JPH01123122A - バイアス自動可変測光回路 - Google Patents
バイアス自動可変測光回路Info
- Publication number
- JPH01123122A JPH01123122A JP28121787A JP28121787A JPH01123122A JP H01123122 A JPH01123122 A JP H01123122A JP 28121787 A JP28121787 A JP 28121787A JP 28121787 A JP28121787 A JP 28121787A JP H01123122 A JPH01123122 A JP H01123122A
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- Japan
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- voltage
- output
- photodiode
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- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 14
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
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- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ホトダイオードを用いて精密測光を行なうバ
イアス自動可変測光回路に関するものである。
イアス自動可変測光回路に関するものである。
従来の技術
シリコンホトダイオードなどの光起電力型の光電変換素
子を用いて精密測光を行なう場合、光電流出力の直線性
を保つため、素子の出力電流を低入力インピーダンスで
受けて増幅する必要があり、一般に、第２図のような演
算増幅器を用いた電流−電圧変換器が用いられる。
子を用いて精密測光を行なう場合、光電流出力の直線性
を保つため、素子の出力電流を低入力インピーダンスで
受けて増幅する必要があり、一般に、第２図のような演
算増幅器を用いた電流−電圧変換器が用いられる。
ホトダイオード（特にシリコンホトダイオード）は、広
いダイナミックレンジを有しており、応答速度も比較的
速いが、光電変換の直線性の上限をさらに伸ばしたい場
合や応答速度をさらに速くしたい場合に、第３図のよう
に逆バイアス電圧を印加する方法が広く用いられている
。また、ホトダイオードの内部量子効率を１００％に近
づけたい場合にも逆バイアス電圧が用いられる。第３図
の回路では、一般に、第４図に示すように逆バイアス電
圧に応じて直線性の上限がある程度引き上げられるため
、よシ高い出力電流の範囲で精密測光を行なうことがで
きる。
いダイナミックレンジを有しており、応答速度も比較的
速いが、光電変換の直線性の上限をさらに伸ばしたい場
合や応答速度をさらに速くしたい場合に、第３図のよう
に逆バイアス電圧を印加する方法が広く用いられている
。また、ホトダイオードの内部量子効率を１００％に近
づけたい場合にも逆バイアス電圧が用いられる。第３図
の回路では、一般に、第４図に示すように逆バイアス電
圧に応じて直線性の上限がある程度引き上げられるため
、よシ高い出力電流の範囲で精密測光を行なうことがで
きる。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、第３図のような逆バイアス電圧を印加す
る従来の光電変換回路では、応答速度と直線性は改善さ
れるが、これに引き換えて、逆バイアス電圧の印加によ
シホトダイオードのノイズ成分が増加してＳハ比が悪く
なるという問題があった。
る従来の光電変換回路では、応答速度と直線性は改善さ
れるが、これに引き換えて、逆バイアス電圧の印加によ
シホトダイオードのノイズ成分が増加してＳハ比が悪く
なるという問題があった。
第５図は、代表的なシリコンホトダイオードの雑音電圧
と逆バイアス電圧の関係を示したもので、逆バイアス電
圧があるレベルを越えると急激に雑音が増加しはじめ、
それ以降−バイアス電圧の増加とともに雑音が増加する
傾向がある。このため、逆バイアス電圧を印加した状態
では微弱光の測定に対してきわめて不利となり、測定範
囲の上限を引き上げてしまうという問題があった。した
がって、ホトダイオードを用いた測定範囲のきわめて広
い精密測光器では、測定精度を最高に保つためには入射
光の強度レベルに応じて逆バイアス電圧を断続または調
節する必要があった。
と逆バイアス電圧の関係を示したもので、逆バイアス電
圧があるレベルを越えると急激に雑音が増加しはじめ、
それ以降−バイアス電圧の増加とともに雑音が増加する
傾向がある。このため、逆バイアス電圧を印加した状態
では微弱光の測定に対してきわめて不利となり、測定範
囲の上限を引き上げてしまうという問題があった。した
がって、ホトダイオードを用いた測定範囲のきわめて広
い精密測光器では、測定精度を最高に保つためには入射
光の強度レベルに応じて逆バイアス電圧を断続または調
節する必要があった。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、ホトダイ
オードの測定範囲を最大限に広くして入射光の任意の強
度レベルに対して最高の測定精度を引き出せるバイアス
自動可変測光回路を提供することを目的とする。
オードの測定範囲を最大限に広くして入射光の任意の強
度レベルに対して最高の測定精度を引き出せるバイアス
自動可変測光回路を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段
本発明は上記目的を達成するため、測定回路をホトダイ
オードと、前記ホトダイオードの一方の端子からの出力
電流を受け、正（負）の入力電流に対して正（負）の出
力電圧を出力するよう極性を設゛定した電流−電圧変換
器とで構成し、かつ前記電流−電圧変換器の出力を前記
ホトダイオードの他方の端子に接続したものである。
オードと、前記ホトダイオードの一方の端子からの出力
電流を受け、正（負）の入力電流に対して正（負）の出
力電圧を出力するよう極性を設゛定した電流−電圧変換
器とで構成し、かつ前記電流−電圧変換器の出力を前記
ホトダイオードの他方の端子に接続したものである。
作 用
前記電流−電圧変換器はホトダイオードの一方の端子か
らの出力電流を低インピーダンスで受けて増幅し電圧に
変換して出力し、この出力を帰還してホトダイオードの
他方の端子に接続することにより、前記電流−電圧変換
器の出力電圧を前記ホトダイオードの逆バイアスとして
印加するように作用する。この作用によシ、本発明は、
ホトダイオードの出力電流に比例した逆バイアス電圧を
ホトダイオードに印加し、入射光の強度レベルに応じて
逆バイアス電圧を最適な大きさに自動的に調節するとい
う効果をもつ。
らの出力電流を低インピーダンスで受けて増幅し電圧に
変換して出力し、この出力を帰還してホトダイオードの
他方の端子に接続することにより、前記電流−電圧変換
器の出力電圧を前記ホトダイオードの逆バイアスとして
印加するように作用する。この作用によシ、本発明は、
ホトダイオードの出力電流に比例した逆バイアス電圧を
ホトダイオードに印加し、入射光の強度レベルに応じて
逆バイアス電圧を最適な大きさに自動的に調節するとい
う効果をもつ。
実施例
第１図は本発明の一実施例におけるバイアス自動可変測
光回路の回路構成を示すものである。第１図において、
１はシリコンホトダイオード、２および３は演算増幅器
である。
光回路の回路構成を示すものである。第１図において、
１はシリコンホトダイオード、２および３は演算増幅器
である。
以下、本実施例のバイアス自動可変測光回路について、
その動作を説明する。
その動作を説明する。
第１図において、シリコンホトダイオード１は、そのア
ノードが演算増幅器２の反転入力端子に、カソードが演
算増幅器３の出力端子に接続されている。シリコンホト
ダイオード１に光が入射すると、アノードに正孔が集ま
るため、アノードから正の出力電流が流出し、演算増幅
器２に入力される。演算増幅器２は、抵抗Ｒ４とともに
電流−電圧変換器を構成しており、出力端子から入力電
流に比例した電圧が出力される。この電圧は、演算増幅
器２が反転モードで動作しているため、正の入力電流に
対して負の極性となる。シリコンホトダイオード１に逆
バイアスを加えるには、アノードが零電位（仮想接地）
であるため、カソードに正の電圧を加える必要がある。
ノードが演算増幅器２の反転入力端子に、カソードが演
算増幅器３の出力端子に接続されている。シリコンホト
ダイオード１に光が入射すると、アノードに正孔が集ま
るため、アノードから正の出力電流が流出し、演算増幅
器２に入力される。演算増幅器２は、抵抗Ｒ４とともに
電流−電圧変換器を構成しており、出力端子から入力電
流に比例した電圧が出力される。この電圧は、演算増幅
器２が反転モードで動作しているため、正の入力電流に
対して負の極性となる。シリコンホトダイオード１に逆
バイアスを加えるには、アノードが零電位（仮想接地）
であるため、カソードに正の電圧を加える必要がある。
そこで、演算増幅器３および抵抗Ｒ２，Ｒ３によシ構成
された反転増幅器によシ前記電流−゛電圧変換器の出力
電圧の極性を反転して正の出力電圧を得、この電圧をシ
リコンホトダイオード１のカソードに印加して逆バイア
スとして作用させる。反転増幅器３の増１隔度は、抵抗
Ｒ２，Ｒ３によって決まるが、シリコンホトダイオード
１の直線性が崩れ始める領域で、逆バイアス電圧が有効
な大きさとなるように決定する。この逆バイアス電圧は
、出力電流の大きさ、すなわち入射光の強度レベルに比
例して変化する。
された反転増幅器によシ前記電流−゛電圧変換器の出力
電圧の極性を反転して正の出力電圧を得、この電圧をシ
リコンホトダイオード１のカソードに印加して逆バイア
スとして作用させる。反転増幅器３の増１隔度は、抵抗
Ｒ２，Ｒ３によって決まるが、シリコンホトダイオード
１の直線性が崩れ始める領域で、逆バイアス電圧が有効
な大きさとなるように決定する。この逆バイアス電圧は
、出力電流の大きさ、すなわち入射光の強度レベルに比
例して変化する。
したがって、微弱光の測定時、すなわち直線性に問題が
なく、雑音電圧が問題となる領域では、逆バイアス電圧
はほとんど零となって、Ｓ／Ｎ比の最も高い条件で動作
し、強度の強い光を測定する時、すなわち、Ｓ／Ｎ比は
問題とならないが直線性に問題がある領域では、十分な
バイアス電圧を印加することによって直線性の上限を延
ばして、よシ広い測定範囲を実現することができる。
なく、雑音電圧が問題となる領域では、逆バイアス電圧
はほとんど零となって、Ｓ／Ｎ比の最も高い条件で動作
し、強度の強い光を測定する時、すなわち、Ｓ／Ｎ比は
問題とならないが直線性に問題がある領域では、十分な
バイアス電圧を印加することによって直線性の上限を延
ばして、よシ広い測定範囲を実現することができる。
発明の効果
以上のように、本発明のバイアス自動可変測光回路は、
ホトダイオードの出力電流を受ける電流−電圧変換器の
出力をホトダイオードに帰還して逆バイアスとして作用
させることによシ、入射光の強度レベルに応じてホトダ
イオードの逆バイアス電圧を最適な大きさに自動的に調
節する機能を実現でき、ホトダイオードを用いた精密測
光器の測定範囲を大幅に拡大できるなど、その実用的効
果は大きい。
ホトダイオードの出力電流を受ける電流−電圧変換器の
出力をホトダイオードに帰還して逆バイアスとして作用
させることによシ、入射光の強度レベルに応じてホトダ
イオードの逆バイアス電圧を最適な大きさに自動的に調
節する機能を実現でき、ホトダイオードを用いた精密測
光器の測定範囲を大幅に拡大できるなど、その実用的効
果は大きい。
第１図は本発明の一実施例におけるバイアス自動可変測
光回路の回路図、第２図は一般的なホトダイオード月光
電変換回路の従来例を示す回路図、第３図は第２図の光
電変換回路の特性の一部を改善するために使われる光電
変換回路の従来例を示す回路図、第４図は代表的なシリ
コンホトダイオードの逆バイアス電圧と直線性の関係を
示すグラフ、第６図は代表的なシリコンホトダイオード
の逆バイアス電圧と雑音電圧の関係を示すグラフである
。 １・・・・・・シリコンホトダイオード、２・・・・・
・演算増幅器、３・・・・・・演算増幅器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第３図 第４図 第５図 北バイアス礪ν工
光回路の回路図、第２図は一般的なホトダイオード月光
電変換回路の従来例を示す回路図、第３図は第２図の光
電変換回路の特性の一部を改善するために使われる光電
変換回路の従来例を示す回路図、第４図は代表的なシリ
コンホトダイオードの逆バイアス電圧と直線性の関係を
示すグラフ、第６図は代表的なシリコンホトダイオード
の逆バイアス電圧と雑音電圧の関係を示すグラフである
。 １・・・・・・シリコンホトダイオード、２・・・・・
・演算増幅器、３・・・・・・演算増幅器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第３図 第４図 第５図 北バイアス礪ν工
Claims (1)
- ホトダイオードと、前記ホトダイオードの一方の端子か
らの出力電流を受け、正（負）の入力電流に対して正（
負）の出力電圧を出力するよう極性を設定した電流−電
圧変換器とから構成され、前記電流−電圧変換器の出力
を前記ホトダイオードの他方の端子に接続したことを特
徴とするバイアス自動可変測光回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28121787A JPH0690083B2 (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | バイアス自動可変測光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28121787A JPH0690083B2 (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | バイアス自動可変測光回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01123122A true JPH01123122A (ja) | 1989-05-16 |
| JPH0690083B2 JPH0690083B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=17635996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28121787A Expired - Lifetime JPH0690083B2 (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | バイアス自動可変測光回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690083B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005265444A (ja) * | 2004-03-16 | 2005-09-29 | Stanley Electric Co Ltd | 光検出装置及び光検出方法 |
| JP2008190750A (ja) * | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 分離形空気調和機の据付装置 |
-
1987
- 1987-11-06 JP JP28121787A patent/JPH0690083B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005265444A (ja) * | 2004-03-16 | 2005-09-29 | Stanley Electric Co Ltd | 光検出装置及び光検出方法 |
| JP2008190750A (ja) * | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 分離形空気調和機の据付装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0690083B2 (ja) | 1994-11-14 |
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