特許 7370908 受発光装置及び劣化診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-20

(45)【発行日】2023-10-30

(54)【発明の名称】受発光装置及び劣化診断方法

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/00 20060101AFI20231023BHJP

   G01R 35/00 20060101ALI20231023BHJP

   G01R 31/26 20200101ALI20231023BHJP

   G01R 31/00 20060101ALI20231023BHJP

【ＦＩ】

G01J1/00 C

G01R35/00 L

G01R31/26 F

G01R31/00

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2020045148

(22)【出願日】2020-03-16

(65)【公開番号】P2020160064

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2023-01-10

(31)【優先権主張番号】P 2019056808

(32)【優先日】2019-03-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】303046277

【氏名又は名称】旭化成エレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100181272

【弁理士】

【氏名又は名称】神 紘一郎

(72)【発明者】

【氏名】高木 雄太

【審査官】嶋田 行志

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－０４３３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０２７３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１５／１６６７２８（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特開平０７－２４５４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０２４８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２４９７１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｊ １／００－Ｇ０１Ｊ １／６０

Ｇ０１Ｊ １１／００

Ｇ０１Ｒ ３５／００－Ｇ０１Ｒ ３５／０６

Ｇ０１Ｒ ３１／００－Ｇ０１Ｒ ３１／２７

Ｇ０１Ｒ １１／００－Ｇ０１Ｒ １１／６６

Ｈ０１Ｓ ３／００－Ｈ０１Ｓ ３／３０

Ｈ０１Ｓ ５／００－Ｈ０１Ｓ ５／５０

ＪＳＴＰｌｕｓＪＳＴ７５８０／ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動電流に応じた発光量の光を出力する発光素子と、
前記発光素子からの光を受光し、受光量に応じた検出電流を出力する受光素子と、
前記発光素子へと前記駆動電流を供給し、前記受光素子から前記検出電流を取得する制御部と、
演算部と、
を備え、
前記制御部は、
前記発光素子へと第１の駆動電流を供給した場合に、前記受光素子から第１の検出電流を取得し、
前記発光素子へと第２の駆動電流を供給した場合に、前記受光素子から第２の検出電流を取得し、
前記演算部は、
所定の時刻において前記第１の検出電流を前記第２の検出電流で除した値である基準値と、前記所定の時刻から所定時間経過後において前記第１の検出電流を前記第２の検出電流で除した値である経年値とが、劣化判定条件を満たす場合に、前記発光素子の劣化を示す信号を生成し、
前記劣化判定条件は、
前記経年値を前記基準値で除した値が第１の閾値より大きい又は第２の閾値以下という条件である、
受発光装置。

【請求項2】

前記演算部は、
前記基準値を算出し、
前記所定の時刻から所定時間経過後において、前記経年値を算出する、請求項１に記載の受発光装置。

【請求項3】

前記基準値を記憶する記憶部を備える、請求項１または２に記載の受発光装置。

【請求項4】

校正を行う装置と通信する通信部を備え、
前記演算部は、前記発光素子の劣化を示す信号を前記通信部へ出力する、請求項１から３のいずれか一項に記載の受発光装置。

【請求項5】

前記演算部は、前記劣化判定条件を満たす場合、前記経年値を用いて、前記第１の検出電流と前記第２の検出電流の少なくとも一方の補正値を算出する、請求項１から４のいずれか一項に記載の受発光装置。

【請求項6】

前記演算部は、前記劣化判定条件を満たす場合、前記第１の検出電流及び前記第２の検出電流の両方、もしくは少なくともいずれか一方に対してベースライン補正を実施する、請求項１から４のいずれか一項に記載の受発光装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記劣化判定条件を満たす場合、前記経年値を用いて、前記第１の駆動電流及び前記第２の駆動電流を調整する、請求項１から４のいずれか一項に記載の受発光装置。

【請求項8】

前記発光素子がＬＥＤ又は半導体レーザーである、請求項１から７のいずれか一項に記載の受発光装置。

【請求項9】

前記発光素子が０．７μｍより長い波長の光を発光する、請求項１から８のいずれか一項に記載の受発光装置。

【請求項10】

前記受光素子が量子型センサ又は量子型赤外線センサである、請求項１から９のいずれか一項に記載の受発光装置。

【請求項11】

前記発光素子と前記受光素子とが同一基板上に形成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の受発光装置。

【請求項12】

前記制御部は、
前記第１の検出電流を取得する時刻と前記第２の検出電流を取得する時刻との間隔が１０秒以下となるように、前記第１の検出電流及び前記第２の検出電流を取得する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の受発光装置。

【請求項13】

駆動電流に応じた発光量の光を出力する発光素子と、前記発光素子からの光を受光し、受光量に応じた検出電流を出力する受光素子と、を備える受発光装置で実行される、前記発光素子の劣化診断方法であって、
前記発光素子へと前記駆動電流を供給し、前記受光素子から前記検出電流を取得するステップと、
前記発光素子へと第１の駆動電流を供給した場合に、前記受光素子から第１の検出電流を取得するステップと、
前記発光素子へと第２の駆動電流を供給した場合に、前記受光素子から第２の検出電流を取得するステップと、
所定の時刻において前記第１の検出電流を前記第２の検出電流で除した値である基準値と、前記所定の時刻から所定時間経過後において前記第１の検出電流を前記第２の検出電流で除した値である経年値とが、劣化判定条件を満たす場合に、前記発光素子の劣化を示す信号を生成するステップと、
を含み、
前記劣化判定条件は、
前記経年値を前記基準値で除した値が第１の閾値より大きい又は第２の閾値以下という条件である、
劣化診断方法。

【請求項14】

前記劣化判定条件を満たした場合に、前記経年値を用いて、前記第１の検出電流と前記第２の検出電流の少なくとも一方の補正値を算出するステップを更に含む、請求項１３に記載の劣化診断方法。

【請求項15】

前記劣化判定条件を満たした場合に、前記第１の検出電流及び前記第２の検出電流の両方、もしくは少なくともいずれか一方に対してベースライン補正を実施するステップを更に含む、請求項１３に記載の劣化診断方法。

【請求項16】

前記劣化判定条件を満たした場合に、前記経年値を用いて、前記第１の駆動電流及び前記第２の駆動電流を調整するステップを更に含む、請求項１３に記載の劣化診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は受発光装置及び劣化診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、赤外線を発光する発光素子と、検出対象の気体（例えば、ＣＯ₂ガス）を透過した赤外線を受光する受光素子と、を備え、気体における赤外線の吸収特性を利用して、気体の濃度を検出する気体検出装置が知られている。気体検出装置では、例えば、発光素子の経年劣化などが考慮され、予め設定された所定期間（例えば、１週間、１年間）ごとに、校正が行われている。

【0003】

例えば、特許文献１には、受光ユニットに投射される光量が、初期校正での設定値に保たれるように、発光素子の駆動電流を日常校正で定期的に補正する光学式記録媒体検出システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－４６９４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の受発光装置では、発光素子の劣化を簡易且つ高精度に診断することが困難であった。このため、発光素子の劣化を、光以外の特性、例えば、光源の電流駆動時の順方向電圧、逆方向電圧印加時の逆方向電流、などの特性から判断しなければならなかったが、これらの特性は、温度依存性を持つため、簡易且つ高精度な診断には向かなかった。

【0006】

一方、駆動時間から劣化を予測して校正を行う手法、例えば、１年に１度の定期校正などの校正方法も考えられるが、デバイスのばらつきや使用環境によって劣化の具合も異なるため、校正が必要な際に校正が行われない可能性がある。そのため、受発光装置の検出精度が低下するといった問題があった。

【0007】

本開示は、受発光装置の検出精度を高めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の受発光装置は、駆動電流に応じた発光量の光を出力する発光素子と、前記発光素子からの光を受光し、受光量に応じた検出電流を出力する受光素子と、前記発光素子へと前記駆動電流を供給し、前記受光素子から前記検出電流を取得する制御部と、演算部と、
を備え、前記制御部は、前記発光素子へと第１の駆動電流を供給した場合に、前記受光素子から第１の検出電流を取得し、前記発光素子へと第２の駆動電流を供給した場合に、前記受光素子から第２の検出電流を取得し、前記演算部は、基準値と、前記第１の検出電流と前記第２の検出電流との比である経年値とが、劣化判定条件を満たす場合に、前記発光素子の劣化を示す信号を生成する。

【0009】

本開示の劣化診断方法は、駆動電流に応じた発光量の光を出力する発光素子と、前記発光素子からの光を受光し、受光量に応じた検出電流を出力する受光素子と、を備える受発光装置で実行される、前記発光素子の劣化診断方法であって、前記発光素子へと前記駆動電流を供給し、前記受光素子から前記検出電流を取得するステップと、前記発光素子へと第１の駆動電流を供給した場合に、前記受光素子から第１の検出電流を取得するステップと、前記発光素子へと第２の駆動電流を供給した場合に、前記受光素子から第２の検出電流を取得するステップと、基準値と、前記第１の検出電流と前記第２の検出電流との比である経年値とが、劣化判定条件を満たす場合に、前記発光素子の劣化を示す信号を生成するステップと、を含む。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、受発光装置の検出精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態に係る受発光装置の構成の一例を示す図である。

【図2】本実施形態に係る劣化診断方法の一例を示すフローチャートである。

【図3】変形例１に係る劣化診断方法の一例を示すフローチャートである。

【図4】変形例２に係る劣化診断方法の一例を示すフローチャートである。

【図5】変形例３に係る劣化診断方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0013】

＜受発光装置の構成＞
図１を参照して、本実施形態に係る受発光装置１００について説明する。図１は、本実施形態に係る受発光装置１００の構成の一例を示す図である。

【0014】

図１に示すように、受発光装置１００は、発光素子１０と、受光素子２０と、制御部３０と、演算部４０と、を備える。

【0015】

発光素子１０は、制御部３０から供給される駆動電流に応じて所定の光を発光する。発光素子１０は、例えば、０．７μｍより長い波長の光を発光する。受発光装置１００が、例えば、気体検出装置である場合、所定の光は、検出対象の気体（例えば、ＣＯ₂ガス）に吸収される波長を含む波長領域（例えば、４．３μｍ付近の波長領域）の光であることが好ましい。

【0016】

発光素子１０は、例えば、発光ダイオード（Light Emitting Diode）、半導体レーザー、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechａnicａl Systems）ヒーター、などである。発光素子１０は、発光ダイオードであることが特に好ましい。

【0017】

ここで、発光素子１０の劣化率が、発光素子１０に供給される駆動電流に依存する理由について、簡単に説明する。発光素子１０の劣化は、結晶欠陥による内部量子効率の低下に起因すると考えられている。内部量子効率η_IRQは、次式（１）に比例する。

【数1】

Ａは、SRH（Shockley-Reａd-Hａll）再結合係数である。Bは、発光再結合係数である。Cは、オージェ再結合係数である。ｎは、キャリア濃度である。

【0018】

Ａが、結晶欠陥の影響を最も受けるため、式（１）から、内部量子効率は、発光素子１０に供給される駆動電流に依存することがわかる。即ち、発光素子１０の劣化率が、発光素子１０に供給される駆動電流に依存することがわかる。

【0019】

受光素子２０は、発光素子１０が発光する所定の光の少なくとも一部を受光し、受光量に応じて検出電流を制御部３０へと出力する。受光素子２０は、例えば、０．７μｍより長い波長を含む波長領域の光の少なくとも一部を受光し、受光量に応じて検出電流を制御部３０へと出力する。受発光装置１００が、例えば、気体検出装置である場合、受光素子２０は、検出対象の気体（例えば、ＣＯ₂ガス）に吸収される波長を含む波長領域（例えば、４．３μｍ付近の波長領域）の光を受光できる構成であればよい。

【0020】

受光素子２０は、例えば、量子型センサ、量子型赤外線センサ、熱型赤外線センサ、などである。量子型赤外線センサとしては、例えば、光電管、フォトダイオード、フォトトランジスタ、などが挙げられる。熱型赤外線センサとしては、例えば、焦電センサ（Pyroelectric sensor）、サーモパイル（Thermopile）、ボロメータ（Bolometer）、などが挙げられる。

【0021】

受光素子２０は、発光素子１０と同一基板上に形成されていてもよい。受光素子２０と発光素子１０とが、同一基板上に形成されることで、別々に基板を用意せずに済むため、製造コストを下げることができる。

【0022】

受光素子２０は、一部の波長の光を透過させる機能を有する光学フィルタを更に備えていてもよい。光学フィルタとしては、例えば、４．３μｍ付近の波長領域の光を透過させるバンドパスフィルタ、などが挙げられる。

【0023】

制御部３０は、駆動電流を発光素子１０へと供給し、受光素子２０から検出電流を取得する。また、制御部３０は、受光素子２０から取得した検出電流を、演算部４０が処理可能な信号へと変換する。制御部３０は、例えば、ＡＦＥ（Ａnａlog Front End）である。ＡＦＥは、単数のＡＦＥ回路で構成されていてもよいし、複数のＡＦＥ回路が組み合わされて構成されていてもよい。

【0024】

制御部３０は、例えば、値の異なる２種類の駆動電流（後述する第１の駆動電流及び第２の駆動電流）を、発光素子１０へと供給する。上述のように、発光素子１０の劣化率は、発光素子１０に供給される駆動電流に依存する。従って、制御部３０が、値の異なる２種類の駆動電流を発光素子１０へと供給することで、演算部４０は、発光素子１０の劣化率の比に基づいて、発光素子１０の劣化状態を判定することが可能となる。また、演算部４０は、後述する劣化判定条件に基づいて、劣化を示す信号を生成することができる。なお、制御部３０は、値の異なる２種類の駆動電流のみならず、値の異なる複数種類の駆動電流を、発光素子１０へと供給することも可能である。

【0025】

制御部３０は、例えば、所定の時刻において、第１の駆動電流を発光素子１０へと供給した場合に、第１の検出電流を受光素子２０から取得する。制御部３０は、例えば、所定の時刻において、第２の駆動電流を発光素子１０へと供給した場合に、第２の検出電流を受光素子２０から取得する。所定の時刻とは、演算部４０が、後述する経年値に対する基準値を算出する際の時刻である。

【0026】

所定の時刻における第１の検出電流Ｉ_p1は、次式（２）のように、表すことができる。

【数2】

【0027】

所定の時刻における第２の検出電流Ｉ_p2は、次式（３）のように、表すことができる。

【数3】

【0028】

Ｉ₁は、発光素子１０へと供給される第１の駆動電流である。Ｉ₂は、発光素子１０へと供給される第２の駆動電流である。Φ_p1は、第１の駆動電流Ｉ₁に対する発光素子１０の発光量である。Φ_p2は、第２の駆動電流Ｉ₂に対する発光素子１０の発光量である。Ｒλは、センサの感度である。Ｔ_xは、導光機構（例えば、ライトガイド）を含む場合を想定した導光効率である。Ｔ_absは、ガスによる光減衰率である。

【0029】

制御部３０は、第１の検出電流Ｉ_p1及び第２の検出電流Ｉ_p2を略同時に取得する。例えば、制御部３０は、第１の検出電流Ｉ_p1を取得する時刻と第２の検出電流Ｉ_p2を取得する時刻との間隔が１０秒以下となるように、第１の検出電流Ｉ_p1及び第２の検出電流Ｉ_p2を取得する。これにより、制御部３０は、例えば、発光素子１０の温度が大きく変化しない間に、第１の検出電流Ｉ_p1及び第２の検出電流Ｉ_p2を取得することができるため、演算部４０は、校正のタイミングを決定するために必要となる値（後述する基準値と経年値との比）を高精度に算出することが可能になる。

【0030】

また、制御部３０が、第１の検出電流Ｉ_p1及び第２の検出電流Ｉ_p2を略同時に取得することで、演算部４０が、これらの比（後述する基準値）を算出する際、例えば、導光効率、ガスによる光減衰率、ガスセルの反射率の減衰、などの値を考慮せずに済む。従って、演算部４０は、校正のタイミングを決定するために必要となる値を簡易且つ高精度に算出することが可能になる。なお、制御部３０は、微小な時間で発光素子１０の温度が急激に上昇してしまうような測定環境下においては、まず、第１の検出電流Ｉ_p1を取得し、測定環境が安定した後に、第２の検出電流Ｉ_p2を取得してもよい。

【0031】

制御部３０は、例えば、所定の時刻から所定時間経過後において、第１の駆動電流を発光素子１０へと供給した場合に、第１の検出電流を受光素子２０から取得する。制御部３０は、例えば、所定の時刻から所定時間経過後において、第２の駆動電流を発光素子１０へと供給した場合に、第２の検出電流を受光素子２０から取得する。

【0032】

所定の時刻から所定時間経過後における第１の検出電流Ｉ’_p1は、次式（４）のように、表すことができる。

【数4】

【0033】

所定の時刻から所定時間経過後における第２の検出電流Ｉ’_p2は、次式（５）のように、表すことができる。

【数5】

【0034】

Ｉ₁は、発光素子１０へと供給される第１の駆動電流である。Ｉ₂は、発光素子１０へと供給される第２の駆動電流である。α₁は、発光素子１０へと第１の駆動電流が供給された場合の所定の時刻からの劣化率である。α₂は、発光素子１０へと第２の駆動電流が供給された場合の所定の時刻からの劣化率である。α₁＊Φ_p1は、第１の駆動電流Ｉ₁に対する発光素子１０の発光量であり、α₂＊Φ_p2は、第２の駆動電流Ｉ₂に対する発光素子１０の発光量である。Ｒλは、センサの感度である。Ｔ’_xは、導光機構（例えば、ライトガイド）を含む場合を想定した導光効率である。Ｔ’_absは、ガスによる光減衰率である。

【0035】

制御部３０は、第１の検出電流Ｉ_p1及び第２の検出電流Ｉ_p2を取得した場合と同様に、第１の検出電流Ｉ’_p1及び第２の検出電流Ｉ’_p2を略同時に取得する。例えば、制御部３０は、第１の検出電流Ｉ’_p1を取得する時刻と第２の検出電流Ｉ’_p2を取得する時刻との間隔が１０秒以下となるように、第１の検出電流Ｉ’_p1及び第２の検出電流Ｉ’_p2を略同時に取得する。これにより、制御部３０は、発光素子１０の温度が大きく変化しない間に、第１の検出電流Ｉ’_p1及び第２の検出電流Ｉ’_p2を取得することができるため、演算部４０は、校正のタイミングを決定するために必要となる値を高精度に算出することが可能になる。

【0036】

また、制御部３０が、第１の検出電流Ｉ’_p1及び第２の検出電流Ｉ’_p2を略同時に取得することで、演算部４０が、これらの比（後述する経年値）を算出する際、例えば、導光効率、ガスによる光減衰率、ガスセルの反射率の減衰、などの値を考慮せずに済む。従って、演算部４０は、校正のタイミングを決定するために必要となる値を簡易且つ高精度に算出することが可能になる。

【0037】

演算部４０は、例えば、ＣＰＵ、メモリなどを含み、受発光装置１００が備える各部の動作を制御する。演算部４０は、メモリに展開された所定のプログラムなどを実行することによって各種の処理を実施する。

【0038】

演算部４０は、所定の時刻において制御部３０が取得した第１の検出電流Ｉ_p1と所定の時刻において制御部３０が取得した第２の検出電流Ｉ_p2との比である基準値Ｓを算出する。

【0039】

基準値Ｓは、式（２）及び式（３）に基づいて、次式（６）のように、表すことができる。

【数6】

【0040】

演算部４０は、所定の時刻から所定時間経過後において制御部３０が取得した第１の検出電流Ｉ’_p1と所定の時刻から所定時間経過後において制御部３０が取得した第２の検出電流Ｉ’_p2との比である経年値Ｐを算出する。

【0041】

経年値Ｐは、式（４）及び式（５）に基づいて、次式（７）のように、表すことができる。

【数7】

【0042】

演算部４０は、式（６）及び式（７）に基づいて、基準値Ｓと経年値Ｐとの比を算出する。基準値Ｓと経年値Ｐとの比（例えば、経年値Ｐ／基準値Ｓ）は、式（６）及び式（７）に基づいて、次式（８）のように、表すことができる。

【数8】

【0043】

上述のように、基準値Ｓとは、所定の時刻（例えば、時刻ｔ_N）における第１の検出電流Ｉ_p1と第２の検出電流Ｉ_p2との比である。また、経年値Ｐとは、所定の時刻から所定時間経過後（例えば、時刻ｔ_N+1）におけるにおける第１の検出電流Ｉ’_p1と第２の検出電流Ｉ’_p2との比である。なお、基準値Ｓは、必ずしも演算部４０により算出される値である必要はなく、制御部３０により予め設定された値であってもよい。

【0044】

演算部４０は、基準値Ｓと経年値Ｐとの比が、閾値（第１の閾値）Ｔ₁より大きいか否かを判定する。閾値Ｔ₁は、例えば、発光素子１０へと第１の駆動電流が供給された場合の所定の時刻からの劣化率α₁を、発光素子１０へと第２の駆動電流が供給された場合の所定の時刻からの劣化率α₂で除した値（＝α₁／α₂）として設定された値である。演算部４０は、基準値Ｓと経年値Ｐとの比を、閾値Ｔ₁と比較し、劣化判定条件Ｊ₁を満たすか否かを判定する。ここで、劣化判定条件Ｊ₁とは、基準値Ｓと経年値Ｐとの比が閾値Ｔ₁より大きいという条件である。

【0045】

演算部４０は、劣化判定条件Ｊ₁を満たす場合、劣化を示す信号を生成する。一方、演算部４０は、劣化判定条件Ｊ₁を満たさない場合、劣化を示す信号を生成しない。発光素子１０の劣化が進むことで、基準値Ｓと経年値Ｐとの比は変化するため、劣化判定条件Ｊ₁を満たすタイミングで、演算部４０が劣化を示す信号を生成することで、受発光装置１００は、適切なタイミングで校正を要求することができる。

【0046】

或いは、演算部４０は、基準値Ｓと経年値Ｐとの比が、閾値（第２の閾値）Ｔ₂以下であるか否かを判定する。閾値Ｔ₂は、例えば、発光素子１０へと第２の駆動電流が供給された場合の所定の時刻からの劣化率α₂を、発光素子１０へと第１の駆動電流が供給された場合の所定の時刻からの劣化率α₁で除した値（＝α₂／α₁）として設定された値である。演算部４０は、基準値Ｓと経年値Ｐとの比を、閾値Ｔ₂と比較し、劣化判定条件Ｊ₂を満たすか否かを判定する。ここで、劣化判定条件Ｊ₂とは、基準値Ｓと経年値Ｐとの比が閾値Ｔ₂以下であるという条件である。

【0047】

演算部４０は、劣化判定条件Ｊ₂を満たす場合、劣化を示す信号を生成する。一方、演算部４０は、劣化判定条件Ｊ₂を満たさない場合、劣化を示す信号を生成しない。発光素子１０の劣化が進むことで、基準値Ｓと経年値Ｐとの比は変化するため、劣化判定条件Ｊ₂を満たすタイミングで、演算部４０が劣化を示す信号を生成することで、受発光装置１００は、適切なタイミングで校正を要求することができる。

【0048】

なお、閾値は、上述の閾値Ｔ₁、閾値Ｔ₂に限定されるものではなく、ユーザが任意に設定することが可能である。また、閾値は、その個数が特に限定されるものではなく、単数であっても複数であってもよい。閾値が、例えば、２個（第１の閾値、第２の閾値）である場合、劣化判定条件を、基準値Ｓと経年値Ｐとの比が、第１の閾値以上且つ第２の閾値以下という条件とすることも可能である。

【0049】

受発光装置１００は、記憶部５０を更に備えていてもよい。記憶部５０は、各種の情報を記憶する機能を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ＤＲＡＭ、ＨＤＤ、などであってよい。記憶部５０は、例えば、所定の時刻において制御部３０が取得した第１の検出電流Ｉ_p1、所定の時刻において制御部３０が取得した第２の検出電流Ｉ_p2、所定の時刻において制御部３０が取得した第１の検出電流Ｉ_p1と所定の時刻において制御部３０が取得した第２の検出電流Ｉ_p2との比である基準値Ｓ、所定の時刻から所定時間経過後において制御部３０が取得した第１の検出電流Ｉ’_p1、所定の時刻から所定時間経過後において制御部３０が取得した第２の検出電流Ｉ’_p2、所定の時刻から所定時間経過後において制御部３０が取得した第１の検出電流Ｉ’_p1と所定の時刻から所定時間経過後において制御部３０が取得した第２の検出電流Ｉ’_p2との比である経年値Ｐ、演算部４０が各種処理を実行するために必要な各種プログラムや各種の情報、などを記憶する。なお、記憶部５０は、演算部４０の内部に設けられていてもよい。

【0050】

記憶部５０は、第１の検出電流Ｉ_p1、第２の検出電流Ｉ_p2、基準値Ｓ、第１の検出電流Ｉ’_p1、第２の検出電流Ｉ’_p2、経年値Ｐなどのそれぞれの値を、１つずつ記憶するのみならず、これらのそれぞれの値を、複数ずつ記憶してもよい。

【0051】

また、受発光装置１００は、通信部６０を更に備えていてもよい。例えば、通信部６０は、外部装置と有線或いは無線で通信可能であり、演算部４０から入力される指示信号に基づいて、例えば、受発光装置１００の校正要求信号を、外部装置へと送信する。これにより、外部装置を操作するユーザは、受発光装置１００に校正が必要であることを認識できる。或いは、通信部６０は、受発光装置１００の校正要求信号を、自装置へと送信し自己校正を行うこととしてもよい。何れの場合であっても、受発光装置１００は、適切なタイミングで校正が行われることになる。

【0052】

また、通信部６０は、校正要求信号のみならず、例えば、演算部４０から入力される各種データや、記憶部５０に格納された情報を外部装置へと送信することが可能である。外部装置は、各種データに基づいて、例えば、測定結果、校正を行った時刻、などの所定の情報を表示部に表示させることも可能である。

【0053】

通信部６０は、例えば、汎用非同期送受信器（ＵＡＲＴ：Universａl Ａsynchronous Receiver Trａnsmitter）インタフェースを使用してよい。通信部６０は、例えば、外部メモリインタフェース、汎用非同期送受信器（ＵＡＲＴ：Universａl Ａsynchronous Receiver Trａnsmitter）インタフェース、拡張シリアル・ペリフェラル・インタフェース（ｅＳＰＩ：）、汎用入出力（ＧＰＩＯ：Generａl-purpose input/output）インタフェース、パルス符号変調（ＰＣＭ：Pulse Code Modulａtion）及び／もしくはＩＣ間サウンド（Ｉ２Ｓ：Inter-IC Sound）インタフェース、集積回路間（Ｉ２Ｃ：Inter-Integrａted Circuit）バスインタフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ：Universａl Seriａl Bus）インタフェース、ブルートゥース（登録商標）インタフェース、ジグビーインタフェース、ＩｒＤＡ(Infrａred Dａtａ Ａssociａtion)インタフェース、又は、無線ＵＳＢ（Ｗ－ＵＳＢ：Wireless―Universａl Seriａl Bus）インタフェースのうち、１つ又は複数を介して実現されてよい。通信部６０は、これらの実現手段に限定されるものではない。

【0054】

本実施形態に係る受発光装置１００によれば、値の異なる２種類の駆動電流を発光素子１０へと供給し、基準値Ｓと経年値Ｐとの比の変化を利用して、校正のタイミングを決定する。これにより、どんな環境下であっても、適切なタイミングで校正が行われるため、受発光装置１００の検出精度を高めることができる。

【0055】

＜劣化診断方法＞
次に、図２を参照して、本実施形態に係る劣化診断方法について説明する。図２は、劣化診断方法の一例を示すフローチャートである。

【0056】

ステップＳ２０１において、制御部３０は、発光素子１０を第１の駆動電流で駆動し、受光素子２０から第１の検出電流を取得する。

【0057】

ステップＳ２０２において、制御部３０は、発光素子１０を第２の駆動電流で駆動し、受光素子２０から第２の検出電流を取得する。

【0058】

ステップＳ２０３において、演算部４０は、ステップＳ２０１で取得した第１の検出電流と、ステップＳ２０２で取得した第２の検出電流と、の比である経年値を算出する。

【0059】

ステップＳ２０４において、演算部４０は、基準値とステップＳ２０３で算出した経年値との比を算出し、閾値Ｔと比較する。閾値Ｔは、ユーザにより設定された所定の値である。

【0060】

ステップＳ２０５において、演算部４０は、基準値と経年値との比が、閾値Ｔより大きいか否か、すなわち、劣化判定条件を満たすか否かを判定する。演算部４０は、基準値と経年値との比が、閾値Ｔより大きいと判定する場合、すなわち、劣化判定条件を満たすと判定する場合、ステップＳ２０６の処理へと進む。演算部４０は、基準値と経年値との比が、閾値Ｔ以下であると判定する場合、すなわち、劣化判定条件を満たさないと判定する場合、処理を終了する。

【0061】

ステップＳ２０６において、演算部４０は、劣化を示す信号を生成し、通信部６０へと指示信号を出力する。

【0062】

上述の劣化診断方法によれば、発光素子の劣化を簡易且つ高精度に診断することができる。また、発光素子の劣化の有無がわかれば、受発光装置の劣化の原因の推定にも使える。例えば、受発光装置が、発光素子と、受光素子と、を備える構成であれば、発光素子の劣化であるのか、或いは、受光素子の劣化であるのか、を見分けることが可能になる。例えば、受発光装置が、発光素子と、ライトガイドと、受光素子と、を備える構成であれば、発光素子が劣化の原因であるのか、或いは、ライトガイド又は受光素子が劣化の原因であるのか、を見分けることが可能になる。即ち、ユーザは、メンテナンス時に、部品のどの部分を交換すべきかを判断する際の指標を得ることができるため、無駄な部品交換を減らすことができる。

【0063】

＜変形例１＞
次に、図３を参照して、変形例１に係る劣化診断方法について説明する。図３は、劣化診断方法の一例を示すフローチャートである。

【0064】

ステップＳ２０１において、制御部３０は、発光素子１０を第１の駆動電流で駆動し、受光素子２０から第１の検出電流を取得する。

【0065】

ステップＳ２０２において、制御部３０は、発光素子１０を第２の駆動電流で駆動し、受光素子２０から第２の検出電流を取得する。

【0066】

ステップＳ２０３において、演算部４０は、ステップＳ２０１で取得した第１の検出電流と、ステップＳ２０２で取得した第２の検出電流と、の比である経年値を算出する。

【0067】

ステップＳ２０４において、演算部４０は、基準値とステップＳ２０３で算出した経年値との比を算出し、閾値Ｔと比較する。閾値Ｔは、ユーザにより設定された所定の値である。

【0068】

ステップＳ２０５において、演算部４０は、基準値と経年値との比が、閾値Ｔより大きいか否か、すなわち、劣化判定条件を満たすか否かを判定する。演算部４０は、基準値と経年値との比が、閾値Ｔより大きいと判定する場合、すなわち、劣化判定条件を満たすと判定する場合、ステップＳ２０６の処理へと進む。演算部４０は、基準値と経年値との比が、閾値Ｔ以下であると判定する場合、すなわち、劣化判定条件を満たさないと判定する場合、処理を終了する。

【0069】

ステップＳ２０６において、演算部４０は、劣化を示す信号を生成し、通信部６０へと指示信号を出力する。

【0070】

ステップＳ２０７において、演算部４０は、ステップＳ２０３で算出した経年値を用いて、第１の検出電流と第２の検出電流の少なくとも一方の補正値を算出する。具体的には、演算部４０は、あらかじめ数式化された経年値に対する劣化補正値モデルを参照することにより、第１の検出電流と第２の検出電流の少なくとも一方の補正値を算出する。また、ここで、補正値の算出は、あらかじめ定量化された経年値に対する劣化補正値を参照する方法であってもよい。

【0071】

変形例１に係る劣化診断方法によれば、発光素子の劣化を簡易且つ高精度に診断することができる。

【0072】

＜変形例２＞
次に、図４を参照して、変形例２に係る劣化診断方法について説明する。図４は、劣化診断方法の一例を示すフローチャートである。

【0073】

ステップＳ２０１において、制御部３０は、発光素子１０を第１の駆動電流で駆動し、受光素子２０から第１の検出電流を取得する。

【0074】

ステップＳ２０２において、制御部３０は、発光素子１０を第２の駆動電流で駆動し、受光素子２０から第２の検出電流を取得する。

【0075】

ステップＳ２０３において、演算部４０は、ステップＳ２０１で取得した第１の検出電流と、ステップＳ２０２で取得した第２の検出電流と、の比である経年値を算出する。

【0076】

ステップＳ２０４において、演算部４０は、基準値とステップＳ２０３で算出した経年値との比を算出し、閾値Ｔと比較する。閾値Ｔは、ユーザにより設定された所定の値である。

【0077】

ステップＳ２０５において、演算部４０は、基準値と経年値との比が、閾値Ｔより大きいか否か、すなわち、劣化判定条件を満たすか否かを判定する。演算部４０は、基準値と経年値との比が、閾値Ｔより大きいと判定する場合、すなわち、劣化判定条件を満たすと判定する場合、ステップＳ２０６の処理へと進む。演算部４０は、基準値と経年値との比が、閾値Ｔ以下であると判定する場合、すなわち、劣化判定条件を満たさないと判定する場合、処理を終了する。

【0078】

ステップＳ２０６において、演算部４０は、劣化を示す信号を生成し、通信部６０へと指示信号を出力する。

【0079】

ステップＳ２０７Ａにおいて、演算部４０は、ベースライン補正を実施する。ベースライン補正とは、具体的には、あらかじめ数式化した閾値Ｔに対する劣化補正値モデルを参照し、得られた劣化補正値を用いて、以降全ての検出電流値を補正することである。

【0080】

変形例２に係る劣化診断方法によれば、発光素子の劣化を簡易且つ高精度に診断することができる。

【0081】

＜変形例３＞
次に、図５を参照して、変形例３に係る劣化診断方法について説明する。図５は、劣化診断方法の一例を示すフローチャートである。

【0082】

ステップＳ２０１において、制御部３０は、発光素子１０を第１の駆動電流で駆動し、受光素子２０から第１の検出電流を取得する。

【0083】

ステップＳ２０２において、制御部３０は、発光素子１０を第２の駆動電流で駆動し、受光素子２０から第２の検出電流を取得する。

【0084】

ステップＳ２０３において、演算部４０は、ステップＳ２０１で取得した第１の検出電流と、ステップＳ２０２で取得した第２の検出電流と、の比である経年値を算出する。

【0085】

ステップＳ２０４において、演算部４０は、基準値とステップＳ２０３で算出した経年値との比を算出し、閾値Ｔと比較する。閾値Ｔは、ユーザにより設定された所定の値である。

【0086】

ステップＳ２０５において、演算部４０は、基準値と経年値との比が、閾値Ｔより大きいか否か、すなわち、劣化判定条件を満たすか否かを判定する。演算部４０は、基準値と経年値との比が、閾値Ｔより大きいと判定する場合、すなわち、劣化判定条件を満たすと判定する場合、ステップＳ２０６の処理へと進む。演算部４０は、基準値と経年値との比が、閾値Ｔ以下であると判定する場合、すなわち、劣化判定条件を満たさないと判定する場合、処理を終了する。

【0087】

ステップＳ２０６において、演算部４０は、劣化を示す信号を生成し、通信部６０へと指示信号を出力する。

【0088】

ステップＳ２０７Ｂにおいて、制御部３０は、ステップＳ２０３で算出した経年値を用いて、第１の駆動電流および第２の駆動電流を調整する。

【0089】

変形例３に係る劣化診断方法によれば、発光素子の劣化を簡易且つ高精度に診断することができる。

【0090】

＜実施形態の適用＞
本実施形態に係る受発光装置は、種々の機器に適用することが可能である。例えば、建物や測定機器に含まれる特定のガス濃度を検出するためのガスセンサ、携帯電話やスマートフォンなどの携帯通信機器に搭載されるガスセンサ、自動車、電車、航空機などの移動手段に含まれるガス濃度を検出するためのガスセンサ、発光素子と受光素子との間の光路空間を流れる物質（例えば、水、体液）の成分検出装置、血液中のグルコース濃度測定装置、など種々の機器に適用することが可能である。

【0091】

＜その他の変形例＞
本実施形態では、制御部３０と演算部４０とが、別々に構成される場合を一例に挙げて説明したが、制御部３０と演算部４０とは、組み合わされて構成されていてもよい。

【0092】

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

【符号の説明】

【0093】

１０ 発光素子
２０ 受光素子
３０ 制御部
４０ 演算部
５０ 記憶部
６０ 通信部
１００ 受発光装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】