(57)【要約】【課題】より簡便に、複数の試料それぞれにおいて発生する光の強度を計測することができる装置等を提供する。【解決手段】光計測装置１は、照射部１０、検出部２０および処理部３０等を備える。光源１１は、互いに異なる照射期間に亘って、３つのピーク波長λ１〜λ３のうちから選択した何れか１つのピーク波長の照射光λｎを出力する。検出部２０は、照射光λ１〜λ３に対し一対一に対応して設けられた光検出器２１１〜２１３等を含む。処理部３０は、各光検出器２１ｎから出力される検出信号がアナログ値として共通に入力される入力端子を有し、光源１１が照射光λｎを出力している照射期間に入力端子に入力されるアナログ値を入力し、このアナログ値に応じたデジタル値を、該照射光λｎの照射に応じて試料において発生する発生光の強度を表す値として出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料への光照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測する装置であって、
複数のピーク波長のうちから選択した何れか１つのピーク波長の照射光を出力する光源を含み、前記光源から出力される各ピーク波長の照射光を互いに異なる照射期間に亘って前記試料に照射する照射部と、
前記複数のピーク波長に対し一対一に対応して設けられた複数の光検出器を含み、各光検出器により、対応するピーク波長の照射光の照射に応じて前記試料において発生する発生光のうち前記照射光の照射方向と異なる方向に放射された発生光を受光して、その受光した発生光の強度を検出して検出信号を出力する検出部と、
前記複数の光検出器それぞれから出力される検出信号がアナログ値として共通に入力される入力端子を有し、前記光源が各ピーク波長の照射光を出力している照射期間に前記入力端子に入力されるアナログ値を入力し、このアナログ値に応じたデジタル値を、該ピーク波長の照射光の照射に応じて前記試料において発生する発生光の強度を表す値として出力する処理部と、
を備える光計測装置。
【請求項２】
前記照射部は、各ピーク波長の照射光の照射期間を指示する同期信号に基づいて前記光源から互いに異なる照射期間に亘って各ピーク波長の照射光を出力し、
前記処理部は、前記同期信号に基づいてアナログ値からデジタル値への変換処理を行う、
請求項１に記載の光計測装置。
【請求項３】
前記同期信号を前記照射部および前記処理部へ出力する制御部を更に備える、
請求項２に記載の光計測装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記入力端子に入力される検出信号の値に応じた電圧値を出力する信号変換器と、前記信号変換器から出力される電圧値をデジタル値に変換して該デジタル値を出力するＡＤ変換器と、を含む、
請求項１〜３の何れか１項に記載の光計測装置。
【請求項５】
前記信号変換器は、前記入力端子に入力される検出信号に基づいて電荷を蓄積する容量部を有し、蓄積された電荷量に応じた電圧値を出力する積分器を含む、
請求項４に記載の光計測装置。
【請求項６】
前記信号変換器は第１の積分器である前記積分器と第２の積分器である前記積分器を含み、
前記第１の積分器及び前記第２の積分器は、前記複数のピーク波長の照射光それぞれの照射期間に同期して交互に前記検出信号を入力する、
請求項５に記載の光計測装置。
【請求項７】
前記照射部は、出力光のピーク波長が互いに異なる複数の発光素子を有する前記光源を含み、前記複数の発光素子のうちから選択した何れか１つの発光素子から照射光を出力して、その照射光を前記試料に照射する、
請求項１〜６の何れか１項に記載の光計測装置。
【請求項８】
前記照射部は、出力光波長が可変である前記光源を含み、複数のピーク波長のうちから選択した何れか１つのピーク波長の照射光を前記光源から出力して、その照射光を前記試料に照射する、
請求項１〜６の何れか１項に記載の光計測装置。
【請求項９】
試料への光照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測する方法であって、
複数のピーク波長のうちから選択した何れか１つのピーク波長の照射光を出力する光源を含む照射部において、前記光源から出力される各ピーク波長の照射光を互いに異なる照射期間に亘って前記試料に照射する光照射ステップと、
前記複数のピーク波長に対し一対一に対応して設けられた複数の光検出器を含む検出部において、各光検出器により、対応するピーク波長の照射光の照射に応じて前記試料において発生する発生光のうち前記照射光の照射方向と異なる方向に放射された発生光を受光して、その受光した発生光の強度を検出して検出信号を出力する光検出ステップと、
前記複数の光検出器それぞれから出力される検出信号がアナログ値として共通に入力される入力端子を有する処理部において、前記光源が各ピーク波長の照射光を出力している照射期間に前記入力端子に入力されるアナログ値を入力し、このアナログ値に応じたデジタル値を、該ピーク波長の照射光の照射に応じて前記試料において発生する発生光の強度を表す値として出力する信号処理ステップと、
を含む光計測方法。
【請求項１０】
前記光照射ステップにおいて、各ピーク波長の照射光の照射期間を指示する同期信号に基づいて前記光源から互いに異なる照射期間に亘って各ピーク波長の照射光を出力し、
前記信号処理ステップにおいて、前記同期信号に基づいてアナログ値からデジタル値への変換処理を行う、
請求項９に記載の光計測方法。
【請求項１１】
前記同期信号を前記照射部および前記処理部へ出力する同期ステップを更に含む、
請求項１０に記載の光計測方法。
【請求項１２】
前記信号処理ステップは、前記入力端子に入力される検出信号の値に応じた電圧値を出力する信号変換ステップと、出力された前記電圧値をデジタル値に変換して該デジタル値を出力するＡＤ変換ステップと、を含む、
請求項９〜１１の何れか１項に記載の光計測方法。
【請求項１３】
前記信号変換ステップにおいて、積分器を用いて、前記入力端子に入力される検出信号に基づいて電荷を蓄積し、蓄積された電荷量に応じた電圧値を出力する、
請求項１２に記載の光計測方法。
【請求項１４】
前記信号変換ステップにおいて、２つの前記積分器を用いて、前記複数のピーク波長の照射光それぞれの照射期間に同期して交互に電荷蓄積を行う、
請求項１３に記載の光計測方法。
【請求項１５】
前記光照射ステップにおいて、出力光のピーク波長が互いに異なる複数の発光素子を有する前記光源を用い、前記複数の発光素子のうちから選択した何れか１つの発光素子から照射光を出力して、その照射光を前記試料に照射する、
請求項９〜１４の何れか１項に記載の光計測方法。
【請求項１６】
前記光照射ステップにおいて、出力光波長が可変である前記光源を用い、複数のピーク波長のうちから選択した何れか１つのピーク波長の照射光を前記光源から出力して、その照射光を前記試料に照射する、
請求項９〜１４の何れか１項に記載の光計測方法。
【請求項１７】
前記発生光は、蛍光、散乱光、または、非線形光学現象により発生する光である、
請求項９〜１６の何れか１項に記載の光計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料への光照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測する装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
試料への光の照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測することにより、該試料を分析することができる。このような光計測を行う装置は、試料に照射される照射光を出力する光源と、その試料において発生する発生光の強度を検出して検出信号を出力する光検出器と、その検出信号の値（アナログ値）に応じたデジタル値を出力する処理部と、を備える（特許文献１参照）。
【０００３】
光照射に応じて試料において発生する光は、蛍光、散乱光、または、非線形光学現象により発生する光（例えば高調波光やラマン散乱光など）である。蛍光の強度を検出することで、試料に含まれる蛍光性物質の濃度を計測することができる。散乱光の強度を検出することで、試料に含まれる散乱物質の濃度や大きさを計測することができる。また、非線形光学現象により発生する光の強度を検出することで、試料の非線形性を計測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４-２５７９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数のピーク波長の照射光それぞれを試料に照射したときに該試料において発生する光の強度を計測する場合、上記の光源、光検出器および処理部を含む装置を、照射光のピーク波長の数だけ用意する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、より簡便に、複数のピーク波長の照射光それぞれを試料に照射したときに該試料において発生する光の強度を計測することができる装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光計測装置は、試料への光照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測する装置であって、(1) 複数のピーク波長のうちから選択した何れか１つのピーク波長の照射光を出力する光源を含み、光源から出力される各ピーク波長の照射光を互いに異なる照射期間に亘って試料に照射する照射部と、(2) 複数のピーク波長に対し一対一に対応して設けられた複数の光検出器を含み、各光検出器により、対応するピーク波長の照射光の照射に応じて試料において発生する発生光のうち照射光の照射方向と異なる方向に放射された発生光を受光して、その受光した発生光の強度を検出して検出信号を出力する検出部と、(3) 複数の光検出器それぞれから出力される検出信号がアナログ値として共通に入力される入力端子を有し、光源が各ピーク波長の照射光を出力している照射期間に入力端子に入力されるアナログ値を入力し、このアナログ値に応じたデジタル値を、該ピーク波長の照射光の照射に応じて試料において発生する発生光の強度を表す値として出力する処理部と、を備える。
【０００８】
本発明の光計測装置の一側面では、照射部は、各ピーク波長の照射光の照射期間を指示する同期信号に基づいて光源から互いに異なる照射期間に亘って各ピーク波長の照射光を出力し、処理部は、同期信号に基づいてアナログ値からデジタル値への変換処理を行うのが好適である。また、光計測装置は、同期信号を照射部および処理部へ出力する制御部を更に備えるのが好適である。
【０００９】
本発明の光計測装置の一側面では、処理部は、入力端子に入力される検出信号の値に応じた電圧値を出力する信号変換器と、信号変換器から出力される電圧値をデジタル値に変換して該デジタル値を出力するＡＤ変換器と、を含むのが好適である。信号変換器は、入力端子に入力される検出信号に基づいて電荷を蓄積する容量部を有し、蓄積された電荷量に応じた電圧値を出力する積分器を含むのが好適である。また、信号変換器は第１の積分器である前記積分器と第２の前記積分器である積分器を含み、第１の積分器及び第２の積分器は、複数のピーク波長の照射光それぞれの照射期間に同期して交互に検出信号を入力するのが好適である。
【００１０】
本発明の光計測装置の一側面では、照射部は、出力光のピーク波長が互いに異なる複数の発光素子を有する光源を含み、複数の発光素子のうちから選択した何れか１つの発光素子から照射光を出力して、その照射光を試料に照射するのが好適である。また、照射部は、出力光波長が可変である光源を含み、複数のピーク波長のうちから選択した何れか１つのピーク波長の照射光を光源から出力して、その照射光を試料に照射するのも好適である。
【００１１】
本発明の光計測方法は、試料への光照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測する方法であって、(1) 複数のピーク波長のうちから選択した何れか１つのピーク波長の照射光を出力する光源を含む照射部において、光源から出力される各ピーク波長の照射光を互いに異なる照射期間に亘って試料に照射する光照射ステップと、(2) 複数のピーク波長に対し一対一に対応して設けられた複数の光検出器を含む検出部において、各光検出器により、対応するピーク波長の照射光の照射に応じて試料において発生する発生光のうち照射光の照射方向と異なる方向に放射された発生光を受光して、その受光した発生光の強度を検出して検出信号を出力する光検出ステップと、(3) 複数の光検出器それぞれから出力される検出信号がアナログ値として共通に入力される入力端子を有する処理部において、光源が各ピーク波長の照射光を出力している照射期間に入力端子に入力されるアナログ値を入力し、このアナログ値に応じたデジタル値を、該ピーク波長の照射光の照射に応じて試料において発生する発生光の強度を表す値として出力する信号処理ステップと、を含む。
【００１２】
本発明の光計測方法の一側面では、光照射ステップにおいて、各ピーク波長の照射光の照射期間を指示する同期信号に基づいて光源から互いに異なる照射期間に亘って各ピーク波長の照射光を出力し、信号処理ステップにおいて、同期信号に基づいてアナログ値からデジタル値への変換処理を行うのが好適である。また、光計測方法は、同期信号を照射部および処理部へ出力する同期ステップを更に含むのが好適である。
【００１３】
本発明の光計測方法の一側面では、信号処理ステップは、入力端子に入力される検出信号の値に応じた電圧値を出力する信号変換ステップと、出力された電圧値をデジタル値に変換して該デジタル値を出力するＡＤ変換ステップと、を含むのが好適である。信号変換ステップにおいて、積分器を用いて、入力端子に入力される検出信号に基づいて電荷を蓄積し、蓄積された電荷量に応じた電圧値を出力するのが好適である。また、信号変換ステップにおいて、２つの積分器を用いて、複数のピーク波長の照射光それぞれの照射期間に同期して交互に電荷蓄積を行うのが好適である。
【００１４】
本発明の光計測方法の一側面では、光照射ステップにおいて、出力光のピーク波長が互いに異なる複数の発光素子を有する光源を用い、複数の発光素子のうちから選択した何れか１つの発光素子から照射光を出力して、その照射光を試料に照射するのが好適である。また、光照射ステップにおいて、出力光波長が可変である光源を用い、複数のピーク波長のうちから選択した何れか１つのピーク波長の照射光を光源から出力して、その照射光を試料に照射するのも好適である。
【００１５】
発生光は、蛍光、散乱光、または、非線形光学現象により発生する光であってよい。
【００１６】
本発明の光計測装置は、他の態様として、試料容器に入れられた試料への光の照射に応じて該試料において発生する光の強度を計測する装置であって、(1) 互いに対向する第１面および第２面ならびにこれらとは別の第３面と、第１面と第２面との間に設けられた第１貫通孔と、第３面と第１貫通孔との間に設けられた第２貫通孔とを有し、第１面の側から第１貫通孔に試料容器が挿入され、その挿入された試料容器の中の試料が第２貫通孔に対向する位置になるように試料容器を位置決めするとともに、試料容器に第１貫通孔の内壁面が熱接触する金属ブロックと、(2) 金属ブロックの第２面の側に設けられ、金属ブロックの第１貫通孔に挿入されて位置決めされた試料容器の中の試料に照射される照射光を第１貫通孔内へ出力する光源と、(3) 金属ブロックの第３面の側に設けられ、金属ブロックの第１貫通孔に挿入されて位置決めされた試料容器の中の試料において照射光の照射に応じて発生する発生光を受光する受光面を有し、第２貫通孔を経て受光面に到達した発生光の強度を検出して検出信号を出力する光検出器と、を備える。そして、金属ブロックは、第３面を複数有し、これら複数の第３面のうちの何れかと第１貫通孔との間に設けられた複数の第２貫通孔を有し、光源は、複数のピーク波長のうちから選択した何れか１つのピーク波長の照射光を出力し、光検出器は、複数の第２貫通孔の何れかに、複数のピーク波長に対し一対一に対応して設けられている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、より簡便に、複数のピーク波長の照射光それぞれを試料に照射したときに該試料において発生する光の強度を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施形態の光計測装置１の全体構成を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態の光計測装置１の要部構成を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態の光計測装置１の動作例を示すタイミングチャートである。
【図４】図４は、本実施形態の光計測装置１の他の動作例を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、処理部３０の信号変換器３１の他の構成例を示す図である。
【図６】図６は、処理部３０の信号変換器３１の更に他の構成例を示す図である。
【図７】図７は、信号変換器３１Ｂを用いた場合の光計測装置１の動作例を示すタイミングチャートである。
【図８】図８は、処理部３０の他の構成例を示す図である。
【図９】図９は、処理部３０Ａを用いた場合の光計測装置１の動作例を示すタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、測定光学系の変形例の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、測定光学系の好適例の構成を示す縦断面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示される測定光学系における金属ブロック５０の構成を示す縦断面図である。
【図１３】図１３は、図１１に示される測定光学系における光学素子保持部６０の構成を示す縦断面図である。
【図１４】図１４は、図１１に示される測定光学系の横断面図である。
【図１５】図１５は、測定光学系の第１変形例の構成を示す縦断面図である。
【図１６】図１６は、測定光学系の第２変形例の構成を示す縦断面図である。
【図１７】図１７は、光源１１の第１構成例を示す斜視図である。
【図１８】図１８は、光源１１の第２構成例を示す断面図である。
【図１９】図１９は、光源１１の第３構成例を示す断面図である。
【図２０】図２０は、光源１１の第３構成例で用いられるフィルタホイール９６を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００２０】
本発明の光計測装置または光計測方法は、複数のピーク波長の照射光それぞれの照射に応じて試料において発生する光の強度を計測するものであるが、以下の実施形態ではピーク波長の数を３として説明する。以下に登場するｎは１以上３以下の各整数である。また、本発明の光計測装置または光計測方法は、光が照射された試料において発生する光（蛍光、散乱光、または、非線形光学現象により発生する光）の強度を計測するものであるが、以下の実施形態では蛍光の強度を計測する場合について説明する。また、試料には３種類の蛍光性物質が含まれているとする。
【００２１】
図１は、本実施形態の光計測装置１の全体構成を示す図である。図２は、本実施形態の光計測装置１の要部構成を示す図である。光計測装置１は、試料容器２に入れられた試料への励起光の照射によって発生する蛍光の強度を計測するものであり、照射部１０、検出部２０、処理部３０、制御部４０、入力部４１、表示部４２および記憶部４３を備える。
【００２２】
照射部１０は、光源１１、励起光透過フィルタ１２および光源駆動回路１３を含む。光源１１は、３つのピーク波長λ１〜λ３のうちから選択した何れか１つのピーク波長λｎの照射光（励起光）を出力する。ピーク波長λｎの照射光（以下「照射光λｎ」と記す場合がある。）は、試料に含まれる３種類の蛍光性物質のうち第ｎの蛍光性物質を選択的に励起し得る。光源１１の光出力側に、光の指向性を高めるためのレンズが設けられてもよい。このレンズは、光源１１と一体であってもよいし、光源１１とは別体であってもよい。
【００２３】
励起光透過フィルタ１２は、光源１１と光学的に接続され、光源１１から出力される光を入力する。励起光透過フィルタ１２は、試料に含まれる蛍光性物質を励起する照射光λ１〜λ３を選択的に透過させて、その照射光を試料容器２へ出力する。励起光透過フィルタ１２の透過波長、すなわち、励起光波長は、試料容器２に入れられた試料に含まれる蛍光性物質に応じて適切に選択される。励起光透過フィルタ１２は、フィルタ特性がよい誘電体多層膜フィルタであってもよいし、色ガラスフィルタであってもよい。励起光透過フィルタ１２は、検出される発生光（蛍光）の波長の光を遮断してもよい。なお、光源１１の具体的構成例については後述する。
【００２４】
光源駆動回路１３は、光源１１と電気的に接続され、光源１１を駆動して発光させる。光源１１は、制御部４０からの指示を受けた光源駆動回路１３により駆動されて、互いに異なる照射期間に亘って、試料容器２に照射される照射光λ１〜λ３を出力する。すなわち、光源１１は、照射光λ１〜λ３のうち或る１つのピーク波長の照射光を出力している期間には、他のピーク波長の照射光を出力しない。照射部１０は、光源１１から出力される各ピーク波長の照射光を互いに異なる照射期間に亘って試料に照射する。
【００２５】
検出部２０は、照射光λ１〜λ３に対し一対一に対応して設けられた光検出器２１１〜２１３および蛍光透過フィルタ２２１〜２２３を含む。なお、図示の都合上、図２では蛍光透過フィルタ２２１〜２２３を示していない。
【００２６】
各蛍光透過フィルタ２２ｎは、試料容器２に入れられた試料への照射光λｎの照射に応じて該試料で発生する蛍光（発生光）を選択的に透過させて、その蛍光を対応する光検出器２１ｎへ出力する。各蛍光透過フィルタ２２ｎは、蛍光以外の光（例えば、励起光透過フィルタ１２を透過した光）を遮断する。各蛍光透過フィルタ２２ｎの透過波長は、試料容器２に入れられた試料に含まれる３種類の蛍光性物質のうち第ｎの蛍光性物質に応じて適切に選択される。各蛍光透過フィルタ２２ｎは、フィルタ特性がよい誘電体多層膜フィルタであってもよいし、色ガラスフィルタであってもよい。
【００２７】
各光検出器２１ｎは、対応する蛍光透過フィルタ２２ｎと光学的に接続され、該蛍光透過フィルタ２２ｎを透過した蛍光を受光する。各光検出器２１ｎは、受光した蛍光の強度を検出し、その蛍光強度を示す検出信号を処理部３０へ出力する。各光検出器２１ｎは、例えば、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオードまたは光電子増倍管などである。検出部２０は、各光検出器２１ｎにより、対応する照射光λｎの照射に応じて試料において発生する発生光のうち照射光の照射方向と異なる方向に放射された発生光を受光して、その受光した発生光の強度を検出して検出信号を出力する。
【００２８】
光源１１、励起光透過フィルタ１２、試料容器２、蛍光透過フィルタ２２１〜２２３および光検出器２１１〜２１３を含む測定光学系は、外部からの迷光が入射しないように暗箱の内部に配置される。
【００２９】
処理部３０は、光検出器２１１〜２１３と電気的に接続される入力端子を有する。その入力端子には、光検出器２１１〜２１３それぞれから出力される検出信号がアナログ値として共通に入力される。処理部３０は、照射部１０の光源１１が照射光λｎを出力している照射期間に入力端子に入力されるアナログ値を入力し、このアナログ値に応じたデジタル値を、照射光λｎが照射された試料において発生する発生光（蛍光）の強度を表す値として制御部４０へ出力する。処理部３０の詳細については後述する。
【００３０】
制御部４０は、光源駆動回路１３と電気的に接続されており、光源駆動回路１３を制御することで光源１１から各照射光λｎを所定の照射期間に亘って発光させる。制御部４０は、処理部３０と電気的に接続されており、処理部３０の動作を制御するとともに、処理部３０から出力されるデジタル値を入力して、各試料で発生した蛍光の強度を求め、この蛍光強度に基づいて試料の解析を行う。制御部４０は、これらのデジタル値、蛍光強度および解析結果を記憶部４３に記憶させる。制御部４０は、上記の制御や解析を行うＣＰＵを含み、例えば、パーソナルコンピュータ、スマートデバイス、マイクロコンピュータ、あるいはクラウドサーバなどのコンピュータである。なお、制御部４０と他の構成要素との間の接続は、有線に限らず無線であってもよく、また、ネットワーク通信による接続を含んでいてもよい。
【００３１】
制御部４０は、照射部１０の光源１１からの各照射光λｎの照射期間を指示する同期信号を発生して、この同期信号を照射部１０および処理部３０それぞれへ出力する。照射部１０の光源駆動回路１３は、制御部４０から出力された同期信号に基づいて光源１１から互いに異なる照射期間に亘って各照射光λｎを出力させる。処理部３０は、制御部４０から出力された同期信号に基づいてアナログ値からデジタル値への変換処理を行う。この同期信号は、周期的なクロック信号であってもよいし、各動作タイミングを直截的に指示するトリガ信号であってもよい。同期信号がクロック信号である場合、光源駆動回路１３および処理部３０それぞれは、該クロック信号のパルスをカウントして、所定のカウント値に達したことを受けて各動作タイミングを決定する。なお、同期信号は、制御部４０から出力されなくてもよく、光源駆動回路１３および処理部３０のうちの何れか一方が発生して他方に出力してもよい。
【００３２】
入力部４１は、制御部４０と電気的に接続されており、計測条件、計測開始および計測終了などの入力を受け付ける。入力部４１は、例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーンなどである。入力部４１は、モーメンタリースイッチやオルタネートスイッチのような単純なオン／オフを制御部４０に伝えるものでもよい。
【００３３】
表示部４２は、制御部４０と電気的に接続されており、計測条件や計測結果を表示する。表示部４２は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、タッチスクリーンなどである。また、表示部４２は、ＬＥＤ等の発光素子の点灯／消灯により表示をするものであってもよい。
【００３４】
記憶部４３は、制御部４０と電気的に接続されており、制御部４０から出力された蛍光強度および解析結果などを記憶する。記憶部４３は、例えば、内部メモリや外部ストレージなどである。
【００３５】
次に、図２を用いて本実施形態の光計測装置１の要部構成について説明する。以降では各光検出器２１ｎがフォトダイオードであるとして説明する。各光検出器２１ｎのカソードは接地電位とされ、各光検出器２１ｎのアノードは共通にされている。各光検出器２１ｎは、光の入射に応じて電荷を発生させ、その電荷に応じた電流を検出信号としてアノードから処理部３０へ出力する。各光検出器２１ｎにおいて単位時間当たりに発生する電荷の量は、受光した光の強度に応じた電流値（アナログ値）である。
【００３６】
処理部３０は、信号変換器３１およびＡＤ変換器３３を含む。信号変換器３１は、光検出器２１１〜２１３それぞれのアノードと電気的に接続される入力端子Ｔを有する。その入力端子Ｔには、光検出器２１１〜２１３それぞれから出力される電流値（検出信号）がアナログ値として共通に入力される。信号変換器３１は、照射部１０の光源１１が各照射光λｎを出力している照射期間に入力端子Ｔに入力されるアナログ値を入力し、その入力されるアナログ値に応じた電圧値を出力する。ＡＤ変換器３３は、信号変換器３１と電気的に接続されており、信号変換器３１から出力される電圧値を入力する。ＡＤ変換器３３は、この入力した電圧値（アナログ値）をデジタル値に変換し、光源１１から出力された各照射光λｎが照射された試料において発生する発生光（蛍光）の強度を表す値として該デジタル値を出力する。
【００３７】
信号変換器３１は、図２に示されるように、アンプ３１１、容量部３１２およびスイッチ３１３を含む積分器の構成とすることができる。アンプ３１１は、反転入力端子、非反転入力端子および出力端子を有する。アンプ３１１の非反転入力端子は接地電位とされる。アンプ３１１の反転入力端子は、検出部２０の光検出器２１１〜２１３それぞれのアノードと電気的に接続されている。アンプ３１１の出力端子は、ＡＤ変換器３３のサンプルホールド回路３３１と電気的に接続されている。容量部３１２およびスイッチ３１３は、互いに並列的に接続されて、アンプ３１１の反転入力端子と出力端子との間に設けられている。
【００３８】
この信号変換器３１では、スイッチ３１３がオン状態であると、容量部３１２の電荷蓄積が初期化され、アンプ３１１の出力端子の電圧値も初期化される。スイッチ３１３がオフ状態であると、アンプ３１１の反転入力端子に入力される検出信号に基づいて容量部３１２に電荷が蓄積されていき、その容量部３１２に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値がアンプ３１１の出力端子から出力される。アンプ３１１から出力された電圧値は、ＡＤ変換器３３のサンプルホールド回路３３１により保持される。サンプルホールド回路３３１によって保持された電圧値は、ＡＤ変換器３３へ出力され、ＡＤ変換器３３によりデジタル信号に変換される。なお、サンプルホールド回路は、ＡＤ変換器３３に内蔵されなくてもよい。この場合、サンプルホールド回路は、アンプ３１１の出力端子及びＡＤ変換器３３それぞれと電気的に接続される。このような積分器の構成を有する信号変換器３１において電荷蓄積期間の長さ及び容量部３１２の容量値を適切に設定することにより、高感度の光検出を行うことができる。
【００３９】
次に、本実施形態の光計測装置１の動作例および本実施形態の光計測方法について説明する。本実施形態の光計測方法は、光計測装置１を用いて、試料容器２に入れられた試料への各照射光λｎの照射によって該試料において発生する蛍光の強度を計測するものである。
【００４０】
図３は、本実施形態の光計測装置１の動作例を示すタイミングチャートである。この動作は、同期ステップにおいて制御部４０から出力される同期信号に基づいて行われる。この図には、上から順に、光源１１からの照射光λ１〜λ３それぞれの出力、光検出器２１１〜２１３それぞれの出力、信号変換器３１の出力およびサンプルホールド回路３３１の出力が示されている。また、この図には２サイクル分の動作が示されているが、以降のサイクルでも同様である。
【００４１】
光照射ステップにおいて、期間Ｔ１１（時刻ｔ１０〜ｔ１２）に光源１１が照射光λ１を出力し、この期間Ｔ１１に続く期間Ｔ１２（時刻ｔ１２〜ｔ１４）に光源１１が照射光λ２を出力し、この期間Ｔ１２に続く期間Ｔ１３（時刻ｔ１４〜ｔ２０）に光源１１が照射光λ３を出力する。さらに、この期間Ｔ１３に続く期間Ｔ２１（時刻ｔ２０〜ｔ２２）に光源１１が照射光λ１を出力し、この期間Ｔ２１に続く期間Ｔ２２（時刻ｔ２２〜ｔ２４）に光源１１が照射光λ２を出力し、この期間Ｔ２２に続く期間Ｔ２３（時刻ｔ２４〜ｔ３０）に光源１１が照射光λ３を出力する。期間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３は、互いに重なることはない。このように、光源１１は、互いに異なる照射期間に亘って照射光λ１〜λ３を出力する。
【００４２】
光検出ステップにおいて、光検出器２１１〜２１３は、互いに異なる期間に亘って発生光（蛍光）を受光して当該受光強度に応じた値の検出信号を出力する。すなわち、期間Ｔ１１に光検出器２１１が蛍光を受光し、期間Ｔ１２に光検出器２１２が蛍光を受光し、期間Ｔ１３に光検出器２１３が蛍光を受光する。さらに、期間Ｔ２１に光検出器２１１が蛍光を受光し、期間Ｔ２２に光検出器２１２が蛍光を受光し、期間Ｔ２３に光検出器２１３が蛍光を受光する。光検出器２１１〜２１３それぞれから出力される検出信号は、信号変換器３１の入力端子Ｔ（アンプ３１１の反転入力端子）に共通に入力される。
【００４３】
信号処理ステップにおいて、期間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３それぞれの初期に、信号変換器３１のスイッチ３１３がオン状態となり、容量部３１２の電荷蓄積が初期化され、アンプ３１１の出力端子の電圧値も初期化される。初期化後、信号変換器３１のスイッチ３１３がオフ状態となり、アンプ３１１の反転入力端子に入力される検出信号に基づいて容量部３１２に電荷が蓄積されていき、その容量部３１２に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値がアンプ３１１の出力端子から出力される（信号変換ステップ）。期間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３それぞれにおいて、信号変換器３１から出力される電圧値の増加速度は、信号変換器３１の入力端子Ｔに入力される検出信号の値に応じたものであり、各光検出器が受光した蛍光の強度に応じたものである。
【００４４】
期間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３それぞれの末期に、信号変換器３１から出力される電圧値（アナログ値）がＡＤ変換器３３のサンプルホールド回路３３１により保持され、一定期間に亘ってサンプルホールド回路３３１から出力される。そして、ＡＤ変換器３３によりデジタル値に変換され、該デジタル値がＡＤ変換器３３から出力される（ＡＤ変換ステップ）。ＡＤ変換器３３から出力されたデジタル値は制御部４０へ転送される。
【００４５】
期間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３それぞれは、信号変換器３１から出力される電圧値の増加を十分なＳＮ比で観測することができる時間であればよく、例えば１ミリ秒〜１分であるのが好ましい。例えば、各期間が３秒であるとすると、３つの試料について１回ずつ計測を行う１サイクルの計測時間は９秒となる。
【００４６】
光源１１が照射光λ１を出力している期間Ｔ１１，Ｔ２１では、試料容器２に入れられた試料に含まれる第１の蛍光性物質で蛍光が発生すると、その蛍光を受光した光検出器２１１から出力される検出信号が処理部３０に入力されて、その検出信号の値がデジタル値に変換される。光源１１が照射光λ２を出力している期間Ｔ１２，Ｔ２２では、試料容器２に入れられた試料に含まれる第２の蛍光性物質で蛍光が発生すると、その蛍光を受光した光検出器２１２から出力される検出信号が処理部３０に入力されて、その検出信号の値がデジタル値に変換される。また、光源１１が照射光λ３を出力している期間Ｔ１３，Ｔ２３では、試料容器２に入れられた試料に含まれる第３の蛍光性物質で蛍光が発生すると、その蛍光を受光した光検出器２１３から出力される検出信号が処理部３０に入力されて、その検出信号の値がデジタル値に変換される。
【００４７】
信号変換器３１およびＡＤ変換器３３を含む処理部３０の信号処理は、光源１１の照射光λ１〜λ３の出力と同期して行われる。制御部４０は、光源１１の照射光λ１〜λ３の出力と処理部３０の信号処理とを互いに同期して制御することで、処理部３０から出力されるデジタル値が試料中の３種類の蛍光性物質のうちの何れの蛍光性物質で発生した蛍光の強度を表すものであるかを把握することができる。したがって、試料中の３種類の蛍光性物質それぞれにおいて発生する光の強度を計測することができる。また、３つの光検出器２１１〜２１３に対して１つの処理部３０を設ければよいので、装置構成を簡便にできる。
【００４８】
図４は、本実施形態の光計測装置１の他の動作例を示すタイミングチャートである。この動作も、制御部４０から出力される同期信号に基づいて行われる。この図にも、上から順に、光源１１からの照射光λ１〜λ３それぞれの出力、光検出器２１１〜２１３それぞれの出力、信号変換器３１の出力およびＡＤ変換器３３の出力が示されている。また、この図にも２サイクル分の動作が示されているが、以降のサイクルでも同様である。
【００４９】
期間Ｔ１１（時刻ｔ１０〜ｔ１１）に光源１１が照射光λ１を出力し、この期間Ｔ１１の後の期間Ｔ１２（時刻ｔ１２〜ｔ１３）に光源１１が照射光λ２を出力し、この期間Ｔ１２の後の期間Ｔ１３（時刻ｔ１４〜ｔ１５）に光源１１が照射光λ３を出力する。さらに、この期間Ｔ１３の後の期間Ｔ２１（時刻ｔ２０〜ｔ２１）に光源１１が照射光λ１を出力し、この期間Ｔ２１の後の期間Ｔ２２（時刻ｔ２２〜ｔ２３）に光源１１が照射光λ２を出力し、この期間Ｔ２２の後の期間Ｔ２３（時刻ｔ２４〜ｔ２５）に光源１１が照射光λ３を出力する。期間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３は、互いに重なることはない。このように、光源１１は、互いに異なる照射期間に亘って照射光λ１〜λ３を出力する。
【００５０】
この動作例では、照射期間Ｔ１１と次の照射期間Ｔ１２との間の待ち期間（時刻ｔ１１〜ｔ１２）、照射期間Ｔ１２と次の照射期間Ｔ１３との間の待ち期間（時刻ｔ１３〜ｔ１４）、照射期間Ｔ１３と次の照射期間Ｔ２１との間の待ち期間（時刻ｔ１５〜ｔ２０）、照射期間Ｔ２１と次の照射期間Ｔ２２との間の待ち期間（時刻ｔ２１〜ｔ２２）、照射期間Ｔ２２と次の照射期間Ｔ２３との間の待ち期間（時刻ｔ２３〜ｔ２４）および照射期間Ｔ２３と次の照射期間との間の待ち期間（時刻ｔ２５〜ｔ３０）では、光源１１は照射光（励起光）を出力しない。これらの待ち期間に、ＡＤ変換器３３から出力されたデジタル値は制御部４０へ転送される。
【００５１】
この動作例では、例えば、光源１１が照射光λ１を出力する期間Ｔ１１（時刻ｔ１０〜ｔ１１）が終了した後に、試料から遅延蛍光が発生しても、その遅延蛍光の発生は待ち期間（時刻ｔ１１〜ｔ１２）のうちに無くなるので、次の期間Ｔ１２（時刻ｔ１２〜ｔ１３）における光源１１からの照射光λ２の照射により試料で発生する蛍光の検出に影響はない。
【００５２】
次に、処理部３０の信号変換器３１の他の構成例、および、処理部３０の他の構成例について説明する。
【００５３】
図５は、処理部３０の信号変換器３１の他の構成例を示す図である。この図に示される他の構成例の信号変換器３１Ａは、アンプ３１１、容量部３１２およびスイッチ３１４〜３１８を含む積分器の構成である。アンプ３１１は、反転入力端子、非反転入力端子および出力端子を有する。アンプ３１１の非反転入力端子は接地電位とされる。スイッチ３１４は、検出部２０の光検出器２１１〜２１３それぞれのアノードとアンプ３１１の反転入力端子との間に設けられている。スイッチ３１５は、アンプ３１１の反転入力端子と非反転入力端子との間に設けられている。容量部３１２の一端は、アンプ３１１の反転入力端子と接続されている。容量部３１２の他端は、スイッチ３１６を介してアンプ３１１の出力端子と接続され、また、スイッチ３１７を介して基準電位Ｖrefが入力される。スイッチ３１８は、アンプ３１１の出力端子とサンプルホールド回路３３１との間に設けられている。
【００５４】
この信号変換器３１Ａでは、スイッチ３１４，３１６がオフ状態であって、スイッチ３１５，３１７がオン状態であると、容量部３１２の両端の間の電圧がＶrefに初期化される。スイッチ３１４，３１６がオン状態であって、スイッチ３１５，３１７がオフ状態であると、アンプ３１１の反転入力端子に入力される検出信号に基づいて容量部３１２に電荷が蓄積されていき、その容量部３１２に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値がアンプ３１１の出力端子から出力される。スイッチ３１４がオフ状態に転じると、容量部３１２への電荷の蓄積が終了する。スイッチ３１８がオン状態であると、アンプ３１１の出力端子から出力された電圧値は、サンプルホールド回路３３１により保持され、一定期間に亘ってサンプルホールド回路３３１からＡＤ変換器３３に出力される。
【００５５】
図６は、処理部３０の信号変換器３１の更に他の構成例を示す図である。この図に示される更に他の構成例の信号変換器３１Ｂは、アンプ３１１および抵抗器３１９を含む電流電圧変換器の構成である。アンプ３１１は、反転入力端子、非反転入力端子および出力端子を有する。アンプ３１１の非反転入力端子は接地電位とされる。抵抗器３１９は、アンプ３１１の反転入力端子と出力端子との間に設けられている。この信号変換器３１Ｂでは、アンプ３１１の反転入力端子に入力される検出信号の電流値に応じた電圧値が出力端子から出力される。
【００５６】
図７は、信号変換器３１Ｂを用いた場合の光計測装置１の動作例を示すタイミングチャートである。この動作も、制御部４０から出力される同期信号に基づいて行われる。この図にも、上から順に、光源１１からの照射光λ１〜λ３それぞれの出力、光検出器２１１〜２１３それぞれの出力、信号変換器３１Ｂの出力およびサンプルホールド回路３３１の出力が示されている。また、この図にも２サイクル分の動作が示されているが、以降のサイクルでも同様である。
【００５７】
図７に示される動作例における光源１１からの照射光λ１〜λ３それぞれの出力および光検出器２１１〜２１３それぞれの出力は、図３に示された動作例の場合と同じである。図７に示される動作例では、期間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３それぞれにおいて、信号変換器３１Ｂの出力端子から出力される電圧値は、信号変換器３１Ｂのアンプ３１１の反転入力端子に入力される検出信号の電流値に応じたものである。各期間において、信号変換器３１Ｂの入力電流値が一定であれば、信号変換器３１Ｂの出力電圧値も一定である。この場合、各期間内の任意のタイミングで信号変換器３１Ｂから出力される電圧値（アナログ値）がサンプルホールド回路３３１により保持され、一定期間に亘ってサンプルホールド回路３３１からＡＤ変換器３３へ出力される。その後、ＡＤ変換器３３により、サンプルホールド回路３３１から出力された電圧値がデジタル値に変換され、該デジタル値がＡＤ変換器３３から出力される。ＡＤ変換器３３から出力されたデジタル値は制御部４０へ転送される。
【００５８】
図８は、処理部３０の他の構成例を示す図である。この図に示される他の構成例の処理部３０Ａは、信号変換器３１、信号変換器３２、ＡＤ変換器３３、スイッチ３４およびスイッチ３５を含む。
【００５９】
信号変換器３１は、図２に示されたものと同様に、アンプ３１１、容量部３１２およびスイッチ３１３を含む積分器の構成を有する。信号変換器３２も、同様に、アンプ３２１、容量部３２２およびスイッチ３２３を含む積分器の構成を有する。
【００６０】
スイッチ３４は、信号変換器３１の入力端子Ｔ１（アンプ３１１の反転入力端子）および信号変換器３２の入力端子Ｔ２（アンプ３２１の反転入力端子）のうちの何れか一方を選択して、その選択した入力端子と検出部２０の光検出器２１１〜２１３それぞれのアノードとを電気的に接続する。スイッチ３５は、信号変換器３１の出力端子（アンプ３１１の出力端子）および信号変換器３２の出力端子（アンプ３２１の出力端子）のうちの何れか一方を選択して、その選択した出力端子とサンプルホールド回路３３１とを電気的に接続する。スイッチ３４およびスイッチ３５は、制御部４０により接続状態が制御される。
【００６１】
図９は、処理部３０Ａを用いた場合の光計測装置１の動作例を示すタイミングチャートである。この動作も、制御部４０から出力される同期信号に基づいて行われる。この図には、上から順に、光源１１からの照射光λ１〜λ３それぞれの出力、スイッチ３４の接続状態、スイッチ３５の接続状態、信号変換器３１の動作、信号変換器３２の動作およびＡＤ変換器３３の動作が示されている。
【００６２】
期間Ｔ１１（時刻ｔ１０〜ｔ１２）に、光源１１が照射光λ１を出力し、光検出器２１１が蛍光を受光し、スイッチ３４により信号変換器３１の入力端子Ｔ１が各光検出器２１ｎと接続される。この期間Ｔ１１の初期に、信号変換器３１のスイッチ３１３がオン状態となり、容量部３１２の電荷蓄積が初期化され、アンプ３１１の出力端子の電圧値も初期化される。初期化後、信号変換器３１のスイッチ３１３がオフ状態となり、アンプ３１１の反転入力端子に入力される検出信号に基づいて容量部３１２に電荷が蓄積されていき、その容量部３１２に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値がアンプ３１１の出力端子から出力される。
【００６３】
この期間Ｔ１１に続く期間Ｔ１２（時刻ｔ１２〜ｔ１４）に、スイッチ３４により信号変換器３１の入力端子Ｔ１が各光検出器２１ｎから切り離されて、信号変換器３１の出力電圧値が確定される。また、この期間Ｔ１２に、スイッチ３５により信号変換器３１の出力端子がサンプルホールド回路３３１と接続されて、信号変換器３１の出力電圧値がサンプルホールド回路３３１により保持される。この期間Ｔ１２に、ＡＤ変換器３３によりＡＤ変換処理が行われてデジタル値が制御部４０へ出力される。このとき出力されるデジタル値は、光検出器２１１の検出信号値に応じたものである。
【００６４】
また、期間Ｔ１２に、光源１１が照射光λ２を出力し、光検出器２１２が蛍光を受光し、スイッチ３４により信号変換器３２の入力端子Ｔ２が各光検出器２１ｎと接続される。この期間Ｔ１２の初期に、信号変換器３２のスイッチ３２３がオン状態となり、容量部３２２の電荷蓄積が初期化され、アンプ３２１の出力端子の電圧値も初期化される。初期化後、信号変換器３２のスイッチ３２３がオフ状態となり、アンプ３２１の反転入力端子に入力される検出信号に基づいて容量部３２２に電荷が蓄積されていき、その容量部３２２に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値がアンプ３２１の出力端子から出力される。
【００６５】
この期間Ｔ１２に続く期間Ｔ１３（時刻ｔ１４〜ｔ２０）に、スイッチ３４により信号変換器３２の入力端子Ｔ２が各光検出器２１ｎから切り離されて、信号変換器３２の出力電圧値が確定される。また、この期間Ｔ１３に、スイッチ３５により信号変換器３２の出力端子がサンプルホールド回路３３１と接続されて、信号変換器３２の出力電圧値がサンプルホールド回路３３１により保持される。この期間Ｔ１３に、ＡＤ変換器３３によりＡＤ変換処理が行われてデジタル値が制御部４０へ出力される。このとき出力されるデジタル値は、光検出器２１２の検出信号値に応じたものである。
【００６６】
また、期間Ｔ１３に、光源１１が照射光λ３を出力し、光検出器２１３が蛍光を受光し、スイッチ３４により信号変換器３１の入力端子Ｔ１が各光検出器２１ｎと接続される。この期間Ｔ１３の初期に、信号変換器３１のスイッチ３１３がオン状態となり、容量部３１２の電荷蓄積が初期化され、アンプ３１１の出力端子の電圧値も初期化される。初期化後、信号変換器３１のスイッチ３１３がオフ状態となり、アンプ３１１の反転入力端子に入力される検出信号に基づいて容量部３１２に電荷が蓄積されていき、その容量部３１２に蓄積されている電荷の量に応じた電圧値がアンプ３１１の出力端子から出力される。
【００６７】
この期間Ｔ１３に続く期間Ｔ２１（時刻ｔ２０〜ｔ２２）に、スイッチ３４により信号変換器３１の入力端子Ｔ１が各光検出器２１ｎから切り離されて、信号変換器３１の出力電圧値が確定される。また、この期間Ｔ２１に、スイッチ３５により信号変換器３１の出力端子がサンプルホールド回路３３１と接続されて、信号変換器３１の出力電圧値がサンプルホールド回路３３１により保持される。この期間Ｔ２１に、ＡＤ変換器３３によりＡＤ変換処理が行われてデジタル値が制御部４０へ出力される。このとき出力されるデジタル値は、光検出器２１３の検出信号値に応じたものである。
【００６８】
以降の動作も同様である。この構成例では、光源１１の照射光λ１〜λ３それぞれの照射期間に同期して２つの信号変換器３１，３２が交互に検出信号を入力して電荷蓄積を行う。一方の信号変換器が検出信号を入力して電荷蓄積を行っている期間に、ＡＤ変換器３３は、一つ前の期間に電荷蓄積を行った他方の信号変換器の出力電圧値をデジタル値に変換して該デジタル値を出力する。したがって、ＡＤ変換器３３によって一方の信号変換器の出力電圧値をデジタル信号に変換している間でも、他方の信号変換器による電荷蓄積を行うことができる。
【００６９】
測定光学系における光源、試料容器、光検出器、その他の光学部品の配置や構成は、上記実施形態に限られない。例えば、光源から試料容器まで照射光を光ファイバにより導光してもよいし、試料容器から光検出器まで発生光を光ファイバにより導光してもよい。また、図１０に示されるように、光源１１および光検出器２１ｎなどを含む測定光学系において、試料容器２と光検出器２１ｎとの間に、蛍光透過フィルタ２２ｎに加えてレンズ２３ｎ，２４ｎが設けられてもよい。蛍光透過フィルタ２２ｎはレンズ２３ｎとレンズ２４ｎとの間に設けられるのが好ましい。この構成例では、試料で発生した蛍光を選択的に光検出器２１ｎへ導光するためのレンズ２３ｎ，２４ｎが設けられていることにより、発生光を効率よく光検出器２１ｎの受光面へ導くことができる一方で、励起光またはその散乱光が光検出器２１ｎの受光面へ入射することを抑制することができるので、発生光の強度をＳＮ比よく検出することができる。
【００７０】
ただし、図１０に示されるようなレンズを含む測定光学系は、構成が複雑であること及び組立工数が多いことにより、光計測装置の高価格化の要因となる。そこで、次に示されるような測定光学系の構成とするのが好ましい。
【００７１】
図１１は、測定光学系の好適例の構成を示す縦断面図である。この図には暗箱８０も示されている。図１２は、図１１に示される測定光学系における金属ブロック５０の構成を示す縦断面図である。図１３は、図１１に示される測定光学系における光学素子保持部６０の構成を示す縦断面図である。
【００７２】
金属ブロック５０および光学素子保持部６０は、試料容器２、光源１１、励起光透過フィルタ１２、光検出器２１１〜２１３および蛍光透過フィルタ２２１〜２２３を保持して、これらの配置を規定するものである。暗箱８０は、試料容器２、光源１１、励起光透過フィルタ１２、光検出器２１１〜２１３、蛍光透過フィルタ２２１〜２２３、金属ブロック５０および光学素子保持部６０を内部に配置する。暗箱８０の蓋８１が開いている状態で、金属ブロック５０の上下方向に延在する第１貫通孔に対し試料容器２を挿入したり取り外したりすることが可能である。蓋８１が閉じている状態では、外部からの迷光は暗箱８０の内部に入射しない。
【００７３】
図１２に示される金属ブロック５０は、熱伝導性が高い金属からなり、好適にはアルミニウム及びアルミニウム合金のうち少なくとも一方によって構成される。また、金属ブロック５０は、銅、銅合金或いはステンレス鋼などから構成されてもよい。金属ブロック５０は、概略形状として角柱形状を有する。金属ブロック５０は、その角柱において上面である第１面５１と、これに対向する下面である第２面５２と、これらとは別の側面である第３面５３とを有する。なお、金属ブロック５０の概略形状が角柱形状であれば、側面である第３面５３は少なくとも３つ存在する。例えば、金属ブロック５０の概略形状が四角柱形状であれば、側面である第３面５３は４つ存在する。
【００７４】
金属ブロック５０は、第１面５１と第２面５２との間に設けられた第１貫通孔５４を有する。第１貫通孔５４は、第１面５１側の上側孔５５と、テーパ部５６と、第２面５２側の下側孔５７とに区分される。上側孔５５の径は軸方向に沿って一定である。下側孔５７の径も軸方向に沿って一定であってよい。上側孔５５の径は下側孔５７の径より小さい。上側孔５５は、第１面５１の側から試料容器２が挿入され得る径を有する。上側孔５５と下側孔５７との間にあるテーパ部５６の径は、軸方向に沿って単調に変化する。また、金属ブロック５０は、何れかの第３面５３と第１貫通孔５４の下側孔５７との間に設けられた第２貫通孔５８１〜５８３を有する。各第２貫通孔５８ｎの径は一定であってよい。このような形状を有する金属ブロック５０は、金属隗に対し旋盤加工をすることにより第１貫通孔５４および第２貫通孔５８１〜５８３を形成することで作製することができる。
【００７５】
金属ブロック５０の第１面５１の側から第１貫通孔５４に試料容器２が挿入される。挿入される試料容器２の上部は略円柱形状を有する。試料容器２の下部は先端ほど径が細くなる形状であってよい。挿入された試料容器２は、その下部の中の試料３が各第２貫通孔５８ｎに対向する位置になるように位置決めされる。同時に、試料容器２の上部の略円柱形状を有する部分は、第１貫通孔５４の上側孔５５の内壁面と熱接触する。
【００７６】
なお、上記のような形状を有する試料容器としてマイクロチューブがある。例えば、マイクロチューブの容量は２５０μＬであり、そのマイクロチューブの中に入れられる試料は数μＬである。マイクロチューブは透明または乳白色である。乳白色であるマイクロチューブは、表面で励起光を鏡面反射させるだけでなく、励起光を散乱させる。マイクロチューブで散乱した励起光は、強度が小さいので、蛍光透過フィルタ２２ｎにより十分に遮断することができる。マイクロチューブで鏡面反射した励起光は、散乱した励起光と比べて強度が大きいので、蛍光透過フィルタ２２ｎに入射した場合に該蛍光透過フィルタ２２ｎにより十分に遮断することができず一部が光検出器２１ｎの受光面に到達する場合があり、また、該蛍光透過フィルタ２２ｎにおいて蛍光が発生して該蛍光が光検出器２１ｎの受光面に到達する場合がある。したがって、マイクロチューブで鏡面反射した励起光が蛍光透過フィルタ２２ｎに入射しないような構造が好ましい。
【００７７】
図１３に示される光学素子保持部６０は、例えばポリプラスチックス社のDURACON（ジュラコン、登録商標）等の金属ブロック５０よりも熱伝導性が低い樹脂によって構成される。光学素子保持部６０は、光源１１、励起光透過フィルタ１２、光検出器２１１〜２１３および蛍光透過フィルタ２２１〜２２３を保持して、これらの配置を規定する。光学素子保持部６０と金属ブロック５０とが互いに組み合わせられることで、光源１１から励起光透過フィルタ１２、試料容器２および蛍光透過フィルタ２２ｎを経て光検出器２１ｎに至るまでの測定光学系が構成される。
【００７８】
光学素子保持部６０は、金属ブロック５０と組み合わせられ得る形状を有する。光学素子保持部６０は、金属ブロック５０と組み合わせられた際に金属ブロック５０の第１貫通孔５４と繋がる第１貫通孔６１を有する。光学素子保持部６０の第１貫通孔６１は、金属ブロック５０に近い上側孔６２と、金属ブロック５０の反対側にある下側孔６３とに区分される。上側孔６２には励起光透過フィルタ１２が嵌め込まれて位置固定される。下側孔６３の開口部分には光源１１が配置される。
【００７９】
また、光学素子保持部６０は、金属ブロック５０と組み合わせられた際に金属ブロック５０の第２貫通孔５８ｎと繋がる第２貫通孔６４ｎを有する。光学素子保持部６０の第２貫通孔６４ｎは、金属ブロック５０に近い内側孔６５ｎと、中継孔６６ｎと、金属ブロック５０の反対側にある外側孔６７ｎとに区分される。内側孔６５ｎには蛍光透過フィルタ２２ｎが嵌め込まれて位置固定される。外側孔６７ｎには光検出器２１ｎが嵌め込まれて位置固定される。
【００８０】
このような金属ブロック５０および光学素子保持部６０の構成により、金属ブロック５０の第２面５２の側に設けられた光源１１は、試料容器２の中の試料３に照射される照射光λ１〜λ３のうちから選択した照射光λｎを出力する。光源１１と試料容器２との間の光路上に設けられた励起光透過フィルタ１２は、光源１１から出力された光のうち特定波長の励起光を選択的に透過させて試料容器２に入射させる。試料容器２と光検出器２１ｎとの間の光路上に設けられた蛍光透過フィルタ２２ｎは、励起光を選択的に遮断し、蛍光を選択的に透過させて光検出器２１ｎの受光面に入射させる。また、金属ブロック５０の第３面５３の側に設けられた光検出器２１ｎは、試料容器２の中の試料３において照射光の照射に応じて発生する蛍光を受光する受光面を有し、金属ブロック５０の第２貫通孔５８ｎおよび蛍光透過フィルタ２２ｎを経て受光面に到達した蛍光の強度を検出して検出信号を出力する。
【００８１】
図１４は、図１１に示される測定光学系の横断面図である。この図は、金属ブロック５０の第２貫通孔５８ｎおよび光学素子保持部６０の第２貫通孔６４ｎが設けられた位置での断面を示す。また、この図では金属ブロック５０を概略四角柱形状としている。金属ブロック５０の４つの側面のうち第１の側面に、試料３への照射光λ１の照射によって発生する蛍光を検出するための第２貫通孔５８１、光検出器２１１および蛍光透過フィルタ２２１が設けられている。第２の側面に、試料３への照射光λ２の照射によって発生する蛍光を検出するための第２貫通孔５８２、光検出器２１２および蛍光透過フィルタ２２２が設けられている。第３の側面に、試料３への照射光λ３の照射によって発生する蛍光を検出するための第２貫通孔５８３、光検出器２１３および蛍光透過フィルタ２２３が設けられている。
【００８２】
また、金属ブロック５０の第４の側面に接触して温度調整部７０が設けられている。この温度調整部７０は、金属ブロック５０の温度を調整するとともに、この金属ブロック５０により保持される試料容器２の中の試料３の温度を調整する。温度調整部７０は、例えばヒータ或いはペルチエ素子を含む加熱部と、例えば熱電対、サーミスタ或いは温度計測用ＩＣを含む測温部とからなり、測温部により測定される金属ブロック５０の温度が所望範囲となるように加熱部による加熱を行う。温度調整部７０の動作は、制御部４０により制御されてもよい。
【００８３】
次に、図１１〜図１４に示される構成の場合の動作を説明する。温度調整部７０により金属ブロック５０が所望範囲の温度とされた後、試料３が中に入れられた試料容器２は、金属ブロック５０の第１面５１の側から第１貫通孔５４の上側孔５５に挿入される。この挿入後に、蓋８１が閉じられて、外部から暗箱８０の内部への迷光の入射が防止される。この挿入により、試料容器２は、試料３が第２貫通孔５８１〜５８３に対向する位置になるように位置決めされるとともに、上側孔５５の内壁面に熱接触する。上側孔５５の内壁面に熱接触した試料容器２の中の試料３は次第に所望範囲の温度となっていく。
【００８４】
照射光λ１〜λ３のうちから選択されて光源１１から出力された照射光λｎは、光学素子保持部６０の第１貫通孔６１の下側孔６３を通過し、第１貫通孔６１の上側孔６２に嵌め込まれた励起光透過フィルタ１２を透過する。励起光透過フィルタ１２を透過した励起光は、金属ブロック５０の第１貫通孔５４の下側孔５７を通過して、試料容器２の中の試料３に照射される。試料３への励起光照射に応じて試料３で発生した蛍光の一部は、金属ブロック５０の第２貫通孔５８ｎを通過し、光学素子保持部６０の第２貫通孔６４ｎの内側孔６５ｎに嵌め込まれた蛍光透過フィルタ２２ｎを透過する。蛍光透過フィルタ２２ｎを透過した蛍光は、光学素子保持部６０の第２貫通孔６４ｎの中継孔６６ｎを通過し、第２貫通孔６４ｎの外側孔６７ｎに嵌め込まれた光検出器２１ｎにより受光される。
【００８５】
光源１１からは照射光λ１〜λ３それぞれが互いに異なる照射期間に亘って出力される。光源１１からの照射光λ１〜λ３それぞれの出力および光検出器２１１〜２１３それぞれから出力される検出信号の処理については、既に説明したとおりである。
【００８６】
なお、光源１１から試料容器２に到るまでに励起光が通過する光学素子保持部６０の第１貫通孔６１の下側孔６３および金属ブロック５０の第１貫通孔５４の下側孔５７それぞれの大きさは、試料容器２の径と同程度または幾らか大きい程度であってよい。試料３から光検出器２１ｎに至るまで蛍光が通過する金属ブロック５０の第２貫通孔５８ｎおよび光学素子保持部６０の第２貫通孔６４ｎの中継孔６６ｎそれぞれの大きさは、光検出器２１ｎの受光面の大きさと同程度（例えば５ｍｍ程度）であってよい。金属ブロック５０の第２貫通孔５８ｎの長さは数ｍｍであってよい。
【００８７】
以上のように、図１１〜図１４に示される構成では、金属ブロック５０の第１貫通孔５４の上側孔５５に試料容器２を挿入することにより、試料容器２の中の試料３が第２貫通孔５８ｎに対向する位置になるように試料容器２を位置決めすることができる。これにより、光源１１から励起光透過フィルタ１２、試料容器２および蛍光透過フィルタ２２ｎを経て光検出器２１ｎに至るまでの測定光学系が構成される。また、試料容器２から光検出器２１ｎに至るまでの蛍光の光学系にはレンズが設けられていない。試料容器２の中の試料３で発生した蛍光は、金属ブロック５０の第２貫通孔５８ｎを通過し、蛍光透過フィルタ２２ｎを透過して、光検出器２１ｎにより受光される。したがって、構成が簡易であり、組立工数が少ないので、簡便で、低価格化が可能となる。
【００８８】
この構成では、金属ブロック５０の第１貫通孔５４の上側孔５５に試料容器２を挿入することにより、試料容器２の位置決めをすると同時に、試料容器２を上側孔５５の内壁面に熱接触させる。したがって、温度調整部７０により金属ブロック５０を介して試料容器２の中の試料３の温度を所望範囲とした条件の下で、その試料３において発生する蛍光の強度を検出することができ、また、その蛍光の強度の時間的変化を観察することができる。
【００８９】
励起光透過フィルタ１２として色ガラスフィルタを用い、或いは、蛍光透過フィルタ２２ｎとして色ガラスフィルタを用いることにより、光計測装置１を更に低価格化することができる。
【００９０】
蛍光透過フィルタ２２ｎとしての色ガラスフィルタは励起光を吸収すると蛍光を発生させる場合があり、その蛍光が光検出器２１ｎにより受光されるとＳＮ比が悪くなる。この問題に対して、金属ブロック５０の第２貫通孔５８ｎは、光検出器２１ｎへの光入射方向を規定するコリメート機能を奏し、試料３で発生した蛍光が光検出器２１ｎの受光面へ入射することを許容する一方で、光源１１から出力されて励起光透過フィルタ１２を透過した励起光が直接に又は試料容器２により鏡面反射された後に光検出器２１ｎの受光面へ向かって伝搬することを抑制することができる。したがって、蛍光透過フィルタ２２ｎとして蛍光性を有する色ガラスフィルタを用いた場合であっても、ＳＮ比の悪化が抑制される。金属ブロック５０の第２貫通孔５８ｎは、光源１１から出力されて励起光透過フィルタ１２を透過した励起光が直接に又は試料容器２により鏡面反射された後に光検出器２１ｎの受光面へ向かって伝搬することを制限する位置、径、長さ又は方位とされているのが好ましい。
【００９１】
励起光透過フィルタ１２を透過した励起光が光検出器２１ｎの受光面へ向かって伝搬することを抑制する為の構成として、金属ブロック５０は、第１貫通孔５４の内壁面での励起光の反射または散乱を抑制して光検出器２１ｎの受光面へ向かう励起光の伝搬を制限する光トラップ部を第１貫通孔５４内に有するのも好ましい。図１１に示されるように、金属ブロック５０の第１貫通孔５４のテーパ部５６は、下側孔５７から上側孔５５へ向かって径が次第に小さくなり、試料容器２との間の間隔が次第に小さくなっていることで、光トラップ部を構成している。これによっても、蛍光透過フィルタ２２ｎとして蛍光性を有する色ガラスフィルタを用いた場合であっても、ＳＮ比の悪化が抑制される。
【００９２】
図１５に示される測定光学系の第１変形例の構成のように、金属ブロック５０は、光検出器２１ｎの受光面へ向かう励起光の伝搬を遮蔽する遮蔽部５９ｎを第１貫通孔５４内に有するのも好ましい。遮蔽部５９ｎは、第１貫通孔５４内であって、第２貫通孔５８ｎの下方に設けられる。この遮蔽部５９ｎは、光検出器２１ｎへの光入射方向を規定するコリメート機能を奏し、試料３で発生した蛍光が光検出器２１ｎの受光面へ入射することを許容する一方で、励起光透過フィルタ１２を透過した励起光が直接に又は試料容器２により鏡面反射された後に光検出器２１ｎの受光面へ向かって伝搬することを抑制することができる。これによっても、蛍光透過フィルタ２２ｎとして蛍光性を有する色ガラスフィルタを用いた場合であっても、ＳＮ比の悪化が抑制される。
【００９３】
図１６に示される測定光学系の第２変形例の構成のように、光検出器２１ｎは、光源１１から試料容器２への励起光の光学系の光軸方向に対し受光面の垂線方向が鋭角となるように配置されているのも好ましい。このように光検出器２１ｎの受光面が傾斜していることにより、励起光透過フィルタ１２を透過した励起光が直接に又は試料容器２により鏡面反射された後に光検出器２１ｎの受光面へ入射する際の入射角（受光面の垂線に対する角度）が大きくなり、励起光に対する受光感度が低くなる。これによっても、蛍光透過フィルタ２２ｎとして蛍光性を有する色ガラスフィルタを用いた場合であっても、ＳＮ比の悪化が抑制される。
【００９４】
次に、光源１１の構成例について説明する。
【００９５】
図１７は、光源１１の第１構成例を示す斜視図である。第１構成例の光源１１Ａは、基板９０上に３個の発光素子９１１〜９１３がフリップチップ実装された構成を有する。各発光素子９１ｎは、照射光λｎを出力することができる。各発光素子９１ｎは、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）またはＬＤ（レーザダイオード）である。各発光素子９１ｎの一方の電極端子は基板９０上の配線Ｗｎ１に電気的に接続されている。各発光素子９１ｎの他方の電極端子は基板９０上の配線Ｗｎ２に電気的に接続されている。基板９０上において、３個の発光素子９１１〜９１３の相互間の距離は短いのが好ましく、例えば、その距離は１ｍｍ以下にすることができる。
【００９６】
制御部４０により制御された光源駆動回路１３は、配線組Ｗ１１，Ｗ１２、配線組Ｗ２１，Ｗ２２、および、配線組Ｗ３１，Ｗ３２のうちから何れかの配線組を選択して、その選択した配線Ｗｎ１，Ｗｎ２間に駆動電流を流すことで、その配線Ｗｎ１，Ｗｎ２に接続されている発光素子９１ｎから照射光λｎを出力させることができる。
【００９７】
光源１１Ａの光出力側に発光素子９１１〜９１３を覆うようにレンズを設けて、このレンズにより照射光λｎの発散を抑制するのが好ましい。このレンズは、例えば樹脂により成形されたものであり、基板９０および発光素子９１１〜９１３と一体であってもよいし、これらとは別体であってもよい。
【００９８】
図１８は、光源１１の第２構成例を示す断面図である。第２構成例の光源１１Ｂは、発光素子９２１〜９２３およびダイクロイックミラー９３１，９３２が発光素子保持部材９４により保持された構成を有する。各発光素子９２ｎは、照射光λｎを出力することができる。各発光素子９２ｎは、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）またはＬＤ（レーザダイオード）である。
【００９９】
発光素子保持部材９４は貫通孔９４１を有する。貫通孔９４１の一端に発光素子９２１が嵌め込まれ、貫通孔９４１の他端から照射光が出力される。また、発光素子保持部材９４は、側面から貫通孔９４１に至る貫通孔９４２，９４３を有する。貫通孔９４２に発光素子９２２が嵌め込まれ、貫通孔９４２と貫通孔９４１とが交差する位置にダイクロイックミラー９３１が配置される。貫通孔９４３に発光素子９２３が嵌め込まれ、貫通孔９４３と貫通孔９４１とが交差する位置にダイクロイックミラー９３２が配置される。
【０１００】
ダイクロイックミラー９３１は、発光素子９２１から出力された照射光λ１を透過させ、発光素子９２２から出力された照射光λ２を反射させる。ダイクロイックミラー９３２は、ダイクロイックミラー９３１から到達した照射光λ１または照射光λ２を透過させ、発光素子９２３から出力された照射光λ３を反射させる。そして、各照射光λｎは、貫通孔９４１から外部へ出力される。
【０１０１】
図１９は、光源１１の第３構成例を示す断面図である。図２０は、光源１１の第３構成例で用いられるフィルタホイール９６を示す斜視図である。第３構成例の光源１１Ｃは、発光素子９５、フィルタホイール９６およびステッピングモータ９８を備える。発光素子９５は、広帯域の白色光λＷを出力するものであり、例えばＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）である。フィルタホイール９６は、概略円盤形状を有する。フィルタホイール９６は、ステッピングモータ９８に対し回転軸９９により結合されており、ステッピングモータ９８により中心の周りに回動自在である。
【０１０２】
フィルタホイール９６の回動の中心位置から一定距離の円周上にフィルタ９７１〜９７８が設けられている。フィルタ９７１〜９７８それぞれは、互いに異なる透過特性を有する。フィルタ９７１〜９７８それぞれは、発光素子９５から出力された白色光λＷを入力して、透過特性に応じたスペクトルを有する照射光λｎを出力することができる。この光源１１Ｃでは、制御部４０によりステッピングモータ９８の回動が制御されることで、白色光λＷがフィルタ９７１〜９７８のうちの何れかのフィルタに入力されて、そのフィルタから照射光λｎが出力される。
【０１０３】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。照射光および光検出器それぞれの数は、上記実施形態では３としたが、２であってもよいし、４以上であってもよい。光が照射された試料において発生する発生光は、上記実施形態では蛍光であるとしたが、散乱光、または、非線形光学現象により発生する光であってもよい。光源から出力される光のうち特定波長の光を選択的に透過させるフィルタや、試料で発生した光のうち特定波長の光を選択的に透過させるフィルタは、必要に応じて設ければよい。
【０１０４】
光源１１は他にも様々な構成例が可能である。例えば、光源１１は、出力光波長が可変であって調整可能な波長可変光源であってもよい。例えば、波長可変光源として、広帯域で発光が可能な半導体発光素子を外部共振器内の光路上に配置して、その外部共振器が発振波長調整機能を有する構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１…光計測装置、２…試料容器、３…試料、１０…照射部、１１，１１Ａ〜１１Ｃ…光源、１２…励起光透過フィルタ、１３…光源駆動回路、２０…検出部、２１１〜２１３…光検出器、２２１〜２２３…蛍光透過フィルタ、３０，３０Ａ…処理部、３１，３１Ａ，３１Ｂ，３２…信号変換器、３３…ＡＤ変換器、４０…制御部、４１…入力部、４２…表示部、４３…記憶部、５０…金属ブロック、５１…第１面、５２…第２面、５３…第３面、５４…第１貫通孔、５５…上側孔、５６…テーパ部、５７…下側孔、５８１〜５８３…第２貫通孔、５９１〜５９３…遮蔽部、６０…光学素子保持部、６１…第１貫通孔、６２…上側孔、６３…下側孔、６４１〜６４３…第２貫通孔、６５…内側孔、６６…中継孔、６７…外側孔、７０…温度調整部、８０…暗箱、８１…蓋、９０…基板、９１１〜９１３…発光素子、９２１〜９２３…発光素子、９３１，９３２…ダイクロイックミラー、９４…発光素子保持部材、９５…発光素子、９６…フィルタホイール、９７１〜９７８…フィルタ、９８…ステッピングモータ。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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