(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定する光線の入射に対応して電流を発生するフォトダイオードと、
該フォトダイオードが発生する電流を増幅して出力するオペアンプと、
前記フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を高速にオンオフするアナログスイッチと、
前記アナログスイッチと直列に接続されており、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を微少なリーク電流でオンオフするフォトモスリレーと、
を具備している光量測定装置。
【請求項２】
測定する光線の入射に対応して電流を発生するフォトダイオードと、
該フォトダイオードが発生する電流を増幅して出力するオペアンプと、
前記フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を高速にオンオフするアナログスイッチと、
前記アナログスイッチと直列に接続されており、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を微少なリーク電流でオンオフするメカニカルリレーと、
を具備している光量測定装置。
【請求項３】
測定する光線の入射に対応して電流を発生するフォトダイオードと、
該フォトダイオードが発生する電流を増幅して出力するオペアンプと、
前記フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を高速にオンオフするフォトモスリレーと、
前記フォトモスリレーと直列に接続されており、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を微少なリーク電流でオンオフするメカニカルリレーと、
を具備している光量測定装置。
【請求項４】
前記アナログスイッチと前記フォトモスリレーとがオフ状態となるときに前記フォトダイオードを接地する請求項１記載の光量測定装置。
【請求項５】
前記アナログスイッチと前記メカニカルリレーとがオフ状態となるときに前記フォトダイオードを接地する請求項２記載の光量測定装置。
【請求項６】
前記フォトモスリレーと前記メカニカルリレーとがオフ状態となるときに前記フォトダイオードを接地する請求項３記載の光量測定装置。
【請求項７】
測定する光線の入射に対応してフォトダイオードに電流を発生させ、該フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧をバイアス電源から印加し、前記フォトダイオードが発生する電流をオペアンプで増幅させて出力させる光量測定方法であって、
測定する光線が高強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとを動作が高速なアナログスイッチとリーク電流が微少なフォトモスリレーとで接続し、
測定する光線が中強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記アナログスイッチでオフ状態とし、
測定する光線が低強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記フォトモスリレーでオフ状態とするようにしたことを特徴とする光量測定方法。
【請求項８】
測定する光線の入射に対応してフォトダイオードに電流を発生させ、該フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧をバイアス電源から印加し、前記フォトダイオードが発生する電流をオペアンプで増幅させて出力させる光量測定方法であって、
測定する光線が高強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとを動作が高速なアナログスイッチとリーク電流が微少のメカニカルリレーとで接続し、
測定する光線が中強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記アナログスイッチでオフ状態とし、
測定する光線が低強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記メカニカルリレーでオフ状態とするようにしたことを特徴とする光量測定方法。
【請求項９】
測定する光線の入射に対応してフォトダイオードに電流を発生させ、該フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧をバイアス電源から印加し、前記フォトダイオードが発生する電流をオペアンプで増幅させて出力させる光量測定方法であって、
測定する光線が高強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとを動作が高速なフォトモスリレーとリーク電流が微少のメカニカルリレーとで接続し、
測定する光線が中強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記フォトモスリレーでオフ状態とし、
測定する光線が低強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記メカニカルリレーでオフ状態とするようにしたことを特徴とする光量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光線の光量を測定する光スペクトラムアナライザなどの光量測定装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光線の光量の測定に光スペクトラムアナライザなどの光量測定装置が利用されており、例えば、トランスインピーダンス型の光量測定装置がある。このような光量測定装置の第一の従来例を図５を参照して以下に説明する。なお、同図は第一の従来例の光量測定装置の要部を示す回路図である。
【０００３】
ここで第一の従来例として例示する光量測定装置１は、フォトダイオード２を具備しており、このフォトダイオード２は、出力端子が接地されて入力端子がオペアンプ３の負側の入力端子に接続されている。このオペアンプ３の正側の入力端子も接地されており、その出力端子は固定抵抗手段であるフィードバック抵抗４を介して負側の入力端子にフィードバック接続されている。
【０００４】
上述のような構造の光量測定装置１では、測定する光線がフォトダイオード２に入射されると、このフォトダイオード２が入射する光量に対応した電流を発生する。この電流はオペアンプ３により増幅されて出力されるので、この出力により光線の光量を測定することができる。
【０００５】
なお、上述のようなフォトダイオード２が発生する電流は光量に略正比例するが、多大な光量では発生する電流が飽和する特性のフォトダイオードもある。このようなフォトダイオードを利用した光量測定装置の場合、フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧を印加して飽和特性を改善することが一般的である。
【０００６】
このような光量測定装置を第二の従来例として図６を参照して以下に説明する。ただし、この第二の従来例において上述した第一の従来例と同一の部分は、同一の名称および符号を使用して詳細な説明は省略する。なお、同図は第二の従来例の光量測定装置の要部を示す回路図である。
【０００７】
ここで第二の従来例として例示する光量測定装置１１は、飽和特性のフォトダイオード１２を具備しており、このフォトダイオード１２の入力端子も、前述した第一の従来例の光量測定装置１と同様に、オペアンプ３やフィードバック抵抗４に接続されている。しかし、前述した第一の従来例の光量測定装置１とは相違して、フォトダイオード１２の出力端子にはリレー１３が接続されており、このリレー１３は、バイアス電源１４と接地端子１５とに選択的に接続自在となっている。
【０００８】
上述のような構造の光量測定装置１１では、フォトダイオード１２に発生電流とは極性が反対のバイアス電圧がバイアス電源１４から印加されるので、光線の光量に対応して電流を発生するフォトダイオード１２の飽和特性を改善し、光量測定の直線性を向上させることができる。
【０００９】
ただし、バイアス電源１４のバイアス電圧は光線が低強度の場合にはフォトダイオード１２の暗電流の原因となり、出力結果にオフセットが発生して測定精度が低下することになる。そこで、上述した光量測定装置１１では、バイアス電源１４とフォトダイオード１２との接続をリレー１３でオンオフ自在としており、低強度の光線を測定する場合にはリレー１３をオフ状態として暗電流による出力結果のオフセットを防止する。
【００１０】
また、上述のような光量測定装置において、光量の測定レンジを拡大するために抵抗手段であるフィードバック抵抗の電気抵抗を可変自在としたものがある。このような光量測定装置を第三の従来例として図７を参照して以下に説明する。ただし、この第三の従来例において上述した第一の従来例と同一の部分は、同一の名称および符号を使用して詳細な説明は省略する。なお、同図は第三の従来例の光量測定装置の要部を示す回路図である。
【００１１】
ここで第三の従来例として例示する光量測定装置２１でも、前述した第一の従来例の光量測定装置１と同様に、フォトダイオード２の入力端子がオペアンプ３の入力端子に接続されており、この入力端子とオペアンプ３の出力端子とが可変抵抗手段であるフィードバック抵抗２２を介して接続されている。
【００１２】
しかし、前述した第一の従来例の光量測定装置１とは相違して、フィードバック抵抗２２は電気抵抗が相互に相違する(ｎ＋１)個の固定抵抗素子２３と(ｎ＋１)個の切換スイッチ２４からなり、これらの切換スイッチ２４が(ｎ＋１)個の固定抵抗素子２３を切換自在に選択する。
【００１３】
上述のような構造の光量測定装置２１では、測定する光線が高強度のときに低抵抗の固定抵抗素子２３を切換スイッチ２４で選択し、測定する光線が低強度のときに高抵抗の固定抵抗素子２３を切換スイッチ２４で選択する。これで出力電圧に制限があるオペアンプ３により高強度の光線の光量も測定することができ、低強度の光線も良好なＳ／Ｎ(Signal-to-Noise ratio)で測定することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
第二の従来例の光量測定装置１１では、バイアス電源１４のバイアス電圧によりフォトダイオード１２の飽和特性を改善しているので、高強度の光線の光量まで良好な直線性で測定することができ、リレー１３によりバイアス電源１４とフォトダイオード１２との接続をオンオフ自在としているので、光線が低強度の場合のフォトダイオード１２の暗電流による出力結果のオフセットも防止している。
【００１５】
しかし、リレー１３は接続の切り換えに時間を要するので、上述の光量測定装置１１は、光線の光量を高強度から低強度まで連続的に測定することが困難である。この接続の切り換えをアナログスイッチで実行することも想定できるが、アナログスイッチはリーク電流が多分に発生するので、これでは低強度の光量を正側に測定することが困難となる。
【００１６】
また、第三の光量測定装置２１では、フィードバック抵抗２２の電気抵抗が可変自在なので光量の測定レンジが拡大されている。しかし、オペアンプ３は高強度の光線の光量を測定すると出力電圧が増大して温度が上昇するため、この温度上昇によりドリフトが発生して低強度の光量の測定精度が低下する。
【００１７】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、光量を高強度から低強度まで連続的に測定することができ、低強度の光量を正側に測定することができる光量測定装置および方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一の光量測定装置は、測定する光線の入射に対応して電流を発生するフォトダイオードと、該フォトダイオードが発生する電流を増幅して出力するオペアンプと、前記フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧を印加するバイアス電源と、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を高速にオンオフするアナログスイッチと、前記アナログスイッチと直列に接続されており、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を微少なリーク電流でオンオフするフォトモスリレーと、を具備している。
【００１９】
従って、本発明の光量測定装置では、測定する光線の入射に対応してフォトダイオードが電流を発生し、このフォトダイオードが発生する電流をオペアンプが増幅して出力する。このとき、フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧をバイアス電源が印加するので、フォトダイオードの飽和特性が改善されて高強度の光線の光量も良好な直線性で測定される。バイアス電源とフォトダイオードとの接続がアナログスイッチにより高速にオンオフされ、バイアス電源とフォトダイオードとの接続がフォトモスリレーにより微少なリーク電流でオンオフされる。そこで、測定する光線が高強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとをアナログスイッチとフォトモスリレーとで接続すれば、高強度の光線の光量が良好な直線性で測定される。測定する光線が中強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとの接続をアナログスイッチでオフ状態とすれば、高強度から中強度の光線の光量が連続的に測定される。測定する光線が低強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとの接続をフォトモスリレーでオフ状態とすれば、中強度から低強度の光線の光量が微少なリーク電流で測定される。
【００２０】
本発明の他の光量測定装置は、測定する光線の入射に対応して電流を発生するフォトダイオードと、該フォトダイオードが発生する電流を増幅して出力するオペアンプと、前記フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧を印加するバイアス電源と、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を高速にオンオフするアナログスイッチと、前記アナログスイッチと直列に接続されており、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を微少なリーク電流でオンオフするメカニカルリレーと、を具備している。
【００２１】
従って、本発明の光量測定装置では、測定する光線の入射に対応してフォトダイオードが電流を発生し、このフォトダイオードが発生する電流をオペアンプが増幅して出力する。このとき、フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧をバイアス電源が印加するので、フォトダイオードの飽和特性が改善されて高強度の光線の光量も良好な直線性で測定される。バイアス電源とフォトダイオードとの接続がアナログスイッチにより高速にオンオフされ、バイアス電源とフォトダイオードとの接続がメカニカルリレーにより微少なリーク電流でオンオフされる。そこで、測定する光線が高強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとをアナログスイッチとメカニカルリレーとで接続すれば、高強度の光線の光量が良好な直線性で測定される。測定する光線が中強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとの接続をアナログスイッチでオフ状態とすれば、高強度から中強度の光線の光量が連続的に測定される。測定する光線が低強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとの接続をメカニカルリレーでオフ状態とすれば、中強度から低強度の光線の光量が微少なリーク電流で測定される。
【００２２】
本発明の他の光量測定装置は、測定する光線の入射に対応して電流を発生するフォトダイオードと、該フォトダイオードが発生する電流を増幅して出力するオペアンプと、前記フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧を印加するバイアス電源と、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を高速にオンオフするフォトモスリレーと、前記フォトモスリレーと直列に接続されており、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を微少なリーク電流でオンオフするメカニカルリレーと、を具備している。
【００２３】
従って、本発明の光量測定装置では、測定する光線の入射に対応してフォトダイオードが電流を発生し、このフォトダイオードが発生する電流をオペアンプが増幅して出力する。このとき、フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧をバイアス電源が印加するので、フォトダイオードの飽和特性が改善されて高強度の光線の光量も良好な直線性で測定される。バイアス電源とフォトダイオードとの接続がフォトモスリレーにより高速にオンオフされ、バイアス電源とフォトダイオードとの接続がメカニカルリレーにより微少なリーク電流でオンオフされる。そこで、測定する光線が高強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとをフォトモスリレーとメカニカルリレーとで接続すれば、高強度の光線の光量が良好な直線性で測定される。測定する光線が中強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとの接続をフォトモスリレーでオフ状態とすれば、高強度から中強度の光線の光量が連続的に測定される。測定する光線が低強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとの接続をメカニカルリレーでオフ状態とすれば、中強度から低強度の光線の光量が微少なリーク電流で測定される。
【００２４】
上述のような光量測定装置における他の発明としては、前記アナログスイッチと前記フォトモスリレーとがオフ状態となるときに前記フォトダイオードを接地する。従って、アナログスイッチとフォトモスリレーとがオフ状態となるときにフォトダイオードを接地するので、フォトダイオードに作用するバイアス電圧が“０”となる。
【００２５】
上述のような光量測定装置における他の発明としては、前記アナログスイッチと前記メカニカルリレーとがオフ状態となるときに前記フォトダイオードを接地する。従って、アナログスイッチとメカニカルリレーとがオフ状態となるときにフォトダイオードを接地するので、フォトダイオードに作用するバイアス電圧が“０”となる。
【００２６】
上述のような光量測定装置における他の発明としては、前記フォトモスリレーと前記メカニカルリレーとがオフ状態となるときに前記フォトダイオードを接地する。従って、フォトモスリレーとメカニカルリレーとがオフ状態となるときにフォトダイオードを接地するので、フォトダイオードに作用するバイアス電圧が“０”となる。
【００３２】
本発明の一の光量測定方法は、測定する光線の入射に対応してフォトダイオードに電流を発生させ、該フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧をバイアス電源から印加し、前記フォトダイオードが発生する電流をオペアンプで増幅させて出力させる光量測定方法であって、
測定する光線が高強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとを動作が高速なアナログスイッチとリーク電流が微少なフォトモスリレーとで接続し、測定する光線が中強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記アナログスイッチでオフ状態とし、測定する光線が低強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記フォトモスリレーでオフ状態とするようにした。
【００３３】
従って、本発明の光量測定方法では、高強度の光線の光量が良好な直線性で測定され、高強度から中強度の光線の光量が連続的に測定され、中強度から低強度の光線の光量が微少なリーク電流で測定される。
【００３４】
本発明の他の光量測定方法は、測定する光線の入射に対応してフォトダイオードに電流を発生させ、該フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧をバイアス電源から印加し、前記フォトダイオードが発生する電流をオペアンプで増幅させて出力させる光量測定方法であって、
測定する光線が高強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとを動作が高速なアナログスイッチとリーク電流が微少のメカニカルリレーとで接続し、測定する光線が中強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記アナログスイッチでオフ状態とし、測定する光線が低強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記メカニカルリレーでオフ状態とするようにした。
【００３５】
従って、本発明の光量測定方法では、高強度の光線の光量が良好な直線性で測定され、高強度から中強度の光線の光量が連続的に測定され、中強度から低強度の光線の光量が微少なリーク電流で測定される。
【００３６】
本発明の他の光量測定方法は、測定する光線の入射に対応してフォトダイオードに電流を発生させ、該フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧をバイアス電源から印加し、前記フォトダイオードが発生する電流をオペアンプで増幅させて出力させる光量測定方法であって、
測定する光線が高強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとを動作が高速なフォトモスリレーとリーク電流が微少のメカニカルリレーとで接続し、測定する光線が中強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記フォトモスリレーでオフ状態とし、測定する光線が低強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記メカニカルリレーでオフ状態とするようにした。
【００３７】
従って、本発明の光量測定方法では、高強度の光線の光量が良好な直線性で測定され、高強度から中強度の光線の光量が連続的に測定され、中強度から低強度の光線の光量が微少なリーク電流で測定される。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１ないし図３を参照して以下に説明する。ただし、本実施の形態に関して前述した第二の従来例と同一の部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。なお、図１は本実施の形態の光量測定装置の要部を示す回路図、図２はアナログスイッチの内部構造を示す回路図、図３はフォトモスリレーの内部構造を示す回路図である。
【００４１】
本実施の形態の光量測定装置３１も、フォトダイオード３２の入力端子がオペアンプ３３の負側の入力端子に接続されており、この入力端子にはオペアンプ３３の出力端子に接続されたフィードバック抵抗３４も接続されている。
【００４２】
そして、フォトダイオード３２の出力端子にはフォトモスリレー３５が接続されており、このフォトモスリレー３５は、アナログスイッチ３６と接地端子３７とに選択的に接続自在とされており、このアナログスイッチ３６は、バイアス電源３８と接地端子３７とに接続自在とされている。
【００４３】
なお、フォトモスリレー３３は、図２に示すように、一種のフォトカプラからなり、アナログスイッチ３６は、図３に示すように、複数のトランジスタからなる。その特性を比較すると、フォトモスリレー３５は、バイアス電源３８とフォトダイオード３２との接続を微少なリーク電流でオンオフすることができるが、このオンオフの動作には0.1ms程度の時間が必要である。アナログスイッチ３６は、バイアス電源３８とフォトダイオード３２との接続を100ns程度で高速にオンオフすることができるが、接続をオフ状態としても多少のリーク電流が発生する。
【００４４】
上述のような構成において、本実施の形態の光量測定装置３１では、測定する光線がフォトダイオード２に入射されると、このフォトダイオード２が入射する光量に対応した電流を発生する。この電流はオペアンプ３３により増幅されて出力されるので、この出力により光線の光量を測定することができる。
【００４５】
しかも、フォトダイオード３２に発生電流とは極性が反対のバイアス電圧がバイアス電源３８から印加されるので、光線の光量に対応して電流を発生するフォトダイオード３２の飽和特性を改善し、光量測定の直線性を向上させることができる。
【００４６】
ただし、本実施の形態の光量測定装置３１では、入射する光線の強度に対応してフォトモスリレー３５とアナログスイッチ３６とをオンオフすることにより、各種強度の光線の光量を良好かつ連続に測定する。つまり、測定する光線が高強度のときは、バイアス電源３８とフォトダイオード３２とをアナログスイッチ３６とフォトモスリレー３５とで接続し、高強度の光線の光量を良好な直線性で測定する。
【００４７】
また、測定する光線が中強度のときは、バイアス電源３８とフォトダイオード３２との接続をアナログスイッチ３６でオフ状態とする。この場合、このアナログスイッチ３６は動作が高速なので、高強度から中強度の光線の光量を連続的に正確に測定することができ、多少のリーク電流は発生するが測定する光量が低強度でないので問題がない。
【００４８】
そして、測定する光線が低強度のときは、バイアス電源３８とフォトダイオード３２との接続をフォトモスリレー３５でオフ状態とする。この場合、フォトモスリレー３５が特性的にリーク電流が微少なので、中強度から低強度の光線の光量が正側に測定される。特に、オフ状態のフォトモスリレー３５は接地端子３７に接続されるので、フォトダイオード３２のバイアス電圧を確実に“０”とすることができ、より正確に光線の光量を測定することができる。
【００４９】
なお、測定する光線が中強度でアナログスイッチ３６をオフ状態とするときは、動作が低速なフォトモスリレー３５はオン状態としておく。また、測定する光線が低強度でフォトモスリレー３５をオフ状態とするときは、動作が高速なアナログスイッチ３６のオンオフは任意の状態で良い。
【００５０】
本実施の形態の光量測定装置３１は、上述のようにフォトダイオード３２にリーク電流が微少なフォトモスリレー３５と動作が高速なアナログスイッチ３６とでバイアス電源３８に接続しているので、高強度の光線を良好な直線性で測定することができ、高強度から中強度の光線を連続的に正確に測定することができ、中強度から低強度の光線を正確に測定することができる。
【００５１】
なお、本発明は上記形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態ではフォトダイオード３２の入力端子に第一オペアンプ２３の負側の入力端子を接続して光量の検出結果を負極性の電流で出力させることを例示したが、フォトダイオード３２の出力端子に第一オペアンプ２３の正確の入力端子を接続して光量の検出結果を正極性の電流で出力させることも可能である。
【００５２】
また、上記形態ではフォトダイオード３２とバイアス電源３８との中間にリーク電流が微少なフォトモスリレー３５と動作が高速なアナログスイッチ３６とを設けることを例示したが、これらの特性は相対的な関係にあるので、光量測定装置の仕様などによりデバイスを変更することも可能である。
【００５３】
例えば、フォトダイオードとバイアス電源との中間に、動作が高速なスイッチ素子としてアナログスイッチを設けるとともにリーク電流が微少なスイッチング素子としてメカニカルリレーを設けることや、動作が高速なスイッチ素子としてフォトモスリレーを設けるとともにリーク電流が微少なスイッチング素子としてメカニカルリレーを設けることも実施可能である。なお、これらのスイッチング素子の特性を下記の表１に例示する。
【００５４】
【表１】
0003883695.tif 000002
【００５５】
さらに、上記形態ではフィードバック抵抗３４として一個の固定抵抗素子を使用することを例示したが、これを複数の固定抵抗素子２３と複数の切換スイッチ２４からなる可変抵抗手段であるフィードバック抵抗４７とすることも実施可能である。
【００５６】
つぎに、本発明の実施の第二の形態を図４を参照して以下に説明する。ただし、本実施の形態に関して前述した第三の従来例と同一の部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。なお、同図は本実施の形態の光量測定装置の要部を示す回路図である。
【００５７】
本実施の形態の光量測定装置４１は、一個のフォトダイオード４２に対して第一第二のオペアンプ４３，４４が設けられており、これら第一第二のオペアンプ４３，４４はアンプ切換手段であるアンプ切換スイッチ４５を介してフォトダイオード４２に切換自在に接続されている。
【００５８】
同様に、第一第二のオペアンプ４３，４４は出力切換手段である出力切換スイッチ４６を介して一個の結果出力端子４７に切換自在に接続されており、上述のような切換スイッチ４５，４６は第一第二のオペアンプ４３，４４の選択状態が連動する。
【００５９】
第一のオペアンプ４３は、可変抵抗手段として電気抵抗が可変自在なフィードバック抵抗４７が接続されており、このフィードバック抵抗４７は、電気抵抗が相互に相違するｎ個の固定抵抗素子４８とｎ個の切換スイッチ４９からなる。
【００６０】
第二のオペアンプ４４は、固定抵抗手段として所定の電気抵抗の一個の固定抵抗素子からなるフィードバック抵抗５０が接続されており、このフィードバック抵抗５０は、上述のｎ個の固定抵抗素子４８の何れより大きい電気抵抗を有している。
【００６１】
上述のような構成において、本実施の形態の光量測定装置４１では、高強度から中強度の光線の光量を測定する場合には、アンプ切換スイッチ４５により一個のフォトダイオード４２に第一のオペアンプ４３を接続するとともに、この第一のオペアンプ４３を出力切換スイッチ４６により一個の結果出力端子４７に接続する。
【００６２】
このような状態で、光線の強度に対応して第一のオペアンプ４３のフィードバック抵抗４７のｎ個の固定抵抗素子４８を切換制御することにより、従来と同様にフォトダイオード４２の発生電流を第一のオペアンプ４３で適正に増幅し、高強度から中強度の光線の光量を良好に測定する。
【００６３】
しかし、最低強度の光線の光量を測定する場合には、アンプ切換スイッチ４５によりフォトダイオード４２に第二のオペアンプ４４を接続するとともに、この第二のオペアンプ４４を出力切換スイッチ４６により結果出力端子４７に接続する。
【００６４】
第二のオペアンプ４４には、第一のオペアンプ４３のフィードバック抵抗４７の何れの固定抵抗素子４８より高抵抗のフィードバック抵抗５０が接続されているので、フォトダイオード４２の発生電流を第二のオペアンプ４４で良好なＳ／Ｎで増幅することができ、最低強度の光線の光量を良好に測定することができる。
【００６５】
本実施の形態の光量測定装置４１は、光線が中強度から高強度の場合には従来と同様にフィードバック抵抗４７が可変自在な第一のオペアンプ４３を使用し、光線が最低強度の場合のみ高抵抗のフィードバック抵抗５０が接続された第二のオペアンプ４４を使用する。
【００６６】
中強度から高強度の光線を測定するときに第一のオペアンプ４３は発熱してドリフトを発生するが、最低強度の光線は第二のオペアンプ４４で測定されるので、その測定結果に発熱によるドリフトが影響することがなく、最低強度の光線の光量を正確に測定することができる。
【００６７】
さらに、本実施の形態の光量測定装置４１では、フォトダイオード４２と第一第二のオペアンプ４３，４４との接続をアンプ切換スイッチ４５により切り換えるとき、第一第二のオペアンプ４３，４４と結果出力端子４７との接続も出力切換スイッチ４６により連動して切り換える。このため、第一第二のオペアンプ４３，４４の選択された一方の出力電圧が選択されない他方にリークすることがないので、さらに良好な精度で光線の光量を測定することができる。
【００６８】
なお、本発明も上記形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では一個のフォトダイオード４２に対して第一第二のオペアンプ４３，４４を設けることを例示したが、このオペアンプを三つ以上とすることも可能である。
【００６９】
また、第一のオペアンプ４３のフィードバック抵抗４７の電気抵抗が可変自在であることを例示したが、これを固定抵抗とすることも可能である。例えば、オペアンプを多数とする場合には、その各々に電気抵抗が相違するフィードバック抵抗を接続すれば良く、電気抵抗が可変自在なフィードバック抵抗は高強度の光線の光量測定に使用する一個のオペアンプのみに接続しておけば良い。
【００７０】
さらに、上記形態の光量測定装置４１でもフォトダイオード４２の極性を反転させることが可能である。また、上述した実施の第一第二の形態の光量測定装置３１，４１の特徴部分を組み合わせることも可能であり、その場合、上述の光量測定装置４１のフォトダイオード４２にフォトモスリレー３５とアナログスイッチ３６とを介してバイアス電源３８を接続すれば良い。
【００７１】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００７２】
請求項１記載の発明の光量測定装置は、測定する光線の入射に対応して電流を発生するフォトダイオードと、該フォトダイオードが発生する電流を増幅して出力するオペアンプと、前記フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧を印加するバイアス電源と、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を高速にオンオフするアナログスイッチと、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を微少なリーク電流でオンオフするフォトモスリレーと、を具備していることにより、
例えば、測定する光線が高強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとをアナログスイッチとフォトモスリレーとで接続すれば、高強度の光線の光量を良好な直線性で測定することができ、測定する光線が中強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとの接続をアナログスイッチでオフ状態とすれば、高強度から中強度の光線の光量を連続的に測定することができ、測定する光線が低強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとの接続をフォトモスリレーでオフ状態とすれば、中強度から低強度の光線の光量を微少なリーク電流で測定することができるので、各種強度の光線を良好に測定することができる。
【００７３】
請求項２記載の発明の光量測定装置は、測定する光線の入射に対応して電流を発生するフォトダイオードと、該フォトダイオードが発生する電流を増幅して出力するオペアンプと、前記フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧を印加するバイアス電源と、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を高速にオンオフするアナログスイッチと、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を微少なリーク電流でオンオフするメカニカルリレーと、を具備していることにより、
例えば、測定する光線が高強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとをアナログスイッチとメカニカルリレーとで接続すれば、高強度の光線の光量を良好な直線性で測定することができ、測定する光線が中強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとの接続をアナログスイッチでオフ状態とすれば、高強度から中強度の光線の光量を連続的に測定することができ、測定する光線が低強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとの接続をメカニカルリレーでオフ状態とすれば、中強度から低強度の光線の光量を微少なリーク電流で測定することができるので、各種強度の光線を良好に測定することができる。
【００７４】
請求項３記載の発明の光量測定装置は、測定する光線の入射に対応して電流を発生するフォトダイオードと、該フォトダイオードが発生する電流を増幅して出力するオペアンプと、前記フォトダイオードに発生電流とは極性が反対のバイアス電圧を印加するバイアス電源と、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を高速にオンオフするフォトモスリレーと、前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を微少なリーク電流でオンオフするメカニカルリレーと、を具備していることにより、
例えば、測定する光線が高強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとをアナログスイッチとメカニカルリレーとで接続すれば、高強度の光線の光量を良好な直線性で測定することができ、測定する光線が中強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとの接続をアナログスイッチでオフ状態とすれば、高強度から中強度の光線の光量を連続的に測定することができ、測定する光線が低強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとの接続をメカニカルリレーでオフ状態とすれば、中強度から低強度の光線の光量を微少なリーク電流で測定することができるので、各種強度の光線を良好に測定することができる。
【００７５】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の光量測定装置であって、前記アナログスイッチと前記フォトモスリレーとがオフ状態となるときに前記フォトダイオードを接地することにより、
フォトダイオードに作用するバイアス電圧を“０”とすることができるので、低強度の光線の光量を正確に測定することができる。
【００７６】
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の光量測定装置であって、前記アナログスイッチと前記メカニカルリレーとがオフ状態となるときに前記フォトダイオードを接地することにより、
フォトダイオードに作用するバイアス電圧を“０”とすることができるので、低強度の光線の光量を正確に測定することができる。
【００７７】
請求項６記載の発明は、請求項１または２記載の光量測定装置であって、前記フォトモスリレーと前記メカニカルリレーとがオフ状態となるときに前記フォトダイオードを接地することにより、
フォトダイオードに作用するバイアス電圧を“０”とすることができるので、低強度の光線の光量を正確に測定することができる。
【００７８】
請求項７記載の発明の光量測定装置は、測定する光線の入射に対応して電流を発生する一個のフォトダイオードと、該フォトダイオードが発生する電流を増幅して出力する第一第二のオペアンプと、前記第一第二のオペアンプを一個の前記フォトダイオードに切換自在に接続するアンプ切換手段と、前記第一のオペアンプの出力端子と前記フォトダイオードが接続されている入力端子とを可変自在な電気抵抗を介して接続する可変抵抗手段と、該可変抵抗手段の最大の電気抵抗より以上の電気抵抗を介して前記第二のオペアンプの出力端子と前記フォトダイオードが接続されている入力端子とを接続する固定抵抗手段と、を具備していることにより、
例えば、測定する光線が高強度から中強度のときにアンプ切換手段によりフォトダイオードに第一のオペアンプを接続すれば、接続されている可変抵抗手段の電気抵抗が可変自在なので中強度から高強度の光線を良好に測定することができ、測定する光線が低強度のときにアンプ切換手段によりフォトダイオードに第二のオペアンプを接続すれば、接続されている固定抵抗手段が高抵抗なので低強度の光線を良好なＳ／Ｎで測定することができ、中強度から高強度の光線を測定するときに第一のオペアンプが発熱してドリフトを発生するが、低強度の光線は第二のオペアンプで測定されるので発熱によるドリフトが影響することがなく、各種強度の光線を良好に測定することができる。
【００７９】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の光量測定装置であって、前記可変抵抗手段は、電気抵抗が相互に相違する複数の固定抵抗素子と、複数の前記固定抵抗素子を切換自在に選択する切換スイッチと、を具備しており、前記固定抵抗手段は、電気抵抗が最大の前記固定抵抗素子より以上の電気抵抗を発生することにより、
高強度から中強度の光線を第一のオペアンプで良好に測定することができ、低強度の光線を第二のオペアンプで良好に測定することができる。
【００８０】
請求項９記載の発明は、請求項７または８記載の光量測定装置であって、前記アンプ切換手段とともに前記第一第二のオペアンプの一方の出力端子を切換自在に選択する出力切換手段も具備していることにより、
アンプ切換手段とともに第一第二のオペアンプの一方の出力端子を出力切換手段により切換自在に選択することかできるので、選択されたオペアンプの出力電圧が選択されないオペアンプにリークすることを防止することができ、より良好な精度で光線の光量を測定することができる。
【００８１】
請求項１０記載の発明の光量測定方法は、測定する光線が高強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとを動作が高速なアナログスイッチとリーク電流が微少なフォトモスリレーとで接続し、測定する光線が中強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記アナログスイッチでオフ状態とし、測定する光線が低強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記フォトモスリレーでオフ状態とするようにしたことにより、
高強度の光線の光量を良好な直線性で測定することができ、高強度から中強度の光線の光量を連続的に測定することができ、中強度から低強度の光線の光量を微少なリーク電流で測定することができるので、各種強度の光線を良好に測定することができる。
【００８２】
請求項１１記載の発明の光量測定方法は、測定する光線が高強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとを動作が高速なアナログスイッチとリーク電流が微少のメカニカルリレーとで接続し、測定する光線が中強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記アナログスイッチでオフ状態とし、測定する光線が低強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記メカニカルリレーでオフ状態とするようにしたことにより、
高強度の光線の光量を良好な直線性で測定することができ、高強度から中強度の光線の光量を連続的に測定することができ、中強度から低強度の光線の光量を微少なリーク電流で測定することができるので、各種強度の光線を良好に測定することができる。
【００８３】
請求項１２記載の発明の光量測定方法は、測定する光線が高強度のときにバイアス電源とフォトダイオードとを動作が高速なフォトモスリレーとリーク電流が微少のメカニカルリレーとで接続し、測定する光線が中強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記フォトモスリレーでオフ状態とし、測定する光線が低強度のときに前記バイアス電源と前記フォトダイオードとの接続を前記メカニカルリレーでオフ状態とするようにしたことにより、
高強度の光線の光量を良好な直線性で測定することができ、高強度から中強度の光線の光量を連続的に測定することができ、中強度から低強度の光線の光量を微少なリーク電流で測定することができるので、各種強度の光線を良好に測定することができる。
【００８４】
請求項１３記載の発明の光量測定方法は、測定する光線が高強度から中強度のときに電気抵抗が可変自在な可変抵抗手段が接続されている第一のオペアンプでフォトダイオードの発生電流を増幅させ、測定する光線が低強度のときに前記可変抵抗手段の最大の電気抵抗より以上の電気抵抗の固定抵抗手段が接続されている第二のオペアンプで前記フォトダイオードの発生電流を増幅させるようにしたことにより、
中強度から高強度の光線を良好に測定することができ、低強度の光線を良好なＳ／Ｎで測定することができ、中強度から高強度の光線を測定するときに第一のオペアンプが発熱してドリフトを発生するが、低強度の光線は第二のオペアンプで測定されるので発熱によるドリフトが影響することがなく、各種強度の光線を良好に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第一の形態の光量測定装置の要部を示す回路図である。
【図２】フォトモスリレーの内部構造を示す回路図である。
【図３】アナログスイッチの内部構造を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の第二の形態の光量測定装置の要部を示す回路図である。
【図５】第一の従来例の光量測定装置の要部を示す回路図である。
【図６】第二の従来例の光量測定装置の要部を示す回路図である。
【図７】第三の従来例の光量測定装置の要部を示す回路図である。
【符号の説明】
３１，４１    光量測定装置
３２，４２    フォトダイオード
３３，４３，４４    オペアンプ
３５    フォトモスリレー
３６    アナログスイッチ
３８    バイアス電源
４５    アンプ切換手段であるアンプ切換スイッチ
４６    出力切換手段である出力切換スイッチ
４７    可変抵抗手段であるフィードバック抵抗
４８    固定抵抗素子
４９    切換スイッチ
５０    固定抵抗手段であるフィードバック抵抗
【図１】
0003883695.tif 000003
【図２】
0003883695.tif 000004
【図３】
0003883695.tif 000005
【図４】
0003883695.tif 000006
【図５】
0003883695.tif 000007
【図６】
0003883695.tif 000008
【図７】
0003883695.tif 000009