(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面を有し、前記主表面上に生物由来の粒子を捕集する捕集部材と、
前記主表面上に捕集された前記粒子に励起光を照射する光照射部と、
前記光照射部からの前記励起光を前記粒子に照射したとき前記粒子から発する蛍光を受光する受光部とを備えた、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置であって、
前記受光部の光軸と、前記励起光の光線方向とは交差しており、
前記主表面は鏡面であり、
前記光照射部は、端面発光型の半導体レーザ素子を含み、
前記半導体レーザ素子は、発光層を含む積層構造を有し、前記積層構造の積層方向が前記主表面に平行であるように配置されている、粒子検出装置。
【請求項２】
主表面を有し、前記主表面上に生物由来の粒子を捕集する捕集部材と、
前記主表面上に捕集された前記粒子に励起光を照射する光照射部と、
前記光照射部からの前記励起光を前記粒子に照射したとき前記粒子から発する蛍光を受光する受光部とを備えた、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置であって、
前記受光部の光軸と、前記励起光の光線方向とは交差しており、
前記主表面は鏡面であり、
前記受光部は、集光レンズを含み、
前記集光レンズは、前記励起光を吸収する材料を含む、粒子検出装置。
【請求項３】
前記集光レンズは、フレネルレンズである、請求項２に記載の粒子検出装置。
【請求項４】
前記励起光の前記主表面への入射角をθ、前記集光レンズの直径をＬ、前記集光レンズと前記主表面との距離をＴ、前記励起光の直径をＢとすると、
Ｔ＝（Ｂ／ｃｏｓθ＋Ｌ）／２ｔａｎθ
の関係が成立する、請求項２または請求項３に記載の粒子検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子検出装置に関し、特に、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蛍光染色試薬を用いて染色し、励起光を照射して蛍光発光させ、検体中に存在する微細物数を計測する装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の装置では、検体に照射される励起光と検体から発光する蛍光とが同軸であり、蛍光を受光する光学系にフィルタを介して蛍光を到達させ、フィルタで励起光を除去する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４５２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
生物由来の粒子に励起光を照射して粒子からの蛍光を検知する手法において、励起光が受光部に到達すると、ノイズとなり受光部における蛍光の検出感度が悪化する。フィルタによる励起光の分離だけでは限度があり、十分な蛍光の検出感度を得られない場合がある。また、フィルタを追加的に設ける必要があるため、装置が大型化し、装置のコストが増大する問題がある。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、生物由来の粒子から発せられる蛍光の検出感度を向上できる、粒子検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の局面に係る粒子検出装置は、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置であって、主表面を有し、主表面上に生物由来の粒子を捕集する捕集部材と、主表面上に捕集された粒子に励起光を照射する光照射部と、光照射部からの励起光を粒子に照射したとき粒子から発する蛍光を受光する受光部とを備える。受光部の光軸と、励起光の光線方向とは交差している。主表面は鏡面である。光照射部は、端面発光型の半導体レーザ素子を含み、半導体レーザ素子は、発光層を含む積層構造を有し、積層構造の積層方向が主表面に平行であるように配置されている。
【０００８】
本発明の他の局面に係る粒子検出装置は、生物由来の粒子を検出する粒子検出装置であって、主表面を有し、主表面上に生物由来の粒子を捕集する捕集部材と、主表面上に捕集された粒子に励起光を照射する光照射部と、光照射部からの励起光を粒子に照射したとき粒子から発する蛍光を受光する受光部とを備える。受光部の光軸と、励起光の光線方向とは交差している。主表面は鏡面である。受光部は、集光レンズを含み、集光レンズは、励起光を吸収する材料を含む。
【０００９】
上記粒子検出装置において好ましくは、集光レンズは、フレネルレンズである。
上記粒子検出装置において好ましくは、励起光の主表面への入射角をθ、集光レンズの直径をＬ、集光レンズと主表面との距離をＴ、励起光の直径をＢとすると、Ｔ＝（Ｂ／ｃｏｓθ＋Ｌ）／２ｔａｎθの関係が成立する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の粒子検出装置によると、生物由来の粒子から発せられる蛍光の検出感度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態における粒子検出装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示す粒子検出装置の分解状態を示す斜視図である。
【図３】粒子検出装置の構成の詳細を示す分解斜視図である。
【図４】粒子検出装置の断面図である。
【図５】粒子検出装置に含まれる光学系による光の挙動を示す模式図である。
【図６】基板の主表面における光の反射を示す模式図である。
【図７】フレネルレンズの断面を示す模式図である。
【図８】吸収剤のフィルタ特性を示すグラフである。
【図９】半導体レーザ素子から出射される光の放射特性を示す模式図である。
【図１０】レーザ光の放射特性に基づいた半導体レーザ素子の配置を示す模式図である。
【図１１】基板に対するフレネルレンズの配置を示す第一の模式図である。
【図１２】基板に対するフレネルレンズの配置を示す第二の模式図である。
【図１３】基板に対するフレネルレンズの配置を示す第三の模式図である。
【図１４】粒子検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１５】アオカビ菌の蛍光スペクトルの加熱処理前後の時間変化を示す図である。
【図１６】蛍光発光する埃の加熱処理前の蛍光スペクトルを示す図である。
【図１７】蛍光発光する埃の加熱処理後の蛍光スペクトルを示す図である。
【図１８】粒子検出装置を含む空気清浄機の外観の具体例を示す図である。
【図１９】空気清浄機の機能構成の具体例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１３】
［粒子検出装置の全体構造］
図１は、本実施の形態における粒子検出装置１の外観を示す斜視図である。図２は、図１に示す粒子検出装置１の分解状態を示す斜視図である。図３は、粒子検出装置１の構成の詳細を示す分解斜視図である。本実施の形態における粒子検出装置１は、花粉や微生物、カビといった生物由来の粒子を検出するための装置である。
【００１４】
本実施の形態における粒子検出装置１は、第一筐体としての上キャビネット２と、第二筐体としての下キャビネット５とを備える。上キャビネット２は、略矩形の平板形状を有する。下キャビネット５は、底を有しかつ一方向に開口する、略直方体の容器形状を有する。上キャビネット２が下キャビネット５の開口を蓋状に閉塞するように、上キャビネット２と下キャビネット５とが組み付けられて、略直方体の外形を有する中空のキャビネットが形成される。
【００１５】
捕集部６０、励起光学系２０、受光光学系３０および清掃部９６などの、粒子検出装置１を構成する各機器は、ファン９２を除き、キャビネットの内部に収容される。一例として、キャビネットは、６０ｍｍ×５０ｍｍ（上キャビネット２の縦、横）×３０ｍｍ（高さ）の大きさを有する。
【００１６】
上キャビネット２には、筒状部材としての捕集筒４が一体に形成されている。捕集筒４は、中空の円筒形状を有し、その一端が上キャビネット２の下面に取付けられて、上キャビネット２から粒子検出装置１の内部に向けて延びている。上キャビネット２には、上キャビネット２の一部を厚み方向に貫通する導入部３が形成されており、導入部３を介して粒子検出装置１の外部と捕集筒４の内部とが連通している。捕集筒４は、後述する静電針６２を取り囲むように設けられている。粒子を含む空気は、導入部３から捕集筒４の内側へ導入される。捕集筒４は、静電針６２と対向して位置決めされた基板１０に向けて、粒子を含む空気を案内する。
【００１７】
ファン９２は、下キャビネット５の底面外側に取付けられている。ファン９２が取り付けられた下キャビネット５の底面には、開口部が形成されている。この開口部は、捕集筒４と向かい合う範囲と、後述するブラシ９７と向かい合う範囲とを含むように開口し、捕集筒４と向かい合う範囲とブラシ９７と向かい合う範囲とで連続的に形成されている。
【００１８】
ファン９２は、正転方向および反転方向に回転駆動可能である。ファン９２が正転方向に駆動されることにより、粒子検出装置１の内部空間の空気がファン９２を通じて粒子検出装置１の外部に排出される。ファン９２が反転方向に駆動されることにより、粒子検出装置１の外部の空気がファン９２を通じて粒子検出装置１の内部空間に導入される。ファン９２は、粒子検出装置１内への粒子の捕集、粒子の加熱後の冷却、および、粒子を捕集するための基板１０のクリーニングのために、兼用して用いられている。これにより、粒子検出装置１の小型化および低コスト化が図られている。
【００１９】
粒子検出装置１は、捕集部６０を備える。捕集部６０は、空気中に含まれる粒子を、捕集部材としての基板１０の主表面１１上に捕集する。捕集部６０は、高圧電源である捕集電源回路６１と、放電電極としての静電針６２とを有する。基板１０は、主表面１１を有する。基板１０は、生物由来の粒子と化学繊維の埃などの粉塵とが混合した粒子を主表面１１上に捕集する、捕集部材として設けられている。
【００２０】
基板１０は、シリコン製の平板で形成されている。粒子を吸着する基板１０の主表面１１には、導電性の透明被膜が形成されている。基板１０は、シリコンに限定されず、ガラス、セラミックまたは金属などから形成されてもよい。被膜は、透明被膜に限定されず、たとえば、セラミック等から形成された基板１０の表面に、金属被膜が形成されてもよい。また、基板１０が金属から形成される場合、その表面に被膜を形成する必要はない。基板１０がシリコン基板であれば、材料自体安価であり、主表面１１の鏡面加工と、主表面１１への導電性被膜の形成が容易である。
【００２１】
捕集電源回路６１は、基板１０と静電針６２との間に電位差を生じさせるための電源部として設けられている。静電針６２は、捕集電源回路６１から延出し、捕集筒４を貫通して捕集筒４の内部に達している。基板１０は、静電針６２と対向して配置される。本実施の形態では、静電針６２が、捕集電源回路６１の正極に電気的に接続されている。基板１０の主表面１１に形成された被膜は、捕集電源回路６１の負極に電気的に接続されている。
【００２２】
なお、静電針６２が捕集電源回路６１の正極に電気的に接続され、基板１０に形成された被膜が接地電位に接続されてもよい。または、静電針６２が捕集電源回路６１の負極に電気的に接続され、基板１０に形成された被膜が捕集電源回路６１の正極に電気的に接続されてもよい。
【００２３】
ファン９２が正転方向に駆動されると、粒子検出装置１のキャビネット内部の空気が排気されると同時に、キャビネットの外部の空気が捕集筒４を通って基板１０に向けて導入される。この際、捕集電源回路６１によって静電針６２と基板１０との間に電位差を発生させると、空気中の粒子は、静電針６２の周囲で正極に帯電される。正極に帯電された粒子が、静電気力によって基板１０に移動し、基板１０の主表面１１に形成された導電性の被膜に吸着されることによって、基板１０に捕集される。
【００２４】
このように本実施の形態における粒子検出装置１においては、静電気力を利用した帯電捕集により、粒子を基板１０に捕集する。この場合、粒子の検出時に粒子を確実に基板１０に保持するとともに、粒子の検出後には粒子を容易に基板１０から除去することができる。放電電極として針状の静電針６２を用いることによって、帯電した粒子を、静電針６２に対向する基板１０の表面であって、後述する発光素子の照射領域に対応した極めて狭い領域に吸着させることができる。これにより、蛍光測定工程において、吸着された微生物を効率的に検出することができる。
【００２５】
粒子検出装置１は、励起光学系２０と、受光光学系３０とを備える。励起光学系２０は、基板１０の主表面１１上に捕集された粒子に向けて励起光を照射する、光照射部としての機能を有する。受光光学系３０は、励起光学系２０からの励起光の照射に伴って粒子から発せられる蛍光を受光する、受光部としての機能を有する。励起光学系２０および受光光学系３０は、基板１０に捕集された粒子から発する蛍光を検出する蛍光検出部を構成する。励起光学系２０および受光光学系３０は、基板１０に捕集された粒子の加熱前および加熱後の、粒子から発する蛍光の測定を実行する。
【００２６】
励起光学系２０は、光源としての発光素子２１と、励起部フレーム２２，２３と、集光レンズ２４と、レンズ押さえ２５とを有する。発光素子２１としては、波長４０５ｎｍの青色のレーザ光を発生する半導体レーザ素子が用いられる。または発光素子２１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられてもよい。発光素子２１から発せられる光は、生物由来の粒子を励起して蛍光を発せさせるものであれば、紫外または可視いずれの領域の波長を有してもよい。
【００２７】
受光光学系３０は、金属製のノイズシールド３６と、受光素子３４と、受光部フレーム３３と、フレネルレンズ３２と、レンズ押さえ３１とを有する。受光素子３４としては、フォトダイオードまたはイメージセンサなどが用いられる。受光素子３４とノイズシールド３６との間には、受光素子３４で検出された信号を増幅するための増幅回路５５が設けられている。
【００２８】
清掃部９６は、粒子を基板１０の主表面１１から除去する。清掃部９６は、清掃具としてのブラシ９７と、ブラシ固定部９８とを有する。清掃部９６は、捕集電源回路６１に対して固定支持されている。
【００２９】
ブラシ９７は、導電性を有する繊維集合体から形成されている。ブラシ９７は、たとえば、カーボンファイバから形成されている。ブラシ９７を形成する繊維集合体の線径は、φ０．０５ｍｍ以上φ０．２ｍｍ以下であることが好ましい。ブラシ９７の一端は、ブラシ固定部９８に支持され、他端はブラシ固定部９８から垂れ下がる自由端として形成されている。ブラシ９７の自由端が基板１０の主表面１１に接触した状態で、基板１０に対しブラシ５１が相対移動することにより、粒子が基板１０から除去される。
【００３０】
基板１０から粒子を除去する捕集具は、ブラシ９７に限られるものではない。たとえば捕集具は、基板１０の主表面１１と接触する平板状のワイパーであってもよいし、基板１０の主表面１１に向けて空気を噴き出すノズルであってもよい。
【００３１】
粒子検出装置１は、基板１０を搭載し保持する保持部材８０と、基板１０を移動させる移動機構部としての駆動部７０とをさらに備える。駆動部７０は、回転駆動可能な回転モータ７１と、回転モータ７１を保持するモータホルダ７２と、回転モータ７１の位置決めをするモータ押さえ７３とを有する。
【００３２】
保持部材８０は、回転ベース８１を有する。回転ベース８１は、熱伝導率の低い樹脂材料により形成されている。回転ベース８１には、軸穴８２が形成されている。軸穴８２に回転モータ７１の出力軸が挿通されることにより、回転モータ７１と回転ベース８１とが連結されている。回転モータ７１の駆動に伴って、回転ベース８１は、軸穴８２の位置を中心に回転（正転、反転）する。
【００３３】
保持部材８０は、回転ベース８１の回転軸から離れる方向に延びるアーム部８３を有する。アーム部８３は、回転ベース８１の回転軸に対し直交する径方向に延伸し、その先端に枠形状部を有する。枠形状部は、基板１０を収容可能な形状に形成されている。基板１０は、アーム部８３の先端の枠形状部に収容されることにより、保持部材８０に搭載される。
【００３４】
粒子検出装置１は、加熱部としてのヒータ９１を備える。ヒータ９１は、基板１０の裏面側に配置され、基板１０の主表面１１上に捕集された粒子を加熱する。基板１０の裏面には、ヒータ９１が貼り合わされている。ヒータ９１は、回転ベース８１の回転時、基板１０とともに移動する。ヒータ９１には、ヒータ９１への電力供給線や、ヒータ９１に内蔵されたセンサの信号線を含む、複数の配線が接続されている。これら配線は、粒子検出装置１のキャビネットの外部に引き出されている。
【００３５】
下キャビネット５の側面には、位置センサ７６が配置されている。基板１０は、回転モータ７１の回転により、粒子検出装置１のキャビネット内を移動する。基板１０の現在位置を検出するために、位置センサ７６が設けられている。
【００３６】
［蛍光検出部の構成］
図４は、粒子検出装置１の断面図である。図５は、粒子検出装置１に含まれる光学系による光の挙動を示す模式図である。図６は、基板１０の主表面１１における光の反射を示す模式図である。
【００３７】
上述したように、基板１０の主表面１１に励起光を照射するための励起光学系２０は、発光素子２１と、集光レンズ２４とを有する。半導体レーザ素子である発光素子２１で発生した励起光ＥＬは、集光レンズ２４を経由して集光され、基板１０の主表面１１の励起光照射領域１０４に照射される。励起光ＥＬは、基板１０の主表面１１に対して斜めに入射する。図５および図６において符号ＯＤ１が付された一点鎖線は、励起光ＥＬの光線方向を示す。ここで、光線方向とは、光（この場合は励起光ＥＬ）の光束成分の進行する方向をいう。励起光ＥＬの光線方向ＯＤ１は、励起光学系２０の光軸ということもできる。
【００３８】
基板１０の主表面１１は、鏡面である。主表面１１に対して入射角θで入射する励起光ＥＬは、主表面１１において鏡面反射する。主表面１１で励起光ＥＬが正反射した光は、反射光ＲＬを形成する。図５および図６において符号ＯＤ２が付された一点鎖線は、反射光ＲＬの光線方向を示す。励起光ＥＬが基板１０の主表面１１に対して斜めに入射するため、主表面１１で鏡面反射する反射光ＲＬも主表面１１に対して斜めに反射する。
【００３９】
図６において符号Ａが付された一点鎖線は、受光光学系３０の光軸、すなわちフレネルレンズ３２の光軸を示す。励起光ＥＬの光線方向ＯＤ１、および反射光ＲＬの光線方向ＯＤ２は、光軸Ａと交差している。光線方向ＯＤ１，ＯＤ２は、光軸Ａに対して傾斜している。光線方向ＯＤ１，ＯＤ２は、基板１０の主表面１１の延びる方向に対して傾斜している。また図６には、基板１０の主表面１１とフレネルレンズ３２との間の距離Ｔが図示されている。
【００４０】
主表面１１が鏡面に形成されているので、主表面１１において励起光ＥＬが散乱することによる迷光の発生が防止される。そのため、迷光がノイズとなり粒子検出装置１の検出精度が低下することを防止できる構成とされている。主表面１１が鏡面である場合、主表面１１での励起光ＥＬの反射の際に散乱光が殆ど発生しないので、励起光ＥＬが主表面１１で正反射した反射光ＲＬのみの受光光学系３０への混入を防止することで、迷光による混信を防止できる。指向性が小さく一様に発生する散乱光を光路の設定により分離するのは困難であり、散乱光が発生すると高価なフィルタを使用する必要があるが、本実施の形態では、散乱光の発生を防止できるので、フィルタの設置を不要とし、装置の小型化および低コスト化が達成されている。
【００４１】
励起光照射領域１０４には、粒子１００が捕集されている。粒子１００は、微生物などの生物由来の粒子１０１と、化学繊維の埃などの非生物由来の塵埃１０２とを含む。図５において符号Ｆが付された矢印は、粒子１００が発した蛍光を示す。蛍光Ｆは、粒子１００の表面の励起光ＥＬが照射された部分から全方位に向かって放出される。受光光学系３０へ向かう蛍光Ｆは、フレネルレンズ３２を経由して集光され、受光素子３４により受光される。蛍光Ｆを集光するための集光レンズをフレネルレンズ３２にすることで、集光レンズを薄型化できるので、粒子検出装置１の小型化および軽量化を達成できる。
【００４２】
蛍光Ｆは、励起光ＥＬが照射された粒子１００から、全方位に指向性なく放出される。蛍光Ｆの一部は、粒子１００から直接フレネルレンズ３２へ向かい、蛍光Ｆの他の一部は、粒子１００から基板１０の主表面１１へ向かって放出される。主表面１１が鏡面であれば、主表面１１で蛍光Ｆが鏡面反射され、反射された蛍光Ｆはフレネルレンズ３２へ向かうので、フレネルレンズ３２で集光され受光素子３４で受光される蛍光Ｆの強度を増大できる。これにより、受光素子３４における蛍光Ｆの検出感度を向上することができる。
【００４３】
フレネルレンズ３２を基板１０の主表面１１から距離Ｔだけ離れた位置に配置することにより、基板１０の主表面１１へ向かう励起光ＥＬおよび主表面１１で正反射した反射光ＲＬは、フレネルレンズ３２へ入射しない。フレネルレンズ３２に入射する光は、粒子１００が発する蛍光Ｆのみに限定され、励起光ＥＬと反射光ＲＬとの両方がフレネルレンズ３２により集光されない。励起光ＥＬと反射光ＲＬとがフレネルレンズ３２に入射されず、受光素子３４が励起光ＥＬと反射光ＲＬとを受光しない位置に、受光光学系３０が配置される。このようにすれば、励起光ＥＬおよび反射光ＲＬと蛍光Ｆとを確実に分離でき、励起光ＥＬまたは反射光ＲＬが蛍光Ｆの検出に対するノイズとなることを回避できるので、蛍光Ｆの検出感度を向上することができる。
【００４４】
図７は、フレネルレンズ３２の断面を示す模式図である。フレネルレンズ３２は、母材３２ａと、母材３２ａ中に細かく分散された吸収剤３２ｂとを有する材料により形成されている。母材３２ａは、フレネルレンズ３２として使用できる任意の材料により形成されており、たとえば蛍光Ｆを透過するアクリル材またはガラス材で形成されてもよい。吸収剤３２ｂは、励起光ＥＬの波長を含む光線を吸収する。吸収剤３２ｂは、励起光ＥＬの波長を含む光線がフレネルレンズ３２を透過するのを妨げる。フレネルレンズ３２は、励起光ＥＬおよび反射光ＲＬを遮断するフィルタ機能を有している。
【００４５】
図８は、吸収剤３２ｂのフィルタ特性を示すグラフである。図８のグラフの横軸は光の波長を示す。波長の単位はｎｍである。図８のグラフの縦軸はフィルタの透過率および光のスペクトル強度を示す。フィルタの透過率の単位は％である。光のスペクトル強度は、励起光ＥＬまたは蛍光Ｆのスペクトル強度が最大となる波長を１００としたときの、各波長でのスペクトル強度の相対値を示す。図８中の曲線（１）がフィルタ特性、曲線（２）が半導体レーザ素子による励起光ＥＬのスペクトル強度、曲線（３）が励起光ＥＬを照射された青カビ菌から発せられる蛍光Ｆのスペクトル強度を示す。
【００４６】
曲線（１）に示すフィルタ特性によると、吸収剤３２ｂは、約４４０ｎｍ以下の波長を有する光をほぼ遮断し、約５００ｎｍ以上の波長を有する光をほぼ透過させる特性を有する。吸収剤３２ｂは、所定の閾値以下の波長の光を遮り、閾値以上の波長の光を透過させる、ハイパスフィルタ（またはローカットフィルタ）としての特性を有する。
【００４７】
曲線（２）に示すように、半導体レーザによる励起光ＥＬは、約４００ｎｍの波長に光スペクトル強度のピーク値を有し、他の波長域ではスペクトルが測定されない。一方曲線（３）に示すように、青カビ菌からの蛍光Ｆは、約４６０ｎｍ以上の波長域においてスペクトルが測定され、約５３０ｎｍの波長に光スペクトル強度のピーク値を有する。
【００４８】
曲線（１）のフィルタ特性を有する吸収剤３２ｂをフレネルレンズ３２に分散させることにより、曲線（２）に示す光スペクトル強度を有する励起光ＥＬがフレネルレンズ３２に入射すると、励起光ＥＬは吸収剤３２ｂに吸収されて遮断される。一方、曲線（３）に示す光スペクトル強度を有する蛍光Ｆがフレネルレンズ３２に入射すると、蛍光Ｆは光スペクトル強度をほぼ維持したまま、フレネルレンズ３２を透過する。
【００４９】
このようなフィルタ機能をフレネルレンズ３２に持たせることで、フレネルレンズ３２に誤って励起光ＥＬまたは反射光ＲＬが入射しても、フレネルレンズ３２において励起光ＥＬまたは反射光ＲＬを遮断することができる。したがって、蛍光Ｆが選択的にフレネルレンズ３２を透過する構成が提供されるので、蛍光Ｆを検出する受光素子３４へのノイズの混入を抑制でき、蛍光Ｆの検出感度を向上することができる。フレネルレンズ３２自体がフィルタ機能を有するので、フレネルレンズ３２とは別にフィルタを設ける必要がなく、構成を簡略化できるので安価である。
【００５０】
図９は、半導体レーザ素子から出射される光の放射特性を示す模式図である。本実施の形態の発光素子２１である半導体レーザ素子は、発光層を含む積層構造を有する、端面発光型である。半導体レーザ素子は、ｎ型ＧａＡｓからなる基板２１４、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰからなる下クラッド層２１２、多重量子井戸からなる活性層２１１、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなる上クラッド層２１３、ｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層２１６が積層されて構成される。下クラッド層２１２、活性層２１１および上クラッド層２１３は、積層構造２１０を構成する。積層構造２１０を構成する各半導体層の積層方向を、図９中の符号ＬＤが付された両矢印で示す。
【００５１】
半導体レーザ素子はまた、基板２１４側に設けられたｎ型電極２１５と、コンタクト層２１６側に設けられたＰ型電極２１７と、リッジストライプ２１８と、ｎ型ＡｌＩｎＰからなる電流ブロック層２１９とを有する。リッジストライプ２１８と電流ブロック層２１９とは、積層構造２１０とコンタクト層２１６との間に配置されている。
【００５２】
励起光ＥＬが出射する発光部２２０は、活性層２１１を含む。発光部２２０は、半導体レーザ素子の光出射面において、横長に形成されている。たとえば、積層方向ＬＤと直交する幅方向における発光部２２０の寸法を、活性層２１１の厚みで割った比の値が、５０以上となるように、発光部２２０を形成することができる。このようなストライプ状の発光部２２０を有する半導体レーザ素子は、いわゆるブロードエリア（ＢＡ）型の半導体レーザを構成する。
【００５３】
ＢＡ型の半導体レーザ素子では、発光部２２０が横長になっており、縦方向のスペースが狭いため、発光部２２０から出た光は回折作用によって回り込むような形で拡がる。そのため、出射された励起光ＥＬは、半導体層の積層構造２１０の積層方向ＬＤにおける広がりが、積層方向ＬＤに直交する幅方向における広がりよりも大きくなるように広がる。上記光の回折効果によって、ＢＡ型の半導体レーザ素子から出射される励起光ＥＬの放射特性は、半導体レーザの積層方向ＬＤにおける励起光ＥＬの拡がり角度が大きく、積層方向に直交する幅方向の拡がり角度が小さい、帯状になる。
【００５４】
つまり、端面発光型の半導体レーザ素子から出射される励起光ＥＬの放射特性は、半導体層の積層構造２１０の積層方向ＬＤに長い、帯状になる。半導体レーザ素子から出射された励起光ＥＬは、半導体層の積層方向ＬＤに相対的に大きく、幅方向に相対的に小さく広がる特性を有している。そのため、半導体レーザ素子の光出射面に平行な面において、半導体層の積層方向ＬＤにおける励起光ＥＬの寸法を幅方向における励起光ＥＬの寸法で割った比の値は、光線が半導体レーザ素子から離れるにつれて大きくなる。そこで、このような帯状の励起光ＥＬが基板１０の主表面１１に最適な形状の励起光照射領域１０４を形成するように、半導体レーザ素子を配置する。
【００５５】
図１０は、レーザ光の放射特性に基づいた半導体レーザ素子の配置を示す模式図である。図１０に示すように、発光層である活性層２１１を含む半導体層の積層構造２１０を有する半導体レーザ素子である発光素子２１を、半導体層の積層方向ＬＤが主表面１１の延在方向に沿い、積層方向ＬＤが基板１０の主表面１１に平行であるように、配置する。
【００５６】
このようにＢＡ型の半導体レーザ素子の配置を揃えることにより、半導体レーザ素子から出射された励起光ＥＬが帯状に広がる光の長手方向を、基板１０の主表面１１に平行な方向に揃えることができる。励起光ＥＬは、基板１０の主表面１１に対して傾斜する方向に沿って主表面１１に照射され、これにより帯状に広がる励起光ＥＬは、基板１０の主表面１１において当該帯状の短手方向に広げられる。主表面１１に照射される励起光ＥＬは、長手方向の広がりと短手方向の広がりとがほぼ等しくなり、対称な形状の励起光照射領域１０４を形成する。
【００５７】
たとえば、図９および図１０において模式的に長円状に広がる励起光ＥＬを発生する半導体レーザ素子を、半導体層の積層方向ＬＤが基板１０の主表面１１に平行であるように配置する。これにより、基板１０の主表面１１において、長円の短手方向に励起光ＥＬが広がるので、主表面１１に形成される励起光照射領域１０４はほぼ真円の形状になる。そのため、励起光照射領域１０４の面積を小さくでき、主表面１１に捕集された粒子１００に照射される励起光ＥＬを高密度化できる。したがって、粒子１００から発生する蛍光Ｆの強度を増大させ、受光素子３４での蛍光Ｆの検出精度を向上できるので、粒子１００の量の高感度な検出が可能になる。
【００５８】
主表面１１上のある程度の広がりを持つ領域に励起光ＥＬが照射され、所定の面積を有する励起光照射領域１０４が形成されるのが望ましい。主表面１１上に広がりを有する励起光照射領域１０４を形成することにより、基板１０の主表面１１に捕集された粒子１００のうちのより多くの粒子１００に励起光ＥＬを照射することができるので、粒子の検出精度を向上することができる。他方、基板１０の主表面１１を外れた領域に励起光ＥＬが照射されると散乱して迷光になり、この迷光は蛍光Ｆの検出精度を低下させる。このような迷光の発生を防止するには、励起光ＥＬの全てを基板１０に照射する必要がある。この場合、励起光照射領域１０４が大きく広がっていると、基板１０を大きくする必要があり、粒子検出装置１が大型化する問題がある。
【００５９】
そこで、図１０に示すように、基板１０の主表面１１上で励起光ＥＬを円形にし、円形の励起光照射領域１０４を形成すれば、蛍光Ｆの検出精度の低下を回避し、かつ装置の大型化を抑制できるので、検出精度に優れ小型化に適した粒子検出装置１を提供することができる。
【００６０】
図１１〜１３は、基板１０に対するフレネルレンズ３２の配置を示す模式図である。図１１に示すように、励起光ＥＬおよび反射光ＲＬが光線方向に対する広がりを有さず略ゼロの直径を有すると仮定した場合、励起光ＥＬは代表的に光線方向ＯＤ１で示され、反射光ＲＬは代表的にＯＤ２で示される。励起光ＥＬは入射角θで基板１０の主表面１１に入射する。主表面１１が鏡面として形成されているために、主表面１１において励起光ＥＬは正反射し、入射角と同じ反射角θで反射光ＲＬが反射する。
【００６１】
励起光ＥＬおよび反射光ＲＬの直径が略ゼロである場合のフレネルレンズ３２は、直径Ｌ０を有するように形成されている。入射角が角度θである励起光ＥＬおよび反射角が角度θである反射光ＲＬが直径Ｌ０のフレネルレンズ３２に干渉しないために、フレネルレンズ３２は基板１０の主表面１１から距離Ｔだけ離れた位置に配置されている。この場合、ｔａｎθ＝（Ｌ０／２）／Ｔ＝Ｌ０／２Ｔの関係が成立する。
【００６２】
図１２および図１３には、励起光ＥＬおよび反射光ＲＬが直径Ｂを有するとする場合に、図１１と同じく距離Ｔだけ主表面１１から離れて配置されるフレネルレンズ３２に励起光ＥＬおよび反射光ＲＬが干渉しないための条件を示す。励起光ＥＬおよび反射光ＲＬが光線方向ＯＤ１，ＯＤ２に対する広がりを有するので、フレネルレンズ３２は、図１１に示す直径Ｌ０よりも小さい、直径Ｌを有するように形成される。
【００６３】
この場合、図１３を参照して、（Ｂ／２）／｛（Ｌ０−Ｌ）／２｝＝ｃｏｓθの関係が成立し、整理すると、Ｌ０＝Ｂ／ｃｏｓθ＋Ｌとなる。この関係式を上述した式に代入すると、ｔａｎθ＝（Ｂ／ｃｏｓθ＋Ｌ）／２Ｔとなる。結局、基板１０とフレネルレンズ３２との距離Ｔは、角度θの関数として、Ｔ＝（Ｂ／ｃｏｓθ＋Ｌ）／２ｔａｎθと表される。この距離Ｔは、フレネルレンズ３２の直径Ｌ、励起光ＥＬの直径Ｂである場合に、励起光ＥＬの入射角が角度θであるとき、励起光ＥＬおよび反射光ＲＬとフレネルレンズ３２との干渉を防止するために、基板１０の主表面１１からフレネルレンズ３２を離す必要のある距離の最小値を示す。
【００６４】
つまり、励起光ＥＬおよび反射光ＲＬとフレネルレンズ３２とが干渉しないためには、上式により求められる距離Ｔ以上、フレネルレンズ３２を基板１０の主表面１１から離して配置すればよい。一方、フレネルレンズ３２を基板１０に近づけて配置するほど、光学系の小型化が可能になり、したがって粒子検出装置１を小型化できる。加えて、基板１０の主表面１１に捕集された粒子１００にフレネルレンズ３２を近づけるほど、粒子１００から放出される蛍光Ｆの受光効率が向上し、蛍光Ｆの検出精度が向上する。これは、蛍光Ｆは粒子１００から全方向に指向性なく放出されるため、粒子１００にフレネルレンズ３２を近づけるほどより広い角度の範囲の蛍光Ｆを受光できることによる。したがって、距離Ｔと角度θとの間にＴ＝（Ｂ／ｃｏｓθ＋Ｌ）／２ｔａｎθの関係が成立するように、フレネルレンズ３２と基板１０との相対位置を定めるのが望ましい。
【００６５】
励起光ＥＬの入射角θを大きくし、励起光ＥＬの主表面１１に対する傾斜を小さくすれば、Ｔ＝（Ｂ／ｃｏｓθ＋Ｌ）／２ｔａｎθで求められる距離Ｔの値が小さくなる。つまり、励起光ＥＬの入射角θを大きくするほど、フレネルレンズ３２を基板１０に近づけても反射光ＲＬがフレネルレンズ３２に入射しなくなる。よって、フレネルレンズ３２を基板１０により近接させて配置することができ、粒子検出装置１をより小型化することが可能になる。たとえば入射角θを６０°以上の範囲に設定するのが望ましい。
【００６６】
しかしながら、入射角θが大きすぎると、励起光ＥＬの光線方向ＯＤ１が主表面１１に平行な方向に近づくことになる。そのため、励起光学系２０に近い位置に捕集された粒子１００には励起光ＥＬが照射されるが、励起光学系２０から離れる位置に捕集された粒子１００が励起光学系２０に近い粒子１００の陰に隠れ、励起光学系２０から離れる粒子１００に励起光ＥＬが照射されなくなる。この場合、基板１０に捕集された全ての粒子１００が蛍光Ｆを放出しなくなるので、基板１０への粒子１００の捕集量に対応する強度の蛍光Ｆを検出できず、粒子量の検出精度が低下する問題がある。したがって、たとえば入射角θを、７０°以下の範囲に設定するのが望ましい。
【００６７】
［粒子検出装置の動作］
以上の構成を有する粒子検出装置１を用いて生物由来の粒子１０１の量を検出する動作について説明する。図１４は、粒子検出装置１の動作の流れを示すフローチャートである。
【００６８】
図１４を参照して、まず、基板１０の主表面１１に、粒子１００を捕集する（Ｓ１０１）。このとき、ファン９２を正転方向に駆動させることによって、粒子検出装置１のキャビネット内に導入部３を経由させて空気を導入し、基板１０の主表面１１へ向かう空気の流れを形成する。加えて、静電針６２を基板１０の主表面１１に対向配置するとともに、捕集電源回路６１によって静電針６２と基板１０との間に電位差を発生させる。これにより、空気中に浮遊する粒子１００を帯電させ、帯電された粒子１００を静電気力によって基板１０の主表面１１に捕集する。
【００６９】
次に、励起光学系２０によって、基板１０に捕集された粒子１００へ向けて励起光ＥＬを照射するとともに、受光光学系３０によって、励起光ＥＬの照射に伴って粒子１００から発せられる蛍光Ｆを受光する。半導体レーザ素子である発光素子２１から励起光ＥＬを粒子１００に向けて照射し、このとき粒子１００から発せられる蛍光Ｆをフレネルレンズ３２を通じて受光素子３４にて受光する。これにより、基板１０に捕集された粒子１００の加熱前の蛍光強度を測定する（Ｓ１０２）。
【００７０】
次に、ヒータ９１に通電することによって、基板１０に捕集された粒子１００を加熱する（Ｓ１０３）。次に、ヒータ９１への通電を停止して、基板１０を冷却する（Ｓ１０４）。この際、ファン９２を反転方向に駆動させることによって、ファン９２を経由して空気を粒子検出装置１のキャビネット内に導入し、基板１０の冷却を促進させる。
【００７１】
次に、励起光学系２０によって、基板１０に捕集された粒子１００に向けて励起光ＥＬを照射するとともに、受光光学系３０によって、励起光ＥＬの照射に伴って粒子１００から発せられる蛍光Ｆを受光する。これにより、基板１０に捕集された粒子１００の加熱後の蛍光強度を測定する（Ｓ１０５）。加熱前の蛍光Ｆの強度と加熱後の蛍光Ｆの強度とを比較することにより、基板１０に捕集された粒子１００に含まれる生物由来の粒子１０１の量を算出する（Ｓ１０６）。
【００７２】
図１５は、アオカビ菌の蛍光スペクトルの加熱処理前後の時間変化を示す図である。図１５には、生物由来の粒子１０１の一例として、アオカビ菌を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前（曲線Ｃ１）および加熱処理後（曲線Ｃ２）の蛍光スペクトルの測定結果である。これらに示されるように、加熱処理を施すことによってアオカビ菌からの蛍光強度が大幅に増加していることが分かる。
【００７３】
図１６は、蛍光発光する埃の加熱処理前の蛍光スペクトルを示す図である。図１７は、蛍光発光する埃の加熱処理後の蛍光スペクトルを示す図である。図１６および図１７のそれぞれは、蛍光を発する埃を２００℃にて５分間加熱処理したときの加熱処理前（曲線Ｃ３）および加熱処理後（曲線Ｃ４）の蛍光スペクトルの測定結果である。曲線Ｃ３により示された蛍光スペクトルと曲線Ｃ４により示された蛍光スペクトルとを重ねると、これらはほぼ重なることが検証される。すなわち、埃からの蛍光強度は加熱処理の前後において変化がないことが分かる。
【００７４】
空気中に浮遊する生物由来の粒子１０１に紫外光または青色光を照射すると、生物由来の粒子１０１は蛍光Ｆを発する。しかしながら、空気中には化学繊維の埃などの、同様に蛍光を発する塵埃１０２が浮遊しており、蛍光Ｆを検出するのみでは、生物由来の粒子１０１からのものであるのか塵埃１０２からのものであるのかが区別されない。
【００７５】
一方、生物由来の粒子１０１および塵埃１０２に対してそれぞれ加熱処理を施し、加熱前後における蛍光強度（蛍光量）の変化を測定すると、塵埃１０２から発せられる蛍光強度が加熱処理によって変化しないのに対して、生物由来の粒子１０１から発せられる蛍光強度は、加熱処理によって増加する。本実施の形態における粒子検出装置１では、生物由来の粒子１０１と塵埃１０２とが混合する粒子１００に対して、加熱前後の蛍光強度を測定し、その差分を求めることにより、生物由来の粒子１０１の量を特定する。
【００７６】
生物由来の粒子１０１から発せられる蛍光Ｆの強度は、加熱処理によって増加する。このため、ステップ（Ｓ１０５）では、ステップ（Ｓ１０２）の加熱前の蛍光測定で測定された蛍光強度よりも大きい値の蛍光強度が測定される。加熱前の蛍光強度と加熱後の蛍光強度との差から、蛍光強度の増大量を算出する。予め用意した蛍光強度の増大量と生物由来の粒子濃度との関係に基づき、算出された増大量に対応する生物由来の粒子１０１の濃度を特定することができる。なお、増大量と生物由来の粒子濃度との対応関係は、予め実験的に決められる。
【００７７】
［粒子除去装置の構成］
本実施の形態における粒子検出装置１は、生物由来の粒子１０１を検出するための装置単体として用いられてもよいし、空気清浄機やエアーコンディショナ、加湿器、除湿機、掃除機、冷蔵庫、テレビなどの家電製品に組み込まれてもよい。図１８は、粒子検出装置１を含む空気清浄機３００の外観の具体例を示す図である。空気清浄機３００は、粒子検出装置１により検出された生物由来の粒子１０１を効率的に除去するための、粒子除去装置の一例である。
【００７８】
空気清浄機３００は、操作指示を受け付けるためのスイッチ３１０と、検出結果などを表示するための表示パネル３３０とを含む。その他、図示されない、空気を導入するための吸引口、排気するための排気口、などを含む。さらに、空気清浄機３００は、記録媒体を装着するための通信部３５０を含む。通信部３５０は、インターネットを介して他の装置と通信するための通信回線を接続するためのものであってもよい。または、通信部３５０は、赤外線通信やインターネット通信などで他の装置と通信するためのものであってもよい。粒子検出装置１は、空気清浄機３００の筐体の内部に配置される。生物由来の粒子１０１を精度よく検出できるとともに小型化を達成できる粒子検出装置１を備えることにより、空気清浄機３００は、周辺の空気を効率よく清浄化できる。
【００７９】
図１９は、空気清浄機３００の機能構成の具体例を示すブロック図である。図１９では、信号処理部５０の機能が主に電気回路であるハードウェア構成で実現される例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、信号処理部５０が図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、該ＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される、ソフトウェア構成であってもよい。また、測定部４０の構成がソフトウェア構成である例が示されている。しかしながら、これら機能のうちの少なくとも一部は、電気回路などのハードウェア構成で実現されてもよい。
【００８０】
図１９を参照して、信号処理部５０は、受光素子３４に接続される電流−電圧変換回路５４と、電流−電圧変換回路５４に接続される積分型の増幅回路５５とを含む。
【００８１】
測定部４０は、制御部４１、記憶部４２、およびクロック発生部４３を含む。さらに、測定部４０は、スイッチ３１０の操作に伴ったスイッチ３１０からの入力信号を受け付けることで情報の入力を受け付けるための入力部４４と、表示パネル３３０に測定結果等を表示させる処理を実行するための表示部４５と、通信部３５０に接続された外部装置とのデータ等のやり取りに必要な処理を行なうための外部接続部４６と、ファン９２およびヒータ９１を駆動させるための駆動部４８とを含む。
【００８２】
基板１０の主表面１１上に捕集された粒子１００に対して発光素子２１から励起光ＥＬが照射されることで、励起光照射領域１０４にある当該粒子１００からの蛍光Ｆが、受光素子３４に集光される。受光素子３４から、受光量に応じた電流信号が信号処理部５０に対して出力される。電流信号は、電流−電圧変換回路５４に入力される。
【００８３】
電流−電圧変換回路５４は、受光素子３４から入力された電流信号より蛍光強度を表わすピーク電流値Ｈを検出し、電圧値Ｅｈに変換する。電圧値Ｅｈは増幅回路５５で予め設定した増幅率に増幅され、測定部４０に対して出力される。測定部４０の制御部４１は信号処理部５０から電圧値Ｅｈの入力を受け付けて、順次、記憶部４２に記憶させる。
【００８４】
クロック発生部４３はクロック信号を発生させ、制御部４１に対して出力する。制御部４１は、クロック信号に基づいたタイミングで、ファン９２を回転させるための制御信号を駆動部４８に対して出力して、ファン９２による空気の導入を制御する。また、制御部４１は発光素子２１および受光素子３４と電気的に接続され、それらのＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００８５】
制御部４１は計算部４１１を含み、計算部４１１において、記憶部４２に記憶された電圧値Ｅｈを用いて、導入された空気中の生物由来の粒子量を算出するための動作が行なわれる。
【００８６】
計算部４１１で算出された捕集された粒子１００中の生物由来の粒子１０１の濃度は、制御部４１から表示部４５に対して出力される。表示部４５は、入力された微生物の濃度を、表示パネル３３０に表示させるための処理を行なう。たとえば、表示パネル３３０には、濃度ごとのランプが備えられ、表示部４５は、算出された濃度に対応したランプを点灯するランプとして特定し、該ランプを点灯する。他の例として、算出された濃度ごとに、ランプを異なる色に点灯させてもよい。また、表示パネル３３０はランプ表示に限定されず、数字を表示したり、濃度や対応して予め用意されているメッセージを表示したりしてもよい。また、測定結果は、外部接続部４６によって、通信部３５０に装着された記録媒体に書き込まれてもよいし、通信部３５０を介して外部装置に送信されてもよい。
【００８７】
入力部４４はスイッチ３１０からの操作信号に従って、表示パネル３３０での表示方法の選択を受け付けてもよい。または、測定結果を、表示パネル３３０に表示するか、外部装置に出力するか、の選択を受け付けてもよい。その内容を示す信号は、制御部４１に対して出力され、制御部４１から表示部４５および／または外部接続部４６に対して必要な制御信号が出力される。
【００８８】
粒子検出装置１は、生物由来の粒子１０１からの蛍光Ｆと蛍光Ｆを発する塵埃１０２からの蛍光Ｆとの加熱処理による性質の差を利用し、所定の加熱処理後の増大量に基づいて生物由来の粒子１０１を検出する。そのため、導入された空気中に蛍光Ｆを発する塵埃１０２が含まれている場合であっても、粒子検出装置１は、リアルタイムに、かつ精度よく、生物由来の粒子１０１を、蛍光を発する塵埃１０２から分離して検出する。
【００８９】
空気清浄機３００は、この粒子検出装置１により検出された生物由来の粒子１０１の濃度を利用して、粒子検出装置１の出力に応じて運転状態を変化させることにより、生物由来の粒子１０１を効率的に除去することができる。すなわち、粒子検出装置１の出力が大きく生物由来の粒子１０１の濃度が高い場合には、たとえばファン９２を高速回転させ通風量を増加させることにより、空気清浄機３００による粒子除去能力を向上させることができる。粒子検出装置１の出力が小さく生物由来の粒子１０１の濃度が低い場合には、粒子除去能力を低下できるので、ファン９２の回転数を低下させて通風量を減少させ、省電力化した運転を行なうことができる。
【００９０】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
この発明は、主に、花粉や微生物、カビといった生物由来の粒子を検出する装置として利用される。
【符号の説明】
【００９２】
１  粒子検出装置、１０  基板、１１  主表面、２０  励起光学系、２１  発光素子、２４  集光レンズ、３０  受光光学系、３２  フレネルレンズ、３２ａ  母材、３２ｂ  吸収剤、３４  受光素子、１００  粒子、１０１  生物由来の粒子、１０２  塵埃、１０４  励起光照射領域、２１０  積層構造、２１１  活性層、２２０  発光部、３００  空気清浄機、Ａ  光軸、Ｂ  光の直径、ＥＬ  励起光、Ｆ  蛍光、Ｌ，Ｌ０  レンズの直径、ＬＤ  積層方向、ＯＤ１，ＯＤ２  光線方向、ＲＬ  反射光、Ｔ  距離、θ  入射角。
【要約】
【課題】生物由来の粒子から発せられる蛍光の検出感度を向上できる、粒子検出装置を提供する。
【解決手段】生物由来の粒子１０１を検出する粒子検出装置は、主表面１１を有し、主表面１１上に生物由来の粒子１０１を捕集する基板１０と、主表面１１上に捕集された粒子１００に励起光ＥＬを照射する発光素子２１と、発光素子２１からの励起光ＥＬを粒子１００に照射したとき粒子１００から発する蛍光Ｆを受光する受光素子３４とを備える。フレネルレンズ３２の光軸と、励起光ＥＬの光線方向ＯＤ１とは交差している。主表面１１は鏡面である。
【選択図】図５【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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