JP2001208688A - Method of forming multi-spot light, method of detecting common focus, method of detecting fluorescence, and method of examining dna - Google Patents

Method of forming multi-spot light, method of detecting common focus, method of detecting fluorescence, and method of examining dna

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JP2001208688A JP2000018002A JP2000018002A JP2001208688A JP 2001208688 A JP2001208688 A JP 2001208688A JP 2000018002 A JP2000018002 A JP 2000018002A JP 2000018002 A JP2000018002 A JP 2000018002A JP 2001208688 A JP2001208688 A JP 2001208688A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the speed and accuracy of detecting a common focus using multi-spot light beams, detecting fluorescence, and performing detection for DNA examination by obtaining from a laser beam proximate multi-spot light beams having little difference in intensity and allowing a high efficiency for utilizing light. SOLUTION: A plurality (N) of proximate beams are incident on polarization elements for doubling each beam, and the beams are each divided into two according to polarization to provide 2N beams. The polarization elements are used by M to provide 2MN beams. The incident beams are formed into converging beams and an array of pinhole openings is provided in a converging position. 70 or 90% of the energy of a source of laser beams can then be utilized for the multi-spot light beams. Variation in intensity between the spots of the multi- spot light beams thus formed can be held within ±20% or ±10%. The multi- spot light beams thus formed are used in the detection of the common focus and fluorescence and in DNA examination to permit detection and examination at high speed and accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光から複数の
スポットを効率よく形成する方法に関し、更にこの方法
を用いて共焦点検出する方法、蛍光検出する方法並びに
DNAを検査する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for efficiently forming a plurality of spots from a laser beam, and more particularly to a method for detecting confocal light, a method for detecting fluorescence, and a method for inspecting DNA using this method.

【0002】[0002]

【従来の技術】マルチスポット光を被検出物体に照射
し、共焦点検出する方法は円盤上に多数の開口を開けた
ニッポウディスクを用いている。この方法では円盤全体
に光を照射し、開口部を抜けた光が照明光となる。従っ
て光源から出射した光の殆どが開口部以外で遮光され照
明に寄与する光エネルギーは光源出射光の数%に止ま
る。
2. Description of the Related Art A method for irradiating an object to be detected with multi-spot light and detecting confocal points uses a Nippow disk having a large number of openings formed on a disk. In this method, the entire disc is irradiated with light, and the light passing through the opening becomes illumination light. Therefore, most of the light emitted from the light source is shielded except at the opening, and the light energy contributing to the illumination is only a few% of the light emitted from the light source.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】レーザ光源から出射し
たビームからマルチスポット光を形成する際、出射した
光を無駄なくマルチスポット光にしようとすると、例え
ば1列状に0.4mmのピッチで配列した0.04mm
径の50個のマルチスポット光を形成しようとすると、
出射したレーザビームを縦横比が1対50の長円状の形
状になるよう成形する。この長円状のビームを0.4m
mピッチで並ぶマイクロレンズアレイに照射すれば、こ
のレンズ゛の焦点距離が例えば60mmであれば、ほぼ
0.04mm径のマルチスポット光が0.4mmピッチ
で50個得られる。レーザのビームの強度分布はガウス
分布であるので、このような方法で形成されたマルチス
ポット光は50個配列したマルチスポット光の配列の中
心付近は明るく、周辺は暗くなってしまう。この中心と
周辺のスポットの強度をできるだけ等しくしようとする
と、マイクロレンズ50個の幅に比べ入射する長円状の
ビームの広がりを十分大きくしなければならない。その
結果レーザ光源より出射したレーザビームエネルギーの
半分以上が無駄になってしまう。
In forming a multi-spot light from a beam emitted from a laser light source, if the emitted light is to be converted into a multi-spot light without waste, for example, it is arranged in a line at a pitch of 0.4 mm. 0.04mm
When trying to form 50 multi-spot lights of diameter,
The emitted laser beam is shaped so that the aspect ratio becomes an oval shape of 1:50. 0.4m of this oval beam
By irradiating the microlens array arranged at m pitches, if the focal length of the lens ゛ is, for example, 60 mm, 50 multi-spot lights having a diameter of about 0.04 mm can be obtained at a pitch of 0.4 mm. Since the intensity distribution of the laser beam is a Gaussian distribution, the multi-spot light formed by such a method is bright near the center of the array of 50 multi-spot lights and dark at the periphery. In order to make the intensities of the center and peripheral spots as equal as possible, the spread of the incident elliptical beam must be sufficiently larger than the width of 50 microlenses. As a result, more than half of the energy of the laser beam emitted from the laser light source is wasted.

【0004】本発明の目的は、このような従来のマルチ
スポット光形成方法における光の利用効率が悪く、マル
チスポット光間の強度のばらつきが大きいという課題を
解決し、ほぼ均一な強度のマルチスポット光を得る方法
及びその装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problem that the light use efficiency in such a conventional multi-spot light forming method is low and the intensity of the multi-spot light varies widely, and a multi-spot light having a substantially uniform intensity is obtained. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for obtaining light.

【0005】更に本発明の目的は、ほぼ均一な強度のマ
ルチスポット光を用いて、共焦点検出、蛍光検出及びD
NA検査を行う方法及びその装置を提供することにあ
る。
It is a further object of the present invention to provide a confocal detection, a fluorescence detection and a D
An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for performing an NA test.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、近
接したマルチスポット光を得るために、本発明は以下の
様な構成にした。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems and obtain a multi-spot light in close proximity, the present invention has the following configuration.

【0007】即ち、ほぼ同一方向に向かい、隣同士が比
較的近接している複数Nのレーザビームを、偏光素子に
入射させることにより、この各ビームの2つの互いに直
交する偏光成分のビームに分離することにより複数2N
のレーザビームとする。その後、ほぼ同一方向に向か
い、隣同士が近接している複数2Nのレーザビームにす
る。
That is, a plurality of N laser beams, which are directed substantially in the same direction and are relatively close to each other, are made incident on a polarizing element to separate them into two mutually orthogonal polarized component beams. By doing multiple 2N
Laser beam. After that, a plurality of 2N laser beams are directed to almost the same direction and are adjacent to each other.

【0008】このような2倍の近接するビームを得る具
体的方法として、複数Nの近接するレーザビームを、偏
光ビームスプリット面と、この偏光ビームスプリット面
に平行で、該偏光ビームスプリット面からL1及びL2
の距離にある全反射面とを有するマルチスポット光2倍
化プリズムで構成された上記偏光素子に入射する。この
ようにすれば、前記複数の近接するレーザビーム数を2
倍の2Nにすることができる。
As a specific method for obtaining such a twice as close beam, a plurality of N adjacent laser beams are divided into a polarized beam split surface and a parallel beam L1 from the polarized beam split surface. And L2
And incident on the above-mentioned polarizing element constituted by a multi-spot light doubling prism having a total reflection surface at a distance of. With this configuration, the number of the plurality of adjacent laser beams is reduced to two.
2N can be doubled.

【0009】また複数Nの近接するレーザビームを、異
方性光学媒体からなる上記偏光素子に入射し、該異方性
光学媒体内を各ビームの2つの互いに直交する偏光成分
のビームに分離することにより複数2Nのレーザビーム
とする。このようにすればほぼ同一方向に向かい、隣同
士が近接している複数2Nのレーザビームにすることが
可能になる。
Further, a plurality of N adjacent laser beams are incident on the above-mentioned polarizing element made of an anisotropic optical medium, and the inside of the anisotropic optical medium is separated into two mutually orthogonal polarized component beams of each beam. In this way, a plurality of 2N laser beams are obtained. In this way, it is possible to generate a plurality of 2N laser beams that are directed substantially in the same direction and are adjacent to each other.

【0010】更に上記のようなビームを2倍化する偏光
素子を複数M用いることにより2Nのレーザビームを
得ることが可能になる。
Furthermore it is possible to obtain a laser beam of 2 M N, by using a plurality M of polarizing element for doubling the beam as described above.

【0011】上記1個以上の偏光素子の少なくとも1個
に入射する複数Nの近接するレーザビームはそれぞれ収
束レーザビームである様にすると、この収束ビームの収
束位置で微小マルチスポット光が得られる。この際この
収束ビームは複数配列されたレンズにより形成すること
でマルチスポット光が形成される。
If each of the plurality of N adjacent laser beams incident on at least one of the one or more polarizing elements is a convergent laser beam, a minute multi-spot light is obtained at the converging position of the convergent beam. At this time, a multi-spot light is formed by forming the convergent beam by a plurality of arranged lenses.

【0012】また上記収束レーザビームの収束位置に1
≦M′≦Mを満たす整数M′に対して2M′N個以上の
マルチスポット光収束径程度の開口を並べたマスクを配
置し、この開口にマルチスポット光が集光するようにす
れば雑音迷光のない純粋な微小マルチスポット光を得る
ことが可能になる。
In addition, the converging position of the converging laser beam is 1
≦ M a mask arranged an opening 2 M 'N or more multi-spot light converging diameter of about arranged against' integer M satisfying ≦ M ', if such multi-spot light is condensed into the opening It becomes possible to obtain a pure minute multi-spot light without noise stray light.

【0013】上記の複数Nのレーザビームはレーザ光源
出射ビームもしくは平行ビーム化された半導体レーザの
ビーム径dに対し、4d以下の隣接間隔ピッチを有する
場合でも2倍化することが可能であり、また2倍化して
隣接ビーム間隔を更に1/2M′にすることが可能であ
る。即ち平行光束のレーザビームの径dより小さなピッ
チのマルチスポット光をレンズ系を用いずに形成するこ
とができる。
The plurality of N laser beams can be doubled with respect to the beam diameter d of the laser beam emitted from the laser light source or the beam diameter d of the semiconductor laser converted into a parallel beam, even if the laser beam has an adjacent pitch of 4d or less. Further, it is possible to further double the distance between adjacent beams to 1/2 M ' . That is, a multi-spot light having a pitch smaller than the diameter d of the parallel beam laser beam can be formed without using a lens system.

【0014】上記した複数Nのレーザビームの形成方法
として、斜辺が出射面に対しほぼ45度になる断面を有
する三角形とこの斜面に接触しこの斜面と平行な全反射
面を有する平行四辺形の断面を有する第2のビーム2倍
化プリズムを1個以上設ける。このようにすれば例えば
N/2個のレーザビームをこの第2のビーム2倍化プリ
ズムにより複数Nのレーザビームを形成できる。
As a method of forming a plurality of N laser beams, a triangle having a cross section in which the hypotenuse is substantially 45 degrees with respect to the emission surface and a parallelogram having a total reflection surface in contact with and parallel to the hypotenuse are provided. At least one second beam doubling prism having a cross section is provided. In this way, for example, N / 2 laser beams can be formed into a plurality N of laser beams by the second beam doubling prism.

【0015】更に、上記第2のビーム2倍化プリズムを
異なる寸法からなる2種以上のものを用い、これをビー
ムの進行方向から順次大きいものから小さいものにn段
のカスケード状に並べビーム数を2倍化する。即ち最
終段のビーム2倍化プリズムの寸法をDとし他とき、こ
の数をN/2、その前の段のビーム2倍化プリズムの寸
法を2Dとしその数をN/4、初段の寸法を2n−1
とし、その数をN/2とする。このようにすると、N
/2n+1個のわずかなビームからN個のレーザビーム
が得られる。
Further, two or more types of second beam doubling prisms having different dimensions are used, and these are sequentially arranged in a cascade of n stages from the larger one to the smaller one in the traveling direction of the beam. Is multiplied by 2 n . That is, when the size of the beam doubling prism in the last stage is D, the number is N / 2, the size of the beam doubling prism in the preceding stage is 2D, the number is N / 4, and the size of the first stage is D / 4. 2 n-1 D
And the number is N / 2 n . In this way, N
N laser beams are obtained from / 2 n + 1 few beams.

【0016】以上説明した方法により、1個又は複数の
レーザ光源より出射したレーザビームからマルチスポッ
ト光が得られる。しかもビームの2倍化の方法は何れも
1ビームを偏光素子やビーム分割プリズムで行っている
ため、2分化後のビームのエネルギー総和は元のビーム
エネルギーの92%以上にすることが可能であり、収束
ビームを作るレンズやこれら偏光素子の表面での反射ロ
ス等を考慮しても各出射レーザエネルギーを総和した全
エネルギーの70%以上がマルチスポット光の合計エネ
ルギーにすることが可能になる。
According to the method described above, multi-spot light can be obtained from a laser beam emitted from one or a plurality of laser light sources. In addition, in any method of doubling the beam, one beam is performed by a polarizing element or a beam splitting prism, so that the total energy of the beam after the division into two can be 92% or more of the original beam energy. Also, even if the reflection loss on the surface of the polarizing element and the lens that forms the convergent beam is considered, 70% or more of the total energy of the total of the emitted laser energies can be used as the total energy of the multi-spot light.

【0017】更に上記の光学部品の表面での反射損失を
反射防止コート等で行うことにより1個以上のレーザ光
源より出射したレーザビームの各出射レーザエネルギー
を総和した全エネルギーの90%以上がマルチスポット
光の合計エネルギーになる様にできる。
Further, by performing the reflection loss on the surface of the optical component with an anti-reflection coat or the like, 90% or more of the total energy obtained by summing the respective emitted laser energies of the laser beams emitted from one or more laser light sources is multiplied. It can be made to be the total energy of the spot light.

【0018】ガウス分布のいろいろな場所の部分からマ
スチスポットを形成する従来の方法に比べ、ビームの分
割を容易に均等にでき、マルチスポット光の各スポット
エネルギーのばらつきが ±20%以内にすることがで
きる。
Compared with the conventional method of forming a mastic spot from various places of the Gaussian distribution, the beam can be divided easily and uniformly, and the variation of each spot energy of the multi-spot light is within ± 20%. be able to.

【0019】しかも上記の偏光素子に入射する光の偏光
状態を適正化したり、多層膜タイプの偏光ビームスプリ
ッタの膜厚を適正化することにより2倍化されたビーム
の強度をほぼ等しくすることが可能になり、マルチスポ
ット光の各スポットのエネルギーばらつきが ±10%
以内にすることができる。
Furthermore, it is possible to make the intensity of the doubled beam almost equal by optimizing the polarization state of the light incident on the above-mentioned polarizing element or optimizing the film thickness of the multilayer type polarizing beam splitter. It becomes possible, and the energy variation of each spot of multi spot light is ± 10%
Within.

【0020】以上説明したレーザビームの2M′倍化に
より、近接したマルチ微小スポットを形成することが可
能になるので、このようにして得られたマルチスポット
光を共焦点検出、蛍光検出,あるいはDNA検出等に用
いる。これにより、従来不可能であった光の利用効率の
高い、またマルチスポット光間のばらつきが小さい検出
ができるようになり、その結果高速で高精度の共焦点検
出、蛍光検出,あるいはDNA検出等が可能になる。
By multiplying the laser beam by 2M 'as described above, it is possible to form a multi-small spot close to each other, so that the multi-spot light obtained in this way can be subjected to confocal detection, fluorescence detection, or Used for DNA detection and the like. This makes it possible to detect light with high light use efficiency and small variation between multi-spot lights, which was impossible in the past, and as a result, high-speed and high-precision confocal detection, fluorescence detection, DNA detection, etc. Becomes possible.

【0021】上記した本発明のマルチスポット光形成手
段を用いて作られたマルチスポット光を被観測物体に投
射し、被検査物体で反射もしくは透過した光を上記投射
スポットが 結像する位置に配置したマルチ開口で透過
させる。この各開口の透過光をそれぞれ個別に検出す
る。このようにして共焦点検出することにより光の利用
効率が高く、マルチスポット光間のばらつきが少ない共
焦点検出が可能になり、高速高精度の共焦点検出が実現
する。
The multi-spot light generated by the multi-spot light forming means of the present invention is projected onto the object to be observed, and the light reflected or transmitted by the object to be inspected is arranged at a position where the projected spot forms an image. Through the selected multi-aperture. The transmitted light of each of the openings is individually detected. By performing confocal detection in this manner, confocal detection with high light use efficiency and little variation between multi-spot lights is possible, and high-speed and high-accuracy confocal detection is realized.

【0022】上記した本発明のマルチスポット光形成手
段を用いて作られたマルチスポット光を励起光とし、蛍
光体を含む被観測物体に投射する。この励起光により被
検査物体で発生した蛍光を励起光から分離し、上記励起
光投射スポットで発生する蛍光が結像する位置に検出器
を配置することにより各マルチスポット光位置の蛍光を
検出する。このようにすることにより、複数の位置に強
度の高い励起光を同時に照射することができ、また各ス
ポットのばらつきが小さいので、高速、高精度の蛍光検
出が可能になる。
The multi-spot light generated using the above-described multi-spot light forming means of the present invention is used as excitation light and projected onto an object to be observed including a phosphor. The fluorescence generated at the object to be inspected is separated from the excitation light by the excitation light, and the fluorescent light at each multi-spot light position is detected by disposing a detector at a position where the fluorescence generated at the excitation light projection spot forms an image. . By doing so, it is possible to simultaneously irradiate a plurality of positions with high-intensity excitation light, and since the variation in each spot is small, high-speed and high-accuracy fluorescence detection becomes possible.

【0023】上記の蛍光検出において、上記励起光投射
スポットで発生する蛍光が結像する位置に配置したマル
チ開口で透過させ、各開口の蛍光透過光を個別に検出す
る検出器を配置する。このようにすることにより励起光
で発生する被観測物体以外の蛍光を排除し、信号対雑音
比の高い蛍光検出が可能になう。
In the above-mentioned fluorescence detection, a detector which transmits light through the multi-aperture arranged at a position where the fluorescence generated at the excitation light projection spot forms an image and individually detects the fluorescence transmitted light of each opening is arranged. By doing so, fluorescence other than the object to be observed, which is generated by the excitation light, is excluded, and fluorescence with a high signal-to-noise ratio can be detected.

【0024】上記した本発明のマルチスポット光形成手
段を用いて作られたマルチスポット光を励起光とし、蛍
光体を付加したDNAを含む被観測物体に投射する。被
観測物体はガラス等の基板の予め決まられた位置に既知
のプローブDNAを付着させておき、被検査対象である
生体試料から精製増幅したDNAの一端に蛍光物質を付
加したターゲットDNAを上記ガラス基板上に流し、プ
ローブDNAの塩基配列に対応するターゲットDNAを
ハイブリダイズされたものである。この被測定物体にマ
ルチスポット光励起光を照射し、DNAに付加した蛍光
体を励起し、蛍光を発生させる。この蛍光を励起光から
分離し、上記投射スポットで発生する蛍光が結像する位
置に検出器を配置することにより各マルチスポット光位
置の蛍光を検出し、検出した位置と検出信号強度からD
NAを検査する。
The multi-spot light generated using the multi-spot light forming means of the present invention is used as excitation light and projected onto an object to be observed including DNA to which a fluorescent substance is added. The object to be observed has a known probe DNA adhered to a predetermined position on a substrate such as glass, and a target DNA obtained by adding a fluorescent substance to one end of DNA purified and amplified from a biological sample to be inspected is applied to the glass. The target DNA corresponding to the base sequence of the probe DNA is hybridized by flowing onto a substrate. The object to be measured is irradiated with multi-spot light excitation light to excite the fluorescent substance added to the DNA, thereby generating fluorescence. This fluorescence is separated from the excitation light, and a detector is arranged at a position where the fluorescence generated at the projection spot forms an image. The fluorescence at each multi-spot light position is detected, and D is obtained from the detected position and the detected signal intensity.
Check NA.

【0025】上記のDNA検査において、上記励起光投
射スポットで発生する蛍光が結像する位置に配置したマ
ルチ開口で透過させ、各開口の蛍光透過光を個別に検出
することにより各マルチスポット光位置の蛍光強度を検
出することによりDNAを検査することにより更に信号
対雑音比の大きなDNA検査ができる。
In the above DNA inspection, the fluorescence generated at the excitation light projection spot is transmitted through a multi-aperture arranged at a position where the image is formed, and the fluorescence transmitted light of each aperture is individually detected to thereby determine the position of each multi-spot light. By detecting the DNA by detecting the fluorescence intensity of the above, a DNA test with a higher signal-to-noise ratio can be performed.

【0026】蛍光検出及びDNA検査においては励起光
と蛍光の波長が比較的接近する場合が多い。このような
場合マルチスポット光を用いると検出及び検査の視野が
大きくなり、各マルチスポット励起光で発生する蛍光を
検出系に導く途中に挿入する励起光から蛍光を分離する
光学系の特性が不十分になる。即ち 結像光学系から検
出器に至る途中に投入される波長分離ビームスプリッタ
や干渉フィルタ等の励起光から蛍光を分離する光学系に
入射する蛍光の入射角が各スポットで異なってしまう。
その結果マルチスポット光の場所により、遮蔽すべき励
起光が洩れてしまい正確な蛍光検出ができなくなる。上
記課題を解決するため上記蛍光を励起光から分離する方
法は、波長分離ビームスプリッタを用いると共に、各マ
ルチスポット光励起で発生する蛍光が結像光学系から結
像位置に至る各スポットからの蛍光の主光線が互いに平
行となるテレセントリック結像光学系にし、該結像光学
系と結像位置の間に干渉フィルタ又は及び波長分離ビー
ムスプリッタを挿入する。このようにすれば、どのスポ
ット励起光からの蛍光も干渉フィルタや、波長選択ビー
ムスプリッタに同一の入射角で入射する。この結果どの
スポットからの蛍光及び雑音成分となる励起光も同一条
件で、従って最適な条件で、それぞれ蛍光を選択し、励
起光を除去することができ、励起光漏れの極めて小さ
い、従ってノイズの極めて少ない蛍光検出ができる。以
上の結果、更にこの蛍光検出法を用いて、励起光の反射
光強度に対し極めて微弱な強度の蛍光を検出する必要の
あるDNA検査を正確に高精度にできるようになる。
In fluorescence detection and DNA inspection, the wavelengths of excitation light and fluorescence are often relatively close. In such a case, the use of the multi-spot light increases the visual field of detection and inspection, and the characteristics of the optical system that separates the fluorescence generated from each multi-spot excitation light from the excitation light inserted on the way to the detection system are not suitable. Will be enough. That is, the incident angle of the fluorescent light incident on the optical system that separates the fluorescent light from the excitation light, such as a wavelength separation beam splitter or an interference filter, which is input on the way from the imaging optical system to the detector, differs for each spot.
As a result, depending on the location of the multi-spot light, the excitation light to be shielded leaks, and accurate fluorescence detection cannot be performed. In order to solve the above-mentioned problem, the method of separating the fluorescence from the excitation light uses a wavelength separation beam splitter, and the fluorescence generated by each multi-spot light excitation emits the fluorescence from each spot from the imaging optical system to the imaging position. A telecentric imaging optical system in which principal rays are parallel to each other, and an interference filter or a wavelength separation beam splitter is inserted between the imaging optical system and an imaging position. In this way, the fluorescence from any spot excitation light enters the interference filter or the wavelength selection beam splitter at the same incident angle. As a result, the excitation light as a fluorescence component and a noise component from any spot can be selected under the same conditions, and therefore under optimum conditions, to select the fluorescence and to remove the excitation light, and the leakage of the excitation light is extremely small. Very little fluorescence detection is possible. As a result of the above, using this fluorescence detection method, it becomes possible to accurately and precisely perform a DNA test which needs to detect fluorescence having an extremely weak intensity with respect to the intensity of reflected light of excitation light.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0028】図1は、本発明によるマルチスポット光を
得る方法及びその手段の実施形態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a method for obtaining a multi-spot light according to the present invention and its means.

【0029】1つ又は複数のレーザ光源より出射したほ
ぼ平行光であるレーザビームは、後述の方法により数m
mピッチの互いに平行な同一方向に向かう複数(図では
偶数)N/2本のレーザビーム81となり、N/2個の
ビーム2倍化プリズム411,412等によりN個のレ
ーザビームになる。ビーム2倍化プリズムは、図1
(b)に拡大斜視図が示されているように(但し、図1
の(a)と(b)とでは、ビーム2倍化プリズム411
と412との配置は、必ずしも1対1に対応していな
い。)、出射面に対しほぼ45度になる断面を有する三
角形とこの斜面に接触しこの斜面と平行な全反射面を有
する平行四辺形の断面を持っている。
A laser beam, which is substantially parallel light emitted from one or a plurality of laser light sources, is several meters by a method described later.
A plurality of (even in the figure) N / 2 laser beams 81 directed in the same direction parallel to each other with m pitches are formed, and N laser beams are formed by N / 2 beam doubling prisms 411, 412 and the like. The beam doubling prism is shown in FIG.
As shown in an enlarged perspective view in FIG.
14A and 14B, the beam doubling prism 411 is used.
And 412 do not necessarily correspond one-to-one. ), A triangle having a cross section that is approximately 45 degrees with respect to the exit surface, and a parallelogram cross section having a total reflection surface in contact with the slope and parallel to the slope.

【0030】平行四辺形の一辺に入射した光は三角形の
斜面のビームスプリット面でほぼ50%は反射し、残り
のほぼ50%は透過する。透過した光はそのまま三角形
のプリズムを抜け、反射した光は平行四辺形の他の面で
全反射し、平行四辺形のプリズムを抜ける。このように
三角形及び平行四辺形のプリズムを抜けた光は互いに平
行で強度はほぼ等しい。又両光の間隔はPとなる。この
結果、ビーム間隔が2Pであるレーザビーム81の半分
のビーム間隔Pになっている。
Light incident on one side of the parallelogram is reflected by the beam splitting surface of the triangular slope approximately 50%, and the remaining approximately 50% is transmitted. The transmitted light passes through the triangular prism as it is, and the reflected light is totally reflected on the other surface of the parallelogram and passes through the parallelogram prism. The light that has passed through the triangular and parallelogram prisms is parallel to each other and has almost the same intensity. The interval between the two lights is P. As a result, the beam interval P is a half of the laser beam 81 having a beam interval of 2P.

【0031】このようなビーム2倍化プリズムがN/2
個、ピッチ2Pで配列したビーム2倍化プリズムアレイ
4により、レーザビーム81はピッチがPで、ほぼ同一
方向に向かい、隣同士が近接している複数Nのレーザビ
ーム8となる。この複数Nのレーザビームを後述する偏
光素子11に入射させることにより、ほぼ同一方向に向
かい、隣同士が近接している複数2Nのレーザビームに
する。
Such a beam doubling prism is N / 2
By the beam doubling prism array 4 arranged at the pitch of 2P, the laser beam 81 becomes a plurality of N laser beams 8 having a pitch of P, substantially in the same direction, and adjacent to each other. By causing the plurality of N laser beams to be incident on a polarizing element 11 described later, a plurality of 2N laser beams heading in substantially the same direction and adjacent to each other are obtained.

【0032】図2に示すように、偏光素子11は偏光ビ
ームスプリット面110に平行で、この偏光ビームスプ
リット面110からそれぞれL1及びL2の距離にある
全反射面1101と1102を有する透明なプリズム1
11と112からなる第1のマルチスポット光2倍化プ
リズムで構成されている。偏光素子11のN本のビーム
の入射面には図1に拡大図が、図2に断面拡大図が示さ
れているような球面平凸レンズを短冊状に切断した2
1,22の様な短冊状凸レンズがN個各N本の平行ビー
ムの位置に対応して配置されている。この短冊状凸レン
ズのアレイ20を透過したビームは図2に示すようにそ
れぞれ収束光となり、互いに平行に偏光ビームスプリッ
ト面に入射する。
As shown in FIG. 2, the polarizing element 11 is a transparent prism 1 having total reflection surfaces 1101 and 1102 parallel to the polarizing beam splitting surface 110 and located at distances L1 and L2 from the polarizing beam splitting surface 110, respectively.
It comprises a first multi-spot light doubling prism composed of 11 and 112. 1 is cut into a rectangular plano-convex lens as shown in the enlarged view in FIG. 1 and the cross-sectional enlarged view in FIG.
N strip-shaped convex lenses such as 1 and 22 are arranged corresponding to the positions of N parallel beams. The beams transmitted through the array 20 of strip-shaped convex lenses become convergent lights as shown in FIG. 2, and are incident on the polarization beam split surface in parallel with each other.

【0033】各ビームは円偏光又はビームスプリット入
射面に45度の直線偏光であるので、図2に示すように
入射光82のS偏光成分はこの面で反射し、P偏光成分
は透過する。図2に示すように反射した収束光822は
プリズム111を透過し、ビームスプリット面110に
平行な面である1101面に45度の入射角で入射す
る。1101面で全反射した収束ビーム822′はS偏
光であるため再びビームスプリット面110で反射す
る。反射した収束ビーム822″はプリズム111を透
過し、抜ける。他方P偏光成分はビームスプリット面1
10を透過した収束ビーム821は、プリズム112を
透過し、ビームスプリット面110に平行な面である1
102面に45度の入射角で入射する。反射光は全反射
収束ビーム821′となりし、再びビームスプリット面
110に入射する。入射光はP偏光であるためほぼ10
0%透過し、この透過光821″はプリズム111を透
過し、抜ける。
Since each beam is circularly polarized light or linearly polarized light of 45 degrees on the beam split incidence surface, as shown in FIG. 2, the S-polarized light component of the incident light 82 is reflected on this surface and the P-polarized light component is transmitted. As shown in FIG. 2, the reflected convergent light 822 transmits through the prism 111 and is incident on the 1101 plane parallel to the beam splitting plane 110 at an incident angle of 45 degrees. The convergent beam 822 'totally reflected on the surface 1101 is S-polarized light and is reflected again on the beam splitting surface 110. The reflected convergent beam 822 ″ passes through and exits the prism 111. On the other hand, the P-polarized light component
The convergent beam 821 transmitted through 10 is transmitted through the prism 112 and is a surface 1 parallel to the beam splitting surface 110.
The light is incident on the surface 102 at an incident angle of 45 degrees. The reflected light becomes a totally reflected convergent beam 821 ′ and reenters the beam split surface 110. The incident light is approximately 10
The transmitted light 821 ″ passes through the prism 111 and exits by 0%.

【0034】プリズム111と112の全反射面110
1と1102はビームスプリット面からそれぞれL1及
びL2の距離にある。L1及びL2の値は√2(L2−
L1)がN本の平行ビーム8のピッチPの半分であるP
/2である。従ってビームスプリット面で分離した光が
辺呼応素子を抜けるときには、2つの光がP/2だけシ
フトする。この結果偏光素子11に入射したピッチPの
N個の収束ビームはピッチがP/2で2N本の収束ビー
ムとなって偏光素子11を抜ける。
Total reflection surface 110 of prisms 111 and 112
1 and 1102 are at distances L1 and L2, respectively, from the beam splitting plane. The value of L1 and L2 is √2 (L2-
L1) is P which is half the pitch P of the N parallel beams 8
/ 2. Therefore, when light separated on the beam splitting plane passes through the edge responsive element, the two lights are shifted by P / 2. As a result, the N convergent beams having the pitch P incident on the polarization element 11 are converted into 2N convergent beams at a pitch of P / 2, and pass through the polarization element 11.

【0035】偏光素子11のプリズム111の出射面に
は図3に示す直径がdのピンホール開口211がピッチ
P/2で2N個配列したピンホールアレイマスク2があ
り、収束光はこのピンホールを通過する。2N個のピン
ホール開口以外の部分は光を遮光するので、収束光以外
の雑音となる迷光はこのピンホールアレイマスク2によ
り遮光される。この結果ピンホールアレイマスクを透過
した光はピンホール部のみからスポットアレイ光が発す
る。
The exit surface of the prism 111 of the polarizing element 11 has a pinhole array mask 2 in which 2N pinhole openings 211 having a diameter d shown in FIG. Pass through. Since portions other than the 2N pinhole openings block light, stray light which is noise other than convergent light is blocked by the pinhole array mask 2. As a result, light transmitted through the pinhole array mask emits spot array light only from the pinhole portion.

【0036】ピンホールアレイ2を透過した光は隣接ス
ポット毎にPとSの直線偏光になっている。ピンホール
アレイ2の直後には1/4波長板3が配置されている。
この1/4波長板はその光学軸がP及びSの偏光方向に
対し45度になるように設定されている。従って1/4
波長板3を透過するPとS偏光の光はそれぞれ右及び左
回りの円偏光になる。
The light transmitted through the pinhole array 2 is P and S linearly polarized light for each adjacent spot. A 波長 wavelength plate 3 is disposed immediately after the pinhole array 2.
The quarter-wave plate is set so that its optical axis is at 45 degrees with respect to the polarization directions of P and S. Therefore 1/4
The P- and S-polarized lights transmitted through the wave plate 3 become right and left-handed circularly polarized lights, respectively.

【0037】1/4波長板3を通過した2N個の平行な
円偏光のビームは偏光素子12に入射する。偏光素子1
2は上述の偏光素子11とほぼ同じ構造の偏光ビームス
プリッタである。即ちビームスプリット面120でP偏
光を透過、S偏光を反射する。またビームスプリット面
で反射した後通過するプリズム121の全反射面120
1、及び反射した後通過するプリズム122の全反射面
1202とビームスプリット面までの距離L1′及びL
2′はその値が√2(L2′−L1′)= ±P/4を
満たす。このようにすることにより、プリズム12に入
射するピッチP/2の2N個の平行ビームはピッチP/
4の4N個の互いに平行な発散ビームとなり、プリズム
12から出射される。
The 2N parallel circularly polarized beams that have passed through the quarter-wave plate 3 enter the polarizing element 12. Polarizing element 1
Reference numeral 2 denotes a polarizing beam splitter having substantially the same structure as the above-described polarizing element 11. That is, P-polarized light is transmitted and S-polarized light is reflected on the beam splitting surface 120. Also, the total reflection surface 120 of the prism 121 which passes after being reflected by the beam split surface
1 and distances L1 'and L1 between the total reflection surface 1202 of the prism 122 and the beam splitting surface which pass after being reflected.
2 ′ satisfies √2 (L2′−L1 ′) = ± P / 4. By doing so, 2N parallel beams having a pitch of P / 2 incident on the prism 12 can have a pitch of P /
4 4N parallel divergent beams are emitted from the prism 12.

【0038】ピンホールアレイマスクにある2N個のス
ポットから出射する光は偏光素子12により4N個のマ
ルチスポット光がまるでマスク面から出射しているよう
に見える。即ち反射面120、1201,及び1202
による鏡像効果により、偏光素子12を透過した側から
見れば、4N個のマルチスポット光がマスク2の面にで
き、ここから発散光となって出射してくる。
The light emitted from the 2N spots on the pinhole array mask looks as if 4N multi-spot light is emitted from the mask surface by the polarizing element 12. That is, the reflecting surfaces 120, 1201, and 1202
When viewed from the side that has passed through the polarizing element 12, 4N multi-spot lights are formed on the surface of the mask 2 and emitted as divergent light from the mirror image effect.

【0039】一例としてNの数を16、Pを1.6mm
とすると、上記実施形態のマルチスポット光の数は64
となり、ピッチは0.4mmとなる。後に詳細を説明す
るが、この光を無限焦点顕微鏡の対物レンズに 結像レ
ンズを介して入射させれば、光学系の倍率を20倍とす
れば被検査対象の試料上に2μmのスポットを20μm
ピッチで64スポット同時に照射することが可能にな
る。
As an example, the number of N is 16, and P is 1.6 mm.
Then, the number of multi-spot lights in the above embodiment is 64
And the pitch is 0.4 mm. As will be described in detail later, if this light is made incident on the objective lens of the afocal microscope through the imaging lens, if the magnification of the optical system is set to 20 times, a 2 μm spot on the sample to be inspected becomes 20 μm.
It becomes possible to simultaneously irradiate 64 spots at a pitch.

【0040】上記図1の実施形態では第2のビーム2倍
化プリズムアレイ4にはN/2個のマルチビームを入射
させている。Nが8の場合、仮にレーザ光源がHe−N
eレーザのように大きな出力でなく、照射光として大き
な強度が必要な場合、例えばHe−Neレーザを8本用
意し、1.6mmピッチで第2のビーム2倍化プリズム
アレイ4に入射するようにすればよい。また半導体レー
ザを8個用い、それぞれを平行ビームにして、上記のH
e−Ne同様にして8本のビームを構成し、第2のビー
ム2倍化プリズムに入射させればよい。この場合、Pを
1.6mmとしたので8個のレーザビームの間隔2Pは
3mmとなり、He−Neレーザ光のビーム径1mmに
対し大きいため8本のレーザ光源から平行に入射させる
ことが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 1, N / 2 multi-beams are incident on the second beam doubling prism array 4. When N is 8, if the laser light source is He-N
When a large intensity is required as the irradiation light instead of a large output like the e-laser, for example, eight He-Ne lasers are prepared and incident on the second beam doubling prism array 4 at a pitch of 1.6 mm. What should I do? Further, using eight semiconductor lasers, each of which is made a parallel beam,
What is necessary is just to compose eight beams in the same way as e-Ne, and to make it incident on the second beam doubling prism. In this case, since P is set to 1.6 mm, the interval 2P between the eight laser beams is 3 mm, which is larger than the beam diameter of the He-Ne laser beam of 1 mm, so that the laser beams can be incident in parallel from eight laser light sources. is there.

【0041】このようにして第2のビーム2倍化プリズ
ムによりレーザ光源から出射したビームの径dの4倍、
即ち4d以下の間隔Pにした状態でも、偏光素子を用い
るマルチスポット光形成手段に入射すればその間隔の1
/2にでき、また偏光素子を複数n個用いれば1/2
にできる。このように従来困難であった、ビーム径dの
4倍以下のピッチで入射する複数Nのレーザビームを2
M′N個でピッチP/2M′のマルチビームにし、マル
チスポット光に効率よく形成すること、ができるように
なった。
As described above, the diameter d of the beam emitted from the laser light source by the second beam doubling prism is four times the diameter d,
That is, even if the distance P is 4d or less, if the light enters the multi-spot light forming means using the polarizing element, the distance becomes 1
/ 2, and 1/2 n when a plurality of n polarizing elements are used.
Can be. Thus, a plurality of N laser beams incident at a pitch of four times or less the beam diameter d, which has been difficult in
The multi-beam 'pitch P / 2 M of N' M, be formed efficiently on a multi-spot light, it has enabled.

【0042】図4は、本発明によるマルチスポットビー
ム光を形成するための他の実施形態を示す図であり、1
つのレーザ光源を用いて、偏光素子に入射させるN本の
マルチビームを形成するものである。例えば、YAGS
HGレーザの様に光源の出力が大きい場合には、光源が
1個でも十分である。このような場合には、図4に示す
様に、図1の4で示した第2のビーム2倍化プリズムの
他に、このプリズムの寸法の2倍、4倍、及び8倍のも
のを計n=4段カスケード状に並べる。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment for forming a multi-spot beam light according to the present invention.
This is to form N multi-beams to be incident on the polarizing element by using one laser light source. For example, YAGS
When the output of the light source is large as in an HG laser, one light source is sufficient. In such a case, as shown in FIG. 4, in addition to the second beam doubling prism shown at 4 in FIG. A total of n = 4 stages are arranged in a cascade.

【0043】即ち、1つの光源から出射した1本のビー
ム80を8倍の寸法のビーム2倍化プリズム441に入
射させ、間隔が8Pの2本のビーム801と802を得
る。この2本のビームを4倍の寸法のビーム2倍化プリ
ズム431、432に入射し、4本のピッチ4Pのビー
ム8011,8012,8021,及び8022を得
る。この4本のビームを2倍の寸法のビーム2倍化プリ
ズム421、422,423及び424に入射し、8本
のピッチ2Pのビームを得る。これを前述の図1(b)
に図示した8個のビーム2倍化プリズム411、41
2,413、414,415,416,417及び41
8に入射し、16本のピッチPのビームを得る。このよ
うにすれば1本のレーザ光源から出射した1本のビーム
から1.6mmピッチの16本のビームが得られる。
That is, one beam 80 emitted from one light source is made incident on a beam doubling prism 441 having an eight-fold size to obtain two beams 801 and 802 with an interval of 8P. The two beams are made incident on the beam doubling prisms 431 and 432 having four times the size, and four beams 4111, 8012, 8021 and 8022 having a pitch of 4P are obtained. These four beams are made incident on beam doubling prisms 421, 422, 423 and 424 of twice the size to obtain eight beams with a pitch of 2P. This is shown in FIG.
8 beam doubling prisms 411 and 41 shown in FIG.
2,413,414,415,416,417 and 41
8 and 16 beams with a pitch P are obtained. In this way, 16 beams of 1.6 mm pitch can be obtained from one beam emitted from one laser light source.

【0044】以上の実施形態で説明した方法により、従
来では不可能であった、レーザ光源より出射したレーザ
ビームのエネルギーの70%以上の総エネルギーを有す
るマルチスポット光を形成することが可能になった。
According to the method described in the above embodiment, it is possible to form a multi-spot light having a total energy of 70% or more of the energy of the laser beam emitted from the laser light source, which was impossible in the related art. Was.

【0045】また更に、光学部品の反射防止コートを施
したり、ビーム分離の際の損失が小さくなる、多層コー
トを施したり、ピンホールアレイへの入射光の位置合わ
せ等を行うことにより、レーザ光源より出射したレーザ
ビームのエネルギーの90%以上の総エネルギーを有す
るマルチスポット光を形成することが可能になった。
Further, a laser light source is provided by applying an anti-reflection coating to optical components, applying a multilayer coating to reduce loss at the time of beam separation, or performing positioning of incident light to a pinhole array. It has become possible to form a multi-spot light having a total energy of 90% or more of the energy of the emitted laser beam.

【0046】更に、上記の実施形態で説明した方法によ
り、従来不可能であったのマルチスポット光の各スポッ
トエネルギーのばらつきを、±20%以内にすることが
可能になった。また更に、ビーム分離の多層コートの条
件出しと、製作のコントロールにより、或いは図1
(a)の偏光器11と、図1(c)に詳細を示した短冊
状凸レンズのアレイ20、ピンホールアレイ2、及び波
長板3、及び偏光器12等の光学部品を互いに隣接する
ものにつて光学接着剤で接着する。このようにすること
により光学部品の表面で反射し干渉することにより発生
するビーム強度のばらつきが大幅に少なくなり、マルチ
スポット光の各スポットエネルギーのばらつきを±10
%以内にするマルチスポット光形成が可能になった。
Further, according to the method described in the above-described embodiment, it is possible to make the spot energy variation of the multi-spot light, which was impossible in the past, within ± 20%. Furthermore, by setting the conditions of the multilayer coating for beam separation and controlling the production, or by using FIG.
The polarizer 11 shown in FIG. 1A and the optical components such as the strip-shaped convex lens array 20, the pinhole array 2, the wave plate 3, and the polarizer 12 shown in FIG. And glue them with an optical adhesive. By doing so, the variation of the beam intensity generated by the reflection and interference at the surface of the optical component is greatly reduced, and the variation of each spot energy of the multi-spot light is reduced by ± 10.
% Can be formed.

【0047】なお、上記実施の形態においては、64又
は16のマルチスポット光を形成する場合について説明
したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、N
=2のとき、即ち8以上のマルチスポット光を得る場合
に有効である。
In the above embodiment, the case where 64 or 16 multi-spot lights are formed has been described. However, the present invention is not limited to these.
= 2, that is, when eight or more multi-spot lights are obtained.

【0048】次に、以上に説明したマルチスポット光の
形成方法により得られるビームを、蛍光検出に、特に蛍
光検出を用いたDNA検査に応用した例を、図5を用い
て説明する。
Next, an example in which the beam obtained by the above-described method for forming a multi-spot light is applied to fluorescence detection, particularly to DNA inspection using fluorescence detection, will be described with reference to FIG.

【0049】図5において、8001,8002,80
03……はレーザ光源であり、図示していないが合計8
本のレーザから構成されている。各レーザ光源から出射
したビームは数mmの大きさのミラー8011,801
2,8013……により約1.6mmのピッチで互いに
平行に一方向に向ける。8本のビームは前記した方法に
より0.4mmピッチで64本のマルチスポット光がマ
スク面3から出射するように偏光プリズム12から得ら
れる。この64個のマルチスポット光は 結像レンズ6
1を通り、ミラー63,波長選択ビームスプリッタ70
を通過して対物レンズ60を介して、DNAチップ5の
検査面51に照射される。
In FIG. 5, 8001, 8002, 80
03 denotes a laser light source, not shown, but a total of 8
It consists of a book laser. Beams emitted from each laser light source are mirrors 8011 and 801 having a size of several mm.
Are directed in one direction parallel to each other at a pitch of about 1.6 mm. Eight beams are obtained from the polarizing prism 12 by the method described above so that 64 multi-spot lights are emitted from the mask surface 3 at a pitch of 0.4 mm. These 64 multi-spot lights are focused on the imaging lens 6
1, the mirror 63, the wavelength selection beam splitter 70
Irradiates the inspection surface 51 of the DNA chip 5 through the objective lens 60.

【0050】DNAチップの表面には、予め所定の位置
毎に決められたDNAがプロービングされている。一方
生体から精製、増幅して作ったDNAに蛍光体が付加さ
れたターゲットDNAを上記のプローブDNAの上に流
すと、プローブDNAとターゲットDNAのそれぞれの
塩基配列が対応していればハイブリダイズして、蛍光体
の着いたターゲットDNAがプローブDNAに結合す
る。ターゲットDNAに付加する蛍光体には種々のもの
があるが、本実施形態では蛍光体はHe―Neレーザの
633nmの光を吸収し、670nmの蛍光を発する。
この蛍光を対物レンズ60で受け、透過光を波長選択ビ
ームスプリッタ70で反射させ検出光学系に導く。波長
選択ビームスプリッタ70は633nmを透過し、67
0nmを反射する多層コートビームスプリッタである。
On the surface of the DNA chip, predetermined DNA is probed for each predetermined position. On the other hand, when a target DNA obtained by adding a fluorescent substance to DNA produced by purification and amplification from a living body is allowed to flow on the probe DNA, hybridization occurs if the respective base sequences of the probe DNA and the target DNA correspond to each other. As a result, the target DNA to which the fluorescent substance is attached binds to the probe DNA. There are various types of phosphors to be added to the target DNA. In the present embodiment, the phosphor absorbs light of 633 nm from a He—Ne laser and emits fluorescence of 670 nm.
This fluorescence is received by the objective lens 60, and the transmitted light is reflected by the wavelength selection beam splitter 70 and guided to the detection optical system. The wavelength selection beam splitter 70 transmits 633 nm,
This is a multilayer coat beam splitter that reflects 0 nm.

【0051】70で反射した蛍光はミラー71で反射し
結像レンズ62を通る。DNAチップ表面の蛍光体に
照射した各マルチスポット光から発した蛍光の主光線は
結像レンズ62を通過した後互いに平行に進むよう
に、 結像レンズ62はテレセントリックな光学系にな
っている。この結果、蛍光の波長の光を反射する波長分
離ビームスプリッタにはどのマルチスポット光から来た
蛍光も同一の入射角度で入射する。このためどの励起ス
ポットから発した蛍光にもわずかに含まれている雑音成
分である633nmの励起光も殆ど反射させずに透過さ
せることができる。即ち波長分離ビームスプリッタ72
には励起光の633nmの光がわずかに来ているがその
光は透過され蛍光のみが反射し、検出器91,92に向
かう。
The fluorescence reflected at 70 is reflected at the mirror 71 and passes through the imaging lens 62. The imaging lens 62 is a telecentric optical system such that the principal rays of fluorescence emitted from each multi-spot light applied to the phosphor on the surface of the DNA chip pass parallel to each other after passing through the imaging lens 62. As a result, the fluorescence coming from any of the multi-spot lights enters the wavelength separation beam splitter that reflects the light of the fluorescence wavelength at the same incident angle. 633nm of excitation light to fluorescence emitted from any excited spot for this is the noise component contained slightly also can be transmitted without being reflected most. That is, the wavelength separation beam splitter 72
, A small amount of excitation light of 633 nm is transmitted, but the light is transmitted and only the fluorescence is reflected, and travels to the detectors 91 and 92.

【0052】上記の励起光は、DNAチップで反射し、
検出器側に向かうが、発生する蛍光の強度に比べ数桁以
上強い光である。このため上記のように波長選択ビーム
スプリッタ70だけでは分離できない特に70には励起
光のスポットの位置により70に入射する角度が異なり
どのスポットも励起光を同様に除去することが不可能で
ある。これに比べ、 テレセントリックな結像レンズ6
2と検出器91,92の間に置かれた波長選択ビームス
プリッタ72及び73は上記したようにどのスポット位
置からの光も同一入射条件で反射させることができる。
このような励起光の除去と干渉フィルタ74,75によ
りほぼ完全に励起光を遮光し蛍光のみを検出器に取り込
むことができる。
The above excitation light is reflected by the DNA chip,
The light is directed toward the detector, but is several orders of magnitude stronger than the intensity of the generated fluorescence. For this reason, as described above, the angle of incidence of the excitation light differs depending on the position of the spot of the excitation light, especially in the case of 70 which cannot be separated only by the wavelength selection beam splitter 70, and it is impossible to remove the excitation light in any spot similarly. In contrast, telecentric imaging lens 6
As described above, the wavelength selective beam splitters 72 and 73 placed between the detector 2 and the detectors 91 and 92 can reflect light from any spot position under the same incident condition.
The removal of the excitation light and the interference filters 74 and 75 almost completely shield the excitation light and allow only the fluorescence to be taken into the detector.

【0053】検出器91,92はマルチチャンネルフォ
トマルであり、それぞれ32個の受光開口を有してい
る。フォトマル91,92の前にある直角ミラーで64
この蛍光のスポット像を2つに分離し、ほぼフォトマル
の受光開口位置に結像する。フォトマルの受光開口の前
にはピンホールアレイがある。このピンホールアレイは
DNAチップに照射している2μm径20μmピッチの
励起マルチスポット光が対物レンズと結像レンズの倍率
Mで 結像する寸法にほぼ等しい開口とピッチを有す
る。即ち、2Mμm径の開口を持ち20Mピッチを有す
る。このピッチ20Mはマルチチャンネルフォトマルの
受光開口ピッチに等しい。
The detectors 91 and 92 are multi-channel photomultipliers, each having 32 light receiving apertures. 64 at the right angle mirror in front of Photomaru 91 and 92
The spot image of the fluorescence is separated into two, and is formed substantially at the light receiving aperture position of the photomultiplier. There is a pinhole array in front of the light receiving aperture of the photomultiplier. This pinhole array has an aperture and a pitch substantially equal to the size at which the multi-spot light of 2 μm diameter and 20 μm pitch irradiating the DNA chip forms an image at a magnification M of the objective lens and the imaging lens. That is, it has an opening having a diameter of 2 M μm and a pitch of 20 M. This pitch 20M is equal to the light receiving aperture pitch of the multi-channel photomultiplier.

【0054】このようにすればマルチスポット光アレイ
で同時照射し、生じる蛍光を共焦点検出していることに
なり、信号対雑音比の高い蛍光検出ができる。得られた
64個の信号は図示しない回路により増幅され、AD
(アナログディジタル)変換器でディジタル情報に変換
され図示しないCPU(処理回路)に送られ、照射位置
での蛍光強度のデータが保存される。
In this manner, simultaneous irradiation with the multi-spot light array is performed, and the resulting fluorescence is confocal-detected, so that fluorescence with a high signal-to-noise ratio can be detected. The obtained 64 signals are amplified by a circuit (not shown),
The data is converted into digital information by an (analog-digital) converter, sent to a CPU (processing circuit) (not shown), and the data of the fluorescence intensity at the irradiation position is stored.

【0055】ステージ501,502を駆動し、異なる
位置における蛍光強度の検出を上記の方法で順次求めて
行く。信号対雑音比の大きな蛍光検出を行うため照射ス
ポットのピッチは照射スポット径の数倍〜数十倍にす
る。従って検査対象を全面検出するにはxyステージを
駆動しマルチスポット光の配列と直角な方向だけでな
く、配列の方向にも駆動して検出する。
The stages 501 and 502 are driven, and the detection of the fluorescence intensity at different positions is sequentially obtained by the above method. To perform fluorescence detection with a large signal-to-noise ratio, the pitch of the irradiation spots is set to several times to several tens times the irradiation spot diameter. Therefore, in order to detect the entire inspection target, the xy stage is driven to detect not only the direction perpendicular to the array of the multi-spot light but also the direction of the array.

【0056】図6は本発明の実施形態の図である。レー
ザ光源から来た平行ビーム8は円偏光又は紙面に45度
の直線偏光である。複数の平行ビーム8の内の1本のビ
ームは、短冊状凸レンズのアレイ20の内の一つのレン
ズ21に入射し、収束ビームとなり、方解石等の複屈折
材料に入射する。常光の偏光成分はそのまま直進し、異
常光の偏光成分は屈折する。この偏光素子の厚さはこの
常光と異常光の透過の間隔が複数Nからなる入射ビーム
光8の配列ピッチPの半分になるように設定されてい
る。この結果偏光器11′を透過後2N個の収束ビーム
がピッチP/2で平行に進む。
FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the present invention. The parallel beam 8 coming from the laser light source is circularly polarized or linearly polarized at 45 degrees on the paper. One of the plurality of parallel beams 8 is incident on one lens 21 of the array 20 of strip-shaped convex lenses, becomes a convergent beam, and is incident on a birefringent material such as calcite. The polarization component of ordinary light goes straight as it is, and the polarization component of extraordinary light is refracted. The thickness of the polarizing element is set so that the interval between transmission of the ordinary light and the extraordinary light is half the arrangement pitch P of the plurality of N incident light beams 8. As a result, after passing through the polarizer 11 ', 2N convergent beams advance in parallel at a pitch P / 2.

【0057】各ビームは交互に直線偏光の偏光方向が9
0度異なっている。この偏光方向に45度の光学軸を持
つ1/4波長板もしくは、22.5度の光学軸を持つ1
/2波長板3を通すことにより円偏光もしくは紙面に対
し ±45度偏光方向を持つ直線偏光を得る。この2N
個のビームを偏光器12′に入射する。偏光器12′は
厚さが11′の半分の方解石である。この偏光器12′
を透過すると4N本の集束ビームがピッチP/4で得ら
れる。
Each beam alternately has a linear polarization direction of 9
0 degrees different. A quarter-wave plate having an optical axis of 45 degrees in this polarization direction or 1 having an optical axis of 22.5 degrees
By passing through the / 2 wavelength plate 3, circularly polarized light or linearly polarized light having a polarization direction of ± 45 degrees with respect to the paper surface is obtained. This 2N
The beams are incident on the polarizer 12 '. The polarizer 12 'is calcite, half the thickness of 11'. This polarizer 12 '
, 4N focused beams are obtained at a pitch of P / 4.

【0058】この光を先に説明した波長板と同じ波長板
3′を通すことにより円偏光又は紙面に45度傾いてい
る直線偏光となる。このマルチビームのピッチと同一で
レンズ21とレンズに入射するビーム径で決まる集光径
にほぼ等しい開口径を有するマルチ開口アレイからなる
板2に入射する。このようにすれば、この開口を透過し
た光のみからなる雑音の無いマルチスポット光が得られ
る。
By passing this light through the same wavelength plate 3 'as the above-described wavelength plate, it becomes a circularly polarized light or a linearly polarized light inclined at 45 degrees to the paper surface. The light is incident on the plate 2 composed of a multi-aperture array having the same aperture pitch as the pitch of the multi-beams and having an aperture diameter substantially equal to the converging diameter determined by the beam diameter incident on the lenses. In this way, a noise-free multi-spot light consisting only of the light transmitted through the aperture can be obtained.

【0059】図7は、本発明の共焦点検出に用いるマル
チスポット光形成方法の実施形態図である。図7と図1
の部品番号が同じものは同一物である。1又は複数のレ
ーザ光源より出射したビームを8本の平行なビームに
し、第2のビーム2倍化プリズム4により16本の平行
ビームにする。この16本の平行ビームを凸レンズアレ
イ20により収束ビームにする。
FIG. 7 is an embodiment of a multi-spot light forming method used for confocal detection according to the present invention. 7 and 1
Are the same. A beam emitted from one or a plurality of laser light sources is converted into eight parallel beams, and the second beam doubling prism 4 converts the beams into sixteen parallel beams. These 16 parallel beams are converted into convergent beams by the convex lens array 20.

【0060】第1のマルチスポット光2倍化プリズム1
1と12によりマスク3の開口から実効的に64個のマ
ルチスポット光が出射するようにマルチスポット光2倍
化プリズム12より64個のビームが得られる。このマ
ルチスポット光2倍化プリズム12の出射面に1/4波
長板3′が貼り付けられており、64のマルチスポット
光は円偏光で方解石からなる偏光素子11′に入射す
る。この偏光子11′、1/4波長板3″、偏光子1
2″、1/4波長板3′″、偏光子13′、1/4波長
板3″″は図6で説明したビーム2分割方法と同じであ
り、偏光子11′、12″及び13′は方解石の厚さが
t、1/2t、1/4tと薄くなっている。またビーム
が分割されていく方向はy方向である。従って第1のビ
ーム2倍化プリズム11,12によってx方向に64
個、方解石のビーム2分割法によってy方向に8個のス
ポット光が発生し、合計64×8のスポット光が図8に
示すように発生する。
First multi-spot light doubling prism 1
By means of 1 and 12, 64 beams are obtained from the multi-spot light doubling prism 12 so that 64 multi-spot lights are effectively emitted from the opening of the mask 3. A 波長 wavelength plate 3 ′ is attached to the exit surface of the multi-spot light doubling prism 12, and 64 multi-spot lights are incident on a polarizing element 11 ′ made of calcite as circularly polarized light. This polarizer 11 ′, quarter-wave plate 3 ″, polarizer 1
The 2 ″, 波長 wavelength plate 3 ′ ″, polarizer 13 ′ and 1 / wavelength plate 3 ″ ″ are the same as the beam splitting method described with reference to FIG. 6, and the polarizers 11 ′, 12 ″ and 13 ′ are used. The thickness of the calcite is reduced to t, 1 / 2t, 1 / 4t, and the direction in which the beam is split is the y direction, so the first beam doubling prisms 11, 12 are in the x direction. To 64
Eight spot lights are generated in the y direction by the beam and calcite beam splitting method, and a total of 64 × 8 spot lights are generated as shown in FIG.

【0061】図9は、上記の64×8個のマルチスポッ
ト光を用いる共焦点検出方法を示している。図9の部品
の番号と他の図面の番号が同じものは同一物を表してい
る。レーザ光源から出射し、8本のビームを形成する8
ビーム光学系800から8本のビームが図7に示す64
×8マルチスポット光形成光学系100に入り上記の方
法により64×8個の図8に示すマルチスポット光がマ
スク面3から実効的に出射している。
FIG. 9 shows a confocal detection method using the above-mentioned 64 × 8 multi-spot lights. Components having the same reference numerals in FIG. 9 and other drawings represent the same components. 8 emitted from a laser light source to form eight beams
Eight beams from the beam optics 800 form 64 shown in FIG.
In the x8 multispot light forming optical system 100, 64 × 8 multispot light beams shown in FIG.

【0062】このマルチスポット光をハーフミラー7
0′、 結像レンズ61及び対物レンズ60により、被
測定物5′の表面に縮小投影する。投影されたマルチス
ポット光は被測定面で反射し、対物レンズ60、 結像
レンズ61,ハーフミラー70′を透過し、検出器9
0′の撮像面の直前に配置された64×8個のピンホー
ルマスク901′面上に 結像し、このピンホールを透
過した光は検出器の撮像面に至る。もし被測定物の表面
が投影されたマルチスポット光の結像面と一致していれ
ば、ピンホールマスクのピンホールに反射光が結像し、
強い検出値が得られる。一致していなければピンホール
マスク901′のピンホールには焦点が外れた、広がっ
た光となるため、ピンホール透過光の強度は小さくな
る。従って、図9に示すzステージ503′により、被
測定物を上下方向に動かしては、上記の検出をしていけ
ば、各スポットの位置における高さを各位置での検出最
大強度が得られるz値から求めることができる。
The multi-spot light is transferred to the half mirror 7
0 ′, the image is reduced and projected on the surface of the measured object 5 ′ by the imaging lens 61 and the objective lens 60. The projected multi-spot light is reflected by the surface to be measured, passes through the objective lens 60, the imaging lens 61, and the half mirror 70 ', and
An image is formed on the 64 × 8 pinhole mask 901 ′ arranged immediately before the imaging plane of 0 ′, and the light transmitted through this pinhole reaches the imaging plane of the detector. If the surface of the object to be measured matches the image plane of the projected multi-spot light, the reflected light forms an image on the pinhole of the pinhole mask,
Strong detection values are obtained. If they do not coincide with each other, the light becomes out-of-focus and spread to the pinhole of the pinhole mask 901 ', so that the intensity of the light transmitted through the pinhole decreases. Therefore, if the object to be measured is moved up and down by the z stage 503 'shown in FIG. 9 and the above detection is performed, the height at each spot position can be obtained as the maximum detection intensity at each position. It can be determined from the z value.

【0063】上に説明した図9の共焦点検出法では被測
定物をxy方向に固定していれば、例えば被測定面上の
スポット径が1μmでスポット間隔が8μmであれば、
8μm間隔の64×8点の情報しか得られない。そこで
xyステージ501′、502″を移動させ順次他の位
置の共焦点像を検出していく必要がある。図10は本発
明の実施形態を表す図であり、この2次元的な共焦点像
を得る方法を示している。図9のxyステージの駆動方
向x′、y′と被測定物体に投影するマルチスポット光
の配列方向を図10に示すようにわずかにずらしてお
く。64×8のマルチスポット光の場合にはこの2つの
方向のなす角θをtanθが1/8になるようにしてお
く。このようにすればy′方向にステージを走査すると
スポット011と021の間の抜けた位置をスポット0
12,013…………018の7つのスポットが照射す
ることになり、1μmのスポットが1μmおきに全面走
査されることになる。
In the confocal detection method of FIG. 9 described above, if the object to be measured is fixed in the xy directions, for example, if the spot diameter on the surface to be measured is 1 μm and the spot interval is 8 μm,
Only 64 × 8 information at 8 μm intervals can be obtained. Therefore, it is necessary to move the xy stages 501 'and 502 "to sequentially detect confocal images at other positions. FIG. 10 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and this two-dimensional confocal image is shown. The driving directions x ′ and y ′ of the xy stage in FIG. 9 and the arrangement direction of the multi-spot light projected onto the object to be measured are slightly shifted as shown in FIG. In the case of the multi-spot light, the angle θ between these two directions is set so that tan θ becomes 1/8, so that when the stage is scanned in the y ′ direction, the gap between spots 011 and 021 is lost. Spot 0
Seventeen spots of 12,013... 018 are illuminated, and a 1 μm spot is scanned every 1 μm over the entire surface.

【0064】上記の方法を用いると、被測定物体に光強
度の大きいマルチスポット光が照射されるため、短時間
で64×8のスポット位置を検出することが可能にな
る。そこで試料をyステージによりy′方向に高速に1
走査し、走査後z方向にわずかに動かし、再び走査する
動作を繰り返すことにより、順次高速に各高さの共焦点
信号を検出していく。このようにして各高さzで得られ
た各点の2次元強度データから各点で最も強度の大きい
高さを求めることにより、高速の共焦点検出法による高
さ計測が可能になる。なお、上記の走査の幅をマルチス
ポット光のピッチpのk倍とすると、x方向の画素数6
4×8=512、y方向の画素数8kの2次元高さ情報
が得られる。
When the above method is used, the object to be measured is irradiated with multi-spot light having a high light intensity, so that a 64 × 8 spot position can be detected in a short time. Therefore, the sample is rapidly moved in the y 'direction by the y stage.
The confocal signal of each height is sequentially detected at high speed by repeating scanning, scanning, slightly moving in the z direction, and scanning again. In this way, by obtaining the highest intensity at each point from the two-dimensional intensity data at each point obtained at each height z, it is possible to perform height measurement by a high-speed confocal detection method. If the scanning width is k times the pitch p of the multi-spot light, the number of pixels in the x direction is 6
4 × 8 = 512, two-dimensional height information of 8 k pixels in the y direction is obtained.

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明によりレーザ光源より発したレー
ザ光を非常に効率よく、無駄なく、マルチスポット光に
し、かつ各マルチスポット光のばらつきが非常に少なく
できるようになった。この結果このマルチスポット光を
用いて高速、高精度の共焦点検出が可能になった。また
このマルチスポット光を用いて高速、高精度の蛍光検
出、並びにDNA検査が可能になった。
According to the present invention, the laser light emitted from the laser light source can be converted into multi-spot light very efficiently, without waste, and the variation of each multi-spot light can be extremely reduced. As a result, high-speed, high-precision confocal detection can be performed using the multi-spot light. In addition, high-speed, high-precision fluorescence detection and DNA inspection can be performed using the multi-spot light.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるマルチスポット光形成手段の1実
施形態の構成を示す正面図。
FIG. 1 is a front view showing a configuration of an embodiment of a multi-spot light forming means according to the present invention.

【図2】本発明によるマルチスポット光形成手段の1実
施形態の構成を示す正面図。
FIG. 2 is a front view showing a configuration of one embodiment of a multi-spot light forming means according to the present invention.

【図3】本発明によるマスクの1実施形態を示すマスク
の正面図。
FIG. 3 is a front view of the mask showing one embodiment of the mask according to the present invention.

【図4】本発明によるマルチスポット光形成手段の1実
施形態の構成を示す正面図。
FIG. 4 is a front view showing the configuration of an embodiment of a multi-spot light forming means according to the present invention.

【図5】本発明による蛍光検出およびDNA検査装置の
1実施形態の構成を示す斜視図。
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of an embodiment of a fluorescence detection and DNA inspection apparatus according to the present invention.

【図6】本発明によるマルチスポト形成手段の1実施形
態を示す正面図。
FIG. 6 is a front view showing one embodiment of a multi-spot forming means according to the present invention.

【図7】本発明による2次元マルチスポト形成手段の1
実施形態を示す正面図。
FIG. 7 shows a two-dimensional multi-spot forming means according to the present invention.
FIG. 1 is a front view showing an embodiment.

【図8】本発明による2次元マルチスポット光の配列の
1例を示す正面図。
FIG. 8 is a front view showing an example of an arrangement of a two-dimensional multi-spot light according to the present invention.

【図9】本発明による共焦点検出装置の1実施形態を示
す正面図。
FIG. 9 is a front view showing an embodiment of a confocal detection device according to the present invention.

【図10】本発明による共焦点検出のマルチスポット光
とステージ走査の関係を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between multi-spot light and stage scanning for confocal detection according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,12、11′、12′、13′・・・偏光素子
2・・・ピンホールアレイマスク 20・・・レンズアレイ
3、3′・・・波長板 4・・・ビーム2倍化プリズム
5・・・被測定物体 60・・・対物レンズ 61,
62・・・結像レンズ 70,71,72,73・・・波
長選択ビームスプリッタ 90、91、92・・・検出
器 9・・・制御回路
11, 12, 11 ', 12', 13 '... polarizing element
2 Pinhole array mask 20 Lens array 3 3 ′ Wave plate 4 Beam doubling prism 5 Object under measurement 60 Objective lens 61
62 ... imaging lens 70, 71, 72, 73 ... wavelength selection beam splitter 90, 91, 92 ... detector 9 ... control circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保田 健二 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器グループ内 Fターム(参考) 2G043 AA03 BA16 CA03 EA01 FA01 FA02 GA02 GA07 GB01 GB03 GB05 GB19 HA02 HA07 HA09 JA03 JA05 KA05 KA07 KA09 LA01 MA01 NA01  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Yasuda 882 Ma, Hitachinaka-shi, Ibaraki F-term in the Hitachi Measuring Instruments Group (reference) 2G043 AA03 BA16 CA03 EA01 FA01 FA02 GA02 GA07 GB01 GB03 GB05 GB19 HA02 HA07 HA09 JA03 JA05 KA05 KA07 KA09 LA01 MA01 NA01

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ほぼ同一方向に向かい、隣同士が近接して
いる複数Nのレーザビームを、偏光素子に入射させるこ
とにより、当該各ビームの2つの互いに直交する偏光成
分のビームに分離することにより複数2Nのレーザビー
ムとなした後、ほぼ同一方向に向かい、隣同士が近接し
ている複数2Nのレーザビームにするマルチスポット光
形成方法。
1. A method in which a plurality of N laser beams, which are substantially in the same direction and are adjacent to each other, are incident on a polarizing element to be separated into two mutually orthogonal polarized component beams of each beam. A plurality of 2N laser beams, and then a plurality of 2N laser beams heading in substantially the same direction and adjacent to each other.
【請求項2】複数Nの近接するレーザビームを、偏光ビ
ームスプリット面と、該偏光ビームスプリット面に平行
で、該偏光ビームスプリット面からL1及びL2の距離
にある全反射面とを有する第1のマルチスポット光2倍
化プリズムで構成された上記偏光素子に入射し、前記複
数の近接するレーザビーム数を2倍の2Nにすることを
特徴とする請求項第1項記載のマルチスポット光形成方
法。
2. A method according to claim 1, wherein the plurality of N adjacent laser beams have a polarizing beam splitting surface and a total reflection surface parallel to the polarizing beam splitting surface and at a distance of L1 and L2 from the polarizing beam splitting surface. 2. The multi-spot light forming device according to claim 1, wherein the light is incident on the polarizing element constituted by the multi-spot light doubling prism, and the number of the plurality of adjacent laser beams is doubled to 2N. Method.
【請求項3】複数Nの近接するレーザビームを、異方性
光学媒体からなる上記偏光素子に入射し、該異方性光学
媒体内を当該各ビームの2つの互いに直交する偏光成分
のビームに分離することにより複数2Nのレーザビーム
となした後、ほぼ同一方向に向かい、隣同士が近接して
いる複数2Nのレーザビームにすることを特徴とする請
求項1記載のマルチスポット光形成方法。
3. A plurality of N adjacent laser beams are incident on the polarizing element made of an anisotropic optical medium, and the inside of the anisotropic optical medium is converted into two mutually orthogonal polarized component beams of each beam. 2. The multi-spot light forming method according to claim 1, wherein, after separation, the plurality of 2N laser beams are directed to substantially the same direction, and the plurality of 2N laser beams are adjacent to each other.
【請求項4】上記偏光素子を複数Mいることにより2
Nのレーザスポットを得ることを特徴とする請求項1か
ら3記載のマルチスポット光形成方法。
4. The use of a plurality of polarizers, 2M,
4. The multi-spot light forming method according to claim 1, wherein N laser spots are obtained.
【請求項5】上記1個以上の偏光素子の少なくとも1個
に入射する複数Nの近接するレーザビームはそれぞれ収
束レーザビームであることを特徴とする請求項1から4
記載のマルチスポット光形成方法。
5. The method according to claim 1, wherein the plurality of N adjacent laser beams incident on at least one of the one or more polarizing elements are convergent laser beams.
The method for forming a multi-spot light according to the above.
【請求項6】上記複数の収束レーザビームは複数配列さ
れたレンズにより形成することを特徴とする請求項5記
載のマルチスポット光形成方法。
6. A multi-spot light forming method according to claim 5, wherein said plurality of convergent laser beams are formed by a plurality of arranged lenses.
【請求項7】上記収束レーザビームの収束位置に1≦
M′≦Mを満たす整数M′に対して2M′N個以上のマ
ルチスポット光収束径程度の開口を並べたマスクを配置
し、雑音迷光のない純粋な微小マルチスポット光を得る
ことを特徴とする請求項1から6記載のマルチスポット
光形成方法。
7. The method according to claim 1, wherein the converging position of said converging laser beam is 1 ≦
Characterized in that a mask arranged an opening 2 M 'N or more multi-spot light converging diameter of about relative' integer M satisfying ≦ M 'M arranged to obtain a noise stray-free pure fine multi-spot light The method for forming a multi-spot light according to claim 1, wherein:
【請求項8】上記複数Nのレーザビームはレーザ光源出
射ビームもしくは平行ビーム化された半導体レーザのビ
ーム径dに対し、4d以下の隣接間隔ピッチを有するこ
とを特徴とする請求項1記載のマルチスポット光形成方
法。
8. The multi-beam laser according to claim 1, wherein said plurality of N laser beams have an adjacent pitch of 4d or less with respect to a beam diameter d of a laser beam emitted from a laser light source or a parallelized semiconductor laser. Spot light forming method.
【請求項9】上記複数Nのレーザビームは斜辺が出射面
に対しほぼ45度になる断面を有する三角形と当該斜面
に接触し当該斜面と平行な全反射面を有する平行四辺形
の断面を有する1個以上の第2のビーム2倍化プリズム
を用いて形成されることを特徴とする請求項1から8記
載のマルチスポット光形成方法。
9. The plurality of N laser beams have a triangular section having a cross section where the hypotenuse is substantially 45 degrees with respect to the emission surface, and a parallelogram cross section having a total reflection surface in contact with and parallel to the hypotenuse. 9. The multi-spot light forming method according to claim 1, wherein the multi-spot light forming method is formed using one or more second beam doubling prisms.
【請求項10】上記第2のビーム2倍化プリズムは異な
る寸法からなり、これをビームの進行方向から順次大き
いものから小さいものにn段のカスケード状に並べビー
ム数を2倍化することにより、上記複数Nのレーザビ
ームを得ることを特徴とする請求項9記載のマルチスポ
ット光形成方法。
10. The second beam doubling prism has different dimensions, and the prisms are arranged in a cascade of n stages in order from a larger beam to a smaller beam in the traveling direction of the beam to double the number of beams by 2 n. 10. The multi-spot light forming method according to claim 9, wherein the plurality of N laser beams are obtained.
【請求項11】1個以上のレーザ光源より出射したレー
ザビームの各出射レーザエネルギーを総和した全エネル
ギーの70%以上がマルチスポット光の合計エネルギー
になることを特徴とするマルチスポット光形成方法。
11. A multi-spot light forming method, wherein 70% or more of the total energy of laser beams emitted from one or more laser light sources is the total energy of the multi-spot light.
【請求項12】1個以上のレーザ光源より出射したレー
ザビームの各出射レーザエネルギーを総和した全エネル
ギーの90%以上がマルチスポット光の合計エネルギー
になる請求項11記載のマルチスポット光形成方法。
12. The multi-spot light forming method according to claim 11, wherein 90% or more of the total energy obtained by summing the respective emitted laser energies of the laser beams emitted from the one or more laser light sources is the total energy of the multi-spot light.
【請求項13】マルチスポット光を被観測物体に投射
し、被検査物体で反射もしくは透過した光を上記投射ス
ポットが 結像する位置に配置したマルチ開口で透過せ
しめ、各開口の透過光を個別に検出することにより共焦
点検出する共焦点検出方法であって、請求項1から12
の何れかに記載のマルチスポット光形成方法を用いるこ
とを特徴とする共焦点検出方法。
13. A multi-spot light is projected onto an object to be observed, and light reflected or transmitted by the object to be inspected is transmitted through a multi-aperture arranged at a position where the projected spot forms an image. 13. A confocal detection method for performing confocal detection by detecting at a time, wherein:
A confocal detection method characterized by using the multi-spot light forming method according to any one of the above.
【請求項14】請求項1から13の何れかに記載のマル
チスポット光形成方法を用いて形成されたマルチスポッ
ト光を励起光とし、該励起光を蛍光体を含む被観測物体
に投射し、被検査物体で発生した蛍光を励起光から分離
し、上記投射スポットで発生する蛍光が結像する位置に
検出器を配置することにより各マルチスポット光の位置
の蛍光を検出することを特徴とする蛍光検出方法。
14. A multi-spot light formed by using the multi-spot light forming method according to any one of claims 1 to 13 as excitation light, and projecting the excitation light to an object to be observed including a phosphor, It is characterized in that the fluorescence generated at the object to be inspected is separated from the excitation light, and the fluorescence at the position of each multi-spot light is detected by disposing a detector at a position where the fluorescence generated at the projection spot forms an image. Fluorescence detection method.
【請求項15】請求項1から13の何れかに記載のマル
チスポット光形成方法を用いて形成されたマルチスポッ
ト光を励起光とし、該励起光を蛍光体を含む被観測物体
に投射し、被検査物体で発生した蛍光を励起光から分離
し、上記投射した箇所で発生する蛍光が結像する位置に
配置したマルチ開口で透過せしめ、各開口の蛍光透過光
を個別に検出することにより各マルチスポット光位置の
蛍光を検出することを特徴とする蛍光検出方法。
15. A multi-spot light formed by using the multi-spot light forming method according to claim 1 as excitation light, and projecting the excitation light onto an object to be observed including a phosphor, The fluorescence generated in the object to be inspected is separated from the excitation light, and transmitted through a multi-aperture disposed at a position where the fluorescence generated at the projected location forms an image. A fluorescence detection method comprising detecting fluorescence at a multi-spot light position.
【請求項16】上記蛍光を励起光から分離する方法は、
波長分離ビームスプリッタを用いると共に、各マルチス
ポット励起光で発生する蛍光が結像光学系から結像位置
に至る各スポットからの蛍光の主光線が互いに平行とな
るテレセントリック結像光学系にし、該結像光学系と結
像位置の間に干渉フィルタ又は及び波長分離ビームスプ
リッタを挿入する方法であることを特徴とする請求項1
4又は15に記載の蛍光検出方法。
16. The method for separating fluorescence from excitation light as described above,
In addition to using a wavelength separation beam splitter, a telecentric imaging optical system in which the fluorescence generated by each multi-spot excitation light from each spot from the imaging optical system to the imaging position is parallel to each other, 2. A method of inserting an interference filter or a wavelength separation beam splitter between an image optical system and an image forming position.
16. The method for detecting fluorescence according to 4 or 15.
【請求項17】請求項1から13の何れかに記載のマル
チスポット光形成方法を用いて形成されたマルチスポッ
ト光を励起光として蛍光体を付加したDNAを含む被観
測物体に投射し、該投射により被検査物体で発生した蛍
光を前記被検査物体で反射した前記励起光から分離し、
前記投射スポットで発生する蛍光が結像する位置に検出
器を配置することにより各マルチスポット光を投射した
位置で発生した蛍光を検出し、該蛍光を検出した位置と
検出信号強度の情報からDNAを検査することを特徴と
するDNA検査方法。
17. A multi-spot light formed by using the multi-spot light forming method according to any one of claims 1 to 13, which is projected as excitation light onto an object to be observed including a DNA to which a fluorescent substance is added, and Separating the fluorescence generated in the object to be inspected by the projection from the excitation light reflected by the object to be inspected,
By locating a detector at the position where the fluorescence generated at the projection spot forms an image, the fluorescence generated at the position where each multi-spot light is projected is detected, and the DNA is detected from the information of the detected position and the detected signal intensity. A DNA test method, comprising: testing DNA.
【請求項18】請求項1から13の何れかに記載のマル
チスポット光形成方法を用いて形成されたマルチスポッ
ト光を励起光として蛍光体を付加したDNAを含む被検
査物体に投射し、該投射により前記被検査物体で発生し
た蛍光を前記被検査物体で反射した前記励起光から分離
し、該蛍光を該蛍光が結像する位置に配置した複数の開
口部を通過せしめ、各開口部を通過した蛍光を個別に検
出することにより前記マルチスポット光を投射した位置
の蛍光強度を検出することを特徴とするDNA検査方
法。
18. A multi-spot light formed by using the multi-spot light forming method according to any one of claims 1 to 13, which is projected as excitation light onto a test object containing DNA to which a fluorescent substance is added, and Separating the fluorescence generated by the object to be inspected by the projection from the excitation light reflected by the object to be inspected, passing the fluorescence through a plurality of openings arranged at positions where the fluorescence forms an image, A DNA inspection method, wherein the fluorescence intensity at the position where the multi-spot light is projected is detected by individually detecting the transmitted fluorescence.
【請求項19】上記蛍光を励起光から分離する方法は、
波長分離ビームスプリッタを用いると共に、各マルチス
ポット光による励起で発生する蛍光が結像光学系から結
像位置に至る各スポットからの蛍光の主光線が互いに平
行となるテレセントリック結像光学系にし、該結像光学
系と結像位置の間に干渉フィルタ又は及び波長分離ビー
ムスプリッタを挿入する方法であることを特徴とする請
求項17または18に記載のDNA検査方法。
19. The method for separating fluorescence from excitation light as described above,
While using a wavelength separation beam splitter, the telecentric imaging optical system in which the principal rays of the fluorescence from each spot from the imaging optical system to the imaging position are generated by excitation by each multi-spot light and parallel to each other, 19. The DNA inspection method according to claim 17, wherein an interference filter or a wavelength separation beam splitter is inserted between the imaging optical system and the imaging position.
【請求項20】レーザ光源から発射したレーザビームを
分岐させて8以上のビームを形成し、該分岐させて形成
した8以上のビームをDNAチップの検査面に照射し、
該照射により前記DNAチップから発生する蛍光を前記
8以上に分岐して照射したそれぞれのビームに対応させ
該ビームの反射光から分離して検出し、該それぞれのビ
ームに対応させて検出した蛍光の情報に基づいてDNA
チップを検査することを特徴とするDNA検査方法。
20. A laser beam emitted from a laser light source is branched to form eight or more beams, and the branched and formed eight or more beams are irradiated on an inspection surface of a DNA chip.
Fluorescence generated from the DNA chip by the irradiation is divided into eight or more beams corresponding to each of the irradiated beams, separated from the reflected light of the beams and detected, and the fluorescence detected corresponding to the respective beams is detected. DNA based on information
A DNA inspection method, comprising inspecting a chip.
【請求項21】レーザ光源から発射したレーザビームを
強度がほぼ等しい複数のビームに分岐し、該分岐した複
数のビームの像をDNAチップの検査面上に投影し、該
投影された複数のビームの像により前記DNAチップか
ら発生する蛍光の像を撮像し、該撮像した蛍光の像の情
報に基づいてDNAチップを検査することを特徴とする
DNA検査方法。
21. A laser beam emitted from a laser light source is branched into a plurality of beams having substantially equal intensities, and images of the plurality of branched beams are projected onto an inspection surface of a DNA chip. A DNA inspection method comprising: capturing an image of fluorescence generated from the DNA chip using the image of the DNA chip; and inspecting the DNA chip based on information of the captured fluorescence image.
【請求項22】前記DNAチップと前記ビームとを、2
次元的に相対的に移動させながら前記ビームを前記DN
Aチップに照射して前記DNAチップを検査することを
特徴とする請求項20又は21に記載のDNA検査方
法。
22. The DNA chip and the beam are
The beam is moved to the DN while being relatively moved in dimension.
22. The DNA inspection method according to claim 20, wherein the DNA chip is inspected by irradiating an A chip.
【請求項23】前記分岐させたビームを2次元的に配置
して前記DNAチップに照射することを特徴とする請求
項20又は21に記載のDNA検査方法。
23. The DNA inspection method according to claim 20, wherein the branched beams are two-dimensionally arranged and irradiated on the DNA chip.
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JP2006258739A (en) * 2005-03-18 2006-09-28 Fujinon Corp Output device of branched light flux and measuring devices of a plurality of light flux output type
US7309568B2 (en) 2001-09-26 2007-12-18 Hitachi, Ltd. Method in inspecting DNA and apparatus therefor

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