(57)【要約】【課題】マルチモード光ファイバを光伝送体として用いながら、精度の高いデータを得ることができる光照射装置を提供する。【解決手段】光照射装置２は、レーザ光を出射する位置測定用光源２４と、リプル減衰部３０と、マルチモード光ファイバからなる光伝送体２１とを備えている。そして、位置測定用光源２４からは、偏光を有し、かつ、輝度が高い光が出射される。リプル減衰部３０は、位置測定用光源２４から出射された光の偏光に基づくリプルを減衰させる。そのため、位置測定用光源２４から出射された光の偏光に基づくリプルを減衰させながら、マルチモード光ファイバである光伝送体２１に位置測定用光源２４からの光を通過させて、対象物に照射させることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチモード光ファイバからなり、一端から光を出射して対象物を照射する光伝送体と、
レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を前記光伝送体の他端側から導入する導入部とを備え、
前記導入部には、前記光源から出射された光の偏光に基づくリプルを減衰させるリプル減衰部が含まれることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記光源は、スーパールミネッセントダイオード、半導体レーザ又は固体レーザからなることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記リプル減衰部は、マルチモード光ファイバを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光照射装置。
【請求項４】
前記リプル減衰部は、
第１偏波面を有する偏波保持ファイバからなる第１伝送体と、
第２偏波面を有する偏波保持ファイバからなり、前記第１伝送体に対して同一の光軸上で接続される第２伝送体とを備え、
前記光軸方向に見たときに、前記第１偏波面と前記第２偏波面とは異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記リプル減衰部は、第１リプル減衰部と、前記第１リプル減衰部の後に接続される第２リプル減衰部とを備え、
前記第１リプル減衰部は、
第１偏波面を有する偏波保持ファイバからなる第１伝送体と、
第２偏波面を有する偏波保持ファイバからなり、前記第１伝送体に対して同一の光軸上で接続される第２伝送体とを備え、
前記光軸方向に見たときに、前記第１偏波面と前記第２偏波面とは異なる位置に配置されており、
前記第２リプル減衰部は、マルチモード光ファイバを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記光軸を中心として、前記第１偏波面と前記第２偏波面との相対角度を変更可能であることを特徴とする請求項４又は５に記載の光照射装置。
【請求項７】
前記対象物における反射光、及び、前記光伝送体の一端における反射光を受光する位置測定用受光部と、
前記位置測定用受光部で受光した光に基づいて、前記対象物に対する前記光伝送体の位置関係を測定する位置測定部とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項８】
前記対象物を分析するための分析光を前記光伝送体の他端側から導入する分析光導入部と、
前記分析光に基づく光を受光する分析用受光部とをさらに備え、
前記光伝送体の一端には、周辺環境に応じて光学的特性が変化する物質が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバからなる光伝送体から光を出射して対象物を照射する光照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、対象物に対して光を照射することにより、各種データを取得する光照射装置が知られている。このような光照射装置として、対象物までの微小な距離を測定する光照射装置が利用されている。この光照射装置は、光伝送体と、受光部と、位置測定部とを備えている。そして、光照射装置では、光伝送体の一端から対象物に対して光を照射し、受光部によって、対象物における反射光、及び、光伝送体の一端における反射光を受光する。また、位置測定部によって、受光部で受光した光に基づいて、対象物に対する光伝送体の位置関係を測定する（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、この光照射装置では、位置測定部は、受光部の受光量に基づいて干渉スペクトルの強度分布を得る。また、この強度分布には、対象物における反射光と、光伝送体の一端における反射光との干渉により生じる干渉項が含まれる。そして、位置測定部は、この干渉項に基づいて、対象物に対する光伝送体の位置関係を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１３１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の光照射装置を用いて測定する場合において、対象物に対する光伝送体の位置関係を精度よく測定できない場合がある。具体的には、熱、温度及び振動などの影響により、測定中において、対象物と光伝送体との間の距離が変動することがある。この場合、測定時間を長くすると、位置測定部が得る干渉スペクトルの強度分布における干渉項が変動するため、平均化された干渉項が、本来の干渉項と異なる干渉項になったり、干渉項が消失したりしてしまう。そして、その場合には、対象物に対する光伝送体の位置関係を精度よく測定できないという不具合がある。
【０００６】
そのため、位置測定部によって、数ミリ秒以下の非常に短い時間でデータ取得を行うことが検討される。このようにすれば、位置測定部が得る干渉スペクトルの強度分布において、干渉項が変動することによる悪影響を防ぐことができる。また、この場合には、受光部で受光する光の光量が一定以上必要であるため、光伝送体から輝度の高い光を照射する必要がある。このような輝度の高い光を照射する光源としては、例えば、ＳＬＤが挙げられる。
【０００７】
また、光伝送体として光ファイバを用いる場合には、通常、シングルモード光ファイバ、又は、マルチモード光ファイバのいずれかを用いることになる。そして、光照射装置において、上記したＳＬＤなどの輝度の高い光を照射する光源、及び、マルチモード光ファイバを用いると、照射される光の偏光、及び、光ファイバの径の大きさとの関係から、位置測定部が得る干渉スペクトルの強度分布にリプルが生じてしまう。そのため、対象物に対する光伝送体の位置関係を精度よく測定できないという不具合が生じる。
【０００８】
一方、光照射装置において、上記したＳＬＤなどの輝度の高い光を照射する光源、及び、シングルモード光ファイバを用いると、光ファイバの径が小さいため、伝送できる光量が少なくなってしまうという不具合が生じる。また、この場合に、光量を増すために、光源からの光の輝度をさらに高めると、照射する光によって、光伝送体における変質・劣化が急速に進むおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、マルチモード光ファイバを光伝送体として用いながら、精度の高いデータを得ることができる光照射装置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】
【００１０】
（１）本発明に係る光照射装置は、光伝送体と、光源と、導入部とを備える。前記光伝送体は、マルチモード光ファイバからなり、一端から光を出射して対象物を照射する。前記光源は、レーザ光を出射する。前記導入部は、前記光源から出射された光を前記光伝送体の他端側から導入する。前記導入部には、前記光源から出射された光の偏光に基づくリプルを減衰させるリプル減衰部が含まれる。
【００１１】
このような構成によれば、光源からは、偏光を有し、かつ、輝度が高い光であるレーザ光が出射される。リプル減衰部は、光源から出射された光の偏光に基づくリプルを減衰させる。光伝送体は、シングルモード光ファイバよりも径の大きいマルチモード光ファイバからなる。
【００１２】
そのため、光源から出射された光の偏光に基づくリプルを減衰させながら、マルチモード光ファイバに光源からの光を通過させて、対象物に照射させることができる。
その結果、光照射装置において、精度の高いデータを得ることができる。
すなわち、本発明によれば、マルチモード光ファイバを光伝送体として用いながら、精度の高いデータを得ることができる。
【００１３】
（２）また、前記光源は、スーパールミネッセントダイオード、半導体レーザ又は固体レーザからなってもよい。
【００１４】
このような構成によれば、光源から、十分な輝度を有する光を出射させることができる。
【００１５】
（３）また、前記リプル減衰部は、マルチモード光ファイバを備えてもよい。
【００１６】
このような構成によれば、マルチモード光ファイバを介在させるだけの簡易な構成で、光源から出射された光の偏光に基づくリプルを減衰させることができる。
【００１７】
（４）また、前記リプル減衰部は、第１伝送体と、第２伝送体とを備えてもよい。前記第１伝送体は、第１偏波面を有する偏波保持ファイバからなる。前記第２伝送体は、第２偏波面を有する偏波保持ファイバからなり、前記第１伝送体に対して同一の光軸上で接続される。前記光軸方向に見たときに、前記第１偏波面と前記第２偏波面とは異なる位置に配置されていてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、第１偏波面と第２偏波面とが異なる位置に配置されることにより、第１伝送体及び第２伝送体の長さが短い場合であっても、光の偏光に基づいて生じるリプルを減衰させることができる。
【００１９】
（５）また、前記リプル減衰部は、第１リプル減衰部と、前記第１リプル減衰部の後に接続される第２リプル減衰部とを備えてもよい。前記第１リプル減衰部は、第１伝送体と、第２伝送体とを備えてもよい。前記第１伝送体は、第１偏波面を有する偏波保持ファイバからなる。前記第２伝送体は、第２偏波面を有する偏波保持ファイバからなり、前記第１伝送体に対して同一の光軸上で接続される。前記光軸方向に見たときに、前記第１偏波面と前記第２偏波面とは異なる位置に配置されていてもよい。前記第２リプル減衰部は、マルチモード光ファイバを備える。
【００２０】
このような構成によれば、光の偏光に基づいて生じるリプルを確実に減衰させることができる。
【００２１】
（６）また、前記光軸を中心として、前記第１偏波面と前記第２偏波面との相対角度を変更可能であってもよい。
【００２２】
このような構成によれば、第１伝送体と第２伝送体との相対角度を適切な角度に変更できる。
そのため、光源から出射された光の偏光に基づくリプルを効果的にに減衰させることができる。
【００２３】
（７）また、前記光照射装置は、位置測定用受光部と、位置測定部とをさらに備えてもよい。前記位置測定用受光部は、前記対象物における反射光、及び、前記光伝送体の一端における反射光を受光する。前記位置測定部は、前記位置測定用受光部で受光した光に基づいて、前記対象物に対する前記光伝送体の位置関係を測定する。
【００２４】
このような構成によれば、光源から出射された光の偏光に基づくリプルを減衰させながら、マルチモード光ファイバに光源からの光を通過させて、対象物に対する光伝送体の位置関係を測定できる。
そのため、対象物に対する光伝送体の位置関係を精度よく測定できる。
【００２５】
（８）また、前記光照射装置は、分析光導入部と、分析用受光部とをさらに備えてもよい。前記分析光導入部は、前記対象物を分析するための分析光を前記光伝送体の他端側から導入する。前記分析用受光部は、前記分析光に基づく光を受光する。前記光伝送体の一端には、周辺環境に応じて光学的特性が変化する物質が設けられていてもよい。
【００２６】
このような構成によれば、対象物に対する光伝送体の位置関係を特定した上で、対象物の分析を良好に行うことができる。
また、分析光は、光伝送体の一端から照射され、周辺環境に応じて光学的特性が変化する物質に入射する。そして、当該物質の光学的特性が周辺環境に応じて変化することにより、当該物質に入射した光の特性も変化する。そのため、当該物質に光を入射させて分析を行うことにより、光伝送体の一端における周辺環境の測定を行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、光源から出射された光の偏光に基づくリプルを減衰させながら、マルチモード光ファイバに光源からの光を通過させて、対象物に照射させることができる。そのため、マルチモード光ファイバを光伝送体として用いながら、精度の高いデータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光照射装置により対象物を分析する際の態様を示した概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光照射装置の構成例を示した概略図である。
【図３】図２の光照射装置において、燃料電池に対する光伝送体の位置関係を測定する際の態様について説明するための概略図である。
【図４Ａ】リプル減衰部を備えていない光照射装置において、光伝送体としてシングルモード光ファイバを用いた場合であって、光伝送体と対象物との距離が長い場合における光の強度分布を示した図である。
【図４Ｂ】リプル減衰部を備えていない光照射装置において、光伝送体としてマルチモード光ファイバを用いた場合であって、光伝送体と対象物との距離が長い場合における光の強度分布を示した図である。
【図５Ａ】リプル減衰部を備えていない光照射装置において、光伝送体としてシングルモード光ファイバを用いた場合であって、光伝送体と対象物との距離が短い場合における光の強度分布を示した図である。
【図５Ｂ】リプル減衰部を備えていない光照射装置において、光伝送体としてマルチモード光ファイバを用いた場合であって、光伝送体と対象物との距離が短い場合における光の強度分布を示した図である。
【図６】図２の光照射装置における光の強度分布を示した図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る光照射装置のリプル減衰部の構成例を示した概略図である。
【図８Ａ】図７の第１光伝送体を示した断面図である。
【図８Ｂ】図７の第２光伝送体を示した断面図である。
【図９Ａ】本発明の第２実施形態に係る光照射装置において、光軸方向に見たときに、第１伝送体の偏波面と第２伝送体の偏波面とを同一位置に配置した状態における光の強度分布を示した図である。
【図９Ｂ】本発明の第２実施形態に係る光照射装置において、光軸方向に見たときに、第１伝送体の偏波面と第２伝送体の偏波面とを異なる位置に配置した状態における光の強度分布を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
１．光照射装置による光の照射の対象物
図１は、本発明の第１実施形態に係る光照射装置により対象物を分析する際の態様を示した概略断面図である。本実施形態では、光照射装置が、対象物を分析するための分析装置に適用された場合について説明する。
【００３０】
対象物は、特に限定されるものではないが、この例では、対象物が燃料電池１である場合について説明する。この燃料電池１は、例えば固体高分子形燃料電池であり、いわゆるＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）１１を備えている。ＭＥＡ１１は、１対のバイポーラプレート１２の間に挟み込まれた状態で燃料電池１の単セルを構成している。
【００３１】
ＭＥＡ１１は、電解質膜１１１、燃料極１１３及び空気極１１２を備えている。具体的には、電解質膜１１１の一方の面に燃料極１１３が設けられ、他方の面に空気極１１２が設けられることにより、積層体からなるＭＥＡ１１が形成されている。燃料極１１３は、触媒層１１３ａ及びＧＤＬ（Gas Diffusion Layer：ガス拡散層）１１３ｂが積層されることによりアノードを構成している。一方、空気極１１２は、触媒層１１２ａ及びＧＤＬ１１２ｂが積層されることによりカソードを構成している。
【００３２】
触媒層１１２ａ、１１３ａは、例えば白金触媒などにより形成された金属層として設けることができる。また、ＧＤＬ１１２ｂ、１１３ｂは、例えばカーボンなどにより形成された導電性多孔質層として設けることができる。
【００３３】
電解質膜１１１は、例えば水素イオンＨ＋を透過可能な固体高分子膜により形成されている。この例では、燃料極１１３側のバイポーラプレート１２を介して供給される水素Ｈ２が、燃料極１１３の触媒層１１３ａにおいて水素イオンＨ＋と電子に分離される。水素イオンＨ＋は電解質膜１１１を透過し、空気極１１２の触媒層１１２ａにおいて、空気極１１２側のバイポーラプレート１２を介して供給される酸素Ｏ２と反応する。このように、燃料極１１３の触媒層１１３ａにおいて電子が発生することにより、外部負荷（図示せず）を介して接続された燃料極１１３と空気極１１２との間に起電力が発生するようになっている。
【００３４】
本実施形態では、詳しくは後述するが、光照射装置に備えられた光伝送体２１の一端から、燃料電池１に対して光を照射することにより、燃料電池１の分析が行われる。光伝送体２１は、マルチモード光ファイバにより構成されている。この例では、空気極１１２側のバイポーラプレート１２、及び、空気極１１２のＧＤＬ１１２ｂに、一連の貫通孔１３が形成されることにより、当該貫通孔１３を介して燃料電池１内に光伝送体２１を挿入することができるようになっている。貫通孔１３は、例えば直径が１００μｍ程度の小孔により構成することができる。ただし、このような構成に限らず、バイポーラプレート１２又はＧＤＬ１１２ｂに備えられている空隙を利用して、光伝送体２１を挿入することもできる。
【００３５】
このような構成を用いることにより、例えば空気極１１２側の酸素濃度を測定することができる。これにより燃料電池動作の解析が可能で、研究開発に極めて有用な情報を与える。酸素濃度の測定による燃料電池動作の解析については次の参考文献がある。
【００３６】
J. Inukai, K. Miyatake, K. Takada, M. Watanabe, T. Hyakutake, H. Nishide, Y. Nagumo, M. Watanabe, M. Aoki, and H. Takano, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 2792-2795
【００３７】
J. Inukai, K. Miyatake, Y. Ishigami, M. Watanabe, T. Hyakutake, H. Nishide, Y. Nagumo, M. Watanabe, and A. Tanaka, Chem. Commun. 2008, 1750-1752
【００３８】
２．光照射装置の全体構成
図２は、本発明の第１実施形態に係る光照射装置２の構成例を示した概略図である。この光照射装置２には、上述の光伝送体２１の他、分析光導入部２２と、蛍光検出器２３と、位置測定用光源２４と、分光器２５と、位置測定用受光部２６と、位置測定部２７と、照射位置移動機構２８と、切替機構２９と、リプル減衰部３０とを備えている。
分析光導入部２２は、励起用光源２２１、及び、ビームスプリッタ２２２、２２３を備えている。
励起用光源２２１は、燃料電池１を分析するための分析光を出射する光源である。
【００３９】
ビームスプリッタ２２２、２２３は、光路において、励起用光源２２１と光伝送体２１の他端との間に配置されている。詳しくは、ビームスプリッタ２２２は、励起用光源２２１側に配置されており、ビームスプリッタ２２３は、光伝送体２１の他端側に配置されている。ビームスプリッタ２２２、２２３のそれぞれは、入射する光の一部を反射し、残りの光を透過するように構成されている。また、光路におけるビームスプリッタ２２２、２２３と光伝送体２１の他端との間には、レンズ４０が配置されている。
【００４０】
蛍光検出器２３は、光路において、ビームスプリッタ２２２、２２３をはさんで、光伝送体２１の他端側と反対側に配置されている。蛍光検出器２３は、分析用受光部の一例である。
【００４１】
位置測定用光源２４は、燃料電池１に対する光伝送体２１の位置関係を測定するための位置測定光を出射する光源である。位置測定用光源２４は、例えばＳＬＤ（Super Luminescent Diode：低コヒーレンス光源）、半導体レーザ又は固体レーザからなる。半導体レーザとしては、例えばＬＤ(Laser Diode）などが挙げられる。固体レーザとしては、例えばＹＡＧレーザなどが挙げられる。
【００４２】
分光器２５は、例えば回折格子などにより構成される。分光器２５は、入射する光を波長ごとに分光し、当該分光した光を位置測定用受光部２６に向けて出射（反射）する。また、光路において、分光器２５と光伝送体２１の他端との間には、ビームスプリッタ３１が配置されている。ビームスプリッタ３１は、ビームスプリッタ２２２、２２３と同様の構成である。
【００４３】
位置測定用受光部２６は、分光器２５と間隔を隔てて配置されている。位置測定用受光部２６は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）ラインセンサなどにより構成される。
【００４４】
位置測定部２７は、位置測定用受光部２６と電気的に接続されている。位置測定部２７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成することができる。なお、位置測定部２７は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、各種機能部として機能するようになっていてもよい。
【００４５】
光伝送体２１は、上記したように、マルチモード光ファイバにより構成されている。光伝送体２１は、照射位置移動機構２８により移動させることができるようになっている。この例では、照射位置移動機構２８により、燃料電池１に対する光伝送体２１の先端位置を、光の照射方向に対して平行な方向（Ｚ方向）に移動させることができるだけでなく、光の照射方向に対して垂直な方向（ＸＹ方向）にも移動させることができるようになっている。これにより、光伝送体２１からの光の照射位置を任意に移動可能な構成となっている。
【００４６】
ただし、光伝送体２１をＺ方向及びＸＹ方向の両方に移動させることができるような構成に限らず、いずれか一方にのみ移動させることができるような構成であってもよい。また、光伝送体２１を移動させるような構成に限らず、例えば光伝送体２１を停止させた状態で燃料電池１を移動させることにより、燃料電池１に対する光伝送体２１の相対位置を移動させるような構成であってもよい。
【００４７】
切替機構２９は、光伝送体２１の他端側から導入する光を、分析光又は位置測定光に切り替えるための機構である。切替機構２９は、切替部２９１と、切替部２９２とを備えている。
切替部２９１は、励起用光源２２１に対する通電状態をオン状態又はオフ状態に切り替えるように構成されている。
切替部２９２は、位置測定用光源２４に対する通電状態をオン状態又はオフ状態に切り替えるように構成されている。
【００４８】
ただし、切替機構２９は、上記のような切替部２９１、２９２により構成されるものに限らず、他の態様で分析光又は位置測定光に切り替え可能な構成であってもよい。また、切替機構２９を省略することも可能である。
【００４９】
リプル減衰部３０は、光路において、位置測定用光源２４と光伝送体２１の他端との間に配置されている。詳しくは後述するが、リプル減衰部３０は、位置測定用光源２４から出射された光の偏光に基づいて生じるリプルを減衰させるように構成されている。なお、位置測定用光源２４から光伝送体２１の他端までの光路に配置された部材が、位置測定光を光伝送体２１に導入する導入部３２を構成している。すなわち、リプル減衰部３０は、導入部３２に含まれている。
【００５０】
光照射装置２では、励起用光源２２１からの分析光は、ビームスプリッタ２２２、２２３において反射された後、レンズ４０を介して光伝送体２１の他端側（光を照射する側とは反対側）に導入される。そして、励起用光源２２１からの分析光に基づく蛍光は、光伝送体２１の他端からレンズ４０を介してビームスプリッタ２２３に入射し、当該ビームスプリッタ２２３で反射された後、ビームスプリッタ２２２を透過して蛍光検出器２３により受光される。
【００５１】
一方、位置測定用光源２４からの位置測定光は、リプル減衰部３０を通過した後、レンズ４０を介して光伝送体２１の他端側に導入される。また、位置測定光に基づく反射光は、光伝送体２１の他端からレンズ４０を介してビームスプリッタ２２３に入射し、当該ビームスプリッタ２２３を透過した後、ビームスプリッタ３１で反射されて分光器２５に入射する。
【００５２】
そして、分光器２５で分光された波長ごとの光が、位置測定用受光部２６で受光される。当該位置測定用受光部２６における受光量のデータは位置測定部２７に入力され、当該位置測定部２７において燃料電池１に対する光伝送体２１の位置関係が測定される。
【００５３】
３．光伝送体からの光
図３は、燃料電池１に対する光伝送体２１の位置関係を測定する際の態様について説明するための概略図である。
光照射装置２では、上記したように、照射位置移動機構２８（図２参照）によって、燃料電池１に対する光伝送体２１の相対位置がＺ方向又はＸＹ方向に適宜移動されることにより、光伝送体２１の一端が、貫通孔１３内に配置される。
【００５４】
位置測定用光源２４から位置測定光が出射されると、その位置測定光は、リプル減衰部３０を通過した後、光伝送体２１の他端側に導入される。そして、光伝送体２１の一端からは、リプル減衰部３０を通過した後の位置測定光が照射される。光伝送体２１の一端から位置測定光を照射する際には、図３に示す高さＡにおいて、燃料電池１で反射する反射光２１１が生じるとともに、図４に示す高さＢにおいて、光伝送体２１の一端の表面で反射する反射光２１２が生じることとなる。
【００５５】
これらの反射光２１１、２１２は、図２に示すように、光伝送体２１を通って分光器２５に入射した後、位置測定用受光部２６で受光されるようになっている。すなわち、位置測定用受光部２６は、燃料電池１における位置測定光の反射光２１１、及び、光伝送体２１の一端における位置測定光の反射光２１２を受光するものであり（図３参照）、これらの反射光２１１、２１２が分光されて受光されるようになっている。
【００５６】
本実施形態において、位置測定部２７は、位置測定用受光部２６での受光量から得られる干渉スペクトルに基づいて、燃料電池１に対する光伝送体２１の位置関係を測定する。具体的には、燃料電池１における位置測定光の反射光２１１と、光伝送体２１の一端における位置測定光の反射光２１２とが干渉することにより、位置測定部２７は、位置測定用受光部２６での受光量に基づいて、干渉スペクトルの強度分布を得る。
具体的には、位置測定部２７は、下記式（１）に表す干渉スペクトルの強度分布を得る。
ＥＡ２＋ＥＢ２＋ＥＡＥＢｃｏｓ（２ｋｄ）  ・・・（１）
なお、反射光２１２は、下記式（２）で表され、反射光２１１は、下記式（３）で表される。
ＥＡｅｉ（ｋｘ−ωｔ＋０）  ・・・（２）
ＥＢｅｉ（ｋｘ−ωｔ＋２ｋｄ）  ・・・（３）
【００５７】
上記式（１）に示すように、位置測定部２７で得られる干渉スペクトルの強度分布には、ＥＡＥＢｃｏｓ（２ｋｄ）で表される干渉項が現れる。なお、ｄは、反射光２１１の反射位置と反射光２１２の反射位置との距離（高さＡと高さＢの差）であり、換言すれは、燃料電池１と光伝送体２１との間の距離である。
【００５８】
前記干渉項に、ｋ＝２π／λを代入すると、ＥＡＥＢｃｏｓ（２ｄ×２π／λ）となる。したがって、例えば干渉項のピークにおける波長λ１、λ２は、下記式（４）、（５）を満たすこととなる。なお、ｍは任意の整数である。
２ｄ×２π／λ１＝２π×ｍ  ・・・（４）
２ｄ×２π／λ２＝２π×（ｍ＋１）  ・・・（５）
これらの式（４）、（５）からｍを消去することにより、距離ｄと波長λ１、λ２との関係を下記式（６）で表すことができる。
２ｄ＝１／（１／λ２−１／λ１）  ・・・（６）
したがって、この式（６）に波長λ１、λ２を代入することにより、距離ｄを求めることができる。
【００５９】
また、図３に示すように、分析光を用いた燃料電池１の分析については、例えば光伝送体２１の一端に試薬２１３を塗布し、当該試薬２１３を分析光で励起させることにより生じた蛍光を蛍光検出器２３（図２参照）で受光することにより行う。試薬２１３は、周辺環境に応じて光学的特性が変化する物質であり、特に、周辺の酸素濃度に応じて光学的特性が変化する酸素感応物質であることが好ましい。
【００６０】
燃料電池１を分析するための分析光は、光伝送体２１の一端から照射され、試薬２１３に入射する。試薬２１３の光学的特性が周辺環境に応じて変化することにより、当該試薬２１３に入射した分析光の特性（例えば蛍光強度）も周辺環境に応じて変化することとなる。したがって、試薬２１３に分析光を入射させて分析を行うことにより、光伝送体２１の一端における周辺環境の測定を行うことができる。
【００６１】
特に、試薬２１３として酸素感応物質を用いた場合には、試薬２１３に分析光を入射させて分析を行うことにより、光伝送体２１の一端における周辺の酸素濃度の測定を行うことができる。これにより、燃料電池１の動作状態を解析劣化状態を判断することができるため、燃料電池１の分析に適した光照射装置を提供することができる。
【００６２】
４．測定結果に含まれるリプル
図４Ａは、リプル減衰部を備えていない光照射装置において、光伝送体としてシングルモード光ファイバを用いた場合であって、光伝送体と対象物との距離が長い場合における光の強度分布を示した図である。図４Ｂは、リプル減衰部を備えていない光照射装置において、光伝送体としてマルチモード光ファイバを用いた場合であって、光伝送体と対象物との距離が長い場合における光の強度分布を示した図である。図５Ａは、リプル減衰部を備えていない光照射装置において、光伝送体としてシングルモード光ファイバを用いた場合であって、光伝送体と対象物との距離が短い場合における光の強度分布を示した図である。図５Ｂは、リプル減衰部を備えていない光照射装置において、光伝送体としてマルチモード光ファイバを用いた場合であって、光伝送体と対象物との距離が短い場合における光の強度分布を示した図である。なお、図４Ａ〜図５Ｂのそれぞれでは、横軸が波長を表し、縦軸が光の強度を表している。
【００６３】
図４Ａでは、光照射装置において測定した光の強度分布の波形が明確に表れることが確認できる。すなわち、リプル減衰部を備えていない光照射装置において、光伝送体としてシングルモード光ファイバを用いた場合であって、光伝送体と対象物との距離が長い場合には、光の強度分布として精度の高いデータを得ることができる。
【００６４】
図４Ｂでは、光照射装置において測定した光の強度分布の波形において、リプルＣが生じることが確認できる。すなわち、リプル減衰部を備えていない光照射装置において、光伝送体としてマルチモード光ファイバを用いた場合であって、光伝送体と対象物との距離が長い場合には、光の強度分布として得られるデータには、ノイズであるリプルＣが含まれる。
【００６５】
図５Ａでは、光照射装置において測定した光の強度分布の波形が明確に表れることが確認できる。すなわち、リプル減衰部を備えていない光照射装置において、光伝送体としてシングルモード光ファイバを用いた場合であって、光伝送体と対象物との距離が短い場合には、光の強度分布として精度の高いデータを得ることができる。
【００６６】
図５Ｂでは、光照射装置において測定した光の強度分布の波形において、リプルＤが多量に生じることが確認できる。すなわち、リプル減衰部を備えていない光照射装置において、光伝送体としてマルチモード光ファイバを用いた場合であって、光伝送体と対象物との距離が短い場合には、光の強度分布として得られるデータには、ノイズであるリプルＤが多量に含まれる。
【００６７】
このように、図４Ａ〜図５Ｂからは、リプル減衰部を備えていない光照射装置において、光伝送体としてマルチモード光ファイバを用いた場合には、光の強度分布として得られるデータに、ノイズであるリプルが含まれることが確認でき、特に、光伝送体と対象物との距離が短い場合には、光の強度分布として得られるデータに、ノイズであるリプルが多量に含まれることが確認できる。
具体的に、リプル減衰部を備えていない光照射装置において、光伝送体としてマルチモード光ファイバを用いた場合にリプルが生じる点について、図２の光照射装置２においてリプル減衰部３０を省いた構成を例に挙げて説明する。
この光照射装置では、位置測定用光源から出射された光は、直線偏光であって、ｘｙ成分に分けると下記式（７）、（８）によって表される。
ｅｘ＝Ｅｘｃｏｓ（ｋｚ−ωｔ）  ・・・（７）
ｅｙ＝Ｅｙｃｏｓ（ｋｚ−ωｔ）  ・・・（８）
【００６８】
また、この光照射装置では、光伝送体としてマルチモード光ファイバを用いているため、光伝送体には複数のモードが存在するが、便宜上、２つのモードが存在するとして説明する。光伝送体のモードの違いは、実効屈折率の違いによって表される。
すなわち、光伝送体における１番目のモードの実効屈折率をｎ１として表し、光伝送体における２番目のモードの実効屈折率をｎ２として表す。
また、分光器に向かう光の成分は、下記式（９）、（１０）によって表される。
ｅｘ＝ｅｒ１ｘ＋ｅｒ２ｘ＋ｅｔ１ｘ＋ｅｔ２ｘ  ・・・（９）
ｅｙ＝ｅｒ１ｙ＋ｅｒ２ｙ＋ｅｔ１ｙ＋ｅｔ２ｙ  ・・・（１０）
【００６９】
なお、式（９）、（１０）において、ｒは、光伝送体の一端における反射光の成分であることを表し、ｔは、対象物における反射光の成分であることを表し、１は、１番目のモードの成分であることを表し、２は、２番目のモードの成分であることを表す。
式（９）、（１０）における各項は、光伝送体の長さをＬとすると、式（７）、（８）から、下記式（１１）〜（１８）によって表される。
ｅｒ１ｘ＝Ｅｒ１ｘｃｏｓ（ｎ１２ｋＬ−ωｔ）  ・・・（１１）
ｅｒ２ｘ＝Ｅｒ２ｘｃｏｓ（ｎ２２ｋＬ−ωｔ）  ・・・（１２）
ｅｔ１ｘ＝Ｅｔ１ｘｃｏｓ（ｎ１２ｋＬ＋２ｄ−ωｔ）  ・・・（１３）
ｅｔ２ｘ＝Ｅｔ２ｘｃｏｓ（ｎ２２ｋＬ＋２ｄ−ωｔ）  ・・・（１４）
ｅｒ１ｙ＝Ｅｒ１ｙｃｏｓ（ｎ１２ｋＬ−ωｔ）  ・・・（１５）
ｅｒ２ｙ＝Ｅｒ２ｙｃｏｓ（ｎ２２ｋＬ−ωｔ）  ・・・（１６）
ｅｔ１ｙ＝Ｅｔ１ｙｃｏｓ（ｎ１２ｋＬ＋２ｄ−ωｔ）  ・・・（１７）
ｅｔ２ｙ＝Ｅｔ２ｙｃｏｓ（ｎ２２ｋＬ＋２ｄ−ωｔ）  ・・・（１８）
【００７０】
また、光は、分光器に入射すると、回折格子に入射する。ここで、回折格子の溝の方向の偏光に対する回折効率をｐとして表し、当該溝に直角な方向の偏光に対する回折効率をｑとして表し、回折格子の溝の方向をｕ方向とし、回折格子の溝と直角な方向をｖ方向とすると、位置測定用受光部に到達する光の強度Ｉは、以下のように表される。
Ｉ＝ｐ２・ｅｕ２＋ｑ２・ｅｖ２  ・・・（１９）
さらに、ｘｙ座標系とｕｖ座標系とのなす角度をφとすると、式（１９）は、下記式（２０）で表される。
Ｉ＝（ｅｘ）２・（ｐ２ｃｏｓ２φ＋ｑ２ｓｉｎ２φ）＋（ｅｙ）２・（ｐ２ｓｉｎ２φ＋ｑ２ｃｏｓ２φ）＋２・（ｅｘ）・（ｅｙ）（ｐ２ｓｉｎφｃｏｓφ−ｑ２ｓｉｎφｃｏｓφ）  ・・・（２０）
【００７１】
式（２０）における（ｅｘ）２は、式（９）から、下記式（２１）で表される。
（ｅｘ）２＝（ｅｒ１ｘ＋ｅｒ２ｘ＋ｅｔ１ｘ＋ｅｔ２ｘ）２  ・・・（２１）
さらに、式（２１）を展開すると、下記式（２２）が得られる。
（ｅｘ）２＝（ｅｒ１ｘ）２＋（ｅｒ２ｘ）２＋（ｅｔ１ｘ）２＋（ｅｔ２ｘ）２＋２・ｅｒ１ｘ・ｅｒ２ｘ＋２・ｅｒ１ｘ・ｅｔ１ｘ＋２・ｅｒ１ｘ・ｅｔ２ｘ＋２・ｅｒ２ｘ・ｅｔ１ｘ＋２・ｅｒ２ｘ・ｅｔ２ｘ＋２・ｅｔ１ｘ・ｅｔ２ｘ  ・・・（２２）
【００７２】
式（２２）における（ｅｒ１ｘ）２の項は、式（１１）から、下記式（２３）で表される。
（ｅｒ１ｘ）２＝（Ｅｒ１ｘ）２ｃｏｓ２（ｎ１２ｋＬ−ωｔ）  ・・・（２３）  
式（２３）において、cosineの２乗の部分は、時間的に平均すると一定の値となる。そのため、（ｅｒ１ｘ）２の項は、干渉に影響を及ぼさない成分であることが確認できる。
同様にして、式（２２）における（ｅｒ２ｘ）２、（ｅｔ１ｘ）２、（ｅｔ２ｘ）の各項も一定の値であり、干渉に影響を及ぼさない成分であることが確認できる。
【００７３】
また、式（２２）における２・ｅｒ１ｘ・ｅｒ２ｘの項は、下記式（２４）で表される。
２・ｅｒ１ｘ・ｅｒ２ｘ＝２Ｅｒ１ｘ・Ｅｒ２ｘｃｏｓ（ｎ１２ｋＬ−ωｔ）ｃｏｓ（ｎ２２ｋＬ−ωｔ）  ・・・（２４）
さらに、式（２４）を展開すると、下記式（２５）が得られる。  
２・ｅｒ１ｘ・ｅｒ２ｘ＝Ｅｒ１ｘ・Ｅｒ２ｘ｛ｃｏｓ（ｎ１２ｋＬ＋ｎ２２ｋＬ−２ωｔ）＋ｃｏｓ［（ｎ１−ｎ２）２ｋＬ］｝  ・・・（２５）
【００７４】
式（２５）において、ｃｏｓ（ｎ１２ｋＬ＋ｎ２２ｋＬ−２ωｔ）は、時間的に平均すると０となる。そのため、式（２５）において、干渉に影響する成分のみを抽出すると、その成分は、Ｅｒ１ｘＥｒ２ｘｃｏｓ［（ｎ１−ｎ２）２ｋＬ］となる。
これより、式（２２）における２・ｅｒ１ｘ・ｅｒ２ｘの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ１ｘＥｒ２ｘｃｏｓ［（ｎ１−ｎ２）２ｋＬ］が抽出される。
同様にして、式（２２）における２・ｅｒ１ｘ・ｅｔ１ｘの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ１ｘＥｔ１ｘｃｏｓ（２ｋｄ）が抽出される。
また、式（２２）における２・ｅｒ１ｘ・ｅｔ２ｘの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ１ｘＥｔ２ｘｃｏｓ［（ｎ１−ｎ２）２ｋＬ−２ｋｄ］が抽出される。
【００７５】
また、式（２２）における２・ｅｒ２ｘ・ｅｔ１ｘの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ２ｘＥｔ１ｘｃｏｓ［（ｎ２−ｎ１）２ｋＬ−２ｋｄ］が抽出される。
また、式（２２）における２・ｅｒ２ｘ・ｅｔ２ｘの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ２ｘＥｔ２ｘｃｏｓ（２ｋｄ）が抽出される。
また、式（２２）における２・ｅｔ１ｘ・ｅｔ２ｘの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｔ１ｘＥｔ２ｘｃｏｓ［（ｎ１−ｎ２）２ｋＬ］が抽出される。
【００７６】
さらに、式（２０）を検討すると、（ｅｙ）２は、式（１０）から、下記式（２６）で表される。
（ｅｙ）２＝（ｅｒ１ｙ＋ｅｒ２ｙ＋ｅｔ１ｙ＋ｅｔ２ｙ）２  ・・・（２６）
式（２６）を展開すると、下記式（２７）が得られる。  
（ｅｙ）２＝（ｅｒ１ｙ）２＋（ｅｒ２ｙ）２＋（ｅｔ１ｙ）２＋（ｅｔ２ｙ）２＋２・ｅｒ１ｙ・ｅｒ２ｙ＋２・ｅｒ１ｙ・ｅｔ１ｙ＋２・ｅｒ１ｙ・ｅｔ２ｙ＋２・ｅｒ２ｙ・ｅｔ１ｙ＋２・ｅｒ２ｙ・ｅｔ２ｙ＋２・ｅｔ１ｙ・ｅｔ２ｙ  ・・・（２７）
【００７７】
上記した式（２２）における検討と同様にして、式（２７）における（ｅｒ１ｙ）２、（ｅｒ２ｙ）２、（ｅｔ１ｙ）、（ｅｔ２ｙ）２の各項は一定の値であり、干渉に影響を及ぼさない成分であることが確認できる。
また、式（２７）における２・ｅｒ１ｙ・ｅｒ２ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ１ｙＥｒ２ｙｃｏｓ［（ｎ１−ｎ２）２ｋＬ］が抽出される。
また、式（２７）における２・ｅｒ１ｙ・ｅｔ１ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ１ｙＥｔ１ｙｃｏｓ（２ｋｄ）が抽出される。
また、式（２７）における２・ｅｒ１ｙ・ｅｔ２ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ１ｙＥｔ２ｙｃｏｓ［（ｎ１−ｎ２）２ｋＬ−２ｋｄ］が抽出される。
【００７８】
また、式（２７）における２・ｅｒ２ｙ・ｅｔ１ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ２ｙＥｔ１ｙｃｏｓ［（ｎ２−ｎ１）２ｋＬ−２ｋｄ］が抽出される。  
また、式（２７）における２・ｅｒ２ｙ・ｅｔ２ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ２ｙＥｔ２ｙｃｏｓ（２ｋｄ）が抽出される。
また、式（２７）における２・ｅｔ１ｙ・ｅｔ２ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｔ１ｙＥｔ２ｙｃｏｓ［（ｎ１−ｎ２）２ｋＬ］が抽出される。
【００７９】
さらに、式（２０）を検討すると、（ｅｘ）・（ｅｙ）は、式（９）、（１０）から、下記式（２８）で表される。
（ｅｘ）・（ｅｙ）＝ｅｒ１ｘ・ｅｒ１ｙ＋ｅｒ１ｘ・ｅｒ２ｙ＋ｅｒ１ｘ・ｅｔ１ｙ＋ｅｒ１ｘ・ｅｔ２ｙ＋ｅｒ２ｘ・ｅｒ１ｙ＋ｅｒ２ｘ・ｅｒ２ｙ＋ｅｒ２ｘ・ｅｔ１ｙ＋ｅｒ２ｘ・ｅｔ２ｙ＋ｅｔ１ｘ・ｅｒ１ｙ＋ｅｔ１ｘ・ｅｒ２ｙ＋ｅｔ１ｘ・ｅｔ１ｙ＋ｅｔ１ｘ・ｅｔ２ｙ＋ｅｔ２ｘ・ｅｒ１ｙ＋ｅｔ２ｘ・ｅｒ２ｙ＋ｅｔ２ｘ・ｅｔ１ｙ＋ｅｔ２ｘ・ｅｔ２ｙ  ・・・（２８）
上記した式（２２）における検討と同様にして、式（２８）におけるｅｒ１ｘ・ｅｒ１ｙ、ｅｒ２ｘ・ｅｒ２ｙ、ｅｔ１ｘ・ｅｔ１ｙ、ｅｔ２ｘ・ｅｔ２ｙの各項は一定の値であり、干渉に影響を及ぼさない成分であることが確認できる。
【００８０】
また、式（２８）におけるｅｒ１ｘ・ｅｒ２ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ１ｙＥｒ２ｙｃｏｓ［（ｎ１−ｎ２）２ｋＬ］が抽出される。  
また、式（２８）におけるｅｒ１ｘ・ｅｔ１ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ１ｙＥｔ１ｙｃｏｓ（２ｋｄ）が抽出される。
また、式（２８）におけるｅｒ１ｘ・ｅｔ２ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ１ｘＥｔ２ｙｃｏｓ［（ｎ１−ｎ２）２ｋＬ−２ｋｄ］が抽出される。
【００８１】
また、式（２８）におけるｅｒ２ｘ・ｅｒ１ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ２ｘＥｒ１ｙｃｏｓ［（ｎ２−ｎ１）２ｋＬ−２ｋｄ］が抽出される。
また、式（２８）におけるｅｒ２ｘ・ｅｔ１ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ２ｘＥｔ１ｙｃｏｓ［（ｎ２−ｎ１）２ｋＬ−２ｋｄ］が抽出される。
また、式（２８）におけるｅｒ２ｘ・ｅｔ２ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｒ２ｘＥｔ２ｙｃｏｓ（２ｋｄ）が抽出される。
【００８２】
また、式（２８）におけるｅｔ１ｘ・ｅｒ１ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｔ１ｘＥｒ１ｙｃｏｓ（２ｋｄ）が抽出される。
また、式（２８）におけるｅｔ１ｘ・ｅｒ２ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｔ１ｘＥｒ２ｙｃｏｓ［（ｎ１−ｎ２）２ｋＬ＋２ｋｄ］が抽出される。
また、式（２８）におけるｅｔ１ｘ・ｅｔ２ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｔ１ｘＥｔ２ｙｃｏｓ［（ｎ１−ｎ２）２ｋＬ］が抽出される。
【００８３】
また、式（２８）におけるｅｔ２ｘ・ｅｒ１ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｔ２ｘＥｒ１ｙｃｏｓ［（ｎ２−ｎ１）２ｋＬ＋２ｋｄ］が抽出される。
また、式（２８）におけるｅｔ２ｘ・ｅｒ２ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｔ２ｘＥｒ２ｙｃｏｓ（２ｋｄ）が抽出される。
また、式（２８）におけるｅｔ２ｘ・ｅｔ１ｙの項に関して、干渉に影響する成分として、Ｅｔ２ｘＥｔ１ｙｃｏｓ［（ｎ２−ｎ１）２ｋＬ］が抽出される。
【００８４】
以上のように、式（２０）を検討すると、位置測定用受光部に到達する光の強度Ｉを示す数式における各項は、４種類の成分に分類される。具体的には、光の強度Ｉを示す数式における各項は、干渉に影響を及ぼさない成分である第１成分、２ｋｄの位相で変化するcosineの成分である第２成分、（ｎ２−ｎ１）２ｋＬの位相で変化するcosineの成分である第３成分、又は、（ｎ２−ｎ１）２ｋＬ＋２ｋｄの位相で変化するcosineの成分である第４成分のいずれかに分類される。
【００８５】
ここで、式（１）に示すように、２ｋｄの位相で変化するcosineの成分である第２成分は、干渉スペクトルの強度分布において、干渉項として得られる成分（データ）である。
【００８６】
すなわち、上記した第３成分及び第４成分が、本来計測すべき成分以外の成分であり、干渉スペクトルの強度分布において、ノイズとなるリプルであることが確認できる。
【００８７】
また、光伝送体としてシングルモード光ファイバを用いた場合には、光伝送体には１つのモードのみが存在するため、上記した第３成分及び第４成分が０となるため、干渉スペクトルの強度分布においてリプルは生じない。
【００８８】
以上のように、光照射装置において、光伝送体としてマルチモード光ファイバを用いた場合であって、位置測定用光源から出射された光が偏光を有する場合には、測定結果として得られる干渉スペクトルの強度分布にリプルが生じることが確認できる。
【００８９】
なお、光伝送体としてシングルモード光ファイバを用いた場合には、測定結果として得られる干渉スペクトルの強度分布にリプルが生じないが、その一方で、光ファイバの径が小さいため、伝送できる光量が少なくなってしまうという不具合が生じる。特に、励起用光源からの分析光に基づく蛍光を、蛍光検出器２３により受光する場合には、蛍光量が少なく、測定精度が低下してしまうという不具合が生じる。
【００９０】
一方、光量を増すために、励起用光源からの光の輝度をさらに高めると、照射する光によって、光伝送体の一端に塗布した試薬の変質・劣化が急速に進むおそれがある。すなわち、この光照射装置では、シングルモード光ファイバは、光伝送体に適さない。
【００９１】
５．リプル減衰部の構成
図２に示すように、光照射装置２は、リプル減衰部３０、及び、マルチモード光ファイバである光伝送体２１を備える。そして、光照射装置２において、位置測定用光源２４から出射された光は、リプル減衰部３０を通過して、光伝送体２１に導入される。そのため、光伝送体２１がマルチモード光ファイバであっても、位置測定部２７で得られる干渉スペクトルの強度分布では、偏光に基づいて生じるリプルが減衰されて、ほぼ解消される。以下、詳しく説明する。
【００９２】
リプル減衰部３０は、一例としてマルチモード光ファイバを備えている。具体的には、リプル減衰部３０は、径（コア径）に対する長さの比率が、少なくとも１０７以上であるマルチモード光ファイバからなる。
【００９３】
すなわち、光照射装置２では、光伝送体２１及びリプル減衰部３０がともにマルチモード光ファイバであるため、位置測定用受光部２６に到達する光の強度Ｉを示す数式を求めた場合には、上記した式（７）〜式（２８）の説明において、光伝送体の長さＬが非常に長くなった場合に相当する数式が得られる。
【００９４】
また、上記と同様に、位置測定用受光部２６に到達する光の強度Ｉを示す数式における各項は、干渉に影響を及ぼさない成分である第１成分、２ｋｄの位相で変化するcosineの成分である第２成分、（ｎ２−ｎ１）２ｋＬの位相で変化するcosineの成分である第３成分、又は、（ｎ２−ｎ１）２ｋＬ＋２ｋｄの位相で変化するcosineの成分である第４成分のいずれかに分類される。
【００９５】
そして、長さＬが非常に長くなるため、（ｎ２−ｎ１）２ｋＬが非常に大きくなる。これは、干渉縞の間隔が非常に小さくなったことに相当する。干渉縞の間隔が小さくなり、分光器２５の分解能以下となれば、（ｎ２−ｎ１）２ｋＬの位相で変化するcosineの成分である第３成分、及び、（ｎ２−ｎ１）２ｋＬ＋２ｋｄの位相で変化するcosineの成分である第４成分は観測されず、測定結果として得られる干渉スペクトルの強度分布に生じるリプルが減衰される。
【００９６】
具体的には、リプル減衰部３０を構成するマルチモード光ファイバは、コア径が約１０μｍであって、その長さが約２０ｍである。すなわち、リプル減衰部３０を構成するマルチモード光ファイバは、コア径に対する長さの比率が、約２×１０７である。
【００９７】
図６は、光照射装置２における光の強度分布を示した図である。なお、図６では、光照射装置２において、光伝送体２１と対象物との距離を短くした場合における光の強度分布を示している。
【００９８】
図６では、光照射装置２において測定した光の強度分布の波形が明確に表れることが確認できる。すなわち、光照射装置２では、リプル減衰部３０を備えた結果、光伝送体２１としてマルチモード光ファイバを用いていても、リプルが解消され、光の強度分布として精度の高いデータを得ることができる。
【００９９】
６．作用効果
（１）本実施形態では、光照射装置２は、レーザ光を出射する位置測定用光源２４と、リプル減衰部３０と、マルチモード光ファイバからなる光伝送体２１とを備えている。そして、リプル減衰部３０は、位置測定用光源２４から出射された光の偏光に基づくリプルを減衰させる。
【０１００】
すなわち、位置測定用光源２４からは、偏光を有し、かつ、輝度が高い光が出射される一方で、リプル減衰部は、位置測定用光源２４から出射された光の偏光に基づくリプルを減衰させる。
【０１０１】
そのため、位置測定用光源２４から出射された光の偏光に基づくリプルを減衰させながら、マルチモード光ファイバである光伝送体２１に位置測定用光源２４からの光を通過させて、対象物（燃料電池１）に照射させることができる。
その結果、光照射装置２において、精度の高いデータを得ることができる。
すなわち、本発明に係る光照射装置２によれば、マルチモード光ファイバを光伝送体２１として用いながら、精度の高いデータを得ることができる。
【０１０２】
（２）また、本実施形態では、位置測定用光源２４は、スーパールミネッセントダイオード、半導体レーザ又は固体レーザからなる。
そのため、位置測定用光源２４から、十分な輝度を有する光を出射させることができる。
【０１０３】
（３）また、本実施形態では、リプル減衰部３０は、マルチモード光ファイバを備えている。具体的には、リプル減衰部３０は、径（コア径）に対する長さの比率が、少なくとも１０７以上であるマルチモード光ファイバからなる。
そのため、マルチモード光ファイバを介在させるだけの簡易な構成で、位置測定用光源２４から出射された光の偏光に基づくリプルを減衰させることができる。
【０１０４】
（４）また、本実施形態では、光照射装置２は、位置測定用受光部２６と、位置測定部２７とを備えている。位置測定用受光部２６は、対象物における反射光、及び、光伝送体２１の一端における反射光を受光する。位置測定部２７は、位置測定用受光部２６で受光した光に基づいて、対象物に対する光伝送体２１の位置関係を測定する。
【０１０５】
そのため、リプル減衰部３０によって、位置測定用光源２４から出射された光の偏光に基づくリプルを減衰させながら、マルチモード光ファイバである光伝送体２１に位置測定用光源２４からの光を通過させて、対象物に対する光伝送体２１の位置関係を測定できる。
そのため、対象物に対する光伝送体２１の位置関係を精度よく測定できる。
【０１０６】
（５）また、本実施形態では、光照射装置２は、分析光導入部２２と、蛍光検出器２３とを備えている。分析光導入部２２は、対象物を分析するための分析光を光伝送体２１の他端側から導入する。蛍光検出器２３は、分析光に基づく光を受光する。また、位置測定光は、対象物を分析するための分析光と同じ光伝送体２１から照射される。
そのため、対象物の分析に際して、そのときの対象物に対する光伝送体２１の位置関係を特定することができる。したがって、対象物に対する光伝送体２１の位置関係を特定した上で、対象物の分析を良好に行うことができる。
【０１０７】
また、光伝送体２１の一端には、周辺環境に応じて光学的特性が変化する物質である試薬２１３が塗布されている。
そのため、試薬２１３の光学的特性が周辺環境に応じて変化することにより、当該試薬２１３に入射した分析光の特性（例えば蛍光強度）も周辺環境に応じて変化することとなる。したがって、試薬２１３に分析光を入射させて分析を行うことにより、光伝送体２１の一端における周辺環境の測定を行うことができる。
【０１０８】
７．第２実施形態
図７〜図９Ｂを参照して、本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下において、上記した第１実施形態と同様の構成には同様の符号を付し、その説明を省略する。
（１）リプル減衰部の構成
上記した第１実施形態では、リプル減衰部３０は、径に対して長さが非常に長いマルチモード光ファイバを備えている。
対して、第２実施形態では、図７に示すように、光照射装置２は、偏波保持ファイバからなるリプル減衰部５０を備えている。
詳しくは、第２実施形態では、光照射装置２は、リプル減衰部３０（図２参照）に代えて、リプル減衰部５０を備えている。
リプル減衰部５０は、第１伝送体５１と、第１連結部５２と、第２伝送体５３と、第２連結部５４とを備えている。
【０１０９】
第１伝送体５１は、シングルモード光ファイバである偏波保持ファイバからなり、導入部３２において、位置測定用光源２４側に配置されている。
図８Ａは、第１伝送体５１を示した断面図である。
具体的には、第１伝送体５１は、第１コア５５と、１対の第１応力付与部５６と、第１クラッド５７とを備えている。
第１コア５５は、略円柱形状に形成されており、その内部を光が通過するように構成されている。すなわち、第１コア５５の延びる方向が、光軸方向である。
【０１１０】
１対の第１応力付与部５６は、光軸方向と直交する方向において、第１コア５５を挟むようにして配置されている。１対の第１応力付与部５６のそれぞれは、略円柱形状に形成されており、光軸方向に延びている。１対の第１応力付与部５６のそれぞれは、第１コア５５に対して応力を付与するように構成されている。
第１クラッド５７は、第１コア５５及び第１応力付与部５６を覆っている。
【０１１１】
このような構成により、第１伝送体５１では、１対の第１偏波面Ｅが生じている。光軸方向に見たときに、一方の第１偏波面Ｅは、第１コア５５の中心、及び、１対の第１応力付与部５６のそれぞれの中心と重なるように延びている。また、他方の第１偏波面Ｅは、第１コア５５の中心と重なっており、かつ、一方の第１偏波面Ｅに対して垂直に延びている。
図７に示すように、第１連結部５２は、第１伝送体５１の一端に固定されている。第１連結部５２は、後述する第２連結部５４と連結可能である。
【０１１２】
第２伝送体５３は、シングルモード光ファイバである偏波保持ファイバからなり、導入部３２において、光伝送体２１側に配置されている。具体的には、第２伝送体５３は、ビート長に対する長さの比率が、少なくとも１０４以上である偏波保持ファイバからなる。第２伝送体５３は、第１伝送体５１に接続されている。
図８Ｂは、第２伝送体５３を示した断面図である。
具体的には、第２伝送体５３は、第２コア５８と、１対の第２応力付与部５９と、第２クラッド６０とを備えている。
【０１１３】
第２コア５８は、略円柱形状に形成されており、その内部を光が通過するように構成されている。
１対の第２応力付与部５９は、光軸方向と直交する方向において、第２コア５８を挟むようにして配置されている。１対の２応力付与部５９のそれぞれは、略円柱形状に形成されており、光軸方向に延びている。１対の第２応力付与部５９のそれぞれは、第２コア５８に対して応力を付与するように構成されている。
第２クラッド６０は、第２コア５８及び第２応力付与部５９を覆っている。
【０１１４】
このような構成により、第２伝送体５３では、１対の第２偏波面Ｇが生じている。光軸方向に見たときに、一方の第２偏波面Ｇは、第２コア５８の中心、及び、１対の第２応力付与部５９のそれぞれの中心と重なるように延びている。また、他方の第２偏波面Ｇは、第２コア５８の中心と重なっており、かつ、一方の第２偏波面Ｇに対して垂直に延びている。
【０１１５】
なお、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、光軸方向に見たときに、第１伝送体５１及び第２伝送体５３のそれぞれにおいて、一方の偏波面に沿う方向をＦ軸方向とし、他方の偏波面に沿う方向をＳ軸方向とする。
【０１１６】
図７に示すように、第２連結部５４は、第２伝送体５３の他端に固定されている。第２連結部５４は、第１連結部５２に連結されている。第１連結部５２と第２連結部５４とが連結された状態において、第１コア５５の一端は、第２コア５８の他端に連続している。第１連結部５２と第２連結部５４とは、互い連結された状態において、光軸を中心とする周方向に沿って相対回転可能である。すなわち、第１連結部５２と第２連結部５４とを、光軸を中心とする周方向に相対回転させることにより、第１伝送体５１における第１偏波面Ｅと、第２伝送体５３における第２偏波面Ｇとの相対角度を変更することが可能である。
【０１１７】
なお、通常、光軸方向に見たときに、第１伝送体５１における第１偏波面Ｅと、第２伝送体５３における第２偏波面Ｇとは異なる位置に配置されており、これらの間のなす角度θは、約４５°に保たれている。また、以下の説明では、第２伝送体５３におけるＳ軸方向は、第１実施形態におけるｘ軸方向と一致し、第２伝送体５３におけるＦ軸方向は、第１実施形態におけるｙ軸方向と一致するものとする。
【０１１８】
第１伝送体５１及び第２伝送体５３において、ｘ軸方向（Ｓ軸方向）に対する光の屈折率をｎｘとし、ｙ軸方向（Ｆ軸方向）に対する光の屈折率をｎｙとし、第２伝送体５３の長さをＨとすると、第１実施形態における式（７）、（８）から、第２伝送体５３を通過した直後の光の成分は、下記式（２９）、（３０）によって表される。
ｅｘ＝Ｅｘｃｏｓ（ｎｘＨ＋ｋｚ−ωｔ）  ・・・（２９）
ｅｙ＝Ｅｙｃｏｓ（ｎｙＨ＋ｋｚ−ωｔ）  ・・・（３０）
【０１１９】
そして、第１実施形態における式（９）〜式（２８）の検討と同様に検討することにより、位置測定用受光部２６に到達する光の強度Ｉを示す数式における各項は、干渉に影響を及ぼさない成分である第１成分、（ｎｘ−ｎｙ）ｋＨ＋２ｋｄの位相で変化するcosineの成分である第２成分、（ｎｘ−ｎｙ）ｋＨ＋（ｎ２−ｎ１）２ｋＬの位相で変化するcosineの成分である第３成分、又は、（ｎｘ−ｎｙ）ｋＨ＋（ｎ２−ｎ１）２ｋＬ＋２ｋｄの位相で変化するcosineの成分である第４成分のいずれかに分類される。
【０１２０】
そして、長さＨが非常に長くなるため、（ｎｘ−ｎｙ）ｋＨが非常に大きくなる。これは、干渉縞の間隔が非常に小さくなったことに相当する。干渉縞の間隔が小さくなり、分光器２５の分解能以下となれば、（ｎｘ−ｎｙ）ｋＨ＋（ｎ２−ｎ１）２ｋＬの位相で変化するcosineの成分である第３成分、及び、（ｎｘ−ｎｙ）ｋＨ＋（ｎ２−ｎ１）２ｋＬ＋２ｋｄの位相で変化するcosineの成分である第４成分は観測されず、測定結果として得られる干渉スペクトルの強度分布に生じるリプルが減衰される。
【０１２１】
具体的には、第２伝送体５３において、ビート長は、約５ｍｍであって、その長さは、約１０ｍである。すなわち、第２伝送体５３は、ビート長に対する長さの比率が、約５×１０４である。
【０１２２】
図９Ａは、第２実施形態に係る光照射装置２において、光軸方向に見たときに、第１伝送体の偏波面と第２伝送体の偏波面とを同一位置に配置した状態における光の強度分布を示した図である。すなわち、図９Ａは、光照射装置２において、光軸方向に見たときに、図８Ａに示すＳＦ座標系と、図８Ｂに示すＳＦ座標系とが一致するように（角度θが０°となるように）、第１連結部５２と第２連結部５４とを相対回転させた状態における光の強度分布を示した図である。
【０１２３】
図９Ａでは、第２伝送体５３の長さＨが、それほど長くない場合を示している。この場合、光照射装置２において測定した光の強度分布の波形において、リプルＩがある程度生じていることが確認できる。
【０１２４】
図９Ｂは、第２実施形態に係る光照射装置２において、上記説明したように、光軸方向に見たときに、第１伝送体５１における第１偏波面Ｅと、第２伝送体５３における第２偏波面Ｇとが異なる位置に配置された状態、具体的には、角度θが約４５°に保たれた状態における光の強度分布を示した図である。
【０１２５】
図９Ｂでは、光照射装置２において測定した光の強度分布の波形が明確に表れることが確認できる。すなわち、光照射装置２において、第１伝送体５１における第１偏波面Ｅと、第２伝送体５３における第２偏波面Ｇとのなす角度を約４５°に保った状態では、光の強度分布として精度の高いデータを得ることができる。
【０１２６】
（２）第２実施形態の作用効果
本実施形態では、光照射装置２は、第１伝送体５１及び第２伝送体５３を備えるリプル減衰部５０を備える。第１伝送体５１は、第１偏波面Ｅを有する偏波保持ファイバからなる。第２伝送体５３は、第２偏波面Ｇを有する偏波保持ファイバからなり、第１伝送体５１に対して同一の光軸上で接続される。光軸方向に見たときに、第１偏波面Ｅと第２偏波面Ｇとは異なる位置に配置されている。
そのため、第１伝送体５１及び第２伝送体５３の長さが短い場合であっても、光の偏光に基づいて生じるリプルを減衰させることができる。
【０１２７】
また、本実施形態では、図７に示すように、第１連結部５２と第２連結部５４とを相対回転させることにより、第１伝送体５１の第１偏波面Ｅと、第２伝送体５３の第２偏波面Ｇとの相対角度を変更可能である。
そのため、第１伝送体５１と第２伝送体５３との相対角度（第１偏波面Ｅと第２偏波面Ｇとの相対角度）を適切な角度に変更できる。
その結果、位置測定用光源２４から出射された光の偏光に基づくリプルを効果的に減衰させることができる。
【０１２８】
８．変形例
以上の説明では、第１実施形態において、光照射装置２は、リプル減衰部３０を備え、第２実施形態において、光照射装置２は、リプル減衰部５０を備えるとして説明したが、光照射装置２は、リプル減衰部３０及びリプル減衰部５０の両方を備える構成であってもよい。この場合、光路において、リプル減衰部５０（第１リプル減衰部）の後にリプル減衰部３０（第２リプル減衰部）が接続されることが好ましい。
このような構成によれば、光の偏光に基づいて生じるリプルを確実に減衰させることができる。
【０１２９】
また、以上の説明では、光照射装置２は、対象物（燃料電池１）を分析するための構成を備えているとして説明したが、光照射装置２は、これらの構成を備えていなくてもよい。具体的には、光照射装置２は、蛍光検出器２３、励起用光源２２１、ビームスプリッタ２２２、２２３、及び、切替部２９１を備えていない位置測定装置であってもよい。
【符号の説明】
【０１３０】
２    光照射装置
２１    光伝送体
２２    分析光導入部
２３    蛍光検出器
２４    位置測定用光源
２６    位置測定用受光部
２７    位置測定部
３０    リプル減衰部
３２    導入部
５０    リプル減衰部
５１    第１伝送体
５３    第２伝送体
２１３    試薬
【図１】
2017120235.tif 000003
【図２】
2017120235.tif 000004
【図３】
2017120235.tif 000005
【図４Ａ】
2017120235.tif 000006
【図４Ｂ】
2017120235.tif 000007
【図５Ａ】
2017120235.tif 000008
【図５Ｂ】
2017120235.tif 000009
【図６】
2017120235.tif 000010
【図７】
2017120235.tif 000011
【図８Ａ】
2017120235.tif 000012
【図８Ｂ】
2017120235.tif 000013
【図９Ａ】
2017120235.tif 000014
【図９Ｂ】
2017120235.tif 000015