TW202232081A - 照射光學系統、照射裝置及光學測定裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之照射光學系統係用於朝對象物照射第1光者，且具備：光源，其包含：面發光元件，其自光出射面出射前述第1光；及透鏡部，其用於提高自前述面發光元件出射之前述第1光之指向性；光整形構件，其自光入射面入射自前述光源出射之前述第1光，用於將入射之前述第1光藉由光通過孔予以整形並出射；及第1透鏡，其用於將自前述光整形構件出射之前述第1光之像於前述對象物成像；且前述面發光元件之光出射面與前述光整形構件之光入射面之距離為前述光出射面之一方向上之大小之26倍以下。

Description

照射光學系統、照射裝置及光學測定裝置
本揭示係關於一種照射光學系統、照射裝置及光學測定裝置。
於專利文獻1及專利文獻2中曾記載被用於試料濃度測定裝置之光學部。該等光學部具備：成為光源之半導體雷射；準直透鏡，其將自半導體雷射出射之射束轉換成平行射束；圓柱透鏡，其將通過準直透鏡之射束經由開口及分束器入射，並將該射束導引至免疫層析試片；及光學台，其收容該等構件。
於該等試料濃度測定裝置中，自半導體雷射出射之射束經由準直透鏡而形成平行射束。該平行射束經由開口朝偏光分束器入射。透過偏光分束器之射束朝圓柱透鏡入射，藉由圓柱透鏡而僅於免疫層析試片之長度方向成像且朝免疫層析試片照射。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2003-98078號公報 專利文獻2：日本特開2002-98631號公報
[發明所欲解決之問題]
於上述之試料濃度測定裝置中，將自半導體雷射出射之射束藉由圓柱透鏡而設為橢圓形狀、或利用開口而設為矩形形狀，並朝添加有試料之免疫層析試片照射，藉此，可緩和寬度方向之呈色不均對於免疫層析試片之影響。然而，於專利文獻1、2所記載之光學部中，雖然言及將射束設為橢圓形狀或矩形形狀，但未言及該橢圓形狀或矩形形狀之射束之在照射面內之照度分佈之均一化，亦不具備為達此目的之構成。因此，於專利文獻1、2所記載之試料濃度測定裝置中，難以對免疫層析試片實現均一之光照射。
本揭示之目的在於提供一種可實現更均一之光照射之照射光學系統、照射裝置及光學測定裝置。 [解決問題之技術手段]
本揭示之照射光學系統係用於朝對象物照射第1光者，且具備：光源，其包含：面發光元件，其自光出射面出射第1光；及透鏡部，其用於提高自面發光元件出射之第1光之指向性；光整形構件，其用於將自光源出射之第1光自光入射面入射，且將入射之第1光藉由光通過孔予以整形並出射；及第1透鏡，其用於使自光整形構件出射之第1光之像於對象物成像；且面發光元件之光出射面與光整形構件之光入射面之距離為光出射面之一方向上之大小之26倍以下。
於該照射光學系統中，自光源出射之第1光於由光整形構件予以整形後，經由第1透鏡朝對象物照射。光源包含：面發光元件；及透鏡部，其用於提高自面發光元件出射之第1光之指向性。而且，面發光元件之光出射面與光整形構件之光入射面之距離為面發光元件之光出射面之一方向之大小之26倍以下。根據本發明者之見解，於同時使用如上述般用於提高指向性之透鏡部之面發光元件中，在該光出射面之尺寸之26倍以內之較近之距離範圍內，為較高之光量，且獲得均一之照度分佈。因此，藉由將在配置於上述之距離範圍內之光整形構件之入射面中之第1光之像利用第1透鏡於對象物成像，而可對於對象物實現更均一之光照射。此外，面發光元件之光出射面之一方向之大小作為一例，於面發光元件之光出射面具有長度方向之情形下，為該長度方向之大小。
本揭示之照射光學系統可具備第2透鏡，前述第2透鏡配置於光源與第1透鏡之間，用於修正於第1透鏡產生之像差。該情形下，可實現更均一之光照射。
於本揭示之照射光學系統中，第2透鏡可配置於光源與光整形構件之間、或光整形構件與第1透鏡之間，具有用於提高自光源出射之第1光之指向性之功能。該情形下，降低因第1光之擴散所致之損失。
於本揭示之照射光學系統中，第2透鏡可固定於光整形構件。該情形下，無需另行保持第2透鏡之機構。
於本揭示之照射光學系統中，可行的是，光源包含將面發光元件密封之透光性之透光部，且透鏡部形成於透光部且與面發光元件一體化。該情形下，可容易進行面發光元件及透鏡部之處理及定位。
本揭示之照射光學系統可具備第1波長選擇濾波器，前述第1波長選擇濾波器設置於光源與第1透鏡之間，用於將第1光中之一部分之波長成分朝向第1透鏡選擇性透過。該情形下，可將第1光之中之一部分之波長成分選擇性地朝對象物照射。
本揭示之照射裝置具備：上述之照射光學系統、及收容照射光學系統之殼體，且殼體包含：第1空間部，其供形成第1光之光路；及第1內壁面，其劃定第1空間部。根據該照射裝置，可發揮與上述之照射光學系統同樣之效果。又，根據該照射裝置，由於將上述之照射光學系統收容於殼體，故該處理變容易。
於本揭示之照射裝置中，可行的是，於第1空間部中，在光整形構件與第1透鏡之間形成有經擴寬之第1擴寬部，第1內壁面於第1擴寬部中，包含與第1光之光路交叉且面向光整形構件側之第1交叉面。該情形下，藉由自光整形構件朝向第1透鏡以一定以上之角度傾斜地行進之光由第1交叉面捕集，而抑制雜散光之產生。
本揭示之照射裝置可具備第1光檢測器，前述第1光檢測器以面向第1光之光路之方式設置於第1內壁面，用於藉由檢測自光源出射且擴散之第1光之一部分，而檢測自光源出射之第1光之光量。該情形下，可監視第1光之光量。
本揭示之照射裝置可具備驅動電路，前述驅動電路用於自第1光檢測器輸入表示第1光之光量之檢測信號，且以該光量為一定之方式驅動面發光元件。該情形下，可實現穩定之光量下之光照射。
於本揭示之照射裝置中，殼體可包含對於第1光具有吸收性之材料。或，於本揭示之照射裝置中，殼體可包含不因第1光而產生自體螢光之材料。該等情形下，更確實地抑制雜散光之產生。
本揭示之光學測定裝置具備：上述之照射裝置；及檢測光學系統，其用於檢測來自被照射第1光之對象物之第2光；且殼體進一步收容檢測光學系統，且包含：第2空間部，其供形成第2光之光路；及第2內壁面，其劃定第2空間部；且檢測光學系統具備：第2光檢測器，其用於檢測第2光；及第3透鏡，其用於將第2光朝向第2光檢測器集光。根據該光學測定裝置，藉由檢測來自藉由上述之照射光學系統及照射裝置而接收到均一之光照射之對象物的第2光，而可進行對象物之穩定之測定。
本揭示之光學測定裝置可具備第2波長選擇濾波器，前述第2波長選擇濾波器配置於第3透鏡與第2光檢測器之間，用於將第2光中之一部分之波長成分朝向第2光檢測器選擇性地透過。該情形下，可選擇性地檢測第2光中之一部分之波長成分。
於本揭示之光學測定裝置中，可行的是，於第2空間部中，在第3透鏡與第2波長選擇濾波器之間形成有經擴寬之第2擴寬部，第2內壁面於第2擴寬部中，包含與第2光之光路交叉且面向第3透鏡側之第2交叉面。該情形下，藉由自第3透鏡朝向第2波長選擇濾波器以一定以上之角度傾斜地行進之光由第2交叉面捕集，而限制朝第2波長選擇濾波器入射之第2光之入射角之範圍。藉此，可降低第2波長選擇濾波器之特性之入射角度依存性之影響，可進行高精度之測定。
於本揭示之光學測定裝置中，第2波長選擇濾波器可包含介電多層膜濾波器、及配置於較介電多層膜濾波器更靠第2光檢測器側之有色玻璃濾波器。該情形下，可降低第2波長選擇濾波器之特性之入射角度依存性。
本揭示之光學測定裝置可具備電流電壓轉換器，前述電流電壓轉換器用於將相應於第2光之檢測而自第2光檢測器輸出之電流信號轉換成電壓信號，且第2光檢測器安裝於電流電壓轉換器之基板。該情形下，降低雜訊。
本揭示之光學測定裝置可具備金屬屏蔽，前述金屬屏蔽以至少覆蓋第2光檢測器及電流電壓轉換器之方式設置於殼體。該情形下，降低雜訊。
於本揭示之光學測定裝置中，可行的是，第1光包含用於將對象物激發之激發光，第2光包含對象物相應於激發光之照射而放出之螢光。該情形下，可實現穩定之螢光測定。 [發明之效果]
根據本揭示，可提供一種可實現更均一之光照射之照射光學系統、照射裝置及光學測定裝置。
以下，針對一實施形態，參照圖式詳細地說明。此外，於各圖之說明中，有針對同一或相當之要素賦予同一符號，且省略重複之說明之情形。
圖1係本實施形態之光學測定裝置之示意性構成圖。圖1所示之光學測定裝置1係對相應於照射於試料之光而自試料產生之光進行檢測之裝置。於本實施形態中，假設光學測定裝置1為檢測相應於照射於試料之激發光而自試料產生之螢光之螢光測定裝置，而進行說明。激發光為將試料激發之光，螢光為試料相應於激發光而放出之光，且為具有與激發光之波長不同之波長之光。又，於本實施形態中，假設光學測定裝置1為檢測利用免疫層析法之測定之螢光之裝置，而進行說明。免疫層析法係利用抗原抗體反應之免疫測定法，例如被用於流感病毒之檢測等。
圖2係顯示圖1所示之試片與檢測結果之一例之圖。如圖1、2所示，於利用免疫層析法之測定中，準備免疫層析試片500作為試料。免疫層析試片500於試劑保持具500A內自上游朝向下游配置：供檢體滴落之滴落部502、保持以螢光試劑標識之檢測抗體之保持部503、及將捕獲抗體固定於測定對象部504之測定部501(對象物)。螢光試劑為例如銪。
當對於如此之免疫層析試片500，將檢體滴落至滴落部502時，檢體因毛細管現象向下游側移動。於在檢體中存在被檢測物質時，保持部503之檢測抗體與被檢測物質反應產生複合體，該複合體於測定部501中持續朝下游側移動。而後，當複合體到達測定部501上之測定對象部504時，複合體由測定對象部504之捕獲抗體捕捉，形成由被檢測物質、檢測抗體、及捕獲抗體之3個形成之複合體。
藉由在該狀態下，對於作為測定區域之測定部501，一面使集光位置(計測位置)變化，一面照射激發光，而可導出與測定位置相應之檢測光強度(螢光強度)。檢測光強度與其他計測位置相比變大之計測位置為與捕捉到複合體之測定對象部504之位置對應之計測位置。
由於免疫層析法中之測定區域在線上，螢光物質亦浮游至線以外之部位(背景)，故若於照射面內，激發光之照度分佈不均一，則難以實現穩定之計測。又，亦有可能線本身因位置不同而存在之螢光物質之量不同，而其螢光發光之分佈不不均一，該情形亦難以實現穩定之計測。因此，為了實現穩定之計測，而較理想為使激發光之照度分佈更均一化。
又，認為由光學測定裝置1之檢測光學系統檢測之檢測光不僅包含螢光，亦包含因激發光本身引起之光。如此之光可舉出例如激發光之散射光。如此之散射光例如係激發光因朝免疫層析試片500照射並散射而產生之激發光之一部分。若免疫層析試片500之免疫層析膜及試劑保持具500A為白色，則容易產生該散射光。進而，有根據測定之試料及檢測光學系統之配置，檢測到激發光本身之情形。因此，亦期望抑制檢測對象之螢光以外之雜散光。 [光學測定裝置之構成]
接著，針對光學測定裝置1之構成進行說明。圖3係顯示圖1所示之光學測定裝置之一部分之內部之示意性側視圖，圖4係顯示圖1所示之光學測定裝置之一部分之內部之自另一方向之示意性側視圖。圖5係顯示圖3、4所示之光源之側視圖。如圖1、3～5所示，光學測定裝置1具備光學頭10。光學頭10具備照射光學系統C1及檢測光學系統C2。照射光學系統C1係用於朝向免疫層析試片500照射照射光(第1光)L1者。照射光L1包含將免疫層析試片500之螢光試劑激發之激發光。照射光L1係包含例如340 nm之波長成分之紫外光。檢測光學系統C2係用於檢測來自免疫層析試片500之檢測光(第2光)L2者。檢測光L2包含來自免疫層析試片500之螢光試劑之螢光。
首先，針對照射光學系統C1進行說明。照射光學系統C1具有：光源101、第1透鏡111、第2透鏡112、光整形構件120、第1波長選擇濾波器125、及第1光檢測器140。光源101、第1透鏡111、第2透鏡112、光整形構件120、第1波長選擇濾波器125、及第1光檢測器140被收容於殼體130且由殼體130保持，與殼體130一起構成照射裝置100。
光源101具有：面發光元件102，其包含光出射面102s，且自光出射面102s出射照射光L1；透鏡部103b，其用於提高自面發光元件102出射之照射光L1之指向性；反射器104，其供設置面發光元件102，將自面發光元件102出射之照射光L1朝向透鏡部103b反射；及密封部103a，其將面發光元件102及反射器104密封。面發光元件102為例如LED(Light Emitting Diode，發光二極體)。光出射面102s例如為供面發光元件102之一端面之照射光L1出射之區域(於圖示之例中為面發光元件102之一端面之整體)。
密封部103a與透鏡部103b係由對於照射光L1具有透過性之透光性材料、例如具有透光性之樹脂而一體地形成，構成將面發光元件102及反射器104密封之樹脂部(透光部)103。換言之，透鏡部103b以於面發光元件102之相反側成為凸部之方式形成於透光性之樹脂部103，且與面發光元件102一體化。藉此，於面發光元件102為LED之情形下，光源101構成為炮彈型LED。
光整形構件120包含供自光源101出射之照射光L1入射之光入射面121、及作為光通過孔之狹槽120s，將自光入射面121入射之照射光L1藉由狹槽120s予以整形並出射。狹槽120s於光入射面121開口。自沿著照射光L1之光軸之方向觀察時之狹槽120s之形狀係與測定對象部504之形狀對應之形狀，作為一例，為具有長度方向之長方形狀。
光整形構件120以該光入射面121與面發光元件102之光出射面102s相隔距離H之方式配置。光出射面102s與光入射面121之距離H為光出射面102s之一方向上之大小d之26倍以下。光出射面102s之一方向之大小d舉例而言，於光出射面102s為正方形之情形下，為該正方形之一邊之大小，於光出射面102s具有長度方向之情形下，為該長度方向之大小。如為後者，則距離H未達光出射面102s之短邊方向之大小之26倍。大小d舉例為0.5 mm。
朝第1透鏡111，經由狹槽120s入射自光整形構件120出射之照射光L1。第1透鏡111例如為於光整形構件120側及與光整形構件120之相反側為凸部之球面透鏡，以將自光整形構件出射之照射光L1之像即狹槽120s之像成像於免疫層析試片500之方式配置。第2透鏡112配置於光源101與第1透鏡111之間。此處，第2透鏡112配置於光源101與光整形構件120之間，且固定於光整形構件120。第2透鏡112至少具有用於修正於第1透鏡111產生之像差(例如球面像差)之功能。此處，第2透鏡112進一步具有用於提高照射光L1之指向性之功能。第2透鏡112例如為朝光源101側成為凸部之透鏡。
第1波長選擇濾波器125設置於光源101與第1透鏡111之間，係用於將照射光L1中之一部分之波長成分朝向第1透鏡111選擇性地透過者。第1波長選擇濾波器125例如構成為將有助於照射光L1中之螢光試劑之激發之波長成分(激發光)選擇性地透過。第1波長選擇濾波器125例如可於第1透鏡111蒸鍍僅使特定之波長帯(螢光試劑之激發波長)透過之介電多層膜濾波器而構成。
殼體130包含：第1空間部131，其形成照射光L1之光路；及第1內壁面132，其劃定第1空間部131。殼體130於第1空間部131及後述之第2空間部171以外設為實心。換言之，於殼體130中，在實心之本體部130A形成有第1空間部131及第2空間部171。照射光學系統C1之各構件配置於第1空間部131內且由第1內壁面132保持。殼體130至少包含對於照射光L1具有吸收性之材料。殼體130進一步包含不會因照射光L1而產生自體螢光之材料。殼體130之材料作為一例為黑色之ABS樹脂、或黑色之POM(Polyoxymethylene，聚甲醛)。
第1光檢測器140於例如光源101與光整形構件120之間，以面向照射光L1之光路之方式設置於第1內壁面132。第1光檢測器140係用於藉由檢測自光源101出射且擴散之照射光L1之一部分，而檢測自光源101出射之照射光L1之光量者。第1光檢測器140為例如光電二極體(作為一例為Si光電二極體)。第1光檢測器140將表示檢測結果之信號輸出至後述之驅動電路50。
於第1空間部131中，在光整形構件120與第1透鏡111之間形成有經擴寬之第1擴寬部133。此處，第1擴寬部133設置於光整形構件120與第1波長選擇濾波器125之間。第1擴寬部133係藉由第1內壁面132以遠離照射光L1之光路之方式凹陷而形成。此處，第1擴寬部133之寬度被設為一定。第1擴寬部133作為一例為長方體狀。第1內壁面132於第1擴寬部133中包含與照射光L1之光路(自光整形構件120朝向第1透鏡111之方向)交叉之一對交叉面134、135。交叉面134為面向第1透鏡111側之面，交叉面(第1交叉面)135為面向光整形構件120側之面。交叉面134與交叉面135為相互對向之面，作為一例，相互平行。
接著，針對檢測光學系統C2進行說明。檢測光學系統C2具有：第2光檢測器150、第3透鏡153、及第2波長選擇濾波器160。第2光檢測器150、第3透鏡153、及第2波長選擇濾波器160被收容於殼體130且由殼體130保持。
第2光檢測器150係用於對檢測光L2進行檢測者。第2光檢測器150例如為光電二極體(作為一例為Si光電二極體)。第2光檢測器150可為突崩光電二極體或光電子倍增管、及其等之多像素陣列。於殼體130之外側面安裝有後述之電流電壓轉換器20之基板21，第2光檢測器150安裝於該基板21。第2光檢測器150將表示檢測光L2之檢測結果之信號輸出至電流電壓轉換器20。
第3透鏡153係用於將檢測光L2朝向第2光檢測器150集光者。第3透鏡153例如為朝與第2光檢測器150為相反側成為凸部之平凸透鏡。
第2波長選擇濾波器160配置於第3透鏡153與第2光檢測器150之間。第2波長選擇濾波器160係用於將檢測光L2中之一部分之波長成分朝向第2光檢測器150選擇性地透過者。第2波長選擇濾波器160例如構成為將檢測光L2中之自螢光試劑產生之螢光選擇性地透過。第2波長選擇濾波器160此處包含僅使特定之波長帯(螢光)透過之介電多層膜濾波器161及有色玻璃濾波器162。第2波長選擇濾波器160例如係將介電多層膜濾波器161與有色玻璃濾波器162組合之帶通濾波器。有色玻璃濾波器162配置於較介電多層膜濾波器161更靠第2光檢測器150側。有色玻璃濾波器162作為一例，接著於介電多層膜濾波器161。
殼體130包含：第2空間部171，其形成檢測光L2之光路；及第2內壁面172，其劃定第2空間部171。檢測光學系統C2之各構件配置於第2空間部171內且由第2內壁面172保持。
於第2空間部171中，在第3透鏡153與第2波長選擇濾波器160之間形成有經擴寬之第2擴寬部173。第2擴寬部173係藉由第2內壁面172以遠離檢測光L2之光路之方式凹陷而形成。此處，第2擴寬部173之寬度被設為一定。第2擴寬部173作為一例為長方體狀。第2內壁面172於第2擴寬部173中，包含與檢測光L2之光路(自第3透鏡153朝向第2光檢測器150之方向)交叉之一對交叉面174、175。交叉面(第2交叉面)174係面向第3透鏡153側之面，交叉面175係面向第2波長選擇濾波器160側之面。交叉面174與交叉面175為相互對向之面，作為一例，相互平行。此外，於第2空間部171不具有第2擴寬部173之情形下，第2波長選擇濾波器160可藉由於第3透鏡153蒸鍍介電多層膜濾波器161而構成。
此處，如圖1所示，光學測定裝置1進一步具備電流電壓轉換器20、AD轉換器30、CPU 40、及驅動電路50。電流電壓轉換器20將自第2光檢測器150輸出之電流信號轉換成電壓信號並輸出至AD轉換器30。如上述般，電流電壓轉換器20之基板21安裝於殼體130之外側面(參照圖3)。AD轉換器30將自電流電壓轉換器20輸出之電壓信號變更為數位信號並輸出至CPU 40。
CPU 40針對自AD轉換器80輸出之數位信號，進行例如用於自檢測信號去除與散射光相應之信號成分之信號處理。驅動電路50接收來自CPU 40之輸入，且接收來自第1光檢測器140之輸入。驅動電路50自第1光檢測器140輸入表示照射光L1之光量之檢測信號，且以該光量為一定之方式控制面發光元件102之驅動。 [作用、效果]
接著，針對本實施形態之光學測定裝置1、照射光學系統C1、及照射裝置100之作用效果進行說明。
於本實施形態之照射光學系統C1中，自光源101出射之照射光L1於由光整形構件120予以整形之後，經由第1透鏡111朝免疫層析試片500照射。光源101包含：面發光元件102；及透鏡部103b，其用於提高自面發光元件102出射之照射光L1之指向性。而且，面發光元件102之光出射面102s與光整形構件120之光入射面121之距離H為面發光元件102之光出射面102s之一方向之大小d之26倍以下。針對此點，說明本發明者之見解。
圖6及圖7係顯示在與面發光元件之光出射面相隔特定之距離之照射面中之照射光之照度分佈之圖形LA。圖6、7係大小d為0.5 mm之情形之例。圖6之(a)～(f)依序顯示距離H=5 mm(10 d)、距離H=7 mm(14 d)、距離H=8.5 mm(17 d)、距離H=9 mm(18 d)、距離H=10 mm(20 d)、距離H=13.5 mm(27 d)各者之情形。圖7之(a)～(d)依序顯示距離H=13 mm(26 d)、距離H=15 mm(30 d)、距離H=25 mm(50 d)、距離H=35 mm(70 d)各者之情形。
於圖6之(a)～(e)所示之情形下，亦即於距離H為10 d～20 d之範圍之情形下，於中央部分中獲得較均一之照度分佈，且成為較高之光量。另一方面，於圖6之(f)所示之情形下，亦即於距離H為27 d之情形下，雖然獲得中等程度之光量，但於中央部分中，照度分佈為不均一。另一方面，於圖7之(b)～(d)所示之情形下，亦即於距離H為30 d以上之情形下，作為充分遠離光源之結果，雖然整體上獲得均一之照度分佈，但未獲得充分之光量。
相對於此，於距離H為26 d之圖7之(a)中，與圖6之(f)比較，中央部分之照度分佈為均一，且獲得高光量。由此獲得照度分佈被均一化、且獲得相互較高之光量的是距離H成為26 d以下之情形此一見解。如此，於同時使用用於提高指向性之透鏡部103b之面發光元件102中，在該光出射面102s之大小d之26倍以內之較近之距離範圍內，為較高之光量，且獲得均一之照度分佈。
圖8之(a)係顯示藉由本實施形態之照射光學系統C1而成像之照射光L1之光量之圖。又，圖8之(b)係顯示藉由本實施形態之照射光學系統C1而成像之照射光L1之模擬光量之圖。如圖8所示，藉由設置於上述之距離範圍之光整形構件120，將照射光L1整形，且藉由第1透鏡111而成像，藉此，可對於免疫層析試片500實現更均一光照射。
如以上般，於本實施形態之照射光學系統C1中，藉由將在配置於上述之距離範圍內之光整形構件120之光入射面121中之照射光L1之像(狹槽120s之像)利用第1透鏡111於免疫層析試片500成像，而可對於免疫層析試片500實現更均一之光照射。針對具備照射光學系統C1之照射裝置100、及光學測定裝置1，亦可發揮同樣之效果。尤其是，於光學測定裝置1中，藉由檢測來自藉由上述之照射光學系統C1及照射裝置100而接收到均一之光照射之免疫層析試片500(螢光試劑)的檢測光L2，而可實現穩定之測定。
又，本實施形態之照射光學系統C1具備第2透鏡112，前述第2透鏡112配置於光源101與第1透鏡111之間，用於修正於第1透鏡111產生之像差。因此，可實現更均一之光照射。
又，於本實施形態之照射光學系統C1中，第2透鏡112配置於光源101與光整形構件120之間，具有提高自光源101出射之照射光L1之指向性之功能。因此，減少由照射光L1因照射光L1之擴散而觸及第1內壁面132而被吸收所致之損失。
又，於本實施形態之照射光學系統C1中，第2透鏡112固定於光整形構件120。因此，無需另行保持第2透鏡112之機構及定位。
又，於本實施形態之照射光學系統C1中，光源101包含將面發光元件102密封之透光性之樹脂部103，透鏡部103b形成於樹脂部103且與面發光元件102一體化。因此，容易進行面發光元件102及透鏡部103b之處理及定位。
又，本實施形態之照射光學系統C1具備第1波長選擇濾波器125，前述第1波長選擇濾波器125設置於光源101與第1透鏡111之間，用於將照射光L1中之一部分之波長成分朝向第1透鏡111選擇性地透過。因此，可將照射光L1中之一部分之波長成分選擇性地朝免疫層析試片500照射。
本實施形態之照射裝置100具備：上述之照射光學系統C1、及收容照射光學系統C1之殼體130。殼體130包含：第1空間部131，其形成照射光L1之光路；及第1內壁面132，其劃定第1空間部131。根據該照射裝置100，可如上述般發揮與照射光學系統C1同樣之效果。又，根據該照射裝置100，由於將上述之照射光學系統C1收容於殼體，故該處理變容易。
於本實施形態之照射裝置100中，在第1空間部131中，於光整形構件120與第1透鏡111之間形成有經擴寬之第1擴寬部133，第1內壁面132於第1擴寬部133中包含與照射光L1之光路交叉且面向光整形構件120側之交叉面135。因此，自光整形構件120朝向第1透鏡111以一定以上之角度傾斜地行進之光由交叉面135捕集，藉此，抑制雜散光之產生。亦即，第1擴寬部133及交叉面135作為捕集雜散光之構造發揮功能。
此處，第1擴寬部133設置於光整形構件120與第1波長選擇濾波器125之間。換言之，於本實施形態中，第1波長選擇濾波器125於照射光L1之光路中配置於第1擴寬部133之後段。因此，朝向第1波長選擇濾波器125以一定以上之角度傾斜地行進之光由交叉面135捕集之結果為限制照射光L1向第1波長選擇濾波器之入射角度。
作為一例，有第1波長選擇濾波器125包含介電多層膜濾波器之情形，但該情形下，若照射光L1向介電多層膜濾波器之入射角度變大，則有濾波特性降低之虞。因此，藉由如上述般，藉由第1擴寬部133及交叉面135來限制向第1波長選擇濾波器125之入射角度，而可抑制第1波長選擇濾波器125之濾波特性之降低，可更確實地僅使照射光L1中之一部分之波長成分選擇性地透過(抑制雜散光之產生)。
此外，第1擴寬部133及交叉面135對雜散光之抑制效果雖然於在該後段側設置包含介電多層膜濾波器之第1波長選擇濾波器125之情形下尤為有效，但不限定於該情形，可單純地藉由捕集在第1空間部131內以一定以上之角度傾斜地行進之光來發揮。
又，本實施形態之照射裝置100具備第1光檢測器140，前述第1光檢測器140以面向照射光L1之光路之方式設置於第1內壁面132，用於藉由檢測自光源101出射且擴散之照射光L1之一部分，而檢測自光源101出射之照射光L1之光量。因此，可監視照射光L1之光量。
又，本實施形態之照射裝置100具備驅動電路50，前述驅動電路50用於自第1光檢測器140輸入表示照射光L1之光量之檢測信號、且以該光量為一定之方式驅動面發光元件102。因此，可實現穩定之光量下之光照射。
進而，於本實施形態之照射裝置100中，殼體130可包含對於照射光L1具有吸收性之材料。或，於本實施形態之照射裝置100中，殼體130可包含不會因照射光L1而產生自體螢光之材料。該等情形下，更確實地抑制雜散光之產生。
此處，本實施形態之光學測定裝置1具備：上述之照射裝置100；及檢測光學系統C2，其用於檢測來自被照射照射光L1之免疫層析試片500(螢光試劑)之檢測光L2。殼體130包含：第2空間部171，其進一步收容檢測光學系統C2，且形成檢測光L2之光路；及第2內壁面172，其劃定第2空間部171。而且，檢測光學系統C2具備：第2光檢測器150，其用於對檢測光L2進行檢測；及第3透鏡153，其用於將檢測光L2朝向第2光檢測器150集光。根據該光學測定裝置1，藉由檢測來自藉由上述之照射光學系統C1及照射裝置100而受到均一之光照射的免疫層析試片500的檢測光L2，而可實現免疫層析試片500之穩定測定。
又，本實施形態之光學測定裝置1具備第2波長選擇濾波器160，前述第2波長選擇濾波器160設置於第3透鏡153與第2光檢測器150之間，用於將檢測光L2中之一部分之波長成分朝向第2光檢測器150選擇性地透過。因此，可選擇性地對檢測光L2中之一部分之波長成分進行檢測。
又，於本實施形態之光學測定裝置1中，在第2空間部171中，於第3透鏡153與第2波長選擇濾波器160之間形成有經擴寬之第2擴寬部173，第2內壁面172於第2擴寬部173中，包含與檢測光L2之光路交叉且面向第3透鏡153側之交叉面174。因此，藉由將自第3透鏡153朝向第2波長選擇濾波器160以一定以上之角度傾斜地行進之光由交叉面174捕集，而限制朝第2波長選擇濾波器160入射之檢測光L2之入射角之範圍。
如上述般，第2波長選擇濾波器160由於包含介電多層膜濾波器161，故具有濾波特性之入射角度依存性。因此，如上述般藉由第2擴寬部173及交叉面174而限制對第2波長選擇濾波器160之入射角度，而可抑制第2波長選擇濾波器160之濾波特性降低，可更確實地僅使檢測光L2中之一部分之波長成分選擇性地透過(抑制雜散光之產生)。因此，可實現高精度之測定。
其根據圖9所示之檢測結果亦可理解。亦即，圖9之(a)顯示不具有第2擴寬部173及交叉面174對雜散光之捕集構造之情形之在第2光檢測器150之受光面中之檢測光L2之光量，圖9之(b)顯示具有第2擴寬部173及交叉面174對雜散光之捕集構造之情形之在第2光檢測器150之檢測面之檢測光L2之光量。如圖9所示，藉由利用本實施形態之雜散光之捕集構造，而依賴雜散光之雜訊降低，獲得均一之檢測結果。
藉此，第2擴寬部173及交叉面174對雜散光之抑制效果雖然於在該後段側設置包含介電多層膜濾波器161之第2波長選擇濾波器160之情形下尤為有效，但不限定於該情形，可單純地藉由捕集在第2空間部171內以一定以上之角度傾斜地行進之光來發揮。
又，於本實施形態之光學測定裝置1中，第2波長選擇濾波器160包含：介電多層膜濾波器161；及配置於較介電多層膜濾波器161更靠第2光檢測器150側之有色玻璃濾波器162。如上述般，介電多層膜濾波器之特性具有入射角度依存性。相對於此，藉由設置有色玻璃濾波器162，而降低作為第2波長選擇濾波器160之整體之入射角度依存性，可對於更寬廣範圍之入射角度，更有效地僅使一部分之波長成分選擇性地透過。尤其是，更有效的是，朝向第2光檢測器150依序配置介電多層膜濾波器161、有色玻璃濾波器162。
又，本實施形態之光學測定裝置1具備電流電壓轉換器20，前述電流電壓轉換器20用於將相應於檢測光L2之檢測而自第2光檢測器150輸出之電流信號轉換成電壓信號，且第2光檢測器150安裝於電流電壓轉換器20之基板21。因此，避免於第2光檢測器150與電流電壓轉換器20之間對檢測信號施加雜訊，而降低雜訊。
於本揭示之光學測定裝置中，照射光L1包含用於將免疫層析試片500(螢光試劑)激發之激發光，檢測光L2包含免疫層析試片500(螢光試劑)相應於激發光之照射而放出之螢光。因此，可實現穩定之螢光測定。
以上之實施形態係說明了本揭示之一態樣者。因此，本揭示不限定於上述實施形態，可設為將上述之照射光學系統C1、照射裝置100、及光學測定裝置1任一變化者。
例如，上述之光學測定裝置1可具備金屬屏蔽，前述金屬屏蔽以至少覆蓋第2光檢測器150及電流電壓轉換器20之方式設置於殼體130。金屬屏蔽作為一例，可以覆蓋殼體130之側面整體之方式設置。該情形下，進一步降低雜訊。
又，第2透鏡112可配置於光整形構件120與第1透鏡111之間。該情形下，第2透鏡112亦可固定於光整形構件120。惟，第2透鏡112可與光整形構件120分開固定於殼體130。又，自沿著照射光L1之光軸之方向觀察時之光整形構件120之光通過孔之形狀只要為與測定對象部504之形狀對應之形狀即可，不限定於如狹槽120s之具有長度方向之長方形狀，可為其他形狀(例如圓形或橢圓形等)。
又，第1波長選擇濾波器125及第2波長選擇濾波器160不限定於上述之構成，可任意變更。例如，第1波長選擇濾波器125亦可與第2波長選擇濾波器160同樣地包含介電多層膜濾波器、及(例如配置於較介電多層膜濾波器更靠第1透鏡111側之)有色玻璃濾波器，亦可僅包含有色玻璃濾波器。同樣，第2波長選擇濾波器160亦可僅包含介電多層膜濾波器161及有色玻璃濾波器162之一者。
又，光源101不限定於構成為將面發光元件102與透鏡部103b一體化之炮彈型LED之情形，但面發光元件102與透鏡部103b可構成為個別構體。
進而，於上述實施形態中，針對螢光免疫層析法所利用之光學測定裝置1進行了說明，但光學測定裝置1可用於其他之用途。該情形下，有照射光L1不包含用於將對象物激發之激發光之情形，亦有檢測光L2不包含因激發光之照射而自對象物放出之螢光之情形。 [產業上之可利用性]
本發明提供一種可實現更均一之光照射之照射光學系統、照射裝置及光學測定裝置。
1:光學測定裝置 10:光學頭 20:電流電壓轉換器 21:基板 30:AD轉換器 40:CPU 50:驅動電路 100:照射裝置 101:光源 102:面發光元件 102s:光出射面 103:樹脂部(透光部) 103a:密封部 103b:透鏡部 104:反射器 111:第1透鏡 112:第2透鏡 120:光整形構件 120s:狹槽(光通過孔) 121:光入射面 125:第1波長選擇濾波器 130:殼體 130A:本體部 131:第1空間部 132:第1內壁面 133:第1擴寬部 134:交叉面 135:交叉面(第1交叉面) 140:第1光檢測器 150:第2光檢測器 153:第3透鏡 160:第2波長選擇濾波器 161:介電多層膜濾波器 162:有色玻璃濾波器 171:第2空間部 172:第2內壁面 173:第2擴寬部 174:交叉面(第2交叉面) 175:交叉面 500:免疫層析試片 500A:試劑保持具 501:測定部 502:滴落部 503:保持部 504:測定對象部 C1:照射光學系統 C2:檢測光學系統 d:光出射面之一方向之大小 H:光出射面與光入射面之距離 L1:照射光(第1光) L2:檢測光(第2光) LA:圖
圖1係本實施形態之光學測定裝置之示意性構成圖。 圖2係顯示圖1所示之試片與檢測結果之一例之圖。 圖3係顯示圖1所示之光學測定裝置之一部分之內部之示意性側視圖。 圖4係顯示圖1所示之光學測定裝置之一部分之內部之自另一方向之示意性側視圖。 圖5係顯示圖3、4所示之光源之側視圖。 圖6(a)～(f)係顯示在與面發光元件之光出射面相隔特定之距離之照射面中之照射光之照度分佈之圖形。 圖7(a)～(d)係顯示在與面發光元件之光出射面相隔特定之距離之照射面中之照射光之照度分佈之圖形。 圖8(a)、(b)係顯示本實施形態之照射光之光量之圖。 圖9(a)、(b)係顯示本實施形態之檢測光之光量之圖。
101:光源
102:面發光元件
102s:光出射面
103:樹脂部(透光部)
103a:密封部
103b:透鏡部
104:反射器
120:光整形構件
120s:狹槽(光通過孔)
121:光入射面
d:光出射面之一方向之大小
H:光出射面與光入射面之距離

Claims (19)

  1. 一種照射光學系統，其係用於朝對象物照射第1光者，且具備： 光源，其包含：面發光元件，其自光出射面出射前述第1光；及透鏡部，其用於提高自前述面發光元件出射之前述第1光之指向性； 光整形構件，其自光入射面入射自前述光源出射之前述第1光，用於將入射之前述第1光藉由光通過孔予以整形並出射；及 第1透鏡，其用於將自前述光整形構件出射之前述第1光之像於前述對象物成像；且 前述面發光元件之光出射面與前述光整形構件之光入射面之距離為前述光出射面之一方向上之大小之26倍以下。
  2. 如請求項1之照射光學系統，其具備第2透鏡，前述第2透鏡配置於前述光源與前述第1透鏡之間，用於修正於前述第1透鏡產生之像差。
  3. 如請求項2之照射光學系統，其中前述第2透鏡配置於前述光源與前述光整形構件之間、或前述光整形構件與前述第1透鏡之間，具有用於提高自前述光源出射之前述第1光之指向性之功能。
  4. 如請求項2或3之照射光學系統，其中前述第2透鏡固定於前述光整形構件。
  5. 如請求項1至4中任一項之照射光學系統，其中前述光源包含將前述面發光元件密封之透光性之透光部；且 前述透鏡部形成於前述透光部且與前述面發光元件一體化。
  6. 如請求項1至5中任一項之照射光學系統，其具備第1波長選擇濾波器，前述第1波長選擇濾波器設置於前述光源與前述第1透鏡之間，用於將前述第1光之中之一部分之波長成分朝向前述第1透鏡選擇性地透過。
  7. 一種照射裝置，其具備： 請求項1至6中任一項之照射光學系統；及 殼體，其收容前述照射光學系統；且 前述殼體包含： 第1空間部，其供形成前述第1光之光路；及 第1內壁面，其劃定前述第1空間部。
  8. 如請求項7之照射裝置，其中於前述第1空間部中，在前述光整形構件與前述第1透鏡之間形成有經擴寬之第1擴寬部；且 前述第1內壁面於前述第1擴寬部中，包含與前述第1光之光路交叉且面向前述光整形構件側之第1交叉面。
  9. 如請求項7或8之照射裝置，其具備第1光檢測器，前述第1光檢測器以面向前述第1光之光路之方式設置於前述第1內壁面，用於藉由檢測自前述光源出射且擴散之前述第1光之一部分，而檢測自前述光源出射之前述第1光之光量。
  10. 如請求項9之照射裝置，其具備驅動電路，前述驅動電路用於自前述第1光檢測器輸入表示前述第1光之光量之檢測信號，且以該光量為一定之方式驅動前述面發光元件。
  11. 如請求項7至10中任一項之照射裝置，其中前述殼體包含對於前述第1光具有吸收性之材料。
  12. 如請求項7至11中任一項之照射裝置，其中前述殼體包含不因前述第1光而產生自體螢光之材料。
  13. 一種光學測定裝置，其具備： 請求項7至12中任一項之照射裝置；及 檢測光學系統，其用於檢測來自被照射前述第1光之前述對象物之第2光；且 前述殼體進一步收容前述檢測光學系統，且包含： 第2空間部，其供形成前述第2光之光路；及 第2內壁面，其劃定前述第2空間部； 前述檢測光學系統具備： 第2光檢測器，其用於檢測前述第2光；及 第3透鏡，其用於將前述第2光朝向前述第2光檢測器集光。
  14. 如請求項13之光學測定裝置，其具備第2波長選擇濾波器，前述第2波長選擇濾波器設置於前述第3透鏡與前述第2光檢測器之間，用於將前述第2光中之一部分之波長成分朝向前述第2光檢測器選擇性地透過。
  15. 如請求項14之光學測定裝置，其中於前述第2空間部中，在前述第3透鏡與前述第2波長選擇濾波器之間形成有經擴寬之第2擴寬部；且 前述第2內壁面於前述第2擴寬部中，包含與前述第2光之光路交叉且面向前述第3透鏡側之第2交叉面。
  16. 如請求項14或15之光學測定裝置，其中前述第2波長選擇濾波器包含：介電多層膜濾波器、及配置於較前述介電多層膜濾波器更靠前述第2光檢測器側之有色玻璃濾波器。
  17. 如請求項13至16中任一項之光學測定裝置，其具備電流電壓轉換器，前述電流電壓轉換器用於將相應於前述第2光之檢測而自前述第2光檢測器輸出之電流信號轉換成電壓信號；且 前述第2光檢測器安裝於前述電流電壓轉換器之基板。
  18. 如請求項17之光學測定裝置，其具備金屬屏蔽，前述金屬屏蔽以至少覆蓋前述第2光檢測器及前述電流電壓轉換器之方式設置於前述殼體。
  19. 如請求項13至18中任一項之光學測定裝置，其中前述第1光包含用於將前述對象物激發之激發光；且 前述第2光包含前述對象物相應於前述激發光之照射而放出之螢光。
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