(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光装置の指向性角度を推測する指向性角度推測システムであって、
光源と前記受光装置との間に、前記光源から照射された光束を光軸中心軸付近のみに制限する第１の光束幅制限部材を配置させて前記受光装置で発生する光電流を検出する第１の測定手段と、
前記光源と前記受光装置との間に、前記第１の光束幅制限部材よりも広い幅の光束を通過させる第２の光束幅制限部材を配置させて前記受光装置で発生する光電流を検出する第２の測定手段と、
前記第１の測定手段によって検出された光電流値を測定光電流値として記憶すると共に、前記第２の測定手段によって検出された光電流値を補正用光電流値として記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記補正用光電流値を用いて前記測定光電流値を補正した補正済み光電流値を算出する光電流値補正手段とを具備することを特徴とする指向性角度推測システム。
【請求項２】
前記記憶手段に記憶された複数の前記補正用光電流値の中から最大の前記補正用光電流値を最大補正用光電流値として特定する最大光電流値特定手段を具備し、
前記光電流値補正手段は、前記最大補正用光電流値と前記補正用光電流値とを用いて前記測定光電流値を補正した補正済み光電流値を算出することを特徴とする請求項１記載の指向性角度推測システム。
【請求項３】
受光装置の指向性角度を推測する指向性角度推測方法であって、
光源と前記受光装置との間に、前記光源から照射された光束を光軸中心軸付近のみに制限する第１の光束幅制限部材を配置させて前記受光装置で発生する光電流を検出する第１の測定を行うと共に、前記光源と前記受光装置との間に、前記第１の光束幅制限部材よりも広い幅の光束を通過させる第２の光束幅制限部材を配置させて前記受光装置で発生する光電流を検出する第２の測定を行い、
前記第１の測定によって検出した光電流値を測定光電流値として記憶すると共に、前記第２の測定によって検出した光電流値を補正用光電流値として記憶し、
前記補正用光電流値を用いて前記測定光電流値を補正した補正済み光電流値を算出することを特徴とする指向性角度推測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光装置の受光感度指向性の中心角度（指向性角度）を推測する指向性角度推測システム及び指向性角度推測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
搬送される用紙を検知する用紙センサーや、赤外光をトナー像面へ照射してトナー濃度を測定する濃度センサー等に用いられているフォトセンサーには、例えば図７に示すように、発光装置１０から照射された光束を受光する受光装置２０が備えられている。受光装置２０としては、例えばフォトダイオードが用いられる。受光装置２０は、図５を参照すると、リードフレーム２１と２２とが、絶縁性部材２３によりモールド固定され、リードフレーム２１の先端部２４に受光素子２５としてフォトダイオードがマウントされている。リードフレーム２１、２２の先端部は、樹脂２６によりフレーム封止され保護されている。
【０００３】
フォトダイオード等の微小な受光素子２５をリードフレーム２１上にマウントした形で提供されるデバイスの場合、その受光特性のひとつとして受光感度の指向性のばらつきが存在する。受光感度指向性のばらつきの原因としては、受光素子のマウント位置のばらつきや、受光素子２５の実装後のフレーム封止工程の精度等が考えられる。
【０００４】
受光感度指向性のずれは、受光装置２０の用途により、センサーとしての検出精度に大きく影響が出る場合がある。従って、受光装置２０の受光感度指向性を把握する必要があり、受光装置２０の受光感度指向性の測定が行われている。従来の受光感度指向性の測定方法としては、図５に示すように、受光装置２０の周囲を円周上に発光装置１０を移動させながら、受光装置２０の受光素子２５で発生する光電流を測定し、測定した光電流を、図６に示すように、グラフにプロットすることによって行われている（以下、第１の従来技術と称す）。これにより、受光感度指向性の中心角度である指向性角度を求めることができる。
【０００５】
第１の従来技術では、比較的正確に受光感度指向性を測定することができるが、角度を変えて何度も測定しなければならないため、測定に長時間を要して生産上あるいは研究開発上効率が悪いと共に、発光装置１０を移動させる必要があるため、自動化を想定した場合には、費用が相当額必要になってしまう。そこで、図７に示すように、発光装置１０から照射された光束を光軸中心軸付近のみに絞るスリット３０又はピンホールを設け、スリット３０を通った光束のみを受光装置２０の受光素子２５に入射させて、受光素子２５で発生する光電流を測定し、この光電流値から指向性角度を推測する簡易的な指向性角度測定方法が提案されている（以下、第２の従来技術と称す）。第２の従来技術では、可能な限り中心角度を推測するために、発光装置１０から照射された光束は、極力小さなスリット１０又はピンホールを通して受光装置２０の受光素子２５に入射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０３−１７４１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、第２の従来技術では、図６に示すサンプルＸ、Ｙのように、測定するサンプルの指向性角度での光電流値が略同一である場合には、指向性角度をほぼ正確に推測することができるが、図６に示すサンプルＺのように、測定するサンプルの中に指向性角度での光電流値が異なっているものが含まれている場合には、指向性角度を推測することができないという問題点があった。すなわち、サンプルＹ、Ｚでは、図６に示すＡの部分について光電流が測定されることになるが、サンプルＸとサンプルＹとの差異Ｂは指向性角度の差が反映され、サンプルＸとサンプルＺとの差異Ｂは受光感度の差が反映されている。従って、光電流に生じた差異が指向性角度に起因するものか、受光感度に起因するものかを判断することができず、指向性角度を推測することができなくなってしまう。
【０００８】
なお、特許文献１では、受発光素子の指向性の幅に着目し、発光素子と受光素子との指向性を互いに、異なったものにすることで、反射あるいは透過光を効率よく検出する技術が開示されているが、受光素子の指向性のバラツキについて言及されていない。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来技術の問題を解決し、簡易的な方法で受光装置の指向性角度を正確に推測することができる指向性角度推測システム及び指向性角度推測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の指向性角度推測システムは、受光装置の指向性角度を推測する指向性角度推測システムであって、光源と前記受光装置との間に、前記光源から照射された光束を光軸中心軸付近のみに制限する第１の光束幅制限部材を配置させて前記受光装置で発生する光電流を検出する第１の測定手段と、前記光源と前記受光装置との間に、前記第１の光束幅制限部材よりも広い幅の光束を通過させる第２の光束幅制限部材を配置させて前記受光装置で発生する光電流を検出する第２の測定手段と、前記第１の測定手段によって検出された光電流値を測定光電流値として記憶すると共に、前記第２の測定手段によって検出された光電流値を補正用光電流値として記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記補正用光電流値を用いて前記測定光電流値を補正した補正済み光電流値を算出する光電流値補正手段とを具備することを特徴とする。
さらに、本発明の指向性角度推測システムにおいて、前記記憶手段に記憶された複数の前記補正用光電流値の中から最大の前記補正用光電流値を最大補正用光電流値として特定する最大光電流値特定手段を具備し、前記光電流値補正手段は、前記最大補正用光電流値と前記補正用光電流値とを用いて前記測定光電流値を補正した補正済み光電流値を算出しても良い。
また、本発明の指向性角度推測方法は、受光装置の指向性角度を推測する指向性角度推測方法であって、光源と前記受光装置との間に、前記光源から照射された光束を光軸中心軸付近のみに制限する第１の光束幅制限部材を配置させて前記受光装置で発生する光電流を検出する第１の測定を行うと共に、前記光源と前記受光装置との間に、前記第１の光束幅制限部材よりも広い幅の光束を通過させる第２の光束幅制限部材を配置させて前記受光装置で発生する光電流を検出する第２の測定を行い、前記第１の測定によって検出した光電流値を測定光電流値として記憶すると共に、前記第２の測定によって検出した光電流値を補正用光電流値として記憶し、前記補正用光電流値を用いて前記測定光電流値を補正した補正済み光電流値を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光源と受光装置との間に、光源から照射された光束を光軸中心軸付近のみに制限する第１の光束幅制限部材を配置させて受光装置で発生する光電流を検出する第１の測定を行うと共に、光源と受光装置との間に、第１の光束幅制限部材よりも広い幅の光束を通過させる第２の光束幅制限部材を配置させて受光装置で発生する光電流を検出する第２の測定を行い、補正用光電流値を用いて測定光電流値を補正した補正済み光電流値を算出するように構成することにより、光電流値の差異が指向特性によるものか受光感度によるものかを判別することができるため、簡易的な方法で受光装置の指向性角度を正確に推測することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る指向性角度推測システムの実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すスリット切り換え部によるスリット切り換え動作を説明する説明図である。
【図３】本発明に係る指向性角度推測システムの実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明に係る指向性角度推測システムの実施の形態による測定結果例を示す図である。
【図５】従来の指向性角度測定方法を説明するための説明図である。
【図６】従来の指向性角度測定方法による測定例を示すグラフである。
【図７】従来の簡易的な指向性角度測定方法を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施の形態の指向性角度推測システムは、図１を参照すると、制御部４０と、セット部４１と、スリット切り換え部４２と、入力部４３と、記憶部４４と、最大光電流値特定部４５と、光電流値補正部４６と、出力部４７とがシステムバス４８を介して接続されている。
【００１４】
制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたマイクロコンピュータ等の情報処理部である。ＲＯＭには指向性角度推測システムの動作制御を行うための制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み出し、制御プログラムをメインメモリーであるＲＡＭに展開させることで、入力部４３から入力された所定の指示情報に応じて装置全体の制御を行う。
【００１５】
セット部４１は、被測定物である受光装置２０がセットされ、電気的に接続されるコネクタ部を有し、セットされた受光装置２０の受光素子２５で発生する光電流を検出する。セット部４１にセットされた受光装置２０は、光源である発光装置１０に対向して配置される。
【００１６】
スリット切り換え部４２は、発光装置１０から照射され、セット部４１にセットされた受光装置２０に入射される光束幅を切り換える。例えば、図２に示すように、発光装置１０から照射された光束を光軸中心軸付近のみに絞るスリット３０と、スリット３０よりも幅が広いスリット３１とが形成された遮光板３２を、発光装置１０とセット部４１にセットされた受光装置２０との間に配置させ、スリット切り換え部４２によって遮光板３２にスライドさせることで、受光装置２０に入射される光束幅を切り換えることができる。スリット３０は、発光装置１０から照射された光束を光軸中心軸付近のみに絞る第１の光束幅制限部材として機能すると共に、スリット３１は、スリット３０よりも広い幅の光束を通過させる第２の光束幅制限部材として機能する。従って、スリット３０、３１の形状は任意であり、例えば、スリット３０、３１の換わりにピンホールを用いても良い。
【００１７】
図２（ａ）には、発光装置１０から照射された光束を光軸中心軸付近のみに絞るスリット３０が発光装置１０とセット部４１にセットされた受光装置２０との間に配置された状態が示されており、この状態で第１の測定が行われる。図２（ｂ）には、スリット３０よりも幅が広いスリット３１が発光装置１０とセット部４１にセットされた受光装置２０との間に配置された状態が示されており、この状態で第２の測定が行われる。なお、スリット３１の幅は、受光指向性範囲全体をカバーする光束が通過する幅であるあることが好ましいが、必ずしも光束全体が通過する必要はない。
【００１８】
入力部４３は、キーボード等の入力手段で有り、測定を指示する測定指示入力と、測定結果の出力を指示する結果出力指示入力とが行われる。
【００１９】
記憶部４４は、半導体メモリーやＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶手段であり、スリット３０が発光装置１０とセット部４１にセットされた受光装置２０との間に配置された状態で行われる第１の測定の光電流値が測定光電流値Ｉｓとして記憶されると共に、スリット３１が発光装置１０とセット部４１にセットされた受光装置２０との間に配置された状態で行われる第２の測定の光電流値が補正用光電流値Ｉａとして記憶される。
【００２０】
最大光電流値特定部４５は、記憶部４４に記憶されている補正用光電流値Ｉａの中で最も大きい補正用光電流値Ｉａを最大補正用光電流値Ｉａｍａｘとして特定する。
【００２１】
光電流値補正部４６は、記憶部４４に記憶されている補正用光電流値Ｉａと、最大光電流値特定部４５によって特定された最大補正用光電流値Ｉａｍａｘとを用いて、記憶部４４に記憶されている測定光電流値Ｉｓを補正した補正済み光電流値Ｉｒを算出し、算出した補正済み光電流値Ｉｒを用いて指向性角度を求める。補正済み光電流値Ｉｒは、次式によって求められる。
補正済み光電流値Ｉｒ＝
補正用光電流値Ｉａ＊（測定光電流値Ｉｓ／最大補正用光電流値Ｉａｍａｘ）
【００２２】
出力部４７は、液晶ディスプレイ等の表示手段や、プリンタ等の印字手段であり、光電流値補正部４６によって求められた指向性角度を測定結果として出力する。なお、受光感度指向性を求める過程の補正済み光電流値Ｉｔを測定結果として出力しても良い。
【００２３】
次に、本発明の実施の形態の動作について図３を参照して詳細に説明する。
まず、操作者は、被測定物である受光装置２０をセット部４１にセットし、入力部４３によって測定指示入力を行う。制御部４０は、入力部４３からの測定指示入力と、結果出力指示入力とを監視しており（ステップＡ１、２）、ステップＡ１で入力部４３からの測定指示入力を受け付けると、スリット切り換え部４２を制御して、発光装置１０から照射された光束を光軸中心軸付近のみに絞るスリット３０を発光装置１０とセット部４１にセットされた受光装置２０との間に配置させ、第１の測定を行う（ステップＡ３）。この第１の測定によって検出された光電流値は、測定光電流値Ｉｓとして記憶部４４に記憶される。
【００２４】
次に、制御部４０は、スリット切り換え部４２を制御して、スリット３０よりも幅が広いスリット３１を発光装置１０とセット部４１にセットされた受光装置２０との間に配置させ、第２の測定を行い（ステップＡ４）、ステップＡ１に戻る。この第２の測定によって検出された光電流値は、補正用光電流値Ｉａとして記憶部４４に記憶される。（ステップＡ１、３、４）の動作は、測定するサンプル数分繰り返され、サンプル数分の測定光電流値Ｉｓと補正用光電流値Ｉａとして記憶部４４に記憶される。また、受光装置２０のセット部４１へのセットを自動化することで、操作者の手を煩わすことなく、サンプル数分の測定を行うことができる。
【００２５】
サンプル数分の測定が終わると、操作者は、入力部４３によって結果出力指示入力を行う。制御部４０は、ステップＡ２で入力部４３からの結果出力指示入力を受け付けると、結果出力指示を最大光電流値特定部４５と光電流値補正部４６とに通知する。最大光電流値特定部４５は、記憶部４に記憶されている補正用光電流値Ｉａの中で最も大きい補正用光電流値Ｉａを最大補正用光電流値Ｉａｍａｘとして特定する（ステップＡ５）。なお、十分なサンプル数があり、補正用光電流値Ｉａが既に特定されている場合には、ステップＡ５の動作を省略することもできる。
【００２６】
次に、光電流値補正部４６は、記憶部４４に記憶されている補正用光電流値Ｉａと、最大光電流値特定部４５によって特定された最大補正用光電流値Ｉａｍａｘとを用いて、記憶部４４に記憶されている測定光電流値Ｉｓを補正した補正済み光電流値Ｉｒを算出する（ステップＡ６）。補正用光電流値Ｉａと最大補正用光電流値Ｉａｍａｘとを用いて、測定光電流値Ｉｓを補正することで、光電流値の差異が指向特性によるものか受光感度によるものかを判別することができる。
【００２７】
図４には、本発明によって測定された測定光電流値Ｉｓ及び補正済み光電流値Ｉｒと、第１の従来技術によって測定された指向性角度とを対比してプロットしたグラフが示されている。図４によると、測定光電流値Ｉｓと指向性角度との間には、相関関係を見出すことができないが、補正済み光電流値Ｉｒと指向性角度との間には、相関関係があることが分かる。
【００２８】
次に、光電流値補正部４６は、算出した補正済み光電流値Ｉｒを指向性角度に換算し（ステップＡ７）、換算した指向性角度を測定結果として出力部４７を用いて出力させ（ステップＡ８）、処理を終了する。指向性角度への換算は、図４に示すような補正済み光電流値Ｉｒと指向性角度との相関関係を係数化したり、換算表を作成したりすることで行うことができる。
【００２９】
以上説明したように本実施の形態においては、制御部４０によって、発光装置１０と受光装置２０との間に、発光装置１０から照射された光束を光軸中心軸付近のみに制限するスリット３０を配置させて発光装置１０で発生する光電流を検出する第１の測定を行うと共に、発光装置１０と受光装置２０との間に、スリット３０よりも広い幅の光束を通過させるスリット３１を配置させて受光装置２０で発生する光電流を検出する第２の測定を行い、第１の測定によって検出された光電流値を測定光電流値Ｉｓとして記憶すると共に、第２の測定によって検出された光電流値を補正用光電流値Ｉａとして記憶部４４に記憶させ、最大光電流値特定部４５によって、記憶部４４に記憶された複数の補正済み光電流値Ｉｒの中から最大の補正済み光電流値Ｉｒを最大補正用光電流値Ｉａｍａｘとして特定し、光電流値補正部４６によって、最大補正用光電流値Ｉａｍａｘと補正用光電流値Ｉａとを用いて測定光電流値Ｉｓを補正した補正済み光電流値Ｉｒを算出するように構成されている。これにより、測定光電流値Ｉｓの差異が指向特性によるものか受光感度によるものかを判別することができるため、簡易的な方法で受光装置の指向性角度を正確に推測することができる。
【００３０】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【符号の説明】
【００３１】
１０  発光装置
２０  受光装置
２１、２２  リードフレーム
２３  絶縁性部材
２４  先端部
２５  受光素子
２６  樹脂
３０、３１  スリット
３２  遮光板
４０  制御部
４１  セット部
４２  スリット切り換え部
４３  入力部
４４  記憶部
４５  最大光電流値特定部
４６  光電流値補正部
４７  出力部
４８  システムバス
【図１】
0005749199.tif 000002
【図２】
0005749199.tif 000003
【図３】
0005749199.tif 000004
【図４】
0005749199.tif 000005
【図５】
0005749199.tif 000006
【図６】
0005749199.tif 000007
【図７】
0005749199.tif 000008