JP2018091865A - 光学プレート、光照射装置、光測定装置、光照射方法、及び、光測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の照射条件に合わせて光を照射することが可能な光学プレート、光照射装置、光測定装置、光照射方法、及び、光測定方法を提供する。
【解決手段】光学プレート５０は、測定対象物Ａに光を照射するための光学プレートである。光学プレート５０は、光の入力するための側面５０ｆと、光を出力するための主面５０ａと、主面５０ａに対向する裏面５０ｂと、レーザ光Ｌの集光により当該光学プレート５０の少なくとも内部に形成され、光を拡散するための光拡散部６０と、を備える。側面５０ｆは、主面５０ａと裏面５０ｂとの間の面である。側面５０ｆから入力された光は、光拡散部６０において拡散され、主面５０ａから出力される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学プレート、光照射装置、光測定装置、光照射方法、及び、光測定方法に関する。

特許文献１には、複数のウェルに測定対象物を保持するマイクロプレートに対して光を照射する光照射装置が記載されている。この光照射装置は、複数の凸部が形成された主面と、該主面と反対側の面である裏面と、主面と略直交する側面と、を有する導光部材を備えている。また、この光照射装置は、導光部材の側面から導光部材に光を入射する光源を備えている。導光部材は、凸部の上面がマイクロプレートの裏面に接するように配置される。

特開２０１０−２３０３９７号公報

上記特許文献１に記載の光照射装置においては、導光部材の側面から導光部材に入射した光は、導光部材の主面及び裏面で反射されて凸部に入射した後に、凸部の上面からマクロプレートのウェルに入射する。このとき、マイクロプレートのウェルには、ウェルの深さ方向に対して傾斜した光が入射する。このため、光がウェルの深さ方向に沿って入射する場合と比較して、測定対象物に対して均一に光を照射することが可能となる。

ところで、上述した導光部材を用いて、測定対象物に対して均一に光を照射するためには、測定対象物を保持するウェルの配置や形状等に合わせて凸部の形状を加工する必要がある。しかしながら、実際には、導光部材が石英等からなる場合、凸部を形成するための加工に比較的高い加工技術が必要とされ、所望の形状に加工することが難しい。換言すれば、所望の照射条件に合わせて光を照射するように凸部を加工することが容易ではない。

本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、所望の照射条件に合わせて光を照射することが可能な光学プレート、光照射装置、光測定装置、光照射方法、及び、光測定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光学プレートは、対象物に光を照射するための光学プレートであって、光（入力光）の入力するための光入力面と、光（出力光）を出力するための光出力面と、光出力面に対向する裏面と、レーザ光の集光により当該光学プレートの少なくとも内部に形成され、光を拡散するための光拡散部と、を備え、光入力面は、光出力面と裏面との間の面であり、光入力面から入力された光（入力光）は、光拡散部において拡散され、光出力面から出力される、ことを特徴とする。

この光学プレートは、光入力面から入力された光を拡散しつつ光出力面から出力させる光拡散部を備えている。つまり、光入力面から入力された光（入力光）は、光拡散部において光学プレート内部で拡散され、出力光として光出力面から出力される。このため、この光学プレートを光出力面が対象物に対向するように配置すれば、光出力面からの出力光を対象物に照射することが可能となる。特に、この光学プレートにおいては、光拡散部が、光学プレートとなる部材にレーザ光を集光することより（すなわちレーザ加工により）形成される。このため、当該部材に対して実際に凸部や凹部を形成する場合と比較して、所望の照射条件に合わせて光を照射することが可能となる。

本発明に係る光学プレートにおいては、光入力面と光入力面に対向する面との間で光を導光する導光部を有してもよい。この場合、光入力面から入力された光は、導光部によって、光入力面とその対向面との間を導光しつつ、光拡散部で拡散されて出力される。このため、光学プレートが配置される領域上の各所わたって存在する対象物に対して、より均一に光を照射することが可能となる。

本発明に係る光学プレートにおいては、光拡散部が形成された第１の部分と、第１の部分と一体に構成された第２の部分と、を含み、導光部は、第２の部分に構成されてもよい。この場合、互いに一体に構成された第１及び第２の部分のうち、例えば第２の部分に光拡散部が形成されないようにレーザ加工を制御すれば、その第２の部分により導光部を構成することができる。つまり、この場合には、レーザ加工の制御によって、光学プレート内に導光部を構成することが可能となる。

本発明に係る光学プレートにおいては、光拡散部が形成された第１の部分と、第１の部分と別体に構成された第２の部分と、を接合することにより構成され、導光部は、第２の部分に構成されてもよい。この場合、レーザ加工により光拡散部が形成された第１の部分と、例えば光拡散部が形成されていない第２の部分とを用意して互いに接合すれば、その第２の部分により導光部を構成することができる。

本発明に係る光学プレートにおいては、光拡散部は、光出力面と裏面との間の少なくとも一部にわたって形成されていてもよい。この場合、光拡散部に近接する領域から出力される光の量を増やすことができる。

本発明に係る光学プレートにおいては、光拡散部は、レーザ光の集光により形成された複数の光拡散層によって構成されてもよい。この場合、光拡散部で拡散される光の量を増やすことができる。

本発明に係る光学プレートにおいては、光出力面に交差する方向に沿って延在し光を反射する反射部をさらに備えてもよい。この場合、対象物に対してより均一に光を照射することが可能となる。

本発明に係る光照射装置は、上述した光学プレートと、光入力面に入力される光（入力光）を出力する光源と、を備えることを特徴とする。また、本発明に係る光測定装置は、上述した光照射装置と、対象物を保持する保持部材と、光出力面から出力された光（出力光）が照射された対象物からの測定光を撮像する撮像装置と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る光照射方法は、光（出力光）を出力するための光出力面と、光出力面に対向する裏面と、光出力面と裏面との間の面であり光（入力光）が入力される光入力面と、レーザ光の集光により形成された光拡散部と、を備える光学プレートを用いて対象物に光を照射する光照射方法であって、光入力面に光（入力光）を入力することにより、光拡散部において当該光を拡散させると共に光出力面から光（出力面）を出力させて対象物に光を照射する、ことを特徴とする。

さらに、本発明に係る光測定方法は、光（出力光）を出力するための光出力面と、光出力面に対向する裏面と、光出力面と裏面との間の面であり光（入力光）が入力される光入力面と、レーザ光の集光により形成された光拡散部と、を備える光学プレートを用いて対象物に光を照射し、光（出力光）が照射された対象物からの測定光を検出する光測定方法であって、光入力面に光（入力光）を入力することにより、光拡散部において当該光を拡散させると共に光出力面から光（出力光）を出力させて対象物に光を照射し、光出力面及び裏面を透過した対象物からの測定光を検出する、ことを特徴とする。

これらの光照射装置及び光測定装置は、上述した光学プレートを備えている。また、これらの光照射方法及び光測定方法は、上述した光学プレートを用いている。したがって、同様の理由から、所望の照射条件に合わせて光を照射することが可能となる。

なお、本発明に係る光測定装置においては、撮像装置は、光学プレートを透過して裏面から出射された測定光を撮像してもよい。

本発明によれば、所望の照射条件に合わせて光を照射することが可能な光学プレート、光照射装置、光測定装置、光照射方法、及び、光測定方法を提供することができる。

第１実施形態に係る光測定装置の構成を示す模式的な断面図である。 図１に示された光学プレートの構成を示す図である。 光拡散部を形成する方法の主要な工程を示す図である。 光拡散部を形成する方法の主要な工程を示す図である。 光拡散部において光が拡散される様子を示す模式的な断面図である。 光拡散部の構成と光学プレートから出力される光の強度分布との関係を示す図である。 互いに隣り合う一対の光拡散部からの光が測定対象物に照射される様子を示す模式的な断面図である。 第３の方向からみたときの光強度のシミュレーション結果を示す図である。 光拡散部において拡散された光が測定対象物に照射される様子を示す模式的な断面図である。 複数の光拡散部によって光が順次拡散される様子を示す模式的な断面図である。 反射部をさらに有する光学プレートの例を示す模式的な断面図である。 光学プレートの変形例を示す断面図である。 光学プレートの変形例を示す図である。 光学プレートの変形例を示す図である。 第２実施形態に係る光測定装置の構成を示す模式的な断面図である。 図１５に示された光学プレートの構成を示す図である。 光拡散部において光が拡散される様子を示す模式的な断面図である。 ウェルの直下に配置された複数の光拡散部からの光が測定対象物に照射される様子を示す模式的な断面図である。 第３実施形態に係る光測定装置の構成を示す図である。 図１９に示された光学プレートの構成を示す図である。 測定対象物がシャーレに保持されている場合の例を示す図である。 測定対象物がシャーレに保持されている場合の別の例を示す図である。 測定対象物がスライドガラスに保持されている場合の例を示す図である。 測定対象物がスライドガラスに保持されている場合の別の例を示す図である。

以下、本発明に係る光学プレート、光照射装置、及び光測定装置の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図面の説明において、同一の要素同士、或いは相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。以下の図面には、直交座標系Ｓが示される場合がある。
［第１実施形態］

図１は、第１実施形態に係る光測定装置の構成を示す模式的な断面図である。図１に示されるように、第１実施形態に係る光測定装置１は、対象物保持機構１０と、光照射装置２０と、光学系３０と、撮像装置４０と、を備えている。対象物保持機構１０は、一例として、マイクロプレート（保持部材）１１と、マイクロプレート１１を支持するプレートホルダ１２と、を有する。

マイクロプレート１１は、主面１１ａと、主面１１ａの反対側の裏面１１ｂと、主面１１ａと裏面１１ｂとを接続する側面１１ｃと、を含む。裏面１１ｂは、主面１１ａに対向する面である。主面１１ａには、主面１１ａの延在方向に沿って２次元アレイ状に配列された複数のウェル１３が形成されている。ウェル１３の数は、一例として、９６個または３８４個である。ウェル１３は、ここでは、主面１１ａから裏面１１ｂに向かって延在する角柱状の凹部である。

したがって、ウェル１３の底面１３ｓは、主面１１ａ及び裏面１１ｂと略平行な平面である。マイクロプレート１１の底部１４は、例えば、ガラス、石英、及び、プラスチック等の材料であって、光を透過する材料から構成される。或いは、マイクロプレート１１の全体が、例えば、ガラス、石英、及び、プラスチック等の材料であって、光を透過する材料から構成される。なお、マイクロプレート１１の底部１４は、マイクロプレート１１におけるウェル１３の底面１３ｓよりも裏面１１ｂ側の部分である。また、ウェル１３の底面１３ｓの形状は、Ｕ字状やＶ字状や角錐形状等であってもよい。

マイクロプレート１１は、測定対象物（対象物）Ａを保持する。測定対象物Ａは、ウェル１３に収容されている。測定対象物Ａは、例えば、幹細胞等の細胞や細胞を含む組織（tissue）等である。ウェル１３には、測定対象物Ａと共に、例えば、培養液、蛍光指示薬、及び評価化合物等の溶液Ｂが収容されている。測定対象物Ａは、ここでは、ウェル１３の底面１３ｓ上に沈殿している。ただし、測定対象物Ａは、浮遊細胞等でもよい。その場合、測定対象物Ａは、ウェル１３内の培養液中を浮遊している。マイクロプレート１１は、このように測定対象物Ａを保持した状態において、プレートホルダ１２によって支持されている（プレートホルダ１２に載置されている）。

プレートホルダ１２は、マイクロプレート１１の裏面１１ｂがプレートホルダ１２から露出するように、マイクロプレート１１の周囲を支持する。より具体的には、プレートホルダ１２は、裏面１１ｂにおけるウェル１３に対向する領域が露出するように、裏面１１ｂの外周部及び側面１１ｃを支持する。マイクロプレート１１は、手動によりプレートホルダ１２に載置される。或いは、対象物保持機構１０がプレートローダ（不図示）を有している場合には、マイクロプレート１１は、プレートローダにより自動的にプレートホルダ１２に載置される。

光照射装置２０は、光学プレート５０と、光源２１と、を有している。光学プレート５０は、測定対象物Ａに光を照射するためのものである。光源２１は、光学プレート５０の光入力面から光学プレート５０に光を入力するためのものである。すなわち、光源２１は、光学プレート５０の光入力面に入力される光を出力する。光学プレート５０の詳細については後述する。光源２１は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＬＤ（Laser Diode）、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）、及び、ランプ（例えばキセノンランプ等）等である。光源２１は、後述するような光学プレート５０の光入力面側に配置される態様に限定されない。すなわち、光源２１は、例えば、任意の位置に配置され、ライトガイド等を介して光学プレート５０の光入力面に光を入力する態様であってもよい。光源２１からの光は、光学プレート５０を介してマイクロプレート１１に保持された測定対象物Ａに照射される。

光学系３０は、光源２１から光学プレート５０を介して光が照射された測定対象物Ａからの測定光（例えば蛍光や反射光や散乱光）を透過し、撮像装置４０に結像する。そのために、光学系３０は、波長選択フィルタ３１と、レンズ３２と、を有する。波長選択フィルタ３１は、光学プレート５０を介して光源２１から測定対象物Ａに照射される光（励起光）等の光の透過を阻止すると共に、測定対象物Ａからの測定光を選択的に透過する。なお、波長選択フィルタ３１は、レンズ３２と撮像装置４０との間に配置されてもよい。

波長選択フィルタ３１は、例えば、波長帯域選択フィルタ（バンドパスフィルタ）、ローパスフィルタ、及び、ハイパスフィルタ等である。波長選択フィルタ３１においては、例えば、測定対象物Ａを染める色素の蛍光の波長が選択される。例えば、波長選択フィルタ３１は、当該色素が膜電位感受性色素であるＶＳＰの場合には４５０ｎｍと５６０ｎｍの波長が選択され、カルシウムイオン感受性色素であるＦｌｕｏ−４の場合には５１８ｎｍの波長が選択されるように、選択される。なお、波長選択フィルタ３１は、様々な色素の蛍光の波長を透過するように選択されてもよい。例えば、波長選択フィルタ３１は、例えば４５０ｎｍ以上の波長の光を透過するように選択されてもよい。レンズ３２は、例えばカメラレンズであり、波長選択フィルタ３１を透過した測定光を集光し、撮像装置（撮像素子）４０の受光面上に結像する。

撮像装置４０は、レンズ３２により結像された測定光を撮像する。撮像装置４０は、例えば、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等のエリアイメージセンサである。また、撮像装置４０は、各ウェル１３からの測定光のそれぞれを検出できるように構成すれば、例えば、光電子増倍管、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード等のポイントセンサを用いてもよい。

本実施形態においては、光照射装置２０、光学系３０、及び撮像装置４０は、マイクロプレート１１の裏面１１ｂ側にこの順で配列されている。したがって、撮像装置４０は、光照射装置２０から光が照射された測定対象物Ａから発せられ、マイクロプレート１１の裏面１１ｂから出射した後に、光学プレート５０を透過して光学プレート５０の裏面から出射された測定光を光学系３０を介して受け、撮像する。

ここで、図２は、図１に示された光学プレートの構成を示す図である。特に、図２の（ｂ）は、光学プレート５０の平面図であり、図２の（ａ）は、図２の（ｂ）のIIa−IIa線に沿っての断面図である。また、図２の（ｃ）は、図２の（ａ）の部分拡大図である。図２に示されるように、光学プレート５０は、略矩形板状を呈している。光学プレート５０は、主面５０ａと、主面５０ａの反対側の裏面５０ｂと、を有している。裏面５０ｂは、主面５０ａに対向する面である。

光学プレート５０は、主面５０ａを含む第１の部分５１と、裏面５０ｂを含む第２の部分５２と、を有している。第１の部分５１及び第２の部分５２は、略矩形平板状を呈している。第１の部分５１と第２の部分５２とは、互いに一体に構成されていてもよいし、互いに別体に構成されて接合されていてもよい。第１の部分５１と第２の部分５２とを別体に構成する場合には、例えば、蒸着や接着等により互いに固着することができる。これにより、第１の部分５１と第２の部分５２とが光学的に接着される。第１の部分５１における主面５０ａに沿った第１の方向（ここではＸ軸方向）についての寸法は、第１の方向における第２の部分５２の寸法と略同一である。したがって、第１の方向における第１の部分５１及び第２の部分５２の両端面は、互いに一致して（連続して）光学プレート５０の側面５０ｃを構成している。ただし、第１の方向における第１の部分５１及び第２の部分５２の両端面は、互いに一致していなくてもよい。

一方、第１の部分５１における主面５０ａに沿った第２の方向（第１の方向に交差する方向、ここではＹ軸方向）についての寸法は、第２の方向における第２の部分５２の寸法よりも小さい。したがって、第２の方向における第１の部分５１及び第２の部分５２の両端面は、互いに一致しておらず、光学プレート５０の側面５０ｄ，５０ｆを構成している。側面５０ｄは、第１の部分５１の端面であり、側面５０ｆは、第２の部分５２の端面である。側面５０ｆは、側面５０ｄと略平行であり、且つ、側面５０ｄよりも光学プレート５０の外側に突出した面である。これらの側面５０ｃ，５０ｄ，５０ｆは、主面５０ａと裏面５０ｂとの間の面である。ただし、第２の方向における第１の部分５１及び第２の部分５２の両端面は、互いに一致して（連続して）光学プレート５０の側面を構成してもよい。

図１に示されるように、ここでは、側面５０ｆに接するように光源２１が配置される。したがって、光学プレート５０においては、側面５０ｆが、光（入力光）を光学プレート５０内に入力するための光入力面である。ただし、側面５０ｄや側面５０ｃを光入力面としてもよい。一方、光学プレート５０は、その主面５０ａがマイクロプレート１１に保持された測定対象物Ａ（マイクロプレート１１の裏面１１ｂ）に対向するように配置される。したがって、光学プレート５０においては、測定対象物Ａに対向する主面５０ａが、測定対象物Ａに向けて光学プレート５０から光（出力光）を出力するための光出力面となる。

ここで、光学プレート５０には、複数の光拡散部６０が形成されている。ここでは、光拡散部６０は、光学プレート５０の内部に形成されている。特に、光拡散部６０は、第１の部分５１に形成されており、第２の部分５２に形成されていない。すなわち、第１の部分５１は光拡散部６０が形成された部分であり、第２の部分５２は光拡散部６０が形成されていない部分である。光拡散部６０が形成されていない部分とは、一例として、互いに対向する端面間に光拡散部６０が存在しない部分である。光拡散部６０は、側面５０ｆから光学プレート５０内に入力された光を、拡散（例えば散乱や屈折）しつつ光出力面である主面５０ａから光学プレート５０の外部に出力させる。すなわち、光拡散部６０は、光学プレート５０の内部で光を拡散させるためのものである。一方、第２の部分５２は、互いに対向する一対の側面５０ｆ，５０ｆの間で光を拡散させずに導光する導光部として機能する。すなわち、導光部は、第２の部分５２に構成される。このように、互いに対向する端面間に光拡散部６０が存在しない部分を設けることによって、光出力面（ここでは主面５０ａ）に沿った光強度が略均一となるように光出力面から光を出力することができる。

光拡散部６０は、第１の方向（Ｘ軸方向）に沿って一対の側面５０ｃ，５０ｃ間にわたって延在している。また、光拡散部６０は、第２の方向（Ｙ軸方向）に沿って略等間隔で配列されている。光拡散部６０の配列の間隔は、測定対象物Ａに応じて規定されており、例えば、第２の方向におけるウェル１３の寸法及び配置により規定される。より具体的には、光拡散部６０は、第１及び第２の方向に交差する第３の方向（ここではＺ軸方向）からみて、ウェル１３と交互になるように（ウェル１３を挟むように）配列されている。したがって、大部分の光拡散部６０は、第３の方向からみて、互いに隣り合うウェル１３の間に位置するように配置される。換言すれば、光拡散部６０がそのような配置となるように、マイクロプレート１１が配置される。

光拡散部６０は、ここでは、第３の方向に沿っても延在している。より具体的には、光拡散部６０は、主面５０ａから裏面５０ｂに向かって光学プレート５０の厚さ方向（第３の方向）に所定の長さを持って延在している。すなわち、光拡散部６０は、主面５０ａと裏面５０ｂとの間の一部にわたって延在するように形成されている。このような光拡散部６０は、光学プレート５０の元となる部材（以下、「加工対象物」という場合がある）にレーザ光を集光することにより形成される。

光拡散部６０の形成方法の一例について説明する。光拡散部６０を形成する際の具体的な手順については、以下の例に限定されない。まず、図３の（ａ）に示されるように、光学プレート５０（或いは第１の部分５１）の元となる加工対象物７０を用意する。加工対象物７０には、光拡散部６０を形成する位置に対応するように複数の（例えば仮想的な）加工予定ライン５が設定されている。続いて、図３の（ｂ）に示されるように、例えば加工対象物７０の主面５０ａをレーザ光Ｌの入射面として、第３の方向における所定の位置（所定の深さ）にレーザ光Ｌの集光点Ｐを位置させる。集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。

その状態において、レーザ光Ｌの集光点Ｐを加工予定ライン５に沿って、加工対象物７０に対して相対的に第１の方向に移動させる（すなわちレーザ光Ｌを第１の方向にスキャンさせる）。これにより、図３の（ｃ）に示されるように、加工対象物７０の内部に第１の方向に沿った一列の改質領域７が形成される。この改質領域７は、例えば、第２の方向について最も光学プレート５０の外側（側面５０ｄ側）に位置する光拡散部６０（図２における第１の光拡散部６１）を構成する。

続いて、図４の（ａ）に示されるように、レーザ光Ｌの集光点Ｐの第３の方向についての位置を所定の位置（所定の深さ）に維持しつつ、第２の方向についてレーザ光Ｌの集光点Ｐの位置をシフトする。この状態において、図４の（ｂ）に示されるように、別の加工予定ライン５に沿って再び第１の方向にレーザ光Ｌをスキャンさせる（集光点Ｐを相対移動させる）。これにより、図４の（ｃ）に示されるように、第１の方向に沿った別の一列の改質領域７が形成される。この改質領域７は、例えば、第１の光拡散部６１に隣接する光拡散部６０（図２における第２の光拡散部６２）を構成する。

このように、レーザ光Ｌの集光点Ｐの位置を（第３の方向について変えずに）第２の方向について変えながら、それぞれの加工予定ライン５に沿って第１の方向にレーザ光Ｌのスキャンを行う。そして、全ての加工予定ライン５に沿ったレーザ光Ｌのスキャンが完了した後に、レーザ光Ｌの集光点Ｐの第３の方向についての位置を主面５０ａ側（すなわちレーザ光Ｌの入射面側）にシフトさせて、同様の工程を繰り返す。これにより、図２に示されるように、第３の方向に沿って配列された複数列の改質領域７からなる光拡散部６０が、第１の方向に沿って延在するように、且つ、第２の方向に沿って配列されるように複数形成される。その結果、光学プレート５０が作製される。

ここで、改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。また、改質領域７は、列状でも点状でもよい。改質領域７は、少なくとも加工対象物７０の内部に形成されていればよい。また、改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物７０の外表面（例えば主面５０ａ）に露出していてもよい。

また、ここでのレーザ光Ｌは、加工対象物７０を透過すると共に加工対象物７０の内部の集光点Ｐ近傍にて特に吸収され、これにより、加工対象物７０に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。よって、加工対象物７０の主面５０ａではレーザ光Ｌが殆ど吸収されないので、加工対象物７０の主面５０ａが溶融することはない。一般的に、主面５０ａから溶融され除去されて穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）場合、加工領域は主面５０ａ側から徐々に裏面５０ｂ側に進行する。

本実施形態で形成される改質領域７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理特性が周囲と異なる状態になった領域をいう。改質領域７としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。さらに、改質領域７としては、加工対象物７０の材料において改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある（これらをまとめて高密転移領域ともいう）。

また、溶融処理領域や屈折率変化領域、改質領域の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、格子欠陥が形成された領域は、さらに、それら領域の内部や改質領域７と非改質領域との境界に亀裂（割れ、マイクロクラック等）を内包している場合がある。内包される亀裂は改質領域７の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。

また、本実施形態においては、加工予定ライン５に沿って改質スポット（加工痕）を複数形成することによって、改質領域７を形成している。改質スポットとは、パルスレーザ光の１パルスのショット（つまり１パルスのレーザ照射：レーザショット）で形成される改質部分であり、改質スポットが集まることにより（或いは単独で）改質領域７となる。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット、若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも１つが混在するもの等が挙げられる。図２の（ｃ）、図３の（ｃ）、及び図４の（ｃ）の断面に示される改質領域７は、例えばこの改質スポットである。

改質領域７は、第１の方向に沿って延びる線状の改質スポットが結合して線状に形成されてもよい。その場合、集光点Ｐにおいて長軸を有する形状のビームスポットのレーザ光Ｌを用いることにより、その長軸に沿った線状の改質スポットを形成することができる。また、集光点Ｐにおけるレーザ光Ｌのビームスポットの長軸の方向を調整することにより、線状の改質スポットの延びる方向を調整することができる。

本実施形態における改質領域７（すなわち光拡散部６０）を形成する際のレーザ加工の条件の一例は、以下のとおりである。
レーザ光源：半導体レーザ励起Ｙｂ：ＫＧＷレーザ
レーザ光Ｌの波長：１０３０ｎｍ
レーザ光Ｌの繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
レーザ光Ｌのパルス幅：３５０ｆｓ
レーザ光Ｌの出力：１０μＪ／パルス

図５は、光拡散部において光が拡散される様子を示す模式的な断面図である。図５においては、矢印により光路が示されている。また、図５においては、説明の容易化のため、光拡散部６０が第３の方向について単一の改質領域７（改質スポット）から構成される場合を例示している。図５に示されるように、光学プレート５０内に入力され光拡散部６０に到達した光は、光拡散部６０において各方向に拡散される。

光拡散部６０において拡散された光のうち、比較的小さな角度で主面５０ａに入射する光は、主面５０ａにおいて屈折しつつ主面５０ａから出射される。主面５０ａから出射された光は、マイクロプレート１１と光学プレート５０との間の中間層Ｍ（一例として空気層）を伝播してマイクロプレート１１の裏面１１ｂからマイクロプレート１１に入射する。マイクロプレート１１に入射した光は、ウェル１３に保持された測定対象物Ａに照射される。そして、測定対象物Ａに光が照射されることにより生じる測定対象物Ａからの測定光（蛍光や反射光や散乱光等）は、主面５０ａ及び裏面５０ｂを透過して、撮像装置４０により検出される。

なお、ここでは、光学プレート５０の屈折率よりも中間層Ｍの屈折率の方が小さい場合を想定している。したがって、光拡散部６０において拡散された光は、主面５０ａと中間層Ｍとの間においてより広範囲に拡散されるように屈折し（すなわちウェル１３の深さ方向に対する角度が大きくなるように屈折し）、測定対象物Ａに照射される。一方、光拡散部６０において拡散された光のうち、比較的大きな角度で主面５０ａに入射する光は、主面５０ａにおいて全反射され、主面５０ａから出射されない。主面５０ａにおいて全反射した光は光学プレート５０内を伝播し、別の光拡散部６０において再び拡散される。なお、光学プレート５０の材質が、１．４６４程度の屈折率の合成石英であり、中間層Ｍの材質が、屈折率１．００程度の空気である場合には、主面５０ａにおいて全反射が生じる臨界角は４３度程度である。

ここで、光照射方法及び光測定方法の一実施形態について説明する。本実施形態に係る光照射方法においては、上述したように、光学プレート５０を用いる。すなわち、本実施形態に係る光照射方法においては、光を出力するための主面５０ａ（光出力面）と、主面５０ａに対向する裏面５０ｂと、主面５０ａと裏面５０ｂとの間の面であり光が入力される側面５０ｆ（光入力面）と、レーザ光Ｌの集光により形成された光拡散部６０と、を備える光学プレート５０を用いて、測定対象物Ａ（対象物）に光を照射する。

より具体的には、本実施形態に係る光照射方法においては、まず、光源２１を用いて側面５０ｆに光を入力し、側面５０ｆから光学プレート５０内に光を入力する。光学プレート５０内に入力された光は、光学プレート５０内を導光する。光学プレート５０内を導光して光拡散部６０に到達した光は、光拡散部６０において拡散される。そして、光拡散部６０において拡散された光の少なくとも一部（比較的小さな角度で主面５０ａに入射する光）は、主面５０ａから出力され、測定対象物Ａに照射される。

つまり、本実施形態に係る光照射方法は、側面５０ｆに光を入力する光入力ステップと、側面５０ｆから入力された光を光拡散部６０において拡散させる光拡散ステップと、光拡散部６０において拡散された光を主面５０ａから出力させる光出力ステップと、主面５０ａから出力された光を測定対象物Ａに照射する光照射ステップと、を含む。さらに、本実施形態に係る光照射方法は、側面５０ｆから入力された光を光学プレート５０内において導光する光導光ステップを含むことができる。

また、本実施形態に係る光測定方法は、上述した光照射方法の後に、さらに、光学プレート５０からの光が照射された測定対象物Ａからの測定光（蛍光や反射光や散乱光等）を撮像装置４０により検出（撮像）する。特に、ここでは、主面５０ａ及び裏面５０ｂを透過した測定対象物Ａからの測定光を検出する。つまり、本実施形態に係る光測定方法は、上述した光照射方法の各ステップに加えて、主面５０ａ及び裏面５０ｂを透過した測定対象物Ａからの測定光を検出する光検出ステップをさらに含む。

図６は、光拡散部の構成と光学プレートから出力される光の強度分布との関係を示す図である。図６の（ａ）は、図５のように光拡散部６０が第３の方向について単一の改質領域７（改質スポット）から構成される場合を示している。また、図６の（ｂ）は、図２の（ｃ）のように光拡散部６０が第３の方向について複数の改質領域７（改質スポット）から構成される場合を示している。つまり、図６の（ｂ）は、光拡散部６０が主面５０ａから裏面５０ｂに向かって光学プレート５０の厚さ方向（第３の方向）に所定の長さをもって延在している場合を示している。

図６の（ａ）に示されるように、光拡散部６０が第３の方向について単一の改質領域７から構成される場合には、光拡散部６０に対応する（第２の方向についての）中心位置から離れるにつれて減衰するような強度分布となる。一方、図６の（ｂ）に示されるように、光拡散部６０が第３の方向について複数の改質領域７から構成される場合には、光拡散部６０の一つの改質領域７から第３の方向に向かう光が、別の改質領域７を通過する際に再び拡散される。このため、この場合には、光拡散部６０に対応する（第２の方向の）中心位置において強度が低下するが、その両サイドにおける強度を向上させることができる。つまり、主面５０ａから裏面５０ｂに向かって第３の方向に延在する光拡散部６０の長さを調節することにより、光拡散部６０に対応する（第２の方向の）中心位置及びその両サイドの光強度を調整することができる。

図７は、互いに隣り合う一対の光拡散部からの光が測定対象物に照射される様子を示す模式的な断面図である。図２，７に示されるように、ここでは、第３の方向からみてウェル１３の両側に光拡散部６０が配置される。このため、ウェル１３に保持された測定対象物Ａには、一方の光拡散部６０において拡散されて光学プレート５０の主面５０ａから出力された光Ｌ１と、他方の光拡散部６０において拡散されて光学プレート５０の主面５０ａから出力された光Ｌ２とが、互いに重ね合されて照射される。換言すれば、第３の方向からみてウェル１３の外側からの光Ｌ１，Ｌ２によって、測定対象物Ａを照明することができる。このため、測定対象物Ａに対して斜照明（つまり、暗視野による照明）を好適に行うことができる。

図８は、第３の方向からみたときの光強度分布のシミュレーション結果を示す図である。図８においては、色の濃淡により光強度の大小を示している。図８の（ａ）は、光学プレート５０から出力される光の強度の分布を示す図であり、図８の（ｂ）は、光学プレート５０上にマイクロプレート１１を配置した状態における光強度の分布を示す図である。図８に示されるように、本実施形態に係る光学プレート５０によれば、複数のウェル１３に対して概ね均一の強度の光を照射することが可能である。

以上説明したように、本実施形態に係る光測定装置１は、光学プレート５０を有する光照射装置２０を備えている。光学プレート５０は、側面５０ｆ（光入力面）から入力された光を拡散しつつ主面５０ａ（光出力面）から出力させる光拡散部６０を含む。したがって、光学プレート５０をその主面５０ａ（光出力面）が測定対象物Ａに対向するように配置すれば、光拡散部６０において拡散された光を測定対象物Ａに均一に照射することが可能となる。特に、光学プレート５０においては、光拡散部６０が、光学プレート５０となる部材（加工対象物７０）にレーザ光Ｌを集光することより（すなわちレーザ加工により）形成される。このため、光拡散部６０の形成が容易であり、測定対象物Ａの形状（例えばウェル１３の形状や寸法や配置）等の照射条件に応じた光の照射が可能となる。

また、本実施形態に係る光測定装置１においては、図９に示されるように、光学プレート５０の主面５０ａに交差（略直交）する第３の方向に沿って延在する光拡散部６０が光学プレート５０に形成されている。このため、光拡散部６０に隣接する領域から出力される光量を増やすことができる。なお、光拡散部６０に隣接する領域とは、例えば、第３の方向からみて、上述したように光拡散部６０がウェル１３の間に位置するように直線状に形成される場合には、ウェル１３に重複する光拡散部６０の両サイドの領域である。或いは、光拡散部６０に隣接する領域とは、例えば、第３の方向からみて、後述するように光拡散部６０がウェル１３を囲うように形成される場合には、ウェル１３に重複する光拡散部６０の外側の環状の領域である。光拡散部６０は、第３の方向からみて、ウェル１３を挟むように（囲むように）配置される。そして、光学プレート５０に入力された光Ｌ１，Ｌ２は、これらの光拡散部６０において拡散された後に光学プレート５０の主面５０ａから出力され、マイクロプレート１１のウェル１３の底面１３ｓからウェル１３に入射する。

このため、ウェル１３に進入する光Ｌ１，Ｌ２は、ウェル１３の底面１３ｓに対して９０度よりも小さい入射角でウェル１３に入射する。また、光Ｌ１，Ｌ２は、ウェル１３の底面１３ｓを相対的に強く照明する。換言すれば、光Ｌ１，Ｌ２は、ウェル１３の底面１３ｓに沈殿した測定対象物Ａに主に照射される。したがって、光学プレート５０からの光がウェル１３の溶液Ｂに照射されることによる背景光ノイズが低減される。

ここで、光学プレート５０は、互いに対向する側面（光入力面）５０ｆ，５０ｆの間で光を導光する導光部として機能する第２の部分５２を含む。このため、側面５０ｆから入力された光は、導光部としての第２の部分５２によって、側面５０ｆ，５０ｆ間を導光しつつ、光拡散部６０で拡散されて出力される。したがって、光学プレート５０が配置される領域上の各所わたって存在する測定対象物Ａに対して、より均一に光を照射することが可能となる。

また、光学プレート５０を、光拡散部６０が形成された第１の部分５１と、第１の部分５１と一体に構成され光拡散部６０が形成されていない第２の部分５２とから構成すると共に、その第２の部分５２に導光部を構成してもよい。この場合、互いに一体に構成された第１の部分５１及び第２の部分５２のうち、第２の部分５２に光拡散部６０が形成されないようにレーザ加工を制御すれば、その第２の部分５２により導光部を構成することができる。つまり、この場合には、レーザ加工の制御によって、光学プレート５０内に導光部を構成することが可能となる。

或いは、光学プレート５０を、光拡散部６０が形成された第１の部分５１と、第１の部分５１と別体に構成され光拡散部６０が形成されていない第２の部分５２と、を光学的に接合することにより構成すると共に、その第２の部分５２により導光部を構成してもよい。この場合、レーザ加工により光拡散部６０が形成された第１の部分５１と、光拡散部が形成されていない第２の部分５２とを用意して互いに光学的に接合すれば、その第２の部分５２により導光部を構成することができる。

ここで、光拡散部６０同士の作用について説明する。図１０は、複数の光拡散部によって光が順次拡散される様子を示す模式的な断面図である。図１０に示されるように、光学プレート５０に入力された光は、まず、第１の光拡散部６１により拡散されるものとする。第１の光拡散部６１において初めて拡散された光を、１次拡散光と称する。１次拡散光のうちの一部の光Ｌ１は、第１の光拡散部６１に隣接する第２の光拡散部６２において続けて拡散される。このように第２の光拡散部６２において拡散をされた光を、２次拡散光と称する。さらに、２次拡散光のうちの一部の光Ｌ２は、複数の光拡散部６０において順次拡散される。一例として、ｎ番目の光拡散部６ｎにおいてさらに拡散された光をｎ次拡散光と称する。

光学プレート５０の主面５０ａから出力されて測定対象物Ａの照明に供される光は、１次拡散光に加えて、２次拡散光からｎ次拡散光に至る高次の拡散光の影響も加味される。したがって、測定対象物Ａに対する照射ムラを低減するためには、２次拡散光からｎ次拡散光に至る高次の拡散光を減らすか、或いは、２次拡散からｎ次拡散といった高次の拡散を光学プレート５０の全体において均一に生じさせればよい。

そのために、光学プレート５０は、図１１に示されるように、一対の反射部８０をさらに有することができる。反射部８０は、光学プレート５０における光出力面である主面５０ａに交差する第３の方向に沿って延在している。反射部８０は、少なくとも、光源２１からの光を反射する。反射部８０は、光学プレート５０の側面５０ｄ上に配置される第１の反射領域８１と、主面５０ａから第３の方向に突出した第２の反射領域８２と、を含む。

反射部８０が第１の反射領域８１を有していると、例えば所定の光拡散部６０において拡散されて側面５０ｄに入射する光Ｌ１が、第１の反射領域８１により反射され、別の光拡散部６０に続けて拡散されることとなる。これは、第１の反射領域８１において反射された光Ｌ１を掃引した位置に擬似的な光拡散部６０（光拡散部６０Ｐ）を形成することにより、光Ｌ１をその擬似的な光拡散部６０Ｐにおいて拡散された光Ｌ２とみなすことに相当する。つまり、第１の反射領域８１は、擬似的に高次の拡散を生じさせる。このため、光学プレート５０の全体において、均一に高次の拡散が生じることになり、測定対象物Ａに対する照射ムラを低減させることが可能となる。なお、このような第１の反射領域８１を形成するには、側面５０ｄ上にミラー等の反射部材を設ける方法や、側面５０ｄに反射加工を行う方法等がある。

一方、反射部８０が第２の反射領域８２を有していると、例えば所定の光拡散部６０において拡散された後に主面５０ａから出射され、本来であれば測定対象物Ａから逸れる光Ｌ３が、第２の反射領域８２において反射され、測定対象物Ａに照射される。これは、第２の反射領域８２において反射された光Ｌ３を掃引した位置に擬似的に光学プレート５０（光学プレート５０Ｐ）を生じさせ、その擬似的な光学プレート５０Ｐからの光Ｌ４を測定対象物Ａに照射することに相当する。これにより、照射ムラをさらに低減することができる。このような第２の反射領域８２を形成するには、主面５０ａから第３の方向に突出するようにミラー等の反射部材を設ける方法等がある。

以上説明した光学プレート５０は、種々の変形が可能である。図１２は、光学プレートの変形例を示す断面図である。図１２の（ａ）に示されるように、光学プレート５０においては、主面５０ａに達すると共に裏面５０ｂに達しないように光拡散部６０を形成することができる。つまり、光拡散部６０は、少なくとも光学プレート５０の内部に形成されていればよい。

また、図１２の（ｂ）に示されるように、光学プレート５０においては、第１の部分５１から第２の部分５２にわたって延在するように、光学プレート５０の内部のみに光拡散部６０を形成してもよい。この場合にも、第２の部分５２に導光部が構成される。より具体的には、この場合には、第２の部分５２における光拡散部６０が形成されていない裏面５０ｂ側の一部分が、互いに対向する一対の側面５０ｆ，５０ｆ間で光を導光する導光部として機能する。

また、図１２の（ｃ）に示されるように、光学プレート５０においては、裏面５０ｂに達すると共に主面５０ａに達しないように光拡散部６０を形成することができる。この場合には、例えば、第１の部分５１の端面である側面５０ｄ上に光源２１を配置して、側面５０ｄを光学プレート５０に光を入力するための光入力面とすることができる。この場合、第１の部分５１における光拡散部６０が形成されていない主面５０ａ側の一部分を、互いに対向する一対の側面５０ｄ，５０ｄ間で光を導光する導光部として機能させることができる。換言すれば、この場合には、第１の部分５１が、導光部が構成される部分（上述した第２の部分５２）に相当する。また、この場合には、第２の部分５２が、光拡散部６０が形成された部分（上述した第１の部分５１）に相当する。また、裏面５０ｂを、光を出力するための光出力面とすることができる。

さらに、図１２の（ｄ）に示されるように、第３の方向における形成位置、及び第３の方向についての長さを光拡散部６０ごとにランダムに設定してもよい。

引き続き、光学プレート５０の変形例について説明する。図１３は、光学プレートの変形例を示す図である。図１３の（ａ）は、図１３の（ｂ）の平面図におけるXIIIa−XIIa線に沿っての断面図である。また、図１３の（ｃ）は、図１３の（ｄ）の平面図におけるXIIIc−XIIIc線に沿っての断面図である。図１３に示されるように、光学プレート５０においては、測定対象物Ａを保持するマイクロプレート１１のウェル１３の形状に対応するように、光拡散部６０を形成することができる。

例えば、マイクロプレート１１のウェル１３が、二次元アレイ状に配置された角柱状の凹部である場合には、図１３の（ａ），（ｂ）に示されるように、それぞれのウェル１３の外形に沿うような角筒状に光拡散部６０を形成することができる。或いは、マイクロプレート１１のウェル１３が、二次元アレイ状に配置された円柱状の凹部である場合には、図１３の（ｃ），（ｄ）に示されるように、それぞれのウェル１３の外形に沿うような円筒状の光拡散部６０を形成することができる。これらの光拡散部６０を形成する場合には、ウェル１３のそれぞれに対して光拡散部６０のそれぞれが配置されるように、光学プレート５０及びマイクロプレート１１の配置を設定することができる。

図１４の（ａ）は、図１４の（ｂ）の平面図におけるXIVa−XIVa線に沿っての断面図である。また、図１４の（ｃ）は、図１４の（ｄ）の平面図におけるXIVc−XIVc線に沿っての断面図である。図１４の（ａ），（ｂ）に示されるように、光学プレート５０においては、主面５０ａに沿って格子状に光拡散部６０を形成してもよい。このとき、第３の方向からみて、一方向に沿った光拡散部６０と別の方向に沿った光拡散部６０とは、それぞれ互いに隣り合うウェル１３の間を通るように形成される。

また、このとき、第３の方向からみて、一方向に沿った光拡散部６０と別の方向に沿った光拡散部６０とは、互いに９０度の角度で交わるようにしてもよいし、それ以外の角度（例えば４５度）で交わるようにしてもよい。以上の場合には、第３の方向からみて、ウェル１３を囲うように光拡散部６０を形成することにより、ウェル１３の外側からの光によって、測定対象物Ａに対して斜照明（すなわち、暗視野による照明）を好適に行うことができる。また、光学プレート５０においては、光拡散部６０を主面５０ａに沿って直線状に形成する場合に限らず、図１４の（ｃ），（ｄ）に示されるように、主面５０ａに沿って曲線状に光拡散部６０を形成してもよい。

さらに、以上の光拡散部６０は、それぞれ、主面５０ａに沿う方向（すなわち、第１及び／又は第２の方向）に複数の光拡散層（改質領域７を含む層）から構成されてもよい。すなわち、光拡散部６０のそれぞれは、レーザ光Ｌの集光により形成された複数の光拡散層によって構成されてもよい。より具体的には、例えば、光拡散部６０のそれぞれが、図２に示される態様である場合には、第１の方向に沿って延びると共に第３の方向に配列された複数の改質領域７を含む第１の光拡散層と、当該第１の光拡散層に近接して形成され、第１の方向に沿って延びると共に第３の方向に配列された別の複数の改質領域７を含む（１又は複数の）第２の光拡散層と、から構成されてもよい。

また、例えば、光拡散部６０が図１３の（ａ），（ｂ）に示される態様である場合には、角筒状の改質領域７を含む第１の光拡散層と、当該第１の光拡散層を囲うような角筒状の別の改質領域７を含む（１又は複数の）第２の光拡散層と、から構成されてもよい。さらに、例えば、光拡散部６０が図１３の（ｃ），（ｄ）に示される態様である場合には、円筒状の改質領域７を含む第１の光拡散層と、第１の光拡散層と同心の円筒状の別の改質領域７を含む（１又は複数の）第２の光拡散層と、から構成されてもよい。
［第２実施形態］

引き続いて、第２実施形態に係る光測定装置について説明する。図１５は、第２実施形態に係る光測定装置の構成を示す模式的な断面図である。図１５に示されるように、第２実施形態に係る光測定装置１Ａは、光照射装置２０に代えて光照射装置２０Ａを備える点、及び、各要素の位置関係において、光測定装置１と相違している。

光照射装置２０Ａは、光学プレート５０に代えて光学プレート５０Ａを有する点において光照射装置２０と相違している。光学プレート５０Ａの詳細については後述する。光源２１は、光学プレート５０Ａの光入力面から光学プレート５０Ａに光を入力する。光学系３０は、光源２１から光学プレート５０を介して光が照射された測定対象物Ａからの測定光（例えば蛍光や反射光や散乱光）を透過し、撮像装置４０に結像する。撮像装置４０は、光学系３０のレンズ３２により結像された測定光を撮像する。

本実施形態においては、光照射装置２０Ａがマイクロプレート１１の裏面１１ｂ側に配置されており、光学系３０及び撮像装置４０がマイクロプレート１１の主面１１ａ側にこの順に配置されている。したがって、撮像装置４０は、光照射装置２０Ａから光が照射された測定対象物Ａから発せられ、マイクロプレート１１の主面１１ａ側から出射された測定光を、光学系３０を介して受け、撮像する。

図１６は、図１５に示された光学プレートの構成を示す図である。特に、図１６の（ａ）は、光学プレート５０Ａの平面図であり、図１６の（ｂ）は、光学プレート５０Ａの部分断面図である。図１６に示されるように、光学プレート５０Ａは、光拡散部６０の形成の態様が、光学プレート５０と相違している。より具体的には、光学プレート５０Ａにおいては、光拡散部６０は、第１の方向（Ｘ軸方向）に沿って一対の側面５０ｃ，５０ｃ間にわたって延在している。

また、光拡散部６０は、第２の方向（Ｙ軸方向）に沿って略等間隔で配列されている。光拡散部６０の配列の間隔は、第３の方向（Ｚ軸方向）からみてウェル１３と複数列の光拡散部６０とが重複するように設定されている。したがって、第３の方向からみて、１つのウェル１３の直下には複数列の光拡散部６０が配置されている。一方、ここでは、光拡散部６０は、第３の方向について１つの改質領域７（改質スポット）から構成されている。ただし、光拡散部６０は、第１実施形態と同様に、第３の方向について複数の改質領域７から構成されてもよい。光拡散部６０の形成方法は、第１実施形態と同様である。

図１７は、光拡散部において光が拡散される様子を示す模式的な断面図である。第１実施形態においては、マイクロプレート１１と光学プレート５０との間の中間層Ｍが、光学プレート５０の屈折率よりも小さい材質（例えば空気）からなるものであった。本実施形態においては、マイクロプレート１１と光学プレート５０Ａとの間の中間層Ｍは、光学プレート５０の材質の屈折率よりも高い屈折率の材質からなる場合を想定している。この場合の中間層Ｍの一例としては、例えば、光学プレート５０Ａの主面５０ａとマイクロプレート１１の裏面１１ｂとの間に、シリコーン等の樹脂や油や水等を配置して構成されるものが挙げられる。

したがって、光拡散部６０において拡散された光は、主面５０ａと中間層Ｍとの間において拡散の度合いが小さくなるように屈折し（すなわち、ウェル１３の深さ方向に対する角度が小さくなるように屈折し）、主面５０ａから出射される。上述したように、光拡散部６０は、ウェル１３の直下にも配置される。このため、比較的広がりが小さな光であっても、十分に測定対象物Ａが照明される。

図１８は、ウェルの直下に配置された複数の光拡散部からの光が測定対象物に照射される様子を示す模式的な断面図である。図１８に示されるように、ここでは、互いに隣り合う光拡散部６０において拡散された光Ｌ１，Ｌ２が、交互に重ね合されて、ウェル１３に保持された測定対象物Ａに照射される。換言すれば、第３の方向からみてウェル１３の直下からの光Ｌ１，Ｌ２によって、測定対象物Ａを照明することができる。このため、測定対象物Ａに対して透過照明（つまり、明視野による照明）を好適に行うことができる。

以上のように、本実施形態に係る光測定装置１Ａにおいても、第１実施形態に係る光測定装置１と同様に、所望の照射条件に応じた光の照射を行うことができる。特に、光測定装置１Ａにおいては、ウェル１３の直下に配置された複数の光拡散部６０において拡散されて光が、ウェル１３の深さ方向（第３の方向）に対する角度が比較的小さな状態でウェル１３に保持された測定対象物Ａに照射される。したがって、明視野による照明を好適に行うことができる。

なお、第１実施形態に係る光学プレート５０の各種の変形例は、本実施形態に係る光学プレート５０Ａにおいても有効である。すなわち、第３の方向からみたときに１つのウェル１３に対して複数の光拡散部６０が配置される範囲において、角筒状や円筒状に光拡散部６０を形成してもよいし、主面５０ａに沿った格子状や曲線状に光拡散部６０を形成してもよい。或いは、第３の方向についての光拡散部６０の形成位置や長さを適宜設定してもよい。さらに、反射部８０をさらに有することもできる。
［第３実施形態］

引き続いて、第３実施形態に係る光測定装置について説明する。図１９は、第３実施形態に係る光測定装置の構成を示す図である。特に、図１９の（ａ）は、図１９の（ｂ）の平面図におけるXIXa−XIXa線に沿っての模式的な断面図であり、図１９の（ｃ）は側面図である。図１９に示されるように、第３実施形態に係る光測定装置１Ｂは、光照射装置２０に代えて光照射装置２０Ｂを備える点において、光測定装置１と相違している。なお、図１９においては、光学系３０及び撮像装置４０が省略されている。

光照射装置２０Ｂは、光学プレート５０に代えて光学プレート５０Ｂを有する点において、光照射装置２０と相違している。光学プレート５０Ｂは、一対の反射部９０を有している。反射部９０は、光学プレート５０Ｂにおける光出力面である主面５０ａに交差する第３の方向に沿って延在している。反射部９０は、光学プレート５０Ｂにおける光入力面である側面５０ｆに交差する側面５０ｃ上に設けられている。反射部９０は、上述した反射部８０の第１の反射領域８１と同様の効果を奏する。

また、光学プレート５０Ｂの主面５０ａ上には、マスク９７が設けられている。マスク９７は、第３の方向からみて矩形環状を呈しており、主面５０ａの外周部に設けられている。したがって、主面５０ａは、その外周部を除く部分のみが、マスク９７の開口部９７ｈから露出している。マスク９７の開口部９７ｈの寸法は、第３の方向からみて、マイクロプレート１１のウェル１３が形成された領域の全体が、主面５０ａの開口部９７ｈからの露出部分に含まれるように規定される。

さらに、光学プレート５０Ｂは、マスク９７上に立設された反射部９５を有している。反射部９５は、光学プレート５０Ｂにおける光出力面である主面５０ａに交差する第３の方向に沿って延在している。反射部９５は、第３の方向からみて、マスク９７の開口部９７ｈの外縁に沿うように矩形環状を呈している。反射部９５は、上述した反射部８０の第２の反射領域８２と同様の効果を奏する。

ここで、光学プレート５０Ｂは、図１９及び図２０に示されるように、第３の方向からみて、主面５０ａに沿って２次元アレイ状に配列された複数のドット状の光拡散部６０を有している。それぞれの光拡散部６０は、第１及び第２の方向について、単一の改質領域７（改質スポット）から構成されている。一方、それぞれの光拡散部６０は、第３の方向について複数（ここでは２つ）の改質領域７（改質スポット）から構成されている。光拡散部６０の形成方法は、第１実施形態と同様である。

第３の方向からみたときの光拡散部６０の配置は、次のように規定される。すなわち、図２０の（ｂ）に示されるように、第３の方向からみたとき、撮像装置（撮像素子）４０の単一の画素ＰＡの面積に対する光拡散部６０の面積の比が１０％未満となるように、光拡散部６０の寸法や配置等が規定される。例えば、撮像装置４０の画素ＰＡが約０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍであるとき、その画素ＰＡ内に約０．０２ｍｍ×０．０２ｍｍの光拡散部６０を１つ配置すれば、当該面積比は、約０．６４％となる。このように光拡散部６０の加工面積を視野サイズ未満とすれば、撮像装置４０の撮像の際に、光拡散部６０がイメージとして顕在化せず、撮像ムラを避けることが可能となる。

以上のように、本実施形態に係る光測定装置１Ｂにおいても、第１実施形態に係る光測定装置１と同様に、所望の照射条件に応じた光の照射が可能となる。また、上述したとおり、撮像ムラを避けることが可能となる。

以上説明した実施形態は、本発明に係る光学プレート、光照射装置、及び光測定装置の一実施形態について説明したものである。したがって、本発明に係る光学プレート、光照射装置、及び光測定装置は、上述したものに限定されない。

例えば、上記第１〜３実施形態においては、測定対象物Ａがマイクロプレート１１のウェル１３に保持されている場合について説明した。しかしながら、本発明に係る光学プレート（すなわち、光照射装置、光測定装置、光照射方法、及び光測定方法）は、測定対象物Ａがシャーレやスライドガラス等の他の保持部材に保持されている場合にも適用可能である。

図２１は、測定対象物がシャーレに保持されている場合の例を示す図である。図２１の（ｂ）は、図２１の（ａ）のXXIb−XXIb線に沿った断面図である。図２１に示されるように、ここでは、測定対象物Ａはシャーレ（保持部材）１６に保持されており、それに応じて光学プレート５０Ｃが用いられる。光学プレート５０Ｃには、第３の方向からみてシャーレ１６を囲むように、円環状に配列された複数の光拡散部６０が形成されている。すなわち、シャーレ１６の直下には、光拡散部６０が形成されていない。また、それぞれの光拡散部６０は、第３の方向について、複数の改質領域７（改質スポット）から構成されている。すなわち、光拡散部６０は、第３の方向に沿って延在している。

この場合にも、上記実施形態と同様に、所望の照射条件に応じた光の照射が可能である。また、第３の方向からみてシャーレ１６の外側からの光によって、測定対象物Ａを照明することができので、測定対象物Ａに対する斜照明（つまり、暗視野による照明）を好適に行うことができる。

図２２は、測定対象物がシャーレに保持されている場合の別の例を示す図である。図２２の（ｂ）は、図２２の（ａ）のXXIIb−XXIIb線に沿った断面図である。図２２に示されるように、ここでは、測定対象物Ａはシャーレ（保持部材）１６に保持されており、それに応じて光学プレート５０Ｄが用いられる。光学プレート５０Ｄには、主面５０ａに沿って複数の光拡散部６０が形成されている。より具体的には、光学プレート５０Ｄには、第３の方向からみてシャーレ１６に重複するように複数の光拡散部６０が形成されている。したがって、第３の方向からみて、シャーレ１６の直下には複数の光拡散部６０が配置されている。それぞれの光拡散部６０は、第３の方向について、単一の改質領域７（改質スポット）から構成されている。

この場合にも、上記実施形態と同様に、所望の照射条件に応じた光の照射が可能である。また、第３の方向からみてシャーレ１６の直下からの光によって測定対象物Ａを照明することができるので、測定対象物Ａに対する透過照明（つまり、明視野による照明）を好適に行うことができる。

図２３は、測定対象物がスライドガラスに保持されている場合の例を示す図である。図２３の（ｂ）は、図２３の（ａ）のXXIIIb−XXIIIb線に沿っての断面図である。図２３に示されるように、ここでは、測定対象物Ａは、長方形板状のスライドガラス（保持部材）１７に保持されており、それに応じて光学プレート５０Ｅが用いられる。光学プレート５０Ｅには、第３の方向からみてスライドガラス１７を囲むように、矩形環状に配列された複数の光拡散部６０が形成されている。すなわち、スライドガラス１７の直下には、光拡散部６０が形成されていない。また、それぞれの光拡散部６０は、第３の方向について、複数の改質領域７（改質スポット）から構成されている。すなわち、光拡散部６０は、第３の方向に沿って延在している。

この場合にも、上記実施形態と同様に、所望の照射条件に応じた光の照射が可能である。また、第３の方向からみてスライドガラス１７の外側からの光によって測定対象物Ａを照明することができので、測定対象物Ａに対する斜照明（つまり、暗視野による照明）を好適に行うことができる。

図２４は、測定対象物がスライドガラスに保持されている場合の別の例を示す図である。図２４の（ｂ）は、図２４の（ａ）のXXIVb−XXIVb線に沿っての断面図である。図２４に示されるように、ここでは、測定対象物Ａはスライドガラス（保持部材）１７に保持されており、それに応じて光学プレート５０Ｆが用いられる。光学プレート５０Ｆには、主面５０ａに沿って複数の光拡散部６０が形成されている。より具体的には、光学プレート５０Ｆには、第３の方向からみてスライドガラス１７に重複するように複数の光拡散部６０が形成されている。したがって、第３の方向からみて、スライドガラス１７の直下には複数の光拡散部６０が配置されている。それぞれの光拡散部６０は、第３の方向について、単一の改質領域７（改質スポット）から構成されている。

この場合にも、上記実施形態と同様に、所望の照射条件に応じた光の照射が可能である。また、第３の方向からみてスライドガラス１７の直下からの光によって測定対象物Ａを照明することができるので、測定対象物Ａに対する透過照明（つまり、明視野による照明）を好適に行うことができる。

以上のように、光学プレートにおける光拡散部の形成は、種々の態様が想定され得る。光学プレートにおける光拡散部の形成の態様は、一例として以下のように決定される。すなわち、まず、光学系の仕様を設定する。より具体的には、光源からの励起波長と、中間層の距離及び数を設定する。ここでの中間層とは、例えば、光学プレートの主面とマイクロプレート等の保持部材の裏面との間の層（例えば中間層Ｍ）、及び、マイクロプレート等の保持部材の裏面から保持部材における測定対象物の載置面（例えばウェル１３の底面１３ｓ）までの層（例えばマイクロプレート１１の底部１４）の少なくとも１つである。また、中間層の距離とは、それらの層の第３の方向における寸法である。

続いて、光学系の仕様の設定の後に、照明対称の仕様を設定する。より具体的には、照明対称（保持部材及び測定対象物）の形状の設定（すなわち、照射条件の設定）、入射光の仕様（例えば配光特性、明視野か暗視野か、及び、照射ムラの許容程度等）の設定、及び、要求される光量の設定を行う。

その後、光学プレートの屈折率、中間層の屈折率、及び、光学プレートの形状を設定する。以上の設定により、光学プレートに形成する光拡散部の態様が決定される。すなわち、光学プレートに形成する光拡散部の第１〜３の方向についての位置やパターンが決定される。したがって、光学プレートにおける光拡散部の態様は、上述した具体例に限定されるものではなく、種々の条件に応じて適宜設定され得る。

また、照明対象物（例えば測定対象物Ａ）は、細胞や細胞を含む組織（tissue）に限定されず、半導体デバイスやフィルム等の工業製品であってもよい。また、上記実施形態の光測定装置は、光学顕微鏡やデジタルスライドスキャナ等の顕微鏡装置であってもよい。この場合、必要に応じて対物レンズをさらに備えることができる。

１…光測定装置、１１…マイクロプレート（保持部材）、１６…シャーレ（保持部材）、１７…スライドガラス（保持部材）、２０，２０Ａ，２０Ｂ…光照射装置、２１…光源、４０…撮像装置、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ，５０Ｆ…光学プレート、５０ａ…主面（光出力面）、５０ｂ…裏面（光出力面）、５０ｄ，５０ｆ…側面（光入力面）、５１…第１の部分、５２…第２の部分、６０，６１，６２…光拡散部、８０，９０，９５…反射部、Ａ…測定対象物（対象物）、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…光、Ｌ…レーザ光。

Claims (11)

1. 対象物に光を照射するための光学プレートであって、
   前記光を入力するための光入力面と、
   前記光を出力するための光出力面と、
   前記光出力面に対向する裏面と、
   当該光学プレートの少なくとも内部に形成され、前記光を拡散するための光拡散部と、
   を備え、
   前記光拡散部は、前記光出力面から前記裏面に向かう方向に延在すると共に、前記光出力面に交差する断面内において互いに離間するように複数の位置に形成されており、
   前記光入力面は、前記光出力面と前記裏面との間の面であり、
   前記光入力面から入力された前記光は、前記光拡散部において拡散され、前記光出力面から出力される、
   ことを特徴とする光学プレート。
2. 前記光入力面と前記光入力面に対向する面との間で前記光を導光する導光部を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学プレート。
3. 前記光拡散部が形成された第１の部分と、前記第１の部分と一体に構成された第２の部分と、を含み、
   前記導光部は、前記第２の部分に構成される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の光学プレート。
4. 前記光拡散部が形成された第１の部分と、前記第１の部分と別体に構成された第２の部分と、を接合することにより構成され、
   前記導光部は、前記第２の部分に構成される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の光学プレート。
5. 前記光拡散部は、前記光出力面と前記裏面との間の少なくとも一部にわたって形成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学プレート。
6. 前記光出力面に交差する方向に沿って延在し前記光を反射する反射部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学プレート。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学プレートと、
   前記光入力面に入力される前記光を出力する光源と、を備える、
   ことを特徴とする光照射装置。
8. 請求項７に記載の光照射装置と、
   前記対象物を保持する保持部材と、
   前記光出力面から出力された前記光が照射された前記対象物からの測定光を撮像する撮像装置と、
   を備えることを特徴とする光測定装置。
9. 前記撮像装置は、前記光学プレートを透過して前記裏面から出射された前記測定光を撮像する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の光測定装置。
10. 光を出力するための光出力面と、前記光出力面に対向する裏面と、前記光出力面と前記裏面との間の面であり前記光が入力される光入力面と、前記光出力面から前記裏面に向かう方向に延在すると共に、前記光出力面に交差する断面内において互いに離間するように複数の位置に形成された光拡散部と、を備える光学プレートを用意する工程と、
    前記光学プレートを用いて対象物に前記光を照射する工程と、を備え、
    前記光を照射する工程においては、前記光入力面に前記光を入力することにより、前記光拡散部において前記光を拡散させると共に前記光出力面から前記光を出力させて前記対象物に前記光を照射する、
    ことを特徴とする光照射方法。
11. 光を出力するための光出力面と、前記光出力面に対向する裏面と、前記光出力面と前記裏面との間の面であり前記光が入力される光入力面と、前記光出力面から前記裏面に向かう方向に延在すると共に、前記光出力面に交差する断面内において互いに離間するように複数の位置に形成された光拡散部と、を備える光学プレートを用意する工程と、
    前記光学プレートを用いて対象物に前記光を照射し、前記光が照射された前記対象物からの測定光を検出する工程と、を備え、
    前記測定光を検出する工程においては、前記光入力面に前記光を入力することにより、前記光拡散部において前記光を拡散させると共に前記光出力面から前記光を出力させて前記対象物に前記光を照射し、前記光出力面及び前記裏面を透過した前記対象物からの前記測定光を検出する、
    ことを特徴とする光測定方法。