(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光量に応じて出力が変化する受光素子と、前記受光素子の出力を増幅する増幅回路部と、前記受光素子への光を遮断した状態における前記増幅回路部の出力値をオフセット値として記憶するための記憶手段と、互いに離間して形成された２個のランドからなる動作切替パターンと、前記オフセット値を前記記憶手段に記憶させるオフセット処理と光の入射時における前記増幅回路部の出力値から前記オフセット値を減じて演算値として用いる通常処理とのうち、前記動作切替パターンのランド間が開放されているか短絡されているかに応じた一方を行うマイコンとを備えることを特徴とする光入力変換装置。
【請求項２】
前記オフセット処理の終了を報知する表示灯を備えることを特徴とする請求項１記載の光入力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射光量に応じた出力が得られる光入力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、この種の光入力変換装置は、例えば天井に取り付けられて直下の机上面照度を検出する用途に用いられている。図８に示す光入力変換装置１では、机上面での反射光が入射する受光素子４を備え、受光素子４の出力を増幅回路部５により増幅した後に、増幅回路部５の出力値をマイコン６によりＡ／Ｄ変換するとともに、オフセット補正スイッチ７で設定されたオフセット値をマイコン６において増幅回路部５の出力値から減算して演算値を求め、この演算値を外部に出力する構成を採用している。図示例では、受光素子４としてフォトダイオードのように入射光量に応じた電流を出力するものを用いている。この種の受光素子４の出力電流は微弱であるから、増幅回路部５では受光素子４の出力を電流電圧変換した後に電圧増幅する。さらに、図示例では光入力変換装置１が信号線３を介して親機２に接続されており、親機２から要求されたときに上述した演算値を親機２に返すように構成されている。このような構成を用いることにより、親機２では例えば照明負荷のような負荷を制御するために、光入力変換装置１から返送される演算値に基づいて机上面照度を求めることができる。ここに、光入力変換装置１に設けた受光素子４は机上面での反射光を検出しているから、親機２には受光素子４への入射光量を机上面照度に換算するための定数が予め登録されており、親機２では光入力変換装置１からの演算値に前記定数を乗算することによって机上面照度を算出する。
【０００３】
ところで、上述のように光入力変換装置１から出力される演算値に定数を乗算することによって机上面照度を求めるから、机上面照度が０であるときには演算値も０でなければならない。すなわち、机上面照度が０である暗状態において演算値が０でなければ親機２で求めた机上面照度が０にならず、正しい机上面照度を求めることができなくなる。一方、増幅回路部５において上述した電流電圧変換および電圧増幅を行うために増幅回路部５にオペアンプを用いることが多く、オペアンプでは入力が０のときに出力が０にならないオフセット電圧の存在が知られているから、親機２において机上面照度を正確に求めるには、光入力変換装置１から出力される演算値からオフセット電圧を除去しなければならない。
【０００４】
そこで、上述した光入力変換装置１には、増幅回路部５の出力値からオフセット電圧に相当するオフセット値を発生させるためのオフセット補正スイッチ７を設け、オフセット補正スイッチ７により設定されたオフセット値をマイコン６において増幅回路部５の出力値から減算して上記演算値に用いている。オフセット補正スイッチ７は４ビットのデジタルスイッチ（たとえば、ＤＩＰスイッチ）であって、０Ｖから想定されるオフセット電圧の最大値までを１６段階に分割した各値を選択可能としてある。したがって、オフセット補正スイッチ７によって選択可能な値から増幅回路部５の出力値に含まれるオフセット電圧に最も近い値を選択し、マイコン６ではこの値をオフセット値として用いるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにオフセット補正スイッチ７を用いてオフセット値を設定すると、比較的少数の段階（上述した例では１６段階）からオフセット値を選択することになるから、増幅回路部５の出力値に含まれるオフセット電圧に近い値のオフセット値を選択することは可能であるが、オフセット電圧とオフセット値とを一致させることは困難である。この問題を解決するには、オフセット補正スイッチ７において選択可能な段数を増やすことが考えられるが、段数が多くなればオフセット値の最適値を選択するための手数が多くなる。又、オフセット値を手操作で設定すると誤設定の可能性が高くなる。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、最適なオフセット値が自動的に求められるようにしてオフセット値の設定を容易にし、結果的にオフセット値を多段階から選択可能としてオフセット値を従来構成よりも精度よく設定することが可能な光入力変換装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、入射光量に応じて出力が変化する受光素子と、前記受光素子の出力を増幅する増幅回路部と、前記受光素子への光を遮断した状態における前記増幅回路部の出力値をオフセット値として記憶するための記憶手段と、互いに離間して形成された２個のランドからなる動作切替パターンと、前記オフセット値を前記記憶手段に記憶させるオフセット処理と光の入射時における前記増幅回路部の出力値から前記オフセット値を減じて演算値として用いる通常処理とのうち、前記動作切替パターンのランド間が開放されているか短絡されているかに応じた一方を行うマイコンとを備えるものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記オフセット処理の終了を報知する表示灯を備えることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態並びに本発明に関連した参考例を図面に基づいて説明する。
（参考例１）
本参考例における光入力変換装置１は、図１に示すように、入射光量に応じて出力が変化する受光素子４を用い、受光素子４の出力を増幅回路部５により増幅した後、増幅回路部５の出力値をマイコン６に入力する点では従来構成と同様である。ただし、本参考例では、記憶手段としてのＥＥＰＲＯＭ８がマイコン６に付設されるとともに、後述するオフセット処理と通常処理とを選択するための動作切替スイッチ９がマイコン６に付設されている。
受光素子４は従来構成と同様に入射光量に応じて出力電流が変化するものを用いる。増幅回路部５は、図２に示すように、電流電圧変換部５ａと電圧増幅部５ｂとを備える。電流電圧変換部５ａは、オペアンプ１０と抵抗１１とからなり、オペアンプ１０の反転入力端に受光素子４の出力電流が入力されると、受光素子４の出力電流に対応した電圧を出力する。電圧増幅部５ｂは、オペアンプ１２と２本の抵抗１３，１４とからなる非反転増幅回路であって、電流電圧変換部５ａの出力電圧を増幅する。
【００１４】
ところで、本参考例のマイコン６は、動作切替スイッチ９の設定状態に応じてオフセット処理と通常処理とを選択するように構成されている。基本的には、オフセット処理は増幅回路部５の出力値をオフセット値としてＥＥＰＲＯＭ８に書き込む処理であって、通常処理はＥＥＰＲＯＭ８に記憶されたオフセット値を読み出して増幅回路部６の出力値から減算する処理である。以下に、マイコン６の動作を図３に基づいて具体的に説明する。
【００１５】
光入力変換装置１の電源が投入されると（Ｓ１）、マイコン６の初期化が行われ（Ｓ２）、次に、動作切替スイッチ９の設定状態を読み込む（Ｓ３）。ここで、動作切替スイッチ９がオンであるときにはオフセット処理に移行し、オフであるときには通常処理に移行する。上述のように通常処理においてはＥＥＰＲＯＭ８にオフセット値が記憶されている必要があるから、まずオフセット値をＥＥＰＲＯＭ８に登録するオフセット処理について説明する。
【００１６】
電源投入前に動作切替スイッチ９がオンであって、ステップＳ３においてオフセット処理に移行したときには、まずカウンタＸを０に初期化し（Ｓ４）、増幅回路部５の出力を３回読み込む（Ｓ５〜Ｓ７）。図３における「光入力変換値」は増幅回路部５の出力値を意味する。増幅回路部５の出力値を３回読み込んだ後には、ステップＳ８に移行して、３個の光入力変換値の平均値を求める。このようにして求めた平均値をオフセット値としてＥＥＰＲＯＭ８に格納する（Ｓ９）。こうしてＥＥＰＲＯＭ８にオフセット値が格納されるとオフセット処理は終了する。この間の時間はわずかである。
ここにおいて、オフセット値は増幅回路部５で発生するオフセット電圧に相当する値であるから、受光素子４には光が入射しない状態でオフセット処理を実行する必要がある。そこで、光入力変換装置１を遮光した箱内に収納するなどして上述の処理を実行する。ここに、マイコン６ではオフセット処理中には動作切替スイッチ９の状態が変化しても通常処理に移行することはなく、オフセット処理が終了して次に電源が投入されるまでは通常処理は行われないようにしてある。しかして、動作切替スイッチ９をオンにして電源を投入してから数秒が経過した後に、電源を遮断すればＥＥＰＲＯＭ８にはオフセット値が自動的に設定される。
【００１７】
一方、光入力変換装置１を机上面照度の測定などに用いるために実際に使用する際には、動作切替スイッチ９をオフにするとともに光入力変換装置１を実際の使用環境に設置し電源を投入する（Ｓ１）。この場合にもマイコン６の初期化処理が行われた後に（Ｓ２）、ステップＳ３において動作切替スイッチ９の設定状態が読み込まれて通常処理に移行する。通常処理では、まずＥＥＰＲＯＭ８からオフセット値を読み出す（Ｓ１１）。その後、増幅回路部５の出力値（光入力変換値）を読み込み（Ｓ１２）、光入力変換値からオフセット値を減算して補正値（演算値）とする（Ｓ１３）。この補正値を用いると、例えば従来構成として説明したように机上面照度を求めたる演算処理が可能になり（Ｓ１４）、また机上面照度を一定値に保つように照明負荷の光出力を制御するような制御処理が可能になる（Ｓ１５）。その後、受光素子４への入射光量の変化に対応して演算処理および制御処理を行うためにマイコン６はステップＳ１２〜Ｓ１５を繰り返す。ここに、オフセット値は変化しないからステップＳ１１において１回だけオフセット値を読み込むようにし、以後の処理ではオフセット値の読み込みは行わない。又、通常処理では動作切替スイッチ９の設定状態が変化してもオフセット処理に移行することはない。つまり、通常処理とオフセット処理とは独立しており、一方の処理中においては他方の処理を開始させる指示を受け付けないようにしてある。
【００１８】
上述したように、本参考例の構成では、受光素子４への光の入射を遮断するとともに動作切替スイッチ９をオンにして電源を投入するだけでオフセット値を自動的に設定することができるから、ＥＥＰＲＯＭ８のビット数を多くしてもオフセット値の設定処理に手間がかからず誤設定も生じない。その結果、オフセット補正スイッチを用いる従来構成よりも多段階でオフセット値を設定することが可能であり、増幅回路部５の出力値の分解能程度の正確なオフセット値を設定することが可能である。とくに、本参考例では増幅回路部５で発生するオフセット電圧だけではなく受光素子４の暗電流による誤差成分もオフセット値に折り込むことになるから、誤差の少ない正確な演算値を得ることが可能になる。
【００１９】
なお、記憶手段としてはＥＥＰＲＯＭ８を用いた例を示したが、無給電でも記憶内容が消去されなメモリであればよく、例えばフラッシュメモリを用いることも可能である。
（実施形態）
参考例１では動作切替スイッチ９を用いたが、本実施形態では、図４に示すように、光入力変化装置１の回路基板の回路パターンに動作切替パターン１５を形成し、動作切替パターン１５を動作切替スイッチ９に代えている。すなわち、動作切替パターン１５は、互いに離間して形成された２個のランド１５ａ，１５ｂからなり、一方のランド１５ａがマイコン６に接続され、電源の両端間に接続した抵抗Ｒの接地側の一端に他方のランド１５ｂが接続される。したがって、両ランド１５ａ，１５ｂの間が開放されているか短絡されているかに応じて動作切替スイッチ９と等価に用いることができるのであって、両ランド１５ａ，１５ｂ間が短絡された状態で電源が投入されたときにオフセット処理を行うようにマイコン６を構成しておけば、動作切替スイッチ９が不要になる。本実施形態では、工場出荷前に両ランド１５ａ，１５ｂ間を短絡させる検査治具を用いてオフセット処理を実行することによりオフセット値を設定し、検査治具を外して出荷すればよく、動作切替スイッチ９を回路基板に実装する必要がないから部品点数が削減されコストの低減に寄与する。
【００２０】
又、本実施形態及び参考例１においてはオフセット処理の際に光入力変換値を３回読み取りその平均値をオフセット値に用いたが、光入力変換値の読取回数にはとくに制限はなく、光入力変換値を１回だけ読み取ってオフセット値に用いてもよい。
（参考例２）
参考例１では、動作切替スイッチ９をオンにするか動作切替パターン１５に検査治具を接触させることによってオフセット処理の実行を指示しており、原則としてオフセット処理を出荷時に行うようにしているが、出荷時に適正なオフセット値が設定されていても経年変化によってオフセット電圧が変動するから誤差成分が増加することになる。そこで、本参考例では、工場出荷後においても比較的簡単な操作でオフセット処理が行えるようにした例を示す。
【００２１】
図５に示すように、本参考例では参考例１における動作切替スイッチ９に代えて、別に設けたリモートコントローラ（以下、リモコンと略称する）からのワイヤレス信号を受信するワイヤレス信号受信部１６及びオフセット処理の終了を報知する表示灯としての発光ダイオードを備えたＬＥＤ点灯部１７とを設けてある。さらに、本参考例では、図６に示すように、受光素子４の出力が増幅回路部５に入力される状態と増幅回路部５に入力されない状態とを選択する入力切替スイッチ１８を増幅回路部５に設けてある。入力切替スイッチ１８は、電流電圧変換部５ａの入力端に共通接点ｃが接続されており、受光素子４に接続された接点ａと接地された接点ｂとの一方に共通接点ｃが選択的に接続される。また、共通接点ｃが接点ａと接点ｂとのどちらに接続されるかはマイコン６から指示される。ただし、本参考例では常時は共通接点ｃが接点ａに接続されているものとする。また、本参考例のマイコン６では、リモコンからのワイヤレス信号に基づくワイヤレス信号受信部１６からの出力によってマイコン６に対してオフセット処理と通常処理との開始を指示することができるように構成される。
【００２２】
図７（ａ）に示すように、電源を投入すると（Ｓ１）、マイコン６は初期化処理の後（Ｓ２）、自動的に通常処理を開始してＥＥＰＲＯＭ８に格納されたオフセット値を読み出す（Ｓ１１）。通常処理は参考例１と同様であって、光入力変換値を読み込んで（Ｓ１２）、光入力変換値からオフセット値を減じた値を補正値（演算値）とし（Ｓ１３）、この補正値を用いて演算処理（Ｓ１４）や制御処理（Ｓ１５）を行うのである。
【００２３】
一方、本参考例においてオフセット処理を開始するには、通常処理の期間中においてリモコン（図示せず）を操作してオフセット処理の開始を指示する。すなわち、通常処理の期間中においてワイヤレス信号受信部１６がオフセット処理の開始を指示するワイヤレス信号を受信すると、通常処理に割り込みがかかり、図７（ｂ）のようにオフセット処理が割り込み処理として実行される。
オフセット処理の内容は参考例１と同様であって、まずカウンタが初期化され（Ｓ４）、増幅回路部５の出力値（光入力変換値）が３回読み込まれる（Ｓ５〜Ｓ７）。ここに、割り込み処理の開始時には入力切替スイッチ１８の共通接点ｃは接点ｂに接続され、増幅回路部５には受光素子４からの出力は入力されない状態となっている。言い換えると、増幅回路部５の入力端は接地されて基準電位に保たれるから、受光素子４への入射光量に関係なく増幅回路部５の出力値は暗状態を疑似した値になる。増幅回路部５の出力値を３回読み込んだ後にはそれらの平均値を求めてオフセット値とし（Ｓ８）、オフセット値をＥＥＰＲＯＭ８に書き込む（Ｓ９）。ここで、オフセット値をＥＥＰＲＯＭ８に書き込んだ後にはＬＥＤ点灯部１７に指示して表示灯を点灯させる。
上述したオフセット処理が終了すれば、割り込み処理が終了して通常処理に復帰する。このとき同時に入力切替スイッチ１８の共通接点ｃは接点ａに接続される。この通常処理ではＥＥＰＲＯＭ８に書き込まれた最新のオフセット値が用いられるから、経年変化によってオフセット電圧が変化していても、そのオフセット電圧に見合うオフセット値を設定することができる。また、オフセット処理から通常処理に復帰する際には入力切替スイッチ１８の共通接点ｃは接点ｂに接続され、受光素子４の出力が増幅回路部５に入力される状態になる。
【００２４】
上述したように、本参考例の構成では、リモコンを操作してオフセット処理の開始を指示するだけの簡単な操作でオフセット値を設定することができ、しかも光入力変換装置１とは別に設けたリモコンからオフセット処理を指示することができるから、工場出荷後にオフセット値を容易に変更することができる。しかも、入力切替スイッチ１８を設けていることによって受光素子４への光入力を遮光する必要がない点でもオフセット値の設定操作を簡単に行うことができる。なお、ＬＥＤ点灯部１７は参考例１及び実施形態の構成において設けることも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、入射光量に応じて出力が変化する受光素子と、前記受光素子の出力を増幅する増幅回路部と、前記受光素子への光を遮断した状態における前記増幅回路部の出力値をオフセット値として記憶するための記憶手段と、互いに離間して形成された２個のランドからなる動作切替パターンと、前記オフセット値を前記記憶手段に記憶させるオフセット処理と光の入射時における前記増幅回路部の出力値から前記オフセット値を減じて演算値として用いる通常処理とのうち、前記動作切替パターンのランド間が開放されているか短絡されているかに応じた一方を行うマイコンとを備えるものであり、遮光状態での増幅回路部の出力値をオフセット値として記憶手段に記憶させ、このオフセット値を読み出して補正に用いるから、最適なオフセット値を自動的に求めてオフセット値を容易に設定することができ、結果的にオフセット値を多段階から選択可能としてオフセット値を従来構成よりも精度よく設定することが可能になるという利点がある。また、マイコンの動作を切り替えるためのスイッチを設ける場合に比べて部品点数が削減されコストの低減に寄与する。
【００３０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記オフセット処理の終了を報知する表示灯を備えるので、オフセット処理の終了が使用者に報知されることにより、オフセット値が設定されたことを容易に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に関連した参考例１を示すブロック図である。
【図２】  同上の要部回路図である。
【図３】  同上の動作説明図である。
【図４】  本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図５】  本発明に関連した参考例２を示すブロック図である。
【図６】  同上の要部回路図である。
【図７】  同上の動作説明図である。
【図８】  従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  光入力変換装置
４  受光素子
５  増幅回路部
６  マイコン
８  ＥＥＰＲＯＭ
９  動作切替スイッチ
１５  動作切替パターン
１５ａ，１５ｂ  ランド
１６  ワイヤレス信号受信部
１７  ＬＥＤ点灯部
１８  入力切替スイッチ
【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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