(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素消光性を有する蛍光塗料が塗布された測定対象領域に、励起光を照射する光源と、当該励起光の強度Ｉｔを検知する検知部とを有する光照射部と、
前記測定対象領域に塗布された蛍光塗料面からの蛍光を設定露光時間の間、検出することで、当該蛍光塗料面の蛍光強度分布画像を取得する撮像装置を有する撮像部と、
前記蛍光強度分布画像及び励起光の強度Ｉｔとに基づいて、前記測定対象領域の酸素濃度分布を計測する制御部とを備える燃料電池の酸素濃度計測装置であって、
前記制御部は、前記設定露光時間の前に、励起光の強度Ｉｔを少なくとも２回検知させるとともに、前記設定露光時間の後に、励起光の強度Ｉｔを少なくとも２回検知させることにより、前記設定露光時間の前に検知させた少なくとも２回の励起光の強度Ｉｔと、前記設定露光時間の後に検知させた少なくとも２回の励起光の強度Ｉｔとを用いて前記測定対象領域の酸素濃度分布を計測することを特徴とする酸素濃度計測装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記設定露光時間の前に検知させた少なくとも２回の励起光の強度Ｉｔと、前記設定露光時間の後に検知させた少なくとも２回の励起光の強度Ｉｔとを平均して、平均強度値Ｉを取得して、
前記蛍光強度分布画像及び励起光の平均強度値Ｉに基づいて、前記測定対象領域の酸素濃度分布を計測することを特徴とする請求項１に記載の酸素濃度計測装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記設定露光時間の前に検知させた少なくとも２回の励起光の強度Ｉｔに基づいて、励起光の強度Ｉｔが安定したか否かを判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の酸素濃度計測装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記測定対象領域に塗布された蛍光塗料面からの蛍光を設定露光時間の間検出することを繰り返すことにより、複数枚の蛍光強度分布画像を取得して、複数枚の蛍光強度分布画像及び平均強度値Ｉを用いて平均酸素濃度分布を計測することを特徴とする請求項２に記載の酸素濃度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素濃度計測装置に関し、特に測定対象領域に蛍光塗料を塗布し、この蛍光塗料面に励起光を照射することにより蛍光を発生させ、この蛍光強度分布を撮影することにより、測定対象領域の酸素濃度分布を計測する酸素濃度計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題が大きくクローズアップされてきている。固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）やダイレクトメタノール形燃料電池等の燃料電池は、高いエネルギー変換効率を有する上に、ＣＯ２の排出削減に寄与するだけでなく、酸性雨の原因や大気汚染の原因となるＮＯｘ、ＳＯｘ、塵埃等の排出がほとんどないクリーンな電池である。さらに、静粛性も高いという利点がある。そのため、燃料電池は、２１世紀に最適なエネルギー変換装置として一部実用化されつつある。特に、燃料電池の中でもＰＥＦＣは、作動温度が低くかつ出力密度が高いため、小型化が可能であるという長所を有している。
【０００３】
図５は、固体高分子形燃料電池の一例を示す断面図である。
固体高分子形燃料電池は、高分子固体電解質膜１０１を中心として酸素極１０２と水素極１０３とで挟んだ構成を有する。高分子固体電解質膜１０１は、例えば、炭素繊維性の多孔性クロス基材上に、高分子固体電解質を含むスラリーを塗布し、次いで焼成することにより得られたイオン交換膜である。そして、酸素極１０２の外側は、集電体１０６に担持されるとともに、水素極１０３の外側は、集電体１０７に担持されている。
【０００４】
酸素極１０２の外側の周縁部には、枠形状のガスケット１０４の内側が接触し、さらにガスケット１０４の外側には、複数の凹部を内側に有するセパレータ板１０８の内側の突出周縁部が接触している。これにより、セパレータ板１０８の内側と酸素極１０２の外側との間に、複数の凹部に対応するように複数の酸素極室１０９が形成されている。また、セパレータ板１０８は、内側と外側とを貫通するように酸素極室１０９に連結する酸素ガス供給口１１２と、内側と外側とを貫通するように酸素極室１０９に連結する未反応酸素ガス及び生成水取出口１１３とを有する。
【０００５】
一方、水素極１０３の外側の周縁部には、枠形状のガスケット１０５の内側が接触し、さらにガスケット１０５の外側には、複数の凹部を内側に有するセパレータ板１１０の内側の突出周縁部が接触している。これにより、セパレータ板１１０の内側と水素極１０３の外側との間に、複数の凹部に対応するように複数の水素極室１１１が形成されている。また、セパレータ板１１０は、内側と外側とを貫通するように水素極室１１１に連結する水素ガス供給口１１４と、内側と外側とを貫通するように水素極室１１１に連結する未反応水素ガス取出口１１５とを有する。
【０００６】
次に、固体高分子形燃料電池の動作について説明する。水素が水素ガス供給口１１４から複数の水素極室１１１を順番に流通するとともに、酸素が酸素ガス供給口１１２から複数の酸素極室１０９を順番に流通すると、水素は水素極１０３により水素イオンと電子とに分離する。水素極１０３で発生した水素イオンは、高分子固体電解質膜１０１を選択的に透過する。そして、透過した水素イオンは、酸素極１０２で酸素と反応し、水となる。このとき、水素極１０３で発生した電子は、水素極１０３から外部負荷（図示せず）を通って酸素極１０２に向かうように流れる。つまり、外部負荷に電流が流れることになる。
【０００７】
ところで、固体高分子形燃料電池を普及させるには、コストをはじめ、いろいろな技術課題を解決する必要がある。例えば、固体高分子形燃料電池は、運転時間の経過とともに電池性能が劣化するため、劣化に伴う電池寿命が重要な課題となっている。このような技術課題を解決するためには、酸素が酸素ガス供給口１１２から複数の酸素極室１０９にどのように流通したり、複数の酸素極室１０９でどのように反応したりするのかを解析する必要がある。
【０００８】
そこで、複数の酸素極室１０９の酸素濃度分布を計測する酸素濃度計測方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このような酸素濃度計測方法では、測定対象領域となる複数の酸素極室１０９のセパレータ板１０８を透明な材料で構成するとともに、セパレータ板１０８にルテニウム錯体塗料（蛍光塗料）をスプレーや刷毛等を用いて塗布した模擬燃料電池を作製している。そして、蛍光塗料面に励起光（波長４７０ｎｍ）を照射することにより蛍光（約６００ｎｍ）を発生させ、この蛍光強度分布を撮影している。このとき、蛍光塗料面は、励起光により蛍光を発生させるが、酸素濃度が高い箇所では酸素により蛍光が消光される。これにより、撮影した蛍光強度分布に基づいて、複数の酸素極室１０９の酸素濃度分布を計測することができる。
【０００９】
さらに、このような酸素濃度計測方法を用いるための酸素濃度計測装置も開発されている。図６は、従来の酸素濃度計測装置の一例を示す概略構成図である。
酸素濃度計測装置５１は、光照射部１０と、撮像部２０と、蛍光塗料が塗布された検査体Ｓが配置される配置部３０と、酸素濃度計測装置５１全体の制御を行うコンピュータ９０とを備える。なお、地面に水平な一方向をＸ方向とし、地面に水平でＸ方向と垂直な方向をＹ方向とし、Ｘ方向とＹ方向とに垂直な方向をＺ方向とする。
【００１０】
光照射部１０は、レーザ光（波長４７０ｎｍ）を出射するレーザ光源（レーザダイオード）１５と、電子シャッタ１２と、拡散フィルタ１３と、レンズ１４と、レーザ光（励起光）の強度Ｉｔを検知するパワーメータ１１と、レーザ光を２方向へ分割するハーフミラー１６とを有する。
このような光照射部１０の構成において、レーザ光源１５で出射されたレーザ光は、ハーフミラー１６で２方向へ分割される。ハーフミラー１６で分割されたレーザ光が進行する２方向のうちの１方向のレーザ光は、電子シャッタ１２と拡散フィルタ１３とレンズ１４とをこの順で通過して、配置部３０の測定対象領域に照射されるようになっている。一方、ハーフミラー１６で分割されたレーザ光が進行する２方向のうちの残りのもう１つの方向のレーザ光は、パワーメータ１１で強度Ｉｔが検出されるようになっている。
【００１１】
撮像部２０は、レンズ２１ａを有する高速撮影カメラ（撮像装置）２１を有する。高速撮影カメラ２１は、複数の光検出素子が行方向と列方向とに並べられたものであり、各光検出素子にはそれぞれの位置に応じた輝度値の蛍光が入射するようにしてある。したがって、各光検出素子の出力信号は、配置部３０の測定対象領域の各位置ごとの蛍光の輝度値を表すことになる。
【００１２】
また、検査体ＳにＸ方向からレーザ光を照射するとともに、−Ｘ方向に進行する蛍光を検出するために、レーザ光を透過させるとともに蛍光を反射する平板形状のミラー３１が配置されている。これにより、Ｘ方向に進行するレーザ光は、ミラー３１を透過することにより、配置部３０の測定対象領域に照射され、配置部３０の測定対象領域で発生した蛍光は、−Ｘ方向に進行して、ミラー３１によって進行方向を変え、さらにミラー３２によって進行方向を変え、高速撮影カメラ２１に入射するようになっている。
【００１３】
コンピュータ９０は、ＣＰＵ（制御部）４１とメモリ９４とを備え、さらにモニタ４２と操作部４３とが連結されている。ＣＰＵ４１が処理する機能をブロック化して説明すると、レーザ光源１５を制御するレーザ光強度取得部４１ａと、高速撮影カメラ２１から蛍光強度分布画像を取得する撮像装置制御部４１ｂと、酸素濃度分布を算出する酸素濃度分布算出部４１ｃとを有する。
【００１４】
ここで、図７は、レーザ光の強度Ｉｔの変動例を示すグラフである。縦軸はレーザ光の強度Ｉｔであり、横軸は電源ＯＮにされた後からの時間ｔ（分）である。レーザ光の強度Ｉｔは、電源ＯＮにされた後から１５０分まで徐々に減少していき、１５０分経過後にほぼ安定する。よって、レーザ光強度取得部４１ａは、撮像装置制御部４１ｂで蛍光強度分布画像を取得する前に、パワーメータ１１で検出された強度Ｉｔを１回取得して、酸素濃度分布算出部４１ｃは、撮像装置制御部４１ｂで取得された蛍光強度分布画像と撮像装置制御部４１ｂで取得されたレーザ光の強度Ｉｔとを用いて酸素濃度分布画像を作成して表示している。図８は、レーザ光の強度Ｉｔと蛍光強度分布画像とを取得するタイミングを示す図である。縦軸はレーザ光の強度Ｉｔであり、横軸は時間ｔ（秒）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００６−３３１７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、上述したような酸素濃度計測装置５１では、０〜２５ｋＰａ（常圧で酸素は２１ｋＰａ）程度の広いレンジで酸素分圧の分解能を０．１〜１．０ｋＰａとして、酸素分圧分布画像を作成していた。しかし、最近の固体高分子形燃料電池の研究では、酸素分圧に関して０．１ｋＰａ以下の分解能が求められるようになってきた。また、酸素高圧側での酸素分圧に関しても０．１ｋＰａ以下の分解能が求められるようになってきた。つまり、上述したような酸素濃度計測装置５１では、高精度な酸素濃度分布画像を作成することができないという問題点があった。この問題を解決するにあたっては撮像時間中のレーザ光の強度を取得しておくことで対応可能であるが、このような構成を実現するには複数のプロセッサ等が必要で、プロセッサ間の同期やデータ転送等を実現しようとすると構成が複雑化してしまうことと、さらに撮像時間が１００〜５００ｍｓｅｃ程度の間で複数回レーザ光の強度を取得する高速な処理が必要となることから装置のコストアップが否めず、現状の装置構成のまま分解能の向上を実現が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本件発明者は、上記課題を解決するために、高精度な酸素濃度分布画像を作成する方法について検討を行った。ここで、図９は、図７に示す２００分経過後から５０秒間のレーザ光の強度Ｉｔの変動を示す拡大グラフである。レーザ光の強度Ｉｔは、１５０分経過後の安定化状態であっても、±２％程度変動している。図８に示すように、蛍光強度分布画像を取得する前に、パワーメータ１１で検出された強度Ｉｔを１回取得しているが、レーザ光の強度Ｉｔは±２％程度変動しているため、蛍光強度分布画像を取得する前のパワーメータ１１で検出された強度Ｉｔと、蛍光強度分布画像を取得する際の強度Ｉｔ’とは異なっていた。例えば、レーザ光の強度Ｉｔが最小値Ｂから最大値Ａまで変動していると、パワーメータ１１で検出された強度Ｉｔと、蛍光強度分布画像を取得する際の強度Ｉｔ’との差分ΔＩは、０から｜Ａ−Ｂ｜までの間の数値となる。よって、レーザ光の強度Ｉｔが変動していることが問題であることがわかった。
【００１８】
そこで、蛍光強度分布画像を取得する前に、パワーメータ１１で強度Ｉｔを少なくとも２回検出して、その強度Ｉｔを平均して平均強度値Ｃ２を取得するとともに、蛍光強度分布画像を取得した後に、パワーメータ１１で強度Ｉｔを少なくとも２回検出して、その強度Ｉｔを平均して平均強度値Ｃ１を取得して、平均強度値Ｃ２と平均強度値Ｃ１とを平均した平均強度値Ｉを算出して利用することを見出した。その結果、レーザ光の強度Ｉｔが最小値Ｂから最大値Ａまで変動していると、平均強度値Ｉと、蛍光強度分布画像を取得する際の強度Ｉｔ’との差分ΔＩは、０から（｜Ａ−Ｂ｜）／２までの間の数値となることが期待できる。
【００１９】
すなわち、本発明の酸素濃度計測装置は、酸素消光性を有する蛍光塗料が塗布された測定対象領域に、励起光を照射する光源と、当該励起光の強度Ｉｔを検知する検知部とを有する光照射部と、前記測定対象領域に塗布された蛍光塗料面からの蛍光を設定露光時間の間、検出することで、当該蛍光塗料面の蛍光強度分布画像を取得する撮像装置を有する撮像部と、前記蛍光強度分布画像及び励起光の強度Ｉｔとに基づいて、前記測定対象領域の酸素濃度分布を計測する制御部とを備える燃料電池の酸素濃度計測装置であって、前記制御部は、前記設定露光時間の前に、励起光の強度Ｉｔを少なくとも２回検知させるとともに、前記設定露光時間の後に、励起光の強度Ｉｔを少なくとも２回検知させることにより、前記設定露光時間の前に検知させた少なくとも２回の励起光の強度Ｉｔと、前記設定露光時間の後に検知させた少なくとも２回の励起光の強度Ｉｔとを用いて前記測定対象領域の酸素濃度分布を計測するようにしている。
【００２０】
ここで、「酸素消光性を有する蛍光塗料」としては、例えば、バインダにポリスチレン等の酸素透過性のある高分子材料が用いられ、色素に白金ポルフィリンやルテニウム等の紫外から青色の励起光に反応して発光し、かつ、酸素消光性を有する材料が用いられたもの等が挙げられる。
また、「設定露光時間」とは、測定者等によって決められる任意の時間である。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明の酸素濃度計測装置によれば、励起光の強度Ｉｔが変動していても、高精度な酸素濃度分布画像を作成することができる。
【００２２】
（他の課題を解決するための手段及び効果）
また、上記の発明において、前記制御部は、前記設定露光時間の前に検知させた少なくとも２回の励起光の強度Ｉｔと、前記設定露光時間の後に検知させた少なくとも２回の励起光の強度Ｉｔとを平均して、平均強度値Ｉを取得して、前記蛍光強度分布画像及び励起光の平均強度値Ｉとに基づいて、前記測定対象領域の酸素濃度分布を計測するようにしてもよい。
本発明の酸素濃度計測装置によれば、励起光の強度Ｉｔを検出する回数にもよるが、平均強度値Ｉと、蛍光強度分布画像を取得する際の強度Ｉｔ’との差分ΔＩは、０から（｜Ａ−Ｂ｜）／２までの間の数値となることが期待でき、その結果、従来のものと比較して１／２程度にズレ量を抑制することができる。
【００２３】
そして、上記の発明において、前記制御部は、前記設定露光時間の前に検知させた少なくとも２回の励起光の強度Ｉｔに基づいて、励起光の強度Ｉｔが安定したか否かを判定するようにしてもよい。
本発明の酸素濃度計測装置によれば、レーザ光の強度Ｉｔは、一例として１５０分経過後の安定化状態であっても、±２％程度変動しているが、安定化状態前には、さらに変動しているため、励起光の強度Ｉｔを監視することにより、励起光の強度Ｉｔが安定した状態で計測を行うので、高精度な酸素濃度分布画像を作成することができる。
【００２４】
さらに、上記の発明において、前記制御部は、前記測定対象領域に塗布された蛍光塗料面からの蛍光を設定露光時間の間検出することを繰り返すことにより、複数枚の蛍光強度分布画像を取得して、複数枚の蛍光強度分布画像及び平均強度値Ｉを用いて平均酸素濃度分布を計測するようにしてもよい。
本発明の酸素濃度計測装置によれば、撮像装置の光検出素子が持っているショットノイズに対して抑制（低減）が可能となる。これは、ショットノイズのようなノイズは一般的に正規分布にしたがっており、ノイズ成分はデータ取得の平方根で抑制されることに基づくものである。なお、図１０は、２５枚の蛍光強度分布画像を用いて得られた平均酸素濃度分布画像と、１枚の蛍光強度分布画像を用いて得られた酸素濃度分布画像とを比較するための図である。縦軸は蛍光濃度であり、横軸は酸素分圧（ｋＰａ）である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態である酸素濃度計測装置の一例を示す概略構成図。
【図２】レーザ光強度Ｉｔと蛍光強度分布画像とを取得するタイミングを示す図。
【図３】準備方法を説明するフローチャート。
【図４】計測方法を説明するフローチャート。
【図５】固体高分子形燃料電池の一例を示す断面図。
【図６】従来の酸素濃度計測装置の一例を示す概略構成図。
【図７】レーザ光強度Ｉｔの変動例を示すグラフ。
【図８】レーザ光強度Ｉｔと蛍光強度分布画像とを取得するタイミングを示す図。
【図９】図７に示す２００分経過後から５０秒間のレーザ光強度Ｉｔの変動を示す拡大グラフ。
【図１０】蛍光強度の平均化による酸素分圧の分解能向上を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態である酸素濃度計測装置の一例を示す概略構成図である。また、図２は、レーザ光の強度Ｉｔと蛍光強度分布画像とを取得するタイミングを示す図である。なお、上述した従来の酸素濃度計測装置５１と同様のものについては、同じ符号を付している。
酸素濃度計測装置１は、光照射部１０と、撮像部２０と、蛍光塗料が塗布された検査体Ｓが配置される配置部３０と、酸素濃度計測装置１全体の制御を行うコンピュータ４０とを備える。なお、地面に水平な一方向をＸ方向とし、地面に水平でＸ方向と垂直な方向をＹ方向とし、Ｘ方向とＹ方向とに垂直な方向をＺ方向とする。
【００２８】
コンピュータ４０は、ＣＰＵ（制御部）４１とメモリ４４とを備え、さらにモニタ４２と操作部４３とが連結されている。ＣＰＵ４１が処理する機能をブロック化して説明すると、レーザ光源１５を制御するレーザ光強度取得部４１ａと、高速撮影カメラ２１から蛍光強度分布画像を取得する撮像装置制御部４１ｂと、酸素濃度分布を算出する酸素濃度分布算出部４１ｃとを有する。また、メモリ４４は、平均強度値設定テーブルと安定状態設定テーブルとを記憶する設定テーブル記憶領域４４ａと、レーザ光の強度Ｉｔを記憶していくレーザ光強度記憶領域４４ｂと、蛍光強度分布画像を記憶していく蛍光強度分布画像記憶領域４４ｃとを有する。
【００２９】
平均強度値設定テーブルは、例えば、設定露光時間Δｔ（５００ミリ秒）の前に、レーザ光の強度Ｉｔを１秒間隔（サンプリング間隔）で１０回（サンプリング回数）検知させるとともに、設定露光時間Δｔの後に、レーザ光の強度Ｉｔを１秒間隔（サンプリング間隔）で１０回（サンプリング回数）検知させるためものである。また、安定状態設定テーブルは、例えば、レーザ光の強度Ｉｔを１秒間隔（サンプリング間隔）で１００回（サンプリング回数）検知させて、レーザ光の強度Ｉｔの変動が±２．５％以内（安定条件）になったときを安定状態と判定するためのものである。
【００３０】
レーザ光強度取得部４１ａは、レーザ光源１５の電源がＯＮにされると、安定状態設定テーブルに基づいて、パワーメータ１１で検出された強度Ｉｔを取得して、安定状態か否かを判定する制御を行う。例えば、レーザ光強度取得部４１ａは、レーザ光の強度Ｉｔを１秒間隔で１００回検知させて、その１００回のレーザ光の強度Ｉｔの変動が±２．５％以内になったときには、安定状態と判定する。そして、安定状態と判定した後、モニタ４２に安定状態となったことを表示する。一方、１００回のレーザ光の強度Ｉｔの変動が±２．５％以内でないときには、安定状態でないと判定する。そして、安定状態でないと判定した後、モニタ４２に安定していないことを表示する。これにより、測定者は、レーザ光の強度Ｉｔの変動が安定しているか否かを知ることができ、その結果、レーザ光の強度Ｉｔの変動が安定した状態で計測を行うことができる。
【００３１】
また、レーザ光強度取得部４１ａは、撮影条件が入力されると、平均強度値設定テーブルに基づいて、パワーメータ１１で検出された強度Ｉｔを取得していく制御を行う。例えば、操作部４３で撮影条件として設定露光時間Δｔ（５００ミリ秒）と撮影回数ｘとが入力されると、レーザ光強度取得部４１ａは、撮像装置制御部４１ｂで蛍光強度分布画像を取得する前に、レーザ光の強度Ｉｔを１秒間隔で１０回検知させるとともに、撮像装置制御部４１ｂで蛍光強度分布画像を取得した後に、レーザ光の強度Ｉｔを１秒間隔で１０回検知させる。このとき、２回以上の撮影回数ｘが入力されたときには、（Ｘ−１）回目の蛍光強度分布画像を取得した後に、レーザ光の強度Ｉｔを１秒間隔で１０回検知させたものが、Ｘ回目の蛍光強度分布画像を取得する前に、検知させたものとして共通して用いられる。
【００３２】
撮像装置制御部４１ｂは、撮影条件が入力されると、レーザ光強度取得部４１ａで設定露光時間Δｔの前の強度Ｉｔの取得が終了したときに、撮影条件に基づいて高速撮影カメラ２１から蛍光強度分布画像を取得して蛍光強度分布画像記憶領域４４ｃに記憶させる制御を行う。例えば、操作部４３で撮影条件として設定露光時間Δｔと撮影回数ｘとが入力されると、設定露光時間Δｔの前の強度Ｉｔの取得が終了したときに、設定露光時間Δｔの蛍光強度分布画像を高速撮影カメラ２１から取得する。このとき、２回以上の撮影回数ｘが入力されたときには、Ｘ回目の設定露光時間Δｔの前の強度Ｉｔの取得が終了する度（（Ｘ−１）回目の設定露光時間Δｔの後の強度Ｉｔの取得が終了する度）に、Ｘ回目の蛍光強度分布画像を取得して蛍光強度分布画像記憶領域４４ｃに記憶させる。
【００３３】
酸素濃度分布算出部４１ｃは、撮像装置制御部４１ｂで取得された蛍光強度分布画像と平均強度値Ｉとを用いて平均酸素濃度分布画像を作成して表示する制御を行う。例えば、酸素濃度分布算出部４１ｃは、Ｘ回目の設定露光時間Δｔの前に取得した１０回の強度Ｉｔを平均して平均強度値Ｃ２を取得するとともに、Ｘ回目の設定露光時間Δｔの後に取得した１０回の強度Ｉｔを平均して平均強度値Ｃ１を取得する。そして、平均強度値Ｃ２と平均強度値Ｃ１とを平均した平均強度値Ｉを算出して記憶させる。次に、Ｘ回目の蛍光強度分布画像とＸ回目の平均強度値Ｉとを用いてＸ回目の酸素濃度分布画像を作成する。最後に、１回目〜ｘ回目の酸素濃度分布画像を平均して、平均酸素濃度分布画像を作成して表示する。
【００３４】
ここで、酸素濃度計測装置１の使用方法について説明する。図３は、レーザ光源１５を準備する準備方法について説明するためのフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１の処理において、測定者は、レーザ光源１５の電源をＯＮにする。
次に、ステップＳ１０２の処理において、レーザ光強度取得部４１ａは、レーザ光の強度Ｉｔを１秒間隔で１００回検知させる。
【００３５】
次に、ステップＳ１０３の処理において、レーザ光強度取得部４１ａは、１００回のレーザ光の強度Ｉｔの変動が±２．５％以内になったか否かを判定する。±２．５％以内になったと判定したときには、ステップＳ１０４の処理において、レーザ光の強度Ｉｔの変動が安定状態となったことを表示する。
一方、±２．５％以内になっていないと判定したときには、ステップＳ１０５の処理において、レーザ光の強度Ｉｔの変動が安定していないことを表示する。
【００３６】
次に、ステップＳ１０６の処理において、測定者は、レーザ光の強度Ｉｔの変動を検査することを繰り返すか否かを判断する。検査を繰り返すと判断したときには、ステップＳ１０２の処理に戻る。
一方、検査を終了すると判断したときには、本フローチャートを終了させる。
【００３７】
次に、図４は、検査体Ｓを計測する計測方法について説明するためのフローチャートである。
まず、ステップＳ２０１の処理において、測定者は、蛍光塗料が塗布された検査体Ｓを配置部３０に配置する。
次に、ステップＳ２０２の処理において、測定者は、操作部４３で撮影条件（設定露光時間Δｔ、撮影回数ｘ）を入力する。
【００３８】
次に、ステップＳ２０３の処理において、撮影回数パラメータＸ＝１とする。
次に、ステップＳ２０４の処理において、レーザ光強度取得部４１ａは、Ｘ回目のレーザ光の強度Ｉｔを１秒間隔で１０回検知させる。
【００３９】
次に、ステップＳ２０５の処理において、撮像装置制御部４１ｂは、高速撮影カメラ２１からＸ回目の蛍光強度分布画像を取得して蛍光強度分布画像記憶領域４４ｃに記憶させる。
次に、ステップＳ２０６の処理において、レーザ光強度取得部４１ａは、Ｘ回目のレーザ光の強度Ｉｔを１秒間隔で１０回検知させる（（Ｘ−１）回目のレーザ光の強度Ｉｔを１秒間隔で１０回検知させる）。
【００４０】
次に、ステップＳ２０７の処理において、酸素濃度分布算出部４１ｃは、Ｘ回目の設定露光時間Δｔの前に取得した１０回の強度Ｉｔを平均して平均強度値Ｃ２ｘを取得するとともに、Ｘ回目の設定露光時間Δｔの後に取得した１０回の強度Ｉｔを平均して平均強度値Ｃ１ｘを取得して、平均強度値Ｃ２ｘと平均強度値Ｃ１ｘとを平均した平均強度値Ｉｘを算出して蛍光強度分布画像記憶領域４４ｃに記憶させる。
次に、ステップＳ２０８の処理において、Ｘ＝ｘであるか否かを判定する。Ｘ＝ｘでないと判定したときには、ステップＳ２０９の処理において、Ｘ＝Ｘ＋１として、ステップＳ２０５の処理に戻る。
一方、Ｘ＝ｘであると判定したときには、ステップＳ２１０の処理において、酸素濃度分布算出部４１ｃは、Ｘ回目の蛍光強度分布画像とＸ回目の平均強度値Ｉｘとを用いてＸ回目の酸素濃度分布画像を作成する。そして、１回目〜ｘ回目の酸素濃度分布画像を平均して、平均蛍光強度分布画像を作成して表示する。
そして、ステップＳ２１０の処理が終了すると、本フローチャートを終了させる。
【００４１】
以上のように、酸素濃度計測装置１によれば、レーザ光の強度Ｉｔが変動していても、高精度な酸素濃度分布画像を作成することができる。このとき、平均強度値Ｉと、蛍光強度分布画像を取得する際の強度Ｉｔ’との差分ΔＩは、０から（｜Ａ−Ｂ｜）／２までの間の数値となることが期待でき、その結果、従来のものと比較して１／２程度にズレ量を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、測定対象領域に蛍光塗料を塗布し、この蛍光塗料面に励起光を照射することにより蛍光を発生させ、この蛍光強度分布を撮影することにより、測定対象領域の酸素濃度分布を計測する酸素濃度計測装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  酸素濃度計測装置
１０  光照射部
１１  パワーメータ（検知部）
１５  レーザ光源
２０  撮像部
２１  高速撮影カメラ（撮像装置）
４０  制御部
【図１】
0005888104.tif 000002
【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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