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公開番号2025061268
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2025004935,2021122620
出願日2025-01-14,2021-07-27
発明の名称ガス検出装置
出願人旭化成エレクトロニクス株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01N 21/03 20060101AFI20250403BHJP(測定;試験)
要約【課題】楕円体ミラーを用いた小型で高精度なガス検出装置が提供される。
【解決手段】ガス検出装置は、発光部10、受光部20、導光部30を備え、導光部の内面の少なくとも一部の形状は、n個の楕円体の全部又は一部の図形で構成され、n個の楕円体E₁～E_n、楕円体E_iの断面において最大の面積となる楕円Ec_i、楕円Ec_iの二つの焦点F_ai、F_biを通り、回転させずに楕円体E_iと拡大縮小の関係にある最小の体積を持つ楕円体E_siを用いて、楕円体E_i内部であって楕円体E_siを含まない領域を領域R_iとし、発光部の光源領域を含む楕円体E_iを、楕円体E_sとし、受光部の受光領域を含む楕円体E_iを、楕円体E_dとし、楕円体E_sの領域R_iを、領域R_inとし、楕円体E_dの領域R_iを、領域R_outとしたときに、光源領域の60%以上が領域R_inに存在し、受光領域の60%以上が領域R_outに存在する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
発光部と、受光部と、発光部からの光を受光部に導く導光部を備え、
前記導光部の内面の少なくとも一部の形状は、ｎ個（ｎ：１以上の自然数）の楕円体の全部又は一部の図形で構成され、
前記ｎ個の楕円体を楕円体Ｅ
１
、Ｅ
２
、…、Ｅ
（ｎ－１）
、Ｅ
ｎ
とし、
楕円体Ｅ
ｉ
（ｉ：１≦ｉ≦ｎを満たす自然数）の断面において最大の面積となる楕円を楕円Ｅｃ
ｉ
とし、楕円Ｅｃ
ｉ
の二つの焦点Ｆ
ａｉ
、Ｆ
ｂｉ
を通り、回転させずに楕円体Ｅ
ｉ
と拡大縮小の関係にある最小の体積を持つ楕円体を楕円体Ｅ
ｓｉ
としたときに、
楕円体Ｅ
ｉ
内部であって楕円体Ｅ
ｓｉ
を含まない領域を領域Ｒ
ｉ
とし、
前記発光部の光源領域を含む楕円体Ｅ
ｉ
を、楕円体Ｅ
ｓ
とし、
前記受光部の受光領域を含む楕円体Ｅ
ｉ
を、楕円体Ｅ
ｄ
とし、
前記楕円体Ｅ
ｓ
の領域Ｒ
ｉ
を、領域Ｒ
ｉｎ
とし、
前記楕円体Ｅ
ｄ
の領域Ｒ
ｉ
を、領域Ｒ
ｏｕｔ
としたときに、
前記光源領域の６０％以上が領域Ｒ
ｉｎ
に存在し、前記受光領域の６０％以上が領域Ｒ
ｏｕｔ
に存在する、ガス検出装置。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記楕円体Ｅ
ｓ
及び前記楕円体Ｅ
ｄ
のそれぞれの長半径ａと短半径ｂの比ａ／ｂが、１．２以上である、請求項１に記載のガス検出装置。
【請求項３】
前記光源領域の最大長をＬｓとし、前記楕円体Ｅ
ｓ
の最大長をＬｍｓとしたときに、Ｌｓ≧Ｌｍｓ／５０である、請求項１又は２に記載のガス検出装置。
【請求項４】
前記受光部の最大長をＬｄとし、前記楕円体Ｅ
ｄ
の最大長をＬｍｄとしたときに、Ｌｄ≧Ｌｍｄ／５０である、請求項１から３のいずれか一項に記載のガス検出装置。
【請求項５】
同一の保持部が前記発光部と、前記受光部を保持する、請求項１から４のいずれか一項に記載のガス検出装置。
【請求項６】
前記同一の保持部が、さらに制御部も保持する、請求項５に記載のガス検出装置。
【請求項７】
前記受光部と、前記発光部の少なくとも一方が光学フィルタを備えている、請求項１から６のいずれか一項に記載のガス検出装置。
【請求項８】
前記ｎ個の楕円体とは異なる図形で構成される補助反射部を更に備えている、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス検出装置。
【請求項９】
前記領域Ｒ
ｉ
内に、前記補助反射部が存在する、請求項８に記載のガス検出装置。
【請求項１０】
前記発光部が、面光源である、請求項１から９のいずれか一項に記載のガス検出装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示はガス検出装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
ガスを検出するガス検出装置が様々な分野で利用されている。例えば特許文献１は、赤外線を放射する光源と、特定波長の赤外線を検出する検出器とを楕円体の内面（楕円体ミラー）を有するケース内に備え、当該ケース内に被検出ガスが導入されるように構成された装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０１８／０３４８１２１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１及び図２は、特許文献１のように楕円体ミラーの焦点位置に発光部及び受光部の中心部を配置した光路設計における光線追跡の一例である。図１のように発光部のサイズに対して楕円体ミラーが十分に大きい場合には、焦点位置に置かれた発光部から出た光線を、もう一方の焦点に置かれた受光部に集めることができる。つまり、発光部を近似的に点光源と見なすことができるため、楕円体の一般的な性質に従い、片方の焦点位置から出た光線はもう一方の焦点位置に集まる。
【０００５】
一方で、図２で示すように発光部のサイズに対して楕円体ミラーが十分に大きくない場合には、発光部から出た光線は楕円体ミラー全体に散らばり、受光素子の受光部に集めることができない。これは、発光部が近似的に点光源として振る舞う物理的描像が破綻し、発光部のサイズによる楕円体ミラーの収差の影響が強く出るためである。
【０００６】
近年のガス検出装置の小型化トレンドにともない、発光部のサイズと楕円体ミラーのサイズ比は小さくなってきている。
【０００７】
かかる点に鑑みてなされた本開示の目的は、楕円体ミラーを用いた小型で高精度なガス検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態に係るガス検出装置は、
発光部と、受光部と、発光部からの光を受光部に導く導光部を備え、
前記導光部の内面の少なくとも一部の形状は、ｎ個（ｎ：１以上の自然数）の楕円体の全部又は一部の図形で構成され、
前記ｎ個の楕円体を楕円体Ｅ
１
、Ｅ
２
、…、Ｅ
（ｎ－１）
、Ｅ
ｎ
とし、
楕円体Ｅ
ｉ
（ｉ：１≦ｉ≦ｎを満たす自然数）の断面において最大の面積となる楕円を楕円Ｅｃ
ｉ
とし、楕円Ｅｃ
ｉ
の二つの焦点Ｆ
ａｉ
、Ｆ
ｂｉ
を通り、回転させずに楕円体Ｅ
ｉ
と拡大縮小の関係にある最小の体積を持つ楕円体を楕円体Ｅ
ｓｉ
としたときに、
楕円体Ｅ
ｉ
内部であって楕円体Ｅ
ｓｉ
を含まない領域を領域Ｒ
ｉ
とし、
前記発光部の光源領域を含む楕円体Ｅ
ｉ
を、楕円体Ｅ
ｓ
とし、
前記受光部の受光領域を含む楕円体Ｅ
ｉ
を、楕円体Ｅ
ｄ
とし、
前記楕円体Ｅ
ｓ
の領域Ｒ
ｉ
を、領域Ｒ
ｉｎ
とし、
前記楕円体Ｅ
ｄ
の領域Ｒ
ｉ
を、領域Ｒ
ｏｕｔ
としたときに、
前記光源領域の６０％以上が領域Ｒ
ｉｎ
に存在し、前記受光領域の６０％以上が領域Ｒ
ｏｕｔ
に存在する。
【０００９】
一実施形態に係るガス検出装置は、
発光部と、受光部と、発光部からの光を受光部に導く導光部を備え、
前記導光部の内面の少なくとも一部の形状は、ｎ個（ｎ：１以上の自然数）の楕円体の全部又は一部の図形で構成され、
前記ｎ個の楕円体を楕円体Ｅ
１
、Ｅ
２
、…、Ｅ
（ｎ－１）
、Ｅ
ｎ
とし、
楕円体Ｅ
ｉ
（ｉ：１≦ｉ≦ｎを満たす自然数）の断面において最大の面積となる楕円を楕円Ｅｃ
ｉ
とし、楕円Ｅｃ
ｉ
の二つの焦点Ｆ
ａｉ
、Ｆ
ｂｉ
を通り、回転させずに楕円体Ｅ
ｉ
と拡大縮小の関係にある最小の体積を持つ楕円体を楕円体Ｅ
ｓｉ
としたときに、
楕円体Ｅ
ｉ
内部であって楕円体Ｅ
ｓｉ
を含まない領域を領域Ｒ
ｉ
とし、
前記発光部の光源領域を含む楕円体Ｅ
ｉ
を、楕円体Ｅ
ｓ
とし、
前記受光部の受光領域を含む楕円体Ｅ
ｉ
を、楕円体Ｅ
ｄ
とし、
前記楕円体Ｅ
ｓ
の領域Ｒ
ｉ
を、領域Ｒ
ｉｎ
とし、
前記楕円体Ｅ
ｄ
の領域Ｒ
ｉ
を、領域Ｒ
ｏｕｔ
としたときに、
前記光源領域の重心又は輝度のピーク点を点Ｇ
ｉｎ
、前記受光領域の重心を点Ｇ
ｏｕｔ
とし、
点Ｇ
ｉｎ
が領域Ｒ
ｉｎ
に存在し、点Ｇ
ｏｕｔ
が領域Ｒ
ｏｕｔ
に存在する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の実施形態によれば、楕円体ミラーを用いた小型で高精度なガス検出装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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