JP4133251B2 - 旋光度測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋光度測定装置に関するものであり、より詳細には旋光性物質の旋光度又は濃度を測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、アミノ酸や糖類などの旋光性を有する物質の旋光度又は濃度を測定するための旋光度測定装置が知られている。従来の旋光度測定装置は、一般的に光源と受光器の間に、固定された偏光子と、ファラデーセルを含む光変調器と、旋光性物質の試料を収容する観測管と、回転する検光子と、をこの順番で配置した構成を有する。この旋光度測定装置による測定方法は、光源から出射して偏光子、光変調器、観測管及び検光子を通過して受光器に入射した光線の光量が最小になるように検光子を回転し、その回転角度から試料の旋光度を測定するというものである。（例えば、特開平６−２２９８３１号公報）
しかしながら、従来の旋光度測定装置は、高価なファラデーセルを使用するため、装置の製造コストが高くなるという問題があった。さらに、ファラデーセルにより直線偏光の振動面を振らせて受光器から得られる交流信号に基づいて検光子の回転を制御するため、制御系が複雑となり、装置が高価になるという問題があった。
【０００３】
又、このような旋光度測定装置における測定精度は、光源及び各光学部品の光軸上の位置決め精度に依存するところが大きい。そのため、製造あるいは修理、交換時において、熟練者による位置決め作業が必要となり、製造コストやメンテナンス費が高くなるという問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明の目的は、上記の問題点を解決するための、製造コストが安価で且つ精度良く測定することができる旋光度測定装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、フレームと、前記フレームに対して設定した光軸に沿って光線を出射する光源モジュールと、前記光源モジュールからの光線を直線偏光にする偏光子と、前記偏光子からの光線であって試料を透過した直線偏光のうち特定方向の偏光成分のみを通過させる検光子を光軸を中心として回転可能に支持する検光子モジュールと、前記検光子を通過した光を受光する受光手段と、前記偏光子の透過軸に対する前記検光子の透過軸の角度と前記受光手段が受光した受光量とから前記試料の旋光度を検出するための演算手段と、を有し、前記光源モジュールは、光源と、前記光源を収容するケースと、前記光源をケースに対して位置決めするための光源位置決め手段と、を有し、前記フレームは、前記光源が光軸に沿って光線を出射するように、前記フレームに対して前記ケースを着脱可能に位置決めするための光源モジュール位置決め部を有する旋光度測定装置により達成される。
【０００６】
好ましくは、前記ケースは、底部と前記ケース底部から上方に延伸する概ね円筒形の側壁とを含むケース下部と、前記側壁の外周面から前記側壁の半径方向外方に延在する軸方向位置決め面を含むケース上部と、を有し、前記光源モジュール位置決め部は、前記ケース下部を着脱可能に差し込むための概ね円筒形の差込穴と、前記軸方向位置決め面と当接する差込方向位置決め面を有する。
【０００７】
好ましくは、前記検光子モジュールは、前記検光子を回転可能に支持する検光子支持ブロックを有し、前記フレームは、前記検光子が光軸を中心として回転するように、前記検光子支持ブロックを前記フレームに対して着脱可能に位置決めするための検光子支持ブロック位置決め部を有する。
前記検光子支持ブロック位置決め部は、前記検光子支持ブロックを支持するための光軸に平行な２つの傾斜面を含むことが好ましい。
【０００８】
前記検光子支持ブロックは、前記検光子の回転軸を中心とする円筒状の側面を有し、前記検光子支持ブロックは、前記円筒側面において検光子支持ブロック位置決め部に支持されることが好ましい。
【０００９】
好ましくは、前記演算手段は、前記偏光子の透過軸に対する前記検光子の透過軸の角度の少なくとも３つの角度θ１、θ２、θ３における光量ｖ１、ｖ２、ｖ３を記録し、
式（１）Ｒｅ＝ｖ１＊cosθ１−ｖ２＊cosθ２−ｖ３＊cosθ３
式（２）Ｉｍ＝ｖ１＊sinθ１＋ｖ２＊sinθ２−ｖ３＊sinθ３
式（３）Ｒｅ＜０、Ｉｍ＜０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)−９０°
Ｒｅ≧０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)
Ｒｅ＜０、Ｉｍ≧０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)＋９０°
に基づいて、旋光度αを検出する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図７を参照しながら、本願発明による旋光度測定装置の実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本願発明による旋光度測定装置の実施形態の概略構成図である。図２は、光源モジュールの断面図である。図３は、光源モジュール及び光源モジュール位置決め部を示す斜視図である。図４は、検光子モジュールの断面図である。図５は、受光手段側から見た検光子モジュールの側面図である。図６は、検光子透過軸の３つの角度位置を示す図である。図７は、検光子透過軸の３つの角度位置における旋光度αに対する光量及びＲｅ、Ｉｍ示す。
【００１２】
図１は、本願発明による旋光度測定装置の実施形態の構成を概略的に示す。この旋光度測定装置１０は、フレーム１２と、フレーム１２に対して設定した光軸Ａ１、Ａ２に沿って光線を出射する光源モジュール１４と、光源モジュール１４からの光線を直線偏光にする偏光子３２と、偏光子３２からの光線であって試料３６を透過した直線偏光のうち特定方向の偏光成分のみを通過させる検光子４２を光軸Ａ２を中心として回転可能に支持する検光子モジュール４０と、検光子４２を通過した光を受光する受光手段５０と、偏光子３２の透過軸に対する検光子４２の透過軸の角度と受光手段５０が受光した受光量とから試料３６の旋光度を検出するための演算手段６４と、を有する。
【００１３】
より詳細には、以下の通りである。以下、光軸Ａ１に平行な方向をｘ方向と称する。光軸Ａ２に平行な方向をｚ方向と称する。
【００１４】
図２は、光源モジュール１４の断面図である。光源モジュール１４は、光源６８と、光源６８を収容するためのケース７０と、ケース７０に対して光源６８を位置決めするための光源位置決め手段７２、７４、７６、７８、８０、８２を有する。より詳細には、光源位置決め手段７２、７４、７６、７８は、光源６８を下方から支持する第１座部７２及び第２座部７４と、光源６８を上方から支持する第１蓋部７６及び第２蓋部７８と、第２座部７４及び第２蓋部７８をケース７０に対してそれぞれ固定するねじ８０、８２と、を有する。
【００１５】
第１、第２座部７２、７４及び第１、第２蓋部７６、７８は、ケース７０に形成された円筒状の穴７０ａに挿入され、当該穴７０ａの内側面と係合する円筒状側面７２ａ、７４ａ、７６ａ、７８ａを有する。
【００１６】
より詳細には、以下の通りである。第１座部７２は、上面に光源６８の先端側の凸部６８ａを受け入れる凹部７２ｂを有し、下面に先細の凸部７２ｃを有する。第２座部７４は、上面に第１座部７２の凸部７２ｃを受け入れる凹部７４ｂを有する。第１蓋部７６は、光源６８の接続側の突出部６８ｂを収容する貫通孔７６ｂを有する。第２蓋部７８は、第１蓋部７６に接する平らな下面７８ｂと、下面７８ｂに設けられた、光源６８に接続された電線を通すための穴７８ｃと、を有する。
【００１７】
ケース７０の底部８４及び側壁８５には、ねじ８０、８２のためのねじ穴９０、９２がそれぞれ設けられる。また、側壁８５には、円形開口９４が設けられる。
【００１８】
この光源モジュール１４は、以下の手順で組み立てられる。
【００１９】
（ａ）第２座部７４、第１座部７２、光源６８、第１蓋部７６、第２蓋部７８を、この順番でケース穴７０ａに挿入する。これにより、光源６８の中心（フィラメントの位置）がケース側壁８５の延伸軸（以下、ケース中心軸と称する）Ｃ１と一致する。
【００２０】
（ｂ）ケース底部８４のねじ穴９０に下方からねじ８０を挿入し、ケース側壁８５のねじ穴９２に半径方向外方からねじ８２を挿入する。
【００２１】
（ｃ）光源６８の中心がケース側壁８５に設けた円形開口９４の中心軸９４ａと一致するまで下方のねじ８０を締め、第１、第２座部７２、７４を押し上げる。
【００２２】
（ｄ）側方のねじ８２を締め、第２蓋部７８をケース７０に対して固定する。
【００２３】
上記の例において、光源６８はハロゲンランプである。ケース７０は、例えばアルミ製である。第１座部７２及び第１蓋部７６は、テフロン（登録商標）製であることが好ましい。第２座部７４及び第２蓋部７８は、真鍮（ＢＳ）製であることが好ましい。これにより、組み立て時における光源の破損を防ぐと共に、組み立て後の時間経過による光源の移動を防ぐことができる。
【００２４】
このように、光源６８の中心を、ケース中心軸Ｃ１及び開口９４の中心軸９４ａの交点に位置決めすることにより、光源６８から所望の光量を有する光線を開口９４の中心軸９４ａに沿って出射させることができる。
【００２５】
再び図１に戻って、フレーム１２は、フレーム１２に対してケース７０を位置決めするための光源モジュール位置決め部１６を有する。光源モジュール位置決め部１６は、フレーム１２に固定されている。
【００２６】
図３は、光源モジュール１４及び光源モジュール位置決め部１６を示す斜視図である。光源モジュール位置決め部１６は、光源モジュール１４のケース下部８６を着脱自在に差し込むための差込穴９６を有する。差込穴９６は、ｙ方向に延伸する概ね円筒の形状を有する。以下、差込穴９６の延伸方向（ｙ方向）の中心軸を差込穴中心軸Ｃ２と称する。
【００２７】
光源モジュール位置決め部１６は、差込穴９６の内側に角度位置決め面９６ａを有する。この例では、角度位置決め面９６ａは、差込穴中心軸Ｃ２（ｙ方向）に平行な平面である。また、光源モジュール位置決め部１６は、ｙ方向位置決め面１６ａを有する。この例では、ｙ方向位置決め面１６ａは、光源モジュール位置決め部１６の上面、すなわちｙ方向に垂直な平面である。
【００２８】
一方、ケース下部８６は、ケース下部８６の外周面に円周方向位置決め面８６ａを有する。この例では、円周方向位置決め面８６ａは、ケース中心軸Ｃ１に平行な平面である。また、ケース上部８８は、軸方向位置決め面８８ａを有する。この例では、軸方向位置決め面８８ａは、ケース中心軸Ｃ１に垂直な、ケース上部８８の下側に設けた平面である。
【００２９】
従って、光源モジュール１４のケース下部８６を、面８６ａが面９６ａと係合し、面８８ａが面１６ａと係合するように、差込穴９６に差し込むことができる。これにより、ケース７０を、フレーム１２に対して所定の座標位置及び角度位置に位置決めすることができる。
【００３０】
尚、図示のとおり、光源モジュール位置決め部１６には、差込穴９６の内側から外側に向かって円筒形の貫通孔９８が設けられる。貫通孔９８の中心軸は、光軸Ａ１と一致する様に設けられる。
【００３１】
従って、ケース７０がフレーム１２に対して位置決めされたとき、円形開口９４と貫通孔９８の中心軸が一致し、光源６８からの光線は円形開口９４及び貫通孔９８を通って光軸Ａ１に沿って出射される。
【００３２】
このように、本実施形態によれば光源６８のケース７０に対する位置決め及びケース７０のフレーム１２に対する位置決めが容易であるため、旋光度測定装置の製造を容易にすることができ、製造コストを低減することができる。
【００３３】
また、ケース下部８６が差込穴９６に対して着脱自在であるため、光源６８が寿命に達したとき光源モジュール１４を容易に交換することができ、交換に要する時間及びコストを低減することができる。
【００３４】
再び図１を参照すると、装置１０は、光軸Ａ１上に、コリメートレンズ２２と、特定の波長を有する光線のみを通過させる干渉フィルタ２６と、ミラー２８と、を有する。コリメートレンズ２２は第１鏡筒２４に収容され、第１鏡筒２４に対して位置決めされる。第１鏡筒２４は、フレーム１２に設けた第１鏡筒支持部（図示せず）によりフレーム１２に対して位置決めされる。
【００３５】
従って、光源６８から出射された光線ｒ１は、コリメートレンズ２２、干渉フィルタ２６、及びミラー２８を通過して、光軸Ａ２に沿って進む単波長（例えば、波長λ＝５８９．３ｎｍのＤ線）の平行光ｒ２となる。
【００３６】
装置１０は、光軸Ａ２上に偏光子３２を有する。偏光子３２は第２鏡筒３４に収容され、第２鏡筒３４に対して位置決めされる。第２鏡筒３４は、フレーム１２に設けた第２鏡筒支持部（図示せず）によりフレーム１２に対して位置決めされる。
【００３７】
上記構成により、光線ｒ２は偏光子３２に入射し、光線ｒ２のうち偏光子３２の透過軸と一致する振動方向を有する直線偏光ｒ３のみが偏光子３２を通過する。偏光子３２は、例えば、透過軸がｘ方向と平行になるように位置決めされる。従って、直線偏光ｒ３は、ｘｚ面を振動面とする。直線偏光ｒ３は、光軸Ａ２に沿って偏光子３２の後段に配置された試料３６に入射する。
【００３８】
試料３６は、観測管３８の内部に収容される。観測管３８は、フレーム１２に設けた観測管支持部（図示せず）により、試料３６が光軸Ａ２上に所定の長さＬを有するように位置決めされる。
【００３９】
観測管３８に入射した直線偏光ｒ３は、試料３６内を透過する間に、試料３６の旋光性による影響を受けてその振動面を回転させられ、直線偏光ｒ４となる。この振動面の回転角度（旋光度）αは、試料３６の濃度ｃ及び温度ｔ、光の波長λ、光が試料内を通過した距離Ｌに依存する。温度ｔ、波長λ及び距離Ｌは、所定の値（例えば、ｔ＝２０℃、λ＝５８９．３ｎｍ、Ｌ＝１００ｍｍ）に設定されるので、振動面の回転角度αは、試料の濃度ｃによって決まる。振動面が回転させられた直線偏光ｒ４は、検光子モジュール４０に入射する。
【００４０】
図４は、図５のIV−IV線に沿う検光子モジュール４０の断面図である。検光子モジュール４０は、検光子４２と、検光子４２を回転可能に支持する検光子支持ブロック４８と、を有する。
【００４１】
検光子４２は、円筒形の軸部４４及び歯車４６を含む検光子組立体４１に支持される。より詳細には、検光子４２は、軸部４４の第１端部４４ａに固定される。歯車４６は、軸部４４の第２端部４４ｂに固定される。歯車４６は砲金製であることが好ましい。
【００４２】
検光子支持ブロック４８は、円筒状の貫通孔１０８を有する。軸部４４は、貫通孔１０８に回転可能に支持される。検光子支持ブロック４８は、アルミ製であることが好ましい。
【００４３】
図５は、図１のＶ−Ｖ線に沿って見た検光子モジュール４０の側面図である。検光子支持ブロック４８は、フレーム１２に設けた検光子支持ブロック位置決め部１１２に着脱自在に支持される。検光子支持ブロック位置決め部１１２は、アルミ製であり、フレーム１２と一体的に成形されることが好ましい。
【００４４】
検光子支持ブロック位置決め部１１２は、検光子支持ブロック４８を支持するための第１支持面１１２ａ及び第２支持面１１２ｂを有する。第１、第２支持面１１２ａ、１１２ｂは、光軸Ａ２に平行な傾斜面である。より詳細には、第１、第２支持面１１２ａ、１１２ｂは、光軸Ａ２を含むｙｚ面に対して互いに面対称であり、例えば光軸Ａ２を含むｙｚ面から概ね４５°傾斜する。
【００４５】
検光子支持ブロック４８は、検光子４２の回転軸を中心軸とする円筒形の側面４８ａを有する。検光子支持ブロック４８は、円筒側面４８ａの中心軸が光軸Ａ２と一致するように、円筒側面４８ａにおいて第１、第２支持面１１２ａ、１１２ｂに支持される。ここに、円筒側面４８ａの中心軸は検光子４２の回転軸と一致するので、検光子４２の回転軸は光軸Ａ２と一致する。上記構成により、検光子４２は、支持ブロック４８を位置決め部１１２に載せるだけで、光軸Ａ２を中心として回転するように位置決めされることができる。
【００４６】
尚、位置決めされた検光子支持ブロック４８は、ねじ１１４ａ、１１４ｂ等の固定手段によりフレーム１２に対して固定される。この例では、ねじ１１４ａ、１１４ｂは、検光子支持ブロック４８に設けた貫通孔１１６ａ、１１６ｂを通って、検光子支持ブロック位置決め部１１２に設けたねじ穴１１８ａ、１１８ｂに差し込まれる。
【００４７】
従って、検光子モジュール４０は、フレーム１２に対して容易に着脱することができ、故障などが発生した場合に、容易に修理又は交換することができる。
【００４８】
検光子モジュール４０は、さらに、歯車４６と噛み合うウォーム１００と、ウォーム１００を回転駆動するためのサーボモータの如き駆動手段１０２と、を有する。ウォーム１００及び駆動手段１０２は、検光子支持ブロック４８に設けた軸受け１１０ａ、１１０ｂによって支持される。駆動手段１０２は、制御手段６２（図１）からの信号に基づいて、ウォーム１００を介して検光子組立体４１及び検光子４２を回転する。制御手段６２は、検光子４２の透過軸が偏光子３２（図１）の透過軸に対して所定の角度となるように、駆動手段１０２を制御する。
【００４９】
再び図１を参照すると、検光子モジュール４０に入射した光線ｒ４のうち、検光子４２の透過軸方向の成分ｒ５のみが受光手段５０に入射する。
【００５０】
受光手段５０は、受光レンズ５４と、受光センサ５８と、受光センサ基板６０と、を有する。受光レンズ５４は第３鏡筒６１に収容される。第３鏡筒６１の後方端部には、受光センサ５８が取り付けられた受光センサ基板６０が固定される。第３鏡筒６１は、フレーム１２に設けた第３鏡筒支持部（図示せず）によりフレーム１２に対して位置決めされる。
【００５１】
受光手段５０に入射した光線ｒ５は、受光レンズ５４を通過して光線ｒ６となり、受光センサ５８により受光される。
【００５２】
受光センサ５８は、制御手段６２からの信号に従って光線ｒ６の光量を電圧値として検出する。光量の検出は、偏光子３２の透過軸に対して検光子４２の透過軸が所定の角度であるときに行われる。より詳細には、受光センサ５８は、１つの試料に対して、偏光子３２に対して検光子４２の透過軸が少なくとも３つの角度において、光量を検出する。検出された光量は、信号として演算手段６４に送られる。
【００５３】
演算手段６４は、制御手段６２から送られる偏光子の透過軸に対する検光子の透過軸の角度と、受光センサ５８から送られる光量と、に基づいて、試料の旋光度α（又は濃度ｃ）を算出する。以下、図６、７を参照して、旋光度αの算出方法を説明する。
【００５４】
図６は、受光手段５０側から検光子４２を見たときの、検光子透過軸の３つの角度位置を示す。検光子透過軸の３つの角度位置θ１、θ２、θ３を、検光子透過軸が偏光子透過軸（図６のｘ軸）となす角度（０°〜９０°）とする。検光子透過軸の各角度位置θ１、θ２、θ３において検出された光量をそれぞれｖ１、ｖ２、ｖ３とする。
【００５５】
試料３６の旋光度αは、偏光子透過軸に対する検光子透過軸の角度θ１、θ２、θ３及び各角度に対応する光量ｖ１、ｖ２、ｖ３に基づいて、次の式（１）〜（３）により求められる。
【００５６】
【数１】
Ｒｅ＝ｖ１＊cosθ１−ｖ２＊cosθ２−ｖ３＊cosθ３ ・・・（１）
Ｉｍ＝ｖ１＊sinθ１＋ｖ２＊sinθ２−ｖ３＊sinθ３ ・・・（２）
Ｒｅ＜０、Ｉｍ＜０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)−９０°
Ｒｅ≧０のとき、 α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)
Ｒｅ＜０、Ｉｍ≧０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)＋９０° ・・・（３）
図７は、偏光子透過軸に対する検光子透過軸の角度θ１、θ２、θ３が０°、６０°、６０°であるときの旋光度αに対するＲｅ、Ｉｍの値を示す。
【００５７】
すなわち、（Ｉ）Ｒｅ＜０、Ｉｍ＜０のとき、旋光度αは、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)−９０°により求められる。旋光度αの範囲は、−９０°〜−４５°である。このとき、試料を通過した直線偏光は、図６のＩで示される範囲に振動面を有する。
【００５８】
（II）Ｒｅ≧０のとき、旋光度αは、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)により求められる。旋光度αの範囲は、−４５°〜４５°である。このとき、試料を通過したの直線偏光は、図６のIIで示される範囲に振動面を有する。
【００５９】
（III）Ｒｅ＜０、Ｉｍ≧０のとき、旋光度αは、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)＋９０°により求められる。旋光度αの範囲は、４５°〜９０°である。このとき、試料を通過した直線偏光は、図６のIIIで示される範囲に振動面を有する。
【００６０】
試料の濃度ｃは、検出した旋光度α、波長λ＝５８９ｎｍ（Ｄ線）及び温度２０℃におけるの試料に対する比旋光度［αＤ ２０］、及び観測管の長さＬを用いて求められる。
【００６１】
このように、本実施形態においては、ファラデー素子などの高額な部品を使用せずに試料の旋光度（又は濃度）を測定することができる。従って、従来の旋光度測定装置に比べ、装置の製造コストを低減することができる。
【００６２】
さらに、本実施形態においては、１つの試料に対して３つの検光子の角度に対する光量のみを測定することによって、試料の旋光度（又は濃度）を精度よく求めることができる。
【００６３】
このようにして、演算手段６４で算出された旋光度α（又は濃度ｃ）は、表示手段６６によって表示される。
【００６４】
以上の説明から明らかなように、本願発明による旋光度測定装置の実施形態は、以下の特徴を有する。
【００６５】
（１） フレーム（１２）と、前記フレームに対して設定した光軸に沿って光線を出射する光源モジュール（１４）と、前記光源モジュールからの光線を直線偏光にする偏光子（３２）と、前記偏光子からの光線であって試料を透過した直線偏光のうち特定方向の偏光成分のみを通過させる検光子（４２）を光軸を中心として回転可能に支持する検光子モジュール（４０）と、前記検光子を通過した光を受光する受光手段（５０）と、前記偏光子の透過軸に対する前記検光子の透過軸の角度と前記受光手段が受光した受光量とから前記試料の旋光度を検出するための演算手段（６４）と、を有し、前記光源モジュール（１４）は、光源（６８）と、前記光源を収容するケース（７０）と、前記光源をケースに対して位置決めするための光源位置決め手段（７２、７４、７６、７８、８０、８２）と、を有し、
前記フレーム（１２）は、前記光源が光軸に沿って光線を出射するように、前記フレームに対して前記ケースを着脱可能に位置決めするための光源モジュール位置決め部（１６）を有する。
【００６６】
（２） （１）において、前記ケース（７０）は、底部（８４）と前記ケース底部から上方に延伸する概ね円筒形の側壁（８５）とを含むケース下部（８６）と、前記側壁の外周面から前記側壁の半径方向外方に延在する軸方向位置決め面（８８ａ）を含むケース上部（８８）と、を有し、前記光源モジュール位置決め部（１６）は、前記ケース下部を着脱自在に差し込むための円筒形の差込穴（９６）と、前記軸方向位置決め面と当接する差込方向位置決め面（１６ａ）を有する。
【００６７】
（３） （１）又は（２）において、前記検光子モジュール（４０）は、前記検光子（４２）を回転可能に支持する検光子支持ブロック（４８）を有し、前記フレーム（１２）は、前記検光子（４２）が光軸を中心として回転するように、前記検光子支持ブロックを前記フレームに対して着脱自在に位置決めするための検光子支持ブロック位置決め部（１１２）を有する。
【００６８】
（４） （３）において、前記検光子支持ブロック位置決め部（１１２）は、前記検光子支持ブロック（４８）を支持するための光軸に平行な２つの傾斜面（１１２ａ、１１２ｂ）を含む。
【００６９】
（５） （３）（４）において、前記検光子支持ブロック（４８）は、前記検光子の回転軸を中心とする円筒状の側面（４８ａ）を有し、前記検光子支持ブロック（４８）は、前記円筒側面（４８ａ）において検光子支持ブロック位置決め部（１１２）に支持される。
【００７０】
（６） （１）〜（５）において、前記演算手段（６４）は、前記偏光子（３２）の透過軸に対する前記検光子（４２）の透過軸の角度の少なくとも３つの角度θ１、θ２、θ３における光量ｖ１、ｖ２、ｖ３を記録し、
式（１）Ｒｅ＝ｖ１＊cosθ１−ｖ２＊cosθ２−ｖ３＊cosθ３
式（２）Ｉｍ＝ｖ１＊sinθ１＋ｖ２＊sinθ２−ｖ３＊sinθ３
式（３）Ｒｅ＜０、Ｉｍ＜０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)−９０°
Ｒｅ≧０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)
Ｒｅ＜０、Ｉｍ≧０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)＋９０°
に基づいて、旋光度αを検出する。
【００７１】
また、前記旋光度測定装置は、以下の効果を奏する。
【００７２】
（１）高額の部品を使用しないので、従来の旋光度測定装置に比べて製造コストを低減することができる。
【００７３】
（２）光源及び検光子の装置に対する位置決めを容易に行うことができるため、製造時における作業性を改善し、製造コストを低減することができる。
【００７４】
（３）光源及び検光子の装置に対する着脱を容易に行うことができるため、メンテナンス時における作業性を改善し、メンテナンス費を低減することができる。
【００７５】
なお、本願発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、光源は、ナトリウムランプその他の光源であってもよい。光源モジュールは、必ずしも、円筒形でなくてもよい。検光子モジュールについても、検光子組立体の形状や検光子の回転駆動方法などを様々に変更し得る。
【００７６】
【発明の効果】
したがって、本願発明によれば、製造コストが安価で且つ精度良く測定することができる旋光度測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本願発明による旋光度測定装置の実施形態の概略構成図である。
【図２】図２は、光源モジュールの断面図である。
【図３】図３は、光源モジュール及び光源モジュール位置決め部を示す斜視図である。
【図４】図４は、検光子モジュールの断面図である。
【図５】図５は、受光手段側から見た検光子モジュールの側面図である。
【図６】図６は、検光子透過軸の３つの角度位置を示す図である。
【図７】図７は、検光子透過軸の３つの角度位置における旋光度αに対する光量及びＲｅ、Ｉｍ示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 旋光度測定装置
１２ フレーム
１４ 光源モジュール
１６ 光源モジュール位置決め部
１６ａ ｙ方向位置決め面
２２ コリメートレンズ
２６ 干渉フィルタ
３２ 偏光子
３６ 試料
４０ 検光子モジュール
４２ 検光子
４４ 軸部
４６ 歯車
４８ 検光子支持ブロック
４８ａ 円筒側面
５０ 受光手段
５８ 受光センサ
６２ 制御手段
６４ 演算手段
６６ 表示手段
６８ 光源
７０ ケース
７２、７４、７６、７８、８０、８２ 光源位置決め手段
８６ ケース下部
８６ａ 円周方向位置決め面
８８ ケース上部
８８ａ 軸方向位置決め面
９６ 差込穴
９６ａ 角度位置決め面
１１２ 検光子支持ブロック位置決め部
１１２ａ、１１２ｂ 第１、第２支持面
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋光度測定装置に関するものであり、より詳細には旋光性物質の旋光度又は濃度を測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、アミノ酸や糖類などの旋光性を有する物質の旋光度又は濃度を測定するための旋光度測定装置が知られている。従来の旋光度測定装置は、一般的に光源と受光器の間に、固定された偏光子と、ファラデーセルを含む光変調器と、旋光性物質の試料を収容する観測管と、回転する検光子と、をこの順番で配置した構成を有する。この旋光度測定装置による測定方法は、光源から出射して偏光子、光変調器、観測管及び検光子を通過して受光器に入射した光線の光量が最小になるように検光子を回転し、その回転角度から試料の旋光度を測定するというものである。（例えば、特開平６−２２９８３１号公報）
しかしながら、従来の旋光度測定装置は、高価なファラデーセルを使用するため、装置の製造コストが高くなるという問題があった。さらに、ファラデーセルにより直線偏光の振動面を振らせて受光器から得られる交流信号に基づいて検光子の回転を制御するため、制御系が複雑となり、装置が高価になるという問題があった。
【０００３】
又、このような旋光度測定装置における測定精度は、光源及び各光学部品の光軸上の位置決め精度に依存するところが大きい。そのため、製造あるいは修理、交換時において、熟練者による位置決め作業が必要となり、製造コストやメンテナンス費が高くなるという問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明の目的は、上記の問題点を解決するための、製造コストが安価で且つ精度良く測定することができる旋光度測定装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、フレームと、前記フレームに対して設定した光軸に沿って光線を出射する光源モジュールと、前記光源モジュールからの光線を直線偏光にする偏光子と、前記偏光子からの光線であって試料を透過した直線偏光のうち特定方向の偏光成分のみを通過させる検光子を光軸を中心として回転可能に支持する検光子モジュールと、前記検光子を通過した光を受光する受光手段と、前記偏光子の透過軸に対する前記検光子の透過軸の角度と前記受光手段が受光した受光量とから前記試料の旋光度を検出するための演算手段と、を有し、前記光源モジュールは、光源と、前記光源を収容するケースと、前記光源をケースに対して位置決めするための光源位置決め手段と、を有し、前記フレームは、前記光源が光軸に沿って光線を出射するように、前記フレームに対して前記ケースを着脱可能に位置決めするための光源モジュール位置決め部を有する旋光度測定装置により達成される。
【０００６】
好ましくは、前記ケースは、底部と前記ケース底部から上方に延伸する概ね円筒形の側壁とを含むケース下部と、前記側壁の外周面から前記側壁の半径方向外方に延在する軸方向位置決め面を含むケース上部と、を有し、前記光源モジュール位置決め部は、前記ケース下部を着脱可能に差し込むための概ね円筒形の差込穴と、前記軸方向位置決め面と当接する差込方向位置決め面を有する。
【０００７】
好ましくは、前記検光子モジュールは、前記検光子を回転可能に支持する検光子支持ブロックを有し、前記フレームは、前記検光子が光軸を中心として回転するように、前記検光子支持ブロックを前記フレームに対して着脱可能に位置決めするための検光子支持ブロック位置決め部を有する。
前記検光子支持ブロック位置決め部は、前記検光子支持ブロックを支持するための光軸に平行な２つの傾斜面を含むことが好ましい。
【０００８】
前記検光子支持ブロックは、前記検光子の回転軸を中心とする円筒状の側面を有し、前記検光子支持ブロックは、前記円筒側面において検光子支持ブロック位置決め部に支持されることが好ましい。
【０００９】
好ましくは、前記演算手段は、前記偏光子の透過軸に対する前記検光子の透過軸の角度の少なくとも３つの角度θ１、θ２、θ３における光量ｖ１、ｖ２、ｖ３を記録し、
式（１）Ｒｅ＝ｖ１＊cosθ１−ｖ２＊cosθ２−ｖ３＊cosθ３
式（２）Ｉｍ＝ｖ１＊sinθ１＋ｖ２＊sinθ２−ｖ３＊sinθ３
式（３）Ｒｅ＜０、Ｉｍ＜０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)−９０°
Ｒｅ≧０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)
Ｒｅ＜０、Ｉｍ≧０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)＋９０°
に基づいて、旋光度αを検出する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図７を参照しながら、本願発明による旋光度測定装置の実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本願発明による旋光度測定装置の実施形態の概略構成図である。図２は、光源モジュールの断面図である。図３は、光源モジュール及び光源モジュール位置決め部を示す斜視図である。図４は、検光子モジュールの断面図である。図５は、受光手段側から見た検光子モジュールの側面図である。図６は、検光子透過軸の３つの角度位置を示す図である。図７は、検光子透過軸の３つの角度位置における旋光度αに対する光量及びＲｅ、Ｉｍ示す。
【００１２】
図１は、本願発明による旋光度測定装置の実施形態の構成を概略的に示す。この旋光度測定装置１０は、フレーム１２と、フレーム１２に対して設定した光軸Ａ１、Ａ２に沿って光線を出射する光源モジュール１４と、光源モジュール１４からの光線を直線偏光にする偏光子３２と、偏光子３２からの光線であって試料３６を透過した直線偏光のうち特定方向の偏光成分のみを通過させる検光子４２を光軸Ａ２を中心として回転可能に支持する検光子モジュール４０と、検光子４２を通過した光を受光する受光手段５０と、偏光子３２の透過軸に対する検光子４２の透過軸の角度と受光手段５０が受光した受光量とから試料３６の旋光度を検出するための演算手段６４と、を有する。
【００１３】
より詳細には、以下の通りである。以下、光軸Ａ１に平行な方向をｘ方向と称する。光軸Ａ２に平行な方向をｚ方向と称する。
【００１４】
図２は、光源モジュール１４の断面図である。光源モジュール１４は、光源６８と、光源６８を収容するためのケース７０と、ケース７０に対して光源６８を位置決めするための光源位置決め手段７２、７４、７６、７８、８０、８２を有する。より詳細には、光源位置決め手段７２、７４、７６、７８は、光源６８を下方から支持する第１座部７２及び第２座部７４と、光源６８を上方から支持する第１蓋部７６及び第２蓋部７８と、第２座部７４及び第２蓋部７８をケース７０に対してそれぞれ固定するねじ８０、８２と、を有する。
【００１５】
第１、第２座部７２、７４及び第１、第２蓋部７６、７８は、ケース７０に形成された円筒状の穴７０ａに挿入され、当該穴７０ａの内側面と係合する円筒状側面７２ａ、７４ａ、７６ａ、７８ａを有する。
【００１６】
より詳細には、以下の通りである。第１座部７２は、上面に光源６８の先端側の凸部６８ａを受け入れる凹部７２ｂを有し、下面に先細の凸部７２ｃを有する。第２座部７４は、上面に第１座部７２の凸部７２ｃを受け入れる凹部７４ｂを有する。第１蓋部７６は、光源６８の接続側の突出部６８ｂを収容する貫通孔７６ｂを有する。第２蓋部７８は、第１蓋部７６に接する平らな下面７８ｂと、下面７８ｂに設けられた、光源６８に接続された電線を通すための穴７８ｃと、を有する。
【００１７】
ケース７０の底部８４及び側壁８５には、ねじ８０、８２のためのねじ穴９０、９２がそれぞれ設けられる。また、側壁８５には、円形開口９４が設けられる。
【００１８】
この光源モジュール１４は、以下の手順で組み立てられる。
【００１９】
（ａ）第２座部７４、第１座部７２、光源６８、第１蓋部７６、第２蓋部７８を、この順番でケース穴７０ａに挿入する。これにより、光源６８の中心（フィラメントの位置）がケース側壁８５の延伸軸（以下、ケース中心軸と称する）Ｃ１と一致する。
【００２０】
（ｂ）ケース底部８４のねじ穴９０に下方からねじ８０を挿入し、ケース側壁８５のねじ穴９２に半径方向外方からねじ８２を挿入する。
【００２１】
（ｃ）光源６８の中心がケース側壁８５に設けた円形開口９４の中心軸９４ａと一致するまで下方のねじ８０を締め、第１、第２座部７２、７４を押し上げる。
【００２２】
（ｄ）側方のねじ８２を締め、第２蓋部７８をケース７０に対して固定する。
【００２３】
上記の例において、光源６８はハロゲンランプである。ケース７０は、例えばアルミ製である。第１座部７２及び第１蓋部７６は、テフロン（登録商標）製であることが好ましい。第２座部７４及び第２蓋部７８は、真鍮（ＢＳ）製であることが好ましい。これにより、組み立て時における光源の破損を防ぐと共に、組み立て後の時間経過による光源の移動を防ぐことができる。
【００２４】
このように、光源６８の中心を、ケース中心軸Ｃ１及び開口９４の中心軸９４ａの交点に位置決めすることにより、光源６８から所望の光量を有する光線を開口９４の中心軸９４ａに沿って出射させることができる。
【００２５】
再び図１に戻って、フレーム１２は、フレーム１２に対してケース７０を位置決めするための光源モジュール位置決め部１６を有する。光源モジュール位置決め部１６は、フレーム１２に固定されている。
【００２６】
図３は、光源モジュール１４及び光源モジュール位置決め部１６を示す斜視図である。光源モジュール位置決め部１６は、光源モジュール１４のケース下部８６を着脱自在に差し込むための差込穴９６を有する。差込穴９６は、ｙ方向に延伸する概ね円筒の形状を有する。以下、差込穴９６の延伸方向（ｙ方向）の中心軸を差込穴中心軸Ｃ２と称する。
【００２７】
光源モジュール位置決め部１６は、差込穴９６の内側に角度位置決め面９６ａを有する。この例では、角度位置決め面９６ａは、差込穴中心軸Ｃ２（ｙ方向）に平行な平面である。また、光源モジュール位置決め部１６は、ｙ方向位置決め面１６ａを有する。この例では、ｙ方向位置決め面１６ａは、光源モジュール位置決め部１６の上面、すなわちｙ方向に垂直な平面である。
【００２８】
一方、ケース下部８６は、ケース下部８６の外周面に円周方向位置決め面８６ａを有する。この例では、円周方向位置決め面８６ａは、ケース中心軸Ｃ１に平行な平面である。また、ケース上部８８は、軸方向位置決め面８８ａを有する。この例では、軸方向位置決め面８８ａは、ケース中心軸Ｃ１に垂直な、ケース上部８８の下側に設けた平面である。
【００２９】
従って、光源モジュール１４のケース下部８６を、面８６ａが面９６ａと係合し、面８８ａが面１６ａと係合するように、差込穴９６に差し込むことができる。これにより、ケース７０を、フレーム１２に対して所定の座標位置及び角度位置に位置決めすることができる。
【００３０】
尚、図示のとおり、光源モジュール位置決め部１６には、差込穴９６の内側から外側に向かって円筒形の貫通孔９８が設けられる。貫通孔９８の中心軸は、光軸Ａ１と一致する様に設けられる。
【００３１】
従って、ケース７０がフレーム１２に対して位置決めされたとき、円形開口９４と貫通孔９８の中心軸が一致し、光源６８からの光線は円形開口９４及び貫通孔９８を通って光軸Ａ１に沿って出射される。
【００３２】
このように、本実施形態によれば光源６８のケース７０に対する位置決め及びケース７０のフレーム１２に対する位置決めが容易であるため、旋光度測定装置の製造を容易にすることができ、製造コストを低減することができる。
【００３３】
また、ケース下部８６が差込穴９６に対して着脱自在であるため、光源６８が寿命に達したとき光源モジュール１４を容易に交換することができ、交換に要する時間及びコストを低減することができる。
【００３４】
再び図１を参照すると、装置１０は、光軸Ａ１上に、コリメートレンズ２２と、特定の波長を有する光線のみを通過させる干渉フィルタ２６と、ミラー２８と、を有する。コリメートレンズ２２は第１鏡筒２４に収容され、第１鏡筒２４に対して位置決めされる。第１鏡筒２４は、フレーム１２に設けた第１鏡筒支持部（図示せず）によりフレーム１２に対して位置決めされる。
【００３５】
従って、光源６８から出射された光線ｒ１は、コリメートレンズ２２、干渉フィルタ２６、及びミラー２８を通過して、光軸Ａ２に沿って進む単波長（例えば、波長λ＝５８９．３ｎｍのＤ線）の平行光ｒ２となる。
【００３６】
装置１０は、光軸Ａ２上に偏光子３２を有する。偏光子３２は第２鏡筒３４に収容され、第２鏡筒３４に対して位置決めされる。第２鏡筒３４は、フレーム１２に設けた第２鏡筒支持部（図示せず）によりフレーム１２に対して位置決めされる。
【００３７】
上記構成により、光線ｒ２は偏光子３２に入射し、光線ｒ２のうち偏光子３２の透過軸と一致する振動方向を有する直線偏光ｒ３のみが偏光子３２を通過する。偏光子３２は、例えば、透過軸がｘ方向と平行になるように位置決めされる。従って、直線偏光ｒ３は、ｘｚ面を振動面とする。直線偏光ｒ３は、光軸Ａ２に沿って偏光子３２の後段に配置された試料３６に入射する。
【００３８】
試料３６は、観測管３８の内部に収容される。観測管３８は、フレーム１２に設けた観測管支持部（図示せず）により、試料３６が光軸Ａ２上に所定の長さＬを有するように位置決めされる。
【００３９】
観測管３８に入射した直線偏光ｒ３は、試料３６内を透過する間に、試料３６の旋光性による影響を受けてその振動面を回転させられ、直線偏光ｒ４となる。この振動面の回転角度（旋光度）αは、試料３６の濃度ｃ及び温度ｔ、光の波長λ、光が試料内を通過した距離Ｌに依存する。温度ｔ、波長λ及び距離Ｌは、所定の値（例えば、ｔ＝２０℃、λ＝５８９．３ｎｍ、Ｌ＝１００ｍｍ）に設定されるので、振動面の回転角度αは、試料の濃度ｃによって決まる。振動面が回転させられた直線偏光ｒ４は、検光子モジュール４０に入射する。
【００４０】
図４は、図５のIV−IV線に沿う検光子モジュール４０の断面図である。検光子モジュール４０は、検光子４２と、検光子４２を回転可能に支持する検光子支持ブロック４８と、を有する。
【００４１】
検光子４２は、円筒形の軸部４４及び歯車４６を含む検光子組立体４１に支持される。より詳細には、検光子４２は、軸部４４の第１端部４４ａに固定される。歯車４６は、軸部４４の第２端部４４ｂに固定される。歯車４６は砲金製であることが好ましい。
【００４２】
検光子支持ブロック４８は、円筒状の貫通孔１０８を有する。軸部４４は、貫通孔１０８に回転可能に支持される。検光子支持ブロック４８は、アルミ製であることが好ましい。
【００４３】
図５は、図１のＶ−Ｖ線に沿って見た検光子モジュール４０の側面図である。検光子支持ブロック４８は、フレーム１２に設けた検光子支持ブロック位置決め部１１２に着脱自在に支持される。検光子支持ブロック位置決め部１１２は、アルミ製であり、フレーム１２と一体的に成形されることが好ましい。
【００４４】
検光子支持ブロック位置決め部１１２は、検光子支持ブロック４８を支持するための第１支持面１１２ａ及び第２支持面１１２ｂを有する。第１、第２支持面１１２ａ、１１２ｂは、光軸Ａ２に平行な傾斜面である。より詳細には、第１、第２支持面１１２ａ、１１２ｂは、光軸Ａ２を含むｙｚ面に対して互いに面対称であり、例えば光軸Ａ２を含むｙｚ面から概ね４５°傾斜する。
【００４５】
検光子支持ブロック４８は、検光子４２の回転軸を中心軸とする円筒形の側面４８ａを有する。検光子支持ブロック４８は、円筒側面４８ａの中心軸が光軸Ａ２と一致するように、円筒側面４８ａにおいて第１、第２支持面１１２ａ、１１２ｂに支持される。ここに、円筒側面４８ａの中心軸は検光子４２の回転軸と一致するので、検光子４２の回転軸は光軸Ａ２と一致する。上記構成により、検光子４２は、支持ブロック４８を位置決め部１１２に載せるだけで、光軸Ａ２を中心として回転するように位置決めされることができる。
【００４６】
尚、位置決めされた検光子支持ブロック４８は、ねじ１１４ａ、１１４ｂ等の固定手段によりフレーム１２に対して固定される。この例では、ねじ１１４ａ、１１４ｂは、検光子支持ブロック４８に設けた貫通孔１１６ａ、１１６ｂを通って、検光子支持ブロック位置決め部１１２に設けたねじ穴１１８ａ、１１８ｂに差し込まれる。
【００４７】
従って、検光子モジュール４０は、フレーム１２に対して容易に着脱することができ、故障などが発生した場合に、容易に修理又は交換することができる。
【００４８】
検光子モジュール４０は、さらに、歯車４６と噛み合うウォーム１００と、ウォーム１００を回転駆動するためのサーボモータの如き駆動手段１０２と、を有する。ウォーム１００及び駆動手段１０２は、検光子支持ブロック４８に設けた軸受け１１０ａ、１１０ｂによって支持される。駆動手段１０２は、制御手段６２（図１）からの信号に基づいて、ウォーム１００を介して検光子組立体４１及び検光子４２を回転する。制御手段６２は、検光子４２の透過軸が偏光子３２（図１）の透過軸に対して所定の角度となるように、駆動手段１０２を制御する。
【００４９】
再び図１を参照すると、検光子モジュール４０に入射した光線ｒ４のうち、検光子４２の透過軸方向の成分ｒ５のみが受光手段５０に入射する。
【００５０】
受光手段５０は、受光レンズ５４と、受光センサ５８と、受光センサ基板６０と、を有する。受光レンズ５４は第３鏡筒６１に収容される。第３鏡筒６１の後方端部には、受光センサ５８が取り付けられた受光センサ基板６０が固定される。第３鏡筒６１は、フレーム１２に設けた第３鏡筒支持部（図示せず）によりフレーム１２に対して位置決めされる。
【００５１】
受光手段５０に入射した光線ｒ５は、受光レンズ５４を通過して光線ｒ６となり、受光センサ５８により受光される。
【００５２】
受光センサ５８は、制御手段６２からの信号に従って光線ｒ６の光量を電圧値として検出する。光量の検出は、偏光子３２の透過軸に対して検光子４２の透過軸が所定の角度であるときに行われる。より詳細には、受光センサ５８は、１つの試料に対して、偏光子３２に対して検光子４２の透過軸が少なくとも３つの角度において、光量を検出する。検出された光量は、信号として演算手段６４に送られる。
【００５３】
演算手段６４は、制御手段６２から送られる偏光子の透過軸に対する検光子の透過軸の角度と、受光センサ５８から送られる光量と、に基づいて、試料の旋光度α（又は濃度ｃ）を算出する。以下、図６、７を参照して、旋光度αの算出方法を説明する。
【００５４】
図６は、受光手段５０側から検光子４２を見たときの、検光子透過軸の３つの角度位置を示す。検光子透過軸の３つの角度位置θ１、θ２、θ３を、検光子透過軸が偏光子透過軸（図６のｘ軸）となす角度（０°〜９０°）とする。検光子透過軸の各角度位置θ１、θ２、θ３において検出された光量をそれぞれｖ１、ｖ２、ｖ３とする。
【００５５】
試料３６の旋光度αは、偏光子透過軸に対する検光子透過軸の角度θ１、θ２、θ３及び各角度に対応する光量ｖ１、ｖ２、ｖ３に基づいて、次の式（１）〜（３）により求められる。
【００５６】
【数１】
Ｒｅ＝ｖ１＊cosθ１−ｖ２＊cosθ２−ｖ３＊cosθ３ ・・・（１）
Ｉｍ＝ｖ１＊sinθ１＋ｖ２＊sinθ２−ｖ３＊sinθ３ ・・・（２）
Ｒｅ＜０、Ｉｍ＜０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)−９０°
Ｒｅ≧０のとき、 α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)
Ｒｅ＜０、Ｉｍ≧０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)＋９０° ・・・（３）
図７は、偏光子透過軸に対する検光子透過軸の角度θ１、θ２、θ３が０°、６０°、６０°であるときの旋光度αに対するＲｅ、Ｉｍの値を示す。
【００５７】
すなわち、（Ｉ）Ｒｅ＜０、Ｉｍ＜０のとき、旋光度αは、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)−９０°により求められる。旋光度αの範囲は、−９０°〜−４５°である。このとき、試料を通過した直線偏光は、図６のＩで示される範囲に振動面を有する。
【００５８】
（II）Ｒｅ≧０のとき、旋光度αは、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)により求められる。旋光度αの範囲は、−４５°〜４５°である。このとき、試料を通過したの直線偏光は、図６のIIで示される範囲に振動面を有する。
【００５９】
（III）Ｒｅ＜０、Ｉｍ≧０のとき、旋光度αは、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)＋９０°により求められる。旋光度αの範囲は、４５°〜９０°である。このとき、試料を通過した直線偏光は、図６のIIIで示される範囲に振動面を有する。
【００６０】
試料の濃度ｃは、検出した旋光度α、波長λ＝５８９ｎｍ（Ｄ線）及び温度２０℃におけるの試料に対する比旋光度［αＤ ２０］、及び観測管の長さＬを用いて求められる。
【００６１】
このように、本実施形態においては、ファラデー素子などの高額な部品を使用せずに試料の旋光度（又は濃度）を測定することができる。従って、従来の旋光度測定装置に比べ、装置の製造コストを低減することができる。
【００６２】
さらに、本実施形態においては、１つの試料に対して３つの検光子の角度に対する光量のみを測定することによって、試料の旋光度（又は濃度）を精度よく求めることができる。
【００６３】
このようにして、演算手段６４で算出された旋光度α（又は濃度ｃ）は、表示手段６６によって表示される。
【００６４】
以上の説明から明らかなように、本願発明による旋光度測定装置の実施形態は、以下の特徴を有する。
【００６５】
（１） フレーム（１２）と、前記フレームに対して設定した光軸に沿って光線を出射する光源モジュール（１４）と、前記光源モジュールからの光線を直線偏光にする偏光子（３２）と、前記偏光子からの光線であって試料を透過した直線偏光のうち特定方向の偏光成分のみを通過させる検光子（４２）を光軸を中心として回転可能に支持する検光子モジュール（４０）と、前記検光子を通過した光を受光する受光手段（５０）と、前記偏光子の透過軸に対する前記検光子の透過軸の角度と前記受光手段が受光した受光量とから前記試料の旋光度を検出するための演算手段（６４）と、を有し、前記光源モジュール（１４）は、光源（６８）と、前記光源を収容するケース（７０）と、前記光源をケースに対して位置決めするための光源位置決め手段（７２、７４、７６、７８、８０、８２）と、を有し、
前記フレーム（１２）は、前記光源が光軸に沿って光線を出射するように、前記フレームに対して前記ケースを着脱可能に位置決めするための光源モジュール位置決め部（１６）を有する。
【００６６】
（２） （１）において、前記ケース（７０）は、底部（８４）と前記ケース底部から上方に延伸する概ね円筒形の側壁（８５）とを含むケース下部（８６）と、前記側壁の外周面から前記側壁の半径方向外方に延在する軸方向位置決め面（８８ａ）を含むケース上部（８８）と、を有し、前記光源モジュール位置決め部（１６）は、前記ケース下部を着脱自在に差し込むための円筒形の差込穴（９６）と、前記軸方向位置決め面と当接する差込方向位置決め面（１６ａ）を有する。
【００６７】
（３） （１）又は（２）において、前記検光子モジュール（４０）は、前記検光子（４２）を回転可能に支持する検光子支持ブロック（４８）を有し、前記フレーム（１２）は、前記検光子（４２）が光軸を中心として回転するように、前記検光子支持ブロックを前記フレームに対して着脱自在に位置決めするための検光子支持ブロック位置決め部（１１２）を有する。
【００６８】
（４） （３）において、前記検光子支持ブロック位置決め部（１１２）は、前記検光子支持ブロック（４８）を支持するための光軸に平行な２つの傾斜面（１１２ａ、１１２ｂ）を含む。
【００６９】
（５） （３）（４）において、前記検光子支持ブロック（４８）は、前記検光子の回転軸を中心とする円筒状の側面（４８ａ）を有し、前記検光子支持ブロック（４８）は、前記円筒側面（４８ａ）において検光子支持ブロック位置決め部（１１２）に支持される。
【００７０】
（６） （１）〜（５）において、前記演算手段（６４）は、前記偏光子（３２）の透過軸に対する前記検光子（４２）の透過軸の角度の少なくとも３つの角度θ１、θ２、θ３における光量ｖ１、ｖ２、ｖ３を記録し、
式（１）Ｒｅ＝ｖ１＊cosθ１−ｖ２＊cosθ２−ｖ３＊cosθ３
式（２）Ｉｍ＝ｖ１＊sinθ１＋ｖ２＊sinθ２−ｖ３＊sinθ３
式（３）Ｒｅ＜０、Ｉｍ＜０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)−９０°
Ｒｅ≧０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)
Ｒｅ＜０、Ｉｍ≧０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)＋９０°
に基づいて、旋光度αを検出する。
【００７１】
また、前記旋光度測定装置は、以下の効果を奏する。
【００７２】
（１）高額の部品を使用しないので、従来の旋光度測定装置に比べて製造コストを低減することができる。
【００７３】
（２）光源及び検光子の装置に対する位置決めを容易に行うことができるため、製造時における作業性を改善し、製造コストを低減することができる。
【００７４】
（３）光源及び検光子の装置に対する着脱を容易に行うことができるため、メンテナンス時における作業性を改善し、メンテナンス費を低減することができる。
【００７５】
なお、本願発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、光源は、ナトリウムランプその他の光源であってもよい。光源モジュールは、必ずしも、円筒形でなくてもよい。検光子モジュールについても、検光子組立体の形状や検光子の回転駆動方法などを様々に変更し得る。
【００７６】
【発明の効果】
したがって、本願発明によれば、製造コストが安価で且つ精度良く測定することができる旋光度測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本願発明による旋光度測定装置の実施形態の概略構成図である。
【図２】図２は、光源モジュールの断面図である。
【図３】図３は、光源モジュール及び光源モジュール位置決め部を示す斜視図である。
【図４】図４は、検光子モジュールの断面図である。
【図５】図５は、受光手段側から見た検光子モジュールの側面図である。
【図６】図６は、検光子透過軸の３つの角度位置を示す図である。
【図７】図７は、検光子透過軸の３つの角度位置における旋光度αに対する光量及びＲｅ、Ｉｍ示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 旋光度測定装置
１２ フレーム
１４ 光源モジュール
１６ 光源モジュール位置決め部
１６ａ ｙ方向位置決め面
２２ コリメートレンズ
２６ 干渉フィルタ
３２ 偏光子
３６ 試料
４０ 検光子モジュール
４２ 検光子
４４ 軸部
４６ 歯車
４８ 検光子支持ブロック
４８ａ 円筒側面
５０ 受光手段
５８ 受光センサ
６２ 制御手段
６４ 演算手段
６６ 表示手段
６８ 光源
７０ ケース
７２、７４、７６、７８、８０、８２ 光源位置決め手段
８６ ケース下部
８６ａ 円周方向位置決め面
８８ ケース上部
８８ａ 軸方向位置決め面
９６ 差込穴
９６ａ 角度位置決め面
１１２ 検光子支持ブロック位置決め部
１１２ａ、１１２ｂ 第１、第２支持面
Claims (6)
- フレーム（１２）と、
前記フレームに対して設定した水平方向の光軸に沿って光線を出射する光源モジュール（１４）と、
前記光源モジュールからの光線を直線偏光にする偏光子（３２）と、
前記偏光子からの光線であって試料を透過した直線偏光のうち特定方向の偏光成分のみを通過させる検光子（４２）を光軸を中心として回転可能に支持する検光子モジュール（４０）と、
前記検光子を通過した光を受光する受光手段（５０）と、
前記偏光子の透過軸に対する前記検光子の透過軸の角度と、前記受光手段が受光した受光量と、から前記試料の旋光度を検出するための演算手段（６４）と、
を有し、
前記光源モジュール（１４）は、光源（６８）と、前記光源を収容するケース（７０）と、前記光源をケースに対して位置決めするための光源位置決め手段（７２、７４、７６、７８、８０、８２）と、を有し、
前記光源位置決め手段は、光源（６８）を下方から支持する座部（７２、７４）と、光源（６８）を上方から支持する蓋部（７６、７８）と、光源（６８）の中心がケース（７０）に設けた開口（９４）の中心と一致するように座部（７２、７４）を押し上げるための第１のねじ（８０）と、蓋部（７８）をケース（７０）に対して固定するための第２のねじ（８２）と、を有し、
前記フレーム（１２）は、前記光源が光軸に沿って光線を出射するように、前記フレームに対して前記ケースを着脱可能に位置決めするための光源モジュール位置決め部（１６）を有する旋光度測定装置。 - 前記ケース（７０）は、底部（８４）と前記ケース底部から上方に延伸する側壁（８５）とを含むケース下部（８６）と、前記側壁の外周面から外方に延在する軸方向位置決め面（８８ａ）を含むケース上部（８８）と、を有し、
前記光源モジュール位置決め部（１６）は、前記ケース下部を着脱可能に差し込むための差込穴（９６）と、前記軸方向位置決め面と当接する差込方向位置決め面（１６ａ）を有する請求項１に記載の旋光度測定装置。 - 前記検光子モジュール（４０）は、前記検光子（４２）を回転可能に支持する検光子支持ブロック（４８）を有し、
前記フレーム（１２）は、前記検光子（４２）が光軸を中心として回転するように、前記検光子支持ブロックを前記フレームに対して着脱可能に位置決めするための検光子支持ブロック位置決め部（１１２）を有する請求項１又は２に記載の旋光度測定装置。 - 前記検光子支持ブロック位置決め部（１１２）は、前記検光子支持ブロック（４８）を下方から支持するための光軸に平行な２つの傾斜面（１１２ａ、１１２ｂ）を含む請求項３に記載の旋光度測定装置。
- 前記検光子支持ブロック（４８）は、前記検光子の回転軸を中心とする円筒状の側面（４８ａ）を有し、
前記検光子支持ブロック（４８）は、前記円筒側面（４８ａ）において検光子支持ブロック位置決め部（１１２）に支持される請求項３又は４に記載の旋光度測定装置。 - 前記演算手段（６４）は、前記偏光子（３２）の透過軸に対する前記検光子（４２）の透過軸の角度の少なくとも３つの角度θ１、θ２、θ３における光量ｖ１、ｖ２、ｖ３を記録し、
式（１）Ｒｅ＝ｖ１＊cosθ１−ｖ２＊cosθ２−ｖ３＊cosθ３
式（２）Ｉｍ＝ｖ１＊sinθ１＋ｖ２＊sinθ２−ｖ３＊sinθ３
式（３）Ｒｅ＜０、Ｉｍ＜０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)−９０°
Ｒｅ≧０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)
Ｒｅ＜０、Ｉｍ≧０のとき、α＝1/2＊tan−１(Ｉｍ/Ｒｅ)＋９０°
に基づいて、旋光度αを検出する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の旋光度測定装置。
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