JPH0412819B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、周期的に入射するパルス光の強度を
測定するパルス光パワーメータに関する。

〔従来の技術〕

近年、距離測定や通信等の分野において広くパ
ルス光が使用されており、特に可視領域で、高出
力のレーザパルス光を使用する場合には、その強
度を人間の目の安全基準値以下の設定する必要が
ある。

そこで、パルス光の強度を正確に測定できるパ
ワーメータが要望されているが、従来のパワーメ
ータは連続光の測定を目的としたものであつて、
所定時間内に入射するパルス光の平均強度を測定
するものであるから、同一強度のパルス光でもそ
のパルスデユーテイ比によつて測定値が変化して
正確なパルス光強度が得られないという問題があ
つた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記問題点に鑑み、パルスデユーテイ
比に無関係にパルス光の強度を正確に測定するこ
とが可能なパルス光パワーメータを提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のパワーメータの構成を第１図に示す。
パワーメータは、受光素子１、トリガパルス発生
回路２、延長パルス発生回路３、光強度出力回路
４およびフイードバツク路５より構成される。

受光素子１は、周期的に入力するパルス光Ｌを
受光して、これに応じて受光パルス信号V_iを発す
る。トリガパルス発生回路３は、上記受光パルス
信号V_iを入力して、そのピークレベルが参照信号
V_rの信号よりも大きい場合にトリガパルス信号
V₂を発する。

延長パルス発生回路３は、上記トリガパルス信
号V₂により作動せしめられ、上記パルス光Ｌの
周期よりもやや長いパルス幅の延長パルス信号
V₃を発する。光強度出力回路４は、延長パルス
信号V₃入力時に所定の傾きで増加し、延長パル
ス信号V₃非入力時に所定の傾きで減少する信号
を光強度信号V₀として出力する。光強度信号V₀
は、フイードバツク路５により、参照信号V_rと
してトリガパルス発生回路２にフイードバツクさ
れる。

〔作用、効果〕

上記構成により、光強度信号V₀は、受光パル
ス信号V_iのピークレベルに良く追従して変化せし
められる。したがつて、パルス光Ｌのパルスデユ
ーテイ比には無関係に、上記光強度信号V₀より
正確にパルス光の強度を知ることができる。

〔実施例〕

第２図に本発明のパワーメータの構造を示す。
パワーメータは角形ケース７を有し、該ケース７
は内部を二室に区画されてその一方には後述する
各回路を形成したプリント基板８が収納され、他
方には上記各回路に電源を供給する乾電池９Ａ，
９Ｂが収納してある。上記ケース７の側面にはパ
ルス光Ｌを受光するPIN型フオトダイオード１が
設けられ、またケース７の上面には光強度を指示
する電圧計６および電源投入用スイツチ１０が設
けてある。これらはリード線によりプリント基板
８に接続されている。乾電池９Ａ，９Ｂを収納し
た室の側壁は着脱可能な蓋７１としてある。

第３図には、プリント基板８上に形成した各回
路の回路図を示す。図中２はトリガパルス発生回
路としてのレベルコンパレータ、３は延長パルス
発生回路としての単安定マルチバイブレータ、４
は光強度出力回路、５はフイードバツク路であ
る。光強度出力回路４はレベルコンパレータ４
１、積分回路を構成する抵抗４２およびコンデン
サ４３、バツフア用オペアンプ４４より構成され
ている。

以下、上記各回路の作動を第４図を参照しつつ
説明する。

バイアス電圧V_Bを印加したフオートダイオー
ド１は、これに入射する一定周期T₁のパルス光
Ｌ（第４図１）に応じた光電流を出力し、該光電
流は抵抗１２にて電圧に変換されて受光パルス信
号V_i（第４図２）として出力される。なお、図中
１１はバイパス用キヤパシタである。

受光パルス信号V_iはコンパレータ２に入力し、
ここで参照信号V_rと比較される。該参照信号V_r
は、後述の光強度信号V₀をフイードバツク路５
を経てフイードバツクしたものである。コンパレ
ータ２は、受光パルス信号V_iのピークレベルが参
照信号V_rより大きい場合にトリガパルス信号V₂
（第４図３）を発する。

トリガパルス信号V₂を入力したマルチバイブ
レータ３は、上記パルス光Ｌの周期T₁よりもや
や長いパルス幅T₂の延長パルス信号V₃（第４図
４）を発する。なお、上記パルス幅T₂は抵抗３
１とコンデンサ３２で設定される。

延長パルス信号V₃はコンパレータ４１へ入力
する。該信号V₃は、定電圧Vthと比較されてその
二値レベルが判定され、コンパレータ４１は上記
判定結果に応じて所定電圧V_Aで正負に変化する
比較信号V₄（第４図５）を出力する。上記電圧V_A
は受光パルス信号V_iの電圧V_Bよりも大きく設定
しておく。

抵抗４２とコンデンサ４３は上記信号V₄を積
分し、その正負に応じて所定量づつ増加しあるい
は減少する積分信号V₅（第４図６）を発する。積
分信号V₅はボルテージフオロワとして構成した
オペアンプ４４によりインピーダンス変換されて
光強度信号V₀（第４図７）として出力され、光強
度指示用電圧計６に入力する。また、上記信号
V₀は上述の如くフイードバツク路５によりコン
パレータ２にフイードバツクされる。

受光パルス信号V_iのピークレベルが参照信号
V_rすなわち光強度信号V₀の信号レベルより高い
間は、上記信号V_iの入力毎にトリガパルス信号
V₂が出力される。これにより、延長パルス信号
V₃はこの間「１」レベルに維持され、光強度信
号V₀は一定の傾きで増加する。光強度信号V₀の
信号レベルが受光パルス信号V_iのそれよりも大き
くなると（図中Ａ点）トリガパルス信号V₂は停
止し、延長パルス信号V₃はその後「０」レベル
となる。

延長パルス信号V₃が「０」レベルになると、
光強度信号V₀は一定の傾きで減少する。光強度
信号V₀が受光パルス信号V_iよりも小さくなると
（図中Ｂ点）再びトリガパルス信号V₂が出力され
て光強度信号V₀が増加を開始する。このような
過程を繰り返すことにより、光強度信号V₀の信
号レベルは、ほぼ受光パルス信号V_iのピークレベ
ルに追従一致せしめられる。かくの如き光強度信
号V₀を入力した電圧計６の指示値よりパルス光
Ｌの強度を知ることができる。

すなわち、フオトダイオード１の有効受光面積
をＳ〔cm²〕、その放射感度をＫ〔Ａ／Ｗ〕、抵抗１２
の抵抗値をｒ〔Ω〕とすると、単位面積当りの光
パワー密度Ｐは Ｐ＝V₀／Ｋ・ｒ・Ｓ で与えられ、電圧計６の目盛は、上記密度Ｐを直
読可能なように換算して付しておく。

なお、本発明のパワーメータの較正は、一定の
連続光の光源を測定して、従来のメータと比較す
ることにより行なうことができる。

上記抵抗４２とコンデンサ４３の時定数は、光
強度信号V₀の追従性を悪化せしめない程度に、
パルス光Ｌの周期₁よりも充分大きくしておく。

フオトダイオード１より受光パルス信号V_iを得
る経路には第５図に示す如く利得可変回路を設け
ることができる。すなわち、図において、抵抗１
２にはこれと並列に、互いに直列に接続した抵抗
１３とスイツチ１４を接続する。１９は、抵抗１
６，１７，１８およびスイツチ１５とともに非反
転増幅回路を構成するオペアンプである。上記ス
イツチ１４，１５を適宜開閉することにより、利
得の調整が可能である。

第６図に示す如く、フオトダイオード１の前方
に集光レンズ７２を設けて、入射光を効率的に上
記ダイオード１に集光せしめることにより、測定
感度を上昇せしめることも可能である。

以上の如く、本発明のパルス光パワーメータ
は、周期的に入射するパルス光のピークレベルを
精度良く知ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す図、第２図はパワ
ーメータの構造を示す断面図、第３図はその回路
図、第４図はその作動を示す波形図、第５図は他
の実施例を示す回路図、第６図はさらに他の実施
例を示すパワーメータの部分断面図である。 １……フオトダイオード（受光素子）、２……
コンパレータ（トリガパルス発生回路）、３……
単安定マルチバイブレータ（延長パルス発生回
路）、４……光強度出力回路、４１……コンパレ
ータ、４２……抵抗、４３……コンデンサ、４４
……オペアンプ、５……フイードバツク路、６…
…電圧計、７２……集光レンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一定周期のパルス光を受光し、これに応じて
   受光パルス信号を発する受光素子と、上記受光パ
   ルス信号を入力してそのピークレベルが参照信号
   の信号レベルよりも大きい場合にトリガパルス信
   号を発するトリガパルス発生回路と、上記トリガ
   パルス信号により作動せしめられ上記パルス光の
   周期よりやや長いパルス幅の延長パルス信号を発
   する延長パルス発生回路と、延長パルス信号入力
   時に所定の傾きで増加し、延長パルス信号非入力
   時に所定の傾きで減少する信号を光強度信号とし
   て出力する光強度出力回路と、該光強度信号を参
   照信号として上記トリガパルス発生回路へフイー
   ドバツクするフイードバツク路とを具備し、上記
   光強度信号よりパルス光の強度を知るパルス光パ
   ワーメータ。