JPH03218442A - 示差屈折率計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、たとえば分子量の決定などのために用いられ
る示差屈折率計に関する。

く従来の技術〉 溶液の屈折率およびその濃度依存性の測定により、その
溶質である試料の分子量を測定する技術が従来より知ら
れている。このような試料溶液の屈折率の測定は、たと
えば試料溶液とその溶媒とを分割収容した透明容器から
なるセルを用い、このセルにスリットを介した単色光を
入射させた場合に試料溶液と溶媒との屈折率差に応じて
入射光の光路が曲げられることを利用して行うことかで
きる。このように、屈折率が既知のリファレンス（前述
の例では試料溶液の溶媒）と、屈折率が未知のサンプル
（試料溶液）との屈折率差に応じて入射光が偏向される
ことを利用して、サンプルの屈折率の測定を行うように
したのが示差屈折率計てある。

従来から用いられている示差屈折率計の基本的な横成は
第２１図に示されている。光源ｌからの光は、スリット
２を介してコリメータレンズ３に導かれて平行光とされ
る。この平行光はスリット４でその幅が制限された光束
Ａとなってセル５に入射する。このセル５からの光束Ａ
は、結像レンズ６から後述する補正用ガラス板７を介し
て、結像レンズ６の焦点面に配設したフォトセンサ８の
検出面上にスリット４の像を形成する。補正用ガラス７
はダイヤル９の操作によって矢印Ｒ１方向に角変位され
る。

第２２図はセル５の構成を拡大して示す横断面図である
。このセル５はプライスセルなどと称されるもので、四
角柱状の透明筒体で構成したセル容器５ａの内部空間を
仕切板５ｂで斜めに仕切り、第１室５ｌと第２室５２と
を形成したものである。

たとえば第１室５ｌに屈折率の測定を行うべき試料溶液
を満たし、第２室５２にその溶媒を満たした場合には、
スリット４からの光束Ａは試料溶液と溶媒との屈折率差
に対応して偏向される。

屈折率の測定に当たっては、先ず第１の手順として第１
室５ｌおよび第２室５２の両方に同じ溶媒を満たして、
スリット４の像をフォトセンサ８で検出させる。そして
、第２の手順としてたとえば第１室５ｌに試料溶液を入
れ、第２室５２に溶媒を入れて同様の測定を行う。この
第１，第２の手順間でスリット像の結像位置は光束Ａが
受ける偏向量に対応して変化する。

屈折率差Δｎは、 Δｎ＝ｍｓ−ｎｗ ｔａロθ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・　　
■但し、ｎ８・・・試料溶液の屈折率 ｎ６・・・溶媒の屈折率 ｅ　・・・セル外の屈折率 α　・・・光束八の偏向角 θ　・・・光束Ａと仕切板５ｂとのなす角のように表さ
れる。第■式において、符号士は、屈折率ｎｌ＋ｎｌお
よび角度θの値によっていずれか一方の符号が選択され
る。一方、セル５とフォトセンサ８との間の距離をｌと
すると、スリット像の結像位置の変位ΔＸを用いて、ｓ
ｉｎαは、ΔＸ Ｓ１ロα＝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　・・・　　■ｌ と表されるので、上記第■式は、 と変形される。空気中では、ｅ＃１であるので、結局、 となる。すなわち、変位ΔＸを知れば、屈折率差Δｎが
得られ、したがって溶媒の屈折率に基づいて試料溶液の
屈折率を求めることができる。

第２３図は補正用ガラス板７の作用を説明するための平
面図である。ダイヤル９の操作によって補正用ガラス板
７がその基準位置７ａ（第２３図中に破線で示す位置）
から角度βだけ角変位されると、光束八の補正用ガラス
板７への入射角は角度βに等し《なる。このとき、光束
Ａが屈折されることによりその光路がΔＸ′だけずれる
とすると、この光路の変位ΔＸ′は近似的に、ΔＸ’ｏ
Ｃｓｉｎβ　　　　　　　　　・・・　　■となる。

したがって、先ず補正用ガラス板７を基準位置７ａの姿
勢とした状態でセル５の両室５１．５２に溶媒を満たし
て光束Ａをフオトセンサ８で検出させ、次にセル５の第
１室５１に試料溶液を満たした場合の偏向を受けた光束
Ａをダイヤル９の操作によりフォトセンサ８に結像させ
るようにした場合には、補正用ガラス板７による光束八
の光路の変位ΔＸ′は、 Δｘ′■ΔＸ　　　　　　　　　　・・・　■となる。

変位ΔＸ′は、ダイヤル９の値から求められ、したがっ
てこのダイヤル９の値に基づいて上記第■式から試料溶
液とその溶媒との屈折率差Δｎを求めることができる。

このような構成では、ダイヤル９の手動操作によりスリ
ット像の結像位置をずらす作業には、操作者による個人
差か現れる恐れかあり、このためデータの再現性が悪く
、結果として屈折率測定の精度の劣化を招来していた。

この問題を解決した他の先行技術はたとえば特開昭６３
−１８８７４４号公報に開示されており、その基本的な
構成は第２４図に示されている。光源１１からの光は、
集光レンズｌ２で集光され、さらにスリットｌ３で絞ら
れ、コリメータレンズｌ４で千行光とされる。この千行
光は屈折率が既知の透明材料で構成したＶブロック１５
に入射する。このＶブロックｌ５は、頂角を９０度とし
たＶ字形の凹所１５ａを形成してこの凹所１５ａを試料
台としたものである。この凹所１５ａにはたとえば頂角
を９０度に加工した屈折率が未知の試料１６が載置され
、コリメータレンズｌ４からの平行光のほぼ半分はこの
試料ｌ６を透過する。

■ブロック１５からの光はチョッパｌ７を介して結像レ
ンズ１８により集光されて一次元ＣＣＤ（電荷結合素子
）などで構成した一次元イメージセンサｌ９に入射して
、スリットｌ３の像を形成する。チョッパｌ７は、■ブ
ロックｌ５からの光のうち試料ｌ６を透過した光に対応
した開口と試料ｌ６を透過しない光に対応した開口とを
形成した固定片１７ａと、前記開口のうちのいずれか一
方を遮断する可動片１７ｂとを備える。

試料１６の屈折率の測定に当たっては、先ず試料ｌ６を
透過した光をチョツパ１７で遮断する。

このときのスリット像の結像位置は一次元イメージセン
サｌ９により検出され、たとえば図外の制御手段などに
保持される。この場合には、チヨ・ンバｌ７を通過する
光は屈折率が一様なＶブロ・ノク１５のみを透過した光
であるので偏向を受けていない。

次に、チョッパｌ７でＶブロック１５からの光のうち試
料１６を介さない光を遮断する。これにより結像レンズ
ｌ８には、■ブロックｌ５と試料１６との屈折率差に対
応した偏向を受けた光が入射する。このためスリット像
は、前記屈折率差に対応して、前述の場合とは異なる位
置に結像されることになる。この結像位置が一次元イメ
ージセンサｌ９によって検出されて前述の制御手段に取
り込まれる。この制御手段では、試料１６を介した光と
、試料ｌ６を介さない光とがそれぞれ形成したスリット
像の結像位置間の距離が演算される。

この演算結果から、試料ｌ６とＶブロックｌ５との屈折
率の差が求まるのは上述の第２１図に示された第１の先
行技術の場合と同様である。

この第２４図に示された先行技術では、偏向量の測定は
、手動操作を必要とすることなく一次元イメージセンサ
ｌ９の出力に基づいて行われ、したがって、屈折率の測
定が簡単になり、また測定操作者の個人差による測定誤
差が生じることがないので、測定精度が向上される。

く発明が解決しようとする課題〉 上記の先行技術の新たな問題は、チョッパｌ７の可動片
１７ｂを駆動する際に振動が発生し、この振動のために
一次元イメージセンサ１９におけるスリット像の結像位
置か変位して、結果として測定精度が劣化するとともに
、機械的な駆動部分を有しているため部品点数の増大を
招いていることである。

また第２１図に示された第１の先行技術では、上述のよ
うに測定操作者の個人差のためにデータの再現性が悪い
という問題の他に、セル５の画室に溶媒を満たした場合
におけるスリット像の検出と、セル５の第１室５ｌに試
料溶液を満たした場合のスリット像の検出とが或る時間
間隔を有して行われるので、機械的振動や空気のゆらぎ
の状態の時間変化、および光学ベース（図示せず）の経
時変化による撓みの影響などの誤差要因が入り込み、こ
れにより測定精度が一層劣化するという問題もあった。

そこで、本発明は、上述の技術的課題を解決し、測定精
度か格段に向上されるようにした示差屈折率計を提供す
ることを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための請求項ｌ記載の示差屈折率
計は、光源と、 少なくとも２つの識別箇所をもつイメージを担持した光
透過部材と、 この光透過部材を透過した光源光を集光するレンズと、 このレンズに関して、前記光透過部材と共役な位置に配
置されたイメージセンサと、 前記光透過部材と前記イメージセンサとの間のいずれか
の位置に配置され、屈折率を測定すべきサンプルと、基
準となる屈折率を有するリファレンスとを分割収容した
セルと、 前記光透過部材と前記イメージセンサとの間のいずれか
の位置に配置され、前記光透過部材の前記２つの識別箇
所を通った光をそれぞれ絞るとともに、絞られた光の少
なくともいずれか一方を前記セルに通過させる絞り部材
とを具備したものである。

請求項２記載の示差屈折率計は、前記２つの識別箇所の
うちのいずれか一方を透過した光は前記セル内のサンプ
ルおよびリファレンスの双方を透過し、他方の識別箇所
を透過した光はセル外を通るようにしたものである。

請求項３記載の示差屈折率計は、前記セル外を通る光か
空気中を伝搬するようにしたものである。

請求項４記載の示差屈折率計は、前記セノレ外を通る光
の光路に空気を収容した空セルを介在させたものである
。

請求項５記載の示差屈折率計は、上記セ）レ外を通る光
の光路に透明な固体材料で構成した中実のセルを介在さ
せたことを特徴とする。

請求項６記載の示差屈折率計は、前記絞り部材が、前記
２箇所の識別箇所を透過した光を、前記セル上で、前記
サンプルおよびリファレンスのし）ずれか一方を通る光
と前記サンプルおよびリファレンスの双方を通り両者の
屈折率差に応じて偏向される光とに絞るものとしたもの
である。

〈作用〉 このような構成によれば、光透過部材に担持された少な
くとも２つの識別箇所のうちのたとえば！箇所を透過し
た光はセル内を透過してイメージセンサの検出面の１箇
所に結像し、別の識別箇所を透過した光はセル内または
セル外を通ってイメージセンサの検出面の他の箇所に結
像する。これらの光はイメージセンサにおいて同時に検
出され、このイメージセンサの出力から前記各識別箇所
を透過した光の各結像位置間の距離を求めることができ
る。この結像位置間の距離は、セルを通った光がサンプ
ルおよびリファレンスの相互の屈折率差に対応して受け
た偏向量に対応する。したがって、イメージセンサの出
力に基づいて、サンプルとリファレンスとの屈折率差を
求めることができる。

本発明の構成では、機械的に駆動される構成部分が含ま
れておらず、したがって振動による測定精度の劣化の問
題を克服することができる。また、光透過部材の２つの
識別箇所を透過した光がイメージセンサで同時に検出さ
れるので、一方の光の結像位置が振動や空気のゆらぎな
どのためにずれても、他方の光の結像位置も同様の変化
を示し、したかって上記識別箇所を通った光の各結像位
置間の距離を求めることにより、前記振動による結像位
置のずれを相殺させることができる。

なお、光透過部材とイメージセンサとはレンズに対して
共役な位置関係となるように配置されているため、イメ
ージセンサの検出面上に光透過部材の像を鮮明に結像さ
せることができる。また絞り部材によって、光透過部材
が担持したイメージの２箇所の識別箇所を通った光を確
実に分離して、一方をセル内の一光路、たとえばサンプ
ルまたはリファレンスのいずれか一方のみを通る光路（
またはセル外の光路）を通過させ、他方をセル内の他の
光路、たとえばサンプルおよびリファレンスの界面を斜
めに通る光路を通過させるようにしているので、前記両
識別箇所を通った光をイメージセンサの検出面上で確実
に分離させることができる。このようにして、上記識別
箇所を通った光の結像位置間の距離の測定精度の向上が
図られている。

〈実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例の示差屈折率計の基本的な
構成を簡略化して示す平面図であり、第２図はその正面
図である。光源２ｌからの光は、干渉フィルタ２２を介
して集光レンズ２３で集光され、第３図に示すように２
箇所に細長い開孔２４ａ，２４ｂを有するスリット２４
を介して、光束Ｌｌ．Ｌ２を生じさせる。本実施例では
スリ・ｙト２４が光透過部材を構成している。

スリット２４からの光束Ｌ１．Ｌ２は結像レンズ２５か
ら、たとえば結像レンズ２５の光軸上にビンホールなど
を形成した絞り部材であるアバーチャ２６を介してセル
２７に入射する。セル２７を透過した光束Ｌ１．Ｌ２は
反射鏡２８により反射された後に再度セル２７を透過し
て、一次元イメージセンサ２９にスリット２４の像を形
成する。

スリット２４と一次元イメージセンサ２９とは結像レン
ズ２５に関して光学的に共役な位置関係となるように配
設され、これによって一次元イメージセンサ２９の検出
面上にスリット２４の開孔２４ａ．２４ｂの像を鮮明に
結像させるようにしている。３０は遮光カット板であり
、周囲の余分な光か一次元イメージセンサ２９に入射す
ることを防いでいる。

第４図はセル２７の横断面図である。このセノレ２７は
四角柱状の透明筒体で構成したセノレ容器２７ａの内部
空間を透明な仕切板２７ｂで斜め１こ仕切って第１室７
ｌおよび第２室７２を形成したもので、たとえば第１室
７ｌには屈折率の測定を行うべき試料溶液などのサンプ
ルが満たされ、第２室７２にはその溶媒などのリファレ
ンスが満たされる。

光束Ｌ２は第２室７２から仕切板２７ｂを透過して第１
室７ｌを経て反射鏡２８に向かい、光束Ｌｌは第２室７
２のみを透過する。反射鏡２８で反射された後の光束Ｌ
ｌ．Ｌ２は第４図図示の場合とはほぼ正反対の方向に進
行する。このようにして、光束Ｌ２は第１室７ｌ内の試
料溶液と第２室７２内の溶媒との両方を透過し、光束Ｌ
ｌは溶媒のみを透過することになるので、光束Ｌ２は試
料溶液およびその溶媒の相互の屈折率差に対応した偏向
を受け、光束Ｌｌは前記屈折率差に起因する偏向を受け
ない。したがって一次元イメージセンサ２９で検出され
るスリット２４の開孔２４ａ，２４ｂの像の結像位置間
の距離は試料溶液および溶媒の屈折率差に対応する。第
１室７ｌに溶媒を満たし、第２室７２に試料溶液を満た
した場合にも同様であり、仕切板２７ｂを透過する光束
Ｌ２は屈折率差に対応した偏向を受け、第２室７２のみ
を透過する光束Ｌｌは屈折率差に起因する偏向を受けな
い。

結像レンズ２５の背後に設けたアパーチャ２６は、光束
Ｌ１．Ｌ２を充分に絞りこみ、光束Ｌ２が確実にセル２
７の仕切板２７ｂを透過し、また光束Ｌｌが確実にセル
２７の第２室７２のみを透過するようにしている。これ
により、一次元イメージセンサ２９の検出面には、試料
溶液およびその溶媒の両方を透過した光束Ｌ２と、溶媒
のみを透過した光束Ｌ！とが確実に分離されて結像する
。

第５図は測定原理を説明するための斜視図であり、一次
元イメージセンサ２９の検出面上に光束Ｌｌ，Ｌ２が結
像する様子が示されている。セル２７の第１室７ｌおよ
び第２室７２の両方に試料？液の溶媒を満たした場合に
は、光束Ｌ２は偏向を受けずに光路Ｌ．，を介して一次
元イメージセンサ２９の検出面に入射する。この偏向を
受けない場合の光束Ｌ２の結像位置Ｓ　ＩＥＦと、第１
室７ｌに試料溶液を入れた場合の偏向を受けた光束Ｌ２
の結像位置Ｓ２との位置ずれΔＸが、試料溶液とその溶
媒との屈折率の差に対応する。一次元イメージセンサ２
９で検出されるのは、光束Ｌｌの結像位置Ｓｌと光束Ｌ
２の結像位置Ｓ２との間の距離ΔＸＩであるが、結像位
置Ｓ１．Ｓ■，間の距離ΔＸＯを予め求めておけば、位
置ずれΔＸ（＝ΔＸＩ一ΔＸＯ）を求めることができる
。

本実施例においては、反射鏡２８によって光路を折り返
し、光束Ｌ１．Ｌ２を２回にわたってセル２７を通過さ
せるようにしているので、光束Ｌ２は２回にわたって偏
向を受ける。このため、位置ずれΔＸは、たとえば第２
１図および第２４図に示された従来の構成の場合のスリ
ット像の変位量の２倍の値に対応する。したがって、本
実施例の示差屈折率計では、屈折率差Δｎは、上記第■
式におけるΔＸをΔＸ／２に置き換えることにより得ら
れ、結局、 Ａ”　　ｔａｎθ となる。但し、角度θは光束Ｌ２とセル２７の仕切板２
７ｂとのなす角（第４図参照）であり、ｌはセル２７か
ら一次元イメージセンサ２９の検出面に至る距離である
。

さらに、一次元イメージセンサ２９におけるたとえばフ
ォトダイオードなどの素子（図示せず）間の間隔が５　
６　Ｘ　１　０−”　（ａｍ）であるとすると、スリッ
ト像の結像位置間の素子数ｍにより、ΔＸ＝ｍ　・５　
６　ｘ　１　０−”　（ｍｍ）　　　−　　■どなるの
で、上記第■式は、 ｅ Δｎ＝　　　　　　　　　　（±５６Ｘ１０弓）・ｍ（
閣）２●ｌ　ｊｔａｎθ ・・・　■ と変形される。

第６図は一次元イメージセンサ２９の出力信号強度を示
す図であり、横軸に一次元イメージセンサ２９の検出面
にとった一次元座標をとり、縦軸に出力信号強度をとっ
ている。ピークＰＩは光束Ｌｌに対応し、ビークＰ２ａ
は第１室７ｌに溶媒を入れた場合の光束Ｌ２対応し、ビ
ークＰ２ｂは第１室７１に試料溶液を入れた場合の光束
Ｌ２に対応している。第５図図示の距離ΔＸＩはピーク
ＰＩ，Ｐ２ｂの各頂点間の距離に対応し、距離ΔＸＯは
ビークＰＩ，Ｐ２ａの各頂点間の距離に対応し、位置ず
れΔＸはビークＰ２ａ．Ｐ２ｂの各頂点間の距離に対応
する。これらは第６図に同時に示されている。

アバーチャ２６の働きによってたとえばピークＰＩを形
成する光束Ｌｌは充分に絞り込まれているので、このビ
ークＰＩは充分に鋭い形状を有することができる。この
ことはビークＰ２ａ，Ｐ２ｂに関しても同様である。

本実施例では、ピーク位置の決定に際して、各ピークと
座標軸とにより囲まれた部分の面積（以下［ビーク面積
』という）が演算される。そしてこのピーク面積を二分
する座標値がピーク位置として決定される。このような
ピーク位置決定方法によれば、一次元イメージセンサ２
９における素子間の間隔よりもさらに詳細なピーク位置
の決定が可能となる。

ピーク位置の決定のための他の方法としては、一次元イ
メージセンサ２９の各素子が検出する光ｆｆｉＩ，を重
みとして平均位置Ｘ。を下記第［相］式に基づいて演算
し、この平均位置ＸＭをピーク位置とする方法を用いる
こともできる。

但し、Ｘは一次元イメージセンサ２９の検出面上の座標
位置を示す。

しかしながら、この方法では、平均位置ＸＭからずれた
データが強調されてしまう欠点がある。

前述のようにピーク面積を二分する座標位置をピーク位
置とする方法では、すべての光の重要性が均一になり、
また受光した光の殆ど全部が有効なデータとして扱われ
るので、ピーク位置の精度が高くなるという利点がある
。

ピーク位置の決定のための技術としては、この他にたと
えば特開昭６３−２９５９３５号公報に開示された技術
を用いることができる。この開示技術は、一次元イメー
ジセンサにおいてたとえば５個の素子で光が受光される
場合に、光量と座標位置との相関を示すグラフ上に形成
される五角形の重心をピーク位置として決定し、この五
角形の面積に等しい面積を有する所定の底辺の三角形の
高さをピーク高さとして決定するようにして、たとえイ
メージセンサへの入射光の強度のピーク位置が素子間の
非光電変換領域である場合にも正確にそのピーク位置お
よびピーク高さが検出されるようにした技術である。こ
の技術の適用によっても、素子間の間隔よりもさらに詳
細なピーク位置の決定が可能である。

第７図は光束Ｌｌに対応したビークＰ１のピーク位置座
標ｘｌ（第６図参照）と、第Ｉ室７１に溶媒を入れたと
きの光束Ｌ２に対応したピークＰ２ａのピーク位置座標
ｘ２ａ　（第６図参照）との各時間変化を示す図である
。光束Ｌｌ，Ｌ２の結像位置は、機械的な振動や空気の
ゆらぎなとの影響を受けてそれぞれ曲線１１．１２で示
すように時間の経過に伴って変動する。しかしながら、
この結像位置の変動は、光束Ｌ１．Ｌ２に関して等しく
現れ、したがってこの光束Ｌｌ．Ｌ２の各結像位置間の
距離ΔＸＯは曲線ＩＯで示すようにほぼ時間変化を示さ
ず、本件発明者らによる実験では、±２／　１　０　０
　０　（ｇｕ＋＋）の時間変化が測定されたに過ぎなか
った。

このようにして距離ΔＸＯの測定は機械的な振動なとの
影響を排除して正確に行うことができる。

セル２７の第１室７１に試料溶液を入れた場合にも同様
であり、したがって第５図の距離ΔＸＩの測定は正確に
行われる。この結果、位置ずれΔＸか高精度で求まるこ
とになる。すなわち、本実施例では試料溶液を透過した
光束Ｌ２と溶媒のみを透過した光束Ｌ１とを同時に検出
するようにしているため、機械的な振動や空気のゆらぎ
などの影響が光束ＬＩ．Ｌ２の各結像位置の変化として
共通に現れ、したがってこの両者間の距離の測定は上記
のような誤差要因を相殺して正確に行われることになる
。

たとえばセル２７と一次元イメージセンサ２９との間の
距離ｌを３００（ｍｍ）とし、角度θを４５度とすると
、最小検出感度Δｎｍｌｍは、２Ｘ３００Ｘ１ ＝１．９Ｘ１０−’　　　　　　　　・・・　■となる
。上述のように機械的な振動などの影響が極度に抑えら
れるので、上記第■式で示される検出感度は、容易に得
ることができる。

以上のように本実施例の構成では、第２１図に示された
第１の先行技術における補正用ガラス板７や第２４図に
示された第２の先行技術におけるチョッパｌ７のような
機械的に駆動される構成が含まれておらず、各構成部分
は測定操作時には終始静止しているので、不所望な振動
が生じることはなく、また部品点数が低減されるので低
コスト化にも存利となる。しかも、前述のように機械的
な振動や、光学ベース（図示せず）の経時変化なとによ
らずに、光束Ｌ２の結像位置の位置ずれΔＸの測定は高
精度で行われ、したがって屈折率の測定が極めて高精度
で行われるようになる。

また、単一の光源２ｌからの光から、２つの光束Ｌｌ．
Ｌ２を形成し、この光束Ｌｌ，Ｌ２をさらにアパーチャ
２６で絞り込んで確実に分割してそれぞれセル２７に入
射させ、光束Ｌ２は試料溶液とその溶媒との両方を透過
させ、光束Ｌｌは溶媒のみを透過させるようにしている
とともに、光源光から光束Ｌｌ，Ｌ２を形成させるスリ
ット２４を結像レンズ２５に関して一次元イメージセン
サ２９と光学的に共役な位置関係となるように配設して
スリット２４の開孔２４ａ，２４ｂの像が一次元イメー
ジセンサ２９の検出面に鮮明に結像されるようにしてい
る。これによって、一次元イメージセンサ２９によるス
リット２４の開孔２４ａ，２４ｂの各像の結像位置間の
距離ΔＸ１の測定は高精度で行うことができる。

なお、サンプルおよびリファレンスを分割収容するセル
としては、第４図図示のようなセル２７の代わりに、第
８図〜第１１図にそれぞれ示すように、四角柱状の透明
笥体で構成したセル容器４０の内部空間を断面Ｖ字状の
透明な仕切板４ｌで仕切り、たとえば一方の室４２に屈
折率の測定を行うべきサンプルを入れ、他方の室４３に
屈折率が既知のリファレンスを入れるようにしたセルが
用いられてもよい。この場合に光束Ｌ２が仕切板４ｌを
透過するようにすれば、この光束Ｌ２はセルを１回通過
，することによってサンプルとリファレンスとの屈折率
差による偏向を２回にわたって受けることになるので、
その偏向量が２倍となり、したがって屈折率測定の精度
をさらに向上することができる。

セルの他の例としては、第１２図に示す構成が挙げられ
る。このセルでは、屈折率が既知の透明固体材料でＶ字
形の凹所４５ａを形成したＶブロック４５を構成し、前
記凹所４５ａに屈折率の測定を行うべき固体または液体
などのサンプル４６を載置または収容するようにしてい
る。この場合には、■ブロック４５がリファレンスとし
て機能する。

上記のようなセルの他にも、２つの光束を同時に入射さ
せた場合に一方の光束はサンプルおよびリファレンスを
透過し、他方の光束はサンプルまたはリファレンスのい
ずれか一方のみを透過するような任意のセルが用いられ
てもよい。また、両方の光束がサンプルおよびリファレ
ンスを通過するような構成であってもよいが、この場合
には、２つの光束とサンプルおよびリファレンスを仕切
る仕切板との間の角度を相互に異ならせて、偏向後の各
光束の進行方向が互いに平行にならないようにする必要
がある。さらに、サンプルおよびリファレンスは液体な
どの流体である必要はなく、固体であってもよい。

第１３図は本発明の他の実施例の基本的な構成を簡略化
して示す平面図であり、第１４図はその正面図である。

この第１３図および第１４図において前述の第１図およ
び第２図に示された各部に対応する部分には同一の参照
符号を付して示す。

本実施例では、第１図および第２図に示された実施例で
用いられるセル２７に代えてたとえば第２２図に示され
たプライスセルと同様な構成を有するセル５０が用いら
れる。そして光束Ｌ２はこのセル５０を透過し、光束Ｌ
ｌはセル５０外の空気中を伝搬する。セル５０は光束Ｌ
２に対して斜めになるように配設した仕切板でその内部
空間を二室に仕切り、一方の室に屈折率の測定を行うべ
きサンプルを収容し他方の室に屈折率が既知のリファレ
ンスを収容したものである。このリファレンスは空気で
あってもよい。

このような構成によれば、光束Ｌ２は前記サンプルおよ
びリファレンスの相互の屈折率差に対応した偏向を受け
、光束Ｌｌは前記屈折率差に起因する偏向を受けないの
で、一次元イメージセンサ２９で検出される光束Ｌｌ，
Ｌ２の各結像位置間の距離は前記屈折率差に対応するこ
とになる。そして、第１図および第２図に示された実施
例の場合と同様の作用および効果を達成することができ
る。

なお第１５図に示すように、セル５０外を通る光束Ｌｌ
の光路にセル５０と同様な構成を有するとともに両方の
室に空気を収容した空セル５３を介在させるようにして
もよ《、この場合には、イメージセンサ２９において光
束Ｌ１．Ｌ２の各結像位置間の距離を検出することによ
り、セル５０による光束Ｌ２への影響を相殺させること
ができるので、屈折率の測定精度を一層向上することが
できる。また、空セル５３に代えて、透明な固体材料で
構成した忠実のセルが用いられてもよい。

また、セル５０としては、断面Ｖ字状の仕切板を有する
たとえば第８図〜第１１図図示のセルと類似のセルや、
第１２図図示のようなセルなどを用いることもでき、こ
の場合には光束Ｌ２が当該セルを通過することにより２
回にわたって偏向を受けることになるので、屈折率の測
定精度がさらに向上される。

なお、上述した各実施例では、スリット２４によって２
つの分離した光束ＬＩ．Ｌ２を形成するようにしている
が、スリット２４に代えて少なくとも２つの識別箇所を
有するイメージを担持した光透過部材が用いられてもよ
い。すなわち光透過部材はたとえば、第１６図に示すよ
うに、透明な板状体３３に少なくとも２箇所の遮光部３
ｌ，３２（第１６図中では斜線を付して示す。）をパタ
ーン形成して、この遮光部３１．３２を識別箇所とした
ものであってもよく、また第１７図に示すように第１６
図の光透過部材とは遮光部と透光部とが反転されたもの
であってもよい。

また、遮光部の形状は任意であり、たとえば第１８図に
示すように円形などであってもよい。さらに、第１９図
に示すように透明な板状体３５に長方形の遮光部３６を
形成して、たとえば遮光部３６の両端部３６ａ．３６ｂ
を２箇所の識別箇所としたものであってもよい。また、
第２０図に示すように透明な板状体３７の表面にスケー
ル３８を形成したものであってもよい。このように少な
くとも２つの識別箇所を存するイメージを担持した光透
過部材を用いれば、イメージセンサ２９の検出出力に基
づいてサンプルおよびリファレンスを透過した光の偏向
量を得ることができる。

また、上述の各実施例では、絞り部材として結像レンズ
２５の光軸上にピンホールを形成したアバーチャ２６を
用い、このアパーチャ２６を結像レンズ２５の背後に近
接させて配置するようにしているが、絞り部材の形状お
よび配置は、一次元イメージセンサ２９への入射光が、
セル２７の仕切板２７ｂを透過した光と、透過しなかっ
た光とに確実に分離されるようにすればよい。すなわち
、第１図および第２図、第１３図および第１４図、また
は第１５図の構成において、アバーチャ２６に代えて、
スリット２４と一次元イメージセンサ２９との間の任意
の位置に、１〜２個のビンホールなどを形成した絞り部
材が配置されてもよい。

すなわちたとえば第１図、第１３図および第１５図に図
示されているように、２個のビンホールを有する板状体
で構成した絞り部材２６ａを、アバーチャ２６の代わり
に集光レンズ２３と結像レンズ２５との間などに配置し
てもよい。このような絞り部材は１個である必要はなく
、スリット２４から１次元イメージセンサ２９に至る光
路上に複数個配設されてもよい。

また、遮光カット板３０はたとえば、アパーチャ２６と
セル２７との間．セル２７と反射鏡２８との間などに配
設されてもよく、また複数個の遮光カット板が用いられ
てもよい。

さらにまた、前述の各実施例では、反射鏡２８を用いて
光路を折り返し、全体の構成をコンパクトにするととも
に、光束Ｌｌ，Ｌ２がセル２７をそれぞれ２回にわたっ
て透過するようにして、偏向を受ける光束Ｌ２の偏向量
を増大させて、測定精度を向上するようにしているが、
反射鏡２８を用いずにセル２７の背後に一次元イメージ
センサ２９を配置して直線的な構成とし、光束Ｌｌ，Ｌ
２がそれぞれ１回だけセル２７を透過するようにしても
よい。

その他本発明の要旨を変更しない範囲内において、種々
の設計変更を施すことが可能である。

く発明の効果〉 以上のように本発明の示差屈折率計によれば、機械的に
駆動される構成部分が含まれていないので、機械的な振
動を排除して屈折率の測定を高精度で行うことができる
ようになるとともに、部品点数を低減して低コスト化に
寄与することができる。また、光透過部材が担持したイ
メージの２つの識別箇所を透過した光がイメージセンサ
で同時に検出されるので、たとえ一方の識別箇所を透過
した光の結像位置が振動や空気のゆらぎなどのためにず
れても、他方の識別箇所を透過した光の結像位置も同様
の変化を示し、したがって両方の光の結像位置間の距離
を求めることにより、前記振動や空気のゆらぎなどによ
る結像位置のずれを相殺させることができる。

さらにまた光透過部材とイメージセンサとはレンズに対
して共役な位置関係となるように配置されているため、
イメージセンサの検出面上に光透過部材の像を鮮明に結
像させることができ、また絞り部材によって、光透過部
材の２箇所の識別箇所を透過した光を確実に分割するよ
うにしているのて、両光をイメージセンサの検出面上で
確実に分離させることができる。これにより、光透過部
材の２つの識別箇所を透過し、セル内のサンプルおよび
リファレンスを通過した光と、サンプルおよびリファレ
ンスの何れか一方のみまたはセル外を通過した光との結
像位置間の距離の測定精度は良好なものとなる。このこ
とによってもまた、屈折率測定の精度の向上に寄与する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の示差屈折率計の基本的な構
成を簡略化して示す平面図、 第２図はその正面図、 第３図はスリット２４の正面図、 第４図はセル２７の断面図、 第５図は屈折率測定の原理を示す斜視図、第６図は一次
元イメージセンサ２９の出力強度を示す図、 第７図は第６図のビークＰＩ，Ｐ２ａの各座標位置の時
間変化を示す図、 第８図〜第１２図は適用可能なセルをそれぞれ例示する
断面図、 第１３図は本発明の他の実施例の基本的な構成を簡略化
して示す平面図、 第１４図はその正面図、 第１５図は本発明のさらに他の実施例の基本的な構成を
示す平面図、 第１６図〜第２０図は適用可能な光透過部材をそれぞれ
例示する正面図、 第２１図は第１の先行技術の構成を簡略化して示す平面
図、 第２２図はセル５の断面図、 第２３図は補正用ガラス板７の作用を説明するだめの平
面図、 第２４図は第２の先行技術の構成を簡略化して示す正面
図である。 ２ｌ・・・光源、２４・・・スリット（光透過部材）、
２５・・・結像レンズ、２６・・・アパーチャ（絞り部
材）２７・・・セル、２９・・・一次元イメージセンサ
、５３・・・空セル ２１・・・光源 ２４・・・スリット ２５・・・結１象レンズ ２６・・・アバーチャ ２７・・・セル ２９・・・一次元イメージセンサ （ 第 １ 図 ２９ 第 ４ 図 第 ７ 図 第８ 図 第 ９ 図 第１ｏ 図 第１１ 図 第１２ 図 光源 スリット 結像レンズ アバーチャ 一次元イメージセンサ セル 第１３ 図 光源 スリット 結像レンズ アパーチャ 一次元イメージセンサ セ　　ル 空セル 第２０図 ３８ 第２１ 図 ｐ１ ６−９ 第２４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源と、 少なくとも２つの識別箇所をもつイメージを担持した光
   透過部材と、 この光透過部材を透過した光源光を集光するレンズと、 このレンズに関して、前記光透過部材と共役な位置に配
   置されたイメージセンサと、 前記光透過部材と前記イメージセンサとの間のいずれか
   の位置に配置され、屈折率を測定すべきサンプルと、基
   準となる屈折率を有するリファレンスとを分割収容した
   セルと、前記光透過部材と前記イメージセンサとの間の
   いずれかの位置に配置され、前記光透過部材の前記２つ
   の識別箇所を通った光をそれぞれ絞るとともに、絞られ
   た光の少なくともいずれか一方を前記セルに通過させる
   絞り部材とを具備したことを特徴とする示差屈折率計。 ２、前記２つの識別箇所のうちのいずれか一方を透過し
   た光は前記セル内のサンプルおよびリファレンスの双方
   を透過し、他方の識別箇所を透過した光はセル外を通る
   ことを特徴とする請求項１記載の示差屈折率計。 ３、前記セル外を通る光が空気中を伝搬することを特徴
   とする請求項２記載の示差屈折率計。 ４、前記セル外を通る光の光路に空気を収容した空セル
   を介在させたことを特徴とする請求項２記載の示差屈折
   率計。 ５、上記セル外を通る光の光路に透明な固体材料で構成
   した中実のセルを介在させたことを特徴とする請求項２
   記載の示差屈折率計。 ６、前記絞り部材が、前記２箇所の識別箇所を透過した
   光を、前記セル上で、前記サンプルおよびリファレンス
   のいずれか一方を通る光と前記サンプルおよびリファレ
   ンスの双方を通り両者の屈折率差に応じて偏向される光
   とに絞るものであることを特徴とする請求項１記載の示
   差屈折率計。