CN114002196A - 发光检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明的发光检测装置由聚光透镜阵列的各聚光透镜个别地对来自发光点阵列的各发光点的发光进行聚光使之成为光束并使各光束并列地射入传感器从而进行检测，该发光检测装置通过使各发光点的直径、各聚光透镜的焦距、间隔、各聚光透镜与传感器的光路长度之间满足预定关系，来使发光检测装置变得小型，同时实现高灵敏度和低串扰。

Description

发光检测装置

本申请为分案申请；其母案的申请号为“2016800812872”，发明名称为“发光检测装置”。

技术领域

本发明涉及检测装置，该检测装置向设于多个毛细管或者微型芯片内部的多个通道照射激光束、灯等的光，并且高灵敏度地检测存在于毛细管或者通道的内部的物质所射出的荧光、磷光、散射光、或者透射光等。

背景技术

广泛地利用如下毛细管阵列DNA测序仪：通过并列处理对填充有分离介质的多个毛细管(外径100～400μm，内径25～100μm的玻璃毛细管)的电泳分析，来在各个毛细管中一并地进行不同的DNA样本的碱基排列解读。在下文中对该机构进行说明。由于市场销售的毛细管具有柔软性，所以在外表面形成有聚酰亚胺的覆盖膜。将各毛细管的电泳路径长度恒定的部分、例如毛细管的离试料注入端30cm的距离的位置附近以除去覆盖膜后的状态对齐地排列在同一平面上，并且沿上述的毛细管排列平面从侧面方向照射激光束，从而同时照射多个毛细管。以下，在本说明书中，有时将上述的毛细管排列平面简单地称作排列平面。在上述的各毛细管内部进行电泳的荧光标志DNA在激光束通过时，受到激光照射所引起的激发而发出荧光。此处，DNA根据A、C、G、T的末端的碱基种类而染上颜色地分为四种颜色的荧光体。其结果，各毛细管的激光照射位置成为发光点，多个发光点隔开间隔p地在直线上排列。以下，将其称作发光点阵列。当将发光点的个数(毛细管的根数)设为M时，发光点阵列的全宽AW为，AW＝p×(M－1)。例如，当p＝0.36mm且M＝24时，AW＝8.28mm。发光检测装置边分光边一并检测来自发光点阵列的各发光。在专利文献1中示出该装置结构。

首先，由共用聚光透镜使各发光成为平行光束。以下，“共用”这一表述是指多个(M个)发光点使用一个光学元件的(M：1的对应)的意思。相反，“个别”这一表述是指一个发光点使用一个光学元件(1：1的对应)的意思。此处，当将共用的聚光透镜的焦距设为f1、并将有效直径设为D1时，需要设为AW＜f，AW＜D1。例如，聚光透镜是f1＝50mm且D1＝36mm的照相机透镜。接下来，使平行光束经过长通滤波器来切断激光束的波长，并且使之透射共用的透射式衍射光栅，来使波长在各毛细管的长轴方向、即与发光点阵列的排列方向以及共用的聚光透镜的光轴这二者正交的方向上分散。此处，当将共用的透射式衍射光栅的有效直径设为DG时，为不降低检测效率，需要D1≤DG。例如，DG＝50mm。接着，由共用的成像透镜使各平行光束成像在二维传感器上。此处，当将共用的成像透镜的焦距设为f2、并将有效直径设为D2时，为不降低检测效率，需要D1≤D2。例如，成像透镜是f2＝50mm且D2＝36mm的照相机透镜。综上所述，能够一并地取得来自发光点阵列的各发光的波长色散光谱图像。最后，通过分析各波长色散光谱的时间变化来求出四种颜色的荧光强度的时间变化，从而决定碱基种类的顺序、即碱基排列。

在非专利文献1中示出同时检测四种颜色的荧光的其它方案。首先，由一个聚光透镜(此处为物镜)使来自一个发光区域的发光成为平行光束。此处，当将发光区域的全宽设为AW、将物镜的焦距设为f、并将有效直径设为D时，AW＜f，AW＜D。所使用的物镜是奥林巴斯(Olympus)的UPLSAPO 60×W，并且AW＝0.44mm，f1＝3mm，D1＝20mm。接下来，由一组三种分色反射镜将平行光束分割成四种颜色的四个平行光束。接着，由一组四个成像透镜使各平行光束分别成像在四个二维传感器上。此处，当将各成像透镜的有效直径设为D2时，为不降低检测效率，需要D1≤D2。综上所述，能够一并地取得发光区域的四种颜色的四分割图像。

另一方面，在专利文献2中示出同时检测来自发光点阵列的发光的其它方案。首先，由聚光透镜阵列使来自发光点阵列的各发光个别地成为平行光束。此处，当将发光点的间隔设为p、并将发光点的个数设为M时，发光点阵列的全宽为AW＝p×(M－1)，当将各聚光透镜的有效直径设为D时，D＜AW，这是与上述的专利文献1以及非专利文献1不同的结构。并且，通过设为D＜p，各聚光透镜能够成为在直线上排列的个别的聚光透镜阵列。接下来，使各平行光束射入个别传感器阵列各自的个别传感器。综上所述，能够一并地取得来自发光点阵列的发光强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-171214号公报

专利文献2：日本特开2011-59095号公报

非专利文献

非专利文献1：Rev Sci Instrum.,2011 Feb；82(2):023701.

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1的发光检测装置的来自各发光点的发光的聚光效率(共用的聚光透镜的聚光效率)、检测效率(基于上述聚光效率、长通滤波器的透射率、衍射光栅的衍射效率等的有助于传感器的荧光检测的发光的总利用效率)较高，并且衍射光栅的分光精度也较高。聚光效率能够由共用的聚光透镜的F值来表示，与1/F²成比例。例如在使用了f1＝50mm且D1＝36mm的照相机透镜的情况下，F＝f1/D1＝1.4，能够进行高灵敏度的发光检测。并且，由于由共用的成像透镜对来自各发光点的发光进行成像之后由二维传感器进行检测，所以各发光不会相互混合，也就是说能够低串扰地独立检测各发光。以上的高灵敏度和低串扰的性能在本技术领域中的高精度地检测微量的测定对象、或者同时且独立地检测不同的多个测定对象的方面尤其重要。然而，本发光检测装置包括两个共用透镜，存在AW＜f，AW＜D1≤D2的关系，从而若AW设为恒定，则有装置的整体尺寸非常大且装置的制造成本较高的课题。例如在使用了f1＝f2＝50mm且D1＝D2＝36mm的照相机透镜的情况下，发光检测装置的整体尺寸比直径100mm、高度200mm的圆柱的体积(1.6×10⁶mm³)大。在本说明书中，由发光点至传感器的光学系统的占有体积来表达发光检测装置的整体尺寸，且不包括传感器自身的占有体积。并且，由于无法设为AW＜＜f1、AW＜＜D1(需要巨大的照相机透镜来实现上述情况)，所以与光轴附近的发光点(位于发光点阵列的中央附近的发光点)的检测效率比较，远离光轴的发光点(位于发光点阵列的端附近的发光点)的检测效率降低，从而有在每个发光点中灵敏度产生偏差的课题。

但是，至今为止并未解决这些课题，即并未使同时边识别边检测来自发光点阵列的四种颜色的发光的装置变得小型以及降低成本，并且也并未减少各发光的灵敏度偏差。若能够使发光检测装置变得小型，则能够将毛细管阵列DNA测序仪设置于较小的区域或能够携带，又或者能够提高使用便利性。并且，通过减少检测装置的部件件数或缩小各部件的尺寸来减少制造成本。另外，通过减少各发光点的灵敏度偏差，能够在各毛细管中进行分析样本的定量比较，从而在发光点阵列的发光检测中，能够提高总灵敏度以及动态范围。作为上述结果，进一步普及毛细管阵列DNA测序仪，从而能够更进一步为世界做出贡献。

使用非专利文献1所示的发光检测装置，能够同时对来自相同的发光点阵列的四种颜色发光进行荧光检测。但是，在非专利文献1所使用的物镜中，由于AW＝0.44mm，所以例如仅能够检测发光点阵列的全宽8.28mm的极小一部分。因此，使用与毛细管阵列DNA测序仪相同的共用的聚光透镜以及四个共用的成像透镜来代替物镜以及四个成像透镜。此时，当将三种分色反射镜的有效直径设为DM时，由于相对于平行光束倾斜45°配置，所以为不降低检测效率，需要√2×D1≤DM。例如DM＝71mm。因此，即使不包括四个二维传感器，发光检测装置的整体尺寸也比专利文献1的情况更大，制造成本也相应地变高。除此之外，四个二维传感器所占的空间较大，其成本也非常高。从而也依然留有每个发光点的灵敏度偏差的课题。

另一方面，在使用专利文献2所示的发光检测装置的情况下，由于D＜AW，所以有能够缩小装置尺寸的可能性。然而，如该文献所述，在由个别的聚光透镜阵列来聚光并检测来自发光点阵列的各发光的情况下，难以得到存在折中关系的高灵敏度和低串扰的性能这二者。在该文献中，完全没有记载这样的课题以及解决该课题的方案的讨论、考虑。接下来，对上述的课题进行详细说明。

如上所述，当将各聚光透镜的焦距设为f、并将有效直径设为D时，聚光效率能够由F＝f/D表示(聚光效率与1/F²成比例)。此处，若D设为恒定，则f越小、即发光点与聚光透镜越接近，则聚光效率可见越高。这在发光点的尺寸无限小的情况下是正确的，但在有限的情况下不一定正确。此处，当将发光点的直径设为d时，无限小是d＜＜f或者d≈0的情况，有限是d＞0的情况。实际上，也可以设为d≥0.01mm。以下，在本发明中，考虑发光点的尺寸有限的情况。若将发光点的中心放置于透镜的焦点位置，则从发光点的中心射出的发光因透镜而成为平行光束，该光束沿透镜的光轴而沿与光轴平行的方向前进。另一方面，从发光点的端部射出的发光因透镜而成为平行光束，该光束沿与透镜的光轴成角度θ＝tan^-1(d/2/f)的方向前进。即，这些光束随着远离透镜而分离。因此，当在透镜的光轴上的离透镜一定距离的位置配置从发光点的中心射出的发光的平行光束的大小的传感器(或者分配区域传感器的一部分区域)来检测发光的情况下，能够检测所有从发光点的中心射出的发光，而仅能够检测从发光点的端部射出的发光的一部分。由于f越大则上述角度θ越小，所以能够检测的发光的比例增大。

如上所述，为了提高聚光效率来得到高灵敏度，可知存在优选缩小f的方面和优选增大f的方面的折中关系。然而，包括专利文献2在内，至今为止完全没有进行为了得到高灵敏度而哪种f最好的研究。在本发明中，如在下文中详细说明那样，在实际的条件下进行了本研究的结果，发现了f越小则整体的聚光效率越高。这表示通过缩小f来增大来自发光点的中心的发光的检测光量的效果比通过增大f来增大来自发光点的端部的发光的检测光量的效果更大。

另一方面，串扰需要与上述的聚光效率不同的讨论。若f变小，则上述角度θ变大，因而从发光点的端部射出的发光与设为用于检测来自相邻的发光点的发光的相邻的传感器(或者，分配有区域传感器的一部分的区域)重叠的比例增大，从而检测来自相邻的发光点的发光上的串扰增大。即，可知缩小f以此来提高聚光效率从而得到高灵敏度、与增大f来减少串扰之间存在折中关系。然而，包括专利文献2在内，至今为止完全没有进行为了兼得高灵敏度和低串扰而哪种f最好的研究。

用于解决课题的方案

本发明的发光检测装置具有：聚光透镜阵列，其排列有M个聚光透镜，该M个聚光透镜对来自排列有M个发光点的发光点阵列的发光分别个别地进行聚光使之成为光束，其中M≥2；以及至少一个传感器，其使M个光束不再聚光而并列地射入，将M个发光点的有效直径的平均值设为d，将M个聚光透镜的焦距的平均值设为f，将M个聚光透镜的间隔的平均值设为p，将M个聚光透镜与传感器的最大光路长度的平均值设为g，此时，d、f、p、g满足预先决定的规定关系，以便能够低串扰或者高灵敏度地检测M个发光。

发明的效果如下。

根据本发明，能够使进行来自发光点阵列的发光的高灵敏度、低串扰的检测的装置变得小型，并且能够使使用该检测装置的各种装置的整体尺寸变得小型。因此，能够减少放置装置的空间，也能够携带装置，提高装置的使用便利性。并且，通过减少构成装置的部件件数，且使部件其自身变得小型，能够减少制造成本。

通过以下的实施方式的说明，上述以外的课题、结构以及效果会变得清楚。

附图说明

图1是利用聚光透镜对来自发光点的发光进行聚光使之成为光束的结构的示意图。

图2是以聚光透镜的焦距f作为参数来示出聚光透镜与传感器的光路长度g同相对检测光量的关系的图。

图3是分别个别地由聚光透镜对来自相邻的两个发光点的发光进行聚光使之成为分离的光束的结构的示意图。

图4是分别个别地由聚光透镜对来自相邻的两个发光点的发光进行聚光使之成为混合的光束的结构的示意图。

图5是示出满足高灵敏度、低串扰的条件的聚光透镜和传感器的光路长度g与聚光透镜的焦距f的关系的图。

图6是个别地利用聚光透镜阵列对来自发光点阵列的发光进行聚光使之并列地射入彩色传感器从而进行检测的发光检测装置的示意图。

图7是个别地利用聚光透镜阵列对来自发光点阵列的发光进行聚光、利用分色镜阵列将上述光束并列地分割成不同的波段、并使之并列地射入传感器从而进行检测的发光检测装置的示意图。

图8是个别地利用聚光透镜阵列对来自发光点阵列的发光进行聚光、利用波长色散元件使上述光束并列地波长色散、并个别地利用成像透镜阵列进行成像从而进行检测的发光检测装置的示意图。

图9是个别地利用聚光透镜阵列对来自发光点阵列的发光进行聚光、利用光学元件使上述光束并列地偏转、并使之并列地射入传感器从而进行检测的发光检测装置的示意图。

图10是个别地利用聚光透镜阵列对来自发光点阵列的发光进行聚光、利用光纤阵列使上述光束并列地偏转、并使从光纤阵列射出的光束并列地射入传感器从而进行检测的发光检测装置的示意图。

图11是示出毛细管阵列DNA测序仪的装置结构例的示意图。

图12是示出在垂直方向上分割与分色镜阵列平行地射入的光束的分色镜阵列的例子中计算出能够分割的最大宽度的平行光束的结果的图。

图13是示出在相同方向上分割垂直地射入分色镜阵列的光束的分色镜阵列的例子中计算出能够分割的最大宽度的平行光束的结果的图。

图14是示出在相同方向上分割垂直地射入分色镜阵列的光束的变得小型的分色镜阵列的例子中计算出能够分割的最大宽度的平行光束的结果的图。

图15是示出在相同方向上分割垂直地射入分色镜阵列的光束的变得小型且配置有阶差的分色镜阵列的例子中计算出能够分割的最大宽度的平行光束的结果的图。

图16是示出缩小光路长度且扩大开口宽度的最佳模式的分色镜阵列的结构的图。

图17是分色镜阵列的光路长度为L_max以下、开口直径为W_min以上时的分色镜的厚度β与分色镜阵列的间隔x的关系的图。

图18是示出分色镜阵列的间隔x与开口宽度W及光路长度变化ΔL的关系的图。

图19是示出分色镜阵列的阶差y以及z与开口宽度W的关系的图。

图20是示出在相同方向上分割垂直地射入分色镜阵列且使分色镜相对于相同方向倾斜超过45°的分色镜阵列的例子中计算出能够分割的最大宽度的平行光束的结果的图。

图21是示出分色镜的倾斜θ₀与分色镜阵列的开口宽度W的关系的图。

图22是使来自发光点阵列的发光的一部分个别地透射针孔阵列、个别地利用聚光透镜阵列对其透射光进行聚光并使之并列地射入传感器从而进行检测的发光检测装置的示意图。

图23是使来自以比聚光透镜阵列小的间隔排列的发光点阵列的发光的一部分个别地透射针孔阵列、个别地利用聚光透镜阵列对其透射光进行聚光并使之并列地射入传感器从而进行检测的发光检测装置的示意图。

图24是使来自发光点阵列的发光的一部分个别地透射针孔并个别地利用聚光透镜阵列对其透射光进行聚光，利用分色镜阵列将所得到的光束并列地分割成不同的波段，并使之经由光路长度调整元件而并列地射入传感器从而进行检测的发光检测装置的示意图。

图25是具备针孔阵列、聚光透镜阵列、以及扫描机构的发光检测装置的发光区域的形成影像的示意图。

图26是示出使排列多个毛细管的V槽阵列和个别的聚光透镜阵列成为一体的器件的结构例的剖视示意图。

图27是示出使排列多个毛细管的V槽阵列、针孔阵列、以及个别的聚光透镜阵列成为一体的器件的结构例的剖视示意图。

图28是示出使排列多个毛细管的V槽阵列和针孔阵列成为一体的不透明的器件、以及接合有个别的聚光透镜阵列而成为一体的器件的结构例的剖视示意图。

具体实施方式

图1是利用聚光透镜2对从发光点1射出的发光进行聚光、并利用配置于离聚光透镜一定距离的位置的传感器进行检测的光学系统的包括光轴在内的剖视示意图。在本发明中，多使用发光点以及发光这样的术语，但并不限定于示出作为检测对象的物质自身发出荧光、磷光等的情况，也有示出向检测对象照射光从而结果所产生的从检测对象生成的散射光、透射检测对象后的透射光的情况，将它们一并地表达为来自发光点的发光。

将发光点1的直径设为d，将聚光透镜2的焦距设为f，将聚光透镜2的有效直径设为D，将传感器的检测区域的直径设为D，并将聚光透镜2与传感器的光学距离(光路长度)设为g。若在发光点1与聚光透镜2的距离为f、即聚光透镜2的焦点的位置配置发光点1的中心，则来自发光点1的中心的发光因聚光透镜2而成为直径为D的平行光束3，并沿光轴方向前进。在从聚光透镜2离开光路长度g的位置的传感器中，平行光束3形成直径为D的光点4。图1的光学系统的下侧示出从光轴方向观察的发光点1，并且上侧示出从光轴方向观察的光点4以及后述的光点5。另一方面，来自发光点1的左端的发光因聚光透镜2而成为直径为D的平行光束3’，并沿与光轴成角度θ的方向前进。在传感器中，平行光束3’形成直径为D的光点5。

来自发光点1的中心的发光的聚光效率使用聚光透镜2的F值并与1/F²成比例。由于F＝f/D，所以若D设为恒定，则f越小，聚光光率越大。另一方面，来自发光点1的左端的发光的光点5从传感器的检测区域向右侧偏离。也就是说，光点4全部被传感器检测，但光点5仅以与光点4重叠的比率被检测。该重叠越大，发光点的整个区域中被检测的光量越大。为此，与平行光束3’的光轴所成的角θ较小即可，由于θ＝tan^-1(d/2/f)，所以若d设为恒定，则f越大越好。如上所述，为了增大发光点1的检测光量，存在缩小f为宜的方面和增大f为宜的方面的折中关系，但至今为止完全没有进行哪种f最好的研究。因此，接下来，对用于增大发光点1的检测光量的f以及g的条件进行说明。

为了评价检测光量，以专利文献1的图3所示的荧光检测装置作为基准。在该荧光检测装置的典型例中，共用的聚光透镜的焦距f1＝50mm，有效直径D1≥25mm。该透镜的亮度F＝f1/D1≤2.0。因此，在使用了F₀＝2.0的聚光透镜的情况下，来自位于焦点的无限小尺寸的发光点的发光因该透镜而成为平行光束，当其光量全部无损失地被传感器检测时，将该检测光量作为基准(100％)。以下，按照针对上述基准的相对检测光量来评价任意无限小尺寸的发光点的检测光量。并且，认为平均有效直径d的有限尺寸的发光点由多个无限小尺寸的发光点构成。在本说明书中，将“有限尺寸的发光点”简单地称作“发光点”，并每次将“无限小尺寸的发光点”称作“无限小尺寸的发光点”。发光点的相对检测光量是构成的多个无限小尺寸的发光点的相对检测光量的平均值。例如，在上述的例子中，若将聚光透镜从F＝2.0置换成F＝1.4，则聚光效率成为(F₀/F)²＝2.0倍，从而上述无限小尺寸的发光点的相对检测光量成为200％。但是，假定从发光点向全方位发光的全光量恒定，并且发光点内部的发光密度在空间上均匀。并且，在本荧光检测装置的典型例中，发光点阵列的发光点的间隔p＝0.36mm，发光点的个数M＝24，发光点阵列的全宽AW＝p×(M－1)＝8.28mm，由于位于发光点阵列的中央的发光点位于透镜的焦点附近，所以相对检测光量大致成为100％，但由于位于发光点阵列的端部的发光点远离透镜的焦点，所以相对检测光量减少，成为约50％。因此，在本发明中，目标如下：各发光点的相对检测光量成为50％以上，各发光点的检测灵敏度与以往相同或比以往更高。

图2是在图1所示的结构中以f作为参数而计算出g与相对检测光量的关系的结果的图。此处，发光点1的平均有效直径设为d＝0.05mm。并且，个别的聚光透镜2的有效直径设为D＝0.5mm。考虑透镜的亮度F＝f/0.5而计算出相对检测光量。有效直径d＝0.05mm的发光点1由间隔0.1μm的约500个无限小尺寸的发光点构成，在各无限小尺寸的发光点中，根据图1的光点4与光点5的重叠面积比相同的想法来计算相对检测光量，并根据上述值的平均值而求出发光点1的相对检测光量。其结果，如图2所示地初次发现了f越小且g越小则相对检测光量越大的情况。这示出通过缩小f来增大位于发光点1的中心的无限小尺寸的发光点的相对检测光量的效果比通过增大f来增大上述的重叠面积比的效果更大。并且，示出相对于任意的f，通过缩小g来增大上述的重叠面积比的效果较大。

图1以及图2中，将发光点1的中心配置于聚光透镜2的焦点，使发光成为平行光束。本发明在本条件下也良好地发挥功能，但如在下文中详细说明那样，若使发光点1的中心稍微远离聚光透镜2的焦点，成为使发光稍微缩小了的光束6，则兼得高灵敏度和低串扰，并且可知成为更适宜的条件。更具体而言，当在传感器位置、即在从聚光透镜2起光路长度g的位置处连结发光点1的图像时，能够使发光点1的直径变得最小，从而可知是最佳的条件。

图3是由个别的聚光透镜2对来自相邻的两个发光点1的发光分别进行聚光并在传感器位置分别得到作为发光点1的图像的发光点图像7的光学系统的包括光轴在内的剖视图。在本发明中，发光点图像这一表达不一定指成像有来自发光点的发光的图像，一般指聚光有来自发光点的发光的光束的规定位置处的截面。将发光点1的直径设为d，将聚光透镜2的焦距设为f，将聚光透镜2的有效直径设为D，将发光点1的间隔以及聚光透镜2的间隔设为p，将传感器的检测区域的直径设为D，将聚光透镜2与传感器的光学距离(光路长度)设为g，并将传感器位置处的发光点图像7的直径设为d’。当调节发光点1与聚光透镜2的距离、并由聚光透镜2使来自发光点1的发光在传感器位置成像时，发光点图像7的直径d’变得最小。

此时，图像倍率如下表示，

[式1]

m＝(g－f)/f

发光点图像7的直径d’如下表示。

[式2]

d’≥m×d＝(g－f)/f×d

此处，式(2)在利用聚光透镜2使来自发光点1的发光在传感器位置成像的情况下等号成立，在除此以外的情况下不等号成立。图3的光学系统的下侧示出从光轴方向观察的发光点1，上侧示出从光轴方向观察的发光点图像7。本发明在g≥2×f的情况下、即在m≥1的情况下良好地发挥功能。更优选为m≥5，进一步良好的条件为m≥10。这是因为，从图2可明确，为了提高相对检测光量，需要将f缩小至mm水平，而在物理方面难以如此缩小g。

在本说明书的各图中，分别由圆形来描绘发光点1以及发光点图像7，但现实中不限定于圆形，有其它形状的情况。一般地，发光点1的直径d以及发光点图像7的直径d’分别是发光点1以及发光点图像7的在排列方向上的宽度。并且，如在下文中说明那样，在相同的发光检测装置中，有时聚光透镜2与传感器的光学距离(光路长度)存在多个。在该情况下，一般将聚光透镜2与传感器的光学距离作为光路长度s，并将s的最大值作为光路长度g，使上述的式(1)、式(2)以及下述的式(3)～式(18)成立即可。在下文中对其理由进行说明。若由变量s来表达聚光透镜2与传感器的光学距离，则将g作为最大值，0≤s≤g。此时，任意s时的发光点图像7的直径d’(s)比d’(s＝0)＝D和d’(s＝g)＝d’中较大的一方小。即，D≥d’时d’(s)≤D，D≤d’时d’(s)≤d’。在前者的情况下不产生串扰，在后者的情况下，若在s＝g时能清除串扰的基准，则在0≤s≤g时也意味着能够清除该基准。另一方面，相对检测光量恒定，其不随着s而变化。

并且，在本说明书中，以聚光透镜2是其直径为有效直径D的圆形作为基本，但不一定必须如此。一般地，聚光透镜2的有效直径D表示在发光点1的排列方向以及聚光透镜1的排列方向上的宽度，与上述排列方向正交的方向上的宽度并非如此。聚光透镜2可以是圆形、椭圆形、正方形、长方形，也可以是其它形状。在上述的讨论中，认为发光点图像7的直径d’(s＝0)＝D是在发光点1的排列方向以及聚光透镜1的排列方向上的直径即可。与上述排列方向正交的方向上的发光点图像7的直径不论如何大，也不会有利于串扰。并且，若g充分大，则d’(s＝g)＝d’与D无关系。因此，与串扰相关的以下的式(13)～式(18)的条件与聚光透镜2的在与排列方向正交的方向上的宽度无关，保持不变地成立。另一方面，假设聚光透镜2的在与排列方向正交的方向上的宽度比有效直径D大，则F值可能比F＝f/D小，也就是说可能使聚光效率更高。在该情况下，与灵敏度相关的以下的式(3)～式(12)的条件能够带来更进一步较高的相对检测光量以及灵敏度。

首先，研究用于得到高灵敏度的条件。来自发光点1的发光的聚光透镜2的聚光效率能够由聚光透镜2的F值、F＝f/D来表达。为了使相对检测光量为50％以上，设为F≤2.8，即f≤2.8×D即可。另一方面，为构成聚光透镜阵列，需要设为p≥D，从而以下的式(3)是相对检测光量为50％以上的条件。

[式3]

f≤2.8×p

同样，为了使相对检测光量为100％以上、200％以上、400％以上及800％以上，分别为F≤2.0，1.4，1.0及0.7，即以下的式(4)、(5)、(6)及(7)是条件。

[式4]

f≤2.0×p

[式5]

f≤1.4×p

[式6]

f≤1.0×p

[式7]

f≤0.7×p

以上的式(3)～式(7)在发光点1与聚光透镜2的距离能够近似为f时正确，但更严格来说能够如下表达。发光点1与聚光透镜2的距离在来自发光点1的发光因聚光透镜2而在光学距离g处成像时是f²/(g－f)+f，从而聚光透镜2的有效F值能够表达为F’＝(f²/(g－f)+f)/D。因此，为了使相对检测光量为50％、100％以上、200％以上、400％以上以及800％以上，以下的式(8)、(9)、(10)、(11)及式(12)是严格的条件。

[式8]

f≤(1/(2.8×p)+1/g)^-1

[式9]

f≤(1/(2.0×p)+1/g)^-1

[式10]

f≤(1/(1.4×p)+1/g)^-1

[式11]

f≤(1/(1.0×p)+1/g)^-1

[式12]

f≤(1/(0.7×p)+1/g)^-1

接下来，研究用于得到低串扰的条件。如图3所示，在相邻的发光点1的发光点图像7相互不重叠的情况下不存在串扰，但若如图4所示，相邻的发光点1的发光点图像7相互重叠，则产生串扰。以下，由图4中相邻的发光点图像7的重叠面积相对于发光点图像7的面积的比率X来表达串扰。为了使串扰为X以下，设为以下的式(13)，并且以下的式(14)成为条件。

[式13]

X＝1/π×(cos^-1(V²/2－1)－sin(cos^-1(V²/2－1)))

[式14]

V≤2×p/d’

若使用式(2)来变形式(14)，则能够如下表示。

[式15]

f≥1/((2×p)/(V×d)+1)×g

为了不受来自两旁的发光点1的发光的影响地执行来自成为检测对象的发光点1的发光的检测，图4中，两个发光点图像7的距离需要至少比发光点图像的半径(或者直径的一半)大。若由式(13)、式(14)来表示，则为X＝0.39(39％)，V＝1，式(15)能够如下表示。

[式16]

f≥1/(2×p/d+1)×g

为更有效且独立地检测多个来自发光点1的发光，优选使来自两旁的串扰的总比例为50％以下，因此，若由式(13)、式(14)表示，则为X＝0.25(25％)，V＝1.27，对于式(15)而言，以下的式(17)是条件。

[式17]

f≥1/((2×p)/(1.27×d)+1)×g

进一步优选使串扰为0％，因此，若由式(13)、式(14)表示，则为X＝0(0％)，V＝2，对于式(15)而言，以下的式(18)是条件

[式18]

f≥1/(p/d+1)×g

如上所述，对于所给定的p以及d，通过选定满足式(3)～式(12)中任一个的g以及f，能够得到所希望的相对检测光量以及灵敏度。另一方面，对于所给定的p以及d，通过选定满足式(16)～式(18)中任一个的g以及f，能够得到所希望的串扰。也就是说，通过选定满足式(3)～式(12)中任一个并且满足式(16)～式(18)中任一个的g以及f，能够以所希望的水平来兼得处于折中关系的相对检测光量和串扰。

图5中，作为典型例，由横轴g、纵轴f示出设为p＝1mm且d＝0.05mm的情况下的式(3)～式(12)及式(16)～式(18)。曲线或者直线所示的编号示出对应编号的式子的分界线，↓示出分界线的下侧的区域，↑示出分界线的上侧的区域。例如，为了满足使相对检测光量为50％以上的条件的式(3)，是比图5的直线↓(3)靠下侧的区域的g以及f即可。另一方面，为了满足使串扰为25％以下的条件的式(17)，是比图5的直线↑(17)靠上侧的区域的g以及f即可。也就是说，为了使相对检测光量为50％以上且使串扰为25％以下，是比图5的直线↓(3)靠下侧且比直线↑(17)靠上侧的区域的g以及f即可。

对于使用了图5所示的g以及f的发光检测装置而言，从g和f的大小可明确，不仅具有高灵敏度和低串扰的性能，与专利文献1以及非专利文献1的检测装置比较，还有能够使装置尺寸缩小一至三位的特征。从以上内容可明确，p越小，d越大，满足高灵敏度、低串扰的条件的g和f的范围越窄，另一方面，发光检测装置的小型化成为必然的结构。反过来说，p越小，d越大，灵活利用本发明的特征，与现有方法相比，效果越显著。具体而言，在p≤20mm更优选为p≤10mm的情况下尤其灵活利用本发明的特征。并且，在d≥0.005mm更优选为d≥0.01mm的情况下尤其灵活利用本发明的特征。

接着，基于以上的条件，进一步说明进行多色检测的方法。在图3或者图4中的发光点图像7的位置，以使传感器表面与聚光透镜2的光轴垂直、即传感器表面与发光点1的排列平面以及聚光透镜2的排列平面平行的方式配置彩色传感器。此处，彩色传感器排列有能够分别识别且检测至少两种以上的不同波长的光的两种以上的像素。最普通的彩色传感器是用于针对普通消费者的数码相机的彩色传感器，二维状地排列有多个识别R、G、B即红、绿、蓝这三种颜色的三种像素。在本发明中，也能够使用这样的普通的彩色传感器。近年来的普通的彩色传感器的灵敏度较高，从而也能够在本技术领域中利用。上述的彩色传感器最适于三种颜色的识别，但如数字照相机所进行那样，根据三种像素的强度比也能够进行四种颜色以上的识别。因此，也能够将使用了上述的彩色照相机的检测装置应用于进行四种颜色检测的DNA测序仪。

但是，为了高精度地进行来自发光点1的发光的颜色识别，使发光点图像7的直径d’比各种像素的尺寸大是有效的。这是因为，对于一个发光点1以及各种像素，通过使用多个像素来检测发光，能够避免发光点图像7与像素的相对位置的偏差的影响。在式(3)～式(12)及式(16)～式(18)所示的本发明的适宜条件中，式(1)中m＞1即式(2)中d’＞d的情况较多，从而容易满足上述的条件。并且，由于发光点1的排列平面以及聚光透镜2的排列平面与传感器表面平行，所以能够使传感器表面接近聚光透镜2的排列平面，从而容易基于式(3)～式(12)及式(16)～式(18)的条件。

最近，在市场上销售除R、G、B之外还添加有IR(红外)的具有四种像素的彩色传感器，将这样的彩色传感器用于DNA测序仪的四种颜色检测是有利的。多种像素可以在同一平面上排列，也可以在与传感器表面垂直的方向上排列。如上所述，将已经实际使用了的彩色传感器应用于本发明在抑制开发成本方面有效。当然，也可以根据目的来定制彩色传感器的像素的种类个数、各种像素所识别的颜色的特性。

图6示出使用了彩色传感器的多色检测装置的例子。图6(a)示出从与包括聚光透镜2的各光轴在内的平面垂直的方向观察的多色检测装置，图6(b)示出由二维彩色传感器11检测到的影像12。此处示出进行四种颜色检测的例子。

如图6(a)所示，来自各发光点1的发光分别个别地由聚光透镜2聚光而成为光束9，使之并列地透射共用的长通滤波器10，之后使之并列地射入共用的二维彩色传感器11。长通滤波器10设为用于遮挡激发光等妨碍多色检测的波长的光。如图6(b)所示，在二维彩色传感器11的影像12上分别形成来自各发光点1的发光的发光点图像7。二维彩色传感器11构成为例如分别有规律地排列多个主要检测A发光的A像素13、主要检测B发光的B像素14、主要检测C发光的C像素15、以及主要检测D发光的D像素16这四种像素。各像素13、14、15、16的尺寸均为S＝0.05mm。另一方面，若设为d＝0.05mm，f＝1mm，g＝10mm，且使发光点1成像在二维彩色传感器上，则从式(1)得出m＝9，从式(2)得出d’＝0.45mm。也就是说，满足S＜d’，发光点图像7约由64个像素检测，每种像素约由16像素检测。

这样，对于各种像素而言，通过由多个像素检测各发光点图像7，能够高精度地进行来自发光点1的发光的四种颜色检测。例如，即使各种像素与发光点图像7的相对位置变动，也没有问题。或者，即使发光点图像7内的光强度分布不均匀，也能够均衡且稳定地检测各色。在图6所示的多色检测装置中，各发光点1的直径d、各发光点1以及各聚光透镜2的间隔p、各聚光透镜2的焦距f、有效直径D、各聚光透镜2与传感器11的光学距离g满足式(3)～式(7)、式(8)～式(12)及式(16)～式(18)中任一个，从而实现了预定的高灵敏度和低串扰，并且实现了检测装置的小型化和低成本化。

另一方面，在如图6所示地使用在同一平面上排列有多种像素的彩色传感器的情况下，有入射光的利用效率较低的课题。例如，如图6所示，在用排列有四种像素的彩色传感器来识别四种颜色的情况下，入射光的利用效率为1/4以下。这有时成为进行更高灵敏度的发光检测的情况的障碍。通过使用在与传感器表面垂直的方向上排列有多种像素的彩色传感器，有可能改善入射光的利用效率，但这样的彩色传感器还不是常用的状况。因此，接下来，提出入射光的利用效率较高的其它多色检测的方法。

提高入射光的利用效率的方案之一是使用一种以上的分色反射镜(以下，简称为分色镜)的方法。分色镜在玻璃等透明基板的至少单侧的正面形成多层膜来使一般以45°射入的光的反射光和透射光成为不同波段的光，通过灵活利用反射光和透射光双方，能够提高入射光的利用效率。一般地，若使用一种分色镜则最大进行两种颜色检测，若组合两种分色镜则最大进行三种颜色检测，同样若组合N种分色镜则最大能够进行N+1种颜色检测。除上述的分色镜之外，同时采用带通滤波器、有色玻璃滤光器、或者全反射镜的情况也较多。在针对普通消费者的数码摄像机中，有组合三种分色镜并使用三个CCD来进行三种颜色检测的装置。并且，非专利文献1是组合三种分色镜并使用四个CCD来进行四种颜色检测的例子。如此，在使用分色镜的方法中，由于反射光和透射光的前进方向不同，所以使用多个传感器的情况较多。这与本发明的目的的检测装置的小型化以及低成本化相悖。

图7示出解决了这些课题的多色检测装置的例子。图7(a)示出从与包括聚光透镜2的各光轴在内的平面垂直的方向观察的多色检测装置，图7(b)示出包括一个聚光透镜2的光轴在内且与聚光透镜阵列的排列方向垂直的多色检测装置的截面，图7(c)示出由二维传感器30检测到的影像29。此处示出进行四种颜色检测的例子。

作为例子，来自四个发光点阵列的各发光点1的发光分别被个别的聚光透镜2聚光而成为光束9，之后使之并列地透射共用的长通滤波器10，至此与图6相同。此处，使用如图7(b)所示地排列配置有共用的四种分色镜17、18、19及20的分色镜阵列。使各光束9分别并列地射入各分色镜17～20，将其在与发光点阵列方向垂直的方向上四分割成光束21、22、23及24，并且使它们分别沿与光束9相同的方向、即聚光透镜2的光轴方向前进，并列地射入共用的二维传感器30，从而形成发光点图像25、26、27及28。此处，分色镜20也可以由全反射镜置换，但以下为简便而称作分色镜28。

如图7(c)所示，在二维传感器30的影像29上，一并地观察来自四个发光点1的发光被四分割而成的16个发光点图像25～28。此处，在光束9中，透射分色镜17的光束是光束21，被分色镜17及18反射的光束是光束26，被分色镜17反射、透射分色镜18之后被分色镜19反射的光束是光束23，被分色镜17反射、透射分色镜18及19之后被分色镜20反射的光束是光束24。通过设计、控制长通滤波器10以及分色镜17～20的透射特性以及反射特性，来使光束21主要具有A荧光的成分，光束22主要具有B荧光的成分，光束23主要具有C荧光的成分，并且光束24主要具有D荧光的成分，并且通过检测发光点图像25、26、27及28的强度，能够检测A、B、C以及D荧光。

光束21、22、23及24的波段可以任意设计，但它们按照波长顺序排列的话，分色镜17～20的设计会容易。也就是说，可以设为A荧光的中心波长＞B荧光的中心波长＞C荧光的中心波长＞D荧光的中心波长，或者设为A荧光的中心波长＜B荧光的中心波长＜C荧光的中心波长＜D荧光的中心波长。并且，虽在图7中未示出，但在光束21、22、23及24的至少一处以上的位置配置分别具有不同分光特性的带通滤波器或者有色玻璃滤光器，来补偿或提高分色镜17～20的分光特性是有效的。另外，虽在图7中未示出，但也可以具有用于使发光点1产生发光的激发光等照射光。若这样的照射光不使用聚光透镜2，而从与聚光透镜2的光轴垂直的方向进行照射，则降低照射光经由聚光透镜2向传感器射入的比率，从而有利于灵敏度。并且，也可以形成为如下所谓落射发光检测的结构来代替长通滤波器10：配置与分色镜17～20相独立的分色镜，照射光被上述分色镜反射之后被聚光透镜2收束而向发光点1照射，来自发光点1的发光被聚光透镜2聚光之后透射上述分色镜，并且由与图7相同的多色检测装置进行检测。

在图7所示的多色检测装置中，各发光点1的直径d、各发光点1以及各聚光透镜2的间隔p、各聚光透镜2的焦距f、有效直径D、各聚光透镜2与传感器30的光学距离g满足式(3)～式(7)、式(8)～式(12)及式(16)～式(18)中任一个，从而实现了规定的高灵敏度和低串扰，并且实现了检测装置的小型化和低成本化。此处，以下的(1)～式(10)概括了在实现使用图7所示的分色镜阵列的多色检测装置的小型化、低成本化的方面的特征。并非必须满足全部这些特征，满足其中任一个就是有效果的。

(1)对于发光点阵列的M个发光点，将来自各发光点的发光被聚光透镜阵列聚光而成的M个光束分别分割成具有不同的波长成分的N个光束，并使它们分别沿同一方向前进。

(2)对于发光点阵列的M个发光点，将来自各发光点的发光被聚光透镜阵列聚光而成的M个光束分别分割成具有不同的波长成分的N个光束，并使它们分别沿各聚光透镜的光轴方向前进。

(3)对于发光点阵列的M个发光点，将来自各发光点的发光被聚光透镜阵列聚光而成的M个光束分别分割成不同的波长成分的方向是与发光点阵列以及聚光透镜阵列的排列方向垂直的方向。

(4)对于发光点阵列的M个发光点，将来自各发光点的发光被聚光透镜阵列聚光而成的M个光束分别分割成不同的波长成分的方向是与各聚光透镜的光轴垂直的方向。

(5)对于发光点阵列的M个发光点，N个分色镜将来自各发光点的发光被聚光透镜阵列聚光而成的M个光束分别分割成不同的波长成分，该N个分色镜在与发光点阵列以及聚光透镜阵列的排列方向垂直的方向上排列。

(6)对于发光点阵列的M个发光点，N个分色镜将来自各发光点的发光被聚光透镜阵列聚光而成的M个光束分别分割成不同的波长成分，该N个分色镜在与各聚光透镜的光轴垂直的方向上排列。

(7)对于发光点阵列的M个发光点，将来自各发光点的发光被聚光透镜阵列聚光而成的M个光束分别分割成N个不同的波长成分，从而得到M×N个光束，使该M×N个光束不再聚光而直接射入传感器。

(8)对于发光点阵列的M个发光点，对来自各发光点的发光进行聚光的聚光透镜阵列的各聚光透镜的光轴与传感器面垂直。

(9)由N个不同种类的分色镜构成，且各分色镜分别由单一部件构成，使个别地对来自发光点阵列的M个发光点的发光进行聚光而成的M个光束并列地射入各分色镜。

(10)将对来自发光点阵列的M个发光点的发光个别地进行聚光而成的M个光束分别分割成N个不同的波长成分，从而得到M×N个光束，使该M×N个光束并列地射入单一传感器。

以上，说明了如下情况：对于来自发光点阵列的各发光被聚光透镜阵列的各聚光透镜聚光而成的各光束而言，使它们不被上述聚光透镜以外的其它透镜再聚光而是直接射入传感器。以下，说明如下情况：对于来自发光点阵列的各发光被聚光透镜阵列的各聚光透镜聚光而成的各光束而言，它们被上述聚光透镜以外的其它透镜再聚光，之后射入传感器。以下，将用于使各光束再聚光的透镜称作再聚光透镜。

在导出式(1)～式(18)时，将聚光透镜与传感器的光学距离设为g，但在使用再聚光透镜的情况下，若将聚光透镜与再聚光透镜的光学距离设为g，则式(1)～式(18)能够保持不变地成为高灵敏度以及低串扰的条件。也就是说，图3或图4中，认为发光点图像7的位置不是传感器的位置而是再聚光透镜的位置即可。这是因为，假设若在再聚光透镜的位置处未成为高灵敏度以及低串扰的条件，例如若相邻的光束的重叠过大，则不论再聚光透镜之后的结构如何，都不会改善高灵敏度以及低串扰的性能。在从聚光透镜起光路长度g的位置，以使成对的聚光透镜与再聚光透镜的光轴一致且以间隔p排列有与聚光透镜数目相同的再聚光透镜。通过将再聚光透镜的有效直径设为与聚光透镜的有效直径相等，即设为D，能够抑制再聚光透镜所进行的检测光量的损失，并且能够构建再聚光透镜阵列。传感器配置于再聚光透镜的后段的离聚光透镜的光路长度比g大的位置。若像这样考虑，则可知即使在使用再聚光透镜的情况下，图3或图4中的用于实现高灵敏度、低串扰的条件也保持不变地成立。

图8是示出使用了波长色散元件以及再聚光透镜阵列的多色检测装置的例子的示意图。图8(a)是从与包括聚光透镜2的各光轴在内的平面垂直的方向观察的多色检测装置的示意图，图8(b)示出包括一个聚光透镜2以及成对的再聚光透镜33的光轴在内且与聚光透镜阵列以及再聚光透镜阵列的排列方向垂直的多色检测装置的剖视示意图，图8(c)是示出由二维传感器37检测到的影像42的图。此处示出进行三种颜色检测的例子。

如图8(a)所示，来自发光点1的发光被聚光透镜2聚光而成为光束9，之后使之透射长通滤波器10，至此与图6相同。之后，如图8(b)所示，使各光束9并列地射入作为波长色散元件的共用的透射式衍射光栅31，使它们在与发光点阵列方向垂直的方向上波长色散，由再聚光透镜33再聚光，之后使之射入二维传感器37。此处，光束34、35以及36分别表示A、B以及C荧光的中心波长的光束。如图8(c)所示，在二维传感器37的影像42上，得到来自各发光点1的发光的波长色散图像41。此处，波长色散图像41中的图像38、39以及40分别表示A、B以及C荧光的中心波长的光束的图像。

在图8所示的多色检测装置中，各发光点1的直径d、各发光点1以及各聚光透镜2的间隔p、各聚光透镜2的焦距f、有效直径D、各聚光透镜2与各再聚光透镜33的光学距离g满足式(3)～式(7)、式(8)～式(12)及式(16)～式(18)中任一个，由此实现了预定的高灵敏度和低串扰，并且实现了检测装置的小型化和低成本化。

图8中，示出了在使用再聚光透镜的情况下将聚光透镜与再聚光透镜的光学距离设为g，使之满足式(3)～式(7)、式(8)～式(12)及式(16)～式(18)中任一个的情况。同样，也可以在从对来自发光点阵列的各发光点的发光个别地进行聚光使之成为光束的聚光透镜起的光学距离为g的位置，配置使各光束向相互不同的方向前进的光学元件、或者使各光束的间隔扩大的光学元件，使光束满足式(3)～式(7)、式(8)～式(12)及式(16)～式(18)中任一个。

例如，图9中，通过在图6的长通滤波器10的后段配置棱镜43作为光学元件，来使各光束9向相互不同的方向前进，之后使它们并列地射入共用的二维彩色传感器11从而进行检测。图9(a)示出从与包括聚光透镜2的各光轴在内的平面垂直的方向观察的多色检测装置，图9(b)示出由二维彩色传感器11检测到的影像12。棱镜43根据各光束9的射入位置不同而折射的方向和角度变化，从而折射后的各光束44的间隔扩大。若将聚光透镜2与棱镜43的光学距离设为g，则式(1)～式(18)保持不变地成为高灵敏度以及低串扰的条件。除此之外，与图6的情况比较，二维彩色传感器11的影像12上的发光点图像45的间隔扩大，从而避免棱镜43之后的串扰的增大，进而容易进行来自各发光点1的发光的独立检测。并且，由于发光点图像45的间隔较大，所以并非必须如图9所示地传感器是共用的二维彩色传感器，也能够由个别的彩色传感器检测各光束44。在将棱镜43应用于图7的结构的情况下，优选将棱镜43配置在长通滤波器10与分色镜阵列的中间。由于聚光透镜2与棱镜43的光路长度能够比聚光透镜2与二维传感器30的光路长度小，所以更容易满足低串扰的条件。并且，图7(c)中的发光点图像25～28的在光束分割方向上的间隔不变化，但在发光点阵列方向上的间隔扩大，从而容易减少串扰。

如上所述，通过在多个发光点中共用分色镜、滤光器、全反射镜、衍射光栅、以及传感器等，能够简化装置结构，并且使安装变得容易。并且，检测装置的整体尺寸变得小型。另外，根据以上的结构，在各发光点中检测效率以及分光精度是等同的，从而能够减少灵敏度以及颜色识别的偏差。

图10是在图6的长通滤波器10的后段配置光纤46作为光学元件的例子。使各光束9从个别的光纤46的射入端射入，并从彼此的间隔扩大了的射出端射出，使射出后的光束47并列地射入共用的二维彩色传感器11从而进行检测。图10(a)示出从与包括聚光透镜2的各光轴在内的平面垂直的方向观察的多色检测装置，图10(b)示出由二维彩色传感器11检测到的影像12。

若将聚光透镜2与光纤46的射入端的光学距离设为g，则式(1)～式(18)保持不变地成为高灵敏度以及低串扰的条件。除此之外，与图6的情况比较，二维彩色传感器11的影像12上的发光点图像48的间隔扩大，从而避免光纤46之后的串扰的增大，进而容易进行来自各发光点1的发光的独立检测。并且，由于发光点图像48的间隔较大，所以并非必须如图10所示地传感器是共用的二维彩色传感器，也可以利用个别的彩色传感器检测各光束47。在将光纤46应用于图7的结构的情况下，优选将光纤46的射入端配置于图7的二维传感器30的位置、即分色镜阵列的后段。并且，光纤46能够与图7(c)的所有发光点图像25～28对应。由此，能够任意地设定发光点图像25～28彼此的间隔、配置，从而容易由个别的传感器检测各个发光点图像，或者容易由所希望的一维传感器、二维传感器检测各个发光点图像。

以下，对本发明的实施例进行说明。

[实施例1]

图11是示出毛细管阵列DNA测序仪的装置结构例的示意图。使用图11对分析顺序进行说明。首先，将多个毛细管49(图11中示出四根毛细管49)的试料注入端50浸渍在阴极侧缓冲液60中，并经由聚合物区块55将试料洗提端51浸渍在阳极侧缓冲液61中。关闭泵区块55的阀57，由与泵区块55连接的注射器56对内部的聚合物溶液加压，从而从试料洗提端51朝向试料注入端50地在各毛细管49的内部填充有聚合物溶液。接下来，打开阀57，从试料注入端50向各毛细管注入不同的试料，之后由电源62对阴极58与阳极59之间施加高电压，由此开始了毛细管电泳。由四种颜色的荧光体标志了的DNA从试料注入端50朝向试料洗提端51进行电泳。

除去各毛细管49的从试料注入端50起进行了一定距离电泳后的位置(激光照射位置52)的包覆物并使各毛细管49排列在同一平面上，对因激光源53而振荡了的激光束54进行聚光，之后使之从排列平面的侧方沿排列平面导入，从而一并地照射了各毛细管49的激光照射位置52。使由四种颜色的荧光体标志了的DNA在各毛细管49的内部进行电泳，并在经过激光照射位置52时激发，从而发出荧光。来自各毛细管49的内部的发光形成发光点阵列，并由图6～图10中代表的多色检测装置从与排列平面垂直的方向(与图11的纸面垂直的方向)检测到各发光。

在本实施例中，具体地对图11的毛细管DNA测序仪使用基于分色镜阵列的多色检测装置的情况进行说明。以间隔p＝1mm将外径0.36mm且内径0.05mm的四根毛细管49的激光照射位置52排列在同一平面上，并从排列平面侧方照射收束至直径0.05mm的激光束54，从而得到了以间隔p＝1mm排列有个数M＝4个且有效直径d＝0.05mm的发光点1的发光点阵列。此处，发光点的有效直径设为与毛细管的内径一致。激光束54的波长为505nm，四种颜色的荧光(发光极大波长)作为A荧光(540nm)、B荧光(570nm)、C荧光(600nm)、以及D荧光(630nm)。发光点阵列的全宽设为AW＝p×(M－1)＝3mm。利用以间隔p＝1mm排列有焦距f＝1.5mm且有效直径D＝1mm的四个聚光透镜2的聚光透镜阵列8的各聚光透镜2，来分别对来自各发光点1的发光进行了聚光。以上的d、p、f以及D基本上在每个发光点中以及每个聚光透镜中相等，但并非必须相等。在这样的情况下，d、p、f以及D是多个发光点以及聚光透镜中的平均值。

图12是包括一个聚光透镜2的光轴在内且与聚光透镜阵列8的排列方向垂直的多色检测装置的截面，但与图7不同，各聚光透镜2的光轴与分色镜阵列所产生的光束的分割后的前进方向垂直，即各聚光透镜2的光轴与二维传感器30的传感器面平行。其它方面基于图7。其中，图12中省略了发光点1的图示。

在从聚光透镜2起距离3mm的位置，以使聚光透镜2的光轴与法线平行的方式配置有宽度α＝5mm、厚度β＝1mm、进深γ＝5mm的长通滤波器10。并且，以使法线相对于聚光透镜2的光轴倾斜45°且以5mm间隔地在宽度α＝5mm、厚度β＝1mm、进深γ＝5mm的石英基板(折射率n₀＝1.46)的右下正面，配置有形成有多层膜或者单层膜的分色镜17、18、19、20。与图7相同，分色镜20也可以被全反射镜置换。图12中，长通滤波器10、分色镜17～20均示出α×β的侧面，γ是与纸面垂直的方向。并且，在分色镜17、18、19的左上正面形成有用于减少反射损失的防反射膜。另外，在分色镜17、18、19以及20的整个侧面形成有防止光的透射的遮光膜，以此来防止意料外的杂光。在从聚光透镜2起距离5mm的位置(即从长通滤波器10起距离2mm的位置)配置有分色镜17的右端。将分色镜17、18、19及20的上端、下端分别配置在同一平面上。在从分色镜17、18、19及20的下端起距离5mm的位置配置有二维传感器30。以上的光学系统要素均配置在空中。空中配置是为了提高分色镜的分光性能。

图12所示的11根光束要素65能够如设计那样地将通过上述的分色镜阵列而射入的平行的光束四分割，而且示出光束的宽度最大的情况下的光束，并且示出使用反射的法则、折射的法则计算出上述光路的结果。以下，将上述的最大光束宽度称作分色镜阵列的开口宽度63，并由W表示其大小。开口宽度是指能够如设计那样良好地分割分色镜阵列所射入的光束的光束的最大宽度。一般地，开口宽度W与来自发光点1的发光被聚光透镜2聚光而成的光束的在从聚光透镜2起的光路长度s的宽度d’(s)不同。d’(s)是实际的光束的宽度，与此相对地，W表示在所给予的条件下多色检测装置能够接纳的光束的宽度的最大值。也就是说，为了不使由聚光透镜2聚光后的光束的光量产生损失地分割光束，优选设为W≥d’(s)。并且，W越大，对于由聚光透镜2聚光后的光束的中心轴与开口宽度63的中心轴的偏离的允许度越大，从而优选。从聚光透镜2向左前进的11根光束要素65在光束的开口宽度63内设为等间隔且相互平行。

如图12所示，各光束要素65在经过各分色镜17～19时，因内部折射而依次向上侧平行移动。为了减少该影响，将聚光透镜2的光轴以及从聚光透镜射出的光束要素的中心配置为比分色镜17的右下正面的中央更靠下侧。另一方面，从图12可明确，聚光透镜2与二维传感器30的光学距离亦即光路长度s因被四分割的光束而不同，透过分色镜17～19并被分色镜20反射的光束具有最大的光路长度64。以下，当在聚光透镜与传感器之间存在多个光路的情况下，将其中最长的光路的光路长度64作为该光检测装置的光路长度，并由g表示其大小。对于图12的多色检测装置，计算出开口宽度63为W＝2.1mm，光路长度64为g＝29mm。以上的W以及g基本上在每个发光点以及每个聚光透镜中相等，但并非必须相等。在这样的情况下，W以及g是多个发光点以及聚光透镜中的平均值。

通过将发光点1与焦距f＝1.5mm的聚光透镜2的光学距离设为约1.58mm，使来自发光点1的发光在从聚光透镜2起光学距离g＝29mm的位置，以从式(1)得出图像倍率m＝18.3以及从式(2)得出直径d＝0.05mm的发光点1的发光点图像7的直径d’＝0.92mm成像。由于与上述d’比较，聚光透镜的有效直径D＝1mm较大，所以离聚光透镜2的光路长度s为0mm≤s≤29mm，与此相对地，d’(s)≤1mm，从而d’(s)≤W＝2.1mm成立。因此，由分色镜17～20四分割后的光束均能够无损失地到达二维传感器30。

在以上的多色检测装置中，可知满足式(4)、式(9)及式(18)，从而得到相对检测光量为100％以上、严格的相对检测光量为100％以上且串扰为0％的高灵敏度以及低串扰条件。多色检测装置的尺寸为发光点阵列的全宽AW＝3mm，如图12所示，能够比由在聚光透镜2的光轴方向上的宽度24.2mm、且在与聚光透镜2的光轴以及发光点阵列垂直的方向上的宽度9.2mm规定的长方体的体积(668mm²)小。即，与专利文献1的情况比较，荧光检测装置的整体尺寸能够小型化至1/2400倍。并且，所使用的光学元件均微小，从而能够大幅度地降低成本。以上的m以及d’基本上在每个发光点以及每个聚光透镜中相等，但并非必须相等。在这样的情况下，m以及d’是多个发光点以及聚光透镜中的平均值。

[实施例2]

在实施例1的图12的多色检测装置中，分色镜阵列、聚光透镜阵列、发光点阵列的排列方向均排列成与二维传感器30的传感器面平行，从而在它们之间不产生立体障碍。然而，由于毛细管阵列的各毛细管49的排列平面与二维传感器30的传感器面垂直，所以有产生它们的立体障碍的情况，成为装置结构上的课题。因此，在本实施例中，提出解决本课题的多色检测装置。

毛细管DNA测序仪的从毛细管阵列至聚光透镜阵列的结构与实施例1相同，仅将图12的结构置换成图13的结构。图13是包括一个聚光透镜2的光轴在内且与聚光透镜阵列8的排列方向垂直的多色检测装置的剖视示意图，与图7相同，各聚光透镜2的光轴与分割后的光束的前进方向平行，即各聚光透镜2的光轴与二维传感器30的传感器面垂直。在从聚光透镜2起距离3mm的位置，以使聚光透镜2的光轴与法线平行的方式配置有宽度α＝5mm、厚度β＝1mm、进深γ＝5mm的长通滤波器10。并且，以使法线相对于聚光透镜2的光轴倾斜45°且以5mm间隔地在宽度α＝5mm、厚度β＝1mm、进深γ＝5mm的石英基板(折射率n₀＝1.46)的左上正面，配置有形成有多层膜的分色镜17，并在右下正面配置有形成有多层膜或者单层膜的分色镜18、19及20。在分色镜17的右下正面、分色镜18、19的左上正面形成有用于减少反射损失的防反射膜。另外，在分色镜17、18、19及20的整个侧面形成有防止光的透射的遮光膜，以此来防止意料外的杂光。

在从聚光透镜2起距离5mm的位置配置有分色镜17的上端。将分色镜17、18、19、20的上端、下端分别配置在同一平面上。在从分色镜17、18、19及20的下端起距离5mm的位置配置有二维传感器30。以上的光学系统要素均配置在空中。与图12相同，示出11根光束要素65。其结果，对于图13的多色检测装置，计算出开口宽度63为W＝1.7mm，光路长度64为g＝28mm，并且得到了与图12同等的性能。

通过将发光点1与聚光透镜2的光学距离设为约1.58mm，在从聚光透镜2起光学距离g＝28mm的位置，使来自发光点1的发光以图像倍率m＝17.7以及发光点图像7的直径d’＝0.88mm成像。由于与上述d’比较，聚光透镜的有效直径D＝1mm较大，所以离聚光透镜的光学距离s为0mm≤s≤28mm，与此相对地，d’(s)≤1mm，从而d’(s)≤W＝1.7mm成立。因此，由分色镜17～20四分割后的光束均能够无损失地到达二维传感器30。

在以上的多色检测装置中，可知满足式(4)、式(9)及式(18)，从而得到相对检测光量为100％以上、严格的相对检测光量为100％以上且串扰为0％的高灵敏度以及低串扰条件。多色检测装置的尺寸为发光点阵列的全宽AW＝3mm，如图13所示，能够比由在聚光透镜2的光轴方向上的宽度14.2mm、在与聚光透镜2的光轴以及发光点阵列的排列方向垂直的方向上的宽度19.2mm规定的长方体的体积(818mm²)小。即，与专利文献1的情况比较，荧光检测装置的整体尺寸能够小型化至1/2000倍。并且，所使用的光学元件均微小，从而能够大幅度地降低成本。

在图13的多色检测装置中，分色镜阵列、聚光透镜阵列、发光点阵列的排列方向以及毛细管阵列的排列平面均排列成与二维传感器30的传感器面平行，从而不产生它们的立体障碍，因此容易进行它们的安装。

[实施例3]

对将实施例1以及实施例2的条件中的各毛细管49的内径即发光点1的直径d＝0.05mm扩大至d＝0.075mm的条件进行研究。使用图13的多色检测装置，在光路长度g＝28mm的位置，使来自发光点1的发光以图像倍率m＝17.7以及发光点图像7的直径d’＝1.33mm成像。由于上述d’比聚光透镜的有效直径D＝1mm大，所以离聚光透镜的光学距离s为0mm≤s≤28mm，与此相对d’(s)≤1.33mm，从而d’(s)≤W＝1.7mm成立。因此，与图13相同，由分色镜17～20四分割后的光束能够均无损失地到达二维传感器30。

但是，在以上的多色检测装置中，与图13相同地满足式(4)、式(9)，但不满足式(18)，而满足式(17)。因此，可知成为相对检测光量为100％以上、严格的相对检测光量为100％以上且串扰为25％以下的高灵敏度以及低串扰条件，串扰比图13的情况差。因此，在本实施例中，通过缩小光路长度g，来缩小图像倍率m以及发光点图像7的直径d’，从而实现减少串扰。为了缩小光路长度g，认为可以缩小各分色镜17～20的尺寸以及排列间隔。

图14示出将图13的条件中的长通滤波器10以及分色镜17～20从宽度α＝5mm、厚度β＝1mm、进深γ＝5mm缩小至宽度α＝2.5mm、厚度β＝1mm、进深γ＝5mm并将分色镜17～20的排列间隔从x＝5mm缩小至x＝2.5mm的情况的结果。

此时，图14中，分色镜17的左端与分色镜18的右端的横向(与聚光透镜2的光轴垂直的方向)位置一致。同样，分色镜18的左端与分色镜19的右端、以及分色镜19的左端与分色镜20的右端的横向位置分别一致。其它条件与图13同等。图14以与图13相同的比例尺来示出。

其结果，光路长度64能够从g＝28mm缩小至g＝19mm。因此，从式(1)得出图像倍率m＝11.7，从式(2)得出发光点图像的直径d’＝0.88mm，除满足式(4)、式(9)之外，还满足式(18)。也就是说，成为相对检测光量为100％以上、严格的相对检测光量为100％以上且串扰为0％以下的高灵敏度以及低串扰条件。然而，可知开口宽度63从W＝1.7mm大幅度地缩小至W＝0.03mm，也就是说无法使由聚光透镜2聚光后的光束无损失地到达二维传感器30。这是因为，伴随着各分色镜的尺寸和间隔的缩小，分别相对于厚度β＝1mm的相对比率增大，从而在光束经过各分色镜时，无法忽略因内部折射而依次向上侧平行移动的影响。

因此，为了消除上述影响，如图15所示，将分色镜17～20从同一平面配置变更至落差配置。即，根据上述平行移动，分色镜17～20的在聚光透镜2的光轴方向上的相对位置从同一平面起产生了变化。以下，对与图14的不同点进行说明。首先，在从聚光透镜2起距离6.3mm的位置配置有分色镜17的上端。接下来，与分色镜17的下端进行比较，分色镜18的下端向与透过分色镜17后的光束的前进方向相反的一侧即图15中的上侧偏离y＝0.7mm。接着，与分色镜18的下端进行比较，分色镜19的下端向与被分色镜18反射后的光束的前进方向相反的一侧即图15中的上侧偏离z＝0.3mm。最后，与分色镜19的下端进行比较，分色镜20的下端向与被分色镜19反射后的光束的前进方向相反的一侧即图15中的上侧偏离z＝0.3mm。

根据以上的结果，明确到开口宽度63能够从图14的W＝0.03mm大幅度地扩大至W＝1.3mm。另一方面，光路长度64为g＝21mm，比图14的情况稍微增大，从而从式(1)得出图像倍率m＝13，从式(2)得出发光点图像的直径d’＝0.98mm。由于与上述d’比较，聚光透镜的有效直径D＝1mm较大，所以离聚光透镜的光路长度s为0mm≤s≤21mm，与此相对地，d’(s)≤1mm，从而d’(s)≤W＝1.3mm成立。因此，由分色镜17～20四分割后的光束均能够无损失地到达二维传感器30。

在以上的多色检测装置中，与图14相同，可知满足式(4)、式(9)及式(18)，从而得到相对检测光量为100％以上、严格的相对检测光量为100％以上且串扰为0％的高灵敏度以及低串扰条件。多色检测装置的尺寸为发光点阵列的全宽AW＝3mm，如图15所示，能够比由在聚光透镜2的光轴方向上的宽度13.8mm、且在与聚光透镜2的光轴以及发光点阵列的排列方向垂直的方向上的宽度10mm规定的长方体的体积(414mm²)小。即，与专利文献1的情况比较，荧光检测装置的整体尺寸能够小型化至1/3900倍。并且，所使用的光学元件均微小，从而能够大幅度地降低成本。

[实施例4]

在以上的实施例中可明确，在使用了分色镜阵列的多色检测装置中，兼得开口宽度W的扩大和光路长度g的缩小的处于折中关系的这二者是重要的，伴随装置的小型化而该兼得变得困难。实施例3所示的分色镜阵列的排列间隔x、落差y以及z的调整是解决该课题的有效果的方案。在本实施例中，使上述的排列间隔和落差配置一般化，从而导出兼得开口宽度W的扩大和光路长度g的缩小的通用方案。本发明的分色镜的配置的端部的特征在于，考虑到分色镜的厚度β。以往，由于分色镜的尺寸(α以及γ)充分大，所以即使不考虑β也没有妨碍，但在它们变得小型的情况下，考虑到β的配置是重要的。尤其是，在各分色镜并非设置于空中而是设置于玻璃材料的内部的情况下，认为β＝0没有问题。

图16是包括一个聚光透镜2的光轴在内且与聚光透镜阵列8的排列方向垂直的多色检测装置的剖视示意图，当设置分色镜的宽度α、厚度β时，示出将开口宽度W设为最大且将光路长度g设为最小的多色检测装置的结构。省略图15中的聚光透镜2、长通滤波器10、二维传感器30的图示。

图16中，从上向下射入的开口宽度W的光束70依次反复被分色镜M(1)、M(2)、M(3)、…、以及M(N)反射以及透射，从而得到从上向下射出的光束F(1)、F(2)、F(3)、…、以及光束F(N)。分色镜的个数即光束70的分割数在图16中作为例子设有四个，但在本实施例中，一般化地设有N个(N≥2)。当然，第N个分色镜M(N)也可以被全反射镜置换。以上，如图12～图15所示，由聚光透镜2至传感器30的最大长度的光路的光路长度来定义发光检测装置的光路长度g。以下，作为光路长度g的一部分，如图16所示，由最大长度的光路(从光束70至光束F(N)的光路)中的从与光束70的光轴上的分色镜阵列的最上端(分色镜M(N)的上端)相同高度的位置起至与光束F(N)的光轴上的分色镜阵列的最下端(分色镜M(1)的下端)相同高度的位置为止的光路长度来定义分色镜阵列的光路长度L。

各分色镜在折射率n₀的透明基板的至少一个正面形成有光学膜，在空气中，以间隔x进行配置。对于各分色镜，定义图16中的从左上正面朝向左上方向的法线向量。各分色镜以使各法线向量相对于与光束70的前进方向相反的方向(图16中从下向上的方向)倾斜角度θ₀(0≤θ₀≤90°)的方式倾斜。图16中，以θ₀＝45°进行描绘，但在本实施例中，设为0°≤θ₀≤90°的任意θ₀。综上所述，相互大致平行且大致等间隔地排列有各分色镜M(1)～M(N)。并且，将分色镜M(2)的下端配置为相对于分色镜M(1)的下端向上侧偏离y，即向与光束F(1)的前进方向相反的方向偏离y。另外，将分色镜M(3)的下端配置为相对于分色镜M(2)的下端向上侧偏离z，即向与光束F(2)的前进方向相反的方向偏离z。同样，设为3≤n≤N，将分色镜M(n)的下端配置为相对于分色镜M(n－1)的下端向上侧偏离z，即向与光束F(n－1)的前进方向相反的方向偏离z。

此时，分色镜M(1)的射入面中的光束的射入角是θ₀，分色镜M(1)的射入面(左上正面)中的光束的折射角θ₁如下。

[式19]

θ₁＝sin^-1(1/n₀×sinθ₀)

并且，分色镜M(2)～M(N)的射入面(右下正面)中的光束的射入角是90°－θ₀，分色镜M(2)～M(N)的射入面中的光束的折射角θ₂如下。

[式20]

θ₂＝sin^-1(1/n₀×sin(90°－θ₀))

在光束70中，以虚线示出右端来作为光束右端66，并以点划线示出左端来作为光束左端67，追踪地描绘至各个光束F(1)、F(2)、F(3)、…、以及光束F(N)的右端、左端为止。

根据图16，如下记载将开口宽度W设为最大且将光路长度L设为最小的最佳模式的两个条件。第一，光束右端66在△所示的分色镜M(1)、M(2)、…、以及M(N－1)的左端的角69经过或者掠过。第二，光束左端67在○所示的分色镜M(1)的下端的角68和分色镜M(2)、…、以及M(N－1)的左端的角69经过或者掠过。根据以上的条件，通过图16的几何学关系来导出以下的关系式。首先，各分色镜M(1)～M(N)的间隔x在最佳模式中如下表示。

[式21]

x＝x₀＝cosθ₀×α+sinθ₀×β

并且，开口宽度W在最佳模式中如下表示。

[式22]

W＝W₀＝a_W×α+b_W×β

此处，如下表示。

[式23]

a_W≡cosθ₀

[式24]

b_W≡－cosθ₀×tanθ₁

另外，光路长度L在最佳模式中如下表示。

[式25]

L＝L₀＝a_L×α+b_L×β

此处，如下表示。

[式26]

a_L≡(N－1)×cosθ₀+sinθ₀

[式27]

b_L≡(N－2)/cosθ₀×(2×sin(90°－θ₀－θ₂)+1－sin(θ₀+θ₂))+(N－2)×sinθ₀+2×cosθ₀

另一方面，各分色镜M(1)～M(N)的阶差y以及z在最佳模式中如下表示。

[式28]

y＝y₀＝cosθ₀×β

[式29]

z＝z₀＝sin(90°－θ₀－θ₂)/cosθ₂×β

如上所述，x₀、W₀、L₀、y₀及z₀均与α以及β关联。

以上的α、β、n₀、θ₀、x及z基本上在每个分色反射镜以及全反射镜中相等，但并非必须相等。在这样的情况下，α、β、n₀、θ₀、x及z是多个分色镜中的平均值。

通过逆向解上述式子，能够导出用于得到作为目标的开口宽度的最小值W_min的α、β及x。根据W₀≥W_min及式(22)而如下表示(等号时是最佳模式)，

[式30]

α≥－b_W/a_W×β+1/a_W×W_min

并且根据式(21)而如下表示(等号时是最佳模式)。

[式31]

x≥(sinθ₀－b_W/a_W×cosθ₀)×β+1/a_W×cosθ₀×W_min

同样，能够导出用于得到作为目标的光路长度的最大值L_max的α、β及x。根据L₀≤L_max及式(25)而如下表示(等号时是最佳模式)，

[式32]

α≤－b_L/a_L×β+1/a_L×L_max

并且根据式(21)而如下表示(等号时是最佳模式)。

[式33]

x≤(sinθ₀－b_L/a_L×cosθ₀)×β+1/a_L×cosθ₀×L_max

以上的W_min以及L_max基本上在每个发光点以及每个聚光透镜中相等，但并非必须相等。在这样的情况下，W_min以及L_max是多个发光点以及聚光透镜中的平均值。

图17中，作为例子，在N＝4，n₀＝1.46，θ₀＝45°的情况下，由横轴β、纵轴x示出满足式(31)及式(33)的范围。作为参数，设为W_min＝0.5，1，2，3以及4mm，且L_max＝5，10，20，30以及40mm，↑表示直线的上侧的范围，↓表示直线的下侧的范围。例如为了设为W_min＝0.5mm且L_max＝20mm，可知选定图17中↑W_min＝0.5的直线的上侧且↓L_max＝20的直线的下侧的范围内的β以及x即可。

另一方面，相对于所给予的发光点的直径d、发光点阵列的间隔p，选定满足式(3)～式(7)或者式(8)～式(12)中任一个的高灵敏度条件的聚光透镜的焦距f、以及聚光透镜与传感器的光路长度g，设为W_min＝d’，L_max＝g，若满足式(31)及式(33)，则能够构建使用了高灵敏度条件的分色镜阵列的小型多色检测装置。此处，根据式(2)，设为d’＝(g－f)/f×d。同样，相对于所给予的发光点的直径d、发光点阵列的间隔p，选定满足式(16)～式(18)中任一个的低串扰条件的聚光透镜的焦距f、以及聚光透镜与传感器的光路长度g，设为W_min＝d’，L_max＝g，若满足式(31)及式(33)，则能够构建使用了低串扰条件的分色镜阵列的小型多色检测装置。当然，选定满足式(3)～式(7)或者式(8)～式(12)中任一个的高灵敏度条件以及式(16)～式(18)中任一个的低串扰条件这二者的聚光透镜的焦距f、以及聚光透镜与传感器的光路长度g，设为W_min＝d’，L_max＝g，若满足式(31)及式(33)，则能够构建使用了高灵敏度且低串扰条件的分色镜阵列的小型多色检测装置。

例如，根据实施例1，当相对于d＝0.05mm、p＝1mm、f＝1.5mm、D＝1mm、g＝29mm设为N＝4、n₀＝1.46、θ₀＝45°、β＝1mm、x＝5mm时，满足全部式(4)、式(9)、式(18)、式(31)及式(33)，可知成为使用了高灵敏度且低串扰的分色反射镜的小型多色检测装置。

接下来，深入研究各分色镜M(1)～M(N)的间隔x。如上所述，在最佳模式中，设为式(21)的x₀是最好的，在下文中详细地研究从最佳模式偏离何种程度还能得到效果。图18所示的实线是计算出间隔x与图15的分色镜17及18所得的开口宽度W的关系的结果。一般地，随着分色镜的总数N增加，总开口宽度有可能比上述结果小，此处以N＝2的情况为指标进行评价。图15是通过θ₀＝45°、β＝1mm时的式(21)而计算出的x＝x₀＝2.5mm的条件，但此时，如图18所示，开口宽度W＝1.3mm，变得最大。当x＜x₀时，与|x－x₀|成比例地W减少，x＝1.6mm且W＝0mm。与此相对，当x＞x₀时，W＝1.3mm且恒定。另一方面，图18所示的虚线示出间隔x与图15中的光路长度L的变化量ΔL的关系。此处，当x＝x₀＝2.5mm时，设为ΔL＝0mm，显示为与W＝1.3mm相同的高度。并且，使W的纵轴(左侧)与ΔL的纵轴(右侧)的刻度对齐，并使ΔL的纵轴上下反转。一般地，随着分色镜的总数N增加，ΔL有可能比上述结果大，此处以N＝2的情况为指标进行评价。ΔL当然与x成比例地增大。

根据图18，W相对于1.6mm≤x≤2.5mm时的x的增加率与ΔL相对于2.5mm≤x时x的增加率均倾斜且大致等于1。也就是说，可知性能均与|x－x₀|成比例地降低。与此相对，以往不考虑β，相当于β＝0mm。此时，假定为同等配置的情况下的间隔x₀在式(21)中x＝1.8mm，此时从图18可知W＝0.4mm。综上所述，为了得到与以往相同或比以往更高的性能，可知设为1.8mm≤x≤3.2mm即可。一般地，图16中，设为2≤n≤N，通过如下设置分色镜M(n)与M(n－1)的排列间隔x，能够扩大开口宽度W且缩小光路长度L。

[式34]

cosθ₀×α≤x≤cosθ₀×α+2×sinθ₀×β

接着，深入研究各分色镜M(1)～M(N)的阶差y及z。如上所述，在最佳模式中，设为式(28)及式(29)的y₀及z₀是最好的，在下文中详细地研究从最佳模式偏离何种程度还能得到阶差配置的效果。

图19(a)是计算出阶差y与图15的分色镜17及18所得的开口宽度W的关系的结果。一般地，随着分色镜的总数N增加，总开口宽度W有可能比上述结果小，此处以N＝2的情况为指标进行评价。图15是通过θ₀＝45°、β＝1mm时的式(28)而计算出的y＝y₀＝0.7mm的条件，但此时，如图19(a)所示，开口宽度W＝1.3mm，变得最大。并且，W与|y－y₀|成比例地减少，在y＝0mm以及1.4mm时W＝0.6mm，且在y＝－0.7mm以及2.1mm时W＝0mm。此处，负的y表示与图15反向的阶差。因此，可知通过设为0mm≤y≤1.4mm能得到阶差的效果。

同样，图19(b)是计算出阶差z与图15的分色镜18及19所得的开口宽度W的关系的结果。图15是通过θ₀＝45°、β＝1mm时的式(29)而计算出的z＝z₀＝0.3mm的条件，但此时，如图19的(b)所示，开口宽度W＝1.3mm，变得最大。并且，W与|z－z₀|成比例地减少，当z＝0mm以及0.6mm时W＝1mm，且当y＝－1.1mm以及1.7mm时W＝0mm。此处，负的z表示与图15反向的阶差。因此，可知通过设为0mm≤z≤0.6mm能得到阶差的效果。若使上述内容一般化，则如下记载。图16中，使分色镜M(2)的分割光束前进侧的端部相对于分色镜M(1)的分割光束前进侧的端部向与分割光束前进方向相反的一侧偏离y，并通过如下设置，能够扩大开口宽度W且缩小光路长度L。

[式35]

0≤y≤2×cosθ₀×β

并且，设为3≤n≤N，使分色镜M(n)的分割光束前进侧的端部相对于分色镜M(n－1)的分割光束前进侧的端部向与分割光束前进方向相反的一侧偏离z，并通过如下设置，能够扩大开口宽度W且缩小光路长度L。

[式36]

0≤z≤2×sin(90°－θ₀－θ₂)/cosθ₂×β

以上，如图15以及图16所示，对聚光透镜的光轴与分割光束前进方向平行的情况的结构进行了研究，但在如图12所示地它们垂直的情况下，设为2≤n≤N，使分色镜M(n)的分割光束前进侧的端部相对于分色镜M(n－1)的分割光束前进侧的端部向与分割光束前进方向相反的一侧偏离z，并且通过如式(36)所示，能够扩大开口宽度W且缩小光路长度L。

[实施例5]

在实施例3、实施例4中，通过多个分色镜的阶差配置，实现了分色镜阵列的开口宽度W的扩大和光路长度L的缩小。在本实施例中，提出如下方案：在没有阶差配置的情况下，即将多个分色镜配置于同一平面的情况下，更具体为在使各分色镜的分割光束前进方向侧的端部在同一平面上并列的情况下，实现开口宽度W的扩大和光路长度L的缩小。

实施例3的图14是θ₀＝45°的情况的结果，图20示出设为θ₀＝50°的情况的结果。其它条件在图14和图20中相等，在任一情况下均将分色镜17～20配置于同一平面。尽管如此，可知开口宽度在图14中仅为W＝0.03mm，与此相对，在图20中能够大幅度地扩大至W＝0.9mm。最大光路长度在二者的情况下不变化，L＝19mm。因此，与图14相同，图像倍率m＝11.7，发光点图像的直径d’＝0.88mm，除满足式(4)、式(9)之外，还满足式(18)。因此，成为相对检测光量为100％以上、严格的相对检测光量为100％以上且串扰为0％以下的高灵敏度以及低串扰条件。

下文中对得到这样的效果的理由进行研究。如图14所示，在θ₀＝45°的情况下，光束在不同的分色镜间的空间内水平地向左方向前进，另一方面，在各分色镜的内部向左上方向前进，从而光束每次经过分色镜就渐渐向上方移动，这限制了开口宽度W。与此相对，如图20所示，通过设为θ₀＝50°≥45°，光束在不同的分色镜间的空间内向左下方向前进，另一方面在各分色镜的内部向左上方向前进，从而二者抵消，抑制光束每次经过分色镜时的上下方向的移动，这引起开口宽度W的扩大。因此，θ₀优选为45°以上，另外应存在使开口宽度W变得最大的最佳值。

图21是在图14以及图20的条件下计算出使θ₀变化后的W的结果。可知W从θ₀＝45°起上升，在θ₀＝52°时W成为最大值0.92mm，在θ₀＝57°时W大致衰减至零。也就是说，可知通过设为45°≤θ₀≤57°能够扩大W。

接下来，使上述内容一般化。与图16的讨论相同，从图20的几何学关系导出以下内容。分色镜M(1)的射入面中的光束的折射角θ₁如式(19)所示，分色镜M(2)～M(N－1)的射入面中的光束的折射角θ₂如式(20)所示。在不同的分色镜间的空间内向左下方向前进的光束的向下方的移动距离S↓通过以下的式(37)来求解。

[式37]

S↓＝tan(2×θ₀－90°)×tanθ₀/(tanθ₀－tan(2×θ₀－90°))×(x－β/cos(90°－θ₀)

另一方面，在各分色镜的内部向左上方向前进的光束的向上方的移动距离S↑通过以下的式(38)来求解。

[式38]

S↑＝1/cosθ₂×β×sin(90°－θ₀－θ₂)

此处，β示出各分色镜的厚度，x示出各分色镜的间隔。如图20所示，为了使S↓与S↑抵消，优选设为S↓＝S↑。因此，将该最佳模式中的θ₀设为θ₀(BM)。

当将式(37)、式(38)应用于图20的条件亦即β＝1mm、x＝2.5mm时，求解出θ₀(BM)＝50°。即，图20的结构是最佳模式的结构。然而，根据图21，W变得最大时θ₀＝52°，比上述的θ₀(BM)大2°。这示出如下情况：使θ₀比θ₀(BM)稍大，即、使S↓比S↑稍大来使光束渐渐向左下前进的话，能够稍微增大W。

综上所述，与以往的基准的θ₀＝45°的情况相比，用于有意地扩大W的条件如下表示。

[式39]

45°≤θ₀≤2×θ₀(BM)－45°

并且，若考虑上述的2°的偏离，则更正确的条件如下。

[式40]

45°≤θ₀≤2×θ₀(BM)－43°

[实施例6]

图22是示出在图6的结构中发光点的尺寸较大的情况下的发光检测装置的示意图。发光点71的直径d＝0.5mm且间隔p＝1mm，与实施例1比较，发光点的尺寸大一位。发光点71分别由0.5mm×0.5mm×0.5mm的立方体的反应单体构成，因内部的化学反应而产生化学发光。通过按照每个发光点71地调查该化学发光的波长、强度的时间变化，对被导入各反应单体后的试料进行了分析。聚光透镜2的焦距f＝1mm，有效直径D＝1mm，间隔p＝1mm，聚光透镜2与二维彩色传感器11的光学距离g＝10mm。发光点71以及聚光透镜2的排列方向也可以不仅在图22(a)的横向上、在与图22(a)的纸面垂直的方向上也等间隔地排列。在本实施例中，不需要激发光源，从而省略了图6的长通滤波器10。

如图22(a)所示，若使发光点71成像于二维彩色传感器11的传感器面，则从式(1)得出m＝9，从式(2)得出d’＝4.5mm。此时，满足式(6)及式(10)，从而相对检测光量为400％以上，严格的相对检测光量为200％以上。另一方面，如图22(a)的光束9所示，不同的发光点71间的串扰非常大，均不满足式(16)～式(18)。

因此，如图22(b)所示，在各发光点71与对应的各聚光透镜2的中间分别配置有具有针孔72的针孔阵列73。各针孔72的直径d₀为d₀≤d，此处设为d₀＝0.1mm。各针孔的间隔设为p＝1mm。针孔的排列方向也可以不仅在图22(b)的横向上、在与图22(a)的纸面垂直的方向上也等间隔地排列。此处，不仅发光点71，也将针孔72视为发光点，若如图22(b)所示，使针孔72在二维彩色传感器11的传感器面上成像来形成针孔像74，则针孔像74的直径从式(2)得出d’＝0.9mm。此时，满足式(18)，能够使串扰为0％。与图22(a)相同，满足式(6)及式(10)，从而相对检测光量为400％以上，严格的相对检测光量200％为以上。但是，这以经过针孔72的全光量为基准，比以从图22(a)的发光点71发出的全光量为基准的相对检测光量小。

图23是示出应用与图22(b)相同的检测装置的其它例子的示意图。如图23(a)所示，发光点75的直径d＝0.01mm，间隔p’＝0.1mm，而聚光透镜2的焦距f＝1mm，有效直径D＝1mm，间隔p＝1mm，聚光透镜2与二维彩色传感器11的光路长度g＝10mm。也就是说，与以上的实施例不同，发光点的间隔以及聚光透镜的间隔不同，是p’＜p的情况的例子。发光点75、聚光透镜2也可以在与图23(a)的纸面垂直的方向上也等间隔地排列。若使发光点75成像于二维彩色传感器11的传感器面，则来自比图22(a)的情况更大范围的多个发光点75的发光被各个聚光透镜2聚光，从而串扰更进一步增大。

因此，如图23(b)所示，在各发光点75与对应的各聚光透镜2的中间分别配置有具有针孔72的针孔阵列73。各针孔72配置为与分别对应的聚光透镜2位置一致。各针孔72的直径d₀＝0.1mm，间隔p＝1mm，并设为d₀≥d。针孔也可以在与图23(b)的纸面垂直的方向上也等间隔地排列。此处，通过使发光点阵列与针孔阵列73充分接近，来使各发光点75以及各针孔72一并地成像于二维彩色传感器11的传感器面，从而分别形成了发光点图像76和针孔像74。从式(2)得出针孔像74的直径为0.9mm，不同的针孔像74间的串扰为0％，这与图22(b)相同。另一方面，各聚光透镜2对经过各针孔72并来自平均两个发光点75的发光进行聚光，从而在二维彩色传感器11的传感器面的各针孔像74的内部形成有各个发光点图像76。各发光点图像76的直径为0.09mm，间隔为0.9mm，从而也不存在不同的发光点图像76间的串扰。

图23(b)构成为能够高灵敏度、低串扰地对来自以比聚光透镜的间隔窄的间隔排列的发光点的发光进行多色检测，但仅能够检测多个发光点中的一部分发光点。在图23(b)的情况下，仅检测10个发光点中的平均两个发光点。因此，图23(b)中，通过使发光点阵列和针孔阵列73之后的检测装置的相对位置例如沿箭头方向依次偏离，即通过扫描多个发光点中的成为检测对象的发光点，能够检测所有发光点。

以上，使用了利用二维彩色传感器的多色检测装置，但当然也可以是利用二维单色传感器来代替二维彩色传感器的检测装置。并且，也可以使用图7所示的利用分色镜阵列的多色检测装置。

图24(a)是示出本实施例所使用的利用分色镜阵列的多色检测装置的例子的示意图，是融合有图7(b)和图23(b)的结构。图24(a)中，光束21、22、23及24分别光路长度不同，从而若使对应的发光点图像25、26、27及28中任一个成像于二维传感器30的传感器面，则其它发光点图像不会成像于上述传感器面，成为稍微模糊的状态。图7中，由一个聚光透镜2对一个发光点75进行聚光，得到四个发光点图像25、26、27及28，从而上述的模糊不会成为串扰的原因。与此相对，图24(a)中，由一个聚光透镜2对多个发光点75进行聚光，对于各发光点得到分割成四个的发光点图像25、26、27及28，从而因上述的模糊，针孔像74内部的多个发光点图像76相互重叠，成为串扰的原因。

因此，如图24(b)所示，在本实施例中，在光束21、22及23的光路上分别插入不同长度的光路长度调整元件77、78及79，从而由聚光透镜2和二维传感器30的光学距离定义的光束21、22、23及24的光路长度被调整至大致相等。光路长度调整元件由折射率比1大的透明材质构成。例如，在折射率为2的材质的内部，即使在空间上是相同的距离，也具有与空中比较成2倍的光学距离。通过成为这样的结构，能够使发光点图像25、26、27及28同时成像于二维传感器30的传感器面，并且能够避免上述的模糊以及所引起的串扰的产生。

以上，检测对象是大致等间隔地排列的发光点阵列，但检测对象可以是任意的一维、二维、或者三维状的发光分布，并且也能够利用与图23(b)相同的发光检测装置，根据检测结果再构建原先的发光分布并形成影像。图25示意性地示出这样的形成影像的例子。

如图25(a)所示，二维状地分布发光分布80。此处，以发光分布80描绘了“α”这一字符的情况为例来示出。与此相对，以与发光点分布80平行且接近的方式配置有针孔阵列73。图25(a)示意性地示出发光点分布80与针孔阵列73所包括的多个针孔72的位置关系以及大小关系。此处，二维状地等间隔排列有3×3＝9个针孔72。由于发光点分布80与各针孔72充分接近，所以在图25(a)中，来自发光点分布80中的与各针孔72重叠的部分的发光经过各针孔72而被与图23(b)相同的发光检测装置检测。

图25(b)示出此时由二维彩色传感器11拍摄到的9个针孔72的图像亦即9个针孔像74、以及经过9个针孔72而被检测到的发光点分布80的部分图像亦即9个发光点分布部分图像81。至此与实施例相同，各针孔72被扩大成像，另一方面，由于针孔72的间隔与针孔像74的间隔相等，所以如图25(b)所示，相邻的针孔像74的缝隙变窄，但相互的串扰为0％。并且，各发光点分布部分图像81被限制在对应的各针孔像74的内部，从而相互的串扰也为0％。

图25(c)示出使图25(a)中的发光点分布80与针孔阵列73的相对位置在横向上偏离后的例子。与图25(a)比较，各针孔72与发光点分布80的不同部分重叠。如图25(d)所示，使来自该重叠部分的发光分别成像，并进行了检测。如上所述，通过使发光点分布80与针孔阵列73的相对位置在横向以及纵向上依次滑动，并反复进行拍摄，能够形成发光点分布80的整体图像。此时，若固定发光点分布80与二维彩色传感器11的相对位置，则即使不进行图像处理，也能够形成发光点分布80的整体图像。

[实施例7]

本发明的安装上的课题之一在于，如何高精度且简便地进行各发光点与各聚光透镜的对位。本实施例示出实现多个毛细管的对位的方案。

图26是示出使多个毛细管49、排列多个毛细管49的V槽阵列、聚光透镜阵列8形成为一体的器件86的结构例的剖视示意图。图26(a)示出激光束54的照射位置的与各毛细管49的长轴垂直的截面，图26(b)示出激光束54的照射位置之外的部位的与各毛细管49的长轴垂直的截面，图26(c)示出包括任一个毛细管的长轴在内的截面。图26(a)相当于图26(c)的A-A截面，图26(b)相当于图26(c)的B-B截面。

图26所示的器件86包括由多个毛细管49构成的毛细管阵列和子器件85。子器件85使包括以间隔p排列有多个V槽82的V槽阵列在内的部分亦即V槽阵列器件84、和包括以间隔p排列有多个聚光透镜2的聚光透镜阵列8在内的部分亦即聚光透镜阵列器件83一体化而成。图26(a)中，使各发光点1与各V槽82、以及各聚光透镜2的中心轴分别一致。通过将多个毛细管49分别推压至V槽82，能够简便地使多个毛细管49以预定间隔p排列在同一平面上。并且，以使各毛细管49的激光束54的照射位置亦即各发光点1与各聚光透镜2成为所希望的距离的方式预先调整了子器件85的构造。由此，如所希望那样由聚光透镜2对来自发光点1的发光进行聚光。

如图26(a)所示，在发光点1处的毛细管49的截面存在子器件85的聚光透镜2，但不存在V槽82。另一方面，如图26(b)所示，在发光点1的两侧的毛细管49的截面不存在子器件83的聚光透镜，而存在V槽82。图26(c)示出毛细管49的在长轴方向上的截面，在子器件85的中央存在聚光透镜2，且在其两侧存在V槽82。这实现利用V槽82进行的毛细管49的高精度的对位，同时设法使V槽82不会妨碍来自发光点1的发光的检测。若预先作成了以上的子器件85，则仅将多个毛细管49分别推压至各V槽82，就能够简便地进行各发光点1与各聚光透镜2的高精度的对位。

本实施例也能够与以上的实施例的任意结构组合。使V槽阵列器件84和聚光透镜阵列器件83一体化而成的子器件85能够利用注射成形、刻印之类的加工方法而一体成形，也能够低成本地进行量产。当然，也可以通过分别制成V槽阵列器件84和聚光透镜阵列器件83之后使它们结合来完成子器件85。

子器件也可以是没有V槽阵列的情况。例如，也可以将子器件的毛细管排列侧的表面形成为平面，而不形成V槽阵列。需要由其它机构来调整多个毛细管的排列间隔，但通过将各毛细管推压至子器件的上述平面，就能够控制各毛细管与各聚光透镜的距离、即各发光点与各聚光透镜的距离。或者，即使不设置V槽，也可以在子器件设置用于控制毛细管的位置的构造物。

当将各聚光透镜2的在与发光点阵列的排列方向平行的方向上的焦距设为f1、并将垂直的方向上的焦距设为f2时，以上的实施例中设为f＝f1＝f2，但也可以设为f1≠f2。例如，如本实施例那样，在发光点1存在于毛细管49的内部时有效。由于毛细管49呈圆筒形状，所以在发光点阵列的排列方向上具有透镜作用，但在各毛细管49的长轴方向上不具有透镜作用。因此，为了利用聚光透镜2高效地对来自发光点1的发光进行聚光，取消上述的毛细管49的透镜作用的方向所引起的不同是有效的，为此设为f1≠f2，具体为f1＜f2即可。这通过使各聚光透镜2的表面形成为非球面形状就能够简单地实现。并且，通过使各聚光透镜2成为菲涅尔透镜，能够减少透镜的厚度，并且也能够使荧光检测装置进一步变得小型。菲涅尔透镜的利用当然在f1＝f2的情况下也有效。

图27示出在图26中的发光点阵列与聚光透镜阵列8的中间追加了针孔阵列73的结构。更具体而言，在V槽阵列器件84与聚光透镜阵列器件83的中间夹着针孔阵列73，将它们整体作为子器件86。聚光透镜2对来自发光点71的发光进行聚光的光量因图22(b)所示的针孔72的存在而受到限制。与此相对，如图27(a)所示，各针孔72的直径d₀比发光点1的直径d大(d₀≥d)，以便聚光透镜2对来自发光点1的发光进行聚光的光量不会因图27所示的针孔72的存在而受到限制。图22(b)的针孔72的作用实际上有效地缩小发光点71的直径，与此相对，图27的针孔72的作用避免聚光透镜2对来自对应的发光点1的发光以外的光进行聚光。例如，向毛细管阵列照射激光束54时所产生的、各毛细管49的外表面中的激光束54的散射光被聚光透镜2聚光，能够避免或减少其到达传感器。或者，来自邻接的发光点1的发光被聚光透镜2聚光，能够避免或者减少其到达传感器。综上所述，能够进行来自发光点1的发光的高灵敏度的检测。

为了使上述不需要的光不会到达传感器，在发光点与传感器中间的任意位置配置有色玻璃滤光器也是有效的。也可以与上述的针孔同时采用有色玻璃滤光器，也可以仅使用任一方。上述不需要的光被聚光透镜2聚光而成的光束相对于聚光透镜2的光轴(即，来自发光点1的发光被聚光透镜2聚光而成的光束的光轴)倾斜地前进，从而难以被上述的长通滤波器、分色镜遮挡(这是因为它们是针对来自发光点1的发光被聚光透镜2聚光而成的光束来设计的)。与此相对，即使光的射入角度不同，有色玻璃滤光器也能够发挥同等的滤光性能，从而能够得到上述的效果。

图28示出产生与图27相同的效果的其它结构。作为子器件85的构成要素的聚光透镜阵列器件83与上述相同，由玻璃、树脂等透明材料制成，与此相对，V槽阵列器件84由不透明的材料制成。通过在V槽阵列器件84的与各聚光透镜2的光轴交叉的位置分别形成作为贯通孔的针孔87，来由V槽阵列器件84担任针孔阵列的作用。通过成为这样的结构，能够比图27的情况更简便地制成子器件85。

此外，本发明并不限定于上述的实施例，包括各种变形例。例如，上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而进行了详细说明，并非限定为具备所说明的所有结构。并且，能够将某实施例的结构的一部分置换为其它实施例的结构，并且，也能够在某实施例的结构的基础上追加其它实施例的结构。并且，能够相对于各实施例的结构的一部分进行其它结构的追加、删除、置换。

符号的说明

1—发光点，2—聚光透镜，3、3’—平行光束，4、5—光点，7—发光点图像，8—聚光透镜阵列，11—二维彩色传感器，17～20—分色镜，30—二维传感器，31—透射式衍射光栅，33—再聚光透镜，37—二维传感器，41—波长色散图像，43—棱镜，45、48—发光点图像，49—毛细管，53—激光源，71—发光点，72—针孔，74—针孔像，75—发光点，76—发光点图像，77～79—光路长度调整元件，80—发光分布，83—聚光透镜阵列器件，84—V槽阵列器件，87—针孔。

Claims (16)

1.一种发光检测装置，其特征在于，具有：

在平面上排列多个毛细管而成的毛细管阵列；

支撑上述毛细管阵列的器件；

聚光透镜阵列，其排列有M个聚光透镜并与上述器件一体化，该M个聚光透镜对来自排列有M个发光点的发光点阵列的发光分别个别地进行聚光使之成为光束，其中，上述发光点阵列由来自上述毛细管阵列的各个发光点形成，M≥2；以及

至少一个传感器，其使M个上述光束并列地射入，

将上述M个聚光透镜所聚光的来自上述M个发光点的各发光的发光区域的全宽设为d，

将上述M个聚光透镜的焦距设为f，

将上述M个聚光透镜的间隔设为p，

并将上述M个聚光透镜与M个上述光束射入的上述光学元件的端面之间的最大光路长度设为g，此时，

至少与上述M个发光点的任一个相关的d、f、p、g满足下述关系：

f≥1/((2×p)/(1.27×d)+1)×g。

2.根据权利要求1所述的发光检测装置，其特征在于，

还具备针孔阵列，该针孔阵列配置于上述毛细管阵列与上述聚光透镜阵列之间，并将M个针孔分别与上述M个聚光透镜位置一致地排列而成。

3.根据权利要求1或2所述的发光检测装置，其特征在于，

满足f≥1/(p/d+1)×g。

4.根据权利要求1或2所述的发光检测装置，其特征在于，

满足f≤2×p。

5.根据权利要求1或2所述的发光检测装置，其特征在于，

满足f≤p。

6.根据权利要求1或2所述的发光检测装置，其特征在于，

具有分色反射镜阵列，该分色反射镜阵列在上述聚光透镜阵列与上述传感器的光学的中间，在第一方向上按照编号顺序地排列有编号1、2、…、N的多个分色反射镜，其中N≥2，

上述N个分色反射镜的正面的法线向量由上述第一方向上的正的成分和与上述第一方向垂直的第二方向上的负的成分的和构成，

上述N个法线向量相互大致平行，

上述M个聚光透镜的光轴与上述第二方向大致平行，

上述M个聚光透镜的排列方向与垂直于上述第一方向以及上述第二方向这二者的第三方向大致平行。

7.根据权利要求6所述的发光检测装置，其特征在于，

M个上述光束沿上述第二方向并列地射入上述分色反射镜阵列，

从上述分色反射镜阵列沿上述第二方向射出将M个上述光束分别在上述第一方向上分割成不同的N个光束而成的分割光束，

M×N个上述分割光束并列地射入上述传感器，且一并地被检测。

8.根据权利要求6所述的发光检测装置，其特征在于，

将上述M个聚光透镜的有效直径的平均值设为D，

将上述N个法线向量相对于与上述第二方向相反的方向所成的角度的平均值设为θ₀，其中0≤θ₀≤90°，

将上述N个分色反射镜的基体材料的折射率的平均值设为n₀，

将上述N个分色反射镜的基体材料的宽度的平均值设为α，

将上述N个分色反射镜的基体材料的厚度的平均值设为β，

将上述N个分色反射镜的间隔的平均值设为x，

将使编号n的上述分色反射镜的上述第二方向的端部相对于编号n－1的上述分色反射镜的上述第二方向的端部向与上述第二方向的相反方向偏离的距离的平均值设为yz，其中2≤n≤N，此时，

d、f、D、p、g、θ₀、N、n₀、α、β、x、yz满足预先决定的预定关系，以便能够使用上述分色反射镜来检测上述M个发光。

9.根据权利要求8所述的发光检测装置，其特征在于，

设为θ₁＝sin^-1(1/n₀×sinθ₀)，

θ₂＝sin^-1(1/n₀×sin(90°－θ₀))，

a_W＝cosθ₀，

b_W＝－cosθ₀×tanθ₁，

a_L＝(N－1)×cosθ₀+sinθ₀，

b_L＝(N－2)/cosθ₀×(2×sin(90°－θ₀－θ₂)+1－sin(θ₀+θ₂))+(N－2)×sinθ₀+2×cosθ₀，

d’＝(g－f)/f×d，

满足(sinθ₀－b_W/a_W×cosθ₀)×β+cosθ₀/a_W×D≤x，以及

(sinθ₀－b_W/a_W×cosθ₀)×β+cosθ₀/a_W×d’≤x≤(sinθ₀－b_L/a_L×cosθ₀)×β+cosθ₀/a_L×g。

10.根据权利要求8所述的发光检测装置，其特征在于，

设为θ₂＝sin^-1(1/n₀×sin(90°－θ₀))，

满足0≤yz≤2×sin(90°－θ₀－θ₂)/cosθ₂×β。

11.根据权利要求8所述的发光检测装置，其特征在于，

设为θ₂＝sin^-1(1/n₀×sin(90°－θ₀))，

当n＝2时，满足0≤yz≤2×cosθ₀×β，

并且当3≤n≤N时，满足0≤yz≤2×sin(90°－θ₀－θ₂)/cosθ₂×β。

12.根据权利要求8所述的发光检测装置，其特征在于，

满足cosθ₀×α≤x≤cosθ₀×α+2×sinθ₀×β。

13.根据权利要求7所述的发光检测装置，其特征在于，

在M×N个上述分割光束的至少一部分光路上具备光路长度调整元件。

14.根据权利要求1或2所述的发光检测装置，其特征在于，

上述M个聚光透镜二维状地排列在与上述传感器的传感器面平行的平面内。

15.根据权利要求1或2所述的发光检测装置，其特征在于，

上述传感器是排列有识别不同的波段的多种像素的彩色传感器。

16.根据权利要求1或2所述的发光检测装置，其特征在于，

具备至少使上述聚光透镜阵列的相对位置相对于上述M个发光点移动的机构。

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