JPH09257698A - Surface plasmon resonance sensor - Google Patents

Surface plasmon resonance sensor

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JPH09257698A
JPH09257698A JP6356496A JP6356496A JPH09257698A JP H09257698 A JPH09257698 A JP H09257698A JP 6356496 A JP6356496 A JP 6356496A JP 6356496 A JP6356496 A JP 6356496A JP H09257698 A JPH09257698 A JP H09257698A
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JP
Japan
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light
plasmon resonance
surface plasmon
light source
resonance sensor
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Application number
JP6356496A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Uchiyama
兼一 内山
Taiji Osada
泰二 長田
Katsumi Yoneda
勝實 米田
Haruo Tajima
晴雄 田島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON LASER DENSHI KK
Toto Ltd
Original Assignee
NIPPON LASER DENSHI KK
Toto Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize a surface plasmon resonance sensor and to lower its costs. SOLUTION: A light source unit is constituted of a plurality of LED chips 79, 81 which are mounted on a board 77, of a plurality of refractive index profile-type lenses (GLIN lenses) 65a, 65b by which beams of light from the LED chips 79, 81 are condensed in respective prescribed focal positions and of a polarizing film 83 which polarizes the beams of light. Light which is radiated from the light source unit enters a light transmission medium 1, and it is incident, at a total reflection angle, on a metal thin film which is formed on the surface of the medium 1 and which is used to generate surface plsmon resonance. The light transmission medium 1 is formed in such a way that a plurality of light guiding plates 1a, 1b using, e.g. an acrylic resin plate are laminated. As the GLIN lenses 65a, 65b. A GLIN lens array in which many GLIN lenses are arranged in a row can be utilized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光透過媒体の金属
薄膜を有した検出表面での表面プラズモン共鳴現象を利
用して金属薄膜に接した液体やガスなどの試料の屈折率
を測定する表面プラズモン共鳴センサに関わり、特に、
光源からの光を検出表面へ「くさび」状に集光するため
の光学系の改良に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a surface for measuring the refractive index of a sample such as a liquid or gas in contact with a metal thin film by utilizing the surface plasmon resonance phenomenon on a detection surface having a metal thin film of a light transmission medium. Involved in plasmon resonance sensors,
The present invention relates to improvement of an optical system for condensing light from a light source on a detection surface in a “wedge” shape.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガラスのような高い屈折率を持つ媒質内
を進む光が、外部との界面に入射したとき、その入射角
が全反射するようなものであったならば、その光は界面
で全反射する。しかし、その反射面に金属の薄膜が接し
ていると、全反射する入射角範囲のうちある角度で入射
した光は、表面プラズモン共鳴現象を起こして金属膜に
吸収されてしまうため、その反射光の強度が低下する。
この様な減光がみられる入射角は、金属薄膜に接してい
る外部の溶液やガスなどの媒質の屈折率に依存してい
る。この現象を利用して、溶液やガスなどの試料の屈折
率及びその変動を計る装置が表面プラズモン共鳴センサ
である。試料の屈折率の変動はその試料中の物質量の変
動を反映しているから、例えば生化学や分子生物学や医
療検査等の分野で用いられるバイオセンサとして表面プ
ラズモン共鳴センサを利用することができる。
2. Description of the Related Art If light that travels in a medium having a high refractive index such as glass enters the interface with the outside and the incident angle is such that the light is totally reflected, the light is reflected at the interface. To totally reflect. However, if a metal thin film is in contact with the reflecting surface, light that enters at an angle within the incident angle range for total reflection causes the surface plasmon resonance phenomenon and is absorbed by the metal film. Strength decreases.
The incident angle at which such extinction is observed depends on the refractive index of the medium such as an external solution or gas in contact with the metal thin film. The surface plasmon resonance sensor is an apparatus that measures the refractive index of a sample such as a solution or gas and its variation by utilizing this phenomenon. Since the change in the refractive index of the sample reflects the change in the amount of the substance in the sample, it is possible to use the surface plasmon resonance sensor as a biosensor used in the fields of biochemistry, molecular biology, medical testing, etc. it can.

【0003】表面プラズモン共鳴センサは、基本的に、
光源と、金属薄膜に接した検出表面を持つガラスやアク
リル等の高屈折率の光透過媒体と、光検出器とを備え
る。光源ユニットは光透過媒体の検出面に全反射条件を
満たす入射角で光を入射し、その反射光を光検出ユニッ
トが受ける。減光の生じる入射角を知るには、様々な入
射角度を試す必要がある。この様々な入射角度を同時に
試すための賢明な方法は、「くさび」型に光を入射する
ことである。即ち、検出表面上に焦点を合わされた集光
レンズを用いて、光源からの光を検出表面上の焦点へ
「くさび」型に入射させ、そして、その焦点からの反射
光をアレイ型の光検出器で受ける。従って、「くさび」
型の開き角度に対応した入射角範囲を同時に測定するこ
とができる。
The surface plasmon resonance sensor is basically composed of
A light source, a light-transmitting medium having a high refractive index such as glass or acrylic having a detection surface in contact with the metal thin film, and a photodetector are provided. The light source unit makes light incident on the detection surface of the light transmitting medium at an incident angle satisfying the condition of total reflection, and the light detection unit receives the reflected light. In order to know the incident angle at which the extinction occurs, it is necessary to try various incident angles. A sensible way to try out these various angles of incidence simultaneously is to inject light in a "wedge" shape. That is, using a focusing lens focused on the detection surface, the light from the light source is incident on the focus on the detection surface in a "wedge" shape, and the reflected light from the focus is detected by the array type light detection. Receive with a vessel. Therefore, "wedge"
The incident angle range corresponding to the mold opening angle can be simultaneously measured.

【0004】従来、光源からの光を「くさび」状に集光
するために、球面レンズや非球面レンズが用いられ、1
枚又は複数枚のレンズの組み合わせにより光学系が構成
されている。また、光源には金属パッケージに収納され
たLEDやLD、又はプラスチックモールドされたLE
Dランプが用いられている。
Conventionally, a spherical lens or an aspherical lens is used to collect light from a light source in a "wedge" shape.
An optical system is composed of a single lens or a combination of a plurality of lenses. In addition, the light source is an LED or LD housed in a metal package, or a plastic-molded LE.
D lamp is used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】表面プラズモン共鳴セ
ンサは、表面プラズモン共鳴現象が温度依存性を有する
ので、不均一な温度分布が装置内に存在するような大サ
イズの装置は好ましくない。また、バイオセンサとして
の用途の面からも、出来るだけ小型であることが望まし
い。光学系を取上げてみると、レンズの直径が1mm程
度になるまで小型化したい。一方、光学系には極めて高
精度の結像特性が要求される。
In the surface plasmon resonance sensor, since the surface plasmon resonance phenomenon has temperature dependence, a large-sized device having an uneven temperature distribution in the device is not preferable. Further, in terms of application as a biosensor, it is desirable that the size be as small as possible. Taking up the optical system, I want to downsize it until the lens diameter is about 1 mm. On the other hand, the optical system is required to have extremely high-precision image forming characteristics.

【0006】しかし、上述した従来の構成においては、
高精度を維持しつつそれ程までに光源及び光学系のサイ
ズを小型化することは難しい。即ち、球面レンズや非球
面レンズを用いた光学系では、高精度かつ小型のレンズ
の製作、レンズサイズに合せた小型のレンズホルダの製
作、及びホルダへのレンズのアッセンブルのいずれもが
困難である。そのため、従来の構成の下で小型のセンサ
を実現しようとするとコストが高くなる。
However, in the above-mentioned conventional configuration,
It is difficult to reduce the size of the light source and the optical system to that extent while maintaining high accuracy. That is, with an optical system using a spherical lens or an aspherical lens, it is difficult to manufacture a highly accurate and small lens, a small lens holder that matches the lens size, and assembling the lens to the holder. . Therefore, if a small sensor is to be realized with the conventional configuration, the cost will increase.

【0007】従って、本発明の目的は、高精度で小型な
表面プラズモン共鳴センサを低コストで実現するための
改良を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an improvement for realizing a highly accurate and compact surface plasmon resonance sensor at low cost.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の表面プラズモン
共鳴センサは、光源からの光を検出表面上の焦点に集光
させるためのレンズとして、屈折率分布型レンズ(Gra
dient Index Lens =GRINレンズ)を用いることを
特徴とする。GRINレンズは一般に円筒形であり、そ
の長さを調節することにより所望の結像特性を持ったレ
ンズが容易に得られ、かつ、直径1mm程度の小型なも
のが容易かつ安価に得られる。しかも、単純な円筒型で
あるため、そのホルダの製造も容易である。結果とし
て、小型で高精度の光学系が容易かつ安価に実現でき、
ひいてはセンサ全体の小型化と低コスト化につながる。
センサが小型化すると、センサ内の不均一な温度分布も
減るため、測定精度の向上も期待できる。
The surface plasmon resonance sensor of the present invention is a gradient index lens (Gra) as a lens for converging light from a light source to a focal point on a detection surface.
dient Index Lens = GRIN lens) is used. The GRIN lens is generally cylindrical, and by adjusting the length thereof, a lens having desired image forming characteristics can be easily obtained, and a small lens having a diameter of about 1 mm can be easily and inexpensively obtained. Moreover, the holder is easy to manufacture because it is a simple cylinder type. As a result, a compact and high-precision optical system can be realized easily and inexpensively,
As a result, this leads to downsizing and cost reduction of the entire sensor.
When the sensor is downsized, the uneven temperature distribution in the sensor is also reduced, so that improvement in measurement accuracy can be expected.

【0009】光源とGLINレンズとを共通のホルダに
固定して単一の光源ユニットに構成することができる。
これにより、光源と光学系とを小型にまとめることがで
きる。
The light source and the GLIN lens can be fixed to a common holder to form a single light source unit.
Thereby, the light source and the optical system can be integrated into a small size.

【0010】また、光源として、LEDのウェハチップ
を基板に搭載したものや、チップLEDと呼ばれる表面
実装用のユニットを用いると、小型化が一層容易にな
る。
If a light source in which a LED wafer chip is mounted on a substrate or a surface mounting unit called a chip LED is used as the light source, the size can be further reduced.

【0011】GLINレンズと、導光板を用いた光透過
媒体とを組み合わせて用いることが望ましい。導光板は
光透過媒体を薄く小型にすることを可能にし、これとG
LINレンズとを組み合わせることにより、センサ全体
が小型化する。
It is desirable to use a GLIN lens and a light transmission medium using a light guide plate in combination. The light guide plate makes it possible to make the light transmitting medium thin and small.
By combining with a LIN lens, the size of the entire sensor can be reduced.

【0012】GLINレンズと導光板とを組み合わせた
構造を複数セット積層する事により、小型のマルチチャ
ネル型のセンサを作ることができる。このマルチチャネ
ル型のセンサでは、複数のGLINレンズをフレーム内
に一列に並べて成るGLINレンズアレイユニットを用
いることができる。このレンズアレイユニットは容易に
得ることができると共に、導光板の厚みとレンズアレイ
ユニットのレンズのピッチとが一致しない場合でも、導
光板間にスぺーサを入れたり、レンズアレイユニット内
のGLINレンズを一つおきに使うなどの方法で、各導
光板と各GLINレンズとの位置合せを容易に行うこと
ができる。従って、低コストでセンサを製作できる。
A small multi-channel type sensor can be manufactured by stacking a plurality of sets of structures in which a GLIN lens and a light guide plate are combined. This multi-channel type sensor can use a GLIN lens array unit in which a plurality of GLIN lenses are arranged in a line in a frame. This lens array unit can be easily obtained, and even when the thickness of the light guide plate and the lens pitch of the lens array unit do not match, a spacer is inserted between the light guide plates or the GLIN lens in the lens array unit is used. The position of each light guide plate and each GLIN lens can be easily aligned by using every other one. Therefore, the sensor can be manufactured at low cost.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の表面プラズモン共
鳴センサの実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a surface plasmon resonance sensor of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0014】図1は、本発明に従う2チャネル型の表面
プラズモン共鳴センサの一実施形態の全体構成図であ
る。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of a two-channel type surface plasmon resonance sensor according to the present invention.

【0015】2枚の導光板1a、1bは各々、例えば名
刺程度の平面サイズと1〜数mm程度の厚みをもち両側
面にクロム薄膜が蒸着されたアクリル板であり、入射し
た光の波動を内部に閉じこめて伝送する。この2枚の導
光板1a、1bが各々の一側面同士で接合されて積層さ
れ、2チャネルの導光板1を構成している。この2チャ
ネル導光板1の図中の上端面には、Auのような金属の
薄膜3が蒸着されている。この金属膜3の表面が試料と
接する検出表面である。バイオセンサとして用いる場
合、この検出表面上には、検出対象たる特定の物質と生
物化学的反応を起こすための生体物質が固定化されたリ
ガンド層が形成される。また、この2チャネル導光板1
の図中の左側の端面と右側の側面にそれそれ対向して、
光源ユニット5及び受光センサ7が設けられている。
Each of the two light guide plates 1a and 1b is, for example, an acrylic plate having a plane size of about a business card and a thickness of about 1 to several mm, and a chrome thin film deposited on both sides thereof. It is confined inside and transmits. The two light guide plates 1a and 1b are bonded to each other at their one side surfaces and laminated to form a two-channel light guide plate 1. A thin film 3 of metal such as Au is deposited on the upper end surface of the two-channel light guide plate 1 in the figure. The surface of the metal film 3 is the detection surface that contacts the sample. When used as a biosensor, a ligand layer on which a biological substance for causing a biochemical reaction with a specific substance to be detected is immobilized is formed on the detection surface. Also, this 2-channel light guide plate 1
Opposite to the left end face and the right side face in the figure,
A light source unit 5 and a light receiving sensor 7 are provided.

【0016】光源ユニット5は、2つの光源モジュール
5a、5bを有し、2つの光源モジュール5a、5bは
選択的に点灯される。一方の光源モジュール5aから射
出された光線束は一方の導光板1aに入り、他方の光源
モジュール5aからの光線束は他方の導光板1bに入
る。各光線束は、各導光板1a、1bを通って、金属膜
3上の各々の焦点に全反射する角度で「くさび」状に入
射する。金属膜3で反射した各光線束は、「逆くさび」
状に拡がりながら各導光板1a、1bを通って、共通の
受光センサ7に入射する。受光センサ7は、光線束の拡
がる方向(つまり、図中の上下方向)に沿って一列に配
列された多数の受光素子を有するCCDラインセンサで
ある。この受光センサ7の出力信号は図示しない信号処
理装置に入力される。
The light source unit 5 has two light source modules 5a and 5b, and the two light source modules 5a and 5b are selectively turned on. The light beam bundle emitted from one light source module 5a enters one light guide plate 1a, and the light beam bundle from the other light source module 5a enters the other light guide plate 1b. Each ray bundle passes through each of the light guide plates 1a and 1b and is incident on each of the focal points on the metal film 3 in a “wedge” shape at an angle of total reflection. Each ray bundle reflected by the metal film 3 is a "reverse wedge".
While passing through the light guide plates 1a and 1b, the light enters the common light receiving sensor 7. The light receiving sensor 7 is a CCD line sensor having a large number of light receiving elements arranged in a line along the direction in which the light beam spreads (that is, the vertical direction in the drawing). The output signal of the light receiving sensor 7 is input to a signal processing device (not shown).

【0017】金属膜3に入射した「くさび」状の光線束
は、金属膜3で全反射して受光センサ7に入射する。こ
の光線束のうち、検出表面上の媒質の屈折率で決まる特
定の角度で入射した光線のみは、検出表面で表面プラズ
モン共鳴を生じさせて吸収され、その反射光量が減少す
る。従って、その入射角度に対応した受光センサ7の位
置で、受光信号レベルの低下が観測される。このレベル
低下の観測された位置から、検出表面上の媒質の屈折率
がわかり、結果として試料中の測定対象物質が検出でき
る。
The “wedge” -shaped light beam incident on the metal film 3 is totally reflected by the metal film 3 and enters the light receiving sensor 7. Of this bundle of rays, only the rays that enter at a specific angle determined by the refractive index of the medium on the detection surface are absorbed by causing surface plasmon resonance on the detection surface, and the amount of reflected light decreases. Therefore, a decrease in the light reception signal level is observed at the position of the light reception sensor 7 corresponding to the incident angle. From the position where this level decrease is observed, the refractive index of the medium on the detection surface is known, and as a result, the substance to be measured in the sample can be detected.

【0018】この2チャネルのセンサは、次のように利
用することができる。例えば、金属膜3上の第1のチャ
ネル側の部分に活性な生体物質を固定したリガンド層を
形成し、第2のチャネル側の部分には非活性な生体物質
を固定化したリガンド層を形成する。そして、第1のチ
ャネルを対象物質の測定に用い、第2のチャネルを参照
基準として用い、第1チャネルからの測定値に対する温
度補償を、第2チャネルからの参照基準値を用いて行
う。結果として、温度依存性の高い表面プラズモン共鳴
センサにおいて、温度補償された高精度な測定結果が得
られる。また、例えば、2つのチャネルを2つの異なる
対象物質の測定に利用することにより、複数の物質を同
時に検査したり、比較検査したりすることができる。
The two-channel sensor can be used as follows. For example, a ligand layer having an active biological substance immobilized thereon is formed on the first channel side portion of the metal film 3, and a non-active biological substance immobilized ligand layer is formed on the second channel side portion thereof. To do. Then, the first channel is used for measurement of the target substance, the second channel is used as a reference standard, and temperature compensation for the measurement value from the first channel is performed using the reference standard value from the second channel. As a result, in the surface plasmon resonance sensor having a high temperature dependence, a highly accurate temperature-compensated measurement result can be obtained. Further, for example, by using the two channels for measuring two different target substances, it is possible to simultaneously inspect a plurality of substances or perform a comparative inspection.

【0019】尚、この実施形態と同様の態様で任意の枚
数の導光板を積層しかつ同数の光源モジュールを並べる
ことにより、任意の数のチャネルをもつセンサが容易に
製造できる。勿論、単チャネルのセンサも容易に製造で
きる。
By stacking an arbitrary number of light guide plates and arranging the same number of light source modules in the same manner as this embodiment, a sensor having an arbitrary number of channels can be easily manufactured. Of course, a single channel sensor can be easily manufactured.

【0020】図2は、本発明の実施形態で利用できる単
チャネル用の光源ユニットの一例を示す断面図である。
この光源ユニットを2本並べれば、図1に示した2チャ
ネル用の光源ユニット5が構成できる。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of a single-channel light source unit that can be used in the embodiment of the present invention.
By arranging two light source units, the light source unit 5 for two channels shown in FIG. 1 can be constructed.

【0021】図2に示すように、一つの筒形のレンズホ
ルダ11内に、円柱状の屈折率分布形レンズ(GLIN
レンズ)17が固定的に保持されている。レンズホルダ
11の基端面には、光源としてのLEDのウェハチップ
(以下、LEDチップという)13を実装した回路基板
15が接着され、レンズホルダ11の先端面には、偏光
フィルム19が接着されている。GLINレンズ17
は、例えば正立等倍像を結像するタイプのものである。
LEDチップ13は、GLINレンズ17のほぼ中心軸
線上に配置され、その像はGLINレンズ17によって
光源ユニットから所定距離だけ先方の焦点fの位置に結
像される。
As shown in FIG. 2, a cylindrical gradient index lens (GLIN) is provided in one cylindrical lens holder 11.
The lens) 17 is fixedly held. A circuit board 15 having an LED wafer chip (hereinafter referred to as an LED chip) 13 as a light source mounted thereon is adhered to the base end surface of the lens holder 11, and a polarizing film 19 is adhered to the tip end surface of the lens holder 11. There is. GLIN lens 17
Is a type that forms an erecting equal-magnification image, for example.
The LED chip 13 is arranged almost on the central axis of the GLIN lens 17, and its image is formed by the GLIN lens 17 at a position of a focal point f ahead by a predetermined distance from the light source unit.

【0022】回路基板15は、ガラスエポキシ、セラミ
ック、紙フェノール等の通常の電子機器に用いられる基
板である。LEDチップ13は、300μm程度のサイ
ズを有し、ダイボンド又はワイヤボンド等によって回路
基板15に実装される。AlGaAsダブルヘテロタイプのL
EDが好適であるが、他のタイプでも構わない。望まし
くは、光の取り出し効率を上げるためのシリコーン樹脂
製のプリコート剤でLEDチップ13の表面をコーティ
ングする。基板15に搭載したLEDチップ13に代え
て、チップLEDと呼ばれる表面実装用のユニットを用
いることもできる。チップLEDは、外部接続端子をも
つ基体にLEDチップをマウントしたもので、1mm程
度のサイズのものがある。また、LEDに代えて、LD
(半導体レーザ)のような単一波長の光を発する他の発
光素子を用いることもできる。
The circuit board 15 is a board such as glass epoxy, ceramic, paper phenol, etc. used for ordinary electronic equipment. The LED chip 13 has a size of about 300 μm and is mounted on the circuit board 15 by die bonding, wire bonding, or the like. AlGaAs double hetero type L
ED is preferred, but other types may be used. Desirably, the surface of the LED chip 13 is coated with a precoating agent made of silicone resin for increasing the light extraction efficiency. Instead of the LED chip 13 mounted on the substrate 15, a surface mounting unit called a chip LED can be used. The chip LED has an LED chip mounted on a base having external connection terminals, and there is a chip LED having a size of about 1 mm. Also, instead of LED, LD
Other light emitting elements such as (semiconductor laser) that emit light of a single wavelength can also be used.

【0023】偏光フィルム19は、表面プラズモンを励
起するための偏光を作るためのものであるから、その位
置は、LEDチップ13と金属膜3(図1参照)との間
であれば、図示の位置に限定されるものではない。レン
ズホルダ11は、例えば黒色の樹脂又は黒色アルマイト
されたアルミニウム円筒管で作られるが、その材質は要
するに光源の光を反射しにくい材料であれば良く、色も
黒色に限定されるものではない。
Since the polarizing film 19 is for producing polarized light for exciting surface plasmons, if the position is between the LED chip 13 and the metal film 3 (see FIG. 1), it is shown in the drawing. It is not limited to the position. The lens holder 11 is made of, for example, a black resin or a black anodized aluminum cylindrical tube, but its material is not limited to black as long as it is a material that hardly reflects the light of the light source.

【0024】GLINレンズ17は直径1mm程度の小
型に製造することが容易である。GLINレンズ17は
円柱形であるから、レンズホルダ11も単純な筒形とす
ることができ、レンズホルダ11の製造も容易である。
また、このような形状的な単純性に加え、GLINレン
ズ17は接着剤でレンズホルダ11に固定できるので、
レンズホルダ11への組込も容易である。更に、LED
チップ13は、300μm程度と小型であり、基板15
表面への実装も容易であり、更に、その基板5をレンズ
ホルダ11の端部への取付けることも容易である。これ
らの理由から、小型で高精度の光源ユニットが低コスト
で容易に製造できる。チップLEDを用いた場合も、1
mm程度と小型であるから、やはり小型の光源ユニット
が容易に得られる。
The GLIN lens 17 can be easily manufactured in a small size having a diameter of about 1 mm. Since the GLIN lens 17 has a cylindrical shape, the lens holder 11 can also have a simple cylindrical shape, and the lens holder 11 can be easily manufactured.
In addition to such geometrical simplicity, since the GLIN lens 17 can be fixed to the lens holder 11 with an adhesive,
It can be easily incorporated into the lens holder 11. Furthermore, LED
The chip 13 has a small size of about 300 μm, and the substrate 15
It is easy to mount on the surface, and it is also easy to attach the substrate 5 to the end portion of the lens holder 11. For these reasons, a compact and highly accurate light source unit can be easily manufactured at low cost. 1 even when using a chip LED
Since it is as small as about mm, a small light source unit can be easily obtained.

【0025】図3は、本発明の実施形態で利用できる別
の単チャネル用の光源ユニットの例を示す断面図であ
る。この光源ユニットは、図2に示した単一のGLIN
レンズ17の代りに、コリメート用のGLINレンズ2
1と集光用のGLINレンズ23とを用いたものであ
る。2つのGLINレンズ21、23の結像特性を別々
に選択できるので、光源ユニットの結像特性の選択肢が
図2のものより拡がる。
FIG. 3 is a sectional view showing an example of another single-channel light source unit that can be used in the embodiment of the present invention. This light source unit is a single GLIN shown in FIG.
Instead of lens 17, GLIN lens 2 for collimation
1 and the GLIN lens 23 for condensing. Since the image forming characteristics of the two GLIN lenses 21 and 23 can be selected separately, the options of the image forming characteristics of the light source unit are wider than those in FIG.

【0026】図4は、本発明の実施形態で利用できる2
チャネル用の光源ユニットの例を示す断面図である。レ
ンズホルダ31は平行な2本の円柱形空洞51、53を
有し、その中に同一特性を有する2個のGLINレンズ
33、35が填め込まれている。レンズホルダ31の基
端面には回路基板37が接着され、この回路基板37上
の、2つのGLINレンズ33、35の中心軸線にそれ
それ対応した位置に、2つのLEDチップ39、41が
マウントされている。また、レンズホルダ31の先端面
には、偏光フィルム43が接着されている。このように
して、2つの光源モジュール55、57が一ユニットに
まとめられている。
FIG. 4 is a block diagram of two usable in the embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the example of the light source unit for channels. The lens holder 31 has two parallel cylindrical cavities 51 and 53, in which two GLIN lenses 33 and 35 having the same characteristics are fitted. A circuit board 37 is adhered to the base end surface of the lens holder 31, and two LED chips 39 and 41 are mounted on the circuit board 37 at positions corresponding to the central axes of the two GLIN lenses 33 and 35, respectively. ing. A polarizing film 43 is adhered to the tip surface of the lens holder 31. In this way, the two light source modules 55 and 57 are integrated into one unit.

【0027】この2チャネル用光源ユニットは、図1に
示した2枚の導光板1a、1bに対し図5に示すように
配置される。即ち、2つの光源モジュール55、57
が、2枚の導光板1a、1bの幅の中心にそれそれ位置
するように、配置される。
The two-channel light source unit is arranged as shown in FIG. 5 with respect to the two light guide plates 1a and 1b shown in FIG. That is, the two light source modules 55 and 57
Are arranged so that they are respectively located at the centers of the widths of the two light guide plates 1a and 1b.

【0028】3チャネル以上用の光源ユニットも同様な
構成で製造することができる。
A light source unit for three or more channels can be manufactured with the same structure.

【0029】図6は、マルチチャネル用の光源ユニット
を作るのに好適なGLINレンズアレイ67を示す斜視
図である。2枚のフレーム板61、63の間に、多数の
GLINレンズ65が一列に等ピッチで精密に配列され
ている。レンズ65間の隙間には、フレア光を除去する
ための黒色のシリコーン樹脂が充填されている。シリコ
ーン樹脂はレンズ65にストレスを与えないようにゴム
状になっている。フレーム板61、63は、レンズ65
の熱膨張とほぼ同じ特性を持つガラス布基材エポキシ樹
脂の黒色積層板である。この構成より、レンズ65に対
する熱歪みが減少し、かつ、GLINレンズアレイ67
全体の強度が増す。
FIG. 6 is a perspective view showing a GLIN lens array 67 suitable for making a multi-channel light source unit. A large number of GLIN lenses 65 are precisely arranged in a row at equal pitches between the two frame plates 61 and 63. The gap between the lenses 65 is filled with black silicone resin for removing flare light. The silicone resin has a rubber shape so as not to give stress to the lens 65. The frame plates 61 and 63 include a lens 65.
It is a black laminated board of glass cloth base epoxy resin having almost the same characteristics as the thermal expansion of. With this configuration, the thermal strain on the lens 65 is reduced, and the GLIN lens array 67 is provided.
The overall strength increases.

【0030】図7は、このGLINレンズアレイ67を
用いた、2チャネル用の光源ユニットの構成例を示す断
面図である。この例では、導光板1a、1bの各々の厚
さがGLINレンズ65の直径の2倍であり、そのた
め、GLINレンズアレイ67の内の1個おきのGLI
Nレンズ65a、65bのみをレンズとして使用してい
る。
FIG. 7 is a sectional view showing a structural example of a light source unit for two channels using this GLIN lens array 67. In this example, the thickness of each of the light guide plates 1 a and 1 b is twice the diameter of the GLIN lens 65, and therefore, every other GLI in the GLIN lens array 67 is included.
Only the N lenses 65a and 65b are used as lenses.

【0031】図7に示すように、2本の円柱形空洞7
3、75をもつホルダ71の基端面に回路基板77が接
着され、この回路基板77上に2つのLEDチップ7
9、81が搭載され、各LEDチップ79、81は各空
洞73、75の中心軸線に対応した位置に配置されてい
る。ホルダ71の先端面には、GLINレンズアレイ6
7が固定され、このアレイ67内の2つのレンズ65
a、65bが、その中心軸線を空洞73、75のそれに
一致させて配置されている。GLINレンズアレイ67
内の使用されない3つのレンズ65c、65d、65e
の先端面には、光を遮蔽するようにスペーサ81が接着
されている。尚、スペーサ81は、GLINレンズの光
入射側に配置しても良い。スペーサ81の先端面には偏
光フィルム83が接着されている。
As shown in FIG. 7, two cylindrical cavities 7 are provided.
The circuit board 77 is adhered to the base end surface of the holder 71 having the three and 75, and the two LED chips 7 are mounted on the circuit board 77.
9, 81 are mounted, and the LED chips 79, 81 are arranged at positions corresponding to the central axes of the cavities 73, 75. On the tip surface of the holder 71, the GLIN lens array 6
7 is fixed and the two lenses 65 in this array 67 are fixed.
a and 65b are arranged with their central axes aligned with those of the cavities 73 and 75. GLIN lens array 67
3 unused lenses 65c, 65d, 65e
A spacer 81 is adhered to the tip surface of the so as to shield light. The spacer 81 may be arranged on the light incident side of the GLIN lens. A polarizing film 83 is adhered to the tip surface of the spacer 81.

【0032】各LEDチップ79、81からの光は1つ
おきのGLINレンズ65a、65bに入射し、偏光フ
ィルム83により偏光されて、それぞれに対応した導光
板1a、1bに入射する。
The light from each LED chip 79, 81 is incident on every other GLIN lens 65a, 65b, is polarized by the polarizing film 83, and is incident on the corresponding light guide plate 1a, 1b.

【0033】尚、GRINレンズ65の直径と導光板1
a、1bの厚さが同じ場合には、ホルダ71の仕切り壁
の厚さを薄くすることによって、GLINレンズアレイ
67内の連続するGLINレンズをレンズとして用いる
ことができる。又、レンズの直径と導光板の厚さが異な
っている場合は、導光板1a、1b間の適当な幅のスペ
ーサを入れることにより、各光源モジュールと各導光板
1a、1bとの位置合せができる。
The diameter of the GRIN lens 65 and the light guide plate 1
When the thicknesses a and 1b are the same, the continuous GLIN lens in the GLIN lens array 67 can be used as a lens by reducing the thickness of the partition wall of the holder 71. When the diameter of the lens and the thickness of the light guide plate are different, each light source module and each light guide plate 1a, 1b can be aligned by inserting a spacer having an appropriate width between the light guide plates 1a, 1b. it can.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表面プラズモン共鳴センサを容易に小型化できる。
As described above, according to the present invention,
The surface plasmon resonance sensor can be easily miniaturized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 2チャネル型の表面プラズモン共鳴センサの
一実施形態を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a two-channel type surface plasmon resonance sensor.

【図2】 本発明の実施形態に利用できる光源ユニット
の構成例を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a configuration example of a light source unit that can be used in an embodiment of the present invention.

【図3】 別の光源ユニットの構成例を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a configuration example of another light source unit.

【図4】 2チャネル用の光源ユニットの構成例を示す
断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration example of a light source unit for two channels.

【図5】 図4の光源ユニットの各光源モジュールと各
導光板トの位置関係を示す正面図。
5 is a front view showing the positional relationship between each light source module and each light guide plate of the light source unit shown in FIG.

【図6】 GLINレンズアレイを示す斜視図。FIG. 6 is a perspective view showing a GLIN lens array.

【図7】 GLINレンズアレイを用いた2チャネル用
の光源ユニットを示す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing a light source unit for two channels using a GLIN lens array.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 導光板 3 金属膜 5 光源ユニット 7 受光センサ 11、31 レンズホルダ 13、39、41、79、81 LEDチップ 15、37、77 回路基板 17、21、23、33、35、65 屈折率分布型レ
ンズ(GRINレンズ) 19、43、83 偏光フィルム
1 Light guide plate 3 Metal film 5 Light source unit 7 Light receiving sensor 11, 31 Lens holder 13, 39, 41, 79, 81 LED chip 15, 37, 77 Circuit board 17, 21, 23, 33, 35, 65 Refractive index distribution type Lens (GRIN lens) 19, 43, 83 Polarizing film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長田 泰二 福岡県北九州市小倉北区中島2丁目1番1 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 米田 勝實 愛知県名古屋市天白区保呂町2318 日本レ ーザ電子株式会社内 (72)発明者 田島 晴雄 愛知県名古屋市天白区保呂町2318 日本レ ーザ電子株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Taiji Nagata 2-1-1 Nakajima, Kokurakita-ku, Kitakyushu City, Fukuoka Prefecture Totoki Kikai Co., Ltd. (72) Inventor Katsumi Yoneda Horo-cho, Tenpaku-ku, Nagoya 2318 Japan Laser Electronics Co., Ltd. (72) Inventor Haruo Tajima 2318 Horo-cho, Tenpaku-ku, Nagoya-shi, Aichi Japan Laser Electronics Co., Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源と、光源からの光を受け表面プラズモ
ン共鳴を起こす検出表面を有した光透過媒体とを備えた
表面プラズモン共鳴センサにおいて、 前記光源と前記検出表面との間に配置され、前記光源か
らの光を前記検出表面へ集光するための屈折率分布型レ
ンズを備えたことを特徴とする表面プラズモン共鳴セン
サ。
1. A surface plasmon resonance sensor comprising: a light source; and a light transmissive medium having a detection surface for receiving light from the light source to cause surface plasmon resonance. The surface plasmon resonance sensor is disposed between the light source and the detection surface. A surface plasmon resonance sensor comprising a gradient index lens for collecting light from the light source onto the detection surface.
【請求項2】請求項1記載の表面プラズモン共鳴センサ
に於いて、 前記光源と前記屈折率分布型レンズとを共通のホルダに
固定してなる光源ユニットを備えたことを特徴とする表
面プラズモン共鳴センサ。
2. The surface plasmon resonance sensor according to claim 1, further comprising a light source unit in which the light source and the gradient index lens are fixed to a common holder. Sensor.
【請求項3】請求項1記載の表面プラズモン共鳴センサ
に於いて 前記光透過媒体が、前記屈折率分布型レンズを通過した
光を前記検出媒体へ導くための導光板であることを特徴
とする表面プラズモン共鳴センサ。
3. The surface plasmon resonance sensor according to claim 1, wherein the light transmission medium is a light guide plate for guiding the light passing through the gradient index lens to the detection medium. Surface plasmon resonance sensor.
【請求項4】請求項1記載の表面プラズモン共鳴センサ
に於いて、 前記屈折率分布型レンズと前記光透過媒体とを組合せた
セットを複数備えたマルチチャネル型の表面プラズモン
共鳴センサ。
4. The surface plasmon resonance sensor according to claim 1, wherein the surface plasmon resonance sensor of a multi-channel type is provided with a plurality of sets in which the gradient index lens and the light transmitting medium are combined.
【請求項5】請求項4記載の表面プラズモン共鳴センサ
に於いて、 前記複数のセットの各々における前記光透過媒体が、前
記屈折率分布型レンズを通過した光を前記検出媒体へ導
くための導光板であり、 複数の前記導光板が積層されるようにして、前記複数の
セットが並列的に配置されていることを特徴とするマル
チチャネル型の表面プラズモン共鳴センサ。
5. The surface plasmon resonance sensor according to claim 4, wherein the light transmission medium in each of the plurality of sets guides light passing through the gradient index lens to the detection medium. A multi-channel surface plasmon resonance sensor, which is an optical plate, wherein the plurality of sets are arranged in parallel so that the plurality of light guide plates are stacked.
【請求項6】請求項5記載の表面プラズモン共鳴センサ
に於いて、 複数の前記屈折率分布型レンズが共通のフレーム内に一
列に配列されてなるレンズアレイを備えたことを特徴と
するマルチチャネル型の表面プラズモン共鳴センサ。
6. The surface plasmon resonance sensor according to claim 5, comprising a lens array in which a plurality of the gradient index lenses are arranged in a line in a common frame. Type surface plasmon resonance sensor.
【請求項7】請求項1記載の表面プラズモン共鳴センサ
に於いて、 前記光源が、回路基板に搭載されたLEDのウェハチッ
プであることを特徴とする表面プラズモン共鳴センサ。
7. The surface plasmon resonance sensor according to claim 1, wherein the light source is a wafer chip of an LED mounted on a circuit board.
【請求項8】請求項1記載の表面プラズモン共鳴センサ
に於いて、 前記光源が、チップLEDであることを特徴とする表面
プラズモン共鳴センサ。
8. The surface plasmon resonance sensor according to claim 1, wherein the light source is a chip LED.
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