JP2017138223A - Minute object detector - Google Patents
Minute object detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017138223A JP2017138223A JP2016019875A JP2016019875A JP2017138223A JP 2017138223 A JP2017138223 A JP 2017138223A JP 2016019875 A JP2016019875 A JP 2016019875A JP 2016019875 A JP2016019875 A JP 2016019875A JP 2017138223 A JP2017138223 A JP 2017138223A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- receiving element
- light receiving
- irradiation
- reflected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 120
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 112
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 57
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 241000238876 Acari Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010085603 SFLLRNPND Proteins 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、大気中に浮遊する粒子又は液中に浮遊する粒子を検出する機能を備えた微小物検出装置に関する。 The present invention relates to a minute object detection device having a function of detecting particles floating in the atmosphere or particles floating in a liquid.
花粉又は埃などの浮遊する微小な粒子状の物質(以下、「粒子」と言う)が存在する空間に光を照射して、そのときに発生する散乱光を検出し、粒子の量、粒子の大きさ、又は粒子の種類などの検出を行う微小物検出装置が種々提案されている。 Irradiate light into a space where there are floating particulate substances (hereinafter referred to as “particles”) such as pollen or dust, and the scattered light generated at that time is detected. Various micro object detection apparatuses that detect the size or the type of particles have been proposed.
例えば、特許文献1は、発光素子と第1の受光素子と第2の受光素子と光トラップ部とを備え、発光素子から放射される照射光を粒子に照射し、その散乱光を第1の受光素子で受光して粒子の存在を検出するとともに、第2の受光素子を光トラップ部内に設けて、第2の受光素子が照射光を受光して照射光の光量を監視することによって、照射光の光量の変動や発光素子など光学系の汚損を推定する粒子センサを開示している。
For example,
しかしながら、上述した特許文献1に記載の技術では、光トラップ部内に設けられた第2の受光素子が発光素子と対向して配置されているため、発光素子からの照射光が第2の受光素子に照射されると、第2の受光素子の表面で照射光が反射し、入射方向に反射光が発生する。この反射光の一部は光トラップ部によって減衰されるが、特に、照射光の光軸方向に出射される反射光については、光トラップ部に遮られることがないため、粒子の検知領域に到達し、迷光となって第1の受光素子に達してしまう。特に、散乱光を効率よく第1の受光素子に導くための集光ミラーを備えた粒子センサにおいては、第1の受光素子が受光する粒子からの散乱光に対して、この迷光の影響が大きくなり、第1の受光素子の光学的なS/N比が悪化してしまうという問題がある。
However, in the technique described in
この発明は、上記の問題を解消するためになされたもので、第2の受光素子で照射光の光量の変動を監視する際に、第2の受光素子からの反射光によって発生する迷光を防止し、この迷光の影響を受けることなく第1の受光素子が受光する粒子からの散乱光の強度を検出することによって、信頼性の高い粒子検出を行うことができる微小物検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and prevents stray light generated by reflected light from the second light receiving element when the fluctuation of the amount of irradiation light is monitored by the second light receiving element. And providing a minute object detection device capable of detecting particles with high reliability by detecting the intensity of scattered light from the particles received by the first light receiving element without being affected by the stray light. With the goal.
この発明に係る微小物検出装置は、気体中又は液体中の粒子に照射光を照射する光照射部と、前記照射光が前記粒子に当たって散乱した散乱光を受光して、前記散乱光の強度を検出する第1の受光素子と、前記散乱光を前記第1の受光素子に導く集光ミラーと、前記第1の受光素子の出力する前記散乱光の強度に基づいて、前記粒子の個数を数えるカウント部と、前記照射光の強度を検出する第2の受光素子と、前記粒子の通過領域と前記第2の受光素子との間に設けられ、前記粒子の通過領域を通り抜けた前記照射光を減衰させる第1のビームトラップとを備え、前記照射光の光軸方向に対して前記第2の受光素子の受光面の法線方向が所定角度ずれるように前記第2の受光素子を配置することを特徴とする。 The fine object detection device according to the present invention receives a light irradiation unit that irradiates particles in a gas or a liquid with irradiation light, and receives scattered light scattered by the irradiation light hitting the particles, and determines the intensity of the scattered light. The number of the particles is counted based on a first light receiving element to be detected, a condensing mirror for guiding the scattered light to the first light receiving element, and an intensity of the scattered light output from the first light receiving element. A counting unit; a second light receiving element that detects the intensity of the irradiation light; and the irradiation light that is provided between the particle passing region and the second light receiving element and passes through the particle passing region. A first beam trap to be attenuated, and the second light receiving element is disposed so that a normal direction of a light receiving surface of the second light receiving element is shifted by a predetermined angle with respect to an optical axis direction of the irradiation light. It is characterized by.
本発明によれば、第2の受光素子で照射光の光量の変動を監視する際に、第2の受光素子からの反射光によって発生する迷光を防止することができるため、迷光の影響を受けることなく第1の受光素子が受光する粒子からの散乱光の強度を検出することによって、信頼性の高い粒子検出を行うことができる。 According to the present invention, the stray light generated by the reflected light from the second light receiving element can be prevented when the second light receiving element monitors fluctuations in the amount of irradiation light, and therefore is affected by stray light. Without detecting the intensity of the scattered light from the particles received by the first light receiving element, it is possible to detect the particles with high reliability.
説明を容易にするために、各図中にXYZ直交座標系の座標軸を示す。以下の説明において、微小物検出装置11の吸気口5aの中心と排気口5bの中心とをむすぶ方向をX軸方向とする。吸気口5a側が+X軸方向である。排気口5b側が−X軸方向である。第1の集光ミラー101の中心と第2の集光ミラー102の中心とをむすぶ方向をY軸方向とする。第1の集光ミラー101側が+Y軸方向である。第2の集光ミラー102側が−Y軸方向である。照射光3が照射される方向をZ軸方向とする。照射光3が進行する方向が+Z軸方向である。レーザー発光素子1の配置されている側が−Z軸方向である。
For ease of explanation, the coordinate axes of the XYZ orthogonal coordinate system are shown in each figure. In the following description, the direction in which the center of the
実施の形態1.
図1及び図2は、本発明の実施の形態1に係る微小物検出装置11の構成を概略的に示す構成図である。図1は、微小物検出装置11のY−Z面を示す構成図である。図2は、微小物検出装置11のX−Z面を示す構成図である。
1 and 2 are configuration diagrams schematically showing the configuration of the minute
図1及び図2に示されるように、微小物検出装置11は、主要な構成として、レーザー発光素子1、第1の集光ミラー101、第2の集光ミラー102、第1の受光素子6、第2の受光素子9、吸気口5a、排気口5bを備える。また、微小物検出装置11は、第2の受光素子保持部4、照射部保持部91を備えることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the minute
レーザー光照射部10は、気体中又は液体中の粒子に照射光を照射する光照射部である。レーザー光照射部10は、レーザー発光素子1を備えている。また、レーザー光照射部10は、レンズ2、照射部保持部91を備えることができる。レーザー発光素子1は、光源である。レンズ2は、レーザー発光素子1から放射された光を、被検出領域Dへ導いている。被検出領域Dは、第1の集光ミラー101と第2の集光ミラー102とで囲まれた領域である。レンズ2は、レーザー発光素子1から放射された光を、被検対象の粒子への照射光3として出射する。照射部保持部91は、レーザー発光素子1、レンズ2を保持している。つまり、照射部保持部91は、レーザー発光素子1、レンズ2を一体化している。
The laser
実施の形態1では、レーザー発光素子1から出射されたレーザー光(以降、照射光3と称す)は、レンズ2に入射する。レンズ2は、例えば、入射された照射光3を集光する。または、レンズ2は、例えば、入射された照射光3を平行光に変換する。
In the first embodiment, laser light emitted from the laser light emitting element 1 (hereinafter referred to as irradiation light 3) enters the
レンズ2から出射された照射光3は、レンズ2によって、被検出領域Dに導かれる。被検出領域Dに導かれる照射光3は、例えば、集光された光の状態又は平行化された光の状態である。レンズ2は、例えば、集光機能を備えたシリンドリカルレンズであっても良い。
被検出領域D内には、浮遊粒子が存在する。照射光3の強度が浮遊粒子の検出にとって十分に大きく設定できる場合などでは、レンズ2を省略することが可能である。
There are airborne particles in the detection region D. In the case where the intensity of the
粒子は、上述のように、浮遊する微小な粒子状の物質である。粒子は、例えば、花粉又は埃などである。また、粒子は、ダニ等の死骸又はその破片などを含む。また、粒子は、いわゆる微小粒子状のPM2.5を含む。PM2.5は、大気中に浮遊する小さな粒子のうち、粒子の大きさが2.5μm以下の小さな粒子のことである。PM2.5の成分は、炭素、硝酸塩、硫酸塩、アンモニウム塩、ケイ素、ナトリウム又はアルミニウム等の無機元素などが含まれている As described above, the particles are fine particulate substances that float. The particles are, for example, pollen or dust. The particles include dead bodies such as ticks or fragments thereof. The particles include so-called fine particulate PM2.5. PM2.5 is a small particle having a particle size of 2.5 μm or less among small particles floating in the atmosphere. The component of PM2.5 contains carbon, nitrate, sulfate, ammonium salt, inorganic elements such as silicon, sodium or aluminum.
実施の形態1では、光源をレーザー光源として説明する。しかし、光源は、例えば、LED(Light Emitting Diode)などであっても良い。この場合には、照射光3は、LED光などである。また、照射光3は、単色光であっても良く、白色光であっても良い。
In
検出光学系20は、第1の受光素子6、第1の集光ミラー101、第2の集光ミラー102によって構成されている。第1の受光素子6は、照射光3が粒子に当たって散乱した散乱光を受光して、散乱光の強度である出力光量を検出する。第1の集光ミラー101、第2の集光ミラー102は、散乱光の一部を第1の受光素子6に導く。第1の集光ミラー101は、例えば、楕円ミラーである。また、第2の集光ミラー102は、例えば、球面ミラーである。第1の集光ミラー101、第2の集光ミラー102は、1つの集光ミラーの一部の領域であっても構わない。
The detection
「散乱光」とは、浮遊粒子に当たった照射光3が、その伝播状態を変化させて発生する光である。「伝播」とは、波動が媒質の中を広がっていくことである。ここでは、光が空間の中を進行していくことである。空間は、空気中、液体中又は真空中などである。ただし、「散乱光」は、照射光3の波長により発生する浮遊粒子の蛍光も含む。
The “scattered light” is light that is generated when the
第1の集光ミラー101は、楕円の2つの焦点の位置を利用して、粒子から直接入射した散乱光111aを反射して受光素子6に導く。例えば、第1の集光ミラー101の1つの焦点(第1の焦点)の位置に、粒子を導く。そして、第1の集光ミラー101の他の焦点(第2の焦点)の位置に、受光素子6を配置する。
The
第2の集光ミラー102は、球面の焦点の位置を利用して、粒子から直接入射した散乱光113aを反射し、さらに第1の集光ミラー101で反射して第1の受光素子6に導く。例えば、第2の集光ミラー102の焦点(球面ミラー面の曲率半径の中心点)は、第1の集光ミラー101の第1の焦点の位置に配置する。これにより、第2の集光ミラー102の反射光を第1の集光ミラー101でさらに反射させて、第1の受光素子6に導く。
The
吸気口5aは、吸入ノズルである。排気口5bは、排出ノズルである。吸気口5aは、被検対象の粒子を含む空気被検物又は液体被検物を、被検出領域Dに導く。また、排気口5bは、被検対象の粒子を含む空気被検物又は液体被検物を、被検出領域Dから排出させる。吸気口5aと排気口5bとの間に、粒子の通過領域Pが形成される。
The
第2の受光素子保持部4は、第2の受光素子9、第1のビームトラップ7、第2のビームトラップ8によって構成されている。第2の受光素子9は、照射光3の強度である出力光量を検出し、出力光量の変動を監視する。第2の受光素子9は、照射光3の入射方向に対して傾いた配置となるように、所定角度分だけ−Y軸方向を向いている。つまり、第2の受光素子9は、粒子の通過領域Pを抜けた照射光3が第2の受光素子9へ入射するZ軸方向(照射光3の光軸方向)に対して第2の受光素子9の受光面の法線方向が所定角度ずれるように配置されている。なお、第2の受光素子9は、Z軸方向に対して傾いていれば良いので、その向きが−Y軸方向に限定される必要はない。
The second light receiving element holding unit 4 is configured by a second light receiving element 9, a
第1のビームトラップ7は、粒子の通過領域Pと第2の受光素子9との間に設けられ、粒子の通過領域Pを通り抜けた照射光3を減衰させるものである。第1のビームトラップ7は、粒子の通過領域Pを抜けた照射光3が、再び反射光として通過領域Pに反射して戻ってこないようにする。第1のビームトラップ7は、+Z方向に進むに従って内径が狭まるように内壁が円錐形状となっており、円錐の壁面で照射光3の反射を繰り返させて、照射光3及び反射光を減衰させる構造となっている。第1のビームトラップ7は、照射光3及び反射光を減衰させる構造であれば良いので、特に円錐形状に限定されることはない。また、第1のビームトラップ7の+Z方向端部には開口部H1が設けられている。開口部H1は、第2の受光素子9に対向するように設けられている。
The
第2のビームトラップ8は、第2の受光素子9の受光面側で反射される照射光3が、再び反射光として通過領域Pに反射して戻らないようにするものである。第2のビームトラップ8は、照射光3が第2の受光素子9の受光面において反射する方向に設けられている。第2のビームトラップ8は、照射光3が第2の受光素子9の受光面によって反射される−Y軸方向側に配置されている。第2のビームトラップ8は、第2の受光素子9が傾く方向に配置すれば良いので、−Y軸方向側に配置される必要はない。第2のビームトラップ8は、第2のビームトラップ8の内壁で反射光の反射を繰り返させて、反射光を減衰させるとともに、反射光が通過領域Pに反射して戻ってこない構造となっている。
The
なお、第2の受光素子9の受光面側に反射領域Sを設け、第1のビームトラップ7の開口部H1、第2のビームトラップ8の開口部H2は、それぞれ反射領域Sにつながっている。
A reflective region S is provided on the light receiving surface side of the second light receiving element 9, and the opening H1 of the
第1の受光素子6、第2の受光素子9は、光の強度に対応した電流又は電圧を出力する。第1の受光素子6、第2の受光素子9は、光を受光する受光領域を備えている。第1の受光素子6、第2の受光素子9は、例えば、フォトダイオード等である。第1の受光素子6、第2の受光素子9は、受光センサとしての機能を有する半導体素子、半導体素子を封入するケース、半導体素子を覆って光を透過させるカバーなどによって構成される。このカバーは、第1の受光素子6及び第2の受光素子9の受光面であり、ガラス、プラスチックなどによって形成される。
The first
第1の受光素子6、第2の受光素子9の出力が電流である場合には、微小物検出装置11は、第1の受光素子6、第2の受光素子9の後段に、電流値を電圧に変換するIV変換回路(電流電圧変換回路)を備えることができる。
When the outputs of the first
一方、第1の受光素子6、第2の受光素子9の出力が電圧である場合には、微小物検出装置11は、安定な電圧に変換するために、第1の受光素子6、第2の受光素子9の後段に、バッファ回路を備えることができる。バッファ回路は、例えば、ボルテージフォロワ等である。
On the other hand, when the outputs of the first
第1の受光素子6は、図示しない検出回路に接続されており、検出回路は、散乱光の強度に対応して第1の受光素子6の出力する電圧又は電流に基づいて、粒子の個数を数えるカウント部を有する。粒子の個数を数える方法としては、第1の受光素子6からの出力信号の極大ピーク点を検出し、極大ピーク点の数をカウントする方法がある。極大ピーク点は、粒子に対応しているので、粒子の個数を数えることができる。
The first
第2の受光素子9は、レーザー発光素子1の出力光量を監視するためのものである。第2の受光素子9の出力は、レーザー発光素子1の出力光量に比例する。このため、第2の受光素子9の出力が変動する場合、第2の受光素子9の出力をフィードバック制御することによって、レーザー発光素子1の出力光量を一定にすることができ、微小物検出装置11の検出感度を一定にすることができる。
The second light receiving element 9 is for monitoring the output light amount of the laser
次に、照射光3が被検出領域Dに導かれた場合の光線の挙動について説明する。被検出領域Dは、空気などの気体中の領域である。または、被検出領域Dは、水などの液体中の領域である。または、被検出領域Dは、真空の領域である。被検出領域Dの粒子の通過領域Pは、照射光3を通す壁などで閉ざされた領域であっても良い。または、被検出領域Dの粒子の通過領域Pは、開放された領域でも良い。
Next, the behavior of the light beam when the
検出対象である粒子は、照射光3を照射したときに散乱光を発生させる微小物質であれば、特に制限されない。
The particles to be detected are not particularly limited as long as they are minute substances that generate scattered light when irradiated with the
吸気口5aから被検対象の粒子を含む空気被検物又は液体被検物が被検出領域Dに導かれると、被検対象の粒子は、被検出領域Dを通過する。実施の形態1では、粒子は、+X軸側から−X軸側に向けて、被検出領域Dを通過する。照射光3は、粒子に照射される。このとき、粒子から散乱光が生じる。
When an air test object or a liquid test object including particles to be detected is introduced to the detection area D from the
実施の形態1に係る微小物検出装置11の検出光学系20では、粒子で発生した散乱光が受光素子6に導かれる経路が3種類ある。
In the detection
図3、図4及び図5は、微小物検出装置11における光線の経路を概略的に示す図である。図3は、第1の経路を示している。図4は、第2の経路を示している。図5は、第3の経路を示している。図3、図4及び図5では、図の煩雑さを軽減するために、散乱光の代表的な光線のみを示している。
3, 4, and 5 are diagrams schematically illustrating the path of the light beam in the minute
図3では、粒子で散乱された光線111aは、第1の集光ミラー101に到達する。第1の集光ミラー101に到達した光線111aは、第1の集光ミラー101で反射される。第1の集光ミラー101で反射された光線111bは、第1の受光素子6に到達する。この経路を、第1の経路と呼ぶ。
In FIG. 3, the
図3では、光線の挙動を、散乱光の光線の内の代表的な光線111a,111bで示している。光線111aは、散乱光が粒子から第1の集光ミラー101に入射する光線である。光線111bは、光線111aが、第1の集光ミラー101で反射された反射光の光線である。反射光111bは、第1の受光素子6に導かれる。
In FIG. 3, the behavior of the light beam is shown by representative
図4では、粒子で散乱された光線112は、直接に第1の受光素子6に到達する。つまり、光線112は、第1の集光ミラー101又は第2のミラー102で反射されない。この経路を、第2の経路と呼ぶ。
In FIG. 4, the light beam 112 scattered by the particles directly reaches the first
図4では、光線の挙動を、散乱光の光線の内の代表的な光線112で示している。光線112は、散乱光が粒子から第1の受光素子6に直接到達する光線である。よって、光線112は、第1の集光ミラー101又は第2のミラー102を経由せずに受光素子6に到達する。
In FIG. 4, the behavior of the light beam is indicated by a representative light beam 112 among the scattered light beams. The light beam 112 is a light beam in which scattered light directly reaches the first
図5では、粒子で散乱された光線113aは、第2の集光ミラー102に到達する。第2の集光ミラー102に到達した光線113aは、第2の集光ミラー102で反射される。第2の集光ミラー102で反射された光線113bは、第1の集光ミラー101に到達する。第1の集光ミラー101に到達した光線113bは、第1の集光ミラー101で反射される。第1の集光ミラー101で反射された光線113cは、第1の受光素子6に到達する。この経路を、第3の経路と呼ぶ。
In FIG. 5, the
図5では、光線の挙動を、散乱光の光線の内の代表的な光線113a,113b,113cで示している。光線113aは、散乱光が粒子から第2の集光ミラー102に向かう光線である。光線113bは、光線113aが、第2の集光ミラー102で反射された反射光の光線である。光線113cは、光線113bが、第1の集光ミラー101で反射された反射光の光線である。光線113cは、第1の受光素子6に導かれる。
In FIG. 5, the behavior of the light beam is shown by representative
次に、第2の受光素子保持部4における照射光3と第2の受光素子9との関係について説明する。図6、図7は、微小物検出装置11の第2の受光素子9に向かう照射光3の光線の経路を概略的に示す図である。図6、図7では、第2の受光素子保持部4、第1のビームトラップ7、第2のビームトラップ8、第2の受光素子9のあたりを拡大して示している。また、図の煩雑さを軽減するために、照射光3の代表的な光線のみを示している。図6、図7の一点鎖線Oは照射光3の光軸を示す。
Next, the relationship between the
図6では、照射光3の光軸外周部の光線の挙動を示す。粒子の通過領域Pを抜けた照射光3の光軸外周部の光線201aは、第1のビームトラップ7に到達する。第1のビームトラップ7に到達した光線201aは、第1のビームトラップ7の壁面で反射される。第1のビームトラップ7の壁面で反射された光線201bは、対向する第1のビームトラップ7の壁面に到達する。第1のビームトラップ7の壁面で反射された光線201cは、対向する第1のビームトラップ7の壁面に到達する。このように、照射光3の光軸外周部の光線201aは、第1のビームトラップ7の壁面において反射を繰り返しながら減衰していくため、迷光を防止することが可能である。
FIG. 6 shows the behavior of the light beam on the outer periphery of the optical axis of the
図7では、照射光3の光軸付近の光線の挙動を示す。粒子の通過領域Pを抜けた照射光3の光軸付近の光線202aは、第1のビームトラップ7の+Z方向端部に設けられた開口部H1を通過する。開口部H1を通過した光線202aは、第2の受光素子9に到達する。第2の受光素子9に到達した光線202aの一部は第2の受光素子9内の半導体素子に到達し、照射光3の強度に対応した電流又は電圧に変換され、照射光3の出力光量が検出される。
FIG. 7 shows the behavior of the light beam near the optical axis of the
第2の受光素子9に到達した光線202aの一部は、第2の受光素子9の受光面で反射される。第2の受光素子9で反射された光線202bは、第2のビームトラップ8の+Y方向端部に設けられた開口部H2を通過する。開口部H2を通過した光線202bは、第2のビームトラップ8の壁面に到達する。第2のビームトラップ8の壁面で反射された光線202cは、対向する第2のビームトラップ8の壁面に到達する。このように、開口部H2を通過した光線202bは、第2のビームトラップ8の壁面において反射を繰り返しながら減衰していくため、迷光を防止することが可能である。なお、第2のビームトラップ8の奥側の面を傾斜されることによって、更に反射光を減衰させることができる。
A part of the
以上説明したように、実施の形態1の微小体検出装置11によれば、第1のビームトラップ7内の奥の位置に第2の受光素子9を配置し、第2の受光素子9の向きを照射光3の光軸方向(照射光3が第2の受光素子9へ入射するZ軸方向)に対して傾け、第2の受光素子9で発生する照射光3の反射光を第2のビームトラップ8の開口部H2に導き、反射光を第2のビームトラップ8で減衰させている。このような構成によって、第2の受光素子9で照射光3の出力光量を検出する際に、第2の受光素子9で発生する照射光3の反射光が直接被検出領域Dに戻ることを防ぎ、迷光を防止することができる。第1の受光素子6に到達する通過領域P内の粒子による散乱光の光量は少ないので、第1の受光素子6に迷光が到達すると、第1の受光素子6において粒子数に応じた散乱光の光量が変動し、正確な粒子検出を行うことができない。特に、散乱光を効率よく第1の受光素子6に導くために第1の集光ミラー101及び第2の集光ミラー102を備えた微小体検出装置11においては、第1の受光素子6が受光する粒子からの散乱光に対して、この迷光の影響が大きくなり、第1の受光素子6の受光感度が悪化してしまう。しかしながら、本実施の形態1のように被検出領域D内で発生する迷光を防止し、迷光の影響を受けることなく第1の受光素子6が粒子からの散乱光の強度を検出することができるので、信頼性の高い粒子検出を行うことができる。
As described above, according to the microscopic
なお、第2の受光素子9と第2のビームトラップ8との位置の関係は、第2の受光素子9が照射光3の光軸付近の光線を反射する方向に第2のビームトラップ8の開口部H2が設けられていれば良い。したがって、第1のビームトラップ7と構造的に干渉しない箇所に第2のビームトラップ8とその開口部H2を設け、照射光3の光軸上に第2の受光素子9を配置し、第2の受光素子9が照射光3を開口部H2に向けて反射するように、第2の受光素子9の受光面の向きを照射光3の光軸方向に対して所定角度傾けて配置すれば、同様の効果が得られる。
The positional relationship between the second light receiving element 9 and the
なお、第1のビームトラップ7、第2のビームトラップ8は、入射された光線が反射して再び被検出領域Dに戻ってこないものであればよく、光を閉じ込める、光を吸収する、光を外部へ放出する等の方法に制限されない。
The
変形例1.
以下に、図8、図9を用いて、第2のビームトラップ8に代わる迷光防止構成の変形例について説明する。図8は、第2のビームトラップ8の変形例1を示すもので、微小物検出装置11の第2の受光素子9に向かう光線の経路を概略的に示す図である。図9は、第2のビームトラップ8の変形例2を示すもので、微小物検出装置11の第2の受光素子9に向かう光線の経路を概略的に示す図である。図8、図9では、図の煩雑さを軽減するために、照射光3の代表的な光線のみを示している。なお、粒子の通過領域Pを抜けた照射光3の光軸外周部の光線については、図6と同様に第一のビームトラップ7の壁面により減衰していくため、説明を省略する。
Hereinafter, a modified example of the stray light prevention configuration that replaces the
図8では、照射光3の光軸付近の光線の挙動を示す。粒子の通過領域Pを抜けた照射光3の光軸付近の光線202aは、第1のビームトラップ7の+Z方向端部に設けられた開口部H1を通過する。開口部H1を通過した光線202aは、第2の受光素子9に到達する。第2の受光素子9に到達した光線202aの一部は第2の受光素子9内の半導体素子に到達し、光の強度に対応した電流又は電圧に変換され、照射光3の出力光量が検出される。
FIG. 8 shows the behavior of light rays in the vicinity of the optical axis of the
第2の受光素子9に到達した光線202aの一部は、第2の受光素子9の受光面で反射される。第2の受光素子9の受光面で反射された光線202bは、第2の受光素子9の−Y方向側に設けられた開口部H3を通過する。開口部H3を通過した光線202bは、光吸収体31に到達する。光吸収体31は光エネルギーを熱エネルギーとして変換するもので、例えば、黒色の樹脂、金属、紙が挙げられる。このように、光吸収帯31に到達した光線202bは、多くの光が熱エネルギーとして吸収されるため、迷光を防止することが可能である。
A part of the
変形例2.
図9では、照射光3の光軸付近の光線の挙動を示す。粒子の通過領域Pを抜けた照射光3の光軸付近の光線202aは、第1のビームトラップ7の+Z方向端部に設けられた開口部H1を通過する。開口部H1を通過した光線202aは、第2の受光素子9に到達する。第2の受光素子9に到達した光線202aの一部は第2の受光素子9内の半導体素子に到達し、光の強度に対応した電流又は電圧に変換され、照射光3の出力光量が検出される。
FIG. 9 shows the behavior of light rays in the vicinity of the optical axis of the
第2の受光素子9に到達した光線202aの一部は、第2の受光素子9の受光面で反射される。第2の受光素子9の受光面反射された光線202bは、第2の受光素子9の−Y方向側に設けられた開口部H3を通過する。開口部H3を通過した光線202bは、微小物検出装置11の開口部H4を通過し、微小物検出装置11の外部へと放出され、微小物検出装置11に再び戻ってくることがない。微小物検出装置11の外部には、筐体壁面30が設置されており、微小物検出装置11の開口部H4から日光や照明等の環境光が微小物検出装置11内に入射されることがない。このように、光線202bを開口部H4から微小物検出装置11の外部に放出し、筐体壁面30により開口部H4からの環境光の入射を防いでいるため、被検出領域D内で発生する迷光を防止することが可能である。
A part of the
実施の形態2.
実施の形態1では、本発明の微小物検出装置11が第2の受光素子9で照射光3の出力光量を検出し、第2の受光素子9で発生する照射光3の反射による迷光を防止するために第2のビームトラップ8を備えた構成について説明した。実施の形態2では、第2のビームトラップ18の位置を変更した点が実施の形態1と異なる。図10は、実施の形態2に係る微小物検出装置11の第2の受光素子9に向かう光線の経路を概略的に示す図である。図10では、図の煩雑さを軽減するために、照射光3の代表的な光線のみを示している。
In the first embodiment, the minute
第2の受光素子保持部14は、第2の受光素子9、第1のビームトラップ17、第2のビームトラップ18によって構成されている。第2の受光素子9は、照射光3の出力光量を監視する。第2の受光素子9は、粒子の通過領域Pを抜けた照射光3が照射光3の光軸方向(照射光3が第2の受光素子9へ入射するZ軸方向)に対して傾けた配置となるように、所定角度分だけ−Y軸方向を向いている。なお、第2の受光素子9は、Z軸方向に対して傾いていれば良いので、その向きが−Y軸方向に限定される必要はない。
The second light receiving
第1のビームトラップ17は、粒子の通過領域Pを抜けた照射光3が、再び反射光として通過領域Pに反射して戻ってこないようにする。第1のビームトラップ17は、+Z方向に進むに従って内径が狭まるように内壁が円錐形状となっており、円錐の壁面で照射光3の反射を繰り返させて、照射光3及び反射光を減衰させる構造となっている。なお、第1のビームトラップ17の+Z方向端部が第2の受光素子9の受光面に接するように第1のビームトラップ17が構成されている。
The
また、第1のビームトラップ17には、+Z方向端部に近い壁面又は+Z方向端部側の壁面に、−Y方向側に開口した開口部H5が設けられている。開口部H5は第2のビームトラップ18と繋がっている。つまり、第1のビームトラップ17と第2のビームトラップ18は、開口部H5を介して連続した空間を形成している。
Further, the
第2のビームトラップ18は、第2の受光素子9の受光面側で反射される照射光3が、再び反射光として通過領域Pに反射して戻らないようにする。第2のビームトラップ18は、照射光3が第2の受光素子9の受光面によって反射される−Y軸方向側に配置されている。第2のビームトラップ18は、第2の受光素子9が傾く方向に配置すれば良いので、−Y軸方向側に配置される必要はない。第2のビームトラップ18は、第2のビームトラップ18の内壁で反射光の反射を繰り返させて、反射光を減衰させるとともに、反射光が通過領域Pに反射して戻ってこない構造となっている。
The
実施の形態2に係る微小物検出装置11において、第2の受光素子保持部14における照射光3と第2の受光素子9との関係について、図10を用いて説明する。なお、粒子の通過領域Pを抜けた照射光3の光軸外周部の光線については、実施の形態1と同様に第一のビームトラップ7の壁面により減衰していくため、説明を省略する。
In the minute
図10では、照射光3の光軸付近の光線の挙動を示す。粒子の通過領域Pを抜けた照射光3の光軸付近の光線202aは、第1のビームトラップ17の+Z方向端部を通過し、第2の受光素子9に到達する。第2の受光素子9に到達した光線202aの一部は第2の受光素子9内の半導体素子に到達し、光の強度に対応した電流又は電圧に変換され、照射光3の出力光量が検出される。
FIG. 10 shows the behavior of the light beam near the optical axis of the
第2の受光素子9に到達した光線202aの一部は、第2の受光素子9の受光面で反射される。第2の受光素子9の受光面で反射された光線202bは、第1のビームトラップ17の開口部H5を通過する。開口部H5を通過した光線202bは、第2のビームトラップ18の壁面に到達する。第2のビームトラップ18の壁面で反射された202cは、対向する第2のビームトラップ18の壁面に到達する。このように、開口部H5を通過した光線202cは、第2のビームトラップ18の壁面において反射を繰り返しながら減衰していくため、迷光を防止することが可能である。なお、第2のビームトラップ18の奥側の面を傾斜されることによって、更に反射光を減衰させることができる。
A part of the
以上説明したように、実施の形態2の微小体検出装置11によれば、第1のビームトラップ17内の奥の位置に第2の受光素子9を配置し、第2の受光素子9の向きを照射光3の光軸方向(照射光3が第2の受光素子9へ入射するZ軸方向)に対して傾け、第2の受光素子9で発生する照射光3の反射光を開口部H5に導き、反射光を第2のビームトラップ18で減衰させている。このような構成によって、第2の受光素子9で照射光3の出力光量を検出する際に、第2の受光素子9で発生する照射光3の反射光が直接被検出領域Dに戻ることを防ぎ、迷光を防止することができる。第1の受光素子6に到達する通過領域P内の粒子による散乱光の光量は少ないので、第1の受光素子6に迷光が到達すると、第1の受光素子6において粒子数に応じた散乱光の光量が変動し、正確な粒子検出を行うことができない。しかしながら、本実施の形態2のように微小体検出装置内で発生する迷光を防止し、迷光の影響を受けることなく第1の受光素子6が粒子からの散乱光の強度を検出することができるので、信頼性の高い粒子検出を行うことができる。
As described above, according to the microscopic
さらに、第2の受光素子9の受光面からの反射光を第2のビームトラップ18に導く開口部H5を第1のビームトラップ17の壁面に設けることによって、第2のビームトラップ18の配置箇所を+Z方向に短くすることができるため、第2の受光素子保持部14を短くすることができ、装置の小型化が可能となる。
Further, an opening H5 that guides the reflected light from the light receiving surface of the second light receiving element 9 to the
実施の形態3.
実施の形態3では、第2の受光素子9からの反射光を第1のビームトラップ27に備えられた遮光板71で遮る点が実施の形態1と異なる。図11は、実施の形態3に係る微小物検出装置11の第2の受光素子9に向かう光線の経路を概略的に示す図である。図11では、図の煩雑さを軽減するために、照射光3の代表的な光線のみを示している。
The third embodiment is different from the first embodiment in that the reflected light from the second light receiving element 9 is blocked by the
第2の受光素子保持部24は、第2の受光素子9、第1のビームトラップ27によって構成されている。第2の受光素子9は、照射光3の出力光量を監視する。第2の受光素子9は、粒子の通過領域Pを抜けた照射光3が照射光3の光軸方向(照射光3が第2の受光素子9へ入射するZ軸方向)に対して傾けた配置となるように、所定角度分だけ−Y軸方向を向いている。なお、第2の受光素子9は、Z軸方向に対して傾いていれば良いので、その向きが−Y軸方向に限定される必要はない。
The second light receiving
第1のビームトラップ27は、粒子の通過領域Pを抜けた照射光3が、再び反射光として通過領域Pに反射して戻ってこないようにする。第1のビームトラップ27は、+Z方向に進むに従って内径が狭まるように内壁が円錐形状となっており、円錐の壁面で照射光3の反射を繰り返させて、照射光3及び反射光を減衰させる構造となっている。また、第1のビームトラップ27には、−Z方向端部(照射光の入射する方向の端部)の+Y方向に遮光板71が備えられている。遮光板71は、第2の受光素子9の受光面で反射する反射光を遮光するように配置されている。
The
実施の形態3に係る微小物検出装置11において、第2の受光素子保持部24における照射光3と第2の受光素子9との関係について、図11を用いて説明する。なお、粒子の通過領域Pを抜けた照射光3の光軸外周部の光線については、実施の形態1と同様に第一のビームトラップ7の壁面により減衰していくため、説明を省略する。
In the minute
図11では、照射光3の光軸付近の光線の挙動を示す。粒子の通過領域Pを抜けた照射光3の光軸付近の光線202aは、第1のビームトラップ27の+Z方向端部を通過し、第2の受光素子9に到達する。第2の受光素子9に到達した光線202aの一部は第2の受光素子9内の半導体素子に到達し、光の強度に対応した電流又は電圧に変換され、照射光3の出力光量が検出される。
FIG. 11 shows the behavior of the light beam near the optical axis of the
第2の受光素子9に到達した光線202aの一部は、第2の受光素子9の受光面で反射される。第2の受光素子9の受光面で反射された光線202bは、第1のビームトラップ27に再び戻り、第1のビームトラップ27の壁面に到達する。第1のビームトラップ27の壁面で反射された光線202dは、対向する第1のビームトラップ27の壁面に到達する。第1のビームトラップ27の壁面で反射された光線202eは、遮光板71に到達する。このように、第2の受光素子9の受光面で反射され、第1のビームトラップ27に再び戻ってきた光線202dは、第1のビームトラップ27で減衰されながら、遮光板71で遮られるため、反射光が直接被検出領域Dに戻ることを防ぎ、迷光を防止することが可能である。
A part of the
以上説明したように、実施の形態3の微小物検出装置11によれば、第1のビームトラップ27内の奥の位置に第2の受光素子9を配置し、第2の受光素子9の向きを照射光3の光軸方向(照射光3が第2の受光素子9へ入射するZ軸方向)に対して傾け、第2の受光素子9で発生する照射光3の反射光を再び第1のビームトラップ27に導き、反射光を第1のビームトラップ27で減衰させながら、第1のビームトラップ27に備えられた遮光板71で遮っている。このような構成によって、第2の受光素子9で照射光3の出力光量を検出する際に、第2の受光素子9で発生する照射光3の反射光が直接被検出領域Dに戻ることを防ぎ、迷光を防止することができる。第1の受光素子6に到達する通過領域P内の粒子による散乱光の光量は少ないので、第1の受光素子6に迷光が到達すると、第1の受光素子6において粒子数に応じた散乱光の光量が変動し、正確な粒子検出を行うことができない。しかしながら、本実施の形態1のように被検出領域D内で発生する迷光を防止し、迷光の影響を受けることなく第1の受光素子6が粒子からの散乱光の強度を検出することができるので、信頼性の高い粒子検出を行うことができる。
As described above, according to the minute
さらに、第2の受光素子9の受光面からの反射光を第1のビームトラップ27により減衰し、第1のビームトラップ27に備えられた遮光板71で遮ることで、第2のビームトラップが不要となるため、装置の小型化が可能となる。
Further, the reflected light from the light receiving surface of the second light receiving element 9 is attenuated by the
実施の形態4.
実施の形態4では、第2の受光素子39の前段に反射部材32を備え、反射部材32を利用して照射光3の光軸の向きを変えて、照射光3を反射部材32の受光面で反射させて第2の受光素子39に到達させている点が実施の形態1と異なる。図12は、実施の形態4に係る微小物検出装置11の第2の受光素子39に向かう光線の経路を概略的に示す図である。図12では、図の煩雑さを軽減するために、照射光3の代表的な光線のみを示している。
Embodiment 4 FIG.
In the fourth embodiment, the
図12において、第2の受光素子保持部34は、第2の受光素子39、第1のビームトラップ7、第2のビームトラップ8、反射部材32によって構成されている。第1のビームトラップ7、第2のビームトラップ8については、実施の形態1と同様に構成されているが、第2のビームトラップ8の反射部材32側に第2の受光素子39が設けられている。
In FIG. 12, the second light receiving
反射部材32は、ミラーなど照射光3を反射させる機能を有するものである。反射部材32は、第1のビームトラップ7と第2の受光素子39との間に設けられ、照射光3を第2の受光素子39に向けて反射させるものである。反射部材32は、粒子の通過領域Pを抜けた照射光3が反射部材32へ入射するZ軸方向(照射光3の光軸方向)に対して反射部材32の受光面の法線方向が所定角度ずれ、照射光3の入射方向に対して傾いた配置となるように、所定角度分だけ−Y軸方向を向いている。なお、反射部材32は、Z軸方向に対して傾いていれば良いので、その向きが−Y軸方向に限定される必要はない。
The reflecting
反射部材32で反射された照射光3は、第2の受光素子39に入射する。第2の受光素子39は、照射光3の出力光量を監視する。第2の受光素子39は、反射部材32で反射された照射光3が第2の受光素子39へ入射する−Y軸方向(照射光3の光軸方向)に対して第2の受光素子39の受光面の法線方向が所定角度ずれ、照射光3の入射方向に対して傾いた配置となるように、所定角度分だけ−Z軸方向を向いている。なお、第2の受光素子39は、−Y軸方向に対して傾いていれば良いので、その向きが−Z軸方向に限定される必要はない。
The
実施の形態5に係る微小物検出装置11において、第2の受光素子保持部34における照射光3と反射部材32及び第2の受光素子39との関係について、図12を用いて説明する。なお、粒子の通過領域Pを抜けた照射光3の光軸外周部の光線については、実施の形態1と同様に第一のビームトラップ7の壁面により減衰していくため、説明を省略する。
In the minute
図12では、照射光3の光軸付近の光線の挙動を示す。粒子の通過領域Pを抜けた照射光3の光軸付近の光線202aは、第1のビームトラップ7の+Z方向端部に設けられた開口部H1を通過し、反射部材32に到達し、反射部材32の受光面で反射される。反射部材32の受光面で反射された光線202a2は、第2のビームトラップ8の開口部H2を通過し、第2の受光素子39の半導体素子に到達し、光の強度に対応した電流又は電圧に変換され、照射光3の出力光量が検出される。
FIG. 12 shows the behavior of light rays in the vicinity of the optical axis of the
第2の受光素子39に到達した光線202a2の一部は、第2の受光素子39の受光面で反射される。第2の受光素子39の受光面で反射された光線202hは、第2のビームトラップ8内において第2のビームトラップ8の壁面に到達する。第2のビームトラップ8の壁面で反射された光線202hは、対向する第2のビームトラップ8の壁面に到達する。このように、第2の受光素子39の受光面で反射された光線202hは、第2のビームトラップ8の壁面において反射を繰り返しながら減衰していくため、迷光を防止することが可能である。なお、第2のビームトラップ8の奥側の面を傾斜されることによって、更に反射光を減衰させることができる。
A part of the
以上説明したように、実施の形態4の微小体検出装置11によれば、第1のビームトラップ7内の奥の位置に反射部材32を配置し、反射部材32の向きを照射光3の光軸方向(照射光3が反射部材32へ入射するZ軸方向)に対して傾け、照射光3の反射光を第2の受光素子39に導き、更に第2の受光素子39の向きを照射光3の光軸方向(反射した照射光3が受光素子39へ入射するY軸方向)に対して傾け、反射光を第2のビームトラップ8で減衰させている。このような構成によって、第2の受光素子39で照射光3の出力光量を検出する際に、第2の受光素子39で発生する照射光3の反射光が直接被検出領域Dに戻ることを防ぎ、迷光を防止することができる。第1の受光素子6に到達する通過領域P内の粒子による散乱光の光量は少ないので、第1の受光素子6に迷光が到達すると、第1の受光素子6において粒子数に応じた散乱光の光量が変動し、正確な粒子検出を行うことができない。しかしながら、本実施の形態1のように被検出領域D内で発生する迷光を防止し、迷光の影響を受けることなく第1の受光素子6が粒子からの散乱光の強度を検出することができるので、信頼性の高い粒子検出を行うことができる。
As described above, according to the microscopic
なお、図13に示すように、反射部材32を備える代わりに、第2の受光素子保持部35と同じ部材を用いて反射部材を構成しても良い。つまり、照射光3を反射する反射領域36を設けた第2の受光素子保持部35を利用しても良い。第2の受光素子保持部35を金属材料や樹脂などの光を反射する材料で形成することによって、照射光3が入射する反射領域36において照射光3を反射することができるので、第2の受光素子39に照射光を到達させることができ、照射光3の出力光量を検出することができる。
As shown in FIG. 13, instead of providing the
なお、実施の形態1〜3の構成においても実施の形態4の構成を適用することによって、実施の形態4と同様の効果が得られる。 Note that, in the configurations of the first to third embodiments, the same effects as those of the fourth embodiment can be obtained by applying the configuration of the fourth embodiment.
実施の形態5.
実施の形態1〜4では、第2の受光素子49を、照射光3の光軸方向に対して傾けて配置し、第2の受光素子49の受光面を利用して照射光3が反射する方向を変えている。実施の形態5では、第2の受光素子49の前段にビームスプリッタ40を備え、ビームスプリッタ40の受光面を利用して照射光3が反射する方向を変えている点が実施の形態1と異なる。
Embodiment 5. FIG.
In the first to fourth embodiments, the second
図14は、実施の形態5に係る微小物検出装置11の第2の受光素子49に向かう光線の経路を概略的に示す図である。図14において、第2の受光素子保持部44は、第2の受光素子49、第1のビームトラップ7、第2のビームトラップ8、ビームスプリッタ40によって構成されている。第1のビームトラップ7、第2のビームトラップ8については、実施の形態1と同様に構成されている。
FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a path of a light beam toward the second
ビームスプリッタ40は、入射光を所定の分割比で2つの光に分割する光学部品である。ビームスプリッタ40は、第1のビームトラップ7と第2の受光素子49との間に設けられ、照射光3の一部を透過する。ビームスプリッタ40は、粒子の通過領域Pを抜けた照射光3がビームスプリッタ40へ入射するZ軸方向(照射光3の光軸方向)に対してビームスプリッタ40の受光面の法線方向が所定角度ずれ、照射光3の入射方向に対して傾いた配置となるように、所定角度分だけ−Y軸方向を向いている。なお、ビームスプリッタ40は、Z軸方向に対して傾いていれば良いので、その向きが−Y軸方向に限定される必要はない。
The
第2の受光素子49は、照射光3の出力光量を監視する。第2の受光素子49の受光面が照射光3の光軸方向に対して垂直になるように第2の受光素子49を光学素子40の後段に配置している。なお、照射光3が受光できれば、第2の受光素子49の受光面が照射光3の光軸に対して垂直になるように第2の受光素子49を設置しなくても良い。
The second
実施の形態5に係る微小物検出装置11において、第2の受光素子保持部44における照射光3とビームスプリッタ40及び第2の受光素子49との関係について、図14を用いて説明する。なお、粒子の通過領域Pを抜けた照射光3の光軸外周部の光線については、実施の形態1と同様に第一のビームトラップ7の壁面により減衰していくため、説明を省略する。
In the minute
図14では、照射光3の光軸付近の光線の挙動を示す。粒子の通過領域Pを抜けた照射光3の光軸付近の光線202aは、第1のビームトラップ7の+Z方向端部を通過し、ビームスプリッタ40に到達する。ビームスプリッタ40に到達した光線202aの一部は、ビームスプリッタ40を透過する。ビームスプリッタ40を透過した光線202gは、第2の受光素子49に到達し、光の強度に対応した電流又は電圧に変換され、照射光3の出力光量が検出される。
FIG. 14 shows the behavior of the light beam near the optical axis of the
ビームスプリッタ40に到達した光線202aの一部は、ビームスプリッタ40で反射される。ビームスプリッタ40で反射された光線202bは、第2のビームトラップ8の開口部H2を通過する。開口部H2を通過した光線202bは、第2のビームトラップ8の壁面に到達する。第2のビームトラップ8の壁面で反射された202cは、対向する第2のビームトラップ8の壁面に到達する。このように、開口部H2を通過した光線202cは、第2のビームトラップ8の壁面において反射を繰り返しながら減衰していくため、迷光を防止することが可能である。なお、第2のビームトラップ8の奥側の面を傾斜されることによって、更に反射光を減衰させることができる。
A part of the
実施の形態1と異なり、ビームスプリッタ40を傾けて配置することによって照射光3を反射させるので、第2の受光素子49に対して照射光3を垂直方向に入射させることができる。一般的な受光素子では、光の入射方向が垂直方向から水平方向に変化すると受光感度も低下していく。微小物検出装置11における第2の受光素子49の役割は、照射光3の光量の変動を監視することであるので、第2の受光素子49を照射光3の光軸方向から傾けて配置し、受光感度が低下すること自体は問題ない。しかしながら、光の入射方向に対する受光感度の指向性が強い受光素子を使用する際に、第2の受光素子保持部の構造の制約によって受光素子を傾けて配置することができない場合などでも、被検出領域D内で発生する迷光を防止しながら、照射光3の光量の変動を監視することができる。
Unlike the first embodiment, the
以上説明したように、実施の形態5の微小体検出装置11によれば、第1のビームトラップ7内の奥の位置にビームスプリッタ40を配置し、ビームスプリッタ40の向きを照射光3の光軸方向(照射光3がビームスプリッタ40へ入射するZ軸方向)に対して傾け、ビームスプリッタ40で発生する照射光3の反射光を開口部H2に導き、反射光を第2のビームトラップ8で減衰させている。このような構成によって、第2の受光素子49で照射光3の出力光量を検出する際に、第2の受光素子49で発生する照射光3の反射光が直接被検出領域Dに戻ることを防ぎ、迷光を防止することができる。第1の受光素子6に到達する通過領域P内の粒子による散乱光の光量は少ないので、第1の受光素子6に迷光が到達すると、第1の受光素子6において粒子数に応じた散乱光の光量が変動し、正確な粒子検出を行うことができない。しかしながら、本実施の形態1のように被検出領域D内で発生する迷光を防止し、迷光の影響を受けることなく第1の受光素子6が粒子からの散乱光の強度を検出することができるので、信頼性の高い粒子検出を行うことができる。
As described above, according to the microscopic
なお、実施の形態1〜4の構成においても実施の形態5の構成を適用することによって、実施の形態5と同様の効果が得られる。 Note that, in the configurations of the first to fourth embodiments, the same effects as those of the fifth embodiment can be obtained by applying the configuration of the fifth embodiment.
なお、上述の各実施の形態においては、「平行」、「垂直」、又は「中心」などの部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語を用いた場合でも、これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むものである。このため、請求の範囲に例え「略」を記載しない場合であっても製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むものである。 In each of the above-described embodiments, even when terms such as “parallel”, “vertical”, or “center” indicating the positional relationship between parts or the shape of the part are used, these are the manufacturing tolerances. And a range that takes into account variations in assembly. For this reason, even if “abbreviation” is not described in the claims, it includes a range that takes into account manufacturing tolerances and assembly variations.
なお、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。 In addition, although embodiment of this invention was described as mentioned above, this invention is not limited to these embodiment.
1 レーザー発光素子
2 レンズ
3 照射光
4、14、24、34、35、44 第2の受光素子保持部
5a 吸気口
5b 排気口
6 第1の受光素子
7、17、27 第1のビームトラップ
8、18 第2のビームトラップ
9、39、49 第2の受光素子
10 レーザー光照射部
11 微小物検出装置
20 検出光学系
30 筐体壁面
31 光吸収体
32 反射部材
36 反射領域
40 ビームスプリッタ
71 遮光板
91 照射部保持部
101 第1の集光ミラー
102 第2の集光ミラー
111a、111b、112、113a、113b、113c 第1の受光素子への光線
201a、201b、201c、202a、202a2、202g 第2の受光素子への光線
202b、202d、202e 第2の受光素子で反射された光線
202c 第2のビームトラップの壁面で反射された光線
202h 反射部材で反射された光線
D 被検出領域
H1、H2、H3、H4、H5 開口部
O 照射光の光軸
P 通過領域
S 反射領域
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記照射光が前記粒子に当たって散乱した散乱光を受光して、前記散乱光の強度を検出する第1の受光素子と、
前記散乱光を前記第1の受光素子に導く集光ミラーと、
前記第1の受光素子の出力する前記散乱光の強度に基づいて、前記粒子の個数を数えるカウント部と、
前記照射光の強度を検出する第2の受光素子と、
前記粒子の通過領域と前記第2の受光素子との間に設けられ、前記粒子の通過領域を通り抜けた前記照射光を減衰させる第1のビームトラップとを備え、
前記照射光の光軸方向に対して前記第2の受光素子の受光面の法線方向が所定角度ずれるように前記第2の受光素子を配置することを特徴とする微小物検出装置。 A light irradiation unit for irradiating particles in gas or liquid with irradiation light;
A first light receiving element that receives scattered light scattered by the irradiation light hitting the particles and detects the intensity of the scattered light;
A condensing mirror for guiding the scattered light to the first light receiving element;
A counting unit for counting the number of particles based on the intensity of the scattered light output from the first light receiving element;
A second light receiving element for detecting the intensity of the irradiation light;
A first beam trap that is provided between the particle passage region and the second light receiving element and attenuates the irradiation light that has passed through the particle passage region;
The micro object detection device, wherein the second light receiving element is arranged so that a normal direction of a light receiving surface of the second light receiving element is shifted by a predetermined angle with respect to an optical axis direction of the irradiation light.
前記照射光が前記粒子に当たって散乱した散乱光を受光して、前記散乱光の強度を検出する第1の受光素子と、
前記散乱光を前記第1の受光素子に導く集光ミラーと、
前記第1の受光素子の出力する前記散乱光の強度に基づいて、前記粒子の個数を数えるカウント部と、
前記照射光の強度を検出する第2の受光素子と、
前記粒子の通過領域と前記第2の受光素子との間に設けられ、前記粒子の通過領域を通り抜けた前記照射光を減衰させる第1のビームトラップと、
前記第1のビームトラップと前記第2の受光素子との間に設けられ、前記照射光の一部を透過するビームスプリッタとを備え、
前記照射光の光軸方向に対して前記ビームスプリッタの受光面の法線方向が所定角度ずれるように前記ビームスプリッタを配置することを特徴とする微小物検出装置。 A light irradiation unit for irradiating particles in gas or liquid with irradiation light;
A first light receiving element that receives scattered light scattered by the irradiation light hitting the particles and detects the intensity of the scattered light;
A condensing mirror for guiding the scattered light to the first light receiving element;
A counting unit for counting the number of particles based on the intensity of the scattered light output from the first light receiving element;
A second light receiving element for detecting the intensity of the irradiation light;
A first beam trap provided between the particle passage region and the second light-receiving element, for attenuating the irradiation light passing through the particle passage region;
A beam splitter provided between the first beam trap and the second light receiving element and transmitting a part of the irradiation light;
The microscopic object detection apparatus, wherein the beam splitter is arranged so that a normal direction of a light receiving surface of the beam splitter is shifted by a predetermined angle with respect to an optical axis direction of the irradiation light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016019875A JP2017138223A (en) | 2016-02-04 | 2016-02-04 | Minute object detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016019875A JP2017138223A (en) | 2016-02-04 | 2016-02-04 | Minute object detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017138223A true JP2017138223A (en) | 2017-08-10 |
Family
ID=59566803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016019875A Pending JP2017138223A (en) | 2016-02-04 | 2016-02-04 | Minute object detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017138223A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190023789A (en) * | 2017-08-30 | 2019-03-08 | 한국광기술원 | Apparatus and method for Measuring and Reducing Fine Dust |
WO2019176608A1 (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | オムロン株式会社 | Particle sensor and electronic apparatus |
WO2019244325A1 (en) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 三菱電機株式会社 | Particle detection device |
CN110927031A (en) * | 2018-09-20 | 2020-03-27 | 现代自动车株式会社 | Particulate matter sensing sensor assembly |
CN111257179A (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-09 | 夏普株式会社 | Microparticle detection sensor and microparticle detection device |
KR20230014482A (en) * | 2021-07-21 | 2023-01-30 | (주)미디어에버 | Apparatus for detecting nano particle having monitoring pd and method using same |
-
2016
- 2016-02-04 JP JP2016019875A patent/JP2017138223A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190023789A (en) * | 2017-08-30 | 2019-03-08 | 한국광기술원 | Apparatus and method for Measuring and Reducing Fine Dust |
KR101997729B1 (en) * | 2017-08-30 | 2019-07-08 | 한국광기술원 | Apparatus and method for Measuring and Reducing Fine Dust |
WO2019176608A1 (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | オムロン株式会社 | Particle sensor and electronic apparatus |
WO2019244325A1 (en) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 三菱電機株式会社 | Particle detection device |
JPWO2019244325A1 (en) * | 2018-06-22 | 2020-12-17 | 三菱電機株式会社 | Particle detector |
JP7003258B2 (en) | 2018-06-22 | 2022-02-04 | 三菱電機株式会社 | Particle detector |
CN110927031A (en) * | 2018-09-20 | 2020-03-27 | 现代自动车株式会社 | Particulate matter sensing sensor assembly |
KR20200033619A (en) * | 2018-09-20 | 2020-03-30 | 현대자동차주식회사 | Sensor assembly for particulate matter |
KR102598425B1 (en) * | 2018-09-20 | 2023-11-06 | 현대자동차주식회사 | Sensor assembly for particulate matter |
CN111257179A (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-09 | 夏普株式会社 | Microparticle detection sensor and microparticle detection device |
KR20230014482A (en) * | 2021-07-21 | 2023-01-30 | (주)미디어에버 | Apparatus for detecting nano particle having monitoring pd and method using same |
KR102602431B1 (en) | 2021-07-21 | 2023-11-15 | (주)미디어에버 | Apparatus for detecting nano particle having monitoring pd and method using same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2017138223A (en) | Minute object detector | |
JP6639319B2 (en) | Particle sensor device | |
JP6932156B2 (en) | Microscopic object detection device | |
JP6688966B2 (en) | Particle detection sensor | |
US10119908B2 (en) | Particle sensor | |
US9885602B2 (en) | Particle sensor | |
EP2472248A2 (en) | Microparticle detection apparatus | |
KR102644216B1 (en) | Apparatus for sensing particle | |
US20210174659A1 (en) | Scattered light detector and suction fire detection system having a scattered light detector | |
US9086377B2 (en) | Optical system for fluorescence detection and fine particle analyzing apparatus | |
JP3436539B2 (en) | Improved particle sensor and method for particle analysis | |
US20110249263A1 (en) | Particle detector | |
CN112730180B (en) | High-sensitivity dust particle counting sensor with double detectors | |
KR101580932B1 (en) | Beam dumper for measuring beam output and monitoring optical alignment and stray light attenuation of particle counter | |
JPH08263767A (en) | Particulate detecting sensor | |
JP2016053554A (en) | Particle detection sensor | |
CN219758028U (en) | Particle counting sensor for improving resolution by utilizing light condensing assembly | |
CN109164078A (en) | A kind of phosphor collection device of fluorescence detector | |
JP2019197022A (en) | Particle detector | |
WO2022168374A1 (en) | Emission optical system, emission device, and optical measurement device | |
CN114778423A (en) | Light receiving structure | |
CN117030616A (en) | Super-large numerical aperture light receiving device and particle optical detection device | |
JPH04174344A (en) | Fine particle detection device | |
JPH11248618A (en) | Particulate detector |