(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の光束中の特定の直線偏光のみを透過する偏光子と、
前記直線偏光を偏光変調して左右の円偏光を交互に生成する偏光変調子と、
前記左右の円偏光の照射を交互に受ける試料部と、
該試料部の後段に設けられ、前記試料部からの反射光または透過光の偏光状態を解
消する偏光解消板と、
該偏光解消板の後段に設けられ、偏光状態が解消された光束を集光するレンズと、
前記偏光状態を解消された光束の光強度を検出する検出器と、を備え、
前記偏光解消板は、２枚の楔状をした光学的等方性材料の板を一定厚さになるように重ね合わせた一対の楔板と、前記一対の楔板を個別に保持する楔板保持手段と、を有し、
前記楔板保持手段は、前記一対の楔板の厚さ方向に垂直な方向に、前記それぞれの楔板を圧縮する圧縮部を有し、
前記一方の楔板の圧縮方向と前記他方の楔板の圧縮方向とは４５度で交差しており、
前記検出器は、前記光強度の検出値の変化に基づき前記左右の円偏光の吸光度の差を取得することを特徴とする円二色性分光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の円二色性分光装置であって、
前記検出器の前には光束を集光する集光レンズが設けられ、前記偏光解消板は、前記集光レンズの前段に設けられることを特徴とする円二色性分光装置。
【請求項３】
光源の後段に設けられ、前記光源からの光束の偏光状態を解消する偏光解消板と、
前記偏光状態を解消された光束の照射を受ける試料部と、
前記試料部からの反射光または透過光の光束を偏光変調する偏光変調子と、
偏光変調された前記光束中の特定の偏光面を持つ直線偏光を透過する偏光子と、
前記直線偏光の光強度を検出する検出器と、を備え、
前記偏光解消板は、２枚の楔状をした光学的等方性材料の板を一定厚さになるように重ね合わせた一対の楔板と、前記一対の楔板を個別に保持する楔板保持手段と、を有し、
前記楔板保持手段は、前記一対の楔板の厚さ方向に垂直な方向に、前記それぞれの楔板を圧縮する圧縮部を有し、
前記一方の楔板の圧縮方向と前記他方の楔板の圧縮方向とは４５度で交差しており、
前記検出器は、前記光強度の検出値の変化に基づき、前記偏光状態を解消された光束に含まれる左右の円偏光の吸光度の差を取得することを特徴とする円二色性分光装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の円二色性分光装置であって、
測定波数域に応じて前記偏光解消板が切換え可能であることを特徴とする円二色性分光装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の円二色性分光装置であって、
前記一方の楔板の前記圧縮方向は、前記楔板の厚さ変化率の最大方向と平行であることを特徴とする円二色性分光装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の円二色性分光装置であって、
前記圧縮部は、固定部材と、前記楔板を挟持する挟持部材とを有し、該挟持部材は、前記固定部材に対して前記圧縮方向に移動可能に設けられていることを特徴とする円二色性分光装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の円二色性分光装置であって、
前記光学的等方性材料は、光学的等方性結晶であることを特徴とする円二色性分光装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の円二色性分光装置であって、
前記楔板は、前記厚さ方向から見た形状が、正八角形であることを特徴とする円二色性分光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は偏光解消板の改良、および、円二色性（Ｃｉｒｃｕｌａｒ  Ｄｉｃｈｒｏｉｓｍ、略してＣＤ）分光装置の精度向上をもたらすＣＤ分光装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ測定は、分子の立体的な構造を直接解析できる、ほとんど唯一の分光学的手法として広く用いられている。その初期には生理活性を有する天然有機化合物の絶対構造の決定や、錯化合物などの立体化学の研究に重用され、その後、生化学分野において、たんぱく質をはじめとする生体高分子の高次構造の解析に応用されるようになった。生体高分子の熱的安定性の測定、酵素反応の反応過程の解析などに極めて有用な手段となっている。また、薬学・製薬の分野においても、分子不斉と薬効の把握による副作用の低減や、薬剤に配合された酵素などの活性の管理などに重用されている。
【０００３】
ＣＤ分光装置は、紫外・可視・近赤外領域で、主として電子遷移に関わる円二色性（ＥＣＤ）を測定する装置と、赤外領域で、主として振動遷移に関わる振動円二色性（ＶＣＤ）を測定する装置とがある。特にＶＣＤ分光装置は、測定で得られるスペクトルと分子構造から計算で予測されるスペクトルの比較性が良いことから、医薬や生理活性物質の構造解析に応用が拡がりつつある。
【０００４】
従来のＣＤ分光装置は、偏光子を介して光源の光束から特定の直線偏光のみを透過するとともに、偏光変調子で直線偏光の偏光状態を変調して左右の円偏光を交互に生成し、これら左右の円偏光を交互に試料に照射する。すると、試料の特性に応じて左右の円偏光の吸光度が違うため、試料を透過した透過光の強度は円偏光の回転方向によって異なる。そこで、試料の透過光の強度を検出器で受光するとともに、信号処理手段にて透過光の光強度信号の変化に基づいて、左右の円偏光の吸光度の差（円二色性）を算出するようになっている。これによって試料の内部構造などの特性を調べるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３４１９２８号公報
【特許文献２】特開平９−２６９４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のＣＤ分光装置を構成する光学素子（偏光変調子、検出器前のレンズなど）は、多少なりとも歪みを持っている。そして、光学素子の歪みに起因する複屈折は、偏光状態を変えてしまう性質があり、円二色性の測定誤差を生じる原因となっている。そのため、従来のＣＤ分光装置の光学配置に、偏光解消板を設けて試料に対して無偏光状態の光を照射することで、光学素子の歪みによる測定誤差を軽減していた（特許文献１参照）。
【０００７】
偏光解消板の具体的な構成として、２枚の複屈折材料（異方性結晶）の楔状の板を接合したものが知られている。また、４枚の複屈折材料の楔状の板を接合したものも知られている（特許文献２参照）。このような従来の偏光解消板では、複屈折材料同士を接合した際にその異方性結晶の光学軸の方位が互いに異なるように、それぞれの楔状の板が形成されている。入射光は、その断面形状においてある程度の広がりを持っているので、偏光解消板を透過する光は、各楔状の板の厚みの差に応じて位相差が生じる。従って、透過光は偏光解消板への入射位置ごとに異なる偏光に変換され、光束全体でみれば、いろいろな偏光状態の光が混在することになり、擬似的に無偏光状態といえる光束が得られる。
【０００８】
発明者らは、独自に新しい構成の偏光解消板について鋭意研究し、従来のような異方性結晶の複屈折材料を用いない構成で、かつ、シンプルな構成の偏光解消板の創作に努めてきた。すなわち、本発明の目的は、従来のような異方性結晶の複屈折材料を用いないで構成でき、かつ、その構成がシンプルである偏光解消板を提供することにある。また、このような偏光解消板を用いた円二色性分光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の偏光解消板は、２枚の楔状をした光学的等方性材料の板を一定厚さになるように重ね合わせた一対の楔板と、前記一対の楔板をそれぞれ保持する楔板保持手段と、を備え、前記楔板保持手段は、前記一対の楔板の厚さ方向に垂直な方向に、前記それぞれの楔板を圧縮する圧縮部を有し、前記一方の楔板の圧縮方向と前記他方の楔板の圧縮方向とは４５度で交差している。
【００１０】
また、前記一方の楔板の前記圧縮方向は、前記楔板の厚さ変化率の最大方向と平行であることが好ましい。
【００１１】
また、前記圧縮部は、固定部材と、前記楔板を挟持する挟持部材とを有し、該挟持部材は、前記固定部材に対して前記圧縮方向に移動可能に設けられている。
【００１２】
また、前記光学的等方性材料は、（ＺｎＳｅ等の）光学的等方性結晶である。
【００１３】
また、前記楔板は、前記厚さ方向から見た形状が、正八角形である。
【００１４】
一方、本発明の円二色性分光装置は、光源の光束中の特定の直線偏光のみを透過する偏光子と、前記直線偏光を偏光変調して左右の円偏光を交互に生成する偏光変調子と、前記左右の円偏光の照射を交互に受ける試料部と、該試料部の後段に設けられ、前記試料部からの反射光または透過光の偏光状態を解消する前記偏光解消板と、前記偏光状態を解消された光束の光強度を検出する検出器と、を備え、前記検出器は、前記光強度の検出値の変化に基づき前記左右の円偏光の吸光度の差を取得することを特徴とする。
【００１５】
また、前記検出器の前には光束を集光する集光レンズが設けられ、前記偏光解消板は、前記集光レンズの前段に設けられることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の円二色性分光装置は、光源の後段に設けられ、前記光源からの光束の偏光状態を解消する前記偏光解消板と、前記偏光状態を解消された光束の照射を受ける試料部と、前記試料部からの反射光または透過光の光束を偏光変調する偏光変調子と、偏光変調された前記光束中の特定の偏光面を持つ直線偏光を透過する偏光子と、前記直線偏光の光強度を検出する検出器と、を備え、前記検出器は、前記光強度の検出値の変化に基づき、前記偏光状態を解消された光束に含まれる左右の円偏光の吸光度の差を取得することを特徴とする。
【００１７】
ここで、測定波数域に応じて前記偏光解消板が切換え可能であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の偏光解消板の主要部を説明するための斜視図である。
【図２】上記偏光解消板の楔板の保持具の構造を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る円二色性分光装置の全体構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る円二色性分光装置の全体構成図である。
【図５】前記実施形態の円二色性分光装置の効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
偏光解消板
本発明に係る偏光解消板の実施形態について図１に基づいて説明する。同図は偏光解消板の一例であり、その斜視図を示す。偏光解消板１０は、２枚の楔状をした光学的等方性結晶（例えばＺｎＳｅ等）の楔板１２，１４と、これらの楔板１２，１４をそれぞれ保持する保持具１６（図２参照、楔板保持手段に相当する）とから構成される。
【００２０】
楔板１２，１４は、Ｚ軸方向から見た形状が正八角形であり、Ｙ軸方向から見ると、Ｚ軸方向の厚さ寸法がＸ軸方向の位置で変化する楔形状になっている。裏面は、表面に対して傾斜面になっている。楔板の表面１２ａと裏面１２ｂとの交角は、例えば３°とする。ある幅の光束が楔板を通過する際に、光束は、最も長い光路を通過する光と、最も短い光路を通過する光とを含む。楔板に複屈折特性が生じている場合、光路差によって偏光が解消される程度が異なる。一枚の楔板において、ある程度の光路差が生じなければ、偏光解消が十分でなくなる。詳細は後述するが、偏光解消の程度は、光路差だけでなく、入射光の波長や楔板に生じる複屈折特性にも依存する。例えば、赤外光の偏光解消を目的とする場合、入射光の断面の直径が２５ｍｍ程度とすると、楔板の正八角形の対辺の有効間隔は２５ｍｍ程度以上となり、必要な交角は３°以上である。
【００２１】
楔板１２，１４の表面の形状は、特に限定されるものではないが、図１のように正八角形であることが好ましい。正八角形にする理由は、後述するように楔板１２，１４を圧縮する際の加圧面が得られ加圧が容易になるから、また、必要に応じて楔板１２，１４を回転させて姿勢を変更できるからである。さらに、２枚の楔板１２，１４が同一形状になり、かつ、光学的等方性結晶で形成されているため、前段の楔板１２と後段の楔板１４とを区別する必要がなく、容易に楔板１２，１４を取り扱うことができる。また、楔板保持手段を共通して使用することができる。
【００２２】
保持具１６は、２枚の楔板１２，１４が重なり合うようにして、２枚の楔板の合計の厚さ寸法が一定になるように、これらの楔板１２，１４を保持する。本実施形態では、２枚の楔板間に隙間を設けているが、これは各楔板の圧縮を適切に実行するためである。保持具１６の構造および楔板１２，１４の圧縮に支障が無ければ、楔板間の隙間を設けなくてもよい。
【００２３】
保持具１６は、前段の楔板１２をＣ１の方向に圧縮し、後段の楔板１４をＣ２の方向に圧縮するように構成されている。なお、前段の楔板１２の表面１２ａと、後段の楔板の背面１４ｂとは平行であり、一方の面に垂直に偏光解消対象の光束が入射する。同図では入射光の光軸をＰで示す。前述の圧縮方向Ｃ１，Ｃ２はいずれも、入射光の光軸Ｐに対して垂直になっている。
【００２４】
本実施形態では、前段の楔板１２に対する圧縮方向Ｃ１が、前段の楔板１２の最大傾斜方向と一致する。また、Ｚ軸方向から見た場合、この圧縮方向Ｃ１と後段の楔板１４に対する圧縮方向Ｃ２との交角が４５度になっている。楔板１２，１４の最大傾斜方向とは、入射光の光軸Ｐに垂直な方向のうちで、楔板の傾斜面１２ｂ，１４ａの勾配が最大になる方向を示す。図１の場合、いずれの最大傾斜方向もＸ軸方向と一致する。この最大傾斜方向を、楔板の厚さ変化率の最大方向とも呼ぶ。
【００２５】
２つの圧縮方向Ｃ１，Ｃ２は、図１の組み合わせに限られるものではない。本発明では、２つの圧縮方向は、入射光の光軸Ｐにそれぞれ垂直で、かつ、互いに４５度で交差するという条件を少なくとも満たしていればよい。入射光の光軸方向Ｐは、一対の楔板１２，１４における表面１２ａと背面１４ｂの厚さ方向とも言える。
【００２６】
次に、保持具１６の具体的な構成を、図２（Ａ），（Ｂ）に基づいて説明する。図２（Ａ）に、保持具１６ＡをＺ軸方向から見た正面図とＹ軸方向から見た平面図を示す。図２（Ａ）の保持具１６Ａは、前段の楔板用であり、八角形の窓１８を有する基台２０と、この窓１８を挟むように配置された固定板（固定部材）２２と、ネジ支持板２４と、ネジ支持板２４に螺合された押しネジ２６と、押しネジ２６の先端に取り付けられた押え板（挟持部材）２８とから構成されている。
【００２７】
固定板２２は、楔板１２と窓１８とが重なるように楔板１２を位置決めする。押え板２８は、押しネジ２６の回転により、固定板２２に対して進退自在になっている。そして、押えネジ２６をねじ込むことによって、楔板１２が固定板２２と押え板２８との間で挟持されるようになっている。この押えネジ２６のトルクを調整して、楔板１２に所定の圧縮応力を付与することができる。固定板２２と押え板２８とは本発明の圧縮部に相当する。
【００２８】
楔板１２，１４は、もともと光学的異方性を持たないセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の結晶を用いて形成されている。楔板１２，１４は、Ｚ軸方向から見ると正八角形であるので、正八角形の外周には合計４組の平行面が存在する。いずれか一組の平行面を加圧面にして、押え板２８と固定板２２により加圧面に対して垂直に機械的な圧力を加えると、その圧縮方向とこれに垂直な方向とに光学的異方性が生起し、楔板１２，１４が位相子として機能するようになる。楔板１２，１４の光学的異方性は、機械的圧力の大きさによって調整できるので、実測しながら位相差δを加圧方向に対して４５度傾いた直線偏光が偏光解消される状態にするとよい。入射光には空間的に位相差の異なる光が分布しているので、具体的な位相差δを定めることは困難であるが、例えば、入射光の波長分程度の位相差δとなるように圧力を調整するとよい。
【００２９】
このような保持具１６Ａを用いることにより、前段の楔板１２の最大傾斜方向（方向Ｃ１）に、前段の楔板１２を圧縮することができる。
【００３０】
一方、図２（Ｂ）の保持具１６Ｂは、後段の楔板１４用であり、同図（Ａ）の保持具１６Ａと同じ部材により構成されている。ただし、基台２０の窓１８に対する固定板２２および押え板２８の配置が異なる。同図（Ａ）の保持具１６Ａでは、水平方向から楔板１２を挟持するように、固定板２２および押え板２８が配置されているのに対して、同図（Ｂ）の保持具１６Ｂでは、水平方向とは４５度で交差する方向から楔板１４を挟持するように、固定板２２および押え板２８が配置されている。
【００３１】
このような保持具１６Ｂを用いることにより、後段の楔板１４の最大傾斜方向との交角が４５度になる方向Ｃ２に、後段の楔板１４を圧縮することができる。なお、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す保持具１６Ａ，１６Ｂは一例であり、一対の楔板１２，１４をそれぞれ上述の方向Ｃ１，Ｃ２から加圧できる機能を備えたものであれば、他の形態の保持具を適用できる。例えば、２つの楔板１２，１４を両方とも加圧できる保持具であってもよい。
【００３２】
偏光解消板１０は以上のように構成され、図１に基づいて入射光を無偏光状態にする作用について説明する。保持具１６Ａ，１６Ｂを用いて楔板１２，１４をそれぞれ圧縮した状態では、各楔板１２，１４は光学的異方性の位相子になっている。そして、２枚の楔板１２，１４の異方性光学軸の方位は互いに４５度で交差している。図１のように入射光の光軸ＰがＺ軸方向、前段の楔板１２の異方性光学軸がＸ軸方向となるように直交Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系を設定すると、後段の楔板１４の異方性光学軸は、Ｙ＝−Ｘで表わされる方向になる。
【００３３】
まず、前段の楔板１２への入射光を、Ｘ方向の振動成分ＥｘとＹ方向の振動成分Ｅｙとに分解して説明する。前段の楔板１２では、これらの振動成分ＥｘとＥｙの屈折率が異なるので、楔板１２の厚みに応じた位相のずれが生じる。例えば、前段の楔板１２への入射光が、Ｙ＝Ｘで表わされる偏光面（振動面）の直線偏光の場合、入射位置における楔板１２の厚みが大きいほど、振動成分ＥｘとＥｙの位相差δが大きくなって、その位相差δに応じた偏光状態に変換される。Ｙ＝Ｘの直線偏光の場合、振動成分の位相差δが大きくなるにつれて、その偏光状態がＹ＝Ｘの直線偏光から、右回りの円偏光、Ｙ＝−Ｘの直線偏光、左回りの円偏光の順に変化する。
【００３４】
つまり、前段の楔板１２の厚みはＸ方向に連続的に異なっているので、このＸ方向の位置に応じて与えられる位相差δも連続的に異なる。従って、単一の偏光状態の光が入射しても光束が僅かでもＸ方向に広がっていれさえすれば、偏光解消板１０の透過後、光はＸ方向の位置ごとに異なる偏光状態の光に変換され、光束全径でみれば様々な偏光状態の光が混在した無偏光と言える偏光状態に変換される。
【００３５】
さらに、前段の楔板１２の異方性光学軸と後段の楔板１４の異方性光学軸とが４５度で交差しているので、入射光が直線偏光であってその偏光面がどの方向を向いているとしても、その偏光状態を解消することができる。例えば、入射直線偏光の偏光方向が前段の楔板１２の異方性光学軸（Ｘ方向）と一致する場合、前段の楔板１２では偏光解消されずに入射光が素通りする。しかし、入射直線偏光の偏光方向は、後段の楔板１４の異方性光学軸とは４５°の角をなすので、後段の楔板１４において最も解消効果が高くなる。このように、本発明の偏光解消板１０では入射光の偏光方向によって解消効果に多少のふれはあっても全く解消しないという方向はない。
【００３６】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態に係る円二色性分光装置（ＣＤ分光装置）１００について図３に基づいて説明する。図３はＣＤ分光装置１００の全体構成図である。
【００３７】
測定光学系は、フーリエ変換赤外分光計（ＦＴＩＲ）２０、光学フィルタ３０、偏光子４０、偏光変調子（ＰＥＭ）５０、試料部６０、偏光解消板１０、集光レンズ７０、検出器８０から構成され、この順番で測定光の光軸上に配置されている。
【００３８】
ＦＴＩＲ２０は、可動鏡を有するマイケルソン型干渉計を基本構成とする一般的な赤外分光計であり、インターフェログラムを描く干渉光を出射する。ＦＴＩＲ２０の干渉計は、赤外光を２つの光束に分割するビームスプリッタを有する。分割された一方の光束（ビームスプリッタの反射光）は固定鏡を反射してビームスプリッタへ戻り、他方の光束（ビームスプリッタの透過光）は可動鏡を反射して同様にビームスプリッタへ戻る。２つの光束はビームスプリッタで合成され干渉光となって出射される。干渉光は、可動鏡の移動位置に応じた強度、すなわち、２つの光束の光路差（Ｄ）に応じた強度を有する干渉光（インターフェログラム）として出射される。
【００３９】
光学フィルタ３０は、ＦＴＩＲ２０からの干渉光のうち測定に必要な波長範囲の光を透過する。偏光子４０は、光フィルタ３０の透過光からＹ＝Ｘで表わされる偏光面を有する直線偏光を取り出すように配置されている。ＰＥＭ５０はその主軸をＹ方向に合わせた状態で配置されている。なお、偏光子４０の光学的な光軸方向と、ＰＥＭ５０の主軸方向とは、上記の組合せに限られず、少なくともＺ軸方向から見た場合に４５度で交わる関係になっていればよい。
【００４０】
直線偏光はＰＥＭ５０により位相差δを変調される。具体的には、直線偏光の互いに直交する２つの偏光成分間（図３ではＸ方向成分とＹ方向成分）の位相差δがＰＥＭ５０により変調される。位相差δの変調は、通常、サインカーブで行なわれる。この位相差δの変調に従って、直線偏光の偏光状態も変調される。結果として、交互に形成される左右の楕円偏光がＰＥＭ５０より出射する。試料部６０はこの左右の楕円偏光の照射を交互に受ける。
【００４１】
なお、干渉光を偏光子４０で直線偏光のインターフェログラムとした後、ＰＥＭ５０で位相変調を加え、試料部６０に入射させることは、従来の振動ＣＤ測定装置と基本的に同じである。ただし、本発明では、試料部６０の後段に新たに偏光解消板１０を配置している。この偏光解消板１０は、試料部６０の透過光の偏光状態を解消するために設けられている。図２の保持具１６Ａ，１６Ｂを用いれば、前段の楔板１２の圧縮方向がＸ方向に一致し、後段の楔板１４の圧縮方向がＹ＝−Ｘで表わされる方向に一致するように、偏光解消板１０を設置することができる。偏光解消板１０を透過した光は、集光レンズ７０で検出器８０に集光され、検出器８０において光強度が検出される。
【００４２】
図３では図示を省略するが、ＣＤ分光装置のデータ処理系は、プリアンプ、ロックインアンプ、ＤＣアンプ、ＰＥＭドライバ、Ａ／Ｄコンバータおよびデータ処理装置から構成されている。検出器８０で検出された光強度信号は、プリアンプで増幅された後、その直流成分と交流成分とが別々に増幅される。ロックインアンプは、ＰＥＭ５０の駆動周波数と同期する信号をＰＥＭドライバから受けて、駆動周波数と同じ周波数成分である交流成分信号（ＡＣ）を光強度信号から抽出する。ＤＣアンプは、光強度信号から直流成分信号（ＤＣ）を抽出する。直流成分信号と交流成分信号は、適当なＡ／Ｄコンバータで数値化されて、データ処理装置に取り込まれる。
【００４３】
データ処理装置は、交流成分および直流成分の比（ＡＣ／ＤＣ）の値を演算する。この演算結果はＣＤ値（＝ΔＡ）に関係する信号列ではあるが、ＣＤ値そのものではなく、インターフェログラムである。従って、これをデータ処理用のコントロールＰＣに送り、そこでフーリエ変換が施されて波長（波数ν）に対するスペクトルとなる。このスペクトルに、波数νのパラメータを有する変調振幅δ０を掛けて、式（１）によりＣＤスペクトルを得ることができる。式中のＦ［  ］はフーリエ変換を表す。
【００４４】
【数１】
0005926953.tif 000002
【００４５】
このように構成されたＣＤ分光装置１００を用いて試料のＣＤ値を測定する際に得られる効果を説明する。従来のＣＤ分光装置では、検出器が、試料を通った光束をその偏光状態のまま受光していた。つまり、試料を通った光束の偏光状態は、直線偏光状態を中心に左右の円偏光状態に交互に変化している。検出器が、特定の偏光状態（例えば、直線偏光や、直線偏光と円偏光の中間状態である楕円偏光など）の光束を受光する際、集光レンズの歪みなどによってその偏光状態が変化してしまうことがあった。直線偏光や楕円偏光など特定方向に強く偏った光が入射した際に、同じエネルギーの光でもその振動方向によって異なる出力を示すようになるからである。そのため、左右の円偏光の吸光度の差を正確に検知できなくなり、測定結果の正確さに支障を来たしていた。
【００４６】
これに対して、本発明では、検出器８０は、試料６０を通った光束を偏光解除板１０により偏光状態を解除させてから、その光束を受光する。偏光状態が解除されても、光束の光強度は維持されるため、光束には左右の円偏光の吸光度の差の情報が保持され続ける。従って、検出器８０が偏光状態を解除された光束を検出して、その検出信号を信号処理部が処理することにより、光強度信号の変化に基づいて左右の円偏光の吸光度の差（ＣＤ値）を算出することができる。このため、検出器８０では、偏光解消板１０によって無偏光状態に変換された光束が入射するので、従来のような誤差が生じることなく、ＣＤ値の正確な測定結果が得られる。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るＣＤ分光装置２００について、図４に基づいて説明する。なお、基本的な構成は、第１実施形態のＣＤ分光装置１００に共通する。適宜同じ符号を用いて説明する。
【００４８】
図４はＣＤ分光装置２００の全体構成図である。測定光学系は、ＦＴＩＲ２０、光学フィルタ３０、偏光解消板１０、試料部６０、ＰＥＭ５０、偏光子９０、集光レンズ７０、検出器８０から構成され、この順番で測定光の光軸上に配置されている。
【００４９】
本発明では、光学フィルタ３０の後段に偏光解消板１０を配置している点に特徴がある。この偏光解消板１０は、試料部６０への照射光の偏光状態を解消するために設けられている。図２の保持具１６Ａ，１６Ｂを用いれば、前段の楔板１２の圧縮方向がＸ方向に一致し、後段の楔板１４の圧縮方向がＹ＝−Ｘで表わされる方向に一致するように、偏光解消板１０を設置することができる。
図４の光学配置において、ＰＥＭ５０の主軸方向に対し、偏光解消板１０の圧縮方向Ｃ１，Ｃ２を任意に設定することができる。すなわち、ＰＥＭの主軸方向に関わらず、圧縮方向Ｃ１、Ｃ２の交角が４５度になってさえいればよいのである。偏光解消板１０を設けても、光学系の偏光方向に制約が生じないので、光学配置上の自由度は維持される。
【００５０】
偏光状態を解除されて無偏光状態になった光束は、試料部６０を照射する。試料は、無偏光状態の光束に含まれる左右の円偏光をそれぞれ異なる吸光度で吸収する。この試料部６０の透過光は、ＰＥＭ５０により偏光状態を変調される。さらに、偏光子９０により特定の直線偏光が抽出され、その直線偏光が検出器８０で検出される。
【００５１】
このように構成されたＣＤ分光装置２００を用いて試料のＣＤ値を測定する際に得られる効果を説明する。本実施形態では、試料部６０への照射光は、無偏光状態であるが、この状態は、様々な振動方向の偏光が混在した状態と言える。効果の説明を容易にするため、ここでは単純な偏光成分からなる無偏光モデルを用いて説明する。
【００５２】
図５に、無偏光モデルを用いてＣＤ測定をした場合の、偏光状態の変化を示す。無偏光モデルの偏光成分は、Ｘ軸方向の直線偏光（Ｘ直線偏光）と、Ｙ軸方向の直線偏光（Ｙ直線偏光）と、左回りの円偏光（左円偏光）と、右回りの円偏光（右円偏光）として、各偏光成分の強度比率がすべて等しく、各偏光成分の光強度を２５の数値で表わすことにする。そして、偏光解消板１０を透過して偏光解消された光束が、この無偏光モデルに等しいとする。また、試料部６０では左円偏光の吸光度よりも右円偏光の吸光度が高く、試料部６０からの光束中の右円偏光の光強度は２０になり、他の偏光成分（Ｘ直線偏光、Ｙ直線偏光、左円偏光）の光強度は２３になるとする。
【００５３】
このような無偏光状態の光をＰＥＭ５０により偏光変調すると、各偏光成分はその光強度を維持したまま、偏光状態だけが変化する。例えば、Ｘ直線偏光は、図５に示すように、Ｘ直線偏光→右円偏光→Ｘ直線偏光→左円偏光→Ｘ直線偏光の順で偏光状態が周期的に変化する。Ｙ直線偏光については、Ｙ直線偏光→左円偏光→Ｙ直線偏光→右円偏光→Ｙ直線偏光の順で偏光状態が周期的に変化する。左円偏光は、左円偏光→Ｘ直線偏光→左円偏光→Ｙ直線偏光→左円偏光の順で変化し、右円偏光についても、右円偏光→Ｙ直線偏光→右円偏光→Ｘ直線偏光→右円偏光の順で変化する。
【００５４】
さらに、偏光状態が変調する無偏光状態の光から、例えばＸ直線偏光のみを偏光子９０で抽出すると、光強度がＰＥＭ５０の変調周期に応じて変化する直線偏光を得ることができる。この直線偏光の光強度を検出器８０で検出する。測定光を試料に照射しなければ、検出される直線偏光の光強度は、一定値（２５）になる。これに対して、測定光が試料を照射して右円偏光成分を多く吸収された場合には、検出される直線偏光の光強度は、２３のレベルと２０のレベルとが、交互に生じるようになる。つまり、検出器８０の検出信号は、左右の円偏光の吸光度の差（ＣＤ値）の情報を含んだものになる。従って、第１実施形態のＣＤ分光装置１００のデータ処理系と同じデータ処理系を用いて、本実施形態のＣＤ分光装置２００で得られる検出信号の交流成分および直流成分の比（ＡＣ／ＤＣ）の値を演算し、コントロールＰＣにてフーリエ変換を施すことによって、試料のＣＤスペクトルを得ることができる。
【００５５】
本実施形態のＣＤ分光装置２００によれば、試料部６０の前段に偏光解消板１０を設けることによって、ＦＴＩＲ２０からの干渉光が僅かでも偏光状態である場合に、無偏光状態の光束に変換してから試料部６０を照射することになる。そのため、ＰＥＭ５０、集光レンズ７０などの各光学素子の歪みに起因して、特定の偏光成分に偏光状態の変化が生じても、光束全体の偏光状態に与える影響は微小となり、ほとんど無視することができる。ＰＥＭ５０や集光レンズ７０に特定の偏光状態だけからなる光束が入射する場合に比べて、左右の円偏光の吸光度の差を正確に検知することができ、測定結果の正確さを改善することができる。
【００５６】
以上の各実施形態のＣＤ分光装置１００，２００において、測定波数域に応じて、偏光解消板１０を切り換えるようにしてもよい。例えば、測定波数域が複数通り設定されている場合に、測定波数域ごとに最適な位相差δを与えることができる偏光解消板を複数準備しておくとよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０        偏光解消板
１２，１４  楔板
１６Ａ，１６Ｂ  保持具（楔板保持手段）
２２        固体板（固定部材）
２８        押え板（挟持部材）
４０，９０  偏光子
５０        ＰＥＭ（偏光変調子）
６０        試料部
７０        集光レンズ
８０        検出器
１００，２００  円二色性分光装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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