KR100654205B1 - 감도 분포를 측정하는 측정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

측정 장치는 외부에 투광 검출용의 투광기 소자와, 외부에 반사된 검출광을 수광하기 위한 수광기 소자를 포함하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하고, 물체를 광전기적으로 검출한다. 측정 장치는 포토 센서에 의해 광전기적으로 검사하여 판독하기 위하여, 적어도 2가지 색으로 그 위에 형성된 테스트 패턴을 갖는 테스트 패널을 포함한다. 이동 메커니즘은 포토 센서에 대하여 테스트 패널을 일정한 속도로 이동한다. 제어기는 이동 메커니즘을 작동시키고, 수광기 소자로부터 출력을 산출하여, 이에 따른 포토 센서의 감도 분포를 결정한다. 포토 센서의 감도 분포는 처음에 2차원으로 표현된다. 또한, 취득된 복수의 감도 분포는 3차원으로 표현된 포토 센서의 감도 분포를 결정하는데 사용된다.
포토 센서, 투광기, 수광기, 테스트 패널, 반사율

Description

감도 분포를 측정하는 측정 방법 및 장치{MEASURING METHOD AND DEVICE FOR MEASURING DISTRIBUTION OF SENSITIVITY}
도 1은 측정 장치를 나타내는 사시도.
도 2는 테스트 디스크를 도시하는 정면도.
도 3은 포토 센서의 궤적(locus)을 갖는 테스트 디스크의 표면을 나타내는 정면도.
도 4는 테스트 디스크의 1회전시 수광기(photoreceptor) 소자의 출력 신호의 파형을 나타내는 그래프.
도 5는 Lmax, Lmin1, 및 Lmin2 가 표시된 테스트 디스크의 표면을 도시하는 정면도.
도 6은 감도 분포가 2차원적으로 표현된 수광기 소자의 출력 신호의 후반부 파형을 나타내는 그래프.
도 7은 3차원적으로 표현된 감도 분포를 나타내는 그래프.
도 8은 감도 보정을 측정하는 단계의 플로우를 나타내는 플로차트.
도 9는 변형 테스트 패널의 다른 바람직한 실시예를 나타내는 정면도.
도 10은 변형 테스트 패널의 또 다른 바람직한 실시예를 나타내는 정면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10…포토 센서
10a…투광기 소자
10b…수광기 소자
10c…센서 표면
11…테스트 디스크
12…센서 홀더
13…디스크 홀더
14…제 1 스텝핑 모터
15…제 2 스텝핑 모터
16…호스트 컴퓨터
30, 44, 53…궤적
40, 50…테스트 패널
51…저반사율 기준 도트
본 발명은 감도 분포를 측정하는 측정 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 포토 센서(photo sensor)의 감도 분포를 고정밀도 및 용이하게 측정하는 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
반사형의 포토 센서가 일본국 공개특허 제2001-312688호 공보에 예로서 공지되고 있다. 포토 센서는 투광기 및 수광기를 포함한다. 투광기는 광전(photoelectric) 검출용 빔 또는 광을 투사한다. 수광기는 투광기로부터 방출 후 검출되도록 물체에 의해 반사된 광을 수광 및 검출한다. 포토 센서는 롤의 코어로서 사진 프린터에 사용되는 와인더(winder) 코어 상에 형성된 정보 코드(code)를 판독하는 판독기(reader)로서 사용된다.
포토 센서가 사용되는 경우, 광에 대한 감도를 최적화할 목적으로 부착 위치, 출력의 전기적 보정 및 다른 교정(calibration)을 조정하는 것이 필요하다. 조정 및 보정에 요구되는 추가적인 복잡한 공정 때문에 제조 비용이 높아지게 될 것이다.
그러한 문제점을 해결하기 위해서, 증폭기, A/D 변환기, 마이크로컴퓨터 및 레지스터 회로를 포함하는 광 검출 장치가 일본국 공개특허 제2001-175799호 공보에 개시되었다. 증폭기는 수광기의 출력을 증폭한다. A/D 변환기는 증폭기의 출력을 디지털 신호로 변환한다. 마이크로컴퓨터는 디지털 신호의 데이터에 따라 수광기의 출력 레벨을 변경한다. 레지스터 회로는 마이크로컴퓨터에 의해 제어되어, 증폭기 이전에서 수광기의 출력 레벨을 변화시킨다.
또한, 포토 센서의 감도의 테스팅이 예를 들어 미국 공개특허 제 5,473,167(대응 일본국 공개특허 평8-050094호 공보)호 공보에 공지되고 있다.
비록 포토 센서의 S/N 비가 일본국 공개특허 제2001-175799호 공보에 따라 증가될 수 있지만, 포토 센서의 특징은 상세하게 발견될 수 없다. 아마도 포토 센서의 매우 높지 않은 감도에서 광 검출 장치를 사용하는 것 같다. 이는 더 높은 정밀도로써 검출하는데 사용하기에는 부적당한 구조이다.
상술한 문제점을 고려하여, 본 발명의 목적은 포토 센서의 감도 분포를 고정밀도 및 용이하게 측정하는 측정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적과 그와 다른 목적 및 본 발명의 장점을 달성하기 위해서, 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 방법이 제공되며, 여기에서 포토 센서는 센서 표면 상에 배치된 투광기 및 센서 표면 상에 배치된 수광기를 갖는다. 포토 센서는 센서 표면 상에 형성된 테스트 패턴을 갖는 테스트 패널에 배치되어 센서 표면과 마주하고 있다. 포토 센서가 센서 표면을 테스트 패널에 대향하면서 단계적으로 회전 시프트된다. 포토 센서가 회전 시프팅할 때마다 테스트 패널은 포토 센서에 상대적으로 이동된다. 테스트 패널이 상대적으로 이동하는 동안, 수광기의 출력은 모니터되어 수용된다. 2차원으로 표현되는 감도 분포는 수광기의 출력에 따라 결정된다. 2차원으로 표현된 감도 분포는 회전 시프팅할 때마다 합성되어, 3차원으로 표현되는 감도 분포를 결정한다.
테스트 패널은 포토 센서에 대하여 일정한 속도로 이동된다.
적어도 2가지 컬러의 테스트 패턴은 고반사율 영역 및 그 안에 형성되어 저반사율을 갖는 기준부(reference portion)를 포함한다.
저반사율을 갖는 기준부는 기준 라인을 포함한다.
또한, 2차원으로 표현된 감도 분포를 결정하기 위해, 포토 센서의 감도 폭 및 최대 감도 점을 얻는 단계가 있는데, 여기서, 감도가 최대인 상기 최대 감도 점은 저반사율을 갖는 기준 라인의 통로 상에 얻어진 위치 및 출력에 따라 센서 표면 상에 얻어진다. 또한, 상기 포토 센서의 감도 폭은, 2차원으로 표현되는 감도 분포를 결정하기 위해, 저반사율 영역의 통로 상에 얻어진 위치 및 출력에 따라 얻어진다.
바람직한 실시예에서, 저반사율을 갖는 기준부는 기준 라인과 저반사율 영역을 포함한다.
삭제
테스트 패널은 그의 센터를 중심으로 회전시키는 테스트 디스크를 포함하고, 기준 라인은 테스트 디스크와 동심인 하나의 원호를 가로질러 연장한다.
저반사율 영역은 윤곽 라인에 의해 획정되고 둘러싸여지고, 윤곽 라인의 적어도 일부분은 테스트 디스크와 동심인 하나의 원호를 가로질러 연장한다.
다른 바람직한 실시에에서, 테스트 패널은 테스트 패널의 이동 완료시 초기 동작으로 시작하는 순환(cyclic)형의 이동 순서와 같이 이동된다. 상기 이동 순서는 N 번째 섹션을 통해 N번째 이동 방향으로의 이동 및 N번째 섹션의 단부에서 시작하는 N+1번째 섹션을 통해, N번째 이동 방향과 다른 N+1번째 이동 방향으로의 이동을 포함한다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 저반사율을 갖는 기준부는 기준 도트를 포함한다.
또한, 포토 센서의 3차원으로 표현된 감도 분포가 표시된다.
고반사율 영역은 백색이며, 저반사율 영역을 갖는 기준부는 흑색이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 측정 장치는 검출 광을 외부로 투광하는 투광기 소자 및 외부로 반사된 검출 광을 수용하는 수광기 소자를 포함하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하고 광전기적으로 물체를 검출한다. 측정 장치는 테스트 패턴을 갖고 그의 표면 상에 적어도 2가지 색으로 형성되어 검사용 포토 센서에 의해 광전기적으로 판독되는 테스트 패널을 포함한다. 제 2 스텝핑 모터는 포토 센서에 대해 테스트 패널을 일정한 속도로 이동시킨다. 호스트 컴퓨터는 제 2 스텝핑 모터를 작동시키고, 수광기 소자로부터 출력을 산정하여, 포토 센서의 감도 분포를 결정한다.
또한, 제 1 스텝핑 모터는 복수의 시간동안 단계식으로 포토 센서의 센서 표면의 위치 및 테스트 패턴을 변경한다. 제 1 스텝핑 모터가 위치를 시프트하고 변경할 때마다, 호스트 컴퓨터는 제 2 스텝핑 모터를 구동하며, 상기 구동에 대응하는 수광기 소자의 출력에 따라, 2차원으로 표현된 포토 센서의 감도 분포를 결정하며, 또한 제 1 스텝핑 모터의 단계식 시프팅 동작에 따라 얻어진 복수의 감도 분포를 합성하여 3차원으로 표현된 포토 센서의 감도 분포를 결정한다.
특히, 호스트 컴퓨터는, 상기 테스트 패널이 상대적으로 이동하는 동안 상기 수광기의 출력에 따라 2차원으로 표현된 상기 감도 분포를 결정하는 제 1 기능 동작 및 제 1 스텝핑 모터가 단계식으로 시프팅 동작을 수행할 때마다 2차원으로 표현된 상기 감도 분포를 합성하여, 3차원으로 표현된 감도 분포를 결정하는 제 2 기능 동작을 수행한다.
테스트 패널은 회전 가능하며, 그 표면의 색은 백색이다. 테스트 패턴은 테스트 패널의 회전 중심에 대하여 편심인 원과 흑색 라인을 갖는다. 상기 편심인 원은 제 1 및 제 2 반원을 가지며, 제 1 반원은 흑색 윤곽 라인 및 그 윤곽 라인 내부에 한정된 백색 영역을 갖고, 제 2 반원은 흑색을 가지며, 상기 윤곽 라인은 제 1 반원과 제 2 반원 사이의 경계선의 연장부에 의해 구성된다.
테스트 패널은 테스트 디스크이며, 상기 윤곽 라인은 테스트 디스크의 주변을 향하여 연장한다.
호스트 컴퓨터는 포토 센서 전방의 라인(윤곽 라인)을 통과하는 동안의 회전 시프팅(rotational shifting), 및 수광기(photoreceptor)의 출력에 따라 포토 센서의 감도가 최대인 점을 결정한다. 포토 센서의 감도 폭(sensitive width)은 포토 센서 전방의 제 2 반원을 통과하는 동안의 회전 시프팅 및 수광기의 출력에 따라서 결정된다. 최대 감도 점에서의 정점, 및 감도 폭을 따른 베이스 라인을 갖는 삼각형 영역이 결정되어, 2차원적으로 표현되는 감도 분포를 규정한다.
테스트 패널의 표면은 백색이며, 테스트 패턴은 흑색 라인을 갖는다. 호스트 컴퓨터는, 포토 센서 전방의 라인을 통과하는 동안의 회전 시프팅 및 수광기의 출력에 따라서, 센서의 감도가 최대인 점 및 포토 센서의 감도 폭을 결정한다. 최대 감도 점에서의 정점, 및 감도 폭을 따른 베이스 라인을 갖는 삼각형 영역이 결정되어, 2차원적으로 표현된 감도 분포를 획정한다.
바람직한 실시예에서, 포토 센서가 고정적인 테스트 패널에 대해 상대적으로 이동하도록 구성할 수 있다.
또한, 테스트 패널의 표면은 백색이며, 테스트 패턴은 실질적으로 사변형 형상인 흑색 영역, 및 그 흑색 영역의 일측으로부터 연장하는 흑색 라인을 갖는 것으로 구성할 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 테스트 패널의 표면은 백색이며, 그 테스트 패턴은 적어도 하나의 흑색 도트(dot)를 갖는 것으로 구성할 수 있다.
따라서, 단순한 구조를 갖는 테스트 패널 상의 테스트 패턴을 효율적으로 사용할 수 있기 때문에, 포토 센서의 감도 분포를 정밀도 좋고 용이하게 측정할 수 있다.
도 1에서, 감도 분포 측정 장치(2) 또는 감도 특성 샘플링 장치(2)는 테스트 패널로서의 테스트 디스크(11), 센서 홀더(12), 테스트 패널 홀더로서의 테스트 디스크 홀더(13), 제 1 스텝핑 모터(stepping motor)(14), 제 2 스텝핑 모터(15), 및 호스트 컴퓨터(16)를 포함한다. 본 발명에 따라 검사될 포토 센서(포터 센서 유닛)(10)는 센서 홀더(12)에 회전 동작이 가능한 형태로 지지된다. 또한, 테스트 디스크 홀더(13)는 테스트 디스크(11)를 회전 동작이 가능한 형태로 지지한다. 제 1 스텝핑 모터(14)는 센서 홀더(12)에 포함되고, 포토 센서(10)가 회전하도록 하게한다. 제 2 스텝핑 모터(15)는 테스트 디스크 홀더(13)에 포함되고, 테스트 디스크(11)가 회전하도록 하게한다. 호스트 컴퓨터(16)는 측정 장치(2)의 전체를 구성하는 각종 소자를 제어한다.
포토 센서(10)는 반사형(reflection type)이며, 투광기로서의 투광기 소자(10a), 및 수광기로서의 수광기 소자(10b)를 포함한다. 테스트 디스크(11)의 테스트 표면(11a) 상에, 투광기 소자(10a)가 광전 검출(photoelectric detection)용 광 또는 빔을 투광한다. 수광기 소자(10b)는 투광기 소자(10a)로 부터의 방출에 응답 하여 테스트 디스크(11)에 의해서 반사된 광을 수광하고 검출한다. 출력 신호는 포토 센서(10) 내의 수광기 소자(10b)에 의해서 생성되어, 호스트 컴퓨터(16)에 송신된다.
스텝핑 모터(14 및 15)는 호스트 컴퓨터(16)에 의해서 출력된 지시 신호에 따라 제어된다. 제 1 스텝핑 모터(14)는 투광기 소자(10a) 및 수광기 소자(10b)를 갖는 포토 센서(10)의 센서 표면 또는 배치 표면(10c)이 테스트 표면 (11a)에 대하여 소정의 각도, 예컨대 45°의 각도마다 간헐적으로 회전하게 한다. 제 2 스텝핑 모터(15)는 테스트 디스크(11)가 포토 센서(10)에 대하여 화살표로 표시한 시계 반대 방향으로 일정한 회전 속도로 회전하게 한다.
호스트 컴퓨터(16)는 지시 신호를 스텝핑 모터(14 및 15)에 송신하며, 또한 포토 센서(10)의 수광기 소자(10b)로 부터의 출력을 수신한다. 모니터 디스플레이 패널(16a)은 키보드, 마우스 등을 포함하는 호스트 컴퓨터(16)의 유저 인터페이스에 포함된다. 수광기 소자(10b)의 출력의 파형은 모니터 디스플레이 패널(16a)에 표시된다. 또한, 포토 센서(10)의 측정된 감도 분포를 표시할 수 있다.
도 2에서, 테스트 디스크(11)는 원형이며, 반경(R1) 및 중심(O1)을 갖는다. 편심원(20)은 명확히 구분되는 흑색 표식으로서 테스트 표면(11a) 상에 형성된다. 직경 또는 현(chord)(21)은 중심(O1)을 통과하여 연장한다. 편심원(20)은 중심(O1)으로부터 E만큼 오프셋되어 있는 중심(O2)을 갖고, 테스트 디스크(11)의 원주와 내부에서 접하는 원이며, 반경(R2 = R1 - E)을 갖는다. 테스트 디스크(11) 상의 테스트 패턴(테스트 이미지)는 저반사율 기준 라인(흑색 라인)(22), 저반사율 영역(흑색 영역)(23), 및 고반사율 영역(백색 영역)(24)을 포함한다. 저반사율 기준 라인(22)은 현(21)에 의해서 한정되는 상부 반원 내에 위치된다. 저반사율 영역(23)은 현(21)에 의해서 한정되는 하부 반원 내에 위치된다. 고반사율 영역(24)은 상기 하부 반원의 나머지 영역에 위치된다. 현(21)은 테스트 디스크(11)의 회전의 절반이 이루어질 때의 테스트 디스크(11)의 회전 기준 위치의 검출을 위한 기준 표식으로서 사용된다.
포토 센서(10)의 센서 표면(10c)은 센서 및 디스크 홀더(12 및 13) 내에서 포토 센서(10) 및 테스트 디스크(11)를 지지함으로써 테스트 표면(11a)을 직접 향하도록 가상 라인으로 표시된 바와 같이 배향된다. 테스트 디스크(11)의 1회전이 이루어지면, 포토 센서(10)는 저반사율 기준 라인(22), 고반사율 영역(24), 현(21), 고반사율 영역(24), 저반사율 영역(23), 및 고반사율 영역(24) 순으로 테스트 디스크(11)와 상대적으로 이동한다.
측정 장치(2)를 사용하여 포토 센서(10)의 감도 분포를 측정하는 공정을 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 먼저, 포토 센서(10)는 센서 홀더(12)에 고정된다. 센서 및 디스크 홀더(12 및 13)는 적절하게 배치된다.
감도 분포를 규정하기 위해 테스트 디스크(11)의 중심(O1)과 포토 센서의 감도 영역(SE)의 중심인 점(O3) 사이의 거리인 Lsens가 측정된다(도 3 참조).
거리 Lsens가 측정된 후, 제 2 스텝핑 모터(15)가 호스트 컴퓨터(16)의 제어에 의해서 구동된다. 이에 의해, 테스트 디스크(11)는 포토 센서(10)에 대해 일정한 속도에서 시계 반대 방향으로 1회전된다. 시계 반대 방향은 도면에서 화살표로 표시된다. 궤적(30)은 테스트 표면(11a) 상에서 보이는 바와 같이 센서 표면(10c) 중심(O3)의 투영 점의 이동에 의해서 형성된다. 이것은 도 3에 가상 라인으로 표시된다.
궤적(30)은 회전 중심(O1) 둘레의 반경(Lsens)을 갖는 원이며, 제 1 반원으로서 점(a, b, c, d, e, 및 f)을 순차로 통과하여 연장한다. 점(a)은 테스트 표면(11a) 상에 투영될 때 센서 표면(10c)의 절반이 저반사율 영역(23)에 중첩하는 곳이다. 점(b)은 센서 표면(10c)이 저반사율 영역(23)으로부터 멀어져서 고반사율 영역(24)과 완전히 대향하는 곳이다. 점(c)은 센서 표면(10c)의 일부가 저반사율 기준 라인(22)에 중첩하기 시작하는 점이다. 점(d)은 센서 표면(10c)의 중심(O3)이 저반사율 기준 라인(22)을 교차하여 이동하는 점이다.
점 e는 저반사율 기준 라인(22)으로부터 떨어져서 완전하게 고반사율 영역(24)과 대향하게 되는 곳에 있다. 점 f는 센서면(10c)의 중심부(O3)가 현(21)을 가로질러 이동하는 곳에 있다. 다음에, 궤적(30)이 제 2 반원으로서 연속적으로 점 g, h, i, j와 다음에 점 a를 통과하도록 연장한다. 점 g는 센서면(10c)의 일부분이 저반사율 영역(23) 위에 중첩하기 시작하는 곳에 있다. 점 h는 센서면(10c)의 중심부(O3)가 저반사율 영역(23)과 고반사율 영역(24) 사이에 형성된 경계선으로서의 윤곽 라인(25)을 가로질러 이동하는 곳에 있다. 점 i와 j는 센서면(10c)이 저반사율 기준 라인(22)으로부터 떨어져서 전적으로 저반사율 영역(23)과 대향하게 되는 곳에 있다.
포토 센서(10)가 궤적(30) 위를 이동할 때, 수광 소자(10b)의 출력은 도 4에 개략적으로 나타낸 파형을 갖는다. 점 a의 부근에는, 테스트 면(11a) 위에 투영된 센서면(10c) 절반이 저반사율 영역(23) 위에 중첩된다. 그 출력은 고반사율 영역(24)을 검출시의 하이 레벨과 저반사율 영역(23)을 검출시의 로우 레벨 사이인 50% 정도의 레벨이 된다. 센서면(10c)이 저반사율 영역(23)으로부터 떨어지면, 센서면(10c)이 고반사율 영역(24)에 이르는 점 b로부터, 센서면(10c)의 일부분이 저반사율 기준 라인(22) 위에 중첩하기 시작하는 점 c로 나아간다. 다음에, 출력은 고반사율 영역(24)의 통과로 인해 하이 레벨로 된다. 센서면(10c)이 점 c로부터, 센서면(10c)의 중심부(O3)가 저반사율 기준 라인(22)을 가로질러 이동하는 점 d로 나아가면, 출력은 저반사율 기준 라인(22)의 통과에 기인하여 하이 레벨로부터 낮아지게 된다. 점 d의 부근에서는 감도가 가장 높게 된다.
점 d의 부근으로부터, 센서면(10c)이 저반사율 기준 라인(22)으로부터 떨어져서 고반사율 영역(24)에 포함되게 되는 점 e의 부근까지의 부분에서, 저반사율 기준 라인(22)의 통과에 의하여 출력의 상승이 일어난다. 점 e의 부근에서는, 출력이 다시 하이 레벨까지 올라간다. 센서면(10c)의 중심부(O3)가 현(21)을 가로질러 이동하는 점 f의 부근에서는, 현(21)의 통과에 따라서 출력의 하강과 상승이 일어난다. 이것은 포토 센서(10)에 대한 테스트 디스크(11)의 회전의 절반을 나타낸다.
점 f의 부근에서 시작하여, 고반사율 영역(24)에 이어서 저반사율 영역(23)에 센서면(10c)이 중첩하기 시작하는 점 g의 부근에서 끝나는 부분에서, 수광 소자(10b)의 출력은 고반사율 영역(24)의 통과에 기인하여 하이 레벨로 된다. 점 g의 부근에서 시작하여, 센서면(10c)이 저반사율 영역(23)에서 덮이게 되는 점 i에서 끝나는 부분에서, 수광 소자(10b)의 출력은 저반사율 영역(23)의 통과에 기인하여 하이 레벨에서 로우 레벨로 떨어진다. 감도는 점 i와 점 g 사이에서, 또는 센서면(10c)의 중심부(O3)가 저반사율 영역(23)과 고반사율 영역(24) 사이에 형성된 윤곽 라인(25)을 가로지르는 점 h에서 거의 최대가 된다. 점 i와 j 사이의 부분에서, 출력은 저반사율 영역(23)의 통과로 로우 레벨로 된다. 점 a의 부근에서는, 출력이 다시 50%의 레벨로 된다.
도 5에서, 센서면(10c) 위에 위치하고 포토 센서(10)의 감도가 최대가 되는 점을 P1이라고 한다. 또한, 도 7에서도 볼 수 있다. 저반사율 기준 라인(22) 위에 있고 테스트 면(11a)을 향하여 점 P1을 투영함으로써 얻어지는 점을 Q1이라고 한다. 점 Q1은 수광 소자(10b)의 출력이 가장 낮은 점 d의 부근에 존재한다. 호스트 컴퓨터(16)는 하기의 식:
Lmax = E cosθ + [ (R2)2 - (E sinθ)2 ]1/2
에 의해 점 Q1으로부터 테스트 디스크(11)의 중심부(O1)까지의 거리 Lmax를 결정한다.
각도 θ(라디안으로)는 점 Q1과 테스트 디스크(11)의 회전 중심부(01)를 통과하는 선과 현(21) 사이로 규정된다. 도 4를 보면, 수광 소자(10b)의 출력이 점 a에 근접한 제 1 점과 점 Q1 사이에 오는 동안에 경과한 측정 시간을 T1이라고 하고, 여기서 상기 제 1 점은 수광 소자(10b)가 50%로 출력한다. 수광 소자(10b) 의 출력이 점 Q1으로부터 점 f에 근접한 점으로 오는 동안에 경과한 측정 시간을 T2라고 한다. 각도 θ는 하기의 식:
θ = πT1/(T1+T2)
과 같이 T1과 T2로 나타내는 값을 갖는다.
호스트 컴퓨터(16)는 Lmax의 초기 거리와 포토 센서(10)의 1/4 회전을 행하는 Lmax의 제 2 거리를 산정하여 2차원 배치로 점 Q의 위치를 결정한다. 또한, 호스트 컴퓨터(16)는 Lmax 및 Lsens의 초기 거리 및 제 2 거리의 관계에 따라서 포토 센서(10)에 대한 최대 감도의 점 P1을 결정한다.
저반사율 영역(23)과 고반사율 영역(24) 사이의 경계선으로서의 윤곽 라인(25) 위에 있고, 또한 포토 센서(10c)의 중심부(O3)가 점 h를 통과한 후에 포토 센서(10)의 감도가 최대가 될 때 테스트 면(11a)를 향하여 최대 감도 점 P1를 투영함으로써 규정되는 점을 Q1'라고 한다. 점 Q1'는 점 h에 근접하여 있다. 또한, 테스트 디스크(11)와 편심 원(20)의 대칭 형상에 따라서, 점 Q1'는 대칭 축으로서의 현(21)에 대하여 점 Q1에 대칭적으로 위치된다. 즉, 점 Q1'는 저반사율 영역(23)과 고반사율 영역(24) 사이의 윤곽 라인(25)이, 테스트 디스크(11)의 중심부(O1)의 둘레로 규정되어 직경 Lmax를 갖는 원과 교차하는 점으로 규정된다. 점 Q1'는 시계 방향으로 점 f로부터 (π - θ)의 각도로 회전 오프셋된다. 그 결과, 점 f에 근접한 점으로부터 점 Q1'까지의 부분의 측정 시간은 점 Q1으로부터 점 f까지의 측정 시간 T2와 동일하다.
포토 센서(10)의 감광 영역의 단부에 위치된 점을 P2와 P3이라고 한다(도 7 참조). 윤곽 라인(25) 위에 있고 테스트 면(11a)을 향하여 점 P2와 P3을 투영함으로써 얻어지는 점을 Q2와 Q3이라고 한다. 점 Q2는 수광 소자(10b)의 출력이 하이 레벨에서 떨어지기 시작하는 점 g의 부근에 존재한다. 점 Q3은 수광 소자(10b)의 출력이 로우 레벨을 유지하기 시작하는 점 i의 부근에 존재한다. 호스트 컴퓨터(16)는 점 Q2로부터 테스트 디스크(11)의 중심부(O1)까지의 거리 Lmin1과, 점 Q3으로부터 테스트 디스크(11)의 중심부(O1)까지의 거리 Lmin2를, 하기의 식:
Lmin1 = [ (R2)2 - (E sinφ)2 ]1/2 - E cosφ
Lmin2 = [ (R2)2 - (E sinδ)2 ]1/2 - E cosδ
으로 결정한다.
각도 φ(라디안으로)가 점 Q2와 테스트 디스크(11)의 회전 중심부(O1)를 통과하는 선과 현(21) 사이로 규정된다. 도 4를 보면, 테스트 디스크(11)의 위상이 점 f에 근접한 점과 점 Q2 사이에 오는 동안에 경과한 측정 시간을 T3라고 한다. 또한, T2는 테스트 디스크(11)의 위상이 점 f에 근접한 점과 점 Q1' 사이에 오는 동안에 경과한 측정 시간을 나타낸다. 각도 φ는 하기의 식:
φ = (π-θ)T3/T2
과 같이 T2과 T3로 나타내는 값을 갖는다.
각도 δ(라디안으로)가 점 Q3와 테스트 디스크(11)의 회전 중심부(O1)를 통과하는 선과 현(21) 사이로 규정된다. 도 4를 보면, 테스트 디스크(11)의 위상 이 점 f에 근접한 점과 점 Q3 사이에 오는 동안에 경과한 측정 시간을 T4라고 한다. 또한, T2는 테스트 디스크(11)의 위상이 점 f에 근접한 점과 점 Q1' 사이에 오는 동안에 경과한 측정 시간을 나타낸다. 각도 δ는 하기의 식:
δ = (π-θ)T4/T2
과 같이 T2과 T4로 나타내는 값을 갖는다.
호스트 컴퓨터(16)는 Lmin1, Lmin2 및 Lmax 사이의 Lmin1-Lmax 및 Lmax-Lmin2를 근거로하여 포토 센서(10)의 감도 폭(W)을 산출하여 구한다. 도 7을 참조한다. 호스트 컴퓨터(16)는 Lmax, Lmin1, Lmin2, W 및 수광기 소자(10b)의 출력인 다양한 항목을 고려하여 2차원 공간에서 광도 분포(D2)를 결정한다. 도 6의 하부를 참조한다. 감도가 점 h의 근방에서 최대일 경우에 수광기 소자(10b)의 출력을 1로 가정하면, 도면의 하부에서 그래프의 수평축은 표준화된 감도 값을 나타냄을 유념한다.
호스트 컴퓨터(16)는 제 1 스텝핑 모터가 회전하도록 제어하고, 센서 표면(10c)이 45°또는 1/8 회전마다 테스트 표면(11a)에 상대적으로 회전되도록 한다. 제 2 스텝핑 모터(15)는 화살표로 지시된 반시계 방향으로, 포토 센서(10)에 대해 일정한 속도(regular speed)로 테스트 디스크(11)가 1회전하도록 매번마다 구동된다. 감도 분포(D2)는 상술한 과정과 유사하게 결정된다. 호스트 컴퓨터(16)는 구동 펄스의 회수를 제 1 스텝핑 모터(14)로 송신하도록 처리하고, 센서 표면(10c)과 테스트 표면(11a) 사이의 위치적인 관계가 이들의 초기 관계로 될 때까지 동일한 동작으로 반복적으로 영향을 미친다. 7개의 감도 분포(D2) 데이터가 얻어지고, 서로를 조합하여 합성하여, 도 7에 나타낸 바와 같이 3차원 표현으로 감도 분포(D3)가 얻어진다.
결과적으로, 3차원 표현에서 포토 센서(10)의 감도 분포(D3)는 일정한 속도로 테스트 디스크(11)를 1회전 시키고, 수광기 소자(10b)의 출력을 얻고, 테스트 디스크(11)에 대하여 센서 표면(10c)의 회전을 복수회 동일하게 반복함으로써만 얻어질 수 있다. 포토 센서(10)의 사용에 있어서, 광전기적으로 검출되는 대상은 점 P1에서 최대 감도로 배치될 수 있다. 포토 센서(10)의 감지 동작은 그 성능을 파악하는 것에 의해 최대 정밀도로 최적화될 수 있다.
본 발명에 따른 편심원(20)을 갖는 테스트 디스크(11)의 특별한 제한은 없는 것을 유념한다. 테스트 디스크(11)는 패턴이나 저반사율 기준 라인(22) 이외의 사인(sign)이나 저반사율 영역(23)을 가질 수 있다.
다른 바람직한 테스트 패널(40)은 도 9에 나타내었다. 테스트 패널(40)은 정 사변형의 형상을 갖는다. 저반사율이나 테스트 패턴에서 흑색 기준 라인(테스트 이미지)(41)은 중심(O4)에서 테스트 패널(40)의 상측 라인의 중앙 점을 향하여 연장되어 형성된다. 저반사율 영역(흑색 영역)(42)은 하측 라인과 좌측 라인에 배치되고, 테스트 패널(40) 크기의 1/4 면적을 갖는다. 또한, 고반사율 영역(백색 영역)(43)은 테스트 패널(40)의 잔류 영역으로 획정된다. 특히, 포토 센서(10)와 테스트 패널(40) 중 하나는 센서 표면(10c)의 중심(O3)이 궤적(44)을 따라 이동하도록 일정한 속도로 이동된다. 궤적(44)에 관하여는, 도면의 가상 라인을 참조한다. 수광기 소자(10b)의 출력, 테스트 패널(40)의 중심(O4)의 상대 위치 및 센서 표면(10c)의 중심(O3)은 감도 분포(D2)를 결정하기위해 고려된다. 센서 표면(10c)은 감도 분포(D2)의 복수 값을 얻기 위해 하나의 센서 표면(감도 분포)에 대해 회전한다. 이 후에, 3차원 표현으로 감도 분포(D3)를 결정하기 위하여 복수개의 값이 함께 조합된다. a'에서 j'까지의 복수 점들은 상기 실시예에서 a~j 점에 대응하여 지정된다. 테스트 패턴에서의 기준 라인(45)은 상기 실시예의 현(21)과 유사한 방법으로 궤적(44)의 반회전(half a turn)을 갖는 위치를 나타내는데 이용된다.
더욱이, 테스트 표면(11a)에 대한 상대적인 센서 표면의 회전 각은 45°이하, 예를 들면, 5°로 되어, 감도 분포(D3)에서 고정밀도로 효과적으로 이용할 수 있다. 대신에, 낮은 정밀도를 갖는 감도 분포는 덜 정밀한 표식(characterictic)을 감지하는 데 사용할 수 있다. 2차원적으로 표현된 감도 분포(D2)는 저반사율 기준 라인(22)의 경로와, 도 4에서 점 c의 근방에서부터 점 e의 근방까지의 수광기 소자(10b)의 출력 값을 산출하고, 센서 표면(10c)과 테스트 표면(11a)의 상대적인 위치 값을 산출함으로써 결정될 수 있다.
도 10에서, 다른 바람직한 테스트 패널(50)이 도시되어 있다. 테스트 패턴이나 테스트 이미지에서 저반사율이나 흑색 기준 도트(51)는 테스트 패널(50)의 중심(O5)에 형성된다. 고반사율이나 백색 영역(52)은 저반사율 기준 도트(51) 부근에서 테스트 패널(50)의 잔여 부분으로 획정된다. 궤적(53)은 가상 라인으로 도면에 나타내어 있다. 포토 센서(10)와 테스트 패널(50) 중 하나는 센서 표면(10c)의 중심(O3)이 ΔX 양만큼 이동시키기 위하여 궤적(53)의 수평방향으로 일정한 속도로 이동된다. 수광기 소자(10b)의 출력은 이러한 진행으로 산출되어, 2차원 감도 분포(D2)를 얻는다. 포토 센서(10)와 테스트 패널(50) 중 하나가 ΔY 양만큼 궤적(53)의 수직방향으로 이동될 때마다 이것을 반복하여, 복수의 감도 분포(D2) 결과를 얻는다. 그리고 복수의 결과는 조합에 의해 합성되어, 3차원 감도 분포(D3)를 얻게된다. 저반사율 기준 도트(51)의 바람직한 크기는 분석가능한 수광기 소자(10b)의 출력을 유지할 만큼의 충분한 크기로 할 수 있다.
상기 실시예에서, 각각의 테스트 디스크(11)와 테스트 패널(40, 50)은 흑백 패턴을 갖는다. 그러나, 본 발명에 따른 테스트 패널 상의 2단계 반사 테스트 패턴이나 테스트 이미지는 반사의 고도(highness)면에서 서로 구별되는 임의의 2가지 색으로 될 수 있다.
테스트 디스크(11)는 일정한 속도로 회전되지 않을 수 있음을 유념한다. 도 4에서, 수평축은 스텝핑 모터에 공급된 펄스 수로 나타낸 테스트 디스크(11)의 회전 위치로 취해질 수 있다.
본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 방법으로 충분하게 설명되었지만, 다양한 변경과 변형이 있을 수 있음이 당업자에 의해 명확하다. 그러므로, 이들 변경과 변형 부분이 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 한, 이들이 여기에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따르면, 포토 센서의 감도 분포를 고정밀도 및 용이하게 측정하는 측정 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Claims (21)

  1. 센서 표면상에 배치된 투광기(light projector)와 상기 센서 표면상에 배치된 수광기(photoreceptor)를 구비하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 방법으로서,
    표면상에 테스트 패턴이 형성되어 있는 테스트 패널에 대하여 상기 센서 표면이 대향되도록 상기 포토 센서를 배치하는 단계와,
    상기 포토 센서가 상기 테스트 패널에 대향되어 있으면서 상기 포토 센서를 회전식 및 단계식으로 시프팅시키는 단계와,
    상기 포토 센서의 회전 시프팅시마다 상기 테스트 패널을 상기 포토 센서에 대하여 상대적으로 이동시키는 단계와,
    상기 테스트 패널이 상대적으로 이동하는 동안 상기 수광기의 출력을 모니터링하고 수신하는 단계와,
    상기 수광기의 상기 출력에 따라 2차원으로 표현되는 상기 감도 분포를 결정하는 단계와,
    상기 회전 시프팅시마다 2차원으로 표현되는 상기 감도 분포를 합성하여 3차원으로 표현되는 감도 분포를 결정하는 단계를 포함하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 테스트 패널은 상기 포토 센서에 대하여 상대적으로 일정한 속도로 이동되는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 3차원으로 표현되는 감도 분포를 표시하는 단계를 더 포함하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 테스트 패널은 회전가능한 패널이며, 그 표면은 백색이고,
    상기 테스트 패턴은 상기 테스트 패널의 회전 중심에 대해 편심된 원 및 흑색 라인(line)을 가지며,
    상기 원은 제 1 및 제 2 반원을 가지고, 상기 제 1 반원은 흑색의 외곽 라인과 상기 외곽 라인 내측에 한정되는 백색 영역을 가지며, 상기 제 2 반원은 흑색을 가지고, 상기 라인은 상기 제 1 및 제 2 반원 사이의 경계선의 연장선으로 구성되는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 테스트 패널은 테스트 디스크이며, 상기 라인은 상기 테스트 디스크의 주위로 연장되는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 2차원으로 표현되는 감도 분포를 결정하는 단계는,
    상기 포토 센서의 전방에서 상기 라인 또는 상기 윤곽 라인을 통과하는 동안 상기 수광기의 상기 출력 및 상기 회전 시프팅에 따라 상기 포토 센서의 감도가 최대로 되는 점을 결정하는 단계,
    상기 포토 센서의 전방에서 상기 제 2 반원을 통과하는 동안 상기 수광기의 상기 출력 및 상기 회전 시프팅에 따라 상기 포토 센서의 감도 폭을 결정하는 단계, 및
    상기 감도 폭을 따르는 베이스 라인 및 상기 최대 감도 점에서 정점을 갖는 삼각형 영역을 결정하여 상기 2차원으로 표현되는 감도 분포를 획정하는 단계를 포함하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 테스트 패널의 상기 표면은 백색이며, 상기 테스트 패턴은 흑색 라인을 갖고,
    상기 2차원으로 표현되는 감도 분포를 결정하는 단계는,
    상기 포토 센서의 전방에서 상기 라인을 통과하는 동안 상기 수광기의 상기 출력 및 상기 회전 시프팅에 따라 상기 포토 센서의 감도가 최대로 되는 점 및 상기 포토 센서의 감도 폭을 결정하는 단계, 및
    상기 감도 폭을 따르는 베이스 라인 및 상기 최대 감도 점에서 정점을 갖는 삼각형 영역을 결정하여 상기 2차원으로 표현되는 감도 분포를 획정하는 단계를 포함하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 포토 센서는 고정되어 있는 상기 테스트 패널에 대하여 상대적으로 이동하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 3차원으로 표현되는 감도 분포를 표시하는 단계를 더 포함하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 테스트 패널의 상기 표면은 백색이며, 상기 테스트 패턴은 실질적으로 사변형 형상의 흑색 영역과 상기 흑색 영역의 일측으로부터 연장되는 흑색 라인을 갖는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 테스트 패널의 상기 표면은 백색이며, 상기 테스트 패턴은 적어도 하나의 흑색 도트(dot)를 갖는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 방법.
  12. 센서 표면상에 배치된 투광기와 상기 센서 표면상에 배치된 수광기를 구비하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 장치로서,
    표면상에 테스트 패턴이 형성되어 있는 테스트 패널과,
    상기 센서 표면이 상기 테스트 패널에 대향되어 있으면서 상기 포토 센서를 회전식 및 단계식으로 시프팅시키는 회전 기구와,
    상기 포토 센서의 회전 시프팅시마다 상기 포토 센서에 대해 상대적으로 상기 테스트 패널을 이동시키는 이동 기구와,
    상기 테스트 패널이 상대적으로 이동하는 동안 상기 수광기의 출력에 따라 2차원으로 표현되는 상기 감도 분포를 결정하고, 상기 회전 시프팅시마다 상기 2차원으로 표현되는 감도 분포를 합성하여 3차원으로 표현되는 감도 분포를 결정하는 호스트 컴퓨터를 포함하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동 기구는 상기 테스트 패널 및 상기 포토 센서 중 하나를 일정한 속도로 이동시키는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 3차원으로 표현되는 감도 분포를 표시하는 디스플레이 패널을 더 포함하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 테스트 패널은 회전가능한 패널이며, 그 표면은 백색이고,
    상기 테스트 패턴은 상기 테스트 패널의 회전 중심에 대해 편심된 원 및 흑색 라인을 가지며,
    상기 원은 제 1 및 제 2 반원을 가지고, 상기 제 1 반원은 흑색의 윤곽 라인과 상기 윤곽 라인 내측에 한정되는 백색 영역을 가지며, 상기 제 2 반원은 흑색을 가지고, 상기 라인은 상기 제 1 및 제 2 반원 사이의 경계선의 연장선으로 구성되는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 테스트 패널은 테스트 디스크이며, 상기 라인은 상기 테스트 디스크의 주위로 연장되는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 호스트 컴퓨터는,
    상기 포토 센서의 전방에서 상기 라인 또는 상기 윤곽 라인을 통과하는 동안 상기 수광기의 상기 출력 및 상기 회전 시프팅에 따라 상기 포토 센서의 감도가 최대로 되는 점을 결정하고,
    상기 포토 센서의 전방에서 상기 제 2 반원을 통과하는 동안 상기 수광기의 상기 출력 및 상기 회전 시프팅에 따라 상기 포토 센서의 감도 폭을 결정하며,
    상기 감도 폭을 따르는 베이스 라인 및 상기 최대 감도 점의 정점을 갖는 삼각형 영역을 결정하여 상기 2차원으로 표현되는 감도 분포를 획정하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 테스트 패널의 상기 표면은 백색이며, 상기 테스트 패턴은 흑색 라인을 갖고,
    상기 호스트 컴퓨터는,
    상기 포토 센서의 전방에서 상기 라인을 통과하는 동안 상기 수광기의 상기 출력 및 상기 회전 시프팅에 따라 상기 포토 센서의 감도가 최대로 되는 점 및 상기 포토 센서의 감도 폭을 결정하고,
    상기 감도 폭을 따르는 베이스 라인 및 상기 최대 감도 점의 정점을 갖는 삼각형 영역을 결정하여 상기 2차원으로 표현되는 감도 분포를 획정하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 포토 센서는 고정되어 있는 상기 테스트 패널에 대하여 상대적으로 이동하는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 테스트 패널의 상기 표면은 백색이며, 상기 테스트 패턴은 실질적으로 사변형 형상의 흑색 영역과 상기 흑색 영역의 일측으로부터 연장되는 흑색 라인을 갖는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 테스트 패널의 상기 표면은 백색이며, 상기 테스트 패턴은 적어도 하나의 흑색 도트를 갖는 포토 센서의 감도 분포를 측정하는 측정 장치.
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