(57)【要約】【課題】所定の空間に存在する粒子を検知可能な粒子検知装置及び粒子検知方法を提供する。【解決手段】本発明の粒子検知装置は、光源からの光照射による照射領域５４を形成する照射領域形成手段と、前記照射領域５４の粒子の散乱光５１を捕捉する撮像捕捉手段とを備え、４３０ｎｍ以下の波長域に、前記照射領域５４を形成する光が光強度を有し、前記撮像捕捉手段は、４３０ｎｍ以下の波長域の光による散乱光５１を捕捉して前記粒子を検知するものである、ことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光照射による照射領域を形成する照射領域形成手段と、
前記照射領域の粒子の散乱光を捕捉する撮像捕捉手段とを備え、
４３０ｎｍ以下の波長域に、前記照射領域を形成する光が光強度を有し、
前記撮像捕捉手段は、４３０ｎｍ以下の波長域の光による散乱光を捕捉して前記粒子を検知するものである、
ことを特徴とする粒子検知装置。
【請求項２】
前記撮像捕捉手段は、４３０ｎｍ以下の波長域の光を捕捉する分光機能を有するカメラを備える、
請求項１に記載の粒子検知装置。
【請求項３】
前記撮像捕捉手段は、アバランシェ増倍する手段を有するカメラを備える、
請求項１に記載の粒子検知装置。
【請求項４】
前記撮像捕捉手段は、光学フィルタを備え、
前記光学フィルタは、波長域が４３０ｎｍ超の光を遮断し、波長域が４３０ｎｍ以下の光を透過する、
請求項１に記載の粒子検知装置。
【請求項５】
前記光学フィルタは、４３０ｎｍ以下の波長域の光のうち、透過する波長域の間隔が１ｎｍ〜１００ｎｍである光学フィルタである、
請求項４に記載の粒子検知装置。
【請求項６】
前記光源は、ＬＥＤ光源、レーザ光源、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、重水素ランプ、エキシマランプ、カドミウムランプ、無電極放電ランプ、及び蛍光ランプのいずれかの光源である、請求項１に記載の粒子検知装置。
【請求項７】
前記照射領域は、出射軸方向に対して上下方向と、前記出射軸方向に対して左右方向の少なくともいずれか一方向に、出射軸方向の前方で集光する集光照射領域である、
請求項１に記載の粒子検知装置。
【請求項８】
光源からの光照射による照射領域を形成する照射領域形成ステップと、
前記照射領域の粒子の散乱光を捕捉する撮像捕捉ステップとを備え、
４３０ｎｍ以下の波長域に、前記照射領域を形成する光が光強度を有し、
前記撮像捕捉ステップは、４３０ｎｍ以下の波長域の光による散乱光を捕捉して前記粒子を検知する、
ことを特徴とする粒子検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の空間に存在する粒子を検知可能な粒子検知装置及び粒子検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人間の日常の生活環境において様々な粒子が存在する。例えば、屋外では排気ガスやＰＭ２．５等に由来する粒子が存在し、屋内では、真空ポンプ等の機械設備からの排気、作業員の歩行時に発生する塵等が存在する。特に、クリーンルームにおいても無塵衣の着衣時や、紙ワイプの使用時に塵が発生している。
【０００３】
このような粒子は人体や製品製造等に悪影響を及ぼす要因となる。例えば、半導体製造工場において塵やほこり等の粒子は半導体ウエハへの付着による配線間ショート、パターン崩れ等、製造上の歩留まり低下の要因となり好ましくない。そのため、場合により粒子をモニタリングして、粒子の挙動を明らかにし、不用意な粒子の発生防止に努めなければならない。
【０００４】
しかしながら、粒子は非常に微細であり人間が肉眼でモニタリングすることは困難である。そこで、これら粒子を可視化、検知する技術として次に示すものがある。
【０００５】
粒子の存在する雰囲気に、光シート形成装置により光シートを形成する。光シートの光が粒子に入射すると、入射した光は散乱し散乱光を発する。その散乱光を撮像装置により撮像することで、粒子を可視化するという技術である（特許文献１）。そして、一般的に粒子の可視化に用いられる光シートの光源は、可視領域内の波長５３２ｎｍのパルスレーザー（非特許文献１）や緑色のレーザ光源である（特許文献２）。ここで、散乱光とは光を粒子に入射させた際、この粒子により様々な方向に放出される光をいう。
【０００６】
ここで、作業員は粒子の存在する雰囲気では、環境光（例えば、屋外では太陽光、屋内では蛍光灯、白熱灯やＬＥＤ照明）の下で作業を行うことになる。この環境光は可視光線領域のうち４３０ｎｍよりも長波長側に光強度ピークを有するものが多い。例えば、蛍光灯は５４０ｎｍ付近に光強度の最大ピークを有する。また、ＬＥＤ照明は４５１ｎｍ又は５９０ｎｍ付近に光強度の最大ピークを有する。白熱灯（クリプトン）は７５０ｎｍ超に光強度の最大ピークを有する。屋外、例えば、地表面での環境光は、日時、場所、方角等測定環境に左右されるがおよそ４８０ｎｍ付近に最大級の光強度ピークを有する。
【０００７】
この環境下で波長５３２ｎｍの光源を使用して撮像捕捉手段（カメラ）により光シートに接触した粒子の散乱光を撮像すると、同散乱光の波長と同波長を有する環境光がノイズとなり、撮像画像は散乱光と環境光の明暗の差（コントラスト）が不明瞭なものとなる。よって、散乱光を明瞭に撮像することは困難なものとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−７９８６７号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２４６８６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】加藤裕之他、「気流に平行に磁力支持された円柱のＰＩＶ計測、可視化情報」Ｖｏｌ．２６  Ｓｕｐｐｌ．  Ｎｏ．１、２００６年７月  ｐ．１０１−１０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の課題は、所定の空間に存在する粒子を検知可能な粒子検知装置及び粒子検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の実施の形態によれば、
光源からの光照射による照射領域を形成する照射領域形成手段と、
前記照射領域の粒子の散乱光を捕捉する撮像捕捉手段とを備え、
４３０ｎｍ以下の波長域に、前記照射領域を形成する光が光強度を有し、
前記撮像捕捉手段は、４３０ｎｍ以下の波長域の光による散乱光を捕捉して前記粒子を検知するものである、
ことを特徴とする粒子検知装置、
が提供される。
【００１２】
また、本発明の別の実施形態によれば、
光源からの光照射による照射領域を形成する照射領域形成ステップと、
前記照射領域の粒子の散乱光を捕捉する撮像捕捉ステップとを備え、
４３０ｎｍ以下の波長域に、前記照射領域を形成する光が光強度を有し、
前記撮像捕捉ステップは、４３０ｎｍ以下の波長域の光による散乱光を捕捉して前記粒子を検知する、
ことを特徴とする粒子検知方法、
が提供される。
【００１３】
環境光の光強度が弱い又はない環境下での、所定領域に存在する粒子の検知は次の通り行う。まず、光源から光を出射する。出射された光により、当該所定領域は照射された状態となる。この照射された所定領域を「照射領域」という。そして、この光が、照射領域に存在する粒子に入射すると、当該粒子の散乱光が発生する。この散乱光に基づき粒子を撮像捕捉手段で検知する。
【００１４】
しかしながら、この検知手法は、人間が一般的な作業をする場合に必要な明るさ、例えば、地表面における環境光を有する空間や、蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤ照明で照射された屋内の環境光を有する空間には不向きである。
この理由は、撮像捕捉手段により検知される光には散乱光だけではなく、環境光も含まれるからである。散乱光を撮像した画像には、環境光が背景に明るく映し出される。そうすると、散乱光と環境光のコントラストが不明瞭となる。この画像から散乱光のみを認識して検知するのは困難となるのである。
【００１５】
そこで、本発明では、散乱光強度と環境光の光強度との差、すなわち、輝度の差が相対的に大きいものとなる波長の光で照射領域を形成する。
特徴的には、照射領域形成手段では、光源からの光照射による照射領域を形成する。そして、照射領域を形成する光が４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有するものとする。光源としては、特に限定されない。ＬＥＤ光源、レーザ光源、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、重水素ランプ、エキシマランプ、カドミウムランプ、無電極放電ランプ、及び蛍光ランプ等その他の光源を一例に使用することができるが、この限りではない。これらの光源を使用することで、例えば、Ｘ線領域、紫外線領域、可視光線領域、赤外線領域等の波長域に光強度を有する照射領域を形成することができる。照射される光のスペクトルはＸ線領域、紫外線領域、可視光線領域、赤外線領域等の波長域に光強度のピークを有してもよいし、有さなくてもよい。ピークを有する場合は、ピークの数が１つであっても複数であってもよい。また、ピークは紫外線領域、可視光線領域、赤外線領域等の波長域のいずれかの波長域に複数あってもよいし、例えば紫外線領域と可視光線領域に亘って複数あってもよい。
そして、撮像捕捉手段は、照射領域の光のうち、４３０ｎｍ以下の波長域の散乱光を捕捉して粒子を検知するものである。このとき、照射領域には光源からの光照射による光のほか、環境光も含まれるので、４３０ｎｍ以下の環境光も同時に捕捉される。撮像捕捉手段により捕捉される波長域としては、０〜４３０ｎｍの全部の波長域であってもよいし、一部の波長域であってもよい。捕捉される波長域の一例として０〜４３０ｎｍの全波長域を挙げることができる。他の例として４３０ｎｍよりも短波長側の特定波長λ以下の全波長域（すなわち、０〜特定波長λまでの全波長域）であってもよい。また所定の波長域間（第一の特定波長λ1〜第二の特定波長λ2までの間（λ1＜λ2））であってもよい。照射領域を形成する光が、撮像捕捉手段により捕捉される波長域に光強度を有していると、散乱光が明瞭に撮像でき好ましい。
【００１６】
通常、環境光は４３０ｎｍ超の波長域に相対的に大きな光強度を有し、４３０ｎｍ以下の波長域に相対的に小さな光強度を有する。４３０ｎｍ以下では散乱光の光強度が環境光の光強度より十分に大きい、換言すると輝度の差が大きいので、４３０ｎｍ以下の波長域の散乱光を確実かつ明瞭に捕捉することができる。結果、散乱光を発した粒子を検知することができる。なお、光強度（Ｗ／ｍ2）とはその伝搬方向に垂直な単位面積を単位時間に通過するエネルギーをいう。
【００１７】
ところで、波長λで形成された照射領域に存在する粒子は、当該波長の散乱光を散乱させる。このときの散乱光強度Ｉ(θ，λ）は、一般的に次式（１）により表される（基礎エアロゾル工学  高橋幹ニ著  養賢堂改著版  １９８２  ｐ．１４７式（７．７）参照）。
【００１８】
【数１】
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【００１９】
ここで、各パラメータについては、
Ｉ(θ，λ)：１個の粒子に単位強度の偏光されていない波長λの自然光の入射があったときの散乱角θにおける散乱光強度
λ＝λ0／μ1
ｍ＝μ2／μ1
α＝πｄ／λ
β＝ｍα
ω＝２π／λ（角周波数）
Ｒ：粒子からの距離（ただし、Ｒ＞＞ｄ）
λ、λ0：媒質中の光の波長、真空中の光の波長
π：円周率
Ｊ：ベッセル関数（Ｂｅｓｓｅｌ関数）
Ｐn(1)：ルジャンドルの陪関数（Ｌｅｇｅｎｄｒｅの陪関数）
ｄ：粒径
μ：透磁率
μ1、μ2：媒質中の光の屈折率、粒子中の光の屈折率
ε：誘電率
σ：電導率
である。
【００２０】
この式（１）から、散乱光強度Ｉ(θ，λ)と波長λとの関係については、波長λ以外のパラメータを一定とした場合、波長λが小さくなるほど散乱光強度Ｉ(θ，λ)は大きくなる関係にある。
【００２１】
また、環境光（ここでは、代表的にＬＥＤ照明を例にする（図１１）。）は可視光線領域のほぼ全域に亘り所定量の光強度を有する。特にＬＥＤ照明の光強度は、波長４５１ｎｍに特徴的なピークを有する。波長４５０ｎｍより短波長側では光強度が急激に低下する。そして、波長４３０ｎｍの光強度は、ピーク波長４５１ｎｍの光強度の約０．２２倍（相対強度比０．２２／１）程度であり、相対的に小さいものとなる。
【００２２】
そこで、４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有する照射領域を形成して、環境光の４３０ｎｍ以下の波長域における光強度よりも相対的に大きい「粒子の散乱光強度Ｉ(θ，λ)」を発生させれば、散乱光による輝度が大きく、かつ際立ち、粒子の検知を明瞭に行うことができることになる。
【００２３】
以上、この発明によれば複雑な画像解析手法や散乱光の判別手法（特許文献２の画像処理手段等）を行うことなく簡便に散乱光を捕捉でき、粒子を検知できる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、所定の空間に存在する粒子を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る粒子検知装置の配設状態説明図である。
【図２】照射領域形成手段の例の概要平面図である。
【図３】照射領域形成手段の他の例の概要平面図である。
【図４】照射領域形成手段のさらに異なる例の平面図である。
【図５】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図６】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図７】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図８】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図９】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図１０】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図１１】ＬＥＤ照明のスペクトルを表す図である。
【図１２】蛍光灯のスペクトルを表す図である。
【図１３】白熱灯のスペクトルを表す図である。
【図１４】屋外の環境光のスペクトルを表す図である。
【図１５】波長に対する分光感度を示す図である。
【図１６】波長に対する量子効率を示す図である。
【図１７】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図１８】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図１９】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図２０】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図２１】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図２２】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図２３】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図２４】光学フィルタを透過した後のスペクトルの概念図である。
【図２５】光学フィルタを透過した後のスペクトルの概念図である。
【図２６】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図２７】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図２８】集光照射領域の一例を示す説明図である。
【図２９】照射領域形成手段の他の例の概要平面図である。
【図３０】αとｉ1＋ｉ2との関係図である。
【図３１】ピーク曲線の説明図である。
【図３２】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【図３３】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【図３４】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【図３５】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【図３６】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【図３７】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【図３８】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【図３９】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態について詳述する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の一実施形態を示したものにすぎない。本実施形態に係る粒子検知装置は、照射領域５４を形成する照射領域形成手段と、照射領域５４に存在する粒子の散乱光を捕捉し、粒子を検知する撮像捕捉手段とを備える。照射領域５４は光源からの光照射により照射された領域であり、この照射領域５４を形成する光は４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有するものである。撮像捕捉手段は４３０ｎｍ以下の波長域の光を捕捉するものである。
粒子検知装置の設置は特に屋外、屋内等の空間に限定されないが、なお、以下に記述する「ＬＥＤ照明」とは、環境光の照明としてＬＥＤを利用したものをいう。「ＬＥＤ光源」は、照射領域形成手段に用いる光源をいう。ＬＥＤ照明は、図１１の波形を示すものであり、ＬＥＤ光源は主に４３０ｎｍ以下の波長域に光強度の最大ピークを有するものである。ＬＥＤ照明とＬＥＤ光源は、それぞれスペクトルが異なるものである。
【００２７】
（照射領域形成手段）
照射領域形成手段に使用する光源には、種々の公知の光源を用いることができる。光源の波長は、４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有するものであれば、特に限定されない。図３２、図３４（（ｂ）を除く。）、図３５に示すように、光源の波長のスペクトル７０として、４３０ｎｍ以下の波長域にピーク６２を有するものを例示できる。この場合後述するピークエンド７０ｅが４３０ｎｍ以下であっても、４３０ｎｍ超であってもよい。また、波長０ｎｍから長波長側（例えば、可視光線領域や赤外線領域）に向かって光強度が増加しつつ明確なピークがないものであってもよい。さらに、光源の波長が、４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有し、ピークが４３０ｎｍ超にあるものであってもよい。加えて、ピークが複数（短波長側から長波長側に順次ピーク６２ａ、ピーク６２ｂ、ピークｃ、・・・）あるものであってもよい。図３６〜図３９には３つのピークのみ示しているが、４つ以上のピークがあってももちろんよい。この場合、当該複数のピークの光強度はピーク毎に異なっていてもよい。そして、これら複数のピークのうち、４３０ｎｍ以下にピークが１つまたは複数あってもよい。本実施形態では、４３０ｎｍ以下の波長域に光強度のピークを有する光源を一例に説明する。なお、撮像捕捉手段１５により粒子を検知するためには、照射領域５４の光強度を１０Ｗ／ｍ2以上とするとよい。
照射領域５４は様々な形状に形成することができる。例えば、膜状の照射領域５４を形成する場合は、幅を有する光の膜を出射軸方向（ｘ方向）に延在させ形成させることができる。幅は、出射軸方向（ｘ方向）の遠方に向かうに従い出射軸の垂直方向に広がる態様（この場合、照射領域５４は扇形になる。）としてもよいし、所定の幅のまま平行に出射軸方向に延在する形状、すなわち、方形であってもよい。また照射領域５４の形態は円柱状を含む楕円柱状、角柱状（三角柱状〜六角柱状その他の多角柱状を含む）、円錐台状を含む楕円錐台状、角錐台状、方形膜状、出射軸方向（ｘ方向）に対し垂直方向に次第に広がる膜状（台形膜状１）、垂直方向に集光して次第に狭まる膜状（台形膜状２）等の出射後集光する形状等、種々の形態にすることができる。さらに、楕円錐台状、角錐台状を出射軸方向（ｘ方向）に対し垂直方向（ｙ方向及びｚ方向のうち少なくともいずれか一方向）に次第に広げる形態であってもいいし、垂直方向（ｙ方向及びｚ方向のうち少なくともいずれか一方向）に集光して次第に狭める形態であってもよい。また、出射後、垂直方向（ｙｚ平面方向）に集光して次第に狭まり、照射軸方向（ｘ方向）の前方に焦点が形成される形態にしてもよい。なお、図２８に示すように、集光とは、照射領域形成手段により出射軸方向に照射された光を、出射軸方向の前方で集める手段のことをいう。そして、集光手段により形成された照射領域を集光照射領域という。集光の形態は、特に限定されないが、一例として、ケーシング１１から照射された光を照射軸方向（ｘ方向）の遠方に向かうにつれてｚ方向に狭め、膜状の集光照射領域５４ａとする形態を挙げることができる。ここでは、狭める方向をｚ方向としたが、ｚｙ平面上における任意の方向に狭めてももちろんよい。この他、集光照射領域５４ａの形態は、円筒形態とすることもできるし、出射軸方向の前方の所定箇所で一点に収束する形態とすることもできるが、これに限るものではない（図示しない）。
光源にレーザ光源を使用する場合は、レーザ光源を高速で所定の振幅間を往復させて照射領域５４を形成する手段をとることができる。出射したレーザ光を分岐させることがないので、レーザ光の強さを弱まらせることなく照射領域５４を形成できるという利点がある。特徴的には、レーザ光源を上下方向（ｙ方向）に所定の振幅で往復させ、上下方向に広がる光膜を形成させる。そして、この光膜の出射軸方向（ｘ方向）の前方で左右方向（ｚ方向）に集光させて集光照射領域５４ａを形成させる。結果、この集光照射領域５４ａは、光膜の厚さを薄くする方向（ｚ方向）に集光されるので、レーザ光源から出射されたレーザの当初の厚さ（２〜３ｍｍ程度）よりも薄いものとなる。
他の手段の例に図４では、レーザ光を受けて所定の角度範囲を走査するガルバノミラー（レーザ光走査手段）１２Ａ及びシリンドリカルレンズ（平行化手段）１２Ｂを使用するものを示している。
【００２８】
他の例として、図２及び図３に示すものを挙げることができる。この例において、レーザ光発生器２、ガルバノミラーなどの走査手段１２Ａ、第１ミラー４、第２ミラー５、フレネルレンズ６を備えている。この例においては、第１ミラー４、第２ミラー５、フレネルレンズ６は、平行化手段１２Ｂを構成している。
レーザ光発生器２から前方に出射したレーザ光Ｌ０は、詳細の図示を省略した角度変換ミラー７、８により角度変換した上で、走査手段１２Ａに入り、この走査手段１２Ａは直線的レーザ光を受けて扇形に広げる。
【００２９】
走査手段１２Ａからのレーザ光は、前後方向に平行に対向する第１ミラー４と第２ミラー５との間で反射し、より幅広に広げた扇状の走査光とする。すなわち、第１ミラー４での反射光が第２ミラー５に入射され、第２ミラー５において前方に出射する。出射光は、平行化手段１２Ｂを通ることにより、平行ビーム光として空気中に出射される。平行化手段１２Ｂとしてプラスチックレンズのものを使用すれば、コスト的に有利である。
【００３０】
これによって、走査手段１２Ａによる振れ角がθ´であるとしても、仮想的に走査手段１２Ａを後方位置Ｐに設置した場合と同じく、幅広の平行ビーム光として出射できるものである。
走査手段として、ガルバノミラー、レゾナンドミラー、ポリゴンミラーなどを使用できる。走査手段１２Ａによる振れ角θ´は適宜選定または調整できる。その結果、平行ビーム光の幅の調整が可能となる。
【００３１】
さらに照射領域形成手段の別の例として、光Ｌを受けてレーザ光を広げて照射領域５４とするレンチキュラーレンズ（図示しない）やレーザーラインジェネレーターレンズ（図２９）を使用することもできる。なお、レンチキュラーレンズを使用する場合は光ＬにＬＥＤ光源を用いることもできる。レンチキュラーレンズを光Ｌの照射口付近に設けることで光Ｌは平面状となり、照射領域５４に照射される。レーザーラインジェネレーターレンズ１２Ｃを設けることで、出射軸方向の遠方（ｘ方向）に向かうに従いレーザ光をｘ方向に対して垂直方向（ｙｚ平面上における所定の一軸方向）に広げて照射領域５４を形成することができる。このレーザーラインジェネレーターレンズ１２Ｃを透過して形成された照射領域５４は、ｘ方向の所定の位置における垂直方向の輝度が均一となるので、同レンズの使用は粒子を検知する上で好ましい。
【００３２】
前述の照射領域形成手段により照射領域５４が形成される。この照射領域５４を形成する光は、例えば、Ｘ線領域、紫外線領域、可視光線領域、赤外線領域等のいずれの波長域の光でもよく、また複数の波長域（一例に、紫外線領域と可視光線領域）に亘る光でもよい。（ただし、当該光は４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有するものとする。）好ましくは、４３０ｎｍ以下の波長域に相対的に大きな光強度を有する光であるとよい。照射領域５４に存在する粒子は、以下に説明するように散乱光強度が相対的に大きい散乱光５１を発する。理論的な粒子の散乱光強度Ｉの求め方は前出の式（１）による（基礎エアロゾル工学  高橋幹ニ著  養賢堂改著版  １９８２  ｐ．１４７式（７．７）参照）。
【００３３】
作業員は通常作業を行うときは、作業しやすいよう、所定の明るさを有する作業空間で行う。屋外で作業する場合は、太陽光の下や日陰等で行い、屋内作業する場合は、照明の下で行う。照明には、蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤ照明等が使用される。
【００３４】
（地表面での環境光）
図１４に示すように屋外での環境光は、日時、場所、方角等測定条件に左右されるがおよそ４８０ｎｍ付近に最大級の光強度ピークを有する。しかしながら、波長４３０ｎｍの光強度は４８０ｎｍ付近のピークの７割強まで落ち込み、４３０ｎｍより短波長側ではさらに光強度は小さいものとなっている。
【００３５】
仮に地表面での環境光の下で光源に従来のＮｄ：ＹＡＧレーザ（第二高調波、５３２ｎｍ、グリーンレーザ）を用いて粒子検知装置により粒子の検知を試みたとする。環境光５３は波長５３２ｎｍ付近において相対的に大きい光強度を有する。また、ＹＡＧレーザにより発生した散乱光５１は波長５３２ｎｍに光強度を有する。
これら環境光５３と散乱光５１を例えば、光学フィルタ５２（中心波長５３０ｎｍ、半値全幅４０ｎｍ、波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの透過率７０％以上）に、入射させると散乱光５１のみならず、波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの環境光５３も透過してしまう。この透過光を撮像すると、大きい光強度を有する環境光５３により撮像画像の背景が過度に明るくなってしまう。環境光５３と散乱光５１と輝度の差（コントラスト）が小さいので、この撮像画像から散乱光５１を捕捉することは困難である。
【００３６】
一方、地表面での環境光の下で、４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有する光で照射領域５４を形成し、粒子検知装置により粒子の検知を試みたとする。
環境光５３は図１４から示されるように４３０ｎｍ以下の波長域において相対的に小さい光強度を有する。
散乱光５１が４３０ｎｍ以下の波長域からなる環境光５３と混ざり合ったとしても、理論上式（１）から算出された散乱光強度Ｉ（θ，λ）が環境光５３の光強度よりも十分に大きいので、輝度の差（コントラスト）が大きいものとなる。
これら散乱光５１と環境光５３を撮像捕捉手段１５による捕捉を試みたとする。撮像捕捉手段１５には、一例として、光学フィルタ５２を用いる。光学フィルタ５２は、後述するバンドパスフィルタやショートパスフィルタを用いるとよい。
【００３７】
そうすると、散乱光強度Ｉ（θ，λ）は環境光の光強度より大きいので、環境光の光強度と散乱光強度Ｉ（θ，λ）との差が輝点となり明瞭で簡便な粒子の検知が可能である。
【００３８】
（蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤ照明）
環境、用途等に合わせ、屋内で使用される蛍光灯は数種類があるが、一般的に使用される蛍光灯では図１２に示すように波長域に対する光強度は波長５４６ｎｍに最大のピーク、６１４ｎｍに第２に大きなピークを有する。４３０ｎｍ以下の波長域の光強度は最大のピークと比較して相対的に小さい。屋内で使用する白熱灯（図１３）やＬＥＤ照明（図１１）においても、４３０ｎｍ以下の波長域の光強度は相対的に小さいものとなっており、白熱灯やＬＥＤ照明のピーク波長は、波長４３０ｎｍよりも長波長側に位置する。
【００３９】
仮に環境光５３（この場合、蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤ照明）の下で光源に従来使用されるＮｄ：ＹＡＧレーザ（第二高調波、５３２ｎｍ、グリーンレーザ）で粒子検知装置により粒子の検知を試みたとする。
図１３に示すように白熱灯では、波長５３２ｎｍの光強度（相対強度）はピークの光強度と比較し０．３倍程度である。この環境下でＮｄ：ＹＡＧレーザで形成される照射領域５４から発せられる散乱光５１が光学フィルタ５２（中心波長５３０ｎｍ、半値全幅４０ｎｍ、波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの透過率７０％以上）に到達したとする。散乱光５１とともに白熱灯の波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの光も光学フィルタ５２を透過するので、これら光を撮像すると画像の背景は明るくなり、散乱光５１の捕捉がやや困難となる。
また、図１２に示すように蛍光灯では、最大ピーク波長は波長５３２ｎｍよりも長波長側にあるが、散乱光５１と環境光５３（蛍光灯）が光学フィルタ５２（中心波長５３０ｎｍ、半値全幅４０ｎｍ、波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの透過率７０％以上）に到達すると、環境光５３（蛍光灯）の最大ピークを有する光（最大ピークの波長はおよそ５４６ｎｍ）も透過してしまう。そうすると、波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの環境光５３（蛍光灯）により画像の背景が過度に明るくなってしまう。結果として、この画像から散乱光５１を捕捉することは困難である。
また、図１１に示すようにＬＥＤ照明においても、波長５３２ｎｍの光強度は、波長４５１ｎｍ（光強度のピーク）の７割である。光学フィルタ５２（中心波長５３０ｎｍ、半値全幅４０ｎｍ、波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの透過率７０％以上）にＬＥＤ照明と散乱光５１が到達すると、波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍのＬＥＤ照明も同フィルタを透過することになる。そうすると、環境光５３（ＬＥＤ照明）により撮像画像の背景が過度に明るくなってしまう。結果として、この撮像画像から散乱光５１を捕捉することは困難である。
以上を鑑みると、光源に従来使用されるＮｄ：ＹＡＧレーザ（第二高調波、５３２ｎｍ、グリーンレーザ）を使用した場合、環境光の影響により散乱光５１を発する粒子の検知を明瞭に行えない場合がある。
【００４０】
一方、蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤ照明のいずれか又はこれらの組み合わせからなる環境光５３の下で、４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有する光で照射領域を形成し、粒子検知装置により粒子の検知を試みたとする。撮像捕捉手段１５には、一例として、光学フィルタ５２を用いる。光学フィルタ５２は、後述するバンドパスフィルタやショートパスフィルタを用いるとよい。
蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤ照明のいずれも、４３０ｎｍ以下の波長域に相対的に大きい光強度は有さない。そのため散乱光５１が４３０ｎｍ以下の波長域からなる環境光５３と混ざり合ったとしても、散乱光強度Ｉ（θ，λ）は環境光５３の光強度よりも十分に大きい。よって、環境光の光強度と散乱光強度Ｉ（θ，λ）との差が輝点となり明瞭で簡便な粒子の検知が可能である。
【００４１】
式（１）の散乱光強度Ｉ（θ，λ）は、α＜２で、波長λ以外のパラメータが一定であればλ4の逆数に比例する。すなわち、光源の波長λが小さいほど、散乱光強度Ｉ（θ，λ）は大きくなる。例えば、４０５ｎｍの散乱光強度Ｉ（θ，４０５ｎｍ）と５３２ｎｍの散乱光強度Ｉ（θ，５３２ｎｍ）の比は、次式（２）により表現される。
（数２）
Ｉ（θ，４０５ｎｍ）／Ｉ（θ，５３２ｎｍ）＝（５３２／４０５）4≒２．９８
・・・式（２）
【００４２】
式（２）の関係については次のように説明される。
図３０は式（１）を導く過程で規定されるαとｉ1＋ｉ2（θ）の関係を表す図であり、一例としてθ＝４５°とした場合における図である。ｉ1＋ｉ2（４５°）は、一例として粒径ｄが一定下でα＜２と２≦αとで場合分けすると、α＜２の場合では、ｉ1＋ｉ2（４５°）∝α6の関係が成立する。このとき、散乱光強度Ｉ（４５°，λ）∝λ-4となる。したがって、光源の波長λが小さいほど、散乱光強度Ｉ（θ，λ）は大きくなる。
なお、２≦αでは、ｉ1＋ｉ2（４５°）∝α2の関係が成立し、すなわち、ｉ1＋ｉ2（４５°）∝λ-2となり、散乱光強度Ｉ（４５°，λ）はλに顕著に依存しない。
【００４３】
このことから、４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有する光源を使用して照射領域５４を形成する利点は次のとおりである。第一に散乱光強度Ｉ（θ，λ）は短波長ほど大きくなる。第二に環境光５３の光強度は短波長域ほど小さくなる傾向にある。第三に短波長ほど環境光の光強度が小さくなるので散乱光強度Ｉ（θ，λ）と環境光の光強度の比が大きくなる。
これら利点により４３０ｎｍ以下の波長域の光について捕捉することで粒子の検知が明瞭になる。
【００４４】
式（１）に基づけば散乱光強度Ｉ（θ，λ）は、波長λ以外のパラメータを一定とすると、より短波長の光を粒子に照射した方が大きくなる。撮像捕捉手段１５にカメラを備えた場合、散乱光５１を受光するカメラの分光感度が粒子の検知の明瞭性に影響を与える場合がある。特に、通常のカメラは４３０ｎｍ以下の波長域の光に対して分光感度は十分でない場合がある。よって、４３０ｎｍ以下の波長域の散乱光５１の捕捉には、この波長域に対しても十分な分光感度を有する、高電界下のアモルファスセレン光電膜内で起きる電荷のアバランシェ増倍現象を利用した撮像素子を備えた撮像管カメラを用いるとよい。
また、好ましくは１５０ｎｍ〜４３０ｎｍ、より好ましくは３５０ｎｍ〜４３０ｎｍの波長域の散乱光５１を捕捉する態様にしてもよい。利点として、１５０ｎｍ〜４３０ｎｍの波長域の光源は種類が多い。特にカメラレンズの３５０ｎｍ以上の波長域に対する透過率は、３５０ｎｍ未満よりも比較的高いため好ましい。
特徴的には、照射領域５４を３５０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の波長域にピークを有する光で照射された領域とする。そして、撮像捕捉手段１５を３５０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の波長域の光を捕捉する態様とすると、散乱光と環境光との輝度の差が大きくなり好ましい。
【００４５】
（撮像捕捉手段）
環境光５３と、照射領域形成手段により形成された照射領域５４で発生した散乱光５１は撮像捕捉手段１５により捕捉され、粒子が検知される。
検知の手法の一例として、撮像捕捉手段１５に光学フィルタ５２を備えて捕捉を行う態様とすることができる。
ここで、光学フィルタ５２とは、入射光のうち、例えば、特定の波長域の光を透過し、それ以外の光を遮断する光学素子をいう。光学フィルタ５２の例として、４３０ｎｍ以下の波長域全域又は一部の光に対して十分な透過率を有する光学フィルタ５２、例えば、バンドバスフィルタやショートパスフィルタを好適に用いることができる。ショートパスフィルタは特定波長よりも短波長側の光を透過し長波長側の光を遮断するフィルタである。バンドパスフィルタはある定められた波長域（波長域の間隔）の光を透過させ、その間隔以外の波長域の光の透過を減衰させ、又は遮断するフィルタである。この波長域の間隔は、１ｎｍ〜１００ｎｍとするとよく、より好ましくは、１０ｎｍ〜４０ｎｍ、さらに好ましくは１０ｎｍ〜２０ｎｍとするとよい。波長域の間隔が１００ｎｍより大きいと、光学フィルタ５２は環境光５３を多く受光することになる。この場合、輝度の差が小さく、散乱光５１の捕捉が困難となる。受光される波長域の間隔が１ｎｍより小さい光学フィルタ５２は、製造が困難であったり、製造コストが嵩んだりする。
この種の光学フィルタ５２を用いることで、同光学フィルタ５２の透過光は、４３０ｎｍ以下の波長域全域又は一部の光で構成される。４３０ｎｍ超の波長域の環境光５３を低減又は遮断されるので、撮像画像において粒子の検知を際立たせることができる。なお、図３２に示すように、光学フィルタ５２により光が透過された波長域（一点鎖線で囲まれ斜線で示した波長域８０）には、光強度を有する散乱光が含まれるようにする。
波長域８０は、０〜４３０ｎｍの全部の波長域であってもよいし、０〜４３０ｎｍの一部の波長域であってもよい。波長域の一例として０〜４３０ｎｍの全波長域を挙げることができる。他の例として４３０ｎｍよりも短波長側の特定波長λ以下の全波長域（すなわち、０〜特定波長λまでの全波長域（同図（ｃ））であってもよい。また所定の波長域間（第一の特定波長λ1〜第二の特定波長λ2までの間（λ1＜λ2）（同図（ｄ））であってもよい。なお、照射領域５４を形成する光のスペクトル７０が波長４３０ｎｍ以下の全部または一部に光強度を有するものであるとよい。この波長４３０ｎｍ以下に光強度を有した照射領域５４を形成する光のピーク６２が波長域８０に含まれていると好適である。
【００４６】
照射領域５４には、光源により照射された光のほか、環境光５３も含まれるので、光学フィルタ５２に入射される光には、散乱光５１と環境光５３が含まれる。
環境光５３の存在下で粒子を撮像捕捉手段１５で検知するには以下の態様により行う。
まず、照射領域５４の波長をＸｎｍと仮定すると、この照射領域５４に存在する粒子から特定の散乱光強度Ｉ（θ，Ｘｎｍ）を有する散乱光５１が発生する。一方、一般的な環境光５３の波長域は可視光線領域の全部又は一部に亘るので、当然同波長Ｘｎｍも含む。
これら散乱光５１と環境光は光学フィルタ５２に到達する。光学フィルタ５２では特定の波長域の光が透過され、当該特定の波長以外の光が低減され又は遮断される。光学フィルタ５２に透過された特定の波長域の光は、撮像捕捉手段１５に備わる、例えば、カメラによって受光される。同カメラで撮像された画像から粒子が検知される。なお、照射領域５４は所定の波長域（例えば、波長λx1〜λx2までの波長域）の光で形成されてもよい。
【００４７】
図９に示すように撮像捕捉手段１５により撮像された画像には、白色の点及び白色の線分が散在し、背景は暗い。白色の点及び白色の線分が輝点、すなわち、散乱光５１を示す。この散乱光５１の波長を仮にＸｎｍとし、光学フィルタ５２を透過した環境光の光強度をＩ´とし、レンズを含むカメラシステムの輝度値の関数ｇとすると、撮像捕捉手段１５で検知される輝点の明るさは、次式（３）で表せる。
（数３）
（輝点の明るさ）＝ｇ（Ｉ（θ，Ｘｎｍ）＋Ｉ′）  ・・・式（３）
ここで、環境光５３の光強度Ｉ´に対する散乱光強度Ｉ（θ，Ｘｎｍ）の比「Ｉ（θ，Ｘｎｍ）／Ｉ´」が小さいと、散乱光５１と環境光５３の光強度のコントラストが十分に取れず、粒子が明瞭に検知され難い。一方で同比が大きいと、散乱光５１と環境光５３の光強度のコントラストを大きくすることができ、粒子が明瞭に検知され易い。仮に、散乱光５１の輝度値ｇ（Ｉ（θ，Ｘｎｍ））が相対的に小さい場合でも、同比が大きければ、カメラゲインを増倍させたり、カメラレンズ絞りを開けて受光量を増やしたりすることで散乱光５１の輝度値ｇ（Ｉ（θ，Ｘｎｍ））を大きくすることができる。これにより、粒子の検知を明瞭化できる。
【００４８】
例えば、散乱光５１を撮像する場合は、照射領域５４の波長を５３２ｎｍとし、５３２ｎｍの波長を含む所定の波長域の光を透過させる光学フィルタ５２を使用することになる。一般的に環境光５３（例えば、蛍光灯や地表面の太陽光等の環境光）の５３２ｎｍ近辺の波長域の光強度Ｉ´は相対的に大きい。そうすると、式（３）より輝点の明るさは、相対的に大きく、かつ、光強度の比「Ｉ／Ｉ´」が小さいので粒子が検知され難い。
【００４９】
図２４は、５３２ｎｍの波長を含む所定の波長域の光を透過させる光学フィルタ５２を撮像捕捉手段１５に備えて、蛍光灯と５３２ｎｍの散乱光５１を捕捉した場合の概念図である。５３２ｎｍ近辺の波長域の光は光学フィルタ５２を透過され、当該波長域以外の光は光学フィルタ５２により遮断される。散乱光５１の光強度のピーク６２は５３２ｎｍに存在するが、そのピーク６２の長波長側に蛍光灯のスペクトル６１も存在する。この場合、撮像される画像には、散乱光５１のほか、環境光（蛍光灯）５３も撮像され、粒子の検知を明瞭に行えないことになる。
【００５０】
しかしながら、より短波長側、例えば４０５ｎｍの散乱光５１を撮像する場合は、照射領域５４の波長を４０５ｎｍとし、４０５ｎｍの波長を含む所定の波長域の光を透過させる光学フィルタ５２を使用することになる。環境光５３は４０５ｎｍ近辺の波長域の光強度Ｉ´が相対的に小さい。そうすると、式（３）より輝点の明るさは、相対的に大きく、かつ、光強度の比「Ｉ／Ｉ´」が大きいので粒子が検知され易い。
【００５１】
図２５は、４０５ｎｍの波長を含む所定の波長域の光を透過させる光学フィルタ５２を撮像捕捉手段１５に備えて、蛍光灯と４０５ｎｍの散乱光５１を捕捉した場合の概念図である。４０５ｎｍ近辺の波長域の光は光学フィルタ５２を透過され、当該波長域以外の光は光学フィルタ５２により低減又は遮断される。散乱光５１の光強度のピーク６２は４０５ｎｍに存在する。そのピーク６２と同波長に蛍光灯のスペクトル６１も存在する。散乱光５１の光強度はスペクトル６１の光強度に対して相対的に大きなものとなっている。そのため、輝点の明るさは大きい。撮像される画像には、散乱光５１が白い輝点として表現され、蛍光灯は暗い背景として表現される。よって粒子の検知を明瞭に行うことができる。
【００５２】
本発明では、一般的な環境光５３のスペクトルにおいて、可視光線領域の短波長側及び紫外線領域の光強度は相対的に小さく、可視光線領域の長波長側の光強度は相対的に大きいことに着眼している。例えば、ＬＥＤ照明における波長４３０ｎｍ以下の光強度は相対的に小さく、波長５９０ｎｍ〜６００ｎｍの光強度は相対的に大きい（図１１参照）。さらに、本発明では、式（１）から波長λが小さいほど、散乱光強度Ｉ（θ，λ）は大きくなる点に着眼している。
このことより、短波長Ｘｎｍ（例えば、４３０ｎｍ）の光を粒子に照射すれば、粒子が発する散乱光強度Ｉ（θ，Ｘｎｍ）は相対的に大きくなり、式（３）より輝度は大きくなる。結果として、粒子の散乱光５１を輝点として認識し易くなる。
【００５３】
撮像捕捉手段１５を構成するカメラは、照射領域５４から入射する散乱光５１を光学フィルタ５２を介して受光するものとすることができる。照射領域形成手段により形成された照射領域５４に存在する粒子が散乱光５１を発し、この散乱光５１が光学フィルタ５２に到達し、この光学フィルタ５２を透過した光を撮像捕捉手段１５により撮像する。カメラの受光部１５ａの受光軸ＯＸは、照射領域５４の出射軸方向に対してほぼ平行でもよいし傾斜してもよい。また、光学フィルタ５２はカメラの前方に設置してもよいが、カメラのレンズの手前に装着して、カメラと一体とした形態とすることが好ましい。
【００５４】
本発明の撮像捕捉手段１５としては、４３０ｎｍ以下の波長域において十分な分光感度を有する撮像管カメラ、特に高電界下のアモルファスセレン光電膜内で起きる電荷のアバランシェ増倍現象を利用した撮像素子を備えた撮像管カメラであるのは好ましい。また、撮像管カメラによる撮影画像信号をアナログ微分処理するアナログ微分処理装置を備え、このアナログ微分装置による微分処理画像に基づいて粒子を検知するように構成するのも好ましい。粒子の散乱光５１の映像信号が微分により強調され、より可視化の感度が高まる。特にアバランシェ増倍動作型撮像管を用いるとアバランシェ効果によりノイズを抑えつつ高ゲインで撮影できるので、高感度で粒子の可視化が可能となる。さらに、前記撮像管カメラのレンズに、検知対象領域以外の領域からの光を遮るレンズフードを取り付けてなるのも好ましい。これらの構成により、検知能力の向上を図ることができる。
４３０ｎｍ以下の波長の散乱光５１の撮像には、当該波長範囲の分光感度が比較的良好なカメラを使用するとよい。好ましいカメラの例として、ＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）を使用することができる。また、近年高精細化が進むＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ、写真機などを用いることもできる。しかしながら、前述のカメラや写真機に使用されるカメラレンズは短波長領域で十分な透過率を有しない。そこで、合成石英等を用いた紫外域専用のカメラレンズを用いるとよい。
【００５５】
本実施形態に示すＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）の分光感度（相対感度）は、図１５に示すように、相対的に短波長側の方が長波長側よりも高い。具体的には、波長４５０ｎｍに相対感度のピークを有し、波長３５０ｎｍにおいても７割強を示す。
一方、一般的に用いられるＣＣＤカメラ（浜松ホトニクス、Ｃ８４８４−０５Ｃ）の量子効率は、図１６に示すように波長４５０ｎｍ〜５７０ｎｍにピーク（量子効率約７０％）を有するが、波長４００ｎｍで５０％、３５０ｎｍで２５％程度である。量子効率は短波長側で極端に低下する。なお、量子効率とは、入射した光子のうち電子に変換される変換効率を指す。 量子効率が高いほど感度が高いと言える。
【００５６】
一般的なカメラに装着されるレンズ（Ｎ−ＢＫ７、ＳＨＯＴＴ社）の内部透過率は次表のとおりである。内部透過率τｉ（レンズ厚さ２５ｍｍ）は可視領域では高い透過率を示す。そして、短波長側に向かうほど透過率が低下する。波長３５０ｎｍ〜１０６０ｎｍでは内部透過率は０．９２以上ある。３５０ｎｍより短波長域になると０．９２を下回る。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
撮像捕捉手段の別の実施形態にカラーフィルターやプリズム、グレーティング等による分光機能を有したカメラ（例えば、マルチスペクトルカメラやハイパースペクトルカメラなど）を使用してもよい。このカメラを使用することで特定の波長域（例えば、４３０ｎｍ以下の波長域）を、受光して撮像することができる。このカメラを撮像捕捉手段に備えた場合、光学フィルタ５２を使用しなくても、特定波長域を撮像することが可能となる。しかしながら、撮像する波長域をより狭めたいとき等は、撮像捕捉手段にこのカメラを備えた上で、さらに、光学フィルタ５２を備えることもできる。
【００５９】
以上により光学フィルタ５２やカメラにより捕捉された散乱光５１から、粒子を検知できる。粒子の検知手法としては、例えば、散乱光５１が撮像された画像（映像）の記録、撮像された画像（映像）を用いた粒子（塵埃）の挙動や発塵源の評価、把握等を行うことができる。また、撮像された画像（映像）を用いた粒子画像流速測定法（ＰＩＶ）での評価に利用できる。さらには、撮像された画像（映像）による粒子の計数や、この撮像捕捉手段による散乱光５１の捕捉と散乱光５１に基づく粒子の計測を行うことができる。
【００６０】
（粒子検知方法）
屋外又は屋内で環境光５３が照射される下で粒子を撮像する（可視化する）方法は次の通りに例示できる。
第一に照射領域形成ステップである。照射領域形成ステップでは、光源からの光照射による照射領域５４を形成する。照射領域５４を形成する光の波長は例えば、Ｘ線領域、紫外線領域、可視光線領域、赤外線領域等のいずれの波長域でもよく、また複数の波長域（一例に、紫外線領域と可視光線領域）に亘ってもよい（ただし、当該光は４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有するものとする。）。好ましくは、４３０ｎｍ以下の波長域に相対的に大きな光強度を有する光で照射領域５４を形成するとよい。このようにすると、この照射領域５４に存在する粒子から、粒子光強度が相対的に大きい散乱光５１が発せられ、粒子の検知が簡便となる。
照射領域５４は幅を有しつつ出射軸方向（ｘ方向）に延在させて形成することができる。幅は、出射軸方向（ｘ方向）の遠方に向かうほど出射軸の垂直方向外側に広がる態様（この場合、照射領域５４は扇形になる。）としてもよいし、所定の幅のまま平行に出射軸方向に延在する形状、すなわち、方形であってもよい。また、楕円柱状、角柱状、楕円錐台状、角錐台状、方形膜状、出射軸方向（ｘ方向）の遠方に向かうほど出射軸の垂直方向に次第に広がる膜状（台形膜状１）、垂直方向に集光して次第に狭まる膜状（台形膜状２）等の出射後集光する形状等、種々の形態にすることができる。さらに、楕円錐台状、角錐台状を出射軸方向（ｘ方向）に対し垂直方向（ｙ方向及びｚ方向のうち少なくともいずれか一方向）に次第に広げる形態であってもいいし、垂直方向（ｙ方向及びｚ方向のうち少なくともいずれか一方向）に集光して次第に狭める形態であってもよい。また、出射後、垂直方向（ｙｚ平面方向）に集光して次第に狭まり、照射軸方向（ｘ方向）の前方に焦点が形成される形態にしてもよい。
照射の一例を図４を参照しつつ示すと、レーザ光発生器２から光Ｌが出射されると、光Ｌはケーシング内にある、光Ｌを受けて所定の角度範囲を走査するガルバノミラー（レーザ光走査手段）１２Ａ及びシリンドリカルレンズ（平行化手段）１２Ｂを通過してスキャナビーム（照射領域５４）として照射領域に出射される。
第二に撮像捕捉ステップである。撮像捕捉ステップは、照射領域５４に存在する粒子の散乱光５１及び環境光５３を受光し、散乱光５１を撮像して同粒子を検知するステップである。当該ステップで受光される光は、４３０ｎｍ以下の波長域の光である。４３０ｎｍ超の波長域の光は、例えば、光学フィルタ５２やカラーフィルター、プリズム、グレーティング等による分光機能を有したカメラ等で遮断される。撮像するカメラは前述のＣＣＤカメラや撮像管カメラ、特にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ等を好適に用いることができる。これらステップにより、粒子が検知され、すなわち、粒子の可視化がなされる。
【００６１】
本発明の第２の実施の形態として、さらに、
前記撮像捕捉手段は、４３０ｎｍ以下の波長域の光を捕捉する分光機能を有するカメラを備える、
第１の実施形態の粒子検知装置を提供できる。
【００６２】
本発明の実施形態にはカラーフィルターやプリズム、グレーティング等による分光機能を有したカメラを撮像捕捉手段１５に用いることができる。このカメラを使用することで４３０ｎｍ以下の波長域の光を選択的に検知し、散乱光５１が明瞭に捕捉される、という効果を有するものとなる。
【００６３】
本発明の第３の実施の形態として、さらに、
前記撮像捕捉手段は、アバランシェ増倍する手段を有するカメラを備える、
第１の実施形態の粒子検知装置を提供できる。
【００６４】
アバランシェ増倍とは、ある数量が急速に増加する現象をいう。電界で加速された荷電粒子が、電界によって得たエネルギーをもって気体分子等に衝突し、荷電粒子が電離され、新たな荷電粒子が生成される。この過程が繰返されて、荷電粒子の数が急速に増加する現象をいう。
撮像捕捉手段、例えば、カメラの受光量が少ない場合であっても、荷電粒子がアバランシェ増倍されるため、ノイズを抑えたまま高ゲインで撮像対象を高感度に撮像できる。そのため散乱光５１を捕捉でき粒子を明瞭に検知できる。
【００６５】
本発明の第４の実施の形態として、さらに、
前記撮像捕捉手段１５は、光学フィルタ５２を備え、
前記光学フィルタ５２は、波長域が４３０ｎｍ超の光を遮断し、波長域が４３０ｎｍ以下の光を透過する、第１の実施形態の粒子検知装置を提供できる。
【００６６】
撮像捕捉手段１５に光学フィルタ５２を備える。その光学フィルタ５２として、波長域が４３０ｎｍ超の光を遮断し、波長域が４３０ｎｍ以下の光を透過するものを好適に用いるとよい。この光学フィルタ５２により、撮像捕捉手段１５で捕捉される光の波長域は４３０ｎｍ以下となる。ここで、捕捉される光の波長域が４３０ｎｍ以下とは、０〜４３０ｎｍの全部の波長域であってもよいし、一部の波長域であってもよい。捕捉される波長域の一例として０〜４３０ｎｍの全波長域を挙げることができる。他の例として４３０ｎｍよりも短波長側の特定波長λ以下の全波長域（すなわち、０〜特定波長λまでの全波長域）であってもよい。また所定の波長域間（第一の特定波長λ1〜第二の特定波長λ2までの間（λ1＜λ2））であってもよい。そして、波長域が４３０ｎｍ超の光を遮断するとは、撮像捕捉手段１５が分光感度を有する波長域の範囲における４３０ｎｍ超の光を遮断するということをいう。特徴的には、撮像捕捉手段１５が分光感度を有する波長域の範囲における４３０ｎｍ超の光のうちの特定の波長域（λx3〜λx4（ここで、４３０ｎｍ＜λx3、λx4））の光を透過し、それ以外の波長域の光を透過しないということではない。
光学フィルタ５２の一例として、波長域が４３０ｎｍ超の光を遮断し、波長域が４３０ｎｍ以下の光を透過するショートパスフィルタを挙げることができる。また、波長域が４３０ｎｍ以下の特定の波長域（第一の特定波長λ1〜第二の特定波長λ2）の光を透過するバンドバスフィルタを例示できる。
【００６７】
撮像捕捉手段１５により受光される光は、散乱光５１と、環境光５３の波長域のうち４３０ｎｍ以下の波長域の光となる。散乱光５１は、粒子が４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有する光の照射を受けて発生される。そのため散乱光強度は、この光学フィルタ５２を透過した環境光５３の光強度よりも相対的に大きなものとなる。この受光された光が撮像されるので、散乱光５１を明瞭に捕捉できる、という効果を有する。
【００６８】
前記光学フィルタは、４３０ｎｍ以下の波長域の光のうち、透過する波長域の間隔が１ｎｍ〜１００ｎｍである光学フィルタである、
第４の実施形態の粒子検知装置を提供できる。
【００６９】
散乱光５１含む波長域に、光強度が相対的に高い環境光５３が存在する環境下では、撮像された画像の背景が明るくなり、散乱光５１の輝度と環境光５３の輝度の差（コントラスト）が小さい。輝度の差が小さければ、散乱光５１の捕捉を明瞭に行い難くなる。このような環境下では、透過する波長域の間隔を制限するとよい。光学フィルタ５２に透過される環境光５３の量が少なくなり、一方で所定の波長域の間隔内に光強度を有する散乱光５１は透過される。受光される波長域の間隔が１００ｎｍより大きいと、光学フィルタ５２は環境光５３も多く受光されることになる。この場合、輝度の差が小さく、散乱光５１の捕捉が困難となる。受光される波長域の間隔が１ｎｍより小さい光学フィルタ５２は、製造が困難であり、用途が過度に限定されること等から実用性に乏しい。よって、この範囲とすることで散乱光５１と環境光５３のとのコントラストを十分に確保でき、散乱光５１を明瞭に捕捉できる、という効果を有する。
【００７０】
特徴的な例として、ピークエンド７０ｅの波長を超える波長域の光を遮断することができる光学フィルタ５２を備えると、当該波長を超える波長域の環境光５３の影響を排除できる。この形態に用いる光学フィルタ５２の一例として、光強度のピークを形成する特定のピーク曲線（スペクトル）におけるピークエンド７０ｅの波長以下の波長域の光を透過し、当該ピークエンド７０ｅの波長を超える波長域の光を遮断することができるショートパスフィルタやバンドパスフィルタを挙げることができる。
【００７１】
本発明の第６の実施の形態として、さらに、
前記光源は、ＬＥＤ光源、レーザ光源、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、重水素ランプ、エキシマランプ、カドミウムランプ、無電極放電ランプ、及び蛍光ランプのいずれかの光源である、第１の実施形態の粒子検知装置を提供できる。
【００７２】
４３０ｎｍ以下の波長の光を照射する光源については、前述に列挙した光源とするとよい。
これらの光源はピークの光強度が相対的に大きいので、粒子は相対的に大きな散乱光強度Ｉ（θ，λ）を発することになる。大きな散乱光５１は撮像画像において明瞭に輝点として映るので粒子の検知に優れた効果を発揮する。
【００７３】
本発明の第７の実施の形態として、さらに、
前記照射領域は、出射軸方向に対して上下方向と、前記出射軸方向に対して左右方向の少なくともいずれか一方向に、前記出射軸方向の前方で集光する集光照射領域である、
、第１の実施形態の粒子検知装置を提供できる。
【００７４】
粒子検知装置を用いて、微弱な散乱光５１を発する微小粒子をより明瞭に検知（可視化）したい場合がある。この場合、出射光を集光させることで光強度を高めて、散乱光５１を撮像する手法を採るとよい。具体的には、出射光を集光させるように照射すると、出射軸方向の前方で出射光が集光され、集光照射領域５４ａが形成される。集光については、出射光が出射軸方向（ｘ方向）に対して上下方向（ｙ方向）と、出射軸方向（ｘ方向）に対して左右方向（ｚ方向）の少なくともいずれか一方向に集光されるとよい。特に、出射光を上下方向（ｙ方向）かつ、左右方向（ｚ方向）、すなわち、両方向に集光させて集光照射領域５４ａを形成すると、光強度が高まり好ましい場合がある。この集光照射領域５４ａに存在する粒子からは、より多くの散乱光５１が発生する。それら散乱光５１を撮像することで、微弱な散乱光を発する微小粒子をより明瞭に検知（可視化）できる、という効果を有する。
【実施例】
【００７５】
（実施例１）
図６は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１を示す写真である。照射領域形成手段に用いたレーザ光源Ｌは波長４０５ｎｍを出射する光源とし、環境光はＬＥＤ照明とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大１０段階設定のうち６段階目とした。光学フィルタ５２はショートパスフィルタとし、ショートパスフィルタについては、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ（透過する光の最短波長３７７ｎｍと最長波長４１１ｎｍの差、すなわち、透過する光の波長域の間隔は３４ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【００７６】
図６において、白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。また背景が暗いのは、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ以外の波長の光がショートパスフィルタにより遮られたことと、ＬＥＤ照明（環境光５３）の波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍの光強度が相対的に小さいことによるものである。
【００７７】
（実施例２）
図７は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１を示す写真である。照射領域形成手段に用いたレーザ光源Ｌは波長４０５ｎｍを出射する光源とし、環境光はＬＥＤ照明とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタを備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はショートパスフィルタとし、ショートパスフィルタについては、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ（透過する光の最短波長３７７ｎｍと最長波長４１１ｎｍの差、すなわち、透過する光の波長域の間隔は３４ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【００７８】
図７で、白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。背景色が黒色であるのは、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ以外の波長の光がショートパスフィルタにより遮られたことによるものである。一般にカメラ感度を高めると、画像の背景は明るくなる。しかしながら、環境光のうち波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ以外の波長の光がショートパスフィルタにより遮られたため、光学フィルタを透過した環境光５３の光強度が小さく、画像の背景は明るくなってはいない。
【００７９】
（実施例３）
図５は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いたレーザ光源Ｌは波長４０５ｎｍを出射する光源とし、環境光５３はＬＥＤ照明とし、撮像捕捉手段１５はＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）とした。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大１０段階設定のうち６段階目とした。光学フィルタ５２は設けなかった。
【００８０】
図５で、白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。背景が図６及び図７よりも明るいものとなった。光学フィルタを設けなかったため撮像捕捉手段１５は散乱光５１のみならず幅広い波長域の環境光５３も受光したことによるものである。
【００８１】
（実施例４）
図９は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いたレーザ光源Ｌは波長５３２ｎｍを出射する光源とし、環境光はＬＥＤ照明とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大１０段階設定のうち６段階目とした。光学フィルタ５２は中心波長５３０ｎｍ、半値全幅４０ｎｍのフィルタとし、波長範囲５１４ｎｍ〜５４７ｎｍ（透過する光の最短波長５１４ｎｍと最長波長５４７ｎｍの差、すなわち、透過する光の波長域の間隔は３３ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【００８２】
図９で、白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。背景は図６よりもやや明るい。波長範囲５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの環境光５３が受光されたためである。
【００８３】
（実施例５）
図１０は、実施例４の条件のうち、カメラ感度を最大（１０段階目）に変更した点以外は実施例４と同様の条件である。
【００８４】
図１０の画像は、環境光５３の受光によりほぼ画像全体が白色で飽和された。そのため散乱光５１の撮像が困難なものとなった。
【００８５】
（実施例６）
図８は、実施例４の条件のうち、同光学フィルタ５２を設けなかった点以外は、実施例４と同様の条件である。
【００８６】
図８で、白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。背景は図９よりもやや明るいものとなった。同フィルタ５２を設けなかったため撮像捕捉手段１５は散乱光５１のみならず環境光５３を受光したことによるものである。
【００８７】
（実施例７）
図１７は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４４５ｎｍを出射する光源とし、環境光５３はＬＥＤ照明とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はバンドパスフィルタとし、バンドパスフィルタについては、波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ（透過する光の最短波長４３０ｎｍと最長波長４７０ｎｍの差、すなわち、透過する光の波長域の間隔は４０ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【００８８】
図１７で、白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。バンドパスフィルタにより波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ以外の波長の光は遮られている。しかしながら、ＬＥＤ照明は波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ内に光強度ピークを有する。そのため、画像の背景は一部環境光により飽和された。
【００８９】
（実施例８）
図１８は屋外において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４０５ｎｍを出射する光源とし、環境光５３は地表面での環境光とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大１０段階設定のうち４段階目とした。光学フィルタ５２はショートパスフィルタとし、ショートパスフィルタについては、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ（透過する光の波長域の間隔は３４ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【００９０】
図１８において、白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。また背景が暗いのは、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ以外の波長の光がショートパスフィルタにより遮られたことと、環境光５３の波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍの光強度が相対的に小さいことによるものである。
【００９１】
（実施例９）
図１９は屋外において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４４５ｎｍを出射する光源とし、環境光５３は地表面での環境光とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大１０段階設定のうち４段階目とした。光学フィルタ５２はバンドパスフィルタとし、バンドパスフィルタについては、波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ（透過する光の波長域の間隔は４０ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【００９２】
白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。環境光５３の受光によりほぼ画像全体が飽和された。
【００９３】
（実施例１０）
図２０は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４０５ｎｍを出射する光源とし、環境光５３は蛍光灯とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はバンドパスフィルタとし、バンドパスフィルタについては、波長４０５ｎｍを含む波長域であって半値全幅１０ｎｍであるものを使用した。
【００９４】
白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。また背景が暗いのは、バンドパスフィルタにより蛍光灯の光のほとんどが遮られたことと、光学フィルタ５２を透過した蛍光灯（環境光５３）の光強度が相対的に小さいことによるものである。
【００９５】
（実施例１１）
図２１は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長５３２ｎｍを出射する光源とし、環境光５３は蛍光灯とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はバンドパスフィルタとし、バンドパスフィルタについては、波長５３２ｎｍを含む波長域であって半値全幅１０ｎｍであるものを使用した。
【００９６】
白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。また背景が暗いのは、バンドパスフィルタにより蛍光灯の光のほとんどが遮られたことと、光学フィルタ５２を透過した蛍光灯（環境光５３）の光強度が相対的に小さいことによるものである。環境光５３の存在下であっても、半値全幅がより狭い光学フィルタ５２を撮像捕捉手段１５に備えることで、カメラによる環境光５３の受光量が低減され、散乱光５１を際立たせることができる。
【００９７】
（実施例１２）
図２２は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４０５ｎｍを出射する光源とし、環境光５３は蛍光灯とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はショートパスフィルタとし、ショートパスフィルタについては、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ（透過する光の波長域の間隔は３４ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【００９８】
白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。また背景が暗いのは、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ以外の波長の光がショートパスフィルタにより遮られたことと、蛍光灯（環境光５３）の波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍの光強度が相対的に小さいことによるものである。
【００９９】
（実施例１３）
図２３は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４４５ｎｍを出射する光源とし、環境光は蛍光灯とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はバンドパスフィルタとし、バンドパスフィルタについては、波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ（透過する光の波長域の間隔は４０ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【０１００】
白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。背景の中央下が明るくなった。波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの環境光５３（蛍光灯）を受光したためである。
【０１０１】
（実施例１４）
図２６は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４０５ｎｍを出射する光源とし、環境光５３は白熱灯とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はショートパスフィルタとし、ショートパスフィルタについては、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ（透過する光の波長域の間隔は３４ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【０１０２】
白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。また背景が暗いのは、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ以外の波長の光がショートパスフィルタにより遮られたことと、蛍光灯（環境光５３）の波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍの光強度が相対的に小さいことによるものである。
【０１０３】
（実施例１５）
図２７は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４４５ｎｍを出射する光源とし、環境光は白熱灯とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はバンドパスフィルタとし、バンドパスフィルタについては、波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ（透過する光の波長域の間隔は４０ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【０１０４】
白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。背景の中央下が明るくなった。波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの環境光５３（白熱灯）を受光したためである。
【０１０５】
本発明は、径がｎｍオーダー〜μｍオーダー、あるいはそれ以上の径に至る粒子を可視化する装置及び方法に関するものである。例えば、径１０μｍ以下の粒子の検知（可視化）はもちろんのこと、径５０〜１００μｍの粒子であっても検知（可視化）できる。
【０１０６】
＜その他＞
・図示したスペクトルは、分光放射照度計Ｃ−７０００（ＳＥＫＯＮＩＣ社製品）で測定した。
・図中、「相対強度」とは、各々の図における光強度のスペクトルの最大ピーク値を１とした値である。
・ピーク曲線（スペクトル）７０の名称について、図３１に示すように、ピーク曲線（スペクトル）７０がベースラインから離れ始める点のうち、短波長側の点をピークスタート７０ｓ、長波長側の点をピークエンド７０ｅという。
【０１０７】
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明は係る実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本発明が、ここに記載された実施形態に描かれ、実施形態はかなり詳細に記載されているが、出願人は、この記載によって添付する特許請求の範囲をいかようにも制限、限定する意図はない。追加の利点や修正は、当業者に理解され、一つの実施形態に記載された要素は、他の実施形態にも採用可能である。本発明は、広い面で特定の詳細事項に限定されず、各々の機器と実施例が示され、記載されている。したがって、出願人の一般的発明概念の精神と範囲から乖離しないで、これらの詳細に記載された事項から離れることもあり得る。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、屋外、屋内を問わず利用できるものであり、特に屋内においては半導体、液晶、医薬品、食品、医療等の粒子の飛散を伴う空間を必要とする全ての分野、高温の物質（例えば、ガラスや金属等）からの発光、プラズマプロセス等の発光を生ずる環境で粒子の飛散を伴うものに関する全ての分野、環境光の存在する水等の液体中やガラス等の固体中で粒子が検知される全ての分野に適用可能なものである。また、トレーサー粒子を用いた流体の流れの可視化及び粒子画像流速測定法にも適用可能なものである。
【符号の説明】
【０１０９】
１１      ケーシング
１２Ａ    レーザ光走査手段
１２Ｂ    平行化手段
１５      撮像捕捉手段
５１      散乱光
５２      光学フィルタ
５３      環境光
５４      照射領域
６１      スペクトル
６２      散乱光の光強度のピーク
７０      スペクトル
７０ｓ    ピークスタート
７０ｅ    ピークエンド
【図１】
2020076633.tif 000005
【図２】
2020076633.tif 000006
【図３】
2020076633.tif 000007
【図４】
2020076633.tif 000008
【図５】
2020076633.tif 000009
【図６】
2020076633.tif 000010
【図７】
2020076633.tif 000011
【図８】
2020076633.tif 000012
【図９】
2020076633.tif 000013
【図１０】
2020076633.tif 000014
【図１１】
2020076633.tif 000015
【図１２】
2020076633.tif 000016
【図１３】
2020076633.tif 000017
【図１４】
2020076633.tif 000018
【図１５】
2020076633.tif 000019
【図１６】
2020076633.tif 000020
【図１７】
2020076633.tif 000021
【図１８】
2020076633.tif 000022
【図１９】
2020076633.tif 000023
【図２０】
2020076633.tif 000024
【図２１】
2020076633.tif 000025
【図２２】
2020076633.tif 000026
【図２３】
2020076633.tif 000027
【図２４】
2020076633.tif 000028
【図２５】
2020076633.tif 000029
【図２６】
2020076633.tif 000030
【図２７】
2020076633.tif 000031
【図２８】
2020076633.tif 000032
【図２９】
2020076633.tif 000033
【図３０】
2020076633.tif 000034
【図３１】
2020076633.tif 000035
【図３２】
2020076633.tif 000036
【図３３】
2020076633.tif 000037
【図３４】
2020076633.tif 000038
【図３５】
2020076633.tif 000039
【図３６】
2020076633.tif 000040
【図３７】
2020076633.tif 000041
【図３８】
2020076633.tif 000042
【図３９】
2020076633.tif 000043
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月7日(2020.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の空間に存在する粒子を検知可能な粒子検知装置及び粒子検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人間の日常の生活環境において様々な粒子が存在する。例えば、屋外では排気ガスやＰＭ２．５等に由来する粒子が存在し、屋内では、真空ポンプ等の機械設備からの排気、作業員の歩行時に発生する塵等が存在する。特に、クリーンルームにおいても無塵衣の着衣時や、紙ワイプの使用時に塵が発生している。
【０００３】
このような粒子は人体や製品製造等に悪影響を及ぼす要因となる。例えば、半導体製造工場において塵やほこり等の粒子は半導体ウエハへの付着による配線間ショート、パターン崩れ等、製造上の歩留まり低下の要因となり好ましくない。そのため、場合により粒子をモニタリングして、粒子の挙動を明らかにし、不用意な粒子の発生防止に努めなければならない。
【０００４】
しかしながら、粒子は非常に微細であり人間が肉眼でモニタリングすることは困難である。そこで、これら粒子を可視化、検知する技術として次に示すものがある。
【０００５】
粒子の存在する雰囲気に、光シート形成装置により光シートを形成する。光シートの光が粒子に入射すると、入射した光は散乱し散乱光を発する。その散乱光を撮像装置により撮像することで、粒子を可視化するという技術である（特許文献１）。そして、一般的に粒子の可視化に用いられる光シートの光源は、可視領域内の波長５３２ｎｍのパルスレーザー（非特許文献１）や緑色のレーザ光源である（特許文献２）。ここで、散乱光とは光を粒子に入射させた際、この粒子により様々な方向に放出される光をいう。
【０００６】
ここで、作業員は粒子の存在する雰囲気では、環境光（例えば、屋外では太陽光、屋内では蛍光灯、白熱灯やＬＥＤ照明）の下で作業を行うことになる。この環境光は可視光線領域のうち４３０ｎｍよりも長波長側に光強度ピークを有するものが多い。例えば、蛍光灯は５４０ｎｍ付近に光強度の最大ピークを有する。また、ＬＥＤ照明は４５１ｎｍ又は５９０ｎｍ付近に光強度の最大ピークを有する。白熱灯（クリプトン）は７５０ｎｍ超に光強度の最大ピークを有する。屋外、例えば、地表面での環境光は、日時、場所、方角等測定環境に左右されるがおよそ４８０ｎｍ付近に最大級の光強度ピークを有する。
【０００７】
この環境下で波長５３２ｎｍの光源を使用して撮像捕捉手段（カメラ）により光シートに接触した粒子の散乱光を撮像すると、同散乱光の波長と同波長を有する環境光がノイズとなり、撮像画像は散乱光と環境光の明暗の差（コントラスト）が不明瞭なものとなる。よって、散乱光を明瞭に撮像することは困難なものとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−７９８６７号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２４６８６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】加藤裕之他、「気流に平行に磁力支持された円柱のＰＩＶ計測、可視化情報」Ｖｏｌ．２６  Ｓｕｐｐｌ．  Ｎｏ．１、２００６年７月  ｐ．１０１−１０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の課題は、所定の空間に存在する粒子を検知可能な粒子検知装置及び粒子検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の実施の形態によれば、
光源からの光照射による照射領域を形成する照射領域形成手段と、
前記照射領域の粒子の散乱光を捕捉する撮像捕捉手段とを備え、
４３０ｎｍ以下の波長域に、前記照射領域を形成する光が光強度を有し、
前記撮像捕捉手段は、４３０ｎｍ以下の波長域の光による散乱光を捕捉して前記粒子を検知するものである、
ことを特徴とする粒子検知装置、
が提供される。
【００１２】
また、本発明の別の実施形態によれば、
光源からの光照射による照射領域を形成する照射領域形成ステップと、
前記照射領域の粒子の散乱光を捕捉する撮像捕捉ステップとを備え、
４３０ｎｍ以下の波長域に、前記照射領域を形成する光が光強度を有し、
前記撮像捕捉ステップは、４３０ｎｍ以下の波長域の光による散乱光を捕捉して前記粒子を検知する、
ことを特徴とする粒子検知方法、
が提供される。
【００１３】
環境光の光強度が弱い又はない環境下での、所定領域に存在する粒子の検知は次の通り行う。まず、光源から光を出射する。出射された光により、当該所定領域は照射された状態となる。この照射された所定領域を「照射領域」という。そして、この光が、照射領域に存在する粒子に入射すると、当該粒子の散乱光が発生する。この散乱光に基づき粒子を撮像捕捉手段で検知する。
【００１４】
しかしながら、この検知手法は、人間が一般的な作業をする場合に必要な明るさ、例えば、地表面における環境光を有する空間や、蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤ照明で照射された屋内の環境光を有する空間には不向きである。
この理由は、撮像捕捉手段により検知される光には散乱光だけではなく、環境光も含まれるからである。散乱光を撮像した画像には、環境光が背景に明るく映し出される。そうすると、散乱光と環境光のコントラストが不明瞭となる。この画像から散乱光のみを認識して検知するのは困難となるのである。
【００１５】
そこで、本発明では、散乱光強度と環境光の光強度との差、すなわち、輝度の差が相対的に大きいものとなる波長の光で照射領域を形成する。
特徴的には、照射領域形成手段では、光源からの光照射による照射領域を形成する。そして、照射領域を形成する光が４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有するものとする。光源としては、特に限定されない。ＬＥＤ光源、レーザ光源、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、重水素ランプ、エキシマランプ、カドミウムランプ、無電極放電ランプ、及び蛍光ランプ等その他の光源を一例に使用することができるが、この限りではない。これらの光源を使用することで、例えば、Ｘ線領域、紫外線領域、可視光線領域、赤外線領域等の波長域に光強度を有する照射領域を形成することができる。照射される光のスペクトルはＸ線領域、紫外線領域、可視光線領域、赤外線領域等の波長域に光強度のピークを有してもよいし、有さなくてもよい。ピークを有する場合は、ピークの数が１つであっても複数であってもよい。また、ピークは紫外線領域、可視光線領域、赤外線領域等の波長域のいずれかの波長域に複数あってもよいし、例えば紫外線領域と可視光線領域に亘って複数あってもよい。
そして、撮像捕捉手段は、照射領域の光のうち、４３０ｎｍ以下の波長域の散乱光を捕捉して粒子を検知するものである。このとき、照射領域には光源からの光照射による光のほか、環境光も含まれるので、４３０ｎｍ以下の環境光も同時に捕捉される。撮像捕捉手段により捕捉される波長域としては、０〜４３０ｎｍの全部の波長域であってもよいし、一部の波長域であってもよい。捕捉される波長域の一例として０〜４３０ｎｍの全波長域を挙げることができる。他の例として４３０ｎｍよりも短波長側の特定波長λ以下の全波長域（すなわち、０〜特定波長λまでの全波長域）であってもよい。また所定の波長域間（第一の特定波長λ1〜第二の特定波長λ2までの間（λ1＜λ2））であってもよい。照射領域を形成する光が、撮像捕捉手段により捕捉される波長域に光強度を有していると、散乱光が明瞭に撮像でき好ましい。
【００１６】
通常、環境光は４３０ｎｍ超の波長域に相対的に大きな光強度を有し、４３０ｎｍ以下の波長域に相対的に小さな光強度を有する。４３０ｎｍ以下では散乱光の光強度が環境光の光強度より十分に大きい、換言すると輝度の差が大きいので、４３０ｎｍ以下の波長域の散乱光を確実かつ明瞭に捕捉することができる。結果、散乱光を発した粒子を検知することができる。なお、光強度（Ｗ／ｍ2）とはその伝搬方向に垂直な単位面積を単位時間に通過するエネルギーをいう。  
【００１７】
ところで、波長λで形成された照射領域に存在する粒子は、当該波長の散乱光を散乱させる。このときの散乱光強度Ｉ(θ，λ）は、一般的に次式（１）により表される（基礎エアロゾル工学  高橋幹ニ著  養賢堂改著版  １９８２  ｐ．１４７式（７．７）参照）。
【００１８】
【数１】
2020076633.tif 000044
【００１９】
ここで、各パラメータについては、
Ｉ(θ，λ)：１個の粒子に単位強度の偏光されていない波長λの自然光の入射があったときの散乱角θにおける散乱光強度
λ＝λ0／μ1
ｍ＝μ2／μ1
α＝πｄ／λ
β＝ｍα
ω＝２π／λ（角周波数）
Ｒ：粒子からの距離（ただし、Ｒ＞＞ｄ）
λ、λ0：媒質中の光の波長、真空中の光の波長
π：円周率
Ｊ：ベッセル関数（Ｂｅｓｓｅｌ関数）
Ｐn(1)：ルジャンドルの陪関数（Ｌｅｇｅｎｄｒｅの陪関数）
ｄ：粒径
μ：透磁率
μ1、μ2：媒質中の光の屈折率、粒子中の光の屈折率
ε：誘電率
σ：電導率
である。
【００２０】
この式（１）から、散乱光強度Ｉ(θ，λ)と波長λとの関係については、波長λ以外のパラメータを一定とした場合、波長λが小さくなるほど散乱光強度Ｉ(θ，λ)は大きくなる関係にある。
【００２１】
また、環境光（ここでは、代表的にＬＥＤ照明を例にする（図１１）。）は可視光線領域のほぼ全域に亘り所定量の光強度を有する。特にＬＥＤ照明の光強度は、波長４５１ｎｍに特徴的なピークを有する。波長４５０ｎｍより短波長側では光強度が急激に低下する。そして、波長４３０ｎｍの光強度は、ピーク波長４５１ｎｍの光強度の約０．２２倍（相対強度比０．２２／１）程度であり、相対的に小さいものとなる。
【００２２】
そこで、４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有する照射領域を形成して、環境光の４３０ｎｍ以下の波長域における光強度よりも相対的に大きい「粒子の散乱光強度Ｉ(θ，λ)」を発生させれば、散乱光による輝度が大きく、かつ際立ち、粒子の検知を明瞭に行うことができることになる。
【００２３】
以上、この発明によれば複雑な画像解析手法や散乱光の判別手法（特許文献２の画像処理手段等）を行うことなく簡便に散乱光を捕捉でき、粒子を検知できる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、所定の空間に存在する粒子を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る粒子検知装置の配設状態説明図である。
【図２】照射領域形成手段の例の概要平面図である。
【図３】照射領域形成手段の他の例の概要平面図である。
【図４】照射領域形成手段のさらに異なる例の平面図である。
【図５】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図６】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図７】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図８】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図９】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図１０】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図１１】ＬＥＤ照明のスペクトルを表す図である。
【図１２】蛍光灯のスペクトルを表す図である。
【図１３】白熱灯のスペクトルを表す図である。
【図１４】屋外の環境光のスペクトルを表す図である。
【図１５】波長に対する分光感度を示す図である。
【図１６】波長に対する量子効率を示す図である。
【図１７】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図１８】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図１９】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図２０】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図２１】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図２２】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図２３】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図２４】光学フィルタを透過した後のスペクトルの概念図である。
【図２５】光学フィルタを透過した後のスペクトルの概念図である。
【図２６】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図２７】レーザで照射した場合の撮像画像の図面代用写真である。
【図２８】集光照射領域の一例を示す説明図である。
【図２９】照射領域形成手段の他の例の概要平面図である。
【図３０】αとｉ1＋ｉ2との関係図である。
【図３１】ピーク曲線の説明図である。
【図３２】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【図３３】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【図３４】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【図３５】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【図３６】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【図３７】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【図３８】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【図３９】散乱光のスペクトルと光学フィルタとの関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態について詳述する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の一実施形態を示したものにすぎない。本実施形態に係る粒子検知装置は、照射領域５４を形成する照射領域形成手段と、照射領域５４に存在する粒子の散乱光を捕捉し、粒子を検知する撮像捕捉手段とを備える。照射領域５４は光源からの光照射により照射された領域であり、この照射領域５４を形成する光は４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有するものである。撮像捕捉手段は４３０ｎｍ以下の波長域の光を捕捉するものである。
粒子検知装置の設置は特に屋外、屋内等の空間に限定されないが、なお、以下に記述する「ＬＥＤ照明」とは、環境光の照明としてＬＥＤを利用したものをいう。「ＬＥＤ光源」は、照射領域形成手段に用いる光源をいう。ＬＥＤ照明は、図１１の波形を示すものであり、ＬＥＤ光源は主に４３０ｎｍ以下の波長域に光強度の最大ピークを有するものである。ＬＥＤ照明とＬＥＤ光源は、それぞれスペクトルが異なるものである。
【００２７】
（照射領域形成手段）
照射領域形成手段に使用する光源には、種々の公知の光源を用いることができる。光源の波長は、４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有するものであれば、特に限定されない。図３２、図３４（（ｂ）を除く。）、図３５に示すように、光源の波長のスペクトル７０として、４３０ｎｍ以下の波長域にピーク６２を有するものを例示できる。この場合後述するピークエンド７０ｅが４３０ｎｍ以下であっても、４３０ｎｍ超であってもよい。また、波長０ｎｍから長波長側（例えば、可視光線領域や赤外線領域）に向かって光強度が増加しつつ明確なピークがないものであってもよい。さらに、光源の波長が、４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有し、ピークが４３０ｎｍ超にあるものであってもよい。加えて、ピークが複数（短波長側から長波長側に順次ピーク６２ａ、ピーク６２ｂ、ピークｃ、・・・）あるものであってもよい。図３６〜図３９には３つのピークのみ示しているが、４つ以上のピークがあってももちろんよい。この場合、当該複数のピークの光強度はピーク毎に異なっていてもよい。そして、これら複数のピークのうち、４３０ｎｍ以下にピークが１つまたは複数あってもよい。本実施形態では、４３０ｎｍ以下の波長域に光強度のピークを有する光源を一例に説明する。なお、撮像捕捉手段１５により粒子を検知するためには、照射領域５４の光強度を１０Ｗ／ｍ2以上とするとよい。
照射領域５４は様々な形状に形成することができる。例えば、膜状の照射領域５４を形成する場合は、幅を有する光の膜を出射軸方向（ｘ方向）に延在させ形成させることができる。幅は、出射軸方向（ｘ方向）の遠方に向かうに従い出射軸の垂直方向に広がる態様（この場合、照射領域５４は扇形になる。）としてもよいし、所定の幅のまま平行に出射軸方向に延在する形状、すなわち、方形であってもよい。また照射領域５４の形態は円柱状を含む楕円柱状、角柱状（三角柱状〜六角柱状その他の多角柱状を含む）、円錐台状を含む楕円錐台状、角錐台状、方形膜状、出射軸方向（ｘ方向）に対し垂直方向に次第に広がる膜状（台形膜状１）、垂直方向に集光して次第に狭まる膜状（台形膜状２）等の出射後集光する形状等、種々の形態にすることができる。さらに、楕円錐台状、角錐台状を出射軸方向（ｘ方向）に対し垂直方向（ｙ方向及びｚ方向のうち少なくともいずれか一方向）に次第に広げる形態であってもいいし、垂直方向（ｙ方向及びｚ方向のうち少なくともいずれか一方向）に集光して次第に狭める形態であってもよい。また、出射後、垂直方向（ｙｚ平面方向）に集光して次第に狭まり、照射軸方向（ｘ方向）の前方に焦点が形成される形態にしてもよい。なお、図２８に示すように、集光とは、照射領域形成手段により出射軸方向に照射された光を、出射軸方向の前方で集める手段のことをいう。そして、集光手段により形成された照射領域を集光照射領域という。集光の形態は、特に限定されないが、一例として、ケーシング１１から照射された光を照射軸方向（ｘ方向）の遠方に向かうにつれてｚ方向に狭め、膜状の集光照射領域５４ａとする形態を挙げることができる。ここでは、狭める方向をｚ方向としたが、ｚｙ平面上における任意の方向に狭めてももちろんよい。この他、集光照射領域５４ａの形態は、円筒形態とすることもできるし、出射軸方向の前方の所定箇所で一点に収束する形態とすることもできるが、これに限るものではない（図示しない）。
光源にレーザ光源を使用する場合は、レーザ光源を高速で所定の振幅間を往復させて照射領域５４を形成する手段をとることができる。出射したレーザ光を分岐させることがないので、レーザ光の強さを弱まらせることなく照射領域５４を形成できるという利点がある。特徴的には、レーザ光源を上下方向（ｙ方向）に所定の振幅で往復させ、上下方向に広がる光膜を形成させる。そして、この光膜の出射軸方向（ｘ方向）の前方で左右方向（ｚ方向）に集光させて集光照射領域５４ａを形成させる。結果、この集光照射領域５４ａは、光膜の厚さを薄くする方向（ｚ方向）に集光されるので、レーザ光源から出射されたレーザの当初の厚さ（２〜３ｍｍ程度）よりも薄いものとなる。
他の手段の例に図４では、レーザ光を受けて所定の角度範囲を走査するガルバノミラー（レーザ光走査手段）１２Ａ及びシリンドリカルレンズ（平行化手段）１２Ｂを使用するものを示している。
【００２８】
他の例として、図２及び図３に示すものを挙げることができる。この例において、レーザ光発生器２、ガルバノミラーなどの走査手段１２Ａ、第１ミラー４、第２ミラー５、フレネルレンズ６を備えている。この例においては、第１ミラー４、第２ミラー５、フレネルレンズ６は、平行化手段１２Ｂを構成している。
レーザ光発生器２から前方に出射したレーザ光Ｌ０は、詳細の図示を省略した角度変換ミラー７、８により角度変換した上で、走査手段１２Ａに入り、この走査手段１２Ａは直線的レーザ光を受けて扇形に広げる。
【００２９】
走査手段１２Ａからのレーザ光は、前後方向に平行に対向する第１ミラー４と第２ミラー５との間で反射し、より幅広に広げた扇状の走査光とする。すなわち、第１ミラー４での反射光が第２ミラー５に入射され、第２ミラー５において前方に出射する。出射光は、平行化手段１２Ｂを通ることにより、平行ビーム光として空気中に出射される。平行化手段１２Ｂとしてプラスチックレンズのものを使用すれば、コスト的に有利である。
【００３０】
これによって、走査手段１２Ａによる振れ角がθ´であるとしても、仮想的に走査手段１２Ａを後方位置Ｐに設置した場合と同じく、幅広の平行ビーム光として出射できるものである。
走査手段として、ガルバノミラー、レゾナンドミラー、ポリゴンミラーなどを使用できる。走査手段１２Ａによる振れ角θ´は適宜選定または調整できる。その結果、平行ビーム光の幅の調整が可能となる。
【００３１】
さらに照射領域形成手段の別の例として、光Ｌを受けてレーザ光を広げて照射領域５４とするレンチキュラーレンズ（図示しない）やレーザーラインジェネレーターレンズ（図２９）を使用することもできる。なお、レンチキュラーレンズを使用する場合は光ＬにＬＥＤ光源を用いることもできる。レンチキュラーレンズを光Ｌの照射口付近に設けることで光Ｌは平面状となり、照射領域５４に照射される。レーザーラインジェネレーターレンズ１２Ｃを設けることで、出射軸方向の遠方（ｘ方向）に向かうに従いレーザ光をｘ方向に対して垂直方向（ｙｚ平面上における所定の一軸方向）に広げて照射領域５４を形成することができる。このレーザーラインジェネレーターレンズ１２Ｃを透過して形成された照射領域５４は、ｘ方向の所定の位置における垂直方向の輝度が均一となるので、同レンズの使用は粒子を検知する上で好ましい。
【００３２】
前述の照射領域形成手段により照射領域５４が形成される。この照射領域５４を形成する光は、例えば、Ｘ線領域、紫外線領域、可視光線領域、赤外線領域等のいずれの波長域の光でもよく、また複数の波長域（一例に、紫外線領域と可視光線領域）に亘る光でもよい。（ただし、当該光は４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有するものとする。）好ましくは、４３０ｎｍ以下の波長域に相対的に大きな光強度を有する光であるとよい。照射領域５４に存在する粒子は、以下に説明するように散乱光強度が相対的に大きい散乱光５１を発する。理論的な粒子の散乱光強度Ｉの求め方は前出の式（１）による（基礎エアロゾル工学  高橋幹ニ著  養賢堂改著版  １９８２  ｐ．１４７式（７．７）参照）。
【００３３】
作業員は通常作業を行うときは、作業しやすいよう、所定の明るさを有する作業空間で行う。屋外で作業する場合は、太陽光の下や日陰等で行い、屋内作業する場合は、照明の下で行う。照明には、蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤ照明等が使用される。
【００３４】
（地表面での環境光）
図１４に示すように屋外での環境光は、日時、場所、方角等測定条件に左右されるがおよそ４８０ｎｍ付近に最大級の光強度ピークを有する。しかしながら、波長４３０ｎｍの光強度は４８０ｎｍ付近のピークの７割強まで落ち込み、４３０ｎｍより短波長側ではさらに光強度は小さいものとなっている。
【００３５】
仮に地表面での環境光の下で光源に従来のＮｄ：ＹＡＧレーザ（第二高調波、５３２ｎｍ、グリーンレーザ）を用いて粒子検知装置により粒子の検知を試みたとする。環境光５３は波長５３２ｎｍ付近において相対的に大きい光強度を有する。また、ＹＡＧレーザにより発生した散乱光５１は波長５３２ｎｍに光強度を有する。
これら環境光５３と散乱光５１を例えば、光学フィルタ５２（中心波長５３０ｎｍ、半値全幅４０ｎｍ、波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの透過率７０％以上）に、入射させると散乱光５１のみならず、波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの環境光５３も透過してしまう。この透過光を撮像すると、大きい光強度を有する環境光５３により撮像画像の背景が過度に明るくなってしまう。環境光５３と散乱光５１と輝度の差（コントラスト）が小さいので、この撮像画像から散乱光５１を捕捉することは困難である。
【００３６】
一方、地表面での環境光の下で、４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有する光で照射領域５４を形成し、粒子検知装置により粒子の検知を試みたとする。
環境光５３は図１４から示されるように４３０ｎｍ以下の波長域において相対的に小さい光強度を有する。
散乱光５１が４３０ｎｍ以下の波長域からなる環境光５３と混ざり合ったとしても、理論上式（１）から算出された散乱光強度Ｉ（θ，λ）が環境光５３の光強度よりも十分に大きいので、輝度の差（コントラスト）が大きいものとなる。
これら散乱光５１と環境光５３を撮像捕捉手段１５による捕捉を試みたとする。撮像捕捉手段１５には、一例として、光学フィルタ５２を用いる。光学フィルタ５２は、後述するバンドパスフィルタやショートパスフィルタを用いるとよい。
【００３７】
そうすると、散乱光強度Ｉ（θ，λ）は環境光の光強度より大きいので、環境光の光強度と散乱光強度Ｉ（θ，λ）との差が輝点となり明瞭で簡便な粒子の検知が可能である。
【００３８】
（蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤ照明）
環境、用途等に合わせ、屋内で使用される蛍光灯は数種類があるが、一般的に使用される蛍光灯では図１２に示すように波長域に対する光強度は波長５４６ｎｍに最大のピーク、６１４ｎｍに第２に大きなピークを有する。４３０ｎｍ以下の波長域の光強度は最大のピークと比較して相対的に小さい。屋内で使用する白熱灯（図１３）やＬＥＤ照明（図１１）においても、４３０ｎｍ以下の波長域の光強度は相対的に小さいものとなっており、白熱灯やＬＥＤ照明のピーク波長は、波長４３０ｎｍよりも長波長側に位置する。
【００３９】
仮に環境光５３（この場合、蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤ照明）の下で光源に従来使用されるＮｄ：ＹＡＧレーザ（第二高調波、５３２ｎｍ、グリーンレーザ）で粒子検知装置により粒子の検知を試みたとする。
図１３に示すように白熱灯では、波長５３２ｎｍの光強度（相対強度）はピークの光強度と比較し０．３倍程度である。この環境下でＮｄ：ＹＡＧレーザで形成される照射領域５４から発せられる散乱光５１が光学フィルタ５２（中心波長５３０ｎｍ、半値全幅４０ｎｍ、波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの透過率７０％以上）に到達したとする。散乱光５１とともに白熱灯の波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの光も光学フィルタ５２を透過するので、これら光を撮像すると画像の背景は明るくなり、散乱光５１の捕捉がやや困難となる。
また、図１２に示すように蛍光灯では、最大ピーク波長は波長５３２ｎｍよりも長波長側にあるが、散乱光５１と環境光５３（蛍光灯）が光学フィルタ５２（中心波長５３０ｎｍ、半値全幅４０ｎｍ、波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの透過率７０％以上）に到達すると、環境光５３（蛍光灯）の最大ピークを有する光（最大ピークの波長はおよそ５４６ｎｍ）も透過してしまう。そうすると、波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの環境光５３（蛍光灯）により画像の背景が過度に明るくなってしまう。結果として、この画像から散乱光５１を捕捉することは困難である。
また、図１１に示すようにＬＥＤ照明においても、波長５３２ｎｍの光強度は、波長４５１ｎｍ（光強度のピーク）の７割である。光学フィルタ５２（中心波長５３０ｎｍ、半値全幅４０ｎｍ、波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの透過率７０％以上）にＬＥＤ照明と散乱光５１が到達すると、波長域５１４ｎｍ〜５４７ｎｍのＬＥＤ照明も同フィルタを透過することになる。そうすると、環境光５３（ＬＥＤ照明）により撮像画像の背景が過度に明るくなってしまう。結果として、この撮像画像から散乱光５１を捕捉することは困難である。
以上を鑑みると、光源に従来使用されるＮｄ：ＹＡＧレーザ（第二高調波、５３２ｎｍ、グリーンレーザ）を使用した場合、環境光の影響により散乱光５１を発する粒子の検知を明瞭に行えない場合がある。
【００４０】
一方、蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤ照明のいずれか又はこれらの組み合わせからなる環境光５３の下で、４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有する光で照射領域を形成し、粒子検知装置により粒子の検知を試みたとする。撮像捕捉手段１５には、一例として、光学フィルタ５２を用いる。光学フィルタ５２は、後述するバンドパスフィルタやショートパスフィルタを用いるとよい。
蛍光灯、白熱灯、ＬＥＤ照明のいずれも、４３０ｎｍ以下の波長域に相対的に大きい光強度は有さない。そのため散乱光５１が４３０ｎｍ以下の波長域からなる環境光５３と混ざり合ったとしても、散乱光強度Ｉ（θ，λ）は環境光５３の光強度よりも十分に大きい。よって、環境光の光強度と散乱光強度Ｉ（θ，λ）との差が輝点となり明瞭で簡便な粒子の検知が可能である。
【００４１】
式（１）の散乱光強度Ｉ（θ，λ）は、α＜２で、波長λ以外のパラメータが一定であればλ4の逆数に比例する。すなわち、光源の波長λが小さいほど、散乱光強度Ｉ（θ，λ）は大きくなる。例えば、４０５ｎｍの散乱光強度Ｉ（θ，４０５ｎｍ）と５３２ｎｍの散乱光強度Ｉ（θ，５３２ｎｍ）の比は、次式（２）により表現される。
（数２）
Ｉ（θ，４０５ｎｍ）／Ｉ（θ，５３２ｎｍ）＝（５３２／４０５）4≒２．９８
・・・式（２）
【００４２】
式（２）の関係については次のように説明される。
図３０は式（１）を導く過程で規定されるαとｉ1＋ｉ2（θ）の関係を表す図であり、一例としてθ＝４５°とした場合における図である。ｉ1＋ｉ2（４５°）は、一例として粒径ｄが一定下でα＜２と２≦αとで場合分けすると、α＜２の場合では、ｉ1＋ｉ2（４５°）∝α6の関係が成立する。このとき、散乱光強度Ｉ（４５°，λ）∝λ-4となる。したがって、光源の波長λが小さいほど、散乱光強度Ｉ（θ，λ）は大きくなる。
なお、２≦αでは、ｉ1＋ｉ2（４５°）∝α2の関係が成立し、すなわち、ｉ1＋ｉ2（４５°）∝λ-2となり、散乱光強度Ｉ（４５°，λ）はλに顕著に依存しない。
【００４３】
このことから、４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有する光源を使用して照射領域５４を形成する利点は次のとおりである。第一に散乱光強度Ｉ（θ，λ）は短波長ほど大きくなる。第二に環境光５３の光強度は短波長域ほど小さくなる傾向にある。第三に短波長ほど環境光の光強度が小さくなるので散乱光強度Ｉ（θ，λ）と環境光の光強度の比が大きくなる。
これら利点により４３０ｎｍ以下の波長域の光について捕捉することで粒子の検知が明瞭になる。
【００４４】
式（１）に基づけば散乱光強度Ｉ（θ，λ）は、波長λ以外のパラメータを一定とすると、より短波長の光を粒子に照射した方が大きくなる。撮像捕捉手段１５にカメラを備えた場合、散乱光５１を受光するカメラの分光感度が粒子の検知の明瞭性に影響を与える場合がある。特に、通常のカメラは４３０ｎｍ以下の波長域の光に対して分光感度は十分でない場合がある。よって、４３０ｎｍ以下の波長域の散乱光５１の捕捉には、この波長域に対しても十分な分光感度を有する、高電界下のアモルファスセレン光電膜内で起きる電荷のアバランシェ増倍現象を利用した撮像素子を備えた撮像管カメラを用いるとよい。
また、好ましくは１５０ｎｍ〜４３０ｎｍ、より好ましくは３５０ｎｍ〜４３０ｎｍの波長域の散乱光５１を捕捉する態様にしてもよい。利点として、１５０ｎｍ〜４３０ｎｍの波長域の光源は種類が多い。特にカメラレンズの３５０ｎｍ以上の波長域に対する透過率は、３５０ｎｍ未満よりも比較的高いため好ましい。
特徴的には、照射領域５４を３５０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の波長域にピークを有する光で照射された領域とする。そして、撮像捕捉手段１５を３５０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の波長域の光を捕捉する態様とすると、散乱光と環境光との輝度の差が大きくなり好ましい。
【００４５】
（撮像捕捉手段）
環境光５３と、照射領域形成手段により形成された照射領域５４で発生した散乱光５１は撮像捕捉手段１５により捕捉され、粒子が検知される。
検知の手法の一例として、撮像捕捉手段１５に光学フィルタ５２を備えて捕捉を行う態様とすることができる。
ここで、光学フィルタ５２とは、入射光のうち、例えば、特定の波長域の光を透過し、それ以外の光を遮断する光学素子をいう。光学フィルタ５２の例として、４３０ｎｍ以下の波長域全域又は一部の光に対して十分な透過率を有する光学フィルタ５２、例えば、バンドバスフィルタやショートパスフィルタを好適に用いることができる。ショートパスフィルタは特定波長よりも短波長側の光を透過し長波長側の光を遮断するフィルタである。バンドパスフィルタはある定められた波長域（波長域の間隔）の光を透過させ、その間隔以外の波長域の光の透過を減衰させ、又は遮断するフィルタである。この波長域の間隔は、１ｎｍ〜１００ｎｍとするとよく、より好ましくは、１０ｎｍ〜４０ｎｍ、さらに好ましくは１０ｎｍ〜２０ｎｍとするとよい。波長域の間隔が１００ｎｍより大きいと、光学フィルタ５２は環境光５３を多く受光することになる。この場合、輝度の差が小さく、散乱光５１の捕捉が困難となる。受光される波長域の間隔が１ｎｍより小さい光学フィルタ５２は、製造が困難であったり、製造コストが嵩んだりする。
この種の光学フィルタ５２を用いることで、同光学フィルタ５２の透過光は、４３０ｎｍ以下の波長域全域又は一部の光で構成される。４３０ｎｍ超の波長域の環境光５３を低減又は遮断されるので、撮像画像において粒子の検知を際立たせることができる。なお、図３２に示すように、光学フィルタ５２により光が透過された波長域（一点鎖線で囲まれ斜線で示した波長域８０）には、光強度を有する散乱光が含まれるようにする。
波長域８０は、０〜４３０ｎｍの全部の波長域であってもよいし、０〜４３０ｎｍの一部の波長域であってもよい。波長域の一例として０〜４３０ｎｍの全波長域を挙げることができる。他の例として４３０ｎｍよりも短波長側の特定波長λ以下の全波長域（すなわち、０〜特定波長λまでの全波長域（同図（ｃ））であってもよい。また所定の波長域間（第一の特定波長λ1〜第二の特定波長λ2までの間（λ1＜λ2）（同図（ｄ））であってもよい。なお、照射領域５４を形成する光のスペクトル７０が波長４３０ｎｍ以下の全部または一部に光強度を有するものであるとよい。この波長４３０ｎｍ以下に光強度を有した照射領域５４を形成する光のピーク６２が波長域８０に含まれていると好適である。
【００４６】
照射領域５４には、光源により照射された光のほか、環境光５３も含まれるので、光学フィルタ５２に入射される光には、散乱光５１と環境光５３が含まれる。
環境光５３の存在下で粒子を撮像捕捉手段１５で検知するには以下の態様により行う。
まず、照射領域５４の波長をＸｎｍと仮定すると、この照射領域５４に存在する粒子から特定の散乱光強度Ｉ（θ，Ｘｎｍ）を有する散乱光５１が発生する。一方、一般的な環境光５３の波長域は可視光線領域の全部又は一部に亘るので、当然同波長Ｘｎｍも含む。
これら散乱光５１と環境光は光学フィルタ５２に到達する。光学フィルタ５２では特定の波長域の光が透過され、当該特定の波長以外の光が低減され又は遮断される。光学フィルタ５２に透過された特定の波長域の光は、撮像捕捉手段１５に備わる、例えば、カメラによって受光される。同カメラで撮像された画像から粒子が検知される。なお、照射領域５４は所定の波長域（例えば、波長λx1〜λx2までの波長域）の光で形成されてもよい。
【００４７】
図９に示すように撮像捕捉手段１５により撮像された画像には、白色の点及び白色の線分が散在し、背景は暗い。白色の点及び白色の線分が輝点、すなわち、散乱光５１を示す。この散乱光５１の波長を仮にＸｎｍとし、光学フィルタ５２を透過した環境光の光強度をＩ´とし、レンズを含むカメラシステムの輝度値の関数ｇとすると、撮像捕捉手段１５で検知される輝点の明るさは、次式（３）で表せる。
（数３）
（輝点の明るさ）＝ｇ（Ｉ（θ，Ｘｎｍ）＋Ｉ′）  ・・・式（３）
ここで、環境光５３の光強度Ｉ´に対する散乱光強度Ｉ（θ，Ｘｎｍ）の比「Ｉ（θ，Ｘｎｍ）／Ｉ´」が小さいと、散乱光５１と環境光５３の光強度のコントラストが十分に取れず、粒子が明瞭に検知され難い。一方で同比が大きいと、散乱光５１と環境光５３の光強度のコントラストを大きくすることができ、粒子が明瞭に検知され易い。仮に、散乱光５１の輝度値ｇ（Ｉ（θ，Ｘｎｍ））が相対的に小さい場合でも、同比が大きければ、カメラゲインを増倍させたり、カメラレンズ絞りを開けて受光量を増やしたりすることで散乱光５１の輝度値ｇ（Ｉ（θ，Ｘｎｍ））を大きくすることができる。これにより、粒子の検知を明瞭化できる。
【００４８】
例えば、散乱光５１を撮像する場合は、照射領域５４の波長を５３２ｎｍとし、５３２ｎｍの波長を含む所定の波長域の光を透過させる光学フィルタ５２を使用することになる。一般的に環境光５３（例えば、蛍光灯や地表面の太陽光等の環境光）の５３２ｎｍ近辺の波長域の光強度Ｉ´は相対的に大きい。そうすると、式（３）より輝点の明るさは、相対的に大きく、かつ、光強度の比「Ｉ／Ｉ´」が小さいので粒子が検知され難い。
【００４９】
図２４は、５３２ｎｍの波長を含む所定の波長域の光を透過させる光学フィルタ５２を撮像捕捉手段１５に備えて、蛍光灯と５３２ｎｍの散乱光５１を捕捉した場合の概念図である。５３２ｎｍ近辺の波長域の光は光学フィルタ５２を透過され、当該波長域以外の光は光学フィルタ５２により遮断される。散乱光５１の光強度のピーク６２は５３２ｎｍに存在するが、そのピーク６２の長波長側に蛍光灯のスペクトル６１も存在する。この場合、撮像される画像には、散乱光５１のほか、環境光（蛍光灯）５３も撮像され、粒子の検知を明瞭に行えないことになる。
【００５０】
しかしながら、より短波長側、例えば４０５ｎｍの散乱光５１を撮像する場合は、照射領域５４の波長を４０５ｎｍとし、４０５ｎｍの波長を含む所定の波長域の光を透過させる光学フィルタ５２を使用することになる。環境光５３は４０５ｎｍ近辺の波長域の光強度Ｉ´が相対的に小さい。そうすると、式（３）より輝点の明るさは、相対的に大きく、かつ、光強度の比「Ｉ／Ｉ´」が大きいので粒子が検知され易い。
【００５１】
図２５は、４０５ｎｍの波長を含む所定の波長域の光を透過させる光学フィルタ５２を撮像捕捉手段１５に備えて、蛍光灯と４０５ｎｍの散乱光５１を捕捉した場合の概念図である。４０５ｎｍ近辺の波長域の光は光学フィルタ５２を透過され、当該波長域以外の光は光学フィルタ５２により低減又は遮断される。散乱光５１の光強度のピーク６２は４０５ｎｍに存在する。そのピーク６２と同波長に蛍光灯のスペクトル６１も存在する。散乱光５１の光強度はスペクトル６１の光強度に対して相対的に大きなものとなっている。そのため、輝点の明るさは大きい。撮像される画像には、散乱光５１が白い輝点として表現され、蛍光灯は暗い背景として表現される。よって粒子の検知を明瞭に行うことができる。
【００５２】
本発明では、一般的な環境光５３のスペクトルにおいて、可視光線領域の短波長側及び紫外線領域の光強度は相対的に小さく、可視光線領域の長波長側の光強度は相対的に大きいことに着眼している。例えば、ＬＥＤ照明における波長４３０ｎｍ以下の光強度は相対的に小さく、波長５９０ｎｍ〜６００ｎｍの光強度は相対的に大きい（図１１参照）。さらに、本発明では、式（１）から波長λが小さいほど、散乱光強度Ｉ（θ，λ）は大きくなる点に着眼している。
このことより、短波長Ｘｎｍ（例えば、４３０ｎｍ）の光を粒子に照射すれば、粒子が発する散乱光強度Ｉ（θ，Ｘｎｍ）は相対的に大きくなり、式（３）より輝度は大きくなる。結果として、粒子の散乱光５１を輝点として認識し易くなる。
【００５３】
撮像捕捉手段１５を構成するカメラは、照射領域５４から入射する散乱光５１を光学フィルタ５２を介して受光するものとすることができる。照射領域形成手段により形成された照射領域５４に存在する粒子が散乱光５１を発し、この散乱光５１が光学フィルタ５２に到達し、この光学フィルタ５２を透過した光を撮像捕捉手段１５により撮像する。カメラの受光部１５ａの受光軸ＯＸは、照射領域５４の出射軸方向に対してほぼ平行でもよいし傾斜してもよい。また、光学フィルタ５２はカメラの前方に設置してもよいが、カメラのレンズの手前に装着して、カメラと一体とした形態とすることが好ましい。
【００５４】
本発明の撮像捕捉手段１５としては、４３０ｎｍ以下の波長域において十分な分光感度を有する撮像管カメラ、特に高電界下のアモルファスセレン光電膜内で起きる電荷のアバランシェ増倍現象を利用した撮像素子を備えた撮像管カメラであるのは好ましい。また、撮像管カメラによる撮影画像信号をアナログ微分処理するアナログ微分処理装置を備え、このアナログ微分装置による微分処理画像に基づいて粒子を検知するように構成するのも好ましい。粒子の散乱光５１の映像信号が微分により強調され、より可視化の感度が高まる。特にアバランシェ増倍動作型撮像管を用いるとアバランシェ効果によりノイズを抑えつつ高ゲインで撮影できるので、高感度で粒子の可視化が可能となる。さらに、前記撮像管カメラのレンズに、検知対象領域以外の領域からの光を遮るレンズフードを取り付けてなるのも好ましい。これらの構成により、検知能力の向上を図ることができる。
４３０ｎｍ以下の波長の散乱光５１の撮像には、当該波長範囲の分光感度が比較的良好なカメラを使用するとよい。好ましいカメラの例として、ＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）を使用することができる。また、近年高精細化が進むＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ、写真機などを用いることもできる。しかしながら、前述のカメラや写真機に使用されるカメラレンズは短波長領域で十分な透過率を有しない。そこで、合成石英等を用いた紫外域専用のカメラレンズを用いるとよい。
【００５５】
本実施形態に示すＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）の分光感度（相対感度）は、図１５に示すように、相対的に短波長側の方が長波長側よりも高い。具体的には、波長４５０ｎｍに相対感度のピークを有し、波長３５０ｎｍにおいても７割強を示す。
一方、一般的に用いられるＣＣＤカメラ（浜松ホトニクス、Ｃ８４８４−０５Ｃ）の量子効率は、図１６に示すように波長４５０ｎｍ〜５７０ｎｍにピーク（量子効率約７０％）を有するが、波長４００ｎｍで５０％、３５０ｎｍで２５％程度である。量子効率は短波長側で極端に低下する。なお、量子効率とは、入射した光子のうち電子に変換される変換効率を指す。 量子効率が高いほど感度が高いと言える。
【００５６】
一般的なカメラに装着されるレンズ（Ｎ−ＢＫ７、ＳＨＯＴＴ社）の内部透過率は次表のとおりである。内部透過率τｉ（レンズ厚さ２５ｍｍ）は可視領域では高い透過率を示す。そして、短波長側に向かうほど透過率が低下する。波長３５０ｎｍ〜１０６０ｎｍでは内部透過率は０．９２以上ある。３５０ｎｍより短波長域になると０．９２を下回る。
【００５７】
【表１】
2020076633.tif 000045
【００５８】
撮像捕捉手段の別の実施形態にカラーフィルターやプリズム、グレーティング等による分光機能を有したカメラ（例えば、マルチスペクトルカメラやハイパースペクトルカメラなど）を使用してもよい。このカメラを使用することで特定の波長域（例えば、４３０ｎｍ以下の波長域）を、受光して撮像することができる。このカメラを撮像捕捉手段に備えた場合、光学フィルタ５２を使用しなくても、特定波長域を撮像することが可能となる。しかしながら、撮像する波長域をより狭めたいとき等は、撮像捕捉手段にこのカメラを備えた上で、さらに、光学フィルタ５２を備えることもできる。
【００５９】
以上により光学フィルタ５２やカメラにより捕捉された散乱光５１から、粒子を検知できる。粒子の検知手法としては、例えば、散乱光５１が撮像された画像（映像）の記録、撮像された画像（映像）を用いた粒子（塵埃）の挙動や発塵源の評価、把握等を行うことができる。また、撮像された画像（映像）を用いた粒子画像流速測定法（ＰＩＶ）での評価に利用できる。さらには、撮像された画像（映像）による粒子の計数や、この撮像捕捉手段による散乱光５１の捕捉と散乱光５１に基づく粒子の計測を行うことができる。
【００６０】
（粒子検知方法）
屋外又は屋内で環境光５３が照射される下で粒子を撮像する（可視化する）方法は次の通りに例示できる。
第一に照射領域形成ステップである。照射領域形成ステップでは、光源からの光照射による照射領域５４を形成する。照射領域５４を形成する光の波長は例えば、Ｘ線領域、紫外線領域、可視光線領域、赤外線領域等のいずれの波長域でもよく、また複数の波長域（一例に、紫外線領域と可視光線領域）に亘ってもよい（ただし、当該光は４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有するものとする。）。好ましくは、４３０ｎｍ以下の波長域に相対的に大きな光強度を有する光で照射領域５４を形成するとよい。このようにすると、この照射領域５４に存在する粒子から、粒子光強度が相対的に大きい散乱光５１が発せられ、粒子の検知が簡便となる。
照射領域５４は幅を有しつつ出射軸方向（ｘ方向）に延在させて形成することができる。幅は、出射軸方向（ｘ方向）の遠方に向かうほど出射軸の垂直方向外側に広がる態様（この場合、照射領域５４は扇形になる。）としてもよいし、所定の幅のまま平行に出射軸方向に延在する形状、すなわち、方形であってもよい。また、楕円柱状、角柱状、楕円錐台状、角錐台状、方形膜状、出射軸方向（ｘ方向）の遠方に向かうほど出射軸の垂直方向に次第に広がる膜状（台形膜状１）、垂直方向に集光して次第に狭まる膜状（台形膜状２）等の出射後集光する形状等、種々の形態にすることができる。さらに、楕円錐台状、角錐台状を出射軸方向（ｘ方向）に対し垂直方向（ｙ方向及びｚ方向のうち少なくともいずれか一方向）に次第に広げる形態であってもいいし、垂直方向（ｙ方向及びｚ方向のうち少なくともいずれか一方向）に集光して次第に狭める形態であってもよい。また、出射後、垂直方向（ｙｚ平面方向）に集光して次第に狭まり、照射軸方向（ｘ方向）の前方に焦点が形成される形態にしてもよい。
照射の一例を図４を参照しつつ示すと、レーザ光発生器２から光Ｌが出射されると、光Ｌはケーシング内にある、光Ｌを受けて所定の角度範囲を走査するガルバノミラー（レーザ光走査手段）１２Ａ及びシリンドリカルレンズ（平行化手段）１２Ｂを通過してスキャナビーム（照射領域５４）として照射領域に出射される。
第二に撮像捕捉ステップである。撮像捕捉ステップは、照射領域５４に存在する粒子の散乱光５１及び環境光５３を受光し、散乱光５１を撮像して同粒子を検知するステップである。当該ステップで受光される光は、４３０ｎｍ以下の波長域の光である。４３０ｎｍ超の波長域の光は、例えば、光学フィルタ５２やカラーフィルター、プリズム、グレーティング等による分光機能を有したカメラ等で遮断される。撮像するカメラは前述のＣＣＤカメラや撮像管カメラ、特にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ等を好適に用いることができる。これらステップにより、粒子が検知され、すなわち、粒子の可視化がなされる。
【００６１】
本発明の第２の実施の形態として、さらに、
前記撮像捕捉手段は、４３０ｎｍ以下の波長域の光を捕捉する分光機能を有するカメラを備える、
第１の実施形態の粒子検知装置を提供できる。
【００６２】
本発明の実施形態にはカラーフィルターやプリズム、グレーティング等による分光機能を有したカメラを撮像捕捉手段１５に用いることができる。このカメラを使用することで４３０ｎｍ以下の波長域の光を選択的に検知し、散乱光５１が明瞭に捕捉される、という効果を有するものとなる。
【００６３】
本発明の第３の実施の形態として、さらに、
前記撮像捕捉手段は、アバランシェ増倍する手段を有するカメラを備える、
第１の実施形態の粒子検知装置を提供できる。
【００６４】
アバランシェ増倍とは、ある数量が急速に増加する現象をいう。電界で加速された荷電粒子が、電界によって得たエネルギーをもって気体分子等に衝突し、荷電粒子が電離され、新たな荷電粒子が生成される。この過程が繰返されて、荷電粒子の数が急速に増加する現象をいう。
撮像捕捉手段、例えば、カメラの受光量が少ない場合であっても、荷電粒子がアバランシェ増倍されるため、ノイズを抑えたまま高ゲインで撮像対象を高感度に撮像できる。そのため散乱光５１を捕捉でき粒子を明瞭に検知できる。
【００６５】
本発明の第４の実施の形態として、さらに、
前記撮像捕捉手段１５は、光学フィルタ５２を備え、
前記光学フィルタ５２は、波長域が４３０ｎｍ超の光を遮断し、波長域が４３０ｎｍ以下の光を透過する、第１の実施形態の粒子検知装置を提供できる。
【００６６】
撮像捕捉手段１５に光学フィルタ５２を備える。その光学フィルタ５２として、波長域が４３０ｎｍ超の光を遮断し、波長域が４３０ｎｍ以下の光を透過するものを好適に用いるとよい。この光学フィルタ５２により、撮像捕捉手段１５で捕捉される光の波長域は４３０ｎｍ以下となる。ここで、捕捉される光の波長域が４３０ｎｍ以下とは、０〜４３０ｎｍの全部の波長域であってもよいし、一部の波長域であってもよい。捕捉される波長域の一例として０〜４３０ｎｍの全波長域を挙げることができる。他の例として４３０ｎｍよりも短波長側の特定波長λ以下の全波長域（すなわち、０〜特定波長λまでの全波長域）であってもよい。また所定の波長域間（第一の特定波長λ1〜第二の特定波長λ2までの間（λ1＜λ2））であってもよい。そして、波長域が４３０ｎｍ超の光を遮断するとは、撮像捕捉手段１５が分光感度を有する波長域の範囲における４３０ｎｍ超の光を遮断するということをいう。特徴的には、撮像捕捉手段１５が分光感度を有する波長域の範囲における４３０ｎｍ超の光のうちの特定の波長域（λx3〜λx4（ここで、４３０ｎｍ＜λx3、λx4））の光を透過し、それ以外の波長域の光を透過しないということではない。
光学フィルタ５２の一例として、波長域が４３０ｎｍ超の光を遮断し、波長域が４３０ｎｍ以下の光を透過するショートパスフィルタを挙げることができる。また、波長域が４３０ｎｍ以下の特定の波長域（第一の特定波長λ1〜第二の特定波長λ2）の光を透過するバンドバスフィルタを例示できる。
【００６７】
撮像捕捉手段１５により受光される光は、散乱光５１と、環境光５３の波長域のうち４３０ｎｍ以下の波長域の光となる。散乱光５１は、粒子が４３０ｎｍ以下の波長域に光強度を有する光の照射を受けて発生される。そのため散乱光強度は、この光学フィルタ５２を透過した環境光５３の光強度よりも相対的に大きなものとなる。この受光された光が撮像されるので、散乱光５１を明瞭に捕捉できる、という効果を有する。
【００６８】
前記光学フィルタは、４３０ｎｍ以下の波長域の光のうち、透過する波長域の間隔が１ｎｍ〜１００ｎｍである光学フィルタである、
第４の実施形態の粒子検知装置を提供できる。
【００６９】
散乱光５１含む波長域に、光強度が相対的に高い環境光５３が存在する環境下では、撮像された画像の背景が明るくなり、散乱光５１の輝度と環境光５３の輝度の差（コントラスト）が小さい。輝度の差が小さければ、散乱光５１の捕捉を明瞭に行い難くなる。このような環境下では、透過する波長域の間隔を制限するとよい。光学フィルタ５２に透過される環境光５３の量が少なくなり、一方で所定の波長域の間隔内に光強度を有する散乱光５１は透過される。受光される波長域の間隔が１００ｎｍより大きいと、光学フィルタ５２は環境光５３も多く受光されることになる。この場合、輝度の差が小さく、散乱光５１の捕捉が困難となる。受光される波長域の間隔が１ｎｍより小さい光学フィルタ５２は、製造が困難であり、用途が過度に限定されること等から実用性に乏しい。よって、この範囲とすることで散乱光５１と環境光５３のとのコントラストを十分に確保でき、散乱光５１を明瞭に捕捉できる、という効果を有する。
【００７０】
特徴的な例として、ピークエンド７０ｅの波長を超える波長域の光を遮断することができる光学フィルタ５２を備えると、当該波長を超える波長域の環境光５３の影響を排除できる。この形態に用いる光学フィルタ５２の一例として、光強度のピークを形成する特定のピーク曲線（スペクトル）におけるピークエンド７０ｅの波長以下の波長域の光を透過し、当該ピークエンド７０ｅの波長を超える波長域の光を遮断することができるショートパスフィルタやバンドパスフィルタを挙げることができる。
【００７１】
本発明の第６の実施の形態として、さらに、
前記光源は、ＬＥＤ光源、レーザ光源、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、重水素ランプ、エキシマランプ、カドミウムランプ、無電極放電ランプ、及び蛍光ランプのいずれかの光源である、第１の実施形態の粒子検知装置を提供できる。
【００７２】
４３０ｎｍ以下の波長の光を照射する光源については、前述に列挙した光源とするとよい。
これらの光源はピークの光強度が相対的に大きいので、粒子は相対的に大きな散乱光強度Ｉ（θ，λ）を発することになる。大きな散乱光５１は撮像画像において明瞭に輝点として映るので粒子の検知に優れた効果を発揮する。
【００７３】
本発明の第７の実施の形態として、さらに、
前記照射領域は、出射軸方向に対して上下方向と、前記出射軸方向に対して左右方向の少なくともいずれか一方向に、前記出射軸方向の前方で集光する集光照射領域である、
、第１の実施形態の粒子検知装置を提供できる。
【００７４】
粒子検知装置を用いて、微弱な散乱光５１を発する微小粒子をより明瞭に検知（可視化）したい場合がある。この場合、出射光を集光させることで光強度を高めて、散乱光５１を撮像する手法を採るとよい。具体的には、出射光を集光させるように照射すると、出射軸方向の前方で出射光が集光され、集光照射領域５４ａが形成される。集光については、出射光が出射軸方向（ｘ方向）に対して上下方向（ｙ方向）と、出射軸方向（ｘ方向）に対して左右方向（ｚ方向）の少なくともいずれか一方向に集光されるとよい。特に、出射光を上下方向（ｙ方向）かつ、左右方向（ｚ方向）、すなわち、両方向に集光させて集光照射領域５４ａを形成すると、光強度が高まり好ましい場合がある。この集光照射領域５４ａに存在する粒子からは、より多くの散乱光５１が発生する。それら散乱光５１を撮像することで、微弱な散乱光を発する微小粒子をより明瞭に検知（可視化）できる、という効果を有する。
【実施例】
【００７５】
（実施例１）
図６は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１を示す写真である。照射領域形成手段に用いたレーザ光源Ｌは波長４０５ｎｍを出射する光源とし、環境光はＬＥＤ照明とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大１０段階設定のうち６段階目とした。光学フィルタ５２はショートパスフィルタとし、ショートパスフィルタについては、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ（透過する光の最短波長３７７ｎｍと最長波長４１１ｎｍの差、すなわち、透過する光の波長域の間隔は３４ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【００７６】
図６において、白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。また背景が暗いのは、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ以外の波長の光がショートパスフィルタにより遮られたことと、ＬＥＤ照明（環境光５３）の波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍの光強度が相対的に小さいことによるものである。
【００７７】
（実施例２）
図７は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１を示す写真である。照射領域形成手段に用いたレーザ光源Ｌは波長４０５ｎｍを出射する光源とし、環境光はＬＥＤ照明とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタを備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はショートパスフィルタとし、ショートパスフィルタについては、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ（透過する光の最短波長３７７ｎｍと最長波長４１１ｎｍの差、すなわち、透過する光の波長域の間隔は３４ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【００７８】
図７で、白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。背景色が黒色であるのは、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ以外の波長の光がショートパスフィルタにより遮られたことによるものである。一般にカメラ感度を高めると、画像の背景は明るくなる。しかしながら、環境光のうち波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ以外の波長の光がショートパスフィルタにより遮られたため、光学フィルタを透過した環境光５３の光強度が小さく、画像の背景は明るくなってはいない。
【００７９】
（実施例３）
図５は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いたレーザ光源Ｌは波長４０５ｎｍを出射する光源とし、環境光５３はＬＥＤ照明とし、撮像捕捉手段１５はＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）とした。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大１０段階設定のうち６段階目とした。光学フィルタ５２は設けなかった。
【００８０】
図５で、白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。背景が図６及び図７よりも明るいものとなった。光学フィルタを設けなかったため撮像捕捉手段１５は散乱光５１のみならず幅広い波長域の環境光５３も受光したことによるものである。
【００８１】
（実施例４）
図９は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いたレーザ光源Ｌは波長５３２ｎｍを出射する光源とし、環境光はＬＥＤ照明とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大１０段階設定のうち６段階目とした。光学フィルタ５２は中心波長５３０ｎｍ、半値全幅４０ｎｍのフィルタとし、波長範囲５１４ｎｍ〜５４７ｎｍ（透過する光の最短波長５１４ｎｍと最長波長５４７ｎｍの差、すなわち、透過する光の波長域の間隔は３３ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【００８２】
図９で、白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。背景は図６よりもやや明るい。波長範囲５１４ｎｍ〜５４７ｎｍの環境光５３が受光されたためである。
【００８３】
（実施例５）
図１０は、実施例４の条件のうち、カメラ感度を最大（１０段階目）に変更した点以外は実施例４と同様の条件である。
【００８４】
図１０の画像は、環境光５３の受光によりほぼ画像全体が白色で飽和された。そのため散乱光５１の撮像が困難なものとなった。
【００８５】
（実施例６）
図８は、実施例４の条件のうち、同光学フィルタ５２を設けなかった点以外は、実施例４と同様の条件である。
【００８６】
図８で、白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。背景は図９よりもやや明るいものとなった。同フィルタ５２を設けなかったため撮像捕捉手段１５は散乱光５１のみならず環境光５３を受光したことによるものである。
【００８７】
（実施例７）
図１７は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４４５ｎｍを出射する光源とし、環境光５３はＬＥＤ照明とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はバンドパスフィルタとし、バンドパスフィルタについては、波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ（透過する光の最短波長４３０ｎｍと最長波長４７０ｎｍの差、すなわち、透過する光の波長域の間隔は４０ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【００８８】
図１７で、白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。バンドパスフィルタにより波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ以外の波長の光は遮られている。しかしながら、ＬＥＤ照明は波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ内に光強度ピークを有する。そのため、画像の背景は一部環境光により飽和された。
【００８９】
（実施例８）
図１８は屋外において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４０５ｎｍを出射する光源とし、環境光５３は地表面での環境光とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大１０段階設定のうち４段階目とした。光学フィルタ５２はショートパスフィルタとし、ショートパスフィルタについては、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ（透過する光の波長域の間隔は３４ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【００９０】
図１８において、白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。また背景が暗いのは、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ以外の波長の光がショートパスフィルタにより遮られたことと、環境光５３の波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍの光強度が相対的に小さいことによるものである。
【００９１】
（実施例９）
図１９は屋外において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４４５ｎｍを出射する光源とし、環境光５３は地表面での環境光とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大１０段階設定のうち４段階目とした。光学フィルタ５２はバンドパスフィルタとし、バンドパスフィルタについては、波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ（透過する光の波長域の間隔は４０ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【００９２】
白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。環境光５３の受光によりほぼ画像全体が飽和された。
【００９３】
（実施例１０）
図２０は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４０５ｎｍを出射する光源とし、環境光５３は蛍光灯とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はバンドパスフィルタとし、バンドパスフィルタについては、波長４０５ｎｍを含む波長域であって半値全幅１０ｎｍであるものを使用した。
【００９４】
白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。また背景が暗いのは、バンドパスフィルタにより蛍光灯の光のほとんどが遮られたことと、光学フィルタ５２を透過した蛍光灯（環境光５３）の光強度が相対的に小さいことによるものである。
【００９５】
（実施例１１）
図２１は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長５３２ｎｍを出射する光源とし、環境光５３は蛍光灯とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はバンドパスフィルタとし、バンドパスフィルタについては、波長５３２ｎｍを含む波長域であって半値全幅１０ｎｍであるものを使用した。
【００９６】
白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。また背景が暗いのは、バンドパスフィルタにより蛍光灯の光のほとんどが遮られたことと、光学フィルタ５２を透過した蛍光灯（環境光５３）の光強度が相対的に小さいことによるものである。環境光５３の存在下であっても、半値全幅がより狭い光学フィルタ５２を撮像捕捉手段１５に備えることで、カメラによる環境光５３の受光量が低減され、散乱光５１を際立たせることができる。
【００９７】
（実施例１２）
図２２は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４０５ｎｍを出射する光源とし、環境光５３は蛍光灯とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はショートパスフィルタとし、ショートパスフィルタについては、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ（透過する光の波長域の間隔は３４ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【００９８】
白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。また背景が暗いのは、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ以外の波長の光がショートパスフィルタにより遮られたことと、蛍光灯（環境光５３）の波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍの光強度が相対的に小さいことによるものである。
【００９９】
（実施例１３）
図２３は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４４５ｎｍを出射する光源とし、環境光は蛍光灯とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はバンドパスフィルタとし、バンドパスフィルタについては、波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ（透過する光の波長域の間隔は４０ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【０１００】
白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。背景の中央下が明るくなった。波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの環境光５３（蛍光灯）を受光したためである。
【０１０１】
（実施例１４）
図２６は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４０５ｎｍを出射する光源とし、環境光５３は白熱灯とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はショートパスフィルタとし、ショートパスフィルタについては、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ（透過する光の波長域の間隔は３４ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【０１０２】
白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。また背景が暗いのは、波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍ以外の波長の光がショートパスフィルタにより遮られたことと、蛍光灯（環境光５３）の波長範囲３７７ｎｍ〜４１１ｎｍの光強度が相対的に小さいことによるものである。
【０１０３】
（実施例１５）
図２７は屋内において撮像捕捉手段１５（粒子撮像捕捉手段）により撮像された散乱光５１、環境光５３を示す写真である。照射領域形成手段に用いた光Ｌは波長４４５ｎｍを出射する光源とし、環境光は白熱灯とし、撮像捕捉手段１５にＡＰＩｍａｇｅｒカメラ（浜松ホトニクス、ＯＥＭ）、光学フィルタ５２を備えた。同ＡＰＩｍａｇｅｒカメラのカメラ感度は最大（１０段階目）とした。光学フィルタ５２はバンドパスフィルタとし、バンドパスフィルタについては、波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ（透過する光の波長域の間隔は４０ｎｍである。）の光の透過率が７０％以上であるものを使用した。
【０１０４】
白色の点又は白色の線分は散乱光５１の輝点を表す。背景の中央下が明るくなった。波長範囲４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの環境光５３（白熱灯）を受光したためである。
【０１０５】
本発明は、径がｎｍオーダー〜μｍオーダー、あるいはそれ以上の径に至る粒子を可視化する装置及び方法に関するものである。例えば、径１０μｍ以下の粒子の検知（可視化）はもちろんのこと、径５０〜１００μｍの粒子であっても検知（可視化）できる。
【０１０６】
＜その他＞
・図示したスペクトルは、分光放射照度計Ｃ−７０００（ＳＥＫＯＮＩＣ社製品）で測定した。
・図中、「相対強度」とは、各々の図における光強度のスペクトルの最大ピーク値を１とした値である。
・ピーク曲線（スペクトル）７０の名称について、図３１に示すように、ピーク曲線（スペクトル）７０がベースラインから離れ始める点のうち、短波長側の点をピークスタート７０ｓ、長波長側の点をピークエンド７０ｅという。
【０１０７】
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明は係る実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本発明が、ここに記載された実施形態に描かれ、実施形態はかなり詳細に記載されているが、出願人は、この記載によって添付する特許請求の範囲をいかようにも制限、限定する意図はない。追加の利点や修正は、当業者に理解され、一つの実施形態に記載された要素は、他の実施形態にも採用可能である。本発明は、広い面で特定の詳細事項に限定されず、各々の機器と実施例が示され、記載されている。したがって、出願人の一般的発明概念の精神と範囲から乖離しないで、これらの詳細に記載された事項から離れることもあり得る。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、屋外、屋内を問わず利用できるものであり、特に屋内においては半導体、液晶、医薬品、食品、医療等の粒子の飛散を伴う空間を必要とする全ての分野、高温の物質（例えば、ガラスや金属等）からの発光、プラズマプロセス等の発光を生ずる環境で粒子の飛散を伴うものに関する全ての分野、環境光の存在する水等の液体中やガラス等の固体中で粒子が検知される全ての分野に適用可能なものである。また、トレーサー粒子を用いた流体の流れの可視化及び粒子画像流速測定法にも適用可能なものである。
【符号の説明】
【０１０９】
１１      ケーシング
１２Ａ    レーザ光走査手段
１２Ｂ    平行化手段
１５      撮像捕捉手段
５１      散乱光
５２      光学フィルタ
５３      環境光
５４      照射領域
６１      スペクトル
６２      散乱光の光強度のピーク
７０      スペクトル
７０ｓ    ピークスタート
７０ｅ    ピークエンド
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光照射による照射領域を形成する照射領域形成手段と、
前記照射領域の粒子の散乱光を捕捉する撮像捕捉手段とを備え、
３５０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の波長域に、前記照射領域を形成する光が、光強度の最大ピークを有し、
前記粒子の粒径ｄがα≧２を満たすものであり、
前記撮像捕捉手段は、
３５０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の波長域の光を捕捉する分光機能を有するカメラを有する、あるいは、
前記光強度の最大ピークを含む波長域の光を透過する光学フィルタと、当該光学フィルタを透過した光を捕捉するカメラとを有する、ものであり、
前記光学フィルタは、波長域が４３０ｎｍ超の光を遮断し、波長域が４３０ｎｍ以下の光を透過するものであり、
ＬＥＤ照明又は白熱灯の照明の下で用いる、
ことを特徴とする粒子検知装置。
ここで、α＝πｄ／λであり、
πは円周率、ｄは粒子の粒径、λは３５０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の光源波長である。
【請求項２】
前記カメラは、アバランシェ増倍する手段を有するものである、
請求項１に記載の粒子検知装置。
【請求項３】
前記光学フィルタは、４３０ｎｍ以下の波長域の光のうち、透過する波長域の間隔が１ｎｍ〜１００ｎｍである光学フィルタである、
請求項１に記載の粒子検知装置。
【請求項４】
前記光源は、ＬＥＤ光源、レーザ光源、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、重水素ランプ、エキシマランプ、カドミウムランプ、無電極放電ランプ、及び蛍光ランプのいずれかの光源である、請求項１に記載の粒子検知装置。
【請求項５】
前記照射領域は、出射軸方向に対して上下方向と、前記出射軸方向に対して左右方向との少なくともいずれか一方向に、出射軸方向の前方で集光する集光照射領域である、
請求項１に記載の粒子検知装置。
【請求項６】
光源からの光照射による照射領域を形成する照射領域形成ステップと、
前記照射領域の粒子の散乱光を捕捉する撮像捕捉ステップとを備え、
３５０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の波長域に、前記照射領域を形成する光が、光強度の最大ピークを有し、
前記粒子の粒径ｄがα≧２を満たすものであり、
前記撮像捕捉ステップは、
３５０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の波長域の光を捕捉する分光機能を有するカメラを有し、あるいは、
前記光強度の最大ピークを含む波長域の光を透過する光学フィルタと、当該光学フィルタを透過した光を捕捉するカメラとを有して、
前記照射領域の粒子の散乱光を捕捉するステップであり、
前記光学フィルタは、波長域が４３０ｎｍ超の光を遮断し、波長域が４３０ｎｍ以下の光を透過するものであり、
ＬＥＤ照明又は白熱灯の照明の下で用いる、
ことを特徴とする粒子検知方法。
ここで、α＝πｄ／λであり、
πは円周率、ｄは粒子の粒径、λは３５０ｎｍ以上４３０ｎｍ以下の光源波長である。