(57)【要約】  光信号を伝搬させてガス濃度を測定するガス検知システムにおいて、光軸ずれによる受信光信号強度の低下と粉塵等の影響による受信光信号強度の低下の判別を行うために、  検知システムは、波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を送信する発光手段を備える送信器、及び、第１及び第２の光信号を受信し第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力する検出手段と第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する識別手段とを備える受信器、を備える。
2018139412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を送信する発光手段を備える送信器、及び、
前記第１及び第２の光信号を受信し前記第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び前記第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力する検出手段と、前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する識別手段と、を備える受信器、
を備える検知システム。
【請求項２】
前記第１の光信号の波長は前記第２の光信号の波長よりも短く、
前記第１の光信号の広がり角は前記第２の光信号の広がり角よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載された検知システム。
【請求項３】
前記識別手段は、
前記第１の光信号の受信強度が第１の閾値を超えて低下し、前記第２の光信号の受信強度が第２の閾値を超えて低下していない場合には、周辺大気の透過性が低下したと判断し、
前記第２の光信号の受信強度が前記第２の閾値を超えて低下し、前記第１の光信号の受信強度が前記第１の閾値を超えて低下していない場合には、前記送信器と前記受信器との間で光軸ずれが発生したと判断する、
ことを特徴とする請求項２に記載された検知システム。
【請求項４】
前記検出手段は、
前記第１の光信号を受信し前記第１の受信信号を出力する第１の検出手段と、
前記第２の光信号を受信し前記第２の受信信号を出力する第２の検出手段と、
を含み、
前記第１の検出手段の光軸は前記第１の光信号の光軸に対して変位しており、
前記識別手段は、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記送信器と前記受信器との間の光軸ずれの方向を検出する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載された検知システム。
【請求項５】
前記第１の光信号は第３の光信号及び第４の光信号を含み、
前記第３及び第４の光信号の波長は前記第２の光信号の波長よりも短く、
前記第３及び第４の光信号の広がり角は前記第２の光信号の広がり角よりも小さく、
前記検出手段は、さらに、前記第３及び第４の光信号を受信し、前記第３の光信号の受信強度を示す第３の受信信号及び前記第４の光信号の受信強度を示す第４の受信信号を出力し、
前記識別手段は、前記第２乃至第４の受信信号の大きさに基づいて前記第２乃至第４の光信号の伝搬状態を判断する、
請求項２又は３に記載された検知システム。
【請求項６】
前記検出手段は、
前記第２の光信号を受信し前記第２の受信信号を出力する第２の検出手段と、
前記第３の光信号を受信し前記第３の受信信号を出力する第３の検出手段と、
前記第４の光信号を受信し前記第４の受信信号を出力する第４の検出手段と、
を含み、
前記第３の検出手段の光軸は前記第３の光信号の光軸に対して第１の方向に変位しており、
前記第４の検出手段の光軸は前記第４の光信号の光軸に対して前記第１の方向の逆方向に変位しており、
前記識別手段は、
前記第２乃至第４の受信信号の変化量に基づいて前記送信器と前記受信器との間の光軸ずれの方向を検出する、
ことを特徴とする請求項５に記載された検知システム。
【請求項７】
前記第１の光信号及び前記第２の光信号を反射する反射器をさらに備える、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載された検知システム。
【請求項８】
前記送信器と前記受信器とが一体に構成された、請求項１乃至７のいずれか１項に記載された検知システム。
【請求項９】
前記受信器は、
前記第１及び第２の受信信号に基づいて、前記送信器と前記受信器との間のガス濃度を算出する信号処理手段をさらに備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載された検知システム。
【請求項１０】
波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を送信し、
前記第１及び第２の光信号を受信し、
前記第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び前記第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力し、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する、
ことを特徴とする検知方法。
【請求項１１】
前記第１の光信号の波長は前記第２の光信号の波長よりも短く、
前記第１の光信号の広がり角は前記第２の光信号の広がり角よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１０に記載された検知方法。
【請求項１２】
前記第１の光信号の受信強度が第１の閾値を超えて低下し、前記第２の光信号の受信強度が第２の閾値を超えて低下していない場合には、周辺大気の透過性が低下したと判断し、
前記第２の光信号の受信強度が前記第２の閾値を超えて低下し、前記第１の光信号の受信強度が前記第１の閾値を超えて低下していない場合には、前記第１及び第２の光信号の光軸ずれが発生したと判断する、
ことを特徴とする請求項１１に記載された検知方法。
【請求項１３】
前記第１の光信号を受信し前記第１の受信信号を出力し、
前記第２の光信号を受信し前記第２の受信信号を出力し、
を含み、
前記第１の光信号を受信する第１の検出手段の光軸を前記第１の光信号の光軸に対して変位させ、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の光軸ずれの方向を検出する、
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載された検知方法。
【請求項１４】
前記第１の光信号は第３の光信号及び第４の光信号を含み、
前記第３及び第４の光信号の波長は前記第２の光信号の波長よりも短く、
前記第３及び第４の光信号の広がり角は前記第２の光信号の広がり角よりも小さく、
前記第３及び第４の光信号を受信し、
前記第３の光信号の受信強度を示す第３の受信信号及び前記第４の光信号の受信強度を示す第４の受信信号を出力し、
前記第２乃至第４の受信信号の大きさに基づいて前記第２乃至第４の光信号の伝搬状態を判断する、
請求項１１又は１２に記載された検知方法。
【請求項１５】
前記第２の光信号を受信し前記第２の受信信号を出力し、
前記第３の光信号を受信し前記第３の受信信号を出力し、
前記第４の光信号を受信し前記第４の受信信号を出力し、
前記第３の光信号を受信する第３の検出手段の光軸を前記第３の光信号の光軸に対して第１の方向に変位させ、
前記第４の光信号を受信する第４の検出手段の光軸を前記第４の光信号の光軸に対して前記第１の方向の逆方向に変位させ、
前記第２乃至第４の受信信号の変化量に基づいて前記第２乃至第４の光信号の光軸ずれの方向を検出する、
ことを特徴とする請求項１４に記載された検知方法。
【請求項１６】
前記第１及び第２の受信信号に基づいて、前記第２乃至第４の光信号の伝搬経路上のガス濃度を算出する信号処理手段をさらに備える、請求項１４又は１５に記載された検知方法。
【請求項１７】
波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を受信し前記第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び前記第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力する検出手段と、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する識別手段と、
を備える受信器。
【請求項１８】
波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を受信し、
前記第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び前記第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力し、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する、
受信器の制御方法。
【請求項１９】
受信器のコンピュータに、
波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を受信する手順、
前記第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び前記第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力する手順、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する手順、
を実行させるための受信器の制御プログラムの記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自由空間中に光信号を伝搬させて複数の周辺ガス濃度を測定する光学式ガス検知システムで用いられる検知システム及び検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界各国で都市化が進んだ結果、新規なインフラストラクチャーの整備のための用地の確保が困難になっている。そこで、都市空間の有効利用を図るため、必ずしも地表にある必要がない施設を地下に設ける取り組みが推進されている。【０００３】
特に、自動車専用道路の地下空間活用が推進されており、都市部自動車専用道路の延長に占めるトンネル区間の比率が高まってきている。そして、自動車専用道路のトンネルでは、自動車からの排出ガスに対処するための大規模な換気設備が必要となる。【０００４】
自動車用道路のトンネルに設置されている換気設備では、周辺の空気を収集するための吸引式計測器を用いて大気の監視が行われている。この吸引式計測器は可動部品である吸引ポンプを有するために故障が多く、トンネル内の粉塵環境で動作しているため半年に一度のオーバーホールが必要となりメンテナンスコスト増を招いている。このため、増加し続ける自動車専用道路トンネルの効率的な運用のため、メンテナンス負荷の小さい大気観測手段を用いた換気設備に対する需要が高まっている。【０００５】
図１２に光学的ガス検知システムの概念図を示す。図１２の例では２つの光源からの光信号を使用し、複数種のガス検知を行う。送信器９１は、光源９１１、９１２から出力された光信号を集光器９１３、９１４によって準平行光線に変換し、変換した光信号を受信器９２に送出する。光源９１１、９１２は、ドライバ９１６、９１７により制御される。【０００６】
受信器９２は、受信した光信号を集光器９２１、９２２によって集光し、検出器９２３、９２４によって電気信号へと変換し、信号処理部９２５によって所定の信号処理を行う。受信器９２は、信号処理によって、送信器９１と受信器９２との間に存在する測定対象ガスの平均濃度を算出する。【０００７】
ガスの濃度の検出方法として、ガス分子が固有の波長の光を吸収する性質を利用し、吸収波長近傍の波長を出力する狭波長帯域光源を用いて波長を変調させながらガス検知を行う方式が知られている。さらに、吸収波長を広くカバーする広波長帯域の光源を用いて既知のスペクトル強度からガス濃度を算出する方式も知られている。前者の方式の例として波長変調分光法（WMS: Wavelength Modulation Spectroscopy）があり、後者の例として差分吸収分光法（DOAS: Differential Optical Absorption Spectroscopy）がある。また、特許文献１は、複数の光ビームを用いた光無線伝送装置を記載する。【０００８】
図１３は、光空間通信システムに用いられる一般的な捕捉追尾技術の概念図である。ハーフミラー１０４は、送信器１０１から検出器１０２へ放射される光ビームを分岐する。検出器１０６は、ハーフミラー１０４で分岐された光を受光して、光ビームの光軸ずれを受光焦点位置の変動として検出する。検出器１０６は、４分割フォトディテクタ１０７、増幅器１０８及び１０９を用いて受光焦点位置の変動を光軸ずれ量として検出する。識別器１０５は、検出された光軸ずれ量に基づいてミラー１０３の角度を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２２８４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
光を用いたガス検知方法により周辺大気中のガス濃度状態を測定する際、様々な要因によりガス検知機能の長期安定性が劣化する恐れがある。例えば、光源が出力する光信号の強度の経年劣化、大気中の水分や粉塵の増加による受信光の強度の低下、送信器と受信器との間の光軸のずれによる受信光信号強度の低下などである。【００１１】
光源の光信号強度の変動は装置内に閉じて検知することが可能であるが、他の２つの要因は外部の環境に依存するため装置内に閉じた検知及び補償は困難である。特に、送信器と受信器との間の光軸ずれは送信器と受信器との間の距離が大きい場合に、ガスの検知結果への影響が大きい。【００１２】
特許文献１は、信号光に光軸調整用の広い出射角のビーコン光を並走させることによって光軸の捕捉を行う方法を記載する。また、図１３で説明した技術も、光軸ずれを検出して光軸を制御できる。【００１３】
しかしながら、これらの方法では光軸ずれの発生を検知することは可能であるが、粉塵等の増加による受信光信号強度の低下と光軸ずれによる受信光信号強度の低下とを判別することはできない。このため、粉塵等の増加による光信号強度の低下を光軸ずれによる受信光信号強度の低下であると誤って認識した場合、誤った方向に光軸を制御してしまい、光信号を検出できなくなるという問題が生じる。【００１４】
（発明の目的）
本願発明は、光信号を伝搬させてガス濃度を測定するガス検知システムにおいて、光軸ずれによる受信光信号強度の低下と粉塵等の影響による受信光信号強度の低下の判別を行うための技術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】
【００１５】
本発明の検知システムは、波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を送信する発光手段を備える送信器、及び、
前記第１及び第２の光信号を受信し前記第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び前記第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力する検出手段と、前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する識別手段と、を備える受信器、
を備える。【００１６】
本発明の検知方法は、
波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を送信し、
前記第１及び第２の光信号を受信し、
前記第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び前記第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力し、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の検知システムは、光軸ずれによる受信光信号強度の低下と粉塵等の影響による受信光信号強度の低下の判別を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態のガス検知システム１の構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態における２つの異なる広がり角を持つ光信号の例を示す概念図である。
【図３】第１の実施形態における２つの光信号の受信強度の変化の第１の例を示す概念図である。
【図４】第１の実施形態における２つの光信号の受信強度の変化の第２の例を示す概念図である。
【図５】第１の実施形態におけるガス検知システムの制御手順の例を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態のガス検知システム２の構成例を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態における３つの光信号の広がり角の差と発光及び集光位置の相対的な差を示す概念図である。
【図８】第２の実施形態において３つの光信号の受信強度の変化の第１の例を示す概念図である。
【図９】第２の実施形態において３つの光信号の受信強度の変化の第２の例を示す概念図である。
【図１０】第２の実施形態において３つの光信号の受信強度の変化の第３の例を示す概念図である。
【図１１】第１及び第２の実施形態の構成を簡易化する構成の例を示す概念図である。
【図１２】一般的な光学的ガス検知システムの概念図である。
【図１３】光空間通信システムに用いられる捕捉追尾技術を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態のガス検知システム１の構成例を示すブロック図である。ガス検知システム１は、送信器１１及び受信器１２を備える。送信器１１は、送信器１１と受信器１２の間で光信号２３及び２４を伝搬させ、これらの間の空間のガス濃度を測定する。
【００２０】
送信器１１は、２つの光源１１１及び１１２、２つの集光器１１３及び１１４、光軸制御器１１５、ドライバ１１６及び１１７、を備える。受信器１２は、２つの集光器１２１及び１２２、２つの検出器１２３及び１２４、信号処理部１２５、識別器１２６、光軸制御器１２７を備える。光源１１１及び１１２はレーザ光源であり、ドライバ１１６及び１１７は光源１１１及び１１２を駆動する電気回路である。集光器１１３、１１４、１２１及び１２２は光学レンズである。検出器１２３及び１２４は、フォトディテクタ等の光電変換器である。また、光源１１１から出力される光信号２３の波長λ１は光源１１２から出力される光信号２４の波長λ２よりも短い。すなわち、λ１＜λ２である。
【００２１】
信号処理部１２５は検出器１２３及び１２４から入力される光信号２３及び２４の強度を示す電気信号に基づいて、ガス濃度を算出する。信号処理部１２５は電気回路であり、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）でもよい。信号処理部１２５は、光信号２３の強度を示す電気信号に基づいて、送信器１１と受信器１２との間のガス濃度１を求め、光信号２４の強度を示す電気信号に基づいて、送信器１１と受信器１２との間のガス濃度２を求める。光信号２３及び２４の波長は異なっているため、ガス濃度１とガス濃度２とは異なる種類のガスの濃度を示す。特定の波長の光信号を受信した信号の強度に基づいてガス濃度を算出する技術は知られているため、ここではガス濃度の算出手順の説明は省略する。
【００２２】
識別器１２６は電気回路であり、光信号２３及び２４の強度を示す電気信号に基づいて、光信号２３及び２４の強度変化の原因を判断し、その結果を示す信号を光軸制御器１１５及び１２７へ出力する。光軸制御器１１５及び１２７は、識別器１２６から入力される信号に基づいて、光源１１１と検出器１２３との間の光軸及び光源１１２と検出器１２４との間の光軸を調整する。
【００２３】
図２は、第１の実施形態における２つの光信号２３及び２４の広がり角の相対的な差を示す概念図である。光源１１１から出力され、検出器１２３で受信される光信号２３の広がり角は、光源１１２から出力され、検出器１２４で受信される光信号２４のそれと比較して狭い。図２は、光信号２３及び２４のいずれもが、検出器１２３及び１２４の受光面の中心に集光されることを示す。
【００２４】
（第１の実施形態の動作）
ドライバ１１６により駆動電流及び温度が制御された光源１１１より出力された波長λ１の光信号は、集光器１１３により準平行光線（光信号２３）に変換され、大気中を伝搬し受信器１２において受光される。光信号２３は、集光器１２１によって集光され、検出器１２３によって光電変換される。信号処理部１２５は、ここで得られた電気信号を処理することにより、送信器１１と受信器１２との間の二酸化炭素（ＣＯ２）濃度の平均値を算出する。
【００２５】
ドライバ１１７により駆動電流及び温度が制御された光源１１２より出力された波長λ２の光信号は、集光器１１４により準平行光線（光信号２４）に変換され、大気中を伝搬し受信器１２において受光される。光信号２４は、集光器１２２によって集光され、検出器１２４によって光電変換される。信号処理部１２５は、ここで得られた電気信号を処理することにより、送信器１１と受信器１２との間の一酸化炭素（ＣＯ）濃度の平均値を算出する。
【００２６】
送信器１１と受信器１２との間の光軸がずれた場合の動作を、図３を用いて説明する。図３は、第１の実施形態における光信号２３及び２４の受信強度の変化の第１の例を示す概念図であり、光軸ずれ量に対する光信号２３及び２４の受信強度の変化の例を示す。図３において、受信強度は規格化されている。図２に示したように、光源１１１から出力される光信号２３の広がり角は光源１１２から出力される光信号２４の広がり角よりも狭く設定されている。
【００２７】
このため、光軸のずれ量が比較的小さい領域（図３のＡ）では光源１１２から出力された光信号２４の受信強度が次第に低下する一方、光源１１１から出力された光信号２３の受信強度は当初はほとんど変化しない。このような特性は、検出器１２３の受光面の大きさが集光器１２１で集光後の光信号２３のスポットサイズよりも大きい条件下で得られる。
【００２８】
一方、光軸のずれ量が大きい領域（図３のＢ）では、光源１１１から出力された光信号２３の受信強度は、光軸ずれ量の増大とともに急激に低下する。これは、集光器１２１で集光後の光信号２３のスポットサイズが小さいため、光軸ずれ量がある程度大きくなると光信号２３が検出器１２３の受光面で受光できなくなるからである。
【００２９】
一方、光源１１２から出力された光信号２４が集光器１２２で集光された後のスポットサイズは比較的大きいため、光軸ずれ量がある程度増加しても検出器１２４の受光面で光信号２４の一部が受光される。このため、図３のＢの領域でも、光信号２４の受信強度の低下はなだらかである。
【００３０】
送信器１１と受信器１２との間の空間中に存在する粉塵が増加する場合の動作を、図４を用いて説明する。図４は第１の実施形態における光信号２３及び２４の受信強度の変化の第２の例を示す概念図であり、粉塵量の変化に対する２つの光信号の受信強度の変化の例を示す。図４において、受信強度は規格化されている。
【００３１】
一般的に、粉塵等の粒子の大きさが光信号の波長よりも小さい場合、波長λの光の散乱係数ｋはＲａｙｌｅｉｇｈ（レイリー）散乱に従い以下の式で与えられる。
2018139412.tif 000003
【００３２】
ここでｎは粒子数、ｍは反射係数、ｄは粒子径である。すなわち、散乱の大きさは粉塵の量ｎに比例し、光信号の波長λの４乗に反比例する。本実施形態では光信号２３の波長λ１よりも光信号２４の波長λ２が長い。従って、粉塵に対する散乱係数は光信号２４よりも光信号２３の方が大きいため粉塵の量に対する受信強度の低下量は光信号２３の方が大きく、図４に示す関係が得られる。
【００３３】
図３及び図４より、送信器１１と受信器１２との間の光軸ずれ及び空間中に存在する粉塵の増加に際して光信号２３及び２４の受信強度の変化がそれぞれ異なることがわかる。従って、図５に示すフローチャートに基づいた受信光信号強度変化の原因切り分けが可能になる。
【００３４】
図５は、第１の実施形態におけるガス検知システムの制御手順の例を示すフローチャートである。送信器１１は光源１１１及び１１２から光信号２３及び２４を送出し、受信器１２は検出器１２３及び１２４により光信号２３及び２４を受信する（図５のステップＳ１）。
【００３５】
時刻ｔｎにおいて検出器１２３で検出した光信号２３の受信強度をＰ１（ｔｎ）、検出器１２４で検出した光信号２４の受信強度をＰ２（ｔｎ）とする（ステップＳ２）。
【００３６】
次に時刻ｔｎよりも後の時刻ｔｎ＋１において検出器１２３で検出した光信号２３の受信強度をＰ１（ｔｎ＋１）、検出器１２４で検出した光信号２４の受信強度をＰ２（ｔｎ＋１）とする（ステップＳ３）。そして、識別器１２６は、時刻ｔｎと時刻ｔｎ＋１との間のＰ１及びＰ２の変化を閾値と比較して（ステップＳ４〜Ｓ６）、ガス検知システム１の状態を判断する（ステップＳ７〜Ｓ１０）。
【００３７】
Ｐ２の低下量が予め決定しておいた閾値Ｐ２ｔｈ以下であり（ステップＳ４：ｎｏ）、Ｐ１の低下量も予め決定しておいた閾値Ｐ１ｔｈ以下である場合（ステップＳ５：ｎｏ）、変化が少ないため異常なしと判断する（ステップＳ７）。
【００３８】
Ｐ２の低下量が閾値Ｐ２ｔｈ以下であり（ステップＳ４：ｎｏ）、Ｐ１の低下量が閾値Ｐ１ｔｈを超えている場合（ステップＳ５：ｙｅｓ）、波長λ１の光信号２３のみの受信強度の低下が大きいため、粉塵による受信強度の低下と判断する（ステップＳ８）。
【００３９】
Ｐ２の低下量が閾値Ｐ２ｔｈを超えており（ステップＳ４：ｙｅｓ）、Ｐ１の低下量が閾値Ｐ１ｔｈ以下である場合（ステップＳ６：ｎｏ）、波長λ２の光信号２４のみの受信強度の低下が大きいため、光軸ずれと判断する（ステップＳ９）。
【００４０】
Ｐ２の低下量が閾値Ｐ２ｔｈを超えており（ステップＳ４：ｙｅｓ）、Ｐ１の低下量も閾値Ｐ１ｔｈを超えている場合（ステップＳ６：ｙｅｓ）、異常を検知したと判断しアラームを発出する（ステップＳ１０）。
【００４１】
以上のフローに基づき、異状なしと判断された場合（ステップＳ７）はガス濃度の測定を継続し、粉塵の影響ありと判断された場合（ステップＳ８）もガス濃度の測定を継続する。これは、送信器１１と受信器１２の間の粉塵の量は周辺環境によって変化するため周辺環境が改善するのを待つためであり、また、粉塵の影響で受信される光信号の強度が低下した状態でむやみに光軸調整を行わないためである。一方、光軸ずれと判断された場合（ステップＳ９）には、識別器１２６は光軸制御器１１５及び１２７に光軸の再調整を指示し、受信される光信号強度を回復させる。異常検知と判断された場合（ステップＳ１０）には必要に応じて測定を中断する。
【００４２】
（第１の実施形態の効果）
第１の実施形態のガス検知システム１は、受信光信号強度の低下の原因を光軸ずれによる低下と粉塵等の影響による低下とを切り分けることができる。その理由は、波長及び広がり角の異なる光信号を用いて受信光信号強度の変化を求めているからである。
【００４３】
そして、本実施形態のガス検知システムは、長期の安定運用が可能である。その理由は、受信光信号強度の低下の原因を光軸ずれによる低下と粉塵等の影響による低下とを切り分けることによって、原因に応じた対処が可能となるためである。
【００４４】
（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態では、２つの光源１１１及び１１２にレーザ光源を利用したが、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＳＬＤ（Super Luminescent Diode）などの広帯域光源を用いてもよい。これに応じて差分吸収分光法（Differential Optical Absorption Spectroscopy）によりガス濃度を測定してもよい。
【００４５】
光源１１１及び１１２の出力段や検出器１２３及び１２４の入力段に光増幅器を挿入してもよい。光増幅器を用いることで、受信される光信号の信号対雑音比を改善させ、ガスの検知結果の精度を向上させることができる。
【００４６】
送信器１１から受信器１２まで光信号を空間伝搬させる際に、１個以上のミラーを用いて光信号を１回以上反射させて空間伝搬経路を長くしてもよい。伝搬経路を長くすることで、より低濃度のガスを検出することができる。
【００４７】
第１の実施形態では、送信器１１が光軸制御器１１５を備え、受信器１２が光軸制御器を備え、識別器１２６からの制御に基づいてこれらの光軸制御器が光軸調整を行う例を示した。しかし、光軸調整は手動で行われてもよい。
【００４８】
図５では、光信号２３及び２４の異なる２つの時刻の強度変化を比較する手順の例を示したが、より簡易なフローを適用しても構わない。例えば正常動作時の各光信号の受信強度を参照値として受信器１２が記憶しておき、光信号２３又は２４のいずれかの受信強度がこの参照値から低下することを検知して劣化要因を判断してもよい。
【００４９】
さらに、本実施形態では一酸化炭素と二酸化炭素との検出を行う例を示したが、ガス検知システム１は、さらに他のガス分子の吸収スペクトルを別の波長でモニタする構成を備えてもよい。本実施形態は、複数の波長の光信号を用いて複数のガス分子を検出するシステムに一般的に適用できる。
【００５０】
また、本実施形態では、送信器１１と受信器１２との間で光信号を伝搬させる例を示した。しかし、図１１に示すように、送信器１１と受信器１２とを一体化した送受信器８１及び反射板８２を用いる構成も可能である。反射板８２として、コーナキューブリフレクタを用いることができる。この構成により、光軸ずれの影響を低減し、光軸再調整を簡易化するとともに、光信号の伝搬経路の片端を非給電とすることができる。
【００５１】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、放射広がり角が異なる２つの光信号２３及び２４を用いることによって、光信号２３及び２４の受信強度が低下した際にその原因を光軸ずれと粉塵増加に切り分けた。第２の実施形態では、３つの光信号を用いて、光信号の受信強度の低下の原因として光軸ずれと粉塵増加に加えて光軸ずれの方向に関する情報が得られることを示す。
【００５２】
図６は、第２の実施形態のガス検知システム２の構成例を示すブロック図である。ガス検知システム２は、送信器５１及び受信器５２を備える。送信器５１は、送信器５１と受信器１２の間で光信号５４〜５６を伝搬させ、これらの間の空間のガス濃度を測定する。送信器５１は３つの光源５１１〜５１３、３つの集光器５１４〜５１６、３つのドライバ５１７〜５１９を備える。受信器５２は、３つの集光器５２１〜５２３、３つの検出器５２４〜５２６、信号処理部５２７、識別器５２８を備える。光源５１１〜５１３はレーザ光源であり、ドライバ５１７〜５１９は光源５１１〜５１３を駆動する電気回路である。集光器５１４〜５１６及び５２１〜５２３は光学レンズである。検出器５２４〜５２６は、フォトディテクタである。
【００５３】
光源５１１から出力される光信号５４の波長λ４が最も短波長であり、光源５１２から出力される光信号５５の波長λ５が次に短く、光源５１３から出力される光信号５６の波長λ６が最も長波長である。すなわち、λ４＜λ５＜λ６である。なお、ガス検知システム２も、ガス検知システム１と同様な光軸制御器を備えるが、図６では、図１に記載した光軸制御器１１５及び１２７に対応するブロックの記載は省略される。
【００５４】
信号処理部５２７は、光信号５４〜５６の受信強度に基づいてガス濃度１〜３を算出する。この手順は第１の実施形態と同様に既知であるため、ここではガス濃度の算出手順の説明は省略する。
【００５５】
図７は、第２の実施形態における３つの光信号５４〜５６の広がり角の相対的な差と発光及び集光位置の相対的な差とを重ねて表示した概念図である。光信号５４及び５５の広がり角は、光信号５６と比較して狭い。
【００５６】
図７は、第２の実施形態における３つの光信号の広がり角の差と発光及び集光位置の差の例を示す概念図である。３つの光信号５４〜５６の発光位置及び集光位置は図７に示したように、ｘ軸上でずらしてある。ｘ軸は、光信号５４〜５６の伝搬方向と直角な、紙面の上下方向である。
【００５７】
図７は、受信器５２に設置された検出器５２４〜５２６の受光面に対して光信号５４〜５６が入射する位置のｘ軸上のずれを示す。光信号５４は、検出器５２４の受光面の中心に対して、ｘ軸の負方向（紙面の上方向）にシフトした位置に集光されるように光源５１１、集光器５１４及び５２１の位置が調整される。光信号５５は、検出器５２５の受光面の中心に対して、ｘ軸の正方向（紙面の下方向）にシフトした位置に集光されるように光源５１２、集光器５１５及び５２２の位置が調整される。光信号５６は、検出器５２６の受光面の中心に集光されるように光源５１３、集光器５１６及び５２３の位置が調整される。また、光信号５６の広がり角は、光信号５４及び５５の広がり角よりも大きい。
【００５８】
（第２の実施形態の動作）
ドライバ５１７により駆動電流及び温度が制御された光源５１１より出力された波長λ４の光信号５４は、集光器５１４により準平行光線に変換され、大気中を伝搬し受信器５２において受光される。光信号５４は集光器５２１によって集光され、検出器５２４によって光電変換される。信号処理部５２７は、ここで得られた電気信号を処理することにより、送信器５１と受信器５２との間の二酸化窒素（ＮＯ２）濃度の平均値を算出する。
【００５９】
ドライバ５１８により駆動電流及び温度が制御された光源５１２より出力された波長λ５の光信号５５は、集光器５１５により準平行光線に変換され、大気中を伝搬し受信器５２において受光される。光信号５５は集光器５２２によって集光され、検出器５２５によって光電変換される。信号処理部５２７は、ここで得られた電気信号を処理することにより、送信器５１と受信器５２との間の二酸化炭素（ＣＯ２）濃度の平均値を算出する。
【００６０】
ドライバ５１９により駆動電流及び温度が制御された光源５１３より出力された波長λ６の光信号５６は、集光器５１６により準平行光線に変換され、大気中を伝搬し受信器５２において受光される。光信号５６は集光器５２３によって集光され、検出器５２６によって光電変換される。信号処理部５２７は、ここで得られた電気信号を処理することにより、送信器５１と受信器５２との間の一酸化炭素（ＣＯ）濃度の平均値を算出する。
【００６１】
図８及び図９は、第２の実施形態において光信号５４〜５６の受信強度の変化の第１及び第２の例を示す概念図である。送信器５１と受信器５２との間の光軸がずれた場合の動作を図８及び図９を用いて説明する。図８及び図９は光軸ずれ量に対する光信号５４〜５６の受信強度の変化を示す。また、図８及び図９の違いは、図７のｘ軸上の異なる方向に光軸ずれが生じた場合に対応する。
【００６２】
図７に示したように、光信号５４及び５５の広がり角は光信号５６の広がり角よりも狭い。このため、光軸のずれ量が小さい領域でも光信号５６の受信強度は光軸のずれ量の増加とともに次第に低下する一方、光信号５４及び５５の受信強度は光軸のずれ量が小さい領域ではあまり変化しない。
【００６３】
光軸のずれ量が大きくなると、図７に示した光信号５４及び５５のｘ軸上の集光位置のシフト方向に依存して、光信号５４及び５５の一方の受信強度が先に低下し、図８又は図９に例示される特性が得られる。このような特性は、検出器５２４及び５２５の受光面の大きさが集光器５２１及び５２２で集光後の光信号５４及び５５のスポットサイズよりも大きい条件下で得られる。
【００６４】
送信器５１と受信器５２との間の空間中に存在する粉塵が増加する場合の動作を、図１０を用いて説明する。図１０は第２の実施形態において光信号５４〜５６の受信強度の変化の第３の例を示す概念図である。
【００６５】
第１の実施形態で説明したように、粉塵等の粒子の大きさが光信号の波長よりも小さい場合、散乱の大きさは粉塵の量ｎに比例し、光信号の波長λの４乗に反比例する。本実施形態ではλ４＜λ５＜λ６であるため、図１０に示すように、光源５１３から出力された光信号５６よりも光源５１２から出力された光信号５５の方が粉塵の量に対する受信強度の低下量が大きい。また、光源５１２から出力された光信号５５よりも光源５１１から出力された光信号５４の方が粉塵の量に対する受信強度の低下量が大きい。
【００６６】
このように、送信器５１と受信器５２との間の光軸ずれの場合と、空間中に存在する粉塵の増加の場合とで３つの光信号５４〜５６の受信強度変化が異なる。このため、識別器５２８において異なる光信号の受信強度を比較することで、受信強度の低下の要因が光軸ずれか粉塵の増加か切り分けることができるとともに、光軸ずれのｘ軸上の方向を推定することが可能になる。以下に、その手順の例を示す。
（１）送信器５１は光信号５４〜５６を送出し、受信器５２は検出器５２４〜５２６により光信号５４〜５６を受信する。
（２）時刻ｔｎにおいて検出器５２４で検出した光強度をＱ１（ｔｎ）、検出器５２５で検出した光強度をＱ２（ｔｎ）、検出器５２６で検出した光強度をＱ３（ｔｎ）とする。
（３）時刻ｔｎよりも後の時刻ｔｎ＋１において検出器５２４で検出した光強度をＱ１（ｔｎ＋１）、検出器５２５で検出した光強度をＱ２（ｔｎ＋１）、検出器５２６で検出した光強度をＱ３（ｔｎ＋１）とする。
（４）識別器５２８は、時刻ｔｎと時刻ｔｎ＋１との間でのＱ１、Ｑ２及びＱ３の変化の大きさを比較して、ガス検知システム２の状態を判断する。
【００６７】
判断の手順の基本は第１の実施形態の図５と同様であるが、光軸ずれの方向を判断するため、光信号５４及び５５の受信時の光強度Ｑ１及びＱ３の変化を比較する手順が新たに加わる。
（５）Ｑ３の低下量が予め決定しておいた閾値Ｑ３ｔｈ以下であり、Ｑ１及びＱ２の低下量も予め決定しておいた閾値Ｑ１２ｔｈ以下である場合、異常なしと判断する。
（６）Ｑ３の低下量が予め決定しておいた閾値Ｑ３ｔｈ以下であり、Ｑ１及びＱ２の低下量が予め決定しておいた閾値Ｑ１２ｔｈを超えている場合、波長が短い光信号５４及び５５のみの受信強度が低下しているため、粉塵による受信強度の低下と判断する。
（７）Ｑ２及びＱ３の低下量がそれぞれ予め決定しておいた閾値Ｑ１２ｔｈ及びＱ３ｔｈを超えており、Ｑ１の低下量のみが予め決定しておいた閾値Ｑ１２ｔｈ以下である場合、ｘ軸の正方向の光軸ずれと判断する。なぜならば、光信号５４は検出器５２４において当初はｘ軸の負方向にオフセットして受光されるため、ｘ軸の正方向への光軸ずれに対しては初期的には受光時の光強度Ｑ１が大きく低下しないからである。
（８）一方、Ｑ１及びＱ３の低下量がそれぞれ予め決定しておいた閾値Ｑ１２ｔｈ及びＱ３ｔｈを超えており、Ｑ２の低下量のみが予め決定しておいた閾値Ｑ１２ｔｈ以下である場合、ｘ軸の負方向の光軸ずれと判断する。なぜならば、光信号５５は検出器５２５においてｘ軸の正方向にオフセットして受光されるため、ｘ軸の負方向への光軸ずれに対しては初期的には受光時の光強度Ｑ２が低下しないからである。
【００６８】
以上の（１）〜（４）以外の場合、例えば、Ｑ１〜Ｑ３の低下量がいずれも予め決定しておいた閾値を超えている場合は、異常が発生していると判断してもよい。また、Ｑ１及びＱ２の低下量がそれぞれ予め決定しておいた閾値Ｑ１２ｔｈを超えており、Ｑ３の低下量のみが予め決定しておいた閾値Ｑ３ｔｈ以下である場合、ｘ軸とは平行でない方向の光軸ずれと判断してもよい。その理由は以下の通りである。光信号５４及び５５は正常時でも検出器５２４及び５２５の中心以外で受光される。このため、例えばｘ軸と垂直な方向への比較的少ない光軸ずれによっても、検出器５２４及び５２５に入射する光信号５４及び５５の双方が検出器５２４及び５２５の受光範囲を逸脱してしまう場合があるからである。
【００６９】
（第２の実施形態の効果）
第２の実施形態のガス検知システム２の第１の効果は、受信光信号強度の低下の原因を光軸ずれによる低下と粉塵等の影響による低下とを切り分けることができる。その理由は、波長及び広がり角の異なる光信号を用いて受信光信号強度の変化を求めているからである。
【００７０】
そして、本実施形態のガス検知システム１は、長期の安定運用が可能である。その理由は、受信光信号強度の低下の原因を光軸ずれによる低下と粉塵等の影響による低下とを切り分けることによって、原因に応じた対処が可能となるためである。
【００７１】
第２の実施形態のガス検知システム２の第２の効果は、光軸ずれの再調整が容易になることである。第１の実施形態では光軸ずれの方向が判別できなかったため、光軸調整の方向を試行錯誤する必要があり光軸調整に時間を要する場合がある。しかし、本実施形態では３本の光信号５４〜５６を用いることで、光軸ずれの方向に関する情報を得ることができ、光軸の再調整を容易に行うことが可能となる。
【００７２】
（第２の実施形態の変形例）
光源５１１〜５１３の出力段や検出器５２４〜５２６の入力段に光増幅器を挿入してもよい。光増幅器を用いることで、受信される光信号５４〜５６の信号対雑音比を改善させ、ガスの検知結果の精度を向上させることができる。
【００７３】
送信器５１から受信器５２まで光信号５４〜５６を空間伝搬させる際に、１個以上のミラーを用いて光信号を１回以上反射させて空間伝搬経路を長くしてもよい。伝搬経路を長くすることで、より低濃度のガスを検出することができる。
【００７４】
４つ以上の光信号を使用して図７のｘ軸と異なる方向に光源の集光位置をずらすことで、複数の軸方向の光軸ずれを検知できる。このような構成により、光軸の再調整をより容易に実施できる。
【００７５】
本実施形態では、一酸化炭素、二酸化炭素、二酸化窒素の検出を行う例を示した。しかし、さらに他の別のガス分子の吸収スペクトルを別の波長でモニタする構成を備えてもよい。本実施形態も、複数の波長の光信号を用いて複数のガス分子を検出するシステムに一般的に適用できる。
【００７６】
また、本実施形態では送信器５１と受信器５２との間で光信号を空間伝搬させる例を示した。しかし、図１１で説明した第１の実施形態の変形例と同様に、反射板８２を使用して送受信器を一体とした構成も可能である。この図１１の構成を第２の実施形態に適用することにより、光軸ずれの影響を低減し、光軸再調整を簡易化するとともに、光信号の伝搬経路の片端を非給電とすることができる。
【００７７】
（第３の実施形態）
第１の実施形態で説明したガス検知システムの効果は、以下の検知システムにおいても得られる。第１の実施形態で使用した参照符号を括弧内に引用して説明する。
【００７８】
検知システムは、送信器（１１）と受信器（１２）とを備える。送信器（１１）は、波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号（２３）及び第２の光信号（２４）を送信する発光手段（１１１、１１２）を備える。
【００７９】
受信器（１２）は、検出手段（１２３、１２４）及び識別手段（１２６）を備える。検出手段（１２３、１２４）は、第１及び第２の光信号を受信し第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力する。識別手段（１２６）は、第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する。
【００８０】
このような構成を備える検知システムは、複数の受信信号の変化量を検出することで、光軸ずれによる受信光信号強度の低下と粉塵等の影響による受信光信号強度の低下の判別を行う。
【００８１】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００８２】
また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。
【００８３】
以上の各実施形態に記載された機能及び手順は、受信器１２又は５２が備える中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）がプログラムを実行することにより実現されてもよい。プログラムは、固定された、一時的でない記録媒体に記録される。記録媒体としては半導体メモリ又は固定磁気ディスク装置が用いられるが、これらには限定されない。ＣＰＵは例えば受信器１２又は５２に備えられるコンピュータであるが、信号処理部１２５又は５２７がＣＰＵの機能を備えてもよい。
【００８４】
なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、これらには限定されない。
【００８５】
（付記１）
波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を送信する発光手段を備える送信器、及び、
前記第１及び第２の光信号を受信し前記第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び前記第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力する検出手段と、前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する識別手段と、を備える受信器、
を備える検知システム。
【００８６】
（付記２）
前記第１の光信号の波長は前記第２の光信号の波長よりも短く、
前記第１の光信号の広がり角は前記第２の光信号の広がり角よりも小さい、
ことを特徴とする付記１に記載された検知システム。
【００８７】
（付記３）
前記識別手段は、
前記第１の光信号の受信強度が第１の閾値を超えて低下し、前記第２の光信号の受信強度が第２の閾値を超えて低下していない場合には、周辺大気の透過性が低下したと判断し、
前記第２の光信号の受信強度が前記第２の閾値を超えて低下し、前記第１の光信号の受信強度が前記第１の閾値を超えて低下していない場合には、前記送信器と前記受信器との間で光軸ずれが発生したと判断する、
ことを特徴とする付記２に記載された検知システム。
【００８８】
（付記４）
前記検出手段は、
前記第１の光信号を受信し前記第１の受信信号を出力する第１の検出手段と、
前記第２の光信号を受信し前記第２の受信信号を出力する第２の検出手段と、
を含み、
前記第１の検出手段の光軸は前記第１の光信号の光軸に対して変位しており、
前記識別手段は、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記送信器と前記受信器との間の光軸ずれの方向を検出する、
ことを特徴とする付記２又は３に記載された検知システム。
【００８９】
（付記５）
前記第１の光信号は第３の光信号及び第４の光信号を含み、
前記第３及び第４の光信号の波長は前記第２の光信号の波長よりも短く、
前記第３及び第４の光信号の広がり角は前記第２の光信号の広がり角よりも小さく、
前記検出手段は、さらに、前記第３及び第４の光信号を受信し、前記第３の光信号の受信強度を示す第３の受信信号及び前記第４の光信号の受信強度を示す第４の受信信号を出力し、
前記識別手段は、前記第２乃至第４の受信信号の大きさに基づいて前記第２乃至第４の光信号の伝搬状態を判断する、
付記２又は３に記載された検知システム。
【００９０】
（付記６）
前記検出手段は、
前記第２の光信号を受信し前記第２の受信信号を出力する第２の検出手段と、
前記第３の光信号を受信し前記第３の受信信号を出力する第３の検出手段と、
前記第４の光信号を受信し前記第４の受信信号を出力する第４の検出手段と、
を含み、
前記第３の検出手段の光軸は前記第３の光信号の光軸に対して第１の方向に変位しており、
前記第４の検出手段の光軸は前記第４の光信号の光軸に対して前記第１の方向の逆方向に変位しており、
前記識別手段は、
前記第２乃至第４の受信信号の変化量に基づいて前記送信器と前記受信器との間の光軸ずれの方向を検出する、
ことを特徴とする付記５に記載された検知システム。
【００９１】
（付記７）
前記第１の光信号及び前記第２の光信号を反射する反射器をさらに備える、
付記１乃至６のいずれか１項に記載された検知システム。
【００９２】
（付記８）
前記送信器と前記受信器とが一体に構成された、付記１乃至７のいずれか１項に記載された検知システム。
【００９３】
（付記９）
前記受信器は、
前記第１及び第２の受信信号に基づいて、前記送信器と前記受信器との間のガス濃度を算出する信号処理手段をさらに備える、付記１乃至８のいずれか１項に記載された検知システム。
【００９４】
（付記１０）
波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を送信し、
前記第１及び第２の光信号を受信し、
前記第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び前記第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力し、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する、
ことを特徴とする検知方法。
【００９５】
（付記１１）
前記第１の光信号の波長は前記第２の光信号の波長よりも短く、
前記第１の光信号の広がり角は前記第２の光信号の広がり角よりも小さい、
ことを特徴とする付記１０に記載された検知方法。
【００９６】
（付記１２）
前記第１の光信号の受信強度が第１の閾値を超えて低下し、前記第２の光信号の受信強度が第２の閾値を超えて低下していない場合には、周辺大気の透過性が低下したと判断し、
前記第２の光信号の受信強度が前記第２の閾値を超えて低下し、前記第１の光信号の受信強度が前記第１の閾値を超えて低下していない場合には、前記第１及び第２の光信号の光軸ずれが発生したと判断する、
ことを特徴とする付記１１に記載された検知方法。
【００９７】
（付記１３）
前記第１の光信号を受信し前記第１の受信信号を出力し、
前記第２の光信号を受信し前記第２の受信信号を出力し、
を含み、
前記第１の光信号を受信する第１の検出手段の光軸を前記第１の光信号の光軸に対して変位させ、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の光軸ずれの方向を検出する、
ことを特徴とする付記１１又は１２に記載された検知方法。
【００９８】
（付記１４）
前記第１の光信号は第３の光信号及び第４の光信号を含み、
前記第３及び第４の光信号の波長は前記第２の光信号の波長よりも短く、
前記第３及び第４の光信号の広がり角は前記第２の光信号の広がり角よりも小さく、
前記第３及び第４の光信号を受信し、
前記第３の光信号の受信強度を示す第３の受信信号及び前記第４の光信号の受信強度を示す第４の受信信号を出力し、
前記第２乃至第４の受信信号の大きさに基づいて前記第２乃至第４の光信号の伝搬状態を判断する、
付記１１又は１２に記載された検知方法。
【００９９】
（付記１５）
前記第２の光信号を受信し前記第２の受信信号を出力し、
前記第３の光信号を受信し前記第３の受信信号を出力し、
前記第４の光信号を受信し前記第４の受信信号を出力し、
前記第３の光信号を受信する第３の検出手段の光軸を前記第３の光信号の光軸に対して第１の方向に変位させ、
前記第４の光信号を受信する第４の検出手段の光軸を前記第４の光信号の光軸に対して前記第１の方向の逆方向に変位させ、
前記第２乃至第４の受信信号の変化量に基づいて前記第２乃至第４の光信号の光軸ずれの方向を検出する、
ことを特徴とする付記１４に記載された検知方法。
【０１００】
（付記１６）
前記第１及び第２の受信信号に基づいて、前記第２乃至第４の光信号の伝搬経路上のガス濃度を算出する信号処理手段をさらに備える、付記１４又は１５に記載された検知方法。
【０１０１】
（付記１７）
波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を受信し前記第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び前記第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力する検出手段と、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する識別手段と、
を備える受信器。
【０１０２】
（付記１８）
波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を受信し、
前記第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び前記第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力し、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する、
受信器の制御方法。
【０１０３】
（付記１９）
受信器のコンピュータに、
波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を受信する手順、
前記第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び前記第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力する手順、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する手順、
を実行させるための受信器の制御プログラム。
【０１０４】
この出願は、２０１７年１月２６日に出願された日本出願特願２０１７−０１２４５５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、ガス検知システム及びガス濃度測定システムに適用できる。本発明は、特に、広いエリアのガス濃度情報を測定するようなシステムにも適用可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１、２    ガス検知システム
１１、５１、９１、１０１    送信器
１２、５２、９２    受信器
２３、２４、５４〜５６    光信号
８１    送受信器
８２    反射板
１０２、１０６、１２３、１２４、５２４〜５２６    検出器
１０３    ミラー
１０４    ハーフミラー
１０５、１２６、５２８    識別器
１０８    増幅器
１１１、１１２、５１１〜５１３    光源
１１３、１１４、１２１、１２２、５１４〜５１６、５２１〜５２３    集光器
１１５    光軸制御器
１１６、１１７、５１７〜５１９    ドライバ
１２３    検出器
１２５、５２７、９２５    信号処理部
１２６    識別器
１２７    光軸制御器
９１１、９１２    光源
９１３、９１４、９２１、９２２    集光器
９１６、９１７    ドライバ
９２３、９２４    検出器
【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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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月1日(2019.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を送信する発光手段を備える送信器、及び、
前記第１及び第２の光信号を受信し前記第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び前記第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力する検出手段と、前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する識別手段と、を備える受信器、
を備える検知システム。
【請求項２】
前記第１の光信号の波長は前記第２の光信号の波長よりも短く、
前記第１の光信号の広がり角は前記第２の光信号の広がり角よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載された検知システム。
【請求項３】
前記識別手段は、
前記第１の光信号の受信強度が第１の閾値を超えて低下し、前記第２の光信号の受信強度が第２の閾値を超えて低下していない場合には、周辺大気の透過性が低下したと判断し、
前記第２の光信号の受信強度が前記第２の閾値を超えて低下し、前記第１の光信号の受信強度が前記第１の閾値を超えて低下していない場合には、前記送信器と前記受信器との間で光軸ずれが発生したと判断する、
ことを特徴とする請求項２に記載された検知システム。
【請求項４】
前記検出手段は、
前記第１の光信号を受信し前記第１の受信信号を出力する第１の検出手段と、
前記第２の光信号を受信し前記第２の受信信号を出力する第２の検出手段と、
を含み、
前記第１の検出手段の光軸は前記第１の光信号の光軸に対して変位しており、
前記識別手段は、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記送信器と前記受信器との間の光軸ずれの方向を検出する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載された検知システム。
【請求項５】
前記第１の光信号は第３の光信号及び第４の光信号を含み、
前記第３及び第４の光信号の波長は前記第２の光信号の波長よりも短く、
前記第３及び第４の光信号の広がり角は前記第２の光信号の広がり角よりも小さく、
前記検出手段は、さらに、前記第３及び第４の光信号を受信し、前記第３の光信号の受信強度を示す第３の受信信号及び前記第４の光信号の受信強度を示す第４の受信信号を出力し、
前記識別手段は、前記第２乃至第４の受信信号の大きさに基づいて前記第２乃至第４の光信号の伝搬状態を判断する、
請求項２又は３に記載された検知システム。
【請求項６】
前記検出手段は、
前記第２の光信号を受信し前記第２の受信信号を出力する第２の検出手段と、
前記第３の光信号を受信し前記第３の受信信号を出力する第３の検出手段と、
前記第４の光信号を受信し前記第４の受信信号を出力する第４の検出手段と、
を含み、
前記第３の検出手段の光軸は前記第３の光信号の光軸に対して第１の方向に変位しており、
前記第４の検出手段の光軸は前記第４の光信号の光軸に対して前記第１の方向の逆方向に変位しており、
前記識別手段は、
前記第２乃至第４の受信信号の変化量に基づいて前記送信器と前記受信器との間の光軸ずれの方向を検出する、
ことを特徴とする請求項５に記載された検知システム。
【請求項７】
前記第１の光信号及び前記第２の光信号を反射する反射器をさらに備える、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載された検知システム。
【請求項８】
前記送信器と前記受信器とが一体に構成された、請求項１乃至７のいずれか１項に記載された検知システム。
【請求項９】
前記受信器は、
前記第１及び第２の受信信号に基づいて、前記送信器と前記受信器との間のガス濃度を算出する信号処理手段をさらに備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載された検知システム。
【請求項１０】
波長及び広がり角が互いに異なる第１の光信号及び第２の光信号を送信し、
前記第１及び第２の光信号を受信し、
前記第１の光信号の受信強度を示す第１の受信信号及び前記第２の光信号の受信強度を示す第２の受信信号を出力し、
前記第１及び第２の受信信号の変化量に基づいて前記第１及び第２の光信号の伝搬状態を判断する、
ことを特徴とする検知方法。
【国際調査報告】
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