JP2014142316A - 光検出装置および光検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体の小型化を実現可能にするための構造を備えた光検出装置とその方法を提供する。
【解決手段】透過型回折素子４００と、透過型回折素子を内部空間に保持する遮光容器と、光検出素子を備えた光検出器６１０を備え、遮光容器は透過型回折素子の姿勢を固定する位置決め構造を備え、透過型回折素子の光入射面および光出射面に対して規定される第１〜第３導光経路上にそれぞれ配置される第１〜第３光学系をその内部空間において保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、透過型回折素子を備えた、分光器などの光検出装置、および該光検出装置を用いた光検出方法に関するものである。

近年、病院などでは被験者（患者）の傍で、即座に該被験者の体調や病状の検査・診断ができるポイントオブケア（ＰＯＣＴ）用の小型の測定装置（光検出装置を含む）の開発が進められている。例えば、血液や尿などの検体を利用した検査・診断は、一般に、光検出技術を利用した、フローサイトメトリー、リアルタイムＰＣＲ、ＤＮＡシーケンサなどの測定方法が適用される。なお、このような測定方法では、検体等の試料からの蛍光や散乱光が検出される。

例えば上述のフローサイトメトリーでは、複数の蛍光試薬により多重染色された試料からの異なる蛍光を検出光として測定する場合があり、その際、例えば異なる２〜４波長の検出または１６〜３２波長のスペクトル測定を行うため、光学フィルタやプリズムなどを利用して蛍光を分光する必要がある。また、フローサイトメトリーでは、蛍光に加え、試料を励起した際の試料からの散乱光も検出光として測定する場合がある。そして、蛍光や散乱光を検出する場合、試料に対して照射するレーザ光などの励起光等を測定光として照射するが、検出条件の安定化のためには、測定光をモニタすることも重要である。

例えば、特許文献１には、分光器本体２５とは別に反射領域２２を配置することにより検出用光路とは別の光路（光路Ｌ２）に分離された光をモニタする分光測定装置が開示されている。一方、特許文献２には、透過型回折素子を利用した光学的測定装置が開示されている。

特開２０１２−９８０５０号公報 特許第４７１１００９号

発明者らは、従来技術について検討した結果、以下のような課題を発見した。

すなわち、上記特許文献１に開示された分光測定装置は、検出用光路とは別の光路に分離された光をモニタするため、分光用の光学素子以外に、分岐素子等の光学素子（以下、モニタ用光学素子という）を別途備えている。この場合、装置全体が大きくなる。

また、上記特許文献２の光学的測定装置１３において、蛍光検出部１７には、対物レンズ４１とバンドカットフィルター４２との間に、蛍光６とサブ光源３７から出射された光とを分離するビームスプリッター５４が配置されている。そして、このビームスプリッター５４で分光された光（サブ光源３７から出射された光）が、レンズ５５を介して、励起光照射部をモニタするためのＣＣＤに入射する。つまり、上記特許文献２に開示された光学的測定装置においても、蛍光検出部１７がモニタ用光学素子を備えており、装置全体の大型化は避けられない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、装置全体の小型化を実現可能にするための構造を備えた光検出装置、該光検出装置を用いた光検出方法を提供することを目的としている。

本実施形態に係る光検出装置は、第１の態様として、透過型回折素子と、該透過型回折素子をその内部空間に収納する遮光容器と、該遮光容器内の所定位置に収納された第１〜第３光学系と、光検出素子を備える。

上記第１の態様に係る光検出装置において、透過型回折素子は、光入射面と該光入射面に対向する光出射面を有し、光入射面に到達した光の一部を透過するとともに光出射面から回折光を出射する。遮光容器は、透過型回折素子を収納するための内部空間を有するとともに、透過型回折素子の姿勢を維持するための位置決め構造を有する。また、遮光容器の該内部空間は、一端側が透過型回折素子の光出射面へと至る第１導光経路と、一端側が透過型回折素子の光入射面へと至る第２導光経路と、一端側が透過型回折素子の光入射面へと至るとともに第２導光経路とは異なる第３導光経路とを備えるとともに、第１導光経路は、透過型回折素子によって第２導光経路及び第３導光経路と仕切られる。第１光学系は、遮光容器の内部空間に収納された状態で、第１導光経路上に配置される。第２光学系は、遮光容器の内部空間に収納された状態で、透過型回折素子の光入射面へ向かう導入光が導光される第２導光経路上に配置される。第３光学系は、遮光容器の内部空間に収納された状態で、導入光の透過型回折素子の光入射面における反射光の経路となる第３導光経路上に配置される。光検出素子（第１光検出素子）は、第１導光経路上に位置するとともに、第１導光経路の他端側に配置される。

例えば、測定光のモニタリングには、試料からの光（検出光）を導光し分光するための検出光学系中、または検出光学系の前後にモニタ用光学系を構築する必要がある。モニタ用光学系では、取り込まれた導入光（検出光と測定光を含む）から、ハーフミラーやダイクロイックミラーなどを利用して測定光が分岐され、分岐された測定光をフォトダイオード（ＰＤ）や光電子増倍管（ＰＭＴ）等の光検出素子で検出する。また、検出光を蛍光と散乱光に分けてそれぞれを検出する場合や、測定光を検出光と同軸に照射するような場合においても、同様の分岐が必要となる。このように、分岐目的の光学系を検出光学系と別途に設けた構成では光検出装置全体が大きくなる。本発明によれば、透過型回折素子によってその光出射面側に回折光を取出しつつ、その光入射面側による光反射を導光経路の分岐に利用する。このように透過型回折格子に複数の光学機能を持たせて用いることにより、導光経路上の光学要素を減らすことが出来るので、光利用効率を低下させることなく（光損失が少ない）、光学系および装置の小型化が可能になる。

上記第１の態様に適用可能な第２の態様として、当該光検出装置は、第３導光経路上に位置するとともに他端側に配置された第２光検出素子を更に備えてもよい。また、上記第１の態様に適用可能な第３の態様として、当該光検出装置は、第３導光経路上に位置するとともに他端側に配置された発光素子を更に備えてもよい。この場合、光入射面による光反射を受光目的や投光目的に利用することができる。

上記第１〜第３の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第４の態様として、透過型回折素子は、特定波長成分に対する反射効率を選択的に向上させるための反射処理部であって、光入射面に一致した面を有する反射処理部を含んでもよい。この場合、反射光として必要な成分を効率よく取り出すことが出来るとともに、当該波長成分が第１導光経路に入射することを抑制できるので、高精度な分光情報の取得が可能となる。

更に、上記第１〜第４の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第５の態様として、第１光学系は、波長選択フィルタを含んでもよい。この場合、分光情報に不要な波長成分を除くことで、より高精度な分光情報の取得が可能となる。

上記第１〜第５の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第６の態様として、遮光容器は、第１光学系が収納された第１光学ユニットと、第２光学系が収納された第２光学ユニットと、第３光学系が収納された第３光学ユニットと、透過型回折素子の光入射面および光出射面に対して第１〜第３光学ユニットそれぞれに相対的位置関係を規定するための基準要素となる筐体部により構成されても良い。この場合、筐体部は、第１導光経路上に第１光学系が配置された状態で該第１光学ユニットを保持する第１位置決め構造と、第２導光経路上に第２光学系が配置された状態で該第２光学ユニットを保持する第２位置決め構造と、第３導光経路上に第３光学系が配置された状態で該第３光学ユニットを保持する第３位置決め構造と、を有するのが好ましい。さらに好ましくは、上記第６の態様に適用可能な第7の態様として、筐体部は、第１導光経路が通過する第１開口部と、第２導光経路が通過する第２開口部と、第３導光経路が通過する第３開口部とを有するとともに、第１開口部が第１位置決め構造となり、第２開口部が第２位置決め構造となり、第３開口部が第３位置決め構造となることが好ましい。この場合、各光学系を収容した複数の光学ユニットを組み合わせて遮光容器を構成するために、各光学ユニット毎に、高精度に組立てることが可能になるとともに、高精度な位置決めが可能となる。

なお、第８の態様として、本実施形態に係る光検出方法は、対象物から到達した検出光に含まれる対象物情報を、上記第２、第４〜第７の何れかの態様に係る光検出装置を用いて取得する。この第７の態様に係る光検出装置は、対象物からの検出光を含む導入光を、第２光学系を介して前記透過型回折素子の光入射面に照射する第１ステップと、透過型回折素子の光出射面からの回折光を、第１光学系を介して第１光検出素子に照射する第２ステップと、透過型回折素子の光入射面からの反射光を、第３光学系を介して第２光検出素子に照射する第３ステップと、を備えるのが好ましい。この場合、透過型回折素子の光入射面からの反射光を、情報を持った光成分として利用することができる。

また、第９の態様として、本実施形態に係る光検出方法は、対象物から到達した検出光に含まれる対象物情報を、上記第３〜第７の態様のうち少なくとも何れかの態様に係る光検出装置を用いて取得するための光検出方法である。この第８の態様に係る光検出方法は、記発光素子からの光を、第３光学系を介して透過型回折素子の光入射面に照射する第１ステップと、透過型回折素子の光入射面からの反射光を、第２光学系を介して対象物に照射する第２ステップと、対象物からの検出光を含む導入光を、第２光学系を介して透過型回折素子の光入射面に照射する第３ステップと、透過型回折素子の光出射面からの回折光を、第１光学系を介して第１光検出素子に照射する第４ステップと、を備えるのが好ましい。この場合、透過型回折素子の光入射面からの反射光を、測定光として利用することができる。

なお、この発明に係る各実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、この発明を限定するものと考えるべきではない。

また、この発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施例を示すものではあるが、例示のためにのみ示されているものであって、この発明の範囲における様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。

本発明によれば、透過型回折格子に複数の光学機能を持たせて用いることにより、導光経路上の光学要素を減らすことが出来るので、装置全体の小型化を実現可能にすることができる。

本実施形態に係る光検出装置の代表的な構成例を説明するための斜視図である。 本実施形態に係る光検出方法として適用可能な、透過型回折素子を利用した種々の測定方法および透過型回折素子の例を説明するための図である。 透過型回折素子を基準として設定される導光経路、および透過型回折素子の断面構造を示す図である。 本実施形態に係る光検出方法として適用可能な、透過型回折素子を利用した種々の測定方法における光源と検出器との位置関係を説明するための図である。 本実施形態に係る光検出装置における筐体部（基準部材）の構成を示す斜視図である。 筐体部に固定可能な、第２または第３導光経路上に配置されるべき光学系を含む光学ユニットの一例として、その断面構造および光学系の構成を示す図である。 筐体部に固定可能な、第２または第３導光経路上に配置されるべき光学系を含む光学ユニットの他の例として、その断面構造および光学系の構成を示す図である。 筐体部に固定可能な、第３導光経路上に配置されるべき光学系を含む光学ユニットの他の例として、その断面構造および光学系の構成を示す図である。 筐体部に固定可能な、第２導光経路上に配置されるべき光学系を含む光学ユニットの他の例として、その断面構造および光学系の構成を示す図である。 筐体部に固定可能な、第１導光経路上に配置されるべき光学系を含む光学ユニットの断面構造の一例を示す図である。 本実施形態に係る光検出装置の第１構成例を示す断面図である。 本実施形態に係る光検出装置の第２構成例を示す断面図である。 本実施形態に係る光検出装置の第３構成例を示す断面図である。 本実施形態に係る光検出方法の種々の光検出動作を説明するためのフローチャートである。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る光検出装置および光検出方法の各実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る光検出装置の代表的な構成例を説明するための斜視図である。図１に示された光検出装置１は、分光技術を利用した種々の測定方法ごとに最適な構造への変更を容易に実現可能にするための構造を有し、図１の例では、少なくとも透過型回折素子４０と、該透過型回折素子４０をその内部空間に収納した遮光容器と、該遮光容器内に収納された複数の光学系と、光検出素子６００を備える。遮光容器は、筐体部２０と、該筐体部２０に取り付けられた光学ユニット１０〜３０により構成されている。なお、図１の例では、筐体部２０は、透過型回折素子４００を保持するとともに、透過型回折素子４００の光出射面からの回折光を検出器６００（第１光検出素子）へ導くための光学系を含む光学ユニット３０を、所定位置に固定するための第１位置決め構造と、測定対象物である試料（サンプルＳ）からの検出光（蛍光や散乱光を含む）を透過型回折素子４００の光入射面に導くための光学系を含む光学ユニット１０を、所定位置に固定するための第２位置決め構造と、透過型回折素子４００の光入射面からの反射光を検出器６１０（第２光検出素子）に導くための光学系を含む光学ユニット４０を、所定位置に固定するための第３位置決め構造と、を備える。

光学ユニット１０の光入射端と測定光（ここでは励起光）を出射する光源７００（励起光源）は、サンプルＳの流路Ｆを挟んで配置される。光学ユニット１０の光入射端からは、流路Ｆを流れるサンプルＳからの検出光（ここでは蛍光）と光源７００からの励起光と含む導入光が入射され、光学ユニット１０内の光学系を介して透過型回折素子４００の光入射面に到達する。透過型回折素子４００の光入射面では、到達した導入光のうち励起光成分が反射され、透過型回折素子４００の光出射面から回折光が出射される。実質的にほぼ励起光成分からなる反射光は光学ユニット４０中の光学系を介して検出器６１０に到達する一方、回折光は、光学ユニット３０中の光学系を介して検出器６００に到達する。検出器６００は光電子増倍管や、フォトダイオード等の半導体素子といった光検出素子を含み、検出する分光波長域の数に合わせて、複数または単数の検出部を有する。例えば、複数の波長域を検出する場合には、マルチアノード型の光電子増倍管やフォトダイオードアレイなどが用いられる。

制御装置５００は、検出器６００の検出結果である電気信号を逐次取り込む一方、検出器６１０の検出結果である電気信号を、出力ライン６１１を介して逐次取込み、検出器６１０の検出結果に基づいて、例えば光源７００の出力制御を行う。

なお、図１の例は、透過型回折素子４００を利用した測定方法の一例であり、本実施形態に係る光検出装置は種々の測定方法ごとに最適な構造への変更を容易に実現可能にするための構造を備える。例えば、本実施形態に係る光検出方法として適用可能な、透過型回折素子を利用した種々の測定方法および透過型回折素子の例が図２に示されている。

図２（ａ）および２（ｂ）の各測定方法に適用される透過型回折素子４００は、図２（ｃ）に示されたように、光入射面４１０ａと該光入射面４１０ａに対向する光出射面４１０ｂを備え、光入射面４１０ａに入射した光の少なくとも一部を回折光として光出射面４１０ｂから出射する一方、光入射面４１０ａに入射した光の少なくとも一部を反射する光学素子である。具体的には、透過型回折素子４００は、透明な平行平板４１０を備え、光入射面４１０ａとなる平行平板４１０の一方の面と対向する、光出射面４１０ｂとなる平行平板４１０の他方の面上には、平行平板４１０を通過する光を回折させるための回折格子パターン４２０が形成されている。なお、図２（ｃ）の例では、平行平板４１０の他方の面と光出射面４１０ｂは一致している。そして、光入射面４１０ａ側には、光入射面４１０ａに一致した面を有するとともに特定波長成分に対する反射効率を選択的に向上させるための反射処理部４３０が設けられるのが好ましい。

透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに入射した光のうち平行平板４１０を通過する光の各波長成分は、回折格子パターン４２０（連続する凹凸パターン）によって、波長ごとに決まった角度で強め合う（分光される）。一方、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに入射した光のうちの特定波長成分は、光入射面４１０ａ側に設けられた反射処理部４３０で反射させるため、反射光自体は回折格子パターン４２０や透過型回折素子４００（特に、透明な平行平板４１０）の材料特性や厚みに影響されない。そのため、当該透過型回折素子４００は、容易に設計できる。反射処理部４３０は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ_３）等の複数の薄膜が積層された誘電体多層膜が好ましい。なお、要求される反射光特性によっては、反射処理部４３０を設けることなく、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａ自体による光の反射を利用しても良い。

図２（ａ）には、測定光とサンプルＳからの検出光を含む導入光が透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに入射する例が示されている。光入射面４１０ａに入射した導入光のうち測定光は、光入射面４１０ａでの反射を利用して反射光として光入射面４１０ａから出射され、検出光のみが光入射面４１０ａを通過する。光入射面４１０ａから光出射面４１０ｂに向かう検出光は回折格子パターン４２０により、波長ごとに異なる角度に回折され、その結果、光出射面４１０ｂから回折光が出射される。なお、測定光が入射せず、検出光に蛍光と散乱光とを含むような場合も同様であって、蛍光が光入射面４１０ａを通過するとともに、散乱光が光入射面４１０ａでの反射を利用して反射光として光入射面４１０ａから出射される。

一方、図２（ｂ）には、測定光とサンプルＳからの検出光とが互いに異なる方向から透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに入射する例が示されている。光入射面４１０ａに入射された測定光は、光入射面４１０ａでの反射を利用して反射光として光入射面４１０ａから出射され、サンプルＳへ向けて進行し、サンプルＳに照射される。サンプルＳから光入射面４１０ａに進行する導入光としての検出光は、光入射面４１０ａを通過する。光入射面４１０ａから光出射面４１０ｂに向かう検出光は回折格子パターン４２０により、波長ごとに異なる角度に回折され、その結果、光出射面４１０ｂから回折光が出射される。

上述のような構造を有する透過型回折素子４００により、導入光（少なくとも蛍光などの検出光を含む）の導光経路、光入射面４１０ａでの反射光を利用するための導光経路、および回折光の導光経路は、図３に示されたように規定される。

すなわち、図３に示されたように、透過型回折素子４００の光出射面４１０ｂから出射された回折光は、一端が透過型回折素子４００の光出射面４１０ｂへと至る第１導光経路ＡＸ１上を伝搬し、光学系３００、スリット６２０を順次通過して検出器６００の受光面に到達する。一端が透過型回折素子４００の光入射面４１０ａへと至る第２導光経路ＡＸ２および第３導光経路ＡＸ３のうち、第２導光経路ＡＸ２は、サンプルＳから透過型回折素子４００の光入射面４１０ａへ向かう導入光が進行する経路であり、第３導光経路ＡＸ３は、光入射面４１０ａでの反射光を利用するための導光経路であって、光学的には、導入光の光入射面４１０ａにおける反射光の経路である。つまり、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに入射した導入光の光入射面４１０ａからの反射光が進行する経路、もしくは光入射面４１０ａに向かって進行する測定光であって、光入射面４１０ａにおけるその反射光が第２導光経路ＡＸ２を進行するような測定光が進行する経路である。このように、遮光容器の内部空間には、第１導光経路ＡＸ１、第２導光経路ＡＸ２および第３導光経路ＡＸ３を構成する空洞部が含まれており、第１導光経路ＡＸ１（及びそれを構成する空洞部）は、透過型回折素子４００によって第２導光経路ＡＸ２（及びそれを構成する空洞部）および第３導光経路ＡＸ３（及びそれを構成する空洞部）と仕切られている。図２（ａ）の測定方法と図２（ｂ）の測定方法とでは、第３導光経路ＡＸ３の用途（受光用もしくは投光用）が入れ替わるため、第３導光経路ＡＸ３上には、採用される測定方法に適した受光素子もしくは発光素子を備えた光学系２００が配置される。なお、図１の例では、光学ユニット３０が、第1導光経路ＡＸ１上に配置される第１光学系を保持する第１光学ユニットとして機能し、光学ユニット１０が、第２導光経路ＡＸ２上に配置される第２光学系を保持する第２光学ユニットとして機能し、光学ユニット４０が、第３導光経路ＡＸ３上に配置される第３光学系を保持する第３光学ユニットとして機能する。また、遮光容器は、第1導光経路ＡＸ１が第1開口部を通過し、第２導光経路ＡＸ２が第２開口部を通過し、第３導光経路が第３開口部を通過するよう、その内部空間において透過型回折素子４００の姿勢を維持するための構造（位置決め構造）を有する。

透過型回折素子４００自体は、筐体部２０に保持されており、この筐体部２０自体が、第１導光経路ＡＸ１〜第３導光経路ＡＸ３を規定するための基準要素として機能する。なお、透過型回折素子４００自体を、筐体部２０に保持させることに限らず、筐体部２０に固定された第１光学ユニット、第２光学ユニット、第３光学ユニットのいずれかが透過型回折素子４００を保持したり、筐体部２０を含めたいずれかの間に挟むように保持しても良い。一方、筐体部２０を、透過型回折素子４００のみならず、各導光経路上に配置されるレンズやスリット等の光学系をも保持するように構成しても良い。この場合、各光学ユニットは各導光経路上の当該光学系以降の光学系を備えて構成される。このような場合であっても、筐体部２０を、第１導光経路ＡＸ１〜第３導光経路ＡＸ３を規定するための基準要素として機能させることができる。

図４は、本発明に係る光検出方法として適用可能な種々の測定方法における光源と検出器との位置関係を説明するための図である。

図４（ａ）に示された光検出方法では、サンプルステージのサンプル搭載面に対面するように光源７００と光検出装置１が配置される。サンプルステージ上に載置されたサンプルＳに対して光源７００から励起光（測定光）が照射されると、サンプルＳ等で反射された励起光とサンプルＳからの蛍光（検出光）とを含む導入光が光検出装置１内に取り込まれ、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに向かって進行する。導入光がサンプルステージ側から透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに到達すると、図２（ａ）に示されたように、励起光は光入射面４１０ａで反射される一方、透過型回折素子４００の光出射面４１０ｂ側に設けられた回折格子パターン４２０により、蛍光の各波長成分は回折され、該光出射面４１０ｂから回折光（透過回折光）が出射される。光出射面４１０ｂからの回折光は、光学系を介して検出器６００の受光面に到達し（波長ごとに異なる位置に到達する）、検出器６００は、波長ごとに検出した光量を電気信号に変換する。なお、この場合、光入射面４１０ａからの反射光を検出することで、検出光のうちの側方散乱光を検出することもできる。

図４（ｂ）に示された光検出方法では、サンプルＳが流れる流路Ｆを挟んで光源７００と光検出装置１が配置される。流路Ｆ中を流れるサンプルＳに対して光源７００から励起光（測定光）が照射されると、サンプルＳに向けて照射された励起光とサンプルＳからの蛍光（検出光）とを含む導入光が光検出装置１内に取り込まれ、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに向かって進行する。導入光が流路Ｆ側から透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに到達すると、図２（ａ）に示されたように、励起光は光入射面４１０ａで反射される一方、透過型回折素子４００の光出射面４１０ｂ側に設けられた回折格子パターン４２０により、検出光の各波長成分は回折され、該光出射面４１０ｂから回折光（透過回折光）が出射される。光出射面４１０ｂからの回折光は、光学系を介して検出器６００の受光面に到達し（波長ごとに異なる位置に到達する）、検出器６００は、波長ごとに検出した光量を電気信号に変換する。なお、この場合、光入射面４１０ａからの反射光を検出することで、検出光のうちの前方散乱光を検出することもできる。

図４（ｃ）に示された光検出方法は、サンプルＳに対して同軸落射励起を行う光検出装置１により行われる。この場合、光検出装置１は、励起光（測定光）を出射する光源７００を備えるとともに、励起光とサンプルＳからの検出光が共通の導光経路をそれぞれ逆方向に進行するよう設計された光学系を備える。光源７００から透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに向けて照射された励起光は、光入射面４１０ａで反射され、流路Ｆ中を流れるサンプルＳに向けて進行する。一方、サンプルＳ側からは、ほぼ蛍光などの検出光のみからなる導入光が光検出装置１内に取り込まれ、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに向かって進行する。このとき、導入光の進行方向は、光入射面４１０ａで反射された励起光の進行方向とは逆である。導入光すなわち検出光が流路Ｆ側から透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに到達すると、図２（ｂ）に示されたように、透過型回折素子４００の光出射面４１０ｂ側に設けられた回折格子パターン４２０により、検出光の各波長成分は回折され、該光出射面４１０ｂから回折光（透過回折光）が出射される。光出射面４１０ｂからの回折光は、光学系を介して検出器６００の受光面に到達し（波長ごとに異なる位置に到達する）、検出器６００は、波長ごとに検出した光量を電気信号に変換する。

次に、図５は、本実施形態に係る光検出装置１における筐体部２０（基準部材）の構成を示す斜視図である。なお、図５（ａ）は、筐体部２０を前方（第２および第３導光経路側）から見たときの該筐体部２０の斜視図であり、図５（ｂ）は、筐体部２０を後方（第１導光経路側）から見たときの該筐体部２０の斜視図である。

筐体部２０は、例えば金属製もしくは樹脂製の遮光性を備えた中空部材であり、上述のように、透過型回折素子４００を、その光入射面４１０ａ側を内部空間側に向けた状態で保持し、一端が透過型回折素子４００の光出射面４１０ｂへと至る第１導光経路ＡＸ１と、一端が透過型回折素子４００の光入射面４１０ａへと至る第２導光経路ＡＸ２および第３導光経路ＡＸ３と、を規定するための基準要素として機能する光学部材である。なお、第１導光経路ＡＸ１は、透過型回折素子４００の光出射面４１０ｂから検出器６００に向かう透過回折光の光軸に一致しており、この第１導光経路ＡＸ１上には、後述する図１０に示された光学ユニット３０に含まれる光学系３００が配置される。また、第２導光経路ＡＸ２は、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａへ向かう光の光軸に一致しており、この第２導光経路ＡＸ２上には、後述する図６〜図７に示された光学ユニット１０、１０Ａのうち何れかに含まれる光学系が配置される。第３導光経路ＡＸ３は、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａからの反射光の光軸に一致しており、この第３導光経路ＡＸ３上にも、後述する図８〜図９に示された光学ユニット４０、４０Ａのうち何れかに含まれる光学系が配置される。

具体的に、筐体部２０は、図５（ａ）および５（ｂ）に示されたように、複数の開口部２０Ａ〜２０Ｃを備える。図５（ａ）の例では、開口部２０Ａには、該開口部２０Ａに対して着脱可能な光学ユニット１０が装着され、開口部２０Ｂには、該開口部２０Ｂに対して着脱可能な光学ユニット４０が装着される。開口部２０Ａには、光学ユニット１０や他の光学ユニットに含まれる光学系を位置決めするための位置決め構造が設けられており、開口部２０Ｂには、光学ユニット４０や他の光学ユニットに含まれる光学系を位置決めするための位置決め構造が設けられている。なお、図５（ａ）に示されたように、光学ユニット４０のように装着される光学ユニットが小さい場合には、該装着後の光学ユニットを覆うような保護カバー２０Ｄにより、開口部２０Ｂは遮光状態で塞がれる。また、図５（ｂ）の例では、筐体部２０の開口部２０Ｃに、透過型回折素子４００を設置するための搭載面が設けられるとともに、該開口部２０Ｃに対して着脱可能な光学ユニット３０や他の光学ユニットに含まれる光学系を位置決めするための位置決め構造が設けられている。光学ユニット３０が、固定用の補助リング４５０を介して開口部２０Ｃに装着されることにより、光入射面４１０ａを筐体部２０の内部空間に向けた姿勢で透過型回折素子４００が筐体部２０内に保持される。さらに、図１の例では、開口部２０Ａは、第２導光経路ＡＸ２上の所定位置に第２光学ユニットを保持するための第２位置決め構造に含まれる第２開口部として機能し、開口部２０Ｂは、第３導光経路ＡＸ３上の所定位置に第３光学ユニットを保持するための第３位置決め構造に含まれる第３開口部として機能し、開口部２０Ｃは、第１導光経路ＡＸ１上の所定位置に第１光学ユニットを保持するための第１位置決め構造に含まれる第１開口部として機能する。

図６は、筐体部２０に固定可能な、第２導光経路ＡＸ２上に配置されるべき光学系を含む光学ユニットの一例（図３参照）として、光学ユニット１０の断面構造およびそれに含まれる光学系１００の構成を示す図である。特に、図６（ａ）は、光学ユニット１０の組み立て工程図であり、図６（ｂ）は、光学ユニット１０の組み立て後の構造を示す断面図であり、図６（ｃ）は、光学ユニット１０に含まれる光学系１００の構成を示す図である。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）に示された断面は、図１中のＩ−Ｉ線に沿った断面に相当している。

光学ユニット１０は、図６（ａ）および６（ｂ）に示されたように、レンズＬ１１、コリメートレンズＬ１２を保持する第１ホルダ１２０と、集光レンズＬ１３、開口絞り１１０を保持する第２ホルダ１３０と、コリメートレンズＬ１４を保持する第３ホルダ１４０とを備える。第２ホルダ１３０は、第１ホルダ１２０および第３ホルダ１４０を位置決めした状態で保持するスリーブとして機能する。これら第１ホルダ１２０〜第３ホルダ１４０は金属製または樹脂製の遮光部材からなり、これらが一体化された光学ユニット１０の光学系１００は、第３ホルダ１４０側が筐体部２０の開口部２０Ａに装着されることにより、該筐体部２０により保持される透過型回折素子４００に対して規定される第２導光経路ＡＸ２または第３導光経路ＡＸ３上に正確に配置される。

なお、図６（ｃ）に示されたように、当該光学ユニット１０の光入射端から透過型回折素子４００に向かって順に配置された、レンズＬ１１、コリメートレンズＬ１２、集光レンズL１３、開口絞り１１０、およびコリメートレンズＬ１４により構成される光学系１００は、軸ずれ光成分を排除するとともに、当該光学ユニット１０内に光入射端を介して取り込まれた導入光（測定光と検出光を含む）をコリメートする。したがって、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａには、コリメートされた導入光のみが到達する。透過型回折素子４００の光入射面４１０ａでは、到達した導入光のうち測定光のみが反射光として反射され、透過型回折素子４００の光出射面４１０ｂから回折光が出射される。

図７は、筐体部２０に固定可能な、第２導光経路ＡＸ２上に配置されるべき光学系を含む光学ユニットの他の例として、光学ユニット１０Ａの断面構造およびそれに含まれる光学系１００Ａの構成を示す図である。特に、図７（ａ）は、光学ユニット１０Ａの組み立て工程図であり、図７（ｂ）は、光学ユニット１０Ａの組み立て後の構造を示す断面図であり、図７（ｃ）は、光学ユニット１０Ａに含まれる光学系１００Ａの構成を示す図である。なお、図７（ａ）および図７（ｂ）に示された断面は、図１中のＩ−Ｉ線に沿った断面に相当している。

光学ユニット１０Ａは、図７（ａ）および７（ｂ）に示されたように、光ファイバコネクタと、光ファイバコネクタを位置決めした状態で保持するためのスリーブ部材１８０と、コリメートレンズＬ１１Ａを保持する金属製または樹脂製のホルダ１７０を備える。光ファイバコネクタは、測定光を当該光検出器内に取り込むための、該測定光の伝送媒体として機能する光ファイバ１５０と、該光ファイバ１５０の端部に固定されたコネクタ１６０から構成されている。これら光ファイバコネクタ、スリーブ部材１８０、およびホルダ１７０が一体化された光学ユニット１０Ａの光学系１００Ａは、ホルダ１７０側が筐体部２０の開口部２０Ａに装着されることにより、該筐体部２０により保持される透過型回折素子４００に対して規定される第２導光経路ＡＸ２上に正確に配置される。

なお、図７（ｃ）に示されたように、コリメートレンズＬ１１Ａは、光ファイバ１５０の端面１０Ｃａから出射された導入光（測定光を検出光を含む）をコリメートする。このようにコリメートレンズＬ１１Ａにより構成された光学系１００Ａは、当該光学ユニット１０Ａ内に取り込まれた導入光（コリメート光）を、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに照射する光学系として機能する。透過型回折素子４００の光入射面４１０ａでは、到達した導入光のうち測定光のみが反射光として反射され、透過型回折素子４００の光出射面４１０ｂから回折光が出射される。

図８は、筐体部２０に固定可能な、第３導光経路ＡＸ３上に配置されるべき光学系を含む光学ユニットの例として、光学ユニット４０（検出器６１０を含む）の断面構造およびそれに含まれる光学系２００の構成を示す図である。特に、図８（ａ）は、光学ユニット４０の組み立て工程図であり、図８（ｂ）は、光学ユニット４０に含まれる光学系２００の構成を示す図である。なお、図８（ａ）に示された断面は、図１中のＩ−Ｉ線に沿った断面に相当している。

光学ユニット４０は、図８（ａ）に示されたように、集光レンズＬ２１と、検出器６１０を備える受光光学系である。なお、検出器６１０の検出結果は電気信号として出力ライン６１１を介して取り出される。これら集光レンズＬ２１および検出器６１０が一体化された光学ユニット４０の光学系２００は、集光レンズＬ２１側が筐体部２０の開口部２０Ｂに装着されることにより、該筐体部２０により保持される透過型回折素子４００に対して規定される第３導光経路ＡＸ３上に正確に配置される。なお、図８（ａ）に示された光学ユニット４０は小型検出ユニットであるため、図８の例では、光学ユニット４０が装着された、筐体部２０の開口部２０Ｂが保護カバー２０Ｄにより塞がれている。

図８（ｂ）に示されたように、集光レンズＬ２１は、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａからの反射光（導入光に含まれる測定光）を、検出器６１０の受光面に集光する。なお、図８（ｂ）の例では、図６に示された光学ユニット１０により、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａにコリメートされた導入光が照射されている。このように集光レンズＬ２１により構成された光学系２００は、当該光学ユニット４０内に取り込まれた反射光（光入射面４１０ａで反射された測定光）を、検出器６１０の受光面に照射する光学系として機能する。なお、光入射面４１０ａと検出器６１０との間の光学系は反射光の特性に応じて適宜変更することができ、集光レンズＬ２１は無くても良く、波長選択フィルタや減光フィルタ等を追加しても良い。

図９は、筐体部２０に固定可能な、第３導光経路ＡＸ３上に配置されるべき光学系を含む光学ユニットの他の例として、光学ユニット４０Ａ（光源７００Ａを含む）の断面構造およびそれに含まれる光学系２００Ａの構成を示す図である。特に、図９（ａ）は、光学ユニット４０Ａの組み立て工程図であり、図９（ｂ）は、光学ユニット４０Ａに含まれる光学系２００Ａの構成を示す図である。なお、図９（ａ）に示された断面は、図１中のＩ−Ｉ線に沿った断面に相当している。

光学ユニット４０Ａは、図９（ａ）に示されたように、金属製または樹脂製のホルダ７１０と、ホルダ７１０内に設置された励起光源としての光源７００Ａ（発光素子）と、光源７００Ａからの励起光をコリメートするためのコリメートレンズＬ２１Ａを備える投光光光学系である。これらホルダ７１０、光源７００Ａ、コリメートレンズＬ２１Ａが一体化された光学ユニット４０Ａの光学系２００Ａは、コリメートレンズＬ２１Ａ側が筐体部２０の開口部２０Ｂに装着されることにより、該筐体部２０により保持される透過型回折素子４００に対して規定される第３導光経路ＡＸ３上に正確に配置される。

図９（ｂ）に示されたように、コリメートレンズＬ２１Ａは、光源７００Ａから透過型回折素子４００の光入射面４１０ａへ向かう光（測定光）をコリメートするよう機能し、光入射面４１０ａからの反射光（コリメート光）が、光学ユニット１０に含まれる光学系１００を介してサンプルＳに照射される。また、図９（ｂ）の例では、サンプルＳからの検出光のみを含む導入光が光学ユニット１０によりコリメートされた後、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに照射される。このように、コリメートレンズＬ２１Ａにより構成された光学系２００Ａは、当該光学ユニット４０Ａ内の光源７００Ａからの励起光を、光入射面４１０ａに照射する光学系として機能する。一方で、光学ユニット１０は、サンプルＳからの導入光（検出光）と光入射面４１０ａで反射された測定光（反射光）のそれぞれを逆方向に照射することにより、同軸落射励起が可能になる。なお、光入射面４１０ａと光源７００Ａとの間の光学系は光源７００Ａからの光の特性に応じて適宜変更することができ、集光レンズＬ２１Ａは無くても良く、波長選択フィルタや減光フィルタ等を追加しても良い。

図１０は、筐体部２０に固定可能な、第１導光経路ＡＸ１上に配置されるべき光学系３００を含む光学ユニット３０の組み立て工程図であり、この図１０に示された断面は、図１中のＩ−Ｉ線に沿った断面に相当している。

光学ユニット３０は、図１０に示されたように、波長選択フィルタ３１０、レンズＬ３１を保持する金属製または樹脂製の第１ホルダ３１と、第１スリット３２０、第２スリット３３０、第３スリット３４０（図３中のスリット６２０に相当）を保持する金属製または樹脂製の第２ホルダ３２と、透過型回折素子４００の光出射面４１０ｂからの透過回折光を検出器６００の受光面上に集光するための集光レンズＬ３２とを備える。第２ホルダ３２は、第１スリット３２０〜第３スリット３４０が取り付けられた状態で、一方の端部が第１ホルダ３１に挿入される。第２ホルダ３２は、止め具３１Ａ、３１Ｂにより、一方の端部が第１ホルダ３１に挿入された状態で第１ホルダ３１に固定される。また、第２ホルダ３２の他方の端部には、フランジが設けられている。集光レンズＬ３２は、収納容器６５０に収納された検出器６００の受光面を覆った状態で、該収納容器６５０によって保持される。この収納容器６５０は、第２ホルダ３２の他方の端部に設けられたフランジに固定される。

なお、第１ホルダ３１と第２ホルダ３２の間、第２ホルダ３２と収容容器６５０との間には、接続部分の遮光性を向上させるため、それぞれＯリング３５１、３５２が配置されている。これら第１ホルダ３１および第２ホルダ３２が一体化された光学ユニット３０の光学系３００は、第１ホルダ３１側が筐体部２０の開口部２０Ｃに装着されることにより、該筐体部２０により保持される透過型回折素子４００に対して規定される第１導光経路ＡＸ１上に正確に配置される。

なお、光学ユニット３０の第１ホルダ３１側が開口部２０Ｃに装着される際、透過型回折素子４００は、補助リング４５０を介して開口部２０Ｃに設けられた設置面に押し当てられることにより、筐体部２０内の所定位置に保持される。検出器６００の検出結果は、出力ライン６６０を介して、電気信号として取り出される。

また、図１０において、波長選択フィルタ３１０、レンズＬ３１、第１スリット３２０、第２スリット３３０、第３スリット３４０、および集光レンズＬ３２により構成された光学系３００は、不要な次数および不要な波長の光成分を排除するとともに、透過型回折素子４００の光出射面４１０ｂからの透過回折光の波長成分それぞれを、検出器６００の受光面上における所定位置（各チャネル）に照射する光学系として機能する。

以上のように、透過型回折素子４００を保持する筐体部２０の開口部２０Ａ〜２０Ｃそれぞれに、種々の構造を有する光学ユニット（図６〜図１０）の何れか適切なものを装着することにより、分光技術を利用した種々の測定方法ごとに最適な構造の実現が可能になる。例えば、図１１は、本実施形態に係る光検出装置の第１構成例を示す断面図である。図１２は、本実施形態に係る光検出装置の第２構成例を示す断面図である。図１３は、本実施形態に係る光検出装置の第３構成例を示す断面図である。なお、図１１〜図１３それぞれに示された断面は、図１中のＩ−Ｉ線に沿った断面に相当している。

図１１に示された光検出装置は、筐体部２０の開口部２０Ａに図６に示された光学ユニット１０（第２導光経路ＡＸ２上に光学系を配置するための第２光学ユニット）を装着し、開口部２０Ｂに図８に示された光学ユニット４０（第３導光経路ＡＸ３上に光学系を配置するための第３光学ユニット）を装着し、開口部２０Ｂに図１０に示された光学ユニット３０（第１導光経路ＡＸ１上に光学系を配置するための第１光学ユニット）を装着することにより構成されている。図１１の光検出装置には、光源７００は含まれておらず、光源７００と当該光検出装置との位置関係により、図４（ａ）および４（ｂ）に示された光検出方法が実現可能になる。

なお、検出器６００、６１０は、フォトダイオード等の半導体光検出素子や光電子増倍管などが使用可能である。また、透過型回折素子４００は、垂直入射仕様でない透過型回折素子であるのが好ましい。垂直入射仕様でない透過型回折素子４００であれば、光入射面４１０ａで反射された光が、当該光検出装置に取り込まれた導入光の導光経路以外の方向へ反射される。透過型回折素子４００の光入射面４１０ａ側に設けられる反射処理部４３０が誘電体多層膜である場合、反射光の波長を制限したり、反射率を制限（反射光の光量調整）することで、より高精度の励起光モニタが可能になる。

また、図１１の例では、当該光検出装置内に取り込まれた導入光がコリメートされた後、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａ上に該コリメート光が照射されるので、図１１に示された光検出装置は、分光器としての使用が可能である。

図１２に示された光検出装置は、筐体部２０の開口部２０Ａに図７に示された光ファイバコネクタを含む光学ユニット１０Ａ（第２光学ユニット）を装着し、開口部２０Ｂに図８に示された光学ユニット４０（第３光学ユニット）を装着し、開口部２０Ｂに図１０に示された光学ユニット３０（第１光学ユニット）を装着することにより構成されている。図１２の光検出装置も、光源７００は含まれておらず、光源７００と当該光検出装置との位置関係により、図４（ａ）および４（ｂ）に示された光検出方法が実現可能になる。

図１２の例では、光ファイバ１５０を介して、当該光検出装置内への導入光の取込が可能である。この例においても、取り込まれた導入光は、コリメートされた後、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａ上に該コリメート光が照射されるので、図１２に示された光検出装置も、分光器としての使用が可能である。

図１３に示された光検出装置は、筐体部２０の開口部２０Ａに図６に示された光学ユニット１０（第２光学ユニット）を装着し、開口部２０Ｂに図９に示された光学ユニット４０Ａ（光源７００Ａを含む第３光学ユニット）を装着し、開口部２０Ｂに図１０に示された光学ユニット３０（第１光学ユニット）を装着することにより構成されている。このように、図１３の光検出装置は同軸落射励起を可能にする構造を備え、図４（ｃ）に示された光検出方法が実現可能になる。

図１３の例では、光検出装置自体が光源７００Ａを備え、コリメートされた励起光が、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａで反射される。一方、当該光検出装置内へ取り込まれた導入光（主に検出光）は、コリメートされた励起光の反射光とは逆方向に進行し、コリメートされる。そして、コリメートされた導入光が透過型回折素子４００の光入射面４１０ａ上に照射されるので、図１３に示された光検出装置も、分光器としての使用が可能である。なお、図１３の例では、サンプルＳに向けて照射される励起光は、その散乱成分や反射成分を除き、導入光には殆ど含まれない。

このように、筐体２０は、その内部空間に透過型回折素子４００を収納するとともに、第１導光経路ＡＸ１〜第３導光経路ＡＸ３上に位置し、内部空間と外部とを連絡する開口部２０Ａ〜２０Ｃを有する光学部材として、開口部２０Ａ〜２０Ｃを介して各導光路上に適切な光学ユニットを着脱可能に装着できるように構成されている。よって、分光技術を利用した種々の測定方法において、適切な光学ユニットを筐体２０に装着することで、当該測定方法における最適な構造への変更に容易に対応することができる。

図１４は、本実施形態に係る光検出方法における種々の光検出動作を説明するためのフローチャートである。特に、図１４（ａ）は、本実施形態に係る光検出装置の第１および第２構成例（図１１および図１２）を用いた光検出動作を説明するためのフローチャートであり、第１および第２構成例により図４（ａ）および４（ｂ）に示された光検出方法が実行される。また、図１４（ｂ）は、本実施形態に係る光検出装置の第３構成例を用いた光検出動作を説明するためのフローチャートであり、第３構成例により図４（ｃ）に示された光検出方法が実行される。

ここで、図１４（ａ）に示されたように、第１および第２構成例に係る光検出装置では、説明を単純化するため、図１１に示された光検出装置における光検出動作について説明する。

まず、当該光検出装置とは異なる位置に配置された光源７００（例えば図４（ａ）および４（ｂ）参照）から、サンプルＳに励起光（測定光）が照射され、サンプルＳから蛍光などの検出光が発生するため、当該光検出装置内には、光源７００からの励起光とサンプルＳからの検出光を含む導入光が、光学ユニット１０を介して取り込まれる。なお、導入光には、サンプルＳからの蛍光だけではなく、励起光、該励起光の散乱成分や反射成分なども含まれる。光学ユニット１０は、第２導光経路ＡＸ２上に配置された光学系１００を含み、光学系１００により測定光がコリメートされる。そして、光学ユニット１０から透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに向けて導入光であるコリメート光が照射される（ステップＳＴ１１）。

光学ユニット１０から透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに照射された導入光のうち励起光（コリメート光）は、該光入射面４１０ａ側に設けられた反射処理部４３０により反射され、光学ユニット４０に導かれる。光学ユニット４０は、第３導光経路ＡＸ３上に配置された光学系２００、検出器６１０により構成されている。光入射面４１０ａからの反射光（励起光の反射成分）は、光学系２００により検出器６１０の受光面上に集光され、検出器６１０の検出結果が電気信号として出力ライン６１１を介して制御装置５００へ送られる（ステップＳＴ１２）。光源７００の出力制御（フィードバック制御）は、この反射光（励起光）の検出結果に基づいて行われる（ステップＳＴ１４）。なお、光学ユニット４０の光学系２００は、集光レンズＬ２１と検出器６１０との間に波長選択フィルタが配置された構成であってもよい。このような波長選択フィルタは、より高精度の励起光モニタリングを実施するのに有効であるが、反射された励起光の強度が検出光である蛍光の強度に対して十分強ければ特に波長制限をするようなフィルタは必要ない。

一方、光学ユニット３０内において、透過型回折素子４００の光出射面４１０ｂからの回折光は、波長選択フィルタ３１０を通過する際に波長成分が除去される。なお、波長選択フィルタ３１０は、透過型回折素子４００を意図せず通過してしまった励起光成分の除去を主な目的とするため、光入射面４１０ａにおける励起光の強度が低い場合には必要ない。波長選択フィルタ３１０を通過した回折光はレンズＬ３１により結像された後、第１スリット３２０、第２スリット３３０を順次通過することで、反射されなかった励起光成分や不要な波長成分が除去される。さらに、第１スリット３２０および第２スリット３３０を通過した透過回折光のうち検出されるべき波長成分が、第３スリット３４０により空間分離され、第３スリット３４０を通過した核波長成分それぞれが、集光レンズＬ３２により、検出器６００の受光面上においてチャネル（それぞれが検出すべき波長に対応）ごとに設定された受光領域に照射される。検出器６００の検出結果、すなわちチャネルごとの透過回折光の検出結果は、電気信号として出力ライン６６０を介して制御装置５００へ送られる（ステップＳＴ１３）。

以上、ステップＳＴ１３における透過回折光の検出は、励起光を出射する光源７００のフィードバック制御を繰り返しながら、１回以上繰り返される。

次に、図１４（ｂ）に示されたように、第３構成例に係る光検出装置（図１３）では、まず、光学ユニット４０Ａのホルダ７１０内に搭載された光源７００Ａ（例えば図４（ｃ）参照）からの励起光が、第３導光経路ＡＸ３上に配置された光学系２００Ａを介して、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに照射される（ステップＳＴ２１）。その際、励起光には、光学系２００Ａによりコリメートされている。光入射面４１０ａでは、コリメートされた励起光が反射され、光入射面４１０ａからの反射光（反射された励起光）が第２導光経路ＡＸ２上に配置された光学系１００（光学ユニット１０に含まれる）を介してサンプルＳに照射される（ステップＳＴ２２）。

サンプルＳ側からは、励起光照射により発生した蛍光を含む導入光が、光学ユニット１０を介して当該光検出装置内に取り込まれる。なお、取り込まれた測定光には、サンプルＳに照射された励起光の散乱成分や反射成分を除き励起光は殆ど含まれない。そして、取り込まれた導入光は、第２導光経路ＡＸ２上に配置された光学系１００によりコリメートされた後、透過型回折素子４００の光入射面４１０ａに照射される（ステップＳＴ２３）。なお、導入光には殆ど励起光成分は含まれないため、光入射面４１０ａで該導入光が反射されることは殆どない。

一方、光学ユニット３０内において、透過型回折素子４００の光出射面４１０ｂからの回折光は、波長選択フィルタ３１０を通過する際に波長成分が除去される。なお、波長選択フィルタ３１０は、透過型回折素子４００を意図せず通過してしまった励起光成分の除去を主な目的とするため、光入射面４１０ａにおける励起光の強度が低い場合には必要ない。波長選択フィルタ３１０を通過した回折光はレンズＬ３１により結像された後、第１スリット３２０、第２スリット３３０を順次通過することで、反射されなかった励起光成分や不要な波長成分が除去される。さらに、第１スリット３２０および第２スリット３３０を通過した回折光のうち検出されるべき波長成分が、第３スリット３４０により空間分離され、第３スリット３４０を通過した核波長成分それぞれが、集光レンズＬ３２により、検出器６００の受光面上においてチャネル（それぞれが検出すべき波長に対応）ごとに設定された受光領域に照射される。検出器６００の検出結果、すなわちチャネルごとの回折光の検出結果は、電気信号として出力ライン６６０を介して制御装置５００へ送られる（ステップＳＴ２４）。

以上、ステップＳＴ２４における透過回折光の検出は、光源７００ＡからサンプルＳへの励起光照射を繰り返しながら、１回以上繰り返される。

以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想および範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。

１…光検出装置、１０、１０Ａ、３０、４０、４０Ａ…光学ユニット、２０…筐体部、２０Ａ〜２０Ｃ…開口部（第１〜第３位置決め構造）、１００、１００Ａ、２００、２００Ａ、３００…光学系、４００…透過型回折素子、４１０ａ…光入射面、４１０ｂ…光出射面、３１０…波長選択フィルタ、５００…制御装置、６００、６１０…検出器、７００…光源（励起光源）、ＡＸ１〜ＡＸ３…第１〜第３導光経路。

Claims (9)

1. 光入射面と前記光入射面に対向する光出射面を有し、前記光入射面に到達した光の一部を透過するとともに前記光出射面から透過回折光を出射する透過型回折素子と、
   前記透過型回折素子を収納するための内部空間を有するとともに前記透過型回折素子の姿勢を維持するための位置決め構造を有する遮光容器であって、前記内部空間が、一端側が前記透過型回折素子の光出射面へと至る第１導光経路と、一端側が前記透過型回折素子の光入射面へと至る第２導光経路と、一端側が前記透過型回折素子の光入射面へと至るとともに前記第２導光経路とは異なる第３導光経路とを備えるとともに、前記第１導光経路は、前記透過型回折素子によって前記第２導光経路及び前記第３導光経路と仕切られる遮光容器と、
   前記遮光容器の内部空間に収納された状態で、前記第１導光経路上に配置された第１光学系と、
   前記遮光容器の内部空間に収納された状態で、前記透過型回折素子の光入射面へ向かう導入光が導光される前記第２導光経路上に配置された第２光学系と、
   前記遮光容器の内部空間に収納された状態で、前記導入光の前記透過型回折素子の光入射面における反射光の経路となる第３導光経路上に配置された第３光学系と、
   前記第１導光経路の他端側に配置された第１光検出素子と、
   を備えた光検出装置。
2. 前記第３導光経路の他端側に配置された第２光検出素子を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
3. 前記第３導光経路の他端側に配置された発光素子を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
4. 前記透過型回折素子は、特定波長成分に対する反射効率を選択的に向上させるための反射処理部であって、前記光入射面に一致した面を有する反射処理部を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の光検出装置。
5. 前記第１光学系は、波長選択フィルタを含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の光検出装置。
6. 前記遮光容器は、前記第１光学系が収納された第１光学ユニットと、前記第２光学系が収納された第２光学ユニットと、前記第３光学系が収納された第３光学ユニットと、前記透過型回折素子の光入射面および光出射面に対して前記第１〜第３光学ユニットそれぞれの相対的位置関係を規定するための基準要素となる筐体部により構成され、
   前記筐体部は、前記第１導光経路上に前記第１光学系が配置された状態で前記第１光学ユニットを保持する第１位置決め構造と、前記第２導光経路上に前記第２光学系が配置された状態で前記第２光学ユニットを保持する第２位置決め構造と、前記第３導光経路上に前記第３光学系が配置された状態で前記第３光学ユニットを保持する第３位置決め構造と、を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の光検出装置。
7. 前記筐体部は、前記第１導光経路が通過する第１開口部と、前記第２導光経路が通過する第２開口部と、前記第３導光経路が通過する第３開口部とを有し、
   前記第１開口部が前記第１位置決め構造となり、前記第２開口部が前記第２位置決め構造となり、前記第３開口部が前記第３位置決め構造となることを特徴とする請求項６に記載の光検出装置。
8. 対象物から到達した検出光に含まれる対象物情報を、請求項２に記載の光検出装置を用いて取得するための光検出方法であって、
   前記対象物からの検出光を含む導入光を、前記第２光学系を介して前記透過型回折素子の光入射面に照射する第１ステップと、
   前記透過型回折素子の光出射面からの回折光を、前記第１光学系を介して前記第１光検出素子に照射する第２ステップと、
   前記透過型回折素子の光入射面からの反射光を、前記第３光学系を介して前記第２光検出素子に照射する第３ステップと、
   を備えた光検出方法。
9. 対象物から到達した検出光に含まれる対象物情報を、請求項３に記載の光検出装置を用いて取得するための光検出方法であって、
   前記発光素子からの光を、前記第３光学系を介して前記透過型回折素子の光入射面に照射する第１ステップと、
   前記透過型回折素子の光入射面からの反射光を、前記第２光学系を介して対象物に照射する第２ステップと、
   前記対象物からの検出光を含む導入光を、前記第２光学系を介して前記透過型回折素子の光入射面に照射する第３ステップと、
   前記透過型回折素子の光出射面からの回折光を、前記第１光学系を介して前記第１光検出素子に照射する第４ステップと、
   を備えた光検出方法。

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