JPH01227931A

JPH01227931A - 放射照度計

Info

Publication number: JPH01227931A
Application number: JP5518088A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Suzuki; 健一鈴木; Kazuaki Okubo; 和明大久保
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1989-09-12

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。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、紫外波長域から赤外波長域に至る広い範囲の
放射パワーの定量的検出が精度よく行なえ、かつ携帯用
装置として小形、軽量に構成された放射照度計に関する
ものである。

従来の技術これまで放射パワー（例えばｍＷ−Ｃｍ−２単位）の検
出には古くから、受光面を金魚などでブラッキングした
、感度の波長依存性がない熱電対や熱電対列（サーモバ
イル）が用いられていた。しかしこれらの受光素子はゼ
ロ点ドリフトが大きく、応答時間（時定数）が長く、さ
らに、感度が低いという問題があるため実用上使用しに
くい面があった。

最近これらに代わるものとして焦電効果を利用した焦電
型放射検出素子が開発された。しかし焦電型の放射検出
素子は、入射する放射の微分的変動にのみ応答して、定
常的な（一定の強さで時間的に変化しない）入射には感
度がない。そのため焦電型放射検出素子は、火災の発生
や侵入者による放射の変動のような一過性の変化現象の
探知に使用されることが多かった。

焦電型放射検出素子で定常光の光量を測定しようとする
場合、通常は回転セクタをモータなとで駆動して入力放
射を断続する必要がある。これに、素子を密閉保護し、
かつ、受光器の受光角感度特性を余弦則に近似せしめる
透過拡散構造物を組み合わせて実用的な放射照度計を構
成する場合、回転セクターは受光面の全面に置くことに
なり、回転セクタが受光面の端部から受光面を掃引する
かたちで放射をさえぎるため、受光器の入射角特性が時
間的に変化する。このため、大きさのある実際の光源を
測定する場合に測定誤差を生じるという問題点があった
。また、回転セクタを組み合わせるための装置が複雑、
精密かつ大がかりなものになるため、携帯用の放射照度
計には不適当であった。

このような問題を解決する手段として９回転セクタの代
わりに虹彩型の光シャッター回の開閉によって放射照度
を測定できる放射照度計が開発されている（例えば昭和
６２年度（第２０回）照明学会全国大会講演論文集Ｐ８
６）。

発明が解決しようとする課題しかしながら、光シャッタは機械的機構のために、小形
化、軽量化するには限界があり、また、入射する放射に
よる光シヤツターや筺体の温度上昇があり、これによる
２次放射のために、測定誤差が生ずるという問題があっ
た。　本発明は上記の従来の課題を解決し、紫外域から
赤外域にいたる広い波長範囲の放射照度を精度よく測定
する、小形軽量で携帯可能な放射照度計を構成すること
を目的とする。

課題を解決するための手段本発明の放射照度計は、焦電型放射検出素子と、その受
光角感度特性を余弦則に近似せしめる透過拡散構造物と
、前記焦電型放射検出素子の温度を一定に保つ恒温素子
と、この恒温素子の温度を断続的に動作させる制御装置
と、前記焦電型放射検出素子に対して断熱構造をもつ筺
体と、前記１．家電型放射検出素子からの光電出力を入
射光量に比例した直流出力に変換し表示する光変換型回
路から構成される。

作用上記構成によれば、恒温装置−回の作動によって、光シ
ャッタの効果とよ同様の効果を生じさせ、機械的な動作
の必要なく、紫外域から赤外域にいたる広い波長範囲の
放射照度を精度良く測定する放射照度計を構成できる。

実施例以下に、本発明の実施例として恒温素子に電子冷却装置
と温度検出素子を使い焦電型放射検出素子の温度を一定
に保つ制御装置を使った放射照度計の実施例を添付の図
面により説明する。第１図は本発明の実施例である放射
照度計の受光部である。第１図において１は焦電型放射
検出素子、２は前記焦電型放射検出素子１の入射角感度
特性を余弦則に近似せしめる透過拡散構造物、３は電子
冷却装置、４は断熱材、５は温度検出素子、６はヒート
シンク、７は恒温制御装置、８は恒温制御装置７の動作
を断続する断続制御装置である。

一般に、第２図Ｘのような一定強度の入射光Ｅ　を、焦
電型放射検出素子を用いて測定する場合、焦電型放射検
出素子が入射光による焦電型放射検出素子の温度変化に
応答するために、回転セクタや光シャッタを用いて、た
とえば第２図Ｙのように入射光を変調させなければなら
ない、すると、焦電型放射検出素子の受光面では、第３
図に示すような温度変化Ｔ（ｔ）が生じ、この結果、第
４図のようにその温度変化の微分に比例した信号Ｒ（ｔ
）が焦電型放射検出素子から出力される。すなわち、ｄｔここで、Ｃは定数である。この出力の振れは入射光によ
る温度変化の微分、すなわち入射光強度の微分に比例す
る。従って、この微分出力Ｒ（ｔ）を積分回路で積分す
ると、積分によって温度変化に比例する出力Ｓが得られ
る。すなわち、Ｓ　　＝　　　Ｒ（ｔ）ｄｔｉこれを第５図に示す、ここで、　Ｔは変調光により生じ
た温度変化、ａはシャッタを開けた時刻。

ｂはシャッタを閉じた時刻である。この復元信号の振幅
Ｓは入射の強さに比例するようになるからこの振幅の大
きさを測定すれば放射照度を測定することができる。

第１図に示す実施例は、上記のような手段で入射光を変
調する代わりに焦電型放射検出素子１に電子冷却装置３
と温度検出素子５を取り付は恒温制御装置７により焦電
型放射検出素子１の湿度を一定に保つことにより、入射
光を回転セクタや光シャッタを使って遮断したのと同じ
効果を得る。

つぎに、断続制御装置８からの信号により恒温制御装置
７にて電子冷却装置３の電源を切断することにより、回
転セクタまたは光シャッタを開いたのと同じ状態となり
、入射光に応じた温度変化を得ることができるものであ
る。

この動作を第６図により説明する。第６図は、本実施例
により入射光を測定する時の焦電型放射検出素子１の温
度の時間的変化を示したものである。まず、焦電型放射
検出素子１は電子冷却装置３と温度検出素子５を動作さ
せ恒温制御装置７によって一定の温度に保つ、すると、
第６図のｌ−ｍのように焦電型放射検出素子１の温度は
大射光の有無にかかわらず絶えず一定であり、焦電型放
射検出素子１は応答しない。しかし、第６図のｍ−〇で
電子冷却装置３を停止すると、焦電型放射検出素子１の
温度は入射光の強さに応じて変化するためこれを上記方
法にて検出してやれば放射照度を測定することができる
。第７図は焦電型放射検出素子１の出力を入射光量に比
例した直流出力に変換し表示する光電変換回路の一例で
ある。第７図で９はフィルタ、１０は積分回路、１１は
積分回路の出力電圧を維持するためのサンプルホールド
回路、１２はサンプルホールド回路の出力電圧を入射照
度に比例した直流電圧に変換する増幅器、１３は電圧計
である。

この装置で、電子冷却装置３の作動時間（第３図におけ
るｎ　−ｏの時間）は焦電へ１す放射検出素子１の微分
応答の時定数より十分大きくとる必要がある。また、電
子冷却装置３の停止時間（第３図におけるｍ　−ｎの時
間）は必ずしも焦電型放射検出素子１の微分応答の時定
数より１分大きくとる必要はないが、短かい場合は時間
的な精度が必要となる。しかし、電子冷却装置３の停止
時間な充分長くした場合は時間的な精度はあまり必要な
く、恒温制御装置７の動作に時間的なバラツキが生じて
も測定誤差を生じることはない。

測定は恒温制御装置７の作動及び停止を随時性なうこと
によって、繰返し何度でも実行できる。

この時の測定間隔は、電子冷却装置３の作動時間を上記
時定数より充分大きくとれば、任意に設定できる。

測定値の校正は、例えば放射強度のわかっている電球を
用いて、その電球の放射照度に対して恒温制御装置７を
断続作動させた時の出力を求めることにより行なえばよ
く、また暗出力の測定は、周囲温度と同温の暗幕などの
前で行なえばよい。

受光器の受光角感度特性は、透過拡散構造物２によって
余弦則に近似させる。また、モータ駆動の回転セクタを
使用しないので、はるかに軽量、薄形である上に、受光
素子である焦電型放射検出素子１からの入射の見込み角
を回転セクタより大きくとることができる。また回転セ
クタのように常時駆動する必要がなく、電子冷却装置３
の設定温度を常温にすれば電力の消耗も少ない。さらに
、焦電型放射検出素子１の温度特性を考慮する必要がな
く、正確に放射照度を測定することができる。

このようなことがら焦電型放射検出素子と電子冷却装置
を用いた放射照度計は携帯用としても優れた特性を持つ
。

発明の効果本発明は、焦電型放射検出素子と、その受光角感度特性
を余弦則に近似せしめる透過拡散構造物と、前記焦電型
放射検出素子の温度を一定に保つ恒温素子とこの恒温素
子の動作を断続的に動作させる制御装置と前記焦電型放
射検出素子に対して断熱構造をもつ筺体と、前記焦電型
放射検出素子からの光電出力を大射光量に比例した直流
出力に変換し表示する光電変換回路から成り、以下のよ
うな効果がある。

（１）恒温装置−回の作動、停止によって紫外域から赤
外域にいたる広い波長範囲の放射照度を精度良く測定す
る放射照度計が構成できる。

（２）恒温装置は、一般にモータ駆動の回転セクタに比
べて、はるかに軽量、薄型になる。

（３）受光素子である焦電型放射検出素子からの入射の
見込み角を回転セクターより大きくとることができる。

また、受光角感度特性が回転セクタのように時間的に変
化することがないので余弦則に近似した放射照度計が得
られる。

（４）恒温装置は、回転セクタのように常時駆動する必
要がなく、恒温装置の設定温度を常温にすれば恒温装置
はほとんど動作することがないので電力の消耗も少ない
。

このようなことがら焦電型放射検出素子と恒温装置を用
いた放射照度形は小形軽量となり、携帯用としても優れ
た特性を持つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における放射照度計の受光部
所正面図、第２図は同放射照度計に入射する光の時間的
変化の特性図、第３図は第２図で示した入射光を変調し
た時の波形図、第４図は第３図で示した変調光を入射し
た時の前記焦電型放射検出素子の応答出力特性図、第５
図は焦電型放射検出素子の応答出力を積分回路で積分し
た波形図、第６図は第１図で示した放射照度計で測定し
た時の焦電型放射検出素子の温度変化を示す特性図、第
７図は焦電型放射検出素子の応答出力を入射光ｆｆｉに
比例した直流出力に変換し表示する光電変換回路の一例
を示す図である。１・・・焦電型放射検出素子　２・・・透過拡散構造物
３・・・電子冷却装置　　　　４・・・断熱材５・・・
温度検出素子　　　　６・・・ヒートシンク７・・・恒
温制御装置　　　　８・・・断続制御装置代理人の氏名
　弁理士　中尾敏男　はか１名／−−−焦電型族射検工
系子２−−−逃芭孤枚填遣勾３−電子冷却装置４−′Ｆ７ｒ烈林５−　ラ二鷹挟工素子６−　ヒートシンク第　Ｉ　　Ｃ戸ゴ　　　　　　　　　　　７−−−ノト
狸（う星巴、ｆ瞥ピ１巧ｂ１コヨ）つ１１８−Ｕ涜制牌
蛤１１２図Ｂり間第３図工　　　　　　　ｂ吟関第４図第５図時間第　６　図 ↑ ｌ　　　ｆＰＬ　　　　大　　　　　　Ｑ時開第７図

Claims

【特許請求の範囲】

焦電型放射検出素子と、その受光角感度特性を余弦則に
近似せしめる透過拡散構造物と、前記焦電型放射検出素
子の温度を一定に保つ恒温素子と、この恒温素子を断続
的に動作させる制御装置と、前記焦電型放射検出素子に
対して断熱構造をもつ筺体と、前記焦電型放射検出素子
からの光電出力を入射光量に比例した直流出力に変換し
表示する光電変換回路から成る放射照度計。