(57)【要約】【課題】環境温度の影響を受けることなく精度良く測定対象の旋光度を計測することが可能であり且つ装置の小型化が可能な計測装置及び計測方法を提供すること。【解決手段】光の所定の偏光成分を透過させる第１の偏光子１８と、透過した光を任意の偏光に変調する偏光変調器２０と、偏光変調され測定対象３０を透過した光の所定の偏光成分を透過させる第２の偏光子３２と、透過した光を検出して電気信号に変換する検出部３４とを含み測定対象の旋光度を計測する計測装置１に用いられる偏光変調器２０であって、第１の液晶セル２２及び第２の液晶セル２４から構成される液晶素子２１と、液晶素子２１の温度を制御する温度制御部２６と、記第１の液晶セル２２及び第２の液晶セル２４への印加電圧を制御する電圧制御部２３、２５とを含み、第１の液晶セル２２と第２の液晶セル２４は、ラビング方向が互いに異なることにより、主軸方位が互いに異なる。【選択図】図１
2009133850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の帯域成分を含む光の所定の偏光成分を透過させる第１の偏光子と、前記第１の偏光子を透過した光を任意の偏光に変調する偏光変調器と、前記偏光変調器を介して測定対象を透過した光の所定の偏光成分を透過させる第２の偏光子と、前記第２の偏光子を透過した光を検出して電気信号に変換する検出部とを含み、前記測定対象の旋光度を計測する計測装置に用いられる前記偏光変調器であって、
第１の並行配向液晶セル及び第２の並行配向液晶セルから構成される液晶素子と、
前記液晶素子の温度を制御する温度制御部と、
前記第１の並行配向液晶セル及び前記第２の並行配向液晶セルへの印加電圧を制御する電圧制御部とを含み、
前記第１の並行配向液晶セルと前記第２の並行配向液晶セルは、ラビング方向が互いに異なることにより、主軸方位が互いに異なることを特徴とする偏光変調器。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の平行配向液晶セルは、前記第１の偏光子の主軸方位に対して４５°の奇数倍傾いた主軸方位を有し、
前記第２の平行配向液晶セルは、前記第１の偏光子の主軸方位に対して４５°の偶数倍傾いた主軸方位を有することを特徴とする偏光変調器。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記温度制御部は、
前記液晶素子の基板上に設けられた温度センサを含むことを特徴とする偏光変調器。
【請求項４】
測定対象の旋光度を計測する計測装置であって、
所定の帯域成分を含む光の所定の偏光成分を透過させる第１の偏光子と、
前記第１の偏光子を透過した光を任意の偏光に変調する偏光変調部と、
前記偏光変調部を介して前記測定対象を透過した光の所定の偏光成分を透過させる第２の偏光子と、
前記第２の偏光子を透過した光を検出して電気信号に変換する検出部とを含み、
前記偏光変調部は、
第１の並行配向液晶セル及び第２の並行配向液晶セルから構成される液晶素子と、前記液晶素子の温度を制御する温度制御部と、前記第１の並行配向液晶セル及び前記第２の並行配向液晶セルへの印加電圧を制御する電圧制御部とを含み、
前記第１の並行配向液晶セルと前記第２の並行配向液晶セルは、ラビング方向が互いに異なることにより、主軸方位が互いに異なることを特徴とする計測装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記検出部で検出した光強度に基づいて、前記測定対象の旋光度を算出する演算処理を行う演算処理部を更に含むことを特徴とする計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象の旋光度を計測する計測装置に用いられる偏光変調器、及び測定対象の旋光度を計測する計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、糖類、アミノ酸など旋光性を有する物質の旋光度や濃度を測定するための旋光度計測装置が知られている。代表的な旋光度計測装置として、回転偏光子法やファラデー変調法による装置が知られている。しかしこれらの手法には、機械駆動を必要とするために装置が大型化するといった問題や、高電圧を必要とするといった問題があった。これらの問題点を解決する旋光度測定装置として、主軸方向をずらした２個の液晶素子を用いて試料に入射する直線偏光を変調させる偏光変調器を用いた装置がある。かかる技術として、例えば特開２００７−９３２８９号公報に開示される従来技術がある。
【特許文献１】特開２００７−９３２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら従来の旋光度計測装置では、２個の液晶素子の主軸方位を所定角度ずらすために２枚の液晶素子のいずれか一方を所定角度傾けて設置するという調整作業が必要であるため、２個の液晶素子を一体化することができず使い勝手が悪いといった問題点があった。また２個の液晶素子を一体化できない以上、２個の液晶素子の温度を一定に制御するための温度制御手段を液晶素子毎に設ける必要があり、このため装置が大型化するといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、液晶素子の主軸方位の調整が不要であり、環境温度の影響を受けることなく精度良く測定対象の旋光度を計測することが可能であり且つ装置の小型化が可能な計測装置、及び計測装置に用いられる偏光変調器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明は、所定の帯域成分を含む光の所定の偏光成分を透過させる第１の偏光子と、前記第１の偏光子を透過した光を任意の偏光に変調する偏光変調器と、前記偏光変調器を介して測定対象を透過した光の所定の偏光成分を透過させる第２の偏光子と、前記第２の偏光子を透過した光を検出して電気信号に変換する検出部とを含み、前記測定対象の旋光度を計測する計測装置に用いられる前記偏光変調器であって、
第１の並行配向液晶セル及び第２の並行配向液晶セルから構成される液晶素子と、
前記液晶素子の温度を制御する温度制御部と、
前記第１の並行配向液晶セル及び前記第２の並行配向液晶セルへの印加電圧を制御する電圧制御部とを含み、
前記第１の並行配向液晶セルと前記第２の並行配向液晶セルは、ラビング方向が互いに異なることにより、主軸方位が互いに異なることを特徴とする。
【０００６】
本発明において、ラビング方向とは、液晶を配向させるラビング処理の方向をいい、ラビング処理は、ラビング布によって配向膜をこする処理でもよいし、配向膜に高エネルギーの光を照射する処理でもよい。
【０００７】
本発明によれば、第１及び第２の並行配向液晶セルのラビング方向を互いに異ならせることで、第１及び第２の並行配向液晶セルのいずれか一方を所定角度傾けて設置するという主軸方位の調整作業が不要となるため、第１及び第２の並行配向液晶セルを平行に重ね合わせて一体化することができる。そして第１及び第２の並行配向液晶セルを一体化して構成した１の液晶素子により偏光変調器を構成することで、装置を小型化することができる。
【０００８】
また本発明によれば、温度制御部を用いて、液晶素子の温度を制御することで、環境温度の変化によって同じ印加電圧に対する複屈折位相差に誤差（変動）が生じることを防止することができる。また温度制御部を用いて第１及び第２の並行配向液晶セルから構成される１の液晶素子の温度を制御するようにすることで、１の液晶素子と温度制御部とを一体化して構成することができ、第１及び第２の並行配向液晶セルそれぞれについて温度制御部を設ける場合に比べて装置を小型化することができる。
【０００９】
（２）また本発明に係る偏光変調器では、
前記第１の平行配向液晶セルは、前記第１の偏光子の主軸方位に対して４５°の奇数倍傾いた主軸方位を有し、
前記第２の平行配向液晶セルは、前記第１の偏光子の主軸方位に対して４５°の偶数倍傾いた主軸方位を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、第１及び第２の並行配向液晶セルのいずれか一方を傾けて設置することなく、２つの並行配向液晶セルの主軸方向を互いに４５°ずらすことができる。
【００１１】
（３）また本発明に係る偏光変調器では、
前記温度制御部は、
前記液晶素子の基板上に設けられた温度センサを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、液晶素子の温度を正確に制御することができる。
【００１３】
（４）また本発明は、測定対象の旋光度を計測する計測装置であって、
所定の帯域成分を含む光の所定の偏光成分を透過させる第１の偏光子と、
前記第１の偏光子を透過した光を任意の偏光に変調する偏光変調部と、
前記偏光変調部を介して前記測定対象を透過した光の所定の偏光成分を透過させる第２の偏光子と、
前記第２の偏光子を透過した光を検出して電気信号に変換する検出部とを含み、
前記偏光変調部は、
第１の並行配向液晶セル及び第２の並行配向液晶セルから構成される液晶素子と、前記液晶素子の温度を制御する温度制御部と、前記第１の並行配向液晶セル及び前記第２の並行配向液晶セルへの印加電圧を制御する電圧制御部とを含み、
前記第１の並行配向液晶セルと前記第２の並行配向液晶セルは、ラビング方向が互いに異なることにより、主軸方位が互いに異なることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、液晶素子の主軸方位の調整が不要であり、環境温度の影響を受けることなく精度良く測定対象の旋光度を計測することが可能であり且つ装置の小型化が可能な計測装置を提供することができる。
【００１５】
（５）また本発明に係る計測装置では、
前記検出部で検出した光強度に基づいて、前記測定対象の旋光度を算出する演算処理を行う演算処理部を更に含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００１７】
１．計測装置の構成
図１は、本実施形態の計測装置の構成を説明するためのブロック図である。計測装置１は、測定対象である試料１００の旋光度を計測する装置である。計測装置１は、光学系１０と、制御装置４０とを含む。制御装置４０は演算処理部５０を含み、演算処理部５０では、光学系１０に含まれる光学素子及び試料１００を透過した光の光強度に基づき試料１００の旋光度を算出する演算処理を行う。以下、計測装置１の装置構成について説明する。
【００１８】
１−１．光学系１０
光学系１０は、光源１２と検出部３４を含む。また光学系１０は、ミラー１４を介して光源１２と検出部３４とを結ぶ光路Ｌ上に設けられた、コリメートレンズ１３、ミラー１４、干渉フィルタ１６、検光子１８（第１の偏光子）、偏光変調部２０（偏光変調器）、及び検光子３２（第２の偏光子）を含む。これらの光学素子は、光源１２から出射された光を、コリメートレンズ１３、干渉フィルタ１６、検光子１８（第１の偏光子）、第１の液晶セル２２、偏光変調部２０を介して試料３０に入射させ、試料３０を透過した光を、検光子１８を介して検出部３４に入射させるように配列されている。以下、それぞれについて説明する。
【００１９】
光源１２は、タングステンハロゲンランプなどの白色光源からなり、広域の波長成分を含む白色光を出射する。
【００２０】
コリメートレンズ１３は、光ファイバによって導かれた光源１２からの白色光を平行光に変換する。そしてミラー１４はこの平行光を反射して干渉フィルタ１６に入射させる。
【００２１】
干渉フィルタ１６は、ミラー１４によって反射された平行光の所定の波長成分を透過させる。本実施形態の干渉フィルタ１６は、中心波長５８９ｎｍの光を透過させる。
【００２２】
偏光子１８は、干渉フィルタ１６を透過した光を直線偏光とする入射側の偏光子である。すなわち偏光子１８はその透過軸の方向（主軸方位）に偏光面を有する直線偏光を透過させる。本実施形態の偏光子１８は、その主軸方位が水平０°となるように設置されている。
【００２３】
偏光変調部２０は、偏光子１８を透過した直線偏光を任意の偏光に変調する。偏光変調部２０は、第１の液晶セル２２（第１の並行配向液晶セル）及び第２の液晶セル２４（第２の並行配向液晶セル）から構成される液晶素子２１と、第１及び第２の液晶セル２２、２４への印加電圧をそれぞれ制御し、第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ１、δ２を変化させる第１及び第２の電圧制御部２３、２５と、液晶素子２１の温度を制御する温度制御部２６とを含む。
【００２４】
光進方向手前に設置される第１の液晶セル２２は、偏光子１８の主軸方位（水平０°）に対して光進方向に向かって反時計回りに４５°回転した方向に主軸を有する。また光進方向に向かって奥側に設置される第２の液晶セル２４は、偏光子１８の主軸方向（水平０°）に平行な主軸を有する。従って第１及び第２の液晶セル２２、２４は、その主軸方位が互いに４５°ずれていることになる。
【００２５】
このように、主軸方位がそれぞれ４５°及び０°であり、且つ複屈折位相差δ１、δ２が可変である２つの液晶セル２２、２４を用いて位相変調することにより、偏光子１８を透過した所定の直線偏光を、任意の直線偏光または楕円偏光又は円偏光に変えることができる。
【００２６】
図２（Ａ）、図３（Ａ）、及び図３（Ｂ）は、本実施形態の第１及び第２の液晶セル２２、２４から構成される液晶素子２１を模式的に示す図である。図２（Ａ）は、液晶素子２１の上面図である。
【００２７】
図２（Ａ）に示すように、第１、第２の液晶セル２２、２４は、それぞれ２枚の透明基板ＴＳと、透明基板ＴＳの内面に設けられた透明電極ＥＬと、２枚の透明基板ＴＳ間に封入されたネマチック液晶ＬＣにより構成される。また、第１の液晶セル２２の透明基板ＴＳとネマチック液晶ＬＣの界面には配向膜ＡＬ１が設けられ、第２の液晶セル２４の透明基板ＴＳとネマチック液晶ＬＣの界面には配向膜ＡＬ２が設けられている。そして、２つの液晶セル２２、２４は、透明基板ＴＳにおいて重ね合わされて１の液晶素子２１を構成している。ここで、２つの液晶セルが重ね合わされる部分の透明基板ＴＳを１枚にして、図２（Ｂ）に示すように、液晶素子２１を構成する透明基板ＴＳを３枚とする構成としてもよい。このとき、中央の透明基板ＴＳには、その両面に透明電極ＥＬと配向膜ＡＬが設けられることになる。
【００２８】
図３（Ａ）は、液晶素子２１の前面図（第１の液晶セル２２の正面図）であり、図３（Ｂ）は、液晶素子２１の背面図（第２の液晶セル２４の正面図）である。
【００２９】
図３（Ａ）に示すように、第１の液晶セル２２は、ラビング方向（配向方向）ＲＤが基準方向ＨＤに対して４５°となっており、これにより複屈折の主軸方向も４５°となっている。また図３（Ｂ）に示すように、第２の液晶セル２４は、ラビング方向（配向方向）ＲＤが基準方向ＨＤに対して０°となっており、これにより複屈折の主軸方向も０°となっている。すなわち第１の液晶セル２２の配向膜ＡＬ１（図２（Ａ）参照）に施されたラビング処理の方向は基準方向ＨＤに対して４５°となっており、第２の液晶セル２４の配向膜ＡＬ２（図２（Ａ）参照）に施されたラビング処理の方向は基準方向ＨＤに対して０°となっている。なお第２の液晶セル２４は、ラビング方向ＲＤが基準方向ＨＤに対して９０°となるようにしてもよい。なお基準方向ＨＤは、偏光子１８の主軸方向（水平０°）と同一の方向である。
【００３０】
このように第１及び第２の液晶セル２２、２４のラビング方向をそれぞれ４５°、０°（又は９０°）とすることで、第１及び第２の液晶セル２２、２４のいずれか一方を他方に対して４５°傾けて設置することなく、２つの液晶セル２２、２４の主軸方向を互いに４５°ずらすことができる。従って第１及び第２の液晶セル２２、２４を平行に重ね合わせて一体化することができる。そして、第１及び第２の液晶セル２２、２４を一体化して構成した液晶素子２１により偏光変調部２０を構成することで装置を小型化することができる。
【００３１】
図４は、本実施形態の偏光変調部２０（偏光変調器）を模式的に示す図である。
【００３２】
偏光変調部２０は、液晶素子２１の温度を制御する温度制御部２６を含む。温度制御部２６は、銅ケースＣＣ、温度センサＴＨ、ペルチェ素子ＰＤ、ヒートシンクＨＳ及び冷却ファンＣＦとを含み、第１及び第２の液晶セル２２、２４を一体化して構成した液晶素子２１の温度を一定に制御する。液晶素子２１は、熱伝導に優れる銅を用いた銅ケースＣＣ内に収められている。また、銅ケースＣＣに接する位置には、銅ケースＣＣの温度を検出するサーミスタ等の温度センサＴＨと、銅ケースＣＣを冷却（吸熱）又は加熱するためのペルチェ素子ＰＤ（熱電素子）が設けられ、ペルチェ素子ＰＤに接する位置にはペルチェ素子ＰＤの熱を放熱するためのヒートシンクＨＳ（放熱板）が設けられ、ヒートシンクＨＳの下部にはヒートシンクＨＳの熱拡散能力を補うための冷却ファンＣＦが取り付けられている。銅ケースＣＣには、液晶素子２１への入射光が通過する開口ＯＭと、液晶素子２１からの出射光が通過する開口ＯＭ（図示せず）とが設けられ、ペルチェ素子ＰＤ及びヒートシンクＨＳには、それぞれ液晶素子への入射光が通過する開口ＯＭを有している。
【００３３】
図４に示すように、銅ケースＣＣ、温度センサＴＨ、ペルチェ素子ＰＤ、ヒートシンクＨＳ及び冷却ファンＣＦから構成される温度制御部２６を用いて、液晶素子２１の温度を一定に制御することにより、環境温度の変化によって同じ印加電圧に対する第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差に誤差（変動）が生じることを防止することができる。また温度制御部２６を用いて、第１及び第２の液晶セル２２、２４を一体化して構成した液晶素子２１の温度を制御するようにすることで、液晶素子２１と温度制御部２６とを一体化して構成することができ、一体化されていない２個の液晶セルそれぞれについて温度制御部を設ける（各液晶セルの温度を個別に制御する）場合に比べて装置を小型化することができる。
【００３４】
図５は、恒温槽を用いて環境温度を２０℃から３５℃まで変化させたときの１及び第２の液晶セル２２、２４の温度を示す図である。なお図５では、横軸が環境温度を示し、縦軸が第１及び第２の液晶セル２２、２４の温度を示す。図５を見ると、環境温度の変化に対して２つの液晶セル２２、２４の温度が一定に保たれているのが分かる。このときの第１及び第２の液晶セル２２、２４の温度変化量はそれぞれ０．１℃以内であった。従って本実施形態の偏光変調器２０では、環境温度に影響されずに第１、第２の液晶セル２２、２４の温度を一定に制御できることが分かった。なお液晶素子２１の温度は、結露を防止するために環境温度より高い温度で一定となるように制御することが好ましい。
【００３５】
再び図１を参照すると、検光子３２は、試料３０を通過した光を直線偏光とする出射側の偏光子である。すなわち検光子３２はその透過軸の方向（主軸方位）に偏光面を有する直線偏光を透過させる。本実施形態の偏光子３２は、その主軸方位が水平４５°となるように設置されている。
【００３６】
検出部３４は、例えば光電センサからなり、検光子３２からの出射光の光強度を検出し、電圧に変換して光強度情報として出力する。
【００３７】
１−２．制御装置４０
制御装置４０は、演算処置部５０、制御信号生成部６０、記憶部７０とを含む。
【００３８】
演算処理部５０は、検出部３４から出力された光強度情報に基づいて試料３０の旋光度を算出する演算処理を行う。
【００３９】
制御信号生成部６０は、制御信号を生成して、第１及び第２の電圧制御部２３、２５（第１及び第２の液晶セル２２、２４の各液晶セルの液晶ドライバ）を制御し、第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ１、δ２を変化させる。
【００４０】
また制御信号生成部６０は、温度制御部２６の動作を制御する。例えば図４に示す温度センサＴＨからの出力に基づき制御信号を生成して、図４に示すペルチェ素子ＰＤ又は冷却ファンＣＦの動作を制御する。
【００４１】
記憶部５０は、種々のデータを一時記憶する機能を有し、例えば検出部３４から出力された光強度情報を、第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ１、δ２と対応付けて記憶する。
【００４２】
２．旋光度測定原理
次に、本実施形態の計測装置が採用する、旋光度測定原理を説明する。
【００４３】
２−１．検出部３４が検出する光の光強度の理論式
偏光子１８に入射する単色光のストークスパラメータをＳｉｎとし、試料３０を透過して検光子３２から出射する光のストークスパラメータをＳ’とすると、当該Ｓ’は次式で表すことができる。
【００４４】
【数１】
2009133850.tif 000003
なお、Ｉ０は偏光子１８に入射する単色光の光強度である。またＰ０°は、主軸方位が０°である偏光子１８のミュラー行列である。またＲδ１，４５°は、主軸方位が４５°であり複屈折位相差がδ１である第１の液晶セル２２のミュラー行列である。またＲδ２，０°は、主軸方位が０°であり複屈折位相差がδ２である第２の液晶セル２４のミュラー行列である。またＴφは旋光度がφである試料３０のミュラー行列である。またＡ４５°は、主軸方位が４５°である検光子３２のミュラー行列である。
【００４５】
ここで検出部３４が検出する光の光強度をＩ（δ１，δ２，φ）とすると、当該Ｉ（δ１，δ２，φ）は、検光子３２から出射する光のストークスパラメータのＳ０’であるから、式（１）より、
【００４６】
【数２】
2009133850.tif 000004
となる。
【００４７】
２−２．試料３０の旋光度の算出原理
試料３０の旋光度は、試料３０への入射光の偏光状態を変化させながら試料３０と検光子３２を通過した光の光強度を測定し、以下のように求める。
【００４８】
例えば、第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ１、δ２をδ１＝δ、δ２＝δ＋π／２と設定し、δを０°から３６０°まで連続的に変化させる。このとき、検出部３４が検出する光強度をＩ（δ，δ＋π／２，φ）とすると、当該Ｉ（δ，δ＋π／２，φ）は、式（２）より、
【００４９】
【数３】
2009133850.tif 000005
となる。ここでａ（＝Ｉ０／４ｓｉｎ２φ）及びｂ（＝Ｉ０／８ｃｏｓ２φ）は、それぞれフーリエ関数ｃｏｓδ及びｓｉｎ２δの係数を示す。式（３）からδを連続的に０°〜３６０°の範囲で変調させると、光強度Ｉ（δ，δ＋π／２，φ）が周期的に変化することがわかる。従って検出部３４が検出する光強度Ｉ（δ，δ＋π／２，φ）の周期的変化をフーリエ解析し、係数ａ、ｂを求めることにより試料３０の旋光度φは、
【００５０】
【数４】
2009133850.tif 000006
により算出することができる。
【００５１】
また第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ１、δ２を、それぞれ０、π／２、π、３π／２と４回変調させ、このとき検出部３４が検出する４つの光強度の値から、試料３０の旋光度φは、
【００５２】
【数５】
2009133850.tif 000007
により算出することができる。ここでＩ１は、第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ１、δ２を０に設定したときの検出部３４が検出する光強度である。またＩ２は、複屈折位相差δ１、δ２をπ／２に設定したときの検出部３４が検出する光強度である。またＩ３は、複屈折位相差δ１、δ２をπに設定したときの検出部３４が検出する光強度である。またＩ４は、複屈折位相差δ１、δ２を３π／２に設定したときの検出部３４が検出する光強度である。この手法（位相変調法）によれば、第１及び第２の液晶セル２２、２４の複屈折位相差δ１、δ２を４回変調するだけでよいため、旋光度φを高速に算出することが可能となる
３．測定結果
図６、図７に、本実施形態の計測装置の計測結果を示す。
【００５３】
図６は、環境温度を変化させて旋光度（旋光角）を計測した結果を示す。ここでは、恒温槽内に計測装置（光学系）を設置し、温度を２６℃から３４℃まで１℃おきに変化させ、各温度において試料３０である水晶製標準旋光子（旋光度３４．１１°、２０℃）の温度と旋光度を計測した。旋光度の算出は、３２点サンプリングのフーリエ解析によって行った。図６では、横軸が水晶の温度を示し、縦軸が計測した旋光度を示す。使用した水晶製の試料は、図６において実線で示すように、温度に対して旋光度が線形に変化する。
【００５４】
図６において、黒塗り点はフーリエ解析による計測結果を示す。フーリエ解析により計測された旋光度は実線に示す旋光度に概ね等しく、計測精度は０．０００４°であった。従って、本実施形態の計測装置により環境温度に影響されずに正確に水晶の旋光度を計測できることが分かる。
【００５５】
図７は、旋光物質の水溶液の濃度を変化させて旋光度を計測した結果を示す。試料３０には、比旋光度６０．３°のショ糖及び比旋光度２０．７°のアスコルビン酸を使用した。図７では、横軸が水溶液の濃度を示し、縦軸が計測した旋光度を示す。
【００５６】
図７において、白抜き点はショ糖の測定結果を示し、黒塗り点はアスコルビン酸の測定結果を示す。また実線はショ糖の理論値を示し、破線はアスコルビン酸の理論値を示す。ショ糖、アスコルビン酸ともに計測結果は理論値と概ね等しい。従って本実施形態の計測装置により精度良く旋光物質の旋光度や濃度を測定できることが分かる。
【００５７】
４．変形例
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【００５８】
例えば本実施形態では、液晶素子２１の温度を制御する温度制御部２６に含まれる温度センサの一例として、銅ケースＣＣに接する位置に設けたサーミスタ等の温度センサＴＨを用いる場合について説明したが（図４参照）、温度制御部２６に含まれる温度センサとして液晶素子２１の基板上に設けた熱電対を用いるようにしてもよい。
【００５９】
図８（Ａ）に示す例では、液晶素子２１を構成する第１の液晶セル２２の透明基板ＴＳ上に熱電対ＴＣ（薄膜熱電対）を設けている。熱電対とは、熱電能の異なる二種類の金属を接合した温度センサであり、２つの接合点を異なる温度にすると一定の方向に電流が流れ、熱起電力が生じる現象（ゼーベック効果）を利用した温度センサである。
【００６０】
図８（Ｂ）は、透明基板ＴＳ上に設けられた熱電対ＴＣの斜視図である。図８（Ｂ）に示すように、熱電対ＴＣは、二種類の金属層（金属Ａ、金属Ｂ）をそれぞれ真空蒸着法により透明基板ＴＳ上にパターン化させて形成することができる。なお二種類の金属としては、例えば銅とコンスタンタンを用いることができる。また熱電対ＴＣのリード線（補償導線）は、熱電対ＴＣ上の取付位置ＩＰに取り付ける。
【００６１】
図８（Ｃ）は、図８（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図８（Ｃ）に示すように、熱電対ＴＣと電極ＥＬの間には絶縁層ＩＬ（シール剤）が形成されており、電極ＥＬを流れる電流が熱電対ＴＣに影響を与えないようにしている。
【００６２】
温度制御部２６に含まれる温度センサとして熱電対ＴＣを用いる場合、図１に示す制御信号生成部６０は、熱電対ＴＣからの出力に基づいて図４に示すペルチェ素子ＰＤ又は冷却ファンＣＦの動作を制御し、液晶素子２１の温度を一定に制御する。
【００６３】
このように、液晶素子２１の温度を制御する温度制御部２６に含まれる温度センサとして、液晶素子２１を構成する液晶セルの透明基板ＴＳ上に設けた熱電対ＴＣを用いることにより、図４に示す銅ケースＣＣに接する位置に設けた温度センサＴＨを用いる場合と比較して、液晶素子２１の温度をより正確に測定することができ、液晶素子２１の温度をより正確に制御することができる。
【００６４】
なお図８（Ａ）の例では、熱電対ＴＣを第１の液晶セル２２の透明基板ＴＳ上に設ける場合について説明したが、第２の液晶セル２４の透明基板ＴＳ上に設けるようにしてもよい。また２つの熱電対ＴＣを、それぞれ第１の液晶セル２２の透明基板ＴＳ上と、第２の液晶セル２４の透明基板ＴＳ上とに設けるようにしてもよい。この場合、制御信号生成部６０は、２つの熱電対ＴＣからの出力（例えば２つの熱電対ＴＣからの出力値の平均値）に基づいてペルチェ素子ＰＤ又は冷却ファンＣＦの動作を制御する。
【００６５】
清涼飲料水、果実等の濃度計測だけでなく、タンパク質、アミノ酸、核酸等の分子構造の解析、薬品の品質管理などに利用することができる。また血糖値を測定する血糖値センサとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本実施形態の計測装置の構成を説明するためのブロック図。
【図２】本実施形態の第１及び第２の液晶セルから構成される液晶素子を模式的に示す図。
【図３】本実施形態の第１及び第２の液晶セルから構成される液晶素子を模式的に示す図。
【図４】本実施形態の偏光変調部を模式的に示す図。
【図５】温度制御の検証結果を示す図。
【図６】本実施形態の計測装置による計測結果を示す図。
【図７】本実施形態の計測装置による計測結果を示す図。
【図８】変形例について説明するための図。
【符号の説明】
【００６７】
１  測定装置
１０  光学系
１２  光源
１３  コリメートレンズ
１４  ミラー
１６  干渉フィルタ
１８  偏光子
２０  偏光変調部（偏光変調器）
２１  液晶素子
２２  第１の液晶セル
２３  第１の電圧制御部
２４  第２の液晶セル
２５  第２の電圧制御部
２６  温度制御部
３０  試料
３２  検光子
３４  検出部
４０  制御装置
５０  演算処理部
６０  制御信号生成部
７０  記憶部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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