JPS59598Y2 - 交流光の測光装置 - Google Patents
交流光の測光装置Info
- Publication number
- JPS59598Y2 JPS59598Y2 JP13310177U JP13310177U JPS59598Y2 JP S59598 Y2 JPS59598 Y2 JP S59598Y2 JP 13310177 U JP13310177 U JP 13310177U JP 13310177 U JP13310177 U JP 13310177U JP S59598 Y2 JPS59598 Y2 JP S59598Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- output
- variable resistor
- photometric device
- connection point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、測光装置、とくに受光光中に含まれる交流成
分を抽出する測光装置に関するものである。
分を抽出する測光装置に関するものである。
明るいバックグラウンド光に重畳された微小な交流変化
光を検出したい場合がしばしばある。
光を検出したい場合がしばしばある。
たとえば、ある種の測距装置では、強度を交流的に変調
した交流変化光を被測定物に照射し、その反射光を受光
して両者の強度変化の位相のずれがら被測定物までの距
離を算出する。
した交流変化光を被測定物に照射し、その反射光を受光
して両者の強度変化の位相のずれがら被測定物までの距
離を算出する。
この反射光を受光する素子としては従来がらフォトトラ
ンジスタやＣｄＳ、 ＰｂＳなどの光電変換素子が用い
られている。
ンジスタやＣｄＳ、 ＰｂＳなどの光電変換素子が用い
られている。
この充電変換素子の出力を前置増幅器（プリアンプ）に
入力して増幅するが、光電変換素子の出力に含まれる直
流成分を除去するためには光電変換素子と前置増幅器の
間にコンテ゛ンサを設けなければならない。
入力して増幅するが、光電変換素子の出力に含まれる直
流成分を除去するためには光電変換素子と前置増幅器の
間にコンテ゛ンサを設けなければならない。
さらに前置増幅器の出力で外部回路を確実に駆動するた
めには、前置増幅器の増幅度は十分に大きくなければな
らない。
めには、前置増幅器の増幅度は十分に大きくなければな
らない。
ところが増幅度が大きいと外部からの透導雑音や内部雑
音の影響を受けやす＜Ｓ／Ｎが低下するので、増幅度の
大きさには限界がある。
音の影響を受けやす＜Ｓ／Ｎが低下するので、増幅度の
大きさには限界がある。
本考案は、簡単な構成によって交流変化光を電気的に大
きく増幅することのできる測光装置を提供することを目
的とする。
きく増幅することのできる測光装置を提供することを目
的とする。
第１図ａおよびｂは従来技術による測光装置を示し、受
光素子として第１図ａおよびｂは従来技術による測光装
置を示し、受光素子として第１図ａではフォトトランジ
スタＱを、第１図すではＣｄＳ、 ＰｂＳなどの光導電
素子Ｒを使用している。
光素子として第１図ａおよびｂは従来技術による測光装
置を示し、受光素子として第１図ａではフォトトランジ
スタＱを、第１図すではＣｄＳ、 ＰｂＳなどの光導電
素子Ｒを使用している。
フォトトランジスタＱまたは光導電素子Ｒの出力に含ま
れる直流成分を除去するためにコンデンサＣｏが設けら
れ、また利用回路へ十分な大きさの交流出力Ｖ。
れる直流成分を除去するためにコンデンサＣｏが設けら
れ、また利用回路へ十分な大きさの交流出力Ｖ。
を供給するためには前置増幅器Ａの増幅率を十分に大き
くしなければならない。
くしなければならない。
第２図ａに本考案の原理を説明するための回路を示す。
同図すまたはＣに示すようなバックグラウンド（直流光
）ＥｌまたはＲ２に含まれる交流会ｅを検出する場合を
想定する。
）ＥｌまたはＲ２に含まれる交流会ｅを検出する場合を
想定する。
第２図ａに示すようにＣｄＳ等の光導電素子Ｒ１を検出
抵抗Ｒ２と直列にして供給電圧Ｖ。
抵抗Ｒ２と直列にして供給電圧Ｖ。
とアースの間に接続する。
光導電素子Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点ａの出力電圧■は、
ところで光導電素子Ｒ１の抵抗値は、直流光Ｅに起因す
る定常的な抵抗成分Ｒ（Ｅ）と交流光ｅに起因する交流
的に変化する抵抗成分子 （ｅ）の和、すなわち、 Ｒ１＝Ｒ（Ｅ）＋ｒ （ｅ） −”（２）と考えられる
から、式（１）は Ｒ（Ｅ）がｒ （ｅ）に対して十分大きい合は、 （Ｒ（Ｅ）＞ ｒ （ｅ））場 式（３）に含まれる交流変化分（瞬時電圧）■は ところで交流会Ｖを最も効率良く抽出できる状態、すな
わち最大のレベルの交流会Ｖを得ることのできる状態に
抵抗Ｒ２の値を設定するには、ｄ■／ｄＲ２＝０なる条
件を満足するＲ２を求めればよい。
る定常的な抵抗成分Ｒ（Ｅ）と交流光ｅに起因する交流
的に変化する抵抗成分子 （ｅ）の和、すなわち、 Ｒ１＝Ｒ（Ｅ）＋ｒ （ｅ） −”（２）と考えられる
から、式（１）は Ｒ（Ｅ）がｒ （ｅ）に対して十分大きい合は、 （Ｒ（Ｅ）＞ ｒ （ｅ））場 式（３）に含まれる交流変化分（瞬時電圧）■は ところで交流会Ｖを最も効率良く抽出できる状態、すな
わち最大のレベルの交流会Ｖを得ることのできる状態に
抵抗Ｒ２の値を設定するには、ｄ■／ｄＲ２＝０なる条
件を満足するＲ２を求めればよい。
したがって式（４）より
Ｒ２＝Ｒ（Ｅ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（５）のときが最適条件を与えるこ
とがわがる。
・・・・・・・・・（５）のときが最適条件を与えるこ
とがわがる。
このとき
以上のような本考案の原理を応用した測光装置の実施例
を第３図に示す。
を第３図に示す。
第３図の回路では第２図ａの抵抗Ｒ２の機能を果すもの
として参照用光導電素子Ｒ２ａを用いている。
として参照用光導電素子Ｒ２ａを用いている。
図示のように演算増幅器１ならびに抵抗Ｒ３およびＲ４
からなる非反転増幅器６の非反転入力（＋）として接続
点ａの電圧を供給し、抵抗Ｒ３には供給電圧Ｖ。
からなる非反転増幅器６の非反転入力（＋）として接続
点ａの電圧を供給し、抵抗Ｒ３には供給電圧Ｖ。
の半分の値の参照電圧Ｖ。
／２を与える。この非反転増幅器６の増幅率は１＋Ｒ４
／Ｒ３となる。
／Ｒ３となる。
非反転増幅器６の出力５ （測光装置の出力でもある）
は、演算増幅器２、コンデンサＣおよび抵抗５からなる
積分器７に接続され、演算増幅器２の非反転入力（＋）
には電圧Ｖ。
は、演算増幅器２、コンデンサＣおよび抵抗５からなる
積分器７に接続され、演算増幅器２の非反転入力（＋）
には電圧Ｖ。
／２を供給する。演算増幅器２の出力端子５は増幅用ト
ランジスタ３のベースに接続し、このｌ・ランジスタ３
のコレクタ電流で発光ダイオード４を駆動する。
ランジスタ３のベースに接続し、このｌ・ランジスタ３
のコレクタ電流で発光ダイオード４を駆動する。
光導電素子Ｒ２ａは発光ダイオード４の発する光によっ
てのみ照射され、光導電素子Ｒ２ａと発光ダイオード４
で光結合素子を構成する。
てのみ照射され、光導電素子Ｒ２ａと発光ダイオード４
で光結合素子を構成する。
測光用光導電素子Ｒ１に第２図すに示すような光量変化
の被測定外光が入射した場合を考える。
の被測定外光が入射した場合を考える。
前述の非反転増幅器６は、接続点ａの電圧と参照電圧Ｖ
。
。
／２の差に増幅率１＋Ｒ４／Ｒ３を乗じた値■
の出力を発生する。
つまりこの出力は、（＃−？）（１＋黒Ｌ）なる直流成
分とｅ（１＋−！−）なるＲ３
Ｒ３ 交流戊分とからなる。
分とｅ（１＋−！−）なるＲ３
Ｒ３ 交流戊分とからなる。
演算増幅器２、抵抗Ｒ５およびコンデンサＣからなる積
分器７は、非反転増幅器６の出力を積分するが、その時
定数ＵＲ５を被測定交流光ｅの周期より大きく設定して
おく。
分器７は、非反転増幅器６の出力を積分するが、その時
定数ＵＲ５を被測定交流光ｅの周期より大きく設定して
おく。
したがって上述の交流成分の時間積分は零になるので積
分器７の出力は上述の直流成分のみに依存する。
分器７の出力は上述の直流成分のみに依存する。
トランジスタ３は積分器７のこのような出力、すなわち
直流成分の積分値を増幅し、このコレクタ電流によって
発光ダイオード４を駆動する。
直流成分の積分値を増幅し、このコレクタ電流によって
発光ダイオード４を駆動する。
光導電素子Ｒ２ａの抵抗値は発光ダイオード４からの光
に応動して変化するので、外光の直流分Ｅに依存して変
化する。
に応動して変化するので、外光の直流分Ｅに依存して変
化する。
たとえば外光の直流分Ｅが減少（すなわち交流会ｅの変
化に比較して緩やかに減少）して光導電素子Ｒ１の抵抗
値が光導電素子Ｒ２ａにくらべて大きくなると接続点ａ
の直流電位は参照電圧Ｖ。
化に比較して緩やかに減少）して光導電素子Ｒ１の抵抗
値が光導電素子Ｒ２ａにくらべて大きくなると接続点ａ
の直流電位は参照電圧Ｖ。
／２より高くなる。したがって非反転増幅器６の直流出
力が増加するので積分器７の出力が低下（負の方向に増
大）し、発光ダイオード４の発光光量が減少する。
力が増加するので積分器７の出力が低下（負の方向に増
大）し、発光ダイオード４の発光光量が減少する。
そこで光導電素子Ｒ２ａの抵抗値は受光光量の減少分だ
け増加する。
け増加する。
すなわち光導電素子Ｒ１のそのときの抵抗値に等しくな
るまで増加する。
るまで増加する。
かくして式（５）の条件が維持され、外光の交流法ｅを
効率良く抽出することができる。
効率良く抽出することができる。
また逆に外光に含まれる直流分Ｅが増加した場合は光導
電素子Ｒ１の抵抗値が光導電素子Ｒ２ａにくらべて小さ
くなり、上述と逆の作用で積分器７の出力が上昇（正の
方向に増大）し光導電素子Ｒ２ａは発光ダイオード４に
より強い光を照射されるので、Ｒ２ａの値はＲ１の値に
等しくなるまで減少する。
電素子Ｒ１の抵抗値が光導電素子Ｒ２ａにくらべて小さ
くなり、上述と逆の作用で積分器７の出力が上昇（正の
方向に増大）し光導電素子Ｒ２ａは発光ダイオード４に
より強い光を照射されるので、Ｒ２ａの値はＲ１の値に
等しくなるまで減少する。
このように外光の直流分Ｅが変化しても光導電素子Ｒ２
ａがそれに応じて制御されるので、常に最適の動作条件
（式（５））が維持される。
ａがそれに応じて制御されるので、常に最適の動作条件
（式（５））が維持される。
このように、接続点ａの電圧および参照電圧Ｖ、 ／２
を基準とする非反転増幅器６と、非反転増幅器６の出力
に含まれる直流成分のみに依存した積分出力を生じる積
分器７と、この積分出力により駆動される発光ダイオー
ド４とで帰還ループを構成することによって、接続点ａ
の直流電位が外光の直流成分Ｅの大きさに無関係に常に
参照電圧■ｏ／２に等しい値に維持される。
を基準とする非反転増幅器６と、非反転増幅器６の出力
に含まれる直流成分のみに依存した積分出力を生じる積
分器７と、この積分出力により駆動される発光ダイオー
ド４とで帰還ループを構成することによって、接続点ａ
の直流電位が外光の直流成分Ｅの大きさに無関係に常に
参照電圧■ｏ／２に等しい値に維持される。
このとき接続点ａに現われる交流法の瞬時電圧■は式（
６）に示すようにｒ（ｅ）に従って変化するが、これは
光導電素子Ｒ１への入射光に含まれる交流法ｅが２つの
光導電素子Ｒ１およびＲ２ａの直列接続構成によって交
流変化分Ｖなる電圧に変換増幅されたことを意味する。
６）に示すようにｒ（ｅ）に従って変化するが、これは
光導電素子Ｒ１への入射光に含まれる交流法ｅが２つの
光導電素子Ｒ１およびＲ２ａの直列接続構成によって交
流変化分Ｖなる電圧に変換増幅されたことを意味する。
この電圧はさらに非反転増幅器６によって（１＋Ｉう）
倍に増幅されるので、非常に高感度に交流光ｅを検出す
ることができる。
倍に増幅されるので、非常に高感度に交流光ｅを検出す
ることができる。
また非反転増幅器６は上述のように１より大きい増幅率
を有しており、光導電素子Ｒ１およびＲ２ａの面抵抗値
を等しくするための適応制御は非常に迅速に行なわれる
。
を有しており、光導電素子Ｒ１およびＲ２ａの面抵抗値
を等しくするための適応制御は非常に迅速に行なわれる
。
以上一実施例について本考案を説明したが、当業者には
種々の変形が可能である。
種々の変形が可能である。
たとえば、積分器７は抵抗Ｒ５の代りにコイルを、コン
テ゛ンサＣの代りに抵抗を使用して構成してもよい。
テ゛ンサＣの代りに抵抗を使用して構成してもよい。
発光ダイオード４および光導電素子Ｒ２ａからなる光結
合素子は、発光ダイオード４の代りに磁界発生素子であ
るコイルを使用し、光導電素子Ｒ２ａの代りにたとえば
ビスマス抵抗などの磁界感応素子を使用したものに置換
してもよい。
合素子は、発光ダイオード４の代りに磁界発生素子であ
るコイルを使用し、光導電素子Ｒ２ａの代りにたとえば
ビスマス抵抗などの磁界感応素子を使用したものに置換
してもよい。
第１図ａおよびｂは従来技術による測光装置の概略図、
第２図ａは本考案による測光装置の原理を説明するため
の回路図、第２図すおよびＣは本考案の原理の説明に必
要な外光の成分を示すグラフ、第３図は本考案による測
光装置の一実施例を示す回路図である。 〔主要部分の符号の説明〕 請求の範囲中の用語 符号 光電変換手段 Ｒ１ 可変抵抗器 Ｒ２ａ 制御手段 ３ 制御手段 ４ 差動増幅回路 ６ 積分回路 ７ 詳細な説明中の用語 光導電素子 光導電素子 トランジスタ 発光ダイオード 非反転増幅器 積分器
第２図ａは本考案による測光装置の原理を説明するため
の回路図、第２図すおよびＣは本考案の原理の説明に必
要な外光の成分を示すグラフ、第３図は本考案による測
光装置の一実施例を示す回路図である。 〔主要部分の符号の説明〕 請求の範囲中の用語 符号 光電変換手段 Ｒ１ 可変抵抗器 Ｒ２ａ 制御手段 ３ 制御手段 ４ 差動増幅回路 ６ 積分回路 ７ 詳細な説明中の用語 光導電素子 光導電素子 トランジスタ 発光ダイオード 非反転増幅器 積分器
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 １ 受光光に含まれる交流成分を抽出する測光装置にお
いて、該測光装置は、被測定光を受光して電気的信号に
変換する光電変換手段と、該充電変換手段に直列に接続
された可変抵抗器と、該充電変換手段および可変抵抗器
の間の接続点に接続された第１の入力端子ならびに該光
電変換手段および可変抵抗器の両抵抗値が等しいときの
前記接続点の直流電位に等しい値の参照電位に接続され
た第２の入力端子ならびに該測光装置の出力としての出
力端子を有し、１以上の値の増幅率を有する差動増幅回
路と、該差動増幅回路の出力を積分する積分回路と、該
積分回路の出力に応動して前記可変抵抗器の抵抗値を変
化させる制御手段とを含み、該積分回路の時定数は前記
交流成分の周期より大きく設定され、これによって前記
可変抵抗器の抵抗値は前記接続点の直流電位が前記参照
電位に常に等しくなるように制御されることを特徴とす
る交流光の測光装置。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項記載の測光装置にお
いて、前記制御手段は前記積分回路の出力に応じた光を
発生する発光素子を含み、前記可変抵抗器は該発光素子
からの入射光に応動して抵抗値が変化する光導電素子で
あることを特徴とする測光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13310177U JPS59598Y2 (ja) | 1977-10-05 | 1977-10-05 | 交流光の測光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13310177U JPS59598Y2 (ja) | 1977-10-05 | 1977-10-05 | 交流光の測光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5459873U JPS5459873U (ja) | 1979-04-25 |
| JPS59598Y2 true JPS59598Y2 (ja) | 1984-01-09 |
Family
ID=29101250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13310177U Expired JPS59598Y2 (ja) | 1977-10-05 | 1977-10-05 | 交流光の測光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59598Y2 (ja) |
-
1977
- 1977-10-05 JP JP13310177U patent/JPS59598Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5459873U (ja) | 1979-04-25 |
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