WO2012070465A1

WO2012070465A1 - 旋光度測定装置および旋光度測定に用いることができる偏光変換光学系ならびにその偏光変換光学系を用いた旋光度測定システムにおける旋光度測定方法

Info

Publication number: WO2012070465A1
Application number: PCT/JP2011/076541
Authority: WO
Inventors: 博梶岡
Original assignee: GLOBAL FIBEROPTICS Ltd; Shionogi and Co Ltd
Current assignee: GLOBAL FIBEROPTICS Ltd; Shionogi and Co Ltd
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2013-05-26
Also published as: TW201239336A

Abstract

【課題】採血した血液や生体のグルコース濃度を、試薬に頼らずに、医療現場で実際に使用できるような高い精度でリアルタイムに測定することができて、かつ、使い易い旋光度測定装置を提供する。【解決手段】光ファイバリング干渉系中に旋光度測定用検体を挟んだ非相反偏光変換光学系を挿入し、非相反偏光変換光学系の入出力光ファイバには伝送部としての小コア径・高ＮＡシングルモード光ファイバに入出力部としての大コア径・低ＮＡシングルモード光ファイバをモード整合部を介して接続したものを用い、光ファイバ端面はレンズの焦点に置かずにデフォーカスにした構成を取り入れて課題を解決した。

Description

旋光度測定装置および旋光度測定に用いることができる偏光変換光学系ならびにその偏光変換光学系を用いた旋光度測定システムにおける旋光度測定方法

　本発明は、採血した血液、血清、生体などのような光散乱検体の旋光度を偏光変換光学系を用いて測定する旋光度測定装置および旋光度測定に用いることができる偏光変換光学系ならびにその偏光変換光学系を用いた旋光度測定システムにおける旋光度測定方法（以下、旋光度測定システムにおける旋光度測定方法を単に旋光度測定方法という）に関し、例えば、モード整合部とデフォーカス偏光変換光学系を用いて旋光度被測定検体の糖質の濃度を測定することができるようにし、人の血液、血清、指、耳、皮膚などにレーザ光を照射し、その透過光および／または反射光を測定して旋光度被測定用検体の糖質成分濃度を高い測定精度で測定できるようにした旋光度測定装置および旋光度測定に用いることができる光ファイバ光学系である偏光変換光学系ならびにその光学系を用いた旋光度測定方法に関するものである。

　血液中のグルコース濃度の測定方法として試みられている第１の方法は、たとえば特許文献１に記載があるような、指などの生体の一部に赤外レーザ光を照射し、血管からの散乱光を分光し血液に含まれるグルコース濃度を測定するものである。これはグルコース濃度に比例して散乱光が低減することを利用している。しかし、この方法は散乱光の光強度が温度や皮膚の水分や油成分などに依存するという問題があり、広く普及していない。

　第２の方法は、たとえば非特許文献１および特許文献２などに記載されているように、互いに直交する偏光成分を旋光物質中を伝搬させてその複屈折率をオープンループで計測するものである。しかし、この方法では健常者の血糖値レベルである０．１ｇ／ｄＬ（デシリットル）程度で厚さが１０ｍｍ程度のグルコース濃度を測定すると誤差が大きく、光の散乱が大きい血液や指などの生体ではグルコース濃度を全く測定できない。

　第３の方法は、特許文献３に記載されている複屈折率測定装置で測定する方法である。この方法は本発明と同じく偏波面保存光ファイバからなるリング干渉計のリング光路の中に対向コリメータ光学系を設け、検体内に平行ビームを伝搬させ、左右両回り光の位相差を測定することによって検体の旋光度を計測するものである。この方法では厚さ１０ｍｍ程度のガラス製セルに入れたグルコースで健常者の血糖値レベルである０．１ｇ／ｄＬを十分な精度で測定できる。

　しかし上記第３の方法はいわゆる光ファイバジャイロのリング光路の中に検体を置き、それに両方向からコリメータ光を入射させるものであるが、検体がたとえば人の親指と人差し指の付け根のひだ部の場合には、その挿入損失が６０ｄＢ以上となり、受光レベルが受光器の感度以下になってしまい、検体に照射した左右両回り光の位相差を測定できなかった。この原因は、従来の偏波面保存光ファイバのコア直径が信号光の波長が８００ｎｍ～１５００ｎｍ用の場合、それぞれ４～１０μｍと小さいため、指のひだ部における光の散乱光を十分な結合効率で受光できないためであった。

　以上のことからもわかることであるが、これまで採血した血液や生体のグルコース濃度を高精度に測定する光学的な測定装置の開発が多く試みられてきた。しかし、採血した血液や生体のグルコース濃度を高精度で測定することは極めて難しく、果物の糖度測定には用いることができるものの、採血した血液や生体のグルコース濃度の測定に使える測定器はまだ実現されておらず、採血した血液や生体のグルコース濃度の測定は試薬を用いた化学的な手法に頼らざるを得ないのが現状である。

特開２００４－３１３５５４号公報特開２００７－０９３２８９号公報特開２００５－２７４３８０号公報

横田　正幸他、「鉛ガラスファイバ偏光変調器を用いたグルコースセンサー」、第３１回光波センシング技術研究会ＬＳＴ３１－８，ＰＰ．５１－５６，２００３年８月梶岡、於保、「光ファイバジャイロの開発」、第３回光波センシング技術研究会、ＬＳＴ３－９，ＰＰ．５５－６２，１９８９年６月

　以上述べたように現在までに採血した血液や生体のグルコース濃度を高精度に測定する光学的な測定装置は実用化されていない。その理由は、血液や生体にレーザ光を入射させたときに生体内で生じる散乱が非常に大きいため、検出される受光パワーが非常に小さくなり、グルコース濃度を高い精度で測定できなかったためである。

　本発明は以上のような状況に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、採血した血液や生体のグルコース濃度を、試薬に頼らずに、医療現場で実際に使用できるような高い精度でリアルタイムに測定することができて、かつ、使い易い旋光度測定装置、および、旋光度測定に用いることができる新規な偏光変換光学系とそれを用いた旋光度測定方法を提供することにある。

　先端にレンズを配置した光ファイバを被測定対象（検体）を挟んで信号光の光路上で対向させて配置し、一方の光ファイバから他方の光ファイバに光結合させる光ファイバ光学系における結合損失を少なくするには、対向する各光ファイバをその端面がレンズの焦点位置にあるコリメータ光学系にするのがよいというのが衆知の技術思想である。しかし、本発明の発明者の検討結果によると、この方法では本発明の課題を解決することができない。

　本発明は、従来の技術思想とは異なり、光ファイバの端面をレンズの焦点位置からずらして配置する全く新しい技術思想のデフォーカス偏光変換光学系を用いることによって課題を解決できることを見出した。さらに、モード整合部を偏光変換光学系に取り入れて、生体などの散乱体を光ファイバで挟んだ光学系の結合損失を従来では期待できなかったような低損失で実現し、課題を解決した。以下、本発明の例を具体的に説明する。

　課題を解決するためになされた本発明の例としての第１の発明（以下、発明１という）は、先端部にレンズが配置されている光ファイバを信号光の光路において旋光度測定用検体（以下、検体という）を挟んで対向させて配置し、前記光ファイバから出射される信号光を前記検体に照射し、前記検体の旋光度に関する測定を行う旋光度測定装置において、対向させて配置されている前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの少なくとも一方はコア径の異なる第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバであり、相対的に前記第１の光ファイバは小コア径・高ＮＡ（ここで、ＮＡは開口数を意味する）シングルモード光ファイバであり、前記第２の光ファイバは大コア径・低ＮＡシングルモード光ファイバであり、前記第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバは前記第２の光ファイバが前記第１の光ファイバよりも光路上で前記検体に近い側に配置されており、前記対向させて配置された前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの前記検体に近い側の端面近傍に前記レンズが出力用および／または入力用のレンズ（以下、出力部レンズという）として信号光の光路において配置されており、前記対向させて配置された先端部にレンズが配置されている光ファイバの少なくとも一方は、信号光の光路上でその端面が当該出力部レンズの焦点位置から外れた位置にあり、先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面から出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの端面に入射させるとともに、先端部にレンズが配置されている前記他方の光ファイバの端面から出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を先端部にレンズが配置されている前記一方の光ファイバの端面に入射させて、前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定することができることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　本発明について詳細に後述するが、本発明の旋光度測定装置および旋光度測定方法に用いて顕著な効果を発揮する偏光変換光学系は、光ファイバにモード整合部を用いて前記検体の旋光度に関連する光学情報の測定を高めたこと、デフォーカス偏光変換光学系を用いて前記検体の旋光度に関連する光学情報の測定を高めたことに特筆すべき特徴がある。たとえば、採取した血液の旋光度に関連する光学情報の測定の場合、光ファイバにモード整合部を用いたことと偏光変換光学系をデフォーカス光学系にすることはいずれも前記光学情報の測定精度を高めることができる。そして、本発明は、偏光変換光学系として、光ファイバにモード整合部を用いることと偏光変換光学系をデフォーカス光学系にすることを併せて用いたモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系を用いることにより、採血した血液のみならず、手の親指と人差し指の付け根のひだ部のような生体の旋光度に関連する光学情報を高精度で測定することを可能にしたものである。前記モード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系では、光ファイバの端部に出力部レンズを配置した光ファイバ光学系に偏光変換素子を配置した偏光変換光学系を従来のコリメート型にせずにデフォーカス型にしたことにより、従来の技術思想では想到し得なかったほど高い旋光度測定感度を実現することができたもので、本発明の効果をさらに大ならしめるために、前記先端部にレンズが配置されている光ファイバを、前記コア径の異なる第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバにしたことにより、特に顕著な効果を発揮する本発明の旋光度測定装置および旋光度測定方法を実現することができたものである。そして、前記偏光変換光学系の偏光面回転素子に、その一方の側から信号光としての偏光ビームを入射させたときには当該信号光の偏光面を当該信号光の進行方向に向かって時計回りまたは反時計回りに所定角度だけ回転させ、当該偏光面回転素子の他方の側から信号光として偏光ビームを入射させたときには当該信号光の偏光面を当該信号光の進行方向に向かって前記一方の側から入射させた場合とは逆方向に所定角度だけ回転させるように作用する非相反偏光面回転素子を用いたときに、本発明のモード整合技術とデフォーカス技術の効果が極めて高いものとなる。
　なお、本発明において、信号光の光路において前記検体を挟んで対向配置された先端部にレンズが配置されている一方の大コア径・低ＮＡシングルモード光ファイバと先端部にレンズが配置されている他方の大コア径・低ＮＡシングルモード光ファイバとは異なる光ファイバである場合と同一の光ファイバである場合が可能である。

　発明１を展開してなされた本発明の他の例としての第２の発明（以下、発明２という）は、発明１に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記一方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面と前記他方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズから遠い位置で、当該光ファイバの端面の像が当該出力部レンズによって当該検体の出射面（すなわち、当該光ファイバから当該検体に入射した信号光が当該検体から出射する面）に結像するような位置にあることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明１、２を展開してなされた本発明の他の例としての第３の発明（以下、発明３という）は、発明１または２に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面と前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズに近い位置にあることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明１～３を展開してなされた本発明の他の例としての第４の発明（以下、発明４という）は、発明１～３のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記モード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置は、前記先端部にレンズが配置されている光ファイバと前記光ファイバの一部を含んで構成され前記検体を挟んで配置される対向デフォーカス偏光変換光学系と前記検体とでリング光干渉系のリング光路を構成しており、前記リング光路を両方向に伝搬する光の位相差を測定することによって前記検体の旋光度を測定することができることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明４を展開してなされた本発明の他の例としての第５の発明（以下、発明５という）は、発明４に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記モード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置は、リング干渉系のリング光路に右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を伝搬させ、リング干渉系のリング光路の光ファイバ部分は右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を同一の固有偏光モードで同じ光ファイバをそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として伝搬させ、前記検体部分は互いに直交する偏光状態でそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として信号光を伝搬させるようにリング光路が構成されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明１～５を展開してなされた本発明の他の例としての第６の発明（以下、発明６という）は、発明１～５のいずれかに記載のモード整合部を含む旋光度測定装置において、前記一方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面と前記他方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの表面との距離が０．６ｍｍ以下であることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明１～６を展開してなされた本発明の他の例としての第７の発明（以下、発明７という）は、発明１～６のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、信号光の光路において前記検体を挟んで対向させて配置された一方の先端部にレンズが配置されている光ファイバと他方の先端部にレンズが配置されている光ファイバが同一のすなわち同じ光ファイバであることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明１～７を展開してなされた本発明の他の例としての第８の発明（以下、発明８という）は、発明１～７のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの先端部と当該出力部レンズとが相互に固定されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明１～８を展開してなされた本発明の他の例としての第９の発明（以下、発明９という）は、発明１～８のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記一方の先端部にレンズが配置されている光ファイバと前記他方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの少なくとも一方は、当該先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面と当該出力部レンズとの間にファラデー回転素子と４分の１波長板と偏光子のうちの少なくとも１つが配置されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明１～９を展開してなされた本発明の他の例としての第１０の発明（以下、発明１０という）は、発明１～９のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバと前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの少なくとも一方は、当該先端部にレンズが配置されている光ファイバの出力部レンズと前記検体との間にファラデー回転素子と４分の１波長板と偏光子のうちの少なくとも１つが配置されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明１～１０を展開してなされた本発明の他の例としての第１１の発明（以下、発明１１という）は、発明１～１０のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記モード整合部にコア拡大ファイバとコア縮小ファイバの一方または双方が用いられていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　本発明のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置には、前記モード整合部にコア拡大ファイバとコア縮小ファイバの双方が用いることができる。

　発明１～１１を展開してなされた本発明の他の例としての第１２の発明（以下、発明１２という）は、発明１～１１のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、光路と直角方向に前記検体及び／または前記偏光変換光学系をスキャンできる機構を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明１～１２を展開してなされた本発明の他の例としての第１３の発明（以下、発明１３という）は、発明１～１２のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記検体が生体の一部であり、前記旋光度測定装置は前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定するのに、前記信号光の位相差の検出手段の一部として、生体の脈拍及び／または人為的に与えた測定部位の厚味などの当該生体の一部の寸法を周期的に変化させる信号と同期させて前記位相差を検出する手段を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明１～１３を展開してなされた本発明の他の例としての第１４の発明（以下、発明１４という）は、発明１～１３のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記検体が生体の一部であり、前記旋光度測定装置は前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定する部分を挟む測定端子を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明１～１４を展開してなされた本発明の他の例としての第１５の発明（以下、発明１５という）は、発明１～１４のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記一方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの出力部レンズと他方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの出力部レンズとの距離を変更することができるレンズ間距離調整手段を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明１～１５を展開してなされた本発明の他の例としての第１６の発明（以下、発明１６という）は、発明１～１５のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、光源の波長が１３００ｎｍ帯で、前記大コア径・低ＮＡ偏波面保存光ファイバのコア径が４０μｍ、ＮＡが０．０６±０．０１であることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。
ＮＡが０．０５より小さくなると、光ファイバの曲げによる損失が大きくなる。また、０．０７より大きくなると、出射光の広がりによる生体透過損失が大きくなる。

　課題を解決するためになされた本発明の他の例としての第１７の発明（以下、発明１７という）は、先端部にレンズが配置されている光ファイバを信号光の光路において検体を挟んで対向させて配置し、前記光ファイバから出射される信号光を前記検体に照射し、前記検体の旋光度に関する測定を行う旋光度測定システムに用いることができる偏光変換光学系において、対向配置して用いることができる前記偏光変換光学系の少なくとも一方の前記先端部にレンズが配置されている光ファイバはコア径の異なる第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバであり、相対的に前記第１の光ファイバは小コア径・高ＮＡシングルモード光ファイバで前記第２の光ファイバは大コア径・低ＮＡシングルモード光ファイバであり、前記第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバは前記第２の光ファイバが前記第１の光ファイバよりも光路上で前記検体に近い側に配置できるように構成されており、前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの前記検体に近い側の端面近傍に前記レンズが出力部レンズとして信号光の光路において配置されており、前記旋光度測定システムに対向させて配置用いる先端部にレンズが配置されている光ファイバの少なくとも一方は、信号光の光路上でその端面が当該出力部レンズの焦点位置から外れた位置にあり、先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面から出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を先端部に出力部レンズが配置されている他方の光ファイバの端面に入射させることができるように配置して前記旋光度測定システムに用いて前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定するのに使用することができることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明１７を展開してなされた本発明の他の例としての第１８の発明（以下、発明１８という）は、発明１７に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記旋光度測定システムに用いたときの前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面と前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズから遠い位置で、当該光ファイバの端面の像が当該出力部レンズによって当該検体の出射面（すなわち、当該光ファイバから当該検体に入射した信号光が当該検体から出射する面）に結像するような位置にあることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明１７、発明１８を展開してなされた本発明の他の例としての第１９の発明（以下、発明１８という）は、発明１７または１８に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記一方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面と前記他方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズに近い位置にあることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明１７～１９を展開してなされた本発明の他の例としての第２０の発明（以下、発明２０という）は、発明１７～１９のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記モード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系は前先端部にレンズが配置されている光ファイバと前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの一部を含んで構成される対向デフォーカス偏光変換光学系と前記検体とでリング光干渉系のリング光路を構成して前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定するのに使用することができるデフォーカス偏光変換光学系であることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明２０を展開してなされた本発明の他の例としての第２１の発明（以下、発明２１という）は、発明２０に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記リング干渉系のリング光路に右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を伝搬させ、前記リング干渉系のリング光路の光ファイバ部分は右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を同一の固有偏光モードで同じ光ファイバをそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として伝搬させ、前記検体部分は右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を互いに直交する偏光状態でそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として伝搬させるように前記偏光変換光学系が構成されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明１７～２１を展開してなされた本発明の他の例としての第２２の発明（以下、発明２２という）は、発明１７～２１のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定するのに対向配置して使用するときの前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面と前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの表面との距離が０．６ｍｍ以下にして用いることができることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明１７～２２を展開してなされた本発明の他の例としての第２３の発明（以下、発明２３という）は、発明１７～２２のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、信号光の光路において前記検体を挟んで対向させて配置された先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバと先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバに同一のすなわち同じ光ファイバを用いることができることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明１７～２３を展開してなされた本発明の他の例としての第２４の発明（以下、発明２４という）は、発明１７～２３のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの先端部と当該出力部レンズとが相互に固定されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明１７～２４を展開してなされた本発明の他の例としての第２５の発明（以下、発明２５という）は、発明１７～２４のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバと前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの少なくとも一方は、当該光ファイバの端面と当該出力部レンズとの間にファラデー回転素子と４分の１波長板と偏光子のうちの少なくとも１つが配置されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明１７～２５を展開してなされた本発明の他の例としての第２６の発明（以下、発明２６という）は、発明１７～２５のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカス旋光度測定装置において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバと前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの少なくとも一方は、当該光ファイバの出力部レンズと前記検体との間にファラデー回転素子と４分の１波長板と偏光子のうちの少なくとも１つが配置されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明１７～２６を展開してなされた本発明の他の例としての第２７の発明（以下、発明２７という）は、発明１７～２６のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記モード整合部にコア拡大ファイバとコア縮小ファイバの一方または双方が用いられていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明１７～２７を展開してなされた本発明の他の例としての第２８の発明（以下、発明２８という）は、発明１７～２７のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、光路と直角方向に前記検体及び／または前記偏光変換光学系をスキャンできる機構を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明１７～２８を展開してなされた本発明の他の例としての第２９の発明（以下、発明２９という）は、発明１７～２８のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記検体が生体の一部であり、前記デフォーカス偏光変換光学系は前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定するのに、前記信号光の位相差の検出手段の一部として、生体の脈拍及び／または人為的に与えた測定部位の厚味などの当該生体の一部の寸法を周期的に変化させる信号と同期させて前記位相差を検出する手段を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明１７～２９を展開してなされた本発明の他の例としての第３０の発明（以下、発明３０という）は、発明１７～２９のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記検体が生体の一部であり、前記デフォーカス偏光変換光学系は前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定する部分を挟む測定端子を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明１７～３０を展開してなされた本発明の他の例としての第３１の発明（以下、発明３１という）は、発明１７～３０のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの出力部レンズと先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの出力部レンズとの距離を変更することができるレンズ間距離調整手段を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　発明１７～３１を展開してなされた本発明の他の例としての第３２の発明（以下、発明３２という）は、発明１７～３１のいずれかに記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、光源の波長が１３００ｎｍ帯で、前記大コア径・低ＮＡ偏波面保存光ファイバのコア径が４０μｍ、ＮＡが０．０６±０．０１であることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　課題を解決するためになされた本発明の他の例としての第３３の発明（以下、発明３３という）は、先端部にレンズが配置されている光ファイバを信号光の光路において検体を挟んで対向させて配置した偏光変換光学系を用いた旋光度測定システムに用いて検体の旋光度を測定する旋光度測定方法（以下、た旋光度測定システムに用いて検体の旋光度を測定する旋光度測定方法を単に旋光度測定方法という）において、前記旋光度測定方法は、偏光変換光学系とリング干渉系を用意して旋光度測定システムを構成するか偏光変換光学系とリング干渉系を有する旋光度測定装置を旋光度測定システムとして用意する工程と、旋光度測定システムの前記偏光変換光学系に検体を装着する工程と、検体に右回り信号光と左回り信号光として入射させた互いに直交する偏光の信号光の検体に起因して生じる位相差を測定する工程を有しており、前記リング干渉系のリング光路が、対向配置されている前記先端部にレンズが配置された光ファイバと信号光の光路上で検体を挟んで対向配置された前記対向偏光変換光学系と検体を含んでおり、前記リング干渉系は、前記リング光路を両方向に伝搬する光の位相差を測定することによって前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定することができる干渉系であり、対向配置されている少なくとも一方の前記先端部にレンズが配置されている光ファイバはコア径の異なる第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバであり、相対的に前記第１の光ファイバは小コア径・高ＮＡシングルモード光ファイバで前記第２の光ファイバは大コア径・低ＮＡシングルモード光ファイバであり、前記第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバは前記第２の光ファイバが前記第１の光ファイバよりも光路上で前記検体に近い側に配置されており、前記対向させて配置された先端部にレンズが配置されている光ファイバの前記検体に近い側の端面近傍に前記レンズが出力部レンズとして信号光の光路において配置されており、前記対向させて配置された前記光ファイバの少なくとも一方は、信号光の光路上でその端面が当該出力部レンズの焦点位置から外れた位置にあり、前記偏光変換光学系は、少なくとも、前記先端部にレンズが配置された光ファイバの一部と出力部レンズと前記光ファイバの端面と検体との間に配置された偏光面回転素子を有しており、前記偏光面回転素子は、当該偏光面回転素子の一方の側から信号光としての偏光ビームを入射させたときには当該信号光の偏光面を当該信号光の進行方向に向かって時計回りまたは反時計回りに所定角度だけ回転させ、当該偏光面回転素子の他方の側から信号光として偏光ビームを入射させたときには当該信号光の偏光面を当該信号光の進行方向に向かって前記一方の側から入射させた場合とは逆方向に所定角度だけ回転させるように作用する非相反偏光面回転素子であり、
前記対向偏光変換光学系は、対向配置された出力部レンズが配置されている一方の光ファイバの端面から出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を先端部に出力部レンズが配置されている他方の光ファイバの端面に入射させさせるとともに、前記他方の光ファイバの端面から出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を先端部に出力部レンズが配置されている前記一方の光ファイバの端面に入射させて、前記リング干渉系で前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定することができるモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系であることを特徴とする旋光度測定方法の発明である。

　発明３３を展開してなされた本発明の他の例としての第３４の発明（以下、発明３４という）は、発明３３に記載の旋光度測定方法において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面と前記他方の光ファイバの端面の少なくとも一方を、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズから遠い位置で、当該光ファイバの端面の像が当該出力部レンズによって当該検体の出射面（すなわち、当該光ファイバから当該検体に入射した信号光が当該検体から出射する面）に結像するような位置に配置して旋光度に関連する光学情報を測定することを特徴とする旋光度測定方法の発明である。

　発明３３、３４を展開してなされた本発明の他の例としての第３５の発明（以下、発明３５という）は、発明３３または３４に記載の旋光度測定方法において、対向配置された前記一方の光ファイバの端面と前記他方の光ファイバの端面の少なくとも一方を、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズに近い位置に配置した偏光変換光学系を用いることを特徴とする旋光度測定方法の発明である。

　発明３３～３５を展開してなされた本発明の他の例としての第３６の発明（以下、発明３６という）は、発明３３～３５のいずれかに記載の旋光度測定方法において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面と前記他方の光ファイバの端面の少なくとも一方を、当該出力部レンズの表面との距離が０．６ｍｍ以下になるように配置して旋光度に関連する光学情報を測定することを特徴とする旋光度測定方法の発明である。

　発明３３～３６を展開してなされた本発明の他の例としての第３７の発明（以下、発明３７という）は、発明３３～３６のいずれかに記載の旋光度測定方法において、信号光の光路において前記検体を挟んで対向させて配置された光ファイバと他方の光ファイバが同一のすなわち同じ光ファイバであることを特徴とする旋光度測定方法の発明である。

　発明３３～３７を展開してなされた本発明の他の例としての第３８の発明（以下、発明３８という）は、発明３３～３７のいずれかに記載の旋光度測定方法において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバと前記他方の光ファイバの少なくとも一方は、当該光ファイバの端面と当該出力部レンズとの間に前記非相反偏光面回転素子としてのファラデー回転素子と４分の１波長板と偏光子のうちの少なくとも１つが配置されている光ファイバを用いて旋光度に関連する光学情報を測定することを特徴とする旋光度測定方法の発明である。

　発明３３～３８を展開してなされた本発明の他の例としての第３９の発明（以下、発明３９という）は、発明３３～３８のいずれかに記載の旋光度測定方法において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバと前記他方の光ファイバの少なくとも一方は、当該光ファイバの出力部レンズと前記検体との間に前記非相反偏光面回転素子としてのファラデー回転素子と４分の１波長板と偏光子のうちの少なくとも１つが配置されている光ファイバを用いて旋光度に関連する光学情報を測定することを特徴とする旋光度測定方法の発明である。

　発明３３～３９を展開してなされた本発明の他の例としての第４０の発明（以下、発明４０という）は、発明３３～３９のいずれかに記載の旋光度測定方法において、前記モード整合部にコア拡大ファイバとコア縮小ファイバの一方または双方が用いられていることを特徴とする旋光度測定方法の発明である。

　発明３３～４０を展開してなされた本発明の他の例としての第４１の発明（以下、発明４１という）は、発明３３～４０のいずれかに記載の旋光度測定方法において、前記リング干渉系のリング光路に右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を伝搬させ、前記リング干渉系のリング光路の光ファイバ部分は右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を同一の固有偏光モードで同じ光ファイバをそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として伝搬させ、前記検体部分は右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を互いに直交する偏光状態でそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として伝搬させるように前記偏光変換光学系が構成されていることを特徴とする旋光度測定方法の発明である。

　発明３３～４１を展開してなされた本発明の他の例としての第４２の発明（以下、発明４２という）は、発明３３～４１のいずれかに記載の旋光度測定方法において、光路と直角方向に前記検体及び／または前記偏光変換光学系をスキャンできる機構を用いることを特徴とする旋光度測定方法の発明である。

　発明３３～４２を展開してなされた本発明の他の例としての第４３の発明（以下、発明４３という）は、発明３３～４２のいずれかに記載の旋光度測定方法において、前記検体が生体の一部であり、前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定するのに、前記信号光の位相差の検出手段の一部として、生体の脈拍及び／または人為的に与えた測定部位の厚味などの当該生体の一部の寸法等の状態を周期的に変化させる信号と同期させて前記位相差を検出する手段を用いて旋光度に関連する光学情報を測定することを特徴とする旋光度測定方法の発明である。

　発明３３～４３を展開してなされた本発明の他の例としての第４４の発明（以下、発明４４という）は、発明３３～４３のいずれかに記載の旋光度測定方法において、前記検体が生体の一部であり、前記偏光変換光学系に前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定する部分を挟む測定端子を用いていることを特徴とする旋光度測定方法の発明である。

　発明３３～４４を展開してなされた本発明の他の例としての第４５の発明（以下、発明４５という）は、発明３３～４４のいずれかに記載の旋光度測定方法において、前記一方の光ファイバの出力部レンズと他方の光ファイバの出力部レンズとの距離を変更する手段を用いることを特徴とする旋光度測定方法の発明である。

　発明３３～４５を展開してなされた本発明の他の例としての第４６の発明（以下、発明４６という）は、発明３３～４５のいずれかに記載の旋光度測定方法において、光源の波長が１３００ｎｍ帯で、前記大コア径・低ＮＡ偏波面保存光ファイバのコア径が４０μｍ、ＮＡが０．０６±０．０１である偏光変換光学系を用いることを特徴とする旋光度測定方法の発明である。

　課題を解決するためになされた本発明の他の例としての第４７の発明（以下、発明４７という）は、先端部にレンズが配置されている光ファイバを信号光の光路において光散乱検体などの検体を挟んで対向配置し、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面から出射される信号光を前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光及び／又は前記検体によって反射された信号光を先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの端面に入射させて前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定することができる旋光度測定装置において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの前記検体に入射させる信号光の出力部及び／又は前記検体からの信号光（前記検体に入射した前記信号光が前記検体を透過した光及び／または前記検体により反射あるいは散乱された光）の入力部に配置されている出力部レンズと前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの出力部レンズの少なくとも一方は、当該光ファイバの端面が当該出力部レンズの焦点位置にないデフォーカスされた光ファイバ光学系を形成していることを特徴とするデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明４７を展開してなされた本発明の他の例としての第４８の発明（以下、発明４８という）は、発明４７に記載のデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記一方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面と前記他方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズから遠い位置で、当該光ファイバの端面の像が当該出力部レンズによって当該検体の出射面（すなわち、当該光ファイバから当該検体に入射した信号光が当該検体から出射する面）に結像するような位置にあることを特徴とするデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　発明４７、４８を展開してなされた本発明の他の例としての第４９の発明（以下、発明４９という）は、発明４７または４８に記載のデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面と前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズに近い位置にあることを特徴とするデフォーカスされた旋光度測定装置の発明である。

　課題を解決するためになされた本発明の他の例としての第５０の発明（以下、発明５０という）は、リング光路の構成要素である先端部にレンズが配置されている光ファイバを信号光の光路において検体を挟んで対向させて配置し、前記光ファイバから出射される信号光を前記検体に照射し、前記検体の旋光度に関する測定を行う旋光度測定装置において、前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの少なくとも一方はコア径の異なる第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバであり、相対的に前記第１の光ファイバは小コア径・高ＮＡシングルモード光ファイバで、前記第２の光ファイバは大コア径・低ＮＡシングルモード光ファイバであり、前記第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバは前記第２の光ファイバが前記第１の光ファイバよりも光路上で前記検体に近い側に配置されており、前記対向させて配置された前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの前記検体に近い側の端面近傍に前記レンズが出力部レンズとして信号光の光路において配置されており、信号光の光路上で前記検体を挟んで対向させて配置された前記先端部にレンズが配置されている光ファイバは、それぞれその端面と検体の間に、前記出力部レンズの他に、少なくとも非相反偏光面回転素子が配置された偏光変換光学系を形成しており、光路上で前記検体を挟んで対向配置された前記偏光変換光学系からは互いに直交する偏光が前記検体にそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として入射するように構成されており、前記対向配置された偏光変換光学系の一方の偏光変換光学系である第１の偏光変換光学系の前記出力部レンズが配置されている光ファイバの端面からリング光路の右回り信号光あるいは左回り信号光として出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を前記対向配置された偏光変換光学系の他方の偏光変換光学系である第２の偏光変換光学系の前記先端部に出力部レンズが配置されている光ファイバの端面に入射させ、前記対向配置された偏光変換光学系の前記第２の偏光変換光学系の前記出力部レンズが配置されている光ファイバの端面からリング光路の左回り信号光あるいは右回り信号光として出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を前記対向配置された前記第１の偏光変換光学系の前記先端部に出力部レンズが配置されている光ファイバの端面に入射させて前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定することができることを特徴とするモード整合部を含む旋光度測定装置の発明である。

　発明５０を展開してなされた本発明の他の例としての第５１の発明（以下、発明５１という）は、発明５０に記載のモード整合部を含む旋光度測定装置において、信号光の光路において前記検体を挟んで対向させて配置された一方の光ファイバと他方の光ファイバが同一のすなわち同じ光ファイバであることを特徴とするモード整合部を含む旋光度測定装置の発明である。

　課題を解決するためになされた本発明の他の例としての第５２の発明（以下、発明５２という）は、先端部にレンズが配置されている光ファイバを信号光の光路において検体を挟んで対向させて配置し、前記光ファイバから出射される信号光を前記検体に照射し、前記検体の旋光度に関する測定を行う旋光度測定システムに用いることができる偏光変換光学系において、対向配置して用いる前記偏光変換光学系の少なくとも一方の光ファイバの前記検体に近い側の端面近傍に前記レンズが出力部レンズとして信号光の光路において配置されており、前記対向させて配置された光ファイバの少なくとも一方は、信号光の光路上でその端面が当該出力部レンズの焦点位置から外れた位置にあり、出力部レンズが配置されている一方の光ファイバの端面から出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を先端部に出力部レンズが配置されている他方の光ファイバの端面に入射させて前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定するのに使用することができることを特徴とするデフォーカス偏光変換光学系の発明である。

　なお、発明５０、５１に記載の旋光度測定装置は、さらに発明１～１６に記載の本発明の各構成要素を付加した発明を本発明として構成でき、また、発明５２に記載の偏光変換光学系は、さらに発明１７～３２に記載の本発明の構成要素を付加した発明を本発明として構成できることは以下の説明からも明らかなことである。

　また、先端部にレンズが配置されている光ファイバを信号光の光路において検体を挟んで対向させて配置し、前記光ファイバから出射される信号光を前記検体に照射し、前記検体の旋光度に関する測定を行う旋光度測定システムに用いることができる偏光変換光学系において、対向配置して用いる前記偏光変換光学系の少なくとも一方の前記先端部にレンズが配置されている光ファイバは、コア径の異なる第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバであり、相対的に前記第１の光ファイバは小コア径・高ＮＡシングルモード光ファイバで前記第２の光ファイバは大コア径・低ＮＡシングルモード光ファイバであり、前記第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバは前記第２の光ファイバが前記第１の光ファイバよりも光路上で前記検体に近い側に配置されており、前記対向させて配置された前記光ファイバの前記検体に近い側の端面近傍に前記レンズが出力部レンズとして信号光の光路において配置されており、出力部レンズが配置されている一方の光ファイバの端面から出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を先端部に出力部レンズが配置されている他方の光ファイバの端面に入射させて前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定することができることを特徴とするモード整合部を含む偏光変換光学系は偏光面回転素子として、当該偏光面回転素子の一方の側から信号光としての偏光ビームを入射させたときには当該信号光の偏光面を当該信号光の進行方向に向かって時計回りまたは反時計回りに所定角度だけ回転させ、当該偏光面回転素子の他方の側から信号光として偏光ビームを入射させたときには当該信号光の偏光面を当該信号光の進行方向に向かって前記一方の側から入射させた場合とは逆方向に所定角度だけ回転させるように作用する非相反偏光面回転素子を用いた偏光変換光学系とともに旋光度測定装置及び測定方法に用いて大きな効果を発揮することができる。

　本発明は、モード整合部を含む光ファイバとファラデー回転素子の如き非相反偏光面回転素子を用いたデフォーカス偏光変換光学系及び／あるいはコリメート偏光変換光学系を用いてリング光干渉系のリング光路を構成し、前記リング干渉系のリング光路に右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を伝搬させ、前記リング干渉系のリング光路の光ファイバ部分は右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を同一の固有偏光モードで同じ光ファイバをそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として伝搬させ、前記検体部分は右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を互いに直交する偏光状態でそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として伝搬させるように前記偏光変換光学系が構成されていることを特徴とする旋光度測定装置、あるいは旋光度測定方法、あるいは偏光変換光学系を広く含むものである。

　本発明の前記旋光度測定装置、旋光度測定システムに用いることができる前記偏光変換光学系、前記偏光変換光学系を用いた旋光度測定方法を用いることによって、検体の旋光度に関連する光学情報を高い精度で測定することができるようになった。光学系にモード整合部を含む偏光変換光学系を用いた本発明は、検体の旋光度に関連する光学情報を従来では到底期待できなかったほど極めて高い精度での測定を可能にしたということができる。
本発明の前記旋光度測定装置、偏光変換光学系、旋光度測定方法を用いれば、血液や指などの光散乱検体も、採血を必須とせずに血糖値に関係する生体のグルコース濃度を測定することができる。
　本発明は、特に採血しない無侵襲測定方式において、第１に、針による採血に伴う煩わしさや苦痛がないこと、第２に、採血針の廃棄処理が不要で衛生的であること、第３に、採血法で使用していたグルコースと反応する試薬が不要なので年間１０万円以上のランニングコストが不要になり経済的であること、第４に、簡単に測定できるため血糖値モニターが１日何回でもできるので糖尿病患者や健常者の健康管理に使えるなど、大きな効果を発揮するものである。そして、本発明の光散乱検体の測定が可能な旋光度測定装置が一般家庭で使用されることにより、本発明は、現在世界的に増加している糖尿病患者数を減らすことができるという極めて大きな福音をもたらすとともに、患者にはその治療に必要な費用を大幅に低減できるという大きな福音をもたらすものである。

本発明に係る一発明の実施の形態例に用いたモード整合部を説明するための図である。本実施の形態例に用いたモード整合部を説明するための図である。本実施の形態例に用いたモード整合部からコリメート光を作ることを説明するための図である。本実施の形態例に用いたモード整合部からデフォーカス光を作ることを説明するための図である。本実施の形態例に用いたモード整合部からコリメート円偏光を作ることを示した図である。本実施の形態例に用いたモード整合部からデフォーカス円偏光を作ることを示した図である。本実施の形態例に用いたモード整合部を含む円偏光コリメート偏光変換光学系から出射されるビームを概念的に示した図である。本実施の形態例に用いたモード整合部を含む円偏光デフォーカス偏光変換光学系から出射されるビームを概念的に示した図である。本実施の形態例としての、対向モード整合コリメート偏光変換光学系に光散乱検体を挿入した光学系である。本実施の形態例としての、対向モード整合デフォーカス偏光変換光学系に光散乱検体を挿入した光学系である。本実施の形態例としての、モード整合デフォーカス偏光変換光学系を用いて光散乱検体に信号光を斜めから照射する結合光学系を説明するための図である。本実施の形態例としての、対向モード整合デフォーカス偏光変換光学系で光散乱検体を挟んだ結合光学系を用いた旋光度測定装置の構成図である。本発明に係る第２の実施の形態例としての、対向モード整合デフォーカス偏光変換光学系を用いて光散乱検体に信号光を斜めから照射する結合光学系を用いた旋光度測定装置の構成図である。本発明に係る第３の実施の形態例としての旋光度測定装置の主要部における測定方法を説明する図である。

　１：第１の光ファイバとしての小コア径高ＮＡ偏波面保存光ファイバ
　２：第２の光ファイバとしての大コア径低ＮＡ偏波面保存光ファイバ
　２ａ：大コア径低ＮＡ偏波面保存光ファイバの端面
　３、４：モード整合部
　５：レンズ
　６：レンズ焦点位置
　７：レンズ焦点距離
　８：偏光子
　９：ファラデー回転素子
　１０、１７：４分の１波長板
　１１、１１－１、１１－２：モード整合部を含むコリメート偏光変換光学系
　１２、１２－１、１２－２：モード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系
　１３：コリメート円偏光
　１４：デフォーカス円偏光
　１５：検体
　１６：ガラス板
　１８：ＳＬＤ光源
　１９－１、１９－２：カプラ
　２０：光ファイバ型偏光子
　２１－１、２１－２：小コア径高ＮＡ偏波面保存光ファイバ
　２２：光位相変調器
　２３－１、２３－２：左右両回り直線偏光
　２４－１、２４－２：スプライス
　２５：受光器
　２６：信号処理回路
　２７：位相変調信号
　２８、２９：旋光度測定装置
　３０：可視レーザ
　３１：ハーフミラー
　３２：顕微鏡
　３３：可変光減衰器（ＶＯＡ）

　以下、図面を参照して本発明に係る一発明の実施の形態の例について説明する。なお、説明に用いる各図は本発明の例を理解できる程度に各構成成分の寸法、形状、配置関係などを概略的に示してある。そして説明の都合上、部分的に拡大率を変えて図示する場合もあり、本実施の形態例の説明に用いる図は、必ずしも実施例などの実物や記述と相似形でない場合もある。また、各図において、同様な構成成分については同一の番号を付けて示し、重複する説明を省略することもある。また、以下の本実施の形態例の説明では、本実施の形態例の旋光度測定装置、偏光変換光学系および旋光度測定方法に関して説明の重複部分が多い。したがって、説明の重複を避けるため、誤解を生じないようにしつつ、特に言及せずに、偏光変換光学系の説明で旋光度測定装置や旋光度測定方法の部分的説明を兼ねたり、その逆のこともある。

　本願の発明者は、多くの技術者がこれまで多くの医療関係者から、採血した血液や生体のグルコース濃度を高い精度で測定できる測定器の実現という本発明の解決すべき課題と同様のことを望まれ、その実現に多くの努力を払ってきたが、今日までそれを実現することができなかったことを踏まえて、その原因を詳しく分析した。

　その結果、従来知られている種々の測定方法ではかかる測定器の実現は困難あり、これまでこの種の測定には使われなかった新しい測定原理を見出すことが必須であるという結論に達した。

　前記課題を解決するには、測定装置の基本構成は、光ファイバを用いたリング干渉系にし、前記検体に偏光を入射させ、その偏光の位相変化を測定することが好ましいが、しかし、測定精度を格別に向上させる必要がある。

　リング干渉系のリング光路を構成する少なくとも一対の光ファイバの間に前記検体を挟んだリング干渉系においては、前記検体の入出射面間に光ファイバコリメータ光学系を用いて光結合を行うのが光損失が少なく、挿入損失を最も低減できるというのが専門家間の定説である。光ファイバコリメータ光学系を用いて信号光の強度変化や位相変化を測定する場合、光ファイバの端面をコリメータレンズの焦点位置に配置する。

　この方式を用いて種々の前記検体について位相変化を測定した。しかしながら、医療現場などで実用化するには、糖質に関する情報の検出精度が不足で、検出精度をさらに高める必要があることがわかった。

　そこで、本願の発明者は従来の専門家の常識を越えて、光ファイバの端面をレンズの焦点位置に配置した光ファイバコリメータ光学系を用いた従来の光ファイバ偏光変換光学系（以下、従来型偏光変換光学系ともいう）と光ファイバの端面をレンズの焦点位置から離して配置したデフォーカス光ファイバ偏光変換光学系（以下、デフォーカス偏光変換光学系ともいう）をそれぞれ構成し、対向して配置した一対の従来型偏光変換光学系の間に前記検体として採血した血液や生体などを配置して前記検体に信号光としての偏光を入射させた場合と、対向して配置した一対のデフォーカス偏光変換光学系の間に前記従来型偏光変換光学系の場合と同じ条件の前記検体として採血した血液や生体などを配置して前記検体に信号光としての偏光を入射させた場合について、それぞれ前記検体による信号光の位相変化を測定した。

　その結果、デフォーカス偏光変換光学系を用いた場合が従来型偏光変換光学系を用いた場合よりも前記検体による信号光の位相変化をより高い精度で測定できることを見出し、本発明をなすに至った。

　さらに、旋光度測定装置に用いる光源波長とそれに対応して対向デフォーカス偏光変換光学系に使用する偏波面保存光ファイバのコア径を種々変えて生体の挿入損失を実験的に検討した。その結果、現在光ファイバレーザ用に使用されている波長が１０６４ｎｍ用のコア直径が３０μｍの大コア径・低ＮＡ（ＮＡは開口数）偏波面保存光ファイバを用いると波長が１０６０ｎｍ用のコア直径が７μｍの偏波面保存光ファイバ、ＰＭ９８０を用いた場合よりも挿入損失が３０ｄＢも低かった。前記大コア偏波面保存光ファイバは、波長１０６４ｎｍにおいては基本モードの他に数次の高次モードが伝搬するので、光ファイバの使用に際しては曲げ半径３０ｍｍのボビンに巻き付けてシングルモードのみを伝搬させるようにした。ボビンの半径は、使用する前記大コア偏波面保存光ファイバの長さにも依存するが、対向する光学系で各々１ｍずつ使用する場合には曲げ半径は２５～３５ｍｍが望ましい。しかしながら、本実施の形態例における旋光度計測は検体をリング光干渉系のリング光路中に設置するため、光源からの光を右回り光と左回り光に分岐しまた結合する光ファイバ型カプラ、すなわち２ｘ２型方向性結合器が必要である。しかし、コア直径が３０μｍの偏波面保存光ファイバ用のカプラは商用化されていない。また、本実施の形態例における旋光度計測はいわゆる位相変調方式を採用しているため、ある程度の長さのリング光ファイバが要求されるが、コア直径が３０μｍの偏波面保存光ファイバは高価であるのでリング光路用には経済的でないという問題がある。

　このような背景から本願の発明者は、従来のコア直径が７μｍと３０μｍの偏波面保存光ファイバのモード整合をとる（以下、モード整合をとる部分をモード整合部と略す）ことを発明した。図１は本発明に係る一発明の実施の形態例のモード整合部を説明するための図である。すなわち、第１の光ファイバとしての相対的に小コア径・高ＮＡ偏波面保存光ファイバ１の出射部近傍すなわち端部近傍を加熱してコア部を拡大したいわゆるコア拡大光ファイバにし、この端部がコア拡大光ファイバになった第１の光ファイバとしての小コア径・高ＮＡ偏波面保存光ファイバ１の端部と第２の光ファイバとしての相対的に大コア径・低ＮＡ偏波面保存光ファイバ２の端部とをモード整合部３で接続し補強した。小コア径・高ＮＡ偏波面保存光ファイバ１から大コア径・低ＮＡ偏波面保存光ファイバ２の方向のモード整合部の挿入損失は０．１ｄＢと小さいが、その逆方向の損失は１．８ｄＢであった。符号４はモード整合部３を含む第１の光ファイバ１と第２の光ファイバ２の接続部分を示すが、この部分も以下においてモード整合部と称することにする。

　図２は本実施の形態例に用いたモード整合部４を説明するための図である。ここで、モード整合部３とモード整合部４は、少なくとも、前記第１の光ファイバのコア拡大光ファイバになっている端部部分とそれに接続される前記第２の光ファイバの端部部分を含む第１の光ファイバと第２の光ファイバの端部部分を含んだ構成になっているが、本発明におけるモード整合部３とモード整合部４はこれに狭く限定されるものではなく、多くのバリエーションを可能とするものである。

　その例として、前記第２の光ファイバの第１の光ファイバに接続される側の端部を、たとえば、第２の光ファイバの端部近傍を加熱して引き延ばし、第２の光ファイバの端部近傍のコア径を第１の光ファイバに接続される側に向かって漸減するように形成し、それを第１の光ファイバに接続するようにすることができる。

　さらに、コア拡大部分あるいはコア縮小部分は光ファイバの外形が加工時の熱により多少変形することが多いので、第１の光ファイバの端部部分をコア拡大ファイバに加工し、第２の光ファイバの端部部分をコア縮小ファイバに加工して両者の端部部分を接続することにより加工による誤差に起因する接続損失を一層低減することができる。

　図３は本実施の形態例に用いたモード整合部からコリメート光を作ることを説明するための図である。図では、第２の光ファイバ２の端面２ａはレンズ５の焦点位置６にある。なお、図３～図６において符号７を付した矢印はレンズ５の焦点距離を示す線である。

　図４は本実施の形態例に用いたモード整合部からデフォーカス光を作ることを説明するための図である。この場合、光ファイバ２の端面２ａはレンズ５の焦点位置６よりもレンズから離れた位置に配置されている。

　焦点位置が１．８ｍｍのレンズを使い、検体が指の付け根のひだ部の場合の光透過実験を行ったところ、第２の光ファイバの先端２ａをレンズ５に接触させた場合に生体を挿入したことによる生体挿入損失が最も低かった。しかし、図４に示した光学系一対を、光路上で検体を挟んでレンズ５の側を対抗させて配置し、対抗レンズ間の距離を変えて実験すると、レンズ間距離が２、３、４ｍｍと離れるにつれて生体透過損失が急増することがわかった。光ファイバ先端部をレンズに接触させて配置する場合には、偏光変換光学系の偏光子、ファラデー素子（ファラデー回転素子）、４分の１波長板は光ファイバ先端部から見てレンズの後ろに配置する必要があるので、物理的にレンズ間距離を大きくしなければならないので、前記生体透過損失の増大は避けられない。また、レンズの焦点距離が２．７５ｍｍと長くなると、生体透過損失はレンズ間距離が２ｍｍでは７０ｄＢ以下に低減できなかった。

　そのため、焦点距離が０．７ｍｍの非球面レンズ（ＦＬＡＭ１Ｚ１０１Ａ、アルプス電気製）を用いて第２の光ファイバの端面をレンズの焦点から２００μｍ離して生体透過損失を測定した結果、レンズ間距離が２ｍｍ，３ｍｍ，４ｍｍでそれぞれ３８．２，３９．４，４５．８ｄＢとなり、焦点距離が２．７５ｍｍのレンズの場合と比べて約３０ｄＢ以上低かった。
　また、焦点距離が１．５ｍｍの非球面レンズを用いて第２の光ファイバの端面をレンズの焦点から６００μｍ離して実験した場合も同様の生体損失が得られた。

　本実施の形態例としての旋光度測定装置および偏光変換光学系ならびに旋光度測定方法においては、リング干渉系のリング光路を用い、リング光路の途中に前記検体を配置し、信号光の光路において前記検体を挟んで対向して配置される一方のリング光路途中の光ファイバ端末と他方のリング光路途中の光ファイバ端末をそれぞれ偏光変換光学系にし、前記偏光変換光学系を偏光面回転素子を用いた非相反光学系に構成している。

　前記偏光面回転素子としては、当該偏光面回転素子の一方の側から信号光としての偏光ビームを入射させたときには当該信号光の偏光面を当該信号光の進行方向に向かって時計回りまたは反時計回りに所定角度だけ回転させ、当該偏光面回転素子の他方の側から信号光として偏光ビームを入射させたときには当該信号光の偏光面を当該信号光の進行方向に向かって前記一方の側から入射させた場合とは逆方向に所定角度だけ回転させるように作用する偏光面回転素子を用いることが好ましい。

　本実施の形態例としての旋光度測定装置では、リング干渉系のリング光路に右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を伝搬させ、以下に詳述するように、リング干渉系のリング光路の光ファイバ部分は右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光が同一の固有偏光モードで同じ光ファイバをそれぞれ右回り光と左回り光として伝搬させ、前記検体部分は互いに直交する偏光状態でそれぞれ右回り光と左回り光として伝搬させるようにし、本発明の各構成を活用して検体の旋光度を高い精度で検出できるようにしている。

　図５は本実施の形態例に用いたモード整合部からコリメート円偏光を作ることを示した図である。図５において、光ファイバ２の端面２ａはレンズ５の焦点位置６にある。図５で符号１１はモード整合部を含む偏光変換コリメータを表している。図５で、モード整合部４のピグテールである大コア径・低ＮＡ偏波面保存光ファイバ２の直線偏光出射光が、信号光として、レンズ５でコリメートされ、順に偏光子（偏光板）８、偏光面回転素子としてのファラデー回転素子９、４分の１波長板１０を介し円偏光化される。

　図６は本実施の形態例に用いたモード整合部からデフォーカス円偏光を作ることを示した図である。図６で光ファイバ２の端面２ａはレンズ５の焦点位置６より０．７ｍｍだけレンズと反対側（すなわち、レンズから遠い位置）にある。図６で、符号１２はモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系を表している。図６においては偏光子８、ファラデー素子９、４分の１波長板１０がレンズ５と第２の光ファイバ２の端面２ａとの間にあるが、使用するレンズの焦点距離とデフォーカスの度合いを変えて図５のコリメート光学系の場合のようにレンズ５の後ろすなわち図６の偏光子８、ファラデー回転素子９、４分の１波長板１０をレンズ５の光ファイバ２の端面２ａと反対側に配置することもできる。

　図７は本実施の形態例に用いたモード整合部を含む円偏光コリメータから出射されるビームを概念的に示した図、図８は本実施の形態例に用いたモード整合部を含む円偏光デフォーカス光学系から出射されるビームを概念的に示した図である。

　図７では、モード整合部を含む偏光変換コリメータ（モード整合コリメート偏光変換光学系）１１から出射されるビーム１３は平行ビームであるコリメート円偏光で、その進行方向に配置されている前記検体（図示せず）に入射するようになっている。

　図８では、モード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系（モード整合デフォーカス偏光変換光学系）１２から出射されるビーム１４は集光ビームであるデフォーカス円偏光で、その進行方向に配置されている前記検体（図示せず）に入射し、当該検体の出射端近傍に集光するようになっている。

　図９は本実施の形態例としての、対向モード整合コリメート偏光変換光学系１１－１、１１－２の間に前記検体１５を挿入した光学系である。図１０は本発明の実施の形態例としての、対向モード整合デフォーカス偏光変換光学系１２－１、１２－２の間に前記検体１５を挿入した光学系である。

　検体１５が通常の散乱損失の低い水溶液のような場合には、図９の対向モード整合コリメート偏光変換光学系の方が挿入損失は小さい。しかし検体１５が生体のような光散乱体の場合には、種々実験を行った結果、図９の対向モード整合コリメート偏光変換光学系よりも図１０の対向モード整合デフォーカス偏光変換光学系の方が挿入損失が約１０００倍（３０ｄＢ）小さかった。この実験結果を説明できるシミュレーション手法は商用化されていなかった。

　実験の結果、図６の光学系で偏光子８、ファラデー回転素子９、４分の１波長板１０をできるだけ薄く作り、貼り合わせて光ファイバの端面とレンズの間に配置した。なお後述する光干渉系のリング光路中に置かれる図９のモード整合部を含む対向デフォーカス偏光変換光学系１２－１、１２－２から生体に向かってそれぞれ互いに直交する円偏光が入射し、それぞれ両方向に伝搬する直交円偏光が検体１５を伝搬した後、対向するデフォーカス偏光変換光学系を経て対向する偏波面保存光ファイバに入射直線偏光と同じ偏光軸に結合するように、対向する偏波面保存光ファイバの固有偏光軸方位と対向する４分の１波長板の固有偏光軸方位を調整した。

　図１１は本実施の形態例としての、モード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系１２－１、１２－２を用いて光散乱検体に信号光を斜めから照射する結合光学系を説明するための図である。

　図１１は、図１０が透過系であることに対する反射系である。符号１６は石英ガラス板、１７は４分の１波長板である。一般に生体表面または生体内で反射した光の位相は反転するので、位相板がないと生体に対し入射光と反射光はそれぞれ直交円偏光となって位相差がキャンセルされ生体の旋光性による位相差が計測できない。位相板を生体（この場合には一種のミラー）と入射光の間に置くことにより入射光と同一の円偏光が反射されるので、偏光状態を含めてモード整合部を含むデフォーカス光学系１２－１と１２－２の結合がとれる。なお、図１１の測定系は金属板を用いておらず、従来のＳＰＲ（表面プラズモン共鳴）とは原理が異なるものである。

　図１２は図１０に示した本実施の形態例としての、モード整合部を含む対向デフォーカス偏光変換光学系で光散乱検体を挟んだ結合光学系を光リング干渉系の小コア径高ＮＡ偏波面保存光ファイバ２１－１、２１－２を含むリング光路内に設置し、光散乱検体１５の表面および内部からの散乱光・反射光の旋光度を測定する本発明の実施の形態例としての旋光度測定装置の主要部２８の構成図である。

　光源１８は波長が１０６０ｎｍのＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　Ｄｉｏｄｅ）であり、その出力は第１の方向性結合器（カプラ）１９－１、光ファイバ型偏光子２０、第２の方向性結合器（カプラ）１９－２に導かれ、第２のカプラ１９－２でリング光路を構成する小コア径高ＮＡ偏波面保存光ファイバ２１－１と小コア径高ＮＡ偏波面保存光ファイバ２１－２に分岐され、それぞれリング光路を伝搬する左右両周り直線偏光２３－１，２３－２が生成される。第１の方向性結合器（カプラ）１９－１は偏波面保存型光サーキュレータで置き換えることができる。

　符号２２はシリンダ型ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）素子に１ｍ程度の小コア径高ＮＡ偏波面保存光ファイバ２１－１を巻き付けた光位相変調器である。リング光路を周回した左右両周り光はスプライス２４－１、２４－２でそれぞれモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系１２－１、１２－２と接続される。

　検体１５の出射光は対向するデフォーカス偏光変換光学系１２－１、１２－２を伝搬し再び第２のカプラ１９－２、光ファイバ型偏光子２０、第１のカプラ１９－１を経て受光器２５で電気信号に変換され、信号処理部２６によって光散乱検体１５の旋光度による左右両周り光の位相差を演算で求める。信号処理部２６から光位相変調器２２に２０ＫＨｚの正弦波状の変調信号２７が印加される。

　図１２における信号処理は非特許文献２に記載の位相変調方式光ファイバジャイロで用いた方法を採用した。位相変調を２０ＫＨｚで変調するとリング干渉系から２０ＫＨｚの基本波の他に２倍波である４０ＫＨｚ成分および４倍波である８０ＫＨｚ成分が出力される。基本波と２倍波の強度の比よりリング光路を伝搬する左右両周り光の位相差を求める。２倍波と４倍波の比は位相変調度に比例するので一定になるように制御される。

　図１２において、リング干渉系のリング光路は、主としてループの大半を占める偏波面保存光ファイバ２１－１、２１－２と本発明の実施の形態例であるデフォーカス偏光変換光学系１２－１、１２－２と光散乱検体１５で構成される。

　図１２で特筆すべき点は、前記のように、光散乱検体１５の部分でのみ左右両周り伝搬光がそれぞれ直交する左右円偏光で伝搬し、それ以外の各偏波面保存光ファイバの部分は偏波面保存光ファイバの同一の固有偏光モードで伝搬することである。このようにすると光散乱検体部分の左右円偏光の位相差のみを安定に測定することができる。一般に、直線偏光は左右円偏光に分解され、左右円偏光の位相に２θの差が生じると偏光の向きがθだけ変化することが知られている。図１２では光散乱検体１５の左右円偏光の位相差を測定できるのでその旋光度を測定することができる。

　次に光散乱検体１５が指のひだ部である場合の実験結果について説明する。被検者の皮膚の厚さは約１．５ｍｍであった。この部分の光の透過損失自体は０．５ｄＢ程度であるが両端に偏波面保存光ファイバを置いて生体を挟んで光結合をとると、波長が１５５０ｎｍ用の通信用の偏波面保存光ファイバを用いた図９の対向コリメータの場合には挿入損失が６５～７０ｄＢ程度あった。

　しかし、波長１０６０ｎｍ用の大コア径（３０μｍ）・低ＮＡ（０．０７）光ファイバで、レンズの焦点距離を選び（０．７ｍｍ）、光ファイバ先端の位置をレンズの焦点より０．２～０．３ｍｍ離した図１０のデフォーカスした対向コリメータの場合には、損失が４０ｄＢとなり、前記例よりも３０ｄＢ以上も低かった。この実験における光干渉系の損失レベルは以下のようであった。
光源出力：１０ｍＷ（偏波面保存光ファイバ出力）
光ジャイロ（リング干渉系）損失：５ｄＢ（但し、第１のカプラを光サーキュレータとした）
生体を挟んだデフォーカスされた偏光変換結合光学系の挿入損失：４０ｄＢ
モード整合部損失：２ｄＢ（２か所）
コネクタおよびスプライス損失：２ｄＢ
波長１０６０ｎｍにおけるファラデー回転素子を含む対向偏光変換光学系の損失：４ｄＢ（２か所）
トータル損失：５３ｄＢ
受光電力：５０ｎＷ
ここで受光器は１００ＫＨｚ帯域幅で最小受信感度が５ｐＷのシリコンＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ　ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）を用いた。このような条件で測定の平均時間を１０秒とし指のひだ部を伝搬する左右円偏光の位相差を十分な信号対雑音比で測定することができた。
なお、位相差測定においては、検体がない場合の基準として入力側に配置した可変光減衰器ＶＯＡ３３を用いて受光レベルを検体がある場合と同レベルに調整した。

　この実験においては指のひだ部に屈折率整合剤を塗布して反射損失を抑えた。また、対向偏光変換光学系の先端に生体を挟むためのサファイア板を用いた。本実験においては脈拍に同期した信号の検出を行った。測定部位を光軸と直角方向にずらしながら位相差を測定した。その結果、部位によって位相差が変化するという結果を得た。

　これはビームが血管部分を通過する場合とそうでない場合の違いが得られたものと解釈した。実際の糖尿病患者に対する測定を繰り返すことによって血糖値と関係するデータが得られる。なお、測定対象の部位近傍に本発明に記載の旋光度測定用の偏波面保存光ファイバと並列に多モード光ファイバを配置し、その挿入損失の変動を測定することによって脈拍を測定することができる。

　また、図１２の測定系におけるリング光路を両方向に伝搬する左右円偏光の位相差を食前と食後でモニターしたところ、明らかに食後に位相差が変化した。このことから、体液に含まれる糖分を検出できたと考えられる。

　図１３は、本発明に係る第２の実施の形態例としての、モード整合対向デフォーカス偏光変換光学系を用いて光散乱検体１５に信号光を斜めから照射する図１１に示した結合光学系を光リング干渉系のリング光路内に設置し、光散乱検体の表面を伝搬する光の旋光度を測定する旋光度測定装置の主要部２９の構成図である。

　この場合には、検体１５を配置する前に、あらかじめ検体部にミラーを置き、デフォーカス偏光変換光学系１２－１、１２－２の間の結合が必要な精度でとれるように軸合わせを行った。その後、指を４分の１波長板１７の上に置いて生体からの反射光および散乱光に含まれる旋光度を測定した。実際には４分の１波長板と指の間に屈折率整合剤を用いた。

　この実験でも測定部位を４分の１波長板平面でずらしながら位相差を測定した。その結果、部位によって位相差が変化するという結果を得た。これはビームが血管部分を通過する場合とそうでない場合の違いが得られたものと解釈した。実際の糖尿病患者に対する測定を繰り返すことによって血糖値と関係するデータを作成し、測定データとたとえば血糖値との対応テーブルを作成しておき、たとえば信号処理回路２６の記憶部分に入力しておき、測定結果の表示を行うように構成することができた。なお、脈拍に同期した信号検出の他にも、生体を挟む部分に周期的な押圧を与えて生体の厚さを周期的に変化させ、その周期と同期する周期的な信号を検出する方式も有効である。さらに、前記脈拍と生体の厚さを周期的に変化させる信号などを併用することもできる。

　第２の実施の形態例は、前記一方のシングルモード光ファイバと他方のシングルモード光ファイバの少なくとも１つは先端部に出力部レンズ（この出力部レンズは、リング干渉系における信号光としての左右両回り光のうちの一方の信号光、たとえば左回り光に対して出力側光ファイバになる場合は他方の信号光である右回り光に対しては入力側光ファイバのレンズになるが、前記のように、出力部レンズということにしている）が配置されていて、出力部レンズを有するシングルモード光ファイバの端面の少なくとも１つは、当該出力部レンズの焦点位置にない光学系であるデフォーカス偏光変換光学系を構成していることを特徴としている。

　図１４は本発明に係る第３の実施の形態例としての旋光度測定装置の主要部２８における測定方法を説明する図で、デフォーカス偏光変換光学系１２－１から出射されるビームが測定対象である検体１５のどの部分に照射されているかを観測する方法の例を説明する図である。

　すなわち、実際の測定においては、図１４の第２カプラ１９－２のもう一つの入射端から可視レーザとしてＨｅＮｅレーザ３０からのレーザ光を入射し、検体１５の前にハーフミラー３１を置いて、顕微鏡３２でデフォーカス偏光変換光学系１２－１から出射されるビームが検体１５のどの部分に照射されているかを観測した。検体１５が生体の場合には透過オイルを塗布することによって血管部分を観測できた。旋光度を測定するときにはＨｅＮｅレーザをオフにし、顕微鏡とハーフミラーを取り除いて測定した。これによって、旋光度と生体の血管の位置関係が明確になった。

　第３の実施の形態例における検体としての生体の旋光度の測定では、光源波長が１０６０ｎｍ帯のコア直径３０μｍ、低ＮＡ（０．０７）の偏波面保存光ファイバを用いた。発明者は、同波長帯で、対向する偏光変換光学系で生体を挟んだときの当該偏波面保存光ファイバのコア径を７μｍ、２０μｍ、３０μｍと変えて、その透過損失のコア径依存性を調べた。その結果、光源の波長帯を１３００ｎｍ以上にすれば、同様のＮＡでコア径を４０μｍにでき、生体透過損失をさらに１０ｄＢ以上低減できる見通しを得た。その上、偏光変換光学系に使用するファラデー素子（ガーネット）の損失が、波長が１０６０ｎｍのＳＬＤを用いたときに５ｄＢ程度あったが、波長が１３００ｎｍではほとんど無視できるほど小さい。さらに、光源波長を長くすればコア径を大きくすることができるが、１５５０ｎｍ帯では生体に含まれる水分の吸収損失の影響を受ける。また、波長が長くなれば光ファイバの曲げによる損失を受けやすくなる。したがって、発明者は１３００ｎｍ帯のブロードバンド光源、対応する大コア径・低ＮＡ偏波面保存光ファイバを使用し、デフォーカス結合系の条件が最も高精度な非侵襲旋光度測定装置を実現できると結論した。

　この条件で、全血の旋光度を測定した。この実験における光干渉系の損失レベルは以下のようであった。
光源出力：１０ｍＷ（偏波面保存光ファイバ出力）
光ジャイロ（リング干渉系）損失：５ｄＢ（但し、第１のカプラを光サーキュレータとした）
実効長１ｍｍのガラスセルに入れたコントロール血液を挟んだデフォーカスされた偏光変換結合光学系の挿入損失：４４ｄＢ
モード整合部損失：２ｄＢ（２か所）
コネクタ及びすプライス損失：２ｄＢ
波長１３１０ｎｍにおけるファラデー素子を含む対向偏光変換光学系の損失：～０ｄＢ（２か所）
トータル損失：５３ｄＢ
受光電力：５０ｎｍ
ここで、受光器は１００ＫＨｚ帯域幅で最小受信感度が５ｐＷのシリコンＡＰＤを用いた。
このような条件で測定の平均時間を１０秒とし、コントロール血液を伝搬する左右円偏光の位相差を充分な信号対雑音比で測定することができた。なお、位相差測定においては、検体がない場合の基準として入力側に配置した可変光減衰器ＶＯＡ３３を用いて受光レベルを検体がある場合と同レベルに調整した。

　検体が血液に場合の実験では、挿入損失の血液厚さ依存性はほとんどなかった。すなわち、厚さが０．１ｍｍでも挿入損失は４０ｄＢ程度あったが、厚さが１ｍｍで４５ｄＢ、２ｍｍでも４５．５ｄＢであった。これは血液に内部での多重反射によるものと考えられる。厚さが１ｍｍの場合の健常者のグルコースによる旋光角度は０．０００５度である。リング干渉系で測定する位相差はその２培の０．００１度である。

　実験に用いたリング干渉系のリング光路の偏光変換光学系以外の偏波面保存光ファイバの長さは４００ｍとした。このリング干渉系で対向する偏光変換光学系を除いて通常の光ファイバリング干渉系にしたときの最小位相測定の感度は０．００００５度であった。これはこのリング干渉系で地球の自転角速度を測定したときの測定値のバラツキから確認した。したがって、充分に高い精度で全血の旋光度を測定することができたということができる。

　以上、各発明の実施の形態例のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置、モード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系およびその光学系を用いた旋光度測定システムにおける旋光度測定方法を説明したが、実施の形態例の前記各構成は、それぞれ単独でモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置、モード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系およびその光学系を用いた旋光度測定システムにおける旋光度測定方法に用いても各実施の形態例の効果を発揮することができ、種々組み合わせても同様の効果を発揮することができるものであるのみならず、各実施の形態例はこれに狭く限定されるものでなく、本発明の技術思想に基づいて多くのバリエーションを可能とするものである。

　以上説明したように、本発明によってこれまで実現されていなかった無侵襲の血糖値測定が可能になる。その結果、糖尿病患者を１日に数回の採血の煩わしさから解放することができ、また本発明の血糖値測定器を予防保全的に活用することにより現在世界的に増加している糖尿病患者数を減らすことができ、その治療に必要な費用を大幅に低減できる。そして、本発明は、医療分野、介護分野で活用できるのみならず、健康機器分野、医薬品分野、食品分野、農業分野など広い分野で利用できるものである。

Claims

　先端部にレンズが配置されている光ファイバを信号光の光路において旋光度測定用検体（以下、検体という）を挟んで対向させて配置し、前記光ファイバから出射される信号光を前記検体に照射し、前記検体の旋光度に関する測定を行う旋光度測定装置において、対向させて配置されている前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの少なくとも一方はコア径の異なる第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバであり、
相対的に前記第１の光ファイバは小コア径・高ＮＡ（ここで、ＮＡは開口数を意味する）シングルモード光ファイバであり、前記第２の光ファイバは大コア径・低ＮＡシングルモード光ファイバであり、
前記第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバは前記第２の光ファイバが前記第１の光ファイバよりも光路上で前記検体に近い側に配置されており、
前記対向させて配置された前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの前記検体に近い側の端面近傍に前記レンズが出力用および／または入力用のレンズ（以下、出力部レンズという）として信号光の光路において配置されており、
前記対向させて配置された先端部にレンズが配置されている光ファイバの少なくとも一方は、信号光の光路上でその端面が当該出力部レンズの焦点位置から外れた位置にあり、
先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面から出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの端面に入射させるとともに、先端部にレンズが配置されている前記他方の光ファイバの端面から出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を先端部にレンズが配置されている前記一方の光ファイバの端面に入射させて、前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定することができる
ことを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項１に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記一方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面と前記他方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズから遠い位置で、当該光ファイバの端面の像が当該出力部レンズによって当該検体の出射面（すなわち、当該光ファイバから当該検体に入射した信号光が当該検体から出射する面）に結像するような位置にあることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項１または２に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面と前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズに近い位置にあることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項１～３のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記モード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置は、前記先端部にレンズが配置されている光ファイバと前記光ファイバの一部を含んで構成され前記検体を挟んで配置される対向デフォーカス偏光変換光学系と前記検体とでリング光干渉系のリング光路を構成しており、前記リング光路を両方向に伝搬する光の位相差を測定することによって前記検体の旋光度を測定することができることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項４に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記モード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置は、リング干渉系のリング光路に右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を伝搬させ、リング干渉系のリング光路の光ファイバ部分は右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を同一の固有偏光モードで同じ光ファイバをそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として伝搬させ、前記検体部分は互いに直交する偏光状態でそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として信号光を伝搬させるようにリング光路が構成されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項１～５のいずれか１項に記載のモード整合部を含む旋光度測定装置において、前記一方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面と前記他方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの表面との距離が０．６ｍｍ以下であることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項１～６のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、信号光の光路において前記検体を挟んで対向させて配置された一方の先端部にレンズが配置されている光ファイバと他方の先端部にレンズが配置されている光ファイバが同一のすなわち同じ光ファイバであることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項１～７のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの先端部と当該出力部レンズとが相互に固定されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項１～８のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記一方の先端部にレンズが配置されている光ファイバと前記他方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの少なくとも一方は、当該先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面と当該出力部レンズとの間にファラデー回転素子と４分の１波長板と偏光子のうちの少なくとも１つが配置されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項１～９のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバと前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの少なくとも一方は、当該先端部にレンズが配置されている光ファイバの出力部レンズと前記検体との間にファラデー回転素子と４分の１波長板と偏光子のうちの少なくとも１つが配置されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項１～１０のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記モード整合部にコア拡大ファイバとコア縮小ファイバの一方または双方が用いられていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項１～１１のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、光路と直角方向に前記検体及び／または前記偏光変換光学系をスキャンできる機構を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項１～１２のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記検体が生体の一部であり、前記旋光度測定装置は前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定するのに、前記信号光の位相差の検出手段の一部として、生体の脈拍及び／または人為的に与えた測定部位の厚味などの当該生体の一部の寸法を周期的に変化させる信号と同期させて前記位相差を検出する手段を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項１～１３のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記検体が生体の一部であり、前記旋光度測定装置は前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定する部分を挟む測定端子を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項１～１４のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記一方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの出力部レンズと他方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの出力部レンズとの距離を変更することができるレンズ間距離調整手段を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項１～１５のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置において、光源の波長が１３００ｎｍ帯で、前記大コア径・低ＮＡ偏波面保存光ファイバのコア径が４０μｍ、ＮＡが０．０６±０．０１であることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカスされた旋光度測定装置。
　先端部にレンズが配置されている光ファイバを信号光の光路において旋光度測定用検体（以下、検体という）を挟んで対向させて配置し、前記光ファイバから出射される信号光を前記検体に照射し、前記検体の旋光度に関する測定を行う旋光度測定システムに用いることができる偏光変換光学系において、
対向配置して用いることができる前記偏光変換光学系の少なくとも一方の前記先端部にレンズが配置されている光ファイバはコア径の異なる第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバであり、
相対的に前記第１の光ファイバは小コア径・高ＮＡ（ここで、ＮＡは開口数を意味する）シングルモード光ファイバで前記第２の光ファイバは大コア径・低ＮＡシングルモード光ファイバであり、
前記第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバは前記第２の光ファイバが前記第１の光ファイバよりも光路上で前記検体に近い側に配置できるように構成されており、
前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの前記検体に近い側の端面近傍に前記レンズが出力用および／または入力用のレンズ（以下、出力部レンズという）として信号光の光路において配置されており、
前記旋光度測定システムに対向させて配置用いる先端部にレンズが配置されている光ファイバの少なくとも一方は、信号光の光路上でその端面が当該出力部レンズの焦点位置から外れた位置にあり、
先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面から出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を先端部に出力部レンズが配置されている他方の光ファイバの端面に入射させることができるように配置して前記旋光度測定システムに用いて前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定するのに使用することができる
ことを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項１７に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記旋光度測定システムに用いたときの前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面と前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズから遠い位置で、当該光ファイバの端面の像が当該出力部レンズによって当該検体の出射面（すなわち、当該光ファイバから当該検体に入射した信号光が当該検体から出射する面）に結像するような位置にあることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項１７または１８に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記一方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面と前記他方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズに近い位置にあることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項１７～１９のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記モード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系は前先端部にレンズが配置されている光ファイバと前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの一部を含んで構成される対向デフォーカス偏光変換光学系と前記検体とでリング光干渉系のリング光路を構成して前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定するのに使用することができるデフォーカス偏光変換光学系であることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項２０に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記リング干渉系のリング光路に右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を伝搬させ、前記リング干渉系のリング光路の光ファイバ部分は右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を同一の固有偏光モードで同じ光ファイバをそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として伝搬させ、前記検体部分は右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を互いに直交する偏光状態でそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として伝搬させるように前記偏光変換光学系が構成されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項１７～２１のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定するのに対向配置して使用するときの前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面と前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの表面との距離が０．６ｍｍ以下にして用いることができることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項１７～２２のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、信号光の光路において前記検体を挟んで対向させて配置された先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバと先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバに同一のすなわち同じ光ファイバを用いることができることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項１７～２３のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの先端部と当該出力部レンズとが相互に固定されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項１７～２４のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバと前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの少なくとも一方は、当該光ファイバの端面と当該出力部レンズとの間にファラデー回転素子と４分の１波長板と偏光子のうちの少なくとも１つが配置されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項１７～２５のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカス旋光度測定装置において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバと前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの少なくとも一方は、当該光ファイバの出力部レンズと前記検体との間にファラデー回転素子と４分の１波長板と偏光子のうちの少なくとも１つが配置されていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項１７～２６のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記モード整合部にコア拡大ファイバとコア縮小ファイバの一方または双方が用いられていることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項１７～２７のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、光路と直角方向に前記検体及び／または前記偏光変換光学系をスキャンできる機構を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項１７～２８のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記検体が生体の一部であり、前記デフォーカス偏光変換光学系は前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定するのに、前記信号光の位相差の検出手段の一部として、生体の脈拍及び／または人為的に与えた測定部位の厚味などの当該生体の一部の寸法を周期的に変化させる信号と同期させて前記位相差を検出する手段を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項１７～２９のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記検体が生体の一部であり、前記デフォーカス偏光変換光学系は前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定する部分を挟む測定端子を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項１７～３０のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの出力部レンズと先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの出力部レンズとの距離を変更することができるレンズ間距離調整手段を有することを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　請求項１７～３１のいずれか１項に記載のモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系において、光源の波長が１３００ｎｍ帯で、前記大コア径・低ＮＡ偏波面保存光ファイバのコア径が４０μｍ、ＮＡが０．０６±０．０１であることを特徴とするモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系。
　先端部にレンズが配置されている光ファイバを信号光の光路において旋光度測定用検体（以下、検体という）を挟んで対向させて配置した偏光変換光学系を用いた旋光度測定システムに用いて検体の旋光度を測定する旋光度測定方法（以下、た旋光度測定システムに用いて検体の旋光度を測定する旋光度測定方法を単に旋光度測定方法という）において、前記旋光度測定方法は、偏光変換光学系とリング干渉系を用意して旋光度測定システムを構成するか偏光変換光学系とリング干渉系を有する旋光度測定装置を旋光度測定システムとして用意する工程と、旋光度測定システムの前記偏光変換光学系に検体を装着する工程と、検体に右回り信号光と左回り信号光として入射させた互いに直交する偏光の信号光の検体に起因して生じる位相差を測定する工程を有しており、
前記リング干渉系のリング光路が、対向配置されている前記先端部にレンズが配置された光ファイバと信号光の光路上で検体を挟んで対向配置された前記対向偏光変換光学系と検体を含んでおり、
前記リング干渉系は、前記リング光路を両方向に伝搬する光の位相差を測定することによって前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定することができる干渉系であり、
対向配置されている少なくとも一方の前記先端部にレンズが配置されている光ファイバはコア径の異なる第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバであり、
相対的に前記第１の光ファイバは小コア径・高ＮＡ（ここで、ＮＡは開口数を意味する）シングルモード光ファイバで前記第２の光ファイバは大コア径・低ＮＡシングルモード光ファイバであり、
前記第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバは前記第２の光ファイバが前記第１の光ファイバよりも光路上で前記検体に近い側に配置されており、
前記対向させて配置された先端部にレンズが配置されている光ファイバの前記検体に近い側の端面近傍に前記レンズが出力用および／または入力用のレンズ（以下、出力部レンズという）として信号光の光路において配置されており、
前記対向させて配置された前記光ファイバの少なくとも一方は、信号光の光路上でその端面が当該出力部レンズの焦点位置から外れた位置にあり、
前記偏光変換光学系は、少なくとも、前記先端部にレンズが配置された光ファイバの一部と出力部レンズと前記光ファイバの端面と検体との間に配置された偏光面回転素子を有しており、
前記偏光面回転素子は、当該偏光面回転素子の一方の側から信号光としての偏光ビームを入射させたときには当該信号光の偏光面を当該信号光の進行方向に向かって時計回りまたは反時計回りに所定角度だけ回転させ、当該偏光面回転素子の他方の側から信号光として偏光ビームを入射させたときには当該信号光の偏光面を当該信号光の進行方向に向かって前記一方の側から入射させた場合とは逆方向に所定角度だけ回転させるように作用する非相反偏光面回転素子であり、
前記対向偏光変換光学系は、対向配置された出力部レンズが配置されている一方の光ファイバの端面から出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を先端部に出力部レンズが配置されている他方の光ファイバの端面に入射させさせるとともに、前記他方の光ファイバの端面から出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を先端部に出力部レンズが配置されている前記一方の光ファイバの端面に入射させて、前記リング干渉系で前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定することができるモード整合部を含むデフォーカス偏光変換光学系であることを特徴とする旋光度測定方法。
　請求項３３に記載の旋光度測定方法において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面と前記他方の光ファイバの端面の少なくとも一方を、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズから遠い位置で、当該光ファイバの端面の像が当該出力部レンズによって当該検体の出射面（すなわち、当該光ファイバから当該検体に入射した信号光が当該検体から出射する面）に結像するような位置に配置して旋光度に関連する光学情報を測定することを特徴とする旋光度測定方法。
　請求項３３または３４に記載の旋光度測定方法において、対向配置された前記一方の光ファイバの端面と前記他方の光ファイバの端面の少なくとも一方を、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズに近い位置に配置した偏光変換光学系を用いることを特徴とする旋光度測定方法。
　請求項３３～３５のいずれか１項に記載の旋光度測定方法において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面と前記他方の光ファイバの端面の少なくとも一方を、当該出力部レンズの表面との距離が０．６ｍｍ以下になるように配置して旋光度に関連する光学情報を測定することを特徴とする旋光度測定方法。
　請求項３３～３６のいずれか１項に記載の旋光度測定方法において、信号光の光路において前記検体を挟んで対向させて配置された光ファイバと他方の光ファイバが同一のすなわち同じ光ファイバであることを特徴とする旋光度測定方法。
　請求項３３～３７のいずれか１項に記載の旋光度測定方法において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバと前記他方の光ファイバの少なくとも一方は、当該光ファイバの端面と当該出力部レンズとの間に前記非相反偏光面回転素子としてのファラデー回転素子と４分の１波長板と偏光子のうちの少なくとも１つが配置されている光ファイバを用いて旋光度に関連する光学情報を測定することを特徴とする旋光度測定方法。
　請求項３３～３８のいずれか１項に記載の旋光度測定方法において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバと前記他方の光ファイバの少なくとも一方は、当該光ファイバの出力部レンズと前記検体との間に前記非相反偏光面回転素子としてのファラデー回転素子と４分の１波長板と偏光子のうちの少なくとも１つが配置されている光ファイバを用いて旋光度に関連する光学情報を測定することを特徴とする旋光度測定方法。
　請求項３３～３９のいずれか１項に記載の旋光度測定方法において、前記モード整合部にコア拡大ファイバとコア縮小ファイバの一方または双方が用いられていることを特徴とする旋光度測定方法。
　請求項３３～４０のいずれか１項に記載の旋光度測定方法において、前記リング干渉系のリング光路に右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を伝搬させ、前記リング干渉系のリング光路の光ファイバ部分は右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を同一の固有偏光モードで同じ光ファイバをそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として伝搬させ、前記検体部分は右回り信号光としての偏光と左回り信号光としての偏光を互いに直交する偏光状態でそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として伝搬させるように前記偏光変換光学系が構成されていることを特徴とする旋光度測定方法。
　請求項３３～４１のいずれか１項に記載の旋光度測定方法において、光路と直角方向に前記検体及び／または前記偏光変換光学系をスキャンできる機構を用いることを特徴とする旋光度測定方法。
　請求項３３～４２のいずれか１項に記載の旋光度測定方法において、前記検体が生体の一部であり、前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定するのに、前記信号光の位相差の検出手段の一部として、生体の脈拍及び／または人為的に与えた測定部位の厚味などの当該生体の一部の寸法等の状態を周期的に変化させる信号と同期させて前記位相差を検出する手段を用いて旋光度に関連する光学情報を測定することを特徴とする旋光度測定方法。
　請求項３３～４３のいずれか１項に記載の旋光度測定方法において、前記検体が生体の一部であり、前記偏光変換光学系に前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定する部分を挟む測定端子を用いていることを特徴とする旋光度測定方法。
　請求項３３～４４のいずれか１項に記載の旋光度測定方法において、前記一方の光ファイバの出力部レンズと他方の光ファイバの出力部レンズとの距離を変更する手段を用いることを特徴とする旋光度測定方法。
　請求項３３～４５のいずれか１項に記載の旋光度測定方法において、光源の波長が１３００ｎｍ帯で、前記大コア径・低ＮＡ偏波面保存光ファイバのコア径が４０μｍ、ＮＡが０．０６±０．０１である偏光変換光学系を用いることを特徴とする旋光度測定方法。
　先端部にレンズが配置されている光ファイバを信号光の光路において光散乱検体などの旋光度測定用検体（以下、検体という）を挟んで対向配置し、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面から出射される信号光を前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光及び／又は前記検体によって反射された信号光を先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの端面に入射させて前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定することができる旋光度測定装置において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの前記検体に入射させる信号光の出力部及び／又は前記検体からの信号光（前記検体に入射した前記信号光が前記検体を透過した光及び／または前記検体により反射あるいは散乱された光）の入力部に配置されているレンズ（以下、前記光ファイバの前記検体に入射させる信号光の出力部及び／又は前記検体からの信号光の入力部に配置されているレンズを当該光ファイバの出力部レンズという）と前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの出力部レンズの少なくとも一方は、当該光ファイバの端面が当該出力部レンズの焦点位置にないデフォーカスされた光ファイバ光学系を形成していることを特徴とするデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項４７に記載のデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記一方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面と前記他方の先端部にレンズが配置されている光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズから遠い位置で、当該光ファイバの端面の像が当該出力部レンズによって当該検体の出射面（すなわち、当該光ファイバから当該検体に入射した信号光が当該検体から出射する面）に結像するような位置にあることを特徴とするデフォーカスされた旋光度測定装置。
　請求項４７または４８に記載のデフォーカスされた旋光度測定装置において、前記先端部にレンズが配置されている一方の光ファイバの端面と前記先端部にレンズが配置されている他方の光ファイバの端面の少なくとも一方は、当該出力部レンズの焦点位置よりも当該出力部レンズに近い位置にあることを特徴とするデフォーカスされた旋光度測定装置。
　リング光路の構成要素である先端部にレンズが配置されている光ファイバを信号光の光路において旋光度測定用検体（以下、検体という）を挟んで対向させて配置し、前記光ファイバから出射される信号光を前記検体に照射し、前記検体の旋光度に関する測定を行う旋光度測定装置において、前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの少なくとも一方はコア径の異なる第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバであり、
相対的に前記第１の光ファイバは小コア径・高ＮＡ（ここで、ＮＡは開口数を意味する）シングルモード光ファイバで、前記第２の光ファイバは大コア径・低ＮＡシングルモード光ファイバであり、
前記第１の光ファイバと第２の光ファイバをモード整合部を介して接続したシングルモード光ファイバは前記第２の光ファイバが前記第１の光ファイバよりも光路上で前記検体に近い側に配置されており、
前記対向させて配置された前記先端部にレンズが配置されている光ファイバの前記検体に近い側の端面近傍に前記レンズが出力用および／または入力用のレンズ（以下、出力部レンズという）として信号光の光路において配置されており、
信号光の光路上で前記検体を挟んで対向させて配置された前記先端部にレンズが配置されている光ファイバは、それぞれその端面と検体の間に、前記出力部レンズの他に、少なくとも非相反偏光面回転素子が配置された偏光変換光学系を形成しており、
光路上で前記検体を挟んで対向配置された前記偏光変換光学系からは互いに直交する偏光が前記検体にそれぞれ右回り信号光と左回り信号光として入射するように構成されており、
前記対向配置された偏光変換光学系の一方の偏光変換光学系である第１の偏光変換光学系の前記出力部レンズが配置されている光ファイバの端面からリング光路の右回り信号光あるいは左回り信号光として出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を前記対向配置された偏光変換光学系の他方の偏光変換光学系である第２の偏光変換光学系の前記先端部に出力部レンズが配置されている光ファイバの端面に入射させ、前記対向配置された偏光変換光学系の前記第２の偏光変換光学系の前記出力部レンズが配置されている光ファイバの端面からリング光路の左回り信号光あるいは右回り信号光として出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を前記対向配置された前記第１の偏光変換光学系の前記先端部に出力部レンズが配置されている光ファイバの端面に入射させて前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定することができることを特徴とするモード整合部を含む旋光度測定装置。
　請求項５０に記載のモード整合部を含む旋光度測定装置において、信号光の光路において前記検体を挟んで対向させて配置された一方の光ファイバと他方の光ファイバが同一のすなわち同じ光ファイバであることを特徴とするモード整合部を含む旋光度測定装置。
　先端部にレンズが配置されている光ファイバを信号光の光路において旋光度測定用検体（以下、検体という）を挟んで対向させて配置し、前記光ファイバから出射される信号光を前記検体に照射し、前記検体の旋光度に関する測定を行う旋光度測定システムに用いることができる偏光変換光学系において、
対向配置して用いる前記偏光変換光学系の少なくとも一方の光ファイバの前記検体に近い側の端面近傍に前記レンズが出力用および／または入力用のレンズ（以下、出力部レンズという）として信号光の光路において配置されており、
前記対向させて配置された光ファイバの少なくとも一方は、信号光の光路上でその端面が当該出力部レンズの焦点位置から外れた位置にあり、
出力部レンズが配置されている一方の光ファイバの端面から出射される信号光を当該出力部レンズを経て前記検体に入射させ、前記検体を透過した信号光および／または前記検体によって反射された信号光を先端部に出力部レンズが配置されている他方の光ファイバの端面に入射させて前記検体の旋光度に関連する光学情報を測定するのに使用することができる
ことを特徴とするデフォーカス偏光変換光学系。