WO2020255797A1 - 感度調整プレート、及び、センサ装置の製造方法 - Google Patents

感度調整プレート、及び、センサ装置の製造方法 Download PDF

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WO2020255797A1
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wavelength band
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sensitivity adjustment
characteristic
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渡部　祥文
徹 馬場
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
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    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3554—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for determining moisture content

Definitions

  • the present invention relates to a sensitivity adjustment plate used for adjusting the sensitivity of a sensor device, and a method for manufacturing the sensor device.
  • Patent Document 1 discloses a dryness sensor capable of suppressing variation in the result of water content detection due to a difference in the material of an object and improving the accuracy of dryness detection.
  • the present invention provides a sensitivity adjustment plate capable of suppressing variations in sensitivity of a plurality of sensor devices, and a method for manufacturing the sensor device.
  • the sensitivity adjusting plate is a sensitivity adjusting plate, and the sensitivity adjusting plate is used for adjusting the sensitivity of a sensor device for detecting a specific component contained in an object.
  • the absorption rate for the light in the second wavelength band is higher than the absorption rate for the light in the first wavelength band, and the sensor device emits the light in the first wavelength band and the irradiation light including the light in the second wavelength band.
  • a light source that emits light toward the object, a first light receiving unit that converts light in the first wavelength band included in the reflected light obtained by reflecting the irradiation light on the object into a first electric signal, and the above.
  • the second light receiving unit that converts light in the second wavelength band included in the reflected light into a second electric signal, the first electric signal, and the said object included in the object based on the first electric signal and the second electric signal.
  • the sensitivity adjusting plate is provided with a calculation unit for calculating the amount of the specific component, and has a light transmission characteristic simulating the light absorption characteristic of the specific component, and is a light reflecting plate in the sensitivity adjusting step of the sensor device. Is arranged between the sensor device and the sensor device.
  • the method for manufacturing a sensor device is a method for manufacturing a sensor device, and the sensor device targets light in the first wavelength band and irradiation light including light in the second wavelength band.
  • a light source that emits light toward the object, a first light receiving unit that converts light in the first wavelength band included in the reflected light obtained by reflecting the irradiation light on the object into a first electric signal, and the reflected light.
  • a second light receiving unit that converts light in the second wavelength band included in the light into a second electric signal, a storage unit that stores a coefficient, the first electric signal, the second electric signal, and the coefficient.
  • the manufacturing method includes a calculation unit that calculates the amount of the specific component contained in the object by the calculation used, and the manufacturing method obtains the light absorption characteristic of the specific component between the light reflecting plate and the sensor device.
  • a sensitivity adjusting plate having simulated light transmission characteristics is arranged, and the amount of the specific component calculated by the sensor device in a state where the sensitivity adjusting plate is arranged between the light reflecting plate and the sensor device. Based on this, the coefficient stored in the storage unit is rewritten.
  • a sensitivity adjustment plate capable of suppressing variations in sensitivity of a plurality of sensor devices, and a method for manufacturing the sensor device are realized.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the water content sensor according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an internal structure of the water content sensor according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a first diagram for explaining sensitivity adjustment using the sensitivity adjustment plate according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a second diagram for explaining sensitivity adjustment using the sensitivity adjustment plate according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing the absorbance of water of an object having a degree of dryness of clothes of 75%.
  • FIG. 6 is a diagram showing the light transmission characteristics of the sensitivity adjusting plate according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart of a method for manufacturing a water content sensor according to the embodiment.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the water content sensor according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an internal structure of the water content sensor according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a first diagram for explaining sensitivity adjustment using the sensitivity adjustment plate according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a
  • FIG. 8 is a diagram showing a modified example 1 of the light transmission characteristic of the sensitivity adjusting plate according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing a modified example 2 of the light transmission characteristic of the sensitivity adjusting plate according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing a modified example 3 of the light transmission characteristic of the sensitivity adjusting plate according to the embodiment.
  • each figure is a schematic diagram and is not necessarily exactly illustrated. Further, in each figure, substantially the same configuration may be designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted or simplified.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the water content sensor according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an internal structure of the water content sensor according to the embodiment.
  • the water content sensor 10 is a water content sensor that emits light to the object 40 and detects the water content of the object 40 based on the reflected light from the object 40.
  • the water content sensor 10 detects, for example, the water content contained in the object 40 located at a location distant from the water content sensor 10.
  • the object 40 is, for example, clothing.
  • the object 40 may be bedding such as sheets or pillowcases, and the object is not particularly limited.
  • the water content sensor 10 is attached to, for example, a clothes drying device and is used to check the drying condition of clothes. According to such a water content sensor 10, it is possible to suppress the occurrence of damage to clothes due to excessive drying.
  • the water content sensor 10 includes a housing 11, a light source 12, a lens 13, a lens 14, a half mirror 15, a first bandpass filter 16a, a first light receiving unit 17a, and a second. It includes a bandpass filter 16b, a second light receiving unit 17b, a signal processing circuit 18, and a storage unit 19.
  • a housing 11 a light source 12, a lens 13, a lens 14, a half mirror 15, a first bandpass filter 16a, a first light receiving unit 17a, and a second. It includes a bandpass filter 16b, a second light receiving unit 17b, a signal processing circuit 18, and a storage unit 19.
  • the housing 11 includes a light source 12, a lens 13, a lens 14, a half mirror 15, a first bandpass filter 16a, a first light receiving unit 17a, a second bandpass filter 16b, a second light receiving unit 17b, a signal processing circuit 18, and a signal processing circuit 18.
  • the housing 11 is made of a light-shielding material. As a result, it is possible to suppress the external light from entering the housing 11.
  • the housing 11 is formed of a resin material or a metal material that has a light-shielding property with respect to the light received by the first light receiving portion 17a and the second light receiving portion 17b.
  • a plurality of openings are provided on the outer wall of the housing 11, and the lens 13 and the lens 14 are attached to these openings.
  • the light source 12 emits irradiation light including light in the first wavelength band and light in a second wavelength band different from the first wavelength band toward the object 40.
  • the first wavelength band is, for example, a wavelength band of 1420 nm or more and 1530 nm or less
  • the second wavelength band is, for example, a wavelength band of 1530 nm or more and 1630 nm or less.
  • the light source 12 is a light emitting module in which an LED (Light Emitting Diode) element that emits infrared light is used as a light emitting element.
  • LED Light Emitting Diode
  • the lens 13 is a condensing lens that collects the light emitted by the light source 12 on the object 40.
  • the lens 13 is, for example, a convex lens made of resin, but is not particularly limited.
  • the lens 14 is a condensing lens for condensing the reflected light reflected by the object 40 on the first light receiving unit 17a and the second light receiving unit 17b.
  • the lens 14 is fixed to the housing 11 so that, for example, the focal point is located on the light receiving surface of the first light receiving portion 17a and the light receiving surface of the second light receiving portion 17b.
  • the lens 14 is, for example, a convex lens made of resin, but is not particularly limited.
  • the half mirror 15 is an optical member that branches the light that has passed through the lens 14 and is incident on the half mirror 15 and emits the light to each of the first light receiving unit 17a and the second light receiving unit 17b.
  • the light reflected by the half mirror 15 is incident on the first light receiving unit 17a, and the light transmitted through the half mirror 15 is incident on the second light receiving unit 17b.
  • an optical system in which coaxial incident light is distributed by a half mirror 15 is applied, but in the water content sensor 10, optics using different axis incident light provided with two lenses.
  • the system may be applied.
  • the first bandpass filter 16a is a bandpass filter that extracts light in the first wavelength band from the light incident on the first bandpass filter 16a.
  • the first bandpass filter 16a is arranged between the lens 14 and the first light receiving unit 17a, and is located on the optical path of light that passes through the lens 14 and is incident on the first light receiving unit 17a.
  • the first bandpass filter 16a transmits light in the first wavelength band and absorbs light in other wavelength bands.
  • the first light receiving unit 17a is a light receiving element that receives light in the first wavelength band that is reflected by the object 40 and has passed through the first bandpass filter 16a and converts it into a first electric signal.
  • the first light receiving unit 17a generates a first electric signal according to the amount of received light (that is, the intensity) of the received light by photoelectric conversion of the received light in the first wavelength band.
  • the generated first electric signal is output to the signal processing circuit 18.
  • the first light receiving unit 17a is, for example, a photodiode, but is not limited thereto.
  • the first light receiving unit 17a may be a phototransistor or an image sensor.
  • the second bandpass filter 16b is a bandpass filter that extracts light in the second wavelength band from the light incident on the second bandpass filter 16b.
  • the second bandpass filter 16b is arranged between the lens 14 and the second light receiving unit 17b, and is located on the optical path of light that passes through the lens 14 and is incident on the second light receiving unit 17b.
  • the second bandpass filter 16b transmits light in the second wavelength band and absorbs light in other wavelength bands.
  • the second light receiving unit 17b is a light receiving element that receives light in the second wavelength band that is reflected by the object 40 and has passed through the second bandpass filter 16b and converts it into a second electric signal.
  • the second light receiving unit 17b photoelectrically converts the received light in the second wavelength band to generate a second electric signal according to the amount of received light (that is, the intensity) of the light.
  • the generated second electric signal is output to the signal processing circuit 18.
  • the second light receiving unit 17b is a light receiving element having the same shape as the first light receiving unit 17a. That is, when the first light receiving unit 17a is a photodiode, the second light receiving unit 17b is also a photodiode.
  • the signal processing circuit 18 controls the light emission of the light source 12. Further, the signal processing circuit 18 includes a calculation unit 18a, and the calculation unit 18a processes the first electric signal and the second electric signal output from the first light receiving unit 17a and the second light receiving unit 17b. Calculate the amount of water.
  • the signal processing circuit 18 is housed in the housing 11, for example, but may be mounted on the outer surface of the housing 11.
  • the signal processing circuit 18 receives the first electric signal and the second electric signal by wired communication, but may receive the first electric signal and the second electric signal by wireless communication.
  • the signal processing circuit 18 is realized by a microcomputer including, for example, an operational amplifier for amplifying a first electric signal and a second electric signal, a memory, an input / output port, a processor for executing a program, and the like.
  • the storage unit 19 is a storage device that is executed by the calculation unit 18a and stores a computing program (algorithm) for calculating the amount of water, an extinction coefficient ⁇ a described later, and the like.
  • the storage unit 19 may be realized as a part of the signal processing circuit 18.
  • the storage unit 19 is realized by, for example, a semiconductor memory.
  • the calculation unit 18a compares the light energy Pd of the detection light contained in the reflected light reflected by the object 40 with the light energy Pr of the reference light contained in the reflected light reflected by the object 40. The amount of the component contained in the object 40 is detected.
  • the light energy Pd corresponds to the intensity of the first electric signal output from the first light receiving unit 17a
  • the light energy Pr corresponds to the intensity of the second electric signal output from the second light receiving unit 17b.
  • the light energy Pd is represented by the following (Equation 1).
  • Pd0 is the light energy of the light in the first wavelength band that forms the detection light among the light emitted by the light source 12.
  • Gd is the coupling efficiency (condensing rate) of light in the first wavelength band with respect to the first light receiving portion 17a. Specifically, Gd corresponds to the proportion of the portion of the light emitted by the light source 12 that becomes a part of the component diffusely reflected by the object 40 (that is, the detection light contained in the reflected light).
  • Rd is the reflectance of the detected light by the object 40.
  • Td is the transmittance of the detection light of the first bandpass filter 16a.
  • Ivd is the light receiving sensitivity of the first light receiving unit 17a with respect to the detected light.
  • Aad is the absorption rate of the detected light by the specific component (moisture) contained in the object 40, and is represented by the following (Equation 2).
  • ⁇ a is the absorption coefficient, and specifically, the absorption coefficient of the detection light by the component (moisture).
  • Ca is the volume concentration of the component (moisture) contained in the object 40.
  • D is a contribution thickness that is twice the thickness of the component that contributes to the absorption of the detection light per unit volume concentration.
  • Ca is contained in the component of the object 40 when the light is incident on the object 40 and is reflected internally and emitted from the object 40.
  • D corresponds to the optical path length from reflection inside to exit from the object 40.
  • the object 40 is a mesh-like solid material such as a fiber or a porous solid material such as a sponge, it is assumed that light is reflected on the surface of the solid material.
  • Ca is the concentration of water contained in the liquid phase covering the solid matter.
  • D is a contribution thickness converted as an average thickness of the liquid phase covering the solid matter.
  • ⁇ a ⁇ Ca ⁇ D corresponds to the amount of components (water content) contained in the object 40. From the above, it can be seen that the light energy Pd corresponding to the intensity of the first electric signal changes according to the amount of water contained in the object 40. Since the absorbance of moisture is extremely small compared to that of moisture, it can be ignored.
  • the light energy Pr of the reference light incident on the second light receiving unit 17b is represented by the following (Equation 3).
  • the absorption rate Aad is obtained from the difference between the absorption of the detection light in the first wavelength band by the component (moisture) contained in the object 40 and the absorption of the reference light in the second wavelength band. Since the reference light is absorbed by the component contained in the object 40 much smaller than the measurement light, it can be considered that the reference light is not substantially absorbed. Therefore, as can be seen in comparison with (Equation 1). , The term corresponding to the absorption rate by water Aad is not included in (Equation 3).
  • Pr0 is the light energy of the light in the second wavelength band that forms the reference light among the light emitted by the light source 12.
  • Gr is the coupling efficiency (condensing rate) of the reference light emitted by the light source 12 with respect to the second light receiving unit 17b.
  • Gr corresponds to the proportion of the portion of the reference light that becomes a part of the component diffusely reflected by the object 40 (that is, the reference light contained in the reflected light).
  • Rr is the reflectance of the reference light by the object 40.
  • Tr is the transmittance of the reference light by the second bandpass filter 16b.
  • Ivr is the light receiving sensitivity of the second light receiving unit 17b with respect to the reflected light.
  • the light emitted from the light source 12, that is, the detection light and the reference light are irradiated coaxially and at the same spot size, so that the coupling efficiency Gd of the detection light and the coupling efficiency Gr of the reference light Are approximately equal. Further, since the peak wavelengths of the detection light and the reference light are relatively close to each other, the reflectance Rd of the detection light and the reflectance Rr of the reference light are substantially equal to each other.
  • the central wavelength of the reference light is a wavelength at which the absorbance by water vapor is smaller than a predetermined value, it is considered that the reference light is not absorbed by the water vapor in the space between the water content sensor 10 and the object 40. Can be done.
  • Equation 4 can be derived by taking the ratio of (Equation 1) and (Equation 3) without considering the influence of water vapor contained in the above space.
  • the light energies Pd0 and Pr0 are each predetermined as the initial output of the light source 12. Further, the transmittance Td and the transmittance Tr are predetermined by the transmission characteristics of the first bandpass filter 16a and the second bandpass filter 16b, respectively. The light receiving sensitivity Ivd and the light receiving sensitivity Ivr are predetermined by the light receiving characteristics of the first light receiving unit 17a and the second light receiving unit 17b, respectively. Therefore, Z represented by (Equation 5) can be regarded as a constant.
  • the calculation unit 18a calculates the light energy Pd of the detection light based on the first electric signal, and calculates the light energy Pr of the reference light based on the second electric signal. Specifically, the signal level (voltage level) of the first electric signal corresponds to the light energy Pd, and the signal level (voltage level) of the second electric signal corresponds to the light energy Pr.
  • the calculation unit 18a can calculate the absorption rate Aad of the water contained in the object 40 based on (Equation 4). As a result, the calculation unit 18a can calculate the water content based on (Equation 2).
  • each of the plurality of water content sensors 10 is made to calculate the water content of the reference sample (that is, the object 40 for sensitivity adjustment), and those whose calculated value of the water content is within the predetermined range are shipped as they are. ..
  • the value of the extinction coefficient ⁇ a stored in the storage unit 19 is rewritten so that the calculated value of water content is within the predetermined range.
  • the amount of water contained in the reference sample changes due to drying or the like.
  • the light reflector 30 is arranged at a position corresponding to the object 40, and the sensitivity adjustment plate 20 is arranged between the water content sensor 10 and the light reflector 30.
  • the sensitivity adjusting plate 20 is located between the lens 14 and the light reflecting plate 30 and faces the lens 14, but does not face the lens 13.
  • the sensitivity adjustment plate 20 may be arranged so as to face both the lens 14 and the lens 13.
  • a white light diffusing plate or the like is used as the light reflector 30.
  • the sensitivity adjustment plate 20 has a light transmission characteristic that simulates the light absorption characteristic of moisture (or the reflection characteristic of moisture light).
  • FIG. 5 is a diagram showing the absorbance of water (an example of the light absorption characteristics of moisture) of the object 40 having a degree of dryness of clothes of 75%
  • FIG. 6 is a diagram showing the light transmission characteristics of the sensitivity adjusting plate 20. Is. In FIG. 5, the optical path length of water corresponding to Ca ⁇ D in (Equation 2) is equivalent to 0.19 mm. Absorbance may be read as the absorption rate of light.
  • the light transmission characteristic of the sensitivity adjusting plate 20 shown in FIG. 6 basically has a shape in which the absorbance of water in FIG. 5 is 1380 nm or more and 1650 nm or less.
  • the light transmittance of the sensitivity adjustment plate 20 shown in FIG. 6 is that the light transmittance is 100% regardless of the wavelength and the absorption rate based on the absorbance of water is subtracted from 100% from the constant transmittance.
  • Obtained by The broken line is a waveform that faithfully replaces the transmittance based on the absorbance, and the solid line is converted to transmittance with the absorbance at zero in both ends of the wavelength range (1380 nm, 1650 nm) in the range R, and the portion exceeding 100% is set to 100%. It is a waveform. Since the transmittance characteristic of the solid line limits the region where the transmittance is lowered, the sensitivity adjustment plate can be easily manufactured.
  • the sensitivity adjusting plate 20 is arranged between the water content sensor 10 and the light reflecting plate 30, the irradiation light emitted by the water content sensor 10 is reflected by the light reflecting plate 30. It passes through the sensitivity adjustment plate 20 and is incident on the lens 14. Since the incident light at this time has the light transmission characteristics of the sensitivity adjusting plate 20 simulating the absorbance of water of the object 40 having a degree of dryness of clothes of 75%, the irradiation light corresponds to the degree of dryness of clothes of 75%. It has the same characteristics as the reflected light obtained by irradiating the object 40 of. That is, the sensitivity adjusting plate 20 and the light reflecting plate 30 can be used as substitute parts for the above-mentioned reference sample.
  • the sensitivity adjusting plate 20 is a so-called optical filter, and is formed by laminating a plurality of layers having different refractive indexes on a translucent substrate (in other words, a translucent substrate) such as a glass substrate. Ru. Therefore, the characteristics of the sensitivity adjusting plate 20 are unlikely to change depending on the storage environment or the like, and management is easier than that of the reference sample. According to the sensitivity adjusting plate 20, it is possible to easily suppress variations in the calculated values of the water content of the plurality of water content sensors 10.
  • FIG. 7 is a flowchart of a method for manufacturing the water content sensor 10.
  • the water content sensor 10 is assembled (S11).
  • the initial value of the extinction coefficient ⁇ a is stored in the storage unit 19 of the assembled water content sensor 10.
  • the sensitivity adjusting plate 20 is arranged between the light reflector 30 and the water content sensor 10 (S12), and the sensitivity adjusting device is electrically connected to an external connection terminal (not shown) of the water content sensor 10. (S13).
  • the sensitivity adjusting device is a manufacturing device for the water content sensor 10, and is realized by, for example, a personal computer.
  • the sensitivity adjusting device acquires the calculated value of the water content (S15), and determines whether or not the calculated value of the acquired water content is within a predetermined range (S16).
  • the sensitivity adjusting device determines the initial value of the extinction coefficient ⁇ a stored in the storage unit 19 of the water content sensor 10 as the water content. Is rewritten so that the calculated value of is within the above-mentioned predetermined range (S17). On the other hand, when it is determined that the calculated value of the water content is within the above-mentioned predetermined range (Yes in S16), the initial value of the extinction coefficient ⁇ a is not rewritten.
  • step S17 is not limited to the absorption coefficient ⁇ a.
  • the absorption rate Aad can be approximated as follows (Equation 6).
  • step S17 the value of the absorption coefficient ka related thereto may be rewritten instead of the absorption coefficient ⁇ a. That is, the coefficient adjusted in the sensitivity adjustment may be a coefficient related to the extinction coefficient ⁇ a.
  • the above sensitivity adjustment flow is an example, and the extinction coefficient ⁇ a may be calculated and written based on the data of the detection light and the reference light before and after the installation of the sensitivity adjustment plate.
  • Such a method of manufacturing the water content sensor 10 can easily suppress variations in the calculated values of the water content of the plurality of water content sensors 10.
  • the light transmission characteristic of the sensitivity adjusting plate 20 shown in FIG. 6 is an example.
  • the light transmission characteristic of the sensitivity adjusting plate 20 may be a characteristic that simulates the light absorption characteristic of moisture, and "simulated" here has a broad meaning.
  • the characteristic simulating the light absorption characteristic of moisture is, for example, the characteristic having the minimum value of the transmittance in the first wavelength band in which the absorbance by moisture is relatively large.
  • the characteristics that simulate the light absorption characteristics of moisture are that the transmittance in the first wavelength band (the absorbance by moisture is relatively large) and the transmittance in the second wavelength band (the absorbance of light by moisture is relatively small). It may have properties that are substantially lower than.
  • FIG. 8 is a diagram showing a modified example 1 of the light transmission characteristic of the sensitivity adjusting plate 20. Note that FIG. 8 also shows a light transmission characteristic (broken line) that faithfully simulates the light absorption characteristic of moisture as a comparison target of the modified example 1 (solid line) of the light transmission characteristic.
  • the light transmission characteristics of the sensitivity adjustment plate 20 shown in FIG. 8 are the first band stop characteristic 21 for at least a part of the first wavelength band and the first band stop characteristic 21 for at least a part of the second wavelength band. Includes two-band stop characteristic 22. That is, the light transmission characteristic of the sensitivity adjusting plate 20 shown in FIG. 8 is configured by combining two band stop characteristics (in other words, a band elimination characteristic or a band cut characteristic). The bottom value of the light transmittance of the first band stop characteristic 21 is lower than the bottom value of the light transmittance of the second band stop characteristic 22.
  • the sensitivity adjusting plate 20 having the light transmission characteristics shown in FIG. 8 is single, for example, by laminating a plurality of layers having different refractive indexes on a translucent substrate (in other words, a translucent substrate). Formed as a plate of.
  • the sensitivity adjusting plate 20 having the light transmission characteristic shown in FIG. 8 may be formed by superimposing a plate having the first band stop characteristic 21 and a plate having the second band stop characteristic 22.
  • the sensitivity adjustment plate 20 having the light transmission characteristic (solid line) shown in FIG. 8 has a light transmission characteristic (broken line in FIG. 8; the light transmission rate is smooth and light transmission is smooth) that faithfully simulates the light absorption characteristic of moisture. It has the advantage that it is easier to manufacture than the sensitivity adjusting plate 20 having a continuously changing light transmission characteristic).
  • FIG. 9 is a diagram showing a modified example 2 of the light transmission characteristic of the sensitivity adjusting plate 20. Note that FIG. 9 also shows a light transmission characteristic (broken line) that faithfully simulates the light absorption characteristic of moisture as a comparison target of the modified example 2 (solid line) of the light transmission characteristic.
  • the light transmission characteristic of the sensitivity adjusting plate 20 shown in FIG. 9 includes a band stop characteristic 23 for at least a part of the first wavelength band and does not include a band stop characteristic for the second wavelength band. That is, the light transmission characteristic of the sensitivity adjusting plate 20 includes only one band stop characteristic. Further, excluding the portion of the band stop characteristic 23, the light transmittance is constant at a predetermined transmittance of less than 100% (about 96% in the example of FIG. 9). That is, in the second modification of the light transmittance of the sensitivity adjusting plate 20, the light transmittance in the second wavelength band is constant. The light transmittance in at least a part of the second wavelength band may be constant.
  • the sensitivity adjusting plate 20 having the light transmittance characteristic shown in FIG. 9 has, for example, a plurality of layers having different refractive indexes from each other on the translucent substrate (in other words, the translucent substrate) having the predetermined transmittance. Is formed by stacking.
  • the sensitivity adjusting plate 20 having the light transmission characteristic shown in FIG. 9 has an advantage that it is easier to manufacture than the sensitivity adjusting plate 20 having the band stop characteristic shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing a modified example 3 of the light transmission characteristic of the sensitivity adjusting plate 20. Note that FIG. 10 also shows a light transmission characteristic (broken line) that faithfully simulates the light absorption characteristic of water as a comparison target of the modified example 3 (solid line) of the light transmission characteristic.
  • the light transmission characteristic of the sensitivity adjusting plate 20 shown in FIG. 10 includes a band stop characteristic 24 for at least a part of the first wavelength band and does not include a band stop characteristic for the second wavelength band. That is, the light transmission characteristic of the sensitivity adjusting plate 20 includes only one band stop characteristic. Excluding the portion of the band stop characteristic 24, the light transmittance is constant at 100%. That is, in the modified example 3 of the light transmittance of the sensitivity adjustment plate 20, the light transmittance in the second wavelength band is constant at 100%.
  • the light transmittance in at least a part of the second wavelength band may be constant at 100%. 100% here does not mean 100% in the strict sense, but substantially 100% (being almost transparent).
  • a plurality of layers having different refractive indexes are laminated on a substantially transparent (100% transmittance) substrate (in other words, a substrate). It is formed by being done.
  • the sensitivity adjusting plate 20 having the light transmission characteristic shown in FIG. 10 has an advantage that it can be easily manufactured by using a transparent substrate.
  • the sensitivity adjusting plate 20 is used for adjusting the sensitivity of the water content sensor 10 that detects the water content contained in the object 40.
  • Moisture has a higher absorption rate for light in the second wavelength band than that for light in the first wavelength band.
  • the water content sensor 10 is obtained by emitting a light source 12 that emits light in the first wavelength band and irradiation light including light in the second wavelength band toward the object 40, and reflecting the irradiation light on the object 40.
  • the first light receiving unit 17a that converts the light in the first wavelength band included in the reflected light into the first electric signal
  • the second light receiving unit 17b that converts the light in the second wavelength band contained in the reflected light into the second electric signal.
  • the sensitivity adjusting plate 20 has a light transmission characteristic simulating the light absorption characteristic of moisture, and is arranged between the light reflecting plate 30 and the moisture content sensor 10 in the sensitivity adjusting step of the moisture content sensor 10.
  • the water content sensor 10 is an example of a sensor device, and water is an example of a specific component.
  • the light transmission characteristics of the sensitivity adjusting plate 20 are the first band stop characteristic for at least a part of the first wavelength band and the first band stop characteristic for at least a part of the second wavelength band. Includes second band stop characteristics.
  • Such a sensitivity adjusting plate 20 has an advantage that it is easier to manufacture than a sensitivity adjusting plate 20 having a light transmission characteristic that faithfully simulates the light absorption characteristic of water.
  • the light transmission characteristic of the sensitivity adjustment plate 20 includes a band stop characteristic for at least a part of the first wavelength band and does not include a band stop characteristic for the second wavelength band.
  • Such a sensitivity adjusting plate 20 has an advantage that it is easier to manufacture than the sensitivity adjusting plate 20 having the light transmission characteristic of the modified example 1.
  • the sensitivity adjustment plate 20 has a light transmittance of 100% in the second wavelength band. Further, the sensitivity adjusting plate 20 may have a light transmittance of 100% in at least a part of the second wavelength band.
  • Such a sensitivity adjusting plate 20 has an advantage that it can be easily manufactured by using a transparent substrate.
  • the sensitivity adjustment plate 20 has a light transmission characteristic that simulates the light absorption characteristic of moisture in the wavelength band of 1380 nm or more and 1650 nm or less.
  • Such a sensitivity adjusting plate 20 can easily suppress variations in the calculated values of the water content of the plurality of water content sensors 10.
  • the water content sensor 10 includes a storage unit 19 in which the extinction coefficient ⁇ a is stored, and the calculation unit 18a uses the first electric signal, the second electric signal, and the extinction coefficient ⁇ a.
  • the amount of water contained in the object 40 is calculated by calculation.
  • a sensitivity adjusting plate 20 having a light transmission characteristic simulating the light absorption characteristic of moisture is arranged between the light reflecting plate 30 and the moisture content sensor 10 (S12).
  • the absorption coefficient ⁇ a stored in the storage unit 19 based on the amount of water calculated by the water content sensor 10 in a state where the sensitivity adjusting plate 20 is arranged between the light reflecting plate 30 and the water content sensor 10. Rewrite the coefficient related to (S17).
  • the sensitivity adjustment method using the sensitivity adjustment plate has a specific component other than moisture as a detection target. It can also be applied to the sensor device of.
  • the sensitivity adjustment method using the sensitivity adjustment plate may be applied to a sensor device that detects a specific component (liquid component) such as oil or alcohol contained in an object, or detects a gas component as a specific component. It may be applied to a sensor device.
  • the sensitivity adjusting plate may have a light transmission characteristic that simulates the light absorption characteristic of a specific component.
  • the specific numerical ranges of the first wavelength band and the second wavelength band differ depending on the specific component to be detected.
  • the light source has been described as a light emitting module using an LED element as a light emitting element, but the light source is a light source using a semiconductor laser element, an organic EL element, or the like as a light emitting element. May be good.
  • one light source emits irradiation light including light in the first wavelength band and light in the second wavelength band
  • the sensor device is a light source that emits light in the first wavelength band and a light source.
  • Two light sources which are light sources that emit light in the second wavelength band, may be provided.
  • a recording medium such as a system, an apparatus, a method, an integrated circuit, a computer program, or a computer-readable CD-ROM. Further, it may be realized by any combination of a system, an apparatus, a method, an integrated circuit, a computer program and a recording medium.
  • the present invention may be realized as a sensitivity adjusting device according to the above embodiment, or as a manufacturing system (manufacturing device) for a sensor device including a sensitivity adjusting device, a light reflector, and a sensitivity adjusting plate. You may.
  • the order of a plurality of processes in the flowchart of the manufacturing method described in the above embodiment is an example.
  • the order of the plurality of processes may be changed, and the plurality of processes may be executed in parallel.
  • Moisture content sensor (sensor device) 12
  • Light source 17a First light receiving unit 17b Second light receiving unit 18a Calculation unit 19
  • Storage unit 20
  • Sensitivity adjustment plate 21
  • First band stop characteristic 22
  • Second band stop characteristic 23
  • Band stop characteristic 30
  • Light reflector 40 Object

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Abstract

感度調整プレート（２０）は、対象物に含まれる水分を検出する水分量センサ（１０）の感度の調整に用いられ、水分の光の吸収特性を模擬した光の透過特性を有する。感度調整プレート（２０）は、水分量センサ（１０）の感度調整工程において、光反射板（３０）と水分量センサ（１０）との間に配置される。

Description

感度調整プレート、及び、センサ装置の製造方法
　本発明は、センサ装置の感度調整に用いられる感度調整プレート、及び、センサ装置の製造方法に関する。
　従来、水分による赤外線の吸収を利用して、水分量を測定するセンサ装置が知られている。特許文献１には、対象物の素材の違いに起因した水分量検出の結果のばらつきを抑制して、乾燥度検出の正確性を高めることができる乾燥度センサが開示されている。
国際公開第２０１８／１５５２８９号
　ところで、複数のセンサ装置を量産する場合には、複数のセンサ装置間で感度にばらつきが生じることを抑制することが課題である。
　本発明は、複数のセンサ装置の感度のばらつきを抑制することができる感度調整プレート、及び、センサ装置の製造方法を提供する。
　本発明の一態様に係る感度調整プレートは、感度調整プレートであって、前記感度調整プレートは、対象物に含まれる特定成分を検出するセンサ装置の感度の調整に用いられ、前記特定成分は、第一波長帯の光に対する吸収率よりも第二波長帯の光に対する吸収率が高く、前記センサ装置は、前記第一波長帯の光、及び、前記第二波長帯の光を含む照射光を前記対象物に向けて発する光源と、前記照射光が対象物において反射することで得られる反射光に含まれる前記第一波長帯の光を第一電気信号に変換する第一受光部と、前記反射光に含まれる前記第二波長帯の光を第二電気信号に変換する第二受光部と、前記第一電気信号、及び、前記第二電気信号に基づいて、前記対象物に含まれる前記特定成分の量を算出する演算部とを備え、前記感度調整プレートは、前記特定成分の光の吸収特性を模擬した光の透過特性を有し、前記センサ装置の感度調整工程において、光反射板と前記センサ装置との間に配置される。
　本発明の一態様に係るセンサ装置の製造方法は、センサ装置の製造方法であって、前記センサ装置は、第一波長帯の光、及び、第二波長帯の光を含む照射光を対象物に向けて発する光源と、前記照射光が前記対象物において反射することで得られる反射光に含まれる前記第一波長帯の光を第一電気信号に変換する第一受光部と、前記反射光に含まれる前記第二波長帯の光を第二電気信号に変換する第二受光部と、係数が記憶される記憶部と、前記第一電気信号、前記第二電気信号、及び、前記係数を用いた演算により、前記対象物に含まれる特定成分の量を算出する演算部とを備え、前記製造方法は、光反射板と前記センサ装置との間に、前記特定成分の光の吸収特性を模擬した光の透過特性を有する感度調整プレートを配置し、前記光反射板と前記センサ装置との間に前記感度調整プレートが配置された状態で前記センサ装置によって算出される前記特定成分の量に基づいて、前記記憶部に記憶された前記係数を書き換える。
　本発明によれば、複数のセンサ装置の感度のばらつきを抑制することができる感度調整プレート、及び、センサ装置の製造方法が実現される。
図１は、実施の形態に係る水分量センサの外観斜視図である。 図２は、実施の形態に係る水分量センサの内部構造を示す図である。 図３は、実施の形態に係る感度調整プレートを用いた感度調整を説明するための第一図である。 図４は、実施の形態に係る感度調整プレートを用いた感度調整を説明するための第二図である。 図５は、衣類乾燥度７５％相当の対象物の水の吸光度を示す図である。 図６は、実施の形態に係る感度調整プレートの光の透過特性を示す図である。 図７は、実施の形態に係る水分量センサの製造方法のフローチャートである。 図８は、実施の形態に係る感度調整プレートの光の透過特性の変形例１を示す図である。 図９は、実施の形態に係る感度調整プレートの光の透過特性の変形例２を示す図である。 図１０は、実施の形態に係る感度調整プレートの光の透過特性の変形例３を示す図である。
　以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
　（実施の形態）
　［概要］
　まず、実施の形態に係る水分量センサの概要について説明する。図１は、実施の形態に係る水分量センサの外観斜視図である。図２は、実施の形態に係る水分量センサの内部構造を示す図である。
　実施の形態に係る水分量センサ１０は、対象物４０に対して光を発し、当該対象物４０からの反射光に基づいて対象物４０の水分量を検出する水分量センサである。水分量センサ１０は、例えば、水分量センサ１０と離れた場所に位置する対象物４０に含まれる水分を検出する。対象物４０は、例えば、衣類である。対象物４０は、シーツまたは枕カバーなどの寝具であってもよく、対象物については特に限定されない。水分量センサ１０は、例えば、衣類乾燥装置などに取り付けられ、衣類の乾燥具合を確認するために使用される。このような水分量センサ１０によれば、乾燥のし過ぎによる衣類の傷みの発生などを抑制することができる。
　水分量センサ１０は、具体的には、筐体１１と、光源１２と、レンズ１３と、レンズ１４と、ハーフミラー１５と、第一バンドパスフィルタ１６ａと、第一受光部１７ａと、第二バンドパスフィルタ１６ｂと、第二受光部１７ｂと、信号処理回路１８と、記憶部１９とを備える。以下、水分量センサ１０の各構成要素について詳細に説明する。
　筐体１１は、光源１２、レンズ１３、レンズ１４、ハーフミラー１５、第一バンドパスフィルタ１６ａ、第一受光部１７ａ、第二バンドパスフィルタ１６ｂ、第二受光部１７ｂ、信号処理回路１８、及び、記憶部１９を収容する筐体である。筐体１１は、遮光性を有する材料によって形成される。これにより、外光が筐体１１内に入射するのを抑制することができる。筐体１１は、具体的には、第一受光部１７ａ及び第二受光部１７ｂが受光する光に対して遮光性を有する樹脂材料又は金属材料によって形成される。
　筐体１１の外壁には、複数の開口が設けられており、これらの開口に、レンズ１３と、レンズ１４とが取り付けられている。
　光源１２は、第一波長帯の光、及び、第一波長帯と異なる第二波長帯の光とを含む照射光を対象物４０に向けて発する。第一波長帯は、例えば、１４２０ｎｍ以上１５３０ｎｍ以下の波長帯であり、第二波長帯は、例えば、１５３０ｎｍ以上１６３０ｎｍ以下の波長帯である。光源１２は、具体的には、赤外光を発するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）素子が発光素子として用いられた発光モジュールである。
　レンズ１３は、光源１２が発した光を、対象物４０に対して集光する集光レンズである。レンズ１３は、例えば、樹脂製の凸レンズであるが、特に限定されない。
　レンズ１４は、対象物４０によって反射された反射光を第一受光部１７ａ及び第二受光部１７ｂに集光するための集光レンズである。レンズ１４は、例えば、焦点が第一受光部１７ａの受光面及び第二受光部１７ｂの受光面に位置するように筐体１１に固定されている。レンズ１４は、例えば、樹脂製の凸レンズであるが、特に限定されない。
　ハーフミラー１５は、レンズ１４を透過してハーフミラー１５に入射した光を分岐し、第一受光部１７ａ及び第二受光部１７ｂのそれぞれに出射する光学部材である。水分量センサ１０においては、ハーフミラー１５によって反射された光は、第一受光部１７ａに入射し、ハーフミラー１５を透過した光は、第二受光部１７ｂに入射する。
　なお、水分量センサ１０では、同軸の入射光がハーフミラー１５により分配される光学系が適用されているが、水分量センサ１０には、レンズを２つ設けた異軸の入射光を用いる光学系が適用されてもよい。
　第一バンドパスフィルタ１６ａは、第一バンドパスフィルタ１６ａに入射した光から第一波長帯の光を抽出するバンドパスフィルタである。第一バンドパスフィルタ１６ａは、レンズ１４と、第一受光部１７ａとの間に配置され、レンズ１４を透過して第一受光部１７ａに入射する光の光路上に位置する。第一バンドパスフィルタ１６ａは、第一波長帯の光を透過し、かつ、それ以外の波長帯の光を吸収する。
　第一受光部１７ａは、対象物４０によって反射され、第一バンドパスフィルタ１６ａを透過した第一波長帯の光を受光し、第一電気信号に変換する受光素子である。第一受光部１７ａは、受光した第一波長帯の光を光電変換することで、当該光の受光量（すなわち、強度）に応じた第一電気信号を生成する。生成された第一電気信号は、信号処理回路１８に出力される。第一受光部１７ａは、例えば、フォトダイオードであるが、これに限定されない。例えば、第一受光部１７ａは、フォトトランジスタ、又は、イメージセンサでもよい。
　第二バンドパスフィルタ１６ｂは、第二バンドパスフィルタ１６ｂに入射した光から第二波長帯の光を抽出するバンドパスフィルタである。第二バンドパスフィルタ１６ｂは、レンズ１４と、第二受光部１７ｂとの間に配置され、レンズ１４を透過して第二受光部１７ｂに入射する光の光路上に位置する。第二バンドパスフィルタ１６ｂは、第二波長帯の光を透過し、かつ、それ以外の波長帯の光を吸収する。
　第二受光部１７ｂは、対象物４０によって反射され、第二バンドパスフィルタ１６ｂを透過した第二波長帯の光を受光し、第二電気信号に変換する受光素子である。第二受光部１７ｂは、受光した第二波長帯の光を光電変換することで、当該光の受光量（すなわち、強度）に応じた第二電気信号を生成する。生成された第二電気信号は、信号処理回路１８に出力される。第二受光部１７ｂは、第一受光部１７ａと同形の受光素子である。つまり、第一受光部１７ａがフォトダイオードである場合には、第二受光部１７ｂもフォトダイオードである。
　信号処理回路１８は、光源１２の発光制御を行う。また、信号処理回路１８は、演算部１８ａを備え、演算部１８ａは、第一受光部１７ａ及び第二受光部１７ｂから出力された第一電気信号及び第二電気信号を信号処理することで、水分量を算出する。
　信号処理回路１８は、例えば、筐体１１に収容されているが、筐体１１の外側面に取り付けられていてもよい。信号処理回路１８は、有線通信により第一電気信号及び第二電気信号を受信するが、無線通信によって第一電気信号及び第二電気信号を受信してもよい。信号処理回路１８は、例えば、第一電気信号及び第二電気信号を増幅するオペアンプ、メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを含むマイクロコンピュータによって実現される。
　記憶部１９は、演算部１８ａによって実行される、水分量を算出するためのコンピュープログラム（アルゴリズム）、及び、後述の吸光係数αａなどが記憶される記憶装置である。記憶部１９は、信号処理回路１８の一部として実現されてもよい。記憶部１９は、例えば、半導体メモリによって実現される。
　［水分量の算出方法］
　続いて、演算部１８ａによる水分量の算出方法について説明する。演算部１８ａは、対象物４０によって反射された反射光に含まれる検知光の光エネルギーＰｄと、対象物４０によって反射された反射光に含まれる参照光の光エネルギーＰｒとを比較することで、対象物４０に含まれる成分量を検出する。なお、光エネルギーＰｄは、第一受光部１７ａから出力される第一電気信号の強度に対応し、光エネルギーＰｒは、第二受光部１７ｂから出力される第二電気信号の強度に対応する。
　光エネルギーＰｄは、次の（式１）で表される。
　（式１）　Ｐｄ＝Ｐｄ０×Ｇｄ×Ｒｄ×Ｔｄ×Ａａｄ×Ｉｖｄ
　ここで、Ｐｄ０は、光源１２が発した光のうち、検知光をなす第一波長帯の光の光エネルギーである。Ｇｄは、第一波長帯の光の第一受光部１７ａに対する結合効率（集光率）である。具体的には、Ｇｄは、光源１２が発した光のうち、対象物４０で拡散反射される成分の一部（すなわち、反射光に含まれる検知光）になる部分の割合に相当する。
　Ｒｄは、対象物４０による検知光の反射率である。Ｔｄは、第一バンドパスフィルタ１６ａの検知光の透過率である。Ｉｖｄは、第一受光部１７ａの検知光に対する受光感度である。
　Ａａｄは、対象物４０に含まれる特定成分（水分）による検知光の吸収率であり、次の（式２）で表される。
　（式２）　Ａａｄ＝１０－αａ×Ｃａ×Ｄ
　ここで、αａは、吸光係数であり、具体的には、成分（水分）による検知光の吸光係数である。Ｃａは、対象物４０に含まれる成分（水分）の体積濃度である。Ｄは、単位体積濃度あたりの検知光の吸収に寄与する成分の厚みの２倍である寄与厚みである。
　より具体的には、水分が均質に分散した対象物４０では、光が対象物４０に入射し、内部で反射して対象物４０から出射する場合において、Ｃａは、対象物４０の成分に含まれる体積濃度に相当する。また、Ｄは、内部で反射して対象物４０から出射するまでの光路長に相当する。例えば、対象物４０が繊維などの網目状の固形物、又は、スポンジなどの多孔性の固形物である場合、固形物の表面で光が反射されると仮定する。この場合、例えば、Ｃａは、固形物を覆っている液相に含まれる水分の濃度である。また、Ｄは、固形物を覆っている液相の平均的な厚みとして換算される寄与厚みである。
　したがって、αａ×Ｃａ×Ｄは、対象物４０に含まれる成分量（水分量）に相当する。以上のことから、対象物４０に含まれる水分量に応じて、第一電気信号の強度に相当する光エネルギーＰｄが変化することが分かる。なお、水分と比べて湿気の吸光度は極端に小さいので、無視することができる。
　同様に、第二受光部１７ｂに入射する参照光の光エネルギーＰｒは、次の（式３）で表される。
　（式３）　Ｐｒ＝Ｐｒ０×Ｇｒ×Ｒｒ×Ｔｒ×Ｉｖｒ
　上述のように、吸収率Ａａｄは、対象物４０に含まれる成分（水分）による第一波長帯の検知光の吸収と、第二波長帯の参照光の吸収との差分から求められる。なお、参照光は、対象物４０に含まれる成分による吸収が測定光に比べて非常に小さいため、実質的には吸収されないとみなすことができるので、（式１）と比較して分かるように、水分による吸収率Ａａｄに相当する項は（式３）には含まれていない。
　（式３）において、Ｐｒ０は、光源１２が発した光のうち、参照光をなす第二波長帯の光の光エネルギーである。Ｇｒは、光源１２が発した参照光の第二受光部１７ｂに対する結合効率（集光率）である。具体的には、Ｇｒは、参照光のうち、対象物４０で拡散反射される成分の一部（すなわち、反射光に含まれる参照光）になる部分の割合に相当する。Ｒｒは、対象物４０による参照光の反射率である。Ｔｒは、第二バンドパスフィルタ１６ｂによる参照光の透過率である。Ｉｖｒは、第二受光部１７ｂの反射光に対する受光感度である。
　水分量センサ１０においては、光源１２から照射される光、つまり、検知光と参照光とは、同軸かつ同スポットサイズで照射されるため、検知光の結合効率Ｇｄと参照光の結合効率Ｇｒとは略等しくなる。また、検知光と参照光とはピーク波長が比較的近いので、検知光の反射率Ｒｄと参照光の反射率Ｒｒとが略等しくなる。
　なお、参照光の中心波長が、水蒸気による吸光度が所定値よりも小さい波長となっているので、参照光は、水分量センサ１０及び対象物４０の間の空間中の水蒸気によって吸収されないとみなすことができる。
　したがって、上記空間に含まれる水蒸気の影響を考えなくとも、（式１）と（式３）との比を取ることにより、次の（式４）が導き出される。
　（式４）　Ｐｄ／Ｐｒ＝Ｚ×Ａａｄ
　ここで、Ｚは、定数項であり、（式５）で示される。
　（式５）
　Ｚ＝（Ｐｄ０／Ｐｒ０）×（Ｔｄ／Ｔｒ）×（Ｉｖｄ／Ｉｖｒ）
　光エネルギーＰｄ０及びＰｒ０はそれぞれ、光源１２の初期出力として予め定められている。また、透過率Ｔｄ及び透過率Ｔｒはそれぞれ、第一バンドパスフィルタ１６ａ及び第二バンドパスフィルタ１６ｂの透過特性により予め定められている。受光感度Ｉｖｄ及び受光感度Ｉｖｒはそれぞれ、第一受光部１７ａ及び第二受光部１７ｂの受光特性により予め定められている。したがって、（式５）で示されるＺは、定数とみなすことができる。
　演算部１８ａは、第一電気信号に基づいて検知光の光エネルギーＰｄを算出し、第二電気信号に基づいて参照光の光エネルギーＰｒを算出する。具体的には、第一電気信号の信号レベル（電圧レベル）が光エネルギーＰｄに相当し、第二電気信号の信号レベル（電圧レベル）が光エネルギーＰｒに相当する。
　したがって、演算部１８ａは、（式４）に基づいて、対象物４０に含まれる水分の吸収率Ａａｄを算出することができる。これにより、演算部１８ａは、（式２）に基づいて水分量を算出することができる。
　［基準試料を用いた感度調整］
　ところで、複数の水分量センサ１０を製造して出荷する場合、複数の水分量センサ１０の水分量の算出値のばらつきを抑えるために、出荷前に感度調整が行われる。例えば、複数の水分量センサ１０のそれぞれに基準試料（つまり、感度調整用の対象物４０）を対象としての水分量を算出させ、水分量の算出値が所定範囲内のものはそのまま出荷される。一方、水分量の算出値が所定範囲外の水分量センサ１０については、記憶部１９に記憶されている吸光係数αａの値が、水分量の算出値が所定範囲内になるように書き換えられた上で出荷される。
　ここで、感度調整用の基準試料は、基準試料に含まれる水分量が乾燥などにより変化する。安定した感度調整を行うためには、基準試料の状態を一定の状態に保つ必要があるが、これは困難である。つまり、基準試料の管理に手間がかかることが課題となる。基準試料が適切に管理されずに感度調整が行われると、水分量の算出誤差の大きい水分量センサ１０が出荷されてしまう原因となる。
　［感度調整プレートを用いた感度調整］
　そこで、以下では、感度調整プレート２０を用いた感度調整方法について説明する。図３及び図４は、感度調整プレート２０を用いた感度調整を説明するための図である。
　感度調整プレート２０を用いた感度調整においては、対象物４０に相当する位置に光反射板３０が配置され、水分量センサ１０と光反射板３０との間に感度調整プレート２０が配置される。感度調整プレート２０は、具体的には、レンズ１４と光反射板３０との間に位置し、レンズ１４と対向するが、レンズ１３とは対向しない。感度調整プレート２０は、レンズ１４及びレンズ１３の両方と対向するように配置されてもよい。光反射板３０としては、例えば、白色の光拡散板などが用いられる。
　感度調整プレート２０は、水分の光の吸収特性（あるいは、水分の光の反射特性）を模擬した光の透過特性を有する。図５は、衣類乾燥度７５％相当の対象物４０の水の吸光度（水分の光の吸収特性の一例）を示す図であり、図６は、感度調整プレート２０の光の透過特性を示す図である。なお、図５では、（式２）のＣａ×Ｄに該当する水の光路長は０．１９ｍｍ相当である。吸光度は、光の吸収率と読み代えられてもよい。
　図６に示される感度調整プレート２０の光の透過特性は、図５の水の吸光度の１３８０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下を基本的に上下反転させた形状を有している。言い換えれば、図６に示される感度調整プレート２０の光の透過特性は、光の透過率が波長によらず１００％で一定の透過特性から水の吸光度に基づく吸収率を１００％より減算することにより得られる。破線は吸光度に基づく透過率を忠実に置換えた波形である、実線は範囲Ｒにおける波長両端域（１３８０ｎｍ、１６５０ｎｍ）に吸光度をゼロとして透過率に変換し、１００％を超える部分は１００％とした波形である。実線の透過率特性は透過率を下げる領域が限定されるため、感度調整プレートの作製が容易になる。
　図３及び図４に示されるように、水分量センサ１０と光反射板３０との間に感度調整プレート２０が配置されれば、水分量センサ１０が発する照射光は、光反射板３０において反射され感度調整プレート２０を透過してレンズ１４に入射する。このときの入射光は、感度調整プレート２０の光の透過特性は、衣類乾燥度７５％相当の対象物４０の水の吸光度を模擬したものであることから、照射光を衣類乾燥度７５％相当の対象物４０に照射することによって得られる反射光と同様の特性を有する。つまり、感度調整プレート２０及び光反射板３０は、上述した基準試料の代替部品として利用することができる。
　感度調整プレート２０は、いわゆる光学フィルタであり、例えば、ガラス基板などの透光性基板（言い換えれば、透光性基材）に、互いに屈折率が異なる複数の層が積層されることによって形成される。したがって、感度調整プレート２０は、保存環境などによって特性が変化しにくく、基準試料に比べて管理が容易である。感度調整プレート２０によれば、複数の水分量センサ１０の水分量の算出値のばらつきを容易に抑制することができる。
　［水分量センサの製造方法］
　次に、上記の感度調整方法を適用した水分量センサ１０の製造方法について説明する。図７は、水分量センサ１０の製造方法のフローチャートである。
　まず、水分量センサ１０の組み立てが行われる（Ｓ１１）。組み立てられた水分量センサ１０の記憶部１９には、吸光係数αａの初期値が記憶されている。
　次に、光反射板３０と水分量センサ１０との間に感度調整プレート２０が配置され（Ｓ１２）、水分量センサ１０の外部接続端子（図示せず）などに感度調整装置が電気的に接続される（Ｓ１３）。感度調整装置は、言い換えれば、水分量センサ１０の製造装置であり、例えば、パーソナルコンピュータなどによって実現される。
　次に、水分量センサ１０による水分量の算出が行われる（Ｓ１４）。感度調整装置は、水分量の算出値を取得し（Ｓ１５）、取得された水分量の算出値が所定の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１６）。
　感度調整装置は、水分量の算出値が所定の範囲外であると判定した場合（Ｓ１６でＮｏ）、水分量センサ１０の記憶部１９に記憶されている吸光係数αａの初期値を、水分量の算出値が上記所定範囲内になるように書き換える（Ｓ１７）。一方、水分量の算出値が上記所定の範囲内であると判定された場合（Ｓ１６でＹｅｓ）には、吸光係数αａの初期値の書き換えは行われない。
　なお、ステップＳ１７で書き換えられる係数は、吸光係数αａに限定されない。例えば、（式２）においてＣａ×Ｄが小さい場合、吸収率Ａａｄは以下の（式６）のように近似できる。
　（式６）　Ａａｄ＝１０－αａ×Ｃａ×Ｄ≒１－ｋａ×Ｃａ
　（式６）に示されるように、ステップＳ１７では、吸光係数αａの代わりにこれに関連した吸収係数ｋａの値を書き換えてもよい。つまり、感度調整において調整される係数は吸光係数αａに関連した係数であればよい。
　上記の感度調整フローは一例であり、感度調整プレートの設置前後による検知光、参照光のデータに基づき吸光係数αａを算出し書き込みしてもよい。
　このような水分量センサ１０の製造方法は、複数の水分量センサ１０の水分量の算出値のばらつきを容易に抑制することができる。
　［感度調整プレートの変形例１］
　図６に示される感度調整プレート２０の光の透過特性は、一例である。感度調整プレート２０の光の透過特性は、水分の光の吸収特性を模擬した特性であればよく、ここでの「模擬した」は、広義の意味である。水分の光の吸収特性を模擬した特性は、例えば、水分による吸光度が比較的大きい第一波長帯に透過率の最小値を有する特性である。また、水分の光の吸収特性を模擬した特性は、（水分による吸光度が比較的大きい）第一波長帯の透過率が、（水分による光の吸光度が比較的小さい）第二波長帯の透過率よりも実質的に低い特性であってもよい。
　以下、水分の光の吸収特性を模擬した光の透過特性の変形例１について説明する。図８は、感度調整プレート２０の光の透過特性の変形例１を示す図である。なお、図８では、光の透過特性の変形例１（実線）の比較対象として、水分の光の吸収特性を忠実に模擬した光の透過特性（破線）も示されている。
　図８に示される感度調整プレート２０の光の透過特性は、第一波長帯の少なくとも一部の波長帯に対する第一バンドストップ特性２１、及び、第二波長帯の少なくとも一部の波長帯に対する第二バンドストップ特性２２を含む。つまり、図８に示される感度調整プレート２０の光の透過特性は、２つのバンドストップ特性（言い換えれば、バンドエリミネーション特性、または、バンドカット特性）を組み合わせて構成されている。第一バンドストップ特性２１の光の透過率のボトム値は、第二バンドストップ特性２２の光の透過率のボトム値よりも低い。
　図８に示される光の透過特性を有する感度調整プレート２０は、例えば、透光性基板（言い換えれば、透光性基材）に互いに屈折率が異なる複数の層が積層されることによって単一のプレートとして形成される。図８に示される光の透過特性を有する感度調整プレート２０は、第一バンドストップ特性２１を有するプレートと第二バンドストップ特性２２を有するプレートの重ね合わせによって形成されてもよい。
　図８に示される光の透過特性（実線）を有する感度調整プレート２０は、水分の光の吸収特性を忠実に模擬した光の透過特性（図８の破線。光の透過率がなめらか、かつ、連続的に変化する光の透過特性。）を有する感度調整プレート２０よりも、作製が容易である利点を有する。
　［感度調整プレートの変形例２］
　水分の光の吸収特性を模擬した光の透過特性の変形例２について説明する。図９は、感度調整プレート２０の光の透過特性の変形例２を示す図である。なお、図９では、光の透過特性の変形例２（実線）の比較対象として、水分の光の吸収特性を忠実に模擬した光の透過特性（破線）も示されている。
　図９に示される感度調整プレート２０の光の透過特性は、第一波長帯の少なくとも一部の波長帯に対するバンドストップ特性２３を含み、第二波長帯に対するバンドストップ特性を含まない。つまり、感度調整プレート２０の光の透過特性は、バンドストップ特性を１つだけ含む。また、バンドストップ特性２３の部分を除くと、光の透過率は、１００％未満の所定の透過率（図９の例では９６％程度）で一定である。つまり、感度調整プレート２０の光の透過特性の変形例２においては、第二波長帯における光の透過率が一定である。なお、第二波長帯の少なくとも一部における光の透過率が一定であってもよい。
　図９に示される光の透過特性を有する感度調整プレート２０は、例えば、上記所定の透過率を有する透光性基板（言い換えれば、透光性基材）に、互いに屈折率が異なる複数の層が積層されることによって形成される。
　図９に示される光の透過特性を有する感度調整プレート２０は、図８に示されるバンドストップ特性を有する感度調整プレート２０よりも作製が容易である利点を有する。
　［感度調整プレートの変形例３］
　水分の光の吸収特性を模擬した光の透過特性の変形例３について説明する。図１０は、感度調整プレート２０の光の透過特性の変形例３を示す図である。なお、図１０では、光の透過特性の変形例３（実線）の比較対象として、水分の光の吸収特性を忠実に模擬した光の透過特性（破線）も示されている。
　図１０に示される感度調整プレート２０の光の透過特性は、第一波長帯の少なくとも一部の波長帯に対するバンドストップ特性２４を含み、第二波長帯に対するバンドストップ特性を含まない。つまり、感度調整プレート２０の光の透過特性は、バンドストップ特性を１つだけ含む。バンドストップ特性２４の部分を除くと、光の透過率は１００％で一定である。つまり、感度調整プレート２０の光の透過特性の変形例３においては、第二波長帯における光の透過率が１００％で一定である。なお、第二波長帯の少なくとも一部における光の透過率が１００％で一定であってもよい。ここでの１００％は、厳密な意味での１００％ではなく、実質的に１００％（ほぼ透明であること）を意味する。
　図１０に示される光の透過特性を有する感度調整プレート２０は、例えば、実質的に透明（透過率１００％）の基板（言い換えれば、基材）に、互いに屈折率が異なる複数の層が積層されることによって形成される。
　図１０に示される光の透過特性を有する感度調整プレート２０は、透明の基板を用いて容易に作製できる利点を有する。
　［効果等］
　以上説明したように、感度調整プレート２０は、対象物４０に含まれる水分を検出する水分量センサ１０の感度の調整に用いられる。水分は、第一波長帯の光に対する吸収率よりも第二波長帯の光に対する吸収率が高い。水分量センサ１０は、第一波長帯の光、及び、第二波長帯の光を含む照射光を対象物４０に向けて発する光源１２と、照射光が対象物４０において反射することで得られる反射光に含まれる第一波長帯の光を第一電気信号に変換する第一受光部１７ａと、反射光に含まれる第二波長帯の光を第二電気信号に変換する第二受光部１７ｂと、第一電気信号、及び、第二電気信号に基づいて、対象物４０に含まれる水分の量を算出する演算部１８ａとを備える。感度調整プレート２０は、水分の光の吸収特性を模擬した光の透過特性を有し、水分量センサ１０の感度調整工程において、光反射板３０と水分量センサ１０との間に配置される。水分量センサ１０は、センサ装置の一例であり、水分は、特定成分の一例である。
　このような感度調整プレート２０によれば、複数の水分量センサ１０の水分量の算出値のばらつきを容易に抑制することができる。
　また、変形例１では、感度調整プレート２０の光の透過特性は、第一波長帯の少なくとも一部の波長帯に対する第一バンドストップ特性、及び、第二波長帯の少なくとも一部の波長帯に対する第二バンドストップ特性を含む。
　このような感度調整プレート２０は、水分の光の吸収特性を忠実に模擬した光の透過特性を有する感度調整プレート２０よりも、作製が容易である利点を有する。
　また、変形例２及び３では、感度調整プレート２０の光の透過特性は、第一波長帯の少なくとも一部の波長帯に対するバンドストップ特性を含み、第二波長帯に対するバンドストップ特性を含まない。
　このような感度調整プレート２０は、変形例１の光の透過特性を有する感度調整プレート２０よりも作製が容易である利点を有する。
　また、変形例３では、感度調整プレート２０は、第二波長帯における光の透過率が１００％である。また、感度調整プレート２０は、第二波長帯の少なくとも一部における光の透過率が１００％であってもよい。
　このような感度調整プレート２０は、透明の基板を用いて容易に作製できる利点を有する。
　また、感度調整プレート２０は、１３８０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯において、水分の光の吸収特性を模擬した光の透過特性を有する。
　このような感度調整プレート２０は、複数の水分量センサ１０の水分量の算出値のばらつきを容易に抑制することができる。
　また、水分量センサ１０は、より具体的には、吸光係数αａが記憶される記憶部１９を備え、演算部１８ａは、第一電気信号、第二電気信号、及び、吸光係数αａを用いた演算により、対象物４０に含まれる水分の量を算出する。このような水分量センサ１０の製造方法は、光反射板３０と水分量センサ１０との間に、水分の光の吸収特性を模擬した光の透過特性を有する感度調整プレート２０を配置し（Ｓ１２）、光反射板３０と水分量センサ１０との間に感度調整プレート２０が配置された状態で水分量センサ１０によって算出される水分の量に基づいて、記憶部１９に記憶された吸光係数αａに関連する係数を書き換える（Ｓ１７）。
　このような水分量センサ１０の製造方法によれば、複数の水分量センサ１０の水分量の算出値のばらつきを容易に抑制することができる。
　（その他の実施の形態）
　以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、上記実施の形態では、水分量センサの感度調整に感度調整プレートを使用する例について説明されたが、感度調整プレートを用いた感度調整方法は、水分以外の特定成分を検出対象とする他のセンサ装置にも適用できる。例えば、感度調整プレートを用いた感度調整方法は、対象物に含まれる油またはアルコールなどの特定成分（液体成分）を検出するセンサ装置に適用されてもよいし、特定成分として気体成分を検出するセンサ装置に適用されてもよい。この場合、感度調整プレートは、特定成分の光の吸収特性を模擬した光の透過特性を有していればよい。なお、第一波長帯及び第二波長帯の具体的な数値範囲は、検出対象の特定成分に応じて異なる。
　また、上記実施の形態では、光源は、ＬＥＤ素子を発光素子として用いた発光モジュールであると説明されたが、光源は、半導体レーザ素子又は有機ＥＬ素子などを発光素子として用いた光源であってもよい。
　また、上記実施の形態では、１つの光源が第一波長帯の光及び第二波長帯の光を含む照射光を発したが、センサ装置は、第一波長帯の光を発する光源、及び、第二波長帯の光を発する光源の２つの光源を備えてもよい。
　また、本発明の全般的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。例えば、本発明は、上記実施の形態の感度調整装置として実現されてもよいし、感度調整装置、光反射板、及び、感度調整プレートを備える、センサ装置の製造システム（製造装置）として実現されてもよい。
　また、上記実施の形態において説明された製造方法のフローチャートにおける複数の処理の順序は一例である。複数の処理の順序は、変更されてもよいし、複数の処理は、並行して実行されてもよい。
　その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
　１０　水分量センサ（センサ装置）
　１２　光源
　１７ａ　第一受光部
　１７ｂ　第二受光部
　１８ａ　演算部
　１９　記憶部
　２０　感度調整プレート
　２１　第一バンドストップ特性
　２２　第二バンドストップ特性
　２３、２４　バンドストップ特性
　３０　光反射板
　４０　対象物

Claims (7)

  1. 　感度調整プレートであって、
    　前記感度調整プレートは、対象物に含まれる特定成分を検出するセンサ装置の感度の調整に用いられ、
    　前記特定成分は、第一波長帯の光に対する吸収率よりも第二波長帯の光に対する吸収率が高く、
    　前記センサ装置は、
    　前記第一波長帯の光、及び、前記第二波長帯の光を含む照射光を前記対象物に向けて発する光源と、
    　前記照射光が対象物において反射することで得られる反射光に含まれる前記第一波長帯の光を第一電気信号に変換する第一受光部と、
    　前記反射光に含まれる前記第二波長帯の光を第二電気信号に変換する第二受光部と、
    　前記第一電気信号、及び、前記第二電気信号に基づいて、前記対象物に含まれる前記特定成分の量を算出する演算部とを備え、
    　前記感度調整プレートは、前記特定成分の光の吸収特性を模擬した光の透過特性を有し、前記センサ装置の感度調整工程において、光反射板と前記センサ装置との間に配置される
    　感度調整プレート。
  2. 　前記感度調整プレートの光の透過特性は、前記第一波長帯の少なくとも一部の波長帯に対する第一バンドストップ特性、及び、前記第二波長帯の少なくとも一部の波長帯に対する第二バンドストップ特性を含む
    　請求項１に記載の感度調整プレート。
  3. 　前記感度調整プレートの光の透過特性は、前記第一波長帯の少なくとも一部の波長帯に対するバンドストップ特性を含み、前記第二波長帯に対するバンドストップ特性を含まない
    　請求項１に記載の感度調整プレート。
  4. 　前記感度調整プレートは、前記第二波長帯における光の透過率が１００％である
    　請求項３に記載の感度調整プレート。
  5. 　前記感度調整プレートは、前記第二波長帯の少なくとも一部における光の透過率が１００％である
    　請求項３に記載の感度調整プレート。
  6. 　前記特定成分は、水分であり、
    　前記感度調整プレートは、１３８０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下の波長帯において、水分の光の吸収特性を模擬した光の透過特性を有する
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の感度調整プレート。
  7. 　センサ装置の製造方法であって、
    　前記センサ装置は、
    　第一波長帯の光、及び、第二波長帯の光を含む照射光を対象物に向けて発する光源と、
    　前記照射光が前記対象物において反射することで得られる反射光に含まれる前記第一波長帯の光を第一電気信号に変換する第一受光部と、
    　前記反射光に含まれる前記第二波長帯の光を第二電気信号に変換する第二受光部と、
    　係数が記憶される記憶部と、
    　前記第一電気信号、前記第二電気信号、及び、前記係数を用いた演算により、前記対象物に含まれる特定成分の量を算出する演算部とを備え、
    　前記製造方法は、
    　光反射板と前記センサ装置との間に、前記特定成分の光の吸収特性を模擬した光の透過特性を有する感度調整プレートを配置し、
    　前記光反射板と前記センサ装置との間に前記感度調整プレートが配置された状態で前記センサ装置によって算出される前記特定成分の量に基づいて、前記記憶部に記憶された前記係数を書き換える
    　センサ装置の製造方法。
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