光熱変換測定装置及び光熱変換測定方法
【課題】セルに充填された試料に信号光及び励起光を通過させることによる信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する場合に，セルに対する信号光や励起光の反射光がノイズとなって測定精度を悪化させることを防止できること。
【解決手段】信号光Ｐｓを，セルの第１の外壁２ａに対し斜めに入射させて試料１中を第１の光路Ｒ１に沿って通過させ，通過した信号光の一部をハーフミラー３で反射し，反射した信号光Ｐｓを第２の光路Ｒ２に沿って試料１を通過させ，励起光Ｐｈを，ハーフミラー３を通して前記第２の外壁２ｂに対し斜めに入射させ，前記第１の光路Ｒ１に沿って信号光Ｐｓに対し逆方向に試料１を通過させ，参照光Ｐｈを，ハーフミラー３を通して前記第２の光路Ｒ２に沿って信号光Ｐｓと同じ方向に試料１を通過させる。
【解決手段】信号光Ｐｓを，セルの第１の外壁２ａに対し斜めに入射させて試料１中を第１の光路Ｒ１に沿って通過させ，通過した信号光の一部をハーフミラー３で反射し，反射した信号光Ｐｓを第２の光路Ｒ２に沿って試料１を通過させ，励起光Ｐｈを，ハーフミラー３を通して前記第２の外壁２ｂに対し斜めに入射させ，前記第１の光路Ｒ１に沿って信号光Ｐｓに対し逆方向に試料１を通過させ，参照光Ｐｈを，ハーフミラー３を通して前記第２の光路Ｒ２に沿って信号光Ｐｓと同じ方向に試料１を通過させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，容器に充填された試料にビーム状の信号光を通過させ，前記試料における前記信号光の通過部にビーム状の励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する光熱変換測定装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種試料の含有物質等の分析において，分析感度の向上は，試薬の量の低減や試料の濃縮処理の簡素化，分析の効率化及び低コスト化を図る上で重要である。一方，試料に励起光を照射すると，その照射部は励起光を吸収することにより発熱する。これを光熱効果という。また，その光熱効果による発熱量（吸熱量）を測定することを光熱変換測定という。
従来，この光熱変換測定による試料の高感度分析法として，光熱効果により試料に形成される熱レンズ効果を用いた手法（以下，熱レンズ法という）が知られている。
前記熱レンズ法による分析装置（光熱変換分光分析装置）は，例えば，特許文献１に示されている。この熱レンズ法による分析装置では，試料に照射した検出光（信号光）を集光するとともにピンホールに通過させ，そのピンホールを通過後の検出光の光強度を検出することにより，励起光が照射された試料の発熱による屈折率変化を検出光の集光状態の変化として検出するものである。前記熱レンズ法では，励起光の強度を増強する以外に測定感度を向上させる手段がなく，十分な測定感度が得られないことがある。
【０００３】
一方，特許文献２には，試料の光熱効果による屈折率変化を，試料を通過（透過）させたビーム状の信号光（測定光）における位相変化として捉え，これをヘテロダイン方式の光干渉法を用いて測定する技術が示されている。
これにより，例えば装置ごとに光検出器（光強度検出手段）の位置や信号光の強度及びその強度分布等が異なっても，測定中に変化さえしなければ，これらに依存することなく安定的に，しかも光学的に高精度かつ高感度で試料の屈折率変化を測定することが可能となる。
さらに，特許文献１及び特許文献２には，周期的に強度変調した励起光を用い，信号光（検出光）を励起光の強度変調周期と同周期成分について測定することにより，Ｓ／Ｎ比向上を図ることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５６６１１号公報
【特許文献２】特開２００４−３０１５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで，光熱変換測定の対象となる試料が液体やゲル状である場合，セルと称される容器に充填された試料について光熱変換測定が行われる。
しかしながら，特許文献２に示される光熱変換測定装置により，セルに充填された試料を測定した場合，そのセルに対して信号光や励起光が反射し，反射した信号光や励起光がノイズ光となって測定精度を悪化させるという問題点が生じ得た。
例えば，前記セルに対する信号光や励起光の反射光が，信号光及び参照光の干渉光に混入してクロストークと称される干渉光の乱れを生じさせることがある。また，前記セルに対する信号光や励起光の反射光が，信号光の光源や励起光の光源における光の出射口に戻り，これにより光源から出射される信号光や励起光の強度が不安定になることがある。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，容器に充填された試料に信号光及び励起光を通過させることによる前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する場合に，容器に対する信号光や励起光の反射光がノイズとなって測定精度を悪化させることを防止できる光熱変換測定及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明に係る光熱変換測定装置は，容器に充填された試料にビーム状の信号光を通過させ，前記試料における前記信号光の通過部にビーム状の励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する装置である。
そして，本発明における第１発明に係る光熱変換測定装置は，次の（Ａ１）〜（Ａ５）に示される各構成要素を備えている。
（Ａ１）前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，その第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光手段。
（Ａ２）前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光の一部を反射しつつ残りを通過させ，反射した前記信号光を，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させるハーフミラー。
（Ａ３）前記励起光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねてその信号光に対し逆方向に前記試料を通過させる励起光投光手段。
（Ａ４）前記信号光に対し基準となる参照光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の光路に沿う前記信号光に重ねてその信号光と同じ方向に前記試料を通過させる参照光投光手段。
（Ａ５）前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光と前記参照光との干渉光の光強度に基づいて，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定手段。
なお，前記容器の形状は，直方体又は立方体である場合が典型例であるが，それ以外の形状であっても，光路追跡計算を行うことにより，（Ａ１）〜（Ａ５）に示される内容を満たす前記信号光や前記参照光の前記容器に対する入射方向を設定できる。
【０００７】
前記第１発明に係る光熱変換測定装置は，以下のような作用及び効果を奏する。
まず，前記信号光及び前記参照光が，前記容器の前記第１の外壁部及び前記第２の外壁部各々に対して斜めに入射するため，各外壁部に反射した前記信号光及び前記参照光が，干渉光に混入したり，元の光源に戻ったりしない。同様に，前記励起光も，前記第２の外壁部に対して斜めに入射するため，その第２の外壁部に反射した前記励起光が元の光源に戻らない。その結果，干渉光の強度信号にクロストークに起因するノイズが発生したり，光源から出射される前記信号光や前記励起光の強度が不安定になることを防止できる。
さらに，前記参照光が，前記試料中における励起部である前記第１の光路を通過した後の前記検出光に対し，前記第２の光路において重ねられる。そのため，前記第２の光路を通過した後の前記信号光及び前記参照光について，それらを導光するための光学系を個別に設けることなく共用できる。その結果，前記信号光及び前記参照光を導光する光学系を簡素化できる。しかも，前記信号光と前記参照光との間で，前記試料中における励起部（前記第１の光路）以外の光路の条件が揃うため，前記試料の光熱効果による状態変化を高精度で測定できる。
【０００８】
一方，本発明における第２発明に係る光熱変換測定装置は，次の（Ｂ１）〜（Ｂ６）に示される各構成要素を備えている。
（Ｂ１）前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，その第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光手段。
（Ｂ２）前記励起光を，前記第１の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねてその信号光と同じ方向に前記試料を通過させる励起光投光手段。
（Ｂ３）前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光及び前記励起光を反射し，反射した前記信号光及び前記励起光を，前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させる光反射手段。
（Ｂ４）前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光及び前記励起光の光路において前記信号光を通過させて前記励起光を反射する光弁別手段。
（Ｂ５）前記光弁別手段を経た前記信号光のビームの外縁部分を遮断して残りの部分を通過させる絞り。
（Ｂ６）前記絞りを通過後の前記信号光とその信号光に対し基準となる参照光との干渉光の光強度に基づいて，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定手段。
【０００９】
前記第２発明に係る光熱変換測定装置は，以下のような作用及び効果を奏する。
まず，前記第１発明と同様に，前記信号光及び前記参照光が，前記容器の前記第１の外壁部及び前記第２の外壁部各々に対して斜めに入射するため，各外壁部に反射した前記信号光及び前記参照光が，干渉光に混入したり，元の光源に戻ったりしない。同様に，前記励起光も，前記第１の外壁部に対して斜めに入射するため，その第２の外壁部に反射した前記励起光が元の光源に戻らない。その結果，干渉光の強度信号にクロストークに起因するノイズが発生したり，光源から出射される前記信号光や前記励起光の強度が不安定になることを防止できる。
ここで，ビーム状の前記信号光及び前記励起光は，その断面における強度が一様ではなく，その光軸部分から遠ざかって外縁に近づくほど強度が急激に低下する。従って，前記試料中における前記信号光及び前記励起光の重なりの状態にばらつきが生じた場合，光熱効果による前記試料の屈折率変化が前記信号光の位相変化に影響する程度が変動し，測定精度が悪化する。その変動が生じると，前記クロストークが生じている状況と同様の状況となる。また，その変動は，前記信号光のビーム径よりも前記励起光のビーム径の方が小さい場合に顕著となる。
これに対し，前記絞りによって，前記信号光のビームの外縁部分を除く残りの中央部分のみが干渉光の干渉成分として用いられることにより，前記信号光及び前記励起光の重なりの状態に多少のばらつきが生じた場合でも，そのばらつきによる前記信号光の位相変化への影響を小さくできる。
【００１０】
前述したように，前記試料中における前記信号光及び前記励起光の重なりの状態にばらつきが生じると，それが測定精度の悪化につながる。また，前記絞りが採用されても，前記信号光及び前記励起光の重なりのばらつきが大きい場合には，やはり測定精度の悪化につながる。
そこで，前記第２発明に係る光熱変換測定装置が，さらに，次の（Ｂ７）〜（Ｂ１１）に示される各構成要素を備えればなお好適である。
（Ｂ７）前記信号光投光手段及び前記励起光投光手段により光路が重ねられた前記信号光及び前記励起光の一部を前記光弁別手段に向かう主経路からそれとは異なる副経路へ分岐させる第１の光分岐手段。
（Ｂ８）前記副経路へ分岐された前記信号光及び前記励起光をさらに２分岐させる第２の光分岐手段。
（Ｂ９）前記第２の光分岐手段を経た２つの分岐光各々の断面の像を，前記第２の光分岐手段から各々異なる距離の位置において撮像する２つの撮像手段。
（Ｂ１０）前記２つの撮像手段により得られた２つの撮像画像各々における前記信号光の断面の像と前記励起光の断面の像との位置ずれ情報を検出する位置ずれ情報検出手段。
（Ｂ１１）前記位置ずれ情報検出手段の検出結果に応じて前記２つの撮像画像両方における前記信号光の断面の像と前記励起光の断面の像との位置ずれが所定の許容範囲に収まるように前記参照光投光手段における前記励起光の光路を調節する励起光光路調節手段。
これらの構成要素を備えた測定装置においては，前記試料中における前記信号光及び前記励起光の重なり状態のばらつきが小さく抑えられ，その結果，高い測定精度を確保できる。また，測定環境によっては，前記信号光及び前記励起光の重なり状態が測定中においても変動する場合がある。そのような場合には，前記励起光光路調節手段により，測定中も前記位置ずれ情報をフィードバックしつつ前記励起光の光路の自動調節を継続させることが有効である。
【００１１】
また，前記第２発明に係る光熱変換測定装置が，次の（Ｂ１２）に示される各構成要素を備えればなお好適である。
（Ｂ１２）前記励起光投光手段により前記試料へ導かれる前記励起光の光路にその励起光を通過させるその励起光のビーム径に近似する径の開口が形成され，前記励起光の光源に向かう他の光を遮断するノイズ光遮断部材。
これにより，前記光弁別手段により反射された前記励起光が，その励起光の光源に戻る前に前記ノイズ光遮断部材により遮断され，前記励起光の強度が不安定になることを防止できる。
また，前記第２発明に係る光熱変換測定装置において，前記信号光投光手段及び前記励起光投光手段が，前記信号光及び前記励起光各々を，同じ光学特性の２つの集光レンズ各々を通じて屈折させることによって前記容器の前記第１の外壁に対して同じ位置に同じ角度で入射させることが考えられる。
この場合，前記信号光投光手段が，前記信号光の光路においてその信号光のビームに対して光軸を平行にずらして配置されて前記信号光を屈折させる第１の集光レンズを備える。さらに，前記励起光投光手段が，前記励起光の光路においてその励起光のビームに対して光軸を平行にずらして配置されて前記励起光を屈折させる，前記第１の集光レンズと同じ光学特性の第２の集光レンズを備える。
これにより，相互に平行な又は直交する前記信号光及び前記励起光の各ビームを，ごく簡易な構成によって同じ角度で屈折させ，前記第１の外壁部に対して同じ角度で入射させることができる。
【００１２】
前記試料を通過させた前記信号光の位相変化を光干渉法により測定する場合，前記試料を通過後の前記信号光の光路長を長くすることによって測定感度を高めることができる。しかしながら，前記試料が所定の被測定対象物質の溶液である場合に，低濃度の前記試料と高濃度の前記試料との両方について，信号処理系におけるレンジオーバー及び感度不足を回避できることが必要となる。
そこで，前記第２発明に係る光熱変換測定装置が，前記容器を，前記第１の外壁部及び前記第２の外壁部に直交する方向における位置を可変に支持する可動式容器支持手段を具備することが考えられる。
これにより，前記試料における被測定対象物質の濃度の幅が大きい場合であっても，その濃度に応じて前記容器（試料）に到達するまでの前記信号光及び前記励起光の光路長を調節することにより，前記試料中における前記励起光の広がりの大小，即ち，前記試料中における前記信号光と重なる前記励起光の密度の高低を調節できるため，信号処理系におけるレンジオーバー及び感度不足を回避できる。
【００１３】
また，本発明は，前記第１発明に係る光熱変換測定装置及び前記第２発明に係る光熱変換測定装置それぞれを用いて測定を行う光熱変換測定方法として捉えることもできる。
即ち，本発明に係る光熱変換測定方法は，容器に充填された試料にビーム状の信号光を通過させ，前記試料における前記信号光の通過部にビーム状の励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する方法である。
そして，本発明における第１発明に係る光熱変換測定方法は，次の（Ｃ１）〜（Ｃ５）に示される各工程を行う方法である。
（Ｃ１）前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，その第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光工程。
（Ｃ２）前記信号光投光工程と並行して，ハーフミラーにより，前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光の一部を反射しつつ残りを通過させ，反射した前記信号光を，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させる信号光反射工程。
（Ｃ３）前記信号光投光工程及び前記信号光反射工程と並行して，前記励起光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねてその信号光に対し逆方向に前記試料を通過させる励起光投光工程。
（Ｃ４）前記信号光投光工程及び前記信号光反射工程と並行して，前記信号光に対し基準となる参照光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の光路に沿う前記信号光に重ねてその信号光と同じ方向に前記試料を通過させる参照光投光工程。
（Ｃ５）光強度検出手段により，前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光と前記参照光との干渉光の光強度を検出し，その検出信号に基づいて，位相検波手段により，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定工程。
また，本発明における第２発明に係る光熱変換測定方法は，次の（Ｄ１）〜（Ｄ６）に示される各工程を行う方法である。
（Ｄ１）前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，その第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光工程。
（Ｄ２）前記信号光投光工程と並行して，前記励起光を，前記第１の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねてその信号光と同じ方向に前記試料を通過させる励起光投光工程。
（Ｄ３）前記信号光投光工程及び前記励起光投光工程と並行して，光反射手段により，前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光及び前記励起光を反射し，反射した前記信号光及び前記励起光を，前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させる光反射工程。
（Ｄ４）所定の光学素子により，前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光及び前記励起光の光路において前記信号光を通過させて前記励起光を反射する光弁別工程。
（Ｄ５）所定の絞りにより，前記光弁別工程を経た前記信号光のビームの外縁部分を遮断して残りの部分を通過させる信号光絞り工程。
（Ｄ６）光強度検出手段により，前記絞りを通過後の前記信号光とその信号光に対し基準となる参照光との干渉光の光強度を検出し，その検出信号に基づいて，位相検波手段により，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定工程。
以上に示した本発明に係る光熱変換測定方法においても，前記本発明に係る光熱変換測定装置と同様の作用及び効果がえられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば，容器に充填された試料に信号光及び励起光を通過させることによる前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する光熱変換測定において，容器に対する信号光や励起光の反射光がノイズとなって測定精度を悪化させることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光熱変換測定装置Ｘ１の概略構成図。
【図２】光熱変換測定装置Ｘ１におけるセル部分を拡大した断面図。
【図３】光熱変換測定における測定値のトレンドグラフ。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光熱変換測定装置Ｘ２の概略構成図。
【図５】光熱変換測定装置Ｘ２におけるセル部分を拡大した断面図。
【図６】光熱変換測定装置Ｘ２における検出光及び励起光の断面画像の模式図。
【図７】光熱変換測定装置Ｘ２における検出光用の絞りを検出光が通過する様子を表す模式図。
【図８】光熱変換測定装置Ｘ２に採用可能な可動式セル支持機構の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００１７】
本発明の実施形態に係る光熱変換測定装置Ｘ１，Ｘ２は，セル２に充填された試料１の光熱効果による屈折率変化を，そのセル２及び試料１を通過させたビーム状の信号光Ｐｓにおける位相変化として捉え，これをヘテロダイン方式の光干渉法を用いて測定する装置である。前記光熱効果は，前記試料１に前記信号光Ｐｓを通過させ，前記試料１における前記信号光Ｐｓの通過部である励起部分にビーム状の励起光Ｐｈを通過させることにより生じる。
前記セル２は，例えば，６つの外壁面を有する直方体状又は立方体状の透明容器である。前記セル２の材質は，例えば，石英ガラス等である。
前記試料１は，所定の溶媒に測定対象物質が溶解された液体又はゲル状の試料であり，前記セル２内に充填されている。
【００１８】
まず，図１及び図２を参照しつつ，本発明の第１実施形態に係る光熱変換測定装置Ｘ１について説明する。
図１に示されるように，前記光熱変換測定装置Ｘ１は，測定光源１０，各種光学機器，光検出器４０，ローパスフィルタ回路４１及び位相検波器４２を備えている。
前記測定光源１０は，前記試料１の屈折率変化を検出するための信号光Ｐｓと，これに干渉させる基準となる参照光Ｐｒとの両方の光源として兼用されるレーザ光源である。
前記測定光源１０は，例えば，出力１ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザ等である。前記測定光源１０から出力されたレーザ光は，二分の一波長板１１ａで偏波面が調節され，さらに偏光ビームスプリッタ１２によって互いに直交する２偏波Ｐ１，Ｐ２に分光される。
各偏波Ｐ１，Ｐ２は，音響光学変調器１３ｓ，１３ｒによってそれぞれ異なる周波数へ周波数変換がなされ，その一方が信号光Ｐｓ，他方が参照光Ｐｒとなる。前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの間の周波数の差ｆb，即ち，２つの音響光学変調器１３ｓ，１３ｒのシフト周波数の差は，例えば，３０MHz程度である。
【００１９】
前記信号光Ｐｓは，ミラー１４ｓにより変向され，直方体状又は立方体状の前記セル２を形成する６つの外壁の１つである第１の外壁２ａに対し斜めに入射する。前記第１の外壁２ａに対して斜めに入射した前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａから前記セル２における前記第１の外壁２ａと表裏の関係にある第２の外壁２ｂに至る第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過する。
ここで，図２に示されるように，前記第１の外壁２ａに対して斜めに入射した前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａの外側及び内側の各面，即ち，光の伝播媒体の境界面において屈折して前記試料１に入射し，前記第１の光路Ｒ１に至る。
なお，前記測定光源１０，前記二分の一波長板１１ａ，前記偏光ビームスプリッタ１２，信号光用の前記音響光学変調器１３ｓ及び前記ミラー１４ｓが，前記信号光投光手段の一例である。
【００２０】
また，前記セル２における前記第２の外壁２ｂの外側の面には，ハーフミラー３が形成されている。
前記ハーフミラー３は，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓの一部を反射しつつ残りを通過させる。前記ハーフミラー３に反射した前記信号光Ｐｓは，再び前記試料１に入射し，前記第２の外壁２ｂから前記第１の外壁部２ａに至る第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過する。前記第１の光路Ｒ１は，後述するように，励起光Ｐｈが重なって通過する励起部である。前記試料１中における前記第２の光路Ｒ２は，前記第１の光路（励起部）と重ならない。
ここで，図２に示されるように，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓは，前記第２の外壁２ｂの内側の面で屈折し，前記ハーフミラー３で反射した後に，再度，前記第２の外壁２ｂの内側の面で屈折して前記試料１に再入射して前記第２の光路Ｒ２に至る。
また，前記第２の光路Ｒ２を通過した前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａの内側及び外側の各面において屈折し，前記第１の外壁２ａから出射する。
以上に示したように，前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａの外側の面から前記ハーフミラー３に至る往路と，前記ハーフミラー３から前記第１の外壁２ａに至る復路とで，材質及び厚みが同じ前記第１の外壁２ａ，前記試料１及び前記第２の外壁２ｂを通過する。これにより，前記第１の外壁２ａの外側面に対して角度＋θの方向から斜めに入射した前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａの外側面に対して角度−θの方向へ斜めに出射していく。なお，角度＋θ及び−θは，前記第１の外壁２ａの外側面の法線方向を基準とする角度である。また，角度θは，例えば，４５°である。
【００２１】
一方，前記信号光Ｐｓに対し基準となる前記参照光Ｐｒは，ミラー１４ｒにより変向され，前記ハーフミラー３を通して前記セル２の前記第２の外壁２ｂに対し斜めに入射する。前記第２の外壁２ｂに対して斜めに入射した前記参照光Ｐｒは，前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過する。即ち，前記参照光Ｐｒは，前記第２の光路Ｒ２に沿う前記信号光Ｐｓと重なり，その信号光Ｐｓと同じ方向に前記試料１を通過する。
ここで，図２に示されるように，前記第２の外壁２ｂに対して斜めに入射した前記参照光Ｐｒは，前記第２の外壁２ｂの外側及び内側の各面において屈折して前記試料１に入射し，前記第２の光路Ｒ２に至る。さらに，前記第２の光路Ｒ２を通過した前記参照光Ｐｒは，前記第１の外壁２ａの内側及び外側の各面において屈折し，前記第１の外壁２ａから前記信号光Ｐｓと重なった状態でその信号光Ｐｓと同じ方向，即ち，前記第１の外壁２ａの外側面に対し角度−θの方向へ出射する。
なお，前記測定光源１０，前記二分の一波長板１１ａ，前記偏光ビームスプリッタ１２，参照光用の前記音響光学変調器１３ｒ及び前記ミラー１４ｒが，前記参照光投光手段の一例である。
【００２２】
また，前記光熱変換測定装置Ｘ１は，前記試料１に対して励起光Ｐｈを投光する機器として，励起光源２０と強度変調器２１とを備えている。
前記励起光源２０は，測定対象である前記試料１を励起するためのビーム状の励起光を出力する単波長のレーザ光源である。
前記励起光源２０により出力された前記励起光Ｐｈは，前記強度変調器２１により予め設定された周波数で強度変調がなされた後に前記試料１が充填された前記セル２へ投光される。
前記強度変調器２１は，例えば，１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚ程度の周波数で前記励起光Ｐｈの強度変調を行うチョッパ等である。
前記強度変調器２１により強度変調がなされた前記励起光Ｐｈは，前記ハーフミラー３を通して前記第２の外壁部２ｂに対し斜めに入射し，前記試料１中の前記第１の光路Ｒ１に沿う前記信号光Ｐｓに重なってその信号光Ｐｓに対し逆方向に前記試料１を通過する。
即ち，前記励起光源２０及び前記強度変調器２１が，前記励起光を，前記ハーフミラー３を通して前記第２の外壁部２ｂに対し斜めに入射させ，前記第１の光路Ｒ１に沿う前記信号光Ｐｓに重ねてその信号光Ｐｓに対し逆方向に前記試料１を通過させる励起光投光手段の一例である。
【００２３】
また，前記第１の外壁２ａと信号光用の前記ミラー１４ｓとの間には，前記試料１及び前記セル２を通過した前記励起光Ｐｈが前記測定光源１０側へ進行するのを遮る光学フィルタ１５ｓが設けられている。この光学フィルタ１５ｓは，前記信号光Ｐｓは通過させるが，それと光周波数が異なる前記励起光Ｐｈを遮る。
同様に，前記ハーフミラー３と参照光用の前記ミラー１４ｒとの間には，前記ハーフミラー３に反射した前記励起光Ｐｈが前記測定光源１０側へ進行するのを遮る光学フィルタ１５ｒが設けられている。この光学フィルタ１５ｒも，前記参照光Ｐｒは通過させるが，それと光周波数が異なる前記励起光Ｐｈを遮る。
【００２４】
前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒは，両ビームが重なった状態で偏光板３１へ向かう。
前記偏光板３１では，前記信号光Ｐｓと，これと周波数が異なる前記参照光Ｐｒとのそれぞれから同じ偏光成分が抽出されて干渉し，それらの干渉光が前記光検出器４０により受光される。
前記光検出器４０は，前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの干渉光を受光して光電変換を行い，その干渉光の光強度を検出する。前記光検出器４０の検出信号は，前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの周波数の差ｆbを交流成分とするビート信号である。以下，前記光検出器４０の検出信号を干渉光ビート信号という。
前記干渉光ビート信号は，前記位相検波器４２と前記ローパスフィルタ回路４１とに入力される。
前記ローパスフィルタ回路４１は，前記干渉光ビート信号から前記励起光Ｐｈの強度変調の周波数成分を除去した基準信号を生成する。その基準信号は，前記位相検波器４２に入力される。
前記位相検波器４２は，前記干渉光ビート信号と前記基準信号とに基づく位相検波を行い，前記試料１に前記励起光Ｐｈを通過させることによる前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓの位相変化，即ち，前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの位相差φの変化を測定する。
より具体的には，前記ローパスフィルタ回路４１及び前記位相検波器４２は，前記干渉光ビート信号から，前記強度変調器２１による前記励起光Ｐｈの強度変調周波数と同じ周波数成分を抽出し，抽出した信号から前記位相差φの変化を検出する。
ここで，前記干渉光ビート信号の信号値Ｓ１は，次の（１）式で表される。
Ｓ１＝Ｃ１＋Ｃ２・ｃｏｓ（２π・ｆb・ｔ＋φ） …（１）
（１）式において，Ｃ１，Ｃ２は前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒが経由する各種の光学系や前記試料１の透過率により定まる定数，φは前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの光路長差による位相差，ｆbは前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの間の周波数差である。（１）式より，前記干渉光ビート信号の信号値Ｓ１の変化，即ち，前記励起光Ｐｈを照射しない或いはその光強度が小さいときとその光強度が大きいときとの前記信号値Ｓ１の差から，前記位相差φの変化が求まる。従って，前記位相検波器４２は，前記干渉光ビート信号における前記励起光Ｐｈの強度変調の周波数成分の変動量から，前記位相差φの変化を検出する。
なお，前記ローパスフィルタ回路４１及び前記位相検波器４２が，前記信号光Ｐｓの位相変化を測定する位相変化測定手段の一例である。
【００２５】
また，前記試料１の中の前記励起光Ｐｈを吸収する所定の含有物質の量に応じて吸熱量（発熱量）が変わり，その発熱量に応じて屈折率が変わり，その屈折率に応じて前記位相差φ（前記試料１中の前記検出光Ｐｓの光路長）が変わる。即ち，前記含有物質の量が多いほど，前記励起光Ｐｈの変化に対する前記位相差φの変化が大きい。従って，前記位相差φを測定すれば，前記試料１の温度変化により生じる屈折率の変化が求まり，その結果，前記試料１の含有物質の量（濃度）の分析が可能となる。
即ち，当該光熱変換測定装置Ｘ１を用いて，予め所定の含有物質の量（濃度）が既知である複数種類のサンプル試料について前記位相差φの変化を測定し，その結果とその含有物質の量との対応づけを不図示の計算機にデータテーブルとして記憶しておく。そして，前記計算機により，測定対象とする前記試料１についての前記位相差φの測定結果を前記データテーブルに基づいて補間処理等を行う等によりその含有物質の量を特定する処理を実行すればよい。
このように，前記試料１の光熱効果による屈折率変化を，前記試料１を通過（透過）させた前記信号光Ｐｓにおける前記励起光Ｐｈの照射による位相変化を光干渉法を用いて測定すれば，安定的に，しかも光学的に高精度で前記試料１の屈折率変化を測定することが可能となる。
【００２６】
前記光熱変換測定装置Ｘ１は，以下のような手順で光熱変換測定を行う。
即ち，前記測定光源１０から前記ミラー１４ｓに至る光学機器により，前記信号光Ｐｓを，前記セル２の前記第１の外壁２ａに対し斜めに入射させ，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過させる（信号光投光工程）。
そのような信号光Ｐｓの投光と並行して，前記ハーフミラー３により，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓの一部を反射しつつ残りを通過させ，反射した前記信号光Ｐｓを，前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過させる（信号光反射工程）。
さらに，前記信号光Ｐｓの投光及びその反射と並行して，前記励起光Ｐｈを，前記ハーフミラー３を通して前記第２の外壁２ｂに対し斜めに入射させ，前記第１の光路Ｒ１に沿う前記信号光Ｐｓに重ねてその信号光Ｐｓに対し逆方向に前記試料１を通過させる（励起光投光工程）。
さらに，前記信号光Ｐｓの投光及びその反射と並行して，前記参照光Ｐｒを，前記ハーフミラー３を通して前記第２の外壁２ｂに対し斜めに入射させ，前記第２の光路Ｒ２に沿う前記信号光Ｐｓに重ねてその信号光Ｐｓと同じ方向に前記試料１を通過させる（参照光投光工程）。
そして，光検出器４０により，前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの干渉光の光強度の信号である前記干渉光ビート信号を検出する。さらに，前記ローパスフィルタ回路４１及び前記位相検波器４２により，前記干渉光ビート信号に基づいて，前記試料１に前記励起光Ｐｈを通過させることによる前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓの位相変化を測定する（位相変化測定工程）。
【００２７】
前記光熱変換測定装置Ｘ１は，以下のような特徴を有している。
まず，前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒが，前記セル２の前記第１の外壁２ａ及び前記第２の外壁２ｂ各々に対して斜めに入射するため，各外壁２ａ，２ｂに反射した前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒが，干渉光に混入したり，前記測定光源１０に戻ったりしない。同様に，前記励起光Ｐｈも，前記第２の外壁２ｂに対して斜めに入射するため，その第２の外壁２ｂに反射した前記励起光Ｐｈが前記励起光源２０に戻らない。その結果，前記干渉光ビート信号にクロストークに起因するノイズが発生したり，前記測定光源１０及び前記励起光源２０各々から出射される前記信号光Ｐｓや前記励起光Ｐｈの強度が不安定になることを防止できる。
図３は，前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓの位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する光熱変換測定における測定値のトレンドグラフである。図３におけるグラフ線ｇ１は，前記セル２の外壁に対して前記信号光Ｐｓを垂直入射させることによってクロストークが生じているときの前記位相差φの変化の測定値，グラフ線ｇ２は，前記セル２の外壁に対して前記信号光Ｐｓを斜めに入射させることによってクロストークを回避した前記光熱変換測定装置Ｘ１による前記位相差φの変化の測定値を表す。
図３のグラフからわかるように，前記セル２の外壁に対して前記信号光Ｐｓを斜めに入射させることによってクロストークを回避することにより，測定値が非常に安定する。
【００２８】
さらに，前記光熱変換測定装置Ｘ１においては，前記参照光Ｐｒが，前記試料１中における励起部である前記第１の光路Ｒ１を通過した後の前記検出光Ｐｓに対し，前記第２の光路Ｒ２において重ねられる。そのため，前記第２の光路Ｒ２を通過した後の前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒについて，それらを導光するための光学系を個別に設ける必要がない。その結果，前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒを導光する光学系を簡素化できる。しかも，前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの間で，前記試料１中における励起部である前記第１の光路Ｒ１以外の光路の条件が揃うため，前記試料１の光熱効果による状態変化を高精度で測定できる。
【００２９】
次に，図４及び図５を参照しつつ，本発明の第２実施形態に係る光熱変換測定装置Ｘ２について説明する。なお，図４及び図５において，図１及び図２に示される構成要素と同じ構成要素については，図１及び図２における符号と同じ符号が付されている。
図４に示されるように，前記光熱変換測定装置Ｘ２は，前記光熱変換測定装置Ｘ１と同様に，前記測定光源１０，前記二分の一波長板１１ａ，前記偏光ビームスプリッタ１２，２つの前記音響光学変調器１３ｓ，１３ｒ，前記偏光板３１，前記光検出器４０，前記ローパスフィルタ回路４１，前記位相検波器４２，前記励起光源２０及び前記強度変調器２１を備えている。これらの機能は，前記光熱変換測定装置Ｘ１における機能と同じであるので，ここでは説明を省略する。
【００３０】
また，前記光熱変換測定装置Ｘ２において，前記音響光学変調器１３ｓから出力される前記信号光Ｐｓは，ミラー１４ｓにより変向され，さらに，信号光用の集光レンズ１７ｓ及び信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓを通じて，前記セル２を形成する６つの外壁の１つである前記第１の外壁２ａに対し斜めに入射する。前記第１の外壁２ａに対して斜めに入射した前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａからその反対側の前記第２の外壁２ｂに至る第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過する。
ここで，図５に示されるように，前記第１の外壁２ａに対して斜めに入射した前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａの外側及び内側の各面，即ち，光の伝播媒体の境界面において屈折して前記試料１に入射し，前記第１の光路Ｒ１に至る。さらに，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓは，前記第２の外壁２ｂの内側及び外側の各面で屈折し，前記第２の外壁２ｂからその外側面に対し斜め方向へ出射する。
前記信号光用の集光レンズ１７ｓは，前記信号光Ｐｓの光路においてその信号光Ｐｓのビームに対して光軸を平行にずらして配置されている。これにより，前記信号光用の集光レンズ１７ｓは，前記第１の外壁２ａに対して垂直な方向へ向かう前記信号光Ｐｓを屈折させることにより，前記信号光Ｐｓを前記第１の外壁２ａに対して斜めに入射させる。なお，前記信号光用の前記集光レンズ１７ａが，前記第１の集光レンズの一例である。また，前記測定光源１０，前記二分の一波長板１１ａ，前記偏光ビームスプリッタ１２，前記音響光学変調器１３ｓ，前記ミラー１４ｓ，前記信号光用の集光レンズ１７ｓ及び前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓが，前記信号光投光手段の一例である。
【００３１】
一方，前記強度変調器２１により強度変調がなされた前記励起光Ｐｈは，ミラー２３により変向され，励起光用の集光レンズ２４を通過し，さらに前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓで反射した後に前記セル２の前記第１の外壁２ａに対して斜めに入射する。前記第１の外壁２ａに対し斜めに入射した前記励起光Ｐｈは，前記試料１中における前記第１の光路Ｒ１に沿う前記信号光Ｐｓに重なってその信号光Ｐｓと同じ方向に前記試料１を通過する。なお，前記励起光源２０，前記強度変調器２１，前記ミラー２３，前記励起光用の集光レンズ２４及び前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓが，前記励起光投光手段の一例である。
ここで，前記励起光用の集光レンズ２４と前記信号光用の集光レンズ１７ｓは，焦点距離等の光学特性が同じものである。また，前記励起光用の集光レンズ２４及び前記信号光用の集光レンズ１７ｓは，それらの光軸が相互に直交する方向に向けて配置されている。
また，前記ミラー２３で反射した前記励起光Ｐｈのビームは，前記信号光用の集光レンズ１７ｓに入射する前の前記信号光Ｐｓのビームと直交する方向から前記励起光用の集光レンズ２４に入射する。また，前記信号光用の集光レンズ１７ｓにおける光軸と前記信号光Ｐｓの入射位置とのずれ幅が，前記励起光用の集光レンズ２４における光軸と前記励起光Ｐｈの入射位置とのずれ幅と等しくなるように，前記信号光用の集光レンズ１７ｓ及び前記励起光用の集光レンズ２４を含む光学機器が配置されている。
そして，前記信号光Ｐｓを投光する前記ミラー１４ｓ，前記信号光用の集光レンズ１７ｓ及び前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓと，前記励起光Ｐｈを投光する前記ミラー２３，前記励起光用の集光レンズ２４及び前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓとは，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈ各々を，同じ光学特性の２つの集光レンズ１７ｓ，２４各々を通じて屈折させることによって前記第１の外壁２ａに対して同じ位置に同じ角度で入射させる。
なお，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓは，前記信号光Ｐｓを通過させ，前記励起光Ｐｈを反射する。
【００３２】
光学特性が同じ２つの集光レンズ１７ｓ，２４を用いて前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈ各々を屈折させることにより，相互に直交する前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの各ビームを，ごく簡易な構成によって同じ角度で屈折させ，前記第１の外壁２ａに対して同じ角度で入射させることができる。
ここで，図４に示される例は，光軸が直交する２つの集光レンズ１７ｓ，２４各々に入射する直前の前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈが相互に直交している場合の例である。しかしながら，２つの集光レンズ１７ｓ，２４をそれらの光軸が平行となるように配置し，それら２つの集光レンズ１７ｓ，２４各々に入射する直前の前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈが相互に平行となるように光学機器が配置される例も考えられる。この場合，前記信号光用の集光レンズ１７ｓを通過後の前記信号光Ｐｓ又は前記参照光用の集光レンズ２４を通過後の前記参照光Ｐｒのいずれかを，前記信号光系の変向ビームスプリッタ１８ｓに入射する前にミラー等によって直角に変向させればよい。
【００３３】
前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１及び前記セル２を通過した前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈは，前記第２の外壁２ｂに対向配置された前記ハーフミラー３に到達する。
前記ハーフミラー３は，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈを反射する。前記ハーフミラー３で反射した前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈは，前記第２の外壁２ｂに対し斜めに入射し，前記第２の外壁２ｂから前記第１の外壁１ａに至る第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過する。前記第２の光路Ｒ２は，前記試料１中において前記第１の光路Ｒ１と重ならない光路である。なお，前記ハーフミラー３は，前記光反射手段の一例である。
以上に示したように，前記光熱変換測定装置Ｘ２においては，前記試料１中における前記第１の光路Ｒ１及び前記第２の光路Ｒ２の両方が，前記励起光Ｐｈにより励起される励起部となる。
【００３４】
図５に示されるように，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重畳光は，前記ハーフミラー３で反射した後に前記第２の外壁２ｂの外側面に斜めに入射し，その第２の外壁２ｂの外側及び内側の各面において屈折し，前記試料１中の前記第２の光路Ｒ２に至る。さらに，前記第２の光路Ｒ２を通過した前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重畳光は，前記第１の外壁２ａの内側及び外側の各面において屈折し，前記第１の外壁２ａの外側の面からその面に対し斜め方向へ出射する。
前記光熱変換測定装置Ｘ２においても，前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａの外側の面から前記ハーフミラー３に至る往路と，前記ハーフミラー３から前記第１の外壁２ａに至る復路とで，材質及び厚みが同じ前記第１の外壁２ａ，前記試料１及び前記第２の外壁２ｂを通過する。これにより，前記第１の外壁２ａの外側面に対して角度＋θの方向から斜めに入射した前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａの外側面に対して角度−θの方向へ斜めに出射していく。
【００３５】
一方，前記光熱変換測定装置Ｘ２において，前記偏光ビームスプリッタ１２により分光された一方の偏波Ｐ２は，ミラー１４ｒ’で反射されて前記音響光学変調器１３ｓに導かれる。これにより，前記偏波Ｐ２は，前記信号光Ｐｓに対し基準となる前記参照光Ｐｒへ変換される。
前記音響光学変調器１３ｒから出力される前記参照光Ｐｒは，ミラー１４ｒにより変向され，参照光用の集光レンズ１７ｒ及び参照光系の偏光ビームスプリッタ１８ｒを通じて，参照用の試料１ｒが充填された参照用のセル２ｒに入射する。
さらに，前記参照用のセル２ｒ及び前記参照用の試料１ｒを通過した前記参照光Ｐｒは，参照光用のハーフミラー３ｒで反射し，再度，前記参照用の試料１ｒを通過する。
前記参照用の試料１ｒ及びそれが充填された前記参照用のセル２ｒは，測定対象の前記試料１及びそれが充填された前記セル２と同じものである。また，前記参照光系の偏光ビームスプリッタ１８ｒ及び前記参照光用のハーフミラー３ｒは，それぞれ前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓ及び前記ハーフミラー３と同じものである。
そして，前記ミラー１４ｒ，前記参照光用の集光レンズ１８ｒ，前記参照光系の偏光ビームスプリッタ１８ｒ及び前記参照光用のハーフミラー３は，前記参照光Ｐｒを，前記参照用のセル２ｒ及び前記参照用の試料１ｒに対し，前記セル２及び前記試料１における前記信号光Ｐｓの往復通過の光路と等価の光路で往復通過させる。
これにより，前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの間で，前記試料１中における励起部である前記第１の光路Ｒ１以外の光路の条件が揃う。
【００３６】
前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒは，両ビームが重なった状態で前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓへ戻る。
前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓは，前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの光路において，前記信号光Ｐｓを通過させて前記励起光Ｐｈを反射する。なお，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓが，前記光弁別手段の一例である。
また，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓを通過した前記信号光Ｐｓは，前記信号光用の集光レンズ１７ｓを通過して信号光用の絞り３４に至る。
前記信号光用の絞り３４ｓは，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓを経た前記信号光Ｐｓのビームの外縁部分を遮断して残りの部分を通過させる光学素子である。
【００３７】
図７は前記検出光の絞り３４ｓを前記検出光Ｐｓが通過する様子を表す模式図である。
ビーム状の前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈは，その断面における強度が一様ではなく，その光軸部分から遠ざかって外縁に近づくほど強度が急激に低下する。従って，前記試料１中における前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重なりの状態にばらつきが生じた場合，光熱効果による前記試料１の屈折率変化が前記信号光Ｐｓの位相変化に影響する程度が変動し，測定精度が悪化する。その変動は，前記信号光Ｐｓのビーム径よりも前記励起光Ｐｈのビーム径の方が小さい場合に顕著となる。
これに対し，前記信号光用の絞り３４ｓによって，前記信号光Ｐｓのビームの外縁部分を除く残りの中央部分のみが干渉光の干渉成分として用いられる。これにより，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重なりの状態に多少のばらつきが生じた場合でも，そのばらつきによる前記信号光Ｐｓの位相変化への影響を小さくできる。
また，前記参照光用の集光レンズ１７ｒを通過後の前記参照光Ｐｒの光路にも，前記信号光用の絞り３４ｓと同じ参照光用の絞り３４ｒが設けられている。この参照光用の絞り３４ｒは，干渉させる前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの条件を揃えるためのものである。
【００３８】
前記信号光用の絞り３４ｓを通過した前記信号光Ｐｓは，ミラー３２で反射して光統合用の偏光ビームスプリッタ３３を通過する。一方，前記参照光用の絞り３４ｒを通過した前記参照光Ｐｒは，前記光統合用の偏光ビームスプリッタ３３で反射する。
前記光統合用の偏光ビームスプリッタ３３を経た前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒは，両ビームが重なった状態で前記偏光板３１へ向かう。
前記偏光板３１では，前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとのそれぞれから同じ偏光成分が抽出されて干渉し，それらの干渉光が前記光検出器４０により受光される。これにより，前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの周波数の差ｆbを交流成分とする前記干渉光ビート信号が，前記光検出器４０により検出される。
また，前記位相検波器４２により，前記干渉光ビート信号と，前記ローパスフィルタ回路４１から出力される前記基準信号とに基づく位相検波がなされ，前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの位相差φの変化が測定される。
【００３９】
前記光熱変換測定装置Ｘ２は，以下のような手順で光熱変換測定を行う。
即ち，前記測定光源１０から前記ミラー１４ｓに至る光学機器により，前記信号光Ｐｓを，前記セル２の前記第１の外壁２ａに対し斜めに入射させ，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過させる（信号光投光工程）。
そのような信号光Ｐｓの投光と並行して，前記励起光源２０から前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓに至る光学機器により，前記励起光Ｐｈを，前記第１の外壁２ｂに対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光Ｐｓに重ねてその信号光Ｐｓと同じ方向に前記試料１を通過させる（励起光投光工程）。
さらに，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの投光と並行して，前記ハーフミラー３により，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重畳光を反射し，反射した前記重畳光を，前記第２の外壁２ｂに対し斜めに入射させ，前記第２の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過させる（光反射工程）。同時に，前記ミラー１４ｒ，前記参照光用の集光レンズ１７ｒ及び前記参照光用のハーフミラー３ｒにより，前記参照用のセル２ｒ及び前記参照用の試料１ｒに対して前記参照光Ｐｒを往復通過させる。
さらに，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの投光と並行して，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓにより，前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの光路において前記信号光Ｐｓを通過させて前記励起光Ｐｈを反射する（光弁別工程）。
さらに，前記信号光用の絞り３４ｓにより，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓを経た前記信号光Ｐｓのビームの外縁部分を遮断して残りの部分を通過させる（信号光絞り工程）。同時に，前記参照光用の絞り３４ｒにより，前記参照光系の偏光ビームスプリッタ１８ｒを経た前記参照光Ｐｒのビームの外縁部分を遮断して残りの部分を通過させる（参照光絞り工程）。
そして，前記光検出器４０により，２つの絞り３４ｓ，３４ｒ各々を通過後の前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの干渉光の光強度の信号である前記干渉光ビート信号を検出する。さらに，前記ローパスフィルタ４１及び前記位相検波器４２により，前記干渉光ビート信号に基づいて，前記試料１に前記励起光Ｐｈを通過させることによる前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓの位相変化を測定する（位相変化測定工程）。
【００４０】
ところで，前記光熱変換測定装置Ｘ２における前記ハーフミラー３は，光路が重ねられた前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの一部を，それらを弁別する前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓに向かう主経路から，それとは異なる副経路へ分岐させる光分岐手段としても機能する。ここで，前記主経路は，前記ハーフミラー３に反射した前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈが前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓに向かう経路である。一方，前記副経路は，前記ハーフミラー３の裏側（前記セル２に対して反対側）へ向かう経路である。なお，前記ハーフミラー３が，前記第１の光分岐手段の一例である。
また，前記ハーフミラー３の裏側には，前記副経路へ分岐された前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈをさらに２分岐させる無偏光のビームスプリッタ５０が設けられている。なお，このビームスプリッタ５０が，前記第２の光分岐手段の一例である。
【００４１】
また，前記ビームスプリッタ５０による分岐光の各光路には，前記ビームスプリッタ５０を経た２つの分岐光各々の断面の像（照射スポットの像）を，前記ビームスプリッタ５０から各々異なる距離の位置において撮像する２つのカメラ５１，５２が設けられている。
また，前記光熱変換測定装置Ｘ２には，２つの前記カメラ５１，５２各々の撮像画像についての画像処理を行う演算装置５３が設けられている。
さらに，前記光熱変換測定装置Ｘ２には，前記励起光Ｐｈの進行方向を定める前記ミラー２３を，その位置及び向きを可変に支持するミラー可動支持機構５４を備えている。
前記演算装置５３は，２つの前記カメラ５１，５２により得られた２つの撮像画像各々における前記信号光Ｐｓの断面の像（スポット像）と，前記励起光Ｐｈの断面の像（スポット像）との位置ずれ情報を検出する画像処理を行う。なお，前記演算装置５３が，前記位置ずれ情報検出手段の一例である。
【００４２】
図６は，２つの前記カメラ５１，５２により撮像される前記検出光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの断面画像の模式図である。
前記演算装置５３は，２つの撮像画像各々について，前記検出光Ｐｓの断面の像と，前記励起光Ｐｈの断面の像とを個別に抽出する。例えば，前記演算装置５３は，前記検出光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈそれぞれに色に対応した像を抽出することにより，前記検出光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈ各々の断面の像を個別に抽出する。或いは，前記演算装置５３は，前記強度変調器２１から前記励起光Ｐｈの強度変調のタイミングに同期したクロック信号を入力し，そのクロック信号に同期して２つの前記カメラ５１，５２から撮像画像を取り込むことにより，前記検出光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈ各々の断面の像を個別に抽出する。この場合，前記演算装置５３は，前記励起光Ｐｈが遮断されているときの撮像画像から所定輝度以上の像を前記検出光Ｐｓの断面の像として抽出する。また，前記演算装置５３は，前記励起光Ｐｈが遮断されるときと前記試料１に照射されるときとで輝度が一定以上変化する画像領域を前記励起光Ｐｈの断面の像として抽出する。
そして，前記演算装置５３は，例えば，前記検出光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの断面の像各々の重心位置の二次元方向のずれの方向及び大きさの情報を，前記位置ずれ情報として検出する。
【００４３】
さらに，前記演算装置５３は，前記位置ずれ情報の検出結果に応じて，２つの撮像画像両方において，前記信号光Ｐｓの断面の像と前記励起光Ｐｈの断面の像との位置ずれが所定の許容範囲に収まるように，前記ミラー可動支持機構５４を制御する。より具体的には，前記演算装置５３は，２つの撮像画像両方において，前記位置ずれ情報における前記励起光Ｐｈの像のＸ軸方向及びＹ軸方向のずれ幅が小さくなる方向に，前記ミラー２３の位置及び向きを自動調節する。なお，前記演算装置５３及び前記ミラー可動支持機構５４が，前記励起光光路調節手段の一例である。
これにより，前記試料１中における前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重なり状態のばらつきが小さく抑えられ，その結果，高い測定精度を確保できる。また，測定環境によっては，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重なり状態が測定中においても変動する場合がある。そのような場合には，前記演算装置５３及び前記ミラー可動支持機構５４により，測定中も前記位置ずれ情報をフィードバックしつつ前記励起光Ｐｈの光路の自動調節を継続させることが有効である。
【００４４】
また，前記光熱変換測定装置Ｘ２には，前記励起光源２０の光出射口の前方に，前記励起光光源２０から前記試料１へ導かれる前記励起光Ｐｈの光路においてその励起光Ｐｈを通過させるピンホール２２ａが形成されたノイズ光遮断板２２が設けられている。前記ノイズ光遮断板２２は，前記励起光Ｐｈのビーム径に近似する径の前記ピンホール２２ａが形成され，そのピンホール２２ａに前記励起光Ｐｈを通過させるとともに，前記励起光源２０に向かう他の光を遮断する。
これにより，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓにより反射された前記励起光Ｐｈが，前記励起光源２０に戻る前に前記ノイズ光遮断板２２により遮断され，前記励起光源２０による前記励起光Ｐｈの出射強度が不安定になることを防止できる。
【００４５】
前記光熱変換測定装置Ｘ２においては，前記光熱変換測定装置Ｘ１と同様に，前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒが，前記セル２の前記第１の外壁２ａ及び前記第２の外壁２ｂ各々に対して斜めに入射する。これにより，各外壁２ａ，２ｂに反射した前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒが，干渉光に混入したり，前記測定光源１０に戻ったりしない。
また，前記励起光Ｐｈも，前記第１の外壁２ａに対して斜めに入射すること，及び前記ノイズ光遮断板２２の存在により，前記第２の外壁２ｂに反射した前記励起光Ｐｈが前記励起光源２０に戻らない。その結果，干渉光の強度信号にクロストークに起因するノイズが発生したり，各光源１０，２０から出射される前記信号光Ｐｓや前記励起光Ｐｈの強度が不安定になることを防止できる。
また，ビーム状の前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈは，その光軸部分から遠ざかって外縁に近づくほど強度が急激に低下する。従って，前記試料１中における前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重なりの状態にばらつきが生じた場合，光熱効果による前記試料１の屈折率変化が前記信号光Ｐｓの位相変化に影響する程度が変動し，測定精度が悪化する。その変動が生じると，前記クロストークが生じている状況と同様の状況となる。また，その変動は，前記信号光Ｐｓのビーム径よりも前記励起光Ｐｈのビーム径の方が小さい場合に顕著となる。
これに対し，前記光熱変換測定装置Ｘ２では，前記信号光用の絞り３４ｓによって，前記信号光Ｐｓのビームの外縁部分を除く残りの中央部分のみが干渉光の干渉成分として用いられる。これにより，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重なりの状態に多少のばらつきが生じた場合でも，そのばらつきによる前記位相差φの変化への影響を小さくできる。
【００４６】
ところで，前記試料１を通過させた前記信号光Ｐｓの位相変化を光干渉法により測定する場合，前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓの光路長を長くすることによって測定感度を高めることができる。しかしながら，前記試料１が所定の被測定対象物質の溶液である場合に，低濃度の前記試料１と高濃度の前記試料１との両方について，信号処理系におけるレンジオーバー及び感度不足を回避できることが必要となる。
そこで，前記光熱変換測定装置Ｘ２が，例えば図８に示されるような可動式セル支持機構６０を備えればなお好適である。
前記可動式セル支持機構６０は，前記セル２を支持し，前記第１の外壁２ａ及び前記第２の外壁２ｂに直交する方向における前記セル２の位置を可変に移動及び位置決めする機構である。例えば，前記可動式セル支持機構６０は，前記セル２を支持する支持部と，その支持部を直線方向に移動させて位置決めするアクチュエータとを備えている。
これにより，前記試料１における被測定対象物質の濃度の幅が大きい場合であっても，その濃度に応じて前記セル２（前記試料１）に到達するまでの前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの光路長を調節することにより，信号処理系におけるレンジオーバー及び感度不足を回避できる。例えば，前記セル２（前記試料１）に到達するまでの前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの光路長が長くなるよう調節すれば，前記試料１中における前記励起光Ｐｈの広がり（断面積）が大きくなり，前記試料１中における前記信号光Ｐｓと重なる前記励起光Ｐｈの密度を低くできるため，前記光検出器４０の検出強度を小さく調節できる。
なお，図７に示される前記可動式セル支持機構６０は，前記セル２の支持位置をモータ等の駆動源により移動させて位置決めする機構である。しかしながら，前記可動式セル支持機構６０は，例えば，前記セル２の支持部を，前記第１の外壁２ａ及び前記第２の外壁２ｂに直交する方向における複数の位置のいずれかにビス止め等により位置決め可能な手動式の位置調節機構を備えた支持機構であることも考えられる。
【００４７】
図４に示した前記光熱変換測定装置Ｘ２では，前記参照光Ｐｒを，前記信号光Ｐｓと同じ条件で前記セル２及び前記試料１と同じ前記参照用のセル２ｒ及び前記参照用の試料１ｒに往復通過させた。しかしながら，前記光熱変換測定装置Ｘ２において，前記参照光Ｐｒを，前記参照用のセル２ｒ及び前記参照用の試料１ｒに通過させずに，前記信号光Ｐｓと干渉させることも考えられる。
また，図４に示した前記光熱変換測定装置Ｘ２では，前記ハーフミラー３により，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重畳光を分岐させた。しかしながら，前記光熱変換測定装置Ｘ２において，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓから出てその信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓに戻るまでの前記重畳光の光路における他の位置において，無偏光のビームスプリッタによって前記重畳光を前記主経路と前記副経路とに分岐させ，前記副経路への分岐光について前記重畳光における前記信号光Ｐｓと前記励起光Ｐｈとの重ね合わせの状態を調節することも考えられる。この場合，前記ハーフミラー３及び前記参照用のハーフミラー３ｒは，全反射ミラーに置き換えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は，容器に充填された試料に信号光を通過させ，その試料における前記信号光の通過部に励起光を通過させることによる信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する装置及びその測定方法への利用が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
Ｘ１，Ｘ２：光熱変換測定装置
１ ：試料
１ｒ ：参照用の試料
２ ：セル
２ｒ ：参照用のセル
３ ：ハーフミラー
３ｒ ：参照用のハーフミラー
１０ ：測定光源
１１ａ：二分の一波長板
１２ ：偏光ビームスプリッタ
１３ｓ，１３ｒ：音響光学変調器
１７ｓ：信号光用の集光レンズ
１７ｒ：参照光用の集光レンズ
１８ｓ：信号光系の偏光ビームスプリッタ
１８ｒ：参照光系の偏光ビームスプリッタ
２０ ：励起光源
２１ ：強度変調器
２２ ：ノイズ光遮断板
２２ａ：ピンホール
２４ ：励起光用の集光レンズ
３１ ：偏光板
３３ ：光統合用の偏光ビームスプリッタ
４０ ：光検出器
４１ ：ローパスフィルタ回路
４２ ：位相検波器
５０ ：ビームスプリッタ
５１，５２：カメラ
５３ ：演算装置
５４ ：ミラー可動支持機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は，容器に充填された試料にビーム状の信号光を通過させ，前記試料における前記信号光の通過部にビーム状の励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する光熱変換測定装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種試料の含有物質等の分析において，分析感度の向上は，試薬の量の低減や試料の濃縮処理の簡素化，分析の効率化及び低コスト化を図る上で重要である。一方，試料に励起光を照射すると，その照射部は励起光を吸収することにより発熱する。これを光熱効果という。また，その光熱効果による発熱量（吸熱量）を測定することを光熱変換測定という。
従来，この光熱変換測定による試料の高感度分析法として，光熱効果により試料に形成される熱レンズ効果を用いた手法（以下，熱レンズ法という）が知られている。
前記熱レンズ法による分析装置（光熱変換分光分析装置）は，例えば，特許文献１に示されている。この熱レンズ法による分析装置では，試料に照射した検出光（信号光）を集光するとともにピンホールに通過させ，そのピンホールを通過後の検出光の光強度を検出することにより，励起光が照射された試料の発熱による屈折率変化を検出光の集光状態の変化として検出するものである。前記熱レンズ法では，励起光の強度を増強する以外に測定感度を向上させる手段がなく，十分な測定感度が得られないことがある。
【０００３】
一方，特許文献２には，試料の光熱効果による屈折率変化を，試料を通過（透過）させたビーム状の信号光（測定光）における位相変化として捉え，これをヘテロダイン方式の光干渉法を用いて測定する技術が示されている。
これにより，例えば装置ごとに光検出器（光強度検出手段）の位置や信号光の強度及びその強度分布等が異なっても，測定中に変化さえしなければ，これらに依存することなく安定的に，しかも光学的に高精度かつ高感度で試料の屈折率変化を測定することが可能となる。
さらに，特許文献１及び特許文献２には，周期的に強度変調した励起光を用い，信号光（検出光）を励起光の強度変調周期と同周期成分について測定することにより，Ｓ／Ｎ比向上を図ることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５６６１１号公報
【特許文献２】特開２００４−３０１５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで，光熱変換測定の対象となる試料が液体やゲル状である場合，セルと称される容器に充填された試料について光熱変換測定が行われる。
しかしながら，特許文献２に示される光熱変換測定装置により，セルに充填された試料を測定した場合，そのセルに対して信号光や励起光が反射し，反射した信号光や励起光がノイズ光となって測定精度を悪化させるという問題点が生じ得た。
例えば，前記セルに対する信号光や励起光の反射光が，信号光及び参照光の干渉光に混入してクロストークと称される干渉光の乱れを生じさせることがある。また，前記セルに対する信号光や励起光の反射光が，信号光の光源や励起光の光源における光の出射口に戻り，これにより光源から出射される信号光や励起光の強度が不安定になることがある。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，容器に充填された試料に信号光及び励起光を通過させることによる前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する場合に，容器に対する信号光や励起光の反射光がノイズとなって測定精度を悪化させることを防止できる光熱変換測定及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明に係る光熱変換測定装置は，容器に充填された試料にビーム状の信号光を通過させ，前記試料における前記信号光の通過部にビーム状の励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する装置である。
そして，本発明における第１発明に係る光熱変換測定装置は，次の（Ａ１）〜（Ａ５）に示される各構成要素を備えている。
（Ａ１）前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，その第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光手段。
（Ａ２）前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光の一部を反射しつつ残りを通過させ，反射した前記信号光を，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させるハーフミラー。
（Ａ３）前記励起光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねてその信号光に対し逆方向に前記試料を通過させる励起光投光手段。
（Ａ４）前記信号光に対し基準となる参照光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の光路に沿う前記信号光に重ねてその信号光と同じ方向に前記試料を通過させる参照光投光手段。
（Ａ５）前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光と前記参照光との干渉光の光強度に基づいて，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定手段。
なお，前記容器の形状は，直方体又は立方体である場合が典型例であるが，それ以外の形状であっても，光路追跡計算を行うことにより，（Ａ１）〜（Ａ５）に示される内容を満たす前記信号光や前記参照光の前記容器に対する入射方向を設定できる。
【０００７】
前記第１発明に係る光熱変換測定装置は，以下のような作用及び効果を奏する。
まず，前記信号光及び前記参照光が，前記容器の前記第１の外壁部及び前記第２の外壁部各々に対して斜めに入射するため，各外壁部に反射した前記信号光及び前記参照光が，干渉光に混入したり，元の光源に戻ったりしない。同様に，前記励起光も，前記第２の外壁部に対して斜めに入射するため，その第２の外壁部に反射した前記励起光が元の光源に戻らない。その結果，干渉光の強度信号にクロストークに起因するノイズが発生したり，光源から出射される前記信号光や前記励起光の強度が不安定になることを防止できる。
さらに，前記参照光が，前記試料中における励起部である前記第１の光路を通過した後の前記検出光に対し，前記第２の光路において重ねられる。そのため，前記第２の光路を通過した後の前記信号光及び前記参照光について，それらを導光するための光学系を個別に設けることなく共用できる。その結果，前記信号光及び前記参照光を導光する光学系を簡素化できる。しかも，前記信号光と前記参照光との間で，前記試料中における励起部（前記第１の光路）以外の光路の条件が揃うため，前記試料の光熱効果による状態変化を高精度で測定できる。
【０００８】
一方，本発明における第２発明に係る光熱変換測定装置は，次の（Ｂ１）〜（Ｂ６）に示される各構成要素を備えている。
（Ｂ１）前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，その第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光手段。
（Ｂ２）前記励起光を，前記第１の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねてその信号光と同じ方向に前記試料を通過させる励起光投光手段。
（Ｂ３）前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光及び前記励起光を反射し，反射した前記信号光及び前記励起光を，前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させる光反射手段。
（Ｂ４）前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光及び前記励起光の光路において前記信号光を通過させて前記励起光を反射する光弁別手段。
（Ｂ５）前記光弁別手段を経た前記信号光のビームの外縁部分を遮断して残りの部分を通過させる絞り。
（Ｂ６）前記絞りを通過後の前記信号光とその信号光に対し基準となる参照光との干渉光の光強度に基づいて，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定手段。
【０００９】
前記第２発明に係る光熱変換測定装置は，以下のような作用及び効果を奏する。
まず，前記第１発明と同様に，前記信号光及び前記参照光が，前記容器の前記第１の外壁部及び前記第２の外壁部各々に対して斜めに入射するため，各外壁部に反射した前記信号光及び前記参照光が，干渉光に混入したり，元の光源に戻ったりしない。同様に，前記励起光も，前記第１の外壁部に対して斜めに入射するため，その第２の外壁部に反射した前記励起光が元の光源に戻らない。その結果，干渉光の強度信号にクロストークに起因するノイズが発生したり，光源から出射される前記信号光や前記励起光の強度が不安定になることを防止できる。
ここで，ビーム状の前記信号光及び前記励起光は，その断面における強度が一様ではなく，その光軸部分から遠ざかって外縁に近づくほど強度が急激に低下する。従って，前記試料中における前記信号光及び前記励起光の重なりの状態にばらつきが生じた場合，光熱効果による前記試料の屈折率変化が前記信号光の位相変化に影響する程度が変動し，測定精度が悪化する。その変動が生じると，前記クロストークが生じている状況と同様の状況となる。また，その変動は，前記信号光のビーム径よりも前記励起光のビーム径の方が小さい場合に顕著となる。
これに対し，前記絞りによって，前記信号光のビームの外縁部分を除く残りの中央部分のみが干渉光の干渉成分として用いられることにより，前記信号光及び前記励起光の重なりの状態に多少のばらつきが生じた場合でも，そのばらつきによる前記信号光の位相変化への影響を小さくできる。
【００１０】
前述したように，前記試料中における前記信号光及び前記励起光の重なりの状態にばらつきが生じると，それが測定精度の悪化につながる。また，前記絞りが採用されても，前記信号光及び前記励起光の重なりのばらつきが大きい場合には，やはり測定精度の悪化につながる。
そこで，前記第２発明に係る光熱変換測定装置が，さらに，次の（Ｂ７）〜（Ｂ１１）に示される各構成要素を備えればなお好適である。
（Ｂ７）前記信号光投光手段及び前記励起光投光手段により光路が重ねられた前記信号光及び前記励起光の一部を前記光弁別手段に向かう主経路からそれとは異なる副経路へ分岐させる第１の光分岐手段。
（Ｂ８）前記副経路へ分岐された前記信号光及び前記励起光をさらに２分岐させる第２の光分岐手段。
（Ｂ９）前記第２の光分岐手段を経た２つの分岐光各々の断面の像を，前記第２の光分岐手段から各々異なる距離の位置において撮像する２つの撮像手段。
（Ｂ１０）前記２つの撮像手段により得られた２つの撮像画像各々における前記信号光の断面の像と前記励起光の断面の像との位置ずれ情報を検出する位置ずれ情報検出手段。
（Ｂ１１）前記位置ずれ情報検出手段の検出結果に応じて前記２つの撮像画像両方における前記信号光の断面の像と前記励起光の断面の像との位置ずれが所定の許容範囲に収まるように前記参照光投光手段における前記励起光の光路を調節する励起光光路調節手段。
これらの構成要素を備えた測定装置においては，前記試料中における前記信号光及び前記励起光の重なり状態のばらつきが小さく抑えられ，その結果，高い測定精度を確保できる。また，測定環境によっては，前記信号光及び前記励起光の重なり状態が測定中においても変動する場合がある。そのような場合には，前記励起光光路調節手段により，測定中も前記位置ずれ情報をフィードバックしつつ前記励起光の光路の自動調節を継続させることが有効である。
【００１１】
また，前記第２発明に係る光熱変換測定装置が，次の（Ｂ１２）に示される各構成要素を備えればなお好適である。
（Ｂ１２）前記励起光投光手段により前記試料へ導かれる前記励起光の光路にその励起光を通過させるその励起光のビーム径に近似する径の開口が形成され，前記励起光の光源に向かう他の光を遮断するノイズ光遮断部材。
これにより，前記光弁別手段により反射された前記励起光が，その励起光の光源に戻る前に前記ノイズ光遮断部材により遮断され，前記励起光の強度が不安定になることを防止できる。
また，前記第２発明に係る光熱変換測定装置において，前記信号光投光手段及び前記励起光投光手段が，前記信号光及び前記励起光各々を，同じ光学特性の２つの集光レンズ各々を通じて屈折させることによって前記容器の前記第１の外壁に対して同じ位置に同じ角度で入射させることが考えられる。
この場合，前記信号光投光手段が，前記信号光の光路においてその信号光のビームに対して光軸を平行にずらして配置されて前記信号光を屈折させる第１の集光レンズを備える。さらに，前記励起光投光手段が，前記励起光の光路においてその励起光のビームに対して光軸を平行にずらして配置されて前記励起光を屈折させる，前記第１の集光レンズと同じ光学特性の第２の集光レンズを備える。
これにより，相互に平行な又は直交する前記信号光及び前記励起光の各ビームを，ごく簡易な構成によって同じ角度で屈折させ，前記第１の外壁部に対して同じ角度で入射させることができる。
【００１２】
前記試料を通過させた前記信号光の位相変化を光干渉法により測定する場合，前記試料を通過後の前記信号光の光路長を長くすることによって測定感度を高めることができる。しかしながら，前記試料が所定の被測定対象物質の溶液である場合に，低濃度の前記試料と高濃度の前記試料との両方について，信号処理系におけるレンジオーバー及び感度不足を回避できることが必要となる。
そこで，前記第２発明に係る光熱変換測定装置が，前記容器を，前記第１の外壁部及び前記第２の外壁部に直交する方向における位置を可変に支持する可動式容器支持手段を具備することが考えられる。
これにより，前記試料における被測定対象物質の濃度の幅が大きい場合であっても，その濃度に応じて前記容器（試料）に到達するまでの前記信号光及び前記励起光の光路長を調節することにより，前記試料中における前記励起光の広がりの大小，即ち，前記試料中における前記信号光と重なる前記励起光の密度の高低を調節できるため，信号処理系におけるレンジオーバー及び感度不足を回避できる。
【００１３】
また，本発明は，前記第１発明に係る光熱変換測定装置及び前記第２発明に係る光熱変換測定装置それぞれを用いて測定を行う光熱変換測定方法として捉えることもできる。
即ち，本発明に係る光熱変換測定方法は，容器に充填された試料にビーム状の信号光を通過させ，前記試料における前記信号光の通過部にビーム状の励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する方法である。
そして，本発明における第１発明に係る光熱変換測定方法は，次の（Ｃ１）〜（Ｃ５）に示される各工程を行う方法である。
（Ｃ１）前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，その第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光工程。
（Ｃ２）前記信号光投光工程と並行して，ハーフミラーにより，前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光の一部を反射しつつ残りを通過させ，反射した前記信号光を，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させる信号光反射工程。
（Ｃ３）前記信号光投光工程及び前記信号光反射工程と並行して，前記励起光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねてその信号光に対し逆方向に前記試料を通過させる励起光投光工程。
（Ｃ４）前記信号光投光工程及び前記信号光反射工程と並行して，前記信号光に対し基準となる参照光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の光路に沿う前記信号光に重ねてその信号光と同じ方向に前記試料を通過させる参照光投光工程。
（Ｃ５）光強度検出手段により，前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光と前記参照光との干渉光の光強度を検出し，その検出信号に基づいて，位相検波手段により，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定工程。
また，本発明における第２発明に係る光熱変換測定方法は，次の（Ｄ１）〜（Ｄ６）に示される各工程を行う方法である。
（Ｄ１）前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，その第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光工程。
（Ｄ２）前記信号光投光工程と並行して，前記励起光を，前記第１の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねてその信号光と同じ方向に前記試料を通過させる励起光投光工程。
（Ｄ３）前記信号光投光工程及び前記励起光投光工程と並行して，光反射手段により，前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光及び前記励起光を反射し，反射した前記信号光及び前記励起光を，前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させる光反射工程。
（Ｄ４）所定の光学素子により，前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光及び前記励起光の光路において前記信号光を通過させて前記励起光を反射する光弁別工程。
（Ｄ５）所定の絞りにより，前記光弁別工程を経た前記信号光のビームの外縁部分を遮断して残りの部分を通過させる信号光絞り工程。
（Ｄ６）光強度検出手段により，前記絞りを通過後の前記信号光とその信号光に対し基準となる参照光との干渉光の光強度を検出し，その検出信号に基づいて，位相検波手段により，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定工程。
以上に示した本発明に係る光熱変換測定方法においても，前記本発明に係る光熱変換測定装置と同様の作用及び効果がえられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば，容器に充填された試料に信号光及び励起光を通過させることによる前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する光熱変換測定において，容器に対する信号光や励起光の反射光がノイズとなって測定精度を悪化させることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光熱変換測定装置Ｘ１の概略構成図。
【図２】光熱変換測定装置Ｘ１におけるセル部分を拡大した断面図。
【図３】光熱変換測定における測定値のトレンドグラフ。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光熱変換測定装置Ｘ２の概略構成図。
【図５】光熱変換測定装置Ｘ２におけるセル部分を拡大した断面図。
【図６】光熱変換測定装置Ｘ２における検出光及び励起光の断面画像の模式図。
【図７】光熱変換測定装置Ｘ２における検出光用の絞りを検出光が通過する様子を表す模式図。
【図８】光熱変換測定装置Ｘ２に採用可能な可動式セル支持機構の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００１７】
本発明の実施形態に係る光熱変換測定装置Ｘ１，Ｘ２は，セル２に充填された試料１の光熱効果による屈折率変化を，そのセル２及び試料１を通過させたビーム状の信号光Ｐｓにおける位相変化として捉え，これをヘテロダイン方式の光干渉法を用いて測定する装置である。前記光熱効果は，前記試料１に前記信号光Ｐｓを通過させ，前記試料１における前記信号光Ｐｓの通過部である励起部分にビーム状の励起光Ｐｈを通過させることにより生じる。
前記セル２は，例えば，６つの外壁面を有する直方体状又は立方体状の透明容器である。前記セル２の材質は，例えば，石英ガラス等である。
前記試料１は，所定の溶媒に測定対象物質が溶解された液体又はゲル状の試料であり，前記セル２内に充填されている。
【００１８】
まず，図１及び図２を参照しつつ，本発明の第１実施形態に係る光熱変換測定装置Ｘ１について説明する。
図１に示されるように，前記光熱変換測定装置Ｘ１は，測定光源１０，各種光学機器，光検出器４０，ローパスフィルタ回路４１及び位相検波器４２を備えている。
前記測定光源１０は，前記試料１の屈折率変化を検出するための信号光Ｐｓと，これに干渉させる基準となる参照光Ｐｒとの両方の光源として兼用されるレーザ光源である。
前記測定光源１０は，例えば，出力１ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザ等である。前記測定光源１０から出力されたレーザ光は，二分の一波長板１１ａで偏波面が調節され，さらに偏光ビームスプリッタ１２によって互いに直交する２偏波Ｐ１，Ｐ２に分光される。
各偏波Ｐ１，Ｐ２は，音響光学変調器１３ｓ，１３ｒによってそれぞれ異なる周波数へ周波数変換がなされ，その一方が信号光Ｐｓ，他方が参照光Ｐｒとなる。前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの間の周波数の差ｆb，即ち，２つの音響光学変調器１３ｓ，１３ｒのシフト周波数の差は，例えば，３０MHz程度である。
【００１９】
前記信号光Ｐｓは，ミラー１４ｓにより変向され，直方体状又は立方体状の前記セル２を形成する６つの外壁の１つである第１の外壁２ａに対し斜めに入射する。前記第１の外壁２ａに対して斜めに入射した前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａから前記セル２における前記第１の外壁２ａと表裏の関係にある第２の外壁２ｂに至る第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過する。
ここで，図２に示されるように，前記第１の外壁２ａに対して斜めに入射した前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａの外側及び内側の各面，即ち，光の伝播媒体の境界面において屈折して前記試料１に入射し，前記第１の光路Ｒ１に至る。
なお，前記測定光源１０，前記二分の一波長板１１ａ，前記偏光ビームスプリッタ１２，信号光用の前記音響光学変調器１３ｓ及び前記ミラー１４ｓが，前記信号光投光手段の一例である。
【００２０】
また，前記セル２における前記第２の外壁２ｂの外側の面には，ハーフミラー３が形成されている。
前記ハーフミラー３は，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓの一部を反射しつつ残りを通過させる。前記ハーフミラー３に反射した前記信号光Ｐｓは，再び前記試料１に入射し，前記第２の外壁２ｂから前記第１の外壁部２ａに至る第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過する。前記第１の光路Ｒ１は，後述するように，励起光Ｐｈが重なって通過する励起部である。前記試料１中における前記第２の光路Ｒ２は，前記第１の光路（励起部）と重ならない。
ここで，図２に示されるように，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓは，前記第２の外壁２ｂの内側の面で屈折し，前記ハーフミラー３で反射した後に，再度，前記第２の外壁２ｂの内側の面で屈折して前記試料１に再入射して前記第２の光路Ｒ２に至る。
また，前記第２の光路Ｒ２を通過した前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａの内側及び外側の各面において屈折し，前記第１の外壁２ａから出射する。
以上に示したように，前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａの外側の面から前記ハーフミラー３に至る往路と，前記ハーフミラー３から前記第１の外壁２ａに至る復路とで，材質及び厚みが同じ前記第１の外壁２ａ，前記試料１及び前記第２の外壁２ｂを通過する。これにより，前記第１の外壁２ａの外側面に対して角度＋θの方向から斜めに入射した前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａの外側面に対して角度−θの方向へ斜めに出射していく。なお，角度＋θ及び−θは，前記第１の外壁２ａの外側面の法線方向を基準とする角度である。また，角度θは，例えば，４５°である。
【００２１】
一方，前記信号光Ｐｓに対し基準となる前記参照光Ｐｒは，ミラー１４ｒにより変向され，前記ハーフミラー３を通して前記セル２の前記第２の外壁２ｂに対し斜めに入射する。前記第２の外壁２ｂに対して斜めに入射した前記参照光Ｐｒは，前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過する。即ち，前記参照光Ｐｒは，前記第２の光路Ｒ２に沿う前記信号光Ｐｓと重なり，その信号光Ｐｓと同じ方向に前記試料１を通過する。
ここで，図２に示されるように，前記第２の外壁２ｂに対して斜めに入射した前記参照光Ｐｒは，前記第２の外壁２ｂの外側及び内側の各面において屈折して前記試料１に入射し，前記第２の光路Ｒ２に至る。さらに，前記第２の光路Ｒ２を通過した前記参照光Ｐｒは，前記第１の外壁２ａの内側及び外側の各面において屈折し，前記第１の外壁２ａから前記信号光Ｐｓと重なった状態でその信号光Ｐｓと同じ方向，即ち，前記第１の外壁２ａの外側面に対し角度−θの方向へ出射する。
なお，前記測定光源１０，前記二分の一波長板１１ａ，前記偏光ビームスプリッタ１２，参照光用の前記音響光学変調器１３ｒ及び前記ミラー１４ｒが，前記参照光投光手段の一例である。
【００２２】
また，前記光熱変換測定装置Ｘ１は，前記試料１に対して励起光Ｐｈを投光する機器として，励起光源２０と強度変調器２１とを備えている。
前記励起光源２０は，測定対象である前記試料１を励起するためのビーム状の励起光を出力する単波長のレーザ光源である。
前記励起光源２０により出力された前記励起光Ｐｈは，前記強度変調器２１により予め設定された周波数で強度変調がなされた後に前記試料１が充填された前記セル２へ投光される。
前記強度変調器２１は，例えば，１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚ程度の周波数で前記励起光Ｐｈの強度変調を行うチョッパ等である。
前記強度変調器２１により強度変調がなされた前記励起光Ｐｈは，前記ハーフミラー３を通して前記第２の外壁部２ｂに対し斜めに入射し，前記試料１中の前記第１の光路Ｒ１に沿う前記信号光Ｐｓに重なってその信号光Ｐｓに対し逆方向に前記試料１を通過する。
即ち，前記励起光源２０及び前記強度変調器２１が，前記励起光を，前記ハーフミラー３を通して前記第２の外壁部２ｂに対し斜めに入射させ，前記第１の光路Ｒ１に沿う前記信号光Ｐｓに重ねてその信号光Ｐｓに対し逆方向に前記試料１を通過させる励起光投光手段の一例である。
【００２３】
また，前記第１の外壁２ａと信号光用の前記ミラー１４ｓとの間には，前記試料１及び前記セル２を通過した前記励起光Ｐｈが前記測定光源１０側へ進行するのを遮る光学フィルタ１５ｓが設けられている。この光学フィルタ１５ｓは，前記信号光Ｐｓは通過させるが，それと光周波数が異なる前記励起光Ｐｈを遮る。
同様に，前記ハーフミラー３と参照光用の前記ミラー１４ｒとの間には，前記ハーフミラー３に反射した前記励起光Ｐｈが前記測定光源１０側へ進行するのを遮る光学フィルタ１５ｒが設けられている。この光学フィルタ１５ｒも，前記参照光Ｐｒは通過させるが，それと光周波数が異なる前記励起光Ｐｈを遮る。
【００２４】
前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒは，両ビームが重なった状態で偏光板３１へ向かう。
前記偏光板３１では，前記信号光Ｐｓと，これと周波数が異なる前記参照光Ｐｒとのそれぞれから同じ偏光成分が抽出されて干渉し，それらの干渉光が前記光検出器４０により受光される。
前記光検出器４０は，前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの干渉光を受光して光電変換を行い，その干渉光の光強度を検出する。前記光検出器４０の検出信号は，前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの周波数の差ｆbを交流成分とするビート信号である。以下，前記光検出器４０の検出信号を干渉光ビート信号という。
前記干渉光ビート信号は，前記位相検波器４２と前記ローパスフィルタ回路４１とに入力される。
前記ローパスフィルタ回路４１は，前記干渉光ビート信号から前記励起光Ｐｈの強度変調の周波数成分を除去した基準信号を生成する。その基準信号は，前記位相検波器４２に入力される。
前記位相検波器４２は，前記干渉光ビート信号と前記基準信号とに基づく位相検波を行い，前記試料１に前記励起光Ｐｈを通過させることによる前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓの位相変化，即ち，前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの位相差φの変化を測定する。
より具体的には，前記ローパスフィルタ回路４１及び前記位相検波器４２は，前記干渉光ビート信号から，前記強度変調器２１による前記励起光Ｐｈの強度変調周波数と同じ周波数成分を抽出し，抽出した信号から前記位相差φの変化を検出する。
ここで，前記干渉光ビート信号の信号値Ｓ１は，次の（１）式で表される。
Ｓ１＝Ｃ１＋Ｃ２・ｃｏｓ（２π・ｆb・ｔ＋φ） …（１）
（１）式において，Ｃ１，Ｃ２は前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒが経由する各種の光学系や前記試料１の透過率により定まる定数，φは前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの光路長差による位相差，ｆbは前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの間の周波数差である。（１）式より，前記干渉光ビート信号の信号値Ｓ１の変化，即ち，前記励起光Ｐｈを照射しない或いはその光強度が小さいときとその光強度が大きいときとの前記信号値Ｓ１の差から，前記位相差φの変化が求まる。従って，前記位相検波器４２は，前記干渉光ビート信号における前記励起光Ｐｈの強度変調の周波数成分の変動量から，前記位相差φの変化を検出する。
なお，前記ローパスフィルタ回路４１及び前記位相検波器４２が，前記信号光Ｐｓの位相変化を測定する位相変化測定手段の一例である。
【００２５】
また，前記試料１の中の前記励起光Ｐｈを吸収する所定の含有物質の量に応じて吸熱量（発熱量）が変わり，その発熱量に応じて屈折率が変わり，その屈折率に応じて前記位相差φ（前記試料１中の前記検出光Ｐｓの光路長）が変わる。即ち，前記含有物質の量が多いほど，前記励起光Ｐｈの変化に対する前記位相差φの変化が大きい。従って，前記位相差φを測定すれば，前記試料１の温度変化により生じる屈折率の変化が求まり，その結果，前記試料１の含有物質の量（濃度）の分析が可能となる。
即ち，当該光熱変換測定装置Ｘ１を用いて，予め所定の含有物質の量（濃度）が既知である複数種類のサンプル試料について前記位相差φの変化を測定し，その結果とその含有物質の量との対応づけを不図示の計算機にデータテーブルとして記憶しておく。そして，前記計算機により，測定対象とする前記試料１についての前記位相差φの測定結果を前記データテーブルに基づいて補間処理等を行う等によりその含有物質の量を特定する処理を実行すればよい。
このように，前記試料１の光熱効果による屈折率変化を，前記試料１を通過（透過）させた前記信号光Ｐｓにおける前記励起光Ｐｈの照射による位相変化を光干渉法を用いて測定すれば，安定的に，しかも光学的に高精度で前記試料１の屈折率変化を測定することが可能となる。
【００２６】
前記光熱変換測定装置Ｘ１は，以下のような手順で光熱変換測定を行う。
即ち，前記測定光源１０から前記ミラー１４ｓに至る光学機器により，前記信号光Ｐｓを，前記セル２の前記第１の外壁２ａに対し斜めに入射させ，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過させる（信号光投光工程）。
そのような信号光Ｐｓの投光と並行して，前記ハーフミラー３により，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓの一部を反射しつつ残りを通過させ，反射した前記信号光Ｐｓを，前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過させる（信号光反射工程）。
さらに，前記信号光Ｐｓの投光及びその反射と並行して，前記励起光Ｐｈを，前記ハーフミラー３を通して前記第２の外壁２ｂに対し斜めに入射させ，前記第１の光路Ｒ１に沿う前記信号光Ｐｓに重ねてその信号光Ｐｓに対し逆方向に前記試料１を通過させる（励起光投光工程）。
さらに，前記信号光Ｐｓの投光及びその反射と並行して，前記参照光Ｐｒを，前記ハーフミラー３を通して前記第２の外壁２ｂに対し斜めに入射させ，前記第２の光路Ｒ２に沿う前記信号光Ｐｓに重ねてその信号光Ｐｓと同じ方向に前記試料１を通過させる（参照光投光工程）。
そして，光検出器４０により，前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの干渉光の光強度の信号である前記干渉光ビート信号を検出する。さらに，前記ローパスフィルタ回路４１及び前記位相検波器４２により，前記干渉光ビート信号に基づいて，前記試料１に前記励起光Ｐｈを通過させることによる前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓの位相変化を測定する（位相変化測定工程）。
【００２７】
前記光熱変換測定装置Ｘ１は，以下のような特徴を有している。
まず，前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒが，前記セル２の前記第１の外壁２ａ及び前記第２の外壁２ｂ各々に対して斜めに入射するため，各外壁２ａ，２ｂに反射した前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒが，干渉光に混入したり，前記測定光源１０に戻ったりしない。同様に，前記励起光Ｐｈも，前記第２の外壁２ｂに対して斜めに入射するため，その第２の外壁２ｂに反射した前記励起光Ｐｈが前記励起光源２０に戻らない。その結果，前記干渉光ビート信号にクロストークに起因するノイズが発生したり，前記測定光源１０及び前記励起光源２０各々から出射される前記信号光Ｐｓや前記励起光Ｐｈの強度が不安定になることを防止できる。
図３は，前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓの位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する光熱変換測定における測定値のトレンドグラフである。図３におけるグラフ線ｇ１は，前記セル２の外壁に対して前記信号光Ｐｓを垂直入射させることによってクロストークが生じているときの前記位相差φの変化の測定値，グラフ線ｇ２は，前記セル２の外壁に対して前記信号光Ｐｓを斜めに入射させることによってクロストークを回避した前記光熱変換測定装置Ｘ１による前記位相差φの変化の測定値を表す。
図３のグラフからわかるように，前記セル２の外壁に対して前記信号光Ｐｓを斜めに入射させることによってクロストークを回避することにより，測定値が非常に安定する。
【００２８】
さらに，前記光熱変換測定装置Ｘ１においては，前記参照光Ｐｒが，前記試料１中における励起部である前記第１の光路Ｒ１を通過した後の前記検出光Ｐｓに対し，前記第２の光路Ｒ２において重ねられる。そのため，前記第２の光路Ｒ２を通過した後の前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒについて，それらを導光するための光学系を個別に設ける必要がない。その結果，前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒを導光する光学系を簡素化できる。しかも，前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの間で，前記試料１中における励起部である前記第１の光路Ｒ１以外の光路の条件が揃うため，前記試料１の光熱効果による状態変化を高精度で測定できる。
【００２９】
次に，図４及び図５を参照しつつ，本発明の第２実施形態に係る光熱変換測定装置Ｘ２について説明する。なお，図４及び図５において，図１及び図２に示される構成要素と同じ構成要素については，図１及び図２における符号と同じ符号が付されている。
図４に示されるように，前記光熱変換測定装置Ｘ２は，前記光熱変換測定装置Ｘ１と同様に，前記測定光源１０，前記二分の一波長板１１ａ，前記偏光ビームスプリッタ１２，２つの前記音響光学変調器１３ｓ，１３ｒ，前記偏光板３１，前記光検出器４０，前記ローパスフィルタ回路４１，前記位相検波器４２，前記励起光源２０及び前記強度変調器２１を備えている。これらの機能は，前記光熱変換測定装置Ｘ１における機能と同じであるので，ここでは説明を省略する。
【００３０】
また，前記光熱変換測定装置Ｘ２において，前記音響光学変調器１３ｓから出力される前記信号光Ｐｓは，ミラー１４ｓにより変向され，さらに，信号光用の集光レンズ１７ｓ及び信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓを通じて，前記セル２を形成する６つの外壁の１つである前記第１の外壁２ａに対し斜めに入射する。前記第１の外壁２ａに対して斜めに入射した前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａからその反対側の前記第２の外壁２ｂに至る第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過する。
ここで，図５に示されるように，前記第１の外壁２ａに対して斜めに入射した前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａの外側及び内側の各面，即ち，光の伝播媒体の境界面において屈折して前記試料１に入射し，前記第１の光路Ｒ１に至る。さらに，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓは，前記第２の外壁２ｂの内側及び外側の各面で屈折し，前記第２の外壁２ｂからその外側面に対し斜め方向へ出射する。
前記信号光用の集光レンズ１７ｓは，前記信号光Ｐｓの光路においてその信号光Ｐｓのビームに対して光軸を平行にずらして配置されている。これにより，前記信号光用の集光レンズ１７ｓは，前記第１の外壁２ａに対して垂直な方向へ向かう前記信号光Ｐｓを屈折させることにより，前記信号光Ｐｓを前記第１の外壁２ａに対して斜めに入射させる。なお，前記信号光用の前記集光レンズ１７ａが，前記第１の集光レンズの一例である。また，前記測定光源１０，前記二分の一波長板１１ａ，前記偏光ビームスプリッタ１２，前記音響光学変調器１３ｓ，前記ミラー１４ｓ，前記信号光用の集光レンズ１７ｓ及び前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓが，前記信号光投光手段の一例である。
【００３１】
一方，前記強度変調器２１により強度変調がなされた前記励起光Ｐｈは，ミラー２３により変向され，励起光用の集光レンズ２４を通過し，さらに前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓで反射した後に前記セル２の前記第１の外壁２ａに対して斜めに入射する。前記第１の外壁２ａに対し斜めに入射した前記励起光Ｐｈは，前記試料１中における前記第１の光路Ｒ１に沿う前記信号光Ｐｓに重なってその信号光Ｐｓと同じ方向に前記試料１を通過する。なお，前記励起光源２０，前記強度変調器２１，前記ミラー２３，前記励起光用の集光レンズ２４及び前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓが，前記励起光投光手段の一例である。
ここで，前記励起光用の集光レンズ２４と前記信号光用の集光レンズ１７ｓは，焦点距離等の光学特性が同じものである。また，前記励起光用の集光レンズ２４及び前記信号光用の集光レンズ１７ｓは，それらの光軸が相互に直交する方向に向けて配置されている。
また，前記ミラー２３で反射した前記励起光Ｐｈのビームは，前記信号光用の集光レンズ１７ｓに入射する前の前記信号光Ｐｓのビームと直交する方向から前記励起光用の集光レンズ２４に入射する。また，前記信号光用の集光レンズ１７ｓにおける光軸と前記信号光Ｐｓの入射位置とのずれ幅が，前記励起光用の集光レンズ２４における光軸と前記励起光Ｐｈの入射位置とのずれ幅と等しくなるように，前記信号光用の集光レンズ１７ｓ及び前記励起光用の集光レンズ２４を含む光学機器が配置されている。
そして，前記信号光Ｐｓを投光する前記ミラー１４ｓ，前記信号光用の集光レンズ１７ｓ及び前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓと，前記励起光Ｐｈを投光する前記ミラー２３，前記励起光用の集光レンズ２４及び前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓとは，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈ各々を，同じ光学特性の２つの集光レンズ１７ｓ，２４各々を通じて屈折させることによって前記第１の外壁２ａに対して同じ位置に同じ角度で入射させる。
なお，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓは，前記信号光Ｐｓを通過させ，前記励起光Ｐｈを反射する。
【００３２】
光学特性が同じ２つの集光レンズ１７ｓ，２４を用いて前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈ各々を屈折させることにより，相互に直交する前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの各ビームを，ごく簡易な構成によって同じ角度で屈折させ，前記第１の外壁２ａに対して同じ角度で入射させることができる。
ここで，図４に示される例は，光軸が直交する２つの集光レンズ１７ｓ，２４各々に入射する直前の前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈが相互に直交している場合の例である。しかしながら，２つの集光レンズ１７ｓ，２４をそれらの光軸が平行となるように配置し，それら２つの集光レンズ１７ｓ，２４各々に入射する直前の前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈが相互に平行となるように光学機器が配置される例も考えられる。この場合，前記信号光用の集光レンズ１７ｓを通過後の前記信号光Ｐｓ又は前記参照光用の集光レンズ２４を通過後の前記参照光Ｐｒのいずれかを，前記信号光系の変向ビームスプリッタ１８ｓに入射する前にミラー等によって直角に変向させればよい。
【００３３】
前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１及び前記セル２を通過した前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈは，前記第２の外壁２ｂに対向配置された前記ハーフミラー３に到達する。
前記ハーフミラー３は，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈを反射する。前記ハーフミラー３で反射した前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈは，前記第２の外壁２ｂに対し斜めに入射し，前記第２の外壁２ｂから前記第１の外壁１ａに至る第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過する。前記第２の光路Ｒ２は，前記試料１中において前記第１の光路Ｒ１と重ならない光路である。なお，前記ハーフミラー３は，前記光反射手段の一例である。
以上に示したように，前記光熱変換測定装置Ｘ２においては，前記試料１中における前記第１の光路Ｒ１及び前記第２の光路Ｒ２の両方が，前記励起光Ｐｈにより励起される励起部となる。
【００３４】
図５に示されるように，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重畳光は，前記ハーフミラー３で反射した後に前記第２の外壁２ｂの外側面に斜めに入射し，その第２の外壁２ｂの外側及び内側の各面において屈折し，前記試料１中の前記第２の光路Ｒ２に至る。さらに，前記第２の光路Ｒ２を通過した前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重畳光は，前記第１の外壁２ａの内側及び外側の各面において屈折し，前記第１の外壁２ａの外側の面からその面に対し斜め方向へ出射する。
前記光熱変換測定装置Ｘ２においても，前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａの外側の面から前記ハーフミラー３に至る往路と，前記ハーフミラー３から前記第１の外壁２ａに至る復路とで，材質及び厚みが同じ前記第１の外壁２ａ，前記試料１及び前記第２の外壁２ｂを通過する。これにより，前記第１の外壁２ａの外側面に対して角度＋θの方向から斜めに入射した前記信号光Ｐｓは，前記第１の外壁２ａの外側面に対して角度−θの方向へ斜めに出射していく。
【００３５】
一方，前記光熱変換測定装置Ｘ２において，前記偏光ビームスプリッタ１２により分光された一方の偏波Ｐ２は，ミラー１４ｒ’で反射されて前記音響光学変調器１３ｓに導かれる。これにより，前記偏波Ｐ２は，前記信号光Ｐｓに対し基準となる前記参照光Ｐｒへ変換される。
前記音響光学変調器１３ｒから出力される前記参照光Ｐｒは，ミラー１４ｒにより変向され，参照光用の集光レンズ１７ｒ及び参照光系の偏光ビームスプリッタ１８ｒを通じて，参照用の試料１ｒが充填された参照用のセル２ｒに入射する。
さらに，前記参照用のセル２ｒ及び前記参照用の試料１ｒを通過した前記参照光Ｐｒは，参照光用のハーフミラー３ｒで反射し，再度，前記参照用の試料１ｒを通過する。
前記参照用の試料１ｒ及びそれが充填された前記参照用のセル２ｒは，測定対象の前記試料１及びそれが充填された前記セル２と同じものである。また，前記参照光系の偏光ビームスプリッタ１８ｒ及び前記参照光用のハーフミラー３ｒは，それぞれ前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓ及び前記ハーフミラー３と同じものである。
そして，前記ミラー１４ｒ，前記参照光用の集光レンズ１８ｒ，前記参照光系の偏光ビームスプリッタ１８ｒ及び前記参照光用のハーフミラー３は，前記参照光Ｐｒを，前記参照用のセル２ｒ及び前記参照用の試料１ｒに対し，前記セル２及び前記試料１における前記信号光Ｐｓの往復通過の光路と等価の光路で往復通過させる。
これにより，前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの間で，前記試料１中における励起部である前記第１の光路Ｒ１以外の光路の条件が揃う。
【００３６】
前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒは，両ビームが重なった状態で前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓへ戻る。
前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓは，前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの光路において，前記信号光Ｐｓを通過させて前記励起光Ｐｈを反射する。なお，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓが，前記光弁別手段の一例である。
また，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓを通過した前記信号光Ｐｓは，前記信号光用の集光レンズ１７ｓを通過して信号光用の絞り３４に至る。
前記信号光用の絞り３４ｓは，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓを経た前記信号光Ｐｓのビームの外縁部分を遮断して残りの部分を通過させる光学素子である。
【００３７】
図７は前記検出光の絞り３４ｓを前記検出光Ｐｓが通過する様子を表す模式図である。
ビーム状の前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈは，その断面における強度が一様ではなく，その光軸部分から遠ざかって外縁に近づくほど強度が急激に低下する。従って，前記試料１中における前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重なりの状態にばらつきが生じた場合，光熱効果による前記試料１の屈折率変化が前記信号光Ｐｓの位相変化に影響する程度が変動し，測定精度が悪化する。その変動は，前記信号光Ｐｓのビーム径よりも前記励起光Ｐｈのビーム径の方が小さい場合に顕著となる。
これに対し，前記信号光用の絞り３４ｓによって，前記信号光Ｐｓのビームの外縁部分を除く残りの中央部分のみが干渉光の干渉成分として用いられる。これにより，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重なりの状態に多少のばらつきが生じた場合でも，そのばらつきによる前記信号光Ｐｓの位相変化への影響を小さくできる。
また，前記参照光用の集光レンズ１７ｒを通過後の前記参照光Ｐｒの光路にも，前記信号光用の絞り３４ｓと同じ参照光用の絞り３４ｒが設けられている。この参照光用の絞り３４ｒは，干渉させる前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの条件を揃えるためのものである。
【００３８】
前記信号光用の絞り３４ｓを通過した前記信号光Ｐｓは，ミラー３２で反射して光統合用の偏光ビームスプリッタ３３を通過する。一方，前記参照光用の絞り３４ｒを通過した前記参照光Ｐｒは，前記光統合用の偏光ビームスプリッタ３３で反射する。
前記光統合用の偏光ビームスプリッタ３３を経た前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒは，両ビームが重なった状態で前記偏光板３１へ向かう。
前記偏光板３１では，前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとのそれぞれから同じ偏光成分が抽出されて干渉し，それらの干渉光が前記光検出器４０により受光される。これにより，前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの周波数の差ｆbを交流成分とする前記干渉光ビート信号が，前記光検出器４０により検出される。
また，前記位相検波器４２により，前記干渉光ビート信号と，前記ローパスフィルタ回路４１から出力される前記基準信号とに基づく位相検波がなされ，前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの位相差φの変化が測定される。
【００３９】
前記光熱変換測定装置Ｘ２は，以下のような手順で光熱変換測定を行う。
即ち，前記測定光源１０から前記ミラー１４ｓに至る光学機器により，前記信号光Ｐｓを，前記セル２の前記第１の外壁２ａに対し斜めに入射させ，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過させる（信号光投光工程）。
そのような信号光Ｐｓの投光と並行して，前記励起光源２０から前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓに至る光学機器により，前記励起光Ｐｈを，前記第１の外壁２ｂに対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光Ｐｓに重ねてその信号光Ｐｓと同じ方向に前記試料１を通過させる（励起光投光工程）。
さらに，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの投光と並行して，前記ハーフミラー３により，前記第１の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過した前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重畳光を反射し，反射した前記重畳光を，前記第２の外壁２ｂに対し斜めに入射させ，前記第２の光路Ｒ１に沿って前記試料１を通過させる（光反射工程）。同時に，前記ミラー１４ｒ，前記参照光用の集光レンズ１７ｒ及び前記参照光用のハーフミラー３ｒにより，前記参照用のセル２ｒ及び前記参照用の試料１ｒに対して前記参照光Ｐｒを往復通過させる。
さらに，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの投光と並行して，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓにより，前記第２の光路Ｒ２に沿って前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの光路において前記信号光Ｐｓを通過させて前記励起光Ｐｈを反射する（光弁別工程）。
さらに，前記信号光用の絞り３４ｓにより，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓを経た前記信号光Ｐｓのビームの外縁部分を遮断して残りの部分を通過させる（信号光絞り工程）。同時に，前記参照光用の絞り３４ｒにより，前記参照光系の偏光ビームスプリッタ１８ｒを経た前記参照光Ｐｒのビームの外縁部分を遮断して残りの部分を通過させる（参照光絞り工程）。
そして，前記光検出器４０により，２つの絞り３４ｓ，３４ｒ各々を通過後の前記信号光Ｐｓと前記参照光Ｐｒとの干渉光の光強度の信号である前記干渉光ビート信号を検出する。さらに，前記ローパスフィルタ４１及び前記位相検波器４２により，前記干渉光ビート信号に基づいて，前記試料１に前記励起光Ｐｈを通過させることによる前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓの位相変化を測定する（位相変化測定工程）。
【００４０】
ところで，前記光熱変換測定装置Ｘ２における前記ハーフミラー３は，光路が重ねられた前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの一部を，それらを弁別する前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓに向かう主経路から，それとは異なる副経路へ分岐させる光分岐手段としても機能する。ここで，前記主経路は，前記ハーフミラー３に反射した前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈが前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓに向かう経路である。一方，前記副経路は，前記ハーフミラー３の裏側（前記セル２に対して反対側）へ向かう経路である。なお，前記ハーフミラー３が，前記第１の光分岐手段の一例である。
また，前記ハーフミラー３の裏側には，前記副経路へ分岐された前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈをさらに２分岐させる無偏光のビームスプリッタ５０が設けられている。なお，このビームスプリッタ５０が，前記第２の光分岐手段の一例である。
【００４１】
また，前記ビームスプリッタ５０による分岐光の各光路には，前記ビームスプリッタ５０を経た２つの分岐光各々の断面の像（照射スポットの像）を，前記ビームスプリッタ５０から各々異なる距離の位置において撮像する２つのカメラ５１，５２が設けられている。
また，前記光熱変換測定装置Ｘ２には，２つの前記カメラ５１，５２各々の撮像画像についての画像処理を行う演算装置５３が設けられている。
さらに，前記光熱変換測定装置Ｘ２には，前記励起光Ｐｈの進行方向を定める前記ミラー２３を，その位置及び向きを可変に支持するミラー可動支持機構５４を備えている。
前記演算装置５３は，２つの前記カメラ５１，５２により得られた２つの撮像画像各々における前記信号光Ｐｓの断面の像（スポット像）と，前記励起光Ｐｈの断面の像（スポット像）との位置ずれ情報を検出する画像処理を行う。なお，前記演算装置５３が，前記位置ずれ情報検出手段の一例である。
【００４２】
図６は，２つの前記カメラ５１，５２により撮像される前記検出光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの断面画像の模式図である。
前記演算装置５３は，２つの撮像画像各々について，前記検出光Ｐｓの断面の像と，前記励起光Ｐｈの断面の像とを個別に抽出する。例えば，前記演算装置５３は，前記検出光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈそれぞれに色に対応した像を抽出することにより，前記検出光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈ各々の断面の像を個別に抽出する。或いは，前記演算装置５３は，前記強度変調器２１から前記励起光Ｐｈの強度変調のタイミングに同期したクロック信号を入力し，そのクロック信号に同期して２つの前記カメラ５１，５２から撮像画像を取り込むことにより，前記検出光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈ各々の断面の像を個別に抽出する。この場合，前記演算装置５３は，前記励起光Ｐｈが遮断されているときの撮像画像から所定輝度以上の像を前記検出光Ｐｓの断面の像として抽出する。また，前記演算装置５３は，前記励起光Ｐｈが遮断されるときと前記試料１に照射されるときとで輝度が一定以上変化する画像領域を前記励起光Ｐｈの断面の像として抽出する。
そして，前記演算装置５３は，例えば，前記検出光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの断面の像各々の重心位置の二次元方向のずれの方向及び大きさの情報を，前記位置ずれ情報として検出する。
【００４３】
さらに，前記演算装置５３は，前記位置ずれ情報の検出結果に応じて，２つの撮像画像両方において，前記信号光Ｐｓの断面の像と前記励起光Ｐｈの断面の像との位置ずれが所定の許容範囲に収まるように，前記ミラー可動支持機構５４を制御する。より具体的には，前記演算装置５３は，２つの撮像画像両方において，前記位置ずれ情報における前記励起光Ｐｈの像のＸ軸方向及びＹ軸方向のずれ幅が小さくなる方向に，前記ミラー２３の位置及び向きを自動調節する。なお，前記演算装置５３及び前記ミラー可動支持機構５４が，前記励起光光路調節手段の一例である。
これにより，前記試料１中における前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重なり状態のばらつきが小さく抑えられ，その結果，高い測定精度を確保できる。また，測定環境によっては，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重なり状態が測定中においても変動する場合がある。そのような場合には，前記演算装置５３及び前記ミラー可動支持機構５４により，測定中も前記位置ずれ情報をフィードバックしつつ前記励起光Ｐｈの光路の自動調節を継続させることが有効である。
【００４４】
また，前記光熱変換測定装置Ｘ２には，前記励起光源２０の光出射口の前方に，前記励起光光源２０から前記試料１へ導かれる前記励起光Ｐｈの光路においてその励起光Ｐｈを通過させるピンホール２２ａが形成されたノイズ光遮断板２２が設けられている。前記ノイズ光遮断板２２は，前記励起光Ｐｈのビーム径に近似する径の前記ピンホール２２ａが形成され，そのピンホール２２ａに前記励起光Ｐｈを通過させるとともに，前記励起光源２０に向かう他の光を遮断する。
これにより，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓにより反射された前記励起光Ｐｈが，前記励起光源２０に戻る前に前記ノイズ光遮断板２２により遮断され，前記励起光源２０による前記励起光Ｐｈの出射強度が不安定になることを防止できる。
【００４５】
前記光熱変換測定装置Ｘ２においては，前記光熱変換測定装置Ｘ１と同様に，前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒが，前記セル２の前記第１の外壁２ａ及び前記第２の外壁２ｂ各々に対して斜めに入射する。これにより，各外壁２ａ，２ｂに反射した前記信号光Ｐｓ及び前記参照光Ｐｒが，干渉光に混入したり，前記測定光源１０に戻ったりしない。
また，前記励起光Ｐｈも，前記第１の外壁２ａに対して斜めに入射すること，及び前記ノイズ光遮断板２２の存在により，前記第２の外壁２ｂに反射した前記励起光Ｐｈが前記励起光源２０に戻らない。その結果，干渉光の強度信号にクロストークに起因するノイズが発生したり，各光源１０，２０から出射される前記信号光Ｐｓや前記励起光Ｐｈの強度が不安定になることを防止できる。
また，ビーム状の前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈは，その光軸部分から遠ざかって外縁に近づくほど強度が急激に低下する。従って，前記試料１中における前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重なりの状態にばらつきが生じた場合，光熱効果による前記試料１の屈折率変化が前記信号光Ｐｓの位相変化に影響する程度が変動し，測定精度が悪化する。その変動が生じると，前記クロストークが生じている状況と同様の状況となる。また，その変動は，前記信号光Ｐｓのビーム径よりも前記励起光Ｐｈのビーム径の方が小さい場合に顕著となる。
これに対し，前記光熱変換測定装置Ｘ２では，前記信号光用の絞り３４ｓによって，前記信号光Ｐｓのビームの外縁部分を除く残りの中央部分のみが干渉光の干渉成分として用いられる。これにより，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重なりの状態に多少のばらつきが生じた場合でも，そのばらつきによる前記位相差φの変化への影響を小さくできる。
【００４６】
ところで，前記試料１を通過させた前記信号光Ｐｓの位相変化を光干渉法により測定する場合，前記試料１を通過後の前記信号光Ｐｓの光路長を長くすることによって測定感度を高めることができる。しかしながら，前記試料１が所定の被測定対象物質の溶液である場合に，低濃度の前記試料１と高濃度の前記試料１との両方について，信号処理系におけるレンジオーバー及び感度不足を回避できることが必要となる。
そこで，前記光熱変換測定装置Ｘ２が，例えば図８に示されるような可動式セル支持機構６０を備えればなお好適である。
前記可動式セル支持機構６０は，前記セル２を支持し，前記第１の外壁２ａ及び前記第２の外壁２ｂに直交する方向における前記セル２の位置を可変に移動及び位置決めする機構である。例えば，前記可動式セル支持機構６０は，前記セル２を支持する支持部と，その支持部を直線方向に移動させて位置決めするアクチュエータとを備えている。
これにより，前記試料１における被測定対象物質の濃度の幅が大きい場合であっても，その濃度に応じて前記セル２（前記試料１）に到達するまでの前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの光路長を調節することにより，信号処理系におけるレンジオーバー及び感度不足を回避できる。例えば，前記セル２（前記試料１）に到達するまでの前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの光路長が長くなるよう調節すれば，前記試料１中における前記励起光Ｐｈの広がり（断面積）が大きくなり，前記試料１中における前記信号光Ｐｓと重なる前記励起光Ｐｈの密度を低くできるため，前記光検出器４０の検出強度を小さく調節できる。
なお，図７に示される前記可動式セル支持機構６０は，前記セル２の支持位置をモータ等の駆動源により移動させて位置決めする機構である。しかしながら，前記可動式セル支持機構６０は，例えば，前記セル２の支持部を，前記第１の外壁２ａ及び前記第２の外壁２ｂに直交する方向における複数の位置のいずれかにビス止め等により位置決め可能な手動式の位置調節機構を備えた支持機構であることも考えられる。
【００４７】
図４に示した前記光熱変換測定装置Ｘ２では，前記参照光Ｐｒを，前記信号光Ｐｓと同じ条件で前記セル２及び前記試料１と同じ前記参照用のセル２ｒ及び前記参照用の試料１ｒに往復通過させた。しかしながら，前記光熱変換測定装置Ｘ２において，前記参照光Ｐｒを，前記参照用のセル２ｒ及び前記参照用の試料１ｒに通過させずに，前記信号光Ｐｓと干渉させることも考えられる。
また，図４に示した前記光熱変換測定装置Ｘ２では，前記ハーフミラー３により，前記信号光Ｐｓ及び前記励起光Ｐｈの重畳光を分岐させた。しかしながら，前記光熱変換測定装置Ｘ２において，前記信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓから出てその信号光系の偏光ビームスプリッタ１８ｓに戻るまでの前記重畳光の光路における他の位置において，無偏光のビームスプリッタによって前記重畳光を前記主経路と前記副経路とに分岐させ，前記副経路への分岐光について前記重畳光における前記信号光Ｐｓと前記励起光Ｐｈとの重ね合わせの状態を調節することも考えられる。この場合，前記ハーフミラー３及び前記参照用のハーフミラー３ｒは，全反射ミラーに置き換えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は，容器に充填された試料に信号光を通過させ，その試料における前記信号光の通過部に励起光を通過させることによる信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する装置及びその測定方法への利用が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
Ｘ１，Ｘ２：光熱変換測定装置
１ ：試料
１ｒ ：参照用の試料
２ ：セル
２ｒ ：参照用のセル
３ ：ハーフミラー
３ｒ ：参照用のハーフミラー
１０ ：測定光源
１１ａ：二分の一波長板
１２ ：偏光ビームスプリッタ
１３ｓ，１３ｒ：音響光学変調器
１７ｓ：信号光用の集光レンズ
１７ｒ：参照光用の集光レンズ
１８ｓ：信号光系の偏光ビームスプリッタ
１８ｒ：参照光系の偏光ビームスプリッタ
２０ ：励起光源
２１ ：強度変調器
２２ ：ノイズ光遮断板
２２ａ：ピンホール
２４ ：励起光用の集光レンズ
３１ ：偏光板
３３ ：光統合用の偏光ビームスプリッタ
４０ ：光検出器
４１ ：ローパスフィルタ回路
４２ ：位相検波器
５０ ：ビームスプリッタ
５１，５２：カメラ
５３ ：演算装置
５４ ：ミラー可動支持機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に充填された試料にビーム状の信号光を通過させ，前記試料における前記信号光の通過部にビーム状の励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する光熱変換測定装置であって，
前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，該第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光手段と，
前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光の一部を反射しつつ残りを通過させ，反射した前記信号光を，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させるハーフミラーと，
前記励起光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねて該信号光に対し逆方向に前記試料を通過させる励起光投光手段と，
前記信号光に対し基準となる参照光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の光路に沿う前記信号光に重ねて該信号光と同じ方向に前記試料を通過させる参照光投光手段と，
前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光と前記参照光との干渉光の光強度に基づいて，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定手段と，
を具備してなることを特徴とする光熱変換測定装置。
【請求項２】
容器に充填された試料にビーム状の信号光を通過させ，前記試料における前記信号光の通過部にビーム状の励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する光熱変換測定装置であって，
前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，該第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光手段と，
前記励起光を，前記第１の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねて該信号光と同じ方向に前記試料を通過させる励起光投光手段と，
前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光及び前記励起光を反射し，反射した前記信号光及び前記励起光を，前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させる光反射手段と，
前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光及び前記励起光の光路において前記信号光を通過させて前記励起光を反射する光弁別手段と，
前記光弁別手段を経た前記信号光のビームの外縁部分を遮断して残りの部分を通過させる絞りと，
前記絞りを通過後の前記信号光と該信号光に対し基準となる参照光との干渉光の光強度に基づいて，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定手段と，
を具備してなることを特徴とする光熱変換測定装置。
【請求項３】
前記信号光投光手段及び前記励起光投光手段により光路が重ねられた前記信号光及び前記励起光の一部を前記光弁別手段に向かう主経路からそれとは異なる副経路へ分岐させる第１の光分岐手段と，
前記副経路へ分岐された前記信号光及び前記励起光をさらに２分岐させる第２の光分岐手段と，
前記第２の光分岐手段を経た２つの分岐光各々の断面の像を，前記第２の光分岐手段から各々異なる距離の位置において撮像する２つの撮像手段と，
前記２つの撮像手段により得られた２つの撮像画像各々における前記信号光の断面の像と前記励起光の断面の像との位置ずれ情報を検出する位置ずれ情報検出手段と，
前記位置ずれ情報検出手段の検出結果に応じて前記２つの撮像画像両方における前記信号光の断面の像と前記励起光の断面の像との位置ずれが所定の許容範囲に収まるように前記参照光投光手段における前記励起光の光路を調節する励起光光路調節手段と，
を具備してなる請求項２に記載の光熱変換測定装置。
【請求項４】
前記励起光投光手段により前記試料へ導かれる前記励起光の光路に該励起光を通過させる該励起光のビーム径に近似する径の開口が形成され，前記励起光の光源に向かう他の光を遮断するノイズ光遮断部材を具備してなる請求項３に記載の光熱変換測定装置。
【請求項５】
前記信号光投光手段及び前記励起光投光手段が，前記信号光及び前記励起光各々を，同じ光学特性の２つの集光レンズ各々を通じて屈折させることによって前記容器の前記第１の外壁に対して同じ位置に同じ角度で入射させてなる請求項２〜４のいずれかに記載の光熱変換測定装置。
【請求項６】
前記容器を，前記第１の外壁部及び前記第２の外壁部に直交する方向における位置を可変に支持する可動式容器支持手段を具備してなる請求項２〜５のいずれかに記載の光熱変換測定装置。
【請求項７】
容器に充填された試料にビーム状の信号光を通過させ，前記試料における前記信号光の通過部にビーム状の励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する光熱変換測定方法であって，
前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，該第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光工程と，
前記信号光投光工程と並行して，ハーフミラーにより，前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光の一部を反射しつつ残りを通過させ，反射した前記信号光を，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させる信号光反射工程と，
前記信号光投光工程及び前記信号光反射工程と並行して，前記励起光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねて該信号光に対し逆方向に前記試料を通過させる励起光投光工程と，
前記信号光投光工程及び前記信号光反射工程と並行して，前記信号光に対し基準となる参照光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の光路に沿う前記信号光に重ねて該信号光と同じ方向に前記試料を通過させる参照光投光工程と，
光強度検出手段により，前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光と前記参照光との干渉光の光強度を検出し，その検出信号に基づいて，位相検波手段により，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定工程と，
を有してなることを特徴とする光熱変換測定方法。
【請求項８】
容器に充填された試料にビーム状の信号光を通過させ，前記試料における前記信号光の通過部にビーム状の励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する光熱変換測定方法であって，
前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，該第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光工程と，
前記信号光投光工程と並行して，前記励起光を，前記第１の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねて該信号光と同じ方向に前記試料を通過させる励起光投光工程と，
前記信号光投光工程及び前記励起光投光工程と並行して，光反射手段により，前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光及び前記励起光を反射し，反射した前記信号光及び前記励起光を，前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させる光反射工程と，
所定の光学素子により，前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光及び前記励起光の光路において前記信号光を通過させて前記励起光を反射する光弁別工程と，
所定の絞りにより，前記光弁別工程を経た前記信号光のビームの外縁部分を遮断して残りの部分を通過させる信号光絞り工程と，
光強度検出手段により，前記絞りを通過後の前記信号光と該信号光に対し基準となる参照光との干渉光の光強度を検出し，その検出信号に基づいて，位相検波手段により，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定工程と，
を有してなることを特徴とする光熱変換測定方法。
【請求項１】
容器に充填された試料にビーム状の信号光を通過させ，前記試料における前記信号光の通過部にビーム状の励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する光熱変換測定装置であって，
前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，該第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光手段と，
前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光の一部を反射しつつ残りを通過させ，反射した前記信号光を，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させるハーフミラーと，
前記励起光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねて該信号光に対し逆方向に前記試料を通過させる励起光投光手段と，
前記信号光に対し基準となる参照光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の光路に沿う前記信号光に重ねて該信号光と同じ方向に前記試料を通過させる参照光投光手段と，
前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光と前記参照光との干渉光の光強度に基づいて，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定手段と，
を具備してなることを特徴とする光熱変換測定装置。
【請求項２】
容器に充填された試料にビーム状の信号光を通過させ，前記試料における前記信号光の通過部にビーム状の励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する光熱変換測定装置であって，
前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，該第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光手段と，
前記励起光を，前記第１の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねて該信号光と同じ方向に前記試料を通過させる励起光投光手段と，
前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光及び前記励起光を反射し，反射した前記信号光及び前記励起光を，前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させる光反射手段と，
前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光及び前記励起光の光路において前記信号光を通過させて前記励起光を反射する光弁別手段と，
前記光弁別手段を経た前記信号光のビームの外縁部分を遮断して残りの部分を通過させる絞りと，
前記絞りを通過後の前記信号光と該信号光に対し基準となる参照光との干渉光の光強度に基づいて，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定手段と，
を具備してなることを特徴とする光熱変換測定装置。
【請求項３】
前記信号光投光手段及び前記励起光投光手段により光路が重ねられた前記信号光及び前記励起光の一部を前記光弁別手段に向かう主経路からそれとは異なる副経路へ分岐させる第１の光分岐手段と，
前記副経路へ分岐された前記信号光及び前記励起光をさらに２分岐させる第２の光分岐手段と，
前記第２の光分岐手段を経た２つの分岐光各々の断面の像を，前記第２の光分岐手段から各々異なる距離の位置において撮像する２つの撮像手段と，
前記２つの撮像手段により得られた２つの撮像画像各々における前記信号光の断面の像と前記励起光の断面の像との位置ずれ情報を検出する位置ずれ情報検出手段と，
前記位置ずれ情報検出手段の検出結果に応じて前記２つの撮像画像両方における前記信号光の断面の像と前記励起光の断面の像との位置ずれが所定の許容範囲に収まるように前記参照光投光手段における前記励起光の光路を調節する励起光光路調節手段と，
を具備してなる請求項２に記載の光熱変換測定装置。
【請求項４】
前記励起光投光手段により前記試料へ導かれる前記励起光の光路に該励起光を通過させる該励起光のビーム径に近似する径の開口が形成され，前記励起光の光源に向かう他の光を遮断するノイズ光遮断部材を具備してなる請求項３に記載の光熱変換測定装置。
【請求項５】
前記信号光投光手段及び前記励起光投光手段が，前記信号光及び前記励起光各々を，同じ光学特性の２つの集光レンズ各々を通じて屈折させることによって前記容器の前記第１の外壁に対して同じ位置に同じ角度で入射させてなる請求項２〜４のいずれかに記載の光熱変換測定装置。
【請求項６】
前記容器を，前記第１の外壁部及び前記第２の外壁部に直交する方向における位置を可変に支持する可動式容器支持手段を具備してなる請求項２〜５のいずれかに記載の光熱変換測定装置。
【請求項７】
容器に充填された試料にビーム状の信号光を通過させ，前記試料における前記信号光の通過部にビーム状の励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する光熱変換測定方法であって，
前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，該第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光工程と，
前記信号光投光工程と並行して，ハーフミラーにより，前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光の一部を反射しつつ残りを通過させ，反射した前記信号光を，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させる信号光反射工程と，
前記信号光投光工程及び前記信号光反射工程と並行して，前記励起光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねて該信号光に対し逆方向に前記試料を通過させる励起光投光工程と，
前記信号光投光工程及び前記信号光反射工程と並行して，前記信号光に対し基準となる参照光を，前記ハーフミラーを通して前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の光路に沿う前記信号光に重ねて該信号光と同じ方向に前記試料を通過させる参照光投光工程と，
光強度検出手段により，前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光と前記参照光との干渉光の光強度を検出し，その検出信号に基づいて，位相検波手段により，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定工程と，
を有してなることを特徴とする光熱変換測定方法。
【請求項８】
容器に充填された試料にビーム状の信号光を通過させ，前記試料における前記信号光の通過部にビーム状の励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化をヘテロダイン方式の光干渉法により測定する光熱変換測定方法であって，
前記信号光を，前記容器の第１の外壁部に対し斜めに入射させ，該第１の外壁部から前記容器における前記第１の外壁部と表裏の関係にある第２の外壁部に至る第１の光路に沿って前記試料を通過させる信号光投光工程と，
前記信号光投光工程と並行して，前記励起光を，前記第１の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第１の光路に沿う前記信号光に重ねて該信号光と同じ方向に前記試料を通過させる励起光投光工程と，
前記信号光投光工程及び前記励起光投光工程と並行して，光反射手段により，前記第１の光路に沿って前記試料を通過した前記信号光及び前記励起光を反射し，反射した前記信号光及び前記励起光を，前記第２の外壁部に対し斜めに入射させ，前記第２の外壁部から前記第１の外壁部に至る光路であって前記第１の光路と重ならない第２の光路に沿って前記試料を通過させる光反射工程と，
所定の光学素子により，前記第２の光路に沿って前記試料を通過後の前記信号光及び前記励起光の光路において前記信号光を通過させて前記励起光を反射する光弁別工程と，
所定の絞りにより，前記光弁別工程を経た前記信号光のビームの外縁部分を遮断して残りの部分を通過させる信号光絞り工程と，
光強度検出手段により，前記絞りを通過後の前記信号光と該信号光に対し基準となる参照光との干渉光の光強度を検出し，その検出信号に基づいて，位相検波手段により，前記試料に前記励起光を通過させることによる前記試料を通過後の前記信号光の位相変化を測定する位相変化測定工程と，
を有してなることを特徴とする光熱変換測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２６６３１５（Ｐ２０１０−２６６３１５Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１７４４１（Ｐ２００９−１１７４４１）
【出願日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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