JP2000329615A - 照度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費電力が小さく、乾電池などでも長時間に
わたり継続して照度を測定できる照度測定装置を提供す
る。 【解決手段】 光量を検出する照度センサー（フォトダ
イオード）１２と、この照度センサー１２からの信号を
増幅して照度出力φ１を出力する増幅回路１５を備えた
照度測定装置１において、太陽電池２５を内蔵し、乾電
池などの外部電源との切替回路２２を設ける。増幅回路
１５においては、照度が上がると消費電力が大きくなる
が、この条件で太陽電池２５から電力を供給できるの
で、外部電源の消費電力を小さくすることができ、長期
間にわたり照度を継続して測定可能な照度測定装置を実
現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内外の明るさを
測定する照度測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】照射されている光の強さを測定するため
の照度測定装置は、例えば、写真撮影が行われる際に、
被写体、被写体の周囲の明るさ（照度）を計測するため
に用いられる。この照度測定装置は、フォトダイオード
あるいはフォトトランジスターなどの光量に対し電圧あ
るいは電流がほぼリニアな信号として出力される光セン
サーを内蔵しており、その光センサーからの信号を増幅
回路で増幅し、その信号出力に応じた照度（ｌｘ）が表
示される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】照度計は、写真撮影等
の用途に対して一時的あるいは断続的に利用されている
ときには連続動作時間が短いといった問題はほとんど生
じないが、部屋の照度や屋外を継続的に測定する場合に
は、増幅回路における消費電力が大きいために連続動作
可能な時間が短いことが問題となる。例えば、乾電池等
を用いた照度計では、乾電池の電力が連続的に消費され
る。照度が高いと、それにともない増幅回路から出力さ
れる信号電圧が上がるために大きな電流出力が要求され
る。このため、照度の高い領域で特に消費される電力が
大きくなる。したがって、連続して長期間使う場合や、
照度の高い環境下での測定では、頻繁に電池交換を行う
か、あるいは、家庭用のＡＣ電源から電力を供給する必
要がある。いずれの場合も、消費電流が大きいことによ
り測定コストが高く、また、ＡＣアダプターを接続する
場合は測定装置を設置する場所が限定されたり、電源供
給のための配線などが面倒であるという問題もある。

【０００４】そこで、本発明においては、消費電力が小
さく、電池でも長時間にわたり継続して照度を測定でき
る照度測定装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】照度測定装置の消費電力
を小さくするためには、照度センサーおよび増幅回路を
断続的に動かすなどの方法もあるが、そのような制御を
行うと回路構成が複雑になり、また、コストも高くな
る。さらに、照度が高いときに消費電力の大幅に増加し
てしまうという現象は変わりない。そこで、本発明者ら
は、照度測定装置において消費電力が大幅に増加するの
は照度が高いときであることに着目し、照度が高いとき
に発電できる太陽電池を内蔵することにより、結果的に
乾電池やＡＣ電源を含む外部電源の消費量の非常に少な
い照度測定装置を実現している。

【０００６】すなわち、本発明の照度測定装置において
は、照度センサーおよびこの照度センサーからの信号を
増幅する増幅回路を備えた照度検出手段と、増幅回路に
電源を供給可能な電力供給手段とを有し、この電力供給
手段は、外部電源との接続手段と、太陽電池と、この太
陽電池の出力電圧が上がるとその電力を増幅回路に供給
する切替回路とを備えている。

【０００７】本発明の照度測定装置は、光の強度が高
く、照度が高いときは、照度センサーがそれを検出して
大電流が流れ増幅回路の消費電力が増大するが、同時に
内蔵されている太陽電池にも強度の高い光が照射される
ので太陽電池の出力電圧が高くなる。したがって、増幅
回路には太陽電池において発電された電力が供給され、
外部電源の消費量は少なくなるか、あるいはほとんどな
くなる。光の強度が低く、照度が低いときは、内蔵され
ている太陽電池の出力電圧は低いので外部電源からの電
力が増幅回路に供給されるが、この状態では増幅回路か
ら出力される信号の電流は小さいので消費電力は非常に
小さい。したがって、本発明の照度測定装置において
は、内蔵した太陽電池により増幅回路の消費電力が増大
するときはその電力消費が補償されるので、照度の強弱
に関わらず外部電源の電力消費量は非常に小さくなる。
このため、乾電池でも長時間にわたり継続して照度を測
定できる照度測定装置を提供できる。また、家庭用など
のＡＣ電源と接続した場合でも、その消費電力は小さく
なる。

【０００８】さらに、本発明の照度測定装置において
は、太陽電池を内蔵しているので、照度が高いときは太
陽電池からのかなり大きな電流出力を得ることができ
る。したがって、太陽電池の出力を増幅回路の出力と並
列に接続する信号出力補助回路を設けることにより、増
幅回路から出力される信号出力に代えて、あるいは加え
て、太陽電池の出力を照度に応じた信号出力とすること
ができる。このため、増幅能力の限られた増幅回路を用
いた照度測定装置であっても、照度が高い状態に対応し
た大電流の信号を出力でき、測定可能な領域全体に線形
に近い出力信号を出力できる、性能が良く、消費電力の
小さな照度測定装置を提供できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１に、本発明に係る照度測定装
置の概略構成をブロック図により示してある。本例の照
度測定装置１は、照度を検出する照度センサー１２とし
てフォトダイオード（ＰＤ）を採用しており、フォトダ
イオード１２に発生する微少な光電流による電位差をオ
ペアンプ１４を用いた増幅回路１５により増幅し、照度
に対応して電圧が変化する照度出力φ１を外部に供給で
きるようになっている。したがって、本例の照度測定装
置１の照度検出手段１０は、フォトダイオード１２と、
その出力電圧を増幅して照度出力信号φ１に変換する増
幅回路１５とを備えている。さらに、本例の照度検出手
段１０は、フォトダイオード１２に入力される光量を２
段階に制御できるように１／１０フィルタ１１を備えて
おり、外部から供給される１／１０フィルタ信号φ２に
より１／１０フィルタ１１がオンオフできるようになっ
ている。したがって、本例の照度測定装置１において
は、１／１０フィルタ１１がない状態で、０−２０ｋｌ
ｘの照度を０−２Ｖの照度出力信号φ１に変換して出力
できる。また、１／１０フィルタ１１をオンすると、０
−２００ｋｌｘの照度を０−２Ｖの照度出力信号φ１に
変換することができる。

【００１０】さらに、照度測定装置１は、増幅回路１５
などに電力を供給する電力供給手段２０を備えている。
本例の電力供給手段２０は、乾電池２９ａなどの外部電
源を接続して電力を受けて増幅回路１５などに供給でき
ると共に、太陽電池２５を内蔵しており太陽電池２５で
発電された電力も増幅回路１５などに供給できるように
なっている。このため、電力供給手段２０として、外部
電源の接続口（インターフェース）２１が設けられてお
り、ここには、乾電池２９ａはもちろん、蓄電池あるい
はＡＣ電源アダプタ２９ｂも接続することができる。そ
して、内蔵された太陽電池２５の出力配線２５ａと、接
続口２１に繋がった外部電源の出力配線２１ａとは切替
回路２２を介して電源供給配線２３に接続されており、
いずれか一方の電源からの電力が増幅回路１５などに供
給されるようになっている。本例の切替回路２２は、そ
れぞれの出力配線２１ａと２５ａに繋がった一方向性素
子であるダイオード２２ａおよび２２ｂが向かい合って
接続されており、外部電源、たとえば乾電池２９ａ、ま
たは太陽電池２５の内、出力電圧の高い方から電力が供
給されるようになっている。なお、本例では、外部電源
の出力電圧は３．５Ｖになるようにしている。

【００１１】また、電源供給手段２０は、適当な容量の
電解コンデンサ２７および２８を備えている。コンデン
サ２７は太陽電池２５と並列に接続されており、太陽電
池２５の短期的な出力変動を平滑化できるようになって
いる。また、コンデンサ２８は切替回路２２と並列に接
続されており、切替回路２２で電力の供給元が太陽電池
２５または乾電池２９ａなどの外部電源に切り替わった
ときの短期的な出力変動を吸収できるようになってい
る。

【００１２】さらに、本例の照度測定装置１は、太陽電
池２５の出力を増幅回路１５の出力と並列に接続する信
号出力補助回路３０を備えている。信号出力補助回路３
０は、太陽電池２５の側から増幅回路１５の出力側に流
す向きに接続されたダイオード３１と、適当な抵抗値
（本例では３ｋΩ）の抵抗素子３２が直列に接続された
回路となっており、太陽電池２５の出力電圧が抵抗３２
の電圧降下を加味して増幅回路１５の出力電圧を超える
と、太陽電池２５の出力が照度出力信号φ１として出力
されるようになっている。

【００１３】このような構成の本例の照度測定装置１に
おいては、照度検出手段１０において検出される照度が
低いとき、すなわち、照度測定装置１が設置された環境
の光の強度が弱いときは、照度出力信号φ１の電圧は非
常に低いので出力電流も小さくすみ、増幅回路１５で消
費される電力も小さくて良い。また、この状態では、照
度測定装置１に照射される光の強度は低いので、内蔵さ
れた太陽電池２５はほとんど発電せず、出力電圧Ｖｅは
低い。したがって、乾電池２９ａなどの外部電源から供
給される電力が増幅回路１５などに供給され、外部電源
の電力が消費される。

【００１４】照度測定装置１に照射される光の強度が上
がると、フォトダイオード１２の出力電圧が上がり、こ
れを増幅回路１５で増幅した照度出力信号φ１の電圧も
上がる。このため、出力電流も増加し、増幅回路１５で
消費される電力が増加する。この際、内蔵された太陽電
池２５に照射される光の強度も高くなるので、太陽電池
２５の出力電圧Ｖｅも増加する。そして、太陽電池２５
の出力電圧Ｖｅが外部電源の出力電圧を超えると、切替
回路２２を通して太陽電池２５から増幅回路１５などに
電力が供給され、太陽電池２５の容量が十分であれば外
部電源の電力消費はなくなる。太陽電池２５の出力電圧
は外部電源の出力電圧を上回るが、発電容量が不足する
条件では、コンデンサ２７の容量を適当に選択すること
により、断続的に太陽電池２５および外部電源から増幅
回路１５などに電力が供給される。いずれの場合も、照
度が高くなり、増幅回路１５で消費される電力が増加す
る条件では、内蔵された太陽電池２５から電力が供給さ
れるようになるので、増幅回路１５などで消費される電
力をすべて外部電源で賄う必要はなくなり、乾電池２９
ａなどの外部電源の消費量は非常に低くなる。

【００１５】照度がさらに上がるとフォトダイオード１
２の出力電圧が上がり、増幅回路１５の出力信号の電圧
も上がるが、照度出力φ１に接続された出力抵抗成分が
小さいときなどでは増幅回路１５の出力電流が不足し、
リニアに照度出力φ１の電圧を上げることができない場
合がある。一方、照度が高いときに十分な電流が流せる
ような増幅回路を採用すると、照度が低いときの消費電
力が増加することになるので好ましくない。これに対
し、本例の照度測定装置１においては、信号出力補助回
路３０を設けてあるので、増幅回路１５の出力が不足し
て電圧が上がらないときに、抵抗３２の値を適当に設定
しておくことにより太陽電池２５の出力電流を増幅回路
１５の補助として照度出力φ１に加えることができる。
したがって、照度の低い状態から高い状態まで消費電力
が低く、照度出力信号φ１の電圧がほぼリニアに変化す
る照度測定装置を実現できる。そして、照度が高いとき
は内蔵した太陽電池２５により増幅回路１５などで消費
される電力のほとんどを賄うことができるので、外部電
源から供給され、消費される電力の少ない省電力型の照
度測定装置とすることができる。

【００１６】以上に説明したように、本例の照度測定装
置１は乾電池２９ａを外部電源として採用した場合でも
長期間にわたり継続して照度を測定できる。したがっ
て、写真を撮る際に被写体の照度をチェックするなどの
断続的な使用を目的とした照度測定装置に対してももち
ろん有効であるが、工場、オフィスあるいは屋外などに
おいて照度を測定するデータロガなどの継続的な使用を
目的とした照度測定装置に特に適している。従来、照度
を継続的に測定するようなシステムはほとんど採用され
ていない。しかしながら、オフィスや工場の照明を適切
な照度を維持しながら、なおかつ、消費電力を最小限に
するように調整することを目的とした計測システム、あ
るいは、そのような条件を満足するように自動制御する
照明制御システムを構築することが可能であり、そのよ
うな使用目的においては、本発明に係る照度測定装置は
継続的な消費電力を非常に小さくすることができるの
で、好適である。また、日照時間を継続的に自動測定す
るようなシステムにおいても、本発明の照度測定装置は
適しており、乾電池などの限られた容量の電源で長期間
稼動させることができるので、どのようなところにでも
設置することが可能であり、データをサンプリングする
ことができる。

【００１７】なお、上記では、被検出物の照度を測定す
る照度センサーは、フォトダイオードを例に説明してい
るが、これに限らず、フォトトランジスターなどであっ
てももちろん良い。また、本例では、照度出力φ１が外
部に出力される照度測定装置で本発明を説明している
が、もちろん、照度出力をデジタル変換してメモリに記
憶するシステム、メモリに記憶されたデータをホストマ
シンに通信するようなシステムなどを内蔵した照度測定
装置であっても良く、これらも本発明の請求の範囲に含
まれる。

【００１８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の照度測
定装置は、照度検出を出力するために消費される電力が
大きなときは照度が高いときであることに着目し、太陽
電池を内蔵することにより、そのような大電力を自ら賄
えるようにしていると共に、太陽電池からの電力供給が
期待できないときは外部電源からの電力により継続して
照度を測定できるようにしている。したがって、照度測
定装置として消費電力が非常に小さく、かつ、継続して
照度の測定が行える、データロガなどの用途に好適な照
度測定装置を提供することができる。

【００１９】さらに、本発明の照度測定装置において
は、信号出力補助回路を設けることにより太陽電池の出
力により増幅回路から出力される照度出力信号を補助で
きるようになっているので、低照度から高照度にわた
り、よりリニアな照度信号を出力することが可能であ
り、性能が良く消費電力の小さな照度測定装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る照度測定装置の概略構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ 照度測定装置 １０ 照度検出手段 １１ フィルタ １２ フォトダイオード（照度センサー） １４ オペアンプ １５ 増幅回路 ２０ 電力供給手段 ２２ 切替回路 ２１ 外部電源接続端子 ２５ 太陽電池 ３０ 信号出力補助回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照度センサーおよびこの照度センサーか
   らの信号を増幅する増幅回路を備えた照度検出手段と、 前記増幅回路に電源を供給可能な電力供給手段とを有
   し、 この電力供給手段は、外部電源との接続手段と、太陽電
   池と、当該太陽電池の出力電圧が上がるとその電力を前
   記増幅回路に供給する切替回路とを備えている照度測定
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記太陽電池の出力
   を前記増幅回路の出力と並列に接続する信号出力補助回
   路を備えている照度測定装置。