(57)【要約】【課題】小型化が可能なライトガイド及び光検出装置を提供する。【解決手段】ライトガイド３０は、透光性部材３１を備える。透光性部材３１は、光が入射する光入射面３２と、透光性部材３１における光入射面３２の反対側に設けられ光を出射する光出射面３３と、光入射面３２と対向し、光入射面３２から入射した光を平行光として反射する放物面状の第１鏡面３４と、第１鏡面３４及び光出射面３３と対向し、第１鏡面３４で反射した平行光を光出射面３３に向かって集光するように反射する放物面状の第２鏡面３５と、を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性部材を備えたライトガイドであって、
前記透光性部材は、
光が入射する光入射面と、
前記透光性部材における前記光入射面の反対側に設けられ、光を出射する光出射面と、
前記光入射面と対向し、前記光入射面から入射した光を平行光として反射する放物面状の第１鏡面と、
前記第１鏡面及び前記光出射面と対向し、前記第１鏡面で反射した平行光を前記光出射面に向かって集光するように反射する放物面状の第２鏡面と、を含む、ライトガイド。
【請求項２】
前記光入射面と前記光出射面とは、第１方向と直交する平面状を呈するとともに、前記第１方向に離間している、請求項１に記載のライトガイド。
【請求項３】
前記光入射面と前記光出射面とは、前記第１方向と直交する第２方向にオフセットしている、請求項２に記載のライトガイド。
【請求項４】
前記光入射面と前記光出射面とは、前記第２方向において離間するようにオフセットしている、請求項３に記載のライトガイド。
【請求項５】
前記透光性部材は、前記光入射面及び前記光出射面に連続するように設けられた側面を含み、
当該側面は、前記第１方向及び前記第２方向に沿う平面状を呈する、請求項３又は４に記載のライトガイド。
【請求項６】
前記透光性部材は、前記光入射面及び前記光出射面に連続するように設けられた側面を含み、
当該側面には、凸部が設けられている、請求項１〜５の何れか一項に記載のライトガイド。
【請求項７】
前記第１鏡面は、前記光入射面及び前記光出射面に連続するように設けられている、請求項１〜６の何れか一項に記載のライトガイド。
【請求項８】
前記第２鏡面は、前記光入射面及び前記光出射面に連続するように設けられている、請求項１〜７の何れか一項に記載のライトガイド。
【請求項９】
前記光入射面において入射する光の有効エリア以外は、遮光されている、請求項１〜８の何れか一項に記載のライトガイド。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載のライトガイドと、
前記ライトガイドの前記光出射面から出射した光を検出する光検出器と、を備える、光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライトガイド及び光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のライトガイドに関する技術として、例えば特許文献１に記載されているように、２枚の放物面鏡から成る蛍光検出用光学系が知られている。特許文献１に記載された蛍光検出用光学系では、物点から発せられた蛍光は、第１放物面鏡に反射された後、第２放物面鏡によって像点に集光される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６０６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、小型な光検出器では、その受光面積が小さいことから、測定物で発光した光を受光面に効率よく集光させるために、上述したようなライトガイドを用いることが考えられる場合がある。しかし、上述したようなライトガイドは複数部品で構成されるためにサイズが大きくなりやすく、小型化の観点から実用的ではない。
【０００５】
そこで、本発明は、小型化が可能なライトガイド及び光検出装置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】
【０００６】
本発明に係るライトガイドは、透光性部材を備えたライトガイドであって、透光性部材は、光が入射する光入射面と、透光性部材における光入射面の反対側に設けられ、光を出射する光出射面と、光入射面と対向し、光入射面から入射した光を平行光として反射する放物面状の第１鏡面と、第１鏡面及び光出射面と対向し、第１鏡面で反射した平行光を光出射面に向かって集光するように反射する放物面状の第２鏡面と、を含む。
【０００７】
このライトガイドでは、光入射面、光出射面、第１鏡面及び第２鏡面が透光性部材に一体的に形成されている。よって、例えば測定物で発光した光を光検出器の受光面に効率よく集光させることを、単体部品で実現することが可能となる。したがって、本発明によれば、小型化が可能となる。
【０００８】
本発明に係るライトガイドでは、光入射面と光出射面とは、第１方向と直交する平面状を呈するとともに、第１方向に離間していてもよい。この場合、光入射面側に位置する測定物と光出射面側に位置する光検出器の受光面とを第１方向に離間させ、測定物の影響（温度等）が光検出器に及ぶのを抑制することが可能となる。
【０００９】
本発明に係るライトガイドでは、光入射面と光出射面とは、第１方向と直交する第２方向にオフセットしていてもよい。これにより、光入射面からの入射光が第１及び第２鏡面で反射せずにそのまま光出射面から出射してしまうのを抑制することができる。
【００１０】
本発明に係るライトガイドでは、光入射面と光出射面とは、第２方向において離間するようにオフセットしていてもよい。これにより、光入射面からの入射光が第１及び第２鏡面で反射せずにそのまま光出射面から出射してしまうのを、一層抑制することができる。
【００１１】
本発明に係るライトガイドでは、透光性部材は、光入射面及び光出射面に連続するように設けられた側面を含み、当該側面は、第１方向及び第２方向に沿う平面状を呈していてもよい。この場合、透光性部材における光路を構成しない側面側の部分を少なくすることができ、一層の小型化が可能となる。
【００１２】
本発明に係るライトガイドでは、透光性部材は、光入射面及び光出射面に連続するように設けられた側面を含み、当該側面には、凸部が設けられていてもよい。この場合、透光性部材における光路を構成しない側面に凸部を設け、この凸部を利用して透光性部材の固定又は位置合わせを行うことが可能となる。
【００１３】
本発明に係るライトガイドでは、第１鏡面は、光入射面及び光出射面に連続するように設けられていてもよい。本発明に係るライトガイドでは、第２鏡面は、光入射面及び光出射面に連続するように設けられていてもよい。これらの場合、小型でシンプルな構成を実現することができる。
【００１４】
本発明に係るライトガイドでは、光入射面において入射する光の有効エリア以外は、遮光されていてもよい。これにより、バックグラウンドノイズとなる余分な背景光が光入射面から入射するのを抑制することができる。
【００１５】
本発明に係る光検出装置は、上記ライトガイドと、上記ライトガイドの光出射面から出射した光を検出する光検出器と、を備える。この光検出装置においても、上記ライトガイドを備えることから、小型化が可能となる等の上記効果が奏される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、小型化が可能なライトガイド及び光検出装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、一実施形態に係る光検出装置を示す正面図である。
【図２】図２は、図１の光検出装置において筐体を透過して示す斜視図である。
【図３】図３は、図１の光電子増倍管を示す斜視図である。
【図４】図４は、図１のライトガイドを示す斜視図である。
【図５】図５は、図１のライトガイドを示す側面図である。
【図６】図６は、変形例に係るライトガイドを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。以下の説明における寸法は、必ずしも図面には相当しない。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、図示する方向に基づいており便宜的なものである。
【００１９】
図１は、光検出装置１００を示す斜視図である。図２は、光検出装置１００において筐体７０を透過して示す斜視図である。図１及び図２に示されるように、光検出装置１００は、測定物の発光（微小発光）を検出する装置であって、光電子増倍管１０、ライトガイド３０、基板５０及び筐体７０を備える。ここでの測定物は、点光源を構成する。例えば、測定物は試料であり、発光は試料光である。
【００２０】
図３は、光電子増倍管１０を示す斜視図である。図３に示されるように、光電子増倍管１０は、透過型又は反射型の光電面（受光面）１１を有する超小型の光検出器である。光電子増倍管１０は、ライトガイド３０の後述の光出射面３３から出射した光を検出する。光電子増倍管１０は、光電面１１への光の入射方向と電子増倍部（不図示）での電子の増倍方向とが交差する電子管である。光電子増倍管１０は、Ｚ方向を厚さ方向とする矩形平板状の外形を呈する。光電面１１は、Ｚ方向から見て、光電子増倍管１０の一端側において配置され、矩形状に形成されている。光電子増倍管１０では、光電面１１に光が入射されると、光電面１１から放出された光電子が電子増倍部に入射し、二次電子を光電子増倍管１０における一端側から他端側にカスケード増幅し、光電子増倍管１０の他端側に配置されたアノードから信号を取り出す。
【００２１】
図４は、ライトガイド３０を示す斜視図である。図５は、ライトガイド３０を示す側面図である。図４及び図５に示されるように、ライトガイド３０は、測定物の発光を光電子増倍管１０（光電面１１）に集光する集光光学素子である。ライトガイド３０は、透光性を有する材料で形成されたブロック状の透光性部材３１を備える。透光性部材３１は、例えば光学ガラス等のガラス又は光学プラスチック等の樹脂等で形成されている。透光性部材３１は、光入射面３２、光出射面３３、第１鏡面３４、第２鏡面３５及び側面３６を一体的に含む。
【００２２】
光入射面３２は、光が入射する面である。光出射面３３は、光を出射する面である。光出射面３３は、透光性部材３１における光入射面３２の反対側に設けられている。光入射面３２及び光出射面３３は、透光性部材３１の外面を構成する。光入射面３２と光出射面３３とは、互いに平行な平面状を呈する。つまり、光入射面３２と光出射面３３とは、Ｚ方向（第１方向）と直交する平面状を呈する。光入射面３２と光出射面３３とは、Ｚ方向に離間している。
【００２３】
光入射面３２と光出射面３３とは、Ｚ方向と直交するＹ方向（第２方向）にオフセットしている。ここでは、光入射面３２と光出射面３３とは、Ｙ方向において離間するようにオフセットしている。換言すると、光入射面３２と光出射面３３とは、Ｚ方向から見て互いに重ならないように配置されている。光入射面３２及び光出射面３３は、そのＹ方向の一方側及び他方側の縁が、外側に膨らむような曲線状とされている。
【００２４】
第１鏡面３４は、光入射面３２と対向し、光入射面３２から入射した光を平行光として反射する放物面状の反射面である。第１鏡面３４は、光入射面３２及び光出射面３３に連続するように設けられている。第１鏡面３４は、その焦点に測定物が位置するように構成される。第１鏡面３４は、Ｚ方向から見た場合に外側に膨らむような略円弧状であり、Ｙ方向及びＺ方向の双方と直交するＸ方向（第３方向）から見た場合に、外側に膨らむような略円弧状である。第１鏡面３４は、透光性部材３１の外面を構成する。第１鏡面３４は、公知の種々の手法により形成することができる。第１鏡面３４は、放物面鏡としての機能を有する。
【００２５】
第２鏡面３５は、第１鏡面３４及び光出射面３３と対向し、第１鏡面３４で反射した平行光を光出射面３３に向かって集光するように反射する放物面状の反射面である。第２鏡面３５は、光入射面３２及び光出射面３３に連続するように設けられている。第２鏡面３５は、その焦点に光電子増倍管１０の光電面１１が位置するように構成される。第２鏡面３５は、Ｚ方向から見た場合に外側に膨らむような略円弧状であり、Ｘ方向から見た場合に外側に膨らむような略円弧状である。第２鏡面３５は、透光性部材３１の外面を構成する。第２鏡面３５は、公知の種々の手法により形成することができる。第２鏡面３５は、放物面鏡としての機能を有する。
【００２６】
側面３６は、光入射面３２、光出射面３３、第１鏡面３４及び第２鏡面３５に連続するように設けられた面である。側面３６は、透光性部材３１の外面を構成する。側面３６は、Ｙ方向及びＺ方向の双方に沿う平面状を呈し、Ｘ方向に互いに対向するように一対設けられている。一対の側面３６のそれぞれには、フランジ３７が設けられている。フランジ３７は、Ｚ方向に延びる位置合わせ用及び固定用の凸部である。
【００２７】
このようなライトガイド３０は、光電面１１上に光出射面３３が配置されるように、光電子増倍管１０上に設置されている。このとき、Ｚ方向から見て、ライトガイド３０は、光電子増倍管１０内に収まっている。光出射面３３は、光電子増倍管１０と当接する。ライトガイド３０は、その光入射面３２が光電子増倍管１０のアノード側に配置される。このような光電子増倍管１０及びライトガイド３０により受光ユニットが構成される。
【００２８】
基板５０は、Ｚ方向を厚さ方向とする矩形平板状の外形を呈する。基板５０には、光電子増倍管１０が重なるように搭載されている。基板５０は、光電子増倍管１０と電気的に接続され、例えば光電子増倍管１０に給電したり、光電子増倍管１０からの信号を出力等する回路基板である。基板５０には、入出力用のコネクタ及びピンが接続されていてもよい。
【００２９】
筐体７０は、その内部に光電子増倍管１０及び基板５０を収容する。筐体７０には、Ｚ方向の一方側に少なくとも開口する矩形孔７１が形成されている。矩形孔７１は、透光性部材３１の大きさに対応する内部空間を有する。矩形孔７１内には、ライトガイド３０が配置される。矩形孔７１のＸ方向に対向する内面のそれぞれには、Ｚ方向に延びる溝７２が形成されている。溝７２は、透光性部材３１のフランジ３７が嵌合（係合）する凹部であって、フランジ３７の幅に対応する溝幅を有する。溝７２にフランジ３７を嵌合させることにより、矩形孔７１内の透光性部材３１を位置合わせしつつ固定することができる。
【００３０】
以上のように構成された光検出装置１００では、測定物からの発光が、ライトガイド３０における透光性部材３１の光入射面３２に入射する。透光性部材３１内において、入射光は、第１鏡面３４で平行光になるように反射した後、第２鏡面３５で集光するように光出射面３３に向かって反射する。当該光は、出射光として光出射面３３から出射する。その後、出射光は、光電子増倍管１０の光電面１１に集光される。
【００３１】
ここで、ライトガイド３０では、光入射面３２、光出射面３３、第１鏡面３４及び第２鏡面３５が透光性部材３１に一体的に形成されている。よって、測定物で発光した光を光電子増倍管１０の光電面１１に効率よく集光させることを、単体部品で実現することが可能となる。したがって、ライトガイド３０によれば、小型化が可能となる。また、複数部品で構成される一般的なライトガイドとは異なり、光軸合わせが不要となる。光電子増倍管１０との接合を容易にし、且つ、装置構成を簡易化できる。したがって、小型で安価な光学系及び装置構成が可能となる。
【００３２】
ライトガイド３０では、光入射面３２と光出射面３３とは、Ｚ方向と直交する平面状を呈するとともに、Ｚ方向に離間している。この場合、光入射面３２側に位置する測定物と光出射面３３側に位置する光電面１１とをＺ方向に離間させ、測定物の影響（温度等）が光電子増倍管１０（特に光電面１１）に及ぶのを抑制することが可能となる。
【００３３】
ライトガイド３０では、光入射面３２と光出射面３３とは、Ｙ方向にオフセットしている。これにより、光入射面３２からの入射光が第１鏡面３４及び第２鏡面３５で反射せずにそのまま光出射面３３から出射してしまうのを抑制することができる。
【００３４】
ライトガイド３０では、光入射面３２と光出射面３３とは、Ｙ方向において離間するようにオフセットしている。これにより、光入射面３２からの入射光が第１鏡面３４及び第２鏡面３５で反射せずにそのまま光出射面３３から出射してしまうのを、一層抑制することができる。このようにオフセットすることで、第１鏡面３４の焦点にある測定物（点光源）からの入射光を、第１鏡面３４で平行光にして第２鏡面３５で光電面１１に集光しつつ、それ以外の背景光が光電面１１に集光することを抑制できる。
【００３５】
ライトガイド３０では、透光性部材３１は、光入射面３２及び光出射面３３に連続するように設けられた側面３６を含む。側面３６は、Ｙ方向及びＺ方向に沿う平面状を呈している。この場合、透光性部材３１における光路を構成しない側面３６側の部分について、カットされたような構成にして、少なくすることができる。したがって、一層の小型化が可能となる。
【００３６】
ライトガイド３０では、側面３６には、フランジ３７が設けられている。この場合、フランジ３７を利用して透光性部材３１の固定及び位置合わせを行うことが可能となる。なお、このようなフランジ３７は、固定のためのみに利用してもよいし、位置合わせのためのみに利用してもよい。
【００３７】
ライトガイド３０では、第１鏡面３４は、光入射面３２及び光出射面３３に連続するように設けられている。ライトガイド３０では、第２鏡面３５は、光入射面３２及び光出射面３３に連続するように設けられている。この場合、小型でシンプルな構成を実現することができる。
【００３８】
光検出装置１００は、ライトガイド３０と、ライトガイド３０の光出射面３３から出射した光を検出する光電子増倍管１０と、を備える。光検出装置１００においても、ライトガイド３０を備えることから、小型化が可能となる等の上記効果が奏される。
【００３９】
なお、測定物を温度調整する場合、光入射面３２と光出射面３３とのＺ方向の距離（以下、単に「Ｚ方向距離」ともいう）が大きい方が、測定物の温度からの影響を光電子増倍管１０が受けにくい。この場合、光電子増倍管１０でダークカウントが大きくなることを抑制できるというメリットがある。一方、光学部品を用いずにＺ方向距離を大きくすると（単に、測定物と光電子増倍管１０とをＺ方向に遠ざけるだけであると）、受光効率が悪くなり、光電子増倍管１０で必要な出力が得られないおそれがある。他方、レンズ等の集光光学系を用いると、Ｚ方向距離が大きくなりすぎてしまい、装置サイズが大きくなってしまうおそれがある。この点、本実施形態では、このようなおそれを回避しつつ、上記メリットを享受することができる。
【００４０】
ライトガイド３０では、透光性部材３１を光電子増倍管１０に設置した場合にちょうど透光性部材３１が光電子増倍管１０からはみ出さないように、光入射面３２と光出射面３３とをオフセットしている。これにより、透光性部材３１を光電子増倍管１０に設置した受光ユニットを、コンパクトに実現できる。また、光入射面３２への入射光が、光入射面３２を外れたり、光入射面３２の表面での反射及び散乱等によってノイズとなる背景光になる可能性があっても、光入射面３２と光出射面３３とがオフセットされているため、当該背景光が光電子増倍管１０の光電面１１に入射する可能性を低減することができる。
【００４１】
ライトガイド３０では、レンズ及びミラーにより測定物の発光を光電面１１にガイドする従来構成に対して同じ薄さで比較した場合に、受光効率を向上させることが可能となる。ライトガイド３０では、透光性部材３１を光電子増倍管１０の光電面１１と接合することにより、ノイズとなる背景光の入射を少なくすることができる。
【００４２】
以上、実施形態について説明したが、本発明の一態様は上記実施形態に限定されない。
【００４３】
図６は、変形例に係るライトガイド３０を示す斜視図である。図６に示されるように、透光性部材３１は、光入射面３２（図４参照）に代えて光入射面１３２を含んでいてもよい。光入射面１３２は、入射する光の有効エリアＲ以外は、遮光されており、例えば黒色で塗られている及び／又は遮光膜が形成されている。有効エリアＲは、光入射面１３２において光が入射し得るエリアであり、例えば測定物との位置関係から予め設定されるエリアである。これにより、バックグラウンドノイズとなる余分な背景光が光入射面１３２から入射するのを抑制することができる。なお、黒色は、有効エリアＲの色よりも黒色であればよい。黒色で塗られることは、完全に塗りつぶされていなくてもよいし、ムラがあってもよく、光入射面１３２の有効エリアＲ以外が黒色部分を有していればよい。黒色は、種々の公知手法を利用して塗ることができる。なお、遮光膜を形成する場合も、遮光特性としては黒色と同様である。
【００４４】
上記実施形態及び上記変形例では、側面３６に凸部としてフランジ３７を設けたが、凸部はフランジ３７に限られず、フランジ３７に代えてもしくは加えて、外枠を設けてもよい。上記実施形態及び上記変形例では、第１鏡面３４の焦点に測定物が位置するように第１鏡面３４を構成したが、これに代えて、第１鏡面３４の焦点に測定物が位置するように透光性部材３１を配置させてもよい。
【００４５】
上記実施形態及び上記変形例における各構成には、上述した材料及び形状に限定されず、様々な材料及び形状を適用することができる。上記実施形態又は変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。上記実施形態又は変形例における各構成の一部は、本発明の一態様の要旨を逸脱しない範囲で適宜に省略可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…光電子増倍管（光検出器）、３０…ライトガイド、３１…透光性部材、３２，１３２…光入射面、３３…光出射面、３４…第１鏡面、３５…第２鏡面、３６…側面、３７…フランジ（凸部）、１００…光検出装置、Ｒ…有効エリア。
【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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