃから上記のスレッシュホールド電圧を減じた値となる。
【００８３】
このように、光検出動作時には、トランジスタＴｒ４を光電流に依存してスイッチング制御すれば、２端子間の最大電位差が、トランジスタＴｒ４のスレッシュホールド電圧に基づいて定まる。したがって、このスレッシュホールド電圧を０．５Ｖ以下に低くすることにより、端子間電位差を、電源電圧Ｖｃｃ（固定電位）からスレッシュホールド電圧（０．５Ｖ以下）を減じた広い範囲に設定することができる。
【００８４】
また、受光素子１１は、発光素子ＬＥＤを駆動するために抵抗Ｒ３を有しており、この抵抗Ｒ３が端子Ｔ２，Ｔ３の間に接続されている。これにより、抵抗Ｒ３の抵抗値を抵抗Ｒ３に流れる電流に応じて適宜すれば、抵抗Ｒ３での電圧降下を０．３Ｖ程度に抑えることができる。それゆえ、図１に示すように、端子Ｔ２の電圧を０．３Ｖ程度に設定されるので、電源電圧Ｖｃｃをこの電圧と発光素子ＬＥＤの電圧降下（１．２Ｖ）とを合わせた１．５Ｖ程度に設定することができる。したがって、電源電圧Ｖｃｃを乾電池などで出力可能な電圧に低下させることができる。
【００８５】
このように、本実施形態によれば、端子数が少なく、かつ低電圧駆動が可能な光センサ１を提供することができる。
【００８６】
〈バンドギャップ電流源〉
光センサ１は、受光素子１１において、バンドギャップ電流源３１を備えている。これにより、前述のように、カレントミラー回路４１に常に電流を供給することで光センサ１の応答速度を向上させたり、光センサ１にヒステリシス特性を持たせたりすることが可能である。
【００８７】
〔比較例〕
本実施形態の比較例について、図３を参照して以下に説明する。
【００８８】
図３は、本比較例に係る光センサ１００の構成を示す回路図である。
【００８９】
〈光センサの構成〉
図３に示すように、光センサ１００は、前述の光センサ１と同様、発光素子ＬＥＤおよび外付け抵抗ＲＬを備えているが、受光素子１１に代えて受光素子１０１を備えている。この受光素子１０１は、受光素子１１と同様、３個の端子Ｔ１〜Ｔ３を有している。また、受光素子１０１は、検出信号生成部１０２と、バンドギャップ電流源１０３とを有している。
【００９０】
《検出信号生成部の構成》
検出信号生成部１０２は、フォトダイオードＰＤ、抵抗Ｒ１，Ｒ２、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ４およびカレントミラー回路４１を有している。抵抗Ｒ２は、光センサ１における抵抗Ｒ２が他端を端子Ｔ１と接続されるのと異なり、他端が端子Ｔ２に接続されている。
【００９１】
《バンドギャップ電流源の構成》
バンドギャップ電流源１０３は、光センサ１におけるバンドギャップ電流源３１にさらにトランジスタＴｒ３９（ＭＯＳトランジスタ）が追加されている。トランジスタＴｒ３９は、ソースが端子Ｔ２に接続され、ドレインが端子Ｔ３に接続され、ゲートがトランジスタＴｒ３３のゲートに接続されている。これにより、トランジスタＴｒ３９は、トランジスタＴｒ３３とカレントミラー回路を構成している。
【００９２】
〈光センサの動作〉
上記のように構成される光センサ１００においては、発光素子ＬＥＤに流れる発光電流が、バンドギャップ電流源１０３におけるトランジスタＴｒ３９に流れる電流（１０ｍ程度）で調整される。
【００９３】
フォトダイオードＰＤに光が入射されて光電流Ｉｐｄが発生したときに、カレントミラー回路４１のトランジスタＴｒ１２に電流が生じ、この電流が抵抗Ｒ１に流れる。この電流によって、トランジスタＴｒ１のゲート−ソース間電圧が上昇してスレッシュホールド電圧に到達すると、トランジスタＴｒ４がオフする。これにより、端子Ｔ１は電源電圧Ｖｃｃとほぼ同電位となる。逆に、光電流Ｉｂｄが小さく、トランジスタＴｒ１の抵抗Ｒ１の端子間電圧がトランジスタＴｒ１のゲート−ソース間電圧に満たない場合、トランジスタＴｒ４がオンする。このとき、端子Ｔ１，Ｔ３の間の電位差は、電源電圧ＶｃｃからトランジスタＴｒ４のスレッシュホールド電圧を減じた値まで低下する。
【００９４】
また、トランジスタＴｒ４の駆動能力により、より大きな一定電流が得られるので、光センサ１００の電位変動が安定する。ただし、抵抗Ｒ２の抵抗値を大きくして、トランジスタＴｒ１を流れる電流を抑える必要がある。これは、ハイレベルとして得られる端子Ｔ１，Ｔ３の間の電位差の低下を抑えるためである。
【００９５】
このように、光センサ１００においても、光入力がある場合に端子Ｔ１に現れる検出出力（検出信号）がハイレベル電圧となり、光入力がない場合に検出出力がローレベル電圧となる。すなわち、光入力がある場合には、光電流ＩｐｄとトランジスタＴｒ１の駆動電流によって、端子Ｔ１，Ｔ３の間の電位差が微小に降下する。一方、光入力がない場合には、受光素子１１の出力電流はトランジスタＴｒ１の駆動電流で決まるので、端子Ｔ１，Ｔ３の間の電位差が、この電流による降下でローレベルとなる。
【００９６】
光センサ１００では、上記のように、３端子で光入力の有無を検出することができ、かつトランジスタＴｒ４の駆動能力でローレベルの検出出力の範囲を決定することができる。しかしながら、光センサ１００では、端子Ｔ２の電圧としてトランジスタＴｒ４のスレッシュホールド電圧（０．３Ｖ）と抵抗Ｒ２の端子電圧とを合わせた電圧が必要である。このため、電源電圧Ｖｃｃとしては、上記の端子Ｔ２の電圧と発光素子ＬＥＤの電圧降下（１．２Ｖ）とを合わせた１．５Ｖを越える電圧が必要となる。したがって、光センサ１００では、電源電圧Ｖｃｃを乾電池などで出力可能な電圧まで低下させることができない。
【００９７】
［実施形態２］
本発明に係る実施形態２について、図４を参照して以下に説明する。
【００９８】
図４は、本実施形態に係る光センサ２の構成を示す回路図である。
【００９９】
なお、本実施形態において、前述の実施形態１における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。
【０１００】
〔光センサの構成〕
図４に示すように、光センサ２は、光センサ１と同様、発光素子ＬＥＤおよび外付け抵抗ＲＬを備えているが、受光素子１１に代えて受光素子１２を備えている。この受光素子１２は、受光素子１１と同様、３個の端子Ｔ１〜Ｔ３と、バンドギャップ電流源３１とを有しているが、検出信号生成部２１に代えて検出信号生成部２２を有している。
【０１０１】
検出信号生成部２２は、受光素子１１の検出信号生成部２１と同様、フォトダイオードＰＤ、抵抗Ｒ１〜Ｒ３、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ５およびカレントミラー回路４１を有しているが、さらにトランジスタＴｒ６を有している。
【０１０２】
トランジスタＴｒ６（駆動手段）は、抵抗Ｒ３と並列に設けられており、ドレインが端子Ｔ２に接続され、ソースが端子Ｔ３に接続されている。また、トランジスタＴｒ６のゲートは、トランジスタＴｒ１のゲートに接続されている。
【０１０３】
〔光センサの動作〕
光検出時および光非検出時に、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ４の動作によって端子Ｔ１，Ｔ３の間の電位差を変化させることについては、前述の光センサ１と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
【０１０４】
トランジスタＴｒ６は、光検出時にトランジスタＴｒ１とともにオンする。これにより、発光素子ＬＥＤには、抵抗Ｒ３を流れる電流と、トランジスタＴｒ６を流れる電流とが併せて流れる。それゆえ、発光素子ＬＥＤの発光量が増大するので、フォトダイオードＰＤの光電流Ｉｂｄも増大する。
【０１０５】
〔実施形態の効果〕
この光センサ２においては、トランジスタＴｒ６スレッシュホールド電圧（０．３Ｖ）によって、端子Ｔ２の電圧を０．３Ｖとすることができる。これにより、光センサ２は、光センサ１と同様、電源電圧Ｖｃｃを１．５Ｖ程度に設定することができる。したがって、電源電圧Ｖｃｃを乾電池などで出力可能な電圧に低下させることができる。
【０１０６】
このように、本実施形態によれば、端子数が少なく、かつ低電圧駆動が可能な光センサ１を提供することができる。
【０１０７】
また、光センサ２は、抵抗Ｒ３と並列に接続されるトランジスタＴｒ６を有している。これにより、上記のようにフォトダイオードＰＤの光電流Ｉｐｄが増大するので、発光素子ＬＥＤの光の検出時に外乱光による誤動作を生じないようにすることができる。
【０１０８】
発光素子ＬＥＤの発光電流が少ないと、外乱光によって生じる光電流Ｉｐｄと発光素子ＬＥＤの発光光を検出したときの光電流Ｉｐｄとの区別ができないことがあり、この場合は外乱光を検出光として誤検出してしまう。このため、検出信号を受ける電子機器が誤動作するという不都合が生じる。
【０１０９】
そこで、発光素子ＬＥＤの発光量を上記のように増大させることで、外乱光の光量が、発光素子ＬＥＤの発光量に比べて小さくなる。これにより、増大したフォトダイオードＰＤの光電流Ｉｐｄに基づいて光検出することにより、外乱光を発光素子ＬＥＤの発光光として誤検出することを抑制できる。それゆえ、外乱光による検出信号の瞬時的な変化も抑制されるので、検出信号のチャタリングを抑制することができる。また、光非検出時において、不要な光電流Ｉｐｄが抑制されるので、消費電流を低減することができる。
【０１１０】
このように光電流Ｉｐｄを増大させる場合、発光素子ＬＥＤの発光時に生じる光電流Ｉｐｄに基づいてトランジスタＴｒ１がオンし、発光素子ＬＥＤの非発光時に生じる光電流Ｉｐｄに基づいてトランジスタＴｒ１がオフするように抵抗Ｒ１の抵抗値が設定される。
【０１１１】
［実施形態３］
本発明に係る実施形態３について、図５を参照して以下に説明する。
【０１１２】
図５は、本実施形態に係る光センサ３の構成を示す回路図である。
【０１１３】
なお、本実施形態において、前述の実施形態１，２における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。
【０１１４】
〔光センサの構成〕
図５に示すように、光センサ３は、光センサ２と同様、発光素子ＬＥＤおよび外付け抵抗ＲＬを備えているが、受光素子１２に代えて受光素子１３を備えている。この受光素子１３は、受光素子１２と同様、３個の端子Ｔ１〜Ｔ３と、バンドギャップ電流源３１とを有しているが、検出信号生成部２２に代えて検出信号生成部２３を有している。
【０１１５】
検出信号生成部２３は、受光素子１２の検出信号生成部２２と同様、フォトダイオードＰＤ、抵抗Ｒ１，Ｒ２、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ５およびカレントミラー回路４１を有しているが、受光素子１２の抵抗Ｒ３に代えてトランジスタＴｒ７を有している。
【０１１６】
トランジスタＴｒ７（補助トランジスタ）は、トランジスタＴｒ６と並列に設けられており、ドレインが端子Ｔ２に接続され、ソースが端子Ｔ３に接続されている。また、トランジスタＴｒ７のゲートは、トランジスタＴｒ４のゲートに接続されている。
【０１１７】
〔光センサの動作〕
光検出時および光非検出時に、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ４の動作によって端子Ｔ１，端子Ｔ３の間の電位差を変化させることについては、前述の光センサ１と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
【０１１８】
光センサ３において、発光素子ＬＥＤの発光によって受光素子１３に生じた光電流Ｉｐｄに基づいてトランジスタＴｒ１がオンしてトランジスタＴｒ４がオフすることにより、検出信号がハイレベル（高電位レベル）にまで上昇する。このときに、トランジスタＴｒ６がオンする一方、トランジスタＴｒ７がオフする。これにより、発光素子ＬＥＤは、トランジスタＴｒ６を流れる電流によって駆動される。
【０１１９】
一方、発光素子ＬＥＤの非発光時にトランジスタＴｒ１がオフしてトランジスタＴｒ４がオンすることにより、検出信号がローレベル（低電位レベル）にまで下降する。このとき、トランジスタＴｒ６がオフする一方、トランジスタＴｒ７がオンする。これにより、発光素子ＬＥＤは、トランジスタＴｒ７を流れる電流によって駆動される。
【０１２０】
〔実施形態の効果〕
この光センサ３においても、光センサ２と同様、電源電圧Ｖｃｃを１．５Ｖ程度に設定することができる。したがって、電源電圧Ｖｃｃを乾電池などで出力可能な電圧に低下させることができる。このように、本実施形態によれば、端子数が少なく、かつ低電圧駆動が可能な光センサ１を提供することができる。
【０１２１】
また、光センサ３は、トランジスタＴｒ１と同期してオン／オフするトランジスタＴｒ６、およびトランジスタＴｒ４と同期してオン／オフするトランジスタＴｒ７を有している。これにより、発光素子ＬＥＤは、検出信号がハイレベルとなるときにトランジスタＴｒ６によって駆動され、検出信号がローレベルとなるときにトランジスタＴｒ７によって駆動される。それゆえ、トランジスタＴｒ６によって駆動されるときと、トランジスタＴｒ７によって駆動されるときとで、発光素子ＬＥＤに流れる電流の比を一定にすることができる。これは、以下に述べる効果をもたらすので、有益である。
【０１２２】
前述の光センサ２では、発光素子ＬＥＤを駆動するためにトランジスタＴｒ６および抵抗Ｒ３を併用している。温度特性や製造プロセスなどのばらつきによる抵抗Ｒ３の抵抗値のばらつき、および電源電圧Ｖｃｃの変動による抵抗Ｒ３の印加電圧の変動によって、発光素子ＬＥＤの輝度にばらつきが生じる。
【０１２３】
これに対し、光センサ３では、抵抗Ｒ３に代えてトランジスタＴｒ７を有しているので、トランジスタＴｒ７をトランジスタＴｒ６と同じＭＯＳプロセスで形成することかできる。また、トランジスタＴｒ７の駆動電流は、トランジスタＴｒ７の駆動能力で決まるため、電源電圧Ｖｃｃの依存性を大幅に低減することができる。これにより、トランジスタＴｒ６，Ｔｒ７による発光素子ＬＥＤの電流比を、トランジスタＴｒ６，Ｔｒ７の駆動時でそれぞれ揃えることができるとともに、温度や電源電圧Ｖｃｃの影響を受けることなく一定にすることができる。したがって、発光素子ＬＥＤの発光特性を安定させることができる。
【０１２４】
なお、本来、発光素子ＬＥＤが非発光であるとき、すなわちトランジスタＴｒ４のオン時に、トランジスタＴｒ７によって発光素子ＬＥＤを駆動している。したがって、このときに発光素子ＬＥＤの発光によって受光素子１３が発光を検出しないように、トランジスタＴｒ７が発光素子ＬＥＤに流す電流は小さく設定される。また、光センサ３は、発光素子ＬＥＤを発光駆動するために抵抗Ｒ３を用いていないので、トランジスタＴｒ６の電流が大きくなるように、トランジスタＴｒ６が、光センサ２におけるトランジスタＴｒ６よりも大きいサイズとなるように形成される。
【０１２５】
［実施形態４］
本発明に係る実施形態４について、図６を参照して以下に説明する。
【０１２６】
図６は、本実施形態に係る光センサ４の構成を示す回路図である。
【０１２７】
なお、本実施形態において、前述の実施形態１〜３における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記してその説明を省略する。
【０１２８】
〔光センサの構成〕
図６に示すように、光センサ４は、光センサ３と同様、発光素子ＬＥＤおよび外付け抵抗ＲＬを備えているが、受光素子１３に代えて受光素子１４を備えている。この受光素子１４は、受光素子１３と同様、３個の端子Ｔ１〜Ｔ３および検出信号生成部２３を有しているが、バンドギャップ電流源３１に代えて電流源３４を有している。
【０１２９】
電流源３４は、トランジスタＴｒ８，Ｔｒ９（ＭＯＳトランジスタ）からなるカレントミラー回路である。トランジスタＴｒ８は、ドレインが端子Ｔ２に接続されるとともにトランジスタＴｒ８のゲートに接続されており、ソースが端子Ｔ３に接続されている。トランジスタＴｒ９は、ドレインがフォトダイオードＰＤのカソードに接続され、ソースが端子Ｔ３に接続されている。また、ダイオード接続されたトランジスタＴｒ８は、スレッシュホールド電圧が０．３Ｖとなるように形成されている。
【０１３０】
〔光センサの動作〕
光検出時および光非検出時に、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ４の動作によって端子Ｔ１，端子Ｔ３の間の電位差を変化させることについては、前述の光センサ１と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。また、トランジスタＴｒ６，Ｔｒ７の動作については、前述の光センサ３と同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
【０１３１】
ダイオード接続されたトランジスタＴｒ８のスレッシュホールド電圧が０．３Ｖであるので、端子Ｔ２の電圧が０．３Ｖに達すると、トランジスタＴｒ８がオンする。これにより、トランジスタＴｒ９もオンするので、電流源３４から検出信号生成部２３に電流が供給され、トランジスタＴｒ４のスイッチング制御に利用される。
【０１３２】
〔実施形態の効果〕
この光センサ４においても、光センサ３と同様、電源電圧Ｖｃｃを１．５Ｖ程度に設定することができる。したがって、電源電圧Ｖｃｃを乾電池などで出力可能な電圧に低下させることができる。このように、本実施形態によれば、端子数が少なく、かつ低電圧駆動が可能な光センサ１を提供することができる。
【０１３３】
また、電流源３４は、端子Ｔ２の電圧に基づいて動作するので、簡易な構成で、一定の電流を検出信号生成部２３に供給することができる。しかも、トランジスタＴｒ８のスレッシュホールド電圧が０．３Ｖに固定されるので、電流源３４の電流は検出信号の変動の影響を受けない。これにより、光センサ４の応答速度の安定化を図ることができるので、有益である。
【０１３４】
しかしながら、電源電圧Ｖｃｃが低下すると、電源電圧Ｖｃｃから発光素子ＬＥＤの端子間電圧（約１．２Ｖ）が減じられた電圧だけ、トランジスタＴｒ８に印加される電圧が低下する。このため、電源電圧Ｖｃｃの変動に応じて電流源３４の電流も変動してしまう。一方、前述の光センサ３におけるバンドギャップ電流源３１は、電源電圧Ｖｃｃの影響を受けないものの、検出信号の変動の影響を受ける。
【０１３５】
このように、電流源３４の電流値が電源電圧Ｖｃｃに依存することから、光センサ４においては、電流源３４と、光センサ３のバンドギャップ電流源３１（図６において破線で示す）とを併用することが好ましい。この場合、電源電圧Ｖｃｃの変動の影響を抑えるために、電流源３４の電流を極力小さくする。
【０１３６】
ここで、電流源３４の電流とバンドギャップ電流源３１の電流との比は、光センサ４の使用環境に応じて適正な値を設定すべきである。ただし、少なくとも、下記のように電流比を設定すれば、より好ましい。
【０１３７】
（Ｉｔｈ＋Ｉ１）／（Ｉｔｈ＋Ｉ１＋Ｉ２）＝Ｈ
上式において、Ｉｔｈは電流源３４の動作スレッシュホールド電流であり、Ｉ１は電流源３４の電流値であり、Ｉ２はバンドギャップ電流源３１の電流値であり、Ｈはヒステリシス幅である。
【０１３８】
例えば、Ｉｔｈ＝１０ｎＡ、Ｉ１＝５ｎＡ、Ｉ２＝５ｎＡとすれば、ヒステリシス幅Ｈとして７５％が得られる。このように、Ｉｔｈ、Ｉ１およびＩ２を適宜設定することにより、所望のヒステリシス幅を得ることができる。
【０１３９】
［実施形態５］
前述の実施形態１〜４に記載の光センサ１〜４は、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、携帯機器等の電子機器に用いると好適である。また、実施形態１〜４に記載の光センサ１〜４は、煙センサ、近接センサ、測距センサ等で十分な容積を確保できないものなどに用いても好適である。煙センサ、近接センサ、測距センサは、ともに発光素子および受光素子を用いた検出器で構成可能である。煙センサは、発光素子と受光素子との間を遮る煙の量による感度の変動をセンシングしており、近接センサおよび測距センサは、ともに発光素子から照射され、検出物により反射した光の光量を受光素子でセンシングしている。よって、いずれのセンサにおいても前述の光センサ１〜４を適用すれば、少ない端子で低電圧駆動が可能となり、有益となる。
【０１４０】
〔複写機の構成〕
ここで、光センサを用いた電子機器の具体例として複写機について説明する。図７は、複写機３０１の内部構成を示す正面図である。
【０１４１】
図７に示すように、複写機３０１は、本体３０２の上部に設けられる原稿台３０３に載置された用紙に光源ランプ３０４の光を照射し、原稿からの反射光をミラー群３０５およびレンズ３０６を介して帯電された感光体ドラム３０７に照射して露光する。また、複写機３０１は、露光により感光体ドラム３０７に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。さらに、複写機３０１は、手差し給紙トレイ３０８や給紙カセット３０９，３１０から搬送系３１１を介して供給される用紙に感光体ドラム３０７上のトナー像を転写させ、さらに定着装置３１２にてトナー像を定着させた後、本体３０２の外部に排出する。
【０１４２】
上記のように構成される複写機３０１においては、各部の位置や用紙の通過を検出するために光センサＳ１〜Ｓ１２が配置されている。
【０１４３】
光センサＳ１〜Ｓ４は、原稿の光走査方向に移動するミラー群３０５の一部の位置を検出するために配置されている。光センサＳ５，Ｓ６は、ミラー群３０５の一部とともに移動するレンズ３０６の位置を検出するために配置されている。光センサＳ７は、感光体ドラム３０７の回転位置を検出するために配置されている。
【０１４４】
光センサＳ８は、手差し給紙トレイ３０８上の用紙の有無を検出するために配置されている。光センサＳ９は、上段の給紙カセット３０９から給紙された用紙の搬送の有無を検出するために配置されている。光センサＳ１０は、下段の給紙カセット３１０から給紙された用紙の搬送の有無を検出するために配置されている。
【０１４５】
光センサＳ１１は、感光体ドラム３０７からの用紙の分離を検出するために配置される。光センサＳ１２は、複写機３０１の外部への用紙の排出を検出するために配置される。
【０１４６】
上記のように、複写機３０１は、多数の光センサＳ１〜Ｓ１２を有している。そこで、これらの光センサＳ１〜Ｓ１２として、前述の各実施の形態の光センサ１〜４を用いることにより、光センサＳ１〜Ｓ１２による複写機３０１の高機能化を図ることができる。
【０１４７】
なお、上記の例では、便宜上、光センサＳ１〜Ｓ１２を挙げて説明したが、実際の複写機には、より多数の光センサが用いられていることが多い。したがって、このような電子機器には、上記の効果がより顕著となる。
【０１４８】
［付記事項］
また、本発明は上述した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る。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を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。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明に係る光センサは、携帯機器などの特に小型化および低電圧駆動が要求される電子機器に好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１５０】
１〜４    光センサ
１１〜１４  受光素子
２１〜２３  検出信号生成部
３１        バンドギャップ電流源（電流源）
３４        電流源
３０１        複写機（電子機器）
ＬＥＤ        発光素子
ＰＤ          フォトダイオード
Ｔ１          端子（第１端子）
Ｔ２          端子（第２端子）
Ｔ３          端子（第３端子）
Ｒ３          抵抗（駆動手段）
Ｔｒ１        トランジスタ
Ｔｒ４        トランジスタ（電流制御部）
Ｔｒ６        トランジスタ（駆動手段）
Ｔｒ７        トランジスタ（補助トランジスタ）
Ｖｃｃ        電源電圧
【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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【図８】
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【図９】
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