(57)【要約】【課題】  動的光散乱測定装置において、液体中に焦点位置がある状態で、焦点位置までの測定光の光路長と参照光の光路長が等しくなるように容易に調整できるようにする。【解決手段】  コントローラ８０は、測定光の焦点位置を、測定部１０により検出される光強度がピークとなる容器ＯＢの壁の外面位置まで移動させた後、壁の外面位置に壁の厚さに対応した移動量を加算した壁の内面位置まで移動させ、次に測定部１０により検出される光強度がピークとなる壁の内面に対応する参照光の光路長変化量を検出する。その後、コントローラ８０は、測定光の焦点位置を、壁の内面までの移動位置に設定された測定深さに対応した移動量を加味した測定移動位置まで移動させるとともに、参照光の光路長を、壁の内面に対応する光路長変化量に設定された測定深さに対応した光路長変化量分を加味した測定光路長変化量に設定する。【選択図】  図１
2014153063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光を測定光と参照光の２つに分割し、透光性の壁を有する容器内に入れた微粒子を含む液体中に、測定光を対物レンズにより集光して前記壁の外面に対してほぼ垂直方向から前記壁を介して照射し、微粒子にて発生した散乱光を参照光と合成して干渉光とし、干渉光の光強度を光強度測定手段により検出する動的光散乱測定装置において、
前記対物レンズによる測定光の焦点位置を光軸方向に移動し、かつ前記移動した焦点位置を焦点の移動位置として検出する焦点移動手段と、
測定光の光路長を光軸方向に変化させ又は参照光の光路長を光軸方向に変化させ、かつ前記変化させた光路長の所定の光路長からの変化量を光路長変化量として検出する光路長可変手段と、
前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、前記光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる焦点の移動位置を前記壁の外面位置として取得し、その後に前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を前記取得した壁の外面位置まで移動させる第１移動位置調整手段と、
前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、測定光の焦点位置を、前記第１移動位置調整手段により取得した壁の外面位置に前記壁の厚さに対応した移動量を加えた前記壁の内面位置まで移動させる第２移動位置調整手段と、
前記光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させて、前記光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる光路長変化量から前記壁の内面に対応する光路長変化量を検出する第１光路長変化量検出手段と、
前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させ、測定光の焦点位置を、前記壁の内面までの移動位置に設定された測定深さに対応した移動量を加味した測定移動位置まで移動させる第３移動位置調整手段と、
前記光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させ、測定光又は参照光の光路長変化量を、前記第１光路長変化量検出手段によって検出された壁の内面に対応する光路長変化量に設定された測定深さに対応した光路長変化量分を加味した測定光路長変化量に設定する第１光路長変化量調整手段と
を備えたことを特徴とする動的光散乱測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載した動的光散乱測定装置において、
前記第２移動位置調整手段は、
測定光の焦点位置を前記壁の外面に位置させた状態で、前記光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させることにより、測定光又は参照光の光路長変化量を、前記壁の外面よりも外側の位置に対応した光路長変化量と、前記壁の内面よりも内側の位置に対応した光路長変化量との間で変化させて、前記光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる２つの光路長変化量の差から前記壁の厚さに対応した移動量を計算する移動量計算手段を含むことを特徴とする動的光散乱測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載した動的光散乱測定装置において、
前記第２移動位置調整手段は、
前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を前記壁の内面位置近傍で移動させるごとに、前記光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させることにより、測定光又は参照光の光路長変化量を、前記壁の内面よりも外側の位置に対応した光路長変化量と、前記壁の内面よりも内側の位置に対応した光路長変化量との間で変化させて、前記光強度測定手段により検出される光強度のピークが最大となる光路長変化量に対応した焦点位置を前記測定光の焦点の内面対応移動位置として検出する内面対応移動位置検出手段を有し、
前記内面対応移動位置検出手段により内面対応移動位置が検出された後、前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、前記測定光の焦点位置を前記内面対応移動位置に設定することにより、前記第１移動位置調整手段により取得した壁の外面位置に前記壁の厚さに対応した移動量を加えた前記壁の内面位置まで移動させることを特徴とする動的光散乱測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載した動的光散乱測定装置において、
前記内面対応移動位置検出手段は、
測定光の焦点位置を前記壁の外面に位置させた状態で、前記光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させることにより、測定光又は参照光の光路長変化量を、前記壁の外面よりも外側の位置に対応した光路長変化量と、前記壁の内面よりも内側の位置に対応した光路長変化量との間で変化させて、前記光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる２つの光路長変化量の差から前記壁の厚さにほぼ対応した移動量を計算する移動量計算手段を有し、
測定光の焦点位置を前記壁の内面位置近傍で移動させる初期における測定光の焦点位置を前記移動量計算手段により計算した移動量を用いて計算するようにしたことを特徴とする動的光散乱測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載した動的光散乱測定装置において、さらに、
前記第1移動位置調整手段により取得された壁の外面の移動位置と、前記内面対応移動位置検出手段により検出された内面対応移動位置と、前記移動量計算手段により取得された光路長変化量の差とから、前記容器の材質の屈折率を計算して記憶する屈折率計算手段を備え、
前記第２移動位置調整手段は、前記容器の材質の屈折率が記憶されているとき、前記移動量計算手段により取得された光路長変化量の差と、前記記憶されている屈折率とを用いて前記壁の厚さに対応した移動量を計算することを特徴とする動的光散乱測定装置。
【請求項６】
請求項２又は４に記載した動的光散乱測定装置において、さらに、
前記第１移動位置調整手段による前記壁の外面位置と、前記第３移動位置調整手段による測定移動位置と、前記移動量計算手段において前記光強度測定手段により検出される光強度の２つのピークのうちで前記壁の外面位置に関するピークに対応した光路長変化量と、前記第1光路長変化量調整手段による測定光路長変化量とを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に前記壁の外面位置と前記測定移動位置とが記憶されているとき、前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、前記光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる焦点の移動位置を前記壁の外面位置として取得し、前記取得した壁の外面位置と、前記記憶されている壁の外面位置との差分を、前記記憶されている測定移動位置に加味して新たな測定移動位置を計算し、かつ前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、測定光の焦点位置を前記新たな測定移動位置まで移動させる第４移動位置調整手段と、
前記記憶手段に前記壁の外面位置に関するピークに対応した光路長変化量と前記測定光路長変化量とが記憶されているとき、前記光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させて、前記光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる光路長変化量から前記壁の外面に対応する光路長変化量を取得し、前記取得した壁の外面に対応する光路長変化量と、前記記憶されている壁の外面位置に関するピークに対応した光路長変化量との差分を、前記記憶されている測定光路長変化量に加味して新たな測定光路長変化量を計算し、かつ前記光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させて、測定光又は参照光の光路長変化量を前記新たな測定光路長変化量に設定する第２光路長変化量調整手段とを備えたことを特徴とする動的光散乱測定装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれか一つに記載した動的光散乱測定装置において、さらに、
前記第３移動位置調整手段による測定移動位置と、前記第１光路長変化量調整手段による測定光路長変化量とを記憶する記憶手段を備え、
前記測定移動位置が記憶されているとき、前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、測定光の焦点位置を前記記憶されている測定移動位置まで移動させる第５移動位置調整手段と、
前記測定光路長変化量が記憶されているとき、前記光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させて、測定光又は参照光の光路長変化量を前記記憶されている測定光路長変化量に設定する第３光路長変化量調整手段とを備えたことを特徴とする動的光散乱測定装置。
【請求項８】
請求項１乃至７ののうちのいずれか一つに記載した動的光散乱測定装置において、さらに、
前記光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させて、前記光強度測定手段により検出される光強度を取得し、前記取得した光強度において前記壁の内面に対応したピークを検出できないとき、容器の材質の屈折率が不適切であることを表示する表示手段を備えたことを特徴とする動的光散乱測定装置。
【請求項９】
光源から出射された光を測定光と参照光の２つに分割し、透光性の壁を有する容器内に入れた微粒子を含む液体中に、測定光を対物レンズにより集光して前記壁の外面に対してほぼ垂直方向から前記壁を介して照射し、微粒子にて発生した散乱光を参照光と合成して干渉光とし、干渉光の光強度を光強度測定手段によって検出する動的光散乱測定装置であって、
前記対物レンズによる測定光の焦点位置を光軸方向に移動し、かつ前記移動した焦点位置を焦点の移動位置として検出する焦点移動手段と、
測定光の光路長を光軸方向に変化させ又は参照光の光路長を光軸方向に変化させ、かつ前記変化させた光路長の所定の光路長からの変化量を光路長変化量として検出する光路長可変手段とを備えた動的光散乱測定装置の光路長調整方法において、
前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、前記光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる焦点の移動位置を前記壁の外面位置として取得し、その後に前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を前記取得した壁の外面位置まで移動させる第１移動位置調整ステップと、
前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、測定光の焦点位置を、前記第１移動位置調整過程により取得した壁の外面位置に前記壁の厚さに対応した移動量を加えた前記壁の内面位置まで移動させる第２移動位置調整ステップと、
前記光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させて、前記光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる光路長変化量から前記壁の内面に対応する光路長変化量を検出する第１光路長変化量検出ステップと、
前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させ、測定光の焦点位置を、前記壁の内面までの移動位置に設定された測定深さに対応した移動量を加味した測定移動位置まで移動させる第３移動位置調整ステップと、
前記光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させ、測定光又は参照光の光路長変化量を、前記第１光路長変化量検出手段によって検出された壁の内面に対応する光路長変化量に設定された測定深さに対応した光路長変化量分を加味した測定光路長変化量に設定する第１光路長変化量調整ステップと
含むことを特徴とする動的光散乱測定装置の光路長調整方法。
【請求項１０】
請求項９に記載した動的光散乱測定装置の光路長調整方法において、
前記第２移動位置調整ステップは、
測定光の焦点位置を前記壁の外面に位置させた状態で、前記光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させることにより、測定光又は参照光の光路長変化量を、前記壁の外面よりも外側の位置に対応した光路長変化量と、前記壁の内面よりも内側の位置に対応した光路長変化量との間で変化させて、前記光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる２つの光路長変化量の差から前記壁の厚さに対応した移動量を計算する移動量計算ステップを含むことを特徴とする動的光散乱測定装置の光路長調整方法。
【請求項１１】
請求項９に記載した動的光散乱測定装置の光路長調整方法において、
前記第２移動位置調整ステップは、
前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を前記壁の内面位置近傍で移動させるごとに、前記光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させることにより、測定光又は参照光の光路長変化量を、前記壁の内面よりも外側の位置に対応した光路長変化量と、前記壁の内面よりも内側の位置に対応した光路長変化量との間で変化させて、前記光強度測定手段により検出される光強度のピークが最大となる光路長変化量に対応した焦点位置を前記測定光の焦点の内面対応移動位置として検出する内面対応移動位置検出ステップを有し、
前記内面対応移動位置検出ステップにより内面対応移動位置が検出された後、前記焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、前記測定光の焦点位置を前記内面対応移動位置に設定することにより、前記第１移動位置調整ステップにより取得した壁の外面位置に前記壁の厚さに対応した移動量を加えた前記壁の内面位置まで移動させることを特徴とする動的光散乱測定装置の光路長調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中の微粒子に光を照射することによって発生されて時間経過に従って強度の変化する散乱光（以下、動的散乱光という）を測定する動的光散乱測定装置、及び動的光散乱測定装置の光路長調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体中の微粒子にレーザ光を照射して、微粒子によって発生する動的散乱光の強度の時間変化を測定し、この測定結果から微粒子の径を求める動的光散乱測定装置は知られている。この測定装置は、動的散乱光から時間相関関数を作成し、時間相関関数から微粒子の径を計算するものである。液体中の微粒子にレーザ光を照射すると、動的散乱光が発生し、動的散乱光の強度は、図２２に示すように、時間経過にしたがってランダムに変化する。これは、液体中の微粒子はブラウン運動をしており、光が照射されている箇所に存在する微粒子から発生する散乱光の干渉の仕方が変化するためである。
【０００３】
この動的散乱光の強度変化に関する時間相関関数を求めると、時間相関関数は図２３に示すようになる。この時間相関関数について簡単に説明しておくと、時刻ｔ１〜ｔｍにわたって変化する光強度データから、複数の時刻ｔ（微小間隔ごとに定めた時刻ｔ）における光強度データを抽出するとともに、各時刻ｔから経過時間τだけ経過した時刻ｔ＋τにおける光強度データを抽出し、２組の光強度データ群の相関係数Ｒτを求める。これを経過時間τが０〜τmaxの間の複数の時間（微小間隔ごとに定めた時間）において行い、経過時間τに対する相関係数Ｒτの変化を時間相関関数とする。すなわち、時間相関関数とは、全てのサンプリングデータにおける時刻ｔのときの動的散乱光の強度値と時刻ｔ＋τのときの動的散乱光の強度値との相関係数が相対時間τの変化とともにどのように変化するかを示すものである。
【０００４】
この場合、図２３に示すように、相対時間τが「０」のときは同じ光強度データを比較するために相関係数Ｒτは「１」であり、微粒子は拡散するために、相関係数Ｒτは相対時間τが大きくなるに従って指数関数的に減衰してほぼ「０」になる。そして、微粒子はその径が小さくなるほど速く動くので、時間相関関数の減衰曲線は急になる。この現象に着目して、時間相関関数すなわち相関係数Ｒτの変化を求め、この時間相関関数を用いて、微粒子の径を計算することができる。
【０００５】
ただし、時間相関関数と微粒子の径との間の関係式は、微粒子で一度散乱された光は再度他の微粒子で散乱されないという前提で成立する。よって、微粒子の濃度が低い液体においては高精度で微粒子の径を測定することができるが、微粒子の濃度が高くなると高精度で微粒子の径を測定することができなくなるという問題がある。
【０００６】
この問題を解決するために、下記特許文献１，２には、低コヒーレンス光源の干渉計を用いた動的散乱光の測定が提案されている。この提案技術では、低コヒーレンス光を測定光と参照光とに分割し、測定光のみを液体中に入射させ、その後に測定光と参照光とを合成したうえで光強度を測定することにより、測定光と参照光の光路長が等しくなって測定光と参照光とが干渉するポイント（液体中の限られた深さ位置）での散乱光強度のみを検出するようにしている。この提案技術によれば、微粒子の濃度が高くなっても、高精度で微粒子の径を測定することができる。
【０００７】
さらに、下記特許文献１，２においては、参照光の位相を一定の周期で変調し、動的散乱光の強度の時間変化をフーリエ変換して得られるデータから変調周期と等しい周期の信号を抽出し、抽出した信号を用いて時間相関関数を求めれば、Ｓ／Ｎ比が改善されて、さらに高精度で微粒子の径を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１０６９７９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のような従来技術においては、上記特許文献２にも記載されているように、低コヒーレンス光を集光して測定対象物に照射する場合、焦点位置において測定光と参照光の光路長が等しくなるように調整すると、微粒子による散乱光が他の粒子で散乱されなくなる度合いが高くなるので、高精度の測定ができる。
【００１０】
しかし、上記特許文献１，２には、液体中の設定深さに焦点位置を移動させた状態において、焦点位置までの測定光の光路長と参照光の光路長が等しくなるようにする方法は示されていない。特に、測定対象の液体が入っている容器の高さ、容器の壁の厚さ、容器の材質の屈折率が未知の場合には、液体中に焦点位置がある状態で焦点位置までの測定光の光路長と参照光の光路長が等しくなるように調整することは困難である。また、その前段階において、焦点位置を液体中の設定深さにすることも困難である。
【００１１】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、その目的は、低コヒーレンス光源の干渉計を用いた動的光散乱測定装置及び動的光散乱測定装置の光路長調整方法において、測定対象の液体が入っている容器がどのようなものであっても、容器に照射される測定光の光軸に対して容器の表面がほぼ垂直であれば、容易に焦点位置を液体中の設定深さに調整でき、液体中に焦点位置がある状態で焦点位置までの測定光の光路長と参照光の光路長が等しくなるように調整できる、動的光散乱測定装置及び動的光散乱測定装置の光路長調整方法を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、後述する実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、この実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、光源（１１）から出射された光を測定光と参照光の２つに分割し、透光性の壁を有する容器（ＯＢ）内に入れた微粒子を含む液体中に、測定光を対物レンズ（３２）により集光して壁の外面に対してほぼ垂直方向から壁を介して照射し、微粒子にて発生した散乱光を参照光と合成して干渉光とし、干渉光の光強度を光強度測定手段（１６，２２，２３）により検出する動的光散乱測定装置において、対物レンズによる測定光の焦点位置を光軸方向に移動し、かつ前記移動した焦点位置を焦点の移動位置として検出する焦点移動手段（４０）と、測定光の光路長を光軸方向に変化させ又は参照光の光路長を光軸方向に変化させ、かつ前記変化させた光路長の所定の光路長からの変化量を光路長変化量として検出する光路長可変手段（６０，９０）と、焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる焦点の移動位置を壁の外面位置として取得し、その後に焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を前記取得した壁の外面位置まで移動させる第１移動位置調整手段（Ｓ１３）と、焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、測定光の焦点位置を、第１移動位置調整手段により取得した壁の外面位置に壁の厚さに対応した移動量を加えた壁の内面位置まで移動させる第２移動位置調整手段（Ｓ１４，Ｓ１５、Ｓ７０１〜Ｓ７３９）と、光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させて、光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる光路長変化量から壁の内面に対応する光路長変化量を検出する第１光路長変化量検出手段（Ｓ１６）と、焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させ、測定光の焦点位置を、壁の内面までの移動位置に設定された測定深さに対応した移動量を加味した測定移動位置まで移動させる第３移動位置調整手段（Ｓ１７）と、光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させ、測定光又は参照光の光路長変化量を、第１光路長変化量検出手段によって検出された壁の内面に対応する光路長変化量に設定された測定深さに対応した光路長変化量分を加味した測定光路長変化量に設定する第１光路長変化量調整手段（Ｓ１８）とを備えたことにある。
【００１３】
上記のように構成した本発明の特徴によれば、第１移動位置調整手段により測定光の焦点位置が壁の外面位置まで移動され、さらに第２移動位置調整手段により測定光の焦点位置が壁の内面位置まで移動される。また、第１光路長変化量検出手段により、測定光又は参照光の光路長を変化させることにより、光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる光路長変化量から壁の内面に対応する光路長変化量が検出される。そして、第３移動位置調整手段により、測定光の焦点位置が、壁の内面までの移動位置に設定された測定深さに対応した移動量を加味した測定移動位置まで移動される。また、第１光路長変化量調整手段により、測定光又は参照光の光路長変化量が、壁の内面に対応する光路長変化量に設定された測定深さに対応した光路長変化量分を加味した測定光路長変化量に設定される。これは、測定光の焦点位置を移動させた場合、壁の内面で発生する反射光は液体で発生する反射光に比べて大きくないため光強度のピークを検出し難いが、測定光又は参照光の光路長を変化させると、容器の内面で発生する反射光に対応する測定光の光路長が参照光の光路長に等しくなったときに、ピークを検出し易くなるという実験結果に基づくものである。その結果、測定光の焦点位置が液体中の設定深さに容易に調整され、かつ液体中に焦点位置がある状態で焦点位置までの測定光の光路長と参照光の光路長が等しくなるように容易に調整されるので、液体中に含まれる微粒子の径を容易に精度よく測定できるようになる。
【００１４】
前記本発明の特徴において、第２移動位置調整手段（Ｓ１４，Ｓ１５）は、例えば、測定光の焦点位置を前記壁の外面に位置させた状態で、光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させることにより、測定光又は参照光の光路長変化量を、前記壁の外面よりも外側に位置に対応した光路長変化量と、前記壁の内面よりも内側の位置に対応した光路長変化量との間で変化させて、光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる２つの光路長変化量の差から壁の厚さに対応した移動量を計算する移動量計算手段（Ｓ２０１〜Ｓ２１５、Ｓ３０１）を含むものである。
【００１５】
この場合、空気及び容器の屈折率が分かっていれば、壁の厚さに対応した移動量は、公知の技術により簡単に計算される。その結果、これによれば、第２移動位置調整手段により、測定光の焦点位置が壁の外面位置まで的確に移動されるようになる。
【００１６】
前記本発明の特徴において、第２移動位置調整手段（Ｓ１４，Ｓ７０１〜Ｓ７３９）は、例えば、焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を前記壁の内面位置近傍で移動させるごとに、光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させることにより、測定光又は参照光の光路長変化量を、壁の内面よりも外側の位置に対応した光路長変化量と、壁の内面よりも内側の位置に対応した光路長変化量との間で変化させて、光強度測定手段により検出される光強度のピークが最大となる光路長変化量に対応した焦点位置を測定光の焦点の内面対応移動位置として検出する内面対応移動位置検出手段（Ｓ２０１〜Ｓ２１４，Ｓ７０１〜Ｓ７３５）を有し、内面対応移動位置検出手段により内面対応移動位置が検出された後、焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、測定光の焦点位置を前記内面対応移動位置に設定することにより、第１移動位置調整手段により取得した壁の外面位置に壁の厚さに対応した移動量を加えた壁の内面位置まで移動させることにある。
【００１７】
この場合、空気及び容器の屈折率が分かっていなくても、第２移動位置調整手段により、測定光の焦点位置が壁の外面位置まで的確に移動されるようになる。
【００１８】
また、本発明の他の特徴は、内面対応移動位置検出手段は、測定光の焦点位置を前記壁の外面に位置させた状態で、光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させることにより、測定光又は参照光の光路長変化量を、壁の外面よりも外側の位置に対応した光路長変化量と、前記壁の内面よりも内側の位置に対応した光路長変化量との間で変化させて、光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる２つの光路長変化量の差から壁の厚さにほぼ対応した移動量を計算する移動量計算手段（Ｓ２０１〜Ｓ２１５，Ｓ３０１）を有し、測定光の焦点位置を前記壁の内面位置近傍で移動させる初期における測定光の焦点位置を前記移動量計算手段により計算した移動量を用いて計算するようにしたことにある。
【００１９】
これによれば、第２移動位置調整手段における、初期の測定光の焦点位置がほぼ的確に設定され、第２移動位置調整手段による測定光の焦点の壁の内面位置までの移動処理時間を短縮することができる。
【００２０】
また、本発明の他の特徴は、第1移動位置調整手段により取得された壁の外面の移動位置と、内面対応移動位置検出手段により検出された内面対応移動位置と、移動量計算手段により取得された光路長変化量の差とから、容器の材質の屈折率を計算して記憶する屈折率計算手段を備え、第２移動位置調整手段は、容器の材質の屈折率が記憶されているとき、移動量計算手段により取得された光路長変化量の差と、前記記憶されている屈折率とを用いて壁の厚さに対応した移動量を計算することにある。
【００２１】
これによれば、同じ材質の容器内に入れた液体中の微粒子を検出する場合、内面対応移動位置検出手段による内面移動位置の検出処理と、屈折率計算手段による容器の材質の屈折率の計算及び記憶を１回行っておけば、２回目以降の測定においては、内面対応移動位置検出手段による内面移動位置の検出処理を行うことなく、移動距離計算手段により取得された光路長変化量の差と、記憶されている屈折率とを用いて壁の厚さに対応した移動量を計算して、第１移動位置調整手段により取得した壁の外面位置に前記計算した壁の厚さに対応した移動量を加算した壁の内面位置まで移動させることができる。その結果、同じ材質の容器内に入れた液体中の微粒子を検出する場合に微粒子の径を短時間で測定できるようになる。
【００２２】
また、本発明の他の特徴は、第１移動位置調整手段による壁の外面位置と、第３移動位置調整手段による測定移動位置と、移動量計算手段において光強度測定手段により検出される光強度の２つのピークのうちで壁の外面位置に関するピークに対応した光路長変化量と、第1光路長変化量調整手段による測定光路長変化量とを記憶する記憶手段（Ｓ１１４，Ｓ５０１，Ｓ２１４，Ｓ６０１）と、記憶手段に壁の外面位置と測定移動位置とが記憶されているとき、焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる焦点の移動位置を壁の外面位置として取得し、前記取得した壁の外面位置と、前記記憶されている壁の外面位置との差分を、前記記憶されている測定移動位置に加味して新たな測定移動位置を計算し、かつ焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、測定光の焦点位置を前記新たな測定移動位置まで移動させる第４移動位置調整手段（Ｓ４２’，Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ１７’）と、記憶手段に壁の外面位置に関するピークに対応した光路長変化量と測定光路長変化量とが記憶されているとき、前記光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させて、光強度測定手段により検出される光強度がピークとなる光路長変化量から壁の外面に対応する光路長変化量を取得し、前記取得した壁の外面に対応する光路長変化量と、前記記憶されている壁の外面位置に関するピークに対応した光路長変化量との差分を、前記記憶されている測定光路長変化量に加味して新たな測定光路長変化量を計算し、かつ光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させて、測定光又は参照光の光路長変化量を前記新たな測定光路長変化量に設定する第２光路長変化量調整手段（Ｓ４２’，Ｓ４６，Ｓ４７，Ｓ１８’）と備えたことにある。
【００２３】
これによれば、同じ容器内に入れた液体中の微粒子を検出する場合、２回目以降の測定においては、第２移動位置調整手段による測定光の焦点位置の調整、及び第１光路長変化量検出手段による測定光又は参照光の光路長変化量の検出処理を省略することができ、微粒子の径の測定を迅速に行うことができる。また、この場合、新たに取得した壁の外面位置と、記憶されている壁の外面位置との差分により記憶されている測定移動位置が修正されるとともに、新たに取得した壁の外面に対応する光路長変化量と、記憶されている壁の外面位置に関するピークに対応した光路長変化量との差分により記憶されている測定光路長変化量が修正されるので、動的散乱光測定装置の焦点移動手段、光路長可変手段などの各種部品の組付け状態が時間経過によって多少変化しても、測定移動位置及び測定光路長変化量は的確に設定され、微粒子の径は精度よく測定される。
【００２４】
また、本発明の他の特徴は、第３移動位置調整手段による測定移動位置と、第１光路長変化量調整手段による測定光路長変化量とを記憶する記憶手段（Ｓ５０１，Ｓ６０１）を備え、測定移動位置が記憶されているとき、焦点移動手段を制御して測定光の焦点位置を移動させて、測定光の焦点位置を前記記憶されている測定移動位置まで移動させる第５移動位置調整手段（Ｓ１７’）と、測定光路長変化量が記憶されているとき、光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させて、測定光又は参照光の光路長変化量を前記記憶されている測定光路長変化量に設定する第３光路長変化量調整手段（Ｓ１８’）とを備えたことにある。
【００２５】
これによれば、同じ容器内に入れた液体中の微粒子を検出する場合、２回目以降の測定においては、第２移動位置調整手段による測定光の焦点位置の調整、及び第１光路長変化量検出手段による測定光又は参照光の光路長変化量の検出処理を省略することができ、微粒子の径の測定を迅速に行うことができる。特に、これは、前回の測定からの経過時間が極めて短く、動的散乱光測定装置の焦点移動手段、光路長可変手段などの各種部品の組付け状態が変化していない場合に極めて有効である。
【００２６】
また、本発明の他の特徴は、さらに、光路長可変手段を制御して測定光又は参照光の光路長を変化させて、光強度測定手段により検出される光強度を取得し、取得した光強度において壁の内面に対応したピークを検出できないとき、容器の材質の屈折率が不適切であることを表示する表示手段（８２）を備えたことにある。
【００２７】
発明者の実験によれば、容器の屈折率と液体の屈折率の差が大きくないときは、容器内面に対応する光強度のピークが判別がつく程度に大きくならないケースがあることが分かった。すなわち、液体によっては不適切な容器があるということが分かった。したがって、これによれば、容器の屈折率が不適切と表示された場合は、屈折率の異なる容器にて再測定を行うようにすることができる。
【００２８】
さらに、本発明の実施にあたっては、本発明は、動的光散乱測定装置の発明に限定されることなく、動的光散乱測定装置の光路長調整方法の発明としても実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第1乃至第４実施形態に係る動的光散乱測定装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係り、コントローラにより実行されるメインプログラムを示すフローチャートである。
【図３】前記図２のメインプログラム中の焦点上面位置設定ルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図４】前記図２のメインプログラム中の厚さ検出ルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図５】前記図２のメインプログラム中の焦点下面位置設定ルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図６】前記図２のメインプログラム中の下面対応光路長変化量検出ルーチンを詳細に示すフローチャートである。
【図７】前記図２のメインプログラム中の測定焦点位置設定ルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図８】前記図２のメインプログラム中の測定光路長変化量設定ルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図９】ステージの基準位置Ｐ０から第１位置Ｐ１への移動を説明するための説明図である。
【図１０】ステージの第２位置Ｐ２への移動状態を示す図である。
【図１１】(Ａ)はステージの第１位置Ｐ１から第２位置への移動に伴って、対物レンズによる光の焦点位置の移動を説明するための図であり、(Ｂ)は前記焦点位置の移動時における光強度データの変化を示す図である。
【図１２】ステージの第３位置Ｐ３への移動状態を示す図である。
【図１３】(Ａ)は移動体の移動を説明するための図であり、(Ｂ)は前記移動体の移動時における光強度データの変化を示す図である。
【図１４】容器の厚さとステージの移動距離との関係を説明するための図である。
【図１５】(Ａ)は参照光の光路長が測定光の容器ＯＢの上壁の下面までの光路長と一致する光路長変化量を検出するための反射鏡の移動状態を示す図であり、(Ｂ)は前記反射鏡の移動中における光強度データの変化を示す図である。
【図１６】対物レンズによる測定光の焦点が容器内の液体中の設定深さに位置するようにするための容器の移動状態と、参照光の光路長変化量を前記測定光の焦点までの光路長に対応させるための反射鏡の移動状態を示す図である。
【図１７Ａ】第２実施形態に係り、前記図５の焦点下面位置設定ルーチンに代えて実行される焦点下面位置設定ルーチンの前半部分を示すフローチャートである。
【図１７Ｂ】前記図１７Ａの焦点下面位置設定ルーチンの後半部分を示すフローチャートである。
【図１８】(Ａ)はステージを移動させて対物レンズによる焦点位置を容器の上壁の下面付近で変化させながら、光路長変化量を変化させて光強度データを取得する状態を視覚的に示す図であり、(Ｂ)は前記焦点位置の移動時における光強度データの最大値の変化を示す図である。
【図１９】本発明の第４実施形態に係り、コントローラにより実行されるサブプログラムを示すフローチャートである。
【図２０】前記図１９のサブプログラムを変形したサブプログラムを示すフローチャートである。
【図２１】変形例に係る動的光散乱測定装置の変更部分を示す構成図である。
【図２２】動的散乱光の強度変化を示すグラフである。
【図２３】相対時間τの変化に対する動的散乱光の強度の相関係数Ｒτの時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態に係る動的光散乱測定装置について説明すると、図１は第１実施形態に係る動的光散乱測定装置の全体構成を示している。この動的光散乱測定装置は、測定部１０、測定光発生部３０、高さ変更部４０、参照光発生部６０及びコントローラ８０を備えている。
【００３１】
測定部１０は、低コヒーレンスの光を出射するスーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）又はＬＥＤで構成された光源１１を有する。光源１１の作動は、コントローラ８０により制御される光源駆動回路２１により制御される。光源１１から出射された光は、入射光を平行光に変換するコリメーティングレンズ１２及び入射光を集光する集光レンズ１３を介して光ファイバー１４ａの一端に入射する。光ファイバー１４ａの他端には、光カプラ１５が接続されている。光カプラ１５は、光ファイバー１４ａから入射された光を測定光と参照光とに分岐させて、測定光を光ファイバー１４ｂを介して測定光発生部３０に導くとともに、参照光を光ファイバー１４ｃを介して参照光発生部６０に導く。また、光カプラ１５は、測定光発生部３０から光ファイバー１４ｂを介して導かれた光と、参照光発生部６０から光ファイバー１４ｃを介して導かれた光を合成して略半分の光をフォトディテクタ１６に導く。この光カプラ１５による測定光と参照光の合成により、測定光と参照光の干渉光が生成される。なお、本第1実施形態においては、前記光カプラ１５による測定光と参照光への分割、及び測定光と参照光の合成、並び測定光発生部３０による測定光の発生、及び参照光発生部６０による参照光の発生を含む光の干渉を得る構造に関しては、マイケルソン型干渉計の構成に基づいて構成されている。
【００３２】
フォトディテクタ１６は、受光した光の強度を表す大きさの受光信号を出力する。フォトディテクタ１６には増幅回路２２及びＡ／Ｄ変換器２３が直列に接続されている。増幅回路２２は、フォトディテクタ１６から入力した受光信号を増幅して出力する。Ａ／Ｄ変換器２３は、コントローラ８０により作動制御されて、増幅回路２２からの増幅された受光信号の瞬時値をＡ／Ｄ変換して、光強度データとしてコントローラ８０に出力する。
【００３３】
測定光発生部３０は、コリメーティングレンズ３１及び対物レンズ３２を有する。コリメーティングレンズ３１は、光ファイバー１４ｂから出射された光を平行光に変換して対物レンズ３２に導く。対物レンズ３２は、コリメーティングレンズ３１からの平行光を集光して、測定対象物である容器ＯＢの上壁の上面（外面）及び下面（内面）に対して上方からほぼ垂直に照射する。すなわち、測定光は容器ＯＢの上壁の上面に垂直に入射する。容器ＯＢは、透光性を有するガラス、樹脂などの材料により方形状に形成されており、内部に図示しない注ぎ口を介して、本発明の測定対象である微粒子を含む液体が充填されて密閉されている。なお、容器ＯＢの上壁を含む周囲の壁は、同一の一定の厚さに設定されている。容器ＯＢ内に照射された光は、微粒子にて散乱する。散乱された光のうちの対物レンズ３２に入射した光は対物レンズ３２により平行光に変換されて、コリメーティングレンズ３１を介して光ファイバー１４ｂに入射する。
【００３４】
高さ変更部４０は、容器ＯＢの高さを変更するもので、昇降装置４０Ａを備えている。昇降装置４０Ａは、容器ＯＢを載置するための平板状のステージ４１と、ステージ４１と台座４２との間に配置された楔型部材４３，４４とを備えている。楔型部材４３は、その上面にてステージ４１の下面に固定されるとともに上下方向にのみ移動可能に構成され、その傾斜させた下面を楔型部材４４の傾斜させた上面に摺動可能に当接させている。楔型部材４４は、モータ４５の回転に応じて作動する図示しない駆動機構により台座４２上を図示左右方向に移動して、楔型部材４３及びステージ４１を上下動させる。モータ４５内には、エンコーダ４５ａが組み込まれている。エンコーダ４５ａは、モータ４５が所定の微小回転角度だけ回転するたびに、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号をモータ駆動回路５１及び移動位置検出回路５２に出力する。
【００３５】
モータ駆動回路５１はコントローラ８０により制御されてモータ４５を回転させ、移動位置検出回路５２はコントローラ８０により制御されてステージ４１の上面位置（高さ）を検出する。この動的光散乱測定装置の図示しない電源の投入による作動開始時には、モータ駆動回路５１は、モータ４５の回転を開始させて、楔型部材４４を図示左側に移動させて、ステージ４１を図示下方向における移動限界位置まで下げる。この場合、モータ４５の回転により、移動位置検出回路５２にはエンコーダ４５ａからパルス列信号が入力される。そして、楔型部材４４が移動限界位置まで移動すると、モータ４５の回転停止により。移動位置検出回路５２にはエンコーダ４５ａからのパルス列信号が入力されなくなる。このとき、移動位置検出回路５２は、ステージ４１の上面位置を検出するためのカウント値を「０」にリセットし、モータ駆動回路５１にモータ４５への駆動信号停止を指示する。モータ駆動回路５１は、この指示に応答して、モータ４５への駆動信号を停止させる。このときのステージ４１の上面位置が、基準位置（基準高さ）Ｐ０すなわち位置データ「０」に対応する。その後、モータ４５が回転してステージ４１の上面位置が変更されるときには、移動位置検出回路５２は、エンコーダ４５ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントして、それまでのカウント値を増減させることで、ステージ４１の上面位置を検出して上面位置を表す位置データをモータ駆動回路５１及びコントローラ８０に出力する。
【００３６】
また、モータ駆動回路５１は、コントローラ８０によりステージ４１の移動先の上面位置又は移動方向とステージ４１の移動速度を含む移動が指示されると、移動位置検出回路５２からステージ４１の現在の上面位置を入力するとともに、エンコーダ４５ａからのパルス列信号を入力する。そして、モータ駆動回路５１は、パルス列信号からステージ４１の移動速度を計算して、前記計算した移動速度をフィードバックして、前記指示された移動速度で、ステージ４１を指示された移動方向又は上面位置が指示された上面位置に向かうための方向に移動するようにモータ４５の回転を制御する。そして、このステージ４１の移動により、移動位置検出回路５２から入力するステージ４１の上面位置が指示された上面位置になった時点で、コントローラ８０からの指示によりモータ４５の回転を停止させて、ステージ４１の移動を停止させる。
【００３７】
参照光発生部６０は、参照光の光路長を変更するもので、ボールねじ装置６０Ａを備えている。ボールねじ装置６０Ａは、スクリューロッド６１及びナット６２を備えている。スクリューロッド６１は、一端にて枠体６３に軸線回りに回転可能に支持され、他端にてモータ６４の回転軸に接続されて、モータ６４の回転により軸線回りに回転する。ナット６２は、枠体６３によりスクリューロッド６１の軸線方向にのみ移動可能に、スクリューロッド６１にねじ結合されている。これにより、モータ６４がスクリューロッド６１を軸線回りに回転させると、ナット６２はスクリューロッド６１の軸線方向（図示左右方向）に移動する。ナット６２には平板状の移動体６５が固定されており、移動体６５はモータ６４の回転により図示左右方向に移動する。
【００３８】
移動体６５の図示左側面には、圧電素子６６が固着されている。圧電素子６６の図示左側側面には、反射鏡６７が固着されている。この反射鏡６７には、光カプラ１５から光ファイバー１４ｃを介して出射される参照光が、コリメーティングレンズ６８により平行光に変換されて入射されるようになっている。反射鏡６７は、コリメーティングレンズ６８から入射した平行光を反射して、反射光をコリメーティングレンズ６８を介して光ファイバー１４ｃに入射させる。光ファイバー１４ｃに入射された参照光は、光カプラ１５にて、光ファイバー１４ｂに入射した測定光と合成されて、光ファイバー１４ｄを介してフォトディテクタ１６に入射する。
【００３９】
モータ６４にはエンコーダ６４ａが組み込まれている。エンコーダ６４ａは、前記エンコーダ４５ａと同様に、モータ４５が所定の微小回転角度だけ回転するたびに、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号をモータ駆動回路７１及び光路長変化量検出回路７２に出力する。
【００４０】
モータ駆動回路７１はコントローラ８０により制御されてモータ６４を回転させ、光路長変化量検出回路７２はコントローラ８０により制御されて移動体６５の移動位置を検出し、検出した移動位置を用いて参照光の光路長の変化量を検出する。この動的光散乱測定装置の図示しない電源の投入による作動開始時には、モータ駆動回路７１は、モータ６４の回転を開始させて、移動体６５を図示左側に移動させて、移動体６５すなわちナット６２の移動限界位置まで移動させる。この場合、モータ６４の回転により、光路長変化量検出回路７２にはエンコーダ６４ａからパルス列信号が入力される。そして、移動体６５が移動限界位置まで移動すると、モータ６４の回転停止により。光路長変化量検出回路７２にはエンコーダ６４ａからのパルス列信号が入力されなくなる。このとき、光路長変化量検出回路７２は、移動体６５の位置を検出するためのカウント値を「０」にリセットし、モータ駆動回路７１にモータ６４への駆動信号停止を指示する。モータ駆動回路７１は、この指示に応答して、モータ６４への駆動信号を停止させる。このときの移動体６５の位置が、基準光路長変化量Ｌ０（＝０）に対応した位置である。
【００４１】
その後、モータ６４が回転して移動体６５の位置が変更されるときには、光路長変化量検出回路７２は、エンコーダ４５ａから入力するパルス列信号のパルス数をカウントしてそれまでのカウント値を増減させることで、移動体６５の基準光路長変化量Ｌ０（＝０）の位置からの移動量（移動位置）を検出する。光路長変化量検出回路７２は、前記検出した移動量を２倍することにより光路長変化量を計算して、光路長変化量を表す信号をモータ駆動回路７１及びコントローラ８０に出力する。前記移動量の２倍を光路長変化量とするのは、移動体６５の移動量に対して、反射鏡６７で反射される参照光の光路長は移動量の２倍変化するからである。
【００４２】
また、モータ駆動回路７１は、コントローラ８０により目標とする光路長変化量又は光路長変化量の増減方向（移動体６５の移動方向）と移動体６５の移動速度を含む移動が指示されると、光路長変化量検出回路７２から光路長変化量を入力するとともに、エンコーダ６４ａからのパルス列信号を入力する。そして、モータ駆動回路７１は、パルス列信号から移動体６５の移動速度を計算して、前記計算した移動速度をフィードバックして、前記指示された移動速度で、移動体を前記指示された移動方向又は目標とする光路長変化量に向かうための方向に移動するようにモータ６４の回転を制御する。そして、この移動体６５の移動により、光路長変化量検出回路７２から入力する光路長変化量が指示された光路長変化量になった時点で、コントローラ８０からの指示によりモータ６４の回転を停止させて、移動体６５の移動を停止させる。
【００４３】
また、参照光発生部６０は、圧電素子駆動回路７３を備えている。圧電素子駆動回路７３は、圧電素子６６を参照光の軸線方向（図示左右方向）に一定周期で微小振動させるための駆動信号を圧電素子６６に出力する。圧電素子６６は、前記一定周期で参照光の軸線方向に伸縮して、反射鏡６７を参照光の軸線方向に前記一定周期で振動させる。これにより、参照光の位相は前記一定周期で変調され、上記特許文献１，２に説明されているように動的散乱光の強度から算出される微粒子の径が精度よく測定されるようになる。
【００４４】
コントローラ８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他の記憶装置などからなり、記憶装置に記憶されている図３のメインプログラム（図３乃至図８のサブルーチンを含む）を実行して、各回路の作動を制御して、測定光の焦点位置を容器ＯＢの下面から設定された液中の深さに設定し、設定した測定光の焦点位置で測定光と参照光の光路長を等しくしたうえで、動的散乱光の強度変化を測定して微粒子の径を測定する。このコントローラ８０には、この動的光散乱測定装置の動作を指示するとともにデータを入力するための入力装置８１と、その動作状態、測定結果などを表示する表示装置８２が接続されている。
【００４５】
次に、上記のように構成した第１実施形態に係る動的光散乱測定装置の動作を説明する。作業者は、まず、測定しようとする微粒子が含まれる液体を封入した容器ＯＢをステージ４１上に載置して、入力装置８１を操作してコントローラ８０に対してプログラムの実行を指示する。なお、この状態では、前述した電源投入時の初期動作により、ステージ４１の上面位置は基準位置Ｐ０（位置データ「０」に対応）にあり、移動体６４も基準光路長変化量Ｌ０（＝０）に対応した位置にある。
【００４６】
コントローラ８０は、この指示に応答して、図２のステップＳ１０にてプログラムの実行を開始する。このプログラムの実行開始後、コントローラ８０は、ステップＳ１１にて光源駆動回路２１に光源１１による光照射の開始を指示し、ステップＳ１２にてＡ／Ｄ変換器２３に作動開始を指示する。光照射の開始の指示により、光源駆動回路２１は光源１１に駆動信号を出力することを開始し、光源１１は低コヒーレンスの光を出射し始める。光源１１から出射された光は、コリメーティングレンズ１２、集光レンズ１３及び光ファイバー１４ａを介して光カプラ１５に入射し、光カプラ１５は前記入射された光を測定光と参照光とに分岐させて、測定光を光ファイバー１４ｂを介して測定光発生部３０に導くとともに、参照光を光ファイバー１４ｃを介して参照光発生部６０に導く。
【００４７】
測定光発生部３０に導かれた測定光は、コリメーティングレンズ３１を介して対物レンズ３２に入射し、対物レンズ３２は前記入射された光を集光して容器ＯＢに照射する。なお、この状態での対物レンズ３２による光の焦点は容器ＯＢの上方に位置する。そして、容器ＯＢに照射された光は、容器ＯＢの上壁によって一部が反射されるとともに、容器ＯＢ内の液体に含まれる微粒子によって一部が散乱される。これらの容器ＯＢの上壁による反射光及び微粒子による散乱光のうちで対物レンズ３２に入射した光は、コリメーティングレンズ３１及び光ファイバー１４ｂを介して光カプラ１５に導かれる。
【００４８】
参照光発生部６０に導かれた参照光は、コリメーティングレンズ６８を介して反射鏡６７に入射して、反射鏡６７で反射し、反射鏡６７で反射した光はコリメーティングレンズ６８及び光ファイバー１４ｃを介して光カプラ１５に導かれる。光カプラ１５は、測定光発生部３０から光ファイバー１４ｂを介して導かれた光と、参照光発生部６０から光ファイバー１４ｃを介して導かれた光を合成した合成光すなわち干渉光をフォトディテクタ１６に導く。フォトディテクタ１６は、合成された光を受光して、受光した光の強度を表す信号を増幅回路２２を介してＡ／Ｄ変換器２３に出力する。Ａ／Ｄ変換器２３は、前記ステップＳ１２の指示により作動を開始しているので、前記光の強度の瞬時値を表す光強度データをコントローラ８０に供給する。
【００４９】
次に、コントローラ８０は、ステップＳ１３にて焦点上面位置設定ルーチンを実行する。この焦点上面位置設定ルーチンは、対物レンズ３２による光の焦点を容器ＯＢの上壁の上面位置（外面位置）に合わせる処理である。この焦点上面位置設定ルーチンは図３に詳細に示されており、その実行がステップＳ１００にて開始される。
【００５０】
この焦点上面位置設定ルーチンの開始後、コントローラ８０は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理により、ステージ４１を第１位置Ｐ１に移動させる。このステージ４１の第１位置Ｐ１は、図９に破線で示すように、対物レンズ３２による光の焦点位置が容器ＯＢの上壁の上面よりも若干だけ上方に位置する位置であり、次のように定義される。ステージ４１が基準位置Ｐ０にあるとき、すなわち位置データが「０」であるとき、ステージ４１の上面から対物レンズ３２による光の焦点位置までの距離をｄｓとし、用いられる容器ＯＢとして可能性のある最大高さをＨmaxとすると、第１位置Ｐ１はｄｓ−Ｈmax−α１として定義される。この場合、距離ｄｓは装置によって規定される既知の値であり、最大高さＨmaxも利用される容器ＯＢの種類から予め決められた値であり、α１は予め決められた小さな所定距離である。これらの値ｄｓ，Ｈmax，α１は、コントローラ８０に予め記憶されているか、入力装置８１を用いて作業者によって予め入力された値である。
【００５１】
コントローラ８０は、まず、ステップＳ１０１にてモータ駆動回路５１にステージ４１を上方へ移動させるように指示し、モータ駆動回路５１はモータ４５を回転させて、ステージ４１を上方に移動させ始める。次に、コントローラ８０は、ステップＳ１０２にて移動位置検出回路５２から位置データを入力し、ステップＳ１０３にて入力した位置データにより表されたステージ４１の移動位置が第１位置Ｐ１（＝ｄｓ−Ｈmax-α１）以上になったかを判定し、ステージ４１の位置が第１位置Ｐ１以上になるまで、ステップＳ１０３にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理を繰り返し実行する。そして、ステージ４１の移動位置が第１位置Ｐ１以上になると、コントローラ８０は、ステップＳ１０３にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１０４にてモータ駆動回路５１にステージ４１の移動停止を指示する。これにより、モータ駆動回路５１は、モータ４５の回転を停止させて、ステージ４１の上方への移動を停止させる。これらのステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理により、ステージ４１及び容器ＯＢは図９の実線で示す位置から破線で示す位置に移動し、対物レンズ３２による光の焦点は、可能性のある最大高さＨmaxの容器ＯＢの上壁の上面よりも所定距離α１だけ高い位置に位置することになる。
【００５２】
前記ステップＳ１０４の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ１０５〜Ｓ１１８の処理により、ステージ４１を、対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の上面に位置するステージ４１の位置を表す第３位置Ｐ３に移動させる。このステージ４１の第３位置Ｐ３への移動処理においては、コントローラ８０は、まず、ステップＳ１０５〜Ｓ１１３の処理により、ステージ４１を第２位置Ｐ２に移動させる。この第２位置Ｐ２は、図１０に示すように、対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の上面よりも若干だけ下方に位置する位置であり、次のように定義される。前述のように、ステージ４１が基準位置Ｐ０にあるとき、ステージ４１の上面から対物レンズ３２による光の焦点位置までの距離をｄｓとし、用いられる容器ＯＢとして可能性のある最小高さをＨminとすると、第２位置Ｐ２はｄｓ−Ｈmin＋α２として定義される。この場合、距離ｄｓは前述したように既知の値であり、最小高さＨminも利用される容器ＯＢの種類から予め決められた値であり、α２は予め決められた小さな所定距離である。これらの値ｄｓ，Ｈmax，α２も、コントローラ８０に予め記憶されているか、入力装置８１を用いて作業者によって予め入力された値である。
【００５３】
コントローラ８０は、まず、ステップＳ１０５にてモータ駆動回路５１にステージ４１を上方へ移動させるように指示し、モータ駆動回路５１はモータ４５を回転させて、ステージ４１を上方に移動させ始める。次に、ステップＳ１０６にて時間計測を開始し、ステップＳ１０７にて変数ｎを「０」に設定した後、ステップＳ１０８にて、計測時間が所定の微小時間Δｔに変数ｎを乗算した値ｎ・Δｔ以上であるかを判定する。計測時間が値ｎ・Δｔ未満であれば、コントローラ８０は、ステップＳ１０８にて「Ｎｏ」との判定処理を繰返し実行し、計測時間が値ｎ・Δｔ以上になると、ステップＳ１０８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１０９，Ｓ１１０の処理を実行する。ステップＳ１０９においてはＡ／Ｄ変換器２３から光強度データを入力して記憶し、ステップＳ１１０においては移動位置検出回路５２から位置データを入力して前記光強度データに対応させて記憶する。このステップＳ１１０の処理後、コントローラ８０は、前記ステップＳ１１１にてステージ４１の移動位置を表す位置データが第２位置Ｐ２以上であるかを判定する。そして、前記位置データが第２位置Ｐ２未満である限り、コントローラ８０はステップＳ１１１にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１１２にて変数ｎに「１」を加算して、前述したステップＳ１０８〜Ｓ１１２の処理を繰返し実行する。このようなステップＳ１０８〜Ｓ１１２の処理により、光強度データ及び位置データが微小時間Δｔごとに順次記憶される。
【００５４】
前記ステップＳ１０８〜Ｓ１１２の循環処理中、移動位置を表す位置データが第２位置Ｐ２（＝ｄｓ−Ｈmin＋α２）以上になると、コントローラ８０は、ステップＳ１１１にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１１３にてモータ駆動回路５１にステージ４１の移動停止を指示する。これにより、モータ駆動回路５１は、モータ４５の回転を停止させて、ステージ４１の上方への移動を停止させる。これらのステップＳ１０５〜Ｓ１１３の処理により、ステージ４１は前記第１位置Ｐ１（＝ｄｓ−Ｈmax−α１）から第２位置Ｐ２（ｄｓ−Ｈmin＋α２）まで移動する。これにより、図１０に示すように、対物レンズ３２による焦点は、可能性のある最小高さＨminの容器ＯＢの上壁の上面よりも所定距離α２だけ低い位置に位置することになる。この状態では、ステージ４１の第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２への移動中における微小時間Δｔごとの光強度データ及び位置データ、すなわち対物レンズ３２による測定光の焦点の位置が容器ＯＢの上壁の上面を挟んで変化する過程における微小時間Δｔごとの光強度データ及び位置データが順次記憶されている。
【００５５】
前記ステップＳ１１３の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ１１４にて、光強度データがピークとなる第３位置Ｐ３を検出する。前記ステップＳ１０５〜Ｓ１１３の処理においては、図１１(Ａ)に示すように、対物レンズ３２による光の焦点は、少なくとも容器ＯＢの上壁の上面よりも上方の位置から前記上面よりも下方の位置に移動し、光強度データはステージ４１の移動に伴って図１１(Ｂ)に示すように変化する。この場合、対物レンズ３２による焦点が容器ＯＢの上壁の上面と一致するとき、前記上面から大きな強度の反射光が対物レンズ３２に入射し、光強度データは大きなピーク値を示すことになる。したがって、コントローラ８０は、前記ステップＳ１１４の処理において、ステージ４１の移動位置に対する光強度データの変化曲線を作成し、光強度データがピークとなる移動位置を第３位置Ｐ３として決定する。
【００５６】
次に、コントローラ８０は、前記ステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様なステップＳ１１５〜Ｓ１１８の処理により、ステージ４１を第２位置Ｐ２から第３位置Ｐ３に移動する。ただし、この場合、第３位置Ｐ３は第２位置Ｐ２よりも低いので、ステップＳ１１５においては、モータ駆動回路５１にステージ４１を下方へ移動させるように指示する。また、ステップＳ１１７においては、ステップＳ１１６にて入力した位置データにより表されたステージ４１の移動位置が第３位置Ｐ３以下になったかを判定し、「Ｎｏ」と判定すると、ステップＳ１１６，Ｓ１１７を繰り返し実行する。そして、「Ｙｅｓ」と判定すると、ステップＳ１１８に進み、モータ駆動回路５１にステージ４１の移動停止を指示する。これらのステップＳ１１５〜Ｓ１１８の処理により、図１２に示すように、ステージ４１は第３位置Ｐ３に移動して、対物レンズ３２による光の焦点は容器ＯＢの上壁の上面に位置するようになる。
【００５７】
前記ステップＳ１１８の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ１１９にてこの焦点上面位置設定ルーチンの実行を終了して、図２のメインプログラムの実行に戻る。この焦点上面位置設定ルーチンの実行終了後、コントローラ８０は、図２のステップＳ１４にて厚さ検出ルーチンを実行する。この厚さ検出ルーチンは、容器ＯＢの上壁の厚さＴを検出する処理である。この厚さ検出ルーチンは図４に詳細に示されており、その実行がステップＳ２００にて開始される。
【００５８】
この厚さ検出ルーチンの開始後、コントローラ８０は、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の処理により、移動体６５を第１光路長変化量Ｌ１に対応した位置に移動する。なお、厚さ検出ルーチンの開始時点の状態では、移動体６５は、基準光路長変化量Ｌ０（＝０）に対応した基準位置にある。この移動体６５の第１光路長変化量Ｌ１に対応した位置は、光カプラ１５から反射鏡６７までの参照光の光路長が光カプラ１５から対物レンズ３２による測定光の焦点位置までの光路長（前記焦点上面位置設定ルーチンの処理後における光カプラ１５から容器ＯＢの上壁の上面までの光路長に等しい）よりも若干短くなる位置であり、次のように定義される。光カプラ１５から対物レンズ３２による測定光の焦点位置までの光路長から、移動体６５（すなわち反射鏡６７）が基準位置にあるとき（光路長変化量Ｌ０＝０とき）の光カプラ１５から反射鏡６７までの光路長を減算して２倍した値を光路長差Ｌｓとすると、第１光路長変化量Ｌ１はＬｓ−β１として定義される。なお、この場合、前記光カプラ１５から対物レンズ３２による測定光の焦点位置までの光路長、及び移動体６５（すなわち反射鏡６７）が基準位置にあるとき（光路長変化量Ｌ０＝０とき）の光カプラ１５から反射鏡６７までの光路長はそれぞれ装置によって特定される既知の値であるので、光路長差Ｌｓも既知の値である。また、β１は予め決められた小さな所定距離である。これらの値Ｌｓ，β１は、予め記憶されているか、入力装置８１を用いて作業者により予め入力された値である。
【００５９】
コントローラ８０は、まず、ステップＳ２０１にてモータ駆動回路７１に移動体６５を図示右方（参照光の光路長が増加する方向）へ移動させるように指示し、モータ駆動回路７１はモータ６４を回転させて、移動体６５を右方に移動させ始める。次に、コントローラ８０は、ステップＳ２０２にて光路長変化量検出回路７２から光路長変化量を入力し、ステップＳ２０３にて入力した光路長変化量が第１光路長変化量Ｌ１（＝Ｌｓ−β１）以上になったかを判定し、光路長変化量が第１光路長変化量Ｌ１以上になるまで、ステップＳ２０３にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２０２，Ｓ２０３の処理を繰り返し実行する。そして、入力した光路長変化量が第１光路長変化量Ｌ１以上になると、コントローラ８０は、ステップＳ２０３にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２０４にてモータ駆動回路７１に移動体６５の移動停止を指示する。これにより、モータ駆動回路７１は、モータ６４の回転を停止させて、移動体６５の右方への移動を停止させる。これらのステップＳ２０１〜Ｓ２０４の処理により、光カプラ１５から反射鏡６７までの参照光の光路長は、光カプラ１５から対物レンズ３２による測定光の焦点位置までの測定光の光路長よりもβ１／２だけ短い状態になる。
【００６０】
前記ステップＳ２０４の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ２０５〜Ｓ２１３の処理により、移動体６５を第１光路長変化量Ｌ１に対応した位置から第２光路長変化量Ｌ２に対応した位置まで移動する。この第２光路長変化量Ｌ２は、用いられる容器ＯＢとして可能性のある上壁の最大厚さをＴmaxとすると、前記光路長差Ｌｓを用いて、Ｌｓ＋２・（ｎobj／ｎair）・Ｔmax＋β２として定義される。この場合、ｎobjは容器ＯＢの材質の屈折率であり、ｎairは空気の屈折率であり、β２は予め決められた小さな所定距離である。これらの値ｎobj，ｎair，β２，Ｔmaxは、値Ｌｓと共に予め記憶されている値又は入力装置８１を用いて作業者により入力された値である。この第２光路長変化量Ｌ２は、容器ＯＢの材質の屈折率ｎair及び空気の屈折率ｎairを考慮したうえで、光カプラ１５から容器ＯＢの上壁の下面（内面）までの測定光の光路長（空気中の光路長）よりも所定値β２／２だけ長い光路長に対応している。
【００６１】
コントローラ８０は、まず、ステップＳ２０５にてモータ駆動回路７１に移動体６５を右方へ移動させるように指示し、モータ駆動回路７１はモータ６４を回転させて、移動体６５を右方に移動させ始める。次に、ステップＳ２０６にて前回の時間計測をリセットして新たな時間計測を開始し、ステップＳ２０７にて変数ｎを「０」に設定した後、ステップＳ２０８にて、計測時間が所定の微小時間Δｔに変数ｎを乗算した値ｎ・Δｔ以上であるかを判定する。計測時間が値ｎ・Δｔ未満であれば、コントローラ８０は、ステップＳ２０８にて「Ｎｏ」との判定処理を繰返し実行し、計測時間が値ｎ・Δｔ以上になるとステップＳ２０８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２０９，Ｓ２１０の処理を実行する。ステップＳ２０９においてはＡ／Ｄ変換器２３から光強度データを入力して記憶し、ステップＳ２１０においては光路長変化量検出回路７２から光路長変化量を入力して前記光強度データに対応させて記憶する。このステップＳ２１０の処理後、ステップＳ２１１にて移動体６５の位置に対応した光路長変化量が第２光路長変化量Ｌ２以上であるかを判定する。そして、前記光路長変化量が第２光路長変化量Ｌ２以上になるまで、コントローラ８０はステップＳ２１１にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２１２にて変数ｎに「１」を加算して、前述したステップＳ２０８〜Ｓ２１２の処理を繰返し実行する。このようなステップＳ２０８〜Ｓ２１２の処理により、光強度データ及び光路長変化量が微小時間Δｔごとに順次記憶される。
【００６２】
前記ステップＳ２０８〜Ｓ２１２の循環処理中、光路長変化量が第２光路長変化量Ｌ２（＝Ｌｓ＋２・（ｎobj／ｎair）・Ｔmax＋β２）以上になると、コントローラ８０は、ステップＳ２１１にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２１３にてモータ駆動回路５７に移動体６５の移動停止を指示する。これにより、モータ駆動回路７１は、モータ６４の回転を停止させて、移動体６５の右方への移動を停止させる。これらのステップＳ２０５〜Ｓ２１３の処理により、移動体６５は前記第１光路長変化量Ｌ１（＝Ｌｓ−β１）に対応した位置から第２光路長変化量Ｌ２（＝Ｌｓ＋２・（ｎobj／ｎair）・Ｔmax＋β２）に対応した位置まで移動する。これにより、光カプラ１５から反射鏡６７までの参照光の光路長は、光カプラ１５から容器ＯＢの上壁の上面よりも若干だけ高い位置までの測定光の光路長から、光カプラ１５から前記上壁の下面から若干低い位置までの測定光の光路長まで変化することになる。そして、ステップＳ２１３の処理が終了した時点では、前記参照光の光路長の変化に渡って、微小時間ごとの光強度データ及び光路長変化量が順次記憶されている。
【００６３】
前記ステップＳ２１３の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ２１４，Ｓ２１５の処理により、容器ＯＢの上壁の厚さＴを計算する。この場合、図１３(Ａ)に示すように、対物レンズ３２による測定光の焦点を容器ＯＢの上壁の上面に保ったまま、反射鏡６７を前記のように右方に変化させると、図１３(Ｂ)に示すように、光強度データは、参照光の光路長が測定光の容器ＯＢの上壁の上面までの光路長と一致する光路長変化量のときと、参照光の光路長が前記上壁の下面までの光路長と一致する光路長変化量のときにピークとなる。これは、空気の屈折率と容器ＯＢの材質の屈折率の違い、及び容器ＯＢの材質の屈折率と容器ＯＢ内の液体の材質の屈折率の違いにより容器ＯＢにて発生する２つの反射光に基づくものである。しかし、前者の屈折率の違いに比べて、後者の屈折率の違いは大きくないので、参照光の光路長が測定光の容器ＯＢの上壁の上面までの光路長と一致する光路長変化量のときのピーク値に比べて、参照光の光路長が前記上壁の下面までの光路長と一致する光路長変化量のときのピーク値は小さい。
【００６４】
そして、前記ステップＳ２１４，Ｓ２１５の厚さＴの計算処理においては、まず、ステップＳ２１４にて、前記記憶しておいた光強度データ及び光路長変化量を用いて、光路長変化量に対する光強度での変化曲線を作成し、容器ＯＢの上壁の上面に対応するピークの光路長変化量Ｌupと容器ＯＢの上壁の下面に対応するピークの光路長変化量Ｌdwを抽出する。次に、ステップＳ２１５にて、光路長変化量Ｌupと光路長変化量Ｌdwの差であるピーク間の光路長変化量Ｌｄを計算するとともに、前記容器ＯＢの材質及び空気の屈折率ｎobj，ｎairを用いて、下記式１の演算の実行により厚さＴを計算する。
Ｔ＝Ｌｄ／{２・(ｎobj／ｎair)}  …式１
【００６５】
前記ステップＳ２１５の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ２１６にてこの厚さ検出ルーチンの実行を終了して、図２のメインプログラムの実行に戻る。この厚さ検出ルーチンの実行終了後、コントローラ８０は、図２のステップＳ１５にて焦点下面位置設定ルーチンを実行する。この焦点下面位置設定ルーチンは、対物レンズ３２による光の焦点を容器ＯＢの上壁の下面に合わせる処理である。この焦点下面位置設定ルーチンは図５に詳細に示されており、その実行がステップＳ３００にて開始される。
【００６６】
この焦点下面位置設定ルーチンの開始後、コントローラ８０は、ステップＳ３０１にて、前記計算した厚さＴを用いて、対物レンズ３２による測定光の焦点を容器ＯＢの上壁の下面位置に一致させるためのステージ４１の第４位置Ｐ４を計算する。この第４位置Ｐ４は、前記第３位置Ｐ３（対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の上面位置に一致するステージ４１の位置）に、厚さＴを、容器ＯＢの材質の屈性率ｎobj及び空気の屈折率ｎairを用いて補正した移動距離ｄを加算する下記式２の演算により計算する。この移動距離ｄは、厚さＴと移動距離の関係を示す図１４から分かるように、前記図４のステップＳ２０５〜Ｓ２１３の処理における第２光路長変化量Ｌ２の決定の際に用いた容器ＯＢの材質の屈性率ｎobj及び空気の屈折率ｎairと、対物レンズ３２の開口数ＮＡとを考慮して、下記式３〜５の演算により計算される（図１４参照）。なお、この開口数ＮＡは、予め記憶されているか、入力装置８１を用いて作業者により入力された値である。
Ｐ４＝Ｐ３＋ｄ  …式２
ｄ＝Ｔ・(tanθ２/ tanθ1) …式３
θ１＝siｎ-1(ＮＡ／ｎair)  …式４
θ２＝sin-1{(ｎair／ｎobj)・sinθ１}  …式５
【００６７】
前記ステップＳ３０１の処理後、コントローラ８０は、前記図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様なステップＳ３０２〜Ｓ３０５の処理により、ステージ４１を第３位置Ｐ３（図１２及び図１３(Ａ)参照）から第４位置Ｐ４（すなわち上方）へ移動する。ただし、この場合、ステップＳ３０４においては、入力した位置データにより表されたステージ４１の移動位置が第４位置Ｐ４以上になったかを判定する。これらのステップＳ３０１〜Ｓ３０５の処理により、ステージ４１は第４位置Ｐ４に移動して、図１４に示すように、対物レンズ３２による光の焦点は、容器ＯＢの上壁の下面に位置するようになる。
【００６８】
前記ステップＳ３０５の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ３０６にてこの焦点下面位置設定ルーチンの実行を終了して、図２のメインプログラムの実行に戻る。この焦点下面位置設定ルーチンの実行終了後、コントローラ８０は、図２のステップＳ１６にて下面対応光路長変化量検出ルーチンを実行する。この下面対応光路長変化量検出ルーチンは、移動体６５を第３光路長変化量Ｌ３に対応した位置から第４光路長変化量Ｌ４に対応した位置まで移動させることにより、対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面に位置する状態おける測定光の光路長に対応した光路長変化量を、容器ＯＢの材質及び空気の屈折率ｎobj，ｎairを考慮して検出する処理である。この下面対応光路長変化量検出ルーチンは図６に詳細に示されており、その実行がステップＳ４００にて開始される。
【００６９】
下面対応光路長変化量検出ルーチンの具体的な処理の説明の前に、第３及び第４光路長変化量Ｌ３，Ｌ４について説明しておく。第３及び第４光路長変化量Ｌ３，Ｌ４は、前述した光路長変化量Ｌdw及び移動距離ｄに加えて予め決められた微小値β３を用いて表すと、Ｌdw−２ｄ−β３，Ｌdw−２ｄ＋β３として定義される値である。この場合、光路長変化量Ｌdwは、対物レンズ３２による測定光の焦点が容器ＯＢの上壁の上面に位置する状態での光カプラ１５から容器ＯＢの上壁の下面までの測定光の光路長に対応した光路長変化量であり、移動距離ｄは対物レンズ３２により焦点位置を容器ＯＢの上壁の上面から下面に移動させるためにステージ４１を第３位置Ｐ３から第４位置Ｐ４位置まで移動させた距離である。したがって、値Ｌdw−２ｄは、対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面に位置する状態での光カプラ１５から容器ＯＢの上壁の下面までの測定光の光路長に対応した光路長変化量である。これにより、第３及び第４光路長変化量Ｌ３（＝Ｌdw−２ｄ−β３），Ｌ４（＝Ｌdw−２ｄ＋β３）は、容器ＯＢの上壁の下面から微小量だけ上方及び下方に離れた２位置までの測定光の光路長にそれぞれ対応した光路長変化量である。
【００７０】
この下面対応光路長変化量検出ルーチンの開始後、コントローラ８０は、前記図４のステップＳ２０１〜Ｓ２０４と同様なステップＳ４０１〜Ｓ４０４の処理により、移動体６５を第３光路長変化量Ｌ３に対応した位置に移動する。ただし、この場合、前記図４の厚さ検出ルーチンの処理により、移動体６５は光路長変化量Ｌdwよりも大きな第２光路長変化量Ｌ２（＝Ｌｓ＋２・（ｎobj／ｎair）・Ｔmax＋β２）に対応した位置にあるので、ステップＳ４０１においては、移動体６５を図示左方（参照光の光路長が減少する方向）に移動するように指示する。また、ステップＳ４０３においては、入力した光路長変化量が第３光路長変化量Ｌ３（＝Ｌｓ−２ｄ−β３）以下であるかを判定する。これらのステップ４０１〜Ｓ４０４の処理により、光カプラ１５から反射鏡６７までの参照光の光路長は、対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面位置にある状態における測定光の焦点までの測定光の光路長よりもβ３／２だけ短い状態になる。
【００７１】
前記ステップＳ４０４の処理後、コントローラ８０は、前記図４のステップＳ２０５〜Ｓ２１３と同様なステップＳ４０５〜Ｓ４１３の処理により、移動体６５を第３光路長変化量Ｌ３に対応した位置から第４光路長変化量Ｌ４に対応する位置に移動するとともに、前記移動体６５の移動中、参照光の光路長の変化に渡って、微小時間ごとの光強度データ及び光路長変化量を順次記憶する。これらのステップ４０５〜Ｓ４１３の処理により、光カプラ１５から反射鏡６７までの参照光の光路長は、対物レンズ３２により光の焦点位置が容器ＯＢの上壁の下面に位置する状態における測定光の焦点までの測定光の光路長を挟んで微小量β３／２だけ小さな値から微小量β３／２だけ大きな値まで変化する。そして、この参照光の光路長の変化中における光強度データ及び光路長変化量が微小時間ごとに順次記憶される。
【００７２】
前記ステップＳ４１３の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ４１４にて、対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面に位置する状態における測定光の焦点までの測定光の光路長に対応した第５光路長変化量Ｌ５を計算する。この場合、図１５(Ａ)に示すように、対物レンズ３２による測定光の焦点を容器ＯＢの上壁の下面に保ったまま、反射鏡６７を前記のように右方に変化させると、図１５(Ｂ)に示すように、光強度データは、参照光の光路長が測定光の容器ＯＢの上壁の下面までの光路長と一致する光路長変化量のときにピークとなる。したがって、前記ステップＳ４１４の第５光路長変化量Ｌ５の計算処理においては、光路長変化量に対する光強度データの変化曲線を作成し、光強度データのピーク位置に対応した光路長変化量を求めればよい。
【００７３】
この第５光路長変化量Ｌ５は、理論的には、値Ｌdw−２ｄである。すなわち、光路長変化量Ｌdwは、前述のように、対物レンズ３２による測定光の焦点が容器ＯＢの上壁の上面にある状態での光カプラ１５から容器ＯＢの上壁の下面までの測定光の光路長に対応した光路長変化量であり、移動距離ｄは対物レンズ３２による焦点位置を容器ＯＢの上壁の上面から下面に移動させるためにステージ４１を第３位置Ｐ３から第４位置Ｐ４位置まで移動させた移動距離である。したがって、対物レンズ３２による焦点が容器ＯＢの上壁の下面位置にある状態における第５光路長変化量Ｌ５は、値Ｌdw−２ｄで定義される。しかし、容器ＯＢの上壁はある程度の厚さを有するために球面収差が存在し、かつ容器ＯＢの上壁の下面における測定光の焦点はある程度の大きさを有する。これにより、理論値Ｌdw−２ｄに誤差が生じるため、対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面に一致している状態における測定光の焦点までの測定光の光路長に対応した第５光路長変化量Ｌ５として、前記光強度のピークに基づいて計算した値を採用することが好ましい。
【００７４】
前記ステップＳ４１４の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ４１５にて下面対応光路長変化量検出ルーチンの実行を終了して、図２のメインプログラムの実行に戻る。この下面対応光路長変化量検出ルーチンの実行終了後、コントローラ８０は、図２のステップＳ１７にて測定焦点位置設定ルーチンを実行する。この測定焦点位置設定ルーチンは、対物レンズ３２による光の焦点を容器ＯＢの上壁の下面から設定深さｄｍに合わせる処理である。なお、この設定深さｄｍは、予め決められてコントローラ８０に記憶されているか、入力装置８１を用いて作業者により入力される値である。この測定焦点位置設定ルーチンは図７に詳細に示されており、その実行がステップＳ５００にて開始される。
【００７５】
この測定焦点位置設定ルーチンの開始後、コントローラ８０は、ステップＳ５０１にて、対物レンズ３２による光の焦点を設定深さｄｍの位置に一致させるためのステージ４１の移動位置Ｐｍ（測定位置Ｐｍ）を計算する。この測定位置Ｐｍは、ステージ４１の第４位置Ｐ４（対物レンズ３２による測定光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面位置に一致するステージ４１の位置）に、前記移動距離ｄの場合と同様に、設定深さｄｍを、容器ＯＢ内の液体の屈性率ｎliq、前記空気の屈折率ｎair及び前記対物レンズ３２の開口数ＮＡを用いて補正した値ｄｍ・(tanθ３/ tanθ４)を加算する下記式６の演算により計算する。なお、液体の屈性率ｎliqも、予め記憶されているか、入力装置８１を用いて作業者により入力された値である。また、式６中のθ３，θ４は、液体の屈性率ｎliq、空気の屈折率ｎair及び対物レンズ３２の開口数ＮＡを用いて、下記式７，８により定義される値である。
Ｐｍ＝Ｐ４＋ｄｍ・(tanθ３/ tanθ４)…式６
θ３＝siｎ-1(ＮＡ／ｎair)  …式７
θ４＝sin-1{(ｎair／ｎliｑ)・sinθ３}  …式８
【００７６】
前記ステップＳ５０１の計算後、コントローラ８０は、前記図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様なステップＳ５０２〜Ｓ５０５の処理により、ステージ４１を第４位置Ｐ４から測定位置Ｐｍ（すなわち上方）へ移動する。ただし、この場合、ステップＳ５０４においては、入力した位置データにより表されたステージ４１の移動位置が測定位置Ｐｍ以上になったかを判定する。これらのステップＳ５０２〜Ｓ５０５の処理により、図１６に示すように、ステージ４１は第４測定位置Ｐ４から測定位置Ｐｍまで上方に移動して、対物レンズ３２による光の焦点は、容器ＯＢの上壁の下面から設定深さｄｍだけ下がった位置に位置するようになる。
【００７７】
前記ステップＳ５０５の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ５０６にてこの測定焦点位置設定ルーチンの実行を終了して、図２のメインプログラムの実行に戻る。この測定焦点位置設定ルーチンの実行終了後、コントローラ８０は、図２のステップＳ１８にて測定光路長変化量設定ルーチンを実行する。この測定光路長変化量設定ルーチンは、移動体６５を測定光路長変化量Ｌｍに対応した位置に移動する処理である。この測定光路長変化量Ｌｍは、対物レンズ３２により光の焦点を前記設定深さｄｍに位置させたときの測定光の光路長に参照光の光路長を対応させる光路長変化量である。この測定光路長変化量設定ルーチンは図８に詳細に示されており、その実行がステップＳ６００にて開始される。
【００７８】
この測定光路長変化量設定ルーチンの開始後、コントローラ８０は、ステップＳ６０１にて、測定光路長変化量Ｌｍを計算する。この測定光路長変化量Ｌｍは、第５測定光路長変化量Ｌ５（対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面に一致している状態における測定光の焦点位置までの測定光の光路長に対応した光路長変化量）から、ステージ４１を測定位置Ｐｍに移動させることで、測定光が容器ＯＢ内の液体中に存在するようになったことによる光路長の増加分を加算して求める。光路長の増加分は、容器ＯＢ内の液体の屈折率ｎliqとし、空気の屈折率をｎairとすると、容器ＯＢの上壁の下面より測定光の焦点までの光路長ｄｍ・ (ｎliｑ／ｎair)からステージ４１が上方にｄｍ・(tanθ３/ tanθ４)だけ移動したことによる容器ＯＢの上壁の上面から光カプラ１５までの光路長に減少分ｄｍ・(tanθ３/ tanθ４)を減算した値を２倍した値であり、下記式９の演算により計算する。なお、式９中のθ３，θ４は、前記式７，８により定義される値である。
Ｌｍ＝Ｌ５＋２・ｄｍ・{(ｎliｑ／ｎair)−(tanθ３/ tanθ４)}  …式９
【００７９】
前記ステップＳ６０１の計算後、コントローラ８０は、前記図４のステップＳ２０１〜Ｓ２０４と同様なステップＳ６０２〜Ｓ６０５の処理により、移動体６５を測定光路長変化量Ｌｍに対応した位置に移動する。ただし、この場合、前記図６の下面対応光路長変化量検出ルーチンの処理により、移動体６５は、対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面位置にある状態における測定光の光路長よりもほぼ小さな所定距離β３／２だけ長い距離に対応した位置（第４光路長変化量Ｐ４に対応した位置）にあり、測定光路長変化量Ｌｍは対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面位置にある状態における測定光の光路長に対応した測定光路長変化量（第５測定光路長変化量Ｌ５）よりも大きいので、ステップＳ６０２においては、測定光路長変化量Ｌｍが第４光路長変化量Ｌ４より大きい場合には移動体６５を図示右方向（参照光の光路長が増加する方向)へ移動するように指示し、測定光路長変化量Ｌｍが第４光路長変化量Ｌ４より小さい場合には移動体６５を図示左方向（参照光の光路長が減少する方向）へ移動するように指示する。また、ステップＳ６０４においては、入力した光路長変化量が測定光路長変化量Ｌｍにほぼ等しいかを判定する。すなわち、入力した光路長変化量の測定光路長変化量Ｌｍに対する差の絶対値が微小量である許容値以下であるかを判定する。これらのステップ６０２〜Ｓ６０５の処理により、図１６に示すように、反射鏡６７は第４光路長変化量Ｌ４に対応した位置から測定光路長変化量Ｌｍに対応する位置まで移動して、光カプラ１５から反射鏡６７までの参照光の光路長は、対物レンズ３２による光の焦点を前記設定深さｄｍに位置させたときの測定光の焦点までの測定光の光路長に対応したものとなる。
【００８０】
前記ステップＳ６０５の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ６０６にてこの測定光路長変化量設定ルーチンの実行を終了して、図２のメインプログラムの実行に戻る。この測定光路長変化量設定ルーチンの実行終了後、コントローラ８０は、図２のステップＳ１９にて、圧電素子駆動回路７３に圧電素子６６の駆動を指示する。これにより、圧電素子駆動回路７３は、一定周期の駆動信号を圧電素子に出力して圧電素子６６を駆動する。すなわち、圧電素子６６は、前記一定周期で参照光の軸線方向（図示左右方向）に伸縮して、反射鏡６７を参照光の軸線方向に前記一定周期で振動させる。
【００８１】
前記ステップＳ１９の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ２０にて、所定時間に渡って所定の短時間ごとにＡ／Ｄ変換器２３から光強度データを取得して順次記憶する。次に、コントローラ８０は、ステップＳ２１にて、光強度データの時間変化をフーリエ変換して得られるデータから変調周期と等しい周期の信号を抽出する。そして、抽出した信号から時間相関関数を求める。この時間相関関数の計算においては、時刻ｔ１〜ｔｍにわたって変化する光強度データから、複数の時刻ｔ（微小間隔ごとに定めた時刻ｔ）における光強度データを抽出するとともに、各時刻ｔから経過時間τだけ経過した時刻ｔ＋τにおける光強度データを抽出し、２組の光強度データ群の相関係数Ｒτを求める。これを経過時間τが０〜τmaxの間の複数の時間（微小間隔ごとに定めた時間）において行い、経過時間τに対する相関係数Ｒτの関係を時間相関関数として求める。時間相関関数は、図２３に示すように指数関数に近い関数になる。
【００８２】
前記ステップＳ２１の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ２２にて、前記計算した時間相関関数を用いて容器ＯＢに封入された液体に含まれる微粒子の径を計算する。この微粒子の径の計算においては、時間相関関数と微粒子の拡散係数の間には理論的に定められる関係式があり、微粒子の拡散係数と微粒子の径の間にはアインシュタイン・ストークスの式で示される関係式があるので、これらの関係式を用い時間相関関数から微粒子の径を計算する。次に、コントローラ８０は、ステップＳ２３にて、前記計算した微粒子の径を表示装置８２に表示する。
【００８３】
前記ステップＳ２３の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ２４にて前述した時間計測を停止した後、ステップＳ２５にて圧電素子駆動回路７３に圧電素子６６の駆動停止を指示し、ステップＳ２６にて光源駆動回路２１に光源１１の駆動停止を指示し、ステップＳ２７にてＡ／Ｄ変換器２３の作動停止を指示する。これにより、圧電素子６６は振動を停止し、光源１１は光の出射を停止し、かつＡ／Ｄ変換器２３は作動を停止する。次に、コントローラ８０は、ステップＳ２８にてモータ駆動回路５１にステージ４１の基準位置への移動を指示し、ステップＳ２９にてモータ駆動回路７１に移動体６５の基準位置への移動を指示する。これにより、モータ駆動回路５１は、移動位置検出回路５２との協働によりモータ４５を駆動制御して、ステージ４１を基準位置に復帰させる。また、モータ駆動回路７１は、光路長変化量検出回路７２との協働によりモータ６４を駆動制御して、移動体６５を基準位置に復帰させる。前記ステップＳ２９の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ３０にてこのメインプログラムの実行を終了する。
【００８４】
上記のように動作する動的光散乱測定装置においては、ステップＳ１３の焦点上面位置設定ルーチンの実行により測定光の焦点位置が容器ＯＢの上壁の上面位置（第３移動位置Ｐ３）まで移動され、ステップＳ１４の厚さ検出ルーチン及びステップＳ１５の焦点下面位置設定ルーチンの実行により測定光の焦点位置が上壁の下面位置（第４移動位置Ｐ４）まで移動される。また、ステップＳ１６の下面対応光路長変化量検出ルーチンの実行により、上壁の下面に対応する光路長変化量（第５光路長変化量Ｌ５）が検出される。そして、ステップ１７の測定焦点位置設定ルーチンの実行により、測定光の焦点位置が、容器ＯＢの上壁の下面までの移動位置に設定された測定深さに対応した移動量を加味した測定移動位置(測定位置Ｐｍ)まで移動される。また、ステップＳ１８の測定光路長変化量設定ルーチンの実行により、参照光の光路長が、容器ＯＢの上壁の下面に対応する光路長変化量に設定された測定深さに対応した光路長変化量分を加味した測定光路長変化量（測定光路長変化量Ｌｍ）に設定される。その結果、測定光の焦点位置が液体中の設定深さに調整され、かつ液体中に焦点位置がある状態で焦点位置までの測定光の光路長と参照光の光路長が等しくなるように調整されるので、液体中に含まれる微粒子の径を容易に精度よく測定できるようになる。
【００８５】
また、前記ステップＳ１４の厚さ検出ルーチンにおいては、測定光の焦点位置を容器ＯＢの上壁の上面に位置させた状態で、参照光発生部６０を制御して参照光の光路長変化量を、上壁の上面よりも上側の位置に対応した光路長変化量Ｌ１と、容器ＯＢの上壁の下面よりも下側の位置に対応した光路長変化量Ｌ２との間で変化させて、測定部１０により検出される光強度データがピークとなる２つの光路長変化量Ｌup，Ｌdwの差であるピーク間の光路長変化量Ｌｄと、空気の屈折率ｎair及び容器の屈折率ｎobjとを用いて、上壁の厚さＴが計算される。そして、前記ステップＳ１５の焦点下面位置設定ルーチンにおいて、前記上壁の厚さＴと、空気の屈折率ｎair、容器の屈折率ｎobj及び対物レンズ３２の開口数ＮＡとを用いて、移動距離ｄ及び第４移動位置Ｐ４が計算されて、測定光の焦点位置が上壁の下面位置に対応した第４移動位置Ｐ４まで移動される。これにより、測定光の焦点位置が容器ＯＢの上壁の下面位置まで的確に移動されるようになる。
【００８６】
また、前記ステップＳ１６の下面対応光路長変化量検出ルーチンにおいては、測定光の焦点位置を容器ＯＢの上壁の下面に設定した状態で、参照光発生部６０を制御して参照光の光路長変化量を、容器ＯＢの上壁の下面よりも上側の位置に対応した光路長変化量Ｌ３と、容器ＯＢの上壁の下面よりも下側の位置に対応した光路長変化量Ｌ４との間で変化させて、測定部１０により検出される光強度データがピークとなる光路長変化量を測定光の焦点位置が容器ＯＢの上壁の下面に位置にする状態に対応した第５光路長変化量Ｌ５として検出するようにした。これによれば、第５光路長変化量Ｌ５（下面対応光路長変化量）を精度よく検出できるようになる。
【００８７】
ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係る動的光散乱測定装置について説明する。この第２実施形態は、上記第１実施形態の容器ＯＢの材質の屈折率ｎobjが不明である場合に、対物レンズ３２による光の焦点を容器ＯＢの上壁の下面に一致させるように上記第１実施形態を変形したものである。この場合、対物レンズ３２による光の焦点を容器ＯＢの上壁の下面を挟んで移動させるとともに、移動体６５を前記焦点の移動位置に対応した光路長変化量を挟んで移動させて、光強度データがピークとなる焦点の移動位置Ｐ４’を計算して、ステージ４１を移動位置Ｐ４’に設定する。なお、この移動位置Ｐ４’は上記第１実施形態の第４位置Ｐ４に対応するものである。これは、対物レンズ３２により光の焦点位置が容器ＯＢの上壁の下面に一致しているときに、光強度データが最大になるためである。
【００８８】
しかし、移動位置Ｐ４’の決定において、前記のような対物レンズ３２による光の焦点を容器ＯＢの上壁の下面を挟んで微小量ずつ移動させ、かつ焦点の移動位置ごとに移動体６５を前記焦点の移動位置に対応した光路長変化量を挟んで微小量移動させて光強度の最大値を得て、焦点の移動位置ごとの最大値におけるピーク値を得る方法では、最大値の検出までに多くの処理時間を必要とする。したがって、この第２実施形態においては、前記ピークを得る方法と同じ結果が得られ、かつ前記ピークの取得方法と実質的に同じである図１７Ａ及び図１７Ｂの焦点下面位置設定ルーチンを、上記第１実施形態の図５の焦点下面位置設定ルーチンに代えて採用する。他の構成及び動作は、上記第１実施形態の場合と同様である。
【００８９】
この焦点下面位置設定ルーチンの実行は、図１７ＡのステップＳ７００にて開始され、コントローラ８０は、ステップＳ７０１にて上記第３位置Ｐ３を用いて下記式１０の演算の実行により、移動位置Ｐ４’を計算する。
Ｐ４’＝Ｐ３＋ｄ  …式１０
この式１０の距離ｄは、上記第１実施形態の式３〜５と同様な演算により計算されるが、この場合には、上記式５において屈折率ｎobjに代えて屈折率ｎxが用いられる。屈折率ｎxは容器ＯＢの屈折率として可能性の高い屈折率であり、この屈折率ｎxも予め記憶されているか、入力装置８１を用いて作業者により入力される。
【００９０】
前記ステップＳ７０１の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ７０２にて、移動幅ΔＰを所定の初期値ΔＰ０に設定する。なお、初期値ΔＰ０の決定においては、単に適当な所定値を採用することもできるが、例えば、容器ＯＢの材質として可能性のある最大及び最小の屈折率に対して、上記式２〜５を用いて第４位置Ｐ４（対物レンズ３２による焦点が容器ＯＢの上壁の下面に一致するステージ４１の位置）をそれぞれ計算し、前記計算した２つの第４位置Ｐ４と前記屈折率ｎxを用いて計算した移動位置Ｐ４’との差の大きい方に所定の微小長さを加えた値とすることができる。また、ステップＳ７０２にて、変数ｎ，ｍ，ｓ，ｑもそれぞれ「０」に設定する。変数ｎは、「０」から「１」ずつ変化して、予め決めた微小な所定時間Δｔごとの時間経過を検出するための変数である。変数ｍは「０」、「１」、「２」に渡って変化するとともに、変数ｓは「１」又は「−１」に変化するもので、変数ｍ，ｓはステージ４１の移動位置を移動位置Ｐ４’，Ｐ４’＋ΔＰ，Ｐ４’−ΔＰにそれぞれ変化させるためのものである。変数ｑは「０」又は「１」に変化して、ステージ４１の移動位置を初回と２回目以降とで区別するための変数である。
【００９１】
前記ステップＳ７０２の処理後、コントローラ８０は、前記図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様なステップＳ７０３〜Ｓ７０６の処理により、ステージ４１を移動位置Ｐ４’＋ｓ・ΔＰ方向へ移動する。この場合、変数ｓは「０」であるので、移動位置Ｐ４’は移動位置Ｐ４’に等しく、ステージ４１は現在においては第３位置Ｐ３（対物レンズ３２による焦点が容器ＯＢの上壁の上面に一致している位置）に位置するので、ステージ４１の移動方向は上方である。また、ステップＳ７０５においては、入力した位置データにより表されたステージ４１の移動位置が移動位置Ｐ４’＋ｓ・ΔＰ（＝Ｐ４’）にほぼ等しくなったかを判定する。これらのステップＳ７０３〜Ｓ７０６の処理により、ステージ４１は移動位置Ｐ４’＋ｓ・ΔＰ（＝Ｐ４’）に移動する。
【００９２】
前記ステップＳ７０６の処理後、コントローラ８０は、前記図４のステップＳ２０１〜Ｓ２０４と同様なステップＳ７０７〜Ｓ７１０の処理により、移動体６５を図６の下面光路長変化量検出ルーチンで用いた第３光路長変化量Ｌ３に対応した位置に移動する。なお、この第３光路長変化量Ｌ３（＝Ｌｓ−２ｄ−β３）は、対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面から微小量だけ上方に離れた位置までの測定光の光路長に対応した光路長変化量である。ただし、この場合も、上記図４の厚さ検出ルーチンの処理により、移動体６５は光路長変化量Ｌdwよりも大きな第２光路長変化量Ｌ２（＝Ｌdw＋２・（ｎobj／ｎair）・Ｔmax＋β２）に対応した位置にあるので、ステップＳ７０７においては、移動体６５を図示左方（参照光の光路長が減少する方向）に移動するように指示する。また、ステップＳ７０９においては、入力した光路長変化量が第３光路長変化量Ｌ３以下であるかを判定する。これらのステップ７０７〜Ｓ７１０の処理により、光カプラ１５から反射鏡６７までの参照光の光路長は、対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面付近位置にある状態における測定光の焦点までの測定光の光路長よりもほぼβ３／２だけ短い状態になる。
【００９３】
前記ステップＳ７１０の処理後、コントローラ８０は、前記図４のステップＳ２０７を除くステップＳ２０５〜Ｓ２１３と同様なステップＳ７１１〜Ｓ７１８の処理により、移動体６５を第３光路長変化量Ｌ３に対応した位置から第４光路長変化量Ｌ４に対応する位置に移動するとともに、前記移動体６５の移動中、参照光の光路長の変化に渡って、微小時間ごとの光強度データを順次記憶するとともに、光路長変化量を順次入力する。なお、この第４光路長変化量Ｌ４（＝Ｌdw−２ｄ＋β３）は、対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面付近位置にある状態における測定光の焦点までの測定光の光路長よりもぼぼβ３／２だけ大きい光路長変化量である。ただし、この場合のステップＳ７１５においては、前記図４のステップＳ２１０の処理とは若干異なり、光路長変化量を記憶する必要はない。これらのステップ７１１〜Ｓ７１８の処理により、光カプラ１５から反射鏡６７までの参照光の光路長は、対物レンズ３２による光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面付近に位置する状態における測定光の焦点までの測定光の光路長を挟んでほぼ微小量β３／２だけ小さな値から微小量β３／２だけ大きな値まで変化する。そして、この参照光の光路長の変化中における光強度データが微小時間ごとに順次記憶される。
【００９４】
前記ステップＳ７１８の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ７１９にて変数ｍが「２」であるかを判定する。この場合、変数ｍは「０」に初期設定されたままであるので、コントローラ８０は、ステップＳ７１９にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ７２０に進み、ステップＳ７２０にて変数ｑが「１」であるかを判定する。この場合も、変数ｑは「０」に初期設定されたままであるので、コントローラ８０は、ステップＳ７２０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ７２２に進み、ステップＳ７２２にて変数ｍに「１」を加算する。次に、コントローラ８０は、ステップＳ７２３にて変数ｍが「２」であるかを判定する。この場合、変数ｍは前記ステップＳ７２２の「１」の加算により「１」であるので、コントローラ８０は、ステップＳ７２３にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ７２４に進み、ステップＳ７２４にて変数ｓを「１」に設定する。
【００９５】
前記ステップＳ７２４の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ７２６に変数ｎを「０」に戻した後、前述したステップＳ７０３〜ステップＳ７１８の処理を実行する。この場合、変数ｓは「１」であるので、ステージ４１の移動位置Ｐ４’＋ｓ・ΔＰはＰ４’＋ΔＰとなる。したがって、前述したステップＳ７０３〜Ｓ７０６の処理により、この場合には、ステージ４１は、前記変数ｓが「０」であるときの移動位置Ｐ４’よりも移動幅ΔＰだけ高い位置に移動する。そして、前述したステップＳ７０７〜Ｓ７１８の処理により、ステージ４１を移動位置Ｐ４’＋ΔＰに保った状態で、光カプラ１５から反射鏡６７までの参照光の光路長を、対物レンズ３２により光の焦点位置が容器ＯＢの上壁の下面付近に位置する状態における測定光の焦点までの測定光の光路長を挟んで変化させたときの光強度データが微小時間ごとに順次記憶される。
【００９６】
前記ステップＳ７１８の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ７１９にて変数ｍが「２」であるかを判定する。この場合、変数ｍは「１」に設定されているので、コントローラ８０は、ステップＳ７１９にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ７２０に進み、ステップＳ７２０にて変数ｑが「１」であるかを判定する。この場合も、変数ｑは「０」に初期設定されたままであるので、コントローラ８０は、ステップＳ７２０にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ７２２に進み、ステップＳ７２２にて変数ｍに「１」を加算する。次に、コントローラ８０は、ステップＳ７２３にて変数ｍが「２」であるかを判定する。この場合、変数ｍは前記ステップＳ７２２の「１」の加算により「２」になっているので、コントローラ８０は、ステップＳ７２３にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ７２５に進み、ステップＳ７２５にて変数ｓを「−１」に設定する。
【００９７】
前記ステップＳ７２５の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ７２６に変数ｎを「０」に戻した後、前述したステップＳ７０３〜Ｓ７１８の処理を実行する。この場合、変数ｓは「−１」であるので、ステージ４１の移動位置Ｐ４’＋ｓ・ΔＰはＰ４’−ΔＰとなる。なお、この移動位置Ｐ４’−ΔＰは前回の移動位置Ｐ４’＋ΔＰよりも低いので、’ステップＳ７０３においては、ステージ４１は下方への移動を開始する。したがって、前述したステップＳ７０３〜Ｓ７０６の処理により、この場合には、ステージ４１は、前記変数ｓが「０」であるときの移動位置Ｐ４’よりも移動幅ΔＰだけ低い位置に移動する。そして、前述したステップＳ７０７〜Ｓ７１８の処理により、ステージ４１を移動位置Ｐ４’−ΔＰに保った状態で、光カプラ１５から反射鏡６７までの参照光の光路長を、対物レンズ３２により光の焦点位置が容器ＯＢの上壁の下面付近に位置する状態における測定光の焦点までの測定光の光路長を挟んで変化させたときの光強度データが微小時間ごとに順次記憶される。
【００９８】
前記ステップＳ７１８の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ７１９にて変数ｍが「２」であるかを判定する。この場合、変数ｍは「２」に設定されているので、コントローラ８０は、ステップＳ７１９にて「Ｙｅｓ」と判定して、図１７ＢのステップＳ７２７に進む。ステップＳ７２７においては、コントローラ８０は、前記ステップＳ７１４の処理により記憶した前記移動位置Ｐ４’，Ｐ４’＋ΔＰ，Ｐ４’−ΔＰに対応した３組の光強強度データの中から、各組ごとに最大光強度データをそれぞれ抽出する。また、このステップＳ７２７においては、後述する処理のために、前記抽出した３つの最大光強度データを前記移動位置Ｐ４’，Ｐ４’＋ΔＰ，Ｐ４’−ΔＰに対応させて記憶しておく。
【００９９】
前記ステップＳ７２７の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ７２８にて、移動位置Ｐ４’，Ｐ４’＋ΔＰ，Ｐ４’−ΔＰに対応した３つの最大光強度データの中から最も小さな値と最も大きな値を抽出して、それらの差を光強度差Ｄｅとして計算する。次に、コントローラ８０は、ステップＳ７２９にて、前記抽出した移動位置Ｐ４’，Ｐ４’＋ΔＰ，Ｐ４’−ΔＰに対応した３つの最大光強度データのうちで最も大きな最大光強度データに対応した移動位置、すなわち移動位置Ｐ４’，Ｐ４’＋ΔＰ，Ｐ４’−ΔＰのうちで光強度データが最大である移動位置を検出して、移動位置Ｐ４’として新たに設定する。
【０１００】
前記ステップＳ７２９の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ７３０にて移動幅ΔＰが所定の微小値ΔＰmin以下であるかを判定し、ステップＳ７３１にて光強度差Ｄｅが所定の微小値Ｄｅmin以下であるかを判定する。この場合、移動幅ΔＰは初期値ΔＰ０であり、この初期値ΔＰ０はある程度の大きさを有しているので、移動幅ΔＰは微小値ΔＰminよりも大きい。また、移動幅ΔＰがある程度大きいために、光強度差Ｄｅもある程度大きく、光強度差Ｄｅも微小値Ｄｅminよりも大きい。したがって、この場合には、コントローラ８０は、ステップＳ７３０，Ｓ７３１にてそれぞれ「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ７３３以降に進む。
【０１０１】
ステップＳ７３３においては、コントローラ８０は、現在の移動幅ΔＰを「２」で除して、移動幅ΔＰ（＝ΔＰ／２）として新たに設定する。そして、コントローラ８０は、ステップＳ７３３にて、変数ｎを「０」に戻し、変数ｍ，ｓ，ｑをそれぞれ「１」に設定して、前記ステップＳ７０３〜Ｓ７１８の処理を実行する。この場合、変数ｓは「１」であるので、移動位置Ｐ４’＋ｓ・ΔＰは、前記新たに設定された移動位置Ｐ４’（前回のステップＳ７０３〜Ｓ７３１の処理で光強度データが最大であったステージ４１の移動位置）に、前記新たに設定された移動幅ΔＰ（前回のステップＳ７０３〜Ｓ７３１の処理時の１／２の移動幅）を加算した値Ｐ４’＋ΔＰとなる。したがって、ステップＳ７０３〜Ｓ７０６の処理により、ステージ４１は、前回最大の光強度データに対応する移動位置Ｐ４’から新たな移動幅ΔＰだけ高い位置に移動する。そして、ステップＳ７０７〜Ｓ７１８の処理により、ステージ４１をこの移動位置Ｐ４’＋ΔＰに保った状態で、光カプラ１５から反射鏡６７までの参照光の光路長を、対物レンズ３２により光の焦点位置が容器ＯＢの上壁の下面付近に位置する状態における測定光の焦点までの測定光の光路長を挟んで変化させたときの光強度データが微小時間ごとに順次記憶される。
【０１０２】
前記ステップＳ７１８の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ７１９，Ｓ７２０の判定処理を実行する。この場合、変数ｍ，ｑはそれぞれ「１」に設定されているので、コントローラ８０は、ステップＳ７１９にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ７２０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ７２１に進む。ステップＳ７２１においては、コントローラ８０は、今回記憶した移動位置Ｐ４’＋ΔＰでの光強度データの最大値を検出し、検出した最大値が、前回の移動値位置Ｐ４’で検出した光強度データの最大値よりも大きいかを判定する。すなわち、光強度データの最大値が変化したかを判定する。光強度データの最大値が変化した場合については後述するとして、光強度データの最大値が変化しなかった場合についての説明を続ける。この場合、コントローラ８０は、ステップＳ７２１にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ７２２にて変数ｍに「１」を加算し、ステップＳ７２３にて変数ｍが「２」であるかを判定する。この場合、変数ｍは前記ステップＳ７２２の「１」の加算により「２」になっているので、コントローラ８０は、ステップＳ７２３にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ７２５に進み、ステップＳ７２５にて変数ｓを「−１」に設定する。
【０１０３】
前記ステップＳ７２５の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ７２６にて変数ｎを「０」に戻した後、前述したステップＳ７０３〜Ｓ７１８の処理を実行する。この場合、変数ｓは「−１」であるので、移動位置Ｐ４’＋ｓ・ΔＰは、前記新たに設定された移動位置Ｐ４’（前回のステップＳ７０３〜Ｓ７３１の処理で光強度データが最大であったステージ４１の移動位置）に、前記新たに設定された移動幅ΔＰ（前回のステップＳ７０３〜Ｓ７３１の処理時の１／２の移動幅）を減算した値Ｐ４’−ΔＰとなる。したがって、ステップＳ７０３〜Ｓ７０６の処理により、ステージ４１は、前回最大の光強度データに対応する移動位置Ｐ４’から新たな移動幅ΔＰだけ低い位置に移動する。そして、ステップＳ７０７〜Ｓ７１８の処理により、ステージ４１をこの移動位置Ｐ４’−ΔＰに保った状態で、光カプラ１５から反射鏡６７までの参照光の光路長を、対物レンズ３２により光の焦点位置が容器ＯＢの上壁の下面付近に位置する状態における測定光の焦点までの測定光の光路長を挟んで変化させたときの光強度データが微小時間ごとに順次記憶される。
【０１０４】
前記ステップＳ７１８の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ７１９にて変数ｍが「２」であるかを判定する。この場合、変数ｍは「２」に設定されているので、コントローラ８０は、ステップＳ７１９にて「Ｙｅｓ」と判定して、前述した図１７ＢのステップＳ７２７〜Ｓ７２９の処理を実行する。この場合、ステップＳ７２７においては、前回設定した移動位置Ｐ４’
を基に今回新たに設定したＰ４’＋ΔＰ，Ｐ４’−ΔＰに対応した３組の光強度データの中から、各組ごとに最大光強度データをそれぞれ抽出する。なお、前回のステップＳ７２９の処理により設定した移動位置Ｐ４’に対応した最大光強度データは前回求めたものをそのまま残しておく。また、この場合も、このステップＳ７２７においては、後述する処理のために、前記抽出した３つの最大光強度データを前記移動位置Ｐ４’，Ｐ４’＋ΔＰ，Ｐ４’−ΔＰに対応させて記憶しておく。
【０１０５】
ステップＳ７２８においては、前回と同様な処理により、移動位置Ｐ４’，Ｐ４’＋ΔＰ，Ｐ４’−ΔＰに対応した３つの最大光強度データの中から最も小さな値と最も大きな値を抽出して、それらの差を光強度差Ｄｅとして計算する。ただし、この場合及びこれ以降の場合、移動位置Ｐ４’に対応した光強度データの最大値は前回のステップＳ７２９の処理により設定した移動位置Ｐ４’に対応した光強度データの最大値であり、移動位置Ｐ４’＋ΔＰ，Ｐ４’−ΔＰに対応した光強度データの最大値は前記新たに抽出した移動位置Ｐ４’＋ΔＰ，Ｐ４’−ΔＰに対応した光強度データの最大値である。ステップＳ７２９においては、前回の処理による移動位置Ｐ４’に対応した最大光強度データと、前記新たに抽出した移動位置Ｐ４’＋ΔＰ，Ｐ４’−ΔＰに対応した３つの最大光強度データのうちで最も大きな最大光強度データに対応した移動位置、すなわち移動位置Ｐ４’，Ｐ４’＋ΔＰ，Ｐ４’−ΔＰのうちで光強度データが最大である移動位置を検出して、移動位置Ｐ４’として新たに設定する
【０１０６】
前記ステップＳ７２９の処理後、コントローラ８０は、前述のように、ステップＳ７３０にて移動幅ΔＰが所定の微小値ΔＰmin以下であるかを判定するが、この場合も、通常、移動幅ΔＰは微小値ΔＰminよりも大きく、かつ光強度差Ｄｅも微小値Ｄｅminよりも大きいので、コントローラ８０は、ステップＳ７３０，Ｓ７３１にてそれぞれ「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ７３２の処理を実行して、現在の移動幅ΔＰを「２」で除して、移動幅ΔＰ（＝ΔＰ／２）として新たに設定するとともに、変数ｎを「０」に戻し、かつ変数ｍ，ｓ，ｑをそれぞれ「１」に設定する。
【０１０７】
その後、前記ステップＳ７０３〜Ｓ７２６の処理を前述のように２回実行して、ステージ４１を新たな移動位置Ｐ４’＋ΔＰに保った状態で測定光の光路長を変化させて光強度データを微小時間ごとに順次取得記憶するとともに、ステージ４１を新たな移動位置Ｐ４’−ΔＰに保った状態で測定光の光路長を変化させて光強度データを微小時間ごとに順次取得記憶する。そして、ステップＳ７２７〜Ｓ７２９の処理により、光強度差Ｄｅを計算するとともに、ステージ４１の移動位置Ｐ４’，Ｐ４’＋ΔＰ，Ｐ４’−ΔＰのうちで光強度データが最大である移動位置を移動位置Ｐ４’として新たに設定する。このようなステップＳ７０３〜Ｓ７３３の処理が繰り返し実行され、移動幅ΔＰを順次小さくしながら光強度差Ｄｅ及び移動位置Ｐ４’を順次更新していく。
【０１０８】
ここで、前記のようなステップＳ７０３〜Ｓ７３３の繰り返し処理中に、ステップＳ７２１にて前述した光強度データの最大値が変化される場合について説明しておく。前述の説明では、変数ｓが「１」である場合、すなわちステージ４１の移動位置が移動位置Ｐ４’よりも高い位置Ｐ４’＋ΔＰ（ΔＰ＞０）での光強度データの最大値についてのみ説明したが、変数ｓが「−１」であり、ステージ４１の移動位置が移動位置Ｐ４’よりも低い位置Ｐ４’＋ΔＰ（ΔＰ＜０）場合も、ステップＳ７２１においては、光強度データの最大値を検出し、検出した最大値が前回の移動値位置Ｐ４’で検出した光強度データの最大値よりも大きいかを判定する。すなわち、光強度データの最大値が変化したかを判定する。
【０１０９】
そして、光強度データの最大値が変化した場合には、コントローラ８０は、ステップＳ７２１にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ７３４にて移動位置Ｐ４’＋ΔＰを移動位置Ｐ４’とし新たに設定する。これは、前記ステップＳ７２９における移動位置Ｐ４’の設定を変更することを意味する。その後、コントローラ８０は、ステップＳ７３３にて変数ｎを「０」に設定するとともに、変数ｍ，ｓ，ｑをそれぞれ「１」に設定した後、前述したステップＳ７０３〜Ｓ７２６の処理を実行して、移動幅ΔＰを順次小さくしながら光強度データが最大である移動位置を移動位置Ｐ４’として順次更新していく。
【０１１０】
このようなステップＳ７０３〜Ｓ７３４の繰り返し処理中、移動幅ΔＰが微小値ΔＰmin以下になるか、光強度差Ｄｅが微小値Ｄｅmin以下になると、コントローラ８０は、ステップＳ７３０又はステップＳ７３１にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ７３５に進む。ステップＳ７３５においては、現在の移動位置Ｐ４’とその前後２つの移動位置における光強度データを用いた補間演算により、光強度データのピークに対応した移動位置を移動位置Ｐ４’として新たに計算する。この場合、前後２つの移動位置の抽出については、前記ステップＳ７２７の処理により記憶しておいた光強度データを用いる。
【０１１１】
図１８(Ａ)は、前述の移動位置Ｐ４’を求めるまでの、対物レンズ３２による測定光の焦点位置を容器ＯＢの上壁の下面付近で変化させるとともに、移動体６５を移動させて光路長変化量を第３光路長変化量Ｌ３から第４光路長変化量Ｌ４まで変化させながら光強度データを取得する状態を視覚的に表すものである。そして、図１８(Ｂ)は、この状態におけるステージ４１の移動位置Ｐ４’に応じた光強度データの最大値の変化を示す模式図である。この、図１８(Ｂ)の模式図を用いて、前記ステップＳ７０３〜Ｓ７３４の処理によるステージ４１の移動位置Ｐ４’の検出について説明しておくと、ステージ４１を、まず、対物レンズ３２により焦点が容器Ｏｂの上壁の下面位置付近である移動位置Ｐ４’に移動さるとともに、この移動位置Ｐ４’から移動幅ΔＰだけ異なる２つの移動位置Ｐ４’±ΔＰに移動させて、光強度データの最大値に対応した位置を新たな移動位置Ｐ４’とする（１参照）。そして、新たな位置Ｐ４’に対して移動幅ΔＰを順次１／２ずつに減少させながら、光強度データの最大値に対応した位置を新たな移動位置Ｐ４’とする（２〜５参照）。このようにして、最終的に最大光強度データがピークとなる移動位置Ｐ４’を見つけ出す。この移動位置Ｐ４’は、対物レンズ３２による測定光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面に一致する位置である。
【０１１２】
前記ステップＳ７３５の処理後、コントローラ８０は、前記ステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様なステップＳ７３６〜Ｓ７３９の処理により、ステージ４１を現在の移動位置から前記ステップＳ７３５の処理により計算した移動位置Ｐ４’に移動する。ただし、この場合、移動位置Ｐ４’がステージ４１の現在の移動位置よりも高い場合と低い場合とがあるので、直前のステップＳ７０３〜Ｓ７０６の処理によるステージ４１の移動位置から移動位置Ｐ４’への方向に、ステージ４１を移動させる。また、ステップＳ７３８においては、ステップＳ７３７にて入力した位置データにより表されたステージ４１の移動位置が移動位置Ｐ４’とほぼ等しくなったかを判定する。
【０１１３】
前記ステップＳ７３９の処理後、コントローラ８０は、ステップＳ７４０にてこの焦点下面位置設定ルーチンの実行を終了する。また、この第２実施形態においては、図２のメインプログラムのステップＳ１７における測定焦点位置設定ルーチンである、図７の測定焦点位置設定ルーチンのステップＳ５０１における測定位置Ｐｍの計算（式６の計算）において、第４位置Ｐ４に代えて前記移動位置Ｐ４’を用いる。
【０１１４】
上記のような第２実施形態によれば、容器ＯＢの材質の屈性率ｎobjが不明であっても、対物レンズ３２による測定光の焦点を容器ＯＢの上壁の下面に正確に一致させることができる。しかも、上記図１７Ａ及び図１７Ｂの焦点下面位置設定ルーチンの実行により、多くの時間を必要とせず、測定光の焦点を容器ＯＢの上壁の下面に一致させることができる。
【０１１５】
ｃ．第３実施形態
上記第２実施形態においては、容器ＯＢの材質の屈性率ｎobjが不明である場合において、対物レンズ３２による焦点を容器ＯＢの上壁の下面に正確に一致させるようにした実施形態について説明した。この第３実施形態は、多数ある容器ＯＢの材質が同じである場合に、容器ＯＢの材質の屈性率ｎobjが不明であっても、上記第２実施形態のステップＳ７３５で求めた最終的な移動位置Ｐ４’を用いて容器ＯＢの屈性率ｎobjを計算し、この計算した屈性率ｎobjをコントローラ８０に記憶しておき、記憶しておいた屈性率ｎobjを用いて上記第1実施形態の図２のメインプログラムの実行処理、特に図５の焦点下面位置設定ルーチンの実行により、対物レンズ３２による焦点を容器ＯＢの上壁の下面に一致させるようにするものである。
【０１１６】
この第３実施形態においては、上記第２実施形態のメインプログラムの実行終了後、コントローラ８０は、別途用意したプログラムを用いて、容器ＯＢの材質の屈折率をｎxとするとともに、前記ステップＳ７３５で求めた移動位置Ｐ４’、上記図４の厚さ検出ルーチンのステップＳ２１４，Ｓ２１５の処理によって計算したピーク間の光路長変化量Ｌｄ、上記図３の焦点上面位置設定ルーチンのステップＳ１１４で計算した第３位置Ｐ３（対物レンズ３２による焦点が容器ＯＢの上壁の上面にあるときのステージ４１の移動位置）、並びに前述した空気の屈折率ｎair及び対物レンズ３２の開口数ＮＡを用いた下記式１１〜１３に基づいて、容器ＯＢの材質の屈折率をｎxを算出する。
(Ｐ４’−Ｐ３)・(tanθ５/ tanθ６)＝Ｌｄ／{２・ｎx／ｎair) }  …式１１
θ５＝siｎ-1(ＮＡ／ｎair)  …式１２
θ６＝sin-1{(ｎair／ｎx)・sinθ５}  …式１３
【０１１７】
この場合、未知数はθ６，ｎxのみであるので、前記式１１〜１３からなる連立方程式を解けば、屈折率ｎxを求めることができるが、屈折率ｎxを直接求める式の変形は極めて難しいので、次のような方法によれば、屈折率ｎxを比較的簡単に求めることができる。すなわち、例えば、式１２を用いてθ５を求めるとともに、前記求めたθ５及び仮に設定した値ｎxを式１１に代入してθ６を求め、前記求めたθ６を式１３に代入してｎxを求める。次に、仮に設定したｎxと前記式１３で求めたｎxとの差が小さくなるように、仮に設定したｎxを変化させて、前記演算処理を繰返し実行し、仮に設定したｎxと前記求めたｎxとの差が所定の許容値以下になったときのｎxを容器ＯＢの材質の屈折率とすればよい。そして、最終的に求めた前記屈折率ｎxを容器ＯＢの材質の屈折率ｎobjとしてコントローラ８０内に記憶しておく。
【０１１８】
その後、同じ材質の容器ＯＢ内に封入された液体に含まれる微粒子の径の検出時には、上記図４の厚さ検出ルーチンのステップＳ２１４，Ｓ２１５の処理によって前記記憶しておいた屈折率ｎobjを用いた上記式１の演算により容器ＯＢの上壁の厚さＴを求める処理、及び上記図５の焦点下面位置設定ルーチンのステップＳ３０１にて前記記憶しておいた屈折率ｎobjを用いた上記式２〜５の演算により第４位置Ｐ４を求める処理を含む上記第1実施形態のメインプログラムの実行により、微粒子の径を求めるようにすればよい。この第３実施形態によれば、複数の同じ材質の容器ＯＢ内に封入された液体に含まれる微粒子の径の検出処理を、短時間で行うことができるようになる。
【０１１９】
ｄ．第４実施形態
上記第１乃至第３実施形態においては、対物レンズ３２による光の焦点を、容器ＯＢの上壁の上面に合わせ、次に容器ＯＢの上壁の下面に合わせ、容器ＯＢの液体中の設定深さｄｍに合わせるようにした。また、参照光に関しては、容器ＯＢの上壁の厚さＴに対応する光路長変化量Ｌｄを求め、光路長変化量を、前記液体中の設定深さｄｍに対応した測定光の光路長に対応した測定光路長変化量Ｌｍに対応させるようにした。しかし、多数の容器ＯＢが精度よく作成されていて、全ての容器ＯＢが同じであるとみなしてよく、かつ容器ＯＢに封入された液体も同じである場合には、上記第１乃至第３実施形態において、測定位置Ｐｍ及び測定光路長変化量Ｌｍを求めた際に、識別情報に対応させて前記求めた測定位置Ｐｍ及び測定光路長変化量Ｌｍを記憶しておけば、２回目以降の微粒子の径の測定においては、前記識別情報に基づき測定位置Ｐｍ及び測定光路長変化量Ｌｍを読み出して、ステージ４１及び移動体６５の移動位置を設定すれば微粒子の径の測定を行うことができる。第４実施形態は、この記憶しておいた測定位置Ｐｍ及び測定光路長変化量Ｌｍを用いて微粒子の径の測定を行うようにした動的光散乱測定装置に関する。
【０１２０】
具体的には、最初の微粒子の径の測定の際には、上記第１乃至第３実施形態の図２のメインプログラムを実行する。そして、この最初のメインプログラム中の図７の測定焦点位置変設定ルーチンのステップＳ５０１にて測定位置Ｐｍを計算した際に、容器ＯＢに関する識別情報と共に、計算した測定位置Ｐｍを記憶データＰｍとして記憶しておく。また、図８の測定光路長変化量設定ルーチンのステップＳ６０１にて測定光路長変化量Ｌｍを計算した際に、前記識別情報と共に、計算した測定光路長変化量Ｌｍを記憶データＬｍとして記憶しておく。なお、識別情報は、作業者によって入力装置８１用いて別途入力される。
【０１２１】
そして、２回目以降の微粒子の径の測定の際には、図１９のサブプログラムの実行を開始させる。このサブプログラムの実行はステップＳ１０’にて開始され、コントローラ８０は、ステップＳ４１にて容器ＯＢに関する識別情報の入力指示を表示装置８２を用いて作業者に対して行い、入力装置８１を用いて作業者によって入力された識別情報を入力する。次に、コントローラ８０は、上記図２のメインプログラムのステップＳ１１，Ｓ１２と同様なステップＳ１１’，Ｓ１２’の処理後、ステップＳ４２にて、確認のために、識別情報に対応した記憶データＰｍ，Ｌｍが存在するかを判定する。記憶データＰｍ，Ｌｍが存在しなければ、コントローラ８０は、ステップＳ４３にて表示装置８２に識別情報に対応した記憶データ無しを表示して、ステップＳ３０’にてこのサブプログラムの実行を終了する。この場合には、図２のメインプログラムを再度実行させる必要がある。
【０１２２】
一方、記憶データＰｍ，Ｌｍが存在する場合には、コントローラ８０は、ステップＳ４２にて「Ｙｅｓ」と判定して、上記図２のメインプログラムのステップＳ１７，Ｓ１８と同様なステップＳ１７’，Ｓ１８’の測定焦点位置設定ルーチンの実行及び測定光路長変化量設定ルーチンを実行して、測定光の焦点位置を記憶データＰｍによって表される測定位置に移動させるとともに、光路長変化量を記憶データＬｍに対応した測定光路長変化量に設定する。なお、ステップＳ１７’の測定焦点位置設定ルーチンにおいては、図７のステップＳ５０１にて記憶した前記記憶データＰｍにより表された測定位置Ｐｍを用いる。ステップＳ１８’の測定光路長変化量設定ルーチンにおいては、図８のステップＳ６０１にて記憶した前記記憶データＬｍにより表された測定光路長変化量Ｌｍを用いる。このような第４実施形態によれば、多数の容器ＯＢが精度よく作成されていて、全ての容器ＯＢが同じであるとみなしてよく、かつ容器ＯＢに封入された液体も同じである場合には、多数回の微粒子の径の測定を短時間で済ませることができる。
【０１２３】
しかし、ステージ４１の基準位置Ｐ０、基準光路長変化量Ｌ０、測定光発生部３０とステージ４１の相対位置、コリメーティングレンズ２０と反射鏡６７の相対位置などが長期間の間に変化したり、動的光散乱測定装置の各種調整により変化したりする可能性がある。この問題に対処するために、第１乃至第３実施形態のような微粒子の径の測定時に、前記識別情報に対応させて、前記測定位置Ｐｍ及び測定光路長変化量Ｌｍに加えて、図３の焦点上面位置設定ルーチンのステップＳ１１４にて、第３位置Ｐ３（対物レンズ３２による測定光の焦点が容器ＯＢの上面に位置するステージ４１の位置）を計算した際に、第３位置Ｐ３を記憶データＰ３として記憶しておく。また、図４の厚さ検出ルーチンのステップＳ２１４にて、光路長変化量Ｌup（容器ＯＢの上壁の上面に対応するピークの光路長変化量Ｌup）の検出時に、光路長変化量Ｌupを記憶データＬupとして記憶しておく。
【０１２４】
そして、２回目以降の微粒子の径の測定の際には、図２０のサブプログラムの実行を開始させる。このサブプログラムは、図１９のサブプログラムのステップＳ４２の処理をステップＳ４２’の処理に換えて、ステップＳ４２’とステップＳ１７’の間にステップＳ４４〜Ｓ４７の処理を加えたものである。ステップＳ４２’においては、識別情報に対応した記憶データＰｍ，Ｌｍに加えて、識別情報に対応した記憶データＰ３，Ｌupも存在するかを判定する。したがって、記憶データＰｍ、Ｌｍ，Ｐ３，Ｌupの全てが存在する場合のみ、ステップＳ４４に進み、それ以外の場合には、前記場合と同様に記憶データ無しが表示装置８２に表示される。
【０１２５】
一方、全ての記憶データＰｍ、Ｌｍ，Ｐ３，Ｌupが存在する場合には、コントローラ８０は、ステップＳ４２〜Ｓ４７の処理を実行する。ステップＳ４４においては、上記図３のステップＳ１０１〜Ｓ１１４と同様な処理を実行して、第３位置Ｐ３’（対物レンズ３２による測定光の焦点が容器ＯＢの上面に位置するステージ４１の位置）を検出する。そして、ステップＳ４５にて、この検出した第３位置Ｐ３’と記憶データＰ３との差分を用いて、前記記憶データＰｍ（測定位置Ｐｍ）を補正する。前記ステップＳ４５の処理後、ステップＳ４４においては、上記図４のステップＳ２０１〜Ｓ２１４と同様な処理を実行して、光路長変化量Ｌup’（容器ＯＢの上壁の上面に対応するピークの光路長変化量）を検出する。そして、ステップＳ４７にて、この検出した光路長変化量Ｌup’と記憶データＬupとの差分を用いて、前記記憶データＬｍ（測定光路長変化量Ｌｍ）を補正する。
【０１２６】
その後、前記場合と同様なステップＳ１７’，Ｓ１８’の測定焦点位置設定ルーチンの実行及び測定光路長変化量設定ルーチンを実行して、測定光の焦点位置を補正した記憶データＰｍによって表される測定位置に移動させるとともに、光路長変化量を補正した記憶データＬｍに対応した測定光路長変化量に設定する。その結果、この変形例によれば、動的光散乱測定装置に時間経過による変化があった場合でも、上記第１乃至第３実施形態の一部の処理を省略できて、多数回の微粒子の径の測定を短時間で済ませることができる。
【０１２７】
ｅ．その他の変形例
さらに、本発明の実施にあたっては、上記第１乃至第４実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【０１２８】
上記第１実施形態においては、対物レンズ３２による測定光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面に位置する状態にし、参照光の光路長を変化させて光路長変化量に対する光強度データの変化曲線を作成し、光強度データのピーク位置に対応した光路長変化量を第５光路長変化量Ｌ５として求めた。しかし、測定光路長変化量Ｌｍを高精度で得なくてもよければ、第５光路長変化量Ｌ５も高精度で得なくてもよいので、その場合は、測定光の焦点が容器ＯＢの上壁の下面に位置する状態にした後、光路長変化量を第５光路長変化量Ｌ５の理論値であるＬdw−２ｄにして、光強度データが設定値以上であることを確認するのみにしてもよい。これによれば、測定光の焦点位置及び光路長変化長の設定をより短時間で行うことができ、微粒子の径測定をより早く開始することができる。なお、この場合、特許請求の範囲に記載された第１光路長変化量検出手段は、対物レンズ３２により測定光の焦点が容器ＯＢの上壁の上面にある状態で、参照光の光路長を変化させて光路長変化量に対する光強度データの変化曲線を作成し、光強度データの容器ＯＢの上壁の下面に対応した光路長変化量Ｌdwを検出する手段である。
【０１２９】
上記第１乃至第４実施形態においては、測定光の光路長と参照光の光路長を合わせるために、参照光発生部６０により、参照光の光路長を変更するようにした。しかし、これに代えて、測定光の光路長を変更するようにしてもよい。この変形例においては、図２１に示すように、参照光発生部６０は、上記第１乃至第４実施形態と同様な反射鏡６７及びコリメーティングレンズ６８を備えている。この場合、反射鏡６７は図示しない支持機構に固定されている。そして、光カプラ１５と測定光発生部３０との間には、光ファイバー１４ｂ，１４ｅを介して測定光の光路長を変更するための光路長変更部９０が設けられている。この光路長変更部９０は、図１のスクリューロッド６１、ナット６２及び枠体６３からなるボールねじ装置６０Ａと同様なスクリューロッド９１、ナット９２及び枠体９３からなるボールねじ装置９０Ａを備えるとともに、図１のモータ６４、移動体６５及び圧電素子６４と同様なモータ９４、移動体９５及び圧電素子９６を備えている。そして、圧電素子９６には９０度の角度で交差する２つの反射面を有する反射鏡９７が固着されるとともに、反射鏡９７と光ファイバー１４ｂ，１４ｅの間にはそれぞれコリメーティングレンズ９８，９９が設けられている。反射鏡９７は、光ファイバー１４ｂからコリメーティングレンズ９８を介して入射した光を反射してコリメーティングレンズ９９を介して光ファイバー１４ｅに入射させるとともに、光ファイバー１４ｅからコリメーティングレンズ９９を介して入射した光を反射してコリメーティングレンズ９８を介して光ファイバー１４ｂに入射させる。なお、図示してないが、図１のモータ駆動回路７１、光路長変化量検出回路７２及び圧電素子駆動回路７３と同様なモータ駆動回路、光路長変化量検出回路及び圧電素子駆動回路も設けられている。
【０１３０】
移動体９５はモータ９４及びボールねじ装置９０Ａにより測定光の光軸方向に移動されるとともに、この移動体９５の移動に応じて測定光の光路長変化量も光路長変化量検出回路によって検出される。また、圧電素子９６も圧電素子駆動回路に駆動されて反射鏡９７を測定光の光軸方向に一定の周期で振動させる。このように構成した変形例においては、各種サブルーチンを含む図２のメインプログラムの実行時には、移動体９５が移動体６５に代えてモータ６４の駆動により光路長変化量に応じて移動されるとともに、光路長変化量検出回路によって検出される測定光の光路長変化量が参照光の光路長変化量に代えて用いられる。
【０１３１】
また、上記第１乃至第４実施形態においては、容器ＯＢの上壁側から測定光を入射させるようにしたが、容器ＯＢの側壁側から測定光を入射させるようにしてもよい。この場合、上記説明における上壁の上面及び下面なる用語を、側壁の外面及び内面と読み換えるようにすればよい。
【０１３２】
また、上記第１乃至第４実施形態においては、図４の厚さ検出ルーチンにおいて、容器ＯＢの上壁の厚さＴを検出するために、対物レンズ３２による光の焦点を前記上壁の上面に位置させた状態で、参照光に関する光路長変化量を第１光路長変化量Ｌ１（対物レンズ３２による光の焦点が前記上壁の上面に位置させた状態での測定光の焦点よりも若干上方までの測定光の光路長に対応）から第２光路長変化量（対物レンズ３２による光の焦点が前記上壁の上面に位置させた状態での測定光の焦点よりも若干下方までの測定光の光路長に対応）まで変化させた際、容器ＯＢの上壁の上面位置と下面位置に対応して光強度データにピークが現れることを前提とした。さらに、図６の下面対応光路長変化量検出ルーチンにおいて、容器ＯＢの上壁の下面に対応した第５光路長変化量Ｌ５を検出するために、対物レンズ３２による光の焦点を前記上壁の下面に位置させた状態で、参照光に関する光路長変化量を第３光路長変化量Ｌ３（対物レンズ３２による光の焦点が前記上壁の下面に位置させた状態での測定光の焦点よりも若干上方までの測定光の光路長に対応）から第４光路長変化量（対物レンズ３２による光の焦点が前記上壁の下面に位置させた状態での測定光の焦点よりも若干下方までの測定光の光路長に対応）まで変化させた際、容器ＯＢの上壁の下面位置に対応して光強度データにピークが現れることを前提とした。
【０１３３】
しかし、本発明者らによって種々の容器ＯＢ及び液体に対して実験したところ、容器ＯＢの屈折率と液体の屈折率との間に大きな差がない場合には、容器ＯＢの上壁の下面に対応したピークの光強度が判別できるほど大きくならないことを発見した。この問題に対処するために、上記第１乃至第４実施形態において、容器ＯＢの上壁の厚さＴの検出処理又は第５光路長変化量Ｌ５の検出処理において、前記容器ＯＢの上壁の下面に対応したピークの光強度が所定値よりも小さい、すなわち判別できない程度に小さな場合には、例えば「容器の屈折率不適切」のような警告表示と、光強度データのグラフを表示装置８２に表示して、液体を屈折率の異なる別の容器に入れ直すことを作業者に示唆するようにするとよい。
【０１３４】
また、容器ＯＢの上壁の厚さＴの検出処理又は第５光路長変化量Ｌ５の検出処理よりも前に、参照光に関する光路長変化量を容器ＯＢの上壁の下面に対応した光路長変化量を跨いで変更して、前記上壁の下面に対応したピークの光強度が所定値よりも小さい、すなわち判別できない程度に小さなことを検出して、「容器の屈折率不適切」のような警告表示と、光強度データのグラフを表示装置８２に表示して、液体を屈折率の異なる別の容器に入れ直すことを作業者に示唆するようにしてもよい。
【０１３５】
また、上記第１乃至第４実施形態においては、光ファイバー１４ａ〜１４ｄに光を入射させて、光カプラ１５により光の分割と合成を行うようにしたが、光を断面径の小さな平行光にしてビームスプリッタにより光の分割と合成を行うようにしてもよい。
【０１３６】
また、上記第１乃至第４実施形態においては、光カプラ１５を含む測定部１０、測定光発生部３０及び参照光発生部６０から構成される光干渉装置としてマイケルソン型干渉計の構造を用いた。しかし、この光干渉装置としては、測定光と参照光への分割、及び測定光と参照光の合成が可能であれば、どのような構造を用いてもよく、例えば、マッハツェンダー型干渉計の構造を用いるようにしてもよい。
【０１３７】
さらに、上記第１乃至第４実施形態においては、ステージ４１を移動させることで、容器ＯＢに対する測定光の焦点位置を変化させたが、ステージ４１を固定し、測定光発生部３０を移動させることで、容器ＯＢに対する測定光の焦点位置を変化させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１３８】
１０…測定部、１１…光源、１４ａ〜１４ｄ…光ファイバー、１５…光カプラ、１６…フォトディテクタ、３０…測定光発生部、４０…高さ変更部、４０Ａ…昇降装置、４１…ステージ、４５，６４…モータ、５１，７１…モータ駆動回路、５２…移動位置検出回路、６０…参照光発生部、６０Ａ，９０Ａ…ボールねじ装置、６２…光路長変化量検出回路、６５…移動体、６６…圧電素子、６７…反射鏡、７２…光路長変化量検出回路、７３…圧電素子駆動回路、８０…コントローラ、８２…表示装置、９０…光路長変更部
【図１】
2014153063.tif 000003
【図２】
2014153063.tif 000004
【図３】
2014153063.tif 000005
【図４】
2014153063.tif 000006
【図５】
2014153063.tif 000007
【図６】
2014153063.tif 000008
【図７】
2014153063.tif 000009
【図８】
2014153063.tif 000010
【図９】
2014153063.tif 000011
【図１０】
2014153063.tif 000012
【図１１】
2014153063.tif 000013
【図１２】
2014153063.tif 000014
【図１３】
2014153063.tif 000015
【図１４】
2014153063.tif 000016
【図１５】
2014153063.tif 000017
【図１６】
2014153063.tif 000018
【図１７Ａ】
2014153063.tif 000019
【図１７Ｂ】
2014153063.tif 000020
【図１８】
2014153063.tif 000021
【図１９】
2014153063.tif 000022
【図２０】
2014153063.tif 000023
【図２１】
2014153063.tif 000024
【図２２】
2014153063.tif 000025
【図２３】
2014153063.tif 000026