JP2011158384A - 微粒子検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】外光の影響を受けることなく、煙などの微粒子を高精度・高感度で検出することができる微粒子検出装置を提供する。
【解決手段】光源１０は、可干渉性を有し、周波数が異なる第１の光と第２の光を含む複数の光１２を出射する。光検出部３０は、光源１０から所与の微粒子が介在可能な空間を通って気体状のアルカリ金属原子を封入したガスセル２０に入射し、ガスセル２０を透過した光２２を受け取り、受け取った光２２の強度に応じた検出信号３２を生成する。周波数制御部４０は、第１の光と第２の光がアルカリ金属原子に電磁誘起透過現象を起こさせる共鳴光対となるように、第１の光及び第２の光の少なくとも一方の周波数制御を行う。解析判定部５０は、検出信号３２に基づいて、微粒子の有無及び微粒子の濃度の少なくとも一方の解析判定を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、煙などの微粒子を検出する微粒子検出装置に関する。
近年、空気中の煙を感知する煙感知器が広く普及しており、火災報知システム等に用いられている。現在、光電式の煙感知器が主流であり、その原理は、発光ダイオードから出射された光が煙にあたると散乱されるので、出射光の光路からオフセットして配置された受光器でその散乱光の強度変化を検出することで煙を感知するというものである。一般に、光電式の煙感知器は、受光器が外光を受光することによる誤作動を防止するために、複雑な形状をしたラビリンスを具備している。
また、特許文献１に記載された光電式煙感知器では、波長選択フィルターを追加し、発光ダイオードの出射光と異なる波長の光をカットすることで外光除去能力を向上させ、ラビリンスの形状が簡単になっている。これにより、受光器が外光を受光することによる誤作動を低減させるとともにラビリンス形状の簡素化によるコストの低減などの効果が得られる。
特開２００７−３０９７５５号公報
しかしながら、特許文献１に記載された光電式煙感知器でも、散乱光の強度変化を検出している点では、一般的な光電式煙感知器と変わりはないため、外光の影響を完全に無くすことはできない。そして、この従来の方式で、外光の影響を低減して煙感知の精度・感度を改善しようとすると、煙感知器の筐体の構造が複雑になり、コストが増大してしまうという問題がある。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、外光の影響を受けることなく、煙などの微粒子を高精度・高感度で検出することができる微粒子検出装置を提供することができる。
（１）本発明は、気体状のアルカリ金属原子を封入したガスセルと、可干渉性を有し、周波数が異なる第１の光と第２の光を含む複数の光を出射する光源と、前記光源から所与の微粒子が介在可能な空間を通って前記ガスセルに入射し、前記ガスセルを透過した光を受け取り、受け取った光の強度に応じた検出信号を生成する光検出部と、前記第１の光と前記第２の光が前記アルカリ金属原子に電磁誘起透過現象を起こさせる共鳴光対となるように、前記第１の光及び前記第２の光の少なくとも一方の周波数制御を行う周波数制御部と、前記検出信号に基づいて、前記微粒子の有無及び前記微粒子の濃度の少なくとも一方の解析判定を行う解析判定部と、を含む、微粒子検出装置である。
本発明に係る微粒子検出装置では、光源からガスセルに至る光路上に微粒子が存在しなければ、光源から出射された第１の光と第２の光は可干渉性を保持したままガスセルに入射する。従って、第１の光と第２の光が共鳴光対となってアルカリ金属原子が電磁誘起透過現象を起こし、光検出部が受け取る光の強度が増大する。一方、光源からガスセルに至る光路上に微粒子が存在すれば、光源から出射された第１の光と第２の光は可干渉性を失った状態でガスセルに入射する。従って、アルカリ金属原子がＥＩＴ現象を起こさず、光検出部が受け取る光の強度が減少する。そして、光検出部が生成する検出信号は受け取った光の強度に応じた信号なので、当該検出信号のプロファイル情報は、微粒子の有無や濃度の差に応じて敏感に変化する。そのため、本発明に係る微粒子検出装置によれば、解析判定部によりこのプロファイル情報の解析判定を行うことで、微粒子の有無や濃度を高精度かつ高感度に検出することができる。
また、本発明に係る微粒子検出装置によれば、光源からの出射光以外は共鳴光対となり得ないので、外光の影響を受けずに微粒子の有無や濃度を検出することができる。そのため、外光を除去するための複雑な機構を設ける必要がない。
このように、本発明によれば、外光の影響を受けることなく、煙などの微粒子を高精度・高感度で検出することができる微粒子検出装置を実現することができる。
（２）この微粒子検出装置において、前記周波数制御部は、前記第１の光と前記第２の光が前記共鳴光対となるように、前記第１の光及び前記第２の光の少なくとも一方の周波数を所定の周波数範囲で掃引し、前記解析判定部は、前記第１の光と前記第２の光の周波数差が異なる複数のタイミングで前記検出信号を取得し、取得した複数の前記検出信号に基づいて前記解析判定を行うようにしてもよい。
例えば、解析判定部は、光検出部が生成する検出信号の電圧と所定の基準電圧を比較し、比較結果に基づいて微粒子の有無を判定する（例えば、当該検出信号の電圧が基準電圧よりも高い場合は微粒子が存在しないと判定し、当該検出信号の電圧が基準電圧よりも低い場合は微粒子が存在すると判定する）ようにしてもよい。
この微粒子検出装置では、第１の光及び第２の光の少なくとも一方の周波数を所定の周波数範囲で掃引し、第１の光と第２の光の周波数差が異なる複数のタイミングで検出信号を取得することで、光検出部が生成する検出信号のこの周波数範囲におけるピーク値や所定の閾値を超える周波数範囲等のプロファイル情報を取得することができる。従って、この微粒子検出装置によれば、解析判定部によりこのプロファイル情報の解析判定を行うことで、微粒子の有無や濃度を高精度かつ高感度に検出することができる。
（３）この微粒子検出装置において、前記周波数制御部は、前記検出信号のレベルが極大になるように前記周波数制御を行い、前記解析判定部は、前記検出信号の電圧を所定の閾電圧と比較し、比較結果に基づいて前記解析判定を行うようにしてもよい。
この微粒子検出装置では、光検出部が生成する検出信号のレベルが極大になるように、すなわち、光検出部が受け取る光の強度が極大になるように周波数制御を行う。そして、光検出部が受け取る光の強度が極大になるのは、共鳴光対となる第１の光と第２の光の量が極大となる状態であるので、検出信号の極大値は微粒子の有無や濃度に依存して非常に敏感に変化する。従って、この微粒子検出装置によれば、解析判定部によりこの検出信号のレベルと所定の閾値の比較結果に基づいて解析判定を行うことで、微粒子の有無や濃度を高精度かつ高感度に検出することができる。
なお、閾電圧は１つであってもよいし、複数であってもよい。前者の場合は、微粒子の有無（所定の濃度より高いか低いか）を判定することができるし、後者の場合は、微粒子の段階的な濃度（閾値がＮ個であればＮ＋１段階の濃度）を判定することができる。
（４）この微粒子検出装置において、前記周波数制御部は、前記光源に周波数変調をかけるための変調信号を生成し、前記検出信号のレベルが極大になるように前記変調信号の周波数を制御するようにしてもよい。
この微粒子検出装置によれば、光源に周波数変調をかけることで、共鳴光対となる第１の光と第２の光を１つの光源で同時に効率よく発生させることができる。
（５）この微粒子検出装置において、前記解析判定部は、前記検出信号の所定の情報と前記微粒子の濃度の対応関係を定義したテーブル情報を有し、当該テーブル情報を参照して前記解析判定を行うようにしてもよい。
このようにすれば、例えば、評価結果等に基づいて、光検出部が生成する検出信号の所定の情報（検出信号のレベル情報等）と微粒子の濃度の対応関係を定義したテーブル情報を予め作成しておき、このテーブル情報を参照することで微粒子の有無や濃度を簡単に判定することができる。
（６）この微粒子検出装置において、前記光源、前記ガスセル及び前記光検出部は、１つの筐体の内部に収められ、前記筐体の表面における第１の面に、光が通過可能な第１の窓が前記光源と対向して設けられるとともに、前記微粒子が進入可能な空間を介して前記筐体の表面における前記第１の面と対向する第２の面に、光が通過可能な第２の窓が前記ガスセルと対向して設けられ、前記光源から出射した光が前記第１の窓を通して前記筐体の外部に出射し、前記微粒子が進入可能な空間を通過した光が前記第２の窓を通して前記筐体の外部から前記ガスセルに入射するようにしてもよい。
このようにすれば、光源から出射した光が外部空間を通過してガスセルに入射するので、当該外部空間における微粒子の有無や濃度を判定することができる。従って、光源、ガスセル、光検出部が１つの筐体に収められたコンパクトな一体型でありながら、微粒子の有無や濃度を判定可能な微粒子検出装置を実現することができる。このような一体型の微粒子検出装置によれば、例えば、広く普及している一体型の光電式煙感知器を置き換えることも比較的容易である。
（７）この微粒子検出装置において、前記光源、前記ガスセル及び前記光検出部は、１つの筐体の内部に収められ、前記筐体の表面に、光が通過可能な第１の窓が前記光源と対向して設けられるとともに、光が通過可能な第２の窓が前記ガスセルと対向して設けられ、前記光源から出射した光が前記第１の窓を通して前記筐体の外部に出射し、反射器によって反射された光が前記第２の窓を通して前記筐体の外部から前記ガスセルに入射するようにしてもよい。
このようにすれば、光源から出射した光が外部の反射器で反射してからガスセルに入射するので、外部空間の光路上における微粒子の有無や濃度を判定することができる。従って、光源、ガスセル、光検出部が１つの筐体に収められたコンパクトな一体型でありながら、微粒子の有無や濃度を判定可能な微粒子検出装置を実現することができる。また、この微粒子検出装置と反射器の距離を長くしたり、反射器の数を増やすことで、より広い空間における微粒子を検出することができる。さらに、反射器の数や位置を変更することで、用途に応じて微粒子を検出可能な空間を簡単に変更することもできる。
（８）この微粒子検出装置において、前記光源は、第１の筐体の内部に収められ、前記ガスセル及び前記光検出部は、第２の筐体の内部に収められ、前記第１の筐体の表面に、光が通過可能な第１の窓が前記光源と対向して設けられ、前記第２の筐体の表面に、光が通過可能な第２の窓が前記ガスセルと対向して設けられ、前記光源から出射した光が前記第１の窓を通して前記第１の筐体の外部に出射し、前記第２の窓を通して前記第２の筐体の外部から前記ガスセルに入射するようにしてもよい。
このようにすれば、光源から出射した光が外部空間を通過してガスセルに入射するので、当該外部空間における微粒子の有無や濃度を判定することができる。また、光源が収められた筐体とガスセル及び光検出部が収められた筐体が異なる、すなわち発光部と受光部に分離された分離型であるので、仮に反射器がなくても、発光部と受光部の位置を変更することで、用途に応じて微粒子を検出可能な空間を簡単に変更することができる。
本実施形態の微粒子検出装置の機能ブロック図。 アルカリ金属原子のエネルギー準位を模式的に示す図 第１実施形態の微粒子検出装置の構成を示す図。 第１実施形態における出射光の周波数スペクトルを示す概略図。 第１実施形態におけるＥＩＴ信号の一例を示す図。 微粒子検出装置の実現形態の一例を示す図。 微粒子検出装置の実現形態の一例を示す図。 微粒子検出装置の実現形態の一例を示す図。 第１実施形態の微粒子検出装置の変形例の構成を示す図。 第２実施形態の微粒子検出装置の構成を示す図。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
図１は、本実施形態の微粒子検出装置の機能ブロック図である。
本実施形態の微粒子検出装置１は、光源１０、ガスセル２０、光検出部３０及び周波数制御部４０、解析判定部５０を含んで構成されている。
ガスセル２０には気体状のアルカリ金属原子（ナトリウム（Ｎａ）原子、ルビジウム（Ｒｂ）原子、セシウム（Ｃｓ）原子等）が含まれている。
ところで、アルカリ金属原子に、可干渉性（コヒーレント性）を有し、かつ、特定の波長（周波数）を有する光（例えばレーザー光）を単独で照射すると、アルカリ金属原子が光を吸収する現象が生じる。この光は共鳴光と呼ばれる。ところが、アルカリ金属原子に、波長（周波数）の異なる２種類の共鳴光を同時に照射すると、アルカリ金属原子による共鳴光の吸収が停止する電磁誘起透過（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）現象（ＣＰＴ（Coherent Population Trapping）現象とも呼ばれる）が起こることが知られている。
このアルカリ金属原子と２種類の共鳴光との相互作用機構は、図２に示すように、Λ型３準位系モデルで説明できることが知られている。アルカリ金属原子は２つの基底準位（基底準位１、基底準位２）と励起準位を有する。そして、基底準位１と励起準位とのエネルギー差に相当する周波数を有する共鳴光（共鳴光１とする）、あるいは基底準位２と励起準位とのエネルギー差に相当する周波数を有する共鳴光（共鳴光２とする）を、それぞれ単独でアルカリ金属原子に照射すると光吸収が起きる。ところが、このアルカリ金属原子に共鳴光１と共鳴光２を同時に照射すると、２つの基底準位の重ね合わせ状態、即ち量子干渉状態になり、励起準位への励起が停止するＥＩＴ現象が起こる。このＥＩＴ現象を起こす共鳴光対の周波数差はアルカリ金属原子の２つの基底準位のエネルギー差ΔＥ１２に相当する周波数と正確に一致する。
例えば、セシウム原子は、Ｄ２線（波長は８５２．１ｎｍ）の基底状態が超微細構造によってＦ＝３、４の準位を有する２つの状態に分裂しており、Ｆ＝３の基底準位１とＦ＝４の基底準位２のエネルギー差に相当する周波数は９．１９２６３１７７０ＧＨｚである。従って、セシウム原子に、波長が８５２．１ｎｍ付近で周波数差が９．１９２６３１７７０ＧＨｚの２種類のレーザー光が同時に照射されると、これら２種類のレーザー光が共鳴光対となってＥＩＴ現象が起こる。
ただし、周波数差がΔＥ１２に相当する周波数と正確に一致する２種類の光であっても、この２種類の光が可干渉性（コヒーレント性）を有さなければＥＩＴ現象は起きない。後述するように、本実施形態の微粒子検出装置１００Ａは、微粒子の量に応じてＥＩＴ現象を起こすアルカリ金属原子の量が変動することを利用して、高精度・高感度な微粒子の検出を実現するものである。
光源１０は、可干渉性（コヒーレント性）を有し、周波数が異なる第１の光と第２の光を含む複数の光１２を出射する。例えば、レーザー光は可干渉性（コヒーレント性）を有する光である。
光源１０が出射した光（出射光）１２は、所与の微粒子が介在可能な空間を通ってガスセル２０に入射する。微粒子としては、例えば、煙、花粉、微粒子、水滴、水蒸気、湯気等が考えられる。
光検出部３０は、ガスセル２０を透過した光（透過光）２２を受け取り、受け取った光の強度に応じた検出信号３２を生成する。
周波数制御部４０は、第１の光と第２の光がアルカリ金属原子にＥＩＴ現象を起こさせる共鳴光対となるように、第１の光及び第２の光の少なくとも一方の周波数制御を行う。ここで、第１の光と第２の光が共鳴光対となるのは、その周波数差がアルカリ金属原子の２つの基底準位のエネルギー差に相当する周波数と正確に一致する場合だけでなく、アルカリ金属原子がＥＩＴ現象を起こす範囲の微小な誤差を有する場合も含まれる。
解析判定部５０は、検出信号３２に基づいて、微粒子の有無及び微粒子の濃度の少なくとも一方の解析判定を行う。
ここで、例えば、周波数制御部４０は、光源１０の出射光１２に含まれる第１の光と第２の光が共鳴光対となるように、第１の光及び第２の光の少なくとも一方の周波数を所定の周波数範囲で掃引するようにしてもよい。この場合、解析判定部５０は、第１の光と第２の光の周波数差が異なる複数のタイミングで検出信号３２を取得し、取得した複数の検出信号３２に基づいて、微粒子の有無及び微粒子の濃度の少なくとも一方の解析判定を行うようにしてもよい。例えば、解析判定部５０は、アルカリ金属原子がＥＩＴ現象を起こす範囲の検出信号３２のパターン（ＥＩＴ信号と呼ばれる）のピーク値（極大値）や線幅等のプロファイル情報を得て、微粒子の有無及び微粒子の濃度の少なくとも一方の解析判定を行うようにしてもよい。
また、例えば、周波数制御部４０は、検出信号３２のレベルが極大になるように、第１の光及び第２の光の少なくとも一方の周波数制御を行うようにしてもよい。この場合、解析判定部５０は、検出信号３２の電圧を所定の閾電圧と比較し、比較結果に基づいて微粒子の有無及び微粒子の濃度の少なくとも一方の解析判定を行うようにしてもよい。
また、例えば、周波数制御部４０は、光源１０に周波数変調をかけるための変調信号を生成し、検出信号３２のレベルが極大になるように変調信号の周波数を制御するようにしてもよい。
また、例えば、解析判定部５０は、検出信号３２の所定の情報と微粒子の濃度の対応関係を定義したテーブル情報を有し、当該テーブル情報を参照して微粒子の有無及び微粒子の濃度の少なくとも一方の解析判定を行うようにしてもよい。ここで、周波数制御部４０が、検出信号３２のレベルが極大になるように、第１の光及び第２の光の少なくとも一方の周波数制御を行うのであれば、例えば、検出信号３２のレベル（極大値）を所定の情報とすることができる。また、周波数制御部４０が、第１の光及び第２の光の少なくとも一方の周波数を所定の周波数範囲で掃引するのであれば、例えば、ＥＩＴ信号のピーク値、線幅、ピーク値に対応する第１の光及び第２の光の周波数差等やこれらの任意の組み合わせを所定の情報とすることができる。
以下、本実施形態の微粒子検出装置のより具体的な構成について説明する。
（１）第１実施形態
図３は、第１実施形態の微粒子検出装置の構成を示す図である。
図３に示すように、第１実施形態の微粒子検出装置１００Ａは、半導体レーザー１１０、ガスセル１２０、光検出器１３０、電流駆動回路１４０、変調周波数走査回路１５０、ＥＩＴ信号プロファイル解析部１６０、判定部１７０、通知部１８０を含んで構成されている。
ガスセル１２０は、容器中に気体状のアルカリ金属原子が封入されたものである。
半導体レーザー１１０は、周波数の異なる複数の光を発生させてガスセル１２０に照射する。具体的には、電流駆動回路１４０が出力する駆動電流によって、半導体レーザー１１０の出射光の中心波長λ０（中心周波数はｆ０）がアルカリ金属原子の所定の輝線（例えば、セシウム原子のＤ２線）の波長と一致するように制御される。そして、半導体レーザー１１０は、変調周波数走査回路１５０の出力信号を変調信号（変調周波数ｆｍ）として変調がかけられる。すなわち、電流駆動回路１４０による駆動電流に、変調周波数走査回路１５０の出力信号（変調信号）を重畳することにより、半導体レーザー１１０は変調がかかった光を発生させる。このような半導体レーザー１１０は、例えば、端面発光レーザー（Edge Emitting Laser）や、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）等の面発光レーザーなどで実現することができる。
図４は、半導体レーザー１１０の出射光の周波数スペクトルを示す概略図である。図４において、横軸は光の周波数であり、縦軸は光の強度である。
図４に示すように、半導体レーザー１１０の出射光には、中心周波数ｆ０（＝ｖ／λ０：ｖは光の速度、λ０は光の波長）を有する光と、その両サイドにｆｍ間隔の周波数をそれぞれ有する複数種類の光が含まれる。
光検出器１３０は、ガスセル１２０を透過した光（透過光）を検出し、光の強度に応じた検出信号を出力する。前述したように、可干渉性（コヒーレント性）を有し、かつ、周波数差がΔＥ１２に相当する周波数ｆ１２と一致する２種類の光をアルカリ金属原子に照射するとＥＩＴ現象を起こす。このＥＩＴ現象を起こすアルカリ金属原子の数が多いほどガスセル１２０を透過する光（透過光）の強度が増大し、光検出器１３０の出力信号（検出信号）の電圧レベルが高くなる。また、前記２種類の光の可干渉性（コヒーレント性）の程度（良し悪し）もＥＩＴ現象に影響を与える。可干渉性が損なわれるとＥＩＴ現象による前記透過光の強度が減少し、光検出器１３０の出力信号（検出信号）の電圧レベルが低くなる。
ところで、半導体レーザー１１０の出射するレーザー光が微粒子に当たると可干渉性が損なわれるため、光路上に存在する微粒子の量に応じてＥＩＴ信号のパターンが敏感に変化する。従って、ＥＩＴ信号のパターンに基づいて、光路上に基準値以上の微粒子が存在するか否かや、光路上に存在する微粒子の量などを検出することができる。
そこで、本実施形態では、変調周波数走査回路１５０は、その出力信号の周波数ｆｍをスイープし、半導体レーザー１１０の出射光に含まれる１次のサイドバンドの２種類の光、すなわち、周波数がｆ１（＝ｆ０＋ｆｍ）の光と周波数がｆ２（＝ｆ０−ｆｍ）の光の周波数差ｆ１−ｆ２（＝２×ｆｍ）をｆ１２±δの範囲で変化させる。これにより、光検出器１３０の出力信号（検出信号）においてＥＩＴ信号を発生させることができる。
図５（Ａ）は、半導体レーザー１１０の出射光の光路上に微粒子がほとんど存在しない場合のＥＩＴ信号の一例を示す図であり、図５（Ｂ）は、半導体レーザー１１０の出射光の光路上に微粒子が相当数存在する場合のＥＩＴ信号の一例を示す図である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）において、横軸は２種類の光の周波数差ｆ１−ｆ２であり、縦軸は透過光の強度である。
光路上に微粒子がほとんど存在しない場合は、図５（Ａ）に示すように、ピーク値が高く（Ｐ１）、線幅（検出強度の半値幅）が狭い（Δｆ１）ＥＩＴ信号が得られる。一方、光路上に微粒子が相当数存在する場合は、図５（Ｂ）に示すように、ピーク値が低く（Ｐ２）、線幅（検出強度の半値幅）が広い（Δｆ２）ＥＩＴ信号が得られる。また、場合によっては、ＥＩＴ信号のピーク値に対応する周波数差ｆ１−ｆ２がｆ１２からずれることも考えられる。このピーク値、線幅、ピーク値に対応する周波数差等は、微粒子の量に応じて敏感に変動する。
ＥＩＴ信号プロファイル解析部１６０は、光検出器１３０の出力信号（検出信号）をサンプリングし、検出信号のパターンからＥＩＴ信号のプロファイルを解析する。半導体レーザー１１０の出射光の光路上に相当数の微粒子が存在する場合は図５（Ｂ）に示すようなＥＩＴ信号が得られるので、ＥＩＴ信号のピーク値や線幅、場合によってはピーク値に対応する周波数差の情報がプロファイル情報となる。
判定部１７０は、ＥＩＴ信号プロファイル解析部１６０の解析結果に基づいて、所定の判定を行う。判定部１７０は、例えば、微粒子の有無（微粒子の濃度が所定値以上か否か）を判定してもよいし、微粒子の濃度そのものを判定（算出）してもよい。このような判定処理は、例えば、経験や評価結果に基づくＥＩＴ信号のプロファイル情報と微粒子の濃度情報の対応関係をテーブル情報として記憶しておき、テーブル情報を参照して濃度情報を算出することで実現することができる。このようにすれば、このテーブル情報を参照することで微粒子の有無や濃度を簡単に判定することができる。
通知部１８０は、判定部１７０による判定結果を外部に通知する。通知部１８０は、例えば、微粒子の濃度が所定値以上のときにディスプレイに警告表示を出力したり、スピーカーから警告音を出力するようにしてもよいし、微粒子の濃度情報をディスプレイに表示したり、ホストコンピューターに送信するようにしてもよい。
なお、半導体レーザー１１０、ガスセル１２０、光検出器１３０は、それぞれ図１の光源１０、ガスセル２０、光検出部３０に対応する。また、電流駆動回路１４０と変調周波数走査回路１５０による構成は、図１の周波数制御部４０に対応する。また、ＥＩＴ信号プロファイル解析部１６０と判定部１７０による構成は、図１の解析判定部５０に対応する。
このような構成の微粒子検出装置１００Ａは、様々な形態で実現することができる。例えば、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すような形態で実現することもできる。図６（Ａ）は微粒子検出装置１００Ａの概略斜視図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）に示す微粒子検出装置１００Ａの概略断面図である。
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す形態では、微粒子検出装置１００Ａは、微粒子４００が進入可能な凹部３５６が形成された筐体３００に収められている。筐体３００の内部には、基板３１０が設けられている。基板３１０の表面には、ガスセル１２０と２つのプリズム３３２、３３４が設けられている。また、基板３１０の裏面には、半導体レーザー１１０、光検出器１３０及びこれらに配線接続されたＩＣチップ３４０が設けられている。ＩＣチップ３４０には、例えば、電流駆動回路１４０及び変調周波数走査回路１５０が専用回路として実装され、ＥＩＴ信号プロファイル解析部１６０、判定部１７０、通知部１８０として機能するＣＰＵが実装されている。
基板３１０には、半導体レーザー１１０の出射光の光路にあたる位置に開口部３２２が設けられており、光検出器１３０が受光する光の光路にあたる位置に開口部３２４が設けられている。また、筐体３００の凹部３５６を形成する側面３５２及び３５４には、それぞれ、ガラス窓３６２、３６４が設けられている。
半導体レーザー１１０から出射された光は、開口部３２２を通ってプリズム３３２に入射し、プリズム３３２で反射された光はガラス窓３６２、３６４を通ってガスセル１２０に入射する。ガスセル１２０を透過した光はプリズム３３４に入射し、プリズム３３４で反射された光は開口部３２４を通って光検出器１３０で受光される。
このような構造の微粒子検出装置１００Ａにおいて、微粒子４００が凹部３５６に進入すると、光路上に存在する微粒子４００の濃度に応じてＥＩＴ信号のパターンが変動するので、微粒子４００の有無や濃度を検出することができる。
このような一体型の微粒子検出装置によれば、例えば、広く普及している一体型の光電式煙感知器を置き換えることも比較的容易である。
微粒子検出装置１００Ａは、例えば、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すような形態で実現することもできる。図７（Ａ）は微粒子検出装置１００Ａの概略斜視図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示す微粒子検出装置１００Ａの概略断面図である。
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す形態では、微粒子検出装置１００Ａは、表面に２つのガラス窓３７２、３７４が設けられた筐体３０２に収められている。筐体３０２の内部には、基板３１２が設けられている。基板３１２の表面には、半導体レーザー１１０、光検出器１３０が設けられている。また、基板３１２の裏面には、ＩＣチップ３４０が設けられている。ＩＣチップ３４０には、例えば、電流駆動回路１４０及び変調周波数走査回路１５０が専用回路として実装され、ＥＩＴ信号プロファイル解析部１６０、判定部１７０、通知部１８０として機能するＣＰＵが実装されている。
ガスセル１２０は、光検出器１３０の受光側に配置されている。ガラス窓３７２は、半導体レーザー１１０の出射光の光路にあたる位置に設けられており、ガラス窓３７４は、光検出器１３０が受光する光の光路にあたる位置に設けられている。
半導体レーザー１１０から出射された光は、ガラス窓３７２を通って反射器４１０（鏡など）に入射し、反射器４１０で反射された光はガラス窓３７４を通ってガスセル１２０に入射する。ガスセル１２０を透過した光は光検出器１３０で受光される。反射器４１０は、レーザー光が届く任意の距離にあってもよい。
なお、反射器４１０を複数個配置し、半導体レーザー１１０から出射された光が複数回の反射を経て光検出器１３０で受光されるように構成することもできる。このようにすれば、より広い空間における微粒子４００の有無や濃度を検出することができる。
このような構造の微粒子検出装置１００Ａにおいて、微粒子検出装置１００Ａと反射器４１０の間の空間に微粒子４００が存在すると、光路上に存在する微粒子４００の濃度に応じてＥＩＴ信号のパターンが変動するので、微粒子４００の有無や濃度を検出することができる。
そして、微粒子検出装置１００Ａと反射器４１０の距離を長くしたり、反射器４１０の数を増やすことで、より広い空間における微粒子を検出することができる。さらに、反射器４１０の数や位置を変更することで、用途に応じて微粒子を検出可能な空間を簡単に変更することもできる。
微粒子検出装置１００Ａは、例えば、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すような形態で実現することもできる。図８（Ａ）は微粒子検出装置１００Ａの概略斜視図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示す微粒子検出装置１００Ａの概略断面図である。
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す形態では、微粒子検出装置１００Ａは、物理的に分離された発光装置１０２と受光装置１０４から構成されている。発光装置１０２は、側面３８２にガラス窓３９２が設けられた筐体３０４に収められている。また、受光装置１０４は、側面３８４にガラス窓３９４が設けられた筐体３０６に収められている。そして、発光装置１０２と受光装置１０４は、ガラス窓３９２とガラス窓３９４が対向するように配置されている。
発光装置１０２の筐体３０４の内部には、基板３１４が設けられている。基板３１４の表面にはプリズム３３６が設けられている。また、基板３１４の裏面には、半導体レーザー１１０及びこれに配線接続されたＩＣチップ３４２が設けられている。ＩＣチップ３４２には、電流駆動回路１４０及び変調周波数走査回路１５０が実装されている。また、基板３１４には、半導体レーザー１１０の出射光の光路にあたる位置に開口部３２６が設けられている。半導体レーザー１１０から出射された光は、開口部３２６を通ってプリズム３３６に入射し、プリズム３３６で反射された光はガラス窓３９２から出射される。
受光装置１０４の筐体３０６の内部には、基板３１６が設けられている。基板３１６の表面には、ガスセル１２０とプリズム３３６が設けられている。また、基板３１６の裏面には、光検出器１３０及びこれに配線接続されたＩＣチップ３４４が設けられている。ＩＣチップ３４４には、例えば、ＥＩＴ信号プロファイル解析部１６０、判定部１７０、通知部１８０として機能するＣＰＵが実装されている。また、基板３１６には、光検出器１３０が受光する光の光路にあたる位置に開口部３２８が設けられている。発光装置１０２のガラス窓３９２から出射された光は、受光装置１０４のガラス窓３９４を通ってガスセル１２０に入射する。ガスセル１２０を透過した光はプリズム３３８に入射し、プリズム３３８で反射された光は開口部３２８を通って光検出器１３０で受光される。
発光装置１０２と受光装置１０４は、レーザー光が届く任意の距離に配置されていてもよい。
このような構造の微粒子検出装置１００Ａにおいて、発光装置１０２の側面３８２と受光装置１０４の側面３８４の間の空間に微粒子４００が存在すると、光路上に存在する微粒子４００の濃度に応じてＥＩＴ信号のパターンが変動するので、微粒子４００の有無や濃度を検出することができる。
そして、発光装置１０２と受光装置１０４に分離された分離型であるので、図７（Ｂ）に示したような反射器がなくても、発光装置１０２と受光装置１０４の位置を変更することで、用途に応じて微粒子を検出可能な空間を簡単に変更することができる。
なお、半導体レーザー１１０から出射された光が１つ以上の反射器で反射して光検出器１３０で受光されるように構成することもできる。この場合は、発光装置１０２と受光装置１０４は、ガラス窓３９２とガラス窓３９４が対向するように配置する必要はない。このように反射器を利用すれば、より広い空間における微粒子４００の有無や濃度を検出することができる。
以上に説明したように、第１実施形態の微粒子検出装置では、半導体レーザー１１０からガスセル１２０に至る光路上に煙等の微粒子が存在しなければ、半導体レーザー１１０の出射光は可干渉性を保持したままガスセル１２０に入射する。従って、周波数差がΔＥ１２に相当する周波数に等しい２種類の光が共鳴光対となってアルカリ金属原子がＥＩＴ現象を起こし、高いピーク値と狭い線幅を有するＥＩＴ信号が得られる。一方、半導体レーザー１１０からガスセル１２０に至る光路上に煙等の微粒子が存在すれば、半導体レーザー１１０の出射光のうち微粒子に当たった光は可干渉性を失った状態でガスセル１２０に入射する。従って、周波数差がΔＥ１２に相当する周波数に等しい２種類の光であっても微粒子に当たればアルカリ金属原子がＥＩＴ現象を起こさず、低いピーク値と広い線幅を有するＥＩＴ信号が得られる。
そして、このＥＩＴ信号のピーク値や線幅などのプロファイル情報は、微粒子の有無や濃度の差に応じて敏感に変化するので、第１実施形態の微粒子検出装置によれば、ＥＩＴ信号プロファイル解析部１６０と判定部１７０によりこのプロファイル情報の解析判定を行うことで、微粒子の有無や濃度を高精度かつ高感度に検出することができる。また、第１実施形態の微粒子検出装置によれば、半導体レーザー１１０の出射光以外は共鳴光対となり得ないので、外光の影響を受けずに微粒子の有無や濃度を検出することができる。そのため、外光を除去するための複雑な機構を設ける必要がない。
このように、第１実施形態によれば、外光の影響を受けることなく、煙などの微粒子を高精度・高感度で検出することができる微粒子検出装置を実現することができる。
［変形例］
図９は、第１実施形態の微粒子検出装置の変形例の構成を示す図である。図９に示すように、変形例の微粒子検出装置１００Ｂは、図３に示した微粒子検出装置１００Ａに対して、電気光学変調器（ＥＯＭ：Electro-Optic Modulator）１９０が追加されている。
図９に示すように、微粒子検出装置１００Ｂでは、半導体レーザー１１０は、変調周波数走査回路１５０の出力信号（変調信号）による変調がかけられず、単一周波数ｆ０の光を発生させる。この周波数ｆ０の光は、電気光学変調器（ＥＯＭ）１９０に入射し、変調周波数走査回路１５０の出力信号（変調信号）によって変調がかけられる。その結果、図４と同様の周波数スペクトルを有する光を発生させることができる。
図９に示す微粒子検出装置１００Ｂにおけるその他の構成は、図３に示した微粒子検出装置１００Ａと同じであるため同じ番号を付しており、その説明を省略する。
なお、電気光学変調器（ＥＯＭ）１９０の代わりに、音響光学変調器（ＡＯＭ：Acousto-Optic Modulator）を用いてもよい。
なお、半導体レーザー１１０と電気光学変調器（ＥＯＭ）１９０による構成が図１の光源１０に対応する。その他の対応関係は、図３に示した微粒子検出装置１００Ａと同じである。
この変形例の構成によっても、微粒子検出装置１００Ａと同様の機能及び効果を有する微粒子検出装置を実現することができる。
（２）第２実施形態
図１０は、第２実施形態の微粒子検出装置の構成を示す図である。図１０において、図３と同じ構成には同じ番号を付しており、その説明を省略又は簡略する。
図１０に示すように、第２実施形態の微粒子検出装置１００Ｃは、半導体レーザー１１０、ガスセル１２０、光検出器１３０、検波回路２００、低周波発振器２１０、電流駆動回路１４０、検波回路２２０、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ：Voltage Controlled Crystal Oscillator）２３０、変調回路２４０、低周波発振器２５０、周波数変換回路２６０、検出レベル解析部２７０、判定部１７０、通知部１８０を含んで構成されている。
第１実施形態の微粒子検出装置１００Ａと同様に、半導体レーザー１１０が出射した光はガスセル１２０に照射され、光検出器１３０は、ガスセル１２０を透過した光（透過光）を検出し、光の強度に応じた検出信号を出力する。
光検出器１３０の出力信号は検波回路２００及び検波回路２２０に入力される。検波回路２００は、数Ｈｚ〜数百Ｈｚ程度の低い周波数で発振する低周波発振器２１０の発振信号を用いて光検出器１３０の出力信号（検出信号）を同期検波する。
電流駆動回路１４０は、検波回路２００の出力信号に応じた大きさの駆動電流を発生して半導体レーザー１１０に供給し、半導体レーザー１１０の出射光の中心周波数ｆ０（中心波長λ０）を制御する。なお、検波回路２００による同期検波を可能とするために、電流駆動回路１４０が発生する駆動電流には低周波発振器２１０の発振信号（検波回路２００に供給される発振信号と同じ信号）が重畳される。
半導体レーザー１１０、ガスセル１２０、光検出器１３０、検波回路２００、電流駆動回路１４０を通るフィードバックループにより、半導体レーザー１１０が発生させる光の中心周波数ｆ０（中心波長λ０）がアルカリ金属原子の所定の輝線（例えば、セシウム原子のＤ２線）の波長と一致するように微調整される。
検波回路２２０は、数Ｈｚ〜数百Ｈｚ程度の低い周波数で発振する低周波発振器２５０の発振信号を用いて光検出器１３０の出力信号（検出信号）を同期検波する。そして、検波回路２２０の出力信号の大きさに応じて、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２３０の発振周波数が微調整される。電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２３０は、例えば、数ＭＨｚ程度で発振するようにしてもよい。
変調回路２４０は、検波回路２２０による同期検波を可能とするために、低周波発振器２５０の発振信号（検波回路２２０に供給される発振信号と同じ）を変調信号として電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２３０の出力信号を変調する。変調回路２４０は、周波数混合器（ミキサー）、周波数変調（ＦＭ：Frequency Modulation）回路、振幅変調（ＡＭ：Amplitude Modulation）回路等により実現することができる。
周波数変換回路２６０は、変調回路２４０の出力信号を、ΔＥ１２に相当する周波数ｆ１２の１／２の周波数帯の信号に変換する。周波数変換回路２６０は、例えば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路により実現することができる。
半導体レーザー１１０、ガスセル１２０、光検出器１３０、検波回路２２０、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２３０、変調回路２４０、周波数変換回路２６０を通るフィードバックループにより、周波数変換回路２６０の出力信号の周波数（変調周波数ｆｍ）がｆ１２の１／２の周波数と正確に一致するように微調整される。例えば、アルカリ金属原子がセシウム原子であれば、周波数ｆ１２＝９．１９２６３１７７０ＧＨｚなので、変調周波数ｆｍは４．５９６３１５８８５ＧＨｚになる。
そして、電流駆動回路１４０による駆動電流に周波数変換回路２６０の出力信号を重畳することにより、半導体レーザー１１０は、周波数変換回路２６０の出力信号を変調信号（変調周波数ｆｍ）として変調がかけられる。その結果、半導体レーサー１１０は、図４に示したような周波数スペクトラムを有する出射光を発生させる。
このように、１次のサイドバンドの２種類の光の周波数差ｆ１−ｆ２（＝２×ｆｍ）がｆ１２と正確に一致するように制御がかかるので、光検出器１３０の出力信号（検出信号）のレベルは、図５（Ａ）や図５（Ｂ）で説明したＥＩＴ信号のピーク値（極大値）に相当する。
検出レベル解析部２７０は、光検出器１３０の出力信号（検出信号）をサンプリングし、検出信号のレベルを解析する。
判定部１７０は、検出レベル解析部２７０の解析結果に基づいて、所定の判定を行う。第１実施形態の微粒子検出装置１００Ａと同様に、判定部１７０は、例えば、微粒子の有無（微粒子の濃度が所定値以上か否か）を判定してもよいし、微粒子の濃度そのものを判定（算出）してもよい。
例えば、検出レベル解析部２７０が、光検出器１３０の出力信号（検出信号）の電圧を所定の閾電圧と比較し、判定部１７０が検出レベル解析部２７０による比較結果に基づいて微粒子の有無や濃度の判定を行うようにしてもよい。
通知部１８０は、判定部１７０による判定結果を外部に通知する。第１実施形態の微粒子検出装置１００Ａと同様に、通知部１８０は、例えば、微粒子の濃度が所定値以上のときにディスプレイに警告表示を出力したり、スピーカーから警告音を出力するようにしてもよいし、微粒子の濃度情報をディスプレイに表示したり、ホストコンピューターに送信するようにしてもよい。
なお、半導体レーザー１１０、ガスセル１２０、光検出器１３０は、それぞれ図１の光源１０、ガスセル２０、光検出部３０に対応する。また、検波回路２００、低周波発振器２１０、電流駆動回路１４０、検波回路２２０、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２３０、変調回路２４０、低周波発振器２５０、周波数変換回路２６０による構成は、図１の周波数制御部４０に対応する。また、検出レベル解析部２４０と判定部１７０による構成は、図１の解析判定部５０に対応する。
このような構成の微粒子検出装置１００Ｃは、様々な形態で実現することができる。例えば、微粒子検出装置１００Ｃは、先に説明した第１実施形態の微粒子検出装置１００Ａと同様の各種形態で実現してもよい。なお、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示したような形態や図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示したような形態で微粒子検出装置１００Ｃを実現する場合、ＩＣチップ３４０には、例えば、検波回路２００、低周波発振器２１０、電流駆動回路１４０、検波回路２２０、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２３０、変調回路２４０、低周波発振器２５０、周波数変換回路２６０が専用回路として実装され、検出レベル解析部２７０、判定部１７０、通知部１８０として機能するＣＰＵが実装される。
また、このような構成の微粒子検出装置１００Ｃを図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示した形態で実現しても良い。例えば、発光装置１０２と受光装置１０４とが物理的に分離しているため、筐体３０４と筐体３０６とにそれぞれコネクタを設け、これら２つのコネクタ間を伝送ケーブル等で接続する。このようにすれば、基板３１４と基板３１６とを電気的に接続することが可能になり、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）の形態を実現することができる。
以上に説明したように、第２実施形態の微粒子検出装置では、半導体レーザー１１０からガスセル１２０に至る光路上に煙等の微粒子が存在しなければ、半導体レーザー１１０の出射光は可干渉性を保持したままガスセル１２０に入射する。従って、周波数差がΔＥ１２に相当する周波数ｆ１２に等しい２種類の光が共鳴光対となってアルカリ金属原子がＥＩＴ現象を起こし、光検出器１３０の出力信号（検出信号）のレベルが高くなる。一方、半導体レーザー１１０からガスセル１２０に至る光路上に煙等の微粒子が存在すれば、半導体レーザー１１０の出射光のうち微粒子に当たった光は可干渉性を失った状態でガスセル１２０に入射する。従って、周波数差がΔＥ１２に相当する周波数に等しい２種類の光であっても微粒子に当たればアルカリ金属原子がＥＩＴ現象を起こさず、光検出器１３０の出力信号（検出信号）のレベルが低くなる。
そして、光検出器１３０の出力信号（検出信号）のレベルは、微粒子の有無や濃度の差に応じて敏感に変化するので、第２実施形態の微粒子検出装置によれば、検出レベル解析部２７０と判定部１７０により光検出器１３０の出力信号（検出信号）のレベルの解析判定を行うことで、微粒子の有無や濃度を高精度かつ高感度に検出することができる。また、第２実施形態の微粒子検出装置によれば、半導体レーザー１１０の出射光以外は共鳴光対となり得ないので、外光の影響を受けずに微粒子の有無や濃度を検出することができる。そのため、外光を除去するための複雑な機構を設ける必要がない。
このように、第２実施形態によれば、外光の影響を受けることなく、煙などの微粒子を高精度・高感度で検出することができる微粒子検出装置を実現することができる。
［変形例］
第１実施形態の微粒子検出装置の変形例の構成と同様に、第２実施形態においても、半導体レーザー１１０は変調がかけられずに単一周波数ｆ０の光を発生させ、電気光学変調器（ＥＯＭ）や音響光学変調器（ＡＯＭ）で周波数変換回路２６０の出力信号（変調信号）によって半導体レーザー１１０の出射光に変調をかけて図４と同様の周波数スペクトルを有する光を発生させるようにしてもよい。
この変形例の構成によっても、微粒子検出装置１００Ｃと同様の機能及び効果を有する微粒子検出装置を実現することができる。
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、半導体レーザー１１０の出射光の１次のサイドバンドの２種類の光（周波数ｆ０±ｆｍ）が共鳴光対となるように、すなわち、ΔＥ１２に相当する周波数ｆ１２＝２ｆｍとなるように制御していたが、これに限られない。例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、中心周波数ｆ０の光と周波数がｆ０＋ｆｍの光が共鳴光対となるとともに、中心周波数ｆ０の光と周波数がｆ０−ｆｍの光が共鳴光対となるように、すなわち、ΔＥ１２に相当する周波数ｆ１２＝ｆｍとなるように制御してもよい。
また、例えば、第１実施形態や第２実施形態では、１つの半導体レーザーに変調をかけることで共鳴光対を発生させているが、より単純に、２つの半導体レーザーを別々の駆動電流で駆動して共鳴光対を発生させるようにしてもよい。その場合、特に、第１実施形態では、変調周波数走査回路１５０は、一方の半導体レーザーの出射光の周波数を固定し、他方の半導体レーザーの出射光の周波数をスイープするようにしてもよいし、両者の周波数をスイープするようにしてもよい。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
１ 微粒子検出装置、１０ 光源、１２ 出射光、２０ ガスセル、２２ 透過光、３０ 光検出部、３２ 検出信号、４０ 周波数制御部、５０ 解析判定部、１００Ａ〜１００Ｃ 微粒子検出装置、１０２ 発光装置、１０４ 受光装置、１１０ 半導体レーザー、１２０ ガスセル、１３０ 光検出器、１４０ 電流駆動回路、１５０ 変調周波数走査回路、１６０ ＥＩＴ信号プロファイル解析部、１７０ 判定部、１８０ 通知部、１９０ 電気光学変調器（ＥＯＭ）、２００ 検波回路、２１０ 低周波発振器、２２０ 検波回路、２３０ 電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）、２４０ 変調回路、２５０ 低周波発振器、２６０ 周波数変換回路、２７０ 検出レベル解析部、３００、３０２、３０４ 筐体、３１０、３１２、３１４、３１６ 基板、３２２、３２４、３２６、３２８ 開口部、３３２、３３４、３３６、３３８ プリズム、３４０、３４２、３４４ ＩＣチップ、３５２、３５４、３８２、３８４ 側面、３５６ 凹部、３６２、３６４、３７２、３７４、３９２、３９４ ガラス窓、４００ 微粒子、４１０ 反射器

Claims (8)

  1. 気体状のアルカリ金属原子を封入したガスセルと、
    可干渉性を有し、周波数が異なる第１の光と第２の光を含む複数の光を出射する光源と、
    前記光源から所与の微粒子が介在可能な空間を通って前記ガスセルに入射し、前記ガスセルを透過した光を受け取り、受け取った光の強度に応じた検出信号を生成する光検出部と、
    前記第１の光と前記第２の光が前記アルカリ金属原子に電磁誘起透過現象を起こさせる共鳴光対となるように、前記第１の光及び前記第２の光の少なくとも一方の周波数制御を行う周波数制御部と、
    前記検出信号に基づいて、前記微粒子の有無及び前記微粒子の濃度の少なくとも一方の解析判定を行う解析判定部と、を含む、微粒子検出装置。
  2. 請求項１において、
    前記周波数制御部は、
    前記第１の光と前記第２の光が前記共鳴光対となるように、前記第１の光及び前記第２の光の少なくとも一方の周波数を所定の周波数範囲で掃引し、
    前記解析判定部は、
    前記第１の光と前記第２の光の周波数差が異なる複数のタイミングで前記検出信号を取得し、取得した複数の前記検出信号に基づいて前記解析判定を行う、微粒子検出装置。
  3. 請求項１において、
    前記周波数制御部は、
    前記検出信号のレベルが極大になるように前記周波数制御を行い、
    前記解析判定部は、
    前記検出信号の電圧を所定の閾電圧と比較し、比較結果に基づいて前記解析判定を行う、微粒子検出装置。
  4. 請求項３において、
    前記周波数制御部は、
    前記光源に周波数変調をかけるための変調信号を生成し、前記検出信号のレベルが極大になるように前記変調信号の周波数を制御する、微粒子検出装置。
  5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
    前記解析判定部は、
    前記検出信号の所定の情報と前記微粒子の濃度の対応関係を定義したテーブル情報を有し、当該テーブル情報を参照して前記解析判定を行う、微粒子検出装置。
  6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
    前記光源、前記ガスセル及び前記光検出部は、１つの筐体の内部に収められ、
    前記筐体の表面における第１の面に、光が通過可能な第１の窓が前記光源と対向して設けられるとともに、前記微粒子が進入可能な空間を介して前記筐体の表面における前記第１の面と対向する第２の面に、光が通過可能な第２の窓が前記ガスセルと対向して設けられ、
    前記光源から出射した光が前記第１の窓を通して前記筐体の外部に出射し、前記微粒子が進入可能な空間を通過した光が前記第２の窓を通して前記筐体の外部から前記ガスセルに入射する、微粒子検出装置。
  7. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
    前記光源、前記ガスセル及び前記光検出部は、１つの筐体の内部に収められ、
    前記筐体の表面に、光が通過可能な第１の窓が前記光源と対向して設けられるとともに、光が通過可能な第２の窓が前記ガスセルと対向して設けられ、
    前記光源から出射した光が前記第１の窓を通して前記筐体の外部に出射し、反射器によって反射された光が前記第２の窓を通して前記筐体の外部から前記ガスセルに入射する、微粒子検出装置。
  8. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
    前記光源は、第１の筐体の内部に収められ、
    前記ガスセル及び前記光検出部は、第２の筐体の内部に収められ、
    前記第１の筐体の表面に、光が通過可能な第１の窓が前記光源と対向して設けられ、
    前記第２の筐体の表面に、光が通過可能な第２の窓が前記ガスセルと対向して設けられ、
    前記光源から出射した光が前記第１の窓を通して前記第１の筐体の外部に出射し、前記第２の窓を通して前記第２の筐体の外部から前記ガスセルに入射する、微粒子検出装置。
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