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公開番号2024070573
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-23
出願番号2022181159
出願日2022-11-11
発明の名称計測装置
出願人国立大学法人東京大学
代理人個人,個人
主分類G01N 21/53 20060101AFI20240516BHJP(測定;試験)
要約【課題】大気中に含まれる飛沫又はエアロゾルを計測することができる計測装置を提供すること。
【解決手段】計測装置100は、波長が異なる第1及び第2照射光IL1,IL2を照射する照射系ISと、照射光IL1,IL2の反射によって形成される第1及び第2観察光OL1,OL2を第1及び第2観察像として結像させる結像系20と、結像系20によって結像された第1及び第2観察像を検出する検出系30と、結像系20内又は結像系20から検出系30までの間に配置され、第1及び第2照射光IL1,IL2の波長に対応する透過特性を有する狭帯域フィルター40とを備え、結像系20は、狭帯域フィルター40に略垂直な平行光線状態で狭帯域フィルター40に入射した第1及び第2観察光OL1,OL2を、検出系30において第1及び第2観察像として結像させる。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
波長が異なる第１及び第２照射光を照射する照射系と、
前記第１及び第２照射光の反射によって形成される第１及び第２観察光を第１及び第２観察像として結像させる結像系と、
前記結像系によって結像された第１及び第２観察像を検出する検出系と、
前記結像系の光入射側又は前記結像系から前記検出系までの間に配置され、第１及び第２照射光の波長に対応する透過特性を有する狭帯域フィルターと、を備え、
前記結像系は、前記狭帯域フィルターに略垂直な平行光線状態で前記狭帯域フィルターに入射した前記第１及び第２観察光を、前記検出系において前記第１及び第２観察像として結像させる、
計測装置。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
前記結像系は、前記第１及び第２観察光をコリメートしつつ前記狭帯域フィルターに垂直に入射させる等方コリメータを有する、請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記等方コリメータは、フライアイレンズ、ＧＲＩＮレンズ、及び湾曲板積層型レンズのいずれかである、請求項１に記載の計測装置。
【請求項４】
前記等方コリメータは、凸面に沿って配置され、前記狭帯域フィルターは、前記等方コリメータの光射出側の近傍に配置される、請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記結像系は、前記等方コリメータの射出側に配置される広角レンズ状の集光レンズを有する、請求項４に記載の計測装置。
【請求項６】
前記結像系は、前記等方コリメータの入射側に配置される望遠レンズ状の集光レンズを有する、請求項５に記載の計測装置。
【請求項７】
前記狭帯域フィルターは、ドーム状に配置され、
前記結像系は、前記狭帯域フィルターの射出側に配置される魚眼レンズ状の集光レンズを有する、請求項１に記載の計測装置。
【請求項８】
前記第１観察光を前記第１観察像として結像させる第１結像系と、第１照射光の波長に対応する透過特性を有する第１狭帯域フィルターと、前記第１結像系によって結像された第１観察像を検出する検出系を有する第１撮像装置と、前記第２観察光を前記第２観察像として結像させる第２結像系と、第２照射光の波長に対応する透過特性を有する第２狭帯域フィルターと、前記第２結像系によって結像された第２観察像を検出する第２検出系を有する第２撮像装置とを備える、請求項１に記載の計測装置。
【請求項９】
前記第１照射光の波長は、水の非吸収波長に対応し、前記第２照射光の波長は、水の吸収波長に対応する、請求項１に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記第１観察光と前記第２観察光との差分を算出する演算処理装置をさらに備える、請求項１に記載の計測装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気又は雰囲気を監視する計測装置に関し、特に飛沫等の２次元的又は３次元的な計測を可能にするバイスタティック型の計測装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
大気中に含まれるエアロゾルを計測するエアロゾル計測装置として、光源と、光源から出射された光が通過する第１エタロンと、第１エタロンを通過した出射光がエアロゾルで散乱されることで発生するミー散乱光が通過する第２エタロンと、第２エタロンを通過したミー散乱光を受光する受光器とを備え、２つのエタロンによってエアロゾルに起因するミー散乱光を直接抽出する（特許文献１）。
【０００３】
上記エアロゾル計測装置は、ミー散乱光を高精度で分離するが、２つのエタロンを同調させることは容易でなく、高精度の温度管理や位置調整が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開2022-12708号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、簡易で安定した構成によって、空気中に含まれる飛沫又はエアロゾルを計測することができる計測装置を提供することを目的とする。
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る計測装置は、波長が異なる第１及び第２照射光を照射する照射系と、第１及び第２照射光の反射によって形成される第１及び第２観察光を第１及び第２観察像として結像させる結像系と、結像系によって結像された第１及び第２観察像を検出する検出系と、結像系の光入射側又は結像系から検出系までの間に配置され、第１及び第２照射光の波長に対応する透過特性を有する狭帯域フィルターとを備え、結像系は、狭帯域フィルターに略垂直な平行光線状態で狭帯域フィルターに入射する第１及び第２観察光を、検出系において第１及び第２観察像として結像させる。ここで、狭帯域フィルターの配置に関して、結像系から検出系までとは、結像系内に設けられる場合を含む。
【０００７】
上記計測装置では、第１観察像と第２観察像とを比較することで、大気中に浮遊する飛沫の分布状態を検出することができる。第１照射光と第２照射光とは、例えば飛沫の主成分である水に対する吸収量に差があればよい。また、上記計測装置では、結像系が狭帯域フィルターに略垂直な平行光線状態で狭帯域フィルターに入射した第１及び第２観察光を検出系において第１及び第２観察像として結像させるので、狭帯域フィルターの特性を画角内で一様に保つことができ、飛沫の分布状態を比較的広い画角内で高精度に検出することができる。
【０００８】
本発明の具体的な側面又は態様では、上記計測装置において、結像系は、第１及び第２観察光をコリメートしつつ狭帯域フィルターに垂直に入射させる等方コリメータを有する。この場合、光線の状態を制御した状態で狭帯域フィルターに効率よく入射させることができる。
【０００９】
本発明の別の側面では、等方コリメータは、フライアイレンズ、ＧＲＩＮレンズ、及び湾曲板積層型レンズのいずれかである。この場合、等方コリメータを薄板状の光学素子とすることができる。
【００１０】
本発明のさらに別の側面では、等方コリメータは、凸面に沿って配置され、狭帯域フィルターは、等方コリメータの光射出側の近傍に配置される。この場合、等方コリメータを経てコリメートされた第１及び第２観察光を狭帯域フィルターに垂直に入射させやすくなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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