JPS62223637A - 測光装置 - 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】 イ、産業上の利用分野 本発明は、各種の測定装置において用いられている光チ
ョッパにおいて特にバイモルフを用いた振動型の光チョ
ッパを用いた放射温度計に間する口、従来の技術 測光においては、信号を交流ｆヒした方が測光回路の動
作が安定し、Ｓ　、Ｎ比ら向上できる。特に１０μｉｎ
帯の赤外線センサーでは、装置からの放射ノイズを除去
するためにも光をチョッピングしてセンサに入射させる
場合が多い、従来このような光チョッパとしては開口を
設けた円板をモータによって回転させると云う方式が一
般に用いられていた。しかし、この型の光チョッパは構
造的に大型であり、モータを用いかつその回転精度を上
げるためには高値となるほが寿命の点でも問題点があり
、バイモルフを用いたチョッパがその構造的単純さ、そ
のために安価軽量で信頼性が高く小型であると云う所が
注目されるようになってきた所でバイモルフを用いた光
チョッパでは光の断続のために充分な変位量を得るには
バイモルフを薄く長いものにする必要がある。即ちバイ
モルフは２枚の圧電素子を貼合せて一方が伸び他方が縮
むように電圧を印加するもので、バイモルフの先端の撓
み量は厚さの１．５〜２乗に反比例し、長さの１．５〜
２乗に比例するから、バイモルフの撓みを大きくするた
めには薄く長くする必要があるが、そうするとバイモル
フの外力による撓み易さも大きくなり、ポータプルな装
置の場合、装置の姿勢によってチョッパの重力による撓
み量が変化するなめ、光の断続期間の比率が変化して測
定誤差を生ずると云う問題がある。チョッパの重力によ
る撓みの影響は手動的に補正することは可能であるが、
装置を動かす度に補正をやり直すのは大変面倒である。

ハ　発明が解決しようとする問題点 本発明は、バイモルフを用いた光チョッパの重力による
撓みの影響を自動的に補正し、格別な調整操作なしに測
光装置の姿勢を自由に変えて、しかも測定誤差が生じな
いようにしようとするのもである。

二０問題点解決のための手段 バイモルフに保持されたチョッパの恒常的な変位を検出
する手段を設け５この検出手段の出力により上記光チョ
ッパの恒常的な変位による測定データの変化を補正する
ようにした。

ホ９作用 チョッパはバイモルフに保持され、バイモルフには交流
電圧或は正負のパルス電圧が印加されて振動せしめられ
、チョッピング動１ｔが行われる。

バイモルフが垂直であるときは重力の’Ｍ９はないが、
バイモルフが水平或は傾いた状態にあるときは重力によ
るバイモルフの撓みでチョッパの振動の中心位置はバイ
モルフが垂直である場合よりずれている。前項で恒常的
な変位と云うのはこのずれのことである。このずれを検
出し、このずれ信号と測定データの変化とのｒ７５係の
実測により、ずれ信号と測定データのひずみの補正デー
タとの変換式を求めておくか、或は変換テーブルを作成
してコンピュータに記憶させておき、ずれ信号を基に測
定データを正しい測定値に補正するようにすれば、重力
によるチョッパの変位による。１ｍ定データの変化が補
正され、測光装置をどのような方向に向けても、自動的
に姿勢の変１ヒによる測定データの変化が補正され、常
に正しい測定値を提供されることになる。

へ、実施例 以下述べる実施例は放射温度計に本発明を適用したもの
である。

実施例１゜第１図に第１の実施例を示す、第１図におい
て、１は光チョッパでバイモルフ２の上端に取ｆ寸けら
れている。バイモルフ２は下端がベース３に固定され、
上端が自由な片持梁になっており、図で左右に撓み、そ
れに件ってチョッパ１も矢印１ｂ、ｌｃ力方向変位せし
められる。４は光規制板で中央に開口４ａを有し、チョ
ッパ１がこの開口を覆うことで開口を通過する光が遮断
され、開口４ａからチョッパ１が退避することで光が開
口を通過する。第２図はこの実施例の側面を示す。この
図で光は左方から光規制板４の開口４ａを通過する。放
射温度計は被検体からの赤外線を測光して被検体の温度
を測定するもので、開口４ａの直後に赤外線センサ６が
配置されており、光チョッパ１は光規制板４の前面で同
仮に近接した位置に配置されている。

上述した装置を第１図で右或は左へ傾けて行くとバイモ
ルフ２は自重及びチョッパ１の重みで撓む。図のように
バイモルフ２が垂直である装置姿勢を基準にして、この
時バイモルフ２に電圧が印加されていない状態でチョッ
パ１は光規制板４の開口４ａを丁度半分だけ遮蔽するよ
うにしてあり、チョッパ１はこの位置を中心にして左右
に振れ、光の断続の時間比率を等しくなるようにしであ
る。

上述実施例ではバイモルフ２が垂直である位置を基準に
して、チッパ１の重力による変位を検出する手段として
、光規制板４の開口４ａの下方に２つの開口４ａ、４ｃ
を並べて設け、上記基準位置で両開口は夫々がチョッパ
１によって面積の半分だけ遮蔽されているようにし、第
２図に示すようにチョッパ１の前側に光源の発光ダイオ
ードを配置し、開口４ａ、４ｃの直後に夫々光検出素子
としてフォトダイオード５ｂ、５ｃを配置した。

この構成でチョッパ１が振動していないときはフォトダ
イオード５ｂ、５ｃには夫々同じ元旦が入射して両者の
出力は等しい。この状態でチョッパ１を振動させるとフ
ォトダイオード５ｂ、５ｃの出力は同じ周波数で振幅の
等しい交流信号となる、装置を傾けるとチョッパ１は重
力で左右何れかの側に偏移するが、例えば右に偏るとフ
ォトダイオード５ｂの出力が増し、５ｃの出力が減少し
、この状態でチョッパ１をｗｌ動させると、この出力の
増減分だけの直流成分が重畳された交流信号が５ｂ、５
ｃから出力される。このようにしてフォトダイオード５
ｂ、５ｃの出力信号における直流成分の差がチョッパ１
の重力による偏移の検出信号で、この検出信号をＡＤ変
換器１６に入力し、ＡＤ変換器１６によってディジタル
化したズレデータをマイクロコンピュータ１１に赤外線
センサ６によって得られた測定データと共に入力し、そ
のズレデータと測定データを基にマイクロコンピュータ
１１において、事前に較正測定で得られたズレデータと
補正データとの変換公式又は変換テーブル等を使った補
正演算により、測定データを正しい検出値に補正するの
である。

第３図は上述したズレデータを取出す回路を含む具体的
な回路構成を示す０図で１は光チョッパ、２はバイモル
フ、４は光用、＄ｌｌｌ１．４ａは開口、６は光センサ
で、これらの構成は第１（２１のものと同じである。セ
ンサ６の出力はプリアンプ７、バンドパスフィルタ８、
両波整流器９、Ａ／′Ｄ変換器１０を経てマイクロコン
ピュータ１１に取込まれ、温度に変換されて表示手段１
２に出力される、フォトダイオード５ｂ、５ｃは差動的
に接続されて差動増幅器Ａ１の反転端子に接続しである
。

光用刷板４における開口４ｂ、’４ｃのチョッパ１によ
る遮蔽の増減が互いに相反しているから、フォトダイオ
ード５ｂ、５ｃの出力の交流信号の位相は互いに半周期
ずれており、従って５ｂ、５ｃを差動的に接続したとき
の出力では交流成分に直流成分の差が重畳された信号が
差動増幅２３Ａ１に入力されることになる。差動増幅器
Ａ１の非反転端子はポテンショメータ１５Ｘ１の１２ｊ
動子に接続しである。前述した基準位「では）４トダイ
オード５ｂ、５ｃの出力の直流成分は原理的に眸し・（
差動増幅器Ａ１の反転端子入力はＯであるから非反転端
子入力はＯにしておけばよいが、実際にはフォトダイオ
ード５ｂ、５ｃの特性の差、開口４ｂ、４ｃの形状誤差
等により、５ｂ、５ｃの出力の直流成分の差は０でない
ので、基準位置で作動増幅器Ａ１の出力が０になるよう
に予めポテンショメータ１５ａを調整しておくのである
。このようにして差動増幅Ｌ：Ａ１の出力信号の平均は
フォトダイオード５Ｊ　５ｃの出力におけるチョッパ１
の重力による偏移に基づく直流成分の差に相当しており
、これがＡＤ変１１４Ｒ１６に入力される。ＡＤ変換！
６：、　１６によってディジタル化された同ズレデータ
がマイクロコンピュータ１１に入力される。コンデンサ
１６１）は作動増幅器Ａ１の出力を平均し°ζ直流成分
のみ取出し、これをＡＤ￥換３１（−りにおくるために
設けたちのである。

実施例２．この実施例は第１図における赤外線センサ６
の出力を利用してチョッパ１の重力による偏移を検出す
るようにしたものである。従って横道的には第１．２図
において、光用刷板４に開口４　ｂ　＋−４ｃがなく、
またフォトダイオード５ｂ。

５ｃがないだけで他は同じでよい。従ってこの実施例の
構造図及び構造説明は省略する。この実施例において赤
外線センサ６は熱望のもので、一定時間受光したときの
素子の温度上昇を電気信号に変換するものであるから、
一種の積分型の検出素子である。第４図はこの型の放射
温度計の検出素子の出力波形が光の断続のデユーティ（
露光期間と遮光期間の時間比）によって変化する様子を
示す、同図Ａはデユーティ比が１の場合、同Ｂは同じ周
期で露光期間が長くなった場合、同Ｃは遮光期間が長く
なった場合を示す、露光中素子温度は飽和温度から離れ
た所では入射光の強さに比例して直線的に上昇し、閏っ
て出力信号も直線的に上昇する。遮光期間中素子は直線
的に冷却して４１き、出力信号も低下して、出力信号は
三角波信号となる。この三角波信号から単に直流成分除
去しただけでは正負の振れ幅が等しい三角波ｆ３号が得
られるだけであるが、一度微分すると第４図Ａの場合は
三角波の上昇降下両Ｎ間が等長であるから、上昇下降の
傾斜が等しく、微分波形は第・１図ａに示すように正負
両期間とも時間幅の等しい矩形波となる。同様にして第
４図Ｂの場合は［２１ｂのように正側の時間幅が広く負
側の時間幅が狭い矩形波となり、第４図Ｃの場合は逆に
同Ｃのように正の時間幅が狭く、負の時間幅が広い矩形
波となる。

６℃って光検出素子の出力の微分波形の正側時間幅と負
側時間幅との差は光チョッパの偏移の検出信号となるか
ら、この信号によ−）て、コンピュータが測定データの
補正を行うのである。

第５図は上述実施例の回路構成を示す０図で１は光チョ
ッパ、２はバイモルフ５４は光用刷板、４ａは開口、６
は光セ〉すで、センサ６の出力はプリアンプ７、バンド
パスフィルタ８、両波整流１９、Ａ／Ｄ変換≧り１０を
経てマイクロコンピュータ１１に取込まれ、温度に変換
されて表示手段１２に出力される。これらの構成は第３
図のものと同じである。他方プリアンプ７の出力はコン
デンサ１５ａ及び抵抗１５１〕よりなる微分回路で微分
され、微分出力がコンパレータ１７に入力される。コン
パレータ１７はこの入力信号電圧が正の時は１°′、負
の時は“０パなる論理信号をマイクロコンピュータ１１
に入力する。コンピュータ１１では光・１−ゴッパの動
作周期より短い周期のクロックパルス分コンパレータ１
７からの入力信号が１”である間だけ：Ｉ数し、その計
数値を基準値と比較する動１ヤを光チョッパの一動圧周
期毎に行っている。上記計数値と基準値との差が光グー
ゴソバのズレデータであり、このデータを決ってよ１定
データをｔ＋Ｉ＋正計算する方法は、第１実施例と全く
同じである。

ｌ・、効果 本発明における光チョッパはバイモルフを用いているの
で構造的に簡単で軽量安価しからはｔｒＩ性が高く、こ
の型の光チョッパの欠点である重力の影響が自動的に補
正されるので、測光装置を河等の手動調整もなしに自由
な姿勢でｆ史用できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の正面１２１、第２図は
同案ｍｒ’Ａの側面図、第３図は同実施例の信号処理部
の回路図、第４図は本発明の池の一実施例の動ｆヤ原理
を説明する信号波形図、第５図は同実施例の信号処理部
の回路図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光をチョッピングして測光する方式で、バイモルフに保
   持された光チョッパの恒常的な変位を検出する手段と、
   この検出手段の出力とチョッパの恒常的な変位に対する
   測光値の補正量との関係データを用いて、測光値の補正
   を行う演算手段とを有する測光装置。