CN106233123A - 光学传感器系统、光学气体传感器系统、微粒传感器系统、发光装置及图像打印装置 - Google Patents

光学传感器系统、光学气体传感器系统、微粒传感器系统、发光装置及图像打印装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供可作为一般光源使用且可计算环境参数的光学传感器系统。从半导体激光(10)的后面(21)射出的后面射出光(31)用于使控制运算装置(60)计算环境参数，另一方面，从前面(20)射出的前面射出光(30)用于与环境参数的计算不同的用途。

Description

光学传感器系统、光学气体传感器系统、微粒传感器系统、发 光装置及图像打印装置
技术领域
本发明关于光学传感器系统、光学气体传感器系统、微粒传感器系统、发光装置及图像打印装置。
背景技术
由于半导体激光可射出同调且指向性高的激光，加上小型且低价，因此使用于各种应用用途。
半导体激光由二片相对向的反射镜面、与设置在二片反射镜面间的波导管构成，当电流注入半导体激光时，在波导管内即产生光子。产生的光子被二片反射镜面反射而一边反复地在波导管内往返、一边连锁地增加光子数达到谐振状态。二片反射镜面的反射率具有差异，从反射率低(透射率高)的反射镜面射出强的激光。一般而言，此强的激光使用于各种应用用途。
另一方面，从反射率高(透射率低)的反射镜面也射出具有较弱输出的激光。一般而言，此弱的激光完全不会被使用、或者仅使用为从反射率低的反射镜面射出的激光的输出的参考信息。在后者的情形，从反射率高的反射镜面射出的激光由光电二极管监测。
为了将从半导体激光射出的激光使用于各种应用用途，掌握表示半导体激光周围环境状态的环境参数(温度、湿度、气体浓度等)是极为重要的。
例如，专利文献1揭示下述技术，即通过与密封的半导体激光设置在相同收纳容器内的温度传感器持续地监测收纳容器内的湿度，由此预测半导体激光的劣化状况或避免突发性故障。
另外，专利文献2至4揭示下述技术，即通过温度传感器及湿度传感器监测半导体激光周边或搭载有半导体激光的装置的周边的温度及湿度，判定半导体激光是否产生结露或避免结露产生。
专利文献1:日本特开平11-17230号公报(1999年1月22日公开)
专利文献2:日本特开昭61-79285号公报(1986年4月22日公开)
专利文献3:日本特开2009-204935号公报(2009年9月10日公开)
专利文献4:日本特开2013-117736号公报(2013年6月13日公开)
发明内容
然而，在专利文献1至4记载的上述技术，具有用以测定环境参数的各种传感器的成本过高的问题。又，由于在搭载有半导体激光的装置内必须要有用以设置各种传感器的空间，因此也会有装置不易小型化的问题。
本发明有鉴于上述问题而构成，其目的在于提供可作为一般光源使用且可计算环境参数的光学传感器系统。
为了解决上述问题，本发明一形态的光学传感器系统，具备产生使用于已定用途的第1发光的发光器件，其特征在于：所述发光器件进一步产生第2发光；具备：发光检测部，检测所述第2发光；以及环境参数计算部，使用所述发光检测部检测出的所述第2发光的检测值，计算作为所述发光器件周围环境的指标的环境参数。
又，本发明另一形态的光学传感器系统，具备产生第1发光及第2发光的发光器件，其特征在于，具备：发光检测部，检测所述第2发光；以及环境参数计算部，使用所述发光检测部检测出的所述第2发光的检测值，计算作为所述发光器件周围环境的指标的环境参数；所述发光器件具备射出所述第1发光的第1发光面、及射出所述第2发光的第2发光面；所述第1发光面及所述第2发光面，在所述环境参数变化时，所述第1发光的强度变化率小于所述第2发光的强度变化率。
根据本发明一形态，可作为一般光源使用且可计算环境参数。
附图说明
图1表示本发明实施形态1的光学传感器系统的概略结构的示意图。
图2表示从本发明实施形态1的光学传感器系统具备的半导体激光射出的前面射出光及后面射出光的各强度与湿度的关系的实验数据。
图3表示本发明实施形态2的光学传感器系统的概略结构的示意图。
图4表示本发明实施形态3的光学传感器系统的概略结构的示意图。
图5表示典型的半导体激光的振荡特性的示意图，为表示对半导体激光注入的电流的电流值与半导体激光的发光强度的关系的图表。
图6(a)及(b)表示从本发明实施形态3的光学传感器系统具备的半导体激光射出的前面射出光的振荡阈值与温度及湿度的关系的实验数据，(c)及(d)表示相同的前面射出光的微分效率与温度及湿度的关系的实验数据。
图7表示本发明实施形态5的光学气体传感器系统的概略结构的示意图。
图8表示本发明实施形态6的微粒传感器系统的概略结构的示意图。
图9表示具备本发明实施形态6的微粒传感器系统的空气净化器的概略结构的示意图。
图10表示本发明实施形态7的发光装置的概略结构的示意图。
图11表示本发明实施形态8的图像打印装置的概略结构的示意图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施形态。
(实施形态1)
参照图1、图2说明本发明一实施形态的光学传感器系统1。光学传感器系统1包括半导体激光器10(发光器件)，射出可使用于各种应用用途的激光。另外，光学传感器系统1可检测环境参数。环境参数为作为光学传感器系统1的环境指标的参数。环境参数为例如光学传感器系统1的周围环境的温度、湿度、或气体浓度。
本实施形态中，光学传感器系统1检测湿度以作为环境参数。亦即，本实施形态中，湿度为光学传感器系统1的传感对象。
(光学传感器系统1的结构)
图1表示光学传感器系统1的概略结构的示意图。如图1所示，光学传感器系统1包括半导体激光器10、光电二极管40(发光检测部)、副架座50、及控制运算装置60(环境参数计算部)。
半导体激光器10为通过注入电流射出激光的元件。一般而言，半导体激光器，由于小型且低价，因此适于作为本发明的光学传感器系统1的光源。如图1所示，半导体激光器10具备前面20(第1发光面)及后面21(第2发光面)。前面20及后面21皆为反射镜面。在前面20与后面21之间形成有波导管(图未示)。
前面20与后面21相较，反射率较低，透射率较高。因此，从前面20射出的前面射出光30(第1发光)的强度大于从后面21射出的后面射出光31(第2发光)的强度。从前面20射出的强的前面射出光30使用于各种应用用途。此外，光学传感器系统1亦可具备其他光源(例如，荧光灯、LED、HID灯)以替代半导体激光器10。在此结构中，其他光源亦可从一个发光面依序射出二种光(前面射出光30、后面射出光31)。或者，其他光源亦可使从一个发光面射出的一条光分歧成二种光。
注入半导体激光器10的电流在波导管内产生光子。产生的光子被前面20及后面21反射而一边反复地在波导管内往返、一边连锁地增加波导管内的光子数达到谐振状态。波导管内的光子为谐振状态时，从前面20及后面21射出前面射出光30及后面射出光31。
从前面20射出的前面射出光30，作为激光光源使用于各种用途。另外，从后面21射出的后面射出光31射入光电二极管40。
光电二极管40为检测射入的后面射出光31并将其检测值转换成电信号(电流信号或电压信号)的元件。光电二极管40将从后面射出光31转换后的电信号传至控制运算装置60。此外，在光学传感器系统1中，能以可评估后面射出光31的强度的其他部件来替代光电二极管40。
副架座50具有固定半导体激光器10且使半导体激光器10产生的热往外部发散的功能。作为副架座50的材料，一般而言，使用氮化铝等导热性高的陶瓷材料。一般而言，半导体激光器10透过Au-Sn合金焊料等焊料材料接合于副架座50。
控制运算装置60控制半导体激光器10。另外，从自光电二极管40接收的电信号的振幅(后面射出光31的强度)计算环境参数(湿度)。控制运算装置60亦可根据例如预先储存在存储装置(图未标)的湿度与光强度的关系计算湿度。控制运算装置60可由多个芯片及微电脑构成。亦可使用个人计算机等泛用运算装置作为控制运算装置60。以下说明控制运算装置60进行的环境参数的计算方法的一个示例。
(环境参数的计算方法1)
以下说明控制运算装置60进行的环境参数(湿度)的计算方法的一个示例。首先，控制运算装置60通过对半导体激光器10注入定电流(ACC)，使半导体激光器10发光。半导体激光器10的发光强度稳定后，根据自光电二极管40接收的电信号评估后面射出光31的强度。控制运算装置60在评估后面射出光31的强度后，立刻关闭半导体激光器10。接着，根据预先储存在存储装置(图未标)的湿度与光强度的关系(例如，图2所示的实验数据)，从获得的评估值计算湿度。
此处，半导体激光器10，发光时间愈长发热量愈大，寿命变短。因此，环境参数的计算方法中，优选为，半导体激光器10的发光时间短。
另外，环境参数的计算方法中，控制运算装置60不需以定电流(ACC)驱动半导体激光器10。控制运算装置60也可以以定输出(APC)驱动半导体激光器10，以使后面射出光31的强度成为恒定的。在此结构中，控制运算装置60在后面射出光31的强度为大致恒定时，根据对半导体激光器10的注入电流的电流值计算湿度。
如上所述，根据光学传感器系统1的结构，不仅可将前面射出光30作为一般激光光源使用于各种用途，且亦可根据与前面射出光30一起射出的后面射出光31的强度计算环境参数。
(湿度与激光的强度的关系)
此处，以实验结果说明半导体激光器10周边的湿度、与从半导体激光器10输出的前面射出光30及后面射出光31的各强度具有何种关系。
在实验中，使用光记录装置用的半导体激光器10。此半导体激光器10具有振荡波长660nm、最大输出150mW。此半导体激光器10的前面20在波导管侧的反射率、后面21在波导管侧的反射率分别设计成约6％(透射率约94％)、约90％(透射率约10％)。
半导体激光器10在各端面的反射率由成膜在端面的多层膜反射镜的多层构造规定。端面的反射率因构成多层构造的材料的折射率或层数而不同。
从反射率低、透射率高的前面20射出的前面射出光30的反射率高，其强度也较从透射率低的后面21射出的后面射出光31的强度高。光记录装置中，前面射出光30用于将信息记录在光存储介质或使信息从光存储介质再现。
图2表示相对于湿度变化的前面射出光30及后面射出光31的各强度的变化的实验数据。
如图2所示，湿度与后面射出光31的强度具有大致正比关系。湿度从23％增加至62％时，后面射出光31的强度增加约8.7％。上述控制运算装置60可通过利用后面射出光31的强度与湿度间的比例关系，从后面射出光31的强度计算湿度。
另一方面，如图2所示，前面射出光30的强度与湿度无关而大致恒定(强度的最大值与最小值的差为约0.35％)。前面射出光30的强度的变化量(0.35％)为后面射出光31的强度的变化量(8.7％)的1/20以下。因此，关于前面射出光30，不需考虑湿度变化造成的影响，可活用于对光记录介质的信息记录或再现等各种用途。
此处，接着说明前面射出光30及后面射出光31相对于湿度变化显示上述响应的原理。
当半导体激光器10周边的湿度变化时，吸附于前面20及后面21的表面侧(露出在外部的面)的水分量即产生变化。其结果，前面20及后面21的折射率产生变化。由于前面20及后面21的折射率产生变化，各面的透射率及反射率产生变化。
然而，如上述，前面20被设计成透射率高(约94％)。因此，前面20的透射率因湿度变化而稍微变化时，前面射出光30的强度几乎不会变化。亦即，当湿度变化时，前面射出光30的强度的变化率小。另一方面，如上述，后面21被设计成透射率低(约10％)。因此，后面21的透射率因湿度变化而稍微变化时，后面射出光31的强度会大幅变化。亦即，当湿度变化时，后面射出光31的强度的变化率大。
此外，为了增加相对于湿度变化的后面射出光31的强度的变化率，优选为，后面21被设计成具有更高的反射率。然而，具有很高反射率的后面21的设计是不易的。另外，具备具有上述高反射率的后面21的半导体激光器10的制造成本也会大幅上升。因此，由后面21的设计的容易性或半导体激光器10的成本低的观点来看，后面21只要具有85％以上的反射率即足够。
(实施形态2)
使用图3说明本发明另一实施形态。此外，为了方便说明，关于具有与上述实施形态说明的部件相同功能的部件，赋予相同符号以省略其说明。
半导体激光器10的强度取决于发热或劣化等因素而变化。半导体激光器10的强度因此等因素而变化时，前面射出光30及后面射出光31的各强度也会变化。
在上述实施形态1说明的环境参数的计算方法1中，不会考虑后面射出光31的强度取决于上述因素而变化的情况。因此，根据因上述因素而变化的后面射出光31的强度计算湿度(环境参数)时，湿度的计算值有可能产生误差。
另一方面，前面射出光30的强度不会取决于湿度(参照图2)。因此，可认为前面射出光30的强度仅取决于上述因素。
因此，本实施形态中，说明使用前面射出光30的强度修正后面射出光31的强度的结构。根据本结构，可降低发热或劣化等因素引起的后面射出光31的强度变化对环境参数的计算精度造成的影响，可抑制环境参数的误差。
(光学传感器系统2的构成)
图3表示本实施形态的光学传感器系统2的概略结构的示意图。如图3所示，光学传感器系统2具备半导体激光器10、光电二极管40、第2光电二极管41(第2检测部)、副架座50、及控制运算装置260。
第2光电二极管41，与上述实施形态1说明的光电二极管光40相同，检测射入第2光电二极管41的激光，将其检测值转换成电信号。如图3所示，从半导体激光器10的前面20射出的前面射出光30射入第2光电二极管41。第2光电二极管41将前面射出光30的检测值转换成电信号(电流信号或电压信号)，将该电信号传至控制运算装置260。
控制运算装置260控制半导体激光器10。另外，从光电二极管40及第2光电二极管41分别接收电信号。控制运算装置260可由多个芯片及微电脑构成。亦可使用个人计算机等泛用运算装置作为控制运算装置260。
控制运算装置260从第2光电二极管41检测出的电信号的振幅评估前面射出光30的强度。另外，从光电二极管40检测出的电信号的振幅评估后面射出光31的强度。之后，根据前面射出光30的强度修正后面射出光31的强度。接着，控制运算装置260根据修正后的后面射出光31的强度计算环境参数(湿度)。以下说明控制运算装置260进行的环境参数的计算方法之例。
(环境参数的计算方法2)
本方法中，预先评估被前面射出光30的强度除后的后面射出光31的强度与湿度间的关系。
控制运算装置260，通过对半导体激光器10注入一定量的电流，使半导体激光器10发光。半导体激光器10的发光强度稳定后，控制运算装置260，根据自光电二极管40接收的电信号评估后面射出光31的强度。另外，根据自第2光电二极管41接收的电流信号评估前面射出光30的强度。控制运算装置260，在评估前面射出光30的强度后，关闭半导体激光器10。
接着，控制运算装置260计算后面射出光31的强度与前面射出光30的强度的比。半导体激光器10的强度取决于发热或劣化等因素而变化时，前面射出光30的强度及后面射出光31的强度以相同比例变化。因此，通过以前面射出光30的强度来除后面射出光31的强度，从后面射出光31的强度除去上述因素引起的变化。由此，获得仅取决于湿度的后面射出光31的强度。
控制运算装置260参照上述关系(被前面射出光30的强度除后的后面射出光31的强度与湿度间的关系)，根据被前面射出光30的强度除后的后面射出光31的强度计算环境参数(湿度)。
(环境参数的计算方法3)
控制运算装置260以例如下述方法计算环境参数(湿度)。
本方法中，预先评估在前面射出光30的强度为已定值时的后面射出光31的强度与湿度间的关系。
控制运算装置260，通过对半导体激光器10注入电流，使半导体激光器10发光，从自第2光电二极管41接收的电信号评估前面射出光30的强度。控制运算装置260控制对半导体激光器10的注入电流的电流值，以使前面射出光30的强度成为上述已定值。
控制运算装置260，在前面射出光30的强度成为已定值时，从自光电二极管40接收的电信号评估后面射出光31的强度。接着，在评估后面射出光31的强度后，立刻关闭半导体激光器10。
接着，控制运算装置260参照后面射出光31的强度与湿度间的上述关系(在前面射出光30的强度为已定值时的后面射出光31的强度与湿度间的关系)，根据后面射出光31的强度计算湿度。
根据上述二个方法，通过仅取决于环境参数(湿度)以外的因素的前面射出光30的强度修正后面射出光31的强度。由此，后面射出光31的强度变成不会取决于环境参数(湿度)以外的因素(半导体激光器10的发热或劣化)。从而，控制运算装置260可根据仅取决于环境参数的后面射出光31的强度高精度计算环境参数。
(实施形态3)
使用图4说明本发明再一实施形态。此外，为了方便说明，关于具有与上述实施形态说明的部件相同功能的部件，赋予相同符号以省略其说明。
本实施形态中，光学传感器系统3计算气体浓度作为环境参数。亦即，本实施形态中，气体浓度为传感器的检测对象。
图4表示本实施形态的光学传感器系统3的概略结构的示意图。如图4所示，光学传感器系统3具备半导体激光器10、光电二极管40、副架座50、控制运算装置360、及气体感应膜70。
气体感应膜70为具有取决于特定种类的气体浓度而变化的光学特性(激光的折射率或透射率)的薄膜。如图4所示，气体感应膜70配置在半导体激光器10的后面21上。气体感应膜70的折射率或透射率取决于特定的气体浓度而变化。因此，透射过气体感应膜70的后面射出光31的强度取决于特定的气体浓度而增减。
作为气体感应膜70的材料，例如可使用通过吸收空气中的VOC(volatile OrganicCompounds)气体而膨胀、折射率生变化的各种高分子材料。或者，亦可使用与特定气体产生氧化还原反应或催化反应、折射率或透射率产生变化的各种氧化物材料或催化材料。
如果气体感应膜70能取决于特定的气体浓度使透射过气体感应膜70的后面射出光31的强度变化，则其材料及不形状不受限制。
此外，为了抑制伴随着湿度变化的后面射出光31的强度变化，优选为，在后面21与气体感应膜70之间设置遮断水分的水分遮断膜。作为水分遮断膜，可使用例如SiN薄膜或AlN薄膜等氮化物薄膜。
控制运算装置360控制半导体激光器10。另外，从光电二极管40接收表示后面射出光31的强度的电信号，从接收的电信号计算环境参数(气体浓度)。控制运算装置360可由多个芯片及微电脑构成。亦可使用个人计算机等泛用运算装置作为控制运算装置360。控制运算装置360亦可根据例如预先储存在存储装置(图未标)的气体浓度与光强度的关系计算湿度。
根据上述结构，可计算特定的气体浓度作为环境参数。
(实施形态4)
使用图5至图6说明本发明再一实施形态。此外，为了方便说明，关于具有与上述实施形态说明的部件相同功能的部件，赋予相同符号以省略其说明。
上述实施形态1至3中，说明了计算一个环境参数(湿度或气体浓度)的例子。本实施形态中，说明根据从后面射出光31的强度计算的振荡阈值及微分效率计算多个环境参数(温度及湿度)的例子。此外，本实施形态的光学传感器系统1具有与实施形态1说明的光学传感器系统1(参照图1)相同的结构。
(振荡阈值80与微分效率81)
首先，参照图5说明振荡阈值80及微分效率81。图5表示作为参考的半导体激光的发光特性(注入电流与发光强度的关系)的示意图。本实施形态的光学传感器系统1具备的半导体激光器10亦具有与作为参考的半导体激光相同的发光特性。
如图5所示，作为参考的半导体激光的发光特性，大致上来说，以振荡阈值80为边界分类成二个区域。注入半导体激光的电流小于振荡阈值80时，由于光子数在半导体激光的谐振器(波导管及二片反射镜面)内不会充分地增加，因此不会产生激光振荡。因此，从半导体激光器不会射出激光，仅射出根据与LED相同的原理产生的光。因此，注入电流小于振荡阈值80时，半导体激光的发光强度小。
另一方面，注入电流大于振荡阈值80时，光子数在谐振器内充分地增加，产生激光振荡。其结果，从半导体激光器射出激光。注入电流大于振荡阈值80时，半导体激光器的发光强度大。注入电流大于振荡阈值80时，半导体激光器的发光强度与注入电流大致成正比。亦即，半导体激光器的发光强度与注入电流的关系能以直线方程式表示。一般而言，将此直线方程式的截距定义为振荡阈值80。又，相同直线方程式的斜率(每单位注入电流的发光强度的增加量)称为微分效率81。
(振荡阈值80及微分效率81的计算方法)
此处，说明从半导体激光器10射出的后面射出光31的振荡阈值80及微分效率81的计算方法。振荡阈值80及微分效率81由控制运算装置360计算。此外，用户亦可替代控制运算装置360计算振荡阈值80及微分效率81。
首先，控制运算装置360，通过将充分大于振荡阈值80的电流值(第1电流值)的电流注入半导体激光器10，使激光从半导体激光器10射出。
控制运算装置360在半导体激光器10的发光强度稳定后，根据从光电二极管40接收的电信号，评估后面射出光31的强度(第1强度)。接着，将第1强度与第1电流值的对应关系储存在存储装置(图未标)。控制运算装置360在后面射出光31的强度评估完成后，立刻关闭半导体激光器10。
接着，控制运算装置360，将充分大于振荡阈值80且与第1电流值不同的电流值(第2电流值)的电流注入半导体激光器10。控制运算装置360在半导体激光器10的发光强度稳定后，根据从光电二极管40接收的电信号，评估后面射出光31的强度(第2强度)。接着，将第2强度与第2电流值的对应关系储存在存储装置。
控制运算装置360，通过反复以上动作，取得表示后面射出光31的强度(第1强度、第2强度等)与注入半导体激光器10的电流的电流值(第1电流值、第2电流值等)的对应关系的多个数据。接着，控制运算装置360对取得的多个数据进行最小平方拟合处理，由此计算出表示后面射出光31的强度与注入半导体激光器10的电流的关系的直线方程式。计算的直线方程式的截距为振荡阈值80，斜率为微分效率81。
此外，上述计算方法仅为一个示例。控制运算装置360亦可通过其他计算方法计算出振荡阈值80及微分效率81。
控制运算装置360使用计算的振荡阈值80及微分效率81，根据后面射出光31的强度计算环境参数(温度及湿度)。
(环境参数的计算方法4)
控制运算装置60例如以下述方法计算环境参数(温度及湿度)。
图6(a)至(d)表示后面射出光31的振荡阈值80及微分效率81的温度依赖性及湿度依赖性的实验数据。
图6(a)、图6(b)分别表示振荡阈值80的温度依赖性、湿度依赖性。如图6(a)所示，温度上升且振荡阈值80递升。又，如图6(b)所示，振荡阈值80几乎不取决于湿度。
控制运算装置360，根据图6(a)所示的振荡阈值80的温度依赖性计算温度。
图6(c)、图6(d)分别表示微分效率81的温度依赖性、湿度依赖性。如图6(c)所示，微分效率81随着温度上升而大致线性地降低。又，如图6(d)所示，微分效率81随着温度上升而大致线性地增加。
控制运算装置360，根据之前计算出的温度与图6(d)(或者图6(c))所示的微分效率81的湿度依赖性计算湿度。
此外，控制运算装置360在计算湿度时，亦可利用搭载于光学传感器系统1的温度传感器(图未标)检测的温度。
根据上述结构，控制运算装置360可计算多个环境参数(温度及湿度)。因此，具备控制运算装置360的光学传感器系统1，与具备上述实施形态1的控制运算装置60的光学传感器系统1相较，附加价值提升。
(实施形态5)
接着，使用图7说明本发明再一实施形态。此外，为了方便说明，关于具有与上述实施形态说明的部件相同功能的部件，赋予相同符号以省略其说明。
本实施形态中，说明具备上述实施形态1的光学传感器系统1的光学气体传感器系统100。光学气体传感器系统100为传感特定的气体浓度的装置。光学气体传感器系统100亦可具备上述实施形态3的光学传感器系统3以替代光学传感器系统1。
图7表示本实施形态的光学气体传感器系统100的概略结构的示意图。如图7所示，光学气体传感器系统100具备光学传感器系统1、气体反应体110、透镜120A,120B、光检测器130(透射光检测部)、及控制运算装置140(气体检测部)。
气体反应体110为具有取决于存在于光学气体传感器系统100周边的特定的气体浓度而变化的光学特性的结构体。气体反应体110亦可为例如折射率或透射率依据气体浓度的变化而变化的结构体。或者，气体反应体110亦可为在气体浓度变化时使反射率或复折射率变化或者使射入气体反应体110的光(前面射出光30’)产生波长偏移的结构体。
作为气体反应体110的材料，例如可使用通过吸收空气中的VOC气体而膨胀(膨润)、折射率生变化的各种高分子材料。或者，亦可使用与特定气体产生氧化还原反应或催化反应、折射率或透射率产生变化的各种氧化物材料或催化材料。
如果气体反应体110能取决于特定的气体浓度使透射过气体反应体110的前面射出光30’的强度变化，则其材料及不形状不受限制。
透镜120A使从光学传感器1射出的前面射出光30’平行化。被透镜120A平行化的前面射出光30’射入气体反应体110。透镜120B使透射过气体反应体110的透射光150聚集在光检测器130。
光检测器130为检测被透镜120B聚集的透射光150的装置。作为光检测器130，可使用例如光电二极管或CdS单元等各种光电转换装置。光检测器130将透射光150的检测值转换成电信号(电流信号或电压信号)，传送至控制运算装置140。
控制运算装置140控制光学传感器系统1。另外，根据从光检测器130接收的电信号计算特定的气体浓度。控制运算装置140可由多个芯片及微电脑构成。另外，亦可使用个人计算机等泛用运算装置作为控制运算装置140。或者，控制运算装置140亦可与光学传感器系统1的控制运算装置60一起构成一个装置。以下说明控制运算装置140的动作。
(控制运算装置140的动作)
控制运算装置140通过控制光学传感器系统1，使半导体激光器10发光。藉此，前面射出光30’从光学传感器系统1射出。从光学传感器系统1射出的前面射出光30’被透镜120A平行化，射入气体反应体110。
射入气体反应体110的前面射出光30’的一部分(透射光150)透射过气体反应体110。此处，气体反应体110的光学特性(折射率或透射率)因特定的气体浓度而变化，因此透射光150的强度取决于特定的气体浓度而变化。透射光150被透镜120B聚集，射入光检测器130。
光检测器130检测射入的透射光150，将透射光150的检测值转换成电信号。接着，将转换后的电信号传送至控制运算装置140。
控制运算装置140从由光检测器130接收的电信号的振幅评估透射光150的强度。接着，参照透射光150的强度与特定的气体浓度的关系，根据评估的透射光150的强度计算特定的气体浓度。
另一方面，光学传感器系统1的控制运算装置60，如上述实施形态1所说明，从后面射出光31的强度计算温度、湿度、或气体浓度等环境参数。此外，如上述实施形态3，在控制运算装置60计算气体浓度的结构中，气体反应膜70(参照图4)反应的气体与气体反应体110反应的气体彼此亦可为不同气体。
此处，气体反应体110具有与温度或湿度等灵敏地反应的光学特性时，光检测器130检测的透射光150的强度因温度或湿度变化而变化。亦即，光检测器130检测的透射光150的强度不仅取决于气体浓度，亦取决于温度或湿度。因此，根据透射光150的强度计算的气体浓度产生误差(噪声)。
因此，控制运算装置140亦可根据光学传感器系统1计算的温度或湿度修正根据透射光150的强度计算的气体浓度。在上述结构中，控制运算装置140可更高精度地计算气体浓度。在上述结构中，预先求出温度或湿度为已定值时的气体浓度与透射光150的强度的关系。
控制运算装置140，首先，在气体浓度为一定值的状态下，计算温度或湿度从已定值变化成光学传感器系统1计算的温度或湿度时的透射光150的强度的变化量。上述变化量取决于光学传感器系统1计算的温度或湿度。
之后，控制运算装置140从光检测器130检测出的透射光150的强度减去上述变化量。减去后的透射光150的强度仅取决于气体浓度。
最后，控制运算装置140，通过参照上述关系(温度或湿度为已定值时的气体浓度与透射光150的强度的关系)，根据减去后的透射光150的强度计算气体浓度。
如上述，光学气体传感器系统100不仅能够感应特定的气体浓度，亦可通过光学感射器系统1感应温度、湿度、或气体浓度等环境参数。亦即，光学气体传感器系统100为多传感装置。
因此，光学气体传感器系统100，相较于仅能感应特定的气体浓度的习知光学气体传感器系统，具有高附加价值。另外，光学气体传感器系统100与必须加入具备用以感应环境参数的传感器的习知光学气体传感器系统相较，能减少部件的数量。因此，光学气体传感器系统100，可降低部件的成本、部件的运输成本、及部件的组装成本。
此外，在另一实施形态中，光学气体传感器系统100亦可具备可设置任意样本的样本保持具以替代气体反应体110。样本保持具配置在图7中气体反应体110的位置。在此结构中，可利用光学气体传感器系统100作为测定样本的透射率的透射率测定装置。
(实施形态6)
使用图8说明本发明再一实施形态。此外，为了方便说明，关于具有与上述实施形态说明的部件相同功能的部件，赋予相同符号以省略其说明。
本实施形态中，关于具备上述实施形态1的光学传感器系统1的微粒传感器系统200进行说明。微粒传感器系统200为检测悬浮在空中的微粒(尘埃)的装置。此外，微粒传感器系统200亦可具备上述实施形态3的光学传感器系统3以替代光学传感器系统1。
(微粒传感器系统200的结构)
图8表示本实施形态的微粒传感器系统200的概略构成的示意图。如图8所示，微粒传感器系统200具备光学传感器系统1、透镜210、光检测器220(散射光检测部)、及控制运算装置230(微粒检测部)。
透镜210使从光学传感器系统1射出的前面射出光30平行化。被透镜210平行化的前面射出光30’射入检测区域240。
微粒250悬浮在检测区域240内时，射入检测区域240的前面射出光30’一部分因微粒250而散射，由此产生散射光260。产生的散射光260的至少一部分射入光检测器220。
光检测器220检测射入的散射光260。接着，光检测器220将散射光260的检测值转换成电信号(电流信号或电压信号)，将转换后的电信号传送至控制运算装置230。作为光检测器220，可使用例如光电二极管或CdS单元等各种光电转换装置。
控制运算装置230控制光学传感器系统1。另外，根据从光检测器220接收的电信号的振幅评估散射光260的强度。接着，根据评估的散射光260的强度判定微粒250是否存在于检测区域240中。控制运算装置230亦可在散射光260的强度为已定值以上时判定微粒250包含在检测区域240中。
控制运算装置230，在微粒250存在于检测区域240中时，根据散射光260的强度计算(评估)检测区域240所含的微粒250的含有量。
控制运算装置230可由多个芯片及微电脑构成。另外，亦可使用个人计算机等泛用运算装置作为控制运算装置230。或者，控制运算装置230亦可与光学传感器系统1的控制运算装置60一起构成一个装置。
光学传感器系统1的控制运算装置60，如上述实施形态1说明，根据后面射出光31的强度计算温度、湿度、或气体浓度等环境参数。控制运算装置60，为了计算环境参数，在使半导体激光器10发光时，使发光的一部分或全部作为前面射出光30’射入检测区域240。
控制运算装置230，在评估检测区域240中的微粒250的含有量时，优选为，利用上述前面射出光30’(亦即，为了计算环境参数，控制运算装置60在使半导体激光器10发光时，射入检测区域240的前面射出光30’)。在此结构中，在半导体激光器10发光一次之期间，通过控制运算装置60计算环境参数，同时通过控制运算装置230评估检测区域240中的微粒250的含有量。
因此，控制运算装置60及控制运算装置230不需使半导体激光器10发光多次。另外，可抑制半导体激光器10的累积发光时间。其结果，半导体激光器10、光学传感器系统1、及微粒传感器系统200的寿命延长。另外，可降低微粒传感器系统200的耗电量。
如上述，微粒传感器系统200不仅可检测悬浮在空中(检测区域240)的微粒，亦可通过光学传感器系统1计算温度、湿度、或气体浓度等环境参数。亦即，微粒传感器系统200为可感应关于空气的质量及安全的多个对像的多传感器装置。
因此，微粒传感器系统200，相较于仅能检测悬浮在空中的微粒的习知微粒传感器系统，具有高附加价值。另外，微粒传感器系统200，不须加入具备用以感应境参数的传感器，因此相较于习知微粒传感器系统，能减少部件的数量。其结果，微粒传感器系统200，可降低部件的成本、部件的运输成本、及部件的组装成本。
此外，在另一实施形态中，微粒传感器系统200亦可在检测区域240内具备可设置任意样本的样本保持具。在此结构中，可利用微粒传感器系统200作为测量设置在样本保持具的样本的透射率的透射率测量装置。
(空气净化器201的构成)
使用图9说明具备上述微粒传感器系统200的空气净化器201的一个示例。图9表示空气净化器201的概略结构的示意图。
如图9所示，空气净化器201具备微粒传感器系统200、空气净化过滤器270、空气吸入口280、及空气吹出口290。
空气净化过滤器270将通过空气吸入口280流入空气净化器201的空气所含的微粒及气体等污染物质除去。空气净化过滤器270亦可为例如HEPA过滤器(High EfficiencyParticulate Air Filter)。空气净化过滤器270，亦可通过对流入空气净化器201的空气喷射水或使空气通过水使该空气净化。藉由通过空气净化过滤器270而净化的空气被送出至空气吹出口290。
空气吸入口280将周边的空气吸入空气净化器201内，将吸入的空气供应至空气净化过滤器270。
空气吹出口290将由通过空气净化过滤器270而污染物质被除去的空气吹出至空气净化器201的外部。
此外，空气净化器201亦可具有加湿功能及除湿功能。在此结构中，空气净化器201亦可根据搭载于微粒传感器系统200的光学传感器系统1计算的湿度(环境参数)控制加湿能力及除湿能力。
另外，空气净化器201亦可根据微粒传感器系统200检测出的微粒的量控制空气净化能力。或者，空气净化器201亦可通过由微粒传感器系统200检测出的微粒的量或者光学传感器系统1计算的环境参数显示于显示部(图未标)，将空气状态及安全性通知利用者。
在上述任一结构中，空气净化器201仅根据微粒传感器系统200或光学传感器系统1的感应结果进行动作。因此，微粒传感器系统200为了实现上述动作，不需要具备多个传感器。因此，微粒传感器系统200，相较于具备多个传感器的习知微粒传感器系统，可减少部件数量，且可降低部件的成本、部件的运输成本、及部件的组装成本。
(实施形态7)
使用图10说明本发明再一实施形态。此外，为了方便说明，关于具有与上述实施形态说明的部件相同功能的部件，赋予相同符号以省略其说明。
本实施形态中，说明具备上述实施形态1的光学传感器系统1的发光装置300。发光装置300为将光学传感器系统1具备的半导体激光器10产生的激光往外部射出的装置。发光装置300根据光学传感器系统1计算的环境参数的结果控制半导体激光器10的发光条件。此外，发光装置300亦可具备上述实施形态3的光学传感器系统3以替代光学传感器系统1。
图10表示本实施形态的发光装置300的概略结构的示意图。如图10所示，发光装置300具备光学传感器系统1、壳体310、温度调整器320、及控制运算装置330(发光条件控制部)。
光学传感器系统1计算环境参数(温度、湿度、气体浓度)，将计算的环境参数传送至控制运算装置330。
壳体310保护光学传感器系统1整体。壳体310尤其保护光学传感器系统1具备的半导体激光器10。一般而言，壳体310由树脂、金属、玻璃等构成。在壳体310设有用以将从半导体激光器10射出的前面射出光30导引至壳体310外部的窗。导引至外部的前面射出光30使用于各种应用用途。
此处，半导体激光器10分类成在大气中开放的状态下使用的品种与在密封于不含湿度的纯氮或纯空气中的状态下使用的品种。半导体激光器10在大气中开放的状态下使用时，不需密封壳体310。上述情形，壳体310的内部在大气中开放。
另一方面，半导体激光器10为在密封的状态下使用的品种时，壳体310被严密地密封。上述情形，壳体310的内部被纯氮或纯空气充满。
温度调整器320调整光学传感器系统1的温度，以使光学传感器1的温度与预先设定的设定温度一致。另外，将从光学传感器1产生的热排出至外部。光学传感器1的设定温度可由用户设定，亦可由控制运算装置330设定。温度调整器320可由例如帕尔帖元件或鳍片构成。温度调整器320由帕尔帖元件构成时，可严密地控制光学传感器系统1的温度。温度调整器320可将光学传感器系统1的温度冷却至环境温度以下。光学传感器系统1的温度为环境温度以下时，光学传感器系统1有可能产生结露。
控制运算装置330控制光学传感器系统1。另外，根据从光学传感器系统1接收的环境参数(周边参数)控制温度调整器320的设定温度及半导体激光器10的发光条件。控制运算装置330可由多个芯片及微电脑构成。又，亦可使用个人计算机等泛用运算装置作为控制运算装置330。或者，控制运算装置330亦可与光学传感器系统1的控制运算装置60一起构成一个装置。
一般而言，半导体激光器10的制造不会假设成在高湿度的环境下使用。因此，半导体激光器10在高湿度的环境下使用时，故障的可能性极高。另外，光学传感器系统1的温度低于露点时，光学传感器系统1有可能产生结露。在光学传感器系统1产生结露、水滴附着于半导体激光器10时，该水滴成为半导体激光器10故障的原因。控制运算装置330为了解决此等问题而动作。以下，说明控制运算装置330的动作。
(控制运算装置330的动作)
控制运算装置330的动作因半导体激光器10的品种及壳体310有无密封而不同。更详细来说，控制运算装置330的动作在(1)半导体激光器10为在密封于纯氮或纯空气中的状态下使用的品种，壳体310被密封的情形与(2)半导体激光器10为在大气中开放的状态下使用的品种，壳体310未被密封的情形的二种情形之间不同。
((1)的情形时控制运算装置330的动作)
首先，说明上述(1)的情形时控制运算装置330的动作。此情形，控制运算装置330根据光学传感器系统1检测的湿度的高低判断壳体310是否有破裂导致无法密封。另外，光学传感器系统1计算的湿度大于已定的上限值时，停止半导体激光器10的发光。以下，进一步详细说明控制运算装置330的动作。
控制运算装置330，通过控制光学传感器系统1，使半导体激光器10发光。在控制运算装置330使半导体激光器10发光的期间，光学传感器系统1检测光学传感器系统1周边的湿度(环境参数)。光学传感器系统1将检测出的湿度通知控制运算装置330。
在此，壳体310未产生因破裂导致无法密封的情形时，在壳体310内部保持湿度低的状态。另一方面，壳体310产生因破裂导致无法密封的情形时，大气(壳体310外部)所含的湿气流入壳体310内部。因此，壳体310产生因破裂导致无法密封的情形时，光学传感器系统1检测的湿度变高。
控制运算装置330，在从光学传感器系统1通知的湿度为已定的上限值以下时，持续半导体激光器10的发光。另一方面，控制运算装置330，在从光学传感器系统1通知的湿度高于已定的上限值时，停止半导体激光器10的发光。
由此，控制运算装置330可防止半导体激光器10在高湿度环境下持续发光。其结果，降低半导体激光器10产生故障的可能性。
此外，发光装置300亦可具备显示装置，将壳体310产生因破裂导致无法密封的情形显示在显示装置。在此结构中，发光装置300可提示用户再次密封壳体310及更换壳体310的各部件等。
((2)的情形时控制运算装置330的动作)
接着，说明上述(2)的情形时控制运算装置330的动作。此情形，控制运算装置330防止光学传感器系统1产生结露。以下，进一步详细说明控制运算装置330的动作。此外，温度调整器320由帕尔帖元件构成。
控制运算装置330，通过控制光学传感器系统1，使半导体激光器10发光。在控制运算装置330使半导体激光器10发光的期间，光学传感器系统1利用后面射出光31检测光学传感器系统1周边的湿度(环境参数)。光学传感器系统1将检测出的湿度通知控制运算装置330。
控制运算装置330根据由光学传感器系统1通知的湿度与温度调整器320的设定温度，计算光学传感器系统1产生结露的温度(露点)。控制运算装置330，在温度调整器320的设定温度超过露点时，持续半导体激光器10的发光，另一方面，在温度调整器320的设定温度低于露点时，停止半导体激光器10的发光。
由此，控制运算装置330可防止光学传感器系统1产生结露。其结果，降低半导体激光器10产生故障的可能性。
或者，控制运算装置330，亦可在温度调整器320的设定温度低于露点时，使温度调整器320的设定温度上升。由此，由于光学传感器系统1的温度上升，因此光学传感器系统1不易产生结露。
如上述，发光装置300根据光学传感器系统1计算的环境参数控制半导体激光器10的发光条件。由此，可防止半导体激光器10故障或光学传感器系统1产生结露。
另外，发光装置300不需具备检测湿度的湿度传感器。因此，发光装置300，相较于具备湿度传感器的习知发光装置，能减少部件的数量，且可降低部件的成本、部件的运输成本、及部件的组装成本。
此外，光学传感器系统1，不仅是湿度，亦可检测成为半导体激光器10的故障原因的腐蚀性气体(臭氧或氯等)的气体浓度以作为环境参数。在此结构中，控制运算装置330根据光学传感器系统1检测出的腐蚀性气体的气体浓度的高低控制半导体激光器10的发光条件。
(实施形态8)
使用图11说明本发明再一实施形态。此外，为了方便说明，关于具有与上述实施形态说明的部件相同功能的部件，赋予相同符号以省略其说明。
本实施形态中，说明具备上述实施形态1的光学传感器系统1的图像打印装置400。图像打印装置400为具有将图像打印在打印用纸P的图像打印功能的装置。图像打印装置400根据光学传感器系统1计算的环境参数控制图像的打印条件。此处，打印条件指打印图像时规定图像打印装置400的动作或状态的条件。打印条件的具体示例将于后述。此外，图像打印装置400亦可具备上述实施形态3的光学传感器系统3以替代光学传感器系统1。
图11表示本实施形态的图像打印装置400的概略结构的示意图。如图11所示，图像打印装置400具备光学传感器系统1、感光鼓410、带电单元420、碳粉单元430、供纸单元440、定位单元450、透镜460A,460B、及控制运算装置470(条件控制部)。
光学传感器系统1，如上述实施形态4说明，利用注入半导体激光器10的电流的电流值与后面射出光31的强度之间的关系计算多个环境参数(温度、湿度等)。
在感光鼓410表面黏贴有带电的感光片。带电的感光片，通过从光学传感器系统1照射前面射出光30’而被除电。作为感光片的材料，可利用导电性因光照射而变化的物质(有机感光体(OPC)或硒等)。前面射出光30’照射至感光鼓410的感光片时，感光片的导电性上升。如此，蓄积在感光片表面的电荷往感光片外部流出。在感光片，未照射光的区域维持带电，另一方面，照射光的区域变化成非带电状态。其结果，在感光片，未照射光的区域形成电荷描绘的静电潜影。
带电单元420使黏贴在感光鼓410表面的感光片带电。一般而言，为了使感光片带电，利用电晕放电方式。带电单元420，在利用电晕放电方式时，通过对针状电极施加高电压，引起电晕放电，产生添加至感光片的电荷。
碳粉单元430使形成在感光鼓410的感光片的静电潜影显影。一般而言，为了使静电潜影显影，利用磁刷显影方式。碳粉单元430，在利用磁刷显影方式时，通过混合碳粉粒子与磁性体粉末(载体)，使碳粉粒子附着在载体后，通过磁力使附着有碳粉粒子的载体竖立成刷状。接着，以刷状的载体摩擦感光鼓410的感光片。如此，附着在载体的碳粉粒子与构成形成在感光片的静电潜影的电荷耦合。由此，使静电潜影显影。
供纸单元440具备二个滚筒，通过使滚筒旋转，将夹在滚筒间的打印用纸P朝向感光鼓410送出。从供纸单元440朝向感光鼓410送出的打印用纸P与感光鼓410的感光片接触。如此，附着在感光鼓410的感光片的碳粉粒子移动至打印用纸P。由此，描绘在感光鼓410的感光片的图像(已显影的静电潜影)转印至打印用纸P。
定位单元450包括滚筒及加热器，其一边通过滚筒按压打印用纸P一边通过加热器加热打印用纸P，藉此使碳粉粒子固定(定位)于打印用纸。
透镜460A使从光学传感器系统1射出的前面射出光30平行化。透镜460B使被透镜460A平行化的前面射出光30’聚集。被透镜460B聚集的前面射出光30’射入感光鼓410的感光片。
控制运算装置470控制图像打印装置400具备的各单元及光学传感器系统1。另外，处理从外部接收的图像数据或从光学传感器系统1接收环境参数。控制运算装置470可由多个芯片及微电脑构成。又，亦可使用个人计算机等泛用运算装置作为控制运算装置470。或者，控制运算装置470亦可与光学传感器系统1的控制运算装置60一起构成一个装置。
(控制运算装置470的动作)
控制运算装置470在从外部接收图像数据时，以下述步骤将图像打印在打印用纸P。
首先，控制运算装置470控制供纸单元440，以朝向感光鼓410送出打印用纸P。另外，带电单元420使感光鼓410的感光片带电。
接着，控制运算装置470使前面射出光30往光学传感器系统1射出。此时，控制运算装置470依据接收的图像数据控制前面射出光30的射出方向，由此将静电潜影描绘在感光鼓410的感光片。
之后，控制运算装置470中，碳粉单元430使描绘在感光鼓410的感光片的静电潜影显影。供纸单元440送出的打印用纸P与感光鼓410接触，由此，描绘在感光鼓410的感光片的图像转印至打印用纸P。最后，控制运算装置470控制定位单元450，以使转印至打印用纸P的图像定位在打印用纸P。
在上述步骤中，控制运算装置470可根据光学传感器系统1计算的环境参数(温度、湿度等)调整打印条件。
例如，作为感光鼓410的感光片的材料使用的有机感光体或硒的最佳曝光量因湿度或温度而不同。因此，控制运算装置470亦可根据光学传感器系统1计算的温度及湿度的至少一者调整感光片的曝光量。
除此之外，控制运算装置470亦可根据光学传感器系统1计算的环境参数调整各种打印条件。控制运算装置470可调整的打印条件包含(1)感光鼓410的感光片的带电量、(2)使转印至打印用纸P的图像从感光片定位至打印用纸P时的图像的加热速度、及(3)图像打印装置400具备的各滚筒的旋转速度等。
由此，控制运算装置470可提升打印质量，且降低产生卡纸等问题的可能性。
图像打印装置400不需具备用以检测环境参数(温度、湿度)的传感器。因此，图像打印装置400，与具备用以检测环境参数(温度、湿度)的传感器的习知图像打印装置相较，能减少部件的数量，且降低部件的成本、零件的运输成本、及部件的组装成本。
此外，控制运算装置470亦能以可调整图像的打印浓度的方式构成。图像的打印浓度取决于感光鼓410的感光片的曝光量而变化。使用脉冲宽调制(PWM:Pulse AmplitudeModulation)法驱动半导体激光器10时，控制运算装置470控制运算装置60，据以一边对半导体激光器10注入一定的注入电流、一边调整前面射出光30的脉冲宽，由此可简单地调整感光鼓410的感光片的曝光量。
因此，从前面射出光30的应用用途的观点来看，优选为，从半导体激光器10射出的激光的脉冲宽被调制。
然而，控制运算装置470使用脉冲宽调制法以一定的注入电流驱动半导体激光器10时，控制运算装置60无法求出注入半导体激光器10的电流与后面射出光31的强度的关系。
因此，从后面射出光31的用途(计算环境参数)的观点来看，优选为，从半导体激光器10射出的激光的脉冲宽未被调制(亦即，半导体激光器10射出模拟波)。
如上述，半导体激光器10的最佳驱动方法在前面射出光30的用途与后面射出光31的用途之间不同的情形，优选为，根据用途选择最佳驱动方法。亦即，控制运算装置470使用前面射出光30使感光鼓410的感光片感光时，控制运算装置60使用脉冲宽调制法驱动半导体激光器10。另一方面，控制运算装置60使用后面射出光31计算环境参数时，控制运算装置60使用模拟调制法驱动半导体激光器10。
此外，半导体激光器10的最佳发光条件在前面射出光30的用途与后面射出光31的用途之间不同的情形，优选为，根据用途选择最佳发光条件。此处，发光条件包含影响发光器件产生的发光的输出的各种因素。作为可选择的发光条件的具体例，可举出控制温度、注入电流值、驱动方式(连续振荡、脉冲振荡等)、调制方式(模拟调制、PWM调制、PAM调制等)。
(总结)
本发明形态1的光学传感器系统(1至3)，具备产生使用于已定用途的第1发光(前面射出光30)的发光器件(半导体激光器10)，其特征在于：所述发光器件进一步产生第2发光(后面射出光31)；具备：发光检测部(光电二极管40)，检测所述第2发光；以及环境参数计算部(控制运算装置60)，使用所述发光检测部检测出的所述第2发光的检测值，计算作为所述发光器件周围环境的指标的环境参数。
根据上述结构，从检测第2发光的发光检测部的检测值计算环境参数。因此，不需加入具备用以检测环境参数的传感器，因此可实现光学传感器系统的小型化及低成本化。环境参数只要为例如温度、湿度、及气体浓度中的至少一个即可。计算的环境参数活用在光学传感器系统的各种动作。
另一方面，从光学传感器系统射出的第1发光使用于与环境参数的计算不同的各种用途。因此，可提供能将第1发光使用为一般光源且能以第2发光计算环境参数的光学传感器系统。
本发明形态2的光学传感器系统，亦可在上述形态1中，将影响所述发光器件产生的发光的输出的因素称为发光条件时，所述环境参数计算部计算出所述环境参数时的所述发光器件的发光条件、与往外部射出的所述第1发光使用于所述已定用途时的所述发光条件不同。
根据上述结构，在计算环境参数时与第1发光使用于已定用途时，分别可选择最佳的发光器件的发光条件。发光器件只要为半导体激光即可。由于半导体激光小型且低价，因此适于作为本发明的光学传感器系统的光源。
本发明形态3的光学传感器系统，亦可在上述形态1中，所述环境参数计算部计算出所述环境参数时的所述发光器件的发光的至少一部分，作为所述第1发光利用于所述已定用途。
根据上述结构，可在发光器件发光一次的期间，使用第2发光计算环境参数，且将第1发光利用于已定用途。因此，与发光器件发光多次的构成相较，可减少发光器件的累积发光时间，且延长光学传感器系统的寿命。再者，可降低光学传感器系统耗电量。
本发明形态4的光学传感器系统，亦可在上述形态1至3的任一者中，所述环境参数计算部计算多个所述环境参数。
根据上述结构，由于可计算多个环境参数，因此与计算一个环境参数的构成相较，可提升光学传感器系统的附加价值。
本发明形态5的光学传感器系统，亦可在上述形态1至4的任一者中，所述环境参数计算部，在一定量的电流注入所述发光器件时，根据所述发光检测部检测的所述第2发光的检测值，计算所述环境参数。
根据上述结构，根据从一定量的电流注入的发光器件射出的第2发光的强度，计算环境参数。因此，可提供具有简单结构的低价的光学传感器系统。
本发明形态6的光学传感器系统，亦可在上述形态1至5的任一者中，所述发光器件包含激光光源；所述环境参数计算部，通过参照所述第2发光的检测值与所述激光光源的振荡阈值间的对应关系，从所述发光检测部检测的所述第2发光的检测值计算所述激光光源的振荡阈值，根据计算的所述振荡阈值计算所述环境参数。
根据上述构成，根据发光器件的发光的振荡阈值，计算环境参数。因此，即使在振荡阈值(振荡条件)特殊变化的情形，亦可根据变化后的振荡阈值高精度地计算出环境参数。
本发明形态7的光学传感器系统，亦可在上述形态1至6的任一者中，所述发光器件包含激光光源；所述环境参数计算部，通过参照所述第2发光的检测值与所述激光光源的振荡阈值间的对应关系，从所述发光检测部检测的所述第2发光的检测值计算所述激光光源的微分效率，根据计算出的所述微分效率计算所述环境参数。
根据上述构成，根据发光器件的发光的微分效率，计算环境参数。因此，即使在微分效率(振荡条件)特殊变化的情形，亦可根据变化后的微分效率高精度地计算出环境参数。
本发明形态8的光学传感器系统，亦可在上述形态1至7的任一者中，所述环境参数为温度、湿度、及气体浓度中至少任一者。
根据上述构成，可将能活用在光学传感器系统的诸多动作的温度或湿度计算作为环境参数。又，可将影响发光器件的动作或可靠性的特定的气体浓度计算作为环境参数。
本发明形态9的光学传感器系统，具备产生第1发光及第2发光的发光器件，其特征在于，具备：发光检测部，检测所述第2发光；以及环境参数计算部，使用所述发光检测部检测出的所述第2发光的检测值，计算作为所述发光器件周围环境的指标的环境参数；所述发光器件具备射出所述第1发光的第1发光面、及射出所述第2发光的第2发光面；所述第1发光面及所述第2发光面，在所述环境参数变化时，所述第1发光的强度变化率小于所述第2发光的强度变化率。
根据上述结构，第2发光，环境参数的变化引起的的强度的变化率较大。因此，可根据第2发光的强度高灵敏度地评估环境参数。另一方面，第1发光，环境参数的变化引起的的强度的变化率较小。因此，第1发光，可作为一般光源使用于各种用途。因此，可提供能计算环境参数且亦可作为光源使用的附加价值高的光学传感器系统。
本发明形态10的光学传感器系统，亦可在上述形态9中，所述第1发光面及所述第2发光面，在所述环境参数变化时，所述第1发光的强度变化率在所述第2发光的强度变化率的1/20以下。
根据上述结构，在环境参数变化时，第1发光的强度变化率为第2发光的强度变化率的1/20以下。因此，第2发光以高灵敏度响应环境参数的变化。因此，可根据第2发光的强度高精度地计算环境参数。另一方面，第1发光的强度几乎恒定，不因环境参数的变化而变化。因此，第1发光，即使在环境参数变化时，亦可正常地使用于第2用途。
本发明形态11的光学传感器系统，亦可在上述形态9或10中，所述第2发光面在所述发光器件的内部侧的反射率为85％以上。
根据上述结构，由于第2发光面的反射率高，因此可降低发光器件的振荡阈值，且可实现系统的节电。
另外，在环境参数变化时，第2发光的强度大幅变化。其原因在于，第2发光面的反射率大意味着第2发光面的透射率小。因此，在环境参数变化时，第2发光面的透射率大幅变化，其结果，第2发光的强度亦大幅变化。亦即，第2发光以高灵敏度回应环境参数的变化。因此，可根据第2发光的强度高精度地计算环境参数。
本发明形态12的光学传感器系统，亦可在上述形态1至11的任一者中，进一步具备检测所述第1发光的第2检测部；所述环境参数计算部，根据所述第2检测部的所述第1发光的检测值，修正所述环境参数的计算结果。
根据上述结构，可根据第1发光的检测值，修正环境参数的计算结果。此处，第2发光的强度不仅取决于环境参数，亦取决于发光器件的输出。另一方面，如上述，第1发光的强度几乎不取决于环境参数。第1发光的强度仅取决于发光器件的输出。
第2发光的强度因发光器件的输出变化而变化时，从第2发光的强度计算的环境参数包含因发光器件的输出的变化而引起的误差。然而，根据上述结构，能通过第1发光的强度修正环境参数的计算结果，以从环境参数的计算结果中除去因发光器件的输出变化而引起的误差。因此，可获得修正后的高精度环境参数。
本发明形态13的光学传感器系统，亦可在上述形态12中，所述环境参数计算部可控制所述发光器件的发光，以使所述第2检测部检测的所述第1发光的检测值成为大致恒定。
根据上述结构，控制发光器件的发光，使第1发光的检测值成为大致恒定。因此，可将第1发光稳定地使用于第2用途。另外，通过第1发光的输出值(亦即强度)保持成大致恒定，第2发光的强度亦保持成大致恒定。因此，即使在发光器件的输出变化时，亦可保持第2发光的强度，因此可根据第2发光的强度以高精度计算环境参数。
本发明形态14的光学气体传感器系统(100)，具备：上述形态1至13中任一者所述的光学传感器系统；气体反应体(110)，配置在所述第1发光照射的位置，与特定种类的气体反应而光学特性产生变化；透射光检测部(130)，检测透射过所述气体反应体的所述第1发光的透射光；以及气体检测部(140)，从所述透射光检测部检测的所述透射光的检测值测量所述气体反应体的所述光学特性的变化，由此检测环境所含的所述气体。
根据上述结构，可提供可检测特定种类的气体且计算环境参数的多功能光学气体传感器系统。
本发明形态15的光学气体传感器系统，亦可在上述形态14中，所述气体检测部根据所述环境参数计算部的所述环境参数的计算值，修正所述气体的检测结果。
根据上述结构，可根据环境参数的计算值，修正气体反应体进行的气体的检测结果。因此，即使气体反应体的光学特性因环境参数变化而变化时，亦能修正气体的检测结果，以除去环境参数的变化造成的影响。因此，能以高精度检测气体。另外，由于不需具备用以测量环境参数的传感器，因此可抑制光学传感器系统的成本。
本发明形态16的微粒传感器系统(200)，具备：上述形态1至13中任一者所述的光学传感器系统；散射光检测部(220)，检测所述第1发光被微粒(250)散射而产生的散射光(260)；以及微粒检测部(控制运算装置230)，根据所述散射光检测部的所述散射光的检测值，检测环境所含的所述微粒。
根据上述结构，可提供可检测尘埃等微粒且计算环境参数的多功能微粒传感器系统。
本发明形态17的发光装置(300)，具备上述形态1至13中任一者所述的光学传感器系统；进一步具备发光条件控制部(330)，所述发光条件控制部(330)，在将影响所述发光器件产生的发光的输出的因素称为发光条件时，根据所述环境参数计算部的所述环境参数的计算值控制所述发光器件的发光条件。
根据上述结构，可根据环境参数的计算值判断是否产生(或有可能产生)成为发光器件的故障原因的结露或气体，根据该判断结果变更发光器件的发光条件。在成为发光器件的故障原因的结露或气体产生时，亦能控制发光器件，据以在故障原因消除前不发光。又，由于不需具备用以测量环境参数的传感器，因此可抑制发光装置的成本。
本发明形态18的图像打印装置(400)，具备上述形态1至13中任一者所述的光学传感器系统，具有图像打印功能，所述图像打印功能，使用所述第1发光形成静电潜影，打印由使形成的所述静电潜影显影所得的图像，其特征在于：具备条件控制部(控制运算装置470)，所述条件控制部，在将影响所述发光器件产生的发光的输出的因素称为发光条件、打印所述图像时规定所述图像打印装置的动作或状态的条件称为打印条件时，根据所述环境参数计算部的所述环境参数的计算值，控制所述发光器件的发光条件及所述图像的所述打印条件中的至少一者。
根据上述结构，可使用第1发光形成图像的静电潜影，且使用第2发光计算环境参数。另外，根据环境参数的计算值控制发光条件及打印条件中至少一者。因此，不需具备为了控制取决于环境参数的发光条件及打印条件而用以测量环境参数的传感器，因此可控制图像打印装置的成本。取决于环境参数的打印条件包含图像在打印用纸上的打印位置、打印用纸的输送速度、及使碳粉定位于打印用纸时的加热温度等。
本发明并不限于上述各实施形态，在权利要求书的所示的范围内可进行各种变更，不同实施形态分别揭示的技术手段适当组合而得的实施形态亦包含在本发明的技术范围。
本发明可利用于具备光源的光学传感器系统。
附图标记的说明
1光学传感器系统,2光学传感器系统,3光学传感器系统,10半导体激光器(发光器件),20前面(第1发光面),21后面(第2发光面),30前面射出光(第1发光),31后面射出光(第2发光),40光电二极管(发光检测部),41第2光电二极管(第2检测部),60控制运算装置(环境参数计算部),80振荡阈值,81微分效率,100光学气体传感器系统,110气体反应体,130光检测器(透射光检测部),140控制运算装置(气体检测部),150透射光,200微粒传感器系统,220光检测器(散射光检测部),230控制运算装置(微粒检测部),250微粒,260散射光,300发光装置,330控制运算装置(发光条件控制部),400图像打印装置,470控制运算装置(条件控制部)。

Claims (18)

1.一种光学传感器系统，具备产生使用于已定用途的第1发光的发光器件，其特征在于：
所述发光器件进一步产生第2发光；
具备：
发光检测部，检测所述第2发光；以及
环境参数计算部，使用所述发光检测部检测出的所述第2发光的检测值，计算作为所述发光器件周围环境的指标的环境参数。
2.如权利要求1所述的光学传感器系统，其中，将影响所述发光器件产生的发光的输出的因素称为发光条件时，所述环境参数计算部计算所述环境参数时的所述发光器件的发光条件、与往外部射出的所述第1发光使用于所述已定用途时的所述发光条件不同。
3.如权利要求1所述的光学传感器系统，其中，所述环境参数计算部计算所述环境参数时的所述发光器件的发光的至少一部分，作为所述第1发光利用于所述已定用途。
4.如权利要求1至3中任一项所述的光学传感器系统，其中，所述环境参数计算部计算多个所述环境参数。
5.如权利要求1至4中任一项所述的光学传感器系统，其中，所述环境参数计算部，在一定量的电流注入所述发光器件时，根据所述发光检测部检测的所述第2发光的检测值，计算所述环境参数。
6.如权利要求1至5中任一项所述的光学传感器系统，其中，所述发光器件包含激光光源；
所述环境参数计算部，通过参照所述第2发光的检测值与所述激光光源的电流值间的对应关系，从所述发光检测部检测的所述第2发光的检测值计算所述激光光源的振荡阈值，根据计算的所述振荡阈值计算所述环境参数。
7.如权利要求1至6中任一项所述的光学传感器系统，其中，所述发光器件包含激光光源；
所述环境参数计算部，通过参照所述第2发光的检测值与所述激光光源的电流值间的对应关系，从所述发光检测部检测的所述第2发光的检测值计算所述激光光源的微分效率，根据计算的所述微分效率计算所述环境参数。
8.如权利要求1至7中任一项所述的光学传感器系统，其中，所述环境参数为温度、湿度、及气体浓度中至少任一者。
9.一种光学传感器系统，具备产生第1发光及第2发光的发光器件，其特征在于，具备：
发光检测部，检测所述第2发光；以及
环境参数计算部，使用所述发光检测部检测出的所述第2发光的检测值，计算作为所述发光器件周围环境的指标的环境参数；
所述发光器件具备射出所述第1发光的第1发光面、及射出所述第2发光的第2发光面；
所述第1发光面及所述第2发光面，在所述环境参数变化时，所述第1发光的强度变化率小于所述第2发光的强度变化率。
10.如权利要求9所述的光学传感器系统，其中，所述第1发光面及所述第2发光面，在所述环境参数变化时，所述第1发光的强度变化率为所述第2发光的强度变化率的1/20以下。
11.如权利要求9或10所述的光学传感器系统，其中，所述第2发光面在所述发光器件的内部侧的反射率为85％以上。
12.如权利要求1至11中任一项所述的光学传感器系统，其进一步具备检测所述第1发光的第2检测部；
所述环境参数计算部，根据所述第2检测部的所述第1发光的检测值，修正所述环境参数的计算结果。
13.如权利要求12所述的光学传感器系统，其中，所述环境参数计算部，控制所述发光器件的发光，以使所述第2检测部检测的所述第1发光的检测值成为大致恒定。
14.一种光学气体传感器系统，具备：
权利要求1至13中任一项所述的光学传感器系统；
气体反应体，配置在所述第1发光照射的位置，与特定种类的气体反应而光学特性产生变化；
透射光检测部，检测透射过所述气体反应体的所述第1发光的透射光；以及
气体检测部，从所述透射光检测部检测的所述透射光的检测值测量所述气体反应体的所述光学特性的变化，由此检测环境所含的所述气体。
15.如权利要求14所述的光学气体传感器系统，其中，所述气体检测部根据所述环境参数计算部的所述环境参数的计算值，修正所述气体的检测结果。
16.一种微粒传感器系统，具备：
权利要求1至13中任一项所述的光学传感器系统；
散射光检测部，检测所述第1发光被微粒散射而产生的散射光；以及
微粒检测部，根据所述散射光检测部的所述散射光的检测值，检测环境所含的所述微粒。
17.一种发光装置，具备权利要求1至13中任一项所述的光学传感器系统；
进一步具备发光条件控制部，所述发光条件控制部，在将影响所述发光器件产生的发光的输出的因素称为发光条件时，根据所述环境参数计算部的所述环境参数的计算值控制所述发光器件的发光条件。
18.一种图像打印装置，具备权利要求1至13中任一项所述的光学传感器系统，具有图像打印功能，所述图像打印功能，使用所述第1发光形成静电潜影，打印由使形成的所述静电潜影显影所得的图像，其特征在于：
具备条件控制部，所述条件控制部，在将影响所述发光器件产生的发光的输出的因素称为发光条件、打印所述图像时规定所述图像打印装置的动作或状态的条件称为打印条件时，根据所述环境参数计算部的所述环境参数的计算值，控制所述发光器件的发光条件及所述图像的所述打印条件中的至少一者。
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