(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光を分光し、光信号レベルを測定する分光測定装置において、
前記被測定光が分光された光を受光する複数のフォトダイオードからなるフォトダイオードアレイと、
このフォトダイオードアレイのフォトダイオードによる出力信号を選択する選択回路と、
この選択回路に、隣接する複数のフォトダイオードを組として同時に選択させ、組として選択するフォトダイオードを１個ずつ順次ずらし、前記フォトダイオードアレイの全フォトダイオードの中から一組だけを選択させていく制御部と
を有し、選択回路の出力により、波長ごとの光信号レベルを求めることを特徴とする分光測定装置。
【請求項２】
選択回路の出力を電流電圧変換する変換部と、
この変換部の出力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
このＡ／Ｄ変換部のデジタルデータを格納する記憶部と、
この記憶部から波長ごとのピークを検出し、出力する検出部と
を設けたことを特徴とする請求項１記載の分光測定装置。
【請求項３】
フォトダイオードごとに設けられ、フォトダイオードの出力信号を電流電圧変換し、選択回路に出力する変換部と、
選択回路の出力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
このＡ／Ｄ変換部のデジタルデータを格納する記憶部と、
この記憶部から波長ごとのピークを検出し、出力する検出部と
を設けたことを特徴とする請求項1記載の分光測定装置。
【請求項４】
フォトダイオードごとに設けられ、フォトダイオードの光電流を蓄積し、フォトダイオードの出力とする積分回路を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の分光測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分光測定装置に関し、詳しくは、高速に光信号レベルを測定する分光測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバによって光信号を伝送する光通信方式の一種に、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）通信がある。このＷＤＭ通信とは、波長の異なる複数の光信号を１本の光ファイバによって伝送する通信方式である。また、波長の異なる複数の光信号のことをＷＤＭ信号とも呼ぶ。また、ＷＤＭ信号のそれぞれの光信号は、例えば短波側から１チャネル、２チャネルと数えられることが多い。
【０００３】
分光測定装置とは、波長分散素子、波長フィルター等を用いて被測定光を波長ごとに分離し、任意の波長幅に存在する光パワーを求め、この求めた光パワーから被測定光の特性を測定する測定装置である。この分光測定装置は、ＷＤＭ信号の測定によく用いられ、入力されたＷＤＭ信号を波長ごとに分離し、求めた光パワーから各チャネルごとの光信号レベルや波長等を求める。
【０００４】
図６は、このようなＷＤＭ信号を測定する分光測定装置の一実施例を示す原理構成図である。図６において、分光器１０はポリクロメータ方式と呼ばれるものであり、被測定光であるＷＤＭ信号が入力され、任意の波長幅に存在する光パワーに対応した出力を測定データとして出力する。
【０００５】
分光器１０は、光ファイバ１１、コリメーティングレンズ１２、波長分散素子である回折格子１３、フォーカシングレンズ１４、フォトダイオードアレイモジュール１５（以下ＰＤＭと略す）、光シャッター１６から構成される。
【０００６】
光ファイバ１１は、被測定光１００を分光器１０に入射する伝送路である。コリメーティングレンズ１２は、光ファイバ１１の出射口に対向して設置され、光ファイバ１１から出射された被測定光１００を平行光にして出射する。
【０００７】
回折格子１３は、コリメーティングレンズ１２からの出射光を所望の角度に回折するため、コリメーティングレンズ１２に対して傾けて設置してある。また、回折格子１３は被測定光１００を波長ごと異なる角度に分離して出射する。フォーカシングレンズ１４は、回折格子１３からの出射光の光路上に設置され、出射光を収束させる。
【０００８】
ＰＤＭ１５は、被測定光１００が収束する位置となるように設置される。ＰＤＭ１５は、短冊状または点状のフォトダイオードが配列されたフォトダイオードアレイが設けられている。このフォトダイオードは、入射した被測定光１００の光パワーに応じた電流（光電流）を発生し、出力信号として出力する。また、各フォトダイオードには、前もって波長が割り付けられている。波長の割り付けは、被測定光１００が回折格子１３によって波長ごとに分離されて、フォトダイオードアレイにて収束する位置と対応している。
【０００９】
またＰＤＭ１５は、フォトダイオードからの出力信号を順次選択する選択回路が設けられ、この選択回路からの出力が分光器１０の測定データとして出力される。
【００１０】
光シャッター１６は、光ファイバ１１とコリメーティングレンズ１２の間に設けられ、被測定光１００を遮断することができる。光シャッター１６は被測定光１００を遮り、その時のフォトダイオードの暗電流レベルを測定し、この値を被測定光１００の測定データから減算することで、暗電流のドリフトの影響も除去でき、高精度な測定が実現できる。
【００１１】
制御部２０は、ＰＤＭ１５の選択回路の動作を制御する制御信号を選択回路に出力し、また、選択回路の動作の開始と終了を示す開始信号と終了信号を出力する。変換部３０は、分光器１０のＰＤＭ１５から出力される測定データを入力し、適切な電圧レベルに変換して出力する。そして、変換部３０は、電流を電圧に変換するＩ／Ｖ変換回路と、必要に応じて電圧レベルを調整する増幅回路や減衰回路等が設けられる。
【００１２】
演算部４０は、Ａ／Ｄ変換部４１、記憶部４２、検出部４３、加算部４４が設けられる。Ａ／Ｄ変換部４１は、変換部３０から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、出力する。またＡ／Ｄ変換部４１は、制御部２０からの開始信号が入力される。記憶部４２は、Ａ／Ｄ変換部４１から出力されたデジタル信号を格納する。
【００１３】
検出部４３は、記憶部４２に格納された測定データを読出し、読み出した測定データからピーク条件を満たす測定データの検出を行い検出結果を出力する。また、検出部４３は、制御部２０からの終了信号が入力される。加算部４４は、検出部４３から出力された検出結果と記憶部４２に格納された測定データに基づき、演算を行い、この演算結果を出力する。出力部５０は、演算部４０から出力された結果が入力され、図示しない画面に表示や、図示しない外部装置に出力を行う。
【００１４】
このような装置の動作を説明する。被測定光１００は、波長λＡと波長λＢの異なる波長が多重されているとする。光ファイバ１１から出射された被測定光１００は、コリメーティングレンズ１２で平行光となる。コリメーティングレンズ１２を透過した被測定光１００は、回折格子１３に入射する。被測定光１００は回折格子１３によって、波長λＡ、λＢごとに被測定光１００Ａ、１００Ｂに分離される。回折格子１３によって分離された被測定光１００Ａ、１００Ｂは、フォーカシングレンズ１４によってＰＤＭ１５のフォトダイオードアレイに収束するが、収束する光スポットの位置は被測定光１００Ａ、１００Ｂの波長λＡ、λＢに対応してずれる。
【００１５】
フォトダイオードアレイで生じた光電流は、選択回路によって選択された素子から順番に測定データとして出力される。このとき、選択回路は、制御部２０の制御信号に従って素子の選択を行っている。
【００１６】
ＰＤＭ１５の詳細な動作を図７を用いて以下説明する。図７は，ＰＤＭ１５の一部とその周辺部を示した回路図である。図６と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図７において、フォトダイオードアレイ１５Ａは受光部で、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎ（ｎは自然数）を有する。フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎは、カソード側にバイアス電圧Ｖｂが印加される。
【００１７】
スイッチ回路ＳＷ１ａ〜ＳＷｎａ、ＳＷ１ｂ〜ＳＷｎｂは、選択回路１５Ｂを構成している。また、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎごとに、スイッチ回路ＳＷ１ａ〜ＳＷｎａ、およびスイッチ回路ＳＷ１ｂ〜ＳＷｎｂが設けられる。そして、スイッチ回路ＳＷ１ａ〜ＳＷｎａ、ＳＷ１ｂ〜ＳＷｎｂは、例えばＦＥＴスイッチ等が用いられる。
【００１８】
スイッチ回路ＳＷ１ａ〜ＳＷｎａは、一端がそれぞれフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎのアノード側に接続され、他端がＰＤＭ１５の出力側となり、変換部３０に測定データを出力する。スイッチ回路ＳＷ１ｂ〜ＳＷｎｂは、一端がそれぞれフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎのアノード側に接続され、他端がＧＮＤに接続される。また、スイッチ回路ＳＷ１ａ〜ＳＷｎａ、ＳＷ１ｂ〜ＳＷｎｂの制御端子には、制御部２０からの制御信号がそれぞれ入力される。ただし、図７において制御部２０からの制御信号が伝送される信号線は１本で表記されているが、もちろん各スイッチ回路ＳＷ１ａ〜ＳＷｎａ、ＳＷ１ｂ〜ＳＷｎｂの制御端子に接続される信号線は、互いに独立している。
【００１９】
ここで、図７に示す回路の動作を図８を用いて説明する。図８は、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に接続されているスイッチ回路ＳＷ１ａ〜ＳＷ４ａ、ＳＷ１ｂ〜ＳＷ４ｂのタイミング図であり、これら以外のスイッチ回路ＳＷ５ａ〜ＳＷｎａ、ＳＷ５ｂ〜ＳＷｎｂの記載は省略する。図８において、（ａ）は、スイッチ回路ＳＷ１ａに入力される制御信号、（ｂ）は、スイッチ回路ＳＷ１ｂに入力される制御信号である。以下同様に（ｃ）、（ｄ）は、スイッチ回路ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂのそれぞれに入力される制御信号であり、（ｅ）、（ｆ）は、スイッチ回路ＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂのそれぞれに入力される制御信号であり、（ｇ）、（ｈ）は、スイッチ回路ＳＷ４ａ、ＳＷ４ｂのそれぞれに入力される制御信号である。
【００２０】
また、各スイッチ回路ＳＷ１ａ〜ＳＷ４ａ、ＳＷ１ｂ〜ＳＷ４ｂのスイッチは、制御信号が”ＨＩＧＨレベル”の時に”ＯＮ”となり、”ＬＯＷレベル”の時に”ＯＦＦ”となる。
【００２１】
まず、初期状態としてスイッチ回路ＳＷ１ａ〜ＳＷ４ａは、制御回路２０により”ＯＦＦ”にされ、スイッチ回路ＳＷ１ｂ〜ＳＷ４ｂは、制御回路２０により”ＯＮ”にされている。
【００２２】
フォトダイオードアレイ１５Ａの光電流の信号読出しにおいては、第１に制御回路２０は、（ａ）に示すようにスイッチ回路ＳＷ１ａを”ＯＮ”にして、その後（ｂ）に示すようにスイッチ回路ＳＷ１ｂを”ＯＦＦ”にする。この時点でフォトダイオードＰＤ１で生じた光電流が、測定データとして変換部３０に出力される。
【００２３】
次に、出力が終了すると制御回路２０は、（ｂ）に示すようにスイッチ回路ＳＷ１ｂを”ＯＮ”にして、その後（ａ）に示すようにスイッチ回路ＳＷ１ａを”ＯＦＦ”にする。
【００２４】
第２に制御回路２０は、（ｃ）に示すようにスイッチ回路ＳＷ２ａを”ＯＮ”にして、その後（ｄ）に示すようにスイッチ回路ＳＷ２ｂを”ＯＦＦ”にする。この時点でフォトダイオードＰＤ２で生じた光電流が、測定データとして変換部３０に出力される。
【００２５】
次に、出力が終了すると制御回路２０は、（ｄ）に示すようにスイッチ回路ＳＷ２ｂを”ＯＮ”にして、その後（ｃ）に示すようにスイッチ回路ＳＷ２ａを”ＯＦＦ”にする。
【００２６】
同様にして制御回路２０は、スイッチ回路ＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂ、ＳＷ４ａ、ＳＷ４ｂを制御してフォトダイオードＰＤ３、ＰＤ４で生じた光電流を順次、測定データとして出力していく。
【００２７】
ここで制御回路２０は、スイッチ回路ＳＷ１ａ〜ＳＷ４ａのそれぞれを”ＯＮ”した後に、スイッチ回路ＳＷ１ｂ〜ＳＷ４ｂのそれぞれを”ＯＦＦ”し、さらにスイッチ回路ＳＷ１ｂ〜ＳＷ４ｂのそれぞれを”ＯＮ”した後に、スイッチ回路ＳＷ１ａ〜ＳＷ４ａのそれぞれを”ＯＦＦ”している。これは、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４が開放状態となっている時に、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に過大な光信号が入射すると、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４が破損する恐れがあり、この破損を防ぐためである。
【００２８】
このような動作により、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎの各１個ずつの測定データが順次出力される。そして、図６において、変換部３０は、分光器１０からの測定データをＩ／Ｖ変換回路にてＩ／Ｖ変換し、このＩ／Ｖ変換した電圧を必要に応じて増幅回路や減衰回路等にて増幅または減衰して、適切な電圧レベルにして出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換部４１は、変換部３０から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。このとき、Ａ／Ｄ変換部４１は、制御部２０の開始信号をうけ、選択回路１５Ｂが選択するフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎの測定データと同期をとって、順次変換していく。
【００３０】
この際、図８に示すように１番目の測定データは、フォトダイオードＰＤ１の出力であり、ｎ番目の測定データは、フォトダイオードＰＤｎの出力である。つまり、測定データの順番とフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎの順番は同一である。
【００３１】
記憶部４２は、Ａ／Ｄ変換部４１によってデジタル信号に変換された各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎの測定データを格納する。検出部４３は、制御信号２０の終了信号を受け、記憶部４２の測定データから条件を満たす測定データを検出する。例えば、各チャネルの光信号のピークを検出するための条件としては、隣合う測定データよりも大きな値となる測定データがあげられる。そして、この条件を満たす測定データが、何番目か検出する。
【００３２】
加算部４４は、この検出部４３の検出結果と記憶部４２に格納された測定データに基づき、ピークとなるフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎの測定データと、ピーク近傍の測定データを加算して各チャネルごとの光信号レベルを求める。また、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎごとに波長が割り付けられているので、各チャネルの波長も、ピークとなるフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎに割付られている波長から求めることもできる。出力部５０は、各チャネルの光信号レベルおよび波長を画面に表示したり、外部に出力したりする。
【００３３】
ここで、各チャネルのピーク検出および光信号レベルを求める具体例を図９を用いて説明する。図９は、フォトダイオードアレイ１５Ａの一部に、被測定光１００Ａが照射されているのを模式的に示した図である。図９において、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４は短冊状の形をしており、回折格子１３によって被測定光１００が波長ごとに分離される方向に沿って配列されている。またフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の片側からは光電流が読み出され選択回路１５Ｂに出力される。
【００３４】
被測定光１００Ａは、楕円状または円形状の光スポットを形成しており、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の配列方向に対する光スポットの直径は、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の配列方向の幅とほぼ同じである。また、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の間の非受光部は、ほぼ無視できる幅とする。
【００３５】
例えば、被測定光１００Ａの全光パワーを”１”とし、この全光パワーがフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４によって光電流に変換された場合、選択回路１５Ｂ、変換部２０を経てＡ／Ｄ変換部４１から出力される値は、”１０”になるものとする。
【００３６】
図９に示すように、被測定光１００Ａの光パワーはフォトダイオードＰＤ２、ＰＤ３のそれぞれに７：３の比率で入射しているとする。図８に示したタイミングで選択回路１５Ｂは制御回路２０によって制御される。スイッチ回路ＳＷ１ａが”ＯＮ”の時のＡ／Ｄ変換部４１から出力される測定データの値は”０”となる。スイッチ回路ＳＷ２ａが”ＯＮ”の時の出力値は”７”となる。同様にスイッチ回路ＳＷ３ａが”ＯＮ”の時の出力値は”３”となり、スイッチ回路ＳＷ４ａが”ＯＮ”の時の出力値は”０”となる。これらのＡ／Ｄ変換部４１によって変換された値が、記憶部４２に順次格納される。
【００３７】
検出部４３は、記憶部４２の測定データより条件を満たす測定データを検出する。図９において、検出部４３は、被測定光１００Ａのピークが２番目の測定データ（フォトダイオードＰＤ２に対応）であることを検出する。そして、加算部４４はこの検出結果に基づき、２番目〜３番目の測定データの値を加算（”７”＋”３”＝”１０”）することにより光パワーを演算し、このチャネルの光信号レベルを求めることができる。また、フォトダイオードＰＤ２に割り付けられている波長より、被測定光１００Ａの波長を求めることもできる。
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ピークとピーク近傍の測定データの値を加算することにより、被測定光１００Ａが複数のフォトダイオードＰＤ２、ＰＤ３にまたがっていても、被測定光１００Ａの光信号レベルを測定することができる。しかし、図１に示す装置では、被測定光１００Ａが、例えばフォトダイオードＰＤ２だけに入射されていても加算部４４で複数の測定データの加算を行う。
【００３９】
ＷＤＭ通信の監視を行う端末局や、ＷＤＭ通信の通信ネットワークを敷設する作業現場等では、波長の精度を犠牲にしても高速で光信号レベルの測定を行う要求が強い。これは、端末局や作業現場では到達するＷＤＭ信号の波長は前もって分かっており、ある程度の波長を求めることができればＷＤＭ信号の波長を特定することができるためである。そして、端末局では異常があれば基幹局へ早急に連絡をするために高速な測定が求められており、作業現場では作業時間を短縮するために高速な測定が求められている。
【００４０】
そこで本発明の目的は、高速に光信号レベルを測定することができる分光測定装置を実現することにある。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
被測定光を分光し、光信号レベルを測定する分光測定装置において、
前記被測定光が分光された光を受光する複数のフォトダイオードからなるフォトダイオードアレイと、
このフォトダイオードアレイのフォトダイオードによる出力信号を選択する選択回路と、
この選択回路に、隣接する複数のフォトダイオードを組として同時に選択させ、組として選択するフォトダイオードを１個ずつ順次ずらし、前記フォトダイオードアレイの全フォトダイオードの中から一組だけを選択させていく制御部と
を有し、選択回路の出力により、波長ごとの光信号レベルを求めることを特徴とするものである。
【００４２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
選択回路の出力を電流電圧変換する変換部と、
この変換部の出力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
このＡ／Ｄ変換部のデジタルデータを格納する記憶部と、
この記憶部から波長ごとのピークを検出し、出力する検出部と
を設けたことを特徴とするものである。
【００４３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、
フォトダイオードごとに設けられ、フォトダイオードの出力信号を電流電圧変換し、選択回路に出力する変換部と、
選択回路の出力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
このＡ／Ｄ変換部のデジタルデータを格納する記憶部と、
この記憶部から波長ごとのピークを検出し、出力する検出部と
を設けたことを特徴とするものである。
【００４４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、
フォトダイオードごとに設けられ、フォトダイオードの光電流を蓄積し、フォトダイオードの出力とする積分回路を設けたことを特徴とするものである。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施例を示す原理構成図である。ここで、図６と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図１において、制御部２０’は制御部２０の代わりに設けられる。制御部２０’は、選択回路１５Ｂの動作を制御する制御信号を出力する。また演算部４０’は内部に検出部４３’が、検出部４３と加算部４４の代わりに設けられる。この検出部４３’は、制御部２０’の終了信号をうけ、記憶部４２に格納された測定データから各チャネルのピークとなる測定データの値を、出力部５０に出力する。
【００４７】
ここで、図１に示す装置の動作を図２を用いて説明する。図２は、図７に示した回路図におけるフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に接続されているスイッチ回路ＳＷ１ａ〜ＳＷ４ａ、ＳＷ１ｂ〜ＳＷ４ｂのタイミング図であり、これら以外のスイッチ回路ＳＷ５ａ〜ＳＷｎａ、ＳＷ５ｂ〜ＳＷｎｂの記載は省略する。もちろん、図７においても、制御部２０’が制御部２０の代わりに設けられる。図２において、（ａ’）は、スイッチ回路ＳＷ１ａに入力される制御信号、（ｂ’）は、スイッチ回路ＳＷ１ｂに入力される制御信号である。以下同様に（ｃ’）、（ｄ’）は、スイッチ回路ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂのそれぞれに入力される制御信号であり、（ｅ’）、（ｆ’）は、スイッチ回路ＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂのそれぞれに入力される制御信号であり、（ｇ’）、（ｈ’）は、スイッチ回路ＳＷ４ａ、ＳＷ４ｂのそれぞれに入力される制御信号である。
【００４８】
まず、初期状態としてスイッチ回路ＳＷ１ａ〜ＳＷ４ａは、制御回路２０’により”ＯＦＦ”にされ、スイッチ回路ＳＷ１ｂ〜ＳＷ４ｂは、制御回路２０’により”ＯＮ”にされている。
【００４９】
フォトダイオードアレイ１５Ａの光電流の信号読出しにおいては、第１に制御回路２０’は、（ａ’）、（ｃ’）に示すようにスイッチ回路ＳＷ１ａ、ＳＷ２ａを”ＯＮ”にして、その後（ｂ’）、（ｄ’）に示すようにスイッチ回路ＳＷ１ｂ、ＳＷ２ｂを”ＯＦＦ”にする。この時点でフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２のそれぞれで生じた光電流が加算されて、測定データとして変換部３０に出力される。
【００５０】
次に、出力が終了すると制御回路２０’は、（ｂ’）に示すようにスイッチ回路ＳＷ１ｂを”ＯＮ”にして、その後（ａ’）に示すようにスイッチ回路ＳＷ１ａを”ＯＦＦ”にする。
【００５１】
第２に制御回路２０’は、（ｅ’）に示すようにスイッチ回路ＳＷ３ａを”ＯＮ”にして、その後（ｆ’）に示すようにスイッチ回路ＳＷ３ｂを”ＯＦＦ”にする。この時点でフォトダイオードＰＤ２、ＰＤ３のそれぞれで生じた光電流が加算されて、測定データとして変換部３０に出力される。
【００５２】
次に、出力が終了すると制御回路２０’は、（ｄ’）に示すようにスイッチ回路ＳＷ２ｂを”ＯＮ”にして、その後（ｃ’）に示すようにスイッチ回路ＳＷ２ａを”ＯＦＦ”にする。
【００５３】
同様にして制御回路２０は、スイッチ回路ＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂ、ＳＷ４ａ、ＳＷ４ｂを制御する。そして、隣接するフォトダイオードＰＤ３、ＰＤ４のそれぞれで生じた光電流を加算して測定データとして出力するように選択回路１５Ｂを制御する。
【００５４】
Ａ／Ｄ変換部４１は、変換部３０からのアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。このとき、制御部２０’の開始信号をうけ、選択回路１５Ｂが選択する隣接するフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎの出力が加算された測定データと同期をとって、順次変換していく。
【００５５】
この際、図２に示すように１番目の測定データは、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２の出力が加算され、２番目の測定データは、フォトダイオードＰＤ２、ＰＤ３の出力が加算され、以下同様にｉ番目（ｉは自然数）の測定データはフォトダイオードＰＤｉ、ＰＤ（ｉ＋１）の２個の出力が加算される。
【００５６】
記憶部４２は、Ａ／Ｄ変換部４１によってデジタル信号に変換された複数のフォトダイオードの光電流が加算された測定データを順次格納していく。検出部４３’は、制御信号２０’の終了信号を受け、記憶部４２の測定データから各チャネルのピークとなる測定データを検出し、このピークと検出した測定データを各チャネルの光信号レベルとして出力部５０に出力する。ピークの検出条件は、ｉ番目の測定データの値をｄｉとすれば、例えば式（１）のように表される。
ｄ（ｉ-１）＜ｄｉ≧ｄ（ｉ＋１）                    （１）
【００５７】
また、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎには波長が割り付けられているので、ピークとなる測定データの順番から波長を求めることもできる。この場合、測定データには２個のフォトダイオードＰＤｉ、ＰＤ（ｉ＋１）の出力が加算されているが、例えば、若い番号のフォトダイオードＰＤｉに割付けらている波長を、各チャネルの波長として出力部５０に出力する。
【００５８】
ここで、図９に示した被測定光１００Ａが複数のフォトダイオードＰＤ２、ＰＤ３にまたがっている例をとり、図１に示す装置のピーク検出および光信号レベルを求める具体例を説明する。まず、図２に示した制御部２０’からの制御信号により、選択回路１５ＢはフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２を選択する。そして、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２のそれぞれで生じた光電流が加算され、測定データとして変換部３０に出力される。そして、変換部３０、Ａ／Ｄ変換部４１を経て記憶部４２に１番目の測定データとして格納される。このときの測定データの値は、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２の出力を加算した”７”が格納される。
【００５９】
続いて、制御信号により選択回路１５Ｂは、フォトダイオードＰＤ２、ＰＤ３を選択する。そして、フォトダイオードＰＤ２、ＰＤ３のそれぞれで生じた光電流が加算され、測定データとして変換部３０に出力される。変換部３０、Ａ／Ｄ変換部４１を経て記憶部４２に２番目の測定データとして格納される。このときの測定データの値は、フォトダイオードＰＤ２、ＰＤ３の出力を加算した”１０”が格納される。
【００６０】
続いて、制御信号により選択回路１５Ｂは、フォトダイオードＰＤ３、ＰＤ４を選択する。そして、フォトダイオードＰＤ３、ＰＤ４のそれぞれで生じた光電流が加算され、測定データとして変換部３０に出力される。変換部３０、Ａ／Ｄ変換部４１を経て記憶部４２に３番目の測定データとして格納される。このときの測定データの値は、フォトダイオードＰＤ３、ＰＤ４の出力を加算した”３”が格納される。
【００６１】
続いて検出部４３’は、制御部２０からの終了信号をうけ、記憶部４２に格納されている測定データからピークを検出する。１番目の測定データの値は”７”であり、２番目の測定データの値は”１０”であり、３番目の測定データの値は”３”である。これらより、検出部４３’は、２番目の測定データが被測定光１００Ａのピークとみなし、この２番目の測定データの値”１０”を被測定光１００Ａの光信号レベルとして出力部５０に出力する。また、波長もフォトダイオードＰＤ２に割付けられている波長から求めて出力部５０に出力する。
【００６２】
制御部２０’の制御信号、演算部４０’の検出部４３’におけるピーク検出および出力部５０へ測定データを出力する動作以外は、図６に示す装置と同一なので説明を省略する。
【００６３】
このように、隣接する２素子のフォトダイオードＰＤｉ、ＰＤ（ｉ＋１）の光電流を加算した測定データが、変換部３０、Ａ／Ｄ変換部４１を経て記憶部４２に順次格納される。検出部４３’は記憶部４２からピークとなる測定データを検出し、この検出した値をそのまま出力部５０に出力する。これにより、加算部４４を必要としないので、被測定光１００の測定を高速に行うことができる。
【００６４】
図３は、本発明の第２の実施例を示したＰＤＭ１５とその周辺部の回路図である。図３において、図７と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図３は、説明を簡単にするためフォトダイオードアレイ１５Ａにおいて１つのフォトダイオードＰＤ１に係わる回路構成のみを示している。また、制御部２１が制御部２０’の代わりに設けられ、積分回路１５Ｃがフォトダイオードアレイ１５Ａと選択回路１５Ｂの間に、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎごとに設けられる。
【００６５】
積分回路１５Ｃは、コンデンサ１５Ｃ１、アンプ１５Ｃ２、保持回路１５Ｃ３を有し、フォトダイオードＰＤ１の光電流をコンデンサ１５Ｃ１に蓄積し、このコンデンサ１５Ｃ１に積分された電荷量から光電流を求め出力する保持回路１５Ｃ３を構成している。
【００６６】
コンデンサ１５Ｃ１は、一端がフォトダイオードＰＤ１のアノードと接続される。アンプ１５Ｃ２は２つの入力部を有し、一方がフォトダイオードＰＤ１のカソードと接続され、他方がフォトダイオードＰＤ１のアノードと接続される。保持回路１５Ｃ３は、入力側がコンデンサ１５Ｃ１の他端とアンプの出力側に接続され、出力側が選択回路１５Ｂの入力側（スイッチ回路ＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂの一端）に接続される。
【００６７】
このような装置の動作を以下に説明する。制御部２１は、コンデンサ１５Ｃ１に蓄積されている電荷を図示しない手段によりリセットする。その後ある一定期間、コンデンサ１５Ｃ１にフォトダイオードＰＤ１の光電流を蓄積させる。一定期間の終了後に、保持回路１５Ｃ３はコンデンサ１５Ｃ１に積分された電荷量を読み出し、この積分値よりフォトダイオードＰＤ１で生じた光電流を求め、この光電流に対応した電流を出力する。必要によっては増幅した電流を出力する。その後、制御部２１は、図２に示すタイミングで選択回路１５Ｂを制御する。
【００６８】
このような制御部２１が、図２に示した制御信号を選択回路１５Ｂに出力する前に、積分回路１５Ｃに電荷を蓄積させ、その積分値に対応した電流を出力させる以外の動作は、図１に示す装置と同一なので説明を省略する。
【００６９】
このように、フォトダイオードＰＤ１からの光電流をコンデンサ１５Ｃ１に蓄積し、この積分値を読み出すので被測定光１００が微弱光であっても光信号レベルを精度良く測定を行うことができる。
【００７０】
また、隣接する２素子のフォトダイオードＰＤｉ、ＰＤ（ｉ＋１）の光電流を加算した測定データが、変換部３０、Ａ／Ｄ変換部４１を経て記憶部４２に順次格納される。検出部４３’は記憶部４２からピークとなる測定データを検出し、この検出した値をそのまま出力部５０に出力する。これにより、加算部４４を必要としないので、被測定光１００の測定を高速に行うことができる。
【００７１】
図４は、光信号レベルを高精度に測定するための第３の実施例である。図４は、図９における模式図の側面の一部を示した模式図である。図９と同一のものは同一符号を付し説明を省略する。図１、４において、レンズ６１〜６ｎは、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎごとに設けられ、フォトダイオードアレイ１５Ａとフォーカシングレンズ１４の間に設置される。また、レンズ６１〜６ｎは、レンズアレイ６０を構成している。
【００７２】
このような装置の動作を以下説明する。図９において、フォトダイオードアレイ１５Ａは、配列方向に僅かに非受光部が存在する。この非受光部に、被測定光１００Ａが照射されると光信号レベルの測定の誤差要因となる。
【００７３】
レンズアレイ６０がない場合、被測定光１００Ａは、破線に示すようにフォトダイオードＰＤ２、ＰＤ３以外に、非受光部にも入射する光路となる。レンズアレイ６０がある場合、被測定光１００Ａは実線に示すように、レンズアレイ６０によって被測定光１００Ａの全ての光パワーが、フォトダイオードＰＤ２、ＰＤ３に入射される光路となる。このような、レンズアレイ６０が、被測定光１００Ａの光路を変更する動作以外は、図１、３に示す装置の動作と同一なので説明を省略する。
【００７４】
このように、レンズアレイ６０によって、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎのみに被測定光１００Ａが入射されるので、より高精度に光信号レベルを測定することができる。
【００７５】
また図５は、光信号レベルを高精度に測定するための第４の実施例である。図４と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。図５において、レンズ７０が、レンズアレイ６０の代わりに設けられ、レンズアレイ６０と同様にフォトダイオードアレイ１５Ａとフォーカシングレンズ１４の間に設置される。また、レンズ７０は、一体形成されたものである。
【００７６】
このような装置の動作を以下に説明する。レンズ７０がない場合、被測定光１００Ａは、破線に示すようにフォトダイオードＰＤ２、ＰＤ３以外に、非受光部にも入射する光路となる。レンズ７０がある場合、被測定光１００Ａは実線に示すように、レンズ７０によって被測定光１００Ａの全ての光パワーが、フォトダイオードＰＤ２、ＰＤ３に入射される光路となる。このような、レンズ７０が、被測定光１００Ａの光路を変更する動作以外は、図１、３に示す装置の動作と同一なので説明を省略する。
【００７７】
このように、レンズ７０によって、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎのみに被測定光１００Ａが入射されるので、より高精度に光信号レベルを測定することができる。
【００７８】
また、レンズ７０は、一体形成されているので、レンズアレイ６０のようにレンズ６１〜６ｎごとに調整する必要がなく、また交換などの保守も容易に行うことができる。
【００７９】
なお、本発明はこれに限定されるものではなく、以下のようなものでもよい。分光器の一例として、ポリクロメータ方式分光器をあげたが本発明はＰＤＭ１５を用いる方式の分光器全てに適用することが可能である。
【００８０】
また、レンズ６１〜６ｎまたはレンズ７０はフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎに接していてもよい。
【００８１】
また、レンズ６１〜６ｎまたはレンズ７０はフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎとの間に屈折率調整用などのオイルを入れてもよい。
【００８２】
また、変換部３０は、選択回路１５Ｂの後段に設けたが、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎと選択回路１５Ｂの間に、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎごとに設けるようにしてもよい。これにより、光電流をすぐに電圧に変換するので雑音を減らすことができる。
【００８３】
また、分光器１０は、被測定光１００を平行光および収束されるためにレンズ１２、１４を用いた透過型の光学系を示したが、放物面ミラー等を用いた反射型の光学系にしてもよい。
【００８４】
また、図９では、被測定光１００Ａの光スポットの直径とフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎの入れる方向の幅を等しいとしたが、光スポットの直径が大きく、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤｎの数素子にまたがる場合は、制御回路２０’、２１は、２素子よりも更に多くの素子の光電流を加算するように選択回路１５Ｂを制御してもよい。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果がある。
請求項１〜４によれば、隣接する複数のフォトダイオードを同時に順次選択させ、この選択されたフォトダイオードによる出力信号から、波長ごとの光信号レベルを求める。これにより、高速に光信号レベルを測定することができる。
【００８６】
請求項４によれば、フォトダイオードの光電流を蓄積し、フォトダイオードの出力とする積分回路を設けたので、フォトダイオードの出力信号を積分することができる。これにより、被測定光が微弱光でも光信号レベルを精度よく測定することができる。
【００８８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示したブロック構成図である。
【図２】本発明の制御部が選択回路に出力する制御信号のタイミング図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示した回路図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示した模式図である。
【図５】本発明の第４の実施例を示した模式図である。
【図６】従来の分光測定装置の実施例を示したブロック構成図である
【図７】フォトダイオードアレイモジュールとその周辺部を示した回路図である
【図８】従来の分光測定装置の制御部が選択回路に出力するタイミング図である。
【図９】フォトダイオードアレイの一部の模式図である。
【符号の説明】
１０  分光器
１５  フォトダイオードモジュール
１５Ａ  フォトダイオードアレイ
１５Ｂ  選択回路
１５Ｃ  積分回路
１５Ｃ１  コンデンサ
１５Ｃ２  アンプ
１５Ｃ３  保持回路
２０’、２１  制御部
３０  変換部
４２  記憶部
３２’  検出部
６０  レンズアレイ
６１〜６４、７０  レンズ
１００、１００Ａ、１００Ｂ  被測定光
【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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【図９】
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