(57)【要約】【課題】成分を精度良く検出する。【解決手段】光学式成分センサ１は、検知光ＬＤ１を発する検知用光源２１と、参照光ＬＲ１を発する参照用光源２２と、凹面反射ミラー４１による反射光である出射検知光ＬＤ２と出射参照光ＬＲ２とを対象物２に向けて出射する投光部４０と、対象物２による反射光である反射検知光ＬＤ３を受光する検知用受光素子３１と、対象物２による反射光である反射参照光ＬＲ３を受光する参照用受光素子３２と、反射検知光ＬＤ３に対応する検知信号と、反射参照光ＬＲ３に対応する参照信号とに基づいて、対象物２が含む成分を検知する信号処理回路８０とを備え、検知用光源２１は、出射参照光ＬＲ２の光路上とは異なる位置に配置され、参照用光源２２は、出射検知光ＬＤ２の光路上とは異なる位置に配置され、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２は、各々の光軸が平行で、かつ、光軸に直交する断面における強度分布が略一致する。【選択図】図２
2017161404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の成分による吸収波長を含む検知光を発する第１光源と、
前記成分による吸収波長を含まない参照光を発する第２光源と、
前記第１光源及び前記第２光源を収容する筐体と、
前記筐体内に収容され、前記検知光及び前記参照光を反射する凹面反射ミラーを有し、前記凹面反射ミラーによって反射された検知光の少なくとも一部である出射検知光と、前記凹面反射ミラーによって反射された参照光の少なくとも一部である出射参照光とを、前記筐体の外部に位置している対象物に向けて出射する投光部と、
前記対象物によって反射された前記出射検知光の少なくとも一部である反射検知光を受光する、前記筐体内に収容された第１受光素子と、
前記対象物によって反射された前記出射参照光の少なくとも一部である反射参照光を受光する、前記筐体内に収容された第２受光素子と、
前記第１受光素子から出力された前記反射検知光に対応する検知信号と、前記第２受光素子から出力された前記反射参照光に対応する参照信号とに基づいて、前記対象物が含む前記成分を検知する信号処理回路とを備え、
前記第１光源は、前記凹面反射ミラーによって反射された参照光の光路上とは異なる位置に配置され、
前記第２光源は、前記凹面反射ミラーによって反射された検知光の光路上とは異なる位置に配置され、
前記出射検知光及び前記出射参照光は、各々の光軸が平行で、かつ、前記光軸に直交する断面における強度分布が略一致する
光学式成分センサ。
【請求項２】
前記凹面反射ミラーは、前記検知光及び前記参照光を反射する１つの凹状の反射面を有する
請求項１に記載の光学式成分センサ。
【請求項３】
前記凹面反射ミラーは、
前記検知光を反射する凹状の第１反射面と、
前記参照光を反射する凹状の第２反射面とを有する
請求項１に記載の光学式成分センサ。
【請求項４】
前記投光部は、さらに、前記凹面反射ミラーの前方に配置された光学レンズを有し、
前記光学レンズは、前記凹面反射ミラーによって反射された検知光及び参照光を、各々の光軸を平行にして透過させることで、前記出射検知光及び前記出射参照光を出射する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学式成分センサ。
【請求項５】
前記投光部は、さらに、前記凹面反射ミラーの前方に配置されたアパーチャを有し、
前記アパーチャは、前記凹面反射ミラーによって反射された検知光及び参照光の各々の一部を遮蔽して残りを通過させることで、前記出射検知光及び前記出射参照光を出射する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学式成分センサ。
【請求項６】
前記成分は、水分である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学式成分センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知光と参照光とを用いて所定の成分を検知する光学式成分センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、遠距離にある検出物体を判別することができる光電センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された反射型光電センサは、波長の異なる２つの光を検出物体に照射する投光部と、２つの光のいずれか一方の光を反射する反射板と、検出物体又は反射板によって反射された光を受光する受光部とを備える。反射型光電センサによれば、受光部が出力する受光信号を処理することで、検出物体の有無などを知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２５５５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された反射型光電センサでは、投光部は光軸を一致させた２つの発光素子を備え、２つの発光素子は、互いの出射面が逆方向になるように配置されている。２つの発光素子の一方が出射した光は、反射板によって反射されて投光レンズを通って外部に出射される。つまり、反射板の反射方向に発光素子が配置されているので、反射板によって反射された光は、発光素子によって遮られて、外部に出射される光エネルギーが減少する。これにより、成分の検知精度が低下する。
【０００５】
そこで、本発明は、成分を精度良く検知することができる光学式成分センサ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】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る光学式成分センサは、所定の成分による吸収波長を含む検知光を発する第１光源と、前記成分による吸収波長を含まない参照光を発する第２光源と、前記第１光源及び前記第２光源を収容する筐体と、前記筐体内に収容され、前記検知光及び前記参照光を反射する凹面反射ミラーを有し、前記凹面反射ミラーによって反射された検知光の少なくとも一部である出射検知光と、前記凹面反射ミラーによって反射された参照光の少なくとも一部である出射参照光とを、前記筐体の外部に位置している対象物に向けて出射する投光部と、前記対象物によって反射された前記出射検知光の少なくとも一部である反射検知光を受光する、前記筐体内に収容された第１受光素子と、前記対象物によって反射された前記出射参照光の少なくとも一部である反射参照光を受光する、前記筐体内に収容された第２受光素子と、前記第１受光素子から出力された前記反射検知光に対応する検知信号と、前記第２受光素子から出力された前記反射参照光に対応する参照信号とに基づいて、前記対象物が含む前記成分を検知する信号処理回路とを備え、前記第１光源は、前記凹面反射ミラーによって反射された参照光の光路上とは異なる位置に配置され、前記第２光源は、前記凹面反射ミラーによって反射された検知光の光路上とは異なる位置に配置され、前記出射検知光及び前記出射参照光は、各々の光軸が平行で、かつ、前記光軸に直交する断面における強度分布が略一致する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る光学式成分センサによれば、成分を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態に係る光学式成分センサの構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態に係る光学式成分センサの機能構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】実施の形態に係る光学式成分センサの検知光の光路の一例を示す図である。
【図３Ｂ】実施の形態に係る光学式成分センサの参照光の光路の一例を示す図である。
【図４】水分の吸光スペクトルを示す図である。
【図５】実施の形態に係る光学式成分センサの検知光及び参照光のスペクトルを示す図である。
【図６】実施の形態に係る光学式成分センサの受光素子の感度特性を示す図である。
【図７】実施の形態に係る光学式成分センサの投光部の構成を示す図である。
【図８】実施の形態に係る出射検知光と出射参照光との強度分布を示す図である。
【図９】実施の形態に係る光学式成分センサの光学フィルタの透過スペクトルを示す図である。
【図１０】変形例１に係る投光部の構成を示す図である。
【図１１】変形例２に係る投光部の構成を示す図である。
【図１２】変形例３に係る投光部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下では、本発明の実施の形態に係る光学式成分センサについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１０】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１１】
（実施の形態）
［概要］
まず、実施の形態に係る光学式成分センサの概要について説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態に係る光学式成分センサ１の構成を示す図である。図２は、本実施の形態に係る光学式成分センサ１の機能構成を示すブロック図である。図３Ａ及び図３Ｂはそれぞれ、本実施の形態に係る光学式成分センサ１の検知光及び参照光の光路の一例を示す図である。なお、図３Ａ及び図３Ｂではそれぞれ、検知光及び参照光の代表的な光路のみを示している。
【００１３】
光学式成分センサ１は、波長の異なる２つの光（出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２）を対象物２に照射して、対象物２による反射光（反射検知光ＬＤ３及び反射参照光ＬＲ３）を受光することで、対象物２に含まれる成分を検知する非接触式の光学式成分センサである。本実施の形態では、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、光学式成分センサ１は、空間３を隔てて離れた位置に位置する対象物２に含まれる水分を検知する。
【００１４】
対象物２は、特に限定されない場合、例えば衣類などである。例えば、光学式成分センサ１を衣類乾燥機などに取り付けることで、衣類の乾燥具合を確認することができる。これにより、乾燥のし過ぎによる衣類の痛みの発生などを抑制することができる。
【００１５】
空間３は、光学式成分センサ１と対象物２との間の空間（自由空間）である。空間３は、光学式成分センサ１の筐体１０の外部空間である。
【００１６】
図１に示すように、光学式成分センサ１は、筐体１０と、検知用光源２１と、参照用光源２２と、検知用受光素子３１と、参照用受光素子３２と、凹面反射ミラー４１を有する投光部４０と、検知用レンズ５１と、参照用レンズ５２と、検知用フィルタ６１と、参照用フィルタ６２とを備える。また、図２に示すように、光学式成分センサ１は、制御回路７０と、信号処理回路８０とを備える。
【００１７】
以下では、光学式成分センサ１の各構成要素について詳細に説明する。
【００１８】
［筐体］
筐体１０は、検知用光源２１及び参照用光源２２を収容する筐体である。図１に示すように、筐体１０には、さらに、検知用受光素子３１、参照用受光素子３２、凹面反射ミラー４１、検知用レンズ５１、参照用レンズ５２、検知用フィルタ６１、及び、参照用フィルタ６２が収容されている。
【００１９】
筐体１０は、遮光性の材料から形成されている。これにより、外光が筐体１０内に入射するのを抑制することができる。具体的には、筐体１０は、検知用受光素子３１及び参照用受光素子３２が受光する光に対して遮光性を有する。より具体的には、筐体１０は、反射検知光ＬＤ３（検知光ＬＤ１）及び反射参照光ＬＲ３（参照光ＬＲ１）に対して遮光性を有し、例えば、樹脂材料又は金属材料から形成される。
【００２０】
筐体１０の外壁には、開口が設けられ、当該開口に検知用レンズ５１及び参照用レンズ５２が取り付けられている。また、図示しないが、筐体１０の外壁には、検知用光源２１及び参照用光源２２が発し、凹面反射ミラー４１によって反射された光（出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２）を外部に出射するための開口が設けられている。
【００２１】
［検知用光源］
検知用光源２１は、所定の成分による吸収波長を含む検知光ＬＤ１を発する第１光源の一例である。具体的には、検知用光源２１は、水分による吸収波長をピーク波長として含む検知光ＬＤ１を発する分散光源である。検知用光源２１が発した検知光ＬＤ１は、図３Ａに示すように、凹面反射ミラー４１によって反射されて筐体１０の外部に、出射検知光ＬＤ２として出射される。
【００２２】
図４は、水分の吸光スペクトルを示す図である。図４に示すように、水分は、約１４５０ｎｍ及び約１９００ｎｍの波長に吸収ピークを有する。本実施の形態では、図５に示すように、検知光ＬＤ１は、水分による吸収波長である１４５０ｎｍをピーク波長として含む赤外光である。ここで、図５は、本実施の形態に係る光学式成分センサ１の検知光及び参照光のスペクトルを示す図である。
【００２３】
検知用光源２１は、例えば、図５の実線で示すスペクトルを有する赤外光を発する発光素子である。発光素子は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）素子であるが、これに限らない。発光素子としては、半導体レーザ素子又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などを用いてもよい。
【００２４】
検知用光源２１は、凹面反射ミラー４１によって反射された参照光（本実施の形態では、出射参照光ＬＲ２）の光路上とは異なる位置に配置されている。具体的には、検知用光源２１は、参照用光源２２が発した参照光とは干渉しない位置に配置されている。図３Ｂに示すように、例えば、検知用光源２１は、参照用光源２２が発した参照光ＬＲ１の光路上とは異なる位置に配置され、参照用光源２２と凹面反射ミラー４１との間には配置されていない。また、例えば、検知用光源２１は、反射参照光ＬＲ３の光路上とは異なる位置に配置され、参照用レンズ５２と参照用受光素子３２との間には配置されていない。本実施の形態では、検知用光源２１は、凹面反射ミラー４１を間に挟んで、参照用受光素子３２と向かい合うように配置されている。
【００２５】
［参照用光源］
参照用光源２２は、所定の成分による吸収波長を含まない参照光ＬＲ１を発する第２光源の一例（分散光源）である。図５に示すように、参照光ＬＲ１は、水分による吸収波長である約１４５０ｎｍの波長を含まずに、例えば、当該吸収波長とは異なる約１３００ｎｍの波長をピーク波長として含んでいる。参照用光源２２が発した参照光ＬＲ１は、図３Ｂに示すように、凹面反射ミラー４１によって反射されて筐体１０の外部に、出射参照光ＬＲ２として出射される。
【００２６】
なお、吸収波長を含まないとは、吸収波長を全く含まないことのみを意味する訳ではない。参照光ＬＲ１は、ピーク波長に比べて十分に小さい強度の吸収波長を含んでもよい。例えば、参照光ＬＲ１は、検知分解能より小さい強度の吸収波長を含んでもよい。
【００２７】
参照用光源２２は、例えば、図５の破線で示すスペクトルを有する赤外光を発する発光素子である。すなわち、参照用光源２２は、検知用光源２１が発する赤外光のピーク波長とは異なる波長をピーク波長として含む赤外光を発する。発光素子は、例えば、ＬＥＤ素子であるが、半導体レーザ素子又は有機ＥＬ素子などでもよい。
【００２８】
参照用光源２２は、凹面反射ミラー４１によって反射された検知光（本実施の形態では、出射検知光ＬＤ２）の光路上とは異なる位置に配置されている。具体的には、参照用光源２２は、検知用光源２１が発した検知光とは干渉しない位置に配置されている。図３Ａに示すように、例えば、参照用光源２２は、検知用光源２１が発した検知光ＬＤ１の光路上とは異なる位置に配置され、検知用光源２１と凹面反射ミラー４１との間には配置されていない。また、例えば、参照用光源２２は、反射検知光ＬＤ３の光路上とは異なる位置に配置され、検知用レンズ５１と検知用受光素子３１との間には配置されていない。本実施の形態では、参照用光源２２は、凹面反射ミラー４１を間に挟んで、検知用受光素子３１と向かい合うように配置されている。
【００２９】
［検知用受光素子］
検知用受光素子３１は、対象物２によって反射された出射検知光ＬＤ２の少なくとも一部である反射検知光ＬＤ３を受光する第１受光素子の一例である。検知用受光素子３１は、受光した反射検知光ＬＤ３を光電変換することで、反射検知光ＬＤ３の受光量（すなわち、強度）に応じた電気信号である検知信号を生成する。生成された検知信号は、信号処理回路８０に出力される。
【００３０】
反射検知光ＬＤ３は、出射検知光ＬＤ２が対象物２によって反射された光である。反射検知光ＬＤ３のピーク波長は、出射検知光ＬＤ２のピーク波長、すなわち、検知光ＬＤ１のピーク波長（約１４５０ｎｍ）と同じである。
【００３１】
図６は、本実施の形態に係る光学式成分センサ１の受光素子の感度特性を示す図である。本実施の形態では、図６に示す特性を有する受光素子を、検知用受光素子３１及び参照用受光素子３２の各々に用いる。
【００３２】
具体的には、図６に示すように、検知用受光素子３１の受光感度は、１０００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲の波長に対して正の相関を有する。なお、検知用受光素子３１の受光感度は、これに限定されず、例えば、各波長に対して略一定の感度でもよい。
【００３３】
このように、検知用受光素子３１は、反射検知光ＬＤ３（検知光ＬＤ１）のピーク波長に対して十分に強い受光感度を有する。したがって、検知用受光素子３１は、反射検知光ＬＤ３を受光し、受光量に応じた電気信号（検知信号）を生成することができる。
【００３４】
検知用受光素子３１は、筐体１０内に収容されている。例えば、検知用受光素子３１は、受光面が検知用レンズ５１の焦点に位置するように筐体１０内に固定されている。
【００３５】
検知用受光素子３１は、例えば、フォトダイオードであるが、これに限定されない。例えば、検知用受光素子３１は、フォトトランジスタ、又は、イメージセンサでもよい。なお、検知用受光素子３１と参照用受光素子３２とは、１つのイメージセンサの異なる領域を利用してもよい。
【００３６】
［参照用受光素子］
参照用受光素子３２は、対象物２によって反射された出射参照光ＬＲ２の少なくとも一部である反射参照光ＬＲ３を受光する第２受光素子の一例である。参照用受光素子３２は、受光した反射参照光ＬＲ３を光電変換することで、反射参照光ＬＲ３の受光量に応じた電気信号である参照信号を生成する。生成された参照信号は、信号処理回路８０に出力される。
【００３７】
反射参照光ＬＲ３は、出射参照光ＬＲ２が対象物２によって反射された光である。反射参照光ＬＲ３のピーク波長は、出射参照光ＬＲ２のピーク波長、すなわち、参照光ＬＲ１のピーク波長（約１３００ｎｍ）と同じである。
【００３８】
参照用受光素子３２の受光感度は、図６に示す特性を有する。つまり、参照用受光素子３２は、反射参照光ＬＲ３（参照光ＬＲ１）のピーク波長に対して十分に強い受光感度を有する。したがって、参照用受光素子３２は、反射参照光ＬＲ３を受光し、各々の受光量に応じた電気信号（参照信号）を生成することができる。
【００３９】
参照用受光素子３２は、筐体１０内に収容されている。例えば、参照用受光素子３２は、受光面が参照用レンズ５２の焦点に位置するように筐体１０内に固定されている。
【００４０】
参照用受光素子３２は、例えば、フォトダイオードであるが、これに限定されない。例えば、参照用受光素子３２は、フォトトランジスタ、又は、イメージセンサでもよい。
【００４１】
［凹面反射ミラー（投光部）］
投光部４０は、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２を対象物２に向けて出射する。出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２は、各々の光軸が平行で、かつ、光軸に直交する断面における強度分布が略一致する。投光部４０は、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２を、同軸かつ同スポットサイズで筐体１０から対象物２に向けて出射する。
【００４２】
図７は、本実施の形態に係る光学式成分センサ１における投光部４０の構成を示す図である。図７及び図２に示すように、投光部４０は、検知光ＬＤ１及び参照光ＬＲ１を反射する凹面反射ミラー４１を有する。
【００４３】
図７に示すように、凹面反射ミラー４１は、例えば、１つの凹状の反射面４２を有し、反射面４２によって検知光ＬＤ１及び参照光ＬＲ１を反射する。凹面反射ミラー４１によって反射された検知光ＬＤ１の少なくとも一部が出射検知光ＬＤ２である。凹面反射ミラー４１によって反射された参照光ＬＲ１の少なくとも一部が出射参照光ＬＲ２である。本実施の形態では、検知光ＬＤ１及び参照光ＬＲ１はそれぞれ、例えば、凹面反射ミラー４１の反射面４２によって、互いに同じ方向に同じ配光角で反射され、出射検知光ＬＤ１及び出射参照光ＬＲ２として進行する。
【００４４】
反射面４２は、例えば、回転放物面又は回転楕円面などの一部である。本実施の形態では、軸が平行で、かつ、焦点が異なる２つの回転放物面を組み合わせた形状を有する。２つの回転放物面は、１つの滑らかな凹面を形成している。つまり、２つの回転放物面は、面の傾斜が滑らかに連続している。
【００４５】
２つの回転放物面の一方は、主として、検知光ＬＤ１を出射検知光ＬＤ２として反射する。具体的には、当該一方の回転放物面の焦点に検知用光源２１が配置されている。これにより、当該一方の回転放物面は、軸と平行な方向に検知光ＬＤ１を出射検知光ＬＤ２として反射させることができる。
【００４６】
他方の回転放物面は、主として、参照光ＬＲ２を出射参照光ＬＲ２として反射する。具体的には、当該他方の回転放物面の焦点に参照用光源２２が配置されている。これにより、当該他方の回転放物面は、軸と平行な方向に参照光ＬＲ２を出射参照光ＬＲ２として反射させることができる。
【００４７】
２つの回転放物面の軸が平行であるので、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２の各々の光軸を平行にすることができる。なお、光軸は、エネルギー強度が最大となる光の光路に相当する。
【００４８】
上記一方の回転放物面は、参照用光源２２側の反射面４２の一部であり、他方の回転放物面は、検知用光源２１側の反射面４２の一部である。つまり、本実施の形態では、図７に示すように、検知光ＬＤ１及び参照光ＬＲ１が交差するように反射面４２に照射される。このため、出射検知光ＬＤ２の光軸は参照用光源２２側に位置し、出射参照光ＬＲ２の光軸は検知用光源２１側に位置している。
【００４９】
凹面反射ミラー４１は、例えば、反射面４２と同じ形状の凹面を有する所定形状に成形された樹脂成形体に金属薄膜を蒸着法などによって成膜することで形成される。なお、金属薄膜は、凹面のみに成膜されていてもよく、樹脂成形体の全面に形成されていてもよい。反射面４２は、鏡面処理されていてもよい。
【００５０】
図８は、本実施の形態に係る出射検知光ＬＤ２と出射参照光ＬＲ２との強度分布を示す図である。具体的には、図８は、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２の各々の光軸に直交する断面における強度分布を示している。図８において、横軸は、各々の光軸に直交する断面における位置であり、縦軸は、各々の光のエネルギー強度を示している。
【００５１】
図８に示すように、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２の強度分布は略一致する。具体的には、エネルギー強度が最大となる位置がわずかにずれている。これは、図７で示すように、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２の各々の光軸の位置がわずかにずれているためである。各々の光軸間の距離は、光学式成分センサ１の用途、仕様（照射面積、対象物２までの距離）などに応じて適切な値に以下に設計されている。例えば、直径３０ｃｍの領域に出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２を照射して、５％の水分量の変化率を検知する場合には、光軸のずれは１ｃｍ以下に設計される。
【００５２】
［検知用レンズ］
検知用レンズ５１は、対象物２によって反射された反射検知光ＬＤ３を検知用受光素子３１に集光するための集光レンズである。検知用レンズ５１は、例えば、焦点が検知用受光素子３１の受光面に位置するように筐体１０に固定されている。検知用レンズ５１は、例えば、樹脂製の凸レンズであるが、これに限らない。
【００５３】
［参照用レンズ］
参照用レンズ５２は、対象物２によって反射された反射参照光ＬＲ３を参照用受光素子３２に集光するための集光レンズである。参照用レンズ５２は、例えば、焦点が参照用受光素子３２の受光面に位置するように筐体１０に固定されている。参照用レンズ５２は、例えば、樹脂製の凸レンズであるが、これに限らない。
【００５４】
［検知用フィルタ］
検知用フィルタ６１は、検知用受光素子３１に入射する反射検知光ＬＤ３の光路上に設けられた第１フィルタの一例である。本実施の形態では、図１に示すように、検知用フィルタ６１は、検知用レンズ５１と検知用受光素子３１との間に配置されている。検知用フィルタ６１は、反射検知光ＬＤ３を透過し、かつ、反射参照光ＬＲ４を吸収する。このため、図３Ｂに示すように、反射参照光ＬＲ４は、検知用フィルタ６１によって吸収されて検知用受光素子３１にはほとんど到達しない。
【００５５】
図９は、本実施の形態に係る光学フィルタの透過スペクトルを示す図である。図９に示すように、検知用フィルタ６１は、反射検知光ＬＤ３のピーク波長である１４５０ｎｍの光を透過し、反射参照光ＬＲ４のピーク波長である１３００ｎｍの光を吸収する。なお、検知用フィルタ６１は、１３００ｎｍの光の一部を透過してもよい。すなわち、検知用フィルタ６１は、反射検知光ＬＤ３の透過量よりも少ない透過量で反射参照光ＬＲ４を透過してもよい。
【００５６】
［参照用フィルタ］
参照用フィルタ６２は、参照用受光素子３２に入射する反射参照光ＬＲ３の光路上に設けられた第２フィルタの一例である。本実施の形態では、図１に示すように、参照用フィルタ６２は、参照用レンズ５２と参照用受光素子３２との間に配置されている。参照用フィルタ６２は、反射参照光ＬＲ３を透過し、かつ、反射検知光ＬＤ４を吸収する。このため、図３Ａに示すように、反射検知光ＬＤ４は、参照用フィルタ６２によって吸収されて参照用受光素子３２にはほとんど到達しない。
【００５７】
図９に示すように、参照用フィルタ６２は、反射参照光ＬＲ３のピーク波長である１３００ｎｍの光を透過し、反射検知光ＬＤ４のピーク波長である１４５０ｎｍの光を吸収する。なお、参照用フィルタ６２は、１４５０ｎｍの光の一部を透過してもよい。すなわち、参照用フィルタ６２は、反射参照光ＬＲ３の透過量よりも少ない透過量で反射検知光ＬＤ４を透過してもよい。
【００５８】
［制御回路］
制御回路７０は、検知用光源２１の発光と参照用光源２２の発光とを個別に制御する。具体的には、制御回路７０は、検知用光源２１の発光及び消灯と、参照用光源２２の発光及び消灯とを、独立して制御することができる。
【００５９】
例えば、制御回路７０は、検知用光源２１及び参照用光源２２を時間排他的に発光させる。つまり、検知用光源２１の発光期間と参照用光源２２の発光期間とは、重複しない。具体的には、制御回路７０は、検知用光源２１及び参照用光源２２を時間排他的に交互に繰り返し発光させる。例えば、制御回路７０は、所定の周波数（例えば、１ｋＨｚ）のパルス信号を検知用光源２１及び参照用光源２２に出力する。検知用光源２１に出力するパルス信号と、参照用光源２２に出力するパルス信号とは、各々のパルスが重複しないように同期されている。
【００６０】
例えば、検知用光源２１のパルス信号は、オンデューティ比が５０％以下のパルス信号である。参照用光源２２のパルス信号は、検知用光源２１のパルス信号の位相を１８０度ずらしたパルス信号である。これにより、検知用光源２１の発光期間と参照用光源２２の発光期間とを、同じ長さの期間とし、かつ、互いに重複しないようにすることができる。
【００６１】
図１には示していないが、制御回路７０は、筐体１０に収容されていてもよく、又は、筐体１０の外側面に取り付けられていてもよい。あるいは、制御回路７０は、無線通信などの通信機能を有し、制御用のパルス信号を検知用光源２１及び参照用光源２２に送信してもよい。
【００６２】
制御回路７０は、例えば、駆動回路及びマイクロコントローラで構成される。制御回路７０は、光源の制御プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。
【００６３】
［信号処理回路］
信号処理回路８０は、検知用受光素子３１から出力された反射検知光ＬＤ３に対応する検知信号と、参照用受光素子３２から出力された反射参照光ＬＲ３に対応する参照信号とに基づいて、対象物２が含む成分を検知する。具体的には、信号処理回路８０は、検知信号の電圧レベルと参照信号の電圧レベルとの比（エネルギー比）に基づいて、対象物２が含む水分量を検知する。具体的な水分量の検知（算出）方法については後で説明する。
【００６４】
信号処理回路８０は、筐体１０に収容されていてもよく、又は、筐体１０の外側面に取り付けられていてもよい。あるいは、信号処理回路８０は、無線通信などの通信機能を有し、検知用受光素子３１及び参照用受光素子３２からの出力信号を受信してもよい。
【００６５】
信号処理回路８０は、例えば、マイクロコントローラである。信号処理回路８０は、信号処理プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。
【００６６】
［信号処理（検知処理）］
続いて、信号処理回路８０による信号処理（成分の検知処理）について説明する。
【００６７】
本実施の形態では、信号処理回路８０は、反射検知光ＬＤ３の光エネルギーＰｄと反射参照光ＬＲ３の光エネルギーＰｒとを比較することで、対象物２に含まれる成分量を検知する。なお、光エネルギーＰｄは、検知用受光素子３１から出力される検知信号の強度に対応し、光エネルギーＰｒは、参照用受光素子３２から出力される参照信号の強度に対応する。
【００６８】
検知用受光素子３１に入射する反射検知光ＬＤ３の光エネルギーＰｄは、次の（式１）で表される。
【００６９】
（式１）  Ｐｄ＝Ｐｄ０×Ｇｄ×Ｒｄ×Ｔｄ×Ａａ×Ｉｖｄ
【００７０】
ここで、Ｐｄ０は、検知用光源２１が発した検知光ＬＤ１の光エネルギーである。Ｇｄは、検知用光源２１が発した検知光ＬＤ１の検知用受光素子３１に対する結合効率（集光率）である。具体的には、Ｇｄは、検知光ＬＤ１のうち、対象物２で拡散反射される成分の一部（すなわち、反射検知光ＬＤ３）になる部分の割合に相当する。
【００７１】
Ｒｄは、対象物２による出射検知光ＬＤ２の反射率である。Ｔｄは、検知用フィルタ６１による反射検知光ＬＤ３の透過率である。Ｉｖｄは、検知用受光素子３１の反射検知光ＬＤ３に対する受光感度である。
【００７２】
Ａａは、対象物２に含まれる成分（水分）による出射検知光ＬＤ２及び反射検知光ＬＤ３の吸収率あり、次の（式２）で表される。
【００７３】
（式２）  Ａａｄ＝１０−α×Ｃ×Ｄ
【００７４】
ここで、αは、予め定められた吸光係数であり、具体的には、成分（水分）による出射検知光ＬＤ２及び反射検知光ＬＤ３の吸光係数である。Ｃは、対象物２に含まれる成分（水分）の体積濃度である。Ｄは、出射検知光ＬＤ２及び反射検知光ＬＤ３の吸収に寄与する成分の厚みの２倍である寄与厚みである。
【００７５】
より具体的には、水分が均質に分散した対象物２では、光が対象物２に入射し、内部で反射して対象物２から出射する場合において、Ｃは、対象物２の成分に含まれる体積濃度に相当する。また、Ｄは、内部で反射して対象物２から出射するまでの光路長に相当する。例えば、対象物２が繊維などの網目状の固形物、又は、スポンジなどの多孔性の固形物である場合、固形物の表面で光が反射されると仮定する。この場合、例えば、Ｃは、固形物を覆っている液相に含まれる水分の濃度である。また、Ｄは、固形物を覆っている液相の平均的な厚みとして換算される寄与厚みである。
【００７６】
したがって、α×Ｃ×Ｄは、対象物２に含まれる成分量（水分量）に相当する。
【００７７】
同様に、参照用受光素子３２に入射する反射参照光ＬＲ３の光エネルギーＰｒは、次の（式３）で表される。
【００７８】
（式３）  Ｐｒ＝Ｐｒ０×Ｇｒ×Ｒｒ×Ｔｒ×Ｉｖｒ
【００７９】
本実施の形態では、出射参照光ＬＲ２及び反射参照光ＬＲ３は、対象物２に含まれる成分によって実質的には吸収されないとみなすことができるので、（式１）と比較して分かるように、水分による吸収率Ａａに相当する光は（式３）には含まれていない。
【００８０】
（式３）において、Ｐｒ０は、参照用光源２２が発した参照光ＬＲ１の光エネルギーである。Ｇｒは、参照用光源２２が発した参照光ＬＲ１の参照用受光素子３２に対する結合効率（集光率）である。具体的には、Ｇｒは、参照光ＬＲ１のうち、対象物２で拡散反射される成分の一部（すなわち、反射参照光ＬＲ３）になる部分の割合に相当する。
【００８１】
Ｒｒは、対象物２による出射参照光ＬＲ２の反射率である。Ｔｒは、参照用フィルタ６２による反射参照光ＬＲ３の透過率である。Ｉｖｒは、参照用受光素子３２の反射参照光ＬＲ３に対する受光感度である。
【００８２】
本実施の形態では、出射検知光ＬＤ２と出射参照光ＬＲ２とは、実質的に同軸かつ同スポットサイズで照射されるため、検知光ＬＤ１の結合効率Ｇｄと参照光ＬＲ１の結合効率Ｇｒとは略等しくなる。また、検知光ＬＤ１と参照光ＬＲ１とはピーク波長が比較的に近いので、検知光ＬＤ１の反射率Ｒｄと参照光ＬＲ１の反射率Ｒｒとが略等しくなる。
【００８３】
したがって、（式１）と（式３）との比を取ることにより、次の（式４）が導き出される。
【００８４】
（式４）  Ｐｄ／Ｐｒ＝Ｚ×Ａａｄ
【００８５】
ここで、Ｚは、定数項であり、（式５）で示される。
【００８６】
（式５）  Ｚ＝（Ｐｄ０／Ｐｒ０）×（Ｔｄ／Ｔｒ）×（Ｉｖｄ／Ｉｖｒ）
【００８７】
光エネルギーＰｄ０及びＰｒ０はそれぞれ、検知用光源２１及び参照用光源２２の初期出力として予め定められている。また、反射検知光ＬＤ３の透過率Ｔｄ及び反射参照光ＬＲ３の透過率Ｔｒはそれぞれ、検知用フィルタ６１及び参照用フィルタ６２の透過特性により予め定められている。反射検知光ＬＤ３の受光感度Ｉｖｄ及び反射参照光ＬＲ３の受光感度Ｉｖｒはそれぞれ、検知用受光素子３１及び参照用受光素子３２の受光特性により予め定められている。したがって、（式５）で示されるＺは、定数とみなすことができる。
【００８８】
信号処理回路８０は、検知信号に基づいて反射検知光ＬＤ３の光エネルギーＰｄを算出し、参照信号に基づいて反射参照光ＬＲ３の光エネルギーＰｒを算出する。具体的には、検知信号の信号レベル（電圧レベル）が光エネルギーＰｄに相当し、参照信号の信号レベル（電圧レベル）が光エネルギーＰｒに相当する。
【００８９】
したがって、信号処理回路８０は、（式５）に基づいて、対象物２に含まれる水分の吸収率Ａａを算出することができる。これにより、信号処理回路８０は、（式２）に基づいて水分量を算出することができる。
【００９０】
［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る光学式成分センサ１は、所定の成分による吸収波長を含む検知光ＬＤ１を発する検知用光源２１と、成分による吸収波長を含まない参照光ＬＲ１を発する参照用光源２２と、検知用光源２１及び参照用光源２２を収容する筐体１０と、筐体１０内に収容され、検知光ＬＤ１及び参照光ＬＲ１を反射する凹面反射ミラー４１を有し、凹面反射ミラー４１によって反射された検知光ＬＤ１の少なくとも一部である出射検知光ＬＤ２と、凹面反射ミラー４１によって反射された参照光ＬＲ１の少なくとも一部である出射参照光ＬＲ２とを、筐体１０の外部に位置している対象物２に向けて出射する投光部４０と、対象物２によって反射された出射検知光ＬＤ２の少なくとも一部である反射検知光ＬＤ３を受光する、筐体１０内に収容された検知用受光素子３１と、対象物２によって反射された出射参照光ＬＲ２の少なくとも一部である反射参照光ＬＲ３を受光する、筐体１０内に収容された参照用受光素子３２と、検知用受光素子３１から出力された反射検知光ＬＤ３に対応する検知信号と、参照用受光素子３２から出力された反射参照光ＬＲ３に対応する参照信号とに基づいて、対象物２が含む成分を検知する信号処理回路８０とを備え、検知用光源２１は、凹面反射ミラー４１によって反射された参照光の光路上とは異なる位置に配置され、参照用光源２２は、凹面反射ミラー４１によって反射された検知光の光路上とは異なる位置に配置され、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２は、各々の光軸が平行で、かつ、光軸に直交する断面における強度分布が略一致する。
【００９１】
これにより、検知用光源２１及び参照用光源２２が互いの光の光路上とは異なる位置に配置されている。すなわち、検知用光源２１及び参照用光源２２は互いの位置干渉を受けない。このため、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２の光エネルギーの損失を抑えることができる。また、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２の各々の光軸が平行になるので、対象物２までの距離に依存せずに、対象物２の略同じ位置に各光を照射することができる。さらに、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２の強度分布が略一致するので、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２に共通するノイズ成分などを精度良くキャンセルすることができる。以上のようにして、本実施の形態に係る光学式成分センサ１によれば、成分の検知精度を高めることができる。
【００９２】
また、例えば、凹面反射ミラー４１は、検知光ＬＤ１及び参照光ＬＲ１を反射する１つの凹状の反射面４２を有する。
【００９３】
これにより、１つの反射面４２が検知光ＬＤ１及び参照光ＬＲ１の両方を反射するので、凹面反射ミラー４１の構成を簡単にすることができる。このため、例えば量産の際の特性ばらつきを抑えることができるので、成分の検知精度を高めることができる。
【００９４】
また、例えば、成分は、水分である。
【００９５】
これにより、対象物２に含まれる水分を精度良く検出することができる。
【００９６】
（変形例１）
以下では、変形例１に係る光学式成分センサについて説明する。本変形例に係る光学式成分センサは、実施の形態に係る光学式成分センサと比較して、投光部４０の構成が異なっている。このため、以下では、投光部の構成を中心に説明し、他の構成については説明を省略又は簡略化する。なお、後述する変形例２及び３についても同様である。
【００９７】
図１０は、本変形例に係る投光部１４０の構成を示す図である。なお、図１０において、疎なドットの網掛けを付した部分は、検知光ＬＤ１及び出射検知光ＬＤ２の照射領域を模式的に示している。密なドットの網掛けを付した部分は、参照光ＬＲ１及び出射参照光ＬＲ２の照射領域を模式的に示している。また、実線の矢印が、検知光ＬＤ１及び出射検知光ＬＤ２の各々の光軸を示している。破線の矢印が、参照光ＬＲ１及び出射参照光ＬＲ２の各々の光軸を示している。なお、これらは、後述する図１１及び図１２についても同様である。
【００９８】
図１０に示すように、投光部１４０は、凹面反射ミラー１４１を備える。凹面反射ミラー１４１は、第１反射面１４２と、第２反射面１４３とを有する。
【００９９】
第１反射面１４２は、検知光ＬＤ１を反射する凹状の反射面である。第１反射面１４２によって反射された検知光ＬＤ１の少なくとも一部が出射検知光ＬＤ２である。第１反射面１４２は、例えば、回転放物面又は回転楕円面などの一部である。本変形例では、第１反射面１４２は、回転放物面であり、焦点に検知用光源２１が配置されている。これにより、第１反射面１４２は、回転放物面の軸に平行になるように、検知光ＬＤ１を出射検知光ＬＤ２として反射する。
【０１００】
第２反射面１４３は、参照光ＬＲ１を反射する凹状の反射面である。第２反射面１４３によって反射された参照光ＬＲ１の少なくとも一部が出射参照光ＬＲ２である。第２反射面１４３は、例えば、回転放物面又は回転楕円面などの一部である。本変形例では、第２反射面１４３は、回転放物面であり、焦点に参照用光源２２が配置されている。これにより、第２反射面１４３は、回転放物面の軸に平行になるように、参照光ＬＲ１を出射参照光ＬＲ２として反射する。
【０１０１】
図１０に示すように、第１反射面１４２と第２反射面１４３とは、凹面反射ミラー１４１の略中央で凸になるように接続されている。つまり、第１反射面１４２と第２反射面１４３とは、面の傾斜が連続していない。
【０１０２】
本変形例では、凹面反射ミラー１４１は、第１反射面１４２の軸と第２反射面１４３の軸とが平行になるように形成されている。これにより、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２の軸が平行になる。
【０１０３】
本変形例では、実施の形態とは異なり、検知光ＬＤ１及び参照光ＬＲ２は交差していない。このため、出射検知光ＬＤ２の光軸は検知用光源２１側に位置し、出射参照光ＬＲ２の光軸は参照用光源２２側に位置している。したがって、本変形例に係る出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２の強度分布は、図８に示す強度分布を左右反転したものになる。
【０１０４】
以上のように、本変形例に係る光学式成分センサでは、凹面反射ミラー１４１は、検知光ＬＤ１を反射する凹状の第１反射面１４２と、参照光ＬＲ１を反射する凹状の第２反射面１４３とを有する。
【０１０５】
これにより、凹面反射ミラー１４１が２つの反射面を有するので、検知光ＬＤ１及び参照光ＬＲ１の各々に合った適切な形状で形成することができる。したがって、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２の強度分布の一致の精度をより高めることができる。よって、成分の検知精度を高めることができる。
【０１０６】
（変形例２）
次に、変形例２に係る光学式成分センサについて説明する。
【０１０７】
上記の実施の形態及び変形例１では、凹面反射ミラー４１又は１４１によって反射された光である出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２の各々の光軸が平行である例について示したが、凹面反射ミラー４１又は１４１によって反射された検知光及び参照光の光軸が平行にならない場合も考えられる。本変形例に係る投光部は、凹面反射ミラー４１又は１４１による反射光の光軸を平行にするための光学レンズを備える。
【０１０８】
図１１は、本変形例に係る投光部２４０の構成を示す図である。図１１に示すように、投光部２４０は、凹面反射ミラー１４１と、光学レンズ２４４とを備える。
【０１０９】
凹面反射ミラー１４１は、変形例１と略同じであるが、反射された検知光及び参照光の光軸が平行にならない。図１１に示すように、第１反射面１４２によって反射された検知光ＬＤ１ａの光軸と、第２反射面１４３によって反射された参照光ＬＲ１ａの光軸とは、平行にならずにわずかにずれている。
【０１１０】
光学レンズ２４４は、図１１に示すように、凹面反射ミラー１４１の前方に配置されている。ここで、「前方」とは、凹面反射ミラー１４１による光の反射方向である。具体的には、光学レンズ２４４は、凹面反射ミラー１４１によって反射された検知光ＬＤ１ａ及び参照光ＬＲ１ａの光路上に配置されている。光学レンズ２４４は、筐体１０の内部に固定されていてもよく、筐体１０の外壁に設けられた開口に固定されていてもよい。
【０１１１】
光学レンズ２４４は、凹面反射ミラー１４１によって反射された検知光ＬＤ１ａ及び参照光ＬＲ１ａを、各々の光軸を平行にして透過させることで、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２を出射する。光学レンズ２４４は、例えばコリメートレンズであり、入射光を平行光にして出射させる。
【０１１２】
光学レンズ２４４は、例えば、樹脂製の凸レンズであるが、これに限らない。例えば、光学レンズ２４４は、両面凸レンズでもよく、片面凸レンズでもよい。また、光学レンズ２４４は、樹脂に限らず、ガラスから形成されてもよい。
【０１１３】
以上のように、本変形例に係る光学式成分センサは、投光部２４０は、さらに、凹面反射ミラー１４１の前方に配置された光学レンズ２４４を有し、光学レンズ２４４は、凹面反射ミラー１４１によって反射された検知光ＬＤ１ａ及び参照光ＬＲ１ａを、各々の光軸を平行にして透過させることで、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２を出射する。
【０１１４】
これにより、凹面反射ミラー１４１によって反射された検知光ＬＤ１ａ及び参照光ＬＲ１ａの光軸が平行でない場合でも、検知光ＬＤ１ａ及び参照光ＬＲ１ａに光学レンズ２４４を通過させることで、光軸が平行である出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２を出射させることができる。したがって、成分の検知精度を高めることができる。
【０１１５】
（変形例３）
次に、変形例３に係る光学式成分センサについて説明する。
【０１１６】
上記の実施の形態及び変形例１では、凹面反射ミラー４１又は１４１によって反射された光である出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２の各々の強度分布が略一致する例について示したが、凹面反射ミラー４１又は１４１によって反射された検知光及び参照光の強度分布のずれが大きい場合も考えられる。本変形例に係る投光部は、凹面反射ミラー４１又は１４１による反射光の強度分布を略一致させるためのアパーチャを備える。
【０１１７】
図１２は、本変形例に係る投光部３４０の構成を示す図である。図１２に示すように、投光部３４０は、凹面反射ミラー１４１と、アパーチャ３４５とを備える。
【０１１８】
凹面反射ミラー１４１は、変形例１と略同じであるが、反射された検知光及び参照光の強度分布が一致しない。図１２に示すように、第１反射面１４２によって反射された検知光ＬＤ１ｂの強度分布と、第２反射面１４３によって反射された参照光ＬＲ１ｂの強度分布とが一致しない。
【０１１９】
アパーチャ３４５は、図１２に示すように、凹面反射ミラー１４１の前方に配置されている。具体的には、アパーチャ３４５は、凹面反射ミラー１４１によって反射された検知光ＬＤ１ｂ及び参照光ＬＲ１ｂの光路上に配置されている。アパーチャ３４５は、筐体１０の内部に固定されている。あるいは、アパーチャ３４５は、筐体１０の一部であってもよい。すなわち、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２を筐体１０から外部に出射するための開口がアパーチャ３４５の開口でもよい。
【０１２０】
アパーチャ３４５は、凹面反射ミラー１４１によって反射された検知光ＬＤ１ｂ及び参照光ＬＲ１ｂの各々の一部を遮蔽して残りを透過させることで、出射検知光ＬＤ１及び出射参照光ＬＲ２を出射する。具体的には、アパーチャ３４５は、検知光ＬＤ１ｂ及び参照光ＬＲ１ｂのうち、互いに強度分布が一致しない部分の光を遮蔽する。例えば、アパーチャ３４５は、検知光ＬＤ１ｂ及び参照光ＬＲ１ｂの周辺光を遮蔽する。検知光ＬＤ１ｂの周辺光は、例えば、検知光ＬＤ１ｂの光軸に直交する断面において、光軸より離れた部分の光である。周辺光は、例えば、光軸における光の強度の所定の割合より低い部分である。なお、参照光ＬＲ１ｂの周辺光についても同様である。
【０１２１】
アパーチャ３４５は、例えば、所定の径の開口（スリット）が設けられた遮光性の部材である。開口は、例えば、円形であるが、矩形又は正方形などでもよい。
【０１２２】
以上のように、本変形例に係る光学式成分センサでは、例えば、投光部３４０は、さらに、凹面反射ミラー１４１の前方に配置されたアパーチャ３４５を有し、アパーチャ３４５は、凹面反射ミラー１４１によって反射された検知光ＬＤ１ｂ及び参照光ＬＲ１ｂの各々の一部を遮蔽して残りを通過させることで、出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２を出射する。
【０１２３】
これにより、凹面反射ミラー１４１によって反射された検知光ＬＤ１ｂ及び参照光ＬＲ１ｂの強度分布が一致しない場合でも、検知光ＬＤ１ｂ及び参照光ＬＲ１ｂにアパーチャ３４５の開口を通過させることで、強度分布が略一致する出射検知光ＬＤ２及び出射参照光ＬＲ２を出射させることができる。したがって、成分の検知精度を高めることができる。
【０１２４】
（その他）
以上、本発明に係る光学式成分センサについて、上記の実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【０１２５】
例えば、上記の変形例１〜３では、凹面反射ミラー１４１が１つの部品から形成されている例について示したが、第１反射面１４２を有する第１部品と第２反射面１４３を有する第２部品とが組み合わされて形成されてもよい。
【０１２６】
例えば、凹面反射ミラー４１は、ビームスプリッタ（ハーフミラー）などでもよく、検知光ＬＤ１及び参照光ＬＲ１の一部を分離してもよい。例えば、検知光ＬＤ１の分離された一部は、参照用受光素子３２にモニター光として入射し、参照光ＬＲ１の分離された一部は、検知用受光素子３１にモニター光として入射してもよい。モニター光を利用して検知用光源２１及び参照用光源２２の劣化を検出することができる。
【０１２７】
また、例えば、上記の実施の形態では、光学式成分センサ１は、対象物２に含まれる成分として水分を検知したが、これに限らない。例えば、光学式成分センサ１は、アルコール又は油分を検知してもよい。例えば、光学式成分センサ１は、検知対象となるアルコールによる吸収波長を含む検知光と、アルコールによる吸収波長を含まない参照光とを対象物２に照射すればよい。また、光学式成分センサ１は、液体成分に限らず、例えば、二酸化炭素などの気体成分を検知してもよい。
【０１２８】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１２９】
１  光学式成分センサ
２  対象物
１０  筐体
２１  検知用光源（第１光源）
２２  参照用光源（第２光源）
３１  検知用受光素子（第１受光素子）
３２  参照用受光素子（第２受光素子）
４０、１４０、２４０、３４０  投光部
４１、１４１  凹面反射ミラー
４２  反射面
７０  制御回路
８０  信号処理回路
１４２  第１反射面
１４３  第２反射面
２４４  光学レンズ
３４５  アパーチャ
ＬＤ１、ＬＤ１ａ、ＬＤ１ｂ  検知光
ＬＤ２  出射検知光
ＬＤ３  反射検知光
ＬＲ１、ＬＲ１ａ、ＬＲ１ｂ  参照光
ＬＲ２  出射参照光
ＬＲ３  反射参照光
【図１】
2017161404.tif 000003
【図２】
2017161404.tif 000004
【図３Ａ】
2017161404.tif 000005
【図３Ｂ】
2017161404.tif 000006
【図４】
2017161404.tif 000007
【図５】
2017161404.tif 000008
【図６】
2017161404.tif 000009
【図７】
2017161404.tif 000010
【図８】
2017161404.tif 000011
【図９】
2017161404.tif 000012
【図１０】
2017161404.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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