JPH074553Y2 - 測光装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、フォトダイオードを用いた測光装置の改良
に関する。

〔従来の技術〕 従来のフォトダイオードを用いた測光装置は、例えば第
３図に示すように、測定対象１からの光を１個のフォト
ダイオード２で受け、このフォトダイオード２の出力で
ある光電流を電流増幅器３によって適当に増幅して信号
出力としている。なお、第３図において、４は抵抗、５
はコンデンサ、６は出力端子である。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、フォトダイオードを用いて微弱な光を測定す
る場合、所謂サーマルノイズとは別に、宇宙線または周
辺物質から放出されるα線などによるスパイクノイズが
問題となる。このスパイクノイズは、毎時数発〜数百発
の間欠的なノイズであり、長時間に亘る連続測定におい
ては測定結果に誤差を生じさせるなど正確な測定に重大
な影響を与える。

この考案は、上記事柄に留意してなされたもので、フォ
トダイオードに固有のスパイクノイズの影響を排除し、
精度の高い測定を行うことができる測光装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この考案の測光装置は、測定
対象に対して互いに並列に設けられる信号用フォトダイ
オードと比較用フォトダイオードと、これら両フォトダ
イオードの出力の差をとる引算回路と、この引算回路の
出力のレベルが予め設定されたレベルより大きいとき所
定の信号を出力する比較回路と、この比較回路からの所
定の信号に基づいて信号用フォトダイオードの出力をホ
ールドし、この出力に含まれるスパイクノイズを除去す
るノイズ除去回路とを備えた点に特徴がある。

〔作用〕

上記構成の測光装置の動作は、次の通りである。すなわ
ち、図１に示す測定対象１からの光は、信号用フォトダ
イオード10と比較用フォトダイオード20とによってそれ
ぞれ受光され、フォトダイオード10,20からは同時に同
レベルの光電流a,bが出力される。したがって、両出力
a,bの差をとっても零である。

ところが、スパイクノイズは、フォトダイオードに固有
であるため、２つのフォトダイオード10,20において同
時に発生することはない。それ故、２つのフォトダイオ
ード10,20の出力a,bを比較して，両出力a,b間にスパイ
クノイズに起因する差が生じているときは、信号用フォ
トダイオード10の出力ａをホールドして、スパイクノイ
ズを除去するのである。そして、両出力a,b間に差がな
いときはそのまま信号出力として用い、これを平滑処理
するのである。

〔実施例〕

第１図は、この考案に係る測光装置の一構成例を示す。
この図において、10,20は測定対象１の光をそれぞれ受
けるために互いに並列に配置された信号用フォトダイオ
ード、比較用フォトダイオードである。これらのフォト
ダイオード10,20は、例えばシリコンフォトダイオード
よりなり、それらの出力側には、信号用電流増幅器11、
比較用電流増幅器21がそれぞれ設けられている。12,22
は抵抗、13,23はコンデンサである。

14はADコンバータで、信号用電流増幅器11からのアナロ
グ出力をディジタル信号に変換するもので、このディジ
タル信号は、マイクロコンピュータ30に入力される。

24は引算回路で、信号用電流増幅器11と比較用電流増幅
器21のそれぞれの出力a,bの差ｃをとるように構成され
ている。25は例えばハイパスフィルタのように、急激な
変化のみを感ずる検出回路、26はこの検出回路25の出力
信号ｄを基準レベルｒと比較するための比較回路であ
る。27はワンショット回路で、比較回路26の出力ｅに基
づいてホールド指令信号ｆをマイクロコンピュータ30に
出力するものである。

前記マイクロコンピュータ30内には、遅延回路31、ノイ
ズ除去回路32、ローパスフイルタなどの移動平均回路33
が設けられており、ADコンバータ14の出力は、遅延回路
31、ノイズ除去回路32、移動平均回路33を経て最終出力
となる。また、ワンショット回路27からのホールド指令
信号ｆは、ノイズ除去回路32に入力されるよう構成され
ている。

次に、上記構成よりなる測光装置の作動を、各部の信号
波形を示す第２図をも参照しながら説明する。

測定対象１が発する光は、信号用フォトダイオード10、
比較用フォトダイオード20にそれぞれ受光され、各フォ
トダイオード10,20からそれぞれ出力される光電流は、
電流増幅器11,21によって適宜増幅されて、第２図
（Ａ），（Ｂ）に示すような出力a,bとなる。前記出力
ａは、ADコンバータ14を経て遅延回路31に入力される。
この遅延回路31は、ワンショット回路27からのホールド
指令信号ｆとADコンバータ14を経た信号用電流増幅器11
の信号出力ａとがノイズ除去回路32に、同時または信号
出力ａの方が遅く、入力されるようにタイミング調整す
るものである。すなわち、比較用電流増幅器21の出力ｂ
は、引算回路24、検出回路25および比較回路26を経てワ
ンショット回路27に至るため、このワンショット回路27
からのホールド指令信号ｆがADコンバータ14からの出力
よりも遅れるのを補正するのである。

そして、各電流増幅器器11,21からの出力a,bは、引算回
路24に入力され、この引算回路24からは第２図（Ｃ）に
示すような差信号ｃが出力される。ところで、フォトダ
イオードにおいては、測定対象である光に対する応答感
度やスパイクノイズなどに対する応答感度に多少の差が
ある。したがって、この実施例のように、二つのフォト
ダイオード10,20を並列に設けた場合、それらの出力a,b
の差をとった場合、差信号ｃは、同図（Ｃ）に示すよう
に、なだらかに変化するような出力波形として表され
る。

前記差信号ｃは、検出回路25に入力され、この検出回路
25からは、第２図（Ｄ）に示すような出力信号ｄが出力
される。この検出処理は、ゼロドリフトの影響を防止す
るのに、またはスパイクノイズとガスの応答とを識別す
るのに効果的であるが、このゼロドリフトの影響がほと
んど無視し得る程度に小さい場合は、検出回路25を省い
てもよい。

前記出力信号ｄは、比較回路26において基準レベル〔第
２図（Ｄ）におけるｒ〕と比較される。この場合、基準
レベルｒは、スパイクノイズが最終出力に影響を与える
か否かの基準レベルとなるもので、出力信号ｄが基準レ
ベルｒよりも大きいときは、第２図（Ｅ）に示すような
出力ｅが出力される。この出力ｅは、ワンショット回路
27に入力されて適当なパルス幅（少なくともスパイクノ
イズ幅と等しいかまたはそれ以上の幅でスパイクノイズ
ｑをノイズ除去回路で除去できる幅）に整形されてホー
ルド指令信号ｆとしてノイズ除去回路32に入力される。
なお、ワンショット回路27を省略し、比較回路26の出力
ｅをホールド指令信号としてもよい。

既に説明したように、このノイズ除去回路32にはホール
ド指令信号ｆの入力されるタイミングに合わせるため、
第２図（Ｇ）に示すように、時間Ｔだけ遅延させて遅延
回路31からの遅延信号（波形は出力ａと同じ）ｇが入力
されるが、ノイズ除去回路32においては、ホールド指令
信号ｆに基づいて前記遅延信号ｆは１つ前の信号がホー
ルドされ、これにより、前記遅延出力ｇに含まれるスパ
イクノイズｑが除去され、ノイズ除去回路32からは第２
図（Ｈ）に示すような出力信号ｈが出力される。

前記出力信号ｈは、移動平均回路33によって平滑処理
（例えば１秒程度の時定数をかけることにより）され、
第２図（Ｉ）に示すようなスパイクノイズｑが除去され
た滑らかな出力信号ｉとなる。なお、上記、第２図
（Ｇ）〜（Ｉ）においては、横軸は時間、縦軸は例えば
10ビットのADCにおけるカウント値を示している。ま
た、同図（Ｉ）は10回の移動平均した結果を示してい
る。

なお、上述の実施例においては、マイクロコンピュータ
30を用いてディジタル的に信号処理するようにしている
が、これに代えて、アナログ的に信号処理するようにし
てもよい。つまり、信号用フォトダイオード10の出力ａ
と比較用フォトダイオード20の出力ｂとを比較し、両出
力a,bに差が生じているときは、信号用フォトダイオー
ド10の一つ前の出力をホールドするようにしてあればよ
い。

〔考案の効果〕

以上詳述したように、この考案の測光装置においては、
測定対象に対して互いに並列に設けられる信号用フォト
ダイオードと比較用フォトダイオードと、これら両フォ
トダイオードの出力の差をとる引算回路と、この引算回
路の出力のレベルが予め設定されたレベルより大きいと
き所定の信号を出力する比較回路と、この比較回路から
の所定の信号に基づいて信号用フォトダイオードの出力
をホールドし、この出力に含まれるスパイクノイズを除
去するノイズ除去回路とを備えているので、フォトダイ
オードに固有のスパイクノイズによる悪影響を効果的に
排除することができる。したがって、高精度で測定を行
うことができ、従来のこの種の装置に比べ10倍も高感度
な測定を行なえるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の測光装置の一例を示す構成図、第２
図（Ａ）〜（Ｉ）はその動作説明のための各部の出力波
形図である。 第３図は従来例を示す構成図である。 １……測定対象、10……信号用フォトダイオード、20…
…比較用フォトダイオード、24……引算回路、26……比
較回路、32……ノイズ除去回路、ａ……信号出力、ｃ…
…引算回路の出力、ｅ……比較回路の出力、ｒ……基準
レベル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 浅野 一朗 京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地 株式会社堀場製作所内 (56)参考文献 実開 昭50−118990（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭48−16867（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】測定対象に対して互いに並列に設けられる
   信号用フォトダイオードと比較用フォトダイオードと、
   これら両フォトダイオードの出力の差をとる引算回路
   と、この引算回路の出力のレベルが予め設定されたレベ
   ルより大きいとき所定の信号を出力する比較回路と、こ
   の比較回路からの所定の信号に基づいて信号用フォトダ
   イオードの出力をホールドし、この出力に含まれるスパ
   イクノイズを除去するノイズ除去回路とを備えたことを
   特徴とする測光装置。