JP2006058276A - 自動化されたシステム、及びサンプルの分析方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】所定の範囲の入射伝播角度ωを有する励起光を受けるように動作可能なミスアライメントエラーを補償する光センサー(222)である。このセンサー(222)は、可変の反射伝播角度θoiの反射面(227)と感知導波路(228)とを有している。この反射面(227)の形状は、センサー(222)と励起光用のセンサー(58)との間にミスアライメントエラーがあっても、感知導波路(228)へと反射する励起光の光量を最大にするように選定されている。また、このセンサーは、励起光を前記反射面(227)へとフォーカスさせるためのレンズ部(160)並びに/もしくは導波路(228)からの射出信号回復光をコリメートするためのレンズ部(174)を有している。反復方法が、前記レンズ部(160,174)をデザインするために使用可能である。
【選択図】図17
Description
r(θ) = R(0)×(1-cos(θO))/(1-cos((90°-θ)+θO))
により説明することが可能であり、ここでr(θ)はO点源から曲線27Aまでの距離、θは励起光線30と光軸45の間の角度である。角度θ0は光軸に相関する出射の望ましくは一定となる角度、R(0)はθ=0のときのO点源から曲線27Aまでの距離である。
z(mm)=7.59178h2-1.130917h4+15.184765h6-1.276721h8+3.500005h10
で説明することが可能であり、当該技術に携わる者であれば理解されよう。
前記感知導波路228は、長軸が中心に向って下方に延びた少なくともほぼ柱形状を有し、また、少なくともほぼ円形の断面を有している。ここで使用している用語“柱形”は、真直ぐな柱形だけではなく、折曲もしくは湾曲された柱形も含み、また、また、この用語“柱形”は、正円形の断面や、楕円形のように非正円形の断面を有している円筒形や、正方形もしくは長方形のような幾何学的な形態を有している断面も含んでいる。この感知導波路228の長軸は、単一の分離される光軸45と一致され得る。
原点で想定されている点光源において、曲線センサー222A(これの破線の延長リフレクター227B,リフレクター227Cと同様)は、以下の極座標に従って示されることができる。
P=1/(1−R)である。
ここで、Aは、入射伝播角度ωがゼロのときの、反射伝播角度θoiである。
前記光センサー222の径方向に分割された双焦点レンズ部224は、スラブセンサー132,132aに対して既に説明された方法に類似している励起光30の取扱いを可能にしている。特に、励起光用のレンズの反射面は、レンズ160と反射面リフレクター227との間の一点に励起光30をフォーカスし、かくして、結像された光源が、スラブセンサー132,132aのためのシリンドリカルレンズ部134,134aを用いてなされたような、リフレクター227のデザインで使用するための内部原点Oを与えるように形成される。このことは、励起光30のコリメートされた光束を射出する複数のレンズを有している複数の光源を使用することを可能にしている。この励起光30のコリメートされた光束を形成並びに当扱う方法は、この分野では良く知られている。1つの最も簡単な例は、直角リフレクター58のような点光源を屈折もしくは反射レンズの焦点に配置することである。
実用的な観点から、短い角測長さωLを有しているリフレクター227が、好ましい。これは、リフレクター227のための光学仕上げに射出モールドを仕上げるのは、長い角測長さに対するよりも短い角測長さに対する方が難しくないからである。
−0.05673484h6+0.01429319h8
−0.001317767h10
光センサー222が、ガラスもしくはプラスチックでモールド成型される場合に、双焦点レンズ160,174のための部分を含んでいるモールド成型のためのモールドもしくはパターンの全てもしくは部分は、適当な既知の技術により形成されることができる。限定されない例によれば、Polymer Optics,LLC of Santa Roseにより与えられるようなダイヤモンド調整(diamond turning)が、光学表面を形成するために使用されることができる。代わって、センサー222の全部もしくは一部は、ストック材から直接にダイヤモンド調整されることができる。このダイヤモンド調整の効果は、光センサー222の全部もしくは一部に対しての適当な光学仕上げが、如何なる二次的な研磨を必要としないでなされ、かくして、センサー222の外面の形状でのエラーが最小となることである。
P=1/(1−B)である。
Claims (25)
- 光源からの励起光を受けることができ、内方反射形状と、入射端を備えた感知導波路とを具備する光センサーであって、
前記内方反射形状と、少なくとも感知導波路の前記入射端とは、共通の光軸を有しているように、互いに配設されており、前記内方反射形状は、前記共通の光軸に対して直角をなすY軸に対して所定の範囲の入射伝播角度ωを有している入射励起光線を受けるように動作可能であり、また、
前記内方反射形状は、可変の反射伝播角度θoiの反射面を有し、この反射面は、前記入射励起光線少なくとも幾らかを受けて、前記共通の光軸に対して対応した範囲の可変の反射伝播角度θoiに渡って前記感知導波路の入射端に反射された、前記可変の反射伝播角度θoiの反射面からの反射励起光線を生じさせ、前記反射伝播角度θoiは、前記入射伝播角度ωの関数として変化し、また、
前記可変の反射伝播角度θoiの反射面の少なくとも一部は、前記光源の位置と共通の光軸とに対応した形状を有し、これは、極座標系で以下のように表され、
- 前記光源は、励起光線のコリメートされた光束からなる射出光を発生するように動作可能であり、また、この光センサーは、屈折表面を備えた励起光用のレンズを更に有し、前記屈折表面は、励起光線の前記コリメートされた光束の少なくとも一部を受けて、前記屈折面と可変の反射伝播角度θoiの反射面との間の前記共通の光軸上に点光源を形成するように、励起光線のコリメートされた光束の少なくとも指向し、所定の範囲の入射伝播角度ωを有している前記入射励起光線を発生させる請求項1の光センサー。
- 前記感知導波路は、少なくともほぼ円筒形状のであり、光軸を有するシリンドリカル感知導波路であり、また、このシリンドリカル感知導波路の入射端で、シリンドリカル感知導波路の前記光軸は、前記共通の光軸と一致している請求項1のセンサー。
- 前記反射導波角度θoiの反射面は、前記光源とセンサーとの相互のミスアラインメントエラーの所定の範囲の全体に渡って前記感知導波路の入射面へと反射される、ミスアラインメントエラーのこの反射導波角度θoiの反射面からの反射励起光の光線の射出を最大にするように動作可能に選定されている請求項1のセンサー。
- 前記感知導波路は、外面を有し、この感知導波路は、このセンサーの動作の間に、前記感知導波路の外面近くに全エバネッセント電界強度を有し、また、前記反射導波角度θoiの反射面は、前記光源とセンサーとの相互のミスアラインメントエラーの所定の範囲の全体に渡って前記全エバネッセント電界強度を最大にするように動作可能に選定されている請求項1のセンサー。
- 双焦点レンズを更に具備し、この双焦点レンズは、励起光線の少なくとも幾らかを受けて前記反射導波角度θoiの反射面へと導くように動作可能な夫々の屈折面形状を有する内方の励起光線用のレンズ部と、前記信号回復光の少なくとも幾らかを受けて少なくとも部分的にコリメートするように動作可能な夫々の屈折面形状を有する外側の信号回復光用のレンズ部とを備えている請求項1のセンサー。
- 前記双焦点レンズは、前記共通の光軸を含んでいる光軸を有し、また、前記励起光用のレンズ部と信号回復光用のレンズ部とは、前記共通の光軸に対して少なくともほぼ回転対称である請求項6のセンサー。
- 入射励起光線の少なくとも幾らかを受けて前記反射導波角度θoiの反射面へと導く夫々の屈折表面形状を有する励起光用のレンズを更に具備する請求項1のセンサー。
- 前記励起光用のレンズは、前記共通の光軸を有し、また、この励起光用のレンズは、前記共通の光軸に対して少なくともほぼ回転対称である請求項8のセンサー。
- 前記射出された信号回復光の少なくとも幾らかを受けて、射出される信号回復光の少なくとも幾らかを少なくとも部分的にコリメートするように動作可能な夫々の屈折面形状を有する信号回復光用のレンズを更に具備する請求項1のセンサー。
- 前記信号回復光用のレンズは、前記共通の光軸を有し、また、この信号回復光用のレンズは、前記共通の光軸に対して少なくともほぼ回転対称である請求項10のセンサー。
- 光源からの励起光を受けることができ、内方反射形状と、入射端を備えた感知導波路とを具備する光センサーであって、
前記内方反射形状と、少なくとも感知導波路の前記入射端とは、対称で共通の光学面を有しているように、互いに配設されており、前記内方反射形状は、前記共通の光学面に対して直角をなすY軸に対して所定の範囲の入射伝播角度ωを有している入射励起光線を受けるように動作可能であり、また、
前記内方反射形状は、可変の反射伝播角度θoiの反射面を有し、この反射面は、前記入射励起光線少なくとも幾らかを受けて、前記対称で共通の光学面に対して対応した範囲の可変の反射伝播角度θoiに渡って前記感知導波路の入射端に反射された、前記可変の反射伝播角度θoiの反射面からの反射励起光線を生じさせ、前記反射伝播角度θoiは、前記入射伝播角度ωの関数として変化し、また、
前記可変の反射伝播角度θoiの反射面の少なくとも一部は、前記光源の位置と対称で共通の光学面とに対応した形状を有し、これは、極座標系で以下のように表され、
- 前記光源は、励起光線のコリメートされた光束からなる射出光を発生するように動作可能であり、また、この光センサーは、屈折表面を備えた励起光用のレンズを更に有し、前記屈折表面は、励起光線の前記コリメートされた光束の少なくとも一部を受けて、前記屈折面と可変の反射伝播角度θoiの反射面との間の前記対称で共通の光学面上に点光源を形成するように、励起光線のコリメートされた光束の少なくとも指向し、所定の範囲の入射伝播角度ωを有している前記入射励起光線を発生させる請求項12のセンサー。
- 前記感知導波路は、スラブ感知導波路を有し、この感知導波路は、入射端と、少なくともほぼ平行で互いに対向した1対の反射面と、これら対向した反射面間に位置された共通の対称光学面とを有し、また、このスラブ感知導波路の前記入射端で、スラブ感知導波路の前記共通の対称光学面は、前記対称で共通の光学面と少なくとも一致している請求項12のセンサー。
- 前記スラブ感知導波路は、ターゲット分析物質の感知コーテングのパッチを有し、また、信号回復光の検出器をさらに具備し、
前記ターゲット分析物質の感知コーテングのパッチは、前記スラブ感知導波路の互いに対向した反射面のうちの第1の反射面上に位置されており、また、前記スラブ感知導波路の互いに対向した反射面のうちの第2の反射面の近くに位置されており、かつ、前記前記ターゲット分析物質の感知コーテングのパッチに対向するように配置されている請求項14のセンサー。 - 前記反射導波角度θoiの反射面は、前記光源とセンサーとの相互のミスアラインメントエラーの所定の範囲の全体に渡って前記感知導波路の入射面へと反射される、ミスアラインメントエラーのこの反射導波角度θoiの反射面からの反射励起光の光線の射出を最大にするように動作可能に選定されている請求項12のセンサー。
- 前記感知導波路は、外面を有し、この感知導波路は、このセンサーの動作の間に、前記感知導波路の外面近くに全エバネッセント電界強度を有し、また、前記反射導波角度θoiの反射面は、前記光源とセンサーとの相互のミスアラインメントエラーの所定の範囲の全体に渡って前記全エバネッセント電界強度を最大にするように動作可能に選定されている請求項12のセンサー。
- 双焦点レンズを更に具備し、この双焦点レンズは、更に、励起光線の少なくとも幾らかを受けて前記反射導波角度θoiの反射面へと導くように動作可能な夫々の屈折面形状を有する内方の励起光線用のレンズ部と、前記信号回復光の少なくとも幾らかを受けて少なくとも部分的にコリメートするように動作可能な夫々の屈折面形状を有する外側の信号回復光用のレンズ部とを備えている請求項12のセンサー。
- 前記双焦点レンズは、前記対称で共通の光学面を含んでいる共通の対称光学面を有し、また、前記励起光用のレンズ部と信号回復光用のレンズ部との夫々の屈折面形状は、前記共通の対称光学面に対して少なくともほぼ対称である、少なくともほぼ一次元のデカルト屈折面形状を夫々有する請求項18のセンサー。
- 入射励起光線の少なくとも幾らかを受けて前記反射導波角度θoiの反射面へと導く夫々の屈折表面形状を有する励起光用のレンズを更に具備する請求項12のセンサー。
- 前記励起光用のレンズは、前記対称で共通の光学面を含んでいる対称光学面を有し、また、この励起光用のレンズの夫々の屈折表面形状は、前記共通の対称光学面に対して少なくともほぼ対称である、少なくともほぼ一次元のデカルト屈折面形状を有する前記請求項20のセンサー。
- 前記射出された信号回復光の少なくとも幾らかを受けて、射出される信号回復光の少なくとも幾らかを少なくとも部分的にコリメートするように動作可能な夫々の屈折面形状を有する信号回復光用のレンズを更に具備する請求項12のセンサー。
- 前記信号回復光用のレンズは、前記対称で共通の光学面を含んでいる共通の対象面を有し、また、この信号回復光用のレンズの夫々の屈折面形状は、前記共通の対称光学面に対して少なくともほぼ対称である少なくともほぼ一次元のデカルト屈折面形状を有している請求項22のセンサー。
- 光源からの励起光を受けることができ、対称の光学面を有する内方反射形状を有する光学装置であって、
前記内方反射形状は、前記対称の光学面に対して直角をなすY軸に対して所定の範囲の入射伝播角度ωを有している入射励起光線を受けて、前記対称の光学面に対して反射導波角度θoiの対応した範囲を有する反射導波角度θoiの反射面から反射される励起光線を射出させるように動作可能な反射導波角度θ反射面を有し、前記反射導波角度θoiは、前記入射伝播角度ωの関数として変化し、また、
前記可変の反射伝播角度θoiの反射面の少なくとも一部は、前記光源の位置と光軸とに対応した形状を有し、これは、極座標系で以下のように表される光学装置。
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