旋光度测量装置的制作方法

专利名称：旋光度测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量试料的旋光度的旋光度测量装置。
背景技术：
在现有技术中，使直线偏振光射入试料，使透过试料的光束射入检偏镜，根据由光电二极管变换后获得的信号，求出试料产生的偏振光面的旋转角度、即旋光角(又叫“旋光度”)。
设检偏镜的透过轴对偏振器的透过轴而言的斜率为θ、试料产生的旋光角为α，用光电二极管接收的光的光强度I就成为I＝T×IoCOS(θ-α)2(公式1)。
式中T表示考虑到试料、偏振器及检偏镜的反射及吸收所产生的衰减后的透过率，Io表示入射光的强度。
由公式1可知伴随着检偏镜的旋转，在每个旋转角度π(rad)中可以获得极小点。根据该极小点处的检偏镜的角度，可以求出旋光角。
为了获得高精度·高灵敏度，通常采用偏振光面振动方式。下面，使用图18进行讲述。图18是表示现有技术的采用偏振光面振动方式的旋光度测量装置的说明图。在图18中，由光源1821射出的单色光，射入在偏振器驱动电路1829的作用下以频率f、角振幅θ振动的偏振器1822后，成为偏光面旋转振动的直线偏振光。
使该直线偏振光的光束射入试料1825、透过检偏镜1823后，可由光电二极管1824获得频率f的信号。这时，根据试料1825的旋光度，使偏光面只旋转α后，如果将偏振器1822和检偏镜1823正交配置，试料1825根据右旋光或左旋光，可以获得相位相反的信号。
然后，用放大电路1826将光电二极管1824获得的信号放大，用整流/滤波电路1827同步·整流后，求出相位。按照该相位，通过检偏器驱动电路1828做媒介，使检偏器1823向正反中的某一个旋转。这样，采用光学性的零位法，决定检偏器角度，以便使透过光量成为最小。在该平衡点中的检偏器角度，与试料1825的旋光角对应。
另外，用调制频率f相位检波光电二极管1824的信号，取出频率f的信号成分，调整检偏镜角度，以便使该信号强度成为最小，也能获得同样效果。
作为使偏光面振动·旋转的方法，除了机械性地使偏振器旋转的方法之外，还可以采用利用法拉第效应的法拉第原始数据的方法进行。例如，外加磁场、利用法拉第效应的旋光度测量方法，已经问世(例如，参阅专利文献1特开平9-145605号公报(图7))。
另外，在计算旋光度的同样的手法中，作为上述以法拉第元件为代表的调制元件，使用液晶元件的手法也已公诸于众，具有低耗电驱动、小型化等优点(例如，参阅专利文献2特开2002-277387号公报(图7))。
另外，关于为了使直线光旋光而使用液晶元件，有将液晶元件和四分之一波长板组合而成的齐纳-蒙德旋光器。另外，作为该发展形，开发出将可以外加可变电压的3个液晶元件对于光照射方向而言串联配置，可以自由度很高地进行光调制的装置(例如，参阅专利文献3特开平7-218889号公报(图3))。
另外，作为使用液晶元件的旋光性浓度测量装置，还有以没有现有技术的机械性的动作部为特征的发明(例如，参阅专利文献4特开2001-356089号公报(图2))。
作为进一步的发展形，还有利用液晶元件周期性地进行相位调制，从而可以高精度地稳定测量的发明(例如，参阅专利文献5特开2002-277387号公报(图3))。图19是表示现有技术的浓度测量装置的光学系统的说明图。
在图19中，由激光二极管1921射出的光束，用透镜1922准值后，成为平行光。然后，该平行光在偏振器1923A的作用下，成为由垂直方向向45°倾斜的方向振动的直线偏振光。
接着，由偏振器1923A射出的光的水平方向或垂直方向的偏光成分，被液晶元件1931相位调制。液晶元件1931是液晶分子长轴向水平方向或垂直方向对齐的均匀取向的液晶元件。在该均匀取向的液晶元件1931中，外加电压后，液晶分子立起，分子长轴方向的折射率变化，可以进行相位调制。在这里。利用液晶元件1931只给一个偏光成分进行相位调制后，就使正交的偏光成分彼此干涉。
接着，透过液晶元件1931的透过光，在半透半反镜1924的作用下，分成反射光和直进光。直进光射入水平轴及垂直轴倾斜45°的四分之一波长板1926A。这样，可以将射入的直进光的水平·垂直方向的振动成分分别变换成向相反方向旋转的圆偏光成分。
进而，透过四分之一波长板1926A的直进光，射入被检试料1925后，伴随被检试料1925的旋光度产生的右旋圆偏振光和左旋圆偏振光之间，施加±θ的相位差。就是说，透过四分之一波长板1926A的直进光，射入被检试料1925后，伴随被检试料1925的旋光度，射出相位差成为±θ的右旋圆偏振光和左旋圆偏振光。
另一方面，由半透半反镜1924产生的反射光，射入偏振器1923C。然后，透过偏振器1923C的光，射入光电二极管1929B后，变换成电信号，生成跳动信号。
另外，从被检试料1925射出的右旋圆偏振光及左旋圆偏振光，透过光轴和四分之一波长板1926A一致或正交的四分之一波长板1926B后，分别变换成与水平或垂直方向正交的偏振光成分。
然后，透过四分之一波长板1926B的透过光，透过从水平或垂直方向倾斜了45°的偏振器1923B后，可以获得上述正交的偏振光成分间的干涉信号。另外，该正交的偏振光成分中的一个光束，因为被相位调制而获得跳动信号，被光电二极管1929B变换成电信号。由光电二极管1929B获得的跳动信号，不受被检试料1925的旋光度的影响，根据光电二极管1929A、B的信号间的相位差，可以求出被检试料1925的旋光度。
可是，如上所述，为了实现测量所需的旋光元件，需要使偏振器机械性地旋转，或者如法拉第原始数据所代表的那样，进行利用法拉第效应的旋光调制。因此，存在着使装置大型化及价格居高不下的问题。
另一方面，如果使用液晶元件，虽然能使装置小型化和降低耗电量，但却存在随着温度、气压等外部环境的变化而产生很大的变动的问题。因此，为了提高测量结果的稳定性，需要温度控制器等附加性的装置，所以仍然存在着使装置大型化及价格居高不下的问题。
另外，使用上述那种液晶元件具体实现光测量的系统时，采用如何保持液晶元件及光学部件的结构，非常重要。可是，在上述现有技术的示例中，没有谈及这些问题，存在着不能稳定地高精度地测量的问题。

发明内容
本发明就是针对上述问题而研制的，目的在于提供能够利用简单的结构，实现装置的小型化而且高精度地测量旋光度的旋光度测量装置。
为了解决上述课题、达到目的，本发明的旋光度测量装置，其特征在于，包括输出直线偏振光的直线偏振光输出单元；具有所定方向的第1偏振光轴，相位调制由所述直线偏振光输出单元输出的直线偏振光的第1相位调制单元；具有与所述第1偏振光轴正交的第2偏振光轴，相位调制由所述直线偏振光输出单元输出的直线偏振光的第2相位调制单元；将相位调制所述直线偏振光的所定振幅的调制信号，供给所述第1及第2相位调制单元中的某一个相位调制单元的信号供给单元；由被所述信号供给单元供给信号的所述第1及第2相位调制单元向包含旋光性物质的试料射出的光，被所述旋光性物质旋光后，从所述试料透过，从而检出该透过光的强度的光强度检出单元；根据所述信号供给单元供给的调制信号和所述光强度检出单元检出的光强度，计算所述试料的旋光度的旋光度计算单元。
采用本发明后，由于外界的温度变化、气压变化等，第1相位调制单元及第2相位调制单元的调制特性变化时，因为偏振光轴正交，所以能够抵消该变化部分。
另外，在上述的发明中，其特征在于所述信号供给单元，将所定的偏置信号供给第1及第2相位调制单元。
采用本发明后，在能够实现第1相位调制单元及第2相位调制单元的动作的稳定化的同时，由于第1相位调制单元及第2相位调制单元的偏振光轴正交，所定能够抵消所定的偏压信号，只获得所需的相位调制量。
另外，在上述的发明中，其特征在于所述第1相位调制单元，具有将所述第1偏振光轴的方向作为液晶取向方向的第1液晶元件；所述第2相位调制单元，具有将所述第2偏振光轴的方向作为液晶取向方向、与所述第1液晶元件不同的第2液晶元件。
采用本发明后，作为相位调制单元，采用液晶元件后，由于外界的温度变化、气压变化等，第1及第2相位调制单元的调制特性变化时，因为偏振光轴正交，所以能够抵消该变化部分。这样，就能够使液晶元件的驱动稳定化，能够只对供给第1液晶元件及第2液晶元件的信号的差异的变动量进行相位调制。另外，抵消该变化部分后，液晶元件的调制量成为最小，容易决定液晶元件以外的光学部件的光轴的位置。
另外，在上述的发明中，其特征在于所述第1及第2液晶元件，是在采用所定的制造工序制造的同一个液晶基板上制作的相同结构的液晶元件。特别是，所述第1液晶元件，是在所述液晶基板的任意位置上制作的液晶元件；所述第2液晶元件，最好是在所述液晶基板中所述第1液晶元件的附近制作的液晶元件。
采用本发明后，由于第1及第2液晶元件采用相同的规格制作，所以表现相同的特性变化。由于外界的温度变化、气压变化等，第1及第2相位调制单元的调制特性变化时，因为表现相同的特性变化，相互正交，所以能够发挥相互抵消变化部分的方向上作用。
另外，在上述的发明中，其特征在于所述第1及第2液晶元件，是均匀型(homogeneous type)的液晶元件。
采用本发明后，由于采用均匀型的液晶元件，所以能将各液晶元件的取向方向向一个方向特定，容易进行装置的制作。
另外，在上述的发明中，其特征在于所述第1及第2液晶元件，具有夹持液晶的电极基板及对向基板，是所述液晶取向方向为同一方向的同一结构的液晶元件，串联配置在从所述直线偏振光输出单元到所述光强度检出单元的光路上，以便所述第1液晶元件的液晶取向方向使和所述第2液晶元件的液晶取向方向正交。
采用本发明后，由于第1及第2液晶元件是同一结构，所以由于温度变化等外界的环境变化，第1及第2液晶元件的调制特性变化时，表现相同的特性变化，互相正交，因此向互相抵消变化部分的方向作用。
另外，在上述的发明中，其特征在于所述第1及第2液晶元件，将所述电极基板彼此对向配置或将所述对向基板彼此对向配置。
采用本发明后，能够易于对信号供给单元进行布线连接。特别是第1及第2液晶元件的液晶取向方向对垂直轴倾斜45°时，将第1及第2液晶元件的电极基板或对向基板彼此对向配置后，可以使第1及第2液晶元件的液晶取向方向正交。
另外，在上述的发明中，其特征在于所述第1液晶元件或第2液晶元件中的至少一个具备具有第1电极的矩形的第1基板，具有和所述第1电极一起夹着液晶的第2电极的矩形的第2基板，将来自所述信号供给单元的信号输入所述第1电极的第1输入电极，将来自所述信号供给单元的信号输入所述第2电极的第2输入电极；在所述第2基板的一个端边附近，沿着该端边具备所述第1及第2输入电极的同时，还在和所述第2基板的一个端边不同的端边附近，也具备所述第1及第2输入电极。
特别是其特征在于，所述第1液晶元件采用下述结构——具备具有第1电极的矩形的第1基板，具有和所述第1电极一起夹着液晶的第2电极、大于所述第1基板的矩形的第2基板，将来自所述信号供给单元的信号输入所述第1电极的第1输入电极，将来自所述信号供给单元的信号输入所述第2电极的第2输入电极；在所述第2基板的一个端边附近，沿着该端边串联排列所述第1及第2输入电极，在和所述第2基板的一个端边正交的端边附近，沿着该端边串联排列所述第1及第2输入电极；所述第2液晶元件，是和所述第1液晶元件的液晶取向方向的方向相同而且结构相同的液晶元件；所述第1及第2液晶元件，在由所述直线偏振光输出单元向所述光强度检出单元的光路上串联配置，从而使所述第1液晶元件的液晶取向方向和所述第2液晶元件的液晶取向方向正交。
采用本发明后，能够实现第1及第2液晶元件对信号供给单元而言的布线引出方向的共同化。
另外，在上述的发明中，其特征在于进而还具备保持所述第1及第2液晶元件的液晶元件保持单元。
采用本发明后，能够在相同条件下保持第1及第2液晶元件。
另外，在上述的发明中，其特征在于还具有在由所述直线偏振光输出单元向所述光强度检出单元的光路上夹着所述试料串联配置的一对四分之一波长板。
采用本发明后，可以在利用所述直线偏振光输出单元一侧的四分之一波长板，将来自第1及第2相位调制单元的光变换成直线偏振光后射入试料的同时，还能利用所述光强度检出单元一侧的四分之一波长板，抵消由该四分之一波长板产生的误差。
另外，在上述的发明中，其特征在于所述第1相位调制单元，是由构成单一的液晶元件的多个象素中的一部分象素构成的第1象素组；所述第2相位调制单元，是由构成所述单一的液晶元件的多个象素中的一部分象素以外的其它象素构成、将所述其它象素与所述一部分象素交替排列的第2象素组。
采用本发明后，可以获得和串联排列2个液晶元件时一样的效果。另外，由于能够用单一的液晶元件构成第1及第2相位调制单元，所以能够节省装置内的空间，减少其部件数量。
另外，在上述的发明中，其特征在于还具备在所述第1及第2象素组和所述光强度检出单元之间设置、将由所述第1及第2象素组向所述试料射出、从而被所述试料内的旋光物质旋光后、从所述试料透过来的光聚光，向所述光强度检出单元射出的聚光单元。
采用本发明后，即使象素数较少时，也可以获得和串联排列2个液晶元件时一样的效果。还能够采用象素数较少的单一的液晶元件，可以降低液晶元件的价格。
另外，在上述的发明中，其特征在于由所述信号供给单元供给的所定的偏置信号，是所述液晶元件的相位调制量在线性变化的区间内的信号。
采用本发明后，由于使用所述液晶元件的相位调制量在线性变化的区间内的信号，所以供给第1和第2液晶元件的信号的差异的变动量可以是微小范围的变动量。这样，能够缩小该变动量的范围，能够提高相位调制的灵敏度。


图1是表示本发明的第1实施方式的旋光度测量装置的硬件结构的方框图。
图2是表示图1所示的2个液晶元件的配置结构的说明图。
图3是表示液晶元件的相位调制特性的曲线图。
图4是给彼此的液晶取向方向相互正交的2个液晶元件外加驱动电压时的说明图。
图5A是表示被旋光元件旋光的旋光角调制量和被光电二极管检出的光强度的关系的曲线图，图5B是图5A的局部放大图。
图6是表示图1所示的运算处理处理装置的具体的硬件结构的方框图。
图7是表示本发明的第1～第6实施方式涉及的旋光度测量装置的功能结构的方框图。
图8是表示本发明的第2实施方式涉及的旋光度测量装置的硬件结构的方框图。
图9是表示本发明的第3实施方式涉及的旋光度测量装置的硬件结构的方框图。
图10A是表示液晶元件104的主视图。
图10B是表示将象素结构细微化的液晶元件的主视图。
图11是制作了旋光度测量装置使用的液晶元件的液晶基板的俯视图。
图12是光学测量装置——第1～第3实施方式涉及的旋光度测量装置使用的液晶元件的外形图。
图13是表示具备2个液晶元件的旋光度测量装置中配置光源和液晶元件部的说明图。
图14是将第4实施方式讲述的配置纳入具有温度控制装置的可进行热传递的保持结构中的示意图。
图15是具体的旋光度测量装置的剖面图。
图16是表示与图12所示的液晶元件结构不同的液晶元件的配置结构的说明图。
图17是使用图16所示的2个液晶元件的旋光度测量装置的剖面图。
图18是表示现有技术的采用偏振光面振动方式的旋光度测量装置的说明图。
图19是表示现有技术的浓度测量装置的光学系统的说明图。
具体实施例方式
下面，参照附图，详细讲述本发明的实施方式。
(第1实施方式)(旋光度测量装置的硬件结构)首先，讲述本发明的第1实施方式的旋光度测量装置的硬件结构。图1是表示本发明的第1实施方式的旋光度测量装置的硬件结构的方框图。在图1中，旋光度测量装置100包括光源101，偏振器102A，旋光元件103，偏振器102B，光电二极管107，运算处理装置108，液晶驱动装置109。
光源101，例如由激光二极管和驱动电路、振荡电路、直流电源构成。驱动电路驱动激光二极管，使之成为单一强度、单一频率。另外，振荡电路对驱动电路输出基准时钟脉冲信号。这样，光源101从直流电源接受电源供给，向偏振器102A照射所定波长的激光。
偏振器102A具有表示垂直方向的Y轴方向的偏振光轴。偏振器102A将由光源101照射的激光变成直线偏振光。然后，将该直线偏振光向旋光元件103射出。
另外，旋光元件103具有液晶元件104A、液晶元件104B和四分之一波长板105，调制透过偏振器102A的直线偏振光。具体地说，液晶元件104A及液晶元件104B，将射入直线偏振光的变换成椭圆偏振光。另外，四分之一波长板105将由液晶元件104A及液晶元件104B获得的椭圆偏振光变换成直线偏振光。然后，向试料106射出该直线偏振光。
偏振器102B具有表示垂直方向的X轴方向的偏振光轴。就是说，偏振器102A的偏振光轴与偏振器102B的偏振光轴正交。偏振器102B射入透过试料106的光。透过该偏振器102B的光，射入光电二极管107。
光电二极管107对入射光进行光电变换。然后，将由该光电变换获得的电信号，向运算处理装置108输出。
运算处理装置108对光源101内的激光二极管实施直流电源的供给输入处理、液晶驱动装置109的驱动输入处理、试料106的旋光度的运算处理、试料106的旋光度的输出处理、试料106内的旋光性物质例如糖类、氨基酸、蛋白质、维生素等的浓度运算处理等。
液晶驱动装置109在向液晶元件104A及液晶元件104B供给所定的偏压电压的同时，还向液晶元件104A及液晶元件104B中的某一个液晶元件供给与所定的偏压电压重叠的所定振幅的调制电压。
(液晶元件的配置结构)下面，具体讲述图1所示的液晶元件104A及液晶元件104B的配置结构。图2是表示图1所示的液晶元件104A及液晶元件104B的配置结构的说明图。在图2中，液晶元件104A及液晶元件104B串联配置在光路L上。该光路L，是从光源101到光电二极管107的光行进的路线。
液晶元件104A，是包括具有对向基板输入电极201A的对向基板202A和具有电极基板输入电极203A的电极对向基板204A的均匀型的液晶元件。在对向基板202A和电极基板204A之间，设置着未图示的液晶。对向基板输入电极201A和电极基板输入电极203A，与图1所示的液晶驱动装置109电连接。在这里，在与表现射入方向的光路L正交的平面中，将表现水平方向的轴作为X轴，将该平面中与X轴正交的轴作为Y轴。液晶元件104A的取向方向——偏振光轴205A，对Y轴向右(顺时针方向)旋转45°。
同样，液晶元件104B，是包括具有对向基板输入电极201B的对向基板202B和具有电极基板输入电极203B的电极对向基板204B的均匀型的液晶元件。在对向基板202B和电极基板204B之间，设置着未图示的液晶。对向基板输入电极201B和电极基板输入电极203B，与图1所示的液晶驱动装置109电连接。液晶元件104B的取向方向——偏振光轴205B，对Y轴向左(逆时针方向)旋转45°。
另外，液晶元件104B的对向基板202B，与液晶元件104A的电极基板202A相对。就是说，液晶元件104B是使和液晶元件104A相同的液晶元件旋转90°的液晶元件。所以，液晶元件104A的取向方向——偏振光轴205A，与液晶元件104B的取向方向——偏振光轴205B正交。
这样，由光源101射出的光束，在偏振器102A的作用下，成为直线偏振光。接着，射入旋光元件103，偏振光面略微旋转。旋光元件103由液晶元件104A、液晶元件104B和四分之一波长板105构成，被液晶驱动装置109驱动。在旋光元件103的作用下，稍微旋转了的透过光，射入试料106，透过偏振器102B，用作为光电变换元件发挥作用的光电二极管107，变换成与光强度一致的电信号、即试料信号。
在这里，作为旋光元件103的构成要素使用的液晶元件104A及液晶元件104B，是液晶分子长轴都平行排列的均匀型的液晶元件。而且，不给上下的电极之间外加电压时，液晶分子与玻璃基板平行排列。液晶分子具有折射率各向异性，在与液晶分子长轴及短轴方向平行的偏振光成分之间，折射率的差异为Δn。因此，给上下的电极之间外加电压后，液晶分子沿着电场立起，作为电压可变的多折射元件动作。
向该液晶元件104A及液晶元件104B射入与液晶取向方向倾斜45°的直线偏振光时，射入的直线偏振光，是与液晶分子长轴平行的电场成分和垂直的电场成分，产生相位差2πΔn·d/λ(d液晶层的厚度、λ波长)。这样，偏振光状态变化，直线偏振光成为椭圆偏振光。
这时，2个液晶元件104A及液晶元件104B，其偏振光轴205A、205B被正交配置。设2个液晶元件104A及液晶元件104B产生的相位调制量分别为2πΔn1·d/λ及2πΔn2·d/λ后，被加给透过光的滞后、即正交的偏振光成分之间的相位差就成为2π(Δn1-Δn2)·d/λ。
另外，椭圆偏振光的方位角，与射入的直线偏振光平行(或正交)，滞后为λ/2以下时，椭圆偏振光的椭圆轴与射入的直线偏振光一致。在这里，如果采用与椭圆轴一致的坐标轴，那么在正交的坐标轴之间的电场成分的相位差就始终成为π(rad)。所以，配置四分之一波长板105后，能够变换成直线偏振光。这时，偏振光面只旋转与液晶元件104A及液晶元件104B接收的总滞后成正比的角度，能够作为旋光元件103动作。
(液晶元件的相位调制特性)接着，讲述液晶元件的相位调制特性。图3是表示液晶元件的相位调制特性的曲线图。在图3中，横轴表示液晶驱动装置109供给的液晶驱动电压值，纵轴表示射入液晶元件104(104A、104B)的直线偏振光的相位调制量。曲线示出液晶元件104(104A、104B)的相位调制特性曲线。
一般来说，液晶元件的调制特性，如图3所示，液晶分子立起的部位，动作不稳定，而且与驱动电压没有线性关系。因此，最好以偏置电压Vo为中心驱动。但即使所需的相位调制量为tb，与偏置电压Vo对应的相位调制量为to，也作为多余的偏置量，与相位调制量为tb重叠。
这时，由2个液晶元件(上述的液晶元件104A及液晶元件104B)构成进行调制的液晶元件，使彼此的液晶取向方向正交。图4是给彼此的液晶取向方向正交的液晶元件104A及液晶元件104B外加驱动电压时的说明图。在图4中，纵轴表示驱动电压，横轴表示时间，为了防止分极，不用直流驱动而用液晶分子不能应答的高频交流驱动液晶。相位调制量被与驱动信号的包络线对地调制。
波形401，是给液晶元件104A及液晶元件104B中的某一个液晶元件外加成为偏压的直流电压(又称“偏置电压”)Vo及所定振幅的交流电压Vb时的波形。另外，波形402，是只给另一个液晶元件外加偏置电压Vo的波形。波形403是由波形401及波形402获得的波形。
在用偏置电压Vo调制液晶元件104A及液晶元件104B的同时，还用所定振幅的交流电压Vb调制液晶元件104A及液晶元件104B中的某一个液晶元件，从而可以获得波形401及波形402。而且从波形401抵消波形402即偏置电压Vo的部分后，能够抵消偏置电压Vo的相位调制量to，如波形403所示，能够只得到所需的相位调制量tb。
这时，由于温度变化等外界环境的变化，液晶分子的调制特性变化时，如果用同一个规格制作液晶元件104A及液晶元件104B，就能使它们表现出相同的特性变化，互相正交，所以能够向互相抵消变化部分的方向动作。
例如采用相同的电压驱动时液晶元件104A及液晶元件104B，一个液晶元件104A(或液晶元件104B)在相同的电压下，相位调制量增加ΔP后，另一个液晶元件104B(或液晶元件104A)的相位调制量也增加ΔP。然后，由于在正交成分的作用下，分别加上相位调制量ΔP，所以液晶元件104A增加的相位调制量ΔP和液晶元件104B增加的相位调制量ΔP被抵消。这样，偏振光状态没有变化，能够消除对测量结果的影响。
另外，使用一个液晶元件时，如果使用图3所示的液晶元件的调制特性(曲线)的直线部分，尽管给予所需的交流电压Vb的相位调制量tb，却成为被同时外加直流电压Vo，外加没有必要的偏振光状态的调制，导致稳定性下降。
另外，射入由液晶元件射出的光束的光学元件的配置及由液晶元件射出的光束的光轴方向，取决于由液晶元件射出的光束的偏振光的状态。因此，需要预先决定由液晶元件射出的光束的偏振光的状态。这时，由于偏置电压Vo产生的多余的调制量的影响，所以难以决定由液晶元件射出的光束的偏振光的状态。这样，为了获得所需的偏振光状态，在难以设计液晶元件的同时，在制作上还要求很高的精度。例如，在作为光电变换元件发挥作用的光电二极管107的前面设置的偏振器102B的偏振光轴，最好与射出直线偏振光的光轴正交。
这样，通过抵消液晶元件的变动的影响，可以实现测量数据的稳定，可望提高测量精度。另外，还易于设计光学系统及液晶元件，可以放宽对制作精度的要求。
下面，讲述被旋光元件103旋光的旋光角调制量和被光电二极管107检出的光强度的关系。图5A是表示被旋光元件103旋光的旋光角调制量和被光电二极管107检出的光强度的关系的曲线图，图5B是图5A的局部放大图。在图5A中，用实线表示的波形501、503、506，是没有试料106时的波形；用点划线表示的波形504、505、507，是有试料106时的波形。
对于旋光角度的调制量，光强度象图5A的很大的正弦波501那样地变化。用1个构成液晶元件、外加偏置电压Vo及所定振幅的交流电压Vb时，在对液晶元件进行调制的相位调制量(又叫“偏置量”)to的作用下，液晶元件的调制频率f的调制频率信号502的振动中心502A，与旋光角度O的极小值501A错开与偏置量to对应的旋光角度Po，以该旋光角度Po为振动中心，用与图3所示的所定振幅的交流电压Vb的相位调制量tb对应的旋光角度宽度Pb的范围、例如图5A的范围(1)调制。
用该范围(1)调制调制频率信号502后，由光电二极管107获得的信号波形，在没有试料的状态中，成为频率f的信号波形503。在这里，装入试料106时，正旋波501成为错开试料的旋光度Ps部分的正旋波504。
这时，即使在试料106的旋光度Ps的作用下，频率f的信号波形503的振动中心503A与振动中心505A错开，获得的信号波形505对信号波形503而言，只变化直流成分的大小，也不能分离光源强度的变动的影响和试料透过率的变动的影响。这样，在试料106的旋光度Ps中，就包含光源强度的变动部分的误差。
因此，需要将调制频率信号502的振动中心502A与极小值501A一致。另一方面，与偏置电压Vo对应的相位调制量to还必须是2π的整数倍。这样，就必须加大相位调制宽度，高精度地再现相位调制量的绝对值等，提高对液晶元件的要求。
与此不同，如上所述，用2个构成液晶元件。例如，以外加给液晶元件104A的偏置电压Vo为中心，只使振幅Vb正旋波状地变化，进行相位调制(参照图4的波形401)。另一方面，利用液晶元件104B，进行偏置电压Vo的相位调制(参照图4的波形402)。这样，作为旋光元件103，能够只使旋光角度对应于振幅Vb，正旋波状地稍微振动驱动(参照图4的波形403)。
在没有试料106的状态下，将偏振器102A、102B的透过轴的朝向正交配置，使调制范围的振幅中心502A与正旋波501的极小值501A一致后，将液晶元件的调制频率作为f时，可以在图5A所示的范围(2)中调制调制频率信号502，获得频率2f的信号506。
在这里，插入试料106，产生试料造成的旋光后，调制范围的中心值502A与极小值501A稍微错开，信号波形506的形状变化成信号波形507。该信号波形507，相邻的波高507A及507B的值不同，所以A/D变换该信号波形507，输入运算处理装置108后，可以求出试料106的旋光度。作为典型的运算方法，有用频率2f同步检波的方法。另外，还可以根据信号波形507的振幅，具体地说，根据波高507A及507B的波高比，求出试料106的旋光度。
这时，在外界的温度变化、气压变化等的作用下，液晶元件104A的调制量只增加ΔP时，液晶元件104B的调制量也只增加ΔP，由于液晶取向方向正交，所以调制量的变动向互相抵消的方向作用。另外，抵消偏置量to后，液晶元件产生的调制量成为最小，能够易于决定液晶元件以外的光学部件的光轴的配置。
(运算处理装置的硬件结构)下面，讲述图1所示的运算处理处理装置108的具体的硬件结构。图6是表示图1所示的运算处理处理装置108的具体的硬件结构的方框图。
在图6中，运算处理处理装置108包括CPU601、ROM602、RAM603、HDD(硬盘驱动器)604、HD(硬盘)605、显示器606、输入键607、打印机608。另外，各构成部件分别由总线600连接。
在这里，CPU601控制整个运算处理处理装置108的动作。ROM602，存储引导程序等的程序。RRAM603，作为CPU601的工作区使用。HDD604，按照CPU的控制，控制HD605的数据的读/写。HD605在HDD604的控制下，存储写入的数据。
显示器606，显示包含光标、图标或工具框在内的文书、图象、功能信息等数据。该显示器606，例如可以采用CPT、TFT液晶显示器、等离子体显示器等。
输入键607，是旨在输入文字、数字、各种指令的键。另外，也可以是触摸屏式的输入模板及数字键输入等。打印机608，打印图象数据及文字数据。在打印机608中，例如可以采用激光打印机及喷墨打印机。
(旋光度测量装置的功能结构)下面，讲述本发明的第1～第6实施方式涉及的旋光度测量装置的功能结构。图7是表示本发明的第1～第6实施方式涉及的旋光度测量装置的功能结构的方框图。在图7中，旋光度测量装置100包括直线偏振光输出部701、相位调制部702、信号供给部705、光强度检出部707，旋光度计算部708、输入部709、输出部710。
直线偏振光输出部701，输出直线偏振光。该直线偏振光输出部701，具体地说，例如通过图1所示的光源101及偏振器102A实现其功能。
相位调制部702，具备第1相位调制部703和第2相位调制部704。第1相位调制部703，具有所定方向的第1偏振光轴，相位调制直线偏振光输出部701输出的直线偏振光。该第1相位调制部703，通过图1所示的液晶元件104A实现其功能。另外，第2相位调制部704，具有与第1偏振光轴正交的第2偏振光轴，相位调制直线偏振光输出部701输出的直线偏振光。该第2相位调制部704，具体地说，例如通过图1所示的液晶元件104B实现其功能。这样，第1偏振光轴的方向，与取向方向205A对应；第2偏振光轴的方向，与取向方向205B对应。
信号供给部705，向第1相位调制部703及第2相位调制部704中的某一个供给相位调制直线偏振光的所定振幅的调制信号。该所定振幅的调制信号，具体地说，例如是图3所示的所定振幅的交流电压Vb。
另外，信号供给部705，向第1相位调制部703及第2相位调制部704中的某一个供给所定的偏压信号。该所定的偏压信号，具体地说，例如是图3所示的偏置电压Vo。该信号供给部705，具体地说，通过图1所示的液晶驱动装置109实现其功能。
由被信号供给部705供给信号的第1相位调制部703及第2相位调制部704向包含旋光性物质的试料106射出的光，被旋光性物质旋光后，透过试料106，透过来的光的强度被光强度检出部707检出。
该光强度检出部707，具体地说，例如通过图1所示的光电二极管107实现其功能。另外，除了光电二极管107之外，光强度检出部707还可以使用被反向偏压的硅半导体的PN节元件、光晶体管元件、硫化镉光传导元件等。
旋光度计算部708，根据信号供给部705供给的调制信号和光强度检出部707检出的光的强度，计算试料106的旋光度。具体地说，根据图5A所示的信号波形507的波高507A及波高507B的波高比，使用计算试料106的旋光度公式或使用表示该波高比与试料106的旋光度的相互关系的表，计算试料106的旋光度。
就是说，预先测量液晶的相位调制特性，从而使被液晶驱动电压Vb调制的相位调制宽度Pb成为已知的值。这样，就能够根据公式严密地计算出试料106的旋光度造成的波高比的变化，还能根据波高比，反过来求出计算试料106的旋光度的计算式。使用该计算式，能够求出比旋光度已知的试料浓度。另外，更实际地说，预先使用比旋光度已知的试料，求出浓度和波高比的相互关系的检量线，使用它由波高比计算试料的浓度。该旋光度计算部708，具体地说，例如，通过CPU601实施图6所示的ROM602或RAM603存放的程序实现其功能。
输入部709，对图1所示的光源101内的激光二极管进行直流电源的供给输入处理、液晶驱动装置109的驱动输入处理、试料106的旋光度的运算处理等的操作。该输入部709，具体地说，例如通过图6所示的输入键607实现其功能。
输出部710输出旋光度计算部708计算出的试料106的旋光度，该输出部710，具体地说，通过图6所示的显示器606或打印机608，实现其功能。
综上所述，采用第1实施方式后，通过将可以低耗电驱动的小型的液晶元件104(104A、104B)，作为调制元件使用，从而获得能够高精度地测量试料106的旋光度的效果。
另外，通过利用液晶元件104(104A、104B)的调制特性稳定的驱动电压范围、即利用偏置电压Vo，从而获得能够进行微小的调制宽度Vb的调制、能够进行高精度的测量的效果。
进而，由于能够放宽对液晶元件104(104A、104B)的调制范围、调制量的绝对值的要求，所以获得易于设计液晶元件104(104A、104B)、能够放宽制造精度的效果。
另外，还获得能够抵消液晶元件104(104A、104B)随外部环境的变动、实现测量结果的稳定化、提高测量精度的效果。
(第2实施方式)下面，讲述本发明的第2实施方式。图8是表示本发明的第2实施方式涉及的旋光度测量装置的硬件结构的方框图。该第2实施方式涉及的旋光度测量装置800采用在光路L上用2个四分之一波长板105A、105B夹持试料106的结构。此外，对和图1的硬件结构相同的硬件结构，赋予相同的符号。
图8示出第2实施方式的结构图。由光源101射出的光束，在偏振器102A的作用下，成为直线偏振光。接着，配置液晶元件104A及液晶元件104B。液晶元件104A及液晶元件104B，使用均匀性的液晶元件。液晶元件104A及液晶元件104B的液晶分子取向，互相正交，与射入的直线偏振光的偏振光轴构成±45°的角度。给液晶元件104A及液晶元件104B外加驱动电压后，在正交的偏振光成分之间，能够使其作为给予相位差的相位调制元件动作。
这样，射入的直线偏振光，被变换成椭圆偏振光，增大相位调制量后，椭圆率变小，在相位差为π/2时，成为圆偏振光。继续增大相位调制量，就成为与射入的直线偏振光正交的椭圆偏振光。然后，在相位差为π时，再次成为直线偏振光。这样，通过具有与射入的直线偏振光平行的透过轴的偏振器做媒介，观察光强度后，可以获得每个相位差为2π(rad)明暗都反复的正旋波状的信号。
接着，透过四分之一波长板105A，射入试料106。用液晶元件104A及液晶元件104B调制的正交的2个偏振光成分，在四分之一波长板105A的作用下，分别变换成右旋和左旋的圆偏振光。由于右旋和左旋的圆偏振光之间的折射率差产生旋光，所以各自的圆偏振光，接受与试料106的旋光度相称的相位调制。这样，旋光角为θ(rad)时，在2个偏振光成分之间，产生2θ(rad)的相位差。
进而，透过四分之一波长板105B，在试料106的作用下，被变换成接受了相位调制的、将右旋圆偏振光和左旋圆偏振光正交的直线偏振光成分。使这2个直线偏振光成分透过向其偏振光方向倾斜45°的偏振器102B后，将相位调制量变换成光强度，由光电二极管107作为电信号取出。
这样，在第2实施方式中，也能获得和第1实施方式一样的信号，能够根据获得的信号求出试料的旋光度。这时，作为调制元件，如果使用2个液晶元件，使其液晶取向方向正交，就能和第1实施方式一样，抵消偏置量，获得同样的效果，提高测量精度。另外，同理，使2个四分之一波长板正交后，也能够抵消温度及湿度等导致四分之一波长板的特性变化，提高测量精度。
(第3实施方式)下面，讲述本发明的第3实施方式。图8是表示本发明的第3实施方式涉及的旋光度测量装置的硬件结构的方框图。下面，使用图9，讲述本发明的第3实施方式。改变第2实施方式涉及的旋光度测量装置800使用2个液晶元件104A、104B的结构，第3实施方式涉及的旋光度测量装置900使用1个液晶元件104，使液晶元件104具有象素结构，另外，追加了作为聚单元的透镜941，将光电二极管107配置在其焦点面上。此外，对和图1及图8的硬件结构相同的硬件结构，赋予相同的符号。
液晶元件104，由多个象素1005～1008(在图10A中是4个象素)构成。图10A是表示液晶元件104的主视图。例如，在图10A中示出由4个象素构成的液晶元件104。图5A的箭头，表示构成液晶元件104的各象素1005～1008的取向方向1005A～1008A。各象素1005～1008的取向方向正交地构成。具体地说，与上下方向或左右方向邻接的象素彼此之间，取向方向互相正交；对角方向的象素彼此之间，取向方向则成为平行。
作为改变每个象素的取向方向的手段，采用UV照射的手法已经广为人知。在该手法中，通过任意的掩膜，进行UV照射，从而使被UV照射的部位的取向方向旋转。然后，还可以通过照射时间控制其旋转角，能使其旋转90度(例如参阅山口留美子、佐藤进著《方位角锚环力控制下的取向布图特性》日本液晶学会研讨会论文集、2002年、p.119。)。
液晶元件104，在其象素1005～1008的取向方向1005A～1008A的作用下，改变驱动信号，外加外加给第1实施方式的各液晶元件104A、104B的信号。例如给一个取向方向1005A、1008A的象素1005、1008施加在偏置电压Vo上重叠正旋波状变化的振幅Vb的信号。可以给另一个取向方向1006A、1007A的象素1006、1007只外加偏置电压Vo的信号。
透过液晶元件104的光束，由透镜941聚光。没有被透镜941聚的光时，各象素1005～1008可以获得与其调制信号相称的不同的信号。而被透镜941聚光后，在焦点面上配置的光电二极管107上产生干涉，可以获得和将液晶元件104A及液晶元件104B串联配置在光线行进方向上时同样的信号。
另外，图10B是将象素结构细微化的液晶元件104的主面图。该液晶元件104，具有N×N个象素结构。取代被透镜941聚光，如果采用将液晶元件104的象素结构细微化、利用象素的折射从而使具有正交的取向方向的象素间的光束干涉的结构，也能获得和第1及第2实施方式同样的效果。另外，这样一来，不需要配置透镜941，可以减少部件数量，实现的旋光度测量装置小型化。另外，只将象素结构细微化，不需要进行透镜941的焦点位置调整，可以获得提高测量精度的效果。
综上所述，上述第1～第3实施方式涉及的旋光度测量装置，具备光源、调制来自光源的光束的旋光元件、取出透过试料的光束的特定的偏振光成分的偏振器、将透过偏振器的光束的光强度变换成电信号的光电变换元件，旋光元件由2个液晶元件和四分之一波长板构成，液晶元件的液晶取向方向互相正交地配置。
另外，具备光源、调制来自光源的光束的相位调制元件、配置在试料前后的四分之一波长板、取出透过四分之一波长板和试料的光束的特定的偏振光成分的偏振器、将透过偏振器的光束的光强度变换成电信号的光电变换元件，相位调制元件由2个液晶元件构成，液晶元件的液晶取向方向互相正交地配置。
进而，具备光源、调制来自光源的光束的旋光元件、取出透过试料的光束的特定的偏振光成分的偏振器、将透过偏振器的光束的光强度变换成电信号的光电变换元件，旋光元件由液晶元件和四分之一波长板构成，液晶元件的液晶取向方向由互相正交的多个象素构成。
另外，具备光源、调制来自光源的光束的相位调制元件、配置在试料前后的四分之一波长板、取出透过四分之一波长板和试料的光束的特定的偏振光成分的偏振器、将透过偏振器的光束的光强度变换成电信号的光电变换元件，作为相位调制元件，由液晶取向方向由互相正交的多个象素构成的液晶元件构成。
这样，能够抵消液晶元件的变动的影响，能够实现测量数据的稳定化，可望提高测量精度。另外，易于设计光学系统及液晶元件，能够放宽对制造精度的要求。
(第4实施方式)下面，讲述本发明的第4实施方式。图11是制作了光学测量装置(本发明的第1～第3实施方式涉及的旋光度测量装置)使用的液晶元件的液晶基板的俯视图。在该第4实施方式中，从液晶基板1100切出任意2个液晶元件。该液晶基板1100，是采用众所周知的制造工艺制造的基板。所以，从该液晶基板1100切出的2个液晶元件，就是液晶取向方向相同而且结构相同的液晶元件。这样，随着温度变化等外界环境的变化，2个液晶元件的调制特性变化时，由为显示同样的特性变化、互相正交，所以向互相抵消变化部分的方向动作。
例如，将切出的2个液晶元件中的一个液晶元件作为图11所示的液晶元件1101后，就可以将另一个液晶元件例如作为液晶元件1111～1113。这样，因为制作的液晶元件彼此从同一个液晶基板1100切出，所以与在其它的液晶基板上制作的液晶元件相比，特性更近似。因此，将这种液晶元件彼此背靠背后，就能够抵消同一变动量。
另外，液晶元件的制作位置，最好是互相邻近的位置。例如，如果将切出的2个液晶元件中一个液晶元件作为图11所示的液晶元件1101，那么就以从液晶元件1101的附近位置、具体地说从包围液晶元件1101的液晶元件1102～1109中切出另一个液晶元件为好。液晶元件1102～1109，比液晶元件1111～1113、其它液晶基板1100的液晶元件更接近液晶元件1101。因此，液晶元件1101和液晶元件1102～1109的特性相同。这样，将这种液晶元件彼此背靠背后，就能够抵消同一变动量。
图12是光学测量装置(本发明的第1～第3实施方式涉及的旋光度测量装置)使用的液晶元件的外形图。在图12中，左侧的图是主视图，右侧的图是侧视图。
液晶元件1200，采用在对向基板1204和电极基板1205之间夹持液晶的结构。向对向基板1204上形成的电极(未图示)和电极基板1205上形成的电极(未图示)外加电压，使液晶的状态变化，从而使通过的光的状态变化。
电极基板输入电极1202，与电极基板1205上形成的电极电气性连接。对向基板输入电极1201，在电极移动区域1203中，通过导电粒子做媒介，与对向基板1204上形成的电极电气性连接。对向基板输入电极1201及电极基板输入电极1202，在取出电极面1207上形成。在这里，在与表现射入方向的光路L正交的平面中，将表现水平方向的轴，作为X轴；将该平面中与X轴正交的轴作为Y轴。取向方向1206，从正面看，表示出液晶从Y轴向右45°的方向平行取向。
在这里，虽然能够象现有技术那样，使用一个液晶元件求出试料的旋光度。但如果串联配置2个液晶元件，使其液晶取向方向正交，就能进行精度更高的测量。就是说，由于外界的温度变化及气压变化等，第1个液晶元件调制量增加后，由于第2个液晶元件调制量也增加，液晶取向方向正交，所以变动向互相抵消的方向动作。
图13是表示具备2个液晶元件1200(1200A、1200B)的旋光度测量装置中配置光源和液晶元件部的说明图。光源1307是激光二极管等的发光源。透镜1308是将来自光源1307的光变成平行光的透镜。偏振器1309是只使透过光的垂直方向的光透过的光学元件。
第1液晶元件1200A，是图12所示的结构，电极取出面1207A配置在入射光一侧。第2液晶元件1200B，是图12所示的结构，电极取出面1207B配置在射出光一侧。
就是说，与第1液晶元件1200A的电极基板1205相邻地配置第2液晶元件1200B的对向基板1204后，由于第1液晶元件1200A的电极基板1205成为到第2液晶元件1200B的布线的障碍物，所以难以取出。与此不同，如图13所示，如果与第1液晶元件1200A的电极基板1205相邻地配置第2液晶元件1200B的对向基板1204后，因为没有障碍物，所以容易取出来自电极取出面1207A和电极取出面1207B的布线。在这里，光路L用箭头表示光的路线和射出方向。
取向方向1315，示出从入射光侧看的第1液晶元件1200A的液晶平行取向方向1206，从Y轴右倾45°。取向方向1316，示出入射光侧看的第2液晶元件1200B的液晶平行取向方向1206，从Y轴左倾45°。就是说，从入射光侧看的第1液晶元件1200A的液晶平行取向方向1315与第1液晶元件1200B的液晶平行取向方向1316正交。即成为能够对温度等的干扰进行稳定的测量。
采用第4实施方式后，通过将同一个工序中制作的具有相同的液晶平行方向、相同结构的液晶元件背靠背配置，从而获得能够对温度等的干扰进行稳定的测量、能够采用容易安装的节省空间的结构的效果。
(第5实施方式)下面，讲述考虑液晶元件和光源部两者的温度控制的保持结构。图14是将第4实施方式讲述的配置纳入具有温度控制装置的可进行热传递的保持结构中的示意图。对和图13所的结构相同的结构，赋予相同的符号，并不再赘述。
壳体1455，是在保持透镜1308、偏振器1309、第1液晶元件1200A及第2液晶元件1200B的同时还可以传热的保持机构。热交换元件1456，是旨在控制泊耳帖元件等的温度的元件。就是说，利用热交换元件1456控制壳体1455的温度，从而在控制光源1307的温度的同时，还控制液晶元件1200的温度。
图15是具体的旋光度测量装置的剖面图。激光二极管32，相当于图14所示的光源1307。平行透镜30，相当于图14所示的透镜1308。偏振器33，相当于图14所示的偏振器1309。液晶元件38，相当于图14所示的第1液晶元件1200A。液晶元件39，相当于图14所示的第2液晶元件1200B。在这里，偏振器33与液晶元件38贴在一起。
LD保持架34，用铝制造，是旨在保持激光二极管32及平行透镜30的组件。LD压板31，是旨在将激光二极管32固定到LD保持架34上的部件。将激光二极管32设置到LD保持架34上后，螺丝拧入LD压板31从而固定激光二极管32。热敏电阻51，是测量温度的元件，测量LD保持架34的温度。
液晶元件保持架37，用铝制造，是旨在保持偏振器33、液晶元件38及液晶元件39的组件。衬垫40，是粘贴了偏振器33的液晶元件38和液晶元件保持架37之间的缓冲材料。衬垫41，是液晶元件38和液晶元件39之间的缓冲材料。衬垫42，是液晶元件39和液晶元件保持架37之间的缓冲材料，用柔软的材料——橡胶制成。液晶元件压板52，是旨在将2个液晶元件38、39螺钉固定(未图示)到液晶元件保持架37上的部件。
将上述LD保持架34和液晶元件保持架37连接在一起后，因为它们都是用铝制造的，所以传热。隔热衬垫48，是为了在基板50和LD保持架34及液晶元件保持架37之间隔热而设置的塑料。泊耳帖元件47，设置在LD保持架34和基板50之间，按照热敏电阻51的温度测量结果，通过基板50做媒介，与外部进行热交换，以便将LD保持架34的温度保持成所定的温度。
第5实施方式涉及的光学测量装置的结构，在将LD保持架34的温度保持成所定的温度的同时，还利用高热传递性，使液晶元件保持架37的温度恒定。进而，如第4实施方式所示，将两个液晶元件相互背靠背配置，由于液晶的取向方向成为正交，所以在能够进行高精度地稳定地测量的同时，还能够获得使旨在输入的布线易于进行的效果。
以上，讲述了第4及第5实施方式。关于同时控制光源和液晶元件的温度，对液晶元件的数量没有限制，无论是一个还是多个都一样。另外，讲述了分作LD保持架34和液晶元件保持架37的示例，但毫无疑问，如果是一系列的温度控制，既可以做成一体，也可以做成细化的部位。
进而，讲述了在LD保持架34中包含激光二极管32和平行透镜30、在液晶元件保持架37中包含液晶元件38、39和偏振器33的示例。但也可以分别包含光源和液晶元件。
另外，关于液晶元件的配置，讲述了将电极基板背靠背的示例。但将对向基板背靠背地配置后，显然也能使液晶的取向方向正交，可以获得由2个对向基板背靠背的厚度产生的空间，能够容易取出布线的效果。
(第6实施方式)下面，讲述与图12所示的液晶元件结构不同的液晶元件。图16是表示与图12所示的液晶元件1200A及液晶元件1200B结构不同的液晶元件1600A及液晶元件1600B的配置结构的说明图。在图16中，液晶元件1600A及液晶元件1600B串联配置在光路L上。该光路L是从光源到光电二极管的光的行进路线。
液晶元件1600A，是在对向基板1604A和电极基板1605A之间夹持液晶的结构。向对向基板1604A形成的电极(未图示)和电极基板1605A形成的电极(未图示)外加电压后，使液晶的状态变化，从而使通过的光的状态变化。
对向基板1604A和电极基板1605A，是相同的矩形状的基板，大小不同。具体地说，例如，电极基板1605A成为比对向基板1604A大的基板。在这里，在对向基板1604A和电极基板1605A之间夹持液晶，从而形成L形的电极取出区域1607A，以便使对向基板1604A和电极基板1605A对应的角一致。
电极基板输入电极1602A，在L形的电极取出区域1607A的弯曲区域1617A中，略呈L形地形成。电极基板输入电极1602A与电极基板1605A形成的电极电连接。
对向基板输入电极1601A、1610A，分别在L形的电极取出区域1607A的两端部1627A形成。各对向基板输入电极1601A、1610A，分别从电极移动区域1603A、1630A，通过导电粒子做媒介，与对向基板1604A形成的电极电连接。
另外，在这里，在与表现射入方向的光路L正交的平面中，将表现水平方向的轴，作为X轴；将该平面中与X轴正交的轴，作为Y轴。取向方向1606A，表示液晶由Y轴向右45°的方向，平行取向。
就是说，该图16所示的液晶元件1600A，在电极基板1605A的一个端边附近的表面，沿着该端边，串列排列对向基板输入电极1601A和电极基板输入电极1602A。另外，在与电极基板1605A的一个端边正交的端边附近的表面，沿着该端边，串列排列对向基板输入电极1610A和电极基板输入电极1602A。
液晶元件1600B，是和液晶元件1600A相同结构的液晶元件，是使液晶元件1600A左转90度的液晶元件，这样，液晶元件1600B的各符号1601B～1607B、1610B、1617B、1627B、1630B的结构，是分别与液晶元件1600A的各符号1601A～1607A、1610A、1617A、1627A、1630A的结构相同的结构。
另外，液晶元件1600B使对向基板1604B和液晶元件1600A的电极基板1605A相对地配置。进而，液晶元件1600A的对向基板输入电极1601A和电极基板输入电极1602A、液晶元件1600B的对向基板输入电极1601B和电极基板输入电极1602B，都采用相同的引出方向(在图中为Y轴方向)。
这样，由于液晶元件1600A及液晶元件1600B，都采用从相同的引出方向(在图中为Y轴方向)进行布线连接，所以能够是液晶元件1600A、1600B的布线节省空间，能够实现旋光度测量装置的小型化。
图17是使用图16所示液晶元件1600A及液晶元件1600B的旋光度测量装置的剖面图。此外，对与图15所示的结构相同的结构，赋予相同的符号，并不再赘述。
液晶元件保持架37，用铝制造，是旨在保持偏振器33、液晶元件1600A及液晶元件1600B的组件。衬垫40，是粘贴了偏振器33的液晶元件1600A和液晶元件保持架37之间的缓冲材料。衬垫41，是液晶元件1600A和液晶元件1600B之间的缓冲材料。衬垫42，是液晶元件1600B和液晶元件保持架37之间的缓冲材料，用柔软的材料——橡胶制成。液晶元件压板52，是旨在将液晶元件1600A及液晶元件1600B螺钉固定(未图示)到液晶元件保持架37上的部件。
在该光学测量装置的结构中，由于使取向方向正交，所以即使使结构相同的液晶元件1600A及液晶元件1600B中的某一个液晶元件旋转90度时，液晶元件1600A形成的对向基板输入电极1601A及电极基板输入电极1602A，和液晶元件1600B形成的对向基板输入电极1601B及电极基板输入电极1602B，也都位于相同方向(图16及图17中为上方向)。
这样，液晶元件1600A形成的对向基板输入电极1601A及电极基板输入电极1602A的布线空间，和液晶元件1600B形成的对向基板输入电极1601B及电极基板输入电极1602B的布线空间，能够共用，能够易于取出布线。另外，能够节省旋光度测量装置的内部空间，能够实现旋光度测量装置的小型化。
这样，上述第4～第6实施方式的旋光度测量装置，是为了保持在各自电极基板和相对电极之间具有液晶的第1液晶元件和第2液晶元件的光学测量装置，第1液晶元件和第2液晶元件在电极基板上形成输入电极，第1液晶元件和第2液晶元件的对向基板背靠背。
另外，是为了保持在各自电极基板和相对电极之间具有液晶的第1液晶元件和第2液晶元件的光学测量装置，第1液晶元件和第2液晶元件在电极基板上形成输入电极，第1液晶元件和第2液晶元件的电极基板背靠背。
另外，上述第4～第6实施方式的旋光度测量装置，是为了保持光源和液晶元件的光学测量装置，保持光源的光源保持部和保持液晶元件的液晶元件保持部，互相传热。另外，最好具有旨在控制光源保持部或液晶元件保持部的温度的热交换元件。进而，最好给光源保持部或液晶元件保持部设置旨在控制温度的热交换元件。
迄今为止，人们在不断开发使用液晶元件的旋光度测量装置。保持光学元件及液晶元件的结构，在提高测量精度及使装置小型化上，至关重要。特别着眼于提高测量的精度及稳定性，在对入射光而言串联配置液晶取向方向正交的2个液晶元件时，采用背靠背配置。
在这里，第1液晶元件和第2液晶元件，是在同一个工序中制造的相同取向方向的液晶元件。就是说，将2个液晶元件相互背靠背配置后，液晶的取向方向就成为正交。
进而，在互相相对的位置配置相对电极、即将相对电极彼此背靠背配置后，在电极基板上形成的对向基板输入电极及电极基板输入电极的布线就变得很容易。
另外，进行高精度的测量时，需要利用泊耳帖元件等热交换元件控制液晶元件的温度。另一方面，还需要进行旨在抑制光源——激光二极管(LD)的发热、抑制微妙的波长变动的温度控制。因此，将液晶元件保持部和LD保持部一体化，或与进行热传递的壳体连接后，就可以用相同的泊耳帖元件进行控制。综合使用以上的措施，就可以进行使光源和激晶元件的温度都受到控制的高精度的稳定的测量。
综上所述，采用本发明后，将可以低耗电驱动的小型的液晶元件作为调制元件使用，从而能够获得高精度测量试料的旋光度的效果。
另外，利用液晶元件的调制特性稳定的驱动电压范围，可以获得能够进行微小的调制宽度的调制，能够获得高精度测量的效果。
进而，还获得能够放宽对液晶元件的调制范围、调制量的绝对值的要求，从而易于设计液晶元件，能够放宽制造精度的效果。
另外，还获得能够抵消液晶元件的外部环境造成的变动，能够实现测量结果的稳定化，能够提高测量精度的效果。
进而，第1液晶元件和第2液晶元件，使用相同的取向方向的液晶元件，相互背靠背配置后，液晶元件取向方向就成为正交。这样，获得能够减轻温度等干扰的影响。
另外，夹持液晶的电极的对向基板输入电极及电极基板输入电极，在电极基板上形成，所以将对向基板彼此背靠背配置后，能够扩大向电极布线的空间，获得能够易于布线的效果。
进而，使液晶元件的保持部和光源的保持部一体化，作为传热的壳体后，可以获得利用一个热交换元件对液晶元件及光源进行温度控制的效果。
综上所述，本发明适用于提供非接触测量包含活体在内的散射体及尿、汗等活体的分泌物质、果汁、药晶等被检试料中的旋光性物质例如糖类、氨基酸、蛋白质、维生素等的浓度的旋光度测量装置。
权利要求
1.一种旋光度测量装置，其特征在于，包括输出直线偏振光的直线偏振光输出单元；具有所定方向的第1偏振光轴，对由所述直线偏振光输出单元输出的直线偏振光进行相位调制的第1相位调制单元；具有与所述第1偏振光轴正交的第2偏振光轴，对由所述直线偏振光输出单元输出的直线偏振光进行相位调制的第2相位调制单元；将对所述直线偏振光进行相位调制的所定振幅的调制信号，供给所述第1及第2相位调制单元中的某一个相位调制单元的信号供给单元；由被所述信号供给单元供给了信号的所述第1及第2相位调制单元向包含旋光性物质的试料射出的光，被所述旋光性物质旋光后，从所述试料透过，从而检出该透过光的强度的光强度检出单元；以及根据所述信号供给单元供给的调制信号和所述光强度检出单元检出的光强度，计算所述试料的旋光度的旋光度计算单元。
2.如权利要求1所述的旋光度测量装置，其特征在于所述信号供给单元，将所定的偏置信号供给所述第1及第2相位调制单元。
3.如权利要求1或2所述的旋光度测量装置，其特征在于所述第1相位调制单元，具有将所述第1偏振光轴的方向作为液晶取向方向的第1液晶元件；所述第2相位调制单元，具有将所述第2偏振光轴的方向作为液晶取向方向、并与所述第1液晶元件不同的第2液晶元件。
4.如权利要求3所述的旋光度测量装置，其特征在于所述第1及第2液晶元件，是在采用所定的制造工序制造的同一个液晶基板上制作的相同结构的液晶元件。
5.如权利要求4所述的旋光度测量装置，其特征在于所述第1液晶元件，是在所述液晶基板的任意位置上制作的液晶元件；所述第2液晶元件，是在所述液晶基板中所述第1液晶元件的附近制作的液晶元件。
6.如权利要求3～5任一项所述的旋光度测量装置，其特征在于所述第1及第2液晶元件，是均匀型的液晶元件。
7.如权利要求3所述的旋光度测量装置，其特征在于所述第1及第2液晶元件，是具有夹持液晶的电极基板及对向基板，且所述液晶取向方向为同一方向的同一结构的液晶元件，所述第1及第2液晶元件，串联配置在从所述直线偏振光输出单元到所述光强度检出单元的光路上，并使所述第1液晶元件的液晶取向方向和所述第2液晶元件的液晶取向方向正交。
8.如权利要求7所述的旋光度测量装置，其特征在于所述第1及第2液晶元件，将所述电极基板彼此对向配置或将所述对向基板彼此对向配置。
9.如权利要求3所述的旋光度测量装置，其特征在于所述第1液晶元件或所述第2液晶元件中的至少一个具备具有第1电极的矩形的第1基板、具有和所述第1电极一起夹着液晶的第2电极的矩形的第2基板、将来自所述信号供给单元的信号输入所述第1电极的第1输入电极、以及将来自所述信号供给单元的信号输入所述第2电极的第2输入电极，在所述第2基板的一个端边附近，沿着该端边具备所述第1及第2输入电极的同时，还在和所述第2基板的一个端边不同的端边附近，也具备所述第1及第2输入电极。
10.如权利要求3所述的旋光度测量装置，其特征在于，所述第1液晶元件具备具有第1电极的矩形的第1基板、具有和所述第1电极一起夹着液晶的第2电极且大于所述第1基板的矩形的第2基板、将来自所述信号供给单元的信号输入所述第1电极的第1输入电极、以及将来自所述信号供给单元的信号输入所述第2电极的第2输入电极，在所述第2基板的一个端边附近，沿着该端边串联排列所述第1及第2输入电极，在和所述第2基板的一个端边正交的端边附近，沿着该端边串联排列所述第1及第2输入电极；所述第2液晶元件，是和所述第1液晶元件的液晶取向方向为同一方向而且结构相同的液晶元件；所述第1及第2液晶元件，串联配置在由所述直线偏振光输出单元向所述光强度检出单元的光路上，并使所述第1液晶元件的液晶取向方向和所述第2液晶元件的液晶取向方向正交。
11.如权利要求3所述的旋光度测量装置，其特征在于还具备保持所述第1及第2液晶元件的液晶元件保持单元。
12.如权利要求1或2所述的旋光度测量装置，其特征在于还具有在由所述直线偏振光输出单元向所述光强度检出单元的光路上夹着所述试料串联配置的一对四分之一波长板。
13.如权利要求2所述的旋光度测量装置，其特征在于所述第1相位调制单元，是由构成单一的液晶元件的多个象素中的一部分象素构成的第1象素组；所述第2相位调制单元，是由构成所述单一的液晶元件的多个象素中的一部分象素以外的其它象素构成、将所述其它象素与所述一部分象素交替排列的第2象素组。
14.如权利要求13所述的旋光度测量装置，其特征在于还具备设置在所述第1及第2象素组与所述光强度检出单元之间、将由所述第1及第2象素组向所述试料射出、并被所述试料内的旋光物质旋光后、从所述试料透过来的光聚光，向所述光强度检出单元射出的聚光单元。
15.如权利要求3、13或14所述的旋光度测量装置，其特征在于由所述信号供给单元供给的所定的偏置信号，是所述液晶元件的相位调制量在线性变化的区间内的信号。
全文摘要
直线偏振光输出部(701)，输出直线偏振光。第1相位调制部(703)，具有第1偏振光轴，相位调制直线偏振光。第2相位调制部(704)，具有与第1偏振光轴正交的第2偏振光轴，相位调制直线偏振光。信号供给部(705)将相位调制直线偏振光的调制信号(Vb)，供给某一个相位调制部。另外，将偏压信号(Vo)，供给相位调制部(702)。光强度检出部(707)，由被供给信号的相位调制部(702)向含有旋光性物质的试料(106)射出的光，被旋光后，由试料(106)透过，从而由检出该透过来的光的强度。旋光度计算部(708)，根据调制信号(Vb)和被检出的光的强度，求出试料(106)的旋光度。
文档编号G01J4/04GK1768258SQ200480008630
公开日2006年5月3日 申请日期2004年3月26日 优先权日2003年3月28日
发明者松本健志, 矢野敬和, 福田匡广, 二上茂 申请人:西铁城时计株式会社