(57)【要約】【課題】試料中の光路長によらず試料の成分濃度等を求めることができ、測定セルの容積を小さくして試料の分析を行うことができること。【解決手段】分析装置１は、試料の屈折率の波長依存性を測定する屈折率測定部１８と、屈折率の波長依存性をもとに試料の吸収係数を算出し、この吸収係数に基づいて試料を分析する分析演算部と、を備える。また、屈折率測定部１８は、所定の波長域の測定光を回折して波長ごとに分岐する回折格子と、試料を保持するとともに、この保持した試料に入射する測定光を屈折して波長ごとに偏向する測定セルと、回折格子によって分岐され、測定セルによって偏向された各測定光を各々集光する集光レンズと、集光レンズによって集光された各測定光を受光する受光素子と、受光素子が受光した各測定光の受光位置に基づいて、試料の波長ごとの屈折率を算出する屈折率演算部と、を備える。【選択図】        図１
2007218632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の光学特性を測定し、この測定した光学特性に基づいて前記試料を分析する分析装置において、
前記試料の屈折率の波長依存性を測定する屈折率測定手段と、
前記屈折率の波長依存性をもとに前記試料の吸収係数を算出し、該吸収係数に基づいて前記試料を分析する分析演算手段と、
を備えたことを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記屈折率測定手段は、
所定の波長域の測定光を発する光源と、
前記測定光を回折して波長ごとに分岐する回折素子と、
前記試料を保持するとともに、この保持した試料に入射する前記測定光を屈折して波長ごとに偏向する偏向容器と、
前記回折素子によって分岐され、前記偏向容器によって偏向された各測定光を各々集光する集光光学系と、
前記集光光学系によって集光された各測定光を受光する２次元受光素子と、
前記２次元受光素子が受光した前記各測定光の受光位置に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出する屈折率演算手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項３】
前記回折素子は、１次元回折格子であり、
前記偏向容器は、前記試料をプリズム状に保持するとともに、前記１次元回折格子の回折方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向し、
前記屈折率演算手段は、前記回折方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の前記偏向容器による偏角を算出し、この算出した波長および偏角に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
【請求項４】
前記屈折率測定手段は、前記偏向容器が保持した試料に入射する前記測定光の入射角度および入射位置の少なくとも一方を調整する入射光調整手段を備え、
前記入射光調整手段は、前記１次元回折格子の０次回折光であって前記波長域中の所定の基準波長を有する前記測定光の主光線を、前記集光光学系の光軸に一致させることを特徴とする請求項３に記載の分析装置。
【請求項５】
前記所定の基準波長は、前記波長域中の最長波長であることを特徴とする請求項４に記載の分析装置。
【請求項６】
前記偏向容器は、前記試料を直角プリズム状に保持することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の分析装置。
【請求項７】
前記回折素子は、２次元回折格子であり、
前記集光光学系は、前記各測定光を所定の１方向に集光する１次元集光光学系であり、
前記偏向容器は、前記試料をシリンドリカルレンズ状に保持するとともに、前記所定の１方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向して集光し、
前記屈折率演算手段は、前記所定の集光方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光に対応する前記偏向容器の焦点距離を算出し、この算出した波長および焦点距離に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
【請求項８】
前記２次元回折格子の０次回折光としての前記測定光の主光線は、前記集光光学系および前記偏向容器の各光軸に一致することを特徴とする請求項７に記載の分析装置。
【請求項９】
前記偏向容器は、該偏向容器の屈折率より小さい屈折率を有する前記試料を凹レンズ型のシリンドリカルレンズ状に保持し、該偏向容器の屈折率より大きい屈折率を有する前記試料を凸レンズ型のシリンドリカルレンズ状に保持することを特徴とする請求項７または８に記載の分析装置。
【請求項１０】
前記集光光学系は、前記各測定光をテレセントリックにして集光することを特徴とする請求項２〜９のいずれか一つに記載の分析装置。
【請求項１１】
前記集光光学系は、色収差がない光学系であることを特徴とする請求項２〜１０のいずれか一つに記載の分析装置。
【請求項１２】
前記集光光学系は、色消しレンズ系または凹面反射光学系であることを特徴とする請求項１１に記載の分析装置。
【請求項１３】
試料の屈折率の波長依存性を測定する屈折率測定装置であって、
所定の波長域の測定光を発する光源と、
前記測定光を回折して波長ごとに分岐する回折素子と、
前記試料を保持するとともに、この保持した試料に入射する前記測定光を屈折して波長ごとに偏向する偏向容器と、
前記回折素子によって分岐され、前記偏向容器によって偏向された各測定光を各々集光する集光光学系と、
前記集光光学系によって集光された各測定光を受光する２次元受光素子と、
前記２次元受光素子が受光した前記各測定光の受光位置に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出する屈折率演算手段と、
を備えたことを特徴とする屈折率測定装置。
【請求項１４】
前記回折素子は、１次元回折格子であり、
前記偏向容器は、前記試料をプリズム状に保持するとともに、前記１次元回折格子の回折方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向し、
前記屈折率演算手段は、前記回折方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の前記偏向容器による偏角を算出し、この算出した波長および偏角に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする請求項１３に記載の屈折率測定装置。
【請求項１５】
前記回折素子は、２次元回折格子であり、
前記集光光学系は、前記各測定光を所定の１方向に集光する１次元集光光学系であり、
前記偏向容器は、前記試料をシリンドリカルレンズ状に保持するとともに、前記所定の１方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向して集光し、
前記屈折率演算手段は、前記所定の集光方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光に対応する前記偏向容器の焦点距離を算出し、この算出した波長および焦点距離に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする請求項１３に記載の屈折率測定装置。
【請求項１６】
試料の光学特性を測定し、この測定した光学特性に基づいて前記試料を分析する分析方法において、
前記試料の屈折率の波長依存性を測定する屈折率測定ステップと、
前記屈折率の波長依存性をもとに前記試料の吸収係数を算出し、該吸収係数に基づいて前記試料を分析する分析演算ステップと、
を含むことを特徴とする分析方法。
【請求項１７】
前記屈折率測定ステップは、
所定の波長域の測定光を回折して波長ごとに分岐する回折ステップと、
前記試料に入射する前記測定光を屈折して波長ごとに偏向する偏向ステップと、
前記回折ステップによって分岐し、前記偏向ステップによって偏向した各測定光を各々集光する集光ステップと、
前記集光ステップによって集光した前記各測定光を受光する受光ステップと、
前記受光ステップにおける前記各測定光の受光位置に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出する屈折率演算ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の光学特性を測定し、この測定した光学特性に基づいて前記試料を分析する分析装置および分析方法と、この分析装置および分析方法に適用して好適な屈折率測定装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、血液や尿等の検体と試薬とを混合した試料を測定セルに収容し、この収容した試料中に光を照射して透過させ、透過光量をもとに試料の吸光度を測定することによって試料の成分分析等を行う分析装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特公平１−３０１００号公報
【特許文献２】特開２００５−９８７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、生化学的、免疫学的あるいは遺伝学的な分析では、少量の検体に対して多項目の分析を行う場合があり、試料の微量化が要望されている。しかしながら、上述した従来の分析装置では、高精度に試料の吸光度を測定するために、試料中を透過する光の光路長を所定長さ以上に確保する必要があり、測定セルの容量を小さくすることが困難であった。また、測定した吸光度をもとに試料の成分濃度等を算出するにあたり、試料中の光路長を厳密に求めなければ正確な算出結果が得られないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、試料中の光路長によらず試料の成分濃度等を求めることができ、測定セルの容積を小さくして試料の分析を行うことができる分析装置および分析方法と、この分析装置および分析方法に適用して好適な屈折率測定装置と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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる分析装置は、試料の光学特性を測定し、この測定した光学特性に基づいて前記試料を分析する分析装置において、前記試料の屈折率の波長依存性を測定する屈折率測定手段と、前記屈折率の波長依存性をもとに前記試料の吸収係数を算出し、該吸収係数に基づいて前記試料を分析する分析演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２にかかる分析装置は、上記の発明において、前記屈折率測定手段は、所定の波長域の測定光を発する光源と、前記測定光を回折して波長ごとに分岐する回折素子と、前記試料を保持するとともに、この保持した試料に入射する前記測定光を屈折して波長ごとに偏向する偏向容器と、前記回折素子によって分岐され、前記偏向容器によって偏向された各測定光を各々集光する集光光学系と、前記集光光学系によって集光された各測定光を受光する２次元受光素子と、前記２次元受光素子が受光した前記各測定光の受光位置に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出する屈折率演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３にかかる分析装置は、上記の発明において、前記回折素子は、１次元回折格子であり、前記偏向容器は、前記試料をプリズム状に保持するとともに、前記１次元回折格子の回折方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向し、前記屈折率演算手段は、前記回折方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の前記偏向容器による偏角を算出し、この算出した波長および偏角に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４にかかる分析装置は、上記の発明において、前記屈折率測定手段は、前記偏向容器が保持した試料に入射する前記測定光の入射角度および入射位置の少なくとも一方を調整する入射光調整手段を備え、前記入射光調整手段は、前記１次元回折格子の０次回折光であって前記波長域中の所定の基準波長を有する前記測定光の主光線を、前記集光光学系の光軸に一致させることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５にかかる分析装置は、上記の発明において、前記所定の基準波長は、前記波長域中の最長波長であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６にかかる分析装置は、上記の発明において、前記偏向容器は、前記試料を直角プリズム状に保持することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７にかかる分析装置は、上記の発明において、前記回折素子は、２次元回折格子であり、前記集光光学系は、前記各測定光を所定の１方向に集光する１次元集光光学系であり、前記偏向容器は、前記試料をシリンドリカルレンズ状に保持するとともに、前記所定の１方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向して集光し、前記屈折率演算手段は、前記所定の集光方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光に対応する前記偏向容器の焦点距離を算出し、この算出した波長および焦点距離に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８にかかる分析装置は、上記の発明において、前記２次元回折格子の０次回折光としての前記測定光の主光線は、前記集光光学系および前記偏向容器の各光軸に一致することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９にかかる分析装置は、上記の発明において、前記偏向容器は、該偏向容器の屈折率より小さい屈折率を有する前記試料を凹レンズ型のシリンドリカルレンズ状に保持し、該偏向容器の屈折率より大きい屈折率を有する前記試料を凸レンズ型のシリンドリカルレンズ状に保持することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０にかかる分析装置は、上記の発明において、前記集光光学系は、前記各測定光をテレセントリックにして集光することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１１にかかる分析装置は、上記の発明において、前記集光光学系は、色収差がない光学系であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１２にかかる分析装置は、上記の発明において、前記集光光学系は、色消しレンズ系または凹面反射光学系であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１３にかかる屈折率測定装置は、試料の屈折率の波長依存性を測定する屈折率測定装置であって、所定の波長域の測定光を発する光源と、前記測定光を回折して波長ごとに分岐する回折素子と、前記試料を保持するとともに、この保持した試料に入射する前記測定光を屈折して波長ごとに偏向する偏向容器と、前記回折素子によって分岐され、前記偏向容器によって偏向された各測定光を各々集光する集光光学系と、前記集光光学系によって集光された各測定光を受光する２次元受光素子と、前記２次元受光素子が受光した前記各測定光の受光位置に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出する屈折率演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１４にかかる屈折率測定装置は、上記の発明において、前記回折素子は、１次元回折格子であり、前記偏向容器は、前記試料をプリズム状に保持するとともに、前記１次元回折格子の回折方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向し、前記屈折率演算手段は、前記回折方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の前記偏向容器による偏角を算出し、この算出した波長および偏角に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１５にかかる屈折率測定装置は、上記の発明において、前記回折素子は、２次元回折格子であり、前記集光光学系は、前記各測定光を所定の１方向に集光する１次元集光光学系であり、前記偏向容器は、前記試料をシリンドリカルレンズ状に保持するとともに、前記所定の１方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向して集光し、前記屈折率演算手段は、前記所定の集光方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光に対応する前記偏向容器の焦点距離を算出し、この算出した波長および焦点距離に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１６にかかる分析方法は、試料の光学特性を測定し、この測定した光学特性に基づいて前記試料を分析する分析方法において、前記試料の屈折率の波長依存性を測定する屈折率測定ステップと、前記屈折率の波長依存性をもとに前記試料の吸収係数を算出し、該吸収係数に基づいて前記試料を分析する分析演算ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１７にかかる分析方法は、上記の発明において、前記屈折率測定ステップは、所定の波長域の測定光を回折して波長ごとに分岐する回折ステップと、前記試料に入射する前記測定光を屈折して波長ごとに偏向する偏向ステップと、前記回折ステップによって分岐し、前記偏向ステップによって偏向した各測定光を各々集光する集光ステップと、前記集光ステップによって集光した前記各測定光を受光する受光ステップと、前記受光ステップにおける前記各測定光の受光位置に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出する屈折率演算ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明にかかる分析装置および分析方法によれば、試料の屈折率の波長依存性を測定し、この測定した屈折率の波長依存性をもとに試料の吸収係数を算出し、算出した吸収係数に基づいて試料の成分濃度等を求めるようにしているため、試料中の光路長によらず試料の成分濃度等を求めることができ、測定セルの容積を小さくして試料の分析を行うことができる。また、本発明にかかる屈折率測定装置によれば、試料の波長ごとの屈折率を一括して測定することができ、試料の屈折率の波長依存性を短時間で求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明にかかる分析装置、屈折率測定装置および分析方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。
【００２５】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかる分析装置、屈折率測定装置および分析方法について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる分析装置１の要部構成を示す図である。図１に示すように、分析装置１は、分析対象としての検体と試薬とを試料として測定セルに分注し、分注した測定セル内で生じる反応を光学的に測定する測定機構１１と、測定機構１１を含む分析装置１全体の制御を行うとともに、測定機構１１における測定結果の分析を行う制御分析機構２１とを備える。分析装置１は、これらの機構を連携させることによって複数の検体の生化学的、免疫学的あるいは遺伝学的な分析を自動的に行う。
【００２６】
測定機構１１は、大別して検体移送部１２、検体分注部１３、試薬テーブル１４Ａ，１４Ｂ、試薬分注部１５Ａ，１５Ｂ、反応テーブル１６、屈折率測定部１８および洗浄部１９を備える。また、制御分析機構２１は、制御部２２、入力部２３、出力部２４および記憶部２５を備える。測定機構１１および制御分析機構２１が備えるこれらの各部は、制御部２２に電気的に接続されている。
【００２７】
検体移送部１２は、血液や尿等、液体である検体を収容した複数の検体容器１２ａを保持し、図中の矢印方向に順次移送する複数の検体ラック１２ｂを備える。検体移送部１２上の所定位置に移送された検体容器１２ａ内の検体は、検体分注部１３によって、反応テーブル１６上に配列して搬送される測定セル１７に分注される。検体分注部１３は、水平方向に旋回するアーム１３ａと、アーム１３ａの旋回する先端部に鉛直方向に取り付けられたピペット様のプローブとを備え、検体容器１２ａに収容された検体をプローブによって吸引し、反応テーブル１６上の所定位置に搬送された測定セル１７内に吐出することで分注を行う。
【００２８】
試薬テーブル１４Ａ，１４Ｂのそれぞれは、全体が水平面内で円状に形成されており、図示しない駆動機構によって周方向に回動され、円周部に沿って保持した複数の試薬容器１４Ａａ，１４Ｂａを回転移動する。試薬分注部１５Ａ，１５Ｂのそれぞれは、検体分注部１３と同様に、水平方向に旋回するアーム１５Ａａ，１５Ｂａと、この各アームの旋回する先端部に鉛直方向に取り付けられたピペット様のプローブとを用いて構成されており、試薬テーブル１４Ａ，１４Ｂ上の所定位置に移動された試薬容器１４Ａａ，１４Ｂａ内の試薬をプローブによって吸引し、反応テーブル１６上の所定位置に搬送された測定セル１７に分注する。
【００２９】
反応テーブル１６は、全体が水平面内で円状に形成され、図示しない駆動機構によって周方向に回動され、円周部に沿って配列され複数の測定セル１７を周方向に回転搬送する。反応テーブル１６は、通常、所定の回転速度で連続的に図中時計回りに測定セル１７を回転搬送するが、制御部２２からの指示に基づいて回転速度や回転方向を変更することができる。
【００３０】
屈折率測定部１８は、所定の波長域の測定光を測定セル１７内の試料に照射するとともに、試料を透過した測定光を受光して、試料の屈折率の波長依存性を測定する。この測定結果は、制御部２２に出力され分析される。屈折率測定部１８の機構および動作の詳細は、別途後述する。
【００３１】
洗浄部１９は、図示しないノズルによって、屈折率測定部１８による測定が終了した測定セル１７内の試料を吸引して排出するとともに、洗剤や洗浄水等の洗浄液を注入および吸引することで洗浄を行う。
【００３２】
制御部２２は、ＣＰＵ等を用いて構成され、分析装置１の各部の処理および動作を制御する。特に、制御部２２は分析演算部２２ａを備え、この分析演算部２２ａは、屈折率測定部１８から取得した測定結果をもとに試料の吸収係数を算出し、算出した吸収係数に基づいて試料すなわち検体の成分分析等を行う。制御部２２は、試料の分析に必要な諸情報や分析動作の指示情報等を、キーボード、マウス等を用いて構成される入力部２３を介して外部から取得する。また、制御部２２は、検体の分析結果等を含む諸情報を、ディスプレイ、プリンタ、通信機構等を用いて構成される出力部２４に出力するとともに、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を用いて構成される記憶部２５に記録する。
【００３３】
以上のように構成された分析装置１では、列をなして順次搬送される複数の測定セル１７に対して、検体分注部１３が検体容器１２ａ中の検体を分注し、試薬分注部１５Ａ，１５Ｂがそれぞれ試薬容器１４Ａａ，１４Ｂａ中の試薬を分注した後、屈折率測定部１８が検体と試薬とを反応させた状態の試料の屈折率の波長依存性を測定し、この測定結果を制御部２２が分析することで、検体の成分分析等が自動的に行われる。また、洗浄部１９が、屈折率測定部１８による測定が終了した後に搬送される測定セル１７を、搬送させながら洗浄することで、一連の分析動作が連続して繰り返し行われる。
【００３４】
なお、分析装置１は、試薬テーブルと試薬分注部との組を２セット備えるものとしたが、分析項目等に応じて１セットもしくは３セット以上備えることもできる。また、各試薬容器１４Ａａ，１４Ｂａ内に収容される試薬は、分析項目等に応じて選択されるものであり、同一のものでも異なるものでもよい。さらに、分析装置１は、検体および試薬が分注された場合に測定セル１７内を攪拌する図示しない攪拌機構を備えることもできる。なお、各測定セル１７に対する検体および試薬の分注順序、同一の測定セル１７に分注する試薬の数等は、分析項目、試薬の種類あるいは分析プロトコル等に応じて異ならせることができる。
【００３５】
つづいて、屈折率測定部１８について詳細に説明する。図２〜図４は、屈折率測定部１８の要部構成を示す図であって、図２は斜視図であり、図３は側面図であり、図４は平面図である。図２〜図４に示すように、屈折率測定部１８は、コリメート光源ユニット３１、ミラー３２，３３、回折格子３５、集光レンズ３６、受光素子３７、処理回路３８および屈折率演算部３９を備える。コリメート光源ユニット３１から回折格子３５までの各部は、反応テーブル１６上に配列された測定セル１７の円状列の内側に設けられ、集光レンズ３６および受光素子３７は、測定セル１７の円状列の外側に設けられている。測定セル１７は、セル保持機構ＨＬによって、反応テーブル１６上に支持されている。なお、屈折率測定部１８の構成を示す図面には、便宜的に設定したｘｙｚ座標系を併せて示している。
【００３６】
コリメート光源ユニット３１は、所定の波長域の測定光を発する光源３１ａと、光源像を形成するレンズ３１ｂと、この光源像からの測定光をコリメートするレンズ３１ｃと、コリメートされた測定光の光束径を整形する絞り３１ｄと、を用いて構成されており、所定の光束径を有する平行光としての測定光Ｌ１をｚ軸方向に射出する。ここで、光源３１ａには、ハロゲンランプ等の白熱電球、あるいは水銀ランプ等の放電ランプなどを用いることができる。絞り３１ｄは、絞り径を変更可能あるいは交換可能としてもよい。
【００３７】
ミラー３３は、ミラー保持部３４に保持されており、コリメート光源ユニット３１が射出してミラー３２が反射した測定光Ｌ１を、回折格子３５および測定セル１７に向けて反射する。ミラー保持部３４は、駆動部３４ａと支柱部３４ｂとを用いて構成されている。駆動部３４ａは、ミラー３３を、支柱部３４ｂに沿って上下動可能、かつｙｚ面に沿って回動可能に保持している。これによって、ミラー３３およびミラー保持部３４は、入射光調整手段として、回折格子３５および測定セル１７に対する測定光Ｌ１の入射角および入射位置をｙｚ面に沿って調整することができる。
【００３８】
回折格子３５は、入射する光をｙｚ面に垂直な方向に回折するように配置された平板状の１次元回折格子であり、図示しない保持機構によって、測定セル１７の入射面と平行にして、この入射面近傍に配置されている。回折格子３５は、入射する測定光Ｌ１を回折して波長ごとに分岐する。つまり、測定光Ｌ１を０次回折光、＋１次回折光および−１次回折光に回折して分岐するとともに、＋１次回折光および−１次回折光のそれぞれを波長ごとに分岐する。具体的には、光源３１ａが発する測定光の波長域をλ１〜λ５（λ１＜λ５）とし、この波長域内の代表波長をλ２，λ３，λ４（λ１＜λ２＜λ３＜λ４＜λ５）とした場合、回折格子３５は、図５−１に示すように、＋１次および−１次回折光において、波長が長い測定光ほど大きい回折角で回折し、０次回折光を中心として、より外側に分岐する。
【００３９】
測定セル１７は、図５−１および図５−２に示すように、直角プリズム状に形成された収容部１７ａに試料ＳＰを保持し、この保持した試料ＳＰに入射する測定光を屈折して波長ごとに偏向する。ここで、図５−２は、測定セル１７のｙｚ面に平行な断面を示す図である。測定セル１７は、収容部１７ａの稜線１７ｂをｙ軸に平行にして配置されており、回折格子３５を介して入射する測定光をｙ軸方向に屈折して波長ごとに偏向する。具体的には、測定セル１７は、図５−２に示すように、回折格子３５からの各回折光である各測定光を、波長が短いものほど大きく屈折し、大きな偏角で偏向する。
【００４０】
回折格子３５によって波長ごとに分岐され、測定セル１７によって波長ごとに偏向された各測定光は、測定光Ｌ２として集光レンズ３６に入射する。このうち、回折格子３５の０次回折光であって、所定の波長域中の最長波長を有する測定光の主光線は、集光レンズ３６の光軸ＯＡと一致するように設定されている。この設定は、駆動部３４ａによってミラー３３の上下位置および傾斜角度を変更して、測定光Ｌ１の入射角および入射位置を予め調整することで行われる。
【００４１】
なお、図５−２は、測定セル１７の部材よりも大きい屈折率を有する試料ＳＰが収容部１７ａに収容された場合を例示しており、ｙ軸のマイナス方向に傾斜して入射した測定光Ｌ１は、回折格子３５によって回折された後、測定セル１７によってｙ軸のプラス方向に屈折されている。これとは逆に、測定セル１７の部材よりも小さい屈折率を有する試料が収容部１７ａに収容される場合には、駆動部３４ａによってミラー３３の位置および角度を調整して、測定光Ｌ１をｙ軸のプラス方向に傾斜して入射させるとよい。この場合、測定光Ｌ１は、回折格子３５によって回折された後、測定セル１７によってｙ軸のマイナス方向に屈折される。
【００４２】
ここで、測定セル１７は、屈折率の波長依存性が既知の部材によって形成されている。かかる部材として、例えば石英ガラス等のガラス部材が用いられる。また、収容部１７ａの内壁である２つの斜面１７ｃ，１７ｄは光学研磨され、試料ＳＰは、この研磨された両斜面１７ｃ，１７ｄに接して保持される。なお、測定セル１７における測定光の入射面および射出面である前後の側面は、各々稜線１７ｂと平行に形成され、ｚ軸と垂直に配置されている。
【００４３】
集光光学系としての集光レンズ３６は、色収差がない光学系であって、色消しレンズを用いた光学系（色消しレンズ系）として構成されている。図２〜図４では、集光レンズ３６は、煩雑さを避けるため単レンズとして図示されているが、実際には複数のレンズもしくはレンズ群を用いて構成される。集光レンズ３６は、図２〜図４に示したように、回折格子３５によって分岐され、測定セル１７によって偏向された各測定光Ｌ２を、後側でテレセントリックにして各々焦平面上に集光する。
【００４４】
２次元受光素子としての受光素子３７は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を用いて実現され、その撮像面が集光レンズ３６の焦平面に一致するように配置されている。受光素子３７は、集光レンズ３６によって各々集光される各測定光Ｌ２を一括して受光する。受光素子３７は、受光した各測定光Ｌ２を光電変換した強度信号を処理回路３８に出力し、処理回路３８は、強度信号をＡ／Ｄ変換等した後、画像情報として屈折率演算部３９に出力する。
【００４５】
屈折率演算部３９は、受光素子３７が受光した各測定光Ｌ２の受光位置に基づいて、試料ＳＰの波長ごとの屈折率を、屈折率の波長依存性として算出する。具体的には、屈折率演算部３９は、回折格子３５の回折方向における各測定光Ｌ２の受光位置をもとに、各測定光Ｌ２の波長を算出し、測定セル１７の偏向方向における各測定光Ｌ２の受光位置をもとに、各測定光Ｌ２の測定セル１７による偏角を算出し、この算出した波長および偏角に基づいて、試料ＳＰの波長ごとの屈折率を算出する。
【００４６】
ここで、図６を参照して、屈折率演算部３９が波長ごとの屈折率を算出するための演算をより詳細に説明する。図６は、受光素子３７の受光面上に集光された各測定光Ｌ２を示す図であって、特に、図５−１および図５−２に対応させ、波長λ１〜λ５の各測定光Ｌ２の受光位置を代表的に示す図である。
【００４７】
図６に示すように、集光レンズ３６によって各々集光された各測定光Ｌ２のうち、回折格子３５による０次回折光と、＋１次回折光と、−１次回折光とは、受光素子３７の受光面上で、それぞれｙ軸上、曲線Ｃ１上および曲線Ｃ２上に波長ごとに集光される。このとき、ｘ軸方向では、＋１次および−１次回折光において、波長が長い測定光Ｌ２ほどｙ軸を中心にして外側に集光され、ｙ軸方向では、波長が短い測定光Ｌ２ほどプラス側に集光される。具体的には、＋１次もしくは−１次回折光であって波長λ５を有する測定光Ｌ２が、ｘ軸方向で最も外側に集光され、回折次数によらず波長λ１を有する測定光Ｌ２が、ｙ軸方向で最もプラス側に集光される。
【００４８】
これは、回折格子３５における回折方向がｘ軸に平行に設定され、測定セル１７における屈折方向すなわち偏向方向がｙ軸に平行に設定されていることによる。つまり、各測定光Ｌ２が、ｘ軸方向では、測定セル１７による屈折の影響を受けることなく、回折格子３５による回折作用に応じて波長ごとに分岐して集光され、ｙ軸方向では、回折格子３５による回折の影響を受けることなく、測定セル１７による屈折作用に応じて波長ごとに偏向して集光されていることによる。
【００４９】
このように集光された＋１次および−１次回折光の集光パターンでは、測定光Ｌ２の波長λごとの受光位置におけるｘ座標ｘ（λ）は、回折格子３５による回折角θx（λ）と、集光レンズ３６の焦点距離ｆとを用いて、次式（１）によって決定される。
ｘ（λ）＝ｆ・ｔａｎθx（λ）                                  ・・・（１）
また、回折角θx（λ）は、回折格子３５の格子定数ｄを用いて、次式（２）によって決定される。
θx（λ）＝ｓｉｎ-1（λ／ｄ）                                  ・・・（２）
【００５０】
一方、受光位置のｙ座標ｙ（λ）は、測定セル１７における相対偏角θy（λ）と、集光レンズ３６の焦点距離ｆとを用いて、次式（３）によって決定される。ただし、相対偏角θy（λ）は、集光レンズ３６の光軸ＯＡを基準とした偏角であって、図６に示す場合、波長λ５の０次回折光を基準とした偏角である。
ｙ（λ）＝ｆ・ｔａｎθy（λ）                                  ・・・（３）
また、相対偏角θy（λ）は、試料ＳＰの屈折率ｎ（λ）と所定の関係にあって、互いに一意的に決定される。
【００５１】
屈折率演算部３９は、以上の関係から、＋１次または−１次回折光である測定光Ｌ２の受光位置としてのｘ座標ｘ（λ）およびｙ座標ｙ（λ）をもとに、試料ＳＰの波長ごとの屈折率ｎ（λ）を算出する。
【００５２】
ここで、相対偏角θy（λ）と屈折率ｎ（λ）との関係は、図７を参照して、つぎのように導出される。図７は、測定セル１７に入射した測定光Ｌ（λ）が試料ＳＰによって屈折される状態を示す断面図である。斜面１７ｃにおける測定光Ｌ（λ）の入射角θ1（λ）と屈折角θ2（λ）とは、測定セル１７の部材の屈折率ｎ0（λ）を用いて、スネルの法則をもとに次式（４）で表される関係にある。
ｓｉｎθ2（λ）＝ｎ0（λ）・ｓｉｎθ1（λ）／ｎ（λ）            ・・・（４）
同様に、斜面１７ｄにおける測定光Ｌ（λ）の入射角θ3（λ）と屈折角θ4（λ）とは、次式（５）で表される関係にある。
ｓｉｎθ3（λ）＝ｎ0（λ）・ｓｉｎθ4（λ）／ｎ（λ）            ・・・（５）
また、屈折角θ4（λ）は、斜面１７ｄの法線と光軸ＯＡとがなす挟角ψを用いて、次式（６）で示される。
θ4（λ）＝ψ＋θy（λ）                                      ・・・（６）
【００５３】
一方、収容部１７ａの頂角αに対する幾何学的な関係から、θ2（λ）＝α＋θ3（λ）であることは明らかであり、頂角α＝９０度として、この式の両辺の正弦を演算すると、次式（７）が得られる。
ｓｉｎ2θ2（λ）＝１−ｓｉｎ2θ3（λ）                          ・・・（７）
この式（７）に、式（４）〜式（６）を代入して整理することで、相対偏角θy（λ）と屈折率ｎ（λ）との関係式として次式（８）が導出される。
【数１】
2007218632.tif 000003
この式（８）において、入射角θ1（λ）と挟角ψとは、ミラー３３および測定セル１７の配置に応じて予め求められる角度であるため、屈折率演算部３９は、相対偏角θy（λ）をもとに、試料ＳＰの屈折率ｎ（λ）を算出することができる。
【００５４】
なお、測定光Ｌ（λ）は、測定セル１７の入射面と射出面とにおいて屈折作用を受けるため、厳密には、この屈折作用を式（８）に加味して、相対偏角θy（λ）と試料ＳＰの屈折率ｎ（λ）との関係を示すことが好ましい。
【００５５】
ここで、より具体的に、屈折率測定部１８による屈折率測定をシミュレーションした結果を図８および図９−１〜図９−３に示す。図８は、複数の試料に対する波長ごとの屈折率測定結果を示し、図９−１〜図９−３は、図８に示す複数の試料ごとの測定光Ｌ２の集光パターンを示している。
【００５６】
このシミュレーションでは、試料ＳＰとして、Ｓ−ＢＳＬ７、Ｓ−ＢＳＭ２（以上、株式会社オハラ製光学ガラス）および水を用い、回折格子３５の格子定数ｄを０．１ｍｍ（空間周波数が１０本／ｍｍ相当）、集光レンズ３６の焦点距離ｆを２００ｍｍとしている。また、測定セル１７の部材を石英ガラス、頂角αを９０度、挟角ψを４５度としている。なお、石英ガラスの波長ごとの屈折率は既知であって、シミュレーション結果とともに図８に示している。また、図８には、回折格子３５に対する測定光Ｌ１の入射角θinとして、０次回折光である波長８００ｎｍの測定光Ｌ２が光軸ＯＡと平行になるときの入射角を示している。なお、測定光Ｌ１は、入射角θin＞０の場合、ｙ軸のプラス方向に傾斜して入射し、入射角θin＜０の場合、ｙ軸のマイナス方向に傾斜して入射する。
【００５７】
試料ＳＰを水とした場合、この屈折率が石英ガラスよりも低いため、測定セル１７は、ｙ軸のプラス方向に傾斜して入射する測定光をｙ軸のマイナス方向に屈折させる。この結果、測定光Ｌ２は、図９−１に示すように、ｙ軸方向の負の領域に集光パターンを形成する。これに対して、試料ＳＰをＳ−ＢＳＬ７、Ｓ−ＢＳＭ２とした場合、それぞれ屈折率が石英ガラスよりも高いため、測定セル１７は、ｙ軸のマイナス方向に傾斜して入射する測定光をｙ軸のプラス方向に屈折させる。この結果、測定光Ｌ２は、図９−２および図９−３に示すように、ｙ軸方向の正の領域に集光パターンを形成する。
【００５８】
以上のように、屈折率測定部１８は、回折格子３５によって、所定の波長域の測定光を回折して波長ごとに分岐し、試料ＳＰをプリズム状に保持した測定セル１７によって、この試料ＳＰに入射する測定光を屈折して波長ごとに偏向し、集光レンズ３６によって、回折格子３５が分岐して測定セル１７が偏向した各測定光を各々集光し、受光素子３７によって、集光レンズ３６が集光した各測定光を受光し、屈折率演算部３９によって、受光素子３７における各測定光の受光位置に基づいて、試料ＳＰの波長ごとの屈折率を算出する。これによって、屈折率測定部１８は、所定の波長域における試料ＳＰの波長ごとの屈折率を一括して測定することができる。
【００５９】
従来、広範囲な波長域に対する試料の屈折率の波長依存性を測定するには、例えば特許文献２に開示された屈折率測定技術を用い、測定光の波長を順次変更させながら波長ごとに屈折率を測定しなければならず、測定に多大な労力と時間を要するという問題があった。しかしながら、屈折率測定装置としての屈折率測定部１８によれば、測定光の波長を順次変更させる必要がなく、広範囲な波長に対しても波長ごとの屈折率を一括して測定することができるため、試料ＳＰの屈折率の波長依存性を容易かつ短時間で測定することができる。
【００６０】
なお、ここまで、回折格子３５は測定セル１７の光源側に配置され、測定セル１７は、回折格子３５が回折した各回折光を屈折して波長ごとに偏向するものとして説明したが、これらの配置順序を入れ換え、測定セル１７が屈折して波長ごとに偏向した各測定光を、回折格子３５が回折して分岐するようにしてもよい。
【００６１】
一方、分析装置１では、分析演算部２２ａは、屈折率測定部１８が測定した試料ＳＰの屈折率の波長依存性ｎ（λ）を取得し、この取得した屈折率の波長依存性ｎ（λ）をもとに試料ＳＰの吸収係数を算出し、算出した吸収係数に基づいて試料ＳＰの分析を行う。このとき、分析演算部２２ａは、例えば、次式（９）で示されるクラマース・クローニッヒ（Kramers-Kronig）の関係式をもとに、屈折率の波長依存性ｎ（λ）から吸収係数ε（λ）を算出する。ここで、係数Ｐは、コーシー（Cauthy）の主値を取ることを意味している。
【数２】
2007218632.tif 000004
【００６２】
このようにして、分析装置１では、屈折率測定部１８によって、測定セル１７内の試料ＳＰ中の光路長によらず試料ＳＰの屈折率の波長依存性ｎ（λ）を測定し、この屈折率の波長依存性ｎ（λ）をもとに、分析演算部２２ａによって吸収係数ε（λ）を算出するとともに、この吸収係数ε（λ）に基づいて試料ＳＰの分析を行うようにしているため、試料ＳＰ中の光路長によらず分析を行うことができる。したがって、試料ＳＰ中の光路長を厳密に測定する必要なく、高精度に分析を行うことができる。また、屈折率の波長依存性ｎ（λ）の測定が試料ＳＰの光路長に依存しないため、測定セル１７の容積を小さくし、試料ＳＰの容量を少量化して分析を行うことができる。
【００６３】
なお、上述した屈折率測定部１８では、集光光学系としての集光レンズ３６を色消しレンズ系として説明したが、色収差がない光学系として、例えば凹面反射鏡を用いて構成する凹面反射光学系としてもよい。この場合、凹面反射鏡として軸外放物面鏡を用いて構成することが好ましい。
【００６４】
また、屈折率測定部１８では、試料ＳＰを保持する収容部１７ａの形状を直角プリズム状として説明したが、プリズム形状の頂角αは直角（９０度）に限定されるものではなく、試料ＳＰに入射する測定光を波長ごとに偏向して射出可能な角度であれば任意でよい。
【００６５】
さらに、屈折率測定部１８では、所定の波長域における最長波長を有する測定光Ｌ２を集光レンズ３６の光軸ＯＡに一致させるものとして説明したが、基準波長を有する測定光として光軸ＯＡに一致させる測定光Ｌ２の波長は、最長波長に限定されるものではなく、所定の波長域における任意の波長でよい。
【００６６】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２にかかる分析装置、屈折率測定装置および分析方法について説明する。図１０〜図１２は、本実施の形態２にかかる分析装置が備える屈折率測定手段としての屈折率測定部１１８の要部構成を示す図であって、図１０は斜視図であり、図１１は平面図であり、図１２は側面図である。本実施の形態２にかかる分析装置は、分析装置１をもとに測定セル１７および屈折率測定部１８に替えて、測定セル１１７および屈折率測定部１１８を備えている。その他の構成は分析装置１と等しく構成されている。ただし、制御部２２は、屈折率測定部１８の代わりに屈折率測定部１１８を制御する機能を有する。
【００６７】
図１０〜図１２に示すように、屈折率測定部１１８は、コリメート光源ユニット４１、回折格子４２、集光レンズ４３、受光素子４４、処理回路４５および屈折率演算部４６を備える。コリメート光源ユニット４１から集光レンズ４３までの各部は、反応テーブル１６上に配列された測定セル１１７の円状列の内側に配置され、受光素子４４は、この円状列の外側に配置されている。測定セル１１７は、図示しない保持機構によって、反応テーブル１６上に支持されている。なお、屈折率測定部１１８の構成を示す図面には、便宜的に設定したｘｙｚ座標系を併せて示している。
【００６８】
コリメート光源ユニット４１は、所定の波長域の測定光を発する光源４１ａと、協働して光源像を形成するレンズ４１ｂ，４１ｃと、光源像の大きさを規定するピンホール４１ｄと、光源像からの測定光をコリメートするレンズ４１ｅと、コリメートされた測定光の光束径を整形する絞り４１ｆと、を用いて構成されており、所定の光束径を有する平行光としての測定光Ｌ１１をｚ軸方向に射出する。ここで、光源４１ａおよび絞り４１ｆには、光源３１ａおよび絞り３１ｄと同様のものが用いられる。
【００６９】
回折格子４２は、図１３に示すような２次元的な格子パターンを有する平板状の２次元回折格子であって、ｚ軸に垂直に配置され、ｚ軸方向に入射する測定光を２次元的に回折して波長ごとに分岐する。回折格子４２は、入射した測定光Ｌ１１を、ｘ軸方向、ｙ軸方向、Ｄ１軸方向およびＤ２軸方向の４方向に回折し、この各方向のプラス側およびマイナス側に回折する１次回折光のそれぞれを波長ごとに分岐する。具体的には、光源４１ａが発する測定光の波長域をλａ〜λｃとし、この波長域内の中心波長をλｂ（λａ＜λｂ＜λｃ）とした場合、回折格子４２は、図１１および図１２に示すように、波長が長い測定光ほど大きい回折角で回折し、０次回折光を中心として、より外側に分岐する。
【００７０】
なお、図１３に示したＤ１軸およびＤ２軸は、ｘｙ座標系において斜め方向に設定された軸であって、回折格子４２のｘ軸方向の格子定数ｄxおよびｙ軸方向の格子定数ｄyを用い、ｘｙ座標系に対する傾きがそれぞれｄy／ｄxおよび−ｄy／ｄxで表される方向に設定された軸である。回折格子４２は、このＤ１軸方向およびＤ２軸方向において、格子定数ｄxyを有する回折格子として機能する。
【００７１】
集光光学系としての集光レンズ４３は、ｙ軸方向に正の屈折力を有するシリンドリカルレンズとして構成された色消しレンズ系であって、光軸が測定光Ｌ１１および回折格子４２の０次回折光と一致するように配置されている。図１０〜図１２では、集光レンズ４３は、煩雑さを避けるため単レンズとして図示されているが、実際には複数のレンズもしくはレンズ群を用いて構成される。集光レンズ４３は、図１２に示すように、回折格子４２によって回折されて波長ごとに分岐された各測定光Ｌ１２を、ｙ軸方向にテレセントリックにして各々焦平面上に集光する。
【００７２】
測定セル１１７は、図１０〜図１２に示すように、凹レンズ型のシリンドリカルレンズ状に形成された収容部１１７ａに試料ＳＰを保持し、ｘ軸方向に正の屈折力を有するシリンドリカルレンズとして構成されている。測定セル１１７は、光軸が集光レンズ４３の光軸と一致するように配置され、試料ＳＰに入射する集光レンズ４３からの各測定光Ｌ１２を、屈折して波長ごとに偏向するとともに、ｘ軸方向にテレセントリックにして各々焦平面上に集光する。このとき、測定セル１１７は、入射する測定光Ｌ１２の波長に応じて異なる焦点距離を示し、波長が短いものほど小さい焦点距離、すなわち大きい屈折力で偏向して集光する。
【００７３】
なお、図１０〜図１２は、測定セル１１７の部材よりも小さい屈折率を有する試料ＳＰが収容部１１７ａに収容された場合を例示しており、このため収容部１１７ａが凹レンズ型のシリンドリカルレンズ状とされている。これとは逆に、測定セル１１７の部材よりも大きい屈折率を有する試料が収容部１１７ａに収容される場合には、収容部を凸レンズ型のシリンドリカルレンズ状とするとよい。ここで、測定セル１１７は、屈折率の波長依存性が既知の部材によって形成されている。かかる部材として、例えば石英ガラス等のガラス部材が用いられる。
【００７４】
２次元受光素子としての受光素子４４は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を用いて実現され、その撮像面が集光レンズ４３の焦平面に一致するように配置されている。受光素子４４は、集光レンズ４３および測定セル１１７によって各々集光される各測定光Ｌ１２を一括して受光する。受光素子４４は、受光した各測定光Ｌ１２の強度信号を光電変換して処理回路４５に出力し、処理回路４５は、強度信号をＡ／Ｄ変換等した後、画像情報として屈折率演算部４６に出力する。
【００７５】
屈折率演算部４６は、受光素子４４が受光した各測定光Ｌ１２の受光位置に基づいて、試料ＳＰの波長ごとの屈折率を、屈折率の波長依存性として算出する。具体的には、屈折率演算部４６は、集光レンズ４３の集光方向としてのｙ軸方向における各測定光Ｌ１２の受光位置をもとに、各測定光Ｌ１２の波長を算出し、測定セル１１７の偏向方向としてのｘ軸方向における各測定光Ｌ１２の受光位置をもとに、各測定光Ｌ１２に対応する測定セル１１７の焦点距離を算出し、この算出した波長および焦点距離に基づいて、試料ＳＰの波長ごとの屈折率を算出する。
【００７６】
ここで、図１４を参照して、屈折率演算部４６が波長ごとの屈折率を算出するための演算をより詳細に説明する。図１４は、受光素子４４の受光面上に集光された各測定光Ｌ１２を示す図であって、特に、波長λａ〜λｃの各測定光Ｌ１２の受光位置を代表的に示す図である。
【００７７】
図１４に示すように、集光レンズ４３および測定セル１１７によって各々集光された各測定光Ｌ１２のうち、回折格子４２による０次回折光と、Ｄ１軸方向の１次回折光と、Ｄ２軸方向の１次回折光とは、測定セル１１７が波長に応じて異なる焦点距離を有することに起因して、受光素子４４の受光面上で、それぞれｙ軸上、曲線Ｃ３上および曲線Ｃ４上に波長ごとに集光される。このとき、１次回折光では、波長が長い測定光Ｌ１２ほどｘ軸方向およびｙ軸方向の各々で外側に集光される。具体的には、１次回折光であって波長λｃを有する測定光Ｌ１２が最も外側に集光される。
【００７８】
なお、測定セル１１７が波長によらず一定の焦点距離を有する場合には、Ｄ１軸方向の１次回折光は、集光レンズ４３と測定セル１１７とによるＤ１軸の投影像に相当するＤ１’軸上で線形に集光される。同様に、Ｄ２軸方向の１次回折光は、Ｄ２軸の投影像に相当するＤ２’軸上で線形に集光される。しかし実際には、測定セル１１７が波長ごとに異なる焦点距離を有するため、Ｄ１軸方向およびＤ２軸方向の１次回折光は、それぞれ曲線Ｃ３上および曲線Ｃ４上で非線形に集光される。
【００７９】
このように集光された１次回折光の集光パターンでは、測定光Ｌ１２の波長λごとの受光位置におけるｙ座標ｙ（λ）は、回折格子４２によるｙ軸方向の回折角φy（λ）と、集光レンズ４３の焦点距離ｆyとを用いて、次式（１０）によって決定される。
ｙ（λ）＝ｆy・ｔａｎφy（λ）                              ・・・（１０）
また、回折角φy（λ）は、回折格子４２の格子定数ｄyを用いて、次式（１１）によって決定される。
φy（λ）＝ｓｉｎ-1（λ／ｄy）                                ・・・（１１）
【００８０】
一方、受光位置のｘ座標ｘ（λ）は、回折格子４２によるｘ軸方向の回折角φx（λ）と、測定セル１１７の波長ごとの焦点距離ｆx（λ）とを用いて、次式（１２）によって求められる。
ｘ（λ）＝ｆx（λ）・ｔａｎθx（λ）                          ・・・（１２）
また、回折角φx（λ）は、回折格子４２の格子定数ｄxを用いて、次式（１３）によって決定される。
φx（λ）＝ｓｉｎ-1（λ／ｄx）                                ・・・（１３）
【００８１】
さらに、焦点距離ｆx（λ）は、試料ＳＰの屈折率ｎ（λ）、測定セル１１７の部材の屈折率ｎ0（λ）、シリンドリカルレンズ状の収容部１１７ａの第１面の曲率半径ｒ1、第２面の曲率半径ｒ2および第１面と第２面の面間隔ｔを用いて、次式（１４）によって決定される。
【数３】
2007218632.tif 000005
この式（１４）は、屈折率ｎ（λ）について解くと、次式（１５）〜式（１９）によって表すことができる。
【数４】
2007218632.tif 000006
【００８２】
屈折率演算部４６は、以上の関係から、Ｄ１軸方向またはＤ２軸方向の１次回折光である測定光Ｌ１２の受光位置としてのｘ座標ｘ（λ）およびｙ座標ｙ（λ）をもとに、試料ＳＰの波長ごとの屈折率ｎ（λ）を算出する。
【００８３】
なお、屈折率演算部４６は、屈折率ｎ（λ）を算出する演算中、Ｄ１軸方向の１次回折光のｘ座標ｘ1（λ）と、Ｄ２軸方向の１次回折光のｘ座標ｘ2（λ）を用い、式（１２）に代えて次式（２０）によって焦点距離ｆx（λ）を算出することもできる。この場合、式（１２）を用いる演算に比べて２倍の感度で焦点距離ｆx（λ）を算出することができ、結果的に屈折率ｎ（λ）を、より高精度に算出することができる。
（ｘ1（λ）−ｘ2（λ））＝２ｆx（λ）・ｔａｎθx（λ）        ・・・（２０）
【００８４】
このように、屈折率測定部１１８は、回折格子４２によって、所定の波長域の測定光を回折して波長ごとに分岐し、集光レンズ４３によって、回折格子４２が分岐した各測定光を所定の１方向に各々集光し、試料ＳＰをシリンドリカルレンズ状に保持した測定セル１１７によって、この試料ＳＰに入射する測定光を集光レンズ４３の集光方向と直交する方向に屈折して波長ごとに偏向するとともに集光し、受光素子４４によって、集光レンズ４３および測定セル１１７が集光した各測定光を受光し、屈折率演算部４６によって、受光素子４４における各測定光の受光位置に基づいて、試料ＳＰの波長ごとの屈折率を算出する。これによって、屈折率測定部１１８は、実施の形態１における屈折率測定部１８と同様に、所定の波長域における試料ＳＰの波長ごとの屈折率を一括して測定することができ、試料ＳＰの屈折率の波長依存性を容易かつ短時間で測定することができる。
【００８５】
なお、ここまで、測定セル１１７は、集光レンズ４３の受光素子側に配置され、集光レンズ４３がｙ軸方向に集光する各測定光をｘ軸方向に集光するものとして説明したが、これらの配置順序を入れ換え、測定セル１１７がｘ軸方向に集光する各測定光を、集光レンズ４３がｙ軸方向に集光するようにしてもよい。また、集光レンズ４３を色消しレンズ系として説明したが、色収差がない光学系として、例えば凹面反射鏡を用いて構成する凹面反射光学系としてもよい。
【００８６】
以上説明した本実施の形態２にかかる分析装置では、分析演算部２２ａは、実施の形態１にかかる分析装置１の場合と同様に、屈折率測定部１１８が測定した試料ＳＰの屈折率の波長依存性ｎ（λ）を取得し、この取得した屈折率の波長依存性ｎ（λ）をもとに、式（９）に示したクラマース・クローニッヒの関係式等を用いて試料ＳＰの吸収係数を算出し、算出した吸収係数に基づいて試料ＳＰの分析を行う。
【００８７】
このようにして、本実施の形態２にかかる分析装置では、分析装置１と同様に、試料ＳＰ中の光路長によらず高精度に分析を行うことができるとともに、測定セル１１７の容積を小さくし、試料ＳＰの容量を少量化して分析を行うことができる。
【００８８】
ここまで、本発明を実施する最良の形態を実施の形態１および２として説明したが、本発明は、この実施の形態１および２に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば種々の変形が可能である。例えば、上述した実施の形態１および２では、屈折率測定部１８，１１８を本発明にかかる分析装置における屈折率測定手段として説明したが、屈折率測定部１８，１１８を単独で屈折率測定装置として用いることができる。
【００８９】
この場合、試料ＳＰのような液体の試料に限定されず、ガラス等の個体を試料として屈折率の波長依存性を測定することができる。また、例えば、種々の物質について屈折率の波長依存性、受光素子における測定光の集光パターン等を予めデータベースとして記憶し、測定対象とする試料の屈折率あるいは集光パターン等をこのデータベースと照合することで、試料を構成する物質を特定することができる。なお、このように屈折率測定部１８，１１８を屈折率測定装置として用いる場合には、この装置全体を制御する制御機構を新たに備えることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる分析装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した屈折率測定部の構成を示す斜視図である。
【図３】図１に示した屈折率測定部の構成を示す側面図である。
【図４】図１に示した屈折率測定部の構成を示す平面図である。
【図５−１】回折格子および測定セルの作用を説明する平面図である。
【図５−２】回折格子および測定セルの作用を説明する縦断面図である。
【図６】受光素子上に集光される測定光の集光パターンを示す図である。
【図７】測定セルにおける屈折作用を説明する図である。
【図８】シミュレーションによる屈折率の測定結果を示す図である。
【図９−１】シミュレーションによる測定光の集光パターンを示す図である。
【図９−２】シミュレーションによる測定光の集光パターンを示す図である。
【図９−３】シミュレーションによる測定光の集光パターンを示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２にかかる分析装置が備える屈折率測定部の構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態２にかかる分析装置が備える屈折率測定部の構成を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２にかかる分析装置が備える屈折率測定部の構成を示す側面図である。
【図１３】回折格子の格子パターンを示す図である。
【図１４】受光素子上に集光される測定光の集光パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１    分析装置
１１    測定機構
１２    検体移送部
１２ａ    検体容器
１２ｂ    検体ラック
１３    検体分注部
１３ａ    アーム
１４Ａ，１４Ｂ    試薬テーブル
１４Ａａ，１４Ｂａ    試薬容器
１５Ａ，１５Ｂ    試薬分注部
１５Ａａ，１５Ｂａ    アーム
１６    反応テーブル
１７，１１７    測定セル
１７ａ，１１７ａ    収容部
１７ｂ    稜線
１７ｃ，１７ｄ    斜面
１８，１１８    屈折率測定部
１９    洗浄部
２１    制御分析機構
２２    制御部
２２ａ    分析演算部
２３    入力部
２４    出力部
２５    記憶部
３１    コリメート光源ユニット
３１ａ    光源
３１ｂ，３１ｃ    レンズ
３１ｄ    絞り
３２，３３    ミラー
３４    ミラー保持機構
３４ａ    駆動部
３４ｂ    支柱部
３５，４２    回折格子
３６，４３    集光レンズ
３７，４４    受光素子
３８，４５    処理回路
３９，４６    屈折率演算部
４１    コリメート光源ユニット
４１ａ    光源
４１ｂ，４１ｃ，４１ｅ    レンズ
４１ｄ    ピンホール
４１ｆ    絞り
Ｃ１〜Ｃ４    曲線
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ（λ）    測定光
ＯＡ    光軸
ＳＰ    試料
【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５−１】
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【図５−２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図９−３】
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【図１０】
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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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