JP2007218632A - Analyzer, refractive index measuring instrument and analysis method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analyzer capable of calculating the concentration of components in a sample, without relying on the light path length in the sample and reducing the volume of a measuring cell to analyze the sample. <P>SOLUTION: The analyzer 1 is equipped with a refractive index measuring part 18 for measuring the wavelength dependence of the refractive index of the sample and an analysis operation part for calculating the absorption coefficient of the sample, on the basis of the wavelength dependence of the refractive index and analyzing the sample, on the basis of the absorption coefficient. Furthermore, the refractive index measuring part 18 is equipped with a diffraction lattice for diffracting measuring light of a predetermined wavelength region to branch the same at each wavelength; a measuring cell for holding the sample and refracting the measuring light entering on the held sample to deflect the same at each wavelength; a condensing lens for condensing the respective beams of measuring light branched by the diffraction lattice and deflected by the measuring cell; a light-detecting element for detecting the respective beams of measuring light, condensed by the condensing lens and a refractive index operation part for calculating the refractive indexes at each wavelength of the sample, on the basis of the light detecting positions of the respective beams of measuring light detected by the light-detecting element. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、試料の光学特性を測定し、この測定した光学特性に基づいて前記試料を分析する分析装置および分析方法と、この分析装置および分析方法に適用して好適な屈折率測定装置とに関する。   The present invention relates to an analyzer and an analysis method for measuring an optical characteristic of a sample and analyzing the sample based on the measured optical characteristic, and a refractive index measuring apparatus suitable for application to the analyzer and the analysis method. .

従来、血液や尿等の検体と試薬とを混合した試料を測定セルに収容し、この収容した試料中に光を照射して透過させ、透過光量をもとに試料の吸光度を測定することによって試料の成分分析等を行う分析装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, a sample in which a specimen such as blood or urine and a reagent are mixed is stored in a measurement cell, light is irradiated and transmitted through the stored sample, and the absorbance of the sample is measured based on the amount of transmitted light. An analyzer for performing component analysis of a sample is known (see, for example, Patent Document 1).

特公平１−３０１００号公報Japanese Patent Publication No. 1-30100 特開２００５−９８７４３号公報JP-A-2005-98743

ところで、生化学的、免疫学的あるいは遺伝学的な分析では、少量の検体に対して多項目の分析を行う場合があり、試料の微量化が要望されている。しかしながら、上述した従来の分析装置では、高精度に試料の吸光度を測定するために、試料中を透過する光の光路長を所定長さ以上に確保する必要があり、測定セルの容量を小さくすることが困難であった。また、測定した吸光度をもとに試料の成分濃度等を算出するにあたり、試料中の光路長を厳密に求めなければ正確な算出結果が得られないという問題があった。   By the way, in biochemical, immunological or genetic analyses, there are cases where multi-item analysis is performed on a small amount of specimen, and there is a demand for a small amount of sample. However, in the above-described conventional analyzer, in order to measure the absorbance of the sample with high accuracy, it is necessary to ensure the optical path length of the light transmitted through the sample to be a predetermined length or more, thereby reducing the capacity of the measurement cell. It was difficult. Further, in calculating the component concentration of the sample based on the measured absorbance, there is a problem that an accurate calculation result cannot be obtained unless the optical path length in the sample is strictly determined.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、試料中の光路長によらず試料の成分濃度等を求めることができ、測定セルの容積を小さくして試料の分析を行うことができる分析装置および分析方法と、この分析装置および分析方法に適用して好適な屈折率測定装置とを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and can determine the component concentration of the sample regardless of the optical path length in the sample, and can analyze the sample by reducing the volume of the measurement cell. It is an object of the present invention to provide an analysis apparatus and an analysis method, and a refractive index measurement apparatus suitable for application to the analysis apparatus and the analysis method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる分析装置は、試料の光学特性を測定し、この測定した光学特性に基づいて前記試料を分析する分析装置において、前記試料の屈折率の波長依存性を測定する屈折率測定手段と、前記屈折率の波長依存性をもとに前記試料の吸収係数を算出し、該吸収係数に基づいて前記試料を分析する分析演算手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an analyzer according to claim 1 is configured to measure an optical characteristic of a sample and analyze the sample based on the measured optical characteristic. Refractive index measuring means for measuring the wavelength dependence of the refractive index of the sample, and an analytical calculation means for calculating the absorption coefficient of the sample based on the wavelength dependence of the refractive index and analyzing the sample based on the absorption coefficient And.

また、請求項２にかかる分析装置は、上記の発明において、前記屈折率測定手段は、所定の波長域の測定光を発する光源と、前記測定光を回折して波長ごとに分岐する回折素子と、前記試料を保持するとともに、この保持した試料に入射する前記測定光を屈折して波長ごとに偏向する偏向容器と、前記回折素子によって分岐され、前記偏向容器によって偏向された各測定光を各々集光する集光光学系と、前記集光光学系によって集光された各測定光を受光する２次元受光素子と、前記２次元受光素子が受光した前記各測定光の受光位置に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出する屈折率演算手段と、を備えたことを特徴とする。   Further, in the analysis apparatus according to claim 2, in the above invention, the refractive index measurement unit includes a light source that emits measurement light in a predetermined wavelength region, a diffraction element that diffracts the measurement light and branches the wavelength. A deflecting container that holds the sample and refracts the measurement light incident on the held sample and deflects it for each wavelength; and each measuring light branched by the diffraction element and deflected by the deflecting container Based on a condensing optical system for condensing, a two-dimensional light receiving element for receiving each measurement light collected by the condensing optical system, and a light receiving position of each measurement light received by the two-dimensional light receiving element, And a refractive index calculating means for calculating a refractive index for each wavelength of the sample.

また、請求項３にかかる分析装置は、上記の発明において、前記回折素子は、１次元回折格子であり、前記偏向容器は、前記試料をプリズム状に保持するとともに、前記１次元回折格子の回折方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向し、前記屈折率演算手段は、前記回折方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の前記偏向容器による偏角を算出し、この算出した波長および偏角に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the above invention, the diffraction element is a one-dimensional diffraction grating, the deflection container holds the sample in a prism shape, and the diffraction of the one-dimensional diffraction grating. The measurement light is deflected in a deflection direction orthogonal to the direction, and the refractive index calculation means calculates the wavelength of each measurement light based on the light reception position in the diffraction direction, and determines the light reception position in the deflection direction. Based on the calculated wavelength and the deflection angle, the refractive index for each wavelength of the sample is calculated based on the calculated deflection angle of the measurement light.

また、請求項４にかかる分析装置は、上記の発明において、前記屈折率測定手段は、前記偏向容器が保持した試料に入射する前記測定光の入射角度および入射位置の少なくとも一方を調整する入射光調整手段を備え、前記入射光調整手段は、前記１次元回折格子の０次回折光であって前記波長域中の所定の基準波長を有する前記測定光の主光線を、前記集光光学系の光軸に一致させることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the above invention, the refractive index measuring means adjusts at least one of an incident angle and an incident position of the measurement light incident on the sample held by the deflection container. Adjusting means, wherein the incident light adjusting means converts the principal ray of the measurement light, which is the 0th-order diffracted light of the one-dimensional diffraction grating and has a predetermined reference wavelength in the wavelength range, to the light of the condensing optical system. It is characterized by matching with the axis.

また、請求項５にかかる分析装置は、上記の発明において、前記所定の基準波長は、前記波長域中の最長波長であることを特徴とする。   The analyzer according to claim 5 is characterized in that, in the above invention, the predetermined reference wavelength is a longest wavelength in the wavelength range.

また、請求項６にかかる分析装置は、上記の発明において、前記偏向容器は、前記試料を直角プリズム状に保持することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the above invention, the deflecting container holds the sample in a right-angle prism shape.

また、請求項７にかかる分析装置は、上記の発明において、前記回折素子は、２次元回折格子であり、前記集光光学系は、前記各測定光を所定の１方向に集光する１次元集光光学系であり、前記偏向容器は、前記試料をシリンドリカルレンズ状に保持するとともに、前記所定の１方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向して集光し、前記屈折率演算手段は、前記所定の集光方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光に対応する前記偏向容器の焦点距離を算出し、この算出した波長および焦点距離に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the above invention, the diffraction element is a two-dimensional diffraction grating, and the condensing optical system is a one-dimensional that condenses the measurement light in a predetermined direction. A condensing optical system, wherein the deflection container holds the sample in a cylindrical lens shape, deflects and condenses the measurement light in a deflection direction orthogonal to the predetermined one direction, and calculates the refractive index. Calculates the wavelength of each measurement light based on the light receiving position in the predetermined light collection direction, and the focal length of the deflection container corresponding to each measurement light based on the light reception position in the deflection direction And the refractive index for each wavelength of the sample is calculated based on the calculated wavelength and focal length.

また、請求項８にかかる分析装置は、上記の発明において、前記２次元回折格子の０次回折光としての前記測定光の主光線は、前記集光光学系および前記偏向容器の各光軸に一致することを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the above invention, the principal ray of the measurement light as the zero-order diffracted light of the two-dimensional diffraction grating coincides with each optical axis of the condensing optical system and the deflection container. It is characterized by doing.

また、請求項９にかかる分析装置は、上記の発明において、前記偏向容器は、該偏向容器の屈折率より小さい屈折率を有する前記試料を凹レンズ型のシリンドリカルレンズ状に保持し、該偏向容器の屈折率より大きい屈折率を有する前記試料を凸レンズ型のシリンドリカルレンズ状に保持することを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the above invention, the deflection container holds the sample having a refractive index smaller than the refractive index of the deflection container in the shape of a concave lens cylindrical lens. The sample having a refractive index larger than the refractive index is held in a cylindrical shape of a convex lens type.

また、請求項１０にかかる分析装置は、上記の発明において、前記集光光学系は、前記各測定光をテレセントリックにして集光することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the analyzer according to the above invention, wherein the condensing optical system condenses the respective measurement lights using telecentricity.

また、請求項１１にかかる分析装置は、上記の発明において、前記集光光学系は、色収差がない光学系であることを特徴とする。   The analyzer according to claim 11 is characterized in that, in the above invention, the condensing optical system is an optical system having no chromatic aberration.

また、請求項１２にかかる分析装置は、上記の発明において、前記集光光学系は、色消しレンズ系または凹面反射光学系であることを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the above invention, the condensing optical system is an achromatic lens system or a concave reflecting optical system.

また、請求項１３にかかる屈折率測定装置は、試料の屈折率の波長依存性を測定する屈折率測定装置であって、所定の波長域の測定光を発する光源と、前記測定光を回折して波長ごとに分岐する回折素子と、前記試料を保持するとともに、この保持した試料に入射する前記測定光を屈折して波長ごとに偏向する偏向容器と、前記回折素子によって分岐され、前記偏向容器によって偏向された各測定光を各々集光する集光光学系と、前記集光光学系によって集光された各測定光を受光する２次元受光素子と、前記２次元受光素子が受光した前記各測定光の受光位置に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出する屈折率演算手段と、を備えたことを特徴とする。   A refractive index measuring apparatus according to a thirteenth aspect is a refractive index measuring apparatus that measures the wavelength dependence of a refractive index of a sample, and diffracts the measurement light with a light source that emits measurement light in a predetermined wavelength range. A diffraction element that branches for each wavelength, a deflection container that holds the sample, refracts the measurement light incident on the held sample and deflects the measurement light for each wavelength, and is branched by the diffraction element, the deflection container A condensing optical system for condensing each measurement light deflected by the light, a two-dimensional light receiving element for receiving each measurement light condensed by the condensing optical system, and each of the two-dimensional light receiving elements received by the two-dimensional light receiving element And a refractive index calculating means for calculating a refractive index for each wavelength of the sample based on a light receiving position of the measurement light.

また、請求項１４にかかる屈折率測定装置は、上記の発明において、前記回折素子は、１次元回折格子であり、前記偏向容器は、前記試料をプリズム状に保持するとともに、前記１次元回折格子の回折方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向し、前記屈折率演算手段は、前記回折方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の前記偏向容器による偏角を算出し、この算出した波長および偏角に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする。   The refractive index measurement apparatus according to claim 14 is the above invention, wherein the diffraction element is a one-dimensional diffraction grating, and the deflection container holds the sample in a prism shape, and the one-dimensional diffraction grating. The measurement light is deflected in a deflection direction orthogonal to the diffraction direction of the light, and the refractive index calculating means calculates the wavelength of each measurement light based on the light reception position in the diffraction direction, and the light reception in the deflection direction. A deviation angle of each measurement light by the deflection container is calculated based on the position, and a refractive index for each wavelength of the sample is calculated based on the calculated wavelength and deviation angle.

また、請求項１５にかかる屈折率測定装置は、上記の発明において、前記回折素子は、２次元回折格子であり、前記集光光学系は、前記各測定光を所定の１方向に集光する１次元集光光学系であり、前記偏向容器は、前記試料をシリンドリカルレンズ状に保持するとともに、前記所定の１方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向して集光し、前記屈折率演算手段は、前記所定の集光方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光に対応する前記偏向容器の焦点距離を算出し、この算出した波長および焦点距離に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする。   In the refractive index measuring apparatus according to claim 15, in the above invention, the diffractive element is a two-dimensional diffraction grating, and the condensing optical system condenses each measurement light in a predetermined direction. A one-dimensional condensing optical system, wherein the deflection container holds the sample in a cylindrical lens shape, deflects and condenses the measurement light in a deflection direction orthogonal to the predetermined one direction, and the refractive index The computing means calculates the wavelength of each measurement light based on the light receiving position in the predetermined condensing direction, and calculates the wavelength of the deflection container corresponding to each measurement light based on the light receiving position in the deflection direction. A focal length is calculated, and a refractive index for each wavelength of the sample is calculated based on the calculated wavelength and focal length.

また、請求項１６にかかる分析方法は、試料の光学特性を測定し、この測定した光学特性に基づいて前記試料を分析する分析方法において、前記試料の屈折率の波長依存性を測定する屈折率測定ステップと、前記屈折率の波長依存性をもとに前記試料の吸収係数を算出し、該吸収係数に基づいて前記試料を分析する分析演算ステップと、を含むことを特徴とする。   The analysis method according to claim 16 is a refractive index for measuring the wavelength dependence of the refractive index of the sample in the analysis method for measuring the optical property of the sample and analyzing the sample based on the measured optical property. A measurement step; and an analysis calculation step of calculating an absorption coefficient of the sample based on the wavelength dependence of the refractive index and analyzing the sample based on the absorption coefficient.

また、請求項１７にかかる分析方法は、上記の発明において、前記屈折率測定ステップは、所定の波長域の測定光を回折して波長ごとに分岐する回折ステップと、前記試料に入射する前記測定光を屈折して波長ごとに偏向する偏向ステップと、前記回折ステップによって分岐し、前記偏向ステップによって偏向した各測定光を各々集光する集光ステップと、前記集光ステップによって集光した前記各測定光を受光する受光ステップと、前記受光ステップにおける前記各測定光の受光位置に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出する屈折率演算ステップと、を含むことを特徴とする。   In the analysis method according to claim 17, in the above invention, the refractive index measurement step includes a diffraction step of diffracting measurement light in a predetermined wavelength region and branching the measurement light for each wavelength, and the measurement incident on the sample. A deflection step for refracting light and deflecting it for each wavelength; a condensing step for condensing each measurement light branched by the diffraction step and deflected by the deflection step; A light receiving step for receiving measurement light; and a refractive index calculation step for calculating a refractive index for each wavelength of the sample based on a light receiving position of each measurement light in the light receiving step.

本発明にかかる分析装置および分析方法によれば、試料の屈折率の波長依存性を測定し、この測定した屈折率の波長依存性をもとに試料の吸収係数を算出し、算出した吸収係数に基づいて試料の成分濃度等を求めるようにしているため、試料中の光路長によらず試料の成分濃度等を求めることができ、測定セルの容積を小さくして試料の分析を行うことができる。また、本発明にかかる屈折率測定装置によれば、試料の波長ごとの屈折率を一括して測定することができ、試料の屈折率の波長依存性を短時間で求めることができる。   According to the analyzer and the analysis method of the present invention, the wavelength dependency of the refractive index of the sample is measured, the absorption coefficient of the sample is calculated based on the wavelength dependency of the measured refractive index, and the calculated absorption coefficient is calculated. Therefore, the sample component concentration, etc. can be obtained regardless of the optical path length in the sample, and the sample can be analyzed by reducing the volume of the measurement cell. it can. Moreover, according to the refractive index measuring apparatus concerning this invention, the refractive index for every wavelength of a sample can be measured collectively, and the wavelength dependence of the refractive index of a sample can be calculated | required in a short time.

以下、添付図面を参照して、本発明にかかる分析装置、屈折率測定装置および分析方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。   Exemplary embodiments of an analyzer, a refractive index measuring device, and an analysis method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In the description of the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかる分析装置、屈折率測定装置および分析方法について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる分析装置１の要部構成を示す図である。図１に示すように、分析装置１は、分析対象としての検体と試薬とを試料として測定セルに分注し、分注した測定セル内で生じる反応を光学的に測定する測定機構１１と、測定機構１１を含む分析装置１全体の制御を行うとともに、測定機構１１における測定結果の分析を行う制御分析機構２１とを備える。分析装置１は、これらの機構を連携させることによって複数の検体の生化学的、免疫学的あるいは遺伝学的な分析を自動的に行う。 (Embodiment 1)
First, an analysis apparatus, a refractive index measurement apparatus, and an analysis method according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a main configuration of the analyzer 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the analyzer 1 dispenses a sample and a reagent as an analysis target into a measurement cell as a sample, and optically measures a reaction occurring in the dispensed measurement cell, A control analysis mechanism 21 that controls the entire analysis apparatus 1 including the measurement mechanism 11 and analyzes a measurement result in the measurement mechanism 11 is provided. The analyzer 1 automatically performs biochemical, immunological or genetic analysis of a plurality of specimens by linking these mechanisms.

測定機構１１は、大別して検体移送部１２、検体分注部１３、試薬テーブル１４Ａ，１４Ｂ、試薬分注部１５Ａ，１５Ｂ、反応テーブル１６、屈折率測定部１８および洗浄部１９を備える。また、制御分析機構２１は、制御部２２、入力部２３、出力部２４および記憶部２５を備える。測定機構１１および制御分析機構２１が備えるこれらの各部は、制御部２２に電気的に接続されている。   The measurement mechanism 11 roughly includes a sample transfer unit 12, a sample dispensing unit 13, reagent tables 14A and 14B, reagent dispensing units 15A and 15B, a reaction table 16, a refractive index measuring unit 18, and a cleaning unit 19. The control analysis mechanism 21 includes a control unit 22, an input unit 23, an output unit 24, and a storage unit 25. These units included in the measurement mechanism 11 and the control analysis mechanism 21 are electrically connected to the control unit 22.

検体移送部１２は、血液や尿等、液体である検体を収容した複数の検体容器１２ａを保持し、図中の矢印方向に順次移送する複数の検体ラック１２ｂを備える。検体移送部１２上の所定位置に移送された検体容器１２ａ内の検体は、検体分注部１３によって、反応テーブル１６上に配列して搬送される測定セル１７に分注される。検体分注部１３は、水平方向に旋回するアーム１３ａと、アーム１３ａの旋回する先端部に鉛直方向に取り付けられたピペット様のプローブとを備え、検体容器１２ａに収容された検体をプローブによって吸引し、反応テーブル１６上の所定位置に搬送された測定セル１７内に吐出することで分注を行う。   The sample transfer unit 12 includes a plurality of sample racks 12b that hold a plurality of sample containers 12a containing liquid samples such as blood and urine and sequentially transfer them in the direction of the arrows in the figure. The sample in the sample container 12a transferred to a predetermined position on the sample transfer unit 12 is dispensed by the sample dispensing unit 13 to the measurement cell 17 that is arranged and conveyed on the reaction table 16. The sample dispensing unit 13 includes an arm 13a that pivots in the horizontal direction and a pipette-like probe that is attached to the pivoting tip of the arm 13a in the vertical direction. The sample accommodated in the sample container 12a is aspirated by the probe. Dispensing is performed by discharging into the measurement cell 17 transported to a predetermined position on the reaction table 16.

試薬テーブル１４Ａ，１４Ｂのそれぞれは、全体が水平面内で円状に形成されており、図示しない駆動機構によって周方向に回動され、円周部に沿って保持した複数の試薬容器１４Ａａ，１４Ｂａを回転移動する。試薬分注部１５Ａ，１５Ｂのそれぞれは、検体分注部１３と同様に、水平方向に旋回するアーム１５Ａａ，１５Ｂａと、この各アームの旋回する先端部に鉛直方向に取り付けられたピペット様のプローブとを用いて構成されており、試薬テーブル１４Ａ，１４Ｂ上の所定位置に移動された試薬容器１４Ａａ，１４Ｂａ内の試薬をプローブによって吸引し、反応テーブル１６上の所定位置に搬送された測定セル１７に分注する。   Each of the reagent tables 14A and 14B is formed in a circular shape in the horizontal plane, and is rotated in the circumferential direction by a driving mechanism (not shown) to hold a plurality of reagent containers 14Aa and 14Ba held along the circumferential portion. Rotate and move. As with the sample dispensing unit 13, each of the reagent dispensing units 15A and 15B includes arms 15Aa and 15Ba that pivot in the horizontal direction, and pipette-like probes that are vertically attached to the pivoting tip of each arm. The measuring cell 17 is aspirated by the probe with the reagent in the reagent containers 14Aa and 14Ba moved to a predetermined position on the reagent tables 14A and 14B and conveyed to the predetermined position on the reaction table 16. Dispense into.

反応テーブル１６は、全体が水平面内で円状に形成され、図示しない駆動機構によって周方向に回動され、円周部に沿って配列され複数の測定セル１７を周方向に回転搬送する。反応テーブル１６は、通常、所定の回転速度で連続的に図中時計回りに測定セル１７を回転搬送するが、制御部２２からの指示に基づいて回転速度や回転方向を変更することができる。   The reaction table 16 is formed in a circular shape in the horizontal plane, is rotated in the circumferential direction by a drive mechanism (not shown), is arranged along the circumferential portion, and rotates and conveys the plurality of measurement cells 17 in the circumferential direction. The reaction table 16 normally rotates and conveys the measurement cell 17 continuously in the clockwise direction in the drawing at a predetermined rotation speed, but the rotation speed and the rotation direction can be changed based on an instruction from the control unit 22.

屈折率測定部１８は、所定の波長域の測定光を測定セル１７内の試料に照射するとともに、試料を透過した測定光を受光して、試料の屈折率の波長依存性を測定する。この測定結果は、制御部２２に出力され分析される。屈折率測定部１８の機構および動作の詳細は、別途後述する。   The refractive index measurement unit 18 irradiates the sample in the measurement cell 17 with measurement light in a predetermined wavelength region, receives the measurement light transmitted through the sample, and measures the wavelength dependence of the refractive index of the sample. The measurement result is output to the control unit 22 and analyzed. Details of the mechanism and operation of the refractive index measuring unit 18 will be described later.

洗浄部１９は、図示しないノズルによって、屈折率測定部１８による測定が終了した測定セル１７内の試料を吸引して排出するとともに、洗剤や洗浄水等の洗浄液を注入および吸引することで洗浄を行う。   The cleaning unit 19 sucks and discharges the sample in the measurement cell 17 that has been measured by the refractive index measuring unit 18 by a nozzle (not shown), and performs cleaning by injecting and sucking a cleaning liquid such as a detergent or cleaning water. Do.

制御部２２は、ＣＰＵ等を用いて構成され、分析装置１の各部の処理および動作を制御する。特に、制御部２２は分析演算部２２ａを備え、この分析演算部２２ａは、屈折率測定部１８から取得した測定結果をもとに試料の吸収係数を算出し、算出した吸収係数に基づいて試料すなわち検体の成分分析等を行う。制御部２２は、試料の分析に必要な諸情報や分析動作の指示情報等を、キーボード、マウス等を用いて構成される入力部２３を介して外部から取得する。また、制御部２２は、検体の分析結果等を含む諸情報を、ディスプレイ、プリンタ、通信機構等を用いて構成される出力部２４に出力するとともに、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を用いて構成される記憶部２５に記録する。   The control unit 22 is configured using a CPU or the like, and controls processing and operation of each unit of the analyzer 1. In particular, the control unit 22 includes an analysis calculation unit 22a. The analysis calculation unit 22a calculates an absorption coefficient of the sample based on the measurement result acquired from the refractive index measurement unit 18, and the sample is calculated based on the calculated absorption coefficient. That is, component analysis of the specimen is performed. The control unit 22 acquires various information necessary for sample analysis, analysis operation instruction information, and the like from the outside through the input unit 23 configured using a keyboard, a mouse, and the like. In addition, the control unit 22 outputs various information including the analysis result of the sample to the output unit 24 configured using a display, a printer, a communication mechanism, and the like, and also stores data configured using a ROM, a RAM, and the like. Record in section 25.

以上のように構成された分析装置１では、列をなして順次搬送される複数の測定セル１７に対して、検体分注部１３が検体容器１２ａ中の検体を分注し、試薬分注部１５Ａ，１５Ｂがそれぞれ試薬容器１４Ａａ，１４Ｂａ中の試薬を分注した後、屈折率測定部１８が検体と試薬とを反応させた状態の試料の屈折率の波長依存性を測定し、この測定結果を制御部２２が分析することで、検体の成分分析等が自動的に行われる。また、洗浄部１９が、屈折率測定部１８による測定が終了した後に搬送される測定セル１７を、搬送させながら洗浄することで、一連の分析動作が連続して繰り返し行われる。   In the analyzer 1 configured as described above, the sample dispensing unit 13 dispenses the sample in the sample container 12a to the plurality of measurement cells 17 that are sequentially conveyed in a row, and the reagent dispensing unit. After 15A and 15B dispense the reagents in the reagent containers 14Aa and 14Ba, respectively, the refractive index measurement unit 18 measures the wavelength dependence of the refractive index of the sample in a state where the specimen and the reagent are reacted, and this measurement result Is analyzed automatically by the control unit 22. Further, the cleaning unit 19 cleans the measurement cell 17 that is transported after the measurement by the refractive index measuring unit 18 while transporting it, so that a series of analysis operations are continuously repeated.

なお、分析装置１は、試薬テーブルと試薬分注部との組を２セット備えるものとしたが、分析項目等に応じて１セットもしくは３セット以上備えることもできる。また、各試薬容器１４Ａａ，１４Ｂａ内に収容される試薬は、分析項目等に応じて選択されるものであり、同一のものでも異なるものでもよい。さらに、分析装置１は、検体および試薬が分注された場合に測定セル１７内を攪拌する図示しない攪拌機構を備えることもできる。なお、各測定セル１７に対する検体および試薬の分注順序、同一の測定セル１７に分注する試薬の数等は、分析項目、試薬の種類あるいは分析プロトコル等に応じて異ならせることができる。   The analyzer 1 includes two sets of the reagent table and the reagent dispensing unit, but may include one set or three or more sets depending on the analysis item or the like. Moreover, the reagent accommodated in each reagent container 14Aa, 14Ba is selected according to an analysis item etc., and may be the same or different. Furthermore, the analyzer 1 can also include a stirring mechanism (not shown) that stirs the measurement cell 17 when the sample and the reagent are dispensed. Note that the sample and reagent dispensing order for each measurement cell 17, the number of reagents dispensed to the same measurement cell 17, and the like can vary depending on the analysis item, reagent type, analysis protocol, and the like.

つづいて、屈折率測定部１８について詳細に説明する。図２〜図４は、屈折率測定部１８の要部構成を示す図であって、図２は斜視図であり、図３は側面図であり、図４は平面図である。図２〜図４に示すように、屈折率測定部１８は、コリメート光源ユニット３１、ミラー３２，３３、回折格子３５、集光レンズ３６、受光素子３７、処理回路３８および屈折率演算部３９を備える。コリメート光源ユニット３１から回折格子３５までの各部は、反応テーブル１６上に配列された測定セル１７の円状列の内側に設けられ、集光レンズ３６および受光素子３７は、測定セル１７の円状列の外側に設けられている。測定セル１７は、セル保持機構ＨＬによって、反応テーブル１６上に支持されている。なお、屈折率測定部１８の構成を示す図面には、便宜的に設定したｘｙｚ座標系を併せて示している。   Next, the refractive index measuring unit 18 will be described in detail. 2-4 is a figure which shows the principal part structure of the refractive index measurement part 18, FIG. 2 is a perspective view, FIG. 3 is a side view, FIG. 4 is a top view. As shown in FIGS. 2 to 4, the refractive index measuring unit 18 includes a collimated light source unit 31, mirrors 32 and 33, a diffraction grating 35, a condensing lens 36, a light receiving element 37, a processing circuit 38, and a refractive index calculating unit 39. Prepare. Each part from the collimating light source unit 31 to the diffraction grating 35 is provided inside the circular row of the measurement cells 17 arranged on the reaction table 16, and the condensing lens 36 and the light receiving element 37 are circular in the measurement cell 17. It is provided outside the row. The measurement cell 17 is supported on the reaction table 16 by the cell holding mechanism HL. In the drawing showing the configuration of the refractive index measuring unit 18, an xyz coordinate system set for convenience is also shown.

コリメート光源ユニット３１は、所定の波長域の測定光を発する光源３１ａと、光源像を形成するレンズ３１ｂと、この光源像からの測定光をコリメートするレンズ３１ｃと、コリメートされた測定光の光束径を整形する絞り３１ｄと、を用いて構成されており、所定の光束径を有する平行光としての測定光Ｌ１をｚ軸方向に射出する。ここで、光源３１ａには、ハロゲンランプ等の白熱電球、あるいは水銀ランプ等の放電ランプなどを用いることができる。絞り３１ｄは、絞り径を変更可能あるいは交換可能としてもよい。   The collimated light source unit 31 includes a light source 31a that emits measurement light in a predetermined wavelength region, a lens 31b that forms a light source image, a lens 31c that collimates measurement light from the light source image, and a beam diameter of the collimated measurement light. And a measurement light L1 as parallel light having a predetermined light beam diameter is emitted in the z-axis direction. Here, an incandescent bulb such as a halogen lamp or a discharge lamp such as a mercury lamp can be used as the light source 31a. The diaphragm 31d may be capable of changing or replacing the diaphragm diameter.

ミラー３３は、ミラー保持部３４に保持されており、コリメート光源ユニット３１が射出してミラー３２が反射した測定光Ｌ１を、回折格子３５および測定セル１７に向けて反射する。ミラー保持部３４は、駆動部３４ａと支柱部３４ｂとを用いて構成されている。駆動部３４ａは、ミラー３３を、支柱部３４ｂに沿って上下動可能、かつｙｚ面に沿って回動可能に保持している。これによって、ミラー３３およびミラー保持部３４は、入射光調整手段として、回折格子３５および測定セル１７に対する測定光Ｌ１の入射角および入射位置をｙｚ面に沿って調整することができる。   The mirror 33 is held by the mirror holding unit 34, and reflects the measurement light L 1 emitted from the collimated light source unit 31 and reflected by the mirror 32 toward the diffraction grating 35 and the measurement cell 17. The mirror holding part 34 is comprised using the drive part 34a and the support | pillar part 34b. The drive unit 34a holds the mirror 33 so that it can move up and down along the support column 34b and can rotate along the yz plane. Thereby, the mirror 33 and the mirror holding unit 34 can adjust the incident angle and the incident position of the measuring light L1 with respect to the diffraction grating 35 and the measuring cell 17 along the yz plane as incident light adjusting means.

回折格子３５は、入射する光をｙｚ面に垂直な方向に回折するように配置された平板状の１次元回折格子であり、図示しない保持機構によって、測定セル１７の入射面と平行にして、この入射面近傍に配置されている。回折格子３５は、入射する測定光Ｌ１を回折して波長ごとに分岐する。つまり、測定光Ｌ１を０次回折光、＋１次回折光および−１次回折光に回折して分岐するとともに、＋１次回折光および−１次回折光のそれぞれを波長ごとに分岐する。具体的には、光源３１ａが発する測定光の波長域をλ１〜λ５（λ１＜λ５）とし、この波長域内の代表波長をλ２，λ３，λ４（λ１＜λ２＜λ３＜λ４＜λ５）とした場合、回折格子３５は、図５−１に示すように、＋１次および−１次回折光において、波長が長い測定光ほど大きい回折角で回折し、０次回折光を中心として、より外側に分岐する。   The diffraction grating 35 is a flat one-dimensional diffraction grating arranged to diffract incident light in a direction perpendicular to the yz plane, and is made parallel to the incident surface of the measurement cell 17 by a holding mechanism (not shown). It is arranged in the vicinity of this incident surface. The diffraction grating 35 diffracts incident measurement light L1 and branches it for each wavelength. That is, the measurement light L1 is diffracted into 0th-order diffracted light, + 1st-order diffracted light, and −1st-order diffracted light, and the + 1st-order diffracted light and −1st-order diffracted light are branched for each wavelength. Specifically, the wavelength range of the measurement light emitted from the light source 31a is λ1 to λ5 (λ1 <λ5), and the representative wavelengths in this wavelength range are λ2, λ3, and λ4 (λ1 <λ2 <λ3 <λ4 <λ5). In this case, as shown in FIG. 5A, the diffraction grating 35 diffracts the measurement light having a longer wavelength in the + 1st order and −1st order diffracted light at a larger diffraction angle, and branches outward with the 0th order diffracted light as the center. .

測定セル１７は、図５−１および図５−２に示すように、直角プリズム状に形成された収容部１７ａに試料ＳＰを保持し、この保持した試料ＳＰに入射する測定光を屈折して波長ごとに偏向する。ここで、図５−２は、測定セル１７のｙｚ面に平行な断面を示す図である。測定セル１７は、収容部１７ａの稜線１７ｂをｙ軸に平行にして配置されており、回折格子３５を介して入射する測定光をｙ軸方向に屈折して波長ごとに偏向する。具体的には、測定セル１７は、図５−２に示すように、回折格子３５からの各回折光である各測定光を、波長が短いものほど大きく屈折し、大きな偏角で偏向する。   As shown in FIGS. 5A and 5B, the measurement cell 17 holds the sample SP in the accommodating portion 17a formed in a right-angle prism shape, and refracts the measurement light incident on the held sample SP. Deflection for each wavelength. Here, FIG. 5B is a diagram illustrating a cross section of the measurement cell 17 parallel to the yz plane. The measurement cell 17 is arranged with the ridge line 17b of the accommodating portion 17a parallel to the y-axis, and refracts measurement light incident through the diffraction grating 35 in the y-axis direction and deflects it for each wavelength. Specifically, as shown in FIG. 5B, the measurement cell 17 refracts each measurement light, which is each diffraction light from the diffraction grating 35, as the wavelength is shorter, and deflects the measurement light with a larger deflection angle.

回折格子３５によって波長ごとに分岐され、測定セル１７によって波長ごとに偏向された各測定光は、測定光Ｌ２として集光レンズ３６に入射する。このうち、回折格子３５の０次回折光であって、所定の波長域中の最長波長を有する測定光の主光線は、集光レンズ３６の光軸ＯＡと一致するように設定されている。この設定は、駆動部３４ａによってミラー３３の上下位置および傾斜角度を変更して、測定光Ｌ１の入射角および入射位置を予め調整することで行われる。   Each measurement light branched for each wavelength by the diffraction grating 35 and deflected for each wavelength by the measurement cell 17 enters the condenser lens 36 as the measurement light L2. Among these, the principal ray of the measurement light that is the 0th-order diffracted light of the diffraction grating 35 and has the longest wavelength in a predetermined wavelength range is set to coincide with the optical axis OA of the condenser lens 36. This setting is performed by adjusting the incident angle and the incident position of the measurement light L1 in advance by changing the vertical position and the inclination angle of the mirror 33 by the drive unit 34a.

なお、図５−２は、測定セル１７の部材よりも大きい屈折率を有する試料ＳＰが収容部１７ａに収容された場合を例示しており、ｙ軸のマイナス方向に傾斜して入射した測定光Ｌ１は、回折格子３５によって回折された後、測定セル１７によってｙ軸のプラス方向に屈折されている。これとは逆に、測定セル１７の部材よりも小さい屈折率を有する試料が収容部１７ａに収容される場合には、駆動部３４ａによってミラー３３の位置および角度を調整して、測定光Ｌ１をｙ軸のプラス方向に傾斜して入射させるとよい。この場合、測定光Ｌ１は、回折格子３５によって回折された後、測定セル１７によってｙ軸のマイナス方向に屈折される。   FIG. 5-2 exemplifies the case where the sample SP having a refractive index larger than that of the member of the measurement cell 17 is accommodated in the accommodating portion 17a, and the measurement light incident on the y axis in the minus direction. L1 is diffracted by the diffraction grating 35 and then refracted by the measurement cell 17 in the positive direction of the y-axis. On the contrary, when a sample having a refractive index smaller than that of the member of the measurement cell 17 is accommodated in the accommodating portion 17a, the position and angle of the mirror 33 are adjusted by the driving portion 34a, and the measurement light L1 is emitted. It is good to make it incline in the positive direction of the y-axis. In this case, the measurement light L1 is diffracted by the diffraction grating 35 and then refracted by the measurement cell 17 in the negative direction of the y axis.

ここで、測定セル１７は、屈折率の波長依存性が既知の部材によって形成されている。かかる部材として、例えば石英ガラス等のガラス部材が用いられる。また、収容部１７ａの内壁である２つの斜面１７ｃ，１７ｄは光学研磨され、試料ＳＰは、この研磨された両斜面１７ｃ，１７ｄに接して保持される。なお、測定セル１７における測定光の入射面および射出面である前後の側面は、各々稜線１７ｂと平行に形成され、ｚ軸と垂直に配置されている。   Here, the measurement cell 17 is formed of a member whose wavelength dependency of the refractive index is known. As such a member, for example, a glass member such as quartz glass is used. Further, the two inclined surfaces 17c and 17d, which are the inner walls of the accommodating portion 17a, are optically polished, and the sample SP is held in contact with both the polished inclined surfaces 17c and 17d. In addition, the front and rear side surfaces that are the incident surface and the exit surface of the measurement light in the measurement cell 17 are each formed in parallel with the ridge line 17b and arranged perpendicular to the z-axis.

集光光学系としての集光レンズ３６は、色収差がない光学系であって、色消しレンズを用いた光学系（色消しレンズ系）として構成されている。図２〜図４では、集光レンズ３６は、煩雑さを避けるため単レンズとして図示されているが、実際には複数のレンズもしくはレンズ群を用いて構成される。集光レンズ３６は、図２〜図４に示したように、回折格子３５によって分岐され、測定セル１７によって偏向された各測定光Ｌ２を、後側でテレセントリックにして各々焦平面上に集光する。   The condensing lens 36 as a condensing optical system is an optical system having no chromatic aberration, and is configured as an optical system (achromatic lens system) using an achromatic lens. 2 to 4, the condensing lens 36 is illustrated as a single lens in order to avoid complication, but is actually configured using a plurality of lenses or lens groups. As shown in FIGS. 2 to 4, the condensing lens 36 condenses each measurement light L <b> 2 branched by the diffraction grating 35 and deflected by the measurement cell 17 on the focal plane by making it telecentric on the rear side. To do.

２次元受光素子としての受光素子３７は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を用いて実現され、その撮像面が集光レンズ３６の焦平面に一致するように配置されている。受光素子３７は、集光レンズ３６によって各々集光される各測定光Ｌ２を一括して受光する。受光素子３７は、受光した各測定光Ｌ２を光電変換した強度信号を処理回路３８に出力し、処理回路３８は、強度信号をＡ／Ｄ変換等した後、画像情報として屈折率演算部３９に出力する。   The light receiving element 37 as a two-dimensional light receiving element is realized by using an image pickup element such as a CCD or a CMOS, and is arranged so that the image pickup surface thereof coincides with the focal plane of the condenser lens 36. The light receiving element 37 collectively receives the measurement lights L2 collected by the condenser lens 36. The light receiving element 37 outputs an intensity signal obtained by photoelectrically converting each received measurement light L2 to the processing circuit 38, and the processing circuit 38 performs A / D conversion on the intensity signal and then outputs the intensity signal to the refractive index calculating unit 39 as image information. Output.

屈折率演算部３９は、受光素子３７が受光した各測定光Ｌ２の受光位置に基づいて、試料ＳＰの波長ごとの屈折率を、屈折率の波長依存性として算出する。具体的には、屈折率演算部３９は、回折格子３５の回折方向における各測定光Ｌ２の受光位置をもとに、各測定光Ｌ２の波長を算出し、測定セル１７の偏向方向における各測定光Ｌ２の受光位置をもとに、各測定光Ｌ２の測定セル１７による偏角を算出し、この算出した波長および偏角に基づいて、試料ＳＰの波長ごとの屈折率を算出する。   The refractive index calculator 39 calculates the refractive index for each wavelength of the sample SP as the wavelength dependence of the refractive index based on the light receiving position of each measurement light L2 received by the light receiving element 37. Specifically, the refractive index calculation unit 39 calculates the wavelength of each measurement light L2 based on the light receiving position of each measurement light L2 in the diffraction direction of the diffraction grating 35, and performs each measurement in the deflection direction of the measurement cell 17. Based on the light receiving position of the light L2, the deflection angle of each measurement light L2 by the measurement cell 17 is calculated, and the refractive index for each wavelength of the sample SP is calculated based on the calculated wavelength and the deflection angle.

ここで、図６を参照して、屈折率演算部３９が波長ごとの屈折率を算出するための演算をより詳細に説明する。図６は、受光素子３７の受光面上に集光された各測定光Ｌ２を示す図であって、特に、図５−１および図５−２に対応させ、波長λ１〜λ５の各測定光Ｌ２の受光位置を代表的に示す図である。   Here, with reference to FIG. 6, the calculation for the refractive index calculation unit 39 to calculate the refractive index for each wavelength will be described in more detail. FIG. 6 is a diagram showing each measurement light L2 collected on the light receiving surface of the light receiving element 37. In particular, each measurement light having wavelengths λ1 to λ5 corresponding to FIGS. 5-1 and 5-2. It is a figure which shows typically the light reception position of L2.

図６に示すように、集光レンズ３６によって各々集光された各測定光Ｌ２のうち、回折格子３５による０次回折光と、＋１次回折光と、−１次回折光とは、受光素子３７の受光面上で、それぞれｙ軸上、曲線Ｃ１上および曲線Ｃ２上に波長ごとに集光される。このとき、ｘ軸方向では、＋１次および−１次回折光において、波長が長い測定光Ｌ２ほどｙ軸を中心にして外側に集光され、ｙ軸方向では、波長が短い測定光Ｌ２ほどプラス側に集光される。具体的には、＋１次もしくは−１次回折光であって波長λ５を有する測定光Ｌ２が、ｘ軸方向で最も外側に集光され、回折次数によらず波長λ１を有する測定光Ｌ２が、ｙ軸方向で最もプラス側に集光される。   As shown in FIG. 6, among the measurement lights L <b> 2 collected by the condenser lens 36, the 0th order diffracted light, the + 1st order diffracted light, and the −1st order diffracted light by the diffraction grating 35 are received by the light receiving element 37. On the surface, the light is collected for each wavelength on the y-axis, the curve C1, and the curve C2. At this time, in the x-axis direction, in the + 1st-order and −1st-order diffracted light, the measurement light L2 having a longer wavelength is collected outward with the y-axis as the center, and the measurement light L2 having a shorter wavelength in the y-axis direction is on the plus side. It is focused on. Specifically, the measurement light L2 which is + 1st order or −1st order diffracted light and has a wavelength λ5 is collected on the outermost side in the x-axis direction, and the measurement light L2 having the wavelength λ1 regardless of the diffraction order is y It is condensed on the most positive side in the axial direction.

これは、回折格子３５における回折方向がｘ軸に平行に設定され、測定セル１７における屈折方向すなわち偏向方向がｙ軸に平行に設定されていることによる。つまり、各測定光Ｌ２が、ｘ軸方向では、測定セル１７による屈折の影響を受けることなく、回折格子３５による回折作用に応じて波長ごとに分岐して集光され、ｙ軸方向では、回折格子３５による回折の影響を受けることなく、測定セル１７による屈折作用に応じて波長ごとに偏向して集光されていることによる。   This is because the diffraction direction in the diffraction grating 35 is set parallel to the x-axis, and the refraction direction, that is, the deflection direction in the measurement cell 17 is set parallel to the y-axis. That is, each measurement light L2 is not affected by refraction by the measurement cell 17 in the x-axis direction, and is branched and condensed for each wavelength according to the diffraction action by the diffraction grating 35, and is diffracted in the y-axis direction. This is because the light is deflected and condensed for each wavelength according to the refraction action by the measurement cell 17 without being affected by diffraction by the grating 35.

このように集光された＋１次および−１次回折光の集光パターンでは、測定光Ｌ２の波長λごとの受光位置におけるｘ座標ｘ（λ）は、回折格子３５による回折角θx（λ）と、集光レンズ３６の焦点距離ｆとを用いて、次式（１）によって決定される。
ｘ（λ）＝ｆ・ｔａｎθx（λ） ・・・（１）
また、回折角θx（λ）は、回折格子３５の格子定数ｄを用いて、次式（２）によって決定される。
θx（λ）＝ｓｉｎ-1（λ／ｄ） ・・・（２） In the condensing pattern of the + 1st order and −1st order diffracted lights collected in this way, the x coordinate x (λ) at the light receiving position for each wavelength λ of the measurement light L2 is the diffraction angle θx (λ) by the diffraction grating 35. Using the focal length f of the condenser lens 36, it is determined by the following equation (1).
x (λ) = f · tan θx (λ) (1)
Further, the diffraction angle θx (λ) is determined by the following equation (2) using the grating constant d of the diffraction grating 35.
θx (λ) = sin −1 (λ / d) (2)

一方、受光位置のｙ座標ｙ（λ）は、測定セル１７における相対偏角θy（λ）と、集光レンズ３６の焦点距離ｆとを用いて、次式（３）によって決定される。ただし、相対偏角θy（λ）は、集光レンズ３６の光軸ＯＡを基準とした偏角であって、図６に示す場合、波長λ５の０次回折光を基準とした偏角である。
ｙ（λ）＝ｆ・ｔａｎθy（λ） ・・・（３）
また、相対偏角θy（λ）は、試料ＳＰの屈折率ｎ（λ）と所定の関係にあって、互いに一意的に決定される。 On the other hand, the y coordinate y (λ) of the light receiving position is determined by the following equation (3) using the relative deflection angle θy (λ) in the measurement cell 17 and the focal length f of the condenser lens 36. However, the relative declination angle θy (λ) is a declination angle based on the optical axis OA of the condenser lens 36, and in the case shown in FIG. 6, is a declination angle based on the 0th-order diffracted light of wavelength λ5.
y (λ) = f · tan θy (λ) (3)
Further, the relative declination angle θy (λ) has a predetermined relationship with the refractive index n (λ) of the sample SP and is uniquely determined from each other.

屈折率演算部３９は、以上の関係から、＋１次または−１次回折光である測定光Ｌ２の受光位置としてのｘ座標ｘ（λ）およびｙ座標ｙ（λ）をもとに、試料ＳＰの波長ごとの屈折率ｎ（λ）を算出する。   From the above relationship, the refractive index calculation unit 39 determines the sample SP based on the x-coordinate x (λ) and the y-coordinate y (λ) as the light receiving position of the measurement light L2 that is + 1st order or −1st order diffracted light. The refractive index n (λ) for each wavelength is calculated.

ここで、相対偏角θy（λ）と屈折率ｎ（λ）との関係は、図７を参照して、つぎのように導出される。図７は、測定セル１７に入射した測定光Ｌ（λ）が試料ＳＰによって屈折される状態を示す断面図である。斜面１７ｃにおける測定光Ｌ（λ）の入射角θ1（λ）と屈折角θ2（λ）とは、測定セル１７の部材の屈折率ｎ0（λ）を用いて、スネルの法則をもとに次式（４）で表される関係にある。
ｓｉｎθ2（λ）＝ｎ0（λ）・ｓｉｎθ1（λ）／ｎ（λ） ・・・（４）
同様に、斜面１７ｄにおける測定光Ｌ（λ）の入射角θ3（λ）と屈折角θ4（λ）とは、次式（５）で表される関係にある。
ｓｉｎθ3（λ）＝ｎ0（λ）・ｓｉｎθ4（λ）／ｎ（λ） ・・・（５）
また、屈折角θ4（λ）は、斜面１７ｄの法線と光軸ＯＡとがなす挟角ψを用いて、次式（６）で示される。
θ4（λ）＝ψ＋θy（λ） ・・・（６） Here, the relationship between the relative deflection angle θy (λ) and the refractive index n (λ) is derived as follows with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the measurement light L (λ) incident on the measurement cell 17 is refracted by the sample SP. The incident angle θ 1 (λ) and the refraction angle θ 2 (λ) of the measurement light L (λ) on the inclined surface 17c are Snell's law using the refractive index n 0 (λ) of the member of the measurement cell 17. Are in a relationship represented by the following formula (4).
sin θ 2 (λ) = n 0 (λ) · sin θ 1 (λ) / n (λ) (4)
Similarly, the incident angle θ 3 (λ) and the refraction angle θ 4 (λ) of the measurement light L (λ) on the inclined surface 17d have a relationship represented by the following equation (5).
sin θ 3 (λ) = n 0 (λ) · sin θ 4 (λ) / n (λ) (5)
In addition, the refraction angle θ 4 (λ) is expressed by the following equation (6) using the included angle ψ formed by the normal line of the inclined surface 17d and the optical axis OA.
θ 4 (λ) = ψ + θy (λ) (6)

一方、収容部１７ａの頂角αに対する幾何学的な関係から、θ2（λ）＝α＋θ3（λ）であることは明らかであり、頂角α＝９０度として、この式の両辺の正弦を演算すると、次式（７）が得られる。
ｓｉｎ2θ2（λ）＝１−ｓｉｎ2θ3（λ） ・・・（７）
この式（７）に、式（４）〜式（６）を代入して整理することで、相対偏角θy（λ）と屈折率ｎ（λ）との関係式として次式（８）が導出される。

Figure 2007218632
この式（８）において、入射角θ1（λ）と挟角ψとは、ミラー３３および測定セル１７の配置に応じて予め求められる角度であるため、屈折率演算部３９は、相対偏角θy（λ）をもとに、試料ＳＰの屈折率ｎ（λ）を算出することができる。 On the other hand, from the geometrical relationship with respect to the apex angle α of the accommodating portion 17a, it is clear that θ 2 (λ) = α + θ 3 (λ), and the apex angle α = 90 degrees and the sine of both sides of this equation Is calculated, the following equation (7) is obtained.
sin 2 θ 2 (λ) = 1−sin 2 θ 3 (λ) (7)
By substituting the equations (4) to (6) into this equation (7) and rearranging, the following equation (8) is obtained as a relational expression between the relative declination angle θy (λ) and the refractive index n (λ). Derived.
Figure 2007218632
 In this equation (8), the incident angle θ 1 (λ) and the included angle ψ are angles determined in advance according to the arrangement of the mirror 33 and the measurement cell 17, so that the refractive index calculator 39 calculates the relative declination angle. Based on θy (λ), the refractive index n (λ) of the sample SP can be calculated.

なお、測定光Ｌ（λ）は、測定セル１７の入射面と射出面とにおいて屈折作用を受けるため、厳密には、この屈折作用を式（８）に加味して、相対偏角θy（λ）と試料ＳＰの屈折率ｎ（λ）との関係を示すことが好ましい。   Since the measurement light L (λ) is refracted at the incident surface and the exit surface of the measurement cell 17, strictly speaking, the relative declination θy (λ ) And the refractive index n (λ) of the sample SP.

ここで、より具体的に、屈折率測定部１８による屈折率測定をシミュレーションした結果を図８および図９−１〜図９−３に示す。図８は、複数の試料に対する波長ごとの屈折率測定結果を示し、図９−１〜図９−３は、図８に示す複数の試料ごとの測定光Ｌ２の集光パターンを示している。   Here, more specifically, the result of simulating the refractive index measurement by the refractive index measuring unit 18 is shown in FIGS. 8 and 9-1 to 9-3. FIG. 8 shows the refractive index measurement results for each wavelength for a plurality of samples, and FIGS. 9-1 to 9-3 show the condensing pattern of the measurement light L2 for each of the plurality of samples shown in FIG.

このシミュレーションでは、試料ＳＰとして、Ｓ−ＢＳＬ７、Ｓ−ＢＳＭ２（以上、株式会社オハラ製光学ガラス）および水を用い、回折格子３５の格子定数ｄを０．１ｍｍ（空間周波数が１０本／ｍｍ相当）、集光レンズ３６の焦点距離ｆを２００ｍｍとしている。また、測定セル１７の部材を石英ガラス、頂角αを９０度、挟角ψを４５度としている。なお、石英ガラスの波長ごとの屈折率は既知であって、シミュレーション結果とともに図８に示している。また、図８には、回折格子３５に対する測定光Ｌ１の入射角θinとして、０次回折光である波長８００ｎｍの測定光Ｌ２が光軸ＯＡと平行になるときの入射角を示している。なお、測定光Ｌ１は、入射角θin＞０の場合、ｙ軸のプラス方向に傾斜して入射し、入射角θin＜０の場合、ｙ軸のマイナス方向に傾斜して入射する。   In this simulation, S-BSL7, S-BSM2 (hereinafter, optical glass manufactured by OHARA INC.) And water are used as the sample SP, and the grating constant d of the diffraction grating 35 is 0.1 mm (spatial frequency is equivalent to 10 lines / mm). ), The focal length f of the condenser lens 36 is 200 mm. The member of the measurement cell 17 is quartz glass, the apex angle α is 90 degrees, and the included angle ψ is 45 degrees. In addition, the refractive index for every wavelength of quartz glass is known, and is shown in FIG. 8 together with the simulation result. FIG. 8 shows the incident angle when the measuring light L2 having a wavelength of 800 nm, which is zero-order diffracted light, is parallel to the optical axis OA as the incident angle θin of the measuring light L1 with respect to the diffraction grating 35. When the incident angle θin> 0, the measurement light L1 is incident with an inclination in the positive direction of the y axis, and when the incident angle θin <0, the measurement light L1 is incident with an inclination in the negative direction of the y axis.

試料ＳＰを水とした場合、この屈折率が石英ガラスよりも低いため、測定セル１７は、ｙ軸のプラス方向に傾斜して入射する測定光をｙ軸のマイナス方向に屈折させる。この結果、測定光Ｌ２は、図９−１に示すように、ｙ軸方向の負の領域に集光パターンを形成する。これに対して、試料ＳＰをＳ−ＢＳＬ７、Ｓ−ＢＳＭ２とした場合、それぞれ屈折率が石英ガラスよりも高いため、測定セル１７は、ｙ軸のマイナス方向に傾斜して入射する測定光をｙ軸のプラス方向に屈折させる。この結果、測定光Ｌ２は、図９−２および図９−３に示すように、ｙ軸方向の正の領域に集光パターンを形成する。   When the sample SP is water, the refractive index is lower than that of quartz glass. Therefore, the measurement cell 17 refracts incident measurement light that is inclined in the positive direction of the y axis in the negative direction of the y axis. As a result, the measurement light L2 forms a condensing pattern in the negative region in the y-axis direction as shown in FIG. On the other hand, when the sample SP is S-BSL7 or S-BSM2, the refractive index is higher than that of quartz glass, so that the measurement cell 17 injects the measurement light incident on the y-axis in the minus direction. Refract in the positive direction of the axis. As a result, the measurement light L2 forms a condensing pattern in the positive region in the y-axis direction, as shown in FIGS. 9-2 and 9-3.

以上のように、屈折率測定部１８は、回折格子３５によって、所定の波長域の測定光を回折して波長ごとに分岐し、試料ＳＰをプリズム状に保持した測定セル１７によって、この試料ＳＰに入射する測定光を屈折して波長ごとに偏向し、集光レンズ３６によって、回折格子３５が分岐して測定セル１７が偏向した各測定光を各々集光し、受光素子３７によって、集光レンズ３６が集光した各測定光を受光し、屈折率演算部３９によって、受光素子３７における各測定光の受光位置に基づいて、試料ＳＰの波長ごとの屈折率を算出する。これによって、屈折率測定部１８は、所定の波長域における試料ＳＰの波長ごとの屈折率を一括して測定することができる。   As described above, the refractive index measurement unit 18 diffracts the measurement light in a predetermined wavelength region by the diffraction grating 35 and branches it for each wavelength, and this sample SP by the measurement cell 17 holding the sample SP in a prism shape. Is refracted and deflected for each wavelength. The condensing lens 36 condenses the measurement light deflected by the diffraction grating 35 and deflected by the measurement cell 17. The light receiving element 37 condenses the measurement light. The measurement light collected by the lens 36 is received, and the refractive index calculation unit 39 calculates the refractive index for each wavelength of the sample SP based on the light receiving position of each measurement light in the light receiving element 37. Thereby, the refractive index measuring unit 18 can collectively measure the refractive index for each wavelength of the sample SP in a predetermined wavelength region.

従来、広範囲な波長域に対する試料の屈折率の波長依存性を測定するには、例えば特許文献２に開示された屈折率測定技術を用い、測定光の波長を順次変更させながら波長ごとに屈折率を測定しなければならず、測定に多大な労力と時間を要するという問題があった。しかしながら、屈折率測定装置としての屈折率測定部１８によれば、測定光の波長を順次変更させる必要がなく、広範囲な波長に対しても波長ごとの屈折率を一括して測定することができるため、試料ＳＰの屈折率の波長依存性を容易かつ短時間で測定することができる。   Conventionally, in order to measure the wavelength dependence of the refractive index of a sample over a wide wavelength range, for example, using the refractive index measurement technique disclosed in Patent Document 2, the refractive index is changed for each wavelength while sequentially changing the wavelength of measurement light. There has been a problem that measurement requires a lot of labor and time. However, according to the refractive index measuring unit 18 as a refractive index measuring device, it is not necessary to sequentially change the wavelength of the measurement light, and the refractive index for each wavelength can be measured collectively for a wide range of wavelengths. Therefore, the wavelength dependence of the refractive index of the sample SP can be measured easily and in a short time.

なお、ここまで、回折格子３５は測定セル１７の光源側に配置され、測定セル１７は、回折格子３５が回折した各回折光を屈折して波長ごとに偏向するものとして説明したが、これらの配置順序を入れ換え、測定セル１７が屈折して波長ごとに偏向した各測定光を、回折格子３５が回折して分岐するようにしてもよい。   Heretofore, the diffraction grating 35 has been arranged on the light source side of the measurement cell 17, and the measurement cell 17 has been described as refracting each diffracted light diffracted by the diffraction grating 35 and deflecting it for each wavelength. The arrangement order may be changed, and the diffraction grating 35 may diffract and branch each measurement light refracted by the measurement cell 17 and deflected for each wavelength.

一方、分析装置１では、分析演算部２２ａは、屈折率測定部１８が測定した試料ＳＰの屈折率の波長依存性ｎ（λ）を取得し、この取得した屈折率の波長依存性ｎ（λ）をもとに試料ＳＰの吸収係数を算出し、算出した吸収係数に基づいて試料ＳＰの分析を行う。このとき、分析演算部２２ａは、例えば、次式（９）で示されるクラマース・クローニッヒ（Kramers-Kronig）の関係式をもとに、屈折率の波長依存性ｎ（λ）から吸収係数ε（λ）を算出する。ここで、係数Ｐは、コーシー（Cauthy）の主値を取ることを意味している。

Figure 2007218632
On the other hand, in the analyzer 1, the analysis calculation unit 22a acquires the wavelength dependency n (λ) of the refractive index of the sample SP measured by the refractive index measurement unit 18, and the wavelength dependency n (λ of the acquired refractive index. ), The absorption coefficient of the sample SP is calculated, and the sample SP is analyzed based on the calculated absorption coefficient. At this time, the analysis calculation unit 22a, for example, based on the Kramers-Kronig relational expression represented by the following formula (9), the absorption coefficient ε ( λ) is calculated. Here, the coefficient P means taking the main value of Cauthy.
Figure 2007218632

このようにして、分析装置１では、屈折率測定部１８によって、測定セル１７内の試料ＳＰ中の光路長によらず試料ＳＰの屈折率の波長依存性ｎ（λ）を測定し、この屈折率の波長依存性ｎ（λ）をもとに、分析演算部２２ａによって吸収係数ε（λ）を算出するとともに、この吸収係数ε（λ）に基づいて試料ＳＰの分析を行うようにしているため、試料ＳＰ中の光路長によらず分析を行うことができる。したがって、試料ＳＰ中の光路長を厳密に測定する必要なく、高精度に分析を行うことができる。また、屈折率の波長依存性ｎ（λ）の測定が試料ＳＰの光路長に依存しないため、測定セル１７の容積を小さくし、試料ＳＰの容量を少量化して分析を行うことができる。   In this way, in the analyzer 1, the refractive index measurement unit 18 measures the wavelength dependence n (λ) of the refractive index of the sample SP regardless of the optical path length in the sample SP in the measurement cell 17, and this refraction. Based on the wavelength dependence n (λ) of the rate, the analysis calculation unit 22a calculates the absorption coefficient ε (λ), and the sample SP is analyzed based on the absorption coefficient ε (λ). Therefore, analysis can be performed regardless of the optical path length in the sample SP. Therefore, it is possible to perform the analysis with high accuracy without having to strictly measure the optical path length in the sample SP. Further, since the measurement of the wavelength dependency n (λ) of the refractive index does not depend on the optical path length of the sample SP, the analysis can be performed by reducing the volume of the measurement cell 17 and reducing the volume of the sample SP.

なお、上述した屈折率測定部１８では、集光光学系としての集光レンズ３６を色消しレンズ系として説明したが、色収差がない光学系として、例えば凹面反射鏡を用いて構成する凹面反射光学系としてもよい。この場合、凹面反射鏡として軸外放物面鏡を用いて構成することが好ましい。   In the refractive index measuring unit 18 described above, the condensing lens 36 as the condensing optical system has been described as an achromatic lens system. However, as an optical system free from chromatic aberration, for example, concave reflection optics configured using a concave reflecting mirror. It may be a system. In this case, it is preferable to use an off-axis parabolic mirror as the concave reflecting mirror.

また、屈折率測定部１８では、試料ＳＰを保持する収容部１７ａの形状を直角プリズム状として説明したが、プリズム形状の頂角αは直角（９０度）に限定されるものではなく、試料ＳＰに入射する測定光を波長ごとに偏向して射出可能な角度であれば任意でよい。   Further, in the refractive index measuring unit 18, the shape of the accommodating portion 17a holding the sample SP has been described as a right-angle prism shape, but the apex angle α of the prism shape is not limited to a right angle (90 degrees). Any angle can be used as long as the measurement light incident on the beam can be deflected and emitted for each wavelength.

さらに、屈折率測定部１８では、所定の波長域における最長波長を有する測定光Ｌ２を集光レンズ３６の光軸ＯＡに一致させるものとして説明したが、基準波長を有する測定光として光軸ＯＡに一致させる測定光Ｌ２の波長は、最長波長に限定されるものではなく、所定の波長域における任意の波長でよい。   Furthermore, although the refractive index measurement unit 18 has been described as making the measurement light L2 having the longest wavelength in a predetermined wavelength region coincide with the optical axis OA of the condenser lens 36, the measurement light L2 having the reference wavelength is measured on the optical axis OA. The wavelength of the measurement light L2 to be matched is not limited to the longest wavelength, and may be any wavelength in a predetermined wavelength range.

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２にかかる分析装置、屈折率測定装置および分析方法について説明する。図１０〜図１２は、本実施の形態２にかかる分析装置が備える屈折率測定手段としての屈折率測定部１１８の要部構成を示す図であって、図１０は斜視図であり、図１１は平面図であり、図１２は側面図である。本実施の形態２にかかる分析装置は、分析装置１をもとに測定セル１７および屈折率測定部１８に替えて、測定セル１１７および屈折率測定部１１８を備えている。その他の構成は分析装置１と等しく構成されている。ただし、制御部２２は、屈折率測定部１８の代わりに屈折率測定部１１８を制御する機能を有する。 (Embodiment 2)
Next, an analysis apparatus, a refractive index measurement apparatus, and an analysis method according to the second embodiment of the present invention will be described. 10 to 12 are diagrams showing a main configuration of the refractive index measuring unit 118 as a refractive index measuring unit included in the analyzer according to the second embodiment, and FIG. 10 is a perspective view. Is a plan view, and FIG. 12 is a side view. The analyzing apparatus according to the second embodiment includes a measuring cell 117 and a refractive index measuring unit 118 instead of the measuring cell 17 and the refractive index measuring unit 18 based on the analyzing apparatus 1. Other configurations are the same as those of the analyzer 1. However, the control unit 22 has a function of controlling the refractive index measuring unit 118 instead of the refractive index measuring unit 18.

図１０〜図１２に示すように、屈折率測定部１１８は、コリメート光源ユニット４１、回折格子４２、集光レンズ４３、受光素子４４、処理回路４５および屈折率演算部４６を備える。コリメート光源ユニット４１から集光レンズ４３までの各部は、反応テーブル１６上に配列された測定セル１１７の円状列の内側に配置され、受光素子４４は、この円状列の外側に配置されている。測定セル１１７は、図示しない保持機構によって、反応テーブル１６上に支持されている。なお、屈折率測定部１１８の構成を示す図面には、便宜的に設定したｘｙｚ座標系を併せて示している。   As shown in FIGS. 10 to 12, the refractive index measuring unit 118 includes a collimated light source unit 41, a diffraction grating 42, a condenser lens 43, a light receiving element 44, a processing circuit 45, and a refractive index calculating unit 46. Each part from the collimating light source unit 41 to the condensing lens 43 is arranged inside the circular row of the measurement cells 117 arranged on the reaction table 16, and the light receiving element 44 is arranged outside the circular row. Yes. The measurement cell 117 is supported on the reaction table 16 by a holding mechanism (not shown). In the drawing showing the configuration of the refractive index measuring unit 118, an xyz coordinate system set for convenience is also shown.

コリメート光源ユニット４１は、所定の波長域の測定光を発する光源４１ａと、協働して光源像を形成するレンズ４１ｂ，４１ｃと、光源像の大きさを規定するピンホール４１ｄと、光源像からの測定光をコリメートするレンズ４１ｅと、コリメートされた測定光の光束径を整形する絞り４１ｆと、を用いて構成されており、所定の光束径を有する平行光としての測定光Ｌ１１をｚ軸方向に射出する。ここで、光源４１ａおよび絞り４１ｆには、光源３１ａおよび絞り３１ｄと同様のものが用いられる。   The collimated light source unit 41 includes a light source 41a that emits measurement light in a predetermined wavelength region, lenses 41b and 41c that cooperate to form a light source image, a pinhole 41d that defines the size of the light source image, and a light source image. The measurement light L11 as parallel light having a predetermined light beam diameter is formed by using a lens 41e that collimates the measurement light and a stop 41f that shapes the light beam diameter of the collimated measurement light. To ejaculate. Here, the light source 41a and the diaphragm 41f are the same as the light source 31a and the diaphragm 31d.

回折格子４２は、図１３に示すような２次元的な格子パターンを有する平板状の２次元回折格子であって、ｚ軸に垂直に配置され、ｚ軸方向に入射する測定光を２次元的に回折して波長ごとに分岐する。回折格子４２は、入射した測定光Ｌ１１を、ｘ軸方向、ｙ軸方向、Ｄ１軸方向およびＤ２軸方向の４方向に回折し、この各方向のプラス側およびマイナス側に回折する１次回折光のそれぞれを波長ごとに分岐する。具体的には、光源４１ａが発する測定光の波長域をλａ〜λｃとし、この波長域内の中心波長をλｂ（λａ＜λｂ＜λｃ）とした場合、回折格子４２は、図１１および図１２に示すように、波長が長い測定光ほど大きい回折角で回折し、０次回折光を中心として、より外側に分岐する。   The diffraction grating 42 is a flat plate-like two-dimensional diffraction grating having a two-dimensional grating pattern as shown in FIG. 13, and is arranged perpendicular to the z-axis, and two-dimensionally measures the measurement light incident in the z-axis direction. And divides into each wavelength. The diffraction grating 42 diffracts the incident measurement light L11 in four directions of the x-axis direction, the y-axis direction, the D1-axis direction, and the D2-axis direction, and diffracts the first-order diffracted light diffracted to the plus side and the minus side in each direction. Each is branched for each wavelength. Specifically, when the wavelength range of the measurement light emitted from the light source 41a is λa to λc and the center wavelength in this wavelength range is λb (λa <λb <λc), the diffraction grating 42 is shown in FIGS. As shown in the figure, the measurement light having a longer wavelength is diffracted at a larger diffraction angle, and is branched to the outer side centering on the 0th-order diffracted light.

なお、図１３に示したＤ１軸およびＤ２軸は、ｘｙ座標系において斜め方向に設定された軸であって、回折格子４２のｘ軸方向の格子定数ｄxおよびｙ軸方向の格子定数ｄyを用い、ｘｙ座標系に対する傾きがそれぞれｄy／ｄxおよび−ｄy／ｄxで表される方向に設定された軸である。回折格子４２は、このＤ１軸方向およびＤ２軸方向において、格子定数ｄxyを有する回折格子として機能する。   Note that the D1 axis and the D2 axis shown in FIG. 13 are axes set in an oblique direction in the xy coordinate system, and the lattice constant dx in the x-axis direction and the lattice constant dy in the y-axis direction of the diffraction grating 42 are used. , And xy coordinate system, the axes are set in the directions represented by dy / dx and -dy / dx, respectively. The diffraction grating 42 functions as a diffraction grating having a grating constant dxy in the D1 axis direction and the D2 axis direction.

集光光学系としての集光レンズ４３は、ｙ軸方向に正の屈折力を有するシリンドリカルレンズとして構成された色消しレンズ系であって、光軸が測定光Ｌ１１および回折格子４２の０次回折光と一致するように配置されている。図１０〜図１２では、集光レンズ４３は、煩雑さを避けるため単レンズとして図示されているが、実際には複数のレンズもしくはレンズ群を用いて構成される。集光レンズ４３は、図１２に示すように、回折格子４２によって回折されて波長ごとに分岐された各測定光Ｌ１２を、ｙ軸方向にテレセントリックにして各々焦平面上に集光する。   The condensing lens 43 as the condensing optical system is an achromatic lens system configured as a cylindrical lens having a positive refractive power in the y-axis direction, and the optical axis is zero-order diffracted light of the measuring light L11 and the diffraction grating 42. Are arranged to match. 10 to 12, the condensing lens 43 is illustrated as a single lens in order to avoid complication, but actually, the condensing lens 43 is configured using a plurality of lenses or lens groups. As shown in FIG. 12, the condensing lens 43 condenses each measurement light L12 diffracted by the diffraction grating 42 and branched for each wavelength on the focal plane in a telecentric manner in the y-axis direction.

測定セル１１７は、図１０〜図１２に示すように、凹レンズ型のシリンドリカルレンズ状に形成された収容部１１７ａに試料ＳＰを保持し、ｘ軸方向に正の屈折力を有するシリンドリカルレンズとして構成されている。測定セル１１７は、光軸が集光レンズ４３の光軸と一致するように配置され、試料ＳＰに入射する集光レンズ４３からの各測定光Ｌ１２を、屈折して波長ごとに偏向するとともに、ｘ軸方向にテレセントリックにして各々焦平面上に集光する。このとき、測定セル１１７は、入射する測定光Ｌ１２の波長に応じて異なる焦点距離を示し、波長が短いものほど小さい焦点距離、すなわち大きい屈折力で偏向して集光する。   As shown in FIGS. 10 to 12, the measurement cell 117 is configured as a cylindrical lens that holds the sample SP in a housing portion 117 a formed in a concave lens type cylindrical lens shape and has a positive refractive power in the x-axis direction. ing. The measurement cell 117 is arranged so that the optical axis thereof coincides with the optical axis of the condenser lens 43, and refracts and deflects each measurement light L12 from the condenser lens 43 incident on the sample SP for each wavelength, Each beam is focused on the focal plane by telecentricity in the x-axis direction. At this time, the measurement cell 117 shows a different focal length according to the wavelength of the incident measurement light L12, and the shorter the wavelength, the smaller the focal length, that is, the greater the refractive power, the light is condensed.

なお、図１０〜図１２は、測定セル１１７の部材よりも小さい屈折率を有する試料ＳＰが収容部１１７ａに収容された場合を例示しており、このため収容部１１７ａが凹レンズ型のシリンドリカルレンズ状とされている。これとは逆に、測定セル１１７の部材よりも大きい屈折率を有する試料が収容部１１７ａに収容される場合には、収容部を凸レンズ型のシリンドリカルレンズ状とするとよい。ここで、測定セル１１７は、屈折率の波長依存性が既知の部材によって形成されている。かかる部材として、例えば石英ガラス等のガラス部材が用いられる。   10 to 12 exemplify the case where the sample SP having a refractive index smaller than that of the member of the measurement cell 117 is accommodated in the accommodating portion 117a. Therefore, the accommodating portion 117a has a concave lens type cylindrical lens shape. It is said that. On the contrary, when a sample having a refractive index larger than that of the member of the measurement cell 117 is accommodated in the accommodating portion 117a, the accommodating portion may be a convex lens type cylindrical lens. Here, the measurement cell 117 is formed of a member whose wavelength dependency of the refractive index is known. As such a member, for example, a glass member such as quartz glass is used.

２次元受光素子としての受光素子４４は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を用いて実現され、その撮像面が集光レンズ４３の焦平面に一致するように配置されている。受光素子４４は、集光レンズ４３および測定セル１１７によって各々集光される各測定光Ｌ１２を一括して受光する。受光素子４４は、受光した各測定光Ｌ１２の強度信号を光電変換して処理回路４５に出力し、処理回路４５は、強度信号をＡ／Ｄ変換等した後、画像情報として屈折率演算部４６に出力する。   The light receiving element 44 as a two-dimensional light receiving element is realized by using an image pickup element such as a CCD or a CMOS, and is arranged so that the image pickup surface thereof coincides with the focal plane of the condenser lens 43. The light receiving element 44 collectively receives the measurement lights L12 collected by the condenser lens 43 and the measurement cell 117, respectively. The light receiving element 44 photoelectrically converts the intensity signal of each received measurement light L12 and outputs it to the processing circuit 45. The processing circuit 45 performs A / D conversion or the like on the intensity signal, and then performs a refractive index calculation unit 46 as image information. Output to.

屈折率演算部４６は、受光素子４４が受光した各測定光Ｌ１２の受光位置に基づいて、試料ＳＰの波長ごとの屈折率を、屈折率の波長依存性として算出する。具体的には、屈折率演算部４６は、集光レンズ４３の集光方向としてのｙ軸方向における各測定光Ｌ１２の受光位置をもとに、各測定光Ｌ１２の波長を算出し、測定セル１１７の偏向方向としてのｘ軸方向における各測定光Ｌ１２の受光位置をもとに、各測定光Ｌ１２に対応する測定セル１１７の焦点距離を算出し、この算出した波長および焦点距離に基づいて、試料ＳＰの波長ごとの屈折率を算出する。   The refractive index calculation unit 46 calculates the refractive index for each wavelength of the sample SP as the wavelength dependence of the refractive index based on the light receiving position of each measurement light L12 received by the light receiving element 44. Specifically, the refractive index calculation unit 46 calculates the wavelength of each measurement light L12 based on the light receiving position of each measurement light L12 in the y-axis direction as the light collection direction of the condenser lens 43, and the measurement cell. Based on the light receiving position of each measurement light L12 in the x-axis direction as the deflection direction of 117, the focal length of the measurement cell 117 corresponding to each measurement light L12 is calculated, and based on the calculated wavelength and focal length, The refractive index for each wavelength of the sample SP is calculated.

ここで、図１４を参照して、屈折率演算部４６が波長ごとの屈折率を算出するための演算をより詳細に説明する。図１４は、受光素子４４の受光面上に集光された各測定光Ｌ１２を示す図であって、特に、波長λａ〜λｃの各測定光Ｌ１２の受光位置を代表的に示す図である。   Here, with reference to FIG. 14, the calculation for the refractive index calculation unit 46 to calculate the refractive index for each wavelength will be described in more detail. FIG. 14 is a diagram showing each measurement light L12 collected on the light receiving surface of the light receiving element 44, and in particular, is a diagram representatively showing the light receiving position of each measurement light L12 having wavelengths λa to λc.

図１４に示すように、集光レンズ４３および測定セル１１７によって各々集光された各測定光Ｌ１２のうち、回折格子４２による０次回折光と、Ｄ１軸方向の１次回折光と、Ｄ２軸方向の１次回折光とは、測定セル１１７が波長に応じて異なる焦点距離を有することに起因して、受光素子４４の受光面上で、それぞれｙ軸上、曲線Ｃ３上および曲線Ｃ４上に波長ごとに集光される。このとき、１次回折光では、波長が長い測定光Ｌ１２ほどｘ軸方向およびｙ軸方向の各々で外側に集光される。具体的には、１次回折光であって波長λｃを有する測定光Ｌ１２が最も外側に集光される。   As shown in FIG. 14, among the measurement lights L12 collected by the condenser lens 43 and the measurement cell 117, the 0th-order diffracted light by the diffraction grating 42, the first-order diffracted light in the D1 axis direction, and the D2 axis direction First-order diffracted light means that the measurement cell 117 has a different focal length depending on the wavelength, and therefore, on the light-receiving surface of the light-receiving element 44, on the y-axis, on the curve C3, and on the curve C4, for each wavelength. Focused. At this time, in the first-order diffracted light, the measurement light L12 having a longer wavelength is condensed outward in each of the x-axis direction and the y-axis direction. Specifically, the measurement light L12 that is the first-order diffracted light and has the wavelength λc is collected on the outermost side.

なお、測定セル１１７が波長によらず一定の焦点距離を有する場合には、Ｄ１軸方向の１次回折光は、集光レンズ４３と測定セル１１７とによるＤ１軸の投影像に相当するＤ１’軸上で線形に集光される。同様に、Ｄ２軸方向の１次回折光は、Ｄ２軸の投影像に相当するＤ２’軸上で線形に集光される。しかし実際には、測定セル１１７が波長ごとに異なる焦点距離を有するため、Ｄ１軸方向およびＤ２軸方向の１次回折光は、それぞれ曲線Ｃ３上および曲線Ｃ４上で非線形に集光される。   When the measurement cell 117 has a constant focal length regardless of the wavelength, the first-order diffracted light in the D1 axis direction is the D1 ′ axis corresponding to the projection image of the D1 axis by the condenser lens 43 and the measurement cell 117. Condensed linearly above. Similarly, the first-order diffracted light in the D2 axis direction is linearly collected on the D2 ′ axis corresponding to the projected image of the D2 axis. However, actually, since the measurement cell 117 has a different focal length for each wavelength, the first-order diffracted light in the D1 axis direction and the D2 axis direction is condensed nonlinearly on the curve C3 and the curve C4, respectively.

このように集光された１次回折光の集光パターンでは、測定光Ｌ１２の波長λごとの受光位置におけるｙ座標ｙ（λ）は、回折格子４２によるｙ軸方向の回折角φy（λ）と、集光レンズ４３の焦点距離ｆyとを用いて、次式（１０）によって決定される。
ｙ（λ）＝ｆy・ｔａｎφy（λ） ・・・（１０）
また、回折角φy（λ）は、回折格子４２の格子定数ｄyを用いて、次式（１１）によって決定される。
φy（λ）＝ｓｉｎ-1（λ／ｄy） ・・・（１１） In the condensing pattern of the first-order diffracted light thus collected, the y coordinate y (λ) at the light receiving position for each wavelength λ of the measuring light L12 is the diffraction angle φy (λ) in the y-axis direction by the diffraction grating 42. Using the focal length fy of the condensing lens 43, it is determined by the following equation (10).
y (λ) = fy · tanφy (λ) (10)
The diffraction angle φy (λ) is determined by the following equation (11) using the grating constant dy of the diffraction grating 42.
φy (λ) = sin −1 (λ / dy) (11)

一方、受光位置のｘ座標ｘ（λ）は、回折格子４２によるｘ軸方向の回折角φx（λ）と、測定セル１１７の波長ごとの焦点距離ｆx（λ）とを用いて、次式（１２）によって求められる。
ｘ（λ）＝ｆx（λ）・ｔａｎθx（λ） ・・・（１２）
また、回折角φx（λ）は、回折格子４２の格子定数ｄxを用いて、次式（１３）によって決定される。
φx（λ）＝ｓｉｎ-1（λ／ｄx） ・・・（１３） On the other hand, the x coordinate x (λ) of the light receiving position is expressed by the following equation using the diffraction angle φx (λ) in the x-axis direction by the diffraction grating 42 and the focal length fx (λ) for each wavelength of the measurement cell 117: 12).
x (λ) = fx (λ) · tan θx (λ) (12)
The diffraction angle φx (λ) is determined by the following equation (13) using the grating constant dx of the diffraction grating 42.
φx (λ) = sin −1 (λ / dx) (13)

さらに、焦点距離ｆx（λ）は、試料ＳＰの屈折率ｎ（λ）、測定セル１１７の部材の屈折率ｎ0（λ）、シリンドリカルレンズ状の収容部１１７ａの第１面の曲率半径ｒ1、第２面の曲率半径ｒ2および第１面と第２面の面間隔ｔを用いて、次式（１４）によって決定される。

Figure 2007218632
この式（１４）は、屈折率ｎ（λ）について解くと、次式（１５）〜式（１９）によって表すことができる。
Figure 2007218632
 Further, the focal length fx (λ) is the refractive index n (λ) of the sample SP, the refractive index n 0 (λ) of the member of the measurement cell 117, and the radius of curvature r 1 of the first surface of the cylindrical lens-shaped accommodation portion 117a. Using the curvature radius r 2 of the second surface and the surface interval t between the first surface and the second surface, it is determined by the following equation (14).
Figure 2007218632
 When this equation (14) is solved for the refractive index n (λ), it can be expressed by the following equations (15) to (19).
Figure 2007218632

屈折率演算部４６は、以上の関係から、Ｄ１軸方向またはＤ２軸方向の１次回折光である測定光Ｌ１２の受光位置としてのｘ座標ｘ（λ）およびｙ座標ｙ（λ）をもとに、試料ＳＰの波長ごとの屈折率ｎ（λ）を算出する。   From the above relationship, the refractive index calculation unit 46 is based on the x coordinate x (λ) and the y coordinate y (λ) as the light receiving position of the measurement light L12 that is the first-order diffracted light in the D1 axis direction or the D2 axis direction. The refractive index n (λ) for each wavelength of the sample SP is calculated.

なお、屈折率演算部４６は、屈折率ｎ（λ）を算出する演算中、Ｄ１軸方向の１次回折光のｘ座標ｘ1（λ）と、Ｄ２軸方向の１次回折光のｘ座標ｘ2（λ）を用い、式（１２）に代えて次式（２０）によって焦点距離ｆx（λ）を算出することもできる。この場合、式（１２）を用いる演算に比べて２倍の感度で焦点距離ｆx（λ）を算出することができ、結果的に屈折率ｎ（λ）を、より高精度に算出することができる。
（ｘ1（λ）−ｘ2（λ））＝２ｆx（λ）・ｔａｎθx（λ） ・・・（２０） During the calculation of the refractive index n (λ), the refractive index calculator 46 calculates the x-coordinate x1 (λ) of the first-order diffracted light in the D1-axis direction and the x-coordinate x2 (λ of the first-order diffracted light in the D2-axis direction. ), The focal length fx (λ) can be calculated by the following equation (20) instead of the equation (12). In this case, the focal length fx (λ) can be calculated with twice the sensitivity compared to the calculation using Expression (12), and as a result, the refractive index n (λ) can be calculated with higher accuracy. it can.
(X1 (λ) −x2 (λ)) = 2fx (λ) · tan θx (λ) (20)

このように、屈折率測定部１１８は、回折格子４２によって、所定の波長域の測定光を回折して波長ごとに分岐し、集光レンズ４３によって、回折格子４２が分岐した各測定光を所定の１方向に各々集光し、試料ＳＰをシリンドリカルレンズ状に保持した測定セル１１７によって、この試料ＳＰに入射する測定光を集光レンズ４３の集光方向と直交する方向に屈折して波長ごとに偏向するとともに集光し、受光素子４４によって、集光レンズ４３および測定セル１１７が集光した各測定光を受光し、屈折率演算部４６によって、受光素子４４における各測定光の受光位置に基づいて、試料ＳＰの波長ごとの屈折率を算出する。これによって、屈折率測定部１１８は、実施の形態１における屈折率測定部１８と同様に、所定の波長域における試料ＳＰの波長ごとの屈折率を一括して測定することができ、試料ＳＰの屈折率の波長依存性を容易かつ短時間で測定することができる。   As described above, the refractive index measurement unit 118 diffracts the measurement light in a predetermined wavelength range by the diffraction grating 42 and branches the measurement light for each wavelength, and the measurement light branched by the diffraction grating 42 by the condenser lens 43 is predetermined. The measurement light incident on the sample SP is refracted in a direction orthogonal to the light collection direction of the condenser lens 43 by the measurement cell 117 that collects the light in one direction and holds the sample SP in the shape of a cylindrical lens. And the light receiving element 44 receives the measurement light collected by the condenser lens 43 and the measurement cell 117, and the refractive index calculation unit 46 sets the measurement light at the light receiving position of each measurement light. Based on this, the refractive index for each wavelength of the sample SP is calculated. As a result, the refractive index measuring unit 118 can collectively measure the refractive index for each wavelength of the sample SP in a predetermined wavelength region, similarly to the refractive index measuring unit 18 in the first embodiment. The wavelength dependence of the refractive index can be measured easily and in a short time.

なお、ここまで、測定セル１１７は、集光レンズ４３の受光素子側に配置され、集光レンズ４３がｙ軸方向に集光する各測定光をｘ軸方向に集光するものとして説明したが、これらの配置順序を入れ換え、測定セル１１７がｘ軸方向に集光する各測定光を、集光レンズ４３がｙ軸方向に集光するようにしてもよい。また、集光レンズ４３を色消しレンズ系として説明したが、色収差がない光学系として、例えば凹面反射鏡を用いて構成する凹面反射光学系としてもよい。   Heretofore, the measurement cell 117 has been described as being disposed on the light receiving element side of the condensing lens 43, and the condensing lens 43 condenses each measurement light condensed in the y-axis direction in the x-axis direction. The arrangement order of these may be changed so that the measurement lens 117 condenses the measurement light in the x-axis direction and the condensing lens 43 condenses in the y-axis direction. Further, although the condenser lens 43 has been described as an achromatic lens system, an optical system free from chromatic aberration may be a concave reflecting optical system configured by using, for example, a concave reflecting mirror.

以上説明した本実施の形態２にかかる分析装置では、分析演算部２２ａは、実施の形態１にかかる分析装置１の場合と同様に、屈折率測定部１１８が測定した試料ＳＰの屈折率の波長依存性ｎ（λ）を取得し、この取得した屈折率の波長依存性ｎ（λ）をもとに、式（９）に示したクラマース・クローニッヒの関係式等を用いて試料ＳＰの吸収係数を算出し、算出した吸収係数に基づいて試料ＳＰの分析を行う。   In the analysis apparatus according to the second embodiment described above, the analysis calculation unit 22a is the wavelength of the refractive index of the sample SP measured by the refractive index measurement unit 118, as in the case of the analysis apparatus 1 according to the first embodiment. The dependence n (λ) is obtained, and the absorption coefficient of the sample SP is obtained using the Kramers-Kronig relational expression shown in the formula (9) based on the wavelength dependence n (λ) of the obtained refractive index. And the sample SP is analyzed based on the calculated absorption coefficient.

このようにして、本実施の形態２にかかる分析装置では、分析装置１と同様に、試料ＳＰ中の光路長によらず高精度に分析を行うことができるとともに、測定セル１１７の容積を小さくし、試料ＳＰの容量を少量化して分析を行うことができる。   As described above, in the analyzer according to the second embodiment, similarly to the analyzer 1, analysis can be performed with high accuracy regardless of the optical path length in the sample SP, and the volume of the measurement cell 117 can be reduced. In addition, the analysis can be performed by reducing the volume of the sample SP.

ここまで、本発明を実施する最良の形態を実施の形態１および２として説明したが、本発明は、この実施の形態１および２に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば種々の変形が可能である。例えば、上述した実施の形態１および２では、屈折率測定部１８，１１８を本発明にかかる分析装置における屈折率測定手段として説明したが、屈折率測定部１８，１１８を単独で屈折率測定装置として用いることができる。   Up to this point, the best mode for carrying out the present invention has been described as the first and second embodiments. However, the present invention is not limited to the first and second embodiments and is within the scope of the present invention. Various modifications are possible. For example, in the first and second embodiments described above, the refractive index measuring units 18 and 118 have been described as the refractive index measuring means in the analyzer according to the present invention, but the refractive index measuring units 18 and 118 are independently used as the refractive index measuring device. Can be used as

この場合、試料ＳＰのような液体の試料に限定されず、ガラス等の個体を試料として屈折率の波長依存性を測定することができる。また、例えば、種々の物質について屈折率の波長依存性、受光素子における測定光の集光パターン等を予めデータベースとして記憶し、測定対象とする試料の屈折率あるいは集光パターン等をこのデータベースと照合することで、試料を構成する物質を特定することができる。なお、このように屈折率測定部１８，１１８を屈折率測定装置として用いる場合には、この装置全体を制御する制御機構を新たに備えることが好ましい。   In this case, it is not limited to a liquid sample such as the sample SP, and the wavelength dependency of the refractive index can be measured using an individual such as glass as a sample. Also, for example, the wavelength dependence of the refractive index of various substances, the condensing pattern of the measurement light in the light receiving element, etc. are stored in advance as a database, and the refractive index or condensing pattern of the sample to be measured is collated with this database. By doing so, the substance which comprises a sample can be specified. When the refractive index measuring units 18 and 118 are used as a refractive index measuring device as described above, it is preferable to newly provide a control mechanism for controlling the entire device.

本発明の実施の形態１にかかる分析装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the analyzer concerning Embodiment 1 of this invention. 図１に示した屈折率測定部の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the refractive index measurement part shown in FIG. 図１に示した屈折率測定部の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the refractive index measurement part shown in FIG. 図１に示した屈折率測定部の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the refractive index measurement part shown in FIG. 回折格子および測定セルの作用を説明する平面図である。It is a top view explaining the effect | action of a diffraction grating and a measurement cell. 回折格子および測定セルの作用を説明する縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view explaining the effect | action of a diffraction grating and a measurement cell. 受光素子上に集光される測定光の集光パターンを示す図である。It is a figure which shows the condensing pattern of the measurement light condensed on a light receiving element. 測定セルにおける屈折作用を説明する図である。It is a figure explaining the refractive action in a measurement cell. シミュレーションによる屈折率の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the refractive index by simulation. シミュレーションによる測定光の集光パターンを示す図である。It is a figure which shows the condensing pattern of the measurement light by simulation. シミュレーションによる測定光の集光パターンを示す図である。It is a figure which shows the condensing pattern of the measurement light by simulation. シミュレーションによる測定光の集光パターンを示す図である。It is a figure which shows the condensing pattern of the measurement light by simulation. 本発明の実施の形態２にかかる分析装置が備える屈折率測定部の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the refractive index measurement part with which the analyzer concerning Embodiment 2 of this invention is provided. 本発明の実施の形態２にかかる分析装置が備える屈折率測定部の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the refractive index measurement part with which the analyzer concerning Embodiment 2 of this invention is provided. 本発明の実施の形態２にかかる分析装置が備える屈折率測定部の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the refractive index measurement part with which the analyzer concerning Embodiment 2 of this invention is provided. 回折格子の格子パターンを示す図である。It is a figure which shows the grating pattern of a diffraction grating. 受光素子上に集光される測定光の集光パターンを示す図である。It is a figure which shows the condensing pattern of the measurement light condensed on a light receiving element.

符号の説明Explanation of symbols

１ 分析装置
１１ 測定機構
１２ 検体移送部
１２ａ 検体容器
１２ｂ 検体ラック
１３ 検体分注部
１３ａ アーム
１４Ａ，１４Ｂ 試薬テーブル
１４Ａａ，１４Ｂａ 試薬容器
１５Ａ，１５Ｂ 試薬分注部
１５Ａａ，１５Ｂａ アーム
１６ 反応テーブル
１７，１１７ 測定セル
１７ａ，１１７ａ 収容部
１７ｂ 稜線
１７ｃ，１７ｄ 斜面
１８，１１８ 屈折率測定部
１９ 洗浄部
２１ 制御分析機構
２２ 制御部
２２ａ 分析演算部
２３ 入力部
２４ 出力部
２５ 記憶部
３１ コリメート光源ユニット
３１ａ 光源
３１ｂ，３１ｃ レンズ
３１ｄ 絞り
３２，３３ ミラー
３４ ミラー保持機構
３４ａ 駆動部
３４ｂ 支柱部
３５，４２ 回折格子
３６，４３ 集光レンズ
３７，４４ 受光素子
３８，４５ 処理回路
３９，４６ 屈折率演算部
４１ コリメート光源ユニット
４１ａ 光源
４１ｂ，４１ｃ，４１ｅ レンズ
４１ｄ ピンホール
４１ｆ 絞り
Ｃ１〜Ｃ４ 曲線
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ（λ） 測定光
ＯＡ 光軸
ＳＰ 試料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Analyzer 11 Measurement mechanism 12 Sample transport part 12a Sample container 12b Sample rack 13 Sample dispensing part 13a Arm 14A, 14B Reagent table 14Aa, 14Ba Reagent container 15A, 15B Reagent dispensing part 15Aa, 15Ba arm 16 Reaction table 17, 117 Measurement cell 17a, 117a Storage unit 17b Ridge line 17c, 17d Slope 18, 118 Refractive index measurement unit 19 Cleaning unit 21 Control analysis mechanism 22 Control unit 22a Analysis operation unit 23 Input unit 24 Output unit 25 Storage unit 31 Collimated light source unit 31a Light source 31b , 31 c Lens 31 d Aperture 32, 33 Mirror 34 Mirror holding mechanism 34 a Drive unit 34 b Column 35, 42 Diffraction grating 36, 43 Condensing lens 37, 44 Light receiving element 38, 45 Processing circuit 39, 46 Refractive index calculation unit 41 Collimator The light source unit 41a light source 41b, 41c, 41e lens 41d pinhole 41f aperture C1~C4 curves L1, L2, L11, L12, L (λ) measurement light OA optical axis SP samples

Claims (17)

試料の光学特性を測定し、この測定した光学特性に基づいて前記試料を分析する分析装置において、
前記試料の屈折率の波長依存性を測定する屈折率測定手段と、
前記屈折率の波長依存性をもとに前記試料の吸収係数を算出し、該吸収係数に基づいて前記試料を分析する分析演算手段と、
を備えたことを特徴とする分析装置。 In an analyzer for measuring the optical properties of a sample and analyzing the sample based on the measured optical properties,
Refractive index measuring means for measuring the wavelength dependence of the refractive index of the sample;
Calculating an absorption coefficient of the sample based on the wavelength dependence of the refractive index, and an analysis calculation means for analyzing the sample based on the absorption coefficient;
An analyzer characterized by comprising: 前記屈折率測定手段は、
所定の波長域の測定光を発する光源と、
前記測定光を回折して波長ごとに分岐する回折素子と、
前記試料を保持するとともに、この保持した試料に入射する前記測定光を屈折して波長ごとに偏向する偏向容器と、
前記回折素子によって分岐され、前記偏向容器によって偏向された各測定光を各々集光する集光光学系と、
前記集光光学系によって集光された各測定光を受光する２次元受光素子と、
前記２次元受光素子が受光した前記各測定光の受光位置に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出する屈折率演算手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。 The refractive index measuring means includes
A light source that emits measurement light in a predetermined wavelength range;
A diffractive element that diffracts the measurement light and branches it for each wavelength;
A deflecting container that holds the sample and refracts the measurement light incident on the held sample and deflects it for each wavelength;
A condensing optical system for condensing each measurement light branched by the diffraction element and deflected by the deflection container;
A two-dimensional light receiving element for receiving each measurement light condensed by the condensing optical system;
A refractive index calculating means for calculating a refractive index for each wavelength of the sample based on a light receiving position of each measurement light received by the two-dimensional light receiving element;
The analyzer according to claim 1, further comprising: 前記回折素子は、１次元回折格子であり、
前記偏向容器は、前記試料をプリズム状に保持するとともに、前記１次元回折格子の回折方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向し、
前記屈折率演算手段は、前記回折方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の前記偏向容器による偏角を算出し、この算出した波長および偏角に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする請求項２に記載の分析装置。 The diffraction element is a one-dimensional diffraction grating,
The deflection container holds the sample in a prism shape and deflects the measurement light in a deflection direction orthogonal to a diffraction direction of the one-dimensional diffraction grating,
The refractive index calculation means calculates the wavelength of each measurement light based on the light receiving position in the diffraction direction, and the deflection angle of the measurement light by the deflection container based on the light reception position in the deflection direction. The analyzer according to claim 2, wherein the refractive index for each wavelength of the sample is calculated based on the calculated wavelength and deviation angle. 前記屈折率測定手段は、前記偏向容器が保持した試料に入射する前記測定光の入射角度および入射位置の少なくとも一方を調整する入射光調整手段を備え、
前記入射光調整手段は、前記１次元回折格子の０次回折光であって前記波長域中の所定の基準波長を有する前記測定光の主光線を、前記集光光学系の光軸に一致させることを特徴とする請求項３に記載の分析装置。 The refractive index measuring means includes incident light adjusting means for adjusting at least one of an incident angle and an incident position of the measurement light incident on a sample held by the deflection container,
The incident light adjusting means matches the principal ray of the measurement light, which is the zero-order diffracted light of the one-dimensional diffraction grating and has a predetermined reference wavelength in the wavelength range, with the optical axis of the condensing optical system. The analyzer according to claim 3. 前記所定の基準波長は、前記波長域中の最長波長であることを特徴とする請求項４に記載の分析装置。   The analyzer according to claim 4, wherein the predetermined reference wavelength is a longest wavelength in the wavelength range. 前記偏向容器は、前記試料を直角プリズム状に保持することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の分析装置。   The analyzer according to claim 3, wherein the deflection container holds the sample in a right prism shape. 前記回折素子は、２次元回折格子であり、
前記集光光学系は、前記各測定光を所定の１方向に集光する１次元集光光学系であり、
前記偏向容器は、前記試料をシリンドリカルレンズ状に保持するとともに、前記所定の１方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向して集光し、
前記屈折率演算手段は、前記所定の集光方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光に対応する前記偏向容器の焦点距離を算出し、この算出した波長および焦点距離に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする請求項２に記載の分析装置。 The diffraction element is a two-dimensional diffraction grating,
The condensing optical system is a one-dimensional condensing optical system that condenses the measurement lights in a predetermined direction,
The deflection container holds the sample in a cylindrical lens shape, deflects and condenses the measurement light in a deflection direction orthogonal to the predetermined one direction,
The refractive index calculating means calculates the wavelength of each measurement light based on the light receiving position in the predetermined light collecting direction, and corresponds to each measurement light based on the light receiving position in the deflection direction. The analyzer according to claim 2, wherein a focal length of the deflection container is calculated, and a refractive index for each wavelength of the sample is calculated based on the calculated wavelength and focal length. 前記２次元回折格子の０次回折光としての前記測定光の主光線は、前記集光光学系および前記偏向容器の各光軸に一致することを特徴とする請求項７に記載の分析装置。   The analyzer according to claim 7, wherein a principal ray of the measurement light as zero-order diffracted light of the two-dimensional diffraction grating coincides with each optical axis of the condensing optical system and the deflection container. 前記偏向容器は、該偏向容器の屈折率より小さい屈折率を有する前記試料を凹レンズ型のシリンドリカルレンズ状に保持し、該偏向容器の屈折率より大きい屈折率を有する前記試料を凸レンズ型のシリンドリカルレンズ状に保持することを特徴とする請求項７または８に記載の分析装置。   The deflection container holds the sample having a refractive index smaller than the refractive index of the deflection container in the shape of a concave lens type cylindrical lens, and the sample having a refractive index larger than the refractive index of the deflection container is a convex lens type cylindrical lens. The analyzer according to claim 7 or 8, wherein the analyzer is held in a shape. 前記集光光学系は、前記各測定光をテレセントリックにして集光することを特徴とする請求項２〜９のいずれか一つに記載の分析装置。   The analyzer according to claim 2, wherein the condensing optical system condenses the respective measurement lights by telecentric. 前記集光光学系は、色収差がない光学系であることを特徴とする請求項２〜１０のいずれか一つに記載の分析装置。   The analysis apparatus according to claim 2, wherein the condensing optical system is an optical system having no chromatic aberration. 前記集光光学系は、色消しレンズ系または凹面反射光学系であることを特徴とする請求項１１に記載の分析装置。   The analyzer according to claim 11, wherein the condensing optical system is an achromatic lens system or a concave reflecting optical system. 試料の屈折率の波長依存性を測定する屈折率測定装置であって、
所定の波長域の測定光を発する光源と、
前記測定光を回折して波長ごとに分岐する回折素子と、
前記試料を保持するとともに、この保持した試料に入射する前記測定光を屈折して波長ごとに偏向する偏向容器と、
前記回折素子によって分岐され、前記偏向容器によって偏向された各測定光を各々集光する集光光学系と、
前記集光光学系によって集光された各測定光を受光する２次元受光素子と、
前記２次元受光素子が受光した前記各測定光の受光位置に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出する屈折率演算手段と、
を備えたことを特徴とする屈折率測定装置。 A refractive index measuring device for measuring the wavelength dependence of the refractive index of a sample,
A light source that emits measurement light in a predetermined wavelength range;
A diffractive element that diffracts the measurement light and branches it for each wavelength;
A deflecting container that holds the sample and refracts the measurement light incident on the held sample and deflects it for each wavelength;
A condensing optical system for condensing each measurement light branched by the diffraction element and deflected by the deflection container;
A two-dimensional light receiving element for receiving each measurement light condensed by the condensing optical system;
A refractive index calculating means for calculating a refractive index for each wavelength of the sample based on a light receiving position of each measurement light received by the two-dimensional light receiving element;
A refractive index measuring device comprising: 前記回折素子は、１次元回折格子であり、
前記偏向容器は、前記試料をプリズム状に保持するとともに、前記１次元回折格子の回折方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向し、
前記屈折率演算手段は、前記回折方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の前記偏向容器による偏角を算出し、この算出した波長および偏角に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする請求項１３に記載の屈折率測定装置。 The diffraction element is a one-dimensional diffraction grating,
The deflection container holds the sample in a prism shape and deflects the measurement light in a deflection direction orthogonal to a diffraction direction of the one-dimensional diffraction grating,
The refractive index calculation means calculates the wavelength of each measurement light based on the light receiving position in the diffraction direction, and the deflection angle of the measurement light by the deflection container based on the light reception position in the deflection direction. The refractive index measurement apparatus according to claim 13, wherein the refractive index for each wavelength of the sample is calculated based on the calculated wavelength and declination. 前記回折素子は、２次元回折格子であり、
前記集光光学系は、前記各測定光を所定の１方向に集光する１次元集光光学系であり、
前記偏向容器は、前記試料をシリンドリカルレンズ状に保持するとともに、前記所定の１方向と直交する偏向方向に前記測定光を偏向して集光し、
前記屈折率演算手段は、前記所定の集光方向の前記受光位置をもとに前記各測定光の波長を算出し、前記偏向方向の前記受光位置をもとに前記各測定光に対応する前記偏向容器の焦点距離を算出し、この算出した波長および焦点距離に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出することを特徴とする請求項１３に記載の屈折率測定装置。 The diffraction element is a two-dimensional diffraction grating,
The condensing optical system is a one-dimensional condensing optical system that condenses the measurement lights in a predetermined direction,
The deflection container holds the sample in a cylindrical lens shape, deflects and condenses the measurement light in a deflection direction orthogonal to the predetermined one direction,
The refractive index calculating means calculates the wavelength of each measurement light based on the light receiving position in the predetermined light collecting direction, and corresponds to each measurement light based on the light receiving position in the deflection direction. The refractive index measuring apparatus according to claim 13, wherein a focal length of the deflection container is calculated, and a refractive index for each wavelength of the sample is calculated based on the calculated wavelength and focal length. 試料の光学特性を測定し、この測定した光学特性に基づいて前記試料を分析する分析方法において、
前記試料の屈折率の波長依存性を測定する屈折率測定ステップと、
前記屈折率の波長依存性をもとに前記試料の吸収係数を算出し、該吸収係数に基づいて前記試料を分析する分析演算ステップと、
を含むことを特徴とする分析方法。 In an analysis method for measuring optical characteristics of a sample and analyzing the sample based on the measured optical characteristics,
A refractive index measurement step for measuring the wavelength dependence of the refractive index of the sample;
Calculating the absorption coefficient of the sample based on the wavelength dependence of the refractive index, and analyzing the sample based on the absorption coefficient;
The analysis method characterized by including. 前記屈折率測定ステップは、
所定の波長域の測定光を回折して波長ごとに分岐する回折ステップと、
前記試料に入射する前記測定光を屈折して波長ごとに偏向する偏向ステップと、
前記回折ステップによって分岐し、前記偏向ステップによって偏向した各測定光を各々集光する集光ステップと、
前記集光ステップによって集光した前記各測定光を受光する受光ステップと、
前記受光ステップにおける前記各測定光の受光位置に基づいて、前記試料の波長ごとの屈折率を算出する屈折率演算ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の分析方法。 The refractive index measurement step includes
A diffraction step for diffracting the measurement light in a predetermined wavelength region and branching it for each wavelength;
A deflection step for refracting the measurement light incident on the sample and deflecting it for each wavelength;
A condensing step for condensing each measurement light branched by the diffraction step and deflected by the deflection step;
A light receiving step for receiving each of the measurement lights collected by the light collecting step;
Based on the light receiving position of each measurement light in the light receiving step, a refractive index calculation step for calculating a refractive index for each wavelength of the sample;
The analysis method according to claim 16, further comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011122995A (en) * 2009-12-14 2011-06-23 Toshiba Corp Automatic analyzer
JP2013527468A (en) * 2010-06-03 2013-06-27 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Apparatus and method for estimating bilirubin concentration using refractive index measurement
ES2489965A1 (en) * 2013-02-27 2014-09-02 Fundació Institut De Ciències Fotòniques Compact optical measurement system with discretized plate (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

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