JPH0687036B2 - Photometric device - Google Patents

Photometric device

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JPH0687036B2
JPH0687036B2 JP3271592A JP3271592A JPH0687036B2 JP H0687036 B2 JPH0687036 B2 JP H0687036B2 JP 3271592 A JP3271592 A JP 3271592A JP 3271592 A JP3271592 A JP 3271592A JP H0687036 B2 JPH0687036 B2 JP H0687036B2
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schmitt inverter
capacitor
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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、発振
回路に容量素子を使用せず、代わりに光検出素子の接合
容量を利用してその入出力特性をかなりの範囲で任意に
設定できるようにした測光範囲の広いかつ高信頼性の電
子的測光装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention generally applies to illuminance (light intensity).
-Regarding a frequency conversion type electronic photometric device, in particular, it is possible to arbitrarily set its input / output characteristics within a considerable range by using a junction capacitance of a photodetector instead of using a capacitance element in an oscillation circuit. The present invention relates to a highly reliable electronic photometric device having a wide photometric range.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、電子的測光装置にはフォ
トダイオード、フォトトランジスタ等の光検出素子が使
用されているが、例えば、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測光装置の一例
を図4に示す。この測光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
とアナログスイッチ23とC−MOS型の第1のシュミ
ットインバータ24とで光量−周波数変換回路30を構
成しており、フォトダイオードPDとコンデンサCとは
アナログスイッチ23を介して直列に接続され、入射す
る光の照度又は光量に比例してフォトダイオードPDを
流れる電流IP をアナログスイッチ23を介してコンデ
ンサCに蓄積し、電圧VC に変換する。このコンデンサ
Cに蓄積される電圧VC はC−MOS型の第1のシュミ
ットインバータ24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24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VH 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
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24
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24の低レベルのスレッショルド電圧VTL
まで低下すると、シュミットインバータ24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24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。
2. Description of the Related Art As is well known, photodetectors such as photodiodes and phototransistors are used in electronic photometers. For example, the conventional illuminance (light quantity) -frequency conversion method using photodiodes is used. FIG. 4 shows an example of this photometric device. This photometric device includes a photodiode PD which is a light detecting element and a capacitor C which is a capacitance type load.
And the analog switch 23 and the first C-MOS type Schmitt inverter 24 constitute a light quantity-frequency conversion circuit 30, and the photodiode PD and the capacitor C are connected in series via the analog switch 23 and are incident. The current I P flowing through the photodiode PD in proportion to the illuminance or the amount of light is accumulated in the capacitor C via the analog switch 23 and converted into the voltage V C. The voltage V C accumulated in the capacitor C is converted into a pulse signal by the first Schmitt inverter 24 of C-MOS type. The first Schmitt inverter 24 has two threshold voltages, a high level threshold voltage V TH and a low level threshold voltage V TL , and a high level output voltage V TH when the input voltage is lower than the high level threshold voltage V TH. H is generated, and when the input voltage reaches the high level threshold voltage V TH , the output voltage switches from the high level V H to the low level V L , and the input voltage drops to the low level threshold voltage V TL . The low level output voltage V L is maintained until the input voltage drops to the low level threshold voltage V TL , and the output voltage switches from the low level V L to the high level V H. Therefore, when the light is not incident on the photodiode PD and the current I P does not flow, that is, when the charge is not accumulated in the capacitor C, the output voltage is the high level V H , and
When the charging voltage V C of the capacitor C is equal to the high-level threshold voltage V TH, the Schmitt inverter 24
The output voltage of the switch from the high level to the low level V L. Further, when the charge accumulated in the capacitor C is reduced to the low level threshold voltage V TL of the Schmitt inverter 24 by discharging, the output voltage of the Schmitt inverter 24 is switched from the low level VL to the high level V H. Therefore,
The first Schmitt inverter 24 outputs a pulse voltage having a cycle corresponding to the charging / discharging of the capacitor C, and thus the illuminance or the amount of light incident on the photodiode PD is converted into a frequency signal.

【0003】一方、アナログスイッチ23は2つの固定
接点x0 及びx1 と1つの可動接点xを有し、可動接点
xはコンデンサCに接続され、第1の固定接点x0 はフ
ォトダイオードPDに接続され、そして第2の固定接点
1 は放電用抵抗Rに接続されている。また、このアナ
ログスイッチ23の可動接点xは、その制御線24aを
通じて第1のシュミットインバータ24から高レベル出
力電圧VH が印加されたときには、第1の固定接点x0
と接続され、逆に低レベル出力電圧VL が印加されたと
きには、可動接点xは第2の固定接点x1 と接続される
ように構成されている。
On the other hand, the analog switch 23 has two fixed contacts x 0 and x 1 and one movable contact x, the movable contact x is connected to the capacitor C, and the first fixed contact x 0 is connected to the photodiode PD. Connected, and the second fixed contact x 1 is connected to the discharge resistor R. The movable contact x of the analog switch 23 has a first fixed contact x 0 when a high level output voltage V H is applied from the first Schmitt inverter 24 through the control line 24a.
When the low-level output voltage V L is applied, the movable contact x is connected to the second fixed contact x 1 .

【0004】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
24の出力は高レベルVH にあるから、アナログスイッ
チ23の可動接点xは第1の固定接点x0 と接続されて
いる。光量の測定が開始されると、フォトダイオードP
Dに電流IP が流れ、コンデンサCは充電される。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
24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24の出力電圧は高レベルV
H から低レベルVL に切換わる。これによってアナログ
スイッチ23の可動接点xは第2の固定接点x1 側に切
換わり、コンデンサCの充電電圧VC は抵抗Rを介して
放電される。放電によってコンデンサCの充電電圧VC
が第1のシュミットインバータ24の低レベルスレッシ
ョルド電圧VTLにまで降下すると、このシュミットイン
バータ24の出力電圧は低レベルVL から高レベルVH
に切換わる。これによってアナログスイッチ23の可動
接点xが再び第1の固定接点x0 と接続され、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24の出力電
圧、即ち、光量−周波数変換回路30からの出力電圧V
1 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。
In the above structure, the photodiode PD
In the initial state in which no current flows through the capacitor C and thus no charge is stored in the capacitor C, the output of the first Schmitt inverter 24 is at the high level V H , so the movable contact x of the analog switch 23 is the first fixed contact x. Connected with 0 . When the measurement of the amount of light is started, the photodiode P
A current I P flows through D, and the capacitor C is charged. When the charging voltage V C of the capacitor C reaches the high level threshold voltage V TH of the first Schmitt inverter 24,
The output voltage of the Schmitt inverter 24 is high level V
Switch from H to low level V L. As a result, the movable contact x of the analog switch 23 is switched to the second fixed contact x 1 side, and the charging voltage V C of the capacitor C is discharged via the resistor R. Charging voltage V C of capacitor C due to discharge
Falls to the low level threshold voltage V TL of the first Schmitt inverter 24, the output voltage of the Schmitt inverter 24 changes from the low level V L to the high level V H.
Switch to. As a result, the movable contact x of the analog switch 23 is again connected to the first fixed contact x 0, and the charging current flows through the capacitor C. Hereinafter, as a result of repeating the same operation, the output voltage of the first Schmitt inverter 24, that is, the output voltage V from the light quantity-frequency conversion circuit 30.
As shown in FIG. 5, 1 has a pulse waveform having a frequency corresponding to the charging / discharging cycle of the capacitor C.

【0005】この第1のシュミットインバータ24の出
力電圧V1 は、本例では、第1のシュミットインバータ
24と同じC−MOS型の第2のシュミットインバータ
25に供給される。この第2のシュミットインバータ2
5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24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25からは第1のシュミットインバータ24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22に供給され
る。
In the present example, the output voltage V 1 of the first Schmitt inverter 24 is supplied to the same C-MOS type second Schmitt inverter 25 as the first Schmitt inverter 24. This second Schmitt inverter 2
5 also has two threshold voltages, a high level threshold voltage V TH and a low level threshold voltage V TL , and operates similarly. That is, the low-level voltage output V L is generated when the high-level voltage signal V H is input from the first Schmitt inverter 24, and the high-level voltage output V L is input when the low-level voltage signal V L is input. Generate output V H. Therefore, the second Schmitt inverter 25 generates an output voltage of the same frequency F 0 which is the inverted pulse waveform of the first Schmitt inverter 24,
It is supplied to the microcomputer 22 which is a calculation and measurement unit.

【0006】マイクロコンピュータ22は光量−周波数
変換回路30から第2のシュミットインバータ25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22a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RO
M(リード・オンリー・メモリ)を含む記憶部22b
と、カウンタ部22aで計数された一定時間内のパルス
数から、記憶部22b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22c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。
The microcomputer 22 counts the number of pulses of the frequency signal F 0 input from the light quantity-frequency conversion circuit 30 through the second Schmidt inverter 25, the photodiode PD, and the input / output characteristics of the conversion circuit. RO storing arithmetic processing program
Storage unit 22b including M (read only memory)
And an arithmetic processing unit 22c that calculates the illuminance or the light amount by detecting the magnitude of the output current of the photodiode PD according to the program of the storage unit 22b from the number of pulses within a certain time counted by the counter unit 22a. Therefore, the illuminance or the amount of light incident on the photodiode PD can be obtained in this way.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の測光装置においては、光量−周波数変換回路(発振
回路)30の入出力特性、即ち、フォトダイオードPD
の出力電流IP と発振周波数F0 の関係は発振回路を構
成する素子によって定まり、固定である。従って、測定
できる光量(照度)の範囲はこの入出力特性曲線で決ま
ってしまい、あるレベルより小さな光量或は大きな光量
は測定できず、測定範囲が狭いという欠点があり、さら
には、上下の測定限界レベル近傍での測定精度が悪くな
るという欠点もあった。
However, in the photometric device having the above configuration, the input / output characteristics of the light quantity-frequency conversion circuit (oscillation circuit) 30, that is, the photodiode PD.
The relationship between the output current I P and the oscillation frequency F 0 is determined by the elements that constitute the oscillation circuit and is fixed. Therefore, the range of measurable light quantity (illuminance) is determined by this input / output characteristic curve, and it is not possible to measure the light quantity smaller or larger than a certain level, and there is a drawback that the measurement range is narrow. There is also a drawback that the measurement accuracy near the limit level deteriorates.

【0008】ところで、本発明者の実験によれば、光量
−周波数変換回路30の容量素子であるコンデンサCを
除去しても光量−周波数変換回路30は発振することが
確認された。これはフォトダイオードPDの接合容量が
周波数決定用の容量として作用するためであることも確
認された。フォトダイオードPDの接合容量は本来無用
の長物であると考えられていたが、これが容量素子の代
わりに利用できれば発振回路に容量素子が不要となり、
一挙両得となる。
According to experiments conducted by the inventor, it was confirmed that the light quantity-frequency conversion circuit 30 oscillates even if the capacitor C, which is a capacitive element of the light quantity-frequency conversion circuit 30, is removed. It was also confirmed that this is because the junction capacitance of the photodiode PD acts as a capacitance for frequency determination. It was originally thought that the junction capacitance of the photodiode PD was a useless long object, but if this can be used instead of the capacitance element, the capacitance element is not required in the oscillation circuit,
It is a win for both.

【0009】従って、本発明の目的は、光検出素子の接
合容量を発振周波数決定用の容量として利用し、容量素
子を不要にすると共に、入出力特性をかなりの範囲で任
意に設定できるようにして測光範囲を広げた高信頼性の
測光装置を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to use the junction capacitance of the photodetector as a capacitance for determining the oscillation frequency, to eliminate the need for the capacitance element and to set the input / output characteristics arbitrarily within a considerable range. To provide a highly reliable photometric device with a widened photometric range.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
測光装置によって達成される。要約すれば、本発明は、
受光量に応じて出力電流が変化する光検出素子と、該光
検出素子からの出力電流によって充電される該光検出素
子の接合容量と、該接合容量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、充電電圧が基準電圧
に達したとき毎に出力信号レベルを変化させる電圧検出
手段と、該電圧検出手段からの出力信号レベルの変化に
よって前記接合容量の放電路を形成するスイッチ手段
と、前記光検出素子に可変のバイアス電圧を印加する手
段とを具備することを特徴とする測光装置である。
The above object is achieved by the photometric device according to the present invention. In summary, the present invention is
The photodetector whose output current changes according to the amount of received light, the junction capacitance of the photodetector charged by the output current from the photodetector, and the charging voltage charged in the junction capacitance are preset. A reference voltage is compared with the voltage detection means for changing the output signal level each time the charging voltage reaches the reference voltage, and a discharge path for the junction capacitance is formed by the change in the output signal level from the voltage detection means. A photometric device comprising switch means and means for applying a variable bias voltage to the photodetection element.

【0011】[0011]

【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。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0012】図1は本発明による測光装置の一実施例を
示す回路構成図である。本実施例の測光装置は光検出素
子としてフォトダイオードPDを使用し、また、アナロ
グスイッチの代わりにダイオードD1を使用し、このダ
イオードD1を、第1のシュミットインバータ24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を介して接続し、さらに、可変電圧源VSをフォト
ダイオードPDに接続し、照度(光量)−周波数変換回
路30を構成する。即ち、本実施例では光量−周波数変
換回路30に容量素子(コンデンサ)を使用せず、代わ
りにフォトダイオードPDの接合容量Cj を周波数決定
用の容量として利用するものである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a photometric device according to the present invention. The photometric device of this embodiment uses a photodiode PD as a photodetector, and uses a diode D1 instead of an analog switch. The diode D1 is provided between the output and the input of the first Schmitt inverter 24. The illuminance (light quantity) -frequency conversion circuit 30 is configured by connecting the variable voltage source VS to the photodiode PD, which has the opposite polarity to PD and is connected via the resistor R1. That is, in the present embodiment, no capacitance element (capacitor) is used in the light quantity-frequency conversion circuit 30, and instead the junction capacitance C j of the photodiode PD is used as a capacitance for frequency determination.

【0013】ここで、アナログスイッチの代わりにダイ
オードD1を使用したのは、光量−周波数変換の特性が
不安定となり、光量計測における誤差が大きくなり、信
頼性に欠けるという欠点を除去するためである。即ち、
上記図4においてアナログスイッチ23の可動接点xが
固定接点x1 側に接続されている場合、即ち、コンデン
サCの放電時には、フォトダイオードPDから出力され
ている電流はその接合容量Cj やアナログスイッチ23
の固定接点x0 の端子容量Ci を充電しているため、可
動接点xが固定接点x0 側に切換わったときに、これら
容量Cj 及びCi に蓄積された電荷がコンデンサCに放
電される。このため、充電開始時にはコンデンサCの電
圧がVTLから若干高い電圧に上昇しており、コンデンサ
Cの充電はこの上昇した電圧から始まって高レベルのス
レッショルド電圧VTHになるまでの時間行なわれること
になる。従って、充電に要する時間が短くなる。その結
果、照度(光量)−周波数変換の特性が不安定となり、
光量計測における誤差が大きくなり、信頼性に欠けると
いう欠点が生じるのである。
The reason why the diode D1 is used instead of the analog switch is to eliminate the disadvantage that the characteristic of the light quantity-frequency conversion becomes unstable, the error in the light quantity measurement becomes large, and the reliability is lacked. . That is,
In FIG. 4, when the movable contact x of the analog switch 23 is connected to the fixed contact x 1 side, that is, when the capacitor C is discharged, the current output from the photodiode PD is the junction capacitance C j and the analog switch. 23
Since the terminal capacitance C i of the fixed contact x 0 is charged, when the movable contact x is switched to the fixed contact x 0 side, the charges accumulated in these capacitances C j and C i are discharged to the capacitor C. To be done. Therefore, at the start of charging, the voltage of the capacitor C rises from V TL to a slightly higher voltage, and the charging of the capacitor C is performed from this raised voltage until the high level threshold voltage V TH is reached. become. Therefore, the time required for charging is shortened. As a result, the characteristics of illuminance (light intensity) -frequency conversion become unstable,
The error in measuring the amount of light becomes large, resulting in a drawback of lacking reliability.

【0014】図1に示す本実施例の構成において、フォ
トダイオードPDに電流が流れず、従って、フォトダイ
オードPDの接合容量Cj 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24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、フォトダイオードP
Dの接合容量Cj 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、その接合容量Cj は充電される。この接合容量Cj
の充電電圧Vj が第1のシュミットインバータ24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24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、フォトダイオードPDの接合容量Cj の充電電圧
j及びフォトダイオードPDの出力電流IP は抵抗R
1及びダイオードD1を介して流れ、接合容量Cj の充
電電圧は放電される。放電によってフォトダイオードP
Dの接合容量Cj の充電電圧Vj がシュミットインバー
タ24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24の出力電圧は低レベル
L 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、
フォトダイオードPDの接合容量Cj 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24の出力電圧V1 の波形は前述した
図5に示すようになる。
In the configuration of the present embodiment shown in FIG. 1, in the initial state in which no current flows in the photodiode PD and therefore no charge is accumulated in the junction capacitance C j of the photodiode PD, the first Schmitt inverter 24 has a since the output voltage is at the high level V H, the diode D1 is reverse biased and forms the same function as the switch off. Therefore, no current flows through the resistor R1 and the photodiode P
The junction capacitance C j of D is in a chargeable state. When the measurement of the amount of light is started, a current I P flows through the photodiode PD and its junction capacitance C j is charged. This junction capacitance C j
When the charging voltage V j of the Schmitt inverter 24 reaches the high level threshold voltage V TH of the first Schmitt inverter 24, the output voltage of the Schmitt inverter 24 switches from the high level V H to the low level V L. This diode D1 is forward biased, since forming the same function as the switch-on, the output current I P of the charging voltage V j and the photodiode PD of the junction capacitance C j of the photodiode PD resistor R
1 and the diode D1 and the charging voltage of the junction capacitance C j is discharged. Photodiode P by discharge
When the charging voltage V j of the junction capacitance C j of D drops to the low level threshold voltage V TL of the Schmitt inverter 24, the output voltage of the Schmitt inverter 24 switches from the low level V L to the high level V H. As a result, the diode D1 is reverse-biased again and turned off,
A charging current flows through the junction capacitance C j of the photodiode PD. As a result of repeating the same operation thereafter, the waveform of the output voltage V 1 of the first Schmitt inverter 24 becomes as shown in FIG. 5 described above.

【0015】また、本実施例では、第1のシュミットイ
ンバータ24の出力側に構成簡単な波形整形回路を接続
し、出力電圧V1 を波形整形して出力電圧V1 の低レベ
ル出力電圧VL の持続時間、即ち、フォトダイオードP
Dの接合容量Cj の放電時間を長くし、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安価なカ
ウンタで出力波形を十分な精度で計測することができる
ようにしてある。
Further, in this embodiment, a waveform shaping circuit having a simple configuration is connected to the output side of the first Schmitt inverter 24, the output voltage V 1 is waveform shaped, and the low level output voltage V L of the output voltage V 1 is output. Duration, that is, the photodiode P
The discharge time of the junction capacitance C j of D is lengthened so that the output waveform can be measured with sufficient accuracy by an inexpensive counter such as a general-purpose counter or a counter with a built-in microcomputer.

【0016】上記波形整形回路は第1のシュミットイン
バータ24の出力側と第2のシュミットインバータ25
の入力側との間に直列に第3のシュミットインバータ3
1とダイオードD2を接続し、このダイオードD2の出
力側と接地間に抵抗R2及びコンデンサC2を並列に接
続した構成を有し、この波形整形回路で波形整形された
出力信号が第2のシュミットインバータ25の入力に供
給される。
The waveform shaping circuit has an output side of the first Schmitt inverter 24 and a second Schmitt inverter 25.
3rd Schmidt inverter 3 in series with the input side of
1 has a configuration in which a diode D2 is connected and a resistor R2 and a capacitor C2 are connected in parallel between the output side of the diode D2 and the ground, and the output signal waveform-shaped by the waveform shaping circuit is the second Schmitt inverter. 25 inputs.

【0017】次に、上記波形整形回路の動作について簡
単に説明する。第1のシュミットインバータ24の出力
電圧V1 は第3のシュミットインバータ31によって反
転され、その出力電圧波形は図2の(A)に示すように
なる。この出力波形はその高レベルの部分、即ち、フォ
トダイオードPDの接合容量Cj の放電時間Tdに対応
する部分がダイオードD2を通じてコンデンサC2を充
電し、低レベルの部分、即ち、フォトダイオードPDの
接合容量Cj の充電時間Δtに対応する部分はダイオー
ドD2が逆バイアスとなるので阻止される。従って、第
3のシュミットインバータ31の出力波形が高レベルか
ら低レベルになると、コンデンサC2に充電された電圧
は時定数τ=C2 ・R2 (ただしC2 はコンデンサC2
の容量、R2 は抵抗R2の抵抗値)に従って抵抗R2を
通じて除々に放電するから、第2のシュミットインバー
タ25の入力に供給される電圧波形は図4の(B)に示
すようになる。その結果、第2のシュミットインバータ
25の出力電圧波形は図2の(C)に示すようになり、
フォトダイオードPDの接合容量Cj の放電時間Tdよ
りも長い所要の時間幅Td' を得ることができる。この
時間幅Td' は波形整形回路のコンデンサC2及び抵抗
R2の値C2 、R2 を適当に設定することによって所望
の任意の値に設定できるから、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って確実に計測することがで
きる時間幅Td' に容易に設定することができる。
Next, the operation of the waveform shaping circuit will be briefly described. The output voltage V 1 of the first Schmitt inverter 24 is inverted by the third Schmitt inverter 31, and the output voltage waveform thereof is as shown in FIG. This output waveform has a high level portion, that is, a portion corresponding to the discharge time Td of the junction capacitance C j of the photodiode PD charges the capacitor C2 through the diode D2, and a low level portion, that is, the junction of the photodiode PD. The portion of the capacitance C j corresponding to the charging time Δt is blocked because the diode D2 is reverse biased. Therefore, when the output waveform of the third Schmitt inverter 31 changes from high level to low level, the voltage charged in the capacitor C2 has a time constant τ = C 2 · R 2 (where C 2 is the capacitor C2
, R 2 is gradually discharged through the resistor R2 according to the resistance value of the resistor R2). Therefore, the voltage waveform supplied to the input of the second Schmitt inverter 25 is as shown in FIG. 4B. As a result, the output voltage waveform of the second Schmitt inverter 25 becomes as shown in FIG.
It is possible to obtain a required time width Td ′ that is longer than the discharge time Td of the junction capacitance C j of the photodiode PD. This time width Td 'can be set to a desired arbitrary value by appropriately setting the values C 2 and R 2 of the capacitor C2 and the resistor R2 of the waveform shaping circuit. It is possible to easily set the time width Td ′ that can be reliably measured by an inexpensive counter having a certain level of performance.

【0018】本実施例ではさらに、可変電圧源VSから
フォトダイオードPDに印加する逆バイアス電圧をマイ
クロコンピュータ22の制御ポート22dからの制御信
号SC によって可変できるように構成されており、これ
によってフォトダイオードPDの接合容量Cj の容量値
を可変し、光量−周波数変換回路の入出力特性を任意に
設定できるようにしてある。例えば、可変電圧源VSか
ら所定の逆バイアス電圧をフォトダイオードPDに印加
しているときに、図3にAで示す基準の入出力特性を示
すものとすると、この状態から逆バイアス電圧を増大し
てフォトダイオードPDの接合容量Cj を減少させる
と、入出力特性は、図3にBで示すように、発振周波数
が高くなる方向へほぼ平行に移動する。これによってフ
ォトダイオードPDの出力電流IP が小さくなっても発
振周波数は基準特性の場合より高くなるから、正確に測
定できる光量の下限を低くすることができる。逆に、逆
バイアス電圧を減少させてフォトダイオードPDの接合
容量Cj を増大させると、入出力特性は、図3にCで示
すように、発振周波数が低くなる方向へほぼ平行に移動
し、従って、正確に測定できる光量の上限を高くするこ
とができる。この入出力特性の変化は連続的に行なえる
から、測定する光量に適当した所望の最適の入出力特性
を設定することができ、従って、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利点もある。
Further, in the present embodiment, the reverse bias voltage applied from the variable voltage source VS to the photodiode PD can be varied by the control signal S C from the control port 22d of the microcomputer 22. By changing the capacitance value of the junction capacitance C j of the diode PD, the input / output characteristics of the light quantity-frequency conversion circuit can be set arbitrarily. For example, when a predetermined reverse bias voltage is applied to the photodiode PD from the variable voltage source VS, if the reference input / output characteristic shown by A in FIG. 3 is exhibited, the reverse bias voltage is increased from this state. When the junction capacitance C j of the photodiode PD is reduced by using the photodiode PD, the input / output characteristic moves substantially parallel to the direction in which the oscillation frequency increases, as shown by B in FIG. As a result, even if the output current I P of the photodiode PD becomes smaller, the oscillation frequency becomes higher than in the case of the reference characteristic, so that the lower limit of the amount of light that can be accurately measured can be lowered. On the contrary, when the reverse bias voltage is decreased and the junction capacitance C j of the photodiode PD is increased, the input / output characteristics move substantially parallel to the direction in which the oscillation frequency decreases, as indicated by C in FIG. Therefore, the upper limit of the amount of light that can be accurately measured can be increased. Since this change of the input / output characteristics can be performed continuously, it is possible to set the desired optimum input / output characteristics suitable for the light quantity to be measured. There is also an advantage that the accuracy is further increased and the reliability is further improved.

【0019】なお、本発明による電子的測光装置は単に
照度(光量)を測定するだけでなく、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できる。例えば自動車のエンジン
オイル等の潤滑油の汚れ或は劣化を検出する装置等に適
用して有用なものである。
The electronic photometric device according to the present invention not only measures the illuminance (light amount), but also stains or deterioration of various oils and stains such as liquids and gases through which light other than oil can pass. Deterioration can be measured. For example, it is useful when applied to a device for detecting dirt or deterioration of lubricating oil such as automobile engine oil.

【0020】また、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す
ることもでき、また、フォトダイオード以外の光検出素
子やマイクロコンピュータ以外の素子を使用してもよい
ことは勿論である。さらに、光量−周波数変換回路から
発生される周波数出力は方形波パルス以外のパルスでも
よい。
The above embodiment is merely an example of the present invention, and the circuit configuration, the elements to be used, etc. can be arbitrarily changed as required. For example, an inverter other than the C-MOS Schmidt inverter or another circuit element may be used, and it goes without saying that a photodetection element other than the photodiode or an element other than the microcomputer may be used. Further, the frequency output generated from the light quantity-frequency conversion circuit may be a pulse other than the square wave pulse.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による測光
装置は、悪影響があると考えられていた光検出素子の接
合容量を利用して発振回路の入出力特性をある範囲で任
意に設定できるようにしたので、正確に測定できる光量
範囲が広くなる。また、測定する光量に適当した所望の
最適の入出力特性を設定することができるから、測定精
度が一段と高くなり、信頼性が一層向上する。さらに、
発振回路に容量素子を使用する必要がないから、使用す
る部品点数が少なくなり、小型化、コストダウンが可能
になると共に、光検出素子に印加するバイアス電圧を可
変するだけであるので回路構成も簡単化される等の多く
の顕著な効果がある。
As described above, the photometric device according to the present invention can arbitrarily set the input / output characteristics of the oscillation circuit within a certain range by utilizing the junction capacitance of the photodetector, which is considered to have an adverse effect. As a result, the range of light amount that can be accurately measured is widened. Further, since the desired optimum input / output characteristics suitable for the amount of light to be measured can be set, the measurement accuracy is further enhanced and the reliability is further improved. further,
Since it is not necessary to use a capacitive element in the oscillator circuit, the number of parts used is reduced, downsizing and cost reduction are possible, and the bias voltage applied to the photodetection element is simply changed, so the circuit configuration is also There are many notable effects such as simplification.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による測光装置の一実施例を示す回路構
成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a photometric device according to the present invention.

【図2】図1に示す本発明の第1の実施例に使用された
波形整形回路の各部における電圧出力を示す波形図であ
る。
FIG. 2 is a waveform diagram showing a voltage output in each part of the waveform shaping circuit used in the first embodiment of the present invention shown in FIG.

【図3】図1に示す本発明の第1の実施例の入出力特性
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing input / output characteristics of the first embodiment of the present invention shown in FIG.

【図4】従来の測光装置の一具体例を示す回路構成図で
ある。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a specific example of a conventional photometric device.

【図5】測光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。
FIG. 5 is a waveform diagram showing the voltage output of the Schmitt inverter used in the photometric device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

22 マイクロコンピュータ 24、25、31 シュミットインバータ 30 照度(光量)−周波数変換回路 PD フォトダイオード Cj フォトダイオードの接合容量 C1、C2 コンデンサ R1、R2 抵抗 D1、D2 ダイオード VS 可変電圧源22 microcomputer 24,25,31 Schmitt inverter 30 illuminance (light intensity) - Frequency converter PD photodiodes C j photo junction diode capacitance C1, C2 capacitor R1, R2 resistances D1, D2 diode VS variable voltage source

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受光量に応じて出力電流が変化する光検
出素子と、該光検出素子からの出力電流によって充電さ
れる該光検出素子の接合容量と、該接合容量に充電され
た充電電圧と予め設定された基準電圧とを比較し、充電
電圧が基準電圧に達したとき毎に出力信号レベルを変化
させる電圧検出手段と、該電圧検出手段からの出力信号
レベルの変化によって前記接合容量の放電路を形成する
スイッチ手段と、前記光検出素子に可変のバイアス電圧
を印加する手段とを具備することを特徴とする測光装
置。
1. A photodetector element whose output current changes according to the amount of light received, a junction capacitance of the photodetector element charged by the output current from the photodetector element, and a charging voltage charged in the junction capacitance. And a reference voltage set in advance, and a voltage detection unit that changes the output signal level each time the charging voltage reaches the reference voltage, and a change in the output signal level from the voltage detection unit A photometric device comprising switch means for forming a discharge path and means for applying a variable bias voltage to the photo-detecting element.
【請求項2】 前記電圧検出手段は、前記充電電圧が前
記基準電圧に達したとき毎に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の測光装
置。
2. The photometric device according to claim 1, wherein the voltage detection means is a pulse oscillation circuit that generates a pulse signal each time the charging voltage reaches the reference voltage.
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