特開 2024-70573 計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024070573

(43)【公開日】2024-05-23

(54)【発明の名称】計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/53 20060101AFI20240516BHJP

   G01N 21/27 20060101ALI20240516BHJP

【ＦＩ】

G01N21/53 Z

G01N21/27 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022181159

(22)【出願日】2022-11-11

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国立研究開発法人科学技術振興機構：Ａ－ＳＴＥＰ 令和２年度追加公募（トライアウトタイプ）課題「飛沫拡散を広域高感度で即時可視化する３次元リアルタイム撮像ライダー装置の創生」産業技術力強化法第１７条の適用を受けるもの

(71)【出願人】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(74)【代理人】

【識別番号】100109221

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 充広

(74)【代理人】

【識別番号】100171848

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 裕美

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 真人

【テーマコード（参考）】

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G059AA05

2G059BB02

2G059CC19

2G059EE02

2G059EE11

2G059FF01

2G059FF04

2G059GG01

2G059GG03

2G059HH01

2G059JJ02

2G059JJ11

2G059KK03

2G059KK04

2G059MM01

2G059MM10

2G059MM14

2G059NN01

(57)【要約】

【課題】大気中に含まれる飛沫又はエアロゾルを計測することができる計測装置を提供すること。
【解決手段】計測装置１００は、波長が異なる第１及び第２照射光ＩＬ１，ＩＬ２を照射する照射系ＩＳと、照射光ＩＬ１，ＩＬ２の反射によって形成される第１及び第２観察光ＯＬ１，ＯＬ２を第１及び第２観察像として結像させる結像系２０と、結像系２０によって結像された第１及び第２観察像を検出する検出系３０と、結像系２０内又は結像系２０から検出系３０までの間に配置され、第１及び第２照射光ＩＬ１，ＩＬ２の波長に対応する透過特性を有する狭帯域フィルター４０とを備え、結像系２０は、狭帯域フィルター４０に略垂直な平行光線状態で狭帯域フィルター４０に入射した第１及び第２観察光ＯＬ１，ＯＬ２を、検出系３０において第１及び第２観察像として結像させる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

波長が異なる第１及び第２照射光を照射する照射系と、
前記第１及び第２照射光の反射によって形成される第１及び第２観察光を第１及び第２観察像として結像させる結像系と、
前記結像系によって結像された第１及び第２観察像を検出する検出系と、
前記結像系の光入射側又は前記結像系から前記検出系までの間に配置され、第１及び第２照射光の波長に対応する透過特性を有する狭帯域フィルターと、を備え、
前記結像系は、前記狭帯域フィルターに略垂直な平行光線状態で前記狭帯域フィルターに入射した前記第１及び第２観察光を、前記検出系において前記第１及び第２観察像として結像させる、
計測装置。

【請求項2】

前記結像系は、前記第１及び第２観察光をコリメートしつつ前記狭帯域フィルターに垂直に入射させる等方コリメータを有する、請求項１に記載の計測装置。

【請求項3】

前記等方コリメータは、フライアイレンズ、ＧＲＩＮレンズ、及び湾曲板積層型レンズのいずれかである、請求項１に記載の計測装置。

【請求項4】

前記等方コリメータは、凸面に沿って配置され、前記狭帯域フィルターは、前記等方コリメータの光射出側の近傍に配置される、請求項３に記載の計測装置。

【請求項5】

前記結像系は、前記等方コリメータの射出側に配置される広角レンズ状の集光レンズを有する、請求項４に記載の計測装置。

【請求項6】

前記結像系は、前記等方コリメータの入射側に配置される望遠レンズ状の集光レンズを有する、請求項５に記載の計測装置。

【請求項7】

前記狭帯域フィルターは、ドーム状に配置され、
前記結像系は、前記狭帯域フィルターの射出側に配置される魚眼レンズ状の集光レンズを有する、請求項１に記載の計測装置。

【請求項8】

前記第１観察光を前記第１観察像として結像させる第１結像系と、第１照射光の波長に対応する透過特性を有する第１狭帯域フィルターと、前記第１結像系によって結像された第１観察像を検出する検出系を有する第１撮像装置と、前記第２観察光を前記第２観察像として結像させる第２結像系と、第２照射光の波長に対応する透過特性を有する第２狭帯域フィルターと、前記第２結像系によって結像された第２観察像を検出する第２検出系を有する第２撮像装置とを備える、請求項１に記載の計測装置。

【請求項9】

前記第１照射光の波長は、水の非吸収波長に対応し、前記第２照射光の波長は、水の吸収波長に対応する、請求項１に記載の計測装置。

【請求項10】

前記第１観察光と前記第２観察光との差分を算出する演算処理装置をさらに備える、請求項１に記載の計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気又は雰囲気を監視する計測装置に関し、特に飛沫等の２次元的又は３次元的な計測を可能にするバイスタティック型の計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

大気中に含まれるエアロゾルを計測するエアロゾル計測装置として、光源と、光源から出射された光が通過する第１エタロンと、第１エタロンを通過した出射光がエアロゾルで散乱されることで発生するミー散乱光が通過する第２エタロンと、第２エタロンを通過したミー散乱光を受光する受光器とを備え、２つのエタロンによってエアロゾルに起因するミー散乱光を直接抽出する（特許文献１）。

【0003】

上記エアロゾル計測装置は、ミー散乱光を高精度で分離するが、２つのエタロンを同調させることは容易でなく、高精度の温度管理や位置調整が必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2022-12708号公報

【発明の概要】

【0005】

本発明は、簡易で安定した構成によって、空気中に含まれる飛沫又はエアロゾルを計測することができる計測装置を提供することを目的とする。

【0006】

上記課題を解決するため、本発明に係る計測装置は、波長が異なる第１及び第２照射光を照射する照射系と、第１及び第２照射光の反射によって形成される第１及び第２観察光を第１及び第２観察像として結像させる結像系と、結像系によって結像された第１及び第２観察像を検出する検出系と、結像系の光入射側又は結像系から検出系までの間に配置され、第１及び第２照射光の波長に対応する透過特性を有する狭帯域フィルターとを備え、結像系は、狭帯域フィルターに略垂直な平行光線状態で狭帯域フィルターに入射する第１及び第２観察光を、検出系において第１及び第２観察像として結像させる。ここで、狭帯域フィルターの配置に関して、結像系から検出系までとは、結像系内に設けられる場合を含む。

【0007】

上記計測装置では、第１観察像と第２観察像とを比較することで、大気中に浮遊する飛沫の分布状態を検出することができる。第１照射光と第２照射光とは、例えば飛沫の主成分である水に対する吸収量に差があればよい。また、上記計測装置では、結像系が狭帯域フィルターに略垂直な平行光線状態で狭帯域フィルターに入射した第１及び第２観察光を検出系において第１及び第２観察像として結像させるので、狭帯域フィルターの特性を画角内で一様に保つことができ、飛沫の分布状態を比較的広い画角内で高精度に検出することができる。

【0008】

本発明の具体的な側面又は態様では、上記計測装置において、結像系は、第１及び第２観察光をコリメートしつつ狭帯域フィルターに垂直に入射させる等方コリメータを有する。この場合、光線の状態を制御した状態で狭帯域フィルターに効率よく入射させることができる。

【0009】

本発明の別の側面では、等方コリメータは、フライアイレンズ、ＧＲＩＮレンズ、及び湾曲板積層型レンズのいずれかである。この場合、等方コリメータを薄板状の光学素子とすることができる。

【0010】

本発明のさらに別の側面では、等方コリメータは、凸面に沿って配置され、狭帯域フィルターは、等方コリメータの光射出側の近傍に配置される。この場合、等方コリメータを経てコリメートされた第１及び第２観察光を狭帯域フィルターに垂直に入射させやすくなる。

【0011】

本発明のさらに別の側面では、結像系は、等方コリメータの射出側に配置される広角レンズ状の集光レンズを有する。この場合、狭帯域フィルターを通過した第１及び第２観察光を検出系の平坦な結像面上に結像させることができる。

【0012】

本発明のさらに別の側面では、結像系は、等方コリメータの入射側に配置される望遠レンズ状の集光レンズを有する。この場合、比較的遠方の対象領域に関して空気又は雰囲気中の飛沫を計測することができる。

【0013】

本発明のさらに別の側面では、狭帯域フィルターは、ドーム状に配置され、結像系は、狭帯域フィルターの射出側に配置される魚眼レンズ状の集光レンズを有する。この場合、比較的近い周辺領域に関して空気又は雰囲気中の飛沫を計測することができる。

【0014】

本発明のさらに別の側面では、第１観察光を第１観察像として結像させる第１結像系と、第１照射光の波長に対応する透過特性を有する第１狭帯域フィルターと、第１結像系によって結像された第１観察像を検出する検出系を有する第１撮像装置と、第２観察光を第２観察像として結像させる第２結像系と、第２照射光の波長に対応する透過特性を有する第２狭帯域フィルターと、第２結像系によって結像された第２観察像を検出する第２検出系を有する第２撮像装置とを備える、請求項１に記載の計測装置。

【0015】

本発明のさらに別の側面では、第１照射光の波長は、水の非吸収波長に対応し、第２照射光の波長は、水の吸収波長に対応する。

【0016】

本発明のさらに別の側面では、第１観察光と第２観察光との差分を算出する演算処理装置をさらに備える。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係る計測装置の応用を説明する概略的斜視図である。

【図2】照射系の構図を説明する図である。

【図3】（Ａ）は、結像系と検出系とを備える撮像装置の構造を説明する図であり、（Ｂ）は、結像系の本体部分を説明する拡大断面図である。

【図4】（Ａ）及び（Ｂ）は、等方コリメータの一例を説明する概念的な正面図及び断面図である。（Ｃ）及び（Ｄ）は、等方コリメータの別の例を説明する概念的な正面図及び断面図である。（Ｅ）は、等方コリメータの別の例を説明する概念的な断面図である。

【図5】（Ａ）は、画像変換装置を説明する概念的な断面図であり、（Ｂ）は、画像検出部の検出面における区分領域を示し、（Ｃ）は、画像出力部の表示面における区分領域を示す。

【図6】（Ａ）は、表示制御部を説明する機能的なブロック図であり、（Ｂ）は、記憶部を説明する図である。

【図7】（Ａ）～（Ｃ）は、３次元計測装置の動作を説明する図である。

【図8】第２実施形態に係る計測装置を説明する概略的斜視図である。

【図9】第１撮像装置又は第２撮像装置を説明する断面図である。

【図10】変形例の撮像装置を説明する断面図である。

【図11】別の形例の撮像装置を説明する断面図である。

【図12】別の形例の撮像装置を説明する概念図である。

【図13】別の形例の撮像装置を説明する概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る計測装置の構造及び動作について説明する。

【0019】

図１に示すように、第１実施形態の計測装置１００は、部屋ＲＭのような空間中の空気や雰囲気を計測対象とするものであり、照射光ＩＬを対象に照射する照明装置１０１と、対象からの反射光ＲＬである観察光ＯＬを３次元的な観察像として撮影する第１及び第２撮像装置１０２Ａ，１０２Ｂと、同期制御及び信号処理を行う制御装置１０５とを備える。ここで、制御装置１０５は、照明装置１０１と、第１撮像装置１０２Ａと、第２撮像装置１０２Ｂとを同期動作させて飛沫の分布に関する３次元計測情報を取得する。計測装置１００は、食堂、劇場、駅、教室、スタジアム等の広面積空間を計測対象とするものであり、図示の例では１０ｍ程度～数１０ｍを距離計測範囲としている。

【0020】

計測装置１００のうち、照明装置１０１は、複数の人ＨＵが集合する部屋ＲＭにおいて天井ＣＥの一の隅に固定され、第１及び第２撮像装置１０２Ａ，１０２Ｂは、天井ＣＥの対向する他の隅に固定されている。照明装置１０１は、対象領域ＡＤを所定の広がりを有する照射角Ａ１で照明する。第１及び第２撮像装置１０２Ａ，１０２Ｂは、隣接して配置され、対象領域ＡＤからの観察光ＯＬを所定の広がりを有する画角Ａ２で計測する。照射角Ａ１と画角Ａ２とが交差する対象領域ＡＤには、人ＨＵが発する飛沫やこれに起因するエアロゾルを含む浮遊物質群ＳＳが漂っている。本明細書では、エアロゾルも広義の飛沫として扱う。浮遊物質群ＳＳ中の広義の飛沫ＳＰは、照射光ＩＬを散乱等によって反射し、照射光ＩＬと同一波長で進行方向や強度が異なる観察光ＯＬを形成する。

【0021】

図２を参照して、照明装置１０１は、照射光ＩＬとして波長が異なる第１及び第２照射光ＩＬ１，ＩＬ２を照射する照射系ＩＳであり、第１光源装置１１Ａと第２光源装置１１Ｂとダイクロイックミラー１４とを有する。

【0022】

第１光源装置１１Ａは、高輝度パルス固体レーザーであり、第１照射光ＩＬ１として所定波長λ１の赤外光を射出し、第２光源装置１１Ｂは、高輝度パルス固体レーザーであり、第２照射光ＩＬ２として波長λ１とは異なる所定波長λ２の赤外光を射出する。光源装置１１Ａから射出された第１照射光ＩＬ１は、レンズ１２Ａによって照射角Ａ１（図１参照）を調整され、第２光源装置１１から射出された第２照射光ＩＬ２は、レンズ１２Ｂによって照射角Ａ１（図１参照）を調整される。第１照射光ＩＬ１と第２照射光ＩＬ２とは、ダイクロイックミラー１４によって照射光ＩＬに合成され同一方向に射出される。

【0023】

第１光源装置１１Ａが発生する第１照射光ＩＬ１の波長λ１は、水の吸収波長である１４５０ｎｍ、１９３０ｎｍ、２９００ｎｍ等を除いたいずれかの波長、具体的には例えば１３１０ｎｍに設定される。一方、第２光源装置１１Ｂが発生する第２照射光ＩＬ２の波長λ２は、水の吸収波長である１４５０ｎｍ、１９３０ｎｍ、２９００ｎｍ等のいずれかに設定される。

【0024】

照明装置１０１は、図１に示す制御装置１０５によって発光タイミングを制御されている。照明装置１０１は、制御装置１０５の制御下で、第１照射光ＩＬ１と第２照射光ＩＬ２とを所定の周期で射出する。照射光ＩＬ１，ＩＬ２の照射の繰り返し周波数は、例えば０．１～１ＭＨｚであり、照射光ＩＬ１，ＩＬ２のエネルギーは、例えば０．１～１ｍＪとしたが、０．００１～１００ｍＪ程度とすることができる。照射光ＩＬの射出周期は、計測距離のレンジに応じて設定され、照射光ＩＬのエネルギーは、反射光ＲＬの計測に必要となる検出レベルを考慮して設定される。

【0025】

図３（Ａ）を参照して、第１撮像装置１０２Ａは、第１照射光ＩＬ１の反射によって形成される第１観察光ＯＬ１を第１観察像として結像させる結像系２０と、結像系２０によって結像された第１観察像を検出する検出系３０と、半球状の外形を有し結像系２０中に配置される狭帯域フィルター４０とを備える。結像系２０、検出系３０等は、ケース１０ｂに収納されて相互に位置決めされた状態で固定されている。

【0026】

結像系２０は、前段の結像ユニット２１と、後段の投影ユニット２２とを備える。結像ユニット２１は、望遠角レンズ状の集光レンズである。結像ユニット２１は、比較的遠方に存在する対象の像を結像させる望遠鏡タイプの結像光学系であり、主鏡２１ａ、副鏡２１ｂ、補正レンズ２１ｃ等で構成される。結像ユニット２１は、図１に示す画角Ａ２内つまり対象領域ＡＤに存在する対象物からの第１反射光ＲＬ１又は第１観察光ＯＬ１を、投影ユニット２２の物体面２２ｆ上に集束させ結像させる。結像ユニット２１は、第１反射光ＲＬ１又は第１観察光ＯＬ１の検出レベルを十分高くする観点からは、Ｆ値の小さな明るい光学系であることが望ましい。特に遠方の物体を検出する観点からすると、明るい光学系とする必要があり、画素密度又は分解能が高いこと望ましい。一方、近隣の物体を検出する観点からすると、明るさよりも画角を広くすることが望ましく、画素密度又は分解能を下げることができる。具体的な作製例では、結像ユニット２１の視野角（つまり画角Ａ２）を数１０°としたが、３０°以下とすることが望ましい。

【0027】

図３（Ｂ）を参照して、投影ユニット２２は、等方コリメータ２２ａと、広角撮像レンズ２２ｃとを備える。等方コリメータ２２ａは、第１観察光ＯＬ１をコリメートしつつ狭帯域フィルターに垂直に入射させる。広角撮像レンズ２２ｃは、広角レンズ状の集光レンズである。広角撮像レンズ２２ｃは、例えば４５°程度の画角を有する広角のカメラレンズであり、レンズＬ１０～Ｌ２０を含み、画角内の無限遠からの赤外光線を収束させ像を形成する機能を有する。なお、広角撮像レンズ２２ｃは、１００°～１８０°の画角を有するものであってもよい。この場合、広角撮像レンズ２２ｃは、結像ユニット２１によって結像され等方コリメータ２２ａを経てコリメートされた第１観察光ＯＬ１を、次段の検出系３０の検出面５２ａ上に収束させ再度結像させる。

【0028】

図４（Ａ）は、等方コリメータ２２ａの一例を説明する部分拡大正面図であり、図４（Ｂ）は、概念的な拡大断面図である。図４（Ａ）等に示す等方コリメータ２２ａは、ドーム状の基材２６ｂの表面に層状にフライアイレンズ２６ａを形成したものである。等方コリメータ２２ａは、基材２６ｂの凸球面状の基準面２６ｓ又は射出面２６ｔに垂直な方向から入射し、かつ、フライアイレンズ２６ａを構成する各要素レンズ２６ｅの前方近傍の焦点面２６ｆ上に集束しつつ入射する光線である第１観察光ＯＬ１を、コリメートした状態で射出面２６ｔから射出させる（図４（Ｂ）参照）。フライアイレンズ２６ａは、等方コリメータ２２ａの光入射側に限らず、等方コリメータ２２ａの光射出側に形成されてもよい。

【0029】

図４（Ｃ）は、等方コリメータ２２ａの別の例を説明する部分拡大正面図であり、図４（Ｄ）は、概念的な拡大断面図である。図４（Ｃ）等に示す等方コリメータ２２ａは、光軸からの距離に応じて屈折率が異なるＧＲＩＮレンズ要素２７ｅを凸の球状面２７ｓに沿って配列したドーム状の部材である。等方コリメータ２２ａは、ＧＲＩＮレンズ要素２７ｅの光軸に平行な方向又は球状面２７ｓに垂直な方向から入射し、かつ、各ＧＲＩＮレンズ要素２７ｅ上に集束しつつ入射する第１観察光ＯＬ１を、コリメートした状態で射出面２７ｔから射出させる（図４（Ｄ）参照）。

【0030】

図４（Ｅ）は、等方コリメータ２２ａのさらに別の例を説明する概念的な部分拡大正面図である。図４（Ｅ）等に示す等方コリメータ２２ａは、屈折率が相互に異なり屈折率が徐々に変化する多数の屈折層２８ｅを積層し、凸の球状面２８ｓに沿って湾曲させたドーム状の部材である（例えば国際公開９０／０５３１６号明細書参照）。等方コリメータ２２ａは、屈折層２８ｅのうち最初の層２８ｆ又は球状面２８ｓ上の各点に集束しつつ入射する光線である第１観察光ＯＬ１を、コリメートした状態で射出面２８ｔから射出させる。

【0031】

図３（Ｂ）に戻って、狭帯域フィルター４０は、ドーム状の薄板部材であり、等方コリメータ２２ａの射出面２２ｅに沿って射出面２２ｅに対向して配置されている。狭帯域フィルター４０の例えば射出面４０ｅには、誘電体多層膜からなるフィルター層４０ｆが形成されている。フィルター層４０ｆは、水の吸収波長でない波長の光線、具体的には例えば波長１３１０ｎｍの第１観察光ＯＬ１を透過させ、その他の波長の赤外光を効率的に遮断する。狭帯域フィルター４０は、例えば等方コリメータ２２ａの光射出側において等方コリメータ２２ａと一体化されてもよい。

【0032】

図３（Ａ）を参照して、検出系３０は、結像系２０によって形成された第１観察像から出力画像を形成する画像変換装置５０と、出力画像を撮影して計測画像を取得する撮像装置６０と、画像変換装置５０や撮像装置６０の動作を制御する制御回路８０とを備える。

【0033】

画像変換装置５０は、基板５１の一方面上に画像検出部５２を設け、基板５１の他方面上に画像出力部５３を設けた構造を有する。画像検出部５２は、結像系２０によって形成された第１観察像を取り込み、画像出力部５３は、第１観察像に対する信号処理によって得た出力画像を表示する。

【0034】

図５（Ａ）に示すように、画像変換装置５０は、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）タイプの積層型集積回路であり、Ｓｉウェハから形成された基板５１の第１面５１ａ上に、ＳＯＩ層として、画像検出部５２と第１表示制御回路５５ａとが形成され、基板５１の第２面５１ｂ上にＳＯＩ層として、画像出力部５３と第２表示制御回路５５ｂとが形成されている。第１表示制御回路５５ａと第２表示制御回路５５ｂとを組み合わせて表示制御部５５と呼ぶ。

【0035】

画像検出部５２は、ＩｎＧａＡｓ系の２次元センサーである。より詳細には、画像検出部５２は、ＩｎＧａＡｓ能動層、電極、配線その他で形成された集積回路を有しており、マトリックス状に配列されたＩｎＧａＡｓフォトダイオード（不図示）が画素として形成されるとともに、各フォトダイオードに付随してトランジスター等も形成され、これらの周囲にドライバー回路を付随させたものとなっている。ＩｎＧａＡｓ２次元センサーは、波長１３１０ｎｍに感度を持たせることができ、ガイガーモードで動作させるデバイスとすれば、１光子感受も可能である。

【0036】

画像出力部５３は、例えば有機ＥＬ型表示素子であり、可視光画像を表示する。より詳細には、画像出力部５３は、有機ＥＬ層、電極、配線その他で形成された集積回路を有しており、マトリックス状に配列された有機ＥＬ発光素子（不図示）が画素として形成されるとともに、各有機ＥＬ発光素子に付随してトランジスター等も形成され、これらの周囲にドライバー回路を付随させたものとなっている。

【0037】

図５（Ｂ）に示すように、画像検出部５２の検出面５２ａは、Ｙ方向にｍ（ｍは、自然数で、例えば１２）行で、Ｘ方向にｎ（ｎは、自然数で、例えば１２）列で、全体としてｍ行×ｎ列＝Ａ（例えば１４４個）チャンネルの区分領域ＡＲ１を有する。つまり、画像検出部５２は、Ａチャンネルの区分領域ＡＲ１単位で画像を検出する。図５（Ｃ）に示すように、画像出力部５３の表示面５３ａは、Ｙ方向にｍ（例えば１２）行で、Ｘ方向にｎ（例えば１２）列で、全体としてｍ行×ｎ列＝Ａ（例えば１４４個）チャンネルの区分領域ＡＲ２を有する。つまり、画像出力部５３は、Ａチャンネルの区分領域ＡＲ２単位で画像を出力する。以上において、区分領域ＡＲ１や区分領域ＡＲ２は、Ｙ方向及びＸ方向についてｉ×ｊ（ｉ、ｊは、それぞれ自然数で、例えば８，１６である。）の行列で２次元配列された画素群で構成されている。

【0038】

詳細は後述するが、画像検出部５２の検出面５２ａを構成する各区分領域ＡＲ１において、画像変換の開始タイミングを設定するべく、第１観察像から輝度信号が検出される。表示制御部５５は、画像検出部５２の各区分領域ＡＲ１において検出された輝度信号がいずれかの画素又は領域全体で所定の閾値以上である場合、画像出力部５３の表示面５３ａを構成する各区分領域ＡＲ２において各区分領域ＡＲ１で検出された第１観察像に対応する出力画像を残像のように所定期間だけ表示させるための検出トリガーを画像出力部５３に対して出力する。検出トリガーは、第１観察像が所定以上の信号有為性を有するか否かを判断するものであり、検出トリガーが出力された区分領域ＡＲ１やこれに対向する区分領域ＡＲ２は、着目領域であり、着目領域とされた区分領域ＡＲ２には、出力画像が表示される。ここで信号有為性とは、例えば区分領域ＡＲ１全体での検出信号のＳ／Ｎや画像を連結したクラスタ単位でのＳ／Ｎなどが所定の基準を超えて信頼性を持つことを意味する。着目領域とその発生時刻とを特定する検出トリガーは、測距のためのタイミング信号としても利用される。

【0039】

図５（Ａ）を参照して、基板５１には、表示制御部５５の一部として、第１面５１ａ側の画像検出部５２と、第２面５１ｂ側の画像出力部５３とを繋ぐスルーホール５１ｈが形成されている。スルーホール５１ｈは、図５（Ｂ）及び５（Ｃ）に示す区分領域ＡＲ１，ＡＲ２単位で１以上設けられており、画像検出部５２及び画像出力部５３の対向する区分領域ＡＲ１，ＡＲ２間で直接的にデータの授受を行うことができるようにし、信号の高速処理を可能にしている。なお、基板５１には、スルーホール５１ｈに限らず、各種機能を有する回路素子を埋め込むことができる。

【0040】

図６（Ａ）を参照して、表示制御部５５は、図５（Ａ）に示す画像検出部５２を動作させる検出駆動部９１と、図５（Ａ）に示す画像出力部５３を動作させる表示駆動部９２と、第１観察像や出力画像について信号処理を行うためのパラメーター等の情報を記憶する記憶部９３と、検出駆動部９１、表示駆動部９２、及び記憶部９３の動作を制御する主制御部９５とを有する。画像検出部５２による第１観察像又は検出画像のデータや、画像出力部５３のための出力画像のデータは、記憶部９３を構成するフレームメモリーに一時的に蓄えられるが、利用されなかった検出画像や表示済みの出力画像に関するデータは順次消去される。

【0041】

主制御部９５は、画像検出部５２の検出面５２ａで受けた第１観察像を、所望の時間だけ遅延させた状態で画像出力部５３の表示面５３ａに出力画像として表示させることができ、区分領域ＡＲ１，ＡＲ２のアドレスを指定することにより、目的とする区分領域ＡＲ１，ＡＲ２、具体的には検出面５２ａのいずれかの区分領域ＡＲ１によって第１観察像が検出されると、この区分領域ＡＲ１に対向する表示面５３ａ側の区分領域ＡＲ２において対応する出力画像の表示を所定の遅延時間及び時間幅で行うことができる。これにより、撮像装置６０の性能に応じたタイミングでイメージ出力が可能になる。

【0042】

主制御部９５は、閾値判定の弁別機能を有し、画像検出部５２の検出面５２ａで受けた画像をその場で弁別して、第１反射光ＲＬ１又は第１観察光ＯＬ１を検出した、つまり信号判定された区分領域ＡＲ１（つまり現出領域）のみに対応して、表示面５３ａ側の区分領域ＡＲ２において出力画像を選択的に表示させる。なお、第１反射光ＲＬ１又は第１観察光ＯＬ１は、不定期に入射する微弱な光であり、主制御部９５が弁別機能を有していなければ、画像検出部５２で検出した膨大な画像データを高速処理する必要が生じ、主制御部９５等の信号処理回路の負担が大きくなる。

【0043】

主制御部９５は、高度の信号処理機能（具体的には、信号検出アルゴリズム、画像処理機能等）を有していてもよい。主制御部９５が高度の信号処理機能を有する場合、画像検出部５２の検出面５２ａで受けた画像から得た画像信号のノイズやバックグラウンドを除去することができ、ノイズに埋もれやすい微弱信号の選択的な抽出が容易になる。

【0044】

なお、区分領域ＡＲ１，ＡＲ２を構成する画素単位で閾値による弁別を行ったり、ノイズフィルタリングを行ったりすることもできるが、信号処理の負担軽減の観点からは、区分領域ＡＲ１，ＡＲ２単位で、閾値による弁別を行ったり、ノイズフィルタリングを行ったりすることが望ましい。

【0045】

図６（Ｂ）に示すように、記憶部９３は、取得画像記憶部９３ａと、パラメーター記憶部９３ｂと、補正画像記憶部９３ｃとを有する。取得画像記憶部９３ａは、画像検出部５２で検出した複数の画像又はフレームをデータとして記憶する。この画像は、例えば１０ｎｓ毎に取得され、各画像に通し番号が付与される。取得画像記憶部９３ａには、例えば保存可能な画像数又はフレーム数が予め設定されており、抽出されなかった古い画像は一定期間毎に削除される。パラメーター記憶部９３ｂには、表示制御部５５が画像検出部５２から検出トリガーを受け取った際に、主制御部９５によって、検出トリガーに対応する区分領域ＡＲ１，ＡＲ２のアドレス情報（すなわち位置的情報）が一時的に保管され、画像出力部５３で表示される画像の表示位置に反映される。また、パラメーター記憶部９３ｂは、アドレス情報の他に、画像検出部５２による検出に対する画像出力部５３による表示の遅延時間や時間幅を規定する表示タイミング情報も保管される。補正画像記憶部９３ｃは、アドレス情報及び表示タイミング情報によって特定された出力画像であって画像出力部５３での表示動作に適合するように主制御部９５によって補正処理がなされた補正画像を一時記憶する。この際、補正画像は、増幅、ノイズ除去等の画像処理が行われたものであってもよい。なお、表示タイミング情報や補正処理のパラメーターについては、制御回路８０から修正を加えることもでき、制御回路８０によって画像変換装置５０の動作を管理することができる。

【0046】

図３に戻って、撮像装置６０は、ＣＭＯＳ型の撮像カメラである。撮像装置６０は、制御回路８０の制御下で動作し、画像出力部５３の表示面５３ａに形成された可視域の出力画像を撮影し出力画像に対応する計測画像を得ることができる。撮像装置６０は、リレーレンズ６１と画像センサー６２とを有するが、リレーレンズ６１は、ファイバーバンドルに置き換えることができ、或いは画像出力部５３の表示面５３ａに画像センサー６２を近接させることもできる。撮像装置６０としては、例えば信号判定された画素領域のみ独立に露光読出しできるＦＳＴ（Fine Sensor with Trigger; FST）を用いることができ、この場合、画像変換装置５０又は画像出力部５３と同期した出力画像の高精細な撮影が可能になる。

【0047】

制御回路８０は、コンピュータ又はマイクロプロセッサであり、図１に示す制御装置１０５から発光トリガーＴＧ１を受信する。制御回路８０は、画像変換装置５０から出力される検出トリガーＴＧ２に基づいて撮像装置６０を同期動作させ画像変換装置５０の出力画像を高精細で撮影した計測画像を取得する。制御回路８０は、対象からの第１反射光ＲＬ１又は第１観察光ＯＬ１が入射する画像変換装置５０によって検出され出力される検出トリガーＴＧ２を１０ｎｓ程度の精度で検出する。発光トリガーＴＧ１と検出トリガーＴＧ２とのタイミング差は、第１反射光ＲＬ１又は第１観察光ＯＬ１を生じさせる対象までの距離に関する情報を与える。よって、（１）画像変換装置５０によって検出トリガーＴＧ２に関連させて出力される出力画像を撮像装置６０によって取り込んだ計測画像と、（２）発光トリガーＴＧ１及び検出トリガーＴＧ２のタイミング差の距離換算値とを組み合わせることにより、検出パターンと検出パターンまでの距離とを要素とする距離画像（つまり３次元計測情報）を得ることができる。

【0048】

図７を参照して、図１等に示す照明装置１０１と第１撮像装置１０２Ａとの動作について説明する。図７（Ａ）は、照明装置１０１によって形成される照射光ＩＬ（実効的には第１照射光ＩＬ１）や第１撮像装置１０２Ａによって観測される第１観察光ＯＬ１を例示し、図７（Ｂ）は、画像変換装置５０による処理を示し、図７（Ｃ）は、撮像装置６０の動作を示す。照明装置１０１は、制御装置１０５からの発光トリガーＴＧ１に応じて第１照射光ＩＬ１を含む照射光ＩＬを周期的に射出する。第１照射光ＩＬ１は、対象領域ＡＤ（図１参照）を照明し、対象領域ＡＤに水分を含む浮遊物質群ＳＳが存在する場合、浮遊物質群ＳＳよって少ない減衰で反射された第１観察光ＯＬ１が結像系２０によって結像され、画像変換装置５０の画像検出部５２に第１観察像Ｉ１を形成し、画像変換装置５０は、画像出力部５３に出力画像Ｉ２を表示する。この際、出力画像Ｉ２は、第１観察像Ｉ１に対して所定の遅延時間ＤＴだけ遅延し所定の時間幅を有するものとなる。また、出力画像Ｉ２は、観察像Ｉ１から第１観察光ＯＬ１を検出した局所的な領域である特定の区分領域ＡＲ１に対応する画像だけを空間的に切り出したものとなり、第１観察像Ｉ１から第１観察像Ｉ１（つまり第１観察光ＯＬ１）を検出した時間帯だけを抽出したものとなる。撮像装置６０によって撮影される計測画像Ｉ３は、画像変換装置５０によって時間的及び空間的なフィルターがかけられ、一般的な画像処理に適合するものとなる。この計測画像Ｉ３は、発光トリガーＴＧ１と検出トリガーＴＧ２とのタイミング差（タイミング情報）ΔＴ又はその換算値が距離情報として付帯されることで距離画像として機能する。つまり、撮像装置６０によって撮影される画像情報は、タイミング差ΔＴ等を含むタイミング情報と組み合わせることによって第１距離画像となる。かかる第１距離画像は、第１観察光ＯＬ１を発生させた物体の位置、サイズ、移動速度等の情報を与えるものであり、第１検出情報ＤＩ１として制御装置１０５（図１参照）に出力される。第１検出情報ＤＩ１において、検出した物体は、対象距離範囲に制限することができる。つまり、対象領域ＡＤ（図１参照）外の物体は、対象外としてデータから除去される。制御装置１０５は、第１撮像装置１０２Ａから得た第１検出情報ＤＩ１等を用いることで、第１観察光ＯＬ１を発生させた物体すなわち浮遊物質群ＳＳの経時的な挙動を追跡することができる。

【0049】

図１に戻って、第２撮像装置１０２Ｂは、第１撮像装置１０２Ａ等と同様の構造を有するが、水の吸収波長である１４５０ｎｍ、１９３０ｎｍ、２９００ｎｍ等のいずれか、具体的には例えば波長１４５０ｎｍに感度を有する。このため、第２撮像装置１０２Ｂは、図３（Ａ）等に示す結像系２０や検出系３０を有するが、狭帯域フィルター４０の透過率が波長１４５０ｎｍで高くなっている。結果的に、第２撮像装置１０２Ｂは、波長１４５０ｎｍの第２観察光ＯＬ２を計測し第２観察像を撮影するものとなり、第２距離画像又は第２検出情報ＤＩ２を制御装置１０５に出力する。第１撮像装置１０２Ａは、水の吸収波長帯で感度が低いが、第２撮像装置１０２Ｂは、水の吸収波長帯で感度が高い。このため、第２撮像装置１０２Ｂは、対象領域ＡＤに水分を含む浮遊物質群ＳＳが存在すると、これらによって第２観察光ＯＬ２が吸収されて減衰し、背景又はバックグラウンドに相当する第２観察像を撮影する。一方で、第１撮像装置１０２Ａは、対象領域ＡＤに水分を含む浮遊物質群ＳＳが存在しても、これらによって第１観察光ＯＬ２が減衰せず、検出信号としての第１観察像を撮影する。よって、制御装置１０５が、第１撮像装置１０２Ａから得た３次元的な第１検出情報ＤＩ１と、第２撮像装置１０２Ｂから得た３次元的な第２検出情報ＤＩ２との差分情報を計算することで、ノイズを低減し水分を含む浮遊物質群ＳＳを選択的に抽出した飛沫ＳＰの３次元情報を得ることができる。制御装置１０５は、第１観察光ＯＬ１と第２観察光ＯＬ２との差分を算出する演算処理装置ＰＤである。

【0050】

以上の説明では、画像変換装置５０を設け、制御回路８０によって距離画像（つまり３次元計測情報）を得ているが、画像変換装置５０の位置に撮像装置６０を配置し、撮像装置６０から出力される２次元画像情報を得てもよい。この場合、制御装置１０５が、第１撮像装置１０２Ａから得た２次元的な第１検出情報ＤＩ１と、第２撮像装置１０２Ｂから得た２次元的な第２検出情報ＤＩ２との差分情報を計算することで、ノイズを低減し水分を含む浮遊物質群ＳＳを選択的に抽出した飛沫ＳＰの２次元情報を得ることができる。

【0051】

以上で説明した第１実施形態の計測装置１００は、波長が異なる第１及び第２照射光ＩＬ１，ＩＬ２を照射する照射系ＩＳと、照射光ＩＬ１，ＩＬ２の反射によって形成される第１及び第２観察光ＯＬ１，ＯＬ２を第１及び第２観察像として結像させる結像系２０と、結像系２０によって結像された第１及び第２観察像を検出する検出系３０と、結像系２０内又は結像系２０から検出系３０までの間に配置され、第１及び第２照射光ＩＬ１，ＩＬ２の波長に対応する透過特性を有する狭帯域フィルター４０とを備え、結像系２０は、狭帯域フィルター４０に略垂直な平行光線状態で狭帯域フィルター４０に入射した第１及び第２観察光ＯＬ１，ＯＬ２を、検出系３０において第１及び第２観察像として結像させる。

【0052】

上記計測装置１００では、第１観察像と第２観察像とを比較することで、大気中に浮遊する飛沫ＳＰの分布状態を検出することができる。第１照射光ＩＬ１と第２照射光ＩＬ２とは、飛沫ＳＰの主成分である水に対する吸収量に差があるものとなっている。また、上記計測装置１００では、結像系２０が狭帯域フィルター４０に略垂直な平行光線状態で狭帯域フィルター４０に入射した第１及び第２観察光ＯＬ１，ＯＬ２を検出系３０において第１及び第２観察像として結像させるので、狭帯域フィルター４０の特性を画角内で一様に保つことができ、飛沫ＳＰの分布状態を比較的広い画角内で高精度に検出することができる。

【0053】

〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る計測装置について説明する。第２実施形態の計測装置は、第１実施形態の計測装置の変形例であり、共通する部分については同一の符号を付して重複説明を省略する。

【0054】

図８に示すように、第２実施形態の計測装置１００は、比較的狭い部屋ＲＭのような近距離空間を計測対象とするものであり、図示の例では３～４ｍを距離計測範囲としている。このように近距離の場合、２次元の観察像でも危険度が分かりやすいものとなる。計測装置１００は、照射光ＩＬを対象に照射する照明装置１０１と、対象からの反射光ＲＬである観察光ＯＬを３次元的な観察像として撮影する撮像装置１０２と、同期制御及び信号処理を行う制御装置１０５とを備える。

【0055】

撮像装置１０２は、赤外線に対して透過性を有するドーム状のカバー１０２ａの内部に第１撮像装置１０２Ａと第２撮像装置１０２Ｂとを有する。

【0056】

図９を参照して、第１撮像装置１０２Ａは、第１照射光ＩＬ１の反射によって形成される第１観察光ＯＬ１を第１観察像として結像させる結像系２０と、結像系２０によって結像された第１観察像を検出する検出系２３０と、半球状の外形を有し結像系２０の光入射側に配置される狭帯域フィルター４０とを備える。ここで、結像系２０は、投影ユニット２２２のみからなり、図３（Ａ）に示す結像ユニット２１に相当するものが存在しない。このため、狭帯域フィルター４０には、図８に示す対象領域ＡＤに存在する飛沫ＳＰに起因する第１観察光ＯＬ１がカバー１０２ａを介して直接入射する。狭帯域フィルター４０のフィルター層４０ｆは、水の吸収波長でない波長の光線、具体的には例えば波長１３１０ｎｍの第１観察光ＯＬ１を透過させ、その他の波長（例えば１４５０ｎｍ）の赤外光を効率的に遮断する。投影ユニット２２２は、超広角撮像レンズ２２２ｃであり、レンズＬ１０～Ｌ２０を含む。超広角撮像レンズ２２２ｃは、魚眼レンズとも呼ばれる。開口度絞りＡＳ等により、狭帯域フィルター４０に入射した光のうち、狭帯域フィルター４０の物体面４０ｇに垂直な方向から入射しコリメートされた状態に対応する部分である第１観察光ＯＬ１のみを検出系２３０の結像面３０ａ上に結像させる役割を有する。つまり、超広角撮像レンズ２２２ｃは、その結像特性によって、図３（Ａ）に示す等方コリメータ２２ａの機能を果たす。検出系２３０は、高感度かつ高速の２次元センサー（具体的にはＩｎＧａＡｓ系のアバランシェフォトダイオード２次元センサー）であり、画像変換装置５０を省略して第１観察光ＯＬ１を直接的に撮像し、発光トリガーＴＧ１（図１参照）に対する直接的な遅延時間を与える。第１撮像装置１０２Ａは、水の吸収波長帯で減衰の影響を受けず感度を有するので、対象領域ＡＤに飛沫ＳＰが存在する場合、第１観察光ＯＬ１を発生させた飛沫ＳＰの位置に対して遅延時間から得た距離情報を付帯させた距離画像を、第１距離画像又は第１検出情報ＤＩ１として制御装置１０５に出力する。

【0057】

図８及び９を参照して、第２撮像装置１０２Ｂは、第１撮像装置１０２Ａ等と同様の構造を有するが、水の吸収波長である１４５０ｎｍ、１９３０ｎｍ、２９００ｎｍ等のいずれか、例えば波長１４５０ｎｍの第２観察光ＯＬ２を計測し第２観察像を撮影し、第２距離画像又は第２検出情報ＤＩ２を制御装置１０５に出力する。制御装置１０５は、第１撮像装置１０２Ａから得た３次元的な第１検出情報ＤＩ１と、第２撮像装置１０２Ｂから得た３次元的な第２検出情報ＤＩ２との差分情報を計算し、ノイズを低減し水分を含む浮遊物質群ＳＳを選択的に抽出した飛沫ＳＰの３次元情報を得る。

【0058】

図１０は、図８に示す第１撮像装置１０２Ａと第２撮像装置１０２Ｂとを一体化した撮像装置２０２を有する変形例を説明する図である。この場合、狭帯域フィルター２４０は、水の吸収波長でない波長１３１０ｎｍの光と、水の吸収波長である波長１４５０ｎｍの光とを透過させる比較的広域のバンドパスフィルター又は２重のバンドパスフィルターである。詳細な説明を省略するが、図８に示す照明装置１０１は、第１照射光ＩＬ１と第２照射光ＩＬ２とを交互に射出させる。一方、図１０に示す検出系２３０は、第１照射光ＩＬ１の照射タイミングで第１観察光ＯＬ１を撮像し、第２照射光ＩＬ２の照射タイミングで第２観察光ＯＬ２を撮像する。この場合、距離画像や２次元画像の計測に図８に示す装置の２倍以上の時間を要するが、撮像装置２０２を簡単な構造とすることができる。

【0059】

図１１は、図８に示す第１撮像装置１０２Ａと第２撮像装置１０２Ｂとを一体化した撮像装置３０２を有する別の変形例を説明する図である。この場合、狭帯域フィルター２４０は、水の吸収波長でない波長１３１０ｎｍの光と、水の吸収波長である波長１４５０ｎｍの光とを透過させる比較的広域のバンドパスフィルターである。図８に示す照明装置１０１は、第１照射光ＩＬ１と第２照射光ＩＬ２とを同時に周期的に射出させる。図１１に示す検出系２３０は、第１センサー２３０Ａと第２センサー２３０Ｂとを備え、超広角撮像レンズ２２２ｃと検出系２３０との間にダイクロイックミラー２５を備える。ダイクロイックミラー２５は、第１観察光ＯＬ１を透過させ第２観察光ＯＬ２を反射する。つまり、ダイクロイックミラー２５は、例えば波長１４５０ｎｍ及びその近傍である対象波長の光を反射し、この対象波長よりも長波長又は短波長の光を透過させる。また、広角撮像レンズ２２２ｃの射出側のレンズＬ２０とダイクロイックミラー２５との間に、テレセン系２４ａが配置され、ダイクロイックミラー２５と第１センサー２３０Ａとの間、並びに、ダイクロイックミラー２５と第２センサー２３０Ｂとの間には、テレセン系２４ｂが配置されている。テレセン系２４ａ，２４ｂにより、照射光ＩＬ１，ＩＬ２をダイクロイックミラー２５に一様な角度で入射させることができる。図１１に示す検出系２３０のうち、第１センサー２３０Ａは、第１照射光ＩＬ１の反射に対応する第１観察光ＯＬ１を撮像し、第２センサー２３０Ｂは、第２照射光ＩＬ２の反射に対応する第２観察光ＯＬ２を撮像する。

【0060】

なお、ダイクロイックミラー２５の光分岐が精密である場合、狭帯域フィルター２４０を省略することができる。

【0061】

図１２は、第２実施形態に関する別の変形例を説明する図である。この場合、広角撮像レンズ２２２ｃの後段にテレセン系２４ａを配置し、結像面上に検出系２３０として単一のセンサー２３０Ｃを配置している。単一のセンサー２３０Ｃは、部分的に拡大して示すように、回路を含む基板３１上に多数のフォトダイオードのその他のフォトセンサー３２をマトリックス状に配列したものである。センサー２３０Ｃにおいて、フォトセンサー３２上には、二種の狭帯域フィルター３４ａ，３４ｂを含むフィルター層３４が形成され、フィルター層３４上には、各狭帯域フィルター３４ａ，３４ｂに対応して設けられた多数のマイクロレンズを含むレンズアレイ層３３が形成されている。第１狭帯域フィルター３４ａと、第２狭帯域フィルター３４ｂとは、交互に配置されており、正面から見た場合、例えば市松模様状の配置となっている。第１狭帯域フィルター３４ａは、水の吸収波長でない波長の光線、具体的には例えば波長１３１０ｎｍの第１観察光ＯＬ１を透過させる誘電体多層膜である。また、第２狭帯域フィルター３４ｂは、水の吸収波長の光線、具体的には例えば１４５０ｎｍの第２観察光ＯＬ２を透過させる誘電体多層膜である。このように第１観察光ＯＬ１に感度を有する画素検出領域と、第２観察光ＯＬ２に感度を有する画素検出領域とを組み合わせることにより、第１観察光ＯＬ１に対応する検出像と、第２観察光ＯＬ２に対応する検出像とを並列的に観察することができ、両検出像の差分から飛沫の分布を計測することができる。

【0062】

図１３は、第１実施形態や第２実施形態に関する別の変形例を説明する図である。この場合、波長λ１の光と波長λ２の光とを分離するダイクロイックミラー１０２Ｄにより、第１撮像装置１０２Ａの光軸ＡＸ１と第２検出情報ＤＩ２の光軸ＡＸ２とを精密に一致させることができる。

【0063】

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【0064】

第１実施形態の計測装置１００は、距離画像（つまり３次元計測情報）を得ているものであるが、画像変換装置５０その他の遅延時間を決定する装置を省略し、制御装置１０５によって、第１撮像装置１０２Ａ及び第２検出情報ＤＩ２から得た２次元的な第１検出情報ＤＩ１及び第２検出情報ＤＩ２の差分情報を計算することで、水分を含む浮遊物質群ＳＳを選択的に抽出した飛沫ＳＰの２次元情報を得ることができる。計測装置１０が近距離空間を計測対象とする場合、２次元情報であっても感染危険度を正確に推定することができる。

【0065】

上記実施形態において、結像系２０を構成する結像ユニット２１や投影ユニット２２のレンズ構成は単なる例示であり、様々な公知の光学系、光学素子に置き換えることができる。

【0066】

画像変換装置５０は、画像検出部５２や画像出力部５３を有するが、これらは張り合わせるように接合されるものに限らず、分離して配置することができ、観察像Ｉ１と出力画像Ｉ２とは、互いにサイズが異なるものであってもよい。

【0067】

以上では、第１撮像装置１０２Ａが水の吸収波長で撮影を行い、第２撮像装置１０２Ｂが水の非吸収波長で撮影を行うとしたが、第１撮像装置１０２Ａが水以外の他の所定物質の吸収波長で撮影を行い、かつ、第２撮像装置１０２Ｂが上記所定物質の非吸収波長で撮影を行うものであってもよい。

【符号の説明】

【0068】

１１…光源装置、１１Ａ…第１光源装置、１１Ｂ…第２光源装置、１４…ダイクロイックミラー、２０…結像系、２１…結像ユニット、２２…投影ユニット、２２ａ…等方コリメータ、２２ｃ…広角撮像レンズ、２５…ダイクロイックミラー、２６ａ…フライアイレンズ、２６ｂ…基材、２６ｅ…要素レンズ、２７ｅ…レンズ要素、２８ｅ…屈折層、２８ｓ…球状面、３０…検出系、３０ａ…結像面、４０…狭帯域フィルター、４０ｆ…フィルター層、５０…画像変換装置、５２…画像検出部、５２ａ…検出面、５３…画像出力部、５３ａ…表示面、５５…表示制御部、６０…撮像装置、６１…リレーレンズ、６２…画像センサー、８０…制御回路、１００…計測装置、１０１，２０２……照明装置、１０２…撮像装置、１０２Ａ…第１撮像装置、１０２Ｂ…第２撮像装置、１０５…制御装置、２２２…投影ユニット、２２２ｃ…超広角撮像レンズ、２３０…検出系、２３０Ａ，２３０Ｂ…センサー、２４０…狭帯域フィルター、３０２…撮像装置、１３１０ｎｍ…波長、Ｉ１…観察像、ＩＬ，ＩＬ１，ＩＬ２…照射光、ＩＳ…照射系、ＯＬ，ＯＬ１，ＯＬ２…観察光、ＳＰ…飛沫、ＳＳ…浮遊物質群

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】