JP4946786B2

JP4946786B2 - 光モジュール回路の閾値測定方法およびその装置

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Publication number: JP4946786B2
Application number: JP2007273895A
Authority: JP
Inventors: 泰士佐野
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-10-22
Also published as: JP2009105548A

Description

本発明は、入力光信号強度と出力電気信号との間にヒステリシス特性を有する光モジュール回路の閾値測定方法およびその装置に関する。

光通信、光センサ等には例えばフォトトランジスタ、フォトダイオード等の受光素子を備えた光モジュール回路が使用される。この光モジュール回路として、例えばノイズによる誤動作を防止するために、入力光信号強度と出力電気信号との間にヒステリシス特性を有するものがある。この場合、光モジュール回路は、入力光信号強度が小さい値から大きい値へ変化している途中で出力電気信号が反転する入力光信号強度の上限閾値と、入力光信号強度が大きい値から小さい値へ変化している途中で出力電気信号が反転する入力光信号強度の下限閾値とを有している。そして、ヒステリシス特性は、この上限閾値と下限閾値とが異なっている特性をいい、上限閾値は下限閾値よりも大きな値となっている。

従来、このようなヒステリシス特性を有する電子回路の上限閾値および下限閾値の測定方法として、２分法を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この２分法では、下限閾値を測定する場合、当初検索範囲以上の入力信号を初期値として設定した後に、入力信号を該初期値から当初検索範囲の中間値に変化させる。そして、この中間値での出力信号に基づいて前記下限閾値が存在する領域を、当初検索範囲中の中間値より上か下かを判定してその結果から次の検索範囲を当初の１／２に絞り込む。この絞り込み作業を検索範囲が０になるまで繰り返し、検索範囲が０になったときの入力信号を下限閾値として測定する。

同様に、上限閾値を測定する場合、当初検索範囲以下の入力信号を初期値として設定した後に、入力信号を該初期値から当初検索範囲の中間値に変化させる。そして、この中間値での出力信号に基づいて前記上限閾値が存在する領域を、当初検索範囲中の中間値より上か下かを判定してその結果から次の検索範囲を当初の１／２に絞り込む。この絞り込み作業を検索範囲が０になるまで繰り返し、検索範囲が０になったときの入力信号を上限閾値として測定する。

特開平１１−７２５４２号公報

ところで、光モジュール回路の測定装置として、光源から出力される一定強度の光信号を光減衰器を用いて減衰させることによって入力光信号強度を調整するものがある。この場合、光減衰器は角度に応じて減衰量が異なる円板状の減衰板をサーボモータ等を用いて回転させることによって、減衰量を調整する。

また、特許文献１による測定方法では、中間値が上限閾値や下限閾値に徐々に近付く。一方、入力光信号強度を所定の値（例えば初期値）から中間値に変化させると、光減衰器（サーボモータ等）の動作特性によって、入力光信号強度に緩和振動が生じる傾向がある。このとき、この緩和振動によって入力光信号強度が一時的に上限閾値や下限閾値を超えてしまい、出力電気信号が中間値に対する値と異なって変化する。この結果、上限閾値や下限閾値が検索範囲中の中間値より上か下かを判定するときに、誤った範囲を判定することになり、閾値の測定誤差等が生じるという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、入力光信号強度の緩和振動を抑制して閾値を正確に測定することができる光モジュール回路の閾値測定方法およびその装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、光源からの出力に基づく光信号を受光素子が受光してなる入力光信号強度が、大きい値から小さい値へ変化している途中に、前記受光素子の出力電気信号が高レベルから低レベルに変化する下限閾値と、小さい値から大きい値へ変化している途中に、前記受光素子の出力電気信号が低レベルから高レベルに変化する上限閾値とを有してなる、前記入力光信号強度と前記受光素子の出力電気信号との間にヒステリシス特性を有する光モジュール回路の閾値測定方法であって、前記光源から出力される一定強度の光信号を可変に減衰させる光減衰器を介して前記入力光信号強度を前記光モジュール回路に入力させる構成にすると共に、前記下限閾値以下の入力光信号強度を下限初期値として、また、前記上限閾値以上の入力光信号強度を上限初期値として設定し、前記下限閾値を測定する場合は、前記下限初期値から前記上限初期値までの半分の大きさの初期の変化分を演算し、該変化分だけ前記上限初期値から減算した中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定する第一の工程と、前記受光素子の出力電気信号が高レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値から減算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップと、前記受光素子の出力電気信号が低レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値に加算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップとからなる第二の工程と、該第二の工程を少なくとも１回繰り返した後、最後に更新された変化分が前記光減衰器の減衰量の分解能より小さい場合に、最後に更新された中間値を前記下限閾値とする第三の工程とを有し、前記上限閾値を測定する場合は、前記下限初期値から前記上限初期値までの半分の大きさの初期の変化分を演算し、該変化分だけ前記下限初期値に加算した中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定する第四の工程と、前記受光素子の出力電気信号が低レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値に加算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップと、前記受光素子の出力電気信号が高レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値から減算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップとからなる第五の工程と、該第五の工程を少なくとも１回繰り返した後、最後に更新された変化分が前記光減衰器の減衰量の分解能より小さい場合に、最後に更新された中間値を前記上限閾値とする第六の工程とを有し、前記各工程において、変化分を加算あるいは減算して中間値を更新する場合は、前記初期の変化分を前記光減衰器の減衰量の分解能で除算してなる変化量係数を、係数が１より大きい整数のべき級数で表現し、該べき級数の最も高次の項の値から始まって、順次低次の項の値を累積してなる値を加算あるいは減算をし、加算あるいは減算を行う項の係数が２以上の場合は、該項の値を該項の係数で除算した値から始まって、該項の値になるまで累積して加算あるいは減算を繰り返すことを特徴としている。

請求項２の発明は、光源からの出力に基づく光信号を受光素子が受光してなる入力光信号強度が、大きい値から小さい値へ変化している途中に、前記受光素子の出力電気信号が高レベルから低レベルに変化する下限閾値と、小さい値から大きい値へ変化している途中に、前記受光素子の出力電気信号が低レベルから高レベルに変化する上限閾値とを有してなる、前記入力光信号強度と前記受光素子の出力電気信号との間にヒステリシス特性を有する光モジュール回路の閾値測定装置であって、前記光源から出力される一定強度の光信号を可変に減衰させる光減衰器を介して前記入力光信号強度を前記光モジュール回路に入力させる構成にすると共に、前記下限閾値以下の入力光信号強度を下限初期値として、また、前記上限閾値以上の入力光信号強度を上限初期値として設定し、前記下限閾値を測定する場合は、前記下限初期値から前記上限初期値までの半分の大きさの初期の変化分を演算し、該変化分だけ前記上限初期値から減算した中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定する第一の手段と、前記受光素子の出力電気信号が高レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値から減算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップと、前記受光素子の出力電気信号が低レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値に加算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップとを実行する第二の手段と、該第二の手段を少なくとも１回繰り返した後、最後に更新された変化分が前記光減衰器の減衰量の分解能より小さい場合に、最後に更新された中間値を前記下限閾値とする第三の手段とを有し、前記上限閾値を測定する場合は、前記下限初期値から前記上限初期値までの半分の大きさの初期の変化分を演算し、該変化分だけ前記下限初期値に加算した中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定する第四の手段と、前記受光素子の出力電気信号が低レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値に加算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップと、前記受光素子の出力電気信号が高レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値から減算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップとを実行する第五の手段と、該第五の手段を少なくとも１回繰り返した後、最後に更新された変化分が前記光減衰器の減衰量の分解能より小さい場合に、最後に更新された中間値を前記上限閾値とする第六の手段とを有し、前記各手段において、変化分を加算あるいは減算して中間値を更新する場合は、前記初期の変化分を前記光減衰器の減衰量の分解能で除算してなる変化量係数を、係数が１より大きい整数のべき級数で表現し、該べき級数の最も高次の項の値から始まって、順次低次の項の値を累積してなる値を加算あるいは減算をし、加算あるいは減算を行う項の係数が２以上の場合は、該項の値を該項の係数で除算した値から始まって、該項の値になるまで累積して加算あるいは減算を繰り返すことを特徴としている。

請求項１，２の発明によれば、変化分を加算あるいは減算して中間値を更新する場合は、光減衰器の減衰量を段階的に変化させるから、入力光信号強度を中間値に向けて直接的に変化させた場合に比べて減衰量の緩和振動を抑制することができる。このため、入力光振動強度が中間値から超過（オーバーシュート）することがなくなるから、検索範囲を絞り込むときの誤りをなくすことができ、閾値を正確に測定することができる。

具体的には、変化分を加算あるいは減算して中間値を更新する場合は、初期の変化分を光減衰器の減衰量の分解能で除算してなる変化量係数を、係数が１より大きい整数のべき級数で表現し、該べき級数の最も高次の項の値から始まって、順次低次の項の値を累積してなる値を加算あるいは減算をし、加算あるいは減算を行う項の係数が２以上の場合は、該項の値を該項の係数で除算した値から始まって、該項の値になるまで累積して加算あるいは減算を繰り返すように、光減衰器の減衰量を変化させる。このため、光減衰器の減衰量を最初は大きく変化させて入力光信号強度を中間値に素早く近付けることができる。また、入力光信号強度が中間値に近付くに従って光減衰器の減衰量の変化が小さくなるから、入力光信号強度が中間値から超過するのを防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態による光モジュール回路の閾値測定装置について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、図１は発明の実施の形態による閾値測定装置１を示し、該閾値測定装置１は、後述する光源２、光減衰器３、マルチメータ８等によって構成されている。

光源２は、例えばレーザダイオード等の発光素子を含んで構成され、一定強度の光信号を出力する。また、光減衰器３は、光源２による光信号を可変に減衰し、減衰した入力光信号Ｉを光チャネルセレクタ４を介して光モジュール回路６を含む被試験デバイス５（Device Under Test）に入力する。ここで、光減衰器３は、例えば角度に応じて減衰量が異なる円板状の減衰板を備え、該減衰板を例えばサーボモータを用いて回転させることによって、減衰量を調整する構成となっている。

光チャネルセレクタ４は、被試験デバイス５および光パワーメータ７のうちいずれか一方に対して入力光信号Ｉを選択的に入力する。そして、光パワーメータ７は、光減衰器３によって減衰された入力光信号Ｉの強度を測定する。

被試験デバイス５は光モジュール回路６を含んで構成され、光モジュール回路６は、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ等の受光素子６Ａを備えている。そして、入力光信号Ｉが被試験デバイス５に入力されると、光モジュール回路６は、この入力光信号Ｉを受光素子６Ａを用いて受光し、入力光信号強度に応じた電流、電圧等の出力電気信号Ｅを出力する。

また、光モジュール回路６は、図６に示すように、入力光信号強度が大きい値から小さい値へ変化している途中に出力電気信号Ｅが高レベルＨから低レベルＬに反転する入力光信号強度の下限閾値Ｐt1と、入力光信号強度が小さい値から大きい値へ変化している途中に出力電気信号Ｅが低レベルＬから高レベルＨに反転する入力光信号強度の上限閾値Ｐt2とを有している。このとき、上限閾値Ｐt2は、下限閾値Ｐt1よりも大きな値（Ｐt2＞Ｐt1）となっている。

マルチメータ８は、光モジュール回路６の出力端子に接続され、光モジュール回路６の出力電気信号Ｅを検出する。また、制御装置９は、光減衰器３、光チャネルセレクタ４、光パワーメータ７およびマルチメータ８に接続されている。そして、制御装置９は、後述する閾値測定プログラムに基づいて、これらを制御し、２分法を用いて光モジュール回路６の下限閾値Ｐt1および上限閾値Ｐt2を測定する。

本実施の形態による閾値測定装置１は上述の如き構成を有するもので、次に閾値測定装置１による閾値測定プログラムについて、図２および図３を参照しつつ説明する。なお、ステップ２〜１１は下限閾値Ｐt1の測定処理を示し、ステップ１２〜２１は上限閾値Ｐt2の測定処理を示している。

まず、ステップ１では、上限初期値Ｐmaxとして検索範囲以上の値を設定すると共に、下限初期値Ｐminとして検索範囲以下の値を設定する。

次に、ステップ２では、上限初期値Ｐmaxから中間値Ｐmidまでの変化分ΔＰs1として、入力光信号Ｉの初期検索範囲（Ｐmax−Ｐmin）の半分の大きさを演算する。そして、ステップ３では、上限初期値Ｐmaxから変化分ΔＰs1を減算し、最初の中間値Ｐmidを演算する。

次に、ステップ４では、後述するように入力光信号強度を上限初期値Ｐmaxから中間値Ｐmidに変化させる処理を行い、入力光信号強度を中間値Ｐmidに設定する。

次に、ステップ５では、出力電気信号Ｅが高レベルＨか否かを判定する。そして、ステップ５で「ＹＥＳ」と判定したときには、出力電気信号Ｅが高レベルＨから低レベルＬに反転していないから、下限閾値Ｐt1は現在の中間値Ｐmidよりも低い値であると考えられる。このため、ステップ６で現在の中間値Ｐmidから次回の中間値Ｐmidまでの変化分ΔＰs1として、現在の変化分ΔＰs1を半分にする。その後、ステップ７に移って、中間値Ｐmidの更新処理として、現在の中間値Ｐmidから新たな変化分ΔＰs1を減算し、次回の中間値Ｐmidを算出する。

一方、ステップ５で「ＮＯ」と判定したときには、出力電気信号Ｅが高レベルＨから低レベルＬに反転したから、下限閾値Ｐt1は現在の中間値Ｐmidよりも高い値であると考えられる。このため、ステップ８で現在の中間値Ｐmidから次回の中間値Ｐmidまでの変化分ΔＰs1として、現在の変化分ΔＰs1を半分にする。その後、ステップ９に移って、中間値Ｐmidの更新処理として、現在の中間値Ｐmidに新たな変化分ΔＰs1を加算し、次回の中間値Ｐmidを算出する。

ステップ７，９が終了すると、ステップ１０に移って、次回の検索範囲が０となったか否かを判定するために、更新した変化分ΔＰs1が所定の収束判定値Ｒよりも小さいか否かを判定する。そして、ステップ１０で「ＹＥＳ」と判定したときには、検索範囲が実質的に０となっているから、ステップ１１に移って、ステップ７，９によって算出した中間値Ｐmidを下限閾値Ｐt1に決定する（Ｐt1＝Ｐmid）。

一方、ステップ１０で「ＮＯ」と判定したときには、検索範囲が０となっていないから、ステップ４〜１０までの処理を繰り返す。

次に、ステップ１２では、下限初期値Ｐminから中間値Ｐmidまでの変化分ΔＰs2として、入力光信号Ｉの初期検索範囲（Ｐmax−Ｐmin）の半分の大きさを演算する。そして、ステップ１３では、下限初期値Ｐminに変化分ΔＰs2を加算し、最初の中間値Ｐmidを演算する。

次に、ステップ１４では、後述するように入力光信号強度を下限初期値Ｐminから中間値Ｐmidに変化させる処理を行い、入力光信号強度を中間値Ｐmidに設定する。

次に、ステップ１５では、出力電気信号Ｅが低レベルＬか否かを判定する。そして、ステップ１５で「ＹＥＳ」と判定したときには、出力電気信号Ｅが低レベルＬから高レベルＨに反転していないから、上限閾値Ｐt2は現在の中間値Ｐmidよりも高い値であると考えられる。このため、ステップ１６で現在の中間値Ｐmidから次回の中間値Ｐmidまでの変化分ΔＰs2として、現在の変化分ΔＰs2を半分にする。その後、ステップ１７に移って、中間値Ｐmidの更新処理として、現在の中間値Ｐmidに新たな変化分ΔＰs2を加算し、次回の中間値Ｐmidを算出する。

一方、ステップ１５で「ＮＯ」と判定したときには、出力電気信号Ｅが低レベルＬから高レベルＨに反転したから、上限閾値Ｐt2は現在の中間値Ｐmidよりも低い値であると考えられる。このため、ステップ１８で現在の中間値Ｐmidから次回の中間値Ｐmidまでの変化分ΔＰs2として、現在の変化分ΔＰs2を半分にする。その後、ステップ１９に移って、中間値Ｐmidの更新処理として、現在の中間値Ｐmidから新たな変化分ΔＰs2を減算し、次回の中間値Ｐmidを算出する。

ステップ１７，１９が終了すると、ステップ２０に移って、次回の検索範囲が０となったか否かを判定するために、更新した変化分ΔＰs2が所定の収束判定値Ｒよりも小さいか否かを判定する。そして、ステップ２０で「ＹＥＳ」と判定したときには、検索範囲が実質的に０となっているから、ステップ２１に移って、ステップ１７，１９によって算出した中間値Ｐmidを上限閾値Ｐt2に決定する（Ｐt2＝Ｐmid）。

一方、ステップ２０で「ＮＯ」と判定したときには、検索範囲が０となっていないから、ステップ１４〜２０までの処理を繰り返す。

次に、ステップ４の入力光信号強度を上限初期値Ｐmaxから中間値Ｐmidに変化させる処理について、図４を参照しつつ説明する。

まず、ステップ３１では、変化量係数Ｓ1として、上限初期値Ｐmaxと中間値Ｐmidとの間の変化量を光減衰器３に基づく分解能で割る。ここで、入力光信号強度は光減衰器３の減衰量によって調整されるため、その分解能は光減衰器３の減衰量の分解能によって決まる。

次に、ステップ３２では、以下の数１に示すように、変化量係数Ｓ1を定数ｂのべき級数で表す。但し、定数ｂは１よりも大きく、変化量係数Ｓ1よりも小さい値（１＜ｂ＜Ｓ1）である。

例えば、変化量係数Ｓ1が３００で、定数ｂが２のときには、この変化量係数Ｓ1は、以下の数２に示す多項式で表すことができる。

次に、ステップ３３では、べき級数で表した多項式の低次数の項の係数ｋ_iを調整し、全ての係数ｋ_iが１以上の値となるようにする。具体的には、以下の数３の式に示すように、高次数の項の係数ｋ_i+1から１を減算し、低次数の項の係数ｋ_iに定数ｂを加える。本実施の形態では、後述するように、多項式の項毎に入力光信号強度を変化させる。これに対し、例えば変化量係数Ｓ1がｂのｎ乗に該当する場合には、上限初期値Ｐmaxと中間値Ｐmidに一気に変化させることになり、緩和振動が生じる。このような急激な入力光信号強度の変化を防止するために、係数ｋ_iの調整を行うものである。

例えば、変化量係数Ｓ1が３００で、定数ｂが２のときには、係数ｋ_iを調整した後の多項式は、以下の数４の式のように表すことができる。

次に、ステップ３４では、以下の数５の式に示すように、上限初期値Ｐmaxに対して高次数の項から低次数の項の順番で減算処理を行い、入力光信号強度をＰ₀，Ｐ₁，…の順番で変化させる。そして、最終的に入力光信号強度を中間値Ｐmidに一致させる。

例えば、変化量係数Ｓ1が３００で、定数ｂが２のときには、１回目の強度Ｐ₀は上限初期値Ｐmaxから１２８を減算した値に変化させる。２回目の強度Ｐ₁は上限初期値Ｐmaxから１９２（＝１２８＋６４）を減算した値に変化させる。３回目の強度Ｐ₂は上限初期値Ｐmaxから２２４（＝１２８＋６４＋３２）を減算した値に変化させる。４回目の強度Ｐ₃は上限初期値Ｐmaxから２５６（＝１２８＋６４＋２×３２）を減算した値に変化させる。以下同様な手順を繰り返して、１２回目の強度Ｐ₁₁で上限初期値Ｐmaxから３００を減算し、中間値Ｐmidに一致させる。これにより、段階的に上限初期値Ｐmaxから中間値Ｐmidに近付ける構成となっている。そして、ステップ３４が終了するとリターンする。

次に、ステップ１４の入力光信号強度を下限初期値Ｐminから中間値Ｐmidに変化させる処理について、図５を参照しつつ説明する。

まず、ステップ４１では、変化量係数Ｓ2として、下限初期値Ｐminと中間値Ｐmidとの間の変化量を光減衰器３に基づく分解能で割る。

次に、ステップ４２では、以下の数６の式に示すように、変化量係数Ｓ2を定数ｂのべき級数で表す。但し、定数ｂは１よりも大きく、変化量係数Ｓ2よりも小さい値（１＜ｂ＜Ｓ2）である。

次に、ステップ４３では、べき級数で表した多項式の低次数の項の係数ｋ_iを調整し、全ての係数ｋ_iが１以上の値となるようにする。具体的には、ステップ３３と同様に、以下の数７に示すように、高次数の項の係数ｋ_i+1から１を減算し、低次数の項の係数ｋ_iに定数ｂを加える。

次に、ステップ４４では、以下の数８の式に示すように、下限初期値Ｐminに対して高次数の項から低次数の項の順番で加算処理を行い、入力光信号強度をＰ₀，Ｐ₁，…の順番で変化させる。そして、最終的に入力光信号強度を中間値Ｐmidに一致させる。これにより、段階的に下限初期値Ｐminから中間値Ｐmidに近付ける構成となっている。そして、ステップ４４が終了するとリターンする。

本実施の形態による閾値測定装置１は、上述の処理に基づいて入力光信号強度を中間値Ｐmidに変化させる。これにより、入力光信号強度は複数回のステップに分かれて段階的に中間値Ｐmidに近付く。例えば、変化量係数Ｓ2が３００で、定数ｂが２のときには、図９に示すように、１２回のステップに分かれて徐々に中間値Ｐmidに近付く。ここで、図８に示す比較例のように、例えば上限初期値Ｐmaxから中間値Ｐmidに向けて、入力光信号強度を１回のステップで一気に変化させた場合には、入力光信号強度に緩和振動が生じる。この場合、入力光信号強度が一時的に下限閾値Ｐt1を超えて低下し、出力電気信号Ｅが誤って反転してしまうことがある。これに対し、本実施の形態では、図７に示すように、入力光信号強度を複数回のステップに分けて段階的に中間値Ｐmidに近付けるから、入力光信号強度を１回のステップで一気に変化させた場合に比べて、入力光信号強度の緩和振動を抑制することができる。

但し、ステップ数が多くなると、入力光信号強度の変化時間が長くなり、測定効率が低下する。また、ステップ数は定数ｂに応じて変化する傾向がある。そこで、定数ｂとステップ数との関係について検討した。その結果を図１０に示す。なお、図１０の結果は、変化量係数Ｓ1（Ｓ2）は１０００になった場合について示している。

この結果から、定数ｂが大きくなると、ステップ数も増加し易い傾向であることが分かる。この理由について検討すると、本実施の形態では、入力光信号強度が一気に変化するのを防止するために、べき級数の低次数の項の係数を調整し、全ての次数の係数ｋ_iが正の値（ｋ_i＞０）となるようにしている。このため、低次数の項の係数（例えばｋ₀）が大きくなる傾向があり、ステップ数が増加するものと考えられる。以上の結果から、適切なステップ数で処理を行うためには、定数ｂは２〜１０程度の値に設定するのが好ましいと考えられる。

かくして、本実施の形態では、入力光信号強度を中間値Ｐmidに変化させるときに、光減衰器３の減衰量を段階的に変化させるから、中間値Ｐmidに対して直接的に変化させた場合に比べて減衰量の緩和振動を抑制することができる。このため、入力光振動強度が中間値Ｐmidから超過（オーバーシュート）することがなくなるから、検索範囲を絞り込むときの誤りをなくすことができ、下限閾値Ｐt1および上限閾値Ｐt2を正確に測定することができる。

また、入力光信号強度の変化量を光減衰器３による分解能で割り、この値を定数ｂのべき級数で表した多項式の高次の項から低次の項に向けて順番に入力光信号強度が変化させる。このため、光減衰器３の減衰量を最初は大きく変化させて入力光信号強度を中間値Ｐmidに素早く近付けることができる。また、入力光信号強度が中間値Ｐmidに近付くに従って光減衰器３の減衰量の変化が小さくなるから、入力光信号強度が中間値Ｐmidから超過するのを防ぐことができる。

なお、前記実施の形態では、図２中のステップ２〜５が第一の工程（第一の手段）の具体例を示し、図２中のステップ４〜９が第二の工程（第二の手段）の具体例を示し、図２中のステップ１０，１１が第三の工程（第三の手段）の具体例を示し、図３中のステップ１２〜１５が第四の工程（第四の手段）の具体例を示し、図３中のステップ１４〜１９が第五の工程（第五の手段）の具体例を示し、図３中のステップ２０，２１が第六の工程（第六の手段）の具体例を示している。

本発明の実施の形態による閾値測定装置を示すブロック図である。図１中の閾値測定装置で用いる閾値測定プログラムを示すフローチャートである。図２に続くフローチャートである。図２中の入力光信号強度を上限初期値から中間値に変化させる処理を示すフローチャートである。図３中の入力光信号強度を下限初期値から中間値に変化させる処理を示すフローチャートである。図１中の光モジュール回路の入力光信号強度と出力電気信号との関係を示す特性線図である。本実施の形態による閾値測定装置を用いた場合の入力光信号強度および出力電気信号の時間変化を示す特性線図である。比較例による閾値測定装置を用いた場合の入力光信号強度および出力電気信号の時間変化を示す特性線図である。本実施の形態による閾値測定装置を用いた場合の入力光信号強度のステップ毎の変化を示す特性線図である。べき級数の定数ｂとステップ数との関係を示す特性線図である。

符号の説明

１閾値測定装置
２光源
３光減衰器
８マルチメータ
９制御装置

Claims

光源からの出力に基づく光信号を受光素子が受光してなる入力光信号強度が、大きい値から小さい値へ変化している途中に、前記受光素子の出力電気信号が高レベルから低レベルに変化する下限閾値と、小さい値から大きい値へ変化している途中に、前記受光素子の出力電気信号が低レベルから高レベルに変化する上限閾値とを有してなる、前記入力光信号強度と前記受光素子の出力電気信号との間にヒステリシス特性を有する光モジュール回路の閾値測定方法であって、
前記光源から出力される一定強度の光信号を可変に減衰させる光減衰器を介して前記入力光信号強度を前記光モジュール回路に入力させる構成にすると共に、
前記下限閾値以下の入力光信号強度を下限初期値として、また、前記上限閾値以上の入力光信号強度を上限初期値として設定し、
前記下限閾値を測定する場合は、
前記下限初期値から前記上限初期値までの半分の大きさの初期の変化分を演算し、該変化分だけ前記上限初期値から減算した中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定する第一の工程と、
前記受光素子の出力電気信号が高レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値から減算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップと、前記受光素子の出力電気信号が低レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値に加算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップとからなる第二の工程と、
該第二の工程を少なくとも１回繰り返した後、最後に更新された変化分が前記光減衰器の減衰量の分解能より小さい場合に、最後に更新された中間値を前記下限閾値とする第三の工程とを有し、
前記上限閾値を測定する場合は、
前記下限初期値から前記上限初期値までの半分の大きさの初期の変化分を演算し、該変化分だけ前記下限初期値に加算した中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定する第四の工程と、
前記受光素子の出力電気信号が低レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値に加算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップと、前記受光素子の出力電気信号が高レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値から減算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップとからなる第五の工程と、
該第五の工程を少なくとも１回繰り返した後、最後に更新された変化分が前記光減衰器の減衰量の分解能より小さい場合に、最後に更新された中間値を前記上限閾値とする第六の工程とを有し、
前記各工程において、変化分を加算あるいは減算して中間値を更新する場合は、前記初期の変化分を前記光減衰器の減衰量の分解能で除算してなる変化量係数を、係数が１より大きい整数のべき級数で表現し、該べき級数の最も高次の項の値から始まって、順次低次の項の値を累積してなる値を加算あるいは減算をし、
加算あるいは減算を行う項の係数が２以上の場合は、該項の値を該項の係数で除算した値から始まって、該項の値になるまで累積して加算あるいは減算を繰り返すことを特徴とする光モジュール回路の閾値測定方法。
光源からの出力に基づく光信号を受光素子が受光してなる入力光信号強度が、大きい値から小さい値へ変化している途中に、前記受光素子の出力電気信号が高レベルから低レベルに変化する下限閾値と、小さい値から大きい値へ変化している途中に、前記受光素子の出力電気信号が低レベルから高レベルに変化する上限閾値とを有してなる、前記入力光信号強度と前記受光素子の出力電気信号との間にヒステリシス特性を有する光モジュール回路の閾値測定装置であって、
前記光源から出力される一定強度の光信号を可変に減衰させる光減衰器を介して前記入力光信号強度を前記光モジュール回路に入力させる構成にすると共に、
前記下限閾値以下の入力光信号強度を下限初期値として、また、前記上限閾値以上の入力光信号強度を上限初期値として設定し、
前記下限閾値を測定する場合は、
前記下限初期値から前記上限初期値までの半分の大きさの初期の変化分を演算し、該変化分だけ前記上限初期値から減算した中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定する第一の手段と、
前記受光素子の出力電気信号が高レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値から減算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップと、前記受光素子の出力電気信号が低レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値に加算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップとを実行する第二の手段と、
該第二の手段を少なくとも１回繰り返した後、最後に更新された変化分が前記光減衰器の減衰量の分解能より小さい場合に、最後に更新された中間値を前記下限閾値とする第三の手段とを有し、
前記上限閾値を測定する場合は、
前記下限初期値から前記上限初期値までの半分の大きさの初期の変化分を演算し、該変化分だけ前記下限初期値に加算した中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定する第四の手段と、
前記受光素子の出力電気信号が低レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値に加算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップと、前記受光素子の出力電気信号が高レベルならば、前記変化分の半分の大きさの更新された変化分だけ前記中間値から減算した更新された中間値である前記入力光信号強度に応じた前記受光素子の出力電気信号が高レベルか低レベルかを判定するステップとを実行する第五の手段と、
該第五の手段を少なくとも１回繰り返した後、最後に更新された変化分が前記光減衰器の減衰量の分解能より小さい場合に、最後に更新された中間値を前記上限閾値とする第六の手段とを有し、
前記各手段において、変化分を加算あるいは減算して中間値を更新する場合は、前記初期の変化分を前記光減衰器の減衰量の分解能で除算してなる変化量係数を、係数が１より大きい整数のべき級数で表現し、該べき級数の最も高次の項の値から始まって、順次低次の項の値を累積してなる値を加算あるいは減算をし、
加算あるいは減算を行う項の係数が２以上の場合は、該項の値を該項の係数で除算した値から始まって、該項の値になるまで累積して加算あるいは減算を繰り返すことを特徴とする光モジュール回路の閾値測定装置。