JPH07103887A - ガス検知器 - Google Patents
ガス検知器Info
- Publication number
- JPH07103887A JPH07103887A JP27485893A JP27485893A JPH07103887A JP H07103887 A JPH07103887 A JP H07103887A JP 27485893 A JP27485893 A JP 27485893A JP 27485893 A JP27485893 A JP 27485893A JP H07103887 A JPH07103887 A JP H07103887A
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- JP
- Japan
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- condenser lens
- laser light
- gas detector
- reflected
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型、特に携帯型で集光効率が高く、且つオ
ートフォーカス機能を備え、あらゆる場所でガス濃度検
知ができるガス検知器を提供すること。 【構成】 外部の標的により反射されて集光レンズ2に
より集光されたレーザ光の一部をハーフミラー51で反
射させ、この反射レーザ光が結像レンズ52を介して照
射する位置をリニアイメージセンサ53で検出し、この
検出位置に基づいて集光レンズ2によるレーザ光の結像
位置を演算し、ステッピングモータ55を回転させるこ
とでピニオン54とラック56とによりスリーブ5を結
像位置に移動する。
ートフォーカス機能を備え、あらゆる場所でガス濃度検
知ができるガス検知器を提供すること。 【構成】 外部の標的により反射されて集光レンズ2に
より集光されたレーザ光の一部をハーフミラー51で反
射させ、この反射レーザ光が結像レンズ52を介して照
射する位置をリニアイメージセンサ53で検出し、この
検出位置に基づいて集光レンズ2によるレーザ光の結像
位置を演算し、ステッピングモータ55を回転させるこ
とでピニオン54とラック56とによりスリーブ5を結
像位置に移動する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ光を用いたガス検
知器に関する。
知器に関する。
【0002】
【従来の技術】特定波長のレーザ光がある種の気体に吸
収され易いことを利用してその気体の濃度を検出できる
ことが知られており、この原理を応用したセンシング技
術が工業計測、公害監視などに広く用いられている。
収され易いことを利用してその気体の濃度を検出できる
ことが知られており、この原理を応用したセンシング技
術が工業計測、公害監視などに広く用いられている。
【0003】一例として、He−Neレーザにより発生
されるレーザ光の3.39μmには真空波長が3.39
22μm(λ1 )と3.3912μm(λ2 )の2つの
発振線があり、λ1 はメタンに強く吸収され、λ2 はメ
タンにわずかしか吸収されない。そこで同じ強度を持つ
2つの波長のレーザ光を測定ガスに当て、透過光強度の
差からメタンの濃度を感度よく検出することが可能であ
る。メタンは都市ガスの主成分であるのでメタンガスの
検出によって都市ガスの漏洩が検知できる。
されるレーザ光の3.39μmには真空波長が3.39
22μm(λ1 )と3.3912μm(λ2 )の2つの
発振線があり、λ1 はメタンに強く吸収され、λ2 はメ
タンにわずかしか吸収されない。そこで同じ強度を持つ
2つの波長のレーザ光を測定ガスに当て、透過光強度の
差からメタンの濃度を感度よく検出することが可能であ
る。メタンは都市ガスの主成分であるのでメタンガスの
検出によって都市ガスの漏洩が検知できる。
【0004】そこで本発明者は特願平2−246331
号において、レーザ光の変調周波数の基本波検波信号ま
たは2倍波検波信号を用いて半導体レーザの発振周波数
を安定化させ、2倍波検波信号または基本波検波信号に
よりガス濃度を検知するようにしたガス検知装置を提案
した。
号において、レーザ光の変調周波数の基本波検波信号ま
たは2倍波検波信号を用いて半導体レーザの発振周波数
を安定化させ、2倍波検波信号または基本波検波信号に
よりガス濃度を検知するようにしたガス検知装置を提案
した。
【0005】さらに本発明者は特願平2−183667
号において、特願平2−246331号のガス検知装置
の原理を利用して小型で集光効率の高いガス検知器を提
案した。
号において、特願平2−246331号のガス検知装置
の原理を利用して小型で集光効率の高いガス検知器を提
案した。
【0006】図5は特願平2−183667号で提案さ
れたガス検知器の断面図である。
れたガス検知器の断面図である。
【0007】このガス検知器は、内筒ケース10の前端
(図5において右端)に、集光レンズ2とレーザ発振モ
ジュール3とを取り付けたユニットリング20がねじば
めされ、後部(図5において左端)にはプレート30が
ねじ止めされてケース10内が密閉されており、プレー
ト30の中央部には、反射レーザ光の強度を検知するP
INホトダイオードなどで構成された光検出器4を収納
したスリーブ5が、矢印方向に出し入れ可能に取り付け
られ、ねじ25で固定されている。
(図5において右端)に、集光レンズ2とレーザ発振モ
ジュール3とを取り付けたユニットリング20がねじば
めされ、後部(図5において左端)にはプレート30が
ねじ止めされてケース10内が密閉されており、プレー
ト30の中央部には、反射レーザ光の強度を検知するP
INホトダイオードなどで構成された光検出器4を収納
したスリーブ5が、矢印方向に出し入れ可能に取り付け
られ、ねじ25で固定されている。
【0008】このガス検知器の動作を説明すると、レー
ザ光は、レーザ発振モジュール3から白ぬき矢印の方向
に照射され前方の標的で反射される。この標的はたとえ
ば壁などであり、この標的としての壁とガス検知器との
間にメタンが存在すればそのメタンにレーザ光が吸収さ
れ光量が減衰する。標的からの反射光は集光レンズ2で
集光され光検出器4上に結像し、この光検出器4の出力
に基づいてメタンの濃度を検出することができる。
ザ光は、レーザ発振モジュール3から白ぬき矢印の方向
に照射され前方の標的で反射される。この標的はたとえ
ば壁などであり、この標的としての壁とガス検知器との
間にメタンが存在すればそのメタンにレーザ光が吸収さ
れ光量が減衰する。標的からの反射光は集光レンズ2で
集光され光検出器4上に結像し、この光検出器4の出力
に基づいてメタンの濃度を検出することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、集光レンズ
2で集光された反射光が結像する位置と集光レンズ2と
の距離は集光レンズ2から標的までの距離によって変化
するので、光検出器4上に反射光を結像させるためには
集光レンズ2から標的までの距離に基づきスリーブ5を
矢印方向に移動させて調節する必要がある。
2で集光された反射光が結像する位置と集光レンズ2と
の距離は集光レンズ2から標的までの距離によって変化
するので、光検出器4上に反射光を結像させるためには
集光レンズ2から標的までの距離に基づきスリーブ5を
矢印方向に移動させて調節する必要がある。
【0010】図5に示したガス検知器では、スリーブ5
を矢印方向に移動させるためには、ねじ25をゆるめ手
動で動かさなければならない。こうなると現実的には集
光レンズ2から標的までの距離が一定の場合にしか使え
ないのと同様である。
を矢印方向に移動させるためには、ねじ25をゆるめ手
動で動かさなければならない。こうなると現実的には集
光レンズ2から標的までの距離が一定の場合にしか使え
ないのと同様である。
【0011】そこで、図5に示したガス検知器にカメラ
の分野などでよく知られているオートフォーカス装置を
組込み集光レンズ2から標的までの距離に応じて光検出
器4の位置を自動的に調整することも考えられるが、レ
ーザ発振モジュール3の他に集光レンズ2から標的まで
の距離を求めるための測距用発光/受光素子などが必要
となって構成が複雑化し、ガス検知器自体が大型化して
しまい、携帯には不向きである。
の分野などでよく知られているオートフォーカス装置を
組込み集光レンズ2から標的までの距離に応じて光検出
器4の位置を自動的に調整することも考えられるが、レ
ーザ発振モジュール3の他に集光レンズ2から標的まで
の距離を求めるための測距用発光/受光素子などが必要
となって構成が複雑化し、ガス検知器自体が大型化して
しまい、携帯には不向きである。
【0012】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
ので、小型、特に携帯型で集光効率が高く、且つオート
フォーカス機能を備え、あらゆる場所でガス濃度検知が
できるガス検知器を提供することを目的とする。
ので、小型、特に携帯型で集光効率が高く、且つオート
フォーカス機能を備え、あらゆる場所でガス濃度検知が
できるガス検知器を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、筒状ケースと、この筒状ケースの一端に
設けられた集光レンズと、この集光レンズの中央部に埋
込まれ前記集光レンズの光軸方向前方にレーザ光を出射
するレーザ発振モジュールと、前記筒状ケース内の他端
近傍に配置され外部の標的で反射され前記集光レンズに
より集光されたレーザ光の光量を検知する光検知器とを
有するガス検知器において、前記集光レンズと前記光検
知器との間に配置され前記集光レンズにより集光された
レーザ光の一部を特定の方向に向ける反射手段と、特定
の方向に向けられたレーザ光の結像を受光するリニアイ
メージセンサと、このリニアイメージセンサ上のレーザ
光の受光位置に基づいて前記集光レンズによる反射レー
ザ光の結像位置を求める演算手段と、前記光検知器を前
記演算手段で求めた結像位置に移動させる移動手段とか
らガス検知器を構成した。
成するために、筒状ケースと、この筒状ケースの一端に
設けられた集光レンズと、この集光レンズの中央部に埋
込まれ前記集光レンズの光軸方向前方にレーザ光を出射
するレーザ発振モジュールと、前記筒状ケース内の他端
近傍に配置され外部の標的で反射され前記集光レンズに
より集光されたレーザ光の光量を検知する光検知器とを
有するガス検知器において、前記集光レンズと前記光検
知器との間に配置され前記集光レンズにより集光された
レーザ光の一部を特定の方向に向ける反射手段と、特定
の方向に向けられたレーザ光の結像を受光するリニアイ
メージセンサと、このリニアイメージセンサ上のレーザ
光の受光位置に基づいて前記集光レンズによる反射レー
ザ光の結像位置を求める演算手段と、前記光検知器を前
記演算手段で求めた結像位置に移動させる移動手段とか
らガス検知器を構成した。
【0014】
【作用】本発明は以上の構成によって、外部の標的によ
り反射されて集光レンズにより集光されたレーザ光の一
部をハーフミラーで反射させ、この反射レーザ光が結像
レンズを介して照射する位置をリニアイメージセンサで
検出し、演算手段がこの検出位置に基づいて集光レンズ
によるレーザ光の結像位置を演算し、移動手段がこの結
像位置に光検出手段を移動する。
り反射されて集光レンズにより集光されたレーザ光の一
部をハーフミラーで反射させ、この反射レーザ光が結像
レンズを介して照射する位置をリニアイメージセンサで
検出し、演算手段がこの検出位置に基づいて集光レンズ
によるレーザ光の結像位置を演算し、移動手段がこの結
像位置に光検出手段を移動する。
【0015】
【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。
【0016】図1は本発明によるガス検知器の断面図で
ある。図5と同じ構成部分には同じ参照番号を付してあ
り、説明は省略する。
ある。図5と同じ構成部分には同じ参照番号を付してあ
り、説明は省略する。
【0017】図1において、51はハーフミラーであ
り、集光レンズ2で集光されたレーザ光を一部反射する
とともに一部透過する。ハーフミラー51で反射された
レーザ光は結像レンズ52を通過した後にリニアイメー
ジセンサ53に照射される。
り、集光レンズ2で集光されたレーザ光を一部反射する
とともに一部透過する。ハーフミラー51で反射された
レーザ光は結像レンズ52を通過した後にリニアイメー
ジセンサ53に照射される。
【0018】光検出器4を収納したスリーブ5にはラッ
ク56が取り付けられ、ステッピングモータ55により
ピニオン54の回転運動をラック56で直線運動に変
え、スリーブ5を矢印方向に出し入れできるようになっ
ている。
ク56が取り付けられ、ステッピングモータ55により
ピニオン54の回転運動をラック56で直線運動に変
え、スリーブ5を矢印方向に出し入れできるようになっ
ている。
【0019】本実施例では、集光レンズ2として直径が
120mmで焦点距離が200mmのものを用い、この
集光レンズ2の中央に空けた穴の直径を40mmにし
た。
120mmで焦点距離が200mmのものを用い、この
集光レンズ2の中央に空けた穴の直径を40mmにし
た。
【0020】図2は、図1に示したガス検知器のオート
フォーカス機構のブロック図である。図1と同じ構成部
分には同じ参照番号を付してある。
フォーカス機構のブロック図である。図1と同じ構成部
分には同じ参照番号を付してある。
【0021】結像レンズ52を通過したレーザ光がリニ
アイメージセンサ53上に当る位置は、リニアイメージ
センサ53で検出され、コントローラ57に報告され
る。
アイメージセンサ53上に当る位置は、リニアイメージ
センサ53で検出され、コントローラ57に報告され
る。
【0022】図3は、レーザ光が照射されるリニアイメ
ージセンサ53上の位置と、集光レンズ2から標的まで
の距離との関係を示す図である。
ージセンサ53上の位置と、集光レンズ2から標的まで
の距離との関係を示す図である。
【0023】図3に示すように、リニアイメージセンサ
53上のレーザ光の位置と、集光レンズ2から標的まで
の距離とは1対1に対応しているので、リニアイメージ
センサ53上のレーザ光の位置がわかれば、集光レンズ
2から標的までの距離を求めることができる。
53上のレーザ光の位置と、集光レンズ2から標的まで
の距離とは1対1に対応しているので、リニアイメージ
センサ53上のレーザ光の位置がわかれば、集光レンズ
2から標的までの距離を求めることができる。
【0024】図4は、集光レンズ2から標的までの距離
と、集光レンズ2からレーザ光の結像位置までの距離と
の関係を示す図である。
と、集光レンズ2からレーザ光の結像位置までの距離と
の関係を示す図である。
【0025】集光レンズ2から標的までの距離をDと
し、集光レンズ2からレーザ光の結像位置までの距離を
dとし、集光レンズ2の焦点距離をfとすると、d=D
f/(D−f)の関係、すなわち図4のグラフに示した
関係が成り立つことは従来から知られている。
し、集光レンズ2からレーザ光の結像位置までの距離を
dとし、集光レンズ2の焦点距離をfとすると、d=D
f/(D−f)の関係、すなわち図4のグラフに示した
関係が成り立つことは従来から知られている。
【0026】図2に示したコントローラ57は図示しな
いCPUとメモリとから成り、このメモリには予め図3
および図4に示した関係を格納してある。つまり、コン
トローラ57は、リニアイメージセンサ53で検出した
リニアイメージセンサ53上のレーザ光の位置に基づい
て、コントローラ57内のメモリに格納された図3およ
び図4に示した関係を利用し、集光レンズ2からレーザ
光の結像位置までの距離を求める。また、コントローラ
57内のメモリにはステッピングモータ55に加えたパ
ルス数として光検出器4の現在の位置を記憶してあり、
コントローラ57は、求めた集光レンズ2からレーザ光
の結像位置までの距離と光検出器4の現在の位置とから
移動距離を計算し、光検出器4がレーザ光の結像位置に
位置するように、ステッピングモータ55を駆動して光
検出器4を収納したスリーブ5を移動させる。
いCPUとメモリとから成り、このメモリには予め図3
および図4に示した関係を格納してある。つまり、コン
トローラ57は、リニアイメージセンサ53で検出した
リニアイメージセンサ53上のレーザ光の位置に基づい
て、コントローラ57内のメモリに格納された図3およ
び図4に示した関係を利用し、集光レンズ2からレーザ
光の結像位置までの距離を求める。また、コントローラ
57内のメモリにはステッピングモータ55に加えたパ
ルス数として光検出器4の現在の位置を記憶してあり、
コントローラ57は、求めた集光レンズ2からレーザ光
の結像位置までの距離と光検出器4の現在の位置とから
移動距離を計算し、光検出器4がレーザ光の結像位置に
位置するように、ステッピングモータ55を駆動して光
検出器4を収納したスリーブ5を移動させる。
【0027】このようにすることで、集光レンズ2から
標的までの距離に応じて光検出器4の位置を移動させら
れるオートフォーカス機能付ガス検知器を実現すること
ができる。
標的までの距離に応じて光検出器4の位置を移動させら
れるオートフォーカス機能付ガス検知器を実現すること
ができる。
【0028】ところで本実施例では、集光レンズ2で集
光した標的からの反射レーザ光を、ハーフミラー51で
結像レンズ52の方向とスリーブ5の方向とに分けるよ
うにしたが、本発明はこれに限らず、集光レンズ2で集
光したレーザ光の光路の一部にかかるようにたとえば短
冊状の全反射ミラーを設け、この全反射ミラーで反射さ
せたレーザ光を結像レンズ52に当てるようにしてもよ
い。
光した標的からの反射レーザ光を、ハーフミラー51で
結像レンズ52の方向とスリーブ5の方向とに分けるよ
うにしたが、本発明はこれに限らず、集光レンズ2で集
光したレーザ光の光路の一部にかかるようにたとえば短
冊状の全反射ミラーを設け、この全反射ミラーで反射さ
せたレーザ光を結像レンズ52に当てるようにしてもよ
い。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
図5に示したガス検知器のように、スリーブ5を矢印方
向に移動させるためにねじ25をゆるめ手動で動かす必
要がなく、レーザ発振モジュール3の他に集光レンズ2
から標的までの距離を求めるための測距用発光/受光素
子などが不要で、簡単な構成でオートフォーカス機能を
実現することができる。
図5に示したガス検知器のように、スリーブ5を矢印方
向に移動させるためにねじ25をゆるめ手動で動かす必
要がなく、レーザ発振モジュール3の他に集光レンズ2
から標的までの距離を求めるための測距用発光/受光素
子などが不要で、簡単な構成でオートフォーカス機能を
実現することができる。
【0030】すなわち、本発明によれば、小型、特に携
帯型で集光効率が高く、且つオートフォーカス機能を備
えあらゆる場所でのガス検知ができるガス検知器を提供
することができる。
帯型で集光効率が高く、且つオートフォーカス機能を備
えあらゆる場所でのガス検知ができるガス検知器を提供
することができる。
【図1】本発明によるガス検知器の断面図である。
【図2】図1に示したガス検知器のオートフォーカス機
構のブロック図である。
構のブロック図である。
【図3】リニアイメージセンサ上のレーザ光の位置と、
集光レンズから標的までの距離との関係を示す図であ
る。
集光レンズから標的までの距離との関係を示す図であ
る。
【図4】集光レンズから標的までの距離と、集光レンズ
からレーザ光の結像位置までの距離との関係を示す図で
ある。
からレーザ光の結像位置までの距離との関係を示す図で
ある。
【図5】特願平2−183667号による従来のガス検
知器の断面図である。
知器の断面図である。
2 集光レンズ 3 レーザ発振モジュール 4 光検出器 5 スリーブ 10 内筒ケース 20 ユニットリング 30 プレート 51 ハーフミラー 52 結像レンズ 53 リニアイメージセンサ 54 ピニオン 55 ステッピングモータ 56 ラック
Claims (2)
- 【請求項1】 筒状ケースと、該筒状ケースの一端に設
けられた集光レンズと、該集光レンズの中央部に埋込ま
れ前記集光レンズの光軸方向前方にレーザ光を出射する
レーザ発振モジュールと、前記筒状ケース内の他端近傍
に配置され外部の標的で反射され前記集光レンズにより
集光されたレーザ光の光量を検知する光検知器とを有す
るガス検知器において、 前記集光レンズと前記光検知器との間に配置され前記集
光レンズにより集光されたレーザ光の一部を特定の方向
に向ける反射手段と、特定の方向に向けられたレーザ光
の結像を受光するリニアイメージセンサと、該リニアイ
メージセンサ上のレーザ光の受光位置に基づいて前記集
光レンズによる反射レーザ光の結像位置を求める演算手
段と、前記光検知器を前記演算手段で求めた結像位置に
移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするガス検
知器。 - 【請求項2】 前記反射手段が、前記集光レンズの光軸
上に配置されたハーフミラーであることを特徴とする請
求項1に記載のガス検知器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27485893A JPH07103887A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | ガス検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27485893A JPH07103887A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | ガス検知器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07103887A true JPH07103887A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17547562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27485893A Withdrawn JPH07103887A (ja) | 1993-10-06 | 1993-10-06 | ガス検知器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07103887A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003075717A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-03-12 | Nikon Corp | 距離検出装置 |
US6876450B2 (en) | 2001-01-30 | 2005-04-05 | Anritsu Corporation | Laser absorption spectral diffraction type gas detector and method for gas detection using laser absorption spectral diffraction |
-
1993
- 1993-10-06 JP JP27485893A patent/JPH07103887A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6876450B2 (en) | 2001-01-30 | 2005-04-05 | Anritsu Corporation | Laser absorption spectral diffraction type gas detector and method for gas detection using laser absorption spectral diffraction |
JP2003075717A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-03-12 | Nikon Corp | 距離検出装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001226 |