(57)【要約】      （修正有）【課題】操作が簡単で、且つ流体内の微粒子濃度を容易に検出することができる検出装置、検出モジュール、及び検出方法を提供することを課題とする。【解決手段】検出装置１は、画像キャプチャユニット１１と、少なくとも１つのレンズ１２と、検出エリア１３及び光源１４を有する。画像キャプチャユニット１１は少なくとも１つのショット１１１を有する。検出エリア１３は、被写界深度エリアＤＯＦ内に位置すると同時に、検出エリア１３は、流体が流れるように構成される。光源１４は第２光軸１４２に沿って、被写界深度エリアＤＯＦに光束を放射し、且つ光束の少なくとも一部は検出エリア１３を照らす。画像キャプチャユニット１１は検出エリア１３に流された被測定物Ｓによって反射、屈折、または励起される少なくとも一部の光束をキャプチャーすることで、少なくとも１つの被測定物画像を形成する。【選択図】図１
2017129838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体内の被測定物を検出するために用いられる検出装置であって、
少なくとも１つのショットを有する画像キャプチャユニットと、
前記画像キャプチャユニットの一側に設置されると同時に、前記ショットに対応し、前記画像キャプチャユニットと共同して被写界深度エリアを形成し、且つ第１光軸を有する少なくとも１つのレンズと、
前記被写界深度エリア内に位置すると同時に、前記流体が流れるように構成された検出エリアと、
第２光軸に沿って、前記被写界深度エリアに光束を放射し、前記光束の少なくとも一部は前記検出エリアを照らす光源とを備え、
前記画像キャプチャユニットは、前記検出エリアを流れた前記被測定物で反射、屈折、または励起された少なくとも一部の前記光束をキャプチャーすることで、少なくとも１つの被測定物画像を形成することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記レンズは、凸部を有し、前記検出エリアは前記凸部に対応することを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
通路を更に備え、前記流体は前記通路内を流れると同時に、前記検出エリアは前記通路内に設置されることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項４】
前記通路の長軸方向は前記第２光軸に垂直または平行であることを特徴とする請求項３に記載の検出装置。
【請求項５】
前記画像キャプチャユニットに接続すると同時に、前記少なくとも１つの被測定物画像を受信する処理ユニットを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項６】
前記被測定物画像は前記被測定物が前記検出エリアを通るルートを含み、前記ルートは始点、終点及びルート幅を備えることを特徴とする請求項５に記載の検出装置。
【請求項７】
前記検出エリアは視野深度を有し、前記被測定物は密度を有し、前記処理ユニットは前記ルートの前記始点、前記終点及び前記ルート幅によって、前記被測定物の粒径を取得すると同時に、前記粒径、前記視野深度と前記密度に基づいて計算することによって、前記被測定物の濃度を取得することを特徴とする請求項６に記載の検出装置。
【請求項８】
前記ショットはシャッターを有し、前記被測定物画像はシャッター時間情報を有し、前記処理ユニットは前記ルートの前記始点、前記終点と前記シャッター時間情報に基づいて計算することによって、前記被測定物の移動速度を取得することを特徴とする請求項６に記載の検出装置。
【請求項９】
前記シャッター時間は１／５秒〜１／２５０秒の間であることを特徴とする請求項８に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの被測定物画像を外部電子装置に送信し、前記外部電子装置の計算によって、前記被測定物の粒径、濃度、または移動速度を取得する送信ユニットを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項１１】
少なくとも１つのショットを有する画像キャプチャユニットと合わせて使用され、流体内の被測定物を検出するために用いられる検出モジュールであって、
前記画像キャプチャユニットの前記ショットに対応し、前記画像キャプチャユニットと共同して被写界深度エリアを形成すると同時に、第１光軸を有するレンズと、
前記被写界深度エリア内に位置すると同時に、前記流体が流れるように構成された検出エリアと、
第２光軸に沿って、前記被写界深度エリアに光束を放射し、前記光束の少なくとも一部は前記検出エリアを照らす光源とを備え、
前記画像キャプチャユニットは前記検出エリアに流された前記被測定物で反射、屈折、または励起された少なくとも一部の前記光束をキャプチャーすることで、少なくとも１つの被測定物画像を形成することを特徴とする検出モジュール。
【請求項１２】
前記レンズは、凸部を有し、前記検出エリアは前記凸部に対応することを特徴とする請求項１１に記載の検出モジュール。
【請求項１３】
通路を更に備え、前記流体は前記通路内を流れると同時に、前記検出エリアは前記通路内に設置されることを特徴とする請求項１１に記載の検出モジュール。
【請求項１４】
前記通路の長軸方向は前記第２光軸に垂直または平行であることを特徴とする請求項１３に記載の検出モジュール。
【請求項１５】
前記画像キャプチャユニットに接続すると同時に、前記少なくとも１つの被測定物画像を受信する処理ユニットを更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の検出モジュール。
【請求項１６】
前記被測定物画像は前記被測定物が前記検出エリアを通る少なくとも１つのルートを含み、前記ルートは始点、終点及びルート幅を備えることを特徴とする請求項１５に記載の検出モジュール。
【請求項１７】
前記検出エリアは視野深度を有し、前記被測定物は密度を有し、前記処理ユニットは前記ルートの前記始点、前記終点及び前記ルート幅によって、前記被測定物の粒径を取得すると同時に、前記粒径、前記視野深度と前記密度に基づいて計算することによって、前記被測定物の濃度を取得することを特徴とする請求項１６に記載の検出モジュール。
【請求項１８】
前記ショットはシャッターを有し、前記被測定物画像はシャッター時間情報を有し、前記処理ユニットは前記ルートの前記始点、前記終点と前記シャッター時間情報に基づいて計算することによって、前記被測定物の移動速度を取得することを特徴とする請求項１６に記載の検出モジュール。
【請求項１９】
前記シャッター時間は１／５秒〜１／２５０秒の間であることを特徴とする請求項１８に記載の検出モジュール。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの被測定物画像を外部電子装置に送信し、前記外部電子装置の計算によって、前記被測定物の粒径、濃度、または移動速度を取得する送信ユニットを更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の検出モジュール。
【請求項２１】
検出装置に適用されることによって、流体内の被測定物の濃度を検出する検出方法であって、
前記検出装置は画像キャプチャユニットと、レンズと、検出エリアと、光源及び処理ユニットを備え、前記画像キャプチャユニットはショットを有し、前記レンズは前記画像キャプチャユニットの一側に設置されると同時に、前記ショットに対応し、前記レンズと前記画像キャプチャユニットは共同して被写界深度エリアを形成し、且つ前記レンズは第１光軸を有し、前記検出エリアは、前記被写界深度エリア内に位置し、且つ前記検出エリアは、前記流体が流れるように構成され、前記処理ユニットは前記画像キャプチャユニットに接続し、前記検出エリアは、視野深度を有し、前記被測定物は密度を有する場合において、前記検出方法は、
前記光源から第２光軸に沿って前記被写界深度エリアに光束を放射し、前記光束の少なくとも一部は前記検出エリアを照らすステップと、
前記画像キャプチャユニットは、前記検出エリアを流れた前記被測定物によって反射、屈折、または励起されて前記第１光軸に平行、且つ前記レンズへ入射する少なくとも一部の前記光束をキャプチャーすることで、少なくとも１つの被測定物画像を形成するステップと、
前記処理ユニットは前記少なくとも１つの被測定物画像を受信し、且つ前記被測定物画像は前記被測定物が前記検出エリアを通る少なくとも１つのルートを含み、前記ルートは始点、終点及びルート幅を備えるステップと、
前記処理ユニットは前記ルートの前記始点、前記終点及び前記ルート幅によって、前記被測定物の粒径を取得すると同時に、前記粒径、前記視野深度と前記密度に基づいて計算することによって、前記被測定物の濃度を取得するステップと、
を備えることを特徴とする検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置、検出モジュール、及び検出方法に関し、特に、流体内の微粒子濃度を検出するために用いられる検出装置、検出モジュール、及び検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
健康意識が高まった現代においては、食品の安全性に対する要求だけでなく、大気環境や環境水質、更には飲料水の水質に対しても一定のレベルが要求されるようになっている。
【０００３】
空気環境の検査を例にすれば、市場には多様なダスト検出器が提供されており、これらのダスト検出器は空気中の微粒子濃度を検出するために用いられる。近年のダスト検出器は、主に、光吸収法、β線放射法やＡＣ静電誘導法等を作動原理としている。光吸収法は、吸引ポンプを使用して一定の体積のダスト含有空気を採取してから、このダスト含有空気を濾紙に通過させ、ダスト（微粒子）を濾紙上に残した後、次に、その濾紙に光束を通過させ、その透過光をシリコン電池に照射することで、ダストの濃度を検出する。しかしながら、光吸収法は操作が複雑であり、且つインターネットを介してリモート監視することができないという問題がある。また、β線放射法は所定の放射線を使用するため、測定人員には比較的高い能力や資格が必要とされ、一般の人々にとっては操作し難い。ＡＣ静電誘導法は、同様に、操作が複雑であるという欠点を有すると同時に、正確度があまり高くないという問題を有する。
【０００４】
したがって、更に新しい技術を応用して、新たなダストの濃度検出方法を開発することが求められている。また、一般市民が随時、大気環境、水質環境および飲料水の品質を検出することができるようにするため、流体内の微粒子濃度を検出できる検出装置を如何にして提供するかが、重要な課題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の課題に鑑て、本発明の目的は、レンズと画像キャプチャユニットの相対位置と光源の光路設計によって、体積が小さく、操作が簡単であるなどの利点を有すると同時に、流体内の微粒子濃度を容易に検出することが可能な検出装置、検出モジュール、及び検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達するために、本発明は流体内の被測定物を検出するための検出装置を提供する。検出装置は、画像キャプチャユニットと、少なくとも１つのレンズと、検出エリアと、光源とを備える。画像キャプチャユニットは少なくとも１つのショットを有する。レンズは、画像キャプチャユニットの一側に設置されると同時に、ショットに対応し、レンズと画像キャプチャユニットは共同して被写界深度エリアを形成すると同時に、レンズは第１光軸を有する。検出エリアは、被写界深度エリア内に位置すると同時に、検出エリアは、流体が流れるように構成される。光源は、第２光軸に沿って、被写界深度エリアに光束を放射し、且つ光束の少なくとも一部は検出エリアを照らす。画像キャプチャユニットは、検出エリアを流れた被測定物で反射、屈折、または励起された少なくとも一部の光束をキャプチャーすることで、少なくとも１つの被測定物画像を形成する。
【０００７】
上記の目的を達するために、本発明は更に検出モジュールを提供し、この検出モジュールは画像キャプチャユニットと合わせて使用されると同時に、流体内の被測定物を検出するために用いられる。画像キャプチャユニットは少なくとも１つのショットを有する。検出モジュールは、少なくとも１つのレンズと、検出エリアと、光源とを備える。レンズは、画像キャプチャユニットのショットに対応し、レンズと画像キャプチャユニットは共同して被写界深度エリアを形成すると同時に、レンズは第１光軸を有する。検出エリアは、被写界深度エリア内に位置すると同時に、検出エリアは、流体が流れるように構成される。光源は、第２光軸に沿って、被写界深度エリアに光束を放射し、且つ光束の少なくとも一部は検出エリアを照らす。画像キャプチャユニットは、検出エリアを流れた被測定物で反射、屈折、または励起された少なくとも一部の光束をキャプチャーすることで、少なくとも１つの被測定物画像を形成する。
【０００８】
上記の目的を達するために、本発明は、検出装置に適用され、流体内の被測定物の濃度を検出する検出方法を更に提供する。検出装置は画像キャプチャユニットと、レンズと、検出エリアと、光源と、処理ユニットとを備える。画像キャプチャユニットはショットを有し、レンズは画像キャプチャユニットの一側に設置されると同時に、ショットに対応している。レンズと画像キャプチャユニットは共同して被写界深度エリアを形成すると同時に、レンズは第１光軸を有する。検出エリアは、被写界深度エリア内に位置し、且つ検出エリアは、流体が流れるように構成され、処理ユニットは画像キャプチャユニットに接続する。検出エリアは、視野深度を有し、被測定物は密度を有する。検出方法は、光源が第２光軸に沿って被写界深度エリアに光束を放射し、且つ光束の少なくとも一部が検出エリアを照らすステップと、画像キャプチャユニットは、検出エリアを流れた被測定物で反射、屈折、または励起されて前記第１光軸に平行、且つ前記レンズへ入射する少なくとも一部の光束をキャプチャーすることで、少なくとも１つの被測定物画像を形成するステップと、処理ユニットは少なくとも１つの被測定物画像を受信し、被測定物画像は被測定物が検出エリアを通る少なくとも１つのルートを含み、ルートは始点、終点及びルート幅を備えるステップと、処理ユニットはルートの始点、終点及びルート幅によって、被測定物の粒径を取得すると同時に、粒径、視野深度と密度に基づいて計算することによって、被測定物の濃度を取得するステップとを備える。
【０００９】
一実施例において、レンズは、凸部を有し、検出エリアは凸部に対応する。
【００１０】
一実施例において、検出装置は通路を更に備え、流体は通路内を流れると同時に、検出エリアは通路内に設置される。
【００１１】
一実施例において、通路の長軸方向は第２光軸に垂直または平行である。
【００１２】
一実施例において、検出装置は処理ユニットを更に備え、処理ユニットは画像キャプチャユニットに接続すると同時に、少なくとも１つの被測定物画像を受信する。
【００１３】
一実施例において、被測定物画像は被測定物が検出エリアを通るルートを含み、ルートは始点、終点及びルート幅を備える。
【００１４】
一実施例において、検出エリアは視野深度を有し、前記被測定物は密度を有し、処理ユニットはルートの始点、終点及びルート幅によって、被測定物の粒径を取得すると同時に、粒径、視野深度と密度に基づいて計算することによって、被測定物の濃度を取得する。
【００１５】
一実施例において、ショットはシャッターを有し、被測定物画像はシャッター時間情報を有し、処理ユニットはルートの始点、終点とシャッター時間情報に基づいて計算することによって、被測定物の移動速度を取得する。
【００１６】
一実施例において、シャッター時間は１／５秒〜１／２５０秒の間である。
【００１７】
一実施例において、検出装置は送信ユニットを更に備え、送信ユニットは少なくとも１つの被測定物画像を外部電子装置に送信し、外部電子装置の計算によって、被測定物の粒径、濃度、または移動速度を取得する。
【発明の効果】
【００１８】
上述より、本発明の検出装置、検出モジュール及び検出方法によれば、レンズと画像キャプチャユニットの相対位置、及び検出エリアが、被写界深度エリア内に位置し、光源からの光束を被写界深度エリア内に照射するように構成したことによって、その検出装置及び検出モジュールは、従来のダスト検出器に比べて、体積を小さくし、且つ携帯し易くするという目的を達することができる。
【００１９】
また、本発明の検出装置及び検出モジュールは、その計算機能によって、流体内の被測定物の濃度、サイズ、更に移動速度を取得することができるため、空気中の粒子、またはダストの検出や、水源の不純物の検出に広く応用することができる。また、生物学的なサンプルに応用し、例えば、細胞カウント、細菌カウント、稚魚カウント、または男性の精子数量及び運動性の検出などの用途に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例に係る検出装置の概略図である。
【図２】図１に示される検出エリアのもう１つの実施態様の概略図である。
【図３】図１に示される検出装置によって形成される被測定物画像の概略図である。
【図４】本発明のもう１つの実施例に係る検出装置の概略図である。
【図５】本発明の一実施例に係る検出モジュールの概略図である。
【図６】本発明の一実施例に係る検出装置の検出方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
関連する図面を参照しながら、本発明の好ましい実施例に係る検出装置及び検出モジュールを以下の通りに説明し、このうち同じ部材は同じ符号を付して説明する。
【実施例】
【００２２】
図１を参照されたい。図１は本発明の一実施例に係る検出装置の概略図である。まず、本実施例の検出装置１は流体内の被測定物Ｓを検出するために用いられ、本実施例の流体は、気体、または液体を含む。具体的に言えば、流体が空気である場合、被測定物Ｓは空気中の粒子、例えば、ダストなどである。よって、本実施例の検出装置１は空気中の粒子（ダスト）の濃度を検出することができる。流体が液体の場合、例えば、飲料水、または液体の生物学的なサンプルである場合、被測定物Ｓは飲料水、または生物学的なサンプルに含まれる粒子である。よって、本実施例の検出装置１は飲料水中の懸濁物質濃度の検出や、細胞カウント、細菌カウント、稚魚カウント、または精子数量のカウントなどに応用することができる。
【００２３】
図１に示されるように、本実施例の検出装置１は、画像キャプチャユニット１１と、少なくとも１つのレンズ１２と、検出エリア１３、及び光源１４を備える。画像キャプチャユニット１１は少なくとも１つのショット１１１を有し、レンズ１２は画像キャプチャユニット１１の一側に設置されると同時に、ショット１１１に対応するように設置される。つまり、レンズ１２をショット１１１に近い側に配置することで、被測定物Ｓによって反射された光束はレンズ１２を通過した後、画像キャプチャユニット１１のショット１１１によって受信される。その詳細については後に説明する。また、本実施例の画像キャプチャユニット１１は、レンズ１２と共にハウジング１５内に封入される。本実施例のレンズ１２は凸部１２１を有する。つまり、レンズ１２の凸起の非球面領域が本実施例の凸部１２１である。その他の実施例において、レンズ１２は両凸レンズとすることができるが、本発明はこれに限定されない。本実施例のハウジング１５の一側には、開口部１５１を設け、レンズ１２の凸部１２１を開口部１５１に対応させることで、被測定物Ｓで反射された光束をレンズ１２に入射させることができる。
【００２４】
一実施例において、画像キャプチャユニット１１と、レンズ１２と、検出エリア１３、及び光源１４は一体にパッケージとすることができる。もちろん、その他の実施例において、レンズ１２と、検出エリア１３、及び光源１４を画像キャプチャユニット１１と別に設置することができる。また、レンズ１２は、直接、その他の電子装置の画像キャプチャユニット１１と合わせて使用することができ、例えば、レンズ１２を携帯電話に近い側、またはデジタルカメラのショットに近い側に直接配置することもできるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２５】
本実施例において、レンズ１２と画像キャプチャユニット１１は、共同して被写界深度エリアＤＯＦ（depth of field）を形成する。具体的には、レンズ１２と画像キャプチャユニット１１のフォーカス合わせを完成した後、結像物体がこのフォーカス平面の前方、または後方の所定距離の範囲内に配置された時、写真では明確に見えるため、このフォーカス平面から前後方の所定距離までのエリアは、本実施例において、被写界深度エリアＤＯＦと呼ばれる。つまり、レンズ１２と画像キャプチャユニット１１がフォーカス合わせを完成した後、仮に、結像物体(本実施例では被測定物Ｓである)が被写界深度エリアＤＯＦの範囲内に配置された時は、明確に画像化することができ、一方、仮に、結像物体が被写界深度エリアＤＯＦの範囲外に配置された時は、明確に画像化することができない（写真がぼやけて見える）。また、本実施例の被写界深度エリアＤＯＦは好ましくは２５μｍより小さく、例えば、１μｍ〜２５μｍの間、より好ましくは１μｍ〜１０μｍの間である。また、本実施例のレンズ１２は、通常の顕微鏡アセンブリのものであるため、焦点距離（focal length）は１０ｍｍ以下、または５ｍｍ以下であり、より好ましくは０．５ｍｍ〜３ｍｍの間である。その他の実施例において、レンズ１２は、望遠鏡アセンブリのものであり、この時、焦点距離は１０ｍｍよりも大きくすることができ、例えば、数センチメートル、または数メートルにすることができる。
【００２６】
本実施例において、検出エリア１３は、被写界深度エリアＤＯＦ内に配置されると同時に、検出エリア１３を外部連通の構造、または空間にすることによって、流体を流すことができる。また、本実施例の検出エリア１３の範囲は、レンズ１２の凸部１２１の領域に対応し、またはハウジング１５の開口部１５１の領域に対応する。具体的には、図１に示すように、本実施例の検出エリア１３は、オープンスペースであると同時に、オープンスペースにおいて、凸部１２１に対応する被写界深度エリアＤＯＦの領域を検出エリア１３と定義する。更に、本実施例の光源１４は、同様に、被写界深度エリアＤＯＦに対応して設置される。そうすることによって、光源１４から放射された光束は被写界深度エリアＤＯＦを照射し、光束の少なくとも一部が検出エリア１３を照らし、即ち、少なくとも一部の流体を照らすことができると同時に、流体内の被測定物Ｓも照らすことができる。被測定物Ｓが光束によって照射された場合、被測定物Ｓは光束を反射、屈折、または励起した後、その光束をレンズ１２に入射させる。また、本実施例において、ここでは、レンズ１２の光軸を第１光軸１４１と呼ぶ。よって、本実施例の検出エリア１３は、明確に画像化することができる被写界深度エリアＤＯＦの範囲内に設定されなければならないと同時に、レンズ１２の凸部１２１に対応させることで、開口部１５１、または凸部１２１から遠い領域は除かなければならず、そうすることにより、この遠い領域の被測定物Ｓに照射されて反射されて来る光束は、それらが開口部１５１を通ってレンズ１２に入射することができないようにする。
【００２７】
図２を参照されたい。図２は図１に示される検出エリアのもう１つの実施態様の概略図である。本実施例において、検出装置１は、カラム１６を更に備える。カラム１６は透光性を有すると同時に、カラム１６の両端はオープン構造である。カラム１６の内部にはブロックされていない通路１６１が形成され、カラム１６は、形成された通路１６１の内部を流体が流れるよう規制すると同時に、検出エリア１３は、通路１６１の内に設置される。このように、本実施例の検出エリア１３は、チャンネル構造であるため、流体は外部に流通することができる。同様に、図２に示すように、本実施例ではレンズ１２の凸部１２１に対応する領域、またはハウジング１５の開口部１５１に対応する領域を検出エリア１３と定義する。
【００２８】
より好ましくは、本実施例の光源１４は、指向性の高い光束を放射することができるようにする。例えば、光源１４をレーザ光源にし、指向性の高いレーザ光を放射するか、または光源１４から放射する光束をコリメータに通過させることにより、指向性の高い光束を放射することができるが、本発明はこれらに限定されない。本実施例においては、前記指向性の高い光束の光軸を第２光軸１４２と呼ぶ。実際の応用時には、通路１６１の長軸方向は、第２光軸１４２に垂直、または平行であるが、本発明はこれらに限定されない。本実施例において、光源１４から放射する光束の幅は好ましくは０．５ｍｍ〜１ｍｍの間である。また、より好ましくは、第１光軸１４１と第２光軸１４２は互いに垂直である。つまり、被測定物Ｓによって反射、屈折、または励起された光束において、第２光軸１４２に垂直な光束が第１光軸１４１を有する光束と呼ばれる。
【００２９】
次に、画像キャプチャユニット１１は、検出エリア１３を流れた被測定物Ｓによって反射、屈折、または励起される少なくとも一部の光束をキャプチャーすることで、少なくとも１つの被測定物画像Ｉを形成する。具体的には、光源１４は、第２光軸１４２に沿って、光束を被写界深度エリアＤＯＦに放射すると同時に、光束の少なくとも一部は検出エリア１３を照らす。つまり、光源１４より放射された光束（第２光軸１４２）が検出エリア１３の被測定物Ｓに照射した後、少なくとも一部の光束は被測定物Ｓによって反射、屈折、または励起される。ここにおいて、「少なくとも一部の光束」は第１光軸１４１に沿って、レンズ１２に入射する光束を指す。最後に、レンズ１２に入射された光束は画像キャプチャユニット１１のショット１１１によってキャプチャーされると同時に、画像キャプチャユニット１１によって、少なくとも１つの被測定物画像Ｉを形成する。本実施例の画像キャプチャユニット１１のシャッター時間は１／５秒〜１／２５０秒の間であり、そのキャプチャーされた被測定物画像Ｉの概略図は図３に示されている。図３は図１に示される検出装置が観察した複数の被測定物Ｓの画像概略図であり、前記被測定物画像Ｉは複数の被測定物Ｓによって形成されたルートを有する。本実施例において、被測定物Ｓは空気中の粒子（ダスト）を指す。被測定物画像Ｉについて、説明すべきことは、粒子、またはダストは、流体中において、三次元移動ルートを辿って、検出エリア１３を流れる点である。しかし、画像キャプチャユニット１１は粒子、またはダストの三次元移動ルートを被写界深度エリアＤＯＦ方向へ投影することで、二次元移動ルートの画像を取得し、取得した二次元移動ルートの画像によって、二次元平面画像、つまり、被測定物画像Ｉを形成する。
【００３０】
また、本実施例の検出装置１において、検出エリア１３の位置及び範囲は固定であるため、被測定物画像Ｉがキャプチャーされる範囲を推測することができると同時に、被測定物画像Ｉが有する被測定物Ｓから各単位面積の粒子（被測定物Ｓ）濃度を計算することができる。具体的には、本実施例の検出装置１は処理ユニット１７を更に備え、処理ユニット１７は画像キャプチャユニット１１に接続すると同時に、前記被測定物画像Ｉを受信することで、被測定物Ｓの濃度、または重量を計算して取得する。まず、被測定物画像Ｉに示されたのは複数の被測定物Ｓが検出エリア１３を通るルートであるため、被測定物Ｓの始点、または終点（または平均値）が表したルート幅によって、被測定物Ｓのサイズを計算して取得することができ、例えば、空気中の粒子の粒径を計算することができる。粒径が分かった後、視野（フィールド）の大きさ及び深さに被測定物Ｓの密度を加え、被測定物Ｓの濃度を計算することができる。また、処理ユニット１７は、画像中の被測定物Ｓが検出エリア１３を通るルートＰの長さによって、シャッター時間に合わせて被測定物Ｓの移動速度を計算して取得することもできる。もちろん、その他の実施例において、検出装置１は送信ユニットを備え、送信ユニットは１つ、または複数の被測定物画像Ｉを外部電子装置（例えば、スマートフォンなど）に送信すると同時に、外部電子装置によって、被測定物Ｓの濃度、サイズ、または移動速度を計算して取得することができる。よって、本実施例の検出装置１は空気中の微小な浮遊粒子を画像デジタル化することができ、且つ処理ユニット１７に合わせてソフトウェアを実行することで、関連する科学的データを提供することができる。
【００３１】
上記実施例の検出装置１は１つのレンズ１２を備えるものを例として説明する。その他の実施例においては、図４に示すように、レンズは複数のレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄで構成される組み合わせである。図４は、本発明の別の実施例の検出装置の概略図である。レンズ以外の部材は前記実施例と同じであるため、前記実施例の部材符号を続いて使用する。
【００３２】
図５を参照されたい。図５は本発明の一実施例に係る検出モジュールの概略図である。本実施例の検出モジュールＭは画像キャプチャユニット１１と合わせて使用し、例を挙げると、直接、携帯電話、またはデジタルカメラの画像キャプチャユニット１１と合わせて使用することができる。且つ、同様に、流体内の被測定物Ｓを検出するために用いられる。検出モジュールＭは少なくとも１つのレンズ１２と、検出エリア１３と、光源１４を備える。画像キャプチャユニット１１は少なくとも１つのショット１１１を有する。レンズ１２は画像キャプチャユニット１１のショット１１１に対応し、レンズ１２と画像キャプチャユニット１１は被写界深度エリアＤＯＦを共同形成すると同時に、レンズ１２は第１光軸１４１を有する。検出エリア１３は、被写界深度エリアＤＯＦ内に位置し、且つ検出エリア１３は、流体が流れるように構成される。光源１４は第２光軸１４２に沿って、被写界深度エリアＤＯＦに光束を放射し、且つ光束の少なくとも一部は検出エリア１３を照らす。画像キャプチャユニット１１は、検出エリア１３に流された被測定物Ｓによって反射、屈折、または励起される少なくとも一部の光束をキャプチャーすることで、少なくとも１つの被測定物画像Ｉを形成する。検出モジュールＭと画像キャプチャユニット１１との間の部材結合関係は、上記を参照することができるため、ここでは繰り返して述べない。
【００３３】
実施上では、本発明の検出装置１は、直接スマートフォン、カメラ、携帯型電子機器などに結合することができ、また検出モジュールＭとスマートフォン、またはカメラの画像キャプチャユニット１１に合わせて使用することができる。もちろん、検出装置１は、スタンドアローンに使用することができる。よって、使用者はスマートフォン、またはカメラの画像キャプチャユニット１１によって粒子移動ルートの画像（例えば、被測定物画像Ｉ、または被測定物のルートＰの画像）を取得すると同時に、スマートフォン、またはカメラの処理ユニットによって、被測定物Ｓの濃度、移動速度、単位重量、またはサイズなどを計算して取得することができる。同時に、これらのデータ指数をスマートフォン、またはカメラの表示画面に表示することで、使用者は現在空気の質を知り、健康予防治療をすることができ、例えば、使用者に直ちに、この場所を離れるべきことや、空気清浄機をオン、もしくはオフにすること、または、マスクを身に着けることなどを勧めることができる。また、スマートフォン、カメラ、または検出装置が有する送信ユニットによって、データをクラウドにアップロードして共有すること、または信号を隣接するスマートフォンに送信して通知すること、または近くの空気清浄機をスタートさせることができる。
【００３４】
一実施例においては、スマートフォン、カメラ、または検出装置１は、その提供する空気の画像、またはデータ指数を更に計算することで、関連する空気品質のレベルを取得し、参考として使用者に提供することができる。もう１つの実施例においては、更に、特定のレベルを超えた時に自動的に警告を発する構成とすることによって、使用者に健康予防処理の通知をすることができる。また、更なる実施例においては、使用者はスマートフォン、カメラ、または検出装置１によって、長時間の空気データ指数を統計する（２４時間ごとに累積するか、または特定の時間ごとに累積する）ことができる。スマートフォン、カメラ、または検出装置１は上記の統計結果によって、個人の呼吸蓄積量を計算して取得すると同時に、これに対応する図表を計算して取得することで、使用者に対して個人的な健康管理を行い、使用者に健康な呼吸環境の提案をすることができる。上記の応用以外に、本実施例の検出装置１、または検出モジュールＭは、精液、水源、生物化学、医学、または食品安全性の検出などに応用することができる。
【００３５】
さらに、図１と同時に図６を合わせて参照することで、本発明の検出装置の検出方法を説明する。図６は本発明の一実施例に係る検出装置の検出方法の流れステップ図である。
【００３６】
検出方法は、検出装置１に適用することで、流体内の被測定物Ｓの濃度を検出する。図６に示すように、検出装置１の検出方法は、下記のステップＳ０１〜ステップＳ０４を備える。
【００３７】
まず、光源は第２光軸に沿って、被写界深度エリアに光束を放射し、且つ光束の少なくとも一部は検出エリアを照らす（ステップＳ０１）。次に、画像キャプチャユニットは検出エリアを流れた被測定物によって反射、屈折、または励起されて、前記第１光軸に平行、且つ前記レンズへ入射する少なくとも一部の光束をキャプチャーすることで、少なくとも１つの被測定物画像を形成する（ステップＳ０２）。そして、処理ユニットは少なくとも１つの被測定物画像を受信し、被測定物画像は被測定物が検出エリアを通る少なくとも１つのルートを含み、ルートは始点、終点及びルート幅を備える（ステップＳ０３）。最後に、処理ユニットはルートの始点、終点及びルート幅によって、被測定物の粒径を取得すると同時に、粒径、視野深度と密度に基づいて計算することによって、被測定物の濃度を取得する（ステップＳ０４）。
【００３８】
また、検出装置１の検出方法のその他の技術特徴は上記検出装置１の関連説明を参照することができるため、ここで繰り返して述べない。
【００３９】
上述より、本発明の検出装置、検出モジュール及び検出方法によれば、レンズと画像キャプチャユニットの相対位置、及び検出エリアが被写界深度エリア内に位置し、光源からの光束を被写界深度エリア内に照射するように構成したことによって、その検出装置及び検出モジュールは、従来のダスト検出器に比べて、体積を小さくし、且つ操作し易くするという目的に達することができる。
【００４０】
また、本発明の検出装置、検出モジュール及び検出方法は、その計算機能によって、流体内の被測定物の濃度、サイズ、更に移動速度を取得することができるため、空気中の粒子、またはダストの検出、または水の不純物の検出に広く応用することができる。また、生物学的なサンプル、例えば、細胞カウント、または男性の精子数量及び運動性の検出などの用途に応用することができる。
【００４１】
上記実施例は例示的なものであって、限定するためのものではない。本発明の技術的思想および範囲から逸脱することなく行われる等価の修正または変更は、いずれも別紙の特許請求の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は以上の如く構成したため、操作が簡単で、且つ流体内の微粒子濃度を容易に検出することができる検出装置、検出モジュール、及び検出方法を提供し得るものである。
【符号の説明】
【００４３】
１      検出装置
１１    画像キャプチャユニット
１１１  ショット
１２    レンズ
１２１  凸部
１３    検出エリア
１４    光源
１４１  第１光軸
１４２  第２光軸
１５    ハウジング
１５１  開口部
１６    カラム
１６１  通路
１７    処理ユニット
ＤＯＦ  被写界深度エリア
Ｉ      被測定物画像
Ｍ      検出モジュール
Ｐ      ルート
Ｓ      被測定物
Ｓ０１〜Ｓ０４  ステップ
【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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【外国語明細書】
2017129838000001.pdf