(57)【要約】【課題】粒子の種類を高精度に判別することができる粒子検出装置を提供する。【解決手段】粒子検出装置１は、光照射部１０と、粒子Ｒに照射光Ｌ１３が照射されたときに発生する散乱光のうちの第１の偏光成分Ｌ２１の強度に対応する第１の検出信号Ｓ１を出力する第１の受光部２０と、散乱光のうちの第２の偏光成分Ｌ３１の強度に対応する第２の検出信号Ｓ２を出力する第２の受光部３０と、粒子Ｒの種類を判別する判別処理部４０とを備え、照射光Ｌ１３は、照射光Ｌ１３の伝播方向（ｚ１）に垂直な基準方向（ｘ１）に対して予め決められた角度の方向の偏光軸Ｐ１２を持つ直線偏光であり、第１の偏光成分Ｌ２１は、基準方向に対応する方向（ｘ２）に対して＋４５度の角度の方向の偏光軸Ｐ２１を持つ直線偏光であり、第２の偏光成分Ｌ３１は、基準方向に対応する方向（ｘ３）に対して−４５度の角度の方向の偏光軸Ｐ３１を持つ直線偏光である。【選択図】図１
2016170024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出領域に照射光を照射する光照射部と、
前記被検出領域にある粒子に前記照射光が照射されたときに発生する散乱光のうちの第１の散乱光成分から、第１の偏光成分を抽出して受光し、該第１の偏光成分の強度に対応する第１の検出信号を出力する第１の受光部と、
前記散乱光のうちの第２の散乱光成分から、第２の偏光成分を抽出して受光し、該第２の偏光成分の強度に対応する第２の検出信号を出力する第２の受光部と、
前記第１の検出信号と前記第２の検出信号とに基づいて前記粒子の種類を判別する判別処理部と、
を有し、
前記被検出領域において、前記照射光は、前記照射光の伝播方向に垂直な基準方向に対して予め決められた角度の方向の偏光軸を持つ直線偏光であり、
前記第１の偏光成分は、前記基準方向に対応する方向に対して＋４５度の角度の方向の第１の偏光軸を持つ直線偏光であり、
前記第２の偏光成分は、前記基準方向に対応する方向に対して−４５度の角度の方向の第２の偏光軸を持つ直線偏光である
ことを特徴とする粒子検出装置。
【請求項２】
前記照射光の伝播方向に垂直な基準方向に対して予め決められた角度は、０度であることを特徴とする請求項１に記載の粒子検出装置。
【請求項３】
前記照射光の伝播方向に垂直な基準方向に対して予め決められた角度は、４５度であることを特徴とする請求項１に記載の粒子検出装置。
【請求項４】
前記光照射部は、
レーザ光を出射するレーザ発光素子と、
前記レーザ光を前記照射光に変換する偏光素子と
を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
【請求項５】
前記第１の受光部は、
前記第１の散乱光成分のうちの、前記照射光の前記偏光軸に対して＋４５度の角度の方向の第１の偏光軸を持つ前記第１の偏光成分を通過させる第１の偏光素子と、
前記第１の偏光素子を通過した前記第１の偏光成分を検出する第１の受光素子と、を有し、
前記第２の受光部は、
前記第２の散乱光成分のうちの、前記照射光の前記偏光軸に対して−４５度の角度の方向の第２の偏光軸を持つ前記第２の偏光成分を通過させる第２の偏光素子と、
前記第２の偏光素子を通過した前記第２の偏光成分を検出する第２の受光素子と、を有する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
【請求項６】
前記照射光の伝播方向と、前記第１の偏光成分の伝播方向と、前記第２の偏光成分の伝播方向とは、同一平面上にあり、
前記照射光の伝播方向と前記第１の偏光成分の伝播方向との間の角度は、前記照射光の伝播方向と前記第２の偏光成分の伝播方向との間の角度と等しい
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
【請求項７】
前記判別処理部は、前記第１の受光部から出力される第１の検出信号と前記第２の受光部から出力される第２の検出信号との差分信号に基づいて、前記粒子の異形度を検出することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
【請求項８】
前記判別処理部は、前記第１の受光部から出力される第１の検出信号と前記第２の受光部から出力される第２の検出信号との差分信号の極性に基づいて、前記粒子の形状の方位を検出することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の粒子検出装置。
【請求項９】
前記判別処理部は、前記第１の受光部から出力される第１の検出信号と前記第２の受光部から出力される第２の検出信号との和信号に基づいて、前記粒子のサイズを検出することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項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、浮遊する粒子の種類を高精度に判別する粒子検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
花粉又は埃などの浮遊する微小な粒子状物質（以下「粒子」と言う）に光を照射したときに発生する散乱光を受光素子で検出し、受光素子から出力される検出信号に基づいて浮遊する粒子の量及び粒子のサイズの検出、若しくは粒子の種類の判別を行う粒子検出装置が種々提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、被検出領域に向けて水平方向にレーザ光を照射する発光手段と、被検出領域の中心位置から水平方向に延びる直線を基準にして斜め上方６０度の角度の位置に配置された第１の受光手段と、被検出領域の中心位置から水平方向に延びる直線を基準にして斜め下方６０度の角度の位置に配置された第２の受光手段とを備え、花粉と土埃との判別を行う花粉センサを説明している。
【０００４】
特許文献１に記載の花粉センサでは、所定の偏光方向のレーザ光を粒子に照射し、このとき発生する散乱光のうちの、照射光の偏光方向に直交する偏光方向の散乱光（直交散乱光）の強度を検出し、この直交散乱光の強度に基づいて花粉粒子と土埃との識別が行なわれている。特許文献１の花粉センサは、花粉と土埃との間の、粒子径の大きさの違いと粒子の異方性の違いに基づいて、粒子の種類の判別を行う。具体的には、花粉の形状は比較的球形に近いため、照射光によって発生する散乱光の偏光方向は、照射光の偏光方向に近い。一方、土埃の形状は比較的異方性（非球形度）が大きいため、照射光によって発生する散乱光の偏光方向は、照射光の偏光方向と大きく異なる。特許文献１の花粉センサは、このような散乱光の偏光方向の変化の違いを利用して、粒子の種類を識別する。
【０００５】
また、特許文献２は、所定の偏光方向の入射光が粒子に照射されたときに発生する散乱光の偏光度が、入射光の偏光度に対して低下する度合いを表す偏光解消度に基づいて、粒子の形状を判定し、粒子の種類を判別する花粉センサを説明している。また、特許文献２は、側方散乱光の偏光解消度は、便宜的に、前方散乱光の入射偏光方向の偏光強度Ｉｐａｒに対する、側方散乱光（直交散乱光）の入射偏光方向に直交する方向の偏光強度Ｉｖｅｒの比Ｉｖｅｒ／Ｉｐａｒによっても表すことができること、を説明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８５０４１８号公報
【特許文献２】特許第３１１３７２０号公報（例えば、段落００１０，００１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、異方性の比較的小さな粒子（非球形度が小さい粒子）の場合には、直交散乱光の強度は小さく、受光素子から出力される検出信号は微弱である。このため、上記従来の花粉センサでは、レーザ光源で発生するレーザ光のノイズ成分などによって、検出信号のＳ／Ｎ（信号雑音比）が低くなり、粒子の種類の判別精度が低いという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、非球形度（異形度）が比較的小さい粒子であっても、粒子の種類を高精度に判別することが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】
【０００９】
本発明の一態様に係る粒子検出装置は、被検出領域に照射光を照射する光照射部と、前記被検出領域にある粒子に前記照射光が照射されたときに発生する散乱光のうちの第１の散乱光成分から、第１の偏光成分を抽出して受光し、該第１の偏光成分の強度に対応する第１の検出信号を出力する第１の受光部と、前記散乱光のうちの第２の散乱光成分から、第２の偏光成分を抽出して受光し、該第２の偏光成分の強度に対応する第２の検出信号を出力する第２の受光部と、前記第１の検出信号と前記第２の検出信号とに基づいて前記粒子の種類を判別する判別処理部と、を有し、前記被検出領域において、前記照射光は、前記照射光の伝播方向に垂直な基準方向に対して予め決められた角度の方向の偏光軸を持つ直線偏光であり、前記第１の偏光成分は、前記基準方向に対応する方向に対して＋４５度の角度の方向の第１の偏光軸を持つ直線偏光であり、前記第２の偏光成分は、前記基準方向に対応する方向に対して−４５度の角度の方向の第２の偏光軸を持つ直線偏光であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、直線偏光である照射光の照射によって粒子で発生した散乱光のうちの、照射光の偏光軸から＋４５度の偏光軸を持つ第１の偏光成分の検出信号と、照射光の偏光軸から−４５度の偏光軸を持つ第２の偏光成分の検出信号とを用いて、照射光のノイズ成分を除去し、検出信号のＳ／Ｎを向上させることができる。このため、比較的非球形度（異形度）が小さい粒子を検出する場合であっても、ノイズ成分に比べて検出信号のレベルを大きくすることができる。よって、本発明によれば、粒子の種類の検出の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る粒子検出装置の光学系の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、実施の形態１に係る粒子検出装置における照射レーザ光の偏光方向を示す図であり、（ｂ）は、散乱光のうちの第１の偏光成分の偏光方向を示す図であり、（ｃ）は、散乱光のうちの第２の偏光成分の偏光方向を示す図である。
【図３】粒子にレーザ光を照射したときに発生する主要な散乱光を模式的に示す平面図である。
【図４】実施の形態１に係る粒子検出装置の判別処理部を示す機能ブロック図である。
【図５】（ａ）は、粒子の形状が球形である場合における、第１の受光部から出力される第１の検出信号と第２の受光部から出力される第２の検出信号の一例を示す図であり、（ｂ）は、差分器から出力される差分信号の波形の一例を示す図である。
【図６】（ａ）は、粒子の形状が非球形である場合における、第１の受光部から出力される第１の検出信号と第２の受光部から出力される第２の検出信号の一例を示す図であり、（ｂ）は、差分器から出力される差分信号の波形の一例を示す図である。
【図７】（ａ）は、粒子の形状が非球形であり、粒子の形状の方向が図６（ａ）及び（ｂ）における粒子の形状の方向と異なる場合における、第１の受光部から出力される第１の検出信号と第２の受光部から出力される第２の検出信号の一例を示す図であり、（ｂ）は、差分器から出力される差分信号の波形の一例を示す図である。
【図８】（ａ）から（ｄ）は、粒子が非球形であって、粒子の形状の方向の角度が０度、９０度、＋４５度、−４５度である場合を模式的に示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る粒子検出装置の光学系の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１０】（ａ）は、実施の形態２に係る粒子検出装置における照射レーザ光の偏光方向を示す図であり、（ｂ）は、散乱光のうちの第１の偏光成分の偏光方向を示す図であり、（ｃ）は、散乱光のうちの第２の偏光成分の偏光方向を示す図である。
【図１１】実施の形態１の変形例の粒子判別装置の判別処理部の構成の一例を示すハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。なお、本出願において、「偏光方向」とは、光の伝播方向（進行方向）に垂直な電場ベクトルが振動する方向であり、「偏光面」とは、光の伝播方向と電場ベクトルとを含む平面であり、「偏光軸」とは、光の伝播方向に垂直な電場ベクトルが振動する方向を示す軸である。
また、「粒子の異形度」とは、粒子の形状が理想的な球形からどの程度異なるか（すなわち、理想的な球形からどの程度非球形であるか）を示す指標である。「異形度」は、「非球形度」と同じ意味である。
また、「粒子の形状の方向」とは、歪（いびつ）な形状である粒子を楕円球に近似したときの、当該楕円球の長軸の方向である。「粒子の形状の方向」は、「粒子の形の方位」と同じ意味である。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る粒子検出装置１の光学系の構成を概略的に示す斜視図である。図２（ａ）から（ｃ）は、実施の形態１に係る粒子検出装置１における照射レーザ光Ｌ１３の偏光方向（偏光軸Ｐ１２の方向）、散乱光のうちの第１の偏光成分Ｌ２１の第１の偏光方向（偏光軸Ｐ２１の方向）、及び散乱光のうちの第２の偏光成分Ｌ３１の第２の偏光方向（偏光軸Ｐ３１の方向）を示す図である。なお、図２（ａ）から（ｃ）は、光軸の下流側の位置から上流側を見たときの偏光軸を示している。図１に示されるように、実施の形態１に係る粒子検出装置１は、光学系の主要な構成として、レーザ光照射部（光照射部）１０と、第１の受光部（受光系）２０と、第２の受光部（受光系）３０とを備えている。
【００１４】
実施の形態１において、照射レーザ光Ｌ１３の伝播方向（ｚ１軸方向）と、第１の受光部２０における第１の偏光成分Ｌ２１の伝播方向（ｚ２軸方向）と、第２の受光部３０における第２の偏光成分Ｌ３１の伝播方向（ｚ３軸方向）とは、同一平面上にある。また、照射レーザ光Ｌ１３の伝播方向（ｚ１軸方向）と第１の受光部２０における第１の偏光成分Ｌ２１の伝播方向（ｚ２軸方向）との間の角度α１は、照射レーザ光Ｌ１３の伝播方向（ｚ２１軸方向）と第２の受光部３０における第２の偏光成分Ｌ３１の伝播方向（ｚ３軸方向）との間の角度α２と等しい。なお、α１及びα２は、例えば、６０度である。
【００１５】
図において、座標軸ｘ１，ｙ１，ｚ１は、レーザ光照射部１０から被検出領域Ｄまでの範囲内において用いられる３次元直交座標系の座標軸である。ｚ１は、レーザ光照射部１０から被検出領域Ｄに向かう照射レーザ光Ｌ１３の伝播方向に平行な座標軸であり、ｘ１は、座標軸ｚ１に直交する方向（図１及び図２（ａ）における水平方向）の座標軸であり、ｙ１は、座標軸ｚ１とｘ１の両方に直交する方向（図１及び図２（ａ）における垂直方向）の座標軸である。
【００１６】
また、図において、座標軸ｘ２，ｙ２，ｚ２は、被検出領域Ｄから第１の受光部２０までの範囲内において用いられる３次元直交座標系の座標軸である。ｚ２は、被検出領域Ｄから第１の受光部２０に向かうレーザ光Ｌ２０，Ｌ２１の伝播方向に平行な座標軸であり、ｘ２は、座標軸ｚ２に直交する方向（図１及び図２（ｂ）における水平方向）の座標軸であり、ｙ２は、座標軸ｚ２とｘ２の両方に直交する方向（図１及び図２（ｂ）における垂直方向）の座標軸である。
【００１７】
また、図において、座標軸ｘ３，ｙ３，ｚ３は、被検出領域Ｄから第２の受光部３０までの範囲内において用いられる３次元直交座標系の座標軸である。ｚ３は、被検出領域Ｄから第２の受光部３０に向かうレーザ光Ｌ３０，Ｌ３１の伝播方向に平行な座標軸であり、ｘ３は、座標軸ｚ３に直交する方向（図１及び図２（ｃ）における水平方向）の座標軸であり、ｙ３は、座標軸ｚ３とｘ３の両方に直交する方向（図１及び図２（ｃ）における垂直方向）の座標軸である。
【００１８】
図１に示されるように、レーザ光照射部１０は、光源であるレーザ発光素子１１と、偏光素子１２とを備えている。また、レーザ光照射部１０は、レンズ１３を備えてもよい。レーザ発光素子１１から出射されたレーザ光Ｌ１１は、偏光素子１２に入射する。偏光素子１２は、レーザ光Ｌ１１を、基準方向（図１及び図２（ａ）における水平方向であるｘ１軸方向）の偏光軸Ｐ１２を持つ直線偏光のレーザ光Ｌ１２に変換する。ここで、基準方向とは、レーザ光Ｌ１１の光軸（ｚ１軸方向）に垂直な平面（図１及び図２（ａ）におけるｘ１ｙ１平面）上における所定の方向（例えば、ｘ１軸方向）である。レーザ光Ｌ１２は、レンズ１３を透過して照射レーザ光（照射光）Ｌ１３に変換される。レンズ１３を透過した照射レーザ光Ｌ１３は、ある集光角を持つ集光光、又は、ある発散角を持つ発散光、又は、発散及び収束しない平行光である。照射レーザ光Ｌ１３は、被検出領域Ｄに導かれる。被検出領域Ｄには、浮遊した粒子Ｒが通過し、粒子Ｒに照射レーザ光Ｌ１３が照射される。このとき、粒子Ｒで散乱光が発生する。第１の散乱光成分Ｌ２０は、粒子Ｒで発生した散乱光のうちの、ｚ２軸方向に向かって伝播する成分であり、第２の散乱光成分Ｌ３０は、粒子Ｒで発生した散乱光のうちの、ｚ３軸方向に向かって伝播する成分である。
【００１９】
図１に示されるように、第１の受光部２０は、第１の偏光素子２１と、第１の受光素子２２とを備えている。第１の偏光素子２１は、第１の散乱光成分Ｌ２０のうちの基準方向（図１及び図２（ｂ）における水平方向）に対し＋４５度の角度の偏光軸（第１の偏光軸）Ｐ２１を持つ偏光成分の光のみを透過させる。第１の偏光素子２１からは、水平方向に対し＋４５度の角度の方向の偏光軸Ｐ２１を持つレーザ光である第１の偏光成分Ｌ２１が出射される。このため、第１の受光部２０では、第１の偏光素子２１が、浮遊する粒子Ｒからの散乱光から第１の偏光成分Ｌ２１を抽出して、第１の受光素子２２が、第１の偏光素子２１を透過した第１の偏光成分Ｌ２１を検出する。第１の受光素子２２は、第１の受光素子２２に入射した第１の偏光成分Ｌ２１の強度を検出し、これに相当する電流を出力する。第１の受光素子２２の後段に、第１の受光素子２２で検出された電流値を電圧値に変換する電流電圧変換回路を備えることができる。
【００２０】
また、図１に示されるように、第２の受光部３０は、第２の偏光素子３１と、第２の受光素子３２とを備えている。第２の偏光素子３１は、第２の散乱光成分Ｌ３０のうちの基準方向（図１及び図２（ｃ）における水平方向）に対し−４５度の角度の偏光軸（第２の偏光軸）Ｐ３１を持つ偏光成分の光のみを透過させる。第２の偏光素子３１からは、水平方向に対し−４５度の角度の方向の偏光軸Ｐ３１を持つレーザ光である第２の偏光成分Ｌ３１が出射される。このため、第２の受光部３０では、第２の偏光素子３１が、浮遊する粒子Ｒからの散乱光から第２の偏光成分Ｌ３１を抽出して、第２の受光素子３２が、第２の偏光素子３１を透過した第２の偏光成分Ｌ３１を検出する。第２の受光素子３２は、第２の受光素子３２に入射した第２の偏光成分Ｌ３１の強度を検出し、これに相当する電流を出力する。第２の受光素子３２の後段に、第２の受光素子３２で検出された電流値を電圧値に変換する電流電圧変換回路を備えることができる。
【００２１】
次に、実施の形態１に係る粒子検出装置１において、粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３と、第１の受光素子２２及び第２の受光素子３２により検出される信号との関係について説明する。
【００２２】
レーザ光照射部１０は、粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３を生成する機能を有するが、この粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３は、水平方向（図１及び図２（ａ）におけるｘ１軸方向）に平行な偏光軸（偏光方向）Ｐ１２を持つ直線偏光である。第１の受光部２０は、粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３の偏光方向（図２（ｂ）における基準方向）に対して、＋４５度の方向の偏光軸（第１の偏光方向）Ｐ２１を持つ第１の偏光成分Ｌ２１の強度を検出する機能を有する。第２の受光部３０は、粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３の偏光方向（図２（ｂ）における基準方向）に対して、−４５度の方向の偏光軸（第２の偏光方向）Ｐ３１を持つ第２の偏光成分Ｌ３１の強度を検出する機能を有する。
【００２３】
被検出領域Ｄは、大気などの気体中の領域、水などの液体中の領域、又は真空の領域を含む。被検出領域Ｄは、気体又は液体が流れる流路又は容器の中の領域でもよい。また、被検出領域Ｄは、室内などの閉鎖された領域又は屋外などの開放された領域でもよい。
【００２４】
検出対象である粒子Ｒは、照射光を照射したときに散乱光を発生させる微小物質であれば、特に制限されない。検出対象となる粒子Ｒの代表例は、花粉、ダニなどの微小生物の死骸及び糞、ハウスダストと称される埃、タバコの煙、微小粒子状物質ＰＭ２．５及びＰＭ１０などである。
【００２５】
なお、本出願において、「散乱光」とは、粒子に当たった照射レーザ光がその伝播状態を変化させて発生する光である。ただし、本出願において、「散乱光」は、粒子Ｒに照射される照射レーザ光の波長により発生する粒子の蛍光も含む。レーザ光照射部１０のレンズ１３として、集光レンズを採用することができる。レーザ発光素子１１から出射され、偏光素子１２を通過し、レンズ１３で集光されたレーザＬ１３は、粒子Ｒが存在する被検出領域Ｄ内に集光する。粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３の強度が粒子Ｒの検出にとって十分に大きく設定できる場合などは、レンズ１３を省略することが可能である。
【００２６】
図３は、粒子Ｒに照射レーザ光Ｌ１３を照射したときに発生する主要な散乱光を模式的に示す図である。粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３は、レーザ発光素子１１から出射された光である。散乱光（図３において、Ｌｂｓ、Ｌｆｓ、Ｌ２０、Ｌ３０）は、粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３が粒子Ｒに当たって散乱した光である。散乱光Ｌｂｓは、発生した散乱光のうちのレーザ発光素子１１に向かう光である。つまり、散乱光Ｌｂｓは、レーザ光Ｌ１１の進行方向（前方）の反対方向（後方）に向かう光である。散乱光Ｌｆｓは、発生した散乱光のうちの前方に向かう光である。散乱光Ｌ２０は、第１の受光部２０に向かう光であり、散乱光Ｌ３０は、第２の受光部３０に向かう光である。
【００２７】
一般に、粒子Ｒのサイズに比較的近い長さの波長を有する照射光（レーザ光に限定されない）が照射されると、散乱光が発生する。散乱光は、大別して照射レーザ光Ｌ１３の伝播方向（ｚ１軸方向）に発生する前方散乱光Ｌｆｓと、それ以外の方向に発生する散乱光とがある。粒子Ｒの形状及びサイズによって、散乱光の強度の割合が変化する。例えば、粒子Ｒのサイズ（直径）が大きくなるほど、散乱光の強度が強くなる。そして、粒子Ｒの形状及びサイズによって、粒子Ｒから各方位へ向かう散乱光の分布（散乱光強度の分布）が変化する。散乱光の強度は、照射レーザ光Ｌ１３の強度に比べて非常に小さい。
【００２８】
実施の形態１においては、直線偏光である照射レーザ光Ｌ１３の照射によって粒子Ｒで発生した散乱光のうちの、照射レーザ光Ｌ１３の偏光軸Ｐ１２（基準方向であるｘ１軸方向に対して傾きが０度）から＋４５度回転した偏光軸Ｐ２１を持つ第１の偏光成分Ｌ２１の検出信号（第１の受光素子２２の検出信号Ｓ１）から、照射レーザ光Ｌ１３の偏光軸Ｐ１２から−４５度回転した偏光軸Ｐ３１を持つ第２の偏光成Ｌ３１分の検出信号（第２の受光素子３２の検出信号Ｓ２）を減算して、照射レーザ光Ｌ１３に含まれるノイズ成分を除去する。このように、実施の形態１においては、照射レーザ光Ｌ１３の偏光軸Ｐ１２に対して＋４５度回転した方向の偏光軸Ｐ２１を持つ第１の偏光成分Ｌ２１と、偏光軸Ｐ１２に対して−４５度回転した方向の偏光軸Ｐ３１を持つ第２の偏光成分Ｌ３１との差分信号に基づいて、粒子Ｒの種類を判別している。偏光軸Ｐ２１と偏光軸Ｐ３１とは、照射レーザ光Ｌ１３の偏光軸Ｐ１２を基準として、偏光方向の角度は同じであり、互いに反対側に回転した位置にある。したがって、偏光軸Ｐ２１を持つ第１の偏光成分Ｌ２１に含まれるノイズ成分と、偏光軸Ｐ３１を持つ第２の偏光成分Ｌ３１に含まれるノイズ成分とは、同等の値を持つと考えられる。したがって、偏光軸Ｐ２１を持つ第１の偏光成分Ｌ２１から偏光軸Ｐ３１を持つ第２の偏光成分Ｌ３１を減算することによって、ノイズ成分を高精度に除去することができる。
【００２９】
偏光軸Ｐ２１と偏光軸Ｐ３１とは、照射レーザ光Ｌ１３の偏光軸Ｐ１２を基準として、回転方向が逆であり、回転角θが、４５度であり、互いに等しい場合を説明したが、回転角θは、０度＜θ＜９０度の範囲内で変更可能である。ただし、θ＝４５度が望ましい。また、前記回転角は、オフセット角α（０度＜α＜１８０度）が加算された（θ＋α）に変更可能である。ただし、α＝０度が望ましい。
【００３０】
次に、粒子検出装置１の光学系以外の構成部分について説明する。図４は、実施の形態１に係る粒子検出装置１の判別処理部４０を示す機能ブロック図である。判別処理部４０は、差分器４１と、加算器４２と、粒子方向検出部４３と、異形度検出部４４と、粒子サイズ検出部４５と、粒子種類判別部４６とを備えている。信号Ｓ１は、第１の受光素子２２から得られた出力信号、信号Ｓ２は、第２の受光素子３２から得られた出力信号である。差分器４１は、信号Ｓ１と信号Ｓ２との差分演算を行なって、差分信号（Ｓ１−Ｓ２）を出力する。加算器４２は、信号Ｓ１と信号Ｓ２の加算演算を行なって、和信号（Ｓ１＋Ｓ２）を出力する。
【００３１】
粒子方向検出部４３は、差分信号（Ｓ１−Ｓ２）を入力として、差分信号（Ｓ１−Ｓ２）から粒子Ｒの方向、すなわち、粒子Ｒを楕円球とみなしたときの長軸方向を算出し、粒子Ｒの方向に関する情報を出力する。
【００３２】
異形度検出部４４は、差分信号（Ｓ１−Ｓ２）を入力として、差分信号（Ｓ１−Ｓ２）から粒子Ｒの形状が理想的な球形からどの程度異形であるかを意味する異形度の定量値を算出し、粒子Ｒの形状に関する情報を得る機能を有する。また、差分信号（Ｓ１−Ｓ２）と実際の粒子の異形度との対応関係を計算式又はテーブル情報として予め記憶しておくことによって、差分信号（Ｓ１−Ｓ２）から粒子の異形度を求めてもよい。異形度検出部４４は、粒子Ｒの異形度に関する情報Ｈ１を出力する。
【００３３】
粒子サイズ検出部４５は、和信号（Ｓ１＋Ｓ２）を入力として、和信号（Ｓ１＋Ｓ２）から粒子Ｒのサイズがどの程度であるかを意味する粒子サイズの定量値を算出し、粒子Ｒのサイズに関する情報Ｈ２を得る機能を有する。一般に、粒子Ｒのサイズ（径）が大きいほど、散乱光の強度が大きくなる。したがって、和信号（Ｓ１＋Ｓ２）と実際の粒子サイズとの対応関係を計算式又はテーブル情報として予め記憶しておくことによって、和信号（Ｓ１＋Ｓ２）から粒子Ｒのサイズを検出することができる。また、粒子サイズ毎に、信号変化（ピーク波形）の回数をカウントすることで、浮遊粒子の個数又は浮遊粒子の濃度を計算することもできる。
【００３４】
粒子種類判別部４６は、異形度検出部４４から出力された粒子Ｒの形状に関する情報Ｈ１と、粒子サイズ検出部４５から出力された同じ粒子Ｒのサイズに関する情報Ｈ２を入力として、情報Ｈ１及び情報Ｈ２に基づいて粒子Ｒの種類を判別する。粒子Ｒの種類の判別は、粒子の種類に応じて行われる。例えば、「タバコの煙」は、一般的に、浮遊粒子径が０．５μｍよりも小さく、その飛散濃度が高いという特徴があるので、粒子サイズと濃度に基づいて判定可能である。「ＰＭ２．５」は、浮遊粒子径が２．５μｍ以下の浮遊粒子が対象となるので、粒子サイズに基づいて判定可能である。また、「ＰＭ１０」は、浮遊粒子径が１０μｍ以下の浮遊粒子が対象となるので、粒子サイズに基づいて判定可能である。また、「花粉」は、その形状が比較的球形に近い形状であるという特徴があり、ダニの死骸及び埃などの「ハウスダスト」は、その異形度が高いという特徴がある。「花粉」と「ハウスダスト」は、概ね同様の大きさであるため、大きさ以外の基準、例えば、それらの異形度の違いによって判別可能である。以上に説明したように、差分信号（Ｓ１−Ｓ２）と、和信号（Ｓ１＋Ｓ２）と、予め記憶されている計算式又はテーブル情報とを用いることによって、粒子の種類を判定することができる。
【００３５】
図５（ａ）は、粒子Ｒの形状が球形である場合における、第１の受光部２０から出力される第１の検出信号Ｓ１と第２の受光部３０から出力される第２の検出信号Ｓ２の一例を示す図であり、図５（ｂ）は、差分器４１から出力される差分信号（Ｓ１−Ｓ２）の波形の一例を示す図である。また、図６（ａ）は、粒子Ｒの形状が非球形である場合における、第１の受光部２０から出力される第１の検出信号Ｓ１と第２の受光部３０から出力される第２の検出信号Ｓ２の一例を示す図であり、図６（ｂ）は、差分器４１から出力される差分信号（Ｓ１−Ｓ２）の波形の一例を示す図である。図７（ａ）は、粒子Ｒの形状が非球形であり、粒子の形状の方向が図６（ａ）及び（ｂ）における粒子の形状の方向と異なる場合における、第１の受光部２０から出力される第１の検出信号Ｓ１と第２の受光部３０から出力される第２の検出信号Ｓ２の一例を示す図であり、図７（ｂ）は、差分器４１から出力される差分信号（Ｓ１−Ｓ２）の波形の一例を示す図である。
【００３６】
図５（ａ）及び（ｂ）に示されるように、粒子Ｒの形状が球形である場合には、形状が点対称であることから、粒子Ｒでの散乱による偏光回転は起こらない。その結果、散乱光であるレーザ光Ｌ２０の偏光方向とレーザ光Ｌ３０の偏光方向とは同じ方向であり、且つ、レーザ光Ｌ２０の偏光方向（すなわち、レーザ光Ｌ３０の偏光方向）は、粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３の偏光方向と同じ方向に維持される。すなわち、レーザ光Ｌ２０及びレーザ光Ｌ３０の偏光方向は基準方向（図２（ａ）に示すｘ１軸方向）に対して０度であり、第１の偏光素子２１（＋４５度）を透過するレーザ光（第１の偏光成分）Ｌ２１の強度と第２の偏光素子３１（−４５度）と透過するレーザ光（第２の偏光成分）Ｌ３１の強度とは同じである。よって、図５（ａ）に示されるように、第１の受光素子２２から出力される検出信号Ｓ１と第２の受光素子３２から出力される検出信号Ｓ２とは同じ波形となる。ここで、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２に示される鋸歯状の波形は、光源であるレーザ発光素子１１から出射されるレーザ光Ｌ１１に含まれるレーザノイズ成分である。このレーザノイズ成分の振幅が、散乱光の検出強度の振幅に近くなると、Ｓ／Ｎが悪くなり、検出感度が低下する。
【００３７】
図５（ａ）に示されるように、粒子Ｒの形状が球形である場合には、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２の散乱光の検出レベルは同じであるため、図５（ｂ）に示されるように、差分器４１で生成する差分信号（Ｓ１−Ｓ２）は、散乱光に対する信号成分は無くなり、ゼロレベル（略ゼロレベルを含む）となる。
【００３８】
また、レーザノイズ成分については、検出信号Ｓ１及び検出信号Ｓ２において同相のノイズ成分であるため、差分器４１での演算後の差分信号（Ｓ１−Ｓ２）では、ノイズ成分も相殺される。なお、レーザノイズ成分の相殺される点（相殺の度合い）について、特に粒子Ｒからの散乱光の強度が小さい場合、粒子Ｒの形状が球形か非球形であるかを判定するために利用することができる。
【００３９】
図６（ａ）及び（ｂ）に示されるように、粒子Ｒの形状が非球形である場合には、粒子Ｒの散乱光の偏光面は回転し、この散乱光の偏光方向は粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３の偏光方向と異なる方向となる。この偏光面の回転角は、粒子Ｒの形状の異形度に応じて大きくなる傾向がある。
【００４０】
したがって、散乱したレーザ光である第１の散乱光成分Ｌ２０の強度と第２の散乱光成分Ｌ３０の強度とは、異なる。したがって、図６（ａ）に示されるように、第１の偏光素子２１（偏光方向が＋４５度）を透過する第１の偏光成分Ｌ２１の強度と第２の偏光素子３１（偏光方向が−４５度）を透過する第２の偏光成分Ｌ３１の強度とは、異なるレベルとなる。よって、例えば、図６（ａ）に示されるように、第１の受光素子２２から出力される検出信号Ｓ１の散乱光の信号成分のレベルは、第２の受光素子３２から出力される検出信号Ｓ２の散乱光の信号成分のレベルに対して相対的に小さくなる。
【００４１】
一方、レーザノイズ成分については、検出信号Ｓ１及び検出信号Ｓ２において同相のノイズ成分であるため、差分器４１での演算後の差分信号（Ｓ１−Ｓ２）では、ノイズ成分も相殺されている。ただし、偏光の回転により、第１の偏光素子２１（偏光方向が＋４５度）を透過する第１の偏光成分Ｌ２１の強度と、第２の偏光素子３１（偏光方向が−４５度）を透過する第２の偏光成分Ｌ３１の強度との間に差異があり、その強度の比率分だけレーザノイズ成分も異なったレベルとなる。このため、図６（ｂ）に鋸歯状波形として示されるように、差分によって、一部相殺されないレーザノイズ成分が残留する。しかしながら、粒子Ｒが非球形である場合にも、差分信号（Ｓ１−Ｓ２）における散乱光の信号成分レベルとレーザノイズ成分の比率を大きくでき、Ｓ／Ｎが向上する。特に、粒子Ｒの形状が比較的球形に近い形状であり、この粒子Ｒが球形であるか非球形であるかを判別する場合に、特にＳ／Ｎを確保することが重要となる。このような場合に、特に粒子Ｒの形状判別の精度を向上させることができる。
【００４２】
なお、図７（ａ）に示されるように、粒子Ｒの形状が非球形である場合には、検出信号Ｓ１と検出信号Ｓ２の散乱光の信号成分のレベルの大小が逆に現れることもある。これは、粒子Ｒの形状が非球形である場合に、粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３の偏光方向に対して、粒子Ｒの形状の方向（方位）がどのような向きにあるかが関係する。図７（ａ）及び（ｂ）は、粒子Ｒの形状の方向が異なる点を除いて、図６（ａ）及び（ｂ）の場合と同じである。
【００４３】
図８（ａ）から（ｄ）は、粒子Ｒが非球形であって、粒子Ｒの形状の方向（方位）の角度が０度、９０度、＋４５度、−４５度である場合を模式的に示す図である。ここで、粒子Ｒの形状の方向は、ｙ１軸の正方向（上方向）を０度とし、時計回り方向を正（＋）として示す。粒子Ｒの形状の例として、楕円球として説明する。実際の粒子の形状はさまざまであり、自然に存在する粒子の場合、理想的な楕円球からさらに歪な形状であることが多いが、そのような歪な形状であっても、平均的な変形を表すために楕円球に近似して考えることができる。ここでは、粒子Ｒを楕円球に近似したときの楕円球の長軸を粒子の形状の方向と定義する。
【００４４】
図８（ａ）及び（ｂ）は、粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３の偏光方向がｘ１軸方向であり、粒子Ｒの形状の方向（方位）が０度又は９０度の場合、同図（ｃ）は、粒子Ｒの形状の方向（方位）が＋４５度の場合、同図（ｄ）は、粒子Ｒの形状の方向（方位）が−４５度の場合を示している。ここで、粒子Ｒの形状の方向（方位）のプラスを紙面上の時計まわりと仮定する。
【００４５】
図８（ａ）及び（ｂ）に示されるように、粒子Ｒの形状の方向が０度及び９０度の場合には、粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３の偏光方向に対して、粒子Ｒの形状が線対称であるため、粒子Ｒでの散乱による偏光回転は起こらない。その結果、散乱光としてのレーザ光である第１の散乱光成分Ｌ２０と第２の散乱光成分Ｌ３０の偏光方向は回転せず、粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３の偏光方向と同じ方向に維持される。
【００４６】
図８（ｃ）に示されるように、粒子Ｒの形状の方向が＋４５度の場合、粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３の偏光方向に対して、粒子Ｒの形状が非対称であるため、粒子Ｒでの散乱による偏光回転が起こる。その結果として、図６（ａ）に示されるように、第１の受光素子２２から出力される検出信号Ｓ１と第２の受光素子３２から出力される検出信号Ｓ２とは、例えば、検出信号Ｓ１の散乱光の信号成分のレベルは、検出信号Ｓ２の散乱光の信号成分のレベルに対して相対的に小さくなる。
【００４７】
一方、図８（ｄ）に示されるように、粒子Ｒの形状の方向が−４５度の場合には、粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３の偏光方向に対する粒子Ｒの形状の方向が、図８（ｃ）の関係と異なり、粒子Ｒでの散乱による偏光回転は図８（ｃ）の場合と逆になる。その結果として、図７（ａ）に示されるように、第１の受光素子２２から出力される検出信号Ｓ１と第２の受光素子３２から出力される検出信号Ｓ２とは、例えば、検出信号Ｓ１の散乱光の信号成分のレベルは、検出信号Ｓ２の散乱光の信号成分のレベルに対して相対的に大きくなる。
【００４８】
異形度検出部４４は、上記に説明した差分信号（Ｓ１−Ｓ２）の信号波形と粒子Ｒの形状の方向に基づいて、粒子Ｒの形状の異形度を判定する。ここで、異形度とは、粒子Ｒの形状が球形からどの程度変形しているかを示す度合いを示す指標であり、平均的な変形を表すために楕円球に近似して考え、その長軸の長さと短軸の長さから求められる。例えば、楕円球の長軸の長さと短軸の長さとの比率、若しくは、楕円球の長軸の長さと短軸の長さの差分値などで異形度を示すことができる。異形度検出部４４は、差分値（Ｓ１−Ｓ２）の絶対値｜Ｓ１−Ｓ２｜を異形度とすることもできる。また、差分値（Ｓ１−Ｓ２）の絶対値｜Ｓ１−Ｓ２｜に適当なオフセット値を加える、また、適当な定数をかける等の補正を行なった値を、異形度とすることもできる。異形度検出部４４は、上記の異形度を粒子Ｒの形状に関する情報Ｈ１として出力する。
【００４９】
ただし、上記で説明したように、粒子Ｒの形状が非球形であっても、粒子Ｒに照射させる照射レーザ光Ｌ１３の偏光方向と、粒子Ｒの形状の方向（方位）との関係が０度又は９０度の場合には、粒子Ｒの形状に関する情報Ｈ１は、球形の場合と同様の出力となる。このように、粒子Ｒの形状の方向（方位）と粒子Ｒに照射される照射レーザ光Ｌ１３の偏光方向との関係にも依存する点については検出（又は粒子の種類判別）に誤差を有してしまうが、この誤差による粒子の種類判別の誤差を小さくする場合は、浮遊する粒子について複数の検出波形を用いて、統計的に処理することで、浮遊する粒子の平均的な異形度を検出し、粒子の種類判別を行なうことが可能である。
【００５０】
従来（特許文献１）の粒子検出装置は、粒子の形状を判別するために、照射光の偏光方向に対して、垂直又は水平の方向の偏光の強度を検出し、それらの検出レベルの比率を求める構成である。この構成では、比較的に粒子の形状が球形に近い非球形の場合にＳ／Ｎの低い検出信号を用いて偏光の強度レベルを検出するため、レーザノイズによって検出誤差が生じる傾向がある。
【００５１】
これに対し、実施の形態１に係る粒子検出装置１は、照射レーザ光Ｌ１３の偏光方向に対して、ある角度（例えば、±４５度）の軸に沿った方向の偏光方向の強度を検出し、それらの検出レベルの差分値（Ｓ１−Ｓ２）から粒子の形状を判断する構成である。この構成では、比較的に粒子の形状が球形に近い非球形の場合であっても差分信号（Ｓ１−Ｓ２）を用いることによってレーザノイズ成分を相殺した信号を得ることができるため、粒子の形状及び粒子の種類判別誤差が少ない粒子検出装置を実現できる。
【００５２】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る粒子検出装置２の光学系の構成を概略的に示す図である。図９において、図１に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１に示される符号と同じ符号を付す。また、図１０（ａ）から（ｃ）は、実施の形態２に係る粒子検出装置２における照射レーザ光Ｌ１３ａの偏光方向、散乱光の第１の偏光成分Ｌ２１ａの偏光方向（偏光軸Ｐ２１ａ）、及び散乱光の第２の偏光成分Ｌ３１ａの偏光方向（偏光軸Ｐ３１ａ）を示す図である。なお、図１０（ａ）から（ｃ）は、光軸の下流側の位置から上流側を見たときの偏光軸を示している。実施の形態２に係る粒子検出装置２は、以下の３点において、実施の形態１に係る粒子検出装置１と相違する。これら相違点以外については、実施の形態２は実施の形態１と同じである。
【００５３】
（相違点１）実施の形態２において、レーザ光照射部１０ａの偏光素子１２ａを透過したレーザ光Ｌ１２ａ，Ｌ１３ａの偏光軸Ｐ１２ａの方向が、図１０（ａ）に示されるように、ｘ１軸方向に対して４５度傾斜するように、偏光素子１２ａが配置される。
（相違点２）実施の形態２において、第１の受光部２０ａの第１の偏光素子２１ａを透過した第１の偏光成分Ｌ２１ａの偏光軸Ｐ２１ａの方向が、ｘ２軸方向である。
（相違点３）実施の形態２において、第２の受光部３０ａの第２の偏光素子３１ａを透過した第２の偏光成分Ｌ３１ａの偏光軸Ｐ３１ａの方向が、ｙ３軸方向である。
【００５４】
実施の形態２においては、直線偏光である照射レーザ光Ｌ１３ａの照射によって粒子Ｒで発生した散乱光のうちの、照射レーザ光Ｌ１３ａの偏光軸Ｐ１２ａ（ｘ１軸方向に対して傾きが４５度）から＋４５度回転した偏光軸Ｐ２１ａを持つ第１の偏光成分Ｌ２１ａの検出信号（第１の受光素子２２の検出信号Ｓ１）から、照射レーザ光Ｌ１３ａの偏光軸Ｐ１２ａから−４５度回転した偏光軸Ｐ３１ａを持つ第２の偏光成分Ｌ３１ａの検出信号（第２の受光素子３２の検出信号Ｓ２）を減算して、照射レーザ光Ｌ１３ａに含まれるノイズ成分を除去する。このように、実施の形態２においては、照射レーザ光Ｌ１３ａの偏光軸Ｐ１２ａに対して＋４５度回転した偏光軸Ｐ２１ａを持つ第１の偏光成分Ｌ２１ａと、偏光軸Ｐ１２ａに対して−４５度回転した偏光軸Ｐ３１ａを持つ第２の偏光成分Ｌ３１ａとの差分信号に基づいて、粒子Ｒの種類を判別している。偏光軸Ｐ２１ａと偏光軸Ｐ３１ａとは、照射レーザ光Ｌ１３ａの偏光軸Ｐ１２ａを基準として、回転方向が逆であり、回転角θが、４５度であり、互いに等しい。したがって、偏光軸Ｐ２１ａを持つ第１の偏光成分Ｌ２１ａに含まれるノイズ成分と、偏光軸Ｐ３１ａを持つ第２の偏光成分Ｌ３１ａに含まれるノイズ成分とは、同等の値を持つと考えられる。したがって、偏光軸Ｐ２１ａを持つ第１の偏光成分Ｌ２１ａから偏光軸Ｐ３１ａを持つ第２の偏光成分Ｌ３１ａを減算することによって、ノイズ成分を高精度に除去することができる。なお、０度＜θ＜９０度の範囲内で変更可能であるが、θ＝４５度が望ましい。また、前記回転角は、オフセット角α（０度＜α＜１８０度）が加算された（θ＋α）に変更可能である。ただし、α＝０度が望ましい。
【００５５】
実施の形態２に係る粒子検出装置２は、照射レーザ光Ｌ１３ａの偏光方向に対して、ある角度（例えば、±４５度）の軸に沿った方向の偏光方向の強度を検出し、それらの検出レベルの差分値（Ｓ１−Ｓ２）から粒子の形状を判断する構成である。この構成では、比較的に粒子の形状が球形に近い非球形の場合であっても差分信号（Ｓ１−Ｓ２）を用いることによってレーザノイズ成分を高精度に相殺した信号を得ることができるため、粒子の形状の検出、粒子の形状の方向の検出、及び粒子の種類の判別を高精度に行うことができる。
【００５６】
変形例．
図１１は、上記実施の形態１及び２の判別処理部４０の構成の一例を示すハードウェア構成図である。図１１に示される判別処理部４０は、ソフトウェアとしてのプログラムを格納する記憶装置としてのメモリ５１と、メモリ５１に格納されたプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサ５２とを有する。図１１に示される判別処理部４０の動作は、実施の形態１及び２で説明した判別処理部４０の動作と同じである。
【００５７】
図４に示される機能ブロック４１〜４６の各構成は、図１１に示されるプロセッサ５２がメモリ５１に記憶されたプログラムを実行することにより、実現可能である。なお、図４に示される判別処理部４０の各機能ブロック４１〜４６を実現するために、プロセッサ５２とメモリ５１と用いる場合を例示したが、図４に示される判別処理部４０の各機能ブロック４１〜４６の一部をプロセッサ５２とメモリ５１で実現し、他の部分をハードウェア回路で実現してもよい。
【００５８】
なお、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
なお、以上のように本発明の実施の形態１及び２について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。例えば、偏光素子は、偏光プリズム、偏光板、その他特定方向の偏光成分を抽出する光学素子で構成することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１，２  粒子検出装置、  １０  レーザ光照射部（光照射部）、  １１  レーザ発光素子、  １２，１２ａ  偏光素子、  １３  レンズ、  ２０，２０ａ  第１の受光部、  ２１，２１ａ  第１の偏光素子、  ２２  第１の受光素子、  ３０，３０ａ  第２の受光部、  ３１，３１ａ  第２の偏光素子、  ３２  第２の受光素子、  ４０  判別処理部、  ４１  差分器、  ４２  加算器、  ４３  粒子方向検出部、  ４４  異形度検出部、  ４５  粒子サイズ検出部、  ４６  粒子種類判別部、  Ｄ  被検出領域、  Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１２ａ，Ｌ１３ａ  照射レーザ光（照射光）、  Ｌ２０，Ｌ２０ａ  第１の散乱光成分、  Ｌ２１，Ｌ２１ａ  第１の偏光成分、  Ｌ３０，Ｌ３０ａ  第２の散乱光成分、  Ｌ３１，Ｌ３１ａ  第２の偏光成分、  Ｐ１２，Ｐ１２ａ  照射レーザ光の偏光軸、  Ｐ２１，Ｐ２１ａ  第１の偏光成分の偏光軸、  Ｐ３１，Ｐ３１ａ  第２の偏光成分の偏光軸、  Ｒ  粒子、  ｘ１，ｘ２，ｘ３  ３次元直交座標系の座標軸（レーザ光の伝播方向に垂直な方向）、  ｙ１，ｙ２，ｙ３  ３次元直交座標系の座標軸（レーザ光の伝播方向に垂直な方向）、  ｚ１，ｚ２，ｚ３  ３次元直交座標系の座標軸（レーザ光の伝播方向）。
【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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