JPH0344525A - 光測定器 - Google Patents

光測定器

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JPH0344525A
JPH0344525A JP18004889A JP18004889A JPH0344525A JP H0344525 A JPH0344525 A JP H0344525A JP 18004889 A JP18004889 A JP 18004889A JP 18004889 A JP18004889 A JP 18004889A JP H0344525 A JPH0344525 A JP H0344525A
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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、測定対象、例えばコンビエータ用デイスプレ
ィやTVのホワイトバランスを測定する光測定器に係り
、特に測定データに温度補正を施すようにした光測定器
に関する。
〔従来の技術〕
近年、コンピュータ用デイスプレィやTVのホワイトバ
ランスを測定する光測定器には高精度のものが要求され
ている。ところが、この光測定器を構成する光センサと
該光センサの出力を増幅する増幅回路を含む光電変換部
は温度変化の影響を受は易く、このため要求される高精
度を維持するために種々の対策が講じられている。
第9図は光電変換部の入射光と出力voUTとの特性線
を温度をパラメータにして示したものである。この図よ
り、温度変化による受光部の出力変化はLI  L2、
L3で示すようにオフセットのレベル及び特性線の傾斜
として表われる。
従来、これに対する温度補償として、サーミスタ等の感
熱素子を使用して、回路上で補正することが一般的にな
されていた。第10図はその一例を示す回路図である。
同図において、オペアンプOPの再入力端子間には光セ
ンサPC1が接続されている。上記オペアンプOPの出
力端は次段ADC20に接続されるとともに、抵抗Rと
サーミスタRTHからなる直列回路に接続されている。
また、この中点は抵抗RFを介して非反転入力端子に接
続されている。
そして、上記出力voUTはADC20でデジタルデー
タに変換され、更にCPU30に導かれて後述する温度
補正を施された後、表示装置40に表示される。なお、
50は受光部を覆うキャップである。
上記回路において、電圧VRF及び出力VOUTは、 VRF−−(IP+IB) ・Ry+VoyF・・・・
・・(1) Vour# (R+RTH)/RTHIIVRy−(R
十RTH)/RTH(− (IP+IB)  ・Rp+Vopp)・・・・・・〈
2) ここで、IPは光電流、IBはオペアンプの非反転入力
端子からの電流、vo F Fはオペアンプのオフセッ
ト電圧 となる。
以下、従来の温度補正の方法について説明する。
(1)オフセット変化の補正 受光部をキャップ50で覆って入射光を遮ると、すなわ
ちIP−0にする(以下、リセ・ソトという)と、(1
) 、(2)式は、 VRF /dark −−I B  IIRF +VO
y yVouT/dark−(R+RTH)/RTH・
(−1B  −Rp+Voyy) となり、上記Vo u T /darkをADC20で
デジタルデータに変換してそのデータをCPU30内の
メモリに記憶する。そして、光センサPC1による測定
毎にこのデータを減算することで、補正を行う。
ところで、リセット時の温度が変化したときは、上記(
2〉式(7)R7H,IB、V□pyに従って第9図に
示したLI   L2 、L3のようにオフセットのレ
ベルVoυ7 / darkのデータが変化するため、
測定時には再度前記の調整をして、正確な温度補正を行
う。
(2)傾斜変化の補正 感熱素子であるサーミスタRTHは通常温度が高くなる
に従って抵抗値が減少するもので、前記電圧VRFは高
温になる程、第9図に示すようにその傾斜が小さくなる
と二″ろで、例えば温度50℃、20℃、−10℃のと
きの(2)式の(R十RTH)/RTHが、R+RTH
150℃/RTH150℃ >R十R7H/20℃/RTH/20℃> R+ R7
H7−to℃/ RT H/−10℃の関係になる様、
サーミスタRTHに直列、あるいは並列に抵抗を接続す
ることによって、上記(R+RTH)/RTHの温度に
対する変化を所望の変化率に設定することが可能である
従って、今VRFの温度変化率を1/K (T)とおく
と、抵抗値RとRTHを適当に選ぶことにより、 A −K (T)= (R十RTH)/RTHここで、
Aは定数 が得られ、これを前記(2)式に代入すると、vOUT
−A−K(T)・vRF −A −K (T)  ・V−RF /K (T)−A
−V″RF となり、vouTは温度と無関係に一定の傾斜が得られ
る。なお、V−RFは温度とは無関係で、入射光のみに
関与する関数である。
この温度変化率を一定にした状態の電圧VRFと入射光
との関係を第11図に示す。このように、各特性線の傾
斜を平行になるように補正することにより、温度の変化
を考慮する必要がなくなる。
従って、このような補正回路を備えた光測定器では、先
ず、リセットによりオフセットのレベルVo u T 
/darkのデータNQを求め、次に測定時の測定レベ
ルVoUTのデータN1を求め、更にCPU30でNt
−NQを演算することにより温度補正された測定データ
を求めることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の温度補正技術では、光測定器の操作者には光セン
サの温度が不明であるために、いつリセットが必要か分
からず、従って精度の確保のため測定毎にリセットが要
求されるため測定作業に長時間を費やし、実用的でない
。一方、光センサの温度を監視する別の温度計を配設す
ると、操作者に測定毎に4度をチエツクすることが要求
され、測定作業が煩わしくなる。
また、サーミスタの抵抗値R1の温度特性は、R1−R
28XI) B (1/Tt −1/T2 )ここで、
R1は’ri  (K)時の抵抗値R2はT2  (K
)時の抵抗値 Bはサーミスタ定数 で示される。この場合、通常サーミスタの抵抗値の温度
特性と希望する抵抗値の特性は必ずしも一致しないため
、サーミスタと直列、並列に抵抗を接続して所望の抵抗
値の温度特性に合わしているが、サーミスタは上式の抵
抗値R2やサーミスタ定数Bが比較的大きなばらつきを
有するため、サーミスタ自体の抵抗値のばらつきが大き
くなる。
従って、正確な温度補償を行うためには、各サーミスタ
のばらつきに合った抵抗が選定されねばならないが、多
種類の抵抗を用意することは困難であるとともに、本装
置の生産作業を複雑にす°る。
一方、可変抵抗器を用いると、高価かつ大型化を招くこ
とになる。
また、サーミスタの特性が正確に把握できても全ての温
度について温度補償がされるものではなく、実際は数点
程度であり、充分とは言い難い。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、温度センサを内
蔵するとともに光センサの温度特性をメモリに記憶して
、測定温度範囲内で正確に温度補償する光測定器を提供
することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、光センサを用いて測定する光AN定器におい
て、上記光センサで受光し、その光の強度に応じた電気
量を出力する光電変換部と、上記光電変換部の温度を測
定する温度センサと、上記光電変換部の温度特性を記憶
した第1のメモリと、所定の基準温度において入射光に
対して正しい測定値が得られるように校正する校正手段
と、上記校正時の温度を記憶する第2のメモリと、測定
時に上記光電変換部の出力と上記温度センサの出力及び
上記第1、第2のメモリの内容に基づいて温度補正され
たaPJ定値を演算する演算手段とを備えたものである
また、光センサを用いて測定する光測定器において、上
記光センサで受光し、その光の強度に応じた電気量を出
力する光電変換部と、上記光電変換部の温度を測定する
温度センサと、上記光電変換部のオフセット値を測定す
るオフセット値測定手段と、上記オフセット値を記憶す
る第3のメモリと、上記オフセット値測定時に上記温度
センサによって得られる温度を記憶する第4のメモリと
、測定時の測定値から上記第3のメモリに記憶されたオ
フセット値を減算する演算手段と、測定時の温度と上記
第4のメモリに記憶されたオフセット値測定時の温度と
の差が所定温度以上のとき警告を行う警告手段とを備え
たものである。
〔作用〕
本発明に係る光測定器によれば、予め光電変換部の温度
特性、及び校正時の温度を記憶しておき、測定時に得ら
れる測定値は、測定時と校正時の各温度及び温度特性に
よって温度補正が行われる。
また、測定時に、光センサによる測定時の測定データか
らオフセット値を減算して温度補正を行い、一方、この
ときの温度と上記オフセット値測定時の温度との差が所
定温度以上のときは警告を行う。
【実施例〕
本発明に係る光測定器の外観斜視図を第2図に示す。
図において、1は測定器本体、2はケーブルである。該
ケーブル2の一方端にはコネクタ3が、他端には光電変
換部4が接続されている。本体1の適所にはジャック5
が取付けられ、コネクタ3が着脱可能に接続できるよう
になされている。また、本体1の上面適所には載置台6
が形成され、不使用時に光電変換部4がJIIt置可装
になされている。
第3図は第2図の■−■線断面図を示すもので、載置台
6の側断面を表わしたものである。図より分かるように
、本体1の一部に、その中心部61を除いて所定の深さ
を有する円、筒孔62が形成されている。そして、この
部分に光T11変換部4の、後述する先端のフード44
が嵌め込まれることにより、姿勢を安定させて載置でき
るようにしである。
第4図は受光部4の詳細な構成を示すもので、図(A)
は正面図、図(B)は側断面図である。
4 X s 4 Y及び4zは波長λx1λy及びλ2
の分光特性をそれぞれ有する3個の、例えばシリコンフ
ォトダイオード等の光センサで、セルホルダー41面上
で、例えば正三角形の各頂点に配設されている。また、
該セルホルダー41の適所、例えば中心位置には光電変
換部4の温度を測定するための温度センサ42が設けで
ある。この温度センサ42は温度、例えば絶対温度(K
)に比例した電流を出力するものが使用されている。こ
れらの光センサ4X、4Y% 4Z、温度センサ42及
びこれらのセンサの出力を増幅する増幅回路(不図示)
は温度差のないように熱容量の大きな金属筒内に組み込
まれている。
上記セルホルダー41の前面には入射光が各光センサ4
X% 4Y% 4Zで均一に受光されるように拡散板4
3が取付けてあり、更に該拡散板43の前面には所定長
を有するフード44が取付けである。このフード44は
光センサ4x (光センサ4Y、4zについても同様で
ある)が光電変換部4の中心位置にないために、光電変
換部4を回転させた時に光センサ4xで受光される光量
変化の発生を出来るだけ抑えるためのものである。例え
ば、直径21m5のフード44において、長さを2.5
冒−から15.0−一にすると、光量変化による測定デ
ータの変化が1桁下がることを確認している。
次に、第1図及び第5図〜第7図を用いて、本発明に係
る温度補償の方法について、オフセット値変化の補正と
傾斜変化の補正とに分けて説明する。なお、説明は分光
感度λXを持つ光センサ4Xについて行い、他の光セン
サ4Y%4Zについては同様なため省略する。また、光
電変換部4の温度は温度センナの近くにあり、光センサ
と同一温度と見なせる。
第1図は、本発明に係る温度補償を行う回路図の一例を
示すもので、図中、オペアンプOPjは光電流rpxを
電圧に変換して出力し、オペアンプOP2は温度センサ
10の出力電流を電圧に変換して出力するものである。
RJ  R,2は各々帰還抵抗である。ADCII、A
DC12は各オペアンプOPj  op2のアナログ出
力をデジタルデータに変換するものである。CPUI 
BはADCll、ADC12から送入されるAPJ定デ
ータ、温度データ及びメモリ14に予め記憶された後述
するデータとから上記測定データに温度補正を施すもの
である。補正後の測定値は表示部15に表示される。ま
た、CPU13は後述するようにリセット時の温度と測
定時の温度とが予め定めた温度差を越えた時は警告信号
を出力し、表示部15にその旨表示させ、あるいは音に
よる警報を発生させる。なお、キャップ16は後述する
リセット時に光電変換部4を遮光するものである。
第5図は、光センサ4Xの光電流IPXと入射光の関係
を、温度をパラメータにして示した特性線図である。第
6図は温度Toを基準にして校正したときの該温度To
  (’C)からの温度差に対する光電流IPXの変化
率を表わした相対変化率図である。そして、この相対変
化率図は予めメモリl4内(以下、便宜上メモリM1と
いう)にic!憶されている。
第7図は、温度と出力電流の関係を示す温度センサ42
の特性図である。そして、この特性図は、温度T (”
C)とADC12の出力データMTとの対照表として予
めメモリ14内(以下、便宜上メモリM2という)に記
憶されている。
(1)オフセット値変化の補正 温度センサ10の出力電流ITは17 > I B 2
であり、帰還抵抗R2を適当な値に選ぶことで、V2O
FFを無視することができる。従って、オペアンプop
2の出力V20tJTは、V20UT=−(IT+IB
2)  ・R2与−IT−R2 となる。
先ず、リセット処理を行う。この時の温度をT1とする
と、温度センサ10の出力電流ITIから、オペアンプ
OP2の出力として、V20UT”−ITl  °R2 を求め、この出力を更にADC12で変換してデジタル
データMT1を求める。そして、これをリセット時の温
度データとしてメモリ14にデータMTIの形で記憶し
ておく。
また、このリセット時に光電変換部4にキャップ16を
被せて、この時の光センサ4xからの出力電流をオペア
ンプOP1で抽出し、VIOUTとして、 VI 0tJT””  IBl  ”R1+V1 OF
Fヲ得、これを、ADCllで変換して、デジタルデー
タNooを求め、メモリ4に記憶する。
次に、測定時には、キャップ16を外して通常の測定を
行い、この時に得られた光センサ4xからの光電流IP
Xを前記同様オペアンプOP1で抽出し、V10υTと
して、 Vt 0UT=−(IPX+IB1 )  ・R1+v
1oyp を得、これを、ADCllで変換して、デジタルデータ
r’JTtを求め、CPUI 3に人力する。CPU1
3は、 NT1−N0O−1px−R1−−−−−−(3)の演
算を実行して、オフセット補正された測定値を求める。
ところで、周囲温度が上記T1から変化すると、オペア
ンプOP1  op2の漏れ電流やオフセット電圧、ま
た複数レンジを有する場合に使用されるスイッチの漏れ
電流が変化し、上記のようにして求めた (3〉式のオ
フセットのレベルが変化する。
このため、CPU13は温度センサ10からの温度デー
タMTを測定毎に取り込み、リセット時に得られた温度
データMTI と比較し、その差が予め定めた値を越え
たときは、オフセット誤差が許容範囲を越えたとして警
告信号を出力し、操作者に再度リセットが必要であるこ
とを通報するようにしている。従って、オフセット補正
は常に許容誤差範囲内のレベルで行われ、高精度かつ安
定したオフセット補正が期される。
(2)傾斜変化の補正 今、予め温度T2で入射光に対して正確な測定データが
得られるように校正が行われているとする。この校正は
、光電変換回路の出力であるアナログ信号を校正回路に
よって校正するようにしてもよいし、CPU30内でA
DC20から入力されるデジタルデータに所定の係数を
掛けるようにしてもよい。
この校正時の温度T2はメモリ14にデータMT2の形
で記憶されている。そして、リセットの結果、オフセッ
トのレベルとして、NQoが得られている。
次に、測定時に温度センサ1oにより得られた温度がT
3 (データMT3)であったとする。このとき、測定
時の温度はT3であるが、その測定値NT3は校正時の
温度T2における特性が加味されたものであり、温度変
化分の補正が必要である。CPU13は今回の測定時に
おける温度データMT3、校正時の温度データMT2及
びメモリM1の対照表から得られる相対変化率−8%(
温度T2のもの)、−b%(温度T3のもの)とから、 NT3  No o   (1−a/100 ) / 
(1−b/100 )・・・・・・(4) の演算を実行する。すなわち、上記(4)式では傾斜変
化分が加味されているため受光部4の温度依存性を排除
した測定値が求められる。しかも、この補正方法は光セ
ンサの光電流の変化の割合に関係することなしに、高精
度の測定値が得られる。
なお、この本実施例では、光センサの温度特性として、
相対変化率を記憶するようにしたが、光電流と温度との
関係が特定可能なものであれば、記憶内容及び方法は特
に限定されるものではない。
次に、本発明に係る他の温度補償について説明する。こ
の実施例は光センサの出力電流の変化が温度の一次関数
になっている場合である。
この場合は、前実施例のように、第6図の表をそのまま
メモリに記憶する代わりに、計算式を記憶するようにし
たものである。
すなわち、第8図は温度20℃を基準にして校正したと
きの該温度20℃からの温度差に対する光電流IPXの
変化率を表わした相対変化率図で、この相対変化率γは
、 γ−−C(T−20℃)   ・・・・・・(5〉ここ
で、Cは変化率の係数 と表わされ、この (5)式はメモリに記憶されている
さて、傾斜変化の補正において、今、校正を温度T2で
行ったとする。この時の温度データMT2をメモリ14
に記憶する。
また、リセット時にキャップ16を被せて測定した測定
データから、オフセットのレベルN00が得られ、これ
を記憶する。
また、上記校正は通常、室温で行われることから、この
リセット時の温度T2は20℃付近にあり、従って、上
記(5)式は、 γ4− C(T  T2 )      ・・・・・・
(6〉となる。
次に、温度T3において、キャップ16を外して通常の
測定を行い、ADCllで変換してデジタルデータNT
3を求め、CPU13に入力する。
そして、CPU13は、 NT3−1’JOO”tPX”R1−−−−−−(7)
の演算を実行する。
更に、CPU13は温度センサ10により得られた温度
T3と校正時の温度T2とを、上記(6〉式に代入する
とともに、上記〈7)式で割り算、すなわち、 (NT3 −No  a  )  /  (1−C(T
3−72  )  )の演算を実行し、これにより傾斜
変化分を加味した測定値が求まる。
この、実施例によれば、相対変化率の係数Cの値のみを
メモリに記憶しておくだけで、温度補正が行える。
なお、以上の実施例では、温度センサとして絶対温度に
比例した電流を出力する素子で説明したが、例えばサー
ミスタを使用した場合でも、同様の補正を行うことが出
来、これによって温度センサの回路周辺に負担を掛ける
ことなく、簡単な回路構成で正確な温度を求めることが
できる。
この場合、使用するサーミスタの抵抗値と温度の関係を
求めて、予めメモリに記憶しておき、測定毎にこのメモ
リから温度を求めるようにする。
この方法によれば、サーミスタのれ性にばらつきがあっ
ても、演算プログラム内の一部の定数を書き換えるだけ
で対応できるため、温度センナの周辺回路に使用される
抵抗等の値をサーミスタの特性毎に対応させる必要がな
くなる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、光センサの温度
特性(計算式も含む)をメモリに記憶し、このデータ(
あるいは式)を利用して温度補正を行うようにしたので
、温度に応じて特性の傾斜が変化しても、この変化分を
考慮した補正が行え、常に高精度の測定が可能となる。
また、温度センサの温度情報をリセット時の温度と常時
比較し、所定温度以上の差があるときは警告を行って操
作者に通報するようにしたので、測定毎に誤差の監視が
なされているとともに、常に誤差の許容範囲内での測定
が行える。そして、警告がないときは許容誤差内にある
と確認出来るので、リセット処理を行う手間が省け、測
定作業が正確、迅速に行える。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る温度補償を行う光測定器の一例を
示す回路図、第2図は光測定器の外観斜視図、第3図は
第2図の■−■線断面図、第4図は受光部の詳細な構成
を示すもので、図(A)は正面図、図(B)は側断面図
、第5図は光センサ4xの光電流tpxと入射光の関係
を、温度をパラメータにして示した特性線図、第6図は
温度TOで校正したときの温度To (℃)からの温度
差に対する光電流■pxの変化率を表わした相対変化率
図、′!R7図は温度と出力電流の関係を示す温度セン
サ42の特性図、第8図は温度20℃で校正したときの
温度20℃からの温度差に対する光電流tpxの変化率
を表わした相対変化率図、第9図は従来技術を説明する
ための受光部の入射光と出力との特性線を温度をパラメ
ータにして示した図、第10図は従来の温度補償回路、
第11図は従来技術を説明するための温度変化率を一定
に補正した状態の電圧VRFと入射光との関係を示す図
である。 10.42・・・温度センサ、11.12・・・ADC
(アナログデジタルコンバータ)、13・・・CPU。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光センサを用いて測定する光測定器において、上記
    光センサで受光し、その光の強度に応じた電気量を出力
    する光電変換部と、上記光電変換部の温度を測定する温
    度センサと、上記光電変換部の温度特性を記憶した第1
    のメモリと、所定の基準温度において入射光に対して正
    しい測定値が得られるように校正する校正手段と、上記
    校正時の温度を記憶する第2のメモリと、測定時に上記
    光電変換部の出力と上記温度センサの出力及び上記第1
    、第2のメモリの内容に基づいて温度補正された測定値
    を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする光測定
    器。 2、光センサを用いて測定する光測定器において、上記
    光センサで受光し、その光の強度に応じた電気量を出力
    する光電変換部と、上記光電変換部の温度を測定する温
    度センサと、上記光電変換部のオフセット値を測定する
    オフセット値測定手段と、上記オフセット値を記憶する
    第3のメモリと、上記オフセット値測定時に上記温度セ
    ンサによって得られる温度を記憶する第4のメモリと、
    測定時の測定値から上記第3のメモリに記憶されたオフ
    セット値を減算する演算手段と、測定時の温度と上記第
    4のメモリに記憶されたオフセット値測定時の温度との
    差が所定温度以上のとき警告を行う警告手段とを備えた
    ことを特徴とする光測定器。
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