JP2017161424A - Optical component sensor - Google Patents

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渡部 祥文
Yoshifumi Watabe
祥文 渡部
高田 裕司
Yuji Takada
裕司 高田
福島 博司
Hiroshi Fukushima
博司 福島
末広 善文
Yoshifumi Suehiro
善文 末広
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical component sensor capable of highly accurately detecting a predetermined component.SOLUTION: An optical component sensor 1 comprises: a detection light source 21 which emits detection light LD1; a reference light source 22 which emits reference light LR1; a detection light-receiving element 31 which receives reflection detection light LD2 which is at least a part of the detection light LD1 reflected by an object 2; a reference light-receiving element 32 which receives reflection reference light LR2 which is at least a part of the reference light LR1 reflected by the object 2; a distance measuring unit 75 which measures the distance to the object 2; a temperature and humidity detecting unit 85 which detects a temperature and humidity of a space 3; a correcting unit 90 which corrects a detection signal corresponding to the reflection detection light LD2 on the basis of an absolute humidity calculated on the basis of the temperature and humidity detected by the temperature and humidity detecting unit 85, the distance measured by the distance measuring unit 75, and an absorption coefficient; and a signal processing circuit 95 which detects a component contained in the object 2 on the basis of the detection signal corrected by the correcting unit 90 and a reference signal corresponding to the reflection reference light LR2.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、検知光と参照光とを用いて所定の成分を検知する光学式成分センサに関する。   The present invention relates to an optical component sensor that detects a predetermined component using detection light and reference light.

従来、水分による赤外線の吸収を利用して、水分量を測定する赤外線水分計が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された赤外線水分計では、互いに異なる複数の波長域の赤外光を紙に照射し、紙によって透過及び散乱された赤外光の強度に基づいて、紙に含まれる水分量を検出する。赤外線水分計では、湿気(水蒸気)の影響を軽減するために、赤外光の波長域をフィルタによって調整している。   Conventionally, an infrared moisture meter that measures the amount of moisture using absorption of infrared rays by moisture is known (see, for example, Patent Document 1). In the infrared moisture meter described in Patent Document 1, the amount of moisture contained in the paper is based on the intensity of infrared light transmitted and scattered by the paper by irradiating the paper with infrared light in a plurality of different wavelength ranges. Is detected. In the infrared moisture meter, in order to reduce the influence of moisture (water vapor), the wavelength range of infrared light is adjusted by a filter.

特開平5−118984号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-118984

上記従来の赤外線水分計が備える複数のフィルタには、水分による吸収を受ける波長域の赤外線を通過させるフィルタと、水分などによる吸収を受けることが少なく、かつ、水蒸気による吸収を受ける波長域の赤外線を通過させるフィルタとが含まれる。このとき、当該2つのフィルタには、水分による吸収率と、水蒸気による吸収率とが同程度になる波長域の赤外線を透過させることが要求される。   The plurality of filters provided in the conventional infrared moisture meter include a filter that transmits infrared rays in a wavelength range that is absorbed by moisture, and an infrared ray in a wavelength range that is less likely to be absorbed by moisture and that is absorbed by water vapor. And a filter that passes through. At this time, the two filters are required to transmit infrared rays in a wavelength region in which the absorption rate due to moisture and the absorption rate due to water vapor are approximately the same.

一般的に、量産した複数のフィルタには、波長特性(中心波長、透過率、半値幅、遮断率など)にばらつきが発生する。また、フィルタの波長特性だけでなく、ランプ及び受光素子の波長特性との掛け合わせによる赤外エネルギーを考慮したマッチングが必要になる。したがって、水分による吸収率と水蒸気による吸収率とを同程度にすることは、製造上非常に難しい。製造上の各部品の特性ばらつきを許容した場合には、水分量の検出精度が著しく低下する。   In general, a plurality of mass-produced filters have variations in wavelength characteristics (center wavelength, transmittance, half-value width, cutoff rate, etc.). Further, matching is required in consideration of not only the wavelength characteristics of the filter but also the infrared energy by multiplication with the wavelength characteristics of the lamp and the light receiving element. Therefore, it is very difficult to manufacture the moisture absorption rate and the water vapor absorption rate at the same level. In the case where the variation in characteristics of each part in manufacturing is allowed, the detection accuracy of the moisture amount is remarkably lowered.

そこで、本発明は、所定の成分を精度良く検出することができる光学式成分センサを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical component sensor that can accurately detect a predetermined component.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る光学式成分センサは、所定の成分による吸収波長を含む検知光を発する第1光源と、前記成分による吸収波長を含まない参照光を発する第2光源と、前記第1光源及び前記第2光源を収容する筐体と、前記筐体の外部に位置している対象物によって反射された前記検知光の少なくとも一部である反射検知光を受光する、前記筐体内に収容された第1受光素子と、前記対象物によって反射された前記参照光の少なくとも一部である反射参照光を受光する、前記筐体内に収容された第2受光素子と、前記筐体から前記対象物までの距離を測定する測距部と、前記筐体と前記対象物との間の空間の温度及び湿度を検知する温湿度検知部と、前記温湿度検知部によって検知された温度及び湿度に基づいて算出された絶対湿度と、前記測距部によって測定された距離と、予め定められた第1吸光係数とに基づいて、前記第1受光素子から出力された前記反射検知光に対応する検知信号を補正する補正部と、前記補正部によって補正された検知信号と、前記第2受光素子から出力された前記反射参照光に対応する参照信号とに基づいて、前記対象物が含む前記成分を検知する信号処理回路とを備える。   To achieve the above object, an optical component sensor according to an aspect of the present invention includes a first light source that emits detection light that includes an absorption wavelength due to a predetermined component, and a reference light that does not include the absorption wavelength due to the component. 2 light sources, a housing that houses the first light source and the second light source, and reflected detection light that is at least part of the detection light reflected by an object located outside the housing. A first light receiving element housed in the housing, and a second light receiving element housed in the housing that receives reflected reference light that is at least part of the reference light reflected by the object. A distance measuring unit for measuring a distance from the housing to the object, a temperature / humidity detecting unit for detecting temperature and humidity of a space between the housing and the object, and the temperature / humidity detecting unit. Based on detected temperature and humidity Based on the calculated absolute humidity, the distance measured by the distance measuring unit, and a predetermined first extinction coefficient, a detection signal corresponding to the reflected detection light output from the first light receiving element is obtained. The component included in the object is detected based on a correction unit to be corrected, a detection signal corrected by the correction unit, and a reference signal corresponding to the reflected reference light output from the second light receiving element. And a signal processing circuit.

本発明に係る光学式成分センサによれば、所定の成分を精度良く検出することができる。   The optical component sensor according to the present invention can detect a predetermined component with high accuracy.

実施の形態に係る光学式成分センサの構成と対象物とを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure and target object of the optical component sensor which concern on embodiment. 実施の形態に係る光学式成分センサの機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the optical component sensor which concerns on embodiment. 実施の形態に係る光学式成分センサの検知光の光路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the optical path of the detection light of the optical component sensor which concerns on embodiment. 実施の形態に係る光学式成分センサの参照光の光路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the optical path of the reference light of the optical component sensor which concerns on embodiment. 水分と水蒸気との吸光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the absorption spectrum of a water | moisture content and water vapor | steam. 実施の形態に係る光学式成分センサの検知光及び参照光のスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of the detection light of the optical component sensor which concerns on embodiment, and reference light. 実施の形態に係る光学式成分センサの受光素子の感度特性を示す図である。It is a figure which shows the sensitivity characteristic of the light receiving element of the optical component sensor which concerns on embodiment. 実施の形態に係る光学式成分センサの光学フィルタの透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmission spectrum of the optical filter of the optical component sensor which concerns on embodiment. 実施の形態に係る三角測距法による距離の測定原理を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the measurement principle of the distance by the triangulation method which concerns on embodiment. 変形例1に係る三角測距法による距離の測定原理を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the measurement principle of the distance by the triangulation method which concerns on the modification 1. 変形例2に係る光飛行時間測距法による距離の測定原理を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the measurement principle of the distance by the optical time-of-flight ranging method which concerns on the modification 2.

以下では、本発明の実施の形態に係る光学式成分センサについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、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、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す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。   Below, the optical component sensor which concerns on embodiment of this invention is demonstrated in detail using drawing. Note that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Therefore, numerical values, shapes, materials, components, arrangement and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.

また、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。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。   Each figure is a mimetic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Therefore, for example, the scales and the like do not necessarily match in each drawing. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected about the substantially same structure, The overlapping description is abbreviate | omitted or simplified.

(実施の形態)
[概要]
まず、実施の形態に係る光学式成分センサの概要について説明する。
(Embodiment)
[Overview]
First, an outline of the optical component sensor according to the embodiment will be described.

図1は、本実施の形態に係る光学式成分センサ1の構成と対象物2とを示す図である。図2は、本実施の形態に係る光学式成分センサ1の機能構成を示すブロック図である。図3A及び図3Bはそれぞれ、本実施の形態に係る光学式成分センサ1の検知光及び参照光の光路の一例を示す図である。なお、図3A及び図3Bではそれぞれ、検知光及び参照光の代表的な光路のみを示している。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical component sensor 1 and an object 2 according to the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the optical component sensor 1 according to the present embodiment. 3A and 3B are diagrams showing examples of optical paths of detection light and reference light of the optical component sensor 1 according to the present embodiment, respectively. 3A and 3B show only typical optical paths of the detection light and the reference light, respectively.

光学式成分センサ1は、波長の異なる2つの光(検知光LD1及び参照光LR1)を対象物2に照射して、対象物2による反射光(反射検知光LD2及び反射参照光LR2)を受光することで、対象物2に含まれる成分を検知する非接触式の光学式成分センサである。本実施の形態では、図1に示すように、光学式成分センサ1は、空間3を隔てて離れた位置に位置する対象物2に含まれる水分を検知する。   The optical component sensor 1 irradiates the object 2 with two lights having different wavelengths (detection light LD1 and reference light LR1), and receives light reflected by the object 2 (reflection detection light LD2 and reflection reference light LR2). By doing so, it is a non-contact optical component sensor that detects a component contained in the object 2. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the optical component sensor 1 detects moisture contained in the object 2 located at a position spaced apart from the space 3.

対象物2は、特に限定されない場合、例えば衣類などである。例えば、光学式成分センサ1を衣類乾燥機などに取り付けることで、衣類の乾燥具合を確認することができる。これにより、乾燥のし過ぎによる衣類の痛みの発生などを抑制することができる。   The object 2 is, for example, clothing or the like when not particularly limited. For example, by attaching the optical component sensor 1 to a clothes dryer or the like, it is possible to check the drying condition of the clothes. Thereby, generation | occurrence | production of the pain of the clothing by drying too much can be suppressed.

空間3は、光学式成分センサ1と対象物2との間の空間(自由空間)であり、湿気(水蒸気)を含んでいる。空間3は、光学式成分センサ1の筐体10の外部空間である。   The space 3 is a space (free space) between the optical component sensor 1 and the object 2 and includes moisture (water vapor). The space 3 is an external space of the housing 10 of the optical component sensor 1.

図1に示すように、光学式成分センサ1は、筐体10と、検知用光源21と、参照用光源22と、検知用受光素子31と、参照用受光素子32と、光学素子40と、検知用レンズ51と、参照用レンズ52と、検知用フィルタ61と、参照用フィルタ62と、検知用アパーチャ71と、参照用アパーチャ72とを備える。また、図2に示すように、光学式成分センサ1は、測距部75と、制御回路80と、温湿度検知部85と、補正部90と、信号処理回路95とを備える。   As shown in FIG. 1, the optical component sensor 1 includes a housing 10, a detection light source 21, a reference light source 22, a detection light receiving element 31, a reference light receiving element 32, an optical element 40, A detection lens 51, a reference lens 52, a detection filter 61, a reference filter 62, a detection aperture 71, and a reference aperture 72 are provided. As shown in FIG. 2, the optical component sensor 1 includes a distance measurement unit 75, a control circuit 80, a temperature / humidity detection unit 85, a correction unit 90, and a signal processing circuit 95.

以下では、光学式成分センサ1の各構成要素について詳細に説明する。   Below, each component of the optical component sensor 1 is demonstrated in detail.

[筐体]
筐体10は、検知用光源21及び参照用光源22を収容する筐体である。図1に示すように、筐体10には、さらに、検知用受光素子31、参照用受光素子32、光学素子40、検知用レンズ51、参照用レンズ52、検知用フィルタ61、参照用フィルタ62、検知用アパーチャ71、及び、参照用アパーチャ72が収容されている。
[Case]
The housing 10 is a housing that houses the detection light source 21 and the reference light source 22. As shown in FIG. 1, the housing 10 further includes a detection light receiving element 31, a reference light receiving element 32, an optical element 40, a detection lens 51, a reference lens 52, a detection filter 61, and a reference filter 62. A detection aperture 71 and a reference aperture 72 are accommodated.

筐体10は、遮光性の材料から形成されている。これにより、外光が筐体10内に入射するのを抑制することができる。具体的には、筐体10は、検知用受光素子31及び参照用受光素子32が受光する光に対して遮光性を有する。より具体的には、筐体10は、反射検知光LD2(検知光LD1)及び反射参照光LR2(参照光LR1)に対して遮光性を有し、例えば、樹脂材料又は金属材料から形成される。   The housing 10 is made of a light shielding material. Thereby, it can suppress that external light injects into the housing | casing 10. FIG. Specifically, the housing 10 has a light shielding property against light received by the detection light receiving element 31 and the reference light receiving element 32. More specifically, the housing 10 has a light blocking property with respect to the reflected detection light LD2 (detection light LD1) and the reflected reference light LR2 (reference light LR1), and is formed of, for example, a resin material or a metal material. .

筐体10の外壁には、開口が設けられ、当該開口に検知用レンズ51及び参照用レンズ52が取り付けられている。また、図示しないが、筐体10の外壁には、検知用光源21及び参照用光源22が発した光を外部に出射するための開口が設けられている。   An opening is provided in the outer wall of the housing 10, and a detection lens 51 and a reference lens 52 are attached to the opening. Although not shown, an opening for emitting light emitted from the detection light source 21 and the reference light source 22 to the outside is provided on the outer wall of the housing 10.

[検知用光源]
検知用光源21は、所定の成分による吸収波長を含む検知光LD1を発する第1光源の一例である。具体的には、検知用光源21は、水分による吸収波長をピーク波長として含む検知光LD1を発する分散光源である。検知用光源21が発した検知光LD1は、図3Aに示すように、光学素子40によって反射されて筐体10の外部に出射される。
[Light source for detection]
The detection light source 21 is an example of a first light source that emits detection light LD1 including an absorption wavelength of a predetermined component. Specifically, the detection light source 21 is a dispersed light source that emits detection light LD1 including an absorption wavelength due to moisture as a peak wavelength. As shown in FIG. 3A, the detection light LD1 emitted from the detection light source 21 is reflected by the optical element 40 and emitted to the outside of the housing 10.

図4は、水分と水蒸気との吸光スペクトルを示す図である。図4に示すように、水分は、約1450nm及び約1900nmの波長に吸収ピークを有する。水蒸気は、水分の吸収ピークよりやや低い波長、具体的には約1350nm〜1400nm及び約1800nm〜1900nmの波長に吸収ピークを有する。   FIG. 4 is a diagram showing absorption spectra of moisture and water vapor. As shown in FIG. 4, moisture has absorption peaks at wavelengths of about 1450 nm and about 1900 nm. Water vapor has absorption peaks at wavelengths slightly lower than the absorption peak of moisture, specifically at wavelengths of about 1350 nm to 1400 nm and about 1800 nm to 1900 nm.

図5は、本実施の形態に係る光学式成分センサ1の検知光及び参照光のスペクトルを示す図である。図5に示すように、検知光LD1は、水分による吸収波長である1450nmをピーク波長として含む赤外光である。図4と図5とを比較して分かるように、検知光LD1は、水分だけでなく、水蒸気によっても吸収される波長成分を含んでいる。   FIG. 5 is a diagram illustrating spectra of detection light and reference light of the optical component sensor 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the detection light LD1 is infrared light including 1450 nm, which is an absorption wavelength due to moisture, as a peak wavelength. As can be seen by comparing FIG. 4 and FIG. 5, the detection light LD1 includes a wavelength component that is absorbed not only by water but also by water vapor.

検知用光源21は、例えば、図5の実線で示すスペクトルを有する赤外光を発する発光素子である。発光素子は、例えば、LED(Light Emitting Diode)素子であるが、これに限らない。発光素子としては、半導体レーザ素子又は有機EL(Electro Luminescence)素子などを用いてもよい。   The detection light source 21 is, for example, a light emitting element that emits infrared light having a spectrum indicated by a solid line in FIG. The light emitting element is, for example, an LED (Light Emitting Diode) element, but is not limited thereto. As the light emitting element, a semiconductor laser element or an organic EL (Electro Luminescence) element may be used.

検知用光源21は、図1に示すように、筐体10内の所定の位置に固定されている。本実施の形態では、検知用光源21は、光学素子40を間に挟んで、参照用受光素子32と向かい合うように配置されている。   As shown in FIG. 1, the detection light source 21 is fixed at a predetermined position in the housing 10. In the present embodiment, the detection light source 21 is disposed so as to face the reference light receiving element 32 with the optical element 40 interposed therebetween.

[参照用光源]
参照用光源22は、所定の成分による吸収波長を含まない参照光LR1を発する第2光源の一例(分散光源)である。図5に示すように、参照光LR1は、水分による吸収波長である約1450nmの波長を含まずに、例えば、当該吸収波長とは異なる約1300nmの波長をピーク波長として含んでいる。参照用光源22が発した参照光LR1は、図3Bに示すように、光学素子40によって反射されて筐体10の外部に出射される。
[Reference light source]
The reference light source 22 is an example (dispersed light source) of a second light source that emits reference light LR1 that does not include an absorption wavelength due to a predetermined component. As shown in FIG. 5, the reference light LR1 does not include a wavelength of about 1450 nm that is an absorption wavelength due to moisture, but includes, for example, a wavelength of about 1300 nm different from the absorption wavelength as a peak wavelength. The reference light LR1 emitted from the reference light source 22 is reflected by the optical element 40 and emitted to the outside of the housing 10 as shown in FIG. 3B.

なお、吸収波長を含まないとは、吸収波長を全く含まないことのみを意味する訳ではない。参照光LR1は、ピーク波長に比べて十分に小さい強度の吸収波長を含んでもよい。例えば、参照光LR1は、検知分解能より小さい強度の吸収波長を含んでもよい。   Note that not including the absorption wavelength does not mean only not including the absorption wavelength at all. The reference light LR1 may include an absorption wavelength whose intensity is sufficiently smaller than the peak wavelength. For example, the reference light LR1 may include an absorption wavelength with an intensity smaller than the detection resolution.

参照用光源22は、例えば、図5の破線で示すスペクトルを有する赤外光を発する発光素子である。すなわち、参照用光源22は、検知用光源21が発する赤外光のピーク波長とは異なる波長をピーク波長として含む赤外光を発する。発光素子は、例えば、LED素子であるが、半導体レーザ素子又は有機EL素子などでもよい。   The reference light source 22 is, for example, a light emitting element that emits infrared light having a spectrum indicated by a broken line in FIG. That is, the reference light source 22 emits infrared light including a peak wavelength that is different from the peak wavelength of the infrared light emitted from the detection light source 21. The light emitting element is, for example, an LED element, but may be a semiconductor laser element or an organic EL element.

参照用光源22は、図1に示すように、筐体10内の所定の位置に固定されている。本実施の形態では、参照用光源22は、光学素子40を間に挟んで、検知用受光素子31と向かい合うように配置されている。   The reference light source 22 is fixed to a predetermined position in the housing 10 as shown in FIG. In the present embodiment, the reference light source 22 is disposed so as to face the detection light receiving element 31 with the optical element 40 interposed therebetween.

[検知用受光素子]
検知用受光素子31は、対象物2によって反射された検知光LD1の少なくとも一部である反射検知光LD2を受光する第1受光素子の一例である。検知用受光素子31は、受光した反射検知光LD2を光電変換することで、反射検知光LD2の受光量(すなわち、強度)に応じた電気信号である検知信号を生成する。生成された検知信号は、信号処理回路95に出力される。なお、本実施の形態では、検知信号は、測距部75にも出力され、対象物2までの距離Lの測定(すなわち、測距)に利用される。
[Light-receiving element for detection]
The detection light receiving element 31 is an example of a first light receiving element that receives the reflected detection light LD2 that is at least part of the detection light LD1 reflected by the object 2. The detection light receiving element 31 photoelectrically converts the received reflection detection light LD2 to generate a detection signal that is an electrical signal corresponding to the amount of received light (that is, intensity) of the reflection detection light LD2. The generated detection signal is output to the signal processing circuit 95. In the present embodiment, the detection signal is also output to the distance measuring unit 75 and used for measurement of the distance L to the object 2 (that is, distance measurement).

反射検知光LD2は、検知光LD1が対象物2によって反射された光である。反射検知光LD2のピーク波長は、検知光LD1のピーク波長(約1450nm)と同じである。   The reflected detection light LD2 is light that is reflected by the object 2 from the detection light LD1. The peak wavelength of the reflected detection light LD2 is the same as the peak wavelength of the detection light LD1 (about 1450 nm).

図6は、本実施の形態に係る光学式成分センサ1の受光素子の感度特性を示す図である。本実施の形態では、図6に示す特性を有する受光素子を、検知用受光素子31及び参照用受光素子32の各々に用いる。   FIG. 6 is a diagram showing sensitivity characteristics of the light receiving element of the optical component sensor 1 according to the present embodiment. In the present embodiment, a light receiving element having the characteristics shown in FIG. 6 is used for each of the detection light receiving element 31 and the reference light receiving element 32.

具体的には、図6に示すように、検知用受光素子31の受光感度は、1000nm〜1600nmの範囲の波長に対して正の相関を有する。なお、検知用受光素子31の受光感度は、これに限定されず、例えば、各波長に対して略一定の感度でもよい。   Specifically, as shown in FIG. 6, the light receiving sensitivity of the detection light receiving element 31 has a positive correlation with a wavelength in the range of 1000 nm to 1600 nm. The light receiving sensitivity of the detection light receiving element 31 is not limited to this, and may be, for example, a substantially constant sensitivity with respect to each wavelength.

このように、検知用受光素子31は、反射検知光LD2(検知光LD1)のピーク波長に対して十分に強い受光感度を有する。したがって、検知用受光素子31は、反射検知光LD2を受光し、受光量に応じた電気信号(検知信号)を生成することができる。   Thus, the detection light receiving element 31 has a sufficiently high light reception sensitivity with respect to the peak wavelength of the reflected detection light LD2 (detection light LD1). Therefore, the detection light receiving element 31 can receive the reflection detection light LD2 and generate an electrical signal (detection signal) corresponding to the amount of received light.

検知用受光素子31は、筐体10内に収容されている。例えば、検知用受光素子31は、受光面が検知用レンズ51の焦点に位置するように筐体10内に固定されている。   The detection light receiving element 31 is accommodated in the housing 10. For example, the detection light receiving element 31 is fixed in the housing 10 so that the light receiving surface is positioned at the focal point of the detection lens 51.

検知用受光素子31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、検知用受光素子31は、フォトトランジスタ、又は、イメージセンサでもよい。なお、検知用受光素子31と参照用受光素子32とは、1つのイメージセンサの異なる領域を利用してもよい。   The detection light receiving element 31 is, for example, a photodiode, but is not limited thereto. For example, the detection light receiving element 31 may be a phototransistor or an image sensor. The detection light receiving element 31 and the reference light receiving element 32 may use different regions of one image sensor.

[参照用受光素子]
参照用受光素子32は、対象物2によって反射された参照光LR1の少なくとも一部である反射参照光LR2を受光する第2受光素子の一例である。参照用受光素子32は、受光した反射参照光LR2を光電変換することで、反射参照光LR2の受光量に応じた電気信号である参照信号を生成する。生成された参照信号は、信号処理回路95に出力される。なお、本実施の形態では、参照信号は、測距部75にも出力され、測距に利用される。
[Reference light receiving element]
The reference light receiving element 32 is an example of a second light receiving element that receives the reflected reference light LR2 that is at least a part of the reference light LR1 reflected by the object 2. The reference light receiving element 32 photoelectrically converts the received reflected reference light LR2 to generate a reference signal that is an electrical signal corresponding to the amount of light received by the reflected reference light LR2. The generated reference signal is output to the signal processing circuit 95. In the present embodiment, the reference signal is also output to the distance measuring unit 75 and used for distance measurement.

反射参照光LR2は、参照光LR1が対象物2によって反射された光である。反射参照光LR2のピーク波長は、参照光LR1のピーク波長(約1300nm)と同じである。   The reflected reference light LR2 is light obtained by reflecting the reference light LR1 by the object 2. The peak wavelength of the reflected reference light LR2 is the same as the peak wavelength (about 1300 nm) of the reference light LR1.

参照用受光素子32の受光感度は、図6に示す特性を有する。つまり、参照用受光素子32は、反射参照光LR2(参照光LR1)のピーク波長に対して十分に強い受光感度を有する。したがって、参照用受光素子32は、反射参照光LR2を受光し、各々の受光量に応じた電気信号(参照信号)を生成することができる。   The light receiving sensitivity of the reference light receiving element 32 has the characteristics shown in FIG. That is, the reference light receiving element 32 has sufficiently high light receiving sensitivity with respect to the peak wavelength of the reflected reference light LR2 (reference light LR1). Therefore, the reference light receiving element 32 can receive the reflected reference light LR2 and generate an electrical signal (reference signal) corresponding to each received light amount.

参照用受光素子32は、筐体10内に収容されている。例えば、参照用受光素子32は、受光面が参照用レンズ52の焦点に位置するように筐体10内に固定されている。   The reference light receiving element 32 is accommodated in the housing 10. For example, the reference light receiving element 32 is fixed in the housing 10 so that the light receiving surface is located at the focal point of the reference lens 52.

参照用受光素子32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、参照用受光素子32は、フォトトランジスタ、又は、イメージセンサでもよい。   The reference light receiving element 32 is, for example, a photodiode, but is not limited thereto. For example, the reference light receiving element 32 may be a phototransistor or an image sensor.

[光学素子]
光学素子40は、検知光LD1及び参照光LR1を、同軸かつ同スポットサイズで筐体10から対象物2に向けて出射する。光学素子40は、例えば、凹状の反射面を有し、当該反射面によって検知光LD1及び参照光LR1を反射する。検知光LD1及び参照光LR1は、例えば、光学素子40の反射面によって、互いに同じ方向に同じ配光角で反射される。
[Optical element]
The optical element 40 emits the detection light LD1 and the reference light LR1 from the housing 10 toward the object 2 in the same spot size. The optical element 40 has, for example, a concave reflection surface, and the detection light LD1 and the reference light LR1 are reflected by the reflection surface. The detection light LD1 and the reference light LR1 are reflected at the same light distribution angle in the same direction by the reflection surface of the optical element 40, for example.

光学素子40によって反射された検知光LD1及び参照光LR1はそれぞれ、筐体10の外部に位置する対象物2に向けて出射される。図3A及び図3Bに示すように、筐体10の外部に出射された検知光LD1及び参照光LR1は、対象物2の略同じ部分に略同じスポットサイズで照射される。   Each of the detection light LD1 and the reference light LR1 reflected by the optical element 40 is emitted toward the object 2 located outside the housing 10. As shown in FIGS. 3A and 3B, the detection light LD1 and the reference light LR1 emitted to the outside of the housing 10 are applied to substantially the same portion of the object 2 with approximately the same spot size.

光学素子40は、例えば、凹面を有する所定形状に成形された樹脂成形体に金属薄膜を蒸着法などによって成膜することで形成される。   The optical element 40 is formed, for example, by depositing a metal thin film by a vapor deposition method or the like on a resin molded body formed into a predetermined shape having a concave surface.

[検知用レンズ]
検知用レンズ51は、対象物2によって反射された反射検知光LD2を検知用受光素子31に集光するための集光レンズである。検知用レンズ51は、例えば、焦点が検知用受光素子31の受光面に位置するように筐体10に固定されている。検知用レンズ51は、例えば、樹脂製の凸レンズであるが、これに限らない。
[Detection lens]
The detection lens 51 is a condensing lens for condensing the reflected detection light LD <b> 2 reflected by the object 2 onto the detection light receiving element 31. For example, the detection lens 51 is fixed to the housing 10 so that the focal point is located on the light receiving surface of the detection light receiving element 31. The detection lens 51 is, for example, a resin convex lens, but is not limited thereto.

[参照用レンズ]
参照用レンズ52は、対象物2によって反射された反射参照光LR2を参照用受光素子32に集光するための集光レンズである。参照用レンズ52は、例えば、焦点が参照用受光素子32の受光面に位置するように筐体10に固定されている。参照用レンズ52は、例えば、樹脂製の凸レンズであるが、これに限らない。
[Reference lens]
The reference lens 52 is a condensing lens for condensing the reflected reference light LR <b> 2 reflected by the object 2 on the reference light receiving element 32. For example, the reference lens 52 is fixed to the housing 10 so that the focal point is located on the light receiving surface of the reference light receiving element 32. The reference lens 52 is, for example, a resin convex lens, but is not limited thereto.

[検知用フィルタ]
検知用フィルタ61は、検知用受光素子31に入射する反射検知光LD2の光路上に設けられた第1フィルタの一例である。本実施の形態では、図1に示すように、検知用フィルタ61は、検知用レンズ51と検知用アパーチャ71との間に配置されている。検知用フィルタ61は、反射検知光LD2を透過し、かつ、反射参照光LR3を吸収する。このため、図3Bに示すように、反射参照光LR3は、検知用フィルタ61によって吸収されて検知用受光素子31にはほとんど到達しない。
[Detection filter]
The detection filter 61 is an example of a first filter provided on the optical path of the reflected detection light LD2 incident on the detection light receiving element 31. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the detection filter 61 is disposed between the detection lens 51 and the detection aperture 71. The detection filter 61 transmits the reflected detection light LD2 and absorbs the reflected reference light LR3. Therefore, as shown in FIG. 3B, the reflected reference light LR3 is absorbed by the detection filter 61 and hardly reaches the detection light receiving element 31.

図7は、本実施の形態に係る光学フィルタの透過スペクトルを示す図である。図7に示すように、検知用フィルタ61は、反射検知光LD2のピーク波長である1450nmの光を透過し、反射参照光LR3のピーク波長である1300nmの光を吸収する。なお、検知用フィルタ61は、1300nmの光の一部を透過してもよい。すなわち、検知用フィルタ61は、反射検知光LD2の透過量よりも少ない透過量で反射参照光LR3を透過してもよい。   FIG. 7 is a diagram showing a transmission spectrum of the optical filter according to the present embodiment. As shown in FIG. 7, the detection filter 61 transmits 1450 nm light, which is the peak wavelength of the reflected detection light LD2, and absorbs light of 1300 nm, which is the peak wavelength of the reflected reference light LR3. The detection filter 61 may transmit a part of 1300 nm light. That is, the detection filter 61 may transmit the reflected reference light LR3 with a transmission amount smaller than the transmission amount of the reflected detection light LD2.

[参照用フィルタ]
参照用フィルタ62は、参照用受光素子32に入射する反射参照光LR2の光路上に設けられた第2フィルタの一例である。本実施の形態では、図1に示すように、参照用フィルタ62は、参照用レンズ52と参照用アパーチャ72との間に配置されている。参照用フィルタ62は、反射参照光LR2を透過し、かつ、反射検知光LD3を吸収する。このため、図3Aに示すように、反射検知光LD3は、参照用フィルタ62によって吸収されて参照用受光素子32にはほとんど到達しない。
[Filter for reference]
The reference filter 62 is an example of a second filter provided on the optical path of the reflected reference light LR2 incident on the reference light receiving element 32. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the reference filter 62 is disposed between the reference lens 52 and the reference aperture 72. The reference filter 62 transmits the reflected reference light LR2 and absorbs the reflected detection light LD3. Therefore, as shown in FIG. 3A, the reflection detection light LD3 is absorbed by the reference filter 62 and hardly reaches the reference light receiving element 32.

図7に示すように、参照用フィルタ62は、反射参照光LR2のピーク波長である1300nmの光を透過し、反射検知光LD3のピーク波長である1450nmの光を吸収する。なお、参照用フィルタ62は、1450nmの光の一部を透過してもよい。すなわち、参照用フィルタ62は、反射参照光LR2の透過量よりも少ない透過量で反射検知光LD3を透過してもよい。   As shown in FIG. 7, the reference filter 62 transmits 1300 nm light, which is the peak wavelength of the reflected reference light LR2, and absorbs 1450 nm light, which is the peak wavelength of the reflected detection light LD3. Note that the reference filter 62 may transmit a part of light of 1450 nm. That is, the reference filter 62 may transmit the reflected detection light LD3 with a transmission amount smaller than the transmission amount of the reflected reference light LR2.

[検知用アパーチャ]
検知用アパーチャ71は、検知用受光素子31の受光面の前方に設けられ、反射検知光LD2の入射角度に応じて反射検知光LD2の一部を遮蔽する第1アパーチャの一例である。例えば、検知用アパーチャ71は、所定の径の開口(スリット)が設けられた遮光性の部材である。検知用アパーチャ71は、反射検知光LD2の入射角度が大きい程、反射検知光LD2をより多く遮蔽する。したがって、検知用アパーチャ71を通過する反射検知光LD2の光量が少なくなるので、検知用受光素子31での受光量が小さくなる。
[Detection aperture]
The detection aperture 71 is an example of a first aperture that is provided in front of the light receiving surface of the detection light receiving element 31 and shields a part of the reflection detection light LD2 according to the incident angle of the reflection detection light LD2. For example, the detection aperture 71 is a light-shielding member provided with an opening (slit) having a predetermined diameter. The detection aperture 71 shields more reflected detection light LD2 as the incident angle of the reflected detection light LD2 is larger. Accordingly, the amount of the reflected detection light LD2 that passes through the detection aperture 71 is reduced, so that the amount of light received by the detection light receiving element 31 is reduced.

なお、検知用アパーチャ71は、対象物2までの距離Lを測定するのに用いられる部材である。したがって、検知信号を利用した測距を行わない場合は、検知用アパーチャ71は設けられていなくてもよい。参照用アパーチャ72についても同様である。詳細については、変形例1及び2で説明する。   The detection aperture 71 is a member used to measure the distance L to the object 2. Therefore, when the distance measurement using the detection signal is not performed, the detection aperture 71 may not be provided. The same applies to the reference aperture 72. Details will be described in Modifications 1 and 2.

[参照用アパーチャ]
参照用アパーチャ72は、参照用受光素子32の受光面の前方に設けられ、反射参照光LR2の入射角度に応じて反射参照光LR2の一部を遮蔽する第2アパーチャの一例である。例えば、参照用アパーチャ72は、所定の径の開口(スリット)が設けられた遮光性の部材である。参照用アパーチャ72は、反射参照光LR2の入射角度が大きい程、反射参照光LR2をより多く遮蔽する。したがって、参照用アパーチャ72を通過する反射参照光LR2の光量が少なくなるので、参照用受光素子32での受光量が小さくなる。
[Reference Aperture]
The reference aperture 72 is an example of a second aperture that is provided in front of the light receiving surface of the reference light receiving element 32 and shields a part of the reflected reference light LR2 according to the incident angle of the reflected reference light LR2. For example, the reference aperture 72 is a light-shielding member provided with an opening (slit) having a predetermined diameter. The reference aperture 72 shields the reflected reference light LR2 more as the incident angle of the reflected reference light LR2 is larger. Accordingly, the amount of the reflected reference light LR2 that passes through the reference aperture 72 is reduced, so that the amount of light received by the reference light receiving element 32 is reduced.

[測距部]
測距部75は、筐体10から対象物2までの距離Lを測定する。本実施の形態では、測距部75は、三角測距法により距離Lを測定する。
[Rangefinder]
The distance measuring unit 75 measures a distance L from the housing 10 to the object 2. In the present embodiment, the distance measuring unit 75 measures the distance L by a triangulation method.

図8は、本実施の形態に係る三角測距法による距離の測定原理を示す模式図である。ここでは、参照用光源22が出射する参照光を用いて距離を測定する場合について説明する。なお、説明を簡単にするため、光学素子40などの他の部材については示していない。   FIG. 8 is a schematic diagram showing the principle of distance measurement by the triangulation method according to the present embodiment. Here, a case where the distance is measured using the reference light emitted from the reference light source 22 will be described. For simplicity of explanation, other members such as the optical element 40 are not shown.

図8には、参照用光源22及び参照用受光素子32からの距離が近い対象物2aと、当該距離が遠い対象物2bとが示されている。参照用光源22から発せられた参照光LRa1は、対象物2aによって反射され、その反射光である反射参照光LRa2は、参照用レンズ52及び参照用アパーチャ72を通過して参照用受光素子32に入射する。同様に、参照用光源22から発せられた参照光LRb1は、対象物2bによって反射され、その反射光である反射参照光LRb2は、参照用レンズ52及び参照用アパーチャ72を通過して参照用受光素子32に入射する。   FIG. 8 shows an object 2a having a short distance from the reference light source 22 and the reference light receiving element 32 and an object 2b having a long distance. The reference light LRa1 emitted from the reference light source 22 is reflected by the object 2a, and the reflected reference light LRa2 that is the reflected light passes through the reference lens 52 and the reference aperture 72 to the reference light receiving element 32. Incident. Similarly, the reference light LRb1 emitted from the reference light source 22 is reflected by the object 2b, and the reflected reference light LRb2 that is the reflected light passes through the reference lens 52 and the reference aperture 72 and is received for reference. Incident on the element 32.

図8に示すように、反射参照光LRa2は、参照用受光素子32の受光面に対して大きな入射角で(浅い角度で)に入射する。このため、参照用アパーチャ72を通過する際に、遮蔽される光量(ケラレ)が大きくなる。したがって、参照用受光素子32に入射する反射参照光LRa2の光量は小さい。   As shown in FIG. 8, the reflected reference light LRa2 is incident on the light receiving surface of the reference light receiving element 32 at a large incident angle (at a shallow angle). For this reason, the amount of light (vignetting) that is shielded when passing through the reference aperture 72 increases. Therefore, the amount of the reflected reference light LRa2 incident on the reference light receiving element 32 is small.

一方で、反射参照光LRb2は、参照用受光素子32の受光面に対して小さな入射角で(受光面に対してより垂直に近い方向から)入射する。このため、参照用アパーチャ72によって遮蔽される光量は少なくなるので、参照用受光素子32に入射する反射参照光LRb2の光量は大きい。   On the other hand, the reflected reference light LRb2 is incident on the light receiving surface of the reference light receiving element 32 at a small incident angle (from a direction perpendicular to the light receiving surface). For this reason, since the light quantity shielded by the reference aperture 72 is reduced, the light quantity of the reflected reference light LRb2 incident on the reference light receiving element 32 is large.

このように、参照用アパーチャ72を設けることで、参照用受光素子32に入射する反射参照光LR2の受光量が、反射参照光LR2の入射角に応じて変化する。図8に示すように、反射参照光LR2の入射角は、対象物2までの距離Lに依存する。具体的には、対象物2までの距離Lが大きい程(例えば、対象物2bの場合)、反射参照光LR2の入射角は小さくなって受光量は大きくなる。対象物2までの距離Lが小さい程(例えば、対象物2aの場合)、反射参照光LR2の入射角は大きくなって受光量は小さくなる。したがって、測距部75は、参照用受光素子32から出力される参照信号の強度(電圧レベル)に基づいて、対象物2までの距離Lを測定することができる。   Thus, by providing the reference aperture 72, the amount of received reflected reference light LR2 incident on the reference light receiving element 32 changes according to the incident angle of the reflected reference light LR2. As shown in FIG. 8, the incident angle of the reflected reference light LR <b> 2 depends on the distance L to the object 2. Specifically, the greater the distance L to the object 2 (for example, in the case of the object 2b), the smaller the incident angle of the reflected reference light LR2, and the greater the amount of received light. The smaller the distance L to the object 2 (for example, in the case of the object 2a), the larger the incident angle of the reflected reference light LR2 and the smaller the amount of received light. Therefore, the distance measuring unit 75 can measure the distance L to the object 2 based on the intensity (voltage level) of the reference signal output from the reference light receiving element 32.

なお、実際には、参照光LR1及び反射参照光LR2は、空間3に含まれる水蒸気によって吸収されるので、水蒸気量に応じて参照信号の強度も変化する。したがって、本実施の形態では、測距部75は、検知信号及び参照信号の比に基づいて距離Lを測定する。具体的には、図1に示すように、検知用受光素子31の前方にも同様の検知用アパーチャ71を設けることで、検知信号も距離Lの測定に利用する。   Actually, since the reference light LR1 and the reflected reference light LR2 are absorbed by the water vapor contained in the space 3, the intensity of the reference signal also changes according to the amount of water vapor. Therefore, in the present embodiment, the distance measuring unit 75 measures the distance L based on the ratio of the detection signal and the reference signal. Specifically, as shown in FIG. 1, by providing a similar detection aperture 71 in front of the detection light receiving element 31, the detection signal is also used for measuring the distance L.

例えば、湿気の影響を受けない環境下において、入射角の違いによる参照信号(又は検知信号)の出力変化率を予め計測しておく。測距部75は、図2に示すように、計測した出力変化率を示す出力変化パラメータ76を記憶している。例えば、測距部75は、不揮発性メモリなどの記憶部を有し、出力変化パラメータ76を記憶している。   For example, the output change rate of the reference signal (or detection signal) due to the difference in incident angle is measured in advance in an environment that is not affected by moisture. As shown in FIG. 2, the distance measuring unit 75 stores an output change parameter 76 indicating the measured output change rate. For example, the distance measuring unit 75 has a storage unit such as a nonvolatile memory, and stores an output change parameter 76.

測距部75は、例えば、マイクロコントローラで構成される。測距部75は、測距プログラム及び出力変化パラメータ76が格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。なお、測距部75、制御回路80、補正部90及び信号処理回路95などは、各々の専用のマイクロコントローラで実現されてもよく、あるいは、1つのマイクロコントローラで実現されてもよい。   The distance measuring unit 75 is composed of, for example, a microcontroller. The distance measuring unit 75 includes a non-volatile memory in which a distance measuring program and an output change parameter 76 are stored, a volatile memory that is a temporary storage area for executing the program, an input / output port, a processor that executes the program, and the like. Have. Note that the distance measurement unit 75, the control circuit 80, the correction unit 90, the signal processing circuit 95, and the like may be realized by each dedicated microcontroller, or may be realized by one microcontroller.

[制御回路]
制御回路80は、検知用光源21の発光と参照用光源22の発光とを個別に制御する。具体的には、制御回路80は、検知用光源21の発光及び消灯と、参照用光源22の発光及び消灯とを、独立して制御することができる。
[Control circuit]
The control circuit 80 individually controls the light emission of the detection light source 21 and the light emission of the reference light source 22. Specifically, the control circuit 80 can independently control the light emission and extinction of the detection light source 21 and the light emission and extinction of the reference light source 22.

例えば、制御回路80は、検知用光源21及び参照用光源22を時間排他的に発光させる。つまり、検知用光源21の発光期間と参照用光源22の発光期間とは、重複しない。具体的には、制御回路80は、検知用光源21及び参照用光源22を時間排他的に交互に繰り返し発光させる。例えば、制御回路80は、所定の周波数(例えば、1kHz)のパルス信号を検知用光源21及び参照用光源22に出力する。検知用光源21に出力するパルス信号と、参照用光源22に出力するパルス信号とは、各々のパルスが重複しないように同期されている。   For example, the control circuit 80 causes the detection light source 21 and the reference light source 22 to emit light exclusively in time. That is, the light emission period of the detection light source 21 and the light emission period of the reference light source 22 do not overlap. Specifically, the control circuit 80 causes the detection light source 21 and the reference light source 22 to repeatedly emit light alternately and exclusively in time. For example, the control circuit 80 outputs a pulse signal having a predetermined frequency (for example, 1 kHz) to the detection light source 21 and the reference light source 22. The pulse signal output to the detection light source 21 and the pulse signal output to the reference light source 22 are synchronized so that the respective pulses do not overlap.

例えば、検知用光源21のパルス信号は、オンデューティ比が50%以下のパルス信号である。参照用光源22のパルス信号は、検知用光源21のパルス信号の位相を180度ずらしたパルス信号である。これにより、検知用光源21の発光期間と参照用光源22の発光期間とを、同じ長さの期間とし、かつ、互いに重複しないようにすることができる。   For example, the pulse signal of the detection light source 21 is a pulse signal having an on-duty ratio of 50% or less. The pulse signal of the reference light source 22 is a pulse signal obtained by shifting the phase of the pulse signal of the detection light source 21 by 180 degrees. Thereby, the light emission period of the detection light source 21 and the light emission period of the reference light source 22 can be made to have the same length and not overlap each other.

図1には示していないが、制御回路80は、筐体10に収容されていてもよく、又は、筐体10の外側面に取り付けられていてもよい。あるいは、制御回路80は、無線通信などの通信機能を有し、制御用のパルス信号を検知用光源21及び参照用光源22に送信してもよい。   Although not shown in FIG. 1, the control circuit 80 may be housed in the housing 10 or attached to the outer surface of the housing 10. Alternatively, the control circuit 80 may have a communication function such as wireless communication, and may transmit a control pulse signal to the detection light source 21 and the reference light source 22.

制御回路80は、例えば、駆動回路及びマイクロコントローラで構成される。制御回路80は、光源の制御プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。   The control circuit 80 is composed of, for example, a drive circuit and a microcontroller. The control circuit 80 includes a nonvolatile memory in which a light source control program is stored, a volatile memory that is a temporary storage area for executing the program, an input / output port, and a processor that executes the program.

[温湿度検知部]
温湿度検知部85は、空間3の温度及び湿度を検知する温湿度センサである。本実施の形態では、温湿度検知部85は、検知した温度及び湿度を用いて空間3の絶対湿度を算出する。絶対湿度は、空間3に含まれる単位体積当たりの水蒸気量である。温湿度検知部85が算出した絶対湿度は、補正部90に出力される。
[Temperature and humidity detector]
The temperature / humidity detector 85 is a temperature / humidity sensor that detects the temperature and humidity of the space 3. In the present embodiment, the temperature / humidity detection unit 85 calculates the absolute humidity of the space 3 using the detected temperature and humidity. Absolute humidity is the amount of water vapor per unit volume contained in the space 3. The absolute humidity calculated by the temperature / humidity detection unit 85 is output to the correction unit 90.

温湿度検知部85は、例えば、筐体10の外側面に取り付けられている。あるいは、温湿度検知部85は、筐体10とは別体でもよく、空間3の所定の位置に設けられていてもよい。この場合、温湿度検知部85と補正部90(又は信号処理回路95など)とは、無線通信機能を有し、無線によって絶対湿度を送受信してもよい。   The temperature / humidity detection unit 85 is attached to the outer surface of the housing 10, for example. Alternatively, the temperature / humidity detection unit 85 may be separate from the housing 10 or may be provided at a predetermined position in the space 3. In this case, the temperature / humidity detection unit 85 and the correction unit 90 (or the signal processing circuit 95 or the like) have a wireless communication function, and may transmit and receive absolute humidity wirelessly.

[補正部]
補正部90は、空間3の絶対湿度と、距離Lと、予め定められた検知光用の吸光係数αc1とに基づいて、検知信号を補正する。検知光LD1及び反射検知光LD2は、空間3に含まれる水蒸気(湿気)によって吸収される波長成分を含んでいる。したがって、検知信号は、対象物2に含まれる水分による吸収だけでなく、水蒸気による吸収の影響を受けた信号である。このため、補正部90は、水蒸気による吸収分をキャンセルするように、検知信号を補正する。
[Correction section]
The correction unit 90 corrects the detection signal based on the absolute humidity of the space 3, the distance L, and a predetermined extinction coefficient αc1 for detection light. The detection light LD1 and the reflection detection light LD2 include wavelength components that are absorbed by water vapor (humidity) contained in the space 3. Therefore, the detection signal is a signal that is affected not only by absorption by moisture contained in the object 2 but also by absorption by water vapor. Therefore, the correction unit 90 corrects the detection signal so as to cancel the absorption due to water vapor.

また、本実施の形態では、補正部90は、さらに、空間3の絶対湿度と、距離Lと、予め定められた参照光用の吸光係数αc2とに基づいて、検知信号を補正する。参照光LR1及び反射参照光LR2は、空間3に含まれる水蒸気によって吸収される波長成分を含んでいる。したがって、参照信号は、対象物2に含まれる水分による吸収だけでなく、水蒸気による吸収の影響を受けた信号である。このため、補正部90は、水蒸気による吸収分をキャンセルするように、参照信号を補正する。   In the present embodiment, the correction unit 90 further corrects the detection signal based on the absolute humidity of the space 3, the distance L, and a predetermined extinction coefficient αc2 for reference light. The reference light LR <b> 1 and the reflected reference light LR <b> 2 include wavelength components that are absorbed by water vapor contained in the space 3. Therefore, the reference signal is a signal that is affected not only by absorption by moisture contained in the object 2 but also by absorption by water vapor. For this reason, the correction unit 90 corrects the reference signal so as to cancel the absorption due to water vapor.

補正部90による検知信号及び参照信号の補正の詳細については、後で説明する。   Details of correction of the detection signal and the reference signal by the correction unit 90 will be described later.

なお、参照光LR1及び反射参照光LR2の水蒸気による吸収が十分に小さい場合には、補正部90は、参照信号を補正しなくてもよい。   When the absorption of the reference light LR1 and the reflected reference light LR2 by water vapor is sufficiently small, the correction unit 90 does not have to correct the reference signal.

補正部90は、例えば、マイクロコントローラで構成される。補正部90は、補正プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。   The correction unit 90 is configured by a microcontroller, for example. The correction unit 90 includes a nonvolatile memory in which a correction program is stored, a volatile memory that is a temporary storage area for executing the program, an input / output port, a processor that executes the program, and the like.

[信号処理回路]
信号処理回路95は、検知用受光素子31から出力された反射検知光LD2に対応する検知信号と、参照用受光素子32から出力された反射参照光LR2に対応する参照信号とに基づいて、対象物2が含む成分を検知する。具体的には、信号処理回路95は、検知信号の電圧レベルと参照信号の電圧レベルとの比(エネルギー比)に基づいて、対象物2が含む水分量を検知する。
[Signal processing circuit]
Based on the detection signal corresponding to the reflected detection light LD2 output from the detection light receiving element 31 and the reference signal corresponding to the reflected reference light LR2 output from the reference light receiving element 32, the signal processing circuit 95 A component contained in the object 2 is detected. Specifically, the signal processing circuit 95 detects the amount of moisture contained in the object 2 based on the ratio (energy ratio) between the voltage level of the detection signal and the voltage level of the reference signal.

本実施の形態では、信号処理回路95は、補正部90によって補正された検知信号及び補正された参照信号に基づいて、対象物2が含む水分量を検知する。具体的な水分量の検知(算出)方法については後で説明する。   In the present embodiment, the signal processing circuit 95 detects the amount of water contained in the object 2 based on the detection signal corrected by the correction unit 90 and the corrected reference signal. A specific moisture amount detection (calculation) method will be described later.

信号処理回路95は、筐体10に収容されていてもよく、又は、筐体10の外側面に取り付けられていてもよい。あるいは、信号処理回路95は、無線通信などの通信機能を有し、検知用受光素子31及び参照用受光素子32からの出力信号を受信してもよい。   The signal processing circuit 95 may be accommodated in the housing 10 or attached to the outer surface of the housing 10. Alternatively, the signal processing circuit 95 may have a communication function such as wireless communication, and may receive output signals from the detection light receiving element 31 and the reference light receiving element 32.

信号処理回路95は、例えば、マイクロコントローラである。信号処理回路95は、信号処理プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。   The signal processing circuit 95 is, for example, a microcontroller. The signal processing circuit 95 includes a nonvolatile memory in which a signal processing program is stored, a volatile memory that is a temporary storage area for executing the program, an input / output port, a processor that executes the program, and the like.

[信号処理(検知処理)]
続いて、補正部90及び信号処理回路95による信号処理(成分の検知処理)について説明する。
[Signal processing (detection processing)]
Next, signal processing (component detection processing) by the correction unit 90 and the signal processing circuit 95 will be described.

本実施の形態では、信号処理回路95は、反射検知光LD2の光エネルギーPdと反射参照光LR2の光エネルギーPrとを比較することで、対象物2に含まれる成分量を検知する。なお、光エネルギーPdは、検知用受光素子31から出力される検知信号の強度に対応し、光エネルギーPrは、参照用受光素子32から出力される参照信号の強度に対応する。   In the present embodiment, the signal processing circuit 95 detects the amount of components contained in the target object 2 by comparing the light energy Pd of the reflected detection light LD2 and the light energy Pr of the reflected reference light LR2. The light energy Pd corresponds to the intensity of the detection signal output from the detection light receiving element 31, and the light energy Pr corresponds to the intensity of the reference signal output from the reference light receiving element 32.

検知用受光素子31に入射する反射検知光LD2の光エネルギーPdは、次の(式1)で表される。   The light energy Pd of the reflected detection light LD2 incident on the detection light receiving element 31 is expressed by the following (Equation 1).

(式1) Pd=Pd0×Gd×Rd×Td×Acd×Aad×Ivd   (Formula 1) Pd = Pd0 × Gd × Rd × Td × Acd × Aad × Ivd

ここで、Pd0は、検知用光源21が発した検知光LD1の光エネルギーである。Gdは、検知用光源21が発した検知光LD1の検知用受光素子31に対する結合効率(集光率)である。具体的には、Gdは、検知光LD1のうち、対象物2で拡散反射される成分の一部(すなわち、反射検知光LD2)になる部分の割合に相当する。   Here, Pd0 is the light energy of the detection light LD1 emitted by the detection light source 21. Gd is the coupling efficiency (condensing rate) of the detection light LD1 emitted from the detection light source 21 to the detection light receiving element 31. Specifically, Gd corresponds to a ratio of a part of the detection light LD1 that becomes a part of the component diffusely reflected by the object 2 (that is, the reflection detection light LD2).

Rdは、対象物2による検知光LD1の反射率である。Tdは、検知用フィルタ61による反射検知光LD2の透過率である。Ivdは、検知用受光素子31の反射検知光LD2に対する受光感度である。   Rd is the reflectance of the detection light LD1 by the object 2. Td is the transmittance of the reflected detection light LD2 by the detection filter 61. Ivd is the light receiving sensitivity of the detection light receiving element 31 with respect to the reflected detection light LD2.

Acdは、空間3に含まれる水蒸気による検知光LD1及び反射検知光LD2の吸収率であり、次の(式2)で表される。   Acd is the absorptance of the detection light LD1 and the reflection detection light LD2 by the water vapor contained in the space 3, and is expressed by the following (Expression 2).

(式2) Acd=10−αc1×Cc×2L (Formula 2) Acd = 10 −αc1 × Cc × 2L

ここで、αc1は、予め定められた第1吸光係数であり、具体的には、検知光LD1及び反射検知光LD2の波長域での換算吸光係数である。本実施の形態では、αc1は、検知用光源21が発する検知光LD1の波長に対する発光強度分布と、検知用受光素子31における波長に対する感度特性と、水蒸気による波長に対する吸光度とに基づいて、予め定められている。   Here, αc1 is a predetermined first extinction coefficient, specifically, a converted extinction coefficient in the wavelength region of the detection light LD1 and the reflected detection light LD2. In the present embodiment, αc1 is determined in advance based on the emission intensity distribution with respect to the wavelength of the detection light LD1 emitted by the detection light source 21, the sensitivity characteristic with respect to the wavelength of the detection light receiving element 31, and the absorbance with respect to the wavelength due to water vapor. It has been.

例えば、光学式成分センサ1の製造後に行われる検査工程で、光学式成分センサ1の特性を取得することで、適切な検知信号用の吸光係数αc1を定めることができる。なお、検査工程では、例えば、乾燥雰囲気下において、固定の水分量を含む対象物2に対して検知光LD1を照射して、その反射光である反射検知光LD2を検知用受光素子31に受光させる。対象物2に含まれる水分量が固定であるので、検知用受光素子31から出力される検知信号の強度との対応関係を決定することができ、吸光係数αc1を定めることができる。   For example, an appropriate extinction coefficient αc1 for the detection signal can be determined by acquiring the characteristics of the optical component sensor 1 in an inspection process performed after the optical component sensor 1 is manufactured. In the inspection process, for example, the detection light LD1 is irradiated to the object 2 including a fixed amount of water in a dry atmosphere, and the reflection detection light LD2 that is the reflected light is received by the detection light receiving element 31. Let Since the amount of moisture contained in the object 2 is fixed, the correspondence relationship with the intensity of the detection signal output from the detection light receiving element 31 can be determined, and the extinction coefficient αc1 can be determined.

Ccは、絶対湿度であり、具体的には、温湿度検知部85によって算出される。Lは、筐体10から対象物2までの距離であり、具体的には、測距部75によって算出される。   Cc is absolute humidity, and is specifically calculated by the temperature / humidity detector 85. L is the distance from the housing 10 to the object 2, and is specifically calculated by the distance measuring unit 75.

Aadは、対象物2に含まれる成分(水分)による検知光LD1及び反射検知光LD2の吸収率あり、次の(式3)で表される。   Aad is the absorptance of the detection light LD1 and the reflection detection light LD2 due to the component (moisture) contained in the object 2, and is expressed by the following (Equation 3).

(式3) Aad=10−αa×Ca×D (Formula 3) Aad = 10 −αa × Ca × D

ここで、αaは、予め定められた吸光係数であり、具体的には、成分(水分)による検知光LD1及び反射検知光LD2の吸光係数である。Caは、対象物2に含まれる成分(水分)の体積濃度である。Dは、検知光LD1及び反射検知光LD2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。   Here, αa is a predetermined extinction coefficient, and specifically, is an extinction coefficient of the detection light LD1 and the reflection detection light LD2 due to the component (water). Ca is a volume concentration of a component (moisture) contained in the object 2. D is a contribution thickness that is twice the thickness of the component that contributes to the absorption of the detection light LD1 and the reflection detection light LD2.

より具体的には、水分が均質に分散した対象物2では、光が対象物2に入射し、内部で反射して対象物2から出射する場合において、Caは、対象物2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2から出射するまでの光路長に相当する。例えば、対象物2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。   More specifically, in the target object 2 in which moisture is uniformly dispersed, when light enters the target object 2 and is reflected and emitted from the target object 2, Ca is included in the components of the target object 2. This corresponds to the volume concentration. Further, D corresponds to the optical path length from the reflection inside to the emission from the object 2. For example, when the object 2 is a mesh-like solid such as a fiber or a porous solid such as a sponge, it is assumed that light is reflected on the surface of the solid. In this case, for example, Ca is the concentration of water contained in the liquid phase covering the solid. Moreover, D is the contribution thickness converted as an average thickness of the liquid phase which covers the solid substance.

したがって、αa×Ca×Dは、対象物2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2に含まれる水分量、及び、空間3に含まれる水蒸気量に応じて、検知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。   Therefore, αa × Ca × D corresponds to the amount of component (water content) contained in the object 2. From the above, it can be seen that the light energy Pd corresponding to the intensity of the detection signal changes according to the amount of water contained in the object 2 and the amount of water vapor contained in the space 3.

同様に、参照用受光素子32に入射する反射参照光LR2の光エネルギーPrは、次の(式4)で表される。   Similarly, the optical energy Pr of the reflected reference light LR2 incident on the reference light receiving element 32 is expressed by the following (Equation 4).

(式4) Pr=Pr0×Gr×Rr×Tr×Acr×Ivr   (Formula 4) Pr = Pr0 * Gr * Rr * Tr * Acr * Ivr

本実施の形態では、参照光LR1及び反射参照光LR2は、対象物2に含まれる成分によって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)とを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4)には含まれていない。   In the present embodiment, since the reference light LR1 and the reflected reference light LR2 can be regarded as not substantially absorbed by the components included in the object 2, as can be seen by comparing with (Equation 1), A term corresponding to the moisture absorption rate Aad is not included in (Equation 4).

(式4)において、Pr0は、参照用光源22が発した参照光LR1の光エネルギーである。Grは、参照用光源22が発した参照光LR2の参照用受光素子32に対する結合効率(集光率)である。具体的には、Grは、参照光LR1のうち、対象物2で拡散反射される成分の一部(すなわち、反射参照光LR2)になる部分の割合に相当する。Rrは、対象物2による参照光LR1の反射率である。Trは、参照用フィルタ62による反射参照光LR2の透過率である。Ivrは、参照用受光素子32の反射参照光LR2に対する受光感度である。   In (Expression 4), Pr0 is the light energy of the reference light LR1 emitted from the reference light source 22. Gr is the coupling efficiency (condensing rate) of the reference light LR2 emitted from the reference light source 22 to the reference light receiving element 32. Specifically, Gr corresponds to the ratio of a part of the reference light LR1 that becomes part of the component diffusely reflected by the object 2 (that is, the reflected reference light LR2). Rr is the reflectance of the reference light LR1 by the object 2. Tr is the transmittance of the reflected reference light LR2 by the reference filter 62. Ivr is the light receiving sensitivity of the reference light receiving element 32 with respect to the reflected reference light LR2.

Acrは、空間3に含まれる水蒸気による参照光LR1及び反射参照光LR2の吸収率であり、次の(式5)で表される。   Acr is the absorption rate of the reference light LR1 and the reflected reference light LR2 by the water vapor contained in the space 3, and is expressed by the following (formula 5).

(式5) Acr=10−αc2×Cc×2L (Formula 5) Acr = 10 −αc2 × Cc × 2L

ここで、αc2は、予め定められた第2吸光係数であり、具体的には、参照光LR1及び反射参照光LR2の波長域での換算吸光係数である。本実施の形態では、αc2は参照用光源22が発する参照光LR1の波長に対する発光強度分布と、参照用受光素子32における波長に対する感度特性と、水蒸気による波長に対する吸光度とに基づいて、予め定められている。なお、αc2は、αc1と同様に、光学式成分センサ1の製造後に行われる検査工程において予め定めることができる。Cc及びLは、(式2)の場合と同様である。   Here, αc2 is a predetermined second extinction coefficient, and specifically, is an equivalent extinction coefficient in the wavelength range of the reference light LR1 and the reflected reference light LR2. In the present embodiment, αc2 is determined in advance based on the emission intensity distribution with respect to the wavelength of the reference light LR1 emitted from the reference light source 22, the sensitivity characteristic with respect to the wavelength in the reference light receiving element 32, and the absorbance with respect to the wavelength due to water vapor. ing. Note that αc2 can be determined in advance in an inspection process performed after manufacturing the optical component sensor 1, in the same manner as αc1. Cc and L are the same as in the case of (Formula 2).

本実施の形態では、検知光LD1と参照光LR1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LD1の結合効率Gdと参照光LR1の結合効率Grとは略等しくなる。また、検知光LD1と参照光LR1とはピーク波長が比較的近いので、検知光LD1の反射率Rdと参照光LR1の反射率Rrとが略等しくなる。   In the present embodiment, since the detection light LD1 and the reference light LR1 are irradiated coaxially and with the same spot size, the coupling efficiency Gd of the detection light LD1 and the coupling efficiency Gr of the reference light LR1 are substantially equal. Further, since the detection light LD1 and the reference light LR1 have relatively close peak wavelengths, the reflectance Rd of the detection light LD1 and the reflectance Rr of the reference light LR1 are substantially equal.

したがって、(式1)と(式4)との比を取ることにより、次の(式6)が導き出される。   Therefore, the following (Expression 6) is derived by taking the ratio of (Expression 1) and (Expression 4).

(式6) Pd/Pr=Z×(Acd/Acr)×Aad   (Formula 6) Pd / Pr = Z × (Acd / Acr) × Aad

ここで、Zは、定数項であり、(式7)で示される。   Here, Z is a constant term and is represented by (Equation 7).

(式7) Z=(Pd0/Pr0)×(Td/Tr)×(Ivd/Ivr)   (Expression 7) Z = (Pd0 / Pr0) × (Td / Tr) × (Ivd / Ivr)

光エネルギーPd0及びPr0はそれぞれ、検知用光源21及び参照用光源22の初期出力として予め定められている。また、反射検知光LD2の透過率Td及び反射参照光LR2の透過率Trはそれぞれ、検知用フィルタ61及び参照用フィルタ62の透過特性により予め定められている。反射検知光LD2の受光感度Ivd及び反射参照光LR2の受光感度Ivrはそれぞれ、検知用受光素子31及び参照用受光素子32の受光特性により予め定められている。したがって、(式7)で示されるZは、定数とみなすことができる。   The light energies Pd0 and Pr0 are predetermined as initial outputs of the detection light source 21 and the reference light source 22, respectively. The transmittance Td of the reflected detection light LD2 and the transmittance Tr of the reflected reference light LR2 are determined in advance by the transmission characteristics of the detection filter 61 and the reference filter 62, respectively. The light receiving sensitivity Ivd of the reflected detection light LD2 and the light receiving sensitivity Ivr of the reflected reference light LR2 are determined in advance by the light receiving characteristics of the detection light receiving element 31 and the reference light receiving element 32, respectively. Therefore, Z shown in (Expression 7) can be regarded as a constant.

信号処理回路95は、検知信号に基づいて反射検知光LD2の光エネルギーPdを算出し、参照信号に基づいて反射参照光LR2の光エネルギーPrを算出する。具体的には、検知信号の信号レベル(電圧レベル)が光エネルギーPdに相当し、参照信号の信号レベル(電圧レベル)が光エネルギーPrに相当する。また、補正部90は、(式2)及び(式5)に基づいて、水蒸気による吸収率Acd及びAcrを算出する。   The signal processing circuit 95 calculates the light energy Pd of the reflected detection light LD2 based on the detection signal, and calculates the light energy Pr of the reflected reference light LR2 based on the reference signal. Specifically, the signal level (voltage level) of the detection signal corresponds to the light energy Pd, and the signal level (voltage level) of the reference signal corresponds to the light energy Pr. Further, the correcting unit 90 calculates the absorption rates Acd and Acr due to water vapor based on (Expression 2) and (Expression 5).

したがって、信号処理回路95は、(式6)に基づいて、対象物2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、信号処理回路95は、(式3)に基づいて水分量を算出することができる。   Therefore, the signal processing circuit 95 can calculate the absorption rate Aad of moisture contained in the target object 2 based on (Equation 6). Thereby, the signal processing circuit 95 can calculate the water content based on (Equation 3).

[効果など]
筐体10と対象物2との間の空間3に水蒸気が含まれない場合、又は、検知光が水蒸気による吸収を受けない場合、信号処理回路95は、検知信号を処理することで、対象物2に含まれる水分を検知することができる。しかしながら、検知光が空間3に含まれる水蒸気によって吸収される場合、検知信号の強度は、対象物2に含まれる水分だけでなく、空間3に含まれる水蒸気による影響も受ける。
[Effects, etc.]
When the water vapor is not contained in the space 3 between the housing 10 and the object 2 or when the detection light is not absorbed by the water vapor, the signal processing circuit 95 processes the detection signal, thereby The moisture contained in 2 can be detected. However, when the detection light is absorbed by the water vapor contained in the space 3, the intensity of the detection signal is affected not only by the water contained in the object 2 but also by the water vapor contained in the space 3.

これに対して、本実施の形態に係る光学式成分センサ1は、所定の成分による吸収波長を含む検知光LD1を発する検知用光源21と、成分による吸収波長を含まない参照光LR1を発する参照用光源22と、検知用光源21及び参照用光源22を収容する筐体10と、筐体10の外部に位置している対象物2によって反射された検知光LD1の少なくとも一部である反射検知光LD2を受光する、筐体10内に収容された検知用受光素子31と、対象物2によって反射された参照光LR1の少なくとも一部である反射参照光LR2を受光する、筐体10内に収容された参照用受光素子32と、筐体10から対象物2までの距離を測定する測距部75と、筐体10と対象物2との間の空間3の温度及び湿度を検知する温湿度検知部85と、温湿度検知部85によって検知された温度及び湿度に基づいて算出された絶対湿度と、測距部75によって測定された距離と、予め定められた吸光係数とに基づいて、検知用受光素子31から出力された反射検知光LD2に対応する検知信号を補正する補正部90と、補正部90によって補正された検知信号と、参照用受光素子32から出力された反射参照光LR2に対応する参照信号とに基づいて、対象物2が含む成分を検知する信号処理回路95とを備える。   On the other hand, the optical component sensor 1 according to the present embodiment includes a detection light source 21 that emits the detection light LD1 including the absorption wavelength due to the predetermined component, and a reference light LR1 that does not include the absorption wavelength due to the component. Reflection detection which is at least a part of the detection light LD1 reflected by the object light source 22, the casing 10 housing the detection light source 21 and the reference light source 22, and the object 2 located outside the casing 10 The detection light receiving element 31 received in the housing 10 that receives the light LD2 and the reflected reference light LR2 that is at least part of the reference light LR1 reflected by the object 2 are received in the housing 10. The received reference light receiving element 32, the distance measuring unit 75 that measures the distance from the housing 10 to the object 2, and the temperature that detects the temperature and humidity of the space 3 between the housing 10 and the object 2. Humidity detector 85 and temperature Based on the absolute humidity calculated based on the temperature and humidity detected by the degree detection unit 85, the distance measured by the distance measuring unit 75, and a predetermined extinction coefficient, output from the light receiving element 31 for detection The correction unit 90 corrects the detection signal corresponding to the reflected detection light LD2 that has been corrected, the detection signal corrected by the correction unit 90, and the reference signal corresponding to the reflected reference light LR2 output from the reference light receiving element 32. And a signal processing circuit 95 that detects components included in the object 2.

これにより、筐体10と対象物2との間の空間3の絶対湿度と筐体10から対象物2までの距離Lとに基づいて検知信号を補正するので、水蒸気による吸収分をキャンセルすることができる。   As a result, the detection signal is corrected based on the absolute humidity of the space 3 between the housing 10 and the object 2 and the distance L from the housing 10 to the object 2, so that the absorption due to water vapor is cancelled. Can do.

また、本実施の形態では、水分による吸収を受けることが少なく、水蒸気による吸収を受けるフィルタなどの高精度な透過特性を要求されるフィルタを必要としない。すなわち、光学部品に特性ばらつきがあったとしても、検知信号を補正することで、特性ばらつきの影響を抑えることができる。これにより、光学式成分センサ1は、水分を精度良く検出することができる。   Further, in the present embodiment, absorption by moisture is rare, and a filter that requires high-accuracy transmission characteristics such as a filter that receives absorption by water vapor is not required. That is, even if there is a characteristic variation in the optical component, the influence of the characteristic variation can be suppressed by correcting the detection signal. Thereby, the optical component sensor 1 can detect moisture with high accuracy.

また、例えば、検知用の吸光係数は、検知用光源21が発する検知光LD1の波長に対する第1発光強度分布と、検知用受光素子31における波長に対する第1感度特性と、水蒸気による波長に対する吸光度とに基づいて、予め定められた値である。   Further, for example, the detection extinction coefficient includes the first emission intensity distribution with respect to the wavelength of the detection light LD1 emitted from the detection light source 21, the first sensitivity characteristic with respect to the wavelength in the detection light receiving element 31, and the absorbance with respect to the wavelength due to water vapor. Is a value determined in advance.

これにより、検知信号用の吸光係数を予め定めておくことで、光学部品の特性ばらつきの影響を抑えることができ、対象物2に含まれる水分を精度良く検出することができる。   Thereby, by setting the extinction coefficient for the detection signal in advance, it is possible to suppress the influence of the characteristic variation of the optical component, and to detect moisture contained in the object 2 with high accuracy.

また、例えば、光学式成分センサ1は、さらに、反射検知光LD2の光路上に設けられた検知用フィルタ61を備え、検知用の吸光係数は、第1発光強度分布と、第1感度特性と、吸光度と、検知用フィルタ61における波長に対する透過特性とに基づいて、予め定められている。   Further, for example, the optical component sensor 1 further includes a detection filter 61 provided on the optical path of the reflected detection light LD2, and the absorption coefficient for detection includes the first emission intensity distribution, the first sensitivity characteristic, and the like. , Based on the absorbance and the transmission characteristics of the detection filter 61 with respect to the wavelength.

これにより、検知用フィルタ61の透過特性を含む各光学部品の特性に基づいて、検知信号用の吸光係数が定められているので、対象物2に含まれる水分を精度良く検出することができる。   Accordingly, since the light absorption coefficient for the detection signal is determined based on the characteristics of each optical component including the transmission characteristics of the detection filter 61, the moisture contained in the object 2 can be detected with high accuracy.

また、例えば、補正部90は、さらに、温湿度検知部85によって検知された温度及び湿度に基づいて算出された絶対湿度と、測距部75によって測定された距離と、予め定められた吸光係数とに基づいて、参照用の吸光係数は、参照用光源22が発する参照光LR1の波長に対する第2発光強度分布と、参照用受光素子32における波長に対する第2感度特性と、水蒸気による波長に対する吸光度とに基づいて、予め定められた値であり、参照信号を補正し、信号処理回路95は、補正部90によって補正された検知信号と、補正部90によって補正された参照信号とに基づいて、対象物2が含む成分を検知する。   Further, for example, the correction unit 90 further includes an absolute humidity calculated based on the temperature and humidity detected by the temperature / humidity detection unit 85, a distance measured by the distance measurement unit 75, and a predetermined extinction coefficient. Based on the above, the extinction coefficient for reference is the second emission intensity distribution with respect to the wavelength of the reference light LR1 emitted from the reference light source 22, the second sensitivity characteristic with respect to the wavelength in the reference light receiving element 32, and the absorbance with respect to the wavelength due to water vapor. The signal processing circuit 95 corrects the reference signal based on the detection signal corrected by the correction unit 90 and the reference signal corrected by the correction unit 90. A component contained in the object 2 is detected.

これにより、参照光が水蒸気による吸収を受ける場合であっても、参照信号を補正するので、水蒸気による吸収分をキャンセルすることができる。また、参照信号用の吸光係数を予め定めておくことで、光学部品の特性ばらつきの影響を抑えることができる。したがって、光学式成分センサ1は、対象物2に含まれる水分を精度良く検出することができる。   Thereby, even if the reference light is absorbed by water vapor, the reference signal is corrected, so that the absorption by water vapor can be canceled. In addition, by setting the extinction coefficient for the reference signal in advance, it is possible to suppress the influence of the characteristic variation of the optical component. Therefore, the optical component sensor 1 can accurately detect moisture contained in the object 2.

また、例えば、光学式成分センサ1は、さらに、反射参照光LR2の光路上に設けられた参照用フィルタ62を備え、参照用の吸光係数は、第2発光強度分布と、第2感度特性と、吸光度と、参照用フィルタ62における波長に対する透過特性とに基づいて、予め定められている。   Further, for example, the optical component sensor 1 further includes a reference filter 62 provided on the optical path of the reflected reference light LR2, and the reference extinction coefficient includes the second emission intensity distribution, the second sensitivity characteristic, and the like. , Based on the absorbance and the transmission characteristics with respect to the wavelength in the reference filter 62.

これにより、参照用フィルタ62の透過特性を含む各光学部品の特性に基づいて、参照信号用の吸光係数が定められているので、対象物2に含まれる水分を精度良く検出することができる。   Thereby, since the light absorption coefficient for the reference signal is determined based on the characteristics of each optical component including the transmission characteristics of the reference filter 62, the moisture contained in the object 2 can be detected with high accuracy.

また、例えば、測距部75は、三角測距法により距離Lを測定する。   For example, the distance measuring unit 75 measures the distance L by a triangulation method.

これにより、三角測距により精度良く距離Lを測定することができる。   As a result, the distance L can be accurately measured by triangulation.

また、例えば、光学式成分センサ1は、さらに、検知用受光素子31の受光面の前方に配置された、反射検知光LD2の入射角度に応じて反射検知光LD2の一部を遮蔽するための検知用アパーチャ71と、参照用受光素子32の受光面の前方に配置された、反射参照光LR2の入射角度に応じて反射参照光LR2の一部を遮蔽するための参照用アパーチャ72とを備え、測距部75は、検知信号及び参照信号の比に基づいて距離Lを測定する。   Further, for example, the optical component sensor 1 further shields a part of the reflected detection light LD2 in accordance with the incident angle of the reflected detection light LD2 disposed in front of the light receiving surface of the detection light receiving element 31. A detection aperture 71 and a reference aperture 72 disposed in front of the light receiving surface of the reference light receiving element 32 for shielding a part of the reflected reference light LR2 according to the incident angle of the reflected reference light LR2 are provided. The distance measuring unit 75 measures the distance L based on the ratio of the detection signal and the reference signal.

これにより、検知用光源21、参照用光源22、検知用受光素子31及び参照用受光素子32を用いて距離Lを測定することができる。つまり、新たな光源及び受光素子などを必要としないので、光学式成分センサ1を小型にすることができる。   Thus, the distance L can be measured using the detection light source 21, the reference light source 22, the detection light receiving element 31, and the reference light receiving element 32. That is, since a new light source and light receiving element are not required, the optical component sensor 1 can be reduced in size.

(変形例1)
以下では、上記実施の形態に係る光学式成分センサ1の変形例1について説明する。
(Modification 1)
Below, the modification 1 of the optical component sensor 1 which concerns on the said embodiment is demonstrated.

上記実施の形態に係る光学式成分センサ1では、測距部75が検知光及び参照光を利用して測距する例について示したが、測距用の専用部材を備えてもよい。   In the optical component sensor 1 according to the above-described embodiment, the example in which the distance measurement unit 75 measures the distance using the detection light and the reference light has been described, but a dedicated member for distance measurement may be provided.

図9は、本変形例に係る三角測距法による距離の測定原理を示す模式図である。図9に示すように、本変形例では、位置検出素子32xを利用する。   FIG. 9 is a schematic diagram showing the principle of distance measurement by the triangulation method according to this modification. As shown in FIG. 9, in this modification, a position detection element 32x is used.

具体的には、本変形例に係る光学式成分センサは、図1及び図2に示す構成に加えて、位置検出素子32xをさらに備える。位置検出素子32xは、ライン状又は二次元状の受光面を有する。位置検出素子32xは、受光した光の受光面における受光位置に応じた位置信号を出力する。   Specifically, the optical component sensor according to the present modification further includes a position detection element 32x in addition to the configurations shown in FIGS. The position detection element 32x has a linear or two-dimensional light receiving surface. The position detection element 32x outputs a position signal corresponding to the light receiving position on the light receiving surface of the received light.

位置検出素子32xの受光面における受光位置は、反射参照光LR2の入射角に応じて変化する。図9に示すように、受光面に対して大きな入射角で入射する反射参照光LRa2と、受光面に対して小さい入射角で入射する反射参照光LRb2とでは、受光位置が異なっている。このため、位置検出素子32xの受光面における受光位置に基づいて、入射した反射参照光LR2の入射角を取得することができる。   The light receiving position on the light receiving surface of the position detecting element 32x changes according to the incident angle of the reflected reference light LR2. As shown in FIG. 9, the light receiving position is different between the reflected reference light LRa2 incident on the light receiving surface at a large incident angle and the reflected reference light LRb2 incident on the light receiving surface at a small incident angle. For this reason, the incident angle of the incident reflected reference light LR2 can be acquired based on the light receiving position on the light receiving surface of the position detecting element 32x.

具体的には、測距部75は、位置信号に基づいて反射光の入射角を算出し、算出した入射角を用いた三角測距により反射光の発信源である対象物2までの距離Lを算出する。なお、測距部75は、入射角(又は、受光位置)と距離とを対応付けたテーブルを記憶しており、当該テーブルを参照することで、距離Lを取得してもよい。   Specifically, the distance measuring unit 75 calculates the incident angle of the reflected light based on the position signal, and the distance L to the object 2 that is the transmission source of the reflected light by triangulation using the calculated incident angle. Is calculated. The distance measuring unit 75 stores a table in which an incident angle (or a light receiving position) is associated with a distance, and may acquire the distance L by referring to the table.

以上のように、例えば、本変形例に係る光学式成分センサは、さらに、反射検知光LD2又は反射参照光LR2を受光する位置検出素子32xを備え、測距部75は、位置検出素子32xにおける反射検知光LD2又は反射参照光LR2の受光位置に基づいて距離Lを測定する。   As described above, for example, the optical component sensor according to the present modification further includes the position detection element 32x that receives the reflection detection light LD2 or the reflection reference light LR2, and the distance measurement unit 75 includes the position detection element 32x. The distance L is measured based on the light receiving position of the reflected detection light LD2 or the reflected reference light LR2.

これにより、位置検出素子32xを用いて簡単に距離Lを精度良く測定することができる。   Thus, the distance L can be easily measured with high accuracy using the position detection element 32x.

なお、本変形例において、位置検出素子32xが受光する反射光は、反射検知光LD2でもよく、反射参照光LR2でもよい。あるいは、本変形例に係る光学式成分センサは、検知用光源21及び参照用光源22とは異なる光源であって、測距用の光を発する第3光源を備えてもよい。第3光源は、例えば、対象物2に含まれる成分(水分)及び空間3に含まれる水蒸気による吸収を受けない波長成分の光を出射する。これにより、位置検出素子32xは、対象物2及び空間3の環境によらずに、十分な光量の反射光を受光することができるので、測距精度を高めることができる。   In the present modification, the reflected light received by the position detection element 32x may be the reflected detection light LD2 or the reflected reference light LR2. Or the optical component sensor which concerns on this modification is a light source different from the light source 21 for a detection, and the light source 22 for a reference, Comprising: You may provide the 3rd light source which emits the light for ranging. For example, the third light source emits light having a wavelength component that is not absorbed by the component (water) contained in the object 2 and the water vapor contained in the space 3. Thereby, the position detection element 32x can receive a sufficient amount of reflected light regardless of the environment of the object 2 and the space 3, so that the ranging accuracy can be improved.

測距用の第3光源及び位置検出素子32xは、例えば、筐体10内に配置されている。あるいは、筐体10とは別の筐体(測距専用の筐体)内に配置されていてもよい。なお、当該測距専用の筐体は、例えば、筐体10に固定されており、対象物2までの距離Lが筐体10から対象物2までの距離と同じである。   The third light source for distance measurement and the position detection element 32x are disposed in the housing 10, for example. Alternatively, it may be arranged in a case (case dedicated to distance measurement) different from the case 10. Note that the dedicated housing for distance measurement is fixed to the housing 10, for example, and the distance L to the object 2 is the same as the distance from the housing 10 to the object 2.

(変形例2)
続いて、上記実施の形態に係る光学式成分センサ1の変形例2について説明する。
(Modification 2)
Subsequently, Modification 2 of the optical component sensor 1 according to the above embodiment will be described.

上記実施の形態に係る光学式成分センサ1では、測距部75が三角測距法によって距離Lを測定したが、本変形例では、光飛行時間測距法(TOF:Time Of Flight)によって距離Lを測定する。   In the optical component sensor 1 according to the above embodiment, the distance measuring unit 75 measures the distance L by the triangulation method, but in this modification, the distance is measured by the optical time-of-flight distance measurement (TOF: Time Of Flight) method. Measure L.

図10は、本変形例に係るTOF法による距離の測定原理を示す模式図である。図10に示すように、光源20xは、パルス光LP1を対象物2に照射し、受光部30xは、対象物2によって反射されたパルス光LP2を受光する。測距部75は、光源20xがパルス光LP1を照射してから受光部30xがパルス光LP2を受光するまでの時間Δtを測定する。Δtは、パルス光が対象物2までの距離Lを往復するのに要した時間である。したがって、以下の(式8)に基づいて、距離Lを算出することができる。   FIG. 10 is a schematic diagram illustrating the principle of distance measurement by the TOF method according to this modification. As shown in FIG. 10, the light source 20 x irradiates the object 2 with the pulsed light LP <b> 1, and the light receiving unit 30 x receives the pulsed light LP <b> 2 reflected by the object 2. The distance measuring unit 75 measures a time Δt from when the light source 20x emits the pulsed light LP1 to when the light receiving unit 30x receives the pulsed light LP2. Δt is the time required for the pulsed light to travel back and forth the distance L to the object 2. Therefore, the distance L can be calculated based on the following (Formula 8).

(式8) L=c×Δt÷2   (Formula 8) L = c × Δt ÷ 2

なお、cは、光速である。   Note that c is the speed of light.

本変形例では、光源20xとして検知用光源21及び参照用光源22の少なくとも一方を用いる。また、受光部30xとして検知用受光素子31及び参照用受光素子32の少なくとも一方を用いる。つまり、測距部75は、検知光又は参照光を用いたTOF法により距離Lを測定する。   In the present modification, at least one of the detection light source 21 and the reference light source 22 is used as the light source 20x. Further, at least one of the detection light receiving element 31 and the reference light receiving element 32 is used as the light receiving unit 30x. That is, the distance measuring unit 75 measures the distance L by the TOF method using the detection light or the reference light.

これにより、本変形例に係る光学式成分センサは、測距用の新たな構成部品を追加することなく、対象物2までの距離Lを測定することができる。   Thereby, the optical component sensor according to the present modification can measure the distance L to the object 2 without adding new components for distance measurement.

例えば、測距部75は、検知光と参照光との両方を用いて距離Lを測定する。具体的には、測距部75は、検知光を用いて測定された距離と、参照光を用いて測定された距離との平均値を、筐体10から対象物2までの距離Lとして算出する。   For example, the distance measuring unit 75 measures the distance L using both the detection light and the reference light. Specifically, the distance measuring unit 75 calculates an average value of the distance measured using the detection light and the distance measured using the reference light as the distance L from the housing 10 to the object 2. To do.

より具体的には、検知用光源21は、制御回路80からのパルス信号に基づいてパルス状の検知光LD1を出射する。検知用受光素子31は、対象物2によって反射されたパルス状の反射検知光LD2を受光する。参照用光源22は、制御回路80からのパルス信号に基づいてパルス状の参照光LR1を出射する。参照用受光素子32は、対象物2によって反射されたパルス状の反射参照光LR2を受光する。   More specifically, the detection light source 21 emits a pulsed detection light LD 1 based on a pulse signal from the control circuit 80. The detection light receiving element 31 receives the pulsed reflected detection light LD2 reflected by the object 2. The reference light source 22 emits the pulsed reference light LR1 based on the pulse signal from the control circuit 80. The reference light receiving element 32 receives the pulsed reflected reference light LR <b> 2 reflected by the object 2.

測距部75は、制御回路80からのパルス信号と、検知用受光素子31又は参照用受光素子32からの受光信号との位相差を算出する。測距部75は、算出した位相差から時間Δtを算出することができるので、(式8)に基づいて距離Lを算出することができる。   The distance measuring unit 75 calculates the phase difference between the pulse signal from the control circuit 80 and the light reception signal from the detection light receiving element 31 or the reference light receiving element 32. Since the distance measuring unit 75 can calculate the time Δt from the calculated phase difference, the distance L can be calculated based on (Equation 8).

これにより、検知用光源21及び参照用光源22間、並びに、検知用受光素子31及び参照用受光素子32間での物理的な位置の差異による距離Lの計測誤差を抑制することができる。特に、対象物2までの距離Lが小さい場合には、検知光の光路に沿った距離と参照光の光路に沿った距離との差異が大きくなる場合があるので、より有用である。   Thereby, the measurement error of the distance L due to a difference in physical position between the detection light source 21 and the reference light source 22 and between the detection light receiving element 31 and the reference light receiving element 32 can be suppressed. In particular, when the distance L to the object 2 is small, the difference between the distance along the optical path of the detection light and the distance along the optical path of the reference light may increase, which is more useful.

なお、本変形例では、検知光及び参照光を用いたが、別の光源(測距専用の光源)からの光を利用してもよい。具体的には、本変形例に係る光学式成分センサは、測距専用の第3光源と測距専用の第3受光素子とを備えてもよい。この場合、第3光源は、例えば、対象物2に含まれる成分(水分)及び空間3に含まれる水蒸気による吸収を受けない波長成分の光を出射する。これにより、第3受光素子は、対象物2及び空間3の環境によらずに、十分な光量の反射光を受光することができるので、測距精度を高めることができる。   In this modification, the detection light and the reference light are used. However, light from another light source (a light source dedicated to distance measurement) may be used. Specifically, the optical component sensor according to the present modification may include a third light source dedicated to distance measurement and a third light receiving element dedicated to distance measurement. In this case, for example, the third light source emits light having a wavelength component that is not absorbed by the component (water) contained in the object 2 and the water vapor contained in the space 3. Thereby, since the 3rd light receiving element can receive reflected light of sufficient light quantity irrespective of the environment of the target object 2 and the space 3, it can improve ranging accuracy.

(その他)
以上、本発明に係る光学式成分センサについて、上記の実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
(Other)
As described above, the optical component sensor according to the present invention has been described based on the above-described embodiment and its modifications. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment.

例えば、上記の実施の形態では、検知用光源21、参照用光源22、検知用受光素子31及び参照用受光素子32を用いて距離Lを測定したが、これに限らない。光学式成分センサ1は、測距専用のLED素子などの光源と、測距専用のフォトダイオードなどの受光素子とを備えてもよい。   For example, in the above embodiment, the distance L is measured using the detection light source 21, the reference light source 22, the detection light receiving element 31, and the reference light receiving element 32, but the present invention is not limited to this. The optical component sensor 1 may include a light source such as an LED element dedicated to distance measurement and a light receiving element such as a photodiode dedicated to distance measurement.

また、例えば、上記実施の形態では、温湿度検知部85が温度及び湿度に基づいて絶対湿度を算出する例について示したが、補正部90が絶対湿度を算出してもよい。   Further, for example, in the above-described embodiment, an example in which the temperature / humidity detection unit 85 calculates the absolute humidity based on the temperature and the humidity has been described, but the correction unit 90 may calculate the absolute humidity.

また、例えば、光学素子40は、ビームスプリッタ(ハーフミラー)などでもよく、検知光LD1及び参照光LR1の一部を分離してもよい。例えば、検知光LD1の分離された一部は、参照用受光素子32にモニター光として入射し、参照光LR1の分離された一部は、検知用受光素子31にモニター光として入射してもよい。モニター光を利用して検知用光源21及び参照用光源22の劣化を検出することができる。   Further, for example, the optical element 40 may be a beam splitter (half mirror) or the like, and a part of the detection light LD1 and the reference light LR1 may be separated. For example, the separated part of the detection light LD1 may enter the reference light receiving element 32 as monitor light, and the separated part of the reference light LR1 may enter the detection light receiving element 31 as monitor light. . Deterioration of the detection light source 21 and the reference light source 22 can be detected using the monitor light.

また、例えば、上記の実施の形態では、光学式成分センサ1は、対象物2に含まれる成分として水分を検知したが、これに限らない。例えば、光学式成分センサ1は、アルコール又は油分を検知してもよい。例えば、光学式成分センサ1は、検知対象となるアルコールによる吸収波長を含む検知光と、アルコールによる吸収波長を含まない参照光とを対象物2に照射すればよい。また、光学式成分センサ1は、液体成分に限らず、例えば、二酸化炭素などの気体成分を検知してもよい。   For example, in the above-described embodiment, the optical component sensor 1 detects moisture as a component included in the object 2, but is not limited thereto. For example, the optical component sensor 1 may detect alcohol or oil. For example, the optical component sensor 1 may irradiate the object 2 with detection light including an absorption wavelength due to alcohol to be detected and reference light not including an absorption wavelength due to alcohol. Moreover, the optical component sensor 1 may detect not only a liquid component but gas components, such as a carbon dioxide, for example.

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。   In addition, the embodiment can be realized by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the scope of the present invention, or a form obtained by subjecting each embodiment to various modifications conceived by those skilled in the art. Forms are also included in the present invention.

1 光学式成分センサ
2、2a、2b 対象物
3 空間
10 筐体
21 検知用光源(第1光源)
22 参照用光源(第2光源)
31 検知用受光素子(第1受光素子)
32 参照用受光素子(第2受光素子)
32x 位置検出素子
61 検知用フィルタ
62 参照用フィルタ
71 検知用アパーチャ
72 参照用アパーチャ
75 測距部
80 制御回路
85 温湿度検知部
90 補正部
95 信号処理回路
LD1 検知光
LD2 反射検知光
LR1、LRa1、LRb1 参照光
LR2、LRa2、LRb2 反射参照光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical component sensor 2, 2a, 2b Object 3 Space 10 Case 21 Light source for detection (1st light source)
22 Light source for reference (second light source)
31 Light-receiving element for detection (first light-receiving element)
32 Light receiving element for reference (second light receiving element)
32x position detection element 61 detection filter 62 reference filter 71 detection aperture 72 reference aperture 75 distance measurement unit 80 control circuit 85 temperature / humidity detection unit 90 correction unit 95 signal processing circuit LD1 detection light LD2 reflection detection light LR1, LRa1, LRb1 Reference light LR2, LRa2, LRb2 Reflected reference light

Claims (11)

所定の成分による吸収波長を含む検知光を発する第1光源と、
前記成分による吸収波長を含まない参照光を発する第2光源と、
前記第1光源及び前記第2光源を収容する筐体と、
前記筐体の外部に位置している対象物によって反射された前記検知光の少なくとも一部である反射検知光を受光する、前記筐体内に収容された第1受光素子と、
前記対象物によって反射された前記参照光の少なくとも一部である反射参照光を受光する、前記筐体内に収容された第2受光素子と、
前記筐体から前記対象物までの距離を測定する測距部と、
前記筐体と前記対象物との間の空間の温度及び湿度を検知する温湿度検知部と、
前記温湿度検知部によって検知された温度及び湿度に基づいて算出された絶対湿度と、前記測距部によって測定された距離と、予め定められた第1吸光係数とに基づいて、前記第1受光素子から出力された前記反射検知光に対応する検知信号を補正する補正部と、
前記補正部によって補正された検知信号と、前記第2受光素子から出力された前記反射参照光に対応する参照信号とに基づいて、前記対象物が含む前記成分を検知する信号処理回路とを備える
光学式成分センサ。
A first light source that emits detection light including an absorption wavelength due to a predetermined component;
A second light source that emits reference light that does not include an absorption wavelength by the component;
A housing for housing the first light source and the second light source;
A first light receiving element housed in the housing for receiving reflected detection light that is at least a part of the detection light reflected by an object located outside the housing;
A second light receiving element housed in the housing for receiving reflected reference light that is at least part of the reference light reflected by the object;
A distance measuring unit for measuring a distance from the housing to the object;
A temperature and humidity detector that detects the temperature and humidity of the space between the housing and the object;
Based on the absolute humidity calculated based on the temperature and humidity detected by the temperature / humidity detector, the distance measured by the distance measuring unit, and a predetermined first extinction coefficient, A correction unit that corrects a detection signal corresponding to the reflected detection light output from the element;
A signal processing circuit for detecting the component included in the object based on the detection signal corrected by the correction unit and a reference signal corresponding to the reflected reference light output from the second light receiving element; Optical component sensor.
前記第1吸光係数は、前記第1光源が発する検知光の波長に対する第1発光強度分布と、前記第1受光素子における波長に対する第1感度特性と、水蒸気による波長に対する吸光度とに基づいて、予め定められた値である
請求項1に記載の光学式成分センサ。
The first extinction coefficient is preliminarily determined based on the first emission intensity distribution with respect to the wavelength of the detection light emitted from the first light source, the first sensitivity characteristic with respect to the wavelength in the first light receiving element, and the absorbance with respect to the wavelength due to water vapor. The optical component sensor according to claim 1, wherein the optical component sensor has a predetermined value.
さらに、
前記反射検知光の光路上に設けられた第1フィルタを備え、
前記第1吸光係数は、前記第1発光強度分布と、前記第1感度特性と、前記吸光度と、前記第1フィルタにおける波長に対する第1透過特性とに基づいて、予め定められている
請求項2に記載の光学式成分センサ。
further,
A first filter provided on an optical path of the reflected detection light;
The first extinction coefficient is determined in advance based on the first emission intensity distribution, the first sensitivity characteristic, the absorbance, and a first transmission characteristic with respect to a wavelength in the first filter. The optical component sensor according to 1.
前記補正部は、さらに、前記温湿度検知部によって検知された温度及び湿度に基づいて算出された絶対湿度と、前記測距部によって測定された距離と、予め定められた第2吸光係数とに基づいて、前記参照信号を補正し、
前記第2吸光係数は、前記第2光源が発する参照光の波長に対する第2発光強度分布と、前記第2受光素子における波長に対する第2感度特性と、水蒸気による波長に対する吸光度とに基づいて、予め定められた値であり、
前記信号処理回路は、前記補正部によって補正された検知信号と、前記補正部によって補正された参照信号とに基づいて、前記対象物が含む前記成分を検知する
請求項2又は3に記載の光学式成分センサ。
The correction unit further includes an absolute humidity calculated based on the temperature and humidity detected by the temperature / humidity detection unit, a distance measured by the distance measurement unit, and a predetermined second extinction coefficient. Based on the reference signal,
The second extinction coefficient is determined in advance based on the second emission intensity distribution with respect to the wavelength of the reference light emitted from the second light source, the second sensitivity characteristic with respect to the wavelength in the second light receiving element, and the absorbance with respect to the wavelength due to water vapor. It is a fixed value,
The optical signal according to claim 2, wherein the signal processing circuit detects the component included in the object based on the detection signal corrected by the correction unit and the reference signal corrected by the correction unit. Formula component sensor.
さらに、
前記反射参照光の光路上に設けられた第2フィルタを備え、
前記第2吸光係数は、前記第2発光強度分布と、前記第2感度特性と、前記吸光度と、前記第2フィルタにおける波長に対する第2透過特性とに基づいて、予め定められている
請求項4に記載の光学式成分センサ。
further,
A second filter provided on an optical path of the reflected reference light;
5. The second absorption coefficient is determined in advance based on the second emission intensity distribution, the second sensitivity characteristic, the absorbance, and a second transmission characteristic with respect to a wavelength in the second filter. The optical component sensor according to 1.
前記測距部は、三角測距法により前記距離を測定する
請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学式成分センサ。
The optical component sensor according to claim 1, wherein the distance measuring unit measures the distance by a triangulation method.
さらに、
前記反射検知光又は前記反射参照光を受光する位置検出素子を備え、
前記測距部は、前記位置検出素子における前記反射検知光又は前記反射参照光の受光位置に基づいて前記距離を測定する
請求項6に記載の光学式成分センサ。
further,
A position detection element that receives the reflection detection light or the reflection reference light;
The optical component sensor according to claim 6, wherein the distance measuring unit measures the distance based on a light receiving position of the reflection detection light or the reflected reference light in the position detection element.
さらに、
前記第1受光素子の受光面の前方に配置された、前記反射検知光の入射角度に応じて前記反射検知光の一部を遮蔽するための第1アパーチャと、
前記第2受光素子の受光面の前方に配置された、前記反射参照光の入射角度に応じて前記反射参照光の一部を遮蔽するための第2アパーチャとを備え、
前記測距部は、前記検知信号及び前記参照信号の比に基づいて前記距離を測定する
請求項6に記載の光学式成分センサ。
further,
A first aperture disposed in front of the light receiving surface of the first light receiving element for shielding a part of the reflected detection light according to an incident angle of the reflected detection light;
A second aperture disposed in front of the light receiving surface of the second light receiving element, for shielding a part of the reflected reference light according to an incident angle of the reflected reference light,
The optical component sensor according to claim 6, wherein the distance measuring unit measures the distance based on a ratio of the detection signal and the reference signal.
前記測距部は、光飛行時間測距法(TOF:Time Of Flight)により前記距離を測定する
請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学式成分センサ。
The optical component sensor according to claim 1, wherein the distance measurement unit measures the distance by a time-of-flight distance measurement (TOF: Time Of Flight).
前記測距部は、前記検知光又は前記参照光を用いた光飛行時間測距法により前記距離を測定する
請求項9に記載の光学式成分センサ。
The optical component sensor according to claim 9, wherein the distance measurement unit measures the distance by an optical time-of-flight distance measurement method using the detection light or the reference light.
前記測距部は、前記検知光を用いて測定された距離と、前記参照光を用いて測定された距離との平均値を、前記筐体から前記対象物までの距離として算出する
請求項10に記載の光学式成分センサ。
The distance measuring unit calculates an average value of a distance measured using the detection light and a distance measured using the reference light as a distance from the housing to the object. The optical component sensor according to 1.
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