JP3996272B2 - Aerosol detection method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気中に浮遊する塵埃などのエアロゾルを検出するエアロゾル検出方法に関し、例えばレーザ光線を高速で繰返し移動または往復移動させつつその通過領域の一部または全部が検出対象領域と一致するように照射し、その検出対象領域内にエアロゾルが存在する際に生ずる散乱光を検出することにより、そのエアロゾルを検出するエアロゾル検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
かかるエアロゾル検出技術として、特開平7−35764号公報記載の技術(以下、単に先行例という)が知られている。この先行例は、図5に示すように、レーザ発振装置101と、このレーザ発振装置101からのレーザ光線L10を反射するとともに、その反射レーザ光線L11を自身の周りを所定の角度範囲で回る方向に往復移動させる振動ミラー102とを用い、この振動ミラー102の周りを往復移動するレーザ光線L11を検出対象空間に照射し、その照射レーザ光線L11の通過領域にエアロゾルが存在する際に生ずる散乱光を撮像管カメラ103で撮影し、撮影結果を必要に応じてビデオデッキ104で録画し、モニター105に表示させるものである。
【0003】
また先行例では、撮像管カメラ103のレンズ103Aに、照射レーザ光の波長域にだけ高い透過率をもつフィルター103Fを取り付けることにより、背景や照明などからの不要な光を検出しないようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この先行例のエアロゾル検出技術は、エアロゾルを正確に検出できるものではなかった。
すなわち先行例のように振動ミラー周りを回る方向に往復移動するレーザ光線をその通過領域が検出対象領域と合わさるように照射した場合、第1に、レーザ光線の末端側の検出対象部位ほどレーザ光線の滞在時間が短くなり、検出能力も低くなる。第2に、振動ミラー周りを回る方向に往復移動するレーザ光線はその移動両端(図5にL11a,L11bで示す)における滞在時間が他の部位と比べて特に長くなり、当該移動両端における検出能力が相対的に高くなる。このように検出対象領域内における検出能力が不均一であると、正確なエアロゾル検出は不可能である。
【0005】
また、先行例に係るエアロゾル検出技術は、撮像管カメラのレンズに、照射レーザ光線の波長域にだけ相対的に高い透過率をもつフィルターを取り付けることにより、背景や照明などからの不要な光を検出しないようにするものであるが、使用するレーザ光線の波長域、背景や照明の波長特性、フィルターの透過率特性の三条件が揃ったときにその効果を発揮するものである。よって、使用機器および使用現場環境によっては背景や照明などからの不要な光を検出してしまい、エアロゾルを正確に検出できなくなる。
【0006】
さらに、先行例のエアロゾル検出技術は、作業員がレーザ光線の通過領域あるいはモニター表示を継続的に観察する必要がある。ビデオデッキを用いたとしても、作業員がその録画結果の全てをモニターに表示させて目視観察することに変わりがない。そして、かかる作業員による目視観察によってエアロゾルを検出する場合、見落としや誤認を避けえない。よって、先行例のエアロゾル検出技術では、エアロゾルを正確に検出することは不可能である。また、作業員の労力も大きい。
【0007】
そこで、本発明の主たる課題は、エアロゾルを正確に検出しうるエアロゾル検出方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明のエアロゾル検出方法は、レーザ発振装置からのレーザ光線を、60Hz以上の振動数で光走査素子により、偏向させて自身の周りを回る方向に往復移動または繰返し移動させ、
この光走査素子の周りを回る方向に往復移動または繰返し移動するレーザ光線を受けて、光学素子により、それぞれ平行往復移動または平行繰返し移動するレーザ光線として出射させ、
検出対象領域の背景となる領域に、前記レーザ発振装置の発振波長の光に対して無反射の無反射背景を設置し、
前記検出対象領域を、アバランシェ撮像管を用いた撮像管カメラにより、そのレンズにレンズフードを取り付けて、前記検出対象領域以外の領域を撮影しないように遮り撮影し、
前記撮像管カメラによるアナログの撮影画像信号を、アナログ微分処理装置により、アナログ微分処理してアナログ微分処理画像を得て、
前記光学素子からの平行往復移動または平行繰返し移動するレーザ光線を、その通過領域の一部または全部が検出対象領域と一致するように照射するとともに、前記撮像管カメラによる撮影を行い、
そのアナログの撮影画像信号を前記アナログ微分処理装置によりアナログ微分処理して得られるアナログ微分処理画像を、画像累積処理装置により、複数コマ累積して累積画像を作成して、この累積画像に基づいてエアロゾルを検出することを特徴とするものである。
【0009】
すなわち、本発明の検出方法のポイントは、光走査素子の周りを回る方向に往復移動または繰返し移動するレーザ光線を、それぞれ平行往復移動または平行繰返し移動するレーザ光線とし、その平行往復移動または平行繰返し移動するレーザ光線をエアロゾル検出のためのレーザ光線としたところにある。そのため本発明方法では、図1および図2に示すように、平行往復移動または平行繰返し移動するレーザ光線L3,L3’の滞在時間は、検出対象領域内においてレーザ光線L3,L3’通過方向に一定となる。よって本発明装置では、検出対象領域内における検出能力をレーザ光線L3,L3’通過方向に均一化することができる。
【0010】
特に平行繰返し移動するレーザ光線をエアロゾル検出のためのレーザ光とした場合には、図2からも分かるように、平行繰返し移動するレーザ光線L3’の移動両端における滞在時間はその他の部位における滞在時間と同じである。したがってこの場合、平行繰返し移動するレーザ光線の滞在時間は平行移動方向においても一定となるので、検出対象領域内においてより均一な検出能力が発揮される。
【0011】
このように、本発明のエアロゾル検出方法は、検出対象領域内において均一な検出能力を有するものであるので、正確な検出が可能となり、クリーンルーム内の清浄度調査など、エアロゾルが存在しているか否かが分からないような場合のエアロゾル検出に特に好適である。
【0012】
本発明方法の好適な実施態様においては、前記光走査素子が、ガルバノミラーまたはポリゴンミラーとされる。これらの光走査素子を採用した場合、レーザ発振装置からのレーザ光線は、それぞれのミラーにより反射されるとともに、その反射レーザ光線はそれぞれの装置周りを回る方向に往復移動または繰返し移動される。これらの光走査素子は、高速で反射レーザ光線を自身の周りを回る方向に往復移動または繰返し移動させることができるので、検出対象領域を通過するエアロゾルをもれなく照射して検出することができる。
【0013】
また、本発明方法の好適な実施態様においては、安価であるとの観点から、前記光学素子が、凸レンズ、組合せレンズ、または凹面ミラーとされる。
【0014】
さらに、本発明方法の好適な実施態様においては、前記検出対象領域にエアロゾルが存在する際に生ずる散乱光を検出するにあたり、その背景となる領域に無反射背景を設置する。これにより、検出対象領域における背景が均一となるので検出能力がさらに均一化し、かつエアロゾルにより散乱された散乱光と背景とのコントラストが増大するので、正確な検出が可能となる。
【0015】
例えば自然に発生する微小かつ微量のエアロゾルの検出に使用するためには、少なくとも、粒径が0.3μm以上のエアロゾルを検出することができるのが好ましい。
【0016】
本発明装置の好適な実施態様においては、前記検出対象領域を撮影する撮像管カメラを備え、この撮像管カメラの撮影結果に基づいてエアロゾルを検出するように構成するのが好ましい。他のカメラ等により散乱光を検出することもできるが、微小な散乱光を検出するためには、アナログ画像信号を得ることのできる撮像管カメラを採用するのが好ましい。
【0017】
この場合において、前記撮像管カメラはアバランシェ撮像管を用いた撮像管カメラであるのは好ましい。さらに、前記撮像管カメラのレンズに、前記検出対象領域以外の領域を撮影しないように遮るレンズフードを取り付けてなるのも好ましい。これらの構成により、検出能力の向上を図ることができる。
【0018】
前記アナログ微分処理画像を複数コマ累積して累積画像を作成する画像累積処理装置を備え、この画像累積処理装置による累積画像に基づいてエアロゾルを検出するように構成すると、検出したエアロゾルの全てを例えば1画面(1コマ)で表示させることができるので、目視観察を行ったとしても見落としや誤認を低減でき、また作業員の労力を軽減することができる。さらに、例えばエアロゾルの軌跡観察を容易に行うことができる。
【0019】
前記アナログ微分処理画像に基づいて、前記検出対象領域からの散乱光数を自動計数することにより、エアロゾル粒子数を自動計数する自動計数装置を備えると、作業員による目視観察によらず自動でエアロゾル粒子数を計数できるので、正確にエアロゾルを検出しうるとともに、作業員の労力軽減または省力化を図ることができるようになる。
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しつつ詳述する。
図1は、本発明に係るエアロゾル検出装置1の例を示しており、このものは、レーザ発振装置2と、このレーザ発振装置2からのレーザ光線L1を偏向させて自身の周りを回る方向に往復移動させる光走査素子3と、この光走査素子3の周りを回る方向に往復移動するレーザ光線L2を受けて平行往復移動するレーザ光線L3として出射する光学素子4とを備えている。
【0025】
先ず、レーザ発振装置2としては種々のものを用いることができるが、連続発振が得られ、かつ高い出力が容易に得られる点でアルゴンレーザ発振装置を用いるのが好ましい。もちろん、Nd−YAGレーザ発振装置などの他のレーザ発振装置を用いることもできる。
【0026】
レーザ光の使用波長は、紫外(波長390nm以下)や赤外(800nm以上)領域でも良いが、可視領域のものが好ましい。すなわち、紫外領域の波長を有するレーザ光線は、空気中でオゾンを発生させる点や、視力障害を引き起こすおそれがある点、半導体製造で用いるフォトレジストの反応波長が紫外領域にある(365nm)点などから、使用場所等が限られてしまう。また、赤外線は、周囲の物体を加熱してしまうおそれがあること、および高温物体や照明灯表面からも盛んに放射されているので散乱光の検出が困難となることから、通常の検出対象空間での使用には不向きである。
【0027】
次に、図1に示す光走査素子3は、所定の速さで振動するミラー3Aを有し、レーザ発振装置2からのレーザ光線L1を反射するとともに、その反射レーザ光線L2を自身の周りを回る方向に所定角度範囲でかつ所定の速さで往復移動させるものである。すなわちミラー3Aからの反射レーザ光線L2は、ミラー3Aの回転軸を中心とする扇形の反射レーザ光線通過領域において一方の半径方向端縁と他方の半径方向端縁とを往復するように揺動する。このミラー3Aの振動の速さは特に限定されないが、粒径が0.3μmのエアロゾルを検出可能とするためには振動数で60Hz以上であるのが好ましい。かかる振動数でミラーを振動しうる光走査素子の具体例としてはガルバノミラーがある。
【0028】
なお、本発明の光走査素子3としては、図2に示すように、所定の速さで回転駆動される多角柱状鏡3A’を有するいわゆる回転鏡型光偏向器3’(ポリゴンミラー)を用いることもできる。この場合、同図に示すように、レーザ発振装置2からのレーザ光線L1が、回転する多角柱状鏡3A’により反射されるとともに、その反射レーザ光線L2’は回転鏡型光偏向器3’の周りを回る方向に所定角度範囲でかつ所定の速さで繰返し移動され(すなわち、多角柱状鏡3A’の回転軸を中心とする扇形の反射レーザ光線通過領域において一方の半径方向端縁から他方の半径方向端縁への片方向移動が繰返しなされる)、この繰返し移動するレーザ光線L2’が光学素子4によって平行繰返し移動するレーザ光線L3’とされる。1’はエアロゾル検出装置を示している。
【0029】
光学素子4としては、光走査素子3,3’の周りを回る方向に往復移動または繰返し移動するレーザ光線L2,L2’を受けてそれぞれ平行往復移動または平行繰返し移動するレーザ光線L3,L3’として出射しうるものであれば特に限定されないが、例えば図1に示す円筒面平凸レンズなどの各種の凸レンズを用いることができる。また、図3に示すf(θ)レンズ4’などの各種組み合わせレンズや、図4に示すような全反射円筒凹面ミラー40などの各種凹面ミラーを用いることもできる。なお、図3および図4には光走査素子3,3’は示していない。
【0030】
他方、検出に際しては、光学素子4からの平行往復移動するレーザ光線L3(回転鏡型光偏向器3’を用いた場合には平行繰返し移動するレーザ光線L3’)を、その通過領域の一部または全部が検出対象領域と一致するように検出対象空間に照射する。検出対象領域にエアロゾルが存在すると、その部位を通るレーザ光線L3(もしくはL3’)がエアロゾルにより散乱される。よって、その散乱光SLを検出することによりエアロゾルを検出することができる。
【0031】
図示例では、散乱光検出装置として検出対象領域を撮影する撮像管カメラ5を用いるとともに、この撮像管カメラ5(特にアバランシェ撮像管を用いた高感度撮像管カメラが好適)の撮影結果をモニター8に表示させ、その表示に基づいて散乱光を検出するように構成している。また、これら撮像管カメラ5による撮影結果は、モニター8に表示させる他、図示しないプリンタで印刷したり、図示しないビデオで録画したり、現像・プリントしたりして、その表示等を観察することにより散乱光SLを検出することができる。なお、撮像管カメラ5等により散乱光SLを撮影等する場合、その撮影方向と平行往復移動するレーザ光線L3(または平行繰返し移動するレーザ光線L3’)の通過領域との角度は、図示例では直角とされているが、必要に応じて他の角度とすることができる。
【0032】
図1に示すエアロゾル検出装置1では、平行往復移動レーザ光線L3の滞在時間は、検出対象領域内においてレーザ光線L3通過方向に一定である。よって本発明装置では、検出対象領域内における検出能力をレーザ光線L3通過方向に均一化することができる。
【0033】
特に図2に示すエアロゾル検出装置1’においては、平行繰返し移動するレーザ光線L3’の滞在時間は、検出対象領域内においてレーザ光線L3’通過方向に一定であるとともに、平行移動方向においても一定(移動両端における滞在時間はその他の部位における滞在時間と同じ)であるので、検出対象領域内においてより均一な検出能力が発揮される。
【0034】
このように、本発明に係るエアロゾル検出装置1および1’は、検出対象領域内において均一な検出能力を有するものであるため、正確な検出が可能であり、特にクリーンルーム内の清浄度調査など、エアロゾルが存在しているか否かが分からないような場合のエアロゾル検出に特に好適である。
【0035】
そして本発明では、撮像管カメラ5を用いるとともに、図示するようにアナログの撮影画像信号をアナログ微分処理するアナログ微分処理装置6を用い、このアナログ微分処理装置6による微分処理画像をモニター8に表示させる等して、エアロゾルを検出するようにする。微分処理によって撮影画像信号の高域周波数成分のみを強調することにより、より微小なエアロゾルからの散乱光を検出できるようになる。よって、エアロゾルの検出能力が向上する。なお、アナログ微分処理は、リアルタイム処理でもバッチ処理でも良い。また、アナログ微分処理装置は撮像管カメラに内蔵されていても良い。
【0036】
また、撮像管カメラ5による撮影画像を複数コマ累積して累積画像を作成する画像累積処理装置7を用い、この画像累積処理装置7による累積画像をモニター8に表示させる等してエアロゾルを検出すると、検出したエアロゾルの全てを例えば1画面(1コマ)で表示させることができるので、目視観察を行ったとしても見落としや誤認を低減でき、また作業員の労力を軽減することができる。さらに、例えばエアロゾルの軌跡観察を容易に行うことができる。
【0037】
さらに、撮像管カメラ5による撮影画像に基づいて、検出対象領域からの散乱光数を自動計数することにより、エアロゾル粒子数を自動計数する自動計数装置(図示せず)を用いると、モニター8等の表示手段の観察なしに、エアロゾル粒子数を自動で計数できるようになる。よって、作業員による目視観察が実質的に必要なくなり、正確にエアロゾルを検出しうるとともに作業員の労力軽減または省力化を図ることができるようになる。しかし、この場合にもモニター8等の表示手段を併用することもできる。
【0038】
好適には、撮像管カメラ5のレンズ5Aに、検出対象領域以外の領域を撮影しないように遮るレンズフード5Bを取り付ける。これにより、検出対象領域のみを撮影することができ、検出対象領域の周囲からの光がレンズ5Aに入射することがなくなり、撮影画像のコントラストが増すので、検出能力が向上する。
【0039】
さらに好適には、検出対象領域にエアロゾルが存在する際に生ずる散乱光を検出するにあたりその背景となる領域に無反射背景9を設置する。無反射背景9は、少なくともレーザ発振装置2の発振波長の光に対して実質的に無反射のものを用いる。具体例としてはいわゆる黒布がある。これにより、背景からの反射光等が低減し、撮影画像のコントラストが増すことになる。また、背景が均一となるので検出能力の均一性も向上する。よって、無反射背景9の設置によってもエアロゾルを正確に検出できるようになる。なお、この無反射背景9や前述のレンズフード5Bは、使用装置の特性や使用現場の環境にほとんど左右されずに、エアロゾル検出の正確化を図ることができるものである。
【0040】
ここに、本発明者らが、本発明に係るエアロゾル検出装置で検出可能なエアロゾルの下限粒径について調べたところ、ガルバノミラー(振動数60Hz)、アバランシェ撮像管を用いた高感度撮像管カメラ、アナログ微分処理装置、レンズフードおよび無反射背景を用いた場合において確実に検出可能なエアロゾルの下限粒径は0.3μmであった。なお、この実験は、本発明者らが第16回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会(日本空気清浄協会主催)において平成10年4月17日の論文「製造装置内部及び装置廻りじん埃挙動可視化」をもって発表した方法により確認したものである。
【0041】
<その他>
(A)本発明のエアロゾル検出方法は、上述のように使用装置の特性や使用現場環境の影響を受けず検出能力が高いものであるので、例えば半導体製造工場におけるクリーンルームの清浄度検査(フィルターリーク検査など)や、食品工場内における塵埃検出など、自然に発生する粒径および粒子濃度が未知のエアロゾル検出に好適に用いることができる。また、本発明のエアロゾル検出装置は、前述の特開平7−35764号公報に開示されるように、人為的に生成したエアロゾル(微小水滴ミスト)を用いて気流を可視化することに対しても、もちろん使用することができる。
【0042】
(B)また本発明においては、レーザ発振装置2からのレーザ光線L1、光走査素子3によりその周りを回る方向に往復移動または繰返し移動されるレーザ光線L2,L2’、光学素子4からの平行往復移動または平行繰返し移動するレーザ光線L3,L3’、および検出対象領域からの散乱光の少なくとも1つを、装置の設置環境・設置態様に応じて、レンズやミラー等の適宜の光学素子を用いて偏向、集光等することができる。
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、検出対象領域内における検出能力の均一性が向上すること、検出能力およびその均一性が使用機器および使用現場の環境による影響をほとんど受けずに向上すること、および作業員の目視観察が不要となること等によって、エアロゾルの正確な検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るエアロゾル検出装置例を示す斜視図である。
【図2】 他の光走査素子を用いた、本発明に係るエアロゾル検出装置例を示す斜視図である。
【図3】 他の光学素子を示す正面図である。
【図4】 他の光学素子を示す正面図である。
【図5】 従来のエアロゾル検出装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…エアロゾル検出装置、2…レーザ発振装置、3…光走査素子、4…光学素子、5…撮像管カメラ、6…アナログ微分処理装置、7…画像累積処理装置、8…モニター、9…無反射背景。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aerosol detection method for detecting aerosols such as dust floating in the air. For example, a laser beam is repeatedly moved or reciprocated at a high speed so that a part or all of the passing area coincides with a detection target area. The present invention relates to an aerosol detection method for detecting an aerosol by detecting scattered light generated when the aerosol exists in the detection target region.
[0002]
[Prior art]
As such an aerosol detection technique, a technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-35764 (hereinafter simply referred to as a prior example) is known. As shown in FIG. 5, the preceding example reflects a
[0003]
In the preceding example, a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the aerosol detection technique of this prior example has not been able to accurately detect the aerosol.
That is, when the laser beam reciprocating in the direction of turning around the vibrating mirror is irradiated as in the preceding example so that the passing region is aligned with the detection target region, first, the laser beam is directed toward the detection target portion on the end side of the laser beam. The staying time is shortened and the detection ability is also lowered. Secondly, the laser beam reciprocating in the direction around the vibrating mirror has a particularly long stay time at both ends of movement (indicated by L11a and L11b in FIG. 5) compared to other parts, and the detection capability at both ends of the movement Becomes relatively high. Thus, if the detection capability in the detection target region is non-uniform, accurate aerosol detection is impossible.
[0005]
In addition, the aerosol detection technology according to the preceding example attaches a filter having a relatively high transmittance only to the wavelength range of the irradiated laser beam to the lens of the image pickup tube camera, thereby removing unnecessary light from the background or illumination. Although the detection is not performed, the effect is exhibited when the three conditions of the wavelength range of the laser beam to be used, the wavelength characteristics of the background and illumination, and the transmittance characteristics of the filter are met. Therefore, unnecessary light from the background, illumination, etc. is detected depending on the equipment used and the environment in use, and the aerosol cannot be detected accurately.
[0006]
Furthermore, the aerosol detection technique of the prior example requires that an operator continuously observe the laser beam passage area or the monitor display. Even if a video deck is used, the worker still displays all of the recorded results on a monitor and visually observes them. And when detecting aerosol by the visual observation by this worker, an oversight and a misidentification cannot be avoided. Therefore, it is impossible to accurately detect the aerosol with the aerosol detection technique of the prior example. In addition, the labor of workers is great.
[0007]
Then, the main subject of this invention is providing the aerosol detection method which can detect an aerosol correctly.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The aerosol detection method of the present invention that has solved the above-described problems is a method in which a laser beam from a laser oscillation device is reciprocated or repeatedly moved in a direction around the laser beam by deflecting the laser beam with an optical scanning element at a frequency of 60 Hz or more,
Receiving a laser beam that reciprocates or reciprocates in the direction of turning around this optical scanning element, and emits it as a laser beam that reciprocates in parallel and reciprocally moves by an optical element,
A non-reflective background that is non-reflective with respect to light of the oscillation wavelength of the laser oscillation device is set in a region that is a background of the detection target region,
The detection target area is captured by an imaging tube camera using an avalanche imaging tube, with a lens hood attached to the lens, so as not to capture an area other than the detection target area,
Analog captured image signal from the tube camera, analog differential processing by an analog differential processing device to obtain an analog differential processing image,
Irradiating a laser beam that reciprocates parallel or reciprocally moves from the optical element so that a part or all of the passage area thereof coincides with the detection target area, and performs imaging with the imaging tube camera,
An analog differential processing image obtained by analog differential processing of the analog photographed image signal by the analog differential processing device is created by accumulating a plurality of frames by the image cumulative processing device, and a cumulative image is created based on the cumulative image. It is characterized by detecting an aerosol.
[0009]
That is, the point of the detection method of the present invention is that a laser beam reciprocating or reciprocating in the direction of rotating around the optical scanning element is a laser beam reciprocating in parallel reciprocating or reciprocating in parallel. The moving laser beam is used as a laser beam for aerosol detection. Therefore, in the method of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, the staying time of the laser beams L3 and L3 ′ that reciprocate in parallel or move repeatedly is constant in the direction in which the laser beams L3 and L3 ′ pass in the detection target region. It becomes. Therefore, in the device of the present invention, the detection capability in the detection target region can be made uniform in the direction of passage of the laser beams L3 and L3 ′.
[0010]
In particular, when a laser beam that repeatedly moves in parallel is used as a laser beam for aerosol detection, as can be seen from FIG. 2, the stay time at both ends of the laser beam L3 ′ that moves repeatedly in parallel is the stay time at other sites. Is the same. Therefore, in this case, the stay time of the laser beam that repeatedly moves in parallel is constant in the parallel movement direction, and thus more uniform detection capability is exhibited in the detection target region.
[0011]
As described above, since the aerosol detection method of the present invention has a uniform detection capability in the detection target region, accurate detection is possible, and whether or not aerosol is present, such as a cleanliness survey in a clean room. It is particularly suitable for aerosol detection when it is unknown.
[0012]
In a preferred embodiment of the method of the present invention, the optical scanning element is a galvanometer mirror or a polygon mirror. When these optical scanning elements are employed, the laser beam from the laser oscillation device is reflected by the respective mirrors, and the reflected laser beam is reciprocated or repeatedly moved in the direction of turning around each device. Since these optical scanning elements can reciprocate or repeatedly move the reflected laser beam in the direction around itself at a high speed, it is possible to detect by irradiating the aerosol passing through the detection target region without exception.
[0013]
In a preferred embodiment of the method of the present invention, the optical element is a convex lens, a combination lens, or a concave mirror from the viewpoint of being inexpensive.
[0014]
Furthermore, in a preferred embodiment of the method of the present invention, a non-reflective background is set in a background region when detecting scattered light generated when aerosol is present in the detection target region. As a result, the background in the detection target region becomes uniform, so that the detection capability is further uniformed, and the contrast between the scattered light scattered by the aerosol and the background increases, so that accurate detection is possible.
[0015]
For example, it is preferable that at least an aerosol having a particle size of 0.3 μm or more can be detected in order to be used for detecting a naturally occurring minute and minute amount of aerosol.
[0016]
In a preferred embodiment of the apparatus of the present invention, it is preferable that an imaging tube camera that captures the detection target region is provided, and that aerosol is detected based on the imaging result of the imaging tube camera. Although the scattered light can be detected by another camera or the like, it is preferable to employ an imaging tube camera capable of obtaining an analog image signal in order to detect minute scattered light.
[0017]
In this case, the tube camera is preferably a tube camera using an avalanche tube. Furthermore, it is preferable that a lens hood for blocking an area other than the detection target area is attached to the lens of the imaging tube camera. With these configurations, the detection capability can be improved.
[0018]
When an image accumulation processing device that accumulates a plurality of frames of the analog differential processing image to create a cumulative image, and configured to detect aerosol based on the accumulated image by the image accumulation processing device, all of the detected aerosol is, for example, Since it can be displayed on one screen (one frame), even if visual observation is performed, oversight and misidentification can be reduced, and the labor of an operator can be reduced. Further, for example, the trajectory of aerosol can be easily observed.
[0019]
When an automatic counting device that automatically counts the number of aerosol particles by automatically counting the number of scattered light from the detection target area based on the analog differential processing image is provided, the aerosol is automatically detected regardless of visual observation by an operator. Since the number of particles can be counted, the aerosol can be detected accurately, and the labor of the worker can be reduced or the labor can be saved.
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an example of an
[0025]
First, various
[0026]
The used wavelength of the laser light may be in the ultraviolet (wavelength 390 nm or less) or infrared (800 nm or more) region, but is preferably in the visible region. That is, a laser beam having a wavelength in the ultraviolet region generates ozone in the air, may cause visual impairment, or has a reaction wavelength of a photoresist used in semiconductor manufacturing in the ultraviolet region (365 nm). Therefore, the place of use etc. will be limited. In addition, infrared rays may heat surrounding objects, and it is difficult to detect scattered light because they are actively emitted from high-temperature objects and illumination lamp surfaces. Not suitable for use in
[0027]
Next, the
[0028]
As the
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The
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On the other hand, upon detection, a laser beam L3 that reciprocates in parallel from the optical element 4 (a laser beam L3 ′ that reciprocally moves in parallel when the rotating mirror type
[0031]
In the illustrated example, the
[0032]
In the
[0033]
In particular, in the
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Thus, since the
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In the present invention, the
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Further, when aerosol is detected by using an image
[0037]
Furthermore, when an automatic counting device (not shown) that automatically counts the number of aerosol particles by automatically counting the number of scattered light from the detection target region based on the image captured by the
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Preferably, a
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More preferably, a non-reflective background 9 is provided in a region that becomes a background when detecting scattered light generated when aerosol exists in the detection target region. The non-reflective background 9 is substantially non-reflective with respect to light having the oscillation wavelength of the
[0040]
Here, when the present inventors examined the lower limit particle size of the aerosol that can be detected by the aerosol detection device according to the present invention, a high-sensitivity imaging tube camera using a galvanomirror (
[0041]
<Others>
(A) Since the aerosol detection method of the present invention has a high detection capability without being affected by the characteristics of the device used or the environment at the site of use as described above, for example, a clean room cleanliness inspection (filter leak in a semiconductor manufacturing factory) It can be suitably used for detecting aerosols whose particle size and particle concentration are naturally unknown, such as inspection) and dust detection in food factories. In addition, the aerosol detection device of the present invention, as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-35764, also visualizes airflow using artificially generated aerosol (micro water droplet mist), Of course it can be used.
[0042]
(B) In the present invention, the
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[0044]
[0045]
[0046]
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the uniformity of the detection capability in the detection target region is improved, and the detection capability and the uniformity thereof are improved almost without being affected by the environment of the equipment used and the usage site, In addition, it is possible to accurately detect aerosols by eliminating the need for visual observation by workers.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an aerosol detection device according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of an aerosol detection device according to the present invention using another optical scanning element.
FIG. 3 is a front view showing another optical element.
FIG. 4 is a front view showing another optical element.
FIG. 5 is a perspective view showing a conventional aerosol detection device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
この光走査素子の周りを回る方向に往復移動または繰返し移動するレーザ光線を受けて、光学素子により、それぞれ平行往復移動または平行繰返し移動するレーザ光線として出射させ、
検出対象領域の背景となる領域に、前記レーザ発振装置の発振波長の光に対して無反射の無反射背景を設置し、
前記検出対象領域を、アバランシェ撮像管を用いた撮像管カメラにより、そのレンズにレンズフードを取り付けて、前記検出対象領域以外の領域を撮影しないように遮り撮影し、
前記撮像管カメラによるアナログの撮影画像信号を、アナログ微分処理装置により、アナログ微分処理してアナログ微分処理画像を得て、
前記光学素子からの平行往復移動または平行繰返し移動するレーザ光線を、その通過領域の一部または全部が検出対象領域と一致するように照射するとともに、前記撮像管カメラによる撮影を行い、
そのアナログの撮影画像信号を前記アナログ微分処理装置によりアナログ微分処理して得られるアナログ微分処理画像を、画像累積処理装置により、複数コマ累積して累積画像を作成して、この累積画像に基づいてエアロゾルを検出することを特徴とするエアロゾル検出方法。The laser beam from the laser oscillation device is deflected by an optical scanning element at a frequency of 60 Hz or more, and is reciprocated or repeatedly moved in a direction around itself,
Receiving a laser beam reciprocating or reciprocatingly moving in the direction of turning around the optical scanning element, and emitting it as a laser beam reciprocating in parallel reciprocating movement or parallel reciprocating movement, respectively,
A region to be a background of the detection subject region, established a nonreflective background nonreflective to light of the oscillation wavelength of the laser oscillating device,
The detection target area is captured by an imaging tube camera using an avalanche imaging tube, with a lens hood attached to the lens, so as not to capture an area other than the detection target area,
The analog captured image signal from the tube camera is subjected to analog differential processing by an analog differential processing device to obtain an analog differential processed image,
Irradiating a laser beam that reciprocates parallel or reciprocally moves from the optical element so that a part or all of the passage area coincides with the detection target area, and performs imaging with the imaging tube camera,
An analog differential processing image obtained by analog differential processing of the analog photographed image signal by the analog differential processing device is accumulated by an image cumulative processing device to create a cumulative image, and based on this cumulative image An aerosol detection method comprising detecting an aerosol.
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