JP2019522779A - 粒子検出用レーザーセンサ - Google Patents
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Abstract
Description
自己混合干渉に関する背景情報は、Giuliani,G.;Norgia,M.;Donati,S.&Bosch,T.著「Laser diode self−mixing technique for sensing applications」(Journal of Optics A:Pure and Applied Optics, 2002, 4, S.283−S.294)に記載されている。この文献は参照援用する。光入力デバイス内のセンサに対する指先の動きの検出は、国際特許出願第WO02/37410号に詳細に記載されている。国際特許出願第WO02/37410号における距離および動きの検出に関する開示は参照援用する。
20 時間軸(ミラーサイクル)
30 時間にわたる粒子数Vpar=0及びVper=0m/s
32 時間にわたる粒子数Vpar=0及びVper=3m/s
33 時間にわたる粒子数Vpar=3及びVper=0m/s
34 時間にわたる粒子数Vpar=3及びVper=3m/s
35 時間にわたる粒子数Vpar=−3及びVper=0m/s
40 粒子数軸
50 速度軸
60 速度立方根依存性
61 理論的依存性
62 実験結果
70 時間軸
80 SNR軸
91 第1の信号
92 第2の信号
93 第3の信号
94 第4の信号
100 レーザーセンサモジュール
110 第1のレーザー
111 第2のレーザー
120 第1の検出器
121 第2の検出器
130 電気ドライバー
140 評価器
150 第1の光学デバイス
155 第1の焦点領域
156 第2の光学デバイス
158 第2の焦点領域
160 コントローラ
170 可動ミラー
190 モバイル通信デバイス
191 ユーザインターフェース
192 メイン処理デバイス
193 メインメモリデバイス
200 空調システム
210 エアムーバー
220 フィルタシステム
300 センサデバイス
310 通信インターフェース
320 センサデバイスの回転軸
330 方向付けデバイス
410 第1のレーザー光を放射するステップ
420 第1の反射レーザー光を受光するステップ
430 第1の自己混合干渉信号を決定するステップ
440 第1のパラメータを決定するステップ
450 粒子密度を決定するステップ
460 粒子密度を補正するステップ
非特許文献1は、懸濁液中の小粒子のサイズを迅速かつ容易に測定する方法を開示している。この方法は、非常に高い光学感度を有するレーザーダイオード励起薄スライスLiNdP4O12レーザーによる自己混合レーザードップラー測定を使用する。ブラウン運動における粒子の平均サイズは、運動から生じる変調された自己混合レーザ光の測定されたパワースペクトルのローレンツフィッティングによって決定される。
特許文献2は、同一平面上にあり、かつ各放射方向が垂直放射方向に対応する異なる方向にビームを放射する少なくとも2つのレーザ源を有する、風速を決定する装置を開示している。
Claims (15)
- 流体における粒子密度検出のためのレーザーセンサモジュールであって、
少なくとも1つの第1のレーザーと、
少なくとも1つの第1の検出器と、
少なくとも1つの電気ドライバーと、
少なくとも1つの評価器とを有し、
前記第1のレーザーは前記少なくとも1つの電気ドライバーにより供給される信号に応じて第1のレーザー光を放射するように構成され、
前記少なくとも1つの第1の検出器は前記第1のレーザーの第1のレーザーキャビティにおける光波の第1の自己混合干渉信号を決定するように構成され、
前記第1の自己混合干渉信号は前記第1のレーザーキャビティに再入する第1の反射レーザー光により生じ、前記第1の反射レーザー光は前記第1のレーザー光の少なくとも一部を受光する前記流体中の粒子により反射され、
前記評価器は前記レーザーセンサモジュールに対する前記粒子の第1の速度成分に関する少なくとも1つの第1のパラメータを決定するように構成され、
前記第1の速度成分は前記流体の流れの速度を表し、
前記第1のパラメータは前記第1の自己混合干渉信号に基づき決定され、
前記評価器は所定時間内に決定された前記第1の自己混合干渉信号に基づいて粒子密度を決定するように構成され、
前記評価器は前記第1のパラメータにより前記粒子密度を補正するように構成される、
レーザーセンサモジュール。 - 前記レーザーセンサモジュールは、異なる検出ボリュームの前記第1の自己混合干渉信号を供給するように構成され、
前記評価器は、異なる検出ボリュームで反射された反射された第1のレーザー光により生成された前記第1の自己混合干渉信号に基づき前記第1のパラメータを決定するように構成される、
請求項1に記載のレーザーセンサモジュール。 - 前記レーザーセンサモジュールは光学マニピュレータを有し、
前記光学マニピュレータは、異なる検出ボリュームの前記第1の自己混合干渉信号を供給するように構成される、
請求項1に記載のレーザーセンサモジュール。 - 前記光学マニピュレータは前記第1のレーザー光をリダイレクトする第1の可動ミラーを有し、
前記評価器は、前記第1の可動ミラーの運動の異なる段階において受光される前記第1の自己混合干渉信号に基づいて、前記第1のパラメータを決定するように構成される、
請求項3に記載のレーザーセンサモジュール。 - 前記第1の可動ミラーは回転軸のまわりで動くように構成され、
前記評価器は、前記第1の可動ミラーの少なくとも2つの異なる位相角において受光される前記第1の自己混合干渉信号に基づいて、前記第1のパラメータを決定するように構成される、
請求項4に記載のレーザーセンサモジュール。 - 前記第1の可動ミラーは前記回転軸のまわりに所定振動数で振動するように構成される、
請求項5に記載のレーザーセンサモジュール。 - 前記評価器は、前記第1の可動ミラーの少なくとも3つの異なる位相角において前記第1のパラメータを決定するように構成される、
請求項6に記載のレーザーセンサモジュール。 - 前記評価器は、前記第1の可動ミラーの前記少なくとも3つの異なる位相角において決定される前記第1のパラメータに基づいて、前記レーザーセンサモジュールに関する前記粒子の第1の速度成分と第2の速度成分とを決定するように構成される、
請求項7に記載のレーザーセンサモジュール。 - 前記レーザーセンサモジュールは少なくとも第2のレーザーを有し、
前記第2のレーザーは、前記第1のレーザー光が放射される第1の放射方向と異なる第2の放射方向に第2のレーザー光を放射するように構成され、
第2の検出器は前記第2のレーザーの第2のレーザーキャビティにおける光波の第2の自己混合干渉信号を決定するように構成され、
前記第2の自己混合干渉信号は前記第2のレーザーキャビティに再入する第2の反射レーザー光により生じ、前記第2の反射レーザー光は前記第2のレーザー光の少なくとも一部を受光する粒子により反射され、
前記評価器は前記レーザーセンサモジュールに対する前記粒子の第2の速度成分に関する少なくとも1つの第2のパラメータを決定するように構成され、
前記第2のパラメータは前記第2の自己混合干渉信号に基づき決定され、
前記評価器は前記第1のパラメータと前記第2のパラメータにより前記粒子密度を補正するように構成される、レーザーセンサモジュール。
請求項1乃至8いずれか一項に記載のレーザーセンサモジュール。 - 前記評価器は、前記第1のパラメータと前記第2のパラメータとに基づき前記レーザーセンサモジュールに対する前記粒子の前記第1の速度成分と第2の速度成分とを決定するように構成される、
請求項9に記載のレーザーセンサモジュール。 - 前記レーザーセンサモジュールは、検出された粒子密度に基づいて空気のクオリティを決定するように構成される、
請求項1乃至10いずれか一項に記載のレーザーセンサモジュール。 - 検出される粒子密度はPM2.5値により特徴付けられる、
請求項11に記載のレーザーセンサモジュール。 - 請求項1乃至12いずれか一項に記載の少なくとも1つのレーザーセンサモジュールを有する、
モバイル通信デバイス。 - 流体における粒子密度検出の方法であって、
第1のレーザーにより第1のレーザー光を放射することと、
前記第1のレーザーの第1のレーザーキャビティにおいて第1の反射レーザー光を受光することとであって、前記第1の反射レーザー光は前記第1のレーザー光の少なくとも一部を受光する前記流体中の粒子により反射されることと、
前記第1のレーザーの第1のレーザーキャビティにおける光波の第1の自己混合干渉信号を決定することであって、前記第1の自己混合干渉信号は、前記第1のレーザーキャビティに再入する前記第1の反射レーザー光により生じることと、
前記第1の自己混合干渉信号に基づいて、レーザーセンサモジュールに対する前記粒子の第1の速度成分に関する少なくとも1つの第1のパラメータを決定することであって、前記第1の速度成分は前記流体の流れの速度を表すことと、
所定時間内に決定された前記第1の自己混合干渉信号に基づいて粒子密度を決定することと、
前記第1のパラメータにより前記粒子密度を補正することとを含む、
方法。 - 請求項1乃至12いずれか一項に記載のレーザーセンサモジュールに含まれる少なくとも1つの処理デバイスに、または請求項1乃至12いずれか一項に記載のレーザーセンサモジュールを含むデバイスの少なくとも1つの処理デバイスに、請求項14に記載の方法の各ステップを実行させる、
コンピュータプログラム。
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