JP3335918B2 - 光電子回路 - Google Patents
光電子回路Info
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- JP3335918B2 JP3335918B2 JP19979798A JP19979798A JP3335918B2 JP 3335918 B2 JP3335918 B2 JP 3335918B2 JP 19979798 A JP19979798 A JP 19979798A JP 19979798 A JP19979798 A JP 19979798A JP 3335918 B2 JP3335918 B2 JP 3335918B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、計測対象によって
光のパラメータが変化する光学センサを備えた計測機器
などに用いられる光電子回路に関する。
光のパラメータが変化する光学センサを備えた計測機器
などに用いられる光電子回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、図６に示すような光電子回路が知
られており、磁界や電界などの計測対象によって光のパ
ラメータが変化する光学センサ１を備えた電力測定装置
などに適用されている。
られており、磁界や電界などの計測対象によって光のパ
ラメータが変化する光学センサ１を備えた電力測定装置
などに適用されている。
【０００３】この光電子回路は、発光素子ＬＥＤからの
出射光ｈνを光学センサ１に導入し、光学センサ１で変
調された変調光ｈν’を受光素子ＰＤで受光して光電流
Ｉpに変換する。更に、この光電流Ｉpを電流／電圧変換
回路２で電圧信号Ｖ１に変換し、ノイズ除去用のローパ
スフィルタ３を介して計測信号Ｖoutを出力する。
出射光ｈνを光学センサ１に導入し、光学センサ１で変
調された変調光ｈν’を受光素子ＰＤで受光して光電流
Ｉpに変換する。更に、この光電流Ｉpを電流／電圧変換
回路２で電圧信号Ｖ１に変換し、ノイズ除去用のローパ
スフィルタ３を介して計測信号Ｖoutを出力する。
【０００４】かかる構成によると、受光素子ＰＤの受光
面での受光パワーＰは、平均受光パワーＰ0と光ファラ
デー回転角ψFとを用いて次の（１）式で表される。
面での受光パワーＰは、平均受光パワーＰ0と光ファラ
デー回転角ψFとを用いて次の（１）式で表される。
【０００５】 Ｐ＝Ｐ0（１＋sinψF） ＝Ｐ0＋Ｐ0・sinψF …（１） ここで、光ファラデー回転角ψFは、ベルデ定数をＶr、
光学センサ１に印加される磁界をＨ、媒質の光路長をＬ
とすると次の（２）式で表される。
光学センサ１に印加される磁界をＨ、媒質の光路長をＬ
とすると次の（２）式で表される。
【０００６】ψF＝Ｖr・Ｈ・Ｌ …（２） 計測信号Ｖoutは、（１）式の第１項に示されるＰ0に相
当する直流電圧成分に、（１）式の第２項に示されるＰ
0・sinψFに相当する交流電圧成分が重畳した波形とな
る。したがって、計測信号Ｖoutの交流電圧成分に基づ
いて変調光ｈν’に含まれるsinψF成分を測定でき、更
に、この成分に基づいて磁界や電界などの計測が可能と
なっている。
当する直流電圧成分に、（１）式の第２項に示されるＰ
0・sinψFに相当する交流電圧成分が重畳した波形とな
る。したがって、計測信号Ｖoutの交流電圧成分に基づ
いて変調光ｈν’に含まれるsinψF成分を測定でき、更
に、この成分に基づいて磁界や電界などの計測が可能と
なっている。
【０００７】ただし、計測信号Ｖoutの交流電圧成分を
高精度で測定するための条件として、上記（１）式中の
平均受光パワーＰ0を常時一定にする必要がある。この
条件が満足されない場合として、発光素子ＬＥＤと受光
素子ＰＤ及び光学センサ１に温度ドリフトが生じる場合
がある。このドリフトが生じると、平均受光パワーＰ0
の変動に伴って受光パワーＰも変動するため、計測信号
Ｖoutの交流電圧成分の変化が計測対象の変化によるも
のか、ドリフトに起因するものかの判別ができなくな
る。この結果、光学センサ１に加わる光パラメータの変
化を高精度で測定することができなくなるという問題を
生じる。
高精度で測定するための条件として、上記（１）式中の
平均受光パワーＰ0を常時一定にする必要がある。この
条件が満足されない場合として、発光素子ＬＥＤと受光
素子ＰＤ及び光学センサ１に温度ドリフトが生じる場合
がある。このドリフトが生じると、平均受光パワーＰ0
の変動に伴って受光パワーＰも変動するため、計測信号
Ｖoutの交流電圧成分の変化が計測対象の変化によるも
のか、ドリフトに起因するものかの判別ができなくな
る。この結果、光学センサ１に加わる光パラメータの変
化を高精度で測定することができなくなるという問題を
生じる。
【０００８】そこで、図６に示す光電子回路では、ドリ
フト補償法として帰還方式が採用されており、電圧信号
Ｖ１中の直流電圧成分Ｖ２を直流成分抽出回路４で抽出
すると共に、直流電圧成分Ｖ２と基準電圧発生回路５で
予め設定しておいた基準電圧Ｖrefとを比較回路６で比
較し、その比較電圧Ｖ３で駆動回路７に帰還をかけるこ
とにより、平均受光パワーＰ0が一定になるように、駆
動回路７から発光素子ＬＥＤに供給される駆動電流Ｉd
が制御されている。
フト補償法として帰還方式が採用されており、電圧信号
Ｖ１中の直流電圧成分Ｖ２を直流成分抽出回路４で抽出
すると共に、直流電圧成分Ｖ２と基準電圧発生回路５で
予め設定しておいた基準電圧Ｖrefとを比較回路６で比
較し、その比較電圧Ｖ３で駆動回路７に帰還をかけるこ
とにより、平均受光パワーＰ0が一定になるように、駆
動回路７から発光素子ＬＥＤに供給される駆動電流Ｉd
が制御されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の光
電子回路では、温度変化によって発光素子ＬＥＤの発光
量が変化した場合には帰還制御によってその変化分を打
ち消すフィードバックが行われるが、温度変化によって
発光素子ＬＥＤの発光スペクトルが変化した場合には帰
還制御によってその変化分を打ち消すフィードバックが
行われないという問題があった。
電子回路では、温度変化によって発光素子ＬＥＤの発光
量が変化した場合には帰還制御によってその変化分を打
ち消すフィードバックが行われるが、温度変化によって
発光素子ＬＥＤの発光スペクトルが変化した場合には帰
還制御によってその変化分を打ち消すフィードバックが
行われないという問題があった。
【００１０】つまり、発光素子ＬＥＤの光量が温度変化
によって変動した場合には、（１）式中の直流成分に相
当するＰ0が変動することになるため、上述した帰還方
式によってＰ0が一定に保たれるように回路が動作し、
計測信号Ｖoutの交流電圧成分は補正される。しかし、
発光素子ＬＥＤの発光スペクトルが温度変化によって変
動した場合には、（２）式中のベルデ定数Ｖrが変化
し、光ファラデー回転角ψFが変化する。よって、直流
成分Ｐ0は変化しないことになる。このため、直流成分
を抽出してＬＥＤ駆動電流Ｉdへ帰還し、計測信号Ｖout
の交流電圧成分を補正する上述した帰還方式では、発光
スペクトル変化に対応することが出来ない。
によって変動した場合には、（１）式中の直流成分に相
当するＰ0が変動することになるため、上述した帰還方
式によってＰ0が一定に保たれるように回路が動作し、
計測信号Ｖoutの交流電圧成分は補正される。しかし、
発光素子ＬＥＤの発光スペクトルが温度変化によって変
動した場合には、（２）式中のベルデ定数Ｖrが変化
し、光ファラデー回転角ψFが変化する。よって、直流
成分Ｐ0は変化しないことになる。このため、直流成分
を抽出してＬＥＤ駆動電流Ｉdへ帰還し、計測信号Ｖout
の交流電圧成分を補正する上述した帰還方式では、発光
スペクトル変化に対応することが出来ない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するためになされたものであり、計測対象によ
って光のパラメータが変化する光学センサと、この光学
センサに光を出射する発光素子と、光学センサにより変
調される変調光を受光する受光素子と、発光素子に駆動
電流を供給する駆動回路と、受光素子に発生する光電流
を基準電流と比較して比較電流を生成する比較回路と、
この比較回路によって生成された比較電流に比例して増
幅した電圧を出力する電流電圧変換回路と、この電流電
圧変換回路の出力電圧に基づいて駆動回路に対して帰還
をかける帰還ループと、発光素子の発光スペクトル変動
を打ち消す温度補償を上記の基準電流に与える温度補償
回路とを備え、光電子回路を構成した。
題を解決するためになされたものであり、計測対象によ
って光のパラメータが変化する光学センサと、この光学
センサに光を出射する発光素子と、光学センサにより変
調される変調光を受光する受光素子と、発光素子に駆動
電流を供給する駆動回路と、受光素子に発生する光電流
を基準電流と比較して比較電流を生成する比較回路と、
この比較回路によって生成された比較電流に比例して増
幅した電圧を出力する電流電圧変換回路と、この電流電
圧変換回路の出力電圧に基づいて駆動回路に対して帰還
をかける帰還ループと、発光素子の発光スペクトル変動
を打ち消す温度補償を上記の基準電流に与える温度補償
回路とを備え、光電子回路を構成した。
【００１２】本構成によれば、温度補償回路により、ベ
ルデ定数Ｖｒによる誤差相当の温度補償が、光電流と比
較される基準電流に与えられる。従って、発光素子の発
光スペクトル変化は駆動回路の駆動電流に帰還されるよ
うになる。
ルデ定数Ｖｒによる誤差相当の温度補償が、光電流と比
較される基準電流に与えられる。従って、発光素子の発
光スペクトル変化は駆動回路の駆動電流に帰還されるよ
うになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明による光電子回路を
電子式電力量計に適用した一実施の形態について説明す
る。
電子式電力量計に適用した一実施の形態について説明す
る。
【００１４】図１は、本実施形態の光電子回路の構成を
示すブロック図である。同図において、発光素子である
発光ダイオードＬＥＤと受光素子であるフォトダイオー
ドＰＤの間に光学センサ８が挿入され、発光ダイオード
ＬＥＤには駆動回路９、フォトダイオードＰＤには電流
比較回路１０がそれぞれ接続されている。
示すブロック図である。同図において、発光素子である
発光ダイオードＬＥＤと受光素子であるフォトダイオー
ドＰＤの間に光学センサ８が挿入され、発光ダイオード
ＬＥＤには駆動回路９、フォトダイオードＰＤには電流
比較回路１０がそれぞれ接続されている。
【００１５】光学センサ８には、磁界によって光のパラ
メータが変化するファラデー素子などの光磁気効果素子
や、電界によって光のパラメータが変化するポッケルス
素子などの電気光学効果素子が備えられている。
メータが変化するファラデー素子などの光磁気効果素子
や、電界によって光のパラメータが変化するポッケルス
素子などの電気光学効果素子が備えられている。
【００１６】駆動回路９は、所定の増幅率を有する能動
増幅器で構成され、直流成分抽出回路１６から出力され
る直流電圧成分ΔＶdcに比例した駆動電流Ｉdを発光ダ
イオードＬＥＤに供給する。これにより、駆動電流Ｉd
に相当する光パワーＰinを有する出射光ｈνが光学セン
サ８に導入され、磁界や電界の変化に応じて光学センサ
８で変調された変調光ｈν’をフォトダイオードＰＤが
受光するようになっている。
増幅器で構成され、直流成分抽出回路１６から出力され
る直流電圧成分ΔＶdcに比例した駆動電流Ｉdを発光ダ
イオードＬＥＤに供給する。これにより、駆動電流Ｉd
に相当する光パワーＰinを有する出射光ｈνが光学セン
サ８に導入され、磁界や電界の変化に応じて光学センサ
８で変調された変調光ｈν’をフォトダイオードＰＤが
受光するようになっている。
【００１７】電流比較回路１０は、電流加算（又は電流
減算）を行う加減算回路で構成されている。そして、フ
ォトダイオードＰＤに生じる光電流Ｉpと電流生成回路
１１で生成される基準電流Ｉrefとを電流加算（又は電
流減算）することにより、光電流Ｉpと基準電流Ｉrefと
の比較結果である比較電流ΔＩpを電流／電圧変換回路
１４へ出力する。
減算）を行う加減算回路で構成されている。そして、フ
ォトダイオードＰＤに生じる光電流Ｉpと電流生成回路
１１で生成される基準電流Ｉrefとを電流加算（又は電
流減算）することにより、光電流Ｉpと基準電流Ｉrefと
の比較結果である比較電流ΔＩpを電流／電圧変換回路
１４へ出力する。
【００１８】電流生成回路１１から電流比較回路１０に
向けて基準電流Ｉrefを供給すると、上記の電流加算が
行われ、基準電流Ｉrefを電流比較回路１０から電流生
成回路１１側へ引く（シンクする）と、上記の電流減算
が行われる。したがって、基準電流Ｉrefの極性に対応
して電流加算又は電流減算が行われることから、本実施
形態の光電子回路では、これら電流加算と電流減算のい
ずれの構成を採用しても、比較電流ΔＩpが得られるよ
うになっている。
向けて基準電流Ｉrefを供給すると、上記の電流加算が
行われ、基準電流Ｉrefを電流比較回路１０から電流生
成回路１１側へ引く（シンクする）と、上記の電流減算
が行われる。したがって、基準電流Ｉrefの極性に対応
して電流加算又は電流減算が行われることから、本実施
形態の光電子回路では、これら電流加算と電流減算のい
ずれの構成を採用しても、比較電流ΔＩpが得られるよ
うになっている。
【００１９】電流生成回路１１は、基準電圧発生回路１
３に予め設定されている定電圧に基づいて基準電流Ｉre
fを生成する。この際、基準電流Ｉrefは、温度補償回路
１２により、発光ダイオードＬＥＤの発光スペクトル変
動を打ち消す温度補償が与えられる。
３に予め設定されている定電圧に基づいて基準電流Ｉre
fを生成する。この際、基準電流Ｉrefは、温度補償回路
１２により、発光ダイオードＬＥＤの発光スペクトル変
動を打ち消す温度補償が与えられる。
【００２０】電流／電圧変換回路１４は、比較電流ΔＩ
pをそれに比例した電圧信号ΔＶpに変換し、ノイズ除去
用のローパスフィルタ１５を介して積算回路（図示略）
へ出力する。これにより、電圧信号ΔＶpに重畳してい
る高域ノイズがローパスフィルタ１５で除去され、ノイ
ズの無い電圧信号ΔＶp’が計測信号として上記積算回
路へ出力される。
pをそれに比例した電圧信号ΔＶpに変換し、ノイズ除去
用のローパスフィルタ１５を介して積算回路（図示略）
へ出力する。これにより、電圧信号ΔＶpに重畳してい
る高域ノイズがローパスフィルタ１５で除去され、ノイ
ズの無い電圧信号ΔＶp’が計測信号として上記積算回
路へ出力される。
【００２１】ローパスフィルタ１５と駆動回路９との間
に、直流成分抽出回路１６が設けられている。この直流
成分抽出回路１６は、電圧信号ΔＶp’中の直流電圧成
分ΔＶdcを抽出し駆動回路９に帰還をかけることによっ
て、駆動電流Ｉdを制御する。すなわち、直流成分抽出
回路１６は、発光ダイオードＬＥＤとフォトダイオード
ＰＤ及び光学センサ８等の温度ドリフトを補償する帰還
ループを構成している。
に、直流成分抽出回路１６が設けられている。この直流
成分抽出回路１６は、電圧信号ΔＶp’中の直流電圧成
分ΔＶdcを抽出し駆動回路９に帰還をかけることによっ
て、駆動電流Ｉdを制御する。すなわち、直流成分抽出
回路１６は、発光ダイオードＬＥＤとフォトダイオード
ＰＤ及び光学センサ８等の温度ドリフトを補償する帰還
ループを構成している。
【００２２】図２は、電流比較回路１０，電流生成回路
１１，温度補償回路１２，基準電圧発生回路１３及び電
流／電圧変換回路１４のより具体的な回路例を示してい
る。
１１，温度補償回路１２，基準電圧発生回路１３及び電
流／電圧変換回路１４のより具体的な回路例を示してい
る。
【００２３】同図において、基準電圧発生回路１３は、
ボルテージレギュレータ２７で構成されており、このボ
ルテージレギュレータ２７は予め決められた定電圧Ｖdd
1を発生する。
ボルテージレギュレータ２７で構成されており、このボ
ルテージレギュレータ２７は予め決められた定電圧Ｖdd
1を発生する。
【００２４】電流生成回路１１は、抵抗２８〜３５及び
反転増幅器３６で構成され、温度補償回路１２は、抵抗
２８とグランド端子間に接続されたダイオード３７で実
現されている。
反転増幅器３６で構成され、温度補償回路１２は、抵抗
２８とグランド端子間に接続されたダイオード３７で実
現されている。
【００２５】かかる構成において、ボルテージレギュレ
ータ２７から抵抗２８を介してダイオード３７に供給さ
れる電流によって、ダイオード３７にダイオード電圧Ｖ
Dが発生する。このダイオード電圧ＶDを抵抗２９，３０
が分圧する。その分割電圧ＶD’を反転増幅器３６が抵
抗３１，３２で設定される電圧増幅率に基づいて増幅す
ることにより定電圧Ｖdd2を生成する。
ータ２７から抵抗２８を介してダイオード３７に供給さ
れる電流によって、ダイオード３７にダイオード電圧Ｖ
Dが発生する。このダイオード電圧ＶDを抵抗２９，３０
が分圧する。その分割電圧ＶD’を反転増幅器３６が抵
抗３１，３２で設定される電圧増幅率に基づいて増幅す
ることにより定電圧Ｖdd2を生成する。
【００２６】更に、電圧Ｖdd1と定電圧Ｖdd2間に生じる
電圧（Ｖdd1−Ｖdd2）を抵抗３３，３４が分圧すること
によって一定値の参照電圧Ｖadを生成し、更に、参照電
圧Ｖadを抵抗３５が電流変換することにより、基準電流
Ｉrefを発生する。
電圧（Ｖdd1−Ｖdd2）を抵抗３３，３４が分圧すること
によって一定値の参照電圧Ｖadを生成し、更に、参照電
圧Ｖadを抵抗３５が電流変換することにより、基準電流
Ｉrefを発生する。
【００２７】ここで、環境温度が変化して発光ダイオー
ドＬＥＤの発光スペクトルが変化すると、この発光スペ
クトル変化に対応したダイオード３７の温度特性に応
じ、ダイオード電圧ＶDが変化する。更にこのダイオー
ド電圧ＶDの変化に伴って参照電圧Ｖadが変化し、基準
電流Ｉrefも変化する。
ドＬＥＤの発光スペクトルが変化すると、この発光スペ
クトル変化に対応したダイオード３７の温度特性に応
じ、ダイオード電圧ＶDが変化する。更にこのダイオー
ド電圧ＶDの変化に伴って参照電圧Ｖadが変化し、基準
電流Ｉrefも変化する。
【００２８】電流／電圧変換回路１４は、小さな抵抗値
の抵抗２０ａ，２０ｂ，２０ｃによって大きな増幅率が
得られるＴ形反転増幅器２１で構成されており、反転増
幅器２１の反転入力端子がフォトダイオードＰＤのカソ
ードに接続されている。
の抵抗２０ａ，２０ｂ，２０ｃによって大きな増幅率が
得られるＴ形反転増幅器２１で構成されており、反転増
幅器２１の反転入力端子がフォトダイオードＰＤのカソ
ードに接続されている。
【００２９】電流比較回路１０は、フォトダイオードＰ
Ｄのカソードと抵抗３５及び反転増幅器２１の反転入力
端子とが接続する接続点ｘによって実現されている。す
なわち、接続点ｘにおいて、光電流Ｉpと基準電流Ｉref
との電流加算（又は電流減算）が行われることにより比
較電流ΔＩpが生成される。そして、反転増幅器２１が
比較電流ΔＩpに比例した電圧信号ΔＶpを出力する。
Ｄのカソードと抵抗３５及び反転増幅器２１の反転入力
端子とが接続する接続点ｘによって実現されている。す
なわち、接続点ｘにおいて、光電流Ｉpと基準電流Ｉref
との電流加算（又は電流減算）が行われることにより比
較電流ΔＩpが生成される。そして、反転増幅器２１が
比較電流ΔＩpに比例した電圧信号ΔＶpを出力する。
【００３０】図３は、直流成分抽出回路１６のより具体
的な回路例を示している。この直流成分抽出回路１６
は、電圧増幅率設定用の抵抗２２，２３を有する反転増
幅器２４と、反転増幅器２４の反転入力端子とローパス
フィルタ１５の出力端子との間に接続された抵抗２５
と、反転増幅器２４の非反転入力端子とローパスフィル
タ１５の出力端子との間に直列接続された抵抗２６及び
カップリングコンデンサ２７を備えて構成されている。
的な回路例を示している。この直流成分抽出回路１６
は、電圧増幅率設定用の抵抗２２，２３を有する反転増
幅器２４と、反転増幅器２４の反転入力端子とローパス
フィルタ１５の出力端子との間に接続された抵抗２５
と、反転増幅器２４の非反転入力端子とローパスフィル
タ１５の出力端子との間に直列接続された抵抗２６及び
カップリングコンデンサ２７を備えて構成されている。
【００３１】かかる構成によると、反転増幅器２４の反
転入力端子には、ローパスフィルタ１５からの電圧信号
ΔＶp’が供給され、その非反転入力端子には、カップ
リングコンデンサ２７を通過する電圧信号ΔＶp’中の
交流電圧成分ΔＶacのみが供給される。そして、同相信
号除去比（ＣＭＲＲ）の大きな反転増幅器２４で交流電
圧成分ΔＶacが除去されることにより、電圧信号ΔＶ
p’中の直流電圧成分ΔＶdcだけが抽出されて駆動回路
９に供給される。
転入力端子には、ローパスフィルタ１５からの電圧信号
ΔＶp’が供給され、その非反転入力端子には、カップ
リングコンデンサ２７を通過する電圧信号ΔＶp’中の
交流電圧成分ΔＶacのみが供給される。そして、同相信
号除去比（ＣＭＲＲ）の大きな反転増幅器２４で交流電
圧成分ΔＶacが除去されることにより、電圧信号ΔＶ
p’中の直流電圧成分ΔＶdcだけが抽出されて駆動回路
９に供給される。
【００３２】次に、かかる構成を有する光電子回路の動
作を図４及び図５を参照して説明する。尚、図４（ａ）
〜（ｄ）は、直流電圧成分ΔＶdcと駆動電流Ｉdの波形
と、出射光ｈν及び変調光ｈν’の光パワーを模式的に
示している。図５（ａ）〜（ｃ）は、光電流Ｉpと比較
電流ΔＩp及び電圧信号ΔＶpの波形を模式的に示してい
る。
作を図４及び図５を参照して説明する。尚、図４（ａ）
〜（ｄ）は、直流電圧成分ΔＶdcと駆動電流Ｉdの波形
と、出射光ｈν及び変調光ｈν’の光パワーを模式的に
示している。図５（ａ）〜（ｃ）は、光電流Ｉpと比較
電流ΔＩp及び電圧信号ΔＶpの波形を模式的に示してい
る。
【００３３】図４（ａ）〜（ｄ）において、直流電圧成
分ΔＶdc（図４（ａ）参照）に比例した駆動電流Ｉd
（図４（ｂ）参照）が駆動回路９から発光ダイオードＬ
ＥＤに供給されるのに伴って、光パワーＰinの出射光ｈ
ν（図４（ｃ）参照）が発光ダイオードＬＥＤから光学
センサ８に導入され、更に、光学センサ８で変調された
変調光ｈν’（図４（ｄ）参照）がフォトダイオードＰ
Ｄの受光面に入射する。ここで、フォトダイオードＰＤ
の受光面での受光パワーＰは前述した（１）式で表され
る。
分ΔＶdc（図４（ａ）参照）に比例した駆動電流Ｉd
（図４（ｂ）参照）が駆動回路９から発光ダイオードＬ
ＥＤに供給されるのに伴って、光パワーＰinの出射光ｈ
ν（図４（ｃ）参照）が発光ダイオードＬＥＤから光学
センサ８に導入され、更に、光学センサ８で変調された
変調光ｈν’（図４（ｄ）参照）がフォトダイオードＰ
Ｄの受光面に入射する。ここで、フォトダイオードＰＤ
の受光面での受光パワーＰは前述した（１）式で表され
る。
【００３４】この受光パワーＰを受けてフォトダイオー
ドＰＤに、平均受光パワーＰ0に相当する直流電流成分
（−Ｉdc）とＰ0・sinψFに相当する交流電流成分（−
Ｉac）との和で表される光電流Ｉpが発生する（図５
（ａ）参照）。
ドＰＤに、平均受光パワーＰ0に相当する直流電流成分
（−Ｉdc）とＰ0・sinψFに相当する交流電流成分（−
Ｉac）との和で表される光電流Ｉpが発生する（図５
（ａ）参照）。
【００３５】また、光電流Ｉpと基準電流Ｉrefとの電流
加算（又は電流減算）が電流比較回路１０において行わ
れることにより、交流電流成分（−Ｉac）と直流電流成
分（Ｉref−Ｉdc）との和で表される比較電流ΔＩpが生
成される（図５（ｂ）参照）。
加算（又は電流減算）が電流比較回路１０において行わ
れることにより、交流電流成分（−Ｉac）と直流電流成
分（Ｉref−Ｉdc）との和で表される比較電流ΔＩpが生
成される（図５（ｂ）参照）。
【００３６】更に、電流／電圧変換回路１４により、交
流電流成分（−Ｉac）に比例した交流電圧成分ΔＶacと
直流電流成分（Ｉref−Ｉdc）に比例した直流電圧成分
（−ΔＶdc）との和で表される電圧信号ΔＶpが生成さ
れた後（図５（ｃ）参照）、ローパスフィルタ１５でノ
イズ成分の除去された電圧信号ΔＶp’が計測信号とし
て積算回路へ出力される。
流電流成分（−Ｉac）に比例した交流電圧成分ΔＶacと
直流電流成分（Ｉref−Ｉdc）に比例した直流電圧成分
（−ΔＶdc）との和で表される電圧信号ΔＶpが生成さ
れた後（図５（ｃ）参照）、ローパスフィルタ１５でノ
イズ成分の除去された電圧信号ΔＶp’が計測信号とし
て積算回路へ出力される。
【００３７】そして、直流成分抽出回路１６で電圧信号
ΔＶp’中の直流電圧成分ΔＶdcが抽出され、駆動回路
９への帰還制御が行われる。
ΔＶp’中の直流電圧成分ΔＶdcが抽出され、駆動回路
９への帰還制御が行われる。
【００３８】本実施の形態によれば、発光ダイオードＬ
ＥＤの発光スペクトルが温度変化によって変動して前述
した（２）式中のベルデ定数Ｖrが変化し、光ファラデ
ー回転角ψFが変化した場合、温度補償回路１２によ
り、ベルデ定数Ｖrによる誤差相当の温度補償が基準電
流Ｉrefに与えられる。従って、発光ダイオードＬＥＤ
の発光スペクトル変化は、駆動回路９の駆動電流Ｉdに
帰還されるようになる。このため、磁界がない時の光強
度に相当する平均受光パワーＰ0は、駆動電流Ｉdの帰還
制御によって調整され、計測信号Ｖoutの交流電圧成分
は発光ダイオードＬＥＤの発光スペクトル変動に応じて
補正されるようになる。
ＥＤの発光スペクトルが温度変化によって変動して前述
した（２）式中のベルデ定数Ｖrが変化し、光ファラデ
ー回転角ψFが変化した場合、温度補償回路１２によ
り、ベルデ定数Ｖrによる誤差相当の温度補償が基準電
流Ｉrefに与えられる。従って、発光ダイオードＬＥＤ
の発光スペクトル変化は、駆動回路９の駆動電流Ｉdに
帰還されるようになる。このため、磁界がない時の光強
度に相当する平均受光パワーＰ0は、駆動電流Ｉdの帰還
制御によって調整され、計測信号Ｖoutの交流電圧成分
は発光ダイオードＬＥＤの発光スペクトル変動に応じて
補正されるようになる。
【００３９】尚、以上の説明では、１個ずつの発光ダイ
オードＬＥＤと光センサ８及びフォトダイオードＰＤを
備えた電子式電力量計について説明したが、これらの発
光ダイオードＬＥＤと光センサ８及びフォトダイオード
ＰＤを複数組備えた電子式電力量計についても本発明を
適用することができる。この場合、各光電子回路は温度
補償回路１２と基準電圧発生回路１３とを共有すること
が出来、１つの温度補償回路１２で全回路の発光ダイオ
ードＬＥＤを補償することが出来る。また、温度補償回
路１２はダイオード３７の温度係数を利用した簡単な回
路構成である。この結果、回路規模の削減と低コスト化
が可能となる。
オードＬＥＤと光センサ８及びフォトダイオードＰＤを
備えた電子式電力量計について説明したが、これらの発
光ダイオードＬＥＤと光センサ８及びフォトダイオード
ＰＤを複数組備えた電子式電力量計についても本発明を
適用することができる。この場合、各光電子回路は温度
補償回路１２と基準電圧発生回路１３とを共有すること
が出来、１つの温度補償回路１２で全回路の発光ダイオ
ードＬＥＤを補償することが出来る。また、温度補償回
路１２はダイオード３７の温度係数を利用した簡単な回
路構成である。この結果、回路規模の削減と低コスト化
が可能となる。
【００４０】また、上記した光電子回路の帰還制御で
は、光電流Ｉpと基準電流Ｉrefとを比較し、この基準電
流Ｉrefに温度特性を与えた。しかし、本発明はこれに
限定されるものではなく、光電流Ｉpと基準電圧とを比
較して帰還制御を行う光電子回路にも適用することが出
来る。この場合には、基準電圧に発光素子の発光スペク
トル変化に対応した温度特性を与えるようにすればよ
い。
は、光電流Ｉpと基準電流Ｉrefとを比較し、この基準電
流Ｉrefに温度特性を与えた。しかし、本発明はこれに
限定されるものではなく、光電流Ｉpと基準電圧とを比
較して帰還制御を行う光電子回路にも適用することが出
来る。この場合には、基準電圧に発光素子の発光スペク
トル変化に対応した温度特性を与えるようにすればよ
い。
【００４１】また、以上の説明では、電子式電力量計に
適用した光電子回路の実施形態について説明したが、本
発明の光電子回路はこれに限定されるものではない。す
なわち、本発明の光電子回路は、磁界や電界によって光
のパラメータが変化するファラデー素子やポッケルス素
子を利用した光学センサに限らず、他の物理的又は化学
的現象を計測対象とする光学センサを適当した様々な計
測機器等にも利用することができる。
適用した光電子回路の実施形態について説明したが、本
発明の光電子回路はこれに限定されるものではない。す
なわち、本発明の光電子回路は、磁界や電界によって光
のパラメータが変化するファラデー素子やポッケルス素
子を利用した光学センサに限らず、他の物理的又は化学
的現象を計測対象とする光学センサを適当した様々な計
測機器等にも利用することができる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、温
度補償回路により、発光素子のスペクトル変動に相当す
る誤差の温度補償が、光電流と比較される基準電流に与
えられる。従って、発光素子の発光スペクトル変化は駆
動回路の駆動電流に帰還されるようになり、計測対象を
高い精度で計測することが可能になる。
度補償回路により、発光素子のスペクトル変動に相当す
る誤差の温度補償が、光電流と比較される基準電流に与
えられる。従って、発光素子の発光スペクトル変化は駆
動回路の駆動電流に帰還されるようになり、計測対象を
高い精度で計測することが可能になる。
【図１】本実施形態の光電子回路の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図２】電流比較回路，電流生成回路，温度補償回路，
基準電圧発生回路及び電流／電圧変換回路の具体的な回
路例を示す回路図である。
基準電圧発生回路及び電流／電圧変換回路の具体的な回
路例を示す回路図である。
【図３】直流成分抽出回路の具体的な回路例を示す回路
図である。
図である。
【図４】本実施形態の動作例を説明するための説明図で
ある。
ある。
【図５】本実施形態の動作例を更に説明するための説明
図である。
図である。
【図６】従来の光電子回路の構成を示すブロック図であ
る。
る。
８…光学センサ ９…駆動回路 １０…電流比較回路 １１…電流生成回路 １２…温度補償回路 １３…基準電圧発生回路 １４…電流／電圧変換回路 １５…ローパスフィルタ １６…直流成分抽出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 15/22 - 15/24 G01R 19/00,33/032 H04B 10/02 - 10/18
Claims (3)
- 【請求項１】 計測対象によって光のパラメータが変化
する光学センサと、この光学センサに光を出射する発光
素子と、前記光学センサにより変調される変調光を受光
する受光素子と、前記発光素子に駆動電流を供給する駆
動回路と、前記受光素子に発生する光電流を基準電流と
比較して比較電流を生成する比較回路と、この比較回路
によって生成された比較電流に比例して増幅した電圧を
出力する電流電圧変換回路と、この電流電圧変換回路の
出力電圧に基づいて前記駆動回路に対して帰還をかける
帰還ループと、前記発光素子の発光スペクトル変動を打
ち消す温度補償を前記基準電流に与える温度補償回路と
が備えられていることを特徴とする光電子回路。 - 【請求項２】 前記光学センサは、磁界によって光のパ
ラメータが変化する光磁気効果素子を有することを特徴
とする請求項１に記載の光電子回路。 - 【請求項３】 前記光学センサは、電界によって光のパ
ラメータが変化する電気光学効果素子を有することを特
徴とする請求項１に記載の光電子回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19979798A JP3335918B2 (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 光電子回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19979798A JP3335918B2 (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 光電子回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000019236A JP2000019236A (ja) | 2000-01-21 |
| JP3335918B2 true JP3335918B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=16413790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19979798A Expired - Fee Related JP3335918B2 (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 光電子回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3335918B2 (ja) |
-
1998
- 1998-06-30 JP JP19979798A patent/JP3335918B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000019236A (ja) | 2000-01-21 |
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