JPS62148818A - 波長検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は単色光の波長をその波長に対応した電気信号に
変換する波長−電気信号変換装置に関する。

従来の技術 従来より単色光の波長は機械的な機構によって決められ
ている。たとえば、第５図に示すようなモノクロメータ
−の場合、光源４より入射した光は、スリットＳ１及び
ミラーＭ１　、Ｍ２を経て回折格子Ｇに入射し、その回
折格子の持つ波長に対する空間的な分散により、ミラー
Ｍ３を経てスリットＳ２に出射する光はある波長の単色
光となる。

回折格子Ｇは、回転軸Ｒを中心に回転する角度位置によ
って関係づけられるように設計されており、したがって
、出射スリットを通過する単色光の波長は、回折格子の
回転角度位置によって対応づけられている。

以上に述べた様に単゛色光の波長は、回折格子の回転角
変位という機械量と対応させて測定されており、こ扛は
プリズム等を用いて光の空間的な分散を用いて単色光の
波長を測定する場合も同様である。

また、単色光の波長を直接電気信号として得る方法とし
て、特開昭５９−９９８６３号公報に記載されているよ
うな接合型の１個の光センサに印加する電圧によって光
センナの分光感度のピークを変化させて用いるものがあ
る。

発明が解決しようとする問題点 しかしながらこれに記載されているような接合型の１個
の光センサに印加する電圧によって生じる分光感度特性
の変化利用する場合、単色光の波長を直接電気信号とし
てえられるが時系列の信号を演算処理するために、入射
光の波長や光の強度が時間的に不規則に変化する際に正
確な入射波長に対する値が得られないという欠点がある
。

また、光の波長と回折格子の回転角度変位と対応させて
いる場合に生じる問題点は、使用中の機械的な摩耗によ
って、用いているギア等にラノシが生じ、較正された初
期使用時の回転角度変位と光の波長との関係に多少のず
れが生じる恐、ルがあり、測定データの再現性・信頼性
に問題があることや測定データを処理する上で回折格子
の回転角度変位を電気信号に変換することが望ましいが
複雑なメカニズムを必要とすることがあげられる。

そこで本発明は、回転角度変位を簡単に電気信号号に変
換できる波長検出装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するだめの手段 この目的を達成するため、本発明の波長検出装置は、分
光感度ピーク波長が異なる２種類の光センサを受光部と
して備え、前記２種類の光センサより得られる２つの光
電変換信号を演算処理する信号演算処理部とを有するも
のであるっ作用 この構成により、光センサからの出力を割算処理をする
ことによって得られる信号を入射している単色光の波長
に対応させることができることを利用して、単色光の波
長に対する信号を機械量に変換することなく直接かつ同
時に電気信号に変換することができることになる。

実施例 以下本発明の実施例について第１図〜第４図を用いて説
明する。第１図には本発明における装置の単色光受光部
を示しており、第２図には本発明における装置の電気的
な等何回路の概略を示している。たとえば可視光におけ
る場合を考えると単色光の受光部は可視光に感度を有す
るが分光感度特性が第３図のα及びβに示したような異
なる特性をそれぞれ有する光導電膜２ａ及び２ｂを透明
絶縁基板１上に形成し、さらに電極を形成したもので構
成されている。光導電膜２１Ｌ及び２ｂからそれぞれ得
られる光電流値α、βの商、β／αをプロットしてみる
と、第４図に示したような結果が得られ、可視光の範囲
においては受光部に入射する単色光の光の波長と商β／
αとが１対１に対応していることがわかる。本発明にお
ける単色光の波長測定原理は、以上に述べた第４図の特
性曲線を逆に利用することによって入射している単色光
の波長を知ろうとするものである。すなわち、第２図に
示したような等何回路によれば、受光部の光センサ２ａ
及び２ｂに同時に入射している単色光によって生じる光
電流は、負荷抵抗Ｒ１，を通して光電流に比例した電圧
ｖａｉｎ及びｖｂ工。に変換され、この２つの信号を信
号演算部３に入力し、信号演算部３においてはｖｂｉｎ
　／　ｖａｉｎ　　の演算を行って電圧Ｖ。Ｕ、が出力
され、その結果電圧Ｖ。、。

より第４図の関係から対応する光の波長が求められるの
である。この場合、第４図に示さ九た特性曲線はあらか
じめ測定しておき、そのデータをもとにリンアライザー
をハードウェアで作製しておき光の波長に比例した信号
に変換できるようにしておけば信号は扱いやすくなる。

以上に述べた本発明の原理は、受光部に用いる２種類の
光センサが、検出したい波長領域に感度があり、その分
光感度が第３図に示したような異なる分光感度ピークを
持つような特性であれば、特に光の波長領域を限るもの
ではない。

また、入射光は、２種類の光センサに同時に入射する構
成になっているために、光源の光強度が時間的に不規則
に変化しても誤った信号を出力することはない。

本発明のひとつの実施例として、可視光領域における単
色光の波長−電気信号変換装置について述べる。第１図
における透明絶縁基板１として硼硅酸ガラスを用い、そ
の上に２ａ及び２ｂに示されている光導電膜としてそれ
ぞれＣｄＳ及びＣｄ　Ｓ　ｏ、５Ｓｓｏ、５の薄膜（膜
厚４０００Ａ程度）を形成してＮｉＣｒ　／　Ａｕ　　
電極を設けて受光部としだ。また、負荷抵抗及び信号演
算部は、受光部の周辺回路として構成した。

ＣｄＳ及びＣｄ５ｏ、５Ｓｅｏ、５光導電性薄膜の分光
感度は、それぞれ第３図に示しだα及びβに示しだ様で
あり、第４図に示しだようなβ／αの値と入射単色光の
波長との関係を示す特性曲線を実現できる。このような
装置をたとえば第６図に示すようにモノクロメータ−の
出射スリットの後にビームスプリッタ−ＢＳｌを配置し
、本発明の装置５に出射光の一部を、導けば、装置５よ
り出射スリットＳ２を通過している単色光の波長に対応
する電気信号がただちに得られる。

あらかじめ、第４図に示されたような特性曲線のデータ
をもとにして作製されたリニアライザーによって、電気
信号が光の波長に比例するようにしたり、特性曲線をデ
ジタイズしてＲＯＭ等に記憶させておき、本発明の装置
５からの出力信号に対応する波長をＲＯＭより引き出す
ようにする等の・・−ドウヱアを装備すれば、回折格子
Ｇの回転角度変位を知らずとも出射スリン）３２を通過
している単色光を知ることができる。

発明の効果 以上のように本発明によって単色光の波長を直接電気信
号に変換できるようになりモノクロメータ−等の信頼性
・再現性が向上するだけでなく、装置のエレクトロニク
ス化がはかれ、単色光波長計測のシステム設計が簡単に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の装置の受光部の断面図、第
２図、は本発明における装置の電気的な等価回路図、第
３図は本発明に用いる２種の光センサの分光感度特性図
、第４図は本発明に用いる２個の光センサの入力信号の
演算処理後の入射光の波長と出力信号との関係を示す図
、第６図は従来からの回折格子を用いたモノクロメータ
−の概略図、第６図は本発明の装置を利用した回折格子
によるモノクロメータ−概略図である。 １　・・・・透明絶縁基板、２１Ｌ、２ｂ・・・・光セ
ンサ、３・・・・・・信号演算部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第２
　ｉｌＪ　　　　　　　　　　ＲＬ−虜荷抵抗几 Ｖｏηｔ 第３図 Ｉ 第４図 ＋００　　　　　５００　　　　　５００　　　　７０
０　　　　　１３００ＵＩＭ）第５図 第６図 ト１り

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）分光感度ピーク波長が異なる２種類の光センサを
   受光部として備え、前記２種類の光センサより得られる
   ２つの光電変換信号を演算処理する信号演算処理部を有
   することを特徴とする波長検出装置。
2. （２）受光部が透明絶縁基板と前記透明絶縁基板上に形
   成された分光感度のピーク波長が異なる２種類の光セン
   サとからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の波長検出装置。
3. （３）２種類の光センサがＣｄＳ及びＣｄＳｅあるいは
   それらの固溶体のうちいずれかよりなる２種類の光導電
   膜と前記２種類の光導電膜に設けられた電極とからなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の波長検出
   装置。
4. （４）演算処理部に２種類の光センサより得られる２つ
   の光電変換信号の商をとる演算処理機能を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の波長検出装置。