(57)【要約】【課題】光センサの分光感度特性を波長に対して平坦にさせることで、被試験光の光パワーを正確に測ることのできる光パワーメータを提供する。【解決手段】所定範囲の波長領域に感度特性を有する光センサ手段１１を備えた検出部１０と、検出部１０からの受光信号により光パワーを計算する測定部１００とを備えた光パワーメータにおいて、光センサ手段１１は、光学フィルタｆと受光素子ＰＤとを備え、それぞれ感度波長領域が制限された異なる分光感度特性を有した光センサＳを複数個配列することにより構成され、測定部１００は、それぞれ異なる光センサＳの分光感度特性Ｓ’（λ）に対応して重み付けを行い、各光センサＳの分光感度特性Ｓ（λ）を、所定範囲の波長領域において平坦な特性とする制御手段１０２を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定範囲の波長領域に感度特性を有する光センサ手段を備えた検出部と、前記検出部からの受光信号により光パワーを計算する測定部とを備えた光パワーメータにおいて、
前記光センサ手段は、光学フィルタと受光素子とを備え、それぞれ感度波長領域が制限された異なる分光感度特性を有した光センサを複数個配列することにより構成され、
前記測定部は、それぞれ異なる前記光センサの分光感度特性に対応して重み付けを行い、前記各光センサの分光感度特性を、前記所定範囲の波長領域において平坦な特性とする制御手段を有することを特徴とする光パワーメータ。
【請求項２】
前記検出部は、内部に前記光センサ手段が設置された筐体を有しており、前記筐体には、被試験光が入射する入射部開口が設けられ、前記入射部開口には拡散板が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の光パワーメータ。
【請求項３】
前記測定部の前記制御手段は、
前記光センサ手段からの受光信号である電流信号を電圧に変換するＩ／Ｖ変換アンプと、前記Ｉ／Ｖ変換アンプからの受光信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器にて変換された受光信号を保存する第１の記憶手段と、前記重み付け係数を記憶する第２の記憶手段と、を備え、
前記第１の記憶手段に保存されている前記受光信号と、前記第２記憶手段に保存されている重み付け係数を用いて、前記各光センサの感度特性を重み付けさせて、加算することにより、合算後の光センサの分光感度特性を所定範囲の波長領域に対して平坦な特性とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の光パワーメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源としての、蛍光灯、電球、ＬＥＤ照明、ＬＥＤ素子、ＬＤ、ＬＣＤ（液晶ディスプレー）などからの光のパワーを測定する光パワーメータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、蛍光灯、電球、ＬＥＤ素子などの測定対象光源からの光（被試験光）のパワーを測定する光パワーメータとして、種々の装置が提案されている。
【０００３】
一般に光パワーメータは、受光素子として、波長に対して異なる感度特性を有するシリコンフォトダイオードなどの量子型の半導体素子を用いた光センサを使用している。
【０００４】
従って、光パワーを正確に測定するためには、測定すべき被試験光の波長を機器に設定して、光センサの分光感度特性を補正して測定する必要がある。
【０００５】
そこで、特許文献１に示す光パワーメータでは、本願添付の図５に示すように、光パワーメータ用の光センサＳは、光学フィルタｆと受光素子（シリコンフォトダイオード）ＰＤで構成している。図６（ａ）に、受光素子ＰＤの分光感度特性を示す。
【０００６】
そこで、特許文献１の光パワーメータでは、図６（ｂ）に示すような分光透過特性を示す光学フィルタｆを使用し、光センサＳの分光感度特性を平坦にしている。
【０００７】
この方式によると、光センサＳは、波長に対して平坦な特性を有することから、被試験光の波長を設定せずとも、被試験光のパワーを測定することが可能である。
【特許文献１】特開平４−１５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、光学フィルタとシリコンフォトダイオードを使用した光センサで、一例として、波長領域４００ｎｍ〜７００ｎｍなどとされる比較的ブロードな領域で分光感度特性を一定にすることは難しく、分光感度特性に傾きが生じたり、うねりが生じることがある。このような現象が起こると、測定結果に誤差が生じる。
【０００９】
また、光センサを量産する場合、光学フィルタの分光透過特性や受光素子の分光感度特性にばらつきが生じると構成上そのばらつきを補正することができない。
【００１０】
従って、従来の方法では、高精度に光パワーを測定することは困難である。
【００１１】
本発明の目的は、光センサの分光感度特性を波長に対して平坦にさせることで、被試験光の光パワーを正確に測ることのできる光パワーメータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は本発明に係る光パワーメータにて達成される。要約すれば、本発明は、所定範囲の波長領域に感度特性を有する光センサ手段を備えた検出部と、前記検出部からの受光信号により光パワーを計算する測定部とを備えた光パワーメータにおいて、
前記光センサ手段は、光学フィルタと受光素子とを備え、それぞれ感度波長領域が制限された異なる分光感度特性を有した光センサを複数個配列することにより構成され、
前記測定部は、それぞれ異なる前記光センサの分光感度特性に対応して重み付けを行い、前記各光センサの分光感度特性を、前記所定範囲の波長領域において平坦な特性とする制御手段を有することを特徴とする光パワーメータである。
【００１３】
本発明の一実施態様によると、前記検出部は、内部に前記光センサ手段が設置された筐体を有しており、前記筐体には、被試験光が入射する入射部開口が設けられ、前記入射部開口には拡散板が設置されている。
【００１４】
本発明の他の実施態様によると、前記測定部の前記制御手段は、
前記光センサ手段からの受光信号である電流信号を電圧に変換するＩ／Ｖ変換アンプと、前記Ｉ／Ｖ変換アンプからの受光信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器にて変換された受光信号を保存する第１の記憶手段と、前記重み付け係数を記憶する第２の記憶手段と、を備え、
前記第１の記憶手段に保存されている前記受光信号と、前記第２記憶手段に保存されている重み付け係数を用いて、前記各光センサの感度特性を重み付けさせて、加算することにより、合算後の光センサの分光感度特性を所定範囲の波長領域に対して平坦な特性とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光センサの分光感度特性を波長に対して平坦にさせることで、被試験光の光パワーを正確に測ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る光パワーメータを図面に則して更に詳しく説明する。
【００１７】
実施例１
図１及び図２を参照して、本発明に係る光パワーメータ１の一実施例を説明する。図１は、本実施例における光パワーメータ１の電気的構成の一実施例を示すブロック図であり、図２は、光センサ手段１１を備えた検出部１０の構成を示す。
【００１８】
本実施例によると、光パワーメータ１は、検出部１０と測定部１００とを備えている。検出部１０は、内部に光センサ手段１１が設置された筐体（ケーシング）１２を有しており、本実施例では、左側に位置して測定対象光源からの光（被試験光）が入射する入射部開口１３が設けられている。また、入射部開口１３には拡散板１４が設置されている。拡散板１４の作用については、後述する。
【００１９】
ケーシング１２の内部に配置された光センサ手段１１は、入射部開口１３から拡散板１４により拡散された光を検出するために、複数個の光センサＳ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・・Ｓｎ−２、Ｓｎ−１、Ｓｎ）にて構成されている。各光センサＳは、光学フィルタｆ（ｆ１、ｆ２、ｆ３、・・・・ｆｎ−２、ｆｎ−１、ｆｎ）と受光素子（光電変換素子）ＰＤ（ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、・・・・ＰＤｎ−２、ＰＤｎ−１、ＰＤｎ）にて構成されており、各光センサＳは、ある制限された感度波長領域を有している。
【００２０】
つまり、本発明によると、光センサ手段１１を構成する個々の各光センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・・Ｓｎ−２、Ｓｎ−１、Ｓｎは、図３に示すように、それぞれ個々の分光感度特性Ｓ’１（λ）、Ｓ’２（λ）、Ｓ’３（λ）、・・・・Ｓ’ｎ−２（λ）、Ｓ’ｎ−１（λ）、Ｓ’ｎ（λ）を有している。即ち、個々の光センサＳの分光感度特性Ｓ’１（λ）、Ｓ’２（λ）、Ｓ’３（λ）、・・・・Ｓ’ｎ−２（λ）、Ｓ’ｎ−１（λ）、Ｓ’ｎ（λ）がバンドパスの特性を有している。なお、個々の光センサＳの分光感度特性Ｓ’は、光センサＳを光パワーメータに組み込んだ後に、分光手段などを使用して、各光センサ毎に測定することにより求める。
【００２１】
従って、複数個の光センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・・Ｓｎ−２、Ｓｎ−１、Ｓｎにて、光センサ手段１１の所定範囲とされる波長領域、例えば、４００〜６００ｎｍの検出波長領域を構成している。
【００２２】
図１を参照すると、本実施例にて光パワーメータ１は、上記検出部１０を構成する複数個の光センサＳ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・・Ｓｎ−２、Ｓｎ−１、Ｓｎ）から成る光センサ手段１１の受光信号（電流信号）を測定部１００へと送信する。測定部１００は、受光信号（電流信号）を電圧に変換するＩ／Ｖ変換アンプ（ゲインは全て等しい）１０１と、Ｉ／Ｖ変換アンプ１０１からの受光信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器１０２と、Ａ／Ｄ変換器１０２にて変換された受光信号を受信する制御手段（ＣＰＵ）１０３とを備えており、光パワーを計算し、表示手段１０６にて表示する。
【００２３】
なお、本実施例によると、制御手段１０３は、Ａ／Ｄ変換器１０２から送信される受光信号をＲＡＭ（第１の記憶手段）１０４に保存し、ＲＡＭ１０４に保存されている受光信号、及び、ＲＯＭ（第２の記憶手段）１０５に保存されている重み付け係数を用いて、各光センサＳの分光感度特性に対応して重み付けさせて、加算する。これにより、合算後の光センサの分光感度特性を所定範囲の波長領域に対して平坦な特性とする。
【００２４】
つまり、合算後の光センサの分光感度特性ＳΣ（λ）は、
ＳΣ（λ）＝ｋ１・Ｓ’１（λ）＋ｋ２・Ｓ’２（λ）＋・・・・＋ｋｎＳ’ｎ（λ）
で表される。ｋ１〜ｋｎは、重み付け係数である。
【００２５】
合算後の光センサＳの分光感度特性ＳΣ（λ）は、所定範囲の波長領域に対して平坦となる。
【００２６】
本実施例では、パワーメータ１は、光センサ手段１１として、１６個の光センサＳを有している。また、各光センサＳは、受光素子ＰＤとして、シリコンフォトダイオードを使用した。本実施例における各光センサＳの分光感度特性Ｓ’１（λ）、Ｓ’２（λ）、Ｓ’３（λ）、・・・・Ｓ’１６（λ）（ｎ＝１６）が図３に示される。
【００２７】
つまり、本実施例によれば、１６個の光センサＳを備えた光センサ手段１１は、図３に示すように、４２０ｎｍ〜５８０ｎｍまで１６ｎｍピッチでピークを持つ１６個の受光信号を出力する。なお、光センサＳの数は、１６個に限定されるものではなく、所望により、これ以外の個数とすることもできる。
【００２８】
各受光信号にこの光センサＳの分光感度特性に対応した重み付けをさせて、合算し、合算した後の光センサＳの分光感度特性ＳΣ（λ）の一例を図４に示す。
【００２９】
図４より、本実施例の光パワーメータ１によると、波長４２０ｎｍ〜５８０ｎｍの領域において平坦な特性を有することが確認できた。
【００３０】
従って、本発明によると、合算後の光センサＳの分光感度特性ＳΣ（λ）は平坦な特性とすることができ、平坦な波長領域では、被試験光の波長を設定することなく、正確な光パワーを測定することが可能である。
【００３１】
また、光パワーメータ１の量産時に、受光素子ＰＤの感度や、光学フィルタｆの分光透過特性にばらつきが生じても、本発明によれば、予め各光センサＳの分光感度特性を測定するため、問題が生じることはない。
【００３２】
なお、上述したように、本実施例では、ケーシング１２の入射部開口１３に拡散板１４が設置されている。拡散板１４の作用について説明する。
【００３３】
被試験光が検出部１０に入射する入射角度（θ）が極端に変化した場合には、光分布に偏りが生じる。
【００３４】
本発明によると、上述のように、光センサ手段１１は、透過波長が異なる複数の光センサＳ１、Ｓ２、・・・Ｓｎで構成される。従って、被試験光の検出部１０への入射角度（θ）が極端に変化し、光分布に偏りが生じた場合には、被試験光の入射角度によって複数の光センサＳ１、Ｓ２、・・・Ｓｎ上の光量が変化して測定値が変化することとなる。
【００３５】
そこで、本実施例では、入射部開口１３の領域を全面的に覆って、拡散板１４が入射部開口１３に固定される。拡散板１４としては、オパール型拡散板（商品名：シグマ光機株式会社製）が好適に使用される。
【００３６】
図７に拡散板１４を使用しない場合の、被試験光の入射角度（θ）と、光センサ手段１１を構成する１６個の各光センサＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ１６上の強度分布との関係を示す図である。図８は、本実施例に従って拡散板１４を使用した場合の、被試験光の入射角度（θ）と、光センサ手段１１を構成する各光センサＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ１６上の強度分布との関係を示す図である。
【００３７】
図７から、ケーシング１２の入射部開口１３に拡散板１４がない場合には、ケーシング１２に入射する光束の角度（θ）が変化すると、透過波長が異なる各光センサＳ１、Ｓ２、・・・Ｓ１６に照射する光量が入射角度によって変化することが分かる。
【００３８】
これに対して、図８から分かるように、拡散板１４をケーシング１２の入射部開口１３に固定することで、検出部１０に入射する被試験光が拡散されて入射し、被試験光の入射角度（θ）が変化しても、透過波長が異なる各光センサＳに照射する光束分布は偏りが生じず、均一である。
【００３９】
従って、本実施例の光パワーメータ１によれば、被試験光の入射角度が変化しても高精度に被試験光のパワーや色度を高精度に測定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る光パワーメータの一実施例の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る光パワーメータの検出部の一実施例の概略構成図である。
【図３】光センサ手段を構成する各光センサの相対分光感度特性を示す図である。
【図４】光センサ手段を構成する各光センサの合算後の相対分光感度特性を示す図である。
【図５】従来の光センサの一例を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、従来の光センサの分光感度特性を示す図であり、図６（ｂ）は、光学フィルタの光透過特性を示す図である。
【図７】拡散板を設置しない場合の被試験光の入射角度と各光センサ上の強度分布を示す図である。
【図８】拡散板を設置した場合の被試験光の入射角度と各光センサ上の強度分布を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１            光パワーメータ
１０          検出部
１１          光センサ手段
１２          ケーシング（筐体）
１３          入射開口
１４          拡散板
１００        測定部
１０１        Ａ／Ｄ変換器
１０２        制御手段
１０３        ＲＡＭ（第１の記憶手段）
１０４        ＲＯＭ（第２の記憶手段）
１０５        表示手段
ｆ            光学フィルタ
ＰＤ          受光素子
Ｓ            光センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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