JP2005077251A - Method and apparatus for visualizing fine particles by laser beam - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To hold the uniform intensity of light within a visualizing space without irregularity and to certainly visualize fine particles even if a cutoff substance is present in the visualizing space. <P>SOLUTION: This visualizing apparatus is constituted of a laser beam oscillator 2, the visualizing space 4 substantially surrounded by a plurality of fixed reflecting mirrors 3 arranged in a peripheral direction and a polygon mirror 6 for allowing a laser beam, which is projected from the laser beam oscillator 2, to be incident into the visualizing space 4. The laser beam is allowed to be incident into the visualizing space 4 by operating the polygon mirror 6 while continuously changing an incident angle and the multiple reflection of the laser beam allowed to be incident into the visualizing space 4 is repeated in the visualizing space 4 by a plurality of fixed reflecting mirrors 3 to visualize fine particles present in the visualizing space 4. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、空中に浮遊する各種微粒子をレーザー光により可視化するための方法および装置に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for visualizing various fine particles suspended in the air with a laser beam.

特に半導体産業の分野では、クリーンルーム内の空気中に存在する微粒子が諸々のトラブルの原因となっている。また、日常の身の回りにおいても、自動車や工場などから日々膨大な量の様々な物質の微粒子が大気中に排出されており、これらの微粒子が人体の健康に悪影響を及ぼしている。   Particularly in the field of the semiconductor industry, fine particles present in the air in a clean room cause various troubles. In daily life, a huge amount of various fine particles are discharged into the atmosphere every day from automobiles and factories, and these fine particles have an adverse effect on human health.

これらのことから、近年、空気中に浮遊する微粒子の管理の必要性が認識されるようになりつつあり、その方法としてレーザー光をシート化して微粒子を可視化する方法が種々提案されている。   For these reasons, in recent years, the necessity of managing fine particles floating in the air has been recognized, and various methods for visualizing fine particles by forming a laser beam into a sheet have been proposed.

例えば、下記特許文献1には、図3(A)に示されるように、レーザー光20をシリンドリカルレンズと呼ばれる半円柱レンズ22に通すことにより扇状のシート光21に変換する方法が開示されている。また、図3(B)に示されるように、レーザー光20を、振動ミラー又はガルバノミラー23と呼ばれる、所定の角度範囲で振動するミラーによりレーザー光をシート光21に変換する方法も知られている。また、下記特許文献2では、図3(C)に示されるように、レーザー光20を正多角柱形状のポリゴンミラー24に照射し、これを回転させて光の膜を形成することによりシート化する方法が開示されている。   For example, Patent Document 1 below discloses a method of converting a laser beam 20 into a fan-shaped sheet beam 21 by passing the laser beam 20 through a semi-cylindrical lens 22 called a cylindrical lens, as shown in FIG. . Further, as shown in FIG. 3B, there is also known a method for converting laser light 20 into sheet light 21 by using a mirror called a vibrating mirror or galvano mirror 23 that vibrates in a predetermined angle range. Yes. Further, in Patent Document 2 shown below, as shown in FIG. 3C, a laser beam 20 is irradiated onto a polygonal mirror 24 having a regular polygonal column shape, and rotated to form a light film, thereby forming a sheet. A method is disclosed.

しかしながら、前記特許文献1に記載される方法の場合には、1本のレーザー光を扇状のシート光に拡散させているため、投影距離に逆比例してエネルギーが減衰し、同じ大きさの微粒子が浮遊している場合であってもその浮遊場所によっては可視化した微粒子の見え方、すなわち検出の感度に違いが生じて好ましくないなどの問題があった。   However, in the case of the method described in Patent Document 1, since one laser beam is diffused into a fan-shaped sheet beam, energy is attenuated in inverse proportion to the projection distance, and the same size fine particles Even when the liquid is floating, there is a problem that depending on the floating position, the appearance of the visualized fine particles, that is, the detection sensitivity is different, which is not preferable.

また、前記特許文献2に記載される方法の場合には、1本のレーザー光を光学的に走査(または回転)させて扇状のシート光を形成しているため、シート角度を大きく取ることが可能となるが、求めるシート角度に応じて角数の異なる正多角形のミラーが必要となる問題があるとともに、シート角度を大きく取ると、ミラーから離れるに連れて極端に光強度が低下するなどの問題があった。また、シート光の個々の位置で時間の同時性がなくなるため、観察対象の微粒子の動きがシート光と垂直方向の動きを持つ場合に、レーザー光の位相によっては検出できない微粒子(レーザー光に当たらずにレーザー光を散乱しないで通過する微粒子)が存在するといった問題があった。   In the case of the method described in Patent Document 2, since a fan-shaped sheet light is formed by optically scanning (or rotating) one laser beam, the sheet angle can be increased. Although it is possible, there is a problem that a regular polygon mirror having a different number of angles according to the desired sheet angle is required, and if the sheet angle is increased, the light intensity decreases extremely as the distance from the mirror increases. There was a problem. In addition, since there is no time simultaneity at each position of the sheet light, if the movement of the observation target particle has a movement perpendicular to the sheet light, it cannot be detected depending on the phase of the laser beam (if it hits the laser beam) In other words, there is a problem that fine particles that pass through without scattering laser light exist.

上述の問題点に鑑み、下記特許文献3では、図4に示されるように、光源30、ビームエクスパンダ31、ガイドミラー32、多重反射ミラー33A、33Bビームトラップ34、アナログ微分カメラ35、表示装置36を含んで構成され、光源30から出力されたレーザー光がビームエクスパンダ31、ガイドミラー32を介して多重反射ミラー33A、33B間で多重反射させることによりシート光を形成する方法が開示されている。
特開昭61−29729号公報 特開平4−307346号公報 特開平11−153535号公報
In view of the above problems, in Patent Document 3 below, as shown in FIG. 4, a light source 30, a beam expander 31, a guide mirror 32, multiple reflection mirrors 33A and 33B, a beam trap 34, an analog differential camera 35, and a display device 36, and a method of forming sheet light by multiple reflection of the laser light output from the light source 30 between the multiple reflection mirrors 33A and 33B via the beam expander 31 and the guide mirror 32 is disclosed. Yes.
JP 61-29729 A JP-A-4-307346 JP-A-11-153535

上記特許文献3によれば、離間して平行配置された多重反射ミラー間において反射を繰り返すことによりレーザー光がシート化されるため、ミラーの反射率が高ければ光強度の減衰が少なく、入射したレーザー光の光強度に近いシート光が得られるようになると記載されている。   According to Patent Document 3, laser light is formed into a sheet by repeating reflection between multiple parallel reflection mirrors that are spaced apart in parallel. Therefore, if the reflectivity of the mirror is high, the light intensity is less attenuated and incident. It is described that sheet light close to the light intensity of laser light can be obtained.

しかしながら、上記特許文献3による多重反射によるシート化方法であっても下記のような問題があった。
(1)レーザー光の断面強度分布がガウス分布であり、このガウス分布を持ったビーム断面がそのまま多重反射を繰り返すため、シートの光強度は縞状となってしまう。
(2)レーザー光は完全な平行光ではなく、距離を進むにつれ広がりを見せ光強度が減衰するため、平行ミラー入射点付近と平行ミラーの放出付近ではシートの光強度が異なる。これを解決するため同文献ではエキスパンドレンズを用いているようにしているが、このエキスパンドレンズはビームをある1点に絞る役割をするものであり、レーザービームを限りなく平行にすることは難しく、シートの光強度分布を均一にすることはやはり困難である。
(3)1本のレーザー光を1方向に多重反射させるため可視化空間内にレーザー光の遮断物が存在する場合、レーザー光が前記遮断物で遮断されてしまうため、それ以降はシート光が形成されなくなってしまう。
(4)粒子の形状は球形とは限らないため、ある一方向からの光の照射では、粒子の向きによっては散乱光を得難い場合がある。
(5)平行ミラーから抜け出したレーザー光をビームトラップにて捕捉するレーザー光の終端処理が必要となる。
However, even the sheeting method using multiple reflection according to Patent Document 3 has the following problems.
(1) The cross-sectional intensity distribution of the laser beam is a Gaussian distribution, and the beam cross-section having this Gaussian distribution repeats multiple reflections as it is, so that the light intensity of the sheet becomes striped.
(2) The laser light is not completely parallel light, but spreads as the distance advances and the light intensity attenuates. Therefore, the light intensity of the sheet is different between the vicinity of the parallel mirror incident point and the emission of the parallel mirror. In order to solve this, in the same document, an expanding lens is used, but this expanding lens serves to narrow the beam to a certain point, and it is difficult to make the laser beam infinitely parallel. It is still difficult to make the light intensity distribution of the sheet uniform.
(3) In order to make multiple reflections of one laser beam in one direction, if there is a laser beam blocking object in the visualization space, the laser beam will be blocked by the blocking object. It will not be done.
(4) Since the shape of the particle is not necessarily spherical, it may be difficult to obtain scattered light depending on the direction of the particle when irradiated with light from a certain direction.
(5) It is necessary to terminate the laser beam by capturing the laser beam that has escaped from the parallel mirror with a beam trap.

そこで本発明の主たる課題は、可視化空間内において、ムラがなく高いレベルで均一な光強度を保つことが可能であるとともに、可視化空間内に遮断物が存在する場合であっても微粒子を確実に可視化できる等の利点を有するレーザー光による可視化方法および装置を提供することにある。   Therefore, the main problem of the present invention is that it is possible to maintain a uniform light intensity at a high level without unevenness in the visualization space, and to ensure that the fine particles can be obtained even when a blocking object exists in the visualization space. An object of the present invention is to provide a laser beam visualization method and apparatus having advantages such as visualization.

前記課題を解決するために請求項1に係る本発明として、周方向に配設された固定反射ミラーにより実質的に周囲が包囲された可視化空間を形成し、レーザー光発振器から照射されたレーザー光を可動反射ミラーにより前記可視化空間内へ連続的に入射角を変化させつつ入射させ、かつ前記可視化空間内に入射されたレーザー光が可視化空間内において前記固定反射ミラーにより多重反射を繰り返すことにより、可視化空間内に存在する微粒子を可視化することを特徴とするレーザー光による微粒子の可視化方法が提供される。   In order to solve the above-mentioned problem, as the present invention according to claim 1, a laser beam irradiated from a laser oscillator is formed by forming a visualization space substantially surrounded by a fixed reflecting mirror arranged in the circumferential direction. Is incident on the visualization space while continuously changing the incident angle by the movable reflection mirror, and the laser beam incident on the visualization space is repeatedly reflected by the fixed reflection mirror in the visualization space, There is provided a method for visualizing fine particles by laser light, characterized by visualizing fine particles present in a visualization space.

請求項2に係る本発明として、レーザー光発振器と、周方向に配設された固定反射ミラーにより実質的に周囲が包囲された可視化空間と、前記レーザー発振器より投射されるレーザー光を反射により前記可視化空間内へ入射させる可動反射ミラーとから構成され、前記可動反射ミラーを作動させてレーザー光を前記可視化空間内へ連続的に入射角を変化させつつ入射させ、かつ前記可視化空間内に入射されたレーザー光が可視化空間内において前記固定反射ミラーにより多重反射を繰り返すことにより、可視化空間内に存在する微粒子を可視化することを特徴とするレーザー光による微粒子の可視化装置が提供される。   As a second aspect of the present invention, the laser light oscillator, a visualization space substantially surrounded by a fixed reflecting mirror disposed in the circumferential direction, and the laser light projected from the laser oscillator are reflected by the reflection. The movable reflecting mirror is made to enter the visualization space, and the movable reflecting mirror is operated to cause the laser light to enter the visualization space while changing the incident angle continuously, and to enter the visualization space. The laser beam visualizing device is characterized in that the laser beam is visualized by repeating multiple reflections by the fixed reflecting mirror in the visualization space, thereby visualizing the particles present in the visualization space.

上記請求項1、2記載の発明によれば、可動反射ミラーにより、固定反射ミラーにより周囲が包囲された可視化空間内へ連続的に入射角を変化させつつレーザー光を入射させ、レーザー光が前記可視化空間内において前記固定反射ミラーにより多重反射を繰り返すことにより、前記可視化空間内に存在する微粒子を可視化するようにした。したがって、可動反射ミラーのスキャンによるシート形成により、ガウス分布を持ったビーム断面の光強度分布が均一化されるとともに、固定反射ミラーにより周囲が囲まれた可視化空間内においては、レーザー光があらゆる方向への多重反射を繰り返すようになるため、可視化空間内はほぼ均一な光強度を保つことが可能となる。   According to the first and second aspects of the present invention, the laser beam is incident on the movable reflection mirror while continuously changing the incident angle into the visualization space surrounded by the fixed reflection mirror. By repeating multiple reflections by the fixed reflecting mirror in the visualization space, the fine particles existing in the visualization space are visualized. Therefore, by forming a sheet by scanning the movable reflecting mirror, the light intensity distribution of the beam cross section with a Gaussian distribution is made uniform, and in the visualization space surrounded by the fixed reflecting mirror, the laser beam can travel in all directions. Since the multiple reflection is repeated, it is possible to maintain a substantially uniform light intensity in the visualization space.

また、可動反射ミラーにより常にレーザー光の方向が変化し、かつ可視化空間内でもレーザー光は多重反射によりあらゆる方向に変化しているため、可視化空間内に遮断物が存在する場合でもレーザー光が遮断されることがない。この事は、遮断物が存在する可視化モデルに対して非常に有効な方法となる。   In addition, the direction of the laser beam is always changed by the movable reflection mirror, and the laser beam is changed in all directions due to multiple reflections even in the visualization space, so that the laser beam is blocked even when there is an obstruction in the visualization space. It will not be done. This is a very effective method for a visualization model in which an obstruction exists.

さらに、可視化空間内で常にレーザー光の方向が変化しているため、球形とは限らない粒子に対しても、その向きに拘わらず散乱光を得られるようになる。   Furthermore, since the direction of the laser beam is constantly changing in the visualization space, scattered light can be obtained regardless of the direction of particles that are not necessarily spherical.

また、可視化空間内でレーザー光は減衰するまで多重反射を繰り返すため、レーザー光の終端処理を必要としなくなる。   In addition, since the laser light repeats multiple reflections in the visualization space until it attenuates, it is not necessary to terminate the laser light.

次いで、請求項3に係る本発明として、前記可動反射ミラーはポリゴンミラーとされ、このポリゴンミラーの回転により、レーザー光の可視化空間内への入射角を連続的に変化させるようにしてある請求項2記載のレーザー光による微粒子の可視化装置が提供される。   Next, as a third aspect of the present invention, the movable reflection mirror is a polygon mirror, and the rotation angle of the polygon mirror continuously changes the incident angle of the laser beam into the visualization space. An apparatus for visualizing fine particles by the laser beam described in 2 is provided.

請求項4に係る本発明として、前記可動反射ミラーは振動ミラーとされ、この振動ミラーの揺動により、レーザー光の可視化空間内への入射角を連続的に変化させるようにしてある請求項2記載のレーザー光による微粒子の可視化装置が提供される。   According to a fourth aspect of the present invention, the movable reflecting mirror is a vibrating mirror, and the incident angle of the laser beam into the visualization space is continuously changed by the swinging of the vibrating mirror. An apparatus for visualizing fine particles by the described laser beam is provided.

請求項5に係る本発明として、前記可視化空間は、2対平行で配置された4面の固定反射ミラーにより実質的に周囲が包囲される請求項2〜4いずれかに記載のレーザー光による微粒子の可視化装置が提供される。   As a fifth aspect of the present invention, the visualization space is substantially surrounded by four fixed reflecting mirrors arranged in two pairs in parallel. The fine particles by laser light according to any one of claims 2 to 4 A visualization device is provided.

請求項6に係る本発明として、前記可視化空間は、多角形状に配設された5面以上の固定反射ミラーにより実質的に周囲が包囲される請求項2〜4いずれかに記載のレーザー光による微粒子の可視化装置が提供される。   According to a sixth aspect of the present invention, the visualization space is substantially surrounded by a laser beam according to any one of the second to fourth aspects, wherein the periphery of the visualization space is substantially surrounded by five or more fixed reflecting mirrors arranged in a polygonal shape. A microparticle visualization device is provided.

以上詳説のとおり本発明によれば、可視化空間内において、ムラがなく高いレベルで均一な光強度を保つことが可能になるとともに、可視化空間内に遮断物が存在する場合であっても微粒子を確実に可視化できるようになる。   As described above, according to the present invention, in the visualization space, it is possible to maintain a uniform light intensity at a high level without unevenness, and fine particles can be obtained even in the case where an obstruction exists in the visualization space. It will be possible to visualize reliably.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。図1は本発明の第1形態例に係る微粒子の可視化装置1Aの正面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a fine particle visualization apparatus 1A according to a first embodiment of the present invention.

前記可視化装置1Aは、図1に示されるように、レーザー光発振器2と、2対平行で配置された4面の固定反射ミラー3,3…により実質的に周囲が包囲され、略矩形状の可視化空間4と、前記レーザー光発振器2より投射されるレーザー光5を反射により前記可視化空間4内へ入射させるポリゴンミラー6とから構成されている。   As shown in FIG. 1, the visualization device 1 </ b> A is substantially surrounded by a laser light oscillator 2 and four fixed reflecting mirrors 3, 3. The visualization space 4 and a polygon mirror 6 that causes the laser beam 5 projected from the laser beam oscillator 2 to enter the visualization space 4 by reflection.

前記レーザー光発振器2は、可視化レーザーとして使用される各種のレーザー光を使用することができるが、それらの中でもアルゴンレーザー光が好適とされる。アルゴンレーザー光は、500nm近傍に複数の波長成分を有している。具体的には、488nmと514nmに波長成分の大きなピークを有する。それ以外には457.9nm、465.8nm、476/472.7nm、496.5nm、501nmに小さなピークを有する。特に、アルゴンレーザ発振器から出力されるレーザー光は、エネルギー密度が高いため、微粒子によって生じた散乱光の強度も大きく、撮影の感度を高めることができる。   The laser beam oscillator 2 can use various laser beams used as a visualization laser, and among them, an argon laser beam is preferable. Argon laser light has a plurality of wavelength components in the vicinity of 500 nm. Specifically, it has large peaks of wavelength components at 488 nm and 514 nm. Other than that, it has small peaks at 457.9 nm, 465.8 nm, 476 / 472.7 nm, 496.5 nm, and 501 nm. In particular, since the laser light output from the argon laser oscillator has a high energy density, the intensity of the scattered light generated by the fine particles is large, and the imaging sensitivity can be increased.

前記可視化空間4は、図示例では2対平行で配置された4面の固定反射ミラー3,3…により矩形状の可視化空間を形成したが、本発明に係る可視化空間4は、周方向に配設された固定反射ミラーにより実質的に周囲が包囲された空間となっておれば良く、固定反射ミラー3,3…の配置態様については特に限定はない。たとえば、図2に示される第2形態例のように、可視化空間4を六角形状の空間としても良いし、或いはそれ以上の多角形状の空間としてもよい。また、前記固定反射ミラー3は平面ミラーが入手の容易さから望ましいが、曲面ミラーを使用することでもよい。可視化空間はレーザー光の入射口4a以外の部位が完全に周方向に封鎖されていることが望ましいが、図1に示されるように、レーザー発振器2からポリゴンミラー6に至るレーザー光通路を確保するために一部(4b)が開放されていてもよい。すなわち、本効果に係る多重反射に影響を及ぼさない程度であれば若干の開口が形成されていてもよい。   In the illustrated example, the visualization space 4 has a rectangular visualization space formed by four fixed reflecting mirrors 3, 3... Arranged in parallel with each other, but the visualization space 4 according to the present invention is arranged in the circumferential direction. It is sufficient that the space is substantially surrounded by the fixed reflection mirror provided, and the arrangement of the fixed reflection mirrors 3, 3,. For example, as in the second embodiment shown in FIG. 2, the visualization space 4 may be a hexagonal space, or may be a polygonal space larger than that. The fixed reflection mirror 3 is preferably a plane mirror because it is easily available, but a curved mirror may be used. In the visualization space, it is desirable that the part other than the laser light entrance 4a is completely blocked in the circumferential direction, but as shown in FIG. 1, a laser light path from the laser oscillator 2 to the polygon mirror 6 is secured. Therefore, a part (4b) may be opened. That is, a slight opening may be formed as long as it does not affect the multiple reflection according to this effect.

前記固定反射ミラー3としては、各種ミラーが存在するが、高屈折率と低屈折率の誘導体薄膜を交互に数層から数十層重ねた反射膜を有する誘導体多層膜ミラーを用いるのが望ましい。この種のミラーは、誘導体を利用しているため、分光反射率を自由に選定でき、特定の波長の光に対して100%に近い反射率を持たせることができる。図5は、本実施形態で使用した誘導体多層膜ミラー3の反射特性を示す図である。同図において、横軸は反射光の波長を、縦軸は反射損失をそれぞれ示している。同図に示すように、誘電体多層膜ミラー3は、約450nm〜540nmの波長領域の光に対する反射損失がほとんどなく、全反射に近い状態で入射光を反射することができる。上述したように、光源としてのアルゴンレーザーから出力されるレーザー光の波長は、約450nm〜520nmの範囲に含まれており、誘電体多層膜ミラー3によってほぼ全反射させることができる。したがって、誘電体多層膜ミラー3間を多重反射させた場合であっても、レーザー光の減衰の程度を最小限に抑えることができる。   As the fixed reflection mirror 3, various mirrors exist, and it is desirable to use a dielectric multilayer mirror having a reflection film in which several thin films of high refractive index and low refractive index are alternately stacked. Since this type of mirror uses a derivative, the spectral reflectance can be freely selected, and the reflectance close to 100% can be given to light of a specific wavelength. FIG. 5 is a diagram showing the reflection characteristics of the dielectric multilayer mirror 3 used in this embodiment. In the figure, the horizontal axis indicates the wavelength of the reflected light, and the vertical axis indicates the reflection loss. As shown in the figure, the dielectric multilayer mirror 3 has almost no reflection loss for light in the wavelength region of about 450 nm to 540 nm, and can reflect incident light in a state close to total reflection. As described above, the wavelength of the laser beam output from the argon laser as the light source is included in the range of about 450 nm to 520 nm and can be almost totally reflected by the dielectric multilayer mirror 3. Accordingly, even when multiple reflections are made between the dielectric multilayer mirrors 3, the degree of attenuation of the laser light can be minimized.

前記固定反射ミラー3の組立ては、例えば図1に示されるように、四枚の枠板7A〜7Dにより略方形状の外枠7を構成し、これら各枠板7,7…の内面側に固定ボルト8,8により各固定反射ミラー3,3…を固定配置することにより実質的に周囲が包囲された可視化空間を形成するようにする。また、外枠7の外側であってその隣接位置にレーザー光発振器2を配置するとともに、外枠7の他方側下部の隅部に固定反射ミラー3,3によって封鎖されていない開口4aを設けるとともに、この開口部4aに隣接した外側にポリゴンミラー6を配設するようにする。前記固定反射ミラー3,3…によって包囲された可視化空間4には、前記レーザー光発振器2からポリゴンミラー6に至るレーザー光5の通路を確保するための開口4bが形成され、前記レーザー発振器2から照射されたレーザー光が前記開口4bを通りポリゴンミラー6に投射され、このポリゴンミラー6によりレーザー光5を反射させて可視化空間4内へ入射させるようにする。   As shown in FIG. 1, for example, the fixed reflecting mirror 3 is assembled by forming a substantially rectangular outer frame 7 by four frame plates 7A to 7D, on the inner surface side of each of the frame plates 7, 7. The fixed reflecting mirrors 3, 3... Are fixedly arranged by the fixing bolts 8, 8, thereby forming a visualization space substantially surrounded by the surroundings. In addition, the laser oscillator 2 is disposed outside the outer frame 7 at an adjacent position, and an opening 4a that is not sealed by the fixed reflecting mirrors 3 and 3 is provided at the corner of the lower portion on the other side of the outer frame 7. The polygon mirror 6 is disposed outside the opening 4a. In the visualization space 4 surrounded by the fixed reflecting mirrors 3, 3..., An opening 4 b for securing a path of the laser beam 5 from the laser beam oscillator 2 to the polygon mirror 6 is formed. The irradiated laser light is projected onto the polygon mirror 6 through the opening 4 b, and the laser light 5 is reflected by the polygon mirror 6 so as to enter the visualization space 4.

前記ポリゴンミラー6は、正多角形状の、図示の例では正六角形のミラーであり、モーター等の駆動力により回転するようになっている。したがって、前記レーザー発振器2より投射されたレーザー光5は、ポリゴンミラー6の回転により連続的に入射角を変化させつつ可視化空間4内に入射され、可視化空間4内においては前記固定反射ミラー3、3…により、複雑にかつ一定の方向性を持たずあらゆる方向への多重反射が繰り返されることとなる。これにより、可視化空間4内はほぼ均一な光強度となり、可視化空間4内に存在する微粒子が顕著に可視化されるようになる。   The polygon mirror 6 is a regular polygonal mirror, which is a regular hexagonal mirror in the illustrated example, and is rotated by a driving force of a motor or the like. Therefore, the laser beam 5 projected from the laser oscillator 2 is incident on the visualization space 4 while continuously changing the incident angle by the rotation of the polygon mirror 6, and in the visualization space 4, the fixed reflection mirror 3, By 3 ..., multiple reflections in all directions are repeated without complicated and fixed directivity. Thereby, the visualization space 4 has a substantially uniform light intensity, and the fine particles existing in the visualization space 4 are remarkably visualized.

なお、図示しないが前記可視化空間4を撮影する場合には、カメラ等の撮影手段と、ビデオデッキ等の映像記録装置を別途配設するようにする。この撮影手段としては、通常の撮影カメラを使用できることはもちろんであるが、アナログ微分カメラを使用すればより好適となる。撮影手段から出力される信号を微分する微分処理手段をさらに備えることにより、微粒子によって散乱される周波数成分の高い映像信号が微分強調されるため、可視化の感度をさらに上げることができる。また、上述した撮影手段はアバランシェ増倍動作型撮像管とすることが好ましい。アバランシェ増倍動作型撮像管は、アバランシェ効果によってゲインが高くダイナミックレンジが広いため、微細で輝度変化の少ない被写体の撮影に適しており、高感度で微粒子の可視化を行うことができる。特に、上述した微分処理手段と組み合わせることにより、出力振幅の飽和がなくなって撮像管のダイナミックレンジを100%利用することが可能となり、微粒子の可視化に有利なS/N特性が得られるようになる。   Although not shown, when the visualization space 4 is photographed, photographing means such as a camera and a video recording device such as a video deck are provided separately. As this photographing means, an ordinary photographing camera can be used, but it is more preferable to use an analog differential camera. By further including differential processing means for differentiating the signal output from the imaging means, the video signal having a high frequency component scattered by the fine particles is differentially emphasized, so that the sensitivity of visualization can be further increased. Moreover, it is preferable that the imaging means described above is an avalanche multiplication operation type imaging tube. Since the avalanche multiplication operation type imaging tube has a high gain and a wide dynamic range due to the avalanche effect, it is suitable for photographing a fine subject with little change in luminance, and can visualize fine particles with high sensitivity. In particular, by combining with the above-described differential processing means, the output amplitude is not saturated, and the dynamic range of the imaging tube can be used 100%, and an S / N characteristic advantageous for visualization of fine particles can be obtained. .

〔他の形態例〕
(1)上記形態例では固定反射ミラー3として反射率の高い誘導体多層膜ミラーを用いた。この誘導体多層膜ミラーを用いることが理想的ではあるが、本可視化装置の場合は、一次的にポリゴンミラー6によるスキャンによりシート形成が行われるとともに、可視化空間内で減衰するまでレーザー光の反射が繰り返されるため、通常の鏡を用いてもある一定の高いレベルまで光強度を均一にすることが可能である。
(2)上記形態例では、矩形または六角形状の可視化空間4としたが、空間形状には何ら限定がない。従って、多角形状の他、円形若しくは曲面部分を含む空間形状としてよい。但し、本可視化装置では可視化空間内であらゆる方向の多重反射を繰り返すようにすることが最大の特徴点であるため、いびつな空間形状は避ける方が望ましい。
(3)上記形態例では、ポリゴンミラー6によりレーザー光5の可視化空間4への入射角を連続的に変更させているが、前記ポリゴンミラー6に代えて他の可動反射ミラー、例えば図3(B)に示される振動ミラー23を使用することもできる。
(4)上記形態例ではポリゴンミラー6は可視化空間4の外部に配置したが、可視化空間4の内部に配置するようにしてもよい。
[Other examples]
(1) In the above embodiment, a dielectric multilayer mirror having a high reflectance is used as the fixed reflecting mirror 3. Although it is ideal to use this dielectric multilayer mirror, in the case of this visualization apparatus, sheet formation is performed primarily by scanning with the polygon mirror 6 and the reflection of the laser beam is reflected until it is attenuated in the visualization space. Since it is repeated, it is possible to make the light intensity uniform to a certain high level even with a normal mirror.
(2) Although the rectangular or hexagonal visualization space 4 is used in the above embodiment, there is no limitation on the space shape. Therefore, it may be a space shape including a circular shape or a curved surface portion in addition to the polygonal shape. However, in the present visualization apparatus, it is desirable to avoid multiple irregular shapes because the greatest feature point is to repeat multiple reflections in all directions within the visualization space.
(3) In the above embodiment, the incident angle of the laser beam 5 to the visualization space 4 is continuously changed by the polygon mirror 6, but instead of the polygon mirror 6, another movable reflection mirror, for example, FIG. The vibrating mirror 23 shown in B) can also be used.
(4) Although the polygon mirror 6 is arranged outside the visualization space 4 in the above embodiment, it may be arranged inside the visualization space 4.

第1形態例に係る可視化装置1Aの正面図である。It is a front view of visualization device 1A concerning the 1st form example. 第2形態例に係る可視化装置1Bの正面図である。It is a front view of the visualization apparatus 1B which concerns on a 2nd form example. 従来の微粒子の可視化方法を示す図である。It is a figure which shows the conventional visualization method of microparticles | fine-particles. 特許文献3に係る可視化装置のシステム構成図である。It is a system block diagram of the visualization apparatus concerning patent document 3. 誘導体多層ミラー3の反射特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the reflection characteristics of the dielectric multilayer mirror 3.

符号の説明Explanation of symbols

1A・1B…微粒子の可視化装置、2…レーザー光発振器、3…固定反射ミラー、4…可視化空間、5…レーザー光、6…ポリゴンミラー、12…シート光   1A, 1B ... Fine particle visualization device, 2 ... Laser light oscillator, 3 ... Fixed reflection mirror, 4 ... Visualization space, 5 ... Laser light, 6 ... Polygon mirror, 12 ... Sheet light

Claims (6)

周方向に配設された固定反射ミラーにより実質的に周囲が包囲された可視化空間を形成し、レーザー光発振器から照射されたレーザー光を可動反射ミラーにより前記可視化空間内へ連続的に入射角を変化させつつ入射させ、かつ前記可視化空間内に入射されたレーザー光が可視化空間内において前記固定反射ミラーにより多重反射を繰り返すことにより、可視化空間内に存在する微粒子を可視化することを特徴とするレーザー光による微粒子の可視化方法。 A visualization space substantially surrounded by a fixed reflection mirror arranged in the circumferential direction is formed, and a laser beam emitted from a laser light oscillator is continuously incident on the visualization space by a movable reflection mirror. Laser that is incident while being changed, and the laser beam incident in the visualization space is repeatedly reflected by the fixed reflection mirror in the visualization space, thereby visualizing the fine particles existing in the visualization space Visualization method of fine particles by light. レーザー光発振器と、周方向に配設された固定反射ミラーにより実質的に周囲が包囲された可視化空間と、前記レーザー発振器より投射されるレーザー光を反射により前記可視化空間内へ入射させる可動反射ミラーとから構成され、前記可動反射ミラーを作動させてレーザー光を前記可視化空間内へ連続的に入射角を変化させつつ入射させ、かつ前記可視化空間内に入射されたレーザー光が可視化空間内において前記固定反射ミラーにより多重反射を繰り返すことにより、可視化空間内に存在する微粒子を可視化することを特徴とするレーザー光による微粒子の可視化装置。 A laser light oscillator, a visualization space substantially surrounded by a fixed reflection mirror arranged in the circumferential direction, and a movable reflection mirror that causes laser light projected from the laser oscillator to enter the visualization space by reflection The movable reflecting mirror is actuated to cause the laser light to enter the visualization space while changing the incident angle continuously, and the laser light incident on the visualization space is incident on the visualization space in the visualization space. An apparatus for visualizing fine particles by laser light, wherein fine particles existing in a visualization space are visualized by repeating multiple reflection by a fixed reflection mirror. 前記可動反射ミラーはポリゴンミラーとされ、このポリゴンミラーの回転により、レーザー光の可視化空間内への入射角を連続的に変化させるようにしてある請求項2記載のレーザー光による微粒子の可視化装置。 3. The apparatus for visualizing fine particles by laser light according to claim 2, wherein the movable reflecting mirror is a polygon mirror, and the angle of incidence of the laser light into the visualization space is continuously changed by rotation of the polygon mirror. 前記可動反射ミラーは振動ミラーとされ、この振動ミラーの揺動により、レーザー光の可視化空間内への入射角を連続的に変化させるようにしてある請求項2記載のレーザー光による微粒子の可視化装置。 3. The apparatus for visualizing fine particles by laser light according to claim 2, wherein the movable reflecting mirror is a vibration mirror, and the angle of incidence of the laser light into the visualization space is continuously changed by swinging the vibration mirror. . 前記可視化空間は、2対平行で配置された4面の固定反射ミラーにより実質的に周囲が包囲される請求項2〜4いずれかに記載のレーザー光による微粒子の可視化装置。 The apparatus for visualizing fine particles by laser light according to any one of claims 2 to 4, wherein the visualization space is substantially surrounded by four fixed reflecting mirrors arranged in two pairs in parallel. 前記可視化空間は、多角形状に配設された5面以上の固定反射ミラーにより実質的に周囲が包囲される請求項2〜4いずれかに記載のレーザー光による微粒子の可視化装置。
The apparatus for visualizing fine particles by laser light according to any one of claims 2 to 4, wherein the visualization space is substantially surrounded by five or more fixed reflecting mirrors arranged in a polygonal shape.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013079867A (en) * 2011-10-04 2013-05-02 Azbil Corp Evaluating system and evaluating method of particle detecting device
US8625099B2 (en) 2010-06-15 2014-01-07 Shin Nippon Air Technologies Co., Ltd. Particle concentration measuring device
JP6129382B1 (en) * 2016-05-18 2017-05-17 クラシエホームプロダクツ株式会社 Method for measuring cuticle peeling amount, and method for evaluating the degree of hair damage using the method
CN114414201A (en) * 2021-12-31 2022-04-29 浙江大学 Visual device of celadon kiln internal flow field simulation

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8625099B2 (en) 2010-06-15 2014-01-07 Shin Nippon Air Technologies Co., Ltd. Particle concentration measuring device
JP2013079867A (en) * 2011-10-04 2013-05-02 Azbil Corp Evaluating system and evaluating method of particle detecting device
US8869594B2 (en) 2011-10-04 2014-10-28 Azbil Corporation Particle detecting device evaluating system and particle detecting device evaluating method
JP6129382B1 (en) * 2016-05-18 2017-05-17 クラシエホームプロダクツ株式会社 Method for measuring cuticle peeling amount, and method for evaluating the degree of hair damage using the method
CN114414201A (en) * 2021-12-31 2022-04-29 浙江大学 Visual device of celadon kiln internal flow field simulation

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