JP2011252975A - 光学部品取付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハレーションの発生を抑制することができる光学部品取付装置を提供する。
【解決手段】光学部品取付装置は、観測対象物を観測するための観測光を透過させる第１光学フィルタ５０が取り付けられる第１開口部と、観測光が観測対象物に向かうよう観測光を反射するとともに、観測対象物から入射される入射光を透過させる反射透過板５１が取り付けられる第２開口部と、反射透過板で反射される観測光及び入射光が通過する第３開口部と、を備える第１部材と、第２開口部と対向し反射透過板で透過される入射光が通過する第４開口部と、第４開口部を通過する光のうち観測装置で観測される光を透過させる第２光学フィルタ５２が取り付けられる第５開口部と、を備え、第１部材に結合される第２部材と、を備え、第２開口部は、観測光及び入射光が入射されない側に、反射透過板の周辺が第２開口部の周辺を囲むように反射透過板が取り付けられる開口部である。
【選択図】図８

Description

本発明は、光学部品取付装置に関する。

蛍光物質を含んだ反応試料を観察するリアルタイムＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）装置や蛍光顕微鏡では、一般に、光学フィルタやダイクロイックミラーが組み込まれたフィルタキューブが用いられる（例えば、特許文献１参照）。

図９は、一般的なフィルタキューブ３００の構成を示す図である。光学フィルタ４００は、光源からの光のうち、反応試料を励起させる励起光を透過させる。ダイクロイックミラー４１０は、励起光が反応試料に照射されるよう励起光を反射する。また、ダイクロイックミラー４１０は、反応試料からの蛍光を透過させる。光学フィルタ４２０は、ダイクロイックミラー４１０を透過した光のうち、所定の波長の蛍光を観測装置へと透過させる。このようなフィルタキューブ３００が用いられることにより、リアルタイムＰＣＲ装置では、所定の蛍光を観測できる。

特開２００８−１１１９１４号公報

ところで、前述のようなフィルタキューブ３００では、励起光や蛍光がダイクロイックミラー４１０の端にあたると、観測装置の観測結果にハレーションが発生することがある。このため、ダイクロイックミラー４１０の端には、例えば、光の反射を防ぐための植毛紙が貼られることがある。しかしながら、この加工は手作業となってコスト増となるし、しかも、植毛紙が貼られても接着剤が露出するとそれがハレーションの原因となることがある。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、ハレーションの発生を抑制することができる光学部品取付装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る光学部品取付装置は、観測対象物を観測するための観測光を透過させる第１光学フィルタが取り付けられる第１開口部と、前記観測光が前記観測対象物に向かうよう前記観測光を反射するとともに、前記観測対象物から入射される入射光を透過させる反射透過板が取り付けられる第２開口部と、前記反射透過板で反射される前記観測光及び前記入射光が通過する第３開口部と、を備える第１部材と、前記第２開口部と対向し前記反射透過板で透過される前記入射光が通過する第４開口部と、前記第４開口部を通過する光のうち観測装置で観測される光を透過させる第２光学フィルタが取り付けられる第５開口部と、を備え、前記第１部材に結合される第２部材と、を備え、前記第２開口部は、前記観測光及び前記入射光が入射されない側に、前記反射透過板の周辺が前記第２開口部の周辺を囲むように前記反射透過板が取り付けられる開口部である。

ハレーションの発生を抑制することができる光学部品取付装置を提供することができる。

本発明の一実施形態であるＰＣＲ装置１０の側面図である。 ＰＣＲ装置１０の平面図である。 フィルタキューブ３２が装着された回転装置３１の斜視図である。 フィルタキューブ３２の分解図である。 フィルタブロック６０の斜視図である。 ダイクロイックミラー５１の取付状態を説明するための図である。 フィルタブロック６１の斜視図である。 フィルタキューブ３２の斜視断面図である。 一般的なフィルタキューブ３００を示す図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

図１は、本発明の一実施形態であるフィルタキューブ３２，３３が用いられたＰＣＲ装置１０の側面図である。また、図２は、ＰＣＲ装置１０の平面図である。ＰＣＲ装置１０は、ＤＮＡや蛍光物質等を含む液体状の反応試料の温度を制御することによりＤＮＡの増幅を行い、増幅されたＤＮＡの状態を光学的な測定方法により検出する装置である。ＰＣＲ装置１０は、本体１５と、本体１５の前方に取り付けられたカバー１６とを備えている。なお、図１，２において、一部のブロックは断面図で描かれている。

本体１５には、反応容器２０、反応ユニット２１、カバー２２、制御装置２４、光源３０、回転装置３１、フィルタキューブ３２，３３、モータ３４、及びカメラ３５が設けられている。

カバー１６は、利用者が反応容器２０を取替えられるよう前後に移動可能に本体１５に設置され、後方に移動した際には本体１５の内部に収納される。図１におけるカバー１６は、前方に移動された状態であり、例えば、本体１５とカバー１６との間に遮光部材（不図示）が取付けられることによりＰＣＲ装置１０の内部空間が遮光される。また、カバー１６の内側には、反射鏡２５、フレネルレンズ２６が設置されている。

反応容器２０には、ＤＮＡや蛍光物質等を含む液体状の反応試料を格納できる窪みが、例えば縦に６個、横に１０個配列されている。本実施形態では、蛍光物質が励起されると、例えば２種類の異なる波長の蛍光（蛍光Ｌ１，Ｌ２）を発生するよう、ＤＮＡは蛍光標識されていることとする。

反応ユニット２１は、反応容器２０が載置され、後述する制御装置２４の指示に基づいて反応容器２０の温度制御を行う。

カバー２２は、反応容器２０が加熱された際に、反応試料の蒸発を防ぐために設けられる。なお、カバー２２には、反応試料を励起させる励起光や、反応試料からの蛍光が影響を受けないよう、光透過性のフィルム等が用いられている。

制御装置２４は、例えば、ＰＣＲ装置１０の外部に設けられたコンピュータ（不図示）からの指示を受け、ＰＣＲ装置１０の各ブロックを制御する。具体的には、制御装置２４は、例えばＤＮＡが増幅するように反応ユニット２１の温度を制御する。さらに、制御装置２４は、光源３０の点灯、消灯、モータ３４の回転を制御する。

反射鏡２５は、例えば、後述するフィルタキューブ３２からの励起光をフレネルレンズ２６に向けて反射する。また、反射鏡２５は、反応試料からの蛍光をカメラ３５へと反射する。
フレネルレンズ２６は、反射鏡２５で反射される励起光を、フレネルレンズの光軸に平行な状態に収束させて透過させる。

光源３０は、本体１５の側面に設置された例えばハロゲンランプであり、励起光を含む光を照射する。

回転装置３１は、いわゆるターレット式の回転装置であり、反応試料からの蛍光を観測する際に用いられるフィルタキューブ３２，３３が装着される。図３は、フィルタキューブ３２が取り付けられた回転装置３１の斜視図である。回転装置３１は、回転板４０，４１、回転軸４２を含んで構成される。回転装置３１は、回転板４０と回転板４１との間に、例えば、最大６つのフィルタキューブを６０度間隔で装着可能である。

回転板４０は、カメラ３５側の板であり、フィルタキューブが装着される位置に、蛍光が通過できるような丸窓が６箇所設けられている。
回転板４１は、反射鏡２５側の板であり、フィルタキューブが装着される位置に、励起光、及び蛍光が通過できるような角窓が６箇所設けられている。
回転軸４２は、回転板４０，４１、及び装着されたフィルタキューブを回転させるよう、回転板４０，４１に接続される。

本実施形態では、フィルタキューブ３３は、フィルタキューブ３２が設置された位置から１８０度離れた位置に装着される。また、回転装置３１は、フィルタキューブ３２，３３の何れかを光源３０と対向させ、光源３０からの光を入力させる。なお、フィルタキューブ３２が光源３０に対向するとは、光源３０の光軸と、後述するフィルタキューブ３２の光学フィルタ５０の光軸とが一致するような状態をいう。図２では、例えばフィルタキューブ３２が光源３０の対向された状態を示す。また、以下、フィルタキューブ３２が光源３０に対向していることとして説明する。

＝＝フィルタキューブ３２の詳細＝＝
フィルタキューブ３２の詳細について、フィルタキューブ３２の分解図である図４を参照しつつ説明する。

フィルタキューブ３２は、蛍光Ｌ１を観測する際に用いられ、光学フィルタ５０，５２、ダイクロイックミラー５１、フィルタブロック６０，６１、取付部材６５，６６を含んで構成される。

光学フィルタ５０（第１光学フィルタ）は、入射される光のうち、反応試料の状態を観測するための光を透過させる。光学フィルタ５０はいわゆる励起フィルタであり、入射される光から反応試料を励起させる励起光（観測光）を透過させ、励起光を透過させるレンズ９０、及びレンズ９０を保持する保持枠９１を含んで構成される。
ダイクロイックミラー５１（反射透過板）は、入射される光のうち励起光を反射しつつ、他の光を透過させる。
光学フィルタ５２（第２光学フィルタ）は、カメラ３５で観測される光を透過させるフィルタである。光学フィルタ５２はいわゆる蛍光フィルタであり、入射される光のうち蛍光Ｌ１を透過させ、蛍光を透過させるレンズ９２、及びレンズ９２を保持する保持枠９３を含んで構成される。

フィルタブロック６０（第１部材）は、光学フィルタ５０、ダイクロイックミラー５１が取り付けられる部材であり、図５に示すように３つの開口部７０〜７２が設けられている。また、フィルタブロック６０は樹脂で形成され、フィルタブロック６０の表面は艶消しのためブラスト処理されて細かな凹凸が付けられた後に黒色に塗装されている。

取付部材６５は、光学フィルタ５０を開口部７０に取り付けるための部材であり、光源３０からの光を光学フィルタ５０へ通過させるための開口部７５が設けられている。

開口部７０（第１開口部）の周辺には、保持枠９１がはめ込まれるような凹みが形成されている。

開口部７５の周辺には、取付部材６５が光学フィルタ５０を取り付ける際に、フィルタブロック６０と取付部材６５が隙間なく取り付けられるような凹みが形成されている。このような取付部材６５がフィルタブロック６０にネジ２００〜２０３で固定されることにより、光学フィルタ５０は開口部７０に取り付けられる。

開口部７１（第２開口部）には、図６に示すように、ダイクロイックミラー５１が、フィルタブロック６０の外側から取付部材６７及びネジ２１０，２１１により取り付けられる。具体的には、取付部材６７の押さえ部材９５，９６が、ダイクロイックミラー５１の周辺と、フィルタブロック６０とが隙間無く密着するようにダイクロイックミラー５１を弾性力で押さえつける。本実施形態では、ダイクロイックミラー５１の面積は、開口部７１の面積より大きい。また、押さえ部材９５，９６は、ダイクロイックミラー５１の周辺が開口部７１の周辺を囲むようにダイクロイックミラー５１を押えつける。

開口部７２（第３開口部）は、ダイクロイックミラー５１で反射される光や、フィルタブロック６０の外部より入射される光りが通過する。

フィルタブロック６１（第２部材）は、光学フィルタ５２が取り付けられる部材であり、フィルタブロック６０に結合されることにより、箱状体のいわゆるキューブを形成する。また、フィルタブロック６１には、図７に示すように２つの開口部８０，８１が設けられている。フィルタブロック６１は、フィルタブロック６０と同様に樹脂で形成され、表面は艶消しのためブラスト処理されて細かな凹凸が付けられた後に黒色に塗装されている。

取付部材６６は、光学フィルタ５２をフィルタブロック６１の開口部８１に取り付けるための部材であり、光学フィルタ５２からの蛍光を通過させるための開口部８５が設けられている。本実施形態では、取付部材６５および６６はアルミ材を切削加工した後、黒アルマイト処理により艶消し処理している。

開口部８０（第４開口部）は、フィルタブロック６０，６１が結合された際に開口部７１と対向する開口部であり、ダイクロイックミラー５１からの光が通過する。
開口部８１（第５開口部）の周辺には、保持枠９３がはめ込まれる凹みが形成されている。

開口部８５の周辺には、取付部材６６が光学フィルタ５２を取り付ける際に、フィルタブロック６１と取付部材６６が隙間なく取り付けられるような凹みが形成されている。このような取付部材６６がフィルタブロック６１にネジ２２０〜２２３で固定されることにより、光学フィルタ５２は開口部８１に取り付けられる。

また、フィルタブロック６０，６１が結合された際に、フィルタブロック６１における開口部７０と対向する面１００には、植毛紙１１０（光吸収シート）が貼り付けられている。

図８は、実際に完成されたフィルタキューブ３２の斜視断面図である。フィルタキューブ３２が光源３０に対向している状態では、光源３０からの光は−Ｘ軸方向から＋Ｘ軸方向へと放射される。また、励起光はダイクロイックミラー５１で反応溶液に向かうように＋Ｙ軸方向から−Ｙ軸方向へ反射される。反応試料からの蛍光は、−Ｙ軸方向から＋Ｙ軸方向へ入射され、ダイクロイックミラー５１、光学フィルタ５２を透過してカメラ３５に照射される。図８に示すように、ダイクロイックミラー５１は、ダイクロイックミラー５１の端が、励起光及び蛍光が入射する側（−Ｙ軸側）から見えないようにフィルタブロック６０に取り付けられる。このため、励起光等がダイクロイックミラー５１の端に直接あたることはない。なお、フィルタブロック６０，６１、及び取付部材６５，６６は、光学部品取付装置に相当する。

図１に示すフィルタキューブ３３は、蛍光Ｌ２を観測する際に用いられるフィルタキューブである。フィルタキューブ３３は、フィルタキューブ３２と同様に、光学フィルタ１２０，１２２、ダイクロックミラー１２１を含んで構成されている。光学フィルタ１２０は、光学フィルタ５０と同様であり、ダイクロイックミラー１２１は、ダイクロイックミラー５１と同様である。光学フィルタ１２２は、蛍光Ｌ２を透過させる蛍光フィルタである。フィルタキューブ３３では、光学フィルタ１２２が光学フィルタ５２の代わりに用いられている以外は、フィルタキューブ３２と同様の構成である。このため、ここでは、フィルタキューブ３３に関する詳細な説明は省略する。

モータ３４は、制御装置２４からの指示により回転装置３１の回転軸４２を回転させる。なおモータ３４は、例えば、ステッピングモータである。

カメラ３５（観測装置）は、蛍光Ｌ１，Ｌ２を受光して撮影する。この結果、利用者は、増幅されたＤＮＡ量等を検出することができる。

＝＝ＰＣＲ装置１０を用いた蛍光Ｌ１の観測＝＝
ＰＣＲ装置１０がＤＮＡを増幅しつつ、蛍光Ｌ１を観測する際の詳細について図１、２を参照しつつ説明する。前述のように、蛍光Ｌ１を観測する際には、フィルタキューブ３２が用いられる。このため、まず制御装置２４は、光源３０からの光がフィルタキューブ３２に入力されるよう、回転装置３１を回転させる。

つぎに、制御装置２４は、ＤＮＡが増幅されるように、反応ユニット２１の温度の制御を開始する。

光源３０からの光のうち励起光は光学フィルタ５０を透過し、ダイクロイックミラー５１で反応溶液に向かうように反射される。反射された励起光は反射鏡２５で更に反射され、フレネルレンズ２６、カバー２２を透過して反応容器２０の反応溶液に照射される。この結果、反応溶液は励起され、蛍光Ｌ１，Ｌ２が発生する。蛍光Ｌ１，Ｌ２は、反射鏡２５で反射された後、ダイクロイックミラー５１を透過する。ダイクロイックミラー５１からの蛍光Ｌ１，Ｌ２は、光学フィルタ５２に入力されるため、蛍光Ｌ１のみが透過してカメラ３５へと出力される。この結果、カメラ３５は、リアルタイムで蛍光Ｌ１を観測することができる。

なお、ここでは、ＰＣＲ装置１０を用いて蛍光Ｌ１を観測した際の観測結果について説明したが、蛍光Ｌ２を観測する際も同様である。但し、その際には、フィルタキューブ３２の代わりに、フィルタキューブ３３が用いられる。

以上、本発明の一実施形態であるフィルタキューブ３２が用いられるＰＣＲ装置１０について説明した。フィルタブロック６０には、励起光及び蛍光が入射されない側に、ダイクロイックミラー５１が取り付けられる開口部７１が設けられている。このような開口部７１にダイクロイックミラー５１が取り付けられると、ダイクロイックミラー５１の端に励起光、蛍光が直接照射されることは無い。したがって、カメラ３５は、ダイクロイックミラー５１の端で反射される光の影響を受けることがないため、ハレーションの発生が抑制される。また、本実施形態では、ダイクロイックミラー５１の端に植毛紙等を貼り付ける必要がないため、組み立て工程が簡素化される。

また、ダイクロイックミラー５１は、例えば接着剤により開口部７１に取り付けられても良い。しかしながら、接着剤を用いた場合、接着剤がフィルタブロック６０の励起光等が入射される側に漏れる可能性がある。本実施形態では、取付部材６７でダイクロイックミラー５１を開口部７１に取り付けているため、より確実にハレーションの発生を抑制できる。

一般的なフィルタキューブはアルミニウム等の金属で形成される。しかしながら、本実施形態のフィルタブロック６０，６１は樹脂で形成されているため、フィルタキューブ３２の製造コストを抑え、軽量化することができる。また、このようなフィルタキューブ３２を用いた場合、例えばモータ３４に対する負荷を軽減することができる。同様に、取付部材６５および６６も樹脂製とすれば、更に軽量化に寄与できるものである。

また、フィルタキューブ３２の内部で反射された光がカメラ３５に入射されることがある。このような現象が発生すると、精度よく蛍光Ｌ１，Ｌ２を検出できないことがある。本実施形態においては、フィルタブロック６０，６１の内側の表面はブラスト処理されている。このため、フィルタブロック６０，６１の内側での光の反射を抑制でき、蛍光Ｌ１，Ｌ２の検出精度を向上させることができる。尚、艶消しのためにはブラスト処理に限らず、例えば、成形用の金型の表面を荒らしておく等、同様の効果が得られれば他の方法を用いることができる。

また、フィルタブロック６０，６１の内側の表面は黒色に塗装されている。このため、フィルタキューブ３２の内部での光の反射をより抑制できる。

また、光源３０の光は強度が強いため、例えば励起光の一部はダイクロイックミラー５１で反射されず透過することがある。本実施形態では、フィルタブロック６１の面１００には、植毛紙１１０が貼り付けられている。このため、例えば、励起光の一部がダイクロイックミラー５１を透過する場合であっても、透過した光が更に面１００で反射してカメラ３５へと出力されるのを防ぐことができる。

なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

１０ ＰＣＲ装置
１５ 本体
１６，２２ カバー
２０ 反応容器
２１ 反応ブロック
２５ 反射鏡
２６ フレネルレンズ
３０ 光源
３１ 回転装置
３２，３３ フィルタキューブ
３４ モータ
３５ カメラ
４０，４１ 回転板
４２ 回転軸
５０，５２，１２０，１２２ 光学フィルタ
５１，１２１ ダイクロイックミラー
６０，６１ フィルタブロック
６５，６６，６７ 取付部材
７０〜７２，７５，８０，８１，８５ 開口部
９０，９２ レンズ
９１，９３ 保持枠
９５，９６ 押さえ部材
１００ 面
１１０ 植毛紙
２００〜２０３，２１０，２１１，２２０〜２２３ ネジ

Claims (6)

1. 観測対象物を観測するための観測光を透過させる第１光学フィルタが取り付けられる第１開口部と、前記観測光が前記観測対象物に向かうよう前記観測光を反射するとともに、前記観測対象物から入射される入射光を透過させる反射透過板が取り付けられる第２開口部と、前記反射透過板で反射される前記観測光及び前記入射光が通過する第３開口部と、を備える第１部材と、
   前記第２開口部と対向し前記反射透過板で透過される前記入射光が通過する第４開口部と、前記第４開口部を通過する光のうち観測装置で観測される光を透過させる第２光学フィルタが取り付けられる第５開口部と、を備え、前記第１部材に結合される第２部材と、
   を備え、
   前記第２開口部は、
   前記観測光及び前記入射光が入射されない側に、前記反射透過板の周辺が前記第２開口部の周辺を囲むように前記反射透過板が取り付けられる開口部であること、
   を特徴とする光学部品取付装置。
2. 請求項１に記載の光学部品取付装置であって、
   前記第２開口部の前記観測光及び前記入射光が入射されない側から、前記反射透過板の周辺が前記第２開口部の周辺を囲むように前記反射透過板を取り付ける取付部材を更に備えること、
   を特徴とする光学部品取付装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の光学部品取付装置であって、
   前記第１及び第２部材は、樹脂で形成されてなることを特徴とする光学部品取付装置。
4. 請求項３に記載の光学部品取付装置であって、
   前記第１及び第２部材の内側の表面は、艶消し処理されてなることを特徴とする光学部品取付装置。
5. 請求項４に記載の光学部品取付装置であって、
   前記第１及び第２部材の内側の表面は、黒色に塗装されてなることを特徴とする光学部品取付装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の光学部品取付装置であって、
   前記第２部材における前記第１開口部と対向する面には、前記観測光のうち前記反射透過板で反射されずに透過した光が前記第５開口部へと反射されることを抑制するための光吸収シートが貼り付けられていることを特徴とする光学部品取付装置。

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