JPS6285832A - 光学式温度計 - Google Patents
光学式温度計Info
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- JPS6285832A JPS6285832A JP22728485A JP22728485A JPS6285832A JP S6285832 A JPS6285832 A JP S6285832A JP 22728485 A JP22728485 A JP 22728485A JP 22728485 A JP22728485 A JP 22728485A JP S6285832 A JPS6285832 A JP S6285832A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 230000006903 response to temperature Effects 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
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- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
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Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
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。
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、半導体のエネルギーギャップの温度変化を利
用した２波長方式の光学式温度計に関する。
用した２波長方式の光学式温度計に関する。
（ロ）従来技術とその問題点
一般に、ＧａＡｓなどの半導体は、温度変化によってエ
ネルギーギャップか変化し、これに伴ない光学的吸収端
も変化する。たとえば、第２図に示すように、温度がＴ
５、Ｔ２、Ｔ１、・・と高温側に変化すると、光学的吸
収端かλｇ１、λｇ２、λｇ３、・・・というように短
波長側から長波長側に移行する。
ネルギーギャップか変化し、これに伴ない光学的吸収端
も変化する。たとえば、第２図に示すように、温度がＴ
５、Ｔ２、Ｔ１、・・と高温側に変化すると、光学的吸
収端かλｇ１、λｇ２、λｇ３、・・・というように短
波長側から長波長側に移行する。
したがって、このような半導体で構成された温度感知素
子に対して、その光学的吸収端の温度変動範囲とオーバ
ラップする波長範囲を有する信号光Ｌｓ（ピーク波長λ
Ｓ）を透過さ仕ろと、外部温度によってその信号光Ｌｓ
の透過光量が変化するので、この現象を利用して光学式
温度計を構成することができる。
子に対して、その光学的吸収端の温度変動範囲とオーバ
ラップする波長範囲を有する信号光Ｌｓ（ピーク波長λ
Ｓ）を透過さ仕ろと、外部温度によってその信号光Ｌｓ
の透過光量が変化するので、この現象を利用して光学式
温度計を構成することができる。
このような半導体温度感知素子を用いた光学式温度計に
おいて、信号光Ｌｓを単独で使用する場合には、光ファ
イバの屈曲による損失や光コネクタ部の接続損失のばら
つき等の外的要因によって透過光量が変化するため、測
定誤差を生じ、外部温度を精度良く検出することができ
なくなる。このため、従来は、光学的吸収端の温度変動
範囲よりら波長の大きい参照光Ｌｒ（ピーク波長λｒ）
を同時に使用して信号光Ｌｓの透過光量変化を補償する
ようにした、いわゆる２波長方式の乙のが採用されてい
る。
おいて、信号光Ｌｓを単独で使用する場合には、光ファ
イバの屈曲による損失や光コネクタ部の接続損失のばら
つき等の外的要因によって透過光量が変化するため、測
定誤差を生じ、外部温度を精度良く検出することができ
なくなる。このため、従来は、光学的吸収端の温度変動
範囲よりら波長の大きい参照光Ｌｒ（ピーク波長λｒ）
を同時に使用して信号光Ｌｓの透過光量変化を補償する
ようにした、いわゆる２波長方式の乙のが採用されてい
る。
ところで、従来の２波長方式の光学式温度計では、たと
えば、信号光Ｌｓの発光素子としてＡｌＧａＡｓ系の発
光ダイオードが、参照光Ｌ ｒの発光素子としてＩｎＧ
ａＡｓ系の発光ダイオードがそれぞれ使用され、また、
受光素子として信号光Ｌｓから参照光Ｌｒまでの波長範
囲に渡る感度特性を有するＧｅ系のフォトダイオード（
ＰＤあるいはＡＰＤ）が使用されている。なお、Ｓｉ系
のフォトダイオードは、波長感度特性が悪いために実用
に適さない。
えば、信号光Ｌｓの発光素子としてＡｌＧａＡｓ系の発
光ダイオードが、参照光Ｌ ｒの発光素子としてＩｎＧ
ａＡｓ系の発光ダイオードがそれぞれ使用され、また、
受光素子として信号光Ｌｓから参照光Ｌｒまでの波長範
囲に渡る感度特性を有するＧｅ系のフォトダイオード（
ＰＤあるいはＡＰＤ）が使用されている。なお、Ｓｉ系
のフォトダイオードは、波長感度特性が悪いために実用
に適さない。
ところが、上記のＧｅ系の受光素子は、暗電流か温度に
よって指数関数的に増加するので、この影響を取り除か
ないと精度良い温度測定が不可能となる。このため、従
来は、受光素子を恒温槽内に配置したり、チョッパで入
射光をパルス状にして受光素子からの出力信号を交流化
するなどして暗電流の影響を除去４″ろようにしている
。しかしなから、このような手段を講じろと、装置が大
形化し、高価になるばかってなく、受光側の信号処理回
路か複雑になる。さらに、Ｇｅ系の受光素子では、４１
２列抵抗が小さい、雑音等価パワーが大きく微弱光に対
するＳＺＮ比が悪いなどの問題らある。
よって指数関数的に増加するので、この影響を取り除か
ないと精度良い温度測定が不可能となる。このため、従
来は、受光素子を恒温槽内に配置したり、チョッパで入
射光をパルス状にして受光素子からの出力信号を交流化
するなどして暗電流の影響を除去４″ろようにしている
。しかしなから、このような手段を講じろと、装置が大
形化し、高価になるばかってなく、受光側の信号処理回
路か複雑になる。さらに、Ｇｅ系の受光素子では、４１
２列抵抗が小さい、雑音等価パワーが大きく微弱光に対
するＳＺＮ比が悪いなどの問題らある。
本発明は、従来のかかる問題点を解消し、常に安定した
精度良い温度測定かできるようにするととらに、安価で
実用に適した光学式温度計を提供することを目的とする
。
精度良い温度測定かできるようにするととらに、安価で
実用に適した光学式温度計を提供することを目的とする
。
（ハ）問題点を解決するための手段
本発明は」二記の目的を達成するために、温度変化に対
応してエネルギーギャップが変動する半導体温度感知素
子を有する温度センサを備え、この温度センサのｉｆＩ
記温度感知素子に対して互いにピーク波長が異なる信号
光と参照光とを透過させ、透過した面記信号光と参照光
とを受光素子で受光して両者の光強度比に基づいて外部
温度を検知する２波長方式の光学式温度計において、前
記受光素子をＩｎＧａＡｓ系半導体で構成している。
応してエネルギーギャップが変動する半導体温度感知素
子を有する温度センサを備え、この温度センサのｉｆＩ
記温度感知素子に対して互いにピーク波長が異なる信号
光と参照光とを透過させ、透過した面記信号光と参照光
とを受光素子で受光して両者の光強度比に基づいて外部
温度を検知する２波長方式の光学式温度計において、前
記受光素子をＩｎＧａＡｓ系半導体で構成している。
（ニ）実施例
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は、本発明の実施例に係る光学式温度計の構成図
である。同図において、符号ｌは２波長方式の光学式温
度計、２は温度変化に対応してエネルギーギャップが変
動する半導体温度感知素子１１を存する温度センサであ
る。また、６は信号光Ｌ ｓを発生ずるＡｌＧａＡｓ系
の発光ダイオード８が内蔵された第１発光器、１０は参
照光Ｌｒを発生するＩｎＧａＡｓ系の発光ダイオードが
内蔵された第２発光器である。したがって、本例の場合
、信号光Ｌｓのピーク波長は０．８７μｍ１参照光Ｌｒ
のピーク波長は１．３μｍにそれぞれ設定されている。
である。同図において、符号ｌは２波長方式の光学式温
度計、２は温度変化に対応してエネルギーギャップが変
動する半導体温度感知素子１１を存する温度センサであ
る。また、６は信号光Ｌ ｓを発生ずるＡｌＧａＡｓ系
の発光ダイオード８が内蔵された第１発光器、１０は参
照光Ｌｒを発生するＩｎＧａＡｓ系の発光ダイオードが
内蔵された第２発光器である。したがって、本例の場合
、信号光Ｌｓのピーク波長は０．８７μｍ１参照光Ｌｒ
のピーク波長は１．３μｍにそれぞれ設定されている。
１４は第１発光器６からの信号光Ｌ ｓと第２発光器１
０からの参照光Ｌｒとを合流する合流器である。また、
１６は温度センサ２の前記温度感知素子４を透過した信
号光Ｌｓと参照光Ｌ ｒとを共に受光する受光器であっ
て、この受光器１６には、ＩｎＧａＡｓ系半導体で構成
されたＰＩＮフォトダイオードの受光素子１８か内蔵さ
れている。このＩｎＧ ａＡ ｓ系半導体の受光素子１
８は、暗電流が２５°ＣでｌｎＡ程度、４０℃てｌ０ｎ
Ａ程度と極めて小さく、また、並列抵抗が大きく、雑音
等価パワーか大きいなとの特性を有している。
０からの参照光Ｌｒとを合流する合流器である。また、
１６は温度センサ２の前記温度感知素子４を透過した信
号光Ｌｓと参照光Ｌ ｒとを共に受光する受光器であっ
て、この受光器１６には、ＩｎＧａＡｓ系半導体で構成
されたＰＩＮフォトダイオードの受光素子１８か内蔵さ
れている。このＩｎＧ ａＡ ｓ系半導体の受光素子１
８は、暗電流が２５°ＣでｌｎＡ程度、４０℃てｌ０ｎ
Ａ程度と極めて小さく、また、並列抵抗が大きく、雑音
等価パワーか大きいなとの特性を有している。
２０は受光器１６で受光された信号光Ｌｓと参照光Ｌｒ
とに基づいて出力される各光検出信号から信号光Ｌ ｓ
と参照光Ｌｒとの強度比に基づいて外部温度を算出する
信号処理回路、２２は光ファイバである。
とに基づいて出力される各光検出信号から信号光Ｌ ｓ
と参照光Ｌｒとの強度比に基づいて外部温度を算出する
信号処理回路、２２は光ファイバである。
上記構成の光学式温度計において、第１発光器６の発光
ダイオード８から信号光Ｌｓが、第２発光器１０の発光
ダイオード１２から参照光Ｌｒがそれぞれ時分割多重方
式で出力される。各発光器６．１０から放射された信号
光Ｌｓと参照光Ｌｒとは合流器１４て合流された後、共
に温度センサ２の導体温度感知素子４に照射され。その
際、参照光Ｌ「の波長は、半導体温度感知素子４の光学
的吸収端の変動範囲よりも大きいために、該温度感知素
子４に吸収されることなくそのまま透過する。
ダイオード８から信号光Ｌｓが、第２発光器１０の発光
ダイオード１２から参照光Ｌｒがそれぞれ時分割多重方
式で出力される。各発光器６．１０から放射された信号
光Ｌｓと参照光Ｌｒとは合流器１４て合流された後、共
に温度センサ２の導体温度感知素子４に照射され。その
際、参照光Ｌ「の波長は、半導体温度感知素子４の光学
的吸収端の変動範囲よりも大きいために、該温度感知素
子４に吸収されることなくそのまま透過する。
一方、信号光Ｌｓは、半導体温度感知素子４の温度変化
に応じた吸収を受けてその透過光量が変化する。
に応じた吸収を受けてその透過光量が変化する。
そして、温度センサ２の半導体温度感知素子４を透過し
た信号光Ｌｓと参照光Ｌｒは、共に受光器１６のＩｎＧ
ａＡｓ系半導体で構成されたＰＩＮフォトダイオードの
受光素子１８で受光される。受光素子１８からは受光し
た信号光Ｌｓと参照光Ｌｒの光量に対応した光検出信号
がそれぞれ出力され、これらの光検出信号が次段の信号
処理回路２０に送出される。したがって、信号処理回路
２０は、信号光Ｌｓと参照光Ｌｒに信号光Ｌｓと参照光
Ｌｒとの強度比に基づいて外部温度を算出する。すなわ
ち、いま、受光器１６から出力される信号光Ｌ−ｓに基
づく検出電圧をＶｓ、参照光Ｌｒに基づく検出電圧をＶ
ｒとすると、 Ｖｓ＝Ａ、αＣ８α５（ｔ）
（１）Ｖ ｒ ＝ Ａ ２ αｃ ｔ
（２）ここに、Ａ１、Ａ、は発光、受光
素子や回路系の特性によって決まる定数、Ｃ５（ｔ）は
半導体温度感知素子４の温度によって変化する透光率、
αＣいαＣ３はそれぞれ光ファイバ２２の曲がりなどに
起因して伝送中に生しる光の透過率である。ここで、上
記ＶｓとＶｒとの比をＶ。とすると、Ｖ ｏ＝ Ｖ ｓ
／ Ｖ ｒ−（Ａ Ｉ／ Ａ ２）Ｃ５（ｔＸαｃ＋／
αＣ２）となる。（３）式において、Ａ、ＳＡ、は既知
の値であり、また、光ファイバ２２の伝送中に信号光Ｌ
Ｓと参照光Ｌｒとか同し損失を受けるときには、αｃ＋
／αＣ７の比率はｌとなるので、 Ｖ ｏＣｃａ ５（ｔ）
（４）すなわち、Ｖｏを測定することで外部温度が算
出される。
た信号光Ｌｓと参照光Ｌｒは、共に受光器１６のＩｎＧ
ａＡｓ系半導体で構成されたＰＩＮフォトダイオードの
受光素子１８で受光される。受光素子１８からは受光し
た信号光Ｌｓと参照光Ｌｒの光量に対応した光検出信号
がそれぞれ出力され、これらの光検出信号が次段の信号
処理回路２０に送出される。したがって、信号処理回路
２０は、信号光Ｌｓと参照光Ｌｒに信号光Ｌｓと参照光
Ｌｒとの強度比に基づいて外部温度を算出する。すなわ
ち、いま、受光器１６から出力される信号光Ｌ−ｓに基
づく検出電圧をＶｓ、参照光Ｌｒに基づく検出電圧をＶ
ｒとすると、 Ｖｓ＝Ａ、αＣ８α５（ｔ）
（１）Ｖ ｒ ＝ Ａ ２ αｃ ｔ
（２）ここに、Ａ１、Ａ、は発光、受光
素子や回路系の特性によって決まる定数、Ｃ５（ｔ）は
半導体温度感知素子４の温度によって変化する透光率、
αＣいαＣ３はそれぞれ光ファイバ２２の曲がりなどに
起因して伝送中に生しる光の透過率である。ここで、上
記ＶｓとＶｒとの比をＶ。とすると、Ｖ ｏ＝ Ｖ ｓ
／ Ｖ ｒ−（Ａ Ｉ／ Ａ ２）Ｃ５（ｔＸαｃ＋／
αＣ２）となる。（３）式において、Ａ、ＳＡ、は既知
の値であり、また、光ファイバ２２の伝送中に信号光Ｌ
Ｓと参照光Ｌｒとか同し損失を受けるときには、αｃ＋
／αＣ７の比率はｌとなるので、 Ｖ ｏＣｃａ ５（ｔ）
（４）すなわち、Ｖｏを測定することで外部温度が算
出される。
（へ）効果
以上のように本発明によれば、受光素子を［ｒ＋ＧａＡ
ｓ系半導体で構成したので、暗電流が少ない、並列抵抗
が大きく、雑音等価パワーが大きいなどの特性が得られ
る。このため、常に安定した精度良い温度測定ができる
ようになるとともに、安価で実用に適した光学式温度計
が得られる等の効果が発揮される。
ｓ系半導体で構成したので、暗電流が少ない、並列抵抗
が大きく、雑音等価パワーが大きいなどの特性が得られ
る。このため、常に安定した精度良い温度測定ができる
ようになるとともに、安価で実用に適した光学式温度計
が得られる等の効果が発揮される。
第１図は本発明の実施例を示す光学式温度計の概略構成
図、第２図は温度感知素子の光学的吸収端、信号光、参
照先の各関係を示す説明図である。 １・・・光学式温度計、２・・・温度センサ、４・・半
導体温度感知素子、１８・・・受光素子。
図、第２図は温度感知素子の光学的吸収端、信号光、参
照先の各関係を示す説明図である。 １・・・光学式温度計、２・・・温度センサ、４・・半
導体温度感知素子、１８・・・受光素子。
Claims (1)
- （１）温度変化に対応してエネルギーギャップが変動す
る半導体温度感知素子を有する温度センサを備え、この
温度センサの前記温度感知素子に対して互いにピーク波
長が異なる信号光と参照光とを透過させ、透過した前記
信号光と参照光とを受光素子で受光して両者の光強度比
に基づいて外部温度を検知する２波長方式の光学式温度
計において、 前記受光素子をＩｎＧａＡｓ系半導体で構成したことを
特徴とする光学式温度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22728485A JPS6285832A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 光学式温度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22728485A JPS6285832A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 光学式温度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285832A true JPS6285832A (ja) | 1987-04-20 |
Family
ID=16858399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22728485A Pending JPS6285832A (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 光学式温度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6285832A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5779365A (en) * | 1992-11-25 | 1998-07-14 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Temperature sensor for medical application |
| US6019507A (en) * | 1992-11-25 | 2000-02-01 | Terumo Cardiovascular Systems Corporation | Method of making temperature sensor for medical application |
| JP2011252716A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-15 | Sumitomo Electric Device Innovations Inc | 光強度測定方法 |
| US10139290B2 (en) | 2014-03-04 | 2018-11-27 | Tokyo Electron Limited | Optical temperature sensor and method for manufacturing optical temperature sensor |
| US10139289B2 (en) | 2014-03-04 | 2018-11-27 | Tokyo Electron Limited | Temperature measurement device, light emitting module and temperature measurement method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5680179A (en) * | 1979-12-05 | 1981-07-01 | Nec Corp | Planar type hetero-junction light detector |
| JPS57198668A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-06 | Fujitsu Ltd | Light receiving element |
| JPS5861679A (ja) * | 1981-10-07 | 1983-04-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 量子井戸層付アバランシ・ホトダイオ−ド |
| JPS59168328A (ja) * | 1983-03-15 | 1984-09-22 | Toshiba Corp | 光学的温度測定装置 |
-
1985
- 1985-10-11 JP JP22728485A patent/JPS6285832A/ja active Pending
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| JP2011252716A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-15 | Sumitomo Electric Device Innovations Inc | 光強度測定方法 |
| US8520199B2 (en) | 2010-05-31 | 2013-08-27 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Method for measuring optical input power by avalanche photodiode |
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