JPH0668457B2 - 安定化光パルサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、光電子増倍管やフォトダイオードの特性を補
正する際に基準光として用いられる光パルサの係わり、
特に温度変化に対して安定な安定化光パルサに関する。

「従来の技術」 放射線測定装置では、放射線をまずシンチレータ等で光
パルスに変換し、次にこれを光電子増倍管あるいはフォ
トダイオードで電気信号に変換して、線量の測定を行っ
ている。

ところで光電子増倍管は、周囲の温度によってその特性
が大きく変化する。フォトダイオードについても１℃当
り約20％もの光量変化が存在する。これら光電変換素子
については、当然ながら経年変化も認められる。

そこで光電子増倍管等を使用して放射線の測定等を行う
際には、その特性を補正することが必要である。このた
め、従来から光パルサがこの目的で使用されている。光
パルサは、放射線が入力されることによって、シンチレ
ータが出力する光パルスを模擬する形で、光パルスを出
力する装置であり、この光パルサが出力する基準レベル
の光パルスを受光した際の出力信号が一定値となるよう
に、光電子倍増管の感度補正は行なわれる。光パルスの
光源としては、発光ダイオードが通常用いられている。

ところが発光ダイオードの出力する光パルスも完全に安
定したものではない。すなわち、発光ダイオードはその
光度が１℃の温度変化に対して約0.3％程度変化するの
で、このままでは光電子増倍管等の特性補償を正確に行
うことができない。そこで従来では光パルサの発光ダイ
オードに温度補償回路を取り付け、温度変化に対する光
パルスの光量の安定化を図っていた。

「発明が解決しようとする問題点」 従来では、このように温度補償回路で発光ダイオードの
特性を補償していたが、このためには個々の発光ダイオ
ードごとにこの回路の定数を最適なものに設定する必要
が生じ、回路の調整に多くの手間を必要とした。また仮
に最適の温度補償回路が作成できたとしても、発光ダイ
オードの経時変化（1000時間当り約10％の減少）等の他
の要因に対しては光量の安定化を図ることができず、結
局、光電子増倍管等の特性を十分補正することができな
かった。

上述のような発光ダイオードと特性が経時変化すること
による生ずる問題に対処するためには、たとえば、光通
信の分野で発光ダイオードの出力レベルを制御する際に
行なわれているいように、発光ダイオードの出力する光
のレベルの時間平均を検出して、その検出レベルによっ
て発光ダイオードの出力レベルの制御を行なうことも考
えられる。しかし、このような構成とした場合、光パル
スのレベルが周期的に変動していても、その変動周期
が、パルス状の電気信号を制御信号に変換する回路の時
定数より短い場合には、光パルサの出力する光のレベル
補償を行なうことができないことになる。

そこで本発明の目的は、温度変化や経時変化によって生
ずる、比較的長い周期の光量変動に対する補償や、雑音
等によって生ずる短い周期の光量変動に対する補償など
を行なうことのできる安定化光パルサを提供することに
ある。

「問題点を解決するための手段」 本発明の安定化光パルサは、間歇的に通電されて光パル
スを出力する光パルス出力用発光ダイオードと、この光
パルス出力用発光ダイオードと並列回路を構成して相補
的に通電制御される発光ダイオードと、この並列回路に
直列に接続されて同一の電源により定電流駆動され常時
点灯する点検用発光ダイオードと、この点検用発光ダイ
オードの出力する光を受光する受光素子と、受光素子の
出力により電源の出力を制御する電源制御手段とを具備
する。なお、光パルス出力用発光ダイオードと点検用発
光ダイオードは、ほぼ、同一の特性を有するものである
ことが望ましい。

このように、本発明による安定化光パルサでは、光パル
ス出力用発光ダイオードの出力レベルをモニターするの
ではなく、光パルス出力用発光ダイオードと同一の電源
により常時点灯される点検用発光ダイオードの出力レベ
ルをモニターすることにより、その制御を行なっている
ので、雑音等によって生ずる短い周期の光量変動に対す
る補償をも行なうことができる。

「実施例」 以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例における光パルサを表わした
ものである。この実施例では、３つの発光ダイオード１
〜３が使用されている。このうち第１の発光ダイオード
１は光パルス出力用発光ダイオードであり、図示しない
光電子増倍管に近接して配置されている。第２の発光ダ
イオード２は第１の発光ダイオード１と相補的に通電制
御されるようになっている。すなわち、これら両発光ダ
イオード１、２は陽極側を接続点Ａに共通に接続され、
陰極側はそれぞれ単独の駆動用IC4、５を介してモノス
テーブル・マルチバイブレータ６のＱ出力端子あるいは
出力端子に接続されている。

モノステーブル・マルチバイブレータ６はパルス幅制御
部を構成しており、パルス発生部７から一定周期のパル
ス信号８を入力するようになっている。このパルス信号
８が入力されるたびに、モノステーブル・マルチバイブ
レータ６はその時定数回路９によって決定される時間幅
でＨ（ハイ）レベルとなるパルス信号11をそのＱ出力端
子から出力し、駆動用IC4を駆動する。またモノステー
ブル・マルチバイブレータ６の出力端子からは、パル
ス信号11と論理を反転したパルス信号12が出力され、他
の駆動用IC5が駆動用IC4と相補的に駆動されることにな
る。

第１と第２の発光ダイオードの接続点Ａには第３の発光
ダイオードの陰極側が接続されており、その陽極側は定
電流源13に接続されている。第３の発光ダイオード３
は、点検用発光ダイオードであり、第１の発光ダイオー
ド１と同一ロットで得られたものが使用されている。従
ってこれらの素子の特性は互いに近似したものとなって
いる。

第３の発光ダイオード３の近傍にはフォトダイオードか
らなる受光素子15が配置されており、この発光ダイオー
ド３の出力する光線を受光するようになっている。受光
素子15による検出出力16は光信号検出部17によって検出
され、定電流制御部18は検出光の強度に応じて定電流源
13の出力する電流を制御することになる。

以上のような安定化光パルサの動作を次に説明する。

第２図ａは、パルス発生部７の出力するパルス信号８の
波形を表わしたものである。モノステーブル・マルチバ
イブレータ６はパルス信号８の立ち上がりに同期して２
種類のパルス信号11、12を出力する（同図ｂ、ｃ）。一
方のパルス信号11がＨレベルとなっている状態で第１の
発光ダイオード１が点灯し、このとき第２の発光ダイオ
ード２は消灯状態になる。また他方のパルス信号12がＨ
レベルとなっている状態で第２の発光ダイオード２が点
灯し、このとき第１の発光ダイオード１は消灯状態とな
っている。第１の発光ダイオード１から所定の周期で出
力される光パルスは光電子増倍管に入力される基準光と
して用いられる。第２の発光ダイオード２はこの光電子
増倍管と光学的に遮蔽されている。

第１および第２の発光ダイオードのこのような相補的な
点灯動作によって、接続点Ａには定電流源13から定電流
19（第２図ｄ）が流れる。これにより、第３の発光ダイ
オード３は定電流駆動されて常に点灯する。第３の発光
ダイオード３は光電子増倍管と光学的に遮蔽されている
が、第１の発光ダイオード１と同一温度環境下となるべ
き位置に配置されている。これは、第１の発光ダイオー
ド１の温度変化や経時変化による光強度の変化状態を第
３の発光ダイオード３で測定する必要があるからであ
る。

受光素子15の検出出力16は、光信号検出部17に入力され
て第３の発光ダイオード３の発光レベルが検出される。
光信号検出部17は、例えば検出出力16を増幅する増幅回
路と、増幅後の信号を平滑する平滑回路あるいは一定時
間積分すると積分回路と、これら回路の出力をＡ／Ｄ変
換するＡ／Ｄ変換器によって構成することができる。定
電流制御部18は、光信号検出部17の検出した発光レベル
を基に定電流源18を制御し、第３の発光ダイオードの光
量を常に等しくする。これによって第１の発光ダイオー
ド１の出力する光パルスの強度が等しくなるような制御
が行われることになる。

第３図は、この実施例の安定化光パルサの温度特性を、
従来なんらの補償も行わなかった光パルサと比較したも
のである。破線21で示した従来の光パルサでは、温度が
例えば０℃から40℃に変化する間に光強度が約10％も変
動したが、実線22で示した本実施例の安定化光パルサで
は１％以内の変化しか示していない。本実施例の安定化
光パルサでは経時変化いよる光量の低下も補償されるこ
とはもちろんである。

以上説明した本実施例の安定化光パルサでは、受光素子
としてフォトダイオードを用いたが、フォトトランジス
タその他の光電変換素子を使用することができることは
もちろんである。また実施例では第１の発光ダイオード
と並列に第２の発光ダイオードを接続したが、これと等
価な抵抗その他の素子をこれに代用することができるこ
とは当然である。

「発明の効果」 このように、本発明による安定化光パルサでは、光パル
ス出力用発光ダイオードの出力レベルをモニターするの
ではなく、光パルス出力用発光ダイオードと同一の電源
により常時点灯される点検用発光ダイオードの出力レベ
ルをモニターすることにより、その制御を行なっている
ので、雑音等によって生ずる短い周期の光量変動に対す
る補償も行なうことができる。また、光パルス出力用発
光ダイオードと点検用発光ダイオードとして、特性が同
一の発光ダイオードを使用すれば、温度変化や経時変化
によって生ずる、比較的長い周期の光量変動に対する補
償をも行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における安定化光パルサの回
路図、第２図はこの安定化光パルサの動作を説明するた
めの各種波形図、第３図は発光ダイオードの光強度変化
を本実施例の場合と従来の場合について比較した特性図
である。 １……第１の発光ダイオード（光パルサ出力用発光ダイ
オード）、 ２……第２の発光ダイオード、 ３……第３の発光ダイオード（点検用発光ダイオー
ド）、 13……定電流源、 15……受光素子、 17……光信号検出部、 18……定電流制御部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】間歇的に通電されて光パルスを出力する光
   パルス出力用発光ダイオードと、この光パルス出力用発
   光ダイオードと並列回路を構成して相補的に通電制御さ
   れる発光ダイオードと、 この並列回路に直列に接続されて同一の電源により定電
   流駆動され常時点灯する点検用発光ダイオードと、 この点検用発光ダイオードの出力する光を受光する受光
   素子と、 受光素子の出力により前記電源の出力を制御する電源制
   御手段 とを具備することを特徴とする安定化光パルサ。
2. 【請求項２】光パルス出力用発光ダイオードと点検用発
   光ダイオードがほぼ同一の特性を有する素子であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の安定化光パル
   サ。