JPH0718791B2 - 示差屈折率計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、たとえば分子量の決定などのために用いられ
る示差屈折率計に関する。

〈従来の技術〉 溶液の屈折率およびその濃度依存性の測定により、その
溶質である試料の分子量を測定する技術が従来より知ら
れている。このような試料溶液の屈折率の測定は、たと
えば試料溶液とその溶媒とを分割収容した透明容器から
なるセルを用い、このセルにスリットを介した単色光を
入射させた場合に試料溶液と溶媒との屈折率差に応じて
入射光の光路が曲げられることを利用して行うことがで
きる。このように、屈折率が既知のリファレンス（前述
の例では試料溶液の溶媒）と、屈折率が未知のサンプル
（試料溶液）との屈折率差に応じて入射光が偏向される
ことを利用して、サンプルの屈折率の測定を行うように
したのが示差屈折率計である。

従来から用いられている示差屈折率計の基本的な構成は
第21図に示されている。光源１からの光は、スリット２
を介してコリメータレンズ３に導かれて平行光とされ
る。この平行光はスリット４でその幅が制限された光束
Ａとなってセル５に入射する。このセル５からの光束Ａ
は、結像レンズ６から後述する補正用ガラス板７を介し
て、結像レンズ６の焦点面に配設したフォトセンサ８の
検出面上にスリット４の像を形成する。補正用ガラス７
はダイヤル９の操作によって矢印R1方向に角変位され
る。

第22図はセル５の構成を拡大して示す横断面図である。
このセル５はブライスセルなどと称されるもので、四角
柱状の透明筒体で構成したセル容器5aの内部空間を仕切
板5bで斜めに仕切り、第１室51と第２室52とを形成した
ものである。たとえば第１室51に屈折率の測定を行うべ
き試料溶液を満たし、第２室52にその溶媒を満たした場
合には、スリット４からの光束Ａは試料溶液と溶媒との
屈折率差に対応して偏向される。

屈折率の測定に当たっては、先ず第１の手順として第１
室51および第２室52の両方に同じ溶媒を満たして、スリ
ット４の像をフォトセンサ８で検出させる。そして、第
２の手順としてたとえば第１室51に試料溶液を入れ、第
２室52に溶媒を入れて同様の測定を行う。この第1,第２
の手順間でスリット像の結像位置は光束Ａが受ける偏向
量に対応して変化する。

屈折率差Δｎは、 但し、n_S……試料溶液の屈折率 n_R……溶媒の屈折率 e ……セル外の屈折率 α……光束Ａの偏向角 θ……光束Ａと仕切板5bとのなす角 のように表される。第式において、符号±は、屈折率
n_S，n_Rおよび角度θの値によっていずれか一方の符号が
選択される。一方、セル５とフォトセンサ８との間の距
離をｌとすると、スリット像の結像位置の変化Δｘを用
いて、sinαは、 と表されるので、上記第式は、 と変形される。空気中では、ｅ≒１であるので、結局、 となる。すなわち、変位Δｘを知れば、屈折率差Δｎが
得られ、したがって溶媒の屈折率に基づいて試料溶液の
屈折率を求めることができる。

第23図は補正用ガラス板７の作用を説明するための平面
図である。ダイヤル９の操作によって補正用ガラス板７
がその基準位置7a（第23図中に破線で示す位置）から角
度βだけ角変位されると、光束Ａの補正用ガラス板７へ
の入射角は角度βに等しくなる。このとき、光束Ａが屈
折されることによりその光路がΔｘ′だけずれるとする
と、この光路の変位Δｘ′は近似的に、 Δｘ′∝sinβ …… となる。

したがって、先ず補正用ガラス板７を基準位置7aの姿勢
とした状態でセル５の両室51,52に溶媒を満たして光束
Ａをフォトセンサ８で検出させ、次にセル５の第１室51
に試料溶液を満たした場合の偏向を受けた光束Ａをダイ
ヤル９の操作によりフォトセンサ８に結像させるように
した場合には、補正用ガラス板７による光束Ａの光路の
変位Δｘ′は、 Δｘ′∝Δｘ …… となる。変位Δｘ′は、ダイヤル９の値から求められ、
したがってこのダイヤル９の値に基づいて上記第式か
ら試料溶液とその溶媒との屈折率差Δｎを求めることが
できる。

このような構成では、ダイヤル９の手動操作によりスリ
ット像の結像位置をずらす作業は、操作者による個人差
が現れる恐れがあり、このためデータの再現性が悪く、
結果として屈折率測定の精度の劣化を招来していた。

この問題を解決した他の先行技術はたとえば特開昭63-1
88744号公報に開示されており、その基本的な構成は第2
4図に示されている。光源11からの光は、集光レンズ12
で集光され、さらにスリット13で絞られ、コリメータレ
ンズ14で平行光とされる。この平行光は屈折率が既知の
透明材料で構成したＶブロック15に入射する。このＶブ
ロック15は、頂角を90度としたＶ字形の凹所15aを形成
してこの凹所15aを試料台としたものである。この凹所1
5aにはたとえば頂角を90度に加工した屈折率が未知の試
料16が載置され、コリメータレンズ14からの平行光のほ
ぼ半分はこの試料16を透過する。

Ｖブロック15からの光はチョッパ17を介して結像レンズ
18により集光されて一次元CCD（電荷結合素子）などで
構成した一次元イメージセンサ19に入射して、スリット
13の像を形成する。チョッパ17は、Ｖブロック15からの
光のうち試料16を透過した光に対応した開口と試料16を
透過しない光に対応した開口とを形成した固定片17a
と、前記開口のうちのいずれか一方を遮断する可動片17
bとを備える。

試料16の屈折率の測定に当たっては、先ず試料16を透過
した光をチョッパ17で遮断する。このときのスリット像
の結像位置は一次元イメージセンサ19により検出され、
たとえば図外の制御手段などに保持される。この場合に
は、チョッパ17を通過する光は屈折率が一様なＶブロッ
ク15のみを透過した光であるので偏向を受けていない。

次に、チョッパ17でブロック15からの光のうち試料16を
介さない光を遮断する。これにより結像レンズ18には、
Ｖブロック15と試料16との屈折率差に対応した偏向を受
けた光が入射する。このためスリット像は、前記屈折率
差に対応して、前述の場合とは異なる位置に結像される
ことになる。この結像位置が一次元イメージセンサ19に
よって検出されて前述の制御手段に取り込まれる。この
制御手段では、試料16を介した光と、試料16を介さない
光とがそれぞれ形成したスリット像の結像位置間の距離
が演算される。この演算結果から、試料16とＶブロック
15との屈折率の差が求まるのは上述の第21図に示された
第１の先行技術の場合と同様である。

この第24図に示された先行技術では、偏向量の測定は、
手動操作を必要とすることなく一次元イメージセンサ19
の出力に基づいて行われ、したがって、屈折率の測定が
簡単になり、また測定操作者の個人差による測定誤差が
生じることがないので、測定精度が向上される。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記の先行技術の新たな問題は、チョッパ17の可動片17
bを駆動する際に振動が発生し、この振動のために一次
元イメージセンサ19におけるスリット像の結像位置が変
位して、結果として測定精度が劣化するとともに、機械
的な駆動部分を有しているため部品点数の増大を招いて
いることである。

また第21図に示された第１の先行技術では、上述のよう
に測定操作者の個人差のためにデータの再現性が悪いと
いう問題の他に、セル５の両室に溶媒を満たした場合に
おけるスリット像の検出と、セル５の第１室51に試料溶
液を満たした場合のスリット像の検出とが或る時間間隔
を有して行われるので、機械的振動や空気のゆらぎの状
態の時間変化、および光学ベース（図示せず）の経時変
化による撓みの影響などの誤差要因が入り込み、これに
より測定精度が一層劣化するという問題もあった。

そこで、本発明は、上述の技術的課題を解決し、測定精
度が格段に向上されるようにした示差屈折率計を提供す
ることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための請求項１記載の示差屈折率
計は、光源と、透過光による結像を作るため、前記結像
に対応する少なくとも２つの識別箇所を持った原像を有
する光透過部材と、この光透過部材を透過した光源光を
集光するレンズと、このレンズに関して、前記光透過部
材と共役な位置に配置され、前記原像の結像を検出する
イメージセンサと、前記光透過部材と前記イメージセン
サとの間のいずれかの位置に配置され、前記光透過部材
の原像の前記２つの識別箇所を通った光をそれぞれ通過
させる２つの開口を持つ絞り部材とを具備し、前記絞り
部材の一方の開口を通過した光を、屈折率を測定すべき
サンプルと基準となる屈折率を有するリファレンスとの
界面を斜めに透過させるよう配置することにより、前記
イメージセンサ上に検出された結像の前記２つの識別箇
所に対応する部分間の距離に基づいて前記サンプルの相
対屈折率を測定するものである。

前記リファレンスは空気であってもよい（請求項２）。

前記屈折率を測定すべきサンプルと、基準となる屈折率
を有するリファレンスとは、これらの物質を分割収容す
るセルの中にそれぞれ収容されているものであってもよ
い（請求項３）。

前記他方の開口を通過した光は、空気中、又は前記セル
内のリファレンスの入った部分、前記セル内のサンプル
の入った部分、前記セルとは別の、空気のみを充填した
セル、若しくは前記セルとは別の、屈折率の既知の媒質
を充填したセルであってもよい（請求項４）。

前記原像を有する光透過部材は、少なくとも２箇所に開
口を持った絞り部材であってもよく（請求項５）、遮光
体が形成された透光板であってもよく（請求項６）、透
光部が形成された遮光板であってもよく（請求項７）、
目盛が刻まれている透明板であってもよい（請求項
８）。

また、前記光透過部材と前記イメージセンサとの間の、
光源光の集光位置に、この集光された光を通す開口を持
つアパーチャをさらに具備することが望ましい（請求項
９）。

〈作用〉 このような構成によれば、原像の少なくとも２つの識別
箇所のうちのたとえば１箇所を透過した光はサンプルと
リファレンスとの界面を斜めに透過してイメージセンサ
の検出面の１箇所に結像し、別の識別箇所を透過した光
はイメージセンサの検出面の他の箇所に結像する。これ
らの光はイメージセンサにおいて同時に検出され、この
イメージセンサの出力から前記各識別箇所を透過した光
の各結像位置間の距離を求めることができる。この結像
位置間の距離は、サンプルとリファレンスとの界面を斜
めに通った光がサンプルおよびリファレンスの相互の屈
折率差に対応して受けた偏向量に対応する。したがっ
て、イメージセンサの出力に基づいて、サンプルとリフ
ァレンスとの屈折率差を求めることができる。

本発明の構成では、機械的に駆動される構成部分が含ま
れておらず、したがって振動による測定精度の劣化の問
題を克服することができる。また、原像の２つの識別箇
所を透過した光がイメージセンサで同時に検出されるの
で、一方の光の結像位置が振動や空気のゆらぎなどのた
めにずれても、他方の光の結像位置も同様の変化を示
し、したがって上記識別箇所を通った光の各結像位置間
の距離を求めることにより、前記振動による結像位置の
ずれを相殺させることができる。

なお、光透過部材とイメージセンサとはレンズに対して
共役な位置関係となるように配置されているため、イメ
ージセンサの検出面上に原像を鮮明に結像させることが
できる。また絞り部材によって、原像の２箇所の識別箇
所を通った光を確実に分離して、前記両識別箇所を通っ
た光をイメージセンサの検出面上で確実に分離させるこ
とができる。このようにして、上記識別箇所を通った光
の結像位置間の距離の測定精度の向上が図られている。

〈実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例の示差屈折率計の基本的な
構成を簡略化して示す平面図であり、第２図はその平面
図である。光源21からの光は、干渉フィルタ22を介して
集光レンズ23で集光され、第３図に示すように２箇所に
細長い開孔24a,24bを有するスリット24を介して、光束L
1,L2を生じさせる。本実施例ではスリット24が光透過部
材を構成している。

スリット24からの光束L1,L2は結像レンズ25から、２つ
の開口を有するスリット26a、および結像レンズ25の光
軸上にピンホールなどを形成した絞り部材であるアパー
チャ26を介してセル27に入射する。セル27を透過した光
束L1,L2は反射鏡28により反射された後に再度セル27を
透過して、一次元イメージセンサ29にスリット24の像を
形成する。スリット24と一次元イメージセンサ29とは結
像レンズ25に関して光学的に共役な位置関係となるよう
に配設され、これによて一次元イメージセンサ29の検出
面上にスリット24の開孔24a,24bの像を鮮明に結像させ
るようにしている。30は遮光カット板であり、周囲の余
分な光が一次元イメージセンサ29に入射することを防い
でいる。

第４図はセル27の横断面図である。このセル27は四角柱
状の透明筒体で構成したセル容器27aの内部空間を透明
な仕切板27bで斜めに仕切って第１室71および第２室72
を形成したもので、たとえば第１室71には屈折率の測定
を行うべき試料溶液などのサンプルが満たされ、第２室
72にはその溶媒などのリファレンスが満たされる。

光束L2は第２室72から仕切板27bを透過して第１室71を
経て反射鏡28に向かい、光束L1は第２室72のみを透過す
る。反射鏡28で反射された後の光束L1,L2は第４図図示
の場合とほぼ正反対の方向に進行する。このようにし
て、光束L2は第１室71内の試料溶液と第２室72内の溶媒
との両方を透過し、光束L1は溶媒のみを透過することに
なるので、光束L2は試料溶液およびその溶媒の相互の屈
折率差に対応した偏向を受け、光束L1は前記屈折率差に
起因する偏向を受けない。したがって一次元イメージセ
ンサ29で検出されるスリット24の開孔24a,24bの像の結
像位置間の距離は試料溶液および溶媒の屈折率差に対応
する。第１室71に溶媒を満たし、第２室72に試料溶液を
満たした場合にも同様であり、仕切板27bを透過する光
束L2は屈折率差に対応した偏向を受け、第２室72のみを
透過する光束L1は屈折率差に起因する偏向を受けない。

結像レンズ25の背後に設けたスリット26aは、光束L1,L2
を充分に絞りこみ、光束L2が確実にセル27の仕切板27b
を透過し、また光束L1が確実にセル27の第２室72のみを
透過するようにしている。これにより、一次元イメージ
センサ29の検出面には、試料溶液およびその溶媒の両方
を透過した光束L2と、溶媒のみを透過した光束L1とが確
実に分離されて結像する。

第５図は測定原理を説明するための斜視図であり、一次
元イメージセンサ29の検出面上に光束L1,L2が結像する
様子が示されている。セル27の第１室71および第２室72
の両方に試料溶液の溶媒を満たした場合には、光束L2は
偏向を受けずに光路L_REFを介して一次元イメージセンサ
29の検出面に入射する。この偏向を受けない場合の光束
L2の結像位置S_REFと、第１室71に試料溶液を入れた場合
の偏向を受けた光束L2の結像位置S2との位置ずれΔＸ
が、試料溶液とその溶媒との屈折率の差に対応する。一
次元イメージセンサ29で検出されるのは、光束L1の結像
位置S1と光束L2の結像位置S2との間の距離ΔX1である
が、結像位置S1,S_REF間の距離ΔX0を予め求めておけ
ば、位置ずれΔＸ（＝ΔＸ−ΔX0）を求めることができ
る。

本実施例においては、反射鏡28によって光路を折り返
し、光束L1,L2を２回にわたってセル27を通過させるよ
うにしているので、光束L2は２回にわたって偏向を受け
る。このため、位置ずれΔＸは、たとえば第21図および
第24図に示された従来の構成の場合のスリット像の変位
量の２倍の値に対応する。したがって、本実施例の示差
屈折率計では、屈折率差Δｎは、上記第式におけるΔ
ｘをΔX/2に置き換えることにより得られ、結局、 となる。但し、角度θは光束L2とセル27の仕切板27bと
のなす角（第４図参照）であり、ｌはセル27から一次元
イメージセンサ29の検出面に至る距離である。

さらに、一次元イメージセンサ29におけるたとえばフォ
トダイオードなどの素子（図示せず）間の間隔が56×10
^-3（mm）であるとすると、スリット像の結像位置間の素
子数ｍにより、 ΔＸ＝ｍ・56×10^-3（mm） …… となるので、上記第式は、 と変形される。

第６図は一次元イメージセンサ29の出力信号強度を示す
図であり、横軸に一次元イメージセンサ29の検出面にと
った一次元座標をより、縦軸に出力信号強度をとってい
る。ピークP1は光束L1に対応し、ピークP2aは第１室71
に溶媒を入れた場合の光束L2対応し、ピークP2bは第１
室71に試料溶液を入れた場合の光束L2対応している。第
５図図示の距離ΔX1はピークP1,P2bの各頂点間の距離に
対応し、距離ΔX0はピークP1,P2aの各頂点間の距離に対
応し、位置ずれΔＸはピークP2a,P2bの各頂点間の距離
に対応する。これらは第６図に同時に示されている。

アパーチャ26の働きによってたとえばピークP1を形成す
る光束L1は充分に絞り込まれているので、このピークP1
は充分に鋭い形状を有することができる。このことはピ
ークP2a,P2bに関しても同様である。

本実施例では、ピーク位置の決定に際して、各ピークと
座標軸とにより囲まれた部分の面積（以下「ピーク面
積」という）が演算される。そしてこのピーク面積を二
分する座標値がピーク位置として決定される。このよう
なピーク位置決定方法によれば、一次元イメージセンサ
29における素子間の間隔よりもさらに詳細なピーク位置
の決定が可能となる。

ピーク位置の決定のための他の方法としては、一次元イ
メージセンサ29の各素子が検出する光量I_iを重みとして
平均位置x_Mを下記式に基づいて演算し、この平均位置
x_Mをピーク位置とする方法を用いることもできる。

但し、ｘは一次元イメージセンサ29の検出面上の座標位
置を示す。

しかしながら、この方法では、平均位置x_Mからずれたデ
ータが強調されてしまう欠点がある。前述のようにピー
ク面積を二分する座標位置をピーク位置とする方法で
は、すべての光の重要性が均一になり、また受光した光
の殆ど全部が有効なデータとして扱われるので、ピーク
位置の精度が高くなるという利点がある。

ピーク位置の決定のための技術としては、この他にたと
えば特開昭63-295935号公報に開示された技術を用いる
ことができる。この開示技術は、一次元イメージセンサ
においてたとえば５個の素子で光が受光される場合に、
光量と座標位置との相関を示すグラフ上に形成される五
角形の重心をピーク位置として決定し、この五角形の面
積に等しい面積を有する所定の底辺の三角形の高さをピ
ーク高さとして決定するようにして、たとえイメージセ
ンサへの入射光の強度のピーク位置が素子間の非光電変
換領域である場合にも正確にそのピーク位置およびピー
ク高さが検出されるようにした技術である。この技術の
適用によっても、素子間の間隔よりもさらに詳細なピー
ク位置の決定が可能である。

第７図は光束L1に対応したピークP1のピーク位置座標x1
（第６図参照）と、第１室71に溶媒を入れたときの光束
L2に対応したピークP2aのピーク位置座標x2a（第６図参
照）との各時間変化を示す図である。光束L1,L2の結像
位置は、機械的な振動や空気のゆらぎなどの影響を受け
てそれぞれ曲線l1,l2で示すように時間の経過に伴って
変動する。しかしながら、この結像位置の変動は、光束
L1,L2に関して等しく現れ、したがってこの光束L1,L2の
各結像位置間の距離ΔX0は曲線l0で示すようにほぼ時間
変化を示さず、本件発明者らによる実験では、±2/1000
（mm）の時間変化が測定されたに過ぎなかった。

このようにして距離ΔX0の測定は機械的な振動などの影
響を排除して正確に行うことができる。セル27の第１室
71に試料溶液を入れた場合にも同様であり、したがって
第５図の距離ΔX1の測定は正確に行われる。この結果、
位置ずれΔＸが高精度で求まることになる。すなわち、
本実施例では試料溶液を透過した光束L2と溶媒のみを透
過した光束L1とを同時に検出するようにしているため、
機械的な振動や空気のゆらぎなどの影響が光束L1,L2の
各結像位置の変化として共通に現れ、したがってこの両
者間の距離の測定は上記のような誤差要因を相殺して正
確に行われることになる。

たとえばセル27と一次元イメージセンサ29との間の距離
ｌを300（mm）とし、角度θを45度とすると、最小検出
感度Δn_minは、 となる。上述のように機械的な振動などの影響が極度に
抑えられるので、上記第式で示される検出感度は、容
易に得ることができる。

以上のように本実施例の構成では、第21図に示された第
１の先行技術における補正用ガラス板７や第24図に示さ
れた第２の先行技術におけるチョッパ17のような機械的
に駆動される構成が含まれておらず、各構成部分は測定
操作時には終始静止しているので、不所望な振動が生じ
ることはなく、また部品点数が低減されるので低コスト
にも有利となる。しかも、前述のように機械的な振動
や、光学ベース（図示せず）の経時変化などによらず
に、光束L2の結像位置の位置ずれΔＸの測定は高精度で
行われ、したがって屈折率の測定が極めて高精度で行わ
れるようになる。

また、単一の光源21からの光から、２つの光束L1,L2を
形成し、この光束L1,L2をさらにスリット26aで絞り込ん
で確実に分割してそれぞれセル27に入射させ、光束L2は
試料溶液とその溶媒との両方を透過させ、光束L1は溶媒
のみを透過させるようにしているとともに、光源光から
光束L1,L2を形成させるスリット24を結像レンズ25に関
して一次元イメージセンサ29と光学的に共役な位置関係
となるように配設してスリット24の開孔24a,24bの像が
一次元イメージセンサ29の検出面に鮮明に結像されるよ
うにしている。これによって、一次元イメージセンサ29
によるスリット24の開孔24a,24bの各像の結像位置間の
距離ΔX1の測定は高精度で行うことができる。

なお、サンプルおよびリファレンスを分割収容するセル
としては、第４図図示のようなセル27の代わりに、第８
図〜第11図にそれぞれ示すように、四角柱状の透明筒体
で構成したセル容器40の内部空間を断面Ｖ字状の透明な
仕切板41で仕切り、たとえば一方の室42に屈折率の測定
を行うべきサンプルを入れ、他方の室43に屈折率が既知
のリファレンスを入れるようにしたセルが用いられても
よい。この場合に光束L2が仕切板41を透過するようにす
れば、この光束L2はセルを１回通過することによってサ
ンプルとリファレンスとの屈折率差による偏向を２回に
わたって受けることになるので、その偏向量が２倍とな
り、したがって屈折率測定の精度をさらに向上すること
ができる。

セルの他の例としては、第12図に示す構成が挙げられ
る。このセルでは、屈折率が既知の透明固体材料でＶ字
形の凹所45aを形成したＶブロック45を構成し、前記凹
所45aに屈折率の測定を行うべき固体または液体などの
サンプル46を載置または収容するようにしている。この
場合には、Ｖブロック45がリファレンスとして機能す
る。

上記のようなセルの他にも、２つの光束を同時に入射さ
せた場合に一方の光束はサンプルおよびリファレンスを
透過し、他方の光束はサンプルまたはリファレンスのい
ずれか一方のみを透過するような任意のセルが用いられ
てもよい。また、両方の光束がサンプルおよびリファレ
ンスを通過するような構成であってもよいが、この場合
には、２つの光束とサンプルおよびリファレンスを仕切
る仕切板との間の角度を相互に異ならせて、偏向後の各
光束の進行方向が互いに平行にならないようにする必要
がある。さらに、サンプルおよびリファレンスは液体な
どの流体である必要はなく、固体であってもよい。

第13図は本発明の他の実施例の基本的な構成を簡略化し
て示す平面図であり、第14図はその正面図である。この
第13図および第14図において前述の第１図および第２図
に示された各部に対応する部分には同一の参照符号を付
して示す。本実施例では、第１図および第２図に示され
た実施例で用いられるセル27に代えてたとえば第22図に
示されたブライスセルと同様な構成を有するセル50が用
いられる。そして光束L2はこのセル50を透過し、光束L1
はセル50外の空気中を伝搬する。セル50は光束L2に対し
て斜めになるように配設した仕切板でその内部空間を二
室に仕切り、一方の室に屈折率の測定を行うべきサンプ
ルを収容し他方の室に屈折率が既知のリファレンスを収
容したものである。このリファレンスは空気であっても
よい。

このような構成によれば、光束L2は前記サンプルおよび
リファレンスの相互の屈折率差に対応した偏向を受け、
光束L1は前記屈折率差に起因する偏向を受けないので、
一次元イメージセンサ29で検出される光束L1,L2の各結
像位置間の距離は前記屈折率差に対応することになる。
そして、第１図および第２図に示された実施例の場合と
同様の作用および効果を達成することができる。

なお、第15図に示すように、セル50外を通る光束L1の光
路にセル50と同様な構成を有するとともに両方の室に収
容した空セル53を介在させるようにしてもよく、この場
合には、イメージセンサ29において光束L1,2の各結像位
置間の距離を検出することにより、セル50による光束L2
への影響を相殺させることができるので、屈折率の測定
精度を一層向上することができる。また、空セル53に代
えて、透明な固体材料で構成した中実のセルが用いられ
てもよい。

また、セル50としては、断面Ｖ字状の仕切板を有するた
とえば第８図〜第11図図示のセルと類似のセルや、第12
図図示のようなセルなどを用いることもでき、この場合
には光束L2が当該セルを通過することにより２回にわた
って偏向を受けることになるので、屈折率の測定精度が
さらに向上される。

なお、上述した各実施例では、スリット24によって２つ
の分離した光束L1,L2を形成するようにしているが、ス
リット24に代えて他の光透過部材が用いられてもよい。
すなわち光透過部材はたとえば、第16図に示すように、
透明な板状体33に少なくとも２箇所の遮光部31,32（第1
6図中では斜線を付して示す。）をパターン形成して、
この遮光部31,32を識別箇所としたものであってもよ
く、また第17図に示すように第16図の光透過部材とは遮
光部と透光部とが反転されたものであってもよい。

また、遮光部の形状は任意であり、たとえば第18図に示
すように円形などであってもよい。さらに、第19図に示
すように透明な板状体35に長方形の遮光部36を形成し
て、たとえば遮光部36の両端部36a,36bを２箇所の識別
箇所としたものであってもよい。また、第20図に示すよ
うに透明な板状体37の表面にスケール38を形成したもの
であってもよい。このように少なくとも２つの識別箇所
に着目すれば、イメージセンサ29の検出出力に基づいて
サンプルおよびリファレンスを透過した光の偏向量を得
ることができる。

また、遮光カット板30はたとえば、アパーチャ26とセル
27との間，セル27と反射鏡28との間などに配設されても
よく、また複数個の遮光カット板が用いられてもよい。

さらにまた、前述の各実施例では、反射鏡28を用いて光
路を折り返し、全体の構成をコンパクトにするととも
に、光束L1,L2がセル27をそれぞれ２回にわたって透過
するようにして、偏向を受ける光束L2の偏向量を増大さ
せて、測定精度を向上するようにしているが、反射鏡28
を用いずにセル27の背後に一次元イメージセンサ29を配
置して直線的な構成とし、光束L1,L2がそれぞれ１回だ
けセル27を透過するようにしてもよい。

その他本発明の要旨を変更しない範囲内において、種々
の設計変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように本発明の示差屈折率計によれば、機械的に
駆動される構成部分が含まれていないので、機械的な振
動を排除して屈折率の測定を高精度で行うことができる
ようになるとともに、部品点数を低減して低コスト化に
寄与することができる。また、原像の２つの識別箇所を
透過した光がイメージセンサで同時に検出されるので、
たとえ一方の識別箇所を透過した光の結像位置が振動や
空気のゆらぎなどのためにずれても、他方の識別箇所を
透過した光の結像位置も同様の変化を示し、したがって
両方の光の結像位置間の距離を求めることにより、前記
振動や空気のゆらぎなどによる結像位置のずれを相殺さ
せることができる。

さらにまた光透過部材とイメージセンサとはレンズに対
して共役な位置関係となるように配置されているため、
イメージセンサの検出面上に光透過部材の像を鮮明に結
像させることができ、また絞り部材によって、光透過部
材の２箇所の識別箇所を透過した光を確実に分割するよ
うにしているので、両光をイメージセンサの検出面上で
確実に分離させることができる。これにより、原像の２
つの識別箇所を透過した光の結像位置間の距離の測定精
度は良好なものとなる。このことによってもまた、屈折
率測定の精度の向上に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の示差屈折率計の基本的な構
成を簡略化して示す平面図、 第２図はその正面図、 第３図はスリット24の正面図、 第４図はセル27の断面図、 第５図は屈折率測定の原理を示す斜視図、 第６図は一次元イメージセンサ29の出力強度を示す図、 第７図は第６図のピークP1,P2aの各座標位置の時間変化
を示す図、 第８図〜第12図は適用可能なセルをそれぞれ例示する断
面図、 第13図は本発明の他の実施例の基本的な構成を簡略化し
て示す平面図、 第14図はその正面図、 第15図は本発明のさらに他の実施例の基本的な構成を示
す平面図、 第16図〜第20図は適用可能な光透過部材をそれぞれ例示
する正面図、 第21図は第１の先行技術の構成を簡略化して示す平面
図、 第22図はセル５の断面図、 第23図は補正用ガラス板７の作用を説明するための平面
図、 第24図は第２の先行技術の構成を簡略化して示す正面図
である。 21……光源、24……スリット（光透過部材）、25……結
像レンズ、26……アパーチャ（絞り部材）、27……セ
ル、29……一次元イメージセンサ、53……空セル

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源（21）と、 透過光による結像を作るため、前記結像に対応する少な
   くとも２つの識別箇所を持った原像を有する光透過部材
   と、 この光透過部材を透過した光源光を集光するレンズ（2
   5）と、 このレンズ（25）に関して、前記光透過部材と共役な位
   置に配置され、前記原像の結像を検出するイメージセン
   サ（29）と、 前記光透過部材と前記イメージセンサ（29）との間のい
   ずれかの位置に配置され、前記光透過部材の原像の前記
   ２つの識別箇所を通った光（L1,L2）をそれぞれ通過さ
   せる２つの開口を持つ絞り部材（26a）とを具備し、 前記絞り部材（26a）の一方の開口を通過した光（L2）
   を、屈折率を測定すべきサンプルと基準となる屈折率を
   有するリファレンスとの界面を斜めに透過させるよう配
   置することにより、前記イメージセンサ（29）上に検出
   された結像の前記２つの識別箇所に対応する部分間の距
   離に基づいて前記サンプルの相対屈折率を測定すること
   を特徴とする示差屈折率計。
2. 【請求項２】前記リファレンスは空気であることを特徴
   とする請求項１記載の示差屈折率計。
3. 【請求項３】前記屈折率を測定すべきサンプルと、基準
   となる屈折率を有するリファレンスとは、これらの物質
   を分割収容するセル（27,50）の中にそれぞれ収容され
   ているものである請求項１記載の示差屈折率計。
4. 【請求項４】前記他方の開口を通過した光（L1）は、空
   気中、又は次の（ａ）〜（ｄ）のいずれかの媒体を通過
   するように配置したことを特徴とする請求項３記載の示
   差屈折率計。 （ａ）前記セル（27）内のリファレンスの入った部分 （ｂ）前記セル（27）内のサンプルの入った部分 （ｃ）前記セル（50）とは別の、空気のみを充填したセ
   ル（53） （ｄ）前記セル（50）とは別の、屈折率の既知の媒質を
   充填したセル（53）
5. 【請求項５】前記原像を有する光透過部材は、少なくと
   も２箇所に開口（24a,24b）を持った絞り部材（24）で
   あることを特徴とする請求項１記載の示差屈折率計。
6. 【請求項６】前記原像を有する光透過部材は、遮光体
   （31,32,36）が形成された透光板（33,35）であること
   を特徴とする請求項１記載の示差屈折率計。
7. 【請求項７】前記原像を有する光透過部材は、透光部が
   形成された遮光板であることを特徴とする請求項１記載
   の示差屈折率計。
8. 【請求項８】前記原像を有する光透過部材は、目盛（3
   8）が刻まれている透明板（37）であることを特徴とす
   る請求項１記載の示差屈折率計。
9. 【請求項９】前記光透過部材と前記イメージセンサ（2
   9）との間の、光源光の集光位置に配置され、この集光
   された光を通す開口を持つアパーチャ（26）をさらに具
   備することを特徴とする請求項１記載の示差屈折率計。