JP3123788B2 - 測定装置 - Google Patents
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
-
- G—PHYSICS
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入力量を検出し入力量
に依存する信号を発生するセンサが設けられた少なくと
も２つのトランスジューサユニットを具え、更に入力量
の一次結合と入力量の和との比を決定する正規化回路を
具えた測定装置に関するものである。本発明は本発明に
よる測定装置用に好適な正規化回路にも関するものであ
る。
に依存する信号を発生するセンサが設けられた少なくと
も２つのトランスジューサユニットを具え、更に入力量
の一次結合と入力量の和との比を決定する正規化回路を
具えた測定装置に関するものである。本発明は本発明に
よる測定装置用に好適な正規化回路にも関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の測定装置は「Lasers and Appli
cations 」1976年４月，pp 75 −79に発表されているビ
ルライトの論文“Optical position sensing using sil
icon photodetectors”から既知である。この論文には
バイセル（２分割形）、カドラント（４分割形）及びラ
テラル形に配置されたフォトダイオードを用いて構成し
たいくつかの位置検出ディテクタ(PSD) が開示されてい
る。これらディテクタは例えばレーザスポットの位置を
決定することができる。スポットのＸ及びＹ変位に必要
な信号はダイオード電流を適当に加算又は減算し、次い
で全強度で正規化することにより得ることができる。こ
の目的のために、前記論文に記載されているディテクタ
は最初に信号を電圧に変換する２又は４個の電流−電圧
変換器と、複数個の減算及び加算回路と、２個のアナロ
グ割算器とを具える。
cations 」1976年４月，pp 75 −79に発表されているビ
ルライトの論文“Optical position sensing using sil
icon photodetectors”から既知である。この論文には
バイセル（２分割形）、カドラント（４分割形）及びラ
テラル形に配置されたフォトダイオードを用いて構成し
たいくつかの位置検出ディテクタ(PSD) が開示されてい
る。これらディテクタは例えばレーザスポットの位置を
決定することができる。スポットのＸ及びＹ変位に必要
な信号はダイオード電流を適当に加算又は減算し、次い
で全強度で正規化することにより得ることができる。こ
の目的のために、前記論文に記載されているディテクタ
は最初に信号を電圧に変換する２又は４個の電流−電圧
変換器と、複数個の減算及び加算回路と、２個のアナロ
グ割算器とを具える。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これらディテクタは、
処理がかなり複雑であり、種々の構成素子により種々の
誤差が導入される欠点を有する。本発明の目的は上記の
欠点を緩和した上述した種類の測定装置を提供すること
にある。
処理がかなり複雑であり、種々の構成素子により種々の
誤差が導入される欠点を有する。本発明の目的は上記の
欠点を緩和した上述した種類の測定装置を提供すること
にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は頭書に記載した
種類の測定装置において、各トランスジューサユニット
は入力量を入力量の対数に比例する信号に変換する変換
手段を具え、前記正規化回路は入力量の数に対応する数
の同一の第１バイポーラトランジスタを具え、前記変換
手段の各出力信号を各別の第１トランジスタのベースに
供給し、これら第１トランジスタのエミッタをエミッタ
接続点を介して定電流源に共通に接続したことを特徴と
する。この構成によれば前記ダイオード電流が対数電圧
に直接変換され、次いで正規化回路により処理される
為、正規化処理が著しく簡単になり、導入される誤差が
著しく小さくなる。
種類の測定装置において、各トランスジューサユニット
は入力量を入力量の対数に比例する信号に変換する変換
手段を具え、前記正規化回路は入力量の数に対応する数
の同一の第１バイポーラトランジスタを具え、前記変換
手段の各出力信号を各別の第１トランジスタのベースに
供給し、これら第１トランジスタのエミッタをエミッタ
接続点を介して定電流源に共通に接続したことを特徴と
する。この構成によれば前記ダイオード電流が対数電圧
に直接変換され、次いで正規化回路により処理される
為、正規化処理が著しく簡単になり、導入される誤差が
著しく小さくなる。
【０００５】本発明測定装置の好適例においては、前記
変換手段がセンサの一部を構成するものとする。センサ
が測定すべき入力量と出力電圧との間に対数関係を予め
有している場合には、正規化回路をセンサに直接接続す
ることができる。
変換手段がセンサの一部を構成するものとする。センサ
が測定すべき入力量と出力電圧との間に対数関係を予め
有している場合には、正規化回路をセンサに直接接続す
ることができる。
【０００６】本発明測定装置の他の好適例においては、
センサにより発生される信号が検出入力量に直線的に比
例し、前記変換手段がトランスジューサユニット内に設
けられた対数変換器であるものとする。この場合、最初
入力量に直線的に比例していた正規化回路への入力信号
が入力量に対し対数関係を示すものとなる。
センサにより発生される信号が検出入力量に直線的に比
例し、前記変換手段がトランスジューサユニット内に設
けられた対数変換器であるものとする。この場合、最初
入力量に直線的に比例していた正規化回路への入力信号
が入力量に対し対数関係を示すものとなる。
【０００７】本発明測定装置の更に他の好適例において
は、正規化回路と同一の基板上に集積された一連のフォ
トダイオードを具え、これらダイオードのアノードを前
記第１トランジスタのベースに接続すると共に、これら
ダイオードのカソードを一緒に相互接続した構成にす
る。
は、正規化回路と同一の基板上に集積された一連のフォ
トダイオードを具え、これらダイオードのアノードを前
記第１トランジスタのベースに接続すると共に、これら
ダイオードのカソードを一緒に相互接続した構成にす
る。
【０００８】本発明測定装置の更に他の好適例において
は、正規化回路と同一の基板上に集積された一連のフォ
トダイオードを具え、これらフォトダイオードのカソー
ドを電圧源に共通に接続し、それらのアノードを、エミ
ッタが定電位点に共通に接続されベースがコレクタに相
互接続されると共に前記第１トランジスタのベースに接
続された第２トランジスタのコレクタに接続した構成に
する。
は、正規化回路と同一の基板上に集積された一連のフォ
トダイオードを具え、これらフォトダイオードのカソー
ドを電圧源に共通に接続し、それらのアノードを、エミ
ッタが定電位点に共通に接続されベースがコレクタに相
互接続されると共に前記第１トランジスタのベースに接
続された第２トランジスタのコレクタに接続した構成に
する。
【０００９】本発明測定装置の更に他の好適例において
は、前記第１トランジスタと同一の基板上に集積された
一連のセンサ回路を具え、これらセンサ回路を前記第１
トランジスタのベースに接続し、これら第１トランジス
タのエミッタを定電流源に共通に接続すると共にそれら
のコレクタ一連の抵抗素子を経て相互接続すると共にこ
の一連の抵抗素子には２つの接点を設けた構成にする。
上述の最後の３つの好適例は測定装置のコンパクト化が
向上し、例えば光ディスクレコーディングの場合のよう
に構成素子の寸法を最小にするのが望ましい用途に極め
て有利である。
は、前記第１トランジスタと同一の基板上に集積された
一連のセンサ回路を具え、これらセンサ回路を前記第１
トランジスタのベースに接続し、これら第１トランジス
タのエミッタを定電流源に共通に接続すると共にそれら
のコレクタ一連の抵抗素子を経て相互接続すると共にこ
の一連の抵抗素子には２つの接点を設けた構成にする。
上述の最後の３つの好適例は測定装置のコンパクト化が
向上し、例えば光ディスクレコーディングの場合のよう
に構成素子の寸法を最小にするのが望ましい用途に極め
て有利である。
【００１０】本発明の更に他の好適例においては、当該
測定装置を４つのフォトダイオードと適当数のトランジ
スタを具える４分割形検出器として構成する。一連のフ
ォトダイオードと正規化回路のトランジスタを一緒に集
積して４分割検出器として構成することができる。
測定装置を４つのフォトダイオードと適当数のトランジ
スタを具える４分割形検出器として構成する。一連のフ
ォトダイオードと正規化回路のトランジスタを一緒に集
積して４分割検出器として構成することができる。
【００１１】
【実施例】図面を参照して本発明を実施例につき詳細に
説明する。図１に示す測定装置１は入力量Ａi を検出す
る複数個のトランスジューサユニット２と、これら入力
量を正規化する正規化回路５と、演算ユニット７とを具
える。一般に、正規化回路５は少なくとも入力量の数に
対応する数の同一の第１バイポーラトランジスタ９（そ
れぞれベース11、エミッタ13及びコレクタ15を有する）
を具えると共に、定電流源１７を具える。正規化は、ト
ランスジューサユニット２の出力信号が対応する入力量
Ａi の対数に比例するようにすると著しく簡単になる。
この目的のために、各トランスジューサユニット２はセ
ンサ３と対数変換器４とを具えるものとする。場合によ
ってはセンサ３の出力信号が入力量Ａ i の対数に予め比
例することもある。この場合には対数変換器４（破線で
示す）を省略することができる。各トランスジューサユ
ニット２の出力信号を対応するトランジスタ９のベース
11に供給し、全てのトランジスタ９のエミッタ13はエミ
ッタ接続点19を経て一緒に定電流源17に接続する。各ト
ランジスタのコレクタ15により供給される出力量Ｉi は
必要に応じ後処理のために演算ユニット７に供給するこ
とができる。トランスジューサユニット２の入力量Ａi
と出力信号、例えば出力電圧Ｖi との間の対数関係は次
のように書き表わせる。
説明する。図１に示す測定装置１は入力量Ａi を検出す
る複数個のトランスジューサユニット２と、これら入力
量を正規化する正規化回路５と、演算ユニット７とを具
える。一般に、正規化回路５は少なくとも入力量の数に
対応する数の同一の第１バイポーラトランジスタ９（そ
れぞれベース11、エミッタ13及びコレクタ15を有する）
を具えると共に、定電流源１７を具える。正規化は、ト
ランスジューサユニット２の出力信号が対応する入力量
Ａi の対数に比例するようにすると著しく簡単になる。
この目的のために、各トランスジューサユニット２はセ
ンサ３と対数変換器４とを具えるものとする。場合によ
ってはセンサ３の出力信号が入力量Ａ i の対数に予め比
例することもある。この場合には対数変換器４（破線で
示す）を省略することができる。各トランスジューサユ
ニット２の出力信号を対応するトランジスタ９のベース
11に供給し、全てのトランジスタ９のエミッタ13はエミ
ッタ接続点19を経て一緒に定電流源17に接続する。各ト
ランジスタのコレクタ15により供給される出力量Ｉi は
必要に応じ後処理のために演算ユニット７に供給するこ
とができる。トランスジューサユニット２の入力量Ａi
と出力信号、例えば出力電圧Ｖi との間の対数関係は次
のように書き表わせる。
【数１】 Ｖi ＝Ｖo ・Ｉn （Ａi ) (1) ここで、Ｖo はこれから決定される比例定数である。
【００１２】ベース−エミッタ電圧Ｖbei を有するトラ
ンジスタ９のコレクタ電流Ｉi は
ンジスタ９のコレクタ電流Ｉi は
【数２】 ここで、Ｉs は各トランジスタの逆方向電流、Ｖe はエ
ミッタ接合間の電圧及びＶt ＝ｋＴ／ｑ（≒25 mＶ（室
温））である。トランジスタのベース電流は無視し得る
程小さいものとする。更に、
ミッタ接合間の電圧及びＶt ＝ｋＴ／ｑ（≒25 mＶ（室
温））である。トランジスタのベース電流は無視し得る
程小さいものとする。更に、
【数３】 従って、
【数４】 Ｖo ＝Ｖt (4) であれば、(1) 及び(3) 式を考察すると、
【数５】 が成立する。
【００１３】これを(2) 式に代入すると、
【数６】 となる。
【００１４】(6) 式は入力量Ａi と出力電流Ｉi との間
の所望の関係を表わす。このためには(4) 式の関係を満
足する必要がある。この目的のためにはＶt の温度依存
性を補償する必要がある。これは、例えば正規化回路５
のトランジスタ９及び対数変換器４を一定の温度に維持
することにより実現することができる。入力量の和の対
数はエミッタ接合間の電圧Ｖe により表わすこともでき
る。(5) 式は次のように書き表わせる。
の所望の関係を表わす。このためには(4) 式の関係を満
足する必要がある。この目的のためにはＶt の温度依存
性を補償する必要がある。これは、例えば正規化回路５
のトランジスタ９及び対数変換器４を一定の温度に維持
することにより実現することができる。入力量の和の対
数はエミッタ接合間の電圧Ｖe により表わすこともでき
る。(5) 式は次のように書き表わせる。
【数７】 又は
【数８】
【００１５】温度が一定であれば第１項は一定である。
この第１項は−0.6Ｖ程度の大きさである。トランスジ
ューサユニット２の入力量Ａi と出力信号との間の対数
関係は既知の種々の回路により達成することができる。
一つの可能な場合として、正規化すべき入力量とセサン
３の出力信号との関係が線形である場合がある。この場
合にはトランスジューサユニット２を対数変換器４を後
続させたセンサ３により形成して、正規化回路５に供給
される信号を入力量の対数に比例するものとする。
この第１項は−0.6Ｖ程度の大きさである。トランスジ
ューサユニット２の入力量Ａi と出力信号との間の対数
関係は既知の種々の回路により達成することができる。
一つの可能な場合として、正規化すべき入力量とセサン
３の出力信号との関係が線形である場合がある。この場
合にはトランスジューサユニット２を対数変換器４を後
続させたセンサ３により形成して、正規化回路５に供給
される信号を入力量の対数に比例するものとする。
【００１６】この対数変換器の第１の実施例は図２ａ及
び２ｂに示すようにダイオード18又はダイオードとして
接続したトランジスタ20から成る。この場合、出力信号
Ｖは
び２ｂに示すようにダイオード18又はダイオードとして
接続したトランジスタ20から成る。この場合、出力信号
Ｖは
【数９】 で与えられる。
【００１７】帰還路25内にトランジスタ23を具える図３
に示す演算増幅器21は対数変換器４の第２の実施例であ
る。斯る回路は「IEEE Transactions on Circuit Theor
y 」1964年９月，pp 378〜384 の論文「A circuit With
logarithmic transfer response over 9 decades 」ジ
ェイ・エフ・ギブソン及びエッチ・エス・ホーン著に詳
細に開示されている。この回路の出力電圧Ｖは負で、
に示す演算増幅器21は対数変換器４の第２の実施例であ
る。斯る回路は「IEEE Transactions on Circuit Theor
y 」1964年９月，pp 378〜384 の論文「A circuit With
logarithmic transfer response over 9 decades 」ジ
ェイ・エフ・ギブソン及びエッチ・エス・ホーン著に詳
細に開示されている。この回路の出力電圧Ｖは負で、
【数１０】 である。正の出力電圧を発生するその変形例を図４に示
す。この回路の入力電流と出力電圧との関係も
す。この回路の入力電流と出力電圧との関係も
【数１１】 で与えられる。
【００１８】上述の実施例において入力電流Ｉi と出力
電圧Ｖとの関係は一般に
電圧Ｖとの関係は一般に
【数１２】 で与えられる。ここで、Ｉs はダイオード又はトランジ
スタの逆方向電流及びＶ t ＝ＫＴ／ｑである。この場
合、全てのトランジスタが同一の温度を有するならばＶ
o ＝Ｖt の関係が自動的に満足される。
スタの逆方向電流及びＶ t ＝ＫＴ／ｑである。この場
合、全てのトランジスタが同一の温度を有するならばＶ
o ＝Ｖt の関係が自動的に満足される。
【００１９】図４に示すタイプの対数変換器４を使用す
ると、前記ビル ライトの論文に記載されているよう
に、アナログ割算器を具える慣例の回路に比べて速度、
ダイナミックレンジ及び分解能が１桁以上高い性能を有
する回路が得られる（ダイナミックレンジ１：1000、誤
差0.05％、帯域幅 150kHz)。
ると、前記ビル ライトの論文に記載されているよう
に、アナログ割算器を具える慣例の回路に比べて速度、
ダイナミックレンジ及び分解能が１桁以上高い性能を有
する回路が得られる（ダイナミックレンジ１：1000、誤
差0.05％、帯域幅 150kHz)。
【００２０】第４の実施例として「逐次検出」原理に基
づく対数変換器がある。この原理は「IEEE Journal Sol
id State Circuits 」Vol. SC-15, No. ３，1980年６
月、pp291 〜295 の論文「A true logarithmic amplifi
er for radar IF applications」ダブリュ・エル・バー
バン及びイー・アール・ブラウン著に詳細に開示されて
いる。
づく対数変換器がある。この原理は「IEEE Journal Sol
id State Circuits 」Vol. SC-15, No. ３，1980年６
月、pp291 〜295 の論文「A true logarithmic amplifi
er for radar IF applications」ダブリュ・エル・バー
バン及びイー・アール・ブラウン著に詳細に開示されて
いる。
【００２１】第５図の実施例として、抵抗を介して充放
電されるキャパシタの時間と電圧との指数関係に基づく
対数変換器がある。この変換器は「IEEE Transactions
on Instrumentation and Measutement 」Vol. IM −3
4, No.３，1985年９月，pp 473 −475 の論文「A simp
le low-frequency logarithmic converter using lo
garithmic Pulse width modulation technique」エス・
ディー・マロウジ著、に開示されている。
電されるキャパシタの時間と電圧との指数関係に基づく
対数変換器がある。この変換器は「IEEE Transactions
on Instrumentation and Measutement 」Vol. IM −3
4, No.３，1985年９月，pp 473 −475 の論文「A simp
le low-frequency logarithmic converter using lo
garithmic Pulse width modulation technique」エス・
ディー・マロウジ著、に開示されている。
【００２２】第４及び第５実施例のようなタイプの変換
器の出力電圧は一般にＶo ＝Ｖt の関係を満足させるた
めに増幅又は減衰させる必要がある。
器の出力電圧は一般にＶo ＝Ｖt の関係を満足させるた
めに増幅又は減衰させる必要がある。
【００２３】他の可能な場合として、センサの出力信号
が予め入力量の対数に比例する場合があり、この場合に
は正規化回路をセンサに直接接続することができる。
が予め入力量の対数に比例する場合があり、この場合に
は正規化回路をセンサに直接接続することができる。
【００２４】この場合の第１の実施例は光起電効果を生
ずるフォトダイオードから成る。その出力量（電圧）は
入力量（光強度）の対数である。フォトダイオード及び
正規化回路の温度が同一のとき、
ずるフォトダイオードから成る。その出力量（電圧）は
入力量（光強度）の対数である。フォトダイオード及び
正規化回路の温度が同一のとき、
【数１３】Ｖo ＝ｋＴ／ｑ であるため、Ｖo ＝Ｖt の関係が満足される。
【００２５】光強度と出力電圧との関係が対数である他
の実施例は米国特許第4473836 号に開示されているフォ
トディテクタから成る。
の実施例は米国特許第4473836 号に開示されているフォ
トディテクタから成る。
【００２６】全く異なる種類のセンサはイオン濃度計、
例えばPHメータである。その出力電圧はイオン濃度に対
数依存する。その一例は図５に示す水素イオン濃度測定
装置100 である。この測定装置100 は多孔性隔壁104 で
仕切られた容器102 から成る。多孔性隔壁104 の左側に
既知のＨ+ イオン濃度ＣN を有する電解液106 を入れ
る。多孔性隔壁104 の右側に測定すべきＨ+イオン濃度
Ｃx を有する電解液108 を入れる。Ｈ+ イオンは多孔性
隔壁104 を経て交換しない。水素電極110, 112を両電解
液106, 108内に入れる。これら電極110, 112は例えば水
素を吸収させたプラチナから成るものとすることができ
る。電極110 と電解液106 との間の電圧ΔＶN はネルン
ストの関係：
例えばPHメータである。その出力電圧はイオン濃度に対
数依存する。その一例は図５に示す水素イオン濃度測定
装置100 である。この測定装置100 は多孔性隔壁104 で
仕切られた容器102 から成る。多孔性隔壁104 の左側に
既知のＨ+ イオン濃度ＣN を有する電解液106 を入れ
る。多孔性隔壁104 の右側に測定すべきＨ+イオン濃度
Ｃx を有する電解液108 を入れる。Ｈ+ イオンは多孔性
隔壁104 を経て交換しない。水素電極110, 112を両電解
液106, 108内に入れる。これら電極110, 112は例えば水
素を吸収させたプラチナから成るものとすることができ
る。電極110 と電解液106 との間の電圧ΔＶN はネルン
ストの関係：
【数１４】 を満足する。
【００２７】同じことが電極112 と電解液108 との間の
電圧ΔＶx について成立する。
電圧ΔＶx について成立する。
【数１５】 ここで、Ｃx は測定すべきＨ+ イオン濃度、ＣN は既知
のＨ+ イオン濃度、及びＣK は電極110, 112上の境界濃
度である。
のＨ+ イオン濃度、及びＣK は電極110, 112上の境界濃
度である。
【００２８】従って、２つの電極110, 112間の電圧は
【数１６】 で与えられる。
【００２９】測定装置を一層コンパクトにするために、
一連のフォトダイオード27を正規化回路５と一緒に同一
基板上に集積することができる。図６はその一実施例を
示す。各フォトダイオード27のアード29を関連する第１
トランジスタ９のベース11に接続し、カソード31を一緒
に定電位点35に接続する。各トランジスタ９のエミッタ
13を共通エミッタ接続点19を経て定電流源17に接続す
る。電流Ｉo がトランジスタ９の共通エミッタ接続点19
から引き出されるとき、各トランジスタ９のコレクタ電
流は関連するフォトダイオード27の光電流とこれら光電
流の和との商に比例する。スケールファクタはＩo であ
る。正規化は、外部回路により接続点19を固定電圧（図
示せず）に接続することにより不作動にすることもでき
る。この固定電圧が定電位点35の電圧より低いとき、光
電流はトランジスタ９により増幅される。この回路の速
度ダイナミックレンジ及び分解能に関する性能は前記ビ
ルライトの論文に開示されているようなアナログ割算器
を具える慣例の回路の性能より１桁以上良い（ダイナミ
ックレンジ１：1000、誤差0.05％、帯域幅150 kHz)。
一連のフォトダイオード27を正規化回路５と一緒に同一
基板上に集積することができる。図６はその一実施例を
示す。各フォトダイオード27のアード29を関連する第１
トランジスタ９のベース11に接続し、カソード31を一緒
に定電位点35に接続する。各トランジスタ９のエミッタ
13を共通エミッタ接続点19を経て定電流源17に接続す
る。電流Ｉo がトランジスタ９の共通エミッタ接続点19
から引き出されるとき、各トランジスタ９のコレクタ電
流は関連するフォトダイオード27の光電流とこれら光電
流の和との商に比例する。スケールファクタはＩo であ
る。正規化は、外部回路により接続点19を固定電圧（図
示せず）に接続することにより不作動にすることもでき
る。この固定電圧が定電位点35の電圧より低いとき、光
電流はトランジスタ９により増幅される。この回路の速
度ダイナミックレンジ及び分解能に関する性能は前記ビ
ルライトの論文に開示されているようなアナログ割算器
を具える慣例の回路の性能より１桁以上良い（ダイナミ
ックレンジ１：1000、誤差0.05％、帯域幅150 kHz)。
【００３０】図７は正規化回路５と一緒に集積化したデ
ィテクタの他の実施例を示す。各フォトダイオード27の
カソード31を接続点39を経て電圧源37に共通に接続し、
アノード29を各別の第２トランジスタ43のコレクタ41に
接続する。これらトランジスタ43のエミッタ45を定電位
点47に共通に接続する。各トランジスタ43のべースをそ
のコレクタ41に接続すると共に対応する第１トランジス
タ９のベース11に接続する。更に、これら第１トランジ
スタ９のエミッタを共通エミッタ接続点19を経て定電流
源17に接続する。本例ではフォトダイオード27は逆バイ
アス電圧を有するため、その出力電流は光強度に線形比
例する（フォトアンペア数効果）。対数変換器４は図２
ｂに示すものと同一のタイプである。このディテクタは
比較的簡単に実現することができる。その一つの可能な
実現例はモノリシック構造であり、この場合にはフォト
ダイオードの品質とトランジスタの品質とを適合させる
ことができる。他の可能な実現例は厚膜技術又は薄膜技
術によるハイブリッド構造である。
ィテクタの他の実施例を示す。各フォトダイオード27の
カソード31を接続点39を経て電圧源37に共通に接続し、
アノード29を各別の第２トランジスタ43のコレクタ41に
接続する。これらトランジスタ43のエミッタ45を定電位
点47に共通に接続する。各トランジスタ43のべースをそ
のコレクタ41に接続すると共に対応する第１トランジス
タ９のベース11に接続する。更に、これら第１トランジ
スタ９のエミッタを共通エミッタ接続点19を経て定電流
源17に接続する。本例ではフォトダイオード27は逆バイ
アス電圧を有するため、その出力電流は光強度に線形比
例する（フォトアンペア数効果）。対数変換器４は図２
ｂに示すものと同一のタイプである。このディテクタは
比較的簡単に実現することができる。その一つの可能な
実現例はモノリシック構造であり、この場合にはフォト
ダイオードの品質とトランジスタの品質とを適合させる
ことができる。他の可能な実現例は厚膜技術又は薄膜技
術によるハイブリッド構造である。
【００３１】上述の回路は両方とも原則として、種々の
構成配置、例えばバイセル（２分割）形、カドラント
（４分割）形、円形又は線形アレーに配置された任意の
数のフォトダイオードを用いて構成することができる。
バイセル及びカドラント形フォトダイオード配置はダイ
オード表面上の光スポットの位置を検出するのにしばし
ば使われている。演算ユニット７を用いてフォトダイオ
ードの電流を適当に加減算することにより光スポットの
Ｘ及びＹ変位に必要な信号を得ることができる。この技
術は例えばCD／VLP プレーヤの光ディスク記録及び測定
技術の距離及び位置検出に用いられている。多くの場
合、これらセンサの強度依存性は不所望であり、ダイオ
ード電流の正規化を必要とする。
構成配置、例えばバイセル（２分割）形、カドラント
（４分割）形、円形又は線形アレーに配置された任意の
数のフォトダイオードを用いて構成することができる。
バイセル及びカドラント形フォトダイオード配置はダイ
オード表面上の光スポットの位置を検出するのにしばし
ば使われている。演算ユニット７を用いてフォトダイオ
ードの電流を適当に加減算することにより光スポットの
Ｘ及びＹ変位に必要な信号を得ることができる。この技
術は例えばCD／VLP プレーヤの光ディスク記録及び測定
技術の距離及び位置検出に用いられている。多くの場
合、これらセンサの強度依存性は不所望であり、ダイオ
ード電流の正規化を必要とする。
【００３２】図６及び７に示すようなトランジスタアレ
ーのコレクタ接続端子51の数を２つに減少させれば、こ
の回路は例えば光学的重心の決定に用いることができ
る。図８はその一実施例を示す。コレクタ15は別々にし
ないで抵抗素子53により相互接続する。トランジスタア
レーの両端75, 55のみに接点を設ける。抵抗素子53は本
例では１つの抵抗層で構成することができる。しかし、
これら抵抗素子は個別の抵抗で形成することもできる。
相互接続抵抗53の存在下では２つの接点55, 57への電流
ＩA 及びＩB が相違する。この差は電流分布Ｉ1,Ｉ2,--
--Ｉn の重心を表わす。第１トランジスタ９のベースに
入力信号を供給するセンサ回路59は図６に示すダイオー
ド27又は図７に示すトランジスタ43を有するダイオード
27から成るものとすることができる。更にトランジスタ
９のエミッタ13は電流ＩO の定電流源17に共通に接続す
ることができる。
ーのコレクタ接続端子51の数を２つに減少させれば、こ
の回路は例えば光学的重心の決定に用いることができ
る。図８はその一実施例を示す。コレクタ15は別々にし
ないで抵抗素子53により相互接続する。トランジスタア
レーの両端75, 55のみに接点を設ける。抵抗素子53は本
例では１つの抵抗層で構成することができる。しかし、
これら抵抗素子は個別の抵抗で形成することもできる。
相互接続抵抗53の存在下では２つの接点55, 57への電流
ＩA 及びＩB が相違する。この差は電流分布Ｉ1,Ｉ2,--
--Ｉn の重心を表わす。第１トランジスタ９のベースに
入力信号を供給するセンサ回路59は図６に示すダイオー
ド27又は図７に示すトランジスタ43を有するダイオード
27から成るものとすることができる。更にトランジスタ
９のエミッタ13は電流ＩO の定電流源17に共通に接続す
ることができる。
【図１】本発明測定装置の構成図である。
【図２】図２ａは本発明測定装置に用いる対数変換器の
第１実施例を示す図である。図２ｂは本発明測定装置に
用いる対数変換器の第２実施例を示す図である。
第１実施例を示す図である。図２ｂは本発明測定装置に
用いる対数変換器の第２実施例を示す図である。
【図３】対数変換器の第３実施例を示す図である。
【図４】図３に示す対数変換器の変形例を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明測定装置に用いるのに好適なセンサの一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図６】一連のフォトダイオードを正規化回路と一緒に
集積した本発明測定装置の第１の実施例を示す図であ
る。
集積した本発明測定装置の第１の実施例を示す図であ
る。
【図７】一連のフォトダイオードを正規化回路と一緒に
集積した本発明測定装置の第２の実施例を示す図であ
る。
集積した本発明測定装置の第２の実施例を示す図であ
る。
【図８】本発明測定装置の第４の実施例を示す図であ
る。
る。
１ 測定装置 ２ トランスジューサユニット ３ センサ ４ 対数変換器 ５ 正規化回路 ７ 演算ユニット ９ 第１トランジスタ 17 定電流源 27 フォトダイオード 43 第２トランジスタ 53 抵抗素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔ ｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (56)参考文献 特開 昭62−174798（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−89010（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 3/02
Claims (8)
- 【請求項１】 入力量を検出し入力量に依存する信号を
発生するセンサが設けられた少なくとも２つのトランス
ジューサユニットを具え、更に入力量の一次結合と入力
量の和との比を決定する正規化回路を具えた測定装置に
おいて、各トランスジューサユニットは入力量を入力量
の対数に比例する信号に変換する変換手段を具え、前記
正規化回路は入力量の数に対応する数の同一の第１バイ
ポーラトランジスタを具え、前記変換手段の各出力信号
を各別の第１トランジスタのベースに供給し、これら第
１トランジスタのエミッタをエミッタ接続点を介して定
電流源に共通に接続した測定装置。 - 【請求項２】 前記変換手段がセンサの一部であること
を特徴とする請求項１記載の測定装置。 - 【請求項３】 センサにより発生される信号が検出入力
量に線形比例し、前記変換手段がトランスジューサユニ
ット内に設けられた対数変換器であることを特徴とする
請求項１記載の測定装置。 - 【請求項４】 当該測定装置は正規化回路と同一の基板
上に集積された一連のフォトダイオードを具え、これら
ダイオードのアノードを前記第１トランジスタのベース
に接続すると共に、これらダイオードのカソードを一緒
に相互接続したことを特徴とする請求項２記載の測定装
置。 - 【請求項５】 当該測定装置は正規化回路と同一の基板
上に集積された一連のフォトダイオードを具え、これら
フォトダイオードのカソードを電圧源に共通に接続し、
それらのアノードを、エミッタが定電位点に共通に接続
されベースがコレクタに相互接続されると共に前記第１
トランジスタのベースに接続された第２トランジスタの
コレクタに接続したことを特徴とする請求項３記載の測
定装置。 - 【請求項６】 当該測定装置は前記第１トランジスタと
同一の基板上に集積された一連のセンサ回路を具え、こ
れらセンサ回路を前記第１トランジスタのベースに接続
し、これら第１トランジスタのエミッタを定電流源に共
通に接続すると共にそれらのコレクタを一連の抵抗素子
を経て相互接続すると共にこの一連の抵抗素子には２つ
の接点を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか
に記載の測定装置。 - 【請求項７】 当該測定装置は４個のフォトダイオード
と適当数のトランジスタを具える４分割形検出器として
構成したことを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載
の測定装置。 - 【請求項８】 請求項１〜７の何れかに記載された測定
装置に用いるのに好適な正規化回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL9002279A NL9002279A (nl) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | Meetinrichting met normeringscircuit. |
| NL9002279 | 1990-10-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04265818A JPH04265818A (ja) | 1992-09-22 |
| JP3123788B2 true JP3123788B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=19857847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03270771A Expired - Fee Related JP3123788B2 (ja) | 1990-10-19 | 1991-10-18 | 測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0481560B1 (ja) |
| JP (1) | JP3123788B2 (ja) |
| DE (1) | DE69109230T2 (ja) |
| NL (1) | NL9002279A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH684805A5 (de) * | 1992-07-20 | 1994-12-30 | Balzers Hochvakuum | Verfahren zur Wandlung eines gemessenen Signals, Wandler zu dessen Ausführung sowie Messanordnung. |
| CH688210A5 (de) * | 1993-12-15 | 1997-06-13 | Balzers Hochvakuum | Druckmessverfahren und Druckmessanordnung zu dessen Ausfuehrung |
| US5585757A (en) * | 1995-06-06 | 1996-12-17 | Analog Devices, Inc. | Explicit log domain root-mean-square detector |
| JP4086514B2 (ja) * | 2002-02-13 | 2008-05-14 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置及び撮像装置 |
| JP3917595B2 (ja) * | 2003-02-26 | 2007-05-23 | 株式会社東芝 | 核酸濃度定量分析チップ、核酸濃度定量分析装置および核酸濃度定量分析方法 |
| US7193410B2 (en) * | 2004-05-04 | 2007-03-20 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Transistor monitor for a multiphase circuit |
| CN1950669A (zh) * | 2004-05-10 | 2007-04-18 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 光学精密测量装置和方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS57164609A (en) * | 1981-04-02 | 1982-10-09 | Sony Corp | Level detecting circuit |
| NL8800510A (nl) * | 1988-02-29 | 1989-09-18 | Philips Nv | Schakeling voor het lineair versterken en demoduleren van een am-gemoduleerd signaal en geintegreerd halfgeleiderelement daarvoor. |
| NL8902422A (nl) * | 1989-09-29 | 1991-04-16 | Philips Nv | Meetinrichting. |
-
1990
- 1990-10-19 NL NL9002279A patent/NL9002279A/nl not_active Application Discontinuation
-
1991
- 1991-10-10 DE DE69109230T patent/DE69109230T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-10 EP EP91202635A patent/EP0481560B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-17 US US07/777,990 patent/US5252864A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-18 JP JP03270771A patent/JP3123788B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5252864A (en) | 1993-10-12 |
| DE69109230D1 (de) | 1995-06-01 |
| NL9002279A (nl) | 1992-05-18 |
| JPH04265818A (ja) | 1992-09-22 |
| EP0481560A1 (en) | 1992-04-22 |
| EP0481560B1 (en) | 1995-04-26 |
| DE69109230T2 (de) | 1996-01-18 |
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Legal Events
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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