JP7482416B2 - エアロゾル計測装置 - Google Patents

Description

本開示は、エアロゾル計測装置に関する。

従来、ライダー（ＬＩＤＡＲ：Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）を用いて大気中のエアロゾルを計測する技術が知られている。ライダーは、大気中に出射したパルス状の光の散乱光を測定し、解析することにより黄砂、花粉、埃又は微小水滴などの空気中を浮遊するエアロゾルを観測する技術である。

散乱光には、通常、ミー散乱光とレイリー散乱光とが含まれる。ミー散乱光は、出射光の波長と同等以上の粒径の微粒子によって起こる散乱現象であるミー散乱により発生する散乱光である。ミー散乱光は、例えば、計測対象物であるエアロゾルからの散乱光である。レイリー散乱は、出射光の波長よりも小さな微粒子及び大気分子によって起こる散乱現象である。散乱光からレイリー散乱光を除外することで、ミー散乱光を得ることができる。

例えば、特許文献１には、単一のレーザ光による散乱光をミー散乱光とレイリー散乱光とにフィルタを用いて分光分離する技術が開示されている。また、例えば、特許文献２には、マルチ縦モードのレーザ光のスペクトルのモード間隔が一定であることを利用して、出射したレーザ光と同じスペクトル間隔の光を選択的に透過させる干渉計を用いて散乱光を分光する技術が開示されている。

国際公開第２００３／０７３１２７号 特許第６２４３０８８号公報

しかしながら、上記の従来技術では、温度変化などによってレーザ光のピーク波長が変化した場合に、光路差をレーザ光の１波長分掃引させながら同調させる必要があるので、測定方法が複雑化する。

そこで、本開示は、エアロゾルを簡単に計測することができるエアロゾル計測装置を提供する。

本開示の一態様に係るエアロゾル計測装置は、大気中に含まれるエアロゾルを計測するためのエアロゾル計測装置であって、光源と、前記光源から出射された出射光、及び前記エアロゾルで散乱された散乱光が通過するエタロンと、前記光源と前記エタロンとの間に配置され、前記出射光に含まれる第１偏光波が通過する第１偏光子と、前記エタロンと前記エアロゾルとの間に配置され、前記第１偏光波を第２偏光波に変換する波長板と、前記エタロンを通過する前記散乱光に含まれる前記第２偏光波が通過する第２偏光子と、を備える。

また、本開示の別の一態様に係るエアロゾル計測装置は、大気中に含まれるエアロゾルを計測するためのエアロゾル計測装置であって、光源と、前記光源から出射された出射光が通過する第１のエタロンと、前記エアロゾルで散乱された散乱光が通過する第２のエタロンと、前記光源と前記第１のエタロンとの間に配置され、前記出射光に含まれる第１偏光波が通過する第１偏光子と、前記第１のエタロンと前記エアロゾルとの間、又は前記第２のエタロンと前記エアロゾルとの間に配置され、前記第１偏光波を第２偏光波に変換する波長板と、前記第２のエタロンを通過する前記散乱光に含まれる前記第２偏光波が通過する第２偏光子と、を備える。

また、本開示の別の一態様に係るエアロゾル計測装置は、大気中に含まれるエアロゾルを計測するためのエアロゾル計測装置であって、光源と、前記光源から出射された出射光、及び前記エアロゾルからの散乱光が通過するエタロンと、前記散乱光の受光強度に応じた信号を出力する受光器と、を備え、前記エタロン内における前記出射光の偏光成分と、前記エタロン内における前記散乱光との偏光成分とが異なる。

また、本開示の一態様は、上記エアロゾル計測装置が実行する方法をコンピュータに実行させるプログラムとして実現することができる。あるいは、当該プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体として実現することもできる。

本開示によれば、エアロゾルを簡単に計測することができる。

図１は、実施の形態１に係るエアロゾル計測装置の構成を示す図である。 図２は、実施の形態１に係るエアロゾル計測装置の動作を示すフローチャートである。 図３は、実施の形態１に係るエアロゾル計測装置が照射するマルチレーザ光のスペクトルの一例を示す図である。 図４は、実施の形態１に係るエアロゾル計測装置の光学素子を通過する第０の透過光及び第１の透過光を説明するための図である。 図５は、実施の形態１に係るエアロゾル計測装置の光学素子を通過する第０の透過光及び第２の透過光を説明するための図である。 図６は、実施の形態１に係るエアロゾル計測装置が照射したマルチレーザ光を散乱させることで発生する散乱光のスペクトルの一例を示す図である。 図７は、ミー散乱光とレイリー散乱光とを含む散乱光をマイケルソン干渉計で干渉させた場合のインターフェログラムの計算結果を表す図である。 図８は、図７の一部を拡大して示す図である。 図９は、エアロゾルによる散乱がなく、大気散乱だけを考慮した場合のマイケルソン干渉計による干渉フリンジの周波数間隔の依存性を説明するための図である。 図１０は、実施の形態１に係るエアロゾル計測装置の効果を説明するための図である。 図１１は、実施の形態２に係るエアロゾル計測装置の構成を示す図である。 図１２は、実施の形態３に係るエアロゾル計測装置の構成を示す図である。 図１３は、実施の形態３の変形例に係るエアロゾル計測装置の構成を示す図である。 図１４は、実施の形態４に係るエアロゾル計測装置の構成を示す図である。 図１５は、実施の形態４の変形例１に係るエアロゾル計測装置の構成を示す図である。 図１６は、実施の形態４の変形例２に係るエアロゾル計測装置の構成を示す図である。 図１７は、実施の形態４の変形例３に係るエアロゾル計測装置の構成を示す図である。

（本開示の概要）
本開示の第１の態様に係るエアロゾル計測装置は、大気中に含まれるエアロゾルを計測するためのエアロゾル計測装置であって、光源と、前記光源から出射された出射光、及び前記エアロゾルで散乱された散乱光が通過するエタロンと、前記光源と前記エタロンとの間に配置され、前記出射光に含まれる第１偏光波が通過する第１偏光子と、前記エタロンと前記エアロゾルとの間に配置され、前記第１偏光波を第２偏光波に変換する波長板と、前記エタロンを通過する前記散乱光に含まれる前記第２偏光波が通過する第２偏光子と、を備える。

また、例えば、本開示の第２の態様に係るエアロゾル計測装置は、大気中に含まれるエアロゾルを計測するためのエアロゾル計測装置であって、光源と、前記光源から出射された出射光が通過する第１のエタロンと、前記エアロゾルで散乱された散乱光が通過する第２のエタロンと、前記光源と前記第１のエタロンとの間に配置され、前記出射光に含まれる第１偏光波が通過する第１偏光子と、前記第１のエタロンと前記エアロゾルとの間、又は前記第２のエタロンと前記エアロゾルとの間に配置され、前記第１偏光波を第２偏光波に変換する波長板と、前記第２のエタロンを通過する前記散乱光に含まれる前記第２偏光波が通過する第２偏光子と、を備える。

また、例えば、本開示の第３の態様に係るエアロゾル計測装置は、大気中に含まれるエアロゾルを計測するためのエアロゾル計測装置であって、光源と、前記光源から出射された出射光、及び前記エアロゾルからの散乱光が通過するエタロンと、前記散乱光の受光強度に応じた信号を出力する受光器と、を備え、前記エタロン内における前記出射光の偏光成分と、前記エタロン内における前記散乱光の偏光成分とが異なる。

また、例えば、本開示の第４の態様に係るエアロゾル計測装置は、入射する光を内部で干渉させて、互いに等しい周波数間隔で離れた複数の発振周波数を有する光として出射する少なくとも１つのエタロンと、前記少なくとも１つのエタロンに向けて出射光を出射することで、前記少なくとも１つのエタロンを介して、前記複数の発振周波数を有する光を照射光として、大気中に含まれる散乱体に照射する光源と、前記光源と前記少なくとも１つのエタロンとの間に配置され、前記出射光に含まれる第１偏光波を通過させる第１偏光子と、前記少なくとも１つのエタロンと前記散乱体との間において、前記照射光、及び、前記照射光を前記散乱体が散乱させることで発生する散乱光のいずれか一方の光路上に配置され、入射する光に含まれる前記第１偏光波を第２偏光波に変換する波長板と、前記散乱光が前記少なくとも１つのエタロンの内部で干渉されることで前記少なくとも１つのエタロンを通過するミー散乱光のうち、前記第２偏光波を通過させる第２偏光子と、前記第２偏光子を通過した前記第２偏光波を受光し、受光強度に応じた信号を出力する受光器とを備える。

このように、上記各態様に係るエアロゾル計測装置では、１つのエタロンを、又は、第１のエタロン及び第２のエタロンを用いた光の干渉を利用することで、散乱光に含まれるレイリー散乱光を除去することができ、エアロゾルに起因するミー散乱光を取得することができる。このため、複雑な信号処理を必要とせずに、受光器によって受光されたミー散乱光の受光強度に基づいてエアロゾルを簡単に計測することができる。

また、例えば、エタロンと受光器とを近くに配置することにより、エアロゾル計測装置の小型化を実現することができる。なお、光源が出射する出射光がエタロンに入射する際、出射光の一部は、エタロンの入射面で反射される。このため、エタロンの入射面で反射された出射光の一部は、迷光として受光器で受光される恐れがある。

これに対して、本態様に係るエアロゾル計測装置では、光源とエタロンとの間に第１偏光子が配置され、かつ、受光器の光入射側に第２偏光子が配置されている。迷光は、第１偏光子を通過した出射光の一部であるので、迷光の主な偏光成分は第１偏光波である。受光器の光入射側に配置された第２偏光子が第１偏光波の透過を抑制するので、迷光が受光器に入射するのを抑制することができる。

なお、エタロンを通過後の出射光である照射光、及び、散乱光のいずれか一方は波長板を通過するので、エタロンを通過したミー散乱光の主な偏光成分は第２偏光波に変換されている。このため、ミー散乱光に含まれる第２偏光波は、第２偏光子を通過し、受光器によって受光される。

以上のように、各態様に係るエアロゾル計測装置によれば、迷光を抑制しながら、ミー散乱光を受光器によって受光することができるので、Ｓ／Ｎ比が向上し、エアロゾルの計測精度を高めることができる。

また、例えば、本開示の第１の態様に係るエアロゾル計測装置は、さらに、前記波長板と前記エタロンとの間に配置され、前記第２偏光波を通過させる第３偏光子を備えてもよい。また、例えば、本開示の第２の態様に係るエアロゾル計測装置は、さらに、前記第２偏光波を通過させる第３偏光子を備えてもよい。前記波長板は、前記エアロゾルと前記第２のエタロンとの間に配置され、前記第３偏光子は、前記波長板と前記第２のエタロンとの間に配置されてもよい。

散乱光に第１偏光波以外の偏光成分が含まれる場合、波長板を通過した後の散乱光には、第２偏光波以外の偏光成分が含まれる。上記各態様に係るエアロゾル計測装置によれば、波長板を通過した後の散乱光に含まれる第２偏光波以外の偏光成分の透過を第３偏光子によって抑制することができる。このため、エアロゾルの計測精度を高めることができる。

また、例えば、本開示の第１の態様に係るエアロゾル計測装置は、さらに、前記エアロゾルと前記エタロンとの間に配置され、前記散乱光を集光する集光部を備えてもよい。また、例えば、本開示の第２の態様に係るエアロゾル計測装置は、さらに、前記エアロゾルと前記第２のエタロンとの間に配置され、前記散乱光を集光する集光部を備えてもよい。

これにより、エタロン内での干渉効率を高めることができる。また、光の受光感度を高めることができるので、エアロゾルの計測精度を高めることができる。

また、例えば、前記エタロン又は前記第１のエタロンは、前記出射光を内部で干渉させて、互いに等しい周波数間隔で離れた複数の発振周波数を有する光を生成してもよい。

また、例えば、前記周波数間隔は、３．９ＧＨｚ以下であってもよい。

これにより、レイリー散乱光の透過をエタロンが精度良く抑制することができるので、受光器には、エアロゾルに基づくミー散乱光を受光させることができる。したがって、エアロゾルの計測精度を高めることができる。

また、例えば、前記第１のエタロンと前記第２のエタロンとは、互いに同じ光学特性を有してもよい。

これにより、２つのエタロンの光学特性が同じであるので、第２のエタロンを通過する散乱光に含まれるミー散乱光を高強度で抽出することができる。

また、例えば、前記第１偏光波と前記第２偏光波とは、直交していてもよい。

これにより、第１偏光波と第２偏光波とが互いに干渉し合うことを十分に抑制することができる。このため、第２偏光波を主に含むミー散乱光が、第１偏光波を主に含む迷光と干渉し、ミー散乱光の強度が変化することが抑制される。つまり、ミー散乱光の強度が迷光に起因して変化することが抑制されるので、エアロゾルの計測精度を高めることができる。

また、例えば、前記第２偏光子を通過した前記第２偏光波を受光し、受光強度に応じた信号を出力する受光器をさらに備えてもよい。

これにより、例えば、エタロンと受光器とを近くに配置することにより、エアロゾル計測装置の小型化を実現することができる。

また、例えば、前記波長板は、１／２波長板であってもよい。

これにより、１／２波長板が偏光方位を９０°回転させるので、第１偏光波と第２偏光波とが互いに干渉し合うことを十分に抑制することができる。このため、第２偏光波を主に含むミー散乱光が、第１偏光波を主に含む迷光と干渉し、ミー散乱光の強度が変化することが抑制される。つまり、ミー散乱光の強度が迷光に起因して変化することが抑制されるので、エアロゾルの計測精度を高めることができる。

また、例えば、前記散乱光は、ミー散乱光であってもよい。

また、例えば、前記光源は、レーザ素子又は発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）であってもよい。

これにより、高強度の出射光を光源が出射することができるので、エタロンによって強度が減衰したとしても、十分な強度の照射光を散乱体に照射することができる。

また、例えば、前記波長板は、前記散乱光の光路上に配置され、前記少なくとも１つのエタロンには、前記波長板を通過した前記散乱光が入射してもよい。また、例えば、前記波長板は、前記照射光の光路上に配置され、前記散乱体には、前記波長板を通過した前記照射光が照射されてもよい。

これにより、波長板の配置の自由度を高めることができる。

また、例えば、本開示の一態様に係るエアロゾル計測装置は、さらに、前記散乱体と前記波長板との間に配置され、前記第１偏光波を通過させる第３偏光子を備えてもよい。

例えば、エアロゾルの形状が非球形である場合には、照射光の偏光が一部解消され、散乱光には、第１偏光波以外の偏光成分が含まれる。本態様に係るエアロゾル計測装置によれば、散乱光に含まれる第１偏光波以外の偏光成分の透過を第３偏光子によって抑制することができる。このため、エアロゾルの計測精度を高めることができる。

また、例えば、前記少なくとも１つのエタロンは、単一のエタロンであってもよい。

これにより、エタロンが熱の影響を受けて膨張し、エタロンの光学特性が変化したとしても、出射光と散乱光とが同じ単一のエタロンを通過するので、エタロンの光学特性の変化による影響を十分に抑えることができる。したがって、エアロゾルの計測精度を高めることができる。

また、例えば、前記少なくとも１つのエタロンは、互いに同じ光学特性を有する第１のエタロン及び第２のエタロンを含み、前記光源は、前記第１のエタロンに向けて前記出射光を出射することで、前記第１のエタロンを介して前記照射光を前記散乱体に照射し、前記第１偏光子は、前記光源と前記第１のエタロンとの間に配置され、前記第２偏光子は、前記第２のエタロンと前記受光器との間に配置されていてもよい。

これにより、出射光及び照射光の光路と散乱光の光路とを容易に分離させることができる。このため、エアロゾル計測装置の各素子の配置及び光路の設計の自由度を高めることができる。

また、本開示の一態様に係るエアロゾル計測方法は、出射光に含まれる第１偏光波を通過させる第１偏光子と、入射する光を内部で干渉させて、互いに等しい周波数間隔で離れた複数の発振周波数を有する光として出射する少なくとも１つのエタロンとを、前記出射光がこの順で通過するように前記出射光を出射することで、前記複数の発振周波数を有する光を照射光として、大気中に含まれる散乱体に照射するステップと、入射する光に含まれる前記第１偏光波を第２偏光波に変換する波長板に、前記照射光、及び、前記照射光を前記散乱体が散乱させることで発生する散乱光のいずれか一方を通過させるステップと、前記散乱光が前記少なくとも１つのエタロンの内部で干渉されることで前記少なくとも１つのエタロンを通過するミー散乱光のうち、前記第２偏光波を通過させる第２偏光子を通過した前記第２偏光波を受光し、受光強度に応じた信号を出力するステップとを含む。

これにより、上述したエアロゾル計測装置と同様に、Ｓ／Ｎ比が向上し、エアロゾルの計測精度を高めることができる。

本開示において、回路、ユニット、装置、部材又は部の全部又は一部、又はブロック図の機能ブロックの全部又は一部は、半導体装置、半導体集積回路（ＩＣ）、又はＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を含む一つ又は複数の電子回路によって実行されてもよい。ＬＳＩ又はＩＣは、一つのチップに集積されてもよいし、複数のチップを組み合わせて構成されてもよい。例えば、記憶素子以外の機能ブロックは、一つのチップに集積されてもよい。ここでは、ＬＳＩまたはＩＣと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、若しくはＵＬＳＩ（Ｕｌｔｒａ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）と呼ばれるものであってもよい。ＬＳＩの製造後にプログラムされる、Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成又はＬＳＩ内部の回路区画のセットアップができるｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅも同じ目的で使うことができる。

さらに、回路、ユニット、装置、部材又は部の全部又は一部の機能又は操作は、ソフトウェア処理によって実行することが可能である。この場合、ソフトウェアは一つ又は複数のＲＯＭ、光学ディスク、ハードディスクドライブなどの非一時的記録媒体に記録され、ソフトウェアが処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）によって実行されたときに、そのソフトウェアで特定された機能が処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）および周辺装置によって実行される。システム又は装置は、ソフトウェアが記録されている一つ又は複数の非一時的記録媒体、処理装置（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、及び必要とされるハードウェアデバイス、例えばインタフェース、を備えていてもよい。

以下では、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

また、本明細書において、垂直などの要素間の関係性を示す用語、及び、円柱又は角柱などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。

（実施の形態１）
［１．構成］
まず、実施の形態１に係るエアロゾル計測装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置１の構成を示す図である。

図１に示されるように、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置１は、大気中に向けて照射光Ｌ２を照射し、大気中に含まれる散乱体２が照射光Ｌ２を散乱させることで発生する散乱光Ｌ３を検出し、検出した散乱光Ｌ３の信号を処理することで、散乱体２に含まれるエアロゾルの有無及び濃度を計測する。散乱体２は、エアロゾル計測装置１による計測の対象空間中に存在する。

対象空間は、例えば、住居、オフィス、介護施設又は病院などの建物の一部屋である。対象空間は、例えば、壁、窓、ドア、床及び天井などで仕切られた空間であり、閉じられた空間であるが、これに限らない。対象空間は、屋外の開放された空間であってもよい。また、対象空間は、バス又は飛行機などの移動体の内部空間であってもよい。

散乱体２は、計測対象物であるエアロゾル、及び、大気を構成する分子を含む。エアロゾルは、具体的には、対象空間内を浮遊している塵埃、ＰＭ２．５などの浮遊粒子状物質、生物系粒子、又は、微小水滴などである。生物系粒子には、空中に浮遊するカビ若しくはダニ、又は花粉なども含まれる。また、微小水滴には、咳又はくしゃみなどの人体から動的に発生する物質が含まれる。

計測対象物であるエアロゾルは、大気を構成する分子に比べて十分に大きい。本実施の形態では、エアロゾルの粒径が照射光Ｌ２の波長以上であるので、エアロゾルは、照射光Ｌ２を散乱させることでミー散乱光を発生させる。大気を構成する分子は、照射光Ｌ２の波長よりも十分に小さいので、照射光Ｌ２を散乱させることでレイリー散乱光を発生させる。したがって、エアロゾル計測装置１が取得する散乱光Ｌ３には、ミー散乱光とレイリー散乱光とが含まれる。ここでのミー散乱光は、ミー散乱による後方散乱光である。本実施の形態に係るエアロゾル計測装置１は、散乱光Ｌ３からミー散乱光を抽出し、抽出したミー散乱光に基づいてエアロゾルの有無及び濃度を計測する。

本実施の形態に係るエアロゾル計測装置１は、対象空間内の異なる方向に向けて照射光Ｌ２を照射する。照射光Ｌ２の照射方向は、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー（図示せず）などによって変更される。あるいは、エアロゾル計測装置１全体の向きを変更することで、照射光Ｌ２の照射方向が変更されてもよい。エアロゾル計測装置１は、照射光Ｌ２で対象空間内を走査することにより、対象空間内のエアロゾルの分布を作成することができる。

図１に示されるように、エアロゾル計測装置１は、エタロン１０と、光源２０と、ミラー２２と、第１偏光子３０と、集光部４０と、集光レンズ４５と、波長板５０と、第２偏光子６０と、受光器７０と、分析部８０とを備える。なお、集光部４０の一例が集光レンズ４０ａである。以下では、エアロゾル計測装置１が備える各構成要素について説明する。

エタロン１０は、入射する光を内部で干渉させて、互いに等しい周波数間隔で離れた複数の発振周波数を有する光として出射する。複数の発振周波数を有する光は、周波数スペクトルにおいて複数本のピークを有するマルチ光とも呼称される。本実施の形態では、エタロン１０は、単一のエタロンである。つまり、エタロン１０は、一体的に構成された１つの部材である。エタロン１０の形状は、例えば、円柱体又は角柱体などである。

図１に示されるように、エタロン１０は、透光部１１と、２つの多層膜１２及び１３とを有する。透光部１１は、例えば石英又は水晶などの透明な材料又は空気を用いて形成されている。透光部１１は、２つの多層膜１２及び１３に挟まれており、２つの多層膜１２及び１３の各々に接触している。２つの多層膜１２及び１３はそれぞれ、複数の誘電体膜の積層構造を有する誘電体多層膜である。例えば、２つの多層膜１２及び１３はそれぞれ、屈折率が低い誘電体膜と屈折率が高い誘電体膜とを交互に積層することで形成されている。誘電体膜としては、例えば、チタン酸化膜、ハフニウム酸化膜、シリコン酸化膜などが用いられる。なお、透光部１１は、空気層であってもよく、２つの多層膜１２及び１３は、一定距離を保つように枠体などによって固定されていてもよい。

エタロン１０には、光源２０から発せられた出射光Ｌ１のうち、第１偏光子３０を通過した第１偏光波が入射する。つまり、第１偏光子３０を通過した後の出射光Ｌ１ａの偏光成分は、第１偏光波である。本実施の形態では、第１偏光波は、例えばｐ波（ｐ偏光とも呼称される）である。あるいは、第１偏光波は、ｓ波（ｓ偏光とも呼称される）であってもよい。

エタロン１０は、出射光Ｌ１ａを内部で干渉させて、互いに等しい周波数間隔で複数の発振周波数を有する光を照射光Ｌ２として出射する。

本実施の形態では、出射光Ｌ１ａは、エタロン１０の多層膜１２から入射し、多層膜１３から出射される。多層膜１２の、透光部１１とは反対側の第１面１２ａは、出射光Ｌ１ａが入射する入射面である。多層膜１３の、透光部１１とは反対側の第２面１３ａは、照射光Ｌ２が出射される出射面である。出射面である第２面１３ａは、入射面である第１面１２ａとは反対側の面である。第１面１２ａと第２面１３ａとは、互いに平行である。第１面１２ａ及び第２面１３ａに直交する方向は、エタロン１０の中心軸に平行である。

エタロン１０から出射された照射光Ｌ２は、散乱体２に照射される。照射光Ｌ２が散乱体２によって散乱されることにより、散乱体２から散乱光Ｌ３が発生する。散乱光Ｌ３は、集光レンズ４０ａによって集光される。集光された散乱光Ｌ３は、波長板５０を通過する。エタロン１０には、波長板５０を通過した散乱光Ｌ４が入射する。散乱光Ｌ４は、波長板５０によって偏光方位が変換された散乱光である。

本実施の形態では、散乱光Ｌ４は、エタロン１０の多層膜１３から入射し、散乱光Ｌ４の一部であるミー散乱光Ｌ５が、多層膜１２から出射される。多層膜１３の、透光部１１とは反対側の第２面１３ａは、散乱光Ｌ４が入射する入射面である。多層膜１２の、透光部１１とは反対側の第１面１２ａは、ミー散乱光Ｌ５が出射される出射面である。つまり、出射光Ｌ１の入射面と散乱光Ｌ４の入射面とは異なっている。

また、図１に示されるように、エタロン１０は、出射光Ｌ１ａが通過する経路を含む第１部分１０ａと、散乱光Ｌ４が通過する経路を含む第２部分１０ｂとを有する。図１では、第１部分１０ａと第２部分１０ｂとの境界を破線で模式的に表している。第１部分１０ａと第２部分１０ｂとは、互いに異なる部分である。例えば、エタロン１０の形状が円柱状である場合、第１部分１０ａと第２部分１０ｂとは、中心軸を含む面で仮想的にエタロン１０を分割したときの半円柱状の部分に相当する。なお、円柱状のエタロン１０の円形の上面及び底面が光の入射面及び出射面に相当する。

散乱光Ｌ３には、互いに等しい周波数間隔で離れた複数の発振周波数を有する光が含まれる。散乱光Ｌ３の偏光方位が変換された散乱光Ｌ４も同様に、互いに等しい周波数間隔で離れた複数の発振周波数を有する光が含まれる。このため、エタロン１０を通過する際に、散乱光Ｌ４が干渉を起こす。本実施の形態では、エタロン１０の厚みが調整されており、散乱光Ｌ４に含まれるミー散乱光Ｌ５を通過させ、レイリー散乱光の通過を抑制する。これにより、散乱光Ｌ４からレイリー散乱光を適切に除去することができるので、エアロゾルに起因するミー散乱光Ｌ５を受光器７０に受光させることができる。上記の記載である「散乱光Ｌ４からレイリー散乱光を適切に除去することができるので、エアロゾルに起因するミー散乱光Ｌ５を受光器７０に受光させることができる。」ことについては、下記［３．エタロンの機能］の箇所で、詳細に説明する。

本実施の形態では、エタロン１０は、光源２０から出射され、かつ、第１偏光子３０を通過した出射光Ｌ１ａの光路上に位置している。具体的には、エタロン１０は、ミラー２２と、エアロゾル計測装置１の外郭筐体に設けられた開口との間に位置している。当該開口は、エタロン１０から出射される照射光Ｌ２が通過するために設けられている。さらに、エタロン１０は、散乱体２から発生する散乱光Ｌ３の光路上に位置している。具体的には、エタロン１０は、集光レンズ４０ａと集光レンズ４５との間に位置している。

光源２０は、エタロン１０に向けて出射光Ｌ１を出射する。光源２０は、出射光Ｌ１を出射することによって、エタロン１０を介して、照射光Ｌ２を大気中に含まれる散乱体に照射する。なお、「エタロン１０に向けて出射光Ｌ１を出射する」とは、出射光Ｌ１を直接的にエタロン１０に向けて出射するだけでなく、図１に示されるように、ミラー２２などの光学部材を介してエタロン１０に出射光Ｌ１を入射させることも意味する。

出射光Ｌ１は、例えばパルス光であるが、連続光であってもよい。出射光Ｌ１は、特定の波長帯域にピークを有する単色光であってもよく、ブロードな波長帯域を含む光であってもよい。ピークの帯域幅は、例えば、１０ｐｍから１０ｎｍの範囲である。出射光Ｌ１は、例えば、紫外光、青色光又は赤外光などである。出射光Ｌ１は、ミラー２２で反射された後、第１偏光子３０を通過する。第１偏光子３０を通過した後の出射光Ｌ１ａは、エタロン１０の内部で干渉されて、互いに等しい周波数間隔で離れた複数の発振周波数を有する光である照射光Ｌ２として大気中に出射される。

光源２０は、例えば、パルスレーザ光を出射光Ｌ１として発する半導体レーザ素子である。出射光Ｌ１のビームモードは、例えばマルチモードであるが、シングルモードであってもよい。一例として、光源２０は、４０５ｎｍの近傍にピークを有するレーザ光を出射光Ｌ１として発する。あるいは、光源２０は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子であってもよい。また、光源２０は、ハロゲンランプなどの放電ランプであってもよい。

ミラー２２は、出射光Ｌ１を反射する。出射光Ｌ１に対してミラー２２を適切な角度で配置することにより、出射光Ｌ１の進路を所望の方向に曲げることができる。本実施の形態では、ミラー２２は、出射光Ｌ１を反射して、第１偏光子３０に入射させる。なお、エアロゾル計測装置１は、ミラー２２を備えなくてもよい。

本実施の形態では、光源２０から出射され、かつ、第１偏光子３０を通過した出射光Ｌ１ａは、エタロン１０の第１面１２ａに対して垂直に入射する。あるいは、出射光Ｌ１ａは、エタロン１０の第１面１２ａに対して斜めに入射してもよい。

第１偏光子３０は、光源２０とエタロン１０との間に配置されている。具体的には、第１偏光子３０は、出射光Ｌ１の光路上に配置されている。図１に示される例では、第１偏光子３０は、ミラー２２とエタロン１０との間に配置されている。第１偏光子３０は、光源２０とミラー２２との間に配置されていてもよい。

第１偏光子３０は、出射光Ｌ１に含まれる第１偏光波を通過させる。第１偏光子３０は、第１偏光波以外の偏光成分の通過を抑制する。つまり、第１偏光子３０を通過した後の出射光Ｌ１ａは、実質的に第１偏光波のみを含んでいる。本実施の形態では、第１偏光子３０は、第１偏光波の一例であるｐ波を通過させる。

集光部４０は、大気中に含まれる散乱体２が照射光Ｌ２を散乱させることで発生する散乱光Ｌ３を集光する。集光部４０の一例として、例えば、凸状の集光レンズ４０ａ、又は、少なくとも１つの反射鏡などがある。例えば、集光レンズ４０ａで集光された光は、コリメートレンズを含むレンズ群により、平行光に変換されて出射される。よって、集光レンズ４０ａによって集光された散乱光Ｌ３は、波長板５０に入射する。散乱光Ｌ３の信号強度が強い場合は、特に、集光部４０が配置されていなくてもよい。

波長板５０は、エタロン１０と散乱体２との間において、散乱光Ｌ３の光路上に配置されている。本実施の形態では、波長板５０は、集光レンズ４０ａとエタロン１０との間に配置されている。波長板５０は、入射する光に含まれる第１偏光波を第２偏光波に変換する。

具体的には、波長板５０は、１／２波長板である。波長板５０は、第１偏光波の偏光方位を９０°回転させることにより、第２偏光波に変換する。すなわち、第１偏光波の偏光方位と第２偏光波の偏光方位とは直交している。本実施の形態では、第１偏光波がｐ波であり、第２偏光波がｓ波である。なお、第１偏光波がｓ波であり、第２偏光波がｐ波であってもよい。

波長板５０を通過した散乱光Ｌ４は、散乱光Ｌ３の偏光方位が９０°回転した光である。散乱光Ｌ３がｐ波を主に含む場合、散乱光Ｌ４はｓ波を主に含む。散乱光Ｌ４が含むｓ波の強度は、散乱光Ｌ３が含むｐ波の強度とほぼ同じである。

散乱光Ｌ４は、エタロン１０に入射する。本実施の形態では、散乱光Ｌ４は、エタロン１０の第２面１３ａに対して正面から、すなわち、入射角が０°で入射する。

集光レンズ４５は、波長板５０を通過した散乱光Ｌ４のうち、エタロン１０を通過したミー散乱光Ｌ５を集光する。集光レンズ４５は、例えば凸レンズである。集光レンズ４５は、受光器７０の受光面にミー散乱光Ｌ５を集光する。受光器７０の受光面の光入射側には、第２偏光子６０が配置されている。集光レンズ４５によって集光されたミー散乱光Ｌ５は、第２偏光子６０を介して受光器７０に入射する。

第２偏光子６０は、エタロン１０と受光器７０との間に配置されている。具体的には、第２偏光子６０は、ミー散乱光Ｌ５の光路上に配置されている。図１に示される例では、第２偏光子６０は、集光レンズ４５と受光器７０との間に配置されている。第２偏光子６０は、エタロン１０よりも受光器７０に近い位置に配置されている。例えば、第２偏光子６０は、受光器７０の受光面を接触して覆っていてもよい。

第２偏光子６０は、ミー散乱光Ｌ５のうち、第２偏光波を通過させる。第２偏光子６０は、第２偏光波以外の偏光成分の通過を抑制する。具体的には、第２偏光子６０は、第１偏光波の通過を抑制する。第２偏光子６０を通過した後のミー散乱光Ｌ５ａは、実質的に第２偏光波のみを含んでいる。本実施の形態では、第２偏光子６０は、ｓ波を通過させ、ｐ波の通過を抑制する。

受光器７０は、第２偏光子６０を通過したミー散乱光Ｌ５ａを受光し、受光強度に応じた信号を出力する。受光強度は、ミー散乱光Ｌ５ａの強度であり、例えば、受光器７０が出力する信号の信号レベルで表される。

受光器７０は、光電変換を行う素子であり、例えば、ＰＭＴ（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ）である。あるいは、受光器７０は、ＰＭＴとフォトンカウンタとを有してもよい。また、受光器７０は、アバランシェフォトダイオードであってもよい。

分析部８０は、受光器７０から出力された信号を分析することで、散乱体２に含まれるエアロゾルを分析する。例えば、分析部８０は、信号の信号レベルに基づいてエアロゾルの有無及び濃度を決定する。具体的には、分析部８０は、信号レベルとエアロゾルの濃度とを対応付けた対応情報を参照することで、信号レベルに対応するエアロゾルの濃度を決定する。対応情報は、例えば、分析部８０が備えるメモリ（図示せず）に予め記憶されている。

また、分析部８０は、照射光Ｌ２が照射されてから、ミー散乱光Ｌ５ａを受光するまでに要する時間に基づいて、ＴＯＦ（Time Of Flight）方式によってエアロゾルまでの距離を算出する。分析部８０は、算出した距離と照射光Ｌ２を照射した方向とに基づいて、対象空間内のエアロゾルの位置を特定する。照射光Ｌ２の照射方向を変更しながらエアロゾルの位置の特定を繰り返すことで、分析部８０は、対象空間内でのエアロゾルの分布を作成する。

分析部８０は、複数の回路部品を含む１つ又は複数の電子回路で構成されている。１つ又は複数の電子回路はそれぞれ、汎用的な回路でもよく、専用の回路でもよい。つまり、分析部８０が実行する機能は、電子回路などのハードウェアで実現される。あるいは、分析部８０は、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどで実現されてもよい。分析部８０が実行する機能は、プロセッサで実行されるソフトウェアで実現されてもよい。

エアロゾル計測装置１が備える各構成要素は、例えば、図示しない筐体の内部に収容されている。筐体は、エアロゾル計測装置１の外郭筐体であり、遮光性を有する。筐体には、照射光Ｌ２及び散乱光Ｌ３を通過させるための開口が設けられている。開口は、照射光Ｌ２と散乱光Ｌ３との各々に対応させて１つずつ設けられていてもよい。集光レンズ４０ａは、当該開口に設けられていてもよい。

［２．動作］
次に、エアロゾル計測装置１の動作について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置１の動作を示すフローチャートである。

図２に示されるように、まず、光源２０が出射光Ｌ１を出射する（Ｓ１０）。出射光Ｌ１は、ミラー２２に反射されて進行方向が曲げられて、第１偏光子３０を通過する。第１偏光子３０は、出射光Ｌ１に含まれる第１偏光波を通過させ、第１偏光波以外の偏光成分を除去する（Ｓ１２）。

第１偏光子３０を通過した後の出射光Ｌ１ａは、エタロン１０の第１面１２ａに入射する。出射光Ｌ１ａは、エタロン１０を通過することによって、互いに等しい周波数間隔で離れた複数の発振周波数を有する光であるマルチ光に変換される。つまり、エタロン１０は、入射する光を内部で干渉させて、互いに等しい周波数間隔で離れた複数の発振周波数を有する光を照射光Ｌ２として出射する（Ｓ１４）。照射光Ｌ２は、大気中の散乱体２に向けて照射されて散乱体２によって散乱される。なお、照射光Ｌ２の偏光方位は、出射光Ｌ１ａの偏光方位と同じである。

次に、集光レンズ４０ａは、散乱体２から発生する散乱光Ｌ３を集光する（Ｓ１６）。集光レンズ４０ａによって集光された散乱光Ｌ３は、波長板５０を通過する。波長板５０は、散乱光Ｌ３の偏光方位を回転させることにより、散乱光Ｌ３に含まれる第１偏光波を第２偏光波に変換する（Ｓ１８）。波長板５０を通過した散乱光Ｌ４は、エタロン１０の第２面１３ａに対して正面から入射する。エタロン１０を通過することによって、ミー散乱光Ｌ５が抽出される。つまり、波長板５０を通過した散乱光Ｌ４をエタロン１０の内部で干渉させて、エタロン１０を通過させる（Ｓ２０）。言い換えると、エタロン１０は、散乱光Ｌ４のうち、レイリー散乱光を実質的に除去し、ミー散乱光Ｌ５のみを通過させる。エタロン１０を通過したミー散乱光Ｌ５は、第２偏光子６０に入射する。第２偏光子６０は、ミー散乱光Ｌ５に含まれる第２偏光波を通過させ、第２偏光波以外の偏光成分を除去する（Ｓ２２）。

次に、受光器７０は、第２偏光子６０を通過した後のミー散乱光Ｌ５ａを受光し、受光強度に応じた信号を出力する（Ｓ２４）。

分析部８０は、受光器７０から出力された信号を分析することで、散乱体２に含まれるエアロゾルを分析する（Ｓ２６）。

エアロゾル計測装置１は、以上のステップＳ１０からステップＳ２６までの処理を、照射光Ｌ２の照射方向を変えながら繰り返し行う。例えば、対象空間内の所定の方向に向かって照射光Ｌ２を出射し、散乱光Ｌ３が取得できた場合に、散乱光Ｌ３の発生源となった散乱体２に含まれるエアロゾルの位置及び濃度を特定する。これにより、エアロゾル計測装置１は、例えば、対象空間内のエアロゾルの位置及び濃度を示す分布図を生成することができる。なお、エアロゾル計測装置１は、エアロゾルの位置のみを示す分布図を生成してもよい。

［３．エタロンの機能］
続いて、エタロン１０の具体的な機能について説明する。

上述したように、エタロン１０は、光源２０から出射され、かつ、第１偏光子３０を通過したレーザ光である出射光Ｌ１ａを内部で干渉させて、互いに等しい周波数間隔で離れた複数の発振周波数を有する光からなるマルチレーザ光である照射光Ｌ２として出射する。なお、エタロン１０は、通過する光の偏光成分の除去及び変換を実質的に行わない。すなわち、エタロン１０を通過する前の光の偏光成分と、エタロン１０を通過した後の光の偏光成分とは同じである。以下ではまず、マルチレーザ光について図３を用いて説明する。

図３は、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置１が出射するマルチレーザ光のスペクトルの一例を示す図である。図３の部分（ａ）及び（ｂ）の各々において横軸は周波数を表し、縦軸は信号強度を表している。

図３の部分（ａ）は、エタロン１０を通過した後のマルチレーザ光である照射光Ｌ２の周波数スペクトルを示している。周波数スペクトルに含まれる複数のピークの周波数がそれぞれ、照射光Ｌ２に含まれる複数の発振周波数に対応している。複数本のピークの周波数間隔ＬＷ２が互いに等しく、例えば３ＧＨｚである。ここでは、複数本のピークの信号強度が互いに等しい例を示しているが、互いに異なっていてもよい。照射光Ｌ２の中心波長λは、例えば４０５ｎｍである。

図３の部分（ｂ）は、図３の部分（ａ）の拡大図であり、スペクトルの１つのピーク、すなわち、照射光Ｌ２に含まれる１つの発振周波数に対応する光のみを拡大して示している。当該ピークの半値全幅ＬＷ１は、例えば３６０ＭＨｚである。半値全幅ＬＷ１は、周波数間隔ＬＷ２の１／２０以上１／５以下であるが、１／１０以上１／８以下であってもよい。

本実施の形態では、出射光Ｌ１ａがエタロン１０を通過することで、エタロン１０内で干渉されて、照射光Ｌ２として出射される。エタロン１０は、入射する光と、エタロン１０内で反射を繰り返す光との干渉を利用する。入射する光の位相と、エタロン１０内の反射を繰り返す光の位相とが一致した場合、光を強め合う干渉が起こり、エタロン１０内で光が増強されて透過する。エタロン１０の多層膜１２及び１３は、光を透過したり、反射したりすることができる。多層膜１２及び１３の各々の透過率は、例えば７５％であるが、これに限らない。

ここで、図４及び図５はそれぞれ、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置１のエタロン１０を通過する光を説明するための図である。具体的には、図４は、第０の透過光及び第１の透過光を模式的に表している。図５は、第０の透過光及び第２の透過光を模式的に表している。

エタロン１０は、入射する光の一部をそのまま透過させる。図４及び図５に示されるように、エタロン１０の多層膜１２及び１３で反射されずにそのまま透過する光が第０の透過光である。

第１の透過光は、図４に示されるように、入射した光が多層膜１３で１回反射された後、多層膜１２で１回反射された光である。第０の透過光と第１の透過光との位相が一致することによって干渉が起こり、第１の干渉フリンジに対応する光が出射される。干渉フリンジについては、図７及び図８を用いて後で説明する。

第２の透過光は、図５に示されるように、入射した光が多層膜１３及び多層膜１２でそれぞれ２回ずつ反射された光である。第０の透過光と第２の透過光との位相が一致することによって干渉が起こり、第２の干渉フリンジに対応する光が出射される。

入射する光の位相と、反射を繰り返す光の位相とが一致しない場合、光入射側に反射され、エタロン１０を通過する光が弱くなる。この結果、透過光は、周期的なスペクトルを有する。つまり、エタロン１０は、出射光Ｌ１ａが入射した場合に、等しい周波数間隔ＬＷ２で離れた複数の発振周波数を有する照射光Ｌ２を出射することができる。

周波数間隔ＬＷ２を実現するためのエタロン１０の長さΔｘは、以下の式（１）に基づいて定められる。なお、エタロン１０の長さΔｘは、図４及び図５に示されるように、多層膜１２と多層膜１３との距離、すなわち、透光部１１の厚さである。

式（１）において、ｎ_０は、真空中の屈折率であり、例えば１．０である。ｎは、エタロン１０の透光部１１の屈折率であり、石英の場合１．４７である。ｃは、光速であり、３×１０^８ｍ／ｓである。ＬＷ２＝３ＧＨｚである場合、上記式（１）より、エタロン１０の長さΔｘが３４ｍｍになる。また、エタロン１０の長さΔｘは、製造上、８０ｍｍ程度が限界である。このため、ＬＷ２の下限値は、１．３ＧＨｚ程度になる。

エタロン１０によって、ファブリペロー干渉を起こす場合の光路差ｄｘは、以下の式（２）で表される。

例えば、Δｘ＝３４ｍｍの場合、光路差ｄｘは１００ｍｍになる。

次に、図３に示される照射光Ｌ２を散乱体２が散乱させることで発生する散乱光Ｌ３について、図６を用いて説明する。

図６は、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置１が出射したマルチレーザ光を散乱させることで発生する散乱光Ｌ３の周波数スペクトルの一例を示す図である。図６の部分（ａ）及び（ｂ）の各々において、横軸は周波数を表し、縦軸は信号強度を表している。

図６の部分（ａ）は、散乱光Ｌ３の周波数スペクトルを示している。散乱光Ｌ３は、照射光Ｌ２と同様に、等しい周波数間隔ＭＷ２で離れた複数の発振周波数を有する光からなる。周波数スペクトルに含まれる複数のピークがそれぞれ、照射光Ｌ２に含まれる複数本のピークに対応している。散乱光Ｌ３の周波数間隔ＭＷ２は、照射光Ｌ２の周波数間隔ＬＷ２に等しい。ここでは、複数本のピークの信号強度が互いに等しい例を示しているが、互いに異なっていてもよい。

図６の部分（ｂ）は、図６の部分（ａ）の拡大図であり、スペクトルの１つのピーク、すなわち、散乱光Ｌ３に含まれる１つの光のみを拡大して示している。

上述したように、散乱光Ｌ３は、ミー散乱光とレイリー散乱光とを含んでいる。ミー散乱光のスペクトルは、散乱前の照射光Ｌ２のスペクトルと実質的に同じである。一方で、レイリー散乱光は、大気を構成する分子の熱運動によって周波数幅が広がる。また、レイリー散乱光の強度は、通常、ミー散乱光の強度よりも低い。

このため、図６の部分（ｂ）に示されるように、散乱光Ｌ３のスペクトルは、図３に示される照射光Ｌ２のスペクトルと比較して、ピークの裾野が広がった形状を有する。中心の高いピークがミー散乱光に相当し、裾野部分がレイリー散乱光に相当する。なお、図６の部分（ｂ）では、大気を構成する分子によるレイリー散乱光の信号強度と、エアロゾルによるミー散乱光の信号強度とを３：１としている。なお、ここでの信号強度は、ピークの面積で表される。また、ミー散乱光を表すピークの半値全幅ＭＷ１は、照射光Ｌ２の半値全幅ＬＷ１に等しい。

レイリー散乱光を表す裾野部分の半値全幅ＲＷは、一般的な実測によれば、３．４ＧＨｚから３．９ＧＨｚ程度であることが知られている。一例として、レイリー散乱光の半値全幅ＲＷは、３．６ＧＨｚ（Δλ＝１．９ｐｍ）とすることができる。

なお、Δλは、以下の式（３）に基づいて算出される。

式（３）において、Δｆ＝ＲＷである。ｃは、光速であり、３×１０^８ｍ／ｓである。λは、中心波長であり、ここでは４０５ｎｍである。

波長板５０を通過した後の散乱光Ｌ４の周波数スペクトルは、散乱光Ｌ３の周波数スペクトルと同じになる。本実施の形態では、エタロン１０に散乱光Ｌ４を通過させることによって、３ＧＨｚの周波数間隔で現れる複数本のピークを有する光、すなわち、ミー散乱光を透過させ、他の周波数成分の光、すなわち、レイリー散乱光を除去することができる。

図７は、エアロゾルによるミー散乱光と大気を構成する分子によるレイリー散乱光とを含む散乱光を、マイケルソン干渉計で干渉させた場合のインターフェログラムの計算結果を表す図である。図７において、横軸は干渉を起こす光路差ｄｘを表し、縦軸は干渉光の強度を表している。図８は、図７の破線で囲まれた領域ＶＩＩＩを拡大した図である。

図７及び図８に示されるように、光路差ｄｘがΔｘの整数倍になる度に、干渉フリンジが現れる。ｄｘ＝０の干渉フリンジを第０の干渉フリンジと定義し、ｄｘ＝ｎ×Δｘの干渉フリンジを第ｎの干渉フリンジと定義する。ｎは自然数である。図８は、第０の干渉フリンジ、第１の干渉フリンジ、第２の干渉フリンジを表している。第１の干渉フリンジは、図４に示される第０の透過光と第１の透過光との干渉によって生じる光である。第２の干渉フリンジは、図５に示される第０の透過光と第２の透過光との干渉によって生じる光である。

受光器７０では、第０の干渉フリンジから第ｎの干渉フリンジまでを合わせた干渉光がミー散乱光Ｌ５ａとして受光される。本実施の形態では、エタロン１０の長さΔｘを調整することにより、大気散乱に起因するレイリー散乱光に基づく干渉フリンジを除去することができる。レイリー散乱光を除去するのに適した長さΔｘの決定方法について説明する。

図９は、エアロゾルによる散乱がなく、大気散乱だけを考慮した場合のマイケルソン干渉計による干渉フリンジの周波数間隔の依存性を説明するための図である。図９の部分（ａ）から（ｌ）ではそれぞれ、横軸がｄｘを表し、縦軸が信号強度を表している。図９の部分（ａ）から（ｌ）はそれぞれ、照射光Ｌ２の周波数間隔ＬＷ２が２．４ＧＨｚ、３．０ＧＨｚ、３．６ＧＨｚ、３．７ＧＨｚ、３．８ＧＨｚ、３．９ＧＨｚ、４ＧＨｚ、５ＧＨｚ、６ＧＨｚ、１０ＧＨｚ、１５ＧＨｚ、３０ＧＨｚの場合のインターフェログラムの計算結果を表している。

図９に示されるように、周波数間隔ＬＷ２が大きくなるにつれて、出現する干渉フリンジの個数が増加し、かつ、出現する干渉フリンジの信号強度が大きくなっている。例えば、周波数間隔ＬＷ２が２．４ＧＨｚの場合は、実質的に第０の干渉フリンジのみが出現しており、第１以上の干渉フリンジが出現していない。周波数間隔ＬＷ２が３．０ＧＨｚから４ＧＨｚの範囲では、第０の干渉フリンジと第１の干渉フリンジとが出現しており、第２以上の干渉フリンジが出現していない。周波数間隔ＬＷ２が５ＧＨｚの場合には、第０の干渉フリンジ及び第１の干渉フリンジに加えて、第２の干渉フリンジが出現している。図９では、第１の干渉フリンジ以上が現れている範囲を破線の枠で表している。

大気散乱だけを考慮に入れた場合に第２以上の干渉フリンジが現れているということは、レイリー散乱光のみによる干渉が起きていることを意味する。すなわち、エタロン１０にレイリー散乱光を入射させた場合に、レイリー散乱光が透過することを意味する。したがって、周波数間隔ＬＷ２は３．９ＧＨｚ以下であれば、第１の干渉フリンジが小さくなるので、レイリー散乱光の透過が抑制される。

すなわち、周波数間隔ＬＷ２が３．９ＧＨｚの場合の第１の干渉フリンジの大きさは、周波数間隔ＬＷ２の第１の干渉フリンジの大きさの５０％以下になっている。このため、第１の干渉フリンジが小さくなっているので、レイリー散乱光がエタロン１０を透過するのを抑制することができる。

以上のことから、周波数間隔ＬＷ２は３．９ＧＨｚ以下であることで、散乱光Ｌ４からレイリー散乱光を効率良く除去することができる。周波数間隔ＬＷ２が３．９ＧＨｚである場合、式（１）により、石英で作られたエタロン１０の長さΔｘは、約２６ｍｍとなる。つまり、長さΔｘが２６ｍｍ以上のエタロン１０を用いることで、レイリー散乱光を効率良く除去することができ、エアロゾルの計測精度を高めることができる。

［４．迷光の抑制］
以上のように、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置１では、エタロン１０を用いた光の干渉を利用することで、散乱光に含まれるレイリー散乱光を除去することができ、エアロゾルに起因するミー散乱光を取得することができる。このため、複雑な信号処理を必要とせずに、受光器７０によるミー散乱光の受光強度に基づいてエアロゾルを簡単に計測することができる。

また、本実施の形態では、エタロン１０、光源２０及び受光器７０をできるだけ近くに配置することにより、エアロゾル計測装置１の小型化を実現することができる。一方で、図１０に示されるように、光源２０が出射する出射光Ｌ１がエタロン１０に入射する際、出射光Ｌ１の一部は、入射面である第１面１２ａで反射される。このため、第１面１２ａで反射された反射光Ｌ１ｒは、迷光として受光器７０で受光される恐れがある。反射光Ｌ１ｒは、ミー散乱光Ｌ５に比べて強度が大きい。このため、反射光Ｌ１ｒが受光器７０で受光された場合には、エアロゾルの検出に必要なミー散乱光Ｌ５の受光強度を検出できなくなる。

これに対して、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置１では、光源２０とエタロン１０との間に第１偏光子３０が配置され、かつ、受光器７０の光入射側に第２偏光子６０が配置されている。反射光Ｌ１ｒは、第１偏光子３０を通過した出射光Ｌ１ａの一部である。すなわち、反射光Ｌ１ｒの主な偏光成分は、第１偏光波である。受光器７０の光入射側に配置された第２偏光子６０が第１偏光波の透過を抑制するので、反射光Ｌ１ｒが受光器７０に入射するのを抑制することができる。

なお、散乱光Ｌ３は波長板５０を通過するので、ミー散乱光Ｌ５の主な偏光成分は第２偏光波に変換されている。このため、ミー散乱光Ｌ５に含まれる第２偏光波は、第２偏光子６０を通過し、受光器７０によって受光される。なお、図１０では、第１偏光波を主に含む光を太実線で表し、第２偏光波を含む光を太破線で表している。

また、第１偏光子３０、波長板５０及び第２偏光子６０が設けられていない場合、強度が強い出射光Ｌ１と強度が弱い散乱光Ｌ３とがエタロン１０内で干渉する恐れがある。出射光Ｌ１と散乱光Ｌ３との干渉が起きた場合、エタロン１０を通過するミー散乱光Ｌ５の強度が変化し、エアロゾルを精度良く検出できなくなるという問題がある。

これに対して、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置１では、エタロン１０の内部において、第１偏光波を主に含む出射光Ｌ１ａと、第２偏光波を主に含む散乱光Ｌ４とが通過する。第１偏光波と第２偏光波とでは干渉がほとんど起きないため、ミー散乱光Ｌ５ａの強度の変化が抑制され、エアロゾルを精度良く検出することができる。

以上のように、迷光を抑制しながら、ミー散乱光Ｌ５ａを受光器７０によって適切な強度で受光することができるので、Ｓ／Ｎ比が向上し、エアロゾルの計測精度を高めることができる。

（実施の形態２）
続いて、実施の形態２について説明する。

実施の形態１に係るエアロゾル計測装置１は、単一のエタロン１０を備える。これに対して、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置は、複数のエタロンを備える。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略又は簡略化する。

図１１は、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置１０１の構成を示す図である。図１１に示されるように、エアロゾル計測装置１０１は、エタロン１０の代わりに２つのエタロン１１０及び１１５を備える。

エタロン１１０及び１１５はそれぞれ、互いに同じ光学特性を有する第１のエタロン及び第２のエタロンの一例である。例えば、エタロン１１０及び１１５はそれぞれ、実施の形態１に係るエタロン１０と同じ光学特性を有し、入射する光を内部で干渉させて、互いに等しい周波数間隔で離れた複数の発振周波数を有する光を出射する。つまり、エタロン１１０及び１１５の各々に同じ光を入射した場合、エタロン１１０から出射される光の周波数間隔と、エタロン１１５から出射される光の周波数間隔とは同じである。

エタロン１１０は、出射光Ｌ１の光路上に配置されている。具体的には、エタロン１１０は、第１偏光子３０と散乱体２との間に配置されている。エタロン１１０には、光源２０が出射した出射光Ｌ１のうち、第１偏光子３０を通過した第１偏光波を主に含む出射光Ｌ１ａが入射する。エタロン１１０は、入射した出射光Ｌ１ａを内部で干渉させて、互いに異なる周波数間隔で複数の発振周波数を有する照射光Ｌ２を散乱体２に向けて照射する。

エタロン１１０は、実施の形態１に係るエタロン１０と同様に、透光部１１１と、多層膜１１２及び１１３とを有する。透光部１１１と、多層膜１１２及び１１３はそれぞれ、エタロン１０の透光部１１と、多層膜１２及び１３と同じである。

エタロン１１５は、散乱光Ｌ３又は散乱光Ｌ４の光路上に配置されている。具体的には、エタロン１１５は、波長板５０と第２偏光子６０との間に配置されている。エタロン１１５には、散乱体２から発せられる散乱光Ｌ３が波長板５０を通過することで、波長板５０から出射される散乱光Ｌ４が入射する。エタロン１１５は、入射した散乱光Ｌ４を内部で干渉させることにより、散乱光Ｌ４からレイリー散乱光を除去し、ミー散乱光Ｌ５を通過させる。

エタロン１１５は、実施の形態１に係るエタロン１０と同様に、透光部１１６と、多層膜１１７及び１１８とを有する。透光部１１６と、多層膜１１７及び１１８はそれぞれ、エタロン１０の透光部１１と、多層膜１２及び１３と同じである。

以上のように、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置１０１では、２つのエタロン１１０及び１１５を備えるので、出射光Ｌ１ａの光路と散乱光Ｌ４の光路とを容易に分離することができる。つまり、出射光Ｌ１ａ側と散乱光Ｌ４側とで異なるエタロンを通過するので、出射光Ｌ１ａと散乱光Ｌ４とがエタロン内で干渉するのを抑制することができる。これにより、エアロゾルの計測精度を高めることができる。

（実施の形態３）
続いて、実施の形態３について説明する。

実施の形態１及び２に係るエアロゾル計測装置１及び１０１では、散乱光Ｌ３が波長板５０に入射する。これに対して、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置は、照射光Ｌ２が波長板５０に入射する。以下では、実施の形態１及び２との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略又は簡略化する。

図１２は、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置２０１の構成を示す図である。図１２に示されるように、エアロゾル計測装置２０１は、実施の形態２に係るエアロゾル計測装置１０１と比較して、波長板５０の配置が相違している。

具体的には、波長板５０は、エタロン１１０から出射される照射光Ｌ２の光路上に配置されている。つまり、波長板５０には、照射光Ｌ２が入射し、照射光Ｌ２の偏光方位が変換される。具体的には、波長板５０は、照射光Ｌ２の偏光方位を９０°回転させる。照射光Ｌ２は、第１偏光波と同じ偏光方位を有するので、波長板５０から出射される照射光Ｌ２ａは、第２偏光波になる。第１偏光波がｐ波である場合、波長板５０から出射される照射光Ｌ２ａはｓ波になる。

照射光Ｌ２ａが散乱体２によって散乱されることにより発生する散乱光Ｌ３は、照射光Ｌ２ａと同じ偏光方位を主に含む。つまり、散乱光Ｌ３は、実施の形態１及び２に係る散乱光Ｌ４と同等である。散乱光Ｌ３は、波長板５０を通過することなく、エタロン１１５に入射される。本実施の形態に係る散乱光Ｌ３が実施の形態１及び２に係る散乱光Ｌ４と同等であるので、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置２０１は、実施の形態１及び２に係るエアロゾル計測装置１及び１０１と同様に、迷光の影響を抑えながら、エアロゾルを精度良く計測することができる。

以上のように、波長板５０が照射光Ｌ２の光路上に配置され、散乱光Ｌ３の光路上には配置されていない場合であっても、実施の形態１及び２と同様に、エアロゾルの計測精度を高めることができる。

なお、エアロゾル計測装置２０１は、実施の形態１と同様に、１つのみのエタロン１０を備えてもよい。図１３は、本実施の形態の変形例に係るエアロゾル計測装置２０２の構成を示す図である。

図１３に示されるように、エアロゾル計測装置２０２は、実施の形態３に係るエアロゾル計測装置２０１と比較して、２つのエタロン１１０及び１１５の代わりに、エタロン１０を備える。エタロン１０は、実施の形態１と同じである。

エアロゾル計測装置２０２では、波長板５０は、散乱体２とエタロン１０との間に配置されている。つまり、実施の形態３と同様に、波長板５０には、エタロン１０から出射される照射光Ｌ２が入射し、その偏光方位を９０°回転させる。照射光Ｌ２は、第１偏光波と同じ偏光方位を有するので、波長板５０から出射される照射光Ｌ２ａは、第２偏光波になる。

以降、実施の形態３と同様に、照射光Ｌ２ａが散乱体２によって散乱されることにより発生する散乱光Ｌ３が、エタロン１０及び第２偏光子６０を順に通過して受光器７０に受光される。したがって、エアロゾル計測装置２０２は、実施の形態１から３に係るエアロゾル計測装置１、１０１及び２０１と同様に、迷光の影響を抑えながら、エアロゾルを精度良く計測することができる。

（実施の形態４）
続いて、実施の形態４について説明する。

本実施の形態に係るエアロゾル計測装置は、散乱光Ｌ３又はＬ４の光路上に配置された第３偏光子を備える。以下では、実施の形態１から３との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略又は簡略化する。

図１４は、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置３０１の構成を示す図である。図１４に示されるように、エアロゾル計測装置３０１は、実施の形態２に係るエアロゾル計測装置１０１と比較して、新たに第３偏光子９０を備える点が相違している。

第３偏光子９０は、散乱体２とエタロン１１５との間に配置されている。具体的には、第３偏光子９０は、集光部４０と波長板５０との間に配置されている。第３偏光子９０は、第１偏光波を通過させ、第１偏光波以外の偏光成分の通過を抑制する。つまり、第３偏光子９０は、第１偏光子３０と同じ光学特性を有する偏光子である。

散乱体２が発生させる散乱光Ｌ３は、照射光Ｌ２を散乱体２が散乱させることにより生じる光である。このとき、散乱体２の形状によって、散乱の際に偏光が一部解消される場合がある。

具体的には、散乱体２に含まれるエアロゾルの形状が球形である場合には、照射光Ｌ２と散乱光Ｌ３とでその偏光方位は同じである。すなわち、照射光Ｌ２がｐ波である場合には、散乱光Ｌ３もｐ波になる。一方で、散乱体２に含まれるエアロゾルの形状が非球形である場合、照射光Ｌ２の偏光が部分的に解消されて、異なる偏光方位の光が散乱光Ｌ３に含まれる。具体的には、照射光Ｌ２がｐ波である場合に、散乱光Ｌ３には、ｐ波だけでなく、ｓ波、又は、ｐ波及びｓ波のいずれでもない偏光成分も含まれる。

第３偏光子９０は、散乱光Ｌ３のうち、照射光Ｌ２と同じ偏光成分を通過させ、照射光Ｌ２とは異なる偏光成分の通過を抑制する。照射光Ｌ２がｐ波である場合には、第３偏光子９０を通過した散乱光Ｌ３ａは、ｐ波以外の偏光成分が除去され、ｐ波のみを含んでいる。

図１４に示されるように、散乱光Ｌ３ａは、波長板５０を通過した後、エタロン１１５に入射する。散乱光Ｌ３ａには実質的にはｐ波のみが含まれるので、波長板５０を通過した散乱光Ｌ４はｓ波のみが含まれる。エタロン１１５には、実質的にｓ波のみを含む散乱光Ｌ４が入射するので、エアロゾルの計測精度を更に高めることができる。

なお、波長板５０と第３偏光子９０との位置関係は、逆であってもよい。図１５は、本実施の形態の変形例１に係るエアロゾル計測装置３０２の構成を示す図である。図１５に示されるように、エアロゾル計測装置３０２は、エアロゾル計測装置３０１と比較して、第３偏光子９０の代わりに第３偏光子９１を備える。

第３偏光子９１は、散乱体２とエタロン１１５との間に配置されている。具体的には、第３偏光子９１は、波長板５０とエタロン１１５との間に配置されている。第３偏光子９１は、第２偏光波を通過させ、第２偏光波以外の偏光成分の通過を抑制する。つまり、第３偏光子９１は、第２偏光子６０と同じ光学特性を有する偏光子である。

上述したように、散乱体２に含まれるエアロゾルの形状が非球形である場合、照射光Ｌ２の偏光が部分的に解消されて、異なる偏光方位の光が散乱光Ｌ３に含まれる。このため、散乱光Ｌ３が波長板５０を通過した場合、波長板５０を通過した散乱光Ｌ４には、照射光Ｌ２と同じ偏光成分（すなわち、第１偏光波）を波長板５０で変換した偏光成分（すなわち、第２偏光波）以外の偏光成分が含まれる。具体的には、照射光Ｌ２がｐ波である場合に、散乱光Ｌ４には、ｓ波だけでなく、ｐ波、又は、ｐ波及びｓ波のいずれでもない偏光成分も含まれる。

第３偏光子９１は、散乱光Ｌ４のうち、照射光Ｌ２と同じ偏光成分を波長板５０で変換した偏光成分を通過させ、当該偏光成分の通過を抑制する。照射光Ｌ２がｐ波である場合には、第３偏光子９１を通過した散乱光Ｌ４ａは、ｓ波以外の偏光成分が除去され、ｓ波のみを含んでいる。

図１５に示されるように、第３偏光子９１を通過した散乱光Ｌ４ａは、エタロン１１５に入射する。エタロン１１５には、実質的にｓ波のみを含む散乱光Ｌ４が入射するので、エアロゾルの計測精度を更に高めることができる。

なお、図１５に示される例において、波長板５０は、実施の形態３と同様に、エタロン１１０と散乱体２との間に配置されていてもよい。すなわち、波長板５０には、照射光Ｌ２が入射してもよい。

また、エアロゾル計測装置３０１又は３０２は、実施の形態１と同様に、１つのみのエタロン１０を備えてもよい。図１６及び図１７はそれぞれ、本実施の形態の変形例２及び３に係るエアロゾル計測装置３０３及び３０４の構成を示す図である。

図１６及び図１７に示されるように、エアロゾル計測装置３０３及び３０４はそれぞれ、実施の形態４及びその変形例に係るエアロゾル計測装置３０１及び３０２と比較して、２つのエタロン１１０及び１１５の代わりに、エタロン１０を備える。エタロン１０は、実施の形態１と同じである。

図１６に示されるように、エアロゾル計測装置３０３では、散乱体２とエタロン１０との間に第３偏光子９０が配置されている。具体的には、第３偏光子９０は、集光部４０と波長板５０との間に配置されている。この場合、実施の形態４と同様に、散乱光Ｌ３は、集光部４０、第３偏光子９０、波長板５０の順に通過して、エタロン１０に入射する。第３偏光子９０を通過した散乱光Ｌ３ａは、実質的にｐ波のみが含まれるので、波長板５０を通過した後の散乱光Ｌ４は、実質的にｓ波のみが含まれる。つまり、エタロン１０には、実質的にｓ波のみを含む散乱光Ｌ４が入射するので、エアロゾルの計測精度を更に高めることができる。

また、図１７に示されるように、エアロゾル計測装置３０４では、波長板５０とエタロン１０との間に、第３偏光子９１が配置されている。この場合も、実施の形態４の変形例と同様に、第３偏光子９１を通過した散乱光Ｌ４ａは、エタロン１０に入射する。エタロン１０には、実質的にｓ波のみを含む散乱光Ｌ４が入射するので、エアロゾルの計測精度を更に高めることができる。

（他の実施の形態）
以上、１つ又は複数の態様に係るエアロゾル計測装置及びエアロゾル計測方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。

例えば、上記の実施の形態では、波長板５０は１／２波長板でなくてもよい。例えば、波長板５０は、１／４波長板であってもよい。

また、例えば、実施の形態２から４に係るエアロゾル計測装置１０１、２０１、３０１及び３０２はそれぞれ、２つのエタロン１１０及び１１５を備えるが、単一のエタロン１０を備えてもよい。

また、上記実施の形態において、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよく、あるいは、複数の処理が並行して実行されてもよい。また、エアロゾル計測装置が備える構成要素の複数の装置への振り分けは、一例である。例えば、一の装置が備える構成要素を他の装置が備えてもよい。また、エアロゾル計測装置は、単一の装置として実現されてもよい。

例えば、上記実施の形態において説明した処理は、単一の装置（システム）を用いて集中処理することによって実現してもよく、又は、複数の装置を用いて分散処理することによって実現してもよい。また、上記プログラムを実行するプロセッサは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、又は分散処理を行ってもよい。

また、上記実施の形態において、分析部などの構成要素の全部又は一部は、専用のハードウェアで構成されてもよく、あるいは、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

また、分析部などの構成要素は、１つ又は複数の電子回路で構成されてもよい。１つ又は複数の電子回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。

１つ又は複数の電子回路には、例えば、半導体装置、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などが含まれてもよい。ＩＣ又はＬＳＩは、１つのチップに集積されてもよく、複数のチップに集積されてもよい。ここでは、ＩＣ又はＬＳＩと呼んでいるが、集積の度合いによって呼び方が変わり、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Ｖｅｒｙ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、又は、ＵＬＳＩ（Ｕｌｔｒａ Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）と呼ばれるかもしれない。また、ＬＳＩの製造後にプログラムされるＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）も同じ目的で使うことができる。

また、本開示の全般的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路又はコンピュータプログラムで実現されてもよい。あるいは、当該コンピュータプログラムが記憶された光学ディスク、ＨＤＤ若しくは半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な非一時的記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

また、上記の各実施の形態は、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、エアロゾルを簡単に計測することができるエアロゾル計測装置などとして利用でき、例えば、屋内での有害な微粒子の計測及び屋外での気象観測などに利用することができる。

１、１０１、２０１、２０２、３０１、３０２、３０３、３０４ エアロゾル計測装置
２ 散乱体
１０、１１０、１１５ エタロン
１０ａ 第１部分
１０ｂ 第２部分
１１、１１１、１１６ 透光部
１２、１３、１１２、１１３、１１７、１１８ 多層膜
１２ａ 第１面
１３ａ 第２面
２０ 光源
２２ ミラー
３０ 第１偏光子
４０ 集光部
４０ａ、４５ 集光レンズ
５０ 波長板
６０ 第２偏光子
７０ 受光器
８０ 分析部
９０、９１ 第３偏光子
Ｌ１、Ｌ１ａ 出射光
Ｌ１ｒ 反射光
Ｌ２、Ｌ２ａ 照射光
Ｌ３、Ｌ３ａ、Ｌ４、Ｌ４ａ 散乱光
Ｌ５、Ｌ５ａ ミー散乱光

Claims (14)

1. 大気中に含まれるエアロゾルを計測するためのエアロゾル計測装置であって、
   光源と、
   前記光源から出射された出射光、及び前記エアロゾルで散乱された散乱光が通過するエタロンと、
   前記光源と前記エタロンとの間に配置され、前記出射光に含まれる第１偏光波が通過する第１偏光子と、
   前記エタロンと前記エアロゾルとの間に配置され、前記第１偏光波を第２偏光波に変換する波長板と、
   前記エタロンを通過する前記散乱光に含まれる前記第２偏光波が通過する第２偏光子と、
   を備えるエアロゾル計測装置。
2. さらに、前記波長板と前記エタロンとの間に配置され、前記第２偏光波が通過する第３偏光子を備える、
   請求項１に記載のエアロゾル計測装置。
3. さらに、前記エアロゾルと前記エタロンとの間に配置され、前記散乱光を集光する集光部を備える、
   請求項１又は２に記載のエアロゾル計測装置。
4. 前記エタロンは、前記出射光を内部で干渉させて、互いに等しい周波数間隔で離れた複数の発振周波数を有する光を生成する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のエアロゾル計測装置。
5. 前記周波数間隔は、３．９ＧＨｚ以下である、
   請求項４に記載のエアロゾル計測装置。
6. 大気中に含まれるエアロゾルを計測するためのエアロゾル計測装置であって、
   光源と、
   前記光源から出射された出射光が通過する第１のエタロンと、
   前記エアロゾルで散乱された散乱光が通過する第２のエタロンと、
   前記光源と前記第１のエタロンとの間に配置され、前記出射光に含まれる第１偏光波が通過する第１偏光子と、
   前記第１のエタロンと前記エアロゾルとの間、又は前記第２のエタロンと前記エアロゾルとの間に配置され、前記第１偏光波を第２偏光波に変換する波長板と、
   前記第２のエタロンを通過する前記散乱光に含まれる前記第２偏光波が通過する第２偏光子と、
   を備えるエアロゾル計測装置。
7. 前記第１のエタロンは、前記出射光を内部で干渉させて、互いに等しい周波数間隔で離れた複数の発振周波数を有する光を生成する、
   請求項６に記載のエアロゾル計測装置。
8. 前記周波数間隔は、３．９ＧＨｚ以下である、
   請求項７に記載のエアロゾル計測装置。
9. さらに、前記第２偏光波が通過する第３偏光子を備え、
   前記波長板は、前記エアロゾルと前記第２のエタロンとの間に配置され、
   前記第３偏光子は、前記波長板と前記第２のエタロンとの間に配置される、
   請求項６から８のいずれか一項に記載のエアロゾル計測装置。
10. 前記第１のエタロンと前記第２のエタロンとは、互いに同じ光学特性を有する、
    請求項６から９のいずれか一項に記載のエアロゾル計測装置。
11. さらに、前記エアロゾルと前記第２のエタロンとの間に配置され、前記散乱光を集光する集光部を備える、
    請求項６から１０のいずれか一項に記載のエアロゾル計測装置。
12. 前記第１偏光波と前記第２偏光波とは、直交している、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載のエアロゾル計測装置。
13. 前記第２偏光子を通過した前記第２偏光波を受光し、受光強度に応じた信号を出力する受光器をさらに備える、
    請求項１から１２のいずれか一項に記載のエアロゾル計測装置。
14. 前記波長板は、１／２波長板である、
    請求項１から１３のいずれか一項に記載のエアロゾル計測装置。

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