JP6542385B2 - 微小物検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、大気中に浮遊する粒子又は液中に浮遊する粒子を検出する機能を備えた微小物検出装置に関する。
花粉又は埃などの浮遊する微小な粒子状の物質（以下、「粒子」と言う）が存在する空間に光を照射して、そのときに発生する散乱光を検出し、粒子の量、粒子の大きさ、又は粒子の種類などの検出を行う微小物検出装置が種々提案されている。
例えば、特許文献１は、光源と受光素子と集光ミラーとを備え、光源から放射された光を粒子に照射し、その散乱光を集光ミラーで反射させて、受光素子で散乱光の強度を検出する粒子センサを開示している。
特許文献１に記載の粒子センサでは、対向した２枚の集光ミラーは、それぞれ楕円ミラーと球面ミラーである。そして、散乱光を放射する粒子の通過領域は、楕円ミラーの１つの焦点（第１の焦点という）の位置に配置されている。また、散乱光を受光する受光素子は、楕円ミラーの他方の焦点（第２の焦点という）の位置に配置されている。そして、球面ミラーの焦点（球面ミラー面の曲率半径の中心点）は、楕円ミラーの第１の焦点の位置に配置されている。これによって、球面ミラーの反射光を楕円ミラーでさらに反射させて、受光素子に導くことができる。
ＷＯ２００７−０６３８６２号公報
しかしながら、球面ミラーから反射された光は、粒子に再び集光してしまう。このため、球面ミラーから反射された光は、粒子自身によって遮光され、受光素子に到達しない。それによって、散乱光の検出効率の低下を招く。また、受光素子の出力信号に基づいて粒子の検出を行なう検出回路において、粒子の検出がしづらくなるという問題がある。
そこで、本発明は、上記の従来技術の課題を解決するためになされたものである。その目的は、対向した２枚の集光ミラーを用いた粒子センサにおいて、粒子自身による遮光を低減することで、散乱光の検出効率の低下を抑え、粒子の検出精度を向上できる微小物検出装置を提供することである。
本発明に係る微小物検出装置は、第１の反射領域、第２の反射領域及び受光素子を含む第１の光学系を備え、前記第１の反射領域は、楕円面形状であり、楕円面形状の２つの焦点の位置を利用して、第１の焦点の領域で照射光が粒子に当たって散乱した散乱光を反射して、第２の焦点の位置に設置された前記受光素子に導き、前記第２の反射領域は、６λｐｖ以上の球面収差を有し、前記粒子から到達した散乱光を反射して、前記第１の反射領域に導き、当該第１の反射領域の楕円面形状を利用して前記受光素子に導くことを特徴とする。
このように、本発明によれば、粒子からの散乱光の受光効率と、粒子の検出精度とを向上することができる。
本発明の実施の形態１に係る微小物検出装置の構成を概略的に示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係る微小物検出装置の構成を概略的に示す構成図である。 本発明の実施の形態１に係る微小物検出装置の第１の経路の光線を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る微小物検出装置の第２の経路の光線を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る微小物検出装置の第３の経路の光線を概略的に示す図である。 粒子にレーザー光を照射したときに発生する主要な散乱光を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る微小物検出装置の検出回路部を示すブロック図である。 従来の微小物検出装置の第３の経路の光線を概略的に示す図である。 従来の微小物検出装置の検出信号の波形を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る微小物検出装置の検出信号Ｓ１の波形を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る微小物検出装置の第３の経路の光線を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る微小物検出装置の第３の経路の光線を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る微小物検出装置の第３の経路の光線を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態２に係る微小物検出装置の検出回路部を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る微小物検出装置の検出光学系の構成を概略的に示す構成図である。 本発明の実施の形態３に係る微小物検出装置の光学系の構成を概略的に示す構成図である。 本発明の実施の形態３に係る微小物検出装置の光学系の構成を概略的に示す構成図である。 本発明の実施の形態３に係る微小物検出装置の検出回路部を示すブロック図である。
微小粒子状物質ともよばれるＰＭ２．５およびＰＭ１０などは、散乱光の光量が少ないため、集光ミラーなどを用いて、散乱光を集めることで光量を増やすことが有効である。一方、花粉または埃などは、粒径が大きいため、微小粒子状物質に比べて、散乱光の集光の有効性は少ない。
特許文献である特開２００４−１２５６０２号公報には、浮遊粒子からの散乱光のうち、発光部からの照射光と平行な方向の偏光の強度と、発光部からの照射光と垂直な方向の偏光の強度とを測定して、花粉と花粉以外の浮遊粒子との識別を行う花粉センサが記載されている。また、散乱光を受光する受光部は、各々、照射光の入射光軸に対して、６０度の散乱光の方向に配置されている。
しかしながら、集光ミラーなどを用いて、散乱光を集める光学系において、散乱光が集光ミラーで斜め方向に反射された場合には、偏光方向の変化と反射率の変化との影響を受けるため、偏光成分の検出精度の低下を招く。そのため、微小粒子状物質と花粉とを１つの光学系で検出することは困難であった。
また、例えば、特許文献１のように、楕円鏡と球面鏡とを用いた光学系の場合には、散乱光を発した粒子は、球面鏡で反射された散乱光にとっての遮光物となる。この散乱光の遮光によって、１つの粒子に対応する検出信号の１つのピークは２つのピークに変形する。このため、粒子の個数を数え間違える誤検出が発生するという問題がある。
説明を容易にするために、各図中にｘｙｚ直交座標系の座標軸を示す。以下の説明において、微小物検出装置１１の吸気口５ａの中心と排気口５ｂの中心とをむすぶ方向をｘ軸方向とする。吸気口５ａ側が＋ｘ軸方向である。排気口５ｂ側が−ｘ軸方向である。第１の集光ミラー１０１の中心と第２の集光ミラー１０２の中心とをむすぶ方向をｙ軸方向とする。第１の集光ミラー１０１側が＋ｙ軸方向である。第２の集光ミラー１０２側が−ｙ軸方向である。照射光３が照射される方向をｚ軸方向とする。照射光３が進行する方向が＋ｚ軸方向である。レーザー発光素子１の配置されている側が−ｚ軸方向である。
例えば、特許文献１の場合には、ｙ軸は、楕円ミラーの第１の焦点と第２の焦点を結んだ線分に平行となる。また、ｙ軸は、ｚ−ｘ平面に垂直な軸である。
実施の形態１．
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係る微小物検出装置１１の光学系５００の構成を概略的に示す構成図である。図１は、微小物検出装置１１の光学系５００のｙ−ｚ断面を示す構成図である。図２は、微小物検出装置１１の光学系５００のｚ−ｘ面を示す構成図である。
＜微小物検出装置１１の光学系５００＞
図１及び図２に示されるように、微小物検出装置１１の光学系５００は、主要な構成として、検出光学系５０を備える。微小物検出装置１１の光学系５００は、レーザー発光素子１またはレンズ２を備えることができる。また、微小物検出装置１１の光学系５００は、ビームトラップ４または照射部フォルダ９１を備えることができる。
検出光学系５０は、第１の集光ミラー１０１、第２の集光ミラー１０２及び受光素子６を備える。
レーザー光照射部１０は、レーザー発光素子１を備えている。また、レーザー光照射部１０は、レンズ２または照射部フォルダ９１を備えることができる。
レーザー発光素子１は、光源である。レンズ２は、レーザー発光素子１から放射された光を、被検出領域Ｄへ導いている。
実施の形態１では、光源をレーザー光源として説明する。しかし、光源は、例えば、ＬＥＤなどであっても良い。この場合には、照射光３は、ＬＥＤ光などである。また、照射光３は、単色光であっても良く、白色光であっても良い。レーザー発光素子１は、照射光３を放射する。
レンズ２は、レーザー発光素子１から放射された光を、被検対象の粒子Ｒへの照射光として出射する。レンズ２は、レーザー発光素子１から出射された照射光３を、被検出領域Ｄに照射する。
実施の形態１では、レーザー発光素子１から出射されたレーザー光（照射光３）は、レンズ２に入射する。レンズ２は、例えば、入射されたレーザー光（照射光３）を集光する。または、レンズ２は、例えば、入射されたレーザー光（照射光３）を平行光に変換する。レンズ２は、入射されたレーザー光（照射光３）の発散角を変更する。
レンズ２から出射されたレーザー光（照射光３）は、レンズ２によって、被検出領域Ｄに導かれる。被検出領域Ｄに導かれるレーザー光（照射光３）は、例えば、集光された光の状態又は平行化された光の状態である。レンズ２は、例えば、集光機能を備えたシリンドリカルレンズまたはトロイダルレンズであってもよい。
被検出領域Ｄ内には、浮遊粒子Ｒが存在する。照射光３の強度が浮遊粒子Ｒの検出にとって十分に大きく設定できる場合などでは、集光レンズ３を省略することが可能である。
照射部フォルダ９１は、例えば、レーザー発光素子１及びレンズ２を保持している。照射部フォルダ９１は、レーザー発光素子１及びレンズ２を一体化している。
照射部フォルダ９１は、例えば、第１の集光ミラー１０１または第２の集光ミラー１０２に取り付けられている。図１では、照射部フォルダ９１は、例えば、第１の集光ミラー１０１および第２の集光ミラー１０２に取り付けられている。
粒子Ｒは、上述のように、浮遊する微小な粒子状の物質である。検出対象となる浮遊粒子Ｒは、花粉、埃またはタバコの煙などを含む。粒子Ｒは、例えば、花粉又は埃などである。埃は、ハウスダストと呼ばれる。また、粒子Ｒは、ダニなどの微小生物の死骸、その破片又は糞などを含む。また、粒子Ｒは、いわゆる微小粒子状のＰＭ２．５または微小粒子状の物質ＰＭ１０などを含む。ＰＭ２．５は、大気中に浮遊する小さな粒子のうち、粒子の大きさが２．５μｍ以下の小さな粒子のことである。ＰＭ２．５の成分は、炭素、硝酸塩、硫酸塩、アンモニウム塩、ケイ素、ナトリウム又はアルミニウム等の無機元素などが含まれている。ＰＭ１０は、大気中に浮遊する小さな粒子のうち、粒子の大きさが１０μｍ以下の小さな粒子のことである。
ＰＭ２．５およびＰＭ１０は、微小粒子状物質ともよばれる。「粒子状物質」とは、マイクロメートルの大きさの固体または液体の微粒子のことをいう。
照射光３は、粒子Ｒに照射される。このとき、粒子Ｒから散乱光Ｌが生じる。
「散乱光」とは、浮遊粒子Ｒに当たった照射光３が、その伝播状態を変化させて発生する光である。「伝播」とは、波動が媒質の中を広がっていくことである。ここでは、光が空間の中を進行していくことである。空間は、上述のように、空気中、液体中または真空中などである。ただし、「散乱光」は、照射光３の波長によって発生する浮遊粒子Ｒの蛍光も含む。
検出対象である粒子Ｒは、照射光３が照射されたときに散乱光Ｌを発生させる微小物質であれば、特に制限されない。
検出光学系５０は、第１の集光ミラー１０１、第２の集光ミラー１０２及び受光素子６を備えている。検出光学系５０は、散乱光受光部ともよぶ。
第１の集光ミラー１０１及び第２の集光ミラー１０２は、散乱光Ｌの一部を受光素子６に導く。第１の集光ミラー１０１は、例えば、楕円ミラーである。また、第２の集光ミラー１０２は、例えば、球面ミラーである。第１の集光ミラー１０１及び第２の集光ミラー１０２は、１つの集光ミラーの一部の領域であっても構わない。
ここで、楕円ミラーは、理想的な楕円球の形状をしている必要はない。ここでの楕円ミラーは、ある点から拡散する光を、その反射を介して別の点に光を集める機能を有するミラーであり、広義の意味での楕円ミラーである。なお、光が集められる別の点は、ある範囲を持った領域であってもよい。
楕円の２つある焦点の一方の焦点を通る光線は楕円面で反射されて、もう一方の焦点を通る。楕円面は、３つの座標平面に平行な平面による切口が常に楕円である二次曲面である。
第１の集光ミラー１０１は、楕円の２つの焦点の位置を利用して、粒子Ｒから直接入射した散乱光１１１ａを反射して受光素子６に導く。例えば、吸気口５ａと排気口５ｂとは、第１の集光ミラー１０１の１つの焦点（第１の焦点）の位置に、粒子Ｒを導く。そして、第１の集光ミラー１０１の他の焦点（第２の焦点）の位置には、受光素子６が配置されている。
照射光３は、１つの焦点（第１の焦点）の領域で粒子Ｒに当てられる。通過領域Ｐと照射光３との交わる領域は、第１の集光ミラー１０１の第１の焦点を含んでいる。
受光素子６は、散乱光Ｌの強度を検知する。つまり、受光素子６は、光検知器である。受光素子６は、例えば、フォトダイオード等である。
受光素子６は、光の強度に対応した電流又は電圧を出力する。受光素子６は、光を受光する受光領域を備えている。受光素子６は、散乱光Ｌを受光する。
受光素子６の出力が電流である場合には、微小物検出装置１１は、受光素子６の後段に、電流値を電圧に変換するＩＶ変換回路（電流電圧変換回路）を備えることができる。
一方、受光素子６の出力が電圧である場合には、安定な電圧に変換するために、微小物検出装置１１は、受光素子６の後段に、バッファ回路を備えることができる。バッファ回路は、例えば、ボルテージフォロワ等である。
吸気口５ａは、例えば、吸入ノズルである。排気口５ｂは、例えば、排出ノズルである。吸気口５ａは、被検対象の粒子Ｒを含む空気又は液体被検物を、被検出領域Ｄに導く。また、排気口５ｂは、被検対象の粒子Ｒを含む空気又は液体被検物を、被検出領域Ｄから排出させる。吸気口５ａと排気口５ｂとの間に、粒子Ｒの通過領域Ｐが形成される。
なお、レーザー発光素子１から照射される照射光３は、例えば、吸気口５ａと排気口５ｂとを通る直線に対して直交している必要はない。つまり、吸気口５ａから排気口５ｂまでの粒子Ｒの流れる方向に対して、レーザー発光素子１から照射される照射光３は、直交している必要はない。つまり、レーザー発光素子１から照射される照射光３は、吸気口５ａから排気口５ｂまでの粒子Ｒの流れる方向に対して、傾斜した角度で粒子Ｒに照射されることができる。
液体被検物は、被検対象の粒子Ｒを含む液体のことである。
被検出領域Ｄは、第１の集光ミラー１０１と第２の集光ミラー１０２とで囲まれた領域である。
例えば、被検出領域Ｄは、空気などの気体中の領域である。または、被検出領域Ｄは、水などの液体中の領域である。または、被検出領域Ｄは、真空の領域である。
被検対象の粒子Ｒは、被検出領域Ｄを通過する。実施の形態１では、粒子Ｒは、＋ｘ軸側から−ｘ軸側に向けて、被検出領域Ｄを通過する。例えば、粒子Ｒは、空気中に浮遊している。または、粒子Ｒは、液体中に含まれている。
被検出領域Ｄの粒子Ｒの通過領域Ｐは、照射光３を通す壁などで閉ざされた領域であっても良い。または、被検出領域Ｄの粒子Ｒの通過領域Ｐは、開放された領域でもよい。
つまり、照射光３は通過領域Ｐを囲む壁を透過する。通過領域Ｐは、被検出領域Ｄに入った粒子Ｒが、被検出領域Ｄを出ていくまでに通過する領域である。実施の形態１では、粒子Ｒは吸気口５ａから被検出領域Ｄに入る。また、粒子Ｒは排気口５ｂから被検出領域Ｄを出ていく。
ビームトラップ４は、粒子Ｒの通過領域Ｐを抜けた照射光３が、再び通過領域Ｐに反射してこないようにする。ビームトラップ４は、光を閉じ込める、又は光を吸収する、又は光を被検出領域Ｄの外部へ放出する。
つまり、ビームトラップ４は、光を被検出領域Ｄの外部へ放つ。ビームトラップ４は、光が再び被検出領域Ｄに入ることを妨げる。
＜散乱光Ｌと受光素子６との関係＞
実施の形態１に係る微小物検出装置１１において、被検出領域Ｄにおける散乱光Ｌと受光素子６との関係について説明する。
実施の形態１に係る微小物検出装置１１の検出光学系５０では、粒子Ｒで発生した散乱光Ｌが受光素子６に導かれる経路は、３種類ある。
散乱光Ｌは、粒子Ｒで発生する。その散乱光Ｌは、検出光学系５０によって、受光素子６に導かれる。受光素子６に導かれる経路は３種類ある。
図３、図４及び図５は、微小物検出装置１１の光線の経路を概略的に示す図である。図３は、第１の経路を示している。図４は、第２の経路を示している。図５は、第３の経路を示している。図３、図４及び図５では、図の煩雑さを軽減するために、散乱光Ｌの代表的な光線のみを示している。
図３では、粒子Ｒで散乱された散乱光Ｌ（光線１１１ａ）は、第１の集光ミラー１０１に到達する。第１の集光ミラー１０１に到達した散乱光Ｌ（光線１１１ａ）は、第１の集光ミラー１０１で反射される。第１の集光ミラー１０１で反射された散乱光Ｌ（光線１１１ｂ）は、受光素子６に到達する。この経路を、以降において、第１の経路と呼ぶ。第１の経路で示される散乱光Ｌは、光線１１１ａ，１１１ｂとして表わされる。
図３では、光線の挙動を、散乱光Ｌの光線の内の代表的な光線１１１ａ，１１１ｂで示している。光線１１１ａは、散乱光Ｌが粒子Ｒから第１の集光ミラー１０１に入射する光線である。光線１１１ｂは、光線１１１ａが、第１の集光ミラー１０１で反射された反射光の光線である。反射光１１１ｂは、受光素子６に導かれる。
図４では、粒子Ｒで散乱された散乱光Ｌ（光線１１２）は、直接に受光素子６に到達する。つまり、散乱光Ｌ（光線１１２）は、第１の集光ミラー１０１又は第２の集光ミラー１０２で反射されない。この経路を、以降において、第２の経路と呼ぶ。
図４では、光線の挙動を、散乱光Ｌの光線の内の代表的な光線１１２で示している。光線１１２は、散乱光Ｌが粒子Ｒから受光素子６に直接到達する光線である。よって、光線１１２は、第１の集光ミラー１０１又は第２の集光ミラー１０２を経由せずに受光素子６に到達する。
図５では、粒子Ｒで散乱された散乱光Ｌ（光線１１３ａ）は、第２の集光ミラー１０２に到達する。第２の集光ミラー１０２に到達した散乱光Ｌ（光線１１３ａ）は、第２の集光ミラー１０２で反射される。第２の集光ミラー１０２で反射された散乱光Ｌ（光線１１３ｂ）は、第１の集光ミラー１０１に到達する。第１の集光ミラー１０１に到達した散乱光Ｌ（光線１１３ｃ）は、第１の集光ミラー１０１で反射される。なお、光線１１３ｃは、光線１１３ｂと、同じ光線である。第１の集光ミラー１０１で反射された散乱光Ｌ（光線１１３ｄ）は、受光素子６に到達する。この経路を、以降において、第３の経路と呼ぶ。
図５では、光線の挙動を、散乱光Ｌの光線の内の代表的な光線１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄで示している。光線１１３ａは、散乱光Ｌが粒子Ｒから第２の集光ミラー１０２に向かう光線である。光線１１３ｂは、散乱光Ｌの光線１１３ａが、第２の集光ミラー１０２で反射された反射光の光線である。光線１１３ｃは、反射光１１３ｂが第１の集光ミラー１０１に入射する際の光線である。すなわち、光線１１３ｃと光線１１３ｂは、同じ光線である。光線１１３ｄは、光線１１３ｃが、第１の集光ミラー１０１で反射された反射光の光線である。光線１１３ｄは、受光素子６に導かれる。以下において、光線１１３ｂ，１１３ｄは、反射光とも呼ぶ。
つまり、光線１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄは、次のように説明できる。光線１１３ａは、粒子Ｒから第２の集光ミラー１０２に到達する光線である。光線１１３ｂは、第２の集光ミラー１０２で反射されて通過領域Ｐに到達する光線である。つまり、光線１１３ｂは、第２の集光ミラー１０２から元の粒子Ｒの位置に戻った光線である。光線１１３ｃは、通過領域Ｐから第１の集光ミラー１０１に到達する光線である。光線１１３ｄは、第２の集光ミラー１０２で反射されて受光素子６に到達する光線である。
実施の形態１に係る微小物検出装置１１の検出光学系５０の上述の構成は、先行文献１に開示されている構成とは異なる。実施の形態１に係る第２の集光ミラー１０２の形状は、先行文献１に開示されている球面ミラーの形状とは異なり、焦点位置で積極的に収差を発生させる形状をしている。
第２の集光ミラー１０２で反射された散乱光の光束径は、当該散乱光を発した粒子Ｒの位置において、当該粒子Ｒの粒径よりも大きい。
第２の集光ミラー１０２で反射された散乱光の光束径は、この散乱光を発した粒子Ｒの位置において、第２の集光ミラー１０２が球面形状であった場合の集光ミラーで反射された散乱光の光束径よりも大きい。第２の集光ミラー１０２は、例えば、この球面形状を基にした非球面ミラーである。球面形状は、例えば、第２の集光ミラー１０２の非球面形状を近似したものである。第２の集光ミラー１０２は、例えば、複数の焦点を発生させてそれらの焦点を分散させる。また、第２の集光ミラー１０２は、例えば、球面収差を発生させる。第２の集光ミラー１０２は、例えば、球面ミラーとして作製された場合に残留している収差よりも大きな収差を発生させる。
一般的に、集光している状態の光は、例えば、球面収差が０．０７λｒｍｓ未満である。このため、第２の集光ミラー１０２が集光する光の集光状態は、球面収差が０．０７λｒｍｓ以上である。
また、第２の集光ミラー１０２の形状は、焦点位置で積極的に収差を発生させる形状である。このため、例えば、第２の集光ミラー１０２の形状は、非球面形状である。つまり、第２の集光ミラー１０２の球面形状は、非球面形状に変更される。
そして、第２の集光ミラー１０２の発生させる収差は、第２の集光ミラー１０２の非球面形状を近似した球面ミラーが発生させる収差よりも大きい。つまり、第２の集光ミラー１０２は、元の球面ミラーが発生させる収差よりも大きな収差を発生させる。
この第２の集光ミラーが異なることで、後述するように、散乱光Ｌの検出効率が向上する。また、粒子Ｒの個数濃度または重量濃度の検出精度を向上することが可能となる。「個数濃度」とは、単位体積あたりの粒子の個数を表わしている。「重量濃度」とは、単位体積あたりの粒子の重量を表わしている。
＜散乱光の種類＞
図６は、粒子Ｒに照射光３を照射したときに発生する主要な散乱光Ｌを模式的に示す図である。照射光３は、例えば、レーザー光である。
照射光３は、実施の形態１では、レーザー発光素子１から出射された光である。散乱光Ｌは、照射光３が粒子Ｒに当たって散乱した光である。
散乱光Ｌｂｓは、レーザー発光素子１の方向（−ｚ軸方向）に向かう光である。散乱光Ｌｂｓは、レーザー発光素子１の方向（−ｚ軸方向）に戻っていく光（戻り光）である。つまり、散乱光Ｌｂｓは、後方に向かう光である。「後方」とは、レーザー発光素子１から出射される光の方向（＋ｚ軸方向）と反対側の方向（−ｚ軸方向）を表わす。
散乱光Ｌｆｓは、前方（＋ｚ軸方向）に向かう光である。「前方」とは、レーザー発光素子１から出射される光の方向（＋ｚ軸方向）を表わす。
散乱光Ｌｓは、側方に向かう光である。「側方」とは、レーザー発光素子１から出射される光の方向（＋ｚ軸方向）に対して垂直な方向を表わす。つまり、「側方」とは、レーザー発光素子１から出射される光の方向（＋ｚ軸方向）に対して垂直な平面（ｘ−ｙ平面）上の方向を表わす。ただし、光線の進行方向は、ｚ軸に対して傾斜していてもよい。図６に示す散乱光Ｌｓは、＋ｚ軸方向に傾斜して進行している。
つまり、散乱光Ｌｓは、照射光３の進行方向に対して、傾斜して進行する光である。例えば、円筒の軸に沿って照射光３を進行させたと仮定すると、散乱光Ｌｓは、その円筒の側面を透過する光線である。ここで説明に使用した円筒は仮想の円筒である。側方は、前方と後方以外の方向である。
図３、図４及び図５に示す光線１１１ａ，１１２，１１３ａは、散乱光Ｌｓである。
ここでは、一般的な散乱に関する説明をする。粒子Ｒのサイズに比較的近い長さの波長を有する照射光３が照射されると、一般的に散乱光Ｌが発生する。照射光３は、特にレーザー光に限定されない。
散乱光Ｌは、２種類の光に大別される。１つは、前方散乱光Ｌｆｓである。他は、前方散乱光Ｌｆｓ以外の散乱光である。前方散乱光Ｌｆｓは、照射光３の伝播方向（＋ｚ軸方向）に発生する。照射光３の伝播方向以外の方向に発生する散乱光Ｌは、例えば、後方散乱光Ｌｆｂまたは側方散乱光Ｌｓである。
粒子Ｒの形状及び大きさによって、散乱光Ｌの強度の割合が変化する。そして、粒子Ｒの形状及び大きさによって、粒子Ｒから各方向への向かう散乱光の強度分布（散乱強度の分布）が変化する。
例えば、粒子Ｒの大きさ（例えば、直径）が大きくなるほど、散乱光Ｌの強度が強くなる。散乱光Ｌの強度は、照射光３の強度に比べて非常に小さい。また、散乱光Ｌの一部として、照射光３の進行方向（＋ｚ軸方向）の反対方向（−ｚ軸方向）に向かう後方散乱光Ｌｂｓも存在する。
＜検出回路部６０＞
次に、検出光学系５０以外の構成部分について説明する。図７は、本発明の実施の形態１に係る微小物検出装置１１の検出回路部６０を示すブロック図である。
実施の形態１に係る微小物検出装置１１は、検出回路部６０を採用することができる。検出回路部６０は、後述する擬似ピークの悪影響を防ぐために有効である。しかし、実施の形態１で説明する検出光学系５０によって擬似ピークが抑えられる場合には、微小物検出装置１１は検出回路部６０を用いなくても良い。一方、従来の検出光学系５１に用いると検出回路部６０は有効である。
なお、受光素子６の出力電流値を電圧値に変換する電流電圧変換部については、ここでは省略する。
検出回路部６０は、ピーク数カウント部６３を備える。検出回路部６０は、増幅回路６１または極大ピーク検出部６２を備えることができる。
増幅回路６１は、受光素子６の出力信号Ｓ１のレベルを増幅又は減衰させる。増幅回路６１は、信号Ｓ２を出力する。増幅回路６１は、例えば、後段の処理において十分な信号レベルを満足している場合は、削除することができる。
信号Ｓ２は、出力信号Ｓ１のレベルを増幅又は減衰させた信号である。
極大ピーク検出部６２は、出力信号Ｓ２を受け取る。極大ピーク検出部６２は、増幅回路６１の出力信号Ｓ２の極大ピーク点を検出する。出力信号Ｓ２の極大ピーク点は、粒子Ｒに対応している。極大ピーク検出部６２は、出力信号Ｓ２の極大ピーク点の検出を逐次処理する。なお、例えば、閾値などを用いることで、極大ピーク点を検出せずに粒子Ｒの数をカウントできる場合には、極大ピーク検出部６２を削除することができる。
極大ピーク検出部６２は、信号Ｓ３を出力する。信号Ｓ３は、出力信号Ｓ２の極大ピーク点を示す。
ピーク数カウント部６３は、極大ピーク検出部６２が出力する極大ピーク点を示す信号Ｓ３を受け取る。ピーク数カウント部６３は、粒子Ｒの検出に対応したピークの数をカウントする。ピーク数カウント部６３は、信号Ｓ３のピークの数をカウントするカウント部である。または、ピーク数カウント部６３は、信号Ｓ３のピークの数をカウントすることで、粒子の数を数える粒子数カウント部である。
検出回路６０のピーク数カウント部６３で得られたピーク数のカウント値を用いて、粒子Ｒの個数濃度または重量濃度を算出することができる。微小物検出装置１１は、ピーク数のカウント値を用いて、粒子Ｒの個数濃度または重量濃度を算出する。
＜第２の集光ミラー１０２の特徴と効果＞
つぎに、実施の形態１に係る微小物検出装置１１における第２の集光ミラー１０２の特徴と効果について説明する。
実施の形態１に係る微小物検出装置１１における第２の集光ミラーの特徴と、それによる効果について説明するために、従来の微小物検出装置について、図８および図９を用いて説明する。
図８は、従来の微小物検出装置の検出光学系５１の第３の経路の光線を概略的に示す図である。図９は、従来の微小物検出装置の検出信号Ｓ１の波形を概略的に示す図である。図１０は、実施の形態１に係る微小物検出装置１１の検出信号Ｓ１の波形を概略的に示す図である。
図８は、微小物検出装置１１の図５に対応する。そのため、図５と同様の構成要素および光線には同じ符号を付している。そして、それらの説明は、図５の説明で代用する。
図９および図１０の縦軸は、検出信号Ｓ１の出力値Ａであり、横軸は時間［ｍｓｅｃ］である。
従来の微小物検出装置は、実施の形態１に係る微小物検出装置１１と、第２の集光ミラー１０２の形状およびその機能が異なる。
つまり、従来の微小物検出装置は、第２の集光ミラー１０２の形状において、実施の形態１に係る微小物検出装置１１と異なる。また、従来の微小物検出装置は、第２の集光ミラー１０２の機能において、実施の形態１に係る微小物検出装置１１と異なる。
従来の微小物検出装置に係る第２の集光ミラー１０４は、反射面が球面形状である。そして、従来の微小物検出装置に係る第２の集光ミラー１０４の焦点は、第１の集光ミラー１０３の１つの焦点（第１の焦点）と一致している。上述のように、第１の焦点の位置には、粒子Ｒが導かれている。
上述のように、第１の集光ミラー１０３は、楕円ミラーである。例えば、第１の集光ミラー１０３は、回転楕円体の形状をしている。楕円ミラーは、楕円の特徴である２つの焦点を利用して、一方の焦点（第１の焦点）から出た光を反射して、もう一方の焦点（第２の焦点）に集める面を持つ鏡面のことである。楕円ミラーは、楕円面鏡とも呼ばれる。
粒子Ｒで散乱された散乱光Ｌ（光線１１３ａ）は、第２の集光ミラー１０４に到達する。第２の集光ミラー１０４に到達した散乱光Ｌ（光線１１３ａ）は、第２の集光ミラー１０４で反射される。そして、第２の集光ミラー１０４で反射された散乱光Ｌ（光線１１３ｂ）は、再び第１の焦点の位置（粒子Ｒの位置）に戻る。
このため、第２の集光ミラー１０４の反射光１１３ｂは、第１の経路と全く同じ経路をたどる。第１の経路は、粒子Ｒで発生した散乱光Ｌが第１の集光ミラー１０３に入射して受光素子６へ導かれる光線の経路である。粒子Ｒで発生した散乱光Ｌが第１の集光ミラー１０３に入射して受光素子６へ導かれる光線は、図３に示す光線１１１ａ，１１１ｂである。
これによって、検出光学系５１は、第３の経路の散乱光Ｌと第１の経路の散乱光Ｌとを共に受光素子６の受光面に集光させることができる。
しかし、粒子Ｒが第２の集光ミラー１０４の焦点の位置を通過した場合には、粒子Ｒ自身が第３の経路の遮光物となる。つまり、第２の集光ミラー１０４で反射された光線１１３ｂは、粒子Ｒによって遮光される。そのため、検出光学系５１は、粒子Ｒによって遮光された散乱光Ｌを、受光素子６に導くことができない。これによって、粒子Ｒの散乱光Ｌの検出効率が低下する。また、検出回路部６０での粒子Ｒの検出精度が低下する。
粒子Ｒによって遮光された散乱光Ｌは、例えば、第１の集光ミラー１０３の反射面と第２の集光ミラー１０４以外の方向に進行する場合がある。例えば、吸気口５ａまたは排気口５ｂの方向である。または、レーザー発光素子１またはビームトラップ４の方向である。
図９は、従来の微小物検出装置の場合に、一つの粒子Ｒが焦点の位置を通過した際の検出信号Ｓ１の波形Ｆ１を模式的に示した図である。従来の微小物検出装置の場合の検出信号Ｓ１の波形Ｆ１は、図９中の実線で示されている。理想的な検出信号の波形Ｆ２は、図９中の破線で示されている。
粒子Ｒ自身が散乱光Ｌを遮ることによって、検出信号Ｓ１の波形Ｆ１の中心（ｔ＝ｔｃ）に信号Ｓ１の低下が発生する。
また、図９中の破線で示した波形Ｆ２は、粒子Ｒで発生した散乱光Ｌを、粒子Ｒによる遮蔽の影響なく、理想的に検出できた際の検出信号Ｓ１である。理想的な検出信号Ｓ１の波形Ｆ２は、粒子１個に対して一つの極大ピーク点Ａｐが対応している。
一方、図９中の実線で示した検出信号Ｓ１の波形Ｆ１であった場合には、１個の粒子Ｒに対して２つの極大ピーク点Ａｐ１，Ａｐ２が存在する。２つの極大ピーク点Ａｐ１，Ａｐ２の間に、出力値の低下した極小ピーク点Ａｐ３が存在している。この場合には、例えば、図７に示した検出回路部６０で、ピーク数のカウントを行なうと、カウント数を誤ってしまうという問題が発生する。
つまり、検出回路部６０は、１つの粒子Ｒを２個の粒子と数えてしまう。検出回路部６０は、極大ピーク点Ａｐ１で、１つの粒子Ｒと数える。また、検出回路部６０は、極大ピーク点Ａｐ２で、１つの粒子Ｒと数える。このように、例えば、光が遮られることで、１つの粒子Ｒに対して、発生する複数のピーク信号を疑似ピークという。
極大ピークＡｐ１，Ａｐ２と極小ピーク点Ａｐ３とは、粒子（Ｒ）に対応した入力信号Ｓ２の極値である。極大ピークＡｐ１，Ａｐ２は、粒子（Ｒ）に対応した入力信号Ｓ２の極大値である。極小ピーク点Ａｐ３は、粒子（Ｒ）に対応した入力信号Ｓ２の極小値である。入力信号Ｓ２が連続関数のときに、入力信号Ｓ２が増加から減少に変わるところを極大という。また、入力信号Ｓ２が減少から増加に変わるところを極小という。極大における入力信号Ｓ２の値が極大値である。極小における入力信号Ｓ２の値が極小値である。
図９において、極大ピーク点Ａｐ１の出力値はピーク値Ｐ１である。また、極大ピーク点Ａｐ２の出力値はピーク値Ｐ２である。また、極小ピーク点Ａｐ３の出力値はピーク値Ｐ３である。ピーク値Ｐ１，Ｐ２とピーク値Ｐ３との差は、値ΔＰ１である。
これに対して、実施の形態１に係る微小物検出装置１１における検出Ｓ１の波形Ｆ３について説明する。
図１０は、実施の形態１に係る微小物検出装置１１の場合に、一つの粒子Ｒが焦点位置を通過した際の検出信号Ｓ１の波形Ｆ３を模式的に示した図である。微小物検出装置１１の場合の検出信号Ｓ１の波形Ｆ３は、図１０中の実線で示されている。また、図９と同様に、理想的な検出信号の波形Ｆ２は、図１０中の破線で示されている。
図１０中の実線で示した検出信号Ｓ１の波形Ｆ３では、１個の粒子Ｒに対して２つの極大ピーク点Ａｐ４，Ａｐ５が存在する。２つの極大ピークＡｐ４，Ａｐ５点の間に、出力値の低下した極小ピーク点Ａｐ６が存在している。
図１０において、極大ピーク点Ａｐ４の出力値はピーク値Ｐ４である。また、極大ピーク点Ａｐ５の出力値はピーク値Ｐ５である。また、極小ピーク点Ａｐ６の出力値はピーク値Ｐ６である。ピーク値Ｐ４，Ｐ５とピーク値Ｐ６との差は、値ΔＰ２である。
図１０に示す波形Ｆ３の値ΔＰ２は、図９に示す波形Ｆ１の値ΔＰ１よりも小さい。値ΔＰ１は、極大ピーク点Ａｐ１，Ａｐ２と極小ピーク点Ａｐ３との差である。値ΔＰ２は、極大ピーク点Ａｐ４，Ａｐ５と極小ピーク点Ａｐ６との差である。
このために、ピーク数を数えるための閾値を高く設定することができる。つまり、ノイズによるミスカウントを減らすことができる。
つまり、従来の微小物検出装置に比べて、実施の形態１に係る微小物検出装置１１は、ノイズによるピーク数の数え間違いを減らすことができる。
図９において、値ΔＰ１は、例えば、極大ピーク点Ａｐ１のピーク値Ｐ１と極大ピーク点Ａｐ２のピーク値Ｐ２との平均値から、極小ピーク点Ａｐ３のピーク値Ｐ３を引いた値である。同様に、図１０において、値ΔＰ２は、例えば、極大ピーク点Ａｐ４のピーク値Ｐ４と極大ピーク点Ａｐ５のピーク値Ｐ５との平均値から、極小ピーク点Ａｐ６のピーク値Ｐ６を引いた値である。
実施の形態１に係る微小物検出装置１１の第２の集光ミラー１０２の反射面は、非球面形状である。この非球面形状は、積極的に収差を発生させる機能を備えている。
通常では、球面ミラーの収差を抑えるために反射面を非球面形状とする。微小物検出装置１１の第２の集光ミラー１０２は、収差を発生させるために非球面形状をしている。このため、例えば、微小物検出装置１１の第２の集光ミラー１０２は、非球面形状を近似した球面ミラーよりも大きな収差を発生させている。
非球面形状の近似には、例えば、最小二乗法などが用いられる。
また、第２の集光ミラー１０２の集光位置において収差を持たせた場合には、受光素子６に到達する光の光束径が大きくなる。このため、第２の集光ミラー１０２の集光位置における収差は、受光素子６に到達する光が受光面に納まる程度以下であることが望ましい。これによって、受光素子６の受光効率の低下を防ぐことができる。
以下では、例えば、この収差を球面収差とした場合について述べる。
球面収差は、光が近軸光線でない場合には、理想的な焦点位置に結像されない収差である。つまり、設計上の中心軸Ｏから離れた光線の焦点位置は、第２の集光ミラー１０２の設計上の中心軸Ｏの近傍の光線（近軸光線）の焦点位置と異なる位置となる。色の違いによって起る色収差以外のものを広義の球面収差という。なお、以下において、球面収差は狭義の意味で用いる。
近軸光線は、レンズまたは球面鏡などの光学結像系で，光軸の近くを通り，光軸と小さい角度をなす光線である。小さい角度とはｓｉｎθを角度θと近似できる程度の微小角をいう（ｓｉｎθ≒θ）。
ここで、微小物検出装置１１の構成上、第２の集光ミラー１０２の設計上の中心軸Ｏ上には、光の通過穴Ｈが設けられている。図５に示すように、位置Ｇ１は、反射面１０２ａの最内周の位置である。また、位置Ｇ２は、反射面１０２ａの最外周の位置である。図１、図３、図４および図５においては、仮想的な軸として、中心軸Ｏを図示している。
第２の集光ミラー１０２において、最外周の位置Ｇ２で反射された光線の焦点位置は、最内周の位置Ｇ１での反射された光線の焦点位置と異なる。
これは、上述のように、第２の集光ミラー１０２が非球面形状をしているからである。
球面収差を有する第２の集光ミラー１０２を実現するためには、反射面１０２ａは、最内周の位置Ｇ１から最外周Ｇ２の位置にかけて曲率半径が変化していく形状となる。つまり、反射面１０２ａは、球面の形状ではない。これによって、反射面１０２ａは、反射光に球面収差を発生させることができる。
上述のように、設計上の中心軸Ｏから最内周の位置Ｇ１までの反射光の光線について、球面収差は、０．０７λｒｍｓ以上であることが望ましい。
つまり、第２の集光ミラー１０２に設けられた通過穴Ｈを通過する反射光の球面収差は、０．０７λｒｍｓ以上であることが望ましい。第２の集光ミラー１０２に設けられた通過穴Ｈは、受光素子６用の穴である。この穴を通過した光の一部は、受光素子６に到達する。なお、受光素子６用の穴は、散乱光Ｌが通過できれば良い。このため、例えば、受光素子６用の穴を、散乱光Ｌが通過できる材料でふさぐこともできる。
また、上記の説明では、第２の集光ミラー１０２が発生させる収差を球面収差としている。しかし、これに限ることはない。反射面１０２ａの収差は、同様の効果を示す大きさの非点収差またはコマ収差であってもよい。また、反射面１０２ａの収差は、球面収差、非点収差またはコマ収差の少なくとも２つを合成した収差であってもよい。
なお、広義の球面収差は、非点収差またはコマ収差などを含む。このため、反射面１０２ａの収差は、広義の球面収差であることがわかる。
ただし、反射面１０２ａの収差を球面収差とした場合には、他の収差に比べて、収差の影響による検出信号Ｓ１の歪みを低減できる。これは、球面収差が設計上の中心軸Ｏに対して最も対称性がよいためである。つまり、受光素子６の受光面上において、光量の偏りが対称的になる。
上記の通り、微小物検出装置１１では、第２の集光ミラー１０２で発生する球面収差によって、粒子Ｒで発生して第２の集光ミラー１０２で反射された光線１１３ｂは、再び粒子Ｒの位置に集光しない。
光線１１３ｂの焦点が、ｙ軸方向に分散することで、従来発生していた粒子Ｒ自身による遮蔽を抑制することができる。これによって、経路３の散乱光を効率よく受光素子６の受光面に導くことができる。
図１１、図１２及び図１３は、微小物検出装置１１の第３の経路の光線を概略的に示す図である。
図１１、図１２及び図１３を用いて、実施の形態１の微小物検出装置１１の第２の集光ミラー１０２に付加する球面収差について説明する。図１１、図１２及び図１３を用いて、例として、第２の集光ミラー１０２に球面収差を付加する際の設計上の考慮点について説明する。
図１１、図１２及び図１３は、説明を容易にするため、第１の集光ミラー１０１及び第２の集光ミラー１０２以外の構成部品を省いた図としている。
図１１および図１２において、軸外の光線の焦点位置を焦点位置Ｕ１で示し、近軸の光線の焦点位置を焦点位置Ｕ２で示し、焦点位置Ｕ１と焦点位置Ｕ２との距離を距離ｄｓで示す。
一般に、鏡面が球面の場合には、鏡の周辺部に比べて鏡の中央部の焦点距離が長い。このため、球面収差が発生する。このように、球面形状の鏡面で発生する初期の球面収差を「初期球面収差」とする。球面収差を備えると、光軸の方向において、軸外の光線の焦点位置Ｕ１と近軸の光線の焦点位置Ｕ２とがずれる。
ここで、光軸は、ｙ軸に平行である。そして、光軸は、第２の集光ミラー１０２の設計中心軸Ｏに一致している。
また、初期球面収差に対して、さらに球面収差が付加すると、光軸の方向において、軸外の光線の焦点位置Ｕ１と近軸の光線の焦点位置Ｕ２との距離ｄｓがさらに変化する。以下において、初期の球面収差にさらに付加された球面収差を「付加球面収差」とする。なお、ここでは、初期の球面収差を非常に小さい値と考えているため、「付加球面収差」は、最終的に発生している球面収差の値と同等である。
例えば、付加球面収差には極性がある。光学系の光軸に沿った光の伝搬方向で見た場合に、この極性には次の２種類がある。第１に、軸外の光線の焦点位置Ｕ１が近軸の光線の焦点位置Ｕ２よりも遠くにある。第２に、軸外の光線の焦点位置Ｕ１が近軸の光線の焦点位置Ｕ２よりも近くにある。
ここでは、焦点位置Ｕ１までの距離または焦点位置Ｕ２までの距離は、例えば、第２の集光ミラー１０２の焦点の位置からの距離である。または、焦点位置Ｕ１までの距離または焦点位置Ｕ２までの距離は、例えば、第１の集光ミラー１０１の第１の焦点の位置からの距離である。
図１１は、第１の場合の一例を示した図である。図１２は、第２の場合の一例を示した図である。
距離ｄｓの初期球面収差からの変化の極性は、図１１および図１２に示したいずれの場合であってもよい。距離ｄｓの初期球面収差からの変化は、実施の形態１に示す微小物検出装置１１の第２の集光ミラー１０２の付加球面収差によって生じる。
以下では、実施の形態１に示す微小物検出装置１１において、設計上、付加球面収差をどの程度の大きさに設定するのかについて説明する。
ここでは、図１２に示した付加球面収差の極性を例に説明する。
図１３は、図１２に示した構成に、疑似的に、平行平板３００を光線１１３ｄ中に挿入した図である。
一般的に、集光する光に、ある厚みの平行平板を挿入すると、軸外の光線の焦点位置Ｕ１は、近軸の光線の焦点位置Ｕ２に、光学系の光軸に沿った光の伝搬方向において、近づく方向に移動する。この作用によって、平行平板３００は、付加球面収差が補正されて、焦点位置Ｕ１と焦点位置Ｕ２とを、同じ焦点位置Ｕ３に移動させることができる。
例えば、光線１１３ｄの光線群の開口数ＮＡを０．４２２６（約２５度の光束の広がり角）とし、光の波長を６６０ｎｍとし、平行平板３００の屈折率ｎを１．５とし、前記平行平板３００の厚みを厚さｔとする。ここで、「光線群」とは、光束のことである。
例えば、ホコリ又は花粉の粒子の大きさを２０μｍから１００μｍまでを想定する。この場合には、付加球面収差を６λｐｖから３０λｐｖまでとすることが望ましい。また、付加球面収差を５０λｐｖまで大きくすることができる。つまり、付加球面収差を６λｐｖから５０λｐｖまでとすることで、ホコリ又は花粉を検出する効果が期待できる。
上述のように、一般的に、集光している状態の光の球面収差が０．０７λｒｍｓ未満である。球面収差のＰＶ値は、収差のＲＭＳ値に係数６√５（≒１３．４１６４１）を乗じることで得られる。よって、０．０７λｒｍｓは、約０．９３９λｐｖとなる。６λｐｖは、０．０７λｒｍｓに対して、約６．４倍の値である。また、３０λｐｖは、０．０７λｒｍｓに対して、約３２倍の値である。また、５０λｐｖは、０．０７λｒｍｓに対して、約５３．２倍の値である。
付加球面収差を３０λｐｖとする場合について説明する。平行平板３００の厚さｔ、屈折率ｎ、光束のＮＡ及び球面収差Ｗ４０ｐｖの関係は、次の式１で表わされる。
Ｗ４０ｐｖ＝（ｔ／８）×（（ｎ２−１）／ｎ３）×ＮＡ４）・・・（１）
平行平板３００を用いない場合の第２の集光ミラー１０２の付加球面収差を３０λｐｖとする。光の波長を６６０ｎｍとし、ＮＡを０．４２２６とし、屈折率ｎを１．５とする。この条件で、平行平板３００を追加して、第２の集光ミラー１０２の付加球面収差（３０λｐｖ）をゼロに補正できる平行平板３００の厚さｄは１３．４ｍｍである。
このように、例えば、図１３に示す平行平板３００を便宜的に仮定して、第２の集光ミラー１０２を設計する。平行平板３００は、球面収差を発生させる手段である。
つまり、設計する際に、平行平板３００を配置して、距離ｄｓがゼロとなるように第２の集光ミラー１０２を設計する。つまり、第２の集光ミラー１０２の反射面は非球面になる。平行平板３００の厚さｄは、設定する球面収差の値によって変更する。
これによって、第２の集光ミラー１０２の球面収差を、上述の６λｐｖから５０λｐｖまでの範囲内にすることができる。そして、粒子Ｒで発生して第２の集光ミラー１０２で反射された光線１１３ｂは、再び粒子Ｒの位置に集光しない。
また、逆に、平行平板３００を用いて、第２の集光ミラー１０２の球面収差の大きさを確認することができる。つまり、いくつかの厚さｔの異なる平行平板３００を用意して、どの平行平板３００で収差が小さくなるかを確認する。
光線１１３ｂの焦点が、ｙ軸方向（第２の集光ミラー１０２の光軸方向）に分散することで、従来発生していた粒子Ｒ自身による散乱光の遮蔽を抑制することができる。これによって、経路３の散乱光を効率よく受光素子６の受光面に導くことができる。
以上の例で説明したように、光が集光している状態では、球面収差が０．０７λｒｍｓ未満である。これを考慮すると、第２の集光ミラー１０２で発生させる付加球面収差（６λｐｖ〜５０λｐｖ）は、第２の集光ミラー１０２を単に球面に加工した際に生じる製造誤差で発生する程度ではない。設計上で積極的に球面収差を発生させるように考慮されている。
上記の説明で、第２の集光ミラー１０２の非球面の形状を設計する際に、比較的粒径の大きいホコリまたは花粉の粒子を想定した。しかし、微小物検出装置１１は、小さい粒子を検出することを目的とする場合がある。小さい粒子は、例えば、粒径が１０μｍ（ＰＭ１０）または２．５μｍ（ＰＭ２．５）等である。
小さい粒子（例えば、ＰＭ１０又はＰＭ２．５）を検出する場合でも、実際の大気中にはそれよりも大きい花粉またはホコリなどが含まれる。このため、大きな粒子は、検出対象の小さい粒子（例えば、ＰＭ１０またはＰＭ２．５）を検出する際に、誤検出の原因となる。ただし、小さい粒子は、ＰＭ１０またはＰＭ２．５に限るものではない。ＰＭ１またはＰＭ０．５などの他の粒子もあり得る。
すなわち、大きい粒子の散乱光の強度は、大きい粒子自身により遮蔽されて小さくなる。光の強度が小さくなった散乱光は、受光素子６に入射する。そして、大きい粒子の散乱光の強度が小さい粒子（ＰＭ１０又はＰＭ２．５）と同程度の散乱光の強度となった場合には、大きい粒子自身による散乱光の遮光は、誤検出の原因となる。
よって、小さい粒子（ＰＭ１０またはＰＭ２．５）を検出する微小物検出装置１１の場合でも、誤検出を防ぐために、大きな粒子を想定して、第２の集光ミラー１０２の非球面の形状を考慮する必要がある。大きな粒子は、例えば、直径が２０μｍから１００μｍまでのホコリまたは花粉の粒子などである。
上記に述べた、実施の形態１に係る微小物検出装置１１によれば、粒子Ｒで発生して第２の集光ミラー１０２で反射された光線１１３ｂは、再び粒子Ｒの位置に集光しない。そして、従来発生していた粒子Ｒ自身による光線１１３ｂの遮光を抑制することができる。また、従来発生していた粒子Ｒ自身による遮蔽を効果的に抑制することができる。これによって、第３の経路の散乱光（光線１１３ａ）を効率よく受光素子６の受光面に導くことができる。
また、微小物検出装置１１によれば、図９の極大ピーク点Ａｐ１，Ａｐ２のような、疑似ピークの発生を抑制できる。そして、ピーク数カウント部６３での粒子Ｒの数の数え間違い（ミスカウント）を低減することができる。そして、粒子Ｒの個数、単位体積当たりの粒子Ｒの個数又は単位体積当たりの粒子Ｒの重量などの計測精度を向上することができる。
実施の形態１の構成は、後述の他の実施の形態２，３の構成にも適用できる。
実施の形態２．
図１４は、実施の形態２に係る微小物検出装置１２の検出回路部７０を示すブロック図である。
微小物検出装置１２は、実施の形態１に係る微小物検出装置１１の検出回路部６０の部分のみが異なっている。つまり、微小物検出装置１２は、微小物検出装置１１の検出光学系５０を備えることができる。また、微小物検出装置１２は、従来の微小物検出装置の検出光学系５１を備えることができる。
よって、微小物検出装置１２の検出光学系の構成については、詳細な説明は省略する。
検出光学系５１の構成であれば、微小物検出装置１２は、１つの粒子Ｒに対する検出信号Ｓ１の波形Ｆ１が、２つの極大ピーク点Ａｐ１，Ａｐ２と１つの極小ピーク点Ａｐ３とを有した場合に、その効果を発揮する。つまり、微小物検出装置１２は、検出信号Ｓ１が実施の形態１で説明した図９に示す波形Ｆ１の場合にその効果を発揮する。
また、検出光学系５０の構成であれば、微小物検出装置１２は、図１０に示す波形Ｆ３が２つの極大ピークＡｐ４，Ａｐ５が残った場合に、その効果を発揮する。また、微小物検出装置１２は、検出信号Ｓ１が疑似ピークを含む場合に、その効果を発揮する。
以下、実施の形態２に係る微小物検出装置１２の検出回路部７０の構成について、図１４のブロック図を用いて説明する。
検出回路部７０は、極大ピーク検出部７１、極小ピーク検出部７２及び粒子判定部８０を備える。ピーク検出部７６は、極大ピーク検出部７１および極小ピーク検出部７２を含む。また、検出回路部７０は、増幅回路６１及びピーク数カウント部６３を備えることができる。粒子判定部８０は、隣接ピーク判定部７３を備える。粒子判定部８０は、ピーク差判定部７４または疑似ピーク排除部７５を備えることができる。
以下の説明では、一例として図９の符号を用いて説明する。
増幅回路６１は、出力信号Ｓ１のレベルを増幅又は減衰させる。増幅回路６１は、信号Ｓ２を出力する。
信号Ｓ２は、出力信号Ｓ１のレベルを増幅又は減衰させた信号である。
増幅回路６１は、例えば、後段の処理において十分な信号レベルを満足している場合は、削除することができる。
ピーク検出部７６は、信号Ｓ２を受け取る。極大ピーク検出部７１は、増幅回路６１の出力信号Ｓ２の極大ピーク点Ａｐ１，Ａｐ２を検出する。極大ピーク検出部７１は、出力信号Ｓ２の極大ピーク点Ａｐ１，Ａｐ２の検出を逐次処理する。極小ピーク検出部７２は、増幅回路６１の出力信号Ｓ２の極小ピーク点Ａｐ３を検出する。極小ピーク検出部７２は、出力信号Ｓ２の極小ピーク点Ａｐ３の検出を逐次処理する。ピーク検出部７６は、信号Ｓ４を出力する。
粒子判定部８０は、信号Ｓ４を受け取る。信号Ｓ４は、極大ピーク検出部７１が出力する極大ピーク点Ａｐ１，Ａｐ２の情報および極小ピーク検出部７２が出力する極小ピーク点Ａｐ３の情報を含む。粒子判定部８０は、極大ピークが疑似的に発生する極大ピークであるか否かを判定する。
粒子判定部８０は、隣接ピーク判定部７３を備える。粒子判定部８０は、ピーク差判定部７４または疑似ピーク排除部７５を備えることができる。
隣接ピーク判定部７３は、信号Ｓ４を受け取る。隣接ピーク判定部７３は、ピーク値Ｐ１とピーク値Ｐ２とが、それぞれ時間的に隣接した極大ピーク点Ａｐの値であるか否かを判定する。隣接ピーク判定部７３の判定には、極大ピーク検出部７１及び極小ピーク検出部７２の検出結果（信号Ｓ４）が用いられる。つまり、隣接ピーク判定部７３の判定には、極大ピーク検出部７１で検出されたピーク値Ｐ１，Ｐ２と極小ピーク検出部７２で検出されたピーク値Ｐ３とが用いられる。
隣接ピーク判定部７３は、ピーク値Ｐ１とピーク値Ｐ２とが、極大ピーク点Ａｐの疑似ピークであるか否かを判定する。
隣接ピーク判定部７３において、極大ピーク値Ｐ１、極大ピーク値Ｐ２及び極小ピーク値Ｐ３が、極大ピーク値Ｐ１、極小ピーク値Ｐ３そして極大ピーク値Ｐ２の順番で検出されたか否かを判定する。隣接ピーク判定部７３は、各ピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が、この順番（Ｐ１→Ｐ３→Ｐ２）であったか否かの判定結果（信号Ｓ５）を、後段のピーク差判定部７４に送る。隣接ピーク判定部７３は、信号Ｓ５を出力する。
隣接ピーク判定部７３は、極大ピーク値Ｐ１と極大ピーク値Ｐ２との間に、極小ピーク値Ｐ３があるか否かを判別する。
ピーク差判定部７４は、信号Ｓ５を受け取る。ピーク差判定部７４は、隣接ピーク判定部７３の判別結果（信号Ｓ５）に基づき、差分絶対値ΔＰ１と設定された差分値ΔＰ０との大小関係を判定する。
ピーク差判定部７４は、例えば、ピーク値Ｐ１とピーク値Ｐ３の差分絶対値ΔＰ１が、予め設定された設定された差分値ΔＰ０よりも大きいか否かを判定する。差分絶対値ΔＰ１は、例えば、ピーク値Ｐ１とピーク値Ｐ２との平均値からピーク値Ｐ３を引いた値の絶対値である。
予め設定された差分値ΔＰ０に対して、差分絶対値ΔＰ１が大きい場合には、ピーク差判定部７４は、極大ピーク点Ａｐ１と極大ピーク点Ａｐ２とで、おのおの粒子Ｒが存在したと判定する。極大ピーク点Ａｐ１の値は極大ピーク値Ｐ１である。極大ピーク点Ａｐ２の値は極大ピーク値Ｐ２である。したがって、ピーク数カウント部６３は、２個の粒子Ｒが存在したとして、カウント数に「２」を加算する。
一方、差分絶対値ΔＰ１が予め設定された差分値ΔＰ０よりも小さい場合には、ピーク差判定部７４は、検出信号Ｓ１に疑似極大ピークが発生したと判定する。疑似極大ピークは、粒子Ｒ自身の遮蔽効果によって発生する。ピーク差判定部７４は、極大ピーク点Ａｐ１と極大ピーク点Ａｐ２とを合わせて１個の粒子Ｒが存在したと判定する。したがって、ピーク数カウント部６３は、１個の粒子Ｒが存在したとして、カウント数に「１」を加算する。
なお、疑似極大ピークは、上述の疑似ピークと同様の意味である。
また、ピーク差判定部７４は、差分絶対値ΔＰ１以外の値を用いて、極大ピーク値Ｐ１，Ｐ２と極小ピーク値Ｐ３とを判定することができる。例えば、ピーク差判定部７４は、極大ピーク値Ｐ１，Ｐ２と極小ピーク値Ｐ３との比を用いて極大ピーク値Ｐ１，Ｐ２と極小ピーク値Ｐ３とを判定することができる。つまり、ピーク差判定部７４は、極大ピーク値Ｐ１，Ｐ２と極小ピーク値Ｐ３との差または比などを用いることができる。
ピーク差判定部７４は、信号Ｓ６を出力する。
疑似ピーク排除部７５は、信号Ｓ６を受け取る。疑似ピーク排除部７５は、ピーク差判定部７４の判別結果（信号Ｓ６）に基づき、疑似極大ピークを排除するか否かを判定する。疑似極大ピークは、粒子Ｒ自身の遮蔽効果によって発生する検出信号Ｓ１のピークである。
疑似ピーク排除部７５は、信号Ｓ７を出力する。
ピーク数カウント部６３は、粒子判定部８０の判定結果（信号Ｓ７）に基づき、粒子Ｒの検出に対応したピークの数をカウントする。
検出回路６０又は検出回路７０のピーク数カウント部６３で得られたピーク数のカウント値を用いて、粒子Ｒの個数濃度または重量濃度を算出することができる。
微小物検出装置１１，１２は、ピーク数のカウント値を用いて、粒子Ｒの個数濃度または重量濃度を算出する。
例えば、粒子Ｒの個数濃度は、予め決められた一定時間のカウント値を気体の体積または液体の体積などで割ることで求められる。
上記に述べた、実施の形態２に係る微小物検出装置１２によれば、疑似ピークの発生による検出回路部７０での粒子Ｒの数の数え間違い（ミスカウント）を低減することができる。また、個数濃度または重量濃度などの計測精度を向上することができる。
実施の形態３．
図１５は、実施の形態３に係る微小物検出装置１１の検出光学系５２の構成を概略的に示す構成図である。
実施の形態３に係る微小物検出装置１１の検出光学系５２は、図８に示した従来の検出光学系５１、実施の形態１の検出光学系５０及び実施の形態２の検出光学系５０に、別の検出光学系（第２の検出光学系５２ｂ）を備えたものである。検出光学系５０，５１は、以下では、第１の検出光学系とよぶ。実施の形態３では、検出光学系５０，５１に相当する部分を第１の検出光学系５２ａとよぶ。
第２の検出光学系５２ｂは、主に粒子Ｒから放射された散乱光のうち、開口ＡＰを直接通過した散乱光（経路４の光線１１４）を取り込む。そして、第２の検出光学系５２ｂは、光線１１４に基づいて、粒子Ｒの光学的な特性を検知する。開口ＡＰは、第１の集光ミラー１０３に設けられている。
例えば、第２の検出光学系５２ｂは、例えば、粒子Ｒの大きさ又は形状を検出する。また、第２の検出光学系５２ｂは、例えば、粒子Ｒの蛍光特性等から粒子Ｒの種類を特定する。つまり、第２の検出光学系５２ｂは、粒子Ｒの特徴を分類できる検出光学系である。
第２の検出光学系５２ｂを備えることにより、微小物検出装置１１は、従来よりも多くの種類の粒子Ｒを判別できる。また、微小物検出装置１１は、粒子Ｒの判別を、従来よりも高精度に行なうことができる。
実施の形態３では、光線１１３ｄの散乱光の効率を損なうことなく、第２の検出光学系５２ｂは、粒子Ｒの特性などを検出することができる。光線１１３ｄの散乱光は、第１の集光ミラー１０３と第２の集光ミラー１０４とを介して受光素子６へ導かれる散乱光である。
一例として、以下では、第２の検出光学系５２ｂは、粒子Ｒの散乱光の偏光成分を検知する。第２の検出光学系５２ｂは、散乱光の偏光成分から得られる粒子Ｒの形状を表わす情報に基づいて、粒子Ｒの種類を判別する。第２の検出光学系５２ｂは、例えば、花粉の粒子とホコリ（埃）の粒子とを判別する。花粉の粒子は、形状が球形に近い。一方、ホコリの粒子は、形状が非球形である。
図１５及び図１６は、一例として、実施の形態３に係る微小物検出装置１１の光学系５２の構成を概略的に示す構成図である。
図１５は、微小物検出装置１１の検出光学系５２のｘ−ｙ面での断面を示す構成図である。図１５では、第２の検出光学系５２ｂは、レンズ１６０、受光素子１６１，１６２及び偏光プリズム１６３を備えている。ただし、これらの部品を保持する部材は省略している。
図１６は、微小物検出装置１１の光学系５２０のｚ−ｘ面での断面を示す構成図である。ただし、説明し易くするため、図１６では、第２の検出光学系５２ｂのレンズ１６０、偏光プリズム１６３、受光素子１６１及び受光素子１６２を省略している。
検出光学系５２は、検出光学系５０に第２の検出光学系５２ｂを備えたものである。
検出光学系５２において、第２の検出光学系５２ｂは、第１の集光ミラー１０３側に設けられている。第１の集光ミラー１０３は、第２の集光ミラー１０４と対向している。
開口ＡＰは、粒子Ｒからの散乱光（光線１１４）を第２の検出光学系５２ｂに取り込むための開口である。開口ＡＰは、第１の集光ミラー１０３に設けられている。
開口ＡＰは、例えば、第１の集光ミラー１０３の中心軸Ｏ上に配置されている。図１５及び図１６では、開口ＡＰの中心は、中心軸Ｏ上に配置されている。
図１６に示すように、開口ＡＰは、円形形状である。開口ＡＰの半径は半径ｒ１である。ただし、これに限ることはなく、円形以外の形であってもよい。
第２の集光ミラー１０４で反射された散乱光１１３ｂは、第１の集光ミラー１０３を介して受光素子６に導かれる。実施の形態３では、例えば、散乱光１１３ｂが開口ＡＰに到達しないように、開口ＡＰを第１の集光ミラー１０３上に形成している。開口ＡＰは、通過穴Ｈの周縁で反射された散乱光１１３ｂが第１の集光ミラー１０３に到達した点で囲まれた領域の内側に位置している。つまり、散乱光１１３ｂによって第１の集光ミラー１０３上に投影される通過穴Ｈの周縁の形状の内側に開口ＡＰが配置されている。
また、開口ＡＰは、通過穴Ｈの周縁で反射された散乱光１１３ｂが第１の集光ミラー１０３に到達した点で囲まれた領域を含むことができる。つまり、開口ＡＰは、散乱光１１３ｂによって第１の集光ミラー１０３上に投影される通過穴Ｈの周縁の形状で囲まれた領域を含むことができる。
穴ＤＬは、例えば、レンズ１６０を装着するための穴である。
穴ＤＬは、第１の集光ミラー１０３に設けられている。
穴ＤＬは、例えば、開口ＡＰと同軸上に配置されている。穴ＤＬの−ｙ軸側の端部は、開口ＡＰの＋ｙ軸側の端部に接続している。例えば、穴ＤＬの直径は、開口ＡＰの直径よりも大きい。
レンズ１６０は、穴ＤＬの＋ｙ軸側から、穴ＤＬに挿入される。レンズ１６０の直径は、穴ＤＬの直径よりも大きい。そして、第１の集光ミラー１０３に対するレンズ１６０のｙ軸方向の位置は、開口ＡＰの＋ｙ軸側の端部で決められる。レンズ１６０のｚ−ｘ面上の位置は、穴ＤＬで決められる。
レンズ１６０は、粒子Ｒからの散乱光（光線１１４）を直接入射する。レンズ１６０は、例えば、入射した散乱光（光線１１４）を集光する。レンズ１６０は、受光素子１６１，１６２上に光スポットを形成する。
レンズ１６０は、粒子Ｒからの散乱光（光線１１４）を集光する集光素子の一例である。なお、レンズ１６０は、必ずしも必要ではない。
偏光プリズム１６３は、レンズ１６０の＋ｙ軸側に配置されている。
偏光プリズム１６３は、偏光分離素子の一例である。
レンズ１６０から出射された散乱光（光線１１４）は、偏光プリズム１６３によって分離される。レンズ１６０から出射された光は、その光の偏光方向に基づいて、偏光プリズム１６３によって分離される。例えば、Ｐ偏光（光線１１４ｐ）は、偏光プリズム１６３から受光素子１６１に対して出射される。また、Ｓ偏光（光線１１４ｓ）は、偏光プリズム１６３から受光素子１６２に対して出射される。
Ｐ偏光（光線１１４ｐ）の振動は、Ｓ偏光（光線１１４ｓ）の振動に対して直交している。つまり、Ｐ偏光（光線１１４ｐ）は、Ｓ偏光（光線１１４ｓ）の振動に対して直交して振動している。
受光素子１６１，１６２は、偏光プリズム１６３に対向して配置されている。例えば、受光素子１６１は、偏光プリズム１６３のＰ偏光（光線１１４ｐ）の出射面１６３ｐに対向して配置されている。例えば、受光素子１６２は、偏光プリズム１６３のＳ偏光（光線１１４ｓ）の出射面１６３ｓに対向して配置されている。
受光素子１６１で検出される散乱光は、偏光プリズム１６３を透過したＰ偏光（光線１１４ｐ）である。一方、受光素子１６２で検出される散乱光は、偏光プリズム１６３の反射面１６４で反射されたＳ偏光（光線１１４ｓ）である。Ｓ偏光成分は、Ｐ偏光成分に対して垂直方向の成分である。
ここで、受光素子１６１で検出される光の強度をＩｐとし、受光素子１６２で検出される光の強度をＩｓとする。
例えば、次式２で表わされた偏光度を指標として、粒子Ｒの形状を検知することができる。「粒子Ｒの形状」とは、例えば、真球形状を基準とした扁平の度合いである。この扁平の度合いを、「球形度」とよぶ。
偏光度（球形度）＝（Ｉｐ−Ｉｓ）／（Ｉｐ＋Ｉｓ）・・・（２）
式２を用いて演算することで、粒子Ｒの種類を識別できる。ただし、球形度を算出する演算式は、これに限るものではない。同様に粒子Ｒの形状に応じて、値が変化する別の演算式であってよい。
上述のように、微小物検出装置１１は、第１の検出光学系５２ａと第２の検出光学系５２ｂとを備えている。第１の検出光学系５２ａは、集光ミラー１０３，１０４を用いて散乱光を集めて、微粒子を検出する。一方、第２の検出光学系５２ｂは、散乱光（光線１１４）を直接入射して、微粒子を検出する。
上記で説明したような、散乱光に含まれるＰ偏光とＳ偏光とを検出する偏光光学系が必要となる場合には、第２の検出光学系５２ｂとして、偏光光学系を配置することが有効である。なぜなら、粒子Ｒからの散乱光が、例えば、第１の集光ミラー１０３または第２の集光ミラー１０４などで反射されると、Ｐ偏光とＳ偏光との比率が変化してしまうからである。そのため、偏光度を指標として求めた粒子Ｒの形状（球形度）に誤差が生じて、粒子Ｒの種類の識別精度が低下してしまう。
また、第１の検出光学系５２ａが第１の集光ミラー１０３および第２の集光ミラー１０４を用いて散乱光を検出する場合には、第１の検出光学系５２ａの検出方向は、広い範囲となる。つまり、第１の検出光学系５２ａは、側方散乱光Ｌｓ、前方散乱光Ｌｆｓおよび後方散乱光Ｌｂｓを取り込む。第１の検出光学系５２ａの検出は、例えば、広い範囲の側方散乱光Ｌｓを取り込む。
しかし、側方散乱光Ｌｓ、前方散乱光Ｌｆｓまたは後方散乱光Ｌｂｓのいずれかのみを検出して、粒子Ｒの特徴を検出できる場合には、粒子Ｒからの直接の散乱光を検出することが有効である。この場合には、受光素子が受光する光を、ある一定の方向の散乱光に限定することができる。このような検出対象の場合には、第２の検出光学系５２ｂを用いることが有効となる。
図１６に示す位置ＤＩ，ＤＯは、第２の集光ミラー１０４で反射されて、第１の集光ミラー１０３に到達する散乱光（光線１１３ｃ）の位置である。位置ＤＩは、中心軸Ｏに最も近い側の位置を示している。位置ＤＯは、中心軸Ｏに最も遠い側の位置を示している。図１６において、位置ＤＩは、一点鎖線で表わされている。位置ＤＯは、一点鎖線で表わされている。
ここでは、説明しやすくするために、位置ＤＩと位置ＤＯとは、それぞれ円形としている。位置ＤＩの半径は、半径ＲＩである。位置ＤＯの半径は、半径ＲＯである。
つまり、散乱光の光線１１３ｃは、第１の集光ミラー１０３の位置ＤＩと位置ＤＯとの間に到達する。
２つの対向する集光ミラー１０３，１０４で、散乱光を検出する微小物検出装置１１においては、第２の集光ミラー１０４側に、散乱光を取り込むための通過穴Ｈを設ける。この通過穴Ｈと通して取りこんだ散乱光を受光素子６で受光する。
このような光学系の場合には、第１の集光ミラー１０３上の中心軸Ｏの付近に、第２の集光ミラー１０４で反射した光線１１３ｃが到達しない領域ができる。光線１１３ｃが到達しない領域は、位置ＤＩの内側である。
この第１の集光ミラー１０３上の光線１１３ｃが到達しない領域に、開口ＡＰを設ける。
これによって、粒子Ｒから直接到達する散乱光（光線１１４）を開口ＡＰで取り込むことができる。また、第１の集光ミラー１０３と第２の集光ミラー１０４とを介して受光素子６に導かれる散乱光（光線１１３ｃ）の効率が損なわれることはない。第１の検出光学系５２ａは、散乱光の光線１１３ｃを効率よく、受光素子６に導くことができる。
ここで、第１の集光ミラー１０３での散乱光の反射効率に影響が少ない範囲であれば、開口ＡＰの中心が中心軸Ｏからオフセットしてもよい。また、開口ＡＰの半径ｒ１が大きくて、開口ＡＰ内に散乱光の光線１１３ｃが入射してもよい。
また、第２の検出光学系５２ｂでの検出精度への影響が少ない場合には、開口ＡＰの中心が中心軸Ｏから移動させてもよい。つまり、開口ＡＰは、第１の集光ミラー１０３の反射面上に配置されることができる。
図１６では、半径ｒ１は、半径ＲＩよりも小さく設定されている。この条件を満足するように開口ＡＰを設定すれば、第１の集光ミラー１０３と第２の集光ミラー１０４とを介して受光素子６へ導かれる散乱光の効率は損なわれない。そして、第１の検出光学系５２ａは、散乱光の光線１１３ｃを効率よく、受光素子６に導くことができる。
なお、図１５及び図１６の検出光学系５２では、レンズ１６０を備えている。しかし、散乱光の検出効率が十分である場合には、必要に応じて、レンズ１６０を省くことができる。その場合には、第１の集光ミラー１０３に設けられた穴ＤＬは不要である。つまり、第１の集光ミラー１０３に、貫通した開口ＡＰを設ける。
また、実施の形態３に係る微小物検出装置１１の別の形態として、第１の集光ミラー１０３は、レンズ１６０の機能を備えることができる。つまり、実施の形態３では、レンズ１６０は第１の集光ミラー１０３と一体になっている。第１の集光ミラー１０３に備えたレンズ機能を有する領域（レンズ部１６５）は、第２の検出光学系５３ｂ側に光を透過する。
図１７は、本発明の実施の形態３に係る微小物検出装置１１の別の形態の検出光学系５３の構成を概略的に示す構成図である。
検出光学系５３は、第１の検出光学系５３ａ及び第２の検出光学系５３ｂを備えている。
第１の集光ミラー１０３には、レンズ部１６５が設けられている。レンズ部１６５は、例えば、第１の集光ミラー１０３の中心軸Ｏ上に配置されている。
レンズ部１６５は、粒子Ｒからの散乱光（光線１１４）を第２の検出光学系５３ｂに導くことができる。図１７では、レンズ部１６５の半径は、半径ｒ３である。図１７では、レンズ部１６５は、入射した散乱光を集光している。レンズ部１６５で集光された散乱光は、偏光プリズム１６３に入射する。
図１８は、検出光学系５３を備えた微小物検出装置１３の検出回路部６５を示すブロック図である。なお、図１８に示す微小物検出装置１３は、検出光学系５２を備えることができる。
検出回路部６５は、極大ピーク検出部６２ａ，６２ｂ，６２ｃ、ピーク数カウント部６３および粒子種類判別部６４を備える。検出回路部６５は、増幅回路６１ａ，６１ｂ，６１ｃまたは極大ピーク検出部６２ａを備えることができる。
図７の検出回路部６０と同様に、受光素子６，１６１，１６２は、信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を出力する。
増幅回路６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を受け取る。増幅回路６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、信号Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を増幅又は減衰させる。増幅回路６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３を出力する。増幅回路６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、例えば、後段の処理において十分な信号レベルを満足している場合は、削除することができる。
極大ピーク検出部６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３を受け取る。極大ピーク検出部６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、増幅回路６１ａ，６１ｂ，６１ｃの出力信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３の極大ピーク点を検出する。出力信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３の極大ピーク点は、粒子Ｒに対応している。極大ピーク検出部６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、出力信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３の極大ピーク点の検出を逐次処理する。なお、例えば、閾値などを用いることで、極大ピーク点を検出せずに粒子Ｒの数をカウントできる場合には、極大ピーク検出部６２ａを削除することができる。
ピーク数カウント部６３は、極大ピーク検出部６２ａ，６２ｂ，６２ｃが出力する極大ピーク点を示す信号Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３を受け取る。ピーク数カウント部６３は、粒子Ｒの検出に対応したピークの数をカウントする。ピーク数カウント部６３は、信号Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３のピークの数をカウントするカウント部である。
粒子種類判別部６４は、極大ピーク検出部６２ａ，６２ｂ，６２ｃが出力する極大ピーク点を示す信号Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３を受け取る。粒子種類判別部６４は、信号Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３を基に、粒子Ｒの種類を判別する。粒子種類判別部６４は、信号Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３を基に、粒子Ｒの種類を判別する判別部である。
粒子種類判別部６４は、例えば、信号Ｓ３２の値と信号Ｓ３３の値とが同じ値であると検知すれば、粒子Ｒを花粉であると判別する。粒子種類判別部６４は、例えば、信号Ｓ３２の値と信号Ｓ３３の値とが同じ値であると判別すれば、粒子Ｒを花粉であると判別する。また、粒子種類判別部６４は、例えば、信号Ｓ３２の値と信号Ｓ３３の値とが異なる値あると検知すれば、粒子Ｒを埃であると判別する。粒子種類判別部６４は、例えば、信号Ｓ３２の値と信号Ｓ３３の値とが異なる値あると判別すれば、粒子Ｒを埃であると判別する。信号Ｓ３２は、受光素子１６１の出力信号Ｓ１２の極大ピーク値を示している。信号Ｓ３３は、受光素子１６２の出力信号Ｓ１３の極大ピーク値を示している。
粒子種類判別部６４は、例えば、信号Ｓ３１を検出して、信号Ｓ３２と信号Ｓ３３とを検出しない場合には、粒子ＲをＰＭ２．５またはＰＭ１０であると判別する。信号Ｓ３１は、受光素子６の出力信号Ｓ１１の極大ピーク値を示している。受光素子１６１，１６２は、主に、直接入射される散乱光を受光する。このため、粒子ＲがＰＭ２．５などの場合には、信号Ｓ１２，Ｓ１３の値が小さくなる。
粒子種類判別部６４は、検出光学系５０，５１を備えた微小物検出装置１１，１２でも採用される。微小物検出装置１１，１２は、散乱光の光強度を基に、粒子種類判別部６４で粒子Ｒの種類を判別する。
実施の形態３に係る微小物検出装置１１は、第１の検出光学系５２ａと第２の検出光学系５２ｂとを備えている。
第１の検出光学系５２ａは、受光素子６によって散乱光の光量が比較的小さな粒子を検出する。散乱光の光量が比較的小さな粒子は、例えば、ＰＭ２．５などである。
一方、第２の検出光学系５２ｂは、受光素子１６１，１６２によって散乱光の光量が比較的大きな粒子を検出する。散乱光の光量が比較的大きな粒子は、ＰＭ２．５よりも粒子の大きさが大きな粒子である。散乱光の光量が比較的大きな粒子は、例えば、花粉または埃の粒子などである。
しかし、これらは、微小物検出装置１１を説明する上での一例である。第１の検出光学系５２ａと第２の検出光学系５２ｂとで検出対象とする粒子Ｒの種類はこれらに限られない。
検出対象の粒子Ｒがもつ蛍光を検出する場合であれば、例えば、第１の検出光学系５２ａは、蛍光を検出する検出光学系であってもよい。受光素子６は、検出対象の粒子Ｒが蛍光を有するか否かを検出する。
また、第２の検出光学系５２ｂは、粒子Ｒからの散乱光を受けて、粒子の大きさ又は形状を検出する検出光学系とすることができる。
蛍光は、粒子Ｒへの照射光が励起光として作用して放射される。蛍光は、照射光の波長λｅとは異なる波長λｆを有する。一般的には、蛍光の波長λｆは、励起光の波長λｅよりも長波長となることが多い。つまり、波長λｆ＞波長λｅの関係である。
一般的に、蛍光は微弱である。そして、第１の検出光学系５２ａは、散乱光をより多く集光できる。このため、第１の検出光学系５２ａは、蛍光の検出に適している。
粒子Ｒが蛍光を発する蛍光物質であるか否かを判別するために、粒子Ｒからの散乱光に含まれる蛍光を分光して受光素子６に導く。分光の方法としては、例えば、光学フィルタを受光素子６の前段に設けることができる。光学フィルタは、例えば、ダイクロイックフィルターなどである。光学フィルタは、蛍光波長λｆの光を透過する。そして、光学フィルタは、照射光の波長λｅの光を遮る。受光素子６から出力される検出波形を基にして、蛍光の光量に応じて、粒子Ｒが蛍光物質であるか否かを判別することができる。
粒子Ｒが蛍光物質であった場合には、第１の検出光学系５２ａで蛍光が検出される。また、第２の検出光学系５２ｂで散乱光が検出される。第２の検出光学系５２ｂが検出する散乱光は、例えば、照射光の波長λｅと同じ波長のである。これによって、粒子Ｒが蛍光物質であると判別できる。
一方、粒子Ｒが蛍光物質ではなかった場合には、第１の検出光学系５２ａで蛍光は検出されない。また、第２の検出光学系５２ｂで散乱光が検出される。第２の検出光学系５２ｂが検出する散乱光は、例えば、照射光の波長λｅと同じ波長のである。これによって、粒子Ｒが蛍光物質ではないと判別できる。
上述のように、第１の検出光学系５２ａと第２の検出光学系５２ｂとは、検出対象の粒子Ｒに応じて、検出方法を選択することができる。検出方法は、例えば、散乱光の光量、散乱光の偏光、または散乱光の波長などである。
上述のように、検出光学系５２において、第２の検出光学系５２ｂは、第１の集光ミラー１０３側に設けられている。これによって、第２の集光ミラー１０４での散乱光の反射角を小さく抑えることができる。そして、散乱光の偏光成分の検出精度の低下を抑えることができる。
また、上述のように、第１の集光ミラー１０３上の光線１１３ｃが到達しない領域に、開口ＡＰを設けている。開口ＡＰは、散乱光が通過穴Ｈで反射された場合に当該散乱光が到達する第１の集光ミラー１０３上に位置している。開口ＡＰは、通過穴Ｈの周縁で反射された散乱光が第１の集光ミラー１０３に到達した点で囲まれた領域を含んでいる。または、開口ＡＰは、通過穴Ｈの周縁で反射された散乱光が第１の集光ミラー１０３に到達した点で囲まれた領域の内側に位置している。開口ＡＰは、通過穴Ｈと対向する位置に配置されている。通過穴Ｈと対向する位置に、第２の集光ミラー１０４で反射されずに直接入射する散乱光を取り込む第２の検出光学系５２ｂを備えている。
これによって、第２の検出光学系５２ｂは、第２の集光ミラー１０４で反射された散乱光の受光量を低減することができる。そして、散乱光の偏光成分の検出精度の低下を抑えることができる。
通過穴Ｈと開口ＡＰとは、通過領域の一例である。通過領域は、光を通過させる領域である。通過領域は、例えば、穴である、また、通過領域は、例えば、透明な部材が配置された領域などである。
散乱光は、例えば、通過穴Ｈを通過することで受光素子６に到達することができる。前記第２の集光ミラー１０４は、受光素子６に導かれる散乱光を通過させる通過領域（通過穴Ｈ）を備えている。散乱光は、例えば、開口ＡＰを通過することで第２の検出光学系５２ｂ，５３ｂに到達することができる。第１の集光ミラー１０３は、第２の検出光学系５２ｂ，５３ｂに導かれる散乱光を通過させる通過領域（開口ＡＰ）を備えている。
また、例えば、受光素子６は、通過穴Ｈの位置に配置されることができる。また、例えば、第２の検出光学系５２ｂ，５３ｂは、開口ＡＰの位置に配置されることができる。
以上のように、実施の形態３に係る微小物検出装置１１の検出光学系５２，５３は、ＰＭ２．５などの微小粒子状物質と花粉などとを１つの光学系で検出することができる。
なお、上述の各実施の形態においては、「平行」、「垂直」、または「中心」などの部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語を用いた場合でも、これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むものである。このため、請求の範囲に例え「略」を記載しない場合であっても製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むものである。
なお、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。
以上の各実施の形態を基にして、以下に発明の内容を付記（１）から付記（４）として記載する。付記（１）から付記（４）は、各々独立して符号を付している。そのため、例えば、付記（１）と付記（２）との両方に、「付記１」が存在する。
なお、付記（１）の装置の特徴を付記（２）から付記（４）の装置に付与することができる。また、付記（２）の装置の特徴を付記（３）または付記（４）の装置に付与することができる。また、付記（３）の装置の特徴を付記（４）の装置に付与することができる。また、付記（１）、付記（２）または付記（３）の装置は、付記（３）の方法を採用することができる。また、付記（１）の装置の特徴と、付記（２）の装置の特徴と、付記（３）の装置の特徴と、付記（４）の装置の特徴とを組み合わせることができる。そして、それらの特徴が組み合わされた装置は、付記（３）の方法を採用することができる。
＜付記（１）＞
＜付記１＞
気体中又は液体中の粒子に照射光を照射する光照射部と、
前記照射光が前記粒子に当たって散乱した散乱光を取り込み、前記散乱光の強度を検出する第１の光学系と、
前記第１の光学系で検出された前記散乱光の強度に基づいて、前記粒子の個数を数えるカウント部と
を備え、
前記第１の光学系は、集光ミラー及び受光素子を備え、
前記集光ミラーは、第１の反射領域及び第２の反射領域を含み、前記散乱光を前記受光素子に導き、
前記受光素子は、前記散乱光を受光して、前記散乱光の強度を検出し、
前記第１の反射領域は、楕円ミラー形状であり、楕円の２つの焦点の位置を利用して、前記粒子から直接入射した散乱光を反射して前記受光素子に導き、
前記第２の反射領域は、前記粒子から直接入射した散乱光を反射して、前記第１の反射領域に導き、当該散乱光は、前記第１の領域で反射されて前記受光素子に導かれ、
前記第２の反射領域は、非球面形状であることで、前記第２の反射領域の焦点位置において、前記第２の反射領域で反射された散乱光に収差を持たせる微小物検出装置。
＜付記２＞
前記収差は、前記第２の反射領域の非球面形状を近似した球面ミラーが発生させる収差よりも大きい付記１に記載の微小物検出装置。
＜付記３＞
前記第２の反射領域が発生させる前記収差は、球面収差であることを特徴とする付記１または２に記載の微小物検出装置。
＜付記４＞
前記第２の反射領域が発生させる前記球面収差は、０．０７λｒｍｓ以上であることを特徴とする付記３に記載の微小物検出装置。
＜付記５＞
前記第２の反射領域は、前記受光素子に導かれる散乱光を通過させる穴を備え、
前記穴と対向する位置に、前記第１の反射領域で反射されずに直接入射する前記散乱光を取り込む第２の光学系を備え、
当該散乱光の強度を検出する付記１から４のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記６＞
前記第２の光学系は、前記第２の光学系に取り込まれた散乱光を偏光成分に分離して、当該分離された散乱光の強度を検出する付記５に記載の微小物検出装置。
＜付記７＞
前記カウント部は、前記第２の光学系が検出した散乱光の強度に基づいて、前記粒子の個数を数える付記５または６に記載の微小物検出装置。
＜付記８＞
前記第１の光学系または前記第２の光学系が検出した散乱光の強度に基づいて、前記粒子の種類を判別する粒子種類判別部を備える付記１から７のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記（２）＞
＜付記１＞
第１の反射領域、第２の反射領域及び受光素子を含む第１の光学系を備え、
前記第１の反射領域は、楕円面形状であり、楕円面形状の２つの焦点の位置を利用して、照射光が粒子に当たって散乱した散乱光を反射して前記受光素子に導き、
前記第２の反射領域は、前記粒子から到達した散乱光を反射して、前記第１の反射領域に導き、当該第１の反射領域の楕円面形状を利用して前記受光素子に導き、
前記第２の反射領域で反射された散乱光の光束径は、当該散乱光を発した粒子の位置において、当該粒子よりも大きい微小物検出装置。
＜付記２＞
前記第１の反射領域は、楕円鏡である付記１に記載の微小物検出装置。
＜付記３＞
前記第２の反射領域は、光の反射する位置によって異なる複数の焦点を発生させて、当該複数の焦点を分散させる付記１または２に記載の微小物検出装置。
＜付記４＞
前記第２の反射領域は、球面形状を基にした非球面形状をしており、
前記第２の反射領域で反射された散乱光の光束径は、当該散乱光を発した粒子の位置において、前記非球面形状の基とした前記球面形状の反射領域で反射された場合の散乱光の光束径よりも大きい付記１から３のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記５＞
前記第２の反射領域は、非球面鏡である付記４に記載の微小物検出装置。
＜付記６＞
前記第２の反射領域は、前記非球面形状であることで、前記第２の反射領域の焦点の位置において、前記第２の反射領域で反射された散乱光に収差を持たせる付記４または５に記載の微小物検出装置。
＜付記７＞
前記収差は、前記第２の反射領域の非球面形状を近似した球面鏡が発生させる収差よりも大きい付記６に記載の微小物検出装置。
＜付記８＞
前記収差は、球面収差である付記６または７に記載の微小物検出装置。
＜付記９＞
前記球面収差は、０．０７λｒｍｓ以上である付記８に記載の微小物検出装置。
＜付記１０＞
前記球面収差は、６λｐｖ以上である付記８に記載の微小物検出装置。
＜付記１１＞
前記球面収差は、３０λｐｖ以下である付記８から１０のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記１２＞
前記球面収差は、５０λｐｖ以下である付記８から１０のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記１３＞
前記粒子に前記照射光を照射する光照射部を備える付記１から１２のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記（３）＞
＜付記１＞
気体中又は液体中の各々の粒子に対応した入力信号のピークを検出して、前記粒子の数を検出する微小物検出方法において、
前記入力信号の２つの極大値の間に極小値が存在する場合に、前記２つの極大値は、１つの前記粒子に対応する疑似ピークであると判別する微小物検出方法。
＜付記２＞
前記粒子に対応した入力信号の極大ピークを検出し、
前記入力信号の極小ピークを検出し、
前記入力信号における２つの前記極大ピークを第１の極大ピークおよび第２の極大ピークとすると、前記第１の極大ピーク、前記第２の極大ピークおよび前記極小ピークの位置を検出し、
前記極大ピークおよび前記極小ピークの位置を基に前記極大ピークが１つの前記粒子に対応する疑似ピークであるか否かを判別する付記１に記載の微小物検出方法。
＜付記３＞
前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとの間に、前記極小ピークが存在するか否かを検出する付記２に記載の微小物検出方法。
＜付記４＞
前記第１の極大ピーク、前記極小ピークそして第２の極大ピークの順番に検出されたか否かを検出する付記２に記載の微小物検出方法。
＜付記５＞
前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとが１つの粒子に対応する疑似ピークであるか否かを判別する付記２から４のいずれか１つに記載の微小物検出方法。
＜付記６＞
前記第１の極大ピークと前記極小ピークとの比較、または、前記第２の極大ピークと前記極小ピークとの比較を基に、前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとが前記疑似ピークであるか否かを判別する付記５に記載の微小物検出方法。
＜付記７＞
前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとを基に求めた値と前記極小ピークとの比較を基に、前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとが前記疑似ピークであるか否かを判別する付記５に記載の微小物検出方法。
＜付記８＞
前記比較は、２つの値の差である付記６または７に記載の微小物検出方法。
＜付記９＞
前記比較は、２つの値の比である付記６または７に記載の微小物検出方法。
＜付記１０＞
前記疑似ピークであると判別した場合には、前記粒子は１個であると判別し、疑似ピークでないと判別した場合には、前記粒子は２個であると判別する付記１から９のいずれか１つに記載の微小物検出方法。
＜付記１１＞
前記粒子の個数を数える付記１から１０のいずれか１つに記載の微小物検出方法。
＜付記１２＞
前記粒子の個数を基に、前記粒子の個数濃度または重量濃度を求める付記１から１１のいずれか１つに記載の微小物検出方法。
＜付記１３＞
気体中又は液体中の各々の前記粒子に対応した入力信号のピークを検出して、前記粒子の数を検出する微小物検出装置において、
前記入力信号の２つの極大値の間に極小値が存在する場合に、前記２つの極大値は、１つの粒子に対応する疑似ピークであると判別する微小物検出装置。
＜付記１４＞
前記粒子に対応した入力信号の極大ピークを検出する極大ピーク検出部と、
前記入力信号の極小ピークを検出する極小ピーク検出部と、
前記入力信号における２つの前記極大ピークを第１の極大ピークおよび第２の極大ピークとすると、前記第１の極大ピーク、第２の極大ピークおよび前記極小ピークの位置を検出する隣接ピーク検出部と
を備え
前記極大ピークおよび前記極小ピークの位置を基に前記極大ピークが１つの粒子に対応する疑似ピークであるか否かを判別する付記１３に記載の微小物検出装置。
＜付記１５＞
前記極大ピーク検出部および前記極小ピーク検出部における検出の順番において、前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとの間に、前記極小ピークが存在するか否かを検出する隣接ピーク検出部を備える付記１４に記載の微小物検出装置。
＜付記１６＞
前記極大ピーク検出部および前記極小ピーク検出部において、前記第１の極大ピーク、前記極小ピークそして第２の極大ピークの順番に検出されたか否かを検出する隣接ピーク検出部を備える付記１４に記載の微小物検出装置。
＜付記１７＞
前記極大ピーク検出部が検出した前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとが１つの粒子に対応する疑似ピークであるか否かを判別するピーク差判別部を備える付記１４から１６のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記１８＞
前記ピーク差判別部は、前記第１の極大ピークと前記極小ピークとの比較、または、前記第２の極大ピークと前記極小ピークとの比較を基に、前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとが前記疑似ピークであるか否かを判別する付記１７に記載の微小物検出装置。
＜付記１９＞
前記ピーク差判別部は、前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとを基に求めた値と前記極小ピークとの比較を基に、前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとが前記疑似ピークであるか否かを判別する付記１７に記載の微小物検出装置。
＜付記２０＞
前記比較は、２つの値の差である付記１８または１９に記載の微小物検出装置。
＜付記２１＞
前記比較は、２つの値の比である付記１８または１９に記載の微小物検出装置。
＜付記２２＞
前記疑似ピークであると判別した場合には、前記粒子は１個であるとの結果を出力し、前記ピーク差判別部が疑似ピークでないと判別した場合には、前記粒子は２個であるとの結果を出力する疑似ピーク排除部を備える付記１３から２１のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記２３＞
前記粒子の個数を数えるカウント部を備える付記１３から２２のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記２４＞
前記粒子の個数を基に、前記粒子の個数濃度または重量濃度を求める付記１３から２３のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記（４）＞
＜付記１＞
第１の反射領域、第２の反射領域及び第１の受光素子を含み、照射光が粒子に当たって散乱した散乱光を、前記第１の反射領域および前記第２の反射領域で反射することで、前記第１の受光素子に導く第１の光学系と、
前記散乱光を取り込む第２の光学系と
を備え、
前記散乱光は、前記第２の反射領域に第１の通過領域を設けることで前記第１の受光素子に導かれ、
前記散乱光は、前記第１の反射領域に第２の通過領域を設けることで前記第２の光学系に導かれる微小物検出装置。
＜付記２＞
前記第２の通過領域は、前記散乱光によって前記第１の反射領域上に投影される前記第１の通過領域の周縁の形状で囲まれた領域を含む付記１に記載の微小物検出装置。
＜付記３＞
前記第２の通過領域は、前記第１の通過領域と対向する位置に配置される付記１または２に記載の微小物検出装置。
＜付記４＞
前記第１の通過領域は、前記第２の反射領域に設けられた穴である付記１から３のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記５＞
前記第２の通過領域は、前記第１の反射領域に設けられた穴である付記１から４のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記６＞
第２の通過領域は、前記散乱光によって前記第１の反射領域上に投影される前記第１の通過領域の周縁の形状で囲まれた領域の内側に位置する付記１から７のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記７＞
前記第１の受光素子が検出した散乱光の強度に基づいて、前記粒子の種類を判別する付記１から６のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記８＞
前記第１の受光素子が検出した散乱光の強度に基づいて、前記粒子を粒子状物質であるか否かを判別する付記１から７のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記９＞
前記第１の受光素子が検出した散乱光の強度に基づいて、前記粒子を微小粒子状物質であるか否かを判別する付記１から８のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記１０＞
前記粒子の種類を判別する粒子種類判別部を備える付記１から９のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記１１＞
前記第１の反射領域は、楕円面形状であり、楕円面形状の２つの焦点の位置を利用して、前記粒子から到達した散乱光を反射して前記第１の受光素子に導く付記１から１０のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記１２＞
前記粒子は、前記第１の反射領域の第１の焦点の領域に位置する付記１１に記載の微小物検出装置。
＜付記１３＞
前記第１の受光素子は、前記第１の反射領域の第２の焦点の領域に位置する付記１１または１２に記載の微小物検出装置。
＜付記１４＞
前記第２の反射領域は、前記粒子から到達した散乱光を反射して、前記第１の反射領域に導き、当該散乱光は、前記第１の反射領域で反射されて前記第１の受光素子に導かれる付記１から１３のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記１５＞
前記第２の反射領域は、球面形状である付記１から１４のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記１６＞
前記第２の反射領域は、球面鏡である付記１から１５のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記１７＞
前記第２の反射領域の第３の焦点は、前記第１の焦点の位置に位置する付記１５または１６に記載の微小物検出装置。
＜付記１８＞
前記第２の反射領域は、球面形状を基にした非球面形状である付記１から１４のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記１９＞
前記第２の反射領域は、球面形状を基にした非球面鏡である付記１から１４まで、および１８のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記２０＞
前記第２の反射領域の第３の焦点は、前記第１の焦点の位置に位置する付記１８または１９に記載の微小物検出装置。
＜付記２１＞
前記第２の反射領域で反射された散乱光の光束径は、当該散乱光を発した粒子の位置において、前記非球面形状の基とした前記球面形状の反射領域で反射された場合の散乱光の光束径よりも大きい付記１８から２０のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記２２＞
前記第２の反射領域は、複数の焦点を発生させて当該焦点を分散させる付記１から１４および１８から２１のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記２３＞
前記第２の反射領域は、球面収差を発生させることを特徴とする付記１から１４および１８から２２のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記２４＞
前記第２の反射領域が発生させる前記球面収差は、０．０７λｒｍｓ以上である付記２３に記載の微小物検出装置。
＜付記２５＞
前記第２の反射領域が発生させる前記球面収差は、６λｐｖ以上である付記２３に記載の微小物検出装置。
＜付記２６＞
前記第２の反射領域が発生させる前記球面収差は、３０λｐｖ以下である付記２３から２５のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記２７＞
前記第２の反射領域が発生させる前記球面収差は、５０λｐｖ以下である付記２３から２５のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記２８＞
前記第１の光学系は、前記散乱光のうち、前記照射光の波長とは異なる波長の光を検出する付記１から２７のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記２９＞
前記第１の光学系は、前記散乱光に含まれる蛍光を検出する付記１から２８のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記３０＞
前記第２の光学系は、前記第２の光学系に導かれた散乱光を異なる偏光成分に分離して、当該分離された散乱光の強度を検出する付記１から２９のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記３１＞
前記第２の光学系は、前記散乱光を偏光成分に分離する偏光分離素子を備える付記３０に記載の微小物検出装置。
＜付記３２＞
前記偏光分離素子は、偏光プリズムである付記３１に記載の微小物検出装置。
＜付記３３＞
前記第２の光学系は、前記偏光成分に分離された散乱光を受光する第２の受光素子および第３の受光素子を備える付記３０から３２のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記３４＞
前記第２の受光素子は、第１の偏光成分の散乱光を受光し、
前記第３の受光素子は、第１の偏光成分の散乱光に対して直交している第２の偏光成分の散乱光を受光する付記３３に記載の微小物検出装置。
＜付記３５＞
前記第２の光学系は、前記第２の受光素子および前記第３の受光素子に向けて前記散乱光を集光する第１の集光素子を備える付記３３または３４に記載の微小物検出装置。
＜付記３６＞
前記第１の集光素子は、第１の集光レンズである付記３５に記載の微小物検出装置。
＜付記３７＞
前記第２の光学系が検出した散乱光の強度に基づいて、前記粒子の種類を判別する付記３０から３６のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記３８＞
前記偏光成分に分離された散乱光の強度を基に、前記粒子が球形形状であるか、または前記粒子が球形形状以外であるかを判別する付記３０から３７のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記３９＞
前記偏光成分に分離された散乱光の強度が同じ値であると検知されると、前記粒子の形状が球形形状であると判別する付記３０から３８のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記４０＞
前記偏光成分に分離された散乱光の強度が異なる値であると検知されると、前記粒子の形状が球形形状以外であると判別する付記３０から３９のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記４１＞
前記粒子種類判別部は、前記第２の光学系によって分離された散乱光の強度が同じ値であると検知すれば、前記粒子を花粉であると判別する付記３０から４０のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記４２＞
前記粒子種類判別部は、前記第２の光学系によって分離された散乱光の強度が異なる値であると検知すれば、前記粒子を埃であると判別する付記３０から４１のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記４３＞
前記粒子の種類を判別する粒子種類判別部を備える付記３０から４２のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記４４＞
前記第１の光学系から出力された散乱光の強度の極大ピークを検出する付記１から４３のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記４５＞
前記第２の光学系から出力された散乱光の強度の極大ピークを検出する付記１から４４のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記４６＞
前記散乱光の強度の極大ピークを検出する極大ピーク検出部を備える付記１から４５のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記４７＞
前記第１の光学系出力された散乱光の強度の極小ピークを検出する付記４４に記載の微小物検出装置。
＜付記４８＞
前記第２の光学系出力された散乱光の強度の極小ピークを検出する付記４５に記載の微小物検出装置。
＜付記４９＞
前記散乱光の強度の極小ピークを検出する極小ピーク検出部を備える付記１から４８のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記５０＞
前記第１の光学系から検出された２つの前記極大ピークを第１の極大ピークと第２の極大ピークとすると、
前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとが１つの前記粒子に対応する疑似ピークであるか否かを判別する付記４７に記載の微小物検出装置。
＜付記５１＞
前記第２の光学系から検出された２つの前記極大ピークを第１の極大ピークと第２の極大ピークとすると、
前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとが１つの前記粒子に対応する疑似ピークであるか否かを判別する付記４８に記載の微小物検出装置。
＜付記５２＞
前記疑似ピークが存在するか否かを判別するピーク差判定部を備える付記５０または５１に記載の微小物検出装置。
＜付記５３＞
疑似ピークが存在するか否かを判別するピーク差判定部を備える付記１から４９のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記５４＞
前記第１の極大ピークと前記極小ピークとの比較、または、前記第２の極大ピークと前記極小ピークとの比較を基に、前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとが前記疑似ピークであるか否かを判別する付記５０から５２のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記５５＞
前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとを基に求めた値と前記極小ピークとの比較を基に、前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとが前記疑似ピークであるか否かを判別する付記５０から５２のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記５６＞
前記比較は、２つの値の差である付記５４または５５に記載の微小物検出装置。
＜付記５７＞
前記比較は、２つの値の比である付記５４または５５に記載の微小物検出装置。
＜付記５８＞
前記極大ピークおよび前記極小ピークの検出される順番に基づいて、前記疑似ピークが存在するか否かを判別する付記５０から５２および付記５４から５７のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記５９＞
前記第１の極大ピーク、前記極小ピークそして第２の極大ピークの順番に検出された場合に前記疑似ピークが存在すると判別する付記５０から５２および付記５４から５８のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記６０＞
前記第１の極大ピークと前記第２の極大ピークとの間に、前記極小ピークが存在するか否かを判別する隣接ピーク判定部を備える付記５０から５２および付記５４から５９のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記６１＞
第１の極大ピークと第２の極大ピークとの間に、極小ピークが存在するか否かを判別する隣接ピーク判定部を備える付記１から４９および付記５３のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記６２＞
前記疑似ピークであると判別した場合には、前記粒子は１個であるとし、前記疑似ピークでないと判別した場合には、前記粒子は２個であるとする付記５８から６０のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記６３＞
前記疑似ピークであると判別した場合には、前記粒子は１個であるとの結果を出力し、前記疑似ピークでないと判別した場合には、前記粒子は２個であるとの結果を出力する疑似ピーク排除部を備える付記５８から６０のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記６４＞
疑似ピークであると判別した場合には、前記粒子は１個であるとの結果を出力し、前記疑似ピークでないと判別した場合には、前記粒子は２個であるとの結果を出力する疑似ピーク排除部を備える付記１から５７のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記６５＞
前記疑似ピークの判別結果を基に、前記粒子の個数を数える付記６２に記載の微小物検出装置。
＜付記６６＞
前記疑似ピーク排除部が出力した前記粒子の個数を数える付記６３または６４に記載の微小物検出装置。
＜付記６７＞
前記第１の光学系および前記第２の光学系で検出された前記散乱光の強度に基づいて、前記粒子の個数を数える付記１から６６のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記６８＞
前記粒子の個数を数えるカウント部を備える付記１から６７のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記６９＞
求められた前記粒子の個数を基に、前記粒子の個数濃度または重量濃度を求める付記１から６８のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記７０＞
前記粒子に前記照射光を照射する光照射部を備える付記１から６９のいずれか１つに記載の微小物検出装置。
＜付記７１＞
前記光照射部は、前記照射光を発する光源を備える付記７０に記載の微小物検出装置。
＜付記７２＞
前記光照射部は、前記照射光を集光する第２の集光素子を備える付記７０または７１に記載の微小物検出装置。
＜付記７３＞
前記第２の集光素子は、第２の集光レンズである付記７２に記載の微小物検出装置。
＜付記７４＞
前記光照射部は、前記光源および前記第２の集光素子の少なくともいずれか１つを保持する保持部を備える付記７２または７３に記載の微小物検出装置。
＜付記７５＞
前記保持部は、前記第１の光学系に接続されている付記７４に記載の微小物検出装置。
１１，１２，１３ 微小物検出装置、 ５００，５２０ 微小物検出装置の光学系、 ５０，５１，５２，５３ 検出光学系、 ５２ａ，５３ａ 第１の検出光学系、 ５２ｂ，５３ｂ 第２の検出光学系、 １０ レーザー光照射部、 ２０ 散乱光受光部、 １ レーザー発光素子、 ２ レンズ、 ３ 照射光、 ４ ビームトラップ、 ５ａ 吸気口、 ５ｂ 排気口、 ６ 受光素子、 ６０，６５，７０ 検出回路部、 ６１，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ 増幅回路、 ６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，７１ 極大ピーク検出部、 ６３ ピーク数カウント部、 ６４ 粒子種類判別部、 ７２ 極小ピーク検出部、 ７３ 隣接ピーク判定部、 ７４ ピーク差判定部、 ７５ 疑似ピーク排除部、 ７６ ピーク検出部、 ８０ 粒子判定部、 ９１ 照射部フォルダ、 １０１，１０３ 第１の集光ミラー、 １０２，１０４ 第２の集光ミラー、 １０１ａ，１０２ａ，１０３ａ，１０４ａ 反射面、 １１１ａ、１１１ｂ 経路１の光線、 １１２ 経路２の光線、 １１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄ、１１３ｅ 経路３の光線、 １１４，１１４ｐ，１１４ｓ 経路４の光線、 １６０ レンズ、 １６１，１６２ 受光素子、 １６３ 偏光プリズム、 １６３ｐ，１６３ｓ 出射面、 １６４ 反射面、 １６５ レンズ部、 ２００ 散乱光、 ３００ 平行平板、 Ａ 信号Ｓ１の出力値、 Ａｐ，Ａｐ１，Ａｐ２，Ａｐ３，Ａｐ４，Ａｐ５，Ａｐ６ ピーク点、 ＡＰ 開口、 Ｄ 被検出領域、 ＤＬ 穴、 ｄｓ 距離、 Ｉｐ，Ｉｓ 光の強度、 Ｐ 通過領域、 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６ ピーク値、 ΔＰ１，Δｐ２，ΔＰ０ 値、 Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ 波形、 Ｇ１，Ｇ２ 位置、 Ｒ 粒子、 Ｄ 被検出領域、 Ｐ 粒子の通過領域、 Ｌ 散乱光、 Ｌｓ 側方散乱光、 Ｌｆｓ 前方散乱光、 Ｌｂｓ 後方散乱光、 ｒ１，ｒ２，ｒ３ 半径、 Ｓ１，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ２，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ３，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７ 信号、 ｔｃ 波形の中心、 Ｏ 第２の集光ミラー１０２の設計上の中心軸、 Ｈ 通過穴 Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３ 焦点位置、 λｅ， λｆ 波長。

Claims (3)

  1. 第１の反射領域、第２の反射領域及び受光素子を含む第１の光学系を備え、
    前記第１の反射領域は、楕円面形状であり、楕円面形状の２つの焦点の位置を利用して、第１の焦点の領域で照射光が粒子に当たって散乱した散乱光を反射して、第２の焦点の位置に設置された前記受光素子に導き、
    前記第２の反射領域は、６λｐｖ以上の球面収差を有し、前記粒子から到達した散乱光を反射して、前記第１の反射領域に導き、当該第１の反射領域の楕円面形状を利用して前記受光素子に導く微小物検出装置。
  2. 前記第２の反射領域は、光の反射する位置によって異なる複数の焦点を発生させて、当該複数の焦点を分散させる請求項１に記載の微小物検出装置。
  3. 前記第２の反射領域は、非球面形状をしており、反射面に沿って曲率半径が変化していく形状である請求項１または２に記載の微小物検出装置。
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