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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】P2024172999
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】測定装置
(51)【国際特許分類】
G01N 21/3504 20140101AFI20241205BHJP
【ＦＩ】
G01N21/3504
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023091102
(22)【出願日】2023-06-01
(71)【出願人】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100169823
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 雄郎
(74)【代理人】
【識別番号】100202326
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 大佑
(72)【発明者】
【氏名】猿谷 敏之
(72)【発明者】
【氏名】北川 雄真
【テーマコード（参考）】
2G059
【Ｆターム（参考）】
2G059AA01
2G059BB01
2G059EE01
2G059FF01
2G059GG01
2G059HH01
2G059HH02
2G059JJ13
2G059KK01
(57)【要約】
【課題】被測定対象の状態を測定するときの測定時間を短縮可能な測定装置を提供する。
【解決手段】本開示に係る測定装置１は、第１方向Ｄ１に長尺な第１照射形状を有する第１照射光Ｌ１及び第１方向Ｄ１と異なる第２方向Ｄ２に長尺な第２照射形状を有する第２照射光Ｌ２を含む照射光Ｌを照射する照射部１１と、照射光Ｌに基づく被測定光を受光する受光部１２と、受光部１２での受光信号に基づいて被測定対象Ｓの状態を測定する制御部９０と、を備え、制御部９０は、第１方向Ｄ１と交わる第１走査方向に第１照射光Ｌ１を走査させ、第２方向Ｄ２と交わる第２走査方向に第２照射光Ｌ２を走査させる。
【選択図】図１
【解決手段】本開示に係る測定装置１は、第１方向Ｄ１に長尺な第１照射形状を有する第１照射光Ｌ１及び第１方向Ｄ１と異なる第２方向Ｄ２に長尺な第２照射形状を有する第２照射光Ｌ２を含む照射光Ｌを照射する照射部１１と、照射光Ｌに基づく被測定光を受光する受光部１２と、受光部１２での受光信号に基づいて被測定対象Ｓの状態を測定する制御部９０と、を備え、制御部９０は、第１方向Ｄ１と交わる第１走査方向に第１照射光Ｌ１を走査させ、第２方向Ｄ２と交わる第２走査方向に第２照射光Ｌ２を走査させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向に長尺な第１照射形状を有する第１照射光及び前記第１方向と異なる第２方向に長尺な第２照射形状を有する第２照射光を含む照射光を照射する照射部と、
前記照射光に基づく被測定光を受光する受光部と、
前記受光部での受光信号に基づいて被測定対象の状態を測定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１方向と交わる第１走査方向に前記第１照射光を走査させ、前記第２方向と交わる第２走査方向に前記第２照射光を走査させる、
測定装置。
前記照射光に基づく被測定光を受光する受光部と、
前記受光部での受光信号に基づいて被測定対象の状態を測定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１方向と交わる第１走査方向に前記第１照射光を走査させ、前記第２方向と交わる第２走査方向に前記第２照射光を走査させる、
測定装置。
【請求項2】
請求項１に記載の測定装置であって、
前記照射部は、一方向に長尺な照射形状を有する前記照射光を照射し、
前記照射部から照射される前記照射光の長尺方向を前記第１方向と前記第２方向との間で変移させる変移部をさらに備える、
測定装置。
前記照射部は、一方向に長尺な照射形状を有する前記照射光を照射し、
前記照射部から照射される前記照射光の長尺方向を前記第１方向と前記第２方向との間で変移させる変移部をさらに備える、
測定装置。
【請求項3】
請求項２に記載の測定装置であって、
前記変移部は、前記照射部及び前記受光部を含む光学系の全体を回転させる、
測定装置。
前記変移部は、前記照射部及び前記受光部を含む光学系の全体を回転させる、
測定装置。
【請求項4】
請求項２に記載の測定装置であって、
前記変移部は、前記照射部の全体を回転させる、
測定装置。
前記変移部は、前記照射部の全体を回転させる、
測定装置。
【請求項5】
請求項２に記載の測定装置であって、
前記変移部は、前記照射部において光源に対し配置されているレンズを回転させる、
測定装置。
前記変移部は、前記照射部において光源に対し配置されているレンズを回転させる、
測定装置。
【請求項6】
請求項１に記載の測定装置であって、
前記照射部は、前記第１照射光を照射する第１照射部と前記第２照射光を照射する第２照射部とを有する、
測定装置。
前記照射部は、前記第１照射光を照射する第１照射部と前記第２照射光を照射する第２照射部とを有する、
測定装置。
【請求項7】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記照射部は、前記照射光が前記受光部の画角内で広がるように前記照射光を照射する、
測定装置。
前記照射部は、前記照射光が前記受光部の画角内で広がるように前記照射光を照射する、
測定装置。
【請求項8】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記第１走査方向に前記第１照射光を走査させたときの前記被測定対象の第１検知領域と、前記第２走査方向に前記第２照射光を走査させたときの前記被測定対象の第２検知領域と、の間の交差領域を前記被測定対象の存在領域として特定する、
測定装置。
前記制御部は、前記第１走査方向に前記第１照射光を走査させたときの前記被測定対象の第１検知領域と、前記第２走査方向に前記第２照射光を走査させたときの前記被測定対象の第２検知領域と、の間の交差領域を前記被測定対象の存在領域として特定する、
測定装置。
【請求項9】
請求項８に記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記存在領域を含む可視画像において前記存在領域を他の領域と異なる態様で表示させる、
測定装置。
前記制御部は、前記存在領域を含む可視画像において前記存在領域を他の領域と異なる態様で表示させる、
測定装置。
【請求項10】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記第１方向と前記第２方向とは、互いに直交する、
測定装置。
前記第１方向と前記第２方向とは、互いに直交する、
測定装置。
【請求項11】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記第１方向と前記第１走査方向とは、互いに直交する、
測定装置。
前記第１方向と前記第１走査方向とは、互いに直交する、
測定装置。
【請求項12】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記第２方向と前記第２走査方向とは、互いに直交する、
測定装置。
前記第２方向と前記第２走査方向とは、互いに直交する、
測定装置。
【請求項13】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記照射光に対する前記被測定対象の吸収特性に基づいて前記被測定対象の状態を測定する、
測定装置。
前記制御部は、前記照射光に対する前記被測定対象の吸収特性に基づいて前記被測定対象の状態を測定する、
測定装置。
【請求項14】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記受光部は、前記照射部と同一側に配置され、前記被測定対象の背後に位置する背景物体で散乱又は反射した前記被測定光を受光する、
測定装置。
前記受光部は、前記照射部と同一側に配置され、前記被測定対象の背後に位置する背景物体で散乱又は反射した前記被測定光を受光する、
測定装置。
【請求項15】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の測定装置であって、
前記第１照射形状及び前記第２照射形状の少なくとも一方は、楕円形状を含む、
測定装置。
前記第１照射形状及び前記第２照射形状の少なくとも一方は、楕円形状を含む、
測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ガスのような被測定対象の有無及び濃度などを含む被測定対象の状態を測定する技術が知られている。例えば、特許文献１には、レーザー光を走査して２次元的なガス分布を取得することで、効率良く高精度にガスを測定するガス検知システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－１５２４３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、被測定対象の状態を測定するときの測定時間の短縮という観点では改善の余地があった。
【0005】
本開示は、被測定対象の状態を測定するときの測定時間を短縮可能な測定装置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】
【0006】
幾つかの実施形態に係る測定装置は、第１方向に長尺な第１照射形状を有する第１照射光及び前記第１方向と異なる第２方向に長尺な第２照射形状を有する第２照射光を含む照射光を照射する照射部と、前記照射光に基づく被測定光を受光する受光部と、前記受光部での受光信号に基づいて被測定対象の状態を測定する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１方向と交わる第１走査方向に前記第１照射光を走査させ、前記第２方向と交わる第２走査方向に前記第２照射光を走査させる。
【0007】
これにより、測定装置は、被測定対象の状態を測定するときの測定時間を短縮可能である。測定装置は、第１方向に長尺な第１照射形状を有する第１照射光を第１方向と交わる第１走査方向に走査し、第１方向と異なる第２方向に長尺な第２照射形状を有する第２照射光を第２方向と交わる第２走査方向に走査する。これにより、スポット状のレーザー光を照射する従来技術と比較して、照射光が走査の１ステップごとに照射する領域が増大する。したがって、１ステップごとに必要とされる空間的な走査間隔も大きくなる。結果として、測定装置は、走査時間を短縮して、被測定対象の状態の測定処理を高速化可能である。
【0008】
一実施形態における測定装置では、前記照射部は、一方向に長尺な照射形状を有する前記照射光を照射し、前記照射部から照射される前記照射光の長尺方向を前記第１方向と前記第２方向との間で変移させる変移部をさらに備えてもよい。
【0009】
これにより、測定装置は、複数の照射部を必要とせずに、一方向に長尺な照射形状を有する照射光を照射する単一の照射部を用いて、複数の異なる方向に長尺な照射形状をそれぞれ有する複数の照射光を異なるタイミングで照射可能である。例えば、測定装置は、第１方向に長尺な第１照射形状を有する第１照射光及び第１方向と異なる第２方向に長尺な第２照射形状を有する第２照射光を異なるタイミングで照射可能である。
【0010】
一実施形態における測定装置では、前記変移部は、前記照射部及び前記受光部を含む光学系の全体を回転させてもよい。これにより、測定装置は、照射部の回転と同期して受光部も回転させることが可能である。測定装置は、被測定対象の状態の測定に用いる光学系の内部において照射部と受光部との間の相対的な配置関係を維持した状態で照射光の照射形状を回転させることが可能である。
【0011】
一実施形態における測定装置では、前記変移部は、前記照射部の全体を回転させてもよい。測定装置は、光学系のうち照射部の全体を回転させることで、光学系の全体を回転させるときと比較して、回転動作を行う構成部をよりコンパクトにすることができる。測定装置は、よりコンパクトな動作で、照射光の照射形状を回転させることができる。
【0012】
一実施形態における測定装置では、前記変移部は、前記照射部において光源に対し配置されているレンズを回転させてもよい。これにより、測定装置は、光学系の全体又は照射部の全体を回転させるときと比較して、回転動作を行う構成部をさらにコンパクトにすることができる。測定装置は、さらにコンパクトな動作で、照射光の照射形状を回転させることができる。
【0013】
一実施形態における測定装置では、前記照射部は、前記第１照射光を照射する第１照射部と前記第２照射光を照射する第２照射部とを有してもよい。これにより、測定装置は、回転機構などを含む変移部を省略して、２つの照射部に基づき第１照射光及び第２照射光を安定して同時に照射可能である。測定装置は、照射部及び受光部を含む光学系を回転させることなく光学系内での照射部及び受光部の配置を常に固定した状態で、２つの照射部に基づき第１照射光及び第２照射光を安定して照射可能である。
【0014】
一実施形態における測定装置では、前記照射部は、前記照射光が前記受光部の画角内で広がるように前記照射光を照射してもよい。これにより、測定装置は、被測定対象に照射された照射光に基づく被測定光を漏れなく受光することが可能となる。例えば、測定装置は、受光部の画角の中央部に照射光を照射すると、被測定光の全体を漏れなくより確実に受光することが可能である。このとき、測定装置は、照射光が有する照射形状の長尺方向の幅を最も長くすることができる。測定装置は、光学系の全体を走査部により走査することで、照射部と受光部との間の相対的な配置関係を維持し、受光部の画角の中央部に照射光を常時照射しながら照射光を効果的に走査することも可能となる。
【0015】
一実施形態における測定装置では、前記制御部は、前記第１走査方向に前記第１照射光を走査させたときの前記被測定対象の第１検知領域と、前記第２走査方向に前記第２照射光を走査させたときの前記被測定対象の第２検知領域と、の間の交差領域を前記被測定対象の存在領域として特定してもよい。
【0016】
これにより、測定装置は、被測定対象が存在する領域を容易に特定可能である。測定装置は、交差領域によって領域を小さく狭めることで空間分解能を向上させることが可能となる。測定装置は、被測定対象の状態を測定するときの測定時間の短縮と空間分解能の向上とを両立可能である。
【0017】
一実施形態における測定装置では、前記制御部は、前記存在領域を含む可視画像において前記存在領域を他の領域と異なる態様で表示させてもよい。これにより、測定装置は、被測定対象が存在している領域を、可視画像上で明確に示すことができる。ユーザは、測定装置の出力部に表示された可視画像上で被測定対象が存在している領域を容易に確認することができる。ユーザは、ガスなどの目に見えない被測定対象であっても、測定装置による測定処理及び出力処理に基づいて、その存在を視覚的に容易に確認可能である。
【0018】
一実施形態における測定装置では、前記第１方向と前記第２方向とは、互いに直交してもよい。これにより、測定装置は、長尺方向が互いに直交する第１照射光及び第２照射光に基づいて、被測定対象の状態を測定可能である。測定装置は、走査部を用いた照射光の走査において、矩形状の２次元平面上での走査を容易にする。
【0019】
一実施形態における測定装置では、前記第１方向と前記第１走査方向とは、互いに直交してもよい。これにより、測定装置は、第１照射光の長尺方向に直交する方向に第１照射光を走査可能である。測定装置は、走査部を用いた第１照射光の走査において、矩形状の２次元平面の一の軸方向に沿って当該２次元平面上を隙間なく走査することも可能となる。
【0020】
一実施形態における測定装置では、前記第２方向と前記第２走査方向とは、互いに直交してもよい。これにより、測定装置は、第２照射光の長尺方向に直交する方向に第２照射光を走査可能である。測定装置は、走査部を用いた第２照射光の走査において、矩形状の２次元平面の他の軸方向に沿って当該２次元平面上を隙間なく走査することも可能となる。
【0021】
一実施形態における測定装置では、前記制御部は、前記照射光に対する前記被測定対象の吸収特性に基づいて前記被測定対象の状態を測定してもよい。これにより、測定装置は、被測定対象の有無及び被測定対象の濃度を精度良く測定したり、被測定対象の光吸収スペクトルを正確に算出したりすることも可能である。
【0022】
一実施形態における測定装置では、前記受光部は、前記照射部と同一側に配置され、前記被測定対象の背後に位置する背景物体で散乱又は反射した前記被測定光を受光してもよい。これにより、測定装置は、照射部及び受光部を背景物体に対して同一側に配置して光学系を一体的に構成することが可能である。したがって、測定装置は、装置全体をコンパクトに構成することも可能である。
【0023】
一実施形態における測定装置では、前記第１照射形状及び前記第２照射形状の少なくとも一方は、楕円形状を含んでもよい。これにより、測定装置は、一方向に長尺な照射形状を有する照射光をシリンドリカルレンズなどに基づいて容易に生成することができる。
【発明の効果】
【0024】
本開示によれば、被測定対象の状態を測定するときの測定時間を短縮可能な測定装置を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本開示の一実施形態に係る測定装置の構成の一例を示す模式図である。
【図4】本開示の第１変形例に係る測定装置の構成の一例を示す模式図である。
【図5】本開示の第２変形例に係る測定装置の構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
従来技術の背景及び問題点についてより詳細に説明する。
【0027】
特許文献１に記載のガス検知システムは、レーザー光を空間に照射する投光部と、測定光を受光する受光部と、投光部及び受光部に関連する信号系を制御する制御部と、投光部及び受光部を２次元に走査する走査部と、を有する。走査部は、測定方位を偏向して測定点を移動させる。走査部は、レーザー光を走査して測定点を移動させる。ガス検知システムは、ガスの種類により決まる光吸収特性を利用して、受光した測定光から被測定対象となるガスを検知し、２次元的なガス分布を得る。
【0028】
第１の例では、制御部は、走査部による測定点の移動の期間と停止の期間とを交互に設けて当該移動を間欠的に実行するとともに、当該停止の期間にガス検知のための測定光の受光部による検出の期間を設ける。これにより、制御部は、当該検出と当該移動とを交互に繰り返し実行しガスの２次元分布情報を得る。
【0029】
第２の例では、制御部は、走査部による測定点の移動を連続的に実行するとともに、走査部による測定点の移動中に、ガス検知のための測定光の受光部による検出の期間を設けて、当該検出を当該移動と並行に実行しガスの２次元分布情報を得る。
【0030】
特許文献１に記載のガス検知システムのような、レーザー光を照射するガス検知システムは、赤外カメラを応用したガス検知システムと比較して、高感度かつ少ない誤検知という利点を有する。一方で、広範囲の空間をレーザーで走査するためには長い時間を要するという課題があった。照射するレーザー光を小さく絞ると空間分解能が向上してガスの存在領域を特定しやすいが、１ステップごとに必要とされる空間的な走査間隔が小さくなる。結果として、被測定対象の状態を測定するときの測定時間が長くなっていた。
【0031】
測定時間の短縮化を目的として、照射するレーザー光を円状などに広げると、１ステップごとに必要とされる空間的な走査間隔が大きくなり、走査時間が短縮される。しかしながら、この場合、空間分解能が低下してガスの存在領域の特定が困難であった。
【0032】
本開示は、以上のような問題点を解決するために、被測定対象の状態を測定するときの測定時間を短縮可能な測定装置を提供することを目的とする。
【0033】
以下では、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態について主に説明する。
【0034】
【0035】
測定装置１は、光学系１０と、増幅部２０と、第１駆動部３０ａと、第２駆動部３０ｂと、変移部４０と、走査部５０と、記憶部６０と、入力部７０と、出力部８０と、制御部９０と、を有する。光学系１０は、照射部１１と受光部１２とを有する。制御部９０は、測定部９１と処理部９２とを有する。
【0036】
光学系１０に含まれる照射部１１は、半導体レーザーなどの光源１１１を有する。照射部１１は、照射部１１に含まれている任意の光学系を介し、被測定対象Ｓの存在領域を含む空間に向けて照射光Ｌを照射する。本開示において、「被測定対象Ｓ」は、測定装置１を用いた検知及び測定の対象となる任意の対象を含む。被測定対象Ｓは、例えば、ガスを含む。照射部１１は、照射光Ｌを被測定対象Ｓに向けて照射する。被測定対象Ｓは、例えば、壁などの背景物体Ｗと照射部１１との間の空間内に存在する。照射部１１によって照射される照射光Ｌの波長は、被測定対象Ｓが有する光吸収帯域に含まれる。本開示において、「光吸収帯域」は、例えば、可視領域及び赤外領域などに含まれる任意の波長領域を含む。照射部１１によって照射される照射光Ｌの波長は、被測定対象Ｓが吸収する波長を含む。
【0037】
照射部１１は、光源１１１に加えて、光源１１１から出射した照射光Ｌに光学的に作用するレンズ１１２を有する。レンズ１１２は、シリンドリカルレンズなどを含む。照射部１１は、光源１１１から出射した照射光Ｌがレンズ１１２を通過することで、一方向に長尺な照射形状を有する照射光Ｌを照射する。照射形状は、例えば、楕円形状を含む。
【0038】
光学系１０に含まれる受光部１２は、フォトダイオードなどの受光素子を含む光検出器１２１を有する。受光部１２は、照射部１１により被測定対象Ｓに照射された照射光Ｌに基づく被測定光を受光する。本開示において、「被測定光」は、照射部１１から照射された照射光Ｌに基づく背景物体Ｗからの散乱光又は反射光であって、被測定対象Ｓによる吸収を受けた光などを含む。受光部１２は、背景物体Ｗと受光部１２との間の空間内に存在する被測定対象Ｓを透過した被測定光を受光する。受光部１２によって受光可能な波長帯域の少なくとも一部は、被測定対象Ｓが有する光吸収帯域に含まれる。受光部１２が有する光検出器１２１は、被測定光の波長で検出感度を有する。
【0039】
受光部１２は、光検出器１２１に加えて、受光部１２に入射してきた被測定光に光学的に作用するレンズ１２２を有する。レンズ１２２は、集光レンズなどを含む。受光部１２は、照射部１１と同一側に配置されている。より具体的には、照射部１１は、被測定対象Ｓが背景物体Ｗと照射部１１との間に位置するように、被測定対象Ｓに対して背景物体Ｗと反対側に配置されている。同様に、受光部１２は、被測定対象Ｓが背景物体Ｗと受光部１２との間に位置するように、被測定対象Ｓに対して背景物体Ｗと反対側に配置されている。受光部１２は、被測定対象Ｓの背後に位置する背景物体Ｗで散乱又は反射した被測定光であって、被測定対象Ｓを透過した被測定光をレンズ１２２により集光し光検出器１２１の受光素子で検出することで受光する。
【0040】
増幅部２０は、受光部１２の光検出器１２１から出力された受光信号を増幅するアンプなどを含む。増幅部２０は、光検出器１２１からの受光信号を増幅して制御部９０に出力する。
【0041】
第１駆動部３０ａは、照射部１１の光源１１１を駆動するための駆動モジュールなどを含む。駆動モジュールは、例えば、半導体レーザーを駆動するためのドライバなどを含む。
【0042】
第２駆動部３０ｂは、変移部４０及び走査部５０の各々を駆動してその動作を制御するための駆動モジュールなどを含む。駆動モジュールは、変移部４０による光学系１０の回転を制御する第１アクチュエータ及び走査部５０による光学系１０の２次元での走査を制御する第２アクチュエータなどを含む。
【0043】
図２は、図１の変移部４０による光学系１０の動作の一例を示す模式図である。変移部４０は、照射部１１及び受光部１２を含む光学系１０の全体を回転させる回転機構などを含む。図２に一例として示されるように、変移部４０は、光学系１０の全体を（ａ）の状態から（ｂ）の状態へと９０°回転させる。変移部４０は、照射部１１の光軸及び受光部１２の光軸に平行となる回転軸周りに光学系１０の全体を回転させる。
【0044】
変移部４０は、図１及び図２の（ａ）において紙面手前側で上辺を構成するＡＢ線が９０°回転して紙面手前側の下辺となるように光学系１０の全体を回転させる。これにより、照射部１１から照射される楕円形状の照射光Ｌの長尺方向は、９０°回転する。図１及び図２を例に挙げると、照射光Ｌの長尺方向は、第１方向Ｄ１から第２方向Ｄ２へと回転する。
【0045】
本開示において、「第１方向Ｄ１」は、例えば、図１の縦方向に対応する。「第２方向Ｄ２」は、例えば、図１の紙面に直交する方向に対応する。以上のように、一例として、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは、互いに直交する。第１方向Ｄ１は、図２の（ａ）に示す状態にある光学系１０のｘｙｚ座標系において、ｙ軸に沿った方向となる。第２方向Ｄ２は、図２の（ａ）に示す状態にある光学系１０のｘｙｚ座標系において、ｘ軸に沿った方向となる。
【0046】
走査部５０は、照射部１１及び受光部１２を含む光学系１０の全体を２次元で走査する走査機構などを含む。走査部５０は、例えば、背景物体Ｗと光学系１０との間の距離を一定に維持しながら、図１の第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２へと光学系１０を移動させる。
【0047】
記憶部６０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置を含む。記憶部６０は、測定装置１の動作を実現するために必要な情報を記憶する。記憶部６０は、測定装置１の動作によって得られた情報を記憶する。例えば、記憶部６０は、システムプログラム、アプリケーションプログラム、及び通信などの任意の手段で取得される各種データなどを記憶する。
【0048】
記憶部６０は、主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能してもよい。記憶部６０は、測定装置１に内蔵されているものに限定されず、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などのデジタル入出力ポートなどによって接続されている外付け型の記憶装置を含んでもよい。
【0049】
入力部７０は、ユーザ入力を検出して、ユーザの操作に基づく入力情報を取得する１つ以上の入力インタフェースを含む。当該入力インタフェースは、物理キー、静電容量キー、出力部８０のディスプレイと一体的に設けられたタッチスクリーン、カメラなどの撮像モジュール、及び音声入力を受け付けるマイクロフォンなどを含む。
【0050】
出力部８０は、情報を出力してユーザに通知する１つ以上の出力インタフェースを含む。当該出力インタフェースは、情報を画像で出力するディスプレイ、情報を音で出力するスピーカ、及び情報を振動で出力するバイブレータなどを含む。
【0051】
制御部９０は、１つ以上のプロセッサを含む。本開示において、「プロセッサ」は、汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサであるが、これらに限定されない。制御部９０は、測定装置１を構成する各構成部と通信可能に接続され、測定装置１全体の動作を制御する。
【0052】
制御部９０に含まれる測定部９１は、増幅部２０により増幅された、光検出器１２１からの受光信号を取得する。測定部９１は、受光部１２での受光信号に基づいて被測定対象Ｓの状態を測定する。本開示において、「被測定対象Ｓの状態」は、被測定対象Ｓの有無及び被測定対象Ｓの濃度などを含む。測定部９１は、受光部１２での受光信号に基づいて、被測定対象Ｓの存在を検知したり、検知した被測定対象Ｓの濃度を測定したりする。測定部９１は、照射光Ｌに対する被測定対象Ｓの吸収特性に基づいて被測定対象Ｓの状態を測定する。以上に加えて、測定部９１は、被測定対象Ｓの状態の測定に関連する他の演算処理なども実行する。
【0053】
制御部９０に含まれる処理部９２は、測定部９１による被測定対象Ｓの状態の測定処理に必要な各種の制御処理を実行する。処理部９２は、処理部９２に通信可能に接続されている各構成部の動作を制御する。
【0054】
処理部９２は、第１駆動部３０ａを制御して照射部１１の光源１１１を動作させる。処理部９２は、第１駆動部３０ａを制御することで、照射部１１の光源１１１のオンオフを制御する。処理部９２は、第２駆動部３０ｂを制御して変移部４０を動作させる。処理部９２は、第２駆動部３０ｂを制御することで、変移部４０の回転機構を動作させ照射部１１及び受光部１２を含む光学系１０の全体を回転させる。
【0055】
処理部９２は、照射部１１の光源１１１をオンにし、変移部４０の回転機構を動作させることで、２つの異なる照射光Ｌを異なるタイミングで照射部１１から照射させる。照射部１１は、第１方向Ｄ１に長尺な第１照射形状を有する第１照射光Ｌ１及び第１方向Ｄ１と異なる第２方向Ｄ２に長尺な第２照射形状を有する第２照射光Ｌ２を含む照射光Ｌを被測定対象Ｓへ照射する。
【0056】
第１照射形状及び第２照射形状は、共に楕円形状を含む。第１照射形状は、第１方向Ｄ１に沿って長軸を有し、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に沿って短軸を有する楕円形状を含む。第２照射形状は、第２方向Ｄ２に沿って長軸を有し、第２方向Ｄ２に直交する第１方向Ｄ１に沿って短軸を有する楕円形状を含む。
【0057】
照射光Ｌの照射形状における長軸の長さと短軸の長さとの間の比を示すアスペクト比は、所定の条件に基づいて定められる。本開示において、「所定の条件」は、走査部５０の走査による照射光Ｌの移動速度、被測定対象Ｓが存在する領域を特定するときの精度、すなわち空間分解能、及び走査部５０の走査による照射光Ｌの全体の走査範囲などを含む。一例として、照射光Ｌの照射形状のアスペクト比は、１０以上であってもよい。
【0058】
変移部４０は、照射部１１から照射される照射光Ｌの長尺方向を第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２との間で変移させる。照射部１１は、図１及び図２の（ａ）において紙面手前側でＡＢ線が上辺を構成するときに、第１方向Ｄ１に長尺な第１照射形状を有する第１照射光Ｌ１を照射する。照射部１１は、変移部４０の動作によって光学系１０の全体が９０°回転し、図２の（ｂ）において紙面手前側でＡＢ線が下辺を構成するときに、第２方向Ｄ２に長尺な第２照射形状を有する第２照射光Ｌ２を照射する。
【0059】
照射部１１は、照射光Ｌが受光部１２の画角θ内で広がるように照射光Ｌを照射する。照射部１１は、受光部１２の画角θ内に第１照射形状が含まれるように、第１照射光Ｌ１を照射する。照射部１１は、受光部１２の画角θ内に第２照射形状が含まれるように、第２照射光Ｌ２を照射する。
【0060】
処理部９２は、第２駆動部３０ｂを制御して走査部５０を動作させる。処理部９２は、第２駆動部３０ｂを制御することで、走査部５０の走査機構を動作させ照射部１１及び受光部１２を含む光学系１０の全体を２次元で走査する。処理部９２は、照射部１１の光源１１１をオンにし、走査部５０の走査機構を動作させることで、照射光Ｌを所定の方向に走査させる。
【0061】
処理部９２は、変移部４０によって光学系１０の全体を回転させる前であって、照射部１１が第１照射光Ｌ１を照射しているとき、第１方向Ｄ１と交わる第１走査方向に第１照射光Ｌ１を走査させる。例えば、第１方向Ｄ１と第１走査方向とは、互いに直交する。第１走査方向は、一例として、第２方向Ｄ２に平行である。
【0062】
処理部９２は、変移部４０によって光学系１０の全体を回転させた後であって、照射部１１が第２照射光Ｌ２を照射しているとき、第２方向Ｄ２と交わる第２走査方向に第２照射光Ｌ２を走査させる。例えば、第２方向Ｄ２と第２走査方向とは、互いに直交する。第２走査方向は、一例として、第１方向Ｄ１に平行である。
【0063】
【0064】
走査部５０は、変移部４０によって光学系１０の全体を回転させる前であって、照射部１１が第１照射光Ｌ１を照射しているとき、第２方向Ｄ２に平行な第１走査方向に沿って第１照射光Ｌ１を走査する。初めに、走査部５０は、走査領域Ｒの上半部において、第１走査方向Ｘ１に沿って左から右に第１照射光Ｌ１を走査する。続いて、走査部５０は、走査領域Ｒの下半部において、第１走査方向Ｘ２に沿って右から左に折り返して第１照射光Ｌ１を走査する。
【0065】
走査部５０は、変移部４０によって光学系１０の全体を回転させた後であって、照射部１１が第２照射光Ｌ２を照射しているとき、第１方向Ｄ１に平行な第２走査方向に沿って第２照射光Ｌ２を走査する。初めに、走査部５０は、走査領域Ｒの左側部において、第２走査方向Ｙ１に沿って上から下に第２照射光Ｌ２を走査する。続いて、走査部５０は、走査領域Ｒの中央部において、第２走査方向Ｙ２に沿って下から上に折り返して第２照射光Ｌ２を走査する。最後に、走査部５０は、走査領域Ｒの右側部において、第２走査方向Ｙ３に沿って上から下に折り返して第２照射光Ｌ２を走査する。
【0066】
走査部５０による照射光Ｌの走査中に被測定対象Ｓが存在すると、被測定対象Ｓの濃度に応じて照射光Ｌが吸収される。測定部９１は、このような照射光Ｌの吸収による被測定光の光強度変化を反映した受光信号を、増幅部２０を介して受光部１２から取得し、被測定対象Ｓの状態を測定する。例えば、測定部９１は、被測定対象Ｓの存在を検知する。測定部９１は、第１走査方向に第１照射光Ｌ１を走査させたときの被測定対象Ｓの第１検知領域Ｒ１と、第２走査方向に第２照射光Ｌ２を走査させたときの被測定対象Ｓの第２検知領域Ｒ２と、の間の交差領域Ｒ３を被測定対象Ｓの存在領域として特定する。測定部９１は、例えば、変移部４０の回転機構の角度及び走査部５０の走査機構の移動量などの必要な情報を処理部９２から取得して、被測定対象Ｓの第１検知領域Ｒ１及び第２検知領域Ｒ２を特定し、交差領域Ｒ３を特定する。
【0067】
処理部９２は、測定部９１によって特定された存在領域を含む可視画像において当該存在領域を他の領域と異なる態様で出力部８０のディスプレイに表示させる。可視画像は、光学系１０に隣接して配置されている任意の撮像モジュールを用いて、光学系１０に基づく被測定対象Ｓの状態の測定と並行して撮像される。処理部９２は、当該撮像モジュールから任意の方法で可視画像を取得する。処理部９２は、取得された可視画像に測定部９１によって特定された存在領域を重ね合わせる。処理部９２は、例えば、可視画像において当該存在領域を強調表示した状態で出力部８０のディスプレイに表示させる。
【0068】
以上のような一実施形態に係る測定装置１によれば、被測定対象Ｓの状態を測定するときの測定時間を短縮可能である。測定装置１は、第１方向Ｄ１に長尺な第１照射形状を有する第１照射光Ｌ１を第１方向Ｄ１と交わる第１走査方向に走査し、第１方向Ｄ１と異なる第２方向Ｄ２に長尺な第２照射形状を有する第２照射光Ｌ２を第２方向Ｄ２と交わる第２走査方向に走査する。これにより、スポット状のレーザー光を照射する従来技術と比較して、照射光Ｌが走査の１ステップごとに照射する領域が増大する。したがって、１ステップごとに必要とされる空間的な走査間隔も大きくなる。結果として、測定装置１は、走査時間を短縮して、被測定対象Ｓの状態の測定処理を高速化可能である。
【0069】
測定装置１は、照射部１１から照射される照射光Ｌの長尺方向を第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２との間で変移させる変移部４０をさらに有する。これにより、測定装置１は、複数の照射部１１を必要とせずに、一方向に長尺な照射形状を有する照射光Ｌを照射する単一の照射部１１を用いて、複数の異なる方向に長尺な照射形状をそれぞれ有する複数の照射光Ｌを異なるタイミングで照射可能である。例えば、測定装置１は、第１方向Ｄ１に長尺な第１照射形状を有する第１照射光Ｌ１及び第１方向Ｄ１と異なる第２方向Ｄ２に長尺な第２照射形状を有する第２照射光Ｌ２を異なるタイミングで照射可能である。
【0070】
測定装置１の変移部４０は、照射部１１及び受光部１２を含む光学系１０の全体を回転させる。これにより、測定装置１は、照射部１１の回転と同期して受光部１２も回転させることが可能である。測定装置１は、被測定対象Ｓの状態の測定に用いる光学系１０の内部において照射部１１と受光部１２との間の相対的な配置関係を維持した状態で照射光Ｌの照射形状を回転させることが可能である。
【0071】
測定装置１の照射部１１は、照射光Ｌが受光部１２の画角θ内で広がるように照射光Ｌを照射する。これにより、測定装置１は、被測定対象Ｓに照射された照射光Ｌに基づく被測定光を漏れなく受光することが可能となる。例えば、測定装置１は、受光部１２の画角θの中央部に照射光Ｌを照射すると、被測定光の全体を漏れなくより確実に受光することが可能である。このとき、測定装置１は、照射光Ｌが有する照射形状の長尺方向の幅を最も長くすることができる。測定装置１は、光学系１０の全体を走査部５０により走査することで、照射部１１と受光部１２との間の相対的な配置関係を維持し、受光部１２の画角θの中央部に照射光Ｌを常時照射しながら照射光Ｌを効果的に走査することも可能となる。
【0072】
測定装置１の制御部９０は、第１走査方向に第１照射光Ｌ１を走査させたときの被測定対象Ｓの第１検知領域Ｒ１と、第２走査方向に第２照射光Ｌ２を走査させたときの被測定対象Ｓの第２検知領域Ｒ２と、の間の交差領域Ｒ３を被測定対象Ｓの存在領域として特定する。これにより、測定装置１は、被測定対象Ｓが存在する領域を容易に特定可能である。測定装置１は、交差領域Ｒ３によって領域を小さく狭めることで空間分解能を向上させることが可能となる。測定装置１は、被測定対象Ｓの状態を測定するときの測定時間の短縮と空間分解能の向上とを両立可能である。
【0073】
測定装置１の制御部９０は、被測定対象Ｓの存在領域を含む可視画像において存在領域を他の領域と異なる態様で表示させる。これにより、測定装置１は、被測定対象Ｓが存在している領域を、可視画像上で明確に示すことができる。ユーザは、測定装置１の出力部８０に表示された可視画像上で被測定対象Ｓが存在している領域を容易に確認することができる。ユーザは、ガスなどの目に見えない被測定対象Ｓであっても、測定装置１による測定処理及び出力処理に基づいて、その存在を視覚的に容易に確認可能である。
【0074】
測定装置１は、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とが互いに直交することで、長尺方向が互いに直交する第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２に基づいて、被測定対象Ｓの状態を測定可能である。測定装置１は、走査部５０を用いた照射光Ｌの走査において、矩形状の２次元平面上での走査を容易にする。
【0075】
測定装置１は、第１方向Ｄ１と第１走査方向とが互いに直交することで、第１照射光Ｌ１の長尺方向に直交する方向に第１照射光Ｌ１を走査可能である。測定装置１は、走査部５０を用いた第１照射光Ｌ１の走査において、矩形状の２次元平面の一の軸方向に沿って当該２次元平面上を隙間なく走査することも可能となる。
【0076】
測定装置１は、第２方向Ｄ２と第２走査方向とが互いに直交することで、第２照射光Ｌ２の長尺方向に直交する方向に第２照射光Ｌ２を走査可能である。測定装置１は、走査部５０を用いた第２照射光Ｌ２の走査において、矩形状の２次元平面の他の軸方向に沿って当該２次元平面上を隙間なく走査することも可能となる。
【0077】
測定装置１の制御部９０は、照射光Ｌに対する被測定対象Ｓの吸収特性に基づいて被測定対象Ｓの状態を測定する。これにより、測定装置１は、被測定対象Ｓの有無及び被測定対象Ｓの濃度を精度良く測定したり、被測定対象Ｓの光吸収スペクトルを正確に算出したりすることも可能である。
【0078】
測定装置１の受光部１２は、照射部１１と同一側に配置され、被測定対象Ｓの背後に位置する背景物体Ｗで散乱又は反射した被測定光を受光する。これにより、測定装置１は、照射部１１及び受光部１２を背景物体Ｗに対して同一側に配置して光学系１０を一体的に構成することが可能である。したがって、測定装置１は、装置全体をコンパクトに構成することも可能である。
【0079】
測定装置１は、第１照射形状及び第２照射形状が共に楕円形状を含むことで、一方向に長尺な照射形状を有する照射光Ｌをシリンドリカルレンズなどに基づいて容易に生成することができる。
【0080】
本開示は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。したがって、先の記述は例示的であり、これに限定されない。開示の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるとする。
【0081】
例えば、上述した各構成部の形状、大きさ、配置、向き、及び個数は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の形状、大きさ、配置、向き、及び個数は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。図示した測定装置１の各構成要素は機能概念的なものであり、各構成要素の具体的形態は図示のものに限定されない。
【0082】
上述した各構成部などに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部などを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【0083】
例えば、上記実施形態では、測定装置１は、照射部１１と第１駆動部３０ａとを互いに異なる構成部として有しているが、これに限定されない。測定装置１は、照射部１１と第１駆動部３０ａとを１つの構成部としてまとめて有してもよい。例えば、測定装置１は、照射部１１にドライバの機能をまとめて構成してもよいし、第１駆動部３０ａに光源１１１の機能をまとめて、光ファイバなどの導光部材を用いて照射光Ｌをレンズ１１２まで導いてもよい。
【0084】
上記実施形態では、測定装置１は、受光部１２と増幅部２０とを互いに異なる構成部として有しているが、これに限定されない。測定装置１は、受光部１２と増幅部２０とを１つの構成部としてまとめて有してもよい。
【0085】
上記実施形態では、測定装置１は、変移部４０と第２駆動部３０ｂとを互いに異なる構成部として有しているが、これに限定されない。測定装置１は、変移部４０と第２駆動部３０ｂとを１つの構成部としてまとめて有してもよい。
【0086】
上記実施形態では、測定装置１は、走査部５０と第２駆動部３０ｂとを互いに異なる構成部として有しているが、これに限定されない。測定装置１は、走査部５０と第２駆動部３０ｂとを１つの構成部としてまとめて有してもよい。
【0087】
上記実施形態では、測定装置１は、変移部４０と走査部５０とを互いに異なる構成部として有しているが、これに限定されない。測定装置１は、変移部４０と走査部５０とを１つの構成部としてまとめて有してもよい。
【0088】
上記実施形態では、測定装置１は、第２駆動部３０ｂと処理部９２とを互いに異なる構成部として有しているが、これに限定されない。測定装置１は、第２駆動部３０ｂと処理部９２とを１つの構成部としてまとめて有してもよい。
【0089】
上記実施形態では、測定装置１は、測定部９１と処理部９２とを互いに異なる構成部として有しているが、これに限定されない。測定装置１は、測定部９１と処理部９２とを１つの構成部としてまとめて有してもよい。
【0090】
上記実施形態で説明した測定部９１の機能の少なくとも一部が処理部９２によって実現されてもよいし、処理部９２の機能の少なくとも一部が測定部９１によって実現されてもよい。
【0091】
図４は、本開示の第１変形例に係る測定装置１の構成の一例を示す模式図である。上記実施形態では、変移部４０は、照射部１１及び受光部１２を含む光学系１０の全体を回転させると説明したが、これに限定されない。図４に示されるように、変移部４０は、光学系１０全体ではなく光学系１０のうち照射部１１のみに対して配置されていてもよい。変移部４０は、光学系１０のうち照射部１１の全体を回転させてもよい。
【0092】
測定装置１は、光学系１０のうち照射部１１の全体を回転させることで、光学系１０の全体を回転させるときと比較して、回転動作を行う構成部をよりコンパクトにすることができる。測定装置１は、よりコンパクトな動作で、照射光Ｌの照射形状を回転させることができる。
【0093】
以上に限定されず、変移部４０は、照射部１１において光源１１１に対し配置されているレンズ１１２を回転させてもよい。これにより、測定装置１は、光学系１０の全体又は照射部１１の全体を回転させるときと比較して、回転動作を行う構成部をさらにコンパクトにすることができる。測定装置１は、さらにコンパクトな動作で、照射光Ｌの照射形状を回転させることができる。
【0094】
図１に示す上記の実施形態及び図４に示す上記の第１変形例において、変移部４０が照射光Ｌの照射形状を回転させるときの角度は、９０°に限定されず、任意の他の値であってもよい。このような場合であっても、走査部５０は、回転角度ごとに、照射光Ｌの照射形状の長尺方向に直交する方向に照射光Ｌを走査してもよい。
【0095】
上記実施形態及び上記第１変形例では、走査部５０は、図３に示されるように走査領域Ｒの一端から他端まで順に照射光Ｌを走査すると説明したがこれに限定されない。測定装置１は、第２方向Ｄ２に平行な第１走査方向に沿って走査部５０が第１照射光Ｌ１を走査し、被測定対象Ｓを測定部９１が検知すると、変移部４０を用いて照射光Ｌの照射形状を直ちに回転させてもよい。測定装置１は、検知した領域の近傍で第２走査方向に沿って第２照射光Ｌ２を走査してもよい。これにより、測定装置１は、被測定対象Ｓが存在する領域をより短時間で特定可能である。
【0096】
上記実施形態及び上記第１変形例では、測定装置１の照射部１１は、照射光Ｌが受光部１２の画角θ内で広がるように照射光Ｌを照射すると説明したが、これに限定されない。測定装置１は、被測定対象Ｓの状態を測定可能であれば、照射光Ｌの一部が受光部１２の画角θ外で広がるように照射光Ｌを照射してもよい。
【0097】
上記実施形態及び上記第１変形例では、測定装置１の制御部９０は、第１検知領域Ｒ１と第２検知領域Ｒ２との間の交差領域Ｒ３を被測定対象Ｓの存在領域として特定すると説明したが、これに限定されない。測定装置１は、このような演算処理を実行しなくてもよい。
【0098】
上記実施形態及び上記第１変形例では、測定装置１の制御部９０は、被測定対象Ｓの存在領域を含む可視画像において当該存在領域を他の領域と異なる態様で表示させると説明したが、これに限定されない。測定装置１は、このような出力処理を実行しなくてもよい。
【0099】
上記実施形態及び上記第１変形例では、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは、互いに直交すると説明したが、これに限定されない。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは、互いに直交しなくてもよい。
【0100】
上記実施形態及び上記第１変形例では、第１方向Ｄ１と第１走査方向とは、互いに直交すると説明したが、これに限定されない。第１方向Ｄ１と第１走査方向とは、互いに直交しなくてもよい。
【0101】
上記実施形態及び上記第１変形例では、第２方向Ｄ２と第２走査方向とは、互いに直交すると説明したが、これに限定されない。第２方向Ｄ２と第２走査方向とは、互いに直交しなくてもよい。
【0102】
上記実施形態及び上記第１変形例では、測定装置１の制御部９０は、照射光Ｌに対する被測定対象Ｓの吸収特性に基づいて被測定対象Ｓの状態を測定すると説明したが、これに限定されない。測定装置１は、照射光Ｌに対する被測定対象Ｓの散乱特性及び反射特性などに基づいて被測定対象Ｓの状態を測定してもよい。
【0103】
上記実施形態及び上記第１変形例では、受光部１２は、照射部１１と同一側に配置され、被測定対象Ｓの背後に位置する背景物体Ｗで散乱又は反射した被測定光を受光すると説明したが、これに限定されない。受光部１２は、被測定対象Ｓを挟んで照射部１１と対向するように配置されていてもよい。このとき、受光部１２は、照射部１１から照射された照射光Ｌが被測定対象Ｓを透過することで得られる被測定光を受光してもよい。
【0104】
上記実施形態及び上記第１変形例では、第１照射形状及び第２照射形状は、共に楕円形状を含むと説明したが、これに限定されない。第１照射形状及び第２照射形状のいずれか一方のみが、楕円形状を含んでもよい。又は、第１照射形状及び第２照射形状は、いずれも楕円形状とは異なる他の形状を含んでもよい。他の形状は、例えば、ライン形状を含んでもよい。
【0105】
上記実施形態及び上記第１変形例では、走査部５０は、背景物体Ｗと光学系１０との間の距離を一定に維持しながら、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２へと光学系１０を移動させると説明したが、これに限定されない。走査部５０は、照射光Ｌの走査にあたり、背景物体Ｗと光学系１０との間の距離を一定に維持しなくてもよい。走査部５０は、例えば、支点を中心に、パン方向となる第２方向Ｄ２及びチルト方向となる第１方向Ｄ１のそれぞれで光学系１０を回動させることが可能なパンチルト機構を含んでもよい。
【0106】
上記実施形態及び上記第１変形例では、背景物体Ｗは、平面を有する壁として説明したが、これに限定されない。背景物体Ｗは、壁以外の任意の物体であってもよいし、平面を有していなくてもよい。
【0107】
図５は、本開示の第２変形例に係る測定装置１の構成の一例を示す模式図である。上記実施形態では、測定装置１は、一方向に長尺な照射形状を有する照射光Ｌの長尺方向を第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２との間で変移させる変移部４０をさらに有すると説明したが、これに限定されない。測定装置１は、変移部４０を有さなくてもよい。このとき、測定装置１の照射部１１は、第１照射光Ｌ１を照射する第１照射部１１ａと第２照射光Ｌ２を照射する第２照射部１１ｂとを有してもよい。
【0108】
第１光学系１０ａに含まれる第１照射部１１ａは、半導体レーザーなどの第１光源１１１ａを有する。第１照射部１１ａは、第１照射部１１ａに含まれている任意の光学系を介し、被測定対象Ｓの存在領域を含む空間に向けて第１照射光Ｌ１を照射する。第１照射部１１ａによって照射される第１照射光Ｌ１の波長は、被測定対象Ｓが有する光吸収帯域に含まれる。第１照射部１１ａによって照射される第１照射光Ｌ１の波長は、被測定対象Ｓが吸収する波長を含む。
【0109】
第１照射部１１ａは、第１光源１１１ａに加えて、第１光源１１１ａから出射した照射光Ｌに光学的に作用する第１レンズ１１２ａを有する。第１レンズ１１２ａは、シリンドリカルレンズなどを含む。第１照射部１１ａは、第１光源１１１ａから出射した照射光Ｌが第１レンズ１１２ａを通過することで、第１方向Ｄ１に長尺な照射形状を有する第１照射光Ｌ１を照射する。
【0110】
第２光学系１０ｂに含まれる第２照射部１１ｂは、半導体レーザーなどの第２光源１１１ｂを有する。第２照射部１１ｂは、第２照射部１１ｂに含まれている任意の光学系を介し、被測定対象Ｓの存在領域を含む空間に向けて第２照射光Ｌ２を照射する。第２照射部１１ｂによって照射される第２照射光Ｌ２の波長は、被測定対象Ｓが有する光吸収帯域に含まれる。第２照射部１１ｂによって照射される第２照射光Ｌ２の波長は、被測定対象Ｓが吸収する波長を含む。
【0111】
第２照射部１１ｂは、第２光源１１１ｂに加えて、第２光源１１１ｂから出射した照射光Ｌに光学的に作用する第２レンズ１１２ｂを有する。第２レンズ１１２ｂは、シリンドリカルレンズなどを含む。第２照射部１１ｂは、第２光源１１１ｂから出射した照射光Ｌが第２レンズ１１２ｂを通過することで、第２方向Ｄ２に長尺な照射形状を有する第２照射光Ｌ２を照射する。
【0112】
以上のような照射部１１の構成に伴って、測定装置１の受光部１２は、第１光学系１０ａに含まれる第１受光部１２ａと第２光学系１０ｂに含まれる第２受光部１２ｂとを有してもよい。
【0113】
第１光学系１０ａに含まれる第１受光部１２ａは、フォトダイオードなどの受光素子を含む第１光検出器１２１ａを有する。第１受光部１２ａは、第１照射部１１ａにより被測定対象Ｓに照射された第１照射光Ｌ１に基づく第１被測定光を受光する。第１受光部１２ａによって受光可能な波長帯域の少なくとも一部は、被測定対象Ｓが有する光吸収帯域に含まれる。第１受光部１２ａが有する第１光検出器１２１ａは、第１被測定光の波長で検出感度を有する。
【0114】
第１受光部１２ａは、第１光検出器１２１ａに加えて、第１受光部１２ａに入射してきた第１被測定光に光学的に作用する第１レンズ１２２ａを有する。第１レンズ１２２ａは、集光レンズなどを含む。第１受光部１２ａは、第１照射部１１ａと同一側に配置されている。第１受光部１２ａは、第１被測定光を第１レンズ１２２ａにより集光し第１光検出器１２１ａの受光素子で検出することで受光する。
【0115】
第２光学系１０ｂに含まれる第２受光部１２ｂは、フォトダイオードなどの受光素子を含む第２光検出器１２１ｂを有する。第２受光部１２ｂは、第２照射部１１ｂにより被測定対象Ｓに照射された第２照射光Ｌ２に基づく第２被測定光を受光する。第２受光部１２ｂによって受光可能な波長帯域の少なくとも一部は、被測定対象Ｓが有する光吸収帯域に含まれる。第２受光部１２ｂが有する第２光検出器１２１ｂは、第２被測定光の波長で検出感度を有する。
【0116】
第２受光部１２ｂは、第２光検出器１２１ｂに加えて、第２受光部１２ｂに入射してきた第２被測定光に光学的に作用する第２レンズ１２２ｂを有する。第２レンズ１２２ｂは、集光レンズなどを含む。第２受光部１２ｂは、第２照射部１１ｂと同一側に配置されている。第２受光部１２ｂは、第２被測定光を第２レンズ１２２ｂにより集光し第２光検出器１２１ｂの受光素子で検出することで受光する。
【0117】
第１照射部１１ａは、第１照射光Ｌ１が第１受光部１２ａの第１画角θ１内で広がるように第１照射光Ｌ１を照射する。第１照射部１１ａは、第１受光部１２ａの第１画角θ１内に第１照射形状が含まれるように、第１照射光Ｌ１を照射する。
【0118】
第２照射部１１ｂは、第２照射光Ｌ２が第２受光部１２ｂの第２画角θ２内で広がるように第２照射光Ｌ２を照射する。第２照射部１１ｂは、第２受光部１２ｂの第２画角θ２内に第２照射形状が含まれるように、第２照射光Ｌ２を照射する。
【0119】
測定装置１は、第１受光部１２ａに対して第１増幅部２０ａを有し、第２受光部１２ｂに対して第２増幅部２０ｂを有してもよい。第１増幅部２０ａ及び第２増幅部２０ｂの各々の構成及び機能は、上記実施形態における増幅部２０と同一である。
【0120】
測定装置１は、第１照射部１１ａに対する第１駆動部３０ａに加えて、第２照射部１１ｂに対し第３駆動部３０ｃを有してもよい。第３駆動部３０ｃの構成及び機能は、第１駆動部３０ａと同一である。
【0121】
測定装置１の第２駆動部３０ｂは、第１光学系１０ａの全体を走査する第１走査部５０ａを駆動してその動作を制御するための第１駆動モジュールなどを含んでもよい。第１駆動モジュールは、第１走査部５０ａによる第１光学系１０ａの２次元での走査を制御する第１アクチュエータなどを含んでもよい。測定装置１の第２駆動部３０ｂは、第２光学系１０ｂの全体を走査する第２走査部５０ｂを駆動してその動作を制御するための第２駆動モジュールなどを含んでもよい。第２駆動モジュールは、第２走査部５０ｂによる第２光学系１０ｂの２次元での走査を制御する第２アクチュエータなどを含んでもよい。
【0122】
第１走査部５０ａは、第１照射部１１ａ及び第１受光部１２ａを含む第１光学系１０ａの全体を２次元で走査する第１走査機構などを含んでもよい。第１走査部５０ａは、例えば、背景物体Ｗと第１光学系１０ａとの間の距離を一定に維持しながら、図５の第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２へと第１光学系１０ａを移動させてもよい。
【0123】
第２走査部５０ｂは、第２照射部１１ｂ及び第２受光部１２ｂを含む第２光学系１０ｂの全体を２次元で走査する第２走査機構などを含んでもよい。第２走査部５０ｂは、例えば、背景物体Ｗと第２光学系１０ｂとの間の距離を一定に維持しながら、図５の第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２へと第２光学系１０ｂを移動させてもよい。
【0124】
制御部９０は、上記実施形態と同様の構成及び機能を有する処理部９２に加えて、第１測定部９１ａ及び第２測定部９１ｂを有してもよい。
【0125】
第１測定部９１ａは、第１受光部１２ａでの第１受光信号に基づいて被測定対象Ｓの状態を測定する。第１測定部９１ａは、第１受光部１２ａでの第１受光信号に基づいて、被測定対象Ｓの存在を検知したり、検知した被測定対象Ｓの濃度を測定したりする。第１測定部９１ａは、第１照射光Ｌ１に対する被測定対象Ｓの吸収特性に基づいて被測定対象Ｓの状態を測定する。以上に加えて、第１測定部９１ａは、被測定対象Ｓの状態の測定に関連する他の演算処理なども実行する。
【0126】
第２測定部９１ｂは、第２受光部１２ｂでの第２受光信号に基づいて被測定対象Ｓの状態を測定する。第２測定部９１ｂは、第２受光部１２ｂでの第２受光信号に基づいて、被測定対象Ｓの存在を検知したり、検知した被測定対象Ｓの濃度を測定したりする。第２測定部９１ｂは、第２照射光Ｌ２に対する被測定対象Ｓの吸収特性に基づいて被測定対象Ｓの状態を測定する。以上に加えて、第２測定部９１ｂは、被測定対象Ｓの状態の測定に関連する他の演算処理なども実行する。
【0127】
処理部９２は、第１走査方向に第１照射光Ｌ１を走査させたときの被測定対象Ｓの第１検知領域Ｒ１を第１測定部９１ａから取得する。処理部９２は、第２走査方向に第２照射光Ｌ２を走査させたときの被測定対象Ｓの第２検知領域Ｒ２を第２測定部９１ｂから取得する。処理部９２は、第１検知領域Ｒ１と第２検知領域Ｒ２との間の交差領域Ｒ３を被測定対象Ｓの存在領域として特定する。
【0128】
処理部９２は、第１駆動部３０ａを制御して第１照射部１１ａの第１光源１１１ａを動作させるときに、第１光源１１１ａから照射される第１照射光Ｌ１の波長を第１周波数で変調させる。同様に、処理部９２は、第３駆動部３０ｃを制御して第２照射部１１ｂの第２光源１１１ｂを動作させるときに、第２光源１１１ｂから照射される第２照射光Ｌ２の波長を第２周波数で変調させる。第１周波数と第２周波数とは、互いに異なる値である。
【0129】
このとき、第１測定部９１ａは、第１受光部１２ａでの第１受光信号に基づいて被測定対象Ｓの状態を測定するときに、第１測定部９１ａが有する第１ロックインアンプなどに基づいて、第１受光信号のうち第１周波数に応じた受光信号のみを抽出する。第２測定部９１ｂは、第２受光部１２ｂでの第２受光信号に基づいて被測定対象Ｓの状態を測定するときに、第２測定部９１ｂが有する第２ロックインアンプなどに基づいて、第２受光信号のうち第２周波数に応じた受光信号のみを抽出する。
【0130】
測定装置１は、以上のようなロックインアンプを用いた処理により、第１照射光Ｌ１の波長と第２照射光Ｌ２の波長とが互いに同一であったとしても、第１測定部９１ａ及び第２測定部９１ｂの各々において、必要な受光信号のみを正確に取得する。例えば、測定装置１は、第１照射光Ｌ１に基づく第１被測定光を第１受光部１２ａで受光するときに第２照射光Ｌ２に基づく第２被測定光が混在しても、第１測定部９１ａにおいて第１周波数に応じた第１被測定光の受光信号のみを抽出可能である。同様に、測定装置１は、第２照射光Ｌ２に基づく第２被測定光を第２受光部１２ｂで受光するときに第１照射光Ｌ１に基づく第１被測定光が混在しても、第２測定部９１ｂにおいて第２周波数に応じた第２被測定光の受光信号のみを抽出可能である。
【0131】
これにより、測定装置１は、第１照射光Ｌ１の波長と第２照射光Ｌ２の波長とが互いに同一であったとしても、一方に基づく受光信号と他方に基づく受光信号とを互いに正確に区別して、被測定対象Ｓの存在領域となる交差領域Ｒ３を精度良く特定可能である。
【0132】
図５に示す第２変形例では、測定装置１は、第１測定部９１ａと第２測定部９１ｂとを互いに異なる構成部として有しているが、これに限定されない。測定装置１は、第１測定部９１ａと第２測定部９１ｂとを１つの測定部９１としてまとめて有してもよい。
【0133】
以上のような第２変形例に係る測定装置１は、回転機構などを含む変移部４０を省略して、２つの照射部１１に基づき第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を安定して同時に照射可能である。測定装置１は、照射部１１及び受光部１２を含む光学系１０を回転させることなく光学系１０内での照射部１１及び受光部１２の配置を常に固定した状態で、２つの照射部１１に基づき第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を安定して照射可能である。
【0134】
上記第２変形例では、第１走査部５０ａは、背景物体Ｗと第１光学系１０ａとの間の距離を一定に維持しながら、図５の第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２へと第１光学系１０ａを移動させると説明したが、これに限定されない。第１走査部５０ａは、第１照射光Ｌ１の走査にあたり、背景物体Ｗと第１光学系１０ａとの間の距離を一定に維持しなくてもよい。第１走査部５０ａは、例えば、支点を中心に、パン方向となる第２方向Ｄ２及びチルト方向となる第１方向Ｄ１のそれぞれで第１光学系１０ａを回動させることが可能なパンチルト機構を含んでもよい。
【0135】
上記第２変形例では、第２走査部５０ｂは、背景物体Ｗと第２光学系１０ｂとの間の距離を一定に維持しながら、図５の第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２へと第２光学系１０ｂを移動させると説明したが、これに限定されない。第２走査部５０ｂは、第２照射光Ｌ２の走査にあたり、背景物体Ｗと第２光学系１０ｂとの間の距離を一定に維持しなくてもよい。第２走査部５０ｂは、例えば、支点を中心に、パン方向となる第２方向Ｄ２及びチルト方向となる第１方向Ｄ１のそれぞれで第２光学系１０ｂを回動させることが可能なパンチルト機構を含んでもよい。
【0136】
以下に本開示の実施形態の一部について例示する。しかしながら、本開示の実施形態はこれらに限定されない点に留意されたい。
［付記１］
第１方向に長尺な第１照射形状を有する第１照射光及び前記第１方向と異なる第２方向に長尺な第２照射形状を有する第２照射光を含む照射光を照射する照射部と、
前記照射光に基づく被測定光を受光する受光部と、
前記受光部での受光信号に基づいて被測定対象の状態を測定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１方向と交わる第１走査方向に前記第１照射光を走査させ、前記第２方向と交わる第２走査方向に前記第２照射光を走査させる、
測定装置。
［付記２］
付記１に記載の測定装置であって、
前記照射部は、一方向に長尺な照射形状を有する前記照射光を照射し、
前記照射部から照射される前記照射光の長尺方向を前記第１方向と前記第２方向との間で変移させる変移部をさらに備える、
測定装置。
［付記３］
付記２に記載の測定装置であって、
前記変移部は、前記照射部及び前記受光部を含む光学系の全体を回転させる、
測定装置。
［付記４］
付記２に記載の測定装置であって、
前記変移部は、前記照射部の全体を回転させる、
測定装置。
［付記５］
付記２に記載の測定装置であって、
前記変移部は、前記照射部において光源に対し配置されているレンズを回転させる、
測定装置。
［付記６］
付記１に記載の測定装置であって、
前記照射部は、前記第１照射光を照射する第１照射部と前記第２照射光を照射する第２照射部とを有する、
測定装置。
［付記７］
付記１乃至６のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記照射部は、前記照射光が前記受光部の画角内で広がるように前記照射光を照射する、
測定装置。
［付記８］
付記１乃至７のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記第１走査方向に前記第１照射光を走査させたときの前記被測定対象の第１検知領域と、前記第２走査方向に前記第２照射光を走査させたときの前記被測定対象の第２検知領域と、の間の交差領域を前記被測定対象の存在領域として特定する、
測定装置。
［付記９］
付記８に記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記存在領域を含む可視画像において前記存在領域を他の領域と異なる態様で表示させる、
測定装置。
［付記１０］
付記１乃至９のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記第１方向と前記第２方向とは、互いに直交する、
測定装置。
［付記１１］
付記１乃至１０のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記第１方向と前記第１走査方向とは、互いに直交する、
測定装置。
［付記１２］
付記１乃至１１のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記第２方向と前記第２走査方向とは、互いに直交する、
測定装置。
［付記１３］
付記１乃至１２のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記照射光に対する前記被測定対象の吸収特性に基づいて前記被測定対象の状態を測定する、
測定装置。
［付記１４］
付記１乃至１３のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記受光部は、前記照射部と同一側に配置され、前記被測定対象の背後に位置する背景物体で散乱又は反射した前記被測定光を受光する、
測定装置。
［付記１５］
付記１乃至１４のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記第１照射形状及び前記第２照射形状の少なくとも一方は、楕円形状を含む、
測定装置。
［付記１］
第１方向に長尺な第１照射形状を有する第１照射光及び前記第１方向と異なる第２方向に長尺な第２照射形状を有する第２照射光を含む照射光を照射する照射部と、
前記照射光に基づく被測定光を受光する受光部と、
前記受光部での受光信号に基づいて被測定対象の状態を測定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１方向と交わる第１走査方向に前記第１照射光を走査させ、前記第２方向と交わる第２走査方向に前記第２照射光を走査させる、
測定装置。
［付記２］
付記１に記載の測定装置であって、
前記照射部は、一方向に長尺な照射形状を有する前記照射光を照射し、
前記照射部から照射される前記照射光の長尺方向を前記第１方向と前記第２方向との間で変移させる変移部をさらに備える、
測定装置。
［付記３］
付記２に記載の測定装置であって、
前記変移部は、前記照射部及び前記受光部を含む光学系の全体を回転させる、
測定装置。
［付記４］
付記２に記載の測定装置であって、
前記変移部は、前記照射部の全体を回転させる、
測定装置。
［付記５］
付記２に記載の測定装置であって、
前記変移部は、前記照射部において光源に対し配置されているレンズを回転させる、
測定装置。
［付記６］
付記１に記載の測定装置であって、
前記照射部は、前記第１照射光を照射する第１照射部と前記第２照射光を照射する第２照射部とを有する、
測定装置。
［付記７］
付記１乃至６のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記照射部は、前記照射光が前記受光部の画角内で広がるように前記照射光を照射する、
測定装置。
［付記８］
付記１乃至７のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記第１走査方向に前記第１照射光を走査させたときの前記被測定対象の第１検知領域と、前記第２走査方向に前記第２照射光を走査させたときの前記被測定対象の第２検知領域と、の間の交差領域を前記被測定対象の存在領域として特定する、
測定装置。
［付記９］
付記８に記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記存在領域を含む可視画像において前記存在領域を他の領域と異なる態様で表示させる、
測定装置。
［付記１０］
付記１乃至９のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記第１方向と前記第２方向とは、互いに直交する、
測定装置。
［付記１１］
付記１乃至１０のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記第１方向と前記第１走査方向とは、互いに直交する、
測定装置。
［付記１２］
付記１乃至１１のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記第２方向と前記第２走査方向とは、互いに直交する、
測定装置。
［付記１３］
付記１乃至１２のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記制御部は、前記照射光に対する前記被測定対象の吸収特性に基づいて前記被測定対象の状態を測定する、
測定装置。
［付記１４］
付記１乃至１３のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記受光部は、前記照射部と同一側に配置され、前記被測定対象の背後に位置する背景物体で散乱又は反射した前記被測定光を受光する、
測定装置。
［付記１５］
付記１乃至１４のいずれか１つに記載の測定装置であって、
前記第１照射形状及び前記第２照射形状の少なくとも一方は、楕円形状を含む、
測定装置。
【符号の説明】
【0137】
１ 測定装置
１０ 光学系
１０ａ 第１光学系
１０ｂ 第２光学系
１１ 照射部
１１ａ 第１照射部
１１ｂ 第２照射部
１１１ 光源
１１１ａ 第１光源
１１１ｂ 第２光源
１１２ レンズ
１１２ａ 第１レンズ
１１２ｂ 第２レンズ
１２ 受光部
１２ａ 第１受光部
１２ｂ 第２受光部
１２１ 光検出器
１２１ａ 第１光検出器
１２１ｂ 第２光検出器
１２２ レンズ
１２２ａ 第１レンズ
１２２ｂ 第２レンズ
２０ 増幅部
２０ａ 第１増幅部
２０ｂ 第２増幅部
３０ａ 第１駆動部
３０ｂ 第２駆動部
３０ｃ 第３駆動部
４０ 変移部
５０ 走査部
５０ａ 第１走査部
５０ｂ 第２走査部
６０ 記憶部
７０ 入力部
８０ 出力部
９０ 制御部
９１ 測定部
９１ａ 第１測定部
９１ｂ 第２測定部
９２ 処理部
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
Ｌ 照射光
Ｌ１ 第１照射光
Ｌ２ 第２照射光
Ｒ 走査領域
Ｒ１ 第１検知領域
Ｒ２ 第２検知領域
Ｒ３ 交差領域
Ｓ 被測定対象
Ｗ 背景物体
Ｘ１、Ｘ２ 第１走査方向
Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３ 第２走査方向
θ 画角
θ１ 第１画角
θ２ 第２画角
１０ 光学系
１０ａ 第１光学系
１０ｂ 第２光学系
１１ 照射部
１１ａ 第１照射部
１１ｂ 第２照射部
１１１ 光源
１１１ａ 第１光源
１１１ｂ 第２光源
１１２ レンズ
１１２ａ 第１レンズ
１１２ｂ 第２レンズ
１２ 受光部
１２ａ 第１受光部
１２ｂ 第２受光部
１２１ 光検出器
１２１ａ 第１光検出器
１２１ｂ 第２光検出器
１２２ レンズ
１２２ａ 第１レンズ
１２２ｂ 第２レンズ
２０ 増幅部
２０ａ 第１増幅部
２０ｂ 第２増幅部
３０ａ 第１駆動部
３０ｂ 第２駆動部
３０ｃ 第３駆動部
４０ 変移部
５０ 走査部
５０ａ 第１走査部
５０ｂ 第２走査部
６０ 記憶部
７０ 入力部
８０ 出力部
９０ 制御部
９１ 測定部
９１ａ 第１測定部
９１ｂ 第２測定部
９２ 処理部
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
Ｌ 照射光
Ｌ１ 第１照射光
Ｌ２ 第２照射光
Ｒ 走査領域
Ｒ１ 第１検知領域
Ｒ２ 第２検知領域
Ｒ３ 交差領域
Ｓ 被測定対象
Ｗ 背景物体
Ｘ１、Ｘ２ 第１走査方向
Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３ 第２走査方向
θ 画角
θ１ 第１画角
θ２ 第２画角
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】