JPS6181677A - 受光装置 - Google Patents
受光装置Info
- Publication number
- JPS6181677A JPS6181677A JP59203105A JP20310584A JPS6181677A JP S6181677 A JPS6181677 A JP S6181677A JP 59203105 A JP59203105 A JP 59203105A JP 20310584 A JP20310584 A JP 20310584A JP S6181677 A JPS6181677 A JP S6181677A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photodiode
- output
- voltage
- operational amplifier
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/95—Circuit arrangements
- H10F77/953—Circuit arrangements for devices having potential barriers
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は受光装置、特に発光装置からの光量の受光方式
において、微弱光測定領域の洩れ電流の影響を低減し、
かつ、大光測領域への拡大が可能な測光方式をもった受
光装置に関する。
において、微弱光測定領域の洩れ電流の影響を低減し、
かつ、大光測領域への拡大が可能な測光方式をもった受
光装置に関する。
半導体レーザの光出力は高出力化される傾向にあり、そ
の結果発光装置からの先出−力の低レベルから高レベル
にわたるものを測定する必要がある。
の結果発光装置からの先出−力の低レベルから高レベル
にわたるものを測定する必要がある。
その測定に用いる受光装置は、短波長帯域にはシリコン
が、また長波長帯域にはゲルマニウムが一般的に用いら
れる。ところが、これらの受光装置は温度変化によって
暗電流の変化が激しく、それを用いた受光装置において
は暗電流対策が重要な課題となっている。従来の測光回
路方式には二つのものがあり、第１の方式は第３図に示
される回路で、フォトダイオード３１にＲＯの付加抵抗
３２を接続し、フォトダイオード感度を上げるために電
源３３からＶｏｔ 、 ＶＯ２、、、、、の逆バイアス
を印加し、抵抗３２に流れる光電流Ｉｓｈをｌ５ｈ−Ｒ
ｏ＝ Ｖの形で端子３４で取り出す。なお第３図におい
て、３５はフォトダイオードに入射される光を表わし、
端子３６と３４の間にはＶｏｌ 、 、、 、 、 Ｖ
ｏ５の電圧がかかる。
が、また長波長帯域にはゲルマニウムが一般的に用いら
れる。ところが、これらの受光装置は温度変化によって
暗電流の変化が激しく、それを用いた受光装置において
は暗電流対策が重要な課題となっている。従来の測光回
路方式には二つのものがあり、第１の方式は第３図に示
される回路で、フォトダイオード３１にＲＯの付加抵抗
３２を接続し、フォトダイオード感度を上げるために電
源３３からＶｏｔ 、 ＶＯ２、、、、、の逆バイアス
を印加し、抵抗３２に流れる光電流Ｉｓｈをｌ５ｈ−Ｒ
ｏ＝ Ｖの形で端子３４で取り出す。なお第３図におい
て、３５はフォトダイオードに入射される光を表わし、
端子３６と３４の間にはＶｏｌ 、 、、 、 、 Ｖ
ｏ５の電圧がかかる。
第２の方式は第４図の回路に示され、この方式では、等
価付加抵抗がきわめて小であるオペアンプ（ＯＰ−ＡＭ
Ｐ） ４２を用い、 ｌ５ｈ−Ｒｆ＃ ｅ、の形で光
強度を取り出す。なお、第４図において、４１はフォト
ダイオード、４３はフォトダイオードに入射される光、
４４はＲｆの抵抗、Ｉｓｈは光が入ったときダイオード
４１からオペアンプを経て端子４５に流れる電流を表わ
す。
価付加抵抗がきわめて小であるオペアンプ（ＯＰ−ＡＭ
Ｐ） ４２を用い、 ｌ５ｈ−Ｒｆ＃ ｅ、の形で光
強度を取り出す。なお、第４図において、４１はフォト
ダイオード、４３はフォトダイオードに入射される光、
４４はＲｆの抵抗、Ｉｓｈは光が入ったときダイオード
４１からオペアンプを経て端子４５に流れる電流を表わ
す。
フォトダイオードの光出力特性は実際の値と異なること
、すなわち一般には受光センサーの特性によづて外部に
光出力を電気的に取り出したときに出力変化があり、本
来の値から離れた値が得られることは知られている。ま
た、例えば受光センサー（フォトダイオード）にゲルマ
ニウムを用いたとき、ゲルマニウムの暗電流（洩れ電流
）が温度によって激しく変化することも知られている。
、すなわち一般には受光センサーの特性によづて外部に
光出力を電気的に取り出したときに出力変化があり、本
来の値から離れた値が得られることは知られている。ま
た、例えば受光センサー（フォトダイオード）にゲルマ
ニウムを用いたとき、ゲルマニウムの暗電流（洩れ電流
）が温度によって激しく変化することも知られている。
第５図は第３図と第４図のフォトダイオードにおける電
圧−電流特性を示す図で、同図において、横軸は順電圧
と逆電圧、縦軸は順電流と逆電流、０．２，４，６．８
を付した曲線はＱｍＷ 、 ２ｍＷ 、 。
圧−電流特性を示す図で、同図において、横軸は順電圧
と逆電圧、縦軸は順電流と逆電流、０．２，４，６．８
を付した曲線はＱｍＷ 、 ２ｍＷ 、 。
、、８ＩＩＩＷの光量の光出力を示し、曲線ａは第３図
の回路、線すは第４図の回路における光出力の電圧−電
流の関係を示す。第３図に示す方式においては、逆バイ
アスＶｏ５のあたりで直線限界を超えて飽和に向い、更
には逆バイアスＶｏ１では温度変化による暗電流（第５
図に砂地を付して示す領域）の影響が大で、微弱測光時
のＳ／Ｎ比が極端に悪くなる、すなわち、光出力レベル
が小さくてフォトダイオードの結晶自体がもっている暗
電流にほぼ等しい値のとき、光出力量を測量できない問
題がある。しかし、逆バイアスが印加されているので大
光測領域では感度が良いという利点がある。
の回路、線すは第４図の回路における光出力の電圧−電
流の関係を示す。第３図に示す方式においては、逆バイ
アスＶｏ５のあたりで直線限界を超えて飽和に向い、更
には逆バイアスＶｏ１では温度変化による暗電流（第５
図に砂地を付して示す領域）の影響が大で、微弱測光時
のＳ／Ｎ比が極端に悪くなる、すなわち、光出力レベル
が小さくてフォトダイオードの結晶自体がもっている暗
電流にほぼ等しい値のとき、光出力量を測量できない問
題がある。しかし、逆バイアスが印加されているので大
光測領域では感度が良いという利点がある。
第４図に示す方式においては、Δｅｉ（Ｖ）の状態で（
第５１１）、大略１ｓｈに近いところで直線限界が延び
てくるが、特性の悪いフォトダイオードにおいては直線
限界が早（来るという問題がある。
第５１１）、大略１ｓｈに近いところで直線限界が延び
てくるが、特性の悪いフォトダイオードにおいては直線
限界が早（来るという問題がある。
しかし、微弱光強度の場合は、逆バイアス印加がないの
で、温度変化に対して暗電流の影響が少なく、計測精度
が良くなる利点がある。
で、温度変化に対して暗電流の影響が少なく、計測精度
が良くなる利点がある。
本発明は、上記問題点を解消した受光装置を提供するも
ので、その手段は、フォトダイオードを用いる測光にお
いて、フォトダイオードの出力側にはフォトダイオード
からの光電流を増幅する第１のオペアンプが接続され、
フォトダイオードの接地側には、測光出力を絶対値で検
波し、利得を合わせて逆バイアス電圧に変換しフォトダ
イオードに供給する第２のオペアンプが接続されたこと
を特徴とする受光装置によってなされる。
ので、その手段は、フォトダイオードを用いる測光にお
いて、フォトダイオードの出力側にはフォトダイオード
からの光電流を増幅する第１のオペアンプが接続され、
フォトダイオードの接地側には、測光出力を絶対値で検
波し、利得を合わせて逆バイアス電圧に変換しフォトダ
イオードに供給する第２のオペアンプが接続されたこと
を特徴とする受光装置によってなされる。
上記の受光装置は、フォトダイオードに逆バイアスを印
加すると微弱光領域で暗電流の影響を無視しえないこと
、また逆バイアス印加がないと直線限界領域が早（来て
計測範囲が小になること、の従来方式双方のそれぞれの
問題点を解決し、より高精度な検出を実現するものであ
る。
加すると微弱光領域で暗電流の影響を無視しえないこと
、また逆バイアス印加がないと直線限界領域が早（来て
計測範囲が小になること、の従来方式双方のそれぞれの
問題点を解決し、より高精度な検出を実現するものであ
る。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
本発明実施例を第１図の回路図を参照して説明する。図
において点線で凹むフォトダイオードｌはＲｓｈの内部
抵抗をもつもので、フォトダイオードに入射する光は符
号２を付した矢印で示す。なお、Ｒｆ１＋ Ｃｈは第１
のオペアンプＡ１に並列に設けた抵抗と容量、Ａ２は第
２のオペアンプ、Ｒｆｚ ＋０１、 Ｃｆ２はオペアン
プに並列に設けた抵抗、ダイオード、容量、Ｖｌｈは可
変抵抗、Ｒｉと Ｄ２はオペアンプ八２に直列に接続さ
れた抵抗とダイオード、をそれぞれ示す。フォトダイオ
ードの出力側に接続された第１のオペアンプＡ１には、
フォトダイオード１からの光電流Ｉｓｈに対して−（Ｉ
ｓｈ ｘＲｈ ）（Ｖ）の電圧出力が現われ、信号電流
が電圧に変化される。Ｒｈの値は、フォトダイオードの
内部抵抗Ｒｓｈに比べ小なる方が有利であるが、微弱光
測光では出力電圧を大きくとる目的でＲｆを大きくとる
とオペアンプ＾ｌの雑音電圧が（１＋ Ｒｆｘ ／ Ｒ
ｓｈ）倍に拡大されることに注意する。図において、３
は出力端子、４はダイオードを示し、Ｃｂ 、Ｃｆｚは
ダビング容量で、リギングや雑音低減用のものである。
において点線で凹むフォトダイオードｌはＲｓｈの内部
抵抗をもつもので、フォトダイオードに入射する光は符
号２を付した矢印で示す。なお、Ｒｆ１＋ Ｃｈは第１
のオペアンプＡ１に並列に設けた抵抗と容量、Ａ２は第
２のオペアンプ、Ｒｆｚ ＋０１、 Ｃｆ２はオペアン
プに並列に設けた抵抗、ダイオード、容量、Ｖｌｈは可
変抵抗、Ｒｉと Ｄ２はオペアンプ八２に直列に接続さ
れた抵抗とダイオード、をそれぞれ示す。フォトダイオ
ードの出力側に接続された第１のオペアンプＡ１には、
フォトダイオード１からの光電流Ｉｓｈに対して−（Ｉ
ｓｈ ｘＲｈ ）（Ｖ）の電圧出力が現われ、信号電流
が電圧に変化される。Ｒｈの値は、フォトダイオードの
内部抵抗Ｒｓｈに比べ小なる方が有利であるが、微弱光
測光では出力電圧を大きくとる目的でＲｆを大きくとる
とオペアンプ＾ｌの雑音電圧が（１＋ Ｒｆｘ ／ Ｒ
ｓｈ）倍に拡大されることに注意する。図において、３
は出力端子、４はダイオードを示し、Ｃｂ 、Ｃｆｚは
ダビング容量で、リギングや雑音低減用のものである。
微弱光測光の誤差には、温度の変化による暗電流の増減
および第１アンプＡ１の入力インピーダンスに流れる電
流等があるので、バイアス電流の小なるＦＥＴ入力のオ
ペアンプを用いる。
および第１アンプＡ１の入力インピーダンスに流れる電
流等があるので、バイアス電流の小なるＦＥＴ入力のオ
ペアンプを用いる。
次にフォトダイオード１の接地側に接続された第２のオ
ペアンプＡ２にて測光出力を絶対値で検波し、利得を合
わせて必要な逆バイアス電圧に変換しそれをフォトダイ
オードに供給する。かがる構成により、微弱光測光の場
合には、バイアス電圧はほとんどＯで、第４図に示す方
式に近くなり暗電流対策がなされる。すなわち、ＶＲ】
は、高レベル光出力例えば１０ｍＷに対し１■、低レベ
ル光出力例えば１ｍＷのときは０．ＬＶというようにセ
ットされているので、暗電流が影響する０、１ｍＷのあ
たりでは、フォトダイオードに加わる電圧は０．０１Ｖ
ときわめて小になるからである。
ペアンプＡ２にて測光出力を絶対値で検波し、利得を合
わせて必要な逆バイアス電圧に変換しそれをフォトダイ
オードに供給する。かがる構成により、微弱光測光の場
合には、バイアス電圧はほとんどＯで、第４図に示す方
式に近くなり暗電流対策がなされる。すなわち、ＶＲ】
は、高レベル光出力例えば１０ｍＷに対し１■、低レベ
ル光出力例えば１ｍＷのときは０．ＬＶというようにセ
ットされているので、暗電流が影響する０、１ｍＷのあ
たりでは、フォトダイオードに加わる電圧は０．０１Ｖ
ときわめて小になるからである。
大光測の場合には、逆バイアスが深く与えられ、直線限
界点が延び、飽和しな（なり、第３図に示す方式に近く
なる。更に、大光測の場合の光電流Ｉｓｈが、逆バイア
スによる暗電流より大きく、その誤差は無視できるよう
になる。なお、第２のオペアンプＡ２の絶対値回路は、
電源投入時および無バイアスの時点でノイズ等が入り、
マイナス側に出力が出ると、順バイアスに反転し大電流
が流れフォトダイオードを破壊することに対する保護と
なる。
界点が延び、飽和しな（なり、第３図に示す方式に近く
なる。更に、大光測の場合の光電流Ｉｓｈが、逆バイア
スによる暗電流より大きく、その誤差は無視できるよう
になる。なお、第２のオペアンプＡ２の絶対値回路は、
電源投入時および無バイアスの時点でノイズ等が入り、
マイナス側に出力が出ると、順バイアスに反転し大電流
が流れフォトダイオードを破壊することに対する保護と
なる。
第２図は第１図の回路の出力特性を示し、図において横
軸は順電圧と逆電圧、縦軸は順電流と逆電流、線Ｃは第
１図の回路の出力特性、矢印を付した線りは光強度の増
加する方向、ＶＯｌ、 ＶＯ２ｒＶＯ３はフォトダイオ
ードの接地側に印加される電圧を示す。第２図に示され
る特性は、微弱光強度のときは暗電流の少ないＶｏ１＝
Δｅｉ（Ｖ）にあり、光強度が大になるに従ってＶｏ３
までバイアスを印加することを示す。ＶＯ３の点は第５
図の直線限界点を避けることになる。
軸は順電圧と逆電圧、縦軸は順電流と逆電流、線Ｃは第
１図の回路の出力特性、矢印を付した線りは光強度の増
加する方向、ＶＯｌ、 ＶＯ２ｒＶＯ３はフォトダイオ
ードの接地側に印加される電圧を示す。第２図に示され
る特性は、微弱光強度のときは暗電流の少ないＶｏ１＝
Δｅｉ（Ｖ）にあり、光強度が大になるに従ってＶｏ３
までバイアスを印加することを示す。ＶＯ３の点は第５
図の直線限界点を避けることになる。
以上説明したように本発明によれば、フォトダイオード
を用いた測光方式において、微弱光測定領域での暗電流
の影響の低減、および大光測時の飽和限界領域を拡大す
ることができ、測定精度の向上に有効である。なお、本
発明の適用範囲は上記の例に限定されるものではなく、
各種計測装置へ応用された場合にも及ぶものである。
を用いた測光方式において、微弱光測定領域での暗電流
の影響の低減、および大光測時の飽和限界領域を拡大す
ることができ、測定精度の向上に有効である。なお、本
発明の適用範囲は上記の例に限定されるものではなく、
各種計測装置へ応用された場合にも及ぶものである。
第１図は本発明実施例の回路図、−第２図は第１図の回
路の出力特性を示す線図、第３図と第４図は従来例の回
路図、第５図は第３図と第４図の回路の出力特性を示す
線図である。 図中、１はフォトダイオード、２は光、３は出力端子を
それぞれ示す。 第１図 ｕ 第２図 櫃智恵Ｉ）
路の出力特性を示す線図、第３図と第４図は従来例の回
路図、第５図は第３図と第４図の回路の出力特性を示す
線図である。 図中、１はフォトダイオード、２は光、３は出力端子を
それぞれ示す。 第１図 ｕ 第２図 櫃智恵Ｉ）
Claims (1)
- フォトダイオードを用いる測光において、フォトダイ
オードの出力側にはフォトダイオードからの光電流を増
幅する第１のオペアンプが接続され、フォトダイオード
の接地側には、測光出力を絶対値で検波し、利得を合わ
せて逆バイアス電圧に変換しフォトダイオードに供給す
る第２のオペアンプが接続されてなることを特徴とする
受光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59203105A JPS6181677A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59203105A JPS6181677A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6181677A true JPS6181677A (ja) | 1986-04-25 |
Family
ID=16468470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59203105A Pending JPS6181677A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6181677A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019170611A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | セイコーエプソン株式会社 | 受光素子、受光モジュール、光電センサー及び生体情報測定装置 |
| JP2019175963A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | セイコーエプソン株式会社 | 受光素子、受光モジュール、光電センサー及び生体情報測定装置 |
| CN111417845A (zh) * | 2017-11-24 | 2020-07-14 | 浜松光子学株式会社 | 光检测电路 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5621381A (en) * | 1979-07-27 | 1981-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Controlling method of current amplification for avalanche photodiode |
| JPS6020655A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-01 | Iwatsu Electric Co Ltd | 光検出回路 |
| JPS6020654A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-01 | Iwatsu Electric Co Ltd | 光検出回路 |
-
1984
- 1984-09-28 JP JP59203105A patent/JPS6181677A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5621381A (en) * | 1979-07-27 | 1981-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Controlling method of current amplification for avalanche photodiode |
| JPS6020655A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-01 | Iwatsu Electric Co Ltd | 光検出回路 |
| JPS6020654A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-01 | Iwatsu Electric Co Ltd | 光検出回路 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111417845A (zh) * | 2017-11-24 | 2020-07-14 | 浜松光子学株式会社 | 光检测电路 |
| KR20200087175A (ko) * | 2017-11-24 | 2020-07-20 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 광 검출 회로 |
| EP3715803A4 (en) * | 2017-11-24 | 2021-08-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | OPTICAL DETECTION CIRCUIT |
| US11118970B2 (en) | 2017-11-24 | 2021-09-14 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical detection circuit comprising an optical detector to generate voltage between an anode and a cathode due to photoelectromotive force generated in accordance with incident light quantity |
| JP2019170611A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | セイコーエプソン株式会社 | 受光素子、受光モジュール、光電センサー及び生体情報測定装置 |
| JP2019175963A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | セイコーエプソン株式会社 | 受光素子、受光モジュール、光電センサー及び生体情報測定装置 |
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