Before

受光素子(フォトダイオード)は、照射された光量に比例した電流を発生する素子ですが、その出力は微小なアナログ信号のため、そのままではマイコンがはその値を読み取ることができません。では、マイコンにて適切に受光素子が発した電流を読み取らせるためにはどうすればいいのでしょうか。

After

一般的なフォトダイオードからの信号変換回路を示します。

フォトダイオードは光入力に比例した電流が流れます。この光の量をデジタル変換することで、明るさなどを計測するのですが、最初の段階では電流を電圧に変換します。(I-V変換)フォトダイオードに光が入力されると、オペアアンプの－入力に向かい電流が流れます。一方、オペアンプの＋入力は0V(GND)に接続されています。図のような回路構成の場合、オペアンプは－入力を同じ電圧となるよう出力を調整しようとします。
つまり、電流iに応じて出力Voを変化させて－入力端子を0Vとするように調整します。

(例)フォトダイオードからの光電流 i 100uA
検出抵抗 R 10KΩ　とした場合、　出力 Vo=-iR = -1V となります。
光電流量に比例して出力Voはマイナス側に増大していくことになります。

このように微小な電流をデジタル値に変換するに適した電圧に置き換えることで、正確なAD変換(アナログ-デジタル変換)が可能となります。マイコンはそのデジタル値を読み取ることにより、正確な光量を計測することが可能となります。