光学センサーの基本とアプリケーション
光学センサーが光線を電子信号に変換します。光学センサーの目的は、物理量の光を測定し、センサーのタイプに応じて、統合された測定デバイスで読み取り可能な形式に変換することです。光学センサーは、部品の非接触検出、カウント、または位置決めに使用されます。光学センサーは、内部または外部のいずれかにすることができます。外部センサーは必要な量の光を集めて送信しますが、内部センサーは曲がりやその他の方向の小さな変化を測定するために最もよく使用されます。
さまざまな光学センサーで可能な測定値は、温度、速度液面、圧力、変位です。 （位置）、振動、化学種、力の放射、pH値、ひずみ、音場、電場
光学センサーの種類
さまざまな種類の光学センサーがあります。これらは、以下に示すように、実際のアプリケーションで使用されている最も一般的なタイプです。
- 入射光の変化を抵抗の変化に変換することによって抵抗を測定するために使用される光伝導デバイス。
- 太陽電池（太陽電池）は、入射光の量を出力電圧に変換します。
- フォトダイオードは、入射光の量を出力電流に変換します。
フォトトランジスタは、ベース-コレクタ接合が光にさらされるタイプのバイポーラトランジスタです。これにより、フォトダイオードと同じ動作が得られますが、内部ゲインがあります。
動作原理は、光学センサーでの光の送受信です。検出されるオブジェクトは、発光ダイオードから送信される光ビームを反射または遮断します 。デバイスの種類に応じて、光線の遮断または反射が評価されます。これにより、オブジェクトを構成する材料（木材、金属、プラスチックなど）に関係なく、オブジェクトを検出できます。特殊なデバイスを使用すると、透明なオブジェクトや、色やコントラストの変化が異なるオブジェクトを検出することもできます。以下に説明するさまざまなタイプの光学センサー。
スルービームセンサー
システムは、送信機と受信機が互いに反対側に配置された2つの別個のコンポーネントで構成されています。送信機は光ビームを受信機に投射します。光ビームの遮断は、受信機によるスイッチ信号として解釈されます。中断が発生する場所は関係ありません。
利点： 長い動作距離を実現でき、認識はオブジェクトの表面構造、色、反射率に依存しません。
高い操作上の信頼性を保証するには、オブジェクトが光線を完全に遮るのに十分な大きさであることを確認する必要があります。
再帰反射センサー
送信機と受信機は両方とも同じ家にあり、反射器を介して放出された光線は受信機に戻されます。光ビームが遮断されると、スイッチング動作が開始されます。中断が発生する場所は重要ではありません。
利点： 再帰反射センサーは、スイッチングポイントを使用して長い動作距離を可能にします。これは、取り付け作業をほとんど必要とせずに正確に再現可能です。光ビームを遮るすべての物体は、その表面構造や色に関係なく正確に検出されます。
拡散反射センサー
送信機と受信機の両方が1つのハウジングにあります。透過光は、検出対象物で反射されます。
利点： 受信機での拡散光強度がスイッチング条件として機能します。感度設定に関係なく、後部は常に前部よりもよく反射します。これは、誤ったスイッチング操作の結果につながります。
光学センサー用のさまざまな光源
光源には多くの種類があります。トーチの炎を燃やす太陽と光は、光学を研究するために使用された最初の光源でした。実際のところ、特定の（排出された）物質（ヨウ素、塩素、水銀イオンなど）からの光は、依然として光スペクトルの基準点を提供します。光通信の重要な要素の1つは、単色光源です。光通信では、光源は単色でコンパクトで長持ちする必要があります。ここに2つの異なるタイプの光源があります。
1。 LED（発光ダイオード）
nドープ半導体とpドープ半導体の接合部で電子が正孔と再結合する過程で、エネルギーが光の形で放出されます。励起は外部電圧を印加することによって行われ、再結合が行われるか、別の光子として刺激される可能性があります。これにより、LEDライトと光学デバイスの結合が容易になります。
2。レーザー（誘導放出放射による光増幅）
特殊なガラス、結晶、またはガスの原子内の電子が電流からエネルギーを吸収すると、レーザーが生成されます。励起された電子は、原子核の周りの低エネルギー軌道から高エネルギー軌道に移動します。それらが通常の状態または基底状態に戻ると、これにより電子が光子（光の粒子）を放出します。これらの光子はすべて同じ波長でコヒーレントです。通常の可視光は複数の波長で構成されており、コヒーレントではありません。
光学センサーのアプリケーション
これらの光学センサーの用途は、コンピューターからモーションディテクターまで多岐にわたります。光学センサーが効果的に機能するためには、測定する特性に対する感度を維持できるように、アプリケーションに適したタイプである必要があります。光学センサーは、コンピューター、コピー機（xerox）、暗闇で自動的に点灯するランプなど、多くの一般的なデバイスの不可欠な部分です。また、一般的なアプリケーションには、アラームシステム、写真用フラッシュのシンクロ、物体の存在を検出できるシステムなどがあります。
周囲光センサー
ほとんどの場合、このセンサーは携帯電話で見られます。バッテリーの寿命を延ばし、環境に合わせて最適化された見やすいディスプレイを実現します。
生物医学アプリケーション
光学センサーは、生物医学分野で強力なアプリケーションを持っています。いくつかの例調整可能なダイオードレーザーを使用した呼吸分析、光学式心拍数モニター光学式心拍数モニターは、光を使用して心拍数を測定します。 LEDが皮膚を通して光り、光学センサーが反射して戻ってきた光を調べます。血液はより多くの光を吸収するため、光レベルの変動は心拍数に変換できます。このプロセスはフォトプレチスモグラフィーと呼ばれます。
光学センサーベースの液面インジケーター
光学センサーベースの液面インジケーターは、2つの主要部分で構成され、赤外線LEDと光トランジスタを組み合わせたものと前面の透明なプリズムチップで構成されています。 LEDは赤外線を外側に投射します。センサーの先端が空気に囲まれていると、光はトランジスタに戻る前に先端内で跳ね返って反応します。センサーを液体に浸すと、光は全体に分散し、トランジスタに戻る量は少なくなります。トランジスタへの反射光の量は出力レベルに影響を与え、ポイントレベルの検出を可能にします
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