(57)【要約】【課題】高精度な旋光度測定のためには、偏光子回転機構やファラデーセルに代表されるファラデー効果を利用した旋光角変調手段が必要となり、装置の大型化、高価格化するという欠点がある。【解決手段】光源と、複数画素からなる旋光素子と、前記旋光素子に対して光束進行方向後方に配置する偏光子と、前記偏光子を透過する光束を電気信号に変換する光電変換素子を備える旋光度測定装置である。旋光素子として、液晶素子を用い、小型・低コスト化が実現でき、更に、前記液晶素子が画素構造を持っていることを特徴とし、旋光角変調量の面積階調を行い、測定の高精度化、高再現性化を達成することができる。【選択図】図１
2004198286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、複数画素からなる旋光素子と、該旋光素子に対して光束進行方向前方に配置する偏光子と、該偏光子を透過する光束を電気信号に変換する光電変換素子を備える旋光度測定装置。
【請求項２】
光源と、複数画素からなる位相変調素子と、被測定物の前後に配置した４分の１波長板と、前記位相変調素子と前記４分の１波長板に対して光束進行方向前方に配置する偏光子と、該偏光子を透過する光束を電気信号に変換する光電変換素子を備える旋光度測定装置。
【請求項３】
前記旋光素子としてホモジニアス型液晶素子と４分の１波長板とにより構成することを特徴とする請求項１に記載の旋光度測定装置。
【請求項４】
前記旋光素子としてツイストネマチック型液晶素子を用いることを特徴とする請求項１に記載の旋光度測定装置。
【請求項５】
前記位相変調素子として液晶素子により構成することを特徴とする請求項２に記載の旋光度測定装置。
【請求項６】
被測定物に対して光束進行方向後方に光分岐素子を配置し、参照信号を取り出す参照光路を設け、該参照光路中に第二の偏光子を配置し、該第二の偏光子に対して光束進行方向前方に第二の光電変換素子とを備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の旋光度測定装置。
【請求項７】
前記光分岐素子に対して光束進行方向後方に液晶素子を配置し、透過光に振動的な変調量を加えることを特徴とする請求項６に記載の旋光度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料中の旋光性物質、例えば糖類、アミノ酸、蛋白質、ビタミン等の濃度を非接触で測定する旋光度測定装置に関するものであり、被検試料として生体を含む散乱体、及び、尿、汗等の生体由来物質の測定が可能であり、特に生体の血糖値を非侵襲で測定する高感度な旋光度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、試料による偏光面の回転角度、すなわち旋光角は、直線偏光を試料に入射させ、試料を透過した光束を検光子へ入射させ、フォトダイオードにより光電変換し、得られた信号から求めている。偏光子の透過軸に対する検光子の透過軸の傾きをθとし、試料による旋光角をαとすると、フォトダイオードで受光する光強度Iは、I=T×I0cos(θ-α)2（式１）となる。ここで、Tは試料、偏光子及び検光子の反射や吸収による減衰全てを考慮した透過率、I0は入射光の強度を表す。式１より分かる様に、検光子の回転に伴い、回転角度π(rad)毎に極小点が得られる。この極小点における検光子の角度より旋光角を求める事ができる。高精度・高感度化のために、偏光面振動方式が一般的に用いられており、以下、図９を用いて説明する。光源１２１から出射した単色光は、偏光子駆動回路１２９により周波数ｆ、角振幅θで振動している偏光子１２２に入射し、偏光面が回転振動する直線偏光になる。この光束を試料１２５に入射させ、検光子１２３を透過させると周波数ｆの信号がフォトダイオード１２４より得られる。このとき試料１２５の旋光度により、偏光面がαだけ回転しているとすると、偏光子１２２と検光子１２３を直交配置しておけば、試料１２５が右旋光か左旋光かにより位相の反転した信号が得られる。フォトダイオード１２４より得られる信号を増幅回路１２６で増幅し、濾波・整流回路１２７で濾波・整流し、位相を求め、その位相に応じて、検光子駆動回路１２８を介して検光子１２３を正逆いずれかに回転させ、透過光量が最小となるように光学的零位法により検光子角度を決定する。平衡点における検光子角度が試料の旋光角に対応する。
【０００３】
上記方式により、ノイズ成分の多い光強度出力より信号を効率良く抽出でき、散乱性試料内の旋光物質濃度を測定することもできる。
【０００４】
偏光面を振動・回転させる方法として、機械的に偏光子を回転させる方法の他、ファラデー効果を利用するファラデーローテータを用いる方法も行われており、例えば、磁場を印加しファラデー効果を利用した旋光度測定方法が、公開されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
ファラデーローテータは、磁界の強さとともに偏光面が回転するファラデー効果を利用する旋光素子であり、ファラデー回転角θfは試料の厚さｌ、磁界の強さHに比例し、θf=VlH（式2）で表され、Vはヴェルデ定数と呼ばれる。ヴェルデ定数は、物質固有の係数であり、クラウンガラスにおいてはV=2.4×10-2（分／ｍ）となる。ファラデーローテータは要求される旋光角度の大きさと分解能により、心材を選択し、それにコイルを巻いた構成となり、コイルに流す電流で磁界の強さをコントロールし、旋光角度を変調する。
例えば、ヴェルデ定数1.6×10-2（分／ｍ）のフリントガラスを用いた場合、１度の旋光角度を得るために式２より、H=3.6×105(A/m)（l=10mm）となり、
巻線数にもよるが、数Aの電流が必要となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１４５６０５号公報  （図1）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
測定に必要な旋光素子を実現するためには、偏光子を機械的に回転させたり、ファラデーローテータに代表されるように、ファラデー効果を利用した旋光変調を行う必要があり、装置の大型化、高価格化を招いている。
【０００８】
測定方法にもよるが、一般的に、旋光素子は、測定する旋光度の精度を高くするのに伴い、分解能、再現性とも高いものが要求される。旋光素子の旋光角度の分解能は、測定する旋光度より１桁以上高いことが望ましく、仮に測定旋光度精度を０．０１度とした場合、０．００１度以下と高い分解能が要求される。一般に分解能を高くすると、変調範囲が狭くなり、逆に、変調範囲を広くすると、分解能が低くなるというトレードオフの関係にあり、両者を兼ね備えた旋光素子は見当たらない。そこで、広い測定範囲を高い分解能で測定しようとすると、複数の旋光素子を組み合わせる等の工夫が必要となり、さらに大型化、高価格化するという欠点がある。
【０００９】
一方で、液晶素子は低電圧駆動が可能であり、小型・低コストの旋光素子として用いることができるが、表示素子として用いるような一般的な仕様のセル条件（液晶種類、セルギャップ）の場合、変調範囲は十分であるが、旋光度の分解能が不足している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明の旋光度測定装置は、光源と、複数画素からなる旋光素子と、前記旋光素子に対して光束進行方向前方に配置する偏光子と、前記偏光子を透過する光束を電気信号に変換する光電変換素子を備える旋光度測定装置である。
【００１１】
また、本発明の旋光度測定装置は、光源と、複数画素からなる位相変調素子と、被測定物の前後に配置した４分の１波長板と、前記位相変調素子と前記４分の１波長板に対して光束進行方向前方に配置する偏光子と、前記偏光子を透過する光束を電気信号に変換する光電変換素子を備える旋光度測定装置である。
【００１２】
また、本発明の旋光度測定装置は、前記旋光素子としてホモジニアス型液晶素子と４分の１波長板により構成することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の旋光度測定装置は、前記旋光素子としてツイストネマチック型液晶素子を用いることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の旋光度測定装置は、前記位相変調素子として液晶素子により構成することが好ましい。
【００１５】
また、被測定物に対して光束進行方向後方に光分岐素子を配置し、参照信号を取り出す参照光路を設け、前記参照光路中に第二の偏光子を配置し、前記第二の偏光子に対して光束進行方向前方に第二の光電変換素子を備える旋光度測定装置である。
【００１６】
また、光分岐素子に対して光束進行方向後方に液晶素子を配置し、透過光に振動的な変調量を加えることを特徴とする旋光度測定装置である。
【００１７】
（作用）
旋光度測定方法を、図を用いて説明する。始めに基本的な測定系を図１に示す。光源１１から出射した光束は偏光子１２Aを透過し、直線偏光となる。次に、旋光子１３、試料１６を透過し、それぞれにより旋光し、僅かに偏光面が回転する。再び偏光子１２Bを透過し、透過光強度を光電変換素子により電気信号に変換する。ここでは、光電変換素子としてフォトダイオード１７を用いている。このとき、試料透過光の電界成分は、光の進行方向にZ軸を取ると、E=Acos(ωt+kz+δ)と表され、また、偏光子透過後の電界E'は、偏光方向と偏光子透過軸の成す角度をθとすると、E'=Ecosθとなり、フォトダイオード１７で検出する光強度は、I=E'2=I'(cos(2θ)+1)となり、正弦波状の強度変化を示し、このときの透過光強度は、試料の旋光度の情報を含んでいることになる。例えば、２つの偏光子１２A、１２Bを直交配置にしておき、試料の旋光を打ち消すように旋光子の変調度を調整すれば、すなわち、透過光強度を最小となるように調整したときの旋光子の変調量から試料の旋光角を求めることが出来る。
【００１８】
ここで、旋光素子として、液晶素子と４分の１波長板の組み合わせを用い、液晶素子１４として、複数画素からなるホモジニアス型液晶素子を使った場合の動作と効果について説明する。
【００１９】
図２はこの説明で用いる液晶素子の断面図を示しており、透明電極が形成されたガラス基板２１A、２１Bにホモジニアス液晶が封入された素子を示している。上下の電極間に電圧を印加していない場合は、ガラス基板と平行に液晶分子がならんでいる。液晶分子には屈折率異方性があり、液晶分子長軸及び短軸方向に平行な偏光成分間でΔｎだけ屈折率が異なる。また、電極２２A、２２B間に電圧を印加することにより、電界に沿って液晶分子が立ち、電圧印加による可変の複屈折素子として動作する。さらに、液晶分子長軸と平行な直線偏光を入射させた場合、位相変調素子として動作させることもできる。
【００２０】
上述した液晶素子１４に、液晶配向方向と４５度傾斜した直線偏光を入射させた場合、入射直線偏光は、液晶分子長軸と平行な電界成分と垂直な電界成分で、位相差2πΔｎ・ｄ／λ（ｄ：液晶層の厚さ、λ：波長）が生じ、偏光状態が変化し、直線偏光が楕円偏光になる。このとき、楕円偏光の方位角は入射直線偏光に平行（もしくは直交）となっている。リタデーションの大きさ、すなわち直交する偏光成分間の光路長差が、λ／２以下の場合、楕円偏光の楕円軸は入射直線偏光と一致する。ここで、楕円軸と一致するよう座標軸をとれば、直交する座標軸間の電界成分の位相差は常にπ(rad)となり、４分の１波長板１５を配置することにより、直線偏光に変換できる。このとき、液晶素子１４より受けたリタデーション量に比例する角度だけ偏光面が回転し、旋光素子１３として動作する。
【００２１】
さらに、前記液晶素子１４は複数画素からなっており、印加電圧によりリタデーション量が異なり、旋光素子としてみた場合、画素毎に旋光角度を変調することが出来る。ここでは簡単のために、画素当たりの変調度を２階調とした場合について述べる。
【００２２】
２階調、すなわちバイナリ−表示の場合、各画素はON/OFFの２状態となる。ON画素での旋光角をα（rad）、OFF画素での旋光角をβ（rad）とし、試料による旋光角を−γ（rad）とすると、偏光子１２B透過後の光強度は、それぞれ、I'cos(2(θ+α−γ))、I'cos(2(θ+β−γ))のように表される。ここで、θは２つの偏光子１２A、１２Bの透過軸が成す角度である。すなわち、偏光子の角度を回転させることにより、試料の旋光角度によって位相のずれた強度が０からI'まで変化する正弦波状の信号が得られる。従って、この信号の極小値の位置から、試料の旋光角度を求めることが可能である。また、偏光子を固定とし、何らかの手段で旋光角θを変調すれば、同様の信号が得られ、極小値の位置から試料の旋光角を得ることができる。
【００２３】
ここで、ON領域とOFF領域の割合をパラメータに、角度θを横軸にとったときの光強度信号の様子を図３に示す。凡例の数字０から１は、液晶素子全体に対するON領域の面積比を表している。このグラフから分かるように、面積比を小さくするにつれて、極値の位置が右方向にシフトしている。従って、極値の位置を利用して試料の旋光度を求める場合、旋光素子は、ON／OFFの旋光角の中間を面積階調で表現することができる。これにより、１画素当たりの階調が２階調であっても、画素数分の階調表示が可能となる。
【００２４】
これまで述べたように、測定精度を高くするためには、旋光素子の分解能が高い必要があり、画素構造のない旋光素子を使用した場合、非常に微小な旋光角度差を表現する必要があり、自ずと限界がある。例えば、必要な旋光角の変調範囲が０Vから１Vの電圧印加で達成できる場合、１００階調の表示を行うためには、単画素の場合、０．０１V間隔での有意差のある表示が必要であるのに対し、１０×１０画素の旋光素子を使い、これに光束が一様に照射された場合、１つの画素について考えれば、０と１Vのバイナリ−表示を行えば良いことになる。このように画素単位での階調数の要求は低くすることができ、容易に高分解能の階調表示が可能となる。さらに、多画素の場合、平均化の効果により、画素毎に多少のばらつきがあっても吸収できるという利点もある。
【００２５】
上述の説明では、旋光素子としてホモジニアス型の液晶素子と４分の１波長板の組み合わせについて説明したが、ツイストネマチック型液晶素子単独で使っても同様の効果が得られる。ツイストネマチック型液晶素子は、ディスプレイとして一般的に利用されている液晶素子であり、液晶分子の長軸が上下を挟むガラス間でねじれた構成になっており、ツイスト角度は、上下基板の配向方向により決まる。ディスプレイにおいては、一般的にツイスト角度は９０度であるが、本発明の測定装置の場合、測定に最適なツイスト角度を選択することができる。
【００２６】
液晶分子長軸に平行な直線偏光が入射すると、液晶分子の長軸に沿って偏光面が回転する。すなわち、電圧を印加していない場合、ツイスト角度分だけ旋光する。上下基板間に電圧を印加すると、液晶分子が電気力線に沿って立つようになり、旋光が解消される方向になる。従って、印加電圧により、旋光角度を制御することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して、好適な実施形態を挙げ、図を用いて説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
図４は、第１の実施形態の構成図を示している。光源１１から出射した光束は、偏光子１２Aにより、直線偏光になる。次に、旋光素子１３に入射し、偏光面が僅かに回転する。旋光素子１３はホモジニアス型液晶素子１４と４分の１波長板１５の組み合わせよりなっており、液晶駆動装置１９により駆動されている。旋光素子１３により僅かに旋光した透過光は、試料１６に入射し、偏光子１２Bを透過し、フォトダイオード１７Aで光強度に応じた電気信号に変換される。また、試料１６の前にはハーフミラー４１が配置されており、ハーフミラーにより反射した光束は、参照光として偏光子１２Cを透過し、フォトダイオード１７Bで光強度に応じた電気信号に変換される。
【００２９】
ここで、液晶素子１４へ印加する実効電圧を変化させると、フォトダイオード１７A及び１７Bからは、それぞれ図５に示すような極値を持った出力信号が得られ、その極値の差ΔVが試料１６の旋光度を表す。
【００３０】
ここで用いる液晶素子１４は画素構造を持っており、実効電圧の変化は、駆動画素割合の増減により表現しており、画素単位で観察すればON/OFFの２値の表現となっている。これにより、画素毎の駆動電圧階調数を増やさずに、旋光素子１３の旋光角度分解能を高くすることができる。すなわち、仮にΔVが、１ｍｖであり、ΔV内を100分割する精度が必要な場合、単一画素素子を用いた場合、駆動電圧は、１ｍｖ／１００＝０．０１ｍｖの分解能が必要であるのに対し、100画素の旋光素子を使った場合、画素当たりに要求される駆動電圧分解能は１ｍｖのままであり、要求される液晶駆動装置１９の駆動分解能を低減させることができる。また、液晶駆動装置１９の駆動分解能に十分なものがあったとしても、液晶素子１４がそれに十分に追従するかという問題もある。この例では、画素当たりの階調数は２としているが、２にこだわる必要は無く、画素当たりの階調と面積階調を組み合わせることにより、さらに高分解能化が達成できる。
【００３１】
さらに、液晶素子の位相−電圧特性は一般的に図６に示すような特性をもっており、温度・圧力等の外部環境の変化により、図の実線から破線へ特性が変化することが考えられる。バイナリ−表示の場合、電圧を図の実線の矢印範囲で使った場合と、一点鎖線の範囲で使った場合で安定性が異なる。実線の範囲で使った場合、液晶素子の特性変化によって、変調範囲が図の実線から破線へ変動してしまうのに対して、図に示した一点鎖線の範囲の場合、特性変化の影響を受けない。このように、面積階調表示を行うことにより、旋光度測定に必要な分解能を表示するための駆動電圧分解能を低くすることができるだけでなく、外部環境の変化に対する安定性を向上させ、再現性を向上させることも可能である。
【００３２】
バイナリ−表示の場合、強誘電性液晶素子や反強誘電性液晶素子の利用が考えられ、高速変調が可能であるという利点も持つ。
【００３３】
また、面積階調素子に加えて単画素の液晶素子を配置することにより役割分担を行い、単画素液晶素子により、十分な変調範囲をカバーでき、面積階調素子は、変調範囲を狭めることで、分解能をあげるという使い方ができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態の構成図を示している。光源１１から出射した光束は、偏光子１２Aにより直線偏光になる。次に、液晶素子１４A、１４Bが配置されており、ホモジニアス型の液晶素子で構成されている。液晶素子１４A、１４Bの液晶分子配向方向は、入射する直線偏光の偏光軸と４５度の角度を持っており、液晶素子に電圧を印加することにより、直交する偏光成分間で位相差を与える位相変調素子として動作させることができる。ここで与える位相差の大きさにより、入射した直線偏光は、楕円率の異なる楕円偏光に変換される。
【００３５】
次に、ハーフミラー４１で２光束に分岐され、透過光は４分の１波長板１５Aを透過し、試料１６に入射する。液晶素子１４Aと１４Bで変調された直交する偏光成分は、４分の１波長板１５Aにより、それぞれ右回りと左回りの円偏光に変換される。また、旋光は右回りと左回りの円偏光間の位相差によって生じるので、４分の１波長板を間に介在させることにより、液晶素子により位相変調を与える偏光成分の組み合わせを、試料の旋光により位相変調を受ける偏光成分の組み合わせに一致させることができる。
【００３６】
次に、４分の１波長板１５Bを透過し、右回り円偏光と左回り円偏光を直交する直線偏光成分に戻し、前記直線偏光の振動方向に４５度傾斜した偏光子１２Bを透過させることにより、位相変調を干渉信号として光強度に変換し、フォトダイオード１７Aで電気信号として取り出している。
【００３７】
また、ハーフミラー４１で反射した光束は参照光路を形成し、偏光子１２Cを透過し、干渉信号として光強度に変換され、フォトダイオード１７Bにより電気信号として取り出している。従って、フォトダイオード１７A、１７Bからは、図８に示すような正弦波状に変化する干渉信号が検出され、その信号間の位相差が試料１６の旋光度に対応する。
【００３８】
このように、参照光路を設け、２つの信号の差として試料１６の旋光度を求める場合、光源１１の強度変動、液晶素子１４A、１４Bの変調特性の変動等、ハーフミラー４１より前方の素子による変動をキャンセルすることができ、試料の旋光度を高安定度、高精度に検出できるという利点がある。
【００３９】
ここで用いる液晶素子１４Bは画素構造を持っており、実効電圧の変化は、駆動画素割合の増減により表現しており、画素単位で観察すればON/OFFの２値の表現となっている。位相変調の場合でも、得られる信号は正弦波状に変化し、位相変調素子のON領域及びOFF領域を透過した光束は、それぞれ位相の異なる正弦波となる。フォトダイオードにより得られる信号は、それぞれの光束の和となり、極値の位置は、ON領域及びOFF領域のみを透過したときに得られる信号の極値の中間に位置し、位相変調量も面積階調が可能である。これにより、第１の実施形態で説明したように、位相を高分解能かつ高安定に変調することができる。ひいては、２つの干渉信号の極値の位置を高分解能に測定でき、極値の位置の差、すなわち試料１６の旋光度を高精度に測定することができる。第１の実施形態と同様に、画素当たりの階調数は２にこだわる必要は無く、画素当たりの階調と面積階調を組み合わせることにより、さらに高分解能が達成できる。
【００４０】
液晶素子１４Bの位相変調分解能を高めると、変調幅は狭くなる傾向があり、十分な分解能を保ちながら、極値近傍の干渉信号が得られるように大きな位相変調を与えることが困難となる。このため、図７に示した構成では、２つの液晶素子を用い、機能を分割している。液晶素子１４Aは単一画素の液晶素子であり、十分な、例えば２π(rad)以上の変調幅を持っており、干渉信号の極値が中心となるように位相変調を行い、液晶素子１４Bにより、極値を中心にその近傍を高分解能に位相変調し、極値の位置を高精度に検出している。
【００４１】
上述の測定方法の場合、電圧を振り、得られた信号から極値位置を求めているため、液晶素子の応答速度から受ける制限により、生体のように変動する試料に対応するのは困難が予想され、よりリアルタイム性の高い形態として以下の実施形態を示す。
【００４２】
（第３の実施形態）
以下に、リアルタイム測定に適した第３の実施形態について説明するが、構成図は第２の実施形態と同一なので、図７を用いて説明する。液晶素子１４Aにより正弦波状に位相変調した場合、フォトダイオード１７A、１７Bより得られる干渉信号も正弦波状に変化し、その位相差から試料の旋光度をリアルタイムに測定できる。ここで液晶素子１４Aの位相変調幅について考える。位相変調幅が小さいと、例えば図８に示す範囲１を周波数ｆで変調すると、フォトダイオード１７A、１７Bから得られる信号は、オフセットの値は異なるが、周波数ｆで位相の揃った信号が得られる。すなわち、位相検出のためには１／２周期以上の信号が得られる位相変調幅が必要であり、近赤外の波長を考えた場合、１／２周期の位相変調を行うためには、0.5μｍ程度の光路長差が必要となる。安定した測定のためには数波長以上の位相変調が必要となり、液晶セルギャップとして、最低でも数μｍ、望ましくは数十μｍの液晶素子が要求される。このような液晶素子は製造が困難であり、応答速度が遅くなり、やはり測定時間が長くなってしまう。
【００４３】
このため、図８の破線に示すように干渉信号の極値を跨ぐような変調範囲で位相変調を行う方法が考えられ、これを利用すれば、１／１０周期や１／２０周期といった小さい変調幅でも、１７A、１７Bの信号の差異として試料１６の旋光度を検出できる。
【００４４】
このように小さい変調範囲であれば、液晶素子１４Aとして、強誘電液晶素子や反強誘電液晶素子などの高速な変調素子を使用することもできる。一方で、正確に極値を中心に跨ぐように位相変調を加える必要があり、画素構造を持った別の液晶素子１４Bにより、オフセット量を調節することが考えられる。
【００４５】
破線の変調範囲を周波数ｆで変調すると、図８に示すように、極値を跨ぐ範囲でのみ、周波数２ｆの信号が得られ、周波数２ｆでの同期検波出力や、FFT（高速フーリエ変換）を行い２ｆのスペクトル強度出力などにより定量評価し、試料の旋光度を求めることができる。
【００４６】
さらに、高精度化を目指し、液晶素子を試料と同一の光路に加えることが考えられる。追加した液晶素子に加える位相変調量を横軸に、信号出力を縦軸にグラフ化し、得られたグラフの回帰分析結果より、より安定した測定結果を得ることができる。例えば、周波数２ｆでの同期検波出力を取った場合、グラフの極大点を近似曲線から求めることにより、より安定した測定が可能となる。この液晶素子として面積階調素子が、高分解能かつ高安定性という点から望ましい。
【００４７】
また、これらの実施形態のように、極値位置を求める測定方法の場合、偏光方向が保存されていない散乱光、又は、可干渉性が保存されていない散乱光はDC成分として出力に出るため、試料として散乱体の測定へも適用できる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動が容易で、小サイズ、低コストな液晶素子のような素子を用いて、旋光角度の小さい試料を高分解能・高精度に測定できる。また、旋光素子及び位相変調素子として用いる液晶素子の画素数を増やすことにより、液晶駆動回路に要求される電圧分解能を低くすることができ、測定精度の向上を達成できる。特に、画素当たりの駆動階調数を２値にした場合、環境変化に対しても高安定性を維持した測定が可能となり、測定再現性、ひいては測定精度の向上が図れる。更に、バイナリ−表示の場合、強誘電性液晶素子や反強誘電性液晶素子の利用が可能で、測定の高速化を達成できるという利点もある。また、実施形態１〜３に示したように、参照光路を設けることにより、試料以外の変動の影響をキャンセルすることができ、測定の更なる高精度化が達成できる。また、実施形態３に示したように、液晶素子の駆動信号を工夫することにより、リアルタイム計測にも対応することができ、生体のように変動する対象の測定も可能である。さらに、透明体だけでなく、散乱体試料の様に偏光状態もしくは可干渉性が保存されない試料においても、SN比を向上し、旋光度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の旋光度測定装置の構成図である。
【図２】本発明に用いる液晶素子の断面図である。
【図３】本発明に用いる面積階調旋光素子の特性を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示す旋光度測定装置の構成図である。
【図５】本発明の第１の実施形態である旋光度測定装置により得られる信号を示す図である。
【図６】本発明で用いる液晶素子の変調特性を説明する図である。
【図７】本発明の第２、第３の実施形態を示す旋光度測定装置の構成図である。
【図８】本発明の第２、第３の実施形態である旋光度測定装置により得られる信号を説明する図である。
【図９】従来の旋光度測定装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１１  光源
１２A、１２B  偏光子
１４A、１４B  液晶素子
１５A、１５B  ４分の１波長板
１７A、１７B  フォトダイオード
【図１】
2004198286.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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