JP2019082336A - Particulate detection sensor - Google Patents

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山口 陽史
Akishi Yamaguchi
陽史 山口
増田 佳史
Yoshifumi Masuda
佳史 増田
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Abstract

To provide a particulate detection sensor capable of stabilizing an output in a short time.SOLUTION: A particulate detection sensor 100 comprising a light emitting element 110, a condenser lens 120, a light receiving element 130, and a controller 140 irradiates a detection region R with a light beam L output from the light emitting element 110 and detects scattered light L' generated by the light beam L striking a particulate P in the detection region R by using the light receiving element 130. The light emitting element 110 is formed as a multibeam light source having a plurality of light emitting points 110b in a light emitting surface 110a.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、空気中の埃やタバコの煙などの微粒子を検出する微粒子検出センサに関する。   The present invention relates to a particulate matter detection sensor that detects particulates such as dust in the air and cigarette smoke.

微粒子検出センサは、発光素子からの出力光(照射ビーム)を検出領域に照射し、該検出領域内の微粒子に当たって生じる散乱光を受光素子で検出することで微粒子の有無を検出できるものである。詳細には、散乱光の量(輝度)や検出頻度によって、微粒子の密度(汚れ具合)や微粒子の種類を検出することができる。   The particle detection sensor is capable of detecting the presence or absence of particles by irradiating the detection area with the output light (irradiation beam) from the light emitting element and detecting the scattered light generated on the particles in the detection area with the light receiving element. In detail, the density (soiling degree) of fine particles and the type of fine particles can be detected according to the amount (brightness) of scattered light and the detection frequency.

従来の微粒子検出センサの多くは、照射ビームに捉えられた粒子径や粒子数を計数するパーティクルカウント方式を採用している。照射ビームを出力する発光素子(LEDなど)の点灯方式としては、常時発光方式や、パルス点灯方式がある。発光素子の経年劣化を抑制する観点からは、発光素子の短時間発光を繰り返し行うパルス点灯方式が好ましい。このようなパルス点灯方式を用いた微粒子検出センサは、例えば特許文献1,2に開示されている。   Many conventional particle detection sensors employ a particle count method for counting the particle diameter and the number of particles captured by the irradiation beam. As a lighting method of a light emitting element (such as an LED) which outputs an irradiation beam, there are a constant light emitting method and a pulse lighting method. From the viewpoint of suppressing the aged deterioration of the light emitting element, a pulse lighting method in which light emission of the light emitting element is repeated for a short time is preferable. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a particle detection sensor using such a pulse lighting method.

特開2016−224034号公報JP, 2016-224034, A 特開2004−294082号公報JP 2004-294082 A

従来の微粒子検出センサでは、発光素子がいずれも単光源(単一ビーム)であるため、実際に検出できるエリアは狭く、微粒子がそのエリアを通過しないと検出されないことから、短時間で出力を安定することができなかった。   In the conventional particle detection sensor, since all the light emitting elements are single light sources (single beam), the area which can actually be detected is narrow, and the particles are not detected unless they pass through the area, so the output is stabilized in a short time I could not do it.

さらには、発光素子の点灯方式を常時発光方式とする場合、微粒子がエリアを通過すればいつでも検出できるので、他の方式に比べて短時間で出力を安定化できるが、消費電力が大きくなったり、発光素子の経年劣化が促進されるといった問題がある。また、パルス点灯方式では、発光タイミングが合わなければ、エリアを通過する微粒子を検出できないという問題がある。   Furthermore, when the lighting method of the light emitting element is always the light emitting method, the output can be stabilized in a short time as compared with the other methods because particulates can be detected whenever the particles pass through the area, but the power consumption increases. There is a problem that aging deterioration of the light emitting element is promoted. In addition, in the pulse lighting method, there is a problem in that particulates passing through the area can not be detected if the light emission timing does not match.

すなわち、発光素子にパルス点灯方式を用いる場合、散乱光を受光素子で検出する(すなわち、微粒子を検出する)ことのできる期間は発光素子の発光期間に対応する。また、パーティクルカウント方式において、一回のパルス発光に対応する検出データで粒子数を計数すると、その検出結果には大きなバラつきが生じる。そのため、微粒子検出センサにおける出力を安定させるには(検出精度を確保するには)、多数回のパルス発光分に対応する検出データが必要となる。したがって、従来の微粒子検出センサでは、その出力を安定させるまでに、光源に多数回のパルス発光を行わせるための比較的長い時間が必要となるといった課題がある。   That is, in the case of using a pulse lighting method for the light emitting element, a period in which the scattered light can be detected by the light receiving element (that is, the particulates are detected) corresponds to the light emitting period of the light emitting element. Further, in the particle count method, when the number of particles is counted with detection data corresponding to one pulse light emission, a large variation occurs in the detection result. Therefore, in order to stabilize the output of the particle detection sensor (to ensure detection accuracy), detection data corresponding to a large number of pulse light emissions are required. Therefore, in the conventional particulate matter detection sensor, there is a problem that a relatively long time is required to cause the light source to perform pulse emission many times before the output is stabilized.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、短時間で出力を安定させることのできる微粒子検出センサを提供することを目的とする。   The present invention is made in view of the above-mentioned subject, and an object of the present invention is to provide a particulate matter detection sensor which can stabilize an output in a short time.

上記の課題を解決するために、本発明は、発光素子からの出力光を検出領域に照射し、該検出領域内の微粒子に当たって生じる散乱光を受光素子で検出する微粒子検出センサであって、前記発光素子は、光出射面において複数の発光点を有するマルチビーム光源であることを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a particulate detection sensor which irradiates output light from a light emitting element to a detection area, and detects scattered light generated on fine particles in the detection area by a light receiving element, The light emitting element is characterized in that it is a multi-beam light source having a plurality of light emitting points on the light emitting surface.

上記の構成によれば、発光素子をマルチビーム光源とすることで、複数の出力光を検出領域に張り巡らせることができ、微粒子検出のカウント頻度が増え、これにより検出確率が上がり、従来構成(シングルビーム構成)に比べて短時間で出力を安定させることができる。   According to the above configuration, by using the light emitting element as a multi-beam light source, a plurality of output lights can be spread around the detection region, the count frequency of particle detection increases, thereby increasing the detection probability. The output can be stabilized in a short time as compared with the single beam configuration).

また、上記微粒子検出センサは、前記発光素子の各発光点からの前記出力光はパルス光である構成とすることができる。   Further, in the particle detection sensor, the output light from each light emitting point of the light emitting element may be pulse light.

上記の構成によれば、発光素子を常時発光させる場合に比べ、省電力化および発光素子の長寿命化の効果が得られる。また、従来のパルス点灯駆動では、出力の安定に時間がかかるといった課題があったが、本発明は短時間で出力を安定させる効果が得られるものであるため、パルス点灯駆動への適用が有効である。   According to the above configuration, the effects of power saving and long life of the light emitting element can be obtained as compared with the case where the light emitting element is always lit. In addition, in the conventional pulse lighting drive, there was a problem that it takes time to stabilize the output, but since the present invention can obtain the effect of stabilizing the output in a short time, the application to the pulse lighting drive is effective It is.

また、上記微粒子検出センサでは、前記発光素子は、VCSELである構成とすることができる。   In the particle detection sensor, the light emitting element may be a VCSEL.

上記の構成によれば、発光素子から出力光を小さなビームスポットに絞ることができ、これにより、十分に絞られた出力光の全体が微粒子に当たる頻度が高くなる。このため、ビームスポットに対する微粒子の位置によって、受光素子から出力される検出信号が変動しにくくなり、微粒子検出センサの出力がより安定する。   According to the above configuration, the output light from the light emitting element can be narrowed to a small beam spot, and the frequency of the sufficiently narrowed output light may hit the fine particles. Therefore, the detection signal output from the light receiving element is less likely to fluctuate depending on the position of the particle with respect to the beam spot, and the output of the particle detection sensor becomes more stable.

また、上記微粒子検出センサは、前記発光素子から出射される出力光を前記検出領域に向けて集光させる光学系を有している構成とすることができる。   Further, the particulate matter detection sensor may be configured to have an optical system for condensing the output light emitted from the light emitting element toward the detection area.

さらに、上記微粒子検出センサでは、前記光学系は、前記出力光を集光させる集光レンズと、前記集光レンズを透過した前記出力光をより細長く調整する調整レンズとからなる構成とすることができる。   Furthermore, in the particle detection sensor, the optical system may be configured to include a condensing lens that condenses the output light, and an adjustment lens that adjusts the output light transmitted through the condensing lens to be longer and narrower. it can.

上記の構成によれば、光学系を集光レンズと調整レンズとから構成することで、発光素子からの出力光を細長く、すなわち検出領域を横切る出力光を細長く絞ることができるため、集光点ではなくても微粒子を検出できるようになり、検出確率がさらに上がり、さらに短時間で出力を安定させることができる。   According to the above configuration, by configuring the optical system with the condensing lens and the adjusting lens, it is possible to narrow the output light from the light emitting element, that is, narrow the output light crossing the detection area. Even if it does not, it becomes possible to detect particles, the detection probability is further increased, and the output can be stabilized in a short time.

また、上記微粒子検出センサでは、前記発光素子における前記複数の発光点は同心円状に配置されている構成とすることができる。   Further, in the particle detection sensor, the plurality of light emitting points in the light emitting element may be arranged concentrically.

上記の構成によれば、複数の発光点の配置間隔がより均等になり、検出領域において微粒子の通るルートによってビームスポットを通る確率が変わりにくくなる。これにより、微粒子検出センサの出力がより安定する。   According to the above configuration, the arrangement intervals of the plurality of light emitting points become more uniform, and the probability of passing through the beam spot becomes difficult to change due to the route through which the particles pass in the detection area. Thereby, the output of the particle detection sensor is more stable.

本発明の微粒子検出センサは、発光素子をマルチビーム光源とすることで、従来構成(シングルビーム構成)に比べて短時間で出力を安定させることができるといった効果を奏する。   The particle detection sensor of the present invention has an effect that the output can be stabilized in a short time as compared with the conventional configuration (single beam configuration) by using the light emitting element as a multi-beam light source.

実施の形態1に係る微粒子検出センサの基本構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing a basic configuration of a particulate matter detection sensor according to Embodiment 1. 実施の形態1の微粒子検出センサにおける発光素子の発光タイミングの一例を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart showing an example of light emission timing of a light emitting element in the particulate matter detection sensor of the first embodiment. 発光素子をLED光源とした微粒子検出センサにおける検出信号の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the detection signal in the particulate matter detection sensor which made the light emitting element the LED light source. 実施の形態2に係る微粒子検出センサの基本構成を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic view showing a basic configuration of a particulate matter detection sensor according to Embodiment 2. (a)〜(c)は、発光素子の光出射面における発光点の配置例を示す平面図である。(A)-(c) is a top view which shows the example of arrangement | positioning of the light emission point in the light-projection surface of a light emitting element.

〔実施の形態1〕
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施の形態1に係る微粒子検出センサ100の基本構成を示す概略図である。微粒子検出センサ100は、発光素子110、集光レンズ120、受光素子130および制御部140を具備して構成されている。
First Embodiment
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a basic configuration of a particle detection sensor 100 according to the first embodiment. The particle detection sensor 100 is configured to include a light emitting element 110, a condensing lens 120, a light receiving element 130, and a control unit 140.

発光素子110は、光出射面110aにおいて複数の発光点110bを有するマルチビーム光源である。発光素子110には、好ましくはVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)が使用される。   The light emitting element 110 is a multi-beam light source having a plurality of light emitting points 110 b on the light emitting surface 110 a. Preferably, a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) is used as the light emitting element 110.

集光レンズ120は、発光素子110の各発光点110bから出射される光ビーム(出力光)Lを、検出領域Rに向けて集光させるレンズである。発光素子110では、検出領域Rは、光ビームLの集光点付近の領域となる。尚、微粒子検出センサ100は、筐体の一部に微粒子の通過孔(図示せず)を有しており、この通過孔に微粒子を取り込むことで、短時間に高精度の検出を行えるように構成されている。すなわち、微粒子検出センサ100では、通過孔の内部に検出領域Rが存在する。尚、通過孔に微粒子を導く方法は、周知技術・公知技術を適用すれば良いことは言うまでもない。例えば、送風/吸引方式や、温度差による気流発生方式の何れを採用しても良い。また、微粒子が自然と通過孔に導かれるような微粒子検出センサの設置環境であれば、送風/吸引方式や気流発生方式などの採用が特に必要ないことも言うまでもない。   The condensing lens 120 is a lens for condensing the light beam (output light) L emitted from each light emitting point 110 b of the light emitting element 110 toward the detection region R. In the light emitting element 110, the detection region R is a region near the focusing point of the light beam L. Incidentally, the particle detection sensor 100 has a particle passage hole (not shown) in a part of the housing, and by taking in the particles in the passage hole, high precision detection can be performed in a short time. It is configured. That is, in the particle detection sensor 100, a detection region R exists inside the passage hole. It is needless to say that well-known techniques and well-known techniques may be applied as a method for guiding the fine particles to the passage holes. For example, any of an air blowing / suction system and an air flow generation system based on a temperature difference may be adopted. In addition, it is needless to say that the use of the air blowing / suction method or the air flow generation method is not particularly required in the installation environment of the particle detection sensor in which the particles are naturally led to the passage holes.

集光レンズ120によって集光された光ビームLは、検出領域R内に存在する微粒子Pに照射されると散乱(正反射または乱反射)し、これにより散乱光L’が発生する。受光素子130は、散乱光L’を受光し検出する。すなわち、受光素子130は、受光した散乱光L’の光量に応じた電気信号を出力する。   The light beam L condensed by the condensing lens 120 is scattered (specular reflection or irregular reflection) when it is irradiated to the fine particles P present in the detection region R, and thereby the scattered light L 'is generated. The light receiving element 130 receives and detects the scattered light L '. That is, the light receiving element 130 outputs an electrical signal according to the light amount of the received scattered light L '.

制御部140は、発光素子110を発光駆動させるための駆動信号を出力したり、受光素子130が出力した電気信号に基づいて微粒子の密度(汚れ具合)や微粒子の種類などを検出したりする。   The control unit 140 outputs a drive signal for driving the light emitting element 110 to emit light, and detects the density (soiling degree) of the particles, the type of the particles, and the like based on the electric signal output from the light receiving element 130.

本実施の形態1に係る微粒子検出センサ100では、発光素子110が有する複数の発光点110bを同時に発光させることで、集光された複数の光ビームLを検出領域Rに張り巡らせることができる。すなわち、発光素子110の発光期間中に複数の光ビームLが同時に発生することで、微粒子検出のカウント頻度が増え、これにより検出確率が上がり、短時間で微粒子検出センサ100の出力を安定させることができる。例えば、発光素子110が有する発光点110bの数をm個とすれば、従来構成(シングルビーム構成)に比べて出力安定にかかる時間を1/mにすることができる。   In the particle detection sensor 100 according to the first embodiment, the plurality of collected light beams L can be spread around the detection region R by causing the plurality of light emitting points 110 b of the light emitting element 110 to emit light simultaneously. That is, by simultaneously generating a plurality of light beams L during the light emission period of the light emitting element 110, the count frequency of particle detection increases, thereby increasing the detection probability and stabilizing the output of the particle detection sensor 100 in a short time. Can. For example, when the number of light emitting points 110b of the light emitting element 110 is m, the time required for stable output can be reduced to 1 / m as compared with the conventional configuration (single beam configuration).

また、発光素子110における複数の発光点110bの発光タイミングについては、上述のような同時発光に限定されるものではなく、複数の発光点110bを位相をずらして発光させることも可能である。   Further, the light emission timing of the plurality of light emitting points 110 b in the light emitting element 110 is not limited to simultaneous light emission as described above, and it is also possible to cause the plurality of light emitting points 110 b to emit light with a phase shift.

図2は、微粒子検出センサ100における発光素子110の発光タイミングの位相をずらした場合の例を示すタイミングチャートである。ここで、発光素子110はパルス発光するm個の発光点110bを有しており、各発光点110bのパルス発光間隔は最短で時間Tであるとする。   FIG. 2 is a timing chart showing an example in which the phase of the light emission timing of the light emitting element 110 in the particle detection sensor 100 is shifted. Here, it is assumed that the light emitting element 110 has m light emitting points 110 b for pulse light emission, and the pulse light emitting interval of each light emitting point 110 b is the shortest time T.

図2に示すように、m個の発光点110bのそれぞれから出射される光ビームL1〜Lmは、発光タイミングがT/mずつずらされている。すなわち、一つの発光点110bから出射されるシングルビームにおいて時間Tの間の発光パルス数は1回であるが、発光素子110全体から出射されるマルチビームでは時間Tの間の発光パルス数はm回となる。   As shown in FIG. 2, the light emission timings of the light beams L1 to Lm emitted from each of the m light emitting points 110b are shifted by T / m. That is, although the number of light emitting pulses during time T is one in a single beam emitted from one light emitting point 110b, the number of light emitting pulses during time T is m in a multi beam emitted from the entire light emitting element 110. It will be times.

上述したように、発光素子110にパルス点灯方式を用いる場合、受光素子130が散乱光L’を検出できる期間は発光素子110の発光期間に対応する。また、パーティクルカウント方式において、微粒子検出センサ100における出力を安定させるには(検出精度を確保するには)、多数回のパルス発光分に対応する検出データが必要となる。   As described above, when the light emitting element 110 uses the pulse lighting method, the period in which the light receiving element 130 can detect the scattered light L ′ corresponds to the light emitting period of the light emitting element 110. Further, in the particle counting method, in order to stabilize the output of the particle detection sensor 100 (to ensure detection accuracy), detection data corresponding to a large number of pulse light emissions are required.

ここで、微粒子検出センサ100における出力を安定させるためにn回のパルス発光が必要であるとすれば、従来のシングルビームを用いた微粒子検出センサでは、出力を安定させるまでにn×Tの時間が必要となる。これに対し、本実施の形態1に係る微粒子検出センサ100では、時間Tの間の発光パルス数がm回であるため、出力を安定させるまでに必要となる時間は(n×T)/mであり、従来構成(シングルビーム構成)に比べて出力安定にかかる時間を1/mにすることができる。   Here, if it is necessary to use n times of pulsed light emission in order to stabilize the output in the particle detection sensor 100, in the conventional particle detection sensor using a single beam, it takes n × T time to stabilize the output. Is required. On the other hand, in the particle detection sensor 100 according to the first embodiment, since the number of light emission pulses during time T is m, the time required to stabilize the output is (n × T) / m. As compared with the conventional configuration (single beam configuration), the time required for the output stabilization can be made 1 / m.

微粒子検出センサ100において、発光素子110にVCSELの使用が好適であるのは、マルチビーム光源を小面積の素子として実現でき、かつ生産性も高いためである。また、VCSELは、発光点が小さくビームスポットが絞りやすいため、ビーム分離が容易といった利点もある。例えば、一般的な光源であるLED(Light Emitting Diode)は、発光点が大きく集光点でのビームスポットが十分に絞れないため、複数の微粒子が光ビームを横切る場合に、それらを分離することができずに1つの粒子として検知してしまう。   In the particle detection sensor 100, the use of a VCSEL for the light emitting element 110 is preferable because a multi-beam light source can be realized as an element with a small area and the productivity is also high. Further, the VCSEL has an advantage that the beam separation is easy because the light emitting point is small and the beam spot is easy to be narrowed. For example, a general light source, LED (Light Emitting Diode), has a large light emitting point and can not sufficiently narrow a beam spot at a focusing point, so that when a plurality of particles cross light beams, they are separated. Can not be detected as a single particle.

また、LED光源は、ビームスポットにおいて光ビームが十分に絞れないために、微粒子への光ビームの当たり具合によって出力変動が大きくなる。具体的には、光量の大きい光ビーム中心に微粒子が当たった時には散乱光の光量も大きくなるが、光量の小さい光ビーム周辺に微粒子が当たった時は散乱光の光量も小さくなる。このため、発光素子にLED光源を用いた従来の微粒子検出センサでは、図3に示すように、散乱光を検出して得られる検出信号(受光素子から出力される電気信号)をサンプリングし、そのサンプリング信号が所定の閾値を超えた部分の累積を積算して、その積算情報をカウントしている。しかしながら、ビームスポットに対する微粒子の位置によってサンプリング信号がカウントされる領域の幅が変動するため、出力変動が大きくなるといった問題がある。   In addition, since the light source of the LED light source can not sufficiently narrow the light beam at the beam spot, the output fluctuation becomes large depending on how the light beam strikes the fine particles. Specifically, when the fine particles hit the center of the light beam having a large light amount, the light amount of the scattered light also increases, but when the fine particles hit the periphery of the light beam having a small light amount, the light amount of the scattered light also decreases. For this reason, in a conventional particulate matter detection sensor using an LED light source as a light emitting element, as shown in FIG. 3, a detection signal (an electrical signal outputted from a light receiving element) obtained by detecting scattered light is sampled and Accumulation of portions where the sampling signal exceeds a predetermined threshold is integrated, and the integration information is counted. However, the width of the area in which the sampling signal is counted fluctuates depending on the position of the particle with respect to the beam spot, which causes a problem that the output fluctuation becomes large.

これに対し、発光素子110にVCSELを用いた場合には、十分に絞られた光ビームの全体が微粒子に当たる頻度が高くなる。このため、ビームスポットに対する微粒子の位置によって、受光素子130から出力される検出信号が変動することも少なくなる。また、発光素子110にVCSELを用いた場合には、制御部140は、検出信号をサンプリングし、そのサンプリング信号が所定の閾値を超えた部分をカウントする。この検出方法では、光ビームLのパルス幅をLED光源を用いる場合よりも狭くすることで、サンプリング信号のカウントも安定したものとなるため、微粒子検出センサ100の出力がより安定する。   On the other hand, when a VCSEL is used for the light emitting element 110, the frequency of the fully focused light beam hits the particles more frequently. For this reason, the detection signal output from the light receiving element 130 is less likely to fluctuate depending on the position of the particle with respect to the beam spot. In addition, when a VCSEL is used as the light emitting element 110, the control unit 140 samples a detection signal, and counts a portion where the sampling signal exceeds a predetermined threshold. In this detection method, by making the pulse width of the light beam L narrower than in the case of using the LED light source, the count of the sampling signal becomes stable, so the output of the particle detection sensor 100 becomes more stable.

〔実施の形態2〕
実施の形態1で示した微粒子検出センサ100は、発光素子110から出射される光ビームLを検出領域Rに向けて集光させる光学系として、一つの集光レンズ120を備えた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、光ビームLを検出領域Rに向けて集光させる光学系は、複数のレンズを組み合わせるものであってもよい。
Second Embodiment
The particle detection sensor 100 shown in the first embodiment exemplifies a configuration provided with one condensing lens 120 as an optical system for condensing the light beam L emitted from the light emitting element 110 toward the detection region R. However, the present invention is not limited to this. That is, the optical system for condensing the light beam L toward the detection area R may be a combination of a plurality of lenses.

図4は、本実施の形態2に係る微粒子検出センサ101の基本構成を示す概略図である。微粒子検出センサ101は、図1に示す微粒子検出センサ100とほぼ類似した構成であるが、発光素子110から出射される光ビームLを検出領域Rに向けて集光させる光学系として、集光レンズ120以外に調整レンズ121を追加した点が異なっている。調整レンズ121は、ビーム分離領域が大きくとれるように、具体的には凹レンズが用いられる。   FIG. 4 is a schematic view showing the basic configuration of the particle detection sensor 101 according to the second embodiment. The particle detection sensor 101 has a configuration substantially similar to that of the particle detection sensor 100 shown in FIG. 1, but a condensing lens as an optical system for condensing the light beam L emitted from the light emitting element 110 toward the detection region R The difference is that the adjusting lens 121 is added in addition to 120. Specifically, a concave lens is used as the adjustment lens 121 so that the beam separation area can be taken large.

微粒子検出センサ100および101において、検出領域Rは、光ビームLの集光点とその前後の一部の領域のみに設定される。これは、光ビームLの集光点から離れた領域では光ビームLが十分に絞られていないため、そのような領域で埃等の微粒子に光ビームLが照射されても、これによって発生する散乱光L’の光量が少なすぎて受光素子130で検出することができないためである。   In the particle detection sensors 100 and 101, the detection region R is set only in the condensing point of the light beam L and a partial region before and after that. This occurs because the light beam L is not sufficiently narrowed in the area away from the light beam L focusing point, and thus the light beam L is irradiated to fine particles such as dust in such an area. This is because the light amount of the scattered light L ′ is too small to be detected by the light receiving element 130.

また、微粒子検出センサ101は、微粒子検出センサ100と同様に、筐体の一部に微粒子の通過孔(図示せず)を有しており、この通過孔に微粒子を取り込み、通過孔の内部に検出領域Rが存在する構成とされている。   Further, like the particle detection sensor 100, the particle detection sensor 101 has a particle passage hole (not shown) in a part of the housing, takes in particles in the passage hole, and enters the inside of the passage hole. The detection area R is configured to exist.

微粒子検出センサ101では、集光レンズ120以外に調整レンズ121を追加したことで、集光レンズ120を透過した光ビームLをより細長く絞ることができる。すなわち、集光レンズ120と調整レンズ121とを有する光学系では、検出領域Rを横切る光ビームLを細長く絞ることができ、光ビームLの集光点ではなくても微粒子を検出できるようになり、検出確率がさらに上がり、更に短時間で出力を安定させることができる。   In the particle detection sensor 101, the adjustment lens 121 is added in addition to the condensing lens 120, so that the light beam L transmitted through the condensing lens 120 can be narrowed longer. That is, in the optical system having the condensing lens 120 and the adjusting lens 121, the light beam L crossing the detection area R can be narrowed narrowly, and even if it is not the condensing point of the light beam L, particles can be detected. The detection probability is further increased, and the output can be stabilized in a short time.

〔実施の形態3〕
微粒子検出センサ100および101において、発光素子110はマルチビーム光源である。本実施の形態3では、発光素子110の光出射面110aにおける発光点110bの配置について図5(a)〜(c)を参照して説明する。
Third Embodiment
In the particle detection sensors 100 and 101, the light emitting element 110 is a multi-beam light source. In the third embodiment, the arrangement of the light emitting points 110b on the light emitting surface 110a of the light emitting element 110 will be described with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (c).

本発明において、発光素子110における発光点110bの配置は、基本的には特に限定されるものでなく、例えば図5(a)に示すような2次元のマトリクス配置とすることができる。一方で、発光点110bの配置を工夫することで、微粒子検出センサ100および101の出力をより安定させることもできる。   In the present invention, the arrangement of the light emitting points 110b in the light emitting element 110 is basically not particularly limited, and can be, for example, a two-dimensional matrix arrangement as shown in FIG. 5 (a). On the other hand, the outputs of the particle detection sensors 100 and 101 can be made more stable by devising the arrangement of the light emitting points 110b.

図5(b),(c)は、微粒子検出センサ100および101の出力をより安定させるための発光点110bの配置を示している。図5(b)に示す構成では、発光素子110の光出射面110aにおいて、発光点110bは同心円状に配置されている。図5(c)に示す構成では、発光素子110の光出射面110aにおいて、近接する発光点110b同士が正三角形の頂点となるように配置されている。   FIGS. 5B and 5C show the arrangement of the light emitting points 110 b for further stabilizing the outputs of the particle detection sensors 100 and 101. In the configuration shown in FIG. 5B, the light emitting points 110b are concentrically arranged on the light emitting surface 110a of the light emitting element 110. In the configuration shown in FIG. 5C, in the light emitting surface 110a of the light emitting element 110, the adjacent light emitting points 110b are arranged so as to be the vertices of an equilateral triangle.

図5(b),(c)に示す配置では、図5(a)に示すマトリクス配置に比べ、複数の発光点110bの配置間隔がより均等になるため、検出領域Rにおいて微粒子の通るルートによってビームスポットを通る確率が変わりにくくなる。これにより、微粒子検出センサ100および101の出力がより安定する。尚、発光点110bの最適配置は、図5(b)に示す同心円状配置である。   In the arrangement shown in FIGS. 5 (b) and 5 (c), the arrangement intervals of the plurality of light emitting points 110b are more uniform than in the matrix arrangement shown in FIG. 5 (a). The probability of passing the beam spot is less likely to change. As a result, the outputs of the particle detection sensors 100 and 101 become more stable. The optimal arrangement of the light emitting points 110b is the concentric arrangement shown in FIG. 5 (b).

尚、上述した微粒子検出センサ100および101は、基本的には発光素子110をパルス点灯させるものであることが好ましい。これは、従来のパルス点灯駆動では、出力の安定に時間がかかり、本発明はこの課題解決に有効であるためである。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、発光素子110を常時発光させるものにも本発明は適用可能である。   In addition, it is preferable that the particle detection sensors 100 and 101 described above basically have the light emitting element 110 be pulse-lit. This is because it takes time to stabilize the output in the conventional pulse lighting drive, and the present invention is effective for solving the problem. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applicable to one that causes the light emitting element 110 to emit light constantly.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

100,101 微粒子検出センサ
110 発光素子
110a 光出射面
110b 発光点
120 集光レンズ
121 調整レンズ
130 受光素子
140 制御部
L 光ビーム(出力光)
R 検出領域
P 微粒子
L’ 散乱光
100, 101 particle detection sensor 110 light emitting element 110a light emitting surface 110b light emitting point 120 condensing lens 121 adjusting lens 130 light receiving element 140 control unit L light beam (output light)
R detection area P fine particle L 'scattered light

Claims (6)

発光素子からの出力光を検出領域に照射し、該検出領域内の微粒子に当たって生じる散乱光を受光素子で検出する微粒子検出センサであって、
前記発光素子は、光出射面において複数の発光点を有するマルチビーム光源であることを特徴とする微粒子検出センサ。
A particle detection sensor, which irradiates output light from a light emitting element to a detection area and detects scattered light generated by hitting particles in the detection area with a light receiving element,
The particulate matter detection sensor according to claim 1, wherein the light emitting element is a multi-beam light source having a plurality of light emitting points on a light emitting surface.
請求項1に記載の微粒子検出センサであって、
前記発光素子の各発光点からの前記出力光はパルス光であることを特徴とする微粒子検出センサ。
The particulate matter detection sensor according to claim 1, wherein
The particulate matter detection sensor according to claim 1, wherein the output light from each light emitting point of the light emitting element is a pulse light.
請求項1または2に記載の微粒子検出センサであって、
前記発光素子は、VCSELであることを特徴とする微粒子検出センサ。
The particulate matter detection sensor according to claim 1 or 2, wherein
The particulate matter detection sensor, wherein the light emitting element is a VCSEL.
請求項1から3の何れかに記載の微粒子検出センサであって、
前記発光素子から出射される出力光を前記検出領域に向けて集光させる光学系を有していることを特徴とする微粒子検出センサ。
The particulate matter detection sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein
A particulate matter detection sensor comprising an optical system for condensing output light emitted from the light emitting element toward the detection area.
請求項4に記載の微粒子検出センサであって、
前記光学系は、前記出力光を集光させる集光レンズと、前記集光レンズを透過した前記出力光をより細長く調整する調整レンズとからなることを特徴とする微粒子検出センサ。
The particulate matter detection sensor according to claim 4, wherein
The particulate matter detection sensor according to claim 1, wherein the optical system comprises a condenser lens for condensing the output light, and an adjustment lens for adjusting the output light transmitted through the condenser lens in a more elongated manner.
請求項1から5の何れか1項に記載の微粒子検出センサであって、
前記発光素子では、前記複数の発光点は同心円状に配置されていることを特徴とする微粒子検出センサ。
The particulate matter detection sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein
In the light emitting element, the plurality of light emitting points are arranged concentrically.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004530877A (en) * 2001-04-27 2004-10-07 ジェノプティクス・インコーポレーテッド Method and apparatus for using optical forces for particle identification, characterization and / or sorting
JP2008032640A (en) * 2006-07-31 2008-02-14 Nidec Sankyo Corp Light-scattering type particle counting apparatus
WO2012018869A1 (en) * 2010-08-02 2012-02-09 Pochy Rocco D Particle counter with vertical-cavity surface-emitting laser
JP2016224034A (en) * 2015-04-22 2016-12-28 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh Grain particle sensor device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004530877A (en) * 2001-04-27 2004-10-07 ジェノプティクス・インコーポレーテッド Method and apparatus for using optical forces for particle identification, characterization and / or sorting
JP2008032640A (en) * 2006-07-31 2008-02-14 Nidec Sankyo Corp Light-scattering type particle counting apparatus
WO2012018869A1 (en) * 2010-08-02 2012-02-09 Pochy Rocco D Particle counter with vertical-cavity surface-emitting laser
JP2016224034A (en) * 2015-04-22 2016-12-28 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh Grain particle sensor device

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