(57)【要約】【課題】試料から発生する信号光の利用効率を高める光学部品を提供する。【解決手段】複数の試料を配置するための透明な基板と、前記基板の下側に配置されたマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの下側に配置された反射部材からなる光学部品であって、ここで、前記マイクロレンズアレイは、前記基板側の第一レンズ体および前記反射部材側の第二レンズ体を備え、前記第二レンズ体の各レンズは、その焦点が対向する前記第一レンズ体の各レンズ表面上に位置するように配置され、前記第一レンズ体および前記第二レンズ体は、前記第一レンズ体および前記第二レンズ体の各レンズを合成した焦点が前記試料の各々の像を前記反射部材上に結ぶように、配置されている。【選択図】　　　図１
2004045046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の試料を配置するための透明な基板と、
前記基板の下側に配置されたマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイの下側に配置された反射部材とからなる光学部品であって、
前記マイクロレンズアレイは、前記基板側の第一レンズ体および前記反射部材側の第二レンズ体を備え、
前記第二レンズ体の各レンズは、その焦点が対向する前記第一レンズ体の各レンズ表面上に位置するように配置され、
前記第一レンズ体および前記第二レンズ体は、前記第一レンズ体および前記第二レンズ体の各レンズを合成した焦点が前記試料の各々の像を前記反射部材上に結ぶように、配置されていることを特徴とする、光学部品。
【請求項２】
前記第一レンズ体と前記第二レンズ体との間に光透過性樹脂を備えることを特徴とする、請求項１に記載の光学部品
【請求項３】
前記第一レンズ体と前記第二レンズ体との間が空気層であることを特徴とする、請求項１に記載の光学部品。
【請求項４】
前記反射部材が、所定の波長の光を反射させることを特徴とする、請求項１に記載の光学部品。
【請求項５】
請求項１に記載の光学部品と、
受光器とを備えた光検出装置であって、
前記試料から発生した信号光のうち前記マイクロレンズアレイ側に向かう信号光が、前記第一レンズ体および前記第二レンズ体を通過して前記反射部材上に集光され、前記反射部材により反射された後、前記試料の位置から前記マイクロレンズアレイとは反対側に出射され、前記受光器により検出されることを特徴とする、光検出装置。
【請求項６】
基板上に配置された複数の試料から発生した信号光のうち、第一レンズ体および第二レンズ体を備えたマイクロレンズアレイ側に向かう信号光が、前記第一レンズ体および前記第二レンズ体を通過して反射部材上に集光され、前記反射部材により反射された後、前記第ニレンズ体および前記第一レンズ体を通過して、前記試料の位置から前記マイクロレンズアレイとは反対側に出射され、受光器により検出されることを特徴とする、光検出方法。
【請求項７】
複数の試料を配置するための透明な基板と、
前記基板の下側に配置されたコーナーキューブアレイとからなる光学部品であって、
前記コーナーキューブアレイは、前記試料から発生した信号光のうち前記コーナーキューブアレイに入射した信号光が、前記試料の位置に反射されるように配設されていることを特徴とする、光学部品。
【請求項８】
前記コーナーキューブアレイが所定の波長の光を反射させる機能を有することを特徴とする、請求項７に記載の光学部品。
【請求項９】
複数の試料を配置するための透明な基板と、
前記基板の下側に配置されたコーナーキューブアレイと、
受光器とを備えた光検出装置であって、
前記試料から発生した信号光のうち前記コーナーキューブアレイ側に向かう光が、前記コーナーキューブアレイにより反射された後、前記試料の位置から前記コーナーキューブアレイとは反対側に出射され、前記受光器により検出されることを特徴とする、光検出装置。
【請求項１０】
基板上に配置された複数の試料から発生した信号光のうちコーナーキューブアレイ側に向かう信号光が、前記コーナーキューブアレイにより反射され、前記試料の位置から前記コーナーキューブアレイとは反対側に出射され、受光器により検出されることを特徴とする、光検出方法。
【請求項１１】
請求項５または９に記載の光検出装置によって検出された信号光の有無または強度により、試料中の分子間相互作用の有無または程度を評価することを特徴とする、分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を所定の方向に導く光学部品ならびに当該光学部品を用いた光検出装置、光検出方法および分析方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
生物学分野の物性評価試験および定量試験において、蛍光あるいは化学発光の検出が行われることは多い。蛍光検出においては、蛍光色素で標識された試料に励起光を照射することで発生する蛍光を、蛍光画像情報として読み取る。一方、化学発光検出においては、化学発光性物質が特定の物質と化学反応することで発生する光を、化学発光画像情報として読み取る。
このような光検出を行う代表的な生物学的試験としては、遺伝子配列の決定、特定遺伝子の有無の確認などが挙げられる。
【０００３】
従来、このような試験に用いられている光検出装置３７は、図６に示すように、試料３８が配置されている基板４９、対物レンズ４２、ビームスプリッター４３、ミラー４４、エミッションフィルター４５、受光器レンズ４６、共焦点ピンホール４７、受光器４８などから構成される。レーザー発信器（図示されない）から出射される励起光４０をビームスプリッター４３で反射させて試料３８に照射すると、励起された試料３８から信号光４１が発生する。その信号光４１を、試料３８の上側に位置する対物レンズ４２で取り込み、ビームスプリッター４３を透過させ、ミラー４４によりエミッションフィルター４５に導き、受光器レンズ４６により集光し、共焦点ピンホール４７によりノイズ光を除去して、受光器４８により検出する。化学発光検出の場合、励起光４０は照射されないが、試料３８から発せられた信号光４１が受光器４８により検出されるまでの過程は同様である。
【０００４】
試料３８から発生する信号光４１は非常に微弱である。さらに従来の光検出装置３７では、信号光４１のうち、対物レンズ４２の開口数（ＮＡ）により規定される領域に到達する光しか検出に利用されないために、大部分の信号光４１が利用されず、信号光４１の光利用効率が低かった。
【０００５】
【発明の開示】
本発明は、上述の事情に鑑み、試料からの微弱な信号光の利用効率が高い光学部品を提供することを目的とする。
また本発明は、当該光学部品を用いることで、微弱な信号光を効率良く検出する光検出装置および光検出方法を提供することを目的とする。
また本発明は、当該光検出装置を用いることで、分析結果の正確性が高い分析方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる光学部品は、複数の試料を配置するための透明な基板と、前記基板の下側に配置されたマイクロレンズアレイと、前記マイクロレンズアレイの下側に配置された反射部材とからなる光学部品であって、ここで、前記マイクロレンズアレイは、前記基板側の第一レンズ体および前記反射部材側の第二レンズ体を備え、前記第二レンズ体の各レンズは、その焦点が対向する前記第一レンズ体の各レンズ表面上に位置するように配置され、前記第一レンズ体および前記第二レンズ体は、前記第一レンズ体および前記第二レンズ体の各レンズを合成した焦点が前記試料の各々の像を前記反射部材上に結ぶように、配置されていることを特徴とする。
この光学部品によれば、試料からマイクロレンズアレイ側に発生した信号光を、レンズおよび反射部材の機能により制御して、信号光を発生した試料の位置に戻すことができる。
【０００７】
なお、前記第一レンズ体と第二レンズ体との間に光透過性樹脂を備えていても良い。
このように第一レンズ体と第二レンズ体とを連結させることにより、取り扱いが容易になると共に、両レンズ体の位置関係の経時変化もなくなる。
【０００８】
また、前記第一レンズ体と第二レンズ体の間は、空気層であっても良い。
このように両レンズ体の間に空気層を設けることにより、第一レンズ体および第二レンズ体とそれらの間に挟まれた中間層との屈折率差を大きくできるので、レンズのＮＡを大きくすることができる。即ち、より多くの光を取り込むことができ、光の利用効率を向上させることができる。
【０００９】
前記反射部材は、所定の波長の光を反射させる機能を有しても良い。なお、所定の波長の光を反射させる機能を有する反射部材とは、あらかじめ定められた波長の光を反射させる機能を有する反射部材のみならず、あらかじめ定められた別の波長の光を透過もしくは吸収させる機能を有する反射部材も含む。
このように構成することにより、試料から発生した信号光のみを反射させることができるので、ノイズの少ない高精度な検出を実現することができる。
【００１０】
本発明にかかる第１の光検出装置は、上記のような光学部品と、受光器とを備えた光検出装置であって、前記試料から発生した信号光のうち前記マイクロレンズアレイ側に向かう信号光が、前記第一レンズ体および前記第二レンズ体を通過して前記反射部材上に集光され、前記反射部材により反射された後、前記試料の位置から前記マイクロレンズアレイとは反対側に出射され、前記受光器により検出されることを特徴とする。
この光検出装置によれば、試料から受光器側に発生した信号光だけでなく、受光器とは反対側に発生した信号光をも受光器により検出することができ、信号光の利用効率が向上する。すなわち、微弱な信号光を効率良く検出することができる。
【００１１】
本発明にかかる第１の光検出方法は、基板上に配置された複数の試料から発生した信号光のうち、第一レンズ体および第二レンズ体を備えたマイクロレンズアレイ側に向かう信号光が、前記第一レンズ体および前記第二レンズ体を通過して反射部材上に集光され、前記反射部材により反射された後、前記第ニレンズ体および前記第一レンズ体を通過して、前記試料の位置から前記マイクロレンズアレイとは反対側に出射され、受光器により検出されることを特徴とする。
この光検出方法によれば、試料から受光器側に発生した信号光だけでなく、受光器とは反対側に発生した信号光をも受光器により検出することができ、信号光の利用効率が向上する。すなわち、微弱な信号光を効率良く検出することができる。
【００１２】
本発明にかかる別の光学部品は、複数の試料を配置するための透明な基板と、前記基板の下側に配置されたコーナーキューブアレイとからなる光学部品であって、ここで、前記コーナーキューブアレイは、前記試料から発生した信号光のうち前記コーナーキューブアレイに入射した信号光が、前記検出体の位置に反射されるように配設されていることを特徴とする。
コーナーキューブアレイとは、どの角度から入射した光線も入射した方向に反射させる特性を有するプリズムをいう。この光学部品によれば、試料からコーナーキューブアレイ側に発生した光を、光を発生した試料の位置に戻すことができる。
【００１３】
前記コーナーキューブアレイは、所定の波長の光を反射させる機能を有しても良い。なお、所定の波長の光を反射させる機能を有するコーナーキューブアレイとは、あらかじめ定められた波長の光を反射させる機能を有するコーナーキューブアレイのみならず、あらかじめ定められた波長の光を透過もしくは吸収させる機能を有するコーナーキューブアレイを含む。
このように構成することにより、試料から発生した信号光のみを反射させることができるので、ノイズの少ない高精度な検出を実現することができる。
【００１４】
なお、前記コーナーキューブアレイの光反射領域の周縁部は、前記試料から前記コーナーキューブアレイの光反射領域までの距離をｄ、前記コーナーキューブアレイへの信号光の入射角をθとしたとき、前記光反射領域に投影した前記試料の配置範囲の周縁部から少なくともｄ×ｔａｎθ以上離れたところに位置することが好ましい。
このようにコーナーキューブアレイを設定することにより、基板上で最端に配置された試料からの信号光を確実に検出することができる。
【００１５】
本発明にかかる第２の光検出装置は、複数の試料を配置するための透明な基板と、前記基板の下側に配置されたコーナーキューブアレイと、受光器とを備えた光検出装置であって、前記試料から発生した信号光のうち前記コーナーキューブアレイ側に向かう信号光が、前記コーナーキューブアレイにより反射された後、前記試料の位置から前記コーナーキューブアレイとは反対側に出射され、前記受光器により検出されることを特徴とする。
この光検出装置によれば、試料から受光器側に発生した信号光だけでなく、受光器とは反対側に発生した信号光をも受光器により検出することができ、信号光の利用効率が向上する。すなわち、微弱な信号光を効率良く検出することができる。
【００１６】
本発明にかかる第２の光検出方法は、基板上に配置された複数の試料から発生した信号光のうちコーナーキューブアレイ側に向かう信号光が、前記コーナーキューブアレイにより反射され、前記試料の位置から前記コーナーキューブアレイとは反対側に出射され、受光器により検出されることを特徴とする。
この光検出方法によれば、試料から受光器側に発生した信号光だけでなく、受光器とは反対側に発生した信号光をも受光器により検出することができ、信号光の利用効率が向上する。すなわち、微弱な信号光を効率良く検出することができる。
【００１７】
本発明にかかる分析方法は、第１または第２の光検出装置によって検出された信号光の有無または強度により、試料中の分子間相互作用の有無または程度を評価することを特徴とする。
この分析方法によれば、試料が発生する微弱な信号光を効率良く検出することができるので、試料の分析結果の正確性が向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、蛍光を検出する場合を例に、図面を参照しながら詳しく説明する。但し、各実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、例示的なものである。
【００１９】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる光検出装置１を説明する説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、光検出装置１を構成する光学部品２内の光経路を説明する説明図である。
【００２０】
光検出装置１は、光検出系２２および光検出系２２の下側に配置される光学部品２からなる。光検出系２２は、対物レンズ１２、ビームスプリッター１３、ミラー１４、エミッションフィルター１５、受光器レンズ１６、共焦点ピンホール１７、受光器１８などから構成され、試料３から発生する信号光１１を受光器１８で検出する役割を担う。ここで、光検出系２２は、受光器１８として光電子倍増管を用いる場合を想定した構成となっている。
【００２１】
光学部品２は、複数の試料３を配置するための基板１９の下側に、上側基板４、マイクロレンズアレイ２１、下側基板８、反射部材９をこの順に重ねて構成される。マイクロレンズアレイ２１は、基板側の第一レンズ体５と反射部材側の第二レンズ体７との間に中間層６を有する構成となっており、第二レンズ体７の各レンズは、その焦点が対向する第一レンズ体５の各レンズ表面上に位置するように配置され、第一レンズ体５および第二レンズ体７は、第一レンズ体５および第二レンズ体７の各レンズを合成した焦点が試料３の各々の像を反射部材９上に結ぶように、配置されている。なお、試料３は、基板１９を用いずに上側基板４の上面に直接配置されても良いし、第一レンズ体５上に直接配置されても良い。
【００２２】
中間層６は、光透過性樹脂層であっても良いし、空気層であっても良い。中間層６が空気層である場合、マイクロレンズアレイ２１のレンズが形成されていない部分にシール材を施し、第一レンズ体５と第二レンズ体７とを連結しても良い。
このように第一レンズ体５と第二レンズ体７を連結させることにより、取り扱いが容易になると共に、両レンズ体の位置関係の経時変化もなくなる。
【００２３】
基板１９、上側基板４、マイクロレンズアレイ２１および下側基板８は、信号光を透過させる透明な材料で作製される。
【００２４】
光検出装置１の動作について説明する。レーザー発信器（図示されない）から照射された励起光１０が、ビームスプリッター１３で反射され、試料３を励起すると、蛍光分子を含む試料３から信号光１１が発生する。対物レンズ１２側に発生する信号光１１ａは、対物レンズ１２のＮＡの範囲内で対物レンズ１２に取り込まれる。一方、マイクロレンズアレイ２１側に発生する信号光１１ｂは、第一レンズ体５に取り込まれ、第一レンズ体５と中間層６の界面、および中間層６と第二レンズ体７の界面で屈折作用を受け、反射部材９で反射される。その後、第二レンズ体７、中間層６、第一レンズ体５により再び屈折作用を受けて試料３の位置に戻り、対物レンズ１２に取り込まれる。
【００２５】
このようにして対物レンズ１２に取り込まれた信号光１１は、ビームスプリッター１３を透過し、ミラー１４によりエミッションフィルター１５に導かれ、受光器レンズ１６により集光され、共焦点ピンホールによりノイズ光が除去され、受光器１８により受光される。
【００２６】
ところで、試料３を通過してマイクロレンズアレイ２１側にもれた励起光１０も、同じように第一レンズ体５に取り込まれ、第二レンズ体７で屈折作用を受けて反射部材９に到達する。しかし、反射部材９として所定の波長の光を反射させるバンドパスミラーなどを用い、その波長特性を、信号光１１を反射し、励起光１０を透過または吸収するように選定しておけば、励起光１０はバンドパスミラーで反射されないため、対物レンズ１２に取り込まれてノイズ光となることはない。
【００２７】
次に、第一レンズ体５、第二レンズ体７および中間層６の形状と屈折率との関係について説明する。ここで、第一レンズ体５の屈折率をｎ１、中間層６の屈折率をｎ２、第二レンズ体７の屈折率をｎ３とする。
図１に示すように、第一レンズ体５と第二レンズ体７のレンズ表面の形状が凹形状の場合、ｎ１＜ｎ２かつｎ３＜ｎ２の関係が成り立つ。ここで、中間層６を空気層（ｎ２＝１）とすると、第一レンズ体と第二レンズ体７との屈折率差が大きくなるので、マイクロレンズアレイ２１のＮＡが大きくなり、より多くの光を取り込むことができるようになる。よって、光の利用効率を向上させることができる。また、中間層６は樹脂層としても良い。この場合、使用する樹脂は、熱膨張係数が第一レンズ体５または第二レンズ体７とほぼ等しいことが好ましい。このように定めることで、耐環境性が強くなり、経時変化を抑制することができる。
【００２８】
また、図示しないが、第一レンズ体５と第二レンズ体７のレンズ表面の形状が凸形状の場合、ｎ１＞ｎ２かつｎ３＞ｎ２の関係が成り立つ。また、第一レンズ体５のレンズ表面の形状が凹形状で、第二レンズ体７のレンズ表面の形状を凸形状の場合は、ｎ１＜ｎ２＜ｎ３、その逆のレンズ形状の場合は、ｎ１＞ｎ２＞ｎ３とすれば良い。
【００２９】
なお、図１は模式図であり、各構成要素の屈折率の相違を考慮して描かれてはいない。
【００３０】
次に、図２（ａ）により、光学部品２においてマイクロレンズアレイ２１側に発生した信号光１１ｂの光経路を説明する。説明の便宜上、上側基板４および下側基板８などは省略されている。
【００３１】
第一レンズ体の単位レンズ５ａおよび第二レンズ体７の単位レンズ７ａは、単位レンズ７ａの焦点が単位レンズ５ａのレンズ表面上（即ち、第一レンズ体５と中間層６との界面上）に結ばれるように配置されている。好ましくは、単位レンズ７ａの焦点が単位レンズ５ａのレンズ表面の中央に結ばれるように配置されている。従って、試料３に含まれる蛍光分子２０ａ、２０ｂ、２０ｃから発生した信号光１１ｂのうち、単位レンズ５ａのレンズ表面上に位置する点Ｐ（単位レンズ７ａの焦点）を通過する各信号光１１ｐは、単位レンズ７ａにより平行光となり、それぞれ反射部材９上の位置Ａ、Ｂ、Ｃに入射する。各々の位置で反射された各信号光１１ｐは、元の軌跡をたどって再び点Ｐを通過し、蛍光分子２０ａ、２０ｂ、２０ｃの位置に戻り、その位置から対物レンズ側へ出射される。
【００３２】
また、単位レンズ５ａ、単位レンズ７ａおよび中間層７の形状や屈折率は、試料３に含まれる蛍光分子２０の像が反射部材９上に結ばれるように定められている。従って、蛍光分子２０ａ、２０ｂ、２０ｃから発生した各信号光１１ｂのうち、点Ｐを通過しない光も、第一レンズ体５および第二レンズ体７により屈折作用を受け、それぞれ反射部材９の上の位置Ａ、Ｂ、Ｃに達する。
【００３３】
ここで、点Ｐの位置を、単位レンズ５ａのレンズ表面の中央に定めておくと、第一レンズ体５のＮＡの範囲内で取り込まれた信号光１１ｂは、ほぼ左右対称の入射角範囲内で反射部材９上の位置Ａ、Ｂ、Ｃに入射するため、反射部材９で反射された信号光１１ｂのほとんどが、蛍光分子２０ａ、２０ｂ、２０ｃの位置に戻り、その位置から対物レンズ側へ出射されることになる。
但し、点Ｐの位置は、単位レンズ５ａのレンズ表面の中央に限ることはない。点Ｐが単位レンズ５ａのレンズ表面上にさえあれば、信号光１１ｂは、ほぼ同じ軌跡をたどって蛍光分子２０ａ、２０ｂ、２０ｃの位置に戻る。
【００３４】
以上のように、蛍光分子２０ａ、２０ｂ、２０ｃからマイクロレンズアレイ２１側に発生した信号光１１ｂは、マイクロレンズアレイ２１および反射部材９により、あたかも蛍光分子２０ａ、２０ｂ、２０ｃから対物レンズ１２側に発生したかのように蛍光分子２０ａ、２０ｂ、２０ｃの位置から対物レンズ１２側に出射され、蛍光分子２０ａ、２０ｂ、２０ｃから対物レンズ１２側に発生した信号光１１ａと同じように、光検出系２２によって受光器１８に受光される。
すなわち、上記のような光学部材２を用いることで、受光器１８は、１つの蛍光分子から従来のほぼ２倍の信号光を受光することが可能となる。
【００３５】
なお、反射部材９の形状は、図２（ａ）では平面形状として説明したが、図２（ｂ）に示すように曲面形状としても良い。反射部材９の形状を曲面形状とすることで、マイクロレンズアレイ２１の収差によって蛍光分子２０ａ、２０ｂ、２０ｃの像が反射部材９の同一平面上に配置されない場合に、その収差を除去することが可能になり、反射光を正確に蛍光分子２０ａ、２０ｂ、２０ｃの位置に戻すことができるようになる。また反射部材９の位置Ａ、Ｂ、Ｃでの反射角を小さくできるので、試料３の末端付近に含まれる蛍光分子からの信号光であっても、反射光を効率良く元の位置に戻すことができる。
【００３６】
また、マイクロレンズアレイ２１は、３つ以上のレンズ体で構成しても良い。３つ以上のレンズ体を用いることにより、レンズ収差を除去することができ、光学特性の精度は向上する。
【００３７】
第一レンズ体５と第二レンズ体７とを連結する際には、図３に示すように、各々のレンズ体の光機能面とは異なる部分に、スペーサ２６を配置しても良い。スペーサ２６を配置することで、各々の配置関係を容易に制御することができる。
【００３８】
（実施例２）
図４は、本発明の第２の実施形態にかかる光検出装置２７を説明する説明図である。光検出装置２７は、光検出系２２および光学部品３０からなる。光検出系２２は、図１に示したものに等しいので説明を省略する。光学部品３０は、複数の試料３を備えるための透明な基板２９および基板２９の下側に配置されたコーナーキューブアレイ３１から構成され、コーナーキューブアレイ３１は、試料３から発生した信号光１１のうちコーナーキューブアレイ３１に入射した信号光１１が、試料３の位置に反射されるように配設されている。ここで、コーナーキューブアレイ３１は、バンドパスミラー２８を備えていても良い。
【００３９】
光検出装置２７の動作について説明する。レーザー発信器（図示されない）から照射された励起光１０が、ビームスプリッター１３で反射され、試料３を励起すると、試料３から信号光１１が発生する。対物レンズ１２側に発生する信号光１１ａは、対物レンズ１２のＮＡの範囲内で対物レンズ１２に取り込まれる。一方、コーナーキューブアレイ３１側に発生する信号光１１ｂは、コーナーキューブアレイ３１により反射され、信号光１１ｃとなる。さらにコーナーキューブアレイ３１の別の面により反射され、信号光１１ｄとなり、試料３の位置に戻り、対物レンズ１２に取り込まれる。対物レンズ１２に取り込まれた信号光１１ａ、１１ｂは、ビームスプリッタ−１３を透過し、ミラー１４によりエミッションフィルター１５に導かれ、受光器レンズ１６により集光され、共焦点ピンホールによりノイズ光が除去され、受光器１８により受光される。
【００４０】
ところで、試料３を通過し、コーナーキューブアレイ３１側にもれた励起光も同じようにコーナーキューブアレイ３１に到達する。しかし、バンドパスミラー２８を備えたコーナーキューブアレイ３１を用い、バンドパスミラーの波長特性を、信号光１１を反射し、励起光１０を透過もしくは吸収するように選定しておけば、励起光１０はバンドパスミラーで反射されないため、対物レンズ１２にノイズ光として取り込まれることはない。
【００４１】
以上のようにして、蛍光分子からコーナーキューブアレイ３１側に発生した信号光１１ｂは、コーナーキューブアレイ３１の効果により、あたかも蛍光分子から対物レンズ１２側に発生したかのように蛍光分子の位置から対物レンズ側に出射され、蛍光分子から対物レンズ１２側に発生した信号光１１ａと同じように、受光器１８により受光される。
すなわち、上記のような光学部材２を用いることで、受光器１８は、１つの蛍光分子から従来のほぼ２倍の信号光を受光することが可能となる。
【００４２】
次にコーナーキューブアレイの設計について説明する。試料３からコーナーキューブアレイ側に発生した信号光の多くを、発生した試料の位置に戻すために、コーナーキューブアレイ３１のピッチは細かい方が望ましい。また、各コーナーキューブの幅は、試料３の各々の幅より短いことが望ましい。
【００４３】
図４に示すように、基板２９上の最端に配置された試料から発生する信号光１１ｅがコーナーキューブアレイに入射する入射角θは、基板２９の屈折率をｎａ、試料３の屈折率をｎｂとすると、最大で、臨界角であるｓｉｎ−１（ｎｂ／ｎａ）である。よって、基板２９の最端に配置された試料から発生する信号光をコーナーキューブアレイで反射させるためには、コーナーキューブアレイの光反射領域の周縁部は、試料からコーナーキューブアレイの光反射領域までの距離をｄ、コーナーキューブアレイへの信号光の入射角をθとしたとき、光反射領域に投影した前記試料の配置範囲の周縁部から少なくともｄ×ｔａｎθ以上離れたところに位置すれば良い。
【００４４】
このように定めることにより、基板２９上の全ての試料から発生する信号光を効率良く受光することができる。
例えば、基板２９の屈折率を１．５とすると、信号光の入射角θは最大で４２°となり、コーナーキューブアレイの光反射領域の周縁部は、光反射領域に投影した前記試料の配置範囲の周縁部から少なくともｄ以上離れたところに位置すれば良いことになる。
【００４５】
以上の実施例では、蛍光検出の場合を例に説明したが、化学発光検出の場合にも本発明にかかる光学部品によって同様の効果が得られることは明らかである。化学発光検出の場合、励起光１０は不要であるから、反射部材９としてバンドパスミラーを用いたり、コーナーキューブアレイ３１にバンドパスミラー２８を備えたりする必要がない。
【００４６】
また、以上の実施例では、受光器として光電子倍増管を用いる場合を想定して光検出系２２を説明したが、光検出系は、図５に示すようにＣＣＤ２３であっても良い。ここで、図５は、光学部品にマイクロレンズアレイを用いた例を示すが、コーナーキューブアレイを用いた光学部品でも良いことは言うまでもない。光検出にＣＣＤを用いた場合、一度に複数の信号光を読み取ることができ、基板を走査する必要がない。
【００４７】
以上で説明したような光検出装置によって、試料から発生する信号光の量を測定すれば、試料中の分子間相互作用の有無または程度を評価することができる。例えば、プローブＤＮＡが高密度に貼り付けられた基板上に、蛍光色素などで標識したサンプルＤＮＡを流すと、互いに相補的なＤＮＡは結合する。よって、基板上の各位置での蛍光を検出すれば、各プローブＤＮＡとサンプルＤＮＡとの相互作用の有無または程度を評価することができる。この方法を用いれば、遺伝子配列の決定、特定遺伝子の有無の確認、特定遺伝子の発現レベルの測定などが可能である。
【００４８】
本発明による分析方法の他の用途としては、ＳＮＰ（単一塩基多型）の解析、実験用マウスに投与した物質の代謝・吸収・排泄の経路または状態の確認、細胞内のイオン濃度測定、タンパク質の同定または機能解析などが挙げられる。また、本発明による分析方法は、個人の健康状態を判別する健康診断や個人セキュリティーのための検査などにも利用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の光学部品によれば、試料から受光器側に発生した信号光だけでなく、受光器とは反対側に発生した信号光をも受光器により検出することができ、信号光の利用効率を向上させることができる。
さらに、本発明の光学部品を用いた光検出装置および光検出方法によれば、微弱な信号光を効率良く検出することができる。
また、本発明の光検出装置を用いた分析方法によれば、試料が発生する微弱な信号光を効率良く検出することができるので、試料の分析結果の正確性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態にかかる光検出装置を説明する説明図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態にかかる光学部品を説明する説明図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態にかかる光学部品を説明する説明図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態にかかる光検出装置を説明する説明図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態にかかる光検出装置を説明する説明図である。
【図６】図６は、従来の光検出装置を説明する説明図である。
【符号の説明】
１、２７　　光検出装置
２、３０　　光学部品
３　　試料
４　　上側基板
５　　第一レンズ体
６　　中間層
７　　第二レンズ体
８　　下側基板
９　　反射部材
１０　　励起光
１１　　信号光
１８　　受光器
１９、２９　　基板
２０　　蛍光分子
２１　　マイクロレンズアレイ
２２　　光検出系
２３　　ＣＣＤ
２６　　スペーサ
２８　　バンドパスミラー
３１　　コーナーキューブアレイ
【図１】
2004045046.tif 000003
【図２】
2004045046.tif 000004
【図３】
2004045046.tif 000005
【図４】
2004045046.tif 000006
【図５】
2004045046.tif 000007
【図６】
2004045046.tif 000008