(57)【要約】直線偏光出力部（７０１）は直線偏光を出力する。第１の位相変調部（７０３）は第１の偏光軸を有し直線偏光を位相変調する。第２の位相変調部（７０４）は第１の偏光軸に直交する第２の偏光軸を有し直線偏光を位相変調する。信号供給部（７０５）は、直線偏光を位相変調する変調信号（Ｖｂ）を、いずれか一方の位相変調部に供給する。また、バイアス信号（Ｖｏ）を位相変調部（７０２）に供給する。光強度検出部（７０７）は、信号が供給された位相変調部（７０２）から旋光性物質を含む試料（１０６）へ出射される光が、旋光されて試料（１０６）から透過することにより、その透過してくる光の強度を検出する。旋光度算出部（７０８）は、変調信号（Ｖｂ）と、検出された光の強度と、に基づいて、試料（１０６）の旋光度を算出する。
2004088286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光を出力する直線偏光出力手段と、
所定方向の第１の偏光軸を有し、前記直線偏光出力手段から出力された直線偏光を位相変調する第１の位相変調手段と、
前記第１の偏光軸に直交する第２の偏光軸を有し、前記直線偏光出力手段から出力された直線偏光を位相変調する第２の位相変調手段と、
前記直線偏光を位相変調する所定振幅の変調信号を、前記第１および第２の位相変調手段のうちいずれか一方の位相変調手段に供給する信号供給手段と、
前記信号供給手段によって信号が供給された前記第１および第２の位相変調手段から旋光性物質を含む試料へ出射される光が、前記旋光性物質によって旋光されて前記試料から透過することにより、その透過してくる光の強度を検出する光強度検出手段と、
前記信号供給手段によって供給された変調信号と、前記光強度検出手段によって検出された光の強度と、に基づいて、前記試料の旋光度を算出する旋光度算出手段と、
を備えることを特徴とする旋光度測定装置。
【請求項２】
前記信号供給手段は、所定のオフセット信号を、前記第１および第２の位相変調手段に供給することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の旋光度測定装置。
【請求項３】
前記第１の位相変調手段は、前記第１の偏光軸の方向を液晶配向方向とする第１の液晶素子を備え、
前記第２の位相変調手段は、前記第２の偏光軸の方向を液晶配向方向とする、前記第１の液晶素子と異なる第２の液晶素子を備えることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の旋光度測定装置。
【請求項４】
前記第１および第２の液晶素子は、所定の製造工程によって製造された同一の液晶基板に作製された同一構造の液晶素子であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の旋光度測定装置。
【請求項５】
前記第１の液晶素子は、前記液晶基板の任意の位置に作製された液晶素子であり、
前記第２の液晶素子は、前記液晶基板において前記第１の液晶素子の近傍に作製された液晶素子であることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の旋光度測定装置。
【請求項６】
前記第１および第２の液晶素子は、ホモジニアス型の液晶素子であることを特徴とする請求の範囲第３項〜第５項のいずれか１つに記載の旋光度測定装置。
【請求項７】
前記第１および第２の液晶素子は、
液晶を挟む電極基板および対向基板を備え、前記液晶配向方向が同一方向である同一構造の液晶素子であり、
前記第１の液晶素子の液晶配向方向と前記第２の液晶素子の液晶配向方向とが直交するように、前記直線偏光出力手段から前記光強度検出手段へ向かう光路上に直列して配置されていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の旋光度測定装置。
【請求項８】
前記第１および第２の液晶素子は、前記電極基板どうしまたは前記対向基板どうしが対向するように配置されていることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の旋光度測定装置。
【請求項９】
前記第１の液晶素子または前記第２の液晶素子のうちの少なくとも一つが、
第１の電極を有する矩形状の第１の基板と、
前記第１の電極とともに液晶を挟む第２の電極を有する矩形状の第２の基板と、
前記信号供給手段からの信号を前記第１の電極に入力する第１の入力電極と、
前記信号供給手段からの信号を前記第２の電極に入力する第２の入力電極と、
を備え、
前記第２の基板の一の端辺の近傍に、当該端辺に沿って前記第１および第２の入力電極を備えるとともに、前記第２の基板の一の端辺とは異なる端辺の近傍にも、前記第１および第２の入力電極を備えることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の旋光度測定装置。
【請求項１０】
前記第１の液晶素子は、
第１の電極を有する矩形状の第１の基板と、
前記第１の電極とともに液晶を挟む第２の電極を有し、前記第１の基板よりも大きい矩形状の第２の基板と、
前記信号供給手段からの信号を前記第１の電極に入力する第１の入力電極と、
前記信号供給手段からの信号を前記第２の電極に入力する第２の入力電極と、
を備え、
前記第２の基板の一の端辺の近傍に、当該端辺に沿って前記第１および第２の入力電極を直列に配列し、前記第２の基板の一の端辺に直交する端辺の近傍に、当該端辺に沿って前記第１および第２の入力電極を直列に配列した構成であり、
前記第２の液晶素子は、
前記第１の液晶素子と液晶配向方向が同一方向であり、かつ同一構造の液晶素子であり、
前記第１および第２の液晶素子は、
前記第１の液晶素子の液晶配向方向と前記第２の液晶素子の液晶配向方向とが直交するように、前記直線偏光出力手段から前記光強度検出手段へ向かう光路上に直列して配置されていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の旋光度測定装置。
【請求項１１】
さらに、前記第１および第２の液晶素子を保持する液晶素子保持手段を備えることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の旋光度測定装置。
【請求項１２】
さらに、前記直線偏光出力手段から前記光強度検出手段へ向かう光路上に前記試料を挟んで直列して配置された一対の４分の１波長板を備えることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の旋光度測定装置。
【請求項１３】
前記第１の位相変調手段は、単一の液晶素子を構成する複数の画素のうち、一部の画素によって構成される第１の画素群であり、
前記第２の位相変調手段は、前記単一の液晶素子を構成する複数の画素のうち、一部の画素以外の他の画素によって構成され、前記他の画素を前記一部の画素と交互に配列した第２の画素群であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の旋光度測定装置。
【請求項１４】
さらに、前記第１および第２の画素群と前記光強度検出手段との間に設けられ、前記第１および第２の画素群から前記試料に出射されることにより、前記試料内の旋光性物質によって旋光されて前記試料から透過してくる光を集光し、前記光強度検出手段に出射する集光手段を備えることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の旋光度測定装置。
【請求項１５】
前記信号供給手段によって供給される所定のオフセット信号は、前記液晶素子の位相変調量がリニアに変化する区間内の信号であることを特徴とする請求の範囲第３項、第１３項または第１４項に記載の旋光度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、試料の旋光度を測定する旋光度測定装置に関する。
【背景技術】  従来、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て得られた信号から、試料による偏光面の回転角度、すなわち旋光角（「旋光度」ともいう）を求めている。
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すべてを考慮した透過率、Ｉ０は入射光の強度をあらわす。
式１から分かるように、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から旋光角を求めることができる。
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、第１８図を用いて説明する。第１８図は、偏光面振動方式を用いた従来の旋光度測定装置を示す説明図である。第１８図において、光源１８２１から出射した単色光は、偏光子駆動回路１８２９により周波数ｆ、角振幅θで振動している偏光子１８２２に入射することにより、偏光面が回転振動する直線偏光になる。
この直線偏光の光束を試料１８２５に入射させ、検光子１８２３を透過させると、周波数ｆの信号がフォトダイオード１８２４から得られる。このとき、試料１８２５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１８２２と検光子１８２３を直交配置しておけば、試料１８２５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。
そして、フォトダイオード１８２４から得られる信号を増幅回路１８２６で増幅し、整流／濾波回路１８２７で同期・整流し、位相を求める。その位相に応じて、検光子駆動回路１８２８を介して検光子１８２３を正逆いずれかに回転させる。これにより、透過光量が最小となるように光学的零位法によって検光子角度を決定する。この平衡点における検光子角度は、試料１８２５の旋光角に対応する。
また、フォトダイオード１８２４の信号を変調周波数ｆで位相検波し、周波数ｆの信号成分を取り出し、この信号強度を最小にするように検光子角度を調整しても同様の結果が得られる。
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おこなわれている。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：特開平９−１４５６０５号公報（図７）を参照。）。
また、旋光度を求める同様の手法において、前述のファラデー素子に代表される変調素子として、液晶素子を使う手法も開示されており、低消電駆動、小型化等の利点を持っている（例えば、特許文献２：特開２００２−２７７３８７号公報（図７）を参照。）。
また、直線光を旋光させるために液晶素子を使用することについては、液晶素子と４分の１波長板を組み合わせたセナーモント旋光器がある。また、この発展形としては、可変電圧印加可能な３つの液晶素子を光照射方向に対して直列に配置させ、より自由度の高い光変調が可能になる装置の発明がある（例えば、特許文献３：特開平７−２１８８８９号公報（図３）を参照。）。
また、液晶素子の旋光性を用いた濃度測定装置としては、従来の機械的な動作部がないことを特徴としている発明がある（例えば、特許文献４：特開２００１−３５６０８９号公報（図２）を参照。）。
さらなる発展形として、液晶素子による位相変調を周期的に行うことにより、高精度で安定した測定が可能な発明もある（例えば、特許文献５：特開平２００２−２７７３８７号公報（図３）を参照。）。第１９図は、従来の濃度測定装置の光学系を示す説明図である。
第１９図において、レーザーダイオード１９２１から出射した光束は、レンズ１９２２でコリメートされて、平行光となる。そして、この平行光は、偏光子１９２３Ａにより、垂直方向から４５°傾斜した方向に振動する直線偏光になる。
つぎに、偏光子１９２３Ａから出射された光の水平方向もしくは垂直方向の偏光成分が、液晶素子１９３１により位相変調される。液晶素子１９３１は、水平方向もしくは垂直方向に液晶分子長軸が揃ったホモジニアス配向の液晶素子である。このホモジニアス配向の液晶素子１９３１では、電圧印加により液晶分子が立ち、分子長軸方向の屈折率が変化し、位相変調をおこなうことができる。ここで、液晶素子１９３１により一方の偏光成分のみに位相変調を加えると、直交する偏光成分どうしで干渉させることになる。
つぎに、液晶素子１９３１を透過した透過光は、ハーフミラー１９２４により反射光と直進光に分岐される。直進光は、水平軸および垂直軸が４５°傾斜した４分の１波長板１９２６Ａに入射する。これにより、入射された直進光の水平・垂直方向の振動成分を、それぞれ反対方向に回転する円偏光成分に変換することができる。
さらに、４分の１波長板１９２６Ａを透過した直進光が被検試料１９２５に入射することにより、被検試料１９２５の旋光度に伴った右回り円偏光と左回り円偏光間で±θの位相差が与えられる。すなわち、４分の１波長板１９２６Ａを透過した直進光が被検試料１９２５に入射することにより、被検試料１９２５の旋光度に伴って、位相差が±θとなる右回り円偏光および左回り円偏光を出射することとなる。
一方、ハーフミラー１９２４による反射光は、偏光子１９２３Ｃに入射する。そして、偏光子１９２３Ｃを透過した光は、フォトダイオード１９２９Ｂに入射されて電気信号に変換され、ビート信号を生成する。
また、被検試料１９２５から出射した右回り円偏光および左回り円偏光は、４分の１波長板１９２６Ａと光軸が一致もしくは直交する４分の１波長板１９２６Ｂを透過することにより、それぞれ水平もしくは垂直方向に直交する偏光成分に変換される。
そして、４分の１波長板１９２６Ｂを透過した透過光が、水平もしくは垂直方向から４５°傾斜した偏光子１９２３Ｂを透過することにより、上述の直交する偏光成分間の干渉信号を得ることができる。また、この直交する偏光成分のうち一方の光束が位相変調されているためビート信号が得られ、フォトダイオード１９２９Ａにより電気信号に変換される。フォトダイオード１９２９Ｂより得られるビート信号は、被検試料１９２５の旋光度の影響は受けておらず、フォトダイオード１９２９Ａ、１９２９Ｂの信号間の位相差により、被検試料１９２５の旋光度を求めることができる。
しかしながら、上述したように、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おこなう必要があった。そのため、装置の大型化および高価格化を招いているという問題があった。
一方、液晶素子を用いれば、装置の小型化および低消電駆動が可能であるが、温度、気圧等、外部環境による変動が大きくなるという問題があった。そのため、測定結果の安定性を高めるには、温度コントロール等の付加的な装置が必要となり、やはり、装置の大型化、高価格化を招いているという問題があった。
また、上述のような液晶素子を用いて光測定するシステムを具体的に実現する場合には、液晶素子および光学部品をどのように保持する構造にするかが重要となる。しかしながら、上記従来例ではそれらの点が開示されておらず、安定して精度良く測定することができないという問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成によって、装置の小型化かつ旋光度測定の高精度化を図ることができる旋光度測定装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明の旋光度測定装置は、直線偏光を出力する直線偏光出力手段と、所定方向の第１の偏光軸を有し、前記直線偏光出力手段から出力された直線偏光を位相変調する第１の位相変調手段と、前記第１の偏光軸に直交する第２の偏光軸を有し、前記直線偏光出力手段から出力された直線偏光を位相変調する第２の位相変調手段と、前記直線偏光を位相変調する所定振幅の変調信号を、前記第１および第２の位相変調手段のうちいずれか一方の位相変調手段に供給する信号供給手段と、前記信号供給手段によって信号が供給された前記第１および第２の位相変調手段から旋光性物質を含む試料へ出射される光が、前記旋光性物質によって旋光されて前記試料から透過することにより、その透過してくる光の強度を検出する光強度検出手段と、前記信号供給手段によって供給された変調信号と、前記光強度検出手段によって検出された光の強度と、に基づいて、前記試料の旋光度を算出する旋光度算出手段と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、外界の温度変化、気圧変化等により、第１の位相変調手段および第２の位相変調手段の変調特性が変化した場合、偏光軸が直交しているため、その変化分をキャンセルすることができる。
また、上述した発明において、前記信号供給手段は、所定のオフセット信号を、前記第１および第２の位相変調手段に供給することを特徴とする。
この発明によれば、第１の位相変調手段および第２の位相変調手段の動作の安定化を図ることができるとともに、第１の位相変調手段および第２の位相変調手段の偏光軸が直交しているため、所定のバイアス信号をキャンセルすることができ、所望の位相変調量のみを得ることができる。
また、上述した発明において、前記第１の位相変調手段は、前記第１の偏光軸の方向を液晶配向方向とする第１の液晶素子を備え、前記第２の位相変調手段は、前記第２の偏光軸の方向を液晶配向方向とする、前記第１の液晶素子と異なる第２の液晶素子を備えることを特徴とする。
この発明によれば、位相変調手段として液晶素子を採用することにより、外界の温度変化、気圧変化等により、第１の液晶素子および第２の液晶素子の変調特性が変化した場合、配向方向が直交しているため、その変化分をキャンセルすることができる。これにより、液晶素子の駆動の安定化を図ることができ、第１の液晶素子と第２の液晶素子に供給された信号の差異の変動量のみの位相変調をおこなうことができる。また、この変化分のキャンセルにより、液晶素子による変調量が最小となり、液晶素子以外の光学部品の光軸の位置を容易に決定することができる。
また、上述した発明において、前記第１および第２の液晶素子は、所定の製造工程によって製造された同一の液晶基板に作製された同一構造の液晶素子であることを特徴とする。特に、前記第１の液晶素子は、前記液晶基板の任意の位置に作製された液晶素子であり、前記第２の液晶素子は、前記液晶基板において前記第１の液晶素子の近傍に作製された液晶素子であることが好ましい。
この発明によれば、第１および第２の液晶素子が同一の仕様で作成されているため、温度変化等の外界の環境の変化により、第１および第２の液晶素子の変調特性が変化した場合、同一の特性変化を示し、互いに直交していることから、変化分を互いにキャンセルする方向に働かせることができる。
また、上述した発明において、前記第１および第２の液晶素子は、ホモジニアス型の液晶素子であることを特徴とする。
この発明によれば、ホモジニアス型の液晶素子を採用することにより、各液晶素子の配向方向を一方向に特定することができ、装置の作成を容易におこなうことができる。
また、上述した発明において、前記第１および第２の液晶素子は、液晶を挟む電極基板および対向基板を備え、前記液晶配向方向が同一方向である同一構造の液晶素子であり、前記第１の液晶素子の液晶配向方向と前記第２の液晶素子の液晶配向方向とが直交するように、前記直線偏光出力手段から前記光強度検出手段へ向かう光路上に直列して配置されていることを特徴とする。
この発明によれば、第１および第２の液晶素子が同一構造であるため、温度変化等の外界の環境の変化により、第１および第２の液晶素子の変調特性が変化した場合、同一の特性変化を示し、互いに直交していることから、変化分を互いにキャンセルする方向に働かせることができる。
また、上述した発明において、前記第１および第２の液晶素子は、前記電極基板どうしまたは前記対向基板どうしが対向するように配置されていることを特徴とする。
この発明によれば、信号供給手段に対する配線接続を容易におこなうことができる。特に、第１および第２の液晶素子の液晶配向方向が垂直軸に対し４５°傾斜している場合、第１および第２の液晶素子を、電極基板どうしまたは対向基板どうしが対向するように配置することにより、第１および第２の液晶素子の液晶配向方向を直交にすることができる。
また、上述した発明において、前記第１の液晶素子または前記第２の液晶素子のうちの少なくとも一つが、第１の電極を有する矩形状の第１の基板と、前記第１の電極とともに液晶を挟む第２の電極を有する矩形状の第２の基板と、前記信号供給手段からの信号を前記第１の電極に入力する第１の入力電極と、前記信号供給手段からの信号を前記第２の電極に入力する第２の入力電極と、を備え、前記第２の基板の一の端辺の近傍に、当該端辺に沿って前記第１および第２の入力電極を備えるとともに、前記第２の基板の一の端辺とは異なる端辺の近傍にも、前記第１および第２の入力電極を備えることを特徴とする。
特に、前記第１の液晶素子は、第１の電極を有する矩形状の第１の基板と、前記第１の電極とともに液晶を挟む第２の電極を有し、前記第１の基板よりも大きい矩形状の第２の基板と、前記信号供給手段からの信号を前記第１の電極に入力する第１の入力電極と、前記信号供給手段からの信号を前記第２の電極に入力する第２の入力電極と、を備え、前記第２の基板の一の端辺の近傍に、当該端辺に沿って前記第１および第２の入力電極を直列に配列し、前記第２の基板の一の端辺に直交する端辺の近傍に、当該端辺に沿って前記第１および第２の入力電極を直列に配列した構成であり、前記第２の液晶素子は、前記第１の液晶素子と液晶配向方向が同一方向であり、かつ同一構造の液晶素子であり、前記第１および第２の液晶素子は、前記第１の液晶素子の液晶配向方向と前記第２の液晶素子の液晶配向方向とが直交するように、前記直線偏光出力手段から前記光強度検出手段へ向かう光路上に直列して配置されていることを特徴とする。
この発明によれば、信号供給手段に対する第１および第２の液晶素子の配線引き出し方向の共用化を図ることができる。
また、上述した発明において、さらに、前記第１および第２の液晶素子を保持する液晶素子保持手段を備えることを特徴とする。
この発明によれば、第１および第２の液晶素子を同一条件下で保持することができる。
また、上述した発明において、さらに、前記直線偏光出力手段から前記光強度検出手段へ向かう光路上に前記試料を挟んで直列して配置された一対の４分の１波長板を備えることを特徴とする。
この発明によれば、前記直線偏光出力手段側の４分の１波長板によって、第１および第２の位相変調手段からの光を直線偏光に変換して試料に入射することができるとともに、この４分の１波長板によって生じる誤差を、前記光強度検出手段側の４分の１波長板によってキャンセルすることができる。
また、上述した発明において、前記第１の位相変調手段は、単一の液晶素子を構成する複数の画素のうち、一部の画素によって構成される第１の画素群であり、前記第２の位相変調手段は、前記単一の液晶素子を構成する複数の画素のうち、一部の画素以外の他の画素によって構成され、前記他の画素を前記一部の画素と交互に配列した第２の画素群であることを特徴とする。
この発明によれば、２つの液晶素子を直列に配列した場合と同様の効果を得ることができる。また、第１および第２の位相変調手段を、単一の液晶素子によって構成することができるため、装置内の省スペース化および部品点数の減少を図ることができる。
また、上述した発明において、さらに、前記第１および第２の画素群と前記光強度検出手段との間に設けられ、前記第１および第２の画素群から前記試料に出射されることにより、前記試料内の旋光性物質によって旋光されて前記試料から透過してくる光を集光し、前記光強度検出手段に出射する集光手段を備えることを特徴とする。
この発明によれば、画素数が微小である場合でも、２つの液晶素子を直列に配列した場合と同様の効果を得ることができる。また画素数の少ない単一の液晶素子を採用することができ、液晶素子の低廉化を図ることができる。
また、上述した発明において、前記信号供給手段によって供給される所定のオフセット信号は、前記液晶素子の位相変調量がリニアに変化する区間内の信号であることを特徴とする。
この発明によれば、前記液晶素子の位相変調量がリニアに変化する区間の信号を用いているため、第１の液晶素子と第２の液晶素子に供給された信号の差異の変動量は微小な範囲の変動量でもよい。したがって、この変動量の範囲を狭くすることができ、位相変調の感度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】  第１図は、この発明の第１の実施形態にかかる旋光度測定装置のハードウェア構成を示すブロック図であり、第２図は、第１図に示した２つの液晶素子の配置構成を示す説明図であり、第３図は、液晶素子の位相変調特性を示すグラフであり、第４図は、互いの液晶配向方向が直交しあう２つの液晶素子に駆動電圧を印加したときの説明図であり、第５Ａ図は、旋光子によって旋光された旋光角変調量とフォトダイオードによって検出された光強度との関係を示すグラフであり、第５Ｂ図は、第５Ａ図の部分拡大図であり、第６図は、第１図に示した演算処理装置の具体的なハードウェア構成を示すブロック図であり、第７図は、この発明の第１〜第６の実施形態にかかる旋光度測定装置の機能的構成を示すブロック図であり、第８図は、この発明の第２の実施形態にかかる旋光度測定装置のハードウェア構成を示すブロック図であり、第９図は、この発明の第３の実施形態にかかる旋光度測定装置のハードウェア構成を示すブロック図であり、第１０Ａ図は、液晶素子を示す正面図であり、第１０Ｂ図は、画素構造を微細にした液晶素子の正面図であり、第１１図は、旋光度測定装置に用いられる液晶素子が作製された液晶基板の平面図であり、第１２図は、光学測定装置である第１〜第３の実施形態にかかる旋光度測定装置に用いられる液晶素子の外観図であり、第１３図は、２つの液晶素子を備えた旋光度測定装置における、光源と液晶素子部の配置を示す説明図であり、第１４図は、第４の実施形態で説明した配置を、温度制御装置を備えた熱伝達が可能な保持構造に収めた場合の模式図であり、第１５図は、具体的な旋光度測定装置の断面図であり、第１６図は、第１２図に示した２つの液晶素子と異なる構造の液晶素子の配置構成を示す説明図であり、第１７図は、第１６図に示した２つの液晶素子を用いた旋光度測定装置の断面図であり、第１８図は、偏光面振動方式を用いた従来の旋光度測定装置を示す説明図であり、第１９図は、従来の濃度測定装置の光学系を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
（第１の実施形態）
（旋光度測定装置のハードウェア構成）
まず、この発明の第１の実施形態にかかる旋光度測定装置のハードウェア構成について説明する。第１図は、この発明の第１の実施形態にかかる旋光度測定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。第１図において、旋光度測定装置１００は、光源１０１と、偏光子１０２Ａと、旋光素子１０３と、偏光子１０２Ｂと、フォトダイオード１０７と、演算処理装置１０８と、液晶駆動装置１０９と、を備えている。
光源１０１は、たとえば、レーザーダイオードと駆動回路と発振回路と直流電源から構成されている。駆動回路は、レーザーダイオードを単一強度、単一周波数となるように駆動する。また、発振回路は、駆動回路に対しクロック信号を出力する。これにより、光源１０１は、直流電源から電源供給を受けて、偏光子１０２Ａに対し所定波長のレーザー光を照射する。
偏光子１０２Ａは、垂直方向を示すＹ軸方向の偏光軸を有する。偏光子１０２Ａは、光源１０１から照射されるレーザー光を直線偏光に変換する。そしてこの直線偏光を旋光素子１０３に出射する。
また、旋光素子１０３は、液晶素子１０４Ａと、液晶素子１０４Ｂと、４分の１波長板１０５とを備え、偏光子１０２Ａを透過した直線偏光を変調する。具体的には、液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂは、入射されてくる直線偏光を楕円偏光に変換する。また、４分の１波長板１０５は、液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂによって得られた楕円偏光を直線偏光に変換する。そして、この直線偏光を試料１０６に出射する。
偏光子１０２Ｂは、水平方向を示すＸ軸方向の第２の偏光軸を有する。すなわち、偏光子１０２Ａの偏光軸と偏光子１０２Ｂの偏光軸とは、直交している。偏光子１０２Ｂは、試料１０６を透過した光を入射する。この偏光子１０２Ｂを透過した光は、フォトダイオード１０７に出射される。
フォトダイオード１０７は、入射光を光電変換する。そして、この光電変換により得られた電気信号を演算処理装置１０８に出力する。
演算処理装置１０８は、光源１０１内のレーザーダイオードに対する直流電源の供給入力処理、液晶駆動装置１０９の駆動入力処理、試料１０６の旋光度の演算処理、試料１０６の旋光度の出力処理、試料１０６内の旋光性物質、たとえば、糖類、アミノ酸、蛋白質、ビタミンなどの濃度の演算処理などを実行する。
液晶駆動装置１０９は、液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂに、所定のバイアス電圧を供給するとともに、液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂのうちいずれか一方の液晶素子に、所定のバイアス電圧に重畳する所定振幅の変調電圧を供給する。
（液晶素子の配置構成）
つぎに、第１図に示した液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂの配置構成について具体的に説明する。第２図は、第１図に示した液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂの配置構成を示す説明図である。第２図において、液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂは、光路Ｌ上に直列に配置されている。この光路Ｌは、光源１０１からフォトダイオード１０７までの光の進路である。
液晶素子１０４Ａは、対向基板入力電極２０１Ａを有する対向基板２０２Ａと、電極基板入力電極２０３Ａを有する電極対向基板２０４Ａと、を備えたホモジニアス型の液晶素子である。対向基板２０２Ａと電極基板２０４Ａとの間には、図示しない液晶が設けられている。対向基板入力電極２０１Ａおよび電極基板入力電極２０３Ａは、第１図に示した液晶駆動装置１０９と電気的に接続されている。ここで、入射方向をあらわす光路Ｌに直交する平面において、水平方向をあらわす軸をＸ軸、当該平面においてＸ軸に直交する軸をＹ軸とする。液晶素子１０４Ａの配向方向である偏光軸２０５Ａは、Ｙ軸に対し、右（時計回り方向）に４５°旋回している。
同様に、液晶素子１０４Ｂは、対向基板入力電極２０１Ｂを有する対向基板２０２Ｂと、電極基板入力電極２０３Ｂを有する電極基板２０４Ｂと、を備えたホモジニアス型の液晶素子である。対向基板２０２Ｂと電極基板２０４Ｂとの間には、図示しない液晶が設けられている。対向基板入力電極２０１Ｂおよび電極基板入力電極２０３Ｂは、第１図に示した液晶駆動装置１０９と電気的に接続されている。液晶素子１０４Ｂの配向方向である偏光軸２０５Ｂは、Ｙ軸に対し、左（反時計回り方向）に４５°旋回している。
また、液晶素子１０４Ｂの対向基板２０２Ｂは、液晶素子１０４Ａの電極基板２０４Ａと対向している。すなわち、液晶素子１０４Ｂは、液晶素子１０４Ａと同一の液晶素子を９０°回転させた液晶素子である。したがって、液晶素子１０４Ａの配向方向である偏光軸２０５Ａと、液晶素子１０４Ｂの配向方向である偏光軸２０５Ｂとは、直交している。
これにより、光源１０１から出射した光束は、偏光子１０２Ａにより、直線偏光になる。次に、旋光素子１０３に入射し、偏光面が僅かに回転する。旋光素子１０３は液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂと、４分の１波長板１０５とより構成されており、液晶駆動装置１０９により駆動されている。旋光素子１０３により僅かに旋光した透過光は、試料１０６に入射し、偏光子１０２Ｂを透過し、光電変換素子として機能するフォトダイオード１０７で光強度に応じた電気信号、すなわち、試料信号に変換される。
ここで、旋光素子１０３の構成要素として用いた液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂは、液晶分子長軸がすべて平行に並んだホモジニアス型の液晶素子である。そして、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。ここで、上下の電極間に電圧を印加すると、電界に沿って液晶分子が立ち、電圧可変の複屈折素子として動作する。
この液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂに、液晶配向方向と４５°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）が生じる。これにより、偏光状態が変化し、直線偏光が楕円偏光になる。
このとき、２つの液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂは、その偏光軸２０５Ａ、２０５Ｂが直交配置されている。２つの液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂによる位相変調量をそれぞれ、２π・Δｎ１・ｄ／λおよび２π・Δｎ２・ｄ／λとすると、透過光に加えられるリタデーション、すなわち直交する偏光成分間の位相差は、２π（Δｎ１−Δｎ２）・ｄ／λとなる。
また、楕円偏光の方位角は、入射直線偏光に平行（もしくは直交）となっており、リタデーションが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な座標軸をとれば、直交する座標軸間の電界成分の位相差は常にπ（ｒａｄ）となる。したがって、４分の１波長板１０５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１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂより受けたトータルのリタデーションに比例する角度だけ偏光面が回転し、旋光素子１０３として動作させることができる。
（液晶素子の位相変調特性）
つぎに、液晶素子の位相変調特性について説明する。第３図は、液晶素子の位相変調特性を示すグラフである。第３図において、横軸は、液晶駆動装置１０９から供給される液晶駆動電圧値をあらわす軸であり、縦軸は、液晶素子１０４（１０４Ａ、１０４Ｂ）に入射される直線偏光の位相変調量をあらわす軸である。曲線は液晶素子１０４（１０４Ａ、１０４Ｂ）の位相変調特性曲線を示している。
一般に液晶素子の変調特性は、第３図のようになっており、液晶分子の立ち上がりの部位は動作が不安定であると同時に、駆動電圧とリニアな関係にない。そこで、オフセット電圧Ｖｏを中心に駆動するのが望ましいが、所望の位相変調量がｔｂとしても、オフセット電圧Ｖｏに対応する位相変調量ｔｏが、余計なオフセット量として位相変調量ｔｂに重畳されてしまう。
このとき、変調をおこなう液晶素子を２つの液晶素子（上述した液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂ）から構成し、互いの液晶配向方向を直交させる。第４図は、互いの液晶配向方向が直交しあう液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂに駆動電圧を印加したときの説明図である。ここで、第４図において、縦軸は駆動電圧、横軸は時間をあらわす。液晶は分極を防ぐため、直流駆動ではなく液晶分子の応答できない高い周波数で交流駆動している。位相変調量は駆動信号の包絡線に対応して変調される。
波形４０１は、液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂのうち一方の液晶素子に、バイアスとなる直流電圧（「オフセット電圧」ともいう）Ｖｏおよび所定振幅の交流電圧Ｖｂを印加した波形である。また、波形４０２は、他方の液晶素子にオフセット電圧Ｖｏのみを印加した波形である。波形４０３は、波形４０１および波形４０２から得られる波形である。
液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂをオフセット電圧Ｖｏで変調するとともに、液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂのうちいずれか一方の液晶素子を、所定振幅の交流電圧Ｖｂで変調することにより、波形４０１および波形４０２を得ることができる。そして、波形４０１から波形４０２、すなわち、オフセット電圧Ｖｏ分、相殺されることにより、オフセット電圧Ｖｏの位相変調量ｔｏをキャンセルすることができ、波形４０３に示したように、所望の位相変調量ｔｂのみを得ることができる。
このとき、温度変化等の外界の環境の変化により、液晶素子の変調特性が変化した場合、液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂを同一の仕様で作成しておけば、同一の特性変化を示し、互いに直交していることから、変化分を互いにキャンセルする方向に働かせることができる。
たとえば、液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂを同一電圧によって駆動した場合、一方の液晶素子１０４Ａ（または液晶素子１０４Ｂ）が同一電圧で位相変調量がΔＰだけ増えたとすると、他方の液晶素子１０４Ｂ（または液晶素子１０４Ａ）の位相変調量もΔＰだけ増える。そして、直交する成分によってそれぞれ位相変調量ΔＰが加わることになるため、液晶素子１０４Ａの増加した位相変調量ΔＰと、液晶素子１０４Ｂの増加した位相変調量ΔＰとは相殺される。したがって、偏光状態の変化はなく、測定結果への影響をキャンセルすることができる。
また、一個の液晶素子を用いた場合、第３図に示した液晶素子の変調特性（曲線）のリニアな部分を使用すると、所望の交流電圧Ｖｂの位相変調量ｔｂを与えるのに、直流電圧Ｖｏが同時に印加され、必要のない偏光状態の変調が印加されることとなり、安定性の低下を招いている。
また、液晶素子から出射された光束が入射される光学素子の配置や、液晶素子から出射された光束の光軸方向は、液晶素子から出射された光束の偏光状態によって決められる。したがって、液晶素子から出射された光束の偏光状態をあらかじめ決める必要がある。このとき、オフセット電圧Ｖｏによる余計な変調量により、液晶素子から出射された光束の偏光状態の決定が困難になる。したがって、所望の偏光状態を得るには、液晶素子の設計が困難になると同時に、製作に高い精度が要求される。例えば、光電変換素子として機能するフォトダイオード１０７の前面に置かれる偏光子１０２Ｂの偏光軸は、出射直線偏光の光軸に直交されていることが望ましい。
このように、液晶素子の変動の影響をキャンセルすることにより、測定データの安定化を図ることができ、測定精度の向上が期待できる。また、光学系の設計および液晶素子の設計が容易になり、製作精度の緩和を図ることができる。
つぎに、旋光素子１０３によって旋光された旋光角変調量とフォトダイオード１０７によって検出された光強度との関係について説明する。第５Ａ図は、旋光素子１０３によって旋光された旋光角変調量とフォトダイオード１０７によって検出された光強度との関係を示すグラフであり、第５Ｂ図は、第５Ａ図の部分拡大図である。第５Ａ図において、実線で示した波形５０１、５０３、５０６は、試料１０６がない場合の波形であり、一点鎖線で示した波形５０４、５０５、５０７は、試料１０６がある場合の波形である。
旋光角度の変調量に対して、光強度は第５Ａ図の大きな正弦波５０１のように変化する。液晶素子を１つで構成し、オフセット電圧Ｖｏおよび所定振幅の交流電圧Ｖｂを印加した場合、液晶素子への変調の位相変調量（「オフセット量」ともいう）ｔｏにより、液晶素子の変調周波数ｆの変調周波数信号５０２の振動中心５０２Ａが旋光角度０の極小値５０１Ａからオフセット量ｔｏに対応する旋光角度Ｐｏ分ずれ、この旋光角度Ｐｏを振動中心として、第３図に示した所定振幅の交流電圧Ｖｂの位相変調量ｔｂに対応する旋光角度幅Ｐｂの範囲、たとえば、第５Ａ図の範囲（１）で変調することとなる。
変調周波数信号５０２をこの範囲（１）で変調すると、フォトダイオード１０７から得られる信号波形は、試料がない状態では、周波数ｆの信号波形５０３となる。ここで、試料１０６を入れた場合、正弦波５０１は試料の旋光度Ｐｓ分ずれた正弦波形５０４となる。
この場合、試料１０６の旋光度Ｐｓにより、周波数ｆの信号波形５０３の振動中心５０３Ａが振動中心５０５Ａにずれても、得られる信号波形５０５は信号波形５０３に対し直流成分の大きさが変化するだけで、光源強度の変動の影響と試料透過率の変動の影響とを分離することができない。したがって、試料１０６の旋光度Ｐｓには光源強度変動分の誤差が含まれることとなる。
このため、変調周波数信号５０２の振動中心５０２Ａを極小値５０１Ａに一致させる必要がある。一方、オフセット電圧Ｖｏに対応する位相変調量ｔｏが正確に２πの整数倍である必要がある。したがって、位相変調幅を大きくし、位相変調量の絶対値を精度よく再現しなければならないなど、液晶素子への要求が高くなってしまう。
これに対して、上述のように、液晶素子を２個で構成する。たとえば、液晶素子１０４Ａに印加するオフセット電圧Ｖｏを中心に振幅Ｖｂだけ正弦波状に変化させ、位相変調をおこなう（第４図の波形４０１を参照）。一方で液晶素子１０４Ｂにより、オフセット電圧Ｖｏの位相変調をおこなう（第４図の波形４０２を参照）。これにより、旋光素子１０３としては、旋光角度が振幅Ｖｂに対応して僅かに正弦波状に振動駆動させることができる（第４図の波形４０３を参照）。
試料１０６がない状態で、偏光子１０２Ａ、１０２Ｂの透過軸の向きを直交配置し、変調範囲の振幅中心５０２Ａを正弦波５０１の極小値５０１Ａに一致させると、液晶素子の変調周波数をｆとするとき、変調周波数信号５０２を、第５Ａ図に示した範囲（２）で変調することができ、周波数２ｆの信号５０６が得られる。
ここで、試料１０６を挿入し、試料による旋光が生じると、変調範囲の中心値５０２Ａが極小値５０１Ａから僅かにずれ、信号波形５０６の形状が信号波形５０７に変化する。この信号波形５０７は、隣り合う波高５０７Ａおよび５０７Ｂの値が異なっているため、この信号波形５０７をＡ／Ｄ変換し、演算処理装置１０８に取り込んで、試料１０６の旋光度を求めることができる。代表的な演算方法として、周波数２ｆで同期検波する方法がある。また、信号波形５０７の振幅、具体的には、波高５０７Ａおよび５０７Ｂの波高比から、試料１０６の旋光度を求めることもできる。
このとき、外界の温度変化、気圧変化等により液晶素子１０４Ａの変調量が、ΔＰだけ増えたとすると、液晶素子１０４Ｂの変調量もΔＰだけ増え、液晶配向方向が直交していることから、変調量の変動は互いにキャンセルする方向に働く。また、オフセット量ｔｏのキャンセルにより、液晶素子による変調量が最小となり、液晶素子以外の光学部品の光軸の配置が容易に決定できる。
（演算処理装置のハードウェア構成）
つぎに、第１図に示した演算処理装置１０８の具体的なハードウェア構成について説明する。第６図は、第１図に示した演算処理装置１０８の具体的なハードウェア構成を示すブロック図である。
第６図において、演算処理装置１０８は、ＣＰＵ６０１と、ＲＯＭ６０２と、ＲＡＭ６０３と、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）６０４と、ＨＤ（ハードディスク）６０５と、ディスプレイ６０６と、入力キー６０７と、プリンタ６０８と、を備えている。また、各構成部は、バス６００によってそれぞれ接続されている。
ここで、ＣＰＵ６０１は、演算処理装置１０８の全体の制御を司る。ＲＯＭ６０２は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している。ＲＡＭ６０３は、ＣＰＵ６０１のワークエリアとして使用される。ＨＤＤ６０４は、ＣＰＵ６０１の制御にしたがってＨＤ６０５に対するデータのリード／ライトを制御する。ＨＤ６０５は、ＨＤＤ６０４の制御で書き込まれたデータを記憶する。
ディスプレイ６０６は、カーソル、アイコンあるいはツールボックスをはじめ、文書、画像、機能情報などのデータを表示する。このディスプレイ６０６は、たとえば、ＣＲＴ、ＴＦＴ液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等を採用することができる。
入力キー６０７は、文字、数字、各種指示などの入力のためのキーである。また、タッチパネル式の入力パッドやテンキーなどであってもよい。プリンタ６０８は、画像データや文書データを印刷する。プリンタ６０８には、たとえば、レーザプリンタやインクジェットプリンタを採用することができる。
（旋光度測定装置の機能的構成）
つぎに、この発明の第１〜第６の実施形態にかかる旋光度測定装置の機能的構成について説明する。第７図は、この発明の第１〜第６の実施形態にかかる旋光度測定装置の機能的構成を示すブロック図である。第７図において、旋光度測定装置１００は、直線偏光出力部７０１と、位相変調部７０２と、信号供給部７０５と、光強度検出部７０７と、旋光度算出部７０８と、入力部７０９と、出力部７１０と、を備えている。
直線偏光出力部７０１は、直線偏光を出力する。この直線偏光出力部７０１は、具体的には、たとえば、第１図に示した光源１０１および偏光子１０２Ａによってその機能を実現する。
位相変調部７０２は、第１の位相変調部７０３と第２の位相変調部７０４とを備える。第１の位相変調部７０３は、所定方向の第１の偏光軸を有し、直線偏光出力部７０１から出力された直線偏光を位相変調する。この第１の位相変調部７０３は、第１図に示した液晶素子１０４Ａによってその機能を実現する。また、第２の位相変調部７０４は、第１の偏光軸に直交する第２の偏光軸を有し、直線偏光出力部７０１から出力された直線偏光を位相変調する。この第２の位相変調部７０４は、具体的には、たとえば、第１図に示した液晶素子１０４Ｂによってその機能を実現する。したがって、第１の偏光軸の方向は、配向方向２０５Ａに対応し、第２の偏光軸の方向は、配向方向２０５Ｂに対応する。
信号供給部７０５は、直線偏光を位相変調する所定振幅の変調信号を、第１の位相変調部７０３および第２の位相変調部７０４のうちいずれか一方の位相変調部に供給する。この所定振幅の変調信号は、具体的には、たとえば、第３図に示した所定振幅の交流電圧Ｖｂである。
また、信号供給部７０５は、所定のバイアス信号を、第１の位相変調部７０３および第２の位相変調部７０４に供給する。この所定のバイアス信号は、具体的には、たとえば、第３図に示したオフセット電圧Ｖｏである。この信号供給部７０５は、具体的には、たとえば、第１図に示した液晶駆動装置１０９によってその機能を実現する。
光強度検出部７０７は、信号供給部７０５によって信号が供給された第１の位相変調部７０３および第２の位相変調部７０４から旋光性物質を含む試料１０６へ出射される光が、旋光性物質によって旋光されて試料１０６から透過することにより、その透過してくる光の強度を検出する。
この光強度検出部７０７は、具体的には、たとえば、第１図に示したフォトダイオード１０７によってその機能を実現する。また、光強度検出部７０７は、フォトダイオード１０７のほか、逆方向バイアスされたシリコン半導体のＰＮ接合素子、ホトトランジスタ素子、硫化カドミウム光伝導素子等を用いることができる。
旋光度算出部７０８は、信号供給部７０５によって供給された変調信号と、光強度検出部７０７によって検出された光の強度と、に基づいて、試料１０６の旋光度を算出する。具体的には、第５Ａ図に示した信号波形５０７の波高５０７Ａおよび波高５０７Ｂの波高比から、試料１０６の旋光度を算出する演算式、またはこの波高比と試料１０６の旋光度との相関関係を示す相関テーブルを用いて、試料１０６の旋光度を算出する。
すなわち、あらかじめ液晶の位相変調特性を測定しておくことにより、液晶駆動電圧Ｖｂによって変調される位相変調幅Ｐｂが既知の値となる。したがって、試料１０６の旋光度による波高比の変化は数式によって厳密に算出することができ、逆に波高比から試料１０６の旋光度を算出する演算式も求めることができる。この演算式を用い、比旋光度が既知である試料濃度を求めることができる。また、より実際には、あらかじめ比旋光度が既知である試料を用い、濃度と波高比の相関関係の検量線を求めておき、これを用い波高比から試料の濃度を求めることができる。
この旋光度算出部７０８は、具体的には、たとえば、第６図に示したＲＯＭ６０２またはＲＡＭ６０３に格納されたプログラムをＣＰＵ６０１が実行することによってその機能を実現する。
入力部７０９は、第１図に示した光源１０１内のレーザーダイオードに対する直流電源の供給入力処理、液晶駆動装置１０９の駆動入力処理、試料１０６の旋光度の演算処理などの入力操作をおこなう。この入力部７０９は、具体的には、たとえば、第６図に示した入力キー６０７によってその機能を実現する。
出力部７１０は、旋光度算出部７０８によって算出された試料１０６の旋光度を出力する。この出力部７１０は、具体的には、たとえば、第６図に示したディスプレイ６０６またはプリンタ６０８によってその機能を実現する。
以上説明したように、第１の実施形態によれば、低消電駆動可能な小型の液晶素子１０４（１０４Ａ、１０４Ｂ）を変調素子として用いることにより、試料１０６の旋光度を高精度に測定することができるという効果を奏する。
また、液晶素子１０４（１０４Ａ、１０４Ｂ）の変調特性が安定している駆動電圧範囲、すなわちオフセット電圧Ｖｏを利用することにより、微小な変調幅Ｖｂの変調をおこなうことができ、高精度な測定をおこなうことができるという効果を奏する。
さらに、液晶素子１０４（１０４Ａ、１０４Ｂ）の変調範囲、変調量の絶対値への要求を緩和できるため、液晶素子１０４（１０４Ａ、１０４Ｂ）の設計を容易にし、製造精度を緩和することができるという効果を奏する。
また、液晶素子１０４（１０４Ａ、１０４Ｂ）の外部環境による変動をキャンセルでき、測定結果の安定化および測定精度の向上を図ることができるという効果を奏する。
（第２の実施形態）
つぎに、この発明の第２の実施形態について説明する。第８図は、この発明の第２の実施形態にかかる旋光度測定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。この第２の実施形態にかかる旋光度測定装置８００では、光路Ｌ上において、試料１０６を２つの４分の１波長板１０５Ａ、１０５Ｂで挟んだ構成となっている。なお、第１図のハードウェア構成と同一構成には同一符号を付している。
第８図は、第２の実施形態の構成図を示している。光源１０１から出射した光束は、偏光子１０２Ａにより直線偏光になる。次に、液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂが配置されている。液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂは、ホモジニアス型の液晶素子を用いている。液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂの液晶分子配向方向は、互いに直交しており、入射する直線偏光の偏光軸と±４５°の角度とされている。液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂに駆動電圧が印加されると、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。
これにより、入射した直線偏光は、楕円偏光に変換され、位相変調量を大きくするにつれ、楕円率が小さくなり、位相差がπ／２のときに円偏光となる。さらに変調量を大きくすると、入射した直線偏光と直交している楕円偏光となる。そして、位相差がπのときに再び直線偏光となる。したがって、入射直線偏光に平行な透過軸を持った偏光子を介して光強度を観察すると、位相差２π（ｒａｄ）毎に明暗を繰り返す正弦波状の信号が得られる。
つぎに、４分の１波長板１０５Ａを透過し、試料１０６に入射する。液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂで変調された直交する２つの偏光成分は、４分の１波長板１０５Ａにより、それぞれ右回りと左回りの円偏光に変換される。旋光は右回りと左回りの円偏光間の屈折率差によって生じるので、それぞれの円偏光は試料１０６の旋光度に見合った位相変調を受ける。これにより、旋光角がθ（ｒａｄ）の場合、２つの偏光成分間には２θ（ｒａｄ）の位相差が生じる。
さらに、４分の１波長板１０５Ｂを透過し、試料１０６により位相変調を受けた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変換する。これら２つの直線偏光を、その偏光方向に４５°傾斜した偏光子１０２Ｂに透過させることにより、位相変調量を光強度に変換し、フォトダイオード１０７によって電気信号として取り出している。
このように第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の信号が得られ、得られた信号から試料の旋光度を求めることができる。このとき、変調素子として、２個の液晶素子を用いてその液晶配向方向を直交させておけば、第１の実施形態と同様にオフセット量のキャンセルができ、同様の効果が得られ、測定精度の向上が可能である。また、これと同一の理由で、２個の４分の１波長板の光軸を直交させておくことにより、温度や湿度等による４分の１波長板の特性の変化をキャンセルすることができ、測定精度の向上を図ることができる。
（第３の実施形態）
つぎに、この発明の第３の実施形態について説明する。第９図は、この発明の第３の実施形態にかかる旋光度測定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。以下、第９図を用いて第３の実施形態について説明する。第２の実施形態にかかる旋光度測定装置８００で２個の液晶素子１０４Ａ、１０４Ｂを使用していたのに変え、第３の実施形態にかかる旋光度測定装置９００は、１つの液晶素子１０４を用い、液晶素子１０４に画素構造を持たせている。また、集光手段としてのレンズ９４１を追加し、その焦点面にフォトダイオード１０７を配置している。なお、第１図および第８図のハードウェア構成と同一構成には同一符号を付している。
液晶素子１０４は、複数の画素１００５〜１００８（第１０Ａ図では４画素）からなっている。第１０Ａ図は、液晶素子１０４を示す正面図である。たとえば、第１０Ａ図には４画素からなる液晶素子１０４を示している。第５Ａ図の矢印は液晶素子１０４を構成する各画素１００５〜１００８の配向方向１００５Ａ〜１００８Ａを示しており、各画素１００５〜１００８の配向方向が直交するように構成されている。具体的には、上下方向または左右方向に隣接する画素どうしでは、配向方向が直交しあい、対角方向の画素どうしでは、配向方向は平行となる。
画素毎に配向方向を変える手段としては、ＵＶ照射による手法が知られている。この手法では、任意のマスクを通してＵＶ照射を行うことにより、ＵＶ照射された部位の配向方向が回転する。そして、照射時間によりその回転角を制御でき、９０度回転させることもできる（例えば、山口留美子、佐藤進著「方位角アンカリング力制御による配向パターニング特性」日本液晶学会討論会講演予稿集、２００２年、ｐ．１１９参照。）。
液晶素子１０４は、その画素１００５〜１００８の配向方向１００５Ａ〜１００８Ａにより駆動信号を変え、第１の実施形態の各液晶素子１０４Ａ、１０４Ｂに印加していた信号を印加する。例えば、一方の配向方向１００５Ａ、１００８Ａの画素１００５、１００８には、オフセット電圧Ｖｏに、正弦波状に変化する振幅Ｖｂを重畳した信号を加える。他方の配向方向１００６Ａ、１００７Ａの画素１００６、１００７には、オフセット電圧Ｖｏの信号を印加すればよい。
液晶素子１０４を透過した光束は、レンズ９４１により集光する。レンズ９４１による集光がない場合、各画素１００５〜１００８にその変調信号に見合った異なる信号が得られるが、レンズ９４１により集光することにより、焦点面に配置したフォトダイオード１０７上で干渉し、液晶素子１０４Ａおよび液晶素子１０４Ｂを光線進行方向に直列に配置していたときと同様の信号が得られる。
また、第１０Ｂ図は、画素構造を微細にした液晶素子１０４の正面図である。この液晶素子１０４では、Ｎ×Ｍの画素構造を有する。レンズ９４１により集光する代わりに、液晶素子１０４の画素構造を微細にし、画素の回折により直交する配向方向を持った画素間の光束が干渉するように構成すれば、第１および第２の実施形態と同様の効果が得られる。また、これにより、レンズ９４１を配置する必要がなく、部品点数の減少および旋光度測定装置の小型化を図ることができる。また画素構造を微細化するだけで、レンズ９４１の焦点位置調整をおこなう必要もなく、測定精度の向上を図ることができるという効果が得られる。
このように、上述した第１〜第３の実施形態にかかる旋光度測定装置は、光源と、光源からの光束を変調する旋光素子と、試料を透過した光束の特定の偏光成分を取り出す偏光子と、偏光子を透過した光束の光強度を電気信号に変換する光電変換素子を備え、旋光素子が２つの液晶素子と４分の１波長板からなり、液晶素子の液晶配向方向が互いに直交するように配置されていることとした。
また、光源と、光源からの光束を変調する位相変調素子と、試料の前後に配置した４分の１波長板と、４分の１波長板と試料を透過した光束の特定の偏光成分を取り出す偏光子と、偏光子を透過した光束の光強度を電気信号に変換する光電変換素子を備え、位相変調素子が２つの液晶素子からなり、液晶素子の液晶配向方向が互いに直交するように配置されていることとした。
さらに、光源と、光源からの光束を変調する旋光素子と、試料を透過した光束の特定の偏光成分を取り出す偏光子と、偏光子を透過した光束の光強度を電気信号に変換する光電変換素子を備え、旋光素子が液晶素子と４分の１波長板からなり、液晶素子の液晶配向方向が互いに直交する複数の画素から構成されることとした。
また、光源と、光源からの光束を変調する位相変調素子と、試料の前後に配置した４分の１波長板と、４分の１波長板と試料を透過した光束の特定の偏光成分を取り出す偏光子と、偏光子を透過した光束の光強度を電気信号に変換する光電変換素子を備え、位相変調素子として、液晶配向方向が互いに直交する複数の画素から構成される液晶素子からなることとした。
これにより、液晶素子の変動の影響をキャンセルすることができ、測定データの安定化を図ることができ、測定精度の向上が期待できる。また、光学系の設計及び、液晶素子の設計が容易になり、製作精度の緩和を図ることができる。
（第４の実施形態）
つぎに、この発明の第４の実施形態について説明する。第１１図は、光学測定装置（この発明の第１〜第３の実施形態にかかる旋光度測定装置）に用いられる液晶素子が作製された液晶基板の平面図である。この第４実施の形態では、液晶基板１１００から任意の２つの液晶素子を切り出すこととしている。この液晶基板１１００は、周知の製造工程によって製造された基板である。したがって、この液晶基板１１００から切り出される２つの液晶素子は、同一の液晶配向方向であり、かつ同一構造の液晶素子となる。したがって、温度変化等の外界の環境の変化により、２つの液晶素子の変調特性が変化した場合、同一の特性変化を示し、互いに直交していることから、変化分を互いにキャンセルする方向に働かせることができる。
たとえば、切り出す２つの液晶素子のうち一方の液晶素子を、第１１図に示した液晶素子１１０１とすると、他方の液晶素子を、たとえば、液晶素子１１１１〜１１１３とすることができる。これにより、作製された液晶素子どうしは同一の液晶基板から１１００から切り出されているため、他の液晶基板に作製された液晶素子の特性よりも近似する。したがって、この液晶素子どうしを背中合わせとすることにより、同一変動量をキャンセルすることができる。
また、液晶素子の作製位置は、互いに近接する位置にすることが好ましい。たとえば、切り出す２つの液晶素子のうち一方の液晶素子を、第１１図に示した液晶素子１１０１とすると、他方の液晶素子を、液晶素子１１０１の近傍位置、具体的には、液晶素子１１０１を囲む液晶素子１１０２〜１１０９の中から切り出すこととしてもよい。液晶素子１１０２〜１１０９は、液晶素子１１１１〜１１１３、その他液晶基板１１００の液晶素子よりも、液晶素子１１０１に近接している。したがって、液晶素子１１０１と液晶素子１１０２〜１１０９との特性は同一となる。したがって、この液晶素子どうしを背中合わせとすることにより、同一変動量をキャンセルすることができる。
第１２図は、光学測定装置（この発明の第１〜第３の実施形態にかかる旋光度測定装置）に用いられる液晶素子の外観図である。第１２図において、左側の図は正面図を示し、右側の図は側面図を示す。
液晶素子１２００は、対向基板１２０４と電極基板１２０５の間に液晶を挟んだ構成である。対向基板１２０４に形成された電極（図示せず）と電極基板１２０５に形成された電極（図示せず）へ電圧印加することにより液晶の状態を変化させて通過する光の状態を変化させる。
電極基板入力電極１２０２は、電極基板１２０５に形成された電極に電気的に接続されている。対向基板入力電極１２０１は、電極移し領域１２０３において、導電粒子を介して対向基板１２０４に形成された電極に電気的に接続されている。対向基板入力電極１２０１および電極基板入力電極１２０２は、電極取り出し面１２０７に形成されている。ここで、入射方向をあらわす光路Ｌに直交する平面において、水平方向をあらわす軸をＸ軸、当該平面においてＸ軸に直交する軸をＹ軸とする。配向方向１２０６は、正面から見て、Ｙ軸から右４５°の方向に液晶が平行配向されていることを示す。
ここで、従来どおり１つの液晶素子を用いて試料の旋光度を求めることができるが、２つの液晶素子を直列配置してその液晶配向方向を直交させておけば、より高精度の測定をすることが可能となる。すなわち、外界の温度変化や気圧変化等により１つ目の液晶素子の変調量が増えたとすると、２つ目の液晶素子の変調量も増え、液晶配向方向が直交していることから、変動は互いにキャンセルする方向に働くからである。
第１３図は、２つの液晶素子１２００（１２００Ａ、１２００Ｂ）を備えた旋光度測定装置における、光源と液晶素子部の配置を示す説明図である。光源１３０７はレーザーダイオードなどの発光の源である。レンズ１３０８は、光源１３０７からの光を平行光にするためのレンズである。偏光子１３０９は透過光を垂直方向のみの光を透過させるための光学素子である。
第１の液晶素子１２００Ａは、第１２図で示した構造であり、電極取り出し面１２０７Ａが入射光側になるように配置されている。第２の液晶素子１２００Ｂは、第１２図で示した構造であり、電極取り出し面１２０７Ｂが出射光側になるように配置されている。
すなわち、第１の液晶素子１２００Ａの電極基板１２０５と隣り合わせに第２の液晶素子１２００Ｂの対向基板１２０４を配置すると、第２の液晶素子１２００Ｂへの配線は第１の液晶素子１２００Ａの電極基板１２０５が障害物となるため取り出しにくい。これに対して、第１３図のように、第１の液晶素子１２００Ａの電極基板１２０５と隣り合わせに第２の液晶素子１２００Ｂの電極基板１２０５を配置すると、障害物もないので、電極取り出し面１２０７Ａと電極取り出し面１２０７Ｂからの配線は取り出しやすい。ここで、光路Ｌは光の経路と出射方向を矢印で示している。
配向方向１３１５は入射光側から見た第１の液晶素子１２００Ａの液晶平行配向方向１２０６を示しており、Ｙ軸から右４５°傾斜している。配向方向１３１６は入射光側から見た第２の液晶素子１２００Ｂの液晶平行配向方向１２０６を示しており、Ｙ軸から左４５°傾斜している。すなわち、入射光から見た第１の液晶素子１２００Ａの液晶平行配向方向１３１５と第２の液晶素子１２００Ｂの液晶平行配向方向１３１６は直交する。すなわち、温度などの外乱に対して安定した測定ができることとなる。
この第４の実施形態によれば、同じ工程で作製され同じ液晶平行配向方向で同じ構造をもつ液晶素子を背中あわせに配置することによって、温度などの外乱に対して安定した測定ができ、実装しやすい省スペースな構造をとることができるという効果を奏する。
（第５の実施形態）
つぎに、液晶素子と光源部の両方の温度制御を考慮した保持構造について説明する。第１４図は、第４の実施形態で説明した配置を、温度制御装置を備えた熱伝達が可能な保持構造に収めた場合の模式図である。第１３図に示した構成と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
筐体１４５５は、レンズ１３０８、偏光子１３０９、第１の液晶素子１２００Ａおよび第２の液晶素子１２００Ｂを保持するとともに、熱伝達が可能な保持機構である。熱変換素子１４５６は、ペルチエ素子などの温度制御をするための素子である。すなわち、熱交換素子１４５６によって筐体１４５５を温度制御することにより、光源１３０７とともに液晶素子１２００も温度制御される。
第１５図は、具体的な旋光度測定装置の断面図である。レーザーダイオード３２は第１４図で示した光源１３０７に相当する。コリメートレンズ３０は、第１４図で示したレンズ１３０８に相当する。偏光子３３は、第１４図で示した偏光子１３０９に相当する。液晶素子３８は、第１４図で示した第１の液晶素子１２００Ａに相当する。液晶素子３９は、第１４図で示した第２の液晶素子１２００Ｂに相当する。ここで、偏光子３３は液晶素子３８に貼り付けられている。
ＬＤホルダー３４はアルミ製であり、レーザーダイオード３２およびコリメートレンズ３０を保持するためのユニットである。ＬＤ押さえ３１は、レーザーダイオード３２をＬＤホルダー３４に固定するための部品である。ＬＤ押さえ３１は、レーザーダイオード３２をＬＤホルダー３４に設置した後、ねじ込むことにより挿入してレーザーダイオード３２を固定する。サーミスタ５１は温度測定素子であり、ＬＤホルダー３４の温度測定をおこなう。
液晶素子ホルダー３７はアルミ製であり、偏光子３３、液晶素子３８および液晶素子３９を保持するためのユニットである。スペーサー４０は、偏光子３３を貼り付けた液晶素子３８と液晶素子ホルダー３７の間の緩衝材である。スペーサー４１は液晶素子３８と液晶素子３９の間の緩衝材である。スペーサー４２は、液晶素子３９と液晶素子ホルダー３７の間の緩衝材であり、柔軟な材質であるゴム製である。液晶素子押さえ５２は、２つの液晶素子３８，３９を、液晶素子ホルダー３７にねじ留め固定（図示せず）するための部品である。
上記ＬＤホルダー３４と液晶素子ホルダー３７は接続されており、互いにアルミ製であるので熱伝導する。断熱スペーサー４８は、基板５０とＬＤホルダー３４および液晶素子ホルダー３７を断熱するために設けられているプラスチック材である。ペルチエ素子４７は、ＬＤホルダー３４と基板５０の間に設けられており、ＬＤホルダー３４の温度を所定の温度に保つよう、サーミスタ５１の温度測定結果に応じて基板５０を介して外部と熱交換する。
この第５の実施形態にかかる光学測定装置の構造では、ＬＤホルダー３４の温度を一定にすると共に、高熱伝導性により、液晶素子ホルダー３７も温度が一定となる。さらに、第４の実施形態で示した通り、２つの液晶素子の配置を互いに背中あわせにすることにより、液晶の配向方向が直交となるので精度の高い安定した測定がおこなえると同時に、入力のための配線が容易になるという効果を得ることができる。
以上、第４および第５の実施形態を示したが、光源と液晶素子を同時に温度制御することに関しては、液晶素子の数に制限はなく、１つでも複数でも同様である。また、ＬＤホルダー３４と液晶素子ホルダー３７に分けた例を示したが、１系列の温度制御であれば勿論一体でもかまわないし、細分化した部位にしても同様である。
さらに、ＬＤホルダー３４中にレーザーダイオード３２とコリメートレンズ３０を含んでおり、液晶素子ホルダー３７は液晶素子３８、３９と偏光子３３を含んでいる例を示したが、各々光源と液晶素子が含まれていればよい。
また、液晶素子の配置については電極基板を背中合わせにする例を示したが、対向基板が背中合わせになる配置にすることによっても液晶の配向方向が直交となることは明らかであり、背中合わせになった２つの対向基板の厚みによるスペースが配線を取り出しやすくできるという効果を得ることができる。
（第６の実施形態）
つぎに、第１２図に示した液晶素子と異なる構造の液晶素子について説明する。第１６図は、第１２図に示した液晶素子１２００Ａおよび液晶素子１２００Ｂと異なる構造の液晶素子１６００Ａおよび液晶素子１６００Ｂの配置構成を示す説明図である。第１６図において、液晶素子１６００Ａおよび液晶素子１６００Ｂは、光路Ｌ上に直列に配置されている。この光路Ｌは、光源からフォトダイオードまでの光の進路である。
液晶素子１６００Ａは、対向基板１６０４Ａと電極基板１６０５Ａの間に液晶を挟んだ構成である。対向基板１６０４Ａに形成された電極（図示せず）と電極基板１６０５Ａに形成された電極（図示せず）へ電圧印加することにより液晶の状態を変化させて通過する光の状態を変化させる。
対向基板１６０４Ａおよび電極基板１６０５Ａは、同一の矩形状の基板であり、大きさが異なっている。具体的には、たとえば、対向基板１６０４Ａよりも電極基板１６０５Ａの方が大きい基板となっている。ここで、対向基板１６０４Ａおよび電極基板１６０５Ａの対応する角が一致するように、対向基板１６０４Ａと電極基板１６０５Ａの間に液晶を挟むことにより、Ｌ字状の電極取り出し領域１６０７Ａが形成される。
電極基板入力電極１６０２Ａは、Ｌ字状の電極取り出し領域１６０７Ａの屈曲領域１６１７Ａにおいて略Ｌ形状に形成されている。電極基板入力電極１６０２Ａは、電極基板１６０５Ａに形成された電極に電気的に接続されている。
対向基板入力電極１６０１Ａ、１６１０Ａは、Ｌ字状の電極取り出し領域１６０７Ａの両端部１６２７Ａにそれぞれ形成されている。各対向基板入力電極１６０１Ａ、１６１０Ａは、それぞれ電極移し領域１６０３Ａ，１６３０Ａから、導電粒子を介して対向基板１６０４Ａに形成された電極に電気的に接続されている。
また、ここで、入射方向をあらわす光路Ｌに直交する平面において、水平方向をあらわす軸をＸ軸、当該平面においてＸ軸に直交する軸をＹ軸とする。配向方向１６０６Ａは、Ｙ軸から右４５°の方向に液晶が平行配向されていることを示す。
すなわち、この第１６図に示した液晶素子１６００Ａでは、電極基板１６０５Ａの一の端辺近傍の表面に、当該端辺に沿って対向基板入力電極１６０１Ａと電極基板入力電極１６０２Ａとが直列に配列されている。また、電極基板１６０５Ａの一の端辺に直交する端辺近傍の表面に、当該端辺に沿って対向基板入力電極１６１０Ａと電極基板入力電極１６０２Ａを直列に配列した構成である。
液晶素子１６００Ｂは、液晶素子１６００Ａと同一構成の液晶素子であり、液晶素子１６００Ａを左周りに９０度回転させた液晶素子である。したがって、液晶素子１６００Ｂの各符号１６０１Ｂ〜１６０７Ｂ、１６１０Ｂ、１６１７Ｂ、１６２７Ｂ、１６３０Ｂの構成は、それぞれ、液晶素子１６００Ａの各符号１６０１Ａ〜１６０７Ａ、１６１０Ａ、１６１７Ａ、１６２７Ａ、１６３０Ａの構成と同一構成である。
また、液晶素子１６００Ｂは、対向基板１６０４Ｂが液晶素子１６００Ａの電極基板１６０５Ａと対向するように配置されている。さらに、液晶素子１６００Ａの対向基板入力電極１６０１Ａと電極基板入力電極１６０２Ａと、液晶素子１６００Ｂの対向基板入力電極１６１０Ｂと電極基板入力電極１６０２Ｂとが、ともに同一の引き出し方向（図ではＹ軸方向）とされている。
これにより、液晶素子１６００Ａおよび液晶素子１６００Ｂは、ともに同一の引き出し方向（図ではＹ軸方向）から配線接続をおこなうことができるため、液晶素子１６００Ａ、１６００Ｂの配線の省スペース化を図ることができ、旋光度測定装置の小型化を図ることができる。
第１７図は、第１６図に示した液晶素子１６００Ａおよび液晶素子１６００Ｂを用いた旋光度測定装置の断面図である。なお、第１５図に示した構成と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
液晶素子ホルダー３７はアルミ製であり、偏光子３３、液晶素子１６００Ａおよび液晶素子１６００Ｂを保持するためのユニットである。スペーサー４０は偏光子３３を貼り付けた液晶素子１６００Ａと液晶素子ホルダー３７の間の緩衝材である。スペーサー４１は液晶素子１６００Ａと液晶素子１６００Ｂの間の緩衝材である。スペーサー４２は、液晶素子１６００Ｂと液晶素子ホルダー３７の間の緩衝材であり、柔軟な材質であるゴム製である。液晶素子押さえ５２は、液晶素子１６００Ａおよび液晶素子１６００Ｂを、液晶素子ホルダー３７にねじ留め固定（図示せず）するための部品である。
この光学測定装置の構造では、配向方向を直交させるために、同一構造の液晶素子１６００Ａおよび液晶素子１６００Ｂのうち一方の液晶素子を９０度回転させた場合であっても、液晶素子１６００Ａに形成されている対向基板入力電極１６０１Ａおよび電極基板入力電極１６０２Ａと、液晶素子１６００Ｂに形成されている対向基板入力電極１６０１Ｂおよび電極基板入力電極１６０２Ｂとは、ともに同一方向（第１６図および第１７図では上方向）に位置する。
したがって、液晶素子１６００Ａに形成されている対向基板入力電極１６０１Ａおよび電極基板入力電極１６０２Ａの配線スペースと、液晶素子１６００Ｂに形成されている対向基板入力電極１６０１Ｂおよび電極基板入力電極１６０２Ｂの配線スペースとを共用化することができ、配線を取り出しやすくすることができる。また、旋光度測定装置内部の省スペース化および旋光度測定装置の小型化を図ることができる。
このように、上述した第４〜第６の実施形態の旋光度測定装置は、それぞれ電極基板と対向基板との間に液晶を有する第１の液晶素子と第２の液晶素子を保持するための光学測定装置であり、第１の液晶素子および第２の液晶素子は電極基板上に入力電極を形成し、第１の液晶素子と第２の液晶素子の対向基板が背中合わせとした。
また、それぞれ電極基板と対向基板との間に液晶を有する第１の液晶素子と第２の液晶素子を保持するための光学測定装置であり、第１の液晶素子および第２の液晶素子は電極基板上に入力電極を形成し、第１の液晶素子と第２の液晶素子の電極基板が背中合わせになることとした。
また、上述した第４〜第６の実施形態の旋光度測定装置は、光源と液晶素子を保持するための光学測定装置であり、光源を保持する光源保持部と液晶素子を保持する液晶素子保持部は互いに熱を伝達することとした。また、光源保持部または液晶素子保持部に温度制御するための熱交換素子を有することが好ましい。さらに、光源保持部または液晶素子保持部に温度制御するための熱交換素子を設けることが好ましい。
現在までに液晶素子を用いた旋光度測定装置の発明がされてきたが、光学素子や液晶素子を保持する構造は測定精度の向上や小型化において重要である。上述した第４および第５の実施形態の旋光度測定装置は、特に、測定精度向上と安定性を目的として、液晶配向方向が直交する２つの液晶素子を入射光に対して直列配置した場合は背中あわせに配置する。
ここで、第１の液晶素子と第２の液晶素子は同じ工程で作製された同じ配向方向の液晶素子である。すなわち、２つの液晶素子を互いに背中あわせに配置することにより液晶の配向方向が直交となる。
さらには、対向基板を互いに対向する位置に配置することによって、すなわち対向基板どうしを背中あわせにすることにより、電極基板上に形成された対向基板入力電極および電極基板入力電極への配線が容易となる。
また、高精度の測定を行う場合はペルチエ素子などの熱交換素子による液晶素子の温度制御が必要となる。一方、光源であるレーザーダイオード（ＬＤ）も発熱を抑え、微妙な波長変動を抑えるために温度制御は必要となる。そこで、液晶素子保持部とＬＤ保持部を一体化、あるいは熱伝導させる筐体を接続することにより、同じペルチエ素子で制御するこが可能となる。以上の工夫を組み合わせることにより、光源と液晶素子がともに温度制御された高精度で安定した測定が可能となる。
以上説明したように、この発明によれば、低消電駆動可能な小型の液晶素子を変調素子として用いることにより、試料の旋光度を高精度に測定することができるという効果を奏する。
また、液晶素子の変調特性が安定している駆動電圧範囲を利用し、微小な変調幅の変調ができ、高精度な測定をおこなうことができるという効果を奏する。
さらに、液晶素子の変調範囲、変調量の絶対値への要求を緩和でき、これにより液晶素子の設計を容易にし、製造精度を緩和することができるという効果を奏する。
また、液晶素子の外部環境による変動をキャンセルでき、測定結果の安定化を図ることができ、測定精度の向上を図ることができるという効果を奏する。
さらに、第１の液晶素子と第２の液晶素子は、同じ配向方向の液晶素子を使用して互いに背中あわせに配置することにより液晶の配向方向が直交となる。したがって、温度などによる外乱の影響を軽減できるという効果を奏する。
また、液晶を挟む電極の対向基板入力電極および電極基板入力電極が、電極基板に形成されているので、対向基板どうしを背中あわせに配置することにより、電極への配線スペースを広くすることができ、配線を容易におこなうことができるという効果を奏する。
さらに、液晶素子の保持部と光源の保持部とを一体化し、熱伝導させる筐体とすることにより、１つの熱交換素子によって液晶素子および光源の温度制御をおこなうことができるという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】  以上のように本発明は、生体を含む散乱体、および、尿、汗などの生体由来物質、果汁、薬品などの被検試料中の旋光性物質、たとえば、糖類、アミノ酸、蛋白質、ビタミンなどの濃度を、非接触で測定する旋光度測定装置を提供することに適している。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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