(57)【要約】      （修正有）【課題】物理的な損傷を受けにくく、液体、気体及び固体の屈折率の測定に適用できる屈折率センサを提供する。【解決手段】光源部２と、光ファイバ７の一端面７Ａに形成された誘電体多層膜８に被測定物が接しており、光ファイバ７を介して光源部２からの出力光が入射される光学バンドパスフィルタ３と、被測定物による反射光のスペクトルを測定する測定部４と、反射光のスペクトルの中心波長に基づいて、反射光の屈折率を算出する屈折率算出部とを備え、誘電体多層膜８は、略中央に配置されたキャビティ層の両側に複数の高屈折率層及び複数の低屈折率層を積層した反射多層膜を有する。高屈折率層と低屈折率層とを合わせた光学的厚さは、光源部２からの出力光の中心波長をλ０としたときにλ０／２であり、各層の光学的厚さは、それぞれλ０／４とは異なる値である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出力する光源部と、
光伝送路の一端面に誘電体多層膜が形成されており、上記光伝送路と接している一端とは他端側の誘電体多層膜上に、所定の屈折率を有する被測定物が接しており、上記光伝送路を介して上記光源部から出力された光が入射される光学バンドパスフィルタと、
上記光学バンドパスフィルタに入射した光が上記被測定物で反射された反射光のスペクトルを測定する測定部と、
上記測定部で測定した反射光のスペクトルの中心波長に基づいて、上記反射光の屈折率を算出する屈折率算出部とを備え、
上記誘電体多層膜は、
略中央に配置されたキャビティ層と、
上記キャビティ層の両側に、複数の高屈折率層及び上記高屈折率層よりも屈折率が小さい複数の低屈折率層を積層した反射多層膜とを有し、
上記高屈折率層と上記低屈折率層とを合わせた光学的厚さは、上記光源部から出力された光の中心波長をλ０としたときにλ０／２であり、
上記高屈折率層及び上記低屈折率層の各層の光学的厚さは、それぞれλ０／４とは異なる値である屈折率センサ。
【請求項２】
上記被測定物と接する上記高屈折率層又は上記低屈折率層の厚さが、他の上記高屈折率層及び上記低屈折率層の厚さに応じて異なる請求項１記載の屈折率センサ。
【請求項３】
上記キャビティ層及び上記低屈折率層は、ＳｉＯ２で構成され、厚さが２２５ｎｍであり、
上記高屈折率層は、ＴｉＯ２で構成され、厚さが２２５ｎｍであり、
上記被測定物と接する上記高屈折率層又は上記低屈折率層の厚さが、他の上記高屈折率層及び上記低屈折率層の厚さに対して１．７倍以上である請求項２記載の屈折率センサ。
【請求項４】
上記誘電体多層膜における上記キャビティ層と上記高屈折率層と上記低屈折率層との合計が２５層以上である請求項３記載の屈折率センサ。
【請求項５】
光を出力する出力ステップと、
光伝送路の一端面に誘電体多層膜が形成されており、上記光伝送路と接している一端とは他端側の誘電体多層膜上に、所定の屈折率を有する被測定物が接している光学バンドパスフィルタに、上記出力ステップで出力された光を上記光伝送路を介して入射させる入射ステップと、
上記入射ステップで上記光学バンドパスフィルタに入射した光が上記被測定物で反射された反射光のスペクトルを測定する測定ステップと、
上記測定ステップで測定した反射光のスペクトルの中心波長に基づいて、上記反射光の屈折率を算出する屈折率算出ステップとを有し、
上記誘電体多層膜は、
略中央に配置されたキャビティ層と、
上記キャビティ層の両側に、複数の高屈折率層及び上記高屈折率層よりも屈折率が小さい複数の低屈折率層を積層した反射多層膜とを有し、
上記高屈折率層と上記低屈折率層とを合わせた光学的厚さは、光源部から出力された光の中心波長をλ０としたときにλ０／２であり、
上記高屈折率層及び上記低屈折率層の各層の光学的厚さは、それぞれλ０／４とは異なる値である屈折率測定方法。
【請求項６】
光伝送路の一端面に誘電体多層膜が形成されており、上記光伝送路と接している一端とは他端側の誘電体多層膜上に、所定の屈折率を有する被測定物が接する光学バンドパスフィルタと、
上記光学バンドパスフィルタの中心波長近傍の波長の光を出力して上記光伝送路を介して入射させる光源部と、
上記光学バンドパスフィルタに入射した光が上記被測定物で反射されて戻ってくる反射光の光パワーを電気信号に変換して検出する検出部と、
上記検出部により検出出力として得られる上記電気信号により示される上記反射光の光パワーに基づいて上記反射光の屈折率を算出する屈折率算出部とを備え、
上記誘電体多層膜は、
略中央に配置されたキャビティ層と、
上記キャビティ層の両側に、複数の高屈折率層及び上記高屈折率層よりも屈折率が小さい複数の低屈折率層を積層した反射多層膜とを有し、
上記高屈折率層と上記低屈折率層とを合わせた光学的厚さは、上記光源部から出力された光の中心波長をλ０としたときにλ０／２であり、
上記高屈折率層及び上記低屈折率層の各層の光学的厚さは、それぞれλ０／４とは異なる値である屈折率センサ。
【請求項７】
上記被測定物と接する上記高屈折率層又は上記低屈折率層の厚さが、他の上記高屈折率層及び上記低屈折率層の厚さに応じて異なる請求項６記載の屈折率センサ。
【請求項８】
上記キャビティ層及び上記低屈折率層は、ＳｉＯ２で構成され、厚さが２２５ｎｍであり、
上記高屈折率層は、ＴｉＯ２で構成され、厚さが２２５ｎｍであり、
上記被測定物と接する上記高屈折率層又は上記低屈折率層の厚さが、他の上記高屈折率層及び上記低屈折率層の厚さに対して１．７倍以上である請求項７記載の屈折率センサ。
【請求項９】
上記誘電体多層膜における上記キャビティ層と上記高屈折率層と上記低屈折率層との合計が２５層以上である請求項８記載の屈折率センサ。
【請求項１０】
光伝送路の一端面に誘電体多層膜が形成されており、上記光伝送路と接している一端とは他端側の誘電体多層膜上に、所定の屈折率を有する被測定物が接する光学バンドパスフィルタの中心波長近傍の波長の光を上記光伝送路を介して入射させる入射ステップと、
上記光学バンドパスフィルタに入射した光が上記被測定物で反射されて戻ってくる反射光の光パワーを電気信号に変換して検出する検出ステップと、
上記検出ステップにより検出出力として得られる上記電気信号により示される上記反射光の光パワーに基づいて上記反射光の屈折率を算出する屈折率算出ステップとを有し、
上記誘電体多層膜は、
略中央に配置されたキャビティ層と、
上記キャビティ層の両側に、複数の高屈折率層及び上記高屈折率層よりも屈折率が小さい複数の低屈折率層を積層した反射多層膜とを有し、
上記高屈折率層と上記低屈折率層とを合わせた光学的厚さは、光源部から出力された光の中心波長をλ０としたときにλ０／２であり、
上記高屈折率層及び上記低屈折率層の各層の光学的厚さは、それぞれλ０／４とは異なる値である屈折率測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の屈折率を測定する屈折率センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
屈折率センサは、生化学、化学、環境分析等、多様な産業分野で重要に活用されている。屈折率センサの中でも、光ファイバを用いた屈折率センサ（光ファイバ屈折率センサ）は、他のセンサよりも安価であり、小型化、遠隔制御、多重化の可能性、設計の便宜性、電磁界の影響を受けにくい等の長所を有し、近年多くの研究がなされている。
【０００３】
従来の光ファイバ屈折率センサは、例えば、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ：fiber Bragg grating）、長周期ファイバグレーティング（ＬＰＧ：long-period grating）、干渉計（マッハツェンダー、マイケルソン、ファブリペロー等）、テイパー加工を用いた技術等に分類される（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
しかし、ＦＢＧやＬＰＧのようにグレーティングを用いた光ファイバ屈折率センサは、高感度であるが、高い空間分解能が得られない。また、干渉計とテイパー加工を用いた光ファイバ屈折率センサは、高感度であり、高い空間分解能が得られるが、センシングヘッドが物理的な損傷を受けやすい。また、干渉計とテイパー加工を用いた光ファイバ屈折率センサは、液体や気体の屈折率の測定にしか適用できず、測定システムが複雑かつ高価である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９１１１０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、センシングヘッドが物理的な損傷を受けにくく、液体、気体及び固体の屈折率の測定に適用でき、測定システムが簡易かつ安価な屈折率センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、光学的バンドパスフィルタに入射した光が被測定物で反射された反射光のスペクトルの中心波長が被測定物の屈折率によって線形にシフトすることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明に係る屈折率センサは、光を出力する光源部と、光伝送路の一端面に誘電体多層膜が形成されており、光伝送路と接している一端とは他端側の誘電体多層膜上に、所定の屈折率を有する被測定物が接しており、光伝送路を介して光源部から出力された光が入射される光学的バンドパスフィルタと、光学的バンドパスフィルタに入射した光が被測定物で反射された反射光のスペクトルを測定する測定部と、測定部で測定した反射光のスペクトルの中心波長に基づいて、反射光の屈折率を算出する屈折率算出部とを備え、誘電体多層膜は、略中央に配置されたキャビティ層と、キャビティ層の両側に、複数の高屈折率層及び高屈折率層よりも屈折率が小さい複数の低屈折率層を積層した反射多層膜とを有し、高屈折率層と低屈折率層とを合わせた光学的厚さは、光源部から出力された光の中心波長をλ０としたときにλ０／２であり、高屈折率層及び低屈折率層の各層の光学的厚さは、それぞれλ０／４とは異なる値である。
【０００９】
本発明に係る屈折率測定方法は、光を出力する出力ステップと、光伝送路の一端面に誘電体多層膜が形成されており、光伝送路と接している一端とは他端側の誘電体多層膜上に、所定の屈折率を有する被測定物が接している光学的バンドパスフィルタに、出力ステップで出力された光を光伝送路を介して入射させる入射ステップと、入射ステップで光学的バンドパスフィルタに入射した光が被測定物で反射された反射光のスペクトルを測定する測定ステップと、測定ステップで測定した反射光のスペクトルの中心波長に基づいて、反射光の屈折率を算出する屈折率算出ステップとを有し、誘電体多層膜は、略中央に配置されたキャビティ層と、キャビティ層の両側に、複数の高屈折率層及び高屈折率層よりも屈折率が小さい複数の低屈折率層を積層した反射多層膜とを有し、高屈折率層と低屈折率層とを合わせた光学的厚さは、光源部から出力された光の中心波長をλ０としたときにλ０／２であり、高屈折率層及び低屈折率層の各層の光学的厚さは、それぞれλ０／４とは異なる値である。
【００１０】
また、本発明に係る屈折率センサは、光伝送路の一端面に誘電体多層膜が形成されており、上記光伝送路と接している一端とは他端側の誘電体多層膜上に、所定の屈折率を有する被測定物が接する光学バンドパスフィルタと、上記光学バンドパスフィルタの中心波長近傍の波長の光を出力して上記光伝送路を介して入射させる光源部と、上記光学バンドパスフィルタに入射した光が上記被測定物で反射されて戻ってくる反射光の光パワーを電気信号に変換して検出する検出部と、上記検出部により検出出力として得られる上記電気信号により示される上記反射光の光パワーに基づいて上記反射光の屈折率を算出する屈折率算出部とを備え、上記誘電体多層膜は、略中央に配置されたキャビティ層と、上記キャビティ層の両側に、複数の高屈折率層及び上記高屈折率層よりも屈折率が小さい複数の低屈折率層を積層した反射多層膜とを有し、上記高屈折率層と上記低屈折率層とを合わせた光学的厚さは、上記光源部から出力された光の中心波長をλ０としたときにλ０／２であり、上記高屈折率層及び上記低屈折率層の各層の光学的厚さは、それぞれλ０／４とは異なる値である。
【００１１】
本発明に係る屈折率測定方法は、光伝送路の一端面に誘電体多層膜が形成されており、上記光伝送路と接している一端とは他端側の誘電体多層膜上に、所定の屈折率を有する被測定物が接する光学バンドパスフィルタの中心波長近傍の波長の光を上記光伝送路を介して入射させる入射ステップと、上記光学バンドパスフィルタに入射した光が上記被測定物で反射されて戻ってくる反射光の光パワーを電気信号に変換して検出する検出ステップと、上記検出ステップにより検出出力として得られる上記電気信号により示される上記反射光の光パワーに基づいて上記反射光の屈折率を算出する屈折率算出ステップとを有し、上記誘電体多層膜は、略中央に配置されたキャビティ層と、上記キャビティ層の両側に、複数の高屈折率層及び上記高屈折率層よりも屈折率が小さい複数の低屈折率層を積層した反射多層膜とを有し、上記高屈折率層と上記低屈折率層とを合わせた光学的厚さは、光源部から出力された光の中心波長をλ０としたときにλ０／２であり、上記高屈折率層及び上記低屈折率層の各層の光学的厚さは、それぞれλ０／４とは異なる値である。
【００１２】
本発明において、上記被測定物と接する上記高屈折率層又は上記低屈折率層の厚さは、他の上記高屈折率層及び上記低屈折率層の厚さに応じて異なるものとすることができる。
【００１３】
また、本発明において、上記キャビティ層及び上記低屈折率層は、ＳｉＯ２で構成され、厚さが２２５ｎｍであり、上記高屈折率層は、ＴｉＯ２で構成され、厚さが２２５ｎｍであり、上記被測定物と接する上記高屈折率層又は上記低屈折率層の厚さが、他の上記高屈折率層及び上記低屈折率層の厚さに対して１．７倍以上であるものとすることができる。
【００１４】
さらに、本発明において、上記誘電体多層膜における上記キャビティ層と上記高屈折率層と上記低屈折率層との合計が２５層以上であるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、センシングヘッドが物理的な損傷を受けにくく、液体、気体及び固体の屈折率の測定に適用でき、測定システムが簡易かつ安価な屈折率センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用した屈折率センサの構成例を示すブロック図である。
【図２】光学的バンドパスフィルタの構成例を模式的に示す図である。
【図３】光学的バンドパスフィルタの構成例を示す断面図である。
【図４】光学的バンドパスフィルタの電子顕微鏡写真を示す図である。
【図５】本発明を適用した屈折率センサによる測定原理を説明するための図である。
【図６】反射光のスペクトルの屈折率依存性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】反射光のスペクトルの中心波長の屈折率依存性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】被測定物に液体を用いたときの反射光のスペクトルの屈折率依存性を示す実験結果のグラフである。
【図９】反射光のスペクトルの中心波長の屈折率依存性の実験結果及びシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１０】被測定物に固体を用いたときの反射光のスペクトルの屈折率依存性の実験結果を示すグラフである。
【図１１】感度に対するキャビティ層の厚さ依存性の実験結果を示すグラフである。
【図１２】反射光スペクトルの中心波長に対するキャビティ層の厚さ依存性を示すグラフである。
【図１３】感度に対する高屈折率層及び低屈折率層の厚さ依存性の実験結果を示すグラフである。
【図１４】反射光スペクトルの中心波長に対する高屈折率層及び低屈折率層の厚さ依存性の実験結果を示すグラフである。
【図１５】感度に対する誘電体多層膜の最上位層の厚さ依存性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１６】本発明を適用した屈折率センサの他の構成例を示すブロック図である。
【図１７】光学的バンドパスフィルタに空気（ｎ＝１）が触れている状態から被測定物２９として水（ｎ＝１．３３）を接触させた場合の反射光のスペクトルの中心波長が長波長側にシフトする様子を示すグラフである。
【図１８】光学的バンドパスフィルタに空気（ｎ＝１）が触れている状態から被測定物２９として水（ｎ＝１．３３）を接触させた場合に、光学的バンドパスフィルタの中心波長の近傍の波長の反射光パワーを電圧に変換して時間軸上で観測した結果を示すグラフである。
【図１９】光学的バンドパスフィルタにおける中心波長のシフトを光パワーの線形な変化として検出できる波長を示す図である。
【図２０】光学的バンドパスフィルタに空気が触れている状態から被測定物として様々な屈折率（ｎ）を持つ液体（水、エタノール、３種類の屈折率マッチングオイル）を接触させた際の、検出部による検出出力として得られる電気信号の電圧の時間変化を観測した結果を示すグラフである。
【図２１】屈折率が変化して安定したときの電圧を、屈折率に対してプロットした結果を示すグラフである。
【図２２】ファイバ端に空気が触れているときの光反射率を１００％として縦軸を規格化し、光学的バンドパスフィルタを用いた光ファイバ型屈折率センサの感度を、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ：Single Mode Fiber）端のフレネル反射の強度変化を用いた単純な屈折率センサの感度と比較し、光反射率の屈折率依存性を両者で比較した結果を示すグラフである。
【図２３】屈折率で微分して絶対値を取ることで感度を比較した結果を示すグラフである。
【図２４】上記光ファイバ型屈折率センサを適用した超音波検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図２５】上記超音波検出装置による超音波の検出結果を示すグラフである。
【図２６】上記超音波検出装置による超音波の検出結果について、時間遅延に対して距離をプロットした結果を示すグラフである。
【図２７】上記超音波検出装置による超音波の検出結果について、信号強度Ｖｐ−ｐを距離に対してプロットした結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書において、「厚さ」とは、物理的厚さのこと、すなわち、注目する層（膜）が有する実際の厚みのことを言う。また、本明細書において、「光学的厚さ」とは、ある波長の光が膜を通過することを想定し、物理的厚さにその光の波長における膜の屈折率を乗じたものを言う。
【００１８】
［第１の発明の実施形態］
本発明は、例えば図１のブロック図に示すような構成の屈折率センサ１に適用される。この屈折率センサ１は、光源部２と、光学的バンドパスフィルタ３と、測定部４と、屈折率算出部５とを備える。この図１に示す第１の発明の実施形態に係る屈折率センサ１は、後に詳述するように、光学的バンドパスフィルタ３に入射した光が被測定物９で反射された反射光のスペクトルの中心波長が被測定物９の屈折率によって線形にシフトすることを測定原理とする。
【００１９】
光源部２は、例えば、広帯域の光を出射する広帯域光源で構成されており、図１に示すような光を出力する。光源部２は、例えば、増幅された自然放出光を放出するＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光源で構成することができる。
【００２０】
図２は、光学的バンドパスフィルタ３の構成例を模式的に示す図である。光学的バンドパスフィルタ３は、例えば図１及び図２に示すように、光ファイバ７の一端面７Ａに、誘電体多層膜８が蒸着により形成されている。また、光学的バンドパスフィルタ３は、光ファイバ７と接している一端８Ａとは他端８Ｂ側の誘電体多層膜８上に、所定の屈折率を有する液体、気体又は固体からなる被測定物９が接している。光ファイバ７は、ファイバコア７ａと、ファイバコア７ａの周囲を覆うクラッド７ｂとの二層構造からなる。光学的バンドパスフィルタ３には、光ファイバ７を介して光源部２から出力された光が入射される。光学的バンドパスフィルタ３は、構造の中心波長が屈折率に対して略線形にシフトするため、誘電体多層膜８と接する被測定物９の屈折率を計測することが可能となる。これは、誘電体多層膜８と被測定物９との接触面で生じるフレネル反射の変化に起因する。
【００２１】
図３は、光学的バンドパスフィルタ３の構成例を示す断面図である。図４は、光学的バンドパスフィルタ３の電子顕微鏡写真を示す図である。誘電体多層膜８は、図３及び図４に示すように、略中央に配置されたキャビティ層１０と、キャビティ層１０の厚さ方向の両側に、複数の高屈折率層１１及び高屈折率層１１よりも屈折率が小さい複数の低屈折率層１２を交互に積層した反射多層膜とを有する。誘電体多層膜８は、特定の波長の光のみを透過させるバンドパスフィルタとして機能する。高屈折率層１１と低屈折率層１２とを合わせた光学的厚さは、光源部２から出力された光の中心波長をλ０としたときにλ０／２である。また、高屈折率層１１及び低屈折率層１２の各層の光学的厚さは、それぞれλ０／４とは異なる値とする。高屈折率層１１及び低屈折率層１２の各層の光学的厚さをそれぞれλ０／４とは異なる値とすることにより、光学的バンドパスフィルタ３が存在する光ファイバ端（一端面７Ａ）まで届く被測定物９で反射された反射光の光量が著しく減ってしまうことを防止できる。これにより、屈折率感度が低下してしまうことを防止することができる。
【００２２】
反射多層膜は、例えば、シリコン、アモルファスシリコン、水素化アモルファスシリコン、二酸化シリコン、五酸化タンタル、アルミナ、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、二酸化ハフニウム、二酸化ランタン、二酸化セリウム、三酸化アンチモン、三酸化インジウム、酸化マグネシウム、二酸化ソリウムなどの酸化物、或いは、シリコン酸窒化物、或いは、シリコン窒化物、窒化アルミニウム、窒化ジルコニウム、窒化ハフニウム、窒化ランタンなどの窒化物、或いは、フッ素化マグネシウム、三フッ化セリウム、二フッ化カルシウム、一フッ化リチウム、六フッ化三ナトリウムアルミニウムなどのフッ素化物などで構成されている。
【００２３】
誘電体多層膜８においては、被測定物９と接する高屈折率層又は低屈折率層、すなわち、最上位層１３の厚さが、最上位層１３以外の高屈折率層１１及び低屈折率層１２の厚さに応じて異なることが好ましい。最上位層１３の厚さを、最上位層１３以外の高屈折率層１１及び低屈折率層１２の厚さに応じて異ならせることにより、屈折率感度を正にも負にもでき、ゼロにもでき、正の極大、負の極大を有するようになる。そのため、最上位層１３の厚さを変化させることによって、屈折率センサ１の屈折率感度を制御することができる。
【００２４】
例えば、キャビティ層１０及び低屈折率層１２が厚さ２２５ｎｍのＳｉＯ２で構成されており、高屈折率層１１が厚さ２２５ｎｍのＴｉＯ２で構成されているときには、被測定物９と接する高屈折率層１１又は低屈折率層１２の厚さが、他の高屈折率層１１及び低屈折率層１２の厚さに対して１．７倍以上であることが好ましい。このような条件とすることにより、屈折率センサ１の屈折率感度を制御して、屈折率感度を正の極大とすることができるため、屈折率感度を良好にすることができる。また、このような条件下においては、屈折率センサ１の屈折率感度をより良好にする観点から、誘電体多層膜８は、キャビティ層１０と高屈折率層１１と低屈折率層１２との合計が２５層以上であることが好ましい。
【００２５】
誘電体多層膜８は、屈折率の異なる２種類の材料、すなわち、高屈折率層１１と低屈折率層１２とを選択し、薄膜形成装置を用いて作製することができる。このような薄膜材料を積み重ねて多層膜として形成するために、様々な形成装置及び形成方法を用いることができる。その中で、スパッタ法（スパッタリング法）は、危険度の高いガスや有毒ガスなどを使用する必要がなく、堆積する膜の表面凹凸が比較的良好であるなどの理由から好ましい。
【００２６】
また、誘電体多層膜８としては、図３及び図４に示すように、ＦＩＸ（Fiber In Axis）スタブ１４の片端に誘電体多層膜８を形成したもの（スタブ化した誘電体多層膜８）を用いることが好ましい。このようにスタブ化した誘電体多層膜８を用いることにより、光学的バンドパスフィルタ３におけるセンサヘッドのハンドリングを容易にすることができ、また、光学的バンドパスフィルタ３の管理を容易にすることができる。スタブ化した誘電体多層膜８を用いるときには、スタブ化した誘電体多層膜８と光ファイバ７との接続をスリーブ内の突き合わせで行い、これらの固定を屈折率整合のとれた接着剤で行えばよい。
【００２７】
キャビティ層１０は、高屈折率層１１と低屈折率層１２とを交互に積層した反射多層膜のうち、所定の位置の層であり、例えば、高屈折率層１１又は低屈折率層１２と同じ材料で構成されている。キャビティ層１０の光学的厚さは、光源部２から出力された光の中心波長をλ０としたときに、λ０／２以上とすることが好ましい。
【００２８】
光源部２と光学的バンドパスフィルタ３と測定部４とは、サーキュレータ６を介して光ファイバ７によって接続されている。サーキュレータ６は、光源部２から出力された光を光学的バンドパスフィルタ３の誘電体多層膜８に入射させる。また、サーキュレータ６は、光学的バンドパスフィルタ３に入射した光が被測定物９で反射された反射光を測定部４に入射させる。
【００２９】
測定部４は、例えば、光スペクトラムアナライザ（ＯＳＡ：Optical Spectrum Analyzer）で構成されており、被測定物９で反射された反射光が入射され、図１に示すような反射光のスペクトルを測定する。測定部４では、例えば、被測定物９として、第１の屈折率（ｎ１）を有する被測定物９と、第１の屈折率よりも大きい第２の屈折率（ｎ２）を有する被測定物９で反射された反射光をそれぞれ測定する。
【００３０】
図５は、屈折率センサ１による測定原理を説明するための図である。図５に示すように、第２の屈折率を有する被測定物９で反射された反射光のスペクトルの中心波長λ２は、第１の屈折率を有する被測定物９で反射された反射光のスペクトルの中心波長λ１よりも△λだけ長波長側にシフトする。また、被測定物９で反射された反射光のスペクトルの中心波長は、被測定物９の屈折率に依存して線形に変化する。
【００３１】
屈折率算出部５は、例えば、パーソナルコンピュータで構成されている。屈折率算出部５は、測定部４で測定した反射光のスペクトルの中心波長に基づいて、反射光の屈折率を算出する。上述したように、反射光のスペクトルの中心波長が屈折率に対して線形にシフトするため、屈折率算出部５では、被測定物９の屈折率を計測することができる。例えば、屈折率算出部５では、既知の屈折率を有する複数の被測定物９を用いて、反射光のスペクトルの中心波長の屈折率依存性のグラフを算出しておき、このグラフに基づいて、測定部４で測定した反射光のスペクトルの中心波長から反射光の屈折率を算出する。
【００３２】
以上説明したように、屈折率センサ１は、光学的バンドパスフィルタ３が、光ファイバ７の一端面７Ａに誘電体多層膜８が形成されており、光ファイバ７と接している一端８Ａとは他端８Ｂ側の誘電体多層膜８上に、被測定物９が接している。このように、光学的バンドパスフィルタ３は、ファイバ７の先端部に誘電体多層膜８が形成されているため、センシングヘッドが物理的な損傷を受けにくく、また、液体と気体以外にも固体について屈折率を測定することができる。
【００３３】
また、屈折率センサ１においては、例えば、光ファイバ７の一端面７Ａに誘電体多層膜８を蒸着により光学的バンドパスフィルタ（ＢＯＦ：Band-pass filter On Fiber-end）３を形成することができる。そのため、同一の光学的バンドパスフィルタ３を大量生産することが可能であり、屈折率センサ１の測定システムを簡易かつ安価にすることができる。
【００３４】
さらに、屈折率センサ１は、光学的バンドパスフィルタ３がＦＢＧやＬＰＧのように相対的に広い検出領域を有しないため、高い空間分解能を得ることができる。
【００３５】
なお、上述した説明では、光源部２が広帯域の光を出射する広帯域光源で構成されているものとしたが、この例に限定されるものではない。例えば、光源部２として波長スイープレーザー光源を用い、測定部４において反射光のスペクトルの中心波長を測定するようにしてもよい。また、光源部２では、二波長の光を出力するようにし、反射光のスペクトル中の二波長の比を測定部４において測定するようにしてもよい。
【００３６】
また、上述した説明では、光ファイバ７を用いるものとしたが、この例に限定されず、光源部２が出力したレーザ光が入射される他の光伝送路を用いてもよい。例えば、板状やシート状の光導波路を光ファイバ７の代わりに用いてもよい。このような光伝送路は、例えば、無機系素材や有機系素材で構成することができる。無機系素材としては石英ガラスやシリコン、有機系素材としては高純度ポリイミド系樹脂・ポリアミド系樹脂・ポリエーテル系樹脂が挙げられる。
【００３７】
また、上述した説明では、光学的バンドパスフィルタ３における最上位層１３の厚さを変化させることによって、屈折率センサ１の屈折率感度を制御するものとしたが、この例に限定されるものではない。例えば、誘電体多層膜８の層数や、キャビティ層１０、高屈折率層１１又は低屈折率層１２の厚さを変化させることによって、屈折率センサ１の屈折率感度を制御することも可能である。
【００３８】
また、上述した説明では、誘電体多層膜８は、キャビティ層１０の厚さ方向の両側に、複数の高屈折率層１１及び複数の低屈折率層１２を交互に積層した反射多層膜を有するものとしたが、この例に限定されるものではない。例えば、反射多層膜は、キャビティ層１０の両側に、複数の高屈折率層１１及び複数の低屈折率層１２を任意の順序で積層した構造としてもよい。
【００３９】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、下記の実施例に本発明の範囲が限定されるものではない。本実施例では、屈折率センサとしての動作を実験及びシミュレーションにより確認した。
【００４０】
シミュレーションで用いた光学的バンドパスフィルタ３のモデルの断面図を図３に示す。このモデルは、光学的バンドパスフィルタ３を構成する誘電体多層膜８の略中央にキャビティ層１０（厚さ：９２５ｎｍ）が配置されている。また、キャビティ層１０の両側に、高屈折率層（ＴｉＯ２層：屈折率（ｎ）＝２．２２、厚さ：２１５ｎｍ）１１及び低屈折率層（ＳｉＯ２層：屈折率（ｎ）＝１．４６、厚さ：２１５ｎｍ）１２が交互に配置されている。高屈折率層１１と低屈折率層１２とを合わせた光学的厚さは、光源部２から出力された光の中心波長をλ０としたときにλ０／２である。また、高屈折率層１１及び低屈折率層１２の各層の光学的厚さは、それぞれλ０／４とは異なる値である。被測定物９と接する高屈折率層１１、すなわち、最上位層（ＴｉＯ２）１３の厚さは、４５０ｎｍである。
【００４１】
図６は、反射光のスペクトルの屈折率依存性のシミュレーション結果を示すグラフである。図７は、反射光のスペクトルの中心波長の屈折率依存性のシミュレーション結果を示すグラフである。図６に示すシミュレーション結果は、特性マトリクス法を用いた。図６及び図７に示すように、被測定物９の屈折率ｎ＝１．０（図６中のａ）、ｎ＝１．３（図６中のｂ）、ｎ＝１．６（図６中のｃ）、ｎ＝１．９（図６中のｄ）と高くなるにつれて、被測定物９で反射された反射光のスペクトルの中心波長が、依存係数＋０．６８９３ｎｍ／ＲＩＵ（refractive index unit）で長波長側にシフトすることが分かった。
【００４２】
実験系では、図１に示す屈折率センサ１を用いた。光源部２は、広帯域光源としての増幅自然放出（ＡＳＥ）光源として用いた。測定部４は、光学スペクトルアナライザ（ＯＳＡ）を用いた。屈折率算出部５は、パーソナルコンピュータを用いた。被測定物９は、空気（ｎ〜１．００）、６種類の液体及び２種類の固体を用いた。液体としては、水（ｎ〜１．３３）、エタノール（ｎ〜１．３６）、３０％塩水（ｎ〜１．３８）、マッチングオイル（Ｉ）（ｎ〜１．４４）、マッチングオイル（ＩＩ）（ｎ〜１．６０）及びマッチングオイル（ＩＩＩ）（ｎ〜１．７４）を用いた。固体としては、ゴム（ｎ〜１．５０）及びプラスチック（ｎ〜１．６５）を用いた。
【００４３】
図８は、被測定物９に液体を用いたときの反射光のスペクトルの屈折率依存性を示す実験結果のグラフである。図８において、（ａ）は空気、（ｂ）は水、（ｃ）はエタノール、（ｄ）は３０％塩水、（ｅ）はマッチングオイル（Ｉ）、（ｆ）はマッチングオイル（ＩＩ）、（ｇ）はマッチングオイル（ＩＩＩ）の結果である。図８に示す結果から、屈折率の増加に伴って反射光のスペクトルの中心波長が長波長側にシフトすることが分かった。
【００４４】
図９は、反射光のスペクトルの中心波長の屈折率依存性の実験結果及びシミュレーション結果を示すグラフである。図９において、（Ｅｘｐ．：ｙ＝０．６１１８ｘ＋１５４２．２）は実験系の結果であり、（Ｓｉｍ．：ｙ＝０．６８９３ｘ＋１５４２）はシミュレーション結果である。実験値の依存係数（＋０．６１１８ｎｍ／ＲＩＵ）は、シミュレーションで得た依存係数（＋０．６８９３ｎｍ／ＲＩＵ）とよく一致していることが分かった。
【００４５】
図１０は、光学的バンドパスフィルタ３に、被測定物９に固体を用いたときの反射光のスペクトルの屈折率依存性の実験結果を示すグラフである。図１０において、（ａ）は空気、（ｂ）はゴム、（ｃ）はプラスチックの結果である。図１０に示す結果を、上述した図９に示す結果（Ｅｘｐ．：ｙ＝０．６１１８ｘ＋１５４２．２）に当てはめて、ゴムとプラスチックの屈折率を逆計算すると、ゴムの屈折率は、ｎ＝１．４９、プラスチックの屈折率は、ｎ＝１．６５となった。この結果は、本来の値とよく一致していることが分かった。
【００４６】
図１１は、感度に対するキャビティ層１０の厚さ依存性の実験結果を示すグラフである。キャビティ層１０の厚さは、０．８〜１．２μｍの範囲で変化させた。図１１に示すように、キャビティ層１０の厚さに比例して、屈折率に対する反射光のスペクトルの中心波長の感度が増加することが分かった（ｙ＝３．７９８７ｘ−２．８９８３）。
【００４７】
図１２は、反射光スペクトルの中心波長に対するキャビティ層１０の厚さ依存性を示すグラフである。キャビティ層１０の厚さは、０．８〜１．２μｍの範囲で変化させた。図１２に示すように、キャビティ層１０の厚さに比例して、反射光のスペクトルの中心波長が増加することが分かった（ｙ＝６８１ｘ＋８７２．８）。また、本実施例で用いた増幅自然放出（ＡＳＥ）の帯域幅の上限は、約１６００ｎｍであるため、図１２に示す結果から、キャビティ層１０の厚さを１．０μｍとすることが好ましいことが分かった。
【００４８】
図１３は、感度に対する高屈折率層１１及び低屈折率層１２の厚さ依存性の実験結果を示すグラフである。高屈折率層１１及び低屈折率層１２の厚さは、０．２０〜０．２４μｍの範囲で変化させた。図１３に示すように、高屈折率層１１及び低屈折率層１２の厚さに比例して、屈折率に対する反射光のスペクトルの中心波長の感度が増加することが分かった（ｙ＝１５．４８９ｘ−２．３９８７）。
【００４９】
図１４は、反射光スペクトルの中心波長に対する高屈折率層１１及び低屈折率層１２の厚さ依存性の実験結果を示すグラフである。高屈折率層１１及び低屈折率層１２の厚さは、ともに０．２０〜０．２４μｍの範囲で変化させた。図１４に示すように、高屈折率層１１及び低屈折率層１２の厚さに比例して、反射光のスペクトルの中心波長が増加することが分かった。また、上述したように、本実施例で用いた増幅自然放出（ＡＳＥ）の帯域幅の上限は、約１６００ｎｍであるため、図１４に示す結果から、高屈折率層１１及び低屈折率層１２の厚さを０．２２５μｍとすることが好ましいことが分かった。
【００５０】
図１５は、感度に対する誘電体多層膜８の最上位層１３の厚さ依存性のシミュレーション結果を示すグラフである。最上位層１３の厚さを０．４５μｍから０．１７μｍに減らしながら屈折率感度に対する影響を確認した。光学的バンドパスフィルタ３の屈折率感度は、最上位層１３の厚さに対して、図１５に示すように振動することを確認できた。すなわち、最上位層１３の厚さに対する屈折率感度の振動の周期は、高屈折率層１１及び低屈折率層１２の厚さの約２倍に対応することが分かった。
【００５１】
また、キャビティ層１０の厚さに伴う屈折率感度の影響を確認した。キャビティ層１０を１．０μｍ（記号（◆））と０．９５μｍ（記号（□））の厚さに変更させて、その条件で最上位層１３の厚さを変化させながら屈折率感度に対する影響を確認した。その結果、図１５に示すように、キャビティ層１０の厚さの変化により、屈折率感度の最大値が変化することを確認できた。また、最上位層１３の厚さが、他の高屈折率層１１及び低屈折率層１２の厚さ（０．２２５μｍ）に対して１．７倍（約０．４μｍ）のときに、屈折率感度が正の極大となることが分かった。これらのシミュレーション結果を整理すると、最上位層１３とキャビティ層１０の厚さ等の光学的バンドパスフィルタ３の構造の変化に伴って、屈折率感度を向上させることが可能であることが分かった。
【００５２】
以上説明した第１の発明の実施形態のように光ファイバ７の先端に誘電体多層膜８を蒸着して構成した光学的バンドパスフィルタ（ＢＯＦ：Band-pass filter On Fiber-end）３を用いた光ファイバ型屈折率センサ１は、光が被測定物９で反射された反射光のスペクトルの中心波長が被測定物９の屈折率によって線形にシフトすることを測定原理とするもので、反射光スペクトルの中心波長を光スペクトラムアナライザ（ＯＳＡ：Optical Spectrum Analyzer）を用いた測定部４で検出することにより、数ｍの高空間分解能を得ることができ、しかも、堅牢且つ簡素な系で構成可能であり、気体・液体のみならず固体の屈折率も測定することができる。また、この光ファイバ型屈折率センサ１は、温度依存性の極めて小さい圧力センサとして用いることもできる。
【００５３】
ここで、上記光ファイバ型屈折率センサ１のように、反射光スペクトルの中心波長を光スペクトラムアナライザ（ＯＳＡ：Optical Spectrum Analyzer）で検出するのでは、波長掃引の速度の限界により、高速動作は困難であるが、次に説明する第２の発明の実施形態のように、反射光スペクトルのスロープを用いて中心波長の情報を電圧に変換し、電気領域で検出することで動作の高速化を実現することができる。
【００５４】
［第２の発明の実施形態］
すなわち、本発明は、例えば図１６のブロック図に示すような構成の屈折率センサ２１に適用される。この屈折率センサ２１は、光源部２２と、光学的バンドパスフィルタ２３と、測定部２４、屈折率算出部２５とを備える。
【００５５】
この図１６に示す第２の発明の実施形態に係る屈折率センサ２１では、第１の発明の実施形態と同様に、光学的バンドパスフィルタ２３に入射した光が被測定物２９で反射された反射光のスペクトルの中心波長が被測定物２９の屈折率によって線形にシフトすることを測定原理とするものであるが、測定部２４において、反射光スペクトルのスロープを利用して中心波長の情報を検出部２４Ａにより電圧に変換して電気領域で観測部２４Ｂにより時間軸上で観測して検出する。
【００５６】
この第２の発明の実施形態において、光源部２２には、波長可変のレーザダイオード（ＴＬＤ：Tunable Laser Diode）を用い、必要な波長に設定又は調整できるようになっている。
【００５７】
この第２の発明の実施形態における光ファイバ型屈折率センサ２１には、第１の発明の実施形態における光ファイバ型屈折率センサ１と同様な構造の光ファイバ２７の先端に誘電体多層膜２８を蒸着して構成した光学的バンドパスフィルタ（ＢＯＦ：Band-pass filter On Fiber-end）２３が用いられる。
【００５８】
上述の図３に示した光学的バンドパスフィルタ３と同じ構造の光学的バンドパスフィルタ２３では、その中心波長が図８に示すように接触する物質の屈折率に依存し、屈折率の増加に伴って反射光のスペクトルの中心波長が長波長側にシフトするので、上記中心波長の近傍の波長の反射光パワーを検出することにより、上記光学的バンドパスフィルタ２３に接触させた物質の屈折率を測定することができる。
【００５９】
例えば、光学的バンドパスフィルタ２３に空気（ｎ＝１）が触れている状態から被測定物２９として水（ｎ＝１．３３）を接触させた場合、図１７に示すように、反射光のスペクトルの中心波長が長波長側にシフトするので、図１８に示すように、上記中心波長の近傍の波長の反射光パワーを電圧に変換して時間軸上で観測することにより、屈折率の変化を上記電圧の変化として観測することができ、上記光学的バンドパスフィルタ２３に接触させた物質の屈折率を測定することができる。
【００６０】
この光ファイバ型屈折率センサ２１では、波長可変のレーザダイオード（ＴＬＤ：Tunable Laser Diode）を用いた光源部２２から、上記光学的バンドパスフィルタ２３の中心波長近傍の１５４３．５ｎｍの波長のレーザ光を出射する。
【００６１】
ここで、上記光源部２２から出射するレーザ光の波長は、上述の第１の発明の実施形態における光学的バンドパスフィルタ３に空気、水、エタノール、３０％塩水、マッチングオイル、マッチングオイルを接触させた場合の反射光のスペクトルの屈折率依存性を示す図８から、図１９に示すように上記光学的バンドパスフィルタ３と同じ構造の光学的バンドパスフィルタ２３における中心波長のシフトを光パワーの線形な変化として検出できる波長を決定し、１５４３．５ｎｍとした。入射光パワーは−７ｄＢｍとした。
【００６２】
光源部２２と光学的バンドパスフィルタ２３と測定部２４とは、サーキュレータ２６を介して光ファイバ２７によって接続されている。そして、サーキュレータ２６は、光源部２２から出力された波長が１５４３．５ｎｍのレーザ光を光学的バンドパスフィルタ２３の誘電体多層膜２８に入射させる。また、サーキュレータ２６は、光学的バンドパスフィルタ２３に入射した波長が１５４３．５ｎｍのレーザ光が被測定物２９で反射された反射光を測定部２４の検出部２４Ａに入射させる。
【００６３】
測定部２４は、検出部２４Ａと観測部２４Ｂからなる。
【００６４】
検出部２４Ａは、サーキュレータ２６を介して入射される被測定物２９による反射光を光電変換することにより、上記反射光の光パワーを電圧で示す電気信号に変換するフォトディテクタからなる。この検出部２４Ａにより得られる電気信号は、観測部２４Ｂに入力される。
【００６５】
観測部２４Ｂは、上記検出部２４Ａによる検出出力として得られる上記反射光の光パワーを電圧で示す電気信号を時間軸上で波形観測するオシロスコープからなる。
【００６６】
さらに、屈折率算出部２５は、例えば、パーソナルコンピュータで構成されている。屈折率算出部２５は、例えば、上述の図１９に示すような反射光のスペクトルの中心波長の屈折率依存性のグラフを参照して、観測部２４Ａで観測される電気信号の電圧で示される上記反射光の光パワーから被測定物２９の屈折率を算出する。
【００６７】
この光ファイバ型屈折率センサ２１では、光ファイバ２７の一端面に誘電体多層膜２８が形成されており、上記光伝送路と接している一端とは他端側の誘電体多層膜２８上に、所定の屈折率を有する被測定物２９が接する光学バンドパスフィルタ２３の中心波長近傍の波長が１５４３．５ｎｍのレーザ光を光源部２２から上記光ファイバ２７を介して入射させ、上記光学バンドパスフィルタ２３に入射したレーザ光が上記被測定物２９で反射されて戻ってくる反射光の光パワーを検出部２４で電気信号に変換して検出し、上記検出部２４により検出出力として得られる上記電気信号により示される上記反射光の光パワーに基づいて屈折率算出部２５により上記反射光の屈折率を算出する。
【００６８】
すなわち、この光ファイバ型屈折率センサ２１では、光学的バンドパスフィルタ２３に入射した波長が１５４３．５ｎｍのレーザ光が被測定物２９で反射された反射光のスペクトルの中心波長が被測定物２９の屈折率によって線形にシフトすることを測定原理とし、反射光スペクトルのスロープを利用して中心波長の情報を検出部２３において電圧に変換して、電気領域で観測部２４により時間軸上で観測して検出することにより、屈折率の変化を高速に検出することができる。
【００６９】
ここで、この光ファイバ型屈折率センサ２１において、光学的バンドパスフィルタ２３に空気が触れている状態から被測定物２９として様々な屈折率（ｎ）を持つ液体（水、エタノール、３種類の屈折率マッチングオイル）を接触させた際の、検出部２４Ａによる検出出力として得られる電気信号の電圧の時間変化を観測部２４Ｂで観測した結果を図２０に示す。また、屈折率が変化して安定したときの電圧を、屈折率に対してプロットした結果を図２１に示す。両者は、ほぼ線形の関係にある。
【００７０】
また、この光学的バンドパスフィルタ２３を用いた光ファイバ型屈折率センサ２１の感度を、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ：Single Mode Fiber）端のフレネル反射の強度変化を用いた単純な屈折率センサの感度と比較した結果を図２２及び図２３に示す。図２２は、ファイバ端に空気が触れているときの光反射率を１００％として縦軸を規格化し、光反射率の屈折率依存性を両者で比較した結果を示している。また、図２３は、さらに、これを屈折率で微分して絶対値を取ることで感度を比較した結果を示している。フレネルセンサの感度は測定対象の屈折率に応じて大幅に変動するのに対し、この光学的バンドパスフィルタ２３の感度は一定であり、扱い易いといえる。特に、シリカの屈折率である１．４６付近では、この光学的バンドパスフィルタ２３のみ実用的な感度を有する。
【００７１】
［応用例］
ここで、この光ファイバ型屈折率センサ２１は、液体、気体及び固体の屈折率の測定に適用できるのは勿論であるが、屈折率の高速測定が可能なので、例えば、図２４に示す超音波検出装置１００のように、水中超音波のバースト信号の検出に用いることもできる。
【００７２】
図２４に示す超音波検出装置１００は、超音波ユニット（ＰＺＴ）１１０から出力される水中超音波のバースト信号を検出するのに、上述の第２の発明の実施形態における光ファイバ型屈折率センサ２１を用いた測定系を利用し、光ファイバ型屈折率センサ２１の光学的バンドパスフィルタ２３の先端を水１２９の中に沈めて、水１２９の屈折率変化として水中の超音波を検出するようにしたものである。
【００７３】
この超音波検出装置１００測定系には上述の第２の発明の実施形態における光ファイバ型屈折率センサ２１を用いており、上記光ファイバ型屈折率センサ２１と同一の構成要素については、図２４に同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７４】
この超音波検出装置１００において、光源部２２が出射するレーザ光の波長は１５３３．８ｎｍ、光出力パワーは６．０ｄＢｍに設定し、１．５６ＭＨｚの水中超音波を検出したところ、図２５に示すような結果が得られた。得られた結果は、光学的バンドパスフィルタ２３の先端と超音波ユニット（ＰＺＴ）１１０間の距離が遠くなるに従い、検出される信号が時間的に遅れている。この時間遅延に対して距離をプロットした結果を図２６に示す。この線の傾きは一般的な水中音速と同等であり、水中超音波の検出に成功している証拠であるといえる。また、図２６では超音波の減衰により信号強度が弱くなっている。信号強度Ｖｐ−ｐを距離に対してプロットした結果を図２７に示す。
【００７５】
なお、音圧と屈折率変化の関係は古くから調べられており、水中超音波では、例えばEykmanの式が用いられる（M. F. J. Eykman, Rec. tray. chim. 14, 177-194 (1895）およびL. Adler and E. A. Hiedemann, J. Acoust. Soc. Amer. 34, 410 (1962)などを参照）。音速をｃ、音場がない場合の屈折率をｎ０、密度をρとして、音圧ｐの時の屈折率変化Δｎは、次の式１に示すように、音圧の関数として表される。
【００７６】
【数１】
2013253953.tif 000003
【符号の説明】
【００７７】
１，２１  屈折率センサ、２，２２  光源部、３，２３  光学バンドパスフィルタ、４，２４  測定部、５，２５  屈折率算出部、６  サーキュレータ、７  光ファイバ、８  誘電体多層膜、９  被測定物、１０  キャビティ層、１１  高屈折率層、１２  低屈折率層、１３  最上位層、１４  スタブ、２４Ａ  検出部、２４Ｂ  観測部
【図１】
2013253953.tif 000004
【図２】
2013253953.tif 000005
【図３】
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【図５】
2013253953.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013253953.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013253953.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2013253953.tif 000013
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２６】
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【図２７】
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【図４】
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【図２０】
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【図２４】
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【図２５】
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