JP2009175095A - 測定装置及び測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、試料中に入射した励起光によって、該試料中で発生する励起光と異なる波長の光を測定する測定装置200であって、励起光の波長の光を含む光を照射する光源201と、光源201から照射された光を所定の集光位置に集光させる対物レンズ203と、対物レンズ203からの光を直接反射する第1ミラー221と、開口Pが設けられると共に、第1ミラー221によって反射された光を反射する第2ミラー222と、試料中で発生する励起光と異なる波長の光を測定する測定器205と、を有し、第1ミラー221と第2ミラー222は試料を挟むようにして配置されると共に、対物レンズ203の集光位置を開口Pの位置に設定し、測定器205は該試料中で発生し開口Pを通過した励起光と異なる波長の光を測定することを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
fは、該第1ミラーの焦点距離である。
L−(L2−2fL)1/2≦ X ≦ Lf/(L−f)
ここで、Xは、該交点からの距離
Lは、該第1ミラーと、該第2ミラーと、の間の空気換算長
fは、該第1ミラーの焦点距離である。
f<L/2であることが好ましい。
L3/n3+L4/n4<Lf/(L−f)<L2/n2+L3/n3+L4/n4
ただし、空気換算長L=L1/n1+L2/n2+L3/n3+L4/n4
を満たすように設定することが好ましい。
L3/n3+L4/n4<L−(L2−2fL)1/2<L2/n2+L3/n3+L4/n4
ただし、空気換算長L=L1/n1+L2/n2+L3/n3+L4/n4
を満たすように設定することが好ましい。
(第1の実施の形態)
図2は本実施の形態に係る測定装置の検出部(空間R)の断面図を含む測定光学系の概略を模式的に示す図である。図2に記載の測定装置200は、マイクロチップ100がセットされている。そして、測定装置200は、マイクロチップ100における空間Rを観察する。
本実施の形態によれば、開口Pは、対物レンズ203の集光位置に配置されているため、対物レンズ203で集光した励起光は、第2ミラー222の開口Pをロスすることなく通過できる。また、開口Pは、対物レンズ203の集光位置に配置されているため、小さく形成することができる。このため、第1ミラー221で反射した励起光のうち、第2ミラー222の開口Pを抜ける励起光の光量を少なくすることができる。さらに、第2ミラー222の開口Pを透過した蛍光も、効率よく対物レンズ203で集光される。そのため、微弱な蛍光を効率よく励起・検出することができるのである。
L=L1/n1+L2/n2+L3/n3+L4/n4 (1)
である。また、anはn回目の集光位置を示す。また、縦の両矢印が第1ミラー221を示している。
a1=Lf/(L−f) (2)
となる。
(2−√2)L<f<Lの場合:(第1のケース)
開口Pにおける集光位置Oから出た光は、Lの距離離れた第1ミラー221で反射する。第1ミラー221で反射した光は、第2ミラー222で反射する。このとき、反射位置は図のO’である。第2ミラー222で反射した光は図のa1で集光する。次に、a1で集光した光は、再度第1ミラー221で反射する。第1ミラー221で反射した光は発散する。
f=(2−√2)Lの場合:(第2のケース)
開口Pにおける集光位置Oから出た光は、Lの距離離れた第1ミラー221で反射する。第1ミラー221で反射した光は、第2ミラー222で反射する。このとき、反射位置は図のO’である。第2ミラー222で反射した光は図のa1で集光する。次に、a1で集光した光は、再度第1ミラー221で反射する。第1ミラー221で反射した光は、平行光となる。そして、再度、第2ミラー222で反射する。このとき、反射位置はO’’である。第2ミラー222で反射した光は、第1ミラー221に反射された後に、a2で集光する。そして、第2ミラー222、第1ミラー221を順に反射した光は、開口位置O’’’’に集光するため、第2ミラー222の開口から外に出る。
L/2<f<(2−√2)Lの場合:(第3のケース)
開口Pにおける集光位置Oから出た光は、Lの距離離れた第1ミラー221で反射する。第1ミラー221で反射した光は、第2ミラー222で反射する。このとき、反射位置は図のO’である。第2ミラー222で反射した光は図のa1で集光する。次に、a1で集光した光は、再度第1ミラー221で反射する。第1ミラー221で反射した光は、再度第2ミラー222で反射する。このとき、反射位置はO’’である。第2ミラー222で反射した光は、第1ミラー221に反射される。このように、第1ミラー221で反射された光は、次に第1ミラー221で反射されるまでの間に、集光しない。すなわち、第1ミラー221、第2ミラー222を反射した後に、集光した励起光は、再度集光するまでに、第1ミラー221を複数回繰り返して反射する必要がある。
L/2=fの場合:(第4のケース)
開口Pにおける集光位置Oから出た光は、Lの距離離れた第1ミラー221で反射する。第1ミラー221で反射した光は、開口位置O’に集光するため、第2ミラー222の開口から外に出る。
0<f<L/2の場合:(第5のケース)
開口Pにおける集光位置Oから出た光は、Lの距離離れた第1ミラー221で反射する。第1ミラー221で反射した光は、図のa1で集光する。a1で集光した光は、第2ミラー222で反射する。このとき、反射位置は図のO’である。第2ミラー222で反射した光は、再度第1ミラー221で反射する。第1ミラー221で反射した光は、図のa2で集光する。a2で集光した光は、再度第2ミラー222で反射する。このとき、反射位置は図のO’’である。第2ミラー222で反射した光は、再度第1ミラー221で反射する。これを繰り返す。
式(24)の判別式Dは式(26)となる。
ここで、式(25)を式(27)のように変形する。
また、g(0)を求めると、式(28)のようになる。
(第2の実施の形態)
図6は本実施の形態に係る測定装置300の検出部113(空間R)の断面図を含む測定光学系の概略を模式的に示す図である。本実施の形態が先の図2に示す実施の形態と異なっている点は、第2ミラーである。すなわち、本実施の形態に係る測定装置300では、第2ミラー223は、曲面である。その他の構成は、図2に示す実施の形態と同様である。図1と共通する部材については、同じ符号を用いている。
(第3の実施の形態)
また、図2に示す実施の形態における第2ミラー222、または、図6に示す第2ミラー223に代えて、ダイクロイックミラーを用いても良い。ダイクロイックミラーは、励起光を反射させ、かつ、蛍光を透過させる。
(第4の実施の形態)
図7は本実施の形態に係る測定装置400の検出部113(空間R)の断面図を含む測定光学系の概略を模式的に示す図である。
ステップS103における判定の結果がYESであるときにはステップ105に進み、測定処理を終了とする。
Claims (16)
- 励起光を照射する光源と、対物レンズと、第1ミラーと、第2ミラーと、測定器と、を有し、
該対物レンズと、該第1ミラーと、の間に、該第2ミラーが配置され、
該第1ミラーのミラー面と、該第2ミラーのミラー面と、が対向して配置され、
該第1ミラーは、該第2ミラーの側に曲率中心を有する曲面であり、
該第1ミラーの曲率中心が、該対物レンズの光軸上に位置し、
該第2ミラーは、該光軸が通過する位置に開口を有し、
該開口の位置が該対物レンズの焦点距離と一致するように、該第2ミラーが配置されていることを特徴とする測定装置。 - 試料中に入射した励起光によって、該試料中で発生する励起光と異なる波長の光を測定する測定装置であって、
該励起光の波長の光を含む光を照射する光源と、
該光源から照射された光を所定の集光位置に集光させる対物レンズと、
該対物レンズからの光を反射する第1ミラーと、
開口が設けられると共に、該第1ミラーによって反射された光を反射する第2ミラーと、
該試料中で発生する励起光と異なる波長の光を測定する測定器と、を有し、
該第1ミラーと該第2ミラーとの間に該試料が配置されると共に、該対物レンズの集光位置を該開口の位置に設定し、該測定器は該試料中で発生し該開口を通過した励起光と異なる波長の光を測定することを特徴とする測定装置。 - 試料中に入射した励起光によって、該試料中で発生する励起光と異なる波長の光を測定する測定装置であって、
該励起光の波長の光を含む光を照射する光源と、
該光源から照射された光を所定の集光位置に集光させる対物レンズと、
該対物レンズからの光を反射する第1ミラーと、
開口が設けられると共に、該第1ミラーによって反射された光を反射する第2ミラーと、
少なくとも該試料中で発生する励起光と異なる波長の光を集光する集光レンズと、
該試料中で発生する励起光と異なる波長の光を測定する測定器と、
該測定器に光が入射される直前に配置され励起光をカットする励起光カットフィルターと、を有し、
該第1ミラーと該第2ミラーとの間に該試料が配置され、該対物レンズの集光位置を該開口の位置に設定し、励起光が集光する位置と該測定器とが共役位置関係となるように該集光レンズを配置し、該測定器は該試料中で発生した励起光と異なる波長の光を測定することを特徴とする測定装置。 - 該第2ミラーはダイクロイックミラーであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の測定装置。
- 該第1ミラーと該第2ミラーとの間の空気換算長をL、該第1ミラーの焦点距離をfとすると、
f<Lであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の測定装置。 - 該第1ミラーと該第2ミラーとの間の空気換算長をL、該第1ミラーの焦点距離をfとすると、
f<L/2であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の測定装置。 - 該第2ミラーの反射面が曲面であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の測定装置。
- 請求項1に記載の測定装置を配置し、
該光軸と、該第1ミラーと、の交点から、該光軸上で、かつ、該交点より該第2ミラー側に、Lf/(L−f)の距離離れた位置に試料を配置し、
該試料が発する光を測定する測定方法。
ここで、Lは、該第1ミラーと、該第2ミラーと、の間の空気換算長
fは、該第1ミラーの焦点距離である。 - 該光軸上で、かつ、該交点より該第2ミラー側であって、かつ、下記の条件を満たす全てのXの位置に試料を配置する請求項8に記載の測定方法。
L−(L2−2fL)1/2≦ X ≦ Lf/(L−f)
ここで、Xは、該交点からの距離
Lは、該第1ミラーと、該第2ミラーと、の間の空気換算長
fは、該第1ミラーの焦点距離である。 - 該測定器によって該試料中で発生した励起光と異なる波長の光を測定したとき、該測定器で測定できる輝度の限界を超えた場合には、調整を行うことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の測定装置を用いた測定方法。
- 該調整とは、測定光路中にNDフィルターを設けることか、該光源の出力が可変の場合には該光源の出力を下げることか、該測定器のゲインを下げることか、該測定器の露出時間を短くすることか、のいずれかであることを特徴とする請求項10に記載の測定方法。
- 試料中に入射させた励起光によって、該試料中で発生する励起光と異なる波長の光を測定する測定方法であって、
第1ミラーを配置し、
該第1ミラー上に該試料を内包するマイクロチップを配置し、
開口を有するとともに、該マイクロチップ上に該第1ミラーによって反射された光を反射する第2ミラーを配置し、
励起光を照射する光源からの光を対物レンズによって該開口に集光させて該マイクロチップ内に励起光を入射させ、
該マイクロチップに内包された該試料から放射される励起光と異なる波長の光を測定することを特徴とする測定方法。 - 該第1ミラーと該第2ミラーとの間の空気換算長をL、該第1ミラーの焦点距離をfとすると、
f<Lであることを特徴とする請求項8から12に記載の測定方法。 - 該第1ミラーと該第2ミラーとの間の空気換算長をL、該第1ミラーの焦点距離をfとすると、
f<L/2であることを特徴とする請求項8から12に記載の測定方法。 - 該マイクロチップを、
厚さL1、屈折率n1の第1基板と、
厚さL3、屈折率n3の第2基板と、
該第1基板と該第2基板との間の距離がL2であって、屈折率n2の試料を内包する空間と、から構成し、
該第1ミラーと該第2基板との間の距離がL4であって、屈折率n4の媒質で満たし、
該第1ミラーの焦点距離をfとすると、
L3/n3+L4/n4<Lf/(L−f)<L2/n2+L3/n3+L4/n4
ただし、空気換算長L=L1/n1+L2/n2+L3/n3+L4/n4
を満たすように設定することを特徴とする請求項14に記載の測定方法。 - 該マイクロチップを、
厚さL1、屈折率n1の第1基板と、
厚さL3、屈折率n3の第2基板と、
該第1基板と該第2基板との間の距離がL2であって、屈折率n2の試料を内包する空間と、
から構成し、
該第1ミラーと該第2基板との間の距離がL4であって、屈折率n4の媒質で満たし、
該第1ミラーの焦点距離をfとすると、
L3/n3+L4/n4<L−(L2−2fL)1/2<L2/n2+L3/n3+L4/n4
ただし、空気換算長L=L1/n1+L2/n2+L3/n3+L4/n4
を満たすように設定することを特徴とする請求項14に記載の測定方法。
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