[发明专利]光传感器以及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于物体检测或物体动作速度检测的光传感器，涉及利用了需要光接收元件为两端子的光断续器的光传感器。

背景技术

在数字照相机的镜头移动速度检测等中，利用光接收元件为两端子的光断续器。此外，光断续器的光接收元件中，以往利用光电晶体管。

图7表示利用了光电晶体管的以往的光接收元件的结构。在该光接收元件中如果输入光，则在输出检测端子和GND之间流过光电流成为hfe倍后的放大电流，从而在外接电阻部产生电位差。并且，通过该电位差，输出检测端子的电压下降，能够进行光检测。

在专利文献1中公开了在光接收元件为两端子的光传感器中，将施加偏置电压反转从而扩展输出电压范围的技术。此外，在专利文献2中公开了在光接收元件为两端子的光传感器中，对光接收电流放大电路设置开关，从而能够检测从微弱光至强光的技术。进而，在专利文献3中记载了在光接收元件为两端子的光传感器中，获得即使在低的光照度下也能够读取的半导体装置的技术。

在专利文献4中公开了利用SMR元件或MR元件的旋转速度检测装置。在该装置中，通过由恒压产生部件产生的恒压来驱动包含检测元件（检测部）的传感器部件，将其输出通过比较部件与比较电压进行比较，根据比较部件的比较器的开通/关断（on/off）输出而切换矩形波电流的高电流值和低电流值。该装置检测的物理量为磁场，但通过将检测元件替换成光电二极管，从而能够作为两端子的光传感器来使用。

[专利文献1]日本公开特许公报“特开2007-318111号公报（2007年12月6日公开）”

[专利文献2]日本公开特许公报“特开2007-59889号公报（2007年3月8日公开）”

[专利文献3]日本公开特许公报“特开2008-182209号公报（2008年8月7日公开）”

[专利文献4]日本公开特许公报“特开平10-332722号公报（1998年12月18日公开）”

在图7所示那样利用了光电晶体管的以往的光接收元件中，输出信号电流依赖于光电流，响应也依赖于光电流。因此，这样的光断续器不适合于发展高速动作的数字照相机的用途。因此，要求不依赖光电流且能够进行高速动作的利用了两端子光电晶体管的光切断器。

专利文献1以及专利文献2所记载的光传感器对光电二极管设置放大电路，通过开关来切换电源和放大器，能够抑制从光电流的依赖。在专利文献2中，在微弱光时进行对光电二极管连接放大器的动作，在强光时进行从光电二极管放开放大器的动作。

图8是表示图7所示的以往的光传感器中的光电流和输出电流的关系（图8的虚线）、专利文献2的光传感器中的光电流和输出电流的关系（图8的实线）的曲线。即，如图8所示，在专利文献2的光传感器中，微弱光时即使将输出电压放大而获得了与强光时相同的输出电压，但从依赖于输入光并且输出电流线性变动的这一点来看，与图7所示的以往的光传感器没有变化。即，由于输出电流不固定，因此响应、动作范围受到限制这一点依然没有改变，无法完全解决输出电流依赖于输入光而产生的课题。此外，专利文献1的光传感器也同样地，无法解决输出电流依赖于输入光而产生的课题。

专利文献1至3的光传感器包括光电二极管和与其串联连接的晶体管、以及另一个晶体管，两个晶体管成为具有电流镜电路的结构。如图9所示，光切断器的等效电路由光电二极管101和晶体管102构成，进而，设置了晶体管103。并且，晶体管102和晶体管103构成电流镜放大器。

并且，在专利文献1至3那样的利用了放大器的结构中，还担心会产生A以及B这样的缺陷。

A）光输入时电流镜放大器动作从而输出电压减少，电流镜放大器的栅极-源极间电压下降从而放大电流反而减少。

B）由于相位相反，因此电路振荡。

对此进行说明则如下。

在图9所示的光传感器中，（1）如果光被射入到光电二极管101而产生光电流，则（2）晶体管103的栅极-源极间电压升高。由此，（2）从晶体管102的源极向漏极流过电流镜电流。其结果，（4）从VCC电源向外接电阻流过电流，（5）输出电压降低。如果输出电压降低，则（6）晶体管103的栅极-源极间电压下降。由此，（7）流过晶体管102的电流镜电流减少，（8）流过外接电阻的电流减少，（9）输出电压上升。然后，返回到上述（2），重复（2）~（9）的动作。

在上述动作中，如果（9）的动作时的电位变动小则产生上述A）的缺陷，如果（6）的动作时的电位变动大则产生上述B）的缺陷。