JP2004144678A - 光学ユニット、光センサ、マルチチャンネル光検出装置及び光学ユニットの製造方法 - Google Patents
光学ユニット、光センサ、マルチチャンネル光検出装置及び光学ユニットの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】入射光を波長に応じて精度良く分光し得る光学ユニット及びこの製造方法を提供することにあり、更にはこの光学ユニットを用いた光センサ及びマルチチャンネル光検出装置を提供することにある。
【解決手段】透明ブロック１０ａ〜１０ｅと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なるダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄとで光学ユニットを形成する。透明ブロック１０ａ〜１０ｅは、各透明ブロック間にダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄを介在させ、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄが互いに平行となるように一列に接合する。
【選択図】 図２
【解決手段】透明ブロック１０ａ〜１０ｅと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なるダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄとで光学ユニットを形成する。透明ブロック１０ａ〜１０ｅは、各透明ブロック間にダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄを介在させ、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄが互いに平行となるように一列に接合する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学ユニット、光センサ、マルチチャンネル光検出器及び光学ユニットの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、物体からの反射光や蛍光等を検出することによって、種々の分析や測定が行なわれている。例えば、物体の材質の分析を行なうために物体の赤外線の吸収度を測定する場合は、物体の反射光の検出が行なわる。また、物質の定性・定量分析を行なうために試料中の特定成分による光吸収の度合を測定する場合も、物体の反射光の検出が行なわれる。更に、遺伝子診断においては、遺伝子増幅法によって増幅された遺伝子を分析するため、光源からの出射光によって励起された蛍光の検出が行なわれる。
【０００３】
このような分析や測定においては、種々の波長の光を検出できる光検出装置が利用される。光検出装置は、通常、光センサを備えており、光センサは、入射した光から目的の波長の光を取り出すフィルタと、取り出した光を受光して電気信号に変換するフォトダイオード等の受光素子とで構成されている（例えば特許文献１及び２参照）。
【０００４】
図５は、従来の光検出装置で用いられる光センサを示す斜視図である。図５に示すように、光センサ５１は、複数の受光面５２ａ〜５２ｄを有する受光素子である。なお、図５の例では光センサ５１はＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）である。光センサ５１の受光面５２ａ〜５２ｄそれぞれには、透過波長がそれぞれ異なるフィルタが取り付けられている。
【０００５】
従って、図５に示すように光センサ５１に光を照射すると、照射光は波長に応じていずれかのフィルタを通過し、受光面５２ａ〜５２ｄのいずれかに入射するので、光センサ５１からは照射光の波長に対応した信号が出力される。この出力信号に基づいて、波長分布分析等の各種の分析が行なわれる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−３２２６５３号公報
【特許文献２】
特開平５−２４０７００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記図５に示す光センサにおいては、複数の受光面は二次元的に配置されている。このため、検出精度の向上を図るには、受光面５２ａ〜５２ｄの全てに均一に光を照射する必要がある。
【０００８】
しかしながら、各受光面に均一に光を照射させようとすると、光センサを用いた光検出装置全体を大型化する必要がある。また、光を照射したときの光センサの位置によっては特定の受光面周辺の光量が低下する等して、各受光面に入射する光の光量がばらつく可能性が高いため、上記図５に示す光センサでは検出精度の向上は難しいと言える。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題を解決し、入射光を波長に応じて精度良く分光し得る光学ユニット及びこの製造方法を提供することにあり、更にはこの光学ユニットを用いた光センサ及びマルチチャンネル光検出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にかかる光学ユニットは、複数の透明ブロックと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なる複数のダイクロイック膜とを有し、前記複数の透明ブロックは、各透明ブロック間に前記複数のダイクロイック膜のいずれかを介在させ、前記複数のダイクロイック膜が互いに平行となるように一列に接合されていることを特徴とする。
【００１１】
上記本発明にかかる光学ユニットにおいては、前記複数のダイクロイック膜が、特定波長以上の波長の光だけを反射する特性を有しており、反射可能な光の最小波長の順に配置されている態様とすることができる。また、前記複数のダイクロイック膜が、特定波長以下の波長の光だけを反射する特性を有しており、反射可能な光の最大波長の順に配置されている態様とすることもできる。更に、前記複数の透明ブロックの列の一方の端にある透明ブロックとそれと接合された透明ブロックとの間に、前記ダイクロイック膜の代わりに全反射膜が介在している態様とすることもできる。
【００１２】
次に、上記目的を達成するために本発明にかかる光センサは、複数の透明ブロック及び反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なる複数のダイクロイック膜を備えた光学ユニットと、複数の受光面が一列に配置された受光素子とを有し、前記複数の透明ブロックは、前記複数のダイクロイック膜が互いに平行となるように、各透明ブロック間に前記複数のダイクロイック膜のいずれかを介在させて一列に接合されており、前記光学ユニットは、前記複数の透明ブロックの列の一方の端にある透明ブロックから入射した光が前記複数のダイクロイック層のいずれかで反射されて前記複数の受光面のいずれかに入射するように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するために本発明にかかるマルチチャンネル光検出装置は、反応容器と、出射する光の波長がそれぞれ異なる複数の発光素子と、第１及び第２の光学ユニットと、複数の受光素子とを少なくとも有し、前記複数の発光素子は、前記出射する光の波長の大きさの順に、各発光素子の出射方向が平行となるように配置され、前記複数の受光素子は、各受光素子の受光面が平行となるように配置され、第１及び第２の光学ユニットそれぞれは、複数の透明ブロックと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なる複数のダイクロイック膜とを有し、前記複数の透明ブロックは、前記複数のダイクロイック膜が互いに平行となるように、各透明ブロック間に前記複数のダイクロイック膜のいずれかを介在させて一列に接合されており、前記第１の光学ユニットは、前記複数の発光素子それぞれの出射光が、その波長に応じて、前記複数のダイクロイック膜のいずれかで反射されて、同一の光路で前記第１の光学ユニットから出射するように配置されており、前記第２の光学ユニットは、前記反応容器の内部から放出された光が、その波長に応じて、前記複数のダイクロイック膜のいずれかで反射されて、前記複数の受光素子のいずれかに入射するように配置されていることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために本発明にかかる光学ユニットの製造方法は、複数の透明ブロックと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なる複数のダイクロイック膜とを少なくとも有する光学ユニットの製造方法であって、（ａ）１つの平面を少なくとも有する第１の透明部材の前記１つの平面上にダイクロイック膜を設ける工程と、（ｂ）前記ダイクロイック膜に、平行な２つの平面を少なくとも有する第２の透明部材を、前記２つの平面の一方を前記ダイクロック膜に向け、前記２つの平面の他方に前記ダイクロイック膜とは別のダイクロイック膜を設けて接合する工程と、（ｃ）最上層に位置する前記別のダイクロイック膜に、前記第１の透明部材とは別の第１の透明部材をその１つの平面で接合する工程と、（ｄ）前記（ａ）〜（ｃ）の工程で得られた接合体を、前記第１の透明部材の前記１つの平面、前記別の第１の透明部材の前記１つの平面及び前記複数の第２の透明部材の前記２つの平面と交わる第１の面と、前記第１の面と平行な第２の面とに沿って切断する工程とを少なくとも有することを特徴とする。
【００１５】
上記本発明にかかる光学ユニットの製造方法においては、前記（ｂ）の工程の代わりに、前記ダイクロイック膜に、平行な２つの平面を少なくとも有する第２の透明部材を、前記２つの平面の一方を前記ダイクロック膜に向けて接合し、前記２つの平面の他方に前記ダイクロイック膜とは別のダイクロイック膜を設ける工程を有していても良い。また、前記（ａ）の工程において、前記ダイクロイック膜の代わりに全反射膜を設け、又は前記（ｂ）の工程において、最上層に位置する前記別のダイクロイック膜の代わりに全反射膜を設けることもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の光学ユニット、光センサ、マルチチャンネル光検出器及び光学ユニットの製造方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１７】
最初に、本発明の光学ユニット及びその製造方法について図１及び図２を用いて説明する。本発明の光学ユニットは、複数の透明ブロックと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なる複数のダイクロイック膜とを少なくとも有するものであり、図１に示す製造工程によって作製される。
【００１８】
図１は、本発明にかかる光学ユニットの製造方法の一例を示す斜視図であり、図１（ａ）〜（ｄ）は主要な製造工程を示している。図２は、図１に示す製造方法によって得られた本発明にかかる光学ユニットの一例を示す図であり、図２（ａ）は同一の光路で波長が異なる光が入射した場合を示し、図２（ｂ）は波長の異なる光が別々の光路で入射した場合を示している。
【００１９】
先ず、図１（ａ）に示すように、透明部材１ａの平面３上にダイクロイック膜２ａを設ける。次に、図１（ｂ）に示すように、ダイクロイック膜２ａに、透明部材１ｂ〜１ｄを、各透明部材の平面４をダイクロック膜２ａに向け、各透明部材の平面５にダイクロイック膜２ｂ〜２ｄを設けて接合する。更に、図１（ｃ）に示すように、最上層に位置するダイクロイック膜２ｄに、透明部材１ｅをその平面３で接合する。
【００２０】
図１の例では、透明部材１ａ〜１ｅの形状は直方体であり、透明部材１ａ〜１ｅは６つの平面を有している。但し、本発明においてはこれに限定されず、透明部材１ａと透明部材１ｅは、１つの面にのみダイクロイック膜が設けられるため、少なくとも１つの平面を有したものであれば良い。また、透明部材１ｂ〜１ｄは、対抗する２つの面にダイクロイック膜が設けられるため、少なくとも平行な２つの平面を有したものであれば良い。
【００２１】
本発明において、透明部材の構成材料としては、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）やＰＣ（ポリカーボネート）に代表される光学素子用の高分子材料、光学ガラス等が挙げられる。
【００２２】
図１の例では、ダイクロイック膜２ａ〜２ｄは、特定波長以上の波長の光だけを反射する（ローパス）特性を有しており、ダイクロイック膜２ａ〜２ｄの順で反射可能な光の最小波長が大きくなっている。なお、反射可能な光の最小波長は、ダイクロイック膜２ａ〜２ｄの順で小さくなっていても良い。
【００２３】
また、ダイクロイック膜２ａ〜２ｄは、特定波長以下の波長の光だけを反射する（ハイパス）特性を有したものであっても良い。この場合は、ダイクロイック膜２ａ〜２ｄの順で、反射可能な光の最大波長が大きくなるように、又は小さくなるようにすれば良い。
【００２４】
図１の例では、ダイクロイック膜２ｂ〜２ｄは、透明部材１ｂ〜１ｄを接合する前に、これらの平面５に形成されている。また、透明部材１ｂ〜１ｄへのダイクロイック膜２ｂ〜２ｄの形成は、透明部材１ａにダイクロイック膜２ａを形成する際に行なうこともできる。なお、本発明においては、ダイクロイック膜２ｂ〜２ｄの形成は、透明部材１ｂ〜１ｄそれぞれを接合する度に行なっても良い。
【００２５】
なお、ダイクロイック膜２ａ〜２ｄの形成は、膜厚が均一になるように行なうのが好ましい。膜厚を均一とすることにより、透明部材１ａ〜１ｅの平面３〜５を平行とでき、後述の図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、反射光の反射方向を同一とすることができるからである。
【００２６】
本発明においては、最上層のダイクロイック膜２ｄ又は最下層のダイクロイック膜２ａを設ける代わりに、全反射膜を設けた態様としても良い。この場合、全反射膜は、アルミニウムの薄膜を蒸着等することによって形成することができる。
【００２７】
また、図１の例ではダイクロイック膜の数は４つであるが、本発明はこれに限定されるものではない。ダイクロイック膜の数は、本発明の光学ユニットの用途等に合わせて適宜設定すれば良い。また、透明部材の数は、ダイクロイック膜の数に合わせて設定すれば良い。
【００２８】
次に、図１（ｄ）に示すように、図１（ａ）〜（ｃ）の工程で得られた接合体を、図１（ｃ）に示す第１の面６、第２の面７、第３の面８及び第４の面９とに沿って切断する。これにより、本発明の光学ユニットを得ることができる。
【００２９】
第１の面６は、透明部材１ａ〜１ｄの平面３〜５と交わる面である。このため、光学ユニットは、図１（ｃ）に示すようにダイクロイック膜２ａ〜２ｄを全て含んだものとなる。図１の例では、第１の面６は、更に接合体の側面に垂直となる面である。
【００３０】
また、第２の面７は、第１の面６と平行な面である。第２の面７と第１の面６との距離を適宜設定することにより、光学ユニットの厚みを決定することができる。第３の面８及び第４の面９は、第１の面６及び第２の面７の両方と垂直に交わる面である。なお、光学ユニットの端部に丸みを付ける等の加工を行なうのであれば、第３の面８及び第４の面９による切断は行なわなくても良い。
【００３１】
接合体の切断方法としては、ダイヤモンドカッタによって切断する方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。切断面には、必要に応じて研磨を施すのが好ましい。また、得られた光学ユニットにおいて、光の入射面や出射面とならない面には、光の利用効率を高めるために墨塗り等を行なうのが好ましい態様である。
【００３２】
このように、上記図１（ａ）〜（ｄ）の工程によれば、図１（ｄ）に示すように、透明ブロック１０ａ〜１０ｅと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なるダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄとを有する光学ユニットを得ることができる。
【００３３】
この光学ユニットにおいて、透明ブロック１０ａ〜１０ｅは、各透明ブロック間にダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄのいずれかが介在するように一列に接合されている。また、上記したように、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄは、反射可能な最小波長の順に、透明ブロック間に設けられている。このため、図２（ａ）に示すように、透明ブロックの列の一方の端から光１２が入射すると、光１２は、その波長に応じて、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄのいずれかで反射される。
【００３４】
ところで、一般に、ダイクロイック膜によって設定波長の光が正確に反射されるかどうかは、ダイクロイック膜の設置角度に依存する。従って、図２（ａ）に示すように同一の光路で入射する光が、その波長に応じて、正確にいずれかのダイクロイック膜で反射されるようにするには、ダイクロイック膜を設ける透明ブロックの接合面の傾斜角度を全て均一なものとすることが望まれる。
【００３５】
これに対して本発明の光学ユニットにおいては、透明ブロック１０ａ〜１０ｅの接合面は、図１で示したように透明部材１ａ〜１ｄの平面３〜５の一部であり、これらは互いに平行である。よって、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄは互いに平行となる。このことから、図１に示す本発明の光学ユニットの製造方法によれば、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄにおける光の入射方向に対する設置角度を高い精度で同一に設定できる。また、図１（ｄ）の工程における切断方向を適宜設定することで、光の入射方向に対する設置角度は容易に設定することができる。
【００３６】
従って、本発明の光学ユニットの製造方法によれば、図２（ａ）に示すように、ダイクロイック膜で反射された光１３ａ〜１３ｄを全て同一方向に出射する光学ユニットを実現することができる。更に、図２（ｂ）に示すように、図１に示す工程で得られた光学ユニットにおいて、波長が互いに異なる光１４ａ〜１４ｄが、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄそれぞれに平行に入射した場合は、いずれも同一の光路で出射される。１５は出射光である。
【００３７】
また、本発明の光学ユニットにおいては、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄは透明ブロック１０ａ〜１０ｅによって一体化されている。このため、複数のダイクロイックミラーを用いて光学系を構成する場合のように、各ダイクロイック膜の設置角度を個別に調整する必要がなく、光学ユニット全体の位置決めを行なうだけで、入射光を波長に応じて精度良く分光することが可能である。
【００３８】
次に、本発明の光センサについて図３を用いて説明する。図３は、本発明にかかる光センサの一例を示す斜視図である。図３に示すように、本発明の光センサは、受光素子１６と光学ユニット１７とで構成されている。図３の例では、受光素子１６は、１列に配列された受光面１８ａ〜１８ｄを有するＣＣＤである。光学ユニット１７は、図１（ｄ）及び図２に示したものである。
【００３９】
また、図３に示すように、光学ユニット１７は、透明ブロックの列の一方の端にある透明ブロック１０ａから入射した光が、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄのいずれかで反射されて、受光面１８ａ〜１８ｄのいずれかに入射するように配置されている。従って、本発明の光センサにおいては、光学ユニットの１７の端部に光を照射すれば、照射光は、波長に応じて、受光面１８ａ〜１８ｄのいずれかに入射することとなる。
【００４０】
このように、本発明の光センサによれば、従来の光センサのように受光素子１６の受光面全体に均一に光を照射しなくても、光学ユニット１８によって各受光面に入射する光を均一なものとできるので、従来の光センサに比べて、検出精度の向上を図ることができる。更に、本発明の光センサにおいては、光ファイバ等を用いて照射光を光学ユニット１７に導く態様とできるため、照射光の損失を従来の光センサに比べて抑制することができる。また、本発明の光センサを用いて光検出装置を構成すれば装置の小型化を図ることができる。
【００４１】
次に、本発明のマルチチャンネル光検出装置について図４を用いて説明する。
図４は、本発明にかかるマルチチャンネル光検出装置の一例の内部構成を概略的に示す斜視図である。
【００４２】
図４に示すように、マルチチャンネル光検出装置は、遺伝子診断に用いられる装置であり、反応容器４０と、光源ユニット４１と、受光ユニット４２とを有している。反応容器４０は、透明容器２８と、透明容器２８を収納する収納ケース３０とで構成されている。透明容器２８には、遺伝子診断の対象となる試料、試薬及び蛍光色素等を含む混合物２９が添加されている。
【００４３】
また、図示していないが、収納ケース３０には、例えばＰＣＲ法等の遺伝子増幅方法を実施するためのヒータ等の加熱手段（図示せず）が設けられている。このため、遺伝子増幅方法を実施して遺伝子が増幅した場合は、光源ユニット４１から反応容器４０へ光を出射することにより、蛍光色素が励起され、反応容器４０の内部から光が放出される。受光ユニット４２では、この放出された光が受光される。
【００４４】
更に、収納ケース３０には、光源ユニット４１から出射された光を透明容器２８の内部に入射させるための入射窓３７と、透明容器２８の内部から放出される光を外部に出射するための出射窓３８とが設けられている。
【００４５】
光源ユニット４１は、発光素子２１ａ〜２１ｄと、光学ユニット１９とを有している。発光素子２１ａ〜２１ｄは、出射する光の波長がそれぞれ異なっており、発光素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの順で出射する光の波長が大きくなっている。また、発光素子２１ａ〜２１ｄは、各発光素子の出射方向が平行となるように配置されている。
【００４６】
光学ユニット１９は、図１（ａ）〜（ｄ）で示した製造工程によって作製されており、透明ブロック２６ａ〜２６ｅと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なるダイクロイック膜２２ａ〜２２ｄとで構成されている。但し、光学ユニット１９においては、ダイクロイック膜２２ａ〜２２ｄは、特定波長以下の波長の光だけを反射する（ハイパス）特性を有したものであり、ダイクロイック膜２２ａ〜２２ｄの順で、反射可能な光の最大波長が大きくなっている。なお、ダイクロイック膜２２ａ〜２２ｄの反射可能な光の最大波長は、発光素子２１ａ〜２１ｄが出射する波長の大きさに応じて決定すれば良い。
【００４７】
また、光学ユニット１９は、その長軸が発光素子２１ａ〜２１ｄの出射方向に対して垂直となるように配置されている。このため、発光素子２１ａ〜２１ｄからの出射光は、図２（ｂ）で示したように、波長に応じてダイクロイック膜２２ａ〜２２ｄによって同一方向に反射され、同一の光路で光学ユニット１９から出射することになる。つまり、光源ユニット４１によれば、波長の異なる複数の光を同一の光路で出射して反応容器４０に入射させることができる。
【００４８】
図４に示す、光源ユニット４１において、発光素子の数は上記に示した例に限定されるものではない。発光素子の数は、遺伝子診断で使用される蛍光色素に応じて決定される。また、図４に示す光源ユニット４１においては、発光素子から出射される光の波長は、遺伝子診断で用いられる蛍光色素の励起ピーク波長に応じて決定される。このため、必要とされる波長に応じて、発光素子が選択される。発光素子としては、発光ダイオードや半導体レーザが用いられる。
【００４９】
受光ユニット４２は、受光素子３１ａ〜３１ｄと、光学ユニット２０とを有している。受光素子３１ａ〜３１ｄそれぞれは１つの受光面（図示せず）を備えており、各受光面が平行となるように配置されている。
【００５０】
光学ユニット２０も、図１（ａ）〜（ｄ）で示した製造工程によって作製されており、透明ブロック３６ａ〜３６ｅと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なるダイクロイック膜３２ａ〜３２ｄとで構成されている。また、光学ユニット２０においても、図１（ｄ）で示した光学ユニットと同様に、ダイクロイック膜３２ａ〜３２ｄは、特定波長以上の波長の光だけを反射する（ローパス）特性を有したものであり、ダイクロイック膜３２ｄ、３２ｃ、３２ｂ、３２ａの順で、反射可能な光の最小波長が大きくなっている。なお、ダイクロイック膜３２ａ〜３２ｄの反射可能な光の最小波長は、遺伝子診断で使用される蛍光色素に応じて設定される。
【００５１】
また、光学ユニット２０は、その長軸が受光面の法線に対して垂直となるように配置されている。このため、反応容器４０の内部から放出された光が光学ユニット２０に入射すると、図２（ａ）で示したように、入射光は、その波長に応じて、ダイクロイック膜３２ａ〜３２ｄのいずれかで反射され、対応する受光素子３１ａ〜３１ｄの受光面に入射することになる。つまり、受光ユニット４２によれば、同一の光路で入射した波長の異なる複数の光を各受光素子に入射させることができる。
【００５２】
なお、図４において、２３ａ〜２３ｄは、発光素子２１ａ〜２１ｄから出射された光を集光するためのレンズである。２４は、光源ユニット４１から出射された光を集光するためのレンズである。２５は、光源ユニット４１から出射された光を反応容器４０の入射窓３７に導くための全反射ミラーである。
【００５３】
また、図４において、３３ａ〜３３ｄは、ダイクロイック膜３２ａ〜３２ｄで反射された光を集光するためのレンズである。３４は反応容器４０の内部から出射窓を介して放出された光を集光するためのレンズである。３５は、反応容器内部から放出された光を光学ユニット２０に導くための全反射ミラーである。
【００５４】
このように、本発明のマルチチャンネル光検出装置によれば、試料に含まれる蛍光色素に対応した波長の光を出射することができ、又励起された蛍光の分析を行なうことができる。また、本発明のマルチチャンネル光検出装置は、本発明の光学ユニットを用いて構成されている。このため、光源ユニット及び受光ユニットにおいて、各ダイクロイック膜の反射角度を全て均一とすることが容易であるので、本発明のマルチチャンネル光検出装置を用いれば、高い検出精度を得ることができると言える。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように本発明の光学ユニット及びその製造方法によれば、ダイクロイック膜による特定波長の反射を簡単に精度良く行なうことができる光学ユニットを得ることができる。また、本発明の光センサによれば、受光素子の受光面全体を均一に照射しなくても検出を行なうことができ、又コンパクトな構成とできるので小型化を図ることもできる。更に、本発明のマルチチャンネル光検出装置によれば、高い検出精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光学ユニットの製造方法の一例を示す斜視図であり、図１（ａ）〜（ｄ）は主要な製造工程を示している。
【図２】図１に示す製造方法によって得られた本発明にかかる光学ユニットの一例を示す図であり、図２（ａ）は同一の光路で波長が異なる光が入射した場合を示し、図２（ｂ）は波長の異なる光が別々の光路で入射した場合を示している。
【図３】本発明にかかる光センサの一例を示す斜視図である。
【図４】本発明にかかるマルチチャンネル光検出装置の一例の内部構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】従来の光検出装置で用いられる光センサを示す斜視図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｅ 透明部材
２ａ〜２ｄ、１１ａ〜１１ｄ、２２ａ〜２２ｄ、３２ａ〜３２ｄ ダイクロイック膜
３ 透明部材１ａ又は１ｅの平面
４、５ 透明部材１ｂ〜１ｄの平面
６ 第１の面
７ 第２の面
８ 第３の面
９ 第４の面
１０ａ〜１０ｅ、２６ａ〜２６ｅ、３６ａ〜３６ｅ 透明ブロック
１６ 受光素子
１７、１９、２０ 光学ユニット
１８ａ〜１８ｄ 受光面
２１ａ〜２１ｄ 発光素子
２３ａ〜２３ｄ、２４、３３ａ〜３３ｄ、３４ レンズ
２５、３５ 全反射ミラー
２８ 透明容器
２９ 混合物
３０ 収納ケース
３１ａ〜３１ｄ 受光素子
３７ 入射窓
３８ 出射窓
４０ 反応容器
４１ 光源ユニット
４２ 受光ユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学ユニット、光センサ、マルチチャンネル光検出器及び光学ユニットの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、物体からの反射光や蛍光等を検出することによって、種々の分析や測定が行なわれている。例えば、物体の材質の分析を行なうために物体の赤外線の吸収度を測定する場合は、物体の反射光の検出が行なわる。また、物質の定性・定量分析を行なうために試料中の特定成分による光吸収の度合を測定する場合も、物体の反射光の検出が行なわれる。更に、遺伝子診断においては、遺伝子増幅法によって増幅された遺伝子を分析するため、光源からの出射光によって励起された蛍光の検出が行なわれる。
【０００３】
このような分析や測定においては、種々の波長の光を検出できる光検出装置が利用される。光検出装置は、通常、光センサを備えており、光センサは、入射した光から目的の波長の光を取り出すフィルタと、取り出した光を受光して電気信号に変換するフォトダイオード等の受光素子とで構成されている（例えば特許文献１及び２参照）。
【０００４】
図５は、従来の光検出装置で用いられる光センサを示す斜視図である。図５に示すように、光センサ５１は、複数の受光面５２ａ〜５２ｄを有する受光素子である。なお、図５の例では光センサ５１はＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）である。光センサ５１の受光面５２ａ〜５２ｄそれぞれには、透過波長がそれぞれ異なるフィルタが取り付けられている。
【０００５】
従って、図５に示すように光センサ５１に光を照射すると、照射光は波長に応じていずれかのフィルタを通過し、受光面５２ａ〜５２ｄのいずれかに入射するので、光センサ５１からは照射光の波長に対応した信号が出力される。この出力信号に基づいて、波長分布分析等の各種の分析が行なわれる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−３２２６５３号公報
【特許文献２】
特開平５−２４０７００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記図５に示す光センサにおいては、複数の受光面は二次元的に配置されている。このため、検出精度の向上を図るには、受光面５２ａ〜５２ｄの全てに均一に光を照射する必要がある。
【０００８】
しかしながら、各受光面に均一に光を照射させようとすると、光センサを用いた光検出装置全体を大型化する必要がある。また、光を照射したときの光センサの位置によっては特定の受光面周辺の光量が低下する等して、各受光面に入射する光の光量がばらつく可能性が高いため、上記図５に示す光センサでは検出精度の向上は難しいと言える。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題を解決し、入射光を波長に応じて精度良く分光し得る光学ユニット及びこの製造方法を提供することにあり、更にはこの光学ユニットを用いた光センサ及びマルチチャンネル光検出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にかかる光学ユニットは、複数の透明ブロックと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なる複数のダイクロイック膜とを有し、前記複数の透明ブロックは、各透明ブロック間に前記複数のダイクロイック膜のいずれかを介在させ、前記複数のダイクロイック膜が互いに平行となるように一列に接合されていることを特徴とする。
【００１１】
上記本発明にかかる光学ユニットにおいては、前記複数のダイクロイック膜が、特定波長以上の波長の光だけを反射する特性を有しており、反射可能な光の最小波長の順に配置されている態様とすることができる。また、前記複数のダイクロイック膜が、特定波長以下の波長の光だけを反射する特性を有しており、反射可能な光の最大波長の順に配置されている態様とすることもできる。更に、前記複数の透明ブロックの列の一方の端にある透明ブロックとそれと接合された透明ブロックとの間に、前記ダイクロイック膜の代わりに全反射膜が介在している態様とすることもできる。
【００１２】
次に、上記目的を達成するために本発明にかかる光センサは、複数の透明ブロック及び反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なる複数のダイクロイック膜を備えた光学ユニットと、複数の受光面が一列に配置された受光素子とを有し、前記複数の透明ブロックは、前記複数のダイクロイック膜が互いに平行となるように、各透明ブロック間に前記複数のダイクロイック膜のいずれかを介在させて一列に接合されており、前記光学ユニットは、前記複数の透明ブロックの列の一方の端にある透明ブロックから入射した光が前記複数のダイクロイック層のいずれかで反射されて前記複数の受光面のいずれかに入射するように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するために本発明にかかるマルチチャンネル光検出装置は、反応容器と、出射する光の波長がそれぞれ異なる複数の発光素子と、第１及び第２の光学ユニットと、複数の受光素子とを少なくとも有し、前記複数の発光素子は、前記出射する光の波長の大きさの順に、各発光素子の出射方向が平行となるように配置され、前記複数の受光素子は、各受光素子の受光面が平行となるように配置され、第１及び第２の光学ユニットそれぞれは、複数の透明ブロックと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なる複数のダイクロイック膜とを有し、前記複数の透明ブロックは、前記複数のダイクロイック膜が互いに平行となるように、各透明ブロック間に前記複数のダイクロイック膜のいずれかを介在させて一列に接合されており、前記第１の光学ユニットは、前記複数の発光素子それぞれの出射光が、その波長に応じて、前記複数のダイクロイック膜のいずれかで反射されて、同一の光路で前記第１の光学ユニットから出射するように配置されており、前記第２の光学ユニットは、前記反応容器の内部から放出された光が、その波長に応じて、前記複数のダイクロイック膜のいずれかで反射されて、前記複数の受光素子のいずれかに入射するように配置されていることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために本発明にかかる光学ユニットの製造方法は、複数の透明ブロックと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なる複数のダイクロイック膜とを少なくとも有する光学ユニットの製造方法であって、（ａ）１つの平面を少なくとも有する第１の透明部材の前記１つの平面上にダイクロイック膜を設ける工程と、（ｂ）前記ダイクロイック膜に、平行な２つの平面を少なくとも有する第２の透明部材を、前記２つの平面の一方を前記ダイクロック膜に向け、前記２つの平面の他方に前記ダイクロイック膜とは別のダイクロイック膜を設けて接合する工程と、（ｃ）最上層に位置する前記別のダイクロイック膜に、前記第１の透明部材とは別の第１の透明部材をその１つの平面で接合する工程と、（ｄ）前記（ａ）〜（ｃ）の工程で得られた接合体を、前記第１の透明部材の前記１つの平面、前記別の第１の透明部材の前記１つの平面及び前記複数の第２の透明部材の前記２つの平面と交わる第１の面と、前記第１の面と平行な第２の面とに沿って切断する工程とを少なくとも有することを特徴とする。
【００１５】
上記本発明にかかる光学ユニットの製造方法においては、前記（ｂ）の工程の代わりに、前記ダイクロイック膜に、平行な２つの平面を少なくとも有する第２の透明部材を、前記２つの平面の一方を前記ダイクロック膜に向けて接合し、前記２つの平面の他方に前記ダイクロイック膜とは別のダイクロイック膜を設ける工程を有していても良い。また、前記（ａ）の工程において、前記ダイクロイック膜の代わりに全反射膜を設け、又は前記（ｂ）の工程において、最上層に位置する前記別のダイクロイック膜の代わりに全反射膜を設けることもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の光学ユニット、光センサ、マルチチャンネル光検出器及び光学ユニットの製造方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１７】
最初に、本発明の光学ユニット及びその製造方法について図１及び図２を用いて説明する。本発明の光学ユニットは、複数の透明ブロックと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なる複数のダイクロイック膜とを少なくとも有するものであり、図１に示す製造工程によって作製される。
【００１８】
図１は、本発明にかかる光学ユニットの製造方法の一例を示す斜視図であり、図１（ａ）〜（ｄ）は主要な製造工程を示している。図２は、図１に示す製造方法によって得られた本発明にかかる光学ユニットの一例を示す図であり、図２（ａ）は同一の光路で波長が異なる光が入射した場合を示し、図２（ｂ）は波長の異なる光が別々の光路で入射した場合を示している。
【００１９】
先ず、図１（ａ）に示すように、透明部材１ａの平面３上にダイクロイック膜２ａを設ける。次に、図１（ｂ）に示すように、ダイクロイック膜２ａに、透明部材１ｂ〜１ｄを、各透明部材の平面４をダイクロック膜２ａに向け、各透明部材の平面５にダイクロイック膜２ｂ〜２ｄを設けて接合する。更に、図１（ｃ）に示すように、最上層に位置するダイクロイック膜２ｄに、透明部材１ｅをその平面３で接合する。
【００２０】
図１の例では、透明部材１ａ〜１ｅの形状は直方体であり、透明部材１ａ〜１ｅは６つの平面を有している。但し、本発明においてはこれに限定されず、透明部材１ａと透明部材１ｅは、１つの面にのみダイクロイック膜が設けられるため、少なくとも１つの平面を有したものであれば良い。また、透明部材１ｂ〜１ｄは、対抗する２つの面にダイクロイック膜が設けられるため、少なくとも平行な２つの平面を有したものであれば良い。
【００２１】
本発明において、透明部材の構成材料としては、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）やＰＣ（ポリカーボネート）に代表される光学素子用の高分子材料、光学ガラス等が挙げられる。
【００２２】
図１の例では、ダイクロイック膜２ａ〜２ｄは、特定波長以上の波長の光だけを反射する（ローパス）特性を有しており、ダイクロイック膜２ａ〜２ｄの順で反射可能な光の最小波長が大きくなっている。なお、反射可能な光の最小波長は、ダイクロイック膜２ａ〜２ｄの順で小さくなっていても良い。
【００２３】
また、ダイクロイック膜２ａ〜２ｄは、特定波長以下の波長の光だけを反射する（ハイパス）特性を有したものであっても良い。この場合は、ダイクロイック膜２ａ〜２ｄの順で、反射可能な光の最大波長が大きくなるように、又は小さくなるようにすれば良い。
【００２４】
図１の例では、ダイクロイック膜２ｂ〜２ｄは、透明部材１ｂ〜１ｄを接合する前に、これらの平面５に形成されている。また、透明部材１ｂ〜１ｄへのダイクロイック膜２ｂ〜２ｄの形成は、透明部材１ａにダイクロイック膜２ａを形成する際に行なうこともできる。なお、本発明においては、ダイクロイック膜２ｂ〜２ｄの形成は、透明部材１ｂ〜１ｄそれぞれを接合する度に行なっても良い。
【００２５】
なお、ダイクロイック膜２ａ〜２ｄの形成は、膜厚が均一になるように行なうのが好ましい。膜厚を均一とすることにより、透明部材１ａ〜１ｅの平面３〜５を平行とでき、後述の図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、反射光の反射方向を同一とすることができるからである。
【００２６】
本発明においては、最上層のダイクロイック膜２ｄ又は最下層のダイクロイック膜２ａを設ける代わりに、全反射膜を設けた態様としても良い。この場合、全反射膜は、アルミニウムの薄膜を蒸着等することによって形成することができる。
【００２７】
また、図１の例ではダイクロイック膜の数は４つであるが、本発明はこれに限定されるものではない。ダイクロイック膜の数は、本発明の光学ユニットの用途等に合わせて適宜設定すれば良い。また、透明部材の数は、ダイクロイック膜の数に合わせて設定すれば良い。
【００２８】
次に、図１（ｄ）に示すように、図１（ａ）〜（ｃ）の工程で得られた接合体を、図１（ｃ）に示す第１の面６、第２の面７、第３の面８及び第４の面９とに沿って切断する。これにより、本発明の光学ユニットを得ることができる。
【００２９】
第１の面６は、透明部材１ａ〜１ｄの平面３〜５と交わる面である。このため、光学ユニットは、図１（ｃ）に示すようにダイクロイック膜２ａ〜２ｄを全て含んだものとなる。図１の例では、第１の面６は、更に接合体の側面に垂直となる面である。
【００３０】
また、第２の面７は、第１の面６と平行な面である。第２の面７と第１の面６との距離を適宜設定することにより、光学ユニットの厚みを決定することができる。第３の面８及び第４の面９は、第１の面６及び第２の面７の両方と垂直に交わる面である。なお、光学ユニットの端部に丸みを付ける等の加工を行なうのであれば、第３の面８及び第４の面９による切断は行なわなくても良い。
【００３１】
接合体の切断方法としては、ダイヤモンドカッタによって切断する方法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。切断面には、必要に応じて研磨を施すのが好ましい。また、得られた光学ユニットにおいて、光の入射面や出射面とならない面には、光の利用効率を高めるために墨塗り等を行なうのが好ましい態様である。
【００３２】
このように、上記図１（ａ）〜（ｄ）の工程によれば、図１（ｄ）に示すように、透明ブロック１０ａ〜１０ｅと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なるダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄとを有する光学ユニットを得ることができる。
【００３３】
この光学ユニットにおいて、透明ブロック１０ａ〜１０ｅは、各透明ブロック間にダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄのいずれかが介在するように一列に接合されている。また、上記したように、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄは、反射可能な最小波長の順に、透明ブロック間に設けられている。このため、図２（ａ）に示すように、透明ブロックの列の一方の端から光１２が入射すると、光１２は、その波長に応じて、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄのいずれかで反射される。
【００３４】
ところで、一般に、ダイクロイック膜によって設定波長の光が正確に反射されるかどうかは、ダイクロイック膜の設置角度に依存する。従って、図２（ａ）に示すように同一の光路で入射する光が、その波長に応じて、正確にいずれかのダイクロイック膜で反射されるようにするには、ダイクロイック膜を設ける透明ブロックの接合面の傾斜角度を全て均一なものとすることが望まれる。
【００３５】
これに対して本発明の光学ユニットにおいては、透明ブロック１０ａ〜１０ｅの接合面は、図１で示したように透明部材１ａ〜１ｄの平面３〜５の一部であり、これらは互いに平行である。よって、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄは互いに平行となる。このことから、図１に示す本発明の光学ユニットの製造方法によれば、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄにおける光の入射方向に対する設置角度を高い精度で同一に設定できる。また、図１（ｄ）の工程における切断方向を適宜設定することで、光の入射方向に対する設置角度は容易に設定することができる。
【００３６】
従って、本発明の光学ユニットの製造方法によれば、図２（ａ）に示すように、ダイクロイック膜で反射された光１３ａ〜１３ｄを全て同一方向に出射する光学ユニットを実現することができる。更に、図２（ｂ）に示すように、図１に示す工程で得られた光学ユニットにおいて、波長が互いに異なる光１４ａ〜１４ｄが、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄそれぞれに平行に入射した場合は、いずれも同一の光路で出射される。１５は出射光である。
【００３７】
また、本発明の光学ユニットにおいては、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄは透明ブロック１０ａ〜１０ｅによって一体化されている。このため、複数のダイクロイックミラーを用いて光学系を構成する場合のように、各ダイクロイック膜の設置角度を個別に調整する必要がなく、光学ユニット全体の位置決めを行なうだけで、入射光を波長に応じて精度良く分光することが可能である。
【００３８】
次に、本発明の光センサについて図３を用いて説明する。図３は、本発明にかかる光センサの一例を示す斜視図である。図３に示すように、本発明の光センサは、受光素子１６と光学ユニット１７とで構成されている。図３の例では、受光素子１６は、１列に配列された受光面１８ａ〜１８ｄを有するＣＣＤである。光学ユニット１７は、図１（ｄ）及び図２に示したものである。
【００３９】
また、図３に示すように、光学ユニット１７は、透明ブロックの列の一方の端にある透明ブロック１０ａから入射した光が、ダイクロイック膜１１ａ〜１１ｄのいずれかで反射されて、受光面１８ａ〜１８ｄのいずれかに入射するように配置されている。従って、本発明の光センサにおいては、光学ユニットの１７の端部に光を照射すれば、照射光は、波長に応じて、受光面１８ａ〜１８ｄのいずれかに入射することとなる。
【００４０】
このように、本発明の光センサによれば、従来の光センサのように受光素子１６の受光面全体に均一に光を照射しなくても、光学ユニット１８によって各受光面に入射する光を均一なものとできるので、従来の光センサに比べて、検出精度の向上を図ることができる。更に、本発明の光センサにおいては、光ファイバ等を用いて照射光を光学ユニット１７に導く態様とできるため、照射光の損失を従来の光センサに比べて抑制することができる。また、本発明の光センサを用いて光検出装置を構成すれば装置の小型化を図ることができる。
【００４１】
次に、本発明のマルチチャンネル光検出装置について図４を用いて説明する。
図４は、本発明にかかるマルチチャンネル光検出装置の一例の内部構成を概略的に示す斜視図である。
【００４２】
図４に示すように、マルチチャンネル光検出装置は、遺伝子診断に用いられる装置であり、反応容器４０と、光源ユニット４１と、受光ユニット４２とを有している。反応容器４０は、透明容器２８と、透明容器２８を収納する収納ケース３０とで構成されている。透明容器２８には、遺伝子診断の対象となる試料、試薬及び蛍光色素等を含む混合物２９が添加されている。
【００４３】
また、図示していないが、収納ケース３０には、例えばＰＣＲ法等の遺伝子増幅方法を実施するためのヒータ等の加熱手段（図示せず）が設けられている。このため、遺伝子増幅方法を実施して遺伝子が増幅した場合は、光源ユニット４１から反応容器４０へ光を出射することにより、蛍光色素が励起され、反応容器４０の内部から光が放出される。受光ユニット４２では、この放出された光が受光される。
【００４４】
更に、収納ケース３０には、光源ユニット４１から出射された光を透明容器２８の内部に入射させるための入射窓３７と、透明容器２８の内部から放出される光を外部に出射するための出射窓３８とが設けられている。
【００４５】
光源ユニット４１は、発光素子２１ａ〜２１ｄと、光学ユニット１９とを有している。発光素子２１ａ〜２１ｄは、出射する光の波長がそれぞれ異なっており、発光素子２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの順で出射する光の波長が大きくなっている。また、発光素子２１ａ〜２１ｄは、各発光素子の出射方向が平行となるように配置されている。
【００４６】
光学ユニット１９は、図１（ａ）〜（ｄ）で示した製造工程によって作製されており、透明ブロック２６ａ〜２６ｅと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なるダイクロイック膜２２ａ〜２２ｄとで構成されている。但し、光学ユニット１９においては、ダイクロイック膜２２ａ〜２２ｄは、特定波長以下の波長の光だけを反射する（ハイパス）特性を有したものであり、ダイクロイック膜２２ａ〜２２ｄの順で、反射可能な光の最大波長が大きくなっている。なお、ダイクロイック膜２２ａ〜２２ｄの反射可能な光の最大波長は、発光素子２１ａ〜２１ｄが出射する波長の大きさに応じて決定すれば良い。
【００４７】
また、光学ユニット１９は、その長軸が発光素子２１ａ〜２１ｄの出射方向に対して垂直となるように配置されている。このため、発光素子２１ａ〜２１ｄからの出射光は、図２（ｂ）で示したように、波長に応じてダイクロイック膜２２ａ〜２２ｄによって同一方向に反射され、同一の光路で光学ユニット１９から出射することになる。つまり、光源ユニット４１によれば、波長の異なる複数の光を同一の光路で出射して反応容器４０に入射させることができる。
【００４８】
図４に示す、光源ユニット４１において、発光素子の数は上記に示した例に限定されるものではない。発光素子の数は、遺伝子診断で使用される蛍光色素に応じて決定される。また、図４に示す光源ユニット４１においては、発光素子から出射される光の波長は、遺伝子診断で用いられる蛍光色素の励起ピーク波長に応じて決定される。このため、必要とされる波長に応じて、発光素子が選択される。発光素子としては、発光ダイオードや半導体レーザが用いられる。
【００４９】
受光ユニット４２は、受光素子３１ａ〜３１ｄと、光学ユニット２０とを有している。受光素子３１ａ〜３１ｄそれぞれは１つの受光面（図示せず）を備えており、各受光面が平行となるように配置されている。
【００５０】
光学ユニット２０も、図１（ａ）〜（ｄ）で示した製造工程によって作製されており、透明ブロック３６ａ〜３６ｅと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なるダイクロイック膜３２ａ〜３２ｄとで構成されている。また、光学ユニット２０においても、図１（ｄ）で示した光学ユニットと同様に、ダイクロイック膜３２ａ〜３２ｄは、特定波長以上の波長の光だけを反射する（ローパス）特性を有したものであり、ダイクロイック膜３２ｄ、３２ｃ、３２ｂ、３２ａの順で、反射可能な光の最小波長が大きくなっている。なお、ダイクロイック膜３２ａ〜３２ｄの反射可能な光の最小波長は、遺伝子診断で使用される蛍光色素に応じて設定される。
【００５１】
また、光学ユニット２０は、その長軸が受光面の法線に対して垂直となるように配置されている。このため、反応容器４０の内部から放出された光が光学ユニット２０に入射すると、図２（ａ）で示したように、入射光は、その波長に応じて、ダイクロイック膜３２ａ〜３２ｄのいずれかで反射され、対応する受光素子３１ａ〜３１ｄの受光面に入射することになる。つまり、受光ユニット４２によれば、同一の光路で入射した波長の異なる複数の光を各受光素子に入射させることができる。
【００５２】
なお、図４において、２３ａ〜２３ｄは、発光素子２１ａ〜２１ｄから出射された光を集光するためのレンズである。２４は、光源ユニット４１から出射された光を集光するためのレンズである。２５は、光源ユニット４１から出射された光を反応容器４０の入射窓３７に導くための全反射ミラーである。
【００５３】
また、図４において、３３ａ〜３３ｄは、ダイクロイック膜３２ａ〜３２ｄで反射された光を集光するためのレンズである。３４は反応容器４０の内部から出射窓を介して放出された光を集光するためのレンズである。３５は、反応容器内部から放出された光を光学ユニット２０に導くための全反射ミラーである。
【００５４】
このように、本発明のマルチチャンネル光検出装置によれば、試料に含まれる蛍光色素に対応した波長の光を出射することができ、又励起された蛍光の分析を行なうことができる。また、本発明のマルチチャンネル光検出装置は、本発明の光学ユニットを用いて構成されている。このため、光源ユニット及び受光ユニットにおいて、各ダイクロイック膜の反射角度を全て均一とすることが容易であるので、本発明のマルチチャンネル光検出装置を用いれば、高い検出精度を得ることができると言える。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように本発明の光学ユニット及びその製造方法によれば、ダイクロイック膜による特定波長の反射を簡単に精度良く行なうことができる光学ユニットを得ることができる。また、本発明の光センサによれば、受光素子の受光面全体を均一に照射しなくても検出を行なうことができ、又コンパクトな構成とできるので小型化を図ることもできる。更に、本発明のマルチチャンネル光検出装置によれば、高い検出精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光学ユニットの製造方法の一例を示す斜視図であり、図１（ａ）〜（ｄ）は主要な製造工程を示している。
【図２】図１に示す製造方法によって得られた本発明にかかる光学ユニットの一例を示す図であり、図２（ａ）は同一の光路で波長が異なる光が入射した場合を示し、図２（ｂ）は波長の異なる光が別々の光路で入射した場合を示している。
【図３】本発明にかかる光センサの一例を示す斜視図である。
【図４】本発明にかかるマルチチャンネル光検出装置の一例の内部構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】従来の光検出装置で用いられる光センサを示す斜視図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｅ 透明部材
２ａ〜２ｄ、１１ａ〜１１ｄ、２２ａ〜２２ｄ、３２ａ〜３２ｄ ダイクロイック膜
３ 透明部材１ａ又は１ｅの平面
４、５ 透明部材１ｂ〜１ｄの平面
６ 第１の面
７ 第２の面
８ 第３の面
９ 第４の面
１０ａ〜１０ｅ、２６ａ〜２６ｅ、３６ａ〜３６ｅ 透明ブロック
１６ 受光素子
１７、１９、２０ 光学ユニット
１８ａ〜１８ｄ 受光面
２１ａ〜２１ｄ 発光素子
２３ａ〜２３ｄ、２４、３３ａ〜３３ｄ、３４ レンズ
２５、３５ 全反射ミラー
２８ 透明容器
２９ 混合物
３０ 収納ケース
３１ａ〜３１ｄ 受光素子
３７ 入射窓
３８ 出射窓
４０ 反応容器
４１ 光源ユニット
４２ 受光ユニット
Claims (9)
- 複数の透明ブロックと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なる複数のダイクロイック膜とを有し、
前記複数の透明ブロックは、各透明ブロック間に前記複数のダイクロイック膜のいずれかを介在させ、前記複数のダイクロイック膜が互いに平行となるように一列に接合されている光学ユニット。 - 前記複数のダイクロイック膜が、特定波長以上の波長の光だけを反射する特性を有しており、反射可能な光の最小波長の順に配置されている請求項１記載の光学ユニット。
- 前記複数のダイクロイック膜が、特定波長以下の波長の光だけを反射する特性を有しており、反射可能な光の最大波長の順に配置されている請求項１記載の光学ユニット。
- 前記複数の透明ブロックの列の一方の端にある透明ブロックとそれと接合された透明ブロックとの間に、前記ダイクロイック膜の代わりに全反射膜が介在している請求項１記載の光学ユニット。
- 複数の透明ブロック及び反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なる複数のダイクロイック膜を備えた光学ユニットと、複数の受光面が一列に配置された受光素子とを有し、
前記複数の透明ブロックは、前記複数のダイクロイック膜が互いに平行となるように、各透明ブロック間に前記複数のダイクロイック膜のいずれかを介在させて一列に接合されており、
前記光学ユニットは、前記複数の透明ブロックの列の一方の端にある透明ブロックから入射した光が前記複数のダイクロイック層のいずれかで反射されて前記複数の受光面のいずれかに入射するように配置されている光センサ。 - 反応容器と、出射する光の波長がそれぞれ異なる複数の発光素子と、第１及び第２の光学ユニットと、複数の受光素子とを少なくとも有し、
前記複数の発光素子は、前記出射する光の波長の大きさの順に、各発光素子の出射方向が平行となるように配置され、
前記複数の受光素子は、各受光素子の受光面が平行となるように配置され、
第１及び第２の光学ユニットそれぞれは、複数の透明ブロックと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なる複数のダイクロイック膜とを有し、前記複数の透明ブロックは、前記複数のダイクロイック膜が互いに平行となるように、各透明ブロック間に前記複数のダイクロイック膜のいずれかを介在させて一列に接合されており、
前記第１の光学ユニットは、前記複数の発光素子それぞれの出射光が、その波長に応じて、前記複数のダイクロイック膜のいずれかで反射されて、同一の光路で前記第１の光学ユニットから出射するように配置されており、
前記第２の光学ユニットは、前記反応容器の内部から放出された光が、その波長に応じて、前記複数のダイクロイック膜のいずれかで反射されて、前記複数の受光素子のいずれかに入射するように配置されているマルチチャンネル光検出装置。 - 複数の透明ブロックと、反射可能な光の波長の範囲がそれぞれ異なる複数のダイクロイック膜とを少なくとも有する光学ユニットの製造方法であって、
（ａ）１つの平面を少なくとも有する第１の透明部材の前記１つの平面上にダイクロイック膜を設ける工程と、
（ｂ）前記ダイクロイック膜に、平行な２つの平面を少なくとも有する第２の透明部材を、前記２つの平面の一方を前記ダイクロック膜に向け、前記２つの平面の他方に前記ダイクロイック膜とは別のダイクロイック膜を設けて接合する工程と、
（ｃ）最上層に位置する前記別のダイクロイック膜に、前記第１の透明部材とは別の第１の透明部材をその１つの平面で接合する工程と、
（ｄ）前記（ａ）〜（ｃ）の工程で得られた接合体を、前記第１の透明部材の前記１つの平面、前記別の第１の透明部材の前記１つの平面及び前記複数の第２の透明部材の前記２つの平面と交わる第１の面と、前記第１の面と平行な第２の面とに沿って切断する工程とを少なくとも有する光学ユニットの製造方法。 - 前記（ｂ）の工程の代わりに、前記ダイクロイック膜に、平行な２つの平面を少なくとも有する第２の透明部材を、前記２つの平面の一方を前記ダイクロック膜に向けて接合し、前記２つの平面の他方に前記ダイクロイック膜とは別のダイクロイック膜を設ける工程を有している請求項７記載の光学ユニットの製造方法。
- 前記（ａ）の工程において、前記ダイクロイック膜の代わりに全反射膜を設け、又は前記（ｂ）の工程において、最上層に位置する前記別のダイクロイック膜の代わりに全反射膜を設ける請求項７記載の光学ユニットの製造方法。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090326 |