JP7507384B2 - Aerosol measuring device and aerosol measuring method - Google Patents
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Description
本開示は、エアロゾル計測装置及びエアロゾル計測方法に関する。 The present disclosure relates to an aerosol measurement device and an aerosol measurement method.
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、大気中に出射され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。 Conventionally, a technique for measuring atmospheric aerosols using LIDAR (Light Detection and Ranging) is known. LIDAR is a technique for observing aerosols suspended in the air, such as yellow sand, pollen, dust, or minute water droplets, by measuring and analyzing the scattered light of pulsed light emitted into the atmosphere.
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。 Scattered light typically includes Mie scattered light and Rayleigh scattered light. Mie scattered light is scattered light generated by Mie scattering, a scattering phenomenon caused by fine particles with a particle size equal to or greater than the wavelength of the emitted light. Mie scattered light is, for example, scattered light from aerosols, which are the object to be measured. Rayleigh scattering is a scattering phenomenon caused by fine particles and atmospheric molecules that are smaller than the wavelength of the emitted light. Mie scattered light can be obtained by excluding Rayleigh scattered light from the scattered light.
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、出射され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。For example,
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。このため、光路差を可変にする構造を必要とし、装置が大型化し、測定方法が複雑化するという問題がある。 However, in the above conventional technology, when the peak wavelength of the laser light changes due to a temperature change or the like, it is necessary to tune the optical path difference by sweeping it by one wavelength of the laser light. This requires a structure that makes the optical path difference variable, which leads to problems such as an increase in the size of the device and a complicated measurement method.
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小型のエアロゾル計測装置、及び、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方法を提供する。Therefore, the present disclosure provides a small aerosol measuring device that can easily measure aerosols, and an aerosol measuring method that can easily measure aerosols.
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、第１面および第２面を有し、前記光源から出射された第１の光、および前記エアロゾルで散乱された第２の光が通過するエタロンと、を備える。前記第１の光は、前記第１面に対して斜めの第１方向に沿って前記第１面に入射する。An aerosol measuring device according to one aspect of the present disclosure is an aerosol measuring device for measuring aerosols contained in the atmosphere, comprising a light source and an etalon having a first surface and a second surface, through which a first light emitted from the light source and a second light scattered by the aerosol pass. The first light is incident on the first surface along a first direction oblique to the first surface.
また、本開示の一態様に係るエアロゾル計測方法は、光源から出射され、エタロンを通過した第１の光を、大気中に含まれるエアロゾルに照射することと、前記エアロゾルで散乱された第２の光を、前記エタロンに入射させることと、を含む。前記第１の光は、前記エタロンの表面に対して斜めの方向に沿って前記エタロンに入射する。An aerosol measurement method according to an aspect of the present disclosure includes irradiating an aerosol contained in the atmosphere with a first light emitted from a light source and passing through an etalon, and allowing a second light scattered by the aerosol to be incident on the etalon. The first light is incident on the etalon along a direction oblique to a surface of the etalon.
また、本開示の一態様は、上記エアロゾル計測方法をコンピュータに実行させるための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。In addition, one aspect of the present disclosure can be realized as a program for causing a computer to execute the above-mentioned aerosol measurement method. Alternatively, it can be realized as a computer-readable non-transitory recording medium storing the program.
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小型のエアロゾル計測装置などを提供することができる。 The present disclosure makes it possible to provide a small aerosol measuring device that can easily measure aerosols.
（本開示の概要）
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、第１面および第２面を有し、前記光源から出射された第１の光、および前記エアロゾルで散乱された第２の光が通過するエタロンと、を備える。前記第１の光は、前記第１面に対して斜めの第１方向に沿って前記第１面に入射する。
(Summary of the Disclosure)
An aerosol measuring device according to one aspect of the present disclosure is an aerosol measuring device for measuring aerosols contained in the atmosphere, comprising: a light source; and an etalon having a first surface and a second surface, through which a first light emitted from the light source and a second light scattered by the aerosol pass. The first light is incident on the first surface along a first direction oblique to the first surface.
これにより、光学素子であるエタロンの入射面に対して光を斜めに入射させることで、光源が発する出射光に起因する迷光が散乱光に影響を及ぼすのを抑制することができる。例えば、迷光が散乱光と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。 This makes it possible to prevent stray light caused by the light emitted by the light source from affecting the scattered light by making the light incident on the entrance surface of the etalon, which is an optical element, at an angle. For example, it is possible to prevent stray light from interfering with the scattered light. This makes it possible to improve the accuracy of aerosol measurement.
また、光路長を可変にする構成を必要としないので、エアロゾル計測装置の大型化を抑制することができる。また、エタロンによってレイリー散乱光を除去することができるので、複雑な信号処理を必要とせず、エアロゾルを簡単に計測することができる。このように、本態様によれば、エアロゾルを簡単かつ精度良く計測することができる小型のエアロゾル計測装置を実現することができる。 In addition, since there is no need for a configuration that allows the optical path length to be varied, the size of the aerosol measuring device can be suppressed. Furthermore, since the etalon can remove Rayleigh scattered light, complex signal processing is not required and aerosols can be measured easily. Thus, according to this embodiment, a small aerosol measuring device that can measure aerosols simply and accurately can be realized.
また、エタロンを光学素子として用いているので、エアロゾル計測装置の大型化を抑制することができる。例えば、エタロンなどの光学素子は、熱の影響を受けて膨張した場合に光学特性も変化する。本態様によれば、光学素子の光学特性が変化したとしても、第１の光と散乱光とが同じ単一の光学素子を通過するので、光学素子の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。 In addition, since an etalon is used as the optical element, it is possible to prevent the aerosol measuring device from becoming larger. For example, the optical characteristics of an optical element such as an etalon also change when it expands due to the influence of heat. According to this aspect, even if the optical characteristics of the optical element change, the first light and the scattered light pass through the same single optical element, so that the influence of the change in the characteristics of the optical element can be sufficiently suppressed. Therefore, the measurement accuracy of the aerosol can be improved.
また、例えば、前記エタロンに入射した前記第１の光は、前記エタロンの前記第２面から出射され、前記第２の光は、前記第２面から前記エタロンに入射してもよい。Also, for example, the first light incident on the etalon may be emitted from the second surface of the etalon, and the second light may be incident on the etalon from the second surface.
これにより、エアロゾル計測装置内で光の経路を曲げる回数を少なくすることができる。このため、ミラーなどの構成部品の個数及び配置スペースを削減することができ、軽量で小型のエアロゾル計測装置を実現することができる。This reduces the number of times the light path needs to be bent within the aerosol measurement device, which in turn reduces the number of components such as mirrors and the space required for their placement, resulting in a lightweight, compact aerosol measurement device.
また、例えば、前記第２の光は、前記第２面に対して斜めの第２方向に沿って前記第２面に入射してもよい。Also, for example, the second light may be incident on the second surface along a second direction oblique to the second surface.
これにより、散乱光の入射角を調整することにより、光路長を変化させることができる。 This allows the optical path length to be changed by adjusting the angle of incidence of the scattered light.
また、例えば、前記第２の光は、前記第１面から前記エタロンに入射してもよい。Also, for example, the second light may be incident on the etalon from the first surface.
これにより、出射光と散乱光とを同じ面から光学素子であるエタロンに入射させることができるので、光源から出射された出射光のうち、光学素子で反射された光が受光器に入射されにくくすることができる。したがって、反射光によるエアロゾルの誤検知及び受光器の故障などを抑制することができる。This allows the emitted light and scattered light to be incident on the etalon, an optical element, from the same surface, making it difficult for light emitted from the light source that is reflected by the optical element to be incident on the receiver. This makes it possible to suppress erroneous detection of aerosols and malfunction of the receiver due to reflected light.
また、例えば、前記第２の光は、前記第１面に対して斜めの第３方向に沿って前記第１面に入射してもよい。Also, for example, the second light may be incident on the first surface along a third direction oblique to the first surface.
これにより、散乱光の入射角を調整することにより、光路長を変化させることができる。 This allows the optical path length to be changed by adjusting the angle of incidence of the scattered light.
また、例えば、前記エタロンは、前記第１の光が通過する経路を含む第１部分と、前記第２の光が通過する経路を含み、前記第１部分とは異なる第２部分と、を有してもよい。Also, for example, the etalon may have a first portion including a path through which the first light passes, and a second portion including a path through which the second light passes and different from the first portion.
これにより、出射光の経路と散乱光の経路とを容易に分離させることができるので、出射光に起因する迷光が散乱光の経路に入るのを抑制することができる。このため、迷光が散乱光と干渉するのを抑制することができる。This makes it easy to separate the path of the emitted light from the path of the scattered light, preventing stray light caused by the emitted light from entering the path of the scattered light. This prevents the stray light from interfering with the scattered light.
また、出射光の経路と散乱光の経路とを容易に分離させることができるので、例えば、受光器と光源とを離して配置することができる。受光器と光源とを離して配置することによって、光源から出射された出射光の光学素子による反射光などが受光器に受光されるのを抑制することができる。反射光は、エアロゾルの誤検知の要因になる。また、反射光は、散乱光に比べて強度が強いので、受光器が検出できる限界強度を超えて受光器の故障の要因にもなりうる。本態様によれば、反射光が受光器に受光されるのを抑制することができるので、エアロゾルの誤検知及び受光器の故障などを抑制することができる。 In addition, since the path of the emitted light and the path of the scattered light can be easily separated, for example, the receiver and the light source can be placed apart. By placing the receiver and the light source apart, it is possible to prevent the receiver from receiving light such as reflected light by the optical element of the emitted light emitted from the light source. Reflected light can cause erroneous detection of aerosols. Furthermore, since the reflected light is stronger than the scattered light, it can exceed the limit intensity that the receiver can detect and cause the receiver to malfunction. According to this aspect, it is possible to prevent the reflected light from being received by the receiver, thereby preventing erroneous detection of aerosols and malfunction of the receiver.
また、例えば、前記第１方向は、前記第２部分から離れる方向であってもよい。 Also, for example, the first direction may be a direction away from the second portion.
また、例えば、前記第１部分内での前記第１の光の前記経路は、前記第１面に直交する方向に対して前記第２部分から離れる方向に傾いており、前記第１の光は、前記エタロン内で複数回反射してもよい。 Also, for example, the path of the first light within the first portion may be inclined in a direction away from the second portion with respect to a direction perpendicular to the first surface, and the first light may be reflected multiple times within the etalon.
これにより、エタロン内の第１の光の経路が散乱光から離れるので、第１の光に起因する迷光が散乱光に影響を及ぼすのを更に抑制することができる。したがって、エアロゾルの計測精度を更に高めることができる。 This moves the path of the first light in the etalon away from the scattered light, further reducing the influence of stray light caused by the first light on the scattered light. This further improves the aerosol measurement accuracy.
また、例えば、前記第２部分内での前記第２の光の前記経路は、前記第１面または前記第２面に直交する方向に対して前記第１部分から離れる方向に傾いており、前記第２の光は、前記エタロン内で複数回反射してもよい。 Furthermore, for example, the path of the second light within the second portion may be inclined in a direction away from the first portion with respect to a direction perpendicular to the first surface or the second surface, and the second light may be reflected multiple times within the etalon.
これにより、エタロン内の散乱光の経路が第１の光から離れるので、第１の光に起因する迷光が散乱光に影響を及ぼすのを更に抑制することができる。したがって、エアロゾルの計測精度を更に高めることができる。This causes the path of the scattered light in the etalon to move away from the first light, further reducing the influence of stray light caused by the first light on the scattered light. This further improves the measurement accuracy of the aerosol.
また、例えば、前記第１の光において、前記第１の光の強度が最大強度の１０－３倍になる方向が、前記第１面に直交する方向に一致している、又は、前記第１面に直交する方向から前記第２部分から離れる方向に傾いていてもよい。 Furthermore, for example, a direction in which the intensity of the first light is 10 −3 times the maximum intensity may coincide with a direction perpendicular to the first surface, or may be inclined from the direction perpendicular to the first surface in a direction away from the second portion.
これにより、第１の光に起因する迷光が散乱光に影響を及ぼすのを抑制す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。This prevents stray light caused by the first light from affecting the scattered light, thereby improving the accuracy of aerosol measurement.
また、例えば、前記エタロンは、前記第１の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ピークを有する干渉光として出射してもよい。 For example, the etalon may cause the first light to interfere internally and emit interference light having multiple peaks spaced at equal frequency intervals.
また、例えば、前記周波数間隔は、３．９ＧＨｚ以下であってもよい。 For example, the frequency interval may be 3.9 GHz or less.
これにより、レイリー散乱光の透過を光学素子であるエタロンが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、受光器による受光強度に基づいてエアロゾルの有無及び濃度を容易に計測することができる。 This allows the etalon, an optical element, to suppress the transmission of Rayleigh scattered light, allowing the receiver to receive Mie scattered light caused by aerosols. Therefore, the presence and concentration of aerosols can be easily measured based on the intensity of light received by the receiver.
また、例えば、前記第１の光及び前記第２の光の各々は、互いに等しい周波数間隔で離れた複数のピークを有し、前記複数のピークの各々の周波数と、前記複数のピークの周波数の平均である中心周波数と、の差を周波数差と定義すると、前記第１の光及び前記第２の光の各々は、前記エタロンに対する前記第１の光の透過率と、前記エタロンに対する前記第２の光の透過率との積が０.３以上になる周波数差を有していてもよい。Furthermore, for example, each of the first light and the second light may have multiple peaks spaced apart at equal frequency intervals, and if the difference between the frequency of each of the multiple peaks and a center frequency which is the average of the frequencies of the multiple peaks is defined as a frequency difference, each of the first light and the second light may have a frequency difference such that the product of the transmittance of the first light through the etalon and the transmittance of the second light through the etalon is 0.3 or greater.
これにより、第１の光の透過率と散乱光の透過率との積が高い程、受光器に入射するミー散乱光の受光量を増やすことができる。As a result, the higher the product of the transmittance of the first light and the transmittance of the scattered light, the greater the amount of Mie scattered light received by the receiver.
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、前記エタロンを通過した前記第２の光を受光する受光器を備えてもよい。 Also, for example, an aerosol measuring device according to one embodiment of the present disclosure may further include a photoreceiver that receives the second light that has passed through the etalon.
また、例えば、前記受光器は、前記第２の光のうち、ミー散乱光の強度に応じた信号を出力してもよい。 For example, the optical receiver may output a signal corresponding to the intensity of the Mie scattered light among the second light.
また、例えば、前記第１の光はパルス光であり、前記受光器は、前記パルス光が前記光源から出射されてから、前記パルス光の時間幅より長い所定期間が終了するまで、前記エタロンを通過した前記第２の光の受光を停止し、前記所定期間が終了した後に、前記エタロンを通過した前記第２の光を受光してもよい。Also, for example, the first light may be pulsed light, and the optical receiver may stop receiving the second light that has passed through the etalon until a predetermined period longer than the time width of the pulsed light has ended since the pulsed light was emitted from the light source, and may receive the second light that has passed through the etalon after the predetermined period has ended.
これにより、反射光によるエアロゾルの誤検知及び受光器の飽和による故障などを抑制することができる。This helps to prevent false detection of aerosols due to reflected light and malfunctions due to saturation of the receiver.
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、前記受光器から出力された信号に基づいて前記エアロゾルを分析する分析部を備えてもよい。 Also, for example, an aerosol measuring device according to one embodiment of the present disclosure may further include an analysis unit that analyzes the aerosol based on the signal output from the optical receiver.
また、例えば、前記光源は、レーザ素子又は発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）素子であってもよい。 For example, the light source may be a laser element or a light emitting diode (LED) element.
これにより、光学素子によって強度が減衰したとしても、十分な強度の出射光をエアロゾルに向けて出射させることができる。This allows light of sufficient intensity to be emitted toward the aerosol, even if the intensity is attenuated by the optical element.
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、前記第２の光を集光して、前記エタロンに入射させる集光部を備えてもよい。 Also, for example, an aerosol measuring device according to one embodiment of the present disclosure may further include a focusing section that focuses the second light and causes it to be incident on the etalon.
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、エアロゾル粒子の計測精度を高めることができる。This increases the interference efficiency within the etalon. It also increases the light receiving sensitivity, which improves the measurement accuracy of aerosol particles.
また、本開示の一態様に係るエアロゾル計測方法は、光源から出射され、エタロンを通過した第１の光を、大気中に含まれるエアロゾルに照射することと、前記エアロゾルで散乱された第２の光を、前記エタロンに入射させることと、を含む。前記第１の光は、前記エタロンの表面に対して斜めの方向に沿って前記エタロンに入射する。An aerosol measurement method according to an aspect of the present disclosure includes irradiating an aerosol contained in the atmosphere with a first light emitted from a light source and passing through an etalon, and allowing a second light scattered by the aerosol to be incident on the etalon. The first light is incident on the etalon along a direction oblique to a surface of the etalon.
これにより、光学素子であるエタロンによってレイリー散乱光を除去することができるので、複雑な信号処理を必要とせず、受光器による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。 This allows Rayleigh scattered light to be removed by the etalon optical element, making it possible to easily measure aerosols based on the intensity of light received by the receiver without the need for complex signal processing.
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。In the present disclosure, all or part of a circuit, unit, device, member or part, or all or part of a functional block in a block diagram may be implemented by one or more electronic circuits including a semiconductor device, a semiconductor integrated circuit (IC), or an LSI (Large Scale Integration). The LSI or IC may be integrated into one chip, or may be configured by combining multiple chips. For example, functional blocks other than memory elements may be integrated into one chip. Here, LSI or IC are referred to as such, but the name may change depending on the degree of integration, and may be referred to as a system LSI, VLSI (Very Large Scale Integration), or ULSI (Ultra Large Scale Integration). A Field Programmable Gate Array (FPGA), which is programmed after the manufacture of an LSI, or a reconfigurable logic device, which can reconfigure the connection relationship within an LSI or set up a circuit section within an LSI, can also be used for the same purpose.
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。 Furthermore, all or part of the functions or operations of a circuit, unit, device, member, or part can be executed by software processing. In this case, the software is recorded on one or more non-transitory recording media such as ROMs, optical disks, hard disk drives, etc., and when the software is executed by a processor, the functions specified in the software are executed by the processor and peripheral devices. A system or device may include one or more non-transitory recording media on which the software is recorded, a processor, and necessary hardware devices, such as interfaces.
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。 Below, the implementation form is explained in detail with reference to the drawings.
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。 Note that the embodiments described below are all comprehensive or specific examples. The numerical values, shapes, materials, components, component placement and connection forms, steps, and order of steps shown in the following embodiments are merely examples and are not intended to limit the present disclosure. Furthermore, among the components in the following embodiments, components that are not described in an independent claim are described as optional components.
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。In addition, each figure is a schematic diagram and is not necessarily a precise illustration. Therefore, for example, the scales in each figure do not necessarily match. In addition, in each figure, substantially the same configurations are given the same reference numerals, and duplicate explanations are omitted or simplified.
また、本明細書において、平行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。Furthermore, in this specification, terms indicating the relationship between elements, such as parallelism, terms indicating the shape of elements, such as cylinder or prism, and numerical ranges are not expressions that only express a strict meaning, but are expressions that include a substantially equivalent range, for example a difference of about a few percent.
（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概要について、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。
(Embodiment 1)
[1. Configuration]
First, an overview of an aerosol measuring device according to a first embodiment will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a diagram showing the configuration of an
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、大気中に照射光Ｌ２を出射し、大気中に存在する散乱体９０が出射光Ｌ２を散乱させることで発生する散乱光Ｌ３を取得し、取得した散乱光Ｌ３を処理することで、散乱体９０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９０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。散乱光Ｌ３は第２の光に相当する。
As shown in Figure 1, the
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。 The target space is, for example, a room in a building such as a residence, an office, a nursing home, or a hospital. The target space is, for example, a space partitioned by walls, windows, doors, floors, and ceilings, and is a closed space, but is not limited to this. The target space may be an open outdoor space. The target space may also be the interior space of a moving body such as a bus or an airplane.
散乱体９０は、計測対象物であるエアロゾル、機械加工による粉塵、粗大粒子、及び、空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。
The
計測対象物であるエアロゾルは、空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。空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。
The aerosol, which is the object to be measured, is sufficiently larger than the molecules that make up the air. In this embodiment, since the particle size of the aerosol is equal to or larger than the wavelength of the irradiated light L2, the aerosol scatters the irradiated light L2 to generate Mie scattered light. Since the molecules that make up the air are sufficiently smaller than the wavelength of the irradiated light L2, they scatter the irradiated light L2 to generate Rayleigh scattered light. Therefore, the scattered light L3 acquired by the
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、散乱体９０に照射するための照射光Ｌ２を出射する。照射光Ｌ２の出射方向は、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の出射方向が変更されてもよい。エアロゾル計測装置１は、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。The
図１に示されるように、エアロゾル計測装置１は、光学素子１０と、光源２０と、ミラー２２と、集光部３０と、集光レンズ４０と、受光器５０と、分析部６０とを備える。なお、集光部３０の一例が集光レンズ３０ａ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。1, the
光学素子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本のピークを有する光として出射する。複数本のピークを有する光は、マルチ光とも呼称される。本実施の形態では、光学素子１０は、単一の光学素子である。つまり、光学素子１０は、一体的に構成された１つの部材である。光学素子１０の形状は、例えば、円柱体又は角柱体などである。光学素子１０は、具体的にはエタロンである。The
図１に示されるように、光学素子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され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。As shown in FIG. 1, the
光学素子１０は、光源２０から発せられた出射光Ｌ１が入射されて、出射光Ｌ１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本のピークを有する光である照射光Ｌ２として出射する。照射光Ｌ２は、マルチレーザ光である。出射光Ｌ１は、第１の光に相当する。The
なお、照射光Ｌ２を、互いに等しい周波数間隔で離れた複数本のピークを有する光としたが、照射光Ｌ２は、１つのピークを有する光でもよい。 Note that although the irradiated light L2 is described as light having multiple peaks spaced at equal frequency intervals, the irradiated light L2 may also be light having one peak.
本実施の形態では、出射光Ｌ１は、光学素子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Ｌ１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、光学素子１０の中心軸に平行である。In this embodiment, the emitted light L1 enters through the
また、光学素子１０には、集光レンズ３０ａによって集光された散乱光Ｌ３が入射する。本実施の形態では、散乱光Ｌ３は、光学素子１０の多層膜１３から入射し、散乱光Ｌ３の一部であるミー散乱光Ｌ４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Ｌ３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Ｌ４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Ｌ３の入射面とは異なっている。
Scattered light L3 collected by the collecting lens 30a is incident on the
また、図１に示されるように、光学素子１０は、出射光Ｌ１が通過する経路を含む第１部分１０ａと、散乱光Ｌ３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、光学素子１０が円柱状のエタロンである場合、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。
Also, as shown in FIG. 1, the
散乱光Ｌ３には、互いに等しい周波数間隔で離れた複数本のピークを有する光が含まれるので、光学素子１０を通過する際に、それぞれの光が干渉を起こす。本実施の形態では、光学素子１０の厚みが調整されており、散乱光Ｌ３に含まれるミー散乱光Ｌ４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Ｌ３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Ｌ４を受光器５０に受光させることができる。
The scattered light L3 contains light with multiple peaks spaced apart at equal frequency intervals, and so the individual lights interfere with each other when passing through the
本実施の形態では、光学素子１０は、光源２０から出射された出射光Ｌ１の光路上に位置している。具体的には、光学素子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、光学素子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、光学素子１０は、散乱体９０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、光学素子１０は、集光レンズ３０ａと集光レンズ４０との間に位置している。In this embodiment, the
光源２０は、光学素子１０を介して、照射光Ｌ２を大気中に出射する。具体的には、光源２０は、出射光Ｌ１を発する。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。出射光Ｌ１は、例えば、ピークの波長よりも１０ｐｍから１０ｎｍ短い波長から、ピークの波長よりも１０ｐｍから１０ｎｍ長い波長までの範囲の波長成分を含んでいる。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短い波長からは、ミラー２２で反射された後、光学素子１０の内部での干渉により、互いに等しい周波数間隔で離れた複数のピークを有する光である照射光Ｌ２として大気中に出射される。The
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、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）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。The
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を反射して光学素子１０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。The
本実施の形態では、光源２０から発せられる出射光Ｌ１は、光学素子１０の第１面１２ａに対して斜めの方向に沿って、光学素子１０に入射する。また、出射光Ｌ１は、拡がり角αで拡がる光である。出射光Ｌ１及びその入射角θの具体例については、後で説明する。In this embodiment, the output light L1 emitted from the
集光部３０は、大気中に含まれる散乱体９０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３０の一例として、例えば、凸状の集光レンズ３０ａ、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３０ａ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、平行光に変換して出射される。よって、集光レンズ３０ａによって集光された散乱光Ｌ３は、光学素子１０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３０が配置されていなくてもよい。The focusing unit 30 focuses the scattered light L3 generated by scattering the irradiated light L2 by a
集光レンズ３０ａによって集光された散乱光Ｌ３は、光学素子１０に入射する。本実施の形態では、散乱光Ｌ３は、光学素子１０の第２面１３ａに対して正面から、すなわち、入射角が０°で光学素子１０に入射する。The scattered light L3 collected by the collecting lens 30a is incident on the
集光レンズ４０は、集光レンズ３０ａによって集光された散乱光Ｌ３のうち、光学素子１０を通過したミー散乱光Ｌ４を集光する。集光レンズ４０は、例えば凸レンズである。集光レンズ４０は、受光器５０の受光面にミー散乱光Ｌ４を集光する。The focusing
受光器５０は、集光レンズ３０ａによって集光された散乱光Ｌ３のうち、光学素子１０を通過したミー散乱光Ｌ４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Ｌ４の強度であり、例えば、受光器５０が出力する信号の信号レベルで表される。The
受光器５０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５０は、ＰＭＴとフォトンカウンタとを有してもよい。また、受光器５０は、アバランシェフォトダイオードであってもよい。The
分析部６０は、受光器５０から出力された信号を分析することで、散乱体９０に含まれるエアロゾルを分析する。例えば、分析部６０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６０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６０が備えるメモリ（図示せず）に予め記憶されている。The
また、分析部６０は、照射光Ｌ２が出射されてからミー散乱光Ｌ４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６０は、算出した距離と照射光Ｌ２を出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の出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６０は、対象空間内でのエアロゾルの分布を作成する。The
分析部６０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６０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６０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６０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。The
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３０ａは、当該開口に設けられていてもよい。Each of the components of the
［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。
2. Operation
Next, the operation of the
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、光学素子１０の第１面１２ａに対して斜めの方向に沿って光学素子１０に入射する。出射光Ｌ１は、光学素子１０を斜めに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本のピークを有する光であるマルチ光に変換される。つまり、光学素子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本のピークを有する光として出射する（Ｓ１２）。マルチ光である照射光Ｌ２は、大気中に出射されて散乱体９０によって散乱される。As shown in FIG. 2, first, the
次に、集光レンズ３０ａは、散乱体９０から発生する散乱光Ｌ３を集光する（Ｓ１４）。集光レンズ３０ａによって集光された散乱光Ｌ３は、光学素子１０の第２面１３ａに対して正面から入射する。光学素子１０を通過することによって、ミー散乱光Ｌ４が抽出される。つまり、集光部３０によって集光された散乱光Ｌ３を光学素子１０の内部で干渉させて、ミー散乱光Ｌ４を通過させる（Ｓ１６）。言い換えると、光学素子１０は、散乱光Ｌ３のうち、レイリー散乱光を実質的に除去し、ミー散乱光Ｌ４のみを通過させる。Next, the focusing lens 30a focuses the scattered light L3 generated from the scatterer 90 (S14). The scattered light L3 focused by the focusing lens 30a is incident on the
次に、受光器５０は、ミー散乱光Ｌ４を受光し、受光強度に応じた信号を出力する（Ｓ１８）。Next, the
分析部６０は、受光器５０から出力された信号を処理することで、散乱体９０に含まれるエアロゾルを分析する（Ｓ２０）。The
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Ｓ２０までの処理を、照射光Ｌ２の出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９０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。The
［３．光学素子の機能］
続いて、光学素子１０の具体的な機能について説明する。
[3. Functions of Optical Elements]
Next, specific functions of the
上述したように、光学素子１０は、光源２０から発せられたレーザ光である出射光Ｌ１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本のピーク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。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。As described above, the
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。
Figure 3 is a diagram showing an example of the spectrum of the multi-laser light emitted by the
図３の部分（ａ）は、光学素子１０を通過した後のマルチレーザ光である照射光Ｌ２のスペクトルを示している。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。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。Part (a) of Figure 3 shows the spectrum of the irradiation light L2, which is a multi-laser light after passing through the
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つの光のみを拡大して示している。１つの光の半値全幅ＬＷ１は、例えば３６０ＭＨｚである。ＬＷ１は、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。Part (b) of Figure 3 is an enlarged view of part (a) of Figure 3, showing only one peak of the spectrum, i.e., one light contained in the irradiation light L2, in an enlarged view. The full width at half maximum LW1 of one light is, for example, 360 MHz. LW1 is 1/20 to 1/5 of LW2, but may be 1/10 to 1/8.
本実施の形態では、出射光Ｌ１が光学素子１０を通過することで、光学素子１０内で干渉されて、照射光Ｌ２として出射される。光学素子１０であるエタロンは、入射する光と、エタロン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、エタロン内で光が増強されて透過する。エタロンの多層膜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。In this embodiment, the emitted light L1 passes through the
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の光学素子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。
Here, Figures 4 and 5 are diagrams for explaining the light passing through the
光学素子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、光学素子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。The
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。
As shown in Figure 4, the first transmitted light is the incident light that is reflected once by the
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。
As shown in Figure 5, the second transmitted light is the incident light that is reflected twice by
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、光が入射した面に向けて反射され、エタロンを通過する光の強度が弱くなる。この結果、透過光は、周期的なスペクトルを有する。つまり、光学素子１０は、出射光Ｌ１が入射された場合に、等しい周波数間隔ＬＷ２で離れた複数のピークを有する照射光Ｌ２を出射することができる。If the phase of the incident light does not match the phase of the light that is repeatedly reflected, the light is reflected toward the incident surface, and the intensity of the light passing through the etalon is weakened. As a result, the transmitted light has a periodic spectrum. In other words, when the output light L1 is incident on the
周波数間隔ＬＷ２を実現するためのエタロンの長さ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。The etalon length Δx for achieving the frequency interval LW2 is determined based on the following formula (1). Note that the etalon length Δx is the distance between the
式（１）において、ｎ０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、３×１０８ｍ／ｓである。ＬＷ２＝３ＧＨｚである場合、上記式（１）より、エタロンの長さΔｘが３４ｍｍになる。また、エタロンの長さ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。
In formula (1), n 0 is the refractive index in a vacuum, for example 1.0. n is the refractive index of the light-transmitting
エタロンによって、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。 The optical path difference dx when an etalon causes Fabry-Perot interference is expressed by the following equation (2).
例えば、Δｘ＝３４ｍｍの場合、光路差ｄｘは１００ｍｍになる。 For example, when Δx = 34 mm, the optical path difference dx is 100 mm.
次に、図３に示される照射光Ｌ２を散乱体９０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。Next, the scattered light L3 generated when the
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。
Figure 6 is a diagram showing an example of the spectrum of scattered light L3 generated by scattering the multi-laser light emitted by the
図６の部分（ａ）は、散乱光Ｌ３のスペクトルを示している。散乱光Ｌ３は、照射光Ｌ２と同様に、互いに等しい周波数間隔ＭＷ２で離れた複数本のピークを有する光からなる。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。 Part (a) of Figure 6 shows the spectrum of scattered light L3. Like the irradiated light L2, the scattered light L3 consists of light having multiple peaks spaced apart by an equal frequency interval MW2. The multiple peaks contained in the spectrum correspond to the multiple peaks contained in the irradiated light L2. The frequency interval MW2 of the scattered light L3 is equal to the frequency interval LW2 of the irradiated light L2. Here, an example is shown in which the signal intensities of the multiple peaks are equal to each other, but they may be different from each other.
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。Part (b) of Figure 6 is an enlarged view of part (a) of Figure 6, showing an enlarged view of only one peak of the spectrum, i.e., one light contained in the scattered light L3.
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。As described above, the scattered light L3 contains Mie scattered light and Rayleigh scattered light. The spectrum of the Mie scattered light is substantially the same as the spectrum of the irradiated light L2 before scattering. On the other hand, the frequency range of the Rayleigh scattered light is broadened by the thermal motion of the molecules that make up the atmosphere. Also, the intensity of the Rayleigh scattered light is usually lower than the intensity of the Mie scattered light.
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。For this reason, as shown in part (b) of Figure 6, the spectrum of scattered light L3 has a shape with a broader base than the spectrum of irradiated light L2 shown in Figure 3. The high peak in the center corresponds to Mie scattered light, and the base corresponds to Rayleigh scattered light. In part (b) of Figure 6, the signal intensity of Rayleigh scattered light by molecules that make up the atmosphere and the signal intensity of Mie scattered light by aerosols are set to 3:1. Note that the signal intensity here is represented by the area of the peak. Also, the full width at half maximum MW1 of the peak representing Mie scattered light is equal to the full width at half maximum LW1 of irradiated light L2.
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。 The full width at half maximum RW of the base representing Rayleigh scattered light is known to be about 3.4 GHz to 3.9 GHz according to general measurements. As an example, the full width at half maximum RW of Rayleigh scattered light can be 3.6 GHz (Δλ = 1.9 pm).
なお、Δλは、以下の式（３）に基づいて算出される。 Δλ is calculated based on the following formula (3).
式（３）において、Δｆ＝ＲＷである。ｃは、光速であり、３×１０８ｍ／ｓである。λは、中心波長であり、ここでは４０５ｎｍである。 In equation (3), Δf=RW, c is the speed of light, which is 3×10 8 m/s, and λ is the central wavelength, which is 405 nm here.
本実施の形態では、光学素子１０に散乱光Ｌ３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。In this embodiment, by passing the scattered light L3 through the
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。 Figure 7 shows the calculation results of an interferogram when scattered light, including Mie scattered light by aerosols and Rayleigh scattered light by molecules that make up the atmosphere, is made to interfere with each other using a Michelson interferometer. In Figure 7, the horizontal axis represents the optical path difference dx that causes interference, and the vertical axis represents the intensity of the interference light. Figure 8 is an enlarged view of the area VIII enclosed by the dashed line in Figure 7.
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。 As shown in Figures 7 and 8, interference fringes appear every time the optical path difference dx becomes an integer multiple of Δx. The interference fringe where dx = 0 is defined as the 0th interference fringe, and the interference fringe where dx = n x Δx is defined as the nth interference fringe. n is a natural number. Figure 8 shows the 0th interference fringe, the first interference fringe, and the second interference fringe. The first interference fringe is light generated by interference between the 0th transmitted light and the first transmitted light shown in Figure 4. The second interference fringe is light generated by interference between the 0th transmitted light and the second transmitted light shown in Figure 5.
受光器５０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Ｌ４として受光される。本実施の形態では、光学素子１０であるエタロンの長さ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。In the
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。 Figure 9 is a diagram to explain the dependence of the frequency interval of the interference fringes by a Michelson interferometer when there is no scattering by aerosols and only atmospheric scattering is considered. In parts (a) to (l) of Figure 9, the horizontal axis represents dx and the vertical axis represents signal intensity. Parts (a) to (l) of Figure 9 show the calculation results of the interferogram when the frequency interval LW2 of the irradiation light L2 is 2.4 GHz, 3.0 GHz, 3.6 GHz, 3.7 GHz, 3.8 GHz, 3.9 GHz, 4 GHz, 5 GHz, 6 GHz, 10 GHz, 15 GHz, and 30 GHz, respectively.
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。 As shown in FIG. 9, as the frequency interval LW2 increases, the number of interference fringes that appear increases, and the signal strength of the interference fringes that appear increases. For example, when the frequency interval LW2 is 2.4 GHz, substantially only the zeroth interference fringe appears, and the first or higher interference fringes do not appear. When the frequency interval LW2 is in the range of 3.0 GHz to 4 GHz, the zeroth interference fringe and the first interference fringe appear, and the second or higher interference fringes do not appear. When the frequency interval LW2 is 5 GHz, in addition to the zeroth interference fringe and the first interference fringe, the second interference fringe appears. In FIG. 9, the range in which the first or higher interference fringes appear is shown by a dashed frame.
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、光学素子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。
When only atmospheric scattering is taken into consideration, the appearance of second or higher interference fringes means that interference is occurring due to Rayleigh scattered light only. In other words, when Rayleigh scattered light is incident on the
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、第０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、レイリー散乱光が光学素子１０を透過するのを抑制することができる。That is, when the frequency interval LW2 is 3.9 GHz, the size of the first interference fringe is 50% or less of the size of the 0th interference fringe. Therefore, since the first interference fringe is small, it is possible to suppress the transmission of Rayleigh scattered light through the
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Ｌ３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以上のエタロンを光学素子１０として用いることで、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。From the above, by setting the frequency interval LW2 to 3.9 GHz or less, Rayleigh scattered light can be efficiently removed from the scattered light L3. When the frequency interval LW2 is 3.9 GHz, the length Δx of the etalon made of quartz is approximately 26 mm according to formula (1). In other words, by using an etalon with a length Δx of 26 mm or more as the
［４．出射光の特性］
図１０は、本実施の形態に係る光源２０から発せられる出射光Ｌ１の拡がり角を模式的に示す図である。図１０に示されるように、光源２０から発せられる出射光Ｌ１は、所定の拡がり角αを有する。つまり、出射光Ｌ１は、ビーム径が常に一定ではなく、光源２０から離れる程、外側に広がる光である。
4. Characteristics of Emitted Light
Fig. 10 is a diagram showing a typical spread angle of the output light L1 emitted from the
出射光Ｌ１の拡がり角αは、出射光Ｌ１の光軸方向と、出射光Ｌ１の強度が最大強度の１０－３倍になる方向とがなす角度である。なお、光軸方向は、図１０の破線で示されており、光源２０の出射面の法線方向に一致する。拡がり角αは、例えば、２°以下である。
The spread angle α of the emitted light L1 is the angle between the optical axis direction of the emitted light L1 and the direction in which the intensity of the emitted light L1 is 10 −3 times the maximum intensity. The optical axis direction is indicated by a dashed line in Fig. 10 and coincides with the normal direction of the emission surface of the
出射光Ｌ１が拡がり角αで拡がることで、光学素子１０に対して正面から入射した場合、一部の光が散乱光Ｌ３に影響を及ぼす。図１１は、出射光Ｌ１を光学素子１０に対して正面から入射させた場合の光の経路を模式的に示す図である。本実施の形態では、「正面から入射」とは、入射面である第１面１２ａに対して出射光Ｌ１の光軸方向が垂直である場合を意味する。すなわち、図１１では、出射光Ｌ１の入射角θは、０°である。なお、詳細については図１３を用いて説明するが、出射光Ｌ１の入射角θは、出射光Ｌ１の光軸方向と第１面１２ａの法線方向とがなす角度である。図１１から図１３において、光の光軸は、実線の矢印で表される。When the emitted light L1 spreads at a spread angle α and enters the
なお、図１１では、説明を簡単にするために、出射光Ｌ１が光学素子１０に入射するときの屈折の図示を省略している。また、出射光Ｌ１のうち、最大強度の１０－３倍以上の強度を有する範囲にドットの網掛けを付している。後述する図１２及び図１６についても同様である。
In order to simplify the explanation, the refraction of the emitted light L1 when it enters the
図１１に示されるように、拡がり角αで拡がる出射光Ｌ１のうち、散乱光Ｌ３の経路側に拡がった一部の光は、透光部１１と多層膜１２及び１３の各々との界面で多重反射することで、迷光Ｌ５として散乱光Ｌ３の経路上を通過しうる。このため、迷光Ｌ５と散乱光Ｌ３とが互いに干渉されるので、ミー散乱光Ｌ４には、エアロゾルに起因しないノイズ成分が含まれる。このため、エアロゾルの検出精度が低下する。11, of the emitted light L1 that spreads with a spread angle α, a portion of the light that spreads toward the path of the scattered light L3 may pass through the path of the scattered light L3 as stray light L5 by being multiple-reflected at the interfaces between the light-transmitting
これに対して、本実施の形態では、図１２に示されるように、出射光Ｌ１を、光学素子１０の第１面１２ａに対して斜めの方向に沿って光学素子１０に入射させる。図１２は、出射光Ｌ１を、」光学素子１０の第１面１２ａに対して斜めの方向に沿って光学素子１０に入射させた場合の光の経路を模式的に示す図である。In contrast, in the present embodiment, as shown in Figure 12, the emitted light L1 is incident on the
図１２に示されるように、出射光Ｌ１は、光学素子１０の第１面１２ａに対して斜めの方向に沿って光学素子１０に入射している。本実施の形態では、出射光Ｌ１は、出射光Ｌ１の強度が最大強度の１０－３倍になる方向が、第１面１２ａに直交する法線方向Ｄに一致、又は、法線方向Ｄよりも散乱光Ｌ３が通過する経路から離れる方向に傾斜している。図１２に示される例では、出射光Ｌ１の強度が最大強度の１０－３倍になる方向は、法線方向Ｄに対して角度βで散乱光Ｌ３の経路から離れる方向に傾斜している。βは０°以上である。
As shown in Fig. 12, the output light L1 is incident on the
図１２に示されるように、拡がり角αで拡がる出射光Ｌ１のうち、散乱光Ｌ３の経路側に拡がった一部の光は、透光部１１と多層膜１２及び１３の各々との界面で多重反射する。このとき、出射光Ｌ１のうち最も散乱光Ｌ３の経路に近い光Ｌ６、すなわち、出射光Ｌ１の強度が最大強度の１０－３倍になる方向に一致する光Ｌ６は、法線方向Ｄに対して散乱光Ｌ３の経路から離れる方向に傾斜している。このため、光Ｌ６は、散乱光Ｌ３の経路から離れる方向に多重反射するので、散乱光Ｌ３との干渉が充分に抑制される。迷光である光Ｌ６に起因するノイズ成分が充分に抑制されるので、エアロゾルの検出精度を高めることができる。
As shown in Fig. 12, of the emitted light L1 that spreads with a spread angle α, a portion of the light that spreads toward the path of the scattered light L3 is multiple-reflected at the interfaces between the light-transmitting
［５．角度］
続いて、出射光Ｌ１の入射角θのとりうる範囲について説明する。
[5. Angle]
Next, the possible range of the incident angle θ of the emitted light L1 will be described.
図１３は、光学素子１０に入射する出射光Ｌ１の屈折を説明するための図である。図１３に示される出射光Ｌ１は、入射角θで第１面１２ａに入射する。出射光Ｌ１は、光学素子１０に入射する際、及び、多層膜１２を通過する際に屈折され、屈折角φで透光部１１内を進行する。光学素子１０の周囲の屈折率を１とし、透光部１１の屈折率をｎとした場合、ｎｓｉｎφ＝ｓｉｎθが成立する。
Figure 13 is a diagram for explaining the refraction of output light L1 incident on the
また、出射光Ｌ１のうち、出射光Ｌ１の強度が最大強度の１０－３倍になる方向上の光Ｌ６の入射角は、拡がり角がαであるので、θ－αである。このため、ｎｓｉｎβ＝ｓｉｎ（θ－α）が成立する。 Furthermore, the angle of incidence of light L6 in the direction in which the intensity of the output light L1 is 10 −3 times the maximum intensity is θ−α because the divergence angle is α. Therefore, n sin β=sin(θ−α) holds.
本実施の形態では、βが０°以上になるように出射光Ｌ１が第１面１２ａに入射するので、出射光Ｌ１の入射角θは、α以上である。In this embodiment, the emitted light L1 is incident on the
また、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ３の各々が、互いに等しい周波数間隔で離れた複数のピークを有し、複数のピークの各々の周波数と、複数のピークの周波数の平均である中心周波数と、の差を周波数差と定義すると、出射光Ｌ１は、光学素子１０に対する出射光Ｌ１の透過率Ｔ１と、光学素子１０に対する散乱光Ｌ３の透過率Ｔ２との積（Ｔ１×Ｔ２）が、０．３以上になる周波数差を有する角度で第１面１２ａに入射する。すなわち、散乱光Ｌ１の入射角θは、Ｔ１×Ｔ２が０．３以上になる周波数差ｄｆを有する角度である。具体的には、入射角θは、所定の周波数差の範囲内に、Ｔ１×Ｔ２の積が０．３以上になる周波数差ｄｆが存在する角度である。所定の周波数差の範囲は、例えば－６ＧＨｚ以上＋６ＧＨｚ以下の範囲である。また、Ｔ１×Ｔ２の積は０．５以上であってもよい。
In addition, if each of the emitted light L1 and the scattered light L3 has multiple peaks spaced apart at equal frequency intervals, and the difference between the frequency of each of the multiple peaks and the center frequency, which is the average of the frequencies of the multiple peaks, is defined as the frequency difference, the emitted light L1 is incident on the
透過率Ｔは、以下の式（４）、（５）及び（６）で表される。 Transmittance T is expressed by the following equations (4), (5), and (6).
式（４）、（５）及び（６）において、λは、出射光Ｌ１又は散乱光Ｌ３の中心波長である。一例として、λは４０５ｎｍである。ｃは、光速であり、３×１０８ｍ／ｓである。このため、λは４０５ｎｍである場合、中心周波数ｆ０は、７．４１×１０１４Ｈｚになる。 In equations (4), (5), and (6), λ is the central wavelength of the emitted light L1 or the scattered light L3. As an example, λ is 405 nm. c is the speed of light, which is 3×10 8 m/s. Therefore, when λ is 405 nm, the central frequency f 0 is 7.41×10 14 Hz.
Ｒは、光学素子１０の端面での反射率である。出射光Ｌ１の場合、Ｒは、第１面１２ａでの反射率である。散乱光Ｌ３の場合、第２面１３ａでの反射率である。Ａは、光学素子１０による出射光Ｌ１又は散乱光Ｌ３の損失である。
R is the reflectance at the end face of the
ｄｆは、周波数差である。周波数差ｄｆは、ある周波数ｆの中心周波数ｆ０からの差分である（ｄｆ＝ｆ－ｆ０）。したがって、光学素子１０を透過した光の複数本のピークの周波数間隔は、周波数差の間隔となる。ｎは、光学素子１０の屈折率である。具体的には、ｎは、光学素子１０の透光部１１の屈折率である。Δｘは、光学素子１０の長さである。具体的には、Δｘは、光学素子１０の透光部１１の長さである。θは、出射光Ｌ１又は散乱光Ｌ３の入射角である。φは、光学素子１０の内部の入射角、すなわち、透光部１１内を進行する方向のなす角度である。θ及びφはいずれも、図１３に示されるθ及びφに相当する。上述したように、ｓｉｎθ＝ｎｓｉｎφが成立する。
df is the frequency difference. The frequency difference df is the difference from the center frequency f 0 of a certain frequency f (df=f-f 0 ). Therefore, the frequency interval of the multiple peaks of the light transmitted through the
以下では、入射角θを１°、１．１°、２°、５°及び２１°にした場合における、Ｔ１×Ｔ２の周波数差特性について、図１４Ａから図１４Ｅを用いて説明する。なお、図１４Ａから図１４Ｅにおいて、横軸は、周波数から中心周波数を除いた値である周波数差で示されている。 In the following, the frequency difference characteristics of T1×T2 when the incident angle θ is 1°, 1.1°, 2°, 5°, and 21° will be explained with reference to Figures 14A to 14E. In Figures 14A to 14E, the horizontal axis shows the frequency difference, which is the value obtained by subtracting the center frequency from the frequency.
図１４Ａから図１４Ｅはそれぞれ、出射光Ｌ１の入射角が１°、１．１°、２°、５°及び２１°の場合におけるＴ１×Ｔ２の周波数差特性を示す図である。横軸は、周波数差ｄｆであり、縦軸はＴ１×Ｔ２を表している。Ｔ１及びＴ２は、上述した式（４）から（６）を用いて、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ３の各々について算出することにより得られる。なお、散乱光Ｌ３の入射角は０°としているが、散乱光Ｌ３の入射角が０°より大きくても同様である。 Figures 14A to 14E are diagrams showing the frequency difference characteristics of T1 x T2 when the incident angle of the emitted light L1 is 1°, 1.1°, 2°, 5°, and 21°, respectively. The horizontal axis represents the frequency difference df, and the vertical axis represents T1 x T2. T1 and T2 are obtained by calculating for each of the emitted light L1 and scattered light L3 using the above-mentioned equations (4) to (6). Note that the incident angle of the scattered light L3 is set to 0°, but the same applies if the incident angle of the scattered light L3 is greater than 0°.
図１４Ａに示されるように、入射角θが１°の場合には、Ｔ１×Ｔ２が最大でも約０．０３である。このため、充分な強度のミー散乱光Ｌ４が得られないので、エアロゾルの検出には適していない。 As shown in Figure 14A, when the incident angle θ is 1°, T1 × T2 is at most about 0.03. Therefore, Mie scattered light L4 of sufficient intensity cannot be obtained, making it unsuitable for detecting aerosols.
なお、ミー散乱光Ｌ４の強度は、図１４Ａに示されるグラフの面積、実質的には各ピークの面積の合計値に対応している。このため、各ピークの面積が大きい程、充分な強度のミー散乱光Ｌ４を受光器５０で受光できるので、エアロゾルの検出に適した状態になる。The intensity of the Mie scattered light L4 corresponds to the area of the graph shown in Figure 14A, which is essentially the sum of the areas of the peaks. Therefore, the larger the area of each peak, the more Mie scattered light L4 of sufficient intensity can be received by the
図１４Ｂに示されるように、入射角θが１．１°の場合には、Ｔ１×Ｔ２が１を満たす周波数差ｄｆが存在する。このため、十分な強度のミー散乱光Ｌ４が得られるので、エアロゾルの検出に適している。 As shown in Figure 14B, when the incident angle θ is 1.1°, there exists a frequency difference df such that T1 × T2 satisfies 1. Therefore, Mie scattered light L4 of sufficient intensity is obtained, making it suitable for detecting aerosols.
同様に、図１４Ｃに示されるように、入射角θが２°の場合には、Ｔ１×Ｔ２が約０．５になる周波数差ｄｆが存在する。このため、十分な強度のミー散乱光Ｌ４が得られるので、エアロゾルの検出に適している。Similarly, as shown in Figure 14C, when the incident angle θ is 2°, there exists a frequency difference df at which T1 × T2 is approximately 0.5. Therefore, Mie scattered light L4 of sufficient intensity is obtained, making it suitable for detecting aerosols.
また、図１４Ｄに示されるように、入射角が５°の場合には、Ｔ１×Ｔ２が最大でも約０．０３である。このため、充分な強度のミー散乱光Ｌ４が得られないので、エアロゾルの検出には適していない。 As shown in Figure 14D, when the incident angle is 5°, T1 x T2 is at most about 0.03. Therefore, the Mie scattered light L4 of sufficient intensity cannot be obtained, making it unsuitable for detecting aerosols.
また、図１４Ｅに示されるように、入射角θが２１°の場合には、周波数差が負の数である場合にはＴ１×Ｔ２の値が小さくなっている。その一方で、周波数差が約０の場合にはＴ１×Ｔ２の値が０．３を超えている。また、周波数差が正の数の場合には、Ｔ１×Ｔ２が０．６及び０．９をそれぞれ超える周波数差が存在する。このため、十分な強度のミー散乱光Ｌ４が得られるので、エアロゾルの検出に適している。 Also, as shown in Figure 14E, when the incident angle θ is 21°, the value of T1 x T2 is small when the frequency difference is negative. On the other hand, when the frequency difference is approximately 0, the value of T1 x T2 exceeds 0.3. Furthermore, when the frequency difference is positive, there are frequency differences where T1 x T2 exceeds 0.6 and 0.9, respectively. As a result, Mie scattered light L4 of sufficient intensity is obtained, making it suitable for detecting aerosols.
以上のように、入射角θを適切な範囲にすることで、ミー散乱光Ｌ４にノイズが含まれることを抑制することができ、かつ、充分な強度でミー散乱光Ｌ４を受光器５０に受光させることができる。これにより、エアロゾルの検出精度を高めることができる。As described above, by setting the incident angle θ within an appropriate range, it is possible to suppress the inclusion of noise in the Mie scattered light L4, and to allow the Mie scattered light L4 to be received by the
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described.
実施の形態１では、出射光Ｌ１と散乱光Ｌ３とで光学素子１０に対する入射面が相違している。これに対して、本実施の形態では、出射光Ｌ１と散乱光Ｌ３との光学素子１０に対する入射面が同じである。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。In the first embodiment, the incident surface of the
図１５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１５に示されるように、エアロゾル計測装置１０１は、図１に示されるエアロゾル計測装置１と比較して、ミラー２２の代わりに、ミラー３２、３４及び３６を備える。また、光源２０、集光レンズ４０、受光器５０及び分析部６０の配置が実施の形態１とは相違している。
Figure 15 is a diagram showing the configuration of an
図１５に示されるように、ミラー３２及び３４は、集光レンズ３０ａによって集光された散乱光Ｌ３を反射する。散乱光Ｌ３に対してミラー３２及び３４を適切な角度で配置することにより、散乱光Ｌ３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３２及び３４は、散乱光Ｌ３を反射して光学素子１０に入射させる。15, the
これにより、出射光Ｌ１と散乱光Ｌ３とはいずれも、多層膜１２の第１面１２ａから光学素子１０に入射する。つまり、出射光Ｌ１と散乱光Ｌ３とは、光学素子１０の第１面１２ａから入射し、第１面１２ａとは反対側の第２面１３ａから出射される。出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ３の入射面を同じにすることで、光学素子１０内での光の経路を分離させやすくすることができる。As a result, both the emitted light L1 and the scattered light L3 enter the
ミラー３６は、光学素子１０を通過したミー散乱光Ｌ４を反射する。ミー散乱光Ｌ４に対してミラー３６を適切な角度で配置することにより、ミー散乱光Ｌ４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、ミー散乱光Ｌ４を反射して集光レンズ４０を介して受光器５０に入射させる。The
これにより、図１５に示されるように、光源２０と受光器５０とを離して配置することができる。具体的には、光源２０から出射された出射光Ｌ１のうち、光学素子１０で反射された反射光が受光器５０に入射されにくくすることができる。反射光は、エアロゾルの誤検知の要因になる。また、反射光は、散乱光に比べて強度が強いので、受光器５０が検出できる限界強度を超えて受光器５０の故障の要因にもなりうる。このため、本実施の形態によれば、反射光によるエアロゾルの誤検知及び受光器５０の故障などを抑制することができる。
As a result, as shown in FIG. 15, the
また、本実施の形態では、ミラー３４によって反射された散乱光Ｌ３は、光学素子１０の第１面１２ａに対して斜めの方向に沿って光学素子１０に入射する。散乱光Ｌ３の入射角γは、例えば５°以下である。これにより、散乱光Ｌ３が光学素子１０内を通過する際に、ファブリペロー干渉を起こす光路差ｄｘは、以下の式（７）で表される。In addition, in this embodiment, the scattered light L3 reflected by the
このとき、γ＝０の場合からの変化量Δｄｘは、式（８）で表される。 In this case, the change Δdx from the case where γ = 0 is expressed by equation (8).
光路差の変化量Δｄｘが、光源２０が出射する光の波長λの整数倍になるように調整することで、干渉フリンジ内の波長による干渉の明点に調整することができる。By adjusting the change in optical path difference Δdx to be an integer multiple of the wavelength λ of the light emitted by the
また、図１６に示されるように、散乱光Ｌ３は、出射光Ｌ１が通過する経路とは離れる方向に傾いて光学素子１０内で多重反射する。図１６は、散乱光Ｌ３を、光学素子１０の第１面１２ａに対して斜めの方向に沿って光学素子１０に入射させた場合を説明するための図である。
As shown in Fig. 16, the scattered light L3 is multiple-reflected within the
図１６に示されるように、散乱光Ｌ３は、光学素子１０の第１面１２ａに対して斜めの方向から光学素子１０に入射している。散乱光Ｌ３は、透光部１１と多層膜１２及び１３の各々との界面で多重反射する。多重反射した散乱光Ｌ３は、法線方向Ｄに対して出射光Ｌ１の経路から離れる方向に傾斜している。出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ３が互いに離れる方向に光学素子１０内を通過するので、互いの光の干渉が充分に抑制される。このため、ミー散乱光Ｌ４に含まれるノイズ成分が充分に抑制されるので、エアロゾルの検出精度を高めることができる。
As shown in Figure 16, the scattered light L3 is incident on the
（実施の形態３）
続いて、実施の形態３について説明する。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment will be described.
実施の形態３では、受光器５０が、所定期間に入射する光を遮断する機能を有する。以下では、実施の形態１又は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。In
図１７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１７に示されるように、エアロゾル計測装置２０１は、図１に示されるエアロゾル計測装置１と比較して、新たに遮光部２５１を備える。
Figure 17 is a diagram showing the configuration of an
遮光部２５１は、光源２０が出射する出射光Ｌ１を遮断する。遮光部２５１は、例えば、可動式の遮光シャッターである。図１７の白抜きの両矢印で示されるように、遮光部２５１は、受光器５０の受光面を覆う位置と覆わない位置との間で移動可能である。図１７の破線で示される位置が、受光面を覆う位置であり、遮光部２５１が受光面を覆うことで、受光器５０への光の入射を遮断することができる。また、遮光部２５１が受光面を覆わない場合には、受光器５０に光を入射させることができる。遮光部２５１の位置は、受光器５０によって制御される。
The
図１８は、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置２０１の遮光部２５１の動作を説明するための図である。図１８の部分（ａ）では、横軸が時間を表し、縦軸が出射光Ｌ１の強度を表している。図１８の部分（ｂ）では、横軸が時間を表し、縦軸が受光器５０による受光強度を表している。
Figure 18 is a diagram for explaining the operation of the light-shielding
図１８の部分（ａ）に示されるように、光源２０は、パルス状の出射光Ｌ１を出射する。出射光Ｌ１の時間幅ｔｐは、例えば１０ナノ秒である。例えば、光源２０は、時間幅ｔｐのパルス状の出射光Ｌ１を定期的に出射する。出射光Ｌ１の出射間隔、すなわち、パルスの時間間隔は、特に限定されないが、例えば、エアロゾルを検出可能な最大距離の２倍を光が進むのに要する時間より長い。As shown in part (a) of FIG. 18, the
出射光Ｌ１が光学素子１０に入射した場合、図１７に示されるように、一部の光は、光学素子１０を透過せずに、入射側に反射光Ｌ７として反射される。このときの反射光Ｌ７が受光器５０によって受光された場合に、図１８の部分（ｂ）に示されるように、反射光Ｌ７の強度に応じた信号が出力される。When the emitted light L1 enters the
光学素子１０と受光器５０との距離は、散乱体９０と受光器５０との距離よりも十分に短いため、光学素子１０による反射光Ｌ７は、出射光Ｌ１が出射されてからミー散乱光Ｌ４が受光されるまでの期間内に受光器５０に受光される。
Because the distance between the
このため、本実施の形態では、受光器５０は、遮光部２５１を制御することで、出射光Ｌ１が出射されてから所定の期間ｔｍが終了するまで、受光を遮断する。期間ｔｍは、パルス状の出射光Ｌ１の時間幅ｔｐより長い期間である。例えば、期間ｔｍは、１０．１ナノ秒である。期間ｔｍの開始時点は、例えば、出射光Ｌ１の出射と同時である。For this reason, in this embodiment, the
以上のように、本実施の形態に係るエアロゾル計測装置２０１によれば、反射光によるエアロゾルの誤検知及び受光器５０の飽和による故障などを抑制することができる。As described above, the
なお、本実施の形態では、受光器５０に入射する光を物理的に遮断する例を説明したが、これに限らない。例えば、受光器５０から出力される信号のうち、反射光に相当する信号を分析部６０が無視、すなわち、エアロゾルの分析に用いなくてもよい。あるいは、受光器５０は、期間ｔｍの間は信号を出力しなくてもよい。つまり、エアロゾル計測装置２０１は、受光器５０に入射する光を信号処理的に遮断してもよい。
In the present embodiment, an example has been described in which the light incident on the
（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。
Other Embodiments
Although the aerosol measurement device and the aerosol measurement method according to one or more aspects have been described based on the embodiments, the present disclosure is not limited to these embodiments. As long as they do not deviate from the gist of the present disclosure, various modifications conceivable by a person skilled in the art to the present embodiment and forms constructed by combining components in different embodiments are also included within the scope of the present disclosure.
例えば、光学素子は、エタロンでなくてもよい。光学素子は、エタロンと同様に、ファブリペロー干渉を起こさせる素子であればよい。For example, the optical element does not have to be an etalon. The optical element may be an element that generates Fabry-Perot interference, similar to an etalon.
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。 In the above embodiments, the processing performed by a specific processing unit may be executed by another processing unit. The order of multiple processes may be changed, or multiple processes may be executed in parallel. The allocation of components of the aerosol measuring device to multiple devices is one example. For example, components included in one device may be included in another device. The aerosol measuring device may be realized as a single device.
例えば、上記実施の形態において説明した処理は、単一の装置または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。For example, the processing described in the above embodiments may be realized by centralized processing using a single device or system, or may be realized by distributed processing using multiple devices. Also, the processor that executes the above program may be single or multiple. That is, centralized processing or distributed processing may be performed.
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。In addition, in the above embodiment, all or part of the components such as the analysis unit may be configured with dedicated hardware, or may be realized by executing a software program suitable for each component. Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU (Central Processing Unit) or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a HDD (Hard Disk Drive) or a semiconductor memory.
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。In addition, components such as the analysis unit may be composed of one or more electronic circuits. Each of the one or more electronic circuits may be a general-purpose circuit or a dedicated circuit.
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。 The one or more electronic circuits may include, for example, a semiconductor device, an IC (Integrated Circuit), or an LSI (Large Scale Integration). The IC or LSI may be integrated into one chip or into multiple chips. Here, we refer to it as an IC or LSI, but the name may change depending on the degree of integration, and it may be called a system LSI, a VLSI (Very Large Scale Integration), or an ULSI (Ultra Large Scale Integration). In addition, a Field Programmable Gate Array (FPGA) that is programmed after the LSI is manufactured can also be used for the same purpose.
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。In addition, the general or specific aspects of the present disclosure may be realized as a system, an apparatus, a method, an integrated circuit, or a computer program. Alternatively, the present disclosure may be realized as a computer-readable non-transitory recording medium, such as an optical disk, a HDD, or a semiconductor memory, on which the computer program is stored. Alternatively, the present disclosure may be realized as any combination of a system, an apparatus, a method, an integrated circuit, a computer program, and a recording medium.
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。 Furthermore, each of the above embodiments may be modified, substituted, added, omitted, etc. in various ways within the scope of the claims or their equivalents.
本開示は、エアロゾルを簡単に計測することができる小型の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。 The present disclosure can be used as a small aerosol measuring device that can easily measure aerosols, and can be used, for example, to measure harmful particles indoors and for weather observation outdoors.
１、１０１、２０１ エアロゾル計測装置
１０ 光学素子
１０ａ 第１部分
１０ｂ 第２部分
１１ 透光部
１２、１３ 多層膜
１２ａ 第１面
１３ａ 第２面
２０ 光源
２２、３２、３４、３６ ミラー
３０ 集光部
３０ａ、４０ 集光レンズ
５０ 受光器
６０ 分析部
９０ 散乱体
２５１ 遮光部
Ｌ１ 出射光
Ｌ２ 照射光
Ｌ３ 散乱光
Ｌ４ ミー散乱光
Ｌ５ 迷光
Ｌ６ 光
Ｌ７ 反射光
1, 101, 201
Claims (16)
光源と、
第１面および第２面を有し、前記光源から出射された第１の光、および前記エアロゾルで散乱された第２の光が通過するエタロンと、を備え、
前記第１の光は、前記第１面に対して斜めの第１方向に沿って前記第１面に入射し、
前記エタロンは、
前記第１の光が通過する経路を含む第１部分と、
前記第２の光が通過する経路を含み、前記第１部分とは異なる第２部分と、を有し、
前記第１の光において、前記第１の光の強度が最大強度の１０ －３ 倍になる方向が、前記第１面に直交する方向に一致しており、又は、前記第１面に直交する方向から前記第２部分から離れる方向に傾いており、
前記エタロンは、前記第１の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ピークを有する干渉光として出射し、
前記周波数間隔は、１．３ＧＨｚ以上、３．９ＧＨｚ以下である、
エアロゾル計測装置。 An aerosol measuring device for measuring aerosols contained in the atmosphere,
A light source;
an etalon having a first surface and a second surface, through which a first light emitted from the light source and a second light scattered by the aerosol pass;
the first light is incident on the first surface along a first direction oblique to the first surface ,
The etalon is
a first portion including a path through which the first light passes;
a second portion including a path through which the second light passes and different from the first portion;
a direction in which the intensity of the first light is 10 −3 times the maximum intensity coincides with a direction perpendicular to the first surface, or is inclined from the direction perpendicular to the first surface in a direction away from the second portion;
the etalon causes the first light to interfere therewith, and outputs the first light as interference light having a plurality of peaks spaced at equal frequency intervals;
The frequency interval is 1.3 GHz or more and 3.9 GHz or less.
Aerosol measurement device.
前記第２の光は、前記第２面から前記エタロンに入射する、
請求項１に記載のエアロゾル計測装置。 the first light incident on the etalon is emitted from the second surface of the etalon,
The second light is incident on the etalon from the second surface.
The aerosol measuring device according to claim 1 .
請求項２に記載のエアロゾル計測装置。 The second light is incident on the second surface along a second direction oblique to the second surface.
The aerosol measuring device according to claim 2 .
請求項１に記載のエアロゾル計測装置。 The second light is incident on the etalon from the first surface.
The aerosol measuring device according to claim 1 .
請求項４に記載のエアロゾル計測装置。 The second light is incident on the first surface along a third direction oblique to the first surface.
The aerosol measuring device according to claim 4.
請求項１から５のいずれか一項に記載のエアロゾル計測装置。 The first direction is a direction away from the second portion.
The aerosol measuring device according to any one of claims 1 to 5 .
前記第１の光は、前記エタロン内で複数回反射する、
請求項１から６のいずれか一項に記載のエアロゾル計測装置。 the path of the first light in the first portion is inclined in a direction away from the second portion with respect to a direction perpendicular to the first surface;
The first light is reflected multiple times within the etalon.
The aerosol measuring device according to any one of claims 1 to 6 .
前記第２の光は、前記エタロン内で複数回反射する、
請求項１から７のいずれか一項に記載のエアロゾル計測装置。 the path of the second light in the second portion is inclined in a direction away from the first portion with respect to a direction perpendicular to the first surface or the second surface;
The second light is reflected multiple times within the etalon.
The aerosol measuring device according to any one of claims 1 to 7 .
前記複数のピークの各々の周波数と、前記複数のピークの周波数の平均である中心周波数と、の差を周波数差と定義すると、
前記第１の光及び前記第２の光の各々は、前記エタロンに対する前記第１の光の透過率と、前記エタロンに対する前記第２の光の透過率との積が０．３以上になる周波数差を有する、
請求項１から８のいずれか一項に記載のエアロゾル計測装置。 each of the first light and the second light has a plurality of peaks spaced at equal frequency intervals from each other;
If the difference between the frequency of each of the plurality of peaks and the center frequency, which is the average of the frequencies of the plurality of peaks, is defined as a frequency difference,
each of the first light and the second light has a frequency difference such that a product of a transmittance of the first light through the etalon and a transmittance of the second light through the etalon is 0.3 or more;
The aerosol measuring device according to any one of claims 1 to 8 .
請求項１から９のいずれか一項に記載のエアロゾル計測装置。 Further, a light receiver is provided to receive the second light having passed through the etalon.
The aerosol measuring device according to any one of claims 1 to 9 .
請求項１０に記載のエアロゾル計測装置。 The light receiver outputs a signal corresponding to the intensity of the Mie scattered light of the second light.
The aerosol measuring device according to claim 10 .
前記受光器は、
前記パルス光が前記光源から出射されてから、前記パルス光の時間幅より長い所定期間が終了するまで、前記エタロンを通過した前記第２の光の受光を停止し、
前記所定期間が終了した後に、前記エタロンを通過した前記第２の光を受光する、
請求項１０または１１に記載のエアロゾル計測装置。 the first light is a pulsed light,
The optical receiver includes:
stopping reception of the second light that has passed through the etalon until a predetermined period longer than a time width of the pulsed light has ended since the pulsed light was emitted from the light source;
receiving the second light that has passed through the etalon after the predetermined period has ended;
The aerosol measuring device according to claim 10 or 11 .
請求項１０から１２のいずれか一項に記載のエアロゾル計測装置。 Further, an analysis unit that analyzes the aerosol based on a signal output from the light receiver is provided.
13. The aerosol measuring device according to claim 10 .
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。 The light source is a laser element or a light emitting diode.
14. An aerosol measuring device according to any one of claims 1 to 13 .
請求項１から１４のいずれか一項に記載のエアロゾル計測装置。 Further, a focusing unit is provided to focus the second light and cause it to enter the etalon.
15. An aerosol measuring device according to any one of claims 1 to 14 .
前記エアロゾルで散乱された第２の光を、前記エタロンに入射させることと、を含み、
前記第１の光は、前記第１面に対して斜めの方向に沿って前記第１面に入射し、
前記エタロンは、
前記第１の光が通過する経路を含む第１部分と、
前記第２の光が通過する経路を含み、前記第１部分とは異なる第２部分と、を有し、
前記第１の光において、前記第１の光の強度が最大強度の１０ －３ 倍になる方向が、前記第１面に直交する方向に一致しており、又は、前記第１面に直交する方向から前記第２部分から離れる方向に傾いており、
前記エタロンは、前記第１の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ピークを有する干渉光として出射し、
前記周波数間隔は、１．３ＧＨｚ以上、３．９ＧＨｚ以下である、
エアロゾル計測方法。 irradiating an aerosol contained in the atmosphere with a first light that is emitted from a light source and passes through an etalon having a first surface ;
and causing the second light scattered by the aerosol to be incident on the etalon;
the first light is incident on the first surface along a direction oblique to the first surface ,
The etalon is
a first portion including a path through which the first light passes;
a second portion including a path through which the second light passes and different from the first portion;
a direction in which the intensity of the first light is 10 −3 times the maximum intensity coincides with a direction perpendicular to the first surface, or is inclined from the direction perpendicular to the first surface in a direction away from the second portion;
the etalon causes the first light to interfere therewith, and outputs the first light as interference light having a plurality of peaks spaced at equal frequency intervals;
The frequency interval is 1.3 GHz or more and 3.9 GHz or less.
Aerosol measurement methods.
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