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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023006156
(43)【公開日】2023-01-18
(54)【発明の名称】光検出システムおよび光子数算出方法
(51)【国際特許分類】
G01J 1/42 20060101AFI20230111BHJP
【ＦＩ】
G01J1/42 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021108600
(22)【出願日】2021-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】小沼 駿
【テーマコード（参考）】
2G065
【Ｆターム（参考）】
2G065AA01
2G065AB05
2G065BA02
2G065BA09
2G065BB06
2G065BC02
2G065CA30
2G065DA06
(57)【要約】
【課題】別固体の光センサと放電の程度を比較可能にする。
【解決手段】光検出システムは、レンズ機構２１の焦点距離が第１の値である第１の状態と、焦点距離が第２の値である第２の状態について光センサ１の放電確率を算出する放電確率算出部２０２と、光センサ１の既知の感度パラメータとして、工場出荷時の放電確率を予め記憶する感度パラメータ記憶部１９と、感度パラメータと、第１、第２の状態のときに放電確率算出部２０２によって算出された放電確率と、光センサ１の基準の受光量と第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率と、基準の受光量と第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率とに基づいて、光検出システムの工場出荷時と現場設置後において光センサ１の受光面に到達する光子の数の比率を算出する光子数算出部２０５を備える。
【選択図】 図２
【解決手段】光検出システムは、レンズ機構２１の焦点距離が第１の値である第１の状態と、焦点距離が第２の値である第２の状態について光センサ１の放電確率を算出する放電確率算出部２０２と、光センサ１の既知の感度パラメータとして、工場出荷時の放電確率を予め記憶する感度パラメータ記憶部１９と、感度パラメータと、第１、第２の状態のときに放電確率算出部２０２によって算出された放電確率と、光センサ１の基準の受光量と第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率と、基準の受光量と第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率とに基づいて、光検出システムの工場出荷時と現場設置後において光センサ１の受光面に到達する光子の数の比率を算出する光子数算出部２０５を備える。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源から放出される光を検出するように構成された光センサと、
前記光源と前記光センサとの間に設けられ、焦点距離を調整可能なように構成されたレンズ機構と、
前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、
前記光センサの放電電流を検出するように構成された電流検出部と、
この電流検出部によって検出された放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出するように構成された放電判定部と、
前記レンズ機構の焦点距離が所定の第１の値である第１の状態と、前記焦点距離が前記第１の値と異なる所定の第２の値である第２の状態のそれぞれについて、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出するように構成された放電確率算出部と、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、光検出システムの工場出荷時の放電確率を予め記憶するように構成された記憶部と、
前記記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第１、第２の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率と、前記光センサの基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率と、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率とに基づいて、光検出システムの工場出荷時と現場設置後において前記光センサの受光面に到達する光子の数の比率を算出するように構成された光子数算出部とを備えることを特徴とする光検出システム。
前記光源と前記光センサとの間に設けられ、焦点距離を調整可能なように構成されたレンズ機構と、
前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、
前記光センサの放電電流を検出するように構成された電流検出部と、
この電流検出部によって検出された放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出するように構成された放電判定部と、
前記レンズ機構の焦点距離が所定の第１の値である第１の状態と、前記焦点距離が前記第１の値と異なる所定の第２の値である第２の状態のそれぞれについて、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出するように構成された放電確率算出部と、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、光検出システムの工場出荷時の放電確率を予め記憶するように構成された記憶部と、
前記記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第１、第２の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率と、前記光センサの基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率と、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率とに基づいて、光検出システムの工場出荷時と現場設置後において前記光センサの受光面に到達する光子の数の比率を算出するように構成された光子数算出部とを備えることを特徴とする光検出システム。
【請求項2】
請求項１記載の光検出システムにおいて、
前記光子数算出部は、光検出システムの工場出荷時と現場設置後の前記光子の数の比率をＥ／Ｅre、前記第１、第２の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率をＰ1，Ｐ3、前記基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率をｒ1、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率をｒ3、前記記憶部に記憶されている工場出荷時の放電確率をＰreとしたとき、
により、前記光子の数の比率Ｅ／Ｅreを算出することを特徴とする光検出システム。
前記光子数算出部は、光検出システムの工場出荷時と現場設置後の前記光子の数の比率をＥ／Ｅre、前記第１、第２の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率をＰ1，Ｐ3、前記基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率をｒ1、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率をｒ3、前記記憶部に記憶されている工場出荷時の放電確率をＰreとしたとき、
【数1】
【請求項3】
光源から放出される光を検出するように構成された光センサと、
前記光源と前記光センサとの間に設けられ、焦点距離を調整可能なように構成されたレンズ機構と、
前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、
前記光センサの放電電流を検出するように構成された電流検出部と、
この電流検出部によって検出された放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出するように構成された放電判定部と、
前記レンズ機構の焦点距離が所定の第１の値である第１の状態と、前記焦点距離が前記第１の値と異なる所定の第２の値である第２の状態のそれぞれについて、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出するように構成された放電確率算出部と、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、光検出システムの工場出荷時の放電確率と、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存して発生しかつ前記光センサの受光量に依存せずに発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による第１種の非正規の放電の放電確率と、前記駆動パルス電圧のパルス幅と前記光センサの受光量とに依存せずに発生する、前記ノイズ成分による第２種の非正規の放電の放電確率とを予め記憶するように構成された記憶部と、
前記記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第１、第２の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率と、前記光センサの基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率と、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率と、前記第１、第２の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、光検出システムの工場出荷時と現場設置後において前記光センサの受光面に到達する光子の数の比率を算出するように構成された光子数算出部とを備えることを特徴とする光検出システム。
前記光源と前記光センサとの間に設けられ、焦点距離を調整可能なように構成されたレンズ機構と、
前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、
前記光センサの放電電流を検出するように構成された電流検出部と、
この電流検出部によって検出された放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出するように構成された放電判定部と、
前記レンズ機構の焦点距離が所定の第１の値である第１の状態と、前記焦点距離が前記第１の値と異なる所定の第２の値である第２の状態のそれぞれについて、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出するように構成された放電確率算出部と、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、光検出システムの工場出荷時の放電確率と、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存して発生しかつ前記光センサの受光量に依存せずに発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による第１種の非正規の放電の放電確率と、前記駆動パルス電圧のパルス幅と前記光センサの受光量とに依存せずに発生する、前記ノイズ成分による第２種の非正規の放電の放電確率とを予め記憶するように構成された記憶部と、
前記記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第１、第２の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率と、前記光センサの基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率と、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率と、前記第１、第２の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、光検出システムの工場出荷時と現場設置後において前記光センサの受光面に到達する光子の数の比率を算出するように構成された光子数算出部とを備えることを特徴とする光検出システム。
【請求項4】
請求項３記載の光検出システムにおいて、
前記光子数算出部は、光検出システムの工場出荷時と現場設置後の前記光子の数の比率をＥ／Ｅre、前記第１、第２の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率をＰ1，Ｐ3、前記基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率をｒ1、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率をｒ3、前記記憶部に記憶されている工場出荷時の放電確率をＰre、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅をＴ0、前記第１種の非正規の放電の放電確率をＰaB、前記第２種の非正規の放電の放電確率をＰbB、前記第１、第２の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅をＴとしたとき、
により、前記光子の数の比率Ｅ／Ｅreを算出することを特徴とする光検出システム。
前記光子数算出部は、光検出システムの工場出荷時と現場設置後の前記光子の数の比率をＥ／Ｅre、前記第１、第２の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率をＰ1，Ｐ3、前記基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率をｒ1、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率をｒ3、前記記憶部に記憶されている工場出荷時の放電確率をＰre、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅をＴ0、前記第１種の非正規の放電の放電確率をＰaB、前記第２種の非正規の放電の放電確率をＰbB、前記第１、第２の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅をＴとしたとき、
【数2】
【請求項5】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光検出システムにおいて、
前記基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との比率が前記第１の比率となるように前記レンズ機構の焦点距離を前記第１の値に制御して、光検出システムを前記第１の状態とし、さらに前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との比率が前記第２の比率となるように前記レンズ機構の焦点距離を前記第２の値に制御して、光検出システムを前記第２の状態とするように構成された受光量比率設定部をさらに備えることを特徴とする光検出システム。
前記基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との比率が前記第１の比率となるように前記レンズ機構の焦点距離を前記第１の値に制御して、光検出システムを前記第１の状態とし、さらに前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との比率が前記第２の比率となるように前記レンズ機構の焦点距離を前記第２の値に制御して、光検出システムを前記第２の状態とするように構成された受光量比率設定部をさらに備えることを特徴とする光検出システム。
【請求項6】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光検出システムにおいて、
前記放電確率算出部は、光検出システムの現場設置前の工場出荷時に、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出して、算出した放電確率を前記記憶部に格納することを特徴とする光検出システム。
前記放電確率算出部は、光検出システムの現場設置前の工場出荷時に、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出して、算出した放電確率を前記記憶部に格納することを特徴とする光検出システム。
【請求項7】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光検出システムにおいて、
前記光子数算出部によって算出された光子の数の比率に基づいて、光検出システムの現場設置後の前記光センサの受光量を算出するように構成された受光量算出部をさらに備えることを特徴とする光検出システム。
前記光子数算出部によって算出された光子の数の比率に基づいて、光検出システムの現場設置後の前記光センサの受光量を算出するように構成された受光量算出部をさらに備えることを特徴とする光検出システム。
【請求項8】
光源と光センサとの間に設けられたレンズ機構の焦点距離が所定の第１の値である第１の状態のときに、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第１のステップと、
前記第１の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第２のステップと、
前記第１の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第３のステップと、
前記第１のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第３のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第１の状態のときの放電確率を算出する第４のステップと、
前記レンズ機構の焦点距離が前記第１の値と異なる所定の第２の値である第２の状態のときに、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第５のステップと、
前記第２の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第６のステップと、
前記第２の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第７のステップと、
前記第５のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第７のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第２の状態のときの放電確率を算出する第８のステップと、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、光検出システムの工場出荷時の放電確率を予め記憶する記憶部を参照し、この記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第１、第２の状態のときに前記第４、第８のステップで算出した放電確率と、前記光センサの基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率と、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率とに基づいて、光検出システムの工場出荷時と現場設置後において前記光センサの受光面に到達する光子の数の比率を算出する第９のステップとを含むことを特徴とする光子数算出方法。
前記第１の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第２のステップと、
前記第１の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第３のステップと、
前記第１のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第３のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第１の状態のときの放電確率を算出する第４のステップと、
前記レンズ機構の焦点距離が前記第１の値と異なる所定の第２の値である第２の状態のときに、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第５のステップと、
前記第２の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第６のステップと、
前記第２の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第７のステップと、
前記第５のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第７のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第２の状態のときの放電確率を算出する第８のステップと、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、光検出システムの工場出荷時の放電確率を予め記憶する記憶部を参照し、この記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第１、第２の状態のときに前記第４、第８のステップで算出した放電確率と、前記光センサの基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率と、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率とに基づいて、光検出システムの工場出荷時と現場設置後において前記光センサの受光面に到達する光子の数の比率を算出する第９のステップとを含むことを特徴とする光子数算出方法。
【請求項9】
光源と光センサとの間に設けられたレンズ機構の焦点距離が所定の第１の値である第１の状態のときに、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第１のステップと、
前記第１の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第２のステップと、
前記第１の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第３のステップと、
前記第１のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第３のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第１の状態のときの放電確率を算出する第４のステップと、
前記レンズ機構の焦点距離が前記第１の値と異なる所定の第２の値である第２の状態のときに、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第５のステップと、
前記第２の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第６のステップと、
前記第２の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第７のステップと、
前記第５のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第７のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第２の状態のときの放電確率を算出する第８のステップと、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、光検出システムの工場出荷時の放電確率と、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存して発生しかつ前記光センサの受光量に依存せずに発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による第１種の非正規の放電の放電確率と、前記駆動パルス電圧のパルス幅と前記光センサの受光量とに依存せずに発生する、前記ノイズ成分による第２種の非正規の放電の放電確率とを予め記憶する記憶部を参照し、この記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第１、第２の状態のときに前記第４、第８のステップで算出した放電確率と、前記光センサの基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率と、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率と、前記第１、第２の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、光検出システムの工場出荷時と現場設置後において前記光センサの受光面に到達する光子の数の比率を算出する第９のステップとを含むことを特徴とする光子数算出方法。
前記第１の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第２のステップと、
前記第１の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第３のステップと、
前記第１のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第３のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第１の状態のときの放電確率を算出する第４のステップと、
前記レンズ機構の焦点距離が前記第１の値と異なる所定の第２の値である第２の状態のときに、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第５のステップと、
前記第２の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第６のステップと、
前記第２の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第７のステップと、
前記第５のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第７のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第２の状態のときの放電確率を算出する第８のステップと、
前記光センサの既知の感度パラメータとして、光検出システムの工場出荷時の放電確率と、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存して発生しかつ前記光センサの受光量に依存せずに発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による第１種の非正規の放電の放電確率と、前記駆動パルス電圧のパルス幅と前記光センサの受光量とに依存せずに発生する、前記ノイズ成分による第２種の非正規の放電の放電確率とを予め記憶する記憶部を参照し、この記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第１、第２の状態のときに前記第４、第８のステップで算出した放電確率と、前記光センサの基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率と、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率と、前記第１、第２の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、光検出システムの工場出荷時と現場設置後において前記光センサの受光面に到達する光子の数の比率を算出する第９のステップとを含むことを特徴とする光子数算出方法。
【請求項10】
請求項８または９記載の光子数算出方法において、
前記基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との比率が前記第１の比率となるように前記レンズ機構の焦点距離を前記第１の値に制御して、光検出システムを前記第１の状態とする第１０のステップと、
前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との比率が前記第２の比率となるように前記レンズ機構の焦点距離を前記第２の値に制御して、光検出システムを前記第２の状態とする第１１のステップとをさらに含むことを特徴とする光子数算出方法。
前記基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との比率が前記第１の比率となるように前記レンズ機構の焦点距離を前記第１の値に制御して、光検出システムを前記第１の状態とする第１０のステップと、
前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との比率が前記第２の比率となるように前記レンズ機構の焦点距離を前記第２の値に制御して、光検出システムを前記第２の状態とする第１１のステップとをさらに含むことを特徴とする光子数算出方法。
【請求項11】
請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の光子数算出方法において、
光検出システムの現場設置前の工場出荷時に、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第１２のステップと、
前記光センサの放電電流を検出する第１３のステップと、
前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第１４のステップと、
前記第１２のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第１４のステップで検出した放電の回数とに基づいて放電確率を算出して、算出した放電確率を前記記憶部に格納する第１５のステップとをさらに含むことを特徴とする光子数算出方法。
光検出システムの現場設置前の工場出荷時に、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第１２のステップと、
前記光センサの放電電流を検出する第１３のステップと、
前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第１４のステップと、
前記第１２のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第１４のステップで検出した放電の回数とに基づいて放電確率を算出して、算出した放電確率を前記記憶部に格納する第１５のステップとをさらに含むことを特徴とする光子数算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、火炎などの光を検出する光検出システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
燃焼炉等において火炎の光から放出される紫外線に基づいて火炎の有無を検出する光センサとして、光電管式紫外線センサが利用される場合がある。光電管式紫外線センサの放電には、光電効果による放電以外のノイズ成分による非正規な放電現象（疑放電）が起きることが観測されている。
【0003】
特許文献１では、光センサに印加する駆動パルスのパルス幅を制御して放電の受光量を計算から求め、光量から光センサの寿命を判定することができる火炎検出システムが提案されている。しかし、実際の光センサの放電には故障と総称されるノイズによる非正規の放電が含まれており、火炎による光がない場合でも放電が起きてしまい、誤検出してしまう場合があった。そのような放電の誤検出を除去するために、ノイズ成分の放電確率を除去した受光量を考慮する必要がある。
【0004】
そこで、特許文献２に開示された火炎検出システムでは、ノイズ成分の非正規の放電確率を考慮した受光量の求め方が提案されており、精度よく火炎の有無を検出することを可能としている。
また、特許文献３に開示された故障検出装置では、光センサへ入射する電磁波を遮断するシャッタ機構を設けることで光センサの自己放電による故障を検出することが提案されている。
また、特許文献３に開示された故障検出装置では、光センサへ入射する電磁波を遮断するシャッタ機構を設けることで光センサの自己放電による故障を検出することが提案されている。
【0005】
特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示された技術では、いずれも光センサの受光量を算出している。しかしながら、受光量は光センサ固体の相対値であったため、別固体の光センサと放電の程度を比較することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１８－８４４２２号公報
【特許文献2】特開２０１８－８４４２３号公報
【特許文献3】特開平０５－０１２５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、別固体の光センサと放電の程度を比較することが可能な光検出システムおよび光子数算出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の光検出システムは、光源から放出される光を検出するように構成された光センサと、前記光源と前記光センサとの間に設けられ、焦点距離を調整可能なように構成されたレンズ機構と、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、前記光センサの放電電流を検出するように構成された電流検出部と、この電流検出部によって検出された放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出するように構成された放電判定部と、前記レンズ機構の焦点距離が所定の第１の値である第１の状態と、前記焦点距離が前記第１の値と異なる所定の第２の値である第２の状態のそれぞれについて、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出するように構成された放電確率算出部と、前記光センサの既知の感度パラメータとして、光検出システムの工場出荷時の放電確率を予め記憶するように構成された記憶部と、前記記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第１、第２の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率と、前記光センサの基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率と、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率とに基づいて、光検出システムの工場出荷時と現場設置後において前記光センサの受光面に到達する光子の数の比率を算出するように構成された光子数算出部とを備えることを特徴とするものである。
【0009】
また、本発明の光検出システムの１構成例において、前記光子数算出部は、前記第１、第２の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率Ｐ1，Ｐ3、前記基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率ｒ1、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率ｒ3、前記記憶部に記憶されている工場出荷時の放電確率Ｐreにより、前記光子の数の比率Ｅ／Ｅreを算出することを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明の光検出システムは、光源から放出される光を検出するように構成された光センサと、前記光源と前記光センサとの間に設けられ、焦点距離を調整可能なように構成されたレンズ機構と、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加するように構成された印加電圧生成部と、前記光センサの放電電流を検出するように構成された電流検出部と、この電流検出部によって検出された放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出するように構成された放電判定部と、前記レンズ機構の焦点距離が所定の第１の値である第１の状態と、前記焦点距離が前記第１の値と異なる所定の第２の値である第２の状態のそれぞれについて、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出するように構成された放電確率算出部と、前記光センサの既知の感度パラメータとして、光検出システムの工場出荷時の放電確率と、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存して発生しかつ前記光センサの受光量に依存せずに発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による第１種の非正規の放電の放電確率と、前記駆動パルス電圧のパルス幅と前記光センサの受光量とに依存せずに発生する、前記ノイズ成分による第２種の非正規の放電の放電確率とを予め記憶するように構成された記憶部と、前記記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第１、第２の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率と、前記光センサの基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率と、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率と、前記第１、第２の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、光検出システムの工場出荷時と現場設置後において前記光センサの受光面に到達する光子の数の比率を算出するように構成された光子数算出部とを備えることを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明の光検出システムの１構成例において、前記光子数算出部は、前記第１、第２の状態のときに前記放電確率算出部によって算出された放電確率Ｐ1，Ｐ3、前記基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率ｒ1、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率ｒ3、前記記憶部に記憶されている工場出荷時の放電確率Ｐre、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅Ｔ0、前記第１種の非正規の放電の放電確率ＰaB、前記第２種の非正規の放電の放電確率ＰbB、前記第１、第２の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅Ｔにより、前記光子の数の比率Ｅ／Ｅreを算出することを特徴とするものである。
また、本発明の光検出システムの１構成例は、前記基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との比率が前記第１の比率となるように前記レンズ機構の焦点距離を前記第１の値に制御して、光検出システムを前記第１の状態とし、さらに前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との比率が前記第２の比率となるように前記レンズ機構の焦点距離を前記第２の値に制御して、光検出システムを前記第２の状態とするように構成された受光量比率設定部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の光検出システムの１構成例において、前記放電確率算出部は、光検出システムの現場設置前の工場出荷時に、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出して、算出した放電確率を前記記憶部に格納することを特徴とするものである。
また、本発明の光検出システムの１構成例は、前記光子数算出部によって算出された光子の数の比率に基づいて、光検出システムの現場設置後の前記光センサの受光量を算出するように構成された受光量算出部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の光検出システムの１構成例は、前記基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との比率が前記第１の比率となるように前記レンズ機構の焦点距離を前記第１の値に制御して、光検出システムを前記第１の状態とし、さらに前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との比率が前記第２の比率となるように前記レンズ機構の焦点距離を前記第２の値に制御して、光検出システムを前記第２の状態とするように構成された受光量比率設定部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明の光検出システムの１構成例において、前記放電確率算出部は、光検出システムの現場設置前の工場出荷時に、前記印加電圧生成部による前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記放電判定部によって検出された放電の回数とに基づいて放電確率を算出して、算出した放電確率を前記記憶部に格納することを特徴とするものである。
また、本発明の光検出システムの１構成例は、前記光子数算出部によって算出された光子の数の比率に基づいて、光検出システムの現場設置後の前記光センサの受光量を算出するように構成された受光量算出部をさらに備えることを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明の光子数算出方法は、光源と光センサとの間に設けられたレンズ機構の焦点距離が所定の第１の値である第１の状態のときに、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第１のステップと、前記第１の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第２のステップと、前記第１の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第３のステップと、前記第１のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第３のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第１の状態のときの放電確率を算出する第４のステップと、前記レンズ機構の焦点距離が前記第１の値と異なる所定の第２の値である第２の状態のときに、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第５のステップと、前記第２の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第６のステップと、前記第２の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第７のステップと、前記第５のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第７のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第２の状態のときの放電確率を算出する第８のステップと、前記光センサの既知の感度パラメータとして、光検出システムの工場出荷時の放電確率を予め記憶する記憶部を参照し、この記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第１、第２の状態のときに前記第４、第８のステップで算出した放電確率と、前記光センサの基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率と、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率とに基づいて、光検出システムの工場出荷時と現場設置後において前記光センサの受光面に到達する光子の数の比率を算出する第９のステップとを含むことを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の光子数算出方法は、光源と光センサとの間に設けられたレンズ機構の焦点距離が所定の第１の値である第１の状態のときに、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第１のステップと、前記第１の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第２のステップと、前記第１の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第３のステップと、前記第１のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第３のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第１の状態のときの放電確率を算出する第４のステップと、前記レンズ機構の焦点距離が前記第１の値と異なる所定の第２の値である第２の状態のときに、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第５のステップと、前記第２の状態のときの前記光センサの放電電流を検出する第６のステップと、前記第２の状態のときの前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第７のステップと、前記第５のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第７のステップで検出した放電の回数とに基づいて前記第２の状態のときの放電確率を算出する第８のステップと、前記光センサの既知の感度パラメータとして、光検出システムの工場出荷時の放電確率と、前記駆動パルス電圧の基準パルス幅と、前記駆動パルス電圧のパルス幅に依存して発生しかつ前記光センサの受光量に依存せずに発生する、前記光センサの光電効果による放電以外のノイズ成分による第１種の非正規の放電の放電確率と、前記駆動パルス電圧のパルス幅と前記光センサの受光量とに依存せずに発生する、前記ノイズ成分による第２種の非正規の放電の放電確率とを予め記憶する記憶部を参照し、この記憶部に記憶されている感度パラメータと、前記第１、第２の状態のときに前記第４、第８のステップで算出した放電確率と、前記光センサの基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との所定の第１の比率と、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との所定の第２の比率と、前記第１、第２の状態のときの前記駆動パルス電圧のパルス幅とに基づいて、光検出システムの工場出荷時と現場設置後において前記光センサの受光面に到達する光子の数の比率を算出する第９のステップとを含むことを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明の光子数算出方法の１構成例は、前記基準の受光量と前記第１の状態のときの受光量との比率が前記第１の比率となるように前記レンズ機構の焦点距離を前記第１の値に制御して、光検出システムを前記第１の状態とする第１０のステップと、前記基準の受光量と前記第２の状態のときの受光量との比率が前記第２の比率となるように前記レンズ機構の焦点距離を前記第２の値に制御して、光検出システムを前記第２の状態とする第１１のステップとをさらに含むことを特徴とするものである。
また、本発明の光子数算出方法の１構成例は、光検出システムの現場設置前の工場出荷時に、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第１２のステップと、前記光センサの放電電流を検出する第１３のステップと、前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第１４のステップと、前記第１２のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第１４のステップで検出した放電の回数とに基づいて放電確率を算出して、算出した放電確率を前記記憶部に格納する第１５のステップとをさらに含むことを特徴とするものである。
また、本発明の光子数算出方法の１構成例は、光検出システムの現場設置前の工場出荷時に、前記光センサの電極に駆動パルス電圧を周期的に印加する第１２のステップと、前記光センサの放電電流を検出する第１３のステップと、前記放電電流に基づいて前記光センサの放電を検出する第１４のステップと、前記第１２のステップによる前記駆動パルス電圧の印加回数と、この駆動パルス電圧の印加中に前記第１４のステップで検出した放電の回数とに基づいて放電確率を算出して、算出した放電確率を前記記憶部に格納する第１５のステップとをさらに含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、光検出システムの工場出荷時と現場設置後の光子の数の比率を算出することができる。本発明では、光子数の比率を算出することで別固体の光センサと放電の程度を比較することができる。従来技術で求めた受光量は光センサのばらつきの影響を受けるため、受光量に基づいて光センサの寿命を判定すると光センサの寿命を誤って判定してしまう可能性があった。一方、本発明では、光子数の比率を算出することで光センサのばらつきの影響を排除することができるので、光子数の比率に基づいて光センサの寿命を判定すれば、光センサの寿命を誤って判定してしまう可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
［発明の原理］
本発明では、感度パラメータが既知である光センサと、焦点距離が可変なレンズ機構とを設け、光センサが感度を有する波長の光において受光量を可変としたときの放電確率を利用することで、光検出システムの工場出荷時との相対的な光子数を決定する。焦点距離が可変なレンズ機構としては、複数のレンズを備えたリボルバ型のレンズ機構によって焦点距離を可変とし、受光量を相対化する例が挙げられる。
本発明では、感度パラメータが既知である光センサと、焦点距離が可変なレンズ機構とを設け、光センサが感度を有する波長の光において受光量を可変としたときの放電確率を利用することで、光検出システムの工場出荷時との相対的な光子数を決定する。焦点距離が可変なレンズ機構としては、複数のレンズを備えたリボルバ型のレンズ機構によって焦点距離を可変とし、受光量を相対化する例が挙げられる。
【0018】
本発明では、光センサの光子数の比率を算出する。特許文献１に開示された技術では、光センサの受光量を算出し、受光量から光センサの寿命を判定していた。しかし、受光量は光センサ固体の相対値であったため、別固体の光センサと受光量を比較することは困難であった。本発明では、光センサの光子数の比率を算出することで別固体の光センサの放電の程度を比較することができる。
【0019】
［第１の実施例］
以下、光センサの受光量を可変としたときの光子数の算出方法について説明する。本発明の第１の実施例では、光センサの正規放電のみを考慮する例について説明する。光電効果を利用した光センサは、光子が電極に当たることで通電する光電管である。通電は次の条件で進行する。
以下、光センサの受光量を可変としたときの光子数の算出方法について説明する。本発明の第１の実施例では、光センサの正規放電のみを考慮する例について説明する。光電効果を利用した光センサは、光子が電極に当たることで通電する光電管である。通電は次の条件で進行する。
【0020】
［光センサの動作］
光センサの１対の電極間に電圧を印加した状態において、一方の電極に光子が当たると、ある確率で光電子が飛び出し、電子なだれを起こしながら通電する（電極間に放電電流が流れる）。
電極間に電圧が掛かっている間、光センサは通電し続ける。あるいは、光センサの通電が確認されたら直ちに電圧を下げることで通電が停止する。このように、光センサは、電極間の電圧が下がると、通電を終了する。
光センサの１対の電極間に電圧を印加した状態において、一方の電極に光子が当たると、ある確率で光電子が飛び出し、電子なだれを起こしながら通電する（電極間に放電電流が流れる）。
電極間に電圧が掛かっている間、光センサは通電し続ける。あるいは、光センサの通電が確認されたら直ちに電圧を下げることで通電が停止する。このように、光センサは、電極間の電圧が下がると、通電を終了する。
【0021】
光センサの電極に光子が１個当たったときに、光センサが放電する確率をＰ1とする。また、光センサの電極に光子が２個当たったときに、光センサが放電する確率をＰ2とする。Ｐ2は１個目の光子でも２個目の光子でも放電しない確率の逆なので、Ｐ2とＰ1の関係は、式（１）のように表される。
【0022】
【数1】
【0023】
一般にｎ個の光子が光センサの電極に当たったときに光センサが放電する確率をＰn、ｍ個の光子が光センサの電極に当たったときに光センサが放電する確率をＰmとすると（ｎ，ｍは自然数）、式（１）と同様に式（２）と式（３）が成り立つ。
【0024】
【数2】
【0025】
式（２）と式（３）から、ＰnとＰmの関係として式（４）が導ける。
【0026】
【数3】
【0027】
焦点距離を可変にできるレンズを通して光を検出する場合を考える。単位面積および単位時間あたりに光センサの電極に飛来してくる光子の数をＥ、レンズの面積をＳl、光センサの放電開始電圧以上の電圧を電極間に印加する時間（以下パルス幅と呼ぶ）をＴiとすると、電圧印加１回あたりに電極に衝突する光子の数はＥＴiＳlで表される。よって、同一の光センサを、ある条件Ａと別の条件Ｂで動作させた際の、光子数Ｅ、面積Ｓ、パルス幅Ｔ、放電確率Ｐの関係は式（５）のとおりとなる。ここで、基準とする光子数をＥ0と定め、ＱA＝ＥA／Ｅ0，ＱB＝ＥB／Ｅ0とすると、式（６）となる。ここで、Ｑiを受光量と呼ぶこととする。
【0028】
【数4】
【0029】
図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、焦点距離が可変なレンズ機構２１によって光センサ１の電極面の受光量Ｑaを１００％としたときと、受光量をＱｂ（Ｑａ≠Ｑｂ）としたときの受光量の比率ｒbを考えると式（７）で表すことができる。
【0030】
【数5】
【0031】
［光検出システムの構成と動作］
図２は本発明の第１の実施例に係る光検出システムの構成を示すブロック図である。光検出システムは、光センサを駆動し、光センサの駆動結果から光子数の比率および受光量を算出するものである。この光検出システムは、炎やＬＥＤやランプなどの光源１００から生じる光（紫外線）を検出する光センサ１と、外部電源２と、光センサ１および外部電源２が接続された演算装置３と、光源１００と光センサ１との間に設けられたレンズ機構２１とを備えている。
図２は本発明の第１の実施例に係る光検出システムの構成を示すブロック図である。光検出システムは、光センサを駆動し、光センサの駆動結果から光子数の比率および受光量を算出するものである。この光検出システムは、炎やＬＥＤやランプなどの光源１００から生じる光（紫外線）を検出する光センサ１と、外部電源２と、光センサ１および外部電源２が接続された演算装置３と、光源１００と光センサ１との間に設けられたレンズ機構２１とを備えている。
【0032】
光センサ１は、両端部が塞がれた円筒状の外囲器と、この外囲器の両端部を貫通する２本の電極ピンと、外囲器内部において電極ピンにより互いに平行に支持された２枚の電極とを備えた光電管から構成されている。このような光センサ１では、電極支持ピンを介して電極間に所定の電圧を印加した状態において、光源１００に対向配置された一方の電極に紫外線が照射されると、光電効果によりその電極から電子が放出され、電極間に放電電流が流れる。
【0033】
外部電源２は、例えば、１００［Ｖ］または２００［Ｖ］の電圧値を有する交流の商用電源からなる。
【0034】
演算装置３は、外部電源２に接続された電源回路１１と、この電源回路１１に接続された印加電圧生成回路１２およびトリガ回路１３と、光センサ１の下流側の端子１ｂと接地ラインＧＮＤとの間に直列に接続された抵抗Ｒ１とＲ２とからなる分圧抵抗１４と、この分圧抵抗１４の抵抗Ｒ１とＲ２との接続点Ｐａに生じる電圧（参照電圧）Ｖａを光センサ１に流れる電流Ｉとして検出する電流検出回路１５と、印加電圧生成回路１２とトリガ回路１３と電流検出回路１５とが接続された処理回路１６とを備えている。
【0035】
電源回路１１は、外部電源２から入力される交流電力を、印加電圧生成回路１２およびトリガ回路１３に供給する。また、演算装置３の駆動用の電力は、電源回路１１より取得される。ただし、交流／直流を問わず別電源から駆動用の電力を取得するように構成することもできる。
【0036】
印加電圧生成回路１２（印加電圧生成部）は、電源回路１１により印加される交流電圧を所定の値まで昇圧させて光センサ１に印加する。本実施例では、処理回路１６からの矩形パルスＰＳと同期した２００［Ｖ］のパルス状の電圧（光センサ１の放電開始電圧ＶST以上の電圧）を駆動パルス電圧ＰＭとして生成し、この生成した駆動パルス電圧ＰＭを光センサ１に印加する。図３に光センサ１に印加される駆動パルス電圧ＰＭを示す。駆動パルス電圧ＰＭは、処理回路１６からの矩形パルスＰＳと同期しており、そのパルス幅Ｔは矩形パルスＰＳのパルス幅と等しい。処理回路１６からの矩形パルスＰＳについては後述する。
【0037】
トリガ回路１３は、電源回路１１により印加される交流電圧の所定の値点を検出し、この検出結果を処理回路１６に入力する。本実施例において、トリガ回路１３は、電圧値が最小となる最小値点を所定の値点（トリガ時点）として検出する。このように交流電圧について所定の値点を検出することにより、その交流電圧の１周期を検出することが可能となる。
【0038】
分圧抵抗１４は、抵抗Ｒ１とＲ２との分圧電圧として参照電圧Ｖａを生成し、電流検出回路１５に入力する。ここで、光センサ１の上流側の端子１ａに印加される駆動パルスＰＭの電圧値は、上述したように２００［Ｖ］という高電圧となっているので、光センサ１の電極間に電流が流れた時にその下流側の端子１ｂに生じる電圧をそのまま電流検出回路１５に入力すると電流検出回路１５に大きな負荷がかかることとなる。このため、本実施例では、分圧抵抗１４によって電圧値が低い参照電圧Ｖａを生成し、これを電流検出回路１５に入力するようにしている。
【0039】
電流検出回路１５（電流検出部）は、分圧抵抗１４から入力される参照電圧Ｖａを光センサ１の放電電流Ｉとして検出し、この検出した参照電圧Ｖａを検出電圧Ｖｐｖとして処理回路１６に入力する。
処理回路１６は、矩形パルス生成部１７と、Ａ／Ｄ変換部１８と、感度パラメータ記憶部１９と、中央処理部２０とを備えている。
処理回路１６は、矩形パルス生成部１７と、Ａ／Ｄ変換部１８と、感度パラメータ記憶部１９と、中央処理部２０とを備えている。
【0040】
矩形パルス生成部１７は、トリガ回路１３がトリガ時点を検出する毎に、すなわち電源回路１１からトリガ回路１３に印加される交流電圧の１周期毎に、パルス幅Ｔの矩形パルスＰＳを生成する。この矩形パルス生成部１７が生成する矩形パルスＰＳが印加電圧生成回路１２へ送られる。矩形パルス生成部１７と印加電圧生成回路１２とは、駆動パルス電圧ＰＭのパルス幅を調整可能である。すなわち、矩形パルス生成部１７が矩形パルスＰＳのパルス幅を所望の値に設定することにより、矩形パルスＰＳと等しいパルス幅の駆動パルス電圧ＰＭが印加電圧生成回路１２から出力される。
Ａ／Ｄ変換部１８は、電流検出回路１５からの検出電圧ＶｐｖをＡ／Ｄ変換し、中央処理部２０へ送る。
Ａ／Ｄ変換部１８は、電流検出回路１５からの検出電圧ＶｐｖをＡ／Ｄ変換し、中央処理部２０へ送る。
【0041】
中央処理部２０は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、放電判定部２０１と、放電確率算出部２０２と、パルス印加数積算部２０３と、印加数判定部２０４と、光子数算出部２０５と、受光量算出部２０６と、受光量判定部２０７と、受光量比率設定部２０８として機能する。
【0042】
中央処理部２０において、放電判定部２０１は、電流検出回路１５によって検出された光センサ１の放電電流に基づいて光センサ１の放電を検出する。具体的には、放電判定部２０１は、光センサ１に駆動パルス電圧ＰＭが印加される毎（矩形パルスＰＳが生成される毎）に、Ａ／Ｄ変換部１８から入力される検出電圧Ｖｐｖと予め定められている閾値電圧Ｖｔｈとを比較し（図３参照）、検出電圧Ｖｐｖが閾値電圧Ｖｔｈを超えた場合に光センサ１が放電したと判定し、放電回数ｎを１増やす。
【0043】
放電確率算出部２０２は、光センサ１に印加された駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎが所定数を超えたとき（矩形パルスＰＳのパルス数が所定数を超えたとき）に、放電判定部２０１によって検出された放電回数ｎと駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎとから光センサ１の放電確率Ｐを算出する。
【0044】
この放電確率Ｐをフレーム信号として出力する。ある動作条件、受光量Ｑ0（Ｑ0≠０）、パルス幅Ｔ0における放電確率Ｐ0が既知であるとする。例えば光検出システムの出荷検査において、定められた受光量とパルス幅における放電確率Ｐを測定しておく方法がある。このとき、受光量Ｑ、パルス幅Ｔ、放電確率Ｐの関係は、式（８）となる。ただし、Ｐ＝０はＱ＝０とする。本発明では、Ｐ＝０のときとＰ＝１のときは、受光量Ｑの算出処理から除外する。
【0045】
【数6】
【0046】
いま、Ｑ0，Ｔ0，Ｐ0が既知で、Ｔは光検出システムが制御しているパルス幅なので既知である。複数回の駆動パルス電圧ＰＭを光センサ１に印加し、放電回数ｎを測定し、放電確率Ｐを算出すれば、未知数である受光量Ｑを式（８）から算出することができる。
【0047】
式（８）から、ある動作条件、受光量Ｑ0、パルス幅Ｔ0における放電確率ＰaAが既知であるとし、受光量Ｑ、パルス幅Ｔ、放電確率Ｐの関係は、式（９）で与えられる。
【0048】
【数7】
【0049】
［焦点距離の異なるレンズを用いたときの光子数の算出方法］
図４（Ａ）～図４（Ｃ）に示すようにレンズ機構２１の焦点距離を変えたときに、焦点距離が異なる３つの状態の放電確率をＰi（ｉ＝１～３）、受光量をＱiとする。ここで、Ｑ1＝ｒ1Ｑ2，Ｑ3＝ｒ3Ｑ2（ｒ1≠ｒ3）となることとし、比率ｒ1，ｒ3が既知で、図４（Ｂ）の状態のときに光センサ１の電極に到達する、電極単位面積当たりの光子の数Ｅが未知であるとする。
図４（Ａ）～図４（Ｃ）に示すようにレンズ機構２１の焦点距離を変えたときに、焦点距離が異なる３つの状態の放電確率をＰi（ｉ＝１～３）、受光量をＱiとする。ここで、Ｑ1＝ｒ1Ｑ2，Ｑ3＝ｒ3Ｑ2（ｒ1≠ｒ3）となることとし、比率ｒ1，ｒ3が既知で、図４（Ｂ）の状態のときに光センサ１の電極に到達する、電極単位面積当たりの光子の数Ｅが未知であるとする。
【0050】
光検出システムの現場設置後に図４（Ａ）の状態で測定したときの放電確率Ｐ1、受光量Ｑ1を式（９）に代入したものを式（１０）とし、図４（Ｃ）の状態で測定したときの放電確率Ｐ3、受光量Ｑ3を式（９）に代入したものを式（１１）とする。
【0051】
【数8】
【0052】
式（１０）を（１１）で除すると式（１２）を得る。
【0053】
【数9】
【0054】
また、光検出システムの工場出荷時に、レンズ機構２１の焦点距離を任意の値に設定して放電確率がＰreであったときの受光量Ｑreについて算出しているとし、放電確率Ｐre、受光量Ｑreが既知であるとする。放電確率Ｐre、受光量Ｑreを式（９）に代入し、式を変形して式（１３）を得る。
【0055】
【数10】
【0056】
式（１３）に式（１２）を代入して変形すると式（１４）となる。
【0057】
【数11】
【0058】
Ｑ1＝ｒ1Ｑ2，Ｑ3＝ｒ2Ｑ2を式（１４）に代入すると式（１５）となる。
【0059】
【数12】
【0060】
Ｑ2＝（ＥＳl）／（Ｅ0Ｓl），Ｑre＝（ＥreＳl）／（Ｅ0Ｓl）を式（１５）に代入すると、式（１６）のようにＥ／Ｅreを求めることができる。
【0061】
【数13】
【0062】
したがって、光検出システムの現場への設置後の既知の値Ｐ1，Ｐ3，ｒ1，ｒ2および工場出荷時の既知の値Ｐre，Ｑreによって工場出荷時と現場設置後の光子数の比率Ｅ／Ｅreを算出することが可能となる。
【0063】
以下、本実施例の光検出システムの動作について更に詳細に説明する。図５は本実施例の光検出システムの工場出荷時の動作を説明するフローチャートである。
例えば工場出荷時の検査段階で、レンズ機構２１の焦点距離を任意の値に手動で設定する（ステップＳ１００）。光源１００からの光はレンズ機構２１を通って光センサ１に入射する。
例えば工場出荷時の検査段階で、レンズ機構２１の焦点距離を任意の値に手動で設定する（ステップＳ１００）。光源１００からの光はレンズ機構２１を通って光センサ１に入射する。
【0064】
図６はリボルバ型のレンズ機構２１を光源１００側から見た正面図である。リボルバ型のレンズ機構２１は、焦点距離が異なる複数のレンズ２１０～２１２がリボルバ２１３に固定されており、リボルバ２１３を回転させることで、光源１００と光センサ１との間に挿入されるレンズ２１０～２１２を変えることができ、焦点距離を変えることができるようになっている。
【0065】
レンズ機構２１は、リボルバ型に限るものではなく、レンズを光軸方向に沿って移動させることで焦点距離を変更可能なものであってもよい。
また、レンズ機構２１がモーター等の駆動機構を備えた構成であってもよい。この場合は、受光量比率設定部２０８がレンズ機構２１の焦点距離を制御することができる。
また、レンズ機構２１がモーター等の駆動機構を備えた構成であってもよい。この場合は、受光量比率設定部２０８がレンズ機構２１の焦点距離を制御することができる。
【0066】
放電確率算出部２０２は、矩形パルス生成部１７に指示して駆動パルス電圧ＰＭの印加を開始させる。放電確率算出部２０２からの指示に応じて、矩形パルス生成部１７は、矩形パルスＰＳのパルス幅を所定の値Ｔに設定する。このパルス幅の設定により、印加電圧生成回路１２は、パルス幅Ｔの駆動パルス電圧ＰＭを光センサ１の１対の端子１ａ，１ｂ間に印加する（ステップＳ１０１）。なお、パルス幅Ｔは、基準パルス幅Ｔ0と同じでもよい。
【0067】
放電判定部２０１は、電流検出回路１５からの検出電圧Ｖｐｖと予め定められている閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、検出電圧Ｖｐｖが閾値電圧Ｖｔｈを超えた場合に光センサ１が放電したと判定する。放電判定部２０１は、光センサ１が放電したと判定すると、これを１回として放電回数ｎをカウントする（ステップＳ１０２）。放電回数ｎと駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎの初期値は共に０である。こうして、ステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理が繰り返し実行される。
【0068】
パルス印加数積算部２０３は、矩形パルス生成部１７から出力される矩形パルスＰＳを数えることにより、駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎを数える。
印加数判定部２０４は、駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎを所定数Ｎｔｈと比較する。
印加数判定部２０４は、駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎを所定数Ｎｔｈと比較する。
【0069】
放電確率算出部２０２は、ステップＳ１０１によるパルス幅Ｔの駆動パルス電圧ＰＭの印加開始時からの駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎが所定数Ｎｔｈを超えたと印加数判定部２０４が判定したとき（ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、このときの駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎと放電判定部２０１によって検出された放電回数ｎとに基づいて、式（１７）により放電確率Ｐreを算出する（ステップＳ１０４）。
Ｐre＝ｎ／Ｎ ・・・（１７）
Ｐre＝ｎ／Ｎ ・・・（１７）
【0070】
感度パラメータ記憶部１９には、光センサ１の既知の感度パラメータとして、光センサ１の受光量Ｑ0と、駆動パルス電圧ＰＭの基準パルス幅Ｔ0と、駆動パルス電圧ＰＭのパルス幅が基準パルス幅Ｔ0で光センサ１の受光量がＱ0のときの正規の放電の放電確率ＰaAと、図４（Ｂ）の状態の基準の受光量Ｑ2が得られるときの光センサ１の電極面の受光面積Ｓ2とが予め記憶されている。
【0071】
受光量算出部２０６は、放電確率算出部２０２によって算出された放電確率Ｐreが０より大きくかつ１未満の場合（ステップＳ１０５においてＹＥＳ）、放電確率Ｐreと、放電確率Ｐreを求めたときの駆動パルス電圧ＰＭのパルス幅Ｔと、感度パラメータ記憶部１９に記憶されているパラメータＱ0，Ｔ0，ＰaAとに基づいて、式（９）により受光量Ｑ＝Ｑreを算出する（ステップＳ１０６）。このときの算出では、式（９）のＰにＰreを代入すればよい。
【0072】
また、受光量算出部２０６は、放電確率算出部２０２によって算出された放電確率Ｐreが０または１の場合（ステップＳ１０５においてＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。こうして、放電確率Ｐreが０より大きくかつ１未満になるまで、ステップＳ１０１～Ｓ１０５の処理が繰り返され、受光量Ｑreを算出できた時点で終了となる。放電確率算出部２０２は、０より大きくかつ１未満となった放電確率Ｐreの値を感度パラメータ記憶部１９に格納する。
【0073】
次に、光検出システムの現場設置後の動作を図７を用いて説明する。光検出システムの現場設置後に、受光量比率設定部２０８は、受光量比率と放電確率の番号ｉを１に初期化する（ステップＳ２００）。受光量比率設定部２０８は、図４（Ｂ）の状態の基準の受光量Ｑ2に対して受光量が図４（Ａ）の状態のＱ1になり、Ｑ1＝ｒ1Ｑ2が成立するように、レンズ機構２１の焦点距離を所定の第１の値に制御する（ステップＳ２０１）。
【0074】
放電確率算出部２０２は、矩形パルス生成部１７に指示して駆動パルス電圧ＰＭの印加を開始させる。放電確率算出部２０２からの指示に応じて、矩形パルス生成部１７は、矩形パルスＰＳのパルス幅を所定の値Ｔに設定する。このパルス幅の設定により、印加電圧生成回路１２は、パルス幅Ｔの駆動パルス電圧ＰＭを光センサ１の１対の端子１ａ，１ｂ間に印加する（ステップＳ２０２）。なお、現場設置後のパルス幅Ｔは、工場出荷時のパルス幅Ｔと異なる値でもよい。
【0075】
放電判定部２０１は、上記と同様に電流検出回路１５からの検出電圧Ｖｐｖが閾値電圧Ｖｔｈを超えた場合に光センサ１が放電したと判定し、放電回数ｎi＝ｎ1を１増やす（ステップＳ２０３）。放電回数ｎ1と駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎ1の初期値は共に０である。こうして、ステップＳ２０２，Ｓ２０３の処理が繰り返し実行される。
【0076】
放電確率算出部２０２は、ステップＳ２０２によるパルス幅Ｔの駆動パルス電圧ＰＭの印加開始時からの駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎi＝Ｎ1が所定数Ｎｔｈを超えたと印加数判定部２０４が判定したとき（ステップＳ２０４においてＹＥＳ）、このときの駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎi＝Ｎ1と放電判定部２０１によって検出された放電回数ｎi＝ｎ1とに基づいて、式（１８）により放電確率Ｐi＝Ｐ1を算出する（ステップＳ２０５）。
Ｐ1＝ｎ1／Ｎ1 ・・・（１８）
Ｐ1＝ｎ1／Ｎ1 ・・・（１８）
【0077】
放電確率算出部２０２は、算出した放電確率Ｐ1が０または１の場合（ステップＳ２０６においてＮＯ）、ステップＳ２０２に戻る。こうして、放電確率Ｐ1が０より大きくかつ１未満になるまで、ステップＳ２０２～Ｓ２０６の処理が繰り返し行われる。
【0078】
放電確率算出部２０２は、算出した放電確率Ｐ1が０より大きくかつ１未満の場合（ステップＳ２０６においてＹＥＳ）、番号ｉを２増やす（ステップＳ２０７）。放電確率算出部２０２は、番号ｉが５より小さい場合（ステップＳ２０８においてＹＥＳ）、ステップＳ２０１に戻る。
【0079】
放電確率Ｐ1が０より大きくかつ１未満で、番号ｉが５より小さい場合、受光量比率設定部２０８は、図４（Ｂ）の状態の基準の受光量Ｑ2に対して受光量が図４（Ｃ）の状態のＱ3になり、Ｑ3＝ｒ3Ｑ2が成立するように、レンズ機構２１の焦点距離を所定の第２の値に制御する（ステップＳ２０１）。
【0080】
なお、受光量Ｑ1，Ｑ3のうちどちらか一方は、受光量Ｑ2と同じでもよい。すなわち、受光量比率ｒ1，ｒ3（ｒ1≠ｒ3）のうちどちらか一方は１でもよい。
【0081】
放電確率算出部２０２は、矩形パルス生成部１７に指示して駆動パルス電圧ＰＭの印加を開始させる。放電確率算出部２０２からの指示に応じて、矩形パルス生成部１７は、矩形パルスＰＳの出力を一旦停止した後、矩形パルスＰＳのパルス幅を所定の値Ｔに設定する。このパルス幅の設定により、印加電圧生成回路１２は、パルス幅Ｔの駆動パルス電圧ＰＭを光センサ１の１対の端子１ａ，１ｂ間に印加する（ステップＳ２０２）。
【0082】
放電判定部２０１は、上記と同様に電流検出回路１５からの検出電圧Ｖｐｖが閾値電圧Ｖｔｈを超えた場合に光センサ１が放電したと判定し、放電回数ｎi＝ｎ3を１増やす（ステップＳ２０３）。放電回数ｎ3と駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎ3の初期値は共に０である。こうして、ステップＳ２０２，Ｓ２０３の処理が繰り返し実行される。
【0083】
放電確率算出部２０２は、ステップＳ２０２によるパルス幅Ｔの駆動パルス電圧ＰＭの印加開始時からの駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎi＝Ｎ3が所定数Ｎｔｈを超えたと印加数判定部２０４が判定したとき（ステップＳ２０４においてＹＥＳ）、このときの駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎi＝Ｎ3と放電判定部２０１によって検出された放電回数ｎi＝ｎ3とに基づいて、式（１９）により放電確率Ｐi＝Ｐ3を算出する（ステップＳ２０５）。
Ｐ3＝ｎ3／Ｎ3 ・・・（１９）
Ｐ3＝ｎ3／Ｎ3 ・・・（１９）
【0084】
放電確率算出部２０２は、算出した放電確率Ｐ3が０または１の場合（ステップＳ２０６においてＮＯ）、ステップＳ２０２に戻る。こうして、放電確率Ｐ3が０より大きくかつ１未満になるまで、ステップＳ２０２～Ｓ２０６の処理が繰り返し行われる。
【0085】
放電確率算出部２０２は、算出した放電確率Ｐ3が０より大きくかつ１未満の場合（ステップＳ２０６においてＹＥＳ）、番号ｉを２増やす（ステップＳ２０７）。
光子数算出部２０５は、番号ｉが５に達した場合（ステップＳ２０８においてＮＯ）、放電確率算出部２０２によって算出された放電確率Ｐ1，Ｐ3と、受光量比率設定部２０８によって設定された受光量比率ｒ1，ｒ3と、感度パラメータ記憶部１９に記憶されている工場出荷時の放電確率Ｐreとに基づいて、式（１６）により、工場出荷時と現場設置後の光子数の比率Ｅ／Ｅreを算出する（ステップＳ２０９）。
光子数算出部２０５は、番号ｉが５に達した場合（ステップＳ２０８においてＮＯ）、放電確率算出部２０２によって算出された放電確率Ｐ1，Ｐ3と、受光量比率設定部２０８によって設定された受光量比率ｒ1，ｒ3と、感度パラメータ記憶部１９に記憶されている工場出荷時の放電確率Ｐreとに基づいて、式（１６）により、工場出荷時と現場設置後の光子数の比率Ｅ／Ｅreを算出する（ステップＳ２０９）。
【0086】
受光量算出部２０６は、光子数算出部２０５によって算出された光子数の比率Ｅ／Ｅreと、感度パラメータ記憶部１９に記憶されている受光面積Ｓ2とに基づいて、式（２０）により受光量Ｑを算出する（ステップＳ２１０）。
Ｑ＝（Ｅ／Ｅre）Ｓ2 ・・・（２０）
Ｑ＝（Ｅ／Ｅre）Ｓ2 ・・・（２０）
【0087】
受光量判定部２０７は、受光量算出部２０６によって算出された受光量Ｑと所定の受光量閾値Ｑｔｈとを比較し（ステップＳ２１１）、受光量Ｑが受光量閾値Ｑｔｈを超えた場合（ステップＳ２１１においてＹＥＳ）、火炎有りと判定する（ステップＳ２１２）。また、受光量判定部２０７は、受光量Ｑが受光量閾値Ｑｔｈ以下の場合（ステップＳ２１１においてＮＯ）、火炎無しと判定する（ステップＳ２１３）。
【0088】
以上のように、本実施例では、光センサ１の光子数の比率Ｅ／Ｅreを算出することができる。本実施例では、光子数の比率Ｅ／Ｅreを算出することで別固体の光センサと放電の程度を比較することができる。
【0089】
［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例では、光電効果による放電以外のノイズ成分による非正規な放電現象（疑放電）も考慮した例について説明する。本実施例においても、光検出システムの構成は第１の実施例と同様であるので、図２の符号を用いて説明する。
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例では、光電効果による放電以外のノイズ成分による非正規な放電現象（疑放電）も考慮した例について説明する。本実施例においても、光検出システムの構成は第１の実施例と同様であるので、図２の符号を用いて説明する。
【0090】
［ノイズを考慮した光検出システムの動作］
光センサ１の放電と時間との関係としては、下記の２とおりが考えられる。
（ａ）駆動パルス電圧ＰＭの印加中に一律の確率で現れる放電（式（９））。
（ｂ）駆動パルス電圧ＰＭの立ち上がり若しくは立ち下がり時に現れる放電。
光センサ１の放電と時間との関係としては、下記の２とおりが考えられる。
（ａ）駆動パルス電圧ＰＭの印加中に一律の確率で現れる放電（式（９））。
（ｂ）駆動パルス電圧ＰＭの立ち上がり若しくは立ち下がり時に現れる放電。
【0091】
次に、光センサ１の放電と受光量との関係は、下記の２とおりが考えられる。
（Ａ）受光量と式（９）の関係に従って現れる放電。
（Ｂ）受光量と無関係に表れる放電。
（Ａ）受光量と式（９）の関係に従って現れる放電。
（Ｂ）受光量と無関係に表れる放電。
【0092】
【表1】
【0093】
表１のマトリクスのとおり、（ａ）、（ｂ）と（Ａ）、（Ｂ）の組み合わせで光センサ１のノイズ放電を類型できる。本発明では、（ａ）と（Ａ）の組み合わせ（ａＡ）、（ａ）と（Ｂ）の組み合わせ（ａＢ）、（ｂ）と（Ａ）の組み合わせ（ｂＡ）、（ｂ）と（Ｂ）の組み合わせ（ｂＢ）が確実に観測される可能性が高いと考えられる。
【0094】
ａＡの組み合わせの放電は、「感度」と呼ばれる正常な放電（式（９）に組み込み済み）である。ａＢの組み合わせの放電は、熱電子などがトリガとなる紫外線量に無関係な放電である。ｂＡの組み合わせの放電は、突入電流や残存イオンにより駆動パルス電圧の立ち上がり若しくは立ち下がり時に限定的に発生する放電のうち光量に依存する放電である。ｂＢの組み合わせの放電は、突入電流や残存イオンにより駆動パルス電圧の立ち上がり若しくは立ち下がり時に限定的に発生する放電のうち光量に依存しない放電である。
【0095】
なお、表１に類型化したものはＵＶ（ultraviolet）故障モードの全てではない。例えば放電が切れない、感度波長が異なるなど、表１に含まれない故障モードがある。
【0096】
以上のａＡの放電と３種のａＢ，ｂＡ，ｂＢのノイズ放電とは、式（２１）の形で表すことができる。
【0097】
【数14】
【0098】
式（２１）において、ＰaBは受光量Ｑ、パルス幅ＴにおけるａＢの放電確率、ＰbAは受光量Ｑ、パルス幅ＴにおけるｂＡの放電確率、ＰbBは受光量Ｑ、パルス幅ＴにおけるｂＢの放電確率である。
【0099】
［焦点距離の異なるレンズを用いたときの光子数の算出方法］
式（２１）において、放電確率ＰaB，ＰbBが既知であるとする。図４（Ａ）～図４（Ｃ）に示したようにレンズ機構２１の焦点距離を変えたときに、焦点距離が異なる３つの状態の放電確率をＰi（ｉ＝１～３）、受光量をＱiとする。ここで、Ｑ1＝ｒ1Ｑ2，Ｑ3＝ｒ3Ｑ2（ｒ1≠ｒ3）となることとし、比率ｒ1，ｒ3が既知で、図４（Ｂ）の状態のときに光センサ１の電極に到達する、電極単位面積当たりの光子の数Ｅが未知であるとする。
式（２１）において、放電確率ＰaB，ＰbBが既知であるとする。図４（Ａ）～図４（Ｃ）に示したようにレンズ機構２１の焦点距離を変えたときに、焦点距離が異なる３つの状態の放電確率をＰi（ｉ＝１～３）、受光量をＱiとする。ここで、Ｑ1＝ｒ1Ｑ2，Ｑ3＝ｒ3Ｑ2（ｒ1≠ｒ3）となることとし、比率ｒ1，ｒ3が既知で、図４（Ｂ）の状態のときに光センサ１の電極に到達する、電極単位面積当たりの光子の数Ｅが未知であるとする。
【0100】
光検出システムの現場設置後に図４（Ａ）の状態で測定したときの放電確率Ｐ1、受光量Ｑ1を式（２１）に代入したものを式（２２）とし、図４（Ｃ）の状態で測定したときの放電確率Ｐ3、受光量Ｑ3を式（２１）に代入したものを式（２３）とする。
【0101】
【数15】
【0102】
式（２２）を（２３）で除すると式（２４）を得る。
【0103】
【数16】
【0104】
また、光検出システムの工場出荷時に、レンズ機構２１の焦点距離を任意の値に設定して放電確率がＰreであったときの受光量Ｑreについて算出しているとし、放電確率Ｐre、受光量Ｑreが既知であるとする。放電確率がＰre、受光量がＱreのときの式（２１）について、放電確率ＰaB，ＰbBが既知であるため、変形して式（２５）を得る。
【0105】
【数17】
【0106】
式（２５）に式（２４）を代入して変形すると式（２６）となる。
【0107】
【数18】
【0108】
Ｑ1＝ｒ1Ｑ2，Ｑ3＝ｒ2Ｑ2を式（２６）に代入すると式（２７）となる。
【0109】
【数19】
【0110】
Ｑ2＝（ＥＳl）／（Ｅ0Ｓl），Ｑre＝（ＥreＳl）／（Ｅ0Ｓl）を式（２７）に代入すると、式（２８）のようにＥ／Ｅreを求めることができる。
【0111】
【数20】
【0112】
したがって、光検出システムの現場への設置後の既知の値Ｐ1，Ｐ3，ｒ1，ｒ3および工場出荷時の既知の値ＰaB，ＰbB，Ｔ0，Ｐre，Ｑreによって工場出荷時と現場設置後の光子数の比率Ｅ／Ｅreを算出することが可能となる。
【0113】
以下、本実施例の光検出システムの動作について更に詳細に説明する。本実施例においても、光検出システムの工場出荷時の動作の流れは第１の実施例と同様であるので、図５を用いて工場出荷時の動作について説明する。
例えば工場出荷時の検査段階で、第１の実施例と同様にレンズ機構２１の焦点距離を手動または受光量比率設定部２０８による制御によって任意の値に設定する（ステップＳ１００）。
例えば工場出荷時の検査段階で、第１の実施例と同様にレンズ機構２１の焦点距離を手動または受光量比率設定部２０８による制御によって任意の値に設定する（ステップＳ１００）。
【0114】
印加電圧生成回路１２は、パルス幅Ｔの駆動パルス電圧ＰＭを光センサ１の１対の端子１ａ，１ｂ間に印加する（ステップＳ１０１）。
放電判定部２０１は、電流検出回路１５からの検出電圧Ｖｐｖが閾値電圧Ｖｔｈを超えた場合に光センサ１が放電したと判定し、放電回数ｎを１増やす（ステップＳ１０２）。
放電判定部２０１は、電流検出回路１５からの検出電圧Ｖｐｖが閾値電圧Ｖｔｈを超えた場合に光センサ１が放電したと判定し、放電回数ｎを１増やす（ステップＳ１０２）。
【0115】
放電確率算出部２０２は、ステップＳ１０１によるパルス幅Ｔの駆動パルス電圧ＰＭの印加開始時からの駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎが所定数Ｎｔｈを超えたとき（ステップＳ１０３においてＹＥＳ）、このときの駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎと放電判定部２０１によって検出された放電回数ｎとに基づいて、式（１７）により放電確率Ｐreを算出する（ステップＳ１０４）。
【0116】
受光量算出部２０６は、放電確率算出部２０２によって算出された放電確率Ｐreが０より大きくかつ１未満の場合（ステップＳ１０５においてＹＥＳ）、放電確率Ｐreと、放電確率Ｐreを求めたときの駆動パルス電圧ＰＭのパルス幅Ｔと、感度パラメータ記憶部１９に記憶されているパラメータＱ0，Ｔ0，ＰaAとに基づいて、式（９）により受光量Ｑ＝Ｑreを算出する（ステップＳ１０６）。
【0117】
放電確率Ｐreが０または１の場合には、放電確率Ｐreが０より大きくかつ１未満になるまで、ステップＳ１０１～Ｓ１０５の処理が繰り返され、受光量Ｑreを算出できた時点で終了となる。放電確率算出部２０２は、０より大きくかつ１未満となった放電確率Ｐreの値を感度パラメータ記憶部１９に格納する。
【0118】
次に、光検出システムの現場設置後の動作を図７を用いて説明する。光検出システムの現場設置後に、受光量比率設定部２０８は、番号ｉを１に初期化する（ステップＳ２００）。受光量比率設定部２０８は、図４（Ｂ）の状態の基準の受光量Ｑ2に対して受光量が図４（Ａ）の状態のＱ1になり、Ｑ1＝ｒ1Ｑ2が成立するように、レンズ機構２１の焦点距離を所定の第１の値に制御する（ステップＳ２０１）。
【0119】
印加電圧生成回路１２は、パルス幅Ｔの駆動パルス電圧ＰＭを光センサ１の１対の端子１ａ，１ｂ間に印加する（ステップＳ２０２）。
放電判定部２０１は、電流検出回路１５からの検出電圧Ｖｐｖが閾値電圧Ｖｔｈを超えた場合に光センサ１が放電したと判定し、放電回数ｎi＝ｎ1を１増やす（ステップＳ２０３）。
放電判定部２０１は、電流検出回路１５からの検出電圧Ｖｐｖが閾値電圧Ｖｔｈを超えた場合に光センサ１が放電したと判定し、放電回数ｎi＝ｎ1を１増やす（ステップＳ２０３）。
【0120】
放電確率算出部２０２は、ステップＳ２０２によるパルス幅Ｔの駆動パルス電圧ＰＭの印加開始時からの駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎi＝Ｎ1が所定数Ｎｔｈを超えたとき（ステップＳ２０４においてＹＥＳ）、このときの駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎi＝Ｎ1と放電判定部２０１によって検出された放電回数ｎi＝ｎ1とに基づいて、式（１８）により放電確率Ｐi＝Ｐ1を算出する（ステップＳ２０５）。放電確率算出部２０２は、算出した放電確率Ｐ1が０より大きくかつ１未満の場合（ステップＳ２０６においてＹＥＳ）、番号ｉを２増やす（ステップＳ２０７）。
【0121】
放電確率Ｐ1が０より大きくかつ１未満で、番号ｉが５より小さい場合、第１の実施例と同様に受光量比率設定部２０８は、図４（Ｂ）の状態の基準の受光量Ｑ2に対して受光量が図４（Ｃ）の状態のＱ3になり、Ｑ3＝ｒ3Ｑ2が成立するように、レンズ機構２１の焦点距離を所定の第２の値に制御する（ステップＳ２０１）。
【0122】
印加電圧生成回路１２は、パルス幅Ｔの駆動パルス電圧ＰＭを光センサ１の１対の端子１ａ，１ｂ間に印加する（ステップＳ２０２）。
放電判定部２０１は、電流検出回路１５からの検出電圧Ｖｐｖが閾値電圧Ｖｔｈを超えた場合に光センサ１が放電したと判定し、放電回数ｎi＝ｎ3を１増やす（ステップＳ２０３）。
放電判定部２０１は、電流検出回路１５からの検出電圧Ｖｐｖが閾値電圧Ｖｔｈを超えた場合に光センサ１が放電したと判定し、放電回数ｎi＝ｎ3を１増やす（ステップＳ２０３）。
【0123】
放電確率算出部２０２は、ステップＳ２０２によるパルス幅Ｔの駆動パルス電圧ＰＭの印加開始時からの駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎi＝Ｎ3が所定数Ｎｔｈを超えたとき（ステップＳ２０４においてＹＥＳ）、このときの駆動パルス電圧ＰＭの印加回数Ｎi＝Ｎ3と放電判定部２０１によって検出された放電回数ｎi＝ｎ3とに基づいて、式（１９）により放電確率Ｐi＝Ｐ3を算出する（ステップＳ２０５）。放電確率算出部２０２は、算出した放電確率Ｐ3が０より大きくかつ１未満の場合（ステップＳ２０６においてＹＥＳ）、番号ｉを２増やす（ステップＳ２０７）。
【0124】
本実施例の感度パラメータ記憶部１９には、工場出荷時の放電確率Ｐre、受光面積Ｓreに加えて、光センサ１の既知の感度パラメータとして、光センサ１の受光量Ｑ0と、駆動パルス電圧ＰＭの基準パルス幅Ｔ0と、受光面積Ｓ2と、非正規の放電の放電確率ＰaB，ＰbBとが予め記憶されている。
【0125】
放電確率ＰaBは、上記のとおり駆動パルス電圧ＰＭのパルス幅に依存して発生しかつ光センサ１の受光量に依存せずに発生する、光センサ１の光電効果による放電以外のノイズ成分による放電の確率である。放電確率ＰbBは、上記のとおり駆動パルス電圧ＰＭのパルス幅と光センサ１の受光量とに依存せずに発生する、光センサ１の光電効果による放電以外のノイズ成分による放電の確率である。
【0126】
本実施例の光子数算出部２０５は、番号ｉが５に達した場合（ステップＳ２０８においてＮＯ）、放電確率算出部２０２によって算出された放電確率Ｐ1，Ｐ3と、受光量比率設定部２０８によって設定された受光量比率ｒ1，ｒ3と、放電確率Ｐ1，Ｐ3を求めたときの駆動パルス電圧ＰＭのパルス幅Ｔと、感度パラメータ記憶部１９に記憶されている工場出荷時の放電確率Ｐreと基準パルス幅Ｔ0と非正規の放電の放電確率ＰaB，ＰbBとに基づいて、式（２８）により、工場出荷時と現場設置後の光子数の比率Ｅ／Ｅreを算出する（ステップＳ２０９）。
【0127】
受光量算出部２０６は、光子数算出部２０５によって算出された光子数の比率Ｅ／Ｅreと、感度パラメータ記憶部１９に記憶されている受光面積Ｓ2とに基づいて、式（２０）により受光量Ｑを算出する（ステップＳ２１０）。
【0128】
受光量判定部２０７は、受光量算出部２０６によって算出された受光量Ｑと受光量閾値Ｑｔｈとを比較し（ステップＳ２１１）、受光量Ｑが受光量閾値Ｑｔｈを超えた場合（ステップＳ２１１においてＹＥＳ）、火炎有りと判定する（ステップＳ２１２）。また、受光量判定部２０７は、受光量Ｑが受光量閾値Ｑｔｈ以下の場合（ステップＳ２１１においてＮＯ）、火炎無しと判定する（ステップＳ２１３）。
【0129】
こうして、本実施例では、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。また、本実施例では、光センサ１の正規の放電以外のノイズ成分を除外した光子数の比率Ｅ／Ｅreを算出することができる。
【0130】
第１、第２の実施例では、光源１００が火炎の場合を例に挙げて説明しているが、本発明の光検出システムは火炎以外の光源１００にも適用可能である。
【0131】
第１、第２の実施例で説明した感度パラメータ記憶部１９と中央処理部２０とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と記憶装置とインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。
【0132】
このコンピュータの構成例を図８に示す。コンピュータは、ＣＰＵ３００と、記憶装置３０１と、インタフェース装置（Ｉ／Ｆ）３０２とを備えている。Ｉ／Ｆ３０２には、印加電圧生成回路１２と矩形パルス生成部１７とＡ／Ｄ変換部１８などが接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明の光子数算出方法を実現させるためのプログラムは記憶装置３０１に格納される。ＣＰＵ３００は、記憶装置３０１に格納されたプログラムに従って第１、第２の実施例で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【0133】
本発明は、火炎検出システムに適用することができる。また、本発明は、火炎以外の光の検出に対しても適用できる。
【符号の説明】
【0134】
１…光センサ、２…外部電源、３…演算装置、１１…電源回路、１２…印加電圧生成回路、１３…トリガ回路、１４…分圧抵抗、１５…電流検出回路、１６…処理回路、１７…矩形パルス生成部、１８…Ａ／Ｄ変換部、１９…感度パラメータ記憶部、２０…中央処理部、２１…レンズ機構、２０１…放電判定部、２０２…放電確率算出部、２０３…パルス印加数積算部、２０４…印加数判定部、２０５…光子数算出部、２０６…受光量算出部、２０７…受光量判定部、２０８…受光量比率設定部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】