(57)【要約】【課題】検出光学系の重量増加が無く、光源に揺らぎがあっても正確な蛍光画像を得る。【解決手段】励起光を出射する光源と、上記励起光により検出対象物から発せられた蛍光を検出する検出光学系とを含むと共に、第１走査方向と第２走査方向との二次元走査を行う走査モジュール(９)と、走査モジュール(９)に設けられて、上記光源からの励起光の一部を分岐させて当該走査モジュールの外部に導く光分岐素子と、上記光分岐素子によって走査モジュール(９)の外部に導かれた励起光を検出する光検出部(３７)とを備えている。こうして、上記検出光学系の複雑化,大型化に伴う重量増加を無くして、上記検出対象物からの蛍光の強度を精度よく補正することができる。したがって、上記光源に出力変動が生じても正確な蛍光画像を測定することが可能になる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光物質を励起する励起光を出射する光源と、上記励起光の照射に基づいて検出対象物から発せられた蛍光を検出する検出光学系とを含むと共に、第１走査方向とこの第１走査方向に略直交する第２走査方向との二次元走査を行う走査モジュールと、
上記走査モジュールに設けられると共に、上記光源から出射された励起光の一部を分岐させて当該走査モジュールの外部に導く光分岐素子と、
上記光分岐素子によって上記走査モジュールの外部に導かれた励起光を検出する光検出部と
を備えたことを特徴とする蛍光検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光検出装置において、
上記光検出部によって検出された上記励起光の強度に基づいて、上記検出光学系で検出された上記検出対象物からの蛍光の強度を補正する光強度補正部を備えた
ことを特徴とする蛍光検出装置。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載の蛍光検出装置において、
上記光検出部は、一方向に２分割されてなる２つの部分受光部を含んでいる
ことを特徴とする蛍光検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の蛍光検出装置において、
上記光検出部における上記２つの部分受光部により検出された上記励起光の強度に基づいて、上記走査モジュールの傾きを検出する傾き検出部を備えた
ことを特徴とする蛍光検出装置。
【請求項５】
請求項３あるいは請求項４に記載の蛍光検出装置において、
上記走査モジュールを、基準台の面方向上記第２走査方向に往復動可能に支持する上部支持部と、
上記基準台に設置されると共に、上記上部支持部を、上記基準台の面方向上記第１走査方向に往復動可能に支持する下部支持部と
を備え、
上記光分岐素子により上記走査モジュールの外部に導かれる上記励起光の進行方向は、上記第２走査方向であり、
上記光検出部は、上記上部支持部に取り付けられると共に、上記走査モジュールの上記第２走査方向への走査線上に位置している
ことを特徴とする蛍光検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の蛍光検出装置において、
上記光検出部の２分割方向は、上記第１走査方向、および、上記第１走査方向と上記第２走査方向とに垂直な方向の２方向うちの、少なくとも何れか一つの方向である
ことを特徴とする蛍光検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の蛍光検出装置において、
上記光検出部の２分割方向は、上記第１走査方向、および、上記第１走査方向と上記第２走査方向とに垂直な方向の２方向であり、
上記光分岐素子と上記光検出部の間に、上記光分岐素子からの光ビームの断面形状を、上記第１走査方向および上記第２走査方向に垂直な方向への幅と、上記第１走査方向への幅とが異なる楕円形に成形する光ビーム成形素子を備えた
ことを特徴とする蛍光検出装置。
【請求項８】
請求項４から請求項７の何れか一つに記載の蛍光検出装置において、
上記光分岐素子によって上記走査モジュールの外部に導かれた励起光の光路上に、この励起光の一部を反射して異なる方向に導く第２の光分岐素子と、
上記第２の光分岐素子によって導かれた励起光を検出する第２の光検出部と
を備えたことを特徴とする蛍光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蛍光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、生化学分野や分子生物学分野において、蛍光色素を標識物質として利用した蛍光検出システムが広く用いられている。この蛍光検出システムを用いることによって、遺伝子配列,遺伝子の変異・多型解析,タンパク質の分離および同定等の評価を行うことができ、薬等の開発に利用されている。
【０００３】
上述のような蛍光標識を利用した評価方法としては、電気泳動によってタンパク質等の生物学的化合物をゲル内に分布させ、その生物学的化合物の分布を蛍光検出により取得するという方法がよく用いられている。
【０００４】
さらに、作製された生体分子(タンパク質)が二次元的に分布されたゲル支持体に励起光を照射し、発生した蛍光強度を取得して、それに基づいて蛍光分布(タンパク質分布)画像を表示させる画像読取装置が、生化学や分子生物学の分野で広く普及している。
【０００５】
また、上記生体分子の二次元分布を保持する方法としては、上記ゲル内に保持するだけではなく、上記ゲル内にタンパク質を分離させた後に、電気泳動や毛細管現象を利用して上記ゲルからメンブレンに転写させる方法も行われる。その場合には、上記ゲル支持体を用いた画像読取の場合と同様に、上記メンブレンである転写支持体上の蛍光分布を画像読取装置によって画像化することができる。
【０００６】
上述したような生体分子が二次元的に分布されたゲル支持体や転写支持体から生体分子分布画像を読み取る画像読取装置として、特開２００２‐１９９１６６号公報(特許文献１)に開示された双方走査スキャナがある。
【０００７】
この双方走査スキャナにおいては、中央部に穴が形成された穴明きミラーを光学ヘッドに搭載し、蛍光色素によって標識された生体由来物質が分布すると共に、二次元方向に移動可能なサンプルステージにセットされた被走査体に対して、レーザ光源からの上記蛍光色素を励起する波長帯域のレーザ光(励起光)をミラーで上方に反射し、上記穴明きミラーの穴を通過させた後、レンズで集光して照射する。そして、上記被走査体中の蛍光色素が励起されて発せられた蛍光が上記穴明きミラーの上記穴の周囲で反射され、フォトマルチプライヤによって光電変換されて検出される。こうして、対応する画像信号として読み取られて、二次元の可視画像(蛍光画像)を得るようにしている。
【０００８】
ところで、上述のような蛍光画像形成用のレーザ光源として、小型,高効率,安価,軽量なＤＰＳＳ(半導体励起固体)レーザが使用される。しかしながら、ＤＰＳＳレーザは、環境温度の変動によって光出力がドリフトする。その場合のドリフト周期は、数分から数十分の周期となる。
【０００９】
一般に、蛍光イメージャで測定されるサンプルのサイズは、大きいものでＡ４からＡ３程度のサイズに及ぶ。このような、大型のサンプルの全面を走査して蛍光画像を測定する場合に、走査開始から走査終了までには１５分〜２０分程度の時間がかかる。その間に、ＤＰＳＳレーザの出力は変動するので、本来の蛍光画像のコントストは異なるコントラストの蛍光画像が得られるという問題がある。
【００１０】
ところが、上記双方走査スキャナは、レーザ光源を二次元走査させる構成ではなく、被走査体がセットされるサンプルステージを走査させる構成になっている。したがって、レーザ光源を走査させる必要がないため、光源の強度揺らぎが少ない比較的大型のレーザ光源を使用できる。したがって、ＤＰＳＳレーザの場合のような出力変動は発生しない。また、レーザ光源における強度の揺らぎの補正に関する記載もない。
【００１１】
また、蛍光被写体から蛍光を検出して被写体画像を形成する際に、画像中のノイズを除去する画像形成装置として、特開２００８‐２０３１３８号公報(特許文献２)に開示された蛍光検出装置がある。
【００１２】
この蛍光検出装置においては、蛍光被写体を照明する光源からの光の出力を計測する光出力計測手段による計測結果に基づいて、演算手段でノイズ画像を撮影するための蓄積時間を演算する。そして、上記演算された蓄積時間でノイズ画像を撮影し、補正手段によって、蛍光を検出して形成した撮影画像を上記ノイズ画像を用い補正するようにしている。
【００１３】
しかしながら、上記蛍光検出装置においては、蛍光検出光学系にシャッター手段や光出力計測手段を設ける必要があり、蛍光検出光学系が複雑化,大型化して重量増加となる。上記特許文献２に開示された従来の蛍光検出装置においては、サンプルはカセットトレイに載せられて搬送ステージで搬送されるので、蛍光検出光学系の重量増加は特に問題にはならない。しかしながら、静止しているサンプルに対して蛍光検出光学系が二次元走査を行ってサンプルからの蛍光を検出する場合には、上記二次元走査部の重量増加は高速スキャンを不可能にすると言う問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００２‐１９９１６６号公報
【特許文献２】特開２００８‐２０３１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで、この発明の課題は、蛍光検出光学系の複雑化,大型化に伴う重量増加が無く、ＤＰＳＳレーザに出力変動が生じても正確な蛍光画像を測定できる蛍光検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、この発明の蛍光検出装置は、
蛍光物質を励起する励起光を出射する光源と、上記励起光の照射に基づいて検出対象物から発せられた蛍光を検出する検出光学系とを含むと共に、第１走査方向とこの第１走査方向に略直交する第２走査方向との二次元走査を行う走査モジュールと、
上記走査モジュールに設けられると共に、上記光源から出射された励起光の一部を分岐させて当該走査モジュールの外部に導く光分岐素子と、
上記光分岐素子によって上記走査モジュールの外部に導かれた励起光を検出する光検出部と
を備えたことを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、走査モジュールの光分岐素子によって当該走査モジュールの外部に導かれた光源からの励起光の一部を、光検出部で検出するようにしている。したがって、検出対象物からの蛍光の強度を上記励起光の強度に基づいて補正することが可能になる。
【００１８】
その場合、上記光検出部を上記走査モジュールの外部に設けているので、上記走査モジュールにおける検出光学系の複雑化,大型化に伴う重量増加を無くして、上記検出対象物からの蛍光の強度を精度よく補正することができる。したがって、上記光源に出力変動が生じても正確な蛍光画像を測定することが可能になる。
【００１９】
また、１実施の形態の蛍光検出装置では、
上記光検出部によって検出された上記励起光の強度に基づいて、上記検出光学系で検出された上記検出対象物からの蛍光の強度を補正する光強度補正部を備えている。
【００２０】
この実施の形態によれば、上記光検出部で検出された上記励起光の強度に基づいて、光強度補正部によって、上記検出光学系で検出された上記検出対象物からの蛍光の強度を補正するので、上記走査モジュールによる上記二次元走査中に、上記検出対象物からの蛍光の強度を上記励起光の強度に基づいて補正することができる。
【００２１】
したがって、上記走査モジュールの光源がＤＰＳＳレーザである場合に、数分から数十分の周期で光出力が１０％〜２０％増減する揺らぎに起因して、上記検出対象物からの蛍光の強度に生ずる揺らぎを、上記ＤＰＳＳレーザからの励起光の強度に基づいて補正することができる。
【００２２】
また、１実施の形態の蛍光検出装置では、
上記光検出部は、一方向に２分割されてなる２つの部分受光部を含んでいる。
【００２３】
この実施の形態によれば、上記光検出部を、一方向に分割された２つの部分受光部を含んで構成している。したがって、上記２つの部分受光部での受光量を比較することによって、上記走査モジュールにおける上記光検出部の分割方向と略直交する方向への傾きを検知することが可能になる。
【００２４】
また、１実施の形態の蛍光検出装置では、
上記光検出部における上記２つの部分受光部により検出された上記励起光の強度に基づいて、上記走査モジュールの傾きを検出する傾き検出部を備えている。
【００２５】
上記光分岐素子から上記光検出部までの距離を長く取ることによって、例えば、上記走査モジュールが、上記光検出部における上記２つの部分受光部のうちの一方側に傾く場合には、上記光分岐素子からの光の上記光検出部への入射位置も上記一方の部分受光部側にずれことになり、上記走査モジュールの傾きを高精度に測定することができる。
【００２６】
この実施の形態によれば、上記２つの部分受光部により検出された上記励起光の強度に基づいて、上記走査モジュールの傾きを検出する傾き検出部を備えているので、上記傾き検出部によって、上記２つの部分受光部による検出光の強度を比較することによって、上記走査モジュールにおける上記光検出部の分割方向と略直交する方向への傾きを、定量的に検出することができる。
【００２７】
また、１実施の形態の蛍光検出装置では、
上記走査モジュールを、基準台の面方向上記第２走査方向に往復動可能に支持する上部支持部と、
上記基準台に設置されると共に、上記上部支持部を、上記基準台の面方向上記第１走査方向に往復動可能に支持する下部支持部と
を備え、
上記光分岐素子により上記走査モジュールの外部に導かれる上記励起光の進行方向は、上記第２走査方向であり、
上記光検出部は、上記上部支持部に取り付けられると共に、上記走査モジュールの上記第２走査方向への走査線上に位置している。
【００２８】
この実施の形態によれば、上記光分岐素子によって上記走査モジュールの外部に導かれる上記励起光の進行方向を、上記走査モジュールが往復動する上記第２走査方向としている。したがって、上記光分岐素子から上記光検出部までの距離を長くして、上記走査モジュールの傾きを高精度に測定することができる。
【００２９】
さらに、上記光検出部を、上記走査モジュールと共に上記第１走査方向に移動する上記上部支持部に取り付けている。したがって、上記走査モジュールの上記光分岐素子からの分岐光は、上記走査モジュールの走査位置に拘わらず常に上記光検出部に入射される。そのために、上記走査モジュールにおける上記二次元走査中の何れの時点でも、上記光検出部によって上記光源からの上記励起光の光強度を測定することができる。
【００３０】
すなわち、上記構成によれば、上記走査モジュールにおける上記二次元走査中の何れの時点であっても、上記検出対象物からの蛍光の強度を上記励起光の強度に基づいて補正すること、あるいは、上記走査モジュールにおける上記光検出部の分割方向と略直交する方向への傾きを検出することが可能になる。
【００３１】
また、１実施の形態の蛍光検出装置では、
上記光検出部の２分割方向は、上記第１走査方向、および、上記第１走査方向と上記第２走査方向とに垂直な方向の２方向うちの、少なくとも何れか一つの方向である。
【００３２】
この実施の形態によれば、上記走査モジュールにおける上記第１走査方向と略直交する垂直方向への傾き、および、上記第１走査方向と上記第２走査方向とに垂直な方向と略直交する上記第１走査方向への傾きうちの、少なくとも何れか一つの方向への傾きを検出することができる。
【００３３】
また、１実施の形態の蛍光検出装置では、
上記光検出部の２分割方向は、上記第１走査方向、および、上記第１走査方向と上記第２走査方向とに垂直な方向の２方向であり、
上記光分岐素子と上記光検出部の間に、上記光分岐素子からの光ビームの断面形状を、上記第１走査方向および上記第２走査方向に垂直な方向への幅と、上記第１走査方向への幅とが異なる楕円形に成形する光ビーム成形素子を備えている。
【００３４】
この実施の形態によれば、上記光分岐素子と上記光検出部との間に設置された光ビーム成形素子によって、上記光分岐素子からの光ビームの断面形状を、上記第１走査方向および上記第２走査方向に垂直な方向への幅と、上記第１走査方向への幅とが異なる楕円形に成形するようにしている。したがって、上記第１走査方向、および、上記第１走査方向と上記第２走査方向とに垂直な方向の２方向に四分割された上記光検出部で、上記楕円形に成形された光ビームを受光することにより、上記四分割された各部分受光部での受光量を比較することによって、上記走査モジュールにおける上記光分岐素子からの分岐光の進行方向を軸とした捩れによる傾きを検出することができる。
【００３５】
また、１実施の形態の蛍光検出装置では、
上記光分岐素子によって上記走査モジュールの外部に導かれた励起光の光路上に、この励起光の一部を反射して異なる方向に導く第２の光分岐素子と、
上記第２の光分岐素子によって導かれた励起光を検出する第２の光検出部と
を備えている。
【００３６】
この実施の形態によれば、受光面が互いに直交する２つの上記光検出部を用いることによって、上記走査モジュールの傾きをさらに高精度に検出することができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上より明らかなように、この発明の蛍光検出装置は、走査モジュールの光分岐素子によって当該走査モジュールの外部に導かれた光源からの励起光の一部を、光検出部で検出するので、上記光源からの上記励起光の照射に基づいて検出対象物から発せられた蛍光の強度を、上記光検出部で検出された励起光の強度に基づいて補正することが可能になる。
【００３８】
その場合、上記光検出部を上記走査モジュールの外部に設けているので、上記走査モジュールにおける検出光学系の複雑化,大型化に伴う重量増加を無くして、上記検出対象物からの蛍光の強度を精度よく補正することができる。したがって、上記光源に出力変動が生じても正確な蛍光画像を測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の蛍光検出装置における外観図である。
【図２】走査ステージの外観図である。
【図３】図２における走査モジュールの縦断面図である。
【図４】図２におけるＡ‐Ａ'矢視断面図である。
【図５】図３における対物レンズ付近の拡大図である。
【図６】図４におけるフォトダイオードの構成図である。
【図７】走査モジュールにおける往路と復路とでの姿勢変化の説明図である。
【図８】図４とは異なる走査ステージの構成図である。
【図９】図８における第１フォトダイオードの構成図である。
【図１０】図８における第２フォトダイオードの構成図である。
【図１１】図４および図８とは異なる図２におけるＡ‐Ａ'矢視断面図である。
【図１２】図１１におけるフォトダイオードの構成図である。
【図１３】図１１における対物レンズ付近の拡大図である。
【図１４】ＤＰＳＳレーザの光出力と経過時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４１】
・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の蛍光検出装置における外観図である。本蛍光検出装置１は、筺体を成す本体２と、本体２の上面を覆う蓋体３とで、大まかに構成されている。本体２の上面には、ガラスでなるサンプル台４が設けられており、サンプル台４上には例えば蛍光物質によって標識された生体由来物質が分布するゲル支持体やメンブレン等の転写支持体(共に図示せず)がサンプル(検出対象物)としてセットされる。
【００４２】
そして、上記サンプル台４の下側には光学系が配置されており、サンプル台４上にセットされたサンプルに対して、励起光学系によってサンプル台４を通して下方から励起光を照射し、サンプル台４を透過してくる上記サンプルからの蛍光を検出光学系によって検出する。上記検出光学系はＰＣ(Personal computer：パーソナルコンピュータ)５等の外部端末と接続されており、ＰＣ５から測定条件の制御等を行う。さらに、ＰＣ５によって、検出データに基づいてサンプルの蛍光画像を作成し、内蔵する表示画面に上記作成した蛍光画像等を表示する。
【００４３】
図２は、上記サンプル台４の下部に設置された走査ステージ６の外観図を示す。この走査ステージ６は、基準となる基準台１４上に設置された上記下部支持部としての第１ステージ７と、第１ステージ７の上に載置された上記上部支持部としての第２ステージ８とで構成されている。そして、第２ステージ８の上に走査モジュール９が載置されている。上記蛍光を検出する上記検出光学系は走査モジュール９の中に格納されている。
【００４４】
上記走査ステージ６を構成する第１ステージ７には、第１走査方向に延在すると共に、一定の間隔で互いに対向する２本のガイドレール１０a,１０bが配設されている。また、第２ステージ８は、第１ステージ７のガイドレール１０aによって案内されて上記第１走査方向に往復動する第１ガイド部材１１と、ガイドレール１０bによって案内されて上記第１走査方向に往復動する第２ガイド部材１２とを有している。
【００４５】
上記第２ステージ８を構成する第１ガイド部材１１と第２ガイド部材１２との間には、上記第１走査方向に直交する第２走査方向に延在すると共に、一定の間隔で互いに対向する２本のガイドシャフト１３a,１３bが配設されている。また、走査モジュール９には、ガイドシャフト１３a,１３bが挿通される孔が設けられている。そして、走査モジュール９は、ガイドシャフト１３a,１３bによって案内されて上記第２走査方向に往復動するようになっている。
【００４６】
上記構成を有する走査ステージ６による走査方法は、先ず、上記第２ステージ８の第１ガイド部材１１と第２ガイド部材１２とがガイドレール１０a,１０bによって案内されて上記第１走査方向に移動して、第２ステージ８の第１ステージ７に対する位置決めが行われる。そうした後に、走査モジュール９がガイドシャフト１３a,１３bによって案内されて上記第２走査方向に移動して、走査モジュール９の第２ステージ８に対する位置決めが行われる。以後、上記動作を繰り返すことによって、サンプル１６上を二次元に走査するのである。
【００４７】
また、上記筺体を成す本体２のサンプル台４下部における走査ステージ６よりも更に下側には、第２ステージ８の第１,第２ガイド部材１１,１２を上記第１走査方向に、走査モジュール９を上記第２走査方向に移動させるためのモータ,タイミングベルト,ボールねじ,歯車,制御基板,電源および配線等の走査装置が設置されている。
【００４８】
図３は、上記第２ステージ８の上に載置される走査モジュール９の概略構成を示す縦断面図である。
【００４９】
図３において、上記走査モジュール９の上部には、サンプル台(ガラス)４の近傍に位置して、サンプル台４上にセットされたサンプル１６からの蛍光を集光する対物レンズ１７を配置している。さらに、対物レンズ１７の光軸と励起光の光源１８の光軸とが直交する位置には、光源１８から出射されて第１レンズ１９およびスポットサイズ調整レンズ２０で集光されたレーザ光等の励起光を対物レンズ１７に入射するように反射させるプリズム２１を配置している。尚、光源１８,第１レンズ１９,スポットサイズ調整レンズ２０,プリズム２１および対物レンズ１７によって励起光学系を構成している。
【００５０】
ここで、上記対物レンズ１７はレンズホルダ２７に格納されており、ステッピングモータ等の駆動部２９によって光軸方向に移動されて、焦点位置を変更可能になっている。また、スポットサイズ調整レンズ２０はレンズホルダ２８に格納されており、駆動部３０によって光軸方向に移動されて、スポットサイズを調整可能になっている。
【００５１】
また、図３において、上記対物レンズ１７の光軸上におけるプリズム２１の下方には、プリズム２１側から順に、対物レンズ１７によって集光されたサンプル１６からの蛍光を平行光に変換する第２レンズ２２、励起光カット用の波長フィルタ２３、波長フィルタ２３を通過した蛍光を集光する第３レンズ２４、および、第３レンズ２４を通過した蛍光の迷光をカットするピンホール２５が配置されている。さらに、対物レンズ１７の光軸上におけるピンホール２５の下方には、ピンホール２５を通過した蛍光を検出する検出器２６が配置されている。尚、第２レンズ２２,波長フィルタ２３,第３レンズ２４,ピンホール２５および検出器２６によって検出光学系を構成している。
【００５２】
上記構成を有する走査モジュール９では、光源１８から出射された励起光は、第１レンズ１９およびスポットサイズ調整レンズ２０で収束され、次いでプリズム２１によって反射されて、対物レンズ１７およびサンプル台４を通過して、サンプル１６における下面上の一点に集光される。その場合、プリズム２１の長手方向(第１レンズ１９の光軸に直交する方向)の長さは短く、上記長手方向に直交する方向の幅は狭くなっており、光源１８からの励起光は対物レンズ１７の光軸付近(励起光透過部)のみを通過するようになっている。
【００５３】
上記蛍光は、サンプル１６における上記励起光が照射された部分から周囲に等方的に出射される。そして、出射された蛍光のうちのガラスで成るサンプル台４を透過して対物レンズ１７に入射した成分が、対物レンズ１７,第２レンズ２２,波長フィルタ２３,第３レンズ２４およびピンホール２５を通過して、検出器２６によって検出される。そして、検出器２６で検出された信号は、内蔵されるＡＤ変換器等によってＡＤ変換等の処理が施された後に、ＰＣ５へ送出される。こうして、サンプル１６上の各測定点での蛍光強度の分布が内部メモリ等に記録される。
【００５４】
ここで、上述したように、上記対物レンズ１７を通過した蛍光は、収束光となって第２レンズ２２の方向に導かれる。そして、第２レンズ２２によって実質的に平行光になるように屈折される。また、第３レンズ２４は蛍光を集光する。また、ピンホール２５は空間的に迷光や検出面以外からの蛍光をカットするために配置される。例えば、サンプル１６の上面で発生した蛍光は、対物レンズ１７の焦点位置からずれているので、対物レンズ１７の後段に続く上記検出光学系によってピンポール２５の位置では広がった光となり、効率よくピンポールを透過することができないのである。尚、励起光カット用の波長フィルタ２３は、例えば回転フォルダ等に配置されて、励起光の波長に応じて他の波長のフィルタと交換可能になっている。
【００５５】
図３に示すように、上記対物レンズ１７における光軸を含む中央部分は、通常の凸レンズの機能(屈折のみで光を偏向)を有する凸レンズ部３１となっている。そして、サンプル１６から出射された蛍光のうち、放射角度の小さい蛍光は、この凸レンズ部３１の部分を通過して検出器２６に向かって集光される。
【００５６】
上記対物レンズ１７における凸レンズ部３１の周囲は、下方に向かって開いた円錐台形の筒状体３２となっている。そして、サンプル１６から出射された蛍光のうちの、凸レンズ部３１に入りきらないような放射角度の大きい蛍光は、筒状体３２の上端面から筒状体３２内に入射し、筒状体３２の外周面で全反射されて光軸側に偏向され、筒状体３２の下端面から検出器２６に向かって出射される。
【００５７】
以上のごとく、上記サンプル１６から出射された蛍光のうち、凸レンズ部３１に入りきらないような放射角度の大きい蛍光を、筒状体３２の外周面で全反射させることにより、通常の凸レンズでは集光できないような大きな放射角度の光をも集めることができる。そのため、検出器２６の感度アップを図ることができるのである。
【００５８】
ところで、上記光源１８として、上記ＤＰＳＳレーザを用いている。このＤＰＳＳレーザは、小型で可視領域において様々な波長で発振可能であるので、工業用途や理化学用途にしばしば用いられる。その原理は、半導体レーザダイオーから発振される励起レーザ光で固体レーザ媒質を励起し、この固体レーザ媒質から赤外レーザ光を発振させる。発振された赤外レーザ光に基づいて非線形光学結晶で第二高調波発生を起こさせて可視域の波長のレーザ光を発生させるものである。
【００５９】
上記固体レーザ媒質は、上記半導体レーザダイオーから励起レーザ光を吸収して上記赤外レーザ光を発振する。その場合に、キャビティ内に上記吸収による熱が発生する。そして、放熱が良くない環境下では固体レーザ媒質が膨張して光路がズレてしまい、可視光のレーザ出力に揺らぎが生ずる。
【００６０】
また、室温の変化や他の機器からの熱によって環境温度が変わると、レーザの放熱状態に影響し、レーザ出力がドリフトする。このような、環境温度の変化によるレーザの出力変動は、数分から数十分という比較的長周期の揺らぎとなる。
【００６１】
上記ＤＰＳＳレーザには、ドライバ(図示せず)を介して電流が注入される。ＤＰＳＳレーザにおける上記半導体レーザダイオードの出射側端面とは反対側の端面には、フォトダイオード(図示せず)が設置されており、上記半導体レーザダイオードの出力を検出可能になっている。そして、オートパワーコントロール(ＡＰＣ)では、検出した上記半導体レーザダイオードの出力を上記ドライバにフィードバックして、上記半導体レーザダイオードの出力が一定になるように制御している。
【００６２】
図１４に、上記ＤＰＳＳレーザの光出力と経過時間との関係を示す。ＤＰＳＳレーザに電流が注入されてから２分〜３分の間は、上記半導体レーザダイオードおよび上記固体レーザ媒質と放熱部材とＤＰＳＳレーザの筐体との温度が変動し、上述のフィードバック制御が安定しないためにＤＰＳＳレーザの光出力は激しく変動する。そして、一定時間経過後に出力は安定するが、環境温度の変化により光出力に長周期の揺らぎが生じる。その場合に、上記ＡＰＣのフィードバック制御によって上記半導体レーザダイオードの出力は安定するのであるが、上記固体レーザ媒質および上記非線形光学結晶は上記フィードバック制御が行われないので、上記非線形光学結晶から出力される可視レーザ光には上述のような揺らぎが生ずるのである。
【００６３】
上述したように、上記励起光の光源１８として、小型,高効率,安価,軽量な上記ＤＰＳＳレーザが用いられている。こうすることによって、走査モジュール９が小型で軽量になり、高速走査を可能にしている。
【００６４】
高速走査中には、上記走査モジュール９の移動に伴って上記ＤＰＳＳレーザを用いた光源１８も移動するので、ＤＰＳＳレーザの環境温度が変化しやすい。また、本蛍光検出装置には発熱源が存在する。例えば、走査ステージ６を駆動する上記走査装置のモータや、走査モジュール９に搭載されているレンズ１７,２０を駆動するステッピングモータおよび波長フィルタ２３を切り替えるモータや、制御基板や、ＤＰＳＳレーザ用の上記ドライバ等がある。
【００６５】
これらの環境温度変化要因によって、本蛍光検出装置１の筺体を成す本体２内の環境温度は刻一刻と変化している。これに伴ってＤＰＳＳレーザの光出力も変動する。
【００６６】
本蛍光検出装置１で測定されるサンプル１６のサイズは、大きいものでＡ４からＡ３程度のサイズに及ぶ。このような大型のサンプル１６の全面を走査して蛍光画像を得る場合に、走査開始から走査終了までには１５分〜２０分程度の時間が掛かる。その間に、ＤＰＳＳレーザの光出力は数分〜数十分の周期で変動するため、本来の蛍光画像のコントラストとは異なるコントラストの蛍光画像が得られることになってしまう。
【００６７】
そこで、本実施の形態においては、図２に示すように、上記第２ステージ８を構成する第１ガイド部材１１と第２ガイド部材１２との少なくとも何れか一方(本実施の形態では第２ガイド部材１２)に、フォトダイオードユニット３５を設けている。
【００６８】
図４は、図２におけるＡ‐Ａ'矢視断面図である。図２および図４に示すように、上記フォトダイオードユニット３５は、矩形を成す板状体でなるフォトダイオード取付部材３６と、フォトダイオード取付部材３６に取り付けられた上記光検出部としてのフォトダイオード３７とを、含んでいる。
【００６９】
図２および図４に示すように、上記フォトダイオード取付部材３６の一側面下部は第２ガイド部材１２の内側面に取り付けられている。したがって、フォトダイオード取付部材３６の他側面は、第１走査方向に延在している。そして、上記他側面には、受光面を第１ガイド部材１１側に向けてフォトダイオード３７が取り付けられている。
【００７０】
また、図３に示すように、上記走査モジュール９内において、光源１８から出射されたレーザ光等の励起光を対物レンズ１７側に反射させるプリズム２１の直上(プリズム２１と対物レンズ１７との間)には、プリズム２１に密着して上記光分岐素子としてのビームスプリッタ３８が設けられている。ビームスプリッタ３８は、光源１８からｘ方向(第１走査方向)に出射された励起光の一部を、例えば、図５に示すように、光源１８の光軸に直交するｙ方向(第２走査方向)に出射させる。そして、ｙ方向に出射された一部の励起光が、フォトダイオード３７によって検出される。
【００７１】
ここで、上記ビームスプリッタ３８は、プリズム２１と一体化されて構成されていても一向に構わない。
【００７２】
図６に示すように、上記第２ガイド部材１２に取り付けられたフォトダイオード３７はｚ軸に沿って２分割されて、上記部分受光部としての部分フォトダイオード３７aと部分フォトダイオード３７bとで構成されている。そして、走査モジュール９が正常な姿勢を保っている場合には、ビームスプリッタ３８から出射された一部の励起光のスポット３９が、部分フォトダイオード３７aと部分フォトダイオード３７bとに略均等に入射されるようになっている。
【００７３】
こうして、上記部分フォトダイオード３７aと部分フォトダイオード３７bとによって検出された光源１８の光量は、例えばＰＣ５のメモリにサンプル１６からの蛍光の強度と対応付けて記憶される。
【００７４】
ここで、上記フォトダイオード３７による上記一部の励起光の検出には、以下の２つの目的がある。
【００７５】
（１）第１の目的
上記光源１８からの励起光強度のモニター
上述したように、本蛍光検出装置１で測定されるサンプル１６のサイズがＡ４からＡ３程度のサイズに及ぶ。このような大型のサンプル１６の全面を走査して蛍光画像を得る場合に、走査開始から走査終了までには１５分〜２０分程度の時間が掛かる。その間に、光源１８であるＤＰＳＳレーザの光出力は数分〜数十分の周期で変動するため、本来の蛍光画像のコントラストとは異なるコントラストの蛍光画像が得られることになってしまう。
【００７６】
上記サンプル１６からの蛍光強度は励起光強度とタンパク質量とに比例するため、励起光強度の変化はタンパク質の定量評価を行う際には大きな問題になる。そこで、本実施の形態においては、ＰＣ５によって、常にあるいは適切な時間間隔で、上記メモリにサンプル１６からの蛍光の強度と対応付けて記憶された部分フォトダイオード３７aの光量ａと部分フォトダイオード３７bの光量ｂとを加算してトータル光量(＝ａ＋ｂ)を算出し、このトータル光量を監視する。
【００７７】
そして、上記トータル光量の変動が、予め設定された設定範囲を超えると、ＰＣ５によって、上記メモリにサンプル１６からの蛍光強度に対応付けて記憶された上記励起光のトータル光量に基づいて、サンプル１６からの蛍光強度を規格化して、光源１８の光出力の変動分をキャンセルする。すなわち、本実施の形態においては、ＰＣ５を上記光強度補正部として機能させるのである。
【００７８】
その場合における上記サンプル１６からの蛍光強度の規格化の方法については、特に限定するものではない。一番簡便な方法としては、フォトダイオード３７で受光されたトータル光量に基づいて光源１８から出力された励起光の総光量を推定する。そして、この推定光量が１となるように割算を行う方法がある。
【００７９】
上記光源１８である上記ＤＰＳＳレーザの光強度が一定であるならば、フォトダイオード３７で受光されたトータル光量も一定になる。しかしながら、上記ＤＰＳＳレーザの光強度が変動する場合には、フォトダイオード３７で受光されたトータル光量も変動する。その場合に、サンプル１６に対する励起光である上記ＤＰＳＳレーザの光強度と、測定領域である上記時間間隔あるいは走査モジュール９の一往復間におけるサンプル１６からの蛍光強度とが比例すれのであれば、単純にサンプル１６からの蛍光強度を上記推定光量で割ることによって、サンプル１６からの蛍光強度における上記ＤＰＳＳレーザの光強度変動分を補正(キャンセル)することができる。
【００８０】
これに対し、上記ＤＰＳＳレーザの光強度とサンプル１６からの蛍光強度とが比例しない場合には、上記ＤＰＳＳレーザの光強度と上記蛍光強度との関係を表す関数に応じて上記推定光量と上記蛍光強度との何れか一方に補正を行った後に、上述の割り算を行うことによって、サンプル１６からの蛍光強度における上記ＤＰＳＳレーザの光強度変動分を補正(キャンセル)することができる。
【００８１】
また、上記測定領域である上記時間間隔あるいは走査モジュール９の一往復毎に上記ＤＰＳＳレーザの光強度のオフセット量が異なる場合には、上記測定領域毎に上記推定光量から上記オフセット分を差し引いた値で、サンプル１６からの蛍光強度を割ることによって、上記補正を行うことができる。
【００８２】
その場合、上記走査モジュール９が上記第１走査方向に移動しても、フォトダイオード３７は、走査モジュール９と共に上記第１走査方向に移動する第２ステージ８(第２ガイド部材１２)に取り付けられているので、必ず上記第２走査方向の走査線上に位置している。
【００８３】
そのため、上記走査モジュール９による上記第１走査方向への走査位置に拘わらず、常時フォトダイオード３７によって光源１８からの上記励起光の光強度を測定することができる。したがって、走査モジュール９による上記二次元走査中に、サンプル１６からの蛍光の強度を上記励起光の強度に基づいて補正することが可能になる。
【００８４】
（２）第２の目的
上記走査モジュール９の傾き検出
上述したように、上記走査モジュール９は、ガイドシャフト１３a,１３bによって案内されて、上記走査装置によって上記第２走査方向に往復動するようになっている。したがって、２本のガイドシャフト１３a,１３bに案内されて高速走査する走査モジュール９には、軸受(図示せず)のがた付きや、ガイドシャフト１３a,１３bの平行度の影響や、上記走査装置による牽引位置と走査モジュール９の重心位置とのずれ等に起因して、図７に示すように、往路と復路とでｘ‐ｙ面内で回転による姿勢変化が生じる。但し、図７(a)は図２におけるＡ‐Ａ'矢視断面図である。また、図７(b)は、走査モジュール９およびガイドシャフト１３a,１３bの平面図である。図７(a)および図７(b)において、例えば、往路時の走査モジュール９を破線で示し、復路時の走査モジュール９を実線で示している。
【００８５】
このような、往路と復路とにおける上記走査モジュール９のｘ‐ｙ面内で回転による姿勢変化は、ビームスプリッタ３８から出射された一部の励起光のスポット３９の位置ずれとなって現れる。例えば、往路時の場合には、図７(a)に破線のスポット３９aで示すように、部分フォトダイオード３７aと部分フォトダイオード３７bとで入射面積が略均等になる。これに対して、往路時の場合には、図７(b)に実線のスポット３９bで示すように、部分フォトダイオード３７bの入射面積が部分フォトダイオード３７aの入射面積よりも大きくなる。
【００８６】
そこで、本実施の形態においては、ＰＣ５によって、常にあるいは適切な時間間隔で、上記メモリにサンプル１６からの蛍光の強度と対応付けて記憶された部分フォトダイオード３７aの光量ａから部分フォトダイオード３７bの光量ｂを差し引いて差光量(＝ａ−ｂ)を算出することによって、走査モジュール９のｘ‐ｙ面内での傾き量を定量的に検出するのである。
【００８７】
したがって、上記差光量を監視することによって、上記走査モジュール９のｘ‐ｙ面内での傾きの発生を検知し、走査モジュール９のｘ‐ｙ面内での傾きに起因するサンプル１６からの蛍光のスポットの位置ずれを、上記差光量に基づいて補正することができる。例えば、走査モジュール９におけるｘ‐ｙ面内での揺動の中心と対物レンズ１７の光軸との距離と、上記中心からフォトダイオード３７までの距離と、励起光のスポット３９の位置ずれ(上記差光量)とに基づいて、対物レンズ１７のｘ‐ｙ面内での上記第１走査方向への位置ずれを求めることによって、補正することが可能になる。すなわち、本実施の形態においては、ＰＣ５を上記傾き検出部部として機能させるのである。
【００８８】
ここで、上述の説明は、上記走査モジュール９の往路と復路とでのｘ‐ｙ面内での姿勢変化を例に挙げて行っている。しかしながら、これに止まらず、経年変化による軸受の摩耗によって生じる傾き量の変化をも検出できるので、傾き量にあった適切な補正量を付与することができる。
【００８９】
また、上記走査モジュール９のｘ‐ｙ面内での傾き量が、予め設定された設定範囲を超えた場合には部材交換が必要になる。上記差光量は、部材交換の時期の検知方法としても使用できる。
【００９０】
尚、本実施の形態においては、上記フォトダイオード３７を、図６に示すようにｚ軸に沿って２分割している。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、ｘ軸に沿って２分割することも可能である。その場合には、走査モジュール９におけるｘ軸方向と略直交するｚ軸方向(垂直方向)への傾きを検出可能になる。
【００９１】
以上のごとく、本実施の形態における蛍光検出装置においては、蛍光物質を励起する励起光を出射する光源１８と、上記励起光の照射に基づいてサンプル１６から発せられた蛍光を検出する検出光学系とを含むと共に、第１走査方向(ｘ方向)とこの第１走査方向に略直交する第２走査方向(ｙ方向)との二次元走査を行う走査モジュール９を備えている。また、走査モジュール９に、光源１８から出射された励起光の一部を分岐させて走査モジュール９の外部に導くビームスプリッタ３８を設けている。
【００９２】
そして、上記ビームスプリッタ３８によって走査モジュール９の外部に導かれた励起光をフォトダイオード３７で検出し、ＰＣ５によって、上記検出された励起光の強度に基づいて、上記検出光学系で検出されたサンプル１６からの蛍光の強度を補正するようにしている。
【００９３】
したがって、上記走査モジュール９による上記二次元走査中に、サンプル１６からの蛍光の強度をフォトダイオード３７で検出された励起光の強度に基づいて補正することができる。
【００９４】
その場合、上記フォトダイオード３７を走査モジュール９の外部に設けているので、走査モジュール９における上記検出光学系の複雑化,大型化に伴う重量増加を無くし、且つサンプル１６からの蛍光の強度を精度よく補正することができる。したがって、光源１８に出力変動が生じても正確な蛍光画像を測定することができる。
【００９５】
すなわち、上記走査モジュール９の光源１８が上記ＤＰＳＳレーザである場合に、数分から数十分の周期で光出力が１０％〜２０％増減する揺らぎに起因して、サンプル１６からの蛍光の強度に生ずる揺らぎを、上記ＤＰＳＳレーザからの励起光の強度に基づいて補正することができるのである。
【００９６】
さらに、上記フォトダイオード３７を、一方向に２分割してなる２つの部分フォトダイオード３７a,３７bで構成すると共に、ＰＣ５によって、２つの部分フォトダイオード３７a,３７bで検出された上記励起光の強度に基づいて、走査モジュール９の傾きを検出するようにしている。
【００９７】
上記ビームスプリッタ３８からフォトダイオード３７までの距離を長くすることによって、例えば、走査モジュール９が、フォトダイオード３７における２つの部分フォトダイオード３７a,３７bのうちの一方側に傾く場合には、ビームスプリッタ３８からの分岐光のフォトダイオード３７への入射位置も上記一方の部分フォトダイオード側にずれことになり、走査モジュール９の傾きを高精度に測定することができる。
【００９８】
したがって、上記ＰＣ５によって、２つの部分フォトダイオード３７a,３７bでの受光量を比較することにより、走査モジュール９に関するフォトダイオード３７の分割方向と略直交する方向への傾きを、定量的に検出することができるのである。
【００９９】
さらに、上記走査モジュール９を、第２ステージ８によって上記第２走査方向に往復動可能に支持し、且つ第２ステージ８の第１,第２ガイド部材１１,１２を、第１ステージ７によって上記第１走査方向に往復動可能に支持している。そして、ビームスプリッタ３８によって走査モジュール９の外部に導かれる上記励起光の進行方向を、上記第２走査方向とし、フォトダイオード３７を、第２ガイド部材１２に取り付けると共に、走査モジュール９の上記第２走査方向への走査線上に位置させている。
【０１００】
したがって、上記ビームスプリッタ３８からの上記励起光の進行方向を走査モジュール９が往復動する上記第２走査方向とすることによって、ビームスプリッタ３８からフォトダイオード３７までの距離を長くして、走査モジュール９の傾きを高精度に測定することができる。
【０１０１】
また、上記フォトダイオード３７を、走査モジュール９と共に上記第１走査方向に移動する第２ガイド部材１２に取り付けている。したがって、走査モジュール９におけるビームスプリッタ３８からの分岐光は、走査モジュール９の走査位置に拘わらず常にフォトダイオード３７に入射される。そのために、走査モジュール９における上記二次元走査中の何れの時点でも、フォトダイオード３７によって光源１８からの励起光の光強度を測定することができる。
【０１０２】
すなわち、上記走査モジュール９における上記二次元走査中の何れの時点であっても、サンプル１６からの蛍光の強度をフォトダイオード３７で測定された励起光の強度に基づいて補正すること、あるいは、走査モジュール９におけるフォトダイオード３７の分割方向と略直交する方向への傾きを検出することが可能になる。
【０１０３】
さらに、上記フォトダイオード３７の２分割方向を、上記第１走査方向(ｘ軸方向)、および、上記第１走査方向と上記第２走査方向とに垂直な方向(ｚ軸方向)の２方向うちの、少なくとも何れか一つの方向としている。したがって、ＰＣ５によって、走査モジュール９における上記第１走査方向と略直交する垂直方向(ｚ軸方向)への傾き、および、上記第１走査方向と上記第２走査方向とに垂直な方向と略直交する上記第１走査方向(ｘ軸方向)への傾きうちの、少なくとも何れか一つの方向への傾きを検出することができる。
【０１０４】
・第２実施の形態
本実施の形態の蛍光検出装置における外観図は、上記第１実施の形態の場合における図１と同様である。また、走査ステージの外観図も、上記第１実施の形態の場合における図２と同様である。また、走査モジュールの縦断面図も、上記第１実施の形態の場合における図３と同様である。そこで、以下においては、上記第１実施の形態の場合と同じ部材には同じ番号を付して説明を行う。
【０１０５】
上記第１実施の形態の場合においては、図４に示す走査ステージの断面図において、第２ガイド部材１２にフォトダイオード３７を取り付けている。これに対して、本実施の形態は、さらに、図８に示すように、ビームスプリッタ３８からフォトダイオード３７への光軸上に、ビームスプリッタ３８とは異なる上記第２の光分岐素子としてのビームスプリッタ４０を設置している。以下、ビームスプリッタ３８を第１ビームスプリッタ３８と称し、ビームスプリッタ４０を第２ビームスプリッタ４０と称する。尚、図８(a)は図２におけるＡ‐Ａ'矢視断面図に相当する。また、図８(b)は、走査モジュール９およびガイドシャフト１３a,１３bの平面図である。
【０１０６】
上記第２ビームスプリッタ４０は、第１ビームスプリッタ３８からｙ方向(第２走査方向)に出射された励起光の一部を、図８(b)に示すように、第１ビームスプリッタ３８の光軸に直交するｘ方向(第１走査方向)に出射させる。そして、ｘ方向に出射された一部の励起光の光軸上に、矩形を成す板状体でなるフォトダイオード取付部材４２と、フォトダイオード取付部材４２に取り付けられた上記第２の光検出部としてのフォトダイオード４３とを含むフォトダイオードユニット４１を設けている。以下、フォトダイオード３７を第１フォトダイオード３７と称し、フォトダイオード４３を第２フォトダイオード４３と称する。
【０１０７】
上記構成において、上記走査モジュール９の第１ビームスプリッタ３８からｙ方向(第２走査方向)に出射された一部の励起光のうち、一部は第２ビームスプリッタ４０を透過して第１フォトダイオード３７に入射される。また、残りは第２ビームスプリッタ４０で反射されて第２フォトダイオード４３に入射されるのである。
【０１０８】
図９に示すように、上記第２ガイド部材１２に取り付けられた第１フォトダイオード３７はｚ軸に沿って２分割され、部分第１フォトダイオード３７aと部分第２フォトダイオード３７bとで構成されている。そして、走査モジュール９がｘ‐ｙ面内で正常な姿勢を保っている場合には、第２ビームスプリッタ４０を透過した励起光のスポット４４が、部分第１フォトダイオード３７aと部分第１フォトダイオード３７bとに略均等に入射されるようになっている。
【０１０９】
また、図１０に示すように、上記第２フォトダイオード４３はｙ軸に沿って２分割されて、上記部分受光部としての部分第２フォトダイオード４３aと部分第２フォトダイオード４３bとで構成されている。そして、走査モジュール９がｘ‐ｚ面内で正常な姿勢を保っている場合には、第２ビームスプリッタ４０で反射された励起光のスポット４５が、部分第２フォトダイオード４３aと部分第２フォトダイオード４３bとに略均等に入射されるようになっている。
【０１１０】
こうして、上記部分第１フォトダイオード３７aと部分第１フォトダイオード３７bとによって検出された光源１８からの一部の光量と、部分第２フォトダイオード４３aと部分第２フォトダイオード４３bとによって検出された光源１８からの一部の光量とは、例えばＰＣ５のメモリにサンプル１６からの蛍光の強度と対応付けて記憶される。
【０１１１】
上述のように、上記第１フォトダイオード３７は、上記第１実施の形態におけるフォトダイオード３７と同じ構成を有している。したがって、ＰＣ５によって、常にあるいは適切な時間間隔で、上記メモリにサンプル１６からの蛍光の強度と対応付けて記憶された部分第１フォトダイオード３７aの光量ａから部分第１フォトダイオード３７bの光量ｂを差し引いて差光量(＝ａ−ｂ)を算出することによって、走査モジュール９のｘ‐ｙ面内での傾き量を定量的に検出することができる。
【０１１２】
また、上記第２フォトダイオード４３はｙ軸に沿って２分割されている。したがって、ＰＣ５によって、常にあるいは適切な時間間隔で、上記メモリにサンプル１６からの蛍光の強度と対応付けて記憶された部分第２フォトダイオード４３aの光量ｃから部分第２フォトダイオード４３bの光量ｄを差し引いて差光量(＝ｃ−ｄ)を算出することによって、走査モジュール９のｘ‐ｚ面内での傾き量を定量的に検出することができる。
【０１１３】
すなわち、本実施の形態においては、上記ＰＣ５を上記傾き検出部部として機能させるのである。
【０１１４】
また、上記第１フォトダイオード３７の光量と第２フォトダイオード４３の光量とを加え合わせた光量は、走査モジュール９のビームスプリッタ３８から出射された励起光の光量となる。そこで、ＰＣ５によって、常にあるいは適切な時間間隔で、上記メモリにサンプル１６からの蛍光の強度と対応付けて記憶された部分第１フォトダイオード３７aの光量ａと部分第１フォトダイオード３７bの光量ｂと部分第２フォトダイオード４３aの光量ｃと部分第２フォトダイオード４３bの光量ｄとを加算してトータル光量(＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ)を算出し、このトータル光量を監視する。
【０１１５】
そして、上記トータル光量の変動が、予め設定された設定範囲を超えると、ＰＣ５によって、上記メモリにサンプル１６からの蛍光強度に対応付けて記憶された上記励起光のトータル光量を基準として、サンプル１６からの蛍光強度を規格化して、光源１８の光出力の変動分をキャンセルする。すなわち、本実施の形態においても、ＰＣ５を上記光強度補正部として機能させるのである。
【０１１６】
また、上記第１実施の形態の場合と同様に、経年変化による軸受の摩耗によって生じる傾き量の変化をも検出することができる。さらに、上記差光量を、部材交換の時期の検知方法として使用できる。
【０１１７】
以上のごとく、本実施の形態における蛍光検出装置においては、上記第１ビームスプリッタ３８によってｙ方向(第２走査方向)に向かって走査モジュール９の外部に導かれた励起光の光路上に、この励起光の一部を反射してｘ方向(第１走査方向)に導く第２ビームスプリッタ４０を配置している。そして、第２フォトダイオード４３で、第２ビームスプリッタ４０によって導かれた励起光を検出するようにしている。
【０１１８】
したがって、受光面が互いに直交する２つのフォトダイオード３７,４３を用いることによって、ＰＣ５によって、走査モジュール９におけるｘ‐ｙ面内での傾き量とｘ‐ｚ面内での傾き量とを定量的に検出することができる。すなわち、上記走査モジュール９の傾きを、さらに高精度に検出することができるのである。
【０１１９】
・第３実施の形態
本実施の形態の蛍光検出装置における外観図は、上記第１実施の形態の場合における図１と同様である。また、走査ステージの外観図も、上記第１実施の形態の場合における図２と同様である。また、走査モジュールの縦断面図も、上記第１実施の形態の場合における図３と同様である。そこで、以下においては、上記第１実施の形態の場合と同じ部材には同じ番号を付して説明を行う。
【０１２０】
上記第１実施の形態の場合においては、図４に示す走査ステージの断面図において、第２ガイド部材１２にｚ軸に沿って２分割されたフォトダイオード３７を取り付けている。これに対し、本実施の形態においては、図１１および図１２に示すように、第２ガイド部材１２に、ｚ軸およびｘ軸に沿って４分割された上記光検出部としてのフォトダイオード５２をフォトダイオード取付部材３６に取り付けて成る、フォトダイオードユニット５１を設けている。
【０１２１】
また、本実施の形態においては、図１３に示すように、上記ビームスプリッタ３８からフォトダイオード５２への光軸上に、上記光ビーム成形素子としてのシリンドリカルレンズ５３をその軸の方向がｘ軸方向(上記第１走査方向)になるように設置している。このシリンドリカルレンズ５３は、ビームスプリッタ３８からの光ビームの断面形状を、略円形から、ｚ軸方向への幅とｘ軸方向への幅とが異なる楕円形に成形する。そして、走査モジュール９が正常な姿勢を保っている場合には、シリンドリカルレンズ５３から入射された楕円形のスポット５４の中心がフォトダイオード５２の中央に位置し、且つ楕円形のスポット５４の長軸がｘ軸方向になるようになっている。
【０１２２】
そして、上記部分受光部としての部分フォトダイオード５２aと、部分フォトダイオード５２bと、部分フォトダイオード５２cと、部分フォトダイオード５２dと、によって検出された光源１８からの一部の光量は、例えばＰＣ５のメモリにサンプル１６からの蛍光の強度と対応付けて記憶される。
【０１２３】
したがって、上記ＰＣ５によって、常にあるいは適切な時間間隔で、上記メモリにサンプル１６からの蛍光の強度と対応付けて記憶された部分フォトダイオード５２aの光量ａと、部分フォトダイオード５２bの光量ｂと、部分フォトダイオード５２cの光量ｃと、部分フォトダイオード５２dの光量ｄとを加算してトータル光量(＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ)を算出し、このトータル光量を監視する。
【０１２４】
そして、上記トータル光量の変動が、予め設定された設定範囲を超えると、ＰＣ５によって、上記メモリにサンプル１６からの蛍光強度に対応付けて記憶された上記励起光のトータル光量に基づいて、サンプル１６からの蛍光強度を規格化して、光源１８の光出力の変動分をキャンセルするようになっている。すなわち、本実施の形態においても、ＰＣ５を上記光強度補正部として機能させるのである。
【０１２５】
さらに、上記ＰＣ５によって、常にあるいは適切な時間間隔で、上記メモリにサンプル１６からの蛍光の強度と対応付けて記憶されている部分フォトダイオード５２aの光量ａと部分フォトダイオード５２bの光量ｂとの加算値(ａ＋ｂ)から、部分フォトダイオード５２cの光量ｃと部分フォトダイオード５２dの光量ｄとの加算値(ｃ＋ｄ)を差し引いて差光量(＝(ａ＋ｂ)−(ｃ＋ｄ))を算出することによって、走査モジュール９のｙ‐ｚ面内での傾き量を定量的に検出することができる。
【０１２６】
また、上記ＰＣ５によって、常にあるいは適切な時間間隔で、部分フォトダイオード５２aの光量ａと部分フォトダイオード５２cの光量ｃとの加算値(ａ＋ｃ)から、部分フォトダイオード５２bの光量ｂと部分フォトダイオード５２dの光量ｄとの加算値(ｂ＋ｄ)を差し引いて差光量(＝(ａ＋ｃ)−(ｂ＋ｄ))を算出することによって、走査モジュール９のｘ‐ｙ面内での傾き量を定量的に検出することができる。
【０１２７】
また、上記走査モジュール９２対して、ビームスプリッタ３８の光軸を中心として捩れが発生した場合には、図１２に示すように、楕円形のスポット５４がフォトダイオード５２の中央を中心として回転する。その場合には、ＰＣ５によって、常にあるいは適切な時間間隔で、部分フォトダイオード５２aの光量ａと部分フォトダイオード５２dの光量ｄとの加算値(ａ＋ｄ)から、部分フォトダイオード５２bの光量ｂと部分フォトダイオード５２cの光量ｃとの加算値(ｂ＋ｃ)を差し引いて差光量(＝(ａ＋ｄ)−(ｂ＋ｃ))を算出することによって、走査モジュール９の捩れ量を定量的に検出することができる。
【０１２８】
また、上記ＰＣ５によって、予め、走査モジュール９が正常な姿勢を保っている場合における各部分フォトダイオード５２a〜５２dの光量ａO〜ｄOを、上記メモリに基準光量として記憶しておく。そして、ＰＣ５によって、常にあるいは適切な時間間隔で、各部分フォトダイオード５２a〜５２dの光量ａ〜ｄを上記メモリから読み出して、基準光量ａO〜ｄOと比較することによって、総ての方向への傾きや捩れを定量的に検出することが可能になる。
【０１２９】
すなわち、本実施の形態においても、ＰＣ５を上記傾き検出部として機能させるのである。
【０１３０】
また、上記第１,第２実施の形態の場合と同様に、経年変化による軸受の摩耗によって生じる傾き量の変化をも検出することができる。さらに、上記各種差光量を、部材交換の時期の検知方法として使用できる。
【０１３１】
以上のごとく、本実施の形態における蛍光検出装置においては、上記フォトダイオード５２の２分割方向を、上記第１走査方向(ｘ方向)、および、上記第１走査方向と上記第２走査方向とに垂直な方向(ｚ方向)の２方向としている。そして、ビームスプリッタ３８とフォトダイオード５２との間に、ビームスプリッタ３８からの光ビームの断面形状を、上記第１走査方向および上記第２走査方向に垂直な方向(ｚ軸方向)への幅と、上記第１走査方向(ｘ軸方向)への幅とが異なる楕円形に成形するシリンドリカルレンズ５３を備えている。
【０１３２】
したがって、上記ｘ方向と上記ｚ方向とに４分割されたフォトダイオード５２で上記楕円形に成形された光ビームを受光することにより、ＰＣ５によって、各部分フォトダイオード５２a〜５２dでの受光量を比較することによって、走査モジュール９におけるビームスプリッタ３８からの分岐光の進行方向を軸とした捩れによる傾きを検出することができる。
【符号の説明】
【０１３３】
１…蛍光検出装置、
４…サンプル台、
５…ＰＣ、
６…走査ステージ、
７…第１ステージ、
８…第２ステージ、
９…走査モジュール、
１１…第１ガイド部材、
１２…第２ガイド部材、
１６…サンプル、
１７…対物レンズ、
１８…光源、
２６…検出器、
３７,５２…フォトダイオード(第１フォトダイオード)、
３７a,３７b…部分フォトダイオード(部分第１フォトダイオード)、
３８…ビームスプリッタ(第１ビームスプリッタ)、
３９,４４,４５,５４…励起光スポット、
４０…第２ビームスプリッタ、
４３…第２フォトダイオード、
４３a,４３b…部分第２フォトダイオード、
５２a,５２b,５２c,５２d…部分フォトダイオード、
５３…シリンドリカルレンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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