JPH09105671A - 光センサ回路 - Google Patents
光センサ回路Info
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- JPH09105671A JPH09105671A JP26328695A JP26328695A JPH09105671A JP H09105671 A JPH09105671 A JP H09105671A JP 26328695 A JP26328695 A JP 26328695A JP 26328695 A JP26328695 A JP 26328695A JP H09105671 A JPH09105671 A JP H09105671A
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- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 26
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- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】安価で耐環境性に優れた汎用の光検出素子、演
算増幅器等の回路素子を用いても、広い領域の照度を精
度よく検出することができる光センサ回路を提供する。 【解決手段】 光検出素子ＰＤ1と、光検出素子ＰＤ1の
出力電流ＩSを入力して電圧に変換して出力する演算増
幅器ＯＰ1と、その出力を増幅する演算増幅器ＯＰ2と、
光検出素子ＰＤ1の出力と演算増幅器ＯＰ1入力との間に
設けられ、光検出素子ＰＤ1の出力端子と演算増幅器Ｏ
Ｐ1の接続及び非接続状態を切り換える切り換え部２
と、所定の周期毎に切り換え部２の切り換え動作を制御
するとともに、各切り換え動作状態において演算増幅器
ＯＰ1及び演算増幅器ＯＰ2の出力を取り込むマイクロプ
ロセッサＩＣ1とから構成される。
算増幅器等の回路素子を用いても、広い領域の照度を精
度よく検出することができる光センサ回路を提供する。 【解決手段】 光検出素子ＰＤ1と、光検出素子ＰＤ1の
出力電流ＩSを入力して電圧に変換して出力する演算増
幅器ＯＰ1と、その出力を増幅する演算増幅器ＯＰ2と、
光検出素子ＰＤ1の出力と演算増幅器ＯＰ1入力との間に
設けられ、光検出素子ＰＤ1の出力端子と演算増幅器Ｏ
Ｐ1の接続及び非接続状態を切り換える切り換え部２
と、所定の周期毎に切り換え部２の切り換え動作を制御
するとともに、各切り換え動作状態において演算増幅器
ＯＰ1及び演算増幅器ＯＰ2の出力を取り込むマイクロプ
ロセッサＩＣ1とから構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は自動車用の空調及
びライト制御装置等に用いて好適な光センサ回路に関す
る。
びライト制御装置等に用いて好適な光センサ回路に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】自動車等に搭載される自動空調制御装置
では、検出された室外（車室外）の日射の強さに応じ
て、風量、吹き出し温度等の各種制御パラメータが補正
される。同様に周囲の明るさに応じて制御を行うものと
して、周囲が暗くなったときにライトを点灯し、明るく
なったときに消灯するライトの自動点灯制御がある。こ
の空調制御のための日射検出とライトの点灯制御のため
の照度検出を一つの光検出素子で行うシステムの構成が
特開平６−３４４７５４号公報「自動車空調およびライ
ト制御装置」に記載されている。
では、検出された室外（車室外）の日射の強さに応じ
て、風量、吹き出し温度等の各種制御パラメータが補正
される。同様に周囲の明るさに応じて制御を行うものと
して、周囲が暗くなったときにライトを点灯し、明るく
なったときに消灯するライトの自動点灯制御がある。こ
の空調制御のための日射検出とライトの点灯制御のため
の照度検出を一つの光検出素子で行うシステムの構成が
特開平６−３４４７５４号公報「自動車空調およびライ
ト制御装置」に記載されている。
【０００３】また、この空調制御のための日射検出とラ
イトの点灯制御のための照度検出を一つの光検出素子で
行うにあたっての問題点とその解決策の一例が特開平４
−１９４６２６号公報「光センサ回路」に記載されてい
る。図４はこの公報に記載されている光検出素子とその
出力増幅回路からなる光センサ回路を示す回路図であ
る。図４に示す光センサ回路は、演算増幅器１０、室外
の照度を検出するために設けられている光検出素子１
１、演算増幅器１０の負帰還部に設けられ直列抵抗Ｒf1
及びＲf2、抵抗Ｒf2に並列接続されているダイオード１
２及び基準電圧源１３（ＶREF）から構成されている。
イトの点灯制御のための照度検出を一つの光検出素子で
行うにあたっての問題点とその解決策の一例が特開平４
−１９４６２６号公報「光センサ回路」に記載されてい
る。図４はこの公報に記載されている光検出素子とその
出力増幅回路からなる光センサ回路を示す回路図であ
る。図４に示す光センサ回路は、演算増幅器１０、室外
の照度を検出するために設けられている光検出素子１
１、演算増幅器１０の負帰還部に設けられ直列抵抗Ｒf1
及びＲf2、抵抗Ｒf2に並列接続されているダイオード１
２及び基準電圧源１３（ＶREF）から構成されている。
【０００４】一般に、自動空調制御用の照度検出とライ
ト制御用の照度検出を一つの光検出素子を用いて行う場
合、検出素子として用いられるフォトダイオード等から
の出力は、自動空調制御用には例えば数ｍＡ程度の出力
電流の領域が制御上必要な領域となり、ライト制御用に
は数μＡ程度の微弱な出力電流の領域が制御上必要な領
域となる。したがって、例えばこのような光検出素子の
出力電流を一定の増幅率で電圧に変換して出力を得た場
合には、ライト制御用の照度を検出したときの出力電圧
値が自動空調制御用のそれに対して千分の一程度の値に
なってしまい、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が悪化してし
まうという問題がある。よって、このような動作条件で
用いられる光検出素子及びその出力増幅回路には、異な
る出力領域の両方をＳ／Ｎ比を下げることなく検出・増
幅することが要求される。
ト制御用の照度検出を一つの光検出素子を用いて行う場
合、検出素子として用いられるフォトダイオード等から
の出力は、自動空調制御用には例えば数ｍＡ程度の出力
電流の領域が制御上必要な領域となり、ライト制御用に
は数μＡ程度の微弱な出力電流の領域が制御上必要な領
域となる。したがって、例えばこのような光検出素子の
出力電流を一定の増幅率で電圧に変換して出力を得た場
合には、ライト制御用の照度を検出したときの出力電圧
値が自動空調制御用のそれに対して千分の一程度の値に
なってしまい、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が悪化してし
まうという問題がある。よって、このような動作条件で
用いられる光検出素子及びその出力増幅回路には、異な
る出力領域の両方をＳ／Ｎ比を下げることなく検出・増
幅することが要求される。
【０００５】図４に示す光センサ回路は、演算増幅器１
０の負帰還抵抗の値を２段階に切り換えることによっ
て、検出素子１１の出力を２段階の変換率で電流−電圧
変換する回路である。図５は図４に示す回路の一動作例
を示す図であり、横軸は光検出素子１１の出力電流
ＩSh、縦軸は図４に示す端子１４及び１５間の出力電圧
Ｖoutをそれぞれ示している。図５では、一動作例とし
て図４に示す光検出素子１１がライト制御用の照度検出
を行うときに１〜５μＡの電流を出力し、自動空調制御
用の照度検出をを行うときに１〜２ｍＡの電流を出力す
ると仮定し、また基準電圧源１３とダイオード１２のオ
ン電圧の合計の値が３．２〜３．４Ｖであるとしてい
る。
０の負帰還抵抗の値を２段階に切り換えることによっ
て、検出素子１１の出力を２段階の変換率で電流−電圧
変換する回路である。図５は図４に示す回路の一動作例
を示す図であり、横軸は光検出素子１１の出力電流
ＩSh、縦軸は図４に示す端子１４及び１５間の出力電圧
Ｖoutをそれぞれ示している。図５では、一動作例とし
て図４に示す光検出素子１１がライト制御用の照度検出
を行うときに１〜５μＡの電流を出力し、自動空調制御
用の照度検出をを行うときに１〜２ｍＡの電流を出力す
ると仮定し、また基準電圧源１３とダイオード１２のオ
ン電圧の合計の値が３．２〜３．４Ｖであるとしてい
る。
【０００６】図５に示すように、図４に示す光センサ回
路によれば、例えば、ライト制御に必要な照度検出時に
０．５Ｖ〜３Ｖ程度の出力電圧を得ることがきるととも
に、自動空調制御のための照度検出時にも４Ｖ付近の出
力電圧を得ることができる。なお、この場合の抵抗Ｒf1
の抵抗値は約６００ｋΩ、抵抗Ｒf2の抵抗値は約３ｋΩ
である。
路によれば、例えば、ライト制御に必要な照度検出時に
０．５Ｖ〜３Ｖ程度の出力電圧を得ることがきるととも
に、自動空調制御のための照度検出時にも４Ｖ付近の出
力電圧を得ることができる。なお、この場合の抵抗Ｒf1
の抵抗値は約６００ｋΩ、抵抗Ｒf2の抵抗値は約３ｋΩ
である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の光センサ回路では、ライト制御に用いる領域での光
検出素子１１からの微弱な出力電流をＳ／Ｎ比の問題が
無視できる程度の所定の電圧に変換するため、数百ｋΩ
程度の大きな抵抗値を有する帰還抵抗を用いている。し
たがって、その分、演算増幅器のバイアス電流のばらつ
きや温度変化が出力電圧に与える影響が大きくなってし
まう。バイアス電流やオフセット電流が小さい高精度の
演算増幅器は高価であったり、あるいは常温域では所望
の特性を得ることができても、自動車等の動作温度範囲
が広くまた温度、振動等環境の厳しい条件では使用でき
なかったり、特性を得ることができなかったり、という
問題がある。
来の光センサ回路では、ライト制御に用いる領域での光
検出素子１１からの微弱な出力電流をＳ／Ｎ比の問題が
無視できる程度の所定の電圧に変換するため、数百ｋΩ
程度の大きな抵抗値を有する帰還抵抗を用いている。し
たがって、その分、演算増幅器のバイアス電流のばらつ
きや温度変化が出力電圧に与える影響が大きくなってし
まう。バイアス電流やオフセット電流が小さい高精度の
演算増幅器は高価であったり、あるいは常温域では所望
の特性を得ることができても、自動車等の動作温度範囲
が広くまた温度、振動等環境の厳しい条件では使用でき
なかったり、特性を得ることができなかったり、という
問題がある。
【０００８】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、安価で汎用の光検出素子、演算増幅器等の回
路素子を用いても、広い領域の照度を精度よく検出する
ことができる光センサ回路を提供することを目的とす
る。
たもので、安価で汎用の光検出素子、演算増幅器等の回
路素子を用いても、広い領域の照度を精度よく検出する
ことができる光センサ回路を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、光検出素子と、その光検出
素子の出力電流を入力して電圧に変換して出力する変換
手段と、前記光検出素子の出力と前記変換手段の入力と
の間に介在し、その光検出素子の出力と前記変換手段の
入力との接続及び非接続状態を切り換える切り換え手段
と、所定の周期毎に前記切り換え手段の切り換え動作を
制御するとともに、各切り換え動作状態において前記変
換手段の出力を取り込む制御手段とを具備することを特
徴としている。
め、請求項１記載の発明は、光検出素子と、その光検出
素子の出力電流を入力して電圧に変換して出力する変換
手段と、前記光検出素子の出力と前記変換手段の入力と
の間に介在し、その光検出素子の出力と前記変換手段の
入力との接続及び非接続状態を切り換える切り換え手段
と、所定の周期毎に前記切り換え手段の切り換え動作を
制御するとともに、各切り換え動作状態において前記変
換手段の出力を取り込む制御手段とを具備することを特
徴としている。
【００１０】また、請求項２記載の発明は、前記変換手
段が、前記光検出素子の出力電流を入力して所定の増幅
率で電圧に変換して出力する電圧変換手段と、この電圧
変換手段の出力をさらに所定の増幅率で増幅して出力す
る増幅手段とから構成されていることを特徴としてい
る。
段が、前記光検出素子の出力電流を入力して所定の増幅
率で電圧に変換して出力する電圧変換手段と、この電圧
変換手段の出力をさらに所定の増幅率で増幅して出力す
る増幅手段とから構成されていることを特徴としてい
る。
【００１１】また、請求項３記載の発明は、光検出素子
と、この光検出素子の出力の接続及び非接続状態を切り
換えて出力する切り換え手段と、この切り換え手段の出
力を増幅する第１の演算増幅器と、この第１の演算増幅
器の出力を増幅する第２の演算増幅器と、前記第１及び
第２の演算増幅器のオフセット電圧に応じたバイアス電
圧を発生し前記第１の演算増幅器に入力するバイアス電
圧発生手段と、所定の周期毎に前記切り換え手段の切り
換え動作を制御するとともに、各切り換え動作状態にお
いて前記第１及び第２の演算増幅器の出力を取り込む制
御手段とを具備することを特徴としている。
と、この光検出素子の出力の接続及び非接続状態を切り
換えて出力する切り換え手段と、この切り換え手段の出
力を増幅する第１の演算増幅器と、この第１の演算増幅
器の出力を増幅する第２の演算増幅器と、前記第１及び
第２の演算増幅器のオフセット電圧に応じたバイアス電
圧を発生し前記第１の演算増幅器に入力するバイアス電
圧発生手段と、所定の周期毎に前記切り換え手段の切り
換え動作を制御するとともに、各切り換え動作状態にお
いて前記第１及び第２の演算増幅器の出力を取り込む制
御手段とを具備することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施の形態について説明する。図１は自動車におい
て適用する場合の、この発明の一実施の形態による光セ
ンサ回路の構成を示す回路図である。図１においてＰＤ
1は車室内のダッシュボード上等に設けられているフォ
トダイオード等からなる光検出素子、１は制御部であ
り、この図に示す場合この発明の光センサ回路は、光検
出素子ＰＤ1と制御部１とから構成されている。制御部
１では、光検出素子ＰＤ1の出力電流が所定の大きさの
電圧を有する電圧信号に変換された後１チップ・マイク
ロプロセッサ（ＭＰＵ）ＩＣ1へ入力される。そして、
１チップ・マイクロプロセッサＩＣ1は、内部に記憶さ
れているプログラムに従ってオートエアコン（自動空調
制御装置）の日射コントロールを行うための信号、ヘッ
ドライトやスモールライトの点灯・消灯を行うオートラ
イトコントロールを行うための信号等を出力する。
の一実施の形態について説明する。図１は自動車におい
て適用する場合の、この発明の一実施の形態による光セ
ンサ回路の構成を示す回路図である。図１においてＰＤ
1は車室内のダッシュボード上等に設けられているフォ
トダイオード等からなる光検出素子、１は制御部であ
り、この図に示す場合この発明の光センサ回路は、光検
出素子ＰＤ1と制御部１とから構成されている。制御部
１では、光検出素子ＰＤ1の出力電流が所定の大きさの
電圧を有する電圧信号に変換された後１チップ・マイク
ロプロセッサ（ＭＰＵ）ＩＣ1へ入力される。そして、
１チップ・マイクロプロセッサＩＣ1は、内部に記憶さ
れているプログラムに従ってオートエアコン（自動空調
制御装置）の日射コントロールを行うための信号、ヘッ
ドライトやスモールライトの点灯・消灯を行うオートラ
イトコントロールを行うための信号等を出力する。
【００１３】この場合、１チップ・マイクロプロセッサ
ＩＣ1は、内部にＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶回路、アナロ
グ／デジタル変換回路、タイマー回路等を備え、図示し
ていない車載のバッテリを電源とする直流５Ｖの電源で
動作する。また、日射コントロール用の信号は例えばエ
アコン用のブロアモータや風向きを制御するためのステ
ップモータを駆動制御するための信号であり、オートラ
イトコントロール用の信号はヘッドライトやスモールラ
イトを断続するリレーを駆動制御するための信号であ
る。なお、１チップ・マイクロプロセッサＩＣ1からの
出力の形態はこの図に示すものに限らず、日射コントロ
ール及びオートライトコントロール以外の各種制御信号
を出力したり、あるいは他の制御装置へ通信信号として
それらの信号を出力するものであってもよい。
ＩＣ1は、内部にＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶回路、アナロ
グ／デジタル変換回路、タイマー回路等を備え、図示し
ていない車載のバッテリを電源とする直流５Ｖの電源で
動作する。また、日射コントロール用の信号は例えばエ
アコン用のブロアモータや風向きを制御するためのステ
ップモータを駆動制御するための信号であり、オートラ
イトコントロール用の信号はヘッドライトやスモールラ
イトを断続するリレーを駆動制御するための信号であ
る。なお、１チップ・マイクロプロセッサＩＣ1からの
出力の形態はこの図に示すものに限らず、日射コントロ
ール及びオートライトコントロール以外の各種制御信号
を出力したり、あるいは他の制御装置へ通信信号として
それらの信号を出力するものであってもよい。
【００１４】制御部１は、光検出素子ＰＤ1の出力が接
続される切り換え手段２と、切り換え手段２を介して入
力される電流ＩSを電圧に変換するための演算増幅器Ｏ
Ｐ1及びそれに接続されている抵抗等からなる変換手段
と、その変換手段の出力を増幅する演算増幅器ＯＰ2等
からなる増幅手段とから構成されている。この場合、切
り換え手段２はアナログスイッチ、リレー等からなる２
個のスイッチＳ1及びＳ2から構成されている。一方のス
イッチＳ1は光検出素子ＰＤ1の出力端子間を断続するよ
うに接続されていて、他方のスイッチＳ2は光検出素子
ＰＤ1の一方の端子と演算増幅器ＯＰ1の反転入力端子間
を断続するように接続されている。そして、スイッチＳ
1及びＳ2は、それぞれ、マイクロプロセッサＩＣ1の出
力端子ＰO1に入力が接続されているインバータＩＮ1の
出力及び端子ＰO1からの出力に応じて（出力“Ｈ”でオ
ン）、この図に示すように互いに逆位相で連動して動作
する。つまり、スイッチＳ2が開いているときには、光
検出素子ＰＤ1の出力端子間がスイッチＳ1によってショ
ートされるようになっている。
続される切り換え手段２と、切り換え手段２を介して入
力される電流ＩSを電圧に変換するための演算増幅器Ｏ
Ｐ1及びそれに接続されている抵抗等からなる変換手段
と、その変換手段の出力を増幅する演算増幅器ＯＰ2等
からなる増幅手段とから構成されている。この場合、切
り換え手段２はアナログスイッチ、リレー等からなる２
個のスイッチＳ1及びＳ2から構成されている。一方のス
イッチＳ1は光検出素子ＰＤ1の出力端子間を断続するよ
うに接続されていて、他方のスイッチＳ2は光検出素子
ＰＤ1の一方の端子と演算増幅器ＯＰ1の反転入力端子間
を断続するように接続されている。そして、スイッチＳ
1及びＳ2は、それぞれ、マイクロプロセッサＩＣ1の出
力端子ＰO1に入力が接続されているインバータＩＮ1の
出力及び端子ＰO1からの出力に応じて（出力“Ｈ”でオ
ン）、この図に示すように互いに逆位相で連動して動作
する。つまり、スイッチＳ2が開いているときには、光
検出素子ＰＤ1の出力端子間がスイッチＳ1によってショ
ートされるようになっている。
【００１５】演算増幅器ＯＰ1には、その出力端子と反
転入力端子間に抵抗Ｒ1が、非反転入力端子に抵抗Ｒ
2が、出力端子に抵抗Ｒ7と演算増幅器ＯＰ2の非反転入
力端子が接続されている。抵抗Ｒ2の他方の端子は、他
端が直流５Ｖ電源に接続されている抵抗Ｒ5と他端が接
地されている抵抗Ｒ6との接続点に接続されている。上
記抵抗Ｒ7の他方の端子はマイクロプロセッサＩＣ1のア
ナログ／デジタル変換回路の入力端子ＡＤ1及びカソー
ドが５Ｖ電源に接続されているダイオードＤ1のアノー
ドに接続されている。
転入力端子間に抵抗Ｒ1が、非反転入力端子に抵抗Ｒ
2が、出力端子に抵抗Ｒ7と演算増幅器ＯＰ2の非反転入
力端子が接続されている。抵抗Ｒ2の他方の端子は、他
端が直流５Ｖ電源に接続されている抵抗Ｒ5と他端が接
地されている抵抗Ｒ6との接続点に接続されている。上
記抵抗Ｒ7の他方の端子はマイクロプロセッサＩＣ1のア
ナログ／デジタル変換回路の入力端子ＡＤ1及びカソー
ドが５Ｖ電源に接続されているダイオードＤ1のアノー
ドに接続されている。
【００１６】演算増幅器ＯＰ2には、その出力端子と反
転入力端子間に抵抗Ｒ4が、反転入力端子に接地抵抗Ｒ3
が、出力端子に抵抗Ｒ8がそれぞれ接続されている。抵
抗Ｒ8の他方の端子はマイクロプロセッサＩＣ1のアナロ
グ／デジタル変換回路の入力端子ＡＤ2及びカソードが
５Ｖ電源に接続されているダイオードＤ2のアノードに
接続されている。
転入力端子間に抵抗Ｒ4が、反転入力端子に接地抵抗Ｒ3
が、出力端子に抵抗Ｒ8がそれぞれ接続されている。抵
抗Ｒ8の他方の端子はマイクロプロセッサＩＣ1のアナロ
グ／デジタル変換回路の入力端子ＡＤ2及びカソードが
５Ｖ電源に接続されているダイオードＤ2のアノードに
接続されている。
【００１７】またこの場合、演算増幅器ＯＰ1及び演算
増幅器ＯＰ2は、直流１２Ｖの片電源の電源Ｖccで動作
するように構成されている。
増幅器ＯＰ2は、直流１２Ｖの片電源の電源Ｖccで動作
するように構成されている。
【００１８】次に図１に示す光センサ回路の動作につい
て説明する。ここでは上述した各抵抗Ｒ1〜Ｒ8は、一例
としてそれぞれＲ1＝Ｒ2＝１．２ｋΩ、Ｒ3＝１ｋΩ、
Ｒ4＝１００ｋΩ、Ｒ5＝１５ｋΩ、Ｒ6＝４７Ω、Ｒ7＝
Ｒ8＝１０ｋΩの抵抗値を有しているとする。また、光
検出素子ＰＤ1の出力電流をＩS、演算増幅器ＯＰ1の出
力端子の電圧をＶ1、オフセット電圧をＶOS1、演算増幅
器ＯＰ2の出力端子の電圧をＶ2、オフセット電圧をＶ
OS2、抵抗Ｒ5と抵抗Ｒ6の接続点の電圧をＶSSとする。
て説明する。ここでは上述した各抵抗Ｒ1〜Ｒ8は、一例
としてそれぞれＲ1＝Ｒ2＝１．２ｋΩ、Ｒ3＝１ｋΩ、
Ｒ4＝１００ｋΩ、Ｒ5＝１５ｋΩ、Ｒ6＝４７Ω、Ｒ7＝
Ｒ8＝１０ｋΩの抵抗値を有しているとする。また、光
検出素子ＰＤ1の出力電流をＩS、演算増幅器ＯＰ1の出
力端子の電圧をＶ1、オフセット電圧をＶOS1、演算増幅
器ＯＰ2の出力端子の電圧をＶ2、オフセット電圧をＶ
OS2、抵抗Ｒ5と抵抗Ｒ6の接続点の電圧をＶSSとする。
【００１９】なお、この電圧ＶSSは、演算増幅器ＯＰ1
のオフセット電圧ＶOS1と演算増幅器ＯＰ2のオフセット
電圧ＶOS2のそれぞれの規格値のマイナス方向の最大値
を加算した値の絶対値よりも大きい値に設定される。
のオフセット電圧ＶOS1と演算増幅器ＯＰ2のオフセット
電圧ＶOS2のそれぞれの規格値のマイナス方向の最大値
を加算した値の絶対値よりも大きい値に設定される。
【００２０】図１に示す光センサ回路は、図３に示すよ
うに、演算増幅器ＯＰ1及びＯＰ2等の特性のばらつきや
温度変化によって発生するオフセット電圧及びその変化
等の誤差分を検出するためのオフセット検出モードと実
際に光検出素子ＰＤ1の出力を検出する光検出モードの
２つのモードを１周期として繰り返しながら、光検出素
子ＰＤ1の出力電流ＩSの検出を行う。図３はマイクロプ
ロセッサＩＣ1の出力端子ＰO1の出力信号ＳＷの変化と
内部のアナログ／デジタル変換回路の出力をサンプリン
グするタイミングを示すタイミングチャートである。図
３において時刻ｔ1がオフセット検出モードでのサンプ
リングのタイミングであり、時刻ｔ2が光検出モードで
のサンプリングのタイミングである。これらの時刻ｔ1
及び時刻ｔ2は、各モードの状態が安定する、各周期に
おいて少なくとも半分以上の時間が経過したところに設
定されることが望ましい。また、１周期の時間は各回路
素子の温度等の動作条件の差が無視できる程度の間隔で
設定する必要がある。例えば、各モードを５０ｍｓ程度
の時間に設定する。
うに、演算増幅器ＯＰ1及びＯＰ2等の特性のばらつきや
温度変化によって発生するオフセット電圧及びその変化
等の誤差分を検出するためのオフセット検出モードと実
際に光検出素子ＰＤ1の出力を検出する光検出モードの
２つのモードを１周期として繰り返しながら、光検出素
子ＰＤ1の出力電流ＩSの検出を行う。図３はマイクロプ
ロセッサＩＣ1の出力端子ＰO1の出力信号ＳＷの変化と
内部のアナログ／デジタル変換回路の出力をサンプリン
グするタイミングを示すタイミングチャートである。図
３において時刻ｔ1がオフセット検出モードでのサンプ
リングのタイミングであり、時刻ｔ2が光検出モードで
のサンプリングのタイミングである。これらの時刻ｔ1
及び時刻ｔ2は、各モードの状態が安定する、各周期に
おいて少なくとも半分以上の時間が経過したところに設
定されることが望ましい。また、１周期の時間は各回路
素子の温度等の動作条件の差が無視できる程度の間隔で
設定する必要がある。例えば、各モードを５０ｍｓ程度
の時間に設定する。
【００２１】次にオフセット検出モードと光検出モード
の２つの各モードの詳細について説明する。まずオフセ
ット検出モードでは、マイクロプロセッサＩＣ1の出力
端子ＰO1からの出力信号ＳＷが“Ｌ”となり、スイッチ
Ｓ1がオン、スイッチＳ2がオフに制御される。したがっ
て、光検出素子ＰＤ1の出力端子間がショートされ、演
算増幅器ＯＰ1のスイッチＳ1及びＳ2側の回路がオープ
ンとなる。この場合、演算増幅器ＯＰ1の出力電圧Ｖ
1は、
の２つの各モードの詳細について説明する。まずオフセ
ット検出モードでは、マイクロプロセッサＩＣ1の出力
端子ＰO1からの出力信号ＳＷが“Ｌ”となり、スイッチ
Ｓ1がオン、スイッチＳ2がオフに制御される。したがっ
て、光検出素子ＰＤ1の出力端子間がショートされ、演
算増幅器ＯＰ1のスイッチＳ1及びＳ2側の回路がオープ
ンとなる。この場合、演算増幅器ＯＰ1の出力電圧Ｖ
1は、
【００２２】Ｖ1＝ＶOS1＋ＶSS
【００２３】で求められる電圧となり、演算増幅器ＯＰ
2の出力電圧Ｖ2は、
2の出力電圧Ｖ2は、
【００２４】Ｖ2＝（ＶOS2＋Ｖ1）・（１＋Ｒ4／Ｒ3）
【００２５】すなわち時刻ｔ1の電圧Ｖ2（ｔ1）は
【００２６】Ｖ2（ｔ1）＝（ＶOS2＋ＶOS1＋ＶSS）・
（１＋Ｒ4／Ｒ3）
（１＋Ｒ4／Ｒ3）
【００２７】となる。上述したように電圧ＶSSは、オフ
セット電圧ＶOS1とオフセット電圧ＶOS 2それぞれのマイ
ナス方向の推定最大値を加えた値よりも大きな値に設定
されているので、ＶOS2＋ＶOS1＋ＶSSの値はかならずプ
ラスの値となる。したがって、時刻ｔ1において検出さ
れた電圧Ｖ2の値Ｖ2（ｔ1）は、その時刻における演算
増幅器ＯＰ1とＯＰ2のオフセット電圧に応じた値を含
み、かつ光検出素子ＰＤ1の出力電流ＩSを含まない値と
して、マイクロプロセッサＩＣ1に取り込まれる。
セット電圧ＶOS1とオフセット電圧ＶOS 2それぞれのマイ
ナス方向の推定最大値を加えた値よりも大きな値に設定
されているので、ＶOS2＋ＶOS1＋ＶSSの値はかならずプ
ラスの値となる。したがって、時刻ｔ1において検出さ
れた電圧Ｖ2の値Ｖ2（ｔ1）は、その時刻における演算
増幅器ＯＰ1とＯＰ2のオフセット電圧に応じた値を含
み、かつ光検出素子ＰＤ1の出力電流ＩSを含まない値と
して、マイクロプロセッサＩＣ1に取り込まれる。
【００２８】なお、各演算増幅器ＯＰ1及びＯＰ2の出力
電圧Ｖ1及びＶ2が、電圧値５ＶにダイオードＤ1又はＤ2
のオン電圧を加えた電圧を越える場合には、抵抗Ｒ7、
Ｒ8と各ダイオードＤ1、Ｄ2からなるクランプ回路によ
って端子ＡＤ1及びＡＤ2に入力される電圧がクランプさ
れる。このクランプ回路は、通常の照度検出領域で、各
演算増幅器ＯＰ1及びＯＰ2が出力飽和を起こさないよう
に、各演算増幅器ＯＰ1及びＯＰ2の出力電圧をマイクロ
プロセッサＩＣ1の動作電圧より高くしたことによるマ
イクロプロセッサＩＣ1への過電圧の印加を防止するた
めに設けられている。
電圧Ｖ1及びＶ2が、電圧値５ＶにダイオードＤ1又はＤ2
のオン電圧を加えた電圧を越える場合には、抵抗Ｒ7、
Ｒ8と各ダイオードＤ1、Ｄ2からなるクランプ回路によ
って端子ＡＤ1及びＡＤ2に入力される電圧がクランプさ
れる。このクランプ回路は、通常の照度検出領域で、各
演算増幅器ＯＰ1及びＯＰ2が出力飽和を起こさないよう
に、各演算増幅器ＯＰ1及びＯＰ2の出力電圧をマイクロ
プロセッサＩＣ1の動作電圧より高くしたことによるマ
イクロプロセッサＩＣ1への過電圧の印加を防止するた
めに設けられている。
【００２９】また、オフセット検出モードにおいてスイ
ッチＳ1をショートするのは、スイッチＳ2のみをオフし
た場合に、電流源である光検出素子ＰＤ1の出力端子間
がハイ・インピーダンス状態となって高い電圧を発生す
ることを防止するためである。これによって、例えばス
イッチＳ2をＭＯＳアナログスイッチ等の半導体スイッ
チで構成した場合にも、光検出素子ＰＤ1の出力端子間
の発生電圧によるスイッチＳ2のリーク電流の増加等を
防ぐことができる。
ッチＳ1をショートするのは、スイッチＳ2のみをオフし
た場合に、電流源である光検出素子ＰＤ1の出力端子間
がハイ・インピーダンス状態となって高い電圧を発生す
ることを防止するためである。これによって、例えばス
イッチＳ2をＭＯＳアナログスイッチ等の半導体スイッ
チで構成した場合にも、光検出素子ＰＤ1の出力端子間
の発生電圧によるスイッチＳ2のリーク電流の増加等を
防ぐことができる。
【００３０】一方、光検出モードにおいては、マイクロ
プロセッサＩＣ1の出力端子ＰO1からの出力信号ＳＷが
“Ｈ”となり、スイッチＳ1がオフ、スイッチＳ2がオン
に切り換えられる。したがって、光検出素子ＰＤ1の出
力端子がそれぞれ演算増幅器ＯＰ1の各入力端子に接続
される。この場合、演算増幅器ＯＰ1の出力電圧Ｖ1は、
プロセッサＩＣ1の出力端子ＰO1からの出力信号ＳＷが
“Ｈ”となり、スイッチＳ1がオフ、スイッチＳ2がオン
に切り換えられる。したがって、光検出素子ＰＤ1の出
力端子がそれぞれ演算増幅器ＯＰ1の各入力端子に接続
される。この場合、演算増幅器ＯＰ1の出力電圧Ｖ1は、
【００３１】Ｖ1＝ＶOS1＋ＶSS＋ＩS・（Ｒ1＋Ｒ2）
【００３２】で求められる電圧となる。そして演算増幅
器ＯＰ2の出力電圧Ｖ2は、
器ＯＰ2の出力電圧Ｖ2は、
【００３３】Ｖ2＝（ＶOS2＋Ｖ1）・（１＋Ｒ4／Ｒ3）
【００３４】で上述した場合と同じなので、この場合に
は時刻ｔ2の電圧Ｖ2（ｔ2）が
は時刻ｔ2の電圧Ｖ2（ｔ2）が
【００３５】Ｖ2（ｔ2）＝（ＶOS2＋ＶOS1＋ＶSS＋ＩS
・（Ｒ1＋Ｒ2））・（１＋Ｒ4／Ｒ3）
・（Ｒ1＋Ｒ2））・（１＋Ｒ4／Ｒ3）
【００３６】となる。したがって、時刻ｔ2において検
出された電圧Ｖ2の値Ｖ2（ｔ2）は、その時刻における
演算増幅器ＯＰ1とＯＰ2のオフセット電圧に応じた値と
光検出素子ＰＤ1の出力電流ＩSに応じた値の両方を含む
値として、マイクロプロセッサＩＣ1に取り込まれる。
出された電圧Ｖ2の値Ｖ2（ｔ2）は、その時刻における
演算増幅器ＯＰ1とＯＰ2のオフセット電圧に応じた値と
光検出素子ＰＤ1の出力電流ＩSに応じた値の両方を含む
値として、マイクロプロセッサＩＣ1に取り込まれる。
【００３７】ここで、マイクロプロセッサＩＣ1は所定
のプログラムに従って、Ｖ2（ｔ2）−Ｖ2（ｔ1）なる減
算を行い、合計のオフセット電圧値ＶOS3（＝ＶOS2＋Ｖ
OS1＋ＶSS）を含まない、出力電流ＩSに応じた値を求め
る。そして、マイクロプロセッサＩＣ1は、このＶ2（ｔ
2）−Ｖ2（ｔ1）なる減算によって求めた照度に応じた
検出値と、電圧Ｖ1の検出値とに応じて、ライトコント
ロールと日射コントロールのための各信号の出力処理を
行う。
のプログラムに従って、Ｖ2（ｔ2）−Ｖ2（ｔ1）なる減
算を行い、合計のオフセット電圧値ＶOS3（＝ＶOS2＋Ｖ
OS1＋ＶSS）を含まない、出力電流ＩSに応じた値を求め
る。そして、マイクロプロセッサＩＣ1は、このＶ2（ｔ
2）−Ｖ2（ｔ1）なる減算によって求めた照度に応じた
検出値と、電圧Ｖ1の検出値とに応じて、ライトコント
ロールと日射コントロールのための各信号の出力処理を
行う。
【００３８】図２に上述した条件における定常状態での
光検出素子ＰＤ1の出力電流ＩSと各演算増幅器ＯＰ1及
びＯＰ2の出力電圧Ｖ1及びＶ2の関係を示す。この図に
示すように、一方、ライトコントロール用の出力電流Ｉ
Sが数μＡの領域（この場合１〜５μＡ）で電圧Ｖ2は数
Ｖ（この場合１〜３Ｖ）の出力を有しており、他方、日
射コントロール用の数ｍＡ（この場合１〜２ｍＡ）の領
域で電圧Ｖ1は数Ｖ（この場合２〜５Ｖ）の出力を有し
ている。例えばライトの点灯及び消灯を判定する照度に
おける電流ＩSの値がそれぞれ１μＡ、５μＡであると
した場合、ライトを点灯させるときの判定電圧の大きさ
はＶTL、ライトを消灯させるときの判定電圧の大きさは
ＶTHとなり、それぞれの判定はＶ2（ｔ2）−Ｖ2（ｔ1）
との比較によって行うことができる。
光検出素子ＰＤ1の出力電流ＩSと各演算増幅器ＯＰ1及
びＯＰ2の出力電圧Ｖ1及びＶ2の関係を示す。この図に
示すように、一方、ライトコントロール用の出力電流Ｉ
Sが数μＡの領域（この場合１〜５μＡ）で電圧Ｖ2は数
Ｖ（この場合１〜３Ｖ）の出力を有しており、他方、日
射コントロール用の数ｍＡ（この場合１〜２ｍＡ）の領
域で電圧Ｖ1は数Ｖ（この場合２〜５Ｖ）の出力を有し
ている。例えばライトの点灯及び消灯を判定する照度に
おける電流ＩSの値がそれぞれ１μＡ、５μＡであると
した場合、ライトを点灯させるときの判定電圧の大きさ
はＶTL、ライトを消灯させるときの判定電圧の大きさは
ＶTHとなり、それぞれの判定はＶ2（ｔ2）−Ｖ2（ｔ1）
との比較によって行うことができる。
【００３９】素子のばらつき、温度変化等によって各演
算増幅器ＯＰ1及びＯＰ2のオフセット電圧ＶOS1及びＶ
OS2が変動するため、図２に示す電圧ＶSSと電圧ＶOS1及
びＶOS 2を加えた電圧ＶOS3は変化する。しかし、本実施
の形態によれば、電流ＩS＝０のときの値をオフセット
検出モードで検出し、光検出モードで検出した電圧Ｖ2
の値からその値を減算する演算を行い、オフセット分を
除いた電流ＩSに比例した値を検出する。したがって、
オフセット電圧が比較的大きい汎用の演算増幅器を用い
た場合であっても誤差のない精度の高い検出を行うこと
ができる。また、電流ＩSを電圧Ｖ1に変換する回路にお
ける帰還抵抗Ｒ1及び入力抵抗Ｒ2はそれぞれ数ｋΩ以下
に設定することができるので、演算増幅器のオフセット
電流やバイアス電流そのものによる検出精度の悪化を低
く抑えることができる。
算増幅器ＯＰ1及びＯＰ2のオフセット電圧ＶOS1及びＶ
OS2が変動するため、図２に示す電圧ＶSSと電圧ＶOS1及
びＶOS 2を加えた電圧ＶOS3は変化する。しかし、本実施
の形態によれば、電流ＩS＝０のときの値をオフセット
検出モードで検出し、光検出モードで検出した電圧Ｖ2
の値からその値を減算する演算を行い、オフセット分を
除いた電流ＩSに比例した値を検出する。したがって、
オフセット電圧が比較的大きい汎用の演算増幅器を用い
た場合であっても誤差のない精度の高い検出を行うこと
ができる。また、電流ＩSを電圧Ｖ1に変換する回路にお
ける帰還抵抗Ｒ1及び入力抵抗Ｒ2はそれぞれ数ｋΩ以下
に設定することができるので、演算増幅器のオフセット
電流やバイアス電流そのものによる検出精度の悪化を低
く抑えることができる。
【００４０】また、図２に示すように、各演算増幅器Ｏ
Ｐ1及びＯＰ2の出力電圧の飽和点を通常の電流ＩSの検
出領域よりそれぞれ高くして、かつそれらの電源電圧を
マイクロプロセッサＩＣ1すなわちアナログ／デジタル
変換回路の動作電圧より高く設定することで、動作範囲
の広い電流ＩS対電圧Ｖ1、Ｖ2の特性を得ている。
Ｐ1及びＯＰ2の出力電圧の飽和点を通常の電流ＩSの検
出領域よりそれぞれ高くして、かつそれらの電源電圧を
マイクロプロセッサＩＣ1すなわちアナログ／デジタル
変換回路の動作電圧より高く設定することで、動作範囲
の広い電流ＩS対電圧Ｖ1、Ｖ2の特性を得ている。
【００４１】なお、上記の実施の形態においては、各演
算増幅器を片電源（単一電源）で動作するものとした
が、電源の構成および演算増幅器自体を両電源のものと
なるように変更してもよい。この場合には図１に示す抵
抗Ｒ5及び抵抗Ｒ6からなるバイアス電圧ＶSSを形成する
回路を省略して、抵抗Ｒ2を直接接地する構成とするこ
とができる。
算増幅器を片電源（単一電源）で動作するものとした
が、電源の構成および演算増幅器自体を両電源のものと
なるように変更してもよい。この場合には図１に示す抵
抗Ｒ5及び抵抗Ｒ6からなるバイアス電圧ＶSSを形成する
回路を省略して、抵抗Ｒ2を直接接地する構成とするこ
とができる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、光検出素子の出力成分を含まない変換手段又は演算
増幅器の出力と、光検出素子の出力成分を含む変換手段
又は演算増幅器の出力を、所定の周期毎に繰り返して制
御部が取り込むので、制御部においてその両方の出力に
基づいて誤差成分を除去することが可能となる。したが
って、誤差成分を生じるような変換手段又は演算増幅器
を用いても精度の高い光検出を行うことが可能となる。
ば、光検出素子の出力成分を含まない変換手段又は演算
増幅器の出力と、光検出素子の出力成分を含む変換手段
又は演算増幅器の出力を、所定の周期毎に繰り返して制
御部が取り込むので、制御部においてその両方の出力に
基づいて誤差成分を除去することが可能となる。したが
って、誤差成分を生じるような変換手段又は演算増幅器
を用いても精度の高い光検出を行うことが可能となる。
【００４３】また、請求項３記載の発明によれば、第１
及び第２の演算増幅器を片電源で動作するものとするこ
とが可能となり、回路構成の簡単化と構成部品の低価格
化を図ることができる。
及び第２の演算増幅器を片電源で動作するものとするこ
とが可能となり、回路構成の簡単化と構成部品の低価格
化を図ることができる。
【図１】この発明の一実施の形態による光センサ回路の
回路構成を示す回路図である。
回路構成を示す回路図である。
【図２】図１に示す光センサ回路の一動作特性を示す特
性図である。
性図である。
【図３】図１に示す光センサ回路における動作を説明す
るためのタイミングチャートである。
るためのタイミングチャートである。
【図４】従来の光センサ回路を示す回路図である。
【図５】図４に示す回路の動作特性を示す特性図であ
る。
る。
１ 制御部 ２ 切り換え手段 ＰＤ1 光検出素子 ＯＰ1，ＯＰ2 演算増幅器 ＩＣ1 マイクロプロセッサ Ｓ1，Ｓ2 スイッチ Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5，Ｒ6，Ｒ7，Ｒ8 抵抗
フロントページの続き (72)発明者 大坪 善徳 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 遠野 安広 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 光検出素子と、 その光検出素子の出力電流を入力して電圧に変換して出
力する変換手段と、 前記光検出素子の出力と前記変換手段の入力との間に介
在し、その光検出素子の出力と前記変換手段の入力との
接続及び非接続状態を切り換える切り換え手段と、 所定の周期毎に前記切り換え手段の切り換え動作を制御
するとともに、各切り換え動作状態において前記変換手
段の出力を取り込む制御手段とを具備することを特徴と
する光センサ回路。 - 【請求項２】 前記変換手段が、前記光検出素子の出力
電流を入力して所定の増幅率で電圧に変換して出力する
電圧変換手段と、この電圧変換手段の出力をさらに所定
の増幅率で増幅して出力する増幅手段とから構成されて
いることを特徴とする請求項１記載の光センサ回路。 - 【請求項３】 光検出素子と、 この光検出素子の出力の接続及び非接続状態を切り換え
て出力する切り換え手段と、 この切り換え手段の出力を増幅する第１の演算増幅器
と、 この第１の演算増幅器の出力を増幅する第２の演算増幅
器と、 前記第１及び第２の演算増幅器のオフセット電圧に応じ
たバイアス電圧を発生し前記第１の演算増幅器に入力す
るバイアス電圧発生手段と、 所定の周期毎に前記切り換え手段の切り換え動作を制御
するとともに、各切り換え動作状態において前記第１及
び第２の演算増幅器の出力を取り込む制御手段とを具備
することを特徴とする光センサ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26328695A JPH09105671A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 光センサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26328695A JPH09105671A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 光センサ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09105671A true JPH09105671A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=17387365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26328695A Pending JPH09105671A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 光センサ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09105671A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130009657A (ko) * | 2011-07-15 | 2013-01-23 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 광 검출 장치 |
| WO2015105048A1 (ja) * | 2014-01-08 | 2015-07-16 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | ダイオード型センサの出力電流検出ｉｃチップ及びダイオード型センサ装置 |
-
1995
- 1995-10-11 JP JP26328695A patent/JPH09105671A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130009657A (ko) * | 2011-07-15 | 2013-01-23 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 광 검출 장치 |
| WO2015105048A1 (ja) * | 2014-01-08 | 2015-07-16 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | ダイオード型センサの出力電流検出ｉｃチップ及びダイオード型センサ装置 |
| JPWO2015105048A1 (ja) * | 2014-01-08 | 2017-03-23 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | ダイオード型センサの出力電流検出ｉｃチップ及びダイオード型センサ装置 |
| US9863808B2 (en) | 2014-01-08 | 2018-01-09 | Asahi Kasei Microdevices Corporation | Output-current detection chip for diode sensors, and diode sensor device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020409 |