台湾专利TW201316536A 光感測器及電子機器

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专利摘要:
本發明之課題係提供一種光感測器，其在光電二極體中無光輸入之情形時，第2電流鏡電路動作，在電晶體中使受光元件之2端子間之電位差下降之電流流動，光感測器之輸出為低。有光輸入之情形時，電晶體接通，藉此，第2電流鏡電路停止，在電晶體中使受光元件之2端子間之電位差下降之電流停止，光感測器之輸出為高。藉此，具有受光元件之輸出不依存於光電流之電路，從而可實現高速動作。
公开号:TW201316536A
申请号:TW101131608
申请日:2012-08-30
公开日:2013-04-16
发明作者:Norikazu Okada
申请人:Sharp Kk；
IPC主号:G01J1-00

专利说明:
光感測器及電子機器
本發明係關於一種使用於物體檢測或物體動作速度檢測之光感測器者，且關於一種使用需要使受光元件為2端子之光斷續器之光感測器。
數位相機之透鏡移動速度檢測等中，使用受光元件為2端子之光斷續器。又，對光斷續器之受光元件，先前使用光電電晶體。
圖7中，顯示使用光電電晶體之先前之受光元件之構成。若於該受光元件中輸入光，則輸出檢測端子與GND之間使光電流成hfe倍之放大電流流動，藉此，外部電阻部中產生電位差。且，藉由該電位差，輸出檢測端子之電壓下降，從而可實現光檢測。
專利文獻1中，揭示有在受光元件為2端子之光感測器中，使施加偏壓反相而擴大輸出電壓範圍。又，專利文獻2中，揭示有在受光元件為2端子之光感測器中，於受光電流放大電路中設置開關，從而可檢測弱光至強光之技術。再者，專利文獻3中，揭示有在受光元件為2端子之光感測器中，獲得在低光照度下仍可讀取之半導體裝置。
專利文獻4中，揭示有使用SMR元件或MR元件之旋轉速度檢測裝置。在該裝置中，以定電壓產生機構中產生之定電壓驅動包含檢測元件(檢測部)之感測器機構，並將其輸出以比較機構與比較電壓比較，且以比較機構之比較器之接通．斷開輸出，切換矩形波電流之高電流值與低電流值。該裝置，雖進行檢測之物理量為磁場，但藉由將檢測元件置換為光電二極體，可作為2端子之光感測器加以利用。 [先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本公開專利公報「特開2007-318111號公報(2007年12月6日公開)」
[專利文獻2]日本公開專利公報「特開2007-59889號公報(2007年3月8日公開)」
[專利文獻3]日本公開專利公報「特開2008-182209號公報(2008年8月7日公開)」
[專利文獻4]日本公開專利公報「特開平10-332727號公報(1998年12月18日公開)」
在使用圖7所示之光電電晶體之先前之受光元件中，輸出信號電流依存於光電流，響應亦依存於光電流。因此，如此之光斷續器，逐漸變得不適合高速動作進步之數位相機之用途。因此，追求使用不依存於光電流，而可實現高速動作之2端子光電電晶體之光斷續器。
專利文獻1及專利文獻2中揭示之光感測器，於光電二極體中設置放大電路，利用開關切換電源或放大器，從而可抑制對光電流之依存。在專利文獻2中，為進行於弱光之時將放大器連接於光電二極體，強光之時自光電二極體切斷放大器之動作者。
圖8係顯示圖7所示之先前之光感測器之光電流與輸出電路之關係(圖8之虛線)、及專利文獻2之光感測器之光電流與輸出電路之關係(圖8之實線)之圖表。即，如圖8所示，在專利文獻2之光感測器中，在即使放大弱光時之輸出電壓而獲得與強光時相同之輸出電流，輸出電流仍依存於輸入光而線性變動之點上，與圖7所示之先前之光感測器相同。即，由於輸出電流並不一定，故，對響應、動作範圍有限制此點依然未改變，從而並非能完全解決因輸出電流依存於輸入光而引起之問題者。又，專利文獻1之光感測器亦相同，並非能解決因輸出電流依存於輸入光而引起之問題者。
專利文獻1至3之光感測器之構成係，具備光電二極體及與其串聯連接之電晶體、以及進而另一個電晶體，且2個電晶體具有電流鏡電路。如圖9所示，光斷續器之等價電路，包含光電二極體101與電晶體102，進而，設置有電晶體103。且，電晶體102與電晶體103構成電流鏡放大器。
且，在使用專利文獻1至3之放大器之構成中，亦擔心會產生A及B之異常。
A)因光輸入時電流鏡放大器進行動作而輸出電壓減少，電流鏡放大器之閘極-源極間電壓下降而相反地放大電流減少。
B)由於相位相反，故電路振盪。
若對此進行說明，則如下所示。
在圖9所示之光感測器中，(1)若光入射至光電二極體101而產生光電流，(2)則電晶體103之閘極-源極間電壓上升。藉此，(3)電流鏡電流自電晶體102之源極向汲極流動。其結果，(4)電流自VCC電源流動至外部電阻，(5)輸出電壓降低。若輸出電壓降低，(6)則電晶體103之閘極-源極間電壓下降。藉此，(7)流通電晶體102之電流鏡電流減少，(8)流通外部電阻之電流減少，(9)輸出電壓上升。其後，回到上述(2)，重複(2)~(9)之動作。
在上述動作中，若(9)之動作時之電位變動較小，則會產生上述A)之異常，若(6)之動作時之電位變動較大，則會產生上述B)之異常。
又，在專利文獻4之感測器中，由於具有定電壓產生機構及比較機構，故無法降低2端子間之下降電壓。以下，就其理由進行說明。
如上所述般產生比較電壓而進行比較之比較機構之比較器，係作為電子電路以差動放大器構成。構成差動放大器之電晶體，每1個需要約0.7 V作為動作電壓。因此，由於構成差動放大器需要至少2個電晶體串聯連接，故需要至少1.4 V左右之電壓。
又，在定電壓產生機構之電路內構成上述比較器之情形時，該電路有必要以高於比較器之電壓構成，從而需要至少2.1 V左右之電壓。
因此，如此之電壓將提高2端子間之下降電壓。
本發明之目的在於提供一種受光元件之輸出不依存於光電流，且具有2端子間之下降電壓較低之電路，而可實現高速動作之光感測器。
本發明之光感測器具備：2端子之受光元件，其係相對於一方之端子之固定電位，使另一方之端子之電位變動而進行信號檢測；與電流控制部，其藉由光輸入至上述受光元件時所產生之光電流而進行開關控制；且上述電流控制部在未產生上述光電流之情形時，產生用以使上述2端子間之電位差下降之電流，在產生上述光電流之情形時，使上述電流停止。
根據上述構成，上述受光元件中無光輸入之情形，上述電流控制部進行動作而產生用以使上述2端子間之電位差下降之電流，使光感測器之輸出較低。又，上述受光元件中有光輸入之情形，由於上述電流控制部停止，故，上述2端子間之電位差不會下降，使光感測器之輸出較高。該情形時，光感測器之輸出有必要以依存於由上述電流控制部所控制之電流之方式設定為大於光電流之電流。例如，若將光電流設為~數μA，則電流控制部之電流成為~數mA。
因此，上述光電流僅使用於上述電流控制部之開關控制，故，光感測器之輸出不依存於上述光電流。因光感測器之輸出不依存於上述光電流，而可設為高或低之2值輸出，從而可實現光感測器之高速動作。
本發明之電子機器具備上述光感測器。藉此，可將高性能之光感測器配置於電子機器中。因此，可使電子機器之功能提高，故有益。
本發明之光感測器為具備相對於一方之端子之固定電位，使另一方之端子之電位變動而進行信號檢測之2端子之受光元件之光感測器，且具備藉由光輸入至上述受光元件時所產生之光電流而進行開關控制之電流控制部，上述電流控制部在未產生上述光電流之情形時，產生用以使上述2端子間之電位差下降之電流，在產生上述光電流之情形時，使上述電流停止。
因此，上述光電流僅使用於上述電流控制部之開關控制，故光感測器之輸出不依存於上述光電流。因光感測器之輸出不依存於上述光電流，而可設為高或低之2值輸出，從而可實現光感測器之高速動作。[實施形態1]
(光感測器之電路構成)
以下，就本發明之實施形態，一面參照圖式一面詳細說明。
圖1中，顯示本實施形態1之光感測器之電路構成。本光感測器在受光元件1中，包含以包含光電二極體11(光電轉換元件)、電晶體12及電阻13之等價電路表示之光電電晶體。受光元件1為藉由在光輸入時變動電路電流，相對於1方之端子之固定電位變動另一方之端子之電位而進行信號檢測之2端子之受光元件。在本實施形態中，作為固定電位之端子接地。相反，亦可將電源電壓Vcc作為固定電位。又，受光元件1具有包含電晶體14a、14b之第1電流鏡電路14、與包含電晶體15a、15b之第2電流鏡電路(電流控制部)15。
第1電流鏡電路14，輸入側之電晶體14a與光電二極體11串聯連接，輸出側之電晶體14b係以於受光元件1之2端子間具有源極-汲極路徑之方式連接。光電二極體11，陰極側與第1電流鏡電路14連接，陽極側接地。又，輸出側之電晶體14b之汲極連接於電晶體12之閘極，且經由電阻13接地。
第2電流鏡電路15，輸入側之電晶體15a與輸出側之電晶體15b共同以於受光元件之之2端子間具有源極-汲極路徑之方式連接。又，電晶體15a及電晶體15b之閘極經由電晶體12接地。又，輸入側之電晶體15a之源極上，連接有定電流源16。再者，在第2電流鏡電路15中，以設定為(第1電流鏡電路電流)<(第2電流鏡電路電流)之方式，較電晶體15a之電晶體尺寸充分大地設定電晶體15b之電晶體尺寸(例如1：100)。
(光感測器之動作)
在圖1所示之光感測器中，光入射至光電二極體11而產生光電流之時，第1電流鏡電路14進行動作(開關控制)，而於電晶體14b中產生電流，該電流流動至電阻13。藉由該電流，電晶體12之VGS(閘極-源極間電壓)上升，且達到電晶體12接通之電壓後，第2電流鏡電路15之VGS下降，第2電流鏡電路15之電流斷開(停止)。
藉由設定為(第1電流鏡電路電流)<(第2電流鏡電路電流)，此時之受光元件1之輸出電壓上升，第1電流鏡電路14之VGS不會下降，從而流動穩定之電流。該狀態意為光感測器之正常動作狀態(其理由，若第1電流鏡電路14之VGS下降，則流通電阻13之電流下降，從而電晶體12不再進行動作)。
相反，無光輸入之情形時，第1電流鏡電路14不進行動作，第2電流鏡電路15進行動作。此時，藉由設定為(第1電流鏡電路電流)<(第2電流鏡電路電流)，受光元件1之輸出電壓下降。然而，由於(電晶體15b之VGS+定電流源16之電位差)可較電晶體12之VGS+電晶體14之VDS(汲極-源極間電壓)更小地設定，故，即使受光元件1之輸出電壓降低，仍可穩定動作。
進而，就上述光感測器之光電流與輸出電壓之關係進行說明。無光輸入之情形之低位準輸出電壓，依存於第2電流鏡電路電流，而不依存於光電流。即，如上所述，在無光輸入之情形時，第2電流鏡電路15進行動作，且第2電流鏡電路15，由於電晶體15b之電晶體尺寸充分大於電晶體15a之電晶體尺寸，故，第2電流鏡電路電流使受光元件1之輸出電壓充分下降。
另一方面，有光輸入之情形之高位準輸出電壓，雖依存於第1電流鏡電路電流，但藉由將電流鏡電路電流設定為微小電流，受光元件1之輸出電壓之電壓下降可抑制在最小限度內。該情形時，若使電晶體12之電晶體尺寸充分小，則即使光電流微小，仍可快速地斷開第2電流鏡電路15。由於若斷開第2電流鏡電路15，則由第2電流鏡電路電流所致之受光元件1之輸出電壓之下降消失，故，即使在光電流較小之狀態下，受光元件1之輸出電壓仍會充分上升。 [實施形態2]
(光感測器之電路構成)
實施形態1之光感測器雖為在第2電流鏡電路15中放大光電流之構成，但在該構成中，尤其光電流較少之情形，有感測器之電位變動不充分之可能性。因此，若如本實施形態2之光感測器般，將光電流或經電流放大之光電流進行電壓轉換，在達到特定之電壓之情形下，開關電晶體進行驅動，則可獲得更大之一定電流。藉此，由於感測器之電位變動穩定且較大，故有益。
參照圖2說明本實施形態2之光感測器之電路構成。圖2所示之光感測器為替代圖1之受光元件1而具備受光元件2之構成。對於與圖1相同之構成，使用相同之構件序號，而省略詳細之說明。
受光元件2不具有受光元件1之第2電流鏡電路15及定電流源16，替代此而具有電晶體(電流控制部)21及電阻22。電晶體21係以於受光元件2之2端子間具有源極-汲極路徑之方式連接，且該閘極連接於電晶體12之源極。又，電阻22連接於電晶體21之閘極、與受光元件2之輸出檢測端子之間。
(光感測器之動作)
在圖2所示之光感測器中，與圖1之光感測器相同，光入射至光電二極體11後電流流動至電阻13，從而電位變動。且，以在一定之光電流以上接通電晶體12之方式設定，驅動電晶體21。此時，利用電晶體21之驅動能力，獲得更大之一定電流，且感測器之電位變動穩定，故有益。然而，在圖2之構成中，有必要增大電阻22之電阻值，而抑制流通電晶體12之電流。其理由為抑制輸出電壓之高位準之降低。
在圖2所示之光感測器中，有光輸入之情形時，輸出為高位準電壓，無光輸入之情形時，輸出為低位準電壓。即，有光輸入之情形時，因光電流與電晶體12之驅動電流發生微小之電壓下降。另一方面，無光輸入之情形時，受光元件2之輸出電流係由電晶體21之驅動電流決定，因由該電流所致之電壓下降，受光元件2之輸出電壓成為低位準。受光元件2之輸出電壓，因高位準與低位準之電位差越大而檢測能力越上升，故，藉由增大電晶體21之驅動電流，光電流之影響減輕。
圖6係在本實施形態2之光感測器、圖7所示之構成之先前之光感測器、及專利文獻2中揭示之先前之光感測器中，模擬切換光之輸入/非輸入之情形之輸出電壓之變化之結果。在本實施形態之光感測器中，由於以電晶體21之驅動能力決定受光元件2之低位準之動作範圍，故，對外部電阻之動作電壓依存較少此點，根據圖6之模擬結果而明確(在圖6中，以電晶體21之VGS(約1.0 V)決定低位準電壓)。 [實施形態3]
(光感測器之電路構成)
參照圖3說明本實施形態3之光感測器之電路構成。圖3所示之光感測器為替代圖2之受光元件2而具備受光元件3之構成。對於與圖2相同之構成，使用相同之構件序號，而省略詳細之說明。
受光元件3具備包含第3電流鏡電路31及電阻32之電流源，作為與光電二極體11並聯設置之電流源。又，第3電流鏡電路31之輸入側之電晶體31a經由電阻32與受光元件3之輸出檢測端子連接。第3電流鏡電路31之輸出側之電晶體31b對與光電二極體11共通之放大器即第1電流鏡電路14輸入電流。
(光感測器之動作)
在圖3所示之受光元件3中，與光電二極體11並聯設置之電流源之輸出電流根據光輸入之有無而變動，在光輸入時該電流源之電流增加，在非光輸入時電流減少。
電晶體12在流動至電阻13之電流成為某一定之電流以上時接通。因此，在受光元件3之電路中，例如第1電流鏡電路14之電流放大率為1之情形，若將電晶體12進行開關時流動於電阻13之電流設為I1，將第3電流鏡電路31之輸出電流設為I2，則有必要以使I1>I2之方式進行設定。電晶體12在I2+光電流≧I1下進行動作。
如此般，在受光元件3中，第3電流鏡電路31之輸出電流始終被供給至第1電流鏡電路14，從而在非光輸入時亦可使第1電流鏡電路14不完全斷開而進行動作。因此，不僅可提高光感度，亦可加速藉由光輸入之接通/斷開動作。因此，與實施形態2之受光元件2相比較具有響應較快之優點。 [實施形態4]
(光感測器之電路構成)
參照圖4說明本實施形態4之光感測器之電路構成。圖4所示之光感測器為替代圖3之受光元件3而具備受光元件4之構成。對於與圖3相同之構成，使用相同之構件序號，而省略詳細之說明。
受光元件4替代包含受光元件3之第3電流鏡電路31及電阻32之電流源而具備能帶隙電流源41，作為與光電二極體11並聯設置之電流源。能帶隙電流源41對與光電二極體11共通之放大器即第1電流鏡電路14輸入電流。
(光感測器之動作)
可認為：在受光元件3中，上述電流源之電流追隨外部電源之電壓值Vcc而變動之情形、例如電位較大之情形時，電流源之電流增加，而光檢測範圍變窄。因此，若例如使用能帶隙電流源產生不依存於電位變動之電流，則可不取決於外部電源之電壓值而穩定地進行光檢測，從而較有益。
圖3之電流源當輸出檢測電壓變大之情形時，電流源之電流會因外部電源之電壓而變動。因此，若例如外部電源電壓成為一定值以上，則即使不進行光檢測，因上述電流源之電流增加，仍可能產生與進行光檢測之情形相同之異常。
因此，由於若利用例如圖4所示之能帶隙電流源而產生不依存於外部電源之電流，則可抑制上述異常，故有益。
例如，圖4所示之能帶隙電流源41之情形，若將電晶體42與電晶體43之電晶體比設為2比1，則由於VBE42(=Vt×1n(I44/2Is))+R44×I44=VBE43(=Vt×1n(I44/Is))，故，電流源之基準電流(I44)根據式子變形，成為Vt×1n2/R44。此處，VBE42為電晶體42之基極-射極間電壓，VBE43為電晶體43之基極-射極間電壓，Vt為kT/q(q為電子之電荷量，T為溫度，k為玻耳茲曼常數)，Is為飽和電流，R44為電阻44之電阻值。Vt在常溫下為26 mV，若將R44假定為10 kΩ，則會產生1.8 uA之基準電流。獲知該電流如自上述式子明確般，不包含外部電源之參數，利用能帶隙電流源41，可產生不依存於外部電源之電流。 [實施形態5]
參照圖5說明本實施形態5之光感測器之電路構成。圖5所示之光感測器為替代圖4之受光元件4而具備受光元件5之構成。對於與圖4相同之構成，使用相同之構件序號，而省略詳細說明。
受光元件5為於電晶體21與受光元件5之輸出檢測端子之間導入電阻51之構成。藉此，根據外部電阻與電阻51之電阻值之比(電阻比例)，可設定變動之電位Vcc之最小值。藉此，可實現依存於外部電阻之電壓設定，且可獲得穩定之電壓，從而有益。
即，在受光元件5中，無光輸入時電晶體21進行動作，且電晶體21之汲極電壓減少至0 V附近。因此，低位準之輸出電壓係根據外部電阻與電阻51之比決定，而成為Vcc×R51/(R51+外部電阻)之電壓值，從而可設定變動之電位之最小值。
如此般，若相對於外接於光感測器之電阻，以與內部之驅動電路之上拉電阻之比決定變動電位之最小值，則可實現依存於外部電阻之電壓設定，且可獲得穩定之電壓，從而有益。本光感測器可以2端子實現動作檢測，可實現製品之小型化，且可實現對先前之光電電晶體之置換，非常有效果。 [實施形態6]
再者，在上述實施形態1~5中揭示之各光感測器中，根據外部電阻之電阻值而具有磁滯特性為宜。
在本實施形態之光感測器中，根據外部電阻之電阻值，輸出電位為低位準時變動，從而可變動光電流放大電路之放大率。例如圖4中，能帶隙電流源41在輸出電位為低位準時接近動作限度，輸出電流減少。(可根據外部電阻值對輸出電流進行微調整。)因此，需要大量為將輸出自低位準狀態變動至高位準狀態所需之光電流量(ILH)。(因ILH+能帶隙電流=驅動電流)
另一方面，由於使輸出自高位準狀態變動至低位準狀態時，能帶隙電流源41通常動作，故，用以設為低位準之光電流量(IHL)變少。(因IHL+能帶隙電流=驅動電流)該ILH與IHL之比成為磁滯寬度。藉此，即使有微小電流之變動仍不會產生輸出反相，從而可抑制誤動作，從而有益。
輸出電壓自高位準變動至低位準，或自低位準變動至高位準時，雜訊順著佈線等自輸出向輸入返回。可認為：藉此，輸出電壓不定，產生重複高位準與低位準之輸出之現象(顫振)。為抑制該現象，設置磁滯特性，即使雜訊返回仍不會超過磁滯寬度，則不再因雜訊而輸出反相。如此般，若利用外部電阻調整磁滯寬度，則可抑制由干擾之影響引起之顫振異常。 [實施形態7]
參照圖10說明本實施形態7之光感測器之電路構成。圖10所示之光感測器為替代圖5之受光元件5而具備受光元件6之構成。對於與圖5之構成相同之圖10之構成，使用相同之構件序號，而省略詳細之說明。
在實施形態6中，由於利用外部電阻調整磁滯寬度，故，磁滯寬度依存於外部電阻之電阻值。因此，限制在更廣之範圍中使用外部電阻之電阻值。
因此，在本實施形態中，為使磁滯寬度之電阻值依存性降低，使用受光元件6。
如圖10所示，受光元件6雖基本上與受光元件5相同地構成，但藉由調整能帶隙電流源41之電流量而調整磁滯寬度此點與受光元件5不同。由於能帶隙電流源41之電流量係如上所述般根據電阻44之電阻值而決定，故，若適當設定該電阻值，則可設定為期望之值。
例如，相對於10 nA之光電流，將能帶隙電流源41之電流量設為2 nA。又，由於2端子間之電位差成為最小時，能帶隙電流源41會斷開，故，其電流成為0 A。該情形時，2端子間之最大電位差(Vmax)及2端子間之最小電位差(Vmin)，與自光電流減去能帶隙電流源41之電流量之值成比例。因此，Vmax與Vmin之比R(磁滯)係以下式表示。
R=Vmax/Vmin=(10-2)/(10-0)=80%
如此般，由於藉由適當調整能帶隙電流源41之電流量，將輸出自低位準狀態變動至高位準狀態所需之光電流量、與將輸出自高位準狀態變動至低位準狀態所需之光電流量不同，故可獲得磁滯特性。藉此，由於磁滯寬度之電阻值依存性降低，故可在更廣範圍中使用外部電阻之電阻值。因此，由於可排除後段之放大器之不均一、或溫度及電壓之變動之影響，故有益。
此處，就本實施形態之比較例進行說明。
例如，圖11所示之光感測器具備受光元件200。該受光元件200雖具有與能帶隙電流源41具有同等功能之能帶隙電流源201，但該能帶隙電流源201之電流量未如上所述般調整。又，在在受光元件200中，電晶體12與固定電位側之端子之間連接有電阻202。
在如上所述般構成之受光元件200中，藉由電阻202之兩端之電位差可獲得磁滯特性。然而，由於電晶體21動作時之2端子間之電位差成為最低時，低位準電壓(固定電位側之端子之電位)以電阻202之電位差大小上升，故，無法充分確保2端子間之電位差。
因此，較好的是，不依賴於附加電阻，如上所述般根據能帶隙電流源41之電流量與光電流之比，調整(設定)磁滯寬度。 [實施形態8]
(光感測器之電路構成)
參照圖12說明本實施形態8之光感測器之電路構成。圖12所示之光感測器為替代圖3之受光元件3而具備受光元件7之構成。對於與圖3之構成相同之圖12所示之構成，使用相同之構件序號，而省略詳細之說明。
根據光電二極體11自身具有之電容等，接通/斷開光電流時，由於發生動作延遲，故，響應特性可能變差。因此，在實施形態3中，與流動有光電流之光電二極體11並聯地設置有電流源(第3電流鏡電路31)。然而，在如此之構成中，由於光感度特性因電流源之電流之不均一而變動，故擔心光感度特性因該電流之不均一而降低。
因此，在本實施形態中，係以藉由使光電二極體11之陽極-陰極間始終為零偏壓而不會受到電流源之電流之影響之方式構成。
受光元件7作為該目的之構成，係如圖12所示般具備零偏壓電路71與電阻72。
零偏壓電路71包含電晶體71a、71b。電晶體71a，閘極與汲極連接(二極體連接)，且汲極連接於固定電位側之端子。又，電阻72，一端連接於輸出檢測端子，另一端連接於電晶體71a之源極。另一方面，電晶體71b，源極與電流鏡電路14之電晶體14a之汲極連接，且汲極連接於光電二極體11之陰極。電晶體71a、71b藉由閘極彼此連接，而構成電流鏡電路。
(光感測器之動作)
在如上所述般構成之受光元件7中，電晶體71a、71b構成閘極接地電路。藉此，根據電晶體71a之VGS(閘極-源極間電壓)及GND電位(汲極側)，電晶體71b之汲極側亦成為GND電位。因此，光電二極體11之陽極-陰極間之電位差成為0。又，在電晶體71b中，由於源極側之信號直接成為汲極信號，故，信號之傳送中無任何問題。
如此般，藉由將光電二極體11之偏壓設為零，光電二極體11在光電流之流入時，亦無須對自身之電容進行充電。藉此，由於可省略如實施形態3中使用之電流源，故，電流源之電流量削減，且可抑制電流量之不均一。因此，由於可抑制光感度特性之不均一，且亦可以更小之電流進行驅動，故有益。
(零偏壓調整之詳情)
在受光元件7中，並置之電晶體71a、71b中，流向電晶體71a之電流係由流向電阻72之電流決定，故，難以產生與光電流同等之微小電流。因此，導致並置之電晶體71a、71b彼此中VGS(閘極-源極間電壓)不均一，難以將光電二極體11之偏壓控制為零。
因此，在本實施形態中，例如，以使電晶體71a之尺寸成為電晶體71b之尺寸之10倍之比率之方式，形成電晶體71a、71b。藉此，使並置之電晶體71a、71b彼此VGS為同等，從而可消除其不均一。因此，可使光電二極體11之陰極之電位更接近零偏壓。
如此般，在本實施形態中，藉由減少連接於光電二極體11之電路之電晶體之數量，可取得VGS之平衡。因此，由於可容易地將光電二極體11之偏壓控制為零，故有益。
另，關於電晶體71a、71b之尺寸之比率，並非限定於10倍，依照電路之設計樣式，可以使電晶體71a之尺寸大於電晶體71b之尺寸之方式適當設定。 [實施形態9]
(光感測器之電路構成)
參照圖13說明本實施形態9之光感測器之電路構成。圖13所示之光感測器為替代圖12之受光元件7而具備受光元件8之構成。對於與圖12之構成相同之圖13所示之構成，使用相同之構件序號，而省略詳細之說明。
在本實施形態之光感測器中，受光元件8為將上述受光元件7之電阻72置換成能帶隙電流源81之構成。該能帶隙電流源81具有使電流流向上述電晶體71a之電晶體81a。該電晶體81a連接於輸出檢測端子與電晶體71a之間，且配置於與配置有上述電阻72之位置相同之位置。
(光感測器之動作)
在如上所述般構成之光感測器中，為驅動零偏壓電路71，需要VGS以使電晶體71a、71b進行動作之方式達到特定值，為此，需要最低限度之電流。該電流值雖亦基於電晶體特性，但至少為數nA左右為宜。因此，作為對零偏壓電路71供給電流之電流源，並非電流值依存於電源電壓Vcc或溫度之上述電阻72，而使用能帶隙電流源81。
在能帶隙電流源81中，輸出之電流值係由產生能帶隙電壓之電晶體81b、81c及電阻81d決定。此處，由於雙極電晶體即電晶體81b、81c之尺寸之比為2：1，故，能帶隙電流源81之基準電流Ir係以下式表示。
Ir=Vt×1n2/R此處，Vt=kT/q(k：玻耳茲曼常數，q：基本電荷，T：絕對溫度)，R表示電阻81d之電阻值。
由於Vt在常溫下為26 mV，故若將R之值設為10 kΩ，則會產生1.8 uA之基準電流Ir。
在上式中，由於不包含電源電壓Vcc(外部電源之電壓值)，故獲知基準電流Ir無電源電壓Vcc之依存性。又，由於溫度特性在Vt為-2 mV/℃下變動，故，若使用在高溫下使溫度特性上升之器件作為電阻81d，則亦可抑制溫度依存性。
藉此，由於可減輕由波及供給至零偏壓電路71之電流之電源電壓Vcc或溫度所造成之影響，故可抑制電流值之不均一。因此，可抑制因電源電壓Vcc或溫度之影響而引起之變動大小，從而減小供給至零偏壓電路71之電流。
因此，藉由將流向零偏壓電路71之電流設定為最小，作為受光元件8之2端子間之最大電位差，可獲得更大之值，故有益。 [實施形態10]
(光感測器之電路構成)
參照圖14說明本實施形態10之光感測器之電路構成。圖14所示之光感測器為替代圖13之受光元件8而具備受光元件9之構成。對於與圖13之構成相同之圖14所示之構成，使用相同之構件序號，而省略詳細之說明。
在上述之受光元件8中，有2端子間之電位差下降時，能帶隙電流源81不動作，而電流值不充分之情形。其理由為，在能帶隙電流源81中，於電晶體81b、81c之各者中連接MOS電晶體，故，電晶體電路在2端子間配置有2段。因此，在光電流不流動時，電晶體21接通，故，2端子間之電壓下降時，在2端子間接通的僅為該電晶體21(1段)，因此，能帶隙電流源81之2段構成之電晶體電路中施加之電壓不充分。因此，有能帶隙電流源81之動作不充分之慮。
因此，本實施形態之光感測器係以避免上述異常之方式構成。具體而言，如圖14所示，受光元件9係對受光元件8進一步追加電晶體91及第4電流鏡電路92而構成。
電晶體91(電流供給電路)，閘極連接於電晶體21之閘極，汲極連接於固定電位側之端子。第4電流鏡電路92(電流供給電路)包含電晶體92a、92b。電晶體92a，源極連接於輸出檢測端子，汲極連接於電晶體91之源極。又，電晶體92a，汲極連接於閘極。另一方面，電晶體92b，源極連接於輸出檢測端子，汲極連接於零偏壓電路71之電晶體71a、71b之閘極。再者，電晶體92a、92b之閘極相互連接。
(光感測器之動作)
在如上所述般構成之光感測器中，在2端子間之電壓下降時，電晶體21接通，僅就此而論，能帶隙電流源81施加之電壓不充分，故，導致供給至零偏壓電路71之電流Ia不足。然而，此時，由於與電晶體21並置之電晶體91亦同時接通，故，該電晶體91中電流流動。接著，利用第4電流鏡電路92，因應該電流之電流Ib流入零偏壓電路71。
藉此，即使來自能帶隙電流源81之電流Ia不足，仍可以電流Ib彌補其不足部分。因此，可充分地向零偏壓電路71供給電流。
如此般，在本實施形態中，2端子間之電位差上升時，將藉由能帶隙電流源81之電流Ia供給至零偏壓電路71，2端子間之電位差下降時，將藉由電晶體91及第4電流鏡電路92之電流Ib供給至零偏壓電路71。藉此，可避免2端子間之電位差下降時由電流不足造成之零偏壓電路71之動作延遲。因此，可使零偏壓電路71之動作穩定，從而有益。 [實施形態11]
(光感測器之電路構成)
參照圖15說明本實施形態11之光感測器之電路構成。圖15所示之光感測器為替代圖4之受光元件4而具備受光元件10之構成。對於與圖4之構成相同之圖15所示之構成，使用相同之構件序號，而省略詳細之說明。
由於電晶體21之開關動作之速度決定受光元件10之響應特性，故追求其為更高速。因此，本實施形態之光感測器係以可加速電晶體21之開關動作之方式構成。
具體而言，如圖15所示，受光元件10將上述受光元件4之電阻22置換為電晶體111、112而構成。
電晶體111，汲極連接於電晶體12之源極，閘極連接於電晶體12之閘極。藉此，電晶體12與電晶體111成為2個相輔型電晶體，且構成進行電晶體21之開關控制之反相器113。
電晶體112，源極連接於輸出檢測端子，汲極連接於電晶體111之源極。又，電晶體112藉由連接閘極與汲極，形成二極體。
(光感測器之動作)
在如上所述般構成之光感測器中，利用電阻13將光輸入時第1電流鏡電路14中放大之電流進行電壓轉換。此時，若輸入所轉換之電壓超過反相器113之臨界電壓之光，則電晶體111斷開，電晶體12接通。藉此，由於電晶體21斷開，故2端子間之電壓上升。
另一方面，因輸入光量減少而光電流減少時，由於第1電流鏡電路14中放大之電流減少，故，電阻13之端子間電壓降低。且，若電晶體12、111之閘極-源極間電壓降低至反相器113之臨界電壓，則電晶體12斷開，電晶體111接通。藉此，由於電晶體21接通，故，2端子間之電位差降低。
如此般，電晶體21之接通/斷開時，必定電晶體12或電晶體111之任一者進行接通動作。藉此，電晶體21可以更高速進行動作。因此，由於可使光感測器之響應速度提高，故有益。
另，在受光元件10中，由於有必要依存於電阻13之端子間電壓而使電晶體111進行開關，故有必要預先降低電晶體111之源極電壓。即，有必要防止電晶體111依存於第1電流鏡電路14之源極-汲極間電壓而進行開關。因此，將作為二極體發揮功能之電晶體112與電晶體111串聯配置。
又，藉此，可使反相器113之動作點隨著2端子間之電壓下降及上升而在輸出自高位準狀態變動至低位準狀態時、與輸出自低位準狀態變動至高位準狀態時不同。因此，可獲得磁滯特性。 [實施形態12]
(光感測器之電路構成及動作)
參照圖16說明本實施形態12之光感測器之電路構成。圖16所示之光感測器為替代圖15之受光元件10而具備受光元件211之構成。對於與圖15之構成相同之圖16所示之構成，使用相同之構件序號，而省略詳細之說明。
如上所述，實施形態11之光感測器，受光元件10具備反相器113，藉此，電晶體21可以高速進行開關動作。然而，2端子間之電位差下降時，電晶體111之閘極-汲極間，電晶體21進行開關動作後，電位差慢慢地減小，因而電流減少。因此，受光元件10之響應速度慢慢地降低。
對此，本實施形態之光感測器係以可避免如此之異常之方式構成。
具體而言，如圖16所示，受光元件211係對受光元件10進一步追加電阻114而構成。
電阻114連接於輸出檢測端子與電晶體21之閘極之間。藉此，由於以電阻114輔助2端子間之電位差之下降，故可防止響應速度之降低。
然而，若以MOS電晶體構成受光元件211之各電晶體，則藉由調整劑量，可改變電晶體之動作臨界位準。例如，將為產生2端子間之電位差而使電流產生之電晶體(在受光元件211中為電晶體21)之動作臨界位準預先設定成低於0.7 V。其理由為，通常，接收本實施形態之光感測器之檢測信號之器件將臨界位準設置成二極體電壓即0.7 V之緣故。
藉此，可進一步增大2端子間之電位差。因此，可擴大受光元件211之動作範圍，故有益。 [實施形態13]
(光感測器之電路構成及動作)
參照圖17說明本實施形態13之光感測器之電路構成。圖17所示之光感測器為替代圖16之受光元件211而具備受光元件212之構成。對於與圖16之構成相同之圖17所示之構成，使用相同之構件序號，而省略詳細之說明。
實施形態12之光感測器若使用臨界位準較低之電晶體之情形，於高溫之電晶體21之斷開時有產生洩漏電流之慮。若產生如此之洩漏電流，則向來在2端子間之電位差上升時，會產生2端子間之電位差降低之異常。
對此，本實施形態之光感測器係以可避免如此之異常之方式構成。
具體而言，如圖17所示，受光元件212係對受光元件211進一步追加電晶體121(輔助電晶體)而構成。電晶體121其汲極連接於輸出檢測端子，源極連接於電晶體21之汲極，閘極連接於電晶體21之閘極。如此般，電晶體121與電晶體21級聯連接。
藉此，若降低電晶體21之汲極電壓，則可使斷開時之洩漏電流減少至1/10以上。因此，可使電晶體21之斷開時之洩漏電流大幅減少。尤其，由於進行開關動作之電晶體21，為使大電流流動，有必要形成為較大之尺寸，故，洩漏電流相應容易變大。因此，由於在2端子間之電位差之上升時可抑制2端子間之電位差之降低，故有益。
然而，電晶體12，若臨界位準之溫度特性之變動較大，則有誤動作之可能性。其理由為，MOS電晶體之臨界位準在高溫下降低。另一方面，用於電流-電壓轉換之電阻，若使用例如擴散電阻，則由於電阻值在高溫下上升，故，會導致感度中產生較大之溫度特性。
因此，本實施形態之光感測器係以可避免如此之異常之方式，由電阻13(偏壓電阻)具有負溫度特性之電阻(例如多晶矽電阻)構成。藉此，可使MOS電晶體即電晶體12之溫度特性與電阻13之溫度特性抵消。因此，由於可抑制受光元件212之溫度特性之變動，故有益。 [實施形態14]
(光感測器之電路構成)
參照圖18說明本實施形態14之光感測器之電路構成。圖18所示之光感測器為替代圖13之受光元件8而具備受光元件213之構成。對於與圖13之構成相同之圖18所示之構成，使用相同之構件序號，而省略詳細之說明。
實施形態9之光感測器雖可檢測光之有無，但對於光之通過量無法進行檢測。
因此，本實施形態之光感測器係以可檢測光之通過量之方式構成。
具體而言，如圖18所示，受光元件213係對受光元件8進一步追加電晶體131~134、電晶體135a~135c、電阻136、電阻137a、137b及電阻138a~138c作為切換電路而構成。
電阻136連接於電晶體12、21之汲極與固定電位側之端子之間。電阻136a、136b串聯連接於電晶體14b與電阻13之間。
電晶體135a~135c，閘極連接於能帶隙電流源81之電晶體81a之閘極，源極連接於檢測輸出端子。電晶體135a之汲極連接於電晶體12之源極。電阻138a連接於檢測輸出端子與電晶體21之源極之間。
電晶體131，閘極連接於電阻137a、137b之連接點，源極連接於電晶體135b之汲極，汲極連接於電阻136之另一端。
電阻138b，一端連接於檢測輸出端子。電晶體132，閘極連接於電晶體131、135b之連接點，源極連接於電阻138b之另一端，汲極連接於電阻136之另一端。
電晶體133，閘極連接於電阻13、137a之連接點，源極連接於電晶體135c之汲極，汲極連接於電阻136之另一端。
電阻138c，一端連接於檢測輸出端子。電晶體134，閘極連接於電晶體133、135c之連接點，源極連接於電阻138c之另一端，汲極連接於電阻136之另一端。
(光感測器之動作)
在如上所述般構成之光感測器中，如下所述般進行動作。
首先，光量較少之情形，僅電晶體12接通(狀態A)。若進而光量增加，則電阻137a、137b間之電位上升，藉此，電晶體131亦接通(狀態B)。若光量進一步增加，則電阻13、137a間之電位上升，藉此，電晶體133亦接通(狀態C)。
藉此，在狀態A下，以基於外部電阻與電阻138a之電阻值之分壓決定輸出電壓之值，在狀態B下，以基於外部電阻與電阻138a、138b之合成電阻之電阻值之分壓決定輸出電壓之值。因此，在狀態B下，可較狀態A降低輸出電壓。又，在狀態C下，以基於外部電阻與電阻138a~138c之合成電阻之電阻值之分壓決定輸出電壓之值。因此，可進一步降低輸出電壓。
藉此，在受光元件213中，可以3階段使輸出電壓值可變，從而可檢測光之通過量。又，藉由設置複數個如此之電路構成，可更精細地使輸出電壓可變，故，光之通過量之檢測精度提高。
另，藉由將電阻137a、137b之電阻值設為0 Ω，並分別更改電晶體12、131、133之臨界位準，亦可與上述相同地使輸出電壓可變。 [實施形態15]
(光感測器之電路構成)
參照圖19及圖20說明本實施形態15之光感測器之電路構成及安裝構造。圖19所示之光感測器為替代圖1之受光元件1而具備受光元件214之構成。對於與圖1之構成相同之圖19所示之構成，使用相同之構件序號，而省略詳細之說明。
在上述各實施形態中，說明作為光電轉換元件使用光電二極體11之例。
一般而言，使用光電二極體之受光元件，為在基板表面之附近構成電路，以除去基板之電阻成分之方式，在受光元件之表面上設置有電極。
另一方面，先前作為受光元件之光電轉換元件使用之光電電晶體係藉由基板之P或N擴散與表面之N或P擴散構成，故，一般在受光元件之背面設置有電極。根據如此之電極構造，可實現小型之光感測器。
本實施形態之光感測器係如圖19所示般，受光元件214係將圖1所示之光感測器之受光元件1之光電二極體11置換成光電電晶體141(光電轉換元件)而構成。受光元件214，如此般具有光電電晶體141作為光電轉換元件，藉此，如圖20所示，受光元件214於表面上設置1個焊墊142，且於晶片之背面設置1個背面電極143。藉此，將上述受光元件214晶粒接合於基板144(框架)上之端子145，且，焊墊142藉由導線147而與基板144上之端子146連接。
如此般，受光元件214一般使用被廣泛使用之光電電晶體141，藉此，可利用先前之封裝構造，故有益。與此相對，使用光電二極體11之受光元件1~13，若欲利用如上所述之封裝構造，則必須設置與背面電極143相同之電極。因此，需要導入新的封裝構造。
另，在本實施形態中，已說明針對圖1所示之實施形態1之光感測器將光電二極體11置換為光電電晶體141之例。並非限於此，關於實施形態2~14之光感測器，亦可與上述相同地將光電二極體11置換為光電電晶體141。 [實施形態16]
上述實施形態1~15中揭示之光感測器，可實現物體檢測、及檢測物體動作速度，例如，適合用於使用需要使受光元件為2端子之光斷續器之數位相機、影印機、印表機、便攜式機器、及使用馬達之電子機器等。
又，本發明之光感測器亦適合用於以煙感測器、近程感測器、測距感測器等無法確保充分之容積者等。可以與煙感測器、近程感測器、測距感測器一併使用光電二極體之檢測器構成。煙感測器偏航顯示依照遮蔽發光部-受光部間之煙之量之感度之變動，近程感測器、測距感測器共同偏航顯示自發光側照射且利用檢測物反射之受光量。因此，在任一感測器中，若應用本發明，則皆可在2端子中實現正確之偏航顯示，從而有益。
(影印機之構成)
此處，作為使用光感測器之電子機器之具體例，就影印機進行說明。圖21係顯示該影印機之內部構成之前視圖。
如圖21所示，影印機301對載置於設置於本體302之上部之原稿台303之原稿照射光源燈304之光，且將來自原稿之反射光經由鏡面群305及透鏡306照射至帶電之感光鼓307而曝光。又，影印機301使色粉附著於藉由曝光形成於感光鼓307之靜電潛像而形成色粉像。再者，影印機301使感光鼓307上之色粉像轉印至自手動供紙托盤308或供紙盒309、310經由搬送系統311所供給之用紙上，進而以定位裝置312使色粉像定位後，排出至本體302之外部。
在如上所述般構成之影印機301中，為檢測各部之位置或用紙之通過而配置有光感測器S1~S12。
光感測器S1~S4係為了檢測原稿之光掃描方向上移動之鏡面群305之一部分之位置而配置。光感測器S5、S6係為了檢測與鏡面群305之一部分一起移動之透鏡306之位置而配置。光感測器S7係為了檢測感光鼓307之旋轉位置而配置。
光感測器S8係為了檢測手動供紙托盤308上之用紙之有無而配置。光感測器S9係為了檢測自上段之供紙盒309供紙之用紙之搬送之有無而配置。光感測器S10係為了檢測自下段之供紙盒310供紙之用紙之搬送之有無而配置。
光感測器S11係為了檢測來自感光鼓307之用紙之分離而配置。光感測器S12係為了檢測向影印機301之外部之用紙之排出而配置。
如上所述，影印機301具有多個之光感測器S1~S12。因此，藉由使用上述各實施形態之光感測器作為該等光感測器S1~S12，可謀求藉由光感測器S1~S12之影印機301之高功能化。
另，在上述之例中，為方便起見，雖舉光感測器S1~S12為例進行說明，但實際之影印機中，大多使用更多個之光感測器。因此，在如此之電子機器中，上述之效果更加顯著。
或，本實施形態亦可如下所述般表示。
光感測器具備：2端子之受光元件，其係相對於一方之端子之固定電位，使另一方之端子之電位變動而進行信號檢測；與電流控制部，其係藉由光輸入至上述受光元件時所產生之光電流進行開關控制；且上述電流控制部在未產生上述光電流之情形時，產生用以使上述2端子間之電位差下降之電流，在產生上述光電流之情形時，使上述電流停止。
又，在上述光感測器中，上述電流控制部較好為利用對上述光電流進行電壓轉換之電壓而進行開關控制之電晶體。
根據上述構成，即使光電流特別少之情形，藉由使用利用電壓控制之電晶體進行開關之上述電流控制部，仍可獲得更大之一定電流，從而可穩定並較大地獲取感測器之電位變動。
又，較好的是，上述光感測器具備與產生上述光電流之元件並聯配置之電流源，且上述光電流與自上述電流源供給之電流被輸入至同一放大器，而利用於上述電流控制部之開關控制。
在僅利用上述光電流進行上述電流控制部之開關控制之構成中，在接通/斷開光電流之時，因光電二極體自身之電容等而發生動作延遲，從而響應特性可能會變差。與此相對，根據上述構成，藉由與光電流並聯地設置電流源，並輸入至同一放大器，會加速光接通/斷開時之動作，且可使上述放大器不完全斷開而進行動作，故，響應較快。
又，較好的是，在上述光感測器中，自上述電流源供給之電流不會根據外部電源之電壓值而變動。
可認為在上述電流源追隨外部電源之電壓值而變動之情形時，例如電位較大之情形時，電流源之電流增加，光檢測範圍變窄。與此相對，根據上述構成，若例如對上述電流源使用能帶隙電流源而產生不依存於電位變動之電流，則可不依賴於外部電源之電壓值而實現穩定之光檢測。
又，較好的是，在上述光感測器中，變動之電位之最小值係根據相對於上述受光元件外接之電阻與上述受光元件內之電阻之電阻比例決定。
根據上述構成，若以外接於上述受光元件之電阻、與上述受光元件之內部電路之上拉電阻之比決定變動電位之最小值，則可進行依存於外部電阻之電壓設定，從而可獲得穩定之電壓。
又，在上述光感測器中，上述受光元件可設為具有磁滯特性之構成。
根據上述構成，可根據上述受光元件之磁滯寬度而調整光感測器之使用範圍，從而可抑制由干擾之影響所引起之顫振異常。
又，較好的是，在上述感測器中，磁滯特性以在自上述2端子間之電位差成為最大時之光電流減去上述電流源之電流量之值、與自上述2端子間之電位差成為最小時之光電流減去上述電流源之電流量之值之比下給與之方式，設定上述電流源之電流量。
在上述構成中，磁滯特性係基於2端子間之電位差之最大值與最小值之比而給與。又，上述之最大值及最小值與自光電流減去電流源之電流量之值成比例。若相對於光電流適當設定電流源之電流量，則2端子間之電位差成為最小值時，由於電流源斷開，故其電流為0 A。如此般，藉由適當調整電流源之電流量，使輸出自低位準狀態變動至高位準狀態所需之光電流量、與使輸出自高位準狀態變動至低位準狀態所需之光電流量不同，故，可獲得磁滯特性。
藉此，由於磁滯寬度之電阻值依存性降低，故可在更廣範圍內使用外部電阻之電阻值。因此，由於可排除後段之放大器之不均一、或溫度及電壓之變動之影響，故有益。
又，較好的是，上述感測器具備產生上述光電流之光電轉換元件、與將該光電轉換元件之兩端子間之偏壓設為零之零偏壓電路。
作為光電轉換元件，例如使用光電二極體之情形時，利用光電二極體自身具有之電容等接通/斷開光電流之時，會發生動作延遲，故，響應特性可能會變差。因此，如上所述之與光電流並聯設置電流源此點雖有效，但由於因電流之不均一而特性變動，故擔心因該不均一而光感度特性降低。
與此相對，在上述構成中，利用零偏壓電路，光電轉換元件之兩端子間之偏壓經常為零，故，光電流之輸入時光電轉換元件亦無須對自身之電容進行充電。又，藉此，由於可省略上述電流源，故可削減電流源之電流量，且可抑制電流量之不均一。因此，由於可抑制光感度特性之不均一，且亦可以更小之電流進行驅動，故有益。
又，較好的是，在上述光感測器中，上述零偏壓電路具有與上述光電轉換元件串聯設置之第1電晶體、與連接於2端子間而二極體連接且上述第1電晶體與閘極彼此連接之第2電晶體，該第2電晶體之尺寸大於上述第1電晶體之尺寸。
由於流向第2電晶體之電流係由流向電阻等之電流供給電路之電流決定，故難以產生與光電流同等之微小電流。因此，導致第1及第2電晶體彼此間閘極-源極間電壓不均一，從而難以將光電轉換元件之偏壓控制為零。
因此，在上述構成中，流動較第1電晶體大之電流之第2電晶體之尺寸大於上述第1電晶體之尺寸，藉此，可同等地調整第1及第2電晶體間之閘極-源極間電壓。藉此，由於可容易地將光電轉換元件之偏壓控制為零，故有益。
又，較好的是，上述光感測器具備將不會根據外部電源之電壓值而變動之電流供給至上述零偏壓電路之電流源。
為驅動零偏壓電路，需要閘極-源極間電壓以使第1及第2電晶體進行動作之方式達到特定值，為此，需要最低限度之電流。為滿足該要求，在上述構成中，可利用電流源，將不會受外部電源之電壓值影響之最小電流供給至零偏壓電路。因此，2端子間之電位差成為最大時，藉由將供給至零偏壓電路之電流設為最小，可獲得更大之電位差。
又，較好的是，上述光感測器具備上述2端子間之電壓即2端子間之電位差下降時對上述電流源供給電流之電流供給電路。
在上述構成中，2端子間之電位差下降時，即使電流源不進行動作，而電流值不充分，利用電流供給電路，仍可對電流源供給電流。藉此，2端子間之電位差下降時，由於可充分確保自電流源向零偏壓電路之電流，故，零偏壓電路可穩定動作。
又，較好的是，上述光感測器具備進行上述電晶體之開關控制之反相器。
在上述構成中，光輸入時，構成反相器之2個相輔型電晶體之任一方接通，另一方斷開，輸入光量減少之電流之減少時，一方斷開，另一方接通。由於根據如此之相輔型電晶體之接通/斷開動作，電晶體接通/斷開，故，不會延遲而可高速地控制電晶體之開關。藉此，可使光感測器之響應速度提高。
較好的是，上述光感測器具備連接於上述另一方之端子與上述電晶體之閘極之間之電阻。
在2端子間之電位差之下降時，反相器之相輔型電晶體中，配置於電晶體之閘極-汲極間之相輔型電晶體，進行開關動作後電位差慢慢地減小，電流減少。因此，光感測器之響應速度慢慢地降低。
與此相對，在上述構成中，由於電阻連接於另一方之端子與電晶體之閘極之間，故，使電流自上述端子側流向電晶體之閘極，從而可輔助2端子間之電位差之下降。藉此，可防止光感測器之響應速度之降低。
較好的是，上述光感測器為產生上述2端子間之電位差而在上述2端子間具備進行開關之電晶體，且該電晶體之臨界位準設定成低於0.7 V。
在上述構成中，較低地設定電晶體之臨界位準。例如，作為電晶體使用MOS電晶體之情形時，可藉由調整劑量等而改變臨界位準。藉由較低地設定臨界位準，可使2端子間之電位差更高。藉此，由於可擴大光感測器之動作範圍，故有益。
較好的是，上述光感測器具備級聯連接於上述電晶體之輔助電晶體。
使用如上所述之臨界位準較低之電晶體之情形時，有高溫下之電晶體之斷開時會產生洩漏電流之慮。因此，若設置級聯連接於電晶體之輔助電晶體，而降低該輔助電晶體之汲極電壓，則可使斷開時之洩漏電流減少至1/10以上。藉此，本來2端子間之電位差應上升之情形時，可抑制2端子間之電位差降低，故有益。
較好的是，在上述光感測器中，用以使上述電晶體進行開關動作之偏壓電阻具有負溫度特性。
電晶體具有若臨界位準之溫度特性之變動較大則會產生誤動作之可能性。其理由為，MOS電晶體之臨界位準在高溫下會降低。另一方面，使用於電流-電壓變化之電阻，若使用例如擴散電阻，則由於電阻值在高溫下上升，故，導致感度中產生較大之溫度特性。
因此，在上述構成中，若以具有負溫度特性之電阻(例如多晶矽電阻)構成偏壓電阻，則可抵消MOS電晶體之臨界位準之溫度特性。藉此，由於光感測器之溫度特性之變動減少，故有益。
較好的是，上述光感測器具備依照光電流量切換上述電流之量之切換電路。
在上述構成中，利用切換電路，需要不僅監控光之有無，且監控光之通過量之情形，依照光電流量切換電流量。藉此，可使輸出電壓值可變，從而可檢測光之通過量。
較好的是，上述光感測器之上述受光元件在封裝之背面具有連接於上述端子之任一者之端子之電極。
在上述構成中，可利用包含先前作為光電轉換元件使用之光電電晶體之受光元件之封裝之電極構造(背面電極)。藉此，由於無須新穎地製作封裝，故有益。
本發明並非限定於上述各實施形態，在請求項所示之範圍中可進行各種更改，關於適當組合不同實施形態中分別揭示之技術步驟而獲得之實施形態，亦包含於本發明之技術範圍。 [產業上之可利用性]
本發明可實現物體檢測及檢測物體動作速度，例如可利用於使用需要使受光元件為2端子之光斷續器之數位相機、影印機、印表機、便攜式機器、及使用馬達之電器等。
1‧‧‧受光元件
2‧‧‧受光元件
3‧‧‧受光元件
4‧‧‧受光元件
5‧‧‧受光元件
6‧‧‧受光元件
7‧‧‧受光元件
8‧‧‧受光元件
9‧‧‧受光元件
10‧‧‧受光元件
11‧‧‧光電二極體(光電轉換元件)
12‧‧‧電晶體
13‧‧‧電阻
14‧‧‧第1電流鏡電路(放大器)
14a‧‧‧電晶體
14b‧‧‧電晶體
15‧‧‧第2電流鏡電路(電流控制部)
15a‧‧‧電晶體
15b‧‧‧電晶體
16‧‧‧定電流源
21‧‧‧電晶體(電流控制部)
22‧‧‧電阻
31‧‧‧第3電流鏡電路(電流源)
31a‧‧‧電晶體
31b‧‧‧電晶體
32‧‧‧電阻
41‧‧‧能帶隙電流源
42‧‧‧電晶體
43‧‧‧電晶體
44‧‧‧電阻
51‧‧‧電阻
71‧‧‧零偏壓電路
71a‧‧‧電晶體
71b‧‧‧電晶體
72‧‧‧電阻
81‧‧‧能帶隙電流源
81a‧‧‧電晶體
81b‧‧‧電晶體
81c‧‧‧電晶體
81d‧‧‧電阻
91‧‧‧電晶體(電流供給電路)
92‧‧‧第4電流鏡電路(電流供給電路)
92a‧‧‧電晶體
92b‧‧‧電晶體
101‧‧‧光電二極體
102‧‧‧電晶體
103‧‧‧電晶體
111‧‧‧電晶體
112‧‧‧電晶體
113‧‧‧反相器
114‧‧‧電阻
121‧‧‧電晶體(輔助電晶體)
131‧‧‧電晶體
132‧‧‧電晶體
133‧‧‧電晶體
134‧‧‧電晶體
135a‧‧‧電晶體
135b‧‧‧電晶體
135c‧‧‧電晶體
136‧‧‧電阻
137a‧‧‧電阻
137b‧‧‧電阻
138a‧‧‧電阻
138b‧‧‧電阻
138c‧‧‧電阻
141‧‧‧光電電晶體(光電轉換元件)
142‧‧‧焊墊
143‧‧‧背面電極
144‧‧‧基板
145‧‧‧端子
146‧‧‧端子
147‧‧‧導線
200‧‧‧受光元件
201‧‧‧能帶隙電流源
202‧‧‧電阻
211‧‧‧受光元件
212‧‧‧受光元件
213‧‧‧受光元件
214‧‧‧受光元件
301‧‧‧影印機(電子機器)
302‧‧‧本體
303‧‧‧原稿台
304‧‧‧光源燈
305‧‧‧鏡面群
306‧‧‧透鏡
307‧‧‧感光鼓
308‧‧‧手動供紙托盤
309‧‧‧供紙盒
310‧‧‧供紙盒
311‧‧‧紙張搬送系統
312‧‧‧定位裝置
S1‧‧‧光感測器
S2‧‧‧光感測器
S3‧‧‧光感測器
S4‧‧‧光感測器
S5‧‧‧光感測器
S6‧‧‧光感測器
S7‧‧‧光感測器
S8‧‧‧光感測器
S9‧‧‧光感測器
S10‧‧‧光感測器
S11‧‧‧光感測器
S12‧‧‧光感測器
圖1係顯示本發明之實施形態1之光感測器之構成之電路圖。
圖2係顯示本發明之實施形態2之光感測器之構成之電路圖。
圖3係顯示本發明之實施形態3之光感測器之構成之電路圖。
圖4係顯示本發明之實施形態4之光感測器之構成之電路圖。
圖5係顯示本發明之實施形態5之光感測器之構成之電路圖。
圖6係顯示在實施形態2之光感測器、圖7所示之構成之先前之光感測器、及專利文獻2中揭示之先前之光感測器中，模擬切換光之輸入/非輸入之情形之輸出電壓之變化之結果之圖表。
圖7係顯示先前之光感測器之一構成例之電路圖。
圖8係顯示先前之光感測器之光電流與輸出電流之關係之圖表。
圖9係顯示先前之光感測器之另一構成例之電路圖。
圖10係顯示本發明之實施形態7之光感測器之構成之電路圖。
圖11係顯示針對實施形態7之光感測器之比較例之光感測器之構成之電路圖。
圖12係顯示本發明之實施形態8之光感測器之構成之電路圖。
圖13係顯示本發明之實施形態9之光感測器之構成之電路圖。
圖14係顯示本發明之實施形態10之光感測器之構成之電路圖。
圖15係顯示本發明之實施形態11之光感測器之構成之電路圖。
圖16係顯示本發明之實施形態12之光感測器之構成之電路圖。
圖17係顯示本發明之實施形態13之光感測器之構成之電路圖。
圖18係顯示本發明之實施形態14之光感測器之構成之電路圖。
圖19係顯示本發明之實施形態15之光感測器之構成之電路圖。
圖20係顯示本發明之實施形態15之光感測器之安裝構造之立體圖。
圖21係顯示本發明之實施形態16之影印機之內部構造之前視圖。
1‧‧‧受光元件
11‧‧‧光電二極體
12‧‧‧電晶體
13‧‧‧電阻
14‧‧‧第1電流鏡電路
14a‧‧‧電晶體
14b‧‧‧電晶體
15‧‧‧第2電流鏡電路
15a‧‧‧電晶體
15b‧‧‧電晶體
16‧‧‧定電流源

权利要求:
Claims (19)
[1] 一種光感測器，其係包含相對於一方之端子之固定電位，使另一方之端子之電位變動而進行信號檢測之2端子之受光元件者，其特徵為包含：電流控制部，其藉由光輸入至上述受光元件時所產生之光電流而進行開關控制；且上述電流控制部在未產生上述光電流之情形時，產生用以使上述2端子間之電位差下降之電流，在產生上述光電流之情形時，使上述電流停止。
[2] 如請求項1之光感測器，其中上述電流控制部為藉由對上述光電流進行電壓轉換而得之電壓進行開關控制之電晶體。
[3] 如請求項1之光感測器，其中包含與產生上述光電流之元件並聯配置之電流源；且上述光電流與自上述電流源供給之電流被輸入至同一放大器，而利用於上述電流控制部之開關控制。
[4] 如請求項3之光感測器，其中自上述電流源供給之電流不因外部電源之電壓值而變動。
[5] 如請求項1之光感測器，其中變動之電位之最小值係由對上述受光元件外接之電阻與上述受光元件內之電阻之電阻比例而決定。
[6] 如請求項1之光感測器，其中上述受光元件具有磁滯特性。
[7] 如請求項3之光感測器，其中以在自上述2端子間之電位差成為最大時之光電流減去上述電流源之電流量之值、與自上述2端子間之電位差成為最小時之光電流減去上述電流源之電流量之值之比下賦予磁滯特性之方式，設定上述電流源之電流量。
[8] 如請求項1之光感測器，其中包含：產生上述光電流之光電轉換元件；及將該光電轉換元件之兩端子間之偏壓設為零之零偏壓電路。
[9] 如請求項8之光感測器，其中上述零偏壓電路具有與上述光電轉換元件串聯設置之第1電晶體、與連接於2端子間而二極體連接且上述第1電晶體與閘極彼此連接之第2電晶體，且該第2電晶體之尺寸大於上述第1電晶體之尺寸。
[10] 如請求項8之光感測器，其中包含將不因外部電源之電壓值變動之電流供給至上述零偏壓電路之電流源。
[11] 如請求項10之光感測器，其中包含在上述2端子間之電壓即2端子間之電位差下降時供給電流至上述電流源之電流供給電路。
[12] 如請求項2之光感測器，其中包含進行上述電晶體之開關控制之反相器。
[13] 如請求項12之光感測器，其中包含連接於上述另一方之端子與上述電晶體之閘極之間之電阻。
[14] 如請求項1之光感測器，其中包含為使上述2端子間之電位差產生而在上述2端子間進行開關之電晶體；且該電晶體之臨界位準設定成低於0.7 V。
[15] 如請求項14之光感測器，其中包含級聯連接於上述電晶體之輔助電晶體。
[16] 如請求項2之光感測器，其中用以使上述電晶體進行開關動作之偏壓電阻具有負溫度特性。
[17] 如請求項1之光感測器，其中包含依照光電流量切換上述電流之量之切換電路。
[18] 如請求項1之光感測器，其中上述受光元件在封裝之背面具有連接於上述端子之任一個端子之電極。
[19] 一種電子機器，其特徵為包含如請求項1至18中任一項之光感測器。

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