JP2009192343A - 測定対象の旋光度を計測する計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で多波長の旋光度を計測することが可能な計測装置を提供すること。
【解決手段】光の所定の偏光成分を透過させる第１の偏光子１８と、透過した光を任意の偏光に変調する偏光変調部２０と、偏光変調部２０を介して測定対象３０を透過した光の所定の偏光成分を透過させる第２の偏光子３２と、透過した光の所定の波長成分を透過させ、前記所定の波長成分以外の波長成分を反射させるダイクロイックミラー８０と、ダイクロイックミラー８０を透過した光の第１の波長を透過させる第１のフィルタ８２と、ダイクロイックミラー８０を反射した光の第２の波長を透過させる第２のフィルタ８４と、第１のフィルタ８２を透過した光の光強度を検出する第１の検出部３４と、第２のフィルタ８４を透過した光の光強度を検出する第２の検出部３６とを含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象の旋光度を計測する計測装置に関する。

従来から、糖類、アミノ酸など旋光性を有する物質の旋光度や濃度を測定するための旋光度計測装置（旋光計）が知られている。このような旋光計では、測定波長を拡大した多波長の旋光計が知られている。かかる技術として、例えば特開２０００−３９３６１号公報に開示される従来技術がある。
特開２０００−３９３６１号公報

しかしながら従来の旋光計では、波長の異なる複数のフィルタを手作業で交換する必要があり、作業が煩雑で使い勝手が悪いといった問題点があった。また測定波長を拡大するために、波長の異なる複数の単色光源を用いることや、分光器を用いて全波長での光強度を検出すること、また検出側をハーフミラーやビームスプリッタで分岐し、それぞれの検出器の前に所定の波長を透過するフィルタを配置することが考えられる。しかしながら複数の単色光源を用いる手法や、分光器を用いる手法では、装置が大型化し高価になるといった問題点があり、ハーフミラー等を用いる手法では、分岐後の光強度が低下するといった問題点があった。

本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
簡単な構成で多波長の旋光度を計測することが可能な計測装置を提供することにある。

（１）本発明は、測定対象の旋光度を計測する計測装置であって、
光の所定の偏光成分を透過させる第１の偏光子と、
前記第１の偏光子を透過した光を任意の偏光に変調する偏光変調部と、
前記偏光変調部を介して前記測定対象を透過した光の所定の偏光成分を透過させる第２の偏光子と、
前記第２の偏光子を透過した光の所定の波長成分を透過させ、前記所定の波長成分以外の波長成分を反射させるダイクロイックミラーと、
前記ダイクロイックミラーを透過した光の第１の波長を透過させる第１のフィルタと、
前記ダイクロイックミラーを反射した光の第２の波長を透過させる第２のフィルタと、
前記第１のフィルタを透過した光の光強度を検出する第１の検出部と、
前記第２のフィルタを透過した光の光強度を検出する第２の検出部とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、ダイクロイックミラーを用いて第２の偏光子を透過した光を分割することにより、分割前の光強度を低下させることなく、複数の波長の光強度を検出することができる。

（２）また本発明に係る計測装置では、
前記偏光変調部は、
主軸方位が互いに異なる第１の並行配向液晶素子及び第２の並行配向液晶素子と、
前記第１の並行配向液晶素子及び前記第２の並行配向液晶素子への印加電圧を制御する電圧制御部とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、主軸方位をずらした２つの液晶素子により偏光変調部を構成することで、装置を小型化し且つ低電圧で駆動することができる。また２つの液晶素子への印加電圧を制御することで、２つの液晶素子の複屈折位相差を高速に変化させることができる。

（３）また本発明に係る計測装置では、
前記電圧制御部によって前記第１の波長に対応した電圧が印加された場合に前記第１の検出部で検出した光強度に基づいて、前記第１の波長における前記測定対象の旋光度を算出する演算処理を行い、
前記電圧制御部によって前記第２の波長に対応した電圧が印加された場合に前記第２の検出部で検出した光強度に基づいて、前記第２の波長における前記測定対象の旋光度を算出する演算処理を行う演算処理部を更に含むことを特徴とする。

液晶電圧への印加電圧が同じでも波長によって得られる複屈折位相差は異なる。すなわち所定の複屈折位相差を得るためには、波長によって異なる電圧を印加する必要がある。
従って本発明によれば、第１の波長用の電圧が印加されている場合には第１の検出部で検出した光強度に基づき第１の波長の旋光度を算出し、第２の波長用の電圧が印加されている場合には第２の検出部で検出した光強度に基づき第２の波長の旋光度を算出することで、異なる波長毎の旋光度を精度良く測定することができる。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．計測装置の構成
図１は、本実施形態の計測装置の構成を説明するためのブロック図である。計測装置１は、測定対象である試料１００の旋光度を計測する装置である。計測装置１は、光学系１０と、制御装置４０とを含む。制御装置４０は演算処理部５０を含み、演算処理部５０では、光学系１０に含まれる光学素子及び試料３０を透過した光の光強度に基づき試料３０の旋光度を算出する演算処理を行う。以下、計測装置１の装置構成について説明する。

１−１．光学系１０
光学系１０は、光源１２と、光源１２からの光の所定の偏光成分を透過させる偏光子１８（第１の偏光子）と、偏光子１８を透過した光を任意の偏光に変調する偏光変調部２０と、偏光変調部２０を介して試料３０（測定対象）を透過した光の所定の偏光成分を透過させる検光子３２（第２の偏光子）と、検光子３２を透過した光の所定の波長成分を透過させ、前記所定の波長成分以外の波長成分を反射させるダイクロイックミラー８０と、ダイクロイックミラー８０を透過した光の第１の波長を透過させる第１のフィルタ８２と、ダイクロイックミラー８０を反射した光の第２の波長を透過させる第２のフィルタ８４と、第１のフィルタ８２を透過した光の光強度を検出する第１の検出部３４と、第２のフィルタ８４を透過した光の光強度を検出する第２の検出部３６とを含む。以下、それぞれについて説明する。

光源１２は、タングステンハロゲンランプなどの白色光源からなり、広域の波長成分を含む白色光を出射する。

コリメートレンズ１３は、光ファイバによって導かれた光源１２からの白色光を平行光に変換する。そしてミラー１４はこの平行光を反射して偏光子１８に入射させる。

偏光子１８は、ミラー１４によって反射された平行光を直線偏光とする入射側の偏光子である。すなわち偏光子１８はその透過軸の方向（主軸方位）に偏光面を有する直線偏光を透過させる。本実施形態の偏光子１８は、その主軸方位が水平０°となるように設置されている。

偏光変調部２０は、偏光子１８を透過した直線偏光を任意の偏光に変調する。偏光変調部２０は、第１の液晶セル２２（第１の並行配向液晶素子）及び第２の液晶セル２４（第２の並行配向液晶素子）から構成される液晶素子２１と、第１及び第２の液晶セル２２、２４への印加電圧をそれぞれ制御し、第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ_１、δ_２を変化させる第１及び第２の電圧制御部２３、２５と、液晶素子２１の温度を制御する温度制御部２６とを含む。

光進方向手前に設置される第１の液晶セル２２は、偏光子１８の主軸方位（水平０°）に対して光進方向に向かって反時計回りに４５°回転した方向に主軸を有する。また光進方向に向かって奥側に設置される第２の液晶セル２４は、偏光子１８の主軸方向（水平０°）に平行な主軸を有する。従って第１及び第２の液晶セル２２、２４は、その主軸方位が互いに４５°ずれていることになる。なお第１の液晶セル２２は、偏光子１８の主軸方位に対して４５°の奇数倍傾いた主軸方位を有し、第２の液晶セル２４は、偏光子１８の主軸方位に対して４５°の偶数倍傾いた主軸方位を有するようにしてもよい。

このように、主軸方位がそれぞれ４５°及び０°であり、且つ複屈折位相差δ_１、δ_２が可変である２つの液晶セル２２、２４を用いて位相変調することにより、偏光子１８を透過した所定の直線偏光を、任意の直線偏光または楕円偏光又は円偏光に変えることができる。

図２（Ａ）、図３（Ａ）、及び図３（Ｂ）は、本実施形態の第１及び第２の液晶セル２２、２４から構成される液晶素子２１を模式的に示す図である。図２（Ａ）は、液晶素子２１の上面図である。

図２（Ａ）に示すように、第１、第２の液晶セル２２、２４は、それぞれ２枚の透明基板ＴＳと、透明基板ＴＳの内面に設けられた透明電極ＥＬと、２枚の透明基板ＴＳ間に封入されたネマチック液晶ＬＣにより構成される。また、第１の液晶セル２２の透明基板ＴＳとネマチック液晶ＬＣの界面には配向膜ＡＬ１が設けられ、第２の液晶セル２４の透明基板ＴＳとネマチック液晶ＬＣの界面には配向膜ＡＬ２が設けられている。そして、２つの液晶セル２２、２４は、透明基板ＴＳにおいて重ね合わされて１の液晶素子２１を構成している。ここで、２つの液晶セルが重ね合わされる部分の透明基板ＴＳを１枚にして、図２（Ｂ）に示すように、液晶素子２１を構成する透明基板ＴＳを３枚とする構成としてもよい。このとき、中央の透明基板ＴＳには、その両面に透明電極ＥＬと配向膜ＡＬが設けられることになる。

図３（Ａ）は、液晶素子２１の前面図（第１の液晶セル２２の正面図）であり、図３（Ｂ）は、液晶素子２１の背面図（第２の液晶セル２４の正面図）である。

図３（Ａ）に示すように、第１の液晶セル２２は、ラビング方向（配向方向）ＲＤが基準方向ＨＤに対して４５°となっており、これにより複屈折の主軸方向も４５°となっている。また図３（Ｂ）に示すように、第２の液晶セル２４は、ラビング方向（配向方向）ＲＤが基準方向ＨＤに対して０°となっており、これにより複屈折の主軸方向も０°となっている。すなわち第１の液晶セル２２の配向膜ＡＬ１（図２（Ａ）参照）に施されたラビング処理の方向は基準方向ＨＤに対して４５°となっており、第２の液晶セル２４の配向膜ＡＬ２（図２（Ａ）参照）に施されたラビング処理の方向は基準方向ＨＤに対して０°となっている。なお第２の液晶セル２４は、ラビング方向ＲＤが基準方向ＨＤに対して９０°となるようにしてもよい。なお基準方向ＨＤは、偏光子１８の主軸方向（水平０°）と同一の方向である。

このように第１及び第２の液晶セル２２、２４のラビング方向をそれぞれ４５°、０°（又は９０°）とすることで、第１及び第２の液晶セル２２、２４のいずれか一方を他方に対して４５°傾けて設置することなく、２つの液晶セル２２、２４の主軸方向を互いに４５°ずらすことができる。従って第１及び第２の液晶セル２２、２４を平行に重ね合わせて一体化することができる。そして、第１及び第２の液晶セル２２、２４を一体化して構成した液晶素子２１により偏光変調部２０を構成することで装置を小型化することができる。

図４は、本実施形態の偏光変調部２０を模式的に示す図である。

偏光変調部２０は、液晶素子２１の温度を制御する温度制御部２６を含む。温度制御部２６は、銅ケースＣＣ、温度センサＴＳ、ペルチェ素子ＰＤ、ヒートシンクＨＳ及び冷却ファンＣＦとを含み、第１及び第２の液晶セル２２、２４を一体化して構成した液晶素子２１の温度を一定に制御する。液晶素子２１は、熱伝導に優れる銅を用いた銅ケースＣＣ内に収められている。また、銅ケースＣＣに接する位置には、銅ケースＣＣの温度を検出するサーミスタ等の温度センサＴＳと、銅ケースＣＣを冷却（吸熱）又は加熱するためのペルチェ素子ＰＤ（熱電素子）が設けられ、ペルチェ素子ＰＤに接する位置にはペルチェ素子ＰＤの熱を放熱するためのヒートシンクＨＳ（放熱板）が設けられ、ヒートシンクＨＳの下部にはヒートシンクＨＳの熱拡散能力を補うための冷却ファンＣＦが取り付けられている。銅ケースＣＣには、液晶素子２１への入射光が通過する開口ＯＭと、液晶素子２１からの出射光が通過する開口ＯＭ（図示せず）とが設けられ、ペルチェ素子ＰＤ及びヒートシンクＨＳには、それぞれ液晶素子２１への入射光が通過する開口ＯＭが設けられている。

図４に示すように、銅ケースＣＣ、温度センサＴＳ、ペルチェ素子ＰＤ、ヒートシンクＨＳ及び冷却ファンＣＦから構成される温度制御部２６を用いて、液晶素子２１の温度を一定に制御することにより、環境温度の変化によって同じ印加電圧に対する第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差に誤差（変動）が生じることを防止することができる。また温度制御部２６を用いて、第１及び第２の液晶セル２２、２４を一体化して構成した液晶素子２１の温度を制御するようにすることで、液晶素子２１と温度制御部２６とを一体化して構成することができ、一体化されていない２個の液晶セルそれぞれについて温度制御部を設ける（各液晶セルの温度を個別に制御する）場合に比べて装置を小型化することができる。

再び図１を参照すると、検光子３２は、試料３０を通過した光を直線偏光とする出射側の偏光子である。すなわち検光子３２はその透過軸の方向（主軸方位）に偏光面を有する直線偏光を透過させる。本実施形態の偏光子３２は、その主軸方位が水平４５°となるように設置されている。

ダイクロイックミラー８０は、検光子３２を透過した光の所定波長成分を透過し、所定波長成分以外の波長成分を反射する。

図５は、本実施形態のダイクロイックミラー３２の透過率と反射率を示す図である。図５に示すように、本実施形態のダイクロイックミラー３２はホットミラーであり、第１の波長（５８９ｎｍ）を含む短波長の光を透過し、第２の波長（８８０ｎｍ）を含む長波長の光を反射する。

再び図１を参照すると、第１のフィルタ８２（干渉フィルタ、バンドパスフィルタ）は、ダイクロイックミラー３２を透過した光の第１の波長を透過させる。本実施形態の第１のフィルタ８２は、第１の波長として中心波長５８９ｎｍの光を透過させる。

第１の検出部３４は、例えばフォトダイオード等の光電センサからなり、第１のフィルタ８２を透過した光（第１の波長の光）の光強度を検出し、電圧に変換して光強度情報として出力する。

第２のフィルタ８４（干渉フィルタ、バンドパスフィルタ）は、ダイクロイックミラー３２を反射した光の第２の波長を透過させる。本実施形態の第２のフィルタ８４は、第２の波長として中心波長８８０ｎｍの光を透過させる。

第２の検出部３６は、例えばフォトダイオード等の光電センサからなり、第２のフィルタ８４を透過した光（第２の波長の光）の光強度を検出し、電圧に変換して光強度情報として出力する。

図６（Ａ）は、光源１２から出射された白色光の分光特性を示す図であり、図６（Ｂ）は、ダイクロイックミラー３２を透過した光の分光特性を示す図であり、図６（Ｃ）は、ダイクロイックミラー３２を反射した光の分光特性を示す図である。

図６（Ｂ）、図６（Ｃ）に示すように、第１のフィルタ８２を透過した光（第１の波長の光）の光と、第２のフィルタ８４を透過した光（第２の波長の光）の光は、それぞれダイクロイックミラー３２による分割によっても光強度が低下していない。このようにダイクロイックミラー３２を用いることにより、分割前の光強度を保ったまま複数の測定波長（第１及び第２の波長）の光強度を検出することができる。

１−２．制御装置４０
制御装置４０は、演算処置部５０、制御信号生成部６０、記憶部７０とを含む。

演算処理部５０は、第１の検出部３４から出力された光強度情報に基づいて第１の波長における試料３０の旋光度を算出する演算処理を行う。また演算処理部５０は、第２の検出部３６から出力された光強度情報に基づいて第２の波長における試料３０の旋光度を算出する演算処理を行う。すなわち演算処理部５０は、第１及び第２の電圧制御部２３、２５によって第１の波長に対応した電圧が印加された場合には、第１の検出部３４から出力された光強度情報に基づいて第１の波長における試料３０の旋光度を算出し、第１及び第２の電圧制御部２３、２５によって第２の波長に対応した電圧が印加された場合には、第２の検出部３６から出力された光強度情報に基づいて第２の波長における試料３０の旋光度を算出する。

制御信号生成部６０は、制御信号を生成して、第１及び第２の電圧制御部２３、２５（第１及び第２の液晶セル２２、２４の各液晶セルの液晶ドライバ）を制御し、第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ_１、δ_２を変化させる。

また制御信号生成部６０は、温度制御部２６の動作を制御する。例えば図４に示す温度センサＴＳからの出力に基づき制御信号を生成し、図４に示すペルチェ素子ＰＤ又は冷却ファンＣＦの動作を制御して、液晶素子２１の温度を一定に制御する。

記憶部５０は、種々のデータを一時記憶する機能を有し、例えば第１及び第２の検出部３４、３６から出力された光強度情報を、第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ_１、δ_２と対応付けて記憶する。

２．旋光度測定原理
次に、本実施形態の計測装置が採用する、旋光度測定原理を説明する。

２−１．検出部３４が検出する光の光強度の理論式
偏光子１８に入射する単色光のストークスパラメータをＳ_ｉｎとし、試料３０を透過して検光子３２から出射する光のストークスパラメータをＳ’とすると、当該Ｓ’は次式で表すことができる。

なお、Ｉ_０は偏光子１８に入射する単色光の光強度である。またＰ_０°は、主軸方位が０°である偏光子１８のミュラー行列である。またＲ_{δ１，４５°}は、主軸方位が４５°であり複屈折位相差がδ_１である第１の液晶セル２２のミュラー行列である。またＲ_{δ２，０°}は、主軸方位が０°であり複屈折位相差がδ_２である第２の液晶セル２４のミュラー行列である。またＴ_φは旋光度がφである試料３０のミュラー行列である。またＡ_４５°は、主軸方位が４５°である検光子３２のミュラー行列である。

ここで第１及び第２の検出部３４、３６が検出する光の光強度をＩ（δ_１，δ_２，φ）とすると、当該Ｉ（δ_１，δ_２，φ）は、検光子３２から出射する光のストークスパラメータのＳ_０’であるから、式（１）より、

となる。

２−２．試料３０の旋光度の算出原理
試料３０の旋光度は、試料３０への入射光の偏光状態を変化させながら試料３０と検光子３２を通過した光の光強度を測定し、以下のように求める。

例えば、第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ_１、δ_２をδ_１＝δ、δ_２＝δ＋π／２と設定し、δを０°から３６０°まで連続的に変化させる。このとき、第１及び第２の検出部３４、３６が検出する光強度をＩ（δ，δ＋π／２，φ）とすると、当該Ｉ（δ，δ＋π／２，φ）は、式（２）より、

となる。ここでａ（＝Ｉ_０／４ｓｉｎ２φ）及びｂ（＝Ｉ_０／８ｃｏｓ２φ）は、それぞれフーリエ関数ｃｏｓδ及びｓｉｎ２δの係数を示す。式（３）からδを連続的に０°〜３６０°の範囲で変調させると、光強度Ｉ（δ，δ＋π／２，φ）が周期的に変化することがわかる。従って第１及び第２の検出部３４、３６が検出する光強度Ｉ（δ，δ＋π／２，φ）の周期的変化をフーリエ解析し、係数ａ、ｂを求めることにより試料３０の旋光度φは、

により算出することができる（フーリエ変換法）。

また、第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ_１、δ_２を、それぞれ２ｋπ、（２ｌ＋１／２）π、（２ｍ＋１）π、（２ｎ＋３／２）π（ｋ、ｌ、ｍ、ｎはそれぞれ整数）と４回変調させ、このとき第１及び第２の検出部３４、３６が検出する４つの光強度の値から、試料３０の旋光度φは、

により算出することができる。ここでＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３、Ｉ_４は、それぞれ第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ_１、δ_２を０、π／２、π、３π／２に設定したときの第１及び第２の検出部３４、３６が検出する光強度である。この手法（位相変調法、４ステップ位相シフト法）によれば、第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ_１、δ_２を４回変調するだけでよいため、旋光度φを高速に算出することが可能となる。

３．多波長の旋光度測定の手法
次に、本実施形態の計測装置が採用する、多波長の旋光度測定の手法を説明する。

ある波長λでの複屈折位相差Δ（λ）は、屈折率差をΔｎ、物質の厚みをｄとすると、

と表すことができる。すなわち本実施形態では、第１及び第２の液晶セル２２、２４への印加電圧を制御して、第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ_１、δ_２を変化させているが、第１及び第２の液晶セル２２、２４への印加電圧が同じでも波長によって得られる複屈折位相差δ_１、δ_２は異なる。

図７は、液晶セルへの印加電圧と複屈折位相差の関係を示す図である。ここで横軸は印加電圧を示し、縦軸は得られる複屈折位相差を示す。また実線は第１の波長（５８９ｎｍ）での印加電圧と複屈折位相差の関係を示し、点線は第２の波長（８８０ｎｍ）での印加電圧と複屈折位相差の関係を示す。図７に示すように、第１の波長において、所定の複屈折位相差を得るためには、第２の波長における場合に比べてより大きな印加電圧を要する。従って、入射光に決まった複屈折位相差を与える算出手法（４ステップ位相シフト法、フーリエ変換法）を用いる場合、異なる波長では異なる印加電圧を与え、それぞれの波長毎に光強度を検出する必要がある。

図８は、２波長（第１の波長、第２の波長）で４ステップ位相シフト法を行う場合のタイムチャートを示す図である。

図８の１１０は、第１及び第２の液晶セル２２、２４に与える複屈折位相差δ_１、δ_２のタイムチャートを示す。ここでは、複屈折位相差δ_１、δ_２を、２π、π／２、π、３π／２と４回位相変調させている。

図８の１２０は、第１及び第２の液晶セル２２、２４への印加電圧のタイムチャートを示す。本実施形態では、まず第１の波長（５８９ｎｍ）において複屈折位相差δ_１、δ_２が２π、π／２、π、３π／２となるような電圧を印加し、次に第２の波長（８８０ｎｍ）において複屈折位相差δ_１、δ_２が２π、π／２、π、３π／２となるような電圧を印加する。図８の１２０に示すように、第１の波長用の各印加電圧は第２の波長用の各印加電圧に比べて大きくなっている。なお、液晶セルへの印加電圧は、１回の位相変調当たり５００ｍｓとしている。

図８の１３０は、第１の検出部３４による光強度検出のタイムチャートを示す。本実施形態では、第１の検出部３４は、第１の波長用の電圧が印加される毎に第１のフィルタ８２を透過した光の光強度を検出し、４回の位相変調に対応して第１の波長の光の光強度を４回検出する。なお、１回の電圧印加（位相変調）が開始されてから液晶が安定するまでの３７５ｍｓはインターバルをとり、残りの１２５ｍｓで光強度を検出している。

図８の１４０は、第２の検出部３６による光強度検出のタイムチャートを示す。本実施形態では、第２の検出部３６は、第２の波長用の電圧が印加される毎に第２のフィルタ８４を透過した光の光強度を検出し、４回の位相変調に対応して第２の波長の光の光強度を４回検出する。

図８の１５０は、演算処理部５０による旋光度の算出と算出結果の表示のタイムチャートを示す。本実施形態では、演算処理部５０は、第１の検出部３４による光強度検出後に、第１の検出部３４によって検出された４つの光強度に基づき第１の波長における旋光度を算出し、算出結果を表示部に表示する。また演算処理部５０は、第２の検出部３６による光強度検出後に、第２の検出部３６によって検出された４つの光強度に基づき第２の波長における旋光度を算出し、算出結果を表示部に表示する。なお１回の位相変調は５００ｍｓで行われることから、４回の位相変調を行う４ステップ位相シフト法では、第１の波長の旋光角の計測結果と第２の波長の旋光角の計測結果とを、２秒毎に交互に表示することができる。

このように本実施形態によれば、２つの液晶セルによって構成され電気信号によって高速な位相変調が可能な偏光変調部を用いることにより、リアルタイムに近い高速な多波長旋光計測を実現することができる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

例えば、本実施形態では、ダイクロイックミラーとして、長波長の光を反射するホットミラーを用いる場合について説明したが、短波長の光を反射するコールドミラーを用いるようにしてもよい。

清涼飲料水、果実等の濃度計測だけでなく、タンパク質、アミノ酸、核酸等の分子構造の解析、薬品の品質管理などに利用することができる。また血糖値を測定する血糖値センサとして利用することができる。

本実施形態の計測装置の構成を説明するためのブロック図。 本実施形態の第１及び第２の液晶セルから構成される液晶素子を模式的に示す図。 本実施形態の第１及び第２の液晶セルから構成される液晶素子を模式的に示す図。 本実施形態の偏光変調部を模式的に示す図。 本実施形態のダイクロイックミラーの透過率と反射率を示す図。 図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）は、光源から出射された白色光の分光特性、ダイクロイックミラーを透過した光の分光特性、ダイクロイックミラーを反射した光の分光特性を示す図。 液晶セルへの印加電圧と複屈折位相差の関係を示す図。 ２波長（第１の波長、第２の波長）で４ステップ位相シフト法を行う場合のタイムチャートを示す図。

符号の説明

１ 測定装置、１０ 光学系、１２ 光源、１３ コリメートレンズ、１４ ミラー、１８ 偏光子、２０ 偏光変調部、２１ 液晶素子、２２ 第１の液晶セル、２３ 第１の電圧制御部、２４ 第２の液晶セル、２５ 第２の電圧制御部、２６ 温度制御部、３０ 試料、３２ 検光子、３４ 第１の検出部、３６ 第２の検出部、４０ 制御装置、５０ 演算処理部、６０ 制御信号生成部、７０ 記憶部、８０ ダイクロイックミラー、８２ 第１のフィルタ、８４ 第２のフィルタ

Claims (3)

1. 測定対象の旋光度を計測する計測装置であって、
   光の所定の偏光成分を透過させる第１の偏光子と、
   前記第１の偏光子を透過した光を任意の偏光に変調する偏光変調部と、
   前記偏光変調部を介して前記測定対象を透過した光の所定の偏光成分を透過させる第２の偏光子と、
   前記第２の偏光子を透過した光の所定の波長成分を透過させ、前記所定の波長成分以外の波長成分を反射させるダイクロイックミラーと、
   前記ダイクロイックミラーを透過した光の第１の波長を透過させる第１のフィルタと、
   前記ダイクロイックミラーを反射した光の第２の波長を透過させる第２のフィルタと、
   前記第１のフィルタを透過した光の光強度を検出する第１の検出部と、
   前記第２のフィルタを透過した光の光強度を検出する第２の検出部とを含むことを特徴とする計測装置。
2. 請求項１において、
   前記偏光変調部は、
   主軸方位が互いに異なる第１の並行配向液晶素子及び第２の並行配向液晶素子と、
   前記第１の並行配向液晶素子及び前記第２の並行配向液晶素子への印加電圧を制御する電圧制御部とを含むことを特徴とする計測装置。
3. 請求項２において、
   前記電圧制御部によって前記第１の波長に対応した電圧が印加された場合に前記第１の検出部で検出した光強度に基づいて、前記第１の波長における前記測定対象の旋光度を算出する演算処理を行い、
   前記電圧制御部によって前記第２の波長に対応した電圧が印加された場合に前記第２の検出部で検出した光強度に基づいて、前記第２の波長における前記測定対象の旋光度を算出する演算処理を行う演算処理部を更に含むことを特徴とする計測装置。

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