(57)【要約】【課題】雨量に関して、より正確な測定ができるようになるだけでなく、雨粒の大小や雨粒の落下速度など、雨という気象に関する種々の情報を連関させて集めることができ、しかも雪や霧などの気象の測定をも可能とする、簡単な構成の気象測定装置を提供する。【解決手段】光源６と、光源６から出た光を所定方向Ｃに進む平行光Ｌ２とする平行化レンズ７と、前記平行化レンズ７から前記所定方向Ｃに一定距離離間させて配置した集光レンズ８と、前記集光レンズ８からの光を受光して、前記レンズ間を通過する空気中の雨滴、雪粒、霧粒等の画像データを出力するイメージセンサ４と、を備えており、前記平行光とは異なる方向に照射される第２平行光Ｌ２’を形成し、その第２平行光Ｌ２’を横切る雨滴等の画像データをも出力して、各画像データを比較し、重合している雨滴等を検出するように構成しているようにした。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
光源から出た光を所定方向に進む平行光とする平行化レンズと、
前記平行化レンズから前記所定方向に一定距離離間させて配置した集光レンズと、
前記集光レンズからの光を受光して、前記レンズ間を通過する空気中の雨滴、雪粒、霧粒等（以下雨滴等と言う）の画像データを出力するイメージセンサと、を備えており、
前記平行光とは異なる方向に照射される第２平行光を形成し、その第２平行光を横切る雨滴等の画像データをも出力して、各画像データを比較し、重合している雨滴等を検出するように構成していることを特徴とする気象測定装置。
【請求項２】
前記光源、平行化レンズ、集光レンズ及びイメージセンサを内部に収容するケーシングをさらに備えており、
そのケーシングにおける前記平行光の直上に、雨滴等の導入口を開口させている請求項１記載の気象測定装置。
【請求項３】
前記ケーシングの下端部に、落下してきた雨滴等の上方への跳ね返りを防止する跳ね返り防止機構を設けている請求項１乃至２いずれか記載の気象測定装置。
【請求項４】
前記跳ね返り防止機構が、下方に行くにしたがって徐々に横断面積が小さくなる先細り構造体を備え、その下端に雨滴等の導出口を設けたものである請求項３記載の気象測定装置。
【請求項５】
前記跳ね返り防止機構が、水分を吸収する多孔質体とその下方に設けた雨滴等の導出口とを備えたものである請求項３記載の気象測定装置。
【請求項６】
前記光源及び平行化レンズを内部に保持する発光系筐体と、
その発光系筐体とは別に設けられ、前記集光レンズ及びイメージセンサを内部に保持する受光系筐体と、
前記発光系筐体及び受光系筐体を、それらの相対位置関係が変わらないように連結保持する支持体と、をさらに備えている請求項１記載の気象測定装置。
【請求項７】
前記支持体が、各端部に発光系筐体及び受光系筐体をそれぞれ保持するアーム部材と、そのアーム部材の中央から垂下するベース部材と、を備えたものである請求項６記載の気象測定装置。
【請求項８】
前記ベース部材が前記アーム部材を水平旋回可能に支持するものであり、
風向きと前記平行光とが平面視直交するように、前記アーム部材の旋回角度を調整する角度調整機構をさらに備えている請求項７記載の気象測定装置。
【請求項９】
前記角度調整機構が、一方向に伸びる羽部材をアーム部材の所要箇所に、平面視、前記平行光と直交するように取り付けたものである請求項８記載の気象測定装置。
【請求項１０】
前記集光レンズの焦点位置にピンホールを有する絞り機構を設けている請求項１乃至９いずれか記載の気象測定装置。
【請求項１１】
出力された前記画像データを記録する画像データ記録機構をさらに備えており、その画像データ記録機構が、記録開始トリガ信号を受け付けたときに、その所定時間前からの画像データを記録するものである請求項１乃至１０いずれか記載の気象測定装置。
【請求項１２】
平行光の、雨滴等を通過させるための実質的な長さが、雨滴等を複数通過させるだけの長さに設定されている請求項１乃至１１いずれか記載の気象測定装置。
【請求項１３】
前記画像データに基づいて、雨滴等の体積に関する量を算出する体積算出部を更に備えている請求項１乃至１２いずれか記載の気象測定装置。
【請求項１４】
前記画像データを一定時間間隔で複数取得し、それら画像データの変化から雨滴等の落下速度に関する量を算出する速度算出部を更に備えている請求項１乃至１３いずれか記載の気象測定装置。
【請求項１５】
前記画像データから得られる雨滴の輪郭情報に基づいて、雨滴の落下速度に関する量を算出する速度算出部を更に備えている請求項１乃至１３いずれか記載の気象測定装置。
【請求項１６】
前記画像データと、平行光の雨滴等を通過させるための実質的な長さとに基づいて、視程距離を算出する視程距離算出部をさらに備えている請求項１乃至１５いずれか記載の気象測定装置。
【請求項１７】
前記画像データに基づいて、現在天気を算出する現在天気算出部をさらに備えている請求項１乃至１６いずれか記載の気象測定装置。
【請求項１８】
前記各レンズがフレネルレンズであり、互いに対向する面をレンズ面、互いに背向する面を平面となるように配置している請求項１乃至１７いずれか記載の気象測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨量等を計測する場合に好適に用いることのできる気象測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の雨量計の一般的なものは、特許文献１に示すように、交互に転倒する一対の転倒ますを有する転倒ます型雨量計で、転倒ますの転倒毎にパルス発生装置からパルスを発生し、雨量を計測するようにしたものである。
【０００３】
しかしながら、転倒ます型雨量計は、一対の転倒ますが、雨量計測用受水ロ−トから所定量の雨水を受水したのち、転倒が開始され終了するまで、一秒近くを要する。その結果、転倒ますが所定量の雨水を受水したのち、転倒が開始されてから、隣接の転倒ますが雨量計測用受水ロ−トの雨水を受水できる位置まで反転する過程において、上記転倒中の転倒ますには、コンマ数秒間、雨量計測用受水ロ−トからの雨水が流入し続けることになる。パルス発生装置からは、転倒ごとに、上記の所定量の雨量のパルス信号が伝送されるため、実際の雨量より、上記のコンマ数秒間の雨量が無視される。そのために、特に高雨量のときには、上記結果に起因して雨量計測値にマイナス誤差が生ずるという問題点がある。
また、転倒ますサイズ以下の雨量は測れないため、積算雨量が転倒ます以下の場合、その雨滴は蒸発してしまい誤差となる。
さらに大きな問題として、風の影響で補足率が下がるという点がある。強い風によって雨が横殴りになると、箱型の形状であるため、転倒ますに雨が補足されず、雨量計測値にやはりマイナス誤差が生じるのである。
【０００４】
また、転倒ます型雨量計は、雨量測定にしか用いることができず、雨粒の大小や雨粒の落下速度など、雨という気象に関する種々の情報を連関させて集めることができないばかりか、雪や霧などの他の気象の測定も難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平９−２４３７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる不具合に鑑みて行われたものであって、雨量に関して、より正確な測定ができるようになるだけでなく、雨粒の大小や雨粒の落下速度など、雨という気象に関する種々の情報を連関させて集めることができ、しかも雪や霧などの気象の測定をも可能とする、簡単な構成の気象測定装置を提供することをその主たる所期課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明に係る気象測定装置は、光源と、光源から出た光を所定方向に進む平行光とする平行化レンズと、前記平行化レンズから前記所定方向に一定距離離間させて配置した集光レンズと、前記集光レンズからの光を受光して、前記レンズ間を通過する空気中の雨滴、雪粒、霧粒等（以下雨滴等と言う）の画像データを出力するイメージセンサと、を備えており、前記平行光とは異なる方向に照射される第２平行光を形成し、その第２平行光を横切る雨滴等の画像データをも出力して、各画像データを比較し、重合している雨滴等を検出するように構成していることを特徴とする。
【０００８】
このようなものであれば、平行光を照射されてできる雨滴等の輪郭（影）を測定しているため、雨滴等が平行光のどの位置を通過しようとも、そのときの雨滴等の輪郭を、その大きさどおりにイメージセンサで確実に検出することができる。したがって、その画像データの影部分から算出される雨滴全体の体積や雨量をも正確に測定することができるようになる。また、画像データのサンプリング時間を短く設定すれば、正確な雨量を連続的に算出することも容易に可能である。
【０００９】
さらに、雨量と同時に、雨滴等の大きさや形状、落下速度などを検出することもできるので、それらを関連付けた気象測定ができるようになり、これまでに解明されなかった新たな事実の解析も可能になると考えられる。
【００１０】
また、上述したように平行光を利用していることから、理論上は、各レンズ間の距離を、測定対象やその量に応じた適宜な値に設定してよく、そのことにより測定精度が低減することはない。
【００１１】
さらに、本発明に必要な基本部品は、光源、一対のレンズ、イメージセンサ及びそれらを支持収容するためのケーシング（筐体）だけであるため、構成が非常に簡単で低コスト化が可能であり、従来のように屋外のどこにでも設置可能であるという利点を損なうこともない。
【００１２】
また、雨粒等が平行光と同じ方向に並んだとき、画像データ上ではそれらが重なってしまうことから、これが測定誤差の要因となる。これを回避するには、前記平行光とは異なる方向に照射される第２平行光を形成し、その第２平行光を横切る雨滴等の画像データをも出力するように構成しておけばよい。各画像データを比較することで、重合している雨滴等を検出して測定誤差を回避できるからである。
【００１３】
迷光等による測定への悪影響を可及的に排除するには、前記光源、平行化レンズ、集光レンズ及びイメージセンサを内部に収容する単一のケーシングをさらに備えており、そのケーシングにおける前記平行光の直上に雨滴等の導入口を開口させているものが好ましい。
【００１４】
この場合、前記ケーシングの下端部に、落下してきた雨滴等の上方への跳ね返りを防止する跳ね返り防止機構を設けておけば、跳ね返りによる測定への影響も防止できる。具体的な跳ね返り防止機構としては、下方に行くにしたがって徐々に横断面積が小さくなる先細り構造体を備え、その下端に雨滴等の導出口を設けたものや、水分を吸収する多孔質体とその下方に設けた雨滴等の導出口とを備えたものなどを挙げることができる。
【００１５】
風の影響を受けにくい構成としては、前記光源及び平行化レンズを内部に保持する発光系筐体と、その発光系筐体とは別に設けられ、前記集光レンズ及びイメージセンサを内部に保持する受光系筐体と、前記発光系筐体及び受光系筐体を、それらの相対位置関係が変わらないように連結保持する支持体と、をさらに備えたものが望ましい。
【００１６】
具体的な支持体の態様としては、前記支持体が、各端部に発光系筐体及び受光系筐体をそれぞれ保持するアーム部材と、そのアーム部材の中央から垂下するベース部材と、を備えたものを挙げることができる。
【００１７】
強い風が吹いて雨滴等が流されても、その雨滴等が前記平行光を直角に横切るようにして測定精度を担保するとともに、その雨滴等が、各筐体の受発光のための開口からその内部に浸入することを可及的に抑止できるようにするには、前記ベース部材に前記アーム部材を水平旋回可能に支持させるとともに、風向きと前記平行光とが平面視直交するように、前記アーム部材の旋回角度を調整する角度調整機構を設けておけばよい。
【００１８】
動力が不要で簡単な構成の角度調整機構としては、一方向に伸びる羽部材をアーム部材の所要箇所に、平面視、前記平行光と直交するように取り付けたものを挙げることができる。その他に、例えば風向計を別体で設け、その風向計から得られる風向きに応じて前記アーム部材の旋回角度をコンピュータなどで自動調整するような構成でも構わない。
【００１９】
光源は点光源に近い方が平行光の平行度を容易に向上させることができ、雨滴等の輪郭をより鮮明に得ることができるので好適である。またその他に、寿命や速応性、効率、コスト等を考えれば、光源にはＬＥＤを利用することが望ましい。
【００２０】
雨滴等の輪郭をより鮮明に得ることは、受光系に工夫を凝らすことでも実現できる。すなわち、前記集光レンズの焦点位置にピンホールを有する絞り機構を設けておけばよい。また、このことにより使用できる光源の種類の自由度が上がるというメリットも得られる。
【００２１】
ところで、画像データを常時記録していたのでは記録データ量がかさむ。かといって、雨が降ってきたときだけ画像データを記録すべく、雨の降り始め、降り終わりを検出するような検知手段を使っても、実際には、検知手段では検知できない微量の雨がその前から降り始めているのかもしれず、測定の正確性を欠く。このような問題を一挙に解決するには、出力された前記画像データを一定容量の一時メモリに上書きしながら常時記録するとともに、雨滴等を検知する検知手段が初めて雨滴を検知したときに、それを記録開始トリガ信号として、その所定時間前からの画像データを、一時メモリから恒久メモリに記録する画像データ記録機構を設けておくことが望ましい。記録終了トリガとしては、検知手段で雨が検知されなくなってから一定時間後を設定しておけばよい。
【００２２】
本発明を利用して測定できるものとしては、雨滴等の体積に関する量を挙げることができる。「体積に関する量」とは、雨滴等の体積及びそれから求められる量、すなわち降雨量や降雪量、霧の密度などのことである。
【００２３】
その他に測定できるものとしては、雨滴等の移動速度（例えば落下速度など）を挙げることができる。そのためには、前記画像データを一定時間間隔で複数取得し、それら画像データの変化から雨滴等の移動速度に関する量を算出する速度算出部を更に設ければよい。雨滴に限定すれば、移動速度はその輪郭形状からも算出できる。この速度情報から降雨量や降雪量を求めることもできる。
【００２４】
また、この気象測定装置を、視程計として利用することもできる。そのためには、前記画像データと、平行光の雨滴等を通過させるための実質的な長さとに基づいて、視程距離を算出する視程距離算出部をさらに設けておけばよい。
過去から現在に至る一定期間内の前記画像データと、算出された前記視程距離、降雨量、降雪量などに基づいて、現在天気を算出する現在天気算出部をさらに備えていれば、なお好ましい。
【００２５】
コンパクト化を図るには、前記各レンズがフレネルレンズであることが好ましい。この場合、互いに対向する面をレンズ面、互いに背向する面を平面となるように配置しておけば、輪郭を明瞭に得ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
このように構成した本発明によれば、雨量に関してより正確な連続測定が可能となるばかりか、雨滴の大小や雨滴の落下速度など、雨という気象に関する種々の情報を連関させて集めることができる。また、雨のみならず、その他に雪や霧などの気象の測定も可能で、視程計としても用いることができる。
【００２７】
さらに、基本的には、光源、一対のレンズ、イメージセンサ及びそれらを支持収容するためのケーシング（筐体）という非常に簡単な構成で実現できるため、低コスト化が可能であるうえ、従来のように屋外のどこにでも設置可能であるという利点を損なうこともない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態における気象測定装置を示す模式的概略全体図。
【図２】同実施形態における気象測定装置を示す模式的斜視図。
【図３】同実施形態における画像例示図。
【図４】本発明の第２実施形態における気象測定装置を示す正面図。
【図５】同実施形態における気象測定装置を示す側面図。
【図６】同実施形態における気象測定装置を示す平面図。
【図７】同実施形態における情報処理装置を示す模式的機器構成図。
【図８】同実施形態における情報処理装置の内部機能ブロック図。
【図９】本発明の第３実施形態における気象測定装置の内部構造を示す概略縦断面図。
【図１０】同実施形態における気象測定装置を示す部分斜視図。
【図１１】本発明の変形例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
＜第１実施形態＞
【００３１】
本実施形態にかかる気象測定装置１は、空気中を落下する雨滴２の形態（特に輪郭）を測定するものであるが、最初に、この気象測定装置１の測定基本原理を、その基本構成のみを抽出した図１〜図３を参照しながら説明する。
【００３２】
この気象測定装置１は、図１、図２に示すように、光源６及びその光源６から出た光Ｌ１を所定方向Ｃに進む平行光Ｌ２とする平行化レンズ７からなる発光系機構Ｐ１と、前記平行化レンズ７から前記所定方向Ｃに一定距離離間させて配置した集光レンズ８及びその集光レンズ８を通過した光Ｌ３を受光し画像データを出力するイメージセンサ４からなる受光系機構Ｐ２と、とを備えたものである。
【００３３】
このような構成において、雨滴２は平行光Ｌ２の光路部分に落下してこれを横切るが、そのとき、雨滴２の部分では光が屈折乃至反射散乱して平行光にはならず、イメージセンサ４上に結像しない。すなわち、図３に画像データの一例を示すように、雨滴２の部分だけが黒い影になる。そしてこの影の形状こそが、雨滴２の輪郭形状を示し、それは、各雨滴２が、平行光のどの位置にあるかにかかわらず、つまりイメージセンサに近い位置にあろうが遠い位置にあろうが、各雨滴２の実際の大きさの比率をそのまま表すものとなる。したがって、画像データの倍率さえわかれば、この画像データを処理することによって、後述するが、雨量や雨滴の大小、あるいは雨滴の落下速度などを正確に算出することができる。
【００３４】
＜第２実施形態＞
【００３５】
次に、より具体的な態様での実施形態を以下に説明する。なおこの第２実施形態で、前記第１実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。
【００３６】
この実施形態にかかる気象測定装置１は、前記発光系機構Ｐ１及び受光系機構Ｐ２に加え、図４〜図６に示すように、それらをそれぞれ収容する発光系筐体Ｑ１及び受光系筐体Ｑ２と、それら発光系筐体Ｑ１及び受光系筐体Ｑ２を、相対位置関係が変わらないように連結保持する支持体３と、前記エリアイメージセンサ４から出力される画像データから種々の情報を算出する情報処理装置５と、を備えている。
【００３７】
発光系筐体Ｑ１は、例えば一端を開口させた筒状をなすもので、その開口Ｑ１ａからある距離だけ奥側に平行化レンズ７が装着され、さらにその奥のレンズ光軸上に光源たるＬＥＤ６が配設されている。受光系筐体Ｑ２は、発光系筐体Ｑ１同様、一端を開口させた筒状をなすもので、その開口Ｑ２ａからある距離だけ奥側に集光レンズ８が装着され、さらにその奥のレンズ光軸上には、ＣＣＤ等のイメージセンサ４が配設されている。また、集光レンズ８とイメージセンサ４との間には、図示しない光学的絞り機構が設けられている。この絞り機構は、集光レンズ８の焦点位置にピンホールを配置してなるものである。平行化レンズ及び集光レンズには、ここでは、第１実施形態で図示（図１、図２）したように、光軸方向のコンパクト化を図るべくフレネルレンズを用い、互いに対向する面をレンズ面、互いに背向する面を平面となるように配置している。なお、前述した「ある距離」とは、風が吹いても開口からその奥にあるレンズにまでによる雨雪がほとんど達せず、それらによる測定への実質的な影響がほとんどないような距離のことである。
【００３８】
支持体３は、概略Ｕ字型をなすアーム部材３１と、そのアーム部材３１の中央から垂下して地面等に設置されるベース部材３２とからなる。アーム部材３１は、水平バー３１１及びその端部からそれぞれ起立する垂直バー３１２からなるもので、各垂直バー３１２の上端に、前記発光系筐体Ｑ１及び受光系筐体Ｑ２が、それらの開口Ｑ１ａ、Ｑ２ａを互いに対向させた状態で、一定距離させて取り付けられている。なお、この実施形態では、前述した発光系機構Ｐ１と受光系機構Ｐ２との光軸を正確に合致させることができるように、前記発光系筐体Ｑ１及び受光系筐体Ｑ２のアーム部材３１に対する取付角度を鉛直方向及び水平方向について微調整可能に構成されている。ベース部材３２は、例えば円筒状をなすもので、その上端部において前記アーム部材３１を水平に旋回可能に支持している。そしてその内部には、ＬＥＤ６への電源や後述する情報処理機構５などが収容されている。
【００３９】
さらにこの実施形態では、アーム部材３１における水平バー３１１の中央部に、羽部材３３を取り付けている。この羽部材３３は、羽の伸びる方向を水平バーの延伸方向、すなわち平行光Ｌ２の進行方向と垂直になるように取り付けられる。
【００４０】
情報処理装置５は、図７に示すように、ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、Ｉ／Ｏチャンネル１０３等を備えた、例えば汎用コンピュータであり、ディスプレイ１０４、マウスやキーボードといった入力手段１０５等に接続されている。
【００４１】
そして、この情報処理装置５に所定のプログラムをインストールし、そのプログラムに基づいてＣＰＵ１０１や周辺機器を共働させることにより、この情報処理装置５が、エリアイメージセンサ４からの画像データを受信し、その画像データにコントラスト処理などを施してディスプレイに出力する画像処理部５１や、この画像処理部５１で処理された画像データに基づいて雨滴２の体積に関する量を算出する体積算出部５２等として機能するようにしている（図８に機能ブロック図を示す）。
【００４２】
より具体的に説明すると、当初エリアイメージセンサ４から送信されてきた画像データでは、雨滴２が存在して光が遮られる部位が暗く、その他の部分が明るくなっているが、画像処理部５１では、これを更に顕在化させるべく、例えば白黒の２値化処理を施し、雨滴２が存在している部分を黒、その他の部分を白にする。この画像データをディスプレイに表した一例が前述した図３である。
【００４３】
体積算出部５２では、画像処理後の画像データにおける黒の領域の面積を計算し、それに比例定数をかけることにより、平行光路内（より正確には開口Ｑ１ａ、Ｑ２ａ間の実効長内）にある雨滴２の全体積を算出する。これは、雨滴２が黒い影として表されるところ、各雨滴２が、エリアイメージセンサ４から遠くにあっても近くにあっても、その影は、平行光Ｌ２の照射によるものであるために、その面積は、各雨滴２の縦断面に対して全て同じ倍率で現れることによる。黒い影の領域の面積計算には、１つの影の面積を算出し、カウントした個数を掛けるようにしてもよい。
【００４４】
なお、雨滴２の密度がある程度高くなってくると、雨滴２同士が光軸方向Ｃからみて重なり合い（陰が重なり合い）、その影響から影の領域の面積と雨滴２の体積との比例関係が崩れてくる。そのため、前述した比例定数をかけるという体積算出法では、測定誤差が生じてくるが、こういったことを防止するには、予め黒の領域の面積と雨滴２の体積との関係を求めて校正曲線などにより表しておき、その関係を用いて黒の領域の面積から体積を求めるようにすれば良い。
【００４５】
速度算出部５３は、一定時間間隔でサンプリングされる各画像データの変化から雨滴２の落下速度あるいは移動速度を算出するものである。なお雨滴２は、大きさと速度に応じて輪郭形状が変わる、すなわち、速度が大きいほど円形から細長い形状に遷移するので、その輪郭形状情報に基づいて、雨滴２の落下速度（又は移動速度）を算出するようにしてもよい。
【００４６】
本実施形態ではさらに、このようして求められた雨滴２の体積とその移動速度とから降雨量を算出する雨量算出部５４や、前記画像データと平行光の雨滴等を通過させるための実質的な長さ（実効長）とに基づいて、視程距離を算出する視程距離算出部５５を備えている。
【００４７】
次に、かかる構成の気象測定装置１の動作を以下に簡単に説明する。
【００４８】
アーム部材３１は、羽部材３３の作用で、風の方向に対し、平面視常に直角になるように自動角度調整される。つまり、平行光Ｌ２に対し、風は常に直交する方向から吹いてくることになる。
【００４９】
このような状況下、画像データやそれから求められる各情報（雨滴の落下速度や雨量、視程距離）は、メモリ１０２に設定した小容量の一時記憶領域に、現在から過去までの一定時間分が常に残るように次々上書きされながら保存される。
【００５０】
ここで、雨が降り出すと、これを別途設けた検知器（例えば地面に這わせた電線の抵抗変化などで雨の有無を検知するもの、図示しない）が検知し、情報処理装置５に検知信号を出力する。
【００５１】
情報処理装置５は、これを記録トリガー信号として受信し、その受信した時点から取得される画像データやそれに付随する各情報のみならず、前記一時記憶領域に保存されている、受信時点から一定期間前の画像データ等をも、メモリ１０２に設定した恒久記憶領域、あるいは外部メモリなどに記録する。
【００５２】
しかして、このように構成した気象測定装置５によれば、平行光Ｌ２を照射されてできる雨滴２の影を測定しているため、その平行光のどの位置に雨滴２が位置しようとも、各雨滴２の輪郭（影）を、その大きさどおりにイメージセンサで確実に検出することができる。したがって、その画像データの影部分から雨滴２全体の体積を容易かつ正確に算出できるとともに、画像データのサンプリング時間を短く設定することで正確な雨量を連続的に算出することもできる。
【００５３】
また、この実施形態では、雨量と同時に、雨滴２の大きさや形状、落下速度などを算出しているので、これらを雨量と関連付けることで、これまでに解明されなかった新たな事実の解析も可能になると考えられる。
【００５４】
さらに、平行光Ｌ２の実効長をどのような値に設定しようとも、理論上、測定精度に影響を与えることはないので、その実効長を測定対象やその量に応じた最適な値に適宜設定することが容易にできる。例えば、この実施形態において平行光Ｌ２の実効長は、雨滴２を複数通過させ得る長さに設定してある。
【００５５】
加えて、必要な基本部品は、ＬＥＤ６、一対のレンズ８、９、イメージセンサ４及びそれらを支持収容するための支持体３だけであるため、構成が非常に簡単で低コスト化が可能であり、従来のように屋外のどこにでも設置可能であるという利点を損なうこともない。
【００５６】
また、羽部材３３によってアーム部材３１を旋回させ、風が吹いても雨滴２が平行光Ｌ２を常に直角に横切るようにしているので、測定精度が担保されるとともに、雨滴２が、各筐体Ｑ１、Ｑ２の開口Ｑ１ａ、Ｑ２ａから内部に浸入することも可及的に抑止できる。
【００５７】
さらに、雨滴の検知手段が初めて雨滴を検知したときに、その所定時間前からの画像データ等を恒久記憶領域に記録するようにしているので、雨の降り始めからの画像データを、確実かつ最小限の容量で記録することができる。
【００５８】
なお、本実施形態において、羽部材は、風向き計などを応用した他の態様が可能であり、筐体やアーム部材等の形状も種々変形可能である。
【００５９】
＜第３実施形態＞
【００６０】
この実施形態にかかる気象測定装置１は、第２実施形態のように分離した筐体Ｑ１、Ｑ２ではなく、図９、図１０に示すように、発光系機構Ｐ１及び受光系機構Ｐ２を内部に収容する単一のケーシングＲを備えている。なおこの実施形態で、前記第１、第２実施形態に対応する部材には同一の符号を付すこととする。また前記第２実施形態のものと、情報処理装置５を含めた動作機能自体は同じなので、以下では主として相違部分を説明し、同一部分に関しては説明を省略する場合もある。
【００６１】
この気象測定装置１におけるケーシングＲは、中空箱状のものであり、その天板の中央に雨滴等を導入するための導入口Ｒ１を開口させている。発光系機構Ｐ１及び受光系機構Ｐ２は、ケーシングＲの対向する立壁にそれぞれ支持されており、平行光Ｌ２はケーシングＲの中央を水平に通る。前記導入口Ｒ１は、この平行光Ｌ２の中心直上に位置させている。ところで、本実施形態では、この導入口Ｒ１の厚みを可及的に薄く設定するとともにその大きさを平行光Ｌ２の幅方向寸法及び進行方向寸法（光軸方向寸法）よりも小さく設定し、風により雨が多少斜めに入射しても、その雨が導入口Ｒ１の内側面のほとんど触れることなく、平行光Ｌ２を横切るように構成している。
【００６２】
このケーシングＲ１の下端部には、落下してきた雨滴２の上方への跳ね返りを防止する跳ね返り防止機構Ｒ２を設けている。具体的には平行光Ｌ２より下方において、ケーシングＲの内側面を絞り、下方に行くにしたがって徐々に横断面積が小さくなる先細り構造体とするとともに、その下端に雨滴等の導出口Ｒ３を設けている。
【００６３】
この実施形態によれば、ケーシングＲの内部に平行光Ｌ２も含む光学系全部が収容されるため、外部からの迷光等による測定への悪影響を可及的に排除すことができる。また跳ね返り防止機構Ｒ２を設けているため、雨滴２の跳ね返りによる測定への影響も防止できる。
【００６４】
なお、跳ね返り防止機構としては、その他に、水分を吸収する多孔質体とその下方に設けた雨滴等の導出口とを備えたものなどを挙げることができる。
【００６５】
＜他の実施形態＞
【００６６】
雨粒等が平行光と同じ方向に並んだとき、画像データ上ではそれらが重なって、測定誤差の要因となる。これを回避するには、図１１に示すように、前記平行光とは異なる方向に照射される第２平行光Ｌ２’を形成し、その第２平行光Ｌ２’を横切る雨滴等の画像データをも出力するように構成しておけばよい。各画像データを比較することで、重合している雨滴等を検出して測定誤差を回避できるからである。この図１１では、発光系機構Ｐ１及び受光系機構Ｐ２をも対でそれぞれ設けているが、例えば共通の光源を用いてハーフミラーで分離し、平行光及び第２平行光を作ったり、光源に異なる色のものを用いたりしてもよい。
【００６７】
また、本発明は、雨滴の測定に限られず、雪や霧などの気象現象の測定も可能である。例えば、平行光を照射されてできる雨滴等の輪郭（影）を測定しているため、その輪郭情報に基づいて、雨から雪に変わったタイミングや、雨と雪の混ざり具合などを算出させるようにしてもよい。
さらに、画像データを過去数時間から数十時間分記録しておいて、その複数の画像データと、算出された視程距離、降雨量、降雪量などとから現在天気を算出する現在天気算出部をさらに設けるようにしてもよい。
【００６８】
その他、本発明は前記図示例や実施形態に限られず、各構成要素を適宜組み合わせるなど、その主旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・気象測定装置
２・・・雨滴
３・・・支持体
３１・・・アーム部材
３２・・・ベース部材
Ｒ・・・ケーシング
４・・・エリアイメージセンサ
５２・・・体積算出部
５３・・・速度算出部
５４・・・雨量算出部
５５・・・視程距離算出部
６・・・光源（ＬＥＤ）
７・・・平行化レンズ
８・・・集光レンズ
Ｃ・・・所定方向
Ｐ１・・・光学系機構
Ｐ２・・・受光系機構
Ｑ１・・・光学系筐体
Ｑ２・・・受光系筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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