(57)【要約】【課題】  従来、試料の濃度や透明薄膜の厚さを測定する手段として、低コヒーレンス干渉法などによってその屈折率を求める方法が挙げられる。しかし、従来の低コヒーレンス干渉法における光学測定においては、機械的動作が必要となるため、非常に高精度を必要とする機器の調整が必要で、更にステージを移動させるという機械的な動作が生じるため、その際に必ず振動が生じてしまい、測定精度に大きな影響を及ぼしてしまう。【解決手段】  機械的動作を液晶素子による光変調などによる電気的な動作に置き換えることによって、非常に高精度を必要とする機器の調整が不要となり、また、振動などの影響がないため高精度の測定が可能となる。また、これまで、ミラーを可動とし、ミラーによる反射光を参照光としていたため機器の配置の制約が大きかったが、透過光線を利用できる液晶素子を用いることにより、小型化など様々な状況に応じた装置構成が可能となる。  【選択図】      図１
2005148027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低コヒーレンス光を出力する光源を含む光出力手段と、該光出力手段から出力された光線を二本の光線に分割する光分割手段と、該光分割手段によって分割された二本の光線のうち、一方の光線のみを試料に入射し、該試料に入射した測定光と、前記試料に入射しない参照光を集光するレンズと、該レンズによって集光された光の強度を検出する光強度検出手段を備え、前記測定光と前記参照光を合波して干渉させる干渉光学系による屈折率測定装置であって、前記参照光を電気的な光変調素子に入射して変調し、該光変調素子への印加電圧値と、前記光強度検出手段において検出される前記測定光と前記参照光の干渉信号より前記試料の屈折率を測定する屈折率測定装置。
【請求項２】
前記電気的な光変調素子は液晶素子によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の屈折率測定装置。
【請求項３】
低コヒーレンス光を出力する光源を含む光出力手段と、該光出力手段から出力された光線を二本の光線に分割する光分割手段と、該光分割手段によって分割された二本の光線のうち、一方の光線のみを試料に入射し、該試料に入射した測定光と、前記試料に入射しない参照光を集光するレンズと、該レンズによって集光された光の強度を検出する光強度検出手段を備え、前記測定光と前記参照光を合波して干渉させる干渉光学系による屈折率測定装置であって、光線のビーム径より十分大きな面積の電極を配置してある面と前記面積の電極を配置していない面を同一面上に有する基板で構成される分割型の液晶素子を有し、前記測定光を前記分割型の液晶素子における前記電極を配置していない面に入射し、前記参照光を前記分割型の液晶素子における前記電極を配置してある面に入射して変調し、前記分割型の液晶素子への印加電圧値と、前記光強度検出手段において検出される前記測定光と前記参照光の干渉信号より前記試料の屈折率を測定する屈折率測定装置。
【請求項４】
前記液晶素子はホモジニアス配向の液晶素子であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の屈折率測定装置。
【請求項５】
前記測定光と前記参照光が前記光強度検出手段に入射する前に、ともに、任意の偏光軸を持った偏光子を透過することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の屈折率測定装置。
【請求項６】
前記試料を入れる試料セルが少なくとも二種類の溶液を別個に入れることができ、前記試料セルに少なくとも前記試料と基準液が別個に入れられており、前記参照光が前記基準液を通過す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屈折率測定装置。
【請求項７】
前記試料は水溶液であり、前記基準液は純水であることを特徴とする請求項６に記載の屈折率測定装置。
【請求項８】
前記光出力手段は直線偏光を出力することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の屈折率測定装置。
【請求項９】
前記光源は直線偏光を出力することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の屈折率測定装置。
【請求項１０】
前記光源はスーパールミネッセントダイオード、フェムト秒レーザ、または発光ダイオードであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の屈折率測定装置。
【請求項１１】
前記試料はグルコース溶液、血液、または尿であり、前記試料中の溶質はグルコースであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の屈折率測定装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の屈折率測定装置によって試料の屈折率を測定し、前記試料中の物質の濃度を算出する濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低コヒーレンス干渉法によって試料の屈折率を高精度に測定する技術に関するものであり、また、測定した試料の屈折率より、例えば試料中に含まれるグルコース等の濃度を算出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料の濃度や透明薄膜の厚さを測定する手段として、低コヒーレンス干渉法によりその屈折率を測定する方法が用いられている。低コヒーレンス干渉法は、例えば、白色光やスーパールミネッセントダイオードのような可干渉性の低い光源を用い、測定対象物を透過もしくは測定対象物で反射した光と参照光を重ね合わせたときに、二つの光の飛行時間差がほぼゼロのときにのみ干渉することを利用するもので、参照光の光路長を参照鏡を移動させることによって変化させ、干渉信号が観察されたときの参照鏡の位置より、試料の屈折率を測定するものである。
【０００３】
低コヒーレンス干渉法を用いる光学測定系としては、例えば特許文献１に示されるものが挙げられる。ここに掲載された光学測定系は、測定対象物に対して光を照射する光源と、この光源と測定対象物の間に順次配置されたビームスプリッターおよび対物レンズと、光源と測定対象物とを結ぶ直線と交差するとともにビームスプリッターを通る直線上のビームスプリッターを挟んだ一方に配置された参照鏡と、ビームスプリッターを挟んだ他方に配置された検出器を備えるというものである。ここで、参照鏡は可動となっており、参照鏡の変位量と検出器から得られる信号より、測定対象物の屈折率等を測定することができる。上記の方法は、低コヒーレンス干渉法を用いる上では一般的な構成として知られている。
【０００４】
また、非特許文献１においては、低コヒーレンス光源としてフェムト秒レーザーを用いた干渉法である、フェムト秒パルス干渉法を用いてグルコース溶液の屈折率を求め、その測定値よりグルコース濃度の算出を行っている。図５は非特許文献１を参考にした光学系の構成の概略を示す。光源であるフェムト秒レーザー５０１から出射された光線は、ビームスプリッター５０２に到達する。ビームスプリッター５０２によって光線は直進光と反射光に分割される。ビームスプリッター５０２における反射光は試料５０３に入射し、試料５０３を通過した後、固定ミラー５０４で反射され、ビームスプリッター５０２における透過成分が、検出器５０５に入射する。また、ビームスプリッター５０２における直進光は可動ミラー５０６に入射し、反射されて再びビームスプリッター５０２に入射し、その反射成分が検出器５０５に入射する。
【０００５】
ここで、検出器５０５により二本の光線が干渉した場合に干渉信号が観察される。光源として低コヒーレンス光源を用いているため、二本の光線の飛行時間がほぼ等しい場合に検出器５０５によって干渉信号が観察される。ビームスプリッター５０２における直進光は試料５０３を通過する際、試料５０３の屈折率に依存して飛行時間の遅延が発生するため、その遅延量に相当する量だけ可動ミラー５０６の位置を変位させることによって干渉信号が観察される。このときの可動ミラー５０６の変位量より、試料の屈折率を求めることが可能となる。ここで、グルコース溶液の屈折率が濃度に比例することが知られており、求めた屈折率より試料の濃度を算出することが出来る。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２８５５号公報（図１）
【非特許文献１】堀、「フェムト秒パルス干渉法を用いたグルコース濃度測定法の開発」          、第６４回応用物理学会学術講演会講演予稿集、平成１５年、p.915
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の低コヒーレンス干渉法における光学測定においては、ビームスプリッターによって二本に分割された光線がそれぞれ検出器に向かうまでの光路長を等しく設定することが必須の条件となる。このため、可動ミラーなどの可動ステージの移動量は非常に厳しい精度で制御される必要がある。また、光学測定に必要なステージ走査範囲を持たせることが必要であるため、それぞれの機器の配置も制約を受ける。更に、測定にはステージを移動させるという機械的な動作が生じるため、その際に振動が生じてしまい、測定精度に大きな影響を及ぼしてしまう。
【０００８】
そこで、本発明では上述した従来技術による問題点を解消するため、低コヒーレンス干渉法を用いた測定において、機械的動作を必要とせず、振動などの影響を受けずに屈折率の測定ができる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらの課題を解決するために本発明による屈折率測定装置および濃度測定装置は、下記に記載の手段を採用する。すなわち本発明の屈折率測定装置は、低コヒーレンス光を出力する光源を含む光出力手段と、光出力手段から出力された光線を二本の光線に分割する光分割手段と、光分割手段によって分割された二本の光線のうち、一方の光線のみを試料に入射し、試料に入射した測定光と、試料に入射しない参照光を集光するレンズと、レンズによって集光された光の強度を検出する光強度検出手段を備え、測定光と参照光を合波して干渉させる干渉光学系による屈折率測定装置であって、参照光を電気的な光変調素子に入射して変調し、光変調素子への印加電圧値と、光強度検出手段において検出される測定光と参照光の干渉信号より試料の屈折率を測定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の屈折率測定装置における電気的な光変調素子は液晶素子によって構成されることが望ましい。
【００１１】
また、本発明の屈折率測定装置は、低コヒーレンス光を出力する光源を含む光出力手段と、光出力手段から出力された光線を二本の光線に分割する光分割手段と、光分割手段によって分割された二本の光線のうち、一方の光線のみを試料に入射し、試料に入射した測定光と、試料に入射しない参照光を集光するレンズと、レンズによって集光された光の強度を検出する光強度検出手段を備え、測定光と参照光を合波して干渉させる干渉光学系による屈折率測定装置であって、光線のビーム径より十分大きな面積の電極を配置してある面と光線のビーム径より十分大きな面積の電極を配置していない面を同一面上に有する基板で構成される分割型の液晶素子を有し、測定光を分割型の液晶素子における電極を配置していない面に入射し、参照光を分割型の液晶素子における電極を配置してある面に入射して変調し、分割型の液晶素子への印加電圧値と、光強度検出手段において検出される測定光と参照光の干渉信号より試料の屈折率を測定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の屈折率測定装置における液晶素子はホモジニアス配向の液晶素子であることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の屈折率測定装置は、測定光と参照光が光強度検出手段に入射する前に、ともに、任意の偏光軸を持った偏光子を透過することが望ましい。
【００１４】
また、本発明の屈折率測定装置は、試料を入れる試料セルが少なくとも二種類の溶液を
別個に入れることができ、試料セルに少なくとも試料と基準液が別個に入れられており、参照光が基準液を通過することが望ましい。
【００１５】
また、本発明における試料は水溶液であり、基準液は純水である場合により有用である。
【００１６】
また、本発明における光出力手段は直線偏光を出力することが望ましい。
【００１７】
また、本発明における光源は直線偏光を出力することが望ましい。
【００１８】
また、本発明における光源はスーパールミネッセントダイオード、フェムト秒レーザ、または発光ダイオードであることが望ましい。
【００１９】
また、本発明における試料はグルコース溶液、血液、または尿であり、試料中の溶質はグルコースである場合により有用である。
【００２０】
また、本発明の濃度測定装置はこれらのいずれかの屈折率測定装置によって試料の屈折率を測定し、試料中の物質の濃度を算出することを特徴とする。
【００２１】
（作用）
低コヒーレンス干渉法を用いて試料の屈折率を測定する屈折率測定装置および濃度測定装置において、光分割手段によって二本に分割された光線の内、参照用に用いる光線の飛行時間を機械的ではなく、液晶素子を用い電気的に変化させることにより、高い精度を必要とする機器の調整が不要となり、また、振動などの影響がないため高精度の測定が可能となる。また、これまで、ミラーを可動とし、ミラーによる反射光を参照光としていたため機器の配置の制約が大きかったが、透過光線を利用できる液晶素子を用いることにより、小型化など様々な状況に応じた装置構成が可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
以上の説明のように、本発明の屈折率測定装置および濃度測定装置においては、下記に記載する効果を有する。
【００２３】
スーパールミネッセントダイオードなどの低コヒーレンス光源からの光線を光分割手段によって二本に分割し、一方の光線を試料に入射し、他方の光線を参照用の光線として、二本の光線の干渉信号より試料の屈折率を測定する低コヒーレンス干渉法を用いた屈折率測定装置および濃度測定装置において、参照用に用いる光線の飛行時間を変化させる際に、反射ミラーの移動など機械的動作を行うのではなく、液晶素子を用いて電気的に行うことにより、高い精度を必要とする機器の調整が不要となり、また、ステージ移動の際の振動等の影響もなくなるため、高精度の屈折率測定および濃度測定が可能となる。
【００２４】
また、機械的動作の場合の測定の際に必要であったステージの走査範囲のスペースも不要となり、更に、光線を透過させる液晶素子を用いることによってミラーやビームスプリッタを用いない構成も可能となるため、小型化など様々な状況に応じた装置構成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を用いて本発明を利用した屈折率測定装置および濃度測定装置の最適な実施形態を説明する。
【００２６】
（第一の実施形態）
図１は本発明の第一の実施形態の例である。図１において駆動回路１０９によって駆動されるスーパールミネッセントダイオードなどの光源１０１より出射された直線偏光した光線をコリメートレンズ１０２に入射する。ここで、光源１０１はスーパールミネッセントダイオードに限るものではなく、白色光や発光ダイオード、フェムト秒レーザーなど、可干渉性の低い低コヒーレンス光を出射する光源である。仮に光源の種類により、光源１０１より出射された光線が直線偏光ではない場合、偏光子などを配置し、直線偏光が出射されるようにする。コリメータレンズ１０２は入射してきた光線を平行光にするものであって、光線の広がり角等によって配置を変え、光源からの距離を変化させる。次に、コリメータレンズ１０２によって平行光となった光線を光分割手段１０３に入射する。ここで、本実施形態においては光分割手段１０３として開口を用い、二本の光線に分割している。光分割手段１０３としては、他に、回折格子、プリズム、及びそれらと反射板などを組み合わせたものが考えられる。次に、光分割手段１０３によって分割された二本の光線の内、一方の光線は試料１０４に入射する。本実施形態においては試料１０４としてはグルコース溶液とする。ここで、光線が試料１０４を通過する際、グルコース溶液の屈折率により光の速度が低下する。仮にグルコース溶液の屈折率をｎgとすると、光線が試料１０４を通過する際の速度ｃ1は、
ｃ1＝ｃ／ｎg
となる。このとき、ｃは真空中の光の速度である。すなわち、試料を通過する際の光路長をＬとすると、試料１０４を通過することによる光線の飛行時間の遅延量Ｔ1は、
Ｔ1＝（ｎg−１）・Ｌ／ｃ
となる。次に、試料１０４を通過した光線は偏光子１０６に入射し、入射した光線の偏光子１０６の透過軸方向の成分のみが透過する。次に、偏光子１０６を透過した光線は集光レンズ１０７に入射し、受光器１０８の受光部に集光される。
【００２７】
また、光分割手段１０３によって分割された二本の光線の内、他方の光線は液晶素子１０５に入射する。ここで、液晶素子１０５はホモジニアス配向の液晶素子であり、その配向方向は入射する光線の偏光方向と等しい方向とする。液晶素子１０５は液晶駆動回路１１０によって駆動し、液晶駆動回路１１０より液晶素子１０５へ印加する電圧に応じて液晶素子を通過する際の光線の速度が変化する。これは、液晶素子１０５への印加電圧によって素子内の液晶分子の配向方向が、光線に対して平行方向からほぼ垂直方向まで変化することによって、液晶素子１０５全体としての屈折率が変化するためである。ここで、屈折率が最小となる場合の屈折率をｎlcd1とし、屈折率が最大となる場合の屈折率をｎlcd2とすると、光線が液晶素子１０５を通過する際の速度ｃ2は、
ｃ／ｎlcd2  ＜  ｃ2  ＜  ｃ／ｎlcd1
となる。すなわち、液晶素子１０５のギャップをＬlcdとすると、液晶素子１０５を通過することによる光線の飛行時間の遅延量Ｔ2は、
（ｎlcd1−１）・Ｌlcd／ｃ＜Ｔ2＜（ｎlcd2−１）・Ｌlcd／ｃ
となる。ここで、Ｔlcd1＝（ｎlcd1−１）・Ｌlcd／ｃとし、Ｔlcd2＝（ｎlcd2−１）・Ｌlcd／ｃとする。次に、液晶素子１０５を通過した光線は偏光子１０６に入射し、入射した光線の偏光子１０６の透過軸方向の成分のみが透過する。次に、偏光子１０６を透過した光線は集光レンズ１０７に入射し、受光器１０８の受光部に集光される。
【００２８】
受光器１０８は受光した光線の強度変化を電圧変化として出力するもので、受光器より検出された信号はＰＣなどの演算器１１１に入力する。また、演算器１１１はコントローラとして液晶駆動回路１１０のコントロールも行う。
【００２９】
この時、受光器１０８へ入射する二本の光線に関して、光源１０１を出射してから、受光器１０８に到達するまでの光線の飛行時間がほぼ等しい場合にのみ干渉信号が観察される。干渉信号は、例えば二本の光線の飛行時間にずれがある場合は受光器１０８で検出される光強度は二本の光線の強度を足した値で一定であるが、二本の光線が干渉した場合、
極大、もしくは極小のピークが観察される。
【００３０】
ここで、試料１０４を通過する光線と液晶素子１０５を通過する光線の光路長が等しい場合、試料１０４を通過することによる光線の飛行時間の遅延量Ｔ1が、
Ｔlcd1＜Ｔ1＜Ｔlcd2
の条件を満たすとすれば、液晶素子１０５への印加電圧を変化させていったときに、ある電圧値のところで干渉信号が観察される。このとき、干渉信号が観察される電圧値と試料１０４の屈折率の間には相関が見られるため、試料１０４の屈折率が測定できる。また、屈折率に比例するグルコース濃度の算出が可能となる。
【００３１】
実際の測定では、試料１０４を入れる容器や、液晶素子１０５のガラスの種類などの影響が発生してしまうため、試料１０４を通過する光線と液晶素子１０５を通過する光線の光路長にずれが生じてしまい、測定前に校正が必要となる。校正の方法としては、例えば試料１０４として、まず純水を入れて測定し、その値を基準とするなどの方法が挙げられる。
【００３２】
また、試料１０４が透明ではなく、散乱体を含むものである場合、観察される干渉信号はきれいなピークを示さず、図２に示すように、ピークが複数観察されるなどの現象が起こる。これは、散乱体を通過する際、光線は散乱の影響をほとんど受けない前方直進光と散乱を受けた散乱光に分別され、光の粒子が散乱を受ける回数が多いほど光路長も長くなるため、広い範囲に渡って干渉信号が検出されるためである。この場合、一番早く現れた信号が前方直進光による干渉信号であると考えられ、この信号を用いることにより、散乱体においても測定が可能となる。
【００３３】
上述のように、低コヒーレンス干渉法において、ステージ移動などの機械的動作を液晶素子による電気的な動作に置き換える方法においても、試料の屈折率の測定が可能である。機械的動作を必要としないことで、非常に高精度を必要とする機器の調整が不要となり、また、振動などの影響がないため高精度の測定が可能となる。また、これまで、ミラーを可動とし、ミラーによる反射光を参照光としていたため機器の配置の制約が大きかったが、透過光線を利用できる液晶素子を用いることにより、小型化など様々な状況に応じた装置構成が可能となる。
【００３４】
なお、本実施形態においては試料としてグルコース溶液を用いており、この場合グルコースのもつ旋光性により、試料を透過した光線の偏光軸が回転してしまう。そのため、受光器に到達する二本の光線の偏光方向を合わせ、干渉信号へのノイズを低減するために、偏光子１０６を配置した。試料に旋光性がない場合、もしくは試料における散乱が非常に小さい場合は、偏光子１０６は不要となる。
【００３５】
（第二の実施形態）
次に第二の実施形態について図３を用いて説明する。光学素子等に関しては第一の実施形態と同様のものとする。第一の実施形態と同様に、駆動回路１０９によって駆動される低コヒーレンスの光源１０１より出射された直線偏光した光線をコリメートレンズ１０２に入射する。光源の種類により、光源１０１より出射された光線が直線偏光ではない場合、偏光子などを配置し、直線偏光が出射されるようにする。次に、コリメータレンズ１０２によって平行光となった光線を光分割手段１０３に入射する。ここで、本実施形態においても、第一の実施形態と同様に光分割手段１０３として開口を用い、二本の光線に分割している。次に、光分割手段１０３によって分割された二本の光線を分割型の液晶素子３０１に入射する。
【００３６】
分割型の液晶素子３０１はホモジニアス配向の液晶素子で、その配向方向は入射する光
線の偏光方向と等しい方向であり、液晶注入部の半分の面、面Ｂのみに電極を配置してある。液晶駆動回路１１０によって分割型の液晶素子３０１に電圧を印加した場合、面Ｂにだけ電圧が印加され液晶分子の配向方向が変化する。電極のない面Ａは電圧を印加しても変化は起こらない。ここで、光分割手段１０３によって分割された二本の光線をそれぞれ分割型の液晶素子３０１の面Ａと面Ｂに入射する。このとき、分割型の液晶素子３０１の面Ａに入射する光線を光線ａ、面Ｂに入射する光線を光線ｂとする。
【００３７】
光線ａは分割型の液晶素子３０１を通過する際、その屈折率により光線の飛行時間が遅延するが、その遅延量は分割型の液晶素子３０１への印加電圧に依存せず一定である。光線ａは分割型の液晶素子３０１を透過した後、試料セル３０２に入射する。本実施形態においても試料１０４としてはグルコース溶液とする。ここで、図４に示すように試料セル３０２は、二本の光線が異なる経路を通る構造で、二種類の試料を入れる構造になっており、一方に試料１０４を入れ、他方に純水などの基準液３０３を入れる。また、光線ａは試料１０４を通過するように、光線ｂは基準液３０３を通過するように配置する。光線ａが試料１０４を通過する際、グルコース溶液の屈折率により光の速度が低下する。第一の実施形態と同様に仮にグルコース溶液の屈折率をｎg、真空中の光の速度をｃ、試料を通過する際の光路長をＬとすると、試料１０４を通過することによる光線の飛行時間の遅延量Ｔ1は、
Ｔ1＝（ｎg−１）・Ｌ／ｃ
となる。実際には光線は試料セル３０２も通過しているため、試料セルを通過する際にも飛行時間の遅延は発生している。次に、試料１０４を通過した光線は偏光子１０６に入射し、入射した光線の偏光子１０６の透過軸方向の成分のみが透過する。次に、偏光子１０６を透過した光線は集光レンズ１０７に入射し、受光器１０８の受光部に集光される。
【００３８】
また、光線ｂは分割型の液晶素子３０１を通過する際、その屈折率により光線の飛行時間が遅延し、その遅延量は分割型の液晶素子３０１への印加電圧に依存する。次に、光線ｂは分割型の液晶素子３０１を透過した後、試料セル３０２に入射し、基準液３０３を通過する。ここで、基準液３０３の屈折率をｎ0とすると、基準液３０３を通過することによる光線の飛行時間の遅延量Ｔ2は、
Ｔ2＝（ｎ0−１）・Ｌ／ｃ
となる。次に、基準液３０３を通過した光線は偏光子１０６に入射し、入射した光線の偏光子１０６の透過軸方向の成分のみが透過する。次に、偏光子１０６を透過した光線は集光レンズ１０７に入射し、受光器１０８の受光部に集光される。
【００３９】
受光器１０８は受光した光線の強度変化を電圧変化として出力するもので、受光器より検出された信号はＰＣなどの演算器１１１に入力する。また、演算器１１１はコントローラとして液晶駆動回路１１０のコントロールも行う。このとき、受光器１０８へ入射する光線ａ、光線ｂに関して、光源１０１を出射してから、受光器１０８に到達するまでの光線の飛行時間がほぼ等しい場合にのみ干渉信号が観察される。干渉信号は、例えば二本の光線の飛行時間にずれがある場合は受光器１０８で検出される光強度は二本の光線の強度を足した値で一定であるが、二本の光線が干渉した場合、極大、もしくは極小のピークが観察される。すなわち、第一の実施形態と同様に、分割型の液晶素子３０１への印加電圧を変化させていったときに、ある電圧値のところで干渉信号が観察される。このとき、干渉信号が観察される電圧値と試料１０４の屈折率の間には相関が見られるため、試料１０４の屈折率が測定できる。また、屈折率に比例するグルコース濃度の算出が可能となる。
【００４０】
ここで、干渉信号を観察するとき、光線ａ、光線ｂの経路を出来るだけ等しくすることにより、外乱の影響を小さくでき、また、分割型の液晶素子３０１による変調幅を小さくすることが出来るため、高精度の測定が可能となる。本実施形態においては、光線ａと光線ｂを共に分割型の液晶素子３０１に入射し、液晶素子の面Ｂのみを変調させることによ
り、液晶分子による変調分以外の要素、すなわち、液晶素子のガラスや配向膜などの影響を打ち消すことが出来る。また、同様に同一の試料セル３０２に入射し、光線ａを試料、光線ｂを基準液に入射することにより、試料セル３０２を通過する際の影響も光線ａ、光線ｂ間でキャンセルすることが出来る。すなわち、光線ａと光線ｂの飛行時間において、遅延差が発生するのは液晶分子による変調分と、試料１０４と基準液３０３の屈折率差のみとなり、測定に必要な要素以外はキャンセルできるため、上述のように高精度の測定が可能となる。また、第一の実施形態と同様に、本実施形態においても散乱体の測定も可能である。
【００４１】
上述のように、低コヒーレンス干渉法において、ステージ移動などの機械的動作を液晶素子による電気的な動作に置き換える方法においても、試料の屈折率の測定が可能である。機械的動作を必要としないことで、非常に高精度を必要とする機器の調整が不要となり、また、振動などの影響がないため高精度の測定が可能となる。また、これまで、ミラーを可動とし、ミラーによる反射光を参照光としていたため機器の配置の制約が大きかったが、透過光線を利用できる液晶素子を用いることにより、小型化など様々な状況に応じた装置構成が可能となる。更に、本実施形態のように、測定に必要な要素以外はキャンセルできる構成とすることにより、上述のように高精度の測定が可能となる。
【００４２】
また、本明細書中に記載の実施形態においては、透過光を利用できる利点を生かし、従来の低コヒーレンス干渉系と異なる光学系の構成としたが、従来の光学系の構成においても、ステージ移動などの機械的動作を液晶素子による電気的な動作に置き換える方法によって上記と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第一の実施形態における屈折率測定装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における受光器の検出信号を示す図である。
【図３】本発明の第二の実施形態における屈折率測定装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態における試料セルの構成を示す図である。
【図５】従来例における屈折率測定装置の概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０１  光源
１０２  コリメートレンズ
１０３  光分割手段
１０４  試料
１０５  液晶素子
１０６  偏光子
１０７  集光レンズ
１０８  受光器
３０１  分割型の液晶素子
３０２  試料セル
【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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