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JP2020160064A - Light receiving-emitting device and method for diagnosing degradation - Google Patents

Light receiving-emitting device and method for diagnosing degradation Download PDF

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JP2020160064A JP2020045148A JP2020045148A JP2020160064A JP 2020160064 A JP2020160064 A JP 2020160064A JP 2020045148 A JP2020045148 A JP 2020045148A JP 2020045148 A JP2020045148 A JP 2020045148A JP 2020160064 A JP2020160064 A JP 2020160064A
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Abstract

To increase the accuracy of detecting the light receiving-emitting device.SOLUTION: In a light receiving-emitting device 100, a controller 30 acquires a first detection current from a light reception element 20 when a first driving current is supplied to a light emitting element 10 and acquires a second detection current from the light reception element 20 when a second driving current is supplied to the light emitting element 10. An operation unit 40 generates a signal showing a degradation in the light emitting element 10 when a reference value and an aging value as the rate of the first detection current and the second detection current satisfy a degradation determination condition.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は受発光装置及び劣化診断方法に関する。 The present disclosure relates to a light receiving and receiving device and a deterioration diagnosis method.

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。 Conventionally, a light emitting element that emits infrared rays and a light receiving element that receives infrared rays transmitted through a gas to be detected (for example, CO 2 gas) are provided, and the concentration of the gas is determined by utilizing the absorption characteristics of infrared rays in the gas. A gas detection device for detecting is known. In the gas detection device, for example, in consideration of aging deterioration of the light emitting element, calibration is performed at predetermined predetermined periods (for example, one week and one year).

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。 For example, in Patent Document 1, an optical recording medium detection system that periodically corrects the drive current of a light emitting element by daily calibration so that the amount of light projected on the light receiving unit is maintained at the set value in the initial calibration. Is disclosed.

特開2006−46940号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-46940

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。 However, with the conventional light receiving and receiving device, it is difficult to diagnose the deterioration of the light emitting element easily and with high accuracy. Therefore, the deterioration of the light emitting element must be judged from the characteristics other than light, such as the forward voltage when the light source is driven by the current and the reverse current when the reverse voltage is applied. Since the characteristics of the above are temperature-dependent, they are not suitable for simple and highly accurate diagnosis.

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。 On the other hand, a method of predicting deterioration from the drive time and performing calibration, for example, a calibration method such as periodic calibration once a year, is also conceivable, but the degree of deterioration differs depending on the device variation and the usage environment, so calibration is performed. It may not be calibrated when needed. Therefore, there is a problem that the detection accuracy of the light receiving / receiving device is lowered.

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。 An object of the present disclosure is to improve the detection accuracy of a light receiving / receiving device.

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。
The light emitting / receiving device of the present disclosure includes a light emitting element that outputs a light emitting amount corresponding to a driving current, a light receiving element that receives light from the light emitting element and outputs a detection current corresponding to the light receiving amount, and the light emitting device. A control unit, a calculation unit, and a control unit that supplies the drive current to the element and acquires the detection current from the light receiving element.
When the first drive current is supplied to the light emitting element, the control unit acquires the first detection current from the light receiving element and supplies the second drive current to the light emitting element. In this case, the second detection current is acquired from the light receiving element, and the calculation unit determines that the reference value and the aged value, which is the ratio of the first detection current to the second detection current, are deteriorated. When the condition is satisfied, a signal indicating deterioration of the light emitting element is generated.

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。 The deterioration diagnosis method of the present disclosure includes a light emitting element that outputs a light emitting amount corresponding to a driving current, and a light receiving element that receives light from the light emitting element and outputs a detection current corresponding to the received light amount. A method for diagnosing deterioration of the light emitting element, which is executed by the light receiving / receiving device, is a step of supplying the driving current to the light emitting element and acquiring the detected current from the light receiving element, and a first step to the light emitting element. The step of acquiring the first detection current from the light receiving element when the drive current of 1 is supplied, and the second detection current from the light receiving element when the second drive current is supplied to the light emitting element. When the aged value, which is the ratio of the reference value to the first detection current and the second detection current, satisfies the deterioration determination condition, a signal indicating deterioration of the light emitting element is transmitted. Includes steps to generate.

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。 According to the present disclosure, the detection accuracy of the light receiving / receiving device can be improved.

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。It is a figure which shows an example of the structure of the light emitting / receiving device which concerns on this embodiment. 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。It is a flowchart which shows an example of the deterioration diagnosis method which concerns on this Embodiment. 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。It is a flowchart which shows an example of the deterioration diagnosis method which concerns on modification 1. 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。It is a flowchart which shows an example of the deterioration diagnosis method which concerns on modification 2. 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。It is a flowchart which shows an example of the deterioration diagnosis method which concerns on modification 3.

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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<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。
<Configuration of light receiving / receiving device>
The light emitting / receiving device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the light receiving / receiving device 100 according to the present embodiment.

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。 As shown in FIG. 1, the light emitting / receiving device 100 includes a light emitting element 10, a light receiving element 20, a control unit 30, and a calculation unit 40.

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。 The light emitting element 10 emits a predetermined light according to the drive current supplied from the control unit 30. The light emitting element 10 emits light having a wavelength longer than, for example, 0.7 μm. When the light receiving / receiving device 100 is, for example, a gas detection device, the predetermined light has a wavelength region (for example, a wavelength region near 4.3 μm) including a wavelength absorbed by the gas to be detected (for example, CO 2 gas). ) Is preferable.

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。 The light emitting element 10 is, for example, a light emitting diode (Light Emitting Diode), a semiconductor laser, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) heater, or the like. The light emitting element 10 is particularly preferably a light emitting diode.

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ηIRQは、次式(1)に比例する。

Figure 2020160064
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。 Here, the reason why the deterioration rate of the light emitting element 10 depends on the drive current supplied to the light emitting element 10 will be briefly described. It is believed that the deterioration of the light emitting device 10 is caused by a decrease in internal quantum efficiency due to crystal defects. The internal quantum efficiency η IRQ is proportional to the following equation (1).
Figure 2020160064
A is an SRH (Shockley-Read-Hall) recombination coefficient. B is the luminescence recombination coefficient. C is the Auger recombination coefficient. n is the carrier concentration.

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。 Since A is most affected by crystal defects, it can be seen from the equation (1) that the internal quantum efficiency depends on the drive current supplied to the light emitting device 10. That is, it can be seen that the deterioration rate of the light emitting element 10 depends on the drive current supplied to the light emitting element 10.

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。 The light receiving element 20 receives at least a part of the predetermined light emitted by the light emitting element 10 and outputs a detection current to the control unit 30 according to the amount of light received. The light receiving element 20 receives at least a part of light in a wavelength region including a wavelength longer than 0.7 μm, and outputs a detection current to the control unit 30 according to the amount of light received. When the light receiving / receiving device 100 is, for example, a gas detection device, the light receiving element 20 has a wavelength region including a wavelength absorbed by the gas to be detected (for example, CO 2 gas) (for example, a wavelength region near 4.3 μm). ) Can be received.

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。 The light receiving element 20 is, for example, a quantum sensor, a quantum infrared sensor, a thermal infrared sensor, or the like. Examples of the quantum infrared sensor include a phototube, a photodiode, a phototransistor, and the like. Examples of the thermal infrared sensor include a pyroelectric sensor, a thermopile, a bolometer, and the like.

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。 The light receiving element 20 may be formed on the same substrate as the light emitting element 10. Since the light receiving element 20 and the light emitting element 10 are formed on the same substrate, it is not necessary to separately prepare the substrates, so that the manufacturing cost can be reduced.

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。 The light receiving element 20 may further include an optical filter having a function of transmitting light having a part of wavelengths. Examples of the optical filter include a bandpass filter that transmits light in a wavelength region near 4.3 μm.

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。 The control unit 30 supplies the drive current to the light emitting element 10 and acquires the detection current from the light receiving element 20. Further, the control unit 30 converts the detection current acquired from the light receiving element 20 into a signal that can be processed by the calculation unit 40. The control unit 30 is, for example, an AFE (Analog Front End). The AFE may be composed of a single AFE circuit, or may be composed of a combination of a plurality of AFE circuits.

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。 The control unit 30 supplies, for example, two types of drive currents having different values (a first drive current and a second drive current, which will be described later) to the light emitting element 10. As described above, the deterioration rate of the light emitting element 10 depends on the drive current supplied to the light emitting element 10. Therefore, the control unit 30 supplies two types of drive currents having different values to the light emitting element 10, and the calculation unit 40 determines the deterioration state of the light emitting element 10 based on the ratio of the deterioration rates of the light emitting element 10. It becomes possible to judge. In addition, the calculation unit 40 can generate a signal indicating deterioration based on the deterioration determination conditions described later. The control unit 30 can supply not only two types of drive currents having different values but also a plurality of types of drive currents having different values to the light emitting element 10.

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。 For example, when the first drive current is supplied to the light emitting element 10 at a predetermined time, the control unit 30 acquires the first detection current from the light receiving element 20. For example, when the second drive current is supplied to the light emitting element 10 at a predetermined time, the control unit 30 acquires the second detection current from the light receiving element 20. The predetermined time is the time when the calculation unit 40 calculates the reference value for the aged value described later.

所定の時刻における第1の検出電流Ip1は、次式(2)のように、表すことができる。

Figure 2020160064
The first detected current I p1 at a predetermined time can be expressed by the following equation (2).
Figure 2020160064

所定の時刻における第2の検出電流Ip2は、次式(3)のように、表すことができる。

Figure 2020160064
The second detected current I p2 at a predetermined time can be expressed by the following equation (3).
Figure 2020160064

1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。Φp1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。Φp2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。Tx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。Tabsは、ガスによる光減衰率である。 I 1 is a first drive current supplied to the light emitting element 10. I 2 is a second drive current supplied to the light emitting element 10. Φ p1 is the amount of light emitted by the light emitting element 10 with respect to the first drive current I 1 . Φ p2 is the amount of light emitted by the light emitting element 10 with respect to the second drive current I 2 . Rλ is the sensitivity of the sensor. T x is the light guide efficiency assuming that a light guide mechanism (for example, a light guide) is included. Tabs is the light attenuation factor due to gas.

制御部30は、第1の検出電流Ip1及び第2の検出電流Ip2を略同時に取得する。例えば、制御部30は、第1の検出電流Ip1を取得する時刻と第2の検出電流Ip2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Ip1及び第2の検出電流Ip2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Ip1及び第2の検出電流Ip2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。 The control unit 30 acquires the first detection current I p1 and the second detection current I p2 substantially at the same time. For example, the control unit 30, and the interval between the time of acquiring time for acquiring a first detection current I p1 and the second detection current I p2 is less than 10 seconds, the first detection current I p1 and Acquire the second detection current I p2 . As a result, for example, the control unit 30 can acquire the first detection current I p1 and the second detection current I p2 while the temperature of the light emitting element 10 does not change significantly, so that the calculation unit 40 can obtain the first detection current I p1 and the second detection current I p2 . It is possible to calculate the value (ratio of the reference value and the aged value, which will be described later) required to determine the calibration timing with high accuracy.

また、制御部30が、第1の検出電流Ip1及び第2の検出電流Ip2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Ip1を取得し、測定環境が安定した後に、第2の検出電流Ip2を取得してもよい。 Further, when the control unit 30 acquires the first detection current I p1 and the second detection current I p2 substantially at the same time, and the calculation unit 40 calculates the ratio (reference value described later), for example. , Light guide efficiency, light attenuation by gas, attenuation of reflectance of gas cell, etc. need not be considered. Therefore, the calculation unit 40 can easily and highly accurately calculate the value required for determining the calibration timing. In a measurement environment in which the temperature of the light emitting element 10 suddenly rises in a minute time, the control unit 30 first acquires the first detection current I p1 and then stabilizes the measurement environment. , The second detection current I p2 may be acquired.

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。 For example, when the first drive current is supplied to the light emitting element 10 after a predetermined time has elapsed from the predetermined time, the control unit 30 acquires the first detected current from the light receiving element 20. For example, when the second drive current is supplied to the light emitting element 10 after a predetermined time has elapsed from the predetermined time, the control unit 30 acquires the second detection current from the light receiving element 20.

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。

Figure 2020160064
First detection current I 'p1 after a predetermined time has elapsed from a predetermined time, the following equation (4) can be expressed.
Figure 2020160064

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。

Figure 2020160064
The second detection current I'p2 after a lapse of a predetermined time from a predetermined time can be expressed by the following equation (5).
Figure 2020160064

1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*Φp1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*Φp2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。 I 1 is a first drive current supplied to the light emitting element 10. I 2 is a second drive current supplied to the light emitting element 10. α 1 is the deterioration rate from a predetermined time when the first drive current is supplied to the light emitting element 10. α 2 is the deterioration rate from a predetermined time when the second drive current is supplied to the light emitting element 10. α 1 * Φ p 1 is the amount of light emitted by the light emitting element 10 with respect to the first drive current I 1 , and α 2 * Φ p 2 is the amount of light emitted by the light emitting element 10 with respect to the second drive current I 2 . Rλ is the sensitivity of the sensor. T'x is the light guide efficiency assuming that a light guide mechanism (for example, a light guide) is included. T'abs is the light attenuation factor due to gas.

制御部30は、第1の検出電流Ip1及び第2の検出電流Ip2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。 Control unit 30, similarly to the case of obtaining a first detection current I p1 and the second detection current I p2, substantially simultaneously acquired the first detection current I 'p1 and the second detection current I' p2 .. For example, the control unit 30 sets the first detection current I'p1 so that the interval between the time of acquiring the first detection current I'p1 and the time of acquiring the second detection current I'p2 is 10 seconds or less. ' p1 and the second detection current I'p2 are acquired almost simultaneously. As a result, the control unit 30 can acquire the first detection current I'p1 and the second detection current I'p2 while the temperature of the light emitting element 10 does not change significantly, so that the calculation unit 40 can obtain the first detection current I'p1 and the second detection current I'p2 . It is possible to calculate the value required to determine the calibration timing with high accuracy.

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。 Further, when the control unit 30 acquires the first detection current I'p1 and the second detection current I'p2 substantially at the same time, the calculation unit 40 calculates the ratio (aged value described later). For example, it is not necessary to consider values such as light guide efficiency, light attenuation rate by gas, and attenuation of reflectance of gas cell. Therefore, the calculation unit 40 can easily and highly accurately calculate the value required for determining the calibration timing.

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。 The calculation unit 40 includes, for example, a CPU, a memory, and the like, and controls the operation of each unit included in the light receiving / receiving device 100. The arithmetic unit 40 executes various processes by executing a predetermined program or the like expanded in the memory.

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Ip1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Ip2との比である基準値Sを算出する。 The calculation unit 40 calculates a reference value S, which is the ratio of the first detected current I p1 acquired by the control unit 30 at a predetermined time to the second detected current I p2 acquired by the control unit 30 at a predetermined time. To do.

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。

Figure 2020160064
The reference value S can be expressed as in the following equation (6) based on the equations (2) and (3).
Figure 2020160064

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。 The calculation unit 40 has a first detection current I'p1 acquired by the control unit 30 after a predetermined time has elapsed from a predetermined time and a second detection current I'p1 acquired by the control unit 30 after a predetermined time has elapsed from the predetermined time. 'Calculate the aged value P, which is the ratio to p2 .

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。

Figure 2020160064
The aged value P can be expressed as in the following equation (7) based on the equations (4) and (5).
Figure 2020160064

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。

Figure 2020160064
The calculation unit 40 calculates the ratio of the reference value S and the aged value P based on the equations (6) and (7). The ratio of the reference value S to the aged value P (for example, the aged value P / reference value S) can be expressed as the following equation (8) based on the equations (6) and (7).
Figure 2020160064

上述のように、基準値Sとは、所定の時刻(例えば、時刻tN)における第1の検出電流Ip1と第2の検出電流Ip2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tN+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。 As described above, the reference value S is the ratio of the first detected current I p1 to the second detected current I p2 at a predetermined time (for example, time t N ). Further, the aging value P, which is the ratio of 'and p1 second detection current I' first detection current I and p2 in after a predetermined time has elapsed from a predetermined time (e.g., time t N + 1). The reference value S does not necessarily have to be a value calculated by the calculation unit 40, and may be a value preset by the control unit 30.

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。 The calculation unit 40 determines whether or not the ratio of the reference value S and the aged value P is larger than the threshold value (first threshold value) T 1 . The threshold value T 1 is, for example, the deterioration rate α 1 from a predetermined time when the first drive current is supplied to the light emitting element 10, and the second drive current when the second drive current is supplied to the light emitting element 10. It is a value set as a value (= α 1 / α 2 ) divided by the deterioration rate α 2 from a predetermined time. The calculation unit 40 compares the ratio of the reference value S and the aged value P with the threshold value T 1 and determines whether or not the deterioration determination condition J 1 is satisfied. Here, the deterioration determination condition J 1 is a condition that the ratio of the reference value S and the aged value P is larger than the threshold value T 1 .

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。 When the deterioration determination condition J 1 is satisfied, the calculation unit 40 generates a signal indicating deterioration. On the other hand, if the deterioration determination condition J 1 is not satisfied, the calculation unit 40 does not generate a signal indicating deterioration. As the deterioration of the light emitting element 10 progresses, the ratio between the reference value S and the aged value P changes. Therefore, the calculation unit 40 generates a signal indicating deterioration at the timing when the deterioration determination condition J 1 is satisfied. The light emitting device 100 can request calibration at an appropriate timing.

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。 Alternatively, the calculation unit 40 determines whether or not the ratio of the reference value S and the aged value P is equal to or less than the threshold value (second threshold value) T 2 . The threshold value T 2 is, for example, the deterioration rate α 2 from a predetermined time when the second drive current is supplied to the light emitting element 10, and the first drive current when the first drive current is supplied to the light emitting element 10. It is a value set as a value (= α 2 / α 1 ) divided by the deterioration rate α 1 from a predetermined time. The calculation unit 40 compares the ratio of the reference value S and the aged value P with the threshold value T 2 and determines whether or not the deterioration determination condition J 2 is satisfied. Here, the deterioration determination condition J 2 is a condition that the ratio of the reference value S and the aged value P is equal to or less than the threshold value T 2 .

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。 When the deterioration determination condition J 2 is satisfied, the calculation unit 40 generates a signal indicating deterioration. On the other hand, if the deterioration determination condition J 2 is not satisfied, the calculation unit 40 does not generate a signal indicating deterioration. As the deterioration of the light emitting element 10 progresses, the ratio between the reference value S and the aged value P changes. Therefore, the calculation unit 40 generates a signal indicating deterioration at the timing when the deterioration determination condition J 2 is satisfied. The light emitting device 100 can request calibration at an appropriate timing.

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。 The threshold value is not limited to the above-mentioned threshold values T 1 and threshold value T 2, and can be arbitrarily set by the user. Further, the number of the threshold values is not particularly limited, and may be singular or plural. When the number of threshold values is, for example, two (first threshold value, second threshold value), the deterioration judgment condition is that the ratio of the reference value S and the aged value P is equal to or greater than the first threshold value and equal to or less than the second threshold value. It is also possible to make the condition.

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Ip1、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Ip2、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Ip1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Ip2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。 The light receiving / receiving device 100 may further include a storage unit 50. The storage unit 50 is not particularly limited as long as it has a function of storing various types of information, and may be, for example, a DRAM, an HDD, or the like. The storage unit 50 may include, for example, a first detection current I p1 acquired by the control unit 30 at a predetermined time, a second detection current I p2 acquired by the control unit 30 at a predetermined time, and a control unit 30 at a predetermined time. Reference value S, which is the ratio of the first detected current I p1 acquired by the control unit 30 to the second detected current I p2 acquired by the control unit 30 at a predetermined time, and the control unit 30 after a predetermined time has elapsed from the predetermined time. The acquired first detection current I'p1 and the second detection current I'p2 acquired by the control unit 30 after a predetermined time has elapsed from the predetermined time have been acquired by the control unit 30 after a predetermined time has elapsed from the predetermined time. first detection current I which is the ratio secular value P between 'p1 and the second detection current I controller 30 has obtained from a predetermined time after the predetermined time elapses' p2, computing unit 40 executes various processes Memorize various programs and various information required for this purpose. The storage unit 50 may be provided inside the calculation unit 40.

記憶部50は、第1の検出電流Ip1、第2の検出電流Ip2、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。 The storage unit 50 has a first detection current I p1 , a second detection current I p2 , a reference value S, a first detection current I'p1 , a second detection current I'p2 , an aged value P, and the like. Not only the values may be stored one by one, but a plurality of each of these values may be stored.

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。 Further, the light receiving / receiving device 100 may further include a communication unit 60. For example, the communication unit 60 can communicate with the external device by wire or wirelessly, and transmits, for example, a calibration request signal of the light receiving / receiving device 100 to the external device based on the instruction signal input from the calculation unit 40. .. As a result, the user who operates the external device can recognize that the light receiving / receiving device 100 needs to be calibrated. Alternatively, the communication unit 60 may transmit the calibration request signal of the light receiving / receiving device 100 to its own device to perform self-calibration. In any case, the light receiving / receiving device 100 will be calibrated at an appropriate timing.

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。 Further, the communication unit 60 can transmit not only the calibration request signal but also various data input from the calculation unit 40 and the information stored in the storage unit 50 to the external device. The external device can also display predetermined information such as a measurement result and a calibration time on the display unit based on various data.

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。 The communication unit 60 may use, for example, a Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) interface. The communication unit 60 includes, for example, an external memory interface, a general-purpose asynchronous transceiver (UART: Universal Asynchronous Receiver Transmitter) interface, an extended serial peripheral interface (eSPI :), and a general-purpose input / output (GPIO: General-purpose input / output) interface. , Pulse Code Modulation (PCM) and / or Inter-IC Sound (I2S) interface, Inter-Integrated Circuit (I2C) bus interface, Universal Serial Bus (USB: Universal Serial Bus) ) Interface, Bluetooth® interface, Jigby interface, IrDA (Infrared Data Association) interface, or wireless USB (W-USB: Wireless-Universal Serial Bus) interface, which is realized via one or more of them. Good. The communication unit 60 is not limited to these means of realization.

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。 According to the light emitting / receiving device 100 according to the present embodiment, two types of drive currents having different values are supplied to the light emitting element 10, and the timing of calibration is used by utilizing the change in the ratio between the reference value S and the aged value P. To determine. As a result, the calibration is performed at an appropriate timing under any environment, so that the detection accuracy of the light receiving / receiving device 100 can be improved.

<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。
<Deterioration diagnosis method>
Next, the deterioration diagnosis method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a deterioration diagnosis method.

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。 In step S201, the control unit 30 drives the light emitting element 10 with the first drive current and acquires the first detection current from the light receiving element 20.

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。 In step S202, the control unit 30 drives the light emitting element 10 with the second drive current and acquires the second detection current from the light receiving element 20.

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。 In step S203, the calculation unit 40 calculates an aged value which is a ratio of the first detected current acquired in step S201 and the second detected current acquired in step S202.

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。 In step S204, the calculation unit 40 calculates the ratio between the reference value and the aged value calculated in step S203, and compares it with the threshold value T. The threshold value T is a predetermined value set by the user.

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。 In step S205, the calculation unit 40 determines whether or not the ratio of the reference value and the aged value is larger than the threshold value T, that is, whether or not the deterioration determination condition is satisfied. The calculation unit 40 proceeds to the process of step S206 when it is determined that the ratio of the reference value and the aged value is larger than the threshold value T, that is, when it is determined that the deterioration determination condition is satisfied. The calculation unit 40 ends the process when it is determined that the ratio of the reference value and the aged value is equal to or less than the threshold value T, that is, when it is determined that the deterioration determination condition is not satisfied.

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。 In step S206, the calculation unit 40 generates a signal indicating deterioration and outputs an instruction signal to the communication unit 60.

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。 According to the deterioration diagnosis method described above, deterioration of the light emitting element can be diagnosed easily and with high accuracy. Further, if the presence or absence of deterioration of the light emitting element is known, it can be used to estimate the cause of deterioration of the light emitting / receiving device. For example, if the light receiving / receiving device includes a light emitting element and a light receiving element, it is possible to distinguish whether the light emitting element is deteriorated or the light receiving element is deteriorated. For example, if the light receiving / receiving device includes a light emitting element, a light guide, and a light receiving element, is the light emitting element the cause of deterioration, or is the light guide or the light receiving element the cause of deterioration? , Can be distinguished. That is, since the user can obtain an index for determining which part of the part should be replaced at the time of maintenance, unnecessary parts replacement can be reduced.

<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。
<Modification example 1>
Next, the deterioration diagnosis method according to the first modification will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the deterioration diagnosis method.

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。 In step S201, the control unit 30 drives the light emitting element 10 with the first drive current and acquires the first detection current from the light receiving element 20.

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。 In step S202, the control unit 30 drives the light emitting element 10 with the second drive current and acquires the second detection current from the light receiving element 20.

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。 In step S203, the calculation unit 40 calculates an aged value which is a ratio of the first detected current acquired in step S201 and the second detected current acquired in step S202.

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。 In step S204, the calculation unit 40 calculates the ratio between the reference value and the aged value calculated in step S203, and compares it with the threshold value T. The threshold value T is a predetermined value set by the user.

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。 In step S205, the calculation unit 40 determines whether or not the ratio of the reference value and the aged value is larger than the threshold value T, that is, whether or not the deterioration determination condition is satisfied. The calculation unit 40 proceeds to the process of step S206 when it is determined that the ratio of the reference value and the aged value is larger than the threshold value T, that is, when it is determined that the deterioration determination condition is satisfied. The calculation unit 40 ends the process when it is determined that the ratio of the reference value and the aged value is equal to or less than the threshold value T, that is, when it is determined that the deterioration determination condition is not satisfied.

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。 In step S206, the calculation unit 40 generates a signal indicating deterioration and outputs an instruction signal to the communication unit 60.

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。 In step S207, the calculation unit 40 calculates a correction value of at least one of the first detected current and the second detected current by using the aged value calculated in step S203. Specifically, the calculation unit 40 calculates at least one correction value of the first detection current and the second detection current by referring to the deterioration correction value model for the aged value that has been formulated in advance. Further, here, the calculation of the correction value may be a method of referring to the deterioration correction value with respect to the aged value quantified in advance.

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。 According to the deterioration diagnosis method according to the first modification, the deterioration of the light emitting element can be diagnosed easily and with high accuracy.

<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。
<Modification 2>
Next, the deterioration diagnosis method according to the second modification will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the deterioration diagnosis method.

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。 In step S201, the control unit 30 drives the light emitting element 10 with the first drive current and acquires the first detection current from the light receiving element 20.

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。 In step S202, the control unit 30 drives the light emitting element 10 with the second drive current and acquires the second detection current from the light receiving element 20.

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。 In step S203, the calculation unit 40 calculates an aged value which is a ratio of the first detected current acquired in step S201 and the second detected current acquired in step S202.

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。 In step S204, the calculation unit 40 calculates the ratio between the reference value and the aged value calculated in step S203, and compares it with the threshold value T. The threshold value T is a predetermined value set by the user.

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。 In step S205, the calculation unit 40 determines whether or not the ratio of the reference value and the aged value is larger than the threshold value T, that is, whether or not the deterioration determination condition is satisfied. The calculation unit 40 proceeds to the process of step S206 when it is determined that the ratio of the reference value and the aged value is larger than the threshold value T, that is, when it is determined that the deterioration determination condition is satisfied. The calculation unit 40 ends the process when it is determined that the ratio of the reference value and the aged value is equal to or less than the threshold value T, that is, when it is determined that the deterioration determination condition is not satisfied.

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。 In step S206, the calculation unit 40 generates a signal indicating deterioration and outputs an instruction signal to the communication unit 60.

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。 In step S207A, the calculation unit 40 performs baseline correction. Specifically, the baseline correction is to correct all the detected current values thereafter by referring to the deterioration correction value model for the threshold value T formulated in advance and using the obtained deterioration correction value.

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。 According to the deterioration diagnosis method according to the second modification, the deterioration of the light emitting element can be diagnosed easily and with high accuracy.

<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。
<Modification example 3>
Next, the deterioration diagnosis method according to the modification 3 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing an example of a deterioration diagnosis method.

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。 In step S201, the control unit 30 drives the light emitting element 10 with the first drive current and acquires the first detection current from the light receiving element 20.

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。 In step S202, the control unit 30 drives the light emitting element 10 with the second drive current and acquires the second detection current from the light receiving element 20.

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。 In step S203, the calculation unit 40 calculates an aged value which is a ratio of the first detected current acquired in step S201 and the second detected current acquired in step S202.

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。 In step S204, the calculation unit 40 calculates the ratio between the reference value and the aged value calculated in step S203, and compares it with the threshold value T. The threshold value T is a predetermined value set by the user.

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。 In step S205, the calculation unit 40 determines whether or not the ratio of the reference value and the aged value is larger than the threshold value T, that is, whether or not the deterioration determination condition is satisfied. The calculation unit 40 proceeds to the process of step S206 when it is determined that the ratio of the reference value and the aged value is larger than the threshold value T, that is, when it is determined that the deterioration determination condition is satisfied. The calculation unit 40 ends the process when it is determined that the ratio of the reference value and the aged value is equal to or less than the threshold value T, that is, when it is determined that the deterioration determination condition is not satisfied.

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。 In step S206, the calculation unit 40 generates a signal indicating deterioration and outputs an instruction signal to the communication unit 60.

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。 In step S207B, the control unit 30 adjusts the first drive current and the second drive current using the aged value calculated in step S203.

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。 According to the deterioration diagnosis method according to the third modification, the deterioration of the light emitting element can be diagnosed easily and with high accuracy.

<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。
<Application of embodiment>
The light emitting / receiving device according to the present embodiment can be applied to various devices. For example, a gas sensor for detecting a specific gas concentration contained in a building or measuring device, a gas sensor mounted on a mobile communication device such as a mobile phone or a smartphone, and a gas concentration contained in a means of transportation such as an automobile, a train, or an aircraft. It can be applied to various devices such as a gas sensor for detection, a component detection device for substances (for example, water and body fluid) flowing in the optical path space between the light emitting element and the light receiving element, and a glucose concentration measuring device in blood. Is.

<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。
<Other variants>
In the present embodiment, the case where the control unit 30 and the calculation unit 40 are separately configured has been described as an example, but the control unit 30 and the calculation unit 40 may be configured in combination.

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。 Although the above embodiments have been described as typical examples, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications and substitutions can be made within the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and modifications can be made without departing from the scope of claims. For example, it is possible to combine a plurality of constituent blocks described in the configuration diagram of the embodiment into one, or to divide one constituent block into one.

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
10 Light emitting element 20 Light receiving element 30 Control unit 40 Calculation unit 50 Storage unit 60 Communication unit 100 Light receiving device

Claims (17)

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、
受発光装置。
A light emitting element that outputs the amount of light emitted according to the drive current,
A light receiving element that receives light from the light emitting element and outputs a detection current according to the amount of light received.
A control unit that supplies the drive current to the light emitting element and acquires the detected current from the light receiving element.
Calculation unit and
With
The control unit
When the first drive current is supplied to the light emitting element, the first detection current is acquired from the light receiving element, and the first detection current is acquired.
When the second drive current is supplied to the light emitting element, the second detection current is acquired from the light receiving element, and the second detection current is acquired.
The calculation unit
When the reference value and the aged value, which is the ratio of the first detection current to the second detection current, satisfy the deterioration determination condition, a signal indicating deterioration of the light emitting element is generated.
Light receiving and receiving device.
前記演算部は、
所定の時刻において、前記第1の検出電流と前記前記第2の検出電流との比である基準値を算出し、
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。
The calculation unit
At a predetermined time, a reference value which is a ratio of the first detected current to the second detected current is calculated.
The light emitting / receiving device according to claim 1, wherein the aged value is calculated after a lapse of a predetermined time from the predetermined time.
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。 The light receiving / receiving device according to claim 1 or 2, further comprising a storage unit for storing the reference value. 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。
Equipped with a communication unit that communicates with the calibrating device
The light emitting / receiving device according to any one of claims 1 to 3, wherein the calculation unit outputs a signal indicating deterioration of the light emitting element to the communication unit.
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。 Any of claims 1 to 4, wherein the calculation unit calculates a correction value of at least one of the first detection current and the second detection current by using the aged value when the deterioration determination condition is satisfied. The light receiving / receiving device according to item 1. 前記演算部は、前記劣化判定条件を満たす場合、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。 The light emitting / receiving device according to any one of claims 1 to 4, wherein the calculation unit performs baseline correction when the deterioration determination condition is satisfied. 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。 The item according to any one of claims 1 to 4, wherein the control unit adjusts the first drive current and the second drive current by using the aged value when the deterioration determination condition is satisfied. Light receiving and receiving device. 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。 The light emitting / receiving device according to any one of claims 1 to 7, wherein the light emitting element is an LED or a semiconductor laser. 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。 The light emitting / receiving device according to any one of claims 1 to 8, wherein the light emitting element emits light having a wavelength longer than 0.7 μm. 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。 The light emitting / receiving device according to any one of claims 1 to 9, wherein the light receiving element is a quantum sensor or a quantum infrared sensor. 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。 The light emitting / receiving device according to any one of claims 1 to 10, wherein the light emitting element and the light receiving element are formed on the same substrate. 前記劣化判定条件は、前記基準値と前記経年値との比が第1の閾値より大きいという条件である、請求項1から11のいずれか一項に記載の受発光装置。 The light emitting / receiving device according to any one of claims 1 to 11, wherein the deterioration determination condition is a condition that the ratio of the reference value to the aged value is larger than the first threshold value. 前記劣化判定条件は、前記基準値と前記経年値との比が第2の閾値以下であるという条件である、請求項1から12のいずれか一項に記載の受発光装置。 The light emitting / receiving device according to any one of claims 1 to 12, wherein the deterioration determination condition is a condition that the ratio of the reference value to the aged value is equal to or less than a second threshold value. 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、劣化診断方法。
It is executed by a light receiving / receiving device including a light emitting element that outputs a light emitting amount corresponding to a driving current and a light receiving element that receives light from the light emitting element and outputs a detection current corresponding to the light receiving amount. This is a method for diagnosing deterioration of a light emitting element.
A step of supplying the driving current to the light emitting element and acquiring the detected current from the light receiving element.
A step of acquiring a first detection current from the light receiving element when a first drive current is supplied to the light emitting element, and
A step of acquiring a second detection current from the light receiving element when a second drive current is supplied to the light emitting element, and
A step of generating a signal indicating deterioration of the light emitting element when the reference value and the aged value which is the ratio of the first detection current to the second detection current satisfy the deterioration determination condition.
Deterioration diagnostic methods, including.
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14に記載の劣化診断方法。 The 14th aspect of the present invention further comprises a step of calculating a correction value of at least one of the first detection current and the second detection current by using the aged value when the deterioration determination condition is satisfied. Deterioration diagnosis method. 前記劣化判定条件を満たした場合に、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14に記載の劣化診断方法。 The deterioration diagnosis method according to claim 14, further comprising a step of performing baseline correction when the deterioration determination condition is satisfied. 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14に記載の劣化診断方法。 The deterioration diagnosis method according to claim 14, further comprising a step of adjusting the first drive current and the second drive current by using the aged value when the deterioration determination condition is satisfied.
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