CN106164643B - 浮游粒子检测装置 - Google Patents

浮游粒子检测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106164643B
CN106164643B CN201580018544.3A CN201580018544A CN106164643B CN 106164643 B CN106164643 B CN 106164643B CN 201580018544 A CN201580018544 A CN 201580018544A CN 106164643 B CN106164643 B CN 106164643B
Authority
CN
China
Prior art keywords
particles floating
light
laser
detection device
value
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.)
Active
Application number
CN201580018544.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106164643A (zh
Inventor
中井贤也
竹下伸夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN106164643A publication Critical patent/CN106164643A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106164643B publication Critical patent/CN106164643B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1434—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its optical arrangement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging
    • G01N15/0211—Investigating a scatter or diffraction pattern
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/95—Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491—Details of non-pulse systems
    • G01S7/4912—Receivers
    • G01S7/4916—Receivers using self-mixing in the laser cavity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/499—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00 using polarisation effects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/0014—Measuring characteristics or properties thereof
    • H01S5/0028—Laser diodes used as detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/06832—Stabilising during amplitude modulation
    • G01N15/075—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1434—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its optical arrangement
    • G01N2015/1454—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its optical arrangement using phase shift or interference, e.g. for improving contrast
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/061—Sources
    • G01N2201/06113—Coherent sources; lasers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/068—Optics, miscellaneous
    • G01N2201/0683—Brewster plate; polarisation controlling elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0427—Electrical excitation ; Circuits therefor for applying modulation to the laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/0617—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium using memorised or pre-programmed laser characteristics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Abstract

浮游粒子检测装置(1)能够实现装置结构的简化且准确判别浮游粒子的种类，该装置具有包含激光发光元件(11)和反向监视用受光元件(12)的激光照射部(10)、选择性地接收在照射到浮游粒子(50)时产生的散射光中的预定偏振成分的光而生成第2检测信号的散射光受光部(20)、以及根据第1检测信号和第2检测信号判别浮游粒子的种类的判别处理部(30)，入射到反向监视用受光元件(12)的入射光包含反向监视用激光(L0)和照射到浮游粒子(50)的照射激光(L1)的散射光(Ls)中的朝向激光照射部(10)的后方散射光(Lbs)。

Description

浮游粒子检测装置
技术领域
本发明涉及具有判别浮游粒子的种类的功能的浮游粒子检测装置。
背景技术
提出了如下的各种浮游粒子检测装置：检测对存在花粉或尘埃等浮游的微小粒子状物质(以下称作“浮游粒子”)的空间照射光时产生的散射光，进行浮游粒子的量、浮游粒子的尺寸或浮游粒子的种类的检测或判别。
例如，专利文献1说明了如下的花粉传感器：该花粉传感器具有朝向被检测区域在水平方向上照射激光的发光单元、从被检测区域的中心位置起以水平方向为基准配置在斜上方60°的角度的位置的第1受光单元、从被检测区域的中心位置起以水平方向为基准配置在斜下方60°的角度的位置的第2受光单元，进行花粉和尘土的判别。
并且，专利文献2说明了如下的粒子传感器：该粒子传感器具有半导体激光器和受光元件，利用透镜将从半导体激光器放射的激光转换成大致平行光束，利用受光元件检测对浮游粒子照射平行光束的激光时产生的散射光，由此进行浮游粒子的数量的检测和浮游粒子的尺寸的判定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3850418号公报(例如段落0013～0023、图1、图4)
专利文献2：美国专利第8,009,290号公报(例如图5)
发明内容
发明要解决的课题
但是，专利文献1所述的花粉传感器具有处于以激光的行进方向即水平方向为基准对称的位置关系的2个受光单元即第1受光单元和第2受光单元，第1受光单元和第2受光单元分别具有透镜和受光传感器。因此，在专利文献1所述的花粉传感器中，存在结构部件的数量较多、装置的结构复杂且装置尺寸较大这样的问题。
并且，在专利文献2所述的粒子传感器中，散射光的检测部的结构部件仅是一个受光元件，因此，虽然认为能够进行浮游粒子的数量和尺寸的判定，但是，存在无法准确判别浮游粒子的种类这样的问题。
因此，本发明正是为了解决上述现有技术的课题而完成的，其目的在于，提供一种能够实现装置结构的简化且准确判别浮游粒子的种类的浮游粒子检测装置。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式的浮游粒子检测装置的特征在于，所述浮游粒子检测装置具有：激光照射部，其具有激光发光元件和反向监视用受光元件，该激光发光元件包含出射对存在浮游粒子的被检测区域进行照射的照射激光的前侧端面、和出射向该照射激光的行进方向的相反方向行进的反向监视用激光的后侧端面，该反向监视用受光元件配置在所述反向监视用激光入射的位置，生成与入射光的量对应的第1检测信号；散射光受光部，其选择性地接收在照射到所述浮游粒子时产生的所述照射激光的散射光中的预定偏振成分的光，生成第2检测信号；以及判别处理部，其根据所述第1检测信号和所述第2检测信号判别所述浮游粒子的种类，入射到所述反向监视用受光元件的所述入射光包含所述反向监视用激光、和照射到所述浮游粒子的所述照射激光的散射光中的朝向所述激光照射部的后方散射光。
并且，本发明的另一个方式的浮游粒子检测装置的特征在于，所述浮游粒子检测装置具有：激光照射部，其具有激光发光元件和反向监视用受光元件，该激光发光元件包含出射对存在浮游粒子的被检测区域进行照射的照射激光的前侧端面、和出射向该照射激光的行进方向的相反方向行进的反向监视用激光的后侧端面，该反向监视用受光元件配置在所述反向监视用激光入射的位置，生成与入射光的量对应的第1检测信号；散射光受光部，其选择性地接收在照射到所述浮游粒子时产生的所述照射激光的散射光中的预定偏振成分的光，生成第2检测信号；以及判别处理部，其根据所述第1检测信号和所述第2检测信号判别所述浮游粒子的种类，将由于照射到所述浮游粒子的所述照射激光的散射光中的朝向所述激光照射部的后方散射光入射到所述激光照射部的激光发光元件的前侧端面而引起的所述反向监视用激光的波动，用于所述浮游粒子的种类判别。
发明效果
这样，根据本发明，能够实现装置结构的简化且准确判别浮游粒子的种类。
附图说明
图1是概略地示出本发明的实施方式1的浮游粒子检测装置的结构的图。
图2是示出反向监视值保持部的内部结构的框图。
图3是示出反向监视值保持部的内部处理的流程图。
图4是示意地示出对浮游粒子照射激光时产生的主要散射光的图。
图5的部分A和B在与光轴垂直的平面上利用双向箭头示出实施方式1的浮游粒子检测装置中对异形和球形的浮游粒子进行照射的照射激光的偏振方向，部分C和D在与光轴垂直的平面上利用双向箭头示出对异形和球形的浮游粒子照射了照射激光时产生的散射光的偏振方向，部分E和F示出与照射激光的偏振方向正交的方向上的散射光的偏振成分，部分G和H示出与照射激光的偏振方向相同的方向上的散射光的偏振成分。
图6的(a)是概略地示出实施方式1的浮游粒子检测装置的散射光受光部的散射光受光元件检测到来自异形粒子的散射光时的检测波形的一例的图，(b)是概略地示出实施方式1的浮游粒子检测装置的散射光受光部的散射光受光元件检测到来自球形粒子的散射光时的检测波形的一例的图。
图7是概略地示出实施方式1的浮游粒子检测装置的结构的图。
图8是示出应用了归一化峰值时的第2判别部的内部处理的框图。
图9是示出第2判别部的内部处理的流程的流程图。
图10的(a)是概略地示出输入到实施方式1的浮游粒子检测装置的波形校正部的反向监视用受光元件的检测波形的一例的图，(b)是概略地示出由实施方式1的浮游粒子检测装置的波形校正部校正后的检测波形的一例的图，(c)和(d)是概略地示出由实施方式1的浮游粒子检测装置的直流交流分离部生成的交流成分的波形和直流成分的波形的图。
图11是示出第1判别部的内部处理的框图。
图12是示出第1判别部的内部处理的流程的流程图。
图13是概略地示出由实施方式1的浮游粒子检测装置的直流交流分离部生成的交流成分的波形和阈值的关系的图。
图14是示出实施方式1的浮游粒子检测装置的第3判别部的基于浮游粒子形状和浮游粒子尺寸的组合的浮游粒子的类别的判别例的图。
图15是概略地示出在反向监视用受光元件的前侧追加了偏振滤波器的结构的图。
图16是概略地示出本发明的实施方式2的浮游粒子检测装置的结构的图。
图17是概略地示出本发明的实施方式3的浮游粒子检测装置的结构的图。
具体实施方式
实施方式1
图1是概略地示出本发明的实施方式1的浮游粒子检测装置1的结构的图。如图1所示，实施方式1的浮游粒子检测装置1作为主要结构具有激光照射部10、散射光受光部20和判别处理部30。并且，浮游粒子检测装置1可以具有发光元件控制部40。实施方式1的浮游粒子检测装置1具有判别被检测区域51内即空间中浮游的浮游粒子50的种类的功能。即，浮游粒子检测装置1具有判别被检测区域51的空间中浮游的浮游粒子50的种类的功能。被检测区域51包含大气等气体中的区域、水等液体中的区域或真空的区域。被检测区域51也可以是气体或液体流动的流路或容器中的区域。并且，被检测区域51可以是室内等封闭的区域或室外等开放的区域。作为检测对象的浮游粒子50只要是在照射了照射光时产生散射光的微小物质即可，没有特别限制。照射光例如是激光等。下面，设照射光为激光进行说明。作为检测对象的浮游粒子50的代表例是花粉、扁虱等微小生物的尸骸和粪便、被称作屋尘的尘埃、香烟的烟、微小粒子状物质PM2.5和PM10等。即，作为检测对象的浮游粒子50包含花粉、被称作屋尘的尘埃或香烟的烟等。并且，作为检测对象的浮游粒子50包含扁虱等微小生物的尸骸或粪便。并且，作为检测对象的浮游粒子50包含微小粒子状的物质PM2.5或微小粒子状的物质PM10等。另外，本申请中的“散射光”是指照到浮游粒子的照射激光L1使其传播状态变化而产生的光。但是，本申请中的“散射光”还包含由于照射激光L1的波长而产生的浮游粒子的荧光。
如图1所示，激光照射部10具有激光发光元件11和反向监视用受光元件12。激光照射部10可以具有会聚透镜13。反向监视用受光元件12配置在能够检测从激光发光元件11射出的激光的强度的位置。激光照射部10是半导体激光元件或半导体激光照射装置。激光照射部10也可以是一般市售的光学部件或光学单元。
激光发光元件11是半导体激光芯片。激光发光元件11从前侧端面(图1中为右侧的端面)出射对存在浮游粒子50的被检测区域51进行照射的照射激光L1。激光发光元件11从后侧端面(图1中为左侧的端面)出射向该照射激光L1的行进方向的相反方向行进的反向监视用激光L0。
会聚透镜13使从激光发光元件11射出的照射激光L1会聚在存在浮游粒子50的被检测区域51内。在照射激光L1的强度能够设定成对于浮游粒子50的检测来说足够大的情况下等，可以省略会聚透镜13。
反向监视用受光元件12配置在反向监视用激光L0入射的位置。反向监视用受光元件12的受光面与激光发光元件11的后侧端面相对。因此，反向监视用受光元件12的受光面也面向被检测区域51。反向监视用受光元件12输出与入射光的量对应的电流信号S12。入射到反向监视用受光元件12的入射光包含从激光发光元件11射出的反向监视用激光L0和来自被照射照射激光L1的浮游粒子50的后方散射光Lbs。
图1所示的电流电压转换部14被从反向监视用受光元件12提供电流信号S12。电流电压转换部14将电流信号S12转换成与该电流信号S12对应的电压信号S14。电流电压转换部14将该电压信号S14提供给判别处理部30。另外，反向监视用受光元件12还存在具有电流电压转换部14的功能的产品。该情况下，不需要具有电流电压转换部14。一般情况下，与照射激光L1的出射功率成比例的量的光入射到反向监视用受光元件12。
因此，反向监视用受光元件12的输出信号一般用于从激光发光元件11的前侧端面出射的照射激光L1的功率监视。实施方式1的浮游粒子检测装置1还将反向监视用受光元件12用于来自浮游粒子50的后方散射光Lbs的检测。后方散射光Lbs是对浮游粒子50照射照射激光L1而得到的散射光。关于这点，浮游粒子检测装置1采用与反向监视用受光元件的一般使用方法不同的使用方法。
如图1所示，散射光受光部20具有散射光检测元件21、偏振滤波器22和透镜23。散射光检测元件21至少能够检测照射激光L1的波段的光。散射光检测元件21配置在透过偏振滤波器22的光入射的位置。散射光检测元件21输出与入射光的量对应的电流信号S21。偏振滤波器22具有作为偏振部件的功能。偏振滤波器22选择性地透过照射到浮游粒子50的照射激光L1的散射光Ls中的预定的一个方向的偏振方向的光(即一个方向的偏振成分)L2。在实施方式1中，散射光Ls中的透过偏振滤波器22的偏振方向的光是具有与照射激光L1的偏振方向正交的偏振方向的光。透镜23使散射光Ls会聚在散射光检测元件21。在接收到足够检测的散射光Ls的情况下，可以省略透镜23。
电流电压转换部24将输入的电流信号S21转换成电压信号。电流电压转换部24将电压信号S24提供给判别处理部30。另外，散射光检测元件21还存在具有电流电压转换部24的功能的产品。该情况下，不需要具有电流电压转换部24。
如图1所示，判别处理部30具有直流交流(DC/AC)分离部32、反向监视值保持部33、第1判别部34、第2判别部35和第3判别部36。并且，判别处理部30可以具有波形校正部31。
波形校正部31例如具有能够根据频率来改变增益的均衡器。波形校正部31例如对第1检测信号S14的波形进行校正，以便和与反向监视用激光L0对应的直流成分相比，增强与后方散射光Lbs对应的交流成分。第1检测信号S14的波形是将由反向监视用受光元件12生成的电流信号S12转换成电压信号而得到的波形。波形校正部31将对第1检测信号S14的波形进行校正后的第2检测信号S31提供给直流交流分离部32。波形校正部31提高后级的处理部中的处理品质。但是，波形校正部31不是必须结构，可以省略。
直流交流分离部32将检测信号S31分离成直流成分的信号Sdc和交流成分的信号Sac。检测信号S31是基于反向监视用受光元件12的检测值的信号。直流成分的信号Sdc是与反向监视用激光L0对应的直流成分。交流成分的信号Sac是与后方散射光Lbs对应的交流成分。在图1的例子中，直流交流分离部32接收从波形校正部31提供的校正后的检测信号S31。直流交流分离部32对检测信号S31的交流(AC)成分的信号Sac和检测信号S31的直流(DC)成分的信号Sdc进行分离。直流成分的信号Sdc被提供给反向监视值保持部33和第1判别部34。交流成分的信号Sac被提供给第1判别部34。由直流交流分离部32生成的直流成分的信号Sdc的值是与激光L0的强度的平均值对应的值。激光L0的强度的平均值对应于激光L1的强度的平均值。激光L1是从激光发光元件11朝向作为测定对象的浮游粒子50射出的激光。检测信号的交流成分的信号Sac的值是与散射光Ls中的后方散射光Lbs的强度对应的值。散射光Ls是通过对作为测定对象的浮游粒子50照射从激光发光元件11射出的激光L1而产生的散射光。后方散射光Lbs是朝向激光照射部10行进的返回光。
反向监视值保持部33在预定的指定定时提取由直流交流分离部32分离出的直流成分的信号Sdc并暂时保持。反向监视值保持部33也可以按照预定的指定定时对保持的值进行更新。并且，保持的值也可以是提取出的多个值的平均值等。反向监视值保持部33将保持的直流成分的值Dp作为信号S33提供给发光元件控制部40和第1判别部34。
图2是示出反向监视值保持部33的内部结构的框图。并且，图3是示出反向监视值保持部33的内部处理的流程图。定时控制部330输出控制信号CTL1(步骤ST1)。电平检测部331根据该控制信号CTL1对检测信号S31的直流成分的信号Sdc的电平值进行检测。然后，电平检测部331将信号Sdc的电平值作为电平值Dp在Dp值存储部332中进行更新并保持(步骤ST2)。定时控制部330输出控制信号CTL2(步骤ST3)。Dp值存储部332根据该控制信号CTL2输出该时点保持在Dp值存储部332中的电平值Dp作为信号S33(步骤ST4)。反向监视值保持部33可以在定时控制部330中设定的定时反复进行步骤ST1～步骤ST4。
发光元件控制部40根据由反向监视值保持部33生成的信号S33的值Dp对照射激光L1的出射光量进行控制。例如，发光元件控制部40抑制伴随由于周围温度变化等而引起的平缓的发光效率变化的照射激光L1的出射光量的变动。因此，发光元件控制部40对驱动电流值进行控制，以使其维持对值Dp乘以某个常数而得到的值。该驱动电流值是用于使激光照射部10发光的电流值。每隔从值Dp的更新时点到下一个更新时点的时间进行发光元件控制部40的驱动电流值的控制。通过这种反馈控制，能够实现照射激光L1的出射光量的稳定化。
第1判别部34接收值Dp、直流成分的信号Sdc和交流成分的信号Sac。然后，第1判别部34根据这些值检测浮游粒子50的尺寸或浓度中的至少一方。值Dp是反向监视值保持部33中保持的直流成分的值。直流成分的信号Sdc是由直流交流分离部32分离出的直流成分。交流成分的信号Sac是由直流交流分离部32分离出的交流成分。第1判别部34根据这些输入值计算浮游粒子50的尺寸或浮游粒子50的浓度。能够根据反向监视用受光元件12的输出信号的变化大小来判别浮游粒子50的尺寸。能够根据从某个定时保持的表示发光量的值Dp(保持值)起的检测信号Sdc的变化来判别浮游粒子50的浓度。
第2判别部35接收与由散射光检测元件21生成的检测信号S21对应的电压信号S24。第2判别部35根据该信号S24判别浮游粒子50的形状。即，第2判别部35根据散射光Ls的穿过偏振滤波器22的偏振成分判别浮游粒子50的形状。
第3判别部36根据信息S34和信息S35判别浮游粒子50的种类。然后，第3判别部36输出判别结果即信息S36。信息S34是与从第1判别部34得到的浮游粒子50的尺寸或浓度中的至少一方有关的信息。信息S35是与从第2判别部35得到的浮游粒子50的形状有关的信息。
图4是示意地示出在对浮游粒子50照射了照射光(例如照射激光L1)时产生的主要散射光的图。照射激光L1是从激光发光元件11射出的光。散射光Ls是照射激光L1照到浮游粒子50而散射的光。散射光Lbs是朝向激光发光元件11的光。即，散射光Lbs是朝向后方的光。散射光Lfs是朝向前方的光。散射光Ls是朝向散射光检测元件21的光。这里，进行与一般的散射有关的说明。
当被照射具有长度比较接近浮游粒子50的尺寸的波长的照射光(不限于激光)时，一般产生散射光。散射光Ls大致具有在照射激光L1的传播方向上产生的前方散射光Lfs和在除此以外的方向上产生的散射光。根据浮游粒子50的形状和尺寸，散射光的强度的比例变化。例如，浮游粒子50的尺寸(直径)越大，则散射光的强度越强。而且，根据浮游粒子50的形状和尺寸，从浮游粒子50朝向各方位的散射光的分布(散射强度的分布)变化。与照射激光L1的强度相比，散射光Ls的强度非常小。并且，作为散射光Ls的一部分，还存在朝向入射光(照射激光L1)的行进方向的相反方向的后方散射光Lbs。
在实施方式1的浮游粒子检测装置1中，将散射光受光部20配置在照射激光L1的侧方或前方。而且，散射光受光部20接收在对浮游粒子50照射了照射激光L1时产生的侧方散射光或前方散射光。
偏振滤波器22仅透过与照射激光L1在散射后也维持偏振方向且仅方位朝向受光部侧变化而传播来的光正交的偏振成分。即，偏振滤波器22仅透过与散射后的照射激光L1正交的偏振成分。散射后的照射激光L1是维持偏振方向且仅方向(方位)朝向受光部(散射光检测元件21)变化而传播来的光。
实施方式1的浮游粒子检测装置1在浮游粒子50的形状判别中利用激光的偏振特性。花粉是表面比较平滑且具有接近球形的形状的浮游粒子。由于具有接近球形的形状，因此将这种粒子称作“球形粒子”。并且，扁虱的尸骸、屋尘和尘埃等包含大量的表面起伏较大且呈非对称形状的浮游粒子。由于具有与球形不同的形状，因此将这种粒子称作“异形粒子”。当对这种异形粒子照射线偏振光时，线偏振光的偏振成分由于散射而变更。即，作为散射光产生与照射光的偏振成分正交的偏振成分的光。一般情况下，将这种现象称作偏振消除。通过该偏振消除的现象，在对异形粒子照射了照射激光L1的情况下，其散射光包含与照射激光L1的线偏振成分正交的偏振成分的光。在实施方式1中，在散射光Ls中检测与该照射激光L1的偏振方向不同的偏振方向的偏振成分，将其用于形状判别。
下面，对第2判别部35中的浮游粒子形状的判别方法进行说明。在实施方式1中，偏振滤波器22被设定成仅透过具有与照射激光L1的偏振方向正交的偏振方向的偏振成分。在浮游粒子50为球形粒子的情况下，散射光Ls的偏振方向与照射激光L1的偏振方向相同。因此，散射光Ls无法穿过偏振滤波器22。散射光检测元件21的输出成为0(零)。另一方面，在浮游粒子50为异形粒子的情况下，散射光Ls包含与照射激光L1的偏振方向不同的偏振方向的偏振成分。因此，散射光检测元件21的输出成为与浮游粒子50的异形程度对应的检测值。“异形程度”是与球形相差到何种程度的程度。粒子近似于椭圆球，能够利用该椭圆球的长轴长度与短轴长度的比率来表示异形程度(异形度)。并且，粒子近似于椭圆球，能够利用该椭圆球的长轴长度与短轴长度的差分值等来表示异形程度。
图5是示出与光轴垂直的平面上的偏振方向或偏振成分的图。在图5中，部分A和B在与光轴垂直的平面上利用双向箭头示出实施方式1的浮游粒子检测装置中对异形和球形的浮游粒子进行照射的照射激光的偏振方向，部分C和D在与光轴垂直的平面上利用双向箭头示出对异形和球形的浮游粒子照射了照射激光时产生的散射光的偏振方向，部分E和F示出与照射激光的偏振方向正交的方向上的散射光的偏振成分，部分G和H示出与照射激光的偏振方向相同的方向上的散射光的偏振成分。图5的部分A～H的横轴是x轴。图5的部分A～H的纵轴是y轴。与x-y平面垂直的z轴是照射激光L1和散射光各自的行进方向。照射激光L1的偏振方向是y轴方向。x轴是与偏振方向(y轴方向)正交的方向。图5的部分A是在与光轴垂直的平面上利用双向箭头示出实施方式1的浮游粒子检测装置1中对异形的浮游粒子进行照射的照射激光L1的偏振方向的图。图5的部分B是在与光轴垂直的平面上利用双向箭头示出实施方式1的浮游粒子检测装置1中对球形的浮游粒子进行照射的照射激光L1的偏振方向的图。图5的部分C是在与光轴垂直的平面上利用双向箭头示出对异形的浮游粒子照射了照射激光L1时产生的散射光Ls的偏振方向的图。图5的部分D是在与光轴垂直的平面上利用双向箭头示出对球形的浮游粒子照射了照射激光L1时产生的散射光Ls的偏振方向的图。图5的部分E是示出与照射激光L1的偏振方向正交的方向(x轴方向)上的异形的浮游粒子的散射光Ls的偏振成分的图。图5的部分F是示出与照射激光L1的偏振方向正交的方向(x轴方向)上的球形的浮游粒子的散射光Ls的偏振成分的图。图5的部分G是示出与照射激光L1的偏振方向相同的方向(y轴方向)上的异形的浮游粒子的散射光Ls的偏振成分的图。图5的部分H是示出与照射激光L1的偏振方向相同的方向(y轴方向)上的球形的浮游粒子的散射光Ls的偏振成分的图。如图5的部分A和B所示，作为照射光的照射激光L1是在附图的上下方向(y轴方向)上具有振幅的线偏振光。
图5的部分C所示的散射光Ls的偏振方向旋转。图5的部分C所示的散射光Ls的偏振方向相对于图5的部分A所示的照射激光L1的偏振方向绕顺时针(图5的部分C的偏振方向是一例，也可以绕逆时针)旋转。在浮游粒子50为异形的情况下，通过偏振消除的现象，例如如图5的部分C所示，散射光Ls成为偏振旋转的状态。图5的部分D所示的散射光Ls维持偏振方向。图5的部分D所示的散射光Ls的偏振方向与图5的部分B所示的照射激光L1的偏振方向相同。即，图5的部分D所示的散射光Ls的偏振方向与y轴平行。在浮游粒子50为球形的情况下，如图5的部分D所示，偏振不旋转，散射光Ls的偏振方向是与照射激光L1的偏振方向相同的方向。
并且，图5的部分E和G示出将图5的部分C的散射光Ls分解成图5的部分A的照射激光L1的偏振方向和与其正交的方向的各个成分的状态。即，图5的部分E和G示出将图5的部分C的散射光Ls分解成y轴方向的成分和x轴方向的成分的状态。图5的部分E示出将图5的部分C的散射光Ls分解成x轴方向的成分的状态。图5的部分E示出和与照射激光L1的偏振方向正交的方向相同的方向的散射光Ls的成分。与照射激光L1正交的关系的偏振成分是图5的部分E所示的偏振成分。图5的部分E所示的散射光Ls的偏振成分是存在的。图5的部分G示出将图5的部分C的散射光Ls分解成y轴方向的成分的状态。图5的部分G示出与照射激光L1的偏振方向相同的方向的散射光Ls的成分。这些附图(图5的部分E和G)示出一例，偏振的旋转方向或旋转角度没有特别限定。在散射光Ls入射到散射光受光部20时，偏振滤波器22被设定成仅透过与作为照射光的照射激光L1的偏振成分正交的关系的偏振成分。因此，在浮游粒子50为异形(即非球形)的情况下，如图5的部分C所示，散射光Ls的偏振成分的一部分成为在图5的部分C中具有倾斜方向的偏振方向的偏振成分。由此，散射光检测元件21仅接收图5的部分C所示的散射光Ls中的与作为照射光的照射激光L1正交的关系的偏振成分。
另一方面，在浮游粒子50为接近球形的形状的情况下，几乎不会引起偏振消除的现象。例如，如图5的部分D所示，在散射光Ls中，维持具有与照射激光L1的偏振方向(y轴方向)相同的偏振方向的偏振状态。并且，如图5的部分F和H所示，是示出将图5的部分D的散射光分解成各个成分的状态的图。即，图5的部分F和H示出将图5的部分D的散射光Ls分解成y轴方向的成分和x轴方向的成分的状态。图5的部分F示出将图5的部分D的散射光Ls分解成x轴方向的成分的状态。图5的部分F示出和与照射激光L1的偏振方向正交的方向相同的方向的散射光Ls的成分。图5的部分H示出将图5的部分D的散射光Ls分解成y轴方向的成分的状态。图5的部分H示出与照射激光L1的偏振方向相同的方向的散射光Ls的成分。图5的部分F所示的散射光Ls的偏振成分几乎为零。如图5的部分F所示，与照射激光L1的偏振方向(y轴方向)正交的偏振成分几乎不存在。散射光Ls几乎不会透过偏振滤波器22，因此，来自散射光检测元件21的输出信号S21的值Sp大致为值0(零)。
如上所述，能够根据输出信号S24的值Sp，判别浮游粒子50的形状是异形还是球形。或者，能够根据值Sp是否为规定电平以下的判断，判别浮游粒子50的形状是异形还是球形。
图6的(a)是概略地示出实施方式1的浮游粒子检测装置1的散射光受光部20的散射光检测元件21检测到来自异形粒子的散射光时的检测波形的一例的图。图6的(b)是概略地示出实施方式1的浮游粒子检测装置1的散射光受光部20的散射光检测元件21检测到来自球形粒子的散射光时的检测波形的一例的图。在图6的(a)和图6的(b)中，横轴示出时间，纵轴示出信号的值(信号电平)。并且，图6的(a)和图6的(b)中的0电平附近的波形较小的波动表示噪声。并且，为了简便，在图6的(a)和图6的(b)中的较大的峰值波形中没有描绘较小的波动(噪声)，但是，实际上，在较大的峰值波形中也重合有噪声的波形(较小的波动)。
来自散射光检测元件21的信号S24的波形例如如图6的(a)或图6的(b)所示。图6的(a)的波形具有2个大于阈值THp的峰值波形。2个峰值波形是基于散射光Ls的峰值波形。一个峰值波形的峰值P是值Pa1。另一个峰值波形的峰值P是值Pa2。峰值P的值Pa1大于阈值THp，因此判断为浮游粒子50是异形粒子。并且，峰值P的值Pa2大于阈值THp，因此判断为浮游粒子50是异形粒子。并且，在图6的(a)中，信号电平(纵轴)大致为零的附近所示的较小的波形状表示噪声。即，如图6的(a)所示，在浮游粒子50的形状为异形的情况下，检测到峰值P＝Pa1和P＝Pa2这样的较大的峰值波形。另一方面，图6的(b)的波形具有2个小于阈值THp的峰值波形。2个峰值波形是基于侧方散射光Ls的峰值波形。一个峰值波形的峰值P是值Ps1。另一个峰值波形的峰值P是值Ps2。峰值P的值Ps1为阈值THp以下，因此判断为浮游粒子50是球形粒子。并且，峰值P的值Ps2为阈值THp以下，因此判断为浮游粒子50是球形粒子。并且，在图6的(b)中，信号电平(纵轴)大致为零的附近所示的较小的波形状表示噪声。如图6的(b)所示，在浮游粒子50为球形的情况下，检测到峰值P＝Ps1和P＝Ps2这样的较小的峰值波形。或者，在浮游粒子50为球形的情况下，未检测到峰值波形。此时，使用预定的阈值THp，在峰值波形的峰值P超过阈值THp时，能够判别为浮游粒子50是异形的形状。在峰值波形的峰值P为阈值THp以下时，能够判别为浮游粒子50是球形的形状。阈值THp被设定成大于检测信号以外的噪声电平且与异形粒子的信号S24的值Sp的峰值P相比足够小的值。
并且，根据异形粒子的异形程度，偏振消除度变化。一般情况下，异形粒子的异形程度越大，则偏振消除度越大。“异形程度”是与球形相差到何种程度的程度。因此，根据异形程度，与照射激光L1的偏振方向(y轴方向)正交的偏振方向(x轴方向)的成分(偏振成分)的大小变化。因此，根据异形粒子的异形程度，来自散射光检测元件21的与散射光Ls对应的信号S24的值Sp(信号电平)的峰值P不同。因此，预先设定异形粒子的异形程度判别用的不同阈值，根据该阈值与信号S24的值Sp的峰值P的大小关系求出异形程度。也可以将其作为浮游粒子的形状判别的结果信息S35而用于浮游粒子的类别。从第2判别部35输出结果信息S35。
在以上说明的结构中，偏振滤波器22被设定成仅透过与照射激光L1的偏振方向(y轴方向)正交的偏振方向(x轴方向)的偏振成分。但是，也可以构成为，将偏振滤波器22设定成仅透过与照射激光L1的偏振方向(y轴方向)相同的偏振方向(y轴方向)的偏振成分。该情况下，将预先测定粒子形状与信号S24的关系的基准数据存储在存储器等中。或者，将预先计算出粒子形状与信号S24的关系的基准数据存储在存储器等中。然后，能够使用信号S24的值Sp和基准数据，判别是异形粒子还是球形粒子。
但是，在将偏振滤波器设定成仅透过与照射激光L1的偏振方向(y轴方向)正交的偏振方向(x轴方向)的偏振成分的情况下，仅在异形粒子时，出现来自散射光检测元件21的输出信号。因此，具有能够通过判别有无散射光检测元件21的输出信号S21来判别浮游粒子是异形形状还是球形形状的优点。而且，具有能够容易地进行浮游粒子的形状判别的优点。
并且，在求出异形程度时，也可以通过与散射光Ls的后方散射光Lbs对应的交流成分的信号Sac的电平值Ak(k为整数)对来自散射光检测元件21的与散射光对应的信号S24的值Sp(信号电平)的峰值P进行归一化(即，P/Ak)。以后，将归一化的信号S24的值Sp(信号电平)的峰值P称作“归一化峰值”。关于侧方散射光(散射光Ls)和后方散射光Lbs，由于浮游粒子50的大小和粒子材质的光吸收特性这样的种种因素，光量变化。由于这些因素，散射光自身的光量变化量也包含在信号Sp的值P中。
通过进行该归一化，能够抵消由于散射光自身的光量变化量而引起的信号S24的值Sp(信号电平)的峰值P的变化。而且，能够减少基于以阈值THp为基准的信号S24的值Sp(信号电平)的峰值P的大小判定而实现的异形程度的判定错误。图7是概略地示出使用归一化峰值P/Ak时的实施方式1的浮游粒子检测装置1的结构的图。与图1所示的浮游粒子检测装置1的结构相比，追加了从直流交流分离部32输出的信号S31的交流成分的Sac被输入到第2判别部35的结构。
图8是示出应用了归一化峰值时的第2判别部35的内部处理的框图。并且，图9是示出第2判别部35中的内部处理的流程的流程图。峰值检测部350检测信号S24的值Sp的峰值P。而且，峰值检测部351检测检测信号S31的交流成分的信号Sac的峰值即电平值Ak(步骤ST11)。然后，归一化峰值计算部352利用电平值Ak对峰值P进行归一化。然后，归一化峰值计算部352输出归一化后的信号S35(步骤ST12)。
图10的(a)是概略地示出输入到实施方式1的浮游粒子检测装置1的波形校正部31的反向监视用受光元件12的检测波形(电压信号S14)的一例的图。图10的(a)的波形具有3个小于阈值THa的峰值波形。在图10的(a)中，以与信号电平DC相加的形式示出阈值THa。即，阈值THa是以信号电平DC为基准的值。3个峰值波形是基于后方散射光Lbs的峰值波形。并且，在图10的(a)中，信号电平(纵轴)从零到信号电平DC的位置所示的较小的波形状表示噪声。信号电平DC是检测信号S31的直流成分的信号Sdc的值。即，是基于反向监视用激光L0的直流成分。
图10的(b)是概略地示出由实施方式1的浮游粒子检测装置1的波形校正部31校正后的检测波形(第1检测信号S31)的一例的图。图10(b)的波形具有3个大于阈值THa的峰值波形。在图10的(b)中，以与信号电平DC相加的形式示出阈值THa。即，阈值THa是以信号电平DC为基准的值。3个峰值波形是基于后方散射光Lbs的峰值波形。并且，在图10的(b)中，信号电平(纵轴)从零到信号电平DC的位置所示的较小的波形状表示噪声。信号电平DC是检测信号S31的直流成分的信号Sdc的值。即，是基于反向监视用激光L0的直流成分。
图10的(c)是概略地示出由实施方式1的浮游粒子检测装置1的直流交流分离部32生成的交流成分的信号Sac的波形的图。图10的(c)的波形具有3个大于阈值THa的峰值波形。在图10的(c)中，阈值THa是以信号电平为零的值为基准的值。3个峰值波形是基于后方散射光Lbs的峰值波形。并且，在图10的(c)中，信号电平(纵轴)为零的位置所示的较小的波形状表示噪声。3个峰值波形的振幅An(n＝1、2、3)表示浮游粒子50的粒子尺寸。并且，峰值波形的个数表示浮游粒子50的数量。峰值波形的频度表示浮游粒子50的浓度。
图10的(d)是概略地示出由实施方式1的浮游粒子检测装置1的直流交流分离部32生成的直流成分的信号Sdc的波形的图。并且，在图10的(d)中，信号电平(纵轴)从零到信号电平DC的位置所示的较小的波形状表示噪声。信号电平DC是检测信号S31的直流成分的信号Sdc的值。
在图10的(a)～图10的(d)中，横轴示出时间，纵轴示出信号的值(信号电平)。并且，图10的(a)～图10的(d)中的直流成分的波形较小的波动表示噪声。并且，为了简便，在图10的(a)～图10的(c)中的较大的峰值波形(较大的波动)中没有描绘较小的波动(噪声)，但是，实际上，在较大的峰值波形中也重合有噪声的波形(较小的波动)。
浮游粒子50引起的散射光Ls中的朝向后方的后方散射光Lbs透过会聚透镜13而朝向反向监视用受光元件12行进。即，散射光Ls从多个浮游粒子50分别向各种角度(方位)传播。因此，散射光Ls的一部分直接成为朝向反向监视用受光元件12的后方散射光Lbs。然后，后方散射光Lbs入射到激光照射部10。由此，能够根据反向监视用受光元件12的电流信号S12的输出值Sdc来检测散射光Ls。
并且，作为其它方法，散射光Ls不直接入射到反向监视用受光元件12而作为返回光入射到激光发光元件11的前侧端面。由此，从激光发光元件11的朝向反向监视用受光元件12的后方端面出射的出射光量也由此而变化。将其称作反向监视用激光L0的波动。利用该现象，能够根据反向监视用受光元件12的输出值Sdc(检测信号S31的直流成分)来检测散射光Ls。一般情况下，当出射光L1的一部分被反射而入射到激光发光元件11的前侧端面时，基于该情况的半导体激光芯片内的光强度分布紊乱，激光振荡状态也变动。与此相伴，从激光发光元件11的反向监视用受光元件12侧的后方端面出射的出射光量也变动。在实施方式1中，能够利用这种反向监视用激光L0的波动。
在实施方式1中，利用光源侧的反向监视用受光元件12自检测来自浮游粒子50的散射光Ls作为朝向激光发光元件11的返回光。激光发光元件11是照射用的光源。由此，浮游粒子检测装置1检测浮游粒子50的存在，或者检测浮游粒子50的尺寸。由此，不需要以往在受光侧需要的散射光Ls的2个检测光学系统中的一个。因此，在实施方式1中，浮游粒子检测装置1仅设置散射光受光部20，就能够判别浮游粒子50的种类。散射光受光部20是检测一个偏振成分的检测光学系统。下面，具体进行说明。
一般情况下，第1判别部34利用浮游粒子50的尺寸(直径)越大则散射光Ls的强度越大的性质来判别浮游粒子50的尺寸。反向监视用受光元件12的检测信号S31的交流成分的信号Sac根据浮游粒子50中的散射而变化。即，第1判别部34根据检测信号S31的交流信号Sac的信号变化电平与预先设定的判别用阈值的大小关系，判别浮游粒子50的尺寸。第3判别部36接收该尺寸作为浮游粒子尺寸判别的结果信息S34，将其用于浮游粒子50的类别判别。并且，第1判别部34按照浮游粒子50的每个尺寸对检测信号S31的交流成分的信号Sac的信号变化的次数进行计数。由此，第3判别部36能够计算浮游粒子50的数量，作为浮游粒子50的个数或某个大气容积中的浮游粒子50的数量。
使用图10的(a)～图10的(d)具体进行说明。关于反向监视用受光元件12的检测信号S14，与浮游粒子50的形状无关，散射光Ls返回激光照射部10，由此，每当在浮游粒子50引起散射时，出现图10的(a)这样的波动(峰值波形)。即，散射光Ls返回激光照射部10，由此，每当在浮游粒子50引起散射时，在检测信号S14中出现10的(a)这样的波动(峰值波形)。该波动(峰值波形)与浮游粒子50的形状无关。在图10(a)中，在3个部位出现波动(峰值波形)。图10的(a)的峰值波形的最大值小于阈值THa。但是，在图10的(a)～图10的(d)中，利用增加的变化(正侧的峰值波形)来显示波动(峰值波形)。但是，在根据激光发光元件11的特性而减少的情况下，以此为准，波动变化的极性也可以与上述情况相反(负侧的峰值波形)。该波动(峰值波形)的振幅一般较小。因此，有时不容易与其它比较高频的噪声成分的振幅电平进行判断。该情况下，例如，波形校正部31也可以构成增强波动(峰值波形)的信号成分的波形校正部。通过增强波动(峰值波形)的信号成分，能够如图10的(b)所示对波形进行校正(信号S31)。图10的(b)的峰值波形的最大值大于阈值THa。接着，信号S31在直流交流分离部32中分离成AC成分(交流成分)的信号Sac和DC成分(直流成分)的信号Sdc。在图10的(c)中，示出信号S31的交流成分的信号Sac。在图10的(c)中，不管浮游粒子50为何种形状，均分别检测出信号Sac的峰值波形的信号电平Ai和Ak。附加标记i和附加标记k为1以上的整数。在图10的(c)中，示出信号电平A1、信号电平A2和信号电平A3。这些信号电平Ai和信号电平Ak成为与该浮游粒子50的直径对应的输出电平。
由此，根据信号电平Ai和信号电平Ak与预先设定的判别用阈值THa的大小关系，能够判别浮游粒子50的尺寸。并且，利用图10的(c)的波形，第1判别部34按照浮游粒子50的尺寸对超过信号波形的阈值THa的峰值波形的次数进行计数，或者计测每单位时间的次数(产生频度)。由此，能够计算浮游粒子50的数量(浓度)，作为浮游粒子50的个数或某个大气容积中(单位容积中)的浮游粒子数。
接着，对第1判别部34中的浮游粒子50的浓度的判别方法进行说明。在图10的(d)中，示出信号S31的直流成分的信号Sdc。反向监视值保持部33在某个定时保持图10的(d)所示的信号Sdc的值Dp(保持值)。保持值Dp的定时例如是浮游粒子检测装置1的起动时的定时。或者，保持值Dp的定时是浮游粒子检测装置1中应该设定的将检测时的照射光(照射激光L1)校正成必要功率的定时等。校正成必要功率的定时例如是出厂时的功率校正的定时。只要不引起急剧的照射部(激光照射部10)的光出射效率的降低，则不需要进行该功率校正。即，根据需要，间歇地进行该功率校正即可。在下一次的功率校正处理之前，在反向监视值保持部33中保持更新前的检测信号Sdc的值Dp。并且，当设从开始检测到最终判别浮游粒子50的类别为止为一次检测步骤时，优选功率校正的时间间隔至少为一次检测步骤所需要的时间以上。即，功率校正的时间间隔最短在一次检测中为一次。
保持值Dp和检测信号Sdc的值被输入到第1判别部34。然后，保持值Dp和检测信号Sdc的值用于浮游粒子50的浓度判别。在上述说明中，假设浮游粒子50的飞散浓度较低的情况。但是，在飞散的浮游粒子50例如如“香烟的烟”那样密集地飞散的情况下，照射激光L1一次性对数量较多的浮游粒子50进行照射。因此，返回光(后方散射光Lbs)的电平以时间平均的方式变化。即，不是与浮游粒子50一一对应的波形，作为信号Sdc即DC成分(直流成分)的变化进行检测。
由此，监视检测信号Sdc的值从保持值Dp起以何种程度变化。通过该监视，能够判别检测出飞散浓度较高的浮游粒子50的情况。即，在图10(d)所示的信号Sdc的值DC(当前的直流成分的值)伴随时间经过而以保持值Dp为基准平缓地变化时，第1判别部34能够判别为是飞散浓度较高的浮游粒子50。进而，第1判别部34还能够根据其变化程度判别浮游粒子50的飞散浓度。
图11是示出第1判别部34的内部处理的框图。并且，图12是示出第1判别部34的内部处理的流程的流程图。
在第1判别部34中，计算利用值Sdc对电平值Dp进行归一化而得到的值Sdc/Dp(步骤ST21)。电平值Dp是从反向监视值保持部33输出的电平值。值Sdc是从直流交流分离部32输出的直流成分的值。峰值检测部341检测从直流交流分离部32输出的交流成分的值Sac的峰值Ak(步骤ST22)。电平比较部342进行峰值Ak和各个阈值THa的大小比较(步骤ST23)。阈值THa是阈值存储部343中预先存储的阈值。阈值THa例如是后述THa25、THa100、THa250、THa400。粒子尺寸判定部344根据值Sdc/Dp和电平比较部342的比较结果判定粒子尺寸(步骤ST24)。该判定结果作为值S34而从第1判别部34输出。并且，检测数计数部345利用峰值检测部341对峰值波形的检测次数进行计数。然后，浓度计算部346从峰值检测部341接收检测次数的值。浓度计算部346计算每单位时间的次数(产生频度)。
第3判别部36根据第2判别部35的浮游粒子50的形状判别的结果信息S35和第1判别部34的浮游粒子50的尺寸判别的结果信息S34判别浮游粒子50的类别。然后，第3判别部36输出判别结果S36。第3判别部36具有存储部36a。
图13是概略地示出由实施方式1的浮游粒子检测装置1的直流交流分离部32生成的交流成分的峰值波形与阈值THa25、THa100、THa250、THa400的关系的图。并且，图14是示出实施方式1的浮游粒子检测装置1的第3判别部36的基于浮游粒子50的形状和浮游粒子的尺寸的组合的浮游粒子50的类别判别例的图。
在图13和图14中，对判别“香烟的烟”、“PM2.5”、“PM10”、“花粉”和“屋尘”的情况进行说明。
图13是概略地示出由浮游粒子检测装置1的直流交流分离部32生成的交流成分的波形(信号Sac)与阈值THa的关系的图。在图13中示出5个峰值波形。第1峰值波形示出PM2.5。第1峰值波形的振幅A11为阈值THa25以下。即，关于第1峰值波形的振幅A11，A11≦THa25的关系成立。第2峰值波形示出PM10。第2峰值波形的振幅A12大于阈值THa25。并且，第2峰值波形的振幅A12为阈值THa100以下。即，关于第2峰值波形的振幅A12，THa25<A12≦THa100的关系成立。第3峰值波形示出屋尘或花粉。第3峰值波形的振幅A13大于阈值THa100。并且，第3峰值波形的振幅A13为阈值THa250以下。即，关于第3峰值波形的振幅A13，THa100<A13≦THa250的关系成立。第4峰值波形示出屋尘或花粉。第4峰值波形的振幅A14大于阈值THa250。并且，第4峰值波形的振幅A14为阈值THa400以下。即，关于第4峰值波形的振幅A14，THa250<A14≦THa400的关系成立。第5峰值波形示出屋尘。第5峰值波形的振幅A15大于阈值THa400。即，关于第5峰值波形的振幅A15，THa400<A15的关系成立。并且，在图13中，信号电平(纵轴)为零的位置所示的较小的波形状表示噪声。
“香烟的烟”一般具有浮游粒子直径为0.5μm以下且其飞散浓度较高这样的特征。“PM2.5”将浮游粒子直径为2.5μm以下的浮游粒子50作为对象。并且，“PM10”将浮游粒子直径为10μm以下的浮游粒子50作为对象。“花粉”具有其形状是比较接近球形的形状这样的特征。扁虱的尸骸和尘埃等“屋尘”具有其形状为球形的可能性较小而被分类成异形这样的特征。它们大致能够通过浮游粒子直径进行分类。但是，“花粉”和“屋尘”可能以相同大小进行分布。因此，“花粉”和“屋尘”需要通过大小以外的基准进行判别。关于大小以外的基准，例如需要通过它们的形状进行判别。
图14是示出浮游粒子检测装置1的第3判别部的基于浮游粒子50的形状和浮游粒子50的尺寸的组合的浮游粒子50的类别判别例的图。在图14中，值Dp是功率校正后的检测信号Sdc的保持值。THc是用于判别“香烟的烟”的阈值。An(n为整数)是信号Sac的值。并且，THa25、THa100、THa250、THa400分别是为了判别浮游粒子直径为2.5μm以下、10μm以下、25μm以下、40μm以下而使用的阈值。即，THa25是为了判别浮游粒子直径为2.5μm以下以下而使用的阈值。THa100是为了判别浮游粒子直径为10μm以下以下而使用的阈值。THa250是为了判别浮游粒子直径为25μm以下以下而使用的阈值。THa400是为了判别浮游粒子直径为40μm以下以下而使用的阈值。并且，值P是信号S24的值Sp的峰值。THp是用于针对值Sp的峰值P判别异形程度的阈值。在峰值P为阈值THp以下的情况下，将浮游粒子50判别为球形。并且，在峰值P大于阈值THp的情况下，将浮游粒子50判别为异形。根据以下2个结果(值)中的一方或双方来设定阈值THa25、THa100、THa250、THa400。第一是预先测定浮游粒子50的尺寸与信号Sac的值An(例如值Ai或值Ak)的关系而得到的结果。第二是根据浮游粒子50的尺寸和与光的散射有关的一般物理逻辑而得到的浮游粒子50的尺寸与信号Sac的值An(例如值Ai或值Ak)的关系的预测值。图14的信息例如预先存储在存储部36a中。
如图14所示，根据判别结果信息S34和判别结果信息S35，第3判别部36判别浮游粒子50是“香烟的烟”、“花粉”或“屋尘”中的哪个类别。第3判别部36输出判别结果信息S36。第3判别部36是浮游粒子50的类别判别部。判别结果信息S34是第1判别部34中的判别结果的信息。判别结果信息S35是第2判别部35中的判别结果的信息。
如上所述，在实施方式1中，浮游粒子检测装置1能够通过结果信息S35和结果信息S34的组合，判别浮游的浮游粒子50的类别。结果信息S35是浮游粒子50的形状判别的结果信息。结果信息S34是浮游粒子50的尺寸判别的结果信息。
在实施方式1中，散射光受光部20由透镜23、偏振滤波器22、散射光检测元件21构成。但是，实施方式1的发明不限于此。例如，也可以构成为省略透镜23而直接通过偏振滤波器22和散射光检测元件21检测散射光Ls。并且，偏振滤波器22和散射光检测元件21也可以是一体化的结构。
并且，在图1中，散射光受光部20构成为，相对于照射侧的光(照射激光L1)的行进方向而倾斜(例如30度左右的倾斜)地检测该方位的散射光(散射光Ls)。但是，实施方式1不限于此。散射光受光部20也可以构成为配置在任意的角度或方位。并且，也可以代替偏振滤波器22而应用偏振棱镜或平板型偏振射束分离器等能够选择特定偏振方向的光的其它光学部件，将期望的偏振方向的散射光引导至散射光检测元件21。这里，“期望的偏振方向”示出适合于判别浮游粒子50的形状的偏振方向。在实施方式1中，“期望的偏振方向”是与照射激光L1的偏振成分正交的关系的偏振成分的方向。
并且，在实施方式1中，通过会聚透镜13将照射激光L1转换成会聚光束。但是，实施方式1的发明不限于此。只要是能得到返回到激光照射部10的返回光(后方散射光Lbs)的构造即可，从会聚透镜13出射的照射激光L1也可以是会聚光束以外的光束。
并且，在实施方式1中，激光照射部10也可以构成为，在反向监视用受光元件12的前侧追加配置偏振滤波器17。图15是概略地示出在反向监视用受光元件12的前侧追加了偏振滤波器17的结构的图。偏振滤波器17仅透过入射到反向监视用受光元件12的光中的、与照射激光L1的偏振成分相同(即平行)的关系的偏振成分。照射激光L1是后方散射光Lbs的照射光。由此，在浮游粒子50为异形形状时，关于由反向监视用受光元件12接收到的后方散射光Lbs，与照射激光L1(照射光)的偏振成分正交的关系的偏振成分被截止。即，反向监视用受光元件12能够接收仅是与照射激光L1(照射光)的偏振成分相同(即平行)的关系的偏振成分的后方散射光Lbs。
散射光Ls作为后方散射光Lbs入射到反向监视用受光元件12。电平值Ak是与散射光Ls的后方散射光Lbs对应的交流成分Sac的电平值。在浮游粒子50为异形形状时，电平值Ak(k为整数)成为包含与照射激光L1的偏振成分正交的关系的偏振成分和与照射激光L1的偏振成分相同(即平行)的关系的偏振成分的值。
当前，在浮游粒子50为异形形状时，设散射光Ls的后方散射光Lbs中的与照射激光L1(照射光)的偏振成分平行的关系的偏振成分的信号为Sa。设来自异形形状的浮游粒子50的散射光Ls的后方散射光Lbs中的与照射激光L1(照射光)的偏振成分正交的关系的偏振成分的信号为Spb。在浮游粒子50为异形形状的情况下，来自入射到反向监视用受光元件12的散射光的信号Sac用Sac＝Sa+Spb表示。信号Sac是检测信号S31的交流成分的信号。
在未设置偏振滤波器的情况下，检测信号S24的归一化峰值(表示归一化后的异形程度的值P)成为Sp/(Sa+Spb)。在表示值P的式子的分母和分子中包含与照射激光L1的偏振成分正交的关系的偏振成分来进行计算。因此，表示值P的式子根据与理想的照射激光L1的偏振成分正交的关系的偏振成分和与照射激光L1的偏振成分相同的关系的偏振成分的比率而产生误差。
与此相对，在设置有偏振滤波器的情况下，检测信号S24的归一化峰值成为Sp/Sa。因此，表示值P的式子的分母是照射激光L1的偏振成分的值Sa。表示值P的式子的分子是与照射激光L1正交的关系的偏振成分的值Sp。表示值P的式子被分离成值Sa和值Sp来进行计算。因此，能够高精度地确保与理想的照射激光L1的偏振成分正交的关系的偏振成分的值Sp和与照射激光L1的偏振成分相同的关系的偏振成分的值Sa的比率。
现有(专利文献1)的浮游粒子检测装置在受光侧需要多个检测光学系统，以判别浮游粒子的形状。这些检测光学系统单独检测散射光的2个偏振成分。另一方面，以上说明的实施方式1的浮游粒子检测装置1能够实现仅一个检测偏振成分的检测光学系统的简单结构。并且，浮游粒子检测装置1利用光源侧的返回光检测浮游粒子的存在或浮游粒子的尺寸。浮游粒子检测装置1能够使用这些检测结果判别浮游粒子的类别。
在实施方式1的发明中，利用一个散射光受光部进行对浮游粒子照射激光时产生的散射光的检测，利用作为激光照射部的一部分的反向监视用受光元件进行对浮游粒子照射激光时产生的后方散射光的检测，因此，能够抑制装置结构的增加，其结果是，能够实现装置结构的简化。
并且，在实施方式1的发明中，根据对浮游粒子照射激光时产生的散射光的偏振成分的检测结果判别浮游粒子的形状，根据反向监视用受光元件的输出中的由于浮游粒子而引起的峰值波形的振幅判别浮游粒子的尺寸，并且根据峰值波形的个数或产生频度判别浮游粒子的个数或浓度，能够根据这些判别结果判别浮游粒子的种类。
实施方式2
图16是概略地示出本发明的实施方式2的浮游粒子检测装置2的结构的图。在图16中，对与图1所示的结构要素相同或对应的结构要素标注与图1中的标号相同的标号并省略其说明。与图1相同或对应的结构要素是激光照射部10、散射光受光部20、判别处理部30、发光元件控制部40和电流电压转换部14、24。激光照射部10的与图1相同或对应的结构要素是激光发光元件11、反向监视用受光元件12和会聚透镜13。散射光受光部20的与图1相同或对应的结构要素是散射光检测元件21、偏振滤波器22和透镜23。判别处理部30的与图1相同或对应的结构要素是波形校正部31、直流交流(DC/AC)分离部32、反向监视值保持部33、第1判别部34、第2判别部35和第3判别部36。
实施方式2的浮游粒子检测装置2与图1所示的实施方式1的浮游粒子检测装置1的不同之处在于具有透镜15和反射镜16。透镜15使照射激光L1成为平行光束。反射镜16反射由透镜15转换成平行光束的照射激光L1而使其返回到激光照射部10。
激光发光元件11的出射端面和反射镜16构成外部谐振系统。被检测区域51存在于外部谐振系统中。因此，通过被检测区域51内的浮游粒子50，外部共振状态变动。其结果是，反向监视用受光元件12检测波动。在实施方式2中，将利用该波动而得到的信号Sac和信号Sdc提供给第1判别部34。除了这点以外，实施方式2与实施方式1相同。
现有(专利文献1)的浮游粒子检测装置在受光侧需要多个检测光学系统，以判别浮游粒子的形状。这些检测光学系统单独检测散射光的2个偏振成分。另一方面，以上说明的实施方式2的浮游粒子检测装置2能够实现仅一个检测偏振成分的检测光学系统的简单结构。并且，浮游粒子检测装置2利用光源侧的返回光检测浮游粒子的存在或浮游粒子的尺寸。浮游粒子检测装置2能够使用这些检测结果判别浮游粒子的类别。
在实施方式2的发明中，利用一个散射光受光部进行对浮游粒子照射激光时产生的散射光的检测，利用作为激光照射部的一部分的反向监视用受光元件进行对浮游粒子照射激光时产生的后方散射光的检测，因此，能够抑制装置结构的增加，其结果是，能够实现装置结构的简化。
并且，在实施方式2的发明中，根据对浮游粒子照射激光时产生的散射光的偏振成分的检测结果判别浮游粒子的形状，根据反向监视用受光元件的输出中的由于浮游粒子而引起的峰值波形的振幅判别浮游粒子的尺寸，并且根据峰值波形的个数或产生频度判别浮游粒子的个数或浓度，能够根据这些判别结果判别浮游粒子的种类。
实施方式3
图17是概略地示出本发明的实施方式3的浮游粒子检测装置3的结构的图。在图17中，对与图1所示的结构要素相同或对应的结构要素标注与图1中的标号相同的标号并省略其说明。与图1相同或对应的结构要素是激光照射部10、散射光受光部20、判别处理部30、发光元件控制部40和电流电压转换部14、24。激光照射部10的与图1相同或对应的结构要素是激光发光元件11、反向监视用受光元件12和会聚透镜13。散射光受光部20的与图1相同或对应的结构要素是散射光检测元件21、偏振滤波器22和透镜23。判别处理部30的与图1相同或对应的结构要素是波形校正部31、直流交流(DC/AC)分离部32、反向监视值保持部33、第1判别部34、第2判别部35和第3判别部36。
实施方式3的浮游粒子检测装置3与实施方式1的浮游粒子检测装置1的不同之处在于具有容器60。容器60是收容液体或气体的透光性的容器。并且，容器60也可以是设置在流过液体或气体的流路中的透光性的容器。“容器”一般是指放入物品的器具。但是，这里，设“容器”将液体或气体限制在一定区域内来进行说明。即，“容器”限制包含浮游粒子50的液体或气体移动到由“容器”限制的区域以外的区域。被检测区域51是收容于容器60的液体中的区域。在被检测区域51中存在浮游粒子50。
并且，实施方式3的浮游粒子检测装置3也可以具有像差校正部61。像差校正部61设置在容器60的照射激光L1穿过的位置。像差校正部61对照射激光L1的像差进行校正。像差校正部61例如是透镜构造。
这里，设为包含浮游粒子50的液体进行说明。包含浮游粒子50的液体收容在容器60内。容器60的部件具有透射照射激光L1的特性。像差校正部61设置在容器60的照射激光L1的入射面的位置。像差校正部61形成立体形状。像差校正部61具有如下形状：对像差进行校正，以便照射激光L1能够在液体中以期望的品质会聚。这里，“期望的品质”意味着适合于判别作为被检査物的浮游粒子50的会聚直径或像差减少等。作为容器60，例如可以使用中空的圆柱状容器、中空的长方体形状的容器或中空的多棱柱体状的容器等。容器60的形状没有特别限定。由会聚透镜13会聚的照射激光L1在透过容器60的部件时，液体中的会聚品质劣化。该会聚品质的劣化基于容器60的厚度、容器60的折射率和液体的折射率等的影响。例如，即使容器60的形状为简单的平面，照射激光L1也受到它们的影响。像差校正部61用于防止该会聚品质的劣化。容器60的入射侧的形状(像差校正部61的形状)具有如下形状：对像差进行校正，以便能够以期望的品质会聚。作为像差校正部61，例如可以利用凸透镜状或半圆球状等形状。
如以上说明的那样，实施方式3的浮游粒子检测装置3采用不需要单独检测2个偏振成分的多个检测光学系统的简单光学结构。并且，浮游粒子检测装置3能够对容器60中的液体包含的作为检测对象物的浮游粒子50照射会聚后的照射激光L1。而且，浮游粒子检测装置3能够增大来自浮游粒子50的返回光的强度。由此，能够使返回到激光照射部10的返回光(散射光)高效地返回。因此，浮游粒子检测装置3能够较大地维持液体中的浮游粒子50的检测灵敏度。
关于上述以外的方面，实施方式3与上述实施方式1或2相同。在实施方式3中能够应用实施方式1或2中说明的各种变形。
现有(专利文献1)的浮游粒子检测装置在受光侧需要多个检测光学系统，以判别浮游粒子的形状。这些检测光学系统单独检测散射光的2个偏振成分。另一方面，以上说明的实施方式3的浮游粒子检测装置3能够实现仅一个检测偏振成分的检测光学系统的简单结构。并且，浮游粒子检测装置3利用光源侧的返回光检测浮游粒子的存在或浮游粒子的尺寸。浮游粒子检测装置3能够使用这些检测结果判别浮游粒子的类别。
在实施方式3的发明中，利用一个散射光受光部进行对浮游粒子照射激光时产生的散射光的检测，利用作为激光照射部的一部分的反向监视用受光元件进行对浮游粒子照射激光时产生的后方散射光的检测，因此，能够抑制装置结构的增加，其结果是，能够实现装置结构的简化。
并且，在实施方式3的发明中，根据对浮游粒子照射激光时产生的散射光的偏振成分的检测结果判别浮游粒子的形状，根据反向监视用受光元件的输出中的由于浮游粒子而引起的峰值波形的振幅判别浮游粒子的尺寸，并且根据峰值波形的个数或产生频度判别浮游粒子的个数或浓度，能够根据这些判别结果判别浮游粒子的种类。
另外，如上所述说明了本发明的实施方式，但是，本发明不限于这些实施方式。
标号说明
1、2、3：浮游粒子检测装置；10：激光照射部；11：激光发光元件；12：反向监视用受光元件；13：会聚透镜；14：电流电压转换部；15：透镜；16：反射镜；20：散射光受光部；21：散射光检测元件；22：偏振滤波器；23：透镜；24：电流电压转换部；30：判别处理部；31：波形校正部；32：直流交流分离部；33：反向监视值保持部；34：第1判别部；35：第2判别部；36：第3判别部；36a：存储部；40：发光元件控制部；50：浮游粒子；51：被检测区域；60：容器；61：像差校正部；L0：反向监视用激光；L1：照射激光；Ls：散射光；Lbs：后方散射光。

Claims (17)

1.一种浮游粒子检测装置，其特征在于，该浮游粒子检测装置具有：
激光照射部，其具有激光发光元件和反向监视用受光元件，该激光发光元件包含出射对存在浮游粒子的被检测区域进行照射的照射激光的前侧端面、和出射向该照射激光的行进方向的相反方向行进的反向监视用激光的后侧端面，该反向监视用受光元件配置在所述反向监视用激光入射的位置，生成与入射光的量对应的第1检测信号；
散射光受光部，其选择性地接收在照射到所述浮游粒子时产生的所述照射激光的散射光中的预定偏振成分的光，生成第2检测信号；以及
判别处理部，其根据所述第1检测信号和所述第2检测信号判别所述浮游粒子的种类，
入射到所述反向监视用受光元件的所述入射光包含所述反向监视用激光、和照射到所述浮游粒子的所述照射激光的所述散射光中的朝向所述激光照射部的后方散射光。
2.根据权利要求1所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
将由于照射到所述浮游粒子的所述照射激光的所述散射光中的朝向所述激光照射部的所述后方散射光入射到所述激光照射部的所述激光发光元件的所述前侧端面而引起的所述反向监视用激光的波动，用于所述浮游粒子的种类判别。
3.根据权利要求1或2所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
入射到所述反向监视用受光元件的所述入射光包含所述后方散射光中的入射到所述反向监视用受光元件的成分和所述后方散射光中的入射到所述激光发光元件的所述前侧端面的成分中的至少一方。
4.根据权利要求1或2所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
所述散射光受光部具有：
偏振滤波器，其仅使所述照射激光的所述散射光中的预定偏振成分的光透过；以及
散射光检测元件，其接收透过所述偏振滤波器后的偏振成分的光而生成所述第2检测信号。
5.根据权利要求1或2所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
所述照射激光的所述散射光中的预定偏振成分的光是具有与从所述激光发光元件射出的所述照射激光的偏振方向正交的偏振方向的线偏振光。
6.根据权利要求1或2所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
所述判别处理部具有第1判别部，该第1判别部根据由所述反向监视用受光元件生成的所述第1检测信号检测所述浮游粒子的尺寸和浓度中的至少一方。
7.根据权利要求6所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
所述判别处理部还具有直流交流分离部，该直流交流分离部将由所述反向监视用受光元件生成的所述第1检测信号，分离成与所述反向监视用激光对应的第1直流成分和与朝向所述激光照射部的所述后方散射光对应的交流成分，
所述第1判别部根据由所述直流交流分离部分离出的所述第1直流成分和所述交流成分，检测所述浮游粒子的尺寸和浓度中的至少一方。
8.根据权利要求6所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
所述判别处理部还具有：
波形校正部，其对由所述反向监视用受光元件生成的所述第1检测信号的波形进行校正，以便和与所述反向监视用激光对应的第1直流成分相比，增强与所述后方散射光对应的交流成分；以及
直流交流分离部，其将由所述波形校正部校正后的所述第1检测信号分离成所述第1直流成分和所述交流成分，
所述第1判别部根据由所述直流交流分离部分离出的所述第1直流成分和所述交流成分，检测所述浮游粒子的尺寸和浓度中的至少一方。
9.根据权利要求7所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
所述判别处理部还具有反向监视值保持部，该反向监视值保持部在预定的时点保持所述第1直流成分作为第2直流成分。
10.根据权利要求9所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
所述浮游粒子检测装置还具有发光元件控制部，该发光元件控制部根据由所述反向监视值保持部保持的所述第2直流成分控制所述激光发光元件的驱动。
11.根据权利要求9所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
所述第1判别部根据由所述反向监视值保持部保持的所述第2直流成分与由所述直流交流分离部分离出的当前的所述第1直流成分的比较结果，进行所述浮游粒子的判别。
12.根据权利要求1或2所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
所述判别处理部包含第2判别部，该第2判别部根据由所述散射光受光部生成的所述第2检测信号判别所述浮游粒子的形状。
13.根据权利要求6所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
所述判别处理部包含：
第2判别部，其根据由所述散射光受光部生成的所述第2检测信号判别所述浮游粒子的形状；以及
第3判别部，其根据从所述第1判别部得到的所述浮游粒子的尺寸和浓度中的至少一方以及从所述第2判别部得到的所述浮游粒子的形状，判别所述浮游粒子的种类。
14.根据权利要求1或2所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
所述浮游粒子检测装置还具有光反射部件，该光反射部件将所述照射激光中的穿过所述被检测区域行进的激光的行进方向改变成朝向所述激光发光元件的方向。
15.根据权利要求1或2所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
存在所述浮游粒子的所述被检测区域是气体中的区域。
16.根据权利要求1或2所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
所述浮游粒子检测装置还具有收容液体的透光性的容器，
存在所述浮游粒子的所述被检测区域是收容于所述容器的所述液体中的区域。
17.根据权利要求16所述的浮游粒子检测装置，其特征在于，
所述容器在所述照射激光穿过的位置具有用于校正所述照射激光的像差的像差校正部。
CN201580018544.3A 2014-04-08 2015-02-19 浮游粒子检测装置 Active CN106164643B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-079279 2014-04-08
JP2014079279 2014-04-08
PCT/JP2015/054520 WO2015156037A1 (ja) 2014-04-08 2015-02-19 浮遊粒子検出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106164643A CN106164643A (zh) 2016-11-23
CN106164643B true CN106164643B (zh) 2019-07-12

Family

ID=54287618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580018544.3A Active CN106164643B (zh) 2014-04-08 2015-02-19 浮游粒子检测装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9958376B2 (zh)
EP (1) EP3130909B1 (zh)
JP (1) JP6207722B2 (zh)
CN (1) CN106164643B (zh)
WO (1) WO2015156037A1 (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6560138B2 (ja) * 2016-02-09 2019-08-14 東芝メモリ株式会社 粒子計測装置
CA3066748A1 (en) * 2017-06-09 2018-12-13 Carrier Corporation Chamberless smoke detector with indoor air quality detection and monitoring
EP3695202B1 (en) * 2017-10-09 2022-08-17 Koninklijke Philips N.V. Particle or pollen sensor and sensing method
CN110070691A (zh) * 2018-01-24 2019-07-30 上海云杉信息科技有限公司 一种烟雾报警方法及系统、存储介质及终端
KR102321560B1 (ko) * 2018-02-27 2021-11-03 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤 입자 검출 센서
JP7113375B2 (ja) * 2018-07-11 2022-08-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 表示装置、画像処理装置及び制御方法
JP6764455B2 (ja) * 2018-11-07 2020-09-30 新日本空調株式会社 粒子検知装置及び粒子検知方法
WO2020175070A1 (ja) * 2019-02-26 2020-09-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 散乱体測定方法及び散乱体測定装置
CN110082268B (zh) * 2019-04-25 2022-06-14 国家能源投资集团有限责任公司 冷却塔测雾系统
KR102103333B1 (ko) * 2019-12-03 2020-04-22 주식회사 다산에스엠 광산란 방식 미세먼지 측정시스템
JP2023529813A (ja) * 2020-06-09 2023-07-12 パーティクル・メージャーリング・システムズ・インコーポレーテッド 散乱光と入射光との組み合わせによる粒子検出
CN112730334B (zh) * 2020-12-23 2024-03-22 之江实验室 基于电偶极旋转散射光探测的纳米微粒识别装置和方法
JPWO2022215260A1 (zh) * 2021-04-09 2022-10-13
WO2023053239A1 (ja) * 2021-09-29 2023-04-06 日本電気株式会社 材質推定装置、材質推定システム及び材質推定方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3915572A (en) * 1974-02-27 1975-10-28 Nasa Combined dual scatter, local oscillator laser doppler velocimeter
US3966324A (en) * 1973-04-18 1976-06-29 Bbc Brown Boveri & Company Limited Laser doppler anemometer
US4026655A (en) * 1976-05-27 1977-05-31 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Pseudo-backscatter laser doppler velocimeter employing antiparallel-reflector in the forward direction
US4359640A (en) * 1979-07-18 1982-11-16 Aero-Geophysical, Inc. Clear air turbulence detection
US5192870A (en) * 1992-01-14 1993-03-09 International Business Machines Corporation Optical submicron aerosol particle detector
JP2006138727A (ja) * 2004-11-11 2006-06-01 Kyoto Univ 粒子分析装置
JP3850418B2 (ja) * 2004-03-26 2006-11-29 神栄株式会社 花粉センサ
JP2008241361A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 浮遊粒子状物質測定装置
CN102159934A (zh) * 2008-09-26 2011-08-17 株式会社堀场制作所 颗粒物性测量装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3723007A (en) * 1971-01-22 1973-03-27 Avco Corp Remote quantitative analysis of materials
NL8601000A (nl) * 1986-04-21 1987-11-16 Jan Greve T H Twente Afdeling Het gebruik van gepolariseerd licht in stromingscytometrie.
JPH046436A (ja) * 1990-04-25 1992-01-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd レーザーによる微粒子径計測方法およびその装置
JP2669290B2 (ja) 1993-02-19 1997-10-27 株式会社島津製作所 粒度分布測定装置
JPH0783819A (ja) 1993-07-20 1995-03-31 Canon Inc 粒子測定装置
JP3702591B2 (ja) 1997-07-29 2005-10-05 株式会社島津製作所 粒度分布測定データの表示装置およびレーザ回折／散乱法に基づく粒度分布測定装置の表示装置
JP3927780B2 (ja) 2001-07-18 2007-06-13 株式会社ルネサステクノロジ 回路基板の製造方法
US7495774B2 (en) * 2002-03-01 2009-02-24 Michigan Aerospace Corporation Optical air data system
US8072584B2 (en) * 2002-08-02 2011-12-06 Ophir Corporation Optical air data systems and methods
US20080218738A1 (en) * 2004-04-10 2008-09-11 Michael Trainer Methods and apparatus for determining particle characteristics by measuring scattered light
WO2008140816A1 (en) 2007-05-12 2008-11-20 Unger Roger L Compact, low cost particle sensor

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3966324A (en) * 1973-04-18 1976-06-29 Bbc Brown Boveri & Company Limited Laser doppler anemometer
US3915572A (en) * 1974-02-27 1975-10-28 Nasa Combined dual scatter, local oscillator laser doppler velocimeter
US4026655A (en) * 1976-05-27 1977-05-31 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Pseudo-backscatter laser doppler velocimeter employing antiparallel-reflector in the forward direction
US4359640A (en) * 1979-07-18 1982-11-16 Aero-Geophysical, Inc. Clear air turbulence detection
US5192870A (en) * 1992-01-14 1993-03-09 International Business Machines Corporation Optical submicron aerosol particle detector
JP3850418B2 (ja) * 2004-03-26 2006-11-29 神栄株式会社 花粉センサ
JP2006138727A (ja) * 2004-11-11 2006-06-01 Kyoto Univ 粒子分析装置
JP2008241361A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 浮遊粒子状物質測定装置
CN102159934A (zh) * 2008-09-26 2011-08-17 株式会社堀场制作所 颗粒物性测量装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Method for small particle detection by laser;Kalju Meigas;《OPTICAL ENGINEERING》;19980930;第37卷(第9期);第2587-2591页

Also Published As

Publication number Publication date
CN106164643A (zh) 2016-11-23
EP3130909A4 (en) 2017-12-27
US9958376B2 (en) 2018-05-01
JPWO2015156037A1 (ja) 2017-04-13
WO2015156037A1 (ja) 2015-10-15
JP6207722B2 (ja) 2017-10-04
EP3130909A1 (en) 2017-02-15
EP3130909B1 (en) 2021-07-14
US20170038290A1 (en) 2017-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106164643B (zh) 浮游粒子检测装置
JP6820425B2 (ja) 粒子密度検出のためのレーザセンサモジュール
US9857287B2 (en) Particulate sensor device
CN104089855B (zh) 一种偏振光散射测量颗粒物的方法及装置
DK2706515T3 (en) Apparatus and method for detecting light scattering signals
US9989479B1 (en) System and method to determine depth for optical wafer inspection
US6519033B1 (en) Identification of particles in fluid
KR20230156814A (ko) 입자 측정을 위한 시스템 및 방법
BR112019011447A2 (pt) módulo sensor a laser, dispositivo de comunicação móvel, método de detecção de partícula, e produto de programa de computador
KR102392601B1 (ko) 먼지 센서
US20220252497A1 (en) Method and system for measuring refractive index of particle sample by using polarization difference of scattered light distribution
US10429293B2 (en) Cell analysis apparatus using plurality of lasers
US20100208263A1 (en) System and method for distinguishing particles in a transient fluid
KR20190128068A (ko) 오프셋 빔을 통한 입자 검출을 위한 레이저 센서 모듈
CN106680186B (zh) 一种流式细胞仪多类型散射光探测系统
US10408733B2 (en) Crystalline particle detection
US11460711B2 (en) Backscatter reductant anamorphic beam sampler
CN109596488A (zh) 一种新型的激光pm2.5粉尘传感器
US20170248795A1 (en) Backscatter reductant anamorphic beam sampler
JP5717136B2 (ja) 粒子測定装置
TW201621295A (zh) 顆粒計數器
JP2021536016A (ja) 液体カラム内の物体からの光収集
Dyatlov et al. The scanning flow cytometer modified for measurement of two-dimensional light-scattering pattern of individual particles
WO2003014708A1 (en) Identification of particles in fluid
CN106500891A (zh) 玻璃表面应力检测装置以及用于其的检测棱镜

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant