JPH0643029A - 光量測定装置 - Google Patents
光量測定装置Info
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- JPH0643029A JPH0643029A JP21651192A JP21651192A JPH0643029A JP H0643029 A JPH0643029 A JP H0643029A JP 21651192 A JP21651192 A JP 21651192A JP 21651192 A JP21651192 A JP 21651192A JP H0643029 A JPH0643029 A JP H0643029A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光源から変調光を発生させるとともに、この
変調光の立ち上がりに同期させてパルス計数手段を動作
させることにより、高精度に光量を計測できるようにす
る。 【構成】 スイッチングトランジスタ１４を所定の周期
でオン、オフ駆動し、ＬＥＤ１３から所定周期の変調光
を発生させ、フォトダイオードＰＤに被測定物１６から
の透過光を断続的に入射させる。これによって照度−周
波数変換回路１０は変調光の立ち上がりに同期して変換
動作を開始し、ＬＥＤ１３からの変調光出力に応じて断
続的にパルス出力を発生する。このパルス数を、マイク
ロコンピュータ２０のカウンタ部２１を上記変調光の立
ち上がりに同期させて動作させることにより、計数し、
演算処理部２３でフォトダイオード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。
変調光の立ち上がりに同期させてパルス計数手段を動作
させることにより、高精度に光量を計測できるようにす
る。 【構成】 スイッチングトランジスタ１４を所定の周期
でオン、オフ駆動し、ＬＥＤ１３から所定周期の変調光
を発生させ、フォトダイオードＰＤに被測定物１６から
の透過光を断続的に入射させる。これによって照度−周
波数変換回路１０は変調光の立ち上がりに同期して変換
動作を開始し、ＬＥＤ１３からの変調光出力に応じて断
続的にパルス出力を発生する。このパルス数を、マイク
ロコンピュータ２０のカウンタ部２１を上記変調光の立
ち上がりに同期させて動作させることにより、計数し、
演算処理部２３でフォトダイオード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。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的には照度（光量）
−周波数変換方式の電子的測光装置に関し、特に、回路
構成の簡単な、高信頼性かつ小型の電子的光量測定装置
に関するものである。
−周波数変換方式の電子的測光装置に関し、特に、回路
構成の簡単な、高信頼性かつ小型の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を流し、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
６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を流し、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
６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、
フォトダイオードＰＤに被測定光が入射すると、この入
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ＰＤに流れる。この電流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７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、
フォトダイオードＰＤに被測定光が入射すると、この入
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ＰＤに流れる。この電流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７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
成の従来の光量測定装置においては、照度−周波数変換
回路から連続したパルス出力が発生されるから、カウン
タで取り込むタイミングによりカウント値が異なり、信
頼性に欠けるという欠点があった。また、照度が小さく
なると周波数が低くなるため、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
るという欠点もあった。さらに、外乱光の影響を受け易
いという欠点があった。
成の従来の光量測定装置においては、照度−周波数変換
回路から連続したパルス出力が発生されるから、カウン
タで取り込むタイミングによりカウント値が異なり、信
頼性に欠けるという欠点があった。また、照度が小さく
なると周波数が低くなるため、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
るという欠点もあった。さらに、外乱光の影響を受け易
いという欠点があった。
【００１０】従って、本発明の目的は、光源から所定周
期の変調光を発生させるとともに、この変調光の立ち上
がりに同期させてパルス計数手段を動作させることによ
り、簡単な回路構成で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。
期の変調光を発生させるとともに、この変調光の立ち上
がりに同期させてパルス計数手段を動作させることによ
り、簡単な回路構成で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。
【００１１】
【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、該光源から所定周
期の変調光を発生させる変調手段と、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
波数信号を計数する計数手段を含み、該計数を照度（光
量）に変換する演算制御手段とを具備し、前記光源から
の変調光の立ち上がりに同期させて前記照度（光量）−
周波数変換手段の変換動作及び前記計数手段の計数動作
を開始させ、照度（光量）を計測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、該光源から所定周
期の変調光を発生させる変調手段と、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
波数信号を計数する計数手段を含み、該計数を照度（光
量）に変換する演算制御手段とを具備し、前記光源から
の変調光の立ち上がりに同期させて前記照度（光量）−
周波数変換手段の変換動作及び前記計数手段の計数動作
を開始させ、照度（光量）を計測することを特徴とする
光量測定装置である。
【００１２】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて詳細に説明する。
ついて詳細に説明する。
【００１３】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。
【００１４】本実施例では、ＬＥＤ１３と接地間に接続
されたスイッチングトランジスタ１４のベースに駆動源
３０から所定周波数（例えば２７０Ｈｚ）のパルス信号
を印加してオン、オフ駆動し、ＬＥＤ１３から図２の
（Ａ）に示すような所定周期の変調光を発生させ、フォ
トダイオードＰＤに被測定物からの透過光を断続的に入
射させる。これによって照度−周波数変換回路１０は光
源の変調光の立ち上がりに同期して照度（光量）−周波
数変換動作を開始することになり、照度−周波数変換回
路１０からはＬＥＤ１３からの変調光出力に応じた断続
的なパルス出力が発生され、マイクロコンピュータ２０
に供給される。一方、マイクロコンピュータ２０のカウ
ンタ部２１を変調光の立ち上がりに同期させて動作さ
せ、入力するパルス数を計数させる。計数された周波数
信号を演算処理部２３で照度又は光量に変換するもので
ある。
されたスイッチングトランジスタ１４のベースに駆動源
３０から所定周波数（例えば２７０Ｈｚ）のパルス信号
を印加してオン、オフ駆動し、ＬＥＤ１３から図２の
（Ａ）に示すような所定周期の変調光を発生させ、フォ
トダイオードＰＤに被測定物からの透過光を断続的に入
射させる。これによって照度−周波数変換回路１０は光
源の変調光の立ち上がりに同期して照度（光量）−周波
数変換動作を開始することになり、照度−周波数変換回
路１０からはＬＥＤ１３からの変調光出力に応じた断続
的なパルス出力が発生され、マイクロコンピュータ２０
に供給される。一方、マイクロコンピュータ２０のカウ
ンタ部２１を変調光の立ち上がりに同期させて動作さ
せ、入力するパルス数を計数させる。計数された周波数
信号を演算処理部２３で照度又は光量に変換するもので
ある。
【００１５】この際、１回の光量を求めるためのサンプ
リング回数が多いほど積算フィルタの効果が高くなる
が、アナログ回路の場合と異なり照度−周波数変換回路
１０の出力信号は周波数出力であるため、かなり高い電
圧レベルのノイズが重畳されない限りその影響は受けな
い。従って、サンプリング回数を大きくする必要はな
い。勿論、他の手段によりＬＥＤ１３から所定周期の変
調光を発生させるようにしてもよい。
リング回数が多いほど積算フィルタの効果が高くなる
が、アナログ回路の場合と異なり照度−周波数変換回路
１０の出力信号は周波数出力であるため、かなり高い電
圧レベルのノイズが重畳されない限りその影響は受けな
い。従って、サンプリング回数を大きくする必要はな
い。勿論、他の手段によりＬＥＤ１３から所定周期の変
調光を発生させるようにしてもよい。
【００１６】なお、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、ここではこれ以
上の説明を省略するが、図２の（Ｂ）に示すように、照
度−周波数変換回路１０はＬＥＤ１３からの変調光出力
に応じて断続的にパルス出力を発生し、マイクロコンピ
ュータ２０に供給する。
動作態様等は上述した通りであるので、ここではこれ以
上の説明を省略するが、図２の（Ｂ）に示すように、照
度−周波数変換回路１０はＬＥＤ１３からの変調光出力
に応じて断続的にパルス出力を発生し、マイクロコンピ
ュータ２０に供給する。
【００１７】次に、図３に示すように、フォトダイオー
ドＰＤに入力する光量が小さく、照度−周波数変換回路
１０の出力周波数が光源の変調光の周波数より小さい場
合を考えてみる。この場合には、図３（Ａ）の変調光が
高レベルになるとコンデンサＣは充電される。しかし、
光量が小さく、図３（Ｂ）に示すように、コンデンサＣ
には１つの高レベルの区間では十分には充電されない。
このコンデンサＣの充電電圧は変調光が低レベルの間は
そのまま一定に保持され、変調光の次の高レベルの区間
において再び充電が開始され、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Ｖ
TL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、図３（Ｃ）に示すように、照度−周波数変換
回路１０から１つの出力パルスが送出される。かくし
て、本実施例の照度−周波数変換回路１０は微弱光量下
で変調光よりも低い周波数の出力も発生することができ
ることが分る。
ドＰＤに入力する光量が小さく、照度−周波数変換回路
１０の出力周波数が光源の変調光の周波数より小さい場
合を考えてみる。この場合には、図３（Ａ）の変調光が
高レベルになるとコンデンサＣは充電される。しかし、
光量が小さく、図３（Ｂ）に示すように、コンデンサＣ
には１つの高レベルの区間では十分には充電されない。
このコンデンサＣの充電電圧は変調光が低レベルの間は
そのまま一定に保持され、変調光の次の高レベルの区間
において再び充電が開始され、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Ｖ
TL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、図３（Ｃ）に示すように、照度−周波数変換
回路１０から１つの出力パルスが送出される。かくし
て、本実施例の照度−周波数変換回路１０は微弱光量下
で変調光よりも低い周波数の出力も発生することができ
ることが分る。
【００１８】ここで、この場合の検出下限はサンプリン
グ回数による。図３の場合には、検出に必要なサンプリ
ング回数は最低２回ということになる。さらに、マイク
ロコンピュータ２０のカウンタ部２１で計数した値をそ
の演算処理部２３で処理する場合の演算処理上の信頼性
を確保する上で最低２ビット必要であるとすれば、サン
プリング回数は４回になる。本実施例では、検出範囲を
照度−周波数変換回路１０の出力周波数として１００Ｈ
ｚ〜１００ＫＨｚとしているので、その下限を満足する
にはサンプリング回数は約１０回となる。
グ回数による。図３の場合には、検出に必要なサンプリ
ング回数は最低２回ということになる。さらに、マイク
ロコンピュータ２０のカウンタ部２１で計数した値をそ
の演算処理部２３で処理する場合の演算処理上の信頼性
を確保する上で最低２ビット必要であるとすれば、サン
プリング回数は４回になる。本実施例では、検出範囲を
照度−周波数変換回路１０の出力周波数として１００Ｈ
ｚ〜１００ＫＨｚとしているので、その下限を満足する
にはサンプリング回数は約１０回となる。
【００１９】しかして、マイクロコンピュータ２０のカ
ウンタ部２１に供給されるパルス出力を演算処理部２３
において照度又は光量に変換する。
ウンタ部２１に供給されるパルス出力を演算処理部２３
において照度又は光量に変換する。
【００２０】このように変調光を用いると、外乱光の影
響を除去することができることは言うまでもないが、さ
らに、次のような利点が生じる。
響を除去することができることは言うまでもないが、さ
らに、次のような利点が生じる。
【００２１】即ち、変調光が立ち上がったときにそれに
同期して照度−周波数変換回路１０のコンデンサＣがフ
ォトダイオードＰＤを流れる電流ＩP により充電され
る。それ故、照度−周波数変換回路１０からのパルス出
力は、図２（Ｂ）に示すように、時間ＴC 経過後に立ち
上がり、マイクロコンピュータ２０のカウンタ部２１に
供給されることになる。一方、変調光の立ち上がりに同
期させてカウンタ部２１を動作させるため、従来のこの
種の光量測定装置のようにカウント誤差が生じることが
なくなり、従って、信頼性が著しく向上する。
同期して照度−周波数変換回路１０のコンデンサＣがフ
ォトダイオードＰＤを流れる電流ＩP により充電され
る。それ故、照度−周波数変換回路１０からのパルス出
力は、図２（Ｂ）に示すように、時間ＴC 経過後に立ち
上がり、マイクロコンピュータ２０のカウンタ部２１に
供給されることになる。一方、変調光の立ち上がりに同
期させてカウンタ部２１を動作させるため、従来のこの
種の光量測定装置のようにカウント誤差が生じることが
なくなり、従って、信頼性が著しく向上する。
【００２２】また、本実施例の装置の計測周期を例えば
５秒（５０００ｍｓ）とすると、ＬＥＤ１３に電流が流
れるのは、変調光の１つの高レベル区間が１．８５ｍｓ
であるので、１．８５×１０＝１８．５ｍｓの時間のみ
である。ＬＥＤの寿命がその電流と通電時間の積による
とすれば、ＬＥＤ電流を１０ｍＡとした場合、連続通電
の場合の次のＬＥＤ電流に対応し、信頼性が遥かに向上
していることが分る。
５秒（５０００ｍｓ）とすると、ＬＥＤ１３に電流が流
れるのは、変調光の１つの高レベル区間が１．８５ｍｓ
であるので、１．８５×１０＝１８．５ｍｓの時間のみ
である。ＬＥＤの寿命がその電流と通電時間の積による
とすれば、ＬＥＤ電流を１０ｍＡとした場合、連続通電
の場合の次のＬＥＤ電流に対応し、信頼性が遥かに向上
していることが分る。
【００２３】 １０ｍＡ×（１８．５／５０００）＝０．０３７ｍＡ 上記本実施例では照度（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。
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】一方、照度又は光量をアナログ出力したい
場合には、演算処理部２３から出力される照度（光量）
に対応したディジタル信号を、図４に示すような回路構
成簡単なディジタル−アナログ変換器により変換するこ
とで、実現できる。図４において、信号ＳＴＲは変調光
と同じ周期のストローブ信号であり、信号Ｐ0 は演算処
理部２３から供給されるパルス出力である。これら信号
ＳＴＲ、Ｐ0 の波形、スイッチ（本例では電子スイッ
チ）ＳＷ１、ＳＷ２の動作態様、及びディジタル−アナ
ログ変換器の各部における信号波形を図５に示す。この
ようにして変換されたアナログ信号Ｖｃ２は増幅回路で
適当な大きさに増幅されて例えば図示しない指示計に供
給され、計測結果が表示されることになる。
場合には、演算処理部２３から出力される照度（光量）
に対応したディジタル信号を、図４に示すような回路構
成簡単なディジタル−アナログ変換器により変換するこ
とで、実現できる。図４において、信号ＳＴＲは変調光
と同じ周期のストローブ信号であり、信号Ｐ0 は演算処
理部２３から供給されるパルス出力である。これら信号
ＳＴＲ、Ｐ0 の波形、スイッチ（本例では電子スイッ
チ）ＳＷ１、ＳＷ２の動作態様、及びディジタル−アナ
ログ変換器の各部における信号波形を図５に示す。この
ようにして変換されたアナログ信号Ｖｃ２は増幅回路で
適当な大きさに増幅されて例えば図示しない指示計に供
給され、計測結果が表示されることになる。
【００２５】また、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。
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、光源から所定の周期の変調光を出力させる
ようにしたので、光源の光量が一定となり、かつ外乱光
の影響を除去することができる。また、変調光が立ち上
がったときにそれに同期して照度−周波数変換手段の変
換動作が開始されるので、その周波数出力はある時間遅
れて立ち上がり、一方、変調光の立ち上がりに同期させ
て周波数の計数動作を開始させるため、カウント誤差が
生じることがなく、従って、信頼性が著しく向上する。
さらに、微弱な光量でも高精度に測定できるし、小型
化、低価格化が可能となり、また、回路構成簡単なディ
ジタル−アナログ変換手段により周波数出力をアナログ
信号に変換できる等の多くの顕著な効果がある。
測定装置は、光源から所定の周期の変調光を出力させる
ようにしたので、光源の光量が一定となり、かつ外乱光
の影響を除去することができる。また、変調光が立ち上
がったときにそれに同期して照度−周波数変換手段の変
換動作が開始されるので、その周波数出力はある時間遅
れて立ち上がり、一方、変調光の立ち上がりに同期させ
て周波数の計数動作を開始させるため、カウント誤差が
生じることがなく、従って、信頼性が著しく向上する。
さらに、微弱な光量でも高精度に測定できるし、小型
化、低価格化が可能となり、また、回路構成簡単なディ
ジタル−アナログ変換手段により周波数出力をアナログ
信号に変換できる等の多くの顕著な効果がある。
【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パル
ス出力の発生態様を説明するための波形図である。
ス出力の発生態様を説明するための波形図である。
【図３】図１に示す本発明の光量測定装置におけるパル
ス出力の他の発生態様を説明するための波形図である。
ス出力の他の発生態様を説明するための波形図である。
【図４】図１に示す本発明の光量測定装置に使用できる
ディジタル−アナログ変換器の一例を示す回路図であ
る。
ディジタル−アナログ変換器の一例を示す回路図であ
る。
【図５】図４のディジタル−アナログ変換器の各部にお
ける電圧出力を示す波形図である。
ける電圧出力を示す波形図である。
【図６】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７】図６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。
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 ３０ 駆動源 ＰＤ フォトダイオード 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、該光源
から所定周期の変調光を発生させる変調手段と、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を計数する計数手段を含み、該計数
を照度（光量）に変換する演算制御手段とを具備し、前
記光源からの変調光の立ち上がりに同期させて前記照度
（光量）−周波数変換手段の変換動作及び前記計数手段
の計数動作を開始させ、照度（光量）を計測することを
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】 前記演算制御手段からの照度（光量）に
対応したディジタル信号をアナログ信号に変換するディ
ジタル−アナログ変換部を具備す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 |
|---|---|---|---|
| JP4216511A JPH0827211B2 (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 光量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4216511A JPH0827211B2 (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 光量測定装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12878695A Division JP2676596B2 (ja) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | 光量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0643029A true JPH0643029A (ja) | 1994-02-18 |
| JPH0827211B2 JPH0827211B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=16689581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4216511A Expired - Lifetime JPH0827211B2 (ja) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | 光量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0827211B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07240714A (ja) * | 1994-03-01 | 1995-09-12 | Topcon Corp | 信号光検出装置 |
| JP2010145320A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | General Packer Co Ltd | ガス測定装置 |
| JP2010164365A (ja) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | General Packer Co Ltd | ガス濃度測定方法及びガス濃度測定装置 |
| JP2010533865A (ja) * | 2007-07-19 | 2010-10-28 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 光学的特性センサー |
-
1992
- 1992-07-22 JP JP4216511A patent/JPH0827211B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07240714A (ja) * | 1994-03-01 | 1995-09-12 | Topcon Corp | 信号光検出装置 |
| JP2010533865A (ja) * | 2007-07-19 | 2010-10-28 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 光学的特性センサー |
| JP2010145320A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | General Packer Co Ltd | ガス測定装置 |
| JP2010164365A (ja) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | General Packer Co Ltd | ガス濃度測定方法及びガス濃度測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0827211B2 (ja) | 1996-03-21 |
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