JPH10170430A - Method and device for measuring surface plasmon - Google Patents

Method and device for measuring surface plasmon

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JPH10170430A
JPH10170430A JP35192296A JP35192296A JPH10170430A JP H10170430 A JPH10170430 A JP H10170430A JP 35192296 A JP35192296 A JP 35192296A JP 35192296 A JP35192296 A JP 35192296A JP H10170430 A JPH10170430 A JP H10170430A
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JP
Japan
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light
surface plasmon
sensor
reflected light
resonance
Prior art date
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Pending
Application number
JP35192296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Uchiyama
兼一 内山
Keisuke Kanzaki
景介 神崎
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.)
Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toto Ltd filed Critical Toto Ltd
Priority to JP35192296A priority Critical patent/JPH10170430A/en
Publication of JPH10170430A publication Critical patent/JPH10170430A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • G01N21/552Attenuated total reflection
    • G01N21/553Attenuated total reflection and using surface plasmons

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure surface plasmon with high precision even with such SPR (surface plasmon resonance) sensor as a photo-detecting sensor of small dynamic range is used. SOLUTION: A light-shielding plate 13 is entirely opened so that the entire of incident surface of a CCD sensor 15 is irradiated with reflection light from a gold thin film 11. Over a wide incidence angle range, intensity of reflection light of excitation light is measured. As a result, a resonance curve of a specified surface plasmon resonance is obtained. Based on the resonance curve, the light-shielding plate 13 is moved so that a reflection light transmits only a narrow region containing pixel number of the CCD sensor 15 corresponding to around minimum value of reflection light quantity. A current supply amount to a light source 1 is so increased as to increase radiation light intensity from the light source 1, thus the light quantity incident on the CCD sensor 15 is increased. Thereby, a plasmon resonance angle curve of large dynamic range is obtained. From the plasmon resonance angle curve, the resonance angle of surface plasmon resonance is accurately obtained.

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、表面プラズモン測
定方法及び装置の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring surface plasmon.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より抗原抗体反応を測定する医療機
器や分析機器等に備えるセンサ、或いはガスセンサとし
て、表面プラズモン共鳴現象を利用したセンサ(SPR
センサ)が用いられている。SPRセンサは、プリズム
上の金薄膜近傍の誘電率の変化により共振角の大きさが
変わる現象を利用するもので、SPRセンサを備える医
療機器による抗原抗体反応の測定を例にとると、誘電率
の変化が抗原抗体反応の反応量と相関しているため、誘
電率の変化から反応量を求めることができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a sensor using the surface plasmon resonance phenomenon (SPR) has been used as a sensor provided in medical equipment or analytical equipment for measuring an antigen-antibody reaction, or as a gas sensor.
Sensors) are used. The SPR sensor utilizes the phenomenon that the magnitude of the resonance angle changes due to the change in the dielectric constant near the gold thin film on the prism. If the measurement of the antigen-antibody reaction by a medical device equipped with the SPR sensor is taken as an example, the dielectric constant Is correlated with the reaction amount of the antigen-antibody reaction, the reaction amount can be determined from the change in the dielectric constant.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したS
PRセンサは、光源から励起光を金薄膜に照射して金薄
膜上に表面プラズモン共鳴を励起させ、それによる金薄
膜からの反射光を、例えば1次元CCDセンサのような
受光センサで受光する。そして、受光センサの受光量が
最小になる箇所(=表面プラズモンの共振角)の変化を
検知することにより、所望の測定動作を行う。1次元C
CDセンサには、比較的安価で空間分解能が高い(=画
素間隔が狭い)という利点がある反面、光強度に対する
ダイナミックレンジが小さいという欠点がある。
The above-mentioned S
The PR sensor irradiates the gold thin film with excitation light from a light source to excite surface plasmon resonance on the gold thin film, and receives reflected light from the gold thin film by a light receiving sensor such as a one-dimensional CCD sensor. Then, a desired measurement operation is performed by detecting a change in a portion (= resonance angle of surface plasmon) where the amount of light received by the light receiving sensor is minimized. One-dimensional C
The CD sensor has the advantages of being relatively inexpensive and having high spatial resolution (= narrow pixel spacing), but has the disadvantage of having a small dynamic range with respect to light intensity.

【0004】しかし、上述した誘電率の変化に伴って生
じる共振角の変化は、一般に非常に小さいものであるか
ら、上記1次元CCDセンサのような光強度に対するダ
イナミックレンジが小さい受光センサでは、微妙な共振
角の変化を感知することは困難である。そのため、上記
構成のSPRセンサは、微妙な共振角の変化を感知する
ことが正確な測定の条件とされる上記抗原抗体反応の反
応量の測定には不向きであった。
However, since the change in the resonance angle caused by the change in the dielectric constant is generally very small, a light-receiving sensor having a small dynamic range with respect to the light intensity, such as the one-dimensional CCD sensor, is delicate. It is difficult to detect a change in the resonance angle. Therefore, the SPR sensor having the above configuration is not suitable for measuring the reaction amount of the antigen-antibody reaction, which is a condition of accurate measurement in which a delicate change in resonance angle is sensed.

【0005】そこで、上記1次元CCDセンサに代えて
光強度のダイナミックレンジの大きな受光センサを採用
する方法や、上記SPRセンサの構成を、共振角の鋭い
共振特性を得るのに適した構成に変更する等の方法が検
討されたが、コストや構造上の点でいずれも現実的でな
かった。
[0005] Therefore, a method of employing a light receiving sensor having a large dynamic range of light intensity instead of the one-dimensional CCD sensor, and changing the configuration of the SPR sensor to a configuration suitable for obtaining resonance characteristics having a sharp resonance angle. However, none of them was practical in terms of cost and structure.

【0006】従って本発明の目的は、ダイナミックレン
ジの小さい受光センサを用いてSPRセンサを構成して
も、表面プラズモンを高精度で測定することができるよ
うにすることにある。
Accordingly, an object of the present invention is to enable surface plasmons to be measured with high accuracy even when an SPR sensor is configured using a light receiving sensor having a small dynamic range.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の側面に従
う表面プラズモン測定方法は、光源からの光をプラズモ
ンセンサに入射させ、光センサにより比較的広い反射角
範囲で反射光強度を検出することによって、プラズモン
共振角を含む比較的狭い反射角範囲を決定するステップ
と、比較的狭い反射角範囲の反射光のみが光センサヘ入
力するよう光路をマスクし、且つ、より強度の高い反射
光が光センサヘ入力するよう光源からの光量を調整した
上で、プラズモン共振角を決定する過程とを備える。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a surface plasmon measuring method in which light from a light source is incident on a plasmon sensor, and the reflected light intensity is detected by a light sensor in a relatively wide reflection angle range. Thus, the step of determining a relatively narrow reflection angle range including the plasmon resonance angle, and masking the optical path so that only the reflected light of the relatively narrow reflection angle range is input to the optical sensor, and the higher intensity reflected light Determining the plasmon resonance angle after adjusting the amount of light from the light source so as to be input to the optical sensor.

【0008】この構成によれば、反射光量の最小値付近
に相当する狭い領域にのみ反射光が透過するようにし
て、その箇所に集中的に強度の大きい励起光を光源から
放射させるようにしたので、表面プラズモン共鳴の共振
角を正確に求めることができる。
According to this configuration, the reflected light is transmitted only to a narrow area corresponding to the vicinity of the minimum value of the reflected light amount, and the excitation light having a high intensity is radiated from the light source intensively at that location. Therefore, the resonance angle of surface plasmon resonance can be accurately obtained.

【0009】本発明の第2の側面に従う表面プラズモン
測定装置は、光源からの光をプラズモンセンサに入射さ
せ、光センサにより反射光強度を検出するもので、光セ
ンサヘ入力する反射光範囲を制限するためのマスクと、
光センサヘ入力する反射光強度を調節するための光量調
節手段とを備える。
A surface plasmon measuring device according to a second aspect of the present invention is a device in which light from a light source is made incident on a plasmon sensor and the intensity of reflected light is detected by the optical sensor, thereby limiting the range of reflected light input to the optical sensor. And a mask for
Light amount adjusting means for adjusting the intensity of reflected light input to the optical sensor.

【0010】この構成によれば、マスクにより光センサ
ヘ入力する反射光範囲を制限して、その制限した反射光
範囲に向って入射する反射光強度を光量調節手段が調節
することとした。そのため、その制限した反射光範囲
に、反射光量を増大させることによって強度の大きい励
起光を光源から集中的に放射させることができるから、
ダイナミックレンジの小さい光センサでも微妙な共振角
の変化を検知でき、表面プラズモン共鳴の共振角を正確
に求めることができる。
According to this configuration, the range of the reflected light input to the optical sensor by the mask is limited, and the intensity of the reflected light incident toward the limited reflected light range is adjusted by the light amount adjusting means. Therefore, the excitation light of high intensity can be intensively emitted from the light source by increasing the amount of reflected light in the limited reflected light range,
Even an optical sensor having a small dynamic range can detect a subtle change in resonance angle, and can accurately determine the resonance angle of surface plasmon resonance.

【0011】本発明の第2の側面に係る好適な実施形態
では、マスクは光源と光センサとの間の光路の任意の位
置に設けられるものであり、このマスクには、遮光板が
用いられる。
In a preferred embodiment according to the second aspect of the present invention, the mask is provided at an arbitrary position in an optical path between the light source and the optical sensor, and a light shielding plate is used for the mask. .

【0012】別の実施形態では、マスクには、電気光学
効果により反射光の透過範囲が可変される液晶シャッタ
ーアレイが用いられる。この液晶シャッターアレイに
は、各場所毎に透光率が可変されるものを用いるのが好
ましい。
In another embodiment, a liquid crystal shutter array in which the transmission range of reflected light is changed by an electro-optic effect is used as the mask. It is preferable to use a liquid crystal shutter array having a variable light transmittance for each location.

【0013】この構成によれば、電気的に反射光の透過
範囲や透光率が可変できるため、光源からの放射光強度
の調整が不要である。
According to this configuration, since the transmission range and the transmittance of the reflected light can be electrically varied, it is not necessary to adjust the intensity of the radiated light from the light source.

【0014】また、マスクには、反射光の反射角範囲を
一定値に制限するものや、或いは、反射光の反射角範囲
を可変して制限するものが用いられる。
Further, as the mask, a mask that limits the reflection angle range of the reflected light to a fixed value or a mask that variably limits the reflection angle range of the reflected light is used.

【0015】更に、光源から光センサまでの光路に、光
を2次元に閉じこめて導く導光板を備えることもでき
る。
Further, a light guide plate may be provided in the optical path from the light source to the light sensor to confine and guide the light two-dimensionally.

【0016】この構成によれば、光を有効に受光できる
ので、測定精度の向上を図れると共に、省スぺ一スに寄
与するため、ユニットや装置の小型化を図ることもでき
る。
According to this configuration, the light can be received effectively, so that the measurement accuracy can be improved and the unit and apparatus can be reduced in size because it contributes to space saving.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面により詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0018】図1は、本発明の一実施形態に係る表面プ
ラズモン測定装置の光学系の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical system of a surface plasmon measuring apparatus according to one embodiment of the present invention.

【0019】上記装置は、図示のように、光学系として
光源1と、コリメート機能及ぴ集光機能を有した複数の
レンズ3、5と、偏光板7と、金薄膜11を有したプリ
ズム9と、遮光板13と、受光センサとしての1次元C
CDセンサ(以下、CCDセンサと略記する)15とを
備える。
As shown in the figure, the apparatus has a light source 1 as an optical system, a plurality of lenses 3, 5 having a collimating function and a condensing function, a polarizing plate 7, and a prism 9 having a gold thin film 11. , A light shielding plate 13 and a one-dimensional C as a light receiving sensor
A CD sensor (hereinafter abbreviated as a CCD sensor) 15;

【0020】光源1は、励起光を照射することにより金
薄膜11上に表面プラズモン共鳴を励起させるためのも
ので、本実施形態では、光源1として電流供給量を制御
することにより放射光強度を任意に可変することが可能
な発光素子である発光ダイオード(LED)又はレーザ
ダイオード(LD)等を用いている。上記光源1に対し
ては、D/A変換器等を通じてコントローラにより制御
される駆動電源(いずれも図示しない)から、所定量の
電流が供給される。
The light source 1 is for exciting surface plasmon resonance on the gold thin film 11 by irradiating the excitation light. In the present embodiment, the light source 1 controls the current supply amount to increase the intensity of the emitted light. A light emitting diode (LED) or a laser diode (LD), which is a light emitting element that can be arbitrarily changed, is used. A predetermined amount of current is supplied to the light source 1 from a driving power supply (both not shown) controlled by a controller via a D / A converter or the like.

【0021】レンズ3、5及び偏光板7は、光源1から
の励起光を受けてプリズム9へと導く。プリズム9は、
レンズ3、5及び偏光板7を通して入射する励起光を受
けて、これを、例えば金薄膜11のようなプリズム9の
表面に形成された表面プラズモン励起部上に集光させ
る。この金薄膜11は、例えば膜厚50nmの金をプリ
ズム9の表面に蒸着することによって形成されるもので
ある。このようにして、金薄膜11上に集光した励起光
により、金薄膜11の表面で表面プラズモン共鳴が励起
されることとなる。
The lenses 3 and 5 and the polarizing plate 7 receive the excitation light from the light source 1 and guide it to the prism 9. Prism 9
Excitation light incident through the lenses 3 and 5 and the polarizing plate 7 is received, and is focused on a surface plasmon excitation unit formed on the surface of the prism 9 such as the gold thin film 11. The gold thin film 11 is formed, for example, by depositing gold having a thickness of 50 nm on the surface of the prism 9. Thus, the surface plasmon resonance is excited on the surface of the gold thin film 11 by the excitation light focused on the gold thin film 11.

【0022】遮光板13は、CCDセンサ15におけ
る、金薄膜11からの反射光の入射面を遮光するための
もので、反射光を遮光する位置を任意に変更できるよう
構成されており、CCDセンサ15の上記入射面に設置
されている。遮光板13は、CCDセンサ15の入射面
を全閉する位置から全開する位置まで変位可能に構成さ
れている。遮光板13による遮光位置を変更するための
機構としては、例えばその遮光位置を機械的にスライド
させる機構や、カメラの絞り機構等が用いられる。
The light shielding plate 13 is for shielding the incident surface of the CCD sensor 15 on which the reflected light from the gold thin film 11 is incident, and is configured so that the position for shielding the reflected light can be changed arbitrarily. 15 are provided on the incident surface. The light shielding plate 13 is configured to be displaceable from a position where the incident surface of the CCD sensor 15 is fully closed to a position where it is fully opened. As a mechanism for changing the light shielding position by the light shielding plate 13, for example, a mechanism for mechanically sliding the light shielding position, a diaphragm mechanism of a camera, or the like is used.

【0023】CCDセンサ15は、遮光板13の開いて
いる部位を通して入射する金薄膜11からの反射光を受
光して、その受光した光量の強度分布から金薄膜11に
おいて生じた表面プラズモン共鳴の共振角を検出する。
The CCD sensor 15 receives the reflected light from the gold thin film 11 that enters through the open portion of the light shielding plate 13 and obtains the surface plasmon resonance generated in the gold thin film 11 from the intensity distribution of the received light amount. Detect corners.

【0024】図2は、本発明の一実施形態に係る、プリ
ズム側から遮光板13とCCDセンサ15とを見たとき
の遮光板13とCCDセンサ15の反射光入射面との間
の位置関係を示す図である。図から明らかなように、金
薄膜11からの反射光は、遮光板13によって形成され
る間隙13aを通ってCCDセンサ15の反射光入射面
に入射する。
FIG. 2 shows a positional relationship between the light shielding plate 13 and the reflected light incident surface of the CCD sensor 15 when the light shielding plate 13 and the CCD sensor 15 are viewed from the prism side according to one embodiment of the present invention. FIG. As is apparent from the figure, the reflected light from the gold thin film 11 enters the reflected light incident surface of the CCD sensor 15 through the gap 13a formed by the light shielding plate 13.

【0025】上記構成において、光源1からの励起光は
レンズ3、5及び偏光板7を通してプリズム9上の金薄
膜11に集光される。この励起光によって金薄膜11上
には表面プラズモン共鳴が励起される。ここで、表面プ
ラズモン共鳴を励起する角度成分を持った励起光は、表
面プラズモン共鳴の励起によりエネルギーを喪失する。
そのため、金薄膜11から遮光板13の間隙13aを通
ってCCDセンサ15に入射する反射光の強度分布は、
横軸にCCD画素番号を、縦軸に反射光強度を取った図
3に示すような曲線で表わされる。
In the above configuration, the excitation light from the light source 1 is focused on the gold thin film 11 on the prism 9 through the lenses 3, 5 and the polarizing plate 7. Surface plasmon resonance is excited on the gold thin film 11 by the excitation light. Here, the excitation light having an angle component for exciting the surface plasmon resonance loses energy due to the excitation of the surface plasmon resonance.
Therefore, the intensity distribution of the reflected light that enters the CCD sensor 15 from the gold thin film 11 through the gap 13a of the light shielding plate 13 is as follows:
The horizontal axis represents the CCD pixel number, and the vertical axis represents the intensity of the reflected light.

【0026】この曲線において、光量が最小になる箇所
17が、上述した表面プラズモン共鳴を励起する励起光
の角度成分に対応するCCDセンサ15の入射面上の箇
所である。図3における上記箇所17を表面プラズモン
共鳴の共振角と称し、図3に示した曲線を表面プラズモ
ン共鳴の共振カーブと称している。
In this curve, the point 17 where the amount of light is minimum is the point on the incident surface of the CCD sensor 15 corresponding to the angular component of the excitation light for exciting the surface plasmon resonance described above. 3 is referred to as a resonance angle of surface plasmon resonance, and the curve shown in FIG. 3 is referred to as a resonance curve of surface plasmon resonance.

【0027】次に、上記構成の装置を用いる表面プラズ
モン共振カーブの測定方法について説明する。
Next, a method of measuring a surface plasmon resonance curve using the apparatus having the above configuration will be described.

【0028】まず、遮光板13を全開状態にしてCCD
センサ15の入射面全面に金薄膜11からの反射光が照
射されるようにする。これにより、広い入射角範囲に亘
って励起光の反射光強度の測定を行う。その結果、図3
に示すような表面プラズモン共鳴の共振カーブを得るこ
とができるc
First, the light shielding plate 13 is fully opened and the CCD
Light reflected from the gold thin film 11 is applied to the entire incident surface of the sensor 15. Thus, the reflected light intensity of the excitation light is measured over a wide incident angle range. As a result, FIG.
A surface plasmon resonance resonance curve can be obtained as shown in c

【0029】次に、上記のようにして得られた共振カー
ブに基づき、図3において符号17で示した反射光量の
最小値付近に相当するCCDセンサ15の画素番号を含
む狭い領域にのみ反射光が透過するよう、遮光板13を
移動させる。そして、上述したコントローラによる駆動
電源の制御により、光源1への電流供給量を増加させて
光源1からの放射光強度を大きくし、CCDセンサ15
に入射する光量を増大させる。
Next, based on the resonance curve obtained as described above, the reflected light is reflected only in a narrow area including the pixel number of the CCD sensor 15 corresponding to the vicinity of the minimum value of the reflected light amount indicated by reference numeral 17 in FIG. The light shielding plate 13 is moved so that the light is transmitted. Then, by controlling the driving power supply by the controller described above, the amount of current supplied to the light source 1 is increased to increase the intensity of the radiated light from the light source 1, and the CCD sensor 15
To increase the amount of light incident on.

【0030】このようにして得られた反射光の強度分布
を示したものが、図4である。
FIG. 4 shows the intensity distribution of the reflected light obtained in this manner.

【0031】図4は、図3に示した反射光の最小値部分
を縦軸(Y軸)方向に拡大したグラフである。このグラ
フから、表面プラズモン共鳴の共振角を正確に求めるこ
とができる。
FIG. 4 is a graph in which the minimum value portion of the reflected light shown in FIG. 3 is enlarged in the direction of the vertical axis (Y axis). From this graph, the resonance angle of surface plasmon resonance can be accurately obtained.

【0032】上記のようにして遮光板13を移動させる
と共に、光源1からの放射光強度を大きくすることでC
CDセンサ15への入射光量を増大させて鋭い共振角の
共振カーブを作ることにより、ダイナミックレンジの小
さいCCDセンサ15でも微妙な共振角の変化を検知で
き、測定精度の高いSPRセンサを構成できる。
By moving the light shielding plate 13 as described above and increasing the intensity of the radiated light from the light source 1, C
By increasing the amount of light incident on the CD sensor 15 to form a sharp resonance curve, a subtle change in the resonance angle can be detected even with the CCD sensor 15 having a small dynamic range, and an SPR sensor with high measurement accuracy can be configured.

【0033】上述したように、本実施形態では、金薄膜
11からの反射光のCCDセンサ15への入射角範囲を
制限すると共にCCDセンサ15への入射光量を増大さ
せることとしたが、光源1からの放射光の出射角範囲を
制限すると共にCCDセンサ15への入射光量を増大さ
せることとしても上記と同様の効果が得られる。また、
遮光板13の位置は、光源1とCCDセンサ15との間
の任意の位置に設置して差支えない。更に、遮光手段と
して、遮光板13に代えてCCDセンサ15への入射角
範囲を制限することが可能な手段として、例えば液晶シ
ャッターアレイのような透光率調整手段を採用すること
もできる。
As described above, in this embodiment, the range of the angle of incidence of the reflected light from the gold thin film 11 on the CCD sensor 15 is limited and the amount of incident light on the CCD sensor 15 is increased. The same effect as described above can be obtained by limiting the emission angle range of the light emitted from the CCD and increasing the amount of light incident on the CCD sensor 15. Also,
The position of the light shielding plate 13 may be set at an arbitrary position between the light source 1 and the CCD sensor 15. Further, instead of the light shielding plate 13, a light transmittance adjusting device such as a liquid crystal shutter array may be employed as a device capable of limiting the incident angle range to the CCD sensor 15 as the light shielding device.

【0034】図5は、本発明の一実施形態の変形例に係
る液晶シャッターアレイを示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a liquid crystal shutter array according to a modification of the embodiment of the present invention.

【0035】この液晶シャッターアレイは、図示のよう
に、矩形状の枠21と、枠21内に並設され、矩形状の
複数の液晶表示部(=ピクセル)23とから構成され
る。複数のピクセル23は、電気光学的効果により光の
シャッターとして機能するもので、この電気光学的効果
を利用して金薄膜11からの反射光の透過範囲25を可変
することができる。
This liquid crystal shutter array comprises a rectangular frame 21 and a plurality of rectangular liquid crystal display units (= pixels) 23 arranged in the frame 21 as shown in the figure. The plurality of pixels 23 function as a light shutter by an electro-optical effect, and the transmission range 25 of the reflected light from the gold thin film 11 can be changed by using the electro-optical effect.

【0036】このように、液晶シャッターアレイを上述
した遮光手段として採用することにより、遮光板13に
おいては不可欠であった可動機構をなくすことができる
ので、装置の小型化や軽量化が図れ、且つ、低コスト化
を図ることができる。
As described above, by adopting the liquid crystal shutter array as the above-mentioned light shielding means, the movable mechanism which is indispensable for the light shielding plate 13 can be eliminated, so that the size and weight of the device can be reduced. In addition, cost can be reduced.

【0037】ここで、上記液晶シャッターアレイにおい
て、各々のピクセル23の透光率を任意に可変するよう
な機能を付与すれば、駆動電源から光源1への電流供給
量を制御することにより光源1からの放射光強度を可変
しなくても、上記と同様の効果が得られる。
Here, if the liquid crystal shutter array is provided with a function of arbitrarily changing the light transmittance of each pixel 23, the amount of current supplied from the driving power supply to the light source 1 can be controlled to control the light source 1 The same effect as described above can be obtained without changing the intensity of the radiated light from.

【0038】例えば、上記液晶シャッターアレイにおい
て、表示部を構成する全てのピクセル23の透光率を、
各々のピクセル23毎に可変するようにする。この場
合、各々のピクセル23の透光率を、100%又は0%
のいずれか一方に切替える2段階切替えてもよいし、或
いは100%、50%、0%のいずれかに切替える3段
階切替えてもよい。更には100%、66%、33%、
0%のいずれかに切替える4段階切替えやそれ以上の段
階切替えを行うこととしてもよい。
For example, in the above-mentioned liquid crystal shutter array, the light transmittance of all the pixels 23 constituting the display section is set as follows.
It is set to be variable for each pixel 23. In this case, the light transmittance of each pixel 23 is set to 100% or 0%.
May be switched to any one of the two stages, or may be switched to any one of 100%, 50%, and 0%. Furthermore, 100%, 66%, 33%,
Four-stage switching for switching to 0% or more stages may be performed.

【0039】ここで、各々のピクセル23の透光率を3
段階切替えする場合について説明する。例えば、最初に
全てのピクセル23の透光率を50%に設定して励起光
の全反射角について反射光強度を測定し、図3に示した
ような共振カーブを得る。次に、上記共振カーブにおけ
る共振角付近を除く範囲に対応する各ピクセル23につ
いては、それらの透光率を0%に可変して遮光し、これ
とは逆に共振角付近の範囲に対応する各ピクセル23に
ついては、それらの透光率を100%に可変することに
より透過光量を多くして測定する。これにより、共振角
付近の範囲外については上述したような遮光板13でマ
スクし、範囲内については光源1の放射光量を増大させ
て測定したときに得られた図4の共振カーブと同様な共
振カーブを得ることができる
Here, the light transmittance of each pixel 23 is set to 3
The case where the stages are switched will be described. For example, first, the light transmittance of all the pixels 23 is set to 50%, and the reflected light intensity is measured for the total reflection angle of the excitation light to obtain a resonance curve as shown in FIG. Next, with respect to each pixel 23 corresponding to a range excluding the vicinity of the resonance angle in the resonance curve, the light transmittance thereof is changed to 0% to block light, and conversely, the pixels 23 correspond to a range near the resonance angle. For each pixel 23, the transmittance is increased by changing the transmittance of the pixel 23 to 100%. Thus, the area outside the vicinity of the resonance angle is masked by the light-shielding plate 13 as described above, and the area within the range is similar to the resonance curve of FIG. A resonance curve can be obtained

【0040】本変形例では、液晶シャッターアレイを用
いて透過範囲を可変したり、各々のピクセル23の透光
率を可変する例について説明したが、金薄膜11からC
CDセンサ15に入射する反射光の透過範囲の可変や透
光率の調整が行えるものであれぱ、上記液晶シャッター
アレイ以外の如何なるものを用いても差支えない。
In the present modified example, the example in which the transmission range is changed by using the liquid crystal shutter array and the light transmittance of each pixel 23 is changed has been described.
Any device other than the above-described liquid crystal shutter array may be used as long as it can change the transmission range of the reflected light incident on the CD sensor 15 and adjust the light transmittance.

【0041】また、光源1からの放射光を金薄膜11に
導くためのプリズム9を導光板にするか、或いは金薄膜
11からの反射光をCCDセンサ15に導くための導光
板を設けるか、光源1と金薄膜11との間、及び金薄膜
11とCCDセンサ15との間に夫々導光板を設けるか
して上記放射光及び反射光の双方又は少なくともいずれ
か一方を2次元に閉じ込めれば、結果的にCCDセンサ
15に入射する金薄膜11からの反射光のロスが少なく
なり、共振角の測定精度の向上につながる。このように
構成すれば、省スペースとなるので、ユニットや装置の
小型化が可能となる。更には、光源1として放射光強度
があまり強くない発光素子を用いた場合でも光のロスが
少ないので、本発明の一実施形態に係る装置の励起光源
として使用することができ、低価格のSPRセンサを構
成することができる。
Whether the prism 9 for guiding the radiated light from the light source 1 to the gold thin film 11 is a light guide plate, or a light guide plate for guiding the reflected light from the gold thin film 11 to the CCD sensor 15 is provided. A light guide plate may be provided between the light source 1 and the gold thin film 11 and between the gold thin film 11 and the CCD sensor 15 to confine the emitted light and / or the reflected light in two dimensions. As a result, the loss of the reflected light from the gold thin film 11 incident on the CCD sensor 15 is reduced, and the measurement accuracy of the resonance angle is improved. With such a configuration, space can be saved, so that units and devices can be reduced in size. Furthermore, even when a light emitting element having a low intensity of radiated light is used as the light source 1, light loss is small. A sensor can be configured.

【0042】なお、受光センサとして上述したCCDセ
ンサ15以外に、フォトダイオードアレイ等の他の受光
素子を用いたとしても、前述と同様に測定精度の高いS
PRセンサを構成することができる。
Even if another light receiving element such as a photodiode array is used in addition to the above-described CCD sensor 15 as the light receiving sensor, the high accuracy S
A PR sensor can be configured.

【0043】[0043]

【実施例】図6(a)は、本発明の一実施形態に係るC
CDセンサ15における受光強度分布の発光量別比較デ
ータであり、このデータは、遮光手段によりマスクされ
ていないCCDセンサ15の入射面の範囲を可変するこ
とによって得られたものである。このデータから、本発
明の一実施形態に係る装置において、遮光板13等の遮
光手段の奏する作用効果を確認することができる。
FIG. 6 (a) shows a C according to an embodiment of the present invention.
This is comparison data by light emission amount of the received light intensity distribution in the CD sensor 15, and this data is obtained by changing the range of the incident surface of the CCD sensor 15 which is not masked by the light shielding means. From this data, it is possible to confirm the operational effects of the light shielding means such as the light shielding plate 13 in the device according to the embodiment of the present invention.

【0044】図6(a)において、横軸はCCDセンサ
15の画素番号を、縦軸は受光強度を夫々表わしてい
る。遮光テープ35によってマスクされない範囲が広い
場合には、「マスク無し」として発光量を一定にして共
振カーブ31をとり、遮光テープ35によってマスクさ
れない範囲が狭い場合には、「マスク有り」として発光
量を増大させて共振カーブ83をとった。
In FIG. 6A, the horizontal axis represents the pixel number of the CCD sensor 15, and the vertical axis represents the light receiving intensity. When the area not masked by the light-shielding tape 35 is wide, the resonance curve 31 is set with the light emission amount constant as "no mask", and when the area not masked by the light-shielding tape 35 is narrow, the light emission amount is determined as "with mask". And a resonance curve 83 was obtained.

【0045】上記実験の過程について更に詳述すれば、
まず、図6(b)に示すように、遮光テープ35によっ
てマスクされない範囲をCCDセンサ15の中心部位を
含めて左片側寄りに7.3mm設ける。そして、光源1
として用いられるLEDへの電流供給量をコントローラ
により7mAに保持し,上記マスクされていないCCD
センサ15の入射面全体に反射光が入射するようにし、
各画素番号毎の受光強度を測定して共振カーブ31を得
た。次に、上述した左片側寄りのマスク(遮光テープ3
5)をCCDセンサ15の中心部位まで移動させて、C
CDセンサ15の遮光テープ35によりマスクされてい
ない範囲を1.3mmと狭くする。そして、LEDへの
電流供給量を19mAに増大させて、上記マスクされて
いないCCDセンサ15の入射面全体に反射光が入射す
るようにし、各画素番号毎の受光強度を測定して共振カ
ーブ33を得た。
The process of the above experiment will be described in more detail.
First, as shown in FIG. 6B, an area that is not masked by the light-shielding tape 35 is provided 7.3 mm near the left side, including the central part of the CCD sensor 15. And light source 1
The current supply to the LED used as the LED is maintained at 7 mA by the controller, and the unmasked CCD is used.
The reflected light is made incident on the entire incident surface of the sensor 15,
The light receiving intensity for each pixel number was measured to obtain a resonance curve 31. Next, the mask (light-shielding tape 3
5) is moved to the center of the CCD sensor 15 and
The area of the CD sensor 15 that is not masked by the light-shielding tape 35 is reduced to 1.3 mm. Then, the amount of current supplied to the LED is increased to 19 mA so that the reflected light is made incident on the entire non-masked incident surface of the CCD sensor 15, and the light receiving intensity for each pixel number is measured to obtain the resonance curve 33. I got

【0046】即ち、「マスク無し」で広い反射角範囲に
亘り、反射光強度をCCDセンサ15にて測定し、この
共振カーブ31より、プラズモン共振角を含む狭い反射
角範囲を決定し、この狭い反射角範囲の反射光のみがC
CDセンサ15に入射するよう遮光テープ35により光
路をマスクし、光量を増加した上で共振カーブ33をと
り、プラズモン共振角を詳細に測定したものである。
That is, the reflected light intensity is measured by the CCD sensor 15 over a wide range of reflection angles without using a mask, and a narrow reflection angle range including a plasmon resonance angle is determined from the resonance curve 31, and the narrow reflection angle range is determined. Only reflected light in the reflection angle range is C
The optical path is masked by a light-shielding tape 35 so as to be incident on the CD sensor 15, the amount of light is increased, and a resonance curve 33 is taken to measure the plasmon resonance angle in detail.

【0047】ここで、2つの共振カーブ31,33の、
受光強度が最低値となる共振角付近の100画素範囲の
受光強度の幅の違いを比較してみると、「マスク無し」
のときの共振カーブの場合には、受光強度の幅はS1=
30程度、「マスク有り」のときの共振カーブ33の場
合には、受光強度の幅はS2=100程度であった。こ
の実験結果から、共振カーブ33は共振カーブ31より
もダイナミックレンジが3倍強に増大し、それにより精
度の高いプラズモン共振角の測定が可能であることが明
らかとなった。
Here, the two resonance curves 31, 33
Comparing the difference in the width of the received light intensity in the 100 pixel range near the resonance angle where the received light intensity has the lowest value, "no mask"
In the case of the resonance curve at the time of, the width of the received light intensity is S1 =
In the case of the resonance curve 33 with about 30 and “with mask”, the width of the received light intensity was about S2 = 100. From this experimental result, it has been clarified that the dynamic range of the resonance curve 33 is more than three times as large as that of the resonance curve 31, and that the plasmon resonance angle can be measured with high accuracy.

【0048】上述した内容は、あくまで本発明の一実施
形態に関するものであって、本発明が上記内容のみに限
定されることを意味するものでないのは勿論である。
The contents described above relate to one embodiment of the present invention, and do not mean that the present invention is limited to only the contents described above.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ダイナミックレンジの小さい受光センサを用いてSPR
センサを構成しても、表面プラズモンを高精度で測定す
ることができる。
As described above, according to the present invention,
SPR using light sensor with small dynamic range
Even if a sensor is configured, surface plasmons can be measured with high accuracy.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る表面プラズモン測定
装置の光学系の構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical system of a surface plasmon measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】一実施形態に係る遮光板とCCDセンサの反射
光入射面との間の位置関係を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between a light shielding plate and a reflected light incident surface of a CCD sensor according to one embodiment.

【図3】CCDセンサに入射する反射光の強度分布を示
した図。
FIG. 3 is a diagram showing an intensity distribution of reflected light incident on a CCD sensor.

【図4】図3の反射光の最小値部分を縦軸方向に拡大し
たグラフ。
FIG. 4 is a graph obtained by enlarging a minimum value portion of the reflected light in FIG. 3 in a vertical axis direction.

【図5】一実施形態の変形例に係る液晶シャッターアレ
イの斜視図。
FIG. 5 is a perspective view of a liquid crystal shutter array according to a modification of the embodiment.

【図6】一実施形態に係る測定装置を用いた実験内容及
びその結果を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the contents of an experiment using the measuring device according to one embodiment and the results thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 3、5 レンズ 7 偏光板 9 プリズム 11 金薄膜 13 遮光板 15 1次元CCDセンサ 17 反射光量が最小になる箇所 21 液晶シャッターアレイの枠 23 液晶表示部(=ビクセル) 25 反射光の透過範囲 31、33 共振カーブ 35 遮光テープ REFERENCE SIGNS LIST 1 light source 3, 5 lens 7 polarizing plate 9 prism 11 gold thin film 13 light shielding plate 15 one-dimensional CCD sensor 17 place where reflected light quantity is minimum 21 frame of liquid crystal shutter array 23 liquid crystal display unit (= vicel) 25 transmission range of reflected light 31, 33 Resonance curve 35 Light shielding tape

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成9年2月27日[Submission date] February 27, 1997

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All figures

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【図2】 FIG. 2

【図5】 FIG. 5

【図3】 FIG. 3

【図4】 FIG. 4

【図6】 FIG. 6

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光をプラズモンセンサに入射
させ、光センサにより比較的広い反射角範囲で反射光強
度を検出することによって、プラズモン共振角を含む比
較的狭い反射角範囲を決定するステップと、 前記比較的狭い反射角範囲の反射光のみが光センサヘ入
力するよう光路をマスクし、且つ、より強度の高い反射
光が光センサヘ入力するよう光源からの光量を調整した
上で、プラズモン共振角を決定する過程と、 を備えることを特徴とする表面プラズモン測定方法。
1. A step of irradiating a plasmon sensor with light from a light source and detecting a reflected light intensity in a relatively wide reflection angle range by the optical sensor to determine a relatively narrow reflection angle range including a plasmon resonance angle. And masking the optical path so that only the reflected light in the relatively narrow reflection angle range is input to the optical sensor, and adjusting the amount of light from the light source so that the reflected light having higher intensity is input to the optical sensor, and then adjusting the plasmon resonance. Determining a corner; and a surface plasmon measuring method.
【請求項2】 光源からの光をプラズモンセンサに入射
させ、光センサにより反射光強度を検出する表面プラズ
モン測定装置において、 前記光センサヘ入力する反射光範囲を制限するためのマ
スクと、 前記光センサヘ入力する反射光強度を調節するための光
量調節手段と、 を備えることを特徴とする表面プラズモン測定装置。
2. A surface plasmon measuring device for causing light from a light source to enter a plasmon sensor and detecting the intensity of reflected light by the optical sensor, wherein: a mask for limiting a range of reflected light input to the optical sensor; A surface plasmon measuring device, comprising: a light amount adjusting means for adjusting the intensity of reflected light to be input.
【請求項3】 請求項2記載の表面プラズモン測定装置
において、 前記マスクは、前記光源と前記光センサとの間の光路の
任意の位置に設けられることを特徴とする表面プラズモ
ン測定装置。
3. The surface plasmon measurement device according to claim 2, wherein the mask is provided at an arbitrary position in an optical path between the light source and the optical sensor.
【請求項4】 請求項2記載の表面プラズモン測定装置
において、前記マスクは、遮光板であることを特徴とす
る表面プラズモン測定装置。
4. The surface plasmon measuring device according to claim 2, wherein said mask is a light shielding plate.
【請求項5】 請求項2記載の表面プラズモン測定装置
において、 前記マスクは、電気光学効果により反射光の透過範囲が
可変される液晶シャッターアレイであることを特徴とす
る表面プラズモン測定装置。
5. The surface plasmon measurement device according to claim 2, wherein the mask is a liquid crystal shutter array whose transmission range of reflected light is variable by an electro-optic effect.
【請求項6】 請求項5記載の表面プラズモン測定装置
において、 前記液晶シャッターアレイは、各場所毎に透光率が可変
されるものであることを特徴とする表面プラズモン測定
装置。
6. The surface plasmon measurement device according to claim 5, wherein the liquid crystal shutter array has a variable transmittance for each location.
【請求項7】 請求項2記載の表面プラズモン測定装置
において、 前記マスクは、前記反射光の反射角範囲を一定値に制限
することを特徴とする表面プラズモン測定装置。
7. The surface plasmon measurement device according to claim 2, wherein the mask limits a reflection angle range of the reflected light to a constant value.
【請求項8】 請求項2記載の表面プラズモン測定装置
において、 前記マスクは、前記反射光の反射角範囲を可変して制限
することを特徴とする表面プラズモン測定装置。
8. The surface plasmon measuring device according to claim 2, wherein the mask variably limits a reflection angle range of the reflected light.
【請求項9】 請求項2記載の表面プラズモン測定装置
において、 前記光源から前記受光センサまでの光路に、光を2次元
に閉じこめて導く導光板を備えることを特徴とする表面
プラズモン測定装置。
9. The surface plasmon measurement device according to claim 2, further comprising: a light guide plate for guiding light by confining light two-dimensionally in an optical path from the light source to the light receiving sensor.
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