JP2022170959A - 紫外光検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で深紫外光の照射強度をより精度高く検出できる紫外光検出器を提供する。【解決手段】紫外光検出器は、紫外光に反応して発光する、又は、前記紫外光に反応して変色する反応体と、前記反応体を収容する筐体と、前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬し、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域における光の透過を制限するフィルタを有する、第一採光窓と、前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬し、前記波長帯域における光透過率が前記第一採光窓と異なる第二採光窓と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、紫外光検出器に関する。

細菌、真菌及びウイルス等の病原体の存在する物体表面や空間に向けて、発光波長が１９０ｎｍ～２８０ｎｍの波長帯域にある深紫外光を照射し、病原体を不活化させる方法が開発されつつある。当該波長帯域の深紫外光を放射する光源を、病原体を不活化させたい部屋等に配置し、当該波長帯域の深紫外光を照射する。

この波長帯域の深紫外光は、太陽により放射されるものの、上空のオゾン層で吸収されるため、地上に届く太陽光にはほとんど含まれない光である。また、この波長帯域の深紫外光は、一般的な照明として使用される蛍光灯や白熱電球から、ほとんど放射されない光である。

ところで、人は紫外光を知覚できない。それゆえ、紫外光の照射強度を検出するには紫外光検出器が必要である。特許文献１には、紫外光をＵＶセンサで検出する紫外光測定装置が開示されている。特許文献２には、紫外光に反応して発色するシート状の感光材が開示されている。

特開２０１０－１０１６２７号公報 国際公開第２０１６／０１７７０１号

活用の進む深紫外光の照射強度を検出するための紫外光検出器の設計を検討する。特許文献１に開示されているようなＵＶセンサを使用する場合、紫外光検出器は電気回路を含むため、構造の複雑化が避けられない。

特許文献２には、シート状の紫外線感光材を使用して、当該感光材の発色濃度から紫外光の照射強度を検出する方法が開示されている。しかしながら、光源から発光される光強度は微弱であるため、特許文献２に記載のようにシート状の感光材を単に使用するだけでは、紫外線感光材の発色濃度がどの程度変化したかを判断すること、すなわち、深紫外光の照射強度を精度高く検出することは難しい。

本発明が解決しようとする課題は、簡易な構成で深紫外光の照射強度をより精度高く検出できる紫外光検出器を提供することである。

本発明の紫外光検出器は、紫外光に反応して発光する、又は、前記紫外光に反応して変色する反応体と、
前記反応体を収容する筐体と、
前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬し、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率を制限する第一フィルタを有する、第一採光窓と、
前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬し、前記波長帯域における光透過率が前記第一採光窓と異なる第二採光窓と、を備える。

１９０ｎｍ～２８０ｎｍの波長帯域の深紫外光のうち、本明細書では、特に、２００～２８０ｎｍという特定波長の深紫外光を「ＵＶ－Ｃ」と呼び、ＵＶ－Ｃ光源から照射される紫外光を検出することを想定する。

紫外光に反応して発光する反応体とは、例えば、外部からの紫外光のエネルギーを吸収して固有の波長の光を発光する蛍光体である。紫外光に反応して変色する反応体とは、例えば、紫外光に感応して色が変化する感光材である。２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率を制限するフィルタは、ＵＶ－Ｃカットフィルタである。

本発明は、上記のとおり、少なくとも第一採光窓にＵＶ－Ｃカットフィルタを設けることにより、第一採光窓と第二採光窓との間で、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率を異ならせている。これにより、第一採光窓と第二採光窓との間で、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域の光による反応体の発光強度又は発色濃度が違ってくる。検出者は、この反応体の発光強度又は発色濃度の違いを判別することで、微弱なＵＶ－Ｃの照射強度を、より精度高く検出できる。

前記第二採光窓は、前記波長帯域における光透過率を制限するフィルタを有していなくても構わない。これにより、第一採光窓ではＵＶ－Ｃが第一フィルタに光透過を制限されるのに対し、第二採光窓ではＵＶ－Ｃが光透過を制限されることなく反応体に入射する。よって、第一採光窓と第二採光窓との間の、反応体の発光強度又は発色濃度を大きく異ならせることができる。

前記第二採光窓は、前記第一フィルタの前記光透過率よりも大きい光透過率を呈する、第一半透過フィルタを有しても構わない。本明細書において、半透過フィルタとは、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域において、前記第一フィルタの前記光透過率よりも、大きな光透過率を示す（すなわち、前記第一フィルタよりも透過性の高い）フィルタである。

前記第一フィルタは、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％より小さい遮光フィルタであっても構わない。遮光フィルタは、ＵＶ－Ｃを実質的に遮光するフィルタである。これより、第一採光窓と第二採光窓との間の光透過率を大きくして、第一採光窓と第二採光窓との間で、反応体の発光強度又は発色濃度を大きく異ならせることができる。

ところで、人が照射される可能性のある環境下で使用されるＵＶ－Ｃ光源には、専ら、ＵＶ－Ｃの中でも比較的短波長の光（以下、「短波長ＵＶ－Ｃ」という。）が利用される。短波長ＵＶ－Ｃは、皮膚や眼の角膜の奥深くに到達しないため、人体や動物に対して安全性が高い。短波長ＵＶ－Ｃは、例えば、２００ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の波長帯域の光である。さらに安全性が高い波長帯域は２００ｎｍ以上２３５ｎｍ以下であり、より好ましくは２００ｎｍ以上２３０ｎｍ以下である。短波長ＵＶ－Ｃには、例えば、主たる発光波長が２２２ｎｍの光が挙げられる。

一方で、ＵＶ－Ｃの中でも比較的長波長の光（以下、「長波長ＵＶ－Ｃ」という。）は、人体に悪影響を及ぼすおそれがある。長波長ＵＶ－Ｃは、例えば、２４０ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域の光である。

本発明者は、人の居る空間でＵＶ－Ｃ光源を使用するとき、ＵＶ－Ｃ光源からの照射光に、人体に悪影響を及ぼす長波長ＵＶ－Ｃが含まれていないことを確認する必要性を考察した。そこで、紫外光検出器は、上述の構成に加えて、前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬し、第二フィルタを有する、第三採光窓を備えてもよい。

第二フィルタとは、透過スペクトルにおいて、光透過率が１０％を示す第一波長が２２５ｎｍ以上２４０ｎｍ以下の波長帯域に位置し、２００ｎｍ以上前記第一波長未満の波長帯域における光透過率が１０％より小さく、前記第一波長を超過し２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％より大きい波長選択フィルタである。第二フィルタは、短波長ＵＶ－Ｃをカットし、長波長ＵＶ－Ｃを透過する波長選択フィルタである。

紫外光検出器が第二フィルタを有する第三採光窓を備えることにより、第三採光窓の直下に位置する反応体の第三領域における、発光強度又は発色濃度を検出する。検出の際、第三領域の発光強度又は発色濃度が、第一採光窓の直下に位置する反応体の第一領域の発光強度又は発色濃度と同じであれば、被検出光に長波長ＵＶ－Ｃが含まれていないことを確認できる。第三領域の発光強度又は発色濃度が、第一領域の発光強度又は発色濃度よりも大きければ、被検出光に長波長ＵＶ－Ｃが含まれていることを確認できる。第三領域が発光又は発色せず、かつ、第二採光窓の直下に位置する反応体の第二領域が発光又は発色していれば、被検出光に短波長ＵＶ－Ｃが含まれていることを確認できる。これにより、ＵＶ－Ｃ光源からの照射光に短波長ＵＶ－Ｃを含み、かつ、長波長ＵＶ－Ｃを含まないこと、つまり、ＵＶ－Ｃ光源が安全に動作していることがわかる。

前記第二フィルタはＴｉＯ_２ドープガラスを含んでも構わない。

第三採光窓は、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が前記第一フィルタと前記第一半透過フィルタとの何れとも異なる第二半透過フィルタを有していても構わない。

前記紫外光検出器が備える全ての前記採光窓は、筐体に設けられた単一の共通窓で構成されても構わない。紫外光検出器の構造を単純にできる。

前記紫外光検出器が有する全ての前記採光窓は第三フィルタを有していても構わない。前記第三フィルタとは、３１５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域（以下、「ＵＶ－Ａ」という。）における光透過率が１０％より小さい波長選択フィルタである。第三フィルタは、ＵＶ－Ａカットフィルタである。ＵＶ－Ａは、地上に届く太陽光や蛍光灯等からの照射される光にも含まれている。これにより、反応体は、ＵＶ－Ａによる反応体の変化を抑えて、ＵＶ－Ｃの照射による反応体の発光強度又は発色濃度の変化を判別し易くする。

前記第三フィルタは、前記紫外光検出器が備える全ての前記採光窓に亘って配置される単一のフィルタから構成されても構わない。フィルタの構造を単純にできる。

紫外光検出器は、紫外光に反応して発光する、又は、前記紫外光に反応して変色する反応体と、
前記反応体を収容する筐体と、
前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬し、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率を制限する第一フィルタと、３１５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％以下の第三フィルタと、を有する第一採光窓と、
前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬し、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が９０％以上であり、３１５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％以下の第四フィルタを有する第二採光窓と、を備える。

前記第四フィルタは、ＵＶ－Ａをカットし、ＵＶ－Ｃを透過するフィルタである。前記第四フィルタを有する第二採光窓の直下に位置する反応体の第二領域の発光強度又は発色濃度を検出する。検出の際、第一採光窓の直下に位置する反応体の第一領域の発光強度又は発色濃度と比較する。第二領域を第一領域と比較することで、ＵＶ－Ｃによる反応体の発光強度又は発色濃度の変化を検出できる。

さらに、前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬し、第五フィルタを有する、第三採光窓を備えても構わない。
前記第五フィルタは、透過スペクトルにおいて、光透過率が９０％を示す第二波長が２２５ｎｍ以上２４０ｎｍ以下の波長帯域に位置し、２００ｎｍ以上前記第二波長未満の波長帯域における光透過率が９０％より大きく、前記第二波長を超過し２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％より小さく、２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％より小さい波長選択フィルタである。第五フィルタは、短波長ＵＶ－Ｃを透過し、長波長ＵＶ－Ｃをカットする波長選択フィルタである。

紫外光検出器が第五フィルタを有する第三採光窓を備えることにより、第三採光窓の直下に位置する反応体の第三領域における、発光強度又は発色濃度を判別する。判別の際、第三領域における発光強度又は発色濃度を判別することで、短波長ＵＶ－Ｃの発光強度の程度を知ることができる。

また、紫外光検出器の第二採光窓は、短波長ＵＶ－Ｃのみならず長波長ＵＶ－Ｃを透過する第四フィルタを有するから、第三領域における発光強度又は発色濃度を、第二採光窓の直下に位置する反応体の第二領域の発光強度又は発色濃度と比較することで、被検出光に長波長ＵＶ－Ｃが含まれていないことを確認できる。

前記紫外光検出器が有する全ての前記採光窓は、可視光を透過しても構わない。これにより、反応体が発光する光、又は、反応体の色を判別するための反射光を、採光窓を介して認識できる。

簡易な構成で、ＵＶ－Ｃの照射強度をより精度高く検出できる紫外光検出器を提供できる。

紫外光検出器の第一実施形態の外観を模式的に示す斜視図である。 図１のＹ１－Ｙ１断面図である。 第一実施形態の波長選択フィルタ及び反応体の模式図である。 参考形態の波長選択フィルタ及び反応体の模式図である。 第一実施形態の変形例の波長選択フィルタ及び反応体の模式図である。 第一実施形態の第二変形例の波長選択フィルタ及び反応体の模式図である。 紫外光検出器の第二実施形態の外観を模式的に示す斜視図である。 第二実施形態の波長選択フィルタ及び反応体の模式図である。 波長選択フィルタの透過スペクトル図である。 光源の発光スペクトル図である。 第二実施形態の変形例の波長選択フィルタ及び反応体の模式図である。 第二実施形態の第二変形例の波長選択フィルタ及び反応体の模式図である。 第三実施形態の波長選択フィルタ及び反応体の模式図である。 第四実施形態の波長選択フィルタ及び反応体の模式図である。

紫外光検出器の各実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比は必ずしも実際の寸法比と一致しておらず、各図面間においても寸法比は必ずしも一致していない。

以下において、各図面は、適宜、ＸＹＺ座標系を参照しながら説明される。ＸＹＺ座標系は、各採光窓に沿って広がる平面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面に直交する方向をＺ方向としている。なお、本明細書において、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「＋Ｘ方向」、「－Ｘ方向」のように、正負の符号を付して記載される。正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｘ方向」と記載される。すなわち、本明細書において、単に「Ｘ方向」と記載されている場合には、「＋Ｘ方向」と「－Ｘ方向」の双方が含まれる。Ｙ方向及びＺ方向についても同様である。

＜第一実施形態＞
［紫外光検出器の概要］
図１及び図２を参照しながら、紫外光検出器の一例を第一実施形態として説明する。図１は、紫外光検出器の第一実施形態の外観を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１のＹ１－Ｙ１線を含むＹＺ平面での断面図である。

紫外光検出器１０は、紫外光に反応する反応体１（図２参照）と、反応体１を収容する筐体２と、筐体２に配置される採光窓（３，４）と、を有する。本実施形態では、筐体２は紫外光を透過しない材料から構成される。筐体２は、筐体２ｂと、筐体２ｂに＋Ｚ方向に積層された筐体２ａと、から構成される。採光窓（３，４）は、筐体２ａに設けられた、光を透過する窓である。採光窓（３，４）は、筐体２の外にある被検出光を、筐体２の内部にある反応体１に伝搬する。

採光窓（３，４）は、第一採光窓３と第二採光窓４とを有する。本実施形態では、第一採光窓３と第二採光窓４は、単一の共通窓を構成するように繋がっている。窓の数を減らすことで、単純な構造となる。しかしながら、第一採光窓３と第二採光窓４は繋がっておらず、それぞれ個別の窓を形成しても構わない。個別の窓を形成すると、各採光窓の視認性が向上する。

第一採光窓３は、波長選択フィルタとして、第一フィルタ７及び第三フィルタ８を有する。第二採光窓４は、波長選択フィルタとして、第三フィルタ８を有する。採光窓と波長選択フィルタとの関係について、例えば、「第一採光窓３が第一フィルタ７を有する」とは、＋Ｚ側から－Ｚ側に第一採光窓３を見たとき、第一フィルタ７が、筐体２に設けられた第一採光窓３に対応する窓部分を塞いでいる状態にあることを表す。第一フィルタ７が、第一採光窓３に対応する窓部分から筐体２ａ側へはみ出すような大きさを呈しても構わない。他の波長選択フィルタ及び他の採光窓についても同様である。波長選択フィルタ（７，８）の詳細は、後述する。

［反応体］
反応体１は、外部からの紫外光のエネルギーを吸収して固有の波長の光を発光する蛍光体、又は、紫外光に感応して変色する感光材である。本実施形態では、反応体１として、紫外光に感応して変色する感光材を使用している。

感光材について述べる。感光材は、シート状の基材に、紫外光に感応して変色する感光層が成膜されて構成される。感光層の変色は、感光層表面で反射する光の波長が変化することを表す。このような感光材として、例えば、富士フイルム株式会社製の「ＵＶスケール」、日油技研工業株式会社製の「ＵＶラベル（登録商標）」が上市されている。

感光層は一旦変色すると元の色に戻らない不可逆性であることが多い。このような不可逆性の感光層を含む感光材を使用すると、紫外光に感応した履歴を検出できる。そして、紫外光に感応した量が増えるにしたがって発色濃度が高くなる。よって、紫外光に感応した感光材の発色濃度から、紫外光の積算照射強度（照射ドーズ量）を検出できる。

感光材は、紫外光のうち特定の波長に対してのみ発色するのではなく、紫外光の幅広の波長帯域に対して発色する。本実施形態の感光材は、少なくとも、ＵＶ－Ａ（３１５ｎｍ～４００ｎｍ）及びＵＶ－Ｃ（２００～２８０ｎｍ）の波長帯域の光に対して発色する。

次に、蛍光体について述べる。蛍光体は、被検出光のエネルギーを吸収して固有の波長の光、例えば、固有の色の可視光を発光する。蛍光体から発光する光強度は、被検出光のエネルギー量と相関を有するから、発光する光強度から、被検出光の照射強度を検出できる。

蛍光体として、緑色に発光するＬＡＰ蛍光体（ＬａＰＯ_４：Ｃｅ^３＋，Ｔｂ^３＋）、赤色に発光するＹＯＸ蛍光体（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ^３＋）、緑色に発光するＢＡＯ－Ｇ蛍光体（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋）、及び、青色に発光するＢＡＯ－Ｂ蛍光体（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋）が例示される。この例示は、ほんの一例であり、多様な蛍光体を使用できる。

本明細書において、蛍光体とは、紫外光のエネルギーを吸収している間だけ発光する蛍光材料だけでなく、紫外光のエネルギーの吸収が途絶えた後においても発光を持続する燐光材料（又は蓄光材料）を含む。反応体１として紫外光のエネルギーを吸収している間だけ発光する蛍光材料を使用する場合には、紫外光に感応した履歴を検出するために、反応体１とは別の蓄光材料（燐光材料）、又は感光材を設けても構わない。

［第一フィルタ］
図２に示されるように、本実施形態において、第一採光窓３は第一フィルタ７を有し、第二採光窓４は第一フィルタ７を有しない。第一フィルタ７は、ＵＶ－Ｃの波長帯域に対する光透過率を制限するＵＶ－Ｃカットフィルタである。本実施形態では、第一フィルタ７は、ＵＶ－Ｃの波長帯域に対する光透過率が１０％未満である特性を有する。すなわち、第一フィルタ７は、大部分のＵＶ－Ｃを遮光する遮光フィルタとして機能する。

第一フィルタ７は、例えば、石英ガラス等の透過性基板上に誘電体多層膜を形成したものが挙げられる。屈折率の異なる誘電体膜を積層することにより、所望の波長の紫外光を反射又は吸収する。第一フィルタ７の構造について説明した上述の内容は、後述する他のフィルタについても適用できる。

図２に示されるように、本実施形態において、紫外光検出器１０が有する全ての採光窓（３，４）は、第三フィルタ８を有する。第三フィルタ８は、ＵＶ－Ａの波長帯域に対する光透過率が１０％未満である特性を有する、ＵＶ－Ａカットフィルタである。本実施形態の第三フィルタ８は、第一採光窓３及び第二採光窓４に亘って配置される単一の波長選択フィルタから構成されるが、採光窓ごとに個別の波長選択フィルタから構成されても構わない。第三フィルタ８の詳細については後述する。

図３は、本実施形態の紫外光検出器１０が有する各採光窓（３，４）に配置された波長選択フィルタ（７，８）及び反応体１だけを示す模式図である。第一採光窓３の直下に位置し、第一採光窓３を透過した光が入射する反応体１の領域を、第一領域１３という。第二採光窓４の直下に位置し、第二採光窓４を透過した光が入射する反応体１の領域を、第二領域１４という。

図３を参照しながら第一フィルタ７の詳細について説明する。第一採光窓３では、ＵＶ－Ｃの光透過率が１０％より小さい第一フィルタ７により、被検出光に含まれる大部分のＵＶ－Ｃが反射又は吸収される。よって、ＵＶ－Ｃは第一領域１３にほとんど照射されない。第二採光窓４は第一フィルタ７を有しないため、被検出光に含まれるＵＶ－Ｃは第二領域１４に照射される。つまり、反応体１は、ＵＶ－Ｃにより変色しない第一領域１３と、ＵＶ－Ｃにより変色する第二領域１４と、を有する。検出者は、第一領域１３の発色濃度と比較しながら、第二領域１４の発色濃度を判別できるため、ＵＶ－Ｃが微弱である場合にも、ＵＶ－Ｃの照明強度をより精度高く検出できる。

図４は、参考形態の紫外光検出器を示す模式図である。参考形態では、単一の採光窓と、反応体１とを有する。採光窓６にはＵＶ－Ａカットフィルタである第三フィルタ８のみが配置されている。採光窓６では、ＵＶ－ＣとＵＶ－Ａを含む被検出光Ｌ１が第三フィルタ８を透過し、透過したＵＶ－Ｃが反応体１の領域１６を照射する。反応体１はＵＶ－Ｃに反応し変色する。

しかしながら、参考形態では、反応体１上の発色濃度を比較し判別するための領域を有しない。よって、検出者は、反応体１がＵＶ－Ｃによってどの程度変色したのか判別することができない。その結果、被検出光Ｌ１に含まれるＵＶ－Ｃの照射強度を精度高く検出できない。

［第三フィルタ］
図３を参照しながら、第三フィルタ８の効果について説明する。第三フィルタ８とは、ＵＶ－Ａの波長帯域における光透過率が１０％より小さい、ＵＶ－Ａカットフィルタである。

図３の各採光窓（３，４）に入る被検出光Ｌ１は、病原体を不活化させるために照射した光に含まれるＵＶ－Ｃの他に、環境光（太陽光又は蛍光灯等の人工光）に含まれるＵＶ－Ａを含むことがある。

反応体１は、ＵＶ－ＣのみならずＵＶ－Ａに反応して発光又は発色する。第三フィルタ８を採光窓（３，４）に配置することで、反応体１が、被検出光Ｌ１に含まれるＵＶ－Ａによって変色することを抑える。そうすると、第一領域１３と第二領域１４における発光又は変色が、ＵＶ－Ｃの照射のみにより生じることになり、照射強度又は積算照射量を検出し易くする。

反応体１の発色濃度は、採光窓（３，４）を介して確認するとよい。そのためには、可視光を透過する波長選択フィルタ（７，８）を使用して、紫外光検出器１０が有する全ての採光窓（３，４）が可視光を透過するようにする。

紫外光検出器１０が有する全ての採光窓（３，４）が、可視光を遮光しても構わない。この場合、採光窓（３，４）を介して反応体１の発色濃度を確認することが困難となるため、例えば、筐体２から反応体１を取り出して発色濃度を確認する。

発色濃度の確認は、検出者の肉眼で行っても構わないし、紫外光検出器１０をスキャナ等の濃度読み取り装置で読み取っても構わない。濃度読み取り装置で読み込む場合には、発色濃度を数値化できるため、照射強度を数値で表すことができる。

［変形例］
図５を参照しながら、第一実施形態の変形例を説明する。以下、上述した実施形態と異なる部分を中心に説明する。以下に説明する他の事項は、上述した実施形態と同様の形態である。後述する、他の実施形態及び他の変形例についても同様である。

この変形例では、採光窓（３，４）は、いずれも、第三フィルタ８を有していない。反応体１は、ＵＶ－ＣのみならずＵＶ－Ａに反応して発色するものを用いる場合、反応体１は、被検出光Ｌ１に含まれるＵＶ－Ａによって変色することになる。だが、第一領域１３と第二領域１４には、同量のＵＶ－Ａが照射されるため、ＵＶ－Ａによる変色濃度の差はない。よって、第一領域１３の変色濃度と第二領域１４の変色濃度の差から、ＵＶ－Ｃの照射の有無とＵＶ－Ｃの照射量を検出できる。本変形例では、第三フィルタ８を省くことができるため、コスト効果に優れる。

この変形例では、波長選択フィルタの無い第二採光窓４では、反応体１が露出することになる。この変形例に限らないが、反応体１が露出する採光窓には、反応体１が傷つかないように、光透過性材料（例えば、波長制限機能のない石英ガラス）を配置しても構わない。

［第二変形例］
図６を参照しながら、第一実施形態の第二変形例を説明する。第二変形例では、第一採光窓３は、ＵＶ－Ｃの光透過率を制限する第一フィルタ７を有し、第二採光窓４は、ＵＶ－Ｃの波長帯域において、第一フィルタ７の光透過率よりも大きい光透過率を示す、第一半透過フィルタ１７を有する。つまり、採光窓（３，４）には、それぞれ、ＵＶ－Ｃの光透過率を制限するフィルタが設けられている。そして、第二採光窓４の第一半透過フィルタ１７は、ＵＶ－Ｃに対して、第一採光窓３の第一フィルタ７よりも高い透過性を示す。

第一採光窓３と第二採光窓４は、互いにＵＶ－Ｃに対する透過性が異なる。そのため、第一採光窓３と第二採光窓４との間で、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域の光による反応体１の発光強度又は発色濃度が違ってくる。検出者は、この反応体１の発光強度又は発色濃度の違いを判別することで、微弱なＵＶ－Ｃの照射強度を、より精度高く検出できる。

第一フィルタ７と第一半透過フィルタ１７のＵＶ－Ｃに対する透過率差が大きければ大きいほど、第一採光窓３と第二採光窓４における反応体１の発光強度又は発色濃度の差が大きくなる。よって、第一フィルタ７は、ＵＶ－Ｃの大部分を遮光する遮光フィルタであるとより好ましい。また、第一半透過フィルタ１７のＵＶ－Ｃの透過率が大きいと、より好ましい。また、両方の採光窓（３，４）に、ＵＶ－Ａカットフィルタである第三フィルタ８を設けても構わない。

＜第二実施形態＞
第二実施形態を説明する。図７は、第二実施形態である紫外光検出器２０の外観を模式的に示す斜視図である。図８は、本実施形態の紫外光検出器２０について、ＹＺ断面における、各採光窓（３，４，５）に配置された波長選択フィルタ（７，８，９）及び反応体１のみを示す模式図である。

紫外光検出器２０は、第一採光窓３、第二採光窓４及び第三採光窓５を有する。図８を参照して、第三採光窓５は、短波長ＵＶ－Ｃをカットし、長波長ＵＶ－Ｃを透過する第二フィルタ９を有する。なお、第一採光窓３はＵＶ－Ｃカットフィルタである第一フィルタ７を有し、第二採光窓４は第一フィルタ７を有しない。また、本実施形態は、全ての採光窓（３，４，５）が、ＵＶ－Ａカットフィルタである第三フィルタ８を有する。

［第二フィルタ］
第二フィルタ９について、図９を参照しながら説明する。図９は、特性の異なる波長選択フィルタＡ～Ｆの透過スペクトルを示す。第二フィルタ９は、光透過率が１０％を示す第一波長が２２５ｎｍ以上２４０ｎｍ以下の波長帯域に位置し、２００ｎｍ以上前記第一波長未満の波長帯域における光透過率が１０％より小さく、前記第一波長を超過し２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％より大きい波長選択フィルタである。図９において、波長選択フィルタＢ～Ｅが第二フィルタ９に対応する。図９において、波長選択フィルタＡ，Ｆは第二フィルタ９に対応しない。第二フィルタ９は、相対的に、短波長ＵＶ－Ｃの透過率が低く長波長ＵＶ－Ｃの透過率が高い。

第二フィルタ９は、上述した誘電体多層膜の他に、金属ドープガラスを使用しても構わない。金属ドープガラスは、例えば、石英ガラスにＴｉＯ_２等の酸化金属をドープし、所定厚みを形成することにより形成される。所定厚みの石英ガラスの形成に際し、比較的薄い石英ガラス板を複数枚重ねることで、所望の厚みの石英ガラスを形成しても構わない。

図１０を参照しながら、第二フィルタ９を備える紫外光検出器２０の効果を説明する。図１０は、病原体を不活化させる光源として、発光ガスがＫｒＣｌを含むエキシマランプ（以下、「ＫｒＣｌランプ」という。）を使用した場合の、光源から出射される光の発光スペクトルを示す。

ＫｒＣｌランプから放射される紫外光のスペクトルには、ほぼ主たるピーク波長である２２２ｎｍ近傍に光出力が集中している一方で、人体に影響を及ぼすおそれのある、波長２３５ｎｍ以上３１５ｎｍ以下の波長帯域（とりわけ、２５４ｎｍ付近）の紫外光についても、わずかながら光出力が認められる。そこで、ＫｒＣｌランプの出射光の後段に光源フィルタを設けることで、２３５ｎｍ以上３１５ｎｍ以下の紫外光の透過を抑制する。これにより、紫外光照射装置の人体に対する安全性がさらに向上する。

図１０において、「光源フィルタ無し」と示された破線は、前記光源フィルタを有さない光源からの出射光（すなわち、ＫｒＣｌランプ単独からの出射光）の発光スペクトルである。図１０において、「光源フィルタ有り」と示された実線は、ＫｒＣｌランプの後段に配置された前記光源フィルタからの出射光の発光スペクトルである。図１０から、ＫｒＣｌランプの出射光の後段に光源フィルタを設けることで、人体に影響を及ぼすおそれのある長波長ＵＶ－Ｃの照射強度を抑制していることがわかる。

ＵＶ－Ｃ光源として、人体に影響を及ぼすおそれのある長波長ＵＶ－Ｃを放射する光源であるか否かを確認することを考える。または、長波長ＵＶ－Ｃを放射する光源と光学フィルタとの組み合わせを使用するとき、ＵＶ－Ｃ光源に設けられた光源フィルタが正常に機能し、人体に悪影響を及ぼすおそれのある長波長ＵＶ－Ｃを低減できているか否かを確認することを考える。

図８に戻り、紫外光検出器２０の第三採光窓５は、短波長ＵＶ－Ｃをカットし、長波長ＵＶ－Ｃを透過する第二フィルタ９を有する。これにより、第三採光窓５の直下に位置する反応体１の第三領域１５は、短波長ＵＶ－Ｃが照射されず、長波長ＵＶ－Ｃが照射される領域となる。

そして、検出者は、第一領域１３の発色濃度と比較しながら、第三領域１５の発色濃度を判別する。第三領域１５の発色濃度が第一領域１３の発色濃度と同じであれば、被検出光Ｌ１に長波長ＵＶ－Ｃが含まれていないことを確認できる。長波長ＵＶ－Ｃが含まれていないことを確認したうえで、第二領域１４が発色していれば、被検出光に短波長ＵＶ－Ｃが含まれていることを確認できる。これにより、ＵＶ－Ｃ光源からの照射光が短波長ＵＶ－Ｃを含み長波長ＵＶ－Ｃを含まないこと、つまり、ＵＶ－Ｃ光源が安全に動作していることがわかる。

［変形例］
図１１は、第二実施形態の変形例の波長選択フィルタ及び反応体の模式図である。図１１に示されるように、第一採光窓３、第二採光窓４及び第三採光窓５は、いずれも、ＵＶ－Ａカットフィルタである第三フィルタ８を有していない。なお、この変形例では、第一採光窓３がＵＶ－Ｃカットフィルタである第一フィルタ７を有し、第二採光窓４がＵＶ－Ｃカットフィルタを有さず、第三採光窓５が２２２ｎｍカットフィルタを有する点は、第二実施形態と同じである。

［第二変形例］
図１２は、第二実施形態の第二変形例の波長選択フィルタ及び反応体の模式図である。図１２に示されるように、第一採光窓３には第一フィルタ７が設けられ、第二採光窓４には第一半透過フィルタ１７が設けられ、第三採光窓５には第二半透過フィルタ２７が設けられる。第一フィルタ７、第一半透過フィルタ１７及び第二半透過フィルタ２７は、いずれも、ＵＶ－Ｃ（２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域）の光透過率を制限するフィルタである。第一半透過フィルタ１７の光透過率は、第一フィルタ７の光透過率よりも大きい。第二半透過フィルタ２７の光透過率は、第一半透過フィルタ１７の光透過率よりも大きい。

第一～第三採光窓（３～５）は、互いにＵＶ－Ｃに対する透過性が異なる。そのため、第一～第三採光窓（３～５）の間で、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域の光による反応体１の発光強度又は発色濃度が違ってくる。本実施形態では、第三領域１５の発光強度又は発色濃度は第二領域１４の発光強度又は発色濃度より大きく、第二領域１４の発光強度又は発色濃度は第一領域１３の発光強度又は発色濃度より大きい。検出者は、この反応体１の発光強度又は発色濃度の違いを判別することで、微弱なＵＶ－Ｃの照射強度を、より精度高く検出できる。

第一実施形態の第二変形例が二段階の発光強度差又は発色濃度差を示すのに対し、本実施形態の本変形例は三段階の発光強度差又は発色濃度差を示すから、より高精度に検出できる。さらに、四段階以上の発光強度差又は発色濃度差を示すことが出来るように、採光窓と半透過フィルタを追加してもよい。

＜第三実施形態＞
図１３は、第三実施形態の波長選択フィルタ及び反応体の模式図である。図１３を参照しながら、第三実施形態の紫外光検出器について説明する。

紫外光検出器は、筐体２ａに第一採光窓３と第二採光窓４とを備える。第二採光窓４は、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が９０％以上であり、３１５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％以下の第四フィルタ１１を有する。第四フィルタ１１は、ＵＶ－Ａをカットし、ＵＶ－Ｃを透過する波長選択フィルタである。第一採光窓３は第四フィルタ１１を有しない。本実施形態では、第一採光窓３には、ＵＶ－Ｃカットフィルタである第一フィルタ７と、ＵＶ－Ａカットフィルタである第三フィルタ８とを有している。

第一採光窓３の直下の第一領域１３では、ＵＶ－ＣとＵＶ－Ａが照射されないのに対し、第二採光窓４の直下の第二領域１４では、ＵＶ－Ｃのみが照射される。本実施形態の紫外光検出器は、ＵＶ－Ｃにより変色しない第一領域１３と、ＵＶ－Ｃにより変色する第二領域１４と、を有する。よって、検出者は、発光又は変色されない第一領域１３と比較しながら、第二領域１４の発色濃度を検出できる。ＵＶ－Ｃが微弱である場合にも、発色濃度を比較する領域があれば、ＵＶ－Ｃの照明強度をより精度高く検出できる。さらに、第一領域１３と第二領域１４ともにＵＶ－Ａが照射されないため、ＵＶ－Ａによる変色を抑制できる。

＜第四実施形態＞
図１４は、第四実施形態の波長選択フィルタ及び反応体の模式図である。図１４を参照しながら第四実施形態の紫外光検出器を説明する。第四実施形態の紫外光検出器は、第三実施形態の紫外光検出器に加えて、第五フィルタ１２を有する第三採光窓５を備えている。

第五フィルタ１２は、透過スペクトルにおいて、光透過率が９０％を示す第一波長が２２５ｎｍ以上２４０ｎｍ以下の波長帯域に位置し、２００ｎｍ以上前記第一波長未満の波長帯域における光透過率が９０％より大きく、前記第一波長を超過し２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％より小さく、２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％より小さい波長選択フィルタである。

第一採光窓３の直下の第一領域１３では、第一フィルタ７と第三フィルタ８によりＵＶ－ＣとＵＶ－Ａが照射されないのに対し、第二採光窓４の直下の第二領域１４では、第四フィルタ１１によりＵＶ－Ｃのみが照射され、第三採光窓５の直下の第三領域１５では、第五フィルタ１２により、短波長ＵＶ－Ｃのみが照射される。

この実施形態では、第二領域１４の発色濃度が第三領域１５の発色濃度と同じであるとき、被検出光Ｌ１には、長波長ＵＶ－Ｃが含まれていないと判断できる。第二領域１４の発色濃度が第三領域１５の発色濃度に比べて濃いとき、被検出光Ｌ１には長波長ＵＶ－Ｃが含まれていると判断できる。そして、第二領域１４と第三領域１５の発色濃度の差から長波長ＵＶ－Ｃの光量が判断できる。

以上で、紫外光検出器の実施形態及び変形例を説明したが、本発明は上述した実施形態及び変形例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、上述の実施形態及び変更例を適宜組み合わせたり、種々の変更又は改良を加えたりできる。

反応体１は、各領域に亘ってひと続きの単一物体を例示しているが、領域別に異なる反応体１を使用しても構わない。反応体１として感光材を使用する例を中心に説明したが、反応体１として蛍光体を使用しても感光材と同様の効果を得ることができる。

領域別に異なる蛍光体を使用する場合、長波長ＵＶ－Ｃを検出する第三領域１５には、危険色として認識されやすい色（例えば、赤色）に発光する蛍光体を使用すると、判別しやすい。短波長ＵＶ－Ｃが照射されることを確認する第二領域１４には、光源が動作中であることを認識しやすい色（例えば、緑色）に発光する蛍光体を使用すると判別しやすい。

環境光には、２８０ｎｍ～３１５ｎｍの波長帯域の紫外光である、ＵＶ－Ｂを含む場合がある。このような場合には、上述したＵＶ－Ａカットフィルタは、ＵＶ－Ｂの波長帯域の光を低減する、ＵＶ－Ｂカットフィルタとしての機能を有していても構わない。また、ＵＶ－Ａカットフィルタとは別に、ＵＶ－Ｂカットフィルタを積層しても構わない。さらに、積層される波長選択フィルタを統合して一つの波長選択フィルタを形成しても構わない。

１ ：反応体
２ ：筐体
３ ：第一採光窓
４ ：第二採光窓
５ ：第三採光窓
６ ：採光窓
７ ：第一フィルタ
８ ：第三フィルタ
９ ：第二フィルタ
１０，２０：紫外光検出器
１１ ：第四フィルタ
１２ ：第五フィルタ
１３ ：第一領域
１４ ：第二領域
１５ ：第三領域
１６ ：領域

Claims (13)

1. 紫外光に反応して発光する、又は、前記紫外光に反応して変色する反応体と、
   前記反応体を収容する筐体と、
   前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬し、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率を制限する第一フィルタを有する、第一採光窓と、
   前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬し、前記波長帯域における光透過率が前記第一採光窓と異なる第二採光窓と、を備えることを特徴とする、紫外光検出器。
2. 前記第二採光窓は、前記波長帯域における光透過率を制限するフィルタを有しないことを特徴とする、請求項１に記載の紫外光検出器。
3. 前記第二採光窓は、前記第一フィルタの前記光透過率よりも大きい光透過率を示す、第一半透過フィルタを有することを特徴とする、請求項１に記載の紫外光検出器。
4. 前記第一フィルタは、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％より小さい遮光フィルタであることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の紫外光検出器。
5. さらに、前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬し、第二フィルタを有する、第三採光窓を備え、
   前記第二フィルタは、透過スペクトルにおいて、光透過率が１０％を示す第一波長が２２５ｎｍ以上２４０ｎｍ以下の波長帯域に位置し、２００ｎｍ以上前記第一波長未満の波長帯域における光透過率が１０％より小さく、前記第一波長を超過し２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％より大きいことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の紫外光検出器。
6. 前記第二フィルタはＴｉＯ_２ドープガラスを含むことを特徴とする、請求項５に記載の紫外光検出器。
7. さらに、前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬する、第三採光窓を備え、
   前記第三採光窓は、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が前記第一フィルタと前記第一半透過フィルタとの何れとも異なる第二半透過フィルタを有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の紫外光検出器。
8. 前記紫外光検出器が備える全ての前記採光窓は、筐体に設けられた単一の共通窓を構成することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の紫外光検出器。
9. 前記紫外光検出器が有する全ての前記採光窓は第三フィルタを有し、
   前記第三フィルタは、３１５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％より小さいことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の紫外光検出器。
10. 前記第三フィルタは、前記紫外光検出器が備える全ての前記採光窓に亘って配置される単一のフィルタから構成されることを特徴とする、請求項９に記載の紫外光検出器。
11. 紫外光に反応して発光する、又は、前記紫外光に反応して変色する反応体と、
    前記反応体を収容する筐体と、
    前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬し、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率を制限する第一フィルタと、３１５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％以下の第三フィルタと、を有する第一採光窓と、
    前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬し、２００ｎｍ以上２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が９０％以上であり、３１５ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％以下の第四フィルタを有する第二採光窓と、を備えることを特徴とする、紫外光検出器。
12. さらに、前記筐体に配置され、前記反応体に前記筐体の外の光を伝搬し、第五フィルタを有する、第三採光窓を備え、
    前記第五フィルタは、透過スペクトルにおいて、光透過率が９０％を示す第二波長が２２５ｎｍ以上２４０ｎｍ以下の波長帯域に位置し、２００ｎｍ以上前記第二波長未満の波長帯域における光透過率が９０％より大きく、前記第二波長を超過し２８０ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％より小さく、２８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長帯域における光透過率が１０％より小さいことを特徴とする、請求項１１に記載の紫外光検出器。
13. 前記紫外光検出器が有する全ての前記採光窓は、可視光を透過することを特徴とする、請求項１～３，１１，１２のいずれか一項に記載の紫外光検出器。

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