(57)【要約】【課題】本発明は、被清掃面上で指向性投光器により塵埃粒子を明瞭に観察できる条件を導出し、この条件を利用して清掃作業を迅速に行う方法を提供する。【解決手段】被清掃面２に平行配置された指向性投光器４から光コーン８を照射し、塵埃粒子１２による微弱散乱光を肉眼又は電子機器などの観察者１６により観察する。Ｌ≧Ｌｓ（Ｌｓ：境界投光距離）では塵埃可視化良好領域Ｂが出現し、Ｌ≦Ｌｓでは塵埃可視化不十分領域Ａが出現する。図７の前傾角θの前傾状態では、投光レンズ６側へ塵埃可視化良好領域Ｂが移動し、左側境界投光距離Ｌｔと右側境界投光距離Ｌｕが出現する。指向性投光器４を光軸高さＨ且つ前傾角θで配置したとき、塵埃可視化良好領域Ｂの開始端投光距離Ｌｃと終了端投光距離ＬｅをＬｓ、Ｌｔ、Ｌｕを用いて導出する。従って、塵埃可視化良好領域Ｂの推定及び塵埃粒子の存否を判定し、清掃の可否を迅速に判断できるようになった。【選択図】図２
2014054414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光レンズから指向性の光線を放出する指向性投光器により被清掃面に投光し、被清掃面上の塵埃粒子からの散乱光により塵埃粒子を観察して被清掃面の汚れ具合を判別する汚れ具合判別方法であり、
前記被清掃面が関数導出用の特定被清掃面であるときに、前記特定被清掃面から前記指向性投光器の光軸までの光軸高さがＨとなるように前記特定被清掃面に平行に前記指向性投光器を配置し、
前記投光レンズの近傍において塵埃粒子が明瞭に観察されない領域を塵埃可視化不十分領域とし、この塵埃可視化不十分領域の遠方に境界Ｓを介して連接する塵埃粒子が明瞭に観察される領域を塵埃可視化良好領域としたとき、
投光レンズから前記境界Ｓまでの距離を境界投光距離Ｌｓとし、
前記光軸高さＨを大きくすると前記境界投光距離Ｌｓも増大する関係を近似的にＨ＝ａＬｓ+ｂ（ａ，ｂ：定数、ａ＞０）の１次関数で導出しておき、
次に、塵埃粒子による汚れ具合を判別しようとする被清掃面に対し、光軸高さがＨになるように前記指向性投光器を前記被清掃面に水平に配置して、この光軸高さＨに対応する境界投光距離Ｌｓを前記１次関数Ｈ＝ａＬｓ＋ｂから導出し、
前記被清掃面上でその投光レンズからの投光距離をＬとすると、導出された前記境界投光距離Ｌｓに対し、Ｌ≧Ｌｓの関係を満足する投光距離Ｌの領域が塵埃可視化良好領域と推定され、この推定された塵埃可視化良好領域内で塵埃粒子を観察して、前記被清掃面の汚れ具合を判別することを特徴とする被清掃面の汚れ具合判別方法。
【請求項２】
投光レンズから指向性の光線を放出する指向性投光器により被清掃面に投光し、被清掃面上の塵埃粒子からの散乱光により塵埃粒子を観察して被清掃面の汚れ具合を判別する汚れ具合判別方法であり、
前記被清掃面が関数導出用の特定被清掃面であるときに、前記指向性投光器の前縁を前記特定被清掃面に当接させた状態で前記指向性投光器の後縁を前記特定被清掃面から上昇させて前記指向性投光器の光軸を前記特定被清掃面に対し前傾角θで前傾させたとき、
前記投光レンズの近傍において塵埃粒子が明瞭に観察されない領域を塵埃可視化不十分領域とし、この塵埃可視化不十分領域の遠方に左側境界Ｔを介して連接する塵埃粒子が明瞭に観察される領域を塵埃可視化良好領域としたとき、
投光レンズから前記左側境界Ｔまでの距離を左側境界投光距離Ｌｔとし、
前記前傾角θを大きくすると前記左側境界投光距離Ｌｔが減少する関係を近似的にθ＝ｃＬｔ+ｄ（ｃ，ｄ：定数、ｃ＜０）の１次関数で導出しておき、
次に、塵埃粒子による汚れ具合を判別しようとする被清掃面に対し、前記指向性投光器の前縁を前記被清掃面に当接させた状態で前記指向性投光器の後縁を前記被清掃面から上昇させて前記指向性投光器の光軸を前記被清掃面に対し前傾角θで前傾させて、この前傾角θに対応する左側境界投光距離Ｌｔを前記１次関数θ＝ｃＬｔ＋ｄから導出し、
前記被清掃面上でその投光レンズからの投光距離をＬとすると、導出された前記左側境界投光距離Ｌｔに対し、Ｌ≧Ｌｔの関係を満足する投光距離Ｌの領域が塵埃可視化良好領域と推定され、この推定された塵埃可視化良好領域内で塵埃粒子を観察して、前記被清掃面の汚れ具合を判別することを特徴とする被清掃面の汚れ具合判別方法。
【請求項３】
前記特定被清掃面上で前記塵埃可視化良好領域の右側境界Ｕに連続してその遠方に塵埃可視化不十分領域が出現し、
投光レンズから前記右側境界Ｕまでの距離を右側境界投光距離Ｌｕとし、
前記前傾角θを大きくすると前記右側境界投光距離Ｌｕが減少する関係を近似的にθ＝ｅＬｕ+ｆ（ｅ，ｆ：定数、ｅ＜０）の１次関数で導出しておき、
次に、塵埃粒子による汚れ具合を判別しようとする被清掃面に対し、前記指向性投光器の前縁を前記被清掃面に当接させた状態で前記指向性投光器の後縁を前記被清掃面から上昇させて前記指向性投光器の光軸を前記被清掃面に対し前傾角θで前傾させて、この前傾角θに対応する右側境界投光距離Ｌｕを前記１次関数θ＝ｅＬｕ＋ｆから導出し、前記被清掃面上でその投光レンズからの投光距離をＬとすると、導出された前記左側境界投光距離Ｌｔ及び前記右側境界投光距離Ｌｕに対し、Ｌｔ≦Ｌ≦Ｌｕの関係を満足する投光距離Ｌの領域が塵埃可視化良好領域と推定され、この推定された塵埃可視化良好領域内で塵埃粒子を観察して、前記被清掃面の汚れ具合を判別する請求項２に記載の被清掃面の汚れ具合判別方法。
【請求項４】
投光レンズから指向性の光線を放出する指向性投光器により被清掃面に投光し、被清掃面上の塵埃粒子からの散乱光により塵埃粒子を観察して被清掃面の汚れ具合を判別する汚れ具合判別方法であり、
前記被清掃面が関数導出用の特定被清掃面であるときに、前記特定被清掃面から前記指向性投光器の光軸までの光軸高さがＨとなるように前記特定被清掃面に平行に前記指向性投光器を配置し、
まず、前記投光レンズの近傍において塵埃粒子が明瞭に観察されない領域を塵埃可視化不十分領域とし、この塵埃可視化不十分領域の遠方に境界Ｓを介して連接する塵埃粒子が明瞭に観察される領域を塵埃可視化良好領域としたとき、
投光レンズから前記境界Ｓまでの距離を境界投光距離Ｌｓとし、
前記光軸高さＨを大きくすると前記境界投光距離Ｌｓも増大する関係を近似的にＨ＝ａＬｓ+ｂ（ａ，ｂ：定数、ａ＞０）の１次関数で導出しておき、
また、前記指向性投光器の前縁を前記特定被清掃面に当接させた状態で前記指向性投光器の後縁を前記特定被清掃面から上昇させて前記指向性投光器の光軸を前記特定被清掃面に対し前傾角θで前傾させたとき、
前記投光レンズの近傍において塵埃粒子が明瞭に観察されない領域を塵埃可視化不十分領域とし、この塵埃可視化不十分領域の遠方に左側境界Ｔを介して連接する塵埃粒子が明瞭に観察される領域を塵埃可視化良好領域としたとき、
投光レンズから前記左側境界Ｔまでの距離を左側境界投光距離Ｌｔとし、
前記前傾角θを大きくすると前記左側境界投光距離Ｌｔが減少する関係を近似的にθ＝ｃＬｔ+ｄ（ｃ，ｄ：定数、ｃ＜０）の１次関数で導出しておき、
次に、塵埃粒子による汚れ具合を判別しようとする被清掃面に対し、前記指向性投光器を前記被清掃面から光軸高さＨの距離だけ上方に前記被清掃面に対し平行線となるように配置し、且つ前記指向性投光器の前縁を前記平行線から移動させずに前記指向性投光器の後縁を上昇移動させて前記指向性投光器の光軸を前記平行線に対し前傾角θで前傾させたとき、
前記投光レンズの近傍において生じる塵埃可視化不十分領域に連続する塵埃可視化良好領域の開始端は、前記投光レンズから前記開始端までの開始端投光距離をＬｃとすると、Ｌｃ＝Ｌｔ＋Ｌｓ＋ｄ／ｃで与えられ、
前記被清掃面上でその投光レンズからの投光距離をＬとすると、Ｌ≧Ｌｃの関係を満足する投光距離Ｌの領域が塵埃可視化良好領域と推定され、この推定された塵埃可視化良好領域内で塵埃粒子を観察して、前記被清掃面の汚れ具合を判別することを特徴とする被清掃面の汚れ具合判別方法。
【請求項５】
更に、前記指向性投光器の前縁を前記特定被清掃面に当接させた状態で前記指向性投光器の後縁を前記特定被清掃面から上昇させて前記指向性投光器の光軸を前記特定被清掃面に対し前傾角θで前傾させたとき、
前記特定被清掃面上で前記塵埃可視化良好領域の右側境界Ｕに連続してその遠方に塵埃可視化不十分領域が出現し、
投光レンズから前記右側境界Ｕまでの距離を右側境界投光距離Ｌｅとし、
前記前傾角θを大きくすると前記右側境界投光距離Ｌｕが減少する関係を近似的にθ＝ｅＬｕ+ｆ（ｅ，ｆ：定数、ｅ＜０）の１次関数で導出しておき、次に、塵埃粒子による汚れ具合を判別しようとする被清掃面に対し、前記指向性投光器を前記被清掃面から光軸高さＨの距離だけ上方に前記被清掃面に対し平行線となるように配置し、且つ前記指向性投光器の前縁を前記平行線から移動させずに前記指向性投光器の後縁を上昇移動させて前記指向性投光器の光軸を前記平行線に対し前傾角θで前傾させたとき、
前記投光レンズの近傍において生じる塵埃可視化不十分領域に連続する塵埃可視化良好領域の終了端は、前記投光レンズから前記終了端までの終了端投光距離をＬｅとすると、Ｌｅ＝Ｌｕ＋Ｌｓ＋ｄ／ｃで与えられ、
前記被清掃面上でその投光レンズからの投光距離をＬとすると、導出された前記開始端投光距離Ｌｃ及び前記終了端投光距離Ｌｅに対し、Ｌｃ≦Ｌ≦Ｌｅの関係を満足する投光距離Ｌの領域が塵埃可視化良好領域と推定され、この推定された塵埃可視化良好領域内で塵埃粒子を観察して、前記被清掃面の汚れ具合を判別する請求項４に記載の被清掃面の汚れ具合判別方法。
【請求項６】
前記指向性投光器の光度を強弱調整することによって、前記指向性投光器により光照射される被清掃面の照度を可変調整して、被清掃面上における前記塵埃粒子の観察を容易にする請求項１〜５のいずれかに記載の被清掃面の汚れ具合判別方法。
【請求項７】
前記指向性投光器がＬＥＤ、レーザー光源又はランプを光源として用いた前方指向性を有した指向性投光器である請求項１〜５のいずれかに記載の被清掃面の汚れ具合判別方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の被清掃面の汚れ具合判別方法を用いて、被清掃面上の塵埃可視化良好領域内で塵埃粒子を観察し、この観察結果を判断して前記被清掃面を清掃することを特徴とする被清掃面の清掃方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床面や壁面等の被清掃面を清掃するために、被清掃面上に光を照射して、被清掃面上の塵埃粒子を確認し、前記被清掃面を清掃する被清掃面の塵埃可視化方法及び清掃方法に関する。ここで、塵埃粒子とはハウスダスト、毛髪、繊維屑、その他室内で浮遊落下した被清掃面上に存在する種々の埃、塵、その他の粒子を総称する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、家庭や職場の清掃用具として清掃用払拭体（清掃用モップとも云う）や、電気掃除機が広く利用されている。清掃作業者が清掃を行う時期に関しては、被清掃面の汚れ度合いとは無関係に定期的に行う場合と、被清掃面が汚れていることを確認してから清掃を行う場合の二通りが通例である。後者において、被清掃面の汚れ度合いの確認は、清掃作業者が肉眼で判断するのが通例である。ところが、近年における電子技術の発達によって、被清掃面に光を照射して被清掃面上の塵埃粒子からの散乱光により、塵埃粒子を可視化して確認する塵埃可視化技術が提案されている。
【０００３】
特開２００７−２８２９１２号公報（特許文献１）の発明は、長い柄の先端にブラシ付きヘッドが設けられた清掃用具に関しており、ヘッドの背面にＣＣＤカメラが設けられ、このＣＣＤカメラの映像が、下方に配置された液晶ディスプレイに表示されるように構成されている。この清掃用具の使用方法は、手の届かない高所の清掃面をＬＥＤ等のランプで光照射し、清掃面を前記ＣＣＤカメラで撮影しながら液晶ディスプレイで清掃面の汚れ具合を判別し、汚れている場合に、前記ヘッドの前面にあるブラシで清掃面を擦過して、汚れを除去し清掃面を清浄化するものである。
【０００４】
特開２００８−２１２１９５号公報（特許文献２）の発明は、電機掃除機の吸口体の中央及び左右位置の合計３箇所にＬＥＤを取着して構成されている。前記吸口体は清掃時に畳又はフローリングの表面に当接する部材であるから、前記ＬＥＤの取着位置は、畳又はフローリング表面から数ｃｍ離れているに過ぎない。特に、ベッドや机の下側を清掃するときに、それらの位置は暗いから、前記ＬＥＤにより光照射して塵埃を確認しながら清掃可能であることがセールスポイントになっている。
【０００５】
特開２０１０−２４０２７１号公報（特許文献３）の発明は、床に当接する吸口体を長手の取付パイプに連結し、取付パイプの先端に突起を設けてその突起部分にＬＥＤと小型カメラを装着して構成される電気掃除機である。前記ＬＥＤと小型カメラは床面を撮影するように配置されており、床面から十数ｃｍ上方に位置するように配置されている。小型カメラの映像は、電気掃除機本体に装着されたモニターで確認できるように構成されている。従って、清掃時に床面をＬＥＤにより光照射して、目視することが困難な小さなゴミを前記照明により照らすことで、使用者に床面上の塵埃粒子をモニターで確認しながら清掃できることをセールスポイントとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８２９１２号公報
【特許文献２】特開２００８−２１２１９５号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４０２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の清掃用具は、高所の被清掃面の汚れ具合を光照射して液晶ディスプレイで汚れを確認しながら清掃すると記載されているが、清掃面の汚れを光照射で確認するということは、光照射による塵埃粒子の散乱光をＣＣＤカメラで撮影することを意味する。ところが、前記散乱光は極めて微弱な散乱光であり、その散乱光の強度を高める為には、光の照射角度やＬＥＤと被清掃面との離間距離の調整が極めて敏感に影響し、その調整は長い柄を上下したり軸回転したりするだけでは困難を極める弱点がある。また、柄の先端のヘッドの前面がブラシであり、背面がＬＥＤ及びＣＣＤカメラであるから、ブラシ清掃するときに舞い上がった塵埃粒子がＬＥＤやＣＣＤカメラの表面に付着して撮影機能の劣化を招く欠点がある。根本的には、清掃時にはＬＥＤやＣＣＤカメラがヘッドから分離されることが好ましいから、ヘッドの前面と背面にブラシとＬＥＤ・ＣＣＤカメラを配置する構成に問題がある。
【０００８】
特許文献２の電気掃除機は、吸口体の中央及び左右にＬＥＤを固定的に配置しているから、被清掃面の塵埃粒子が確認できた場合に、吸口体で塵埃粒子を吸引清掃する際にもＬＥＤが吸口体に存在し、ＬＥＤが粉塵により汚染される可能性が多分にある。被清掃面が床面であるときには、通常室内を点灯しながら清掃するのが通常であり、ＬＥＤの投光による塵埃粒子の微弱散乱光は前記点灯による照明光の中に埋没してしまい、床面から約１．５ｍ上方に位置する電気掃除機を操作する作業者の肉眼には前記微弱散乱光はほとんど到達しないと考えられる。このような広い床面の清掃にはＬＥＤの投光自体が不要であると思量する。この電気掃除機で、例えばベッド下の床面や机と箪笥の間の狭い床面を掃除する場合には、ＬＥＤで床面を光照射しながら清掃するが、そのような床面を作業者が覗き込みながら清掃するということはほとんどない。結論から言えば、ＬＥＤを掃除機の吸口体に固定配置することに弱点がある。また、床面の塵埃粒子を確認する場合には、光照射角度やＬＥＤの取付高さが極めて敏感に影響し、特許文献２のようなＬＥＤの吸口体への固定配置は角度調整や高さ調整が不可能であるから、塵埃粒子の確認作業自体も十分には機能しない欠点がある。
【０００９】
特許文献３の電気掃除機は、取付パイプの先端に突起を設けてその突起部分にＬＥＤと小型カメラを装着して構成されているから、特許文献２の電気掃除機と同様に、床面の塵埃粒子を確認する場合には、光照射角度やＬＥＤの取付高さが極めて敏感に影響するので、特許文献３のようなＬＥＤの固定配置は角度調整や高さ調整が不可能であるから、塵埃粒子の確認作業自体も十分には機能しない欠点がある。特に、ＬＥＤの取付位置が床面から十数ｃｍ上方にあり、ＬＥＤの床面に対する照射角度は数十度に達し、床面上の塵埃粒子の散乱光を確認することはほとんど不可能である。しかも、作業者の肉眼は床面から約１．５ｍも上方に離れており、仮に散乱光が存在したとしても肉眼で確認することは物理的に困難である。また、小型カメラを固定的に配置しているから、被清掃面の塵埃粒子が確認できた場合に、吸口体で塵埃粒子を吸引清掃する際にも、粉塵が舞う等して小型カメラに付着し、小型カメラが粉塵により汚染される可能性が多分にある。さらに、使用者が電気掃除機を使用する際には、通常、勢い良く一気に被清掃面を清掃するのであり、モニターを確認しながら時間をかけて被清掃面を清掃するという工程は手間となり、非常に効率が悪い清掃方法になりかねない。
【００１０】
従って、本発明は、被清掃面の塵埃粒子の観察動作と清掃作業を分離して、ＬＥＤやディスプレイ等の付属機器が清掃時の塵埃によって汚染されることを防止できる被清掃面の汚れ具合判別方法及び清掃方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、被清掃面上の塵埃粒子を観察する際には、被清掃面に対する光照射角度や光源からの投光距離と塵埃粒子からの明瞭反射光との関係を明らかにすることを目的とし、迅速かつ確実に被清掃面の汚れ具合を判別することができ、汚れていると判断した場合には、上記清掃用具により被清掃面の清掃動作に着手することが可能になる。更に、本発明は、近年急速に普及している前方指向性の強いＬＥＤやレーザー光源などの指向性投光器を利用して、被清掃面上の塵埃粒子の微弱散乱光により前記照射角度や投光距離の関係性を明確にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の第１の形態は、投光レンズから指向性の光線を放出する指向性投光器により被清掃面に投光し、被清掃面上の塵埃粒子からの散乱光により塵埃粒子を観察して被清掃面の汚れ具合を判別する汚れ具合判別方法であり、まず、特定被清掃面上で指向性投光器の光軸高さＨと、投光レンズから塵埃可視化良好領域の開始端である境界Ｓまでの境界投光距離Ｌｓとの一次関数を近似的に導出する第一段階と、次に観察しようとする被清掃面上で、前記一次関数を利用して塵埃可視化良好領域の出現領域を効率的に推定して前記被清掃面の汚れ具合を判別する第二段階を組み合わせた２段階判別方法が提案される。
第一段階では、図２に示すように、前記被清掃面が関数導出用の特定被清掃面であるときに、前記特定被清掃面から前記指向性投光器の光軸までの光軸高さがＨとなるように前記特定被清掃面に平行に前記指向性投光器を配置し、前記投光レンズの近傍において塵埃粒子が明瞭に観察されない領域を塵埃可視化不十分領域とし、この塵埃可視化不十分領域の遠方に境界Ｓを介して連接する塵埃粒子が明瞭に観察される領域を塵埃可視化良好領域としたとき、投光レンズから前記境界Ｓまでの距離を境界投光距離Ｌｓとし、前記光軸高さＨを大きくすると前記境界投光距離Ｌｓも増大する関係を近似的にＨ＝ａＬｓ+ｂ（ａ，ｂ：定数、ａ＞０）の１次関数を導出する。
第二段階では、図１２に示すように、塵埃粒子による汚れ具合を判別しようとする被清掃面に対し、光軸高さがＨになるように前記指向性投光器を前記被清掃面に水平に配置して、この光軸高さＨに対応する境界投光距離Ｌｓを前記１次関数Ｈ＝ａＬｓ＋ｂから導出し、前記被清掃面上でその投光レンズからの投光距離をＬとすると、導出された前記境界投光距離Ｌｓに対し、Ｌ≧Ｌｓの関係を満足する投光距離Ｌの領域が塵埃可視化良好領域と推定され、この推定された塵埃可視化良好領域内で塵埃粒子を観察して、前記被清掃面の汚れ具合を判別する。
以上のように、この第１形態では上記第一段階と上記第二段階を組み合わせた被清掃面の汚れ具合判別方法が提案される。
【００１２】
本発明の第２の形態は、投光レンズから指向性の光線を放出する指向性投光器により被清掃面に投光し、被清掃面上の塵埃粒子からの散乱光により塵埃粒子を観察して被清掃面の汚れ具合を判別する汚れ具合判別方法であり、まず、特定被清掃面上で指向性投光器の前傾角θと、投光レンズから塵埃可視化良好領域の開始端である左側境界Ｔまでの左側境界投光距離Ｌｔとの一次関数を近似的に導出する第一段階と、次に観察しようとする被清掃面上で、前記一次関数を利用して塵埃可視化良好領域の出現領域を効率的に推定して前記被清掃面の汚れ具合を判別する第二段階を組み合わせた二段階判別方法が提案される。
第一段階では、図７に示すように、前記被清掃面が関数導出用の特定被清掃面であるときに、前記指向性投光器の前縁を前記特定被清掃面に当接させた状態で前記指向性投光器の後縁を前記特定被清掃面から上昇させて前記指向性投光器の光軸を前記特定被清掃面に対し前傾角θで前傾させたとき、前記投光レンズの近傍において塵埃粒子が明瞭に観察されない領域を塵埃可視化不十分領域とし、この塵埃可視化不十分領域の遠方に左側境界Ｔを介して連接する塵埃粒子が明瞭に観察される領域を塵埃可視化良好領域としたとき、投光レンズから前記左側境界Ｔまでの距離を左側境界投光距離Ｌｔとし、前記前傾角θを大きくすると前記左側境界投光距離Ｌｔが減少する関係を近似的にθ＝ｃＬｔ+ｄ（ｃ，ｄ：定数、ｃ＜０）の１次関数で導出する。
第二段階では、図１３に示すように、塵埃粒子による汚れ具合を判別しようとする被清掃面に対し、前記指向性投光器の前縁を前記被清掃面に当接させた状態で前記指向性投光器の後縁を前記被清掃面から上昇させて前記指向性投光器の光軸を前記被清掃面に対し前傾角θで前傾させて、この前傾角θに対応する左側境界投光距離Ｌｔを前記１次関数θ＝ｃＬｔ＋ｄから導出し、前記被清掃面上でその投光レンズからの投光距離をＬとすると、導出された前記左側境界投光距離Ｌｔに対し、Ｌ≧Ｌｔの関係を満足する投光距離Ｌの領域が塵埃可視化良好領域と推定され、この推定された塵埃可視化良好領域内で塵埃粒子を観察して、前記被清掃面の汚れ具合を判別する。
以上のように、この第２形態では上記第一段階と上記第二段階を組み合わせた被清掃面の汚れ具合判別方法が提案される。
【００１３】
本発明の第３の形態は、指向性投光器を前傾させた時に、塵埃可視化良好領域の終了端（右側境界Ｕ）に関する発明であり、塵埃可視化良好領域の開始端（左側境界Ｔ）に関する前記第２形態の補完をなすものである。この第３形態では、まず、特定被清掃面上で指向性投光器の前傾角θと、投光レンズから塵埃可視化良好領域の終了端である右側境界Ｕまでの右側境界投光距離Ｌｕとの一次関数を近似的に導出する第一段階と、次に観察しようとする被清掃面上で、前記一次関数を利用して塵埃可視化良好領域の出現領域を効率的に推定して前記被清掃面の汚れ具合を判別する第二段階を組み合わせた二段階判別方法が提案される。
第一段階では、前記特定被清掃面上で前記塵埃可視化良好領域の右側境界Ｕに連続してその遠方に塵埃可視化不十分領域が出現し、投光レンズから前記右側境界Ｕまでの距離を右側境界投光距離Ｌｕとし、前記前傾角θを大きくすると前記右側境界投光距離Ｌｕが減少する関係を近似的にθ＝ｅＬｕ+ｆ（ｅ，ｆ：定数、ｅ＜０）の１次関数で導出する。
第二段階では、図１３に示すように、塵埃粒子による汚れ具合を判別しようとする被清掃面に対し、前記指向性投光器の前縁を前記被清掃面に当接させた状態で前記指向性投光器の後縁を前記被清掃面から上昇させて前記指向性投光器の光軸を前記被清掃面に対し前傾角θで前傾させて、この前傾角θに対応する右側境界投光距離Ｌｕを前記１次関数θ＝ｅＬｕ＋ｆから導出し、前記被清掃面上でその投光レンズからの投光距離をＬとすると、導出された前記左側境界投光距離Ｌｔ及び前記右側境界投光距離Ｌｕに対し、Ｌｔ≦Ｌ≦Ｌｕの関係を満足する投光距離Ｌの領域が塵埃可視化良好領域と推定され、この推定された塵埃可視化良好領域内で塵埃粒子を観察して、前記被清掃面の汚れ具合を判別する。Ｌｔ≦Ｌの不等式は第２形態によって得られたものであり、Ｌ≦Ｌｕの不等式は第３形態によって得られたものであり、この二つの不等式を組み合わせることによって本第３形態は構成される。
以上のように、この第３形態では上記第一段階と上記第二段階を組み合わせた被清掃面の汚れ具合判別方法が提案される。
【００１４】
本発明の第４の形態は、被清掃面に対し指向性投光器を光軸高さＨに平行配置したときの第１形態と、前傾角θで前傾させたときの左側境界Ｔに関連した第２形態を組み合わせた発明に関係している。この第４形態では、まず、特定被清掃面に平行に指向性投光器を光軸高さＨの位置に配置して、光軸高さＨと境界投光距離Ｌｓとの一次関数を近似的に導出する第一段階と、指向性投光器の前縁を特定被清掃面に接触させた状態で指向性投光器を前傾角θで前傾させ前傾角θと左側境界投光距離Ｌｔとの一次関数を近似的に導出する第二段階と、次に観察しようとする被清掃面上で、二つの前記一次関数を利用して塵埃可視化良好領域の出現領域を効率的に推定して前記被清掃面の汚れ具合を判別する第三段階を組み合わせた三段階判別方法が提案される。この三段階判別方法を詳しく述べる。
第一段階では、図１２に示すように、前記被清掃面が関数導出用の特定被清掃面であるときに、前記特定被清掃面から前記指向性投光器の光軸までの光軸高さがＨとなるように前記特定被清掃面に平行に前記指向性投光器を配置し、前記投光レンズの近傍において塵埃粒子が明瞭に観察されない領域を塵埃可視化不十分領域とし、この塵埃可視化不十分領域の遠方に境界Ｓを介して連接する塵埃粒子が明瞭に観察される領域を塵埃可視化良好領域としたとき、投光レンズから前記境界Ｓまでの距離を境界投光距離Ｌｓとし、前記光軸高さＨを大きくすると前記境界投光距離Ｌｓも増大する関係を近似的にＨ＝ａＬｓ+ｂ（ａ，ｂ：定数、ａ＞０）の１次関数で導出する。
第二段階では、図１３に示すように、前記指向性投光器の前縁を前記特定被清掃面に当接させた状態で前記指向性投光器の後縁を前記特定被清掃面から上昇させて前記指向性投光器の光軸を前記特定被清掃面に対し前傾角θで前傾させたとき、前記投光レンズの近傍において塵埃粒子が明瞭に観察されない領域を塵埃可視化不十分領域とし、この塵埃可視化不十分領域の遠方に左側境界Ｔを介して連接する塵埃粒子が明瞭に観察される領域を塵埃可視化良好領域としたとき、投光レンズから前記左側境界Ｔまでの距離を左側境界投光距離Ｌｔとし、前記前傾角θを大きくすると前記左側境界投光距離Ｌｔが減少する関係を近似的にθ＝ｃＬｔ+ｄ（ｃ，ｄ：定数、ｃ＜０）の１次関数で導出する。
第三段階では、図１４に示すように、塵埃粒子による汚れ具合を判別しようとする被清掃面に対し、前記指向性投光器を前記被清掃面から光軸高さＨの距離だけ上方に前記被清掃面に対し平行線となるように配置し、且つ前記指向性投光器の前縁を前記平行線から移動させずに前記指向性投光器の後縁を上昇移動させて前記指向性投光器の光軸を前記平行線に対し前傾角θで前傾させたとき、前記投光レンズの近傍において生じる塵埃可視化不十分領域に連続する塵埃可視化良好領域の開始端は、前記投光レンズから前記開始端までの開始端投光距離をＬｃとすると、Ｌｃ＝Ｌｔ＋Ｌｓ＋ｄ／ｃで与えられ、前記被清掃面上でその投光レンズからの投光距離をＬとすると、Ｌ≧Ｌｃの関係を満足する投光距離Ｌの領域が塵埃可視化良好領域と推定され、この推定された塵埃可視化良好領域内で塵埃粒子を観察して、前記被清掃面の汚れ具合を判別する。
以上のように、この第４形態では上記第一段階と上記第二段階と上記第三段階を組み合わせた被清掃面の汚れ具合判別方法が提案される。
【００１５】
本発明の第５の形態は、第４形態の指向性投光器を前傾させた時に、塵埃可視化良好領域の終了端（右側境界Ｕ）に関する発明であり、塵埃可視化良好領域の開始端（左側境界Ｔ）に関する前記第４形態の補完をなすものである。この第５形態では、まず、特定被清掃面上で指向性投光器の前傾角θと、投光レンズから塵埃可視化良好領域の終了端である右側境界Ｕまでの右側境界投光距離Ｌｕとの一次関数を近似的に導出する第一段階と、次に観察しようとする被清掃面上で、前記一次関数を利用して塵埃可視化良好領域の出現領域を効率的に推定して前記被清掃面の汚れ具合を判別する第二段階を組み合わせた二段階判別方法が提案される。
第一段階では、図１３に示すように、前記指向性投光器の前縁を前記特定被清掃面に当接させた状態で前記指向性投光器の後縁を前記特定被清掃面から上昇させて前記指向性投光器の光軸を前記特定被清掃面に対し前傾角θで前傾させたとき、前記特定被清掃面上で前記塵埃可視化良好領域の右側境界Ｕに連続してその遠方に塵埃可視化不十分領域が出現し、投光レンズから前記右側境界Ｕまでの距離を右側境界投光距離Ｌｅとし、前記前傾角θを大きくすると前記右側境界投光距離Ｌｕが減少する関係を近似的にθ＝ｅＬｕ+ｆ（ｅ，ｆ：定数、ｅ＜０）の１次関数で導出する。
第二段階では、図１４に示すように、塵埃粒子による汚れ具合を判別しようとする被清掃面に対し、前記指向性投光器を前記被清掃面から光軸高さＨの距離だけ上方に前記被清掃面に対し平行線となるように配置し、且つ前記指向性投光器の前縁を前記平行線から移動させずに前記指向性投光器の後縁を上昇移動させて前記指向性投光器の光軸を前記平行線に対し前傾角θで前傾させたとき、前記投光レンズの近傍において生じる塵埃可視化不十分領域に連続する塵埃可視化良好領域の終了端は、前記投光レンズから前記終了端までの終了端投光距離をＬｅとすると、Ｌｅ＝Ｌｕ＋Ｌｓ＋ｄ／ｃで与えられ、前記被清掃面上でその投光レンズからの投光距離をＬとすると、導出された前記開始端投光距離Ｌｃ及び前記終了端投光距離Ｌｅに対し、Ｌｃ≦Ｌ≦Ｌｅの関係を満足する投光距離Ｌの領域が塵埃可視化良好領域と推定され、この推定された塵埃可視化良好領域内で塵埃粒子を観察して、前記被清掃面の汚れ具合を判別する。Ｌｃ≦Ｌの不等式は第４形態によって得られたものであり、Ｌ≦Ｌｅの不等式は第５形態によって得られたものであり、この二つの不等式を組み合わせることによって本第５形態は構成される。
以上のように、この第５形態では上記第一段階と上記第二段階を組み合わせた被清掃面の汚れ具合判別方法が提案される。
【００１６】
本発明の第６の形態は、前記指向性投光器の光度を強弱調整することによって、前記指向性投光器により光照射される被清掃面の照度を可変調整し、被清掃面上の前記塵埃粒子による微弱散乱光の観察を容易にする被清掃面の汚れ具合判別方法である。
【００１７】
本発明の第７の形態は、前記指向性投光器がＬＥＤ、レーザー光源又はランプを光源として用いた前方指向性を有した指向性投光器である被清掃面の汚れ具合判別方法である。
【００１８】
本発明の第８の形態は、上述した被清掃面の汚れ具合判別方法を用いて、被清掃面上の塵埃可視化良好領域内で塵埃粒子を観察し、この観察結果を判断して前記被清掃面を清掃する被清掃面の清掃方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第１の形態において、図２及び図１２に示すように、光軸高さＨと境界投光距離Ｌｓとの一次関数Ｈ＝ａＬｓ＋ｂは簡単に測定することが可能である。まず、指向性投光器の投光レンズの中心とその底面との間隔が最小の光軸高さＨ０になる。その後、特定被清掃面上に指向性投光器を載置し、特定被清掃面の上方に指向性投光器を上昇配置させると、投光レンズと特定被清掃面との間隔が光軸高さＨに相当する。従って、光軸高さＨはＨ≧Ｈ０の範囲に設定できる。光軸高さＨ毎に境界投光距離Ｌｓを測定していく。ＨとＬｓとの関係を一次関数で回帰することによって前記一次関数Ｈ＝ａＬｓ＋ｂを容易に導出することができる。この様にして、測定用の指向性投光器が決まれば、その指向性投光器に特有の一次関数Ｈ＝ａＬｓ＋ｂを事前に決定することができる。高軸高さＨを大きくすると、塵埃可視化良好領域は投光レンズから遠ざかるから、境界投光距離Ｌｓは大きくなることは明らかである。つまり、前記一次関数の傾きａはａ＞０であることは当然である。この一次関数が事前に分かっていると、清掃しようとする任意の被清掃面上に前記指向性投光器を載置しなくても、もし塵埃粒子が被清掃面上に存在する場合には、投光レンズの前方で境界投光距離Ｌｓよりも遠方に塵埃粒子が明瞭に確認できることが予測できる。従って、実際に前記指向性投光器を被清掃面上に載置したときには、肉眼を境界投光距離Ｌｓよりも遠方の位置に向けておくことによって、塵埃粒子の存否を迅速且つ容易に判断することが可能になる。もし、前記一次関数が不明の場合には、指向性投光器を被清掃面に載置しても塵埃粒子がどの位置に観察されるかは試行錯誤により判断するしかない。即ち、この一次関数により塵埃粒子の出現位置を予測できるだけでなく、実際の観察動作においても迅速且つ容易な塵埃粒子の存否確認が可能になる。
塵埃粒子の確認を電子装置で行う場合には、指向性投光器により被清掃面を光照射していても、電子装置は被清掃面の全体を一気に観察することが不可能であるから、前記被清掃面の投光レンズ位置から前方に向かって隈なく走査しながら塵埃粒子を確認する以外にない。つまり、塵埃可視化不十分領域をも走査しなければならないから、それだけ不要な時間を浪費することになる。本発明を利用すると、前記一次関数が既に分かっているから、塵埃可視化良好領域だけを走査すればよく、投光レンズから測って境界投光距離Ｌｓより遠方の位置に塵埃粒子が容易に確認できるはずである。従って、前記電子装置による塵埃粒子の観察は、境界投光距離Ｌｓの位置より遠方に設定すればよく、電子装置による塵埃粒子の観察時間を急激に短縮することが可能になる。
総括すると、前記一次関数により、作業者が塵埃粒子を観察する場合には塵埃粒子の出現位置を予測できる技術的効果があり、電子装置により塵埃粒子を観察する場合には、走査時間の短縮化という技術的効果がある。
【００２０】
本発明の第２の形態においても、図７及び図１３に示すように、前傾角θと左側境界投光距離Ｌｔとの一次関数θ＝ｃＬｔ＋ｄは簡単に測定することが可能である。まず、指向性投光器を特定被清掃面に載置した場合には、指向性投光器の底面が光軸に平行であると仮定すると、前傾角θ＝０になる。その後、指向性投光器の前縁を特定被清掃面上に当接させてその後縁を上昇させて指向性投光器を前傾角θで前傾させる。従って、前傾角θはθ≧０の範囲に設定できる。前傾角θ毎に左側境界投光距離Ｌｔを測定していく。θとＬｔとの関係を一次関数で回帰することによって前記一次関数θ＝ｃＬｔ＋ｄを容易に導出することができる。この様にして、測定用の指向性投光器が決まれば、その指向性投光器に特有の一次関数θ＝ｃＬｔ＋ｄを事前に決定することができる。前傾角θを大きくすると、塵埃可視化良好領域は投光レンズ側に接近するから、左側境界投光距離Ｌｔは小さくなることは明らかである。つまり、前記一次関数の傾きｃはｃ＜０であることは当然である。
この一次関数が事前に分かっていると、清掃しようとする任意の被清掃面上に前記指向性投光器を載置前傾しなくても、もし塵埃粒子が被清掃面上に存在する場合には、投光レンズの前方で左側境界投光距離Ｌｔよりも遠方に塵埃粒子が明瞭に確認できることが予測できる。従って、実際に前記指向性投光器を被清掃面上に載置前傾させたときには、肉眼を左側境界投光距離Ｌｔよりも遠方の位置に向けておくことによって、塵埃粒子の存否を迅速且つ容易に判断することが可能になる。もし、前記一次関数が不明の場合には、指向性投光器を被清掃面に載置前傾させても塵埃粒子がどの位置に観察されるかは試行錯誤により判断するしかない。つまり、この一次関数により塵埃粒子の出現位置を予測できるだけでなく、実際の観察動作においても迅速且つ容易な塵埃粒子の存否確認が可能になる。
また、塵埃粒子の確認を電子装置で行う場合には、指向性投光器により被清掃面を光照射していても、電子装置は被清掃面の全体観察を一気に為すことが不可能であるから、前記被清掃面の投光レンズ位置から遠方に向かって隈なく走査しながら塵埃粒子を確認せざるを得ない。つまり、塵埃可視化不十分領域をも走査しなければならないから、それだけ不要な時間を浪費することになる。本発明を利用すると、前記一次関数が既に分かっているから、塵埃可視化良好領域だけを集中的に走査すればよく、投光レンズから測って左側境界投光距離Ｌｔより遠方の位置に塵埃粒子が容易に確認できるはずである。従って、前記電子装置による塵埃粒子の観察は、左側境界投光距離Ｌｔの位置より遠方に設定すればよく、電子装置による塵埃粒子の観察時間を急激に短縮することが可能になる。
即ち、前記一次関数により、作業者が塵埃粒子を観察する場合には塵埃粒子の出現位置を予測できる技術的効果を有し、電子装置により塵埃粒子を観察する場合には、走査時間の短縮化という技術的効果を有することは言うまでも無い。
【００２１】
本発明の第３形態によれば、図７及び図１３に示すように、前傾角θと右側境界投光距離Ｌｕとの一次関数θ＝ｅＬｕ＋ｆは簡単に測定することが可能である。まず、第２形態において述べたように、指向性投光器を特定被清掃面上に前傾角θで前傾させる。前傾角θを増大させながら、前傾角θ毎に右側境界投光距離Ｌｕを測定していく。θとＬｕとの関係を一次関数で回帰することによって前記一次関数を容易に導出することができる。この様にして、測定用の指向性投光器が決まれば、その指向性投光器に特有の一次関数θ＝ｅＬｕ＋ｆを事前に決定することができる。前傾角θを大きくすると、塵埃可視化良好領域は投光レンズ側に接近するから、右側境界投光距離Ｌｕも小さくなることは明らかである。つまり、前記一次関数の傾きｅはｅ＜０であることは明白である。
この一次関数が事前に分かっていると、清掃しようとする任意の被清掃面上に前記指向性投光器を載置前傾しなくても、もし塵埃粒子が被清掃面上に存在する場合には、投光レンズの前方で右側境界投光距離Ｌｕよりも手前側に塵埃粒子が明瞭に確認できることが予測できる。従って、実際に前記指向性投光器を被清掃面上に載置前傾させたときには、肉眼を右側境界投光距離Ｌｕよりも手前側の位置に向けておくことによって、塵埃粒子の存否を迅速且つ容易に判断することが可能になる。前記第２形態では、左側境界投光距離Ｌｔより遠方に塵埃粒子は確認できるから、この第３形態と組み合わせると、Ｌｔ≦Ｌ≦Ｌｕの範囲内に塵埃粒子が明瞭に確認できることになる。前記一次関数が不明の場合には、指向性投光器を被清掃面に載置前傾させても塵埃粒子がどの範囲まで観察されるかは試行錯誤により判断するしかない。つまり、この一次関数により塵埃粒子の出現位置を予測できるだけでなく、実際の観察動作においても迅速且つ容易な塵埃粒子の存否確認が可能になる。
また、塵埃粒子の確認を電子装置で行う場合には、指向性投光器により被清掃面を光照射していても、電子装置は被清掃面の全体観察を一気に為すことが不可能であるから、前記被清掃面の投光レンズ位置から遠方に向かって隈なく走査しながら塵埃粒子を確認せざるを得ない。つまり、塵埃可視化良好領域の更に遠方に存在する塵埃可視化不十分領域をも走査しなければならないから、極めて長大な不要時間を空費することになる。本発明を利用すると、前記一次関数が既に分かっているから、Ｌｔ≦Ｌ≦Ｌｕで表される塵埃可視化良好領域だけを集中的に走査すればよく、投光レンズから測って左側境界投光距離Ｌｔ〜右側境界投光距離Ｌｕの範囲内に塵埃粒子が容易に確認できるはずである。従って、前記電子装置による塵埃粒子の観察は、Ｌｔ≦Ｌ≦Ｌｕの範囲内に設定すればよく、電子装置による塵埃粒子の観察時間を劇的に短縮することが可能になる。
即ち、前記一次関数により、作業者が塵埃粒子を観察する場合には塵埃粒子の出現範囲を予測できる技術的効果を有し、電子装置により塵埃粒子を観察する場合には、走査時間の超短縮化という技術的効果を有する。
【００２２】
本発明の第４の形態では、指向性投光器を特定被清掃面の上方に光軸高さＨだけ離間して平行配置し、次に、前縁を固定して後縁を上昇させて前傾角θだけ前傾させたとき、投光レンズから塵埃可視化良好領域の開始端（左側境界Ｔ）までの開始端投光距離は前記第１形態と前記第２形態を組み合わせることにより近似的に導出する方法が与えられている。前記第１形態では、光軸高さＨだけ上昇させて平行配置させた場合に、光軸高さＨと境界投光距離Ｌｓの関係はＨ＝ａＬｓ＋ｂで与えられ、前記第２形態では、特定被清掃面上に前傾角θで前傾させた場合に、前傾角θと左側境界投光距離Ｌｔとの関係はθ＝ｃＬｔ＋ｄで与えられることが示されている。
上述した第１形態と第２形態を如何に近似的に組み合わせて本第４形態を導出するかは図１４に示されている。従って、図１４を参照しながらその近似的導出法を説明する。光軸高さＨだけ上方に指向性投光器を水平配置した場合に、一次関数Ｈ＝ａＬｓ＋ｂが成立し、光軸高さＨのときの境界投光距離Ｌｓは点Ｐ１で示されている。この点Ｐ１を固定して指向性投光器を前傾させたと考えると、この点Ｐ１を始点として一次関数θ＝ｃＬｔ＋ｄを作図することが近似の導入になる。前傾角θのときに左側境界投光距離Ｌｔの点は点Ｐ２に相当する。この第４形態において、光軸高さＨの空中で前傾角θだけ前傾させた場合には、塵埃可視化良好領域の開始端投光距離Ｌｃは式（１２−９）によりＬｃ＝Ｌｔ＋Ｐ４Ｐ５で与えらえる。式（１２−８）によりＰ４Ｐ５＝Ｌｓ−Ｐ１Ｐ４であり、式（１２−７）によりＰ１Ｐ４＝−ｄ／ｃであるから、式（１２−８）に代入するとＰ４Ｐ５＝Ｌｓ−（−ｄ／ｃ）＝Ｌｓ＋ｄ／ｃになる。従って、式（１２−９）により、Ｌｃ＝Ｌｔ＋Ｌｓ＋ｄ／ｃになることが分かった。以上から、開始端投光距離ＬｃはＬｃ＝Ｌｔ＋Ｌｓ＋ｄ／ｃで与えられることが近似的に証明された。
従って、本第４形態において、指向性投光器を光軸高さＨに配置し、且つ前傾角θで前傾させた場合には、塵埃可視化良好領域の開始端投光距離ＬｃはＬｃ＝Ｌｔ＋Ｌｓ＋ｄ／ｃで与えられる。投光レンズからの投光距離をＬとすると、Ｌ≧Ｌｃの領域が塵埃可視化良好領域に相当し、肉眼や電子装置によりＬ≧Ｌｃの領域を観察すれば、塵埃粒子が存在する場合には塵埃粒子からの微弱散乱光を迅速且つ容易に検出することが可能になる。
この不等式が事前に分かっていると、清掃しようとする任意の被清掃面上に前記指向性投光器を載置しなくても、もし塵埃粒子が被清掃面上に存在する場合には、投光レンズの前方で開始端投光距離Ｌｃよりも遠方に塵埃粒子が明瞭に確認できることが予測できる。従って、実際に前記指向性投光器を被清掃面上に載置したときには、肉眼を開始端投光距離Ｌｃよりも遠方の位置に向けておくことによって、塵埃粒子の存否を迅速且つ容易に判断することが可能になる。もし、前記不等式が不明の場合には、指向性投光器を被清掃面に載置しても塵埃粒子がどの位置に観察されるかは試行錯誤により判断するしかない。即ち、この不等式により塵埃粒子の出現位置を予測できるだけでなく、実際の観察動作においても迅速且つ容易な塵埃粒子の存否確認が可能になる。
更に、前述したように、塵埃粒子の確認を電子装置で行う場合には、指向性投光器により被清掃面を光照射していても、電子装置は被清掃面の全体を一気に観察することが不可能であるから、前記被清掃面の投光レンズ位置から前方に向かって隈なく走査しながら塵埃粒子を確認する以外にない。つまり、塵埃可視化不十分領域をも走査しなければならないから、それだけ不要な時間を浪費することになる。本発明を利用すると、前記不等式が既に分かっているから、塵埃可視化良好領域だけを走査すればよく、投光レンズから測ってより遠方の位置に塵埃粒子が容易に確認できるはずである。従って、前記電子装置による塵埃粒子の観察は、開始端投光距離Ｌｃの位置より遠方に設定すればよく、電子装置による塵埃粒子の観察時間を急激に短縮することが可能になる。
【００２３】
本発明の第５の形態では、指向性投光器を特定被清掃面の上方に光軸高さＨだけ離間して平行配置し、次に、前縁を固定して後縁を上昇させて前傾角θだけ前傾させたとき、投光レンズから塵埃可視化良好領域の終了端（右側境界Ｕ）までの終了端投光距離Ｌｕは前記第１形態と前記第３形態を組み合わせることにより近似的に導出する方法が与えられている。前記第１形態では、光軸高さＨだけ上昇させて平行配置させた場合に、光軸高さＨと境界投光距離Ｌｓの関係はＨ＝ａＬｓ＋ｂで与えられ、前記第３形態では、特定被清掃面上に前傾角θで前傾させた場合に、前傾角θと右側境界投光距離Ｌｕとの関係はθ＝ｅＬｕ＋ｆで与えられることが示されている。
上述した第１形態と第３形態を如何に近似的に組み合わせて本第５形態を導出するかは図１４に示されている。従って、図１４を参照しながらその近似的導出法を説明する。
光軸高さＨだけ上方に指向性投光器を水平配置した場合に、一次関数Ｈ＝ａＬｓ＋ｂが成立し、光軸高さＨのときの境界投光距離Ｌｓは点Ｐ１で示されている。この点Ｐ１を固定して指向性投光器を前傾させたと考えると、この点Ｐ１を始点として一次関数θ＝ｅＬｕ＋ｆを作図することが近似の導入になる。前傾角θのときに右側境界投光距離Ｌｕの点は点Ｐ３に相当する。この第５形態において、光軸高さＨの空中で前傾角θだけ前傾させた場合には、塵埃可視化良好領域の終了端投光距離Ｌｅは式（１２−１０）によりＬｅ＝Ｌｕ＋Ｐ４Ｐ５で与えらえる。式（１２−８）によりＰ４Ｐ５＝Ｌｓ−Ｐ１Ｐ４であり、式（１２−７）によりＰ１Ｐ４＝−ｄ／ｃであるから、式（１２−８）に代入するとＰ４Ｐ５＝Ｌｓ−（−ｄ／ｃ）＝Ｌｓ＋ｄ／ｃになる。従って、式（１２−１０）により、Ｌｅ＝Ｌｕ＋Ｌｓ＋ｄ／ｃになることが分かった。以上から、終了端投光距離ＬｅはＬｅ＝Ｌｕ＋Ｌｓ＋ｄ／ｃで与えられることが近似的に証明された。
従って、本第５形態において、指向性投光器を光軸高さＨに配置し、且つ前傾角θで前傾させた場合には、塵埃可視化良好領域の終了端投光距離ＬｅはＬｅ＝Ｌｕ＋Ｌｓ＋ｄ／ｃで与えられる。投光レンズからの投光距離をＬとすると、Ｌ≦Ｌｅの領域が塵埃可視化良好領域に相当し、肉眼や電子装置によりＬ≦Ｌｅの領域を観察すれば、塵埃粒子が存在する場合には塵埃粒子からの微弱散乱光を迅速且つ容易に検出することが可能になる。しかも、第４形態からＬ≧Ｌｃの領域が塵埃可視化良好領域に相当するから、Ｌ≦Ｌｅと組み合わせると、Ｌｃ≦Ｌ≦Ｌｅの範囲が塵埃可視化良好領域であることが確定する。
この不等式が事前に分かっていると、清掃しようとする任意の被清掃面上に前記指向性投光器を載置しなくても、もし塵埃粒子が被清掃面上に存在する場合には、投光レンズの前方で開始端投光距離Ｌｃよりも遠方で、且つ終了端投光距離Ｌｅよりも手前に塵埃粒子が明瞭に確認できることが予測できる。従って、実際に前記指向性投光器を被清掃面上に載置したときには、肉眼をＬｃ≦Ｌ≦Ｌｅの範囲に向けておくことによって、塵埃粒子の存否を迅速且つ容易に判断することが可能になる。もし、前記不等式が不明の場合には、指向性投光器を被清掃面に載置しても塵埃粒子がどの位置に観察されるかは試行錯誤により判断するしかない。即ち、この不等式により塵埃粒子の出現位置を予測できるだけでなく、実際の観察動作においても迅速且つ容易な塵埃粒子の存否確認が可能になる。
更に、前述したように、塵埃粒子の確認を電子装置で行う場合には、指向性投光器により被清掃面を光照射していても、電子装置は被清掃面の全体を一気に観察することが不可能であるから、前記被清掃面の投光レンズ位置から前方に向かって隈なく走査しながら塵埃粒子を確認する以外にない。つまり、塵埃可視化不十分領域をも走査しなければならないから、それだけ不要な時間を浪費することになる。本発明を利用すると、前記不等式が既に分かっているから、塵埃可視化良好領域だけを走査すればよく、投光レンズから測って手前側の塵埃可視化不十分領域及び更に遠方にある塵埃可視化不十分領域を避けることにより、塵埃粒子を迅速且つ容易に観察できるはずである。従って、前記電子装置による塵埃粒子の観察は、投光距離ＬをＬｃ≦Ｌ≦Ｌｅの範囲に限定的に設定すればよく、電子装置による塵埃粒子の観察時間を急激に短縮することが可能になる。
【００２４】
本発明の第６形態によれば、前記指向性投光器の光度を強弱調整することによって、前記指向性投光器により光照射される被清掃面の照度が可変調整され、被清掃面上における前記塵埃粒子の観察が容易になる被清掃面の汚れ具合判別方法が提供される。単純に、光度をＣ倍にすれば被清掃面の照度もＣ倍になることは容易に予想がつく。一般に、光度、光束、照度は次のように定義されている。光源である指向性投光器の光度をＣ（カンデラ）とすると、単位立体角（１ステラジアン）当たりにＣルーメンの光束を放出する。光源からＲ（ｍ）離れた位置で光束に直交する面積Ｓ（ｍ２）の張る立体角はＳ／Ｒ２（ステラジアン）であるから、面積Ｓに入る光束はＣ×Ｓ/Ｒ２（ルーメン）である。従って、その面の照度はＣ×Ｓ/Ｒ２（ルックス）、即ちＣ×Ｓ/Ｒ２（ｌｘ）になる。即ち、その面が被清掃面であれば、被清掃面上の塵埃粒子による微弱散乱光はＣ×Ｓ/Ｒ２に比例するから、単純に光源の光度Ｃ（カンデラ）に比例すると考えることができる。従って、前記指向性投光器の光度を強弱調整することによって、塵埃粒子の観察が最良になる光度を選択することが、本発明に係る被清掃面の汚れ具合判別方法の技術的効果を高めることは明らかである。
【００２５】
本発明の第７の形態によれば、指向性投光器としてＬＥＤ、レーザー光源又はランプからなる前方指向性を有した光源を用いることにより迅速且つ確実な被清掃面の汚れ具合判別方法を提供することができる。特に、近年のＬＥＤの開発は凄まじく、ＬＥＤとレンズを組み合わせることにより強光度且つ高指向性で低価格の指向性投光器が市場に提供されるようになった。また、低価格の半導体レーザー光源も開発されており、その光指向性はＬＥＤを遥かに超えるものである。更に、従来型のランプであっても、反射鏡の開発により高指向性の投光器を実現することができる。従って、これらの指向性投光器を用いることにより、本発明を容易に実現することが可能になる。
【００２６】
本発明の第８の形態によれば、上述した被清掃面の汚れ具合判別方法を用いて、被清掃面上の塵埃可視化良好領域内で塵埃粒子を観察し、この観察結果を判断して前記被清掃面を清掃する被清掃面の清掃方法を提供することができる。本発明の特徴は、既に述べたように、モップや電機掃除機から光源を分離して、指向性投光器による塵埃の観察と、それに続く清掃行為とを分離するものである。従って、まず指向性投光器により被清掃面上に塵埃粒子が有るか無いかを判別し、もし有ればモップや電機掃除機により前記被清掃面を清掃し、もし無ければ前記被清掃面は清浄であるから清掃の必要は無い。即ち、本発明に係る被清掃面の汚れ具合判別方法により、まず被清掃面の汚れ具合を判別し、この判断によって清掃行為を行うかどうかを決断させることが本発明の特徴である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明において、指向性投光器を被清掃面に水平配置して散乱光により塵埃粒子を可視化する観察斜視図である。
【図２】図２は、本発明において、指向性投光器を被清掃面からＨ(ｍｍ)だけ水平上昇配置したときの塵埃可視化不十分領域(Ａ)と塵埃可視化良好領域(Ｂ)の水平測定図である。
【図３】図３は、本発明（第１例）において、図４の境界線Ｓを与える１次関数Ｈ＝ａＬｓ＋ｂを最小二乗法により推定する境界線推定演算図である。
【図４】図４は、本発明において断面半径Ｈ０＝８ｍｍの指向性投光器（第１例）を用いた場合に、表２の境界値をプロットして、表１の塵埃可視化良好領域(Ｂ)と塵埃可視化不十分領域(Ａ)を示したＨ−Ｌ関係図である。
【図５】図５は、本発明において、第１案の指向性投光器を水平から前傾角θだけ前傾させたときの塵埃可視化状態の変化図である。
【図６】図６は、本発明において、図５のように前傾角θだけ前傾させたとき、投光距離Ｌｎから前傾投光距離Ｘの導出過程図である。
【図７】図７は、本発明において、指向性投光器の前縁を被清掃面に接触させ、後縁を厚紙で上昇させて前傾させたときの塵埃可視化状態図である。
【図８】図８は、本発明において第１例の指向性投光器を用いた場合に、表５の境界値をプロットして、塵埃可視化良好領域(Ｂ)と塵埃可視化不十分領域(Ａ)を示した前傾可視化図である。
【図９】図９は、本発明（第１例）において、図８の左側境界線Ｔを与える１次関数θ＝ｃＬｔ＋ｄを最小二乗法により推定する境界線推定演算図である。
【図１０】図１０は、本発明（第１例）において、図８の右側境界線Ｕを与える１次関数θ＝ｅＬｕ＋ｆを最小二乗法により推定する境界線推定演算図である。
【図１１】図１１は、本発明において、第１例（Ｈ０＝８ｍｍ）の指向性投光器の光軸を被清掃面からＨ(ｍｍ)だけ水平上昇させ、且つ前傾角θだけ前傾させたとき、図４と図８を組み合わせて塵埃可視化良好領域(Ｂ)を図式導出する塵埃可視化導出図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１形態において、境界投光距離Ｌｓを用いてＬ≧Ｌｓにより塵埃可視化良好領域を与える説明図である。
【図１３】図１３は、本発明の第２形態又は第３形態において、左側境界投光距離Ｌｔ及び右側境界投光距離Ｌｕを用いてＬ≧Ｌｔ又はＬｔ≦Ｌ≦Ｌｕにより塵埃可視化良好領域を与える説明図である。
【図１４】図１４は、本発明の第４形態又は第５形態において、開始端投光距離Ｌｃ及び終了端投光距離Ｌｅを用いてＬ≧Ｌｃ又はＬｃ≦Ｌ≦Ｌｅにより塵埃可視化良好領域を与える説明図である。
【図１５】図１５は、本発明において断面半径Ｈ０＝１５ｍｍの指向性投光器（第２例）を用いた場合に、表７の境界値をプロットして、表６の塵埃可視化良好領域(Ｂ)と塵埃可視化不十分領域(Ａ)を示した水平可視化図である。
【図１６】図１６は、本発明において第２例の指向性投光器を用いた場合に、表９の境界値をプロットして、塵埃可視化良好領域(Ｂ)と塵埃可視化不十分領域(Ａ)を示した前傾可視化図である。
【図１７】図１７は、本発明において、第２例（Ｈ０＝１５ｍｍ）の指向性投光器の光軸を被清掃面からＨ(ｍｍ)だけ水平上昇させ、且つ前傾角θだけ前傾させたとき、図１５と図１６を組み合わせて塵埃可視化良好領域(Ｂ)を図式導出する塵埃可視化導出図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明に係る被清掃面の汚れ具合判別方法及び清掃方法の実施形態を図面及び表に従って詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明において、指向性投光器を被清掃面に水平配置して散乱光により塵埃粒子を可視化する観察斜視図である。清掃対象となる被清掃面２の上に指向性投光器４が載置され、投光レンズ６から前方に向けて無数の光線が光コーン８として照射され、その前方断面がハッチングにより光コーン断面１０として図示されている。被清掃面２の表面には粒子、繊維屑、毛髪等からなる塵埃粒子１２が散乱しており、前記光コーン８の照射により、夫々の塵埃粒子１２から微弱散乱光が上空に反射されている。前記微弱散乱光には、観察者１６から見て、塵埃粒子１２が明瞭に確認される実線で描かれた良好散乱光１４と、不明瞭にしか見えない点線で描かれた不十分散乱光１５が含まれる。良好散乱光１４は指向性投光器４の投光レンズ６からかなり遠方に出現し、不十分散乱光１５は投光レンズ６の近傍に出現することが分かる。良好散乱光１４と不十分散乱光１５に分かれる理由は、次のように考えることができる。投光レンズ６の近傍では入射光が塵埃粒子１２に高角度で入射するため、塵埃粒子１２の背後に形成される影の領域が小さくなり、塵埃粒子１２の明るい部分と影との間のコントラストが低下して観察者１６には観察し難い微弱散乱光になる。他方、投光レンズ６の遠方では入射光が塵埃粒子１２に低角度で入射する為、塵埃粒子１２の背後に形成される影が長くなり、影と塵埃粒子１２とのコントラストが強くなって、観察者１６には良好散乱光１４になると考えられる。また、高角度に入射すると、被清掃面２からの反射光が観察者１６にも到達し、塵埃粒子１２からの微弱散乱光が明るい反射光の中に埋没する為、微弱散乱光が見え難くなり、近傍では不十分散乱光１５になるとも考えられる。従って、近傍ではコントラストの低下と微弱散乱光の埋没性が相乗して観察し難くなると考えることによって説明がつく。
【００３０】
図２は、本発明において、指向性投光器４を被清掃面２からＨ(ｍｍ)だけ水平上昇配置したときの塵埃可視化不十分領域(Ａ)と塵埃可視化良好領域(Ｂ)の水平測定図である。指向性投光器４の投光レンズ６を通る中心線が光軸となり、その光軸高さＨ０（ｍｍ）は指向性投光器４の断面半径に相当する。この指向性投光器４の光軸を被清掃面２から光軸高さＨ（ｍｍ）だけ上昇させる為に、前記指向性投光器４の前縁と後縁の底面側に厚さｎΔｈ（ｍｍ）の厚紙１８、１８を積層する。前記厚紙１８は、厚さΔｈ（ｍｍ）の紙板をｎ枚重ねて形成される。この状態で指向性投光器４を点灯すると、投光レンズ６から前方に光コーン８が照射される。点線で表される不十分散乱光１５は投光レンズ６から境界Ｓまでの塵埃可視化不十分領域（Ａ）に生じ、その長さは境界投光距離Ｌｓ（ｃｍ）により与えられる。更に境界Ｓの遠方に塵埃可視化良好領域（Ｂ）が形成され、塵埃粒子１２による良好散乱光１４は実線により表示されている。投光レンズ６から被清掃面２に平行に引かれた実線が光軸２０である。不十分散乱光１５の反射角は良好散乱光１４の反射角よりも大きくなり、その結果不十分散乱光１５は観察者１６により不明瞭にしか観察されず、他方良好散乱光１４はより低角度での散乱光であるから、観察者１６にとって明瞭に観察されることが分かる。
【００３１】
前記紙板の枚数をｎ枚とすると、光軸高さＨ（ｍｍ）はＨ＝Ｈ０＋ｎΔｈになることがわかる。この実施形態では、Δｈ＝０．４０（ｍｍ）が用いられたが、その厚さは自在に調整できることは言うまでもない。枚数ｎを０〜１６枚へと次第に増やしていくと、光軸高さＨ（ｍｍ）はＨ＝Ｈ０＋６．４０（ｍｍ）に達する。また第１例として、指向性投光器４の断面半径Ｈ０がＨ０＝８．００（ｍｍ）であるとすると、Ｈ＝８．００〜１４．４０（ｍｍ）の範囲で光軸高さＨを変化させることができる。光軸高さＨを増大させると、光コーン８は上方に移動するから、光コーン８と被清掃面２との交点Ｑ１は次第に遠方へ移動し、境界投光距離Ｌｓもそれに連れて大きくなる。
【００３２】
表１は被清掃面２から指向性投光器４（第１例）の光軸をＨ（ｍｍ）だけ水平上昇させたときの可視化状態の一覧表である。光軸高さＨ毎に投光距離Ｌ＝５、１０・・・５０（ｃｍ）の位置で可視化状態を、最も良く見える（◎）、見える（○）、やや見える（△）、見えない（×）の４段階で肉眼判断したものである。
【００３３】
【表１】
2014054414.tif 000003
【００３４】
表１において、光軸高さＨ（ｍｍ）の各値毎に、投光距離Ｌの一番小さな値の位置に出現する○印の枠が太線によって形成されている。これらの太線枠を連ねた境界線が、塵埃可視化不十分領域（Ａ）と塵埃可視化良好領域（Ｂ）の境界線Ｓ（境界とも言う）になる。即ち、塵埃可視化不十分領域（Ｂ）は△印より左側の投光領域（×と△の領域）であり、塵埃可視化良好領域（Ａ）は○印より右側の投光領域（○と◎の領域）である。
【００３５】
表２は指向性投光器（第１例）の水平配置の可視化状態表（表１）から得られる塵埃可視化良好領域（Ｂ）の開始座標、即ち良好領域（Ｂ）と不十分領域（Ａ）の境界Ｓの座標群を示している。言い換えれば、投光距離Ｌ（ｃｍ）と限界光軸高さＨmax（ｍｍ）の座標群である。表１において、太線枠で囲われた位置の座標群であり、Ｈmaxは、投光距離Ｌ（ｃｍ）の位置で、塵埃が見える状態（○）を与える光軸高さＨ（ｍｍ）のうち、最大の値になる限界光軸高さである。従って、特定の投光距離Ｌ（ｃｍ）の位置におけるＨ（ｍｍ）≦Ｈmax（ｍｍ）の光軸高さ領域は塵埃が見える領域（○及び◎）である。
【００３６】
【表２】
2014054414.tif 000004
【００３７】
これらの座標群に対して最小二乗法を適用し、Ｌ＝１０、１５、２０、２５、３０（ｃｍ）における境界線Ｓの回帰式を一次関数で導出する。即ち、表２の中で式（３−１）のようにＨ＝ａＬｓ＋ｂの一次関数で回帰すると、ａ＝０．３３６、ｂ＝４．１６が導出されるから、式（３）は、即ちＨ（ｍｍ）＝０．３３６Ｌｓ（ｃｍ）＋４．１６が境界線Ｓとして得られる。
【００３８】
図３は、本発明（第１例）において、図４の境界線Ｓを与える１次関数Ｈ＝ａＬｓ＋ｂを最小二乗法により推定する境界線推定演算図である。図中に示される表において、（Ｘ、Ｙ）は（Ｌ、Ｈmax）を意味しており、Ｘはｃｍ単位、Ｙはｍｍ単位である。これら５点の座標点により最小二乗法を用いて傾きａと切片ｂを式（１）及び式（２）により演算する。その結果、ａ＝０．３３６及びｂ＝４．１６が得られた。従って、境界線Ｓを与える１次関数は式（３）のようにＨ＝０．３３６Ｌｓ＋４．１６になることが分かった。
【００３９】
図４は、本発明において断面半径Ｈ０＝８ｍｍの指向性投光器（第１例）を用いた場合に、表２の境界値をプロットして、表１の塵埃可視化良好領域(Ｂ)と塵埃可視化不十分領域(Ａ)を示したＨ−Ｌ関係図である。境界線Ｓより左側は塵埃可視化不十分領域(Ａ)であり、境界線Ｓより右側は塵埃可視化良好領域(Ｂ)である。この表の使用方法は次の通りである。指向性投光器の光軸を被清掃面の上方Ｈ（ｍｍ）に水平配置したとき、前記Ｈに対応する境界線Ｓ上の投光距離Ｌが境界投光距離Ｌｓになる。従って、Ｌ≦Ｌｓの領域が塵埃可視化不十分領域(Ａ)であり、Ｌ≧Ｌｓの領域が塵埃可視化良好領域(Ｂ)である。使用する指向性投光器に対応した境界線Ｓの一次関数が事前に分かっておれば、塵埃粒子が明瞭に確認される領域は塵埃可視化良好領域(Ｂ)であるから、観察者はＬ≧Ｌｓの領域に注目して塵埃粒子の存否を判断すればよいことになる。観察者が肉眼であるときには、肉眼は被清掃面の全体を瞬時に判断する能力を有しているから、Ｌ≧Ｌｓの領域にあえて注目する必要性は少ないであろう。しかし、観察者が電子機器である場合には、電子機器は被清掃面の全体を瞬時に判断する能力を有していないから、Ｌ≧Ｌｓの領域に着目して電子機器を操作することにより、塵埃粒子の存否の判断を短時間で行うことが可能になる。もしＬ≧Ｌｓの情報がない場合には、電子機器はＬ≧０の全領域を走査しなければならず、０≦Ｌ≦Ｌｓの領域を走査する時間が無駄になることは明らかである。従って、Ｌ≧Ｌｓの情報を与える図４は電子機器を用いた塵埃粒子の確認走査では画期的であるといえる。
【００４０】
図５は、本発明において、指向性投光器を水平から前傾角θだけ前傾させたときの塵埃可視化状態の変化図である。この図５では、指向性投光器４を前傾角θだけ前傾させたときに、光線が被清掃面と交叉する点までの距離、即ち水平状態の投光距離Ｌｎがどれだけ小さくなるかを理論的に検討することになる。この小さくなった投光距離を前傾投光距離Ｘで表す。破線で表される図形が水平状態を示し、実線で表される図形が傾斜状態を示す。指向性投光器４の中心を４ａとし、光軸２０は中心４ａから伸び、また光線も前記中心４ａから被清掃面に投射される。被清掃面から中心４ａまでの高さが光軸高さＨであり、中心から投光レンズまでの長さが半軸長Ｌ０である。投光距離Ｌｎに至る光線（破線表示）と光軸高さＨを示す鉛直線とのなす角度が投光角度αである。
【００４１】
図６は、本発明において、図５のように前傾角θだけ前傾させたとき、投光距離Ｌｎから前傾投光距離Ｘの導出過程図である。図５を参照すると、ｔａｎ（α）及びｔａｎ（α−θ）は式（４）及び式（５）により与えられる。式（４）及び式（５）から投光角度αを消去することによって投光距離Ｌｎと前傾投光距離Ｘの関係を導出する。まずｔａｎ（α−θ）を展開すると式（６）が得られる。式（４）と式（５）を式（６）に代入すると式（７）を得ることができる。この式（７）を解いて前傾投光距離Ｘを求めると、式（８）が得られる。この式（８）を見ると分かるように、ＸはＬ０、Ｌｎ、Ｈ、θの４パラメータによって表現されることが分かる。ＸはＬｎより小さいから、Ｘ／Ｌｎを求めると、式（９）が得られる。θ≧０であるから、Ｘ／Ｌｎ≦１であることは当然である。式（９）がＸ／Ｌｎ≦１の性質を有することを数値計算により示す。この数値計算の結果は表３に示されている。
【００４２】
【表３】
2014054414.tif 000005
【００４３】
表３は、Ｌ０（ｍｍ）、Ｌｎ（ｍｍ）、θ（度）、Ｈ（ｍｍ）の各数値を用いて、Ｘ（ｍｍ）とＸ／Ｌｎを式（８）及び式（９）により夫々演算した結果を示している。半軸長Ｌ０を４６．５ｍｍに固定し、Ｌｎ＝１００ｍｍ且つＨ＝８．８ｍｍにしたときに、前傾角θを０度、０．７度、１．３４度と増大させた場合に、Ｘ（ｍｍ）とＸ／Ｌｎが演算された。その結果、Ｘは１００．０ｍｍ〜５８．８ｍｍに小さくなり、Ｘ／Ｌｎは１．０００〜０．５８８へと小さくなることが分かった。また、Ｌｎ＝７００ｍｍの遠地点での挙動を調べた。Ｈ＝１０ｍｍに固定して、前傾角θを０度〜５度まで増大させた場合に、Ｘ（ｍｍ）とＸ／Ｌｎが演算された。その結果、Ｘは７００．０ｍｍ〜５２．６ｍｍに小さくなり、Ｘ／Ｌｎは１．０００〜０．０７５へと小さくなることが分かった。これらの結果から、指向性投光器を前傾させると、投光レンズの近傍及び遠方における投光距離Ｌｎは急速に投光レンズ側へと接近することが分かった。図５、図６及び表３は、指向性投光器を前傾させたときに、投光距離が短縮化する傾向を数値的に検討したものである。これらの数値計算を踏まえた上で、実際に指向性投光器の前傾実験を以下に行った。
【００４４】
図７は、本発明において、指向性投光器の前縁を被清掃面に接触させ、後縁を厚紙で上昇させて前傾させたときの塵埃可視化状態図である。図７に示されるように、指向性投光器４の前縁４ｂを被清掃面に接地させ、後縁４ｃの下に紙厚Δｈの紙板をｎ枚積層して厚紙１８とし、指向性投光器４を前傾角θで前傾配置させる。傾斜長Ｃは厚紙１８から前縁４ｂまでの長さを示している。指向性投光器４の中心４ａは被清掃面２から高さＨ（ｍｍ）だけ上方の位置にあり、前傾状態にある指向性投光器４の平均の光軸高さに相当する。従って、厚紙厚さをｈとすると平均の光軸高さＨはＨ＝Ｈ０＋ｈ／２で与えられる。Ｈ０は指向性投光器４の断面半径である。この指向性投光器４においてはＣ＝６８ｍｍ、Δｈ＝０．４０ｍｍであるから、厚紙厚さｈはｈ＝ｎ×Δｈ＝０．４０ｎ（ｍｍ）になる。従って、ｓｉｎ（θ）＝ｎΔｈ／Ｃであるから、前傾角θはθ＝ｓｉｎ−１（ｎΔｈ／Ｃ）＝ｓｉｎ−１（０．４０ｎ／６８）で計算される。図７において、被清掃面２の投光領域は投光レンズ６側から塵埃可視化不十分領域（Ａ）、塵埃可視化良好領域（Ｂ）、塵埃可視化不十分領域（Ａ）と順次広がっていく。塵埃可視化良好領域（Ｂ）の開始端は左側境界Ｔとなり、その終了端は右側境界Ｕになる。つまり、左側境界Ｔの手前側と右側境界Ｕの遠方側に塵埃可視化不十分領域（Ａ）が存在している。投光レンズ６から左側境界Ｔまでの投光距離Ｌは左側境界投光距離Ｌｔと呼ばれ、投光レンズ６から右側境界Ｕまでの投光距離Ｌは右側境界投光距離Ｌｕと称する。従って、Ｌ≦ＬｔとＬ≧Ｌｕの領域は塵埃可視化不十分領域（Ａ）に相当し、Ｌｔ≦Ｌ≦Ｌｕの領域は塵埃可視化良好領域（Ｂ）に相当する。塵埃可視化不十分領域（Ａ）からの不十分散乱光１５は点線で表示され、塵埃可視化良好領域（Ｂ）からの良好散乱光１４は実線で表示されている。水平状態及び前傾状態の光軸は符号２０で示されている。
【００４５】
表４は、第１例の指向性投光器の光軸を被清掃面２に対し前傾角θ（度）だけ前傾させたときの可視化状態の表を示している。表４において、Ｈ（ｍｍ）は平均の光軸高さであり、θ（度）は前傾角、ｎ枚は厚紙１８を構成する紙板の枚数を示している。ｎ＝０〜１６まで枚数ｎを変化させると、厚紙厚さｈはｈ（ｍｍ）＝０〜６．４０になり、平均の光軸高さＨはＨ（ｍｍ）＝８．００〜１１．２０まで変化する。その結果、前傾角θはθ（度）＝０〜５．４０まで分布することになる。この条件下で、平均の光軸高さＨ毎に被清掃面上の塵埃粒子を観察して、投光距離ＬをＬ（ｃｍ）＝０〜５０の範囲に亘って塵埃粒子の見え方を判定する。判定基準は４段階で、◎＝最も良く見える、○＝見える、△＝やや見える、×＝見えない、である。表４には観察者の肉眼で判定された可視化状態の一覧が与えられている。
【００４６】
【表４】
2014054414.tif 000006
【００４７】
表４において、太枠線で示された領域は、各投光距離における最上位にある○印を示している。特定の平均光軸高さＨについて考察すると、投光レンズの近傍に位置する○印（左側境界Ｔに相当する）と遠方に位置する○印（右側境界Ｕに相当する）の間の領域が塵埃可視化良好領域（Ｂ）に相当する。また、近傍に位置する○印（左側境界Ｔに相当する）より内側の領域は塵埃可視化不十分領域（Ａ）であり、遠方に位置する○印（右側境界Ｕに相当する）より外側の領域も塵埃可視化不十分領域（Ａ）である。
【００４８】
表５は第１例の指向性投光器における限界前傾角θ０（度）と投光距離Ｌ（ｃｍ）の一覧表である。表４で示された太枠線だけに着目して、その太枠線の前傾角θ（度）と投光距離Ｌ（ｃｍ）を一覧化したものである。その太枠線の前傾角θ（度）を限界前傾角θ０（度）と呼び、左側境界Ｔの投光距離Ｌを左側境界投光距離Ｌｔ（ｃｍ）とし、右側境界Ｕの投光距離Ｌを右側境界投光距離Ｌ（ｃｍ）とする。塵埃可視化良好領域（Ｂ）の左側境界Ｔでは、限界前傾角θ０は塵埃粒子が見える状態（○）の最小角を示すから、θ≧θ０の領域では塵埃が良く見える。塵埃可視化良好領域（Ｂ）の右側境界Ｕでは、限界前傾角θ０は塵埃粒子が見える状態（○）の最大角を示すから、θ≦θ０の領域では塵埃が良く見えることになる。
【００４９】
【表５】
2014054414.tif 000007
【００５０】
投光距離Ｌ＝５、１０（ｃｍ）の２点からなる左側境界（Ｔ）に対し式（１０−１）のように最小二乗法により直線回帰する。その直線をθ＝ｃ×Ｌｔ＋ｄの一次直線とすると、傾きｃと切片ｄとしてｃ＝−０．２６８及びｄ＝２．６８が得られた。従って、左側境界線（Ｔ）として式（１０）のようにθ（度）＝−０．２６８Ｌｔ（ｃｍ）＋２．６８が得られた。投光距離Ｌ＝２５、３０、３５、４０、４５、５０（ｃｍ）の６点からなる右側境界（Ｕ）に対し式（１１−１）のように最小二乗法により直線回帰する。その直線をθ＝ｅ×Ｌｕ＋ｆの一次直線とすると、傾きｅと切片ｆとしてｅ＝−０．１９６及びｆ＝９．７２が得られた。従って、右側境界線（Ｕ）として式（１１）のようにθ（度）＝−０．１９６Ｌｕ（ｃｍ）＋９．７２が得られた。
【００５１】
図８は、本発明において第１例の指向性投光器を用いた場合に、表５の境界値をプロットして、塵埃可視化良好領域(Ｂ)と塵埃可視化不十分領域(Ａ)を示した前傾可視化図である。左側境界Ｔの２点に対する一次関数（左側境界線Ｔ）はθ（度）＝−０．２６８Ｌｔ（ｃｍ）＋２．６８となった。右側境界Ｕの５点に対する一次関数（右側境界線Ｕ）はθ（度）＝−０．１９６Ｌｕ（ｃｍ）＋９．７２４となった。左側境界線Ｔの左側領域は塵埃可視化不十分領域（Ａ）であり、右側境界線Ｕの右側領域も塵埃可視化不十分領域（Ａ）である。左側境界線Ｔと右側境界線Ｕの間の領域は塵埃可視化良好領域（Ｂ）であり、投光距離Ｌの範囲で示すと、前記塵埃可視化良好領域（Ｂ）はＬｔ≦Ｌ≦Ｌｕで表される。前傾角θが増大すると、Ｌｔ≦Ｌ≦Ｌｕで表される前記塵埃可視化良好領域（Ｂ）は次第に投光レンズの方に接近してくることが図８から理解される。このように、左側境界線Ｔと右側境界線Ｕの一次関数が数値的に決定されていると、前傾角θに対応するも数値的に決定される。指向性投光器を前傾角θだけ前傾させて、被清掃面上の塵埃粒子を観察者が観察する場合に、数値的に決定されたＬｔ≦Ｌ≦Ｌｕの範囲に注目して塵埃粒子の存否を確認すれば、被清掃面の汚れ具合を即座に判断することができる利点がある。前記観察者が肉眼の場合には、肉眼を上記範囲に集中して観察すれば良いから、比較的簡単に塵埃粒子の存否を判断できる。但し、人間は被清掃面の全体を瞬時に判断する能力を有しているから、前記範囲、即ちＬｔ≦Ｌ≦Ｌｕの範囲が事前に分かっていても、その効果は十分ではないと言えるだろう。しかしながら、前記観察者が電子機器の場合には、電子機器では被清掃面の全体を瞬時に判断することは不可能であるから、Ｌｔ≦Ｌ≦Ｌｕの範囲を走査すれば良いという利点は極めて大きい。もしこの範囲が不明な場合、電子機器は投光レンズからかなり遠方まで全ての領域を走査しなければならないから、塵埃粒子の存否確認に長時間を要することになる。本発明では、観察者が肉眼であっても、電子機器であっても、塵埃粒子の存否確認を短時間に完了できる利点がある。
【００５２】
図８において、左側境界線Ｔと右側境界線Ｕの一次関数は既に表５で与えられている。以下には、表５に示された一次関数を最小二乗法により導出する具体的方法が述べられている。
図９は、本発明（第１例）において、図８の左側境界線Ｔを与える１次関数θ＝ｃＬｔ＋ｄを最小二乗法により推定する境界線推定演算図である。又、図１０は、本発明（第１例）において、図８の右側境界線Ｕを与える１次関数θ＝ｅＬｕ＋ｆを最小二乗法により推定する境界線推定演算図である。
両図において、Ｘは投光距離Ｌ（ｃｍ）であり、Ｙは前傾角θ（度）である。左側境界線Ｔの傾きｃと切片ｄは式（１）及び式（２）により決定される。同時に、右側境界線Ｕの傾きｅと切片ｆも式（１）及び式（２）により決定される。両図に記載される表の値は式（１）及び式（２）の演算に必要な諸量を与えている。これらの諸量により式（１）及び式（２）が計算される。その結果、ｃ＝−０．２６８、ｄ＝２．６８、ｅ＝−０．１９６及びｆ＝９．７２４が得られる。従って、左側境界線Ｔは、式（１０）により、θ＝−０．２６８Ｌｔ＋２．６８となり、右側境界線Ｕは、式（１１）により、θ＝−０．１９６Ｌｕ＋９．７２４となる。左側境界線Ｔ及び右側境界線Ｕ共に、傾きが負であるから、左上がりの直線であることが分かる。換言すれば、前傾角θが増大するに従って、左側境界投光距離Ｌｔと右側境界投光距離Ｌｕは次第に減少することになる。つまり、前傾角が増大するに従って塵埃可視化良好領域（Ｂ）は投光レンズ側へ接近することを示す。この接近関係が前述した図８の挙動を説明している。
【００５３】
図１１は、本発明において、第１例（Ｈ０＝８ｍｍ）の指向性投光器の光軸を被清掃面からＨ(ｍｍ)だけ水平上昇させ、且つ前傾角θだけ前傾させたとき、図４と図８を組み合わせて塵埃可視化良好領域(Ｂ)を図式導出する塵埃可視化導出図である。
今、第１例の指向性投光器４の光軸高さＨをＨ＝１０ｍｍに設定し、その後指向性投光器４の前縁４ｂをその位置に保持したまま後縁４ｃを上昇させて指向性投光器４を前傾角θで前傾させる。この状態で塵埃可視化良好領域（Ｂ）の左側境界と右側境界の位置を決定する。下記に示す図式決定方法はあくまで近似的方法である。
【００５４】
図８を図４の上に重ね、図８のＬ軸（θ＝０度のＸ軸に相当）を図４のＨ＝１０ｍｍの位置に水平に配置し、θ＝０度の左側境界線Ｔの点を図４の境界線Ｓ上に移動する。上記Ｌ軸の太矢印で示す領域が、光軸高さＨ＝１０ｍｍ且つ前傾角θ＝０度における塵埃可視化良好領域（１０−０Ｂ）である。前傾角θを０から増大させてゆくと塵埃可視化良好領域は次第に左上方へと上昇移動してゆく。θ＝１度だけ前傾させると、光軸高さＨ＝１０ｍｍ且つ前傾角θ＝１度における塵埃可視化良好領域（１０−１Ｂ）の太矢印領域に移動する。又、θ＝２度だけ前傾させると、光軸高さＨ＝１０ｍｍ且つ前傾角θ＝２度における塵埃可視化良好領域（１０−２Ｂ）の太矢印領域に移動する。更に、θ＝３度だけ前傾させると、光軸高さＨ＝１０ｍｍ且つ前傾角θ＝３度における塵埃可視化良好領域（１０−３Ｂ）の太矢印領域に移動する。前記太矢印領域を下側に位置する図４（Ｌ−Ｈ座標）の原点から観測すると、左側境界Ｔの点の投光距離Ｌは開始端投光距離Ｌｃになり、右側境界Ｕの点の投光距離Ｌは終了端投光距離Ｌｅになる。即ち、図示するように、塵埃可視化良好領域（Ｂ）の投光距離Ｌの範囲は、Ｌｃ≦Ｌ≦Ｌｅで与えられることになる。
【００５５】
図１２は、本発明の第１形態において、境界投光距離Ｌｓを用いてＬ≧Ｌｓにより塵埃可視化良好領域を与える説明図である。図１２では、指向性投光器４を被清掃面２の上方に光軸高さＨで水平配置した場合において、塵埃可視化良好領域（Ｂ）を図式的に推定する方法が描かれている。Ｌ−Ｈ座標において、斜線は境界線Ｓであり、その一次関数はＨ＝ａＬｓ＋ｂである。光軸高さＨで水平線を点線で引くと、境界線Ｓとの交点がＰ１となる。点Ｐ１のＬ座標はＬｓであるから、塵埃可視化良好領域（Ｂ）の領域は、式（１２−１）によりＬｓ≦Ｌで与えられる。境界線Ｓの一次関数が分かっておれば、Ｌｓ≦Ｌの不等式により直ちに塵埃可視化良好領域（Ｂ）の領域が導出される。
【００５６】
図１３は、本発明の第２形態又は第３形態において、左側境界投光距離Ｌｔ及び右側境界投光距離Ｌｕを用いてＬ≧Ｌｔ又はＬｔ≦Ｌ≦Ｌｕにより塵埃可視化良好領域を与える説明図である。図１３では、指向性投光器４の前縁を被清掃面２上に接地させ、その後縁を上昇させて指向性投光器４を前傾角θで前傾させる。このように、前傾角θで前傾配置した場合において、塵埃可視化良好領域（Ｂ）を図式的に推定する方法が描かれている。Ｌ−θ座標において、塵埃可視化良好領域（Ｂ）の左側境界線Ｔの一次関数はθ＝ｃＬｔ＋ｄであり、右側境界線Ｕの一次関数はθ＝ｅＬｕ＋ｆで与えられる。縦軸上でθの点から水平に実線を引くと、左側境界線Ｔとの交点はＰ２となり、右側境界線Ｕとの交点はＰ３となる。点Ｐ２と点Ｐ３で挟まれる領域が塵埃可視化良好領域（Ｂ）である。従って、塵埃可視化良好領域（Ｂ）の領域は、Ｌｔ≦Ｌであり、且つＬ≦Ｌｕの範囲である。本発明においては、Ｌｔは左側境界投光距離と呼ばれ、Ｌｕは右側境界投光距離と呼ばれる。即ち、塵埃可視化良好領域（Ｂ）の領域は、Ｌｔ≦Ｌ≦Ｌｕの不等式で与えられる。本発明の第２形態は式（１２−２）で示されるＬｔ≦Ｌの範囲であり、本発明の第３形態は式（１２−３）で示されるＬｔ≦Ｌ≦Ｌｕの範囲である。左側境界線Ｔと右側境界線Ｕの一次関数が分かっておれば、Ｌ≦Ｌｕ又はＬｔ≦Ｌ≦Ｌｕの不等式により直ちに塵埃可視化良好領域（Ｂ）の領域が導出される。
【００５７】
図１４は、本発明の第４形態又は第５形態において、開始端投光距離Ｌｃ及び終了端投光距離Ｌｅを用いてＬ≧Ｌｃ又はＬｃ≦Ｌ≦Ｌｅにより塵埃可視化良好領域を与える説明図である。この図１４は、図１２の上に図１３を重ねることにより、指向性投光器を光軸高さＨに水平配置して、前傾角θで前傾させた場合における塵埃可視化良好領域（Ｂ）の図式的導出方法を説明するものである。指向性投光器４を被清掃面２から光軸高さＨだけ上昇させて水平配置した状態が図１２で与えられている。この状態で指向性投光器４をその前縁を固定して後縁を上昇させることにより前傾角θで前傾させると、図１３のＬ軸（横軸）を光軸高さＨの点Ｐ５に合わせ、左側境界線Ｔの最下点Ｐ１を境界線Ｓ上に位置するまでθ−Ｌ座標（図１３）を水平に右側へと移動する。そして、前傾角θに対応する点は、θ軸の前傾角θの点を通るように水平線を引き、点Ｐ２〜点Ｐ３の領域が光軸高さＨ及び前傾角θでの塵埃可視化良好領域となる。Ｈ軸〜点Ｐ２までの距離が開始端投光距離Ｌｃであり、Ｈ軸〜点Ｐ３までの距離が終了端投光距離Ｌｅである。
【００５８】
図１４の式（１２−４）〜式（１２−１０）までの数式によってＬｃとＬｅを以下に導出する。指向性投光器４を被清掃面２からＨだけ上昇させてθだけ前傾させたときの塵埃可視化良好領域の開始領域は、開始端投光距離がＬｃであるから、（１２−４）によりＬｃ≦Ｌで与えられる。また、終了端投光距離がＬｅであるから、塵埃可視化良好領域の全領域は式（１２−５）によりＬｃ≦Ｌ≦Ｌｅで表される。前傾角＝０のとき、左側境界線のθ＝ｃＬｔ＋ｄにθ＝０を代入すると、式（１２−６）によりＬｔ＝−ｄ／ｃが得られる。このＬｔはＰ１Ｐ４を与えるから、式（１２−７）によりＰ１Ｐ４＝−ｄ／ｃになる。従って、式（１２−８）によりＰ４Ｐ５＝Ｌｓ−Ｐ１Ｐ４であるから、式（１２−８）によりＰ４Ｐ５＝Ｌｓ＋ｄ／ｃが得られる。このＰ４Ｐ５＝Ｌｓ＋ｄ／ｃを用いると、式（１２−９）によりＬｃ＝Ｌｔ＋Ｐ４Ｐ５であるから、Ｌｃ＝Ｌｔ＋Ｌｓ＋ｄ／ｃを得ることができる。同様に、式（１２−１０）によりＬｅ＝Ｌｕ＋Ｐ４Ｐ５であるから、Ｌｅ＝Ｌｕ＋Ｌｓ＋ｄ／ｃが得られる。
以上のようにＨ−Ｌ座標とθ−Ｌ座標を組み合わせると、光軸高さＨ且つ前傾角θにおける開始端投光距離Ｌｃと終了端投光距離Ｌｅが上述のように得られ、その結果塵埃可視化良好領域（Ｌの領域）がＬｃ≦Ｌ、或いはＬｃ≦Ｌ≦Ｌｅによって簡単に求めることができる。
【００５９】
表６は、第２例の指向性投光器を用いた場合に、その光軸をＨ（ｍｍ）だけ水平上昇させたときの可視化状態の表である。第１の指向性投光器では断面半径Ｈ０＝８ｍｍであるのに対し、第２の指向性投光器では断面半径Ｈ＝１５ｍｍである。断面半径Ｈを８ｍｍから１５ｍｍに増やしても、本発明の要旨が変わらないことを以下に証明してゆく。光軸高さＨ毎に投光距離Ｌ＝５、１０・・・５０（ｃｍ）の位置で可視化状態を、最も良く見える（◎）、見える（○）、やや見える（△）、見えない（×）の４段階で肉眼判断した。Ｈ０＝１５ｍｍであるから、Ｈ＝１５．００ｍｍ〜２１．４０ｍｍまでの可視化状態が観察される。その他の条件は表１と同等である。表６において、光軸高さＨ（ｍｍ）の各値毎に、投光距離Ｌの一番小さな値の位置に出現する○印の枠が太線によって形成されている。これらの太線枠を連ねた境界線が、塵埃可視化不十分領域（Ａ）と塵埃可視化良好領域（Ｂ）の境界線Ｓ（境界とも言う）になる。即ち、塵埃可視化不十分領域（Ｂ）は△印より左側の投光領域（×と△の領域）であり、塵埃可視化良好領域（Ａ）は○印より右側の投光領域（○と◎の領域）である。
【００６０】
【表６】
2014054414.tif 000008
【００６１】
表７は、第２例の指向性投光器について、表６の太枠に対する限界光軸高さＨmax（ｍｍ）と投光距離Ｌ（ｃｍ）の座標群の一覧表である。また、表７は前述した表２と実質的に同等であるから、表２で説明した内容をここでは省略する。
これらの座標群に対して最小二乗法を適用し、Ｌ＝１５、２０、２５、３０、３５、４０（ｃｍ）における境界線Ｓの回帰式を一次関数で導出する。即ち、表７の中で式（１３−１）のようにＨ＝ａＬｓ＋ｂの一次関数で回帰すると、ａ＝０．２５６、ｂ＝１１．２９が導出されるから、式（１３）は、即ちＨ（ｍｍ）＝０．２５６Ｌｓ（ｃｍ）＋１１．２９が境界線Ｓとして得られる。
【００６２】
【表７】
2014054414.tif 000009
【００６３】
図１５は、本発明において断面半径Ｈ０＝１５ｍｍの指向性投光器（第２例）を用いた場合に、表７の境界値をプロットして、表６の塵埃可視化良好領域(Ｂ)と塵埃可視化不十分領域(Ａ)を示した水平可視化図である。この図１５は前述した第１例の図４と実質的に同等である。
境界線Ｓより左側は塵埃可視化不十分領域(Ａ)であり、境界線Ｓより右側は塵埃可視化良好領域(Ｂ)である。この図の使用方法は次の通りである。指向性投光器の光軸を被清掃面の上方Ｈ（ｍｍ）に水平配置したとき、前記Ｈに対応する境界線Ｓ上の投光距離Ｌが境界投光距離Ｌｓになる。従って、Ｌ≦Ｌｓの領域が塵埃可視化不十分領域(Ａ)であり、Ｌ≧Ｌｓの領域が塵埃可視化良好領域(Ｂ)である。使用する指向性投光器に対応した境界線Ｓの一次関数が事前に分かっているから、塵埃粒子が明瞭に確認される領域は塵埃可視化良好領域(Ｂ)であり、観察者はＬ≧Ｌｓの領域に注目して塵埃粒子の存否を判断すればよいことになる。観察者が肉眼であるときには、肉眼は被清掃面の全体を瞬時に判断する能力を有しているから、Ｌ≧Ｌｓの領域にあえて注目する必要性は少ないであろう。しかし、観察者が電子機器である場合には、電子機器は被清掃面の全体を瞬時に判断する能力を有していないから、Ｌ≧Ｌｓの領域に着目して電子機器を操作することにより、塵埃粒子の存否の判断を短時間で行うことが可能になる。もしＬ≧Ｌｓの情報がない場合には、電子機器はＬ≧０の全領域を走査しなければならず、０≦Ｌ≦Ｌｓの領域を走査する時間が無駄になることは明らかである。従って、Ｌ≧Ｌｓの情報を与える図１５は電子機器を用いた塵埃粒子の確認走査では画期的であるといえる。この図１５が示す上記事項は前述した図４及び図１２から得られる事項とほぼ同様である。従って、指向性投光器の第１例で得られた発明内容は第２例でも適用できることが証明された。
【００６４】
表８は、第２例の指向性投光器の光軸を被清掃面に対し前傾角θ（度）だけ前傾させたときの可視化状態の一覧表である。換言すれば、図７で示されるように、Ｈ０＝１５ｍｍの指向性投光器４を前傾させて塵埃可視化不十分領域（Ａ）と塵埃可視化良好領域（Ｂ）の詳細を表に表したもので、第１例の表４に対応する。指向性投光器４の前縁を被清掃面に接地させた状態で後縁を厚紙で上昇させて指向性投光器４を前傾させる。
【００６５】
【表８】
2014054414.tif 000010
【００６６】
被清掃面から指向性投光器４の中心までの高さが光軸高さＨであり、Ｈ＝１５．００ｍｍ〜１９．８０ｍｍまでの９段階で測定され、前傾角θはθ＝０．００度〜４．０４度まで分布する。各前傾角θにおいて、投光距離Ｌ＝５ｃｍ〜７０ｃｍの１２点の塵埃粒子の可視化状態が肉眼で判定された。判定基準は、最も良く見える（◎）、見える（○）、やや見える（△）、見えない（×）の４段階である。各前傾角θにおいて、投光距離Ｌを可変したとき、×と△からなる領域が塵埃可視化不十分領域（Ａ）であり、○と◎からなる領域が塵埃可視化良好領域（Ｂ）である。塵埃可視化良好領域（Ｂ）の左側境界Ｔと右側境界Ｕを示す枠が太線枠として描かれている。従って、投光レンズに近い側から、塵埃可視化不十分領域（Ａ）→塵埃可視化良好領域（Ｂ）→塵埃可視化不十分領域（Ａ）のように展開することが分かる。
【００６７】
表９は、限界前傾角θ０（度）と投光距離Ｌの関係を表８から選択して表示したものであり、表８の太線枠に対応したＬとθ０の座標群を示している。太枠線の前傾角θ（度）を限界前傾角θ０（度）と呼び、左側境界Ｔの投光距離Ｌを左側境界投光距離Ｌｔ（ｃｍ）とし、右側境界Ｕの投光距離Ｌを右側境界投光距離Ｌ（ｃｍ）とする。塵埃可視化良好領域（Ｂ）の左側境界Ｔでは、限界前傾角θ０は塵埃粒子が見える状態（○）の最小角を示すから、θ≧θ０の領域では塵埃が良く見える。塵埃可視化良好領域（Ｂ）の右側境界Ｕでは、限界前傾角θ０は塵埃粒子が見える状態（○）の最大角を示すから、θ≦θ０の領域では塵埃が良く見えることになる。
【００６８】
【表９】
2014054414.tif 000011
【００６９】
投光距離Ｌ＝１０、１５、２０（ｃｍ）の３点からなる左側境界（Ｔ）に対し式（１４−１）のように最小二乗法により直線回帰する。その直線をθ＝ｃ×Ｌｔ＋ｄの一次直線とすると、傾きｃと切片ｄとしてｃ＝−０．１０１及びｄ＝１．９６５が得られた。従って、左側境界線（Ｔ）として式（１４）のようにθ（度）＝−０．１０１Ｌｔ（ｃｍ）＋１．９６５が得られた。
投光距離Ｌ＝３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０（ｃｍ）の７点からなる右側境界（Ｕ）に対し式（１５−１）のように最小二乗法により直線回帰する。その直線をθ＝ｅ×Ｌｕ＋ｆの一次直線とすると、傾きｅと切片ｆとしてｅ＝−０．０９７及びｆ＝６．３６４が得られた。従って、右側境界線（Ｕ）として式（１５）のようにθ（度）＝−０．０９７Ｌｕ（ｃｍ）＋６．３６４が得られた。
【００７０】
図１６は、本発明において第２例の指向性投光器を用いた場合に、表９の境界値をプロットして、塵埃可視化良好領域(Ｂ)と塵埃可視化不十分領域(Ａ)を示した前傾可視化図である。この図１６は、第１例の指向性投光器に関する図８と実質的に同等であることが以下に示され、本発明の要旨が第２例に対しても成立することが証明される。左側境界Ｔの３点に対する一次関数（左側境界線Ｔ）はθ（度）＝−０．１０１Ｌｔ（ｃｍ）＋１．９６５となった。右側境界Ｕの７点に対する一次関数（右側境界線Ｕ）はθ（度）＝−０．０９７Ｌｕ（ｃｍ）＋６．３６４となった。左側境界線Ｔの左側領域は塵埃可視化不十分領域（Ａ）であり、右側境界線Ｕの右側領域も塵埃可視化不十分領域（Ａ）である。左側境界線Ｔと右側境界線Ｕの間の領域は塵埃可視化良好領域（Ｂ）であり、投光距離Ｌの範囲で示すと、前記塵埃可視化良好領域（Ｂ）はＬｔ≦Ｌ≦Ｌｕで表される。前傾角θが増大すると、Ｌｔ≦Ｌ≦Ｌｕで表される前記塵埃可視化良好領域（Ｂ）は次第に投光レンズの方に接近してくることが図１６から理解される。
このように、左側境界線Ｔと右側境界線Ｕの一次関数が数値的に決定されていると、次のような利点がある。指向性投光器を前傾角θだけ前傾させて、被清掃面上の塵埃粒子を観察者が観察する場合に、数値的に決定されたＬｔ≦Ｌ≦Ｌｕの範囲に注目して塵埃粒子の存否を確認すれば、被清掃面の汚れ具合を即座に判断することができる。前記観察者が肉眼の場合には、肉眼を上記範囲に集中して観察すれば良いから、比較的簡単に塵埃粒子の存否を判断できる。但し、人間は被清掃面の全体を瞬時に判断する能力を有しているから、前記範囲、即ちＬｔ≦Ｌ≦Ｌｕの範囲が事前に分かっていても、その効果は十分ではないと言えるだろう。しかしながら、前記観察者が電子機器の場合には、電子機器では被清掃面の全体を瞬時に判断することは不可能であるから、Ｌｔ≦Ｌ≦Ｌｕの範囲を走査すれば良いという利点は極めて大きい。もしこの範囲が不明な場合、電子機器は投光レンズからかなり遠方まで全ての領域を走査しなければならないから、塵埃粒子の存否確認に長時間を要することになる。本発明では、観察者が肉眼であっても、電子機器であっても、塵埃粒子の存否確認を短時間に完了できる利点がある。
【００７１】
図１７は、本発明において、第２例（Ｈ０＝１５ｍｍ）の指向性投光器の光軸を被清掃面からＨ(ｍｍ)だけ水平上昇させ、且つ前傾角θだけ前傾させたとき、図１５と図１６を組み合わせて塵埃可視化良好領域(Ｂ)を図式導出する塵埃可視化導出図である。この図１７は第１例の指向性投光器を用いた場合の重ね図、即ち図１１と実質的に同等であり、この重ね合わせ導出方法が指向性投光器の全般に対して成立することを実証している。以下に図１７の詳細を説明する。
【００７２】
今、第２例の指向性投光器４の光軸高さＨをＨ＝２０ｍｍに設定し、その後指向性投光器４の前縁４ｂをその位置に保持したまま後縁４ｃを上昇させて指向性投光器４を前傾角θで前傾させる。この状態で塵埃可視化良好領域（Ｂ）の左側境界と右側境界の位置を決定する。下記に示す図式決定方法はあくまで近似的方法である。
図１６を図１５の上に重ね、図１６のＬ軸（θ＝０度のＸ軸に相当）を図１５のＨ＝２０ｍｍの位置に水平に配置し、θ＝０度の左側境界線Ｔの点を図１５の境界線Ｓ上に移動する。上記Ｌ軸の太矢印で示す領域が、光軸高さＨ＝２０ｍｍ且つ前傾角θ＝０度における塵埃可視化良好領域（２０−０Ｂ）である。前傾角θを０から増大させてゆくと塵埃可視化良好領域は次第に左上方へと上昇移動してゆく。θ＝１度だけ前傾させると、光軸高さＨ＝２０ｍｍ且つ前傾角θ＝１度における塵埃可視化良好領域（２０−１Ｂ）の太矢印領域に移動する。又、θ＝２度だけ前傾させると、光軸高さＨ＝２０ｍｍ且つ前傾角θ＝２度における塵埃可視化良好領域（２０−２Ｂ）の太矢印領域に移動する。図中には示さないが、前傾角θを更に増大させると塵埃可視化良好領域は更に左上方へと上昇することは言うまでもない。前記太矢印領域を下側に位置する図１５（Ｌ−Ｈ座標）の原点から観測すると、左側境界Ｔの点の投光距離Ｌは開始端投光距離Ｌｃになり、右側境界Ｕの点の投光距離Ｌは終了端投光距離Ｌｅになる。即ち、図示するように、塵埃可視化良好領域（Ｂ）の投光距離Ｌの範囲は、Ｌｃ≦Ｌ≦Ｌｅで与えられることになる。
【００７３】
指向性投光器４を第１例から第２例に変更しても、塵埃可視化良好領域（Ｂ）の左側境界線Ｔと右側境界線Ｕを一次関数により近似的に導出し、前記塵埃可視化良好領域（Ｂ）の左側境界と右側境界を理論的且つ数値的に導出するという本発明の要旨は不変に成立することが実証された。従って、本発明の上記要旨は多くの指向性投光器に対して適用できることが分かった。
本発明の要旨の詳細は、図１２、図１３及び図１４に明示されており、これらの図式導出法が本発明の特許請求の範囲に明記されている。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上詳述したように、本発明では、被清掃面の塵埃粒子の観察動作と清掃作業を分離する。まず、条件を試験的に導出する為に特定の被清掃面（特定被清掃面と称する）を選び出し、この特定被清掃面上で塵埃粒子を明瞭に観察できる条件を実験的且つ理論的に導出する。次に、実際に清掃しようとする被清掃面に前記条件を適用し、この被清掃面上に指向性投光器により光照射して塵埃粒子がどの程度存在するかを観察する。更に、塵埃粒子が所定量以上存在すれば、この被清掃面をモップや電機掃除機などの清掃手段を用いて清掃すればよい。もし塵埃粒子が所定量以下であれば、清掃作業を行う必要がないと判断できる。
従って、本発明が利用できる産業分野は、家庭・会社・ホテル等の施設、清掃業、モップや電機掃除機などの製造業、清掃用具の販売業・レンタル業、衛生設備業、その他関連産業である。
【符号の説明】
【００７５】
２          被清掃面
４          指向性投光器
４ａ        指向性投光器の中心
４ｂ        前縁
４ｃ        後縁
６          投光レンズ
８          光コーン
１０          光コーン断面
１２          塵埃粒子
１４          良好散乱光
１５          不十分散乱光
１６          観察者
１８          厚紙
２０          光軸
Ａ          塵埃可視化不十分領域
Ｂ          塵埃可視化良好領域
Ｃ          傾斜長
Ｈ          光軸高さ
Ｈ０         指向性投光器の断面半径
Ｈmax       限界光軸高さ
Ｌ          投光距離
Ｌｓ        境界投光距離
Ｌｔ        左側境界投光距離
Ｌｕ        右側境界投光距離
Ｌｃ        開始端投光距離
Ｌｅ        終了端投光距離
Ｌｎ        投光距離
Ｌ０         半軸長
Ｓ          境界
Ｔ          左側境界
Ｕ          右側境界
ａ          境界線Ｓの傾き
ｂ          境界線Ｓの切片
ｃ          左側境界線Ｔの傾き
ｄ          左側境界線Ｔの切片
ｅ          右側境界線Ｕの傾き
ｆ          右側境界線Ｕの切片
ｈ          厚紙厚さ
Δｈ        紙板厚さ
ｎ          紙板の枚数
ｘ          前傾投光距離
α          投光角度
θ          前傾角
Ｈ＝ａＬｓ＋ｂ  境界線Ｓの１次関数
θ＝ｃＬｔ＋ｄ  左側境界線Ｔの１次関数
θ＝ｅＬｕ＋ｆ  右側境界線Ｕの１次関数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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