JP2017187375A - 検知出力装置及び可視化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不可視な物理量及び化学活性度を、簡便かつ迅速に精度よく検知する検知出力装置を提供する。【解決手段】所定の空間内に挿入されることにより検知対象の数値等を表示するための検知出力装置１は、略長方形の平板電極である上部電極２ａ及び下部電極２ｂと、この上部電極２ａ及び下部電極２ｂに誘起された電荷により生じる電流を検出する仮想接地型電流検出器３と、検知対象の強度に応じて発光色が変化する５つのＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５と、仮想接地型電流検出器３及びＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５を駆動させるための電池４とを備えている。上部電極２ａ及び下部電極２ｂに電荷が誘起されると、５つのＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５が検知対象の数値等に応じて色が変化するので、その色により、検知対象の数値等を容易に把握することが可能になる。【選択図】図３

Description

本発明は、空間に実在しているが肉眼で視認できない、例えば電界や磁界、不可視光、音場、放射線、環境物質等の数値、強度、方向、または流れのような物理量及び化学活性度を、簡便に精度よく検知する検知出力装置、及びその検知結果を光学映像に重ねて一画面上に表示するための、簡便性、直観性に優れる、検知対象の可視化装置に関する。

我々が生活したり仕事に従事したりする三次元空間には、波や場、流れ、微粒子、ガスなど、様々なものが実存するが、その多くは肉眼では視認できないものである。そこで、このような不可視な物理量及び化学活性度を測定したり検知したりしようという試みが、幾つか存在した。

このような不可視な物理量及び化学活性度を計測するための方法として、例えば、非特許文献１においては、発光ダイオードを取り付けたマイクロフォンを音場の存在する空間内で走査して、当該マイクロフォンで集音した音を発光ダイオードで光に変換して、その光の軌跡を、シャッターを開放状態にしたカメラによりフィルム上に撮影して、音場を一画像上に表示する方法が開示されている。

また、例えば、電界を検知可能なプローブを用い、金属のプローブが金属製ケーブルを介して検出系に接続される電界測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この電界測定装置は、侵襲性を抑圧するために、電気光学結晶から成るプローブ先端部を光検出系に光ファイバケーブルで接続し、プローブ部の先端部を電界に挿入して、電界検知や測定を行うものである。ここで、侵襲性とは、外的要因によって被計測電界が乱される性質をいうものとする。

さらに、基準とする点の電位を測定して基準電位とし、任意の測定対象近傍の１点について基準電位との差（電圧）を測定してそれを２点間の距離で割った値を電界とし、その形成された電界を検知して知らせる検電器が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この検電器は、電界の有無を判別するものである。

また、本願発明者は、平板状の電極の間に複数のＬＥＤ等による出力手段を備えた電界検知出力装置を提案した（例えば、特許文献３参照。）。この電界検知出力装置は、電界により電極に電荷が誘起されて電極間に電流が流れると、その電流の電流値を仮想接地型電流検出機により検出し、その電流値に応じて点灯させるＬＥＤの個数を変更させることにより、電界の強度を表示したものである。

以上の様に、これまでにも空間内の波や場、流れ、微粒子、ガスなどを測定したり把握したりしようとする試みは幾つか存在するものの、検知対象の強弱や大小、あるいは方向や勾配までも映像化し光学映像に重ねて視覚的にとらえるための簡便かつ直観性に優れる方法は存在しなかった。

そのため、本願発明者は、空間内に存在する対象を検知して、光学映像に重ねて一画面上に表示するための、簡便性、直観性に優れる検知対象の可視化装置および可視化方法を提案した（例えば、特許文献４参照。）。この可視化装置および可視化方法は、空間中に検知対象の存在や方向・濃度勾配を検知した場合に、所定の色や強度に発光する持ち運び自在な検知手段と、検知手段を所定の経路で走査させる走査手段と、走査中の発光状態を一画像上で撮影する撮影手段と、撮影した画像を記録する表示手段とを備えたものであり、検知手段を小型・軽量で持ち運び自在にしたので、簡便かつ迅速に精度よく空間内の検知対象の存在、分布、強度、方向等の諸情報を光学映像に重ねて一画面上の図として表示、記録をすることを可能にするものである。

特開２０１２−０５３０１７号公報 特許第４５６２５８７号公報 ＷＯ２０１５／１１１６５６号公報 ＷＯ２０１６／００９８７２号公報

西田 公至、丸山 朗著「発光ダイオードを用いた音場の可視化測定方法」日本機械学会論文集（Ｃ編）５１巻４６１号ｐ．２２３

ところで、特許文献３に記載の電界検知出力装置、及び特許文献４に記載の可視化装置において検知手段として使用される電界検知出力装置は、検出された電界強度に応じて点灯させるＬＥＤの個数を変更するものであるが、このような装置を用いて特許文献４に記載の可視化装置のように光学映像に重ねて一画面上の図として表示、記録する場合、走査速度や装置の角度によってはＬＥＤの点灯個数が判然とせず、検知対象の数値、強度、方向、または流れを判別できないという課題があった。

そこで本発明は、電界や磁界、不可視光、音場、放射線、環境物質等の数値、強度、方向、または流れのような不可視な物理量及び化学活性度を、簡便かつ迅速に精度よく検知する検知出力装置と、空間内の検知対象の存在、分布、強度、方向等の諸情報を光学映像に重ねて一画面上の図として表示、記録をすることを可能にする可視化装置とを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、空間中の走査により不可視な検知対象を検知し、検知した結果を光に変換して出力する検知出力装置であって、前記検知対象を検知してその検知結果に対応する信号を出力する検出手段と、前記検出手段に隣接して配設され、前記信号により発光する発光手段と、前記検出手段に隣接して配設され、前記発光手段に対して制御信号を出力する発光手段駆動装置と、前記検出手段に隣接して配設され、前記検出手段、前記発光手段駆動装置および前記発光手段に電力を供給する電源と、を備え、前記発光手段は、前記検知結果に基づいて色が変化する、ことを特徴とする。

この発明では、検出手段が検知対象を検知すると、検出手段が検知結果に対応する信号を出力するので、この信号により発光手段は発光する。このとき、発光手段は検知結果に基づいて色が変化する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の検知出力装置において、前記発光手段は、複数の異なる色に発光する発光素子である、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の検知出力装置において、前記発光手段は、単色に発光する発光素子を複数備え、それぞれ異なる色に発光し、前記発光手段駆動装置は、前記検知結果に基づいて複数の前記発光素子のうちの１つを発光させる、ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の検知出力装置において、前記発光手段駆動装置は、前記走査において、異なる前記検知結果を有する空間領域を移動する時間と比較して十分に短い時間内に前記発光手段の色を変化させる、ことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の検知出力装置において、前記発光手段は、前記検出手段の一端に取り外し自在に配設されている、ことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の検知出力装置において、前記検出手段は、略平板状に２つ形成されてそれぞれ略平行に配設され、前記発光手段駆動装置、前記発光手段、及び前記電源は、２つの前記検出手段の間に配設されている、ことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の検知出力装置において、前記検知対象は、電界であり、前記検出手段は、前記電界の中で電荷が誘起される平板状の２つの電極であり、前記発光手段駆動装置は、前記２つの電極に電荷が誘起された際に生じる電流を検出する仮想接地型電流検出器である、ことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、空間中の不可視な検知対象を検知し、検知した結果を光学映像に重ねて一画面上に表示及び記録する可視化装置であって、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の検知出力装置と、前記検知出力装置を所定の経路で走査させる走査手段と、前記検知出力装置の走査中の発光状態を一画像上で撮影する撮影手段と、前記撮影手段で撮影した画像を記録する記憶手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項１、８に記載の発明によれば、検出手段が検知対象を検知すると、検出手段が検知結果、すなわち検知対象の数値、強度、方向、または流れに対応する信号を出力し、この信号により発光手段は、検知対象の数値、強度、方向、または流れに対応して異なる色に発光するので、その色により、検知対象の数値、強度、方向、または流れを容易に把握することが可能になる。そのため、空間内の検知対象の存在、分布、強度、方向等の諸情報を光学映像に重ねて一画面上の図として表示しても、容易に判別することが出来る。これにより、簡便かつ迅速に精度よく検知する検知出力装置を実現することが可能になるとともに、諸情報を光学映像に重ねて一画面上の図として表示、記録をすることを可能にする可視化装置を実現することが可能になる。

請求項２に記載の発明によれば、発光手段は、複数の異なる色に発光する発光素子であるため、その色により、検知対象の数値、強度、方向、または流れを容易に把握することが可能になる。そのため、空間内の検知対象の存在、分布、強度、方向等の諸情報を光学映像に重ねて一画面上の図として表示しても、容易に判別することが出来る。また、光学映像に重ねて一画面上の図にした場合、光の線の色が変化して見えるので、検知対象の数値、強度、方向、または流れの変化を詳細に判別することが出来る。

請求項３に記載の発明によれば、発光手段は、単色に発光する発光素子を複数備え、それぞれ異なる色に発光するので、その色により、検知対象の数値、強度、方向、または流れを容易に把握することが可能になる。そのため、空間内の検知対象の存在、分布、強度、方向等の諸情報を光学映像に重ねて一画面上の図として表示しても、容易に判別することが出来る。また、光学映像に重ねて一画面上の図にした場合、発光位置が変化するので、検知対象の数値、強度、方向、または流れの変化をより鮮明に判別することが出来る。

請求項４に記載の発明によれば、発光手段駆動装置は、走査に要する時間と比較して十分に短い時間内に発光手段の色を変化させるので、色と検知対象の数値、強度、方向、または流れとの関係を正確に表現することが可能になる。すなわち、検知出力装置の走査により検知対象の数値、強度、方向、または流れが変化しても色の変化が遅ければ、色の変化による検知対象の数値、強度、方向、または流れの変化はタイムラグにより位置がずれるなど不正確なものとなるが、これを防止し、色と検知対象の数値、強度、方向、または流れとの関係を正確に表現することが出来る。

請求項５に記載の発明によれば、発光手段が電極の一端に取り外し自在に配設されているため、発光手段の故障等により交換する必要がある場合でも容易に交換することが可能である。また、発光させる色の輝度等を変更したい場合に、容易に交換が可能になる。

請求項６に記載の発明によれば、検出手段が略平板状に２つ形成されてそれぞれ略平行に配設され、発光手段駆動装置、発光手段、及び電源が２つの検出手段の間に配設されているので、侵襲性の少ない平板状の検知出力装置を実現することが可能になる。

請求項７に記載の発明によれば、検出手段を、電界の中で電荷が誘起される平板状の２つの電極とし、発光手段駆動装置を、２つの電極に電荷が誘起された際に生じる電流を検出する仮想接地型電流検出器とすることにより、本発明の検知出力装置を、電界強度を検知する電界検知出力装置に適用することが出来る。

この発明の実施の形態１に係る可視化装置１００の概略を示す構成図である。 図１の検知出力装置２００の概略を示す構成ブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る検知出力装置１の概略を示す図であり、検知出力装置１の外観を示す斜視図（ａ）、及び検知出力装置１の機能を示すブロック構成図（ｂ）である。 図３の検知出力装置１への電極電流値とＬＥＤの発光色との設定関係を示す表である。 図３の検知出力装置１による検知を行う電位治療装置２０を示す概略斜視図及び側面図である。 図５の電位治療装置２０にて走査を行う振り子式走査手段３０を示す概略構成図である。 図３の検知出力装置１による、電位治療装置２０に被治療者が着座していない状態で電位治療装置２０近傍の電界Ｅを可視化した結果を示す図面代用写真である。 図３の検知出力装置１による、電位治療装置２０に被治療者が着座している状態で電位治療装置２０近傍の電界Ｅを可視化した結果を示す図面代用写真である。 この発明の実施の形態３に係る検知出力装置１Ａの概略を示す図であり、検知出力装置１Ａの一端におけるコネクタ８が結合している状態を示す拡大平面図（ａ）、及びコネクタ８が分離している状態を示す拡大平面図（ｂ）である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１及び図２は、この発明の実施の形態１を示しており、図１は、可視化装置１００の概略を示す構成図である。また、図２は、図１の検知出力装置２００の概略を示す構成ブロック図である。この発明の実施の形態１に係る可視化装置１００は、空間Ｓ内に存在している、電界や磁界、不可視光、音場、放射線、環境物質等の数値、強度、方向、または流れを検知し、その検知結果を光学映像に重ねて一画面上の図として表示、記録をするための装置であり、主として、検知出力装置２００と、走査手段３００ａ，３００ｂと、撮影手段５００と、記憶手段６００とを備えている。また、空間Ｓ内には検知対象を発生させる発生源４００が設置され、人Ｍが空間Ｓ内にて検知出力装置２００を保持している。

検知出力装置２００は、電界や磁界、不可視光、音場、放射線、環境物質等の数値、強度、方向、または流れを検知し、その検知結果を光に変換して出力する装置であり、図２に示すように、主としてセンサ（検出手段）２０１と、発光手段駆動装置２０２と、発光手段２０３とを備えている。センサ２０１は、検知対象を検知し、その検知結果の電気信号を発光手段駆動装置２０２へ出力するための装置である。この検知対象は、例えば、電界、磁界、赤外線等の不可視光、音場、温度、湿度、α線やβ線等の放射線、ＰＭ２．５等の環境物質であり、センサ２０１には検知対象に適したセンサが用いられる。例えば、検知対象が電界の場合は電極などであり、磁界の場合はコイルなどである。

発光手段駆動装置２０２は、センサ２０１の検知結果に対応する制御信号を出力する装置であり、目的に応じて線形回路、非線形回路、閾値回路、積分回路等のアナログデバイス、または線形演算器、非線形演算器、閾値演算器、積分演算器等のデジタルデバイスが組み込まれている。発光手段２０３は、発光手段駆動装置２０２の制御信号により発光する装置であり、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、半導体レーザー発振素子、液晶表示器等により構成されている。この発光手段２０３は、色が検知対象の数値、強度、方向、または流れによって変化するようになっている。

走査手段３００ａ，３００ｂは、本実施の形態１では、空間Ｓ内に架設されたロープやレールなどでできた走査経路３００ａに、検知出力装置２００を保持する保持部（図示略）を備える。保持部は、走査経路３００ａに沿って、空間Ｓ内を図１中の上下矢印方向に自在に移動でき、検知出力装置２００の連続的移動を可能にする。また、人Ｍの影響を防ぐために、人Ｍと走査面との距離を確保するために十分な長さを有するものとする。また、走査経路３００ａの下端は、水平移動用レール３００ｂに図１中の左右矢印方向に移動自在に取り付けられており、検知出力装置２００の横方向への連続的移動を可能にする。検知出力装置２００の移動は、人Ｍの手によって行うものとする。走査手段３００ａ，３００ｂを構成する部品の素材は、検知対象に応じて、適切なものを選択する必要がある。例えば、検知対象が環境電磁界の場合、金属製のロープやレールを使用すると、それにより環境電磁界が乱されてしまうので、非金属の素材を選択する。

発生源４００は、空間Ｓ内に設置され、検知対象を発生させて空間Ｓ内に放射・拡散・浸み出し・対流・伝搬させる装置である。ここで、検知対象は、環境中の電界Ｅや磁界、または非可視光である赤外線や紫外線を含む環境電磁界、温度や湿度といった空気環境、ＰＭ２．５や花粉、あるいは有害ガス、可燃性ガス、香気などの環境物質、α線、β線、γ線、中性子線、Ｘ線、ガンマ線などの放射線や放射線源を対象とする。

撮影手段５００は、長時間露出撮影、インターバル撮影、微速度撮影（タイムラプス）、多重露出撮影などを含む、光の軌跡を撮影可能なモードを有するカメラであって、記憶手段６００はハードディスクやメモリ等であり、撮影手段５００で撮影した画像は、記憶手段６００に送られて表示される。通常、撮影手段５００は、記憶手段６００と一体に構成されている。また、撮影手段５００は、図の矢印の向きから、空間Ｓの一面を一方向から撮影している。また、カメラの機能として、可視光の光学像を記録し、対象の映像と重畳させることも含む。

次に、この可視化装置１００による空間Ｓ中の検知対象の可視化方法、及び作用について説明する。

検知出力装置２００のセンサ２０１は、検知対象が環境電磁界であれば、後述する検知出力装置１の他、磁気センサ、電界センサ、紫外線センサ、または赤外線センサなどであり、検知対象が空気環境であれば電子式の温湿度計、環境物質であればそれぞれの物質やガスの濃度を検知するセンサ、放射線であればガイガーカウンターやシンチレーション検出器、Ｘ線測定器のように、検知対象や検知の目的に適したものを選択する。

まず、検知出力装置２００を走査手段３００ａ，３００ｂの保持部に固定し、発生源４００による検知対象の発生を開始する。次に、撮影手段５００を光の軌跡を撮影可能なモードに設定し、撮影を開始すると同時に、記憶手段６００による撮影された画像の記録を開始する。ここで、空間Ｓの明るさは、検知出力装置２００から発光された光が、空間Ｓの明るさに埋もれてしまい、画面上で判別できなくならない程度に、照明の明るさを調整する。あるいは、発光の波長を非可視光とし、フィルタを用いることにより、照明の調整を省略する。

検知出力装置２００を、適当な速度で走査経路３００ａに沿った上下移動と、走査手段３００ｂに沿った水平移動をさせながら、検知出力装置２００が検知対象を検知したときに発する光の軌跡を、撮影手段５００で一画面上に撮影し、記憶手段６００に記録する。なお、走査経路３００ａは、目的に応じて変化させるため、本例のようなｘｙ二次元平行走査に限定されない。このとき、検知出力装置２００は、検知対象の数値、強度、方向、または流れによって異なる色に発光するので、記憶手段６００に記録された画像によって検知対象の数値、強度、方向、または流れを識別することが可能になる。

以上のように、可視化装置１００によれば、空間Ｓ内を走査し、撮影手段５００で一画面上に撮影し、記憶手段６００に記録することにより、記憶手段６００に記録された画像には、検知対象の数値、強度、方向、または流れによって異なる色に発光されている状態が記録されているので、検知対象の数値、強度、方向、または流れを認識することが出来る。これにより、検知対象を容易に把握することが可能になり、空間内の検知対象の存在、分布、強度、方向等の諸情報を光学映像に重ねて一画面上の図として表示しても、容易に判別することが出来る。

（実施の形態２）
図３ないし図７は、この発明の実施の形態２を示しており、図３は、検知出力装置１の外観を示す斜視図（ａ）、及び検知出力装置１の機能を示すブロック構成図（ｂ）である。また、図４は、図３の検知出力装置１への電極電流値とＬＥＤの発光色との設定関係を示す表である。この発明の実施の形態２に係る検知出力装置１は、所定の空間内に挿入されることによって、この空間内に存在している検知対象の数値、強度、方向、または流れを、発光素子が発光する色により表示するための装置であり、例えば、検知対象として電界の強度を発光素子の発光により表示させ、この装置を空間中で走査することで電界の方向を把握するための装置である。この発明の実施の形態２では、検知出力装置１を、後述する電位治療装置２０近傍の電界Ｅの可視化に用いる。

この検知出力装置１は、図３（ａ）に示すように、主として、電極（検出手段）２と、ＬＥＤ（発光手段・発光素子）６１，６２，６３，６４，６５と、回路基板１０とを有している。また、検知出力装置１の機能ブロック構成は、例えば、図３（ｂ）に示すように、電極２と、仮想接地型電流検出器（発光手段駆動装置）３と、電池（電源）４と、ＬＥＤ制御回路（発光手段駆動装置）５と、ＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５とから構成され、仮想接地型電流検出器３と、ＬＥＤ制御回路５とが回路基板１０内に形成され、電池４が収納可能に形成されている。また、この検知出力装置１は、把持部１１に取り付けられている。

電極２は、図３（ａ）に示すように、対向して略平行に配設された２枚の略長方形の平板電極であり、上部電極２ａと、下部電極２ｂとから構成されており、電極間隔ｄ、電極面積ｓに設定されて形成されている。この上部電極２ａ及び下部電極２ｂの大きさ（電極間隔ｄ、電極面積ｓ）及び形状は、検知対象の空間等の制約に応じて設定され、その大きさ及び形状に応じてＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５、及び回路基板１０を収容可能になるように選択して決定している。具体的には、電極間隔ｄは、例えば、数ｍｍ以下に設定されており、電極面積ｓは、例えば、名刺サイズ程度の大きさになるように、約５０ｃｍ^２以下に設定されている。

仮想接地型電流検出器３は、図３（ｂ）に示すように、上部電極２ａ及び下部電極２ｂに電荷が誘起された際に生じる交流電流を検出するものであり、上部電極２ａ及び下部電極２ｂに信号線によって接続され、仮想接地特性を有するアンプと検出器とにより構成されている。仮想接地型電流検出器３の入力端子には、導線により上部電極２ａ及び下部電極２ｂに接続されているため、検知出力装置１を電界内に静置すると、上部電極２ａと下部電極２ｂとにはそれぞれ異なる極性の電荷が誘起され、その際に生じる電流を検出するようになっている。このとき、仮想接地型電流検出器３の仮想接地特性により、上部電極２ａと下部電極２ｂとの間には電位差を生じないので、検知出力装置１は厚さｄの金属板として動作しているとみなすことが出来る。仮想接地型電流検出器３は、検出した電流値を、ＬＥＤ制御回路５に出力するようになっている。

ここで、仮想接地特性とは、オペアンプ（オペレーショナル・アンプリファイア、Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）が有する特性であり、非反転入力（＋）と反転入力（−）の入力端子の電圧が常に等しい、すなわち、同電位となることである。つまり、仮想接地型電流検出器３の入力端子（非反転入力（＋）と反転入力（−））には、上部電極２ａ及び下部電極２ｂに接続された導線が接続されているので、上部電極２ａと下部電極２ｂとの間には電位差を生じない。

仮想接地型電流検出器３は、測定する電界が交流である場合は、電界の実効値を以下の式によって算出する。ここで、Ｉ_ｒｍｓは電流の実効値、ｆは周波数、εは誘電率、Ｓは電極面積、Ｅ_ｒｍｓは電界強度実効値である。すなわち、算出された電流の実効値Ｉ_ｒｍｓと、電界強度実効値Ｅ_ｒｍｓは比例する。

電池４は、図３（ｂ）に示すように、仮想接地型電流検出器３及びＬＥＤ制御回路５に電力を供給するものであり、例えば、コイン型電池で構成されている。

ＬＥＤ制御回路５は、仮想接地型電流検出器３に信号線によって検出された電流値に基づき、後述するＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５の発光／無発光を制御するための制御装置であり、例えば、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により構成されている。このＬＥＤ制御回路５では、例えば、後述するＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５を構成する３色のＬＥＤ（例えば、ＬＥＤ６１の場合における赤色ＬＥＤ６１Ｒ、緑色ＬＥＤ６１Ｇ、及び青色ＬＥＤ６１Ｂ）に出力する電流値を変化させることにより、３色のＬＥＤそれぞれの発光強度を変化させることにより、色を変化させている。

ＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５は、仮想接地型電流検出器３によって検出された電流値に基づき、発光色が変化可能なＲＧＢ型の発光素子である。ＬＥＤ６１は、赤色ＬＥＤ６１Ｒと、緑色ＬＥＤ６１Ｇと、青色ＬＥＤ６１Ｂとにより、ＬＥＤ６２は、赤色ＬＥＤ６２Ｒと、緑色ＬＥＤ６２Ｇと、青色ＬＥＤ６２Ｂとにより、ＬＥＤ６３は、赤色ＬＥＤ６３Ｒと、緑色ＬＥＤ６３Ｇと、青色ＬＥＤ６３Ｂとにより、ＬＥＤ６４は、赤色ＬＥＤ６４Ｒと、緑色ＬＥＤ６４Ｇと、青色ＬＥＤ６４Ｂとにより、ＬＥＤ６５は、赤色ＬＥＤ６５Ｒと、緑色ＬＥＤ６５Ｇと、青色ＬＥＤ６５Ｂとにより、それぞれ構成されている。これらのＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５は、例えば、仮想接地型電流検出器３によって検出された電流値がゼロ〜所定値の場合、ＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５は発光せず、仮想接地型電流検出器３によって検出された電流値が所定値より大きい場合、電流値の大きさ、すなわち、電界強度に応じて、ＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５の発光色が、白色、桃色、赤色、橙色、黄色、青色の順に変化するようになっている。すなわち、ＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５の発光する色によって、電界の有無や、検出された電界強度を認知することが出来るようになっている。

このＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５の発光色について、図４に示す電極電流値とＬＥＤの発光色との設定関係を用いて具体的に説明する。まず、電極２が検知した電極電流が０ｎＡ〜１０ｎＡのとき、ＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５は発光しない。電極２が検知した電極電流が徐々に大きくなり、１０ｎＡに達したとき、ＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５は白色に発光する。電極電流が大きくなって５５ｎＡになると、ＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５は桃色に発光色を変更する。さらに、電極電流が大きくなって９５ｎＡ、１４０ｎＡ、１８５ｎＡ、２３０ｎＡになると、ＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５は赤色、橙色、黄色、青色の順に発光色を変更する。このようにＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５を制御することで、電界の有無や、検出された電界強度を認知することが出来るようになっている。なお、このとき、例えばＬＥＤ６１において，赤色ＬＥＤ６１Ｒ、緑色ＬＥＤ６１Ｇ、及び青色ＬＥＤ６１Ｂの発光強度を制御するために、パルス幅を変更するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御が行われる。

回路基板１０は、図３（ｂ）に示す仮想接地型電流検出器３、電池（電源）４、及びＬＥＤ制御回路５を構成する平板状の基板である。把持部１１は、操作者が電位治療装置２０近傍で検知出力装置１を走査するための棒状部材である。

図５は、図３の検知出力装置１による検知対象の発生源４００に相当する、電位治療装置２０を示す概略斜視図及び側面図である。電位治療装置２０は、椅子状の形状をしており、上部電極２１、座部電極２２、下部電極（アース）２３に仕込まれた３枚の電極を備えている。被治療者は、椅子に着座して、上部電極２１と座部電極２２の間に発生する電界Ｅ内に身体を置くことで、治療を受ける。なお、電位治療装置２０にて電界Ｅの検知を行う際、発明の実施の形態１にて使用した撮影手段５００及び記憶手段６００を使用して撮影を行い、画像を記録する。

図６は、図５の電位治療装置２０にて走査を行う振り子式走査手段３０を示す概略構成図である。この振り子式走査手段３０は、主として把持部３１、ガイドロープ３２、検知出力装置１を保持する保持部３３、自動巻き取り器３４、アンカー３５で構成されており、アンカー３５は、電位治療装置２０の上部電極２１の中央付近に接続される。ここで、上述のように、振り子式走査手段３０のガイドロープ３２などの構成部品の素材は、検知対象である電界を乱さないように、樹脂やプラスティックなどの非金属素材を選択した。

次に、この電位治療装置２０近傍における電界Ｅの可視化方法、及び作用について説明する。

まず、撮影手段５００による撮影を開始し、記憶手段６００による記録を開始する。撮影手段５００と記憶手段６００、及びその使用方法は、発明の実施の形態１と同様である。操作者は、把持部３１をもって、ガイドロープ３２に張力をかけながら、保持部３３を移動させる。保持部３３には、検知出力装置１の把持部１１が固定されている。ここで、検知出力装置１は、電極２ａ，２ｂの面が、ガイドロープ３２伸長方向に垂直に向くように固定する。ガイドロープ３２の長さは、自動巻き取り器３４により、ガイドロープ３２に係る張力に応じて伸び縮みする。つまり、操作者が、把持部３１を移動させると、保持部３３は、把持部３１が描く円弧と同一平面内において、図６中の破線矢印と同じように円弧を描く。

操作者は、振り子式走査手段３０を、その可動限界である約１２０°の範囲で下から上に向かって一定の速度で回動運動をさせ、上端に達したならば、把持部３１を引っ張り、自動巻き取り器３４により、ガイドロープ３２を所定の量伸ばし、先ほどと同心円状に円弧を描きながら、振り子式走査手段３０を下に向かって、適当な速度で回動させる。

このように、電界Ｅ内で検知出力装置１を取り付けた振り子式走査手段３０の上下の回動と、ガイドロープ３２の伸長を繰り返して、その様子を撮影手段５００で一画像上に撮影した。ここで、撮影中は、検知出力装置１の光跡のコントラストを向上させるために、空間Ｓの照明の照度を低下させた。

図７は、図３の検知出力装置１による、電位治療装置２０に被治療者が着座していない状態で電位治療装置２０近傍の電界Ｅを可視化した結果を示す図面代用写真である。また、図８は、図３の検知出力装置１による、電位治療装置２０に被治療者が着座している状態で電位治療装置２０近傍の電界Ｅを可視化した結果を示す図面代用写真である。

図７に示す写真では、上部電極２１から６本の光の線が左下方向に表現されており、左側の３本が下部電極２３へ、右側の３本が座部電極２２へ通っている。左側３本の光の線は、上部電極２１から下部電極２３へ進むにつれて、桃色、赤色、橙色、黄色、青色の順に色が変化していることが分かる。また、右側３本の光の線は、上部電極２１から座部電極２２へ進むにつれて、桃色、赤色、橙色、黄色の順に色が変化していることが分かる。このことから、上部電極２１から下部電極２３及び座部電極２２へ進むにつれて電界強度が強くなっていることが分かる。

図８に示す写真では、上部電極２１から６本の光の線が左下方向に表現されており、左側の２本が下部電極２３へ、中央の２本が被治療者の身体へ、右側の３本が被治療者の頭部へ通っている。最も左側の光の線は、上部電極２１から下部電極２３へ進むにつれて、橙色、赤色、桃色、赤色、橙色、黄色、青色の順に色が変化していることが分かる。このことから、上部電極２１から下部電極２３及び座部電極２２へ進むにつれて、電界強度が弱まり、中央付近から強くなっていることが分かる。一方、右側２本の光の線は、略青色になっていることが分かる。このことから、上部電極２１から頭部は強い電界が生じていることが分かる。

以上のように、この検知出力装置１によれば、電界Ｅの強度に応じた色に発光し、その状態が撮影手段５００で一画像上に撮影され、記憶手段６００に記録されるので、その色により、検知対象の数値、強度、方向、または流れを容易に把握することが可能になり、空間内の検知対象の存在、分布、強度、方向等の諸情報を光学映像に重ねて一画面上の図として表示しても、容易に判別することが出来る。そのため、簡便かつ迅速に精度よく検知する検知出力装置と、諸情報を光学映像に重ねて一画面上の図として表示、記録をすることを可能にする可視化装置とを実現することが可能になる。また、光学映像に重ねて一画面上の図にした場合、光の線の色が変化して見えるので、検知対象の数値、強度、方向、または流れの変化を詳細に判別することが出来る。

なお、この検知出力装置１では、５つのＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５が電界強度に応じて白色、桃色、赤色、橙色、黄色、青色の順に発光するように構成したが、複数の（例えば、５つ）ＬＥＤを単色に発光するＬＥＤとし、それぞれ異なる色に発光するように構成し、電界強度により発光させるＬＥＤを変更しても良い。これにより、光学映像に重ねて一画面上の図にした場合、発光位置が変化するので、検知対象の数値、強度、方向、または流れの変化をより鮮明に判別することが出来る。

また、この検知出力装置１では、ＬＥＤ制御回路５によるＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５の色の変更を、３色のＬＥＤに出力する電流値を変化させる構成としたが、電圧出力としても良い。この場合、ＬＥＤ制御回路５とＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５との間に抵抗を設けることにより、同様の効果を得ることが出来る。

（実施の形態３）
図９は、この発明の実施の形態３に係る検知出力装置１Ａの概略を示す図であり、検知出力装置１Ａの一端におけるコネクタ８が結合している状態を示す拡大平面図（ａ）、及びコネクタ８が分離している状態を示す拡大平面図（ｂ）である。この検知出力装置１Ａは、実施の形態２に係る検知出力装置１のＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５側の一端にコネクタ８を備え、上部電極２ａ及び下部電極２ｂがコネクタ８から先の端部９を取り外し可能である点において、実施の形態２に係る検知出力装置１と異なる。コネクタ８は、上部電極２ａ及び下部電極２ｂと端部９とを接続するための接続部であり、上部電極２ａ及び下部電極２ｂ側のコネクタ８ａと、端部９側のコネクタ８ｂとから構成されている。また、このコネクタ８は、端部９側に配置されたＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５と、上部電極２ａ及び下部電極２ｂ側に配置された図示しないＬＥＤ制御回路５とを電気的に接続するためのピンＰを備えている。端部９は、検知出力装置１ＡにおいてＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５を備えた一端部であり、他のＬＥＤを備えた端部９と交換可能である。その他の構成、及び使用方法及び作用については、実施の形態２に係る検知出力装置１と同様である。

以上のように、この検知出力装置１Ａによれば、ＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５を備えた端部９を設けてコネクタ８にて上部電極２ａ及び下部電極２ｂと接続するようにし、他のＬＥＤを備えた端部９と交換可能に構成したため、発光素子の故障等により交換する必要がある場合でも容易に交換することが可能であり、また、電界強度に基づき発光させる色の輝度等を変更したい場合に、容易に交換が可能になる。さらに、ＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５を前述のように単色に発光するＬＥＤとし、それぞれ異なる色に発光するように構成した場合において、発光する色の輝度等を変更したい場合、端部９の交換により容易に変更可能である。

なお、ＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５の色を変化させる場合において、前述のように、ＬＥＤ制御回路５を電圧出力とする場合、端部９のＬＥＤ制御回路５とＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５との間には、抵抗が設けられている。これにより、本体側の抵抗を変更することなく色を変化させることが出来る。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態２、３では、検知出力装置１の検知対象は電界としたが、検知対象は電界に限られず、上部電極２ａ及び下部電極２ｂを検知対象に適したセンサ等に置き換えることにより、他の物理量及び化学活性度を検知対象とすることが可能である。

また、この検知出力装置１は上部電極２ａ及び下部電極２ｂを備える構成としたが、いずれか１つを接地電極としても良い。

さらに、ＬＥＤ６１，６２，６３，６４，６５の発光色を、白色、桃色、赤色、橙色、黄色、青色の順に変更するようにしたが、他の色に変更するように発光させても良い。さらにまた、上部電極２ａ及び下部電極２ｂの形状を略長方形の平板状としたが、他の形状であっても良い。

以上のように、この発明に係る検知出力装置及び可視化装置は、例えば、絶縁された人体に高電圧を与え、人体の周囲に形成された電界による生体刺激作用を利用して治療を行う電位治療装置等の電界を生じさせる装置において、電界が形成されていることを認知するための装置や、電気製品の部品やユニット周辺の電界を検知するための装置、生産ラインにおける静電気の帯電を検知するための装置、医療機器における電界を検知するための装置、学校教育や博物館等で電気を学ぶための教材や設備が発する電界を検知するための装置として有用である。

１ 検知出力装置
２ 電極（検出手段）
２ａ 上部電極
２ｂ 下部電極
３ 仮想接地型電流検出器（発光手段駆動装置）
４ 電池（電源）
５ ＬＥＤ制御回路（発光手段駆動装置）
６１，６２，６３，６４，６５ ＬＥＤ（発光手段・発光素子）
８ コネクタ
９ 端部
１０ 回路基板
１１ 把持部
２０ 電位治療装置
２１ 上部電極
２２ 座部電極
２３ 下部電極（アース）
３０ 振り子式走査手段
３１ 把持部
３２ ガイドロープ
３３ 保持部
３４ 自動巻き取り器
３５ アンカー
１００ 可視化装置
２００ 検知出力装置
２０１ センサ（検出手段）
２０２ 発光手段駆動装置
２０３ 発光手段
３００ａ，３００ｂ 走査手段
４００ 発生源
５００ 撮影手段
６００ 記憶手段

Claims (8)

1. 空間中の走査により不可視な検知対象を検知し、検知した結果を光に変換して出力する検知出力装置であって、
   前記検知対象を検知してその検知結果に対応する信号を出力する検出手段と、
   前記検出手段に隣接して配設され、前記信号により発光する発光手段と、
   前記検出手段に隣接して配設され、前記発光手段に対して制御信号を出力する発光手段駆動装置と、
   前記検出手段に隣接して配設され、前記検出手段、前記発光手段駆動装置および前記発光手段に電力を供給する電源と、を備え、
   前記発光手段は、前記検知結果に基づいて色が変化する、
   ことを特徴とする検知出力装置。
2. 前記発光手段は、複数の異なる色に発光する発光素子である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の検知出力装置。
3. 前記発光手段は、単色に発光する発光素子を複数備え、それぞれ異なる色に発光し、
   前記発光手段駆動装置は、前記検知結果に基づいて複数の前記発光素子のうちの１つを発光させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の検知出力装置。
4. 前記発光手段駆動装置は、前記走査において、異なる前記検知結果を有する空間領域を移動する時間と比較して十分に短い時間内に前記発光手段の色を変化させる、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の検知出力装置。
5. 前記発光手段は、
   前記検出手段の一端に取り外し自在に配設されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の検知出力装置。
6. 前記検出手段は、略平板状に２つ形成されてそれぞれ略平行に配設され、
   前記発光手段駆動装置、前記発光手段、及び前記電源は、２つの前記検出手段の間に配設されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の検知出力装置。
7. 前記検知対象は、電界であり、
   前記検出手段は、前記電界の中で電荷が誘起される平板状の２つの電極であり、
   前記発光手段駆動装置は、前記２つの電極に電荷が誘起された際に生じる電流を検出する仮想接地型電流検出器である、
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の検知出力装置。
8. 空間中の不可視な検知対象を検知し、検知した結果を光学映像に重ねて一画面上に表示及び記録する可視化装置であって、
   請求項１ないし７のいずれか１項に記載の検知出力装置と、
   前記検知出力装置を所定の経路で走査させる走査手段と、
   前記検知出力装置の走査中の発光状態を一画像上で撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段で撮影した画像を記録する記憶手段と、
   を備えたことを特徴とする可視化装置。