[发明专利]光检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及将光电转换元件的光电流转换为电压的光检测装置。

背景技术

光检测装置在光入射到光电二极管、光电晶体管等光电转换元件时，将根据光的照度而产生的光电流转换为电压并输出。

在光电二极管、光电晶体管等光电转换元件中产生的光电流与照度成比例。因此，在将光电流转换为电压的现有的光电转换电路中，作为输出电压的输出形式，存在输出与光的照度成比例的电压的形式、以及输出与光的照度的对数成比例的电压的形式。

例如，图4所示的专利文献1的光检测装置采用了通过电阻3、在放大器2中对光电二极管1因光产生的光电流进行电压转换的方式，得到的输出电压为光电二极管产生的电流的大小的一次式。由此，能够得到与光的照度成比例的电压。

另外，例如在图5所示的专利文献2的光检测装置中，与作为光电转换元件的光电晶体管4串联连接着二极管1，利用二极管的电流电压特性呈指数函数这一情况，以使输出电压与光电晶体管产生的光电流的大小的对数成比例的方式，来配置放大器2和电阻3。由于光电流的大小与照度成比例，从而得到了与光的照度的对数成比例的输出。因此，照度越小，越能提高照度检测的分辨率。

【专利文献1】日本特开平11-211563号公报

【专利文献2】日本特开2005-241306号公报

这里，在得到与光的照度的对数成比例的输出的情况下，会发生如下问题。

第一，光检测装置的消耗电流增大。这是因为，为了得到输出电压，需要使电流持续流过光电转换元件，并且，为了改善SN比并得到充分的感光度，需要增大流过受光元件的电流。第二，由于电路的输出为对数，所以，无法使用数字电路简便、高精度地进行此后的信号处理。

发明内容

因此，为了解决上述课题，采用了对光电二极管产生的电荷进行一定时间的蓄积、并利用放大器对蓄积的电荷进行放大而得到输出的电荷蓄积方式，进而，通过切换蓄积时间，使电路的输出具有分段地对照度的对数进行直线近似的特性。

具体而言，构成了如下的光检测装置，该光检测装置将根据向光电转换元件入射的光的照度而产生的光电流转换为电压，其中，在一定的蓄积时间的期间，将所述光电转换元件产生的所述光电流作为电荷进行蓄积，对蓄积的所述电荷进行放大，得到输出电压，并且，通过切换所述蓄积时间，使所述输出电压具有分段地对照度的对数进行直线近似的特性。

通过使用电荷蓄积方式，与电流电压转换方式相比，能够削减功耗。并且，电路的输出具有分段地对对数进行直线近似的特性，因此，相比于输出与照度成比例的电压的线性形式，能够实现很宽的动态范围的输出。通过将多个线性特性进行组合，能够根据目标系统实现最佳的照度-电压转换特性。在电路规模方面，能够以线性形式为基础，通过追加小规模的电路来实现。

附图说明

图1是用于说明本发明的光检测装置的实施例的框图。

图2是用于说明切换单元的实施例的框图。

图3是用于说明本发明的光检测装置的动作的图。

图4是说明现有的输出与光的照度成比例的电压的光检测装置的电路图。

图5是说明现有的输出与光的照度的对数成比例的电压的光检测装置的电路图。

标号说明

1：光电二极管；10：光检测装置；12：输出单元；13：放大器；15：采样保持电路；16：复位电路；17：开关；19：直流电源；20：切换单元；21：比较电路；22、23、24：基准电压源；25：开关电路；26：定时电路。

具体实施方式

图1是用于说明本实施方式的光检测装置10的结构的图。

光检测装置10例如被用作测定外界照度的照度计，例如可用于在移动电话的液晶显示画面中调节背光的亮度。

作为产生与入射光的照度对应的光电流的光电转换元件的光电二极管1被连接成反偏形式，即，其阳极端子接地，阴极端子与放大器13连接，且经由开关17与直流电源19连接。开关17由晶体管等开关元件构成，根据来自复位电路16的复位信号，来接通或断开光电二极管1与直流电源19之间的连接。放大器13由运算放大器等放大电路构成，检测光电二极管1的阴极端子的电压并对其进行放大，并且，放大器13与采样保持电路15和切换单元20连接。放大器13例如构成为，其输入阻抗无限大，从而来自光电二极管1的电流无法流入，因此能够在不影响光电二极管1产生的电压的情况下对其进行放大。直流电源19例如由恒压电路构成，当开关17接通时，使光电二极管1的阴极端子成为基准电压。