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JP4977671B2 - Polarization modulator and measuring device - Google Patents
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JP4977671B2 - Polarization modulator and measuring device - Google Patents

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Description

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。   The present invention relates to a polarization modulator used in a measurement device that measures the optical rotation of a measurement target, and a measurement device that measures the optical rotation of a measurement target.

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。
特開2007−93289号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, an optical rotation measuring device for measuring the optical rotation and concentration of a substance having optical activity such as sugars and amino acids is known. As a typical optical rotation measuring device, devices using a rotating polarizer method or a Faraday modulation method are known. However, these methods have a problem that the apparatus becomes large due to the need for mechanical drive, and a problem that a high voltage is required. As an optical rotation measuring apparatus for solving these problems, there is an apparatus using a polarization modulator that modulates linearly polarized light incident on a sample using two liquid crystal elements whose principal axis directions are shifted. As such a technique, for example, there is a conventional technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-93289.
JP 2007-93289 A

しかしながら従来の旋光度計測装置では、試料に入射させる光の波長によっては、所定の複屈折位相差を得るために、応答速度の遅いセルギャップの大きな液晶素子を用いる必要があり、測定時間が長くなるといった問題点があった。   However, in the conventional optical rotation measuring device, depending on the wavelength of light incident on the sample, in order to obtain a predetermined birefringence phase difference, it is necessary to use a liquid crystal element with a slow response speed and a large cell gap, and the measurement time is long. There was a problem of becoming.

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、測定対象の旋光度を短い測定時間で計測することが可能な計測装置、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。   The present invention has been made in view of the problems as described above, and an object of the present invention is to be used in a measuring device and a measuring device capable of measuring the optical rotation of a measurement target in a short measurement time. It is to provide a polarization modulator.

(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、
主軸方位が互いに異なる第1の液晶素子及び第2の液晶素子と、
前記第1の液晶素子及び前記第2の液晶素子への印加電圧を制御する電圧制御部とを含み、
前記第1の液晶素子と前記第2の液晶素子は、それぞれ複数の液晶セルから構成されることを特徴とする。
(1) The present invention provides a first polarizer that transmits a predetermined polarization component of light including a predetermined band component, and a polarization modulator that modulates light transmitted through the first polarizer into arbitrary polarization. A second polarizer that transmits a predetermined polarization component of the light that has passed through the measurement object via the polarization modulator, and a detector that detects the light transmitted through the second polarizer and converts it into an electrical signal The polarization modulator used in a measuring device for measuring the optical rotation of the measurement object,
A first liquid crystal element and a second liquid crystal element having different principal axis directions;
A voltage control unit for controlling a voltage applied to the first liquid crystal element and the second liquid crystal element,
Each of the first liquid crystal element and the second liquid crystal element includes a plurality of liquid crystal cells.

本発明によれば、第1の液晶素子と第2の液晶素子を、それぞれ複数の液晶セルから構成することにより、応答速度の速いセルギャップの小さな液晶セルを用いて第1、第2の液晶素子を構成することができ、測定対象の旋光度を短い測定時間で計測することができる。   According to the present invention, each of the first liquid crystal element and the second liquid crystal element is composed of a plurality of liquid crystal cells, so that the first and second liquid crystals can be formed using a liquid crystal cell having a fast response speed and a small cell gap. An element can be comprised and the optical rotation of a measuring object can be measured in a short measurement time.

(2)また本発明に係る偏光変調器では、
前記第1の液晶素子と前記第2の液晶素子は、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。
(2) In the polarization modulator according to the present invention,
The first liquid crystal element and the second liquid crystal element have different principal axis directions due to different rubbing directions.

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(配向方向)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。   In the present invention, the rubbing direction refers to the rubbing treatment direction (orientation direction) for aligning the liquid crystal, and the rubbing treatment may be a treatment of rubbing the alignment film with a rubbing cloth, or irradiating the alignment film with high energy light. It may be a process to do.

本発明によれば、第1及び第2の液晶素子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主軸方位の調整作業が不要となるため、第1及び第2の液晶素子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の液晶素子を一体化して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。   According to the present invention, the operation of adjusting the main axis direction in which one of the first and second liquid crystal elements is inclined at a predetermined angle by making the rubbing directions of the first and second liquid crystal elements different from each other. Since it becomes unnecessary, the first and second liquid crystal elements can be integrated by being overlapped in parallel. The apparatus can be reduced in size by integrating the first and second liquid crystal elements to form a polarization modulator.

(3)また本発明に係る偏光変調器では、
前記液晶セルは、平行配向液晶セルであることを特徴とする。
(3) In the polarization modulator according to the present invention,
The liquid crystal cell is a parallel alignment liquid crystal cell.

(4)また本発明に係る偏光変調器では、
前記液晶セルは、ツイスト配向液晶セルであることを特徴とする。
(4) In the polarization modulator according to the present invention,
The liquid crystal cell is a twist alignment liquid crystal cell.

本発明によれば、ツイスト配向液晶セルを用いることにより、第1、第2の液晶素子の設置時の主軸方位に誤差がある場合であっても、精度良く測定対象の旋光度を計測することができる。   According to the present invention, by using the twist alignment liquid crystal cell, the optical rotation of the measurement object can be accurately measured even when there is an error in the principal axis orientation when the first and second liquid crystal elements are installed. Can do.

(5)また本発明に係る偏光変調器では、
前記第1の液晶素子は、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の液晶素子は、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。
(5) In the polarization modulator according to the present invention,
The first liquid crystal element has a main axis direction inclined by an odd multiple of 45 ° with respect to the main axis direction of the first polarizer,
The second liquid crystal element has a main axis direction inclined at an even multiple of 45 ° with respect to the main axis direction of the first polarizer.

(6)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、
主軸方位が互いに異なる第1の液晶素子及び第2の液晶素子と、
前記第1の液晶素子及び前記第2の液晶素子への印加電圧を制御する電圧制御部とを含み、
前記第1の液晶素子と前記第2の液晶素子は、それぞれ複数の液晶セルから構成されることを特徴とする。
(6) Moreover, this invention is a measuring device which measures the optical rotation of a measuring object,
A first polarizer that transmits a predetermined polarization component of light including a predetermined band component;
A polarization modulation unit that modulates light transmitted through the first polarizer into arbitrary polarization;
A second polarizer that transmits a predetermined polarization component of the light transmitted through the measurement object via the polarization modulator;
A detector that detects the light transmitted through the second polarizer and converts it into an electrical signal;
The polarization modulator is
A first liquid crystal element and a second liquid crystal element having different principal axis directions;
A voltage control unit for controlling a voltage applied to the first liquid crystal element and the second liquid crystal element,
Each of the first liquid crystal element and the second liquid crystal element includes a plurality of liquid crystal cells.

本発明によれば、第1の液晶素子と第2の液晶素子を、それぞれ複数の液晶セルから構成することにより、応答速度の速いセルギャップの小さな液晶セルを用いて第1、第2の液晶素子を構成することができ、測定対象の旋光度を短い測定時間で計測することができる。   According to the present invention, each of the first liquid crystal element and the second liquid crystal element is composed of a plurality of liquid crystal cells, so that the first and second liquid crystals can be formed using a liquid crystal cell having a fast response speed and a small cell gap. An element can be comprised and the optical rotation of a measuring object can be measured in a short measurement time.

(7)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。
(7) In the measuring device according to the present invention,
It further includes an arithmetic processing unit that performs arithmetic processing for calculating the optical rotation of the measurement object based on the light intensity detected by the detection unit.

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。   Hereinafter, this embodiment will be described. In addition, this embodiment demonstrated below does not unduly limit the content of this invention described in the claim. In addition, all the configurations described in the present embodiment are not necessarily essential configuration requirements of the present invention.

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30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30を透過した光の光強度に基づき試料30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。
1. Configuration of Measuring Device FIG. 1 is a block diagram for explaining the configuration of the measuring device of the present embodiment. The measuring device 1 is a device that measures the optical rotation of a sample 30 that is a measurement target. The measuring device 1 includes an optical system 10 and a control device 40. The control device 40 includes an arithmetic processing unit 50, which performs arithmetic processing for calculating the optical rotation of the sample 30 based on the optical elements included in the optical system 10 and the light intensity transmitted through the sample 30. Hereinafter, the device configuration of the measuring device 1 will be described.

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、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、干渉フィルタ16、検光子18(第1の偏光子)、第1、第2の液晶素子22、24とを含む偏光変調部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の液晶素子22、第2の液晶素子24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32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。
1-1. Optical system 10
The optical system 10 includes a light source 12 and a detection unit 34. The optical system 10 includes a collimator lens 13, an interference filter 16, an analyzer 18 (first polarizer), first and second liquid crystal elements provided on an optical path L connecting the light source 12 and the detection unit 34. And a polarization modulator 20 (polarization modulator) including 22 and 24, and an analyzer 32 (second polarizer). These optical elements transmit light emitted from the light source 12 through the collimating lens 13, the interference filter 16, the analyzer 18 (first polarizer), the first liquid crystal element 22, and the second liquid crystal element 24. Light that is incident on the sample 30 and transmitted through the sample 30 is arranged so as to be incident on the detection unit 34 via the analyzer 32. Each will be described below.

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。   The light source 12 is a white light source such as a tungsten halogen lamp, and emits white light including a wide range of wavelength components.

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し、この平行光を干渉フィルタ16に入射させる。   The collimating lens 13 converts the white light from the light source 12 guided by the optical fiber into parallel light, and causes the parallel light to enter the interference filter 16.

干渉フィルタ16は、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880nmの光を透過させる。   The interference filter 16 transmits a predetermined wavelength component of parallel light. The interference filter 16 of the present embodiment transmits light having a center wavelength of 880 nm.

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。   The polarizer 18 is an incident-side polarizer that makes light transmitted through the interference filter 16 linearly polarized light. That is, the polarizer 18 transmits linearly polarized light having a polarization plane in the direction of the transmission axis (main axis direction). The polarizer 18 of this embodiment is installed so that the principal axis direction is 0 ° in the horizontal direction.

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の液晶素子22及び第2の液晶素子24から構成される液晶素子21と、第1及び第2の液晶素子22、24への印加電圧をそれぞれ制御し、第1及び第2の液晶素子22、24の複屈折位相差δ、δ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。 The polarization modulator 20 modulates the linearly polarized light transmitted through the polarizer 18 into arbitrary polarized light. The polarization modulation unit 20 controls the voltage applied to the liquid crystal element 21 including the first liquid crystal element 22 and the second liquid crystal element 24, and the first and second liquid crystal elements 22 and 24, respectively. And first and second voltage control units 23 and 25 that change the birefringence phase differences δ 1 and δ 2 of the second liquid crystal elements 22 and 24, and a temperature control unit 26 that controls the temperature of the liquid crystal element 21. Including.

光進方向手前に設置される第1の液晶素子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の液晶素子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の液晶素子22、24は、その主軸方位が互いに45°ずれていることになる。なお、第1、第2の液晶素子22、24は、それぞれ複数の液晶セルから構成されている。従って第1の液晶素子22の複屈折位相差をδとすると、第1の液晶素子22を構成するn個の液晶セルそれぞれの複屈折位相差はδ/nとなり、第2の液晶素子24の複屈折位相差をδとすると、第2の液晶素子24を構成するn個の液晶セルそれぞれの複屈折位相差はδ/nとなる。なお各液晶セルの液晶として、ネマチック液晶を用いるようにしてもよいし、コレステリック液晶や強誘電性液晶を用いるようにしてもよい。 The first liquid crystal element 22 installed in front of the light advance direction has a main axis in a direction rotated 45 ° counterclockwise toward the light advance direction with respect to the main axis direction (horizontal 0 °) of the polarizer 18. Further, the second liquid crystal element 24 installed on the back side in the light traveling direction has a main axis parallel to the main axis direction (horizontal 0 °) of the polarizer 18. Accordingly, the principal axis directions of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are deviated from each other by 45 °. Each of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 includes a plurality of liquid crystal cells. Thus the birefringence phase difference of the first liquid crystal element 22 and [delta] 1, n pieces crystal cell of the respective birefringent phase difference constituting the first liquid crystal element 22 [delta] 1 / n, and the second liquid crystal element When the birefringence phase difference of 24 and [delta] 2, n pieces of liquid crystal cells each birefringent phase difference constituting the second liquid crystal element 24 becomes [delta] 2 / n. A nematic liquid crystal may be used as the liquid crystal of each liquid crystal cell, or a cholesteric liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal may be used.

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δ、δが可変である2つの液晶素子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。 In this manner, the phase modulation is performed using the two liquid crystal elements 22 and 24 whose principal axis directions are 45 ° and 0 °, respectively, and the birefringence phase differences δ 1 and δ 2 are variable. The transmitted predetermined linearly polarized light can be changed to arbitrary linearly polarized light, elliptically polarized light or circularly polarized light.

図2(A)、図2(B)は、本実施形態の第1及び第2の液晶素子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。   2A and 2B are diagrams schematically showing the liquid crystal element 21 including the first and second liquid crystal elements 22 and 24 of the present embodiment. FIG. 2A is a top view of the liquid crystal element 21.

図2(A)に示すように、液晶素子21は、第1の液晶素子22と第2の液晶素子から構成される。また第1の液晶素子22は、2つの液晶セル27により構成され、第2の液晶素子24は、2つの液晶セル28により構成される。   As shown in FIG. 2A, the liquid crystal element 21 includes a first liquid crystal element 22 and a second liquid crystal element. The first liquid crystal element 22 is composed of two liquid crystal cells 27, and the second liquid crystal element 24 is composed of two liquid crystal cells 28.

各液晶セル27、28は、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、液晶セル27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、液晶セル28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27は、透明基板TSにおいて重ね合わされて第1の液晶素子22を構成し、2つの液晶セル28は、透明基板TSにおいて重ね合わされて第2の液晶素子24を構成する。また第1、第2の液晶素子22、24は、透明基板TSにおいて重ね合わされて液晶素子21を構成する。ここで、各液晶セル27、28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に含まれる透明基板TSを5枚とする構成としてもよい。このとき、両端の透明基板TSを除く透明基板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。   Each of the liquid crystal cells 27 and 28 includes two transparent substrates TS, a transparent electrode EL provided on the inner surface of the transparent substrate TS, and a nematic liquid crystal LC sealed between the two transparent substrates TS. An alignment film AL1 is provided at the interface between the transparent substrate TS of the liquid crystal cell 27 and the nematic liquid crystal LC, and an alignment film AL2 is provided at the interface between the transparent substrate TS of the liquid crystal cell 28 and the nematic liquid crystal LC. The two liquid crystal cells 27 are overlapped on the transparent substrate TS to constitute the first liquid crystal element 22, and the two liquid crystal cells 28 are overlapped on the transparent substrate TS to constitute the second liquid crystal element 24. The first and second liquid crystal elements 22 and 24 are superimposed on the transparent substrate TS to form the liquid crystal element 21. Here, a configuration is adopted in which the number of transparent substrates TS where the liquid crystal cells 27 and 28 are overlapped is one, and the number of transparent substrates TS included in the liquid crystal element 21 is five as shown in FIG. Also good. At this time, a transparent electrode EL and an alignment film AL are provided on both surfaces of the transparent substrate TS excluding the transparent substrates TS at both ends.

図3は、セルギャップの異なる2つの液晶セルについて、印加電圧と応答時間との関係を示す図である。図3において、黒塗り点は、波長589.3nmの光で複屈折位相差が360°以上出るように製作されたセルギャップの小さな(5μm)液晶セルAについての各印加電圧に対する応答時間を示し、白抜き点は、波長880.0nmの光(本実施形態において試料に入射させる光)で複屈折位相差が360°以上出るように製作されたセルギャップの大きな(7μm)液晶セルBについての各印加電圧に対する応答時間を示す。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between applied voltage and response time for two liquid crystal cells having different cell gaps. In FIG. 3, the black dots indicate the response time for each applied voltage for a liquid crystal cell A having a small cell gap (5 μm) manufactured so that the birefringence phase difference is 360 ° or more with light having a wavelength of 589.3 nm. The white dots are for the liquid crystal cell B having a large cell gap (7 μm) manufactured so that the birefringence phase difference is 360 ° or more with light having a wavelength of 880.0 nm (light incident on the sample in this embodiment). The response time for each applied voltage is shown.

図3に示すように、いずれの印加電圧においても、セルギャップの大きな液晶セルBの方がセルギャップの小さな液晶セルAに比べて応答時間が長い(応答速度が遅い)。すなわち、波長880.0nmの光で複屈折位相差を360°以上変化させる為に、第1、第2の液晶素子22、24をセルギャップの大きな液晶セルBを1つずつ用いて構成すると測定時間が長くなってしまう。   As shown in FIG. 3, at any applied voltage, the liquid crystal cell B having a larger cell gap has a longer response time (lower response speed) than the liquid crystal cell A having a smaller cell gap. That is, when the birefringence phase difference is changed by 360 ° or more with light having a wavelength of 880.0 nm, the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are measured using liquid crystal cells B each having a large cell gap. The time will be longer.

そこで本実施形態では、図2(A)、図2(B)に示すように、第1、第2の液晶素子22、24をそれぞれ、セルギャップが小さく応答速度の速い液晶セルA(液晶セル27、28)を複数(2つ)用いて構成するようにしている。このようにすると、第1、第2の液晶素子22、24それぞれのセルギャップを大きくすることができる(5×2=10μm)とともに、第1、第2の液晶素子22、24の応答速度を速くすることができる。すなわち波長880.0nmの光で第1、第2の液晶素子22、24の複屈折位相差を360°以上変化させることができ、且つ測定時間を短くすることが可能な偏光変調部を構成することができる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2A and 2B, the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are each composed of a liquid crystal cell A (liquid crystal cell) having a small cell gap and a fast response speed. 27, 28) are configured using a plurality (two). Thus, the cell gap of each of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 can be increased (5 × 2 = 10 μm), and the response speed of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 can be increased. Can be fast. That is, a polarization modulation unit that can change the birefringence phase difference of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 by 360 ° or more with light having a wavelength of 880.0 nm and can shorten the measurement time is configured. be able to.

図4(A)は、第1の液晶素子22を構成する液晶セル27の正面図であり、図4(B)は、第2の液晶素子24を構成する液晶セル28の正面図である。   4A is a front view of the liquid crystal cell 27 that constitutes the first liquid crystal element 22, and FIG. 4B is a front view of the liquid crystal cell 28 that constitutes the second liquid crystal element 24.

図4(A)に示すように、液晶セル27は、ラビング方向RD(配向方向)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位も45°となっている。また図4(B)に示すように、液晶セル28は、ラビング方向RD(配向方向)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。すなわち液晶セル27の2つの配向膜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、液晶セル28の2つの配向膜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。なお液晶セル28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の主軸方位(水平0°)と同一の方向である。   As shown in FIG. 4A, in the liquid crystal cell 27, the rubbing direction RD (alignment direction) is 45 ° with respect to the reference direction HD, and thus the main axis direction of birefringence is also 45 °. . As shown in FIG. 4B, in the liquid crystal cell 28, the rubbing direction RD (alignment direction) is 0 ° with respect to the reference direction HD, thereby the main axis direction of birefringence is also 0 °. Yes. That is, the direction of rubbing treatment applied to the two alignment films AL1 (see FIG. 2A) of the liquid crystal cell 27 is 45 ° with respect to the reference direction HD, and the two alignment films AL2 ( The direction of the rubbing process performed in FIG. 2 (A) is 0 ° with respect to the reference direction HD. The liquid crystal cell 28 may be configured such that the rubbing direction RD is 90 ° with respect to the reference direction HD. The reference direction HD is the same direction as the main axis direction (horizontal 0 °) of the polarizer 18.

このように第1及び第2の液晶素子22、24を構成する液晶セル27、28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の液晶素子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、第1及び第2の液晶素子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の液晶素子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の液晶素子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。   Thus, the rubbing directions of the liquid crystal cells 27 and 28 constituting the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are set to 45 ° and 0 ° (or 90 °), respectively, so that the first and second liquid crystal elements are formed. The main axis directions of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 can be shifted from each other by 45 ° without installing any one of 22 and 24 at 45 ° with respect to the other. Therefore, the first and second liquid crystal elements 22 and 24 can be integrated by being overlapped in parallel. And the apparatus can be reduced in size by comprising the polarization modulation part 20 with the liquid crystal element 21 which comprised the 1st and 2nd liquid crystal elements 22 and 24 integrally.

図5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。   FIG. 5 is a diagram schematically showing the polarization modulator 20 (polarization modulator) of the present embodiment.

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TS、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の液晶素子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TS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21への入射光が通過する開口OMを有している。   The polarization modulation unit 20 includes a temperature control unit 26 that controls the temperature of the liquid crystal element 21. The temperature control unit 26 includes a copper case CC, a temperature sensor TS, a Peltier element PD, a heat sink HS, and a cooling fan CF, and the temperature of the liquid crystal element 21 configured by integrating the first and second liquid crystal elements 22 and 24. Is controlled to be constant. The liquid crystal element 21 is housed in a copper case CC using copper having excellent heat conduction. Further, a temperature sensor TS such as a thermistor for detecting the temperature of the copper case CC and a Peltier element PD (thermoelectric element) for cooling (heat absorption) or heating the copper case CC are provided at a position in contact with the copper case CC. A heat sink HS (heat radiating plate) for dissipating the heat of the Peltier element PD is provided at a position in contact with the Peltier element PD, and a cooling fan CF is attached below the heat sink HS to supplement the heat diffusion capability of the heat sink HS. It has been. The copper case CC is provided with an opening OM through which incident light to the liquid crystal element 21 passes and an opening OM (not shown) through which light emitted from the liquid crystal element 21 passes, and the Peltier element PD and the heat sink HS are provided with , Each has an opening OM through which incident light to the liquid crystal element 21 passes.

図5に示すように、銅ケースCC、温度センサTS、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の液晶素子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の液晶素子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個の液晶素子それぞれについて温度制御部を設ける(各液晶素子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。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。   As shown in FIG. 5, by controlling the temperature of the liquid crystal element 21 to be constant by using the temperature control unit 26 including the copper case CC, the temperature sensor TS, the Peltier element PD, the heat sink HS, and the cooling fan CF, It is possible to prevent an error (fluctuation) from occurring in the birefringence phase difference of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 with respect to the same applied voltage due to a change in environmental temperature. Further, by using the temperature control unit 26 to control the temperature of the liquid crystal element 21 formed by integrating the first and second liquid crystal elements 22 and 24, the liquid crystal element 21 and the temperature control unit 26 can be controlled. The apparatus can be configured in an integrated manner, and the apparatus can be reduced in size as compared with the case where a temperature control unit is provided for each of the two liquid crystal elements that are not integrated (the temperature of each liquid crystal element is individually controlled). . Note that the temperature of the liquid crystal element 21 is preferably controlled to be constant at a temperature higher than the environmental temperature in order to prevent condensation.

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。   Referring again to FIG. 1, the analyzer 32 is an output-side polarizer that uses light that has passed through the sample 30 as linearly polarized light. That is, the analyzer 32 transmits linearly polarized light having a polarization plane in the direction of the transmission axis (main axis direction). The polarizer 32 of this embodiment is installed so that the principal axis direction is horizontal 45 °.

検出部34は、例えば光電センサ(フォトディテクタ)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。   The detection unit 34 includes, for example, a photoelectric sensor (photodetector), detects the light intensity of light emitted from the analyzer 32, converts the light intensity into a voltage, and outputs the light intensity information.

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。
1-2. Control device 40
The control device 40 includes an arithmetic treatment unit 50, a control signal generation unit 60, and a storage unit 70.

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。   The arithmetic processing unit 50 performs arithmetic processing for calculating the optical rotation of the sample 30 based on the light intensity information output from the detection unit 34.

制御信号生成部60は、制御信号を生成して、第1の電圧制御部23(第1の液晶素子22を構成する各液晶セル27の液晶ドライバ)及び第2の電圧制御部25(第2の液晶素子24を構成する各液晶セル28の液晶ドライバ)を制御し、第1及び第2の液晶素子22、24の複屈折位相差δ、δを変化させる。 The control signal generation unit 60 generates a control signal, and the first voltage control unit 23 (the liquid crystal driver of each liquid crystal cell 27 constituting the first liquid crystal element 22) and the second voltage control unit 25 (the second voltage control unit 25). The liquid crystal driver of each liquid crystal cell 28 constituting the liquid crystal element 24 is controlled to change the birefringence phase differences δ 1 and δ 2 of the first and second liquid crystal elements 22 and 24.

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5に示す温度センサTSからの出力に基づき制御信号を生成して、図5に示すペルチェ素子PD及び冷却ファンCFの動作を制御する。   Further, the control signal generation unit 60 controls the operation of the temperature control unit 26. For example, a control signal is generated based on the output from the temperature sensor TS shown in FIG. 5, and the operations of the Peltier element PD and the cooling fan CF shown in FIG. 5 are controlled.

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の液晶素子22、24の複屈折位相差δ、δと対応付けて記憶する。 The storage unit 50 has a function of temporarily storing various data. For example, the light intensity information output from the detection unit 34 is used as the birefringence phase differences δ 1 , δ of the first and second liquid crystal elements 22, 24. 2 and stored in association with each other.

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。
2. Optical rotation measurement principle Next, the optical rotation measurement principle employed by the measurement apparatus of the present embodiment will be described.

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。
2-1. Theoretical expression of the light intensity of the light detected by the detection unit 34 When the Stokes parameter of the monochromatic light incident on the polarizer 18 is S in and the Stokes parameter of the light transmitted through the sample 30 and emitted from the analyzer 32 is S ′. , S ′ can be expressed by the following equation.

なお、I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δである第1の液晶素子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δである第2の液晶素子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。 Note that I 0 is the light intensity of monochromatic light incident on the polarizer 18. P 0 ° is a Mueller matrix of the polarizer 18 whose principal axis direction is 0 °. The R δ1,45 ° is the Mueller matrix of the first liquid crystal element 22 birefringence phase difference is the principal axis direction is 45 ° is [delta] 1. The R δ2,0 ° is the Mueller matrix of the second liquid crystal element 24 the principal axis direction is 2 birefringent phase difference δ is 0 °. is the Mueller matrix of the sample 30 whose optical rotation is φ. A 45 ° is a Mueller matrix of the analyzer 32 whose principal axis orientation is 45 °.

ここで検出部34が検出する光の光強度をI(δ,δ,φ)とすると、当該I(δ,δ,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S’であるから、式(1)より、 Here, assuming that the light intensity of the light detected by the detection unit 34 is I (δ 1 , δ 2 , φ), the I (δ 1 , δ 2 , φ) is a Stokes parameter of the light emitted from the analyzer 32. Since S 0 ′, from equation (1),

となる。 It becomes.

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。
2-2. Calculation principle of the optical rotation of the sample 30 The optical rotation of the sample 30 is obtained as follows by measuring the light intensity of the light passing through the sample 30 and the analyzer 32 while changing the polarization state of the light incident on the sample 30. .

例えば、第1及び第2の液晶素子22、24の複屈折位相差δ、δをδ=δ、δ=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、 For example, the birefringence phase differences δ 1 and δ 2 of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are set as δ 1 = δ and δ 2 = δ + π / 2, and δ is continuously from 0 ° to 360 °. Change. At this time, assuming that the light intensity detected by the detection unit 34 is I (δ, δ + π / 2, φ), the I (δ, δ + π / 2, φ) is obtained from the equation (2):

となる。ここでa(=I/4sin2φ)及びb(=I/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、 It becomes. Where a (= I 0 / 4sin2φ) and b (= I 0 / 8cos2φ) indicate respectively the coefficients of the Fourier function cosδ and Sin2deruta. From equation (3), it can be seen that when δ is continuously modulated in the range of 0 ° to 360 °, the light intensity I (δ, δ + π / 2, φ) changes periodically. Therefore, the optical rotation φ of the sample 30 is obtained by performing Fourier analysis on the periodic change of the light intensity I (δ, δ + π / 2, φ) detected by the detector 34 and obtaining the coefficients a and b.

により算出することができる。 Can be calculated.

また第1及び第2の液晶素子22、24の複屈折位相差δ、δ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、 Further, the birefringence phase differences δ 1 and δ 2 of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are modulated four times, 0, π / 2, π, and 3π / 2, respectively, and the detection unit 34 detects at this time. From the four light intensity values, the optical rotation φ of the sample 30 is

により算出することができる。ここでIは、第1及び第2の液晶素子22、24の複屈折位相差δ、δ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Iは、複屈折位相差δ、δ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Iは、複屈折位相差δ、δ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Iは、複屈折位相差δ、δ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の液晶素子22、24の複屈折位相差δ、δ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。 Can be calculated. Here, I 1 is the light intensity detected by the detection unit 34 when the birefringence phase differences δ 1 and δ 2 of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are set to 0. I 2 is the light intensity detected by the detector 34 when the birefringence phase differences δ 1 and δ 2 are set to π / 2. I 3 is the light intensity detected by the detector 34 when the birefringence phase differences δ 1 and δ 2 are set to π. I 4 is the light intensity detected by the detector 34 when the birefringence phase differences δ 1 and δ 2 are set to 3π / 2. According to this method (phase modulation method), since the birefringence phase differences δ 1 and δ 2 of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 need only be modulated four times, the optical rotation φ is calculated at high speed. It becomes possible.

3.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。
3. Modifications The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

例えば、本実施形態では、第1、第2の液晶素子22、24を構成する複数の液晶セルとして、配向方向が平行な平行配向液晶セルを用いる場合について説明したが、第1、第2の液晶素子22、24を構成する複数の液晶セルとして、配向方向がねじれたツイスト配向液晶セルを用いるようにしてもよい。   For example, in the present embodiment, the case where parallel alignment liquid crystal cells having parallel alignment directions are used as the plurality of liquid crystal cells constituting the first and second liquid crystal elements 22 and 24 has been described. As the plurality of liquid crystal cells constituting the liquid crystal elements 22 and 24, twist alignment liquid crystal cells having twisted alignment directions may be used.

第1、第2の液晶素子22、24の主軸方位をそれぞれ45°、0°に設定して第1、第2の液晶素子22、24の複屈折位相差を変化させることで任意の偏光状態をつくり出せることができるが、第1、第2の液晶素子22、24を平行配向液晶セルにより構成すると、第1、第2の液晶素子22、24の設置時の角度(主軸方位)がずれた場合に旋光度の測定に必要な偏光状態をつくりだせなくなる場合がある。   An arbitrary polarization state can be obtained by changing the birefringence phase difference of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 by setting the principal axis directions of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 to 45 ° and 0 °, respectively. However, if the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are constituted by parallel alignment liquid crystal cells, the angle (main axis direction) at the time of installation of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 is shifted. In this case, the polarization state necessary for measuring the optical rotation may not be produced.

図6は、第2の液晶素子24から出射する光の偏光状態を示すポアンカレ球である。第1、第2の液晶素子22、24の複屈折位相差を0°から720°まで変化させた場合の出射光の偏光状態は、図6に示すポアンカレ球上の軌道Dで示される。   FIG. 6 is a Poincare sphere showing the polarization state of the light emitted from the second liquid crystal element 24. The polarization state of the emitted light when the birefringence phase difference of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 is changed from 0 ° to 720 ° is indicated by the trajectory D on the Poincare sphere shown in FIG.

ここで、第1、第2の液晶素子22、24の主軸方位(45°、0°)がそれぞれ−5°、+5°ずれると、第1、第2の液晶素子22、24をそれぞれ複数の平行配向液晶セルから構成した場合(第1、第2の液晶素子22、24のツイスト角がそれぞれ0°の場合)には、図6に示すポアンカレ球上の領域Aの偏光状態を作り出せなくなる。   Here, if the principal axis orientations (45 °, 0 °) of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are shifted by −5 ° and + 5 °, respectively, the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are respectively connected to the plurality of first and second liquid crystal elements 22 and 24. When the liquid crystal cell is composed of parallel alignment liquid crystal cells (when the twist angles of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are each 0 °), the polarization state of the region A on the Poincare sphere shown in FIG. 6 cannot be created.

そこで、第1、第2の液晶素子22、24をそれぞれツイスト配向液晶セルから構成し、第1、第2の液晶素子22、24のツイスト角をそれぞれ10°とすると、図7に示すように領域Aは小さくなり、さらに第1、第2の液晶素子22、24のツイスト角をそれぞれ20°とすると領域Aは消滅する。すなわち第1、第2の液晶素子22、24のツイスト角を大きくするほど、領域Aを小さくすることができる。   Therefore, when the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are respectively composed of twist-aligned liquid crystal cells, and the twist angles of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are 10 °, respectively, as shown in FIG. The region A becomes smaller, and when the twist angles of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are each 20 °, the region A disappears. That is, the region A can be reduced as the twist angle of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 is increased.

このように、第1、第2の液晶素子22、24をそれぞれツイスト配向液晶セルにより構成するようにすると、第1、第2の液晶素子22、24の主軸方位に誤差がある場合であっても、旋光度の測定に必要な偏光状態をつくりだせることができる。   As described above, when the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are respectively constituted by twist alignment liquid crystal cells, there is an error in the principal axis directions of the first and second liquid crystal elements 22 and 24. It is also possible to create a polarization state necessary for measuring the optical rotation.

図8は、ツイスト配向液晶セルを用いて構成した第1、第2の液晶素子22、24を模式的に示す図(上面図)である。なお図8では、透明電極について図示を省略している。   FIG. 8 is a diagram (top view) schematically showing the first and second liquid crystal elements 22 and 24 configured using twist alignment liquid crystal cells. In FIG. 8, illustration of the transparent electrode is omitted.

図8に示す例では、第1の液晶素子22を、ツイスト角が10°である2つのツイスト配向液晶セル27により構成し、同様に第2の液晶素子24を、ツイスト角が10°である2つのツイスト配向液晶セル28により構成している。すなわち、第1の液晶素子22を構成する2つの液晶セル27の配向膜ALのラビング方向(配向方向)を、光進方向手前側から順に、45°、55°、55°、65°とし、第2の液晶素子24を構成する2つの液晶セル28の配向膜ALのラビング方向(配向方向)を、光進方向手前側から順に、0°、10°、10°、20°としている。すなわち図8に示す第1、第2の液晶素子22、24のツイスト角はそれぞれ20°であり、主軸方位はそれぞれ65°、20°である。   In the example shown in FIG. 8, the first liquid crystal element 22 is constituted by two twist-aligned liquid crystal cells 27 having a twist angle of 10 °, and similarly the second liquid crystal element 24 has a twist angle of 10 °. Two twist alignment liquid crystal cells 28 are used. That is, the rubbing direction (alignment direction) of the alignment film AL of the two liquid crystal cells 27 constituting the first liquid crystal element 22 is set to 45 °, 55 °, 55 °, 65 ° in this order from the front side in the light traveling direction. The rubbing direction (alignment direction) of the alignment film AL of the two liquid crystal cells 28 constituting the second liquid crystal element 24 is set to 0 °, 10 °, 10 °, and 20 ° sequentially from the front side in the light traveling direction. That is, the twist angles of the first and second liquid crystal elements 22 and 24 shown in FIG. 8 are each 20 °, and the principal axis directions are 65 ° and 20 °, respectively.

なお、第1、第2の液晶素子をそれぞれn個のツイスト配向液晶セルから構成する場合の、i番目(i=1〜n)のツイスト配向液晶セルのミュラー行列Rは、 Note that when each of the first and second liquid crystal elements is composed of n twist alignment liquid crystal cells, the Mueller matrix R i of the i th (i = 1 to n) twist alignment liquid crystal cell is

となる。ここでδは、i番目の液晶セルの複屈折位相差であり、第1又は第2の液晶素子の複屈折位相差をδとすると、δ=δ/nにより求めることができる。またθは、i番目の液晶セルの主軸方位であり、第1又は第2の液晶素子の主軸方位をθ、ツイスト角をαとすると、次式により求めることができる。 It becomes. Here [delta] is the birefringence phase difference of the i-th liquid crystal cell, the birefringence phase difference of the first or second liquid crystal element and [delta] R, it can be determined by δ = δ R / n. Θ is the principal axis orientation of the i-th liquid crystal cell, and can be obtained by the following equation, where θ R is the principal axis orientation of the first or second liquid crystal element and α is the twist angle.

なお、第1、第2の液晶素子22、24を、それぞれツイスト配向液晶セルから構成する場合には、図9に示すストークスポラリメータを用いて、第1、第2の液晶素子22、24に印加する各電圧値に対する第1、第2の液晶素子22、24(液晶素子21)からの出射光の偏光状態(ストークスパラメータ)を予め計測しておき、この計測結果に基づき、図1に示す計測装置1によって試料の旋光度を計測することが望ましい。   In the case where the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are respectively composed of twist-aligned liquid crystal cells, the first and second liquid crystal elements 22 and 24 are formed using a Stokes polarimeter shown in FIG. The polarization state (Stokes parameter) of the emitted light from the first and second liquid crystal elements 22 and 24 (liquid crystal element 21) with respect to each voltage value to be applied is measured in advance, and based on the measurement result, shown in FIG. It is desirable to measure the optical rotation of the sample with the measuring device 1.

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。   It can be used not only for measuring the concentration of soft drinks and fruits, but also for analyzing molecular structures such as proteins, amino acids, and nucleic acids, and for quality control of chemicals. Moreover, it can utilize as a blood glucose level sensor which measures a blood glucose level.

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。The block diagram for demonstrating the structure of the measuring device of this embodiment. 本実施形態の第1及び第2の液晶素子から構成される液晶素子を模式的に示す図。The figure which shows typically the liquid crystal element comprised from the 1st and 2nd liquid crystal element of this embodiment. セルギャップの異なる2つの液晶セルについて、印加電圧と応答速度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between an applied voltage and a response speed about two liquid crystal cells from which a cell gap differs. 本実施形態の第1及び第2の液晶素子を構成する液晶セルの正面図。The front view of the liquid crystal cell which comprises the 1st and 2nd liquid crystal element of this embodiment. 本実施形態の偏光変調部を模式的に示す図。The figure which shows typically the polarization modulation part of this embodiment. 変形例について説明するための図。The figure for demonstrating a modification. 変形例について説明するための図。The figure for demonstrating a modification. 変形例について説明するための図。The figure for demonstrating a modification. 変形例について説明するための図。The figure for demonstrating a modification.

符号の説明Explanation of symbols

1 測定装置、10 光学系、12 光源、13 コリメートレンズ、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の液晶素子、23 第1の電圧制御部、24 第2の液晶素子、25 第2の電圧制御部、26 温度制御部、27 液晶セル、28 液晶セル、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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measuring apparatus, 10 Optical system, 12 Light source, 13 Collimate lens, 16 Interference filter, 18 Polarizer, 20 Polarization modulation part (polarization modulator), 21 Liquid crystal element, 22 1st liquid crystal element, 23 1st voltage control Unit, 24 second liquid crystal element, 25 second voltage control unit, 26 temperature control unit, 27 liquid crystal cell, 28 liquid crystal cell, 30 sample, 32 analyzer, 34 detection unit, 40 control unit, 50 arithmetic processing unit, 60 control signal generation unit, 70 storage unit

Claims (6)

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、
主軸方位が互いに異なる第1の液晶素子及び第2の液晶素子と、
前記第1の液晶素子及び前記第2の液晶素子への印加電圧を制御する電圧制御部とを含み、
前記第1の液晶素子と前記第2の液晶素子は、それぞれ複数の液晶セルから構成されることを特徴とする計測装置。
A measuring device for measuring the optical rotation of a measurement object,
A first polarizer that transmits a predetermined polarization component of light including a predetermined band component;
A polarization modulation unit that modulates light transmitted through the first polarizer into arbitrary polarization;
A second polarizer that transmits a predetermined polarization component of the light transmitted through the measurement object via the polarization modulator;
A detector that detects the light transmitted through the second polarizer and converts it into an electrical signal;
The polarization modulator is
A first liquid crystal element and a second liquid crystal element having different principal axis directions;
A voltage control unit for controlling a voltage applied to the first liquid crystal element and the second liquid crystal element,
The measuring apparatus, wherein each of the first liquid crystal element and the second liquid crystal element includes a plurality of liquid crystal cells.
請求項において、
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。
In claim 1 ,
The measurement apparatus further comprising: an arithmetic processing unit that performs arithmetic processing for calculating the optical rotation of the measurement object based on the light intensity detected by the detection unit.
請求項1又は2において、In claim 1 or 2,
前記第1の液晶素子と前記第2の液晶素子は、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。The measuring apparatus according to claim 1, wherein the first liquid crystal element and the second liquid crystal element have different principal axis directions due to different rubbing directions.
請求項1〜3のいずれか1項において、In any one of Claims 1-3,
前記液晶セルは、平行配向液晶セルであることを特徴とする計測装置。The liquid crystal cell is a parallel alignment liquid crystal cell.
請求項1〜3のいずれか1項において、In any one of Claims 1-3,
前記液晶セルは、ツイスト配向液晶セルであることを特徴とする計測装置。The liquid crystal cell is a twist alignment liquid crystal cell.
請求項1〜5のいずれか1項において、In any one of Claims 1-5,
前記第1の液晶素子は、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、The first liquid crystal element has a main axis direction inclined by an odd multiple of 45 ° with respect to the main axis direction of the first polarizer,
前記第2の液晶素子は、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計測装置。The measuring apparatus according to claim 2, wherein the second liquid crystal element has a main axis direction inclined at an even multiple of 45 ° with respect to the main axis direction of the first polarizer.
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JPS62147434A (en) * 1985-12-20 1987-07-01 Victor Co Of Japan Ltd Liquid crystal optical shutter
JP3236116B2 (en) * 1993-03-24 2001-12-10 オプトレックス株式会社 Multi-layer liquid crystal display device
JP2000214424A (en) * 1999-01-27 2000-08-04 Citizen Watch Co Ltd Production of optically rotating optical element panel
JP4523143B2 (en) * 2000-11-10 2010-08-11 シチズンホールディングス株式会社 Concentration measuring device and sugar content measuring device
JP2004198286A (en) * 2002-12-19 2004-07-15 Citizen Watch Co Ltd Angle-of-rotation measuring apparatus
CN1768258B (en) * 2003-03-28 2010-10-13 西铁城控股株式会社 Optical rotation measuring device
JP4480653B2 (en) * 2005-09-27 2010-06-16 株式会社アタゴ Polarization state measuring device, circular dichroism measuring device and method thereof
JP4879197B2 (en) * 2008-02-14 2012-02-22 株式会社アタゴ Measuring device that measures the optical rotation of the measurement object

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