JPH063187A - 光量測定装置 - Google Patents
光量測定装置Info
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- JPH063187A JPH063187A JP18883192A JP18883192A JPH063187A JP H063187 A JPH063187 A JP H063187A JP 18883192 A JP18883192 A JP 18883192A JP 18883192 A JP18883192 A JP 18883192A JP H063187 A JPH063187 A JP H063187A
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 被測定物に光を照射する光源の光出力を段階
的に切換え制御し、広い範囲にわたって高精度に光量を
計測できるようにする。 【構成】 ＬＥＤ１３とこのＬＥＤ１３を駆動する電圧
源との間に、抵抗値の異なる複数の抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４
をそれぞれスイッチング手段ＳＷ１〜ＳＷ４を直列に介
して接続し、フォトダイオードＰＤに入射する光の照度
（光量）を計測する際にマイクロコンピュータ２０によ
りスイッチング手段を順次に作動させてこれら抵抗を順
次に切換え接続し、ＬＥＤ１３から発光される光の強さ
を段階的に変化させ、被測定物１６を透過した光をフォ
トダイオードＰＤで受光する。このフォトダイオードＰ
Ｄから出力される電流ＩP を照度（光量）−周波数変換
回路１０において受光した光量に応じた周波数信号に変
換し、この周波数信号から光量を計測する。
的に切換え制御し、広い範囲にわたって高精度に光量を
計測できるようにする。 【構成】 ＬＥＤ１３とこのＬＥＤ１３を駆動する電圧
源との間に、抵抗値の異なる複数の抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４
をそれぞれスイッチング手段ＳＷ１〜ＳＷ４を直列に介
して接続し、フォトダイオードＰＤに入射する光の照度
（光量）を計測する際にマイクロコンピュータ２０によ
りスイッチング手段を順次に作動させてこれら抵抗を順
次に切換え接続し、ＬＥＤ１３から発光される光の強さ
を段階的に変化させ、被測定物１６を透過した光をフォ
トダイオードＰＤで受光する。このフォトダイオードＰ
Ｄから出力される電流ＩP を照度（光量）−周波数変換
回路１０において受光した光量に応じた周波数信号に変
換し、この周波数信号から光量を計測する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光源から被測定物に照射
された光の透過光（散乱光を含む）又は反射光を受光し
て光量を測定する電子的光量測定装置に関するものであ
る。
された光の透過光（散乱光を含む）又は反射光を受光し
て光量を測定する電子的光量測定装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、自動車のエンジンオイル等に使
用されている潤滑油は汚れ或は劣化が進むと光の透過率
が減少する。このため、潤滑油の一部を光透過性の特定
のセル中に収容し或はセル中に流し、これにＬＥＤ（発
光ダイオード）などの光源から光を照射し、その透過光
をフォトダイオードなどの光検出素子で受光して透過光
量を検出し、この検出結果から潤滑油の汚れ或は劣化の
度合を判別するようにした電子的光量測定装置が提案さ
れている。例えば、光源としてＬＥＤを使用し、光検出
素子としてフォトダイオードを使用した照度（光量）−
周波数変換方式の従来の電子的光量測定装置の一例を図
４に示す。
用されている潤滑油は汚れ或は劣化が進むと光の透過率
が減少する。このため、潤滑油の一部を光透過性の特定
のセル中に収容し或はセル中に流し、これにＬＥＤ（発
光ダイオード）などの光源から光を照射し、その透過光
をフォトダイオードなどの光検出素子で受光して透過光
量を検出し、この検出結果から潤滑油の汚れ或は劣化の
度合を判別するようにした電子的光量測定装置が提案さ
れている。例えば、光源としてＬＥＤを使用し、光検出
素子としてフォトダイオードを使用した照度（光量）−
周波数変換方式の従来の電子的光量測定装置の一例を図
４に示す。
【０００３】この光量測定装置は光検出素子であるフォ
トダイオードＰＤと静電容量型の負荷であるコンデンサ
Ｃとスイッチとして機能するダイオードＤ１とＣ−ＭＯ
Ｓ型の第１のシュミットインバータ１１とで照度−周波
数変換回路１０を構成しており、ダイオードＤ１は、第
１のシュミットインバータ１１の出力と入力間にフォト
ダイオードＰＤとは逆極性で、抵抗Ｒ１を介して接続さ
れ、また、フォトダイオードＰＤとコンデンサＣは所定
の電圧源と接地間に直列に接続され、それらの接続点が
第１のシュミットインバータ１１の入力に接続されてい
る。
トダイオードＰＤと静電容量型の負荷であるコンデンサ
Ｃとスイッチとして機能するダイオードＤ１とＣ−ＭＯ
Ｓ型の第１のシュミットインバータ１１とで照度−周波
数変換回路１０を構成しており、ダイオードＤ１は、第
１のシュミットインバータ１１の出力と入力間にフォト
ダイオードＰＤとは逆極性で、抵抗Ｒ１を介して接続さ
れ、また、フォトダイオードＰＤとコンデンサＣは所定
の電圧源と接地間に直列に接続され、それらの接続点が
第１のシュミットインバータ１１の入力に接続されてい
る。
【０００４】一方、ＬＥＤ１３は所定の電圧源と接地間
にスイッチングトランジスタ１４を直列に介して接続さ
れており、このトランジスタ１４がオンのときに発光し
て光透過性のセル１５内に存在する潤滑油のような被測
定物１６に光を照射する。この被測定物１６を透過した
光はフォトダイオードＰＤに入射し、従って、入射光の
照度又は光量に比例した電流ＩP がフォトダイオードＰ
Ｄに流れる。
にスイッチングトランジスタ１４を直列に介して接続さ
れており、このトランジスタ１４がオンのときに発光し
て光透過性のセル１５内に存在する潤滑油のような被測
定物１６に光を照射する。この被測定物１６を透過した
光はフォトダイオードＰＤに入射し、従って、入射光の
照度又は光量に比例した電流ＩP がフォトダイオードＰ
Ｄに流れる。
【０００５】フォトダイオードＰＤを流れる電流ＩP は
コンデンサＣに蓄積され、電圧ＶCに変換される。この
コンデンサＣに蓄積される電圧ＶC は第１のシュミット
インバータ１１でパルス信号に変換される。第１のシュ
ミットインバータ１１は高レベルのスレッショルド電圧
ＶTHと低レベルのスレッショルド電圧ＶTLの２つのスレ
ッショルド電圧を有し、入力電圧が高レベルのスレッシ
ョルド電圧ＶTHより低いときには高レベルの出力電圧Ｖ
H を発生し、また、入力電圧が高レベルのスレッショル
ド電圧ＶTHに達すると出力電圧が高レベルＶH から低レ
ベルＶL に切換わり、そして入力電圧が低レベルのスレ
ッショルド電圧ＶTLに降下するまで低レベルの出力電圧
ＶL を保持し、入力電圧が低レベルのスレッショルド電
圧ＶTLに降下したときに出力電圧が低レベルＶL から高
レベルＶH に切換わるように動作する。従って、フォト
ダイオードＰＤに光が入射せず、電流ＩP が流れないと
きには、即ち、コンデンサＣに電荷が蓄積されないとき
には、その出力電圧は高レベルＶH であり、また、コン
デンサＣの充電電圧ＶC が高レベルのスレッショルド電
圧ＶTHに等しくなると、シュミットインバータ１１の出
力電圧は高レベルから低レベルＶL に切換わる。さら
に、コンデンサＣの蓄積電荷が放電によりシュミットイ
ンバータ１１の低レベルのスレッショルド電圧ＶTLにま
で低下すると、シュミットインバータ１１の出力電圧は
低レベルＶL から高レベルＶH に切換わる。従って、第
１のシュミットインバータ１１からはコンデンサＣの充
放電に対応した周期のパルス電圧が出力され、かくして
フォトダイオードＰＤに入射する光の照度又は光量が周
波数信号に変換されることになる。
コンデンサＣに蓄積され、電圧ＶCに変換される。この
コンデンサＣに蓄積される電圧ＶC は第１のシュミット
インバータ１１でパルス信号に変換される。第１のシュ
ミットインバータ１１は高レベルのスレッショルド電圧
ＶTHと低レベルのスレッショルド電圧ＶTLの２つのスレ
ッショルド電圧を有し、入力電圧が高レベルのスレッシ
ョルド電圧ＶTHより低いときには高レベルの出力電圧Ｖ
H を発生し、また、入力電圧が高レベルのスレッショル
ド電圧ＶTHに達すると出力電圧が高レベルＶH から低レ
ベルＶL に切換わり、そして入力電圧が低レベルのスレ
ッショルド電圧ＶTLに降下するまで低レベルの出力電圧
ＶL を保持し、入力電圧が低レベルのスレッショルド電
圧ＶTLに降下したときに出力電圧が低レベルＶL から高
レベルＶH に切換わるように動作する。従って、フォト
ダイオードＰＤに光が入射せず、電流ＩP が流れないと
きには、即ち、コンデンサＣに電荷が蓄積されないとき
には、その出力電圧は高レベルＶH であり、また、コン
デンサＣの充電電圧ＶC が高レベルのスレッショルド電
圧ＶTHに等しくなると、シュミットインバータ１１の出
力電圧は高レベルから低レベルＶL に切換わる。さら
に、コンデンサＣの蓄積電荷が放電によりシュミットイ
ンバータ１１の低レベルのスレッショルド電圧ＶTLにま
で低下すると、シュミットインバータ１１の出力電圧は
低レベルＶL から高レベルＶH に切換わる。従って、第
１のシュミットインバータ１１からはコンデンサＣの充
放電に対応した周期のパルス電圧が出力され、かくして
フォトダイオードＰＤに入射する光の照度又は光量が周
波数信号に変換されることになる。
【０００６】上記構成において、フォトダイオードＰＤ
に電流が流れず、従って、コンデンサＣに電荷が蓄積さ
れない初期状態においては、第１のシュミットインバー
タ１１の出力電圧は高レベルＶH にあるから、ダイオー
ドＤ１は逆方向にバイアスされ、スイッチオフと同じ機
能をなす。それ故、抵抗Ｒ１には電流が流れず、コンデ
ンサＣは充電可能状態にある。光量の測定が開始される
と、フォトダイオードＰＤに電流ＩP が流れ、コンデン
サＣは充電される。このコンデンサＣの充電電圧ＶC が
第１のシュミットインバータ１１の高レベルのスレッシ
ョルド電圧ＶTHに達すると、このシュミットインバータ
１１の出力電圧は高レベルＶH から低レベルＶL に切換
わる。これによってダイオードＤ１は順方向にバイアス
され、スイッチオンと同じ機能をなすから、コンデンサ
Ｃの充電電圧ＶC 及びフォトダイオードＰＤの出力電流
ＩP は抵抗Ｒ１及びダイオードＤ１を介して流れ、コン
デンサＣの充電電圧は放電される。放電によってコンデ
ンサＣの充電電圧ＶC がシュミットインバータ１１の低
レベルスレッショルド電圧ＶTLにまで降下すると、シュ
ミットインバータ１１の出力電圧は低レベルＶL から高
レベルＶH に切換わる。これによってダイオードＤ１は
再び逆バイアスされてオフ状態となるから、コンデンサ
Ｃに充電電流が流れる。以下、同様の動作が繰り返され
る結果、第１のシュミットインバータ１１の出力電圧、
即ち、照度−周波数変換回路１０からの出力電圧Ｖ1
は、図５に示すように、コンデンサＣの充放電周期に対
応する周波数のパルス波形となる。
に電流が流れず、従って、コンデンサＣに電荷が蓄積さ
れない初期状態においては、第１のシュミットインバー
タ１１の出力電圧は高レベルＶH にあるから、ダイオー
ドＤ１は逆方向にバイアスされ、スイッチオフと同じ機
能をなす。それ故、抵抗Ｒ１には電流が流れず、コンデ
ンサＣは充電可能状態にある。光量の測定が開始される
と、フォトダイオードＰＤに電流ＩP が流れ、コンデン
サＣは充電される。このコンデンサＣの充電電圧ＶC が
第１のシュミットインバータ１１の高レベルのスレッシ
ョルド電圧ＶTHに達すると、このシュミットインバータ
１１の出力電圧は高レベルＶH から低レベルＶL に切換
わる。これによってダイオードＤ１は順方向にバイアス
され、スイッチオンと同じ機能をなすから、コンデンサ
Ｃの充電電圧ＶC 及びフォトダイオードＰＤの出力電流
ＩP は抵抗Ｒ１及びダイオードＤ１を介して流れ、コン
デンサＣの充電電圧は放電される。放電によってコンデ
ンサＣの充電電圧ＶC がシュミットインバータ１１の低
レベルスレッショルド電圧ＶTLにまで降下すると、シュ
ミットインバータ１１の出力電圧は低レベルＶL から高
レベルＶH に切換わる。これによってダイオードＤ１は
再び逆バイアスされてオフ状態となるから、コンデンサ
Ｃに充電電流が流れる。以下、同様の動作が繰り返され
る結果、第１のシュミットインバータ１１の出力電圧、
即ち、照度−周波数変換回路１０からの出力電圧Ｖ1
は、図５に示すように、コンデンサＣの充放電周期に対
応する周波数のパルス波形となる。
【０００７】この第１のシュミットインバータ１１の出
力電圧Ｖ1 は、本例では、第１のシュミットインバータ
１１と同じＣ−ＭＯＳ型の第２のシュミットインバータ
１２に供給される。この第２のシュミットインバータ１
２も高レベルのスレッショルド電圧ＶTHと低レベルのス
レッショルド電圧ＶTLの２つのスレッショルド電圧を有
し、同様に動作する。即ち、第１のシュミットインバー
タ１１から高レベルの電圧信号ＶH が入力されていると
きには低レベルの電圧出力ＶL を発生し、低レベルの電
圧信号ＶL が入力されているときには高レベルの電圧出
力ＶH を発生する。従って、第２のシュミットインバー
タ１２からは第１のシュミットインバータ１１のパルス
波形を反転した同じ周波数Ｆ0 の出力電圧が発生され、
演算計測部であるマイクロコンピュータ２０に供給され
る。
力電圧Ｖ1 は、本例では、第１のシュミットインバータ
１１と同じＣ−ＭＯＳ型の第２のシュミットインバータ
１２に供給される。この第２のシュミットインバータ１
２も高レベルのスレッショルド電圧ＶTHと低レベルのス
レッショルド電圧ＶTLの２つのスレッショルド電圧を有
し、同様に動作する。即ち、第１のシュミットインバー
タ１１から高レベルの電圧信号ＶH が入力されていると
きには低レベルの電圧出力ＶL を発生し、低レベルの電
圧信号ＶL が入力されているときには高レベルの電圧出
力ＶH を発生する。従って、第２のシュミットインバー
タ１２からは第１のシュミットインバータ１１のパルス
波形を反転した同じ周波数Ｆ0 の出力電圧が発生され、
演算計測部であるマイクロコンピュータ２０に供給され
る。
【０００８】マイクロコンピュータ２０は照度−周波数
変換回路１０から第２のシュミットインバータ１２を通
じて入力される周波数信号Ｆ0 のパルス数を計数するカ
ウンタ部２１と、フォトダイオードＰＤ及び変換回路の
入出力特性の演算処理プログラムを記憶しているＲＯＭ
（リード・オンリー・メモリ）を含む記憶部２２と、カ
ウンタ部２１で計数された一定時間内のパルス数から、
記憶部２２のプログラムに従ってフォトダイオードＰＤ
の出力電流の大きさを検出し、照度又は光量を算出する
演算処理部２３とから構成されており、かくして、フォ
トダイオードＰＤに入射する光の照度又は光量を求める
ことができる。
変換回路１０から第２のシュミットインバータ１２を通
じて入力される周波数信号Ｆ0 のパルス数を計数するカ
ウンタ部２１と、フォトダイオードＰＤ及び変換回路の
入出力特性の演算処理プログラムを記憶しているＲＯＭ
（リード・オンリー・メモリ）を含む記憶部２２と、カ
ウンタ部２１で計数された一定時間内のパルス数から、
記憶部２２のプログラムに従ってフォトダイオードＰＤ
の出力電流の大きさを検出し、照度又は光量を算出する
演算処理部２３とから構成されており、かくして、フォ
トダイオードＰＤに入射する光の照度又は光量を求める
ことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の光量測定装置においては、照度−周波数変換回路１
０の入出力特性は、使用環境温度が２５℃の場合、図６
に示すようになり、その入出力範囲（レンジ）は５〜６
桁にわたり、照度が大きくなると周波数も高くなるが、
ある領域以上になると入出力特性に非直線性が現われ、
最終的には発振停止の状態になってしまう（発振を停止
する照度は照度−周波数変換回路を構成する素子の定数
によって決まる）。また、反対に照度が小さくなると周
波数が小さくなるため、カウンタによるカウント誤差が
大きくなったり、外来ノイズの影響を受け易くなる。さ
らに、例えば使用環境温度を１００℃ぐらいにすると、
照度−周波数変換回路の温度依存性のため、ある照度値
より小さくすると、図６に点線で示すように、出力が殆
ど変化しないという入出力特性の飽和現象が生じてしま
う。
成の光量測定装置においては、照度−周波数変換回路１
０の入出力特性は、使用環境温度が２５℃の場合、図６
に示すようになり、その入出力範囲（レンジ）は５〜６
桁にわたり、照度が大きくなると周波数も高くなるが、
ある領域以上になると入出力特性に非直線性が現われ、
最終的には発振停止の状態になってしまう（発振を停止
する照度は照度−周波数変換回路を構成する素子の定数
によって決まる）。また、反対に照度が小さくなると周
波数が小さくなるため、カウンタによるカウント誤差が
大きくなったり、外来ノイズの影響を受け易くなる。さ
らに、例えば使用環境温度を１００℃ぐらいにすると、
照度−周波数変換回路の温度依存性のため、ある照度値
より小さくすると、図６に点線で示すように、出力が殆
ど変化しないという入出力特性の飽和現象が生じてしま
う。
【００１０】従って、１つの光量測定装置では実際の使
用条件下においては出力周波数の上限値ＦＨと下限値Ｆ
Ｌの間の３桁ぐらいの照度（光量）変化しか計測できな
いという重大な欠点があった。
用条件下においては出力周波数の上限値ＦＨと下限値Ｆ
Ｌの間の３桁ぐらいの照度（光量）変化しか計測できな
いという重大な欠点があった。
【００１１】さらに、図７に示す従来の照度−電圧変換
回路３０を使用したアナログの光量測定装置では、その
入出力特性が図８に示すようになり、上記照度−周波数
変換回路１０を使用したときのように発振停止状態は生
じない。しかしながら、図８の特性のように照度が１０
０のときに出力電圧が１Ｖになるように照度と出力電圧
を対応させると、これより照度が５桁小さい０．００１
においては出力電圧は１０μＶと非常に小さくなる。こ
のため、外来ノイズと環境温度変化による誤差が大きく
なり、計測範囲（レンジ）を広くすると信頼性に欠け、
実際の使用条件下においてはせいぜい３桁ぐらいの照度
（光量）変化しか計測できないという欠点があった。
回路３０を使用したアナログの光量測定装置では、その
入出力特性が図８に示すようになり、上記照度−周波数
変換回路１０を使用したときのように発振停止状態は生
じない。しかしながら、図８の特性のように照度が１０
０のときに出力電圧が１Ｖになるように照度と出力電圧
を対応させると、これより照度が５桁小さい０．００１
においては出力電圧は１０μＶと非常に小さくなる。こ
のため、外来ノイズと環境温度変化による誤差が大きく
なり、計測範囲（レンジ）を広くすると信頼性に欠け、
実際の使用条件下においてはせいぜい３桁ぐらいの照度
（光量）変化しか計測できないという欠点があった。
【００１２】従って、本発明の目的は、光源の光量を自
動制御することにより、簡単な回路構成で広い計測範囲
にわたって高精度に光量を測定することができる高信頼
性、小型の電子的光量測定装置を提供することである。
動制御することにより、簡単な回路構成で広い計測範囲
にわたって高精度に光量を測定することができる高信頼
性、小型の電子的光量測定装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
光量測定装置によって達成される。要約すれば、本発明
は、被測定物に光を照射する光源と、前記被測定物から
の透過光又は反射光を受光するとともに受光量に応じて
出力電流が変化する光検出素子を含み、該光検出素子に
入射する前記被測定物からの光の照度（光量）に応じた
周波数信号を出力する照度（光量）−周波数変換手段
と、該照度（光量）−周波数変換手段から出力される周
波数信号から照度（光量）を計測するとともに前記光源
の光出力を段階的に自動制御する演算制御手段とを具備
することを特徴とする光量測定装置である。
光量測定装置によって達成される。要約すれば、本発明
は、被測定物に光を照射する光源と、前記被測定物から
の透過光又は反射光を受光するとともに受光量に応じて
出力電流が変化する光検出素子を含み、該光検出素子に
入射する前記被測定物からの光の照度（光量）に応じた
周波数信号を出力する照度（光量）−周波数変換手段
と、該照度（光量）−周波数変換手段から出力される周
波数信号から照度（光量）を計測するとともに前記光源
の光出力を段階的に自動制御する演算制御手段とを具備
することを特徴とする光量測定装置である。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照して詳細に説明する。
照して詳細に説明する。
【００１５】図１は本発明による光量測定装置の一実施
例を示す回路構成図である。本実施例の光量測定装置に
おいても光源としてＬＥＤ１３を使用し、また、光検出
素子としてフォトダイオードＰＤを使用し、このフォト
ダイオードＰＤと静電容量型の負荷であるコンデンサＣ
とスイッチとして機能するダイオードＤ１とＣ−ＭＯＳ
型の第１のシュミットインバータ１１とで照度−周波数
変換回路１０を構成した場合について説明するが、本発
明はこれに限定されるものではなく、他の素子や回路構
成を使用してもよいことは言うまでもない。
例を示す回路構成図である。本実施例の光量測定装置に
おいても光源としてＬＥＤ１３を使用し、また、光検出
素子としてフォトダイオードＰＤを使用し、このフォト
ダイオードＰＤと静電容量型の負荷であるコンデンサＣ
とスイッチとして機能するダイオードＤ１とＣ−ＭＯＳ
型の第１のシュミットインバータ１１とで照度−周波数
変換回路１０を構成した場合について説明するが、本発
明はこれに限定されるものではなく、他の素子や回路構
成を使用してもよいことは言うまでもない。
【００１６】本実施例では、ＬＥＤ１３とこのＬＥＤ１
３を駆動する電圧源との間に、抵抗値の異なる複数の抵
抗Ｒ１１〜Ｒ１４をそれぞれスイッチング手段ＳＷ１〜
ＳＷ４を直列に介して接続し、フォトダイオードＰＤに
入射する光の照度（光量）を計測する際にマイクロコン
ピュータ２０によりスイッチング手段を順次に作動させ
てこれら抵抗を順次に切換え接続し、ＬＥＤ１３から発
光される光の強さを段階的に調整して照度（光量）を計
測するようにしたものである。
３を駆動する電圧源との間に、抵抗値の異なる複数の抵
抗Ｒ１１〜Ｒ１４をそれぞれスイッチング手段ＳＷ１〜
ＳＷ４を直列に介して接続し、フォトダイオードＰＤに
入射する光の照度（光量）を計測する際にマイクロコン
ピュータ２０によりスイッチング手段を順次に作動させ
てこれら抵抗を順次に切換え接続し、ＬＥＤ１３から発
光される光の強さを段階的に調整して照度（光量）を計
測するようにしたものである。
【００１７】スイッチング手段ＳＷ１〜ＳＷ４はマイク
ロコンピュータ２０の制御ポート２４からの制御信号Ｓ
１〜Ｓ４の印加によってオフ状態からオン状態に切換わ
り、所定の抵抗値の抵抗をＬＥＤ１３と電圧源との間に
選択接続する。これによって照度−周波数変換回路１０
の入出力特性を段階的に切換え設定できるようになって
いる。この抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の切換え接続はマイクロ
コンピュータ以外の手段により自動的に行なうようにし
てもよいことは勿論である。なお、本実施例ではスイッ
チング手段ＳＷ１〜ＳＷ４としてトランジスタが使用さ
れているが、この技術分野で知られている電子スイッ
チ、アナログスイッチなどの種々のスイッチング手段が
使用できることは言うまでもない。また、照度−周波数
変換回路１０の機能、動作態様等は上述した通りである
ので、ここでは説明を省略する。
ロコンピュータ２０の制御ポート２４からの制御信号Ｓ
１〜Ｓ４の印加によってオフ状態からオン状態に切換わ
り、所定の抵抗値の抵抗をＬＥＤ１３と電圧源との間に
選択接続する。これによって照度−周波数変換回路１０
の入出力特性を段階的に切換え設定できるようになって
いる。この抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の切換え接続はマイクロ
コンピュータ以外の手段により自動的に行なうようにし
てもよいことは勿論である。なお、本実施例ではスイッ
チング手段ＳＷ１〜ＳＷ４としてトランジスタが使用さ
れているが、この技術分野で知られている電子スイッ
チ、アナログスイッチなどの種々のスイッチング手段が
使用できることは言うまでもない。また、照度−周波数
変換回路１０の機能、動作態様等は上述した通りである
ので、ここでは説明を省略する。
【００１８】上記構成において、今、４つの抵抗Ｒ１１
〜Ｒ１４の抵抗値がＲ１１＞Ｒ１２＞Ｒ１３＞Ｒ１４で
あるとすると、各スイッチング手段ＳＷ１〜ＳＷ４がオ
ン状態になったときにＬＥＤ１３に流れる電流Ｉ1 〜Ｉ
4 はＩ1 ＜Ｉ2 ＜Ｉ3 ＜Ｉ4となる。これら電流Ｉ1 〜
Ｉ4 がＬＥＤ１３に流れたときに発光される光がセル１
５内の被測定物１６によって吸収される度合、即ち吸光
度と照度−周波数変換回路１０からの出力周波数との関
係は図２に点線で示すようになる。抵抗Ｒ１１が選択接
続され、ＬＥＤ１３に電流Ｉ1 が流れているときには、
図２にＡで示す特性（レンジＩ1 ）となり、抵抗Ｒ１２
が選択接続され、ＬＥＤ１３に電流Ｉ2が流れていると
きには、図２にＢで示す特性（レンジＩ2 ）となり、抵
抗Ｒ１３が選択接続され、ＬＥＤ１３に電流Ｉ3 が流れ
ているときには、図２にＣで示す特性（レンジＩ3 ）と
なり、そして抵抗Ｒ１４が選択接続され、ＬＥＤ１３に
電流Ｉ4 が流れているときには、図２にＤで示す特性
（レンジＩ4 ）となる。
〜Ｒ１４の抵抗値がＲ１１＞Ｒ１２＞Ｒ１３＞Ｒ１４で
あるとすると、各スイッチング手段ＳＷ１〜ＳＷ４がオ
ン状態になったときにＬＥＤ１３に流れる電流Ｉ1 〜Ｉ
4 はＩ1 ＜Ｉ2 ＜Ｉ3 ＜Ｉ4となる。これら電流Ｉ1 〜
Ｉ4 がＬＥＤ１３に流れたときに発光される光がセル１
５内の被測定物１６によって吸収される度合、即ち吸光
度と照度−周波数変換回路１０からの出力周波数との関
係は図２に点線で示すようになる。抵抗Ｒ１１が選択接
続され、ＬＥＤ１３に電流Ｉ1 が流れているときには、
図２にＡで示す特性（レンジＩ1 ）となり、抵抗Ｒ１２
が選択接続され、ＬＥＤ１３に電流Ｉ2が流れていると
きには、図２にＢで示す特性（レンジＩ2 ）となり、抵
抗Ｒ１３が選択接続され、ＬＥＤ１３に電流Ｉ3 が流れ
ているときには、図２にＣで示す特性（レンジＩ3 ）と
なり、そして抵抗Ｒ１４が選択接続され、ＬＥＤ１３に
電流Ｉ4 が流れているときには、図２にＤで示す特性
（レンジＩ4 ）となる。
【００１９】従って、光量−周波数変換回路１０からの
出力周波数の上限値及び下限値をＦＨ及びＦＬとする
と、ＬＥＤ電流＝Ｉ1 の場合、０〜ａ１の範囲の吸光度
を計測することができ、ＬＥＤ電流＝Ｉ2 の場合、０〜
ａ３の範囲の吸光度を計測することができ、ＬＥＤ電流
＝Ｉ3 の場合、ａ２〜ａ５の範囲の吸光度の計測が行な
え、ＬＥＤ電流＝Ｉ4 の場合、ａ４〜ａ６の範囲の吸光
度の計測ができることになる。それ故、例えば被測定物
１６の吸光度或は被測定物１６を透過した光の照度（光
量）に応じてマイクロコンピュータ２０によりスイッチ
ング手段ＳＷ１〜ＳＷ４を制御してＬＥＤ１３に流れる
電流を切換えれば、０〜ａ６までの広い範囲にわたって
吸光度を、従って、フォトダイオードＰＤに入射する光
の照度（光量）を広範囲にわたって高精度に計測するこ
とができる。
出力周波数の上限値及び下限値をＦＨ及びＦＬとする
と、ＬＥＤ電流＝Ｉ1 の場合、０〜ａ１の範囲の吸光度
を計測することができ、ＬＥＤ電流＝Ｉ2 の場合、０〜
ａ３の範囲の吸光度を計測することができ、ＬＥＤ電流
＝Ｉ3 の場合、ａ２〜ａ５の範囲の吸光度の計測が行な
え、ＬＥＤ電流＝Ｉ4 の場合、ａ４〜ａ６の範囲の吸光
度の計測ができることになる。それ故、例えば被測定物
１６の吸光度或は被測定物１６を透過した光の照度（光
量）に応じてマイクロコンピュータ２０によりスイッチ
ング手段ＳＷ１〜ＳＷ４を制御してＬＥＤ１３に流れる
電流を切換えれば、０〜ａ６までの広い範囲にわたって
吸光度を、従って、フォトダイオードＰＤに入射する光
の照度（光量）を広範囲にわたって高精度に計測するこ
とができる。
【００２０】かくして、本実施例によれば、簡単な構成
によりＬＥＤに流れる電流を切換えることができるか
ら、正確に測定できる吸光度の下限が低くなり、かつ正
確に測定できる吸光度の上限が高くなる。従って、常に
広い計測範囲を持つことになり、微少な吸光度から大き
な吸光度まで高精度に計測することができる。さらに、
レンジ切換えにより測定する吸光度に適当した特性を設
定することができるから、正確に測定できる吸光度範囲
が広くなるだけでなく、測定精度が一段と高くなり、信
頼性が一層向上するという利点もある。
によりＬＥＤに流れる電流を切換えることができるか
ら、正確に測定できる吸光度の下限が低くなり、かつ正
確に測定できる吸光度の上限が高くなる。従って、常に
広い計測範囲を持つことになり、微少な吸光度から大き
な吸光度まで高精度に計測することができる。さらに、
レンジ切換えにより測定する吸光度に適当した特性を設
定することができるから、正確に測定できる吸光度範囲
が広くなるだけでなく、測定精度が一段と高くなり、信
頼性が一層向上するという利点もある。
【００２１】図３は上述した本実施例の光量測定装置の
動作態様をマイクロコンピュータ２０により自動制御す
る際のアルゴリズムの一例を示すフローチャートであ
る。まず、スタート時にはステップＳ１においてＬＥＤ
１３に流れる電流を一番低いレンジＩ1 に自動的に設定
し、ステップＳ２において照度−周波数変換回路１０の
フォトダイオードＰＤに入射する光量に対応するデータ
入力より出力周波数Ｆ0を検出し、ステップＳ３におい
てこの出力周波数Ｆ0 が下限周波数ＦＬより低いか否か
を判断し、下限周波数ＦＬより低い場合（ＹＥＳ）には
ステップＳ４においてＬＥＤ１３の電流を一段大きくし
てレンジＩ2 にする。このレンジＩ2 は計測範囲内であ
るので（ステップＳ５のＮＯ）このレンジＩ2 での出力
周波数Ｆ0の計測が再びステップＳ２において行なわ
れ、ステップＳ３においてこの出力周波数Ｆ0 が下限周
波数ＦＬより低いか否かを判断し、下限周波数ＦＬより
低い場合（ＹＥＳ）にはステップＳ４においてＬＥＤ１
３の電流を一段大きくしてレンジＩ3 にする。以下同様
にして出力周波数Ｆ0 の計測を行ない、レンジＩ4 にし
ても出力周波数Ｆ0 が下限周波数ＦＬより低い場合には
ステップＳ５において計測範囲外（ＮＯ）と判断してス
テップＳ６においてエラー出力を発生し、計測動作を終
了する。
動作態様をマイクロコンピュータ２０により自動制御す
る際のアルゴリズムの一例を示すフローチャートであ
る。まず、スタート時にはステップＳ１においてＬＥＤ
１３に流れる電流を一番低いレンジＩ1 に自動的に設定
し、ステップＳ２において照度−周波数変換回路１０の
フォトダイオードＰＤに入射する光量に対応するデータ
入力より出力周波数Ｆ0を検出し、ステップＳ３におい
てこの出力周波数Ｆ0 が下限周波数ＦＬより低いか否か
を判断し、下限周波数ＦＬより低い場合（ＹＥＳ）には
ステップＳ４においてＬＥＤ１３の電流を一段大きくし
てレンジＩ2 にする。このレンジＩ2 は計測範囲内であ
るので（ステップＳ５のＮＯ）このレンジＩ2 での出力
周波数Ｆ0の計測が再びステップＳ２において行なわ
れ、ステップＳ３においてこの出力周波数Ｆ0 が下限周
波数ＦＬより低いか否かを判断し、下限周波数ＦＬより
低い場合（ＹＥＳ）にはステップＳ４においてＬＥＤ１
３の電流を一段大きくしてレンジＩ3 にする。以下同様
にして出力周波数Ｆ0 の計測を行ない、レンジＩ4 にし
ても出力周波数Ｆ0 が下限周波数ＦＬより低い場合には
ステップＳ５において計測範囲外（ＮＯ）と判断してス
テップＳ６においてエラー出力を発生し、計測動作を終
了する。
【００２２】一方、ステップＳ３において出力周波数Ｆ
0 が下限周波数ＦＬより高いと判断された場合（ＮＯ）
にはステップＳ７において演算処理が行なわれ、検出さ
れた出力周波数Ｆ0 に対応する光量が算出され、ステッ
プＳ８において算出された光量の値が出力され、計測動
作を終了する。
0 が下限周波数ＦＬより高いと判断された場合（ＮＯ）
にはステップＳ７において演算処理が行なわれ、検出さ
れた出力周波数Ｆ0 に対応する光量が算出され、ステッ
プＳ８において算出された光量の値が出力され、計測動
作を終了する。
【００２３】本実施例では照度（光量）−周波数変換回
路１０の第１のシュミットインバータ１１の出力と入力
間にフォトダイオードＰＤとは逆極性で、抵抗Ｒ１を介
してダイオードＤ１を接続し、このダイオードＤ１をス
イッチとして機能させたが、ダイオードＤ１の代わりに
アナログスイッチを使用してもよい。ただし、アナログ
スイッチは端子容量を有するので照度−周波数変換の特
性が不安定となる可能性がある。従って、信頼性の点か
らはダイオードスイッチを使用することが好ましい。
路１０の第１のシュミットインバータ１１の出力と入力
間にフォトダイオードＰＤとは逆極性で、抵抗Ｒ１を介
してダイオードＤ１を接続し、このダイオードＤ１をス
イッチとして機能させたが、ダイオードＤ１の代わりに
アナログスイッチを使用してもよい。ただし、アナログ
スイッチは端子容量を有するので照度−周波数変換の特
性が不安定となる可能性がある。従って、信頼性の点か
らはダイオードスイッチを使用することが好ましい。
【００２４】また、上記実施例において、第２のシュミ
ットインバータ１２の出力側に回路構成簡単な波形整形
回路（例えばダイオードを直列に接続し、このダイオー
ドの出力側と接地間にＣＲの並列回路を接続した構成）
を接続し、出力電圧Ｖ1 を波形整形すると、出力電圧Ｖ
1 の低レベル出力電圧ＶL の持続時間、即ち、コンデン
サＣの放電時間を長くすることができるので、汎用カウ
ンタやマイクロコンピュータ内蔵のカウンタのようなあ
る程度の性能を有する安価なカウンタにより出力波形を
十分な精度で計測することができるという利点がある。
ットインバータ１２の出力側に回路構成簡単な波形整形
回路（例えばダイオードを直列に接続し、このダイオー
ドの出力側と接地間にＣＲの並列回路を接続した構成）
を接続し、出力電圧Ｖ1 を波形整形すると、出力電圧Ｖ
1 の低レベル出力電圧ＶL の持続時間、即ち、コンデン
サＣの放電時間を長くすることができるので、汎用カウ
ンタやマイクロコンピュータ内蔵のカウンタのようなあ
る程度の性能を有する安価なカウンタにより出力波形を
十分な精度で計測することができるという利点がある。
【００２５】さらに、上記実施例では本発明による光量
測定装置を自動車のエンジンオイル等の潤滑油の汚れ或
は劣化を計測する場合に適用したが、光源からの光を透
過する種々のオイルの汚れ或は劣化やオイル以外の光が
透過し得る液体、気体等の汚れ或は劣化を計測する場合
にも本発明が適用できるし、また、光源からの光を反射
する被測定物からの反射光の照度（光量）を計測する場
合にも本発明は適用できるものである。
測定装置を自動車のエンジンオイル等の潤滑油の汚れ或
は劣化を計測する場合に適用したが、光源からの光を透
過する種々のオイルの汚れ或は劣化やオイル以外の光が
透過し得る液体、気体等の汚れ或は劣化を計測する場合
にも本発明が適用できるし、また、光源からの光を反射
する被測定物からの反射光の照度（光量）を計測する場
合にも本発明は適用できるものである。
【００２６】なお、上記実施例は本発明の単なる例示に
過ぎず、回路構成、使用する素子等は必要に応じて任意
に変更できるものである。例えば、Ｃ−ＭＯＳシュミッ
トインバータ以外のインバータや他の回路素子を使用し
てもよいし、また、ＬＥＤ以外の光源を使用しても、フ
ォトダイオード以外の光検出素子を使用しても、マイク
ロコンピュータ以外の演算制御手段を使用してもよいこ
とは勿論である。さらに、照度（光量）−周波数変換回
路から発生される周波数出力はパルス以外の周波数出力
でもよい。
過ぎず、回路構成、使用する素子等は必要に応じて任意
に変更できるものである。例えば、Ｃ−ＭＯＳシュミッ
トインバータ以外のインバータや他の回路素子を使用し
てもよいし、また、ＬＥＤ以外の光源を使用しても、フ
ォトダイオード以外の光検出素子を使用しても、マイク
ロコンピュータ以外の演算制御手段を使用してもよいこ
とは勿論である。さらに、照度（光量）−周波数変換回
路から発生される周波数出力はパルス以外の周波数出力
でもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光量
測定装置は、簡単な構成により光源から放射される光出
力の強さを自動的に切換えることができるから、照度
（光量）−周波数変換回路によって正確に測定できる被
測定物からの透過光（散乱光を含む）又は反射光の光量
の下限を低くすることができ、かつ正確に測定できる光
量の上限を高くすることができる。従って、常に広い計
測範囲を持つことになり、微少な光量から大きな光量ま
で高精度に計測することができる。さらに、レンジ切換
えにより測定する光量に適当した特性を設定することが
できるから、正確に測定できる光量範囲が広くなるだけ
でなく、測定精度が一段と高くなり、信頼性が一層向上
するという顕著な効果がある。
測定装置は、簡単な構成により光源から放射される光出
力の強さを自動的に切換えることができるから、照度
（光量）−周波数変換回路によって正確に測定できる被
測定物からの透過光（散乱光を含む）又は反射光の光量
の下限を低くすることができ、かつ正確に測定できる光
量の上限を高くすることができる。従って、常に広い計
測範囲を持つことになり、微少な光量から大きな光量ま
で高精度に計測することができる。さらに、レンジ切換
えにより測定する光量に適当した特性を設定することが
できるから、正確に測定できる光量範囲が広くなるだけ
でなく、測定精度が一段と高くなり、信頼性が一層向上
するという顕著な効果がある。
【図１】本発明による光量測定装置の一実施例を示す回
路構成図である。
路構成図である。
【図２】図１に示す本発明の光量測定装置における被測
定物の吸光度と照度−周波数変換回路の出力周波数との
関係を示す特性図である。
定物の吸光度と照度−周波数変換回路の出力周波数との
関係を示す特性図である。
【図３】図１に示す本発明の光量測定装置の動作態様を
説明するためのフローチャートである。
説明するためのフローチャートである。
【図４】従来の光量測定装置の一例を示す回路構成図で
ある。
ある。
【図５】図５の光量測定装置に使用されているシュミッ
トインバータの電圧出力を示す波形図である。
トインバータの電圧出力を示す波形図である。
【図６】図５の光量測定装置の代表的な入出力特性を示
す図である。
す図である。
【図７】従来の光量測定装置の他の例を示す回路構成図
である。
である。
【図８】図７の光量測定装置の代表的な入出力特性を示
す図である。
す図である。
１０ 照度（光量）−周波数変換回路 １１、１２ シュミットインバータ １３ ＬＥＤ（発光ダイオード） １４ スイッチングトランジスタ １５ 光透過性セル １６ 被測定物 ２０ マイクロコンピュータ ２１ カウンタ部 ２２ 記憶部 ２３ 演算処理部 ２４ 制御ポート ＰＤ フォトダイオード ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチング手段 Ｒ１１〜Ｒ１４ 抵抗 Ｃ コンデンサ
Claims (3)
- 【請求項１】 被測定物に光を照射する光源と、前記被
測定物からの透過光又は反射光を受光するとともに受光
量に応じて出力電流が変化する光検出素子を含み、該光
検出素子に入射する前記被測定物からの光の照度（光
量）に応じた周波数信号を出力する照度（光量）−周波
数変換手段と、該照度（光量）−周波数変換手段から出
力される周波数信号から照度（光量）を計測するととも
に前記光源の光出力を段階的に自動制御する演算制御手
段とを具備することを特徴とする光量測定装置。 - 【請求項２】 前記照度（光量）−周波数変換手段は、
前記光検出素子からの出力電流によって充電される容量
素子と、該容量素子に充電された充電電圧と予め設定さ
れた基準電圧とを比較し、充電電圧が前記基準電圧に達
したとき毎に出力信号レベルを変化させてパルス信号を
発生するパルス発振回路であることを特徴とする請求項
１の光量測定装置。 - 【請求項３】 前記演算制御手段はマイクロコンピュー
タであり、前記光源とこの光源を駆動する電圧源との間
に抵抗値の異なる抵抗を順次に切換え接続して前記光源
の光出力を段階的に変化させることを特徴とする請求項
１の光量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4188831A JP2657445B2 (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 光量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4188831A JP2657445B2 (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 光量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063187A true JPH063187A (ja) | 1994-01-11 |
| JP2657445B2 JP2657445B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=16230604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4188831A Expired - Lifetime JP2657445B2 (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 光量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2657445B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11503236A (ja) * | 1995-04-06 | 1999-03-23 | アルファ・ラヴァル・アグリ・アクチボラゲット | 流体中の粒子の定量決定方法及びその装置 |
| JP2013501230A (ja) * | 2009-08-05 | 2013-01-10 | ゲオルグ フリッツマイヤー ゲーエムベーハー アンド カンパニー カーゲー | 植物の植生指標値を求めるための測定装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5434286A (en) * | 1977-08-22 | 1979-03-13 | Ricoh Co Ltd | Light quantity display device |
| JPS63253973A (ja) * | 1987-04-10 | 1988-10-20 | Nec Corp | 発光ダイオ−ド駆動方式 |
| JPH0375585A (ja) * | 1989-08-17 | 1991-03-29 | Nec Corp | 媒体検出用フォトセンサ回路 |
| JPH04109190A (ja) * | 1990-06-18 | 1992-04-10 | Nec Corp | 光センサ回路 |
-
1992
- 1992-06-23 JP JP4188831A patent/JP2657445B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5434286A (en) * | 1977-08-22 | 1979-03-13 | Ricoh Co Ltd | Light quantity display device |
| JPS63253973A (ja) * | 1987-04-10 | 1988-10-20 | Nec Corp | 発光ダイオ−ド駆動方式 |
| JPH0375585A (ja) * | 1989-08-17 | 1991-03-29 | Nec Corp | 媒体検出用フォトセンサ回路 |
| JPH04109190A (ja) * | 1990-06-18 | 1992-04-10 | Nec Corp | 光センサ回路 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11503236A (ja) * | 1995-04-06 | 1999-03-23 | アルファ・ラヴァル・アグリ・アクチボラゲット | 流体中の粒子の定量決定方法及びその装置 |
| JP2013501230A (ja) * | 2009-08-05 | 2013-01-10 | ゲオルグ フリッツマイヤー ゲーエムベーハー アンド カンパニー カーゲー | 植物の植生指標値を求めるための測定装置 |
| US8823945B2 (en) | 2009-08-05 | 2014-09-02 | Georg Fritzmeier Gmbh & Co. Kg | Measuring device for determining a vegetation index value of plants |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2657445B2 (ja) | 1997-09-24 |
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