专利名称：光传感器以及电子设备的制作方法
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I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I]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I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。S卩，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I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I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I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，(I)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。此外，在专利文献4的传感器中，由于具有恒压产生部件以及比较部件，因此无法降低两端子之间的降压。以下，说明其理由。如前述那样产生比较电压而进行比较的比较部件的比较器，作为电子电路由差动放大器构成。构成差动放大器的晶体管的每一个，作为动作电压需要大约0. 7V。因此，构成差动放大器的至少两个晶体管需要串联连接，因此至少需要1.4V左右的电压。此外，在恒电压产生部件的电路内构成了上述的比较器的情况下，该电路需要以高于比较器的电压来构成，至少需要2.1V左右的电压。因此，这样的电压会提高两端子之间的降压。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够进行高速动作的光传感器，光传感器具有光接收元件的输出不依赖光电流，并且两端子之间的降压会降低的电路。本发明的光传感器，包括两端子的光接收元件，相对于一个端子的固定电位而改变另一个端子的电位从而进行信号检测；电流控制部，根据在上述光接收元件中输入了光时产生的光电流而被开关控制，上述电流控制部在上述光电流没有产生的情况下，产生用于使上述两端子之间的电位差降低的电流，在上述光电流产生的情况下，停止上述电流。根据上述结构，在上述光接收元件中没有光输入时，上述电流控制部进行动作从而产生用于使上述两端子之间的电位差降低的电流，将光传感器的输出设为低。此外，在上述光接收元件中有光输入时，上述电流控制部停止，因此上述两端子之间的电位差不降低，将光传感器的输出设为高。这时，需要设定为比光电流更大的电流，使得光传感器的输出依赖于通过上述电流控制部而被控制的电流。例如，若将光电流设为 几PA，则电流控制部的电流成为 几mA等。因此，上述光电流仅被用于上述电流控制部的开关控制，因此光传感器的输出不依赖上述光电流。通过光传感器的输出不依赖上述光电流，从而能够设为高或者低的二值输出，能够实现高速动作。本发明的电子设备包括上述光传感器。由此，能够将高性能的光传感器配置到电子设备中。从而，能够提高电子设备的功能，因而是有益的。本发明的光传感器的结构为一种光传感器，包括两端子的光接收元件，该光接收元件相对于一个端子的固定电位而改变另一个端子的电位从而进行信号检测，该光传感器包括电流控制部，根据在上述光接收元件中输入了光时产生的光电流而被开关控制，上述电流控制部在上述光电流没有产生的情况下，产生用于使上述两端子之间的电位差降低的电流，在上述光电流产生的情况下，停止上述电流。因此，上述光电流仅被用于上述电流控制部的开关控制，因而光传感器的输出不依赖上述光电流。通过光传感器的输出不依赖上述光电流，从而能够设为高或者低的二值输出，能够实现光传感器的高速动作。
图1是表示本发明的实施方式I的光传感器的结构的电路图。图2是表示本发明的实施方式2的光传感器的结构的电路图。图3是表示本发明的实施方式3的光传感器的结构的电路图。图4是表示本发明的实施方式4的光传感器的结构的电路图。图5是表不本发明的实施方式5的光传感器的结构的电路图。图6是表示在实施方式2的光传感器、图7所示的结构的以往的光传感器、以及专利文献2记载的以往的光传感器中，对切换了光的输入/非输入的情况下的输出电压的变化进行仿真后的结果的曲线。图7是表示以往的光传感器的一构成例的电路图。图8是表示以往的光传感器中的光电流和输出电流的关系的曲线。图9是表示以往的光传感器的另一构成例的电路图。图10是表示本发明的实施方式7的光传感器的结构的电路图。图11是表不相对于实施方式7的光传感器的比较例的光传感器的结构的电路图。图12是表示本发明的实施方式8的光传感器的结构的电路图。图13是表示本发明的实施方式9的光传感器的结构的电路图。图14是表示本发明的实施方式10的光传感器的结构的电路图。图15是表示本发明的实施方式11的光传感器的结构的电路图。
图16是表示本发明的实施方式12的光传感器的结构的电路图。图17是表示本发明的实施方式13的光传感器的结构的电路图。图18是表示本发明的实施方式14的光传感器的结构的电路图。图19是表示本发明的实施方式15的光传感器的结构的电路图。图20是表示本发明的实施方式15的光传感器的实际安装结构的立体图。图21是表示本发明的实施方式16的复印机的内部结构的正面图。标号说明riO光接收元件11光电二极管(光电变换元件)12晶体管13、22、32、51 电阻14第I电流镜电路(放大器)15第2电流镜电路(电流控制部)16恒流源21晶体管(电流控制部)31第3电流镜电路(电流源)41,81带隙电流源71零偏置电路81 a 81 c晶体管91晶体管(电流供应电路)92第4电流镜电路(电流供应电路)114 电阻121晶体管(辅助晶体管)13T134 晶体管137a、137b 电阻138a 138c 电阻141光电晶体管(光电变换元件)142 垫片143背面电极144 基板145、146 端子147 电缆21 f 214光接收元件301复印机(电子设备)SI S12光传感器
具体实施例方式[实施方式I](光传感器的电路结构)
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。图1表示本实施方式I的光传感器的电路结构。本光传感器在光接收元件I中，包含由光电二极管11 (光电变换元件)和晶体管12和电阻13构成的等效电路所示的光电晶体管。光接收元件I是通过在光输入时改变电路电流，从而相对于一个端子的固定电位改变另一端子的电位而进行信号输出的两端子的光接收元件。在本实施方式中，成为固定电位的端子被接地。相反，也有可能将电源电压Vcc设为固定电位。此外，光接收元件I具有由晶体管14a、14b构成的第I电流镜电路14、以及由晶体管15a、15b构成的第2电流镜电路(电流控制部)15。第I电流镜电路14中，输入侧的晶体管14a与光电二极管11串联连接，输出侧的晶体管14b被连接为在光接收元件I的两端子之间具有源极-漏极路径。光电二极管11的阴极侧与第I电流镜电路14连接，阳极侧接地。此外，输出侧的晶体管14b的漏极与晶体管12的栅极连接，并且经由电阻13接地。第2电流镜电路15中，输入侧的晶体管15a和输出侧的晶体管15b都被连接为在光接收元件的两端子之间具有源极-漏极路径。此外，晶体管15a以及晶体管15b的栅极经由晶体管12接地。此外，在输入侧的晶体管15a的源极上连接了恒流源16。进而，在第2电流镜电路15中，与晶体管15a的尺寸相比晶体管15b的晶体管尺寸被设定为足够大(例如1:100)，使得被设定为(第I电流镜电路电流)< (第2电流镜电路电流)。(光传感器的动作)在图1所示的光传感器中，在光电二极管11中被射入光而产生了光电流时，第I电流镜电路14动作(被开关控制)，从而晶体管14b中产生电流，该电流流过电阻13。通过该电流，晶体管12的VGS (栅极-源极间电压)上升，如果达到晶体管12导通的电压，则第2电流镜电路15中的VGS下降，第2电流镜电路15的电流截止(停止)。通过设定为(第I电流镜电路电流)〈(第2电流镜电路电流)，从而这时的光接收元件I的输出电压上升，第I电流镜电路14的VGS不下降，流过稳定的电流。该状态意味着光传感器的正常动作状态(这是因为如果第I电流镜电路14的VGS下降，则流过电阻13的电流下降，晶体管12将不动作)。相反，在没有光输入的情况下，第I电流镜电路14不动作，第2电流镜电路15动作。这时，通过被设定为(第I电流镜电路电流X (第2电流镜电路电流)，从而光接收元件I的输出电压降低。但是，由于能够将(晶体管15b的VGS+恒流源16的电位差)设定为比(晶体管12的VGS+浸提管14b的VDS (漏极-源极间电压))小，因此即使光接收元件I的输出电压降低也能够使其稳定地动作。进而，说明上述光传感器中的光电流和输出电压的关系。没有光输入的情况下的低电平输出电压依赖于第2电流镜电路电流，不依赖光电流。即，如上所述，在没有光电流的情况下，第2电流镜电路15动作，第2电流镜电路15中晶体管15b的晶体管尺寸比晶体管15a的尺寸足够大，因此第2电流镜电路电流使光接收元件I的输出电压充分降低。另一方面，有光输入的情况下的高电平输出电压依赖于第I电流镜电路电流，但是通过将电流镜电路电流设定为微小电流，光接收元件I的输出电压中的电压降被抑制为最小限度。该情况下，如果将晶体管12的晶体管尺寸设为充分小，则即使光电流微小，也能够使第2电流镜电路15迅速截止。如果第2电流镜电路15截止，则第2电流镜电路电流所引起的光接收元件I的输出电压的下降会消失，因此即使是光电流小的状态，光接收元件I的输出电压也会充分上升。[实施方式2](光传感器的电路结构)实施方式I的光传感器成为通过第2电流镜电路15放大光电流的结构，但在该结构中，尤其在光电流少的情况下，传感器的电位变动有可能变得不充分。因此，如本实施方式2的光传感器那样，对光电流或者电流放大后的光电流进行电压变换，在达到了特定的电压的情况下对晶体管进行开关(switching)而驱动，则可获得更大的固定电流。由此，传感器的电位电动可稳定地取得较大，因此是有益的。参照图2说明本实施方式2的光传感器的电路结构。图2所示的光传感器是代替图1的光接收元件I而具备光接收元件2的结构。与图1相同的结构使用相同的构件标号，省略详细的说明。光接收元件2不具有光接收元件I中的第2电流镜电路15以及恒流源16，取而代之具有晶体管(电流控制部)21以及电阻22。晶体管21被连接为在光接收元件2的两端子之间具有源极-漏极路径，其栅极与晶体管12的源极连接。此外，电阻22在晶体管21的栅极和光接收元件2的输出检测端子之间连接。(光传感器的动作)在图2所示的光传感器中，与图1的光传感器同样地，光电二极管11中如果被射入光则电阻13中流过电流，电位变动。然后，设定为晶体管12在一定的光电流以上时导通，并且驱动晶体管21。这时，通过晶体管21的驱动能力，可获得更大的固定电流，传感器的电位变动稳定，因此是有益的。但是，在图2的结构中，需要增大电阻22的电阻值而抑制流过晶体管12的电流。这是为了抑制输出电压的高电平的下降。在图2所不的光传感器中也同样,在有光输入时输出成为高电平电压,没有光输入时输出成为低电平电压。即，在有光输入时，通过光电流和晶体管12的驱动电流而产生微小的电压降。另一方面，在没有光输入时，光接收兀件2的输出电流由晶体管21的驱动电流决定，根据该电流产生的电压降而导致光接收元件2的输出电压成为低电平。光接收元件2的输出电压在高电平和低电平之间的电位差越大则检测能力越是提高，因此通过增大晶体管21的驱动电流，光电流的影响被减轻。图6是在本实施方式2的光传感器、图7所示的结构的以往的光传感器、以及专利文献2记载的以往的光传感器中,对切换了光的输入/非输入时的输出电压的变化进行仿真的结果。根据图6的仿真结果可知(在图6中，通过晶体管21的VGS (约1. 0V)决定了低电平电压)，在本实施方式的光传感器中，由晶体管21的驱动能力决定光接收元件2的低电平的动作范围，因此来自外接电阻的动作电压依赖较少。[实施方式3](光传感器的电路结构)参照图3说明本实施方式3的光传感器的电路结构。图3所示的光传感器是代替图2的光接收元件2而具备了光接收元件3的结构。与图2相同的结构使用相同的构件标号，省略详细的说明。作为与光电二极管11并联设置的电流源，光接收元件3具备由第3电流镜电路31以及电阻32组成的电流源。此外，第3电流镜电路31中的输入侧的晶体管31a经由电阻32与光接收元件3的输出检测端子连接。第3电流镜电路31中的输出侧的晶体管31b对作为与光电二极管11公共的放大器的第I电流镜电路14输入电流。(光传感器的动作)在图3所示的光接收元件3中，与光电二极管11并联设置的电流源的输出电压根据光输入的有无而变动，在光输入时该电流源的电流增加，在光非输入时电流减少。晶体管12在流过电阻13的电流成为一定的电流以上时导通。因此，在光接收元件3的电路中，例如在第I电流镜电路14的电流放大率为I的情况下，如果将晶体管12进行开关时电阻13中流过的电流设为II，将第3电流镜电路31的输出电流设为12，则需要设定为11>12。晶体管12在12+光电流彡Il时动作。
这样，在光接收元件3中，第3电流镜电路31的输出电流始终被提供给第I电流镜电路14，在光非输入时也不会将第I电流镜电路14彻底截止而使其能够动作。因此，不仅提高光灵敏度，还能够加快光输入所引起的导通/截止动作。因此，与第2实施方式的光接收元件2相比具有响应变快的优点。[实施方式4](光传感器的电路结构)参照图4说明本实施方式4的光传感器的电路结构。图4所示的光传感器是代替图3的光接收元件3而具备了光接收元件4的结构。与图3相同的结构使用相同的构件标号，省略详细的说明。作为与光电二极管11并联设置的电流源，光接收元件4取代光接收元件3中由第3电流镜电路31以及电阻32组成的电流源，具备带隙电流源41。带隙电流源41对作为与光电二极管11公共的放大器的第I电流镜电路14输入电流。(光传感器的动作)在光接收元件3中，考虑当上述电流源的电流追随外部电源的电压值Vcc而变动的情况下，例如电位大时电流源的电流增加，光检测范围变窄。因此，例如利用带隙电流源生成不依赖电位变动的电流，则能够稳定地进行光检测而不基于外部电源的电压值，这是有益的。图3中的电流源在输出检测电压变大的情况下，根据外部电源的电压，电流源的电流将变动。因此，例如外部电源电压成为一定值以上时即使没有进行光检测，也由于上述电流源的电流的增加，可能会产生与正在检测相同的缺陷。因此，如果通过例如图4所示那样的带隙电流源来生成不依赖外部电源的电流，则能够抑制上述缺陷，这是有益的。例如，在图4所示的带隙电流源41的情况下，若将晶体管42和晶体管43的晶体管比设为 2 对 1，则 VBE42 (=VtXln (I44/2Is)) +R44X I44=VBE43 (=VtXln (144/Is)),因此通过式变形，电流源的基准电流(144)成为VtXln2/R44。这里，VBE42是晶体管42的基极发射极间电压，VBE43是晶体管43的基极发射极间电压，Vt是kT/q (q是电子的电荷量，T是温度，k是玻尔兹曼常数)，Is是饱和电流，R44是电阻44的电阻值。Vt在常温下为26mV，若将R44假设为IOkQ，则生成1. 8uA的基准电流。根据上述式可知，该电流中不包含外部电源的参数，可知通过带隙电流源41，能够生成不依赖外部电源的电流。
[实施方式5]参照图5说明本实施方式5的光传感器的电路结构。图5所示的光传感器是代替图4的光接收元件4而具备了光接收元件5的结构。与图4相同的结构使用相同的构件标号，省略详细的说明。光接收元件5是在晶体管21和光接收元件5的输出检测端子之间导入了电阻51的结构。由此，能够根据外接电阻和电阻51的电阻值之比(电阻分割)，设定变动的电位Vcc的最小值。由此，能够实现依赖于外接电阻的电压设定，并且可获得稳定的电压，这是有益的。S卩，在光接收元件5中，没有光输入时晶体管21动作，晶体管21的漏极电压减少至OV附近。因此，低电平的输出电压根据外接电阻和电阻51之比决定，成为VccXR51/(R51+外接电阻)的电压值，能够设定变动的电位的最小值。这样，如果针对光传感器所外接的电阻，根据与内部的驱动电路中的上拉电阻之 比来决定变动电位的最小值，则能够实现依赖于外接电阻的电压设定，并且可获得稳定的电压，这是有益的。本光传感器能够以两端子进行动作检测，能够实现产品的小型化并且能够替代以往的光电晶体管，非常有效果。[实施方式6]进而，在上述实施方式I飞所记载的各光传感器中，优选通过外接电阻的电阻值使光传感器具备迟滞特性。在本实施方式的光传感器中，通过外接电阻的电阻值，输出电位变为低电平，能够改变光电流放大电路的放大率。例如在图4中，带隙电流源41在输出电位为低电平时接近动作边缘，输出电流减少。(通过外接电阻值能够对输出电流进行微调整。)因此，需要大量的将输出从低电平状态改变为高电平状态所需的光电流量(ILH)。(因为ILH+带隙电流=驱动电流)另一方面，在使输出从高电平状态改变为低电平状态时，由于带隙电流源41通常正在动作，因此设为低电平所需的光电流量(IHL)减少。(由于IHL+带隙电流=驱动电流)该ILH和IHL之比成为迟滞幅度。由此，即使有微小电流的变动也不会产生输出反转，能够抑制误动作，这是有益的。当输出电压从高电平向低电平或者从低电平向高电平改变时，有时会从输出沿着布线等向输入返回噪声。由此，输出电压变得不固定，考虑会产生重复高电平和低电平的输出的现象(振动(chattering))。为了抑制该现象，设置迟滞特性，并设为即使噪声返回也不超过迟滞幅度，则不会因噪声而导致输出反转。这样，如果通过外接电阻来调整迟滞幅度，则能够抑制干扰的影响所导致的振动缺陷。[实施方式7]参照图10说明本实施方式7的光传感器的电路结构。图10所示的光传感器是代替图5的光接收元件5而具备了光接收元件6的结构。与图5的结构相同的图10的结构使用相同的构件标号，省略详细的说明。在实施方式6中，通过外接电阻来调整迟滞幅度，因此迟滞幅度依赖于外接电阻的电阻值。因此，在更宽的范围内使用外接电阻的电阻值受到限制。因此，在本实施方式中，为了降低迟滞幅度的电阻值依赖性，使用光接收元件6。
如图10所示,光接收元件6构成为基本上与光接收元件5相同,但与光接收元件5的区别在于，通过调整带隙电流源41的电流量而调整迟滞幅度。如前述那样，带隙电流源41的电流量由电阻44的电阻值决定，因此如果适当设定该电阻值，则带隙电流源41的电流量被设定为期望的值。例如，对于IOnA的光电流，将带隙电流源41的电流量设为2nA。此外，在两端子之间的电位差成为最小时，带隙电流源41将截止，因此其电流成为0A。这时，两端子之间的最大的电位差(Vmax)以及两端子之间的最小的电位差(Vmin)与从光电流减去带隙电流源41的电流量后的值成比例。因此，Vmax和Vmin之比R (迟滞)由下式表示。R=Vmax/Vmin= (10-2)/ (10-0)=80%这样，通过适当调整带隙电流源41的电流量，从而将输出从低电平状态改变为高电平状态所需的光电流量和将输出从高电平状态改变为低电平状态所需的光电流量不同，因此可获得迟滞特性。由此，迟滞幅度的电阻值依赖性下降，因此能够在更宽的范围内使用外接电阻的电阻值。因此，能够排除后级的放大器的偏差、温度以及电压的影响，因而这是有益的。这里，说明本实施方式的比较例。例如，图11所示的光传感器具备光接收元件200。该光接收元件200包括与带隙电流源41具有同等功能的带隙电流源201，但该带隙电流源201的电流量没有如上述那样被调整。此外，在光接收元件200中，在晶体管12和固定电位侧的端子之间连接了电阻202。在如上述那样构成的光接收元件200中，能够通过电阻202的两端的电位差而获得迟滞特性。但是，当晶体管21动作时的两端子之间的电位差成为最低时，低电平电压(固定电位侧的端子的电位)上升相应于电阻202的电位差量，因此无法充分确保两端子之间的电位差。因此，优选如前述那样根据带隙电流源41的电流量和光电流之比来调整(设定)迟滞，而不通过附加电阻。[实施方式8](光传感器的电路结构)参照图12说明本实施方式8的光传感器的电路结构。图12所示的光传感器是代替图3的光接收元件3而具备了光接收元件7的结构。与图3的结构相同的图12的结构使用相同的构件标号，省略详细的说明。根据光电二极管11自身具有的电容等，在对光电流进行导通/截止时，会引起动作延迟，因此响应特性可能会变差。因此，在实施方式3中，与光电二极管11 (光电流)并联地设置了电流源(第3电流镜电路31)。但是，在这样的结构中，电流源的电流的偏差会导致光灵敏度特性变动，因此担心光灵敏度特性因该电流的偏差而降低。因此，在本实施方式中，通过将光电二极管11的阳极-阴极之间始终设为零偏置，从而构成为不受电流源的电流的影响。作为为此的结构，如图12所示，光接收元件7包括零偏置电路71和电阻72。零偏置电路71由晶体管71a、71b组成。晶体管71a的栅极和漏极连接(二极管连接)，漏极与固定电位侧的端子连接。此外，电阻72的一端与输出检测端子连接，另一端与晶体管71a的源极连接。另一方面，晶体管71b的源极与电流镜电路14中的晶体管14a的漏极连接，晶体管71b的漏极与光电二极管11的阴极连接。晶体管71a、71b的栅极互相连接，从而构成了电流镜电路。(光传感器的动作)在上述那样构成的光接收元件7中，晶体管71a、71b构成栅极接地电路。由此，通过晶体管71a的VGS (栅极-源极间电压)以及GND电位(漏极侧)，晶体管71b的漏极侧也成为GND电位。因此，光电二极管11的阳极-阴极间的电位差成为O。此外，在晶体管71b中，源极侧的信号原样成为漏极信号，因此对信号的传递不会有任何问题。这样，通过将光电二极管11的偏置设为0，从而光电二极管11即使在光电流流入时也不需要对自身的电容进行充电。由此，可以省略如在实施方式3中使用的电流源，因此电流源的电流量被削减，并且能够抑制电流量的偏差。因此，能够抑制光灵敏度特性的偏差，并且即使以更小的电流也能够实现驱动，因此是有益的。(零偏置调整的细节)在光接收元件7中，在所设置的晶体管7la、7Ib中，流过晶体管71a的电流由流过电阻72的电流决定，因此难以生成与光电流同等的微小电流。因此，在所设置的晶体管71a、71b之间VGS (栅极-源极间电压)产生偏差，难以将光电二极管11的偏置控制为零。因此，在本实施方式中，例如形成晶体管71a、71b，使得晶体管71a的尺寸成为晶体管71b的尺寸的10倍的比率。由此，在所设置的晶体管71a、71b之间能够使VGS相等，且消除其偏差。因此，能够使光电二极管11的阴极的电位更接近零偏置。这样，在本实施方式中，通过减少与光电二极管11连接的电路的晶体管数目，能够取得VGS的平衡。因此，能够容易将光电二极管11的偏置控制为零，因此是有益的。另外，关于晶体管71a、71b的尺寸的比率，不限于10倍，根据电路的设计规格，晶体管71a的尺寸被适当设定为比晶体管71b的尺寸大。[实施方式9](光传感器的电路结构)参照图13说明本实施方式9的光传感器的电路结构。图13所示的光传感器是代替图12的光接收元件7而具备了光接收元件8的结构。与图12的结构相同的图13所示的结构使用相同的构件标号，省略详细的说明。在本实施方式的光传感器中，光接收元件8是将前述的光接收元件7的电阻72替换为带隙电流源81的结构。该带隙电流源81具有对前述的晶体管71a流过电流的晶体管81a。该晶体管81a连接于输出检测端子和晶体管71a之间，并且被配置在与前述的电阻72所配置的位置相同的位置上。(光传感器的动作)在上述那样构成的光传感器中，为了驱动零偏置电路71，VGS需要达到规定值使得晶体管71a、71b动作。该电流值虽然也依赖于晶体管特性，但优选至少为几nA左右。因此，作为对零偏置电路71供应电流的电流源，使用带隙电流源81，而不是其电流值依赖于电源电压Vcc和温度的前述的电阻72。在带隙电流源81中，输出的电流值由产生带隙电压的晶体管81b、81c以及电阻81d决定。这里，由于作为双极型晶体管的晶体管81b、81c的尺寸之比为2:1，因此带隙电流源81的基准电流Ir由下式表示。Ir=VtXln2/R这里，Vt=kT/q (k :玻尔兹曼常数，q :基本电荷，T :绝对温度)，R表示电阻8Id的电阻值。Vt在常温下为26mV，因此如果将R的值设为IOkQ，则生成1. 8uA的基准电流Ir。在上式中，不包含电源电压Vcc (外部电源的电压值)，因此可知基准电流Ir不依赖电源电压Vcc。此外，由于温度特性Vt变动_2mV/°C，因此如果使用在高温提升温度特性的设备作为电阻81d，则还能够抑制温度依赖性。由此，对提供给零偏置电路71的电流所波及的电源电压Vcc和温度所产生的影响·被减轻，因此能够抑制电流值的偏差。因此，关于提供给零偏置电路71的电流，能够将电源电压Vcc和温度的影响所导致的变动量抑制为较小。因此，通过将流过零偏置电路71的电流设定为最小，从而作为光接收元件8的两端子之间的最大的电位差能够获得更大的值，因此是有益的。[实施方式10](光传感器的电路结构)参照图14说明本实施方式10的光传感器的电路结构。图14所示的光传感器是代替图13的光接收元件8而具备了光接收元件9的结构。与图13的结构相同的图14的结构使用相同的构件标号，省略详细的说明。在前述的光接收元件8中，在两端子之间的电位差下降时，有时带隙电流源81不动作，电流值变得不充分。这是因为在带隙电流源81中，晶体管81b、81c上分别连接了 MOS晶体管，因此晶体管电路在两端子之间配置了两级。因此，在光电流不流时，晶体管21导通，因而在两端子之间的电压下降时在两端子之间导通的只有该晶体管21 (—级)，因此对带隙电流源81中的两级结构的晶体管电路施加的电压变得不充分。因此，担心带隙电流源81的动作变得不充分。因此，本实施方式的光传感器避免上述缺陷。具体地说，如图14所示，光接收元件9是对光接收元件8进一步追加晶体管91以及第4电流镜电路92而构成。晶体管91 (电流供应电路)的栅极与晶体管21的栅极连接，漏极与固定电位侧的端子连接。第4电流镜电路92 (电流供应电路)由晶体管92a、92b组成。晶体管92a的源极与输出检测端子连接，漏极与晶体管91的源极连接。此外，晶体管92a的漏极与栅极连接。另一方面，晶体管92b的源极与输出检测端子连接，漏极与零偏置电路71的晶体管71a、71b的栅极连接。进而，晶体管92a、92b的栅极相互连接。(光传感器的动作)在上述那样构成的光传感器中，当两端子之间的电压下降时，如果只是晶体管21导通，则带隙电流源81由于被施加的电压变得不充分，因此对零偏置电路71供应的电流Ia不足。但是，这时，由于与晶体管21 —并设置的晶体管91同时导通，因此该晶体管91中流过电流。于是，通过第4电流镜电路92，与该电流相应的电流Ib流入零偏置电路71。由此，即使来自带隙电流源81的电流Ia不足，也能够用电流Ib来补充该不足。因此，能够对零偏置电路71充分供应电流。
这样，在本实施方式中，在两端子之间的电位差的上升时，将基于带隙电流源81的电流Ia提供给零偏置电路71，在两端子之间的电位差下降时，将基于晶体管91以及第4电流镜电路92的电流Ib提供给零偏置电路71。由此，能够避免在两端子之间的电位差的下降时由于电流不足而导致零偏置电路71的动作延迟的情况。因此，能够使零偏置电路71的动作稳定，这是有益的。[实施方式11](光传感器的电路结构)参照图15说明本实施方式11的光传感器的电路结构。图15所示的光传感器是代替图4的光接收元件4而具备了光接收元件10的结构。与图4的结构相同的图15的结构使用相同的构件标号，省略详细的说明。晶体管21的开关动作的速度决定光接收元件10的响应特性，因此要求更高速。因此，本实施方式的光传感器构成为能够加快晶体管21的开关动作。具体地，如图15所示，光接收元件10构成为将前述的光接收元件4中的电阻22替换为晶体管111、112。晶体管111的漏极与晶体管12的源极连接，栅极与晶体管12的栅极连接。由此，晶体管12和晶体管11成为两个互补型晶体管，构成进行晶体管21的开关控制的变换器113。晶体管112的源极与输出检测端子连接，漏极与晶体管111的源极连接。此外，晶体管112的栅极和漏极连接，从而形成了二极管。(光传感器的动作)在上述那样构成的光传感器中，在光输入时由第I电流镜电路14放大的电流通过电阻13被电压变换。这时，如果输入其变换后的电压超过变换器113的阈值电压的光，则晶体管111截止，晶体管12导通。由此，晶体管21导通，因此两端子之间的电压上升。另一方面，在通过光输入量减少而导致光电流减少时，由第I电流镜电路14放大的电流减少，因此电阻13的端子间电压降低。于是，如果晶体管12、111的栅极-源极间电压降低至变换器113的阈值电压，则晶体管12截止，晶体管111导通。由此，晶体管21导通，因此两端子之间的电位差降低。这样，在晶体管21的导通/截止时，晶体管12或者晶体管111的其中一个必须进行导通动作。由此，晶体管21能够以更高速进行动作。因此，能够提高光传感器的响应速度，因此是有益的。另外，在光接收元件10中，需要依赖于电阻13的端子间电压使晶体管111进行开关，因此需要降低晶体管111的源极电压。即，需要防止晶体管111依赖于第I电流镜电路14的源极-漏极间电压而开关。因此，将作为二极管发挥作用的晶体管112与晶体管111
串联配置。此外，由此，能够使伴随两端子之间的电压下降以及上升的变换器113的动作点，在输出从高电平状态改变为低电平状态时和输出从低电平状态改变为高电平状态时不同。因此，能够获得迟滞特性。[实施方式12](光传感器的电路结构)
参照图16说明本实施方式12的光传感器的电路结构。图16所示的光传感器是代替图15的光接收元件10而具备了光接收元件211的结构。与图15的结构相同的图16的结构使用相同的构件标号，省略详细的说明。如前述那样，实施方式11的光传感器中，通过光接收元件10包括变换器113，从而晶体管21能够高速地进行开关动作。但是，在两端子之间的电位差下降时，晶体管111的栅极-漏极之间，电位差从晶体管21进行开关动作起逐渐减少，电流减少。因此，光接收元件10的响应速度逐渐降低。因此，本实施方式的光传感器构成为能够避免这样的缺陷。具体地说,如图16所示,光接收元件211对光接收元件10进一步追加了电阻114。电阻114连接在输出检测端子和晶体管21的栅极之间。由此，由于两端子之间的电位差通过电阻114受到补助，因此能够防止响应速度的降低。另外，如果将光接收元件211中的各晶体管由MOS晶体管构成，则通过调整投配量(dose amount),能够改变晶体管的动作阈值电平。例如,将为了使两端子之间产生电位差而生成电流的晶体管(在光接收元件211中为晶体管21)的动作阈值电平设定为低于0. 7V。这是因为，通常接受本实施方式的光传感器的检测信号的设备将阈值电平设置成作为二极管电压的0. 7V。由此，能够进一步增大两端子之间的电位差。从而，能够扩展光接收元件211的动作范围，因而是有益的。[实施方式13](光传感器的电路结构以及动作)参照图17说明本实施方式13的光传感器的电路结构。图17所示的光传感器是代替图16的光接收元件211而具备了光接收元件212的结构。与图16的结构相同的图17的结构使用相同的构件标号，省略详细的说明。实施方式12的光传感器在使用了阈值电平低的晶体管的情况下，担心晶体管21在高温中截止时产生漏电流。如果产生这样的漏电流，则会产生原本两端子之间的电位差上升时反而是两端子之间的电位差下降的缺陷。因此，本实施方式的光传感器构成为能够避免这样的缺陷。具体地说,如图17所示,光接收元件212对光接收元件211进一步追加了晶体管121(辅助晶体管)。晶体管121的漏极与输出检测端子连接，源极与晶体管21的漏极连接，栅极与晶体管21的栅极连接。这样，晶体管121与晶体管21级联连接。由此，如果降低晶体管21的漏极电压，则能够使截止时的漏电流减少1/10以上。因此，能够使晶体管21的截止时的漏电流大幅减少。尤其，进行开关动作的晶体管21为了流过大电流，需要以大尺寸形成，因此漏电流容易相应地增大。从而，能够在两端子之间的电位差的上升时抑制两端子之间的电位差的下降，因此是有益的。另外，晶体管12在阈值电平的温度特性的变动大时，存在进行误动作的可能性。这是因为MOS晶体管的阈值电平在高温下会降低。另一方面，当用于电流-电压变换的电阻例如使用扩散电阻时，电阻值在高温下会上升，因此会在灵敏度上产生较大的温度特性。因此，本实施方式的光传感器为了能够避免这样的缺陷，电阻13 (偏置电阻)由具有负的温度特性的电阻(例如多晶硅电阻)构成。由此，能够抵消作为MOS晶体管的晶体管12的温度特性和电阻13的温度特性。因此，能够抑制光接收元件212的温度特性的变动，因而是有益的。[实施方式14](光传感器的电路结构)参照图18说明本实施方式14的光传感器的电路结构。图18所示的光传感器是代替图13的光接收元件8而具备了光接收元件213的结构。与图13的结构相同的图18的结构使用相同的构件标号，省略详细的说明。实施方式9的光传感器虽然能够检测光的有无，但无法检测光的通过量。因此，本实施方式的光传感器构成为能够检测光的通过量。具体地说，如图18所示,光接收元件213对光接收元件8进一步追加了晶体管131 134、晶体管135a 135c、电阻136、电阻137a、137b以及电阻138a 138c作为切换电路。电阻136在晶体管12、21的漏极和固定电位侧的端子之间连接。电阻136a、136b在晶体管14b和电阻13之间串联连接。晶体管135a 135c的栅极与带隙电流源81中的晶体管81a的栅极连接，源极与检测输出端子连接。晶体管135a的漏极与晶体管12的源极连接。电阻138a在检测输出端子和晶体管21的源极之间连接。晶体管131的栅极与电阻137a、137b的连接点连接，源极与晶体管135b的漏极连接，漏极与电阻136的另一端连接。电阻138b的一端与检测输出端子连接。晶体管132的栅极与晶体管131、135b的连接点连接，源极与电阻138b的另一端连接，漏极与电阻136的另一端连接。晶体管133的栅极与电阻13、137a的连接点连接，源极与晶体管135c的漏极连接，漏极与电阻136的另一端连接。电阻138c的一端与检测输出端子连接。晶体管134的栅极与晶体管133、135c的连接点连接，源极与电阻138c的另一端连接，漏极与电阻136的另一端连接。(光传感器的动作)在上述那样构成的光传感器中，如下动作。首先，在光量少的情况下，只有晶体管12导通(状态A)。如果光量进一步增加，则通过电阻137a、137b之间的电位上升，从而晶体管131也导通(状态B)。如果光量进一步增力口,则通过电阻13、137a之间的电位上升，从而晶体管133也导通(状态C)。由此，在状态A中，通过基于外接电阻与电阻138a的电阻值的分压来决定输出电压的值，但在状态B中，通过基于外接电阻与电阻138a、138b的合成电阻的电阻值的分压来决定输出电压的值。因此，在状态B中，能够使输出电压比状态A下降。此外，在状态C中，通过基于外接电阻与电阻138a 138c的合成电阻的电阻值的分压来决定输出电压的值。从而，能够进一步降低输出电压。这样，在光接收元件213中，能够使输出电压值以三个阶段可变，能够检测光的通过量。此外，通过设置多个这样的电路结构，能够使输出电压进一步细化地可变，因此光的通过量的检测精度提高。另外，通过将电阻137a、137b的电阻值设为0 Q，并分别变更晶体管12、131、133的阈值电平，也能够与上述同样地使输出电压可变。
[实施方式15](光传感器的电路结构)参照图19以及图20说明本实施方式15的光传感器的电路结构以及实际安装结构。图19所示的光传感器是代替图1的光接收元件I而具备了光接收元件214的结构。与图1的结构相同的图19的结构使用相同的构件标号，省略详细的说明。在前述的各实施方式中，说明了利用光电二极管11作为光电变换元件的例子。一般，利用了光电二极管的光接收元件在基板表面的附近构成电路，为了去除基板的电阻分量，在光接收元件的表面上设置了电极。另一方面，以往，作为光接收元件的光电变换元件来使用的光电晶体管由基板的P或者N扩散和表面的N或者P扩散构成，因此一般在光接收元件的背面上设置了电极。通过这样的电极构造，能够实现小型的光传感器。如图19所示，本实施方式的光传感器中，光接收元件214将图1所示的光传感器中的光接收元件I的光电二极管11替换为光电晶体管141 (光电变换元件)。光接收元件214如此具有光电晶体管141作为光电变换元件，从而如图20所示，光接收元件214在表面上设置一个垫片142，并且在芯片的背面设置一个背面电极143。由此，上述的光接收元件214被芯片焊接(die bond)至基板144 (机架)上的端子145，并且垫片142通过电缆147与基板144上的端子146连接。这样，光接收元件214通过利用一般被广泛使用的光电晶体管141，从而能够利用以往的封装构造，因而是有益的。相对于此，利用光电二极管11的光接收元件广13如想要利用上述那样的封装构造，则需要设置与背面电极143同样的电极。因此，需要导入新的封装构造。另外，在本实施方式中，说明了针对图1所示的实施方式I的光传感器将光电二极管11替换为光电晶体管141的例子。不限于此，针对实施方式2 14的光传感器，也可以与上述同样地将光电二极管11替换为光电晶体管141。[实施方式16]上述实施方式f 15记载的光传感器，适合用于利用了能够进行物体检测、物体动作速度检测，并且例如需要光接收元件为两端子的光断续器的数字照相机、复印机、打印机、便携式设备、利用了电机的电子设备等。 此外，本发明的光传感器也适合用于烟传感器、非接触式传感器、测距传感器等中无法确保充分的容量的设备等。烟传感器、非接触式传感器、测距传感器都能通过利用了光电二极管的检测器来构成。烟传感器感应遮蔽发光部-光接收部之间的烟量所导致的灵敏度的变动，非接触式传感器、测距传感器都是感测从发光侧照射并由检测物反射回的光接收量。因此，无论是在任何一种传感器中应用本发明都能在两端子中实现正确的感应，变得有益。(复印机的结构)这里，作为利用了光传感器的电子设备而说明复印机。图21是表示该复印机的内部结构的正面图。如图21所示，复印机301对设置在主体302的上部的原稿台303上放置的原稿照射光源灯304的光，并将来自原稿的反射光经由镜组305以及透镜306照射到已带电的感光体鼓307而进行曝光。此外，复印机301对通过曝光而在感光体鼓307上形成的静电潜像附着调色剂从而形成调色剂像。进而，复印机301在从手动供纸托盘308和供纸盒309、310经由搬运系统311而提供的用纸上转印感光体鼓307上的调色剂像，进而通过定影装置312将调色剂像定影之后，排出到主体302的外部。在上述那样构成的复印机301中，为了检测各部分的位置和用纸的通过而配置了光传感器S1 S12。光传感器Sl S4为了检测沿原稿的光扫描方向移动的镜组305的一部分的位置而配置。光传感器S5、S6为了检测镜组305的一部分和移动的透镜306的位置而配置。光传感器S7为了检测感光体鼓307的旋转位置而配置。光传感器S8为了检测手动供纸托盘308上的用纸的有无而配置。光传感器S9为了检测从上段的供纸盒309供应的用纸的搬运的有无而配置。光传感器SlO为了检测从下段的供纸盒310供应的用纸的搬运的有无而配置。光传感器S 11为了检测来自感光体鼓307的用纸的分离而配置。光传感器S12为了检测向复印机301外部的用纸的排出而配置。如上所述，复印机301具有多个光传感器Sf S12。因此，作为这些光传感器Sf S12，通过利用前述的各实施方式的光传感器，基于光传感器Sf S12能够实现复印机301的高性能化。另外，在上述的例子中，为了便于说明，举出光传感器Sf S12进行了说明，但在实际的复印机中大多利用更多数的光传感器。从而，在这样的电子设备中上述效果变得更显著。或者，本实施方式也能够表现为如下。光传感器，包括具有两端子的光接收元件的光传感器，该光接收元件相对于一个端子的固定电位而改变另一个端子的电位从而进行信号检测；以及电流控制部，根据在上述光接收元件中输入了光时产生的光电流而被开关控制，上述电流控制部在上述光电流没有产生的情况下，产生用于使上述两端子之间的电位差降低的电流，在上述光电流产生的情况下，停止上述电流。此外，在上述光传感器中，优选上述电流控制部是根据将上述光电流进行电压变换后的电压而被开关控制的晶体管。根据上述结构，尤其在光电流的少的情况下，通过利用根据被电压控制的晶体管而进行开关的上述电流控制部，也可以获得更大的固定电流，传感器的电位变动可稳定地取得较大。此外，优选的是，上述光传感器包括电流源，与产生上述光电流的元件并联配置，上述光电流和从上述电流源供应的电流被输入到同一放大器，从而被用于上述电流控制部的开关控制。在仅凭上述光电流进行上述电流控制部的开关控制的结构中，在对光电流进行导通/截止时，由于光电二极管自身的电容等而引起动作延迟，响应特性可能变差。相对于此，根据上述结构，与光电流并联地设置电流源并输入到同一放大器中，从而加快光导通/截止时的动作，并且不用将上述放大器完全截止就能够动作，因此响应变快。此外，优选的是，在上述光传感器中，从上述电流源供应的电流不根据外部电源的电压值而改变。当上述电流源追随外部电源的电压值而变动的情况下，例如考虑在电位大时电流源的电流增加，光检测范围变窄。相对于此，根据上述结构，例如上述电流源中利用带隙电流源生成不依赖电位变动的电流，则能够进行稳定的光检测而不依赖外部电源的电压值。此外，优选的是，在上述光传感器中，改变的电位的最小值根据对上述光接收元件外接的电阻与上述光接收元件内的电阻的电阻分割而决定。根据上述结构，如果针对上述光接收元件所外接的电阻，根据与上述光接收元件的内部电路中的上拉电阻之比来决定变动电位的最小值，则能够实现依赖于外接电阻的电压设定，并且可获得稳定的电压。此外，优选的是，在上述光传感器中，上述光接收元件具有迟滞特性。根据上述结构，能够通过上述光接收元件的迟滞幅度来调整光传感器的使用范围，能够抑制干扰的影响所导致的振动缺陷。此外，优选的是，在上述光传感器中，设定上述电流源的电流量，使得以从上述两端子之间的电位差最大时的光电流减去上述电流源的电流量后的值与从上述两端子之间的电位差最小时的光电流减去上述电流源的电流量后的值之比来提供迟滞特性。在上述结构中，根据两端子之间的电位差的最大值与最小值之比来提供迟滞特性。此外，上述最大值以及最小值与从光电流减去电流源的电流量后的值成比例。如果相对于光电流适当设定电流源的电流量，则在两端子之间的电位差成为最小值时，电流源截止，因此其电流成为0A。这样，通过适当调整电流源的电流量，从而将输出从低电平状态改变为高电平状态所需的光电流量和将输出从高电平状态改变为低电平状态所需的光电流量不同，因此可获得迟滞特性。由此，迟滞幅度的电阻值依赖性下降，因此能够在更宽的范围内使用外接电阻的电阻值。因此，能够排除后级的放大器的偏差、温度以及电压变动的影响，因而是有益的。此外，上述光传感器优选包括光电变换元件，产生上述光电流；以及零偏置电路，将该光电变换元件的两端子之间的偏置设为零。作为光电变换元件，例如使用光电二极管的情况下，根据光电二极管自身具有的电容等，在将光电流导通/截止时会引起动作延迟，响应特性可能变差。因此，如前述那样与光电流并联地设置电流源是有效的，但由于特性根据电流的偏差而变动，因此担心该偏差导致光灵敏度特性下降。相对于此，在上述结构中，通过零偏置电路,光电变换元件的两端子之间的偏置始终成为零，因此即使在光电流的输入时光电变换元件也不需要对自身的电容进行充电。此夕卜，由此，能够省略上述的电流源，因而电流源的电流量被削减，并且能够抑制电流量的偏差。因此，能够抑制光灵敏度特性的偏差，并且即使以更小的电流也能够进行驱动，因而是有益的。此外，优选的是，在上述光传感器中，上述零偏置电路具有第I晶体管和第2晶体管，该第2晶体管的尺寸大于上述第I晶体管的尺寸，其中，该第I晶体管与上述光电变换元件串联设置，该第2晶体管的两端子之间连接而成为二极管连接，并且该第2晶体管的栅极与上述第I晶体管的栅极连接。第2晶体管中流过的电流由流过电阻等的电流供应电路的电流所决定，因此难以生成与光电流同等的微小电流。因此，第I以及第2晶体管中栅极-源极间电压将散乱，难以将光电变换元件的偏置控制为零。因此，在上述结构中，流过比第I晶体管更大的电流的第2晶体管的尺寸大于上述第I晶体管的尺寸，从而能够将第I以及第2晶体管之间的栅极-源极间电压调整为相同。由此，容易将光电变换元件的偏置控制为零，因而是有益的。此外，上述光传感器优选包括电流源，将不根据外部电源的电压值而改变的电流提供给上述零偏置电路。为了驱动零偏置电路，第I以及第2晶体管的栅极-源极间电压需要达到规定值以使其动作，为此，需要最低限度的电流。为了满足该要求，在上述结构中，通过电流源将不受外部电源的电压值的影响的最小的电流提供给零偏置电路。因此，当两端子之间的电位差成为最大时，通过将供应给零偏置电路的电流设为最小，从而能够获得更大的电位差。此外，上述光传感器优选包括电流供应电路，在作为上述两端子之间的电压的两端子之间的电位差下降时对上述电流源供应电流。在上述结构中，当两端子之间的电位差下降时，就算电流源不动作，电流值变得不充分，也会通过电流供应电路对电流源供应电流。由此，当两端子之间的电位差下降时，从电流源到零偏置电路的电流被充分确保，因而零偏置电路能够稳定地进行动作。此外，上述光传感器优选包括变换器，进行上述晶体管的开关控制。在上述结构中，在光输入时，构成变换器的两个互补型晶体管的其中一个导通，另一个截止，但在输入光量减少的电流的减少时，一个截止，另一个导通。通过这样的互补型晶体管的导通/截止动作，晶体管进行导通/截止，因此能够高速地控制晶体管的开关而不延迟。由此，能够提高光传感器的响应速度。上述光传感器优选包括电阻，连接在上述另一个端子和上述晶体管的栅极之间。当两端子之间的电位差下降时，在变换器中的互补型晶体管中、配置在晶体管的栅极-漏极之间的互补型晶体管，从进行开关动作起电位差逐渐减少，电流减少。因此，光传感器的响应速度逐渐降低。相对于此，在上述结构中，由于电阻连接在另一个端子和晶体管的栅极之间，因此从上述的端子侧向晶体管的栅极流过电流，从而能够补偿两端子之间的电位差的下降。由此，能够防止光传感器的响应速度的下降。上述光传感器优选包括晶体管，在上述两端子之间进行开关以便产生上述两端子之间的电位差，该晶体管的阈值电平被设定为低于0. 7V。在上述结构中，晶体管的阈值电平被设定得低。例如，作为晶体管利用了 MOS晶体管时，能够通过调整投配量而改变阈值电平。通过将晶体管的阈值电平设定得低，从而能够进一步提高两端子之间的电位差。由此，能够扩展光传感器的动作范围，因而是有益的。上述光传感器优选包括辅助晶体管，与上述晶体管级联连接。在利用了上述那样阈值电平低的晶体管的情况下，担心在高温中的晶体管截止时产生漏电流。因此，设置与晶体管级联连接的辅助晶体管，如果减低该辅助晶体管的漏极电压，则能够将截止时的漏电流减少1/10以上。由此，能够抑制原本两端子之间的电位差上升时两端子之间的电位差反而下降的情况，因而是有益的。优选的是，在上述光传感器中，用于使上述晶体管进行开关动作的偏置电阻具有负的温度特性。晶体管中如果阈值电平的温度特性的变动大，则可能会产生误动作。这是因为MOS晶体管的阈值电平在高温下会降低。另一方面，在电流-电压变化中使用的电阻如果例如利用扩散电阻，则电阻值在高温下会上升，因此灵敏度中会产生较大的温度特性。因此，在上述结构中，如果用具有负的温度特性的电阻(例如多晶硅电阻)来构成偏置电阻，则能够抵消MOS晶体管的阈值电平的温度特性。由此，光传感器的温度特性的变动减少，因而是有益的。上述光传感器优选包括切换电路，根据光电流量来切换上述电流的量。在上述结构中，通过切换电路，不仅需要监视光的有无，还需要监视光的通过量的情况下，根据光电流量来切换电流量。由此，能够使输出电压值可变，能够检测光的通过量。优选的是，在上述光传感器中，上述光接收元件在封装的背面具有与上述端子的其中一个端子连接的电极。在上述结构中，能够利用包含以往作为光电变换元件来使用的光电晶体管的光接收元件中的电极构造(背面电极)。由此，不需要重新制作封装，因而是有益的。本发明不限于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围内能够进行各种变更，将不同的实施方式分别公开的技术手段进行组合而获得的实施方式也包含在本发明的技术范围内。本发明能够用于利用了能够进行物体检测、物体动作速度检测，并且例如需要光接收元件为两端子的光断续器的数字照相机、复印机、打印机、便携式设备、利用了电机的电子设备等。
权利要求
1.一种光传感器，包括两端子的光接收元件，该光接收元件相对于一个端子的固定电位而改变另一个端子的电位从而进行信号检测，其特征在于，包括电流控制部，根据在上述光接收元件中输入了光时产生的光电流而被开关控制，上述电流控制部在上述光电流没有产生的情况下，产生用于使上述两端子之间的电位差降低的电流，在上述光电流产生的情况下，停止上述电流。
2.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，上述电流控制部是根据将上述光电流进行电压变换后的电压而被开关控制的晶体管。
3.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，包括电流源，与产生上述光电流的元件并联配置，上述光电流和从上述电流源供应的电流被输入到同一放大器，从而被用于上述电流控制部的开关控制。
4.如权利要求3所述的光传感器，其特征在于，从上述电流源供应的电流不根据外部电源的电压值而改变。
5.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，改变的电位的最小值根据对上述光接收元件外接的电阻与上述光接收元件内的电阻的电阻分割而决定。
6.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，上述光接收元件具有迟滞特性。
7.如权利要求3所述的光传感器，其特征在于，设定上述电流源的电流量，使得以从上述两端子之间的电位差最大时的光电流减去上述电流源的电流量后的值与从上述两端子之间的电位差最小时的光电流减去上述电流源的电流量后的值之比来提供迟滞特性。
8.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，包括光电变换元件，产生上述光电流；以及零偏置电路，将该光电变换元件的两端子之间的偏置设为零。
9.如权利要求8所述的光传感器，其特征在于，上述零偏置电路具有第I晶体管和第2晶体管，该第2晶体管的尺寸大于上述第I晶体管的尺寸，其中，该第I晶体管与上述光电变换元件串联设置，该第2晶体管的两端子之间连接而成为二极管连接，并且该第2晶体管的栅极与上述第I晶体管的栅极连接。
10.如权利要求8所述的光传感器，其特征在于，包括电流源，将不根据外部电源的电压值而改变的电流提供给上述零偏置电路。
11.如权利要求10所述的光传感器，其特征在于，包括电流供应电路，在作为上述两端子之间的电压的两端子之间的电位差下降时对上述电流源供应电流。
12.如权利要求2所述的光传感器，其特征在于，包括变换器，进行上述晶体管的开关控制。
13.如权利要求12所述的光传感器，其特征在于，包括电阻，连接在上述另一个端子和上述晶体管的栅极之间。
14.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，包括晶体管，在上述两端子之间进行开关以便产生上述两端子之间的电位差， 该晶体管的阈值电平被设定为低于O. 7V。
15.如权利要求14所述的光传感器，其特征在于，包括辅助晶体管，与上述晶体管级联连接。
16.如权利要求2所述的光传感器，其特征在于，用于使上述晶体管进行开关动作的偏置电阻具有负的温度特性。
17.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，包括切换电路，根据光电流量来切换上述电流的量。
18.如权利要求1所述的光传感器，其特征在于，上述光接收元件在封装的背面具有与上述端子的其中一个端子连接的电极。
19.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求1至18的任一项所述的光传感器。
全文摘要
本发明涉及光传感器以及电子设备。在光电二极管(11)中没有光输入时，第2电流镜电路(15)动作，在晶体管(15b)中流过用于降低光接收元件(1)的两端子之间的电位差的电流，光传感器的输出成为低。在有光输入时，通过晶体管(12)导通从而第2电流镜电路(15)停止，在晶体管(15b)中用于降低光接收元件(1)的两端子之间的电位差的电流停止，光传感器的输出成为高。由此，提供一种具有光接收元件的输出不依赖光电流的电路，并且能够进行高速动作的光传感器。
文档编号G01J1/44GK103017898SQ20121031444
公开日2013年4月3日 申请日期2012年8月30日 优先权日2011年9月21日
发明者冈田教和 申请人:夏普株式会社