(57)【要約】【課題】  試料中の旋光性物質の濃度を測定する方法として、試料に光を入射しその旋光角から濃度を求める方法は有用である。しかし、上記の方法により原理的には旋光角を求めることは可能だが、実際の測定を行うと、温度等の様々な外乱の影響により安定した測定結果を得ることは難しい。【解決手段】  試料中の旋光性物質による旋光角を測定することにより試料中の旋光性物質の濃度を測定する濃度測定装置において、光源から出射された光線を二本に分割し、分割された光線の内一本の光線は試料に入射する光路、他方の光線は試料に入射しない光路とし、試料を透過する光路と前記試料を透過しない光路に対してそれぞれ濃度の算出を行い濃度校正を行うことによって、温度変化などの外乱により光学素子の特性が変化した場合にも、算出濃度値に与える影響が少なく、非常に高精度の濃度測定が可能となる。  【選択図】      図１
2005098710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線を出力する光出力手段と、該光出力手段から出力された光線を直線偏光にする第一の偏光手段と、前記直線偏光の旋光角を変調する旋光角変調手段と、該旋光角変調手段によって旋光角が変調された直線光線が試料へ出射されることによって、前記試料内の旋光性物質によって旋光されて前記試料を透過してくる透過光の一方向成分のみを透過させる第二の偏光手段と、該第二の偏光手段を透過してくる透過光の強度を検出する光強度検出手段と、前記旋光角変調手段によって変調された旋光角と前記光強度検出手段によって検出された透過光の強度より前記試料中の旋光性物質による旋光角を算出し、前記旋光性物質による旋光角より前記試料中の旋光性物質の濃度を算出する算出手段を備えた濃度測定装置であって、前記光出力手段から出力された光線を少なくとも二本に分割する光分割手段を有し、該光分割手段によって分割された光線のうち、少なくとも一本の光線は前記試料に入射し、少なくとも一本の光線は前記試料に入射しないものであり、前記試料を透過する光路と前記試料を透過しない光路に対してそれぞれ前記算出手段により濃度の算出を行い、算出された値を用いて濃度校正を行う濃度測定装置。
【請求項２】
前記光分割手段によって分割された光線を光分岐手段によって分岐し、分岐された一方の光線によって得られる信号をフィードバック信号として、前記旋光角変調手段の変調量を調整することを特徴とする請求項１に記載の濃度測定装置。
【請求項３】
前記旋光角変調手段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または請求項２に記載の濃度測定装置。
【請求項４】
前記旋光角変調手段は液晶素子と位相差板によって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の濃度測定装置。
【請求項５】
前記旋光角変調手段はファラデー素子によって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の濃度測定装置。
【請求項６】
前記試料は尿であり、前記試料中の旋光性物質は尿糖であ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濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は濃度測定装置に関し、特に試料中に含まれる旋光性物質の濃度を高精度に測定する技術に関するものでである。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料中の旋光性物質の濃度を測定する手段として、試料に光線を入射してその旋光角より濃度を求める方式が知られており、この方法は非常に有用であるとされる。すなわち、例えばグルコース濃度を測定する方法としては、一般にＧＯＤ法などの酵素を用いた酵素法が知られているが、この方法では電極を試料に接触させる必要があり、また測定原理上、測定回数に限度があるため一定期間ごとのメンテナンスや、装置の一部の交換、緩衝液の追加などの処置を行う必要が生じる。その点、光線を用いる旋光角測定方式に於いては直接試料に触れることなく測定することが可能であるため、比較的長い期間において特にメンテナンス等を必要とせず測定が可能である。ここで、その期間は光源の寿命、もしくは試料セルの汚れなどに依存する。
【０００３】
旋光角より試料中の旋光性物質の濃度を求める方法の原理は式１に基づく。
θ（λ）＝α（λ）・ｃ・Ｌ（式１）
ここで、θ（λ）は光線の波長をλとしたときの旋光角、α（λ）は光線の波長をλとしたときの旋光性物質の比旋光度、ｃは試料中における旋光性物質の濃度、Ｌは試料の光路長である。式１において、比旋光度α（λ）は旋光性物質固有の係数であり、光線の波長λや温度によって変化する値ではあるが、濃度測定前に既知の値である。また、試料の光路長Ｌも同様に濃度測定前に既知の値であるため、試料に光線を入射したときの旋光角θ（λ）を測定することにより、旋光性物質の濃度ｃを求めることが出来る。
【０００４】
また、旋光角は、直線偏光を試料に入射させ、試料を通過した光線を検光子へ入射させ、検光子を透過した光線をフォトダイオードなどの受光素子に入射し、光電変換することによって得られた信号を用いて求める。すなわち、偏光子の透過軸に対する検光子の透過軸の傾きをφとし、試料による旋光角をβとすると、受光素子で受光する光強度Ｉは、
Ｉ＝Ｔ×Ｉ0ｃｏｓ2（φ−β）（式２）
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すべてを考慮した透過率Ｔ、Ｉ0は入射光の強度を表す。式２より分かる様に、光強度Ｉはφが変化することによって変化し、回転角度π（ｒａｄ）毎に極小点が得られる。よって、偏光子の透過軸に対する検光子の透過軸の傾きφを変化させたときの光強度Ｉを測定することによって試料による旋光角βを求めることが出来る。
【０００５】
ここで、偏光子の透過軸に対する検光子の透過軸の傾きφを変化させる方法としては、第一に偏光子を回転させる方法が考えられるが、この方法では機械的動作が必要となってしまうため、装置として比較的大型になってしまう。そこで旋光角変調素子として液晶素子（例えば、特許文献１参照。）やファラデー素子（例えば、特許文献２参照。）を用いて電気的に偏光面を変調する方法が挙げられる。
【０００６】
図５は特許文献１を参考にした旋光角測定装置例の概略図である。旋光角変調素子として液晶素子を用いている。光源５０１より出射した光線を第一の偏光子５０２に入射する。第一の偏光子５０２によって光線は第一の偏光子５０２の透過軸方向に光軸を持つ直線偏光となり、次に直線偏光を旋光角変調素子である液晶素子５０３に入射する。液晶素子５０３を通過する際に直線偏光の偏光面は液晶素子に外部より印加する電圧に依存して変
調される。次に旋光した直線偏光を試料５０４に入射する。ここで、直線偏光は試料５０４を通過する際、試料５０４中に含まれる旋光性物質によってある程度旋光される。次に試料５０４を通過した光線を第二の偏光子５０５に入射することで、第二の偏光子５０５の透過軸方向の光成分のみが透過し、光検出器５０６の受光部に到達する。光検出器５０６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ある。従って光検出器５０６からの出力電圧と液晶素子５０３に印加する電圧を測定することにより、試料５０４による旋光角θを測定することが出来る。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２１８８８９号公報（図３）
【特許文献２】特開平９−１４５６０５号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記の方法により原理的には旋光角を求めることは可能だが、実際の測定を行うと高精度の測定は難しい。これは温度等の様々な外乱が影響しており、例えば温度に関しては温度変化により、レーザの出力強度、レーザの出力波長、旋光角変調素子の旋光量、旋光性物質の比旋光度、その他光学素子の光学特性がそれぞれ変化してしまう可能性があるためである。例えば、尿中のグルコース濃度すなわち尿糖値は健常者で数１０ｍｇ／ｄｌ以下であり、仮に１０ｍｇ／ｄｌの精度が必要とすると、光路長１ｃｍの場合、旋光度に換算しておよそ０．０００５２［ｄｅｇ．］の精度が必要となるため、非常に高精度の測定が望まれる。
【０００９】
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、外乱の影響を受けた場合においても試料中の旋光性物質の濃度を高精度に測定することが可能な濃度測定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】
【００１０】
これらの課題を解決するために本発明による濃度測定装置は、下記に記載の手段を採用する。すなわち本発明は、光線を出力する光出力手段と、光出力手段から出力された光線を直線偏光にする第一の偏光手段と、直線偏光の旋光角を変調する旋光角変調手段と、旋光角変調手段によって旋光角が変調された直線光線が試料へ出射されることによって、試料内の旋光性物質によって旋光されて試料を透過してくる透過光の一方向成分のみを透過させる第二の偏光手段と、第二の偏光手段を透過してくる透過光の強度を検出する光強度検出手段と、旋光角変調手段によって変調された旋光角と光強度検出手段によって検出された透過光の強度より試料中の旋光性物質による旋光角を算出し、旋光性物質による旋光角より試料中の旋光性物質の濃度を算出する算出手段を備えた濃度測定装置であって、光出力手段から出力された光線を少なくとも二本に分割する光分割手段を有し、光分割手段によって分割された光線のうち、少なくとも一本の光線は試料に入射し、少なくとも一本の光線は試料に入射しない構成であり、試料を透過する光路と試料を透過しない光路に対してそれぞれ算出手段により濃度の算出を行い、算出された値を用いて濃度校正を行うことを特徴とする
【００１１】
また、本発明の濃度測定装置は、光分割手段によって分割された光線を光分岐手段によって分岐し、分岐された一方の光線によって得られる信号をフィードバック信号として、旋光角変調手段の変調量を調整することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の濃度測定装置における旋光角変調手段は液晶素子によって構成されることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の濃度測定装置における旋光角変調手段は液晶素子と位相差板によって構成されることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の濃度測定装置における旋光角変調手段はファラデー素子によって構成されることが好ましい。
【００１５】
また、本発明における試料は尿であり試料中の旋光性物質は尿糖である場合により有用である。
【００１６】
（作用）
試料中の旋光性物質による旋光角を測定することにより試料中の旋光性物質の濃度を測定する濃度測定装置において、光源から出射された光線を二本に分割し、分割された光線の内、一本の光線は試料に入射する光路、他方の光線は試料に入射しない光路とし、試料を透過する光路と前記試料を透過しない光路に対してそれぞれ濃度の算出を行い濃度校正を行うことによって、温度変化などの外乱により光学素子の特性が変化した場合にも、算出濃度値に与える影響が少なく、非常に高精度の濃度測定が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上の説明のように、本発明の濃度測定装置においては、下記に記載する効果を有する。
【００１８】
試料中に含まれる旋光性物質の濃度を、試料中の旋光性物質による旋光度から求める濃度測定装置において、１つの光源から出射された光線を分割し、一方の光線は試料の濃度測定、他方の光線は測定値の校正に用い、分割した光線が透過する光学素子等を共通のものとすることによって、測定と校正を、同一光源、同一の光学素子を用いて行うことができ、また、測定と校正をタイムラグなしで行うことにより、外乱の影響によるわずかな光学特性の変化も校正することができるため、非常に高精度の濃度測定が可能となる。
【００１９】
また、光線を分割し、一方の光線は試料の濃度測定、他方の光線は測定値の校正に用い、更に分割した光線をそれぞれ光分岐手段で分岐し、分岐手段によって反射された光線を用いて常にフィードバックをかけることにより、濃度測定用の光線から得られる測定値と、校正用の光線から得られる測定値が共に安定した値となり、その値を用いて校正を行うことにより、より安定した値が得られ、高精度の濃度測定が可能となる。
【００２０】
また、測定時間に関しても測定と校正を同時に行うため、短い時間での測定が可能となる。更に、旋光角変調手段として液晶素子を用いたものを用いることによって、光学系の小型化が可能で、濃度測定装置全体の小型化につながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を用いて本発明を利用した濃度測定装置の最適な実施形態を説明する。
【００２２】
（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レーザダイオードなどの光源１０１より出射された光線をコリメートレンズ１０２に入射する。ここで、光源１０１はある一定の波長の光線を出射するものであって、レーザダイオードに限るものではない。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、光源からの光線の広がり角等によって位置を変化させる。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、光分割手段１０３によって、光線は少なくとも２本以上に分割される。光分割手段１
０３としては回折格子、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を透過した光線の内、ほぼ強度が等しい２本の光線を第一の偏光子１０４に入射する。第一の偏光子１０４によって２本の光線は等しく、第一の偏光子１０４の透過軸方向に光軸を持つ直線偏光となる。次に第一の偏光子１０４を透過してきた直線偏光を電気光学的な旋光角変調素子に入射する。図１に示す本実施例に於いては、電気光学的な旋光角変調素子として液晶素子１０５を用いている。この際、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２本の直線光線の旋光量が変化する。
【００２３】
液晶素子１０５によって旋光度が変化した２本の光線を次に試料セル１０６に入射する。ここで、２本の光線の内、一方の光線Ａは試料の入ったセル１０６ａに入射し、他方の光線Ｂは試料の入っていないセル１０６ｂに入射する。このとき、セル１０６ｂ中には試料の代わりに旋光性物質を含まないもの、例えば純水等を入れておく。本実施例においては試料セル１０６を２段構成にし、上段に試料を入れるセル１０６ａ、下段に純水などを入れるセル１０６ｂとしている。このように２段構成にすることにより、２本の光線Ａ、Ｂ間の距離を小さくすることができ、装置全体の小型化にもつながる。
【００２４】
ここで、試料の入ったセル１０６ａを通過する光線Ａは、試料を通過する際、その試料中の旋光性物質によって未知の変位量だけ旋光する。このときの変位量は試料中の旋光性物質の濃度、試料を通過する光線の光路長の長さに比例する。一方、純水等の入ったセル１０６ｂを通過する光線Ｂは、通過する際特に旋光されずに偏光面が回転することなく通過する。ここで、試料セル１０６における光線が通過する面は光線をあまり吸収しない様に透過率の高い透明なものである必要があり、これには例えばガラスなどが挙げられる。ここで、ガラスのなかには微小ながら旋光性が見られるものもあり、その場合、試料中の旋光性物質の濃度が０の場合でも、ガラスによって光線が旋光してしまう。しかし、試料セル１０６を２段構成にし、光線Ａと光線Ｂが同じガラス面を通過する様にすることにより、ガラスによる旋光度は光線Ａと光線Ｂの間でキャンセルされるため、特に旋光性のあるガラスを用いることも可能である。
【００２５】
試料セル１０６を通過した光線Ａと光線Ｂは次に第二の偏光子１０７に入射させる。第二の偏光子１０７においては、第二の偏光子１０７の透過軸方向の光成分のみが透過する。光線Ａの偏光軸と光線Ｂの偏光軸は試料中の旋光性物質による旋光度の分だけ異なるため、第二の偏光子１０７の透過軸との角度差も光線Ａと光線Ｂ間で異なる。次に、第二の偏光子１０７を透過した光線Ａ、Ｂはそれぞれ光検出器１０８の受光部に到達する。光検出器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、本実施例における光検出器１０８は受光部を含めた受光系を少なくとも２系列以上備えたものである。ここでは仮に光線Ａの光検出を行う受光系を受光系ａ、光線Ｂの光検出を行う受光系を受光系ｂとする。受光系ａ、受光系ｂそれぞれ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。
【００２６】
この時、演算器１１１に入力された受光系ａと受光系ｂからの信号を比較して試料中の旋光性物質による旋光度を算出する。算出方法としては様々な方法が考えられるが、以下に算出方法の一例を記載する。
【００２７】
例えば、第一の偏光子１０４の透過軸を垂直方向、第二の偏光子１０７の透過軸を水平方向とし、液晶素子１０５は初期状態において偏光状態を変化させないとすると、初期状態において受光系ｂで検出される光線Ｂの強度は０となる。ここで、試料セル１０６は旋光性を持たないものとし、偏光子はクロスニコルの状態で光を完全に透過させないものとする。次に、液晶素子１０５の状態を変化させて、第一の偏光子１０４を透過した直線偏
光を液晶素子１０５を通過することによって右または左方向に旋光させると、第二の偏光子１０７に入射する直前の光線Ｂの偏光軸と第二の偏光子１０７の吸収軸に角度差が生じるため、受光系ｂで検出される光線Ｂの強度は０ではなくなる。このように液晶素子１０５の状態を変化させて液晶素子１０５による旋光量を変調させることによって、図２のような波形が観察される。図２は液晶素子１０５によって左右に均等に旋光角を変調させた場合を示す。図２において横軸は時間軸、縦軸は受光系ｂによって検出された光線Ｂの強度を示す。
【００２８】
この時、光線Ａに関しては、試料中の旋光性物質により未知量だけ旋光されるので、液晶素子が初期状態であっても第二の偏光子１０７に入射する直前の光線Ａの偏光軸と第二の偏光子１０７の吸収軸に角度差が生じるため、受光系ａによってある強度が検出される。更に、液晶素子１０５の状態を変化させて液晶素子１０５による旋光量を変調させた場合、図３に示す様に波高比のずれた波形が観察される。これは液晶素子１０５によって左右に均等に旋光角を変調させた場合でも、試料中の旋光性物質によって更に左右どちらかに旋光するためである。図３における波線は光線Ｂの波形を示したものである。
【００２９】
ここで、光線Ａの波形と光線Ｂの波形の波高比に着目する。あらかじめ波高比と濃度の関係式を構築しておき、関係式に従い、波高比の値に対応して濃度を算出する。ここで、波高比と濃度の関係式は特に液晶の種類、変調幅に依存するものである。しかし、単に光線Ａの波高比のみを用いて濃度を算出すると、高い精度を得ることは難しい。これは、上述した様に温度等の様々な外乱が影響しており、例えば温度に関しては温度変化により、レーザの出力強度、出力波長、旋光角変調素子の旋光量、旋光性物質の比旋光度、その他光学素子の光学特性がそれぞれ変化してしまう可能性があるためである。そこで、光線Ｂの波高比を用いて校正を行う。
【００３０】
校正の方法としては、例えば外乱による影響を受けた場合、光線Ａ、光線Ｂともに同様の影響を受けるため、図２の様な光線Ｂの波形は波高比が１とはならず、１よりずれた値となる。そこで、この値を光線Ａの波高比より減算し、濃度を算出する方法が挙げられる。もしくは、光線Ｂの波形の波高比が１になる様に液晶駆動回路１１０をコントロールし、そのときの光線Ａの波高比から濃度を算出するという方法も考えられる。いずれにせよ、試料を通過していない光線Ｂを用いて校正を行うことにより、高精度の濃度測定が可能となる。従来の方式で校正を行う場合には、測定前もしくは測定後に試料セル内の試料と純水等を入れ替えて校正を行う必要があり、この場合、試料の入れ替え、すなわち、試料の取り出し、試料セルの洗浄、純水の注入などを行うため、測定と校正の間にタイムラグが生じる。たとえそのタイムラグが僅かであっても、その間に環境が全く変化しない可能性は低いため、高精度な測定を行う上では測定と校正のタイムラグを０にする、すなわち測定と校正を同時に行うことが重要となる。
【００３１】
上述のように、光線を分割し、一方の光線は試料の濃度測定、他方の光線は測定値の校正に用い、分割した光線が透過する光学素子等を共通のものとすることによって、測定と校正を同一時間に、同一光源、同一の光学素子を用いて行うことができ、外乱の影響によるわずかな光学特性の変化も校正することができるため、非常に高精度の濃度測定が可能となる。また、測定時間に関しても測定と校正を同時に行うため、短い時間での測定が可能となる。なお、上述の濃度算出法においては波高比を用いているが、濃度の算出方法についてはこれに限ったものではない。
【００３２】
（第二の実施形態）
次に第二の実施形態について図４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レーザダイオードなどの光源１０１より出射された光線をコリメータレンズ１０２に入射
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、光分割手段１０３によって、光線は少なくとも２本以上に分割される。次に光分割手段１０３を透過した光線の内、ほぼ強度が等しい２本の光線を第一の偏光子１０４に入射する。第一の偏光子１０４によって２本の光線は、第一の偏光子１０４の透過軸方向に光軸を持つ直線偏光となる。次に第一の偏光子１０４を透過してきた直線偏光を電気光学的な旋光角変調素子に入射する。本実施例に於いても、電気光学的な旋光角変調素子として液晶素子１０５を用いている。この際、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２本の直線光線の旋光量が変化する。
【００３３】
液晶素子１０５において旋光度が変化した２本の光線を次にビームスプリッタ等の光分岐手段４０１に入射する。光分岐手段４０１によって、２本の光線はそれぞれ透過方向と反射方向に分岐される。ここで、透過方向の２本の光線の内、一方の光線は試料の入ったセル１０６ａに入射し（光線Ａ’）、他方の光線は試料の入っていないセル１０６ｂに入射する（光線Ｂ’）。このとき、セル１０６ｂ中には試料の代わりに旋光性物質を含まないもの、例えば純水等を入れておく。本実施例においては試料セル１０６を２段構成にし、上段に試料を入れるセル１０６ａ、下段に純水などを入れるセル１０６ｂとしている。
【００３４】
ここで、試料の入ったセル１０６ａを通過する光線Ａ’は、試料を通過する際、その試料中の旋光性物質によって未知の変位量だけ旋光する。このときの変位量は試料中の旋光性物質の濃度、試料を通過する光線の光路長の長さに比例する。一方、純水等の入ったセル１０６ｂを通過する光線Ｂ’は、通過する際特に旋光されずに偏光面が回転することなく通過する。ここで、試料セル１０６における光線が通過する面は第一の実施例と同様に、ガラス等、光線をあまり吸収しない様に透過率の高い透明なものである。
【００３５】
試料セル１０６を通過した光線Ａ’と光線Ｂ’は次に第二の偏光子１０７に入射させる。第二の偏光子１０７においては、第二の偏光子１０７の透過軸方向の光成分のみが透過する。光線Ａ’の偏光軸と光線’Ｂの偏光軸は試料中の旋光性物質による旋光度の分だけ異なるため、第二の偏光子１０７の透過軸との角度差も光線Ａ’と光線Ｂ’間で異なる。次に、第二の偏光子１０７を透過した光線Ａ’、光線Ｂ’はそれぞれ第一の光検出器１０８の受光部に到達する。第一の光検出器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、本実施例における第一の光検出器１０８は第一の実施例と同様、受光部を含めた受光系を少なくとも２系列以上備えたものである。ここでは仮に光線Ａ’の光検出を行う受光系を受光系ａ’、光線Ｂ’の光検出を行う受光系を受光系ｂ’とする。受光系ａ’と受光系ｂ’からの信号はＰＣなどの演算器１１１に入力する。
【００３６】
また、光分岐手段４０１によって分岐された光線の内、反射方向の２本の光線をそれぞれ光線Ｃ’、光線Ｄ’とする。ここで、光分岐手段４０１において透過した光線のうち、光線Ａ’に対応する光線を光線Ｃ’、光線Ｂ’に対応する光線を光線Ｄ’とする。
【００３７】
光分岐手段４０１によって反射された光線Ｃ’と光線Ｄ’は次に第三の偏光子４０２に入射させる。第三の偏光子４０２においては、第三の偏光子４０２の透過軸方向の光成分のみが透過し、第二の光検出器４０３の受光部に到達する。第二の光検出器４０３は第一の光検出器と同様、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、ここでは仮に光線Ｃ’の光検出を行う受光系を受光系ｃ’、光線Ｄ’の光検出を行う受光系を受光系ｄ’とする。受光系ｃ’と受光系ｄ’からの信号をＰＣなどの演算器１１１に入力することにより第三の偏光子を透過した光線Ｃ’と光線Ｄ’の光強度を観察することができる。
【００３８】
この時、演算器１１１に入力された受光系ａ’、受光系ｂ’、受光系ｃ’、受光系ｄ’
からの信号を比較して試料中の旋光性物質による旋光度を算出する。以下に算出方法の一例を記載する。まず、試料に入射する光線Ａ’の光検出を行う受光系ａ’とその光分岐手段４０１における反射光である光線Ｃ’の光検出を行う受光系ｃ’からの信号に着目する。例えば、第一の偏光子１０４の透過軸を垂直方向、第二の偏光子１０７と第三の偏光子４０２の透過軸を水平方向とし、液晶素子１０５は初期状態において偏光状態を変化させないとすると、光線Ｃ’は試料を通過していないため初期状態において受光系ｃ’からの信号は０となる。次に、第一の実施形態と同様に液晶素子１０５の状態を変化させて液晶素子１０５による旋光量を変調させることによって、受光系ｃ’からの信号は図２と同様の波形が観察される。また同様に、受光系ａ’からの信号は図３に示す波形の様になる。このとき、第一の実施形態と同様に、例えばその波高比を用いて旋光度を測定する場合に、受光系ｃ’の信号の波高比が必ずしも１にならないことが多い。これは上述の様に外乱の影響によるものである。そこで、受光系ｃ’の信号をコントローラでもある演算器１１１に入力し、その信号の波高比が常にほぼ１となる様に液晶駆動回路１１０をコントロールする、すなわち、受光系ｃ’によってフィードバックをかける。このフィードバックにより受光系ａ’の信号より算出される旋光度は比較的安定した値となる。
【００３９】
更に、純水等に入射する光線Ｂ’の光検出を行う受光系ｂ’とその光分岐手段４０１における反射光である光線Ｄ’の光検出を行う受光系ｄ’からの信号に関しても、同様にフィードバックをかけることにより、受光系ｂ’の信号より算出される旋光度は比較的安定した値が算出される。ここで、第一の実施形態と同様に光線Ａ’の旋光度を試料を通過していない光線Ｂ’を用いて校正を行うことにより、光線Ａ’の旋光度はより安定した値となり、より高精度の濃度測定が可能となる。
【００４０】
上述のように、光線を分割し、一方の光線は試料の濃度測定、他方の光線は測定値の校正に用い、更に分割した光線をそれぞれ光分岐手段で分岐し、分岐手段によって反射された光線を用いて常にフィードバックをかけることにより、濃度測定用の光線から得られる測定値と、校正用の光線から得られる測定値が共に安定した値となり、その値を用いて校正を行うことにより結果として、より安定した値が得られる。また、第一の実施形態と同様に、分割した光線が透過する光学素子等を共通のものとすることによって、測定と校正を同一時間に、同一光源、同一の光学素子を用いて行うことができ、外乱の影響によるわずかな光学特性の変化も校正することができるため、非常に高精度の濃度測定が可能となる。また、測定時間に関しても測定と校正を同時に行うため、短い時間での測定が可能となる。ここで、上述の濃度算出法においては波高比を用いているが、濃度の算出方法についてはこれに限ったものではない。
【００４１】
上述の実施形態においては、旋光角変調手段として液晶素子を用いているが、これに限ることではなく、旋光角変調手段としてファラデー素子などを用いた場合においても同様の効果が得られる。また、光源の種類や光学素子の種類によっては、上述の実施形態に記載の他にレンズや位相差板などを測定装置に加えても良い。
上記の実施形態では、光線を二本に分割する例を示したが、三本、四本などの三本以上の多数本に光線を分割する構成でも本発明を適用可能である。すなわち、光線を二本以上に分割し、そのうち少なくとの一本の光線が試料に入射し、少なくとも一本の光線が試料に入射しない構成であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第一の実施形態における濃度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光検出器の出力波形を示す図である。
【図３】本発明の実施形態における光検出器の出力波形を示す図である。
【図４】本発明の第二の実施形態における濃度測定装置の構成を示す図である。
【図５】従来例における旋光角測定装置の概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０１  光源
１０２  コリメートレンズ
１０３  光分割手段
１０４  第一の偏光子
１０５  液晶素子
１０６  試料セル
１０７  第二の偏光子
１０８  光検出器
４０１  光分岐手段
４０２  第三の偏光子
４０３  第二の光検出器
【図１】
2005098710.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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