JP2022063219A - 信号出力装置及び濃度測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】各々の装置の特性ばらつきに起因したズレを補正して高精度な濃度測定を実現することができる信号出力装置及び濃度測定システムを提供することを目的とする。【解決手段】支持部３１８と、支持部３１８に設けられ、測定対象物に照射された赤外線を受光し、受光した赤外線に応じた検出信号Ｓ１１１を出力する受光部１１１と、支持部３１８に設けられ、測定対象物の濃度演算に用いられて受光部１１１を含む複数の構成要素のうちの少なくとも１つの特性に応じたパラメータを校正パラメータとして記憶する記憶部１１２と、支持部３１８に設けられ、濃度演算を実行せずに、記憶部１１２から入力される校正パラメータに応じた校正パラメータ信号Ｓ１１２及び受光部１１１から入力される検出信号Ｓ１１１に基づく信号を含む出力信号Ｓ１１３を外部に設けられた信号演算処理部１３に出力するインターフェース部１１３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、濃度測定システム用の信号出力装置及び濃度測定システムに関する。

受光した赤外線に応じた検出信号に基づいて測定対象物の濃度演算を行う量子型赤外線ガス濃度計は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１１－２０３００４号公報

従来の量子型赤外線ガス濃度計は、所定の演算処理により測定対象物の濃度演算自体を行うことは可能であるが、量子型赤外線ガス濃度計を構成する各々の要素の特性ばらつきに起因したズレを補正するのは困難であるという問題を有している。

特許文献１に記載の従来の量子型赤外線ガス濃度計は、演算手段を有しており、この演算手段において、所望の校正パラメータを用いることで、精度良く測定対象物の濃度演算を行うことは可能である。しかし、演算手段は量子型赤外線ガス濃度計全体に対してサイズが大きく、装置全体の小型化を妨げる。

他方、演算手段を外部の装置で行う形態とした場合、演算手段では各々の量子型赤外線ガス濃度計が有する特性ばらつきに起因したズレを補正することは容易ではない。すなわち、演算手段を有する外部装置と量子型赤外線ガス濃度計を接続し、所望の環境で校正を行い、それにより得られた校正パラメータを演算手段に記憶させなければならず、簡易に高精度なガス濃度測定を実現することはできない。

すなわち本発明の目的は、各々の要素の特性ばらつきに起因したズレを簡易に補正して高精度な濃度測定を実現することができる小型な信号出力装置及び濃度測定システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様による信号出力装置は、支持部と、前記支持部に設けられ、測定対象物に照射された赤外線を受光し、受光した赤外線に応じた検出信号を出力する受光部と、前記支持部に設けられ、前記測定対象物の濃度演算に用いられて前記受光部を含む複数の構成要素のうちの少なくとも１つの特性に応じたパラメータを校正パラメータとして記憶する記憶部と、前記支持部に設けられ、前記濃度演算を実行せずに、前記記憶部から入力される前記校正パラメータに応じた校正パラメータ信号及び前記受光部から入力される前記検出信号に基づく信号を含む出力信号を外部に設けられた信号演算処理部に出力するインターフェース部と、を備える。

また、上記目的を達成するために、本発明の一態様による濃度測定システムは、上記本発明の一態様による信号出力装置と、外部に設けられ前記インターフェース部から入力される前記出力信号に含まれる前記検出信号に基づく信号及び前記校正パラメータ信号に基づいて前記測定対象物の濃度を演算する前記信号演算処理部と、を備える。

また、上記目的を達成するために、本発明の他の態様による濃度測定システムは、上記本発明の一態様による信号出力装置と、外部に設けられ前記インターフェース部から入力される前記出力信号に含まれる前記検出信号に基づく信号及び前記校正パラメータ信号と、前記発光部を駆動するための駆動信号とに基づいて前記測定対象物の濃度を演算する前記信号演算処理部と、を備える。

本発明の一態様による信号出力装置及び本発明の各態様による濃度測定システムによれば、各々の要素の特性ばらつきに起因したズレを簡易に補正して高精度な濃度測定を実現することができ、かつ小型化を図ることができる。

本発明の第１実施形態による信号出力装置及び濃度測定システムの概略構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態による信号出力装置及び濃度測定システムの概略構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態による信号出力装置及び濃度測定システムの概略構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態による信号出力装置及び濃度測定システムの概略構成の一例を示す断面模式図である。 本発明の第３実施形態の変形例による信号出力装置及び濃度測定システムの概略構成の一例を示す断面模式図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による信号出力装置及び濃度測定システムについて図１を用いて説明する。図１は、本実施形態による信号出力装置１１及び濃度測定システム１の概略構成の一例を示すブロック図である。以下、本実施形態による信号出力装置として、濃度測定システム用の信号出力装置１１を例にとって説明する。

図１に示すように、本実施形態による信号出力装置１１は、測定対象物に照射された赤外線（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙ：ＩＲ）を受光し、受光した赤外線に応じた検出信号Ｓ１１１を出力する受光部１１１を備えている。また、信号出力装置１１は、測定対象物の濃度演算に用いられて受光部１１１を含む複数の構成要素のうちの少なくとも１つの特性に応じたパラメータを校正パラメータとして記憶する記憶部１１２を備えている。つまり、記憶部１１２は、信号出力装置１１の特性（すなわち信号出力装置１１の構成要素の特性）に応じたパラメータを校正パラメータとして記憶している。さらに、信号出力装置１１は、濃度演算を実行せずに記憶部１１２から入力される校正パラメータに応じた校正パラメータ信号Ｓ１１２及び受光部１１１から入力される検出信号Ｓ１１１に基づく信号を含む出力信号Ｓ１１３を外部に設けられた信号演算処理部１３に出力するインターフェース部１１３を備えている。インターフェース部１１３は、受光部１１１及び記憶部１１２と電気的に接続されている。受光部１１１は、例えばフォトディテクタで構成されている。信号出力装置１１は、受光部１１１、記憶部１１２、および、インターフェース部１１３を支持する支持部を備えている（図４参照）。受光部１１１、記憶部１１２、および、インターフェース部１１３は、当該支持部に設けられている。

「校正パラメータに応じた校正パラメータ信号」は、校正パラメータを抽出可能に構成された信号である。また、後述する「パラメータに応じた校正パラメータ信号」は、当該パラメータを抽出可能に構成された信号である。なお、「校正パラメータに応じた校正パラメータ信号」及び「パラメータに応じた校正パラメータ信号」の概念は、後述する第２実施形態及び第３実施形態でも同様である。

「出力信号Ｓ１１３が校正パラメータ信号Ｓ１１２及び検出信号Ｓ１１１に基づく信号を含む」には、信号出力装置１１から信号演算処理部１３に個別に出力される校正パラメータ信号Ｓ１１２及び検出信号Ｓ１１１に基づく信号を出力信号Ｓ１１３と総称する概念が含まれる。また、「出力信号Ｓ１１３が校正パラメータ信号Ｓ１１２及び検出信号Ｓ１１１に基づく信号を含む」には、所定の構成要素間で信号を送受信するための信号の規格に準拠した形式に変換された校正パラメータ信号Ｓ１１２及び検出信号Ｓ１１１に基づく信号が出力信号Ｓ１１３に埋め込まれる概念が含まれる。

また、出力信号Ｓ１１３には、デジタルの検出信号Ｓ１１１ｄが含まれる。受光部１１１から出力されるアナログの検出信号Ｓ１１１と、デジタルの検出信号Ｓ１１１ｄとは、信号形式が異なるだけで、同一の情報を有する信号である。このため、本実施形態では、検出信号Ｓ１１１に基づく信号は、アナログの検出信号Ｓ１１１及びデジタルの検出信号Ｓ１１１ｄのうち、実際に含まれている信号を意味する。つまり、本実施形態のように、出力信号Ｓ１１３がデジタルの検出信号Ｓ１１１ｄを含んでいる場合には、検出信号Ｓ１１１に基づく信号は検出信号Ｓ１１１ｄとなる。一方、出力信号Ｓ１１３がアナログの検出信号Ｓ１１１を含んでいる場合には、検出信号Ｓ１１１に基づく信号は検出信号Ｓ１１１となる。

インターフェース部１１３には、受光部１１１が出力する検出信号Ｓ１１１や記憶部１１２が出力する校正パラメータ信号Ｓ１１２が入力される。インターフェース部１１３は、入力された検出信号Ｓ１１１を増幅し、増幅した検出信号Ｓ１１１をアナログ－デジタル変換してデジタルの検出信号Ｓ１１１ｄを生成する機能を発揮するように構成されていてもよい。このように、インターフェース部１１３は、検出信号Ｓ１１１を増幅したりアナログ－デジタル変換したりするように構成されていてもよいが、検出信号Ｓ１１１の演算処理を実行しないように構成されている。

信号出力装置１１は、受光部１１１が出力する検出信号Ｓ１１１を増幅する増幅部と、当該増幅部で増幅された検出信号Ｓ１１１をアナログ－デジタル変換してデジタルの検出信号Ｓ１１１ｄをインターフェース部１１３に出力するアナログ－デジタル変換部を備えていてもよい。

また、信号出力装置１１は、小型化の観点から、記憶部１１２及びインターフェース部１１３を集積した集積回路１１０を備えている。しかしながら、信号出力装置１１は、記憶部１１２及びインターフェース部１１３を集積していない構成を有していてももちろんよい。

図１に示すように、本実施形態による濃度測定システム１は、上述の構成を有する信号出力装置１１と、外部に設けられインターフェース部１１３から入力される出力信号Ｓ１１３信号に含まれる検出信号Ｓ１１１に基づく信号及び校正パラメータ信号Ｓ１１２に基づいて測定対象物（不図示）の濃度を演算する信号演算処理部１３とを備えている。信号演算処理部１３は、演算結果を濃度信号Ｓ１３として濃度測定システム１から出力するように構成されている。ここで、「外部」とは、信号出力装置１１よりも外を意味し、具体的には、支持部に支持された信号出力装置１１には含まれない部分を指し、「外部に設けられ」は支持部に設けられておらず、信号出力装置１１とは一体化されていないことを意味する。

記憶部１１２は、信号出力装置１１に備えられた複数の構成要素のうちの受光部１１１の特性に応じたパラメータを校正パラメータとして記憶し、校正パラメータに応じた校正パラメータ信号Ｓ１１２をインターフェース部１１３に出力する。インターフェース部１１３は、受光部１１１から入力される検出信号Ｓ１１１及び記憶部１１２から入力される校正パラメータ信号Ｓ１１２を含む出力信号Ｓ１１３を外部に設けられた信号演算処理部１３に出力する。

濃度測定システム１は、記憶部１１２に予め記憶した校正パラメータ信号Ｓ１１２を信号出力装置１１から信号演算処理部１３に出力して、信号出力装置１１から見て外部に相当する信号演算処理部１３において校正パラメータ信号Ｓ１１２を用いて測定対象物の濃度演算を補正する。記憶部１１２は、信号出力装置１１に備えられた複数の構成要素のうちの少なくとも１つの特性に応じたパラメータとして受光部１１１の特性（例えば電気的特性及び電気的特性の少なくとも一方）に応じたパラメータを記憶している。インターフェース部１１３は、受光部１１１の特性のパラメータ（すなわち受光部１１１の特性に応じたパラメータ）に応じた校正パラメータ信号Ｓ１１２を出力信号Ｓ１１３に含めて信号演算処理部１３に出力可能である。このため、濃度測定システム１は、信号出力装置１１に備えられた構成要素（本実施形態では受光部１１１）毎に特有の特性に応じて補正された濃度信号Ｓ１３を出力することが可能になる。記憶部１１２に記憶された受光部１１１の特性に応じたパラメータが受光部１１１の特性ばらつきを補正するためのパラメータである場合、信号演算処理部１３は受光部１１１の特性ばらつきを補正した濃度信号Ｓ１３を生成して出力することが可能になる。ここで、受光部１１１の特性ばらつきは例えば、受光部１１１の光電変換部を構成するフォトディテクタの電気的特性のばらつきに起因する光電変換特性のばらつき、受光部１１１の出力部を構成するフォトディテクタの電気的特性のばらつきに起因する出力信号の電圧や電流のばらつきなどである。

校正パラメータ信号Ｓ１１２は、結果的に例えば受光部１１１の特性に応じて測定対象物の濃度演算を補正可能であれば特に制限されない。すなわち、校正パラメータ信号Ｓ１１２は、結果的に例えば受光部１１１の特性ばらつきに応じて測定対象物の濃度演算を補正可能であれば特に制限されない。信号演算処理部１３が入力された検出信号Ｓ１１１を例えば所定の数式に当てはめて濃度を演算する場合、校正パラメータ信号Ｓ１１２が有するパラメータは、当該所定の数式の係数に用いられてもよい。仮に当該所定の数式が３次関数「ｙ＝ａ×ｘ^３＋ｂ×ｘ^２＋ｃ×ｘ＋ｄ」で表すことができる場合、係数ａ，ｂ，ｃ，ｄが校正パラメータ信号の有するパラメータ（すなわち、記憶部１１２に記憶された校正パラメータ）となりうる。尚、当該３次関数において、ｙは測定対象物の濃度結果であってもよく、ｘは受光部１１１から出力される検出信号Ｓ１１１に応じた信号であってもよい。

また、本実施形態による信号出力装置１１では、インターフェース部１１３は、濃度演算を実行せずに校正パラメータ信号Ｓ１１２を出力信号Ｓ１１３に含めて信号演算処理部１３に出力する。インターフェース部１１３は、校正パラメータ信号Ｓ１１２に含まれる校正パラメータを用いた濃度演算だけでなく、校正パラメータを用いない濃度演算も実行しない。ここで、濃度演算には、実際の濃度演算に加え、濃度に応じた出力信号の補正も含まれる。すなわち、信号出力装置１１は、入力された信号に基づいて演算する演算部を備えていない。このため、信号出力装置１１及び濃度測定システム１は、当該演算部の演算動作に起因して発生する熱や電磁波によって受光部１１１に与え得る熱的影響や電磁的影響を低減することが可能になる。これにより、濃度測定システム１は、測定対象物の濃度の高精度な測定が可能になる。

記憶部１１２は例えば、信号出力装置１１に備えられた複数の構成要素のうちの少なくとも１つの特性に応じたパラメータとして受光部１１１の特性に応じた複数のパラメータを校正パラメータとして記憶している。記憶部１１２は例えば、受光部１１１の特性ばらつきの大きさに対応付けたパラメータを校正パラメータとして記憶している。濃度測定システム１の出荷検査において、濃度が既知の標準測定対象物の濃度測定がパラメータを変更しながら繰り返し実行される。濃度測定システム１は、既知の濃度に最も近い濃度が得られるパラメータを実動作時に用いる校正パラメータに設定する。これにより、濃度測定システム１は、受光部１１１の特性（例えば受光部の特性ばらつき）に応じて測定対象物の濃度を測定できる。このような、受光部１１１の特性に応じた校正パラメータの設定は、濃度測定システム１の出荷検査時に限らず、濃度測定システム１の動作前に実行されてもよい。

受光部１１１の特性に応じた校正パラメータの設定は例えば、信号出力装置１１に設けられて信号出力装置１１を統括的に制御する制御部（不図示）及び信号演算処理部１３に設けられて信号演算処理部１３を統括的に制御する制御部によって実行されてもよい。また、受光部１１１の特性に応じた校正パラメータの設定は例えば、濃度測定システム１に設けられて信号出力装置１１及び信号演算処理部１３の両方を統括的に制御する制御部（不図示）によって実行されてもよい。

以上説明したように、本実施形態による信号出力装置１１は、支持部と、支持部に設けられ測定対象物に照射された赤外線を受光し、受光した赤外線に応じた検出信号Ｓ１１１を出力する受光部１１１と、支持部に設けられ測定対象物の濃度演算に用いられて受光部１１１を含む複数の構成要素のうちの少なくとも１つの特性に応じたパラメータを校正パラメータとして記憶する記憶部１１２と、支持部に設けられ濃度演算を実行せずに記憶部１１２から入力される校正パラメータに応じた校正パラメータ信号Ｓ１１２及び受光部１１１から入力される検出信号Ｓ１１１に基づく信号を含む出力信号Ｓ１１３を外部に設けられた信号演算処理部１３に出力可能なインターフェース部１１３と、を備えている。

また、本実施形態による濃度測定システム１は、本実施形態による信号出力装置１１と、外部に設けられインターフェース部１１３から入力される出力信号Ｓ１１３に含まれる検出信号Ｓ１１１に基づく信号及び校正パラメータ信号Ｓ１１２に基づいて測定対象物の濃度を演算する信号演算処理部１３と、を備えている。

これにより、信号出力装置１１及び濃度測定システム１は、各々の装置（本実施形態では受光部１１１）の特性ばらつきに起因したズレを簡易に補正して高精度な濃度測定を実現することができ、かつ小型化を図ることができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による信号出力装置及び濃度測定システムについて図２を用いて説明する。図２は、本実施形態による信号出力装置２１及び濃度測定システム２の概略構成の一例を示すブロック図である。以下、本実施形態による信号出力装置として、濃度測定システム用の信号出力装置２１を例にとって説明する。

図２に示すように、本実施形態による信号出力装置２１は、測定対象物に照射された赤外線を受光し、受光した赤外線に応じた検出信号Ｓ２１１を出力する受光部２１１を備えている。また、信号出力装置２１は、測定対象物の濃度演算に用いられて受光部２１１を含む複数の構成要素のうちの少なくとも１つの特性に応じたパラメータを校正パラメータとして記憶する記憶部２１２を備えている。さらに、信号出力装置２１は、濃度演算を実行せずに記憶部２１２から入力される校正パラメータに応じた校正パラメータ信号Ｓ２１２及び受光部２１１から入力される検出信号Ｓ２１１に基づく信号を含む出力信号Ｓ２１３を外部に設けられた信号演算処理部２３に出力可能なインターフェース部２１３を備えている。インターフェース部２１３は、受光部２１１及び記憶部２１２と電気的に接続されている。受光部２１１は、例えばフォトディテクタで構成されている。信号出力装置２１は、受光部２１１、記憶部２１２、および、インターフェース部２１３を支持する支持部を備えている（図４参照）。受光部１１１、記憶部１１２、および、インターフェース部１１３は、当該支持部に設けられている。

「出力信号Ｓ２１３が校正パラメータ信号Ｓ２１２及び検出信号Ｓ２１１に基づく信号を含む」の概念は、上記第１実施形態における「出力信号Ｓ１１３が校正パラメータ信号Ｓ１１２及び検出信号Ｓ１１１に基づく信号を含む」の概念と同様である。また、インターフェース部２１３は、上記第１実施形態におけるインターフェース部１１３と同様に、入力された検出信号Ｓ２１１を増幅し、増幅した検出信号Ｓ２１１をアナログ－デジタル変換してデジタルの検出信号Ｓ２１１ｄを生成する機能を発揮するように構成されていてもよい。この場合、出力信号Ｓ２１３には、デジタルの検出信号Ｓ２１１ｄが含まれる。インターフェース部２１３は、検出信号Ｓ２１１を増幅したりアナログ－デジタル変換したりするように構成されていてもよいが、検出信号Ｓ２１１の濃度演算処理を実行しないように構成されている。

ここで、出力信号Ｓ２１３には、デジタルの検出信号Ｓ２１１ｄが含まれる。受光部２１１から出力されるアナログの検出信号Ｓ２１１と、デジタルの検出信号Ｓ２１１ｄとは、信号形式が異なるだけで、同一の情報を有する信号である。このため、本実施形態では、検出信号Ｓ２１１に基づく信号は、アナログの検出信号Ｓ２１１及びデジタルの検出信号Ｓ２１１ｄのうち、実際に含まれている信号を意味する。つまり、本実施形態のように、出力信号Ｓ２１３がデジタルの検出信号Ｓ２１１ｄを含んでいる場合には、検出信号Ｓ２１１に基づく信号は検出信号Ｓ２１１ｄとなる。一方、出力信号Ｓ２１３がアナログの検出信号Ｓ２１１を含んでいる場合には、検出信号Ｓ２１１に基づく信号は検出信号Ｓ２１１となる。

図２に示すように、信号出力装置２１は、上記第１実施形態による信号出力装置１１と比べて、赤外線を発光する発光部２１４、発光部２１４で発光された赤外線が受光部２１１まで到達する光路中に配置される光学部材２１５又は発光部２１４で発光された赤外線を受光部２１１に導く光路部２１６の少なくとも１つを複数の構成要素として備える。すなわち、本実施形態では、複数の構成要素は、受光部２１１の他に、支持部（図示せず）に設けられ赤外線を発光する発光部２１４、当該支持部に設けられ発光部２１４で発光された赤外線が受光部２１１に到達するまでの光路中に配置される光学部材２１５又は当該支持部に設けられ発光部２１４で発光された赤外線を受光部２１１に導く光路部２１６の少なくとも１つを備えている。このように、本実施形態による信号出力装置２１は、当該複数の構成要素として発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６を備えている。ここで、発光部２１４、光学部材２１５、および、光路部２１６も支持部に支持されている（図４参照）。発光部２１４は、例えば発光ダイオードで構成されている。光学部材２１５は、赤外線を透過できる材料（例えばシリコン）で形成されている。光学部材２１５は、発光部２１４から入射された赤外線を所定の波長帯を選択的に透過させる機能を持ついわゆる光学フィルタなどであってもよい。これにより、発光部２１４で発光された赤外線は、測定対象物が吸収する波長帯のみを選択することができ、高感度・高精度の測定が可能となる。光学部材２１５は、発光部２１４付近、受光部２１１付近又は発光部２１４から出力された光が受光部２１１に入射するまでの間（光路）の途中に設けられてもよい。光路部２１６は、赤外線を反射できる材料（例えばアルミニウム）で形成されている。また、光路部２１６は、赤外線が入射する表面に赤外線を反射できる材料で形成された反射膜を有していてもよい。光路部２１６は、測定対象物を通過した赤外線を１回又は複数回反射して受光部２１１に導く。これにより、信号出力装置２１は、測定対象物を通過した赤外線の受光部２１１での受光効率の向上を図ることができる。その結果、本実施形態による濃度測定システム２は、測定対象物の濃度の検出精度の向上を図ることができる。

記憶部２１２は、信号出力装置２１に備えられた複数の構成要素の少なくとも１つの特性に応じたパラメータとして受光部２１１の特性に応じたパラメータを校正パラメータとして記憶している。さらに、記憶部２１２は、信号出力装置２１に備えられた複数の構成要素の少なくとも１つの特性に応じたパラメータとして、備えられた複数の構成要素のうちの受光部２１１以外の構成要素の特性に応じたパラメータの少なくとも１つを校正パラメータとして記憶している。本実施形態では、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６が当該複数の構成要素のうちの受光部２１１以外の構成要素に相当する。ここで、受光部２１１及び発光部２１４のそれぞれの特性は、例えば電気的特性及び光学的特性の少なくとも一方である。また、光学部材２１５及び光路部２１６のそれぞれの特性は、例えば光学的特性である。

インターフェース部２１３は、受光部２１１の特性のパラメータ（すなわち受光部２１１の特性に応じたパラメータ）に応じた校正パラメータ信号Ｓ２１２を出力信号Ｓ２１３に含めて信号演算処理部２３に出力可能である。さらに、インターフェース部２１３は、記憶部２１２に記憶された少なくとも１つ（すなわち、特性に応じたパラメータの少なくとも１つ）に応じた校正パラメータ信号Ｓ２１２を出力信号Ｓ２１３に含めて信号演算処理部２３に出力可能である。具体的には、インターフェース部２１３は、受光部２１１の特性に応じたパラメータと、信号出力装置２１に備えられた複数の構成要素のうちの受光部２１１以外の構成要素（発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のそれぞれ）の特性に応じたパラメータの少なくとも１つとに応じた校正パラメータ信号Ｓ２１２を出力信号Ｓ２１３に含めて信号演算処理部２３に出力可能である。あるいは、インターフェース部２１３は、信号出力装置２１に備えられた複数の構成要素のうちの受光部２１１以外の構成要素（発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のそれぞれ）の特性に応じたパラメータの少なくとも１つに応じた校正パラメータ信号Ｓ２１２を出力信号Ｓ２１３に含めて外部に設けられた信号演算処理部２３に出力可能である。

ここで、受光部２１１の特性に応じたパラメータは、受光部２１１の特性ばらつきを補正するためのパラメータであってもよい。発光部２１４の特性に応じたパラメータは、発光部２１４の特性ばらつきを補正するためのパラメータであってもよい。光学部材２１５の特性に応じたパラメータは、光学部材２１５の特性ばらつきを補正するためのパラメータであってもよい。光路部２１６の特性に応じたパラメータは、光路部２１６の特性ばらつきを補正するためのパラメータであってもよい。

また、信号出力装置２１は、小型化の観点から、記憶部２１２及びインターフェース部２１３を集積した集積回路２１０を備えている。しかしながら、信号出力装置２１は、記憶部２１２及びインターフェース部２１３を集積していない構成を有していてももちろんよい。

図２に示すように、本実施形態による濃度測定システム２は、上述の構成を有する信号出力装置２１と、外部に設けられインターフェース部２１３から入力される出力信号Ｓ２１３に含まれる検出信号Ｓ２１１ｄに基づく信号及び校正パラメータ信号Ｓ２１２と、発光部２１４を駆動するための駆動信号Ｓ２１４ｄｖとに基づいて測定対象物の濃度を演算する信号演算処理部２３と、を備えている。

インターフェース部２１３には、発光部２１４を駆動するための駆動信号Ｓ２１４ｄｖが信号演算処理部２３から入力される。インターフェース部２１３は、信号演算処理部２３から入力される駆動信号Ｓ２１４ｄｖを発光部２１４に出力するようになっている。このため、信号演算処理部２３は、インターフェース部２１３を介して駆動信号Ｓ２１４ｄｖを発光部２１４に出力するようになっている。駆動信号Ｓ２１４ｄｖには、発光部２１４を駆動するための情報が含まれている。駆動信号Ｓ２１４ｄｖは例えば、発光部２１４をパルス駆動するための動作時間及び非動作時間の比率（デューティ比）や発光部２１４に流す駆動電流の電流量などの情報を含んで構成されていてもよい。発光部２１４は、インターフェース部２１３から入力される駆動信号Ｓ２１４ｄｖに含まれている情報に基づいて動作して赤外線を発光する。

信号演算処理部２３から出力される駆動信号Ｓ２１４ｄｖに含まれる情報は、インターフェース部２１３を介して記憶部２１２に記憶されてもよい。この場合、インターフェース部２１３は、記憶部２１２から入力される情報に基づいて駆動信号Ｓ２１４ｄｖを生成し、生成した駆動信号Ｓ２１４ｄｖを発光部２１４に出力する。これにより、濃度測定システム２は、信号出力装置２１と信号演算処理部２３との間で駆動信号Ｓ２１４ｄｖの送受信することなく、信号出力装置２１内で発光部２１４の駆動条件を変更することができるので、当該駆動条件の変更処理の負荷を低減できる。

濃度測定システム２は、信号出力装置２１に備えられた複数の構成要素（本実施形態では受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６）毎に特有の特性に応じて補正された濃度信号Ｓ２３を出力することが可能になる。信号演算処理部２３は、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のそれぞれの特性に応じたパラメータのうちの少なくとも１つを用いて実行された濃度演算の結果の信号である濃度信号Ｓ２３を生成して出力することが可能になる。

ここで、受光部１１１の特性ばらつきは例えば、受光部１１１の光電変換部を構成するフォトディテクタの電気的特性のばらつきに起因する光電変換特性のばらつき、受光部１１１の出力部を構成するフォトディテクタの電気的特性のばらつきに起因する出力信号の電圧や電流のばらつきなどである。発光部２１４の特性ばらつきは例えば、発光部２１４の電光変換の変換効率のばらつきに起因する電光変換特性のばらつきなどである。光学部材２１５の特性ばらつきは例えば、光学部材２１５を構成する部材の屈折率のばらつきによる透過特性のばらつきや、透過する中心波長のばらつきや透過率のばらつき等に基づく出力される赤外線の屈折角のばらつきなどである。光路部２１６の特性のばらつき例えば、光到達ロスや、赤外線を反射する反射部を形成する材料の反射率のばらつきや当該反射部の形状のばらつきなどである。

信号演算処理部２３は、信号出力装置２１を構成する受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のそれぞれの特性ばらつきに加えて、駆動信号Ｓ２１４ｄｖに含まれている情報を測定対象物の濃度演算に用いるように構成されている。これにより信号演算処理部２３は、より高精度な濃度演算を実現できる。

校正パラメータ信号Ｓ２１２は、結果的に受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のうちの少なくとも１つの特性に応じて測定対象物の濃度演算を補正可能であれば特に制限されない。すなわち、校正パラメータ信号Ｓ２１２は、結果的に受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６の特性ばらつきの少なくとも１つに応じて測定対象物の濃度演算を補正可能であれば特に制限されない。上記第１実施形態と同様に、校正パラメータ信号Ｓ２１２は、信号演算処理部２３が入力された検出信号Ｓ２１１を例えば所定の数式に当てはめて濃度を演算する場合、当該所定の数式の係数に用いられてもよい。

本実施形態による信号出力装置２１では、上記第１実施形態における信号出力装置１１と同様に、インターフェース部２１３は、測定対象物の濃度演算を実行せずに校正パラメータ信号Ｓ２１２を出力信号Ｓ２１３に含めて外部に設けられた信号演算処理部２３に出力する。インターフェース部２１３は、校正パラメータ信号Ｓ２１２に含まれる校正パラメータを用いた濃度演算だけでなく、校正パラメータを用いない濃度演算も実行しない。ここで、濃度演算には、実際の濃度演算に加え、濃度に応じた出力信号の補正も含まれる。すなわち、信号出力装置２１は、入力された信号に基づいて演算する演算部を備えていない。このため、信号出力装置２１及び濃度測定システム２は、当該演算部の演算動作に起因して発生する熱や電磁波によって発光部２１４及び受光部２１１の少なくとも一方に与え得る熱的影響や電磁的影響を低減することが可能になる。これにより、濃度測定システム２は、測定対象物の濃度の高精度な測定が可能になる。

記憶部２１２は例えば、信号出力装置２１に備えられた複数の構成要素うちの少なくとも１つの特性に応じたパラメータとして受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のうちの少なくとも１つの特性に応じた複数のパラメータを校正パラメータとして記憶している。記憶部２１２は例えば、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のうちの少なくとも１つの特性ばらつきの大きさに対応付けたパラメータを校正パラメータとして記憶している。上記第１実施形態による濃度測定システム１と同様に濃度測定システム２の出荷検査において、濃度が既知の標準測定対象物の濃度測定がパラメータを変更しながら繰り返し実行される。濃度測定システム２は、既知の濃度に最も近い濃度が得られるパラメータを実動作時に用いる校正パラメータに設定する。これにより、濃度測定システム２は、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のうちの少なくとも１つの特性（例えば受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のうちの少なくとも１つの特性ばらつき）に応じて測定対象物の濃度を測定できる。このような、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のうちの少なくとも１つの特性に応じた校正パラメータの設定は、濃度測定システム２の出荷検査時に限らず、濃度測定システム２の動作前に実行されてもよい。

以上説明したように、本実施形態による信号出力装置２１及び濃度測定システム２は、上記第１実施形態による信号出力装置１１及び濃度測定システム１の構成に加えて、支持部に設けられ赤外線を発光する発光部２１４、支持部に設けられ発光部２１４で発光された赤外線が受光部２１１に到達するまでの光路中に配置される光学部材２１５又は支持部に設けられ発光部２１４で発光された赤外線を受光部２１１に導く光路部２１６の少なくとも１つ（本実施形態では全部）を備えている。また、信号出力装置２１に備えられた記憶部２１２は、信号出力装置２１に備えられた複数の構成要素の少なくとも１つの特性に応じたパラメータとして受光部２１１の特性に応じたパラメータ、発光部２１４の特性に応じたパラメータ、光学部材２１５の特性に応じたパラメータ又は光路部２１６の特性に応じたパラメータの少なくとも１つを校正パラメータとして記憶するように構成されている。さらに、インターフェース部２１３は、記憶部２１２に記憶された当該少なくとも１つに応じた校正パラメータ信号Ｓ２１２を出力信号Ｓ２１３に含めて信号演算処理部２３に出力可能である。

これにより、濃度測定システム２は、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６の特性に応じたパラメータの少なくとも１つを用いて測定対象物の濃度を演算できるので、第１実施形態による濃度測定システム１と比較して、測定対象物の濃度をより高精度に演算できる。

また、濃度測定システム２は、インターフェース部２１３から入力される出力信号Ｓ２１３に含まれる検出信号Ｓ２１１ｄに基づく信号及び校正パラメータ信号Ｓ２１２と、発光部２１４を駆動するための駆動信号Ｓ２１４ｄｖとに基づいて測定対象物の濃度を演算する外部に設けられる信号演算処理部２３を備えている。

これにより、濃度測定システム２は、駆動信号Ｓ２１４ｄｖを用いない場合と比較して、測定対象物の濃度をより高精度に演算できる。

（変形例）
本実施形態の変形例による信号出力装置及び濃度測定システムについて図２を再び用いて説明する。本変形例による濃度測定システム２は、信号出力装置２１に備えられた複数の構成要素の特性のうちの少なくとも２つの複合的特性に応じたパラメータとして、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６の特性に応じたパラメータの少なくとも２つの複合的特性に応じたパラメータを用いて測定対象物の濃度を演算する点に特徴を有している。

本変形例による信号出力装置２１に備えられた記憶部２１２は、信号出力装置２１に備えられた複数の構成要素（本変形例では受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６）の特性のうちの少なくとも２つの複合的特性を校正パラメータとして記憶している。インターフェース部２１３は、当該複合的特性の当該パラメータに応じた校正パラメータ信号Ｓ２１２を出力信号Ｓ２１３に含めて外部に設けられた信号演算処理部２３に出力可能に構成されている。複合的特性に応じたパラメータは、受光部２１１の特性、発光部２１４の特性、光学部材２１５の特性及び光路部２１６の特性のうちの少なくとも２つの複合的特性ばらつきを補正するためのパラメータである。

本変形例による信号出力装置２１では、記憶部２１２は、信号出力装置２１に備えられた複数の構成要素のうちの少なくとも２つの複合的特性に応じたパラメータとして、受光部２１１の特性、発光部２１４の特性、光学部材２１５の特性及び光路部２１６の特性のうちの少なくとも２つの複合的特性に応じたパラメータを校正パラメータとして記憶している。これにより、記憶部２１２は、複合的特性に応じた校正パラメータ信号Ｓ２１２をインターフェース部２１３に出力できる。しかしながら、記憶部２１２は、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のうちの少なくとも２つの特性に応じたパラメータを記憶しているが、複合的特性に応じたパラメータを記憶していなくてもよい。この場合、記憶部２１２は、記憶している少なくとも２つのパラメータに応じた校正パラメータ信号Ｓ２１２をインターフェース部２１３に出力する。インターフェース部２１３は、校正パラメータ信号Ｓ２１２に含まれているパラメータを複合した複合的特性に応じたパラメータを生成し、生成した複合的特性に応じたパラメータを有する出力信号Ｓ２１３を信号演算処理部２３に出力してもよい。また、インターフェース部２１３ではなく信号演算処理部２３が、出力信号Ｓ２１３に含まれている校正パラメータ信号Ｓ２１２が有するパラメータを複合した複合的特性に応じたパラメータを生成するように構成されていてもよい。

本変形例による濃度測定システム２に備えられた信号演算処理部２３は、インターフェース部２１３から入力される出力信号Ｓ２１３に含まれている複合的特性に応じたパラメータを用いて測定対象物の濃度を演算できる。このように、本変形例による濃度測定システム２は、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のうちの少なくとも２つの特性ばらつきが複合された複合的特性ばらつきが信号出力装置２１に生じていたしても、測定対象物の濃度演算を校正できる。これにより、本変形例による濃度測定システム２は、測定対象物の濃度の測定精度の向上を図ることができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による信号出力装置及び濃度測定システムについて図３及び図４を用いて説明する。図３は、本実施形態による信号出力装置３１及び濃度測定システム３の概略構成の一例を示すブロック図である。図４は、本実施形態による濃度測定システム３の概略構成の一例を示す断面模式図である。以下、本実施形態による信号出力装置として、濃度測定システム用の信号出力装置３１を例にとって説明する。また、本実施形態による信号出力装置３１及び濃度測定システム３の説明に当たって、上記第２実施形態による信号出力装置２１及び濃度測定システム２と同一の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。

図３に示すように、本実施形態による信号出力装置３１は、測定対象物に照射された赤外線を受光し、受光した赤外線に応じた検出信号Ｓ２１１を出力する受光部２１１を備えている。また、信号出力装置３１は、測定対象物の濃度演算に用いられて受光部２１１を含む複数の構成要素の少なくとも１つの特性に応じたパラメータを校正パラメータとして記憶する記憶部３１２を備えている。さらに、信号出力装置３１は、濃度演算を実行せずに記憶部３１２から入力される校正パラメータに応じた校正パラメータ信号Ｓ３１２及び受光部２１１から入力される検出信号Ｓ２１１に基づく信号を含む出力信号Ｓ３１３を外部に設けられた信号演算処理部３３に出力可能なインターフェース部３１３を備えている。インターフェース部３１３は、受光部２１１及び記憶部３１２と電気的に接続されている。信号出力装置３１は、受光部３１１、記憶部３１２、および、インターフェース部３１３を支持する支持部３１８を備えている（図４参照）。

「出力信号Ｓ３１３が校正パラメータ信号Ｓ３１２及び検出信号Ｓ２１１に基づく信号を含む」の概念は、上記第１実施形態における「出力信号Ｓ１１３が校正パラメータ信号Ｓ１１２及び検出信号Ｓ１１１に基づく信号を含む」の概念と同様である。また、インターフェース部３１３は、上記第１実施形態におけるインターフェース部１１３と同様に、入力された検出信号Ｓ２１１を増幅し、増幅した検出信号Ｓ２１１をアナログ－デジタル変換してデジタルの検出信号Ｓ２１１ｄを生成する機能を発揮するように構成されていてもよい。この場合、出力信号Ｓ３１３には、デジタルの検出信号Ｓ２１１ｄが含まれる。インターフェース部３１３は、検出信号Ｓ２１１を増幅したりアナログ－デジタル変換したりするように構成されていてもよいが、検出信号Ｓ２１１の演算処理を実行しないように構成されている。

ここで、出力信号Ｓ３１３には、デジタルの検出信号Ｓ２１１ｄが含まれる。受光部２１１から出力されるアナログの検出信号Ｓ２１１と、デジタルの検出信号Ｓ２１１ｄとは、信号形式が異なるだけで、同一の情報を有する信号である。このため、本実施形態では、検出信号Ｓ２１１に基づく信号は、アナログの検出信号Ｓ２１１及びデジタルの検出信号Ｓ２１１ｄのうち、実際に含まれている信号を意味する。つまり、本実施形態のように、出力信号Ｓ３１３がデジタルの検出信号Ｓ２１１ｄを含んでいる場合には、検出信号Ｓ２１１に基づく信号は検出信号Ｓ２１１ｄとなる。一方、出力信号Ｓ３１３がアナログの検出信号Ｓ２１１を含んでいる場合には、検出信号Ｓ２１１に基づく信号は検出信号Ｓ２１１となる。

信号出力装置３１は、温度を測定する温度測定部３１７をさらに備えている。温度測定部３１７は、例えば発光部２１４の温度を測定する。温度測定部３１７は、例えばサーミスタ、熱電対、ダイオード又はその他の温度を測定できる素子で構成されていてもよい。

温度測定部３１７は、測定した温度に応じた温度信号Ｓ３１７を記憶部３１２に出力するように構成されている。記憶部３１２は、温度に関するパラメータを校正パラメータとして記憶しており、温度測定部３１７から入力される温度に対応するパラメータに応じた校正パラメータ信号Ｓ３１２をインターフェース部３１３に出力するように構成されている。より具体的には、温度に応じた温度信号Ｓ３１７が温度測定部３１７から記憶部３１２に入力されると、記憶部３１２は、入力された温度信号Ｓ３１７に対応付けられた温度に関するパラメータを選択し、選択したパラメータに応じた校正パラメータ信号Ｓ３１２をインターフェース部３１３に出力する。

図３に示すように、信号出力装置３１は、受光部２１１の他に、発光部２１４、光学部材２１５又は光路部２１６の少なくとも１つを複数の構成要素として備える。つまり、本実施形態による信号出力装置３１は、当該複数の構成要素として受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６を備えている。ここで、発光部２１４、光学部材２１５、および、光路部２１６も支持部３１８に支持されている（図４参照）。記憶部３１２は、信号出力装置２１に備えられた複数の構成要素の少なくとも１つの特性に応じたパラメータとして受光部２１１の特性に応じたパラメータを校正パラメータとして記憶している。さらに、記憶部３１２は、信号出力装置３１に備えられた複数の構成要素のうちの受光部２１１以外の構成要素の特性に応じたパラメータの少なくとも１つを校正パラメータとして記憶している。本実施形態では、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６が受光部２１１以外の当該複数の構成要素に相当する。これにより、記憶部３１２は、受光部２１１の特性に応じたパラメータ、発光部２１４の特性に応じたパラメータ、光学部材２１５の特性に応じたパラメータ及び光路部２１６の特性に応じたパラメータの少なくとも１つに応じた校正パラメータ信号Ｓ３１２をインターフェース部３１３に出力できる。なお、受光部２１１、発光部２１４光学部材２１５及び光路部２１６のそれぞれの特性は、上記第２実施形態における受光部２１１、発光部２１４光学部材２１５及び光路部２１６のそれぞれの特性と同一である。

インターフェース部３１３は、受光部２１１の特性のパラメータ（すなわち受光部２１１の特性に応じたパラメータ）に応じた校正パラメータ信号Ｓ２１２を出力信号Ｓ２１３に含めて信号演算処理部２３に出力可能である。また、インターフェース部３１３は、記憶部２１２に記憶された少なくとも１つ（すなわち、発光部２１４光学部材２１５及び光路部２１６のそれぞれの特性に応じたパラメータの少なくとも１つ）に応じた校正パラメータ信号Ｓ２１２を出力信号Ｓ２１３に含めて信号演算処理部２３に出力可能である。また、インターフェース部３１３は、温度に応じたパラメータに応じた校正パラメータ信号Ｓ３１２を出力信号Ｓ３１３に含めて信号演算処理部２３に出力可能である。さらに、インターフェース部３１３は、受光部２１１の特性、発光部２１４の特性、光学部材２１５の特性、光路部２１６の特性及び温度の少なくとも１つに応じた校正パラメータ信号Ｓ３１２を出力信号Ｓ３１３に含めて外部に設けられた信号演算処理部２３に出力可能である。なお、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のそれぞれの特性に応じたパラメータは、上記第２実施形態と同様に、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のそれぞれの特性ばらつきを校正パラメータであってもよい。

信号出力装置３１は、小型化の観点から、記憶部３１２、インターフェース部３１３及び温度測定部３１７を集積した集積回路３１０を備えている。しかしながら、信号出力装置３１は、記憶部３１２、インターフェース部３１３及び温度測定部３１７を集積していない構成を有していてももちろんよい。

図３に示すように、本実施形態による濃度測定システム３は、上述の構成を有する信号出力装置３１と、外部に設けられインターフェース部３１３から入力される出力信号Ｓ３１３に含まれる検出信号Ｓ２１１ｄに基づく信号及び校正パラメータ信号Ｓ３１２と、発光部２１４を駆動するための駆動信号Ｓ２１４ｄｖとに基づいて測定対象物の濃度を演算する信号演算処理部３３と、を備えている。さらに、信号演算処理部３３は、出力信号Ｓ３１３に含まれている校正パラメータ信号Ｓ３１２が温度に応じたパラメータを有している場合には、他のパラメータ及び当該温度に応じたパラメータを用いて測定対象物の濃度を演算するように構成されている。

濃度測定システム３は、信号出力装置２１に備えられた複数の構成要素（本実施形態では受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６）毎の特有の特性及び温度測定部３１７で測定された温度に応じて補正された濃度信号Ｓ３３を出力することが可能になる。信号演算処理部３３は、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のそれぞれの特性に応じたパラメータのうちの少なくとも１つ及び温度に応じたパラメータを用いた濃度演算の結果の信号である濃度信号Ｓ３３を生成して出力することが可能になる。

信号演算処理部３３は、信号出力装置３１を構成する受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のそれぞれの特性ばらつき及び駆動信号Ｓ２１４ｄｖに含まれている情報に加えて、温度測定部３１７で測定された温度を測定対象物の濃度演算に用いるように構成されている。これにより信号演算処理部２３は、より高精度な濃度演算を実現できる。

また、温度測定部３１７は、インターフェース部３１３を介して温度信号Ｓ３１７を信号演算処理部３３に出力できるように構成されていてもよい。この場合、信号演算処理部３３は、温度に関するパラメータを温度に対応付けて記憶している。信号演算処理部３３は、温度測定部３１７から入力された温度信号Ｓ３１７に対応する温度に関するパラメータを選択し、選択した当該パラメータを用いて測定対象物の濃度演算を補正するができる。

校正パラメータ信号Ｓ３１２は、結果的に受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のうちの少なくとも１つの特性、駆動信号Ｓ２１４ｄｖに含まれている情報及び温度測定部３１７で測定された温度のうちの少なくとも１つに応じて測定対象物の濃度演算を補正可能であれば特に制限されない。すなわち、校正パラメータ信号Ｓ３１２は、結果的に受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６の特性ばらつきの少なくとも１つ、発光部２１４の駆動及び信号出力装置３１の温度（主に発光部２１４の温度）の少なくとも１つに応じて測定対象物の濃度演算を補正可能であれば特に制限されない。上記第２実施形態と同様に、校正パラメータ信号Ｓ３１２は、信号演算処理部３３が入力された検出信号Ｓ２１１を例えば所定の数式に当てはめて濃度を演算する場合、当該所定の数式の係数に用いられてもよい。ここで、当該所定の数式が３次関数「ｙ＝ａ×ｘ^３＋ｂ×ｘ^２＋ｃ×ｘ＋ｄ」で表すことができる場合、係数ａ，ｂ，ｃ，ｄが校正パラメータ信号の有するパラメータ（すなわち、記憶部２１２に記憶された校正パラメータ）となりうる。尚、当該３次関数において、ｙは測定対象物の濃度結果であってもよく、ｘは受光部１１１から出力される検出信号Ｓ２１１及び温度測定部３１７から出力される温度信号Ｓ３１７に応じた信号であってもよい。

本実施形態による信号出力装置３１では、上記第２実施形態における信号出力装置２１と同様に、インターフェース部３１３は、測定対象物の濃度演算を実行せずに校正パラメータ信号Ｓ３１２を出力信号Ｓ３１３に含めて外部に設けられた信号演算処理部３３に出力する。インターフェース部３１３は、校正パラメータ信号Ｓ３１２に含まれる校正パラメータを用いた濃度演算だけでなく、校正パラメータを用いない濃度演算も実行しない。ここで、濃度演算には、実際の濃度演算に加え、濃度に応じた出力信号の補正も含まれる。すなわち、信号出力装置３１は、入力された信号に基づいて演算する演算部を備えていない。このため、信号出力装置３１及び濃度測定システム３は、当該演算部の演算動作に起因して発生する熱や電磁波によって発光部２１４及び受光部２１１の少なくとも一方に与え得る熱的影響や電磁的影響を低減することが可能になる。これにより、濃度測定システム３は、測定対象物の濃度の高精度な測定が可能になる。

このように、濃度測定システム３は、上記第２実施形態による濃度測定システム２と同様に、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のそれぞれの特性（例えば特性ばらつき）の少なくとも１つのパラメータ及び駆動信号Ｓ２１４ｄｖに含まれている発光部２１４の駆動情報によって構成された検出信号Ｓ２１１を用いて測定対象物の濃度を演算できる。さらに、濃度測定システム３は、温度に起因した特性変動も補正することが可能な校正パラメータ信号Ｓ３１２を用いることができる。これにより、濃度測定システム３は、より高精度な濃度測定を実現できる。

次に、本実施形態による信号出力装置３１及び濃度測定システム３の構造の一例について図４を用いて説明する。図４では、濃度測定システム３に備えられた信号演算処理部３３の構造の図示は省略し、信号演算処理部３３はブロック形式で図示されている。

図４に示すように、信号出力装置３１は、受光部２１１、記憶部３１２、発光部２１４、温度測定部３１７、インターフェース部３１３及び配線部３１９を支持する支持部３１８を備えている。支持部３１８は、例えば樹脂で形成されており、受光部２１１、記憶部３１２、発光部２１４、温度測定部３１７、インターフェース部３１３及び配線部３１９は支持部３１８で封止されている。このように、信号出力装置３１は、受光部２１１などが支持部３１８でパッケージ化された構造を有している。受光部２１１、記憶部３１２、発光部２１４、温度測定部３１７、インターフェース部３１３及び配線部３１９は、支持部３１８の内部で導電性ワイヤー（図示せず）を介して電気的接続されている。集積回路３１０は、記憶部３１２、温度測定部３１７及びインターフェース部３１３を同一パッケージ内に有している。配線部３１９は、各々電気的に独立した複数の端子（図示せず）を有している。当該端子は、金属バンプや実装基板の配線等（いずれも図示せず）を介して信号演算処理部３３と接続されている。これにより、濃度測定システム３は、インターフェース部３１３から信号演算処理部３３への出力信号Ｓ３１３の送信や信号演算処理部３３からのインターフェース部３１３への駆動信号Ｓ２１４ｄｖの送信を可能としている。

支持部３１８上には、発光部２１４及び配線部３１９の一部を覆って光学部材２１５が配置されている。さらに、支持部３１８及び光学部材２１５の全体を覆って光路部２１６が配置されており、支持部３１８によって光路部２１６は支持されている。光路部２１６は、中央部から周縁部にかけて球形状の凹部を有している。光路部２１６は、当該凹部を支持部３１８に対面させて配置されている。これにより、信号出力装置３１は、光路部２１６と支持部３１８との間に形成された空間部３５を有する。光路部２１６には、光路部２１６を貫通する通気口２１６ｂが形成されている。通気口２１６ｂは、支持部３１８の表面の一部を通気口２１６ｂの空間内に露出した状態で支持部３１８の直上に形成されているが、光路部２１６の他の箇所に形成されていてももちろんよい。通気口２１６ｂから、空間部３５に、測定対象物の例えば気体が導入されるとともに、当該気体が空間部３５外に排出されるようになっている。

空間部３５側の光路部２１６の表面２１６ａは、曲面状を有している。発光部２１４が発光する赤外線は、所定の広がりを持って光学部材２１５に入射される。光路部２１６は、空間部３５に露出して配置されている。このため、光学部材２１５を通過した赤外線は、所定の広がりを持って光学部材２１５から空間部３５に出射する。光路部２１６の表面２１６ａは、曲面状を有することにより、所定の広がりを持って光学部材２１５から出射された赤外線を１回又は複数回反射して、空間部３５に露出して配置された受光部２１１に導くことができる。

本実施形態による濃度測定システム３は、信号出力装置３１と信号演算処理部３３とが分離された形態を有している。このため、濃度測定システム３は、信号演算処理部が信号出力装置の内部に設けられて封止部材でパッケージ化された形態と比べて、信号演算処理部３３から発せられる熱的及び電磁的な影響の少なくとも一方を低減し、かつ、校正パラメータを記憶部３１２に記憶しているため、濃度測定システム３全体として高精度な濃度測定が可能である。さらに、濃度測定システム３は、信号出力装置３１を実装基板等に取り付けるだけで簡単に組み立てることができる。なお、上記第２実施形態による信号出力装置２１及び濃度測定システム２は、温度測定部３１７を有していないことを除いて、図４に示す構造と同様の構造を有していてもよい。

以上説明したように、本実施形態による信号出力装置３１及び濃度測定システム３は、上記第２実施形態による信号出力装置２１及び濃度測定システム２の構成に加えて、温度を測定する温度測定部３１７を備えている。また、信号出力装置３１に備えられた記憶部３１２には、温度測定部３１７で測定された温度に関する情報が入力されるようになっている。記憶部３１２は、入力される温度に関する情報に対応付けられた温度に対応するパラメータに応じた校正パラメータ信号Ｓ３１２をインターフェース部３１３に出力できる。インターフェース部３１３は、温度に対応するパラメータに応じた校正パラメータ信号を含む出力信号Ｓ３１３を信号演算処理部２３に出力可能である。

これにより、信号出力装置３１及び濃度測定システム３は、上記第２実施形態による信号出力装置２１及び濃度測定システム２と同様の効果が得られる。さらに、濃度測定システム３は、温度に起因した特性変動を補正することができるので、測定対象物の濃度をより高精度に演算できる。

（変形例）
本実施形態の変形例による信号出力装置及び濃度測定システムについて図３を再び用いて説明する。本変形例による濃度測定システム３は、上記第２実施形態の変形例による濃度測定システム２と同様に、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６の特性に応じたパラメータの少なくとも２つの複合的特性に応じたパラメータを用いて測定対象物の濃度を演算する点に特徴を有している。

本変形例による信号出力装置３１に備えられた記憶部３１２は、信号出力装置３１に備えられた構成要素（本変形例では発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６）の特性及び受光部２１１の特性のうちの少なくとも２つの複合的特性を校正パラメータとして記憶している。インターフェース部３１３は、当該複合的特性の当該パラメータに応じた校正パラメータ信号Ｓ３１２を出力信号Ｓ３１３に含めて外部に設けられた信号演算処理部３３に出力可能に構成されている。本変形例における複合的特性に応じたパラメータは、上記第２実施形態の変形例における複合的特性に応じたパラメータと同一である。

記憶部３１２は、複合的特性に応じた校正パラメータ信号Ｓ３１２をインターフェース部３１３に出力できる。しかしながら、記憶部３１２は、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のうちの少なくとも２つの特性に応じたパラメータを記憶しているが、複合的特性に応じたパラメータを記憶していなくてもよい。この場合、記憶部３１２は、記憶している少なくとも２つのパラメータに応じた校正パラメータ信号Ｓ３１２をインターフェース部３１３に出力する。インターフェース部３１３は、校正パラメータ信号Ｓ３１２に含まれているパラメータを複合した複合的特性に応じたパラメータを生成し、生成した複合的特性に応じたパラメータを有する出力信号Ｓ３１３を信号演算処理部３３に出力してもよい。また、インターフェース部３１３ではなく信号演算処理部３３が、出力信号Ｓ３１３に含まれている校正パラメータ信号Ｓ３１２が有するパラメータを複合した複合的特性に応じたパラメータを生成するように構成されていてもよい。

本変形例による濃度測定システム３に備えられた信号演算処理部３３は、インターフェース部３１３から入力される出力信号Ｓ３１３に含まれている複合的特性に応じたパラメータを用いて測定対象物の濃度を演算できる。このように、本変形例による濃度測定システム３は、受光部２１１、発光部２１４、光学部材２１５及び光路部２１６のうちの少なくとも２つの特性ばらつきが複合された複合的特性ばらつきが信号出力装置３１に生じていたとしても、測定対象物の濃度演算を補正できる。これにより、本変形例による濃度測定システム３は、測定対象物の濃度の測定精度の向上を図ることができる。

次に、本実施形態による信号出力装置３１及び濃度測定システム３の別の変形例について、図５を用いて説明する。図５では、本変形例による濃度測定システム４に備えられた信号演算処理部３３の構造の図示は省略し、信号演算処理部３３はブロック形式で図示されている。本変形例による信号出力装置４１及び濃度測定システム４の説明に当たって、上記第３実施形態による信号出力装置３１及び濃度測定システム３と同一の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付して説明は省略する。

図５に示すように、信号出力装置４１は、受光部４１１、記憶部４１２、発光部４１４、インターフェース部４１３、及び、これらを支持する支持部４１８を備えている。支持部３１８は、例えば樹脂で形成されているが、金属やセラミックなどで形成されていてもよい。

本変形例による信号出力装置４１では、受光部４１１、記憶部４１２、発光部４１４及びインターフェース部４１３が支持部４１８上に独立して設けられている。ここで、受光部４１１、記憶部４１２、発光部４１４及びインターフェース部４１３は、それぞれ独立して封止部材４２０で封止された状態で支持部４１８に支持されている。発光部４１４は、赤外線を出射する領域（図示せず）を空間部３５に露出した状態で封止部材４２０に封止されている。受光部４１１は、光路部２１６の表面２１６ａで反射した赤外線を受光する受光領域（図示せず）を空間部３５に露出した状態で封止部材４２０に封止されている。記憶部４１２及びインターフェース部４１３は、空間部３５に露出しない状態で封止部材４２０に封止されている。受光部４１１、記憶部４１２、発光部４１４及びインターフェース部４１３は、支持部４１８に設けられた配線（図示せず）を介して電気的に接続されている。

なお、受光部４１１、記憶部４１２、発光部４１４及びインターフェース部４１３はそれぞれ独立して封止部材４２０で封止されているが、受光部４１１、記憶部４１２、発光部４１４及びインターフェース部４１３のうち２つ以上が一つの封止部材４２０に封止されていてもよく、例えば、受光部４１１とインターフェース部４１３が一つの封止部材４２０に封止されていてもよい。

１，２，３，４ 濃度測定システム
１１，２１，３１，４１ 信号出力装置
１３，２３，３３ 信号演算処理部
３５ 空間部
１１０，２１０，３１０ 集積回路
１１１，２１１，４１１ 受光部
１１２，２１２，３１２，４１２ 記憶部
１１３，２１３，３１３，４１３ インターフェース部
２１４，４１４ 発光部
２１５ 光学部材
２１６ 光路部
２１６ａ 表面
２１６ｂ 通気口
３１７ 温度測定部
３１８，４１８ 支持部
３１９ 配線部
４２０ 封止部材
Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３３ 濃度信号
Ｓ１１１，Ｓ１１１ｄ，Ｓ２１１，Ｓ２１１ｄ 検出信号
Ｓ１１２，Ｓ２１２，Ｓ３１２ 校正パラメータ信号
Ｓ１１３，Ｓ２１３，Ｓ３１３ 出力信号
Ｓ２１４ｄｖ 駆動信号
Ｓ３１１ 検出信号
Ｓ３１７ 温度信号

Claims (18)

1. 支持部と、
   前記支持部に設けられ、測定対象物に照射された赤外線を受光し、受光した赤外線に応じた検出信号を出力する受光部と、
   前記支持部に設けられ、前記測定対象物の濃度演算に用いられて前記受光部を含む複数の構成要素のうちの少なくとも１つの特性に応じたパラメータを校正パラメータとして記憶する記憶部と、
   前記支持部に設けられ、前記濃度演算を実行せずに、前記記憶部から入力される前記校正パラメータに応じた校正パラメータ信号及び前記受光部から入力される前記検出信号に基づく信号を含む出力信号を外部に設けられた信号演算処理部に出力するインターフェース部と、
   を備える信号出力装置。
2. 前記記憶部は、前記複数の構成要素のうちの前記受光部の特性に応じたパラメータを前記校正パラメータとして記憶している
   請求項１に記載の信号出力装置。
3. 前記インターフェース部は、前記受光部の特性の前記パラメータに応じた前記校正パラメータ信号を前記出力信号に含めて前記信号演算処理部に出力する
   請求項２に記載の信号出力装置。
4. 前記複数の構成要素は、前記受光部の他に、前記支持部に設けられ赤外線を発光する発光部、前記支持部に設けられ前記発光部で発光された赤外線が前記受光部に到達するまでの光路中に配置される光学部材又は前記支持部に設けられ前記発光部で発光された赤外線を前記受光部に導く光路部の少なくとも１つを備え、
   前記記憶部は、備えられた前記複数の構成要素の特性に応じたパラメータの少なくとも１つを前記校正パラメータとして記憶しており、
   前記インターフェース部は、前記記憶部に記憶された前記少なくとも１つに応じた前記校正パラメータ信号を前記出力信号に含めて前記信号演算処理部に出力する
   請求項２又は３に記載の信号出力装置。
5. 前記複数の構成要素は、前記受光部の他に、前記支持部に設けられ赤外線を発光する発光部、前記支持部に設けられ前記発光部で発光された赤外線が前記受光部まで到達するまでの光路中に配置される光学部材又は前記支持部に設けられ前記発光部で発光された赤外線を前記受光部に導く光路部の少なくとも１つを備え、
   前記記憶部は、備えられた前記複数の構成要素の特性のうちの少なくとも２つの複合的特性に応じたパラメータを前記校正パラメータとして記憶しており、
   前記インターフェース部は、前記複合的特性の前記パラメータに応じた前記校正パラメータ信号を前記出力信号に含めて前記信号演算処理部に出力する
   請求項２又は３に記載の信号出力装置。
6. 前記受光部の特性に応じたパラメータは、前記受光部の特性ばらつきを補正するためのパラメータであり、
   前記発光部の特性に応じたパラメータは、前記発光部の特性ばらつきを補正するためのパラメータであり、
   前記光学部材の特性に応じたパラメータは、前記光学部材の特性ばらつきを補正するためのパラメータであり、
   前記光路部の特性に応じたパラメータは、前記光路部の特性ばらつきを補正するためのパラメータである
   請求項４に記載の信号出力装置。
7. 前記複合的特性に応じたパラメータは、前記受光部の特性、前記発光部の特性、前記光学部材の特性及び前記光路部の特性のうちの少なくとも２つの複合的特性ばらつきを補正するためのパラメータである
   請求項５に記載の信号出力装置。
8. 前記記憶部及び前記インターフェース部を集積した集積回路を備える
   請求項１から７までのいずれか一項に記載の信号出力装置。
9. 前記支持部に設けられ温度を測定する温度測定部をさらに備える
   請求項１から８までのいずれか一項に記載の信号出力装置。
10. 前記記憶部は、温度に関するパラメータを前記校正パラメータとして記憶しており、前記温度測定部から入力される温度に対応する該パラメータに応じた前記校正パラメータ信号を前記インターフェース部に出力する
    請求項９に記載の信号出力装置。
11. 前記記憶部、前記インターフェース部及び前記温度測定部を集積した集積回路を備える
    請求項９又は１０に記載の信号出力装置。
12. 請求項１から１１までのいずれか一項に記載の信号出力装置と、
    外部に設けられ、前記インターフェース部から入力される前記出力信号に含まれる前記検出信号に基づく信号及び前記校正パラメータ信号に基づいて前記測定対象物の濃度を演算する前記信号演算処理部と、
    を備える濃度測定システム。
13. 請求項４から７までのいずれか一項に記載の信号出力装置と、
    外部に設けられ、前記インターフェース部から入力される前記出力信号に含まれる前記検出信号に基づく信号及び前記校正パラメータ信号と、前記発光部を駆動するための駆動信号とに基づいて前記測定対象物の濃度を演算する前記信号演算処理部と、
    を備える濃度測定システム。
14. 前記インターフェース部は、前記駆動信号を前記発光部に出力する
    請求項１３に記載の濃度測定システム。
15. 前記信号出力装置は、前記記憶部及び前記インターフェース部を集積した集積回路を備える
    請求項１３又は１４に記載の濃度測定システム。
16. 前記信号出力装置は、温度を測定する温度測定部をさらに備える
    請求項１３から１５までのいずれか一項に記載の濃度測定システム。
17. 前記記憶部は、温度に関するパラメータを前記校正パラメータとして記憶しており、前記温度測定部から入力される温度に対応する該パラメータに応じた前記校正パラメータ信号を前記インターフェース部に出力する
    請求項１６に記載の濃度測定システム。
18. 前記信号出力装置は、前記記憶部、前記インターフェース部及び前記温度測定部を集積した集積回路を備える
    請求項１６又は１７に記載の濃度測定システム。

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