JP7431104B2 - 光量調整装置、光量調整システム及び光量調整方法 - Google Patents
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Description
また、発光素子が発する紫外光の一部を検出し,発光強度を調整する調整装置が知られている(例えば特許文献2)。
光量制御装置31及び紫外線発光装置1が接続された後に、光量制御装置31に設けられた電源回路のスイッチがオフ状態からオン状態に切り替わって当該電源回路への電力供給が開始されると、まず、テスト信号TESTの信号レベルが高レベル(High)か否かが判定される(ステップS11)。例えば動作制御回路311は、光量制御装置31から紫外線発光装置1に出力されるテスト信号TESTが高レベルであると判定した場合(Yes)、ステップS13の処理に移行する。一方、動作制御回路311は、光量制御装置31から紫外線発光装置1に出力されるテスト信号TESTが低レベル(Low)であると判定した場合(No)、ステップS15の処理に移行する。テスト信号TESTは、例えば電源回路が動作を開始すると、信号レベルが高レベルになるように制御される。
ステップS13では、イネーブル信号ENの信号レベルが高レベル(High)か否かが判定される。例えば動作制御回路311は、光量制御装置31から紫外線発光装置1に出力されるイネーブル信号ENが高レベルであると判定した場合(Yes)、図5に示す発光素子121の調整動作を開始するためにステップS101の処理に移行する。このように、紫外線発光装置1に送信されるテスト信号TESTの信号レベル及びイネーブル信号ENの信号レベルがいずれも高レベル(第一状態の一例)の場合に発光素子121の調整動作に移行する。
ステップS15では、イネーブル信号ENの信号レベルが高レベル(High)か否かが判定される。例えば動作制御回路311は、光量制御装置31から紫外線発光装置1に出力されるイネーブル信号ENが高レベルであると判定した場合(Yes)、図6に示す紫外線発光装置1の通常動作(殺菌動作)を開始するためにステップS201の処理に移行する。このように、テスト信号TESTの信号レベルが高レベルでなくイネーブル信号ENの信号レベルが高レベルの場合に殺菌対象物を殺菌する殺菌動作に移行する。
図5に示すように、発光素子121の調整動作を開始すると、まず、ステップS101において、動作制御回路311は、光量測定装置32に設けられた比較器322(図2参照)に設定値として光量閾値信号Lthを設定する。さらに、動作制御回路311は、光量測定装置32に設けられた移動ステージ324に、位置情報として初期位置に対する左右及び上下方向に移動量を設定する。動作制御回路311は、光量閾値信号Lth及び位置情報の設定が終了したらステップS103の処理に移行する。このように、本実施形態では、光検出素子321(図2参照)と発光素子121との相対位置を調整した後に発光素子121が発光する紫外線の光量を検出する。これにより、紫外線発光装置1の殺菌状態における発光素子121及び殺菌対象物の関係を発光素子121及び光検出素子321によって再現した状態で発光素子121が発光する紫外線の光量を検出できる。
ステップS103において、発光素子駆動回路11c(図1参照)の100%のPWM駆動、すなわち、発光素子121を最大の発光強度で駆動した場合にADC115から出力されるデジタル信号である最大目標コードをマイクロプロセッサ116に設けられた所定の記憶領域に記憶する。具体的には、ステップS103において、動作制御回路311は、発光素子121を最大の発光強度で発光させるために、送受信部313を介して最大光量用デジタル値を紫外線発光装置1に送信する。紫外線発光装置1は、送受信部16を介して受信した最大光量用デジタル値をバイアス調節部111に入力する。これにより、最大光量デジタル値に基づくフィードバック電圧VfbをADC115でA/D変換して得られたデジタル信号である最大目標コードがマイクロプロセッサ116に設けられた所定の記憶領域に記憶される。
ステップS105では、発光素子121で発光される紫外線の光量が測定される。具体的には、発光素子121を最大の発光強度で駆動した際の光検出素子321の出力信号と、殺菌対象物を殺菌するために必要な光量を示す信号である光量閾値信号Lthとが比較器322で比較される。ここで、発光素子121は、ステップS103で取得された最大目標コードを用いてPWM信号生成部117で生成されたデューティ信号Sdutyに基づいて発光素子駆動回路11cによって駆動されて発光する。
ステップS107では、光検出素子321の出力信号の信号レベルが比較器322に設定された光量閾値信号Lthの信号レベル以上の場合に(すなわちステップS105のYesの場合)、発光素子121の発光強度を低下させて光検出素子321の出力信号の信号レベルが比較器322に設定された光量閾値信号Lthの信号レベルよりも小さくなる直前の発光素子121の駆動条件を最適光量用デジタル値(目標値駆動条件の一例)として紫外線発光装置1に送信し、最適光量用デジタル値を発光素子管理回路11に記憶する。
ステップS109では、発光素子121で発光される紫外線の光量が測定される。具体的には、ステップS107においてマイクロプロセッサ116の所定の記憶領域に記憶された光量目標コードを用いてPWM信号生成部117で生成されたデューティ信号Sdutyに基づいて発光素子駆動回路11cによって駆動された発光素子121が出力する紫外線の光量が測定される。
ステップS111では、動作制御回路311は、ステップS107で紫外線発光装置1に送信した最適光量用デジタル値を、発光素子121を駆動する発光素子駆動回路11cの制御値に決定し、ステップS113の処理に移行する。
ステップS113では、動作制御回路311は、ステップS107で紫外線発光装置1に送信した最適光量用デジタル値を、発光素子駆動回路11cの設定値となる制御値として記憶回路312に記憶し、ステップS115の処理に移行する。また、マイクロプロセッサ116は、ステップS107で紫外線発光装置1が受信した最適光量用デジタル値を、発光素子駆動回路11cの設定値となる制御値として所定の記憶領域に記憶する。
ステップS115では、動作制御回路311は、設定値として光量目標コードの調整を終了し、イネーブル信号ENの信号レベルを低レベルに切り替えて、ステップS117の処理に移行する。イネーブル信号ENの信号レベルが低レベルに切り替えられることによって、動作制御回路311のアラーム端子が出力端子から入力端子に切り替わり、マイクロプロセッサ116のアラーム端子が入力端子から出力端子に切り替わる。
ステップS117では、紫外線発光装置1のマージン動作の確認処理を実行する。具体的には、マイクロプロセッサ116に記憶された光量目標コードに基づいて発光素子121を動作させた後に、光量目標コードのデジタル値よりも数%小さい値のデジタル値に基づいて発光素子121を動作させる。この場合に、発光素子121の光量が増加することを確認し、ステップS119の処理に移行する。
ステップS119では、発光素子121の光量の異常検出動作の確認処理を実行する。具体的には、光量目標コードのデジタル値に戻づくデューティ信号Sdutyのデューティ比よりも数%小さいデューティ比で発光素子駆動回路11cを制御して発光素子121を駆動する。この場合に、発光素子121の光量が低下したことによって光量の異常が検出される(表示器314によって報知される)ことを確認する。さらに、光量の異常が検出された後に、変更したデジタル値を光量目標コードの値に徐々に近づけていき、光量の異常の検出が解除される(表示器314による報知が終了する)ことを確認し、発光素子121の調整動作を終了する。
図6に示すように、紫外線発光装置1の通常動作(殺菌動作)を開始すると、まず、ステップS201において、マイクロプロセッサ116は、所定の記憶領域に記憶している光量目標コードに基づいて発光素子121を駆動した場合の発光素子121の光量を初期値として設定し、ステップS203に移行する。
ステップS203では、マイクロプロセッサ116は、発光素子駆動回路11cの100%のPWM駆動で発光素子121を駆動させ、ステップS205の処理に移行する。これにより、発光素子121は最大の発光強度で動作する。
ステップS205では、発光素子121で発光される紫外線の光量が測定される。具体的には、発光素子121を最大の発光強度で駆動した際の光検出素子14の出力信号の信号レベルと、光量目標コードに基づいて発光素子121を駆動した際の光検出素子14の出力信号の信号レベルとが比較される。マイクロプロセッサ116は例えば、ステップS205の処理で測定された光検出素子14の出力信号の信号レベルをA/D変換して得られたデジタル値と、光量目標コードのデジタル値とを比較する。マイクロプロセッサ116は、ステップS205の処理で測定された光検出素子14の出力信号の方が光量目標コードに基づく光検出素子14の出力信号の信号レベルよりも大きいと判定した場合には、ステップS207の処理に移行する。一方、マイクロプロセッサ116は、ステップS205の処理で測定された光検出素子14の出力信号の方が光量目標コードに基づく光検出素子14の出力信号の信号レベル以下であると判定した場合には、紫外線発光装置1に異常が生じている可能性があることを警報し、紫外線発光装置1の通常動作を停止する。
ステップS207において、マイクロプロセッサ116は、発光素子駆動回路11cの制御値で発光素子121を動作させ、ステップS209の処理に移行する。より具体的には、マイクロプロセッサ116は、光量目標コードに基づくデューティ信号Sdutyで発光素子駆動回路11cを制御して発光素子121を発光させる。
ステップS209では、発光素子121で発光される紫外線の光量が測定される。具体的には、ステップS207において動作させた発光素子121の発光強度に基づく光検出素子14の出力信号の信号レベルと、光量目標コードに基づいて発光素子121を駆動した際の光検出素子14の出力信号の信号レベルとが比較される。マイクロプロセッサ116は例えば、ステップS205と同様の処理を実行し、ステップS209の処理で測定された光検出素子14の出力信号と光量目標コードに基づく光検出素子14の出力信号の信号レベルとが等しいと判定した場合には、ステップS211の処理に移行する。一方、マイクロプロセッサ116は、ステップS209の処理で測定された光検出素子14の出力信号と光量目標コードに基づく光検出素子14の出力信号の信号レベルとが等しくないと判定した場合には、ステップS213の処理に移行する。
ステップS211では、マイクロプロセッサ116は、紫外線発光装置1が正常に動作していると判定してステップS207の処理に戻る。マイクロプロセッサ116は、紫外線発光装置1が正常に動作を継続している状態では、ステップS207、ステップS209及びステップS211の処理を繰り返し実行する。また、紫外線発光装置1では、
ステップS213では、ステップS203と同様の処理が実行され、ステップS215に移行する。
ステップS215では、ステップS205と同様の処理が実行される。ステップS215において光検出素子14は、最大光量目標コードに基づく発光素子121の発光強度(すなわち最大の発光強度)を検出する。マイクロプロセッサ116は例えば、最大光量目標コードに基づく光検出素子14の出力信号の信号レベルが光量目標コードに基づく光検出素子14の出力信号の信号レベルよりも大きいと判定した場合には、最大光量目標コードに対応する値に発光素子駆動回路11cの制御値を変更して、ステップS211の処理に移行する。一方、マイクロプロセッサ116は、最大光量目標コードに基づく光検出素子14の出力信号の信号レベルが光量目標コードに基づく光検出素子14の出力信号の信号レベル以下であると判定した場合には、紫外線発光装置1に異常が生じている可能性があることを警報し、紫外線発光装置1の通常動作を停止する。
上記実施形態では、光検出素子321は、フォトダイオードで構成されているが、フォトコンダクター、電界効果フォトトランジスタ、光電管又はフォトマルチプライヤーで構成されていてもよい。
3 光量調整装置
11 発光素子管理回路
11a 設定回路
11b 自動パワー制御回路
11c 発光素子駆動回路
14 光検出素子
15 温度センサ
16 送受信部
21 蛍光ガラス素子
31 光量制御装置
32 光量測定装置
100 電子部品群
110 増幅部
111 バイアス調節部
112 オフセット調節部
113 加算部
114 電流/電圧変換回路
115 アナログ/デジタル変換部
116 マイクロプロセッサ
117 パルス幅変調信号生成部
118 制御部
119 定電流源
121 発光素子
311 動作制御回路
312 記憶回路
313 送受信部
314 表示器
321 光検出素子
322 比較器
323 送受信部
324 移動ステージ
LAS 光量調整システム
Claims (19)
- 殺菌対象物に照射する紫外線を発光する発光素子の発光状態を調整する調整動作の際に前記発光素子が発光する紫外線の光量を検出する素子であって検出した紫外線の光量に対する出力信号の信号レベルが校正管理された光検出素子を有する光量測定装置と、
前記発光素子を所望の発光強度で発光するための目標値を設定する設定回路と、前記発光素子を所望の発光強度に維持する自動パワー制御回路と、を有する管理回路を有する紫外線発光装置における前記調整動作の際に前記光量測定装置から送信される前記光検出素子の検出結果に基づいて前記管理回路を制御して前記発光素子の光量を制御する光量制御装置と
を備える光量調整装置。 - 前記光量測定装置は、前記光検出素子と前記発光素子との相対位置を変更可能な移動ステージを有する
請求項1に記載の光量調整装置。 - 前記光量制御装置は、前記調整動作を制御する動作制御回路を有する
請求項1又は2に記載の光量調整装置。 - 前記光量測定装置は、前記光検出素子から出力される前記出力信号と、前記殺菌対象物を殺菌するために必要な光量を示す信号である光量閾値信号とを比較する比較器を有する
請求項3に記載の光量調整装置。 - 前記動作制御回路は、前記比較器から出力される比較結果信号の信号レベルが反転したと判定した場合には、前記比較結果信号の信号レベルが反転したことを示す情報を前記管理回路に出力する
請求項4に記載の光量調整装置。 - 前記光量制御装置は、前記光量閾値信号の信号レベルを記憶する記憶回路を有する
請求項4又は5に記載の光量調整装置。 - 前記光量制御装置は、前記紫外線発光装置及び前記光量測定装置との間で信号を送受信する送受信部を有し、
前記光量測定装置は、前記光量制御装置との間で信号を送受信する送受信部を有する
請求項1から6までのいずれか一項に記載の光量調整装置。 - 前記光量制御装置は、前記紫外線発光装置に着脱可能である
請求項1から7までのいずれか一項に記載の光量調整装置。 - 殺菌対象物に照射する紫外線を発光する発光素子を所望の発光強度で発光するための目標値を設定する設定回路と、前記発光素子を所望の発光強度に維持する自動パワー制御回路と、を有する管理回路を有する紫外線発光装置と、
前記発光素子の発光状態を調整する調整動作の際に前記発光素子が発光する紫外線の光量を検出する素子であって検出した紫外線の光量に対する出力信号の信号レベルが校正管理された光検出素子を有する光量測定装置、及び前記調整動作の際に前記光量測定装置から送信される前記光検出素子の検出結果に基づいて前記管理回路を制御して前記発光素子の光量を制御する光量制御装置を有する光量調整装置と
を備える光量調整システム。 - 前記光量測定装置は、前記光検出素子と前記発光素子との相対位置を変更可能な移動ステージを有する
請求項9に記載の光量調整システム。 - 前記光量制御装置は、前記調整動作を制御する動作制御回路を有する
請求項9又は10に記載の光量調整システム。 - 前記光量測定装置は、前記光検出素子から出力される前記出力信号と、前記殺菌対象物を殺菌するために必要な光量を示す信号である光量閾値信号とを比較する比較器を有する
請求項11に記載の光量調整システム。 - 前記動作制御回路は、前記比較器から出力される比較結果信号の信号レベルが反転したと判定した場合には、前記比較結果信号の信号レベルが反転したことを示す情報を前記管理回路に出力する
請求項12に記載の光量調整システム。 - 前記光量制御装置は、前記光量閾値信号の信号レベルを記憶する記憶回路を有する
請求項12又は13に記載の光量調整システム。 - 殺菌対象物に照射する紫外線を発光する発光素子の発光状態を調整する調整動作の際に前記発光素子が発光する紫外線の光量を、検出した紫外線の光量に対する出力信号の信号レベルが校正管理された光検出素子で検出し、
前記発光素子を所望の発光強度で発光するための目標値を設定する設定回路と、前記発光素子を所望の発光強度に維持する自動パワー制御回路と、を有する管理回路を有する紫外線発光装置における前記調整動作の際に前記光検出素子の検出結果に基づいて前記管理回路を制御して前記発光素子の光量を制御する
光量調整方法。 - 前記光検出素子と前記発光素子との相対位置を調整した後に前記発光素子が発光する前記紫外線の光量を検出する
請求項15に記載の光量調整方法。 - 前記紫外線発光装置に送信されるテスト信号の信号レベル及びイネーブル信号の信号レベルがいずれも第一状態の場合に前記調整動作に移行し、
前記テスト信号の信号レベルが前記第一状態でなく前記イネーブル信号の信号レベルが前記第一状態の場合に前記殺菌対象物を殺菌する殺菌動作に移行する
請求項15又は16に記載の光量調整方法。 - 前記発光素子を最大の発光強度で駆動した際の前記出力信号と、前記殺菌対象物を殺菌するために必要な光量を示す信号である光量閾値信号とを比較し、
前記出力信号の信号レベルが前記光量閾値信号の信号レベル以上の場合には、前記発光素子の光量を調整可能と判定し、
前記出力信号の信号レベルが前記光量閾値信号の信号レベルよりも小さい場合には、前記発光素子の光量を調整不可能と判定する
請求項15から17までのいずれか一項に記載に記載の光量調整方法。 - 前記出力信号の信号レベルが前記光量閾値信号の信号レベル以上の場合に、
前記発光素子の発光強度を低下させて前記出力信号の信号レベルが前記光量閾値信号の信号レベルよりも小さくなる直前の前記発光素子の駆動条件を目標値駆動条件として前記紫外線発光装置に送信し、
前記目標値駆動条件を前記管理回路に記憶する
請求項18に記載の光量調整方法。
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