JP3320527B2 - 光パワー測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、心線対照装置
や光パワーメータ等に用いて好適な光パワー測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、心線対照装置や光パワーメータ
等に用いられる光パワー測定装置は、フォトダイオード
（以後、ダイオードＰＤと称す）を有し、このダイオー
ドＰＤへ被測定光を供給して被測定光のパワーを測定す
る。従来の光パワー測定装置について、図面を参照して
説明する。図４は一般的な光パワー測定装置の構成例を
示す図であり、ダイオードＰＤ周辺の構成が拡大して示
されている。

【０００３】図４において、１は例えば、トランス・イ
ンピーダンス型のアンプであり、被測定光によりダイオ
ードＰＤで発生した電流信号を、対応する電圧信号に変
換する。なお、このアンプ１は、レンジ切り替え機能等
を有する。ダイオードＰＤで発生した電流信号は、アン
プ１において電圧信号に変換された後、増幅やＡ／Ｄ変
換等の処理を施され、最終的に被測定光の光パワー測定
データとして使用される。

【０００４】従来の光パワー測定装置としては、上述し
た構成によるもの以外に、図５に示すように、アンプや
検出回路５等を有する本体２とダイオードＰＤを有する
センサ部３とを屈曲自在の接続コード４で接続してなる
ものがある。一般に、接続コード４は、複数の銅線から
構成されており、そのうちの一本あるいは複数本は、本
体２内の検出回路５に接続され、センサ部３や接続コー
ド４が本体２へ確実に接続されているか否かや、当該１
本あるいは複数本の銅線に断線または接触不良といった
不都合が生じているか否かを判断する為に使用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示す
構成の光パワー測定装置において、図６に示すように、
ダイオードＰＤとアンプ１とを接続する信号線が切断さ
れると、ダイオードＰＤからの電流信号がアンプ１に到
達しない。しかしながら、アンプ１は、その入力がハイ
インピーダンスとなるため、外部のノイズの影響を受け
易く、あたかもダイオードＰＤから電流信号が供給され
たように動作してしまうことがある。

【０００６】このような場合、アンプ１に後続する回路
は、アンプ１から出力される電圧信号がノイズによるも
のであることが判断できない。したがって、光パワー測
定装置は、無意味な測定データを表示または出力するこ
とになる。しかしながら、表示または出力される測定デ
ータが具体的な数値である為に、操作者は、得られた測
定データを正確な測定データと誤認し、対応する処理を
施すことになる。したがって、切断すべき光ファイバ心
線を抽出するために用いられる心線対照装置に、図４に
示す構成の光パワー測定装置を適用した場合、光ファイ
バの誤切断といった重大な事故を招致する危険性があ
る。

【０００７】また、図５に示す構成の光パワー測定装置
では、本体２とセンサ部３とが接続コード４で接続さ
れ、接続コード４は必要に応じて屈曲されるため、接続
コード４内の銅線が切断される可能性が高い。さらに、
接続コード４は、その先端（一端あるいは両端）にコネ
クタ部分が形成され、そのコネクタ部分で、本体２やセ
ンサ部３に接続される構造のものも少なくない。この場
合、コネクタ部分において、接触不良や断線がしばしば
発生する。

【０００８】こうした断線または接触不良が発生する
と、上述したように、ノイズによる測定データを正確な
測定データと誤認する危険性がある。また、検出回路５
に接続された一本あるいは複数本の銅線以外の銅線（ダ
イオードＰＤに接続された銅線）に断線または接触不良
が発生した場合には、その検出をすることができないと
いう欠点がある。

【０００９】こうした各種不都合を防止するために、測
定作業前に、動作確認作業（例えば、テスト用の光を光
パワー測定装置へ入射し、測定データが規定値となるか
否かを確認する）を行うようにする等、運用面からのア
プローチも行われている。しかしながら、例えば、銅線
や信号線が接触不良を起こしている場合には、動作確認
時は正常に作動し、作業時には断線状態となるケースも
あり、十分な対策とはいえない。

【００１０】また、動作確認作業には、当該作業のため
の器具および時間等が必要となるため、全体的な作業効
率が低下するという問題もある。こうしたことから、ダ
イオードＰＤの配線に断線または接触不良等が生じた場
合に、即座にこれを検出し、無意味な測定データによる
誤った処理の発生を未然に防止することができる装置が
待望されている。本発明は、上述した事情に鑑みて為さ
れたものであり、フォトダイオードの配線における断線
または接触不良を正確に検出するとともに、常に正確な
測定データを得ることができる光パワー測定装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
による光パワー測定装置は、入射される被測定光に応じ
た電流信号を出力するフォトダイオードと、前記電流信
号に所定の処理を施して前記被測定光に応じた測定デー
タを出力する測定手段とを有する光パワー測定装置にお
いて、前記電流信号の平均値を測定する平均値測定手段
と、該平均値測定手段で測定された平均値を、前記フォ
トダイオードの暗電流より小なる基準値と比較する比較
手段と、該比較手段での比較結果に応じた情報を操作者
または前記測定手段へ伝達する伝達手段とを具備するこ
とを特徴としている。また、請求項２に記載の本発明に
よる光パワー測定装置は、入射される被測定光に応じた
電流信号を出力するフォトダイオードと、前記電流信号
に所定の処理を施して前記被測定光に応じた測定データ
を出力する測定手段とを有する光パワー測定装置におい
て、前記フォトダイオードと前記測定手段との間に挿入
される切換手段と、前記測定手段に併設される回路を有
し、該回路内を流れる電流に応じた値を前記フォトダイ
オードの暗電流より小なる基準値と比較する比較手段
と、該比較手段での比較結果に応じた情報を操作者また
は前記測定手段へ伝達する検出手段とを具備し、前記切
換手段は、切り換えられることにより前記測定手段ある
いは前記測定回路を前記フォトダイオードに接続するこ
とを特徴としている。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の構成の光パワー測定装置によ
れば、平均値測定手段が、フォトダイオードから出力さ
れる電流信号の平均値を測定し、比較手段が、前記平均
値を前記フォトダイオードの暗電流より小なる基準値と
比較する。そして、伝達手段が、比較手段での比較結果
に応じた情報を操作者または前記測定手段へ伝達する。
こうして、フォトダイオードの配線における断線または
接触不良が正確に検出される。また、上述した処理は、
測定装置による測定処理と並行して行われるため、操作
者または測定装置が、前記断線または接触不良の発生を
即座に認識できる。すなわち、光パワー測定装置から出
力される測定データは常に正確な値となる。また、請求
項２に記載の構成の光パワー測定装置によれば、比較手
段が、測定手段に併設される回路内を流れる電流に応じ
た値を前記フォトダイオードの暗電流より小なる基準値
と比較し、検出手段が、比較手段での比較結果に応じた
情報を操作者または前記測定手段へ伝達する。また、切
換手段による切り換えにより、前記測定手段あるいは前
記測定回路が前記フォトダイオードに接続される。こう
して、フォトダイオードの配線における断線または接触
不良が確実に検出される。また、測定手段による測定動
作中であっても、測定回路に切り換えることにより、ダ
イオードＰＤの接続状態を検出することができる。

【００１３】

【実施例】本発明は、「ダイオードＰＤは、被測定光が
入射されなくとも、所定の直流電流を含んだ暗電流を出
力する」という性質を利用したものであり、以下、図面
を参照して、本発明の実施例について説明する。図１は
本発明の第１の実施例による光パワー測定装置の一部構
成を示すブロック図であり、この図において、図４の各
部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省
略する。

【００１４】この図において、６は信号線６ａを介して
供給される電流信号の平均電流値を測定する平均値測定
回路であり、平均電流値に応じた電圧信号を出力する。
具体的には、ダイオードＰＤに被測定光が入射されてい
ない場合には、ダイオードＰＤ自身から出力される暗電
流の平均電流値に応じた電圧信号を出力し、ダイオード
ＰＤに被測定光が入射された場合には、被測定光に対応
して供給される電流信号の平均電流値（上記暗電流の平
均電流値より大）に応じた電圧信号を出力する。

【００１５】また、平均値測定回路６は、何らかの不都
合により信号線６ａから電流信号が供給されない場合に
は、大きさ「ゼロ」の電圧信号を出力する。ここで、平
均値測定回路６の構成例を図２に示す。この図におい
て、８はトランス・インピーダンス・アンプ、９は抵抗
値Ｒの抵抗、１０は静電容量Ｃのコンデンサである。こ
の図に示す平均値測定回路６において、コンデンサ１０
の静電容量Ｃを大とすると、より安定した平均値出力が
得られるが、反応速度が低下する。

【００１６】静電容量Ｃや抵抗値Ｒは、当該装置６を適
用する装置に応じて設定される。また、ダイオードＰＤ
によっては暗電流が極めて微小となることもあるので、
必要に応じて図示せぬ増幅器やローパスフィルタが付加
される。この図に示すように、平均値測定回路６は簡易
に構成されるため、上述した各種設定および付加作業を
容易に行うことができる。

【００１７】再び、図１において、７は平均値測定回路
から出力される電圧信号と、予め設定された参照電圧
（基準値）とを比較する比較回路であり、両者の大小関
係に応じて比較信号を出力する。この比較信号は、比較
結果が直前の比較結果と同様であれば同一となり、両者
が異なれば直前の比較信号の符号を反転したものとな
る。また、上記参照電圧の大きさは、暗電流に応じた電
圧信号より小であり、「ゼロ」より大であるように設定
される。

【００１８】さらに、図示を略すが、比較回路７の後段
には、比較信号の変化に応じて、光パワー測定装置の動
作状態（正常、異常）を操作者に伝達するための各種装
置（例えば、アラーム）や、現在の測定データを無効に
するための回路等が設置される。また、図示を略すが、
アンプ１の後段には、アンプ１から出力される電圧信号
に対して、増幅やＡ／Ｄ変換等の処理を施す各種回路が
設けられている。

【００１９】このような構成において、まず、正常動作
（断線や接触不良等が未発生の場合の動作）について説
明する。まず、ダイオードＰＤに被測定光が入射されて
いない場合、アンプ１および平均値測定回路６へ暗電流
が供給される。このため、平均値測定回路６から比較回
路７へ、当該暗電流の平均電流値に応じた電圧信号が供
給される。この電圧信号の大きさは参照電圧より大であ
るため、「電圧信号」＞「参照信号」という関係が成立
し、この関係に応じた比較信号が比較回路７から出力さ
れる。

【００２０】こうして出力された比較信号は、直前に出
力された比較信号と同一であるため、後段の各種装置
は、光パワー測定装置が正常動作していることを操作者
へ伝達する。また、暗電流は、アンプ１において電圧信
号に変換され、増幅やＡ／Ｄ変換等の処理を施された
後、最終的に被測定光の光パワー測定データとして使用
することも可能である。

【００２１】このような状態において、ダイオードＰＤ
に被測定光が入射されると、被測定光に応じた電流信号
（電流値は暗電流より大）がアンプ１および平均値測定
回路６へ供給される。このため、平均値測定回路６から
比較回路７へ、当該電流信号の平均電流値に応じた電圧
信号が供給される。この電圧信号の電圧値は参照電圧以
上となるため、「電圧信号」＞「参照信号」という関係
が成立し、この関係に応じた比較信号が比較回路７から
出力される。以降の動作は上述した場合と同一であるの
で、その説明を省略する。

【００２２】次に、断線や接触不良等の異常発生時の動
作について説明する。ダイオードＰＤとアンプ１とを接
続する信号線が切断された場合には、外部からノイズが
混入し、平均値測定回路６へ供給される。このノイズ
は、所定周波数（通常、５０〜６０［Ｈｚ］）の信号群
が交流的に結合した信号の交流成分であり、平均値測定
回路６により求められる平均電流値は「ゼロ」となる。
したがって、平均値測定回路６から出力される電圧信号
の電圧値が常に「ゼロ」となり、「電圧信号」＜「参照
電圧」という関係が成立し、比較回路７から出力される
比較信号が反転される。

【００２３】このように、比較信号は、直前に出力され
た比較信号と一致しないため、後段の各種装置により、
光パワー測定装置が誤動作していることが操作者へ伝達
される。また、比較回路７後段の各種回路により、アン
プ１等を介して供給される光パワー測定データが非表示
あるいは無効にされる。これにより、操作者は、異常発
生を正確に認識し、適切な処置を施すことができる。

【００２４】以上説明したように、本発明の第１の実施
例によれば、ダイオードＰＤの暗電流を用いるため、ダ
イオードＰＤの故障や、ダイオードＰＤの信号線の断線
を正確に検出することができる。また、測定動作と並行
して断線を常時検出するため、不安定な動作を引き起こ
す接触不良が発生しても、測定データが正常な値である
か否かを判断できる。

【００２５】次に、本発明の第２の実施例について、図
３を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施例
による光パワー測定装置の一部構成を示す図であり、こ
の図において、図１の各部と対応する部分には同一の符
号を付け、その説明を省略する。図３において、ＳＷは
ダイオードＰＤとアンプ１とを接続する信号線に介挿さ
れるスイッチであり、アンプ１側に設けられた接点１１
と抵抗１３（後述する）の一端に設けられた接点１２と
を切り換える。このスイッチＳＷは、通常、接点１１に
接しており、操作者により図示せぬ検出スイッチが押下
された場合に、所定時間だけ接点１２側に切り換えられ
る。

【００２６】抵抗１３は、所定の抵抗値を有し、その他
端には十分な大きさの負電圧Ｖｓｓが印加される。ま
た、図示を略すが、抵抗１３には電圧計が並列接続さ
れ、抵抗１３における電圧降下Ｖｐｄを測定する。そし
て、この電圧計に後続して、電圧降下Ｖｐｄをデジタル
データに変換するＡ／Ｄ変換器、Ａ／Ｄ変換器の出力を
予め設定された値と比較する比較器、この比較器での比
較結果に応じた処理を行う各種装置等が設けられる。

【００２７】上記比較器において、「予め設定された
値」は、正常動作時において、電圧降下Ｖｐｄより小で
あり、かつ、「ゼロ」より大であるように、使用するダ
イオードＰＤの種類や抵抗１３の抵抗値に応じて決定さ
れる。さらに、アンプ１の後段には、前述した第１の実
施例による光パワー測定装置と同様に、アンプ１から出
力される電圧信号に対して、増幅やＡ／Ｄ変換等の処理
を施す各種回路が設けられている。

【００２８】このような構成において、まず、測定動作
について説明する。スイッチＳＷは最初、接点１１に接
しており、ダイオードＰＤから出力される電流信号はア
ンプ１へ供給される。ここで、ダイオードＰＤとスイッ
チＳＷとを接続する信号線が断線していれば、外部から
ノイズが混入し、このノイズが電流信号としてアンプ１
へ供給される。以後、光パワー測定データを求めるまで
の過程は上述した第１の実施例と同様であるので、その
説明を省略する。

【００２９】ところで、断線の有無を検出する際には、
検出スイッチが操作者により押下され、スイッチＳＷが
接点１２側に切換えられる。抵抗１３の他端には負電圧
Ｖｓｓが印加されているため、ダイオードＰＤとスイッ
チＳＷとの間の信号線が断線していない場合には、ダイ
オードＰＤから抵抗１３へ順方向電流が流れる。この際
の抵抗１３における電圧降下Ｖｐｄが、電圧計に測定さ
れ、Ａ／Ｄ変換された後、比較回路にて予め設定された
値と比較される。

【００３０】断線等の異常が発生していなければ、「電
圧降下Ｖｐｄ」＞「予め設定された値」となり、上述し
た測定動作が正常に行われていることを表すメッセージ
等が操作者へ伝達される。そして、スイッチＳＷが接点
１１側に戻り、測定動作が継続して行われる。一方、ダ
イオードＰＤとスイッチ１とを接続する信号線に断線が
発生すると、スイッチＳＷが接点１２に接しても、抵抗
１３からダイオードＰＤへ電流が流れない。したがっ
て、電圧降下Ｖｐｄは「ゼロ」となる。すなわち、「電
圧降下Ｖｐｄ」＜「予め設定された値」となり、異常動
作を表すメッセージやアラーム等が操作者へ伝達される
とともに、断線等の異常が修復されるまで、スイッチＳ
Ｗを接点１２に接した状態にしておき、測定動作を停止
する。

【００３１】以上説明したように、本発明の第２の実施
例では、ダイオードＰＤの故障や、ダイオードＰＤの信
号線の断線を確実に検出することができる。また、測定
動作中であっても、操作者が検出ボタンを押下すること
により、ダイオードＰＤの接続状態を検出することがで
きる。この検出作業は、実際の作業現場において、光パ
ワー測定装置が設置され、所定の設定がなされた直後、
すなわち、測定直前に為すようにすると、「接触不良に
より、動作確認時には正常動作しても実際の測定作業で
は異常動作する」といった現象を防止することができ
る。

【００３２】なお、上述した第２の実施例では、抵抗１
３に負電圧Ｖｓｓを印加するようにしたが、ダイオード
ＰＤの極性を逆転し、抵抗１３に正電圧を印加する構成
としてもよい。また、抵抗１３および負電圧Ｖｓｓに代
えて、電流源を用い、この電流源から出力される電流値
を直接測定するようにしてもよい。この際、比較器にお
いて、「予め設定された値」と比較されるのは、測定さ
れた電流値となる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、平均値測定手段が、フォトダイオードか
ら出力される電流信号の平均値を測定し、比較手段が、
前記平均値を前記フォトダイオードの暗電流より小なる
基準値と比較する。そして、伝達手段が、比較手段での
比較結果に応じた情報を操作者または前記測定手段へ伝
達する。したがって、フォトダイオードの配線における
断線または接触不良を正確に検出することができるとい
う効果がある。また、上述した処理は、測定装置による
測定処理と並行して行われるため、操作者または測定装
置が、前記断線または接触不良の発生を即座に認識でき
る。したがって、光パワー測定装置から出力される測定
データを常に正確な値とすることができるという効果が
ある。また、請求項２に記載の発明によれば、比較手段
が、測定手段に併設される回路内を流れる電流に応じた
値を前記フォトダイオードの暗電流より小なる基準値と
比較し、検出手段が、比較手段での比較結果に応じた情
報を操作者または前記測定手段へ伝達する。また、切換
手段による切り換えにより、前記測定手段あるいは前記
測定回路が前記フォトダイオードに接続される。こうし
て、フォトダイオードの配線における断線または接触不
良を確実に検出することができるという効果がある。ま
た、測定手段による測定動作中であっても、測定回路に
切り換えることにより、ダイオードＰＤの接続状態を検
出することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例による光パワー測定装
置の概略構成を示すブロック図である。

【図２】 平均値測定回路６の構成例を示す回路図であ
る。

【図３】 本発明の第２の実施例による光パワー測定装
置の概略構成を示すブロック図である。

【図４】 従来の光パワー測定装置の構成例を示すブロ
ック図である。

【図５】 従来の光パワー測定装置の構成例を示すブロ
ック図である。

【図６】 従来の光パワー測定装置の問題点を説明する
ためのブロック図である。

【符号の説明】

１……アンプ、６……平均値測定回路、７……比較回
路、１１，１２……接点、１３……抵抗、ＰＤ……フォ
トダイオード、ＳＷ……スイッチ、Ｖｐｄ……電圧降
下、Ｖｓｓ……負電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01J 1/00 - 1/60

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射される被測定光に応じた電流信号を
   出力するフォトダイオードと、前記電流信号に所定の処
   理を施して前記被測定光に応じた測定データを出力する
   測定手段とを有する光パワー測定装置において、 前記電流信号の平均値を測定する平均値測定手段と、 該平均値測定手段で測定された平均値を、前記フォトダ
   イオードの暗電流より小なる基準値と比較する比較手段
   と、 該比較手段での比較結果に応じた情報を操作者または前
   記測定手段へ伝達する伝達手段とを具備することを特徴
   とする光パワー測定装置。
2. 【請求項２】 入射される被測定光に応じた電流信号を
   出力するフォトダイオードと、前記電流信号に所定の処
   理を施して前記被測定光に応じた測定データを出力する
   測定手段とを有する光パワー測定装置において、 前記フォトダイオードと前記測定手段との間に挿入され
   る切換手段と、 前記測定手段に併設される回路を有し、該回路内を流れ
   る電流に応じた値を前記フォトダイオードの暗電流より
   小なる基準値と比較する比較手段と、 該比較手段での 比較結果に応じた情報を操作者または前
   記測定手段へ伝達する検出手段とを具備し、 前記切換手段は、切り換えられることにより前記測定手
   段あるいは前記測定回路を前記フォトダイオードに接続
   することを特徴とする光パワー測定装置。