JPH08201169A - 光検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】受光素子が煙等の散乱光以外の光も同時に受光
した時、又は受光素子が定常的に漏れ電流を流すような
時にも正常に動作し、また出力電圧の調整を自動的に行
いワンチップ化可能な光検出回路を提供することにあ
る。 【構成】フイィルタ回路４は散乱光以外の光を電気的に
除去する。出力自動調整回路５は動作開始時にサンプル
ホールド回路の出力に基づいてアナログ出力回路３の出
力が所定の出力電圧となるように制御し通常動作時にそ
の出力電圧を保持する。 【効果】散乱光以外の光による影響を除去することがで
き、しかも回路内の製造ばらつきを吸収してアナログ出
力回路の出力電圧レベルを一定にすることができ、その
ため正確な光電変換が可能になり、ワンチップ化が可能
となり、更に調整箇所の削減による量産時のコストの低
減が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光素子からの光を受
光し、その光量を電気信号に変換する光検出回路に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図９、図１０に夫々従来例の回路を示
す。これら図９、図１０に示す回路は、発光素子から照
射された光が煙等によって散乱した散乱光Ｘを受光して
電気信号に変換する光電変換回路１と、光電変換回路１
の出力信号を保持しておくサンプルホールド回路２と、
サンプルホールド回路２の出力信号のレベルシフトを行
うアナログ出力回路３を備えている。この回路ではまず
発光素子から照射された光の煙等による散乱光Ｘは光電
変換回路１により受光される。

【０００３】光電変換回路１は受光素子１１と基準電圧
源１２とオペアンプＡ₁ 乃至Ａ₄ と抵抗Ｒ₁ 乃至Ｒ₅ と
コンデンサＣ₁ 及びアナログスイッチＳ₁ よりなり、受
光素子１１に光が照射されると、微弱な光電流が流れ
る。この光電流は図９の場合オペアンプＡ₁ と電流−電
圧変換用の抵抗Ｒ₁ により、電圧信号に変換されオペア
ンプＡ₂ ，Ａ₃ により直流増幅される。

【０００４】また図１０の場合はオペアンプＡ₁ と電圧
変換用のコンデンサＣ₁₁により電圧信号に変換されオペ
アンプＡ₂ 、Ａ₃ により直流増幅される。オペアンプＡ
₂ の増幅率は入力抵抗Ｒ₂ と帰還抵抗Ｒ₃ の比率で決定
され、オペアンプＡ₃ の増幅率は入力抵抗Ｒ₄ と帰還抵
抗Ｒ₅ の比率で決定される。オペアンプＡ₃ の出力電圧
は、コンデンサＣ₁ 、オペアンプＡ₄ 、アナログスイッ
チＳ₁ 、基準電圧源１２の回路によりその直流成分がカ
ットされる。

【０００５】オペアンプＡ₄ の出力電圧はサンプルホー
ルド回路２により保持される。サンプルホールド回路２
はサンプリング用のコンデンサＣ₂ 、アナログスイッチ
Ｓ₂ とバッファ用のオペアンプＡ₅ よりなる。光電変換
回路１におけるオペアンプＡ₄ の出力はアナログスイッ
チＳ₂ がオンしているときのみコンデンサＣ₂ に充電さ
れ、その電圧はオペアンプＡ₅ の出力電圧となり、その
オペアンプＡ₅ の出力電圧はアナログ出力回路３に接続
される。アナログ出力回路３はオペアンプＡ₆ 、抵抗Ｒ
₆ 乃至Ｒ₉ 、可変抵抗ＶＲ₁ 、トランジスタＱ₁ より成
り、サンプルホールド回路２のオペアンプＡ₅ の出力電
圧をオペアンプＡ₆ と抵抗Ｒ₆ ，Ｒ₇ により直流増幅し
て出力する。ここでアナログ出力回路３は抵抗Ｒ₈ 、可
変抵抗ＶＲ₁ により電源電圧を分圧して、オペアンプＡ
₆ の非反転端子に加えることにより、アナログ出力回路
３の出力電圧レベルを決定している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで前記の図９，
図１０に示す上述の従来例においては、受光素子１１が
煙等の散乱光Ｘ以外の光も同時に受光した時、又は受光
素子１１が定常的に漏れ電流を流すような時、光電変換
回路１は、散乱光Ｘ以外の電流分も変換し増幅してしま
うので散乱光Ｘの電圧変換時にオペアンプＡ₁ の帰還素
子が抵抗Ｒ₁ の時、そのダイナミックレンジが小さくな
るという問題があり、また帰還素子が図１０の回路のよ
うにコンデンサＣ₁₁（容量素子）の時には散乱光Ｘ分の
みの電流−電圧変換ができないという問題点がある。

【０００７】更に出力電圧調整も可変抵抗ＶＲ₁ の調整
が必要とされ、回路のワンチップ化が困難であり、製造
コストが増加するという問題点がある。尚図１１は、負
荷が抵抗Ｒ₁ で、受光素子１１に定常的に電流が流れて
いない時の各部の波形を示し、同図（ａ）は発光素子の
発光タイミングを、また同図（ｂ）は受光素子１１の電
流を、更に同図（ｃ）は出力電圧を夫々示す。

【０００８】図１２は、帰還素子が抵抗Ｒ₁ で、受光素
子１１に定常的に電流が流れている時の各部の波形を示
し、同図（ａ）は発光素子の発光タイミングを、また同
図（ｂ）は受光素子１１の電流を、更に同図（ｃ）は出
力電圧を夫々示す。図１３は、帰還素子がコンデンサＣ
₁₁で、受光素子１１に定常的に電流が流れている時の各
部の波形を示し、同図（ａ）は発光素子の発光タイミン
グを、また同図（ｂ）はアナログスイッチＳ₃ のオンオ
フのタイミングを、同図（ｃ）は受光素子１１の電流
を、更に同図（ｄ）は出力電圧を夫々示す。

【０００９】図１４は、帰還素子がコンデンサＣ₁₁で、
受光素子１１に定常的に電流が流れている時の各部の波
形を示し、同図（ａ）は発光素子の発光タイミングを、
また同図（ｂ）はアナログスイッチＳ₃ のオンオフのタ
イミングを、同図（ｃ）は受光素子１１の電流を、更に
同図（ｄ）は出力電圧を夫々示す。本発明は、上記問題
点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは受
光素子が煙等の散乱光以外の光も同時に受光した時、又
は受光素子が定常的に漏れ電流を流すような時にも正常
に動作し、また出力電圧の調整を自動的に行いワンチッ
プ化可能な光検出回路を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に請求項１の発明では、発光素子から照射された光の煙
等による散乱光を受光して電気信号に変換する光電変換
回路と、光電変換回路の出力信号をサンプルホールドす
るサンプルホールド回路と、サンプルホールドされた信
号をアナログ出力に変換するアナログ出力回路を備える
光検出回路において、散乱光以外の光を電気的に除去す
るフィルタ回路と、動作開始時にサンプルホールド回路
の出力に基づいてアナログ出力回路の出力が所定の出力
電圧となるように制御し通常動作時にその出力電圧を保
持する出力自動調整回路を設けたことを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、前記フィルタ回路を、発光素子が発光した時の受
光素子に流れる電流と、発光素子が発光していない時の
受光素子に流れる電流を夫々電流−電圧変換する手段
と、それらの電圧値を保持する手段と、保持した電圧値
同士の差分をとる手段とで構成したことを特徴とする。
請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記フ
ィルタ回路を、発光素子が発光した時の受光素子に流れ
る電流を、基準電圧を基準として電流−電圧変換する手
段と、発光素子が発光していない時の受光素子に流れる
電流を電流−電圧変換した電圧値を保持する手段と、基
準電圧と保持した電圧値との差をとり、その差分を基準
電圧に新たな基準電圧とする手段と、その基準電圧値を
保持する手段とで構成したことを特徴とする請求項１記
載の光検出回路。

【００１２】請求項４の発明では、請求項１の発明にお
いて、前記フィルタ回路を、発光素子が発光した時の受
光素子に流れる電流と、発光素子が発光していない時の
受光素子に流れる電流を夫々電流−電圧変換する手段
と、発光素子が発光していない時の受光素子に流れる電
流を電流−電圧変換した電圧値を保持する手段と、その
保持された電圧値により、受光素子に流れる電流を電流
−電圧変換する手段に流さない手段とで構成したことを
特徴とする。

【００１３】請求項５の発明では、請求項１の発明にお
いて、前記出力自動調整回路を、サンプルホールド回路
の出力回路の出力電圧をＡ／Ｄ変換する手段と、Ａ／Ｄ
変換されたサンプルホールド回路の出力電圧を演算し出
力する手段と、該手段の出力をＤ／Ａ変換して出力する
手段とで構成したことを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１の発明によれば、発光素子から照射さ
れた光の煙等による散乱光を受光して電気信号に変換す
る光電変換回路と、光電変換回路の出力信号をサンプル
ホールドするサンプルホールド回路と、サンプルホール
ドされた信号をアナログ出力に変換するアナログ出力回
路を備える光検出回路において、散乱光以外の光を電気
的に除去するフィルタ回路と、動作開始時にサンプルホ
ールド回路の出力に基づいてアナログ出力回路の出力が
所定の出力電圧となるように制御し通常動作時にその出
力電圧を保持する出力自動調整回路を設けたので、フィ
ルタ回路により煙等による散乱光以外の光による影響を
除去することができ、しかも出力自動調整回路により回
路内の製造ばらつきを吸収してアナログ出力回路の出力
電圧レベルを一定にすることができる。

【００１５】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、前記フィルタ回路を、発光素子が発光した時
の受光素子に流れる電流と、発光素子が発光していない
時の受光素子に流れる電流を夫々電流−電圧変換する手
段と、それらの電圧値を保持する手段と、保持した電圧
値同士の差分をとる手段とで構成したので、フィルタ回
路が光電変換回路を兼ねることになり回路構成も簡単と
なる。

【００１６】請求項３の発明によれば、請求項１の発明
において、前記フィルタ回路を、発光素子が発光した時
の受光素子に流れる電流を、基準電圧を基準として電流
−電圧変換する手段と、発光素子が発光していない時の
受光素子に流れる電流を電流−電圧変換した電圧値を保
持する手段と、基準電圧と保持した電圧値との差をと
り、その差分を基準電圧に新たな基準電圧とする手段
と、その基準電圧値を保持する手段とで構成したので、
煙等による散乱光以外の光により減少した散乱光の電流
−電圧変換用のダイナミックレンジの幅を散乱光以外の
光の無い時と同じにすることができる。

【００１７】請求項４の発明によれば、請求項１の発明
において、前記フィルタ回路を、発光素子が発光した時
の受光素子に流れる電流と、発光素子が発光していない
時の受光素子に流れる電流を夫々電流−電圧変換する手
段と、発光素子が発光していない時の受光素子に流れる
電流を電流−電圧変換した電圧値を保持する手段と、そ
の保持された電圧値により、受光素子に流れる電流を電
流−電圧変換する手段に流さない手段とで構成したの
で、請求項３の発明と同様に、煙等による散乱光以外の
光により減少した散乱光の電流−電圧変換用のダイナミ
ックレンジの幅を散乱光以外の光の無い時と同じにする
ことができる。

【００１８】請求項５の発明によれば、請求項１の発明
において、前記出力自動調整回路を、サンプルホールド
回路の出力回路の出力電圧をＡ／Ｄ変換する手段と、Ａ
／Ｄ変換されたサンプルホールド回路の出力電圧を演算
し出力する手段と、該手段の出力をＤ／Ａ変換して出力
する手段とで構成したので、出力自動調整回路を簡単な
回路で構成できる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 （実施例１）図１は請求項１、２及び請求項５の発明に
対応する本実施例の全体構成を示しており、図示する実
施例では発光素子から照射された光の煙等による散乱光
Ｘを受光する受光素子１１の電流信号を電圧信号に変換
する光電変換回路１と、この光電変換回路１の出力中、
散乱光Ｘ以外の光を電気的に除去するフィルタ回路４
と、このフィルタ回路４の出力をサンプルホールドする
サンプルホールド回路２と、サンプルホールド回路２の
出力をレベルシフトするアナログ出力回路３と、サンプ
ルホールド回路２の出力によりアナログ出力回路３の出
力を所定の電圧値にする出力自動調整回路５を備えてい
る。

【００２０】具体的にはフィルタ回路４に包括される光
電変換回路１は図２に示すように発光ダイオード６から
照射された光の煙等による散乱光Ｘを受光する受光素子
１１と、オペアンプＡ₁ と、基準電圧源１２等から構成
されており、受光素子１１はカソードを電源ラインに接
続し、アノードをオペアンプＡ₁ の反転入力端子に接続
している。そしてオペアンプＡ₁ は非反転入力端子を基
準電圧源１２からの基準電圧Ｖｒｅｆのラインに接続
し、また非反転入力端子の出力端子と反転入力端子の間
にコンデンサＣ₁₁とアナログスイッチＳ₃ の並列回路を
接続している。更にフィルタ回路４を構成するサンプリ
ング回路４０のアナログスイッチＳ₄ ，Ｓ ₅ の一端に接
続されている。スイッチＳ₄ ，Ｓ₅ は他端をサンプルホ
ールド用のコンデンサＣ₁₂，Ｃ₁₃の一端に接続し、コン
デンサＣ₁₂，Ｃ₁₃は他端をグランドレベルに接続してい
る。コンデンサＣ₂ の電位Ｖｓ₁₂は比較回路４１のバッ
ファ用アンプＡ₁₀と入力抵抗Ｒ₁₀を介してオペアンプＡ
₁₁の反転入力端子に接続されている。オペアンプＡ₁₁の
非反転入力端子はコンデンサＣ₁₃の電位Ｖｓ₁₃に接続さ
れている。オペアンプＡ₁₁の出力端子と反転入力端子の
間には帰還抵抗Ｒ₁₁が接続されている。オペアンプＡ₁₁
の増幅率は入力抵抗Ｒ₁₀と帰還抵抗Ｒ₁₁の比率で決定さ
れる。オペアンプＡ₁₁の出力端子はサンプルホールド回
路２のアナログスイッチＳ₆ の一端に接続されている。

【００２１】アナログスイッチＳ₆ の他端はサンプルホ
ールド用のコンデンサＣ₁₄の一端に接続されている。コ
ンデンサＣ₁₄の他端はグランドレベルに接続されてい
る。このコンデンサＣ₁₄の電位Ｖｓ₁₄はオペアンプＡ₁₂
の非反転入力端子に印加されている。またオペアンプＡ
₁₂の反転入力端子は出力端子に接続されている。従っ
て、オペアンプＡ₁₂の出力電圧は入力電圧と同じとな
る。オペアンプＡ₁₂の出力端子は抵抗Ｒ₁₂を介して、ア
ナログ出力回路３のオペアンプＡ₁₃の反転入力端子に接
続される。オペアンプＡ₁₃の出力端子はトランジスタＱ
₁₀のベースに接続している。

【００２２】トランジスタＱ₁₀のコレクタは電源ライン
に接続されて、エミッタフォロアを構成している。この
トランジスタＱ₁ のエミッタはアナログ信号出力端子Ｔ
ａに接続されている。またトランジスタＱ₁ のエミッタ
電位は抵抗Ｒ₁₃を介してオペアンプＡ₁₃の反転入力端子
に帰還されている。またオペアンプＡ₁₂の出力端子は、
出力自動調整回路５のＡ／Ｄ変換器５０に接続され、Ａ
／Ｄ変換器５０のディジタル変換量は論理回路５１によ
り演算され、Ｄ／Ａ変換器５２によりアナログ量として
オペアンプＡ₁₂の非反転入力端子に接続されている。

【００２３】次に図３の各部の波形に基づいて本実施例
の動作を説明する。今アナログスイッチＳ₃ ，Ｓ₄ ，Ｓ
₅ のゲートが”Ｈ”レベルの時アナログスイッチＳ₃ ，
Ｓ₄，Ｓ₅ はオン状態となる。アナログスイッチＳ₃ が
図３（ｂ）に示すようにオン状態の時図３（ｆ）に示す
出力端子の出力電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒｅｆと同電位と
なる。この後アナログスイッチＳ₃ がオフし、アナログ
スイッチＳ₅ がオンすると受光素子１１に流れる散乱光
Ｘ以外の電流分ｉ₁ により出力電圧ＶａはＶｒｅｆ−∫
（ｉ／Ｃ₁₁）ｄｔの電圧となる。この電圧をアナログス
イッチＳ₅ 、コンデンサＣ₁₃によりサンプリングする。
次にアナログスイッチＳ₃ をオンさせコンデンサＣ₁ の
電荷の放電を行うと、出力電圧Ｖａは基準電圧Ｖｒｅｆ
と同電位となる。この状態から再びアナログスイッチＳ
₃ をオフさせると、図３（ｅ）に示す受光素子１１に流
れる散乱光Ｘ以外の電流分ｉ₁ と散乱光の電流分ｉ₂ に
より出力電圧ＶａはＶｒｅｆ−∫（（ｉ₁ ＋ｉ₂ ）／Ｃ
₁₁）ｄｔの電圧となる。この電圧をアナログスイッチＳ
₄ とコンデンサＣ₁₂によりサンプリングを行う。ここで
アナログスイッチＳ₃ のオンしている時間が前者と後者
で同時間であれば両者の差をとることにより散乱光Ｘに
よる電流分のみを電流−電圧変換でき、図示する回路で
はその差分を抵抗Ｒ₁₀，Ｒ₁₁の比で増幅している。この
出力をサンプルホールド回路２でサンプルホールドして
出力回路３に出力する。尚図３（ａ）は発光ダイオード
６の発光タイミングを、また図３（ｇ）は電位Ｖｓ
₁₂（破線）及び電位Ｖｓ₁₃（実線）とを示し、図３
（ｈ）はフィルタ回路４の出力電圧Ｖｂを示している。

【００２４】次に出力自動調整回路５の動作について説
明する。電源投入時、図４に示すスタートアップ動作時
に発光ダイオード６を発光させず光検出動作を行うと、
アナログ信号出力端子Ｔａには散乱光が０の時の出力電
圧が現れる。この時のサンプルホールド回路２の出力電
圧が出力自動調整回路５のＡ／Ｄ変換器５０に入力され
る。そのディジタル変換量は論理回路５１により以下の
演算される。

【００２５】散乱光０の時の理想出力電圧をＶ₁ ，サン
プルホールド回路２の出力をＶｓｈとすると、Ｄ／Ａ変
換器５２の出力電圧Ｖｆが Ｖｆ＝（（Ｒ₁₂＋Ｒ₁₃）／Ｒ₁₂）（Ｖ₁ ＋Ｒ₁₃／Ｒ₁₂×
Ｖｓｈ）となるように演算を行う。これにより、散乱光
０の時の出力電圧を理想出力電圧Ｖ₁ にすることができ
る。その後の論理回路５１はＶｆの値を保持したままで
ある。

【００２６】図４はスタートアップ動作と通常動作とに
おける各部の波形を示し同図（ａ）はアナログスイッチ
Ｓ₃ のオン、オフのタイミングを、同図（ｂ）は発光ダ
イオード６の発光タイミングを、同図（ｃ）はアナログ
スイッチＳ₅ のオン、オフのタイミングを、同図（ｄ）
はアナログスイッチＳ₄ のオン、オフのタイミングを、
同図（ｅ）は電圧Ｖａを、同図（ｆ）は電位Ｖｓ₁₂（破
線）及び電位Ｖｓ₁₃（実線）を、同図（ｇ）は電圧Ｖｂ
を、同図（ｈ）はサンプルホールド回路２の出力を夫々
示す。

【００２７】（実施例２）本実施例は請求項３の発明に
対応する実施例であって、請求項３の発明に対応する光
電変換回路を含んだフィルタ回路４の具体回路を図５に
示す。尚その他の構成は実施例１に準ずるため実施例１
を参照して省略する。図５に示す本実施例のフィルタ回
路４では、フォトダイオードよりなる受光素子１１のカ
ソードを電源ラインに接続し、アノードをオペアンプＡ
₂₀の反転端子に接続している。オペアンプＡ₂₀は非反転
入力端子を電圧保持用コンデンサＣ₂₀，アナログスイッ
チＳ₂₀及びＳ₂₁を介して基準電圧源１２の基準電圧Ｖｒ
ｅｆのラインに接続している。またオペアンプＡ₂₀は帰
還素子としてコンデンサＣ₃₀と抵抗Ｒ₃₀との並列回路を
接続している。

【００２８】オペアンプＡ₂₀は出力端子をサンプルホー
ルド用のアナログスイッチＳ₂₂の一端に接続し、アナロ
グスイッチＳ₂₂は他端をサンプルホールド用のコンデン
サＣ ₂₁の一端に接続し、コンデンサＣ₂₁は他端をグラン
ドレベルに接続している。ここでコンデンサＣ₂₁の電位
Ｖｓ₂₁はバッファアンプＡ₂₁を介して抵抗Ｒ₂₀，Ｒ₂₁及
びオペアンプＡ₂₂よりなる反転増幅器の反転入力端子に
接続されている。オペアンプＡ₂₂は非反転入力端子を基
準電圧源１２に基準電圧Ｖｒｅｆのラインに接続してい
る。

【００２９】以下本実施例の動作を図６に基づいて説明
する。アナログスイッチＳ₂₀乃至Ｓ ₂₂はゲートが”Ｈ”
の時オン状態となる。今アナログスイッチＳ₂₀、ＳＷ₂₁
が図６（ｃ）（ｄ）に示すようにオンした時、図６
（ｂ）に示す受光素子１１に流れる散乱光Ｘ以外の電流
分ｉ₁ により図６（ｆ）に示す出力電圧ＶｏｕｔはＶｒ
ｅｆ−Ｒ₂₀×ｉ₁ の電圧となり、この電圧が図６（ｅ）
に示すようにオン動作するアナログスイッチＳ₂₂を通じ
てコンデンサＣ₂₁によりホールドされる。このホールド
された電圧は同じ抵抗値を持つ抵抗Ｒ₂₀，Ｒ₂₁及びオペ
アンプＡ₂₂により反転増幅されオペアンプＡ₂₂の出力端
子電圧は、２Ｖｒｅｆ−Ｖｒｅｆ＋Ｒ₂₀×ｉ₁ ＝Ｖｒｅ
ｆ＋Ｒ₂₀×ｉ₁ となり、この電圧をアナログスイッチＳ
₂₂及びコンデンサＣ₂₁でサンプルホールドすることによ
り、出力電圧ＶｏｕｔはＶｒｅｆとなる。これにより煙
等による散乱光以外の光により減少した散乱光の電流−
電圧変換用のダイナミックレンジの幅を散乱光以外の光
の無い時と同じにすることができる。

【００３０】尚図６（ａ）は発光ダイオード６の発光タ
イミングを示す。 （実施例３）本実施例は請求項４の発明に対応する実施
例であって、請求項４の発明に対応する及び光電変換回
路を含むフィルタ回路４の構成を図７に、またその具体
回路を図８に示す。尚その他の構成は実施例１に準ずる
ため実施例１を参照して省略する。

【００３１】フォトダイオードよりなる受光素子１１は
カソードを電源ラインに接続されており、アノードをＶ
−Ｉ変換器４３に接続してある。Ｖ−Ｉ変換器４３は光
電変換回路１のオペアンプＡ₃₀の出力端子にアナログス
イッチＳ₃₀を介して接続してある。ここでＶ−Ｉ変換器
４３は図８に示すようにＰ型ＭＯＳトランジスタＭ₁ と
定電圧源Ｖ₁ とで構成され、前記オペアンプＡ₃₀の反転
入力端をＰ型ＭＯＳトランジスタＭ₁ のドレインに接続
している。オペアンプＡ₃₀は出力端子と反転入力端子の
間に抵抗Ｒ₃₀とコンデンサＣ₃₀の並列回路からなる帰還
素子１３を接続し、非反転入力端子を基準電圧源１２か
らの基準電圧Ｖｒｅｆのラインに接続している。オペア
ンプＡ₃₀の出力端子はサンプルホールド用のアナログス
イッチＳ₃₀の一端に接続している。このアナログスイッ
チＳ₃₀の他端はサンプルホールド用のコンデンサＣ₃₁の
一端に接続しており、コンデンサＣ₃₁は他端をグランド
レベルに接続している。ここでコンデンサＣ₃₁の電位Ｖ
ｓ₃₁は定電圧源Ｖ₁ を介してＰ型ＭＯＳトランジスタＭ
₁ のゲートに接続している。またＰ型ＭＯＳトランジス
タＭ₁ はソースをグランドレベルに接続している。

【００３２】而して本実施例では、アナログスイッチＳ
₃₀はゲートが”Ｈ”の時オン状態となり、アナログスイ
ッチＳ₃₀がオンした時、受光素子１１に流れる散乱光Ｘ
以外の電流分ｉ₁ により出力電圧ＶｏｕｔはＶｒｅｆ−
Ｒ₃₀×ｉ₁ の電圧となる。この電圧がアナログスイッチ
Ｓ₃₀、コンデンサＣ₃₁によりホールドされる。ホールド
された電圧は定電圧源Ｖ₁ を介してＶｏｕｔ−Ｖ₁ がＰ
型ＭＯＳトランジスタＭ₁ のゲートに印加される。この
時のＰ型ＭＯＳトランジスタＭ₁ のドレイン電流がフォ
トダイオードからなる受光素子１１の電流と同じになる
ようにＰ型ＭＯＳトランジスタＭ₁ のゲートサイズと定
電圧源Ｖ₁ の電圧を選べば、抵抗Ｒ₃₀には電流が流れ無
くなり、出力電圧ＶｏｕｔはＶｒｅｆとなる。これによ
り煙等による散乱光Ｘ以外の光により減少した散乱光Ｘ
の電流−電圧変換用のダイナミックレンジの幅を散乱光
Ｘ以外の光の無い時と同じにすることができることにな
る。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の発明は、発光素子から照射さ
れた光の煙等による散乱光を受光して電気信号に変換す
る光電変換回路と、光電変換回路の出力信号をサンプル
ホールドするサンプルホールド回路と、サンプルホール
ドされた信号をアナログ出力に変換するアナログ出力回
路を備える光検出回路において、散乱光以外の光を電気
的に除去するフィルタ回路と、動作開始時にサンプルホ
ールド回路の出力に基づいてアナログ出力回路の出力が
所定の出力電圧となるように制御し通常動作時にその出
力電圧を保持する出力自動調整回路を設けたので、フィ
ルタ回路により煙等による散乱光以外の光による影響を
除去することができ、しかも出力自動調整回路により回
路内の製造ばらつきを吸収してアナログ出力回路の出力
電圧レベルを一定にすることができるものであって、従
来より正確な光電変換が可能になり、またワンチップ化
が可能な回路構成が実現でき、更に調整箇所の削減によ
り量産時のコストの低減が図れるという効果がある。

【００３４】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記フィルタ回路を、発光素子が発光した時の受光
素子に流れる電流と、発光素子が発光していない時の受
光素子に流れる電流を夫々電流−電圧変換する手段と、
それらの電圧値を保持する手段と、保持した電圧値同士
の差分をとる手段とで構成したので、フィルタ回路の構
成が簡単となるという効果がある。

【００３５】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記フィルタ回路を、発光素子が発光した時の受光
素子に流れる電流を、基準電圧を基準として電流−電圧
変換する手段と、発光素子が発光していない時の受光素
子に流れる電流を電流−電圧変換した電圧値を保持する
手段と、基準電圧と保持した電圧値との差をとり、その
差分を基準電圧に新たな基準電圧とする手段と、その基
準電圧値を保持する手段とで構成したので、煙等による
散乱光以外の光により減少した散乱光の電流−電圧変換
用のダイナミックレンジの幅を散乱光以外の光の無い時
と同じにすることができるという効果がある。

【００３６】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、前記フィルタ回路を、発光素子が発光した時の受光
素子に流れる電流と、発光素子が発光していない時の受
光素子に流れる電流を夫々電流−電圧変換する手段と、
発光素子が発光していない時の受光素子に流れる電流を
電流−電圧変換した電圧値を保持する手段と、その保持
された電圧値により、受光素子に流れる電流を電流−電
圧変換する手段に流さない手段とで構成したので、請求
項３の発明と同様に、煙等による散乱光以外の光により
減少した散乱光の電流−電圧変換用のダイナミックレン
ジの幅を散乱光以外の光の無い時と同じにすることがで
きるという効果がある。

【００３７】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、前記出力自動調整回路を、サンプルホールド回路の
出力回路の出力電圧をＡ／Ｄ変換する手段と、Ａ／Ｄ変
換されたサンプルホールド回路の出力電圧を演算し出力
する手段と、該手段の出力をＤ／Ａ変換して出力する手
段とで構成したので、出力自動調整回路を簡単な回路で
構成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の全体構成図である。

【図２】同上の詳細な全体回路図である。

【図３】同上の動作説明用タイミングチャートである。

【図４】同上の動作説明用タイミングチャートである。

【図５】本発明の実施例２の要部の具体的な回路図であ
る。

【図６】同上の動作説明用タイミングチャートである。

【図７】本発明の実施例３の要部の回路図である。

【図８】同上の要部の具体的な回路図である。

【図９】従来例の全体回路図である。

【図１０】別の従来例の全体回路図である。

【図１１】同上の動作説明用タイミングチャートであ
る。

【図１２】同上の動作説明用タイミングチャートであ
る。

【図１３】同上の動作説明用タイミングチャートであ
る。

【図１４】同上の動作説明用タイミングチャートであ
る。

【符号の説明】

Ｘ 散乱光 １ 光電変換回路 ２ サンプルホールド回路 ３ アナログ出力回路 ４ フィルタ回路 ５ 出力自動調整回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光素子から照射された光の煙等による散
   乱光を受光して電気信号に変換する光電変換回路と、光
   電変換回路の出力信号をサンプルホールドするサンプル
   ホールド回路と、サンプルホールドされた信号をアナロ
   グ出力に変換するアナログ出力回路を備える光検出回路
   において、散乱光以外の光を電気的に除去するフィルタ
   回路と、動作開始時にサンプルホールド回路の出力に基
   づいてアナログ出力回路の出力が所定の出力電圧となる
   ように制御し通常動作時にその出力電圧を保持する出力
   自動調整回路を設けたことを特徴とする光検出回路。
2. 【請求項２】前記フィルタ回路を、発光素子が発光した
   時の受光素子に流れる電流と、発光素子が発光していな
   い時の受光素子に流れる電流を夫々電流−電圧変換する
   手段と、それらの電圧値を保持する手段と、保持した電
   圧値同士の差分をとる手段とで構成したことを特徴とす
   る請求項１記載の光検出回路。
3. 【請求項３】前記フィルタ回路を、発光素子が発光した
   時の受光素子に流れる電流を、基準電圧を基準として電
   流−電圧変換する手段と、発光素子が発光していない時
   の受光素子に流れる電流を電流−電圧変換した電圧値を
   保持する手段と、基準電圧と保持した電圧値との差をと
   り、その差分を基準電圧に新たな基準電圧とする手段
   と、その基準電圧値を保持する手段とで構成したことを
   特徴とする請求項１記載の光検出回路。
4. 【請求項４】前記フィルタ回路を、発光素子が発光した
   時の受光素子に流れる電流と、発光素子が発光していな
   い時の受光素子に流れる電流を夫々電流−電圧変換する
   手段と、発光素子が発光していない時の受光素子に流れ
   る電流を電流−電圧変換した電圧値を保持する手段と、
   その保持された電圧値により、受光素子に流れる電流を
   電流−電圧変換する手段に流さない手段とで構成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の光検出回路。
5. 【請求項５】前記出力自動調整回路を、サンプルホール
   ド回路の出力回路の出力電圧をＡ／Ｄ変換する手段と、
   Ａ／Ｄ変換されたサンプルホールド回路の出力電圧を演
   算し出力する手段と、該手段の出力をＤ／Ａ変換して出
   力する手段とで構成したことを特徴とする請求項１記載
   の光検出回路。