JP2004309428A - Method and device for measuring lens focal position of microchemical system, the microchemical system, and method for positioning lens of the microchemical system - Google Patents

Method and device for measuring lens focal position of microchemical system, the microchemical system, and method for positioning lens of the microchemical system Download PDF

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隆 福澤
Atsushi Yamaguchi
山口　　淳
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for measuring the lens focal position of a microchemical system, which can accurately measure the focal position of a lens included in a probe, and to provide the microchemical system and a method for positioning the lens of the microchemical system. <P>SOLUTION: The method 100 for measuring the lens focal position is provided with a probe 50 which condenses light from a light source 53 by using an irradiation lens 40, a flat mirror 55 which is disposed on the output side of the probe 50, a holding mechanism 56 which holds the flat mirror 55, and a detector 54 which detects the intensity of light being reflected by the flat mirror 55. The holding mechanism 56 enables the flat mirror 55 to be made to slope through minute angles θx, θy about the x-axis and y-axis, respectively, while making the flat mirror 55 move a distance z in the direction of z-axis of the probe 50. While the light, irradiated from the light source 53 via the irradiation lens 40, included in the probe 50 and the intensity of the reflected light is detected by using the detector 54, the flat mirror 55 is adjusted through the minute angles θx, θy and moved in the direction of the z-axis. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法及び装置、並びにマイクロ化学システムのレンズ位置決め方法及びマイクロ化学システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ化学システムは、光熱変換分光分析法やレーザ誘起蛍光（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＬＩＦ）分析法に基づいてマイクロ化学システム用チップ中に設けられた微細な流路を流れる微量の試料溶液（微量の試料を含む溶液）を分析するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、光熱変換分光分析法に基づき試料溶液中の試料の濃度や流速を測定する場合、図４に示すように、マイクロ化学システム１は、後述する流路付き板状部材２０内に形成された流路２０４中の試料溶液に励起光及び検出光を照射する照射部１ａと、流路付き板状部材２０を通過した励起光及び検出光を受光する受光部１ｂとから成る。このマイクロ化学システム１は、光熱変換分光分析法を利用して流路付き板状部材２０の流路２０４内の試料溶液の微量な試料の濃度や試料溶液の流速を測定する。
【０００４】
流路付き板状部材２０は、例えば、３層に順に接着された３つの基板から成り、内部に形成される流路２０４は、試料溶液の混合、攪拌、合成、分離、抽出、検出等に用いられる。
【０００５】
照射部１ａは、励起光を出力する励起光用光源１０６と、検出光を出力する検出光用光源１０７と、励起光用光源１０６が出力する励起光を変調する変調器１０８と、励起光用光源１０６及び検出光用光源１０７に夫々光ファイバを介して接続され、励起光用光源１０６からの励起光と検出光用光源１０７からの検出光を合波する２波長合波素子１０９と、合波された光を受光すると共に、流路付き板状部材２０の流路２０４に合波された光を照射するレンズ付き光ファイバ（以下、「プローブ」という。）１０とから成る。
【０００６】
プローブ１０は、２波長合波素子１０９に接続されたシングルモードの光ファイバ１０３と、光ファイバ１０３の先端部を保持するフェルール１０４と、光ファイバ１０３の先端からの光を空間１０２を隔てて受光し、外部に集光照射する照射レンズ４０と、フェルール１０４と照射レンズ４０を固定するチューブ１０５とから成る。
【０００７】
このように照射部１ａを構成することにより、照射光と検出光が合波された光を流路付き板状部材２０の流路２０４に照射でき、且つ、照射光の焦点を流路２０４中に位置させてそこに熱レンズを形成することができる。
【０００８】
受光部１ｂは、流路付き板状部材２０の流路２０４を通過した照射光及び検出光を受光すると共に、検出光の波長の光を選択的に透過する波長フィルタ４０２と、濾波された検出光の光量を検出する光電変換器４０１と、光電変換器４０１と変調器１０８に接続され、光電変換器４０１からの信号を変調器１０８と同期させるロックインアンプ４０３と、この信号を解析するコンピュータ４０４とから成る。コンピュータ４０４は、変調器１０８に接続されている。
【０００９】
上記のようなマイクロ化学システム１では、検出光や励起光などの照射光を試料溶液が流れる流路内に集光しないと、光熱変換分光分析を行うことができないため、プローブ１０が有する照射レンズ４０の焦点位置を正確に測定する必要がある。これは、試料溶液に励起光を照射することにより試料溶液が発する蛍光を測定するＬＩＦ分析法についても同様である。
【００１０】
照射レンズ４０の焦点位置の測定方法としては、以下の図５及び図６を用いて説明する２通りがある。図５及び図６では、図４と同一の構成要素には同じ参照番号を付して詳細な説明を省略する。
【００１１】
まず、第１の焦点位置測定方法は、図５に示すように、光源１０６からの光を照射レンズ４０で集光し、この集光拡散後の光ビーム１２０の径をビーム径測定器１２１でこの測定器１２１を光源１０６からの光の光軸（Ｚ）方向に移動させながら測定し、得られた光ビーム径の広がり傾斜角に基づいてプローブ１０の焦点位置Ｆを逆算する方法である。
【００１２】
第２の焦点位置測定方法は、図６に示すように、光源１０６からの光を照射レンズ４０で集光し、プローブ１０の焦点位置Ｆの近傍における光の光量を光ファイバ１２２を用いて検出器１２３により検出し、光の光量が最も大きくなる光ファイバ１２２の受光端面位置を照射レンズ４０の焦点位置Ｆと判別する方法である。
【００１３】
【特許文献１】
特願２００２−１７２７０２号明細書
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の焦点位置測定方法では、ビーム径測定器１２１の受光端面位置を正確に特定できないことから、測定精度が低く、第２の焦点位置測定方法では、光ファイバ１２２の受光端面のｘ，ｙ，ｚ，θｘ，θｙの５軸調芯を必要とし、測定に手間がかかるという問題がある。
【００１５】
本発明の目的は、プローブが有するレンズの焦点位置を正確に測定することができるマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法及び装置、並びにマイクロ化学システムのレンズ位置決め方法及びマイクロ化学システムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法は、試料を有する板状部材と、照射光を集光レンズを介して前記試料に照射する照射手段と、前記試料からの出力光の光量を検出する検出手段とを備えるマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法において、前記集光レンズを介して照射された前記照射光をミラーで反射する反射ステップと、前記反射された照射光の光量を検出する検出ステップと、前記ミラーを前記集光レンズの光軸方向に移動する移動ステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項１記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法によれば、集光レンズを介して照射された光をミラーで反射させて照射光の光量を検出するとき、ミラーを集光レンズの光軸方向に移動するので、集光レンズの焦点位置を正確に測定することができる。
【００１８】
請求項２記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法は、請求項１記載のレンズ焦点位置測定方法において、前記移動ステップは、前記ミラーを前記光軸方向に直交する直交座標軸の各々に関して走査させながら前記光軸方向に移動することを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法によれば、ミラーを光軸方向に直交する直交座標軸の各々に関して走査させながら光軸方向に移動するので、集光レンズの焦点位置をより正確に測定することができる。
【００２０】
請求項３記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法は、請求項１又は２記載のレンズ焦点位置測定方法において、前記ミラーは平面ミラーから成ることを特徴とする。
【００２１】
請求項３記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法によれば、ミラーは平面ミラーから成るので、直交座標軸の各々に関しての走査は回転２軸を回転することで足り、集光レンズの焦点位置をより正確に測定することができる。
【００２２】
請求項４記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法は、請求項１又は２記載のレンズ焦点位置測定方法において、前記ミラーは球面ミラーから成ることを特徴とする。
【００２３】
請求項４記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法によれば、ミラーは球面ミラーから成るので、直交座標軸の各々に関しての走査は集光レンズの光軸と垂直なＸ・Ｙ軸を移動することで足り、集光レンズの焦点位置をより正確に測定することができる。
【００２４】
上述の目的を達成するために、請求項５記載のマイクロ化学システム用のレンズ焦点位置測定装置は、試料を有する板状部材と、照射光を集光レンズを介して前記試料に照射する照射手段と、前記試料からの出力光の光量を検出する検出手段とを備えるマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置において、前記集光レンズを介して照射された前記照射光を反射するミラーと、前記反射した照射光の光量を検出する検出手段と、前記ミラーを前記集光レンズの光軸方向に移動する移動手段とを備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項５記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、集光レンズを介して照射された光をミラーで反射させて照射光の光量を検出するとき、ミラーを集光レンズの光軸方向に移動するので、集光レンズの焦点位置を正確に測定することができる。
【００２６】
請求項６記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置は、請求項５記載のレンズ焦点位置測定装置において、前記移動手段は、前記ミラーを前記光軸方向に直交する直交座標軸の各々に関して走査させながら前記光軸方向に移動することを特徴とする。
【００２７】
請求項６記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、ミラーを光軸方向に直交する直交座標軸の各々に関して走査させながら光軸方向に移動するので、集光レンズの焦点位置をより正確に測定することができる。
【００２８】
請求項７記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法は、請求項５又は６記載のレンズ焦点位置測定方法において、前記ミラーは平面ミラーから成ることを特徴とする。
【００２９】
請求項７記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法によれば、ミラーは平面ミラーから成るので、直交座標軸の各々に関しての走査は回転２軸を回転することで足り、集光レンズの焦点位置をより正確に測定することができる。
【００３０】
請求項８記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法は、請求項５又は６記載のレンズ焦点位置測定方法において、前記ミラーは球面ミラーから成ることを特徴とする。
【００３１】
請求項８記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法によれば、ミラーは球面ミラーから成るので、直交座標軸の各々に関しての走査は集光レンズの光軸と垂直なＸ・Ｙ軸を移動することで足り、集光レンズの焦点位置をより正確に測定することができる。
【００３２】
請求項９記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置は、請求項５乃至８のいずれか１項に記載のレンズ焦点位置測定装置において、前記ミラーは、前記反射した照射光を前記集光レンズに向けて反射することを特徴とする。
【００３３】
請求項９記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、ミラーは、反射した照射光を集光レンズに向けて反射するので、ミラーを光軸方向に直交する直交座標軸の各々に関して走査させても、その走査に応じて検出手段を移動させる必要がなくなり、集光レンズの焦点位置を正確に測定することができる。
【００３４】
請求項１０記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置は、請求項９記載のレンズ焦点位置測定装置において、前記照射手段と前記集光レンズの間に、前記反射した照射光を前記検出手段に導光する導光手段をさらに備えることを特徴とする。
【００３５】
請求項１０記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、照射手段と集光レンズの間に、反射した照射光を検出手段に導光する導光手段をさらに備えるので、集光レンズの焦点位置を正確に測定することができる。
【００３６】
請求項１１記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置は、請求項１０記載のレンズ焦点位置測定装置において、前記導光手段は、前記反射した照射光を前記検出手段と前記照射手段とに分岐する光分岐手段から成ることを特徴とする。
【００３７】
請求項１１記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、導光手段は、反射した照射光を検出手段と照射手段とに分岐する光分岐手段から成るので、集光レンズの焦点位置をより正確に測定することができる。
【００３８】
請求項１２記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置は、請求項１１記載のレンズ焦点位置測定装置において、前記光分岐手段は３ｄＢカプラから成ることを特徴とする。
【００３９】
請求項１２記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、光分岐手段は３ｄＢカプラから成るので、反射した照射光を検出手段に確実に導光することができる。
【００４０】
請求項１３記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置は、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のレンズ焦点位置測定装置において、前記照射手段は、前記光分岐手段から分岐された光を遮断するアイソレータを備えることを特徴とする。
【００４１】
請求項１３記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、照射手段は、光分岐手段から分岐された光を遮断するアイソレータを備えるので、照射手段に反射された照射光が入ることにより、照射手段による照射光のレーザ発振効率が悪くなることを防止することができる。
【００４２】
請求項１４記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置は、請求項１０記載のレンズ焦点位置測定装置において、前記導光手段はサーキュレータから成ることを特徴とする。
【００４３】
請求項１４記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、導光手段はサーキュレータから成るので、検出手段に確実に導光することができると共に、反射した照射光を確実に照射手段から遮断することができる。
【００４４】
請求項１５記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置は、請求項５乃至１４のいずれか１項に記載のレンズ焦点位置測定装置において、前記照射光用光源は、前記照射光の波長を変更できるように構成されていることを特徴とする。
【００４５】
請求項１５記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、照射手段は、照射光の波長を変更できるように構成されているので、光熱変換分光法に用いる波長の異なる光を上記照射光として用いることにより、この２波長の光の焦点距離差を正確に測定することができる。
【００４６】
上述の目的を達成するために、請求項１６記載のマイクロ化学システムのレンズ位置決め方法は、試料を有する板状部材と、照射光を集光レンズを介して前記試料に照射する照射手段と、前記試料からの出力光の光量を検出する検出手段とを備えるマイクロ化学システムのレンズ位置決め方法において、前記集光レンズを介して照射された前記照射光を前記ミラーで反射する反射ステップと、前記反射した照射光の光量を検出する検出ステップと、前記集光レンズを前記集光レンズの光軸方向に移動する移動ステップと、前記集光レンズを前記検出された照射光の光量が最大値をとる位置に位置決めする位置決めステップとを有することを特徴とする。
【００４７】
請求項１６記載のマイクロ化学システムのレンズ位置決め方法によれば、照射光を試料に集光するための集光レンズを介して照射し、その反射された照射光の光量をミラーで検出し、集光レンズをその光軸方向に移動し、集光レンズを検出された照射光の光量が最大値をとる位置に位置決めするので、集光レンズの焦点位置を正確に測定することができる。
【００４８】
上述の目的を達成するために、請求項１７記載のマイクロ化学システムは、上記位置決め方法により位置決めされた前記集光レンズを備えることを特徴とする。
【００４９】
請求項１７記載のマイクロ化学システムによれば、上記位置決め方法により位置決めされた集光レンズを備えるので、高精度に測定を行うことができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置を図面を参照しながら説明する。
【００５１】
図１は、本発明の実施の形態に係るマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置の概略構成を示す図である。
【００５２】
図１において、マイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置１００は、出力端５２ａ側からの入射する光の損失が３０ｄＢ以上と大きいアイソレータ５２を介して波長λの光を照射する光源５３と、光源５３からの光を集光するレンズ付き光ファイバ（以下「プローブ」という。）５０と、プローブ５０の出力側に配された平面ミラー５５と、平面ミラー５５を保持する保持機構５６と、平面ミラー５５で反射した光の光量を検出する検出器５４とを備える。
【００５３】
さらに、マイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置１００は、入力端５１ａにプローブ５０の有する後述の光ファイバ１０３が接続され、一方の出力端５１ｂに光源５３が接続され、他方の出力端５１ｃに検出器５４が接続された３ｄＢカプラ５１を備える。
【００５４】
保持機構５６は、平面ミラー５５をプローブ５０の光軸方向（ｚ軸方向）に距離ｚ移動すると共に、ｚ軸に直交するｘ軸，ｙ軸の回りに夫々微小角度θｘ及び微小角度θｙだけ傾斜させることができる。
【００５５】
プローブ５０は、シングルモードの光ファイバ１０３と、光ファイバ１０３の先端部を保持するフェルール１０４と、光ファイバ１０３の先端部からの光を空間１０２を隔てて受光し、外部に集光照射する照射レンズ４０と、フェルール１０４と照射レンズ４０を固定するチューブ１０５とから成る。
【００５６】
以下、図１のレンズ焦点位置測定装置１００の作動を説明する。
【００５７】
図１において、光源５３から出力された波長λの光は、アイソレータ５２、３ｄＢカプラ５１を介して、プローブ５０に入力する。さらに、プローブ５０を透過した光は、平面ミラー５５で反射してプローブ５０を逆に透過する。その後、３ｄＢカプラ５１の入力端５１ａに入力されて３ｄＢカプラ５１の出力端５１ｂ，５１ｃで２つに分岐され、一方は、アイソレータ５２で遮断されると共に、他方は、検出器５４に導かれる。
【００５８】
光源５３から出力された光の光量を１００％とすると、光源５３からプローブ５０に入射する際に３ｄＢカプラ５１で５０％に低減し、さらに、平面ミラー５５で反射し、プローブ５０から検出器５４に入射する際に３ｄＢカプラ５１でさらに２５％に低減するため、結局、検出器５４は、原理的には、光源５３から出力された光の光量の２５％を受光することとなるが、プローブ５０の焦点位置の近傍に配される平面ミラー５５でプローブ５０からの光のすべてがプローブ５０に戻されるわけではなく、プローブ５０の有する照射レンズ４０により集光された光の焦点位置と平面ミラー５５の焦点位置とのずれに応じて戻り率が劣化する。逆に言えば、反射率が最大になる平面ミラー５５の位置が、照射レンズ４０の焦点位置であると云えることになる。もちろん、平面ミラー５５の法線がプローブ５０の光軸（ｚ軸）と一致するのが望ましく、そのために、ｚ軸の任意の位置において平面ミラー５５の反射量が最大となるように平面ミラー５５の微小角度θｚ、θｙに係る傾斜を調整してｚ軸に対して反射面が垂直となるようにする。
【００５９】
図１のレンズ焦点位置測定装置１００は、照射レンズ４０の焦点位置の測定を図３に示す方法により行う。
【００６０】
まず、平面ミラー５５を照射レンズ４０からその設計焦点距離だけｚ軸方向に離した位置をｚ＝０とし、ｚ軸方向にその前後０．２ｍｍの範囲を平面ミラー５５のシフト範囲に設定する。
【００６１】
その後、このシフト範囲の一点（例えば、ｚ＝−０．０８）に平面ミラー５５を位置決めし、微小角度θｘ，θｙを走査させて検出器５４で取得される光量（以下、「検出光量」という。）が極大値を示すように（例えば、曲線３０１の極大値３０２）、微小角度θｘ，θｙを決定する。
【００６２】
その後、平面ミラー５５をｚ軸方向に前後微小量移動させ（例えば、ｚ＝−０．１０、−０．０６）、夫々の位置で同様に検出光量が極大値を示す微小角度θｘ，θｙを決定する。決定された微小角度θｘ，θｙにおいて、検出光量の極大値が大きい方向に移動させる。例えば、図３のようにｚ＝−０．１０のときの検出光量の極大値３０３がｚ＝−０．０８のときの検出光量の極大値３０４より大きい場合、平面ミラー５５をｚ軸の＋の方向に移動する。
【００６３】
さらに、平面ミラーを上記方向に微少量移動させていき、上記方法と同様の方法で決定された微小角度θｘ，θｙにおいて、検出光量の極大値が移動前の検出光量の極大値より小さくなったとき、その移動前のｚ軸の位置を照射レンズ４０の焦点位置として決定する。例えば、図３のように、平面ミラー５５をｚ＝−０．０８の位置からｚ軸の＋の方向に移動していき、移動後（ｚ＝０．０３）の検出光量の極大値３０６が、移動前（ｚ＝０．０２）の検出光量の極大値３０５より小さくなったとき、ｚ＝０．０３を照射レンズ４０の焦点位置として決定する。
【００６４】
上記微小角度θｘの走査速度は、微小角度θｙの走査速度より早く行うことにより、平面ミラー５５の傾斜角のすべてについて検出光量を調べることができ、平面ミラー５５の法線を確実にｚ軸方向に一致させることができる。
【００６５】
このように検出光量の測定を繰りかえしていくと、検出光量の極大値が最大をとる位置が判別され、この位置をプローブ１の焦点位置と判定する。
【００６６】
本実施の形態によれば、光源５３からの光をプローブ５０の有する照射レンズ４０を介して照射し、その反射された光の光量を平面ミラー５５で検出しつつ、平面ミラー５５をｚ軸方向に移動するので、レンズの焦点位置を正確に測定することができる。
【００６７】
上記実施の形態において、平面ミラー５５に代えて、図２に示すような球面ミラー６０を用いてもよい。この場合は、球面ミラー６０の保持機構は、球面ミラー６０をｘ軸，ｙ軸の各々に関して移動することができるように構成される。
【００６８】
上記実施の形態において、３ｄＢカプラ５１に代えて、サーキュレータを用いてもよい。これにより、平面ミラー５５や球面ミラー６０等により反射された光をより確実に光源５３から遮断することができる。この場合は、アイソレータは不要であるが、アイソレータを配してもよい。
【００６９】
さらに、光源５３を光の波長を可変できるように構成してもよい。これにより、光熱変換分光法に用いる波長の異なる光の焦点距離差を正確に測定することができる。
【００７０】
以下、上記マイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置１００を用いた照射レンズ４０の位置決め方法を説明する。
【００７１】
本位置決め方法は、光源５３からの光をプローブ５０を介して平面ミラー５５に照射し、平面ミラー５５で反射した光の検出光量を検出器５４で検出する。このとき、照射レンズ４０を固定し、光ファイバ１０３を保持するフェルール１０４をｚ軸方向に移動し、平面ミラー５５は微小角度θｘ，θｙについてのみ調整することで、検出光量が最大値をとる位置に照射レンズ４０を位置決めするものである。このとき、チューブ１０５はレンズ４０に固定されていてもよいし、フェルール１０４に固定されていてもよい。
【００７２】
本位置決め方法において、平面ミラー５５に代えて球面ミラーを用いてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１及び請求項５記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法及び装置によれば、集光レンズを介して照射された光をミラーで反射させて照射光の光量を検出するとき、ミラーを集光レンズの光軸方向に移動するので、集光レンズの焦点位置を正確に測定することができる。
【００７４】
請求項２及び請求項６記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法及び装置によれば、ミラーを光軸方向に直交する直交座標軸の各々に関して走査させながら光軸方向に移動するので、集光レンズの焦点位置をより正確に測定することができる。
【００７５】
請求項３及び請求項７記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法及び装置によれば、ミラーは平面ミラーから成るので、直交座標軸の各々に関しての走査は回転２軸を回転することで足り、集光レンズの焦点位置をより正確に測定することができる。
【００７６】
請求項４及び請求項８記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法及び装置によれば、ミラーは球面ミラーから成るので、直交座標軸の各々に関しての走査は集光レンズの光軸と垂直なＸ・Ｙ軸を移動することで足り、集光レンズの焦点位置をより正確に測定することができる。
【００７７】
請求項９記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、ミラーは、反射した照射光を集光レンズに向けて反射するので、ミラーを光軸方向に直交する直交座標軸の各々に関して走査させても、その走査に応じて検出手段を移動させる必要がなくなり、集光レンズの焦点位置を正確に測定することができる。
【００７８】
請求項１０記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、照射手段と集光レンズの間に、反射した照射光を検出手段に導光する導光手段をさらに備えるので、集光レンズの焦点位置を正確に測定することができる。
【００７９】
請求項１１記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、導光手段は、反射した照射光を検出手段と照射手段とに分岐する光分岐手段から成るので、集光レンズの焦点位置をより正確に測定することができる。
【００８０】
請求項１２記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、光分岐手段は３ｄＢカプラから成るので、反射した照射光を検出手段に確実に導光することができる。
【００８１】
請求項１３記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、照射手段は、光分岐手段から分岐された光を遮断するアイソレータを備えるので、照射手段に反射された照射光が入ることにより、照射手段による照射光のレーザ発振効率が悪くなることを防止することができる。
【００８２】
請求項１４記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、導光手段はサーキュレータから成るので、検出手段に確実に導光することができると共に、反射した照射光を確実に照射手段から遮断することができる。
【００８３】
請求項１５記載のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置によれば、照射手段は、照射光の波長を変更できるように構成されているので、光熱変換分光法に用いる波長の異なる光の焦点距離差を正確に測定することができる。
【００８４】
請求項１６記載のマイクロ化学システムのレンズ位置決め方法によれば、照射光を試料に集光するための集光レンズを介して照射し、その反射された照射光の光量をミラーで検出し、集光レンズをその光軸方向に移動し、集光レンズを検出された照射光の光量が最大値をとる位置に位置決めするので、集光レンズの焦点位置を正確に測定することができる。
【００８５】
請求項１７記載のマイクロ化学システムによれば、上記位置決め方法により位置決めされた集光レンズを備えるので、高精度に測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１における平面ミラー５５の変形例を説明する図である。
【図３】図１のレンズ焦点位置測定装置１００による測定結果を示すグラフである。
【図４】従来のマイクロ化学システムの概略構成を示す図である。
【図５】従来のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法を説明する図である。
【図６】従来のマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法を説明する図である。
【符号の説明】
１００ マイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置
５０ プローブ（レンズ付きファイバ）
５１ ３ｄＢカプラ
５２ アイソレータ
５３ 光源
５４ 検出器
５５ 平面ミラー
５６ 保持機構[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a lens focal position of a microchemical system, and a method of positioning a lens of a microchemical system and a microchemical system.
[0002]
[Prior art]
A microchemical system is based on a photothermal conversion spectroscopy or a laser induced fluorescence (LIF) analysis, and is based on a minute amount of a sample solution (a minute amount of sample) flowing through a minute flow path provided in a microchemical system chip. (A solution containing) is analyzed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
For example, when measuring the concentration or flow rate of a sample in a sample solution based on photothermal conversion spectroscopy, as shown in FIG. 4, the microchemical system 1 is formed in a plate-like member 20 with a flow path described later. The irradiation unit 1a irradiates the sample solution in the flow channel 204 with excitation light and detection light, and the light receiving unit 1b receives the excitation light and detection light passing through the plate member 20 with flow channel. The microchemical system 1 measures the concentration of a trace amount of a sample solution in the flow path 204 of the plate member 20 with a flow path and the flow rate of the sample solution using photothermal conversion spectroscopy.
[0004]
The plate member 20 with a flow path includes, for example, three substrates that are sequentially bonded in three layers, and the flow path 204 formed therein is used for mixing, stirring, synthesizing, separating, extracting, detecting, and the like of a sample solution. Used.
[0005]
The irradiating unit 1a includes a light source 106 for excitation light that outputs excitation light, a light source 107 for detection light that outputs detection light, a modulator 108 that modulates the excitation light output by the light source 106 for excitation light, A two-wavelength multiplexing element 109 which is connected to the light source 106 and the detection light source 107 via an optical fiber, respectively, and multiplexes the excitation light from the excitation light source 106 and the detection light from the detection light source 107; An optical fiber with a lens (hereinafter, referred to as a “probe”) 10 that receives the waved light and irradiates the combined light to the flow path 204 of the flow path plate member 20.
[0006]
The probe 10 receives a single-mode optical fiber 103 connected to a two-wavelength multiplexing element 109, a ferrule 104 for holding the tip of the optical fiber 103, and light from the tip of the optical fiber 103 via a space 102. An irradiation lens 40 for converging and irradiating the outside, and a ferrule 104 and a tube 105 for fixing the irradiation lens 40 are provided.
[0007]
By configuring the irradiating section 1a in this manner, the light obtained by combining the irradiation light and the detection light can be applied to the flow path 204 of the plate member 20 with a flow path, and the focal point of the irradiation light is set in the flow path 204. And a thermal lens can be formed there.
[0008]
The light receiving unit 1b receives the irradiation light and the detection light that have passed through the flow path 204 of the plate member 20 with a flow path, and selectively transmits light having the wavelength of the detection light. A photoelectric converter 401 for detecting the amount of light, a lock-in amplifier 403 connected to the photoelectric converter 401 and the modulator 108 for synchronizing a signal from the photoelectric converter 401 with the modulator 108, and a computer for analyzing the signal 404. Computer 404 is connected to modulator 108.
[0009]
In the microchemical system 1 as described above, the photothermal conversion spectroscopy cannot be performed unless the irradiation light such as the detection light or the excitation light is focused in the flow path in which the sample solution flows. It is necessary to accurately measure 40 focal positions. The same applies to the LIF analysis method in which the fluorescence emitted from the sample solution is measured by irradiating the sample solution with excitation light.
[0010]
There are two methods for measuring the focal position of the irradiation lens 40, which will be described with reference to FIGS. 5 and 6 below. 5 and 6, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted.
[0011]
First, in the first focus position measuring method, as shown in FIG. 5, light from the light source 106 is condensed by the irradiation lens 40, and the diameter of the light beam 120 after condensing and diffusing is measured by the beam diameter measuring device 121. This is a method in which measurement is performed while moving the measuring device 121 in the optical axis (Z) direction of the light from the light source 106, and the focal position F of the probe 10 is calculated backward based on the obtained spread inclination angle of the light beam diameter.
[0012]
In the second focus position measuring method, as shown in FIG. 6, light from a light source 106 is condensed by an irradiation lens 40, and the amount of light near the focus position F of the probe 10 is detected using an optical fiber 122. In this method, the position of the light receiving end face of the optical fiber 122 where the amount of light is largest is detected by the detector 123 and is determined as the focal position F of the irradiation lens 40.
[0013]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2002-172702
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the first focus position measuring method, the position of the light receiving end face of the beam diameter measuring device 121 cannot be accurately specified. Therefore, the measurement accuracy is low. In the second focal position measuring method, x of the light receiving end face of the optical fiber 122 is used. , Y, z, θx, θy, and there is a problem that the measurement is troublesome.
[0015]
An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for measuring a lens focal position of a microchemical system, which can accurately measure the focal position of a lens of a probe, and a method of positioning a lens and a microchemical system of a microchemical system. is there.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for measuring the focal position of a lens of a microchemical system according to claim 1, wherein a plate-like member having a sample, and an irradiating unit that irradiates the sample with irradiation light through a condenser lens In a method of measuring the focal point of a lens of a microchemical system including a detecting unit that detects the amount of output light from the sample, a reflection step of reflecting the irradiation light irradiated through the condenser lens with a mirror, A detecting step of detecting a light amount of the reflected irradiation light; and a moving step of moving the mirror in an optical axis direction of the condenser lens.
[0017]
According to the method for measuring the focal position of a lens of a microchemical system according to claim 1, when the light irradiated through the condenser lens is reflected by the mirror to detect the amount of irradiation light, the mirror is moved to the light of the condenser lens. Since it moves in the axial direction, the focal position of the condenser lens can be accurately measured.
[0018]
The method of measuring a lens focal position of a microchemical system according to claim 2 is the method of measuring a lens focal position of claim 1, wherein the moving step causes the mirror to scan with respect to each of orthogonal coordinate axes orthogonal to the optical axis direction. While moving in the optical axis direction.
[0019]
According to the lens focal position measuring method of the microchemical system according to the second aspect, the mirror is moved in the optical axis direction while scanning with respect to each of the orthogonal coordinate axes orthogonal to the optical axis direction, so that the focal position of the condenser lens can be more increased. It can be measured accurately.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a lens focal position of a microchemical system, wherein the mirror comprises a plane mirror.
[0021]
According to the lens focal position measuring method for a microchemical system according to the third aspect, since the mirror is formed of a plane mirror, scanning about each of the orthogonal coordinate axes can be performed by rotating two rotation axes. Can be measured more accurately.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a lens focal position of a microchemical system, wherein the mirror comprises a spherical mirror.
[0023]
According to the method for measuring the focal position of a lens of a microchemical system according to claim 4, since the mirror is a spherical mirror, scanning on each of the orthogonal coordinate axes moves along the X and Y axes perpendicular to the optical axis of the condenser lens. Thus, the focal position of the condenser lens can be more accurately measured.
[0024]
In order to achieve the above object, a lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 5, wherein a plate-shaped member having a sample and an irradiating means for irradiating the sample with irradiation light through a condenser lens And a lens focal position measuring device of a microchemical system comprising: a detecting unit configured to detect an amount of output light from the sample; a mirror configured to reflect the irradiation light irradiated through the condenser lens; And a moving means for moving the mirror in the direction of the optical axis of the condenser lens.
[0025]
According to the lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 5, when the light irradiated through the condenser lens is reflected by the mirror to detect the amount of irradiation light, the mirror is moved to the light of the condenser lens. Since it moves in the axial direction, the focal position of the condenser lens can be accurately measured.
[0026]
The lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 6 is the lens focal position measuring device according to claim 5, wherein the moving means scans the mirror about each of orthogonal coordinate axes orthogonal to the optical axis direction. While moving in the optical axis direction.
[0027]
According to the lens focal position measuring device of the microchemical system according to claim 6, since the mirror is moved in the optical axis direction while scanning the mirror with respect to each of the orthogonal coordinate axes orthogonal to the optical axis direction, the focal position of the condenser lens can be increased. It can be measured accurately.
[0028]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a lens focal position of a microchemical system according to the fifth or sixth aspect, wherein the mirror comprises a plane mirror.
[0029]
According to the lens focal position measuring method for a microchemical system according to claim 7, since the mirror is a plane mirror, scanning about each of the orthogonal coordinate axes can be performed by rotating two rotation axes, and the focal position of the condenser lens is sufficient. Can be measured more accurately.
[0030]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a lens focal position of a microchemical system according to the fifth or sixth aspect, wherein the mirror comprises a spherical mirror.
[0031]
According to the method of measuring the focal position of a lens in a microchemical system according to claim 8, since the mirror is a spherical mirror, the scanning about each of the orthogonal coordinate axes moves along the X and Y axes perpendicular to the optical axis of the condenser lens. Thus, the focal position of the condenser lens can be more accurately measured.
[0032]
The lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 9, wherein the mirror is configured to reflect the reflected irradiation light to the condensing lens according to any one of claims 5 to 8. It is characterized in that it is reflected toward.
[0033]
According to the lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 9, since the mirror reflects the reflected irradiation light toward the condenser lens, the mirror is scanned on each of the orthogonal coordinate axes orthogonal to the optical axis direction. Even if this is done, there is no need to move the detection means in accordance with the scanning, and the focal position of the condenser lens can be accurately measured.
[0034]
The lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 10 is the lens focal position measuring device according to claim 9, wherein the reflected irradiation light is transmitted to the detection unit between the irradiation unit and the condenser lens. It is characterized by further comprising a light guiding means for guiding light.
[0035]
According to the lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 10, a light guiding means for guiding the reflected irradiation light to the detecting means is further provided between the irradiating means and the collecting lens. Can be accurately measured.
[0036]
The lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 11 is the lens focal position measuring device according to claim 10, wherein the light guide unit branches the reflected irradiation light into the detection unit and the irradiation unit. It is characterized by comprising a light splitting means.
[0037]
According to the lens focus position measuring device for a microchemical system according to claim 11, the light guide means comprises a light branching means for branching the reflected irradiation light into a detection means and an irradiation means. Can be measured more accurately.
[0038]
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a lens focal position measuring apparatus for a microchemical system, wherein the optical branching means comprises a 3 dB coupler.
[0039]
According to the lens focal position measuring device for a microchemical system according to the twelfth aspect, since the light branching unit is formed of the 3 dB coupler, it is possible to reliably guide the reflected irradiation light to the detecting unit.
[0040]
A lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 13, wherein the irradiating means is a light beam branched from the light branching device in the lens focal position measuring device according to any one of claims 10 to 12. It is characterized by having an isolator for shutting off.
[0041]
According to the lens focal position measuring device of the microchemical system according to claim 13, since the irradiating means is provided with the isolator for blocking the light branched from the light branching means, the reflected irradiating light enters the irradiating means. In addition, it is possible to prevent the laser oscillation efficiency of irradiation light from being deteriorated by the irradiation unit.
[0042]
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a lens focal position measuring device for a microchemical system, wherein the light guide means comprises a circulator.
[0043]
According to the lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 14, since the light guide means is constituted by the circulator, it is possible to reliably guide the light to the detection means and to surely reflect the reflected irradiation light from the irradiation means. Can be shut off.
[0044]
The lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 15 is the lens focal position measuring device according to any one of claims 5 to 14, wherein the irradiation light source changes a wavelength of the irradiation light. It is characterized by being constituted so that it can be performed.
[0045]
According to the lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 15, since the irradiating means is configured to be able to change the wavelength of the irradiating light, the irradiating means irradiates the light having a different wavelength used for photothermal conversion spectroscopy. By using it as light, the difference in focal length between the two wavelengths of light can be accurately measured.
[0046]
In order to achieve the above object, a lens positioning method for a microchemical system according to claim 16, wherein a plate-shaped member having a sample, irradiation means for irradiating the sample with irradiation light through a condenser lens, and A lens positioning method for a microchemical system comprising: a detection unit configured to detect a light amount of output light from a sample, wherein a reflection step of reflecting the irradiation light irradiated through the condenser lens by the mirror; A detecting step of detecting an amount of irradiation light, a moving step of moving the condenser lens in an optical axis direction of the condenser lens, and a position where the amount of the detected irradiation light reaches a maximum value. And a positioning step of performing positioning.
[0047]
According to the lens positioning method of the microchemical system according to the present invention, the irradiation light is irradiated through the condenser lens for condensing the irradiation light on the sample, and the amount of the reflected irradiation light is detected by the mirror. Since the optical lens is moved in the direction of the optical axis and the condenser lens is positioned at a position where the amount of the detected irradiation light has the maximum value, the focal position of the condenser lens can be accurately measured.
[0048]
In order to achieve the above object, a microchemical system according to claim 17 is provided with the condenser lens positioned by the positioning method.
[0049]
According to the microchemical system according to the seventeenth aspect, since the condenser lens positioned by the positioning method is provided, the measurement can be performed with high accuracy.
[0050]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a lens focal position measuring device of a microchemical system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0051]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a lens focal position measuring device of a microchemical system according to an embodiment of the present invention.
[0052]
In FIG. 1, a lens focal position measuring device 100 of a microchemical system includes a light source 53 that irradiates light having a wavelength λ through an isolator 52 in which a loss of light incident from an output end 52 a side is as large as 30 dB or more, and a light source 53. An optical fiber with a lens (hereinafter, referred to as a “probe”) 50 for condensing light from the light source, a flat mirror 55 disposed on the output side of the probe 50, a holding mechanism 56 for holding the flat mirror 55, and a flat mirror 55 And a detector 54 for detecting the amount of light reflected by the detector.
[0053]
Further, in the lens focal position measuring apparatus 100 of the microchemical system, an optical fiber 103 of the probe 50 is connected to an input end 51a, a light source 53 is connected to one output end 51b, and a detection is made to the other output end 51c. And a 3 dB coupler 51 to which the coupler 54 is connected.
[0054]
The holding mechanism 56 moves the plane mirror 55 by a distance z in the optical axis direction (z-axis direction) of the probe 50 and inclines by a small angle θx and a small angle θy around an x-axis and a y-axis orthogonal to the z-axis, respectively. Can be done.
[0055]
The probe 50 receives a single-mode optical fiber 103, a ferrule 104 holding the distal end of the optical fiber 103, and light from the distal end of the optical fiber 103 via a space 102, and collects and irradiates the light to the outside. It comprises a lens 40, a ferrule 104 and a tube 105 for fixing the irradiation lens 40.
[0056]
Hereinafter, the operation of the lens focal position measuring device 100 of FIG. 1 will be described.
[0057]
In FIG. 1, light having a wavelength λ output from a light source 53 is input to a probe 50 via an isolator 52 and a 3 dB coupler 51. Further, the light transmitted through the probe 50 is reflected by the plane mirror 55 and transmitted through the probe 50 in reverse. Thereafter, the signal is input to the input terminal 51a of the 3dB coupler 51 and branched into two at the output terminals 51b and 51c of the 3dB coupler 51. One is cut off by the isolator 52 and the other is guided to the detector 54.
[0058]
Assuming that the amount of light output from the light source 53 is 100%, when the light enters the probe 50 from the light source 53, the light is reduced to 50% by the 3dB coupler 51, further reflected by the plane mirror 55, and detected by the probe 50 to the detector 54. When the light is incident on the probe, the light is further reduced to 25% by the 3 dB coupler 51, so that, in principle, the detector 54 receives 25% of the light amount of the light output from the light source 53. Not all of the light from the probe 50 is returned to the probe 50 by the plane mirror 55 disposed near the focal position of 50. The focal position of the light condensed by the irradiation lens 40 of the probe 50 and the plane mirror 55 The return rate is degraded according to the shift from the focal position of 55. Conversely, it can be said that the position of the plane mirror 55 where the reflectance is maximized is the focal position of the irradiation lens 40. Of course, it is desirable that the normal line of the plane mirror 55 coincides with the optical axis (z-axis) of the probe 50. Therefore, the plane mirror 55 is set so that the reflection amount of the plane mirror 55 is maximized at any position on the z-axis. Is adjusted so that the reflection surface is perpendicular to the z-axis.
[0059]
The lens focal position measuring device 100 of FIG. 1 measures the focal position of the irradiation lens 40 by the method shown in FIG.
[0060]
First, a position where the plane mirror 55 is separated from the irradiation lens 40 by the design focal length in the z-axis direction is set to z = 0, and a range of 0.2 mm before and after the plane mirror 55 in the z-axis direction is set as a shift range of the plane mirror 55.
[0061]
Thereafter, the plane mirror 55 is positioned at one point of this shift range (for example, z = −0.08), and the light amount acquired by the detector 54 by scanning the minute angles θx and θy (hereinafter, referred to as “detected light amount”). .) Indicate the local maximum value (for example, the local maximum value 302 of the curve 301), the minute angles θx and θy are determined.
[0062]
Thereafter, the plane mirror 55 is moved in the z-axis direction by a very small amount in the front-back direction (for example, z = −0.10, −0.06), and the minute angles θx, θy at which the detected light amount similarly shows the local maximum value at each position. decide. At the determined minute angles θx and θy, the detected light amount is moved in a direction in which the maximum value is large. For example, as shown in FIG. 3, when the maximum value 303 of the detected light amount at z = −0.10 is larger than the maximum value 304 of the detected light amount at z = −0.08, Move in the direction of.
[0063]
Further, the plane mirror was moved by a very small amount in the above-described direction, and at the minute angles θx and θy determined by the same method as described above, the maximum value of the detected light amount became smaller than the maximum value of the detected light amount before the movement. At this time, the z-axis position before the movement is determined as the focal position of the irradiation lens 40. For example, as shown in FIG. 3, the plane mirror 55 is moved from the position of z = −0.08 in the positive direction of the z axis, and the maximum value 306 of the detected light amount after the movement (z = 0.03) is obtained. When the detected light amount becomes smaller than the maximum value 305 before the movement (z = 0.02), z = 0.03 is determined as the focal position of the irradiation lens 40.
[0064]
By performing the scanning speed at the minute angle θx faster than the scanning speed at the minute angle θy, the amount of detected light can be checked for all the inclination angles of the plane mirror 55, and the normal of the plane mirror 55 can be surely set in the z-axis direction. Can be matched.
[0065]
By repeating the measurement of the detected light amount in this manner, the position where the maximum value of the detected light amount reaches the maximum is determined, and this position is determined as the focal position of the probe 1.
[0066]
According to the present embodiment, the light from the light source 53 is radiated through the irradiation lens 40 of the probe 50, and while the light amount of the reflected light is detected by the plane mirror 55, the plane mirror 55 is moved in the z-axis direction. , The focal position of the lens can be accurately measured.
[0067]
In the above embodiment, a spherical mirror 60 as shown in FIG. 2 may be used instead of the plane mirror 55. In this case, the holding mechanism of the spherical mirror 60 is configured to be able to move the spherical mirror 60 with respect to each of the x axis and the y axis.
[0068]
In the above embodiment, a circulator may be used instead of the 3 dB coupler 51. Thus, the light reflected by the flat mirror 55 and the spherical mirror 60 can be more reliably blocked from the light source 53. In this case, an isolator is unnecessary, but an isolator may be provided.
[0069]
Further, the light source 53 may be configured to be able to change the wavelength of light. This makes it possible to accurately measure the difference in focal length between lights having different wavelengths used in photothermal conversion spectroscopy.
[0070]
Hereinafter, a method of positioning the irradiation lens 40 using the lens focal position measuring device 100 of the microchemical system will be described.
[0071]
In this positioning method, light from a light source 53 is applied to a plane mirror 55 via a probe 50, and a detector 54 detects the amount of light detected by the plane mirror 55. At this time, the irradiation lens 40 is fixed, the ferrule 104 holding the optical fiber 103 is moved in the z-axis direction, and the plane mirror 55 is adjusted only for the minute angles θx and θy, so that the position where the amount of detected light has the maximum value is obtained. The positioning of the irradiation lens 40 is performed. At this time, the tube 105 may be fixed to the lens 40 or may be fixed to the ferrule 104.
[0072]
In this positioning method, a spherical mirror may be used instead of the plane mirror 55.
[0073]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the lens focus position measuring method and apparatus of the micro chemical system according to claims 1 and 5, the light irradiated through the condenser lens is reflected by the mirror to irradiate the light. When detecting the amount of light, the mirror is moved in the direction of the optical axis of the condenser lens, so that the focal position of the condenser lens can be accurately measured.
[0074]
According to the method and the apparatus for measuring the focal point of the lens of the microchemical system according to the second and sixth aspects, the mirror is moved in the optical axis direction while scanning in each of the orthogonal coordinate axes orthogonal to the optical axis direction. The focal position of the lens can be measured more accurately.
[0075]
According to the method and the apparatus for measuring the focal position of a lens of a microchemical system according to claims 3 and 7, since the mirror is formed of a plane mirror, scanning about each of the orthogonal coordinate axes can be performed by rotating two rotation axes, The focal position of the condenser lens can be measured more accurately.
[0076]
According to the method and apparatus for measuring a lens focal position of a microchemical system according to claims 4 and 8, since the mirrors are spherical mirrors, scanning on each of the orthogonal coordinate axes is performed by X perpendicular to the optical axis of the condenser lens. Moving the Y axis is sufficient, and the focal position of the condenser lens can be measured more accurately.
[0077]
According to the lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 9, since the mirror reflects the reflected irradiation light toward the condenser lens, the mirror is scanned on each of the orthogonal coordinate axes orthogonal to the optical axis direction. Even if this is done, there is no need to move the detection means in accordance with the scanning, and the focal position of the condenser lens can be accurately measured.
[0078]
According to the lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 10, a light guiding means for guiding the reflected irradiation light to the detecting means is further provided between the irradiating means and the collecting lens. Can be accurately measured.
[0079]
According to the lens focus position measuring device for a microchemical system according to claim 11, the light guide means comprises a light branching means for branching the reflected irradiation light into a detection means and an irradiation means. Can be measured more accurately.
[0080]
According to the lens focal position measuring device for a microchemical system according to the twelfth aspect, since the light branching unit is formed of the 3 dB coupler, it is possible to reliably guide the reflected irradiation light to the detecting unit.
[0081]
According to the lens focal position measuring device of the microchemical system according to claim 13, since the irradiating means is provided with the isolator for blocking the light branched from the light branching means, the reflected irradiating light enters the irradiating means. In addition, it is possible to prevent the laser oscillation efficiency of irradiation light from being deteriorated by the irradiation unit.
[0082]
According to the lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 14, since the light guide means is constituted by the circulator, it is possible to reliably guide the light to the detection means and to surely reflect the reflected irradiation light from the irradiation means. Can be shut off.
[0083]
According to the lens focal position measuring device for a microchemical system according to claim 15, since the irradiation means is configured to be able to change the wavelength of the irradiation light, the focal length of light having different wavelengths used for photothermal conversion spectroscopy. The difference can be measured accurately.
[0084]
According to the lens positioning method of the microchemical system according to the present invention, the irradiation light is irradiated through the condenser lens for condensing the irradiation light on the sample, and the amount of the reflected irradiation light is detected by the mirror. Since the optical lens is moved in the direction of the optical axis and the condenser lens is positioned at a position where the amount of the detected irradiation light has the maximum value, the focal position of the condenser lens can be accurately measured.
[0085]
According to the microchemical system according to the seventeenth aspect, since the condenser lens positioned by the positioning method is provided, the measurement can be performed with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a lens focal position measuring device of a microchemical system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a modification of the flat mirror 55 in FIG.
FIG. 3 is a graph showing a measurement result by the lens focal position measuring device 100 of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional microchemical system.
FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional method of measuring a lens focal position of a microchemical system.
FIG. 6 is a view for explaining a lens focal position measuring method of a conventional microchemical system.
[Explanation of symbols]
100 Micro chemical system lens focal position measuring device
50 probe (fiber with lens)
51 3dB coupler
52 Isolator
53 light source
54 detector
55 flat mirror
56 Holding mechanism

Claims (17)

試料を有する板状部材と、照射光を集光レンズを介して前記試料に照射する照射手段と、前記試料からの出力光の光量を検出する検出手段とを備えるマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法において、
前記集光レンズを介して照射された前記照射光をミラーで反射する反射ステップと、
前記反射された照射光の光量を検出する検出ステップと、
前記ミラーを前記集光レンズの光軸方向に移動する移動ステップとを有することを特徴とするマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定方法。Lens focal position measurement of a microchemical system comprising: a plate-shaped member having a sample; irradiation means for irradiating the sample with irradiation light via a condenser lens; and detection means for detecting the amount of output light from the sample. In the method,
A reflection step of reflecting the irradiation light irradiated through the condenser lens with a mirror,
A detecting step of detecting the amount of the reflected irradiation light,
Moving the mirror in the direction of the optical axis of the condenser lens. 前記移動ステップは、前記ミラーを前記光軸方向に直交する直交座標軸の各々に関して走査させながら前記光軸方向に移動することを特徴とする請求項１記載の焦点位置測定方法。2. The focus position measuring method according to claim 1, wherein in the moving step, the mirror is moved in the optical axis direction while scanning the mirror about each of orthogonal coordinate axes orthogonal to the optical axis direction. 前記ミラーは平面ミラーから成ることを特徴とする請求項１又は２記載の焦点位置測定方法。3. The method according to claim 1, wherein the mirror comprises a plane mirror. 前記ミラーは球面ミラーから成ることを特徴とする請求項１又は２記載の焦点位置測定方法。3. The method according to claim 1, wherein the mirror comprises a spherical mirror. 試料を有する板状部材と、照射光を集光レンズを介して前記試料に照射する照射手段と、前記試料からの出力光の光量を検出する検出手段とを備えるマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置において、
前記集光レンズを介して照射された前記照射光を反射するミラーと、
前記反射した照射光の光量を検出する検出手段と、
前記ミラーを前記集光レンズの光軸方向に移動する移動手段とを備えることを特徴とするマイクロ化学システムのレンズ焦点位置測定装置。Lens focal position measurement of a microchemical system comprising: a plate-shaped member having a sample; irradiation means for irradiating the sample with irradiation light via a condenser lens; and detection means for detecting the amount of output light from the sample. In the device,
A mirror that reflects the irradiation light irradiated through the condenser lens;
Detecting means for detecting the amount of the reflected irradiation light,
Moving means for moving the mirror in the optical axis direction of the condensing lens. 前記移動手段は、前記ミラーを前記光軸方向に直交する直交座標軸の各々に関して走査させながら前記光軸方向に移動することを特徴とする請求項５記載のレンズ焦点位置測定装置。6. The lens focal position measuring apparatus according to claim 5, wherein the moving unit moves the mirror in the optical axis direction while scanning the mirror about each of orthogonal coordinate axes orthogonal to the optical axis direction. 前記ミラーは平面ミラーから成ることを特徴とする請求項５又は６記載のレンズ焦点位置測定装置。7. The lens focal position measuring device according to claim 5, wherein the mirror is a plane mirror. 前記ミラーは球面ミラーから成ることを特徴とする請求項５又は６記載のレンズ焦点位置測定装置。7. The lens focal position measuring device according to claim 5, wherein the mirror is a spherical mirror. 前記ミラーは、前記反射した照射光を前記集光レンズに向けて反射することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載のレンズ焦点位置測定装置。9. The lens focal position measuring device according to claim 5, wherein the mirror reflects the reflected irradiation light toward the condenser lens. 前記照射手段と前記集光レンズの間に、前記反射した照射光を前記検出手段に導光する導光手段をさらに備えることを特徴とする請求項９記載のレンズ焦点位置測定装置。The lens focal position measuring device according to claim 9, further comprising a light guide unit that guides the reflected irradiation light to the detection unit between the irradiation unit and the condenser lens. 前記導光手段は、前記反射した照射光を前記検出手段と前記照射手段とに分岐する光分岐手段から成ることを特徴とする請求項１０記載のレンズ焦点位置測定装置。11. The lens focal position measuring device according to claim 10, wherein said light guide means comprises a light branching means for branching said reflected irradiation light into said detection means and said irradiation means. 前記光分岐手段は３ｄＢカプラから成ることを特徴とする請求項１１記載のレンズ焦点位置測定装置。The lens focal position measuring device according to claim 11, wherein the light splitting means comprises a 3dB coupler. 前記照射手段は、前記光分岐手段から分岐された光を遮断するアイソレータを備えることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のレンズ焦点位置測定装置。13. The lens focal position measuring device according to claim 10, wherein the irradiating unit includes an isolator that blocks light branched from the light branching unit. 前記導光手段はサーキュレータから成ることを特徴とする請求項１０記載のレンズ焦点位置測定装置。11. The lens focal position measuring device according to claim 10, wherein said light guide means comprises a circulator. 前記照射手段は、前記照射光の波長を変更できるように構成されていることを特徴とする請求項５乃至１４のいずれか１項に記載のレンズ焦点位置測定装置。15. The lens focal position measuring device according to claim 5, wherein the irradiation unit is configured to change a wavelength of the irradiation light. 試料を有する板状部材と、照射光を集光レンズを介して前記試料に照射する照射手段と、前記試料からの出力光の光量を検出する検出手段とを備えるマイクロ化学システムのレンズ位置決め方法において、
前記集光レンズを介して照射された前記照射光を前記ミラーで反射する反射ステップと、
前記反射した照射光の光量を検出する検出ステップと、
前記集光レンズを前記集光レンズの光軸方向に移動する移動ステップと、前記集光レンズを前記検出された照射光の光量が最大値をとる位置に位置決めする位置決めステップとを有することを特徴とするマイクロ化学システムのレンズ位置決め方法。A plate-like member having a sample, irradiation means for irradiating the sample with irradiation light through a condensing lens, and detection means for detecting the amount of output light from the sample; ,
A reflection step of reflecting the irradiation light irradiated through the condenser lens with the mirror,
A detecting step of detecting the amount of the reflected irradiation light,
A moving step of moving the condenser lens in the optical axis direction of the condenser lens; and a positioning step of positioning the condenser lens at a position where the amount of the detected irradiation light takes a maximum value. A lens positioning method for a microchemical system. 請求項１６記載の位置決め方法により位置決めされた前記集光レンズを備えることを特徴とするマイクロ化学システム。A microchemical system comprising the condenser lens positioned by the positioning method according to claim 16.
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