JPS60210741A - ガス、蒸気又はエアロゾルの遠隔検出方法及び装置 - Google Patents

ガス、蒸気又はエアロゾルの遠隔検出方法及び装置

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JPS60210741A
JPS60210741A JP60050242A JP5024285A JPS60210741A JP S60210741 A JPS60210741 A JP S60210741A JP 60050242 A JP60050242 A JP 60050242A JP 5024285 A JP5024285 A JP 5024285A JP S60210741 A JPS60210741 A JP S60210741A
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radiation
gas
aerosol
vapor
temporal coherence
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JP60050242A
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ハーバート・アラン・フレンチ
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Original Assignee
UK Secretary of State for Defence
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、遠隔感知又は準遠隔感知によるガス、蒸気又
はエアロゾルの検出に係る。より詳細には本発明は、照
射光エネルギと遠隔のガス、蒸気又はエアロゾルとの相
互作用場で生じる位相及び振幅の変化の測定に係る。
以後の記載での「ガス」なる用語は蒸気又はエアロゾル
を包含すると理解され友い。
遠隔感知によるガスの検出を必要とする機会は多い。例
えば、機上搭載センサ及び衛星によって地上局から汚染
をモニタする場合がある。ある種の汚染のモニタ例えば
微粒子汚染及び煙雲の観測には、有軌道宇宙船を使用で
きることが判明している。
多くの技術では気体汚染物の遠隔感知用に太陽光を利用
している。即ち反射日光のスペクトル特性の強度変化の
確認によって汚染物を測定する。
但し、例えば二酸化イオウによる汚染の検出に用いられ
るような紫外（ＵＶ　）測定用検出システムではＵＶ波
長の太陽光エネルギがオゾン層によって強烈に吸収され
るので特に難しｈ問題が生じる。
また、例えば窒素酸化物及びハロゲン化物の検出に用い
られる可視スペクトル領域の検出システムの設計はＵＶ
利用システムより容易である。また、一般にはスペクト
ルの赤外領域の測定は更に容易である。
いずれにしても特定の遠隔感知方法を選択する前に、特
定の高度に於ける大気の物性と太陽光のスペクトル特性
とを熟知しておく必要がある。太陽は、特に利用し易い
強力な広帯域照射源であるが、昼光検出しかできないと
いう欠点もある。散乱と大気吸収との結果としてスペク
トルのＵＶ領域では地面で極く弱いパックグラウンド照
射光しか利用できない。近赤外（３〜５μｍ）より長い
波長では、（黒体３００にとして）地面からの熱放出が
反射日光エネルギより大きく、赤外（ＩＲ）窓の実用可
能上限が１２〜１４μの波帯外でのＣＣｈ吸収によって
決まる。
最も広く利用されている遠隔検出法は、成る種の相関分
光分析法である。この方法では、多くの基本形分光計の
１つを用いて一組の吸収バンドを検出する。次に、光ス
ペクトルの適当な部分を走査するように設計されており
一般にはスリットとパーとが交互に設けられた整合用相
関マスクによって分散スペクトルの強度プロフィルを変
調する。
予想された吸収スペクトルが受信した光信号中に存在す
るときは、マスクの背後に配置されたデテクタの出力に
比周波数分の変調信号が得られるであろう。この方法は
受容スペクトルの振幅変化の検出に依存する。即ち、吸
収変化は、極めて複雑な構造の振幅プロフィルをもつパ
ックグラウンドに対する信号振幅（又は強度）の変化に
よって検出される。
従来の振幅検出システムでは、相関マスクの整合用スリ
ット及びバーの数を増加して被検出ガスの吸収プロフィ
ルの特徴の数に適応させることによってより確実な整合
度が得られる。しかし乍ら、マスクに組込まれる空間的
凹凸構造の数の増加に伴なって、空間高調波の存在数が
増加し、その結果として別の吸収スペクトル及びパック
グラウンドスペクトル中の不整が引金になって応答が生
じる場合がある。
本発明の目的は高感度及び高い正確度を実現し得るガス
遠隔検出用センサ及び方法を提供することである。
本発明の１つの目的は、ガス、蒸気又はエアロゾルを照
明する放射光がこれらガス、蒸気又はエアロゾルに吸収
されて生じた放射光の時間コヒーレンスの変化を測定す
ることによってガス、蒸気又はエアロゾルを遠隔検出す
る方法を提供することである。
波長λの放射光の時間コヒーレンスはスペクトル線幅δ
λに反比例する。帯域幅がガス吸収スペクトル中の吸収
特徴とオーバーラツプするとぎは、測定対象ガス内部を
通過後に散乱したエネルギのスペクトル帯域幅は狭くな
り従って放射光の有効時間コヒーレンスが増加する。こ
の貸金、照射光スペクトルの狭くなる程度が高い程時間
コヒーレンス（又はコヒーレンス長）が大きくなりガス
等の存在を検出するための装置の検出感度が良い。
照射光のスペクトルの制御ができる範囲までは、照射ス
ペクトルに対する測定対象ガスのスペクトル線の相対位
置を変化させてもよい。最適位置は、照射スペクトルの
フーリエ変換の変化が測定対象ガスの存在によって最大
になる位置であると考えてよい。本発明方法の好ましい
実施態様では、放射光が透過し、ガス、蒸気又はエアロ
ゾルによって反射された放射光が放射光発信機と近接配
置された受信機によって受信される。
受信機は、透過放射光を識別し、透過放射光より長い時
間コヒーレンスを有する放射光のみに応答するように構
成されるのが有利である。視野内に存在し得る（測定対
象ガスから戻った放射光以外の）適匪に長い時間コヒー
レンスをもつ放射光源から生じる擬似信号を最小にする
ために、受信機が特定の帯域幅内部での時間コヒーレン
スの増加にのみ応答するように構成してもよい。
変形例たる準遠隔装置に於いては、日光又はそれ以外の
わざわざ発信機として構成されたものでない放射光の如
き別の照射光源を使用してもよい。太陽の如き広帯域光
源の場合、狭帯域作用光源として限定するために受信機
で適度に帯域制限し得る。最終変形例たる受動的装置に
於いては、本発明を使用して自己発光性の測定対象ガス
等を検出する。
能動的装置、単能動的装置及び受動的装置はいずれも、
時間コヒーレンスの変化又は７−リエ変換の変化をスペ
クトル走査するように構成され得る。
本発明は更に、ガス、蒸気又はエアゾールの遠隔感知装
置を提供する。
、本発明装置の１つの具体例は、ガス、蒸気又はエアロ
ゾルの吸収スペクトルの特徴と少くとも部分的にオーバ
ーラツプするスペクトル線又はスペクトル帯を有する放
射光を発信し得る発信機と、所定視野からの放射光を受
容する放射光収集手段と、放射光とガス、蒸気又はエア
ロゾルとの相互作用によって生じた透過放射光の時間コ
ヒーレンスの変化に応答するデテクタとを含む。好まし
くは発信機がレーザーであシ、該レーザーは、測定対象
ガス、蒸気又はエアにゾルの吸収プロフィルの変化が存
在する波長領域に透過放射光がスペクトル線又はスペク
トル帯を有するように同調又は選択され得る。生能動的
検出又は受動的検出に適する第２の具体例では、発信機
に代えて狭帯域透過フィルタを用いる。該フィルタは、
ガス、蒸気又はエアロゾルの吸収スペクトルの特徴と少
くとも部分的にオーバーシップする通過帯域を有する。
受信機は、透過又は照射された放射光を感知しない高域
時間コヒーレンスフィルタを有し得る・時間コヒーレン
スフィルタが干渉計を含み、該干渉計内で受容放射光が
２つのビームに分割され、次にや　１方のビームが他方
のビームよシも長い路程を有する２つのビームが再合成
される。干渉計がフレネル複プリズムを有するのが有利
であシ、また１つのビーム内に遅延ガラス板を配置して
もよい。合成ビームの光路に振幅変調レチクルを配置し
、干渉縞に対するデテクタの感度を高めるように周期的
に移動させてもよい。
変形具体例では、受信機が帯域通過時間コヒーレンスフ
ィルタを含んでいてもよく、このフィルタの通過帯域の
下限は、透過光又は通過帯域が制限された照射光の時間
コヒーレンスより高い値に設定されている。帯域通過時
間コヒーレンスフィルタはマイケルンン干渉計を備える
のが有利であり、骸干渉計では、受容放射光が２つのビ
ームに分割され、異なる路程の２つのビームが再合成さ
れる。１つのビームの１部分に光学遅延手段が配置され
ておシ該部分の路程を延長する。また、デテクタ手段は
１つのビームの１部分のみと他のビームとの再合成によ
って生じた干渉縞に選択的に応答する。１つの具体例で
は、再合成ビームを選択的応答デテクタの夫々に分割す
べくプリズムを配備してもよい。
能動形デテクタの具体例では、フーリエ変換又は時間コ
ヒーレンスの変化の波長依存性を測定し得るように、回
転自在なレーザーを発信周波数の走査手段と併用しても
よい。
生能動形又は受動形のデテクタの具体例では、受信照射
光の通過帯域を変更するために同調可能な帯域通過フィ
ルタを使用し、同じくフーリエ変換又は時間コヒーレン
スの波長依存性を測定してもよい。
添付図面に示す非限定的具体例に基いて本発明をよシ詳
細に以下に説明する。
第４図及び第２図は、ガスの遠隔検出に使用された従来
の相関分光計を示す。測定対象領域から到達し九光、１
は入力レンズ系２で収集される。この光は、レンズ３に
よって入口スリット４に集束され次に変調屈折板５を介
して凹面鏡６に達する。
凹面鏡６を出た光は回折格子７に集束され、次に、相関
ｉスフ８を介してホトデテクタ９に達する。
第２図は３００１１１１６に近い波長領域での二酸化イ
オウの吸収スペクトルを示しておシ、この吸収スペクト
ルに複数の吸収バンドが存在する。波長領域１０に存在
する複数バンドは相関マスク８に交互に設けられた不透
明ストリップ及び透明ストＩＪツゾに整合する。図示の
如く、相関マスク８をスペクトル領域１０に位置合せす
ると透過光は最小になるであろう。
屈折板５は電子的に維持された音叉１１によって振動し
ておυ、この屈折板の作用は、レンズ３及び入力スリッ
ト４と共に、受容光のスペクトルプロフィルをマスク８
の前後に走査することである。
この場合のように、受容光が二酸化イオウの領域を通過
し、そのスペクトル中に二酸化イオウの吸収バンド特性
が存在するときは、比周波数分の変調信号がデテクタ９
の出力に現れるであろう。との装置に於いても他の従来
技術の装置同様、吸収の変化が、極めて複軸な振幅プロ
フィルをもつパックグラウンドに対する信号の振幅（又
は強度）の変化によって検出される。
相関マスク８の整合スリット及びパーの数を被検出ガス
の吸収ゾロフィルの特徴の数に適応するように増加させ
ると、よシ高度な整合確実性が得られる。しかし乍ら、
マスクに組込まれる空間的凹凸構造の数が増えるに伴な
って空間周波数の存在数が増加し、別の吸収スペクトル
及びパックグラウンドスペクトル東の不整が引金となっ
て応答を生じスプリアス信号が発生する恐れが生じる。
従来の相関方法は、測定対象とノ々ツクグラウンドとの
双方に使用できるスペクトル領域にかなシの程度まで依
存している。第一には、識別し易いプロフィルを得るの
に適した領域を適切に照射することか必要であシ、第二
には、同様の空間周波数ヲ有するオーバー２ツゾスペク
トルが前記領域から適当に除去されていなければｈらな
い。広い帯域と高い強度とを有する太陽光の照射が有利
である。レーザーも汎用性の照射源となシ得るが、帯域
幅が極めて狭い。従って、上記の相関分光計の場合の如
く広いスペクトルプロフィルをもつ特性値の掃引は極め
て難しくなシ殆んどの場合に実用化できない。
本発明は、別のＦ液処理に加えて、照射エネルギと測定
対象ガスとの間の相互作用に於いて生じる時間コヒーレ
ンス又はフーリエ変換の変化に依存する。第３ａ図及び
第３Ｃ図はこの方法の基礎を示す。照射源は、公称帯域
幅Δλで平均波長λの狭帯域スペクトル３１（第３ａ図
）を与える。
被検出ガスの吸収プロフィル３２がとのスベー７１−ル
プロフィルに重なる。図示のスペクトルプロフィルは吸
収スペクトルプロフィルの縁端とオーツマーラップする
ので範囲Δλ内で吸収は波長依存性である。ガスが存在
しないとき第３ｂ図に示すように遠隔デテクタによって
受容されるスペクトルプロフィルは特性曲線３１で示さ
れる。しかし乍らガスが存在すると、ガスを透過した放
射光（又はガス内部通過後に反射されて散乱した放射光
）は、はぼ同じ平均波長λ０に狭い帯域幅Δ２′のスペ
クトルプロフィル３３を有するであろう。斜線領域３４
がスペクトルプロフィルの変化に相当する。
スペクトル幅Δλの放射光のコヒーレンス長（Ｌｃ）〔
式中、Ｃ＝光速； λ＝放射光の平均波長 δ＝波長ユニット毎のスペクトル幅〕 従って、測定対象ガス内部を通過した後に散乱したエネ
ルギのスペクトル帯域幅が狭くなるにつれて有効→時間
→コヒーレンスが増加する。即ち、透過波長に等しい適
当な公称平均波長λに時間コヒーレンスの増加した散乱
放射光が存在すると、遠隔地域に測定対象ガスが存在す
ると判断できる。
第３Ｃ図及び第３ｄ図は、時間コヒーレンスの変化が照
射プロフィルと吸収プロフィルとのオー／キーラップに
依存することを示す。双方の図で照射スペクトル及び吸
収スペクトルは鮮明な輪郭を有しておシ矩形である。第
３Ｃ図は第３ａ図及び第３ｂ図に対応しておシ、照射ス
ペクトル３５の幅が吸収プロフィル３６によって蹟から
者まで縮小するためコヒーレンスの変化が生じる。第３
ｄ図では吸収プロフィル３７が照射スペクトル３８の中
心に存在する。このため、コヒーレンスの高い幅Ｗｓ　
（＝Ｗｓ／　２　）の線が２つ残存する。
第３ａ図乃至第３ｄ図は狭帯域照射源を示しておυ、こ
れらの図と第３ｅ図とを対比させて太陽の如き広帯域源
の使用方法を以下に説明する。受信機入力に適当なフィ
ルタを設けて太陽スペクトル３９の通過帯域を測定対象
ガス吸収プロフィル４０と一致する狭い帯域に限定する
。
第３ｅ図に示すように、測定対象ガス吸収スペクトルの
プ四フィル４ｏと一致するように通過帯域を調整して第
３ａ図乃至第３ｄ図と同じ効果を得るためには、広帯域
照射例えば太陽スペクトル３９の通過帯域を帯蛾幅ΔＡ
の入力フィルタで制限すればよい。
時間コヒーレンス変化を検出し得る遠隔検出用受信機は
、時間コヒーレンスの微弱変化を選択的ＫＩＧ知し得、
振幅及び強度の変化を感知してはならない。第４図は、
本発明のガスの遠隔検出装置に使用され得る高域時間コ
ヒーレンスの光学受信機の１つの具体例を示す。遠方か
ら来た光４１はレンズ４２とストップ４３とを透過しフ
レネル複プリズムビームスプリッタ４４に達する。半割
ビームの１つは遅延ガラス板４５によって遅延され、２
つの半割ビームを合成してデテクタ４６で測定する０遅
延ガラス板４５は上部の半割ビームに付加的路長を与え
る。従って路程差が光４１のコヒーレンス長よシ小さい
ときは、デテクタ４６によって干渉縞が観察されるであ
ろう。遅延ガラス板４５によって導入される遅延を適宜
選択して測定対象が視野内に存在するときＫのみ干渉縞
を生じさせ得る。デテクタは、変調レチクル４７とフィ
ルタ４８と忙よって適当な波長の干渉縞を選択的に感知
するように設計される。デテクタが同期信号を探索する
間にレチクルは前後に振動する。
上記の簡単な装置では、第３ａ図に示すような測定対象
ガス又はエアロゾルの適当な吸収特徴に近接するように
同調又は調整できる光源を用いて被検査空間の空気を照
射する必要がある。このためＫは多くの場合、既存のレ
ーザー技術が使用されておシ、将来はよシ広範囲で同調
可能なレーザーの開発が期待できるので測定対象ガスの
特性値に照射を整合させることが更に容易になる筈であ
る。しかし乍ら時間コヒーレンスの検出を行なうシステ
ムは高感度であるから、このシステムでほぼ確実に発光
体として使用できると考えられるレーザーの種類は、標
準的な振幅感受性電気光学システムの場合よシはるかに
多い。レーザー放射光はビーム発散が極めて狭くまたほ
ぼ単色性であるから、測定対象でのノ♀ワースベクトル
密度が高い。狭いスペクトル特徴配列をもつキセノンラ
ンプの如き源の欠点は、広帯域を有するので時間コヒー
レンス検出システムの処理パワーによってかなシのズレ
が生じることである。
スペクトル走査システムでは１次第に普及してきた電子
的に同調可能な光学フィルタを使用し得る。この場合、
狭帯域照射ビームを吸収スペクトル内部でスペクトル走
査し、２つのスペクトルの重畳によって生じた時間コヒ
ーレンス変化にう 比例した周波数変調信号を生成し得る。単純な時間的コ
ヒーレンスシステムと同じく、このシステムは振幅変化
を感知しない。振幅変化の原因としては、例えば、透過
、Ｑワーの変化、大気中の乱流及び散乱の変化、測定対
象ガスの同心的な付蓋変化又は気流変化がある。
測定対象ガスの範囲の輪郭が描けるように振動走査プリ
ズム又はミラーを用いて別個に調整された周波数の定期
的変調を導入してもよい。
（以下余白） 測定対象ガス５０の遠隔サンプリングに使用するために
多数の異なる物理的装置構成を設計し得る。第５図はこ
の構成の概略図である。第４図に示す如き受信機５１は
レーザーの如き照射源５２の近傍に配置される。受信機
５１は、ガス自体から散乱された照射光（符号５３で示
す）を受容するか又は高地もしくは建築物側壁等の如き
遠隔表面５５から散乱された照射光を受容する。また、
成る場合には、デテクタシステムによって受信された照
射光５７を増強するために逆反射装置５６を使用し得る
。測定対象ガスの後方から受信機に向って逆反射された
光５４．５７は測定対象ガスを２回通過して時間コヒー
レンスを増加するという利点を与える。又は、測定対象
ガスを真直に透過した放射光を遠隔受信機５８によって
受信してもよく、又は、散乱光６０に応答する遠隔受信
機５９によって受信してもよい。
受信機５１は更に、測定対象ガスを透過した広帯域日光
５０′を受容し得る。
デテクタシステムの選択を左右する要因として特に、特
定の測定対象ガスの吸収プロフィルと照射光源のスペク
トル及びノｑワーを挙げることができる。
散乱面に入射するノ９ワーは次式で概算される。
ｗｅｘｐ（−δａ、Ｒ）、　ｅ＋ｃｐ（−δｇ、ｔ）但
しＷは平行ビームの対射パワー、 δｇは標準空気経路の消光係数、 δｇは測定対象ガスの気団の消光係数、Ｒは気団の範囲
、　及び、 ｔは気団の厚さ　を示す。
散乱面の反射率の値がｒでランベルトの法則に従うと仮
定すると、単位立体角尚りの反射ノ耐ワーは、 Ｗｒｘ　ｅｘｐ　（−δａ、Ｒ）、ｅｘｐ（−δｇ、ｔ
）受信機に到達する。ｅワーは次式で概算される。
Ｗｉｎ　＝＝　Ｗｒ　ｘ　ｅｘｐ　（−２δａ、Ｒ＋δ
ｇ、ｔ）ガス内部を逆戻りして受信機に入る反射エネル
ギの割合はＷｒ／Ｗｉｎである。
δｇとδｇ　との値の算出は難しいと考えられるので上
記の公式は単に概算方法の原理を示すだけであり、正確
な特性曲線とそれらの相対位置とが重要である。
高域時間コヒーレンス受信機（第４図）のパックグラウ
ンド撹乱除去能は、第６図の応答曲線によって示される
。該曲線は、遠隔レーザー源を含む視野を走査して得ら
れる。上方のグラフは、７レネル複プリズム４４と変調
レチクル４７とを削除した第４図の装置で測定された方
位に対する応答変化６１を示す。受信機が強度変化にの
み応答するのでレーザー放射光６２とパックグラウンド
撹乱６３とが識別できない。下方のグラフは、レチクル
と遅延用ガラス薄板４５を備えた７レネル複プリズム４
４との導入による効果を示す。遅延用薄板が比較的短い
時間コヒーレンスの放射光を識別する場合であっても、
パックグラウンド擾乱６４がかなり低減されレーザー放
射光の検出が容易になる。従って、遠隔ガスセンサーこ
使用するときは、遠隔ガスデテクタからのレーザー光が
丁度消えるまで遅延板の厚さを増す必要がある。従って
、測定対象ガスとの相互作用後に受信されたレーザー放
射光の時間コヒーレンスの増加があるときは、レチクル
４７の平面で干渉縞が生じ、デテクタ４６の出力に変調
信号が発生する。
照射源より狭い帯域幅の視野に光源が存在する場合、ビ
ームスプリッタ７２からの高域だけがミラー７５に比較
される。ミラーの傾斜と遅延ガラス板とによって導入さ
れる２種類の遅延がほぼ釣合うように構成すると、帯域
通過の時間的設定を微小差で調整することが可能である
。特に第７ｂ図に示すようｌこ、遅延ガラス板７８は、
干渉縞を存在させるために入射光７１に対してビーム７
９を生じさせこのビーム７９は上部半割ビームが下部平
割ビームよりも小さい時間コヒーレンスを必要とするよ
うに位置決めされている。２つの半割ビームはプリズム
８０によって分離され別々のデテクタ８１．８２によっ
て検出される。上下に傾斜する遅延ガラス板を有する位
相変調器８３は、デテクタ８１と８２とに存在するいか
なる縞ノ９ターンについても、該、ｅターンの定期的強
度変化を周期的に生成する。従ってこの具体例では、時
間コヒーレンス帯域通過がミラー７６の傾度と遅延ガラ
ス板７８の厚さとを変えることによって決定される。
スペクトル帯域制限と電子相関とを与えるだけで遠隔感
知方法を最適化し得る。
測定対象ガスの吸収線と照射スペクトルとを並置する仁
とは実用上からは理想的でないと考えられる。スペクト
ルが個々の場合に異なるかも知れないこと、及び、技術
的制約のために最も有効な発光体が得られないことを考
察し、各場合毎に夫々側々に判断する必要がある。この
問題は、フーリエ変換（又は時間コヒーレンス）に従属
する波長δ（ＦＴ）／δλの測定によって容易に解決さ
れるであろう。能動形デテクタに於いては回転可能なレ
ーザー発光体５２を周波数走査し得る。別の放射光源が
測定対象ガスに対して使用されるか又は測定対象ガスが
自己発光する場合の生能動形又は受動形デテクタに於い
ては、受信機の入力で回転可能な狭い帯域通過フィルタ
８３の中心周波数が走査され得る。走査システムは、計
算及び／又は試行錯誤を必要とすること無くδ（ＦＴ）
／δλ位置の最大値を自動的に明らかにするであろう。
更にこれらシステムは、吸収スペクトルが妨害経路（例
えば大気経路）内での吸収によって部分的に穏蔽される
ようなガスに対してより敏感であろう。
本発明の方法は、対象地域が日光によって照射されてい
るとき、及び該地域が広帯域人工光源によって照射され
ている七きの双方の場合に使用され得る。人工光源とし
ては例え□ば、照明灯、タングステン電球、信号弾、照
明弾等がある。受信機入力の帯域通過フィルタは、他の
鮮明な吸収スペクトルの影響を受けない適当な狭いスペ
クトル帯を透過させるために使用される。記載の本発明
の範囲内で方法及び装置の変形が可能であることは当業
者に容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】 第１図は従来技術の相関分光計、第２図は測定対象ガス
（二酸化イオウ）の吸収スペクトルと該ガス検出のため
に第１図の装置で使用される整合用相関マスクの説明図
、第３ａ図及び第３ｂ図は夫々、狭帯域幅照射源の典型
的スペクトルと測定対象ガスの吸収スペクトル又はガス
による反射散乱放射光スペクトルとの重なりを示す説明
図、第３Ｃ図及び第３ｄ図はフーリエ変換の変化が照射
スペクトルと測定対象ガス吸収スペクトルとのオーバー
ラツプに依存することを示す説明図、第３ｅ図は広帯域
照射光について第３ａ図乃至第３ｄ図の効果をシミュレ
ートする帯域通過フィルタの使用を示す説明図、第４図
は本発明で使用される簡単な高域時間コヒーレンス受信
機の説明図、第５図は、多数の遠隔ガス検出装置の概略
説明図、第６図は光学検出システムに於ける時間コヒー
レンス濾過効果の説明図、第７ａ図及び第７ｂ図は帯域
通過時間コヒーレンスセンサの平面図及び立面図である
。 ２・・・入力レンズ系、　３・・・レンズ、４・・・入
口スリット、　５・・・変調屈折板、６・・・凹面鏡、
７・・・回折格子、８・・・相関マスク、９・・・ホト
デテクタ、１１・・・音　叉、４２・・・レンズ、４３
・・・ストップ、　必・・・ビームスプリッタ、４５・
・・遅延ガラス板、４６・・・デテクタ、４７・・・変
調レチクル、４８・・・フィルタ、５１・・・受信機、
　５２・・・照射源、５６・・・逆反射装置、　冊）・
・・受信機。 手続補正口 昭和６０年４月２４Ｌ日 ２、発明の名称　ガス、蒸気又はエアロゾルの遠隔検出
方法及び装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　イギリス国 ４、代　理　人　東京都新宿区新宿１丁目１番１４号　
山１１ビル６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　図　面 ８、補正の内容

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　ガス、蒸気又はエアロゾルを照明する放射光を
    収集するステップを含む方法であって、前記ガス、蒸気
    又はエアロゾルによる放射光吸収によって生じた放射光
    の時間コヒーレンス又はフーリエ変換の変化を測定する
    ことを特徴とするガス、蒸気又はエアロゾルの遠隔検出
    方法。
  2. （２）放射光がガス、蒸気又はエアロゾルによって透過
    され反射された後、放射光発信機に近接して配置された
    受信機によって検出されることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項に記載の方法。
  3. （３）照明放射光が日光であり、帯域通過フィルタ通過
    後に受信機によって検出されることを特徴とする特許請
    求の範ｖＩＪ第１項に記載の方法。
  4. （４）所定視野からの放射光を含んでおり、ガス、蒸気
    又はエアロゾルの吸収スペクトル中の１つの特徴と少く
    とも部分的にオーバーラツプするスペクトル線又はスペ
    クトル帯を有する放射光を発信し得る発信機と、放射光
    とガス、蒸気又はエアロゾルとの相互作用によって生じ
    た透過放射光の時間コヒーレンス又はフーリエ変換の変
    化に応答するデテクタとを具備することを特徴とするガ
    ス、蒸気又はエアロゾルの遠隔感知装置。
  5. （５）　所定視野からの放射光を受容する放射光収集手
    段を含む装置であって、ガス、蒸気又はエアロゾルの吸
    収スペクトル中の１つの特徴と少くとも部分的にオーバ
    ーラツプする狭い放射光通過帯域を有する入力フィルタ
    と、照明放射光とガス、蒸気又はエアロゾルとの相互作
    用によつて生じた放射光の時間コヒーレンス又はフーリ
    エ変換の変化に応答するデテクタとを具備することを特
    徴とするガス、蒸気又はエアロゾルの遠隔検出装量。
  6. （６）受信機が、透過放射光又は照明放射光を感知しな
    い高域時間コヒーレンスフィルタを含むことを特徴とす
    る特許請求の範囲第４項又は第５項に記載の装置。
  7. （７）　時間コヒーレンスフィルタが干渉計を含んでお
    り、前記干渉計に於いて受容放射光が２つのビームζこ
    分割され次に再合成されており、再合成されるビームの
    １方は他方のビームよりも長い路程を有することを特徴
    とする特許請求の範囲第６項に記載の装置。
  8. （８）干渉計が、１つのビームの光路内に配置された７
    レネル複プリズムと遅延ガラス板とを含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第７項に記載の装置。
  9. （９）振幅変調レチクルが再合成ビームの光路内に配置
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第７項又は
    第８項に記載の装置。 ａ１受信機が帯域通過時間コヒーレンスフィルタを含ん
    でおり、前記フィルタの通過帯域の下限は、透過された
    又は通過帯域が制限された照明放射光より高い値に設定
    されていることを特徴とする特許請求の範囲詔４項又は
    第５項に記載の装置。 Ｕ　帯域通過時間コヒーレンスフィルタがマイケルソン
    干渉計を含んでおり、前記干渉計に於いて受容放射光が
    ２つのビームに分割され、次に路程の異なる２つのビー
    ムが再合成されるように構成されており、１つのビーム
    の１つの部分に光学遅延手段が配置されてビームの前記
    部分の路程を延長しており、デテクタ手段は１つのビー
    ムの１つの部分のみと別のビームとの再合成により生じ
    た干渉縞に選択的に応答することを特徴とする特許請求
    の範囲第１０項に記載の装置。 ａカ　再合成ビームを各選択応答用デテクタに分割する
    ためにプリズムを具備することを特徴とする特許請求の
    範囲第１１項に１載の装置。
JP60050242A 1984-03-14 1985-03-13 ガス、蒸気又はエアロゾルの遠隔検出方法及び装置 Pending JPS60210741A (ja)

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