本發(fā)明涉及具有判別浮游粒子的種類的功能的浮游粒子檢測裝置。

背景技術(shù)：

提出了如下的各種浮游粒子檢測裝置：檢測對存在花粉或塵埃等浮游的微小粒子狀物質(zhì)(以下稱作“浮游粒子”)的空間照射光時產(chǎn)生的散射光，進行浮游粒子的量、浮游粒子的尺寸或浮游粒子的種類的檢測或判別。

例如，專利文獻1說明了如下的花粉傳感器：該花粉傳感器具有朝向被檢測區(qū)域在水平方向上照射激光的發(fā)光單元、從被檢測區(qū)域的中心位置起以水平方向為基準配置在斜上方60°的角度的位置的第1受光單元、從被檢測區(qū)域的中心位置起以水平方向為基準配置在斜下方60°的角度的位置的第2受光單元，進行花粉和塵土的判別。

并且，專利文獻2說明了如下的粒子傳感器：該粒子傳感器具有半導(dǎo)體激光器和受光元件，利用透鏡將從半導(dǎo)體激光器放射的激光轉(zhuǎn)換成大致平行光束，利用受光元件檢測對浮游粒子照射平行光束的激光時產(chǎn)生的散射光，由此進行浮游粒子的數(shù)量的檢測和浮游粒子的尺寸的判定。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第3850418號公報(例如段落0013～0023、圖1、圖4)

專利文獻2：美國專利第8,009,290號公報(例如圖5)

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

但是，專利文獻1所述的花粉傳感器具有處于以激光的行進方向即水平方向為基準對稱的位置關(guān)系的2個受光單元即第1受光單元和第2受光單元，第1受光單元和第2受光單元分別具有透鏡和受光傳感器。因此，在專利文獻1所述的花粉傳感器中，存在結(jié)構(gòu)部件的數(shù)量較多、裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且裝置尺寸較大這樣的問題。

并且，在專利文獻2所述的粒子傳感器中，散射光的檢測部的結(jié)構(gòu)部件僅是一個受光元件，因此，雖然認為能夠進行浮游粒子的數(shù)量和尺寸的判定，但是，存在無法準確判別浮游粒子的種類這樣的問題。

因此，本發(fā)明正是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的課題而完成的，其目的在于，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)的簡化且準確判別浮游粒子的種類的浮游粒子檢測裝置。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的一個方式的浮游粒子檢測裝置的特征在于，所述浮游粒子檢測裝置具有：激光照射部，其具有激光發(fā)光元件和反向監(jiān)視用受光元件，該激光發(fā)光元件包含出射對存在浮游粒子的被檢測區(qū)域進行照射的照射激光的前側(cè)端面、和出射向該照射激光的行進方向的相反方向行進的反向監(jiān)視用激光的后側(cè)端面，該反向監(jiān)視用受光元件配置在所述反向監(jiān)視用激光入射的位置，生成與入射光的量對應(yīng)的第1檢測信號；散射光受光部，其選擇性地接收在照射到所述浮游粒子時產(chǎn)生的所述照射激光的散射光中的預(yù)定偏振成分的光，生成第2檢測信號；以及判別處理部，其根據(jù)所述第1檢測信號和所述第2檢測信號判別所述浮游粒子的種類，入射到所述反向監(jiān)視用受光元件的所述入射光包含所述反向監(jiān)視用激光、和照射到所述浮游粒子的所述照射激光的散射光中的朝向所述激光照射部的后方散射光。

并且，本發(fā)明的另一個方式的浮游粒子檢測裝置的特征在于，所述浮游粒子檢測裝置具有：激光照射部，其具有激光發(fā)光元件和反向監(jiān)視用受光元件，該激光發(fā)光元件包含出射對存在浮游粒子的被檢測區(qū)域進行照射的照射激光的前側(cè)端面、和出射向該照射激光的行進方向的相反方向行進的反向監(jiān)視用激光的后側(cè)端面，該反向監(jiān)視用受光元件配置在所述反向監(jiān)視用激光入射的位置，生成與入射光的量對應(yīng)的第1檢測信號；散射光受光部，其選擇性地接收在照射到所述浮游粒子時產(chǎn)生的所述照射激光的散射光中的預(yù)定偏振成分的光，生成第2檢測信號；以及判別處理部，其根據(jù)所述第1檢測信號和所述第2檢測信號判別所述浮游粒子的種類，將由于照射到所述浮游粒子的所述照射激光的散射光中的朝向所述激光照射部的后方散射光入射到所述激光照射部的激光發(fā)光元件的前側(cè)端面而引起的所述反向監(jiān)視用激光的波動，用于所述浮游粒子的種類判別。

發(fā)明效果

這樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)的簡化且準確判別浮游粒子的種類。

附圖說明

圖1是概略地示出本發(fā)明的實施方式1的浮游粒子檢測裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是示出反向監(jiān)視值保持部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。

圖3是示出反向監(jiān)視值保持部的內(nèi)部處理的流程圖。

圖4是示意地示出對浮游粒子照射激光時產(chǎn)生的主要散射光的圖。

圖5的部分A和B在與光軸垂直的平面上利用雙向箭頭示出實施方式1的浮游粒子檢測裝置中對異形和球形的浮游粒子進行照射的照射激光的偏振方向，部分C和D在與光軸垂直的平面上利用雙向箭頭示出對異形和球形的浮游粒子照射了照射激光時產(chǎn)生的散射光的偏振方向，部分E和F示出與照射激光的偏振方向相同的方向上的散射光的偏振成分，部分G和H示出與照射激光的偏振方向正交的方向上的散射光的偏振成分。

圖6的(a)是概略地示出實施方式1的浮游粒子檢測裝置的散射光受光部的散射光受光元件檢測到來自異形粒子的散射光時的檢測波形的一例的圖，(b)是概略地示出實施方式1的浮游粒子檢測裝置的散射光受光部的散射光受光元件檢測到來自球形粒子的散射光時的檢測波形的一例的圖。

圖7是概略地示出實施方式1的浮游粒子檢測裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖8是示出應(yīng)用了歸一化峰值時的第2判別部的內(nèi)部處理的框圖。

圖9是示出第2判別部的內(nèi)部處理的流程的流程圖。

圖10的(a)是概略地示出輸入到實施方式1的浮游粒子檢測裝置的波形校正部的反向監(jiān)視用受光元件的檢測波形的一例的圖，(b)是概略地示出由實施方式1的浮游粒子檢測裝置的波形校正部校正后的檢測波形的一例的圖，(c)和(d)是概略地示出由實施方式1的浮游粒子檢測裝置的直流交流分離部生成的交流成分的波形和直流成分的波形的圖。

圖11是示出第1判別部的內(nèi)部處理的框圖。

圖12是示出第1判別部的內(nèi)部處理的流程的流程圖。

圖13是概略地示出由實施方式1的浮游粒子檢測裝置的直流交流分離部生成的交流成分的波形和閾值的關(guān)系的圖。

圖14是示出實施方式1的浮游粒子檢測裝置的第3判別部的基于浮游粒子形狀和浮游粒子尺寸的組合的浮游粒子的類別的判別例的圖。

圖15是概略地示出在反向監(jiān)視用受光元件的前側(cè)追加了偏振濾波器的結(jié)構(gòu)的圖。

圖16是概略地示出本發(fā)明的實施方式2的浮游粒子檢測裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

圖17是概略地示出本發(fā)明的實施方式3的浮游粒子檢測裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

具體實施方式

實施方式1

圖1是概略地示出本發(fā)明的實施方式1的浮游粒子檢測裝置1的結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，實施方式1的浮游粒子檢測裝置1作為主要結(jié)構(gòu)具有激光照射部10、散射光受光部20和判別處理部30。并且，浮游粒子檢測裝置1可以具有發(fā)光元件控制部40。實施方式1的浮游粒子檢測裝置1具有判別被檢測區(qū)域51內(nèi)即空間中浮游的浮游粒子50的種類的功能。即，浮游粒子檢測裝置1具有判別被檢測區(qū)域51的空間中浮游的浮游粒子50的種類的功能。被檢測區(qū)域51包含大氣等氣體中的區(qū)域、水等液體中的區(qū)域或真空的區(qū)域。被檢測區(qū)域51也可以是氣體或液體流動的流路或容器中的區(qū)域。并且，被檢測區(qū)域51可以是室內(nèi)等封閉的區(qū)域或室外等開放的區(qū)域。作為檢測對象的浮游粒子50只要是在照射了照射光時產(chǎn)生散射光的微小物質(zhì)即可，沒有特別限制。照射光例如是激光等。下面，設(shè)照射光為激光進行說明。作為檢測對象的浮游粒子50的代表例是花粉、扁虱等微小生物的尸骸和糞便、被稱作屋塵的塵埃、香煙的煙、微小粒子狀物質(zhì)PM2.5和PM10等。即，作為檢測對象的浮游粒子50包含花粉、被稱作屋塵的塵埃或香煙的煙等。并且，作為檢測對象的浮游粒子50包含扁虱等微小生物的尸骸或糞便。并且，作為檢測對象的浮游粒子50包含微小粒子狀的物質(zhì)PM2.5或微小粒子狀的物質(zhì)PM10等。另外，本申請中的“散射光”是指照到浮游粒子的照射激光L1使其傳播狀態(tài)變化而產(chǎn)生的光。但是，本申請中的“散射光”還包含由于照射激光L1的波長而產(chǎn)生的浮游粒子的熒光。

如圖1所示，激光照射部10具有激光發(fā)光元件11和反向監(jiān)視用受光元件12。激光照射部10可以具有會聚透鏡13。反向監(jiān)視用受光元件12配置在能夠檢測從激光發(fā)光元件11射出的激光的強度的位置。激光照射部10是半導(dǎo)體激光元件或半導(dǎo)體激光照射裝置。激光照射部10也可以是一般市售的光學(xué)部件或光學(xué)單元。

激光發(fā)光元件11是半導(dǎo)體激光芯片。激光發(fā)光元件11從前側(cè)端面(圖1中為右側(cè)的端面)出射對存在浮游粒子50的被檢測區(qū)域51進行照射的照射激光L1。激光發(fā)光元件11從后側(cè)端面(圖1中為左側(cè)的端面)出射向該照射激光L1的行進方向的相反方向行進的反向監(jiān)視用激光L0。

會聚透鏡13使從激光發(fā)光元件11射出的照射激光L1會聚在存在浮游粒子50的被檢測區(qū)域51內(nèi)。在照射激光L1的強度能夠設(shè)定成對于浮游粒子50的檢測來說足夠大的情況下等，可以省略會聚透鏡13。

反向監(jiān)視用受光元件12配置在反向監(jiān)視用激光L0入射的位置。反向監(jiān)視用受光元件12的受光面與激光發(fā)光元件11的后側(cè)端面相對。因此，反向監(jiān)視用受光元件12的受光面也面向被檢測區(qū)域51。反向監(jiān)視用受光元件12輸出與入射光的量對應(yīng)的電流信號S12。入射到反向監(jiān)視用受光元件12的入射光包含從激光發(fā)光元件11射出的反向監(jiān)視用激光L0和來自被照射照射激光L1的浮游粒子50的后方散射光Lbs。

圖1所示的電流電壓轉(zhuǎn)換部14被從反向監(jiān)視用受光元件12提供電流信號S12。電流電壓轉(zhuǎn)換部14將電流信號S12轉(zhuǎn)換成與該電流信號S12對應(yīng)的電壓信號S14。電流電壓轉(zhuǎn)換部14將該電壓信號S14提供給判別處理部30。另外，反向監(jiān)視用受光元件12還存在具有電流電壓轉(zhuǎn)換部14的功能的產(chǎn)品。該情況下，不需要具有電流電壓轉(zhuǎn)換部14。一般情況下，與照射激光L1的出射功率成比例的量的光入射到反向監(jiān)視用受光元件12。

因此，反向監(jiān)視用受光元件12的輸出信號一般用于從激光發(fā)光元件11的前側(cè)端面出射的照射激光L1的功率監(jiān)視。實施方式1的浮游粒子檢測裝置1還將反向監(jiān)視用受光元件12用于來自浮游粒子50的后方散射光Lbs的檢測。后方散射光Lbs是對浮游粒子50照射照射激光L1而得到的散射光。關(guān)于這點，浮游粒子檢測裝置1采用與反向監(jiān)視用受光元件的一般使用方法不同的使用方法。

如圖1所示，散射光受光部20具有散射光檢測元件21、偏振濾波器22和透鏡23。散射光檢測元件21至少能夠檢測照射激光L1的波段的光。散射光檢測元件21配置在透過偏振濾波器22的光入射的位置。散射光檢測元件21輸出與入射光的量對應(yīng)的電流信號S21。偏振濾波器22具有作為偏振部件的功能。偏振濾波器22選擇性地透過照射到浮游粒子50的照射激光L1的散射光Ls中的預(yù)定的一個方向的偏振方向的光(即一個方向的偏振成分)L2。在實施方式1中，散射光Ls中的透過偏振濾波器22的偏振方向的光是具有與照射激光L1的偏振方向正交的偏振方向的光。透鏡23使散射光Ls會聚在散射光檢測元件21。在接收到足夠檢測的散射光Ls的情況下，可以省略透鏡23。

電流電壓轉(zhuǎn)換部24將輸入的電流信號S21轉(zhuǎn)換成電壓信號。電流電壓轉(zhuǎn)換部24將電壓信號S24提供給判別處理部30。另外，散射光檢測元件21還存在具有電流電壓轉(zhuǎn)換部24的功能的產(chǎn)品。該情況下，不需要具有電流電壓轉(zhuǎn)換部24。

如圖1所示，判別處理部30具有直流交流(DC/AC)分離部32、反向監(jiān)視值保持部33、第1判別部34、第2判別部35和第3判別部36。并且，判別處理部30可以具有波形校正部31。

波形校正部31例如具有能夠根據(jù)頻率來改變增益的均衡器。波形校正部31例如對第1檢測信號S14的波形進行校正，以便和與反向監(jiān)視用激光L0對應(yīng)的直流成分相比，增強與后方散射光Lbs對應(yīng)的交流成分。第1檢測信號S14的波形是將由反向監(jiān)視用受光元件12生成的電流信號S12轉(zhuǎn)換成電壓信號而得到的波形。波形校正部31將對第1檢測信號S14的波形進行校正后的第2檢測信號S31提供給直流交流分離部32。波形校正部31提高后級的處理部中的處理品質(zhì)。但是，波形校正部31不是必須結(jié)構(gòu)，可以省略。

直流交流分離部32將檢測信號S31分離成直流成分的信號Sdc和交流成分的信號Sac。檢測信號S31是基于反向監(jiān)視用受光元件12的檢測值的信號。直流成分的信號Sdc是與反向監(jiān)視用激光L0對應(yīng)的直流成分。交流成分的信號Sac是與后方散射光Lbs對應(yīng)的交流成分。在圖1的例子中，直流交流分離部32接收從波形校正部31提供的校正后的檢測信號S31。直流交流分離部32對檢測信號S31的交流(AC)成分的信號Sac和檢測信號S31的直流(DC)成分的信號Sdc進行分離。直流成分的信號Sdc被提供給反向監(jiān)視值保持部33和第1判別部34。交流成分的信號Sac被提供給第1判別部34。由直流交流分離部32生成的直流成分的信號Sdc的值是與激光L0的強度的平均值對應(yīng)的值。激光L0的強度的平均值對應(yīng)于激光L1的強度的平均值。激光L1是從激光發(fā)光元件11朝向作為測定對象的浮游粒子50射出的激光。檢測信號的交流成分的信號Sac的值是與散射光Ls中的后方散射光Lbs的強度對應(yīng)的值。散射光Ls是通過對作為測定對象的浮游粒子50照射從激光發(fā)光元件11射出的激光L1而產(chǎn)生的散射光。后方散射光Lbs是朝向激光照射部10行進的返回光。

反向監(jiān)視值保持部33在預(yù)定的指定定時提取由直流交流分離部32分離出的直流成分的信號Sdc并暫時保持。反向監(jiān)視值保持部33也可以按照預(yù)定的指定定時對保持的值進行更新。并且，保持的值也可以是提取出的多個值的平均值等。反向監(jiān)視值保持部33將保持的直流成分的值Dp作為信號S33提供給發(fā)光元件控制部40和第1判別部34。

圖2是示出反向監(jiān)視值保持部33的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。并且，圖3是示出反向監(jiān)視值保持部33的內(nèi)部處理的流程圖。定時控制部330輸出控制信號CTL1(步驟ST1)。電平檢測部331根據(jù)該控制信號CTL1對檢測信號S31的直流成分的信號Sdc的電平值進行檢測。然后，電平檢測部331將信號Sdc的電平值作為電平值Dp在Dp值存儲部332中進行更新并保持(步驟ST2)。定時控制部330輸出控制信號CTL2(步驟ST3)。Dp值存儲部332根據(jù)該控制信號CTL2輸出該時點保持在Dp值存儲部332中的電平值Dp作為信號S33(步驟ST4)。反向監(jiān)視值保持部33可以在定時控制部330中設(shè)定的定時反復(fù)進行步驟ST1～步驟ST4。

發(fā)光元件控制部40根據(jù)由反向監(jiān)視值保持部33生成的信號S33的值Dp對照射激光L1的出射光量進行控制。例如，發(fā)光元件控制部40抑制伴隨由于周圍溫度變化等而引起的平緩的發(fā)光效率變化的照射激光L1的出射光量的變動。因此，發(fā)光元件控制部40對驅(qū)動電流值進行控制，以使其維持對值Dp乘以某個常數(shù)而得到的值。該驅(qū)動電流值是用于使激光照射部10發(fā)光的電流值。每隔從值Dp的更新時點到下一個更新時點的時間進行發(fā)光元件控制部40的驅(qū)動電流值的控制。通過這種反饋控制，能夠?qū)崿F(xiàn)照射激光L1的出射光量的穩(wěn)定化。

第1判別部34接收值Dp、直流成分的信號Sdc和交流成分的信號Sac。然后，第1判別部34根據(jù)這些值檢測浮游粒子50的尺寸或濃度中的至少一方。值Dp是反向監(jiān)視值保持部33中保持的直流成分的值。直流成分的信號Sdc是由直流交流分離部32分離出的直流成分。交流成分的信號Sac是由直流交流分離部32分離出的交流成分。第1判別部34根據(jù)這些輸入值計算浮游粒子50的尺寸或浮游粒子50的濃度。能夠根據(jù)反向監(jiān)視用受光元件12的輸出信號的變化大小來判別浮游粒子50的尺寸。能夠根據(jù)從某個定時保持的表示發(fā)光量的值Dp(保持值)起的檢測信號Sdc的變化來判別浮游粒子50的濃度。

第2判別部35接收與由散射光檢測元件21生成的檢測信號S21對應(yīng)的電壓信號S24。第2判別部35根據(jù)該信號S24判別浮游粒子50的形狀。即，第2判別部35根據(jù)散射光Ls的穿過偏振濾波器22的偏振成分判別浮游粒子50的形狀。

第3判別部36根據(jù)信息S34和信息S35判別浮游粒子50的種類。然后，第3判別部36輸出判別結(jié)果即信息S36。信息S34是與從第1判別部34得到的浮游粒子50的尺寸或濃度中的至少一方有關(guān)的信息。信息S35是與從第2判別部35得到的浮游粒子50的形狀有關(guān)的信息。

圖4是示意地示出在對浮游粒子50照射了照射光(例如照射激光L1)時產(chǎn)生的主要散射光的圖。照射激光L1是從激光發(fā)光元件11射出的光。散射光Ls是照射激光L1照到浮游粒子50而散射的光。散射光Lbs是朝向激光發(fā)光元件11的光。即，散射光Lbs是朝向后方的光。散射光Lfs是朝向前方的光。散射光Ls是朝向散射光檢測元件21的光。這里，進行與一般的散射有關(guān)的說明。

當(dāng)被照射具有長度比較接近浮游粒子50的尺寸的波長的照射光(不限于激光)時，一般產(chǎn)生散射光。散射光Ls大致具有在照射激光L1的傳播方向上產(chǎn)生的前方散射光Lfs和在除此以外的方向上產(chǎn)生的散射光。根據(jù)浮游粒子50的形狀和尺寸，散射光的強度的比例變化。例如，浮游粒子50的尺寸(直徑)越大，則散射光的強度越強。而且，根據(jù)浮游粒子50的形狀和尺寸，從浮游粒子50朝向各方位的散射光的分布(散射強度的分布)變化。與照射激光L1的強度相比，散射光Ls的強度非常小。并且，作為散射光Ls的一部分，還存在朝向入射光(照射激光L1)的行進方向的相反方向的后方散射光Lbs。

在實施方式1的浮游粒子檢測裝置1中，將散射光受光部20配置在照射激光L1的側(cè)方或前方。而且，散射光受光部20接收在對浮游粒子50照射了照射激光L1時產(chǎn)生的側(cè)方散射光或前方散射光。

偏振濾波器22僅透過與照射激光L1在散射后也維持偏振方向且僅方位朝向受光部側(cè)變化而傳播來的光正交的偏振成分。即，偏振濾波器22僅透過與散射后的照射激光L1正交的偏振成分。散射后的照射激光L1是維持偏振方向且僅方向(方位)朝向受光部(散射光檢測元件21)變化而傳播來的光。

實施方式1的浮游粒子檢測裝置1在浮游粒子50的形狀判別中利用激光的偏振特性?；ǚ凼潜砻姹容^平滑且具有接近球形的形狀的浮游粒子。由于具有接近球形的形狀，因此將這種粒子稱作“球形粒子”。并且，扁虱的尸骸、屋塵和塵埃等包含大量的表面起伏較大且呈非對稱形狀的浮游粒子。由于具有與球形不同的形狀，因此將這種粒子稱作“異形粒子”。當(dāng)對這種異形粒子照射線偏振光時，線偏振光的偏振成分由于散射而變更。即，作為散射光產(chǎn)生與照射光的偏振成分正交的偏振成分的光。一般情況下，將這種現(xiàn)象稱作偏振消除。通過該偏振消除的現(xiàn)象，在對異形粒子照射了照射激光L1的情況下，其散射光包含與照射激光L1的線偏振成分正交的偏振成分的光。在實施方式1中，在散射光Ls中檢測與該照射激光L1的偏振方向不同的偏振方向的偏振成分，將其用于形狀判別。

下面，對第2判別部35中的浮游粒子形狀的判別方法進行說明。在實施方式1中，偏振濾波器22被設(shè)定成僅透過具有與照射激光L1的偏振方向正交的偏振方向的偏振成分。在浮游粒子50為球形粒子的情況下，散射光Ls的偏振方向與照射激光L1的偏振方向相同。因此，散射光Ls無法穿過偏振濾波器22。散射光檢測元件21的輸出成為0(零)。另一方面，在浮游粒子50為異形粒子的情況下，散射光Ls包含與照射激光L1的偏振方向不同的偏振方向的偏振成分。因此，散射光檢測元件21的輸出成為與浮游粒子50的異形程度對應(yīng)的檢測值?！爱愋纬潭取笔桥c球形相差到何種程度的程度。粒子近似于橢圓球，能夠利用該橢圓球的長軸長度與短軸長度的比率來表示異形程度(異形度)。并且，粒子近似于橢圓球，能夠利用該橢圓球的長軸長度與短軸長度的差分值等來表示異形程度。

圖5是示出與光軸垂直的平面上的偏振方向或偏振成分的圖。在圖5中，部分A和B在與光軸垂直的平面上利用雙向箭頭示出實施方式1的浮游粒子檢測裝置中對異形和球形的浮游粒子進行照射的照射激光的偏振方向，部分C和D在與光軸垂直的平面上利用雙向箭頭示出對異形和球形的浮游粒子照射了照射激光時產(chǎn)生的散射光的偏振方向，部分E和F示出與照射激光的偏振方向相同的方向上的散射光的偏振成分，部分G和H示出與照射激光的偏振方向正交的方向上的散射光的偏振成分。圖5的部分A～H的橫軸是x軸。圖5的部分A～H的縱軸是y軸。與x-y平面垂直的z軸是照射激光L1和散射光各自的行進方向。照射激光L1的偏振方向是y軸方向。x軸是與偏振方向(y軸方向)正交的方向。圖5的部分A是在與光軸垂直的平面上利用雙向箭頭示出實施方式1的浮游粒子檢測裝置1中對異形的浮游粒子進行照射的照射激光L1的偏振方向的圖。圖5的部分B是在與光軸垂直的平面上利用雙向箭頭示出實施方式1的浮游粒子檢測裝置1中對球形的浮游粒子進行照射的照射激光L1的偏振方向的圖。圖5的部分C是在與光軸垂直的平面上利用雙向箭頭示出對異形的浮游粒子照射了照射激光L1時產(chǎn)生的散射光Ls的偏振方向的圖。圖5的部分D是在與光軸垂直的平面上利用雙向箭頭示出對球形的浮游粒子照射了照射激光L1時產(chǎn)生的散射光Ls的偏振方向的圖。圖5的部分E是示出與照射激光L1的偏振方向正交的方向(x軸方向)上的異形的浮游粒子的散射光Ls的偏振成分的圖。圖5的部分F是示出與照射激光L1的偏振方向正交的方向(x軸方向)上的球形的浮游粒子的散射光Ls的偏振成分的圖。圖5的部分G是示出與照射激光L1的偏振方向相同的方向(y軸方向)上的異形的浮游粒子的散射光Ls的偏振成分的圖。圖5的部分H是示出與照射激光L1的偏振方向相同的方向(y軸方向)上的球形的浮游粒子的散射光Ls的偏振成分的圖。如圖5的部分A和B所示，作為照射光的照射激光L1是在附圖的上下方向(y軸方向)上具有振幅的線偏振光。

圖5的部分C所示的散射光Ls的偏振方向旋轉(zhuǎn)。圖5的部分C所示的散射光Ls的偏振方向相對于圖5的部分A所示的照射激光L1的偏振方向繞順時針(圖5的部分C的偏振方向是一例，也可以繞逆時針)旋轉(zhuǎn)。在浮游粒子50為異形的情況下，通過偏振消除的現(xiàn)象，例如如圖5的部分C所示，散射光Ls成為偏振旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。圖5的部分D所示的散射光Ls維持偏振方向。圖5的部分D所示的散射光Ls的偏振方向與圖5的部分B所示的照射激光L1的偏振方向相同。即，圖5的部分D所示的散射光Ls的偏振方向與y軸平行。在浮游粒子50為球形的情況下，如圖5的部分D所示，偏振不旋轉(zhuǎn)，散射光Ls的偏振方向是與照射激光L1的偏振方向相同的方向。

并且，圖5的部分E和G示出將圖5的部分C的散射光Ls分解成圖5的部分A的照射激光L1的偏振方向和與其正交的方向的各個成分的狀態(tài)。即，圖5的部分E和G示出將圖5的部分C的散射光Ls分解成y軸方向的成分和x軸方向的成分的狀態(tài)。圖5的部分E示出將圖5的部分C的散射光Ls分解成x軸方向的成分的狀態(tài)。圖5的部分E示出和與照射激光L1的偏振方向正交的方向相同的方向的散射光Ls的成分。與照射激光L1正交的關(guān)系的偏振成分是圖5的部分E所示的偏振成分。圖5的部分E所示的散射光Ls的偏振成分是存在的。圖5的部分G示出將圖5的部分C的散射光Ls分解成y軸方向的成分的狀態(tài)。圖5的部分G示出與照射激光L1的偏振方向相同的方向的散射光Ls的成分。這些附圖(圖5的部分E和G)示出一例，偏振的旋轉(zhuǎn)方向或旋轉(zhuǎn)角度沒有特別限定。在散射光Ls入射到散射光受光部20時，偏振濾波器22被設(shè)定成僅透過與作為照射光的照射激光L1的偏振成分正交的關(guān)系的偏振成分。因此，在浮游粒子50為異形(即非球形)的情況下，如圖5的部分C所示，散射光Ls的偏振成分的一部分成為在圖5的部分C中具有傾斜方向的偏振方向的偏振成分。由此，散射光檢測元件21僅接收圖5的部分C所示的散射光Ls中的與作為照射光的照射激光L1正交的關(guān)系的偏振成分。

另一方面，在浮游粒子50為接近球形的形狀的情況下，幾乎不會引起偏振消除的現(xiàn)象。例如，如圖5的部分D所示，在散射光Ls中，維持具有與照射激光L1的偏振方向(y軸方向)相同的偏振方向的偏振狀態(tài)。并且，如圖5的部分F和H所示，是示出將圖5的部分D的散射光分解成各個成分的狀態(tài)的圖。即，圖5的部分F和H示出將圖5的部分D的散射光Ls分解成y軸方向的成分和x軸方向的成分的狀態(tài)。圖5的部分F示出將圖5的部分D的散射光Ls分解成x軸方向的成分的狀態(tài)。圖5的部分F示出和與照射激光L1的偏振方向正交的方向相同的方向的散射光Ls的成分。圖5的部分H示出將圖5的部分D的散射光Ls分解成y軸方向的成分的狀態(tài)。圖5的部分H示出與照射激光L1的偏振方向相同的方向的散射光Ls的成分。圖5的部分F所示的散射光Ls的偏振成分幾乎為零。如圖5的部分F所示，與照射激光L1的偏振方向(y軸方向)正交的偏振成分幾乎不存在。散射光Ls幾乎不會透過偏振濾波器22，因此，來自散射光檢測元件21的輸出信號S21的值Sp大致為值0(零)。

如上所述，能夠根據(jù)輸出信號S24的值Sp，判別浮游粒子50的形狀是異形還是球形?；蛘?，能夠根據(jù)值Sp是否為規(guī)定電平以下的判斷，判別浮游粒子50的形狀是異形還是球形。

圖6的(a)是概略地示出實施方式1的浮游粒子檢測裝置1的散射光受光部20的散射光檢測元件21檢測到來自異形粒子的散射光時的檢測波形的一例的圖。圖6的(b)是概略地示出實施方式1的浮游粒子檢測裝置1的散射光受光部20的散射光檢測元件21檢測到來自球形粒子的散射光時的檢測波形的一例的圖。在圖6的(a)和圖6的(b)中，橫軸示出時間，縱軸示出信號的值(信號電平)。并且，圖6的(a)和圖6的(b)中的0電平附近的波形較小的波動表示噪聲。并且，為了簡便，在圖6的(a)和圖6的(b)中的較大的峰值波形中沒有描繪較小的波動(噪聲)，但是，實際上，在較大的峰值波形中也重合有噪聲的波形(較小的波動)。

來自散射光檢測元件21的信號S24的波形例如如圖6的(a)或圖6的(b)所示。圖6的(a)的波形具有2個大于閾值THp的峰值波形。2個峰值波形是基于散射光Ls的峰值波形。一個峰值波形的峰值P是值Pa1。另一個峰值波形的峰值P是值Pa2。峰值P的值Pa1大于閾值THp，因此判斷為浮游粒子50是異形粒子。并且，峰值P的值Pa2大于閾值THp，因此判斷為浮游粒子50是異形粒子。并且，在圖6的(a)中，信號電平(縱軸)大致為零的附近所示的較小的波形狀表示噪聲。即，如圖6的(a)所示，在浮游粒子50的形狀為異形的情況下，檢測到峰值P＝Pa1和P＝Pa2這樣的較大的峰值波形。另一方面，圖6的(b)的波形具有2個小于閾值THp的峰值波形。2個峰值波形是基于側(cè)方散射光Ls的峰值波形。一個峰值波形的峰值P是值Ps1。另一個峰值波形的峰值P是值Ps2。峰值P的值Ps1為閾值THp以下，因此判斷為浮游粒子50是球形粒子。并且，峰值P的值Ps2為閾值THp以下，因此判斷為浮游粒子50是球形粒子。并且，在圖6的(b)中，信號電平(縱軸)大致為零的附近所示的較小的波形狀表示噪聲。如圖6的(b)所示，在浮游粒子50為球形的情況下，檢測到峰值P＝Ps1和P＝Ps2這樣的較小的峰值波形?；蛘?，在浮游粒子50為球形的情況下，未檢測到峰值波形。此時，使用預(yù)定的閾值THp，在峰值波形的峰值P超過閾值THp時，能夠判別為浮游粒子50是異形的形狀。在峰值波形的峰值P為閾值THp以下時，能夠判別為浮游粒子50是球形的形狀。閾值THp被設(shè)定成大于檢測信號以外的噪聲電平且與異形粒子的信號S24的值Sp的峰值P相比足夠小的值。

并且，根據(jù)異形粒子的異形程度，偏振消除度變化。一般情況下，異形粒子的異形程度越大，則偏振消除度越大?！爱愋纬潭取笔桥c球形相差到何種程度的程度。因此，根據(jù)異形程度，與照射激光L1的偏振方向(y軸方向)正交的偏振方向(x軸方向)的成分(偏振成分)的大小變化。因此，根據(jù)異形粒子的異形程度，來自散射光檢測元件21的與散射光Ls對應(yīng)的信號S24的值Sp(信號電平)的峰值P不同。因此，預(yù)先設(shè)定異形粒子的異形程度判別用的不同閾值，根據(jù)該閾值與信號S24的值Sp的峰值P的大小關(guān)系求出異形程度。也可以將其作為浮游粒子的形狀判別的結(jié)果信息S35而用于浮游粒子的類別。從第2判別部35輸出結(jié)果信息S35。

在以上說明的結(jié)構(gòu)中，偏振濾波器22被設(shè)定成僅透過與照射激光L1的偏振方向(y軸方向)正交的偏振方向(x軸方向)的偏振成分。但是，也可以構(gòu)成為，將偏振濾波器22設(shè)定成僅透過與照射激光L1的偏振方向(y軸方向)相同的偏振方向(y軸方向)的偏振成分。該情況下，將預(yù)先測定粒子形狀與信號S24的關(guān)系的基準數(shù)據(jù)存儲在存儲器等中?；蛘撸瑢㈩A(yù)先計算出粒子形狀與信號S24的關(guān)系的基準數(shù)據(jù)存儲在存儲器等中。然后，能夠使用信號S24Sp的值Sp和基準數(shù)據(jù)，判別是異形粒子還是球形粒子。

但是，在將偏振濾波器設(shè)定成僅透過與照射激光L1的偏振方向(y軸方向)正交的偏振方向(x軸方向)的偏振成分的情況下，僅在異形粒子時，出現(xiàn)來自散射光檢測元件21的輸出信號。因此，具有能夠通過判別有無散射光檢測元件21的輸出信號S21來判別浮游粒子是異形形狀還是球形形狀的優(yōu)點。而且，具有能夠容易地進行浮游粒子的形狀判別的優(yōu)點。

并且，在求出異形程度時，也可以通過與散射光Ls的后方散射光Lbs對應(yīng)的交流成分的信號Sac的電平值A(chǔ)k(k為整數(shù))對來自散射光檢測元件21的與散射光對應(yīng)的信號S24的值Sp(信號電平)的峰值P進行歸一化(即，P/Ak)。以后，將歸一化的信號S24的值Sp(信號電平)的峰值P稱作“歸一化峰值”。)。關(guān)于側(cè)方散射光(散射光Ls)和后方散射光Lbs，由于浮游粒子50的大小和粒子材質(zhì)的光吸收特性這樣的種種因素，光量變化。由于這些因素，散射光自身的光量變化量也包含在信號Sp的值P中。

通過進行該歸一化，能夠抵消由于散射光自身的光量變化量而引起的信號S24的值Sp(信號電平)的峰值P的變化。而且，能夠減少基于以閾值THp為基準的信號S24的值Sp(信號電平)的峰值P的大小判定而實現(xiàn)的異形程度的判定錯誤。圖7是概略地示出使用歸一化峰值P/Ak時的實施方式1的浮游粒子檢測裝置1的結(jié)構(gòu)的圖。與圖1所示的浮游粒子檢測裝置1的結(jié)構(gòu)相比，追加了從直流交流分離部32輸出的信號S31的直流成分的Sac被輸入到第2判別部35的結(jié)構(gòu)。

圖8是示出應(yīng)用了歸一化峰值時的第2判別部35的內(nèi)部處理的框圖。并且，圖9是示出第2判別部35中的內(nèi)部處理的流程的流程圖。峰值檢測部350檢測信號S24的值Sp的峰值P。而且，峰值檢測部351檢測檢測信號S31的交流成分的信號Sac的峰值即電平值A(chǔ)k(步驟ST11)。然后，歸一化峰值計算部352利用電平值A(chǔ)k對峰值P進行歸一化。然后，歸一化峰值計算部352輸出歸一化后的信號S35(步驟ST12)。

圖10的(a)是概略地示出輸入到實施方式1的浮游粒子檢測裝置1的波形校正部31的反向監(jiān)視用受光元件12的檢測波形(電壓信號S14)的一例的圖。圖10的(a)的波形具有3個小于閾值THa的峰值波形。在圖10的(a)中，以與信號電平DC相加的形式示出閾值THa。即，閾值THa是以信號電平DC為基準的值。3個峰值波形是基于后方散射光Lbs的峰值波形。并且，在圖10的(a)中，信號電平(縱軸)從零到信號電平DC的位置所示的較小的波形狀表示噪聲。信號電平DC是檢測信號S31的直流成分的信號Sdc的值。即，是基于反向監(jiān)視用激光L0的直流成分。

圖10的(b)是概略地示出由實施方式1的浮游粒子檢測裝置1的波形校正部31校正后的檢測波形(第1檢測信號S31)的一例的圖。圖10(b)的波形具有3個大于閾值THa的峰值波形。在圖10的(b)中，以與信號電平DC相加的形式示出閾值THa。即，閾值THa是以信號電平DC為基準的值。3個峰值波形是基于后方散射光Lbs的峰值波形。并且，在圖10的(b)中，信號電平(縱軸)從零到信號電平DC的位置所示的較小的波形狀表示噪聲。信號電平DC是檢測信號S31的直流成分的信號Sdc的值。即，是基于反向監(jiān)視用激光L0的直流成分。

圖10的(c)是概略地示出由實施方式1的浮游粒子檢測裝置1的直流交流分離部32生成的交流成分的信號Sac的波形的圖。圖10的(c)的波形具有3個大于閾值THa的峰值波形。在圖10的(c)中，閾值THa是以信號電平為零的值為基準的值。3個峰值波形是基于后方散射光Lbs的峰值波形。并且，在圖10的(c)中，信號電平(縱軸)為零的位置所示的較小的波形狀表示噪聲。3個峰值波形的振幅An(n＝1、2、3)表示浮游粒子50的粒子尺寸。并且，峰值波形的個數(shù)表示浮游粒子50的數(shù)量。峰值波形的頻度表示浮游粒子50的濃度。

圖10的(d)是概略地示出由實施方式1的浮游粒子檢測裝置1的直流交流分離部32生成的直流成分的信號Sdc的波形的圖。并且，在圖10的(d)中，信號電平(縱軸)從零到信號電平DC的位置所示的較小的波形狀表示噪聲。信號電平DC是檢測信號S31的直流成分的信號Sdc的值。

在圖10的(a)～圖10的(d)中，橫軸示出時間，縱軸示出信號的值(信號電平)。并且，圖10的(a)～圖10的(d)中的直流成分的波形較小的波動表示噪聲。并且，為了簡便，在圖10的(a)～圖10的(c)中的較大的峰值波形(較大的波動)中沒有描繪較小的波動(噪聲)，但是，實際上，在較大的峰值波形中也重合有噪聲的波形(較小的波動)。

浮游粒子50引起的散射光Ls中的朝向后方的后方散射光Lbs透過會聚透鏡13而朝向反向監(jiān)視用受光元件12行進。即，散射光Ls從多個浮游粒子50分別向各種角度(方位)傳播。因此，散射光Ls的一部分直接成為朝向反向監(jiān)視用受光元件12的后方散射光Lbs。然后，后方散射光Lbs入射到激光照射部10。由此，能夠根據(jù)反向監(jiān)視用受光元件12的電流信號S12的輸出值Sdc來檢測散射光Ls。

并且，作為其它方法，散射光Ls不直接入射到反向監(jiān)視用受光元件12而作為返回光入射到激光發(fā)光元件11的前側(cè)端面。由此，從激光發(fā)光元件11的朝向反向監(jiān)視用受光元件12的后方端面出射的出射光量也由此而變化。將其稱作反向監(jiān)視用激光L0的波動。利用該現(xiàn)象，能夠根據(jù)反向監(jiān)視用受光元件12的輸出值Sdc(檢測信號S31的直流成分)來檢測散射光Ls。一般情況下，當(dāng)出射光L1的一部分被反射而入射到激光發(fā)光元件11的前側(cè)端面時，基于該情況的半導(dǎo)體激光芯片內(nèi)的光強度分布紊亂，激光振蕩狀態(tài)也變動。與此相伴，從激光發(fā)光元件11的反向監(jiān)視用受光元件12側(cè)的后方端面出射的出射光量也變動。在實施方式1中，能夠利用這種反向監(jiān)視用激光L0的波動。

在實施方式1中，利用光源側(cè)的反向監(jiān)視用受光元件12自檢測來自浮游粒子50的散射光Ls作為朝向激光發(fā)光元件11的返回光。激光發(fā)光元件11是照射用的光源。由此，浮游粒子檢測裝置1檢測浮游粒子50的存在，或者檢測浮游粒子50的尺寸。由此，不需要以往在受光側(cè)需要的散射光Ls的2個檢測光學(xué)系統(tǒng)中的一個。因此，在實施方式1中，浮游粒子檢測裝置1僅設(shè)置散射光受光部20，就能夠判別浮游粒子50的種類。散射光受光部20是檢測一個偏振成分的檢測光學(xué)系統(tǒng)。下面，具體進行說明。

一般情況下，第1判別部34利用浮游粒子50的尺寸(直徑)越大則散射光Ls的強度越大的性質(zhì)來判別浮游粒子50的尺寸。反向監(jiān)視用受光元件12的檢測信號S31交流成分的信號Sac根據(jù)浮游粒子50中的散射而變化。即，第1判別部34根據(jù)檢測信號S31交流信號Sac的信號變化電平與預(yù)先設(shè)定的判別用閾值的大小關(guān)系，判別浮游粒子50的尺寸。第3判別部36接收該尺寸作為浮游粒子尺寸判別的結(jié)果信息S34，將其用于浮游粒子50的類別判別。并且，第1判別部34按照浮游粒子50的每個尺寸對檢測信號S31交流成分的信號Sac的信號變化的次數(shù)進行計數(shù)。由此，第3判別部36能夠計算浮游粒子50的數(shù)量，作為浮游粒子50的個數(shù)或某個大氣容積中的浮游粒子50的數(shù)量。

使用圖10的(a)～圖10的(d)具體進行說明。關(guān)于反向監(jiān)視用受光元件12的檢測信號S14，與浮游粒子50的形狀無關(guān)，散射光Ls返回激光照射部10，由此，每當(dāng)在浮游粒子50引起散射時，出現(xiàn)圖10的(a)這樣的波動(峰值波形)。即，散射光Ls返回激光照射部10，由此，每當(dāng)在浮游粒子50引起散射時，在檢測信號S14中出現(xiàn)10的(a)這樣的波動(峰值波形)。該波動(峰值波形)與浮游粒子50的形狀無關(guān)。在圖10(a)中，在3個部位出現(xiàn)波動(峰值波形)。圖10的(a)的峰值波形的最大值小于閾值THa。但是，在圖10的(a)～圖10的(d)中，利用增加的變化(正側(cè)的峰值波形)來顯示波動(峰值波形)。但是，在根據(jù)激光發(fā)光元件11的特性而減少的情況下，以此為準，波動變化的極性也可以與上述情況相反(負側(cè)的峰值波形)。該波動(峰值波形)的振幅一般較小。因此，有時不容易與其它比較高頻的噪聲成分的振幅電平進行判斷。該情況下，例如，波形校正部31也可以構(gòu)成增強波動(峰值波形)的信號成分的波形校正部。通過增強波動(峰值波形)的信號成分，能夠如圖10的(b)所示對波形進行校正(信號S31)。圖10的(b)的峰值波形的最大值大于閾值THa。接著，信號S31在直流交流分離部32中分離成AC成分(交流成分)的信號Sac和DC成分(直流成分)的信號Sdc。在圖10的(c)中，示出信號S31的交流成分的信號Sac。在圖10的(c)中，不管浮游粒子50為何種形狀，均分別檢測出信號Sac的峰值波形的信號電平Ai和Ak。附加標記i和附加標記k為1以上的整數(shù)。在圖10的(c)中，示出信號電平A1、信號電平A2和信號電平A3。這些信號電平Ai和信號電平Ak成為與該浮游粒子50的直徑對應(yīng)的輸出電平。

由此，根據(jù)信號電平Ai和信號電平Ak與預(yù)先設(shè)定的判別用閾值THa的大小關(guān)系，能夠判別浮游粒子50的尺寸。并且，利用圖10的(c)的波形，第1判別部34按照浮游粒子50的尺寸對超過信號波形的閾值THa的峰值波形的次數(shù)進行計數(shù)，或者計測每單位時間的次數(shù)(產(chǎn)生頻度)。由此，能夠計算浮游粒子50的數(shù)量(濃度)，作為浮游粒子50的個數(shù)或某個大氣容積中(單位容積中)的浮游粒子數(shù)。

接著，對第1判別部34中的浮游粒子50的濃度的判別方法進行說明。在圖10的(d)中，示出信號S31的直流成分的信號Sdc。反向監(jiān)視值保持部33在某個定時保持圖10的(d)所示的信號Sdc的值Dp(保持值)。保持值Dp的定時例如是浮游粒子檢測裝置1的起動時的定時?；蛘?，保持值Dp的定時是浮游粒子檢測裝置1中應(yīng)該設(shè)定的將檢測時的照射光(照射激光L1)校正成必要功率的定時等。校正成必要功率的定時例如是出廠時的功率校正的定時。只要不引起急劇的照射部(激光照射部10)的光出射效率的降低，則不需要進行該功率校正。即，根據(jù)需要，間歇地進行該功率校正即可。在下一次的功率校正處理之前，在反向監(jiān)視值保持部33中保持更新前的檢測信號Sdc的值Dp。并且，當(dāng)設(shè)從開始檢測到最終判別浮游粒子50的類別為止為一次檢測步驟時，優(yōu)選功率校正的時間間隔至少為一次檢測步驟所需要的時間以上。即，功率校正的時間間隔最短在一次檢測中為一次。

保持值Dp和檢測信號Sdc的值被輸入到第1判別部34。然后，保持值Dp和檢測信號Sdc的值用于浮游粒子50的濃度判別。在上述說明中，假設(shè)浮游粒子50的飛散濃度較低的情況。但是，在飛散的浮游粒子50例如如“香煙的煙”那樣密集地飛散的情況下，照射激光L1一次性對數(shù)量較多的浮游粒子50進行照射。因此，返回光(后方散射光Lbs)的電平以時間平均的方式變化。即，不是與浮游粒子50一一對應(yīng)的波形，作為信號Sdc即DC成分(直流成分)的變化進行檢測。

由此，監(jiān)視檢測信號Sdc的值從保持值Dp起以何種程度變化。通過該監(jiān)視，能夠判別檢測出飛散濃度較高的浮游粒子50的情況。即，在圖10(d)所示的信號Sdc的值DC(當(dāng)前的直流成分的值)伴隨時間經(jīng)過而以保持值Dp為基準平緩地變化時，第1判別部34能夠判別為是飛散濃度較高的浮游粒子50。進而，第1判別部34還能夠根據(jù)其變化程度判別浮游粒子50的飛散濃度。

圖11是示出第1判別部34的內(nèi)部處理的框圖。并且，圖12是示出第1判別部34的內(nèi)部處理的流程的流程圖。

在第1判別部34中，計算利用值Sdc對電平值Dp進行歸一化而得到的值Sdc/Dp(步驟ST21)。電平值Dp是從反向監(jiān)視值保持部33輸出的電平值。值Sdc是從直流交流分離部32輸出的直流成分的值。峰值檢測部341檢測從直流交流分離部32輸出的交流成分的值Sac的峰值A(chǔ)k(步驟ST22)。電平比較部342進行峰值A(chǔ)k和各個閾值THa的大小比較(步驟ST23)。閾值THa是閾值存儲部343中預(yù)先存儲的閾值。閾值THa例如是后述THa25、THa100、THa250、THa400。粒子尺寸判定部344根據(jù)值Sdc/Dp和電平比較部342的比較結(jié)果判定粒子尺寸(步驟ST24)。該判定結(jié)果作為值S34而從第1判別部34輸出。并且，檢測數(shù)計數(shù)部345利用峰值檢測部341對峰值波形的檢測次數(shù)進行計數(shù)。然后，濃度計算部346從峰值檢測部341接收檢測次數(shù)的值。濃度計算部346計算每單位時間的次數(shù)(產(chǎn)生頻度)。

第3判別部36根據(jù)第2判別部35的浮游粒子50的形狀判別的結(jié)果信息S35和第1判別部34的浮游粒子50的尺寸判別的結(jié)果信息S34判別浮游粒子50的類別。然后，第3判別部36輸出判別結(jié)果S36。第3判別部36具有存儲部36a。

圖13是概略地示出由實施方式1的浮游粒子檢測裝置1的直流交流分離部32生成的交流成分的峰值波形與閾值THa25、THa100、THa250、THa400的關(guān)系的圖。并且，圖14是示出實施方式1的浮游粒子檢測裝置1的第3判別部36的基于浮游粒子50的形狀和浮游粒子的尺寸的組合的浮游粒子50的類別判別例的圖。

在圖13和圖14中，對判別“香煙的煙”、“PM2.5”、“PM10”、“花粉”和“屋塵”的情況進行說明。

圖13是概略地示出由浮游粒子檢測裝置1的直流交流分離部32生成的交流成分的波形(信號Sac)與閾值THa的關(guān)系的圖。在圖13中示出5個峰值波形。第1峰值波形示出PM2.5。第1峰值波形的振幅A11為閾值THa25以下。即，關(guān)于第1峰值波形的振幅A11，A11≦THa25的關(guān)系成立。第2峰值波形示出PM10。第2峰值波形的振幅A12大于閾值THa25。并且，第2峰值波形的振幅A12為閾值THa100以下。即，關(guān)于第2峰值波形的振幅A12，THa25<A12≦THa100的關(guān)系成立。第3峰值波形示出屋塵或花粉。第3峰值波形的振幅A13大于閾值THa100。并且，第3峰值波形的振幅A13為閾值THa250以下。即，關(guān)于第3峰值波形的振幅A13，THa100<A13≦THa250的關(guān)系成立。第4峰值波形示出屋塵或花粉。第4峰值波形的振幅A14大于閾值THa250。并且，第4峰值波形的振幅A14為閾值THa400以下。即，關(guān)于第4峰值波形的振幅A14，THa250<A14≦THa400的關(guān)系成立。第5峰值波形示出屋塵。第5峰值波形的振幅A15大于閾值THa400。即，關(guān)于第5峰值波形的振幅A15，THa400<A15的關(guān)系成立。并且，在圖13中，信號電平(縱軸)為零的位置所示的較小的波形狀表示噪聲。

“香煙的煙”一般具有浮游粒子直徑為0.5μm以下且其飛散濃度較高這樣的特征。“PM2.5”將浮游粒子直徑為2.5μm以下的浮游粒子50作為對象。并且，“PM10”將浮游粒子直徑為10μm以下的浮游粒子50作為對象?！盎ǚ邸本哂衅湫螤钍潜容^接近球形的形狀這樣的特征。扁虱的尸骸和塵埃等“屋塵”具有其形狀為球形的可能性較小而被分類成異形這樣的特征。它們大致能夠通過浮游粒子直徑進行分類。但是，“花粉”和“屋塵”可能以相同大小進行分布。因此，“花粉”和“屋塵”需要通過大小以外的基準進行判別。關(guān)于大小以外的基準，例如需要通過它們的形狀進行判別。

圖14是示出浮游粒子檢測裝置1的第3判別部的基于浮游粒子50的形狀和浮游粒子50的尺寸的組合的浮游粒子50的類別判別例的圖。在圖14中，值Dp是功率校正后的檢測信號Sdc的保持值。THc是用于判別“香煙的煙”的閾值。An(n為整數(shù))是信號Sac的值。并且，THa25、THa100、THa250、THa400分別是為了判別浮游粒子直徑為2.5μm以下、10μm以下、25μm以下、40μm以下而使用的閾值。即，THa25是為了判別浮游粒子直徑為2.5μm以下以下而使用的閾值。THa100是為了判別浮游粒子直徑為10μm以下以下而使用的閾值。THa250是為了判別浮游粒子直徑為25μm以下以下而使用的閾值。THa400是為了判別浮游粒子直徑為40μm以下以下而使用的閾值。并且，值P是信號S24的值Sp的峰值。THp是用于針對值Sp的峰值P判別異形程度的閾值。在峰值P為閾值THp以下的情況下，將浮游粒子50判別為球形。并且，在峰值P大于閾值THp的情況下，將浮游粒子50判別為異形。根據(jù)以下2個結(jié)果(值)中的一方或雙方來設(shè)定閾值THa25、THa100、THa250、THa400。第一是預(yù)先測定浮游粒子50的尺寸與信號Sac的值A(chǔ)n(例如值A(chǔ)i或值A(chǔ)k)的關(guān)系而得到的結(jié)果。第二是根據(jù)浮游粒子50的尺寸和與光的散射有關(guān)的一般物理邏輯而得到的浮游粒子50的尺寸與信號Sac的值A(chǔ)n(例如值A(chǔ)i或值A(chǔ)k)的關(guān)系的預(yù)測值。圖14的信息例如預(yù)先存儲在存儲部36a中。

如圖14所示，根據(jù)判別結(jié)果信息S34和判別結(jié)果信息S35，第3判別部36判別浮游粒子50是“香煙的煙”、“花粉”或“屋塵”中的哪個類別。第3判別部36輸出判別結(jié)果信息S36。第3判別部36是浮游粒子50的類別判別部。判別結(jié)果信息S34是第1判別部34中的判別結(jié)果的信息。判別結(jié)果信息S35是第2判別部35中的判別結(jié)果的信息。

如上所述，在實施方式1中，浮游粒子檢測裝置1能夠通過結(jié)果信息S35和結(jié)果信息S34的組合，判別浮游的浮游粒子50的類別。結(jié)果信息S35是浮游粒子50的形狀判別的結(jié)果信息。結(jié)果信息S34是浮游粒子50的尺寸判別的結(jié)果信息。

在實施方式1中，散射光受光部20由透鏡23、偏振濾波器22、散射光檢測元件21構(gòu)成。但是，實施方式1的發(fā)明不限于此。例如，也可以構(gòu)成為省略透鏡23而直接通過偏振濾波器22和散射光檢測元件21檢測散射光Ls。并且，偏振濾波器22和散射光檢測元件21也可以是一體化的結(jié)構(gòu)。

并且，在圖1中，散射光受光部20構(gòu)成為，相對于照射側(cè)的光(照射激光L1)的行進方向而傾斜(例如30度左右的傾斜)地檢測該方位的散射光(散射光Ls)。但是，實施方式1不限于此。散射光受光部20也可以構(gòu)成為配置在任意的角度或方位。并且，也可以代替偏振濾波器22而應(yīng)用偏振棱鏡或平板型偏振射束分離器等能夠選擇特定偏振方向的光的其它光學(xué)部件，將期望的偏振方向的散射光引導(dǎo)至散射光檢測元件21。這里，“期望的偏振方向”示出適合于判別浮游粒子50的形狀的偏振方向。在實施方式1中，“期望的偏振方向”是與照射激光L1的偏振成分正交的關(guān)系的偏振成分的方向。

并且，在實施方式1中，通過會聚透鏡13將照射激光L1轉(zhuǎn)換成會聚光束。但是，實施方式1的發(fā)明不限于此。只要是能得到返回到激光照射部10的返回光(后方散射光Lbs)的構(gòu)造即可，從會聚透鏡13出射的照射激光L1也可以是會聚光束以外的光束。

并且，在實施方式1中，激光照射部10也可以構(gòu)成為，在反向監(jiān)視用受光元件12的前側(cè)追加配置偏振濾波器17。圖15是概略地示出在反向監(jiān)視用受光元件12的前側(cè)追加了偏振濾波器17的結(jié)構(gòu)的圖。偏振濾波器17僅透過入射到反向監(jiān)視用受光元件12的光中的、與照射激光L1的偏振成分相同(即平行)的關(guān)系的偏振成分。照射激光L1是后方散射光Lbs的照射光。由此，在浮游粒子50為異形形狀時，關(guān)于由反向監(jiān)視用受光元件12接收到的后方散射光Lbs，與照射激光L1(照射光)的偏振成分正交的關(guān)系的偏振成分被截止。即，反向監(jiān)視用受光元件12能夠接收僅是與照射激光L1(照射光)的偏振成分相同(即平行)的關(guān)系的偏振成分的后方散射光Lbs。

散射光Ls作為后方散射光Lbs入射到反向監(jiān)視用受光元件12。電平值A(chǔ)k是與散射光Ls的后方散射光Lbs對應(yīng)的交流成分Sac的電平值。在浮游粒子50為異形形狀時，電平值A(chǔ)k(k為整數(shù))成為包含與照射激光L1的偏振成分正交的關(guān)系的偏振成分和與照射激光L1的偏振成分相同(即平行)的關(guān)系的偏振成分的值。

當(dāng)前，在浮游粒子50為異形形狀時，設(shè)散射光Ls的后方散射光Lbs中的與照射激光L1(照射光)的偏振成分平行的關(guān)系的偏振成分的信號為Sa。設(shè)來自異形形狀的浮游粒子50的散射光Ls的后方散射光Lbs中的與照射激光L1(照射光)的偏振成分正交的關(guān)系的偏振成分的信號為Spb。在浮游粒子50為異形形狀的情況下，來自入射到反向監(jiān)視用受光元件12的散射光的信號Sac用Sac＝Sa+Spb表示。信號Sac是檢測信號S31的交流成分的信號。

在未設(shè)置偏振濾波器的情況下，檢測信號S24的歸一化峰值(表示歸一化后的異形程度的值P)成為Sp/(Sa+Spb)。在表示值P的式子的分母和分子中包含與照射激光L1的偏振成分正交的關(guān)系的偏振成分來進行計算。因此，表示值P的式子根據(jù)與理想的照射激光L1的偏振成分正交的關(guān)系的偏振成分和與照射激光L1的偏振成分相同的關(guān)系的偏振成分的比率而產(chǎn)生誤差。

與此相對，在設(shè)置有偏振濾波器的情況下，檢測信號S24的歸一化峰值成為Sp/Sa。因此，表示值P的式子的分母是照射激光L1的偏振成分的值Sa。表示值P的式子的分子是與照射激光L1正交的關(guān)系的偏振成分的值Sp。表示值P的式子被分離成值Sa和值Sp來進行計算。因此，能夠高精度地確保與理想的照射激光L1的偏振成分正交的關(guān)系的偏振成分的值Sa和與照射激光L1的偏振成分相同的關(guān)系的偏振成分的值Sp的比率。

現(xiàn)有(專利文獻1)的浮游粒子檢測裝置在受光側(cè)需要多個檢測光學(xué)系統(tǒng)，以判別浮游粒子的形狀。這些檢測光學(xué)系統(tǒng)單獨檢測散射光的2個偏振成分。另一方面，以上說明的實施方式1的浮游粒子檢測裝置1能夠?qū)崿F(xiàn)僅一個檢測偏振成分的檢測光學(xué)系統(tǒng)的簡單結(jié)構(gòu)。并且，浮游粒子檢測裝置1利用光源側(cè)的返回光檢測浮游粒子的存在或浮游粒子的尺寸。浮游粒子檢測裝置1能夠使用這些檢測結(jié)果判別浮游粒子的類別。

在實施方式1的發(fā)明中，利用一個散射光受光部進行對浮游粒子照射激光時產(chǎn)生的散射光的檢測，利用作為激光照射部的一部分的反向監(jiān)視用受光元件進行對浮游粒子照射激光時產(chǎn)生的后方散射光的檢測，因此，能夠抑制裝置結(jié)構(gòu)的增加，其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)的簡化。

并且，在實施方式1的發(fā)明中，根據(jù)對浮游粒子照射激光時產(chǎn)生的散射光的偏振成分的檢測結(jié)果判別浮游粒子的形狀，根據(jù)反向監(jiān)視用受光元件的輸出中的由于浮游粒子而引起的峰值波形的振幅判別浮游粒子的尺寸，并且根據(jù)峰值波形的個數(shù)或產(chǎn)生頻度判別浮游粒子的個數(shù)或濃度，能夠根據(jù)這些判別結(jié)果判別浮游粒子的種類。

實施方式2

圖16是概略地示出本發(fā)明的實施方式2的浮游粒子檢測裝置2的結(jié)構(gòu)的圖。在圖16中，對與圖1所示的結(jié)構(gòu)要素相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)要素標注與圖1中的標號相同的標號并省略其說明。與圖1相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)要素是激光照射部10、散射光受光部20、判別處理部30、發(fā)光元件控制部40和電流電壓轉(zhuǎn)換部14、24。激光照射部10的與圖1相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)要素是激光發(fā)光元件11、反向監(jiān)視用受光元件12和會聚透鏡13。散射光受光部20的與圖1相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)要素是散射光檢測元件21、偏振濾波器22和透鏡23。判別處理部30的與圖1相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)要素是波形校正部31、直流交流(DC/AC)分離部32、反向監(jiān)視值保持部33、第1判別部34、第2判別部35和第3判別部36。

實施方式2的浮游粒子檢測裝置2與圖1所示的實施方式1的浮游粒子檢測裝置1的不同之處在于具有透鏡15和反射鏡16。透鏡15使照射激光L1成為平行光束。反射鏡16反射由透鏡15轉(zhuǎn)換成平行光束的照射激光L1而使其返回到激光照射部10。

激光發(fā)光元件11的出射端面和反射鏡16構(gòu)成外部諧振系統(tǒng)。被檢測區(qū)域51存在于外部諧振系統(tǒng)中。因此，通過被檢測區(qū)域51內(nèi)的浮游粒子50，外部共振狀態(tài)變動。其結(jié)果是，反向監(jiān)視用受光元件12檢測波動。在實施方式2中，將利用該波動而得到的信號Sac和信號Sdc提供給第1判別部34。除了這點以外，實施方式2與實施方式1相同。

現(xiàn)有(專利文獻1)的浮游粒子檢測裝置在受光側(cè)需要多個檢測光學(xué)系統(tǒng)，以判別浮游粒子的形狀。這些檢測光學(xué)系統(tǒng)單獨檢測散射光的2個偏振成分。另一方面，以上說明的實施方式2的浮游粒子檢測裝置2能夠?qū)崿F(xiàn)僅一個檢測偏振成分的檢測光學(xué)系統(tǒng)的簡單結(jié)構(gòu)。并且，浮游粒子檢測裝置2利用光源側(cè)的返回光檢測浮游粒子的存在或浮游粒子的尺寸。浮游粒子檢測裝置2能夠使用這些檢測結(jié)果判別浮游粒子的類別。

在實施方式2的發(fā)明中，利用一個散射光受光部進行對浮游粒子照射激光時產(chǎn)生的散射光的檢測，利用作為激光照射部的一部分的反向監(jiān)視用受光元件進行對浮游粒子照射激光時產(chǎn)生的后方散射光的檢測，因此，能夠抑制裝置結(jié)構(gòu)的增加，其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)的簡化。

并且，在實施方式2的發(fā)明中，根據(jù)對浮游粒子照射激光時產(chǎn)生的散射光的偏振成分的檢測結(jié)果判別浮游粒子的形狀，根據(jù)反向監(jiān)視用受光元件的輸出中的由于浮游粒子而引起的峰值波形的振幅判別浮游粒子的尺寸，并且根據(jù)峰值波形的個數(shù)或產(chǎn)生頻度判別浮游粒子的個數(shù)或濃度，能夠根據(jù)這些判別結(jié)果判別浮游粒子的種類。

實施方式3

圖17是概略地示出本發(fā)明的實施方式3的浮游粒子檢測裝置3的結(jié)構(gòu)的圖。在圖17中，對與圖1所示的結(jié)構(gòu)要素相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)要素標注與圖1中的標號相同的標號并省略其說明。與圖1相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)要素是激光照射部10、散射光受光部20、判別處理部30、發(fā)光元件控制部40和電流電壓轉(zhuǎn)換部14、24。激光照射部10的與圖1相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)要素是激光發(fā)光元件11、反向監(jiān)視用受光元件12和會聚透鏡13。散射光受光部20的與圖1相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)要素是散射光檢測元件21、偏振濾波器22和透鏡23。判別處理部30的與圖1相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)要素是波形校正部31、直流交流(DC/AC)分離部32、反向監(jiān)視值保持部33、第1判別部34、第2判別部35和第3判別部36。

實施方式3的浮游粒子檢測裝置3與實施方式1的浮游粒子檢測裝置1的不同之處在于具有容器60。容器60是收容液體或氣體的透光性的容器。并且，容器60也可以是設(shè)置在流過液體或氣體的流路中的透光性的容器。“容器”一般是指放入物品的器具。但是，這里，設(shè)“容器”將液體或氣體限制在一定區(qū)域內(nèi)來進行說明。即，“容器”限制包含浮游粒子50的液體或氣體移動到由“容器”限制的區(qū)域以外的區(qū)域。被檢測區(qū)域51位于收容于容器60的液體中的區(qū)域。在被檢測區(qū)域51中存在浮游粒子50

并且，實施方式3的浮游粒子檢測裝置3也可以具有像差校正部61。像差校正部61設(shè)置在容器60的照射激光L1穿過的位置。像差校正部61對照射激光L1的像差進行校正。像差校正部61例如是透鏡構(gòu)造。

這里，設(shè)為包含浮游粒子50的液體進行說明。包含浮游粒子50的液體收容在容器60內(nèi)。容器60的部件具有透射照射激光L1的特性。像差校正部61設(shè)置在容器60的照射激光L1的入射面的位置。像差校正部61形成立體形狀。像差校正部61具有如下形狀：對像差進行校正，以便照射激光L1能夠在液體中以期望的品質(zhì)會聚。這里，“期望的品質(zhì)”意味著適合于判別作為被檢査物的浮游粒子50的會聚直徑或像差減少等。作為容器60，例如可以使用中空的圓柱狀容器、中空的長方體形狀的容器或中空的多棱柱體狀的容器等。容器60的形狀沒有特別限定。由會聚透鏡13會聚的照射激光L1在透過容器60的部件時，液體中的會聚品質(zhì)劣化。該會聚品質(zhì)的劣化基于容器60的厚度、容器60的折射率和液體的折射率等的影響。例如，即使容器60的形狀為簡單的平面，照射激光L1也受到它們的影響。像差校正部61用于防止該會聚品質(zhì)的劣化。容器60的入射側(cè)的形狀(像差校正部61的形狀)具有如下形狀：對像差進行校正，以便能夠以期望的品質(zhì)會聚。作為像差校正部61，例如可以利用凸透鏡狀或半圓球狀等形狀。

如以上說明的那樣，實施方式3的浮游粒子檢測裝置3采用不需要單獨檢測2個偏振成分的多個檢測光學(xué)系統(tǒng)的簡單光學(xué)結(jié)構(gòu)。并且，浮游粒子檢測裝置3能夠?qū)θ萜?0中的液體包含的作為檢測對象物的浮游粒子50照射會聚后的照射激光L1。而且，浮游粒子檢測裝置3能夠增大來自浮游粒子50的返回光的強度。由此，能夠使返回到激光照射部10的返回光(散射光)高效地返回。因此，浮游粒子檢測裝置3能夠較大地維持液體中的浮游粒子50的檢測靈敏度。

關(guān)于上述以外的方面，實施方式3與上述實施方式1或2相同。在實施方式3中能夠應(yīng)用實施方式1或2中說明的各種變形。

現(xiàn)有(專利文獻1)的浮游粒子檢測裝置在受光側(cè)需要多個檢測光學(xué)系統(tǒng)，以判別浮游粒子的形狀。這些檢測光學(xué)系統(tǒng)單獨檢測散射光的2個偏振成分。另一方面，以上說明的實施方式3的浮游粒子檢測裝置3能夠?qū)崿F(xiàn)僅一個檢測偏振成分的檢測光學(xué)系統(tǒng)的簡單結(jié)構(gòu)。并且，浮游粒子檢測裝置3利用光源側(cè)的返回光檢測浮游粒子的存在或浮游粒子的尺寸。浮游粒子檢測裝置3能夠使用這些檢測結(jié)果判別浮游粒子的類別。

在實施方式3的發(fā)明中，利用一個散射光受光部進行對浮游粒子照射激光時產(chǎn)生的散射光的檢測，利用作為激光照射部的一部分的反向監(jiān)視用受光元件進行對浮游粒子照射激光時產(chǎn)生的后方散射光的檢測，因此，能夠抑制裝置結(jié)構(gòu)的增加，其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)的簡化。

并且，在實施方式3的發(fā)明中，根據(jù)對浮游粒子照射激光時產(chǎn)生的散射光的偏振成分的檢測結(jié)果判別浮游粒子的形狀，根據(jù)反向監(jiān)視用受光元件的輸出中的由于浮游粒子而引起的峰值波形的振幅判別浮游粒子的尺寸，并且根據(jù)峰值波形的個數(shù)或產(chǎn)生頻度判別浮游粒子的個數(shù)或濃度，能夠根據(jù)這些判別結(jié)果判別浮游粒子的種類。

另外，如上所述說明了本發(fā)明的實施方式，但是，本發(fā)明不限于這些實施方式。

標號說明

1、2、3：浮游粒子檢測裝置；10：激光照射部；11：激光發(fā)光元件；12：反向監(jiān)視用受光元件；13：會聚透鏡；14：電流電壓轉(zhuǎn)換部；15：透鏡；16：反射鏡；20：散射光受光部；21：散射光檢測元件；22：偏振濾波器；23：透鏡；24：電流電壓轉(zhuǎn)換部；30：判別處理部；31：波形校正部；32：直流交流分離部；33：反向監(jiān)視值保持部；34：第1判別部；35：第2判別部；36：第3判別部；36a：存儲部；40：發(fā)光元件控制部；50：浮游粒子；51：被檢測區(qū)域；60：容器；61：像差校正部；L0：反向監(jiān)視用激光；L1：照射激光；Ls：散射光；Lbs：后方散射光。