(57)【要約】      （修正有）【課題】信号対雑音比の低下を抑える反射体を提供する。【解決手段】リフレクタ２００は外壁２０２、内部スペース２１６、１つ以上の内壁２０８ａ，２０８ｂを含んでよく、各内壁は、近位の端部２１２および遠位の端部２１４の２つの端部を有する。内壁の各端部は、前記外壁または別の内壁に取り付けられてもよい。内壁は、内部スペースを２つ以上の区画に分割してもよい。前記リフレクタの前記近位の端部および前記遠位の端部は、開放されていてもよい。前記外壁および前記内壁は、前記リフレクタの前記遠位の端部を通って前記外壁または前記内壁に接触した光を反射するように構成されている。【選択図】図２ａ
2018185288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外壁と、
内部スペースと、
２つの端部を有する１つ以上の内壁と、
近位の端部と、
遠位の端部と、を備えており、
前記内壁のそれぞれの端部は、前記外壁または別の内壁に取り付けられており、
前記内壁は、前記内部スペースを２つ以上の区画に分割し、
前記リフレクタの前記近位の端部および前記遠位の端部は開放されており、
前記外壁および前記内壁は、前記リフレクタの前記遠位の端部を通って前記外壁または前記内壁に接触した光を反射するように構成されているリフレクタ。
【請求項２】
前記外壁は円筒状であることを特徴とする請求項１に記載のリフレクタ。
【請求項３】
直角をなす２つの内壁と、４つの区画とを備えており、各区画の断面積はほぼ正方形であることを特徴とする請求項２に記載のリフレクタ。
【請求項４】
前記リフレクタは、プラスチックまたは金属で作られていることを特徴とする請求項１に記載のリフレクタ。
【請求項５】
前記内壁および前記外壁は、可視光線の波および赤外線の波の少なくとも１つを反射する材料で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のリフレクタ。
【請求項６】
前記反射する材料は、金、銀、クロム、銅、アルミニウム、チタニウム、ニッケル、コバルト、クロミウム、またはそれらの合金であることを特徴とする請求項５に記載のリフレクタ。
【請求項７】
前記内壁および前記外壁は、前記リフレクタの前記遠位の端部で最大の厚みを有し、前記リフレクタの前記近位の端部で最小の厚みを有するように先細となっていることを特徴とする請求項１に記載のリフレクタ。
【請求項８】
前記内壁および前記外壁は、５度と２０度との間の角度を有するように先細となっていることを特徴とする請求項７に記載のリフレクタ。
【請求項９】
前記内壁および前記外壁の少なくとも１つの先細となっている部分は、凹状の曲線を含んでいることを特徴とする請求項７に記載のリフレクタ。
【請求項１０】
前記リフレクタの前記遠位の端部における前記区画のそれぞれの断面は、略正方形であることを特徴とする請求項１に記載のリフレクタ。
【請求項１１】
近位の端部および遠位の端部を有する管と、
前記管の前記近位の端部に配置された光源と、
前記管の前記遠位の端部に配置された１つ以上の検出器と、
前記光源と前記１つ以上の検出器との間に配置されたフィルタと、
リフレクタと、を備えており、
前記リフレクタは、
外壁と、
内部スペースと、
２つの端部を有する１つ以上の内壁と、
近位の端部と、
遠位の端部と、を備えており、
内壁のそれぞれの端部は前記外壁または別の内壁に取り付けられており、
前記内壁は前記内部スペースを２つ以上の区画に分割し、
前記外壁は、前記リフレクタの前記近位の端部および前記遠位の端部で開放されており、
前記外壁および前記内壁は、前記リフレクタの前記遠位の端部を通って前記外壁または内壁に接触した光を反射するように構成されており、
前記リフレクタの前記遠位の端部は、前記１つ以上の検出器の近傍に配置されていることを特徴とする赤外線装置。
【請求項１２】
前記検出器の数は前記区画の数と等しく、前記検出器は各検出器が前記リフレクタの１つの区画の遠位の端部の近傍に存在するように配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の赤外線装置。
【請求項１３】
前記内壁および前記外壁は、前記リフレクタの前記遠位の端部で最大の厚みを有し、前記リフレクタの前記近位の端部で最小の厚みを有するように先細となっていることを特徴とする請求項１１に記載の赤外線装置。
【請求項１４】
前記内壁と前記外壁の内側面とは、５度と２０度との間である角度で内部に曲げられていることを特徴とする請求項１１に記載の赤外線装置。
【請求項１５】
前記検出器の形状および領域は、前記区画の断面および断面領域とそれぞれ同一であることを特徴とする請求項１１に記載の赤外線装置。
【請求項１６】
赤外線装置を構築する方法であって、
光源と１つ以上の検出器との中間位置にリフレクタを配置するステップを含み、
前記リフレクタは、
外壁と、
内部スペースと、
２つの端部を有する１つ以上の内壁と、
近位の端部と、
遠位の端部と、を備えており、
内壁のそれぞれの端部は前記外壁または別の内壁に取り付けられており、
前記内壁は前記内部スペースを２つ以上の区画に分割し、
前記外壁は、前記リフレクタの前記近位の端部および前記遠位の端部で開放されており、
前記外壁および前記内壁は、前記リフレクタの前記遠位の端部を通って前記外壁または内壁に接触した光を反射するように構成されており、
前記リフレクタの前記遠位の端部は、前記１つ以上の検出器の近傍に配置されていることを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記検出器の数は前記区画の数と等しく、前記検出器は各検出器が前記リフレクタの１つの区画の遠位の端部の近傍に存在するように配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記リフレクタ、前記１つ以上の検出器、および前記光源のまわりに管を配置するステップをさらに含んでおり、前記リフレクタおよび前記１つ以上の検出器は前記管の遠位の端部に配置され、前記光源は前記管の近位の端部に配置されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記リフレクタの外径は、前記管の内径に略等しいことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記リフレクタの前記内壁および前記外壁は、前記リフレクタの前記遠位の端部で最大の厚みを有し、前記リフレクタの前記近位の端部で最小の厚みを備えるように先細になっていることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔背景技術〕
ＮＤＩＲセンサとも呼ばれる非分散性の赤外線センサおよび本明細書における赤外線センサは、ガスを通って伝搬した赤外線または可視光線の波長を検出する。別のガスは、別の波長の光を伝搬するので、特定の波長の検出は、通ったガスから伝搬された光を識別することができる。ベール‐ランバートの法則は、赤外線センサによって検出された波長を決定する。
【０００２】
図１は、赤外線センサ５０の断面図を示す。赤外線センサ５０は、近位の端部５４と遠位の端部５６とを有する。赤外線センサ５０は、管５２を含んでもよい。赤外線または可視光線の光源６２は、赤外線センサ５０の近位の端部５４において管５２の内部に配置されてもよい。１つ以上の検出器５８は、赤外線センサ５０の遠位の端部５６において管５２の内部に配置されてもよい。赤外線センサ５０は、赤外線センサ５０の遠位の端部５６かつ検出器５８の近傍において管５２の内部に配置される、フィルタ６４をさらに含んでもよい。試料室６６が管５２の内部の、光源６２と、検出器５８またはフィルタ６４との間に配置されてもよい。試料室６６は、ガス入口６８とガス出口７０とを含んでもよい。
【０００３】
赤外線センサ５０は、ガスを識別するため、または混合ガスの中に含まれる特定のガスの濃度を決定するために用いられてもよい。解析対象のガスは、ガス入口６８を通って試料室６６へ流れ込む。ガスは、ガス出口７０を通って試料室６６から流れ出してもよい。計測中、試料室６６へのガスの流入出を同じ割合とすることによって、一定量のガスが試料室６６の内部に保持されてもよい。
【０００４】
光源６２は、可視光線または赤外線６０ａ、６０ｂ、および６０ｃを放出してもよい。光線６０ａ、６０ｂ、および６０ｃは、試料室６６内のガスを通って伝搬してもよい。ガスは、いくつかの波長を有する光を吸収する一方、他の波長を有する光を伝搬させてもよい。伝搬される波長を有する光は、検出器５８に到達してもよい。検出器５８は、光の波長を計測してもよい。計測された波長は、ガスの識別に用いられてもよい。赤外線センサ５０がフィルタ６４を含む場合に、フィルタ６４は、検出器５８に到達する光の内、所望の波長を有する光が当該フィルタ６４に到達することを妨げるようにフィルタリングしてもよい。
【０００５】
波長計測の精度は検出器５８によって実現される。したがって、ガスを識別する赤外線センサ５０の機能は、検出器５８に到達した光線６０ａ、６０ｂ、および６０ｃの量に一部依存する。光線は、管５２の内側で反射せず、検出器５８に到達しなくてもよい。光線６０ａ、６０ｂ、および６０ｃが検出器にほとんど到達しない場合、当該検出器によって検出される信号の強さは低下する。したがって、計測における信号対雑音比が低下する。残念ながら、信号対雑音比が低い場合、検出器による対象の波長の計測の精度は低くなる。
【０００６】
〔本開示の概要〕
この概要は、詳細な説明において以下にさらに説明する概念の抜粋を示すために与えられている。この概要は、請求対象の内容を識別するための鍵または重要な特徴を示すことを目的としておらず、請求対象の内容の範囲を限定する助けとするために用いられることを目的としたものでもない。
【０００７】
一態様において、本開示はリフレクタに関する。リフレクタは、外壁、内部スペース、１つ以上の内壁を含んでいる。１つ以上の内壁のそれぞれは、近位の端部と、遠位の端部と、の２つの端部を有している。内壁の各端部は、外壁または別の内壁に取り付けられてもよい。内壁は、内部スペースを２つ以上の区画に分割してもよい。リフレクタの近位の端部および遠位の端部は、開放されていてもよい。外壁および内壁は、リフレクタの遠位の端部を通って外壁または内壁に接触した光を反射するように構成されてもよい。
【０００８】
他の態様において、本開示は赤外線装置に関する。赤外線装置は、近位の端部および遠位の端部を有する管と、管の近位の端部に配置された光源と、管の遠位の端部に配置された１つ以上の検出器と、光源と１つ以上の検出器との間に配置されたフィルタと、リフレクタとを含んでいる。リフレクタは、外壁、内部スペース、１つ以上の内壁を含んでもよい。１つ以上の内壁のそれぞれは、近位の端部と、遠位の端部と、の２つの端部を有している。内壁の各端部は、外壁または別の内壁に取り付けられてもよい。内壁は、内部スペースを２つ以上の区画に分割してもよい。リフレクタの近位の端部および遠位の端部は、開放されていてもよい。外壁および内壁は、リフレクタの遠位の端部を通って外壁または内壁に接触した光を反射するように構成されてもよい。
【０００９】
他の態様において、本開示は赤外線装置を構築する方法に関する。赤外線装置を構成する方法は、光源と１つ以上の検出器との中間位置にリフレクタを配置するステップを含んでもよい。リフレクタは、外壁と、内部スペースと、１つ以上の内壁と、を備えている。１つ以上の内壁のそれぞれは、近位の端部と、遠位の端部と、の２つの端部を有している。内壁のそれぞれの端部は外壁または別の内壁に取り付けられている。内壁は、内部スペースを２つ以上の区画に分割してもよい。リフレクタの近位の端部および遠位の端部は開放されていてもよい。外壁および内壁は、リフレクタの遠位の端部を通って外壁または内壁に接触した光を反射するように構成されてもよい。リフレクタの遠位の端部は、１つ以上の検出器の近傍に配置されている。
【００１０】
他の態様および利点は、以下の説明および添付の請求項から明らかである。
【００１１】
〔図面の簡単な説明〕
図１は、先行技術に係る赤外線センサの透視図である。
【００１２】
図２ａは、本開示に係るリフレクタの透視図である。
【００１３】
図２ｂは、本開示に係るリフレクタの透視図である。
【００１４】
図３は、本開示に係る赤外線センサの断面図である。
【００１５】
図４は、本開示に係る赤外線センサの透視図である。
【００１６】
図５は、本開示に係るリフレクタの透視図である。
【００１７】
図６は、本開示に係る赤外線センサから収集された実験データのグラフである。
【００１８】
〔詳細な説明〕
本開示の実施形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。いくつかの図面において同一の部材には、一貫性を保つために同一の参照番号を付している。さらに、以下に示す本開示の実施形態の詳細な説明において、多くの特定の詳細が、請求対象の内容をより理解するために与えられたものであることは明らかである。しかしながら、本明細書に開示された実施形態について、これらの特定の詳細を除いて実施できることは当業者の１人にとって理解できるだろう。他の場合において、公知の特徴は、説明を不必要に補足することを避けるために詳細には説明していない。さらに、添付の図面に存在する部材の大きさは、本開示の範囲から離れることなく変化できることは、当業者の1人にとって明らかである。
【００１９】
本明細書に示す実施形態は、一般的に赤外線センサ用のリフレクタ、リフレクタを含む赤外線センサ、リフレクタの製造方法、およびリフレクタを含む赤外線センサの製造方法に関する。
【００２０】
上述したように、信号対雑音比が低い場合は計測の正確さが、信号対雑音比が高い場合の正確さより低くなる。本明細書に示すリフレクタは信号対雑音比を増大させ、増加した正確さを提供するために用いられてもよい。一般的に、本明細書に示すリフレクタは、当該リフレクタを用いた検出器によって計測された信号の強さを増加させることによって、信号対雑音比を増大させてもよい。リフレクタは、検出器に対して赤外線および可視光線の少なくともいずれかを向けること、焦点を集めること、または反射させることによって、信号の強さを増加させてもよい。光のビームが最も強くなる領域において光線は、リフレクタを用いることなく赤外線センサの内部で減衰させられてもよい。リフレクタは、そのような領域において光線を検出器に対して向けたり、焦点を集めたり、または反射してもよい。リフレクタが検出器に対して反射した赤外線および可視光線の少なくともいずれかは、検出器以外には接触しない光であってもよい。本明細書に示すリフレクタは、赤外線および可視光線の少なくともいずれかを検出器に対して反射する反射面を有する任意の部材を含んでもよい。
【００２１】
図２ａは、本明細書の実施形態に係るリフレクタ２００を示す。リフレクタ２００は、外壁２０２を含んでもよい。リフレクタ２００は、外壁２００の内部に内部スペース２１６を含んでもよい。いくつかの実施形態において、外壁２０２は円筒状であってもよい。いくつかの実施形態において、外壁２０２は任意の形状であってもよい。外壁２０２の形状は、リフレクタ２００が赤外線センサの内壁に適合することが可能であればよい。
【００２２】
リフレクタ２００は、１つ以上の内壁２０８ａおよび２０８ｂを含んでもよい。それぞれの内壁２０８ａおよび２０８ｂは、２つの端部を有してもよい。いくつかの実施形態において、リフレクタ２００は、任意の数の内壁２０８ａおよび２０８ｂを有してもよい。内壁２０８ａおよび２０８ｂのそれぞれの端部は、外壁２００または別の内壁２０８ａおよび２０８ｂに取り付けられてもよい。いくつかの実施形態において、１つ以上の内壁２０８ａおよび２０８ｂが一直線であってもよい。いくつかの実施形態において、１つ以上の内壁２０８ａおよび２０８ｂが湾曲していてもよい。いくつかの実施形態において、１つ以上の内壁２０８ａおよび２０８ｂが、一直線である部分と湾曲した部分とを有してもよい。
【００２３】
いくつかの実施形態において、図２ａに示すように、リフレクタ２００は２つの内壁２０８ａおよび２０８ｂを有してもよい。２つの内壁２０８ａおよび２０８ｂは、直角に交わってもよい。２つの内壁２０８ａおよび２０８ｂは、一直線であってもよい。２つの内壁２０８ａおよび２０８ｂの端部は、外壁２０２に取り付けられてもよい。
【００２４】
内壁２０８ａおよび２０８ｂは、リフレクタ２００の内部スペース２１６を、２つ以上の区画に分割してもよい。いくつかの実施形態では、図２ａに示すように、内壁２０８ａおよび内壁２０８ｂは、内壁２０８ａおよび２０８ｂは、内部スペース２１６を４つの区画２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、および２１０ｄに分割してもよい。４つの区画２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、および２１０ｄはそれぞれ、略正方形の断面積を有してもよい。略正方形の断面積は、丸みを帯びた角を有してもよい。いくつかの実施形態において、区画は公知のいかなる断面積を有してもよい。
【００２５】
リフレクタ２００は、近位の端部２１２と遠位の端部２１４とを含んでもよい。近位の端部２１２と遠位の端部２１４とは開放されていてもよい。外壁２０２は、リフレクタ２００の遠位の端部２１４から当該リフレクタ２００の近位の端部２１２に向けて伸びていてもよい。図３に示すように、リフレクタ２００は、遠位の端部２１４から近位の端部２１２までの距離として計測された高さｈを有してもよい。内壁２０８ａおよび２０８ｂは、リフレクタの遠位の端部２１４からｈ以下の高さまで伸びていてもよい。いくつかの実施形態において、内壁２０８および２０８ｂの高さは、０．１５ｈと０．８５ｈとの間であってもよい。いくつかの実施形態において、内壁２０８ａおよび２０８ｂの高さは、０．３ｈと０．７ｈとの間であってもよい。いくつかの実施形態において、内壁２０８ａおよび２０８ｂの高さは、およそ０．５ｈであってもよい。いくつかの実施形態において、内壁２０８ａおよび２０８ｂの高さは、およそｈであってもよい。例えば、図２ａに示す実施形態では、リフレクタは、高さがおよそ０．４ｈである内壁を有している。内壁２０８ａおよび２０８ｂ、またはその一部と、外壁２０２またはその一部とは、遠位の端部２１４から近位の端部２１２に向けて先細であってもよい。内壁２０８ａおよび２０８ｂは、遠位の端部２１４で最大の厚みを有し、近位の端部２１２で最小の厚みを有するように先細であってもよい。最小の厚みは、ほぼゼロであってもよい。いくつかの実施形態において、内壁２０８ａおよび２０８ｂは、内壁２０８ａおよび２０８ｂの近位の端部について、調整された上下軸に対して鋭角を形成してもよい（図３の角３２０に示す）。いくつかの実施形態において、角度は５度と２０度との間であってもよい。いくつかの実施形態において、角度は略１０度であってもよい。いくつかの実施形態において、角度は２０度より大きくてもよい。いくつかの実施形態において、角度は５度未満であってもよい。いくつかの実施形態において、すべての内壁２０８ａおよび２０８ｂによって形成される角度は同一であってもよい。いくつかの実施形態において、先細である内壁２０８ａおよび２０８ｂは、当該先細である内壁２０８ａおよび２０８ｂの高さに沿って角度が異なる傾斜を有する領域を含んでもよい。例えば、先細である内壁２０８ａおよび２０８ｂは、遠位の端部２１４で最大の厚みを有する地点と、近位の端部２１２で最小の厚みを有する地点との間で凸状の曲線を含んでもよい。いくつかの実施形態において、内壁２０８ａおよび２０８ｂは、任意の角度または外形を有してもよい。
【００２６】
内壁２０８ａおよび２０８ｂの形状は、当該内壁２０８ａおよび２０８ｂの側面に可能な限りの多くの光が接触し、リフレクタ２００の遠位の端部で区画２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、および２１０ｄによって形成された開口を通って反射できてもよい。例えば、近位の端部２１２で略ゼロである最小の厚みを有することは、内壁２０８ａおよび２０８ｂの近位の表面に衝突する光の量を減らし得る。また、光が検出器から後方に離れるように反射され得る。近位の端部２１２で略ゼロである最小の厚みを有することは、また、光が内壁２０８ａおよび２０８ｂの側面に衝突する代わりに、リフレクタ２００の遠位の端部２１４の近傍に配置された検出器に対して当該光を向けさせるか反射させてもよい。内壁２０８ａおよび５０８ｄの形状は、リフレクタ２００の遠位の端部２１４の近傍に配置された検出器に対して反射される光の量を増加させる。例えば、内壁２０８ａおよび２０８ｂの形状は、内壁２０８ａおよび２０８ｂからリフレクタ２００の遠位の端部に向けて光が反射するようなものであればよい。
【００２７】
外壁２０２は、内壁２０８ａおよび２０８ｂと同様に、遠位の端部で最大の厚みを有し、近位の端部２１２で最小の厚みを有するように先細であってもよい。最小の厚みは、略ゼロであってもよい。いくつかの実施形態において、外壁２０２は、外壁２０２の近位の端部について、調整された上下軸に対して鋭角を形成してもよい（図３の角３２２に示す）。いくつかの実施形態において、角度は５度と２０度との間であってもよい。いくつかの実施形態において、角度は略１０度であってもよい。いくつかの実施形態において、角度は２０度より大きくてもよい。いくつかの実施形態において、角度は５度未満であってもよい。いくつかの実施形態において、外壁２０２によって形成された角度は、内壁２０８ａおよび２０８ｂによって形成された角度と同一であってもよい。例えば、図２ａは、上述の上下軸に対して２０度の角度を形成する内壁２０８ａおよび２０８ｂ、および外壁２０２を含むリフレクタ２００の実施形態を示している。いくつかの実施形態において、先細である外壁２０２は、当該先細である外壁２０２の高さに沿って角度が異なる傾斜を有する領域を含んでもよい。例えば、先細である外壁２０２は、遠位の端部２１４で最大の厚みを有する地点と、近位の端部２１２で最小の厚みを有する地点との間で凸状の曲線を含んでもよい。いくつかの実施形態において、外壁２０２は、任意の角度または外形を有してもよい。
【００２８】
外壁２０２の外側面は、円筒状の断面を有してもよい。リフレクタ２００の区画２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、および２１０ｄは、当該リフレクタ２００の遠位の端部２１４で略正方形の断面積を有してもよい。正方形の断面積の１つの角は、外壁２０２によって完全に形成されてもよい。正方形の断面の１つの角は、２つの内壁２０８ａおよび２０８ｂの交点によって形成されてもよい。正方形の断面の２つの角は、外壁２０２と内壁２０８ａとの交点、および外壁２０２と内壁２０８ｂとの交点によってそれぞれ形成されてもよい。外壁２０２は、周上に一定の厚みを有するものでなくてもよい。
【００２９】
外壁２０２は、一定の角度で先細であってもよい。いくつかの実施形態において、外壁２０２は、一定の高さを有しなくてもよい。外壁２０２の最大の高さはｈであってもよい。外壁２０２の高さは、当該外壁２０２によって完全に形成された各区画の角の近傍で最小であってもよい。外壁２０２の高さは、当該外壁２０２と内壁２０８ａおよび２０８ｂの１つとの交点によって形成された区画の角の近傍で最大であってもよい。外壁２０２の高さは、高さが最大である地点と、高さが最小である地点との間で先細であってもよい。
【００３０】
外壁２０２の高さおよび厚みの変化は、外壁２０２によって完全に形成された各区画の角の近くに「谷」を生成してもよい。共通の高さで、外壁２０２は一定ではない厚みを有してもよい。外壁２０２の形状は、当該外壁２０２の側面に可能な限りの多くの光が接触できてもよい。例えば、近位の端部２１２でゼロに近い最小の厚みを有することによって外壁２０２の近位の表面に衝突する光の量を削減してもよいし、その代わりに光を外壁２０２の側面に衝突させてもよい。高さの変化および「谷」を含む外壁の形状は、リフレクタ２００の遠位の端部２１４の近傍に配置された検出器に対して反射された光の量を増加させてもよい。例えば、外壁２０２の形状は、当該外壁２０２に当たった光をリフレクタ２００の遠位の端部の方へ反射させるようなものであってもよい。
【００３１】
図２ｂは、リフレクタ２５０の別の実施形態を示す。リフレクタ２５０は、外壁２５２を含んでいる。リフレクタ２５０は、内壁２５８ａおよび２５８ｂを含んでいる。前記内壁２５８ａおよび２５８ｂと外壁２５２とは、前述の上下軸に対して１０度の角度を形成する。図３に示すように、リフレクタ２００は、遠位の端部２６４から近位の端部２６２までの距離として計測された高さｈを有してもよい。内壁２５８ａおよび２５８ｂは、リフレクタの遠位の端部２１４からｈ以下に高さを伸ばしてもよい。例えば、図２ｂに示すように、内壁２５８ａおよび２５８ｂは、約０．７５ｈの高さを有してもよい。
【００３２】
図２ａおよび図２ｂは、２つの内壁および４つの区画を含むリフレクタの実施形態を示す。４つの区画は、それぞれ略正方形の断面積を有している。リフレクタは、任意の数の内壁および任意の数の区画を含んでもよい。区画は、任意の断面積を有してもよい。例えば、リフレクタは、１つの内壁および２つの区画を含んでもよい。例えば、リフレクタは、デカルト座標格子の状態において配置された任意の数の内壁を含んでもよい。例えば、リフレクタは極座標格子の状態において配置された任意の数の内壁を含んでもよい。例えば、リフレクタは、長方形、円形、または楕円形の断面積を有する区画を含んでもよい。いくつかの実施形態において、リフレクタは内壁を含まなくてもよい。リフレクタは、１つの内部区画を有してもよい。当該区画の断面積は、外壁の形状に依存してもよい。
【００３３】
図２ａを参照すれば、内壁２０８ａおよび２０８ｂと、外壁２０２の内側面２０４とは、赤外線および可視光線を反射してもよい。いくつかの実施形態において、内壁２０８ａおよび２０８ｂと、外壁２０２とは、赤外線の光のみを反射してもよい。いくつかの実施形態において、内壁２０８ａおよび２０８ｂと、外壁２０２とは、可視光線のみを反射してもよい。いくつかの実施形態において、内壁２０８ａおよび２０８ｂと、外壁２０２とは、赤外線の光および可視光線の両方を反射してもよい。いくつかの実施形態において、内壁２０８ａおよび２０８ｂと、外壁２０２とは、赤外線のスペクトルまたは可視光線のスペクトルに含まれ得る波長の、いくつかのサブセットを反射してもよい。
【００３４】
内壁２０８ａおよび２０８ｂと、外壁２０２とは、赤外線の光および可視光線の少なくとも１つを反射する材料で作られてもよく、または被覆されてもよい。いくつかの実施形態において、完全なリフレクタ２００は、金、銀、クロム、銅、アルミニウム、チタニウム、ニッケル、コバルト、クロミウム、または赤外線および可視光線の少なくともいずれかを反射する列挙済みの金属の任意の合金で作られてもよい。いくつかの実施形態において、内壁２０８ａおよび２０８ｂと、外壁２０２とは、金、銀、クロム、銅、アルミニウム、チタニウム、ニッケル、コバルト、クロミウム、または赤外線および可視光線の少なくともいずれかを反射する列挙済みの金属の任意の合金で作られてもよい。いくつかの実施形態において、金属のリフレクタ２００または金属の被覆は、研磨されてもよい。いくつかの実施形態において、内壁２０８ａおよび２０８ｂと、外壁２０２とは、赤外線および可視光線の少なくともいずれかを反射する顔料または混成顔料によって被覆されてもよい。
【００３５】
図３は、リフレクタ３００を含む赤外線センサ３５０の断面図を示す。赤外線センサ３００は、近位の端部３５４と遠位の端部３５６とを有してもよい。赤外線センサ３００は、管３５２を含んでもよい。１つ以上の検出器３５８ａおよび３５８ｂは、管３５２の遠位の端部に配置されてもよい。
【００３６】
検出器３５８ａおよび３５８ｂは、赤外線または可視光線の波長を検出してもよい。検出器３５８ａおよび３５８ｂは、赤外線および可視光線のスペクトルの少なくともいずれかの、少なくとも一部の波長を計測可能な、公知である任意の型の検出器であってもよい。検出器３５８ａおよび３５８ｂは、波長の同一の範囲を検出してもよく、または波長の異なる範囲を検出してもよい。
【００３７】
リフレクタ３００は、外壁３０２と、１つ以上の内壁３０８とを含んでもよい。内壁３０８は、検出器の外壁３０２の中の内部スペースを２つ以上の区画３１０ａおよび３１０ｂに分割してもよい。リフレクタ３００は、近位の端部３１２と遠位の端部３１４とを有してもよい。リフレクタ３００は、近位の端部３１２および遠位の端部３１４の両方で開放されていてもよい。外壁３０２および内壁３０８は、リフレクタ３００の遠位の端部３１４で最大の厚みを有し、リフレクタ３００の近位の端部３１２で最小の厚みを有するように先細であってもよい。先細である内壁３０８は、上下軸に対して角度３２０を形成してもよい。先細である外壁３０２は、上下軸に対して鋭角３２２を形成してもよい。内壁３０８および外壁３０２は、図２ａおよび図２ｂを用いて前述した任意の形状を有してもよい。
【００３８】
リフレクタ３０２は、管３５２の遠位の端部３５６に配置されてもよい。リフレクタ３０２の遠位の端部３１４は、検出器３５８ａおよび３５８ｂの近傍であってもよい。いくつかの実施形態において、赤外線センサ３５０に含まれる検出器３５８ａおよび３５８ｂの数は、リフレクタ３００の区画３１０ａおよび３１０ｂの数と等しくてもよい。例えば、赤外線センサ３５０は、４つの検出器３５８を含んでもよく、リフレクタ３００は４つの区画３１０を有してもよい。検出器３５８ａおよび３５８ｂは、検出器３５８ａおよび３５８ｂのそれぞれが、リフレクタ３００の区画３１０ａおよび３１０ｂの近傍に向けて位置するように配置されてもよい。検出器３５８ａおよび３５８ｂの領域および形状は、区画３１０ａおよび３１０ｂの断面積の領域および形状に、それぞれ略等しくてもよい。例えば、区画３１０は略正方形である断面積を有してもよい。検出器３５８は、区画３１０の遠位の端部の断面積と同一の大きさの、略正方形である形状を有してもよい。
【００３９】
いくつかの実施形態において、赤外線センサ３５０に含まれる検出器３５８ａおよび３５８ｂの数は、リフレクタ３００の区画３１０ａおよび３１９ｂの数未満であってもよい。例えば、赤外線センサ３５０は１つの検出器３５８を含んでもよく、リフレクタ３００は４つの区画３１０を有してもよい・検出器３５８は、検出器３５８の一部がリフレクタ３００のすべての区画３１０の近傍を向いて位置するように配置されてもよい。検出器３５８は、リフレクタ３００の外壁３０２の断面積に略等しい領域および形状を有してもよい。区画３１０の遠位の側面の近傍を向く空のスペースは存在しなくても良い。
【００４０】
赤外線センサ３００は、検出器３５８ａおよび３５８ｂに向けて赤外線および可視光線３６０ａ、３６０ｂ、および３６０ｃの少なくともいずれかを放射する光源（図示しない）を含んでもよい。赤外線または可視光線３６０ａ、３６０ｂ、および３６０ｃは、リフレクタの内壁３０８および外壁３０２の反射面に当たってもよい。赤外線または可視光線３６０ａ、３６０ｂ、および３６０ｃは、検出器３５８ａおよび３５８ｂに反射されてもよい。内壁３０８および外壁３０２が上下軸に対して形成する角度は、検出器３５８ａおよび３５８ｂに到達する赤外線または可視光線３６０ａ、３６０ｂ、および３６０ｃの量がリフレクタを用いない場合のシステムと比較して増加するように選択されてもよく、いくつかの実施形態において最大化されてもよい。
【００４１】
図４は、本明細書の実施形態に係るリフレクタ４００を含む赤外線センサ４５０の断面図を示す。赤外線センサ４５０は、近位の端部４５４と遠位の端部４５６とを有してもよい。赤外線センサ４５０は、管４５２を含んでもよい。赤外線または可視光線の光源４６２は、赤外線センサ４５０の近位の端部４５４で管４５２の内部に配置されてもよい。１つ以上の検出器４５８が、赤外線センサ４５０の遠位の端部４５６で管４５２の内部に配置されてもよい。リフレクタ４００は、赤外線センサ４５０の遠位の端部４５６で管４５２の内部に配置されてもよい。赤外線センサ４５０は、当該赤外線センサ４５０の遠位の端部４５６で管４５２の内部に配置されてもよいフィルタ４６４を任意で含んでもよい。いくつかの実施形態において、図４に示すように、フィルタ４６４はリフレクタ４００の近傍に存在してもよい。いくつかの実施形態において、フィルタ４６４は光源４６２の近傍に存在してもよい。いくつかの実施形態において、フィルタ４６４はリフレクタ４００の末端と、リフレクタ４００および検出器４５８の両方の近傍とに配置されてもよい。試料室４６６は、管４５２の内部の、光源４６２とリフレクタ４００との間に配置されてもよい。フィルタ４６４は、試料室４６６の両端に任意で配置されてもよい。試料室４６６は、ガス入口４６８およびガス出口４７０を含んでもよい。
【００４２】
いくつかの実施形態において、赤外線センサ４５０は、１つ以上のフィルタ４６４を含んでもよい。赤外線センサ４５０に含まれるフィルタ４６４の数は、リフレクタ４００の区画４１０の数と等しくてもよい。１つのフィルタ４６４は、リフレクタ４００の各区画４１０の近傍に配置されてもよい。フィルタ４６４は、リフレクタ４００に対して近位または遠位に配置されてもよい。このようにして、別の区画４１０を通った光は別のフィルタ４６４によってフィルタリングされる。いくつかの実施形態において、リフレクタ４００は溝、切欠き、またはフィルタ４６４を保持するためのいくつか他の手段を含んでもよい。
【００４３】
赤外線センサ４５０は、ガスを識別するために用いられてもよい。識別対象であるガスは、ガス入口４６８を通って試料室６６の中へ流れ込んでもよい。ガスは、ガス出口４７０を通って試料室４６６の外部へ流れ出す。計測中、ガスの流入出の割合を等しくすることにより、一定量のガスが試料室４６６の内部に保持されてもよい。
【００４４】
光源４６２は、可視光線または赤外線の光４６０ａ、４６０ｂ、および４６０ｃを放射してもよい。光４６０ａ、４６０ｂ、および４６０ｃは、試料室４６６の内部にあるガスを通って移動してもよい。ガスは、光のいくつかの波長を吸収する一方、光の他の波長については伝搬してもよい。伝搬された波長を有する光は、検出器４５８に到達してもよい。検出器４５８は、光の波長を計測してもよい。計測された波長は、ガスを識別するために用いられてもよい。赤外線センサ４５０がフィルタ４６４を含む場合、フィルタ４６４は、所望する波長を有する光が検出器４５８に到達することを妨げるようにフィルタリングしてもよい。
【００４５】
リフレクタ４００は、反射面（図示しない）を含んでもよい。光４６０ａ、４６０ｂ、および４６０ｃは、リフレクタ４００の反射面に当たり、検出器４５８に向かってもよい。リフレクタ４００の反射面は、反射面に当たり、検出器４５８に向かう光の量を拡大または最大化するように角度が与えられてもよい。リフレクタ４００は、検出器４５８に到達する光３６０ａ、３６０ｂ、および３６０ｃの合計量を増加させてもよい。いくつかの実施形態において、リフレクタ４００の反射面に当たる、すべての光または略すべての光４６０ａ、４６０ｂ、および４６０ｃは、検出器４５８に向けて反射されてもよい。
【００４６】
図５は、典型的なリフレクタ５００を示す。リフレクタ５００は、外壁５０２と２つの内壁５０８ａおよび５０８ｂを含んでもよい。内壁５０８ａおよび５０８ｂは、外壁５０２の内部スペースを４つの区画５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、および５１０ｄに分割してもよい。区画５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、および５１０ｄは、一般的に正方形または長方形の断面を有してもよい。４つの区画５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、および５１０ｄは、略同一の断面および断面領域を有しているリフレクタ５００は、赤外線および可視光線の少なくともいずれかを反射する材料で被覆されていてもよい。特に、内壁５０８および５０８ｂと、外壁５０２とは、赤外線および可視光線の少なくともいずれか反射する材料で被覆されてもよい。材料は金であってもよい。
【００４７】
４つの検出器５５８ａ、５５８ｂ、５５８ｃ、および５５８ｄは、区画５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、および５１０ｄの近傍に配置されてもよい。４つの検出器５５８ａ、５５８ｂ、５５８ｃ、および５５８ｄは、略正方形の形状を有してもよい。４つの検出器５５８ａ、５５８ｂ、５５８ｃ、および５５８ｄの領域および形状は、４つの区画５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、および５１０ｄの断面領域および断面とそれぞれ同一であってもよい。４つの検出器５５８ａ、５５８ｂ、５５８ｃ、および５５８ｄのそれぞれは、４つの区画５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、および５１０ｄの近傍に配置されてもよい。４つの検出器５５８ａ、５５８ｂ、５５８ｃ、および５５８ｄは、赤外線および可視光線の少なくともいずれかの波長を検出してもよい。４つの検出器５５８ａ、５５８ｂ、５５８ｃ、および５５８ｄは、赤外線および可視光線の少なくともいずれかに対して、同一の波長の範囲または異なる波長の範囲を検出してもよい。
【００４８】
いくつかの実施形態において、リフレクタ５００は赤外線センサに組み込まれ、その一部として用いられてもよい。赤外線センサは、１つ以上の検出器を含んでもよい。いくつかの実施形態において、赤外線センサは、図５に示すように、４つの検出器５５８ａ、５５８ｂ、５５８ｃ、および５５８ｄを含んでもよい。リフレクタ５００は、当該リフレクタ５００の遠位の端部５１４が検出器５５８ａ、５５８ｂ、５５８ｃ、および５５８ｄの近傍となるように配置されてもよい。リフレクタ５００は、４つの区画５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、および５１０ｄのそれぞれが検出器５５８ａ、５５８ｂ、５５８ｃ、および５５８ｄの１つの近傍に存在するように配置されてもよい。赤外線センサは、赤外線および可視光線の少なくともいずれかを放射する光源（図示しない）をまた含んでもよい。光源は、リフレクタ５００の近位の端部５１２から離れて配置されてもよい。光源は、リフレクタ５００および検出器５５８ａ、５５８ｂ、５５８ｃ、および５５８ｄの方へ当該光源が光を向け、光が当たるように配置されてもよい。赤外線センサは、前述の実施形態に示した管（図示しない）を含んでもよいし含まなくてもよい。
【００４９】
図２ａを用いて、リフレクタの製造方法を示す。リフレクタ２００は、金属から機械加工によって製造されたリフレクタ２００であってもよい。公知の任意の機械加工技術または手段が、リフレクタ２００を作るために用いられてもよい。いくつかの実施形態において、金属は、金、銀、クロム、銅、アルミニウム、チタニウム、ニッケル、コバルト、クロミウム、または列挙済みの金属の任意の合金のような、可視光線および赤外線の少なくともいずれかを反射する金属であってもよい。いくつかの実施形態において、金属は、可視光線および赤外線の少なくともいずれかを反射しない金属であってもよい。リフレクタ２００のすべてまたは一部は、内壁２０８ａおよび２０８ｂと、外壁２０２とを少なくとも含んでおり、赤外線および可視光線の少なくともいずれかを反射する材料で被覆されてもよい。材料は、金、銀、クロム、銅、アルミニウム、チタニウム、ニッケル、コバルト、クロミウム、または列挙済みの金属の任意の合金のような金属であってもよい。リフレクタ２００は、イオンスパッタ装置を用いて金属で被覆されてもよい。材料は、顔料であってもよい。リフレクタ２００が顔料の中に浸漬されてもよいし、顔料がリフレクタ２００に対して塗布されてもよい。
【００５０】
リフレクタ２００は、プラスチック、樹脂、または他の材料から鋳造によって製造されたリフレクタ２００であってもよい。リフレクタ２００のための型は、金属または型を作るために好適な他の材料から作られてもよい。リフレクタ２００は、型の中で鋳造されてもよい。公知の任意の材料が、リフレクタ２００を作るために用いられてもよい。リフレクタ２００を作るために用いられる材料は、可視光線および赤外線の少なくともいずれかを反射しなくてもよい。リフレクタ２００のすべてまたは一部は、内壁２０８ａおよび２０８ｂと、外壁２０２とを少なくとも含んでおり、赤外線および可視光線の少なくともいずれかを反射する材料で被覆されてもよい。材料は、金、銀、クロム、銅、アルミニウム、チタニウム、ニッケル、コバルト、クロミウム、または列挙済みの金属の任意の合金のような金属であってもよい。リフレクタ２００は、イオンスパッタ装置を用いて金属で被覆されてもよい。材料は、顔料であってもよい。リフレクタ２００が顔料の中に浸漬されてもよいし、顔料がリフレクタ２００に対して塗布されてもよい。
【００５１】
図３を用いて、赤外線センサ３５０の製造方法を示す。リフレクタ３００は、前述の方法にしたがって製造されたものであってもよい。１つ以上の検出器３５８ａおよび３５８ｂは、リフレクタ３００の区画３１０ａおよび３１０ｂの近傍に配置されてもよい。検出器３５８ａおよび３５８ｂの数は、区画３１０ａおよび３１０ｂの数と等しくてもよい。検出器３５８ａおよび３５８ｂは、１つの検出器３５８ａおよび３５８ｂが区画３１０ａおよび３１０ｂのそれぞれの近傍となるように配置されてもよい。リフレクタ３００および検出器３５８ａおよび３５８ｂは、管３５２の遠位の端部３５６に配置されてもよい。光源（図示しない）が、管３５２の近位の端部３５４に配置されてもよい。
【００５２】
いくつかの方法の実施形態において、赤外線センサ３５０は、リフレクタ３００を含むように更新されてもよい。１つ以上の検出器３５８ａおよび３５８ｂが、赤外線センサ３５０の遠位の端部３５６で管３５２の内部にすでに配置されていてもよい。リフレクタ３００は、赤外線センサ３５０の管３５２の内部に挿入されてもよく、検出器３５８ａおよび３５８ｂの隣りまたは近傍に配置されてもよい。管３５２は、溝、切欠き、または所望の位置にリフレクタ３００を保持するための公知の任意の手段を含むように作られてもよい。検出器は、リフレクタ３００を挿入する前に管３５２から除去されてもよく、リフレクタ３００の挿入後に再び挿入されてもよい。リフレクタ３００は、リフレクタ３００の各区画３１０ａおよび３１０ｂが検出器３５８ａおよび３５８ｂの近傍に存在するように配置されてもよい。
【００５３】
いくつかの方法の実施形態において、赤外線センサ３５０は、リフレクタ３００の各区画３１０ａおよび３１０ｂが検出器３５８ａおよび３５８ｂの近傍に存在するように、１つ以上の検出器３５８ａおよび３５８ｂの近傍にリフレクタ３００を配置して組み立てられてもよい。管３５２は、当該管の遠位の端部３５６がリフレクタ３００と検出器３５８ａおよび３５８ｂとを取り囲むように配置されてもよい。光源（図示しない）は、管３５２がリフレクタ３００の上に配置される前後のいずれかにおいて管の近位の端部３５４に挿入されてもよい。１つ以上のフィルタ（図示しない）は、上述の任意の状態において赤外線センサ３５０の内部に配置されてもよい。
【００５４】
本開示のリフレクタおよび本開示の赤外線センサは、波長の計測の実施において利点を有している。本開示のリフレクタを含む赤外線センサは、リフレクタを含まない赤外線センサに対して利点を有している。
【００５５】
目標の波長を有する光の存在を検出するための検出器に対して、目標の波長を有する光は、検出器の表面に接触しなければならない。検出器の表面に接触した、目標の波長を有する光の量は、検出器によって検出された信号の強さと正比例の相関関係にある。換言すれば、目標の波長を有する光がより多く検出器の表面に接触した場合、当該検出器によって検出される信号は大きくなる。検出器はまた、目標の波長以外の波長を有する光を検出する。これはノイズとして検出されている。より大きな信号は、より大きな信号対雑音比である。より大きな信号対雑音比は、検出器により正確な計測を行わせることを可能とする。
【００５６】
本開示のリフレクタは、赤外線センサの検出器に接触する、目標の波長を有する光の量を増加させてもよい。リフレクタを除いた赤外線センサにおいて目標の波長を有するいくつかの光は、検出器同士の間の、計測されない領域に接触する。検出器同士の間の混線を防ぐために、検出器間の維持スペースが必要であってもよい。リフレクタは、検出器同士の間のスペースに接触する光を、当該スペースに接触する代わりにリフレクタに接触するように検出器の前に配置されてもよい。リフレクタの内壁と、外壁の内側面とは、リフレクタに当たった光が検出器の１つに当たるように曲げられていてもよい。これによれば、目標の波長を有する光を含み、検出器に接触する光の量が増加する。
【００５７】
本開示のリフレクタは、検出器の代わりに、複数の検出器を、検出器の間の領域に接触する光を計測する能力を犠牲にすることなく、赤外線センサに含めることができてもよい。これは、赤外線センサの計測能力を失うことなく、１つの赤外線センサに用いられている複数の検出器によって、複数の波長の範囲を計測することを可能にする。赤外線センサの内部にリフレクタを含めることは、計測能力を失うことなく、赤外線センサをより小さな検出器に使用することを可能にする。
【００５８】
リフレクタを除いた赤外線センサによって計測された信号と、リフレクタが追加された場合に同一の赤外線センサによって計測された信号とを比較する実験データを図６に示す。赤外線センサは、図５に示されたものを用いた。赤外線センサは、４つの検出器を含んでいる。リフレクタは、アルミニウムによって作られており、金で被覆されている。各検出器は、他の近接する検出器から１ｍｍの距離が離れている。光源（図示しない）は、ミニチュアの赤外線を放出する白熱電球である。４つの検出器のそれぞれは、７００ナノメートルから１５０００ナノメートルまでの波長を計測することができる。図６において、４つの検出器はグラフのｘ軸に沿って配置されている。リフレクタが赤外線センサに追加された場合に計測された信号のパーセントの増加を、ｙ軸上に示している。グラフが示すように、各検出器によって計測された信号は、リフレクタが検出器の近傍に追加された場合に、少なくとも３５パーセント増加した。
【００５９】
本開示に含まれる実施形態の数は限定的であるが、本開示の成果を受けた当業者であれば、本開示の範囲から離れることなく他の実施形態を考案できることを理解するだろう。したがって、本開示の範囲は、添付の請求項によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】先行技術に係る赤外線センサの透視図である。
【図２ａ】本開示に係るリフレクタの透視図である。
【図２ｂ】本開示に係るリフレクタの透視図である。
【図３】本開示に係る赤外線センサの断面図である。
【図４】本開示に係る赤外線センサの透視図である。
【図５】本開示に係るリフレクタの透視図である。
【図６】本開示に係る赤外線センサから収集された実験データのグラフである。
【図１】
2018185288.tif 000003
【図２ａ】
2018185288.tif 000004
【図２ｂ】
2018185288.tif 000005
【図３】
2018185288.tif 000006
【図４】
2018185288.tif 000007
【図５】
2018185288.tif 000008
【図６】
2018185288.tif 000009